hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極性結合へのラジカル環化、含窒素複素環合成の新手法

本研究では、含窒素複素環構築に利用可能な力量ある新しいラジカル環化反応の開発を目的とした。すなわち、攻撃するラジカル種と攻撃される不飽和結合がともに極性を有する場合、極性効果による加速化が起こるとする作業仮説をたて、「極性支配型ラジカル環化反応」を創出するために実験並びに計算化学的研究を推進した。その結果以下に示す成果を見出した。アシルラジカルの分子内イミン結合に対する環化の遷移状態をAb initio MOおよびDFT法により求めることに成功した。その結果、イミン窒素状の非共有電子対とアシルラジカルのカルボニル炭素とのイオン的相互作用を反映した遷移状態が示された。この遷移状態はイミン窒素とアルデヒドとの相互作用に類似した遷移状態であり、本研究の作業仮説である極性支配型ラジカル環化を計算化学的に強く支持するものと言える。この極性支配型の環化反応を、トリブチルスズを用いたアザエンイン類のスタニルカルボニル化反応に適用したところ、α位にスタニルメチレン基を有するラクタム類一段構築に成功した。本反応では、4員環から8員環までのラクタム環の合成が可能であり、適用範囲の広い反応であることを明らかとした。また、アザエンイン類のシリカルボニル化反応も良好に進行し、α位にシリルメチレン基を有するラクタムが効率良く得られることを見出した。以上の様に、アシルラジカル種とイミンの組み合わせにより、極性支配型ラジカル環化反応を達成するとともに、この反応が類例を見ない適用範囲の広い反応であることを明らかにすることができた。この「極性支配型ラジカル反応」の概念はラクタム環合成にとどまらず、広く一般性を持つものに発展していくことが期待される。アシルラジカル種のイミンC=N結合への環化反応を詳細に検討した結果、ラクタム環構築法として極めて有用であり、本初年度において顕著な成果を達成することができた。以下に研究実績を列挙する。(1)各種アザエンインをラジカル反応条件下に一酸化炭素-トリブチルスズヒドリドと反応させたところα-位にスタニルメチレン基を有するラクタム環の簡便構築に成功した。(2)上記ラクタム環構築は4員環ラクタムから8員環ラクタムまで収率良く進行した。このことから、これまでに類例を見ない汎用性かつ一般性を持つラジカル環化反応であることがわかった。(3)環化の位置選択性の制御はエキソ型で完璧であり、エンド型の環化体の生成は見られなかった。(4)生成ラクタムのビニル-スズ結合はパラジウム触媒存在下に芳香族ヨージドとのスチレカップリング反応によりビニル-炭素結合へ良好な収率で変換された。(5)アシルラジカルの発生過程はin situに生成させたビニルラジカルのカルボニル化を活用しており、新しいカルボニル化による含窒素複素環構築の方法論の開発に成功したものといえる。(6)環化の反応機構の解明にab initio法による理論計算を開始した。これまで鍵活性種の構造最適化を終了し、次年度における遷移状態の最適化への準備を整えた。また、これと関連してラジカル種の理論計算の第一人者であるメルボルン大学のC.Schiesser教授のもとに出向き、本研究の進展に資する有意義なディスカッションを行った。本研究ではアシルラジカル種のイミンC=N結合への環化が極性支配型であることを利用し、ラクタム環を中心とする新しい含窒素複素環合成法として確立することを目的としているが、平成13年度には以下に示す成果を新たに見出した。

末端にイミノ基を有するアセチレンに対するシリルカルボニル化反応をトリス(トリメチルシリル)シランをラジカルメディエーターとして検討した。その結果、α位にシリルメチレン基を有するラクタム環の一段構築に成功した。この反応は一般性を持ち4員環から8員環まで問題なく適用出来ることを確認した。一方、末端にアミノ基を有するアセチレンに対しトリブチルスズを用いスタニルカルボニル化反応をラジカル反応条件下に検討し、極性支配型環化が進行するかを検討したところ、窒素上が無置換のラクタム環が得られることを見出した。この事実は鍵活性種であるα,β-不飽和型のアシルラジカルに対して分子内のアミノ基の求核攻撃が起こったものとして合理的に理解される。生成物は飽和型と不飽和型の混合物であったが、その生成経路に関して重水素化試薬を用い反応機構の合理的解釈に資する知見を得た。また、この環化が5、6、7員環のラクタムにおいて一般性を有することを確認したが、イミンの場合と異なり、4員環ラクタムの生成は認められなかった。次に比較のため、末端に水酸基を有するアセチレンによるアシルラジカル種の求核的捕捉反応を調べた。スタニルカルボニル化の結果、期待した水酸基の関与を伴った反応が生起し、ラクトンが生成物として得られた。以上の知見はアシルラジカル種のカルボニル部位が極性基として求核攻撃を受ける可能性を立証するものといえる。一方で、検討した各系はα,β-不飽和型のアシルラジカルを扱っていることから、通常のアシルラジカルの場合との牛較検討することが課題となった。以上、最終年度に向け、重要な複数の成果を得ることが出来た。本研究ではアシルラジカル種のイミン結合への環化が極性支配型であることを利用し、ラクタム環を中心とする新しい含窒素複素環合成法として確立することを目的としているが、最終年度に当たる平成14年度においては以下に示す成果を得た。アシルラジカルの分子内イミン結合に対する環化の遷移状態をAb initio MOおよびDFT法による計算により求めることに成功した。その結果、イミン窒素上の非共有電子対とアシルラジカルのカルボニル炭素とのイオン的相互作用を反映した遷移状態が示された。この遷移状態はイミン窒素とアルデヒドとの相互作用に類似した遷移状態であり、アシルラジカルによる対応する炭素-炭素二重結合への環化の遷移状態とは類似性を持たないことを明らかとした。このことは本研究において作業仮説としてきた極性型環化を計算化学的検討からして強く支持するものといえる。さらに本極性支配型のラジカル環化反応の展開を試みた。アシルラジカルを受容する可能性のある極性結合としてイソシアナートとの5員環環化反応を検討した。その結果、この反応系でも環化が生起し、5員環ラクタムの生成が起こることを見いだした。また、末端にイミノ基を有するアセチレンに対しラジカル開始剤の存在下にチオール、一酸化炭素との反応を試みた。その結果、期待通りα-位にチオメチレン基を有するラクタムが得られた。この反応では5員環から7員環までのラクタム環を合成可能であった。また、固相担持のスズヒドリドやフルオラスタグを持つスズヒドリドについてもアザエンイン類のスタニルカルボニル化が良好に進行した。
水分と熱の発生・輸送現象解明とマイクロチャンネル化による高分子燃料電池の高出力化

