hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体高分子形燃料電池ロバスト性向上のための高性能ガス拡散層設計指針の構築

固体高分子形燃料電池の耐ドライアップと耐フラッディングの両特性を向上させるための方策として,親水層を撥水MPL表面に塗布した親水・撥水複合MPL付き拡散層を考案した.複合MPLを用いると電極触媒層の保湿性が高まり耐ドライアップ性が向上する.複合MPLのPTFE量を20%に設定して撥水性を適度に高めることが耐フラッディング性の向上に重要であることがわかった.さらに複合MPLの撥水MPL部を二層構造にし,PTFE量を親水MPL側で20%,基材側で10%に設定し撥水性に勾配をもたせた三層MPL付き拡散層を適用すると,耐フラッディング性が一段と向上することが明らかになった.固体高分子形燃料電池(PEFC)の性能を向上させるためには,電解質膜を適正な湿潤状態に保ちプロトン伝導性を高めるとともに,電極触媒層の過剰な水分を速やかに排出してフラッディングの発生を防止することが重要である.通常のPEFCでは加湿器を設けアノード・カソード両極に加湿した反応ガスを供給している.しかし近年はPEFCの総合効率向上,並びにコスト低減の方策として加湿器を設けない簡便なPEFCの実用化が求められており,無加湿運転時の発電性能向上が重要な研究課題になっている.撥水マイクロポーラス層(MPL)を塗布した拡散層を適用するとPEFCの水管理性が向上し,高い発電性能が得られることを示した研究結果は従来から多く報告されている.しかし耐ドライアップ性と耐フラッディング性を向上させるための設計指針が各々異なっており,耐ドライアップ性を高めたMPL付き拡散層は一般に耐フラッディング性に劣ることが問題になっている.無加湿運転時においても高電流密度条件下では生成水によるフラッディング発生を防止することが不可欠であり,耐ドライアップと耐フラッディングの両特性を向上させた高ロバスト性ガス拡散層の開発が課題である.本研究では耐ドライアップ性を向上させる方策として,撥水MPL表面に薄い親水層を塗布した親水・撥水複合MPL付き拡散層を考案した.複合MPLを適用すると親水層により電極触媒層の保湿性が高まると同時に,親水層と基材の間に設けた撥水MPLにより基材部を流れる乾燥ガスが親水層部の水分を取り去ることを抑制できるため耐ドライアップ性が大幅に向上することを明らかにした.さらに複合MPLにおける撥水MPL部を二層構造にし,撥水MPLの撥水性に勾配をもたせた三層MPL付き拡散層を適用すると,電極触媒層から基材への排水性が高まり耐フラッディング性が大幅に向上することを明らかにした.固体高分子形燃料電池(PEFC)の性能を向上させるためには,電解質膜を適正な湿潤状態に保ちプロトン伝導性を高めるとともに,電極触媒層の過剰な水分を速やかに排出してフラッディングの発生を防止することが重要である.通常のPEFCでは加湿器を設けアノード・カソード両極に加湿した反応ガスを供給している.近年はPEFCの総合効率向上,並びにコスト低減の方策として加湿器を設けない簡便なPEFCの実用化が求められている.撥水マイクロポーラス層(MPL)を塗布した拡散層を適用するとPEFCの水管理性が向上し,高い発電性能が得られることを示した研究結果は従来から多く報告されている.しかし耐ドライアップ性を高めたMPL付き拡散層は一般に耐フラッディング性に劣ることが問題になっている.無加湿運転時においても高電流密度条件下では生成水によるフラッディング発生を防止することが不可欠であり,耐ドライアップと耐フラッディングの両特性を向上させた高ロバスト性のMPL付き拡散層の開発が課題である.本研究では親水性のカーボンナノチューブ(CNT)を混入したMPL付き拡散層を考案し,MPL細孔径の変化が空気透過性,水蒸気透過性,並びに透水性に及ぼす影響を明らかにするとともに,耐ドライアップと耐フラッディングの両特性を向上させるための設計指針について検討した.撥水MPLの場合,最大細孔径を20μmに設定すると耐フラッディング性が向上するが,細孔径を過小に設定すると発電性能が低下する.一方,CNT混入MPLの場合は細孔径を減少させても発電性能の低下は認められず,5μmに設定すると耐フラッディング性が大幅に向上した.透水試験の結果から,CNT混入MPLの透水圧は撥水MPLと比較して大幅に低下した.排水性に優れるCNT混入MPLは細孔径を小さく設定することができるため,耐ドライアップ性と耐フラッディング性の両特性を向上させることが可能であることを明らかにした.固体高分子形燃料電池(PEFC)の総合効率向上とコスト低減の方策として,加湿器を設けない簡便なPEFCシステムの実用化が求められている.撥水性マイクロポーラス層(MPL)を塗布したガス拡散層を適用すると水管理性が向上し,高い発電性能が得られることを示した研究結果は従来から多く報告されている.しかし耐ドライアップ性を高めたMPL付き拡散層は耐フラッディング性に劣ることが問題である.無加湿運転時においても高電流密度条件下では生成水によるフラッディング発生を防止することが不可欠であり,耐ドライアップと耐フラッディングの両特性を向上させた高ロバスト性のMPL付き拡散層の開発が課題である.

