hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
皮膚刺激の重畳による，超解像触覚インタフェースの開発

本研究課題は申請書で提案した,「超解像触覚の基盤技術」を1,2年度で確立し,最終的に,「触覚を用いた高精度の記号的情報伝達」という新たな分野を切り拓く内容であった.開発したエッジ刺激法は局所的で鮮明,強烈な振動感覚を,数ミクロン程度の微小振幅で実現するものである.本手法により省パワーで小型の振動子,例えば剛性の高いピエゾ素子などを,触覚ディスプレイに使用し易くする.さらに,触覚ディスプレイ表面を凹凸の無い平面に製作することが可能であり,映像の投影や,デバイスの平面部分への埋め込み等,様々なアプリケーションに応用できる.今日まで「点」の組み合わせで形状を提示していたのに対し,エッジ刺激法は用いて2次元描画のプリミティブである「線」を皮膚に提示し,「線」の組み合わせで形状を作るというコンセプトである.本手法を確立するために,1.基礎的な特徴と2.メカニズムを調査した.1.では心理物理実験を用いて,感覚強度と触覚像の広がりをいくつかの機械的パラメータに対して調査した.結果から,振動子を隙間なく密に配置し,5-50 Hz程度,振動面同士は逆位相の振動を用いた場合に最も振動知覚閾値が降下し,強烈な振動感が得られることが明らかとなった.また線を提示する際の,二線弁別域は4.2 mmであった.2.では有限要素変形解析を用いて,エッジ刺激条件下でのヒト皮膚内部のひずみの時空間的な分布を調査した.またヒト指型ひずみセンサを開発し,ひずみの広がりを調査した結果,単一の振動子を用いる刺激法と比較してひずみが振動面の境界に集中して発生しており,局所的な触覚像に寄与していることが分かった.得られた知見を用いて,3×3の振動子アレイ型触覚ディスプレイを開発し,エッジ刺激による線形状の提示を行った.結果,95%の高い弁別率が得られ,エッジ刺激法を用いた線形状提示の有効性が明らかとなった.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は現在、交付申請書記載の研究段階の内、(I)解析を用いて,重畳した微小振幅振動の周波数が上昇するメカニズムを解明する段階にある.研究指針に沿って有限要素指モデルを開発し,複数振動刺激を皮膚に印加した際の皮膚変形解析を行った.解析結果から振動刺激を重畳した場合には,その境界において高周波振動が生じており,その空間的分布は単に高周波振動を皮膚に印加する従来手法では達成できない,本振動重畳手法特有の分布パターンを生じることが明らかとなった.また本手法特有の高周波振動の分布パターンが,従来の単一の振動子で振動を提示する手法よりも局所的で急峻であり,心理物理実験結果からヒトにシャープで鮮明な触感を与えることが明らかとなり,形状提示やその他の触覚提示手法への応用の有効性が示された.複数振動の重畳手法に影響を与えるパラメータの調査を行い,振動の空間的な分布,振動間の位相のズレ,振動の周波数等のパラメータとヒトの振動知覚閾値との関係を明らかにした.この知見は,本手法を触覚デバイスに応用する際や,現象のメカニズムを考察する上で重要な,超解像触覚技術の基盤となるものであり価値が高い.また解析結果から,複数振動刺激を近接して提示する際には,刺激子の構造と皮膚の接触状態に起因する非線形フィルタリング効果が存在することが新たに発見された.この非線形フィルタリング効果は,実際に入力した周波数とは異なる高周波数の振動の発生を可能にしており,複数振動刺激を重畳する際に発生する本質的な現象であるといえる.さらに本年度は近接した複数振動面による入力刺激と皮膚変形との非線形関係を定式化し,(II)メカニズムを応用して,アレイ状の振動子を用いて触覚刺激を呈示する超解像触覚インタフェースと,超音波放射圧を用いて触覚刺激を呈示する超解像触覚インタフェースを開発する段階の足掛かりを作った.本研究は現在、交付申請書記載の研究段階の内、(I)解析を用いて,重畳した微小振幅振動の周波数が上昇するメカニズムを解明する段階にある.研究指針に沿って有限要素指モデルを開発し,複数振動刺激を皮膚に印加した際の皮膚変形解析を行った.指モデルは計算の簡単のため,皮膚の引き連れ効果を再現できる物性の異なる4層構造とし,得られるデータから定性的な皮膚変形の傾向を観察した.解析結果から振動刺激を重畳した場合には,その境界において入力周波数とは異なる高周波振動が生じており,その空間的分布は単に高周波振動を皮膚に印加する従来手法では達成できない,本振動重畳手法特有の分布パターンを生じることが明らかとなった.本手法特有の高周波振動の分布パターンは,従来の単一の振動子で振動を提示する手法よりも局所的で急峻であることから,ヒトの振動知覚領域(振動のぼやけ)に影響を与えるものと推察された,そこで,振動の知覚領域を振動提示手法別に心理物理実験を用いて調査した.結果,振動重畳手法は知覚領域が狭く鋭い,シャープで鮮明な触感をヒトに与えることが明らかとなり,形状提示やその他の触覚提示手法への応用の有効性が示された.また振動重畳手法の確立ため,手法に影響を与えるパラメータの調査を行い,振動の空間的な分布,振動間の位相のズレ,振動の周波数等のパラメータとヒトの振動知覚閾値との関係を明らかにした.特に振動間の位相を制御することで,ヒトの振動知覚閾値(感覚量)を制御できることを示した.

