hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フレキシブルレーザ照射システムによる電子セラミックス薄膜の誘電率向上に関する研究

・このことは、本計画で開発したようなフラットビームの効果がセラミックスのみならず金属材料薄膜に関しても適用化のであることを示している。さらに積層を繰り返すことで、精密積層造形に対する展開を考えている。溶接工学・予期せぬ故障が発生し修理を行ったため、予想外の支出となった。・装置の問題点が明らかとなったが、製作プロセスの再検討により解決されたと考えている。・当初計画のチタン酸バリウムのアニーリングについては、予想通りの結果を出すことができた。・集光方式を当初計画より変更した結果、集光系の費用が安くなり、代わりに半導体レーザの個数を増加させることができ、結果的には同等のパワー密度で約1.5倍のビーム長を得ることができた。・新しい集光方式はラインビーム以外にも集光が可能で、よりフレキシブルなシステムになり、より多くの応用分野への展開が期待できる。・試作装置を用いたさらなる熱処理への適用・装置の改良・学会発表・試作装置の学会発表・熱処理解析シミレーション法の開発・試作装置を用いた熱処理実験・熱処理実験用試料(チタン酸バリウム等)等の購入
開端及び閉端杭の先端支持機構に関する弾塑性的研究

1.開端鋼管杭の支持力問題を不静定問題として考察し,荷重が小さい段階では単位面積当り荷重が杭径に比例する可能性もあるが,大きな荷重では先端2dの範囲内で先端抵抗を杭体に伝達する機構が出来上るため,肉厚/杭径に比例する傾向が出て来ることを示した.2.杭頭部摩擦の極限状態より推定される最大圧縮応力の方向を外周とする円錐体内を杭対の沈下に伴なう地盤の主たる沈下範囲と見なして開端及び閉端杭の有限要素解析を行なった.(1)開端杭管内土は杭対と共下りし,管内土周面摩擦は先端部を除くと無視し得る程小さい.しかし,先端部では管内・外周共にアーチ作用によって摩擦抵抗が大きい.(2)開端杭においては,先端砂は剪断破壊せず,頭部砂が破壊した.(3)先端部2d(d:杭径)にコンクリート・プラグを想定した閉端杭の解析においては,先端より下5mに剛な基盤を仮定したため,先端部より摩擦抵抗が極限状態に達し,先端部砂の剪断破壊を生じた.(4)上記摩擦抵抗の極限状態への移行と先端砂の剪断破壊より,従来の降伏荷重,岸田,高野の第一極限支持力の状態が順次確認された.3.上記解析手法における摩擦要素,剪断破壊後の砂要素の取り扱かい等の改良のために,今後,変位制御法,応力法等を導入する必要がある.また,先端部応力は粒子破砕域に達しているため,構成式についても検討する必要がある.その他,対称軸に近い部分での円周方向歪の誤差,応力と歪の定義の妥当性の検討も今後の課題である.4.上記解析上の諸問題を検討するため,端面摩擦を除去した三軸試験の手法をほぼ確率し,現在,変位制御試験をも加味した手法での三軸試験を準備している.1.開端鋼管杭の支持力問題を不静定問題として考察し,荷重が小さい段階では単位面積当り荷重が杭径に比例する可能性もあるが,大きな荷重では先端2dの範囲内で先端抵抗を杭体に伝達する機構が出来上るため,肉厚/杭径に比例する傾向が出て来ることを示した.2.杭頭部摩擦の極限状態より推定される最大圧縮応力の方向を外周とする円錐体内を杭対の沈下に伴なう地盤の主たる沈下範囲と見なして開端及び閉端杭の有限要素解析を行なった.(1)開端杭管内土は杭対と共下りし,管内土周面摩擦は先端部を除くと無視し得る程小さい.しかし,先端部では管内・外周共にアーチ作用によって摩擦抵抗が大きい.(2)開端杭においては,先端砂は剪断破壊せず,頭部砂が破壊した.(3)先端部2d(d:杭径)にコンクリート・プラグを想定した閉端杭の解析においては,先端より下5mに剛な基盤を仮定したため,先端部より摩擦抵抗が極限状態に達し,先端部砂の剪断破壊を生じた.(4)上記摩擦抵抗の極限状態への移行と先端砂の剪断破壊より,従来の降伏荷重,岸田,高野の第一極限支持力の状態が順次確認された.3.上記解析手法における摩擦要素,剪断破壊後の砂要素の取り扱かい等の改良のために,今後,変位制御法,応力法等を導入する必要がある.また,先端部応力は粒子破砕域に達しているため,構成式についても検討する必要がある.その他,対称軸に近い部分での円周方向歪の誤差,応力と歪の定義の妥当性の検討も今後の課題である.4.上記解析上の諸問題を検討するため,端面摩擦を除去した三軸試験の手法をほぼ確率し,現在,変位制御試験をも加味した手法での三軸試験を準備している.1.開端鋼管杭の支持力問題は軸圧を受ける薄肉円筒の不静定問題であり、荷重が小さい場合は単位面積当り支持力がdに比例し、大きい荷重では肉厚比t/dにも比例する傾向が出て来ることを示した。2.大型連立一次方程式の解法として、ベクトルプロセサーによるバンド行列LU分解サブルーチンを名古屋大学大型計算機センターの原作成者と協議の上、虫を取り除き完成させた(NUMPACのLEQBDV)。3.深さ25mに剛な基盤を有する豊浦標準砂の一様地盤内で、径1200mm、長さ20m、肉厚11mmの開端鋼管杭が単調載荷された場合の数値解析を行なった。(1)杭頭部摩擦の極限状態より推定される最大主応力の連鎖(アーチ)によって、杭体の沈下による周辺地盤の沈下の範囲を推定することも可能である。(今回の解析の場合、半径15mにローラーを仮定したことは妥当であった。)。(2)管理土は杭体と共下りし、管内土周面摩擦は先端部を除くと無視し得る程小さいという従来の筆者の見解が確認された。(3)クローン摩擦を仮定した今回の解析においては、杭体と外周地盤の間の摩擦は、アーチ作用によって、特に先端部で大きい結果となった。これは、杭体の沈下に比例する摩擦を仮定した以前の筆者の解析で、杭頭部に近い程大きい摩擦抵抗が得られたのとは大きく異なっている。(4)杭体の外周面摩擦によって、周辺地盤、先端地盤の全体的な沈下が生じるため、杭先端肉厚部の抵抗は、無視し得る程小さい結果となった。(5)予想された如く、杭周辺地表面地盤で剪断破壊を生じ、十分大きな荷重に至るまでの解析は不可能であった。今後の課題として取り組む。