セパレータの薄型化しガス流路をマイクロチャンネル構造による電池の高出力密度化,氷点下における電池起動,加圧化による無加湿電池性能の向上を図ると共にメタノール改質装置の性能シミュレーションの開発とシステムを検討した。(1)電池の高出力密度化セパレータの厚みを従来の4mmから0.6mmに薄くし,ガスの流れるチャンネルの深さをガスの圧力損失を考慮し1mmから0.2mmとマイクロチャンネル化した。さらに電池の大きさを従来の10×10cmから10×20cmに大きくしたマイクロチャンネル型電池を組立て性能を測定した結果は従来並みの性能である0.5A/cm^2,0.6Vを得ることが出来た。4セル積層電池の性能を評価した結果,電流密度0.4Vcm^2で2.5Vであった。出力密度に換算すると1.5kW/Lに相当し,内燃機関並の性能を得ることが出来た。さらに10セル積層した電池0.4A/cm^2で5Vの性能を得たご電池を積層することによって電池性能が若干低下している。これは多層化することによりガスの流れるチャンネルの数が増加し,チャンネル内に水分が凝縮することによって,流れが不安定になりガスの編流が起ったと考えられる。(2)氷点下における電池性能氷点下の低温においては,カソードに生成する水分が反応面に凍結し酸素の拡散を阻害するため時間と共に性能は低下する。この傾向は電流密度が高いほど生成する水分量が多くなるので,加速する。しかし-5°C程度であれば電気化学反応に伴って発生する熱により加熱されるので,他の熱源によって加熱する必要がなく自立運転が可能である。(3)加圧化における電池性能電池を低温から起動する場合,湿度が低いため水分の供給が不足し電池性能が低下するが,加圧した場合ではその影響が少なくなり,電流密度0.2A/cm^2までであれば無加湿運転が可能である。(4)メタノール改質装置改質器での熱の供給を燃焼熱を直接利用するオートサーマル方式を検討し水素収率が高くCO濃度を10ppm以下にするガスの供給,温度条件,触媒量を明らかにした。さらに燃料系,空気供給系,熱交換器系,燃料電池,水の回収供給系、電力変換・制御系.より構成したkW級システムを完成した。燃料電池は反応ガスが流れるセパレータと電極・電解質一体成型体(MEA)より構成される。電池セルの薄型により,高出力密度を得るためにはMEAの厚さは0.1mm程度なので,カーボンセパレータの厚さを薄くすることが必要である。又カーボンセパレータを薄くすることはコスト削減にもつながるので,カーボンセパレータの強度を考慮し,極限の厚さに挑戦した。セパレータの厚みを従来の4mmから0.6mmに薄くし,ガスの流れるチャンネルの深さをガスの圧力損失を考慮し1mmから0.2mmとマイクロチャンネル化した。電池性能は従来並みの性能である0.5A/cm^2,0.6Vを得ることが出来た。しかしセパレータの厚さを薄くすると強度が低下するので、ボルトで多層セルを均一に締め付ける必要があり,シール構造をOリングとした。

又ガス流路溝が狭くなるとカソード側で生成する水が凝縮し電極におけるガスの拡散を阻害するため,セパレータを撥水処理し水の排出を促進すると共にカソードガスの湿度を調整することにより最適な条件を明らかにした。特に電池電流密度が高くなるほど水の生成量は増加するので,流入カソードガスの湿度を下げることが有効であることが分かった。この結果を踏まえ4セル積層電池を組立て性能を評価した結果,電流密度0.4A/cm^2で2.5Vであった。出力密度に換算すると1.5kW/Lに相当し,内燃機関並の性能を得ることが出来た。燃料系についてはkWクラスのメタノール改質装置について改質器での熱の供給を燃焼熱を直接利用するオートサーマル方式を検討し水素収率が高くCO濃度を10ppm以下にするガスの供給,温度条件,触媒量を明らかにした。一つの反応器内に水蒸気改質,熱交換器、CO選択酸化器を組み合わせ最適条件を明らかにした。さらにkWクラスのメタノール燃料電池発電装置を組立てた。システムはメタノール供給系,メタノール改質系,空気供給系,熱交換器系,燃料電池,水の回収供給系、電力変換・制御系より構成され,システムとしての課題を明らかにするため試運転を開始した。セパレータの薄型化しガス流路をマイクロチャンネル構造による電池の高出力密度化,氷点下における電池起動,加圧化による無加湿電池性能の向上を図ると共にメタノール改質装置の性能シミュレーションの開発とシステムを検討した。(1)電池の高出力密度化セパレータの厚みを従来の4mmから0.6mmに薄くし,ガスの流れるチャンネルの深さをガスの圧力損失を考慮し1mmから0.2mmとマイクロチャンネル化した。さらに電池の大きさを従来の10×10cmから10×20cmに大きくしたマイクロチャンネル型電池を組立て性能を測定した結果は従来並みの性能である0.5A/cm^2,0.6Vを得ることが出来た。4セル積層電池の性能を評価した結果,電流密度0.4A/cm^2で2.5Vであった。さらに10セル積層した電池0.4A/cm^2で5Vの性能を得た。電池を積層することによって電池性能が若干低下している。これは多層化することによりガスの流れるチャンネルの数が増加し,チャンネル内に水分が凝縮することによって,流れが不安定になりガスの編流が起ったと考えられる。(2)氷点下における電池性能氷点下の低温においては,カソードに生成する水分が反応面に凍結し酸素の拡散を阻害するため時間と共に性能は低下する。この傾向は電流密度が高いほど生成する水分量が多くなるので,加速する。しかし-5°C程度であれば電気化学反応に伴って発生する熱により加熱されるので,他の熱源によって加熱する必要がなく自立運転が可能である。(3)加圧化における電池性能電池を低温から起動する場合,湿度が低いため水分の供給が不足し電池性能が低下するが,加圧した場合ではその影響が少なくなり,電流密度0.2A/cm^2までであれば無加湿運転が可能である。(4)メタノール改質装置改質器での熱の供給を燃焼熱を直接利用するオートサーマル方式を検討し水素収率が高くCO濃度を10ppm以下にするガスの供給,温度条件,触媒量を明らかにした。さらに燃料系,空気供給系,熱交換器系,燃料電池,水の回収供給系、電力変換・制御系より構成したkW級システムを完成した。
アメリカ・拡散対抗制策の起源 ジョンソン政権期における中国核開発への対応を巡って

