hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
慢性閉塞性肺疾患の病態解明:好中球蛋白分解酵素産生能に対するHckの役割の研究

好中球機能の検討では、CXCR1やCD-11bの発現増強が好中球機能に影響を与えるかどうかについて、好中球をIL-8で刺激した際の遊走能や脱顆粒能を測定している。またその機能変容におけるSrc kinaseの関与の可能性について、Src阻害剤を使用して効果を検討中である。さらに、より特異的な検討として、Src kinaseのひとつであるHckの蛋白発現や活性の程度を測定し、好中球表面の各分子の発現との関連や、COPDの病態との関連について検討を行っており、これまでの検討では好中球のHck蛋白発現が、気道の閉塞性障害の程度と逆相関している可能性が認められている。昨年度の検討で、COPD患者の末梢血好中球では、遊走・浸潤に関わる表面分子であるβ_2インテグリンのCD-11bやCXCケモカイン受容体のひとつであるCXCR1好中球の活性化や脱顆粒、respiratory burst、遊走・浸潤などの機能にかかわる、CXCケモカイン受容体(CXCR1、CXCR2)やb2インテグリン(CD-11b、CD-18)の発現が増強していること、これらの分子の発現の程度が、気道の閉塞性障害の程度と有意な逆相関を示し、これらの分子の発現増強が、好中球機能の亢進をもたらし、疾患の発症や進展に関与している可能性が考えられることを明らかにした。本年度の検討では、Src kinase系の酵素のひとつであるHckが、COPDの病態に関与するかどうかについて、COPD患者、健常者(呼吸機能正常喫煙者、非喫煙者)から採取した好中球を用い、フローサイトメトリーによるHck発現の検討や、細胞内蛋白を抽出し、Western blottingによりHck蛋白発現量およびHckの活性化の程度について検討を行った。その結果、COPD患者の末梢血好中球では、健常者に比べ、Hck蛋白量が有意に増加していることが明らかとなった。しかし、Hck活性については各群で明らかな差を認めなかった。背景因子との比較検討では、年齢、喫煙量、Body mass indexとは明らかな関連性を認めなかった。さらに呼吸機能との比較検討では、Hck蛋白量は気道の閉塞性障害の程度と有意な逆相関を示し、COPDの発症や進展に関与している可能性が示唆された。現在、昨年度に行った好中球表面のインテグリン分子やケモカイン受容体発現とHck発現との関連についての検討を行っている。また、これらの分子や酵素の発現亢進が、好中球機能に影響を与えるかどうかについて、好中球をリガンドで刺激した際の遊走能や脱顆粒能の検討、さらにCXCR1の中和抗体、Src kinaseの阻害薬(Hckの阻害)の効果の検討なども行っている。昨年度までの検討で、COPD患者の末梢血好中球では、遊走・浸潤に関わる表面分子であるβ2インテグリンのCD-11bや、好中球の活性化にかかわるCXCケモカイン受容体(CXCR1)の発現が増強しており、その発現の程度が、気道の閉塞性障害の程度と相関することを示し、これらの分子の発現増強が、好中球機能の亢進をもたらし、疾患の発症や進展に関与している可能性が考えられることを明らかにした。また、COPD患者の末梢血好中球において、Src kinase系の酵素のひとつであるHematopoietic cell kinase(Hck)の蛋白発現が増強しており、その発現の程度も気道の閉塞性障害の程度と有意に相関することを示し、COPDの発症や進展に関与している可能性を明らかにした。本年度の検討で、COPD患者の末梢血好中球におけるCD-11bやCXCR1の発現とHckの蛋白発現の程度に有意な相関を認められた。次に、末梢血好中球におけるHckの活性化の程度について測定したところ、健常者とCOPD患者では、Hckの蛋白発現量と異なり、末梢血レベルにおけるHckの活性化の程度に有意差は認められなかった。
液晶性ポリマーブラシを用いた有機半導体のナノ構造制御

有機デバイスにおけるナノ構造制御を目指し,側鎖に液晶性有機半導体を含有するポリマーブラシを作製した。表面開始原子移動ラジカル重合(SI-ATRP)法によりポリマーブラシを作製したところ,メタクリレート部位を有するペリレンジイミド(PDI)モノマーが良好な重合性を示した。PDIポリマーブラシのAFM測定から,PDIが数十ナノメータースケールのドメインを形成することが分かった。さらにPDIポリマーブラシに電子ドナー材料をスピンコートすることにより,PDIポリマーブラシをテンプレートとしてドナーとアクセプターのヘテロ構造を形成できることが明らかになった。有機半導体デバイスは多様な分子設計が可能であり,その特性は機能部位の配向・配列に強く依存する。さらに有機薄膜太陽電池などの多成分系においては相分離構造の制御が重要である。フタロシアニンやペリレンジイミドは半導体特性を示し,アルキル鎖を導入すると液晶性を示すことが知られている。液晶は分子配向に秩序性を持つため,系全体に渡る一様な配向を実現可能である。しかしながら,適切な処理を施さない限り配向秩序は局所的なものに留まり,ミクロドメインレベルでは配向が揃うものの系全体としては等方的なポリドメイン構造となる。本研究では,側鎖にディスコチック液晶を含む高分子を基板に固定化したポリマーブラシを作製することにより,系全体にわたる有機半導体分子の配向制御を試みる。またポリマーブラシの密度を制御して他成分を導入することにより,光電変換デバイス活性層における相分離構造制御を行う。本手法を用いるとナノ構造を制御した状態で多元系を構築できるため,光電変換効率の飛躍的な向上が期待できる。本年度は,液晶半導体モノマーの合成に注力した。ディスコチック液晶分子として,p型半導体であるフタロシアニンとn型半導体であるペリレンジイミドを選択した。これらの分子にアルキル基およびメタクリレート基を導入することによりモノマーを合成した。ペリレンジイミドモノマーについて重合を検討し,表面開始原子移動ラジカル重合法によりポリマーブラシを作製することに成功した。また,光電変換素子のドナー成分として利用可能な液晶性オリゴチオフェンおよび液晶性ポリチオフェンを合成した。ポリマーブラシの構造・機能評価が幾分遅れているものの,複数のモノマーを合成できた点については当初計画を上回っている。ポリマーブラシの作製手法も確立できたため,全体としては概ね予定通りの進捗状況である。有機薄膜太陽電池は軽量・フレキシブルという特長を持ち,印刷技術を利用して低コストで製造可能である。光電変換効率を向上させるためには,活性層の構造を制御することが重要である。ドナーとアクセプターがナノレベルで相互に入り組んだ相互貫入構造は励起子や電荷の移動効率が飛躍的に向上するため,光電変換効率の改善が期待できる。ディスコチック液晶分子は分子面を重ねるように積層した一次元のカラム構造を発現し,このカラム構造はπ電子共役系を介しているため,積層方向(カラム軸方向)に高いキャリア輸送能を示す。そこで,本研究では基板から表面開始原子移動ラジカル重合(SI-ATRP)法を用いて,側鎖に有機半導体分子を有するポリマーブラシを合成し,カラム構造の制御をめざした。その後,ポリマーブラシ間にドナーを導入し,相互貫入構造の構築をめざした。有機半導体モノマーとして,メタクリレート部位を有するペリレンジイミド(PDI),フタロシアニン,オリゴチオフェンをそれぞれ合成した。シランカップリング剤によりガラス基板表面に開始基を導入し,SI-ATRP法によりポリマーブラシを作製した。合成したモノマーのうち,PDIモノマーが良好な重合性を示した。PDIポリマーブラシに電子ドナー材料であるポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)をスピンコートし吸収スペクトルを測定すると,PDI由来の吸収を保持したままP3HT由来の吸収が現れた。さらに蛍光スペクトル測定を行ったところ,P3HTの蛍光がPDIによりクエンチされることが分かった。以上のことから,PDIポリマーブラシをテンプレートとしてドナーとアクセプターのヘテロ構造を形成できることが明らかになった。2015年度に合成した液晶半導体モノマーを用いてポリマーブラシを作製し,その構造やデバイス特性の評価を行う。またカラミチック液晶であるオリゴチオフェンモノマーの合成にも成功しており,これをディスコチック液晶と複合化することにより,有機薄膜太陽電池デバイスを作製し特性を評価する。高分子化学・材料化学・光化学2015年度は液晶半導体モノマーの合成に注力しており,これには予備検討の段階で購入済の試薬およびガラス器具が使用可能であったために予定よりも消耗品費の支出が少なく,次年度(2016年度)使用額が生じた。2015年度未使用分については,2016年度にモノマーの大量合成に用いる試薬・ガラス器具や,有機半導体デバイス作製・評価に用いる透明電極基板・光学フィルター・AFMカンチレバーなどの消耗品費に充てる。
ユーザ生成コンテンツからのコンテキスト抽出に基づく観光スポット推薦システム

