hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近代日本における社会福祉思想の形成過程－社会概念の析出状況との関係について－

報告者は近代日本における「社会」概念の形成過程および運用について研究を進めてきたが、本年度は「社会」概念が具体的な社会制度とどのような関係を結んできたのかを検討するため、大正期に活躍した刑法学者・牧野英一の言説分析を行い、本年度の6月に行われた大阪歴史学会大会でその成果を報告した。牧野刑法学に関しては従来、当時知られていた科学知識の機械的な適用に過ぎないという評価がなされてきた。しかしながら本研究によって、牧野は刑法学の議論に検証可能性を導入するという目的に沿って種々の概念や科学的知識を選択していたこと、牧野が「社会」を論じる際にも、検証可能性に対して開かれた仮説的性格が念頭に置かれていたこと、などが判明した。以上の知見をもとに、牧野がさしたる内的葛藤を経ずに自由主義から全体主義への移行を成し遂げた理由についても分析を行っており、大正期から昭和期にかけての社会思想の変動を研究するうえでの典型的事例として重要な意義をもっと考えられる。本年度の下半期には「社会」概念を個人の変容から捉え直す試みとして、近代日本における犯罪学と人間観の関係、そしてそれに与えた進化論の影響について検討を行った。犯罪学についてはその成立が比較的近年に属することもあり、歴史学の対象として認知されているとは言い難い。しかしながら犯罪学はその成立に関して、刑法学に由来する社会防衛理論、生物学に由来する遺伝論、社会学に由来する優境学、さらに心理学の展開などが複雑に絡み合っており、社会と個人の関係を問う上で極めて重要な位置にあることが研究を進めるなかで判明した。その成果については、犯罪学の成立に関する系譜学的な分析を立命館史学会大会で行い、さらに遺伝論や心理学の同時代における展開との関連を加えた分析を東アジア次世代日本研究学術会議で行った。社会事業史および社会調査史研究について、学会報告は行ったがいまだ論文公刊には至っていない。ただ、当初は予定していなかった法学史研究が一定の成果をあげたことと、今後の研究を主導する理論的考察を戦後社会史研究の総括と関連させて行い、活字化することができたので、おおむね順調であると評価できる。刑法学および社会概念史研究については史料収集および整理が順調に進んでいるのだが、成果の発表にいたっていない。だが6月30日の大阪歴史学会大会においてその一部を発表する予定である。また、予定していた社会事業史研究に関しては、国立国会図書館での資料収集を進めているものの、未だ成果を発表する目途が立っていない。人々が自らの生きる社会をどのようなものとして理解するかは、自らのアイデンティティに対する理解および自らが現在行っている行為に対する理解と切り離して考えることができない。以上の考察を元に、人々が何かを行い、それを理解する中でどのような知識が利用され、それによってどのような社会的現実が構成されていくかに焦点を合わせて研究を行う。具体的には、裁判における「社会的危険」概念と社会防衛論の分析、社会事業における「人間の質」と救貧の位置づけに関する分析を行う予定である。それと並行して近世後期から近代初期にかけての「人間の発達可能性」に関する分析を行い、アイデンティティの理解において用いられるものが身分から環境へと変化していく過程を記述し、それが社会経済史的な変化とどのように関係していたのかを明らかにすることを目指す。
光刺激応答性人工えらシステムの開発

ガスキャリア液循環型人工鯛において、酸素移動速度はガスキャリア液の性質に依存する。ガスキャリア液の酸素親和力を制御することによって大きな酸素移動速度を得ることができる。本研究では、室温の暗所で酸素を配位し、可視光照射によって酸素を解離するoxo-molybdenum(IV)5,10,15,20-tetramesitylporphyrin(Mo^<IV>O(tmp))をガスキャリア液として用いた光刺激応答性人工鯛システムの開発を目的とした。まず、Mo^<IV>O(tmp)を合成し、その酸素配位・解離能を確認した。その結果、Mo^<IV>O(tmp)は遮光条件で酸素を配位してMo^<VI>O(tmp)(O2)に、光照射条件で酸素を解離してMo^<IV>O(tmp)に可逆的に変化することが確認された。また、遮光条件では全てのMo^<IV>O(tmp)が溶液中の酸素を配位し、Xeランプによる可視光照射下では配位した全ての酸素を完全に解離することが分かった。次に、Mo^<IV>O(tmp)を数種類の溶媒に溶解して酸素配位・解離速度およびMo^<IV>O(tmp)溶解度を測定した。その結果、o-xyleneがガスキャリア液の溶媒として最も適していることが分かった。よって、o-xyleneを溶媒としてガスキャリア液を調製した。このガスキャリア液中のMo^<IV>O(tmp)濃度を変化させ、光刺激による酸素分圧変化を測定した。その結果、低濃度側では全てのMo^<IV>O(tmp)が酸素を解離したが、高濃度側では溶存する一部のMo^<IV>O(tmp)のみ酸素を解離した。このことより、光照射方法の検討が必要であることが示唆された。また、Mo^<IV>O(tmp)濃度の異なるガスキャリア液について、酸素吸収および酸素解離におけるガスキャリア液側境膜物質移動係数を測定し、促進係数Eを算出した。これにより、人工鰐装置のスケールアップを試みた。その結果、ヘモグロビン系に比べて必要膜面積が若干大きくなる。また、Mo^<IV>O(tmp)への酸素配位速度が遅いため、リザーバータンク容量が大きいという欠点がある。しかし、Mo^<IV>O(tmp)をガスキャリア液として用いるシステムは、酸素解離に熱エネルギーを必要としないため、省エネルギーであるという利点がある。また、酸素分圧に依存せずに完全に酸素を配位・解離するため、高濃度のMo^<IV>O(tmp)溶液をガスキャリア液として用いれば、溶存酸素量の少ない水からも効率よく酸素を汲み上げることができる。よって、海底生活空間など、装置の大型化が問題とならないシステムにおいて、非常に有用であることが示唆された。