4.端面摩擦を除去した三軸試験の簡便法として、テフロン紙と薄いゴム膜(メンブレン)の間にグリスを塗布する方法を開発した。試験結果は解析中であるが、ほぼ妥当な手法であるといえる。
無容器法による希土類酸化物を主成分とする超高屈折率低分散ガラスの合成と構造解析

本研究では,これまでガラス化しないとされていた希土類酸化物を主成分とした組成のガラスを合成し,その光学特性の評価と構造解析を行った.無容器法を用いることで,La2O3を主成分としたLa2O3-Nb2O5系ガラス,La2O3-B2O3系ガラスの合成に成功した.いずれのガラスも屈折率が1.9以上の高い値を有しており,かつ非常に小さな波長分散特性を示していた.物性データから得られた光学的パラメータやNMRなどの構造解析から得られた構造情報から,これらの希土類酸化物を主成分とするガラスは,その特性の起源や形成メカニズムにおいて,ネットワークといった従来の考えでは捉えられないことを明らかにした.希土類酸化物を主成分とするガラス系として,La2O3-Nb2O5二元系,La2O3-B2O3二元系,そしてLa2O3-Nb2O5-B2O3三元系に関する熱物性,光学特性,振動物性,構造物性を調べた.中でも25 < x < 40,59 < x < 62においてガラス化するxLa2O3-(100-x)Nb2O5ガラスについて,放射光X線回折,中性子回折のデータを元に計算機シミュレーションにより構造モデルを導いた.その結果,La-richガラスとNb-richガラスとで,Nb-O多面体の結合状態に大きな違いがある一方で,La-O多面体にはそれほど違いがないことを明らかにした.ガラス化範囲が2つに分かれ,熱特性,光学特性,密度にも違いがあることから,La3+の局所構造にも違いがあると考えられたが,実際にはその差は小さかった.このことは,La2O3-Nb2O5二元系ガラスでは,Nb-Oのつながりの有無によって,物性が大きく異なったということを意味する.ただし,それでもLa-rich組成がガラス化したということは,La3+とO2-とである程度ランダムな原子配列をすることさえできれば,La-O多面体を主成分としたガラスが形成されうると推察できる.La2O3-B2O3系の2組成(La-richガラス,B-richガラス)については,高エネルギー放射光X線回折実験と中性子回折実験から,全相関関数を導出した.さらに,Eu3+を1mol%程度ドープした希土類酸化物を主成分とするガラスについてのX線吸収微細構造(EXAFS)スペクトルを,SPring-8のBL14B2で取得した.平成25年度と同様に,希土類酸化物を主成分とする新規超高屈折率低分散ガラスの合成とその基礎物性測定,構造解析を進めた.主にLa2O3-Nb2O5,La2O3-B2O3をベースとして,三元系に拡張した.いずれの組成のガラスも可視域で無色透明であった.La2O3-Nb2O5-Ta2O5,La2O3-Nb2O5-Al2O3三元系においては幅広い組成範囲でガラス化することがわかった.とくにAl2O3添加系ガラスでは,ガラス安定性の非常に高い組成を見出した.また,密度や屈折率測定の結果から,ガラス中の電子分極率,振動子強度が組成に伴って連続的に変化していた.ここから,より高屈折率低分散ガラスを得る指針を得た.La2O3-B2O3-Nb2O5三元系では高屈折率を保ったままさらなる低分散化に成功した.La2O3-B2O3系ガラスにおいては,Bはもはやネットワークを組んでおらず,平面BO3構造が孤立して存在していることが,ラマン散乱測定から確かめられた.さらに新たにLa2O3-Ta2O5-Al2O3三元系においても幅広いガラス形成を確認した.基本的な物性はNb2O5含有系と同じ振る舞いを示したが,Nb2O5系よりもさらに低分散になることがわかった.以上,新たに得られた新しい希土類酸化物ガラスについて,SPring-8で高エネルギーX線回折,イギリスラザフォードアップルトン研究所で中性子回折実験を行い,高いQ値まで統計精度のよい構造因子S(Q)を得た.本研究では,これまでガラス化しないとされていた希土類酸化物を主成分とした組成のガラスを合成し,その光学特性の評価と構造解析を行った.ガス浮遊炉を利用した無容器法によって,La2O3を主成分としたLa2O3-Nb2O5系ガラス,La2O3-B2O3系ガラスの合成に成功した.いずれのガラスも屈折率が1.9以上の高い値を有しており,かつ非常に小さな波長分散特性を示していた.例えばLa2O3-N2O5系ガラスでは,光学特性や熱特性を向上させる点で,第3成分としてTa2O5やAl2O3,ZrO2などが有効であることがわかった.また,物性データから得られた光学的パラメータや,NMRやラマン散乱などの構造解析から得られた構造情報から,これらの希土類酸化物を主成分とするガラスは,その特性の起源や形成メカニズムにおいて,ネットワークといった従来の考えでは捉えられないことを明らかにした.とくにLa2O3-B2O3ガラスにおいては,B2O3-rich組成では従来型ホウ酸系ネットワークガラスであったのに対して,La2O3-rich組成では,平面型BO3ユニットが完全に孤立しており,La3+とランダムに分布することで非晶質状態を形成していることを,実験的に明らかにすることができた.本研究で得られた希土類酸化物を主成分とするガラスは,超高屈折率低分散という光学応用上重要な特性だけでなく,従来のガラス形成則から大きく逸脱している点で,ガラス科学の幅を拡げるものである.