撥水MPL表面に薄い親水層を塗布した複合MPLを適用すると,親水MPLにより電極触媒層の保湿性が高まると同時に,親水MPLと基材の間に設けた撥水MPLにより乾燥ガスが親水MPLの水分を取り去ることを抑制できるため,耐ドライアップ性の向上策として有効であることがわかった.さらに常温・過加湿条件下でPEFCの電流ー電圧特性を測定して限界電流密度の値から酸素拡散抵抗を求め,耐フラッディング性を評価した結果,複合MPLを用いると撥水MPLのみの場合と比較して電極触媒層から基材への排水性が高まり耐フラッディング性の向上が期待できることがわかった.複合MPLのPTFE量を20%に設定して撥水性を適度に高めることが耐フラッディング性の向上に重要であることがわかった.そして複合MPLの撥水MPL部を二層構造にし,PTFE量を親水MPL側で20%,基材側で10%に設定し撥水性に勾配をもたせた三層MPL付き拡散層を適用すると,耐フラッディング性が一段と向上することが明らかになった.固体高分子形燃料電池の耐ドライアップと耐フラッディングの両特性を向上させるための方策として,親水層を撥水MPL表面に塗布した親水・撥水複合MPL付き拡散層を考案した.複合MPLを用いると電極触媒層の保湿性が高まり耐ドライアップ性が向上する.複合MPLのPTFE量を20%に設定して撥水性を適度に高めることが耐フラッディング性の向上に重要であることがわかった.さらに複合MPLの撥水MPL部を二層構造にし,PTFE量を親水MPL側で20%,基材側で10%に設定し撥水性に勾配をもたせた三層MPL付き拡散層を適用すると,耐フラッディング性が一段と向上することが明らかになった.PEFCの耐ドライアップ性を向上させる方策として,親水性のカーボンナノチューブ(CNT)を混入した親水・撥水複合MPL付き拡散層を考案した.撥水MPLの場合,最大細孔径を20μmに設定すると耐フラッディング性が向上するが,細孔径を過小に設定すると発電性能が低下した.一方,CNT混入MPLの場合は細孔径を減少させても発電性能の低下は認められず5μmに設定すると耐フラッディング性が大幅に向上した.透水試験の結果から,CNT混入MPLの透水圧は撥水MPLと比較して大幅に低下することがわかった.排水性に優れるCNT混入MPLは細孔径を小さく設定することができるため,耐ドライアップ性と耐フラッディング性の両特性を向上させることが可能であることを明らかにした.27年度が最終年度であるため、記入しない。工学MPL付き拡散層の一次物性(細孔径分布,厚さ,空隙率,接触角など)と高次物性(空気・液水・水蒸気透過性など)の評価を行う.すなわちPEFCに組付けた拡散層と同様な圧縮荷重を負荷した条件で,拡散層の膜厚方向・面方向の空気透過性を評価できるようにした試験装置を用いて空気透過試験を実施する.表面張力の小さい不揮発性アルコールを細孔中に含浸させた拡散層を用い空気透過試験を実施することにより細孔径分布を求める.空気透過試験と水蒸気透過試験の両結果から得られる最大細孔径が等しくなることに着目して拡散層の細孔内の接触角を求める.拡散層下部に透水開始(バブルポイント)以下の圧力で液水を供給し,拡散層上面に設けた流路を流れる空気中の水蒸気濃度の変化から水蒸気透過性を評価する.PEFC発電時の生成水量と同一の液水を拡散層に供給して水透過試験を実施する.水透過試験を実施した直後にガスクロマトグラフを用いて酸素透過量を測定することにより,拡散層細孔中の液水飽和度と酸素透過性の関係を調べ,拡散層の排水性と酸素透過性を評価する.さらにPEFCの電流ー電圧特性における限界電流密度の測定により,発電中の酸素拡散抵抗の値を求める.これらの実験結果に基づき拡散層内部における酸素・水蒸気・液水の物質移動現象を解明する.
環上に四級不斉炭素が密集した天然物の全合成研究と機能解明

本研究では、作用機序の詳細の解明を目指して、多環式骨格の炭素環上に四級不斉炭素が密集した生物活性天然物であるブラシリカルジンAとアンドラスチンCの全合成研究を行った。まず、求核部位としてニトリル側鎖を有するα,βー不飽和エステルの分子内共役付加反応を用いた環上四級不斉炭素の立体選択的構築法を開発した。本手法は、温和なN-シリルケテンイミン調整法を用いるニトリルとニトロンの求核付加反応の開発へ展開された。新たに見出したこれらの反応を鍵反応に用いて、ブラシリカルジンAアグリコンメチルエステルの合成が確認できた。また、アンドラスチンCのC環上の連続四級不斉炭素構築法も開発できた。炭素環上に四級不斉炭素が密集した天然物には興味深い生物活性を有するものが多く知られている。分子レベルでの機能解明のため、天然物とその類縁体の化学合成による供給が切望されている。しかし、これらの化合物の合成には標準的な合成方法論がないため、その化学合成は立ち後れている。本研究では実用的な四級不斉炭素構築法を開発し、ブラシリカルジンAとアンドラスチンCの全合成を目指した。まず、昨年度見出した見出した温和なシリル条件下でのニトリル誘導体とニトロンの付加反応の最適化と反応機構解析を行った。その結果、本反応が幅広い基質に対して進行することが分かった。ブラシリカルジンAの全合成研究では、A環のジオールを有する環化前駆体を不斉ジヒドロキシル化反応を経て合成後、ニトリルから調整されるアニオンを求核種として用いる分子内共役付加反応でAおよびB環を順次高立体選択的に構築した。これらの反応では、求電子部位としてα,β-不飽和ワインレブアミドが優れていた。次いでC環を構築し、ABC環部の合成法を確立した。アンドラスチンCの全合成研究では、合成上最重要課題であるC環上の三連続四級不斉炭素構築法を開発するため、CD環モデル化合物の合成を検討した。アリルニトリル誘導体とエノンとの共役付加反応と分子内エン反応を組み合わせたアニュレーション型四級-四級連続不斉炭素構築法を開発し、C13,14位四級不斉炭素を一挙に構築した。次に、シアノ基を足がかりとしたD環上のC15位酸素官能基化を精査したが実現できなかった。そこで本法を断念し、新たに分子内共役付加反応とセミピナコール転位を鍵とする連続四級炭素構築法を検討した。エポキシシリルエーテルのセミピナコール転位が四級炭素構築(C14位)に有用であることが分かった。炭素環上に四級不斉炭素が連続もしくは隣接した天然物には興味深い生理活性を示す化合物が多く知られており、分子レベルでの機能解明のため天然物とその類縁体の化学合成による供給が切望されている。しかし、これらの化合物には標準的合成法がないため、その化学合成は大きく立ち後れている。まず、前述した天然物の化学合成の基盤技術となる新反応の開発を行い、求核部位としてニトリル側鎖を備えた鎖状,β-不飽和エステルの分子内共役付加反応による四級不斉炭素構築法を確立した。本手法は一般性の高い方法論が欠如している連続する四級-四級および四級-三級不斉炭素構築の立体選択的構築法として合成化学的に有用な方法論を提供するものと期待される。また、本反応開発の過程で、シリルトリフレートとトリエチルアミン存在下でニトロンとニトリル誘導体の付加反応が進行し、ヒドロキシルアミンのシリルエーテルが収率よく得られることを見出した。通常この種の反応では有機リチウムなどの塩基性の高いカルバニオン等価体が用いられるのに対して、今回見出した方法は中性に近い温和な条件であるため今後の展開が期待される。ブラシリカルジンAの合成研究では、まずA環上2位酸素官能基を省略したモデル化合物を用いて検討を行った。先に確立した四級不斉炭素構築法を2回利用することで、A環およびB環上の四級不斉炭素を高立体選択的に構築できることが分かった。本知見をもとに、全合成に必要なアンチジオール部を有するA環の合成を行った。光学活性パントラクトンから鎖状不飽和エステル部位を有するニトリル誘導体を合成し、このものに同様の四級不斉炭素構築法を適用することで、連続する四級-三級不斉炭素とアンチジオール部を有するA環部を高立体選択的に得た。