また、酸素分圧に依存せずに完全に酸素を配位・解離するため、高濃度のMo^<IV>O(tmp)溶液をガスキャリア液として用いれば、溶存酸素量の少ない水からも効率よく酸素を汲み上げることができる。よって、海底生活空間など、装置の大型化が問題とならないシステムにおいて、非常に有用であることが示唆された。水中の溶存酸素を気相中に取り込む装置を人工鰓という。現在までにさまざまな人工鰓が開発されたが、気相に得られる酸素濃度がヒトの呼吸に十分でないため実用化には至っていない。そこで、本研究では光刺激を駆動力として水中から気相へ酸素を汲み上げる人工鰓を開発した。可視光照射によって酸素を解離し、遮光状態で酸素を結合する性質を有するモリブデンポルフィリン錯体(MolVO(tmp))をo-xyleneに分散させ、光刺激応答性酸素キャリア液を作製した。作製した酸素キャリア液に可視光を照射し、酸素キャリア液の光刺激応答性を確認した。また、二室回分式セルにより、酸素キャリア液の酸素移動性能を測定した。これらの値を用いて、ヒト一人分の呼吸をするのに必要な人工鰓システムの供給空気酸素分圧を算出した。酸素キャリア液に可視光を照射したところ、酸素キャリア液の酸素分圧を増加させることができた。これにより、酸素放散モジュールに酸素キャリア液を導入する前に、可視光を照射することで、酸素キャリア液の酸素分圧を増加させ、気相への酸素放散を促進できることがわかった。二室回分式セルを用いて、酸素吸収、酸素放散における酸素キャリア液の境膜物質移動係数を測定したところ、酸素キャリア液の境膜物質移動係数は水のそれと比較して僅かに小さいことがわかった。これらの結果より、ヒトの呼吸に必要な酸素を供給する人工鰓システムの供給空気酸素分圧を算出したところ、海水酸素分圧が低い10.OkPaにおいても、ヒトの呼吸に十分な酸素分圧である20.0kPaの酸素を気相に供給することが可能であった。本研究の光刺激応答性人工鰓システムにより、低酸素分圧の水中においても、ヒトの呼吸に十分な高酸素分圧の気相空間をつくることができた。よって、この人工鰓システムは、海底探査艇などへの応用が可能である。ガスキャリア液の開発水中の溶存酸素を気相中に取り込む装置を人工鰓という。本年度は、酸素移動の促進剤であるガスキャリア液として、N,N'-Disalicyl idenethylenediaminocobalt[サルコミンCo(salen)]を検討した。このコバルト錯体は温度応答による酸素結合・解離機能を備えている。はじめに、Co(salen)を合成し、得られた錯体をエタノールに溶解させてガスキャリア液を作製した。最適温度制御範囲の特定のため、ガスキャリア液の温度変化によるUVスペクトル測定をおこなった。温度上昇に伴い、スペクトルは等吸収点(325nm)を境にシフトし、低波長領域である300400nmではっきりと変化が確認できた。二成分系の定量法を用いて酸素解離率を算出したところ、40°Cにおいて最大となった。また、二室回分式装置を用いた測定結果から、20°Cから40°Cの範囲で温度制御することにより大きな酸素移動速度を得られ、有用なガスキャリア液として機能する可能性を示した。
脂肪由来間葉系幹細胞と肝細胞による積層化シートの作製

本研究では、温度応答性培養皿を用いた脂肪由来間葉系幹細胞(以下ADSC)と肝細胞による積層化シートの開発を行う。肝細胞移植は、肝臓移植と比較して低侵襲という優位性を認めるが、肝細胞採取による肝細胞障害の問題、門脈内投与による弊害(門脈塞栓や肺塞栓、宿主免疫応答)など、解決すべき命題がある。本研究では、肝臓発生に必須とされる肝細胞と支持細胞との細胞間接着に着目し、比較的低侵襲に採取できるADSCと肝細胞の積層化シートの作製を行い、分離ストレスによる細胞喪失を軽減し、かつ肝細胞を組織として移植することで、効率的な移植技術の確率を目指すものである。
放射線被ばくに関連した概念分析および看護診断用語の開発

医療の進歩とともに放射線に関連する看護分野は急速に発展してきたが、放射線被ばくに関する看護を根拠づける概念が分析されていない。本研究では、放射線被ばくに関連する概念の整理および概念分析を行った。放射線に関する用語は約150語あり、概念分析では397文献中、ランドマークとなる文献32文献を抽出し、モデル例としては“「放射線」や「放射線による被ばく」に対して漠然とした不安や恐怖感を持っていることが推測される"が抽出された。先行要因には、放射線検査およびその際の介助や原子力に関わる事故が、結果としては医療被ばく、職業被ばく、確定的影響、遺伝的影響、不安、恐怖、皮膚変化、発赤などがあげられた。目的:放射線被ばくに関連する概念の整理および放射線被ばくに関わる文献を分類し、放射線被ばくに関する国内の看護のエビデンス概要を把握すること。方法:1)放射線被ばくに関する語句の抽出およびシソーラスの確認、2)語句の定義、3)検索Keywordの選定、4)文献検索の手順で文献検討をした。検索年は1980年から2014年1月までとし、医学中央雑誌に3語ずつ検索語を入力し、原著論文およびヒト対象の論文を抽出した。