コンテキストアウェア観光情報推薦システムを実現するため,平成30年度は,下記の課題に取り組んできた.(B)観光スポットの環境コンテキスト抽出手法:環境コンテキストの一つとして景観特徴に着目し,対象となる観光スポット周辺の地域資源データの分布を基に観光スポットの環境コンテキストを抽出する手法を提案,評価した[DEIM2019].また,環境コンテキストを基に地域間の類似度を算出する手法を提案,評価した[DEIM2019].(C)コンテキストアウェア観光情報推薦システム:これまでに確立した技術を統合し,コンテキストアウェア観光情報推薦システムを試作し,その有効性を評価した.主に,コンテキストに合った観光ルートを推薦するシステム[WII12][DBS167][DEIM2019]の開発に取り組んだ.特に,これらの研究のうち,コンテキスト抽出部分が本研究課題に関連し,これまでに我々が独自に生成した景観ベクトル付きの道路ネットワークデータを基にしている.(D)クロスドメイン観光情報推薦システム:これまで取り組んできたクロスドメイン観光情報推薦システムをさらに拡張した.小説や音楽,映画,歴史人物等を観光スポットと対応付けることで,異種のドメインにまたがった観光情報推薦を行うシステムを試作し,その有用性を評価した[DEIM2019].また,観光スポットに合った楽曲推薦システム[DEIM2019]やサウンドスケープ推薦システム[DEIM2019]を試作した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。コンテキストアウェア観光スポット推薦システムを実現するため,初年度および次年度にて,(A)ツイートからのユーザコンテキスト抽出技術の確立,(B)写真からの環境コンテキスト抽出技術の確立の課題に取り組む.(A),(B)の成果を踏まえ,最終年度で(C)抽出コンテキストに基づく観光スポットのコンテキストモデリング技術の確立に取り組む.平成28年度は,(A)ツイートからのユーザコンテキスト抽出技術の確立,(B)写真からの環境コンテキスト抽出技術の確立の研究課題を遂行するために,位置情報付きツイートおよび位置情報付き写真データの収集システムを開発し,各データを収集した.また,ツイートおよび写真データと観光スポットとを対応付ける手法を実装した.この手法によりツイートおよび写真データと観光スポットとの関係データを獲得した.得られた関係データに基づき,(A)ツイートからのユーザコンテキスト抽出技術の確立,(B)写真からの環境コンテキスト抽出技術の確立の各課題に取り組む.関連成果として,(a)周辺情報提示による観光スポットへのセレンディピティ誘発効果の検証,(b)アイテムのジオタギングに基づく観光スポットベースクロスドメイン推薦システムに関する成果発表を行った[DEIM2017].(a)は,観光スポットに対応付けられたツイートを地図インタフェース周辺に提示することで,ユーザにとっての観光スポットへの興味をいかに誘発するか検証を行った.また,(b)は,小説,映画,音楽の各アイテムに位置情報を付与することで観光スポットに関連したアイテムを提示可能なクロスドメイン推薦システムを提案した.いずれも,Webシステムとして観光スポット推薦システムを実装し,ユーザ評価を行った.位置情報付きツイートおよび位置情報付き写真データと観光スポットとの対応付け処理に時間を要したため,それに伴う実データ分析の開始が遅れた.コンテキストアウェア観光スポット推薦システムを実現するため,平成29年度は,下記の課題に取り組んできた.(A)ツイートおよび写真データに基づくコンテキスト特徴化:当該課題におけるこれまでの研究成果において観光スポットと位置情報付きツイートおよび写真データの対応付けを行ってきた.これらの対応付けられたツイートおよび写真データからスポットに関連するユーザコンテキストおよび環境コンテキストを抽出する手法を検討した.ユーザコンテキストに関しては,特にユーザの感情に着目し,ツイートから感情コンテキストを抽出する手法を提案した[11thWI2].環境コンテキストに関しては,特に季節や時間帯に関連する時間コンテキストに着目し,写真データの撮影時刻に基づき,スポットの時間コンテキストを抽出する手法を提案した[DEIM2018].(B)コンテキストアウェア観光ルート推薦システム:コンテキストの一つとして景観に着目し,景観を考慮したルートを推薦する景観アウェアルート推薦システムを提案した[DEIM2018].まず,道路リンクについて景観ベクトル化を行い,景観ベクトル付きの道路ネットワークデータを生成した.この道路ネットワークデータ上でルート探索を実行することで景観を考慮したルートを推薦することを可能とした.(C)クロスドメイン観光情報推薦システム:当該課題のこれまでの研究成果として,小説,映画,音楽の各アイテムに位置情報を付与することで観光スポットに関連したアイテムを提示可能なクロスドメイン推薦システムを提案してきた.平成29年度では,さらにこの推薦システムを拡張した.具体的にはモートン順序によりアイテムデータを管理することで,観光スポットに関連するアイテムの検索効率を向上させた.平成29年度では,主に(A)ツイートおよび写真データに基づくコンテキスト特徴化,(B)コンテキストアウェア観光ルート推薦システム,(C)クロスドメイン観光情報推薦システムの課題に取り組み,当初の目的であった観光情報推薦システムを実現するための要素技術について研究を進めてきたため,おおむね順調に進展している.コンテキストアウェア観光情報推薦システムを実現するため,平成30年度は,下記の課題に取り組んできた.(B)観光スポットの環境コンテキスト抽出手法:環境コンテキストの一つとして景観特徴に着目し,対象となる観光スポット周辺の地域資源データの分布を基に観光スポットの環境コンテキストを抽出する手法を提案,評価した[DEIM2019].また,環境コンテキストを基に地域間の類似度を算出する手法を提案,評価した[DEIM2019].(C)コンテキストアウェア観光情報推薦システム:これまでに確立した技術を統合し,コンテキストアウェア

