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図形概念の認識論的研究に基づく図形カリキュラムの開発研究

「図形概念に関する認識論的研究の展開」では,図形概念に関する認識論的研究の意味を明らかにした後,図形概念を数学的知識として扱う『数学的認識論』,個人的知識として扱う『心理学的認識論』,社会的知識として扱う『数学教育的認識論』の3つの枠組みから認識論的研究を規定し,その枠組みに従って図形概念に関する認識論的研究の展開例を提示した。そして「図形指導における認知的研究の動向と課題」では,認識論的研究の3つの枠組みの中の特に『心理学的認識論』に焦点を絞り,図形指導における認知的研究の意味を明らかにした後,これまでの我が国の認知的研究の動向を把握するとともに,これからの認知的研究において追究が期待される研究課題を明示した。「図形の認識過程に関する現象学的研究-図形概念と図形感覚の認識-」では,認識論的研究の3つの枠組みの中の『数学教育的認識論』に関する研究として,まず授業場面における図形概念の認識過程を精査する現象学的研究と,図形感覚の認識を解明する現象学的研究とを整理して提示した。また「図形指導における図形概念の理念性と客観性の認識について」では特に,図形概念の認識に関する現象学的研究を行った。授業場面においてイメージ化の働きにより図形概念の理念性が認識された後,他者との対話や用語などの言語的表現の学習により,個人的な認識であった図形概念が間主観的に客観化される過程を詳細に分析した。さらに「算数・数学教育の理論と実践(新しい時代の図形指導の展望)」では,図形感覚の意味を規定した後,豊かな図形感覚を育成するための教授学的考察を行った。図形概念の確実な習得とともに,「図と地」の認識や,知覚的変換の習熟の必要性についても指摘した。「数学的世界観を感得できる学習指導要領」では,算数・数学に関する理想的なカリキュラム(学習指導要領)を構築するために,数学の構造,数学の本質,そして数学的感覚の3つの要素を盛り込む必要があることを主張した。「図形感覚の認識に関する教授学的研究」では,図形感覚の認識が図形指導にどのように関与するのか,図形感覚を育成するにはどのような指導が考えられるかといった,図形感覚の認識に関する教授学的研究を行った。図形感覚の育成において,心の働きに直接関与しているイメージの働きをいかに活性化するかが問題となる。また図形感覚の育成のためには図形感覚を用いる志向的な経験を促す必要がある。本研究では,図形感覚の諸機能を育成するために,しきつめ,図と地の問題,正方形合成問題,タングラム問題,図形板問題などの教材を開発し,具体的な展開例も示した。「確かな図形認識を育てる図形指導」では,まず,心理学的認識論,数学的認識論,数学教育的認識論の3つの枠組みをもつ認識論的研究を提唱した。また表記論的研究と現象学的研究により指導原理を探究した。表記論的研究では,言語的表現,図的表現,現実的表現の意味や役割を理解する必要性を説いた。そして現象学的研究では,図形認識過程の研究と図形感覚の研究による知見を示し,図形認識の本質を解明した。さらに直観と論理の融合を図ること,および小・中学校の図形指導の特質を踏まえて連続性を追究することで,確かな図形認識を育てる図形指導を構想した。
レジンを配合した覆髄剤が歯髄細胞におよばす影響

深いう蝕を処置する時、歯髄はできる限り保存することが望ましい。水酸化カルシウム製剤を代表とする覆髄剤は、修復象牙質の形成誘導を目的として直接または間接覆髄に適用される。しかし歯質や充填材料との接着性が得られないため、辺縁漏洩を生じやすくなる。コンポジットレジン修復では、接着性があるが、象牙質への石灰化促進作用や修復象牙質形成の働きかけは失われる。レジンを配合した接着性覆髄剤を開発することによって、コンポジットレジン修復においても覆髄剤が適用可能となる。本研究は、レジンを配合した覆髄剤が歯髄細胞に対する影響および動物実験の生体反応についての研究である。
主観的幸福度を用いた社会保障政策の厚生評価

本研究の目的は、「主観的幸福度」を用いて、社会保障制度が受益者の厚生に与える影響を推定することである。当該年度の研究実績は具体的に以下の2点である。(1)東日本大震災の被災者の個票データを用いて、どのような人々の主観的幸福度が変化しているのか、また、どのような被災者支援が被災者の主観的幸福度に影響を与えているか計量的に分析をした。被災者支援は、家族や親族、友人といったプライベートなネットワークから受ける支援と、公的な支援に分けて、さらにそれぞれ具体的な支援方法に分類して、その効果を計ることを試みた。この研究により、自宅の倒壊被害が大きい場合、被災者の主観的幸福度に統計的優位な負の影響があり、私的公的支援で金銭的な支援を受けた場合でもその影響は小さくなっていないことを明らかにした。本研究は国際学会で発表し、それをふまえて国際学術雑誌投稿に向けて準備を進めているところである。(2)介護保険制度が家族介護者の介護時間や労働時間、そして主観的幸福度に与える影響の分析を進めている。当該年度は、世界で初めて公的な介護保険制度が作られたオランダの介護保険制度の現状と歴史をまとめた。その際、ヨーロッパの中高齢者パネルデータの「The Survey of Health, Aging and Retirement in Europe (SHARE)」を用いて、オランダの高齢者の健康状態や介護の実態も明らかにした。この研究成果は令和元年に著書として出版予定である。(3)遺産の受け取りが高齢者の経済状況に与える影響について、日本の個票パネルデータ「くらしと健康の調査(JSTAR)」を用いて明らかにした。それによると、遺産の受け取りという一時的な所得の増加があった場合、人々は耐久財消費を統計的優位に増加させることを明らかにした。この研究成果は論文としてまとめ、令和元年に公表される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、「主観的幸福度」の指標を用いて、社会保障政策や震災被災者への支援政策が受給者の厚生及び経済状況に与える効果を実証的に検証する。通常、それぞれの政策から人々がどの程度の効用を得ているかは観察できないため、個々人の「主観的幸福度」を政策による効用の代理変数として用いる。また、個人の所得や就労状況、健康状態等の社会経済変数を含むパネルデータを使用し、因果関係の推定を行う。具体的には、(1)介護保険制度や年金制度を中心とした社会保障政策が受給者の厚生に与える効果、(2)東日本大震災における被災者支援の評価を行う。研究初年度は(1)の介護保険制度が家族介護者の精神的負担を軽減させているかという問題を、日本の中高齢者のパネルデータ「くらしと健康の調査(JSTAR)」とヨーロッパ17か国の中高齢者のパネルデータThe Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe(SHARE)を用いて検証した。各国の制度と家族観の違いに注目して推定した結果、介護保険制度が所得制限なく利用できる国や家族よりも国が介護をするべきと考える家族観を持つ人の多い国では、介護による精神的負担が大きい一方で、介護保険制度が十分に制定されていない、ないしは、利用に制限がある場合、そのような影響は見られなかった。さらに、年金制度の変更が離婚の決定と離婚後の高齢女性の経済状況への影響に関する研究を開始した。関連文献のサーベイとJSTAR及びアメリカの中高齢者パネルデータThe Health and Retirement Study(HRS)のデータ整備を行った。(2)の研究に関しては、予備的研究を査読付き国際学術雑誌掲載を目指して改訂を行い、掲載されることが決まった。その後、個人の震災被害状況データのデータ整備と関連文献のサーベイを行った。本研究の(1)の介護保険制度の研究については、国際学会での発表及び国内学会での発表を行い、雑誌投稿準備中であるため、概ね順調に進展していると評価できる。他にもヨーロッパでの国際学会にも採択されていたが、妊娠が明らかになったため不参加とした。(2)については、予備的研究が査読付き国際学術雑誌掲載が決定した。本研究は、年金や介護保険等の社会保障政策が人々の労働や主観的幸福度に与える影響について因果関係の推定を行うことである。特に、通常、観察できない政策から得られる効用の変化を分析するために主観的幸福度を代理変数として使用する。具体的な研究内容としては、(1)介護保険制度が家族介護者の介護時間や労働時間、そして主観的幸福度、精神的な負担感に与える影響を分析する。日本とヨーロッパの中高齢者のパネルデータを使い、各国の介護保険制度の違いと家族観の違いがこれらの変数に違いを生んでいるかを明らかにする。(2)第3号被保険者の厚生年金分割制度の導入により、中高齢女性の離婚率が上がったか、また、離婚を経験した中高齢女性の労働や所得および資産に与える影響を測定する。(3)東日本大震災の被災者が受けた支援の中で、どれが主観的幸福度と経済状況の観点から効果的だったかを明らかにする。東日本大震災という突発的な自然災害を利用し、因果関係の推定を行う。(1)については、ヨーロッパの中高齢者パネルデータの「The Survey of Health, Aging and Retirement in Europe (SHARE)」と日本の中高齢者パネルデータ「くらしと健康の調査(JSTAR)」を使った分析を行うため、介護保険制度発祥のオランダの介護保険制度の現状と歴史について調査を行った。(2)については、制度の概要を調査し、女性の貧困対策に関する研究のサーベイを行った。(3)については、進捗状況なしである。

