hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
VLSIに基づくロボットエレクトロニクスの体系化に関する研究

自律的動作を目指した知能ロボット実現のためには、多種多様な処理が必要とされると共に、センサフィ-ドバックなどが多い。したがって、実時間処理をするためにはロボットシステムの各処理の演算遅れ時間をできるだけ小さくすることが重要である。本研究では、以上のような観点から演算遅れ時間最小化の進接的方法は計算量を指向したVLSI向きハ-ドウェアアルゴリズムおよびそのVLSIプロセッサア-キテクチャについて考察し、種々の実例を通してその有用性を明らかにすることができた。以下に主な成果を列挙する。1.計算量の少ないハ-ドウェアアルゴリズム演算遅れ時間最小化の直接的方法は計算量を減少させるアルゴリズムの考案である。一例としての座標変換プロセッサは、座標の回転移動という基本演算を連続的に使用することにより従来の汎用マイクロプロセッサ処理の20倍以上の高性能化を達成できることが実際のLSI化により明らかになった。2.高並列処理ア-ケテクチャデ-タ依存グラフの並列性を最大限利用するため、並列に備えられた演算器あるいはサブプロセッサユニット出力を適当な結合回路網を用いて、滞在時間が極力小さくなるデ-タフロ-制御に基づき次々と接続していく。ディジタルサ-ボ用行列演算プロセッサ、逆動力学演算プロセッサ、チェインコ-ドマッチングに基ずく画像認識プロセッサ、さらに障害物回避プロセッサなどの並列処理ア-キテクチャを具体的に提案することができた。3.最適解の保証されるニユ-ラルネットワ-クセル機能として積和演算出力を有する離散時間ニユ-ラルネットワ-クを考案することにより、2乗誤差関数など評価関数の最小化を行う高並列ハ-ドウェア構成を示し、連立一次方程式の高速求解に有用である超高並列VLSIシステムを提案している。自律的動作を目指した知能ロボット実現のためには、多種多様な処理が必要とされる。これらの処理では、ビジュアルフィールドバックやセンサフィールドバックなどで象徴されるように、処理結果を持って次の入力情報が得られるようなループ構造となるような場合が多い。このため、本研究では個々の処理モジュールの演算遅れ時間すなわち滞在時間を極力小さくすることが要求される。すなわち、単にスループットを向上させるのみではなく、並列性を最大限引き出し、演算遅れを最小化するようなロボット応用特有のアーキテクチャを体系化することが必要である。このような観点から、処理内容が固定化したデータフローグラフに基づく演算遅れ時間最小形アーキテクチャを考案することができた。これは、並列に備えられた演算器あるいはサブプロセッサユニットの出力を、適当な相互結合回路網を通して次のレベルの演算が行えるように接続していく方式である。このようなデータフローグラフの制御を行うための相互結合回路網はデータフローをプーグラマブルに制御できる機能を有し、専用VLSとは言うものの処理内容に依存したプログラムをユーザがあらかじめ作成することにより、特殊用途の中で広い汎用性も合わせ持つことになる。このような考え方に基づく専用プロセッサとしては多くの行列演算を含むディジタルサーボシステム、センサ信号処理、逆動力学演算、座標変換、障害物回避、画像認識などに適用可能であり、その具体的構成を考案する上での基礎を確立することができた。したがって、実時間処理を可能にするためにはロボットシステムの各処理の演算遅れ時間を出来るだけ小さくすることが重要である。本研究では、以上のような観点から演算遅れ時間最小化を指向したVLSI向きハ-ドウェエアルゴリズムおよびそのVLSIプロセッサア-キテクチャについて考察し、種々の実例を通してその有用性を明らかにすることができた。

一例として座標変換プロセッサは、座標の回転移動という基本演算を連続的に使用することにより従来の汎用マイクロプロセッサ処理の20倍以上の高性能化を達成できることが実際のLSI化により明らかになった。2.高並列処理ア-キテクチャデ-タ依存グラフの並列性を最大限利用するため、並列に備えられた演算器あるいはサブプロセッサユニット出力を適当な結合回路綱を用いて、滞在時間が極力小さくなるデ-タフロ-制御に基づき次々と接続していく。ディジタルサ-ボ用行列演算プロセッサ、逆動力力学演算プロセッサ、チェインコ-ドマッチングに基づく画像確認プロセッサ、さらに障害物回避プロセッサなどの並列処理ア-キテクチャを具体的に提案することができた。3.最適解の保障されるニュ-ラルネットワ-クセル機能として積和演算出力を有する離散時間ニュ-ラルネットワ-クを考案することにより、2乗誤差関数など評価関数の最小化を行う高並列ハ-ドウェア構成を示し、連立一次方程式の高速求解に有用である超高並列VLSIシステムを提案している。
メカニカルストレス病の原因遺伝子の同定

メカニカルストレス病(mechanical stress disease)とは、生体が持っている外界からの物理的なメカニカルストレスに対する受容・制御・応答のシステムの異常・破綻により発症する疾患の総称である。単一の遺伝子の異常に起因するもの(単一遺伝子性: monogenic)と、多数の遺伝子の異常の総合的な影響によるもの(多因子遺伝性: polygenic)がある。本研究の目的は、全エキソーム解析(Whole Exome Sequence: WES)、全ゲノム解析(Whole Genome Sequence: WGS)などの次世代シーケンス解析を中心とする大規模ゲノム解析により、メカニカルストレス病の原因遺伝子を同定し、その分子病態を解明することである。単一遺伝子性と多因子遺伝性のヒト疾患を統合して解析する点が、本研究の特徴である。単一遺伝子性メカニカルストレス病の原因遺伝子(疾患遺伝子)、及びその変異の機能解析、遺伝子ネットワークの解析を通じて、その分子病態を解明すると共に、対応する多因子遺伝性メカニカルストレス病の原因遺伝子(疾患感受性遺伝子)とその分子病態の解明に挑む。現在、WESの解析システムを確立し、これを用いて、すでに二つのメカニカルストレス病の新規原因遺伝子(TNFRSF11A、CSF1R)を同定し、その遺伝子変異の機能解析に成功し、これらに対応する多因子遺伝性メカニカルストレス病である骨粗鬆症(osteoporosis)のゲノム解析を開始している。また、いくつかの単一遺伝子性メカニカルストレス病で、原因遺伝子の候補遺伝子変異を同定に成功し、その遺伝子、および遺伝子変異のin vitro、in vivoでの機能解析を行っている。これまでに発見した新規遺伝子、TNFRSF11A、CSF1Rの機能の解明、及び異骨性骨硬化症/ Pyle病の分子病態の解明を進め、メカニカルストレスによる骨量の維持の機構を明らかにする。また、異骨性骨硬化症に対応する多因子遺伝性メカニカルストレス病である骨粗鬆症(osteoporosis)の原因遺伝子(疾患感受性遺伝子)の発見とその分子病態の解明に挑む。更に、異骨性骨硬化症以外の大理石骨病グループに属する骨系統疾患の新たな原因遺伝子の発見にも挑む。これらを通じて、ひとにおけるメカニカルストレスの受容・制御・応答のシステム(メカニカルストレス・システム)を理解し、新たな医科学、骨格生物学の領域の開拓に繋げる。
広域医療圏拠点病院における看護相談機能,地域連携システム,外来看護教育方法の開発