観光情報推薦システムを試作し,その有効性を評価した.主に,コンテキストに合った観光ルートを推薦するシステム[WII12][DBS167][DEIM2019]の開発に取り組んだ.特に,これらの研究のうち,コンテキスト抽出部分が本研究課題に関連し,これまでに我々が独自に生成した景観ベクトル付きの道路ネットワークデータを基にしている.(D)クロスドメイン観光情報推薦システム:これまで取り組んできたクロスドメイン観光情報推薦システムをさらに拡張した.小説や音楽,映画,歴史人物等を観光スポットと対応付けることで,異種のドメインにまたがった観光情報推薦を行うシステムを試作し,その有用性を評価した[DEIM2019].また,観光スポットに合った楽曲推薦システム[DEIM2019]やサウンドスケープ推薦システム[DEIM2019]を試作した.平成29年度は,(A)ツイートからのユーザコンテキスト抽出技術の確立,(B)写真からの環境コンテキスト抽出技術の確立について重点的に取り組む.これらの課題は,平成28年度の研究課題で獲得した位置情報付きツイートおよび位置情報付き写真データと観光スポットとの関係データに基づき実施する.(A)については,スポット関連ツイートをテキスト解析することで,観光スポットのユーザコンテキスト(利用目的,同伴者,気分など)を抽出し,ユーザコンテキストを考慮した観光スポット推薦システムを実装,評価する.まず,ユーザコンテキストの定義を確立し,ツイートからのユーザコンテキスト抽出手法を確立する.抽出したユーザコンテキストに基づくコンテキストモデリング方式を確立する.(B)については,スポット関連ツイートおよび写真を解析することで,観光スポットの環境コンテキスト(季節,時間帯,天気,夕陽,紅葉など)を抽出し,環境コンテキストに合った観光スポット推薦システムを実装,評価する.まず,環境コンテキストの定義を確立し,ツイートおよび写真からの環境コンテキストの抽出手法を確立する.抽出した環境コンテキストに基づくコンテキストモデリング方式を確立する.課題遂行にあたっては,データ収集やシステム評価などはクラウドソーシングなどを活用する予定である.各課題について,国内研究会や国際会議,論文誌等での成果発表を行う.上記の課題および成果発表については,研究協力者(大学院生および学部生複数名)と連携しながら遂行する.平成30年度は,(A)コンテキストアウェア観光情報推薦システム,(B)コンテキストアウェアクロスドメイン
光学活性らせん構造を有するキラルポリラジカル合成と磁気光学効果

本研究では、らせん選択重合により側鎖ラジカルのらせん配置のみにキラリティを有するキラルポリラジカルを合成し、かつその配置を水素結合により固定・制御することでラジカル配置と磁気的および光学的性質との相関を整理し、分子性物質である共役ポリラジカルの多様性を生かした、今までにない新しい磁性体を目指すことである。キラルポリラジカルによる新しい磁気光学効果(磁気不斉二色性)が実現することで、常光を用いた磁気光学メモリ(今までの磁気光学効果では偏光を用いる)など、新しい概念の磁気光学デバイスとしての応用が期待できる。また、有機物の特徴である、分子構造の多様性、生体適合性、軽量性など、無機物にはない性質を持った新しい光・電気・磁性材料を創出することで、分子デバイス、医療用センサー他、まったく新しい用途へと応用展開できる可能性がある。そのためにラジカル置換基にはガルビノキシルを選択し、種々のらせんピッチを持つポリマーを合成するため、いくつかの水素結合可能な置換基を有するモノマーを新規に合成を行った。得られたモノマーついて、すでにらせん選択重合に成功している重合条件の最適化を試みた。しかし、期待する成果は得られなかった。そのため、今後、キラル触媒系についてキラルアミンや溶媒などのさらなる最適化を行う予定である。さらに、得られたポリマーについて、ラジカル生成条件を最適化、キラルポリラジカルの自己組織化条件を探索する。
子どもの日常生活動作の育成プログラム開発に関する研究