この位相制御手法の開発により,複数振動子の位相を段階的に調整し,触覚像を選択的に提示することに成功した.これらの知見は,本手法を触覚デバイスに応用する際や,現象のメカニズムを考察する上で重要な,超解像触覚技術の基盤となるものであり価値が高い.本研究課題は申請書で提案した,「超解像触覚の基盤技術」を1,2年度で確立し,最終的に,「触覚を用いた高精度の記号的情報伝達」という新たな分野を切り拓く内容であった.開発したエッジ刺激法は局所的で鮮明,強烈な振動感覚を,数ミクロン程度の微小振幅で実現するものである.本手法により省パワーで小型の振動子,例えば剛性の高いピエゾ素子などを,触覚ディスプレイに使用し易くする.さらに,触覚ディスプレイ表面を凹凸の無い平面に製作することが可能であり,映像の投影や,デバイスの平面部分への埋め込み等,様々なアプリケーションに応用できる.今日まで「点」の組み合わせで形状を提示していたのに対し,エッジ刺激法は用いて2次元描画のプリミティブである「線」を皮膚に提示し,「線」の組み合わせで形状を作るというコンセプトである.本手法を確立するために,1.基礎的な特徴と2.メカニズムを調査した.1.では心理物理実験を用いて,感覚強度と触覚像の広がりをいくつかの機械的パラメータに対して調査した.結果から,振動子を隙間なく密に配置し,5-50 Hz程度,振動面同士は逆位相の振動を用いた場合に最も振動知覚閾値が降下し,強烈な振動感が得られることが明らかとなった.また線を提示する際の,二線弁別域は4.2 mmであった.2.では有限要素変形解析を用いて,エッジ刺激条件下でのヒト皮膚内部のひずみの時空間的な分布を調査した.またヒト指型ひずみセンサを開発し,ひずみの広がりを調査した結果,単一の振動子を用いる刺激法と比較してひずみが振動面の境界に集中して発生しており,局所的な触覚像に寄与していることが分かった.得られた知見を用いて,3×3の振動子アレイ型触覚ディスプレイを開発し,エッジ刺激による線形状の提示を行った.結果,95%の高い弁別率が得られ,エッジ刺激法を用いた線形状提示の有効性が明らかとなった.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計通り,解析段階,分析段階,心理物理実験によるパラメータ同定段階と,各段階ともに期待していたデータを得ることができた.さらに現象の定式化に至り,応用段階への足掛かりとして申し分ない成果を得ることができたため.当初の計画通り,現象の定式化,デバイスの開発を行い,各段階ともに期待していた以上のデータを得ることができた.今後のデバイス開発に向けた検討も進めることが出来た.本年度は前段階で得た,現象の本質的な知見をもとに,他の触覚提示手法への応用可能性を探る.具体的には超音波振動子アレイによる非接触の触覚提示手法への応用を考えている.振動を提示する媒質が空気の粗密(音響放射圧)となり,従来の複数振動提示と機械的特性が異なるため,知見の応用に未知の困難が予想されるが,理論的・解析的に応用可能性を探る.研究の最終段階として,接触型デバイスの大型化を行う.これに際して配線問題や熱問題などクリアするべき課題は多く,単純に大型化が図れるわけではない.さらに,培った理論を空中超音波デバイスに応用するために,既存の超音波デバイスを再設計し,高周波に対応した触覚デバイスを開発する.これらデバイスを用いて,形状提示実験を実施し,複雑な形状を平易に認知できるという知見を得たい.
透析療法期にある糖尿病患者の自己概念に関わる看護師の援助に関する研究

本研究の目的は、透析療法期にある糖尿病性腎症患者の病の受け止めを明らかにし、透析看護における援助の示唆を得ることである。その方法として、血液透析を受ける糖尿病性腎症患者8名(男性6名、女性2名)に、病気の経過と血液透析導入期・現在・これから先について、血液透析の体験をとおして、どのように考え、感じているかについて、対象に自由に語ってもらった。分析の結果、患者の語る病の受け止めは、「病への取り組み:病は自分には該当しない、病は自分のしてきたことの報い」「医療者へおまかせ」「生への欲求:あるがままに受け入れ生き続ける、しかたない」「他者と比較する」「透析を受け入れるきっかけ」「自分なりのできることを見つける」「楽しみや行動が狭められる」「透析継続のつらさ」「食への欲求」等の9項目に大きく分類された。透析治療期にある糖尿病性腎症患者の援助の方向性として、1)患者が今後の自己像や生活の仕方を見出し、病へ取り組めるための援助、2)患者が自己価値を取り戻し、自己肯定できるための援助、3)身体的自己に自信がもて、自己拡張へ向ける援助、4)実践的知識の拡大への援助の必要性が示唆された。また、2年後の糖尿病性腎症患者5名(男性4名、女性1各)に関して、糖尿病性腎症患者の療養生活における病との折り合いの付け方を概観した。糖尿病性腎症患者の語りから、「療養生活における病との折り合いの付け方」と「それを支える信条」が聞かれた。療養生活における病との折り合いの付け方には、「体の異常や体の辛さの限界を体感し、折り合いの付け方を学ぶ」「医療者に確認しながら折り合いの按配を知っていく」「自分なりの折り合いの付け方を守る」「他者からの働きかけにより折り合いを意識する」「自分の折り合いの付け方に自信をもつ」があった。また、療養生活における病との折り合いを支える信条には、「透析をしながら生きぬくための自分なりの人生観をもつ」「他の治療や病者と比べ、透析の良さに感謝する」が認められた。1.透析療法期にある糖尿病患者の自己概念に関するインタビューガイドの作成自己概念についての国内外の文献検索を行い、自己概念に関するインタビューガイドを検討・作成した。2.インタビューガイドに基づく予備調査作成したインタビューガイドに従い、A県内施設の透析療法期にある糖尿病患者48歳75歳8名男女に面接調査した。3.予備調査の内容分析結果:インタビュー内容は、「病への取り組み」「医療者へおまかせ」「生への欲求」「他者と比較する」「透析を受け入れるきっかけ」「自分なりのできることを見つける」「楽しみや行動が狭められる」「透析継続のつらさ」「食への欲求」にまとめられた。これらのことから、透析療法期にある糖尿病患者の自己概念に関する援助としては、患者が自己像や生活の仕方を見出し、病へ取り組めるための援助、自己価値を取り戻し自己肯定できるための援助、自己拡張へ向ける援助、実践的知識の拡大への援助などについて示唆が得られた。4.研究方法の修正予備調査結果から、対象者の年齢や合併症の状態、透析経験年数が自己概念に影響していることがわかり、対象の病いのプロセスによって自己概念の内容が変化し、必要な援助も変化すると推察された。

したがって、次年度からは発達段階を特定し、時間的経過を追いながら、自己概念の変化をとらえることが重要となると考える。調査の全容:糖尿病性腎症患者の2年間の病みの行路の変化と、それにともなう日常生活活動を明らかにするとともに,その中で患者の生活の「編み直し」や、病いとの「折り合い」の状況を明らかにする。1.インタビューガイドの作成糖尿病性腎症患者の病みの行路の変化及び療養生活の編み直しや折り合いに関するインタビューガイドを作成した。2.インタビューガイドに基づく調査作成したインタビューガイドに従い、A県内施設の糖尿病腎症患者57歳70歳男女に2年間の変化について面接調査した。3.調査の内容分析上記2の調査内容を現在分析中。目的:糖尿病性腎症患者の療養生活と療養生活と日常生活活動における患者の生活の折り合いのつけかたを概観した。方法:糖尿病性腎症の療養生活と日常生活活動における患者の生活の折り合いのつけかたに関するインタビューガイドを作成し、それに基づくインタビューをおこなった。対象:A県内の1施設の糖尿病性腎患者5770歳までの男女5名、結果:糖尿病性腎症患者の語りから、「療養生活と日常生活活動における患者の生活の折り合いの付け方」と「それを支える信条」が聞かれた。1.療養生活と日常生活活動における患者の生活の折り合いの付け方1)体の異常や体の辛さの限界を体感し、折り合いの付け方を学ぶ2)医療者に確認しながら折り合いの按配を知っていく3)自分なりの折り合いの付け方を守る4)他者からの働きかけにより折り合いを意識する5)自分の折り合いの付け方に自信をもつ2.療養生活と日常生活活動における患者の生活の折り合いを支える信条1)透析をしながら生きぬくための自分なりの人生観をもつ2)他の治療や病者と比べ、透析の良さに感謝する
環境DNA分析とリモートセンシング技術を用いた希少種カブトガニの個体群推定