特定機能病院内に設置している2つの看護相談事業の看護師を対象とし、4年間の相談を調査し、広域医療圏拠点病院の看護相談の機能を検討した。全受診者対象相談部門は2年間に訪問看護利用を支援した82例を分析した。対象者は、平均62.9歳、疾患は新生物85.4%、医療処置管理状態60%で中心静脈栄養法31.7%、疼痛緩和療法(麻薬使用)45.1%で、がん終末期の在宅療養支援が多数をしめていた。訪問看護依頼先は32事業所で8医療圏と隣接県に、主治医の医療機関は22施設で4医療圏1隣接県に分布していた。訪問看護開始後の相談は70%にあり、病状悪化時の療養場所、診療・看護態勢の再整備、病状変化に対応する医療内容変更に伴う支援などで、院内では、医師、看護師、WOC看護師、PT、ST、薬剤師、栄養士、MSW、院外では、訪問看護師、保健師、介護支援専門員、医師、他院MSW等と連携して対応していた。神経難病対象の相談部門看護師は、外来受診者の相談に、保健師と連携して継続支援していた。支援においては、保健師、医師、介護支援専門員、訪問看護師等の相談に対し、神経難病看護専門の立場で支援していた。広域医療圏拠点病院の看護相談は、病院医療チームと地域支援チームの要として、医療依存度の高い患者の療養生活を継続支援する機能であり、病院内各医療職の専門機能、看護ではWOC、がん、神経難病など専門領域の機能を効果的に活用する支援機能である。1調査対象病院において2003年1年間に在宅療養指導管理料を算定した外来患者253人について診療録調査を行った。在宅酸素療法111人、在宅持続陽圧呼吸療法108人、在宅人工呼吸療法14人、在宅自己腹膜潅流療法8人で、他に疼痛管理、成分栄養管理、中心静脈栄養、肺高血圧管理があり、12診療科にまたがっていた。調査時点で37%が終了、理由は転院、死亡、入院などであった。転院、死亡は、在宅酸素、人工呼吸、持続陽圧呼吸療法対象者で、転院先は県内地域中核病院であった。転院例では、地域への連携、死亡例では、在宅療養期間の支援体制の検討が必要と示唆された。今後、対象者の質問紙および聞き取り調査を実施、看護相談の在り方を検討する。2医療福祉相談部看護師が1年間に対応した相談について、対象者、内容、対応を分析した。相談は180人380件、一人あたり相談回数は1-14回で、相談者は本人、家族が直接または医師、病棟看護師長を介してが多く、他に外部医療機関からの相談もあった。対象者の疾患は悪性腫瘍33%、精神疾患14%、その他疾患30%等で、相談内容は、受診・受療、心理、退院、社会的・経済的、在宅援助の順で、がん療養者の場合は、告知後や治療への不安、家族の立場での療養者サポート、ホスピスについてなどであった。相談部看護職は、個別相談対応のほか、医療チームカンファレンスを働きかけて開催、参加し問題解決を支援していた。地域連携は、退院調整に伴い訪問看護ステーション等との連携をしていた。他に病院への不満、医療職の対応への苦情相談があった。広域医療圏拠点病院における看護相談は、受診者・家族の適切な受療の支援、受診者・家族と医療職をつなぐ、病院と地域をつなぐ機能を有していると整理された。平成15年4月診療報酬が包括評価方式へ移行に伴い、退院調整支援が重要になると思われる。引き続き調査を継続する。1調査対象病院において2002年1年間に在宅療養指導管理料の在宅酸素療法を算定した外来患者106人について診療録調査を行った。

11診療科にまたがっており、基礎疾患は間質性肺炎が最も多く、がん、COPD、循環器疾患、神経筋疾患、先天性疾患(小児)などであった61年間の死亡は15.1%、転院9.4%で、転院先は県内地域中核病院で、一部診療所があった。訪間看護指示書の発行は少なく、転院例での地域への連携、重症例での在宅療養期間の支援体制の検討が必要と示唆された。来年度は対象者の聞き取り調査を実施、看護相談および地域連携の在り方を検討する。2医療福祉相談部看護師が1年間に対応した相談について、対象者、内容、対応を分析した。相談は172人505件、一人あたり相談回数は1-16回で、相談者は本人、家族が直接または医師、病棟看護師長を介してが多かった。対象者の疾患は悪性腫瘍41.3%、精神疾患3.5%、その他疾患48.8%で、相談内容は、受診・受療、心理、退院、社会的・経済的、在宅援助の順で、がん療養者の場合は、継続支援例があり、相談内容が多岐にわたっていた。地域連携は、終末期患者の診療所との連携、専門看護による訪問看護ステーション看護師支援などがあった。広域医療圏拠点病院における看護相談は、受診者・家族の適切な受療の支援、受診者・家族と医療職をつなぐ、病院と地域をつなぐ機能を有していると整理された。次年度も引き続き調査を継続する。3 3年間に神経内科を受診し、ALSと診断されて死亡した患者26人について、受療行程調査と遺族の聞き取り調査を行った。調査病院を平均1年受診後地域の病院で8.3ヶ月医療を受けて死亡していた。神経内科外来配置の神経難病医療専門員が、地域医療機関に受療を変更後も保健所保健師、訪問看護看護師を支援していた。特定機能病院外来看護の機能が明らかになった。今年度は、相談実績、がん終末期・脳血管疾患患者について相談部看護師の支援を調査した。1相談部看護師が1年間に対応した相談は169人662件、相談者は本人、家族が直接または医師、病棟看護師長を介してが多かった。過去2年に比し、訪問看護師の相談が9.1%で増加し、保健師、他施設MSWも増加していた。対象者の疾患は悪性腫瘍、精神疾患などで、退院援助が49.1%で最も多かった。カンファレンス開催は31件で、うち地域の支援者を含むのは83.8%、内容は退院援助73.1%、社会的援助23.1%であった。病院内医療職と地域の支援機関の連携を実施していた。がん終末期患者の支援は1年間11例で、病気は多岐にわたっていた。相談期間は4,5ヶ月、相談回数は6.7回で、相談内容は、退院援助81.8%、心理的支援36.4%、社会的支援36.4%であった。対象者の居住地域は県内広域で地域医療機関との連携は、診療所、訪問看護ステーションであった。調査結果から、広域医療圏拠点病院における看護の相談は、退院援助を中心に地域の支援機関との連携機能が重要と示唆された。2 DPC導入後の特定機能病院における退院支援を検討するため、1年間に、脳血管疾患で入院し退院した患者95人について退院経過を調査した。入院期問は、DPC入院期間分類I・IIは半数で、半数は特定入院期間以上であった。特定入院期間以上の群は、複数手術、重篤合併症が多く、退院先は他医療機関が多かった。相談部と連携して退院調整した事例は長期入院例で、転院先調整が多かった。対象者の特性に応じて、早期から退院支援するシステムが必要と示唆された。来年度は、調査結果から、特定機能病院における看護相談機能、地域連携システムについてまとめ、そのなかでの外来看護教育の課題を検討する。今年度は地域との連携による支援について調査し、分析した。1退院支援事例の分析:訪問看護サービスを導入し、訪問看護提供事業所と連携支援した事例を分析した。
多遺伝子疾患モデル由来のES細胞を用いた病因遺伝子の生体内での意義の評価系の確立