子どもが日常の生活空間の中でどのように自分の動作を発達させていくのか、彼らが時間を過ごすことの多い、保育所、幼稚園の場、小学校の場での子どもの日常生活動作の発達を明らかにする。園生活での子どもの日常の遊び、学校生活での子どもの学習場面や遊び場面でのこれらの動作の発達が幼児、小学生の活動全体にどのように影響を与えるかについて明らかにし、生活動作の育成にむけた提案を行った。■本研究はプロジェクトA;児童(小学生)を対象にした研究、B;幼児を対象にした研究、C;プログラム開発と検証の3つのプロジェクトで構成している。昨今の子どもたちの生活動作にみられる不器用さ、未熟さに焦点をあて、実態調査として保育現場や教育現場での活動上の困難さの特徴を明らかにしていくことをめざしている。また生活動作の発達のうち、日常の基本動作といわれる<書く>、<食べる>、<着る>、<描く>行為の発達過程を明らかにしていくことをめざしている。■平成21年度(初年度)は、プロジェクトA、Bを中心に実施した。児童の日常生活動作の発達のうち、<書く>の生活動作の発達とその特徴について、また幼稚園、保育所での幼児の生活動作の発達のうち<食べる>の生活動作の発達とその特徴について明らかにした。その一部は日本家政学会(2010年5月)にて発表する。■またプロジェクトCにむけた準備として、保育者への意識調査を実施し、保育上の困難さが生じるといわれる「気になる幼児や児童の行動特派」について整理、分析した。■平成22年度はプロジェクトA,Bとして、あらたに<着る、描く>に着目し、着替えや製作の時間を中心に調査する。さらにプロジェクトCにむけた幼児期から児童期への移行期に適したプログラム開発の予備調査を行う現代の子どもにみられる「きれやすい」「感情コントロールができない」など対人関係の問題への対応に、子どもの生活動作の育成が関与できるのではという予測から、幼児、小学生の生活動作の発達について調査をすすめてきた。2年目である平成22年度は、保育現場、教育現場の協力のもとに、子どもの生活動作の特徴を把握した。さらに教育的視点から高校生の保育学習に還元することを目的に、高校の保育体験学習の調査を、また乳幼児の発達的視点から、保育上の困難を示す行動特徴のある子どもについて、保育者への意識調査を合わせて行った。さらに幼児の食事中の動作や会話にも着目し、食事への意識と食事行動の関係についても考察を行った。高校生の保育体験学習では、通常子どもの遊具づくりに主眼がおかれがちであるが、実際には、幼児の<食べる>行為や<からだの大きさ><動き>の特徴に高校生が触れることによって、幼児に対する理解をすすんでいるということが示唆された。また幼児の食事中の食事動作や会話内容は、給食の場合とお弁当の場合とで異なり、給食では食事中の会話が活発になる傾向がみられるなど、子どもが与えられた状況による影響を大きく受けることが示唆された。本研究は、3つのプロジェクトで構成され、小学生を対象にした研究、幼児を対象にした研究、プログラムの開発と検証とする。また教育現場、保育現場でそれぞれ小学校教師、幼稚園等保育者が研究補助者となり、参加協力する全メンバーで実施し、現場に還元できるプログラムの開発をめざしている。まずプロジェクト1として、小学校での児童の日常生活動作の発達:昨今の小学生の生活動作の発達とその特徴について明らかにする。授業時だけでなく給食時その他、活動の切り替えの時間の子どもの動作を対象にする。次に、幼稚園、保育所での幼児の生活動作の発達:発達とその特徴について明らかにする。描くとして、描画活動の時間、食べるとしてお弁当の時間、給食の時間、を対象にする。これらの結果をもとに、日常生活動作育成プログラムを開発し、提案を行う。その際には、移行期の子どもの時間意識の調査結果をふまえて行う。本年度は幼児を対象に描画活動を園生活で捉え、発達過程を追った。自由画を自由な活動時間と一斉活動の時間との中で調査した。その結果、幼児の<描く>動作の発達過程が明らかになった。さらに描画活動の発達は、園での描画以外の活動とも関係し、幼児が表現する描画の特徴と描画以外の活動、幼児の園生活でのこだわりや生活の自立、遊びの広がりが描画の特徴と関連していることが示唆された。児童を対象にした調査では、移行期の子どもの時間意識の調査を行った。本年度の結果も追加し、3年間の研究成果をまとめる。
不確実性現象の認識と正解のない世界の統計的探求モデルの解明によるe-Stat開発

日本の児童生徒は統計グラフ・表を正しく読み書く知識は優れているが, PISA(国際学習到達度調査)でも,活用する力・読解力は高くない。欧米では"不確実な未来社会を生き抜く力の育成"を目指し統計(不確実性)の教育が重視されているが,日本では軽視されている。小中高等学校の児童生徒のみならず,指導する教師のための不確実性の視点に立つ新しい統計教育のウェブラーニング講座を開発し,全国どこからでも学習できる学習環境を構築し提供した日本の児童生徒は統計グラフ・表を正しく読み書く知識は優れているが, PISA(国際学習到達度調査)でも,活用する力・読解力は高くない。小中高等学校の児童生徒のみならず,指導する教師のための不確実性の視点に立つ新しい統計教育のウェブラーニング講座を開発し,全国どこからでも学習できる学習環境を構築し提供した初年度,研究計画を明確にするため,まず基盤の「不確実性統計教育」の定義,そのモデル化を分析確定した。1"知の創造社会"に向けた新しい統計教育と統計的認識のモデル化の確定(1)これまでの内容・知識中心の統計教育を一新し,新世紀の教育にふさわしい"知の創造社会"に向けた新しい統計教育のあり方の目標構造を,(1)グローバル化,(2)社会・学術の変貌としての不確実性,俯瞰化を基盤にしながら,(3)既知の世界からの「事象の理解」(何かを理解する)から未知の世界に対する「何かを創る」力の育成を目指す統計教育の理念を定義し,それに基づく統計的探究モデルを再定義し,モデル化を確定した。(2)「確実性現象」に対する認識方法と統計がもつ特異性「不確実性現象」に対する認識方法(捉え方)の構造的特質を次の6基本性質で抽出しまとめた。(1)統計データ(意味を持つ数量),(2)不確実性(非決定論的)事象(散らばりのある現象を集団で捉える),(3)集団(代表的理解と個体差で捉える)と変動(散らばり・ばらつきを活用して捉える),(4)事象理解(属性比較,予測,モデル化で捉える),(5)分析・解釈(数理と意味の2つの知識・論理で捉える),(6)不確実な事態での意思決定(予測に基づく計画と判断)〔発表〕。2"知の創造社会"に向けた新しい統計的認識の構造的および発達的解明-「確実性-不確実性現象」理解に対する認識方法と「正解のある世界-正解ない世界」での統計的探究能力の発達に関する調査およびテスト問題(項目数160)の開発と分析-:8校の統計教育協力校の小学校(4年と6年生)と中学校(2年生)を対象に,予備調査を行い,児童生徒の統計認識の構造的・発達的特徴の分析,解明を行っている。3"知の創造社会"に向けた新しい統計的探究能力を育てるe-Stat学習コンテンツおよびワークブック試作開発小学校用の基礎的と新定義のe-Stat学習コンテンツ,ワークブックを作成し,予備的実験を試行中〔発表〕。1"知の創造社会"に向けた新しい児童生徒の統計的認識の構造的および発達的解明「確実性現象」に対する「不確実性現象」に対する認識方法(捉え方)の構造的特質について再検討し、不確実性を事象の安定性と非安定性に分け、6つの基本性質をまとめ直し調査を行なった。(1)児童生徒の「確実性-不確実性現象」理解に対する認識方法〔(1)確実性現象に対する認識方法に加え、基礎的基盤的な不確実度判断を加え、(2)安定的な不確実性現象と(3)非安定的な不確実性現象に対する認識方法(5段階統一性・多様性理解と探索モデル)〕と(2)「正解のない世界-正解のある世界」に広がる統計的探究能力・認識方法の発達に関する調査(調査項目数80)を開発し、統計教育協力校の小学校(4年と6年生)と中学校(2年生)を対象に調査を行ったが、不確実性の認識は中学生でも殆ど形成されておらず、また、数量的な統計的な傾向の把握(大きさ・多さ、増減、上昇下降、低減等の理解)ができても、意味を伴う時の解釈・判断(活用力・応用力)は半減する。2"知の創造社会"に向けた新しい統計的探究能力を育てるe-Stat統計教育学習コンテンツ開発と実践的利用児童生徒の認識構造の構造的・発達的特質、新しい統計的探究能力の特質の統計認識調査結果に基づき、小学校と高等学校段階および教師のための統計教育の授業展開を支えるウェブ・ラーニングを開発し、鳴門教育大学から全国公開利用の展開を開始した。(1)小学生向けe-Stat統計教育(1から6学年)、(2)高校生向けe-Stat統計教育(6章構成)、(3)教師向けe-Stat統計教育(統計教育の授業研究・理論、統計教育実践授業、グラフコンクールの3章構成)、(4)教師・研究者・市民のためのe-Learning統計教育研究講座ウェブ・ラーニング(11編の研究論文)1"不確実性"概念に対する新しい概念的定義の提案