炭素環上に四級不斉炭素が密集した天然物には興味深い生物活性を有するものが多く知られており、分子レベルでの機能解明のため、天然物とその類縁体の化学合成による供給が切望されている。しかし、これらの化合物の化学合成は精密合成化学が発展した今なお、大きく立ち後れている。本研究では、四級不斉炭素が密集した天然物の効率的な合成方法論の創出を目的として、ブラシリカルジンAとアンドラスチンCの化学合成に取り組んだ。ブラシリカルジンAについては、昨年度合成が完了した光学活性なABC環部に対して、側鎖のβ-ヒドロキシアミノ酸部の導入法とアグリコンへの変換を検討した。当初計画していた当研究室で開発された2,3-エポキシアルコールのC2位選択的アジド置換反応を基軸とするルートでは、アジド置換は立体選択的に進行するものの、続くアジド基共存下での一級アルコールのカルボン酸への酸化が実現できず、このルートを断念した。別法を検討の結果、柴崎らにより報告された触媒的不斉エポキシ化反応とエポキシ不飽和エステルの立体選択的アジド置換反応を組み合わせた方法論を用いることで、高立体選択的にβ-ヒドロキシアミノ酸部を構築できた。その後、保護基の調整を経てアグリコンメチルエステルの生成が確認できた。一方、アンドラスチンCの合成研究では、モデル化合物を用いて、二連続四級炭素を含むCD環部構築法の開発に取り組んだ。まず、シアノアニオンの分子内共役付加反応を利用して、C8位四級不斉炭素を構築しつつC環を形成した。次いでセミピナコール転位によるC14位四級炭素の構築を経て、ニトリルオキシドの[3+2]付加環化によりD環を形成することで、立体選択的にCD環部を構築できることが明らかになった。天然物合成化学ブラシリカルジンAについては、合成上の重要課題の解決法が見出すことができ、全合成の目処が立った。アンドラスチンCについては、当初計画したルートでは四級不斉炭素の構築には問題がなかったが、その周辺部の官能基化が非常に困難であった。合成戦略の見直しが必要となった。反応開発研究は当初の計画通り進展した。ブラシリカルジンAの合成研究において、全合成に必要なアンチジオール部を有するA環部の環化前駆体の合成に時間がかかった上、化合物の量的供給に苦しんだ。今後、シャープレス不斉ジヒドロキシル化反応を利用する別の合成経路を検討し、工程数の大幅短縮とスケールアップ化を計る。まず、アミノ酸部の構築し、ブラシリカルジンAアグリコンを合成する。次いで糖鎖を導入後、ブラシリカルジンAの不斉全合成を達成する。また、分子内共役付加反応、セミピナコール転位、ニトリルオキシドの付加環化を組み合わせた新たなCD環合成法を検討し、アンドラスチンCの全合成を目指す。ブラシリカルジンAとアンドラスチンCの全合成研究に注力する。また、本年度確立したニトリルの分子内共役付加反応を用いる環上四級不斉炭素構築法の有用性を示すため、他の天然物の全合成への展開を計る。これらに加えて、最近見出した温和なシリル条件下でのニトリル誘導体とニトロンの付加反応の最適化と反応機構解析を行い、本反応の実用性と有用性を検証する。試薬と溶媒の一括購入を行い、大幅な経費節減ができたため。経費の節減の結果生じた使用残については、次年度の試薬・溶媒およびガラス器具の購入に使用する。経費の節減の結果生じた使用残について、次年度の試薬・溶媒、およびガラス器具の購入に使用する。
複合的環境要因の変化に対する植物の可塑的形態形成

植物個体は、生育する環境にあわせて、物質分配をはじめとするさまざまな性質を変化させる。この研究では、まず弱光条件における最適物質分配法を理論的に解析し、現実の植物が理論的最適値をほぼ満たしていることを明らかにした。さらに、これを使って、個体の半分が被陰された状況の最適物質分配を求め、autonomyとよばれるシュートの独立性が成長の最大化と矛盾するものではないことを明らかにした。18年度は特に窒素環境の変化に伴う物質分配の変化を引き起こすメカニズムについて、理論的な検討と実験的なテストを行った。得られた主な結果は次の通りである。1.物質分配は茎頂がコントロールしていた:実験の結果、同化産物を茎頂分裂組織が利用し、形成層は茎頂の伸長にあわせてシュートの力学的安定性を維持するように分裂していることが示唆された。これらの分裂組織が使わなかった同化産物は根へ送られ、すべてが根の形成に利用される。2.茎頂分裂組織に分裂の速度を指示しているのはジベレリンである可能性が高い:ジベレリンに依存した茎頂分裂組織の活性変化が観察された。理論的には、ジベレリン合成量が同化量に依存しているならば、茎頂はその情報に従って分裂することが合理的である。3.サイトカイニンはジベレリン合成量をモディファイする:土壌からの窒素吸収量の情報伝達に関わるサイトカイニンは蒸散流に乗って地上部に運ばれ、最終的には葉に入る。サイトカイニンが多いならば、窒素は十分であり、茎頂は旺盛な分裂をしても良いことになる。理論的な解析の結果、おそらく、サイトカイニンはジベレリン合成量を多少調整することで、土壌中の窒素環境にあわせた茎頂分裂組織の活性をコントロールしているものと考えられる。4.ジベレリンは極性輸送によって茎頂に運ばれる:ジベレリンが同化量を茎頂に正確に伝えるためには、シュート単位での極性輸送が必要である。オーキシンの極性輸送を逆行させるようなトランスポーターが存在することでこの目的は達成されることが理論的に示された。1.貧栄養条件では根が大きくなるのが成長速度を最大化するためには必須である。それでは茎はどのような挙動を示すべきなのか、理論的な解析を行った。長期的には茎を少なくすることが成長速度を上げることになるが、短期的には茎を伸長させて自己被陰を減らすことでも成長速度を上げられることが明らかになった。セイタカアワダチソウの萌芽ではそのような成長を行っていた。2.根の窒素吸収能力が低いと葉の窒素濃度をある程度下げることが最適な物質分配である。常緑樹の葉の窒素濃度の低さが根の効果によるのかどうかを明らかにするため、窒素吸収能力の高い根を常緑樹に接ぎ木することを試みた。常緑樹としてはセイヨウバクチノキ、落葉樹としてはウワミズザクラを用いた。昨秋に接いだ個体は葉の展開を始めており、平成20年度にはその効果が実験的に明らかになるはずである。また、逆の組み合わせの接ぎ木も成功しており、これによってさらなるテストが可能になるものと考えられる。3.木本では一斉開花がおき、ある地域では同種の開花が数年ごとに同調する。その究極要因は明かではないが、至近要因は炭水化物の貯蔵量であると考えられている。この炭水化物の貯蔵量の増加から花芽分化に至る過程は、ジベレリンによって仲介されている可能性がある。そこで、平成19年に男体山のシラビソにジベレリン処理を行い、平成20年に開花するのかどうかを確かめることにした。ジベレリンは7月中旬に100ppmの濃度でシラビソの頂芽およびその周辺に散布した。1.体の一部が被陰された場合、個体の成長速度を最大化するにはどのように物質を分配するべきかという問題を設定し、理論的及び実験的解析を行った。2.その前段階として、全体が被陰された状況での最適物質分配を求めた。この場合、極端に根が少ない分配が最適であり、現実に報告されている林床での物質分配を定性的にはよく説明することができた。現実の光分布を測定し、ヤマグワの稚樹を用いて定量的なテストを行ったところ、現実の物質分配はほぼ理論的に最適なものに近いことが明らかとなった。3.次に、生育期間中に被陰されたシュートから被陰されていないシュートへの同化産物の転流、または窒素の転流が、全体の成長速度を上げるのかどうかについて解析を行った。これらの効果は多少あるものの、限定的であった。そのメカニズムは次のようなものであった:被陰されたシュートの生産性は低く、これが転流されたとしても、生産性の高い被陰されていないシュートの成長をそれほど改善することはできない。窒素についても同様に説明される。この結果は、「シュート間での転流が見られない」という一般的な知見の生態学的妥当性を支持していた。