本年度は採択課題の最終年度であるため、研究の推進に加えて成果の刊行、及び口頭報告にも多くの時間を割いた。成果物は、査読論文二本(『日本台湾学会報』、『社会科学ジャーナル』)、及び学術誌への最新英文研究書の書評(『国家学界雑誌』)一本という形式で公刊されている。また、口頭報告は、世界政治研究会、戦後外交史研究会、近現代東北アジア史研究会という伝統ある研究会における学術報告として行われ、また中華民国政府主催の国際学術会議(於:台北)においても研究報告(招待講演)を行った。(論文、講演ともに日本語、中国語において実施された。)一部の成果は現在公刊準備中である。冷戦期における米国の中国・台湾政策が中国核開発にいかなる影響を受けたのか、米中関係史、またアジアの冷戦史のなかで位置づける作業が本採択課題であった。三年間の研究により、第一回核実験が実施されたジョンソン政権期に関するおそらく現時点で最も新しい米国公文書館等の史料を利用した研究成果を口頭、及び査読論文の形で公にした。さらに、その前後の時期、アジア冷戦史、また核戦略論や抑止論を始めとする国際政治理論を包括的に研究することにより、中国核開発を始めとする米中関係における緊張をどのように捉えればいいのか、密接に関係している米華同盟はどのように捉え直すことが出来るのか、といった課題について三年間で七回の研究報告、四本以上の論考として公にすることが出来た。総括すれば今年度は、研究課題の達成に向けて、基礎的な一次史料、二次資料の読み込みに当てられた。本年度において、本研究課題に関する日文・英文の先行研究はほぼ網羅し、中文における先行研究も徐々に入手している。また、本年度は、6月22日から7月5日まで米国・テキサス州に出張し、アメリカ外交史家学会年次大会への参加、意見交換と、ジョンソン大統領図書館における資料収集を行った。昨年度の同図書館、メリーランド州の国立公文書館で行った自主調査とあわせ、本研究課題に関係する米国・公開公文書の骨格となる部分は網羅した。特に今年度の調査では、同図書館に収蔵されている個人文書も多数入手できた。国立公文書館での再調査、並びに、カンザス州のアイゼンハワー大統領図書館、マサチューセッツ州のケネディ大統領図書館、および部分的に大学等に散在する個人ペーパーの調査を進め、核を中心としたアメリカの対中政策についての公文書を網羅したい。本年度において、研究成果は主として二本の論文としてまとめたところである。一編は、「リンドン・B・ジョンソン政権における対中政策の変動-中国核開発と対中平和攻勢-」と題し、10月に完成させ、その後、二箇所の研究会で報告し、学術的な批判を様々に頂いた。現在は学術誌に投稿中である。二編目として、「アメリカ外交における両岸問題へのアプローチの原型-中国との「対立の中の共存」と国府の「封じ込め」(1954-68)-」と題する論文を、年度後半に調査、執筆した。3月に完成させたところであり、一部は自由論題として来年度6月に開催される日本台湾学会年次大会で報告することになっており、他部分についても研究会で本分野研究者からの批判を頂くことになっている。両論文とも来年度内に公刊する予定である。本年度は他に研究計画にあるように、国際政治理論、アメリカ外交の研究を進めた。今年度は、昨年度の基礎的な研究の成果の「中間報告」を集中的に行った。昨年中にドラフトを完成させた2編の論文をベースに、学会/研究会・国際会議での発表を(院生研究会を除き)国内2件、海外3件実施し、そのうち、日本台湾学会全国大会、米国・戦略国際問題研究所パシフィックフォーラムでの成果計3本は会議ペーパー集におさめられている。(他に未発表の論文を2本書き上げた。)また、論文を活字にする作業も順調に進み、『日本台湾学会報』の査読を通過した論文を現在校正中で、来年度頭に刊行する。加えて、研究成果から得られた現代的含意を基礎にして、一般的な読者に向けて『論座』に論文を掲載した。特に前者は一本の学術論文として比較的長く、また文献注なども包括的に付し筆者の視角と成果を鮮明にするよう配慮してあり、学界の評価、批判を広く仰げるものと思っている。来年度には、現在までのところ、国内2件、海外1件の研究報告を予定しており、書評1件(依頼)、本年度の成果である研究会用ペーパーの刊行2件も併せて予定している。隣接する分野・研究課題を研究する研究者との意見交換のために、国内出張や研究会等にも積極的に参加した。来年度には、数週間程度で再び米国での資料収集を行い、研究課題の多面的な解明に努めたい。本年度も前年度から継続して基礎的資料の入手に力を入れ、重要な北米博士論文や公文書集を幾点も入手できた。また採用時の研究計画にあるように、国際政治理論、アメリカ外交の基礎的な研究も進めた。

また、口頭報告は、世界政治研究会、戦後外交史研究会、近現代東北アジア史研究会という伝統ある研究会における学術報告として行われ、また中華民国政府主催の国際学術会議(於:台北)においても研究報告(招待講演)を行った。(論文、講演ともに日本語、中国語において実施された。)一部の成果は現在公刊準備中である。冷戦期における米国の中国・台湾政策が中国核開発にいかなる影響を受けたのか、米中関係史、またアジアの冷戦史のなかで位置づける作業が本採択課題であった。三年間の研究により、第一回核実験が実施されたジョンソン政権期に関するおそらく現時点で最も新しい米国公文書館等の史料を利用した研究成果を口頭、及び査読論文の形で公にした。さらに、その前後の時期、アジア冷戦史、また核戦略論や抑止論を始めとする国際政治理論を包括的に研究することにより、中国核開発を始めとする米中関係における緊張をどのように捉えればいいのか、密接に関係している米華同盟はどのように捉え直すことが出来るのか、といった課題について三年間で七回の研究報告、四本以上の論考として公にすることが出来た。
放射光イメージングを利用した食品冷凍貯蔵時に進行するタンパク質凝集形成機構の解明