本研究では,これまでガラス化しないとされていた希土類酸化物を主成分とした組成のガラスを合成し,その光学特性の評価と構造解析を行った.無容器法を用いることで,La2O3を主成分としたLa2O3-Nb2O5系ガラス,La2O3-B2O3系ガラスの合成に成功した.いずれのガラスも屈折率が1.9以上の高い値を有しており,かつ非常に小さな波長分散特性を示していた.物性データから得られた光学的パラメータやNMRなどの構造解析から得られた構造情報から,これらの希土類酸化物を主成分とするガラスは,その特性の起源や形成メカニズムにおいて,ネットワークといった従来の考えでは捉えられないことを明らかにした.今年度は,新たな三元系ガラスを得ることと,それらについて構造解析の実験を進めることが大きな目的であった.ガラス合成については,当初予定していたよりも多くの新しい組成のガラス化を確認した.また,構造解析の実験では,X線,中性子回折だけでなく,ラマン散乱などの分光学的実験を行うことができた.現在はそれらをもとに計算機シミュレーションを行っており,おおむね研究計画通りに順調に進展しているといえる.固体化学最終年度となる本年度は,これまでの物質探索の結果を元に,引き続き,ガラス合成,放射光X線・中性子実験,計算機実験を進める.密度,酸素配位数,酸素多面体の形状,酸素多面体の結合角度,イオン間結合距離,結合強度,各イオンによる電子供与性など,これまでに新ガラスに対して得られた多様な情報から,各イオンの空間分布と化学状態に注目することで,希土類酸化物ガラスのガラス形成の起源を電子,原子レベルで理解する.La2O3-Nb2O5二元系ガラスにおいて,La3+,Nb5+,O2-が果たすガラス形成における役割を,構造学的に明らかにすることができた.また,ガラス構造と超高屈折率の間の関係を明確にし,今後の高屈折率ガラスを得る指針を提示することができた.申請していたSPring-8 BL14B2でのEXAFSの実験課題は採択され,多くの有用なデータを得た.以上の成果から,当初の研究計画は,研究目的に沿って順調に進展しているといえる.また,本研究で得られたガラスは応用の観点からも興味深かったため,研究成果を学術論文として発表しただけでなく,一般向けプレスリリースを行った.その反響は予想以上に大きく,様々な学会,セミナーなどでの招待講演をする機会を得た.25年度と同様に,希土類酸化物を主成分とする新規超高屈折率低分散ガラスの合成とその基礎物性測定,構造解析を進める.主にLa2O3-Nb2O5,La2O3-B2O3をベースとして,三元系,四元系に拡張する.Nb2O5に対してはTa2O5やAl2O3でほとんど置換できることがわかっている.La2O3-Nb2O5系との類似点,相違点からNb5+とTa5+,Al3+の特性や構造に対する影響の違いを導き出すことが出来る.同様にLa2O3-B2O3に対してTa5+,Al3+,Zr4+,Hf4+等を添加し,構造解析と共に光学ガラスとしての評価(熱安定性,光学特性)を行う.合成したガラスについて,高エネルギーXRDをSPring-8で測定する.中性子回折については,イギリスISISでの実験課題が採択された.また,海外だけでなくJ-PARKでの測定も考慮に入れ,ビームライン担当者と実験申請準備を進める.FLNやEXAFSの実験結果をより詳細に解析するため,結晶場理論に基づくスペクトル計算を行う.計算には,25年度に計算機実験によって作成した局所構造モデルを用いる.ここから電子レベルで構造モデルの妥当性が確かめられる.
進化する刺激応答性ポリマー:多様な温度応答性/精密分解型リビングポリマーの新設計

本研究では、新規自然調和型材料の創製に向けて、これまで合成が困難であった数種類の刺激応答性ポリマーを合成した。まず、リビングカチオン重合開始剤の検討及び最適条件の探索から始め、分子量分布の狭いポリマー、ブロックや交互型ポリマーの精密合成を達成した。その結果、極めて例の少ない型の温度応答性ポリマー、選択的な抗菌活性ポリマー、定量的に精密分解するポリマー、高感度な各種刺激応答性フィルム等が創製された。刺激応答機能を有する自然調和型材料の創製のため、当研究室で見出した「添加塩基存在下でのリビングカチオン重合法」により3種類の新しい刺激応答性ポリマーを精密合成した。1.水中UCST型相分離可能なポリマーの合成:リビングカチオン重合及び高分子反応を詳細に検討し、イミダゾール基を有するUCST型相分離可能なブロックコポリマー合成の最適条件を見出した。例えば、水中でLCST型相分離を示すビニルエーテルと本ポリマーの前駆体モノマーとのブロック共重合が行われた。重合温度を工夫して選択的に得られたブロックコポリマーは、低温及び高温において異なるコアを有するミセル(高濃度ではゲル)を形成し、それぞれイオン性化合物ないし疎水性化合物を取り込むこともわかった。2.有機溶媒中UCST型相分離可能なポリマーの合成:トルエン中で含Fモノマーのカチオン重合を検討したところ系が不均一になるため、含F溶媒中で均一系リビング重合を行った。また、ポリマーの側鎖中のFの数が少ない時(≦5)ないし多い時(≧13)は有機溶媒に可溶ないし不溶であったが、中間の場合(例えば、9ないし12)、多くの有機溶媒中でUCST型の相分離を示すことが確認された。また、これらのセグメントを有するブロックや星型ポリマーも精密合成された。3.リサイクル可能な低分子化合物に完全分解する交互型リビングポリマーの合成:ベンズアルデヒドとビニルエーテルを用い、触媒としてGaCl_3、低温、添加塩基存在下で比較的分子量分布の狭い交互ポリマーが得られること、および酸加水分解により定量的にシンナムアルデヒドが生成することがわかった。そのシンナムアルデヒドを用いて共重合すると、さらに分子量分布の狭い交互ポリマーおよび加水分解によるエナールが選択的に得られた。このように、従来無いタイプのケミカルリユースのシステムが可能になった。生体系にない刺激応答機能を有する低環境負荷(自然調和)型材料の創製のため、当研究室で見出したリビングカチオン重合を新たに設計し直し、以下のような刺激応答性リビングポリマーを精密合成した。1.種々の構造の刺激応答性ポリマーを合成するための新しい制御重合関始剤系の関発:これまで刺激応答性ポリマーを合成するためビニルエーテル(VE)を用いてきたが、更なる進化のためにスチレン系やアルケン系への拡張を検討した。その結果、アルコキシスチレンの重合では添加塩基存在下でもルイス酸の選択が重要で、VEと異なりFeCl_3,GaCl_3,AlCl_3では重合が制御できなかったが、SnCl_4,ZnCl_2,TiCl_4を用いるとリビング重合が進行するようになった。また、ビニルシクロヘキサンや天然由来のβ-ピネンの系では、微量の芳香族添加が重合制御に重要なことがわかった。2.側鎖の構造・形態・シークエンスの異なる刺激応答性ポリマーの合成:星型、グラフト型などの刺激応答性ポリマーを選択合成する方法を新たに検討した。スチレン類とVEの共重合において、ある特殊な条件下ではモノマー選択重合が進行することを見出し、これを利用して一段階でブロックや星型ポリマーが選択合成できる"ドミノ合成法"を開発した。また、ポリマーの末端や側鎖のアセタール基からの定量的なリビング重合法を見出し、新しいブロック、グラフトコポリマーの合成も可能にした。3.低分子化合物に完全分解する交互型リビングポリマーの合成:昨年度、アルデヒドとVEの交互ポリマーが得られることを見出した。本年度は反応機構を詳細に検討するとともに、その知見に基づき自然界に存在する共役アルデヒドを用いた完全分解可能な交互ポリマーの精密合成を行った。ミルテナールとVEから得られたポリマーは分子量分布が狭く副生成物がない交互ポリマーであり、酸加水分解により完全に分解した。今年度は進化する刺激応答性ポリマーを目指し、以下の3方向で検討を行った。(1)新しい刺激応答性ポリマーを合成するための制御重合開始剤系の開発:これまで主にビニルエーテルのリビングカチオン重合を用いてきたが、今年度はさらなる展開のためにスチレン系やアルケン系の重合触媒の検討も進めた。ビニルエーテル重合系では、ハロゲン化金属を用いない超強酸と添加塩からなるリビング重合系を見いだした。アルコキシ及びアルキルスチレンのカチオン重合では、ビニルエーテルとは異なりルイス酸の選択が重要で、ルイス塩基や塩の添加によりリビング重合が進行することが見いだされた。アルケン系に関しては、昨年度までに見いだした制御重合の反応機構の検討を行った。