結果:「放射線」「被ばく」に関連する用語は、150語選択された。定義の結果、放射線被ばくを中心に、放射線被ばくの結果、現れる1つの側面として「有害事象」があり、その裏の側面として放射線被ばくが起きている現象、原因、防止に関連する用語とに大きく分けることができた。「有害事象」に関連する用語は、治療や検査に伴う状況で発生するため、放射線、核医学検査、X線、PET、CT、IVR、内用療法、有害事象の用語に加え、看護、ヒト、を条件として文献検索し、放射線被ばくを起こす原因、防止に関連する用語は、放射線、被ばく、被ばく医療、医療被ばく、汚染、放射線防護、リスク、コミュニケーションに加え、看護、ヒトを条件として検索した結果、236文献抽出され、職業被ばく51(21.6%)で、次いで放射線防護27(11.4%)、放射線影響26(11%)、リスク認知19(8.1%)の順で文献検索された。考察:放射線被ばくに関する概念は、放射線業務従事者の被ばくに焦点を当てた職業被ばくに関する文献が多く、放射線被ばくを最小限・低減する「放射線防護」が基盤となっていた。1999年のJCO事故を機に緊急被ばく医療やリスクコミュニケーションも考慮すべき領域となり、医療の進歩に伴いIVRによる被ばく、医療被ばくも2000年以降焦点があてられており、放射線被ばくに関わる看護ケアの範囲も拡大していた。放射線被ばくについて定義し、文献検索を行い、国内文献(医中誌) 216件、およびPubMed 481件からランドマークになる文献を15%抽出し、学術領域、定義、文献要約、文献からの気づきの整理を現在進行中である。放射線被ばくに関わる看護実践を明らかにするために行うインタビューとして、がん放射線療法看護師、がん看護専門看護師、IVR看護を専門とする看護師、放射線診療に5年以上携わった看護師、福島第一原子力発電所の事故に関連してREMAT、DMATで派遣された看護師、福島県で保健活動を行う保健師、診療放射線技師,放射線治療専門医、放射線画像診断医、放射線治療医のリストアップ、インタビュー依頼を行っている。研究代表者の長期出張に伴い、概念分析の統合やインタビューの実施が大幅に遅れている。放射線被ばくに関する文献について再度文献検索を追加し、PubMed 650件(120件増)、医中誌281件(65件増)の文献テーマの解析、および関連用語の検討を行った。またランドマークになる文献も再度選定し直し、検索された文献から看護ケアに関する内容、記述を抽出、研究者間で項目、分類の妥当性を協議し、看護ケアをピックアップしている。ピックアップされた文献の多くが日光の暴露によるものが多く、看護の直接的ケアに関わる文献が非常に少ない状況であった。研究者間での協議において、インタビューや書籍からの検討が重要と考えられた。被ばくのカテゴリーとしては、職業被ばく、公衆の被ばく、患者および医療者の被ばくのカテゴリーに分けられ、被ばく状況として計画被ばく状況、緊急被ばく状況、現存被ばく状況が考えられた。その他、二次被ばく、医療被曝、職業被ばくや部位や方向を指す外部被ばく、内部被ばく、全身被ばく、部分被ばく、量や時間については、高線量被ばく、低線量被ばく、急性被ばく、遷延被ばくなどがあった。さらに被ばくの結果として急性有害事象、急性有害反応、急性放射線症候群、急性放射線症、急性障害、慢性影響、晩期影響が挙げられた。被ばくに非常に近い用語として汚染などの用語が考えられ、放射線診断や治療としてエックス線検査やCT、IVR、核医学検査、放射線治療などの用語があった。その他、リスクや放射線防護、行為の正当化、正当性、線量限度、被曝線量、実効線量などの用語も周辺にあげられると考えられた。研究代表者が長期出張にて概念分析の遂行、放射線被ばくの定義、専門化へのインタビューが大幅に遅れた。ターゲットとなる診断概念を「放射線被ばく」として、397文献中、ランドマークとなる文献32文献を抽出し、モデル例、境界例、誤用例、考察例、先行要件、結果を検索した。「放射線被ばく」のモデル例では、“「放射線」や「放射線による被ばく」に対して漠然とした不安や恐怖感を持っていることが推測される

"“CT検査を複数回受けることで小児がんのリスクが上昇するとした報告も記憶に新しい"、境界例としては職業被ばくや医療被ばくが挙げられ、相反例としては“放射線防護については「放射線防護の3原則を知っている」と回答した人は97名(24.5%)であり、そのうち3原則を正しく記述した人は86人であった"など、関連例として汚染、考察例としては、“患者らに不安を与える不必要な防護行動、「わざわざ撮影する病室から蜘蛛の子を散らすように逃げ出し、他の患者や見舞いの人を退室させたりする」現象を起こす可能性がある"などがあがった。先行要因には、透視時の介助、小線源の看護、ポータブル撮影時の介助、IVR検査の看護、X線撮影時の介助、RI・PET時の看護、医療放射線、結果としては遺伝的影響、不安、恐怖、皮膚変化、発赤、があげられた。専門職者へのインタビューでは、先行要因としては、Nuclear Incident, War,放射線治療、医療被ばく、内用療法、放射線治療そのもの、検査、ラドンなどの自然放射線などが挙げられた。放射線被ばくの結果は、カオス、パニック、非日常的な事象、熱傷様の症状、多い量なら人体への影響がある、小児では二次がんなど放射線誘発の可能性等が挙げられた。「放射線被ばく」は切り取り方で多岐にわたるが、不必要な放射線被ばくが問題であり、診断にする場合は「不必要な放射線被ばく(unnecessary radiation exposure)」が診断用語になりうると考えられる。