冷凍食品の解凍復元性を向上させるためには、元来注目されてきた氷結晶の状態だけではなく、凍結濃縮相に含まれる成分の低温下での変化の理解が必要であり、そのためには凍結濃縮相のin-situ評価が求められる。本研究では凍結濃縮相の濃縮度の差を非破壊で評価するため、放射光施設で得られる高輝度単色X線によるCTによって評価することを試みた。その結果、凍結濃縮相の濃縮度分布評価を、放射光X線CTで得られるX線線吸収係数を用いて行えること、また、貯蔵過程で凍結濃縮相内の密度が変化していること、凍結の遅速による凍結濃縮相の濃縮進行度の違いが生ずる可能性が示唆された。冷凍食品の解凍復元性を悪化させる凍結濃縮相でのタンパク質凝集構造の形成は、主に凍結した後の貯蔵過程で進行する。多くの凍結過程は非平衡状態のまま進行するため、凍結速度が急速であるほど凍結濃縮が進行せず、その後の貯蔵過程での凝集構造の形成が抑制されると考えられる。本研究ではこの仮説を確かめることを目指し、1.放射光単色X線CTを用いて、凍結濃縮層の微少な密度変化を定量する手法を確立し、2.凍結条件および糖類といった添加物を変えた場合の、貯蔵過程で進行する凝集体の形成挙動を先の手法で定量評価する。これらの結果を総合し、タンパク質系食品の貯蔵過程で進行する凝集体形成挙動のメカニズムを明らかにすることを目的とする。本年度(H28年度)は大豆タンパク質を主成分とするゲルを用いて、低温貯蔵をモデルとした加速劣化試験を行い、貯蔵中の凝集体の形成挙動を放射光X線Computed Tomographyによって得られるX線吸収係数の変化から観察を試みた。その結果、緩慢凍結試料では貯蔵を経るほど、固形部分由来のX線吸収係数が高密度側にシフトしており、貯蔵過程における凝集体形成による凍結濃縮層の微少な密度変化を定量できたと考えられる。しかしながら、急速凍結した試料では、凍結濃縮層(固形部分)のX線吸収係数の分布は、試料間で大きく異なり、貯蔵過程で進行する緒変化の影響よりも、凍結過程の影響を大きく受ける傾向にあった。それゆえ、本年度の結果では、凍結条件の違いによる凝集体形成挙動の把握に対しては、明確な結論が得られなかった。申請者は本年度までに、大豆タンパク質を主成分とするゲルについて低温貯蔵をモデルとした加速劣化試験を行い、貯蔵中の凝集体の形成挙動を、凍結乾燥を施した試料に対して、放射光X線Computed Tomographyによって得られるX線吸収係数の変化から観察を試みた。その結果、慢凍結試料では貯蔵を経るほど、固形部分由来のX線吸収係数が高密度側にシフトしており、貯蔵過程における凝集体形成に起因する凍結濃縮層の微少な密度変化を定量でき、本年度目標としていた、放射光X線CTを用いた凍結濃縮層の評価手法の確立を達成したと考えられる。加えて、本年度は貯蔵過程における経時変化を追ったが、凍結濃縮層における密度分布のドラスティックな変化が、予測していたよりも貯蔵後期に生ずることが分かり、凍結直後の品質が、貯蔵をある一定期間経ることで急激に低下する、一つの科学的な証拠を得たと考えられる。しかしながら、凍結条件に違いによる凝集体の形成共同の把握に関しては、より厳密に凍結速度をコントロールし、詳細に検討する必要があることが明らかとなった。この点に関しては、次年度で詳細な検討を行うこととする。冷凍食品の解凍復元性を向上させるためには、元来注目されてきた氷結晶の状態ではなく、凍結濃縮相に含まれる成分の低温での諸変化の理解が必要である。糖等の添加によって凍結濃縮層がガラス化しやすくなると、凍結速度を極めて早くした場合に、食品内の凍結濃縮が十分に進む前に系全体が凍結する可能性がある。すなわち、凍結速度と食品の劣化抑制の関係性は、従前の氷結晶の形状による影響だけではすべてを説明できなかったが、凍結濃縮層の濃縮度の変化によって説明できる可能性がある。この様な背景から、冷凍食品内の局所的な凍結濃縮の分布状態に凍結速度および糖添加が及ぼす影響を考察することを目的とし、タンパク質ー糖混合食品ゲルの凍結濃縮層の直接観察を行なった。14%卵白ー2.5%スクロース混合ゲルを調整し、極急速に凍結した試料と通常の緩慢凍結を行った試料を放射光X線CTによってin-situ測定を行った。CT撮像の際、SN比向上を狙い1ステップにつき10枚の多重露光を行なった。得られた緩慢凍結卵白ゲルの断層像では、氷部分とマトリクス部分のコントラストが大きく、マトリクスをはっきりと区別することが出来る画像を得た。その一方で、極急速凍結した卵白ゲルの断層像では氷晶部とマトリクス部のコントラストが弱く、はっきりとしなかった。更に断層像から得たX線線吸収係数の頻度分布を氷晶部とマトリクス部の2つのピークに分離した。その結果緩慢凍結試料のマトリクス部のピークトップは、極急速凍結試料のものと比較して、より高密度側に存在していた。以上より、極急速凍結試料では相分離が十分に進む前に凍結が完了している可能性が考えられる。急速凍結試料では、マトリクスの構造が微細なものとなっているため空間分解能の影響も考慮する必要があるが、本測定によって、凍結の遅速による凍結濃縮相の濃縮進行度の違いを評価できる可能性が示唆されたと考えられる。

冷凍食品の解凍復元性を向上させるためには、元来注目されてきた氷結晶の状態だけではなく、凍結濃縮相に含まれる成分の低温下での変化の理解が必要であり、そのためには凍結濃縮相のin-situ評価が求められる。本研究では凍結濃縮相の濃縮度の差を非破壊で評価するため、放射光施設で得られる高輝度単色X線によるCTによって評価することを試みた。その結果、凍結濃縮相の濃縮度分布評価を、放射光X線CTで得られるX線線吸収係数を用いて行えること、また、貯蔵過程で凍結濃縮相内の密度が変化していること、凍結の遅速による凍結濃縮相の濃縮進行度の違いが生ずる可能性が示唆された。平成29年度は、次のように大きく分けて2つの実験を計画している。一つ目は、平成28年度の検討で不十分であった、凍結速度の影響に関して、厳密に凍結速度を制御した試料を用いて貯蔵試験を行い、凝集体形成挙動の詳細な観察を行う。具体的には、凍結時の伝熱方向を一方向だけに限定させて凍結を行う方法(一次元凍結法)と、過冷却を利用し、氷核の発生頻度を変え、生成する氷結晶のサイズをある程度制御する方法(過冷却凍結法)を併用し、凍結条件の異なる試料を作成し、凍結条件の影響を検討する。二つ目は、冷凍貯蔵中に進行するタンパク質の凝集挙動に対する、食品試料の糖濃度および糖の種類の影響を検討し、理論的裏付けを行う。糖の添加によって冷凍時のタンパク質の変性や凝集の進行が抑制されることはよく知られている。これは糖の濃度や種類によって、ガラス転移温度が変化し、濃縮場の反応性が変化するためと理解されている。他方、糖の添加によってガラス転移温度が変化すると、食品内の局所的な凍結濃縮の分布形態も変化することが予想される。この様な背景から平成29年度は、食品冷凍貯蔵過程での凝集体形成進行挙動に糖添加が及ぼす影響を検討する。平成29年度は放射光X線CT実験を1回(8時間×3シフト)予定している。上記の要素(凍結条件および糖の添加量および種類)が、最も顕著に凝集体形成挙動に影響する条件を実験室での実験で明らかにし、それらの試料中での凝集体の形成挙動を、平成28年度に確立した放射光X線CTを用いた、X線吸収係数による定量評価手法を用いて評価を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。食品工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
頭頸部癌における血管新生の役割の解析と遺伝子治療への応用に関する研究

