hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電気探査法と生物的適応アルゴリズムによる3次元海中センシングシステムの構築

データ解釈のための逆解析に必要なアルゴリズムについては、生物的適応アルゴリズムについては、高次元の状態入力と行動出力の環境においてより効率良く強化学習を行うため、割引報酬合計の期待値に関して、今までのように1次微分だけでなく2次微分の方向まで考慮に入れた「自然勾配」の方向へ政策を改善していく自然勾配Actor-Critic法に注目し、これと「適正度の履歴」を組み合わせることで、状態観測が不完全なためマルコフ性が保障されない環境下においても頑健に強化学習を行うことが可能な新しいアルゴリズムを提案した。また、前年度の研究実績において提案したランダムタイリングによる特徴量ベクトル生成方法において、ランダムタイルの個数と、任意の2入力によって生成される特徴ベクトルの線形独立性との関係を定量的に示し、空間をグリッド分割した場合との比較を行うことで、提案手法が高次元の入力空間において特徴量の爆発を防ぎつつ極めて高い汎化性能を示す理由についての定量的解析を行った。このランダムタイリングによる状態-行動空間汎化とGibbsサンプリングを用いた行動選択による高次元状態-行動空間における強化学習アルゴリズムは、ロボティクス分野において定評のある国際会議IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROSO7採択率49%)において研究発表を行い、新しい生物的適応アルゴリズムとして高く評価された。
長時間リスク鋭感的ポートフォリオ最適化の非標準的設定への応用

(1)長時間リスク鋭感的ポートフォリオ最適化問題をいわゆる床制約や一般化した低下制約を設けて一般的な市場モデルの下で考察し、最適解の特徴付けを行い、最適解を計算した。(2)同様の問題を線形ガウス型ファクターモデルを用いて取り扱い、リスク回避的設定下で、最適戦略の候補が最適で無くなる場合にも、代わりに常にnearly optimalな戦略が存在することを示した。(3)リスク回避極限に現れる微分ゲームに関する考察を行い、ゲームの鞍点から漸近的に最適な戦略を構成し、金利リスクの制御に関する結果を得た。長時間リスク鋭感的ポートフォリオ最適化を床制約を設けて考察し、以下の成果を得た:(1)一般の非完備な市場モデルの中で、CPPI (Constant Proportion Portfolio Insurance)を発展させた戦略を2つ提唱し、これが最適戦略であることを示した。(2)完備な市場モデルの中で、OBPI (Option Based Portfolio Insurance)の考え方を発展させた戦略を2つとDFP (Dynamic Fund Protection)の考え方を発展させた戦略を提示し、これらも最適戦略であることを示した。(3)非完備市場モデルの例として線形・双線形型モデルを挙げ、上記(1)で提示した最適運用戦略を明示的に計算した。(4)完備市場モデルの例として決定的なマーケット市場価格と独立な確率金利を持つモデルを挙げ、上記(2)で提示した最適運用戦略を全て明示的に計算した。床制約下でのポートフォリオ最適化に関する既存の結果は極めて限られていたので、今回の長時間リスク鋭感的指標の元でこれを統一的に解決したことは興味深い結果と考えられる。また、今回の成果は今まで提唱されてきた種々のポートフォリオインシュランス戦略の有効性・最適性を示唆するものでありこの点も興味深い知見である。一方で、長時間リスク鋭感的指標の弱点・限界も指摘しており、これは新たな問題提起と解釈されるべきものである。1.長時間大偏差制御に関する別解法を考察した。すなわち、最初に有限期間の確率最大化・最小化問題を凸双対法で解き、次にこの長時間漸近挙動を解析することで大偏差制御問題に関する解を得る解法である。HJB方程式の解析を必要としないため、非マルコフ的なモデルにも対応可能な手法となっている。更に、この手法を用いると最適化された大偏差確率の精密評価も可能となる利点がある。(現在論文準備中)2.動的なファンドプロテクション問題をベイズ的設定下で成長率最大ファンドに対して適用し、その解を3次元自由境界値問題に帰着させることで求めた。ファイナンスの問題としてはより現実的な興味深い対象にアプローチしている:成長率最大ファンドは実務的にも大きな関心を持たれている。ただしファンド構成に必要な所謂シャープ比の値は市場パラメータの推定から決定されないといけない。この部分にベイズ推定量(確率フィルタリング)を用いている。一方、数学的にも、3次元の自由境界値問題の解析は、既存の2次元の自由境界値問題(例えばBlack-Scholes株価モデルに対するロシアンオプションの問題)に関する研究の拡張となっており興味深い。(宮田英明氏との共同研究。論文準備中。)3.確率フィルタリングの手法を用い、Information-based asset pricing(情報ベース資産価格付け)の理論を一般化した。さらに有限次元フィルタリングの例を用い、具体的な計算や例の提示をいくつか行っている。既存の研究を枠組みとして大きく拡張・一般化しているため、更に多様な応用研究が今後考察されると期待される。(Andrea Macrina氏との共同研究。論文準備中。)1,エルゴード型HJB方程式から導出される最適戦略の候補の正当化について考察した。リスク回避度が大き過ぎると最適戦略の候補が最適でないことが証明できるが、その場合も近似的最適戦略は構成されることを示し、したがってエルゴード型HJB方程式の安定化解が常に最適成長率の値を与えることが示された。この研究は特殊な1次元モデルを用いて示されていた主張の一般化である。2, 2次元線形ファクターモデルに関するリスク鋭感的ポートフォリオ最適化問題を取り扱い、特にリスク追求的な状況下でエルゴード型HJB方程式が安定化解を持つためのシャープな十分条件を得た。3,線形ファクターを持つリスク鋭感的ポートフォリオ最適化問題を取り扱い、リスク回避極限を考察した。金利過程が確率的なときは単純なリスク回避極限では問題が崩壊してしまう。そこでファクターノイズが微小パラメータεを持つと仮定し、リスク回避パラメータをεの-2乗に比例しているとしてεが0に行くときの漸近挙動を調べだ。結果として、(1)極限には線形・双線形型微分ゲームが現れること、(2)微分ゲームの鞍点を用いて漸近的に最適な戦略が構成できること、(3)この戦略は完全に安全な戦略より良いパフォーマンスを示すこと、などを示した。

4, Wishart型の正値対称行列に値をとる確率過程をファクターに持つ市場モデルを用いてリスク鋭感的ポートフォリオ最適化問題を取り扱った。危険資産価格過程のドリフト項を適当に選ぶことで対応するHJB方程式や極限方程式であるエルゴード型HJB方程式の明示的な解表示が得られることが示された。さらにそれらから計算されるフィードバック型の最適戦略の候補が最適であることの正当化を行った。5,情報過程に基づいた資産価格付けの枠組みの一般化を行った。情報過程は隠れた状態変数である確率変数を含むような橋過程で与えられ、この橋過程に関するフィルタリング方程式(Kushner-Stratonovich方程式)を用いて資産価格過程が定義される。この枠組みに沿って、今まで得られていた例を統一的に述べ直すとともに、更に、新たな明示的計算が可能な例をいくつか提示した。
電子ペーパーによる仮想空間と実空間の融合技術