本年度は年度途中からの研究再開につき、短い研究期間であったため予定よりも進捗がやや遅れている。本研究の目的は、「主観的幸福度」を用いて、社会保障制度が受益者の厚生に与える影響を推定することである。当該年度の研究実績は具体的に以下の2点である。(1)東日本大震災の被災者の個票データを用いて、どのような人々の主観的幸福度が変化しているのか、また、どのような被災者支援が被災者の主観的幸福度に影響を与えているか計量的に分析をした。被災者支援は、家族や親族、友人といったプライベートなネットワークから受ける支援と、公的な支援に分けて、さらにそれぞれ具体的な支援方法に分類して、その効果を計ることを試みた。この研究により、自宅の倒壊被害が大きい場合、被災者の主観的幸福度に統計的優位な負の影響があり、私的公的支援で金銭的な支援を受けた場合でもその影響は小さくなっていないことを明らかにした。本研究は国際学会で発表し、それをふまえて国際学術雑誌投稿に向けて準備を進めているところである。(2)介護保険制度が家族介護者の介護時間や労働時間、そして主観的幸福度に与える影響の分析を進めている。当該年度は、世界で初めて公的な介護保険制度が作られたオランダの介護保険制度の現状と歴史をまとめた。その際、ヨーロッパの中高齢者パネルデータの「The Survey of Health, Aging and Retirement in Europe (SHARE)」を用いて、オランダの高齢者の健康状態や介護の実態も明らかにした。この研究成果は令和元年に著書として出版予定である。(3)遺産の受け取りが高齢者の経済状況に与える影響について、日本の個票パネルデータ「くらしと健康の調査(JSTAR)」を用いて明らかにした。それによると、遺産の受け取りという一時的な所得の増加があった場合、人々は耐久財消費を統計的優位に増加させることを明らかにした。この研究成果は論文としてまとめ、令和元年に公表される。本研究課題2年目には、現在行っている研究(1)の介護保険の研究成果を査読付き国際学術雑誌へ投稿する。研究(1)の年金制度と離婚についての研究及び研究(2)については、国内外のセミナーや学会での報告を積極的に行い、査読付き国際学術雑誌への投稿をできるだけ早期に目指す。平成30年度は、現在行っている研究(1)のうち、オランダの介護保険制度についてまとめたものを書籍の一部として発表する予定である。研究(2)については引き続きサーベイを行い、分析ができ次第、国内外のセミナーや学会で発表を行い、雑誌への投稿を目指す。研究(3)についてはデータは出来上がっているので、分析を遂行する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
カルマンニューロテクスチャー解析法を用いた植物生体情報の無侵襲計測技術の開発

本研究の究極的目的は,植物の状態を直接表現する物理的パラメータを植物生体システムを乱すことなく無侵襲で計測する技術を開発することである。具体的には,(1)テクスチャー解析法などのノンジオメトリックな特徴量を用いて画像生体計測を効果的に適用する技術を開発する(2)画像データから得られる統計的特徴量と環境計測データを総合的に処理するセンサーフュージョンを実現する(3)カルマンニューロを適用しセンサー信号から生体情報を得るシステムを開発する,などである。前年度は,基本ソフトウェアの開発およびファイトトロンを中心とするデータ収集のための植物育成装置を完成させた。その後,装置内で作物を栽培するとともにソフトウェアのチューニングを行った。この過程は主に,(1)生育システムに最適な濃度共起行列の大きさ(最適濃度階調)を決定する,(2)画像の統計的特徴量14個の内から有効特徴量を選択する,(3)カルマンニューロの最適構造を決定するなどの作業が含まれた。最終年度である平成8年度は,前年度からの基本ソフトウエアの開発およびファイトトロンを中心とするデータ収集のための植物育成装置を改良し,装置内で作物を栽培するとともにソフトウェアのチューニングを引き続き行った。前々年度からの課題であった共起行列の要素間の距離および角度を多様に選択できるという自由度の有効性についての検討結果では、自由度が大きい割にはその効果が顕著に表れないという事実が本実験データについては結論づけられた。本研究ではノンジオメトリツクな画像特徴量を抽出することが主題であり、テクスチャー解析のみを対象とする必要はないと考え、研究過程で開発が進められていた数値網膜(有限要素網膜)の適用に関して多くの努力が傾注された。結果的にはテクスチャ解析よりも高性能・高機能な画像認識システムが構築されることとなった。平成6年度の研究経過は,まず,生育中の植物の画像データから1664階調の濃度共起行列を計算するアルゴリズムの開発を行い,植物体の画像データをTVカメラで適宜撮影して画像処理ボードを経て前処理する方法で、1次データを得てビデオテープに保存する方法を採用しシステムを構築した.また,2次データは光磁気ディスクに保存することにした.同じく,画像の特徴量および環境パラメータを入力とし,物理的あるいは病理的に植物の状態を表現する生態情報を出力とするカルマンニューロ計算システムを構築した.ソフトウェア開発と平行して実験システムの設計・制作を行った.主な実験装置は現有の通常の人工光型ファイトトロン(小糸工業製)にガス環境などの環境制御部分を追加して用いた.供試作物は軟弱野菜および稲(大阪府立大学で作出した超矮性稲)を用い,水耕栽培した.画像特徴量と共に用いる入力情報である環境パラメータは,光,温度,二酸化炭素濃度および湿度とした.目的の出力生体情報は植物の水ポテンシャル(サイクロメータ法による葉の水ポテンシャル測定),光合成速度(二酸化炭素濃度測定),蒸散流速などをニューロのトレーニングデータ用に計測した.データのロギングはパソコンで行った.当初に計画した研究方法および研究計画にしたがって平成6年度は研究が遂行され,アルゴリズムの開発,カルマンニューロ計算システムの構築,計測システムのセットアップなどのいずれのプロセスにおいても予定されていた水準の結果がえられた.特に,テクスチャー解析により得られる14種の画像特徴量の内,カイワレ大根の生長に伴う変化率が比較的大きいものとして「一様性」,「コントラスト」および「局所一様性」の3種のパラメータで植物が種子状態,発芽初期,胚軸伸張期あるいは胚葉展開期などを的確に予測しうるに十分なパラメータであることが明らかとなったことは大きな成果である.しかし,共起行列の要素間の距離および角度を多様に選択できるという自由度の有効性について平成7年度の研究において明らかにする必要があろう.

