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【新春特集】 次世代ワイヤレスの最新動向
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産業機械用非接触給電システム
Inductive Power Supply System for Industrial Machinery
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髙橋俊輔(昭和飛行機工業(株) 特殊車輌総括部 EVP事業室 技師長)
非接触給電システムとして実用域に達している電磁誘導式を取り上げ,従来の電気自動車用非接触充電システムの事例と技術的な課題を抽出,それらを解決するべく開発されたIPSと呼ばれる非接触充電システムの開発内容を述べる。開発された技術の応用として産業機械用途に使われる事例を示すとともに,今後の展望について述べる。
【目次】
1. 非接触充電システムとは
2. 電気自動車用非接触式充電装置の事例と技術的な課題
3. 電気自動車用非接触充電システムの開発内容
3.1 システム構成
3.2 コイル形状
3.3 リッツケーブル
3.4 通信システム
3.5 試験結果
3.6 車両用充電システムへの展開
4. 産業機械用非接触充電システムへの応用
5. 課題と今後の展望
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家庭用非接触給電
Non-contact Feeding Power for Home Use
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北村浩康(パナソニック電工(株) 電器R&Dセンター 技師)
安倍秀明(パナソニック電工(株) 電器R&Dセンター 参事)
非接触給電技術は絶縁物を介して電力を伝送する技術で,家庭用としてはすでに歯ブラシ,シェーバー,通信機器,電話の子機用などの充電用として実用化されている。最近では携帯電話,デジタルカメラ用などでも搭載を検討,発売されており,今後さらに搭載アプリケーションが増えてくると思われる。本稿では当社の歯ブラシ,シェーバーなどのすでに実用化している技術を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 非接触給電システム
3. 歯ブラシ用非接触充電
4. シェーバー用非接触充電
5. シェーバー洗浄器用誘導加熱回路
6. 平面コイルを用いた非接触充電
7. おわりに
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医療用埋め込み型人工心臓駆動システム
Implantable Artificial Heart Driving System
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松木英敏(東北大学 大学院 医工学研究科 医工学専攻 教授)
電磁誘導の原理に基づく非接触エネルギー伝送方式を埋め込み式の電磁型人工心臓駆動システムに応用した例について紹介する。伝送距離は10cm程度であるが,効率を最大にする最適負荷条件ならびに負荷が変動した場合の受電側の電圧変動を考慮した設計例について示すとともに,総合効率93%で40W近い電力を伝送できるシステムを動物実験で実証した結果について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 電磁誘導方式による非接触電力伝送
3. 埋め込み型人工心臓駆動システム
4. おわりに
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人体通信技術
Technology of the Human Body Communication
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根日屋英之((株)アンプレット 代表取締役;東京電機大学 工学部 電子工学科 講師)
人体を伝送媒体として通信を行う人体通信に注目が集まっている。人体通信はセキュリティー性が高く,送信電力が少ないことが特徴である。また,人体通信の通信機器は,筋電位や心電情報などの生体情報センシング機器の電極や回路と構成が似ていることから,人体通信機器を用いた生体情報の取得が提案され,遠隔医療やヘルスケアへの応用が期待されている。
【目次】
1. はじめに
2. 人体通信の歴史
3. 人体通信の分類
3.1 利用シーンによる分類
3.2 通信方式による分類
4. 電極構造
5. 人体通信の規格
6. 人体通信の医療応用
7. おわりに
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ワイヤレスロボティクス
Wireless Robotics
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上羽正純((株)国際電気通信基礎技術研究所 波動工学研究所 所長)
萩田紀博((株)国際電気通信基礎技術研究所 知能ロボティクス研究所 所長)
携帯電話に代表されるワイヤレスネットワーク技術とネットワークロボット技術が融合し,ワイヤレスロボティクスと呼ぶ,新しい技術分野が注目されている。ここでは,ネットワークロボット技術,電波利用の高度化技術に関して,国内外の状況を踏まえて,この分野がめざす将来イメージ,利用シーンなどについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ワイヤレスロボティクスの必要性
3. ワイヤレスロボティクスに関する電波利用高度化の将来像
3.1 電波利用高度化に向けた総務省施策
3.2 関連する国際標準化動向
3.3 ネットワークロボットに関する海外動向
4. ワイヤレスロボティクスの将来イメージ・利用シーン