実空間を歩行するとき、仮想空間の情報を付加することにより、より豊かな体験をすることができる。本研究では、2つの空間の融合モデルを提案し、電子ペーパー等を考慮した携帯機器を使用したプロトタイプシステムを開発し、その有効性を確かめた。本年度は仮想空間と実空間の融合のためのモデルの作成とシステム設計、および簡単な実験を行った。モデルは、(1)観光地やショッピングセンターなど対象とする空間のスポットモデル、(2)そこをウォークスルーする歩行者モデル、(3)2つの空間を融合するための融合モデル、(4)歩行者間のコミュニケーションを支援するためのコミュニケーションモデルからなっている。実空間と仮想空間をつなぐものとして(1)実空間の位置方位を取得できる位置方位点、(2)位置方位点から発火されるECAルール、(3)アクションによって起動される(仮想空間を含む)コンテンツが主に設定されている。さらにこれらモデルが有効な応用として、観光案内、ショッピング以外に、屋外学習、美術館・博物館案内、オリエンテーリング、RPGなども具体的に検討した。システム構成は、計画系(仮想空間から実空間の情報取得)、歩行ナビ系(実空間と仮想空間の連携)、フィードバック系(実空間情報を仮想空間に反映)の3つのサブシステムからなっており、これらを中心にした設計を行った。このシステムを有効にするものとして(1)位置方位点を示す非接触型RFID、(2)歩行者情報を示すUHF帯のRFID、(3)情報提示のための電子ペーパー機器がある。本年度は電子ペーパー機器の購入が困難であったため、代替品として携帯PCで実験を行った。本年度の本研究の独自性は、歩行者支援のための抽象モデルの構築、仮想空間と実空間を融合することによる強力な支援の提供、の2点である。本年度は電子ペーパー機器の購入が困難であったことおよび撮影機器の設定の不十分さのため、上記のモデル構築とシステム設計、および簡単な実験にとどまったが、次年度は電子ペーパー機器の購入が可能になったため、電子ペーパー機器を利用した情報提供の有効性を示すプロトタイプシステムの実装を行う予定である。当初予定していた岡山県の世界遺産候補は落選したため、代りに鬼ノ城等の具体的な空間での実験を行いたい。さらに今後の電子ペーパー機器のための検討を行う予定である。初年度(平成20年度)は2つの空間の融合のために実空間、歩行者、融合、コミュニケーションの各モデリングを行い、いくつかの部品の実装を行った。平成21年度はこれに基づきプロトタイプシステムの開発・改良を行う予定であったが、空間融合のための新たな知見を得たため、これを空間融合(Space Harmonizer)モデルとして提案し、前年席の実装機能の改良を行うと共に、必要技術の検討を行った。空間融合モデルとは、歩行者支援のための情報提供や強化現実(AR)にとどまらず、実空間と複数の仮想空間を位置情報を基に融合することにより、複数の空間を行き来することを可能にするもので、情報提供機能やAR機能の拡張になっている。今年度は仮想空間モデルとしては仮想3D空間モデルPasQを前提にした。本空間融合モデルでは上記機能の他に、空間の同期、ナビゲーション、オブジェクトの抽出、オブジェクトに対する質問、シースルービュー、等の付加機能について検討を行い、実現に必要な技術の洗い出しを行った。空間融合の提示機器として電子ペーパー機器を検討し実験を行ったが、現在入手可能な電子ペーパー機器は技術的には未熟で実験には適さなかったため、平成21年度は携帯用PC、ヘッドマウントディスプレイでの実験を行った。具体的な応用としては、岡山県立大学の屋外の主要部と一部建物の屋内をバーチャルキャンパス(仮想3D空間)化し、空間融合の視点がらの必要な機能を検討した。平成21年度はこれに基づきプロトタイプシステムの開発・改良を行う予定であったが、空間融合のための新たな知見を得たため、これを空間融合(Space Harmonizer)モデルとして提案し、前年度の実装機能の改良を行うと共に、必要技術の検討を行った。本年度はこれらを踏まえて以下の研究開発を行った。(1)空間融合モデルの中で提案した、情報提供機能、空間の同期、ナビゲーション、オブジェクトの抽出、オブジェクトに対する質問、シースルービュー、等の付加機能についてプロトタイプシステムの実装を行った。(2) (1)のプロトタイプシステムでモデルの妥当性を評価するため、小規模実験として岡山県立大学のキャンパス、大規模実験として鬼ノ城(対外的にアピール度の高い空間)の仮想3D空間化を行った。(3)使用レベルにある電子パーパーが入手できないため、携帯可能な複数種類の機器を使用し、Blue tooth機器による歩行者の位置推定の実証実験と、仮想3D空間の履歴共有機能による空間融合、位置の依存した情報提供等のシステムの設計を行った。本年度予定していたシステムはすべては実現できなかったが、空間融合モデルの有効性は示すことができた。
発達障害児に対するICT導入の事前検討の促進を志向したアプリ検索システムの開発

近年,タブレット端末の普及等により,発達障害児に対する合理的配慮の観点で,アプリケーション(以下,アプリとする)の活用が注目されている。しかし,事前検討が十分でない状態でアプリを導入するケースが問題視されており,有効活用ができないばかりか,結果として合理的配慮の不提供に至る可能性すらある。そこで,対象となる児童生徒の特性や支援目標等,あらかじめ事前検討しておくべき内容について,システムとの対話を通して教師に検討を促したうえで,アプリを推薦するシステム「アプリ@コンシェルジュ」の開発を目指しており,本研究ではシステムの実運用に向けたアプリ推薦に必要な知識の収集・整理を目的とする。
酵素反応を阻害する天然および合成色素成分に関する研究