生育中の植物の画像データから1664階調の濃度共起行列を計算するアルゴリズムの開発を行い,植物体の画像データをTVカメラで適宜撮影して画像処理ボードを経て前処理する方法で,一次データを得てビデオテープに保存する方法を採用しシステムを構築した.また,2次データは光磁気ディスクに保存することにした.同じく,画像の特徴量および環境パラメータを入力とし,物理的あるいは病理的に植物の状態を表現する生態情報を出力とするカルマンニューロ計算システムを構築した.ソフトウェア開発と平行して実験システムの設計・制作を行った.主な実験装置は現有の通常の人工光型ファイトトロン(小糸工業製)にガス環境などの環境制御部分を追加して用いた.供試作物は軟弱野菜および稲(大阪府立大学で作出した超矮性稲)を用い,水耕栽培した.画像特徴量と共に用いる入力情報である環境パラメータは,光,温度,二酸化炭素濃度および湿度とした.目的の出力生体情報は植物の水ポテンシャル(サイクロメータ法による葉の水ポテンシャル測定),光合成速度(二酸化炭素濃度測定),蒸散流速などをニューロのトレーニングデータ用に計測した.データのロギングはパソコンで行った.装置内で作物を栽培するとともにソフトウェアのチューニングを行った.ソフトウェアのチューニングをした後にトレーニングデータの収集をした.当初に計画した研究方法および研究計画にしたがって平成7年度は研究が遂行され,装置内で作物を栽培するとともにソフトウェアのチューニング,ソフトウェアのチューニングおよびトレーニングデータの収集などいずれのプロセスにおいても予定されていた水準の結果がえられた.特に,今回得られた実験データに対してカルマンニューロがBPニューロに比較して極めて優れた学習性能を発揮したことが改めて確認できた.前々年度からの課題であった共起行列の要素間の距離および角度を多様に選択できるという自由度の有効性についての検討結果では,自由度が大きい割にはその効果が顕著に表れないという事実が本実験データについては結論づけられた.本研究の究極的目的は,植物の状態を直接表現する物理的パラメータを植物生体システムを乱すことなく無侵襲で計測する技術を開発することである.具体的には,(1)テクスチャー解析法などのノンジオメトリックな特徴量を用いて画像生体計測を効果的に適用する技術を開発する(2)画像データから得られる統計的特徴量と環境計測データを総合的に処理するセンサーフュージョンを実現する(3)カルマンニューロを適用しセンサー信号から生体情報を得るシステムを開発する,などである.前年度は,基本ソフトウェアの開発およびファイトトロンを中心とするデータ収集のための植物育成装置を完成させた.その後,装置内で作物を栽培するとともにソフトウェアのチューニングを行った.この過程は主に,(1)生育システムに最適な濃度共起行列の大きさ(最適濃度階調)を決定する,(2)画像の統計的特徴量14個の内から有効特徴量を選択する,
デバイス動作下での電子状態、伝導特性の同時計測

近年、多種多様なデバイスが開発され実用化に向けて研究がなされている。デバイスの物性解明には電子状態の測定が必要不可欠である。本研究では申請者のグループが開発したバイアス電圧印加硬X線光電子分光法を用いてデバイス動作下での電子状態の直接観測を行う。この手法は作製した素子をそのままの状態でかつバイアス電圧印加状態で電子状態が測定可能な手法である。本研究でデバイス動作下硬X線光電子分光法を用いて、極薄酸化物/半導体界面の界面準位のエネルギー準位の直接観測、ゲートスタック構造のポテンシャル分布の電圧依存性の直接観測、酸化物抵抗変化メモリのメカニズム解明に成功した。デバイスの物性解明には電子状態の測定が必要不可欠であるが、電子状態測定は無バイアス下で行われており、デバイスの物性を詳細に理解するにはデバイス動作下での電子状態測定が必要不可欠である。当該年度は金属/HfO2/金属構造を用いて金属酸化物抵抗変化メモリの動作機構を明らかにする事を目的として行った。Ptが電極の際はHf及び電圧によるハフニウム及び酸素の拡散、電極との結合が抵抗変化のメカニズムに寄与する事がわかた。バージン状態からフォワードバイアスを印加するとPtOが形成され、低抵抗から高抵抗に、一方、リバースバイアス下ではPtHfの形成により高抵抗から低抵抗になることを見いだした。Cuを電極として用いた場合、抵抗変化は印加電圧による電極Cuの酸化物中への拡散、Cuのフィラメント形成によることがわかった。用いる電極により抵抗変化のメカニズムが異なるのはHfO2中の存在する酸素欠損に由来する可能性が強い。Cuは原子半径がPtより小さいこと、電圧により容易に拡散する事が酸化物中でフィラメントの核形成、フィラメント形成に関与していると推測している。また本成果は次世代のデバイスとして注目されているReRAMの設計指針を与えるものであると思われる。当該年度は金属/極薄酸化物/半導体界面における極薄酸化物/半導体界面の界面準位のエネルギー準位の直接観測に成功した。本手法では界面準位密度1/10000でも検出可能な高検出手法であることがわかった。窒素の導入により界面準位密度が増加することがわかり、窒素濃度にかかわらず、界面準位の形状は変化せず、密度のみ変化することがわかった。また用いる電極によりゲートスタック構造のポテンシャル分布の電圧及びゲートメタル依存性の観測に成功した。本成果はゲートスタック構造の際問題となっているフェルミレベルピニングの起源を示唆する結果であった。当該年度は金属/高誘電体膜/SiO2/半導体における局所ポテンシャル分布、異種界面電子状態の電圧依存性の直接観測に関する実験を遂行した。加えて、本系は次世代のICに採用される系であるのみにも関わらず未だフェルミレベルピンニングが問題となっている系であり、かつその起源は未だ不明である。そこで当該年度は本手法を用いて金属/高誘電体膜/SiO2/半導体デバイスのフェルミレベルピンニングの起源も明らかにすることを試みた。白金を金属として用いた際、白金/高誘電体膜間で急激なポテンシャルの変化が観測された。このポテンシャルの変化はバイアスに関して一次の関数であった。また、その界面の化学種を調べたところSiO2が生成している事がわかった。

