hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エネルギー・生体情報等の一体制御デバイスを導入した健康指向型スマートハウス

本研究は,これまで個々のリモコンや制御装置が用いられてきたエアコン,パネルヒータ,湿度調整等を一つの制御デバイスで運用する機能をハイブリッドHEMSに導入することにより,健康で環境に低負荷な住宅の実現をめざすものである.パワー密度の大きい電気二重層キャパシタとエネルギー密度の大きい二次電池の複合利用を図る住宅用ハイブリッドバッファデバイスを導入することにより熱電併給を核としたHEMSを構築するとともに,人間の健康を衛るため体調(心拍数・体温・体表温・血圧等)を予測・管理し,機器発停のトリガー等に適用可能な安全リスク評価を実施する.本研究は,これまで個々のリモコンや制御装置が用いられてきたエアコン,パネルヒータ,湿度調整等を一つの制御デバイスで運用する機能をハイブリッドHEMSに導入することにより,健康で環境に低負荷な住宅の実現をめざすものである.パワー密度の大きい電気二重層キャパシタとエネルギー密度の大きい二次電池の複合利用を図る住宅用ハイブリッドバッファデバイスを導入することにより熱電併給を核としたHEMSを構築するとともに,人間の健康を衛るため体調(心拍数・体温・体表温・血圧等)を予測・管理し,機器発停のトリガー等に適用可能な安全リスク評価を実施する.
知識・概念構造を測定するためのテスト理論

最近の認知心理学の隆盛により,知的構造・情報処理に対する我々の知識は著しく増大したわけであるが,その成果が現在のところテスト理論にあまり影響を与えていないとすれば奇妙なことと言わなければなるまい.従来のテスト理論が誤っているとか時代遅れであるというわけではなくて,認知心理学の成果を取り入れたテスト理論はテスト理論を選抜・予測問題から教授過程問題に適用可能にするために,望ましい発展・新しい展望を与えると期待できよう.本研究の目的は知的行動に対する認知心理学的アプローチと最近のテスト理論を統合することであった.方法:本研究の最大の特色は課題に対する事前認識や研究者の持つモデルを積極的にテスト理論内で利用することにある.本研究は1)新たなモデル構築・従来から提案されてきたモデル洗練化,の部分と,2)モデルの良さを実証するための調査・実験,の部分に分けられる.1)モデル構築・モデルの洗練本研究のアプローチでは,1)被験者モデルを仮定し,2)その仮定を統計モデルの中に直接的に組み込む,という方法論をとる.従って,被験者の情報処理プロセスをはっきりと指定することが大前提となる.具体的には,わり算の実行方略や,濃度判断課題の実行方略のモデル化をおこなった.2)実証研究「わり算」課題の統計モデルは完成し,8622人の児童から集めたデータを解析した.その結果,かけ算がかなりできるのに,繰り下がりのある引き算にバグがあるグループが発見された.最近の認知心理学の隆盛により,知的構造・情報処理に対する我々の知識は著しく増大したわけであるが,その成果が現在のところテスト理論にあまり影響を与えていないとすれば奇妙なことと言わなければなるまい.従来のテスト理論が誤っているとか時代遅れであるというわけではなくて,認知心理学の成果を取り入れたテスト理論はテスト理論を選抜・予測問題から教授過程問題に適用可能にするために,望ましい発展・新しい展望を与えると期待できよう.本研究の目的は知的行動に対する認知心理学的アプローチと最近のテスト理論を統合することであった.方法:本研究の最大の特色は課題に対する事前認識や研究者の持つモデルを積極的にテスト理論内で利用することにある.本研究は1)新たなモデル構築・従来から提案されてきたモデル洗練化,の部分と,2)モデルの良さを実証するための調査・実験,の部分に分けられる.1)モデル構築・モデルの洗練本研究のアプローチでは,1)被験者モデルを仮定し,2)その仮定を統計モデルの中に直接的に組み込む,という方法論をとる.従って,被験者の情報処理プロセスをはっきりと指定することが大前提となる.具体的には,わり算の実行方略や,濃度判断課題の実行方略のモデル化をおこなった.2)実証研究「わり算」課題の統計モデルは完成し,8622人の児童から集めたデータを解析した.その結果,かけ算がかなりできるのに,繰り下がりのある引き算にバグがあるグループが発見された.目的:最近の認知心理学の隆盛により,知的構造・情報処理に対する我々の知識は著しく増大したわけであるが,その成果が現在のところテスト理論にあまり影響を与えていないとすれば奇妙なことと言わなければなるまい.従来のテスト理論が誤っているとか時代遅れであるというわけではなくて,認知心理学の成果を取り入れたテスト理論はテスト理論を選抜・予測問題から教授過程問題に適用可能にするために,望ましい発展・新しい展望を与えると期待できよう.本研究の目的はは知的行動に対する認知心理学的アプローチと最近のテスト理論を統合することである.方法:本研究の最大の特色は課題に対する事前知識や研究者の持つモデルを積極的にテスト理論内で利用することにある.本研究は1)新たなモデル構築・従来から提案されてきたモデル洗練化,の部分と,2)モデルの良さを実証するための調査,実験,の部分に分けられるのでそれぞれについて延べる.1)モデル構築・モデルの洗練本研究のアプローチでは,1)被験者モデルを仮定し,2)その仮定を統計モデルの中に直接的に組み込む,という方法論をとる.従って,被験者の情報処理プロセスをはっきりと指定することが大前提となる.このアプローチの概要をまとめたものを図書として出版する予定である.2)実証研究「わり算」課題の統計モデルはほぼ完成し,8622人の児童から集めたデータを解析した.その結果,かけ算がかなりできるのに,繰り下がりのある引き算にバグがあるグループが発見された.この結果を論文にまとめて発表した.最近の認知心理学の隆盛により,知的構造・情報処理に対する我々の知識は著しく増大したわけであるが,その成果が現在のところテスト理論にあまり影響を与えていないとすれば奇妙なことと言わなければなるまい.従来のテスト理論が誤っているとか時代遅れであるというわけではなくて,認知心理学の成果を取り入れたテスト理論はテスト理論を選抜・予測問題から教授過程問題に適用可能にするために,望ましい発展・新しい展望を与えると期待できよう.本研究の目的は知的行動に対する認知心理学的アプローチと最近のテスト理論を統合することであった.方法:本研究の最大の特色は課題に対する事前知識や研究者の持つモデルを積極的にテスト理論内で利用することにある.本研究は1)新たなモデル構築・従来から提案されてきたモデル洗練化,の部分と,2)モデルの良さを実証するための調査・実験,の部分に分けられる.