本課題では,福岡県を対象に,絶滅の危機に瀕するカブトガニの保全・再生手法の確立を目的とした研究を実施する.本課題は福岡県の3地域(今津・津屋崎・曽根)を対象として,3年間で遂行する予定である.本年度は,津屋崎において,幼体の生息適地面積の推定を試みたほか,津屋崎と曽根にて環境DNA分析を用いた産卵場の推定を目的とした予備調査を実施した.津屋崎においては,幼体の生息する津屋崎入江奥部(約22 ha)を対象地として,2018年58月にかけてカブトガニの分布調査を行い,本種が確認された地点の位置情報と標高をRTK-GPSにて測量した.また,同年11月にドローンを用いて対象地の空撮を行った.そして,空撮画像から1ピクセル20 cmの数値標高モデルを作成した.また,構築した数値標高モデルから対象地の傾斜角を算出した.調査によって得られた本種の分布情報(在・不在)と環境情報(標高と傾斜角)から良好な予測精度の生息適地モデルを構築することができた.この結果は,少なくとも津屋崎においては,空撮画像から構築された標高と傾斜角から,本種の生息適地を推定できることが示唆された.また,対象地22 haに生息適地モデルを当てはめた結果,本種の生息適地面積は約9 haであると推定された.曽根においては,2018年の5月8月,および11月の大潮の満潮前後1時間,既存の調査によって報告されているカブトガニの産卵場にて1Lの環境水を採取した.また,採水した場所では,産卵の有無,および産卵ペア数を可能な限り記録した.採取した環境水はろ過した後に,DNAの抽出を行った.カブトガニの環境DNA用のプライマーを作成し,予備的に定量PCRを実施した結果,実際に産卵ペアを確認できた場では標的領域の増幅が確認された.つまり,本調査によって採水によってカブトガニの産卵の有無を確認できることが示唆された.本研究は3地域で幼体・成体を対象とした2つの研究を実施する.津屋崎における幼体調査では,小型ドローンによる写真測量のデータから,高精度の生息適地モデルを構築することができ,当初の計画よりも進展している.そのため,天候と潮の干満の日時によってドローンによる空撮が可能な日が限定される点,また,写真合成の条件などの課題を最終年度に検討する予定であったが,次年度に前倒すことが可能となった.成体の産卵場を対象とした環境DNA分析は,当初の予定では,現地の産卵ペア数と環境水のDNA量の関係を解析する予定であったが,実作業としては予備的なDNA分析のみとなった.これは,環境DNA分析は初作成したプライマーによるPCR産物由来と思われるコンタミネーションが発生し,分析環境の調整に時間を要したためである.なお,この問題は,プライマーを設計し直し,分析環境を整備することで解決した.以上のことから,本年度で達成できなかった作業はサンプルの分析のみとなっている.したがって,未達成の部分もあるが,全体の研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断できる.3地域のうち,次年度は,幼体の調査地として津屋崎と今津を予定している.それぞれの地域において,写真測量と幼体の分布調査を行い,今津では生息適地モデルの構築を試みる.津屋崎においては,前年度の調査に加えて,構築したモデルの精度検証を目的とした野外調査を実施する.調査は主に幼体が活動する5月から8月を中心に行うが,場合によっては9月以降も幼体の調査,あるいは写真測量を行う.また,写真測量では,干潟の地盤高と傾斜については面的に数値評価が可能であるが,底生生物の分布を規定する要因の1つである底質については,十分な評価ができていない.そこで,現地の底質の粒度分析を行い,底質の条件について面的に評価が可能かを検討する予定である.成体を対象とした環境DNA調査は今津と曽根を対象とする.可能であれば,津屋崎においても採水作業を行う.前年度達成できなかった,各地域の産卵ペア数と環境水中のDNA量の関係を解析する.本課題では,福岡県を対象に,絶滅の危機に瀕するカブトガニの保全・再生手法の確立を目的とした研究を実施する.本課題は福岡県の3地域(今津・津屋崎・曽根)を対象として,3年間で遂行する予定である.本年度は,津屋崎において,幼体の生息適地面積の推定を試みたほか,津屋崎と曽根にて環境DNA分析を用いた産卵場の推定を目的とした予備調査を実施した.津屋崎においては,幼体の生息する津屋崎入江奥部(約22 ha)を対象地として,2018年58月にかけてカブトガニの分布調査を行い,本種が確認された地点の位置情報と標高をRTK-GPSにて測量した.また,同年11月にドローンを用いて対象地の空撮を行った.そして,空撮画像から1ピクセル20 cmの数値標高モデルを作成した.また,構築した数値標高モデルから対象地の傾斜角を算出した.調査によって得られた本種の分布情報(在・不在)と環境情報(標高と傾斜角)から良好な予測精度の生息適地モデルを構築することができた.この結果は,少なくとも津屋崎においては,空撮画像から構築された標高と傾斜角から,本種の生息適地を推定できることが示唆された.

また,対象地22 haに生息適地モデルを当てはめた結果,本種の生息適地面積は約9 haであると推定された.曽根においては,2018年の5月8月,および11月の大潮の満潮前後1時間,既存の調査によって報告されているカブトガニの産卵場にて1Lの環境水を採取した.また,採水した場所では,産卵の有無,および産卵ペア数を可能な限り記録した.採取した環境水はろ過した後に,DNAの抽出を行った.カブトガニの環境DNA用のプライマーを作成し,予備的に定量PCRを実施した結果,実際に産卵ペアを確認できた場では標的領域の増幅が確認された.つまり,本調査によって採水によってカブトガニの産卵の有無を確認できることが示唆された.本研究は3地域で幼体・成体を対象とした2つの研究を実施する.津屋崎における幼体調査では,小型ドローンによる写真測量のデータから,高精度の生息適地モデルを構築することができ,当初の計画よりも進展している.そのため,天候と潮の干満の日時によってドローンによる空撮が可能な日が限定される点,また,写真合成の条件などの課題を最終年度に検討する予定であったが,次年度に前倒すことが可能となった.成体の産卵場を対象とした環境DNA分析は,当初の予定では,現地の産卵ペア数と環境水のDNA量の関係を解析する予定であったが,実作業としては予備的なDNA分析のみとなった.これは,環境DNA分析は初作成したプライマーによるPCR産物由来と思われるコンタミネーションが発生し,分析環境の調整に時間を要したためである.なお,この問題は,プライマーを設計し直し,分析環境を整備することで解決した.以上のことから,本年度で達成できなかった作業はサンプルの分析のみとなっている.したがって,未達成の部分もあるが,全体の研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断できる.3地域のうち,次年度は,幼体の調査地として津屋崎と今津を予定している.それぞれの地域において,写真測量と幼体の分布調査を行い,今津では生息適地モデルの構築を試みる.津屋崎においては,前年度の調査に加えて,構築したモデルの精度検証を目的とした野外調査を実施する.調査は主に幼体が活動する5月から8月を中心に行うが,場合によっては9月以降も幼体の調査,あるいは写真測量を行う.また,写真測量では,干潟の地盤高と傾斜については面的に数値評価が可能であるが,底生生物の分布を規定する要因の1つである底質については,十分な評価ができていない.そこで,現地の底質の粒度分析を行い,底質の条件について面的に評価が可能かを検討する予定である.成体を対象とした環境DNA調査は今津と曽根を対象とする.可能であれば,津屋崎においても採水作業を行う.前年度達成できなかった,各地域の産卵ペア数と環境水中のDNA量の関係を解析する.
二酸化炭素回収・有効利用・削減に向けた総合的プロセス実現のための材料開発