(2)形態やシークエンスの異なる種々の刺激応答性ポリマーの合成:温度応答性セグメントとフィルム形成が可能なスチレン系などのセグメントを組み込んだブロックコポリマーを新しく合成し、生成フィルムの温度応答挙動を検討した。その結果、ポリマーの分子設計やフィルム作成条件の選択により生成したラメラ型ミクロ相分離構造が温度応答性に有効なことがわかった。さらに、スチレン誘導体ポリマーと組み合わせた温度応答性ブロックコポリマーは、わずか3°Cの変化で高感度に表面の親水/疎水状態を繰り返し変化できるようになった。(3)低分子化合物に完全分解する刺激応答性リビングポリマーの精密合成:植物由来の共役アルデヒドをはじめとする鎖状や非共役系の種々のアルデヒドを用いて重合を行い、本系の反応機構を詳細に検討した。また、温度応答性を有するビニルエーテル類を用いて制御型交互共重合を行い、世界ではじめて刺激応答性と完全分解性を有する交互ポリマーを合成した。<総括>今年度は本課題の最終年度として、多様な刺激応答性ポリマーの合成に関してこれまでの検討結果を総括した。刺激応答機能を有する低環境負荷(自然調和)型材料の創製を行っているが、新しいモノマーや分岐型ポリマーを精密合成するために新規重合系を検討していたところ、当初の予想を上回り、従来無い特徴を有する新規開始剤系が3種類開発された。スチレン系ではビニルエーテル系とは異なるルイス酸触媒が有効であること、ある特殊な条件ではモノマー選択重合が進行すること、単離したポリマーのアセタール末端/側鎖からのリビング重合すること、などが見出された。これらは、いずれも今後の刺激応答機能を有するポリマーの精密重合に極めて有効になる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の本研究課題の推進方策としては当初と大きな変更はなく、予定どおり、刺激応答機能を有する低環境負荷(自然調和)型材料の創製を継続して検討していく。特に、今年度可能性が明確になった新たな3種の精密合成法(上記)はこのような材料合成に極めて有効と考えられる。たとえば、柔らかい刺激応答性ビニルーエーテルポリマーに、硬いセグメントのスチレン類ポリマーを組み合わせると、さまざまな刺激応答性(スマート)フィルムが創成できるだけでなく、溶液中でも従来はなかった集合体形成やゾルーゲル転移が可能になる。また、グラフトや星型などの新しい分岐ポリマー合成法を刺激応答材料の創成に用いて、これまでのブロック型ポリマーとは異なる様々な挙動・機能の発現を検討していく。
日本と中国における育児に関する教育の比較研究

目的中国では、学校教育の中で育児に関する教育はほとんどなされておらず、家庭教育、社会教育として行われている。一方、日本においては、中学校、高等学校家庭科に保育領域が含まれているが、現在の日本の成年男子は中国の場合と同様に学校教育で育児について学んでいない。このような日本と中国とでは、結婚前の男女が、子どもに対してどのような感情をもっているのか、親になることについてどのように考えているのか、また、子どもの発達や保育に関する知識はどの程度かなどについて調査を行い、その日中比較から、今後の保育教育の方向性を検討した。方法日本と中国の学生を対象に、調査用紙(日本語版、中国語版)を作成し、日本と中国で調査を行った。調査機関は1994年5月末から6月末である。結果日本の学生466名(男子161名、女子305名)、中国の学生428名(男子198名、女子230名)から回答を得た。中国の学生は、「赤ちゃんの泣き声が耳ざわり」、「子どもがうるさくしているといらいらする」と答えた人が多く、日本の学生ほど、子どもに対して良い感情をもっていないことがわかった。また、中国では、子どもは親の言うことに従うべきであり、子どものわがままを認めないとする傾向があり、子どもを育てたくない人が日本より多くみられた。さらに、「親になったら子どものためにがまんばかりする」、「子育てとは毎日同じことの繰り返しである」など、ネガテッブな認識をもっていることがわかった。以上のことから、中国においては、子どもを優しく見つめ、受け入れてあげることができるような情緒面の発達を促す教育が必要と思われる。本研究の目的は、中国の育児に関する教育の現状と問題点を明らかにすることと、日本と中国の結婚前の男女の親になるための準備状態を調査し、その日中比較から今後の保育教育の方向性を検討することである。今年度は、中国における育児政策と教育の実態を知るために、それらの関連した文献資料の収集を行い、分析した。その結果、次のことが明らかになった。1.中国における育児政策(1)中国共産党は社会主義国家を建設するために、独特な強い組織をもっており、それが育児政策に影響を及ぼしている。(2)政治の変化に伴い、育児政策は不安定な時期を経ながら、変遷してきており、1990年代になって、先進国並みの育児教育が行えるようになった。(3)社会での育児教育を行い、優生、優育、優教の「三優」政策を全国的に行ってきている。(4)中国の育児に関する教育は、家庭教育、社会教育で行っている。2.中国の育児に関する教育(1)中国の学校教育の中には、保育教育はなく、「生理衛生」で保育と関連のある内容を教育しているが、日本の保育教育と比べて不十分である。(2)近年、都市部の学校においては、「青春期健康教育」、「性教育」の科目を新しく増設し、「青春期の健康」や「人口政策」、「三優政策」の内容を教えるようになってきている。調査期間は1994年5月末から6月末である。

結果日本の学生466名(男子161名、女子305名)、中国の学生428名(男子198名、女子230名)から回答を得た。中国の学生は、「赤ちゃんの泣き声が耳ざわり」、「子どもがうるさくしているといらいらする」と答えた人が多く、日本の学生ほど、子どもに対して良い感情をもっていないことがわかった。また、中国では、子どもは親の言うことに従うべきであり、子どものわがままを認めないとする傾向があり、子どもを育てたくない人が日本より多くみられた。さらに、「親になったら子どものためにがまんばかりする」、「子育てとは毎日同じことの繰り返しである」など、ネガテッブな認識をもっていることがわかった。以上のことから、中国においては、子どもを優しく見つめ、受け入れてあげることができるような情緒面の発達を促す教育が必要と思われる。
社会保障と市場の協調・協働関係一福祉国家と社会法の新たなモデル