1)モデル構築・モデルの洗練本研究のアプローチでは,1)被験者モデルを仮定し,2)その仮定を統計モデルの中に直接的に取り込む,という方法論をとる.従って,被験者の情報処理プロセスをはっきりと指定することが大前提となる.具体的には,わり算の実行方略や,濃度判断課題の実行方略のモデル化をおこなった.2)実証研究「わり算」課題の統計モデルは完成し,8622人の児童から集めたデータを解析した.その結果,かけ算がかなりできるのに,繰り下がりのある引き算にバグがあるグループが発見された.
有機窒素化合物の新規触媒的酸化反応の開発と有機合成への応用

化石資源を化学資源として有効に利用するには、それらに含まれている有機窒素化合物の効果的な化学的変換法の開発が必要である。こうした視点と、酵素機能を金属触媒でシュミレ-トする視点から、アミン系化合物の触媒的酸化反応の開発研究に取り組み、以下のような成果を得た。1.申請者が見い出しているアミンからニトロンへの変換反応の一般性および触媒効率の向上を種々の金属触媒を用いて検討した結果、タングステン酸ナトリウム触媒以外にも二酸化セレンを触媒として用いると対応するニトロンが收率よく得られることを明らかにした。この反応をテトラヒドロキノリンに適用するとヒドロキサム酸が得られた。ヒドロキサム酸は薬理活性を示し生理活性物質として重要なラクタム類に導ける。2、上記の反応で得られるニトロンと求核剤との反応によりアミンのα位に種々の置換基が導入出来ることを明らかにした。第2アミンをニトロン体との酸化した後、シアノ化、加水分解、還元を行うことによりアミノ酸の代謝拮抗物質として興味深いNーヒドロキシルアミノ酸やαアミノ酸が容易に合成出来る。また、光学活性エノラ-トとの反応からβーヒドロキシアミノ酸エステルの新しい合成法を開発した。3、アミンのαー位をルテニウム触媒を用いて直接活性化する手法を検討した結果、RuCl_2(PPh_3)_3を触媒としtーブチルヒドロペルオキシドをアミンに反応させると、アミンのαー位にtーブチルジオキシ基が導入される新反応を開発した。4、アミノアルコ-ルのラタタムへの変換反応はRuH_2(PPh_3)_4を触媒として用いアセトンを水素受容体とすることにより効率よく進行することを明らかにした。こうした視点と、酵素機能を金属触媒でシュミレートする視点から、アミン系化合物の触媒的酸化反応の開発研究に取り組み、本年度は以下のような成果を得た。1.申請者によって開発されたアミン(1__)からニトロン(2__)への変換反応の一般性および触媒効率の向上を、種々の金属触媒を用いて検討した。その結果、Na_2WO_4触媒以外に二酸化セレンを触媒として用いると、対応するニトロン(3__)が一段階で収率よく得られることを見い出した。これにより、鎖状ニトロン、環状ニトメンが効率よく合成できることとなった。また、ニトロン体を単離することなく、求核剤やオレフィンと反応させることが出来ることもわかった。さらに、この反応を利用しプロリン等のアミノ酸が合成できることも明らかにした。2.アミノアルコールのラクタムへの変換反応(下式)を、ルテニウム錯体触媒を用い検討した結果、アセトンが比較的良好な水素受容体として作用することが明らかとなった。3.種々の薬理作用を示すヒドロキサム酸をテトラヒドロキノリンから合成する方法は、一般性が高いことも明らかとした。こうした視点と、酵素機能を金属触媒でシュミレ-トする視点から、アミン系化合物の触媒的酸化反応の開発研究に取り組み、本年度は以下のような成果を得た。1.石炭、オイルシェ-ル等に含まれるタ-ル塩基成分であるキノリンから生理活性物質への変換について、前年度に引き続き検討した。キノリンの選択的水素添加によって得られるテトラヒドロキノリン1は、タングステン酸ナトリウムを触媒とし、過酸化水素で酸化するとヒドロキサム酸が得られる。この酸化反応の一般性は高いが、電子吸引性置換基(R=Cl ,Br,CNなど)を持つ化合物では反応性が低下することが判った。これらのヒドロキサム酸は薬理活性を示し生理活性物質として重要なラクタム等に導ける。

2.ニトロンと求核剤との反応を不斉反応に展開し、光学活性含窒素化合物を合成する方法について検討した。求核剤とし光学活性スルホキシドを用いた反応では、下式に示すように高いジアステレオ選択性で光学活性ヒドロキシルアミンが得られることを見出した。化石資源を化学資源として有効に利用するには、それらに含まれている有機窒素化合物の効果的な化学的変換法の開発が必要である。こうした視点と、酵素機能を金属触媒でシュミレ-トする視点から、アミン系化合物の触媒的酸化反応の開発研究に取り組み,本年度は以下のような成果を得た。1.第2アミンの酸化で得られるニトロンを単離することなく直接系内で発生させたシアン化水素と反応させると、アミンからoneーpotでαーシアノヒドロキシルアミンが得られることが判った(下式)。本反応により種々の鎖状および環状アミンの窒素のαー位にシアノ基が導入できる。αーシアノヒドロキシルアミンのシアノ基を酸性条件下で加水分解することにより、Nーヒドロキシルアミノ酸が高收率で合成できることも判った。Nーヒドロキシルアミノ酸はアミノ酸の代謝拮抗物質として興味深い化合物である。Nーヒドロキシルアミノ酸はPα触媒を用いる水素添加反応により還元されアミノ酸に導くことができる。2.アミンのα位をルテニウム触媒を用いて直接活性化しαー置換アミン化合物の合成法について検討した。その結果、RuCl_2(PPh_3)_3を触媒としtーブチルヒドロペルオキシドをアミン化合物と反応させると、アミノ基のαー位炭素にtーブチルジオキシ基が導入できることを見い出した(下式)。tーブチルジオキシ基が導入された化合物1__を酸と処理すると反応活性に富むイミニウムイオンが生成し、各種の合成反応に利用できることも明らかとなった。
楕円振動切削加工法による超硬合金の超精密微細加工