5. おわりに
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Material Report
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R&D
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カーボンナノウォールの構造とリチウムイオン二次電池負極特性
Structure of Carbon Nanowalls and their Properties as Negative Electrodes for Lithium Ion Battery
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橘 勝(横浜市立大学 大学院 生命ナノシステム科学研究科 ナノシステム科学専攻 教授)
棚池修((独)産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門 エネルギー貯蔵材料研究グループ 研究員)
カーボンナノウォール(CNW)は,完全性の高い数十nmの均一なグラファイト結晶子から構成されている。この構造は,これまでに報告されているさまざまなグラファイト系カーボンとも異なりたいへん興味深い。最近CNWが,リチウムイオン二次電池の負極活物質として,高速の充放電特性を示すことが観測された。本稿では,CNWの構造上の特徴,およびそのリチウムイオン二次電池負極特性について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. カーボンナノウォール
2.1 生成
2.2 構造
2.2.1 ラマン分光
2.2.2 TEM
2.2.3 光電子分光
3. CNWのリチウムイオン二次電池負極特性
3.1 電極特性
3.2 定電流リチウム挿入脱離とそのアニール処理効果
3.3 ハイレート特性
4. おわりに
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希土類酸化物薄膜の将来展望
Future Perspective on Rare-earth Oxide Thin Films
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宮崎秀俊(分子科学研究所 極端紫外光研究施設 IMSフェロー)
木村真一(分子科学研究所 極端紫外光研究施設 准教授)
希土類酸化物薄膜を用いた強磁性半導体は,機能性に関する高いポテンシャルから,今後,次世代スピントロニクスデバイス材料として期待されている。本稿では,これまでにわれわれが行った希土類強磁性酸化物EuO薄膜における研究成果を報告するとともに,将来展望について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 希土類酸化物薄膜EuOの作製と磁気特性の評価
2.1 EuO単結晶薄膜の作製方法
2.2 EuO単結晶薄膜の磁気特性
3. 希土類酸化物薄膜EuOの電子状態観測
3.1 3次元角度光電子分光法の測定原理
3.2 EuO単結晶薄膜の電子状態観察
4. 希土類酸化物の機能性向上のために
5. おわりに
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連載 人間×環境×マテリアル―ヒューマンアダプティブ・マテリアルの開拓(1)
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連載にあたって
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松本章一(大阪市立大学 大学院 工学研究科 教授;マテリアル重点研究・工学研究科 マテリアル系研究機構 代表)
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高機能・高性能高分子材料:分解性ポリマーから耐熱性ポリマーまで
Functional and High Performance Polymer Materials: From Degradable Polymers to Heat-Resistance Polymers
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松本章一(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 教授)
ラジカル重合に一般に用いられる汎用ビニルモノマー以外の物質を新たなモノマー原料とすることで,新しい機能や性能をもつポリマーを合成することができる。たとえば,ジエンモノマーを酸素や二酸化硫黄と共重合すると,分解性ポリマーを容易に設計することができ,従来型の分解性高分子材料と異なる用途展開が期待される。本稿では,われわれが取り組んできたラジカル交互共重合を利用した高性能・高機能性高分子材料の開発に対する考え方と事例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
1.1 ラジカル重合による高分子構造の制御
1.2 新しいラジカル交互重合系の開発
2. 分解性ポリマーの設計
2.1 ポリペルオキシドの合成
2.2 ポリペルオキシドの分解制御
2.3 ポリペルオキシドの機能化
2.4 分解性ポリマーゲルの合成
2.5 DDSへの応用
2.6 易解体性接着分野への応用
3. 分解性ポリマーから耐熱性ポリマーへ
3.1 ポリスルホン
3.2 ポリマレイミド
4. おわりに
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新・進化論:ホモ・サピエンスと知能機械とのインタラクション(1)
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ヒトは進化する―知能機械とのインタラクションによるホモ・サピエンスの能力拡張―