医療の進歩とともに放射線に関連する看護分野は急速に発展してきたが、放射線被ばくに関する看護を根拠づける概念が分析されていない。本研究では、放射線被ばくに関連する概念の整理および概念分析を行った。放射線に関する用語は約150語あり、概念分析では397文献中、ランドマークとなる文献32文献を抽出し、モデル例としては“「放射線」や「放射線による被ばく」に対して漠然とした不安や恐怖感を持っていることが推測される"が抽出された。先行要因には、放射線検査およびその際の介助や原子力に関わる事故が、結果としては医療被ばく、職業被ばく、確定的影響、遺伝的影響、不安、恐怖、皮膚変化、発赤などがあげられた。研究目的である「1)看護ケアの根拠となる「放射線被ばく」に関する概念分析を行う。」についてはおおむね進められたが、文献テーマから放射線被ばくに関連する用語の抽出、用語の関連性について、研究者間での検討であり、客観性を担保するためにはテキストマイニング分析が必要と判断した。そのためその点での追加分析が必要と考える。「2)「放射線被ばく」に関連する看護ケアを抽出し、分類する。」については、研究者へのインタビューができなかったため、27年度実施する必要がある。主要概念に関連する要因に関して、先行要因、結果、媒介変数、調整変数について明らかにする作業を急ピッチですすめ、作業結果に基づき必要であれば看護介入に関わるインタビューをすすめる。つまり、概念と看護介入との結びつきが文献から十分データが得られない場合には、各領域の専門家にインタビューをあらかじめ日程を調整して行えるようにしておく。上記の作業後に分析の統合作業を遠隔も含め複数回行い、論文化に向け執筆、学会発表の目途をたてておく。追加文献の文献検討を行い、放射線被ばくの定義を進め、ランドマークになる文献を分析し、インタビューデータを加え、概念分析をすすめていく。得られたインタビューデータをテキストマイニングの手法により項目化、関連性を明らかにする。
大阪に産する野菜の機能成分の構造と調理特性の解明

大阪産野菜の食品機能成分の構造と調理特性の解明を目的に、フキからヒアルロニダーゼ阻害および抗酸化性を有するフキノール酸、3,4,5-トリ-O-カフェオイルキナ酸など14種、葉ゴボウから抗酸化性を有するクロロゲン酸とルチンをはじめ9種の化合物を単離、構造決定した。葉ゴボウの抗酸化成分の季節変動は出荷最盛期が最も抗酸化成分に富んでいた。また、フキ、葉ゴボウともにビタミンに富む食材であることがわかった。加熱調理による抗酸化成分の損失について検討した結果、ゆで加熱による抗酸化成分のゆで汁への溶出はほぼ50%であった。遺伝的背景の明らかな大阪産野菜や果実類の食品機能性の評価および機能成分の解明を行うことを目的に、本年度、水ナス、葉ゴボウ、毛馬キュウリ、勝間南瓜、イチジクを収集した。極性の異なる溶媒で抽出・分画し、DPPHラジカル捕捉活性、チロシナーゼ、ヒアルロニダーゼ、リパーゼの各酵素阻害活性を測定した。その結果、DPPHラジカル捕捉活性は葉ゴボウの葉、水ナスの皮、チロシナーゼ阻害活性はイチジク、リパーゼ阻害活性は水ナス、葉ゴボウの葉、毛馬キュウリと勝間南瓜の種、イチジク、ヒアルロニダーゼ阻害浩性は水ナスの皮、葉ゴボウの葉、勝間南瓜の実、イチジクの各抽出物に認められた。本年度はひきつづき大量収集が可能であった葉ゴボウに焦点をあて、強いDPPHラジカル捕捉活性を示した酢酸エチル可溶部およびブタノール可溶部を各種クロマトグラフィによって精製して、9種の化合物を単離し、各種機器分析により構造を決定した。その結果、ルチン、クロロゲン酸をはじめ、その関連物質であることが判明した。また、HPLCによりルチン、クロロゲン酸の定量を行い、葉ゴボウの示すDPPHラジカル捕捉活性の大部分がこの2種の化合物由来であることがわかった。一方、品種改良を行い、えぐ味が少なく日持ちのよい新品種のフキ「大阪農技育成1号」を育成し、その葉の部分に含まれているヒアルロニダーゼ阻害活性成分のフキノール酸が強いラジカル捕捉作用を示すことを明らかにした。また、各種栄養成分の季節変動を追跡し、収穫時期により栄養成分含量に差が認められたが、いずれも高い水準で推移しており、フキの葉はビタミン、ミネラル、食物繊維に富む食材であることがわかった。遺伝的背景の明らかな大阪産野菜の食品機能性の評価および機能成分の解明を行うことを目的に、本年度は大阪特産の葉ゴボウに着目し、そのビタミン含量および主な抗酸化成分であるクロロゲン酸とルチン含量の季節変動を追跡した。3月19日に収穫した葉ゴボウの葉柄と根の100g当たりのビタミン含量は、それぞれβ-カロテンが144.4μg、0.0μg、α-トコフェロールが0.27mg、0.59mg、アスゴルビン酸が7.7mg、5.4mgであった。一方、葉身100g当たりの含量は、β-カロテンが7141.1μg、α-トコフェロールが4.38mg、アスコルビン酸が141.9mgであり、いずれも極めて高濃度に含まれていた。また、季節的な変動は認められるが出荷全期間においてβ-カロテン7141.18126.8μg、α-トコフェロール3.915.02mg、アスコルビン酸82.9141.9mgと高い濃度を維持しており、ビタミン豊富な食材であることが明らかになった。一方、3月初旬4月中旬にかけて10日ごとに収穫した露地生産の葉ゴボウの葉身に含まれるクロロゲン酸およびルチン含量の経時変化を追跡したところ、両化合物の含量とも3月初旬が最も低くその後日数の経過とともに上昇傾向を示し、4月10日収穫分の含量が最も高値を示した。食品の抗酸化性の評価指標として最近注目されているORAC(活性酸素吸収能力)の測定を同時に行ったところ、クロロゲン酸、ルチンの増加に伴ってORACも上昇し、4月10日収穫の葉ゴボウ葉身が最も強い抗酸化性を有していることも判明した。すなわち、出荷最盛期の葉ゴボウが最も抗酸化成分の含量が高く、抗酸化力の強いことがわかった。また、越前で露地栽培した葉ゴボウの3月30日収穫分の分析を行い、大阪で3月30日に収穫した葉ゴボウと比較したところ、クロロゲン酸、ルチン含量とも大阪産の葉ゴボウが高く、ORACも高値を示した。以上のことから、日照時間やその強度が抗酸化成分の含量に大きく関与しているものと推察される。