1.樹立細胞株へのVEGF遺伝子導入2.ヌードマウスへの移植によるVEGFの腫瘍増殖の検討3.血管新生抑制因子による腫瘍増殖抑制の検討VEGF, bFGFなどの血管新生増殖因子によって誘導される血管新生を血管新生因子非特異的に阻害するとされるFumagilin誘導体であるTNP-470によるvEGF産生腫瘍の増殖に対する影響を検討した.OKK-LN/pCIneo-VEGFをヌードマウスに移植する際に同時にTNP-470を投与した.投与群(n=5)は非投与群(n=5)に比較して35日後,42日後で腫瘍体積は約1/3となり有意な抑制が認められた.また,生存日数も有意な延長がが認められた.以上より,VEGFの産生は腫瘍増殖を促進し生命予後に影響を与え悪性度に寄与することが推測された.1.樹立細胞株へのVEGF遺伝子導入2.ヌードマウスへの移植によるVEGFの腫瘍増殖の検討3.血管新生抑制因子による腫瘍増殖抑制の検討VEGF, bFGFなどの血管新生増殖因子によって誘導される血管新生を血管新生因子非特異的に阻害するとされるFumagilin誘導体であるTNP-470によるvEGF産生腫瘍の増殖に対する影響を検討した.OKK-LN/pCIneo-VEGFをヌードマウスに移植する際に同時にTNP-470を投与した.投与群(n=5)は非投与群(n=5)に比較して35日後,42日後で腫瘍体積は約1/3となり有意な抑制が認められた.また,生存日数も有意な延長がが認められた.以上より,VEGFの産生は腫瘍増殖を促進し生命予後に影響を与え悪性度に寄与することが推測された.1.樹立細胞株へのVEGF遺伝子導入VEGF発現ベクターはプロメガ社製pCIneo plasmidのマルチクローニングサイトにfull lengthのVEGF165cDNAを挿入して作成した.遺伝子導入はGibco社製lipofectamine plasを用いたlipofection法にて行いselectionはG418により行った.cloningはlimiting dilution法にて行いVEGF産生腫瘍OKK-LN/pCIneo-VEGFを樹立した.この細胞株はcontrolとしたpCIneo plasmidのみをtransfectしたOKK-LN/pCIneoに比較し明らかなVEGF発現が認められた.2.ヌードマウスへの移植によるVEGFの腫瘍増殖の検討1.で作成した両細胞を6週齢Balb/cnu/nuマウスの右側腹部に皮下注射することにより移植し,腫瘍体積と生存期間を検討した.腫瘍体積はVEGF transfect群(OKK-LN/pCIneo-VEGF)において著しい増加を認め局所増殖についてVEGFの関与が示唆された.生存日数の検討ではVEGF transfect群はcontrol群(OKK-LN/pCIneo)より生存日数が平均9日間短縮し,VEGFが生命予後に関与している可能性が示唆された.本年度は,昨年に引き続き血管内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor : VEGF)の遺伝子導入によるin vitro及びin vivoの研究を行い,その結果の確認を行った.更に血管新生阻害剤を用い,その効果を検討した.1.樹立細胞株へのVEGF遺伝子導入2.ヌードマウスへの移植によるVEGFの腫瘍増殖の検討3.血管新生抑制因子による腫瘍増殖抑制の検討VEGF, bFGFなどの血管新生増殖因子によって誘導される血管新生を血管新生因子非特異的に阻害するとされるFumagilin誘導体であるTNP-470によるVEGF産生腫瘍の増殖に対する影響を検討した.OKK-LN/pCIneo-VEGFをヌードマウスに移植する際に同時にTNP-470を投与した.投与群(n=5)は非投与群(n=5)に比較して35日後,42日後で腫瘍体積は約1/3となり有意な抑制が認められた.また,生存日数も有意な延長がが認められた.以上より,VEGFの産生は腫瘍増殖を促進し生命予後に影響を与え悪性度に寄与することが推測された.
Ｇｍ１６５１５によるグロビン合成調節機構の解明とその臨床応用検討

(1)Gm16515KOマウスの作製:ES細胞2クローンを購入し、胚盤胞注入法で2クローンのF01の雌キメラマウスから雄キメラマウスを得た後、B6マウスと継続的に交配させた。(2)サラセミアの無効赤血球造血を惹起する候補因子の抽出:野生型及びβサラセミアモデルマウスよりデータベースを作成した。βサラセミア惹起因子として、インスリン様成長因子結合単タンパク質ファミリーに属するIgfbpXを抽出した。(3)候補因子のin vitro機能解析:赤血球造血が盛んな胎仔肝臓を用いた。野生型マウスではIgfbpXは終末期赤血球造血を亢進した。サラセミアモデルマウスではグロビン遺伝子発現の亢進を認めた。サラセミアの無効赤血球造血はグロビン合成の不均衡に起因すると考えられるが、発症機序の解明は発展途上である。昨年度に引き続き、同定済のグロビン合成制御因子Gm16515に焦点を当て、グロビン合成機構を解明し、サラセミアの無効赤血球造血を惹起する新規因子の同定を試みた。(1)欧州のEuMMCR社よりGm16515KOES細胞(EPD0061_2_F01とEPD0061_2_H03)の2つのクローンを購入した。胚盤胞注入法により、ES細胞クローンH03と二匹のES細胞クローンF01の雌キメラマウスから一匹の雄キメラマウスを得た。ゲノム中に変異型Gm16515を含むマウスを得るため、雄キメラマウスをB6マウスと継続的に交配させている。(2)野生型マウス及びサラセミアモデルマウス(βIVSII-654/ βIVSII-654)よりデータベースを作成した。サラセミアモデルマウスで発現が低下する因子として、インスリン様成長因子結合タンパク質ファミリーに属するIgfbpXを同定した。野生型マウスを用いた機能解析により、IgfbpXは赤血球造血が盛んな胎仔肝臓において、終末期赤血球造血を亢進した。(3)サラセミアモデルマウス胎仔肝臓を用いたin vitro機能獲得実験では、IgfbpX添加細胞では、Hbb-b1, Hbb-bh1等のグロビン遺伝子発現の亢進(qPCR)が認めた(N=1)。並行して作製したサラセミアマウス由来iPSを用いて、赤血球分化培養法を最適化中であり、培養条件決定後、IgfbpXを添加培養し、グロビン合成がレスキュー可能かを検討予定である。新規貧血モデルゼブラフィッシュ(Kulkeaw et al., BBRC 2010)の造血組織・腎髄をマイクロアレイ解析し、貧血に関与する候補因子の抽出を行った。次に、real-time PCR法により二次スクリーニングを行い、造血幹細胞が赤血球へ分化する過程において遺伝子発現が50倍亢進するGm16515を同定した。Gm16515はヒストンのアセチル化を司るGCN5ヒストンアセチル化酵素に類似し、アセチル化に関与する事が示唆された。当該年度は、赤血球系造血におけるGm16515の機能を明らかにするため、Gm16515のin vitro機能解析を行った。Gm16515をマウス赤白血病細胞へ強制発現した系においては、免疫染色法によりGm16515がヒストンアセチル化を抑制する事が示唆された。また、real-time PCR法によりグロビン遺伝子発現を検討したところ、α、β共に遺伝子発現が抑制された。遺伝子導入2日後の細胞において、細胞表面抗原発現の解析をフローサイトメトリーにより検討したが、コントロールと比較し、顕著な違いは認められなかった。更に、Gm16515のヒストンアセチル化阻害作用を検討するため、アッセイキットを用いて、アセチル補酵素A結合能及びヒストンアセチル化酵素活性を保持するか検討した。Gm16515はアセチル補酵素A結合能を保持するにも関わらず、ヒストンアセチル化酵素活性を保持しない事から、Gm16515によるヒストンアセチル化阻害作用は既存のヒストンアセチル化酵素に対する競合阻害である事が示唆された。現在、遺伝子改変マウスを作製中である。研究計画に従い、実験は順調に進んでいる。遺伝子改変マウスを作製するため、ES細胞を胚盤胞へ注射したが、キメラは作製出来たものの、生殖細胞のキメリズムが低く、産仔が得られていない。今年度、再注射する必要がある。<In vivoにおけるGm16515の機能解析>Gm16515の発現阻害実験を、石谷チームがゼブラフィッシュを用いてより詳細に検討する。