"複雑性と不完全性"概念の視点から,不確実性概念をこれまでの確率論に基づく決定論的-非決定論的認識から幅を広げて追究し,確実性事象(決定論的事象:単純性・完全性と切断性)と不確実性事象(非決定論的事象:代表性・規則性と集団性)を対比させ,"変動と予測"を中核概念にして,"ちらばり"(個体間変動・要因間変動:分散)と"ゆらぎ"(個体内変動・要因内変動)で抑え,"規則的(傾向)-不規則的変化"と"安定的-非安定的変化"で抑え,新しい量的認識(代表値,分散等による代表性・傾向性把握)と質的認識(個別的実態的分析による個別性・多様性把握)で追及する新しい統計的方法論を提案。2"知の創造社会"に向けた新しい児童生徒の統計的認識の構造的および発達的解明児童生徒の不確実性事象の認識方法を再整理し,(1)「確実性-不確実性現象」に対する認識方法〔(1)確実性に対する基盤的な(2)不確実性認識方法,(3)安定的と(4)非安定的な不確実性現象に対する認識方法(個別性・多様性理解)〕と(2)「正解のない世界-正解のある世界」に広がる統計的認識方法の発達に関する調査(調査項目数40,調査対象:小学校4年・6年生と中学校2年生)を行ったが,不確実性認識(変動と予測)の数量的な傾向把握ができても,意味を伴う解釈・判断は小・中学生とも理解は半減。3"知の創造社会"に向けた新しい統計的探究能力を育てるe-Stat統計教育学習コンテンツ開発と実践的利用新しい視点に立つ統計教育カリキュラムのウェブ・ラーニングを完成させ,鳴門教育大学から公開利用を展開。(1)小学生向け(1から6学年),(2)高校生向け(6章構成),(3)教師向け(統計教育の授業研究,実践授業例,グラフコンクールの3章構成),(4)教師向け"不確実性"を中核にした新しい統計教育,(5)教師・研究者・市民の統計教育研究講座(11研究論文)。
深海の木材穿孔性二枚貝キクイガイ類の多様性創出機構の解明

キクイガイ科二枚貝類は,深海に沈んだ木材に穿孔して生活し,木を餌資源とする極めて特異な分類群である。本科の多様性とその多様化の背景を明らかにするため研究を進め,平成25年度は主に以下の成果が得られた。1.東北沖太平洋岸において,新青丸を用いた追加調査を実施した。当海域では先行する多数の深海調査によって多数のキクイガイ類標本が得られてきたが,それらの試料は生時に観察すべき附属的形態形質が不明のままであったため,記載分類を実施するのが困難であった。この追加調査によって十分な情報が得られ,当該海域における未記載種の整理を進めた。2.特定の植物組織にのみ棲息するキクイガイ類はこれまで知られていなかった。しかし,南西太平洋産の試料の検討を進めた結果,「ヤシ類果実の内果皮でのみ生活する」3新種の存在が明らかとなった。これらの新種は特徴的な殻形態をもち,形態的・分子系統学的に既知のどの属にも該当せず,新属を設立する必要があることも明らかとなった。分子系統学的検討の結果,本新属はキクイガイ科の原始的な群の一つであること,そして,本新属の推定出現年代は約120Myaであることが明らかとなった。この分岐年代推定値はヤシ類植物の出現と整合的であり,本新属が白亜紀前期にヤシ類へ適応進化したことを示唆している。3.現地調査の過程で得られたハマユウガイ科ダイアナハマユウ属の1新種を新種記載した。本種は二枚貝などの穿孔生物によって提供される隠蔽的環境に特化して棲息していることから,穿孔生物の活動によって提供される隠蔽的環境が,非生物起源の硬基質環境においても種の多様性創出に寄与することを示唆する一例であると考えられる。4.現地調査の際に得られた沈木試料について海洋研究開発機構との共同研究を進め,後者が中心となり,沈木から単離したNovosphingobium属細菌のゲノム解析等を実施し,これが木質リグニン分解の代謝能を有することを明らかにした。これまでの研究により,キクイガイ類は, 1)共生細菌を水平獲得して鰓に住まわせ,窒素固定させ,窒素源として利用し, 2)自身がセルラーゼに分類される数多くの糖質加水分解酵素を産生し,木質セルロースを分解して炭素源として利用するうえ, 3)多種類のセルラーゼを運用することで多くの樹種と植物組織に適応して生活でき,そして4)合理的な複数の性表現によって効率的に生殖・分散することができる,といった「キクイガイ類の多様化の要因」を明らかにすることができ,概ね順調な進展が得られたと思われる。東関東大震災の影響により,当初予定していたサンプルの入手が困難となったうえ,共生細菌のハンドリングが困難であることがわかり,生体を用いた実験成果は思うように導くことができなかった。これらについての検証を進めるいっぽう,これまでの成果を着実に論文化して行く。さらに,トランスクリプトーム解析によって得られた遺伝子情報をもとにし,発展的研究にも着手して行く予定である。共生細菌の獲得が本科の多様化を引き起こしたという仮説を検証するため,平成23年度は以下の項目を実施した。1.コペンハーゲン大学動物学博物館及びイギリス自然史博物館を訪問し,タイプ標本群の検討を行い,遺伝子塩基配列解析用標本の貸与を受けた。形態学的・分子系統学的検討を実施した結果,複数の新参同名を含むことが明らかとなった。また,数多く見いだされた未記載種の記載の準備をすすめ,特に南西太平洋産メオトキクイガイ属の5種について,形態学的,系統学的に詳細な検討を実施した。2.全世界から収集した標本を用いて,核28SrRNA,18SrRNA,H3遺伝子の部分長塩基配列を決定し,キクイガイ科内の分子系統解析を行い,分類体系の再編について検討した。その結果,亜科として見なすべき4つの分類群を初めて見いだし,うち1つは,キクイガイ科としては例外的な体制をもつ1種の新属新種からなる特異な分類群であることが明らかとなった。3.駿河湾において野外調査を実施し,得られたイノリキクイガイとチョウチョウキクイガイについて,鰓の超薄連続組織切片を作成,透過型電子顕微鏡下で鰓葉の構造と共生細菌を観察した。その結果,鰓の構造は両種でそれぞれ大きく異なるものの,菌細胞への酸素供給に適した構造であること,共生細菌は前者と後者で形態的に全く異なることが判った。これらのことから,共生細菌は好気的であるばかりでなく,ホスト毎に別種である可能性が高いことが示された。4.福島県東北部に産する相馬中村層群の上部ジュラ系から産出したニオガイ科二枚貝を記載するとともに,中生代の化石記録を精査して,本上科の木材食はジュラ紀中期に獲得された可能性が極めて高いことを明らかにし,Journal of Paleontology誌で公表した。共生細菌の獲得が本科の多様化を引き起こしたという仮説を検証するため,平成24年度は以下の項目を実施した。1.東支那海の漸深海で調査を実施し,10種の未記載種を見いだした。