何らかの色素成分が、毛髪や人骨などの法医学的または人類学的試料に混在している場合、通常の精製・除去方法では全くPCR反応が進まず、DNA型分析ができないケースが多いことが知られている。本研究は、これらの色素成分が含まれている試料から確実にDNA型分析を実施する方法を確立することを目的として実施した。まず、ヘアダイやヘアマニキュアなどの染毛剤処理を施した毛髪からDNAタイピングを行うにあたり、PCR反応を阻害する合成色素成分そのものを精製・除去するべく様々な方法を検討したが、残念ながら有効な除去方法を見出すには至らなかった。しかし、ヘアダイなどの永久染毛剤で処理された毛髪の場合でも、色素が浸透した毛髪皮質の溶解を最小限とする条件でDNAを抽出し、そのDNAをテンプレートとしてPCR増幅を行えば、増幅バンドの検出が可能となることが明らかになった。次に、古人骨からDNAタイピングを行うにあたり、PCRによるDNA増幅を阻害する埋葬土壌中の天然色素成分に着目し、これらの色素成分による酵素阻害を、できるだけ押さえることができる古人骨DNAの抽出方法について検討した。その結果、我々が独自に考案・改変したシリカパウダーによるDNA抽出法を用いることにより、土壌の色素成分が浸透した古人骨からDNAタイピングが可能となる率を、劇的に高めることに成功した。本研究の成果により、従来DNA型判定が困難であった、天然または合成色素成分が付着した試料においても、その分析を実施できる可能性が高められたことになり、本研究の法医学的および人類学的意義は非常に大きいものと考えられる。毛髪からPCRによりDNA多型を検出する際、染毛剤を使用していると酵素(ポリメラーゼ)反応の阻害が起こり分析が不能となることが多い。本研究では、この現象の出現傾向および強度を把握するため、国内で一般用および業務用に市販されている染毛剤を多種類入手し、それらを実際の毛髪に施した後に下記の目的に応じてDNA多型検出を試みた。1)染毛剤の種類による阻害度の検討:ヘアダイ(3社、2色、計6種類)、ヘアマニキュア(3社、3色、計9種類)について染色後、毛根・毛幹(約10cm長)を採取し、そのまま毛髪DNA抽出キット(3種類)でDNAを抽出し検討したところ、ミトコンドリアDNA(D-loop領域)・STR多型(3種類)の検出はいずれのキットを用いた場合でも、全15例で全く不可能であった。2)毛髪の洗浄による阻害抑制効果の検討:1)と同じ材料による多型検出を、エタノール、有機溶媒(アセトン・ベンジン)、およびそれらの複数の組み合わせにより毛髪を洗浄した後に行ったところ、ヘアマニキュアの1種類でエタノール+アセトンの組み合わせによる洗浄後、ミトコンドリアDNAの増幅が可能になった(STRは検出不能)。3)洗髪(自然褪色)後の阻害傾向の検討:ヘアダイの場合、3ヶ月を経過したもの(着色部分の毛幹)を洗浄しても、DNA多型の検出は不能であった。ヘアマニキュアの場合は染色後23週間目(洗髪1020回)でミトコンドリアDNAの増幅が可能となり、1ヶ月を過ぎると、ほとんどの例でSTR多型の検出も可能となった。4)毛髪DNA抽出方法の違いによる検出度:フェノール/クロロホルム抽出、シリカ抽出、キレート処理、毛髪DNA抽出キット(3種類)について、ヘアマニキュアで染毛後2週間の毛髪からミトコンドリアDNAの増幅を行い、それらの検出度を比較したところ、シリカ抽出(および同原理を用いたキット)における検出度が最も高いことが判明した。

まず、ヘアダイやヘアマニキュアなどの染毛剤処理を施した毛髪からDNAタイピングを行うにあたり、PCR反応を阻害する合成色素成分そのものを精製・除去するべく様々な方法を検討したが、残念ながら有効な除去方法を見出すには至らなかった。しかし、ヘアダイなどの永久染毛剤で処理された毛髪の場合でも、色素が浸透した毛髪皮質の溶解を最小限とする条件でDNAを抽出し、そのDNAをテンプレートとしてPCR増幅を行えば、増幅バンドの検出が可能となることが明らかになった。次に、古人骨からDNAタイピングを行うにあたり、PCRによるDNA増幅を阻害する埋葬土壌中の天然色素成分に着目し、これらの色素成分による酵素阻害を、できるだけ押さえることができる古人骨DNAの抽出方法について検討した。その結果、我々が独自に考案・改変したシリカパウダーによるDNA抽出法を用いることにより、土壌の色素成分が浸透した古人骨からDNAタイピングが可能となる率を、劇的に高めることに成功した。本研究の成果により、従来DNA型判定が困難であった、天然または合成色素成分が付着した試料においても、その分析を実施できる可能性が高められたことになり、本研究の法医学的および人類学的意義は非常に大きいものと考えられる。
リチウムを含む遷移金属窒化物を電極とするリチウム二次電池の開発

我々は新しい電池材料になるべき新物質を、イオン導電体の結晶構造を指針に,探索してきた。ここで取り上げた遷移金属とリチウム複窒化物Li_<3-X>M_XNは、Liの挿入脱離に関して優れた可逆性を示すとともに、Liに対して0.6V程度の電位を示し、陰極として優れた性質を示す事が分かった。この物質群は、Li_3NのLiの一部が他の元素で置換されたもので、このグループに含まれるのはLi_<3-X>Co_XN,Li_<3-X>Ni_XN,Li_<3-X>Cu_XNの3つである.Li_3NはLiとNからなる層とその層間に存在するLiのみの層からなっている.Co,Ni,CuがLi-N層とLi-N層の間のLiのサイトに入る.固溶範囲はCo:0<X<0.5,Ni:0<X<0.6,Cu:0<X<0.4である.この3つの化合物はX線的に見てほとんど違いはない.しかしそのLi脱離-挿入はかなり挙動が異なり非常に興味深い。これらの化合物はどれも金属の置換量が大きいほど大きな充放電容量が得られた。注目されるのはLi_<3-X>Co_XNの充放電容量である。実に900mAh/gという非常に大きな容量が得られた。炭素(C_6Li)の理論容量が375mAh/gであるのでほぼ2.5倍の容量を持つことになる。また電位も前述のLi_3FeN_2やLi_7MnN_4の逆蛍石型構造の化合物に比較しても低いので炭素材料の代わりにLiイオン電池の負極材料として用いられる実力を持つ有望な材料である事が分った。Li_<1-X>Mn_2O_4やCr_3O_8を正極に電池を組むと、大きな容量の二次電池が実現した。今年度は、種々の金属について多大な合成の努力を行い、主に逆ホタル石型構造を持つリチウム遷移金属窒化物について研究した。遷移金属として、Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cuを試みたが、簡便な合成方法、すなわち、せいぜい1%H2混合のN2ガスまたは純粋なN2ガス中で、Li_3Nと遷移金属窒化物、または金属と焼成するだけで、Mn,Fe,Co,Ni,Cuに関して化合物が得られるのが見いだされた。このうち、MnとFeが逆ホタル石構造のLi_7MnN_4とLi_3FeN_2であり、Co,Ni,CuはLi_3NのLiの一部が置換したLi_<3-x>M_xNと表される化合物であった。このうち、Li_7MnN_4とLi_3FeN_2の電極としての特性を重点的に検討した。Li/Li_7MnN_4とLi/Li_3FeN_2の電池において、充電も放電も、大電流でも劣化のないサイクル特性を示した。容量も200-300mAh/gと大きく、しかもその充電電位が1.1-1.4Vと低く負極としての、応用が期待された。さらに、Li_<3-x>Co_xNの検討を始めた結果、さらに低い電位と、大きな容量を示して、これらがカーボンに変わりうる負極材料としての魅力を備えていることが分かった。