本研究課題においては、楕円振動切削加工法および超精密楕円振動制御技術を適用することによって、一般的な切削加工では不可能と考えられる超硬合金のダイヤモンド切削を試みた。本年度は、前年度行った基礎的な検討の結果に基づき、さらに詳細な基本メカニズムの検討および実用的な加工特性の評価を行い、主に以下に示す成果を得た。(1)工作機械のNC制御を利用した低周波プロセスによる延性モード加工メカニズムの検討0.1Hz以下の低周波の振動を発生させ、基礎的な溝加工実験を行った結果、楕円振動切削では超音波によるプロセスと同様の延性モード加工が行われることに対して、従来型の振動切削においては通常の切削と同様に脆性モードとなることを確認した。この結果から、楕円振動切削においては振動の各周期ごとに切取られる被削材の厚み(実質的な切取り厚さ)が,特に仕上げ面を生成する振動の下死点付近において微小な値をとることにより,見かけの臨界切込みが増加し延性モード加工が行われるものと考えられる。(2)平面加工におけるダイヤモンド工具の長寿命化の検討切削油剤の供給方法の検討として、ミストおよびクーラント液供給において比較を行った結果、その加工特性に大きな違いは無いことがわかった。一方、2種類の楕円振動装置を用いて工具刃先の振動の方向が与える影響について比較した結果、楕円振動の発生する平面が切削方向を含むように設定した場合において、工具寿命が若干向上することを確認した。(3)楕円振動切削による超精密微細加工実験実用的な微細金型を想定した、V溝加工実験を行った。その結果、通常の切削においては脆性破壊が生じて鋭利な加工形状を得ることが困難であったことに対し、本手法を適用することにより鋭利な角が得られ、実用的な超硬金型の超精密微細加工を実現し得る可能性があることを確認した。本研究では、楕円振動切削加工法および超精密楕円振動制御技術を適用し、一般的には不可能と考えられる超硬合金のダイヤモンド切削を試みた.バインダ金属を含有する超硬合金とバインダレス超硬合金に対して基礎的な溝加工実験および平面加工実験を行い,超精密超音波振動切削加工における各種条件(振動条件,加工条件)の及ぼす影響について検討を行った.バインダ金属を含有する超硬合金の溝加工実験の結果,通常の切削に比べて楕円振動切削では比切削抵抗が数十分の一に減少し,仕上げ面性状が大幅に向上することを確認した.特に,切込み方向の振動振幅が小さく,速度比(振動速度/切削速度)が大きい加工条件の楕円振動切削において良好な延性モード加工が可能となることを確認した.一方,切込み方向に振動振幅が大きい振動条件では,超硬微粒子の脱落と見られる欠陥が多発し,逆に通常の切削よりも仕上げ面性状が劣化してしまうことがわかった.これは楕円振動切削の切りくず引き上げ動作により被削材が脱落してしまうためであると考えられる.また,ガラスや単結晶材料などの硬脆材料における切削と異なり,明確な延性-脆性モードの遷移領域はなく,数ミクロン程度の実用的な切込み条件においても良好な延性モード加工を行い得ることを確認した.バインダ金属を含有しない超硬合金においては,脆性破壊が発生しやすくバインダ金属を含有する場合と比較して良好な延性モード加工が困難である傾向を確認した.バインダ金属を含有する超硬合金に対して平面加工を行った結果,通常のダイヤモンド切削と比較して楕円振動切削により良好な40nmRy程度の仕上げ面性状が得られるが,工具の損耗が激しく微小な領域の加工にしか適用できないことがわかった.本研究課題においては、楕円振動切削加工法および超精密楕円振動制御技術を適用することによって、一般的な切削加工では不可能と考えられる超硬合金のダイヤモンド切削を試みた。
細粒分の流出による土の微視的な構造変化とマクロな材料劣化メカニズムの解明

一連の透水試験と三軸圧縮試験を行い,X線CTを用いて内部侵食が起こる過程を可視化した.実験は,表層部と深部を模擬して2種類の拘束圧によって実施し,拘束圧が内部侵食に与える影響を検討した.さらに,セグメンテーションやモルフォロジー解析といったCT画像の画像解析を実施し,内部侵食の結果として供試体内に現れる間隙水のみの相を明確に可視化した.実験結果より,拘束圧が高いほど内部侵食に対する抵抗が大きくなることを明らかにした.また,モルフォロジー解析によって,内部侵食は不均一に発生し,結果として水みちが形成されることを明らかにした.さらに,内部侵食によって供試体の強度特性が劣化することが分かった.粗粒分と細粒分を配合した試料を用いた透水実験を行い,試料内部の浸食挙動をマイクロX線CTで可視化した.今年度は,塩ビパイプで作成した簡易透水試験を実施し,透水過程における供試体内部の状態を可視化した.CT撮影はfull CTスキャンとpartial CTスキャンの2とおりを実施する.Full CTスキャンは供試体全体を撮影するもので,解像度は約60μm程度となる.一方,partial CTスキャンでは,供試体の関心領域を拡大し高分解能で撮影する.解像度は10μm程度である.Full CTスキャンから浸食の起こっている箇所を抽出し, Partial CTスキャン画像からは,粗流分の間隙に存在する細粒分がどのように出したのかを微細に観察した.なお,この試験での粒子径配合は,既往の研究を参考にし,不安定条件を満たす配合とする.試料には,3号および8号珪砂を用いる.動水勾配は徐々に増加させた.今年度はCT画像を取得するにとどまったが,次に以下のような画像解析を実施し,微視構造変化を定量的に評価する.Full CTの画像解析では,内部浸食による密度変化を定量化し,その分布を評価する.具体的には,関心領域の平均密度の定量化を行う.Partial CTの画像解析では,撮影領域を占める粗流分,細粒分,間隙の体積を算定し,局所的間隙比の変化を定量化する.この解析では,骨格構造の変形・強度特性に大きく寄与する粗流分の安定性に着目し,粗流分の間隙空気接触面積の細粒分流出による変化を不安定化の指標として定量化する.実験結果から,以下の項目を議論し,内部浸食の進行的挙動を明らかにする.1)初期構造が内部浸食に与える影響(どの箇所で浸食が発生しやすいか),2)内部浸食の進行過程(どのように浸食が進展するか),3)内部浸食箇所の分布(一様に浸食されるか,選択的に浸食されるか).細粒分と粗粒分を配合した試料を用いた透水試験を行い,資料内部の浸食挙動をマイクロX線CTで可視化した.まず,塩ビパイプで作製した簡易透水試験を実施し,透水過程における供試体内部の状態を可視化すると共に,用いた試料の浸透破壊条件を明らかにした.具体的には段階的に動水勾配を上昇させ,著しく出砂し浸透破壊に至った時点で実験を終了し,X線CT画像は試験前と試験後に取得した.次に得られた画像を解析し,粗粒分,細粒分,間隙水,間隙空気の4つの相に分割するセグメンテーションを行った.これにより,内部浸食による浸透破壊現象を三次元的かつ定量的に明らかにした.さらに,簡易透水試験の実験条件を参考にして,三軸圧縮試験装置を用いた透水試験を行った.この試験では,メンブレンで供試体を覆うため,供試体と塩ビパイプの境界において透水係数が高くなる問題点が解消されると共に,堤防下部で想定される拘束圧を作用させながらの試験が実施できる.また,三軸試験装置はX線CT装置に搭載可能なため,試験前後のみならず試験中もX線CT画像を取得する事ができる.破壊に至るまでの進行的な破壊挙動を段階的に可視化した結果,動水勾配が高くなると,初期において均質に分布していた間隙のうちの一部の間隙が選択的に大きく発達し,浸透破壊に至る事が分かった.その上,浸透破壊後の供試体を用いた三軸圧縮試験を実施し,内部浸食による変形・強度特性の変化を調べた.その結果,浸食を受けた供試体の方が,強度・剛性共に低下する事を明らかにした.予定通りの実験を実施した.画像解析は予定していた解析を実施できなかったが,これは実験で新たに明らかになった事実から,当初計画していた土粒子と間隙の接触面積の解析法を,現象をより適切に評価できる解析法へ変更する必要が生まれたためである.細粒分(珪砂8号)と粗粒分(珪砂3号)を配合した試料を用いた透水試験を行い,試料内部の浸食挙動をマイクロX線CTで可視化した.まずは,カラムを用いた簡易的な一次元条件での透水試験を実施し,用いた試料の内部侵食発生条件を明らかにした.また,侵食後の試料内部を可視化し,内部侵食は空間的に均質に起こるのではなく,局所的に発生することを明らかにした.次に,三軸圧縮試験装置を改良し,侵食した砂を排出する機能を持たせた装置を用いて,拘束圧条件下での透水試験を実施した.この試験では,メンブレンで供試体を覆うため供試体とカラムの境界において透水係数が高くなる問題が解消されると共に,拘束圧が内部侵食挙動に与える影響を検討することが可能である.