Extending Human Motor Capabilities through Interaction with Intelligent Machines
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谷口和弘(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 特任研究員)
西川敦(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 准教授)
小林英津子(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 准教授)
佐久間一郎(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 教授)
宮崎文夫(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 教授)
ヒトは知能機械とのインタラクションを通して能力の拡張を図っている。この知能機械とのインタラクションによる能力の拡張はヒトの進化の新しいあり方ととらえることができる。本稿は,ヒトの進化(能力拡張)に役立つ「ヒトと知能機械とのインタラクション」をゼロ型,無限大型,ガンマ型,デルタ型,ラムダ型に分類し解説する。
【目次】
1. はじめに
2. インタラクションの分類
3. ヒトと知能機械とのインタラクションの型
3.1 ゼロ型(0型)インタラクション:ヒトと知能機械の協調・競合(カテゴリー2)
3.2 ガンマ型(Γ型)・デルタ(Δ型)インタラクション:ヒトと知能機械との一体化(カテゴリー3)
3.3 ラムダ型(Λ型)インタラクション:ヒトの理解による知能機械の能力拡張(カテゴリー1)
3.4 無限大型(∞型)インタラクション:知能機械を介したヒトとヒトとのコミュニケーション(カテゴリー2)
4. インタラクションの研究応用レベルによる分類
5. おわりに
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Market data
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二次電池の市場動向
Market Trend on Secondary Battery
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【目次】
1. 電池の種類
2. 種類別概要
2.1 ニカド電池
2.2 ニッケル水素電池
2.3 リチウムイオン電池
2.4 鉛蓄電池
3. 市場規模
4. 業界動向
4.1 環境対応
4.2 自動車用二次電池の開発動向
5. 企業動向
(1) 三洋電機
(2) パナソニック
(3) 日立製作所/日立ビークルエナジー
(4) ジーエス・ユアサコーポレーション
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産業機械用非接触給電システム
Inductive Power Supply System for Industrial Machinery
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髙橋俊輔(昭和飛行機工業(株) 特殊車輌総括部 EVP事業室 技師長)
非接触給電システムとして実用域に達している電磁誘導式を取り上げ,従来の電気自動車用非接触充電システムの事例と技術的な課題を抽出,それらを解決するべく開発されたIPSと呼ばれる非接触充電システムの開発内容を述べる。開発された技術の応用として産業機械用途に使われる事例を示すとともに,今後の展望について述べる。
【目次】
1. 非接触充電システムとは
2. 電気自動車用非接触式充電装置の事例と技術的な課題
3. 電気自動車用非接触充電システムの開発内容
3.1 システム構成
3.2 コイル形状
3.3 リッツケーブル
3.4 通信システム
3.5 試験結果
3.6 車両用充電システムへの展開
4. 産業機械用非接触充電システムへの応用
5. 課題と今後の展望
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家庭用非接触給電
Non-contact Feeding Power for Home Use
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北村浩康(パナソニック電工(株) 電器R&Dセンター 技師)
安倍秀明(パナソニック電工(株) 電器R&Dセンター 参事)
非接触給電技術は絶縁物を介して電力を伝送する技術で,家庭用としてはすでに歯ブラシ,シェーバー,通信機器,電話の子機用などの充電用として実用化されている。最近では携帯電話,デジタルカメラ用などでも搭載を検討,発売されており,今後さらに搭載アプリケーションが増えてくると思われる。本稿では当社の歯ブラシ,シェーバーなどのすでに実用化している技術を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 非接触給電システム
3. 歯ブラシ用非接触充電
4. シェーバー用非接触充電
5. シェーバー洗浄器用誘導加熱回路
6. 平面コイルを用いた非接触充電
7. おわりに
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医療用埋め込み型人工心臓駆動システム
Implantable Artificial Heart Driving System
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松木英敏(東北大学 大学院 医工学研究科 医工学専攻 教授)