昨今のリチウム二次電池に関する興味の高まりはすさまじいものがあり、平成7年秋に開かれた電位討論会でも、900件の発表件数の内半分以上がリチウム二次電池に関するものである。そのうち正極はほとんどがLiCoO_2,LiNiO_2,LiMn_2O_4の御三家、負極はカーボン一点張りであるのを異常と見るのは我々だけであろうか?我々が見いだした、リチウム遷移金属窒化物が高い容量で、優れたサイクルせいを示し、しかもリチウムに対して低い電位を示すという事実は、もっと注目されるべきであると自負するものである。しかし誰もが、大きな流れの中で、一丸となって同じ方向へ走っている状況では、なかなか声を大きくしてもそれも難しいが、最近、2、3のグループが我々の結果に注目し、評価し、独自に研究を始めてくれたのは喜ばしい。例えば、上述の電池討論会でNTTのグループがCo系での研究を発表され、カーボンの数倍の容量が出ることを述べておられた。ここ数年の内には、かなりの結果が出そろい優れた負極材料として多くの人が注目すると思われる。1.Li_3NとM_xN_y(M=Mn,Fe)またはLi_3NとCo、Ni,Cu金属を1%H_2-N_2気流中、あるいはN_2中で反応させることにより、逆ホタル石型のLi_7MnN_4、Li_3FeN_2、またはLi_3N構造のLi_<3-x>M_xN(M=Co,Ni,Cu)が容易に得られた。これらの構造は、高イオン導電体として知られているもので、Liがスムースに移動し、遷移金属を含むことから、電場中でLiの挿入脱離が簡単に起こることが期待される。我々は、Liを陰極としたリチウム電池の充放電試験を行った。3.Li_<3-x>M_xNとしてCo,Ni,CuがそれぞれX=0.4,0.6,0.3までLi_3Nに固溶する。Li/Li_<3-x>M_xN(M=Co,Ni,Cu)の電池を組んで充放電特性を調べた。いずれも優れたサイクル特性を示した。どの系も1V以下の電位を示し、特にLi/Li_<2.6>Co_<0.4>Nの電池は1.4V-0Vカットで500mAh/gの容量を示す。ここで特徴的なのは、第1回目の充電曲線と二回目のそれとが大きく異なる点である。XRDの測定によると、Li_7MnN_4やLi_3FeN_2の場合と異なり、充放電につれ、構造が崩れ非晶質となる。この非晶質物質は、電解質との反応により生じたと考えられ、高い容量もそのことによっていると思われる。いずれにせよ、Liに対して1V以下の電位を示し、Li電池のる陰極として有用であろう。我々は新しい電池材料になるべき新物質を、イオン導電体の結晶構造を指針に、探索してきた。ここで取り上げた遷移金属とリチウムの複窒化物Li_<3-X>M_XNは、Liの挿入脱離に関して優れた可逆性を示すとともに、Liに対して0.6V程度の電位を示し、陰極として優れた性質を示す事が分かった。この物質群は、Li_3NのLiの一部が他の元素で置換されたもので、このグループに含まれるのはLi_<3-X>Co_XN,Li_<3-X>Ni_XN,Li_<3-X>Cu_XNの3つである.Li_3NはLiとNからなる層とその層間に存在するLiのみの層からなっている.Co,Ni,CuはLi-N層とLi-N層の間のLiのサイトに入る.固溶範囲はCo:0<x<0.5,Ni:0<x<0.6,Cu:0<x<0.4である.この3つの化合物はX線的に見てほとんど違いはない.しかしそのLi脱離-挿入はかなり挙動が異なり非常に興味深い。これらの化合物はどれも金属の置換量が大きいほど大きな充放電容量が得られた。注目されるのはLi_<3-X>Co_XNの充放電容量である。実に900mAh/gという非常に大きな容量が得られた。炭素(C_6Li)の理論容量が375mAh/gであるのでほぼ2.5倍の容量を持つことになる。
新規モデル系を用いたアルツハイマー病の神経変性制御機構の解析

アルツハイマー病の発症においてアミロイドβ(Aβ)の産生が重要な役割を果たしていることが解っている。我々は、ADの進行において神経変性を誘導する重要なファクターとしてAβのN末端が切断され、環状化されるというピログルタミル化(pE化)が神経変性の誘導において重要であることを明らかにしてきた。本年度は、申請書に従ってショウジョウバエモデルを用いてpE化されたAβ(pE-Aβ)を発現する系を使って、神経変性の誘導に関わる因子をスクリーニングした。その結果、脂質代謝に関係する酵素の変異体がpE-Aβの効果を増強するものとして確認された。2)Aβによる神経機能低下の誘導メカニズムさらに、ADの重篤化にもかかわるAβによる神経機能低下を理解するため、遺伝学的相互作用を検討した結果、リン酸化イノシトール(PI)の代謝に必須のSynaptojannin (Synj1)の変異を導入することによりAβによる毒性が軽減されることが確認された。これまでの報告で、synj1によるPI代謝はADの発症にも密接に関わっていることが報告されていることから、ADに伴うPI代謝を詳しく解析することにした。その結果、マウス内耳有毛細胞にAβを発現する新規マウスモデルにおいてPI代謝が重要であることが示唆されてきた。最初の計画では、ショウジョウバエを用いたGFPスクリーニングだったが、並行して行なっていた実験の結果が緊急性を有するものとなったことから、そちらを優先させた。次年度はGFPスクリーニングの有効性を詳細に検討して、スクリーニングを開始するかを検討したい。1)pE化Aβによる神経変性誘導のメカニズム解析先行研究から、リン脂質代謝に関わる酵素がpE-Aβによる神経変性誘導に関わっていることが示唆されている。そこで、次年度ではそれらの酵素がどのようにして神経変性誘導に関与するのかを、pE-Aβによる神経変性誘導の解析で見つかってきた小胞体ストレス応答(ERストレス応答)との関係に焦点を合わせて、分子レベルで明らかにしていきたい。これまでERストレス応答とリン脂質代謝との関係としては、膜リン脂質飽和脂肪酸の制御をしているSCD1がリン脂質合成系と相互作用することによりERストレス応答を制御していることが示されている。そこで、pE-AβとSCD1、そしてスフィンゴ燐脂質代謝に関わる酵素との関係をまず生化学的に解析する。2)Aβの神経毒性誘導におけるmGluRの役割についてこれまでの研究で、pE-Aβによるリン酸化イノシトール(PI)代謝調節がADの重篤化に関わることが示唆されている。そこで、本年度では、マウスモデルを用いて、このことを明らかにしてみたい。これまでに、代表者が所属する研究室ではAβの機能を定量的に解析するため、Aβ42を内耳有毛細胞で発現させる系統を作製している(Omata et al., 2016)。有毛細胞で発現させたAβがpE-Aβに変換されている可能性が考えられることから、pE化特異的な抗体を用いて、内耳有毛細胞におけるpE-Aβをモニターする。さらに、Aβの重篤化に関わることが疑われているmGluR7が表現型の発現に寄与しているのかを遺伝的相互作用を用いて検討する。