つまり、生育期間中においては、それぞれのシュートが自立的であるというオートノミーによって十分な成長速度が実現されることになる。4.それに対し、生育期間初期に見られる貯蔵物質を用いた成長においては、できる限り被陰されてないシュートへ物質を分配することが個体全体の成長速度が上がることが予測された。これについては、現在定量的なテストを行っており、2009年の初夏には結果が明らかとなる予定である。
ネットワーク管理における多種多様なデータを横断的に処理可能なシステムの研究

本研究は、ネットワーク管理者のログデータの分析による障害原因追求や異常検知などをサポートするために、ネットワーク管理における多種多様なデータを横断的に処理可能なシステムを構築することを目的とする。目的を達成するため、ログデータを属性名と属性値の組で管理し、JSON形式で保存するログデータ管理システムを構築した。様々なログデータを取り扱うために、DNS、Web、ハニーポット、RADIUS、pcapなどのログデータを分析して、収集用プログラムを開発した。これらのログデータを開発したシステム上で管理し、送信元IPアドレスによって複数ログを横断して検索し、攻撃者の挙動を調査することができた。大規模、複雑化するサーバ、ネットワーク運用において、サーバ管理者、ネットワーク管理者は、各サーバやシステムのログデータを参照することにより、障害の解析や、異常検知などに必要な多くの情報を得ている。そこで、本研究では、ネットワーク管理者をサポートするために、ネットワーク管理における多種多様なログデータを横断的に処理可能なシステムを実現することを目的としている。この研究を遂行することにより、管理者は、必要な情報をもとにして、分散するログデータに対してアクセスすることができる。また、必要部分だけを抽出して処理可能となる。平成25年度においては、分散するログデータの効率的な収集および、ログデータの分散管理手法について取り組んだ。分散するログデータの効率的な収集手法においては、まず、実際に稼働しているサーバログやネットワークスイッチのログを分析し、各サーバからログデータを効率的に集約するためにログ収集エージェント用のプラグインを開発した。ネットワークトラフィックを保存しているPcapファイル形式やbind9のDNSクエリログデータ、RADIUSサーバの認証ログなどを取り扱えるようにした。また、これらのログデータがもつ属性情報を分析し、メタデータを構築した。ログデータの分散管理手法については、記述形式が異なるログデータを管理するためにNoSQL(Not only SQL)であるMongoDBを採用し、すべてのデータを属性と属性値の組として扱い、スキーマレスデデータを管理している。次年度は、ネットワーク運用管理のためにログごとに異なる記述形式を横断的に処理するため、IPアドレスを用いて、ログデータ間の関連性を生成する。この関連性により、DNSのクエリログとメールサーバのアクセスログ、SSHサーバログと不正通信検知システムの検知ログなどを関連づけ、集計・分析する環境を整える。サーバ、ネットワーク管理者は、各サーバやシステムのログデータを参照することにより、障害の解析や、異常検知などに必要な情報を得ている。本研究では、ネットワーク管理者をサポートするために、ネットワーク管理における多種多様なログデータを横断的に処理可能なシステムを実現すことにより、管理者は、必要な情報をもとにして、分散するログデータに対してアクセスすることができる。平成26年度においては、ログデータの収集・管理方法を実際のアプリケーションに組み込み、検証した。不正通信検知システムやSSHパスワードクラッキング攻撃検知システム(SCRAD)が検知した攻撃者のIPアドレスなどの情報を本システムで蓄積している。SCRADでは、本システムで管理しているログデータをIPアドレスにもとづいて検索し、攻撃検知の精度向上に役立てている。ログデータを検索するシステムとして、ElasticSearchを導入した。スキーマレスでログデータを管理でき、検索用インデックスを作成できる。ログデータを検索可能なスクリプト言語を設計するために、ハニーポットとWebサーバのログデータをもとにして分析し、スクリプト言語に必要なコマンドの洗い出しを実施した。基本的にログ分析においては、grepやawkコマンドの組み合わせにより、結果を得るが、異なるログデータを突合させる場合には、うまくいかないケースもあり、メタデータを付与して管理し、スクリプト言語で一括処理することの重要性を確認した。開発を予定していたスクリプト言語は設計段階に留まり、今後継続して開発を進める予定である。本研究では異なるログを横断的に処理するため、統合的に管理し、IPアドレスを用いて、ログデータ間の関連性を紐付け、SSHサーバログと不正通信検知システムの検知ログや、ハニーポットとWebサーバのアクセスなどを関連づけ、集計・分析するようにした。情報ネットワーク平成25年度のシステムの開発はおおむね順調に進展しており、ログデータ収集機構、ログデータ管理機構を実装し、プロトタイプ実装について国際会議にて発表した。今後の推進方策今年度は、ログデータ活用のための基盤システム構築を進めていく。大学の情報ネットワーク上にシステムを展開し、データを蓄積し、管理者に利用してもらいシステムへフィードバックする予定である。これらをまとめ、国際会議、論文誌へ投稿し、採録を目指す。未使用額が生じた要因は、予定していた国際会議から予定を前倒しして、論文を投稿し発表したため、旅費や謝金等に関して一部余剰が出来た。認証用ネットワークスイッチを学内に設置し、認証関連のログを分析する予定にしていたが、既存の環境での分析が遅れたため、次年度に学内の実験環境構築時に、改めて認証用スイッチを購入するように計画を変更したため。平成26年度に、平成25年度の研究成果を発表する予定があり、その旅費として利用する計画である。

平成26年度はより学内ネットワークでの本格的な実験を行う必要があり、そのための大学内部の実験環境構築のためサーバ及びネットワーク機器類に研究費を使用する計画である。
強非線形波浪流体力を求める数値計算手法、実験手法及びその評価手法に関する研究