電磁誘導の原理に基づく非接触エネルギー伝送方式を埋め込み式の電磁型人工心臓駆動システムに応用した例について紹介する。伝送距離は10cm程度であるが,効率を最大にする最適負荷条件ならびに負荷が変動した場合の受電側の電圧変動を考慮した設計例について示すとともに,総合効率93%で40W近い電力を伝送できるシステムを動物実験で実証した結果について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 電磁誘導方式による非接触電力伝送
3. 埋め込み型人工心臓駆動システム
4. おわりに
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人体通信技術
Technology of the Human Body Communication
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根日屋英之((株)アンプレット 代表取締役;東京電機大学 工学部 電子工学科 講師)
人体を伝送媒体として通信を行う人体通信に注目が集まっている。人体通信はセキュリティー性が高く,送信電力が少ないことが特徴である。また,人体通信の通信機器は,筋電位や心電情報などの生体情報センシング機器の電極や回路と構成が似ていることから,人体通信機器を用いた生体情報の取得が提案され,遠隔医療やヘルスケアへの応用が期待されている。
【目次】
1. はじめに
2. 人体通信の歴史
3. 人体通信の分類
3.1 利用シーンによる分類
3.2 通信方式による分類
4. 電極構造
5. 人体通信の規格
6. 人体通信の医療応用
7. おわりに
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ワイヤレスロボティクス
Wireless Robotics
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上羽正純((株)国際電気通信基礎技術研究所 波動工学研究所 所長)
萩田紀博((株)国際電気通信基礎技術研究所 知能ロボティクス研究所 所長)
携帯電話に代表されるワイヤレスネットワーク技術とネットワークロボット技術が融合し,ワイヤレスロボティクスと呼ぶ,新しい技術分野が注目されている。ここでは,ネットワークロボット技術,電波利用の高度化技術に関して,国内外の状況を踏まえて,この分野がめざす将来イメージ,利用シーンなどについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ワイヤレスロボティクスの必要性
3. ワイヤレスロボティクスに関する電波利用高度化の将来像
3.1 電波利用高度化に向けた総務省施策
3.2 関連する国際標準化動向
3.3 ネットワークロボットに関する海外動向
4. ワイヤレスロボティクスの将来イメージ・利用シーン
5. おわりに
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Material Report
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R&D
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カーボンナノウォールの構造とリチウムイオン二次電池負極特性
Structure of Carbon Nanowalls and their Properties as Negative Electrodes for Lithium Ion Battery
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橘 勝(横浜市立大学 大学院 生命ナノシステム科学研究科 ナノシステム科学専攻 教授)
棚池修((独)産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門 エネルギー貯蔵材料研究グループ 研究員)
カーボンナノウォール(CNW)は,完全性の高い数十nmの均一なグラファイト結晶子から構成されている。この構造は,これまでに報告されているさまざまなグラファイト系カーボンとも異なりたいへん興味深い。最近CNWが,リチウムイオン二次電池の負極活物質として,高速の充放電特性を示すことが観測された。本稿では,CNWの構造上の特徴,およびそのリチウムイオン二次電池負極特性について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. カーボンナノウォール
2.1 生成
2.2 構造
2.2.1 ラマン分光
2.2.2 TEM
2.2.3 光電子分光
3. CNWのリチウムイオン二次電池負極特性
3.1 電極特性
3.2 定電流リチウム挿入脱離とそのアニール処理効果
3.3 ハイレート特性
4. おわりに
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希土類酸化物薄膜の将来展望
Future Perspective on Rare-earth Oxide Thin Films
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宮崎秀俊(分子科学研究所 極端紫外光研究施設 IMSフェロー)
木村真一(分子科学研究所 極端紫外光研究施設 准教授)
希土類酸化物薄膜を用いた強磁性半導体は,機能性に関する高いポテンシャルから,今後,次世代スピントロニクスデバイス材料として期待されている。本稿では,これまでにわれわれが行った希土類強磁性酸化物EuO薄膜における研究成果を報告するとともに,将来展望について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 希土類酸化物薄膜EuOの作製と磁気特性の評価
2.1 EuO単結晶薄膜の作製方法
2.2 EuO単結晶薄膜の磁気特性
3. 希土類酸化物薄膜EuOの電子状態観測