本研究では、(1) Na2CO3-炭素ナノコンポジットによるCO2回収技術の実用化に向けた取り組み、(2)回収したCO2の有効利用および(3)高酸素濃度気体中での燃焼によるCO2の排出量削減について、包括的なシステムを構築するための材料開発を進める。(1) Na2CO3-炭素コンポジットのより安価な調製法の開発と、工場排ガス共存成分のCO2吸蔵反応に及ぼす影響を明らかにする。(2)銅ナノ粒子炭素電極を用いて、CO2還元によるエタノール生成の検討を行う。(3)については、構造柔軟性MOF (ELM)を用いた空気からの酸素濃縮について検討する。
高次元の体上の代数多様体のChow群、K群の研究

今年度はM.Noriによる混合モチーフの圏の研究を行った。モチーフ理論は代数多様体に対し定義されうる全てのコホモロジー理論を統括する理論で、その存在は最初A.Grothendieckにより1960年代に予想された。その後さらに一般化された混合モチーフの圏の存在が予想され研究された。90年代に入りVoevodsky, Levine,花村により独立に混合モチーフの圏の導来圏となるべき圏が構成された。現在ではこれらの圏は全て同値である事が分かっている。一方Noriはいわゆる"Basic Lemma"を基本に、混合モチーフの圏の候補となるアーベル圏を直接構成した。代数多様体の圏からこの圏の導来圏への自然な関手も定義される。今年度はこの関手のl-進コホモロジーへの応用について研究した。成果は以下に要約される。kをCの部分体とし、Xをk上の代数多様体とする。を構造射とする。この時複体Rf_*Z_lは各componentがl-進コホモロジーであるような複体にD^b(Speck)において同型である。さらに応用として非特異射影的代数多様体の代数的サイクルに対し定義される高次アーベル・ヤコビ写像の簡明な表示を得た。高次アーベルーヤコビ写像は次のように与えられる。kをCの部分体とし、Xをk上の非特異射影的代数多様体とする。CH^γ(X)を余次元γのChow群とする。この時サイクル写像cl : CH^γ(X)→H^<2γ>_<cont>(X, Z_l(γ))が定義される。H^<2γ>_<cont>(X, Z_l(γ))は連続エタールコホモロジーで、Jannsenが定義した。Hochschild-Serreスペクトル系列H^2(X,Ox)≠0の時は問題が難しくなる。Langer-Saitoは、XがQ上のモジュラー楕円曲線Eの積E×Eである時、任意の係数p〓6N_Eに対しCH^2(X)のp冪torsion部分が有限であることを示した。ただしN_EはEのconductorである。今回はXが有理数体上のより種数の高いモジュラー曲線の積である時、XのK群がらXが良い還元を持つ素数全体に渡るXの還元のピカール群の直和へのある写像の像がかなり大きい事を示した。これはX Chow群の有限性を示す為の重要なステップである。本年度のもう一つの成果は、代数的サイクルに関するTate予想の検証例を構成した事である。二つの代数多様体が同じL関数を持つ場合、それらの間には代数対応が存在する事が予想される。一般には代数対応を構成する事は容易でなく、今までに構成された具体例の数は多くない。今回はある3次元カラビーヤウ多様体と楕円曲線の積の間に代数対応を具体的に構成した。今年度得られた成果は、11月の広島での研究集会と12月の京都での研究集会において発表した。9月にオランダのLeiden大学であった代数的サイクルの研究集会に参加した。また代数幾何と整数論関係の書籍を数冊購入した。Chow群に関するMurreの予想の研究を行った。主な成果は、代数曲面の積に対するこの予想の一部の新しい証明を与えた事と、特別な場合にこの予想の根拠となる結果を出したことである。バンフでの研究集会「regulator II」でこの成果を発表した。また高次Chow群について次の研究を行った。高次Chow群は、代数的サイクルからなるある複体のホモロジー群として定義され、代数的$K$群のある部分空間に同型であることが知られている。また、Voevodskyのmotivic cohomologyと同型である。高次Chow群には、decomposable partと言う比較的わかり易い部分群があり、そこに入らない元は分解不能(indecomposable)とよばれる。分解不能な元の構成は、ここ数年活発に研究されている話題である。得られた結果は、Beilinson予想とTate予想により存在が期待される高次Chow群の元を構成したことである。また、射影的代数多様体$X$の高次Chow群$CH^2(X,1)$の分解不能元が与えられたとき、基礎体の超越次数を上げることでそれから$CH^3(X,2)$の分解不能元を構成できる事を示したことである。この結果は更に高次の場合に拡張できるものと思われる。また、代数的サイクルに関するTate予想の検証例を与えた。Tate予想は、エタールコホモロジーの、Galois群が自明に作用する部分空間は代数的サイクルのクラスで生成されるという予想である。ここではある3次元のカラビ-ヤウ多様体ある楕円曲線の積との代数対応を具体的に与えた。

一方Noriはいわゆる"Basic Lemma"を基本に、混合モチーフの圏の候補となるアーベル圏を直接構成した。代数多様体の圏からこの圏の導来圏への自然な関手も定義される。今年度はこの関手のl-進コホモロジーへの応用について研究した。成果は以下に要約される。kをCの部分体とし、Xをk上の代数多様体とする。を構造射とする。この時複体Rf_*Z_lは各componentがl-進コホモロジーであるような複体にD^b(Speck)において同型である。さらに応用として非特異射影的代数多様体の代数的サイクルに対し定義される高次アーベル・ヤコビ写像の簡明な表示を得た。高次アーベルーヤコビ写像は次のように与えられる。kをCの部分体とし、Xをk上の非特異射影的代数多様体とする。CH^γ(X)を余次元γのChow群とする。この時サイクル写像cl : CH^γ(X)→H^<2γ>_<cont>(X, Z_l(γ))が定義される。H^<2γ>_<cont>(X, Z_l(γ))は連続エタールコホモロジーで、Jannsenが定義した。Hochschild-Serreスペクトル系列
電荷移動錯体における電場変調分光法による強誘電ドメイン観察