段階的に動水勾配を上昇させ,各段階でX線CT画像を得ることにより,進行的な浸食挙動の可視化に成功した.さらに,得られた画像を解析し,粗粒分,細粒分,間隙水,間隙空気の4つの相に分割するセグメンテーションを行い,内部侵食現象を三次元的かつ定量的に明らかにした.動水勾配の低い初期においては内部侵食による間隙の拡大が空間的に均質に進行するが,動水勾配が高くなるにつれて一部の間隙が選択的に大きく発達し,浸透破壊に至る事が分かった.また,拘束圧が低い程,低い動水勾配で内部浸食が発生し,最終的な侵食量も多くなることが分かった.その上,浸透破壊後の供試体を用いた三軸圧縮試験を実施し,内部浸食による変形・強度特性の変化を調べた.その結果,侵食を受けた供試体の方が,強度・剛性共に低下することが分かったが,侵食領域の空間的分布と力学特性の低下との直接的な関係は明確ではなかった.最後に,実際の堤防に用いられている砂を用いて同様の透水試験を実施した.既往研究の内部侵食に対する安定条件によると内部浸食が発生すると考えられたが,実際の侵食量は極めて限定的であった.一連の透水試験と三軸圧縮試験を行い,X線CTを用いて内部侵食が起こる過程を可視化した.実験は,表層部と深部を模擬して2種類の拘束圧によって実施し,拘束圧が内部侵食に与える影響を検討した.さらに,セグメンテーションやモルフォロジー解析といったCT画像の画像解析を実施し,内部侵食の結果として供試体内に現れる間隙水のみの相を明確に可視化した.実験結果より,拘束圧が高いほど内部侵食に対する抵抗が大きくなることを明らかにした.また,モルフォロジー解析によって,内部侵食は不均一に発生し,結果として水みちが形成されることを明らかにした.さらに,内部侵食によって供試体の強度特性が劣化することが分かった.当初予定では,透水試験結果を得て内部構造変化の解析を今年度中に終える予定であったが,簡易実験を実施するにとどまっている.X線CT装置に不慮の故障が生じ,復旧に時間を要した.その間,X線CT装置なしでも試験が可能な簡易試験装置を作成し予備実験を実施した.このため,本実験装置の作成に当初予定よりも長時間を要したため達成度に遅れがでた.ただし,簡易装置で得た知見は本試験の遂行に役立つため,本試験を予定よりも短期間で実施すると考えられ,次年度遅れを取り戻す事ができる.堤防及びMH含有地盤の砂を用いた透水実験と三軸試験を実施し,実際の土での細粒分流出挙動を観察するとともにマクロな力学特性変化を評価する.堤防砂は実際の堤防から取得した砂を締め固めて資料を作成する.MH含有試料は,ボーリング試料の取得を試みるが試料が全国的に見て希少であるため,取得できない場合は現有のMH含有地盤から採取したシルト質土を原位置に近い間隙比に締め固めて用いることとする.また,MH含有地盤では生産性付近で動水勾配が非常に大きくなる事が想定されるため,浸透破壊を起こさない範囲で動水勾配を高く設定する(3MPaの減圧で50mの影響範囲で6.0程度).試料が少ない場合は,徐々に動水勾配を上昇させる.一方,堤防砂の場合は堤防で想定される鉛直動水勾配から考えて,1.0程度を上限として設定する.この実験では,その土の粒度組成によっては内部浸食がほとんど発生しない可能性がある.その場合,採取した土を粒度調整し実験を実施することにより,細粒分流出の起こりやすい条件について検討する.28年度が最終年度であるため、記入しない。地盤工学細粒土の流出による土の不安定化メカニズムの解明を目的とし,今後は以下の項目について研究を実施する.
在宅における感染管理介入と教育プログラムの開発

医療法の改正と在院日数の改正により、在宅は病院と並ぶ療養の場として位置づけられ、感染管理を必要とする医療処置を受けている療養者が増加している。そのため、在宅においても医療機関と同様に感染予防、および感染の拡大を防止するための感染管理の確立が求められている。在宅における感染管理を確立するためには、医療処置の実施者である訪問看護従事者が感染管理に関する適切な知識・技術を修得していることが必要であり、そのための学習を継続することが必要になる。しかし、学習を支援するための教育プログラムが充分に整っていない状況にある。そこで、在宅療養者が安全・安楽に生活できるために必要な感染管理を確立するために、感染管理を必要とするケア実施者である訪問看護従事者が何を必要な知識・技術として捉え、何を不足な知識・技術として捉えているか、また、現状の学習方法と学習媒体、要望する学習方法と学習媒体について明らかにし、それをもとに訪問看護従事者に対する教育プログラムを開発することを目的に研究に取り組んだ。調査の結果、感染管理に関する知識・技術のうち【必要度】が高かったのは「手洗い」「うがい」「感染源・感染経路に関する知識」等、【不足度】が高かったのは「感染症新法に関する知識」「CAPDの管理」「感染症発症に関する保健所との連携」などであった。現状の学習方法は「カンファレンス」、学習媒体は「医療機関向け書籍」が多かった。要望する学習方法は「研修会」「カンファレンス」、学習媒体は「在宅向け書籍」「在宅向けビデオ等」であった。この結果を踏まえ、学習回数は1年間12回、1回の学習時間は1時間以内、学習方法は施設内における研修会形式の講義・演習、学習媒体は在宅向けの資料・視聴覚教材を活用すること、教育内容は必要度・不足度が高かった項目に重点を置いて構成することを考慮して、在宅における感染管理に関する教育プログラムを開発した。在宅における感染管理に関する教育プログラムを開発するための第一段階として、訪問看護従事者を対象に感染管理に関する知識・技術に関する認識を調査した。調査は、全国の訪問看護ステーション・医療機関訪問看護部(室)に勤務する看護師各200名を対象に平成16年11月12月に研究者らが作成した自己記入法による質問紙を用いて郵送法にて実施した。調査内容は、(1)対象の属性(a職種、b勤務形態、c訪問看護経験年数、d年代、e最終学歴)、(2)必要および不足を感じている感染管理に関する知識・技術(a基礎的知識、b基礎的技術、cケア技術における感染管理、d感染症別感染管理、e連携・調整、fその他で計32項目)、(3)現状における感染管理に関する教育の機会と学習のための媒体、(4)希望する感染管理に関する教育の機会と学習のための媒体である。なお、倫理的配慮として研究の趣旨、任意の回答であること、データは統計的に処理して個人が特定できないことを説明した文書を同封し、無記名にて返信用封筒を用いて回収した。193名から有効回答が得られ、対象の職種は看護師94.3%、勤務形態は常勤93.8%、訪問看護経験年数は平均5.05±4.69年、年代は40代と30代が多く、最終学歴は看護系専門学校卒業94.3%であった。感染管理に関する知識・技術に関する認識では、感染管理に関する基本的な知識・技術について必要性を高く感じている傾向にあった。また、不足を感じている知識・技術は感染管理に関する基本的な知識、特殊なケア技術、在宅独自の連携・指導であった。以上のような結果から必要および不足を感じている知識・技術の内容には相異はあるものの訪問看護従事者に対する感染管理に関する教育の必要性が示唆された。