既にグロビン遺伝子発現の検討が行われており、造血転写因子遺伝子の解析とマイクロアレイ法による網羅的解析を行い、Gm16515の発現を制御する因子の同定を試みる。申請者はGm16515コンディショナルノックアウトマウス作製用のベクター構築済みES細胞を、マウス胚盤胞へ再移植する。Gm16515fl/+マウスのコロニーを拡大し、Mx-1-Creマウスを掛け合わせる。Mx-1-Cre(+);Gm16515fl/+マウスが得られたら、Mx-1-Cre(+);Gm16515fl/flマウスを作製し、pIpCを注射して時期特異的にGm16515遺伝子のノックアウトを行う。本マウスではヒストンアセチル化が促進され、βmajor globin遺伝子の発現が促進し、グロビン合成の不均衡が生じると予測される。よって、サラセミアの病態に類似した無効赤血球造血が生じる可能性が高いため、本マウスの造血細胞アセチル化状態を解析する。また、real-time PCR法による遺伝子発現解析を行い、グロビン合成状態を評価する。更に、造血細胞を用いて、Cytospin標本のMay-Giemsa染色、Flow cytometry法による細胞表面抗原解析、コロニー形成法による造血前駆細胞の解析、放射線照射レシピエントへの移植による造血幹細胞活性の解析、成体末梢血細胞数の解析などにより無効赤血球造血を評価する。既に必要な機器は整備されており、主として、In vivo解析に関わる消耗品費として使用する。また必要に応じて、実験推進者の学会発表、人件費などにも使用する。
子どもの社会認識構造の変容過程とその形成に関する縦断的発達研究

本研究は,子どもの社会認識形成に関する実験授業を通して,社会認識形成過程の仕組みやその条件,認識発達を促進する教育的働きかけについて検討することを目的とする。子どもの社会認識発達の特徴として,1)子どもの社会認識の発達は,量的増加と共にいくつかの質的に異なった発達段階に区切られること,2)子どもの社会認識構造(社会のわかり方)は並列型(Independent cognition),関連型(referential cognition),組み込み型(Incorporated cognition),変革型(reformative cognition),総合型(comprehensive cognition)の5つに類型化されること,3)子どもの知識成長の過程として,社会的事物・事象に関する知識を量的に増加させる段階から知識相互のネットワーク化を図る段階,あるまとまりとして知識を統合する段階へと移行し,さらにこれらの段階が螺旋的に繰り返されること,4)小学校4,5年生頃を移行期として,それまで個別的・断片的に捉えられていた見方が,より本質的な視点を核としてまとめられながら発達すること,5)視点取得経験によって子どもの社会認識は促進されること,が予想される。そこで,経済的事象に関する子どもの社会認識が,視点取得経験による立地概念の獲得によって促進されるかどうかを明らかにするための実験授業を実施した。小学校3年,4年,5年生を対象として授業を行ったところ,4年と5年で学習効果が見出された。小学校4,5年生頃は,特徴的な視点を中核としながら、あるまとまりとして情報を統合する授業展開が適した時期であるとともに,視点取得経験が効果的な学習活動であることが明らかになった。本研究は,子どもの社会認識発達に即した授業実践のための根拠となる,認識の発達的変容に関する実証的データを,縦断的研究法によって収集・分析することを目的としている。本年度は,児童期における社会認識の発達の様相(発達水準とその特質),社会認識構造(社会のわかり方)の変容過程について,縦断的調査(小学校3年生から6年生)の結果分析及び横断的調査との比較を通して検討した。結果を要約すれば次のとおりである。(2)社会的な見方の変化:およそ小学校4・5年生頃を境として,視点が多様化し,より抽象的・本質的な視点に着目するようになる。(3)社会的な考え方の変化:およそ小学校4・5年生頃を境として,それまで個別的・並列的に捉えられていた諸視点が,抽象的な視点を核としながらまとめられ,意味づけられていく。この時期は,社会認識構造モデルの並列・事例型から関連型へ,そして組み込み型や変革・創造型への転換期だと考えられる。(4)社会認識構造の質的転換:小学校4・5年生頃の社会認識の発達は,見方の多様化と深化,社会的事物・事象の関連づけ・意味づけが特徴的であり,このような意味で社会認識構造の質的転換期として位置づけられる。本研究は,(1)子どもの社会認識発達に即した授業実践のための根拠となる,認識の発達的変容に関する実証的データを,縦断的研究法によって収集・分析すること,(2)子どもの社会認識発達を促進する社会科授業について実験・実証的に検討すること,の2点を目的としている。本年度は,平成9年から継続的に実施している,社会認識の発達の様相(発達水準とその特質)と社会認識構造(社会のわかり方)の変容過程についての7年目の調査データを収集・分析するとともに,子どもの社会認識形成過程の仕組みやその条件を明らかにすることを目的とする教育実験を行い,その結果を分析・検討した。教育実験的研究の概要と成果を以下に示す。子どもの社会認識発達の特徴として,1)小学校4,5年生頃を過渡期として,それまで個別的・断片的に捉えられていた見方が,より本質的な視点を核としてまとめられながら発達すること,2)視点取得経験によって子どもの社会認識は促進されること,が予想された。そこで,経済的事象に関する子どもの社会認識が,視点取得経験による立地概念の獲得によって,促進されるのかを明らかにするために実験授業を実施した。