本研究の目的は、電荷移動型有機錯体における強誘電ドメインパターンおよびその電場下の運動を実空間上で観察し、ダイナミクスを明らかにすることである。ドナー性分子とアクセプター性分子からなる有機錯体結晶の中には、ドナー・アクセプター間で電荷移動が生じてイオン結晶になる物質群がある。イオン性的な結晶においては、各分子に一つずつの孤立スピンが存在するために、スピンパイエルス機構によりドナーとアクセプターが対を形成する。正電荷をもつドナーと負電荷をもつアクセプターが一次元軸に沿って対を形成するために強誘電体になる。強誘電分極の方向は一次元軸に対し正負の二通りのみが許される。その結果、分極の向きが180度異なるドメインがモザイク状に配列する。この180度ドメイン同士の境界であるドメイン壁は電荷を持ち、電場によって移動するキャリアとして振舞う可能性がある。前年度までに整備した顕微鏡下電場変調測定系を用いて、テトラチアフルバレン-クロラニルTTF-CAにおける電場印加下のドメイン変形の動的な振る舞いを研究した。具体的には、電場強度に対する強誘電ドメインの変形の様子を観察した。試料に印加する電場を徐々に強くすると、低電場では静止していたドメイン壁が、閾値(2kV/cm)を越えると運動をはじめ、10kV/cm近傍では結晶全体にわたり運動することが明らかになった。閾値が存在することからドメイン壁はピニング効果を受けていることが分かった。電場を下げるとドメインパターンは元に戻ることから、ドメインパターンをきめるピニングは結晶作成時に導入される外的要因の可能性がある。また隣り合う一次元鎖のドメイン壁はほぼ同じ場所に位置し同じダイナミクスを示す。このことから、ドメイン壁同士が何らかの相互作用を及ぼしていることも明らかになった。このように、電荷移動型有機錯体における強誘電パターンと電場下の運動を明らかにすることに成功した。本研究は、電荷移動型有機錯体における強誘電ドメインおよび運動を実空間上で観察し、ドメイン構造の性質、誘電性との関係を明らかにし、さらに、ドメイン構造のダイナミクスについての物理を明らかにすることを目的にしている。ドナー性分子とアクセプター性分子からなる有機錯体には、ドナー・アクセプター間で電荷移動がおこり、イオン結晶的になる物質群がある。そこでは、各分子に一つずつ孤立スピンが存在するために、スピンパイエルス機構により二量体化をおこし、ドナー・アクセプターをユニットとし、強誘電体になる物質がある。一次元的な結晶構造を有するために、強誘電ドメインは、分極方向が正負の二通りのみが許される180度ドメインを形成していると考えられる。本研究ではテトラチアフルバレンとクロラニルからなる電荷移動錯体に対し、誘電ドメインの実空間での観察を行った。具体的には、外部から1kHzの交流電場を試料に印加し、これによる反射率の変化分を測定し、その符号から分極の向きを決定した。その結果、100ミクロン程度の強誘電ドメインが観察された。また、10kV/cm程度の電場によって、ドメイン壁がドメインの大きさと同程度の領域にわたって移動していると考えられる結果が得られた。さらに高電場強度を印加すると金属的な状態へとスイッチング(転移)する様子も観察された。ここで観察されたドメインよりも小さな微粒子結晶が得られれば、誘電性、スイッチング現象を大幅にコントロールすることが可能になると考え、高分子中に電荷移動錯体のミクロンオーダーの微結晶を作成する方法について開発を始めた。その結果、ミクロンオーダーの微結晶が分散した薄膜は得られたが、得られた微結晶では、強誘電性を示さない異なる結晶形をとりやすいことが明らかになった。

また隣り合う一次元鎖のドメイン壁はほぼ同じ場所に位置し同じダイナミクスを示す。このことから、ドメイン壁同士が何らかの相互作用を及ぼしていることも明らかになった。このように、電荷移動型有機錯体における強誘電パターンと電場下の運動を明らかにすることに成功した。
水みちからの土砂流出による地盤内ゆるみ形成プロセスの解明とゆるみ探査手法の検討