そこで、pE-AβとSCD1、そしてスフィンゴ燐脂質代謝に関わる酵素との関係をまず生化学的に解析する。2)Aβの神経毒性誘導におけるmGluRの役割についてこれまでの研究で、pE-Aβによるリン酸化イノシトール(PI)代謝調節がADの重篤化に関わることが示唆されている。そこで、本年度では、マウスモデルを用いて、このことを明らかにしてみたい。これまでに、代表者が所属する研究室ではAβの機能を定量的に解析するため、Aβ42を内耳有毛細胞で発現させる系統を作製している(Omata et al., 2016)。有毛細胞で発現させたAβがpE-Aβに変換されている可能性が考えられることから、pE化特異的な抗体を用いて、内耳有毛細胞におけるpE-Aβをモニターする。さらに、Aβの重篤化に関わることが疑われているmGluR7が表現型の発現に寄与しているのかを遺伝的相互作用を用いて検討する。本研究はAβのN末端が切断と環状化(pE化)という修飾を受ける結果産生されるpE-Aβによる神経変性誘導のメカニズム解明を目的としている。2018年度は、ショウジョウバエ神経細胞でpE-Aβを発現するモデルシステムを用いて、相互作用する因子のスクリーニングを行った結果、セラミド等の脂質代謝に関わる酵素、および代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)との相互作用が示唆された。これまでも、マウスによる解析系を用いた研究からAβとmGluR7との相互作用を示唆する報告がある。そこで、本年度は急遽計画を変更して、マウスmGluR7とAβとの関係について、神経変性の誘導を含めた詳しい解析を行うことにした。mGluR7のノックアウトマウス(mGluR7-KO)については、これまでも報告があるが、ライセンスの関係上、使用出来る系統が無かった。そこで、mGluR7-KOを外注により作製して、マウスにおける相互作用を検討することにした。このため、mGluR7-KOの作製費と維持費用を次年度の研究費として計上した。
攻撃性の個人差を生み出す認知・神経基盤の検討

フラストレーション(欲求不満)は攻撃的反応を引き起こすことが知られているが,その反応は個人間で大きく異なる。本研究は,攻撃性の個人差に関わる認知神経基盤を解明することを目指し, fMRI実験を実施した。その結果,他罰傾向の強い個人では,眼窩前頭皮質を含む前頭前野腹外側部において活動の増加が認められ,これは,感情的な認知処理を反映しているのかもしれない。一方,自罰傾向の強い個人では,前頭前野背外側部の活動の増加が認められたことから,怒りを弱めるための認知制御活動が関与していると考えることができる。フラストレーション(欲求不満状態)に直面したときの攻撃的反応は,個人間で大きく異なる。他者を責める(他罰)傾向が強い個人もいれば,自己を強く責める(自罰)個人もいる。極度な他罰的反応や自罰的反応は,ときとして,問題行動に発展することが示されている。それでは,他罰的反応や自罰的反応は,どのような認知・神経プロセスを介してあらわれてくるのだろうか。本研究では,他罰傾向,自罰傾向および無罰傾向の高い個人を対象とし,彼らがフラストレーションを体験しているときの脳活動を,機能的核磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて測定する。そして,脳活動の結果に基づき,攻撃的反応の個人差と関わる認知・神経プロセスを解明することを目指す。平成23年度は,被験者の選定とfMRI実験の予備実験を実施した。被験者の選定には,日本語版の絵画欲求不満検査法(P-Fスタディ)を使用した。この方法では,フラストレーションを引き起こす発言に対する被験者の応答を測定し,その応答を得点化することで,その被験者の攻撃特性が測定される。この手法を用いて,他罰傾向,自罰傾向,そして無罰傾向の高い個人の選定をおこなった。また,fMRI実験の予備実験では,P-FスタディをfMRI装置内で実施し,フラストレーション場面と一般的知識を問う統制場面体験時の脳活動の測定をおこなった。その結果,フラストレーション場面において,腹外側前頭前野および島皮質の活動の増加が認められた。これらの領域は,フラストレーションの処理に関わる脳領域を特定した先行研究と合致していることから,フラストレーション研究におけるP-Fスタディの有用性が確かめられた。平成24年度では,選定した被験者を対象にfMRI実験を実施し,攻撃特性の個人差と関わる認知・神経基盤を解明したい。わたしたちは日頃からフラストレーション(欲求不満)を経験するが,その認識や反応は個々人間で大きく異なる。アメリカの心理学者であるSaul Rosenzweig(1934)は,フラストレーションから生じる攻撃的反応を3つに分類し,「他罰」「自罰」「無罰」とそれぞれ称した。そして,臨床研究において,他罰や自罰的な攻撃傾向の特に強い個人が,問題行動や精神疾患を伴うことが示されている。しかしながら,それぞれの攻撃傾向に関わる認知プロセスや脳構造は未だほとんど検証されていない。極端な攻撃的反応が,自己や他者を危険に晒すことを考えると,どのような認知プロセスや脳構造を持つ人が,このような行動を起こし易いのかを明らかにする必要がある。そこで,本研究は,機能的核磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて,自罰傾向の強い個人と他罰傾向の強い個人を対象とし,フラストレーション体験中の脳活動の計測を行った。その結果,自己の願望や目標が阻害されるフラストレーション体験時において,自罰群と他罰群で異なる脳部位の活動が認められた。自罰群では,左側の前頭前野背外側部の賦活が認められ,これは,怒りを弱めるための認知制御活動を反映している可能性が考えられる。一方,他罰群では,眼窩前頭皮質を含む前頭前野腹外側部において活動の増加が認められたことから,感情的な認知処理が優先されていると考えることができる。本研究の成果は,認知神経科学的な観点からフラストレーションの効率的な対処法を考える上で非常に重要な役割を果たすだろう。被験者の選定も十分におこない,fMRIの予備実験でも予想通りの結果が得られたことから,本研究が目指す攻撃特性の認知・神経基盤の解明に向けて順調に研究が進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究計画のとおり,他罰・自罰・無罰傾向の高い個人を対象にfMRI実験を実施する。解析では,脳活動の比較だけでなく,脳体積の比較もおこなう。
含生物起源メタン炭層に生息する未培養微生物群のメタン生成ポテンシャル解析

炭層メタンの起源は微生物分解と熱分解に由来するものに大別され、微生物起源のメタンが検出される炭層は陸域・海域問わず地球上の地下環境に広く分布している。しかし、微生物起源メタンと云われる一方で、その成因に関与する炭層微生物群については、役者と役柄の大半がいまだ解明されていない。本研究では、微生物起源メタンを胚胎する炭層由来の新鮮な試料を用いた微生物群集構造解析と微生物培養実験により、原位置で高活性な微生物群の同定、メタン生成に利用可能な低分子量基質の特定、および同基質利用メタン生成微生物群を同定し、同炭層における生物的メタン生成機構の一端を解明する。
凹凸CLTの接合性能評価とその最適化