本研究は、大阪産野菜の利用度を高め、地域の活性化や地域住民の食生活の質の向上の一助となることを目標に、その基盤となる学術的情報を得ることを目的とした。昨年度、葉ゴボウに含まれる主要抗酸化成分であるクロロゲン酸とルチンの含量が出荷最盛期に高くなることを見出した。本年度はこれらの抗酸化成分の加熱調理による消長について検討を加えた。具体的には、抗酸化成分含量の多い葉ゴボウ葉身の電子レンジ加熱(20秒)およびゆで加熱(2分)前後のクロロゲン酸とルチンをHPLCを用いて定量した。まず、一枚の葉身を縦半分に二分し、それぞれのクロロゲン酸とルチンの量を測定したところ有意差が認められなかったので、加熱実験では、縦半分にした葉身のペアの一方を加熱し、もう一方は酸化酵素の影響を防ぐため切断後直ちに液体窒素で凍結して凍結乾燥を行い未加熱試料とした。加熱後の葉身およびゆで汁も各々凍結乾燥したものを加熱試料とした。未加熱および加熱試料中のクロロゲン酸とルチン量を比較すると、電子レンジ加熱、ゆで加熱ともに、未加熱試料より加熱試料(ゆで加熱の場合は加熱後葉身とゆで汁の和)の方がクロロゲン酸、ルチンの含量が高いという結果になった。また、ゆで加熱では、加熱後葉身とゆで汁中の抗酸化成分はおよそ1:1の割合で分布していた。一方、クロロゲン酸水溶液を2分間加熱しても、加熱前後のクロロゲン酸量に変化はなかった。本実験方法は酸化酵素や加熱、未加熱試料からの成分の抽出効率の影響を受けないように配慮していることから、葉ゴボウ葉身に含まれる抗酸化成分は、今回設定した加熱条件下では安定であり、加熱後にこれらの抗酸化成分量が増加したという現象は、未加熱の状態では結合型であったクロロゲン酸やルチンが加熱によって遊離型に変化したことが原因である可能性が示唆された。以上より葉ゴボウに含まれる抗酸化成分は加熱調理による大きな損失はなく、機能性が保持されるものと期待できる。
高解像度熱画像を用いた緑地のヒートアイランド軽減効果の評価手法の開発

1.夏季熱画像データの取得2006年8月3日11時から11時30分にかけて、ヘリコプターを用いて、南海難波駅を中心とした南北2.5km×東西2.0kmの範囲の可視光および熱画像の撮影を行った。撮影にはデジタルビデオカメラとサーモグラフ(NEC三栄製)を用い、地上600mから動画のスキャン画像を撮影した。撮影後、それぞれの動画から取り込んだキャプチャー画像をコンピューター上でモザイク合成し、それぞれ1枚の可視光画像、熱画像を作成した。これらの画像の地上部での最小分解能を検証した結果、冬季の撮影と同様に約2mの物まで判別可能であることが分かったが、機体の旋回を伴って撮影されたエリアにおいて顕著な分解能の低下が認められた。この点に関しては、今後の撮影方法の改善が必要になる。撮影時間中は雲の影響があり、部分的に曇天状態での熱画像となった。2.現地調査なんばパークスを中心に、撮影対象地内の代表的な緑地を、樹林地、草地、屋上緑化等に分類して抽出し、それぞれの植物被覆状況、生育状況等の現地調査を行った。また、撮影と同時に地上部での日射量の測定を行い地上気性条件の把握を行った。3.画像処理および計測撮影した熱画像はGISデータ化し、コンピューター上で可視光、熱赤外線光画像の合成を行い、表面部材との対比が可能なように処理した。雲の影響があるため、全地域を同時に比較することは難しく、晴れ間のエリアを抽出して地表面被覆状態との関連性について解析した。その結果、低木植栽域と高木植栽域では大きな表面温度差が無いこと、低木高木混交植樹のエリアでは日影の影響当により、平均表面温度が低下すること、人工地盤上の植栽域と地上の植栽域では有意な表面温度差が生じないことなどが明らかになった。1.熱画像データの取得2005年12月27日11時から11時30分にかけて、ヘリコプターを用いて、南海難波駅を中心とした南北2.5km×東西2.0kmの範囲の可視光および熱画像の撮影を行った。これらの画像の地上部での最小分解能を検証した結果、約2mの物まで判別可能であることが分かった。撮影期間中は概ね安定した晴天となり、解析に使用するために支障のない画像を得ることが出来た。また、撮影と同時に地上部での日射量および気温変化の測定(6箇所)も行い地上気性条件の把握を行った。これらのデータと撮影画像との比較検討を行っていく予定である。本年度は予備調査であるので、18年度に同一地域を対象に行う予定の、夏季の撮影データと併せて、緑地を中心とした都市内被覆物の部材別の都市大気に対する熱負荷の定量化を行う予定である。