当該年度は、土砂流出(内部侵食)を供試体内部で発生させる三軸圧縮試験装置を新たに開発し、少量の土砂流出が地盤強度や変形特性に及ぼす影響を明らかにした。その結果少量の土砂流出であっても、流出後に排水せん断を行った場合、流出量に比例して中ひずみ領域(5%程度まで)において偏差応力が低下する事が明らかとなった。この偏差応力の低下はひずみが大きくなるに従って徐々に解消され、残留強度は流出量により殆ど変化しなかった。また流出による変形は不均質であり、流出面に近い底部において流出量に比例した圧縮が発生した一方、上部においてはほとんど流出による変形は引き起こされなかった。ただし土砂流出後にせん断を行った際は上部の方が速く変形が進行する傾向があり、これは流出時に圧縮を受けていない事が原因である可能性がある。地盤の剛性も土砂流出により低下する事が示された。以上の研究により、見た目には地中空洞やゆるみなどがなく健全に見える地盤であっても、侵食履歴により地盤の剛性や強度が施工時に比べ低下している危険性が示唆された。これまで土構造物が経年劣化する可能性については殆ど検討されてこなかったが、今後は土構造物において地盤内の水みちや地下水位、流出発生危険性についても考慮しなければならない事が示された。また密度や粒度分布が殆ど変わらない地盤条件においても、侵食履歴の有無により地盤の強度や剛性が異なる可能性も示唆された。(抄録なし)地盤内のゆるみ・水みち形成は地盤内での水流とそれに伴う土砂流出により発生する。地盤内ゆるみ・水みち形成について基礎的な現象を把握するために、水流により地盤内の細粒分が流出する条件について詳しく調べた。実験装置は既存のタンクを改良して新たに作成した。円筒形の模型地盤上部から水が流入し、小さな穴が複数空いた底部から流入した水と土砂が流出する仕組みである。実験では実地盤に近い材料(山砂)を用いた。実験の結果、(1)流出はある動水勾配を超えると突然発生し始める(2)低密度地盤ほど流出が発生する動水勾配は低い(3)一定動水勾配で水流を与え続けると流出量の減少と増加を繰り返しながら徐々に流出量が増加していく(4)土砂の流出量と水の流出量は必ずしも比例しない。むしろ土砂流出量の増加に伴い水の流出量は減少する傾向がある(5)土砂流出量と濁度には相関関係があるという事が示された。更に細粒分流出が地盤に与える影響を調べる為、実験終了後太さ約3mmの金属棒を用いて貫入試験を実施した。細粒分の流出量が多い実験ケース程、貫入抵抗が低下する傾向が明らかになった。この際動水勾配は影響を及ぼさなかった。貫入抵抗は、流出が殆ど発生していないケースに比べ流出が地盤全体の1%程度発生したケースで約半分に低下していた。本年度の研究により、地盤内の細粒分の流出量が僅かであっても地盤の強度が大幅に低下する可能性が示唆された為、こうした細粒分流出を防ぐための管理が必要である事が示された。また地盤内の細粒分流出発生には動水勾配と地盤の密度が影響力を持つ事が明らかとなった。こうした細粒分の流出の程度は流出した水の濁度を測る事により一定の評価が出来る事が示された。地盤内のゆるみ・水みち形成は地盤内での水流とそれに伴う土砂流出により発生する。前年度は地盤内ゆるみ・水みち形成について基礎的な現象を把握するために、水流により地盤内の細粒分が流出する条件について詳しく調べた。本年度は更に流出が起きる詳細な条件を明らかにするため、(1)模型地盤に非常に細い穴を空け、パイプ流を模擬する(2)乾燥と湿潤を繰り返す(3)動水勾配の増減を繰り返すという3条件について調べた。その結果、(1)からはパイプ流部分に流れが集中している事、(2)では乾燥後の浸透の様子が乾燥前と大きく変化し、地盤の乱れが生じやすくなる事、(3)動水勾配の増減による影響はあまりみられない事が明らかとなった。また、細粒分が流出しはじめる動水勾配における間隙内流速を計算した所、実験条件によらず一定である可能性が示された。山砂以外にも実際に地滑りを引き起こした地盤材料を用いて同様の実験を行ったが、山砂とは粒度分布が異なるために殆ど流出は引き起こされなかった。ただし動水勾配を上昇させると透水性が減少していく現象が確認された。原因はまだ明らかに出来ていないが、透水背の現象は地盤にとって非常に危険であり、看過できない問題である。前年度と同様の流出実験以外に、本年度は三軸試験装置内で土砂流出を起こす実験を実施した。この実験では今年度準備が終わった段階であるが、土砂流出による剛性やひずみの測定や、流出後の供試体のせん断強度を測定が可能である。

その結果少量の土砂流出であっても、流出後に排水せん断を行った場合、流出量に比例して中ひずみ領域(5%程度まで)において偏差応力が低下する事が明らかとなった。この偏差応力の低下はひずみが大きくなるに従って徐々に解消され、残留強度は流出量により殆ど変化しなかった。また流出による変形は不均質であり、流出面に近い底部において流出量に比例した圧縮が発生した一方、上部においてはほとんど流出による変形は引き起こされなかった。ただし土砂流出後にせん断を行った際は上部の方が速く変形が進行する傾向があり、これは流出時に圧縮を受けていない事が原因である可能性がある。地盤の剛性も土砂流出により低下する事が示された。以上の研究により、見た目には地中空洞やゆるみなどがなく健全に見える地盤であっても、侵食履歴により地盤の剛性や強度が施工時に比べ低下している危険性が示唆された。これまで土構造物が経年劣化する可能性については殆ど検討されてこなかったが、今後は土構造物において地盤内の水みちや地下水位、流出発生危険性についても考慮しなければならない事が示された。また密度や粒度分布が殆ど変わらない地盤条件においても、侵食履歴の有無により地盤の強度や剛性が異なる可能性も示唆された。本年度は土砂流出に伴う水みちや地盤内ゆるみの形成に関する基礎的な検討を行う予定であったが、実地盤条件に近い材料に水流を与えた際の細粒分流出条件について詳細な検討を行い、また流出後の強度低下についても貫入試験を行う事で定量的な評価を行う事が出来た。特に強度低下に関しては、細粒分流出が僅かであっても大幅な強度低下を招く可能性があるという新たな知見を得る事が出来、この知見は今後の研究に大きく役立つと考えられる。本研究では2年目に1年目の結果を補強するような新たな結果が得られた。具体的には、1年目で行った基本的な条件以外の実地盤に即した条件での実験を行い、土砂流出の発生条件がどのように変化をするかを明らかにする事が出来た。また、1年目に貫入試験の結果から、流出により地盤強度が減少している可能性が示唆されたが、その仮説を検証する為に新たな試験装置を開発し、実験を開始する準備を整える事が出来た。本年度の研究で得られた知見を活かし、来年度は細粒分流出時の強度低下について三軸試験装置内でより詳細な検討を行う。その際様々なセンサーを試験体に設置し、非破壊による剛性・変形の評価も行う予定である。また火山灰質土やまさ土など、透水性の高い地盤材料においても本年度行った実験を実施し、通常の山砂と比べて流出条件に変化が無いかを確認する。土砂災害現場等の現場調査も行い、現場の土を採取して実験を行いたいと考えている。今年度は最終年度であり、2年目で開発した実験装置を用いて土砂流出が地盤の強度や剛性・変形にもたらす影響についての詳細を明らかにする。またこれまで行ってきた、タンクを用いた土砂流出実験に置いても新たな材料をつかった実験を実施し、全ての実験結果を整理して流出開始速度や流出量に関する考察を加える予定である。(抄録なし)
モデリング機能・適応的進化機能を融合した統合型大域的最適化手法の開発