2018年度は実施計画に基づき、スギ・30mm厚ラミナを用いて1000×1000mmの3ply及び5plyの実大凹凸CLTを試作した。このときの嵌合部分はバットジョイントとし、嵌合部を構造用1液湿気硬化型のウレタン樹脂接着剤にて嵌合・接着させて力学試験用の実大試験体を得ようとした。しかし、嵌合時の噛み合わせが困難であること、嵌合に接着剤の粘性などにより非常に大きな嵌め合わせ力が必要であることが明らかになり、5ply試験体については実用的な方法(現場で施工できる技術)では嵌合が困難であることが明らかになった。そこで、嵌合部分をバットジョイントではなくスカーフジョイントに代えることを考案し、嵌合労力の低減と接合部の接合強度向上を同時に得る検討を行うこととした。2018年度はモデル実験によるテーパー形状設計と接合性能評価を行った。モデル実験はスギ・6mm厚の柾目板を用いた3plyの縮小CLTで行った。接合部をバットジョイント及び1/1(テーパー長さ/厚さ)、2/1、3/1のテーパー形状を持つスカーフジョイントとした。CLTモデル積層には水性ビニルウレタン樹脂接着剤を用い、嵌合部には上述の構造用ウレタン樹脂接着剤を用いた。嵌合時の嵌合力は試験体の自重のみとし、外的な締め圧は与えなかった。性能評価は曲げ及び引張試験で行い、接合を持たない試験体の試験値との比較によった。その結果、ズレを持たない単純な接合においても、3/1のテーパーのスカーフジョイントを与えることで無接合試験片の約75%の接合効率が得られることが明らかになった。また、接合の存在によりバラツキが低減され、標準偏差/平均値の値が無接合の15%から3/1テーパーで3%以下まで低減することが明らかになり、5%下限値での比較では3/1テーパーを用いることで80%を超える接合性能が得られることを明らかにできた。本研究の目的は、比較的小さく作成したCLTを接合・展開することにより、大型CLTを用いたものと同様の構造的性能を得ること、それを定量化し実用的な技術として確立することである。現時点で想定していたバットジョイントによる嵌合が困難であることを早い段階で評価・実証できたことで、スカーフジョイントを用いるアイデアに到達したこと、スカーフジョイントによる接合性能が凹凸を用いる前の単純な段階でも極めて高いことを明らかにできたことなどから、凹凸を適用することによって無接合(=大型)CLTに遜色ない性能の材料を得られる可能性が高くなってきており、現時点では予定通りの成果を得ることは十分可能であると考えている。共同研究者の一人が2019年度当初から機関外へ異動したことに伴い、先方機関との間の事務的連携を早急に確立し、研究費の配分や役割分担などについて、これまでと同様の研究推進体制が取れるようにする。また、機関間移動のための旅費を少し多めに手当てしたい。その旅費増加分は、初年度の検討による実大試験の合理的見直しによって十分に手当てできるものと考えている。実験的には、2019年度は2018年度に明らかになったスカーフジョイントによる接合性能の知見を基に、スカーフジョイントと凸凹配置の併用による効果などについてのモデル評価をさらに進めるとともに、いくつかの条件による実大による試作・評価を従来手法でのコントロール評価とともに行う。また、交差部など、建築内壁に適用可能な立体的凹凸CLT接合方法のモデル/実大評価を行っていく。

また、接合の存在によりバラツキが低減され、標準偏差/平均値の値が無接合の15%から3/1テーパーで3%以下まで低減することが明らかになり、5%下限値での比較では3/1テーパーを用いることで80%を超える接合性能が得られることを明らかにできた。本研究の目的は、比較的小さく作成したCLTを接合・展開することにより、大型CLTを用いたものと同様の構造的性能を得ること、それを定量化し実用的な技術として確立することである。現時点で想定していたバットジョイントによる嵌合が困難であることを早い段階で評価・実証できたことで、スカーフジョイントを用いるアイデアに到達したこと、スカーフジョイントによる接合性能が凹凸を用いる前の単純な段階でも極めて高いことを明らかにできたことなどから、凹凸を適用することによって無接合(=大型)CLTに遜色ない性能の材料を得られる可能性が高くなってきており、現時点では予定通りの成果を得ることは十分可能であると考えている。共同研究者の一人が2019年度当初から機関外へ異動したことに伴い、先方機関との間の事務的連携を早急に確立し、研究費の配分や役割分担などについて、これまでと同様の研究推進体制が取れるようにする。また、機関間移動のための旅費を少し多めに手当てしたい。その旅費増加分は、初年度の検討による実大試験の合理的見直しによって十分に手当てできるものと考えている。実験的には、2019年度は2018年度に明らかになったスカーフジョイントによる接合性能の知見を基に、スカーフジョイントと凸凹配置の併用による効果などについてのモデル評価をさらに進めるとともに、いくつかの条件による実大による試作・評価を従来手法でのコントロール評価とともに行う。また、交差部など、建築内壁に適用可能な立体的凹凸CLT接合方法のモデル/実大評価を行っていく。今年度、既存技術の評価、検証のために多数の実大成形実験を予定していたが、その実大実験の初期段階において、接合部分に改良を加えることにより経費をより効率的に運用できる可能性が見出されたため、実大試験に至る前のモデル実験を前倒しして実施することとし、多くの実大評価実験を次年度にあらためて集中的に行うこととした。また、旅費についても上述と同様の理由で成果発表のタイミングを変えることした。
少年司法における「責任」概念の再検討と少年非行への対応のあり方