強非線形の流体現象の数値計算できる可能性があると判断した粒子法について3年間の研究で以下の成果を得ることができた。1.粒子法の有効性を計算と実験値を比較することで示した。すなわち、粒子法が、衝撃的な短時間に生起する強非線形現象、例えばスラミング、デッキウエットネスなどの現象をよく表現できることを我々自身の実験と計算で確認した。2.粒子法は、その計算領域が大きくなるとそれに従って計算時間はうなぎ昇りに長くなる短所を持つ。このことを解決するために、計算領域の境界から波の反射を無くすため、そこに完全波吸収システムを設置する手法を示し、その有効性を確認した。この波吸収システムは研究代表者が他の研究で開発したシステムであり、それを粒子法に合うように改良し、成功を収めた。このシステムを設置した境界における波エネルギー吸収量を計算した結果、ほほ100%の波吸収を実現でき、境界からの反射をなくすことができた。4.3次元現象の解明のために、粒子法計算コードを3次元問題への拡張を図るためには、計算時間の短縮化技術が必要である。その目的のために、並列化計算手法を完成して大幅な時間短縮技術を完成した。5.自由表面上で波動場中で前進速度をもった船舶に起きる3次元強非線形現象の計算プログラムを作り、数例の計算例を示すことができた。6.前進速度を有する二次元船舶の運動計算を行い、従来計算が不可能であったポーポイジングなどの現象を計算上で得ることができるようになった。7.工学に必要な力の計算において、考えられない、実験値にもない高周波数の変動が計算値に現れていた。この現象を補助方程式を使うことによって除去できる計算法を完成させた。このことによって工学で最も大切である、物体に働く力の計算精度向上に大きな前進を示した。8.船舶海洋工学分野で難しい強非線形問題に、この粒子法が極めて強力な計算手法であることを、他の各種の具体的な問題を通じて明示した。9.この手法を広く国内外に周知するために国内外の論文雑誌に投稿するとともに、国内外の各種会議に積極的に出席し衆知してきた。多くの国外研究者からの問い合わせを受け討論を深めることができた。研究実績の概要粒子法を船舶海洋工学分野に適用を考え、この手法の可能性を明らかにするために以下の点の研究を行い、それぞれ一定の成果を得ることができた。1.計算結果が他機関で実施されてきた結果と合致するか調査した結果、良く合致することを確認した。すなわち開発プログラムの信頼性を確認することができた。2.ダム崩壊の実験を行い、流体の激しい挙動をビデオに撮影し、計算値と比較した。両者の一致度は極めてよかった。粒子法がダム崩壊のような強非線形な現象を計算で再現できることを計算、実験の両面から確認した。3.工学的な観点からは構造物に働く流体の力を求めることが重要である。粒子法は、流れ場は良く再現できるが力(or圧力)の計算値と実験値は良く合うかどうかについては、十分検討されていない。甲板上に置かれた構造物に働く衝撃波動を求める目的のため、前記のダム崩壊モデルと構造物を組み合わせた場合の構造物に働く力の計算と実験を実施した。4.計算された力として、激しく変動している結果が得られた。

この変動は物理的な意味はなく、空間的時間的に計算された力の平均化操作が必要である。平均化された力は実験値を良く説明するものであった。更に力積を求め、両者を比較したところその一致度は極めて良好であった。すなわち、構造物などに働く非線形流体力を粒子法によって求めることが可能であることを確認した。5.粒子法の計算量は非常に多いため、計算の高速化の努力が必要である。今回試みた手法によって従来の結果より10倍近い高速化を実現することができた。6.今年度の研究結果から、粒子法を使い船舶海洋工学分野のみならず未解決な他分野の多くの問題を明らかにする基盤を造ることができた。2年度の研究成果は以下である.粒子法は、その計算領域が大きくなるとそれに従って計算時間はうなぎ昇りに大きくなる短所を持つ.粒子法が、衝撃的な短時間に生起する強非線形現象、例えばスラミング、デッキウエットネスなどの現象をよく表現できることは昨年までの研究で、計算と実験値を比較することで示してきた.しかし、船舶海洋工学の分野では、短時間の強非線形現象だけでなく、ダメージを受けた船舶が転覆にいたるまでの挙動を計算する時などは短時間の計算時間では不十分である.波が有る状況下で、長時間の計算を行うことは現下の粒子法では不可能に近い.計算時間を少なくするために、計算領域を小さくすると、計算領域の境界からの波反射やエネルギーの消散などがあるからである.以下、2点について研究を進めた.1.上記の事を解決するためには波の反射影響をなくす必要がある.そのために以下の研究を進め解決の方策を示した.(1)計算領域は、一方に造波境界、他方に計算領域の境界がある。その境界からの波の反射を無くすために、そこに完全波吸収システムを設置する.このシステムは既に研究代表者が開発したシステムがあり、それを粒子法に合うように改良すれば良い.この外部力学系の設計手法を簡単に記すと次のようである.「1」外部力学系は、バネとダッシュポットから成る。「2」バネ常数、ダッシュポットの係数は、規則波の完全吸収理論により定める。「3」境界に存在する粒子各々にこの外部力学系を付ける.(2)この外部力学系を設置した境界における波エネルギー吸収量を計算した結果、100%の波吸収を実現でき、完全波吸収境界を造ることが出来た.(3)完全波吸収条件は、波周波数に依存するために周波数毎に外部力学系の係数は変えなければならない.これは、不規則波の完全波吸収境界を造る為には特別な境界を必要とすることを意味する.即ち、畳み込み積分制御が必要である.この件も既に研究代表者が理論的に明らかにしている。その手法を次年度使って、不規則波も完全吸収できる境界を完成する予定である.2.計算領域の問題で水底をどこに設定するかも重要な問題である.これも計算時間に直接的に響くからである.波の問題の場合、水面における流体変動と、水底近くにおける流体変動には大きな差があり、水底近くではその変動は急速に小さくなる.しかし、本来無限水深として考えるところを有限水深として計算するために、変動があるべき計算境界の水底ではそれが考慮されていない。そこで、有限水深の水底を波動運動させる手法を導入した.
アジア地域(単一)通貨の構想-アジア通過「危機」とユーロ発足への対応