小学校3年,4年,5年生を対象として授業を行ったところ,4年と5年で学習効果が見出された。この結果より,小学校4,5年生頃は,特徴的な視点を中核としながら,あるまとまりとして情報を統合する授業展開が適した時期であるとともに,視点取得経験が効果的な学習活動であることが明らかになった。本研究は,(1)子どもの社会認識発達に即した授業実践のための根拠となる,認識の発達的変容に関する実証的データを,縦断的研究法によって収集・分析すること,(2)子どもの社会認識発達を促進する社会科授業について実験・実証的に検討すること,の2点を目的としている。本年度は,社会認識発達の様相(発達水準とその特質)と社会認識構造(社会のわかり方)の変容過程について調査データを分析するとともに,子どもの社会認識形成過程の仕組みやその条件を明らかにすることを目的とする実験授業を行い,その結果を分析・検討した。実験・実証的研究の概要と成果を以下に示す。子どもの社会認識発達の特徴として,1)小学校4,5年生頃を移行期として,それまで個別的・断片的に捉えられていた見方が,より本質的な視点を核としてまとめられながら発達すること,2)視点取得経験によって子どもの社会認識は促進されること,が予想される。そこで,経済的事象に関する子どもの社会認識が,視点取得経験による立地概念の獲得によって促進されるかどうかを明らかにするための実験授業を実施した。小学校4,5年生頃は,特徴的な視点を中核としながら、あるまとまりとして情報を統合する授業展開が適した時期であるとともに,視点取得経験が効果的な学習活動であることが明らかになった。以上の結果を踏まえて,子どもの社会認識を促進(形成)する理論(授業仮説)を,授業研究を通して検討しながら、小学校社会科授業の単元開発を行った。
クロスホール型レーダによる豪雨の地盤浸透機構の可視化と解明

透過電磁波を用いたイメージング手法(クロスホール型レーダ法)を、光電変換技術に基づくマルチアンテナ化(アンテナの複数化)によって計測の高速化するために、アンテナーアンテナ間およびアンテナーケーブル間の干渉が少ない光電界センサおよび光ファイバケーブル通信型計測システムを導入した。同計測システムの放射特性、周波数応答等の基礎的な諸特性を電波暗室にて測定し、野外計測のために必要なキャリブレーションデータを取得した。また野外計測に適した電磁波送受信装置(小型ネットワーくアナライザ)の導入を図った。またアンテナ昇降時の位置の不確実性に起因する、連続観測時の不安定性を回避するために、送信移動時の計測記録の総和データを総合的に解析する技術、複数点の受信波記録の相互干渉処理により電磁波送信源の不確実性に対して安定的に受信波記録を合する技術の開発を行い、野外計測データに適用することで野外実証試験を行った。そのような計測・解析手法を行っても、豪雨時の浸透現象のような動的な現象の空間分布を行うのは限界がある。そこで、飽和不飽和浸透流解析とそのパラメータの逆解析技術との融合によって、限定的な計測データから浸透現象の詳細な全体像を再現し可視化する技術の開発を行った。上記の技術を元に、静岡県牧之原台地の牧ノ原砂レキ層および泥岩層からなる地すべり地周辺地盤、および高知県高岡郡仁淀川町にある三波川帯の地すべり地において、計測および観測を実施し豪雨時の不飽和帯地盤中での浸透現象を解明した。地盤の不均一性のため浸透量が最も不透水性の層に律せられるため、豪雨時であっても体積含水率の変化は1-2%と非常にわずかであったが明瞭な浸潤および再分配過程を示し、地下水位の変化とも調和的であった。(1)地すべり地各地における現地踏査および電磁気特性調査日本全国各地の地すべりから、クロスホールレーダ法の適用性試験地の選定のため、透過電磁波による予備的試験を行った。高知県の破砕帯地すべり、新潟県中越地区における豪雨・地震複合型すべり、静岡県牧ノ原台地の砂礫質地盤下の泥岩をすべり層とする地すべり、鹿児島県のシラス台地等の斜面災害地で電磁気特性(非誘電率・比抵抗値)の概算値を把握した。(2)豪雨時における不飽和帯の水分変化特性の把握上記の候補地のうち、静岡県、高知県のフィールドについては、台風に伴う豪雨前後に計測を行い水分変化を把握した。その結果、表土では数%10%近い堆積含水率の変化が見られたが、地表から50cmないしは1m程度以深の下層土での平均体積含水率の変化は約1%以下と少ないものであった。これは砂礫を含み透水性の高い下層土に対し、比較的透水性が低い表土によって透水量が規制されるためと考えられる。また不飽和帯における間隙水圧上昇プロセス解明のために必要な時間間隔は30分以下、理想的には10分程度と考えられらた。(3)微小変化検出のためのマルチ受信システムの開発上記のように豪雨時における浸透現象把握には、微小変化の検出ができ、1回の計測に要する時間が短いシステムが必要とされる。そこで高速かつ反復性の高いシステムの開発のため受信アンテナを複数化のために、高感度光電界センサの試作を行った。従来の光電界センサは透過型レーザ方式であるため、十分な受信感度を確保するためには非常に強い光源を必要するため取り扱いも難しく野外計測の際にはセンサの消耗や破損等の問題があった。そこで反射型レーザ方式を導入した。この結果光源強度を1/数101/100程度に抑えることができ、また感度も従来法より4倍以上向上できた。その上で、同センサの方位特性や、試作した4個のセンサの受信特性の個体間差等、基礎的データを取得した。本年度は送信部の試作を行った。当初はアンテナとケーブル間の干渉をなくすため電界-光(EO)変換素子を用いて伝送ケーブルを非金属化する予定であったが、予備実験を行った結果、送信波形の安定性が金属製のものよりも悪くまた出力も不十分であり、電池の消耗も激しいため長時間の浸透現象把握には適さないことが分かった。そこで電磁波の減衰率が高い高水分土壌でも十分計測可能な、増幅装置付の金属管型送信部を新たに試作した。昨年度開発した光電界センサとともに送受信測定系を構築し、電波暗室において計測の周波数特性、アンテナ長の影響、共振周波数およびピーク出力等の基礎緒言を把握した。前年度現地踏査を行った地すべり試験地について地下水位の挙動とそれに伴う移動量の把握のために基礎的な調査を実施した。地下水位観測計および移動量観測計を設置し常時観測を行った結果、同地区では豪雨等に鋭敏に地下水位および移動量が反映していた。同地区においてクロスホール計測用の観測孔を設置した。試験地の電磁波の透過特性は若干粘土質ではあったが土壌溶液濃度が低く地盤の導電率は低いため減衰はそれほど顕著でないため、開発したシステムによっても数m間隔のクロスホールレーダ計測が可能と考えられた。一方、透過電磁波データより豪雨時の不飽和帯水分移動特性を逆解析によって把握するスキームを開発した。その成果は物理探査学会優秀発表賞を受賞した。これらの技術をもとに来年度は現地実証試験を実施する。