これらには,昨年度の分子系統解析等に基づくキクイガイ科内の体系再編で明らかとなった4つの分類群を繋ぐと予想される,極めて重要な種類が含まれており,予察的な検討を進めた。2.パプアニューギニアにおいて調査を実施した結果,驚くべきことに,ごく浅海域にもキクイガイ類が棲息することが初めて明らかとなった。この発見は従来の知見を覆すものである。当該種は未記載種の可能性があり,詳細な検討を進めている。3.キクイガイ類で見られる着底後幼生様の小型個体が矮雄であることを初めて明らかにした論文を,これまでの研究成果と合わせてJournal of Molluscan Studies誌上で発表した。4.キクイガイ類の共生細菌の伝播機構を明らかにするため,キクイガイの生殖巣の超薄連続組織切片を作成,透過型電子顕微鏡下で細菌の存在を観察した。その結果,何れの個体,細胞においても細菌像は得られず,共生細菌は水平獲得されている可能性があることが示唆された。5.木材食のメカニズムを明らかにするため,海洋研究開発機構との共同研究として,キクイガイを対象としてトランスクリプトーム解析を実施した。その結果,多様な糖質加水分解酵素関連遺伝子が見いだされた。窒素・炭素同位体比測定に基づく先行研究で示唆されたように,キクイガイ類はセルロースを炭素源に,共生細菌を窒素源として利用していると考えられ,これまで言われてきた「共生細菌によるセルロース分解説」は見直されるべきことが明らかとなった。キクイガイ科二枚貝類は,深海に沈んだ木材に穿孔して生活し,木を餌資源とする極めて特異な分類群である。本科の多様性とその多様化の背景を明らかにするため研究を進め,平成25年度は主に以下の成果が得られた。1.東北沖太平洋岸において,新青丸を用いた追加調査を実施した。当海域では先行する多数の深海調査によって多数のキクイガイ類標本が得られてきたが,それらの試料は生時に観察すべき附属的形態形質が不明のままであったため,記載分類を実施するのが困難であった。この追加調査によって十分な情報が得られ,当該海域における未記載種の整理を進めた。2.特定の植物組織にのみ棲息するキクイガイ類はこれまで知られていなかった。しかし,南西太平洋産の試料の検討を進めた結果,「ヤシ類果実の内果皮でのみ生活する」3新種の存在が明らかとなった。これらの新種は特徴的な殻形態をもち,形態的・分子系統学的に既知のどの属にも該当せず,新属を設立する必要があることも明らかとなった。分子系統学的検討の結果,本新属はキクイガイ科の原始的な群の一つであること,そして,本新属の推定出現年代は約120Myaであることが明らかとなった。この分岐年代推定値はヤシ類植物の出現と整合的であり,本新属が白亜紀前期にヤシ類へ適応進化したことを示唆している。3.現地調査の過程で得られたハマユウガイ科ダイアナハマユウ属の1新種を新種記載した。本種は二枚貝などの穿孔生物によって提供される隠蔽的環境に特化して棲息していることから,穿孔生物の活動によって提供される隠蔽的環境が,非生物起源の硬基質環境においても種の多様性創出に寄与することを示唆する一例であると考えられる。4.現地調査の際に得られた沈木試料について海洋研究開発機構との共同研究を進め,後者が中心となり,沈木から単離したNovosphingobium属細菌のゲノム解析等を実施し,これが木質リグニン分解の代謝能を有することを明らかにした。平成23年度は,調査協力を予定していた漁船等が東日本大震災によって被災してしまったため,実験に使用するサンプルを予定通り入手することができない事態が生じた。
確率微分方程式モデルに基づく数理・データ科学とシミュレーション科学の融合的研究

今年度は,(i)非エルゴード的拡散過程のハイブリッド型推測法および観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程の適応的推測法の開発,(ii)ジャンプ型拡散過程による資産モデルを用いた保険数理および統計推測理論の構築,(iii)高頻度時系列データに基づく高次元共分散行列の統計推測,(iv)先行遅行関係の推定手法,について研究を行った.詳細は次の通りである.(i)高頻度データを用いて非エルゴード的拡散過程の初期ベイズ型推定量およびハイブリッド型推定量を導出し,その漸近的性質を証明した.また観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程に対しては,高頻度データに基づいて観測ノイズの分散パラメータを推定した後,局所平均を算出して,適応的最尤型推定量を構成し,その推定量の漸近正規性を証明した.さらに仮説検定のために適応的検定統計量を提案し,その漸近的性質を証明した.(ii)保険会社の資産過程をジャンプ型拡散過程を用いてモデリングし,ある境界への到達時刻の分布に対する期待値型汎関数を用いてリスクを把握し,このリスク量を資産データを用いて統計的に推測するための理論的基盤をつくる研究を行った.(iii)高頻度データに基づく高次元共分散行列の統計推測の問題について研究した.この分野のほとんどの先行研究では共分散行列およびその逆行列の点推定についてのみ議論されているが,本研究では区間推定や統計的仮説検定といった問題にも焦点をあてた.具体的には,高次元共分散行列の成分に対する同時信頼区間や多重検定を行うための理論および方法論を構築した.(iv)ウェーブレット解析を取り入れた確率過程間の先行遅行関係の推定手法(Hayashi and Koike (2016, 2017))において, 2系列の非同期性・スパース性によるクロス共分散計算の困難さを緩和するため「自己相関ウェーブレット」を用いた代替的計算法を検討した.合わせて,実証分析の対象銘柄を広げた.高頻度データに基づく非エルゴード的拡散過程のボラティリティ推定問題に対して,Kamatani, Nogita and Uchida (2016:BIC)の手法を応用して,最適収束率を有しないが,計算時間が比較的短く数値的に安定した,縮小されたデータに基づくベイズ型推定量を導出した.また,そのベイズ推定量を初期値としたマルチステップ疑似尤度解析を用いて,非エルゴード的拡散過程のハイブリッド型推定量を構成し,得られた推定量の漸近的性質を証明した.そして,計算機による数値シミュレーションにより,提案した推定量の計算速度およびその安定性を考察し,ハイブリッド型推定法が非エルゴード的拡散過程に対して有効であることを実証した.観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程のパラメトリック推測問題に対して,Favetto (2014:Statistics, 2016:SISP )の結果に,Uchida and Yoshida (2012:SPA)の手法を応用して,観測ノイズの分散パラメータとエルゴード的拡散過程のボラティリティパラメータおよびドリフトパラメータの適応的最尤型推定量を構成し,得られた推定量の漸近正規性を証明した.観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程に適応的最尤型推定法を導入したことにより,同時最尤型推定量に比べて,計算時間が短く安定した推定量を算出することが可能となった.また,観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程の統計的仮説検定のために,適応的検定統計量を提案し,その漸近的性質を証明した.さらに,計算機による数値シミュレーションにより,提案した推定量や検定統計量の漸近パフォーマンスを検証し,適応的最尤型推測法が観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程に対して有効であることが確認できた.エルゴード的拡散過程や非エルゴード的拡散過程に加えて,観測ノイズ付き拡散過程に対しても,ハイブリッド型推測法が有効であることが期待される.具体的には,Kaino and Uchida (2018:SISP)の手法を観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程に応用して,ボラテリティパラメータに対しては縮小データに基づくベイズ型推定量を導出し,ドリフトパラメータに対しては,間引きデータに基づくベイズ型推定量を構成する.これらのベイズ型推定量は最適収束率を有しないが,漸近挙動が安定し,計算コストを軽減できる可能性がある.そして,得られたベイズ型推定量を初期値としたマルチステップ疑似尤度解析を用いて,観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程のハイブリッド型推定量を構成する.また,計算機による大規模数値シミュレーションにより,提案した推定量の漸近挙動(安定性)および計算速度を考察し,ハイブリッド型推測法の有効性を検証する.さらに,観測ノイズ付き拡散過程に対するベイズ型推定量やハイブリッド型推定量の漸近的性質を証明するために,観測ノイズ付き拡散過程に対する疑似尤度解析を整備する.今年度は,(i)縮小・間引きデータに基づくエルゴード的拡散過程モデルのハイブリッド型推定法の開発,(ii)ジャンプ型の確率微分方程式による資産モデルを用いた保険数理における破産確率,及びその一般化であるGerber-Shiu関数に対する統計推測理論の構築,(iii)高頻度時系列データから,リターン系列の歪度を計測するための統計的方法,(iv)先行遅行関係の分析アプローチの実証分析,について研究を行った.(i)については,縮小データを用いて拡散係数パラメータの初期ベイズ型推定量を求めた後,間引きデータを用いてドリフトパラメータの初期ベイズ型推定量を導出した.