社会保障制度と、市場において活動する私的な事業者の関係、ないし、それぞれの領域を規律する法制度相互の関係は、社会保障のあり方が市場のあり方に影響を及ぼし、そのような影響を受けて発展する市場のあり方を前提として、社会保障制度が構築され、発展する、という形で、長い時間の経過の中で相互作用を及ぼしあいながら展開し、構築される、きわめて動的なものとなっている。主としてフランスの民間医療保険の発展の歴史的経緯と、この保険に関する現在の法規制の動向から、このような関係を具体的に読み取ることが可能である。平成22年9月までフランス・パリ第十大学にて在外研究を行ったため、今年度はほとんどの研究時間をフランス法の研究に費やした。市場と社会保障の関係を分析するという大きなテーマの中で、本年度の具体的な研究テーマは大きく分けて2点にわたる。まず、フランスにおいて、社会保障を補完する民間保険について、社全保障において要求されるようなルールがしばしば課され、契約自由の原則が制限されていることに着目し、そもそも、フランスにおいて社会保障と市場に対する理解のあり方が、日本のそれとは異なるのではないかという仮説(より具体的には、日本において社会保障がもっぱら公的なものに分類されるのに対して、フランスの社会保障には、国とは明確に区別された「社会的」な性格が認められており、このことが、日本では市場に属するものとして社会保障と対置される私保険についても異なる方向性の法規制や位置づけを導いているものと思われる)を立て、この仮説について、フランスの補足的医療保険に着目をして検討を深めることとした。特に、両国におけるこのような社会保障制度・私保険に対するこのような見解の違いの源流を探るために、フランスの補足的医療保険において中心的なアクターであるいわゆる「共済組合」(mutuelles)の発展の歴史や、この組織の国家ないし私保険との関係について詳細な検討を行った。この研究の成果は、後欄11にあげた「フランスの補足的医療保険」と題した論文において公表を行った(未完)。また、フランスの近年の雇用政策において、雇用市場に対する政策が、雇用契約・社会保障制度との関係でどのように構築されているかを、近年のワーキング・プア問題も視野に入れ検討・分析し、後欄11にあけた「フランスの雇用政策」と題した論文において研究成果を公表した。(なお、申請書において2011年度末に開催予定と記載した日仏社会保障に関する会議は、諸般の事情により2012年夏に延期となった。)本研究では、社会保障制度の発展およびその財政状況の困難等の現代的課題に由来して、社会保障と市場との関係が変容しつつあるのではないかという問題意識のもとに、社会保障制度の内部に存在する市場と、社会保障制度の外部に存在する市場との両者を見据えつつ、二つの従来対置されてきたスキームの関係を分析することを目指してきた。研究計画の最終年度となる本年度においては、特に従来から研究を行ってきたフランス法を中心として、社会保障と私保険の関係をテーマとした単行本を出版することを目指して、研究のまとめを行った(後述研究成果参照)。この研究においては、フランスの医療分野における社会保障と私保険の発展の歴史と辿り、また近年の両者の関係を分析することによって、社会保障と私保険が有する機能が、相互に影響を及ぼしあいながら時代を追って変遷してきたことを示した。特に、日本では社会保障と異質なものとして対置されることの多い私保険が、社会保障の一部として機能しつつあること、そして、こうした状況はフランスの社会保障制度の誕生・発展の歴史に強く依存していることを明らかにすることによって、その国の歴史的文脈によって両者の関係や私保険の役割が大きく異なり得ることを示すことができた。その他、本研究計画に関連して、医療保険(混合診療)・年金保険(企業年金)等に関わる成果を複数発表した。これらの成果も含め、全体として、社会保障と市場の関係は、一方が他方を制限する、一方が他方に介入する、といったシンプルなものとしては説明できず、社会保障のあり方が市場の機能に影響を及ぼし、そのような市場を前提として社会保障が発展するという形で、時間の経過の中で相互作用を有しながら変容する、きわめて動的なものであることが明らかになった。そして、今日においては(きわめて簡略化して述べるとすれば)、社会保障制度が縮小する中で、社会保障を補う私的な市場が拡大し、それを受けて、この市場に対する社会政策的観点からの規制が発展し、さらにこれを受けて社会保障の縮小が進展する、というような方向性の変化が生じつつあることを、いくつかの国において確認できた。
多ピクセル化を目的とした高エネルギー分解能X線マイクロカロリーメータの開発

従来のX線分光器は、X線の検出効率に優れるエネルギー分散型と、エネルギー分解能に優れる波長分散型の素子に大別される。X線マイクロカロリーメータは光子のエネルギーを熱に変換して検出するエネルギー分散型の素子であるが、100%に近い検出効率はそのままに波長分散型の素子に匹敵するエネルギー分解能を広いエネルギー領域で実現できる。この優れた特性を生かし、これまで不可能であった新しいX線分光分析技術、中でもナノ構造分析や高エネルギー天体観測を中心とした実用化を目指して、MEMS技術を用いたカロリーメータの大面積化技術を開発した。高エネルギー分解能X線マイクロカロリーメータの実用化には、現在いくつかの技術的ブレークスルーが求められている。そのうちの一つが三次元的な微細構造を持つX線吸収体のアレイ化技術であり、これを実現するために非常に有効な手法として、多段階フォトリソグラフィと電析を用いた微細構造形成法を早稲田大学理工学部逢坂・本間研究室との共同研究によって確立した。本手法を用いることで、カロリーメータを動作させる極低温でも変形の少ない微細構造をウエハレベルで形成することが可能になり、T字型の断面構造を持ち、大面積の吸収体を基板から8μm程度浮かせて自立させることに成功した。また、同構造体をシリコン基板上にアレイ状に配列するデモンストレーションを行った。また、X線マイクロカロリーメータのアレイ化に要求されるもう一つの課題として、基板フィードスルー配線を実現した。カロリーメータは、ノイズの低減を目的として、配線に超伝導体を用いてTc以下の温度で動作させる。このため、配線材料として、電析スズを用いた。配線はウエハ上にアレイ状50μmφのスルーホールを形成し、スズを充填することで構造的には形成可能だが、この状態ではデバイスとのコンタクトに問題があることが判明した。この問題は、コンタクト層として薄い銅のレイヤーを設けることで解決した。多ピクセル化を前提としたX線マイクロカロリーメータの性能評価では、ホワイトノイズレベルから6keVの入射光子に対して、最高4.5eV程度の分解能を達成できるという見積りが得られている。X線マイクロカロリーメータのイメージング応用のためのアレイ集積化において、従来非常に大きな障壁となっていたのは集積化されたセンサ上への均一なX線吸収体形成技術であった。この問題を解決するため、我々はフォトレジストモールディングによる電析を用いて、X線マイクロカロリーメータのマイクロ構造体上にスズのX線吸収体を均一に形成する方法を開発した。これにより、全工程をウエハレベルプロセスによってX線マイクロカロリーメータを形成することに成功した。本プロセスでは、厚さ200μmのn型シリコン基板上にTES(Transition Edge Sensor)と呼ばれる温度センサ、超伝導配線、熱絶縁構造体を形成した後、基板表面に多層フォトレジストを用いたモールドを形成し、モールド上に電析によってX線吸収体を形成する。その後に表面を研磨することで表面を平坦にし、また、吸収体の厚みを均一にすることができた。また、TESの超伝導転移特性(温度-抵抗特性)を改善するため、チタンゲッタリングを行うことで10-6Pa以上の高真空に到達可能な電子ビーム蒸着装置を用いて、チタン-金の2層膜を形成し、転移温度490mK、転移温度幅6mKという良好な特性を得ることができた。この結果を従来の10-4Pa程度の真空度で蒸着した場合と比較することによって、超伝導薄膜の超伝導転移特性が成膜時の真空度と膜厚に依存することを示している。この結果、より薄い膜でTESを形成できるようになり、熱容量を下げることでカロリーメータの性能を向上することができた。今後は、基板フィードスルー配線技術を用いた3次元配線などによる配線のクロストークやノイズの低減を実現し、X線マイクロカロリーメータのアレイ集積化を行っていく。