撮影にはデジタルビデオカメラとサーモグラフ(NEC三栄製)を用い、地上600mから動画のスキャン画像を撮影した。撮影後、それぞれの動画から取り込んだキャプチャー画像をコンピューター上でモザイク合成し、それぞれ1枚の可視光画像、熱画像を作成した。これらの画像の地上部での最小分解能を検証した結果、冬季の撮影と同様に約2mの物まで判別可能であることが分かったが、機体の旋回を伴って撮影されたエリアにおいて顕著な分解能の低下が認められた。この点に関しては、今後の撮影方法の改善が必要になる。撮影時間中は雲の影響があり、部分的に曇天状態での熱画像となった。2.現地調査なんばパークスを中心に、撮影対象地内の代表的な緑地を、樹林地、草地、屋上緑化等に分類して抽出し、それぞれの植物被覆状況、生育状況等の現地調査を行った。また、撮影と同時に地上部での日射量の測定を行い地上気性条件の把握を行った。3.画像処理および計測撮影した熱画像はGISデータ化し、コンピューター上で可視光、熱赤外線光画像の合成を行い、表面部材との対比が可能なように処理した。雲の影響があるため、全地域を同時に比較することは難しく、晴れ間のエリアを抽出して地表面被覆状態との関連性について解析した。その結果、低木植栽域と高木植栽域では大きな表面温度差が無いこと、低木高木混交植樹のエリアでは日影の影響当により、平均表面温度が低下すること、人工地盤上の植栽域と地上の植栽域では有意な表面温度差が生じないことなどが明らかになった。
IV族プラズマフォトニクスによる凝縮系の全赤外高感度コヒーレント分光

本研究では、短冊状のダイヤモンド単結晶に超広帯域赤外光、および時間幅約10fsの可視-近赤外プローブパルスを入射し、パルス毎に極性が変わる疑似DC高電場を印加することで電場誘起第二高調波を発生させ、これを光電子増倍管で検出することにより赤外電場波形を測定する。前年度で6uJのプローブ光エネルギーで、空気の場合の約6倍の信号強度を得るという、原理実証となる実験結果が得られたことを受けて、当該年度では、まずダイヤモンドの研磨精度を向上させることにより、ダイヤモンド結晶中での屈折によるビーム伝搬方向の変化を抑制することができた。また最大1.4 uJのプローブ光エネルギーで、1-150 THz、75 nJの微弱なプローブ光エネルギーで1-80THzの周波数帯域の信号を観測した。およそ0.05-5uJの領域で空気とダイヤモンドを使用した際の感度を比較したところ、ダイヤモンドを使って空気の場合の100倍近い感度増強が確認された。次に、コヒーレント長を計算で評価することにより、本研究で理想的なダイヤモンド結晶の厚みが約50umであることを明らかにした。そこで、薄い基板を用意し、電極構造を作ることで、電場強度のさらなる増強が可能であると考えた。厚さ50umの基板を得ることは従来の技術では容易ではないため、まず厚さ200umの基板を用意し、その表面に、フェムト秒チタンサファイアレーザー光を用いたレーザー加工により、電極パターンを描画することを試みた。レーザー光強度、基板の掃引速度を最適化することにより、2030umの深さをもった電極パターンを約100um程度のギャップ長で作ることに成功した。バルクの場合、厚さが500umであったので、5倍の電場増強が可能な計算となる。これによって、ダイヤモンド結晶中での電場強度が5倍になり、赤外電場検出感度の向上が期待できる。前年度に原理実証といえる実験結果を得たことを受けて、超広帯域でその効果を実証し、さらに検出感度向上のための有効策を考案し、その順調に作業が進んでいるから。今後は、レーザー加工で作製した電極の絶縁性能を評価し、赤外電場検出の感度向上の効果を検証する。また、印加できる電圧を増強し、検出感度と周波数帯域の改善を図る。レーザー加工によって切り出される一般的な市販のダイヤモンド基板は、加工時に端面がグラファイト化して導電性が生じてしまい、高電圧を印加することができない。そこで、ダイヤモンド基板を劈開で5x2x0.5mm程度の短冊状に加工し、端面を研磨する加工を業者に依頼した。この手法での問題は、劈開面が基板の表面と垂直にならないことである。研磨によって端面を表面と垂直にすることは原理的には可能だが、ダイヤモンドは非常に硬いため、時間とコストがかかる。そのため、劈開面を簡易研磨した結晶で、テラへルツ波の検出を試すことにした。この結晶を電極間に挟んで高電圧を印加し、十分な絶縁性をもつことを確認し、これを以って導電性の問題を解決した。空気プラズマによるコヒーレント赤外波発生・検出系で、空気を検出に使用して信号が測定できるように調整した状態で、電極間に加工した短冊状のダイヤモンドを挟んで電圧を印加した。挟み方は、基板の表面および裏面が電極に接するようにし、端面にサンプリング光を入射するようにした。空気による検出の場合、サンプリングパルスのエネルギーは数十μJ程度が必要であるが、ダイヤモンドの場合は数μJ以上の強度にすると非線形効果やダメージが起こる。そのため、それらが起こらない範囲でできるだけ高いパルスエネルギーとした。その結果、6μJのパルスエネルギーのサンプリングパルス光で、ダイヤモンドにより空気の場合の約6倍の振幅をもつ赤外電場波形を観測することができた。また、ダイヤモンドの透明性を反映して、そのフーリエ変換スペクトルは連続的であった。バルクの結晶を使ってテラへルツ検出を報告した例はなく、全赤外域で透明なダイヤモンドの優位性を考えると、これは画期的な成果といえる。ダイヤモンドによるテラへルツ電場の検出が確認できたため。今後は精密な測定・評価を行って、論文発表の準備をしていきたい。