本研究の実績は「11.研究発表」欄に示された論文等に結実した。論文ASIAN Financial Crisis and Japan'S Policy Responseは、日本が「通貨危機」(1997年7月)発生以降の過程において演じた政策的対応を「円の国際化」の視点から、「経済白書」(平成10年度)に述べられたアジア通貨危機に関する日本政府の政策的「解説」との「対応」を手がかりに、いわゆる「新宮沢構想」(300億ドル融資計画)に焦点を合わせて論じたものである。その第1稿は、1999年7月ワシントンで開催のCAAPA国際会議にて発表した。今一つの共編著書の論稿(Examining CEA and YEA...)はアジア通貨危機によってにわかに浮上した華人経済圏(人民元圏)と日本円圏の両者関係を、「地域通貨」としての条件をそれぞれ考察しつつ問題点を浮き彫りにしたものである。その第1稿は1998年11月ニューヨークで開催のAACS国際学会にて発表した。もう一つの共編著書の論稿(「直接投資に移行...」)はいわゆる「アジア型発展」(外資導入・輸出指向)の条件をアジア通貨危機の発生過程とその経済的結果に照明を当てつつ、直接投資時代に移行した通貨政策の課題と地域協力の緊急性を論じたものである。その第1稿は1998年3月筑波大学TARA国際シンポジウムにて発表した。以上の3点業は来年度の海外調査の土台を成すものであり、その点で所期の成果を上げたと考える。この間、研究組織の各の論稿において、アジア地域(単一)通貨の構想に接近するという萌芽的研究目的は一定程度達したと考える。(1)アジア通貨「危機」が勃発してからほぼ1年半の期間を経過したが、この1年半の「危機」の推移と拡散の過程を検証した。その結果、つぎの3グループに分類することができる。(a)回復組:「危機」からの脱出をみせる韓国、マレーシア、フィリピン、タイの4カ国がこれに含まれる;(b)「危機」からの脱出の見通しが未だに立たず、いまなお「低迷」の過程に位置するインドネシア、(日本)、シンガポールの3カ国がこれに入る;(c)これまで比較的に健在であったのが年(1999)明けの最近では「危機」の、かかる影響がじわじわと身に染み込んでくる。台湾、香港、中国からなるいわゆるスリーチャイナがこの部類に当たるとみてよい。(2)以上、3つの部類が発見されたが、それを経済学的に一つの論理を持って全体を説くことは大変難しい。一方、各国の政策的対応は、これまた各国において大きく異なっており、一本調子の捉え方は難しい。その点で、IMF融資条件への批判的論調がもたげてきたことは理解できないことではない。(3)ユーロの発足と「華人経済圏」の形成がアジアの単一通貨の創設にプラスに働くとみられるが、イントラ・アジア貿易における日本の地位の低下はマイナスとなる。アジア通貨を創設するにはに日本の輸出増大と国内市場の「開放」、さらには通貨「哲学」の培いは急務である。通貨政策史におる地域通貨の位置づけが必須としよう。その意味で、アジア通貨構想は肉付けが急務となろう。
教員養成大学における読譜能力の発達に関する研究

教員養成大学の学生(幼児教育・初等教育)を対象に、音楽の基礎能力として楽譜を読む読譜力を養成する必要から、彼らの読譜時の眼球運動を実験調査して読譜学習のための基礎データを収集した。大学入学までの学生の音楽学習経験は、義務教育期間以外の個人的な経験に差異が有る。経験差を考慮に入れ、課題曲を黙読、微唱、筆記(階名を書く)ピアノ演奏する時の眼球運動を記録した。眼球運動は注視点の位置、滞留、軌跡で解析分析した。実験は次の3通りである。実験I読譜練習帳(音程の練習帳・リズムの練習帳)による五線楽譜の学習効果の検証実験II読譜練習帳学習期間にみる読譜時の眼球運動の考訂実験III初見演奏時にみる読譜時の眼球運動の証明実験Iでは被験者各自が所要時間を記録し、実験II・実験IIIではアイカメラを使用して一人ひとりの眼球運動を記録した。研究成果として判ったことは、(1)瞬時に音程を読み取ることは読譜経験の積み重ねである(2)楽譜を黙読時から音楽のイメージをどのように把握しようとしているかを眼球運動から推測できる(3)黙読時に、有効視野内にある楽譜に記されている全ての記号(既有の知識)を応用できる人は、音楽の熟練者である(4)演奏時(微唱・ビアノ演奏)に音符の先読みができる人は、声や音を出すまでに音楽のイメージをつかんでいる(5)音楽学習経験で楽曲構成の約束事を修得しているかどうかによって、表記された楽譜から音楽の脈絡をつかむ差が表れる以上のことから、読譜能力は大学入学以後の読譜経験と楽曲分析の経験によって成長が期待されるといえる。教員養成大学では音楽教育カリキュラムに読譜練習と和声学、対位法などの基礎を組み込むメソッドが求められているのではないだろうか。平成4年度に購入したトークアイは、実験を開始するまでに、まず、精密機器である故の機器の微調整を必要とした。このため、当初計画した通りに実験研究は進まなかった。さらに、2年計画の初年度である事情(予算の関係)から、設備備品が揃わずに、満足な実験はできなかった。とりあえず、初年度予算で購入できたトークアイで明らかになる「眼球運動視察時注視点」についてのデーターを集めた。機器の微調整で大幅な遅れはあったものの、研究目的にそって、教育学部学生3年生を被験者にし、ピアノ演奏時における彼らの楽譜を読む時(読譜時)の眼球運動を、(1)注視点の位置(2)注視点の滞留時間(3)注視点の軌跡、の3点に限って記録した。そして、既存の備品パーソナルコンピューターを使って眼球運動注視点を図にした「トークアイデーター解析システム」によって考察をおこなった。その結果1自分(被験者)の弾きやすいテンポは、片手演奏(右手・左手の片手づつの演奏)時と、両手で本来の楽譜通りに演奏する場合とでは、演奏時間に差異があることが判明した。それは、楽譜からの情報を“音符の数"で読譜しているという被験者の認識からの結果であろうと考えられる。音楽のテンポは音符の数ではなく、曲としての“音楽の全体的なまとまり"を把握していないという事実であって、このことは、課題曲を素読(演奏する前に読譜すること)の時点で音楽全体のイメージをつかんでいないということである。この事実は、教育学部の学生には読譜力を育成するために『練習』という学習時間が必要であることを示している。ここでいう『練習』とは、ピアノを弾く練習を示すのではなく、読譜の練習が重要であると考えられる。

読譜の練習が充分進んだ場合には、楽譜の先読みによって課題曲のイメージ通りの演奏が可能となると考える。読譜研究を進めるにあたって課題曲を使用しているが、被験者のピアノ学習の経験量の違いで楽譜上の音符に対する眼球運動の注視点の数と位置と時間の差異が明らかになった。注視点の一コマが0.33秒に取って「トークアイデーター解析システム」で分析しており、被験者が楽譜から"音楽"としての情報を得る過程と、表現された"音楽"の実際を比較検討している。被験者は教育学部の学生であるが、大学入学までのピアノ学習経験の個人差は、例えば0年12年と大きく開いている。しかし、彼らが教育現場に出た時に、教師として音楽の授業で必要な読譜力の基礎能力とは『楽譜を読んで音楽の心像を持つ』ことである。大学卒業までの授業で習得すべき読譜力のレベルの認識を学生が個々に自覚し、努力する方向へのメソットを提示することが必要である。そのために、演奏をせずに楽譜を黙読する場合の読譜時の眼球運動と初見演奏時の比較、初見演奏と初見演奏から経験を重ねた状態での演奏との比較、黙読の読譜と口唱の読譜と口唱しながら演奏する場合の比較、の実験をした。そして、読譜能力を育成するための「読譜練習張」を作成してその学習経験の効果を、ピアノ演奏時の眼球運動にどのように表れるかを数理化して検討を進めている。実験のデーター調整に手間取っているが、(1)読譜力の高い被験者は、音符への注視点と実際に音して出るまでのタイムラグが1秒以上あり、音符の先読みをしていることが明らかになった。(2)読譜力の高い被験者は黙読と口唱と演奏の3つの場合の読譜完了時間の差が10秒以内に納まる傾向にある。(3)「読譜練習張」の効果は、読譜力の低い被験者には学習効果が大きい。
外国人看護師・介護福祉士教育に向けた談話分析