一方、パラジウムを金属として用いた際、金属/高誘電体界面で白金に比べて膜厚の薄いSiO2様式の化学種が存在したが、パラジウム/高誘電体膜間でバイアスによるポテンシャルの変化は観測されなっかった。以上の事から金属/高誘電体膜/SiO2/半導体デバイスでは金属/高誘電体膜間に生成する化学種およびその膜厚がフェルミレベルピンニングと関係する事がわかった。以上の結果から金属/高誘電体膜間に生成する化学種を制御することが特性の良いデバイス作製に必要不可欠であることがわかった。近年、多種多様なデバイスが開発され実用化に向けて研究がなされている。デバイスの物性解明には電子状態の測定が必要不可欠である。しかしながら電子状態測定は無バイアス下で行われており、デバイスの物性を詳細に理解するにはデバイス動作下での電子状態測定が必要不可欠である。本研究では申請者のグループが開発したバイアス電圧印加硬X線光電子分光法を用いてデバイス動作下での電子状態の直接観測を行った。この手法は作製した素子をそのままの状態でかつバイアス電圧印加状態で電子測定が可能な手法である。本手法を用いて当該研究機関中、種々の有益な成果を得た。極薄シリコン酸化膜/シリコン界面に窒素を導入した際の界面準位を測定し、窒素の導入によりミッドギャップ準位の増加、価電子帯、伝導帯近傍に新な準位を形成することがわかった。極薄酸化膜の界面準位はトンネル電流が流れるため、電気的測定では計測ができないが、本手法を適用することにより明らかになった成果である。また、酸化物抵抗変化メモリのメカニズム解明にも成功した。表面電極をプラス電圧に印加すると酸素が表面電極に拡散し、PtOを形成することが分かった。一方、表面電極にマイナス電圧を印加するとHfが表面電極に拡散しHfPtを形成している事が分かった。本成果は新規デバイスの作成指針を与える成果である。電気的特性では測定が極めて困難なゲートスタック構造の各層のバイアス電圧に依存したポテンシャル分布の直接観測に成功した。ゲート金属をRuにした際、スタック構造は理想的な動作をすることがわかった。一方、金属をPtにした際、Pt/HfO2界面にてポテンシャルドロップが生じた。詳細な解析を行ったところPt/HfO2界面に酸化物が形成し、ポテンシャルドロップを引き起こす事がわかった。表面界面物性当初の目的のゲートスタック構造のポテンシャル分布の電圧依存性の観測に成功するとともに、酸化物抵抗変化メモリの抵抗変化のメカニズム解明を原子レベルで行う事に成功した。当初の目的のゲートスタック構造のフェルミレベルピニングを示唆する結果を得る事に成功するとともに、金属/極薄酸化物/半導体界面における極薄酸化物/半導体界面の界面準位のエネルギー準位を高検出で観測する新しい手法を開発したデバイス動作下においてhigh-kゲートスタック内のポテンシャル分布を直接的に観測する事に成功した。また、high-kゲートスタック中のFermiレベルピンニングに起源を示唆する結果を得た。加えて、酸化物メモリーデバイスが動作中元素の移動により抵抗変化している現象的結果を得た。以上のことから研究は概ね順調に進行している。
瞳孔対光反応による他覚的嗅覚検査法の開発

自律神経の検査法である瞳孔対光反応を用いて、煩雑な装置や手技を用いることなく、簡便かつ非侵襲的に客観性のある嗅覚検査法を確立することが本研究の目的である。本年度は以下のことを行った。1.嗅覚正常者を対象に不快臭刺激前後の瞳孔対光反応を測定した。この結果不快臭刺激前よりも不快臭刺激後の方が縮瞳率が有意に大きいことがわかった。2.不快臭刺激前後の縮瞳率、縮瞳時間、縮瞳速度についての検討を行ったが、優れた指標となるのは縮瞳率であった。3.本検査法は嗅覚正常者では再現性も認めた。4.被験者間でのばらつきが大きく、正常範囲の設定は困難であるが定性的に用いる検査法としては実用化の可能性が出てきた。
PDGFRα陽性間葉系細胞による表皮水疱症治療メカニズムの解明