医療法の改正と在院日数の改正により、在宅は病院と並ぶ療養の場として位置づけられ、感染管理を必要とする医療処置を受けている療養者が増加している。そのため、在宅においても医療機関と同様に感染予防、および感染の拡大を防止するための感染管理の確立が求められている。在宅における感染管理を確立するためには、医療処置の実施者である訪問看護従事者が感染管理に関する適切な知識・技術を修得していることが必要であり、そのための学習を継続することが必要になる。しかし、学習を支援するための教育プログラムが充分に整っていない状況にある。そこで、在宅療養者が安全・安楽に生活できるために必要な感染管理を確立するために、感染管理を必要とするケア実施者である訪問看護従事者が何を必要な知識・技術として捉え、何を不足な知識・技術として捉えているか、また、現状の学習方法と学習媒体、要望する学習方法と学習媒体について明らかにし、それをもとに訪問看護従事者に対する教育プログラムを開発することを目的に研究に取り組んだ。調査の結果、感染管理に関する知識・技術のうち【必要度】が高かったのは「手洗い」「うがい」「感染源・感染経路に関する知識」等、【不足度】が高かったのは「感染症新法に関する知識」「CAPDの管理」「感染症発症に関する保健所との連携」などであった。現状の学習方法は「カンファレンス」、学習媒体は,「医療機関向け書籍」が多かった。要望する学習方法は「研修会」「カンファレンス」、学習媒体は「在宅向け書籍」「在宅向けビデオ等」であった。この結果を踏まえ、学習回数は1年間12回、1回の学習時間は1時間以内、学習方法は施設内における研修会形式の講義・演習、学習媒体は在宅向けの資料・視聴覚教材を活用すること、教育内容は必要度・不足度が高かった項目に重点を置いて構成することを考慮して、在宅における感染管理に関する教育プログラムを開発した。
血中循環腫瘍DNAを用いた個別化大腸癌モニタリングシステムの構築

血中循環腫瘍DNAを用いて大腸癌の再発マーカーとして使用する可能性を探索する研究である。再発症例・無再発症例について症例の蓄積を個別化マーカーの探索が進行してきた。検体の集積では、経過観察中に再発した症例が徐々に増えたため、解析に加えることが出来た。これらの症例での検出能力が本研究の要である。再発症例では再発に対して根治手術が行われた症例もある。これらは詳細な経過の評価に有用である可能性がある。無再発症例では、長期間の無再発が得られてきているため、解析に加えることが出来た。無再発の診断には、長期間の臨床的な無再発の確定的な診断が必要であり、これらの症例が有用であると考えられる。個別化マーカー探索においては、初回手術時および再発時の検体を用いたマーカーの探索を行った。完全に個別の塩基配列情報の探索は困難を極めたため、それ以外の方法として、既知のマーカーの組み合わせによるプロファイルにより個別化が図れる可能性を探索した。再発症例と無再発症例では検出力は同等である必要性はない可能性があり、必要十分な検出力についての検討が必要であると考えている。血中循環腫瘍DNAを用いた検査においては再発の診断に必要十分な検出力を担保し、かつ低コストでの検出が出来る必要があると考えている。血中循環腫瘍DNAにより病勢を捉えることは可能であるが、臨床上使用可能にするためには、更なる検討を要すると考えられた。研究成果を学会で発表し、論文として著述する予定である。ストックされている検体に加えて50例の新規患者の検体を集積した。これらの検体から血中循環DNAが抽出されている。これらのうち追跡して検体採取ができた症例で再発症例と非再発症例で検討している。個別化マーカーについては解析中である。症例は遺残のない手術が行われたステージIからステージIVにわたっている。それらのうちの可能な症例で術後3ヶ月・6ヶ月・9ヶ月・12ヶ月と3カ月おきに検体採取を続けている。これらの追跡できた症例で再発症例と非再発症例で検討している。血中循環腫瘍DNAを用いて、大腸癌の再発マーカーを個別化マーカーとして使用することを目的とした研究である。再発症例・無再発症例について、症例の集積と個別化マーカーの探索が進行している。検体の集積では、再発症例が徐々に増えてきている。これらの症例での検出力が本研究の鍵となると考えている。再発症例では、再発に対して根治手術が行われた症例もある。無再発症例では、長期間の無再発が得られてきている。個別化マーカー探索においては、初回手術時および再発手術時の検体を用いたマーカーの探索を行っている。完全に個別の塩基配列情報以外にも、既知のマーカーの組み合わせによるプロファイルにより個別化が図れる可能性があり、この点についても検討を進めている。再発症例の検出力と無再発症例の検出力については、検出力が同等である必要はない可能性があり、十分な検出力についての検討が必要であると考えている。血中循環腫瘍DNAを用いた検査においては、再発の診断に必要十分な検出力を担保し、かつ低コストに検出できることが必要であると考えられており、この点についての検討が不可欠であると考えている。国際共同研究への発展も視野に入れて研究を進めている。再発症例・非再発症例について、症例の集積と個別化マーカーの探索が進行している。