そこで、薄い基板を用意し、電極構造を作ることで、電場強度のさらなる増強が可能であると考えた。厚さ50umの基板を得ることは従来の技術では容易ではないため、まず厚さ200umの基板を用意し、その表面に、フェムト秒チタンサファイアレーザー光を用いたレーザー加工により、電極パターンを描画することを試みた。レーザー光強度、基板の掃引速度を最適化することにより、2030umの深さをもった電極パターンを約100um程度のギャップ長で作ることに成功した。バルクの場合、厚さが500umであったので、5倍の電場増強が可能な計算となる。これによって、ダイヤモンド結晶中での電場強度が5倍になり、赤外電場検出感度の向上が期待できる。前年度に原理実証といえる実験結果を得たことを受けて、超広帯域でその効果を実証し、さらに検出感度向上のための有効策を考案し、その順調に作業が進んでいるから。まず、空気とダイヤモンドをそれぞれテラへルツ検出の媒質として使用した際の、入射サンプリングパルス強度と得られるSN比を正確に評価し、測定の感度と周波数帯域についてダイヤモンドの優位性を実証していきたい。また、レーザー加工によってダイヤモンドが炭化して導電性が生じることを逆手にとって、ダイヤモンド基板上に距離が0.5mm以下の2本の直線状の溝を作り、そこに金属を充填するなどして電極を作製し、より高い電界強度を実現することによって、テラへルツ測定の感度を図ることを検討したい。さらに、ダイヤモンド基板の表面に金属微細構造をパターニングし、局所電場増強によって検出感度の向上を図りたい。検出である程度の目途がつけば、発生側にもダイヤモンドを利用し、2色パルス励起や電場印加下の照射によって、空気の場合より弱いパルス強度でのテラへルツ波の発生を実現したい。今後は、レーザー加工で作製した電極の絶縁性能を評価し、赤外電場検出の感度向上の効果を検証する。また、印加できる電圧を増強し、検出感度と周波数帯域の改善を図る。備品として購入する予定だったディレパルスジェネレータについては、購入の判断をぎりぎりまで先送りしたため、執行が2018年度に繰り越されたこと、また試作・購入したダイヤモンド基板の耐久性が予想より高く、何度も購入する必要が生じなかったことなどによる。今後の研究方策にも記したように、研究の対象とする媒質を様々な形態のダイヤモンドに展開することを計画しており、今回生じた次年度使用予算は有効に活用できると考えている。ダイヤモンド基板の耐久性が予想よりもよく、購入の回数を少なくすることができた。また、年度中に所属機関の異動が決まったことから、異動後に購入した方が良いものが生じたため、次年度に繰り越した。
セスキテルペン炭化水素の反応に関する研究

樹木抽出成分の中で効果的利用法の確立されていない,特殊な環構造を有するセスキテルペン炭化水素の酸素または硫黄との反応を調べ,その反応生成物の生理活性(抗害虫・抗菌活性)について検討した。その結果,カリオフィレン,フムレンは自動酸化によりエポキシドを,硫黄との反応によりエピスルフィドを容易に生成することを確認した。ロンギホレン,ツヨプセンは,特徴的な自動酸化生成物に変換されるが,硫黄との反応では,特別な挙動は示さなかった。各化合物の抗蟻・抗菌活性を検討した結果,元の炭化水素には活性は見られないが,自動酸化生成物,硫黄との反応生成物には顕著な活性が見られた。本年度はカリオフィレン,フムレンの自動酸化および硫黄との反応生成物についての生理活性試験とマツ材,ヒバ材油中の主成分で利用法の確立されていない,ロンギフォレン,ツヨプセンと酸素,硫黄との反応の解析を行った。カリオフィレン,フムレンの反応では,活性試験用に数十gのスケールで反応を行い,反応後,生成物を単離し,シロアリ,ダニ等の害虫に対する試験を行った。その結果,過去の報告通りの収率で対応する酸化物,硫化物を得ることができた。生理活性については,酸化物(エポキサイド)に比較的強い活性がみられ,酸化物よりも活性は弱いが対応する硫化物(エピスルフィド)にも抗議,抗ダニ活性がみられた。これらの結果,構造と活性の関係について知見を得ることができた。尚この成果については2009年8月に開催される国際化学生態学会で報告する予定である。また,ツヨプセン,ロンギホレンの酸素による自動酸化反応と硫黄との直接反応の解析を行った。ヒバ,松の材油から原料をクロマトグラフィーにより精製し,それぞれの反応に供して反応生成物をガスクロマトグラフィー等で分析した。酸素との反応では,既知の特徴的な化合物(対応する過酸化物二量体やエキソ二重結合開裂ケトンなど)を確認することができたが,硫黄との反応では特徴的な反応生成物を得ることはできなかった。酸素との反応生成物については,大量の反応により,十分量単離したものもあり,今後順次反応と単離を進め,その化合物を用いて活性試験と反応機構の解明を行う予定である。本年度は昨年度に引き続き,カリオフィレン酸化物・硫化物の生理活性について,さらに詳細に検討した。試験条件が確立されているヤマトシロアリを用いた抗蟻活性試験を行ったところ,カリオフィレンには活性は確認できなかったが,酸化物・硫化物に抗蟻活性が確認された。さらに再実験を繰り返してデータの信頼性を確認したところ,酸化物(エポキサイド)よりも強い活性が対応する硫化物(エピスルフィド)にみられた。さらに木材腐朽菌に対する活性を検討したところ,酸化物・硫化物に抗菌活性が確認され,硫化物の活性の方が酸化物よりも強いことが示された。また,ロンギホレンの自動酸化反応生成物を単離し,ヤマトシロアリおよび木材腐朽菌に対する活性試験を行った。ロンギホレンにおいても反応前の原料には活性は見られないが,酸化物には抗蟻,抗菌活性がみられた。特に,酸化物の中でもラクトン,アルコールに変換されたものの活性が強いことが示された。カリオフィレン,ロンギホレンは歪みを有する独特の構造をしているが,強い抗害虫活性等を示すことは知られておらず樹木成分としての存在意義は不明であった。本研究により容易に自動酸化し,元の化合物に無い活性を有する生成物に変換できることが明らかとなり,これらの成分は,樹木の自己防衛物質の前駆体として存在している可能性が示唆された。また化合物の藻類(赤潮藻類)に対する活性も検討した。その結果,ロンギホレンにのみ藻類の増殖抑制活性がみられた。この活性発現のメカニズムについてはさらに詳しい検討が必要であるが,植物に対してのアレロパシー活性が元の炭化水素セスキテルペンに示唆された。尚,これらの成果は2009年8月開催の国際化学生態学会,同10月開催のアジア・太平洋国際化学生態学者会議,2010年3月開催の日本木材学会大会で発表した。さらに2010年7月開催予定の国際化学生態学会でも発表する予定である。