表皮水疱症は、現在根治的治療のない皮膚遺伝性疾患である。我々はこれまでの研究で骨髄Pdgfra陽性間葉系幹細胞の動員がその病態を改善しうることを発見した。本研究計画では、その骨髄Pdgfra陽性間葉系幹細胞を単一細胞レベルで網羅的遺伝子発現解析に供した。本研究により、Pdgfra陽性間葉系幹細胞集団には複数の機能的亜集団が存在することになり、その組織再生メカニズムの一端を明らかにすることができた。VII型コラーゲンなどの皮膚基底膜接着関連遺伝子の異常により発症する表皮水疱症に対し、骨髄間葉系細胞を用いた画期的な治療法を確立すべく基礎研究を行った。平成28年度は、皮膚に集まる骨髄由来細胞を単一細胞レベルで網羅的に解析するための実験系のセットアップを行った。単一細胞遺伝子発現解析のためにDrop-seq法を検討したところ、細胞株に対しては精度良く実験を行えるが皮膚片から得た細胞を精度よく解析することが難しいことがわかった。当初の申請書にも記載しているが、Drop-seq法は新技術であり、導入困難であることも予想できていたため、市販の単一細胞遺伝子発現解析機器を用いた実験法に切り替え条件検討を行った。単一細胞遺伝子発現解析では、複数の細胞を単一細胞として解析してしまうことは、正確な解析の妨げとなるために極力避けるよう実験条件を最適化する必要がある。現在までにDoublet率を1割以下にとどめた上で単一細胞解析を行う条件を確立している。また当初の検討では、ダメージに弱い細胞を失うことなく解析することが困難であったが、新たな手法を開発することでこれも解決できた。平成29年度は計画にあるように本法を移植皮膚片に適応する予定である。また単一遺伝子発現解析の分野は、比較的新しく日々新たな知見が世界中から報告されている。平成28年度は単一遺伝子発現解析に必要なアルゴリズムに関して文献調査と公的データを用いた試用を行った。単一細胞遺伝子発現解析法の実験セットアップに時間がかかった。当初既報告であるDrop-seq法を試みたが、必要な精度を得ることが出来ず適用することを断念した。しかし、現在までに代替法の条件検討を終えており、良好な結果を得ている。平成29年度には遅れを取り戻すことが十分に可能と考える。本研究の目的は、骨髄Pdgfra陽性間葉系幹細胞集団に含まれる機能的亜集団を同定し、骨髄Pdgfra陽性間葉系幹細胞がいかに組織再生に関与するのか、その分子メカニズムを網羅的に明らかにすることである。本年度は、昨年度に引き続き本研究課題の目的を達成するために必要な単一細胞を用いた網羅的遺伝子発現解析法を末梢循環間葉系幹細胞に適用するための条件検討を行った。当初単一細胞レベルでのデータ取得が困難であったが、複数の網羅的遺伝子発現法を検討することにより、骨髄Pdgfra陽性間葉系幹細胞集団を単一細胞レベルで解析することの出来る技術の確立に成功した。また得られたデータの解析法についても検討を行った。解析の再現性を重視し、すでに他のグループによって開発済みであり、多くの研究グループが採用している解析法を重点的に検討し、骨髄Pdgfra陽性間葉系幹細胞集団を解析するために必要な手法も確立した。以上の技術を用いて、骨髄中に存在するPdgfra陽性間葉系幹細胞を単一細胞網羅的遺伝子発現解析したことろ、複数の機能的亜集団を同定できた。さらに組織損傷モデルとして皮膚移植モデルを用いて、移植皮膚片に集積する骨髄Pdgfra陽性間葉系幹細胞の解析を試みたが、回収できる細胞に限りがあり断念した。そこで全身で緑色蛍光色素GFPを発現するGFPマウスを用いて同様の皮膚移植を行った。解析の結果から、末梢循環を介して移植皮膚片に供給される細胞集団には、血球系細胞と非血球系細胞が含まれること、それぞれがさらに複数の機能的亜集団を含むことを明らかにできた。これらの発見は、骨髄Pdgfra陽性間葉系幹細胞を含む末梢循環を介して損傷組織に供給される細胞が、いかに組織再生を促進するのか、その分子メカニズムを明らかにするために有用なデータになると確信する。平成28年度の検討により、再現良く精度の高い単一遺伝子発現解析を行う条件が整った。また得られたデータを解析するための方法論に関しても最新の知見を取り込むことが出来た。平成29年度は平成28年度に確立したこれらの実験条件をもとに、移植皮膚片内に存在する骨髄間葉系幹細胞を単一細胞レベルで網羅的に解析していく。29年度が最終年度であるため、記入しない。再生医学、エピジェネティクス29年度が最終年度であるため、記入しない。
mtDNA欠損株を用いたヒトの老化とmtDNA突然変異の因果関係の解析

本研究の大きな目的の一つは、老化に伴うミトコンドリアの機能低下の原因がミトコンドリア側の遺伝子の突然変異か核側の遺伝子の突然変異によるのかを明らかにすることである。そこで、実際にHeLa細胞のmtDNA欠損株(mtDNAを全く持たないHeLa細胞)に老化した個体と若い個体の繊維芽細胞のそれぞれのミトコンドリアを脱核・細胞融合法によって導入したトランスフォーマント細胞を分離してミトコンドリアの機能を解析した結果、老化に伴うミトコンドリアの機能低下の原因は核側遺伝子の劣性突然変異によるものであることを強く示唆する結果が得られた。本研究のもう一つの目的は、これまでmtDNA欠損株への導入が困難であるとされていた組織由来のmtDNAをmtDNA欠損株へ導入する方法の開発である。当初はmtDNAを付着させたタングステン小球を、パーティクルガンを用いてmtDNA欠損株に導入する操作の開発を試みたが、結果としてはこの方法を用いての導入には失敗した。しかし、これと並行して試みたジーンパルサーを用いた導入法はかなり有望であることが明らかになった。現在プラスミドにmrDNAの断片を挿入したものが、マウスの肝臓から調製したミトコンドリア画分に人工的に取り込まれることが確認できており、今後さらに実験条件を整備することによりこの方法の実用化を検討中である。
Th1 Th2 バランスの制御による魚類のウイルス病に対する細胞性免疫誘導

ヘルパーT細胞は、細胞性免疫、液性免疫に関わるTh1, Th2細胞に分類される。これらヘルパーT細胞の分化には、サイトカインや転写因子が関与している。そこで本研究では、ギンブナを用いて魚類におけるTh1/Th2応答を制御し細胞性免疫を誘導する技術の開発を試みるとともに、Th1応答の誘導に関わるサイトカインを用いて、細胞内寄生細菌に対する抵抗性の付与について検討した。Th1細胞の誘導に関わるサイトカインとして、IFNγやIL-12が知られている。そこで先ず、IL-12を構成する2つの分子IL-12p35及びIL-12p40の組換え体を作製するとともに、これらの2つの分子を発現する細胞株の作製を行った。次に、昨年作製に成功したギンブナの3種類のIFNγ(IFNγ1, IFNγ2, IFNγrel)の組換え体を用いて、細胞性免疫が重要な役割を果たすことが知られている細胞内寄生細菌に対する感染防御におけるIFNγの役割について検討した。その結果、IFNγ2のin vivoへの接種により、細胞内寄生性細菌として知られるEdwardsiella tarda及びNocardia seriolae感染に対する抵抗性を誘導することが明らかとなった。さらに、細胞内寄生性細菌に対する宿主の免疫応答について検討を行った。その結果、Edwardsiella tarda及びNocardia seriolaeに対する防御においては、感染細胞を殺すだけでなく直接細菌を殺すことが明らかとなった。また、こうした直接殺菌活性を示す細胞は、CD8陽性細胞傷害性T細胞だけでなく、CD4陽性T細胞やSIgM陽性のB細胞も関与することが明らかとなった。現在、これらの細胞による殺菌機構の解明を進めている。ウイルスや細胞内寄生細菌による疾病が水産養殖において大きな問題となっている。ウイルス病や細胞内寄生細菌による疾病に対する感染防御には、液性免疫よりも細胞性免疫が重要な役割を果たしていることが知られているが、魚類においては細胞性免疫の研究が遅れている。一方、我々はギンブナにおいて先駆的な細胞性免疫の研究を進めている。ヘルパーT細胞は、細胞性免疫、液性免疫に関わるTh1,Th2細胞に分類される。そこで本研究では、ギンブナを用いて魚類におけるTh1/Th2応答を制御し細胞性免疫を誘導する技術の開発を試みる。当初、Th1細胞の誘導に関わる転写因子、T-betに注目して検討したが、組み換え体の大量生産が難しいことが判明した。一方、ギンブナの3種類のIFNγ(IFNγ1-1,IFNγ1-2,IFNγ2)の組換え体の作製に成功した。IFNγもTh1細胞の分化・誘導において重要な役割を果たすことが知られていることから、IFNγによるTh1細胞の誘導及びキラーT細胞の活性化が期待できる。また、細胞内寄生細菌に対する感染防御におけるIFNγの役割の解明が進む。
父親の育児参加を促進する社会福祉支援プログラムの開発に関する研究