透過電磁波を用いたイメージング手法(クロスホール型レーダ法)を、光電変換技術に基づくマルチアンテナ化(アンテナの複数化)によって計測の高速化するために、アンテナーアンテナ間およびアンテナーケーブル間の干渉が少ない光電界センサおよび光ファイバケーブル通信型計測システムを導入した。同計測システムの放射特性、周波数応答等の基礎的な諸特性を電波暗室にて測定し、野外計測のために必要なキャリブレーションデータを取得した。また野外計測に適した電磁波送受信装置(小型ネットワーくアナライザ)の導入を図った。またアンテナ昇降時の位置の不確実性に起因する、連続観測時の不安定性を回避するために、送信移動時の計測記録の総和データを総合的に解析する技術、複数点の受信波記録の相互干渉処理により電磁波送信源の不確実性に対して安定的に受信波記録を合する技術の開発を行い、野外計測データに適用することで野外実証試験を行った。そのような計測・解析手法を行っても、豪雨時の浸透現象のような動的な現象の空間分布を行うのは限界がある。そこで、飽和不飽和浸透流解析とそのパラメータの逆解析技術との融合によって、限定的な計測データから浸透現象の詳細な全体像を再現し可視化する技術の開発を行った。上記の技術を元に、静岡県牧之原台地の牧ノ原砂レキ層および泥岩層からなる地すべり地周辺地盤、および高知県高岡郡仁淀川町にある三波川帯の地すべり地において、計測および観測を実施し豪雨時の不飽和帯地盤中での浸透現象を解明した。地盤の不均一性のため浸透量が最も不透水性の層に律せられるため、豪雨時であっても体積含水率の変化は1-2%と非常にわずかであったが明瞭な浸潤および再分配過程を示し、地下水位の変化とも調和的であった。
送信ループアンテナ係数を利用した液剤中ループアンテナによる近傍磁界強度推定

本研究では,MHz帯を利用する無線電力伝送システムにおける電波の安全性評価指標として,比吸収率(SAR)測定に着目し,その実現に必要となる標準電磁界強度を決定する方法を確立するための理論的および実験的検証を行うことを目的としている.平成28年度当初は,標準アンテナとして微小シールデッド・ループアンテナを選択した場合の検討を行ったが,組織等価液剤中でも反射係数S11の大きさが1に近く,送信ループアンテナ係数に対する大きな誤差要因となることが判明した.この対応策として,標準アンテナとして微小ダイポールアンテナを選択したところ,反射係数が改善され(S11dBで-15dB程度),懸念の誤差要因を取り除くことができた.このように,実験室内に設置可能な簡易水槽内において,ダイポールアンテナの送信アンテナ係数を利用することにより液剤中において標準電界を与えることができるという見通しを得た.平成29年度は,微小ダイポールアンテナを使用する場合の問題点を検討した.(1)ダイポールアンテナにより生成される標準電界は,アンテナより100mm以内で推定する必要があること,(2)電界強度を距離の有理関数であてはめられることを明らかにするとともに,(3)高精度プローブ較正を実現するために,厳密な電力伝達公式を利用し,電界強度を算出できるように定式化の見直しを行った.平成30年度は,(4)送信アンテナ係数および標準電界を求めるための定式化を改善したことに伴う影響評価,(5)ダイポール平衡給電を実現するために使用する180度ハイブリッドの効果について検討,(6)本標準電界法に関わる不確かさ評価を行った.標準電界推定に関する拡張不確かさは7%以内と算出された.以上から,標準電界を用いたMHz帯におけるSARプローブ較正手法を確立し,その不確かさ評価により本開発手法の妥当性を確認した.本研究では,MHz帯を利用する無線電力伝送システムにおける電波の安全性評価指標として,比吸収率(SAR)測定に着目し,その実現に必要となる標準電磁界強度を決定する方法を確立するための理論的検討およびその実験的検証を行うことを目的としている.平成28年度当初は,標準アンテナとして微小シールデッド・ループアンテナを選択した場合における,近傍界ループアンテナ係数を前もって評価することで標準磁界を決定する方法について検討を行った.ループ形状は微小ループアンテナであることを考慮して円形とした.モーメント法を用いたシミュレーションにより,使用液剤中におけるループ間距離と近傍界ループアンテナ係数の関係を算出した.これに対応する実験も実施したところ,伝送係数S21の実測レベルはシミュレーションと同等であったものの,反射係数S11の大きさが1に近く,近傍界送信ループアンテナ係数に対する大きな誤差要因となっていることが判明した.実験的にシールデッド・ループアンテナの給電ギャップ長を変化させて入力特性の改善を試みたが,高インピーダンス特性をもつシールデッド・ループアンテナに対しては有効でなかった.この対応策として,標準アンテナとして微小ダイポールアンテナを採用した.ダイポールにおける給電部分に液剤が浸透しないように,シリコン樹脂で覆ったところ,反射係数が大きく改善され(S11dBで-15dB程度),反射係数による近傍界送信アンテナ係数への誤差要因を取り除くことができた.これにより,平成28年度は,実験室内に設置可能な簡易水槽内において,ダイポールアンテナの近傍界送信アンテナ係数を利用することにより液剤中における標準電界を与えることができるという見通しを立てることができた.円形シールデッド・ループアンテナの反射特性が改善できなかったこと,ループ軸上での標準電界強度評価が難しい等の理由により,標準アンテナとして当初のループアンテナからダイポールアンテナに変更したものの,SAR測定用プローブの較正に必要となる標準電界を得るための測定系の構築はほぼ完了しており,当初の目的であるMHz帯無線電力伝送システムのSAR評価に実現に必要となる最も重要な要素技術の確立に目処が立ったといえる.本研究では、MHz帯を利用する無線電力伝送システムにおける電波の安全性評価指標として、比吸収率(SAR)測定に着目し、その実現に必要となる標準電磁界強度を決定する方法を確立するための理論的検討およびその実験的検証を行うことを目的としている。平成29年度は、組織等価液剤中において動作する標準アンテナとして微小ダイポールアンテナを使用する場合の問題点について検討を行った。(1)ダイポールアンテナにより生成される標準電界は、簡易水槽(600mmx300mmx300mm)を使用した場合、アンテナより10cm以上離れると、理論値と実験値の間に液面等の影響と思われる差異がみられることから、アンテナより10cm以内で使用する必要がある。また、アンテナより5cm以内においても、理論値と実験値に差異が生じる。このように、標準電界が精度良く得られる範囲が限定されることが明らかになった。(2)距離の有理関数の形で、標準電界強度に関連する量についてあてはめが可能であることを明らかにした。(3)平成28年度に実施した標準電界に関する定式化は、ダイポールが波長に比べて十分に小さいことを前提としていたが、実際にダイポールからの放射電力を確保するためには、ある程度の長さ(10cm程度)が必要となる。これは、想定している液剤中の波長に換算して、0.073波長に相当し、先の近似では粗いことが知られている。そこで高精度プローブ較正を実現するために、マクスウェル方程式に基づく電力伝達公式を利用し、積分近似を用いることなく、標準電界強度を算出できるように定式化を見直しを行った。