多遺伝子疾患においてその原因遺伝子を同定することは困難であるが、その遺伝子が疾患発症に関与していることを証明する評価系も確立されていない。この実験計画において、多遺伝子疾患において原因候補遺伝子の生体内での意義を証明するため、多遺伝子疾患でかつ自己免疫疾患モデルである2つの実験系を用いた。MLR lprおよびMRL gldマウスにおける皮膚炎発症率の違いがMRL gldマウスに残存するC3H遺伝子であると仮定し、マウス染色体1番のC3H由来領域を決定したところ、38.1cMから102cMと広範であったため、原因遺伝子を同定するにはMRLマウスへの更なる戻し交配をする必要があるとわかった。またMRL lprマウス由来のES細胞を樹立したが、分化マーカー(Oct4+,Nanog+,Rex1+,AFP-,Cer1-,Gata4-)の発現、embryoid bodyにおける三胚葉分化能を保持していたが、キメラマウス作成後germlineへ分化せず、既存のES細胞を他の実験系を検討した。2)BALB/cとC57BL/6マウスにおける自己免疫疾患発症率の違い制御丁細T胞の機能を制御する遺伝子で、かつBALB/cとC57BL/6マウスにおいて多型を持つ遺伝子をスクリーニングした結果、マウス染色体2番に存在する遺伝子に多型があることを発見した。その多型の意義を検討するため、まず、その領域がC57BL/6であるBALB/cマウスと、逆のその領域がBALB/cであるC57BL/6マウスを、6代戻し交配し作製した。自己免疫疾患発症率においてこの遺伝子の多型が関与しているか検討するため、このマウスをホモ化し、繁殖させた。この研究計画において1)病因候補遺伝子の同定のためのスクリーニング、2)疾患モデルマウス由来のES細胞の樹立、を行っている。1)MRL lpr/lpr(Fas変異)マウスにおける皮膚炎の遺伝子座の同定として、MRL lpr/lprとMRLgld/gld(FasL変異)マウスの皮膚炎発症の頻度の違いがC3H gld/gldマウスをMRLマウスへ戻し交配した際のchromosome 1のFasL周辺のC3H型遺伝子に存在すると仮定し、まずmicrosatellite markerを用いてC3H型領域が38.1cMから102cMに残っていることを確認した。この領域のいくつかの遺伝子をシークエンスしたが、C3H型遺伝子の同定には至っていない。そこでさらに領域を縮小するため、MRL gld/gldマウスをMRLマウスに戻し交配している。また多遺伝子疾患の他のモデルとしてC57BL/6とBALA/cマウスの免疫学的反応系(thymectomyにおける自己免疫疾患の発症頻度の違いなど)の違いに注目し、多型の検索を行い、アミノ酸を変化させる多型を発見している。今後その生体内での意義を証明する。この研究計画においてMLR 1prマウスモデルにおいて1)病因候補遺伝子の同定のためのスクリーニング、2)疾患モデルマウス由来のES細胞の樹立、を行っていたが、他の実験系の確立も並行して行った。1)前年度、MRL 1pr/1pr(Fas変異)マウスにおける皮膚炎の遺伝子座の同定のため、MRL gld/gld(FasL変異)マウスにおけるC3H由来の染色体の領域を確定したが、MRLマウスに戻し交配には時間がかかるため、多遺伝子疾患モデルをMRL 1prマウス皮層炎から、C57BL/6とBALA/cマウスにおけるthymectomyよる自己免疫疾患の発症頻度の違いに注目する実験にモデルを変更した。

前年度から今年度において第2番染色体50cM辺りに存在する遺伝子に多型を見つけ、現在、この領域がC57BL/6由来であるBALB/cマウス、およびこの領域がBALB/cマウス由来であるC57BL/6マウスを、ともに最低6代戻し交配を行い作成した。この領域のホモ化を行い、表現型を解析するためにマウスを繁殖中させた。
成人期のAD/HD患者に対する認知行動モデルに基づく心理療法の検討

本研究の目的は成人期の注意欠陥多動性障害(AD/HD)患者を対象として,認知行動モデルに基づいた基礎研究と効果研究を行うことであった。本年度は成人期のADIHD症状を測定する自己評定式尺度の開発,および成人期のAD/HDに対する認知行動療法の効果研究を行った。基礎研究として,Adult AD/HD Symptoms Scale(AASS)を開発した。一般成人770名を対象とした調査を行った結果,確認的因子分析によってDSM-IVと同様の高次2因子構造が確認されたことから,因子的妥当性と内容的妥当性が確認された。AASSの内的整合性は十分に高い値であった。さらに他の尺度との相関分析の結果から,構成概念妥当性が示された。成人期のADIHD患者群(45名)のAASS得点は一般成人群と比較して有意に高く,群間の効果量が大きいことから臨床的妥当性が示された。以上の結果から,AASSは高い信頼性と妥当性を有することが明らかにされた。次に効果研究として,成人期のAD/HD患者11名を対象に日常生活上の工夫である補償方略の習得を目指した週1回全6回の個人面接プログラムを行った。介入前から介入後にかけてAD/HD症状得点,気分状態の緊張得点と混乱得点,機能障害得点が有意に減少した。また,すべての指標の得点は健常域に達した。さらに介入1ヶ月後のフォローアップ調査の結果,機能障害の「社会生活」得点のみが介入後と比較して有意に悪化したが,その他の指標で介入効果が維持された。介入後に悪化した機能障害の「社会生活」得点も「軽度」の範囲内であった。これらの結果から,成人期のAD/HD症状を訴える者に対して認知行動療法は有効といえる。これらの知見はわが国で初の試みであり,海外で一般的に使用される薬物療法が制限されているわが国において,心理療法の実施と効果測定のために有用な知見となる。本研究の目的は成人期の注意欠陥多動性障害(AD/HD)患者を対象として,成人期のAD/HDの認知行動モデルに基づいた基礎研究と認知行動療法の効果研究を行うことであった。本年度は基礎研究として,成人期のAD/HD症状を測定する自己評定式尺度であるAdult AD/HD Symptoms Scale(AASS)を開発し,その信頼性と妥当性を検討した。AASSの合計得点および各下位尺度の内的整合性は十分に高い値であった。AASSの性差について検討した結果,合計得点と各下位尺度において男性の方が有意に高い得点を示した。成人期のAD/HD患者群(45名)のAASS得点は一般成人群と比較して有意に高く,群間の効果量が大きいことから臨床的妥当性が示された。さらに基礎研究として,成人期のAD/HD患者54名を対象とした調査を行った結果,教育段階まではAD/HD症状を抱えながらも適応するが,就職先を決定する際や就労後に支障をきたす可能性を報告した。また,成人期のAD/HD障害患者64名を対象とした調査の結果,気分状態と,成人期のAD/HDの認知行動モデルの中核概念であり,成人期のAD/HD患者が日常生活を支障なく過ごすために行う行動的対処法である補償方略が,AD/DH症状が機能障害へ与える影響の悪化・緩衝要因となる可能性を示した。これらの知見は,次年度に実施される症例数を増加させた基礎研究,および認知行動療法の効果研究に向けての基礎研究となっている。