定量的調査ならびに定性的調査を通して、父親の育児参加は日中韓の育児期の父親および母親の育児効力感、夫婦関係満足感、精神的健康、QOLにとって重要な役割を果たしていることが示唆された。今後、1父親の親役割観の醸成および「社会全体で子育てを」という子育て観の形成に関する啓発活動、2地域子育て支援員の全戸訪問調査による子育て家庭の状況把握やニーズに応じた情報提供、3父親育ち支援ならびに地域の育児力の向上、4父親の育児参加を職場環境の改善を含めた社会全体で支援する仕組みの構築、この4つを柱に父親の育児参加を促進する社会福祉支援プログラムとして推し進めていくことが求められる。本年度は初年度(平成23年度)の研究成果を踏まえた上で、研究実施計画に沿って、研究を進めて来た。研究の成果は以下に示したとおりである。1アンケート調査結果の統計解析および成果物の投稿中国では600名、韓国では500名の保育所を利用している父親を対象に行ったアンケート調査のデータを用いて、父親の育児参加の頻度が父親の育児効力感を通して本人の健康関連QOLに影響するといった因果関係モデルを構築し、構造方程式モデリングを用いて検討を行った。その結果、中国と韓国の両国ともに、因果関係モデルの適合性が統計学的な許容水準を満たしており、父親の育児参加が父親の育児効力感を通して健康関連QOLに間接的に影響することを明らかにした。研究成果は大正大学社会福祉学会『鴨台社会福祉学論集』に掲載された。さらに、初年度(平成23年度)に中国、韓国で実施したアンケート調査を日本においても保育所を利用している父親(末子の年齢が就学前)を対象に実施した。調査実施後にデータ入力作業を行い、データ分析した結果を用いて、日本社会福祉学会第61回秋季大会において「日中韓における父親の育児行動と育児効力感および精神的健康の関連性に関する比較研究」をテーマに発表申込をした。2現地(中国、韓国、日本)での聞き取り調査の実施初年度(平成23年度)に中国、韓国で実施した聞き取り調査の結果を踏まえ、より明確な示唆が得られるように、聞き取り調査の項目を精査し、父親の職業(公務員、専門職、会社員、自営業)を考慮した母親を対象とした聞き取り調査を中国、韓国で再度実施した。日本での実施は研究協力者との日程調整がうまくいかず、実施完了まではいかなかったが、半分を終えているので、次年度の早い時期に実施完了を目指したい。さらに、日本の保育施設や子育てサロンを訪問し、日本の若い親世代の育児に関する実態把握に努めた。本年度は平成23年度、平成24年度の研究成果を踏まえたうえで、研究実施計画に沿って、研究を進めてきた。研究成果は以下に示す通りである。1.アンケート調査結果の統計解析および成果物の投稿:1日本500名、韓国500名、中国600名のデータを用いて、父親の育児参加の頻度が父親の育児効力感を通して本人の健康関連QOLに影響するといった因果関係モデルを構築し、『父親の育児参加と育児効力感およびQOLの関連性に関する中韓比較研究』を題に『鴨台社会福祉学論集』に投稿した。2同データをさらに解析し、『日中韓における父親の育児行動と育児効力感および精神的健康の関連性に関する比較研究』をテーマに日本社会福祉学会において発表した。3日本、韓国、中国の父親各500名を対象に実施した結果、3か国の父親は子どもや家族との交流を望んでいても労働時間が長く、十分家庭への時間が配分できない状況にあり、ワークとライフのバランスが取れていない状況にあることが推察された。研究成果は『鴨台社会福祉学論集』に『東アジア3か国における父親の育児状況および子育て観』をテーマに掲載した。2.聞き取り調査の実施およびデータ解析:日本、韓国、中国の母親計50名を対象に聞き取り調査を実施し、家族の状況、仕事の状況、育児を取り巻く環境、必要とする支援策などの項目を柱とし、解析した結果から、父親の育児行動を促進することの重要性が示唆された。また、育児期の父親のワーク・ライフ・バランスに関連した環境整備が求められると同時に、社会福祉支援プログラムの開発が必要と言えよう。従って、『日中韓における母親の子育て環境に関する比較研究』を題に学会で発表・投稿する予定である。アンケート調査と聞き取り調査の研究成果を踏まえ、地域に根ざした東アジア型の父親の育児参加を促進する社会福祉支援プログラムについて考察を加える報告書を刊行予定である。本研究は、定量的調査ならびに定性的調査を通して、柔軟なワーク・ライフ・バランスの実現を考慮した父親の育児参加を促進する地域密着型の育児参加促進プログラムを開発することに資するデータを、東アジア(日本、中国、韓国)の父親を対象に収集し、それを基礎に父親の育児参加に関連した因果関係モデルの実証的な検討を行なうものである。初年度(平成23年度)は研究実施計画通りに進めて来ており、研究の成果は以下に示したとおりである。