外国人看護師・介護福祉士(候補者)へのコミュニケーション教育の基盤研究として病院・介護施設の談話を収録し分析・考察を行った。成果は以下の通りである。1病院・施設では勤務交替時の引き継ぎの談話構造に型があり効率的情報伝達を助けている。2日本人看護師向けマニュアルは情報の取り扱い方の指導で外国人看護師教育に役立つが言語表現等は実際の談話を分析する必要がある。3患者や家族の発言を伝える際は正確かつ様子が伝わるよう直接引用を用いる。また13を教材にしウェブ上で公開した。本研究は現場の談話の分析から諸特徴を明らかにし病院と施設の談話に共通点を見出し結果を教材という具体的な形で還元した点に意義がある。平成24年度は平成23年度に収録した談話データの個人情報処理・文字化作業を継続して行い、協力先に使用許可を得ると同時に、談話データを追加で収集し、新規の音声データの個人情報処理・文字化作業を行った。また、使用許可が得られた談話データに限り分析・考察し、研究発表を行った。談話の収録は、新たに2つの病院、1つの介護施設の協力を得て行い、その音声データから個人情報を削除し、個人情報を伏せた形での文字化資料の作成を行った。特に病院の談話データには、新人看護師研修の談話や、看護師と患者のやりとりなど、昨年度収録したものとは異なる内容の談話が収録でき、研究対象の幅を広げられたという意義がある。新人看護師の研修場面は外国人看護師が先輩の日本人看護師から指導を受ける場合に役立つ談話構造などを知るために貴重なデータと言える。逆に数年勤務した後、外国人看護師が指導者の立場に立つ際にも有効な研究結果が得られると考えられる。患者と看護師のやりとりは即実践に応用できる貴重な談話資料としての意義がある。また、既に病院や介護施設から使用が許可されているデータに限り、これまでのデータと合わせて分析および考察を行った。中でも看護の談話は「看護師による患者描写の諸特徴ー引継ぎ報告「申し送り」談話を対象にー」、「看護師談話の理想と現実ーモデル談話と実際の談話の比較から見えるものー」というタイトルで研究発表を行った。前者では、看護師が患者を描写する際のストラテジーを複数の病院データから分析した。後者は日本人看護師向けのマニュアルの談話例と、類似した場面における実際の談話例を比較し、日本人向けマニュアルではどのようなストラテジーが見過ごされがちであるのかを明らかにした。研究実施計画では平成24年度は「資料分析・考察(領域別)」「資料収集・文字化」を行うとなっており、研究実施計画に則った研究を行うことができた。最終年度(平成25年度)では平成23、24年度で収録した談話資料を用いた分析・考察を引き続き行い、研究成果の発表・公開を実施計画通りに行った。研究成果の発表・公開は、日本語教育専門家だけでなく、看護・介護の世界で外国人の指導に携わる医療・介護の専門スタッフやボランティアにも広く周知できるよう図った。<資料分析・考察>平成23、24年度は主に看護師の談話を用いて分析・考察を進めたが、平成25年度ではその方法論を応用し介護スタッフの談話の分析・考察を行った。研究結果は本課題の研究成果報告書にまとめた。これにより研究目的「専門日本語教育の基盤研究の充実」を達成した。<教材作成・考察>平成23、24年度は資料の収録及び分析・考察を行い、研究発表を行ってきた。平成25年度は研究結果を現場の日本語教育により具体的に還元する方法を考え、研究結果を応用した教材を作成し一般公開することとした。これまでの学術的な研究成果を談話分析の専門家ではない現場の関係者が応用できるよう教材を作成し、ホームページ上に公開した。病院・施設ごとに異なる点があることも考えられることから、教材はWordファイルでも公開し利用者が自由に修正できるようにした。<教材作成方法の発表>談話分析の研究結果を学術的にまとめるだけでなく、研究結果をどのように教材作成に応用するのかといった観点から「看護師談話の分析を応用した教材作成の試みー引き継ぎ報告「申し送り」を対象にー」というタイトルで研究発表を行った。教材作成の過程を明らかにすることで、談話研究と現場での日本語教育をつなぐ方法論を提示することができた。<研究成果報告書の作成>外国人看護師・介護福祉士に向けた専門日本語教育の基盤研究として研究成果報告書をまとめ、研究協力機関の病院・介護施設だけではなく、外国人看護師・介護福祉士の指導にあたっている日本語教育関係者にも配布した。本研究は談話を録音して文字起こしし、それをもとに分析および考察を行う。平成23年度は、研究対象となる談話の録音調査および文字化作業を行い、次年度からの研究発表および論文執筆の基礎となる研究データの作成を行った。