モデリング・シミュレーション技術との融合・結合を前提とした新たな最適化アルゴリズムの開発と,最適化アルゴリズムとの融合・結合を前提とした新たなモデリング技術の開発を同時にかつ双方向・相補的に進め,これらを統合した新たな最適化の枠組みである統合型最適化の構築を行った。主要な研究成果の概要は以下の通りである。Particle Swarm Optimization(PSO)のアルゴリズムに適応的なパラメータ更新規則を導入した新たなPSOを構築し,典型的なベンチマーク問題を用いた数値実験により,有用性を検証した。PSOにおける探索の多様化・集中化を定量的に評価可能な「群の活性度」を新たに定義し,この活性度をフィードバック制御する新たなPSOを構築し,典型的なベンチマーク問題を用いた数値実験により,有用性を検証した。統合型最適化手法を多目的最適化問題へ拡張し, RBFとPSOを用いた多目的統合型最適化手法を構築し,ベンチマーク問題を用いた数値実験を行った。RBFとPSOを用いた統合型最適化手法と,有限要素法を用いた電磁界解析シミュレータを結合させることで,サーフェスモータの最適設計が実現できることを検証した。モデリング・シミュレーション技術との融合・結合を前提とした新たな最適化アルゴリズムの開発と,最適化アルゴリズムとの融合・結合を前提とした新たなモデリング・シミュレーション技術の開発を同時にかつ双方向・相補的に進め,最適化に関わる技術を発展的に再構築することを目的として,以下の検討を行った。(1)Particle Swarm Optimization(PSO)のアルゴリズムに適応的なパラメータ更新規則を導入した新たなPSOを構築し,典型的なベンチマーク問題を用いた数値実験により,有用性を検証した。(3)最適化問題において,関数形が数式表現されない目的関数を近似ないしはモデリングする手段としてラジアル基底関数を用い,その最良パラメータをPSOを用いて計算する手法を提案した。(4)最適化問題において,制約条件に対して許容か否かだけの情報からその制約集合の境界をモデル化するために,サポートベクターマシンを用いることを念頭に入れて,集合の境界の近似するサポートベクターマシンの精度を高める手法を提案した。昨年度に引き続き,モデリング・シミュレーション技術と最適化手法を結合した新たな最適化の枠組である統合型最適化手法の構築と性能検証,およびサーフェスモータ設計への応用に関する検討を行い,以下の成果を得た。(2)上記の統合型最適化手法において,RBF(Radial Basis Function)による応答曲面の更新のために必要となるサンプル点配置および追加方法を新たに構築した。構築したサンプル点配置および追加方法の性能を典型的なベンチマーク問題を用いた数値実験により検証した。(3)統合型最適化手法を多目的最適化問題へ拡張し,RBFとPSOを用いた多目的統合型最適化手法を構築した。構築した多目的統合型最適化手法の性能を典型的なベンチマーク問題を用いた数値実験により検証した。(4)RBFとPSOを用いた多目的統合型最適化手法と,有限要素法を用いた電磁界解析シミュレータを結合させることで,サーフェスモータの固定子形状最適化が実現できることを検証した。
大腸菌メンブランベシクルの糖鎖修飾によるヒト細胞ターゲッティング

大腸菌が産生する細胞外小胞であるメンブランベシクル(OMVs)表面の糖鎖修飾を試みた.他種微生物由来の糖結合モジュール(CBM)と,大腸菌の細胞外膜タンパク質OmpWとの融合タンパク質を設計し,大腸菌OMVs上での発現を試みた.結果として,融合タンパク質のOMVs上での発現には成功したことをウエスタンブロット解析により確認した.しかしながら,FITC等の蛍光物質で標識したカルボキシメチルセルロースなどの糖鎖高分子との結合を評価したところ,CBMの有無により有意な吸着量の差を確認できなかったことから,CBMの機能を保持した状態でOMVs上に発現できなかった可能性が考えられる.メンブランベシクル(Outer Membrane Vesicles; OMVs)とは,微生物の外膜から遊離した直径20250 nmの細胞外小胞であり,外膜タンパク質やリポ多糖類・リン脂質によって構成される.OMVsは,これまで微生物細胞からの不要物の排出機能を担うとして考えられてきたが,近年ヒトを含めた哺乳類細胞への取込みならびに物質輸送体として機能することが明らかとなり,新規なナノバイオマテリアルとしての応用が期待されている.本研究では,大腸菌が産生するOMVsに対して,表層への糖結合タンパク質提示を介した独自の糖鎖修飾技術を構築し,種々のヒト培養細胞へのターゲッティング効果を定量的に評価する.さらに,糖鎖修飾を行ったOMVsへ生理活性物質を封入することで,正常細胞とがん細胞の混合培養において,がん細胞の選択的な増殖抑制効果を達成することを目的とする.糖結合モジュール(CBM)に関しては,CBM30とCBM3の2つのタイプのCBMに関して,大腸菌の細胞外膜タンパク質OmpWとの融合タンパク質を設計し,大腸菌OMVs表面への局在を試みた.結果としては,融合タンパク質のOMVs表面への発現には成功したことをウエスタンブロット解析により確認した.しかし,FITC等の蛍光物質で標識したカルボキシメチルセルロースなどの糖鎖高分子と結合を評価したところ,CBMの有無により有意な違いが確認できなかった.今後は引き続きCBMに関して,OMVs表面での機能を保持した状態での発現を試みていく.現在までのところ,糖鎖結合タンパク質が機能を保持した状態で,OMVs上に発現できていない。OmpW以外の候補タンパク質を探索し,早急にOMVsの糖鎖修飾手法を確立する必要がある前年度は,CBM30とCBM3の2つのタイプの糖結合モジュール(CBM)に関して,大腸菌の細胞外膜タンパク質OmpWとの融合タンパク質を設計し,大腸菌OMVs表面への局在を試みた.結果としては,融合タンパク質のOMVs表面への発現には成功したことをウエスタンブロット解析により確認した.しかし,FITC等の蛍光物質で標識したカルボキシメチルセルロースなどの糖鎖高分子と結合を評価したところ,CBMの有無により有意な吸着量の差を確認することができなかった.そこで,最終年度は引き続きCBMに関して,OMVs表面での機能を保持した状態での発現を試みた.ウエスタンブロット解析の結果からOMVs上でOmpW-CBMの融合タンパク質が発現していることは確認されているため,機能を有した状態で発現していない,ないしは発現の局在がOMVs表面でなく多糖を吸着できない可能性が考えられた.そこで,CBMのコドンを大腸菌用に最適化する,OmpWを必要と考えられる部分のみを残して短縮させるなど様々な検討を行ったが,最終的に多糖をOMVs上に有意に吸着させたという結果を得ることができなかった.その他の検討として,これまでに他の研究グループによって大腸菌OMVs上に効率的にタンパク質を提示できると報告があったClyAとCBM30の融合タンパク質も発現させたが,同様にウエスタンブロットでの発現確認はできたものの,多糖をOMVs上に有意に吸着させることができなかった.これらの結果から,CBM30の構造的特性などから大腸菌OMVs上への発現が困難であったと推測される.大腸菌が産生する細胞外小胞であるメンブランベシクル(OMVs)表面の糖鎖修飾を試みた.他種微生物由来の糖結合モジュール(CBM)と,大腸菌の細胞外膜タンパク質OmpWとの融合タンパク質を設計し,大腸菌OMVs上での発現を試みた.結果として,融合タンパク質のOMVs上での発現には成功したことをウエスタンブロット解析により確認した.しかしながら,FITC等の蛍光物質で標識したカルボキシメチルセルロースなどの糖鎖高分子との結合を評価したところ,CBMの有無により有意な吸着量の差を確認できなかったことから,CBMの機能を保持した状態でOMVs上に発現できなかった可能性が考えられる.現在までのところ,糖結合モジュールに関してOmpWと呼ばれる大腸菌の細胞外膜タンパク質を介してOMVs表面での機能化を試みているが達成できていない.これまでにOMVs修飾に使用された報告があるClyAなどのタンパク質と融合することも視野に入れて,引き続きOMVsの糖鎖修飾を試みる.生物化学工学次年度使用額が生じた主な理由は、旅費が最初の段階で計上していた金額よりも抑えられたためである。なお物品費としては、ほぼ当初の計上通りの金額となっている。上記の理由で次年度使用額が生じたことを踏まえ、本年度はより積極的に対外的な研究成果発表を行う予定にしている。
希士類永久磁石の溶解凝固法による分離・回収に関する研究