2種類の初期ベイズ推定量を用いた適応的疑似最尤推定量(ハイブリッド型推定量)が漸近正規性およびモーメントの収束性を有することを証明した.(ii)については,破産確率ではパラメトリックな漸近理論の下で,初期資産が大きい場合の破産確率の近似的な信頼区間を提案した.また,Gerber-Shiu関数に対してはノンパラメトリックな推測論を考察し,そのL2の意味での一致推定量と収束率を明らかにした.(iii)については,高頻度時系列データは連続時間確率過程の離散観測としてモデル化されることが主流であるが,このようなモデル化においては,歪度の定義自体が不明瞭となる.本研究では,この歪度に自然な定義を与え,かつ観測データがノイズ付きかつ確率的にサンプリングされている設定下でその歪度を推定するための統計的方法を構築した.(iv)については,米国株式市場においてNASDAQ他複数市場で同時に取引されている個別銘柄について,株価間に複数個並存する先行遅行パラメータの推定(多重解像度解析)を行なった.また,同アプローチの中核である2変量Gauss過程モデルについて,数理ファイナンス理論との整合性を調べた.当初の計画通り,エルゴード的拡散過程モデルについて,Kamatani and Uchida (2015:SISP)の手法を応用して,縮小・間引きされたデータから初期ベイズ型推定量を構成することにより,最適収束率を有しないが,計算時間が短く比較的安定した推定量を算出することができた.そして,マルチステップ疑似尤度解析を用いて,縮小・間引きデータに基づいた拡散過程モデルのハイブリッド型統計推測法の数学的正当化を示した.最尤型推定量を算出する際のベンチマークである,パラメータ空間を細分化した格子点法や複数の乱数を初期値に用いた準ニュートン法と,提案するハイブリッド型推定法による推定量の算出速度およびその精度について,シミュレーション科学を駆使した大規模数値実験により比較して,提案手法の有効性を検証することができた.今年度は,(i)非エルゴード的拡散過程のハイブリッド型推測法および観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程の適応的推測法の開発,(ii)ジャンプ型拡散過程による資産モデルを用いた保険数理および統計推測理論の構築,(iii)高頻度時系列データに基づく高次元共分散行列の統計推測,(iv)先行遅行関係の推定手法,について研究を行った.詳細は次の通りである.(i)高頻度データを用いて非エルゴード的拡散過程の初期ベイズ型推定量およびハイブリッド型推定量を導出し,その漸近的性質を証明した.また観測ノイズ付きエルゴード的拡散過程に対しては,高頻度データに基づいて観測ノイズの分散パラメータを推定した後,局所平均を算出して,適応的最尤型推定量を構成し,その推定量の漸近正規性を証明した.さらに仮説検定のために適応的検定統計量を提案し,その漸近的性質を証明した.(ii)保険会社の資産過程をジャンプ型拡散過程を用いてモデリングし,ある境界への到達時刻の分布に対する期待値型汎関数を用いてリスクを把握し,このリスク量を資産データを用いて統計的に推測するための理論的基盤をつくる研究を行った.(iii)高頻度データに基づく高次元共分散行列の統計推測の問題について研究した.この分野のほとんどの先行研究では共分散行列およびその逆行列の点推定についてのみ議論されているが,本研究では区間推定や統計的仮説検定といった問題にも焦点をあてた.
レドックスキャパシタ材料とハイブリッド流動層電極を用いたLi回収