再発症例・非再発症例について、症例の集積と個別化マーカーの探索が進行している。検体の集積では、再発症例が徐々に増えてきている。再発症例では、再発に対して根治手術が行われた症例もある。無再発症例では、長期間の無再発が得られてきている。全体的な進捗がやや遅れているため、研究期間を延長した。血中循環腫瘍DNAを用いて大腸癌の再発マーカーとして使用する可能性を探索する研究である。再発症例・無再発症例について症例の蓄積を個別化マーカーの探索が進行してきた。検体の集積では、経過観察中に再発した症例が徐々に増えたため、解析に加えることが出来た。これらの症例での検出能力が本研究の要である。再発症例では再発に対して根治手術が行われた症例もある。これらは詳細な経過の評価に有用である可能性がある。無再発症例では、長期間の無再発が得られてきているため、解析に加えることが出来た。無再発の診断には、長期間の臨床的な無再発の確定的な診断が必要であり、これらの症例が有用であると考えられる。個別化マーカー探索においては、初回手術時および再発時の検体を用いたマーカーの探索を行った。完全に個別の塩基配列情報の探索は困難を極めたため、それ以外の方法として、既知のマーカーの組み合わせによるプロファイルにより個別化が図れる可能性を探索した。再発症例と無再発症例では検出力は同等である必要性はない可能性があり、必要十分な検出力についての検討が必要であると考えている。血中循環腫瘍DNAを用いた検査においては再発の診断に必要十分な検出力を担保し、かつ低コストでの検出が出来る必要があると考えている。血中循環腫瘍DNAにより病勢を捉えることは可能であるが、臨床上使用可能にするためには、更なる検討を要すると考えられた。研究成果を学会で発表し、論文として著述する予定である。追跡されている症例での検体の集積を継続する。再発症例・非再発症例での比較検討を行う。個別化マーカーの解析を進めていく予定である。個別化マーカー同定のプロセスの簡易化やコスト削減化を図り、汎用化への取り組みを行っている。再発症例・非再発症例について、症例の集積と個別化マーカーの探索を継続する。完全に個別の塩基配列といった個別化マーカーの同定が困難な症例については、既知のマーカーの組み合わせによるプロファイルにより個別化が図れる可能性があり、この点についても検討を進めていく。再発症例の検出力と無再発症例の検出力については、検出力が同等である必要はない可能性があり、十分な検出力についての検討が必要であると考えている。血中循環腫瘍DNAを用いた検査においては、再発の診断に必要十分な検出力を担保し、かつ低コストに検出できることが必要であると考えられており、この点についての検討が不可欠であると考えている。国際共同研究への発展も視野に入れて研究を進めている。
高輝度遠紫外発光特性を有する六方晶窒化ホウ素の薄膜合成

六方晶窒化ホウ素(hBN)は深紫外領域で極めて強い室温励起子発光を示す新規紫外発光材料として注目されている。しかし従来法である高圧高温(HPHT)合成法では得られる結晶サイズは高々数mm程度であるため、大面積や常圧・減圧下での合成が可能な方法が必要とされている。このため本研究では減圧下の気相法により深紫外発光性hBN合成を試み、以下の結果を得た。1.BCl_3-NH_3系ガスを原料とした減圧熱CVD法によりNi多結晶基板上に、室温カソードルミネセンス(CL)測定において215nmの励起子発光が明瞭に観察されるhBNを合成することに初めて成功した。この合成温度(1170°C)は、従来法(高圧合成法、熱分解法)で通常用いられる温度(1500°C以上)より数100°Cも低温である。またその結晶性が高圧合成単結晶hBNに匹敵することがラマン測定から明らかとなった。2.合成温度、ガス流量等をパラメーターとした実験から、励起子発光性hBNの生成は表面荒れと発光分布を伴うこと、表面荒れは原料ガス(BCl_3)によるNi基板のエッチング反応に寄ることが明らかとなった。3.この表面荒れと発光分布は上記合成パラメーターの最適化では改善されなかったため、新しい手法として低温BN堆積によりNi薄膜基板の表面荒れを抑え、その後のアニールにより結晶性を向上させ励起子発光性hBNを生成させる方法を試みた。この結果、室温励起子発光を示し、かつ平坦なhBN薄膜を得ることに成功した。発光は面内に点在する数μmのスポット状領域からであったが、発光は10mm角の面内にほぼ均一に広がっており、本方法により発光均一性改善が可能であることが明らかとなった。これは界面での固溶、析出過程が関与している可能性があり、今後基板となるNi薄膜層の厚みや微細構造(粒径、方位等)やアニール時間等の最適化により更なる均一化が期待される。六方晶窒化ホウ素(hBN)が深紫外領域で極めて強い自由励起子発光(FE発光)を示すことが近年見出され、新規紫外発光材料として注目されている。しかしながらFE発光性の高品位単結晶hBNは高圧高温(HPHT)合成法でしか得られていないため、結晶サイズは高々数mm角程度に制限されており、大面積合成や常圧・減圧下での合成が必要とされている。このため本研究では減圧下の気相法により深紫外発光性hBN合成を試みた。本年度は、BCl_3-NH_3系を用いた熱CVD(熱分解)法により行い、以下の結果を得た。1.室温カソードルミネセンス(CL)測定においてFE発光(215nm)が明瞭に観察されるhBNの減圧CVD合成に初めて成功した。基板にはNi多結晶基板を用い、合成は反応炉温度1100°Cで行った。この合成温度は、高圧合成法のみならず、高純度pBN(熱分解BN)合成に通常用いられる温度(1500°C以上)に比べても低温である。また、FE発光ピークの半値幅は高圧合成単結晶hBNの半値幅と同程度であった。2.ラマン散乱測定の結果、hBNに対応する1365cm^<-1>のピークが観測され、その半値幅も高圧合成単結晶hBNの半値幅と同程度であった。

3.明瞭なFE発光は試料全面ではなく表面上に存在する数μmの粒状領域に見られており、1および2の結果と合わせて考えると、この粒状領域は高圧合成単結晶hBNに匹敵する結晶性、純度を有すると考えられる。4.FE発光強度は合成温度、基板材料に影響を受けることが明らかとなった。特に温度依存性においては1000°C近辺を境として表面粗さ・形状に顕著な変化が現れると伴に自由励起子発光性hBNが得られており、Ni基板表面の部分的溶融やBCl_3によるエッチング反応がFE発光性hBNの生成に関与している可能性があると考えられる。前年度において、BCl_3-NH_3系を用いた熱CVD法により、室温で励起子発光を示す高品位の六方晶窒化ホウ素(hBN)の合成に成功した。しかしながら得られたhBNは面内方向に極めて不均一であり、また数10μmの凹凸のある極めて荒れた表面形態であった。本年度はこれらの面内均一性、平坦性の改善を目的とし、成長条件・成長方法をさらに検討し、以下の結果を得た。1.より低温での成長(9001000°C)により、BCl_3によるNi基板のエッチングが抑えられ、表面荒れが低減し、また面内の均一性が改善できることが明らかとなった。しかしながら室温カソードルミネセンス(CL)測定においては、300nm付近のブロードな発光バンドが顕著であり、束縛励起子発光がわずかに見られるのみであった。2.III族原料ガス(BCl_3)に対するV族原料ガス(NH_3)の流量比を増加させることにより、低温化と同様に表面荒れの低減、面内均一性の改善が可能であることが明らかとなった。室温CLスペクトルでは自由励起子および束縛励起子による発光が見られたが、300nm付近のブロードな発光バンドが顕著であった。3.低温および高NH_3の流量比の条件下での堆積後に、還元雰囲気で10001100°Cのアニールを行うことにより、室温で顕著な励起子発光を示し、かつ平坦なhBN薄膜を得ることに成功した。面内のCLスペクトルには強度分布が存在したがスペクトル形状はほぼ同一であり、量的な不均一性があるが面内の質的な均一性は改善されたことが明らかとなった。これらの効果は、アニール温度がNi-B系の共晶温度に近い場合に顕著であり、NiへのBの固溶や、Niを介したBの拡散現象が励起子発光性のhBN生成に関与している可能性が示唆された。
新しい芳香族性の概念であるσ芳香族化学の創成