配線はウエハ上にアレイ状50μmφのスルーホールを形成し、スズを充填することで構造的には形成可能だが、この状態ではデバイスとのコンタクトに問題があることが判明した。この問題は、コンタクト層として薄い銅のレイヤーを設けることで解決した。多ピクセル化を前提としたX線マイクロカロリーメータの性能評価では、ホワイトノイズレベルから6keVの入射光子に対して、最高4.5eV程度の分解能を達成できるという見積りが得られている。
微細構造制御ミスフィット型層状酸化物の熱電特性改善とSTEM構造解析

Bloch波法によるHAADF STEM像シミュレーションをCa3Co4O9に適用した。実験像との比較により、CaサイトにおけるSr分布状態のを詳細に決定できた。◎ミスフィット酸化物Ca3-xCo4-yMxM'yO9にM,M'としてSr,Tiを添加し試料を作製した。X線回折実験の結果、どの試料もミスフィット酸化物相が支配的であり、x,yが大きくなるとわずかに不純物相が生成した。Sr添加による熱電導度の低下と、Ti添加によるゼーベック係数の向上の2つの効果により、2元素同時添加で熱電特性は向上した。◎Co組成を調整したミスフィット酸化物CaCo4+xO9試料を作製した。X線回折実験の結果、どの試料もミスフィット酸化物相が支配的であり、xが大きくなるとわずかに不純物相が生成した。透過型電子顕微鏡観察の結果、xが増加するとミスフィット酸化物相には多くの面欠陥が観察された。熱電特性はxの増加とともに増加したが、不純物層が生成すると低下した。◎n=4構造をもつミスフィット酸化物Ca2Bi2Co2y試料を作製した。粉末X線回折実験により、試料はミスフィット酸化物相が支配的であることがわかった。粉末を単軸加圧成形後、焼結した試料に対するX線回折実験により、加圧方向と結晶c軸がそろった配向を示した。熱電特性の測定の結果、n=3構造に比べ、ゼーベック係数はかなり増加したが、電気抵抗が増加し、性能指数は低下した。◎Bloch波法によるSTEM像シミュレーションのプログラムを完成させ、ミスフィット型層状酸化物に対するHAADF STEM像を計算した。観察条件である対物レンズデフォーカスと電子銃サイズを実験像から決定できた。それらの結果を用いて、各サイトにおける不純物の量を定量的に決定することができた。◎Co組成を調整したミスフィット型層状酸化物Ca3Co4+xO9試料を作製した。熱電性能測定の結果、xの増加とともに熱電特性は向上し、あるxの値をこえると低下した。◎X線回折測定から、xとともにCoO2層が増加し、あるxの値をこえるとCo化合物が析出した。熱電特性のx依存性との比較により、面欠陥の存在により熱電特性が向上し、Co化合物の析出により熱電特性が低下することが分かった。TEM、STEM実験よりxの大きな試料において、面欠陥が観察できた。◎n=4構造を持つミスフィット型層状酸化物Ca2Bi2Co2OyにSrを添加し、Ca2-xSrxBi2Co2Oy組成の試料を作製した。x=0の試料はn=3構造の試料に比べ、ゼーベック係数は増加したが、電気伝導度が低下し、無次元性能指数は低下した。xの増加とともにゼーベック係数は減少したが、電気伝導度が増加し、高いxのときn=3構造の無次元性能指数より大きな値を実現できた。n=3構造を持つミスフィット型層状酸化物の試料作製、熱電特性の測定に関しては順調である。面欠陥の導入により熱電特性が向上することを明らかにした。STEMによる構造解析については進行中である。n=4構造を持つミスフィット型層状酸化物の試料作製、熱電特性の測定に関しては順調である。ドーパントの添加で、熱電特性の向上が見られることを明らかにした。X線回折、STEM測定を行ったが、構造解析については進行中である。◎Co組成を調整し、同時にSrを添加したミスフィット型層状酸化物Ca3-xSrxCo4+yO3試料を作製した。CoO2層の二重構造導入と同時にSrのCa置換による熱電特性の向上を狙った。x, yの増加により、熱電特性は大きく向上した。◎上述の試料のX線回折実験の結果、xの増加とともにCoO2層の割合が増加し、STEM観察の結果、CoO2層が二重に存在する領域を確認できた。CoO2層の二重構造が熱電特性の向上に寄与することが示唆される。◎4面構造岩塩層をもつCaBiCoOyにSrを添加し、Ca1-xSrxBiCoOy組成の試料を作製した。また、様々な温度で焼結を行い、各組成の試料に対して最適焼結温度を決定した。最適焼結温度により作製した試料において、xの増加とともにゼーベック係数は減少したが、電気伝導度が増加し、無次元性能指数ZTが増加した。x>0.5のときCa3Co4O9のZTより大きな値を実現できた。◎4面構造岩塩層をもつCa1-xSrxBiCoOyのSTEM観察を行い、4面構造の存在を確認できた。◎4面構造岩塩層を持つミスフィット酸化物の組成は一般にCaBiCoOyで表視されるが、ミスフィット率を考慮するとBi2Ca2Co1.69Oy、さらに原子欠損を考慮するとBi1.74Ca2Co1.82Oyと報告されている。それぞれの熱電特性を測定した結果、欠損を考慮した組成が最も良好であった。CaをSrに置換した組成の熱電特性も、欠損を考慮した組成で最も良好であった。◎4面構造岩塩層を持つミスフィット酸化物Ca1-xSrxBiCoOyにおいて、x=0の時、融点が比較的低く、x=1の時、融点は高くなるため、xによって最適焼結温度が異なる。各組成の最適