高性能な希土類永久磁石のリサイクルに向けた取り組みとして、希土類永久磁石合金のガラススラグ中での溶解凝固による分解を利用した希土類金属の分解・回収を目的に研究を行っている。初年度代表的な希土類永久磁石であるネオジウム鉄ボロン(Nd-Fe-B)磁石のガラススラグ中での溶解凝固による分離・回収について研究を行い、このガラススラグ中での溶解凝固(ガラススラグ法)によりNd-Fe-B磁石合金中のNdは希土類酸化物としてガラススラグ中に回収され、Nd-Fe-B磁石合金は希土類金属を含まないFe-B合金になることがわかった。また、昨年度は新しい希土類永久磁石として知られているサマリウム鉄窒素(Sm-Fe-N)磁石の原料であるサマリウム鉄(sm-Fe)合金と磁歪材料として知られているテルビウム鉄(Tb-Fe)合金にもこのガラススラグ法の適用を試み、Nd-Fe-B磁石と同様に希土類金属の酸化物と金属に分離ができるかどうかを調べた。その結果、Sm-Fe合金中のSmは希土類酸化物としてガラススラグ中に回収され、Sm-Fe合金は希土類金属を含まないFe-B合金になることがわかった。また、重希土類元素であるテルビウムを含むTb-Fe合金も同様にTb-Fe合金中のTbは希土類酸化物としてガラススラグ中に回収され、Tb-Fe合金は希土類金属を含まないFe-B合金になることがわかった。このことより、希土類永久磁石の希土類金属の種類によらずこのガラススラグ法の適用が可能であり、希土類酸化物と遷移金属合金に分離できることがわかった。そこで、本年度は希土類永久磁石のガラススラグ中での溶解凝固による分離・回収について研究を行うと同時に、ラススラグ中に回収した希土類元素の回収方法について検討したところ、ガラススラグ中から希土類の酸化物として回収できることがわかった。高性能な希土類永久磁石のリサイクルに向けた取り組みとして、希土類永久磁石合金のガラススラグ中での溶解凝固による分解を利用した希土類金属の分離・回収を目的に研究を行っている。本年度は代表的な希土類永久磁石であるネオジウム磁石(Nd-Fe-B磁石)のガラススラグ中での溶解凝固を行ったところ、溶解条件によっては希土類永久磁石合金が希土類金属の酸化物と金属に分離ができることを見出した。得られた試料の構造と組織について調べたところ、希土類金属であるネオジウムは希土類酸化物としてガラススラグ中に、また鉄はFe-B合金として回収できることがわかった。このガラススラグ中に回収できた希土類酸化物のガラススラグからの回収も化学的な方法で試みたところ、希土類塩として回収が可能であることがわかった。また、もうひとつの代表的な希土類永久磁石で最近高温用の磁石として注目されているサマリウムコバルト磁石(Sm-Co磁石)のガラススラグ中での溶解凝固も行ったところ、ネオジウム磁石の場合と同様に希土類永久磁石合金が希土類金属の酸化物と金属に分離ができることを見出した。得られた試料の構造と組織について調べたところ、希土類金属であるサマリウムは希土類酸化物としてガラススラグ中に、またコバルトはCo-B合金として回収できることがわかった。

本年度の研究成果より、希土類永久磁石のガラススラグ中での溶解凝固による分離・回収は可能であることが、また希土類永久磁石合金の希土類金属は酸化物としてガラススラグ中に回収されて、遷移金属がFe-B合金やCo-B合金として得られることがわかった。高性能な希土類永久磁石のリサイクルに向けた取り組みとして、希土類永久磁石合金のガラススラグ中での溶解凝固による分解を利用した希土類金属の分類・回収を目的に研究を行っている。昨年度は代表的な希土類永久磁石であるネオジウム鉄ボロン(Nd-Fe-B)磁石のガラススラグ中での溶解凝固による分離・回収について研究を行い、このガラススラグ中での溶解凝固(ガラススラグ法)によりNd-Fe-B磁石合金中のNdは希土類酸化物としてガラススラグ中に回収され、Nd-Fe-B磁石合金は希土類金属を含まないFe-B合金になることがわかった。そこで、本年度は新しい希土類永久磁石として知られているサマリウム鉄窒素(Sm-Fe-N)磁石の原料であるサマリウム鉄(Sm-Fe)合金と磁歪材料として知られているテルビウム鉄(Tb-Fe)合金にもこのガラススラグ法の適用を試み、Nd-Fe-B磁石と同様に希土類金属の酸化物と金属に分離ができるかどうかを調べた。その結果、Sm-Fe合金中のSmは希土類酸化物としてガラススラグ中に回収され、Sm-Fe合金は希土類金属を含まないFe-B合金になることがわかった。また、重希土類元素であるテルビウムを含むTb-Fe合金も同様にTb-Fe合金中のTbは希土類酸化物としてガラススラグ中に回収され、Tb-Fe合金は希土類金属を含まないFe-B合金になることがわかった。このことより、希土類永久磁石の希土類金属の種類によらずこのガラススラグ法は適用が可能であり、希土類酸化物と遷移金属合金に分離できることがわかった。高性能な希土類永久磁石のリサイクルに向けた取り組みとして、希土類永久磁石合金のガラススラグ中での溶解凝固による分解を利用した希土類金属の分離・回収を目的に研究を行っている。初年度は代表的な希土類永久磁石であるネオジウム鉄ボロン(Nd-Fe-B)磁石のガラススラグ中での溶解凝固による分離・回収について研究を行い、このガラススラグ中での溶解凝固(ガラススラグ法)によりNd-Fe-B磁石合金中のNdは希土類酸化物としてガラススラグ中に回収され、Nd-Fe-B磁石合金は希土類金属を含まないFe-B合金になることがわかった。また、昨年度は新しい希土類永久磁石として知られているサマリウム鉄窒素(Sm-Fe-N)磁石の原料であるサマリウム鉄(Sm-Fe)合金と磁歪材料として知られているテルビウム鉄(Tb-Fe)合金にもこのガラススラグ法の適用を試み、Nd-Fe-B磁石と同様に希土類金属の酸化物と金属に分離ができるかどうかを調べた。そこで、本年度は希土類永久磁石のガラススラグ中での溶解凝固による分離・回収について研究を行うと同時に、ラススラグ中に回収した希土類元素の回収方法について検討したところ、ガラススラグ中から希土類の酸化物として回収できることがわかった。