3.1 3次元角度光電子分光法の測定原理
3.2 EuO単結晶薄膜の電子状態観察
4. 希土類酸化物の機能性向上のために
5. おわりに
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連載 人間×環境×マテリアル―ヒューマンアダプティブ・マテリアルの開拓(1)
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連載にあたって
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松本章一(大阪市立大学 大学院 工学研究科 教授;マテリアル重点研究・工学研究科 マテリアル系研究機構 代表)
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高機能・高性能高分子材料:分解性ポリマーから耐熱性ポリマーまで
Functional and High Performance Polymer Materials: From Degradable Polymers to Heat-Resistance Polymers
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松本章一(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 教授)
ラジカル重合に一般に用いられる汎用ビニルモノマー以外の物質を新たなモノマー原料とすることで,新しい機能や性能をもつポリマーを合成することができる。たとえば,ジエンモノマーを酸素や二酸化硫黄と共重合すると,分解性ポリマーを容易に設計することができ,従来型の分解性高分子材料と異なる用途展開が期待される。本稿では,われわれが取り組んできたラジカル交互共重合を利用した高性能・高機能性高分子材料の開発に対する考え方と事例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
1.1 ラジカル重合による高分子構造の制御
1.2 新しいラジカル交互重合系の開発
2. 分解性ポリマーの設計
2.1 ポリペルオキシドの合成
2.2 ポリペルオキシドの分解制御
2.3 ポリペルオキシドの機能化
2.4 分解性ポリマーゲルの合成
2.5 DDSへの応用
2.6 易解体性接着分野への応用
3. 分解性ポリマーから耐熱性ポリマーへ
3.1 ポリスルホン
3.2 ポリマレイミド
4. おわりに
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新・進化論:ホモ・サピエンスと知能機械とのインタラクション(1)
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ヒトは進化する―知能機械とのインタラクションによるホモ・サピエンスの能力拡張―
Extending Human Motor Capabilities through Interaction with Intelligent Machines
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谷口和弘(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 特任研究員)
西川敦(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 准教授)
小林英津子(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 准教授)
佐久間一郎(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 教授)
宮崎文夫(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 教授)
ヒトは知能機械とのインタラクションを通して能力の拡張を図っている。この知能機械とのインタラクションによる能力の拡張はヒトの進化の新しいあり方ととらえることができる。本稿は,ヒトの進化(能力拡張)に役立つ「ヒトと知能機械とのインタラクション」をゼロ型,無限大型,ガンマ型,デルタ型,ラムダ型に分類し解説する。
【目次】
1. はじめに
2. インタラクションの分類
3. ヒトと知能機械とのインタラクションの型
3.1 ゼロ型(0型)インタラクション:ヒトと知能機械の協調・競合(カテゴリー2)
3.2 ガンマ型(Γ型)・デルタ(Δ型)インタラクション:ヒトと知能機械との一体化(カテゴリー3)
3.3 ラムダ型(Λ型)インタラクション:ヒトの理解による知能機械の能力拡張(カテゴリー1)
3.4 無限大型(∞型)インタラクション:知能機械を介したヒトとヒトとのコミュニケーション(カテゴリー2)
4. インタラクションの研究応用レベルによる分類
5. おわりに
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Market data
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二次電池の市場動向
Market Trend on Secondary Battery
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【目次】
1. 電池の種類
2. 種類別概要
2.1 ニカド電池
2.2 ニッケル水素電池
2.3 リチウムイオン電池
2.4 鉛蓄電池
3. 市場規模
4. 業界動向
4.1 環境対応
4.2 自動車用二次電池の開発動向
5. 企業動向
(1) 三洋電機
(2) パナソニック
(3) 日立製作所/日立ビークルエナジー
(4) ジーエス・ユアサコーポレーション
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