焼結温度を明らかにし、その温度での焼結により熱電特性の改善が可能となった。Bloch波法によるHAADF STEM像シミュレーションをCa3Co4O9に適用した。実験像との比較により、CaサイトにおけるSr分布状態のを詳細に決定できた。n=3、n=4構造を持つミスフィット型層状酸化物の熱電特性の組成依存性、X線回折実験による相の同定、TEM、STEMによる相観察については、成果を出したと考えられる。今後はX線回折の定量的構造解析、TEM、STEMによる構造解析に力を入れていきたい。金属物性n=3構造をもつミスフィット酸化物の試料作製、熱電特性の測定に関してはかなり進んだが、n=4構造をもつ試料に関しては進行中である。今後はn=4構造に添加物を入れて研究を行う。n=3、n=4構造をもつミスフィット酸化物のSTEM実験測定に力を入れ、原子配列、添加元素の占有位置、Co価数、電子状態等を明らかにしていく。さらにシミュレーションとの比較により定量的構造解析を行っていく。
量子カオス的多粒子系における非平衡特性

平成23年度において、我々は、前年度に引き続き、非平衡現象である粒子の流れを作るメカニズムの一つで、カオスなどの力学系の立場からも興味ある研究対象であると考えられている、ある有限領域から粒子が漏れ出てくることにより作られる流れの振る舞い(エスケープ現象)について、量子力学的なモデルを用いて考察を進めた。考察されたモデルの1つは、磁束の通り抜けたループ内にある粒子の導線を通した外部へのエスケープである。このモデルは前年度から考察しているものであるが、平成23年度にはさらにこの系の粒子エスケープにおけるクーロン型ポテンシャルの効果を数値的に解析した。また、導線をネットワーク的に結びつけた量子系のエスケープに対する別のモデルとして、ある1次元有限領域に閉じ込められていた粒子が、その有限領域の端に結びつけられた多くの導線を通してエスケープする振る舞いについても解析した。特に、そのような系において、元の有限領域に粒子が残っている確率の減衰の振る舞いや、粒子が有限領域から出て行く速度が、有限領域に結びつけられた導線の数にどのように依存するかについて調べた。量子エスケープ現象以外の研究として、系に結びつけられた複数の粒子浴の化学ポテンシャルの違いによって駆動される量子力学的な粒子の流れについても考察している。ここで、粒子の流れは、ある粒子浴から出た粒子が系で散乱されそれが再び粒子浴に吸収される量子散乱状態を用いて記述される。このような状況において、特に系の状態が定常なとき、電位や熱流のプローブを記述する非線形方程式が唯一の解をもつための条件を考察し、そのような解が逐次的に計算できることを示した。今年度は、2年間で実行されることが計画されている本研究の最初の半年に当たる。そこで、まずこれから本研究において考察する非平衡モデルと、その解析に適切な理論的手法の選定を行った。予備的な考察として、1次元1電子系の輸送モデルから始め、さらにそのような1次元系を組み合わせたネットワークモデル系の具体的な計算およびその外場や初期エネルギー依存性などの考察を進めた。これらの考察に用いる解析手法としては、量子散乱理論的アプローチを主に用いている。また、それらに加えて、2電子系モデルの数値計算を行い、その輸送現象の振る舞いに現れる粒子間相互作用の効果などの計算と考察を進め、また、それらの計算を通して量子力学的輸送現象の数値計算に必要な様々な方法の長所や短所などについて比較検討を行った。また、そのような量子力学的な輸送現象とは別に、現象をより微視的に観察していくにつれてより重要になっていくと期待される様々な揺らぎの効果が、輸送現象の熱力学的な考え方とどのように両立していくべきかということを、確率過程を用いたアプローチを用いて考察した。これらの内容については、関西学院大学で開かれた研究会「第5回生体分子システムの物理科学研究センター研究会」およびバングラデシュのダッカ大学で開かれた国際会議「International Conference on Recent Advances in Physics 2010」にて発表された。この1年間、我々は、物質が流れを作るメカニズム、特に、ある有限領域から粒子が漏れ出てくることにより作られる流れの振る舞い、すなわちエスケープ現象に注目して研究を進めてきた。エスケープ現象は、粒子の流れを伴う非平衡現象として、量子性やカオス性などの力学的特性が流れにどのように反映されるかといった観点から興味深い研究対象となっている。そのようなエスケープの量子力学的モデルとして、我々は、磁束の通り抜けた1次元的なループを考え、初期時刻においてこのループに閉じ込められていた電子が、その後このループに接続された導線を通してエスケープしていくモデルについて考察した。この系を量子散乱理論的な手法を用いて解析することにより、我々は、初期時刻においてループ内に閉じ込められていた電子のうちで時刻tにおいてもこの領域に残っている割合P(t)を計算し、この量P(t)の時間的振る舞いが磁束の値に強く依存すること、また量P(t)が長時間経つと冪的に減衰することなどを見いだした。他の系として、我々は、半無限1次元空間における量子力学的な2粒子系のエスケープの考察も進め、粒子の有限領域からのエスケープの振る舞いが粒子の統計性の違いによって根本的に異なることを見いだした。また、これらの2電子がクーロン的な相互作用する場合について数値的に解析し、P(t)の時間依存性に指数関数的減衰が現れることを示した。我々のクーロン相互作用する2粒子系は、それが有限領域に閉じ込められている場合にカオス的に振る舞うと考えられており、その意味で本研究の主題に沿った研究であると考えられる。

量子エスケープ現象以外の研究として、系に結びつけられた複数の粒子浴の化学ポテンシャルの違いによって駆動される量子力学的な粒子の流れについても考察している。ここで、粒子の流れは、ある粒子浴から出た粒子が系で散乱されそれが再び粒子浴に吸収される量子散乱状態を用いて記述される。このような状況において、特に系の状態が定常なとき、電位や熱流のプローブを記述する非線形方程式が唯一の解をもつための条件を考察し、そのような解が逐次的に計算できることを示した。
母体末梢血中の胎児有核細胞を用いた新しい出生前診断法の開発