本研究ではレドックスキャパシタ反応を利用したリチウム回収技術の概念立証とこの反応を活かしたハイブリッド流動層CDI(Capacitive De-Ionization)を確立することを目的としている。吸着量が大きく,大きな活性面積をもつナノ酸化物と活性炭の分散液をイオン交換膜を介して循環させた『ハイブリッド流動層CDI』セルを開発し,装置単位体積あたりのLi回収量を増加させることを目指す。次に示す3つの課題に取り組む。(1)高速Li回収が可能な材料開発,(2)流動層CDIに適した分散液の開発,(3)ハイブリッド流動層CDIセルの設計と試作。【電極材料開発】溶液中に溶解している反応主のEDLC特性の解析を進めた。活性炭とレドックス活性な有機活物質が共存する電解液中での電気化学特性を調査したところ,活性炭を加えることで活物質の酸化還元反応が極めて高い可逆性を示すことを明らかにした。回転電極を用いた解析からも,活性炭が共存しない環境においては活物質は不可逆的な変化を示すのに対し,活性炭共存下では可逆的な挙動を示すことから,活物質が細孔内に入り込んだ活性炭粒子が電極表面に吸着した可能性があると考えた。ミクロ細孔に吸着した活物質が細孔内で捕捉され,あたかも表面修飾電極と同じ高速反応挙動を示すと解釈した。【セル設計】電解セルを試作した。市販のH型セルおよびMEAを用いたLiイオン回収試験に着手した。MEAにおいてLiイオン回収に起因する電流値の変化を確認し、スラリーの濃度に依存した電流値が得られた。当初計画通り,共同研究者と分担して半電池試験による電極の反応解析と電解セルでの反応解析を進めている。(電極材料開発)動的条件下でのレドックス活性種が溶解した場合の反応を進めるとともに,粉末系レドックス活性電極材料を検討する。電極材料や電位により選択的イオン吸着が可能かどうかを見極める。(分散液開発)レドックス活性種(分子やイオン)がどのような条件のもとで可逆性の高い高速反応を示すか,電極材料の多孔性の観点から検討する。(セル設計)主にMEAを用いた評価を継続する。流動層に適したセル開発を進める。【電極材料開発】CDI(電気二重層形成を利用した脱塩)のプリミティブな試験として20 mM LiCl電解液中での活性炭電極と酸化ルテニウムナノ粒子電極のキャパシタ特性を評価した。0.5 M H2SO4と比較してキャパシタ的挙動をしめさず,抵抗が大きいボルタモグラムとなった。電解液を500 mM LiClとするとキャパシタ的挙動が見られた。この違いは電解液の伝導率を反映したものであり,20および500 mMLiClは各々2,40 mS/cmであった。活性炭電極を用いた場合,充電状態と放電状態で伝導率に1%の変化が見受けられた。これらの結果より,電極量を増やし,電解液量を減らす必要があることがわかった。【セル設計】電解セルの設計をすすめた。市販の電解セルを入手し,これを改良することで流動層電極を用いた連続処理が可能となる。当初計画では酸化ルテニウム以外にも酸化マンガンやリン酸鉄リチウムをも検討することにしていた。セル設計を優先して取り組んだために,酸化マンガンやリン酸鉄リチウムの評価に至らなかった。一方で最終形の流動層スラリー電極セルの設計とそれに至るまでの簡略化したセルの設計などを先行して進められた。

市販のH型セルおよびMEAを用いたLiイオン回収試験に着手した。MEAにおいてLiイオン回収に起因する電流値の変化を確認し、スラリーの濃度に依存した電流値が得られた。当初計画通り,共同研究者と分担して半電池試験による電極の反応解析と電解セルでの反応解析を進めている。(電極材料開発)まずは静的条件下で酸化マンガンやリン酸鉄リチウムを検討し,酸化ルテニウム電極との比較をする。続いて,イオン選択制を検討する。電極材料や電位により選択的イオン吸着が可能かどうかを見極める。(分散液開発)イオン吸着量を増やすために多孔質な電極材料分散液の調製に取り組む。とくに物質輸送がボトルネックになると予想されることから,階層構造などを積極的に導入する。(セル設計)スラリーフロー電極での評価を実施する。すでに基本セルの作製に取り掛かっている。(電極材料開発)動的条件下でのレドックス活性種が溶解した場合の反応を進めるとともに,粉末系レドックス活性電極材料を検討する。(分散液開発)レドックス活性種(分子やイオン)がどのような条件のもとで可逆性の高い高速反応を示すか,電極材料の多孔性の観点から検討する。(セル設計)主にMEAを用いた評価を継続する。流動層に適したセル開発を進める。
磁気軸受の振動防止に関する研究

本研究では、能動形磁気軸受で支持された回転軸系について、軸の曲げ振動に起因する共振を抑制して、その危険速度を通過するという問題を検討した。制御系の制御則として、状態観測器を応用したフィ-ドバッグ補償法を検討した。それは、PID補償などの簡単な直列補償法では、アクチュエ-タと変位検出計の位置関係で決まる振動モ-ドの特性によっては、減衰を与えて振動を抑制することが困難な場合があること、および、ノイズの問題で微分動作や高次の位相進み補償が使用困難な場合賀あることを想定したためである。比較のために、PID補償を用いた実験も行った。本研究で検討した実験装置は、横形で軸受部・回転軸ともに左右対称形で、軸受部と軸変位検出部とは同位置に置かれている。軸受系の対称性を利用して、回転軸の曲げ振動特性を一次と二次のモ-ドに分け、それらを、それぞれ、剛体の並進運動と傾斜運動とに加え、ジャイロ効果を無視して、二つに分離した制御系をアナログ回路で構成した。実験結果は以下のようにまとめられる。1.観測器方式で、一次の曲げ振動による危険速度付近での共振を抑制し、一次の危険速度(約9,000rpm)を片振幅約10μmの振れ回りで、静粛に通過できた。2.PID補償の方が優れた特性を示したが、観測器方式でもそれに近い結果が得られ、観測器方式の有用性が確認された。3.二次の危険速度(約47,000rPm)は、本実験装置の軸受部と変位検出部とが振動モ-ドの節に近いところに置かれているためと見られることから、成功しなかった。4.ジャイロ効果の影響は一次の危険速度には出なかったが、二次の危険速度は約20%高くなった。本年度は現有の実験装置を一部改造したものを用いて、解析・実験を行った。まず、現有の回転軸のくびれ部を細くして、曲げ固有振動数がかなり低くなるように改造した(一次:約400Hz、二次:約900Hz、研究実施計画(1))。この回転軸をモーダル解析して曲げ振動モデルを求めた(研究実施計画(2))。その結果、当回転軸の曲げ振動特性は二つのモードについて逆であり、電磁石部と変位計との位置関係が、一次のモードについては同じ側、二次のモードについては逆側であることが明らかになった(研究実施計画(7))。次に、回転軸の剛体・弾性体の運動モデルを、対称性を考慮して、並進モード(剛体の並進運動と一次曲げ振動)と回転モード(剛体の回転運動と二次曲げ振動)とに分離して作った(研究実施計画(3))。これに電磁石系の動特性を加えて、回転によるジヤイロ効果を無視した全体の動特性モデルを求めた(研究実施計画(4)、(5))。二つのモードに対して制御系の補償要素を検討した結果、前者に対してはPID補償にノッチフィルタを直列に入れたもの、またはPIDD^2補償で振動の抑制が可能であるが、後者に対してはそれらでは不可能で、観測器を用いた状態フィードバック制御則を用いざるを得ないことが明らかになった(研究実施計画(6)、(8)、(9))。回転モードに対しては観測器をアナログ電子回路で製作して、静止浮上時・回転時の実験を行った。しかしながら、一次曲げ固有振動の周波数の手前で電磁石部と回転軸との共鳴という思わぬ現象が現れ、ついには軸がくびれ部のモータ電機子付け根から折れてしまい、一次の危険速度通過の実験はできなかった。