さらに介入1ヶ月後のフォローアップ調査の結果,機能障害の「社会生活」得点のみが介入後と比較して有意に悪化したが,その他の指標で介入効果が維持された。介入後に悪化した機能障害の「社会生活」得点も「軽度」の範囲内であった。これらの結果から,成人期のAD/HD症状を訴える者に対して認知行動療法は有効といえる。これらの知見はわが国で初の試みであり,海外で一般的に使用される薬物療法が制限されているわが国において,心理療法の実施と効果測定のために有用な知見となる。
次世代移動通信技術体系確立プロセスにおける技術提携と経営戦略に関する研究

移動通信産業では技術優位が企業競争力の基盤であり、新技術と新製品開発を可能にする研究開発力、他社技術と自社技術との効果的な活用を促進できる研究開発ネットワークの構築が技術戦略で重視される。実際の企業戦略では、技術提携を幅広く活用して、R & D活動の強化、R & D成果の効果的な活用を目指している。また、その戦略は、研究開発テーマ、自社保有の技術力、研究開発予算、他社の技術レベル、経営戦略の目標などを考慮して多様なパターンで展開されている。本研究は、この実態の分析を試みて理論的解明を求めたものである。本研究は、技術提携のパターンと推進プロセス、特徴などの諸要因を綿密に分析して、不確実性が高い次世代技術体系の確立を図る先端技術産業内企業の複雑な提携構図の把握を試みるものである.なお、その分析結果を生かして、技術提携を活用して競争優位構築していく動態的なプロセスを解明することが研究目的である。この移動通信産業を中心とする先端技術産業における次世代技術体系を確立するプロセスに関する研究を通じて、他社の技術資源を吸収・活用・採択して、自社の研究開発能力を強化させながら技術的能力を蓄積する動態的な技術戦略の実態把握と共に、いくつかの示唆点が導出できると期待している.この導出された実証分析の結果に基づいて技術戦略を最も重視する先端技術産業の新たな経営戦略と現代的競争優位の源泉の位置づけを戦略論観点から再検討を行うことが本研究の究極的な研究目的である。本人の課題研究は、技術提携のパターンとプロセス、特徴などの諸要因を綿密に分析して、不確実性が高い次世代技術体系の確立を図る先端技術産業内企業の複雑な提携構図の把握を試みるものであり、分析結果を生かして、技術提携を活用して競争優位構築していく動態的なプロセスを解明することを目的にしている。平成20年では、科研費課題研究の目標達成に必要な理論的研究と実証分析の事前準備を中心的に行った。具体的に、(1)先行研究の文献サーベイと基礎データ資料の収集と分析作業、(2)各企業や技術標準化団体のデータ収集と分析作業、(3)移動通信分野の専門家への諮問を通じた実証研究の事前準備、(4)本調査に必要な事前調査として日本の通信関連企業と韓国の移動通信使用者アンケートとヒアリング調査を行った。平成20年度に実施した実証調査活動と内容として以下の点があげられる。(1)専門知識、資料収集のための出張調査(2008年5月から12月まで、東京以外)(2)移動通信関連企業と協会会員社へのアンケート調査(2008年11月から2009年1月、日本の移動通信関連企業150社を対象に実施完了)(3)移動通信代理店の従業員へのヒアリング調査(2009年2月中旬、韓国の移動通信3社の代理店・販売店20社程度、実施完了)(4)移動通信利用者に対するアンケート調査(2009年2月中旬、韓国の移動通信利用者、約360人程度、実施完了)平成20年から23年まで4年間、科研費の採択課題である移動通信産業に属する企業の研究開発活動を中心とした経営戦略に関する研究を続いている。この課題研究は、中期的な研究テーマであり、技術提携のパターンとプロセス、特徴などの諸要因を綿密に分析して、不確実性が高い次世代技術体系の確立を図る先端技術産業内企業の複雑な提携構図の把握を試みるものである。この研究は、技術提携を活用して競争優位構築していく動態的なプロセスを解明することを目的にしている。平成20-21年度(前半)は、文献サーベイと基礎データ資料の収集と分析作業、実証調査のための準備作業を行った。現時点まで実施した実証調査活動と内容として、(1)専門知識、資料収集のための出張調査(2)移動通信関連企業と協会会員社へのアンケート調査(3)移動通信代理店の従業員へのヒアリング調査(4)移動通信利用者に対するアンケート調査などがあげられる。平成22年(3/4年目)は、収集された資料を分析して、2本の論文を作成する作業を続いている。今年度の研究成果は、日本経営学会と校内の論文集に投稿する予定である。また、来年(4/4年目)は、今までの4年間にわたる研究を総括した研究成果を完成して公表する予定である。平成22年度に行った研究活動は、3年前から実施した移動通信産業を含む先端技術産業で展開されている技術提携のパターンとプロセス、特徴など諸要因を理論と実証の両側面からの分析内容と限界を補完する作業であった。特に、主な研究対象である移動通信産業の枠を超えて次世代技術体系の確立を図る他分野と産官学連携を通じて展開される先端技術産業内企業の複雑な提携構図の把握を試みた。さらに、地域企業の外部ネットワークを活用する経営戦略を分析した。この活動は、様々な形で展開される研究開発活動と技術提携の動態的なプロセスの実態を解明ためであった。