2000年以降、少年法は「少年も犯罪の責任を取るべき」との強い世論におされ厳罰化してきた。しかし、少年の再非行を防止し社会の安全を確保するには、少年の個別的状況に合わせた幅広い処遇の決定基準が必要である。この流れは、例えば、フランスにおいても歴史的事実として認められる。フランスでは、1942年法までは、条文上は弁識能力の有無により教育的措置が適用されてきた。しかし、実際の運用は、少年の個別的状況に鑑み、教育的措置の必要性が判断されていた。さらに、上記影響から1945年法以降は、法文上も、少年の個別的状況が教育的措置適用基準とされるに至った。大貝葵「少年院法改正について」金沢法学57巻2号65ー91頁。当該年度に計画した研究は、妊娠及び出産のため実行できなかった。次年度への繰り越しをすることとした。少年の責任能力についての研究を行うにあたり、現在の日本において、保護処分を賦課するにあたり責任能力を要するか否かにつき、学説を整理検討した。日本への示唆を得る目的で、フランスにおける弁識能力概念の検討に着手した。具体的には、フランスにおいて初めて少年法が導入された1912年時点における、刑事無答責原則を素材に、フランス少年法における弁識能力と保護処分との関係性がいかにとらえられていたのかについて検討した。検討に際しては、1912年法導入時の立法資料を参照したほか、1912年法の概説書、1912年当時の刑法の概説書に基づき、学説の議論状況を確認した。26年度前期に妊娠し、26年度後期途中から産休を、27年度前期いっぱい育児休暇を取得したため、研究が中断した。また、27年度後期においても、育児のため、当初の計画通りに渡仏し、聞き取り調査および資料収集を行うことができず、研究が大幅に遅れている。本年度は、フランスの1912年7月22日の法律の制定過程における弁識能力概念の位置づけに関し研究を行った。特に、1912年法における教育的措置適用の基準と弁識能力概念との関係性を明らかにした。当該法律前から、犯罪少年への教育的措置の適用の基準は、弁識能力の有無によることが刑法上規定されていた。このような規定は、1912年法においても13歳以上18歳未満の犯罪少年に対して引き継がれている。他方で、13歳未満の少年については、弁識能力を一律に否定する刑事未成年の制度が導入されたことにより、すべての少年が教育的措置の対象となった。したがって、1912年法制度のもとでは、教育的措置適用の基準は弁識能力の有無であったということができる。一方で、法と実務とのかい離が明らかとなった。すなわち、少年に教育的措置の適用が必要か否かを判断が先行し、その判断にあわせる形で弁識能力の有無が言い渡されていたことが、本研究を通じてはじめて明らかとなった。したがって、実質的な教育的措置適用の基準は、少年の教育的措置の必要性によっていたことが認められる。この教育的措置の必要性は、少年に対する様々な調査に基づいており、裁判官の決定に大きな影響を与えていたことも判明した。このような実務運用を踏まえて、1912年法の法案段階では、弁識能力の有無ではなく、少年の人格的状況に応じて、教育的措置の適用を判断できる旨の規定が盛り込まれることも提案されていた。上記研究の成果により、このような法と実務との齟齬を前提とした場合、1912年法における弁識能力概念の意義がどこに見出せるのかが今後の研究課題となることも明らかとなった。加えて、上記実務運用が、いかなる状況の下で生じ始めたのかにつき、1912年法以前の法制度および実務につきさらなる研究が必要であることも判明した。弁識能力概念を研究するにあたっては、最初のフランス少年法が制定された1912年法の前後、現行フランス少年法制定に向けた1942年から1945年前後、弁識能力概念につき重要な改正が行われた2002年以降の5区分に分けて、教育的措置適用基準との関係を検討する必要がある。現在までのところ、1912年法前における弁識能力概念と教育的措置適用との関係性につき、学説および判例の状況の資料収集が終わり、検討に入っている。また、検討を終えた物から順次、公表していく準備段階にある。さらに、1912年法の制定過程における議論状況については、すでに公表している。また、当該法律の学説による評価を検討するにあたり、1912年法に関連する資料については、収集を終えており、検討に入っている。1942年以降の状況については、今後の課題である。さらに、1945年オルドナンス以降2002年までの間、少年司法における弁識能力概念の位置づけの変遷につき、重要な判例となるラブーベ判決について、現在研究を進めている。当初の計画では、上記区分のうち、4つ目までの検討を終えているはずであった。しかしながら、1912年法以前および1912年法についての文献が、予測していたよりも多数に上りかつ資料の年代が古いこともあり入手に思った以上に時間を要したため、現段階の進捗状況となっている。さらに、出産および育児のため、現代の状況につき、現地での調査を予定していたが、実現しておらず計画よりやや遅れている状況にある。

日本においては、成人の刑罰が責任に応じてその量が定まるのに対し、少年の保護処分は、この要保護性に基づき決定される。従来の少年司法実務は、成人において求められる非難の根拠としての責任は、少年法においては、要保護性に解消されてきたと説明してきた。学説においても、少年の責任を成人の責任とは異なり、将来に向けた応答可能性であると説明するものや、少年の責任とは、少年が保護処分を受ける地位にあるということととであるとの説明がなされ、少年の責任は、非難の根拠とはなりえないことが通説的見解となっている。この意味において、近年の立法が、少年の責任を求め、厳罰化傾向にあることは、これまでの通説からは説明しがたいものである。フランスにおいては、1810年のナポレオン刑法典や、最初の少年法である1912年少年法では、少年に刑罰を回避し教育的措置を適用するその根拠を、弁識能力が無いことに求めていた。この当時のフランス犯罪論体系として、弁識能力は、善悪の区別や正義不正義の観念という言葉で説明されている。パリ大学法学部教授であったOrtollanの説明によれば、弁識能力が欠ける場合には、有責性(cupabilite)が欠け、有責性と意思自由が欠ける場合には、帰責性(imputabilite)が欠けるとされる。帰責性がない場合には犯罪の責任が問えないと説明されている。他方で、リヨン大学法学部教授のGarroudは、少年に対する教育的措置は、少年の個別的状況に即し、決定されてきたという実務運用を紹介している。すなわち、少年の教育的措置の必要性から、弁識能力の有無の判断が決定されるという逆転現象が生じていたことが明らかとなった。さらに、このような運用は、フランスの実務においては、肯定的に受け止められてきており、その後の立法に大きく影響を与えたことが明らかとなった。2000年以降、少年法は「少年も犯罪の責任を取るべき」との強い世論におされ厳罰化してきた。しかし、少年の再非行を防止し社会の安全を確保するには、少年の個別的状況に合わせた幅広い処遇の決定基準が必要である。この流れは、例えば、フランスにおいても歴史的事実として認められる。フランスでは、1942年法までは、条文上は弁識能力の有無により教育的措置が適用されてきた。しかし、実際の運用は、少年の個別的状況に鑑み、教育的措置の必要性が判断されていた。さらに、上記影響から1945年法以降は、法文上も、少年の個別的状況が教育的措置適用基準とされるに至った。妊娠、出産及び育児のため、おおむね研究を達成することができなかった。今後は、フランス少年法における弁識能力概念に対する学説および判例の変遷を、資料を中心に検討する。具体的には、第一に、1912年法以前の弁識能力概念のとらえられ方をについて確認する。第二に、1942年法および1945年法における同概念につき検証する。第三に、1956年の代表判例における理論展開および学説を比較検討する。第四に、2002年法における弁識能力概念再導入時の争いにつき確認する。これらの弁識能力概念の検討を踏まえて、日本における責任能力概念への示唆を得る。第一に1912年法以前の、弁識能力概念と教育的措置適用の基準との関係につき、現在検討が終わっているものから随時公表していく。第二に、1912年法における弁識能力概念の位置づけについて、学説の評価を検討する。1912年法については、すでに収集済みの資料の検討を開始する。
最適化問題に対する数値解法と精度保証付き数値計算法の研究