46月:社会福祉法人恩賜財団済生会山口県済生会山口総合病院にて、録音調査を依頼、承諾を得た後に看護師の引継ぎ談話(全科朝夕2日分)の録音(約10時間分)を実施した。710月:上記の録音データの書き起こし作業を行った。1112月:西日本の総合病院および介護施設に調査依頼状を送付した。医療コミュニケーション教育研究セミナー(第6回)に出席し、医師や看護師らによる医療コミュニケーション研究についての情報収集および、本研究の医学界への意義についての意見交換を行った。1月:水島中央病院(岡山県)に調査を依頼、承諾を得てナースステーションにおける看護師談話(約4時間分)の録音実施。2月:独立行政法人国立病院機構呉医療センター(広島県)に調査依頼、承諾を得て調査開始(現在調査中)。社会福祉法人今山会特別養護老人ホーム寿生苑(福岡県)に調査依頼、承諾を得て調査開始(現在調査中)。医療法人社団旭診療所介護老人保健施設あすなろ旭に調査依頼、承諾を得て介護スタッフらの談話(約2時間分)を録音。日本語教育国際研究大会への発表申込み(査読の結果、採用決定)。3月:水島中央病院の録音データの書き起こし作業実施。専門日本語教育ワークショップーしごとの日本語ー介護日本語に出席し、介護現場の日本語教育の現状、ニーズの情報収集を行った。本年度は病院および施設の調査件数は少ないものの、210時間におよぶ長時間の調査を実施することができた。また、看護師の引継ぎ、相談、医師とのやりとりなど、様々な場面の談話を録音することができ、次年度の分析および考察の可能性を広げることができた。平成24年度は平成23年度に収録した談話データの文字化作業を継続して行い、協力先から使用許可を得るとともに、研究実施計画通り、「資料の分析・考察(領域別)」および、追加の「資料の収集・文字化」を中心に行ったため、現在までの達成度は順調であると言える。資料の分析および考察に際しては、1複数の病院、介護施設を対象として資料を収集する横断的研究を行い、一般化につながる傾向を明らかにする、2スタッフが行う談話に焦点を当て、マニュアルには載っていない日本人が無意識に行っているストラテジーを明らかにする、という目的に応じた研究を行い、看護師談話についてはそれぞれの成果について研究発表を各1件(合計2件)行うことができた。また追加の資料の収集・文字化についても、新人看護師研修の談話、看護師と患者のやりとりなどこれまで収集した談話内容とは異なる談話について収集することができ、横断的研究を行う上での貴重な資料収集を行うことができた。文字化作業は1人で行うため、時間はかかっているものの、着実に行っている。一方で、平成24年度は介護施設の談話データについて、分析および考察は行ったものの、研究発表までには至らなかった。しかし、現在発表を応募中であり、平成25年度には研究の成果を発表することができると考えられるため、遅れているとは言えないと考えられる。また、文字化作業が一部残っているデータもあるが、分析および考察と並行しながら作業を行い、論文投稿の際の資料として使用したいと考えているため、進捗状況はおおむね順調であると考えられる。
環境整備を考慮した移動型福祉・ホームロボットにおけるナビゲーションシステムの開発

本研究では移動型福祉・ホームロボットにおいて,目標物や障害物の位置・姿勢を認識する外界環境認識システムと,室内における自分の位置を知る自己位置同定システムの2つについて開発を行い,これらを統合して移動ロボット用ナビゲーションシステムを構築することを目的とする.以下に具体的な研究実績を述べる.1.対象物体の位置・姿勢計測システムの開発と多関節型ロボットへの応用対象物に認識用マーカを設置し,ロボットに搭載された画像処理装置でそれを認識し,物体の位置・姿勢の計測を行う.昨年度までに食器の4カ所にマーカを塗布し,これを画像処理装置で認識し,マーカの見え方より食器の重心位置,回転角度を算出する手法を提唱した.本年度はマーカをバーコード化し,16種類の食器を判別できるようにした.また実際に多関節型ロボットの手先にCCDカメラを装備し,テーブル上の任意位置に複数種類の食器を配置し,それら各々の位置,姿勢,種別をリアルタイムに認識することに成功した.2.自己位置同定システムの開発と移動ロボットへの応用自己位置同定システムでは,部屋の天井の数カ所に超音波受波器を設け,ロボットから発信される超音波パルスの受波器への伝播時間を測定し,三角測量の原一理によりロボット自身の室内での位置を計算する.無指向性コンデンサマイクロホン4個を受波器とし,発信器として無指向性点音源近似できる電気火花放電を用いて,システムを完成させた.本システムの3次元計測精度は±0.9mmであり,従来の超音波システムで報告されている数十の精度に対して良好な精度が実現された.また本システムを実際に移動ロボット台車に搭載し,円,直線軌道をナビゲーション走行させることに成功した.今後は1,2のシステムの統合を鋭意行う予定である.本研究では移動型福祉・ホームロボットにおいて,目標物や障害物の位置・姿勢を認識する外界環境認識システムと,室内における自分の位置を知る自己位置同定システムの2つについて開発を行い,これらを統合して移動ロボット用ナビゲーションシステムを構築することを目的とする.本年度行った内容を以下に具体的に述べる.1.対象物体の位置・姿勢計測システムの開発外界環境認識システムにおいては,対象物に認識用マ-カを設置し,ロボットに搭載された画像処理装置でそれを認識し,物体の位置・姿勢の計測を行う.市販の反射テープの代わりに曲面形状物体に対応可能なように同等素材塗料の塗布を行った.食器の縁に等間隔で4カ所マ-カを湿布し、これを本年度購入した画像処理装置でリアルタイムに認識した.4個のマ-カの見え方よりカメラ座標系における食器の重心位置,食器の回転角度を算出する手法を定式化し,実験にその有効性を確認した.この結果本システムの精度は±1mm,±0.2°であった.これらの誤差は移動ロボットに搭載するマニピュレータの制御の工夫により補正できる程度である.2.自己位置同定システムの精度の2次元平面内での予備検証自己位置同定システムでは,部屋の天井の数カ所に超音波受波器を設け,ロボットから発信される超音波パルスの受波器への伝播時間を測定し,三角測量の原理によりロボット自身の室内での位置でを計算する.研究室に既に所有する無指向性コンデンサマイクロホン2本を受波器とし,受信器として無指向性点音源近似できる電気火花放電パルスを用いて,2次元平面内での予備的な精度検証実験を行った.この結果本システムの位置計測精度は±0.6mmであり,従来の超音波システムで報告されている数十mmの精度に対して良好な精度が実現された.本研究では移動型福祉・ホームロボットにおいて,目標物や障害物の位置・姿勢を認識する外界環境認識システムと,室内における自分の位置を知る自己位置同定システムの2つについて開発を行い,これらを統合して移動ロボット用ナビゲーションシステムを構築することを目的とする.以下に具体的な研究実績を述べる.1.対象物体の位置・姿勢計測システムの開発と多関節型ロボットへの応用対象物に認識用マーカを設置し,ロボットに搭載された画像処理装置でそれを認識し,物体の位置・姿勢の計測を行う.昨年度までに食器の4カ所にマーカを塗布し,これを画像処理装置で認識し,マーカの見え方より食器の重心位置,回転角度を算出する手法を提唱した.本年度はマーカをバーコード化し,16種類の食器を判別できるようにした.また実際に多関節型ロボットの手先にCCDカメラを装備し,テーブル上の任意位置に複数種類の食器を配置し,それら各々の位置,姿勢,種別をリアルタイムに認識することに成功した.2.自己位置同定システムの開発と移動ロボットへの応用自己位置同定システムでは,部屋の天井の数カ所に超音波受波器を設け,ロボットから発信される超音波パルスの受波器への伝播時間を測定し,三角測量の原一理によりロボット自身の室内での位置を計算する.無指向性コンデンサマイクロホン4個を受波器とし,発信器として無指向性点音源近似できる電気火花放電を用いて,システムを完成させた.本システムの3次元計測精度は±0.9mmであり,従来の超音波システムで報告されている数十の精度に対して良好な精度が実現された.また本システムを実際に移動ロボット台車に搭載し,円,直線軌道をナビゲーション走行させることに成功した.今後は1,2のシステムの統合を鋭意行う予定である.