平成20-23年まで実施する科研費課題研究の目標達成を目指して、今まで理論サーベイを中心とする研究と実証分析を並行させながら分析作業を行った。具体的に、(1)先行研究の文献サーベイと基礎データ資料の収集と分析作業、(2)各企業や関連団体のデータ収集と分析作業、(3)移動通信分野の専門家への諮問を通じた実証研究の補完作業、(4)日本の通信関連企業と韓国の移動通信使用者アンケートとヒアリング調査、(5)先端技術産業分野の動向分析と韓国の研究動向把握作業を行った。平成22年度に実施した実証調査活動と内容として、(1)採択課題研究に必要な専門知識、資料収集のための出張調査、(2)移動通信利用者に対するアンケート調査、(3)先端技術分野の研究会や技術発表会参加、関連団体訪問を通じた調査活動、(4)大学付属研究組織への参加、(5)日韓の企業経営活動支援政策と関連団体での資料収集と分析作業、(6)福島大学と中小企業家同友会福島地区会との交流会参加を通じた地域企業の経営戦略分析などがあげられる。平成23年度の研究活動は、移動通信産業を含む先端技術産業、特に東日本大震災以後から重要性が高くなった再生可能なエネルギー産業、産業クラスタの世界的動向と実態把握を通じた技術開発と技術提携の諸要因を理論と実証の両側面から分析研究が中心であった。特に、東日本大震災と福島第一原子力発電所事故で膨大な被害を受けた福島県に位置した福島大学の教員として、技術開発のスピードが速く、様々な先端技術分野の技術から成り立つ再生可能なエネルギーや産官学の協力に基づいて発展する産業クラスタの世界な動向を分析することは大きな意義があった。なお、採択課題研究のテーマである移動通信産業で展開される次世代技術体系の確立を図る研究開発活動の分析研究には、他産業分野と産官学連携を通じて展開される先端技術産業内企業の複雑な産業構造や研究開発活動の同時分析が欠かせないと判断した。このような研究活動は、先端技術産業に属する企業が外部ネットワークを活用する経営戦略の動向と戦略性の理論的分析、様々な形で展開される研究開発活動と技術発展の動態的なプロセスの実態を解明する実証的研究であった。さらに、平成20・23年まで実施する科研費課題研究の目標達成を目指して、今まで理論サーベイを中心とする研究と実証分析を並行させながら、(1)先行研究の文献サーベイと基礎データ資料の収集と分析作業、(2)実証研究の補完作業、(3)東日本大震災後の移動通信ネットワークの復旧や震災時にも信頼性ある通信ネットワークの在り方に関する調査活動、(4)研究テーマと関連した先端技術産業分野の市場動向と研究動向把握作業を行った。このような研究を総括する研究は平成24年度の研究目標であり、数編の論文と著書として完成することを目指して持続的な研究活動を行っている。
進化型エージェントアーキテクチャによる組織構造に基づいたセキュリティの実現

本研究計画では,(1)進化型エージェントアーキテクチャのモデル化,(2)そこで基礎とするエージェントによるワークフローならびにポリシ記述言語の策定,(3)ポリシ抽出記述実験,(4)ポリシ充足性の解析手法の開発,(5)非決定性と並行性を取り扱うことのできるプロセス論理ならびにプロセス代数による形式化,の5点の研究を行った.準化型エージェントアーキテクチャのモデルは,マルチ・エージェント・ソフトウェアを対象とし,個々のエージェント,ならびにエージェントの集団に対し,それができるかぎり充足することが望ましいポリシ記述を独立して与え,それに基づいた管理制御機構を別途与えることで,環境の変化や要求の変化に頑健なソフトウェアを提供するものである.ベースとなるエージェント・プラットフォーム(ミドルウェア)とランタイム環境としてのポリシ解析ならびにポリシ強制機構が,このアーキテクチャの核となる部分である.エージェントの基本的な振る舞いを記述するワークフロー記述は共生/寄生エージェントモデルに基づいている.ポリシ記述のためには記述言語Polaを試作している.Polaは既存のポリシ記述言語よりもエージェントへの適用を指向している.Polaはさらに交渉機構への対応を整備した上で公表を計画している.ポリシ記述実験は,情報システムならびにWebサービス連携における情報漏えいの検出と防止等に加えて,企業内業務システムにおけるネットワーク管理ポリシ(故障からの迅速な復旧)なども併せて行った.ポリシ解析のためには,タブロー法による義務論理検証系の試作と,ポリシのカラーペトリネットへの変換と解析を試みた.プロセス代数による形式化と上記の研究成果との完全な統合は,今後の課題である.本研究計画では,(1)進化型エージェントアーキテクチャのモデル化,(2)そこで基礎とするエージェントによるワークフローならびにポリシ記述言語の策定,(3)ポリシ抽出記述実験,(4)ポリシ充足性の解析手法の開発,(5)非決定性と並行性を取り扱うことのできるプロセス論理ならびにプロセス代数による形式化,の5点の研究を行った.準化型エージェントアーキテクチャのモデルは,マルチ・エージェント・ソフトウェアを対象とし,個々のエージェント,ならびにエージェントの集団に対し,それができるかぎり充足することが望ましいポリシ記述を独立して与え,それに基づいた管理制御機構を別途与えることで,環境の変化や要求の変化に頑健なソフトウェアを提供するものである.ベースとなるエージェント・プラットフォーム(ミドルウェア)とランタイム環境としてのポリシ解析ならびにポリシ強制機構が,このアーキテクチャの核となる部分である.エージェントの基本的な振る舞いを記述するワークフロー記述は共生/寄生エージェントモデルに基づいている.ポリシ記述のためには記述言語Polaを試作している.Polaは既存のポリシ記述言語よりもエージェントへの適用を指向している.Polaはさらに交渉機構への対応を整備した上で公表を計画している.ポリシ記述実験は,情報システムならびにWebサービス連携における情報漏えいの検出と防止等に加えて,企業内業務システムにおけるネットワーク管理ポリシ(故障からの迅速な復旧)なども併せて行った.ポリシ解析のためには,タブロー法による義務論理検証系の試作と,ポリシのカラーペトリネットへの変換と解析を試みた.プロセス代数による形式化と上記の研究成果との完全な統合は,今後の課題である.平成13年度は,主に対象のモデル化と,基礎とするポリシ記述言語とワークフロー記述言語の策定ならびに,進化型アーキテクチャの洗練化,基礎となる論理体系とツールに関して予備的な作業を行った.まず,対象のモデル化としては,13年度前半では,企業内組織と企業情報システムを対象にモデル化を行い,ワークフローを記述するための記述言語と,セキュリティポリシを含む汎用のポリシ記述言語を策定した.同言語はXMLをベースとしており,オントロジ記述を交換することで,企業内情報システムのセキュリティだけでなく,異なるドメインの各種ポリシを記述することができる.その言語によってポリシ記述実験を重ねてきた.さらに平成13年度後半からは,一部,研究計画を変更して,企業内組織だけでなく,組み込み機器の動的な粗合せによる組織構造を対象とすべく予備的な調査を行った.次年度以降の本格的な利用を目指して,対象機器として自走型ロボット,エレベータ制御シミュレータ,ロボットアーム等を購入して予備的な動作実験を行い,理解を深めた.情報システムだけでなく組込み機器に対象を広げたのは,ここ数年のうちに,こうした機器をネットワークに接続し相互結合する傾向が強まってきたためである.そうしたオープン化において,情報システム中の情報だけでなく,動的に組み合わされた機器の協調動作の失敗や暴走を防ぐといった,あらたな安全性ならびにセキュリティの概念が必要になると考えたためである.アーキテクチャの洗練化は,移動エージェントと,高度なエージェント通信言語を備えた常駐エージェントの両ケースについておこなった.第三に,基礎となる論理体系とツールに関して,ポリシ記述用義務論理のために,効率は良くないが各種の変種体系を作りやすいタブロー法によって簡単な様相論理検証系を試作し,本研究のポリシ記述にふさわしい論理体系を模索している.また,振る舞いに関するポリシ用に非決定性と並行性を取り扱えるプロセス論理とプロセス代数に関して調査研究をおこなった.本年度は、前年度に行った基礎とするポリシ記述言語とワークフロー記述言語の構築の結果を踏まえ,進化型アーキテクチャの洗練化と検討用事例の詳細化ならびに,ポリシ解析手法とアーキテクチャとのすりあわせを行った。本研究計画は平成14年度科学研究費補助金(特定領域研究(2)「仕様/環境の変化に対応するソフトウェアのためのエージェント指向開発方法論の構築」(代表者:飯島正;課題