前年度の続き(誤差解析)として、九州大学中尾充宏教授と非強圧的楕円型問題の有限要素近似解に対する誤差評価についての研究を行った。基本的な線形楕円型問題であるPoisson方程式の有限要素近似解に対する誤差評価については多くの研究結果が発表されており、誤差のH10-位相とL2-位相との間にはA-N評価(L2-誤差/H10-誤差=0(h))が成り立つことも知られている。しかし、非強圧的楕円型問題の場合にはA-N評価については明らかではない。そこで、楕円型作用素Lu=Δu+b・▽u+cuに対して、Lが可逆であるという一般劇な仮定の下でbが滑らかな場合には空間の次元に無関係に有限要素近似解が直交(H10-位相の意味で最良近似)射影に収束することを導き、A-N評価が成り立つことを理論的に証明した。上記に加えて、本研究課題の目的であった最適化問題である鞍点型問題に対する数値解法と精度保証付きの数値計算法の研究を行った。殆どの物理・自然現象の数理モデルの解析に有限要素法や差分法が用いられている。その時、分割幅hがより小さくなるに連れて数値計算コストが増大していくことはよく知られている。数値計算コストを考える上で反復1回に要するコストが増大することは避けられないことである。しかしながら、例えば前処理として不完全Cholesky分解を用いる時,反復回数も増大することもよく知られている。さらに,鞍点型問題は一般には大規模問題であり逆行列を前処理として用いることは現実的には不可能である。そこで,圧力方程式に対して分割幅hに無関係に条件数が一定となるような処理を提案し、その有効性を理論的に証明することにより、鞍点型問題に対する数値解法と精度保証付き数値計算法の研究に成功した。本年度は、有次元問題についての研究を行う予定であったが、重調和作用素を伴う無限次元最適化問題の精度保証において必要となる理論誤差解析(構成的事前誤差評価)の研究をを中心に行った。これは、等式制約条件付き無限次元最適化問題の空間2次元定常Navier-Stokes方程式の解の数値検証を視野に入れたものである。本年度の研究により正方領域においては過去に発表された結果に比べ10倍以上のレイノルズ数、また、これまで不可能とされていた非凸多角形領域おいては低レイノルズ数ではあるものの定常Navier-Stokes方程式の解の検証に成功した。現在、これらの結果を曲面回帰問題(等式・不等式制約条件付き無限次元最適化問題)へ応用するために検討を行っている。1.橋本弘治,中尾充宏;非凸多角形領域におけるNavie-Stokes方程式の解の検証について,日本応用数理学会年会,東北大学,2005年9月.4.橋本弘治,水谷明,中尾充宏;特異関数を用いたPoisson方程式の有限要素解に対する誤差評価の改良について,平成18年日本応用数理学会研究部会・連合発表会,早稲田大学,2006年3月.5.数値解析チュートリアル2006(九州大学21世紀COEプログラム)講師補助,「Navier-Stokes方程式の解に対する精度保証付き数値計算I」「II」,九州大学,2006年3月6-8日.前年度の続き(誤差解析)として、九州大学中尾充宏教授と非強圧的楕円型問題の有限要素近似解に対する誤差評価についての研究を行った。
反応性成膜法によるTmイオン添加酸硫化希土類薄膜の製作・評価と純青色電界発光素子

イットリウム(Y)やランタン(La)等の希土類化合物は電子線や紫外光励起による発光効率が高いにもかかわらず高品質な薄膜を得ることの困難さのために電界発光(エレクトロルミネッセンス:EL)素子としての報告はわずかしかない。本研究では、化学量論的組成の整ったTm^<3+>イオン添加酸硫化希土類薄膜(Y_2O_2S:Tm,La_2O_2S:Tm)の製法を確立するとともに、製作した薄膜を発光層に用いた種々の構造のEL素子を製作し、この結果を踏まえて色純度は良いにもかかわらず未だ十分な輝度の得られていないTm^<3+>イオンによる青色EL素子の高輝度化の方向を検討することを目的に研究を進め、以下の結果を得た。(1)薄膜形成の出発材料に用いる蛍光体粉末の作成方法として、酸化物の場合には共沈法が適しており、酸硫化物の場合には共沈法により作成した酸化物蛍光体に硫黄を添加して硫化させる方法が適している。(2)薄膜の成膜条件を検討することにより、良質な希土類酸化物蛍光体薄膜を得ることができた。(3)酸化物蛍光体を出発材料とする反応性成膜法を用いることにより、通常の蒸着においては得られない結晶性の良い酸硫化物薄膜が得られた。(4)希土類酸化物、希土類酸硫化物蛍光体の発光層と半導体層を積層した素子から、EL発光が得られた。(5)EL素子の輝度向上を目的に、発光中心の励起機構・素子構造を検討した。1.反応性成膜法によるTm^<3+>イオン添加酸硫化希土類薄膜(Y_2O_2S,La_2O_2S)薄膜の作製条件を検討した。(1)薄膜形成の出発材料には酸化物または酸硫化物を用いる方法が考えられる。これらの材料から薄膜を作製したところ酸硫化物螢光体が出発材料として適していることがわかった。一方、酸硫化物螢光体の作製には種々の方法が考えられ、それらについて検討を行なったところY_2O_2S:Tm,La_2O_2S:Tm螢光体粉末の作製には共沈法により作製したY_2O_3;Tm,La_2O_3:Tm螢光体を硫化させる方法が適していることが示された。(2)良質の結晶性を持つ薄膜を得るために、種々の条件下作製した薄膜の膜質をX線回折法により評価した。薄膜成膜時の基板温度・硫黄の補給、蒸着後の熱処理条件を制御することにより、比較的結晶性の良い薄膜が得られた。2.本研究交付金により購入した光源を用いて螢光体粉末の光学的特性(励起・発光スペクトル)を測定した。また、薄膜の光学的特性(吸収・励起・発光スペクトル)も評価した。3.上記結果を参考に種々の構造の薄膜EL素子を作製したところ、発光層と半導体層を積層した素子からEL発光が得られた。4.EL素子の輝度向上を目的に、薄膜の結晶性・Tm^<3+>イオンの励起機構・EL素子の構造・絶縁層などについて検討を進めている。本研究では、化学量論的組成の整ったTm^<3+>イオン添加酸硫化希土類薄膜(Y_2O_2S:Tm,La_2O_2S:Tm)の製法を確立するとともに、製作した薄膜を発光層に用いた種々の構造のEL素子を製作し、この結果を踏まえて色純度は良いにもかかわらず未だ十分な輝度の得られていないTm^<3+>

イオンによる青色EL素子の高輝度化の方向を検討することを目的に研究を進め、以下の結果を得た。(1)薄膜形成の出発材料に用いる蛍光体粉末の作成方法として、酸化物の場合には共沈法が適しており、酸硫化物の場合には共沈法により作成した酸化物蛍光体に硫黄を添加して硫化させる方法が適している。(2)薄膜の成膜条件を検討することにより、良質な希土類酸化物蛍光体薄膜を得ることができた。(3)酸化物蛍光体を出発材料とする反応性成膜法を用いることにより、通常の蒸着においては得られない結晶性の良い酸硫化物薄膜が得られた。(4)希土類酸化物、希土類酸硫化物蛍光体の発光層と半導体層を積層した素子から、EL発光が得られた。(5)EL素子の輝度向上を目的に、発光中心の励起機構・素子構造を検討した。