(1)アンケート調査の実施、データ入力および解析中国、韓国の都市部の保育所を利用している父親(末子の年齢が就学前)を対象に、それぞれ500部の調査票を配布し、アンケート調査を実施した。調査内容は、父親の基本属性、育児参加水準、伝統的価値観、性別役割分業観、親役割感、ワーク・ライフ・バランスに関する意識、QOL等で構成されている。調査実施後にデータ入力作業を行い、いまはデータを分析しているところである。(2)現地(中国、韓国)でのヒアリングの実施中国、韓国の大学教授をはじめ、保育の専門家、保育施設を訪問し、若い親世代の育児に関する現状と課題についてのヒアリングを実施した。中国の一般家庭においては、父親も母親も職業に従事し、家事・育児全般にわたって夫婦が協力し合い、家庭生活を営んでいるのが一般的傾向である。もう一つ特徴として言えるのは、祖父母の育児参加である。一方教育に大変熱心な韓国の親たちは、保育プログラムの中に教育面に重きを置くように要求してくる。また離婚率が増加し、ひとり親家庭が増え、保育園では延長保育や土曜保育も提供している。韓国の保育園も日本同様利用者の多様なニーズにこたえている。現地でのヒアリングを通して、中国および韓国における育児に関する現状についてより理解を深めることができた。研究代表者として研究協力者とともに精力的に調査研究に取り組んで来ており、当初の計画以上に進展している部分もある。アンケート調査の配布および回収の部数が予定以上の成果が得られ、聞き取り調査対象者の協力者も予定以上の人数を得ることができた。またアンケート調査および聞き取り調査の結果分析に時間をかけ、丁寧に作業を進めてきた。さらに、アンケート調査の結果をまとめ、査読付きの論文として投稿することができたと同時に、日本社会福祉学会第61回秋季大会においても発表の申込をすることができた。日本での聞き取り調査はまだ完了してないが、おおむね研究実施計画通りに進めることができた。研究代表者として積極的に連携研究者と密に連絡を取り、過去3年間の予備調査で実施してきた調査票を再度慎重に連携研究者と確認作業を行ない、次いで翻訳作業に移行し、早い段階から調査票を完成させた。またアンケートの実施に関して、中国および韓国の研究協力者に本研究の目的を理解してもらうことにより協力を得ることができ、おおむね研究実施計画通りに進めることができた。今年度はおおむね研究実施計画通りに進めることができたので、最終年度(平成25年度)も研究実施計画通りに進めていきたいと考えている。1聞き取り調査の実施および分析調査結果を「柔軟なワーク・ライフ・バランスの実現」という観点から、研究代表者と連携研究者、研究協力者で進める。2研究報告書の作成父親の育児参加に関連する諸要因と関連させて、その解決に必要な専門的な社会福祉的実践を、重要度の観点から提示し、研究代表者と連携研究者で進める。最終年度は引き続き研究を深めていきつつ、積極的に日本社会福祉学会等の国内学会および国際学会等で発表する他、日中韓の学術論文の投稿等を行なう予定である。初年度はおおむね研究実施計画通りに進めることができたので、次年度(平成24年度)も研究実施計画通りに進めていきたいと考えている。
電界吸収型光変調器と分散補償ファイバによる波長多重ソリトンパルス光源

1.MQW電界吸収型変調器と分散補償ファイバ(DCF)を用いたパルス光源のDCF分散量に対する出力光パルス幅と出力光パルスに含まれる非ソリトン成分の大きさの関係を数値シミュレーションで明らかにした。2.本光源の波長依存性を測定し、パルス幅を最小にする分散値は各波長チャネルに応じて最適化する必要があることを明らかにした。3.本光源を用いて1波長10Gbit/sのスライディング周波数制御ソリトン伝送実験を行い、距離16,000kmにわたって誤り率10^<-9>以下の伝送に成功した。光源のSN比が伝送距離に影響を与えることを理論および実験で明らかにした。4.本光源を用いて1チャネルあたり10Gbit/sの2波長多重ソリトン伝送実験を行い、距離3,000kmにわたって誤り率10^<-9>以下の伝送に成功した。EDFA利得の波長依存性がスライディング周波数制御に影響を与えることを明らかにした。
肺癌に対する生体防御機構の解析と治療への応用

肺癌に対応する生体防御系と、癌病巣内、癌性胸水内、所属リンパ節、末梢血中に分けて解析し、その成果を基盤として、IL-2を活用する治療の可能性を検討した。従来の研究によって、炎症反応を伴う癌性胸水内にIL-2を注入すると、強力なLAK活性がその場に誘導され、癌細胞、癌性胸水ともに、大部分の症例において消失することを示している。しかし、肺癌の浸潤が認められない肋膜腔内にIL-2を注入しても、その場にLAK活性は誘導されなかった。そこで本年度の研究として、癌病巣内へ浸潤しているリンパ球と所属リンパ節リンパ球の癌細胞傷害活性を、末梢血リンパ球と対比しながら検討し、さらにこれらのリンパ球から、IL-2添加による試験管内LAK誘導を行った。肺癌患者の末梢リンパ球は、K562やQG-56など株化癌細胞への傷害活性をを規準とすると、自己癌細胞への傷害活性は低値を示した。しかし、リンパ節リンパ球は、K562やQG-56細胞への傷害活性は低いにもかかわらず、自己癌細胞に対しては有意の活性を示した。また、癌病期の進行とともにリンパ節リンパ球の活性は低下し、末梢血リンパ球よりも癌細胞により直接的な関係をリンパ節リンパ球が持つことが示された。このリンパ節リンパ球から、強いLAK活性がIL-2添加培養で誘導された。また癌病巣内リンパ球は、リンホカインの産生、分泌を介して、癌病巣内マクロファージの活性化を行っていることが示唆された。癌病巣内リンパ球を回収し、IL-2添加によるLAK活性の誘導を試みたところ、十分な分裂増殖は得られたが、NK抵抗性のQG-56、感受性のK562に対する傷害活性はたかめられなかった。癌病巣内リンパ球のLAK誘導への利用には、さらに工夫が必要であることが示された。リンパ球採取部位に適したLAK誘導方法が検討中である。
有機化学的手法と分子生物学的手法を融合させた機能性プローブの開発

細胞が生きたまま、生体分子の挙動や局在を可視化する技術はタンパク質の生体内での機能を詳細に明らかにするために極めて有用な手法である。これまでに我々はタンパク質を蛍光性小分子で標識する技術として、β-ラクタマーゼ変異体を用い、β-ラクタム化合物を特異的にラベル化する手法を確立している。これまでに小分子を用いたタンパク質ラベル化法は数多く報告されているが、その殆どは未反応プローブがバックグラウンドとなってしまうために、細胞洗浄が必要であった。そのため細胞小器官などの洗浄の困難な部位への応用や標的タンパク質のリアルタイム解析には限界があった。そこでβ-ラクタムのプロドラッグを用いることで優れた細胞膜透過性を有するラベルプローブを開発した。その高い細胞内集積性を利用することで細胞洗浄操作を行う事無く、細胞内タンパク質の特異的ラベル化に成功している。また新規発蛍光性ラベル化プローブとしてアゾピリジンを脱離基として有するプローブを合成した。新規ラベル化プローブはBL-tagとのラベル化に伴う優れた蛍光応答性を示し、未反応プローブを取り除く事無く標的タンパク質を特異的かつ迅速に可視化することに成功した。そして、分子内塩を形成させることで膜透過性を有しており、未反応プローブ存在下における細胞内タンパク質の特異的ラベル化にも成功している。本研究においてタンパク質蛍光イメージングの基礎技術が確立され、Gタンパク質共役受容体などの創薬に重要なタンパク質の挙動解析を可能にするものと期待される。本年度では分子デザインを精査し、ラベル化されることでシグナル特性が変化する分子を開発した。そのため細胞小器官などの洗浄の困難な部位への応用には限界があった。そこで蛍光色素から消光色素への蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を用いることで蛍光スイッチをプローブ内に組み込んだ。そのプローブデザインは、蛍光色素、β-ラクタム環、及び消光色素の3つの構成要素から成り立っている。ラベル化が起こる前は分子内FRETにより蛍光色素の蛍光は消光していた。しかし、ラベル化によるβ-ラクタム環の開環とそれに伴うプローブの自壊反応によってFRETが解消し、ラベル化による蛍光のみを高感度で検出できた。そして開発したプローブを用いて哺乳類細胞中に発現させた膜タンパク質の特異的ラベル化に成功した。また、励起・蛍光波長の異なる種々の蛍光色素を用いて細胞のマルチカラーラベリングにも成功している。
車々間マルチホップアドホックネットワーク基盤技術の研究開発