番号:14019086)とリンクしており,本研究計画が基礎となるアーキテクチャ(振る舞い(ワークフロー)の記述とポリシの記述との関連付けなど)を担当し,もう一つの研究計画がそのための開発方法論(ポリシの抽出など)を受け持っている.本年度取り上げた検討用事例は,前年度の「エージェント指向情報システムのセキュリティポリシ」を更に詳細化した「エージェントによるWebサービス連携におけるセキュリティポリシ」である.この事例に適したポリシ解析手法として(カラー)ペトリネットを採用した.その理由は,情報の漏洩,権限の委譲といったフローに関わる解析を到達可能性で,過剰な要求による機能停止といった量的な解析を限界性で取り扱うことにある.本研究計画では,Webサービスのための振る舞いの記述(特にDAML-Sのプロセスオントロジ,他にWSFLならびにBPEL4WSも一部検討中)をペトリネット記述へ変換し,セキュリティポリシを表現するペトリネット記述(これもポリシ記述言語の記述から変換する)とマージして,ポリシ違反を検出することを試みた.また,ペトリネットとは別に,プロセス代数で記述した振る舞いとプロセス論理で記述した仕様(ポリシ)を持ったエージェントが,合成によって仕様(ポリシ)に違反しないかを検証するというアプローチでも研究を進め,その性質の幾つかを明らかにすることができた.本年度は,前年度までにおこなってきた研究成果の統合を中心に,ソフトウェア・ツール作成を目指して,作業をおこなってきた.平成13年度に構築したポリシ記述言語とワークフロー記述言語の洗練化と,ポリシに基づく交渉のメカニズムに関して基礎を検討した.本研究計画は平成14年度科学研究費補助金(特定領域研究(2)「仕様/環境の変化に対応するソフトウェアのためのエージェント指向開発方法論の構築」(代表者:飯島正;課題番号:14019086)とリンクしており,本研究計画が基礎となるアーキテクチャ(振る舞い(ワークフロー)の記述とポリシの記述との関連付けなど)を担当し,もう一つの研究計画がそのための開発方法論(ポリシの抽出など)を受け持っている.そのアーキテクチャにおいても,このポリシに基づく交渉メカニズムは,競合解消のために機能するものとなる.ポリシに基づくエージェント間交渉に先立って,ポリシの抽出と適切な配置・管理が必要であるが,そのためにロールに基づく方法論の適用を試みることができた.これによって,実行メカニズムと方法論の両方をバランスよくリンクすることができた.前年度の検討用事例では,ポリシ解析のために強力な(カラー)ペトリネットを使ったアプローチを試みたが,(カラー)ペトリネットは記述力は非常に高く,量的な面も取り扱うことができるが,その一方で一部の検証能力において制限が強くなってしまう面がある.
下面からの温水供給による雪層の融解過程について

本研究では温水散布融雪の有効性を評価するための基礎として,下面に供給した温水が積雪層内に浸透して生じる融解について,融解および水分の浸透過程を観察し,雪層の条件の違いに対する変化を検討した。本研究で得られた知見等の成果を以下に示す。1.水分浸透・融解過程の観察雪層の密度や0°C以下の範囲とした雪層初期温度による違いを比較した。雪層が圧雪程度の密度で温度が低い場合,雪層下面に沿った水分浸透は遅く雪層上部への浸透高さも低い。初期温度が高くなると,温水供給側の水分浸透高さは高くなり下面に沿った水分浸透も早くなる様子が観察される。初期温度が低い場合よりも上部へ広く浸透する結果が得られた。雪層密度が新雪程度に低い場合,初期温度が低いときには温水供給側の水分浸透高さが高く,その後,下面に沿った浸透が見られる。初期温度が高いと上部への浸透は比較的小さく,下面に沿った浸透・融解の進行が早い傾向が得られた。雪層下面では融解により小さな流路が形成され,水分浸透が下流側に達すると排水が生じる。雪層内の温度は水分浸透に伴い融点となる0°Cまで上昇する。雪層下部の融解が進み排水が始まった後,雪層上部への水分浸透は遅くなり雪層内の温度変化も少なくなる。2.水分浸透・融解過程のモデル化観察結果から雪層の水分浸透および融解過程は,雪層上部への水分浸透を伴う下面に沿った水分浸透・融解,雪層下面での流路の形成,雪層下面での連続的な融解,となる三つの状態に分けられた。3.有効性の評価に関する問題雪層下部に流路が形成され排水が生じると,温水による供給熱量の多くは排水とともに失われる。この状態から雪層の連続的な融解に至るには,雪層の機械的性質を考慮する必要もあり融解過程の評価は複雑になる。今後,一連の水分浸透・融解過程に対する取り扱いを整理し,熱効率の観点から温水散布融雪の有効性を検討する。
動的環境における最適化問題の幾何手法によるアルゴリズムの研究開発