第3周期以降の典型元素同士のσ結合が連結すると、炭素π共役のようなσ共役が発現することが知られている。しかし、共役がさらに進んだσ芳香族化合物の研究はほとんどない。そこで本研究では、σ芳香族化合物を安定な化合物として合成・単離し、その性質を調べ、新しい化学の創出の可能性を探ることを目的とした。標的化合物として、ヘキサセレノベンゼンジカチオンをデザインした。既にベンゼン環に6つのフェニルセレノ基を有する化合物の酸化反応を検討したので、今回、6つの4-トリル、4-アニシル、2-チエニルセレノ及び5-メチル-2-チエニル基を有するベンゼンをそれぞれ新規に合成し、サイクリックボルタンメトリーを測定することにより、その酸化挙動を調べたところ、チエニルセレノ基の系以外で準可逆な酸化過程が観測された。従って、これらのカチオン種はかなりの安定性を有していることが示唆される。また、4-トリル及び4-アニシル基の電子供与性がベンゼンのHOMOを不安定化させていることも明らかになった。対照化合物として1,2-ビス(フェニルセレノ)ベンゼンの酸化も検討した。1,2-ビス(フェニルセレノ)ベンゼンを臭素化し、得られたジブロモセレヌランにトリフルオロメタンスルホン酸銀を作用させると、対応するジカチオンは得られず、セレン原子上に一つの臭素原子を残したカチオンが得られた。続いて、このカチオンのX線構造解析を行い、特異な分子構造を初めて明らかにした。最近、6つのアルキルチオ、アリールチオ基を有するベンゼンのジカチオン種がσ芳香族性を有しているのではないかとの提案がされ、σ芳香族性を有する有機化合物の合成研究が注目され始めている。一方、硫黄原子をセレン原子に置き換えたヘキサキス(アリールセレノ)ベンゼンについては、合成は知られているものの、その反応性に関してはほとんど報告されていない。そこで我々はヘキサキス(アリールセレノ)ベンゼンジカチオンの合成を目指し、以前に我々が報告した方法を用いてヘキサキス(フェニルセレノ)ベンゼンを合成し、その酸化反応を検討した。ジクロロメタン中、ヘキサキス(フェニルセレノ)ベンゼンに2.2当量のニトロシルヘキサフルオロアンチモナートを作用させると、反応溶液は黄色から深緑色へと変化した。その反応混合物のNMRを測定したところ、原料の消失を確認したが、これを水で処理すると、ヘキサキス(フェニルセレノ)ベンゼンが回収された。報告されているこれまでのジカルコゲニドジカチオンの挙動を参考に、現在、反応の中間にヘキサキス(フェニルセレノ)ベンゼンジカチオンが生成したと考えている。また、ヘキサキス(フェニルセレノ)ベンゼンに1.2当量の臭素を作用させ、続いてトリフルオロメタンスルホン酸銀を作用させると、反応溶液は深緑色に変化した。このことから反応の中間にジブロモ体が生成し、これがトリフルオロメタンスルホン酸銀と反応してヘキサキス(フェニルセレノ)ベンゼンジカチオンが生成したと考えている。さらに、対照化合物として1,2-ビス(フェニルセレノ)ベンゼンの酸化も検討し、対応するジカチオン種の生成を示唆する結果を得た。
学校選択の実施における行為主体者間の関係性に関する研究

本研究では次の二つの目的を設定し研究を行った。第一は、アメリカの学校選択制度の形成と発展を考察することであり、第二は、アメリカの動向を参照しつつ、日本における学校選択の実態について現状と課題を明らかにすることである。第一の目的については、私立学校との比較が学校選択形成の主要因となっていることを仮説として研究を進め、研究の蓄積がほとんどない私立学校制度の概要を明らかにした。近年の学校選択論との関連では、コールマンらの研究を端緒とする公立学校と私立学校の比較研究と議論が、その後の公立学校教育や学校選択制の発展に大きな影響を及ぼしたことを検討した。これらの成果は「公教育制度における私立学校の位置づけ」としてまとめている。第二の目的については、行政改革のなかにおける通学区域制度弾力化の理念と課題をふまえつつ、通学区域制度弾力化に関する実態を把握するため、全国650の市町村教育委員会に対する質問紙調査を行った。その成果は、「地域社会における通学区域制度弾力化の可能性-ポスト福祉国家における攻策理念を背景として」と「通学区域制度の弾力化と学校選択」にまとめている。上記調査においては、弾力化の実態として、人口規模の大きいところでは、かなりの件数の就学校変更が行われていること等が明らかになった。課題として、就学校変更の許可基準の取扱いが今後の弾力化進展の鍵となることや、自治体の行政評価・教育評価として、弾力的運用が活用可能であることを指摘している。本研究は、行為主体者という観点を中心に、アメリカの学校選択制の形成の理論研究を行い、それらを参照しつつ、日本における学校選択の議論について検討することを目的としている。本年度は、アメリカの学校選択制については、その形成理論としての「市場」について検討を行い、その成果を学術論文として公表した。同論文では、以下二つの仮説を設定し、(1)ヴァウチャー、(2)マグネットスクール、(3)学区外学校選択、(4)チャータースクール制という、四つの学校選択の形態において、その検証を行っている。それらは第一に、市場は、制度目的に応じて利用かつ制御することができる。第二に、交換を基本とすることから、分権的な制度の構築を可能にする。これらの性質をもつ市場が、「社会的正義」とは異なる新たな制度論理、すなわち「交換的正義」を提示することを示している。日本の学校選択に関しては、今日の行政改革において、通学区域制度の弾力化ならびに学校選択の実施が検討課題の一つとされていることに着目し、それらがポスト福祉国家における政策理念を反映するものとして理解できることについて検討し、その成果を論文としてまとめた(本申請書11.に記載)。福祉国家のゆらぎは、臨時教育審議会にみいだすことができるが、それが貫徹されるのは、90年代後半に入って顕著となった一連の行政改革論においてである。この行政改革論では、明示的な「効率」という目標だけでなく、「国民の主体的な参加」についても目標とされているのであり、それにより学校選択という国民の参加を可能にする制度が登場したと考えることができる。国民の参加あるいは自己責任を意図した学校制度の追求は、各先進諸国でおこっており、日本の動向も世界的動向と歩調を合わせたものであるといえる。
電場中での触媒反応の学理解明とその応用