本研究ではアドホックネットワークの有望な利用分野として車々間通信を取り上げ、空間・周波数を高度利用する車々間マルチホップアドホック通信の理論と基盤技術を確立する。具体的には、位置情報を利用したルーティングプロトコル、IPアドレス自動割当プロトコル、複数インタフェースにおけるチャネル割当プロトコル、ネットワークトポロジを考慮した高信頼性MACプロトコル、複数経路を利用した時空間符号化を研究開発した。これにより、従来技術では不可能な車々間通信の高性能化を達成した。本研究の目的は、アドホックネットワークの有望な利用分野として車々間通信を取り上げ、空間・周波数を高度利用する車々間マルチホップアドホック通信の理論と基盤技術を確立することにある。本年度の研究成果は以下の通りである。1.位置情報を利用したルーティングプロトコルとして主に次ホップ中継方式と指向型フラッディング方式がある。これらの性能を解析的に評価するとともに現実的な環境でのシミュレーションも行うことで、各方式がどのような状況でどのような特性が得られるかを明らかにした。2.ノードが他のノードと重複しないIPアドレスを自律分散的に獲得し、利用する方法について提案し、実験的およびシミュレーションによる評価を行った。また、提案アルゴリズムの改良・簡略化を行うことで、その性能の向上を図った。3.車々間通信による自動車の走行制御を想定し、通信によってノードのモビリティを変更することができるシミュレーション環境の構築を行った。さらに、地図情報とも連携して車の挙動をも模擬できるように、シミュレーション環境を作成した。4.車群を1次元のネットワークと見立て、最大の遅延時間以内に伝送することを保障するような高信頼性MACプロトコルの提案を行った。シミュレーション評価により、車々間通信で要求される厳しい遅延時間の要求を満たすことを示した。5.各車両の走行速度情報などを伝達する状況を想定し、これらの情報には相関性があることを利用した誤り訂正符号化方式を提案し、その評価を行った。-その結果、相関性を利用することで通信路誤りを軽減できるのを示した。6.4つの無線LANインターフェースを備えた新ノードの設計、およびこれらのインターフェースを制御するために物理層、データリンク層の情報をネットワーク層に通知できる機能の開発を行った。1.位置情報とディジタル道路地図を用いるルーティングプロトコル位置情報を用いたルーティングプロトコルにおいて、昨年度行った解析結果を基に指向型フラッディング方式と次ホップ中継方式のハイブリッド方式を提案し、スループット特性向上を確認した。また、位置情報利用型ルーティングプロトコルで問題となるネットワークの連結性について解析し、臨界密度の存在を確認した。2.IPアドレス自動割当プロトコルノードが他のノードと重複しないIPアドレスを自律分散的に獲得し、利用する方法を開発した。3.チャネル割当プロトコル複数無線インタフェースのノードに自律分散的にチャネル使用率を基にチャネル割当を行うアルゴリズムを開発し、これによりスループット向上を図ることができるのを確認した。4.効率的なMACプロトコルの開発・ネットワークトポロジを考慮した高信頼性MACプロトコル昨年度考案した非コンテンション型の高信頼性マルチホップMACプロトコルに、交差点のような複数の車群が入り混じる状況でも動作するような改良を加えた。5.複数経路を利用した時空間符号化昨年度検討した複数経路を利用した誤り訂正符号化方式において、より信頼性を高めるために再送制御およびハイブリッド再送制御を導入することで、スループットを向上させることができた。本年度の主な研究成果は以下の通りである。1.位置情報とディジタル道路地図を用いるルーティングプロトコル次ホップ中継方式の性能向上を目的とし、次ホップを選択する基準として位置情報と無線通信路の状態の両方を考慮するメトリックを提案し、スループット特性向上を確認した。また、位置情報利用型ルーティングプロトコルで問題となるネットワークトポロジの連結性について、現実的なノードの移動モデル環境で検討し、この場合においても臨界密度が存在することを示した。2.IPアドレス自動割当プロトコル各ノードのIPアドレスが他のノードのIPアドレスと重複していることを検出する手法を提案した。提案方式では一意性が保障されるような長い鍵を分割した部分鍵により、アドレス重複を検出する。シミュレーションにより、検出性能を劣化させることなく、制御オーバヘッドを減らすことを確認した。3.チャネル割当プロトコル仮想インタフェースを備えることで、複数無線インタフェースを一つのIPアドレスで制御する動的チャネル割当を行うアルゴリズムを開発した。シミュレーション評価を行い、スループット特性向上を確認した。4.新ノードの開発上記チャネル割当プロトコルを実装し、実験によりスループットが向上することを確認した。
未利用微粒子新素材の分離回収に関する研究

1,積層セラミックチップコンデンサの不良品廃棄物から、セラミックの主成分であるチタン酸バリウムと内部電極の金属パラジウム(pd)(pd品位3,55%)を相互に離し、pdを回収するため、その粉体に対し、液一液抽出法を適用した。その結果、有機相としてはn-ブタノ-ルがよく、捕収剤ドデシルアミンを用い、ph2,0において抽出することにより、pdを96,8%の回収率で有機相の中に分離回収することができた。また、回収産物の歩留りは10%、pd品位は34,4%であった。2,水中の超微粒子を迅速に分級、回収するため、界面特性を利用した新しい方法を適用した。すなわち、(1)粗大粒子を担体として水に加え、超微粒子をヘテロ凝集させて分級する(2)粗大担体粒子をカラケベッドとし、超微粒子をカラムに捕捉して分級する(3)浮選法で分級するなどの方法を検討した。0,1μmのヘマタイト微粒子が、上記の各方法で迅速に、しかも効果的に分級することができた。3,ウエキ加工における研削屑からイットリウム・アルミニウム・ガ-ネット(YAG)を浮選により分離回収するために、種々の陰イオン性捕収剤を用いて、YAGと研削剤であるグリ-ン・カ-ボランダム(GC)の浮遊性や分離性を調べた。その結果、捕収剤としてAP845#を用い、GCの抑制削としてとうもろこし殿粉を用いると、ph23においてYAGを選択的に浮遊させて研削剤から分離回収できることを見出した。4,歯科技工室の廃棄物から、金、銀、パラジウム(Pd)などの貴金属を分離、濃縮するために、比重選別法と浮選法の組み合せ処理を行った。すなわち、廃棄物試料を0.2mm以下に整粒し、比重選別で重質分を濃縮し、これを浮選試料として、捕収剤にアミルザンセ-ト、起泡剤パイン油を用い、酸性領域で浮選を行った。その結果、富鉱比Au8,1、pd8,8となり、貴金属品位の向上した濃縮産物がえられた。