離散的な問題において,その離散構造が動的に変化していくような場合にも最適化問題を解く必要に迫られている.静的な離散最適化問題は以前からその重要性が認識され,積極的に研究がなされてきた.また,静的な場合の線形な最適化問題に対しては,線形計画法に関する多くの研究が古くから行なわれており,様々な有用な研究結果が得られている.しかし,交通量が時間と共に変化していくなかでの最短路問題や,移動体通信などにおいて施設が移動できるような状況での最適施設配置問題のような動的な環境における最適化問題においては,非線形な問題を扱わなければならない場合が数多くあり,そのような問題に対する取り組みは始まったばかりである.そこで,本研究では,動的環境において,非線形な問題に対して,問題の持つ離散構造を詳しく解析し,申請者が研究を行なってきた動的計算幾何学における結果をさらに拡充し,利用することによって幾何的手法による解法を開発してきた.具体的には,まず,現実の場面に現れる最適化問題のうち動的な問題に拡張して効率良く解く要請のある問題の調査を行ない,その幾何構造の性質などを詳しく調べた.その結果,計算幾何学の重要な概念として多くの問題に利用できるVoronoi図などの概念が動的な環境においても,拡張でき,有効であることがわかったので,動的環境にそれらの概念を拡張し,それらを基に最適化問題の解法の開発をしてきた.特に,球面上にVoronoi図を拡張し,施設が球面上を移動する場合の解析を行なった.また,本研究で得られた成果に関しては学術論文や研究資料などで発表し,研究成果の公表を行なった.離散的な問題において,その離散構造が動的に変化していくような場合にも最適化問題を解く必要に迫られている.静的な離散最適化問題は以前からその重要性が認識され,積極的に研究がなされてきた.また,静的な場合の線形な最適化問題に対しては,線形計画法に関する多くの研究が古くから行なわれており,様々な有用な研究結果が得られている.しかし,交通量が時間と共に変化していくなかでの最短路問題や,移動体通信などにおいて施設が移動できるような状況での最適施設配置問題のような動的な環境における最適化問題においては,非線形な問題を扱わなければならない場合が数多くあり,そのような問題に対する取り組みは始まったばかりである.そこで,本研究では,動的環境において,非線形な問題に対して,問題の持つ離散構造を詳しく解析し,申請者が研究を行なってきた動的計算幾何学における結果をさらに拡充し,利用することによって幾何的手法による解法を開発してきた.具体的には,まず,現実の場面に現れる最適化問題のうち動的な問題に拡張して効率良く解く要請のある問題の調査を行ない,その幾何構造の性質などを詳しく調べた.その結果,計算幾何学の重要な概念として多くの問題に利用できるVoronoi図などの概念が動的な環境においても,拡張でき,有効であることがわかったので,動的環境にそれらの概念を拡張し,それらを基に最適化問題の解法の開発をしてきた.特に,球面上にVoronoi図を拡張し,施設が球面上を移動する場合の解析を行なった.また,本研究で得られた成果に関しては学術論文や研究資料などで発表し,研究成果の公表を行なった.
PSU石炭液化残渣の有効利用に関する研究

NEDOLプロセスに基づいて建設されたPSU(プロセスサポーティングユニット)は1t/日の石炭液化プラントであったが、原料炭に対して約30%の固体状液化残渣(CLR)を副生する。NEDOLプロセスが本格的な商業プラントになってもやはり2030%のCLRを副生することは間違いなく、この有効利用を検討しなければ商業プラントの成立も不確実なものとなる。そこで平成10年度から13年度の4年間、CLRの有効利用についての基礎的な研究を以下のように推進した。1.平成10年度は超臨界メタノールによる反応を行い、623K、200kg/cm^2の条件下でCLRから液化油を33.8%の収率で得られることを明らかにした。2.平成11年度は使用済みタイヤとCLRのコプロセッシング反応を行い、アスファルテンやオイル分の減少、揮発分やガス分の増加という軽質化が進行し、これはタイヤに含まれているカーボンブラック、亜鉛、硫黄の触媒効果であることを明らかにした。(本研究は日本化学会第78春季年会で日本化学会年会講演奨励賞受賞)3.平成12年度はCLRの熱分解反応に及ぼす超臨界水の効果について検討した。軽質化は400°C以上で反応時間の増加に伴い促進されることが分かった。ピリジン可溶分の軽質化反応も実施、CLRの脱灰によってCLRの反応性の向上が見られることが分かった。4.平成13年度はCLRの水素化熱分解反応におけるタイヤ成分の添加効果について詳細に検討し、タイヤ成分のゴム成分がテトラリンや気相水素からCLRの水素移動を促すことを明らかにした。またH_2O_2による酸化前処理をしたCLRからのオイル分収率の増加やアスファルテン分収率の減少という軽質化の進行することを明らかにした。NEDOLプロセスに基づいて建設されたPSU(プロセスサポートユニット)は1トン/日の石炭液化処理能力を有しているが、原料炭に対して約30%の固体状液化残渣(CLR)を副生する。現在CLRは未利用状態にあるが、貴重な炭素資源でもあるため、CLRからさらに液化油を効率よく再生成したり、有用物質を創生することは炭素資源の有効利用からも非常に重要である。平成10年度は超臨界状態のメタノールおよび水を利用する1t/d PSU CLRの熱分解反応における液化油転換への効果について検討した。実験はワンドアン炭CLR(C:84.9、H:6.3、N:1.3、O:7.5%、灰分率27.9%)を用い次の条件でオートクレーブ内の反応を行った。573、623、673Kの各温度で反応圧力が80、150、200kg/cm^2になるようにCLRとメタノールの仕込量を調整して行った。673Kで200、230、250および270kg/cm^2になるようCLRと水の仕込量を調整して行った。結果として超臨界メタノールによる反応では623K、200kg/cm^2の反応条件下で液化油を33.8%の最高収率で得ることができたが、673Kでは重縮合反応が進行し、液化油収率は減少した。超臨界水による反応では圧力が高いほどCLRの重質化の進行は抑制されるが、液化油+揮発分の生成収率はメタノールを用いる反応ほどではなかった。使用済みタイヤと石炭液化残渣の水素化分解反応1.タイヤと石炭のコプロセッシングにより軽質化の促進されることが報告されている。一方、NEDOLプロセスにおいては約30%の石炭液化残渣(CLR)が副生し、その処理方法について検討する必要がある。