水素社会到来が期待される中、水素製造の技術確立が望まれている。現在のところ、化石資源を還元剤とする水の分解(炭化水素の水蒸気改質)が、石油精製やアンモニア合成のための主な手法として知られている。これら炭化水素の水蒸気改質においては、高温の環境を必要とし、炭素析出などの課題があった。我々は、電場を印加した触媒反応によってPt/セリア系などの触媒を用いた場合に、わずか150度という低温でもメタンなどの水蒸気改質が炭素析出なく効率よく進行し水素が生成することを見出した。また、その際の1電子あたりの反応分子数は80を超え、触媒反応と電気化学反応の中間に位置する効率のよい反応系であることを見出した。メタンの水蒸気改質による水素製造は大きな吸熱反応であるため,Ni系触媒を用いた場合では10731223Kという比較的高い温度で行われる.電場を印加して触媒反応を行うことで,熱のみでの触媒反応では不可能だった低温域での反応が可能となる.本研究ではメタンの水蒸気改質において,電場を印加しない通常の触媒反応と,反応場に電場を印加した触媒反応(Electreforming)を行い,両者を比較することによって電場が触媒反応に及ぼす影響について検討した.さらに反応前後の触媒をH2雰囲気にてTGを用いたTPR測定を行い,その還元度から触媒に対する電場の影響について考察した.固定床流通式反応器において石英管内部に触媒を充填し,その上下に電極を設置した.触媒はCe02及びSrTi03にPt,Pd,Rh,Niをそれぞれ担持し,200mgを充填して使用した.メタンをS/C=2となるように水蒸気とともに供給し,反応温度423773Kにて反応を行った.また,触媒層の直下に熱電対を設置し,触媒層温度をリアルタイムで測定した.電場を印加する場合には電流値を3,0mAに固定し,数百Vの電位(触媒物性に依存する)を印加した.印加中はデジタルオシロスコープで電流電圧波形を測定した.生成ガスはGC-TCD,GC-FIDにより定性,定量を行った.TGは反応時間1030minで行った触媒を3131100KにてH2雰囲気(10%)で測定した.電場の印加により全ての反応温度において転化率が上昇し,特に低温域ほど上昇幅が大きかった.電場触媒反応により大幅な低温化を達成した.電場を印加した触媒反応によるメタンの水蒸気改質について検討を行った.担持貴金属触媒を用いて反応を行ったところ,電場印加によって活性が大きく向上し,反応の大幅な低温化を達成した.各種化学物質の製造原料として及びクリーンなエネルギーキャリアとして水素が注目されており,その製造は主に炭化水素の水蒸気改質によっている。これは高温を必要とする反応であるが,電場を併用した触媒反応においては原料や触媒,反応場を活性化させる事で反応の低温化が期待される。これは他の特殊反応形態に比べてより低い消費電力量で反応を進行させる事が可能であるため,有用と考えられる。本年度は電場触媒反応による水蒸気改質反応の機構を解明することを目的とした。本年は電場触媒反応による低温でのメタン水蒸気改質の検討を行った。触媒の担体として,格子酸素の易動性が高いものとして知られているCeO2やCexZr1-xO2を担体として用いて試験を行った結果,電場印加に伴いその活性が大きく向上した。活性向上に伴う反応温度の低下は250Kに及び,熱力学的に反応が進行し得ない低温条件においても電場触媒反応においては反応が進行する事が分かった。これまでは投入電流値を固定して試験を行ってきたが,投入電流値を14mAと変化させて試験を行った結果,活性は投入電流値に比例的に増加する事が分かった。電流値を印加した際の応答電圧値は,電流値の上昇に伴い低下する傾向が同時に観察され,本領域においてはほとんど投入電力量が変化しないことを見出した。これらを踏まえ,その積である投入電力量が活性に及ぼす影響を評価する為に物理混合触媒などを用い,同じ投入電流に対する応答電圧値を変化させ,つまり投入電力量を変化させて試験を行った。その結果,用いた触媒によらず電場触媒反応における活性は投入電力に比例的に増大する事が分かった。担体や触媒の物性によってその応答電圧値に変化が生じた為,電場触媒反応においてはその物性が大きく活性に影響を与える因子である事がわかった。次世代二次エネルギーとして期待される水素製造などにおいて反応を低温・高活性化するブレイクスルーが求められている。我々は非在来型プロセスである触媒層に電場を印加する電場触媒反応を用い、熱力学制約をうけにくい新規低温反応を確立することを狙った。

主にメタンの水蒸気改質を対象とし、分光・速度論などの観点から解析を行い、電場の効果について検討を行った。触媒はセリア系酸化物を主な担体とし、1wt%のPtやPd、Niを含浸法にて担持した。活性試験では固定床常圧流通式反応器に触媒80 mgを充填し、電場印加は触媒層上下に接するよう電極を設置し直流定電流制御で行った。DSOで電流電圧波形を記録し、酸素同位体と四重極質量分析計により生成物の定性・定量分析を行った。分圧依存性、温度依存性などについても詳細に検討し、アレニウスプロットからみかけ活性化エネルギーを求め、反応機構を詳細に検討した。分圧変化試験により求めた反応次数から、在来型の触媒反応と電場触媒反応で比較すると、電場印加によりメタンの反応次数は小さく、水の反応次数は大きくなった。在来型の触媒反応の律速段階がメタンの解離吸着である点を踏まえると、電場によりメタンの解離吸着が促進されたと考えられる。電場触媒反応での水の反応次数が高温になるほど大きく増加する傾向を示し、電場による水の活性化が重要な鍵を握ることがわかった。電極間距離と電圧値には直線関係が見られ、電極間距離が増加するほど反応速度は増加する傾向を示し、電界強度は材料に依存し、電力とは相関しないことがわかった。よって触媒の部位ごとにかかる電界強度は、触媒の誘電率などで一義的に規定され、電極間距離によらず材料により一定であり、印加電圧は電場により活性化される触媒の量とほぼ同義であることが分かった。これらから、電場中での触媒反応の学理ついて明らかにし、応用展開を進めることが出来た。本年度、電場を印加した触媒反応に関する研究を通して、以下のことが明らかとなった。まず、低温・低流量において、電場の印加に伴う過渡応答を検討した結果、Q-MassのH2Oシグナルは立ち上がり、CH4シグナルは立ち下ったことから、電場印加に伴い,活性化されたH2O分子(H2Oact)が触媒表面上のH2Oに衝突し、脱離が促進されるとともに、CH4の解離吸着が促進されると考えられる。Electreformingでは、律速段階が従来の触媒のみの反応の律速段階であるCH4の解離吸着から、H2Oの担体上への吸着へと変化した。また、水蒸気改質としてはCH4のPt上での解離吸着種と、触媒上の吸着H2O種との反応が進行することが示唆された。Electreformingにおいて水性ガスシフト反応は、COと気相中のH2Oが関与して進行することが示唆された。またさらに、Ceはいずれの前処理(昇温・酸化・還元)を施しても、4価を保っており、電場印加によってCeの配位数は低下するが、印加終了時には上昇することがわかった。メタリックな状態のPtは、SR進行によりわずかに酸化され、Electreforming進行によってより強い酸化状態をとっていることがわかった。さらには、電場の印加を止めても、Ptは酸化された状態を維持しており、IR測定より、H2Oの触媒表面への吸着状態はOHではなく、H2Oである可能性が示唆された。当初の計画において解明が必要とされた反応への各種因子の影響が徐々に明らかになっており、本電場触媒反応の学理解明が大幅に進んだ。また応用として、ほかの反応への展開を併せて進めており、目標の達成度としては十分であると判断した。25年度が最終年度であるため、記入しない。電場反応における過渡応答を四重極質量