本研究は、母体末梢血中胎児有核細胞を用いた新しい出生前診断法の開発を行うことを目的とし、その結果、以下の事項が明らかとなった。1.正常妊娠・分娩後においては母体末梢血中胎児有核細胞は経過とともに減少し、分娩後3カ月で母体有核細胞の1/100,000未満の量となり同定不可能となる。2.妊娠・分娩時に帝王切開術施行などにより胎児から母体循環内への多量の血液流入があった症例においても、分娩直後は相当量母体末梢血中に胎児有核細胞は存在するものの、その後は急速に減少し正常妊娠・分娩後と同様に分娩後3カ月で母体有核細胞の1/100,000未満の量となり同定不可能となる。3.母体末梢血中胎児有核細胞を用いた胎児性別診断は可能である。しかしながら、同時に、胎児有核細胞を有効に分離・濃縮することができるか否かが本診断法確立の鍵である。一連の研究成果により、母体末梢血中胎児有核細胞を用いた新しい出生前診断法確立の可能性は非常に高くなったと考えている。ただし、胎児有核細胞を分離・濃縮するためのFACSの条件設定等、我々の用いた方法には改善の余地も多く、より精度を高め臨床応用可能な診断法とすべく、今後研究を続けていきたいと考えている。本研究は、1.正常分娩後における母体末梢血中胎児有核細胞の存在比率とその経時的変化、2.妊娠・分娩時に帝王切開術施行などにより胎児から母体循環内への多量の血液流入があった症例におけるこれらの細胞の存在比率とその経時的変化、の2点の基礎的事項について明らかにしたうえで、3.これらの細胞を用いた新しい出生前診断法の開発を行うことを目的とした。平成6年度の研究の結果、「研究目的」1については、Polymerase chain reaction(PCR)およびfluorescence in situ hybridization(FISH)を用いた分析により、正常妊娠・分娩後においては母体末梢血中胎児有核細胞は経過とともに減少し、分娩後3カ月で母体有核細胞の1/(100,000)未満の量となり同定不可能となることをはじめてあきらかにした。一方2については、妊娠・分娩時に帝王切開術施行などにより胎児から母体循環内への多量の血液流入があった症例においても、分娩直後は相当量母体末梢血中に胎児有核細胞は存在するものの、その後は急速に減少し正常妊娠・分娩後と同様に分娩後3カ月で母体有核細胞の1/(100,000)未満の量となり同定不可能となることが証明された。以上より、第2子以降も本診断法が利用可能であることを国内外を通じてはじめてあきらかにすることができた。さらに3については、まずFISHを用いた胎児細胞の同定による胎児性別の非侵襲的出生前診断の研究を行い、その結果性別診断は可能であるとの結論が得られた。以上のように、当該年度は概ね当初の計画どおりに進行することができた。当該年度の研究は、昨年度に明らかにした、妊娠中の母体末梢血中に生理的に存在する胎児有核細胞の存在比率をはじめとする基礎的事項、ならびにfluorescence in situ hybridization(FISH)を用いることで母体末梢血中胎児有核細胞から胎児の性別診断が可能であることを示す研究結果をもとに、それらの細胞を用いた新しい出生前診断法の開発を行うことを目的とした。昨年度までに我々が行ってきた一連の研究成果から、胎児有核細胞を有効に分離・濃縮することができるか否かが本診断法確立の鍵であると考えられた。そこで、検体は妊娠初期の母体末梢血とし、fluorescence-activated cell sorter(FACS)を用いて、妊娠初期に特に母体末梢血中に出現する有核赤血球の分離を行った。そして、分離した有核赤血球中からFISHを用いてY染色体特異的DNAの検出を行うことで、胎児の性別診断が可能であるかを検討した。その結果、まず第一にこの方法で有核赤血球がある程度選択されて回収できることが、形態学的にも証明できた。そして、男児妊娠中の妊婦の場合には、それらの細胞の核内にY染色体特異的塩基配列が存在することをFISHにて明瞭に示すことができた。

以上より、FACSを用いて母体末梢血中胎児有核細胞を有効に分離・濃縮できる可能性が示唆された。ただし、そのFACSの条件設定等には改善の余地が多く、より精度を高め臨床応用可能な診断法とすべく、今後研究を続けていきたいと考えている。以上のように、当該年度は概ね当初の計画どおりに進行することができた。
進化型計算アルゴリズムに基づく多目的意思決定支援システムの開発

本年度は,多目的意思決定支援システムの全体構成について機能設計を行うとともに,最も重要な機能(サブシステム)である多目的最適化問題のパレート最適解集合の生成に焦点を当てて,(a)パレート最適解集合を直接的・効率的に生成する遺伝的アルゴリズム(GA)の構成法,および(b)多目的スケジューリング問題に対する事例を通じて,GAによるパレート最適解集合の生成法の評価,に関する研究・開発を行った.具体的には,(a)に関して,まず,GAなどの進化型計算アルゴリズムによる多目的最適化問題へのアプローチについて,従来より提案されている手法を調査するとともに,その長短所を整理した.次に,これらの手法の調書を組み合わせる形で,GAに基づくパレート最適解集合の生成法を新たに構成した.さらに,(b)に関しては,プラスティック成形工程における多目的スケジューリング問題を例題として取り上げ,多目的意思決定を支援するためのプロトタイプを実現し,(a)の手法の効果および問題点について検討した.このプロトタイプを用いた計算機実験より,・提案手法によって,多様なパレート最適解(スケジュール)を直接的に求めることが可能であること,・多目的意思決定を支援するという観点から,パレート最適解集合を提示することが有効であること,が確認された.さらに,これらの結果に加え,より効果的な支援を実現するための課題として,○対話的な「人為選択」等を有効に機能させることによって,より意思決定者の選好が反映されたパレート最適解集合を求める必要があること,が指摘された.本年度は,多目的意思決定支援システムの全体構成について機能設計を行うとともに,最も重要な機能(サブシステム)である多目的最適化問題のパレート最適解集合の生成に焦点を当てて,(a)パレート最適解集合を直接的・効率的に生成する遺伝的アルゴリズム(GA)の構成法,および(b)多目的スケジューリング問題に対する事例を通じて,GAによるパレート最適解集合の生成法の評価,に関する研究・開発を行った.具体的には,(a)に関して,まず,GAなどの進化型計算アルゴリズムによる多目的最適化問題へのアプローチについて,従来より提案されている手法を調査するとともに,その長短所を整理した.次に,これらの手法の調書を組み合わせる形で,GAに基づくパレート最適解集合の生成法を新たに構成した.さらに,(b)に関しては,プラスティック成形工程における多目的スケジューリング問題を例題として取り上げ,多目的意思決定を支援するためのプロトタイプを実現し,(a)の手法の効果および問題点について検討した.このプロトタイプを用いた計算機実験より,・提案手法によって,多様なパレート最適解(スケジュール)を直接的に求めることが可能であること,・多目的意思決定を支援するという観点から,パレート最適解集合を提示することが有効であること,が確認された.さらに,これらの結果に加え,より効果的な支援を実現するための課題として,○対話的な「人為選択」等を有効に機能させることによって,より意思決定者の選好が反映されたパレート最適解集合を求める必要があること,が指摘された.