そこで本研究では、CLRと使用済みタイヤの水素化分解反応を行い、軽質化への相乗効果について検討した。2.粒径1.2mmのトラックタイヤのトレッド部と60mesh以下のCLRを試料とした。これらを単独、または混合したものを3g、およびテトラリン7.5gをオートクレーブに充填し、水素初圧60kg/cm^2とし、440°Cで1時間の水素化分解反応を行った。反応生成物はガス(Gas;CO、CO_2、H_2O、H_2S、NH_4、C_1C_4の脂肪族炭化水素)、ヘキサン可溶分(HS)、ヘキサン不溶アセトン可溶分(HIAS)アセトン不溶分(AI)に分別し、これらの収率の合計と仕込量の差を揮発分(VM)とした。3.図1にCLRとタイヤの単独の水素化分解反応の結果を示した。タイヤの反応においてHIASは生成せずAIは主にタイヤ中のCarbon blackであると考えられた。図1の結果と比べて、タイヤとCLRの混合反応による各成分収率の増減の変化を求め、図2に示した。タイヤとCLRを共に反応することによりHIAS、HSは減少しVM、Gasは増加した。HIASの減少はタイヤに含まれるCarbonblack、亜鉛、及び硫黄の触媒効果によりCLR生成物のHIASからHSの軽質化によるものと考えられた。また、CLRにはNEDOLプロセスにおける添加触媒(パイライト)および石炭灰分が含まれている。従って、これらの触媒作用により、タイヤ生成物のHSからVM、およびGasへの軽質化が促進されたと言えよう。NEDOL法による150t/dPP(石炭液化プラント)による研究開発は、初期の目的を達成し、すでに終了した。しかしながら石炭液化の際の副生物である液化残渣(CLR)の有効な利用法は確立されておらず、今後の重要な課題として挙げられている。そこでCLRから軽質分への有効利用を図るため、反応溶媒として超臨界水に着目した。超臨界水は無触媒下でも加水分解反応を起こすなどの特異な性質を示すことが知られており、脱水縮合性の結合を多く含むと考えられるCLRに対して、より効率的な軽質分の回収が期待できる。本研究では超臨界水を反応溶媒として用い、CLRの熱分解反応に及ぼす超臨界水の効果について様々な条件下で検討した。その結果、次のようなことが分かった。1)温度変化による反応では、CLRの軽質化に対して超臨界水の熱分解効果が現れるのは400°C以上であることが分かった。2)時間変化による反応では、反応時間の増加に伴いオイル分への軽質化が促進された。また超臨界メタノールによる反応と比べ重合化が抑制されたことから加水分解反応による軽質化も起きていることが示唆された。3) CO雰囲気下による反応では、重合化の促進や気体中に多量のCOの存在から、水性ガスシフト反応は本条件下では進行しないものと考えられた。NEDOL法による150t/dPP(石炭液化パイロットプラント)による研究開発は初期の目的を達成し、すでに終了したが、約30%も副生する液化残渣(CLR)の有効な利用法が確立されておらず、PPの海外における商業化の大きな妨げとなっている。そこで平成10年度よりCLRの有効利用についての研究を継続して行ってきたが、平成13年度は次のような成果を得ることができ、無事研究を終了した。1)石炭液化残渣の水素化分解反応におけるタイヤ成分の添加効果使用済みタイヤは日本国内において年間1億本も排出されているが、その多くが不法投棄などの未利用の状態にある。タイヤはCLRと同様に貴重な炭素資源としても捉えることもできる。
マイクロPD法によるニオブ酸カリウム組成融液からの板状ニオブ酸 カリウム結晶育成

化学量論組成からの平板状のニオブ酸カリウム結晶育成をμ-PD法で検討した。白金ノズルを矩形にし、中心部に0.5mmφ程度の孔を空け融液供給量を制限することで固液界面の安定化を達成した。その結果、ノズル側面への融液の回り込みを抑制できるようになり、育成結晶の長尺化及び固液界面が安定化することで平板結晶育成が出来るようになった。ニオブ酸カリウム(KNbO3:KN)は、電気機械結合定数が大きいので、弾性表面波基板だけでなく非鉛系圧電材料としても注目されている。このKN結晶は不一致溶融化合物なので、育成はフラックス法で行われているが、育成結晶中へのフラックスの混入、育成速度が増加できない等の問題があり、結晶が効率的に育成出来、低コスト化が図れれば、市場が開拓できると予想されている。この結晶育成に対し、申請者らはpulling down法(PD法)でKN組成からKNファイバー結晶が育成できることを見出した。この結果は効率的なKN結晶が育成できる可能性を示したものである。そこで本研究では、デバイスサイズでの板状のKN結晶の育成を達成することを目的とした。本年度は、KN組成からKNファイバー結晶が育成できる条件、特に温度勾配を調べた。その結果は最適な温度勾配条件として、急激な温度勾配でなく緩やかな温度勾配がKN組成融液からKN結晶を育成するためには必要であることが明らかになった。また緩やかな温度勾配のために固液界面で結晶化潜熱が蓄積して生じるリメルト現象が発生していることも推定された。育成結晶についても誘電測定を行い、バルクのKNと同じ温度での相転移を観察できた。次にこの温度勾配条件に合致する様にファイバー育成炉(PD炉)の改造を行い、板状KN結晶の育成を検討した。板状KNファイバー結晶の育成には、白金るつぼ下に直方形のノズルを設け、この直方体の形状で板状にする検討を行った。ノズルの形状と厚みを変えながら、育成を行っているが、数mm引き下げたところで融液と結晶が離れてしまう等で、安定的な育成条件が見いだされていない。来年度はこの条件を最適化することに注力する。融液からの単結晶育成でば、育成後の残液だけでなくウエハへの加工で育成結晶重量の50%以上が廃棄物になってしまう、従ってこれらの廃棄物がほとんど再ない育成法開発が、省資源、省エネの点から必要である。一方ニオブ酸カリウム(KNbO3:KN)は、電気機械結合定数が大きいので、弾性表面波基板だけでなく非鉛系圧電材料としても注目されている。この結晶育成に対し、申請者らはpilling down法(PD法)でKN組成からKNファイバー結晶が育成できることを見出した。これらの結果をさらに進めて、省資源、省エネに有利なデバイスサイズの板状KN結晶育成を検討することを目標TPしている。本年度は育成炉の改造を行いながら、ルツボから融液を引き出すノズル形状を2種類作成し、板状KN結晶育成を検討した。検討の結果、育成KN結晶の厚みが変動するが長さ2cm程度の板状KN結晶が初めて育成できた。しかし厚みの変動が大きくなることが判った。この厚みの変動はノズルの径が大きいことに起因することが予想されたので、来年度の検討では、白金るつぼ下に0.5mm径の穴を有する直方形のノズルを作成して、厚み変動の小さいKN板状結晶の育成実験を行う。このようなノズルでは、融液からの結晶への融液供給が安定化し、育成結晶の問題である厚み変動が抑制できると予想している。育成結晶の特性評価では、厚みが小さくなる部位では、結晶が青色に着色する現象が確認された。これは結晶成長時の再溶融により酸素欠担に起因することが推定された。またX線回折実験からは、目的通りのKN単相が育成できたことが確認された。今後は、厚み変動の小さい板状KN結晶育成を鋭意検討し、電気機械結合係数の測定も検討したい。弾性表面波基板及び非鉛系圧電材料として注目されるニオブ酸カリウム結晶ファイバーが化学量論組成から育成できることを見出した。化学量論組成から育成できることで、結晶品質の向上及び製造コスト低減等が期待される。しかしファイバー状では、デバイスへの応用は難しいので、デバイス形状に合致した平板状のニオブ酸カリウム結晶の育成をμーPD法で検討した。平板状に育成することで、育成結晶の50%以上になるウエハ切断ロスを無くすことができ、ニオブ酸カリウム結晶を用いたデバイスの低コスト化が可能になる。育成実験では、ルツボ底部のノズルを矩形形状にして融液を引き下げると、育成結晶はやや平板になったが、厚み変動が大きくまたノズル側面への融液の回り込みがしばしば観察されて、育成結晶が円筒になることが判った。