ゲノム編集を応用したFGFRシグナル制御によるヒトiPS細胞の歯胚分化誘導

本年度はFGFR3ゲノム編集iPS細胞を用いて骨芽細胞分化誘導実験を試みた。同細胞は軟骨無形成症(ACH)の原因遺伝子が組み込まれたヒトiPS細胞である[Horieら,Regen Ther. 2017.]。2014年,京都大学の山下らは,スタチンがACHの骨形成の阻害を改善することを報告した[Yamashitaら,Nature. 2014.]。ただ,その作用機序については未だ不明な点が多く,ACHの原因とされるFGFR3シグナルとは別のシグナル経路の関与が示唆されている[Fafilekら,Osteoarthritis Cartilage. 2017.]。故に,軟骨内骨化に対するスタチンの作用機序の詳細な解析を,本研究の目的とした。方法として,FGFR3ゲノム編集iPS細胞において変異が挿入された群と,変異が挿入されなかった群を骨へと分化誘導した[Okawaら,Stem Cells Int. 2016.]。更に,それぞれについて分化誘導中にシンバスタチンを添加した群・非添加群を設定し,計4群で遺伝子発現,組織学的所見を比較した。解析の結果,“変異無し"の細胞群に関してシンバスタチンを添加すると骨マーカー遺伝子であるRUNX2,Sp7遺伝子発現が上昇したのに対し,“変異あり"群ではシンバスタチン添加による上記遺伝子の発現上昇は認められなかった。組織学的所見では,“変異無し"群にシンバスタチンを添加すると,分化誘導組織に含まれる,石灰化組織の量が増加傾向にあった一方で,“変異あり"群にシンバスタチンを添加しても,石灰化組織量に明らかな差は見受けられなかった。本検討より,スタチンはヒトiPS細胞の骨芽細胞への分化を促進する作用があること。更にFGFR3変異導入iPS細胞由来の分化誘導細胞に関して,特定の分化段階ではスタチンの骨芽細胞分化促進作用に対して抵抗性を持つことが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,ゲノム編集技術を用いてFibroblast Growth Factor受容体(FGFR)の発現を制御し,ヒトiPS細胞の歯胚への分化を誘導する技術基盤を確立することを目的としている。この目的を達成するため,ヒトiPS細胞を用いてFGFR1,2,3についてゲノム編集を施し,これらシグナル伝達の活性化がエナメル芽細胞・象牙芽細胞への分化に及ぼす影響を明らかにする。また,FGFRのゲノム編集を用いて得られたヒトiPS細胞由来歯原性細胞の三次元共培養(器官原基法)を介して歯胚への安定した分化誘導法を試みると共に,FGFRシグナルに関連した歯の発生メカニズムに関する新たな知見を探索する。平成29年度の研究計画として以下の項目を設定した。まず,ゲノム編集を用いてFGFR1,2,3の機能亢進症を呈する病態モデルiPS細胞を作製する。次に,作製したiPS細胞を用い,FGFR1,2,3の機能亢進が歯胚上皮あるいは歯胚間葉細胞への分化に及ぼす影響を分子生物学的手法で検討する。また,これらiPS細胞を分化誘導する過程で歯の発生に関連する各種FGFを添加し,同刺激が分化に及ぼす影響を評価する。本年度に実際に進捗できた事項としては“ゲノム編集を用いたFGFR1,2,3の機能亢進を呈するiPS細胞の作製"をおこなうため,FGFR1,2のガイドRNAを設計したと共に,代表研究者らが過去に樹立したFGFR3機能亢進iPS細胞を,代表研究者の前所属先より取り寄せた。更に各ロットの細胞を増殖させ,分化誘導実験への準備を進めた。本年度の進捗として,まずNeonトランスフェクションシステム(Invitrogen)によるヒトiPS細胞へのエレクトロポレーションについて,電圧,パルス幅,パルスの回数に関する条件検討を進めている。次に,FGFR1,2のゲノム編集に関しては,gRNAの設計を決定した事に加えて,共導入するCas9はGeneArt Platinum Cas9 Nuclease(Invitrogen)を使用する方針とした。他にも,使用する試薬に関しては既に見通しが立っており,直ぐに実験を開始できる状況にある。またFGFR3については,代表研究者らが過去に樹立した軟骨無形成症原因変異に相当するFGFR3遺伝子のc.1138G→A(Passos-Bueno MRら,Hum Mutat. 1999)が組み込まれた,軟骨無形成症病態モデルiPS細胞(Horie Nら,Regenerative Therapy. 2016)を使用することとした。先行研究より,同細胞を軟骨細胞へと分化誘導させるとFGFR3タンパク質の発現が上昇することが確認されており,本研究における,FGFR3の機能亢進を呈するiPS細胞として用いる。これまでに,代表研究者の前所属先である東京大学口腔顎顔面外科・矯正歯科より,現所属の東北大学分子・再生歯科補綴学分野の研究室へと同細胞を輸送した。本輸送は両施設間でMTAを締結した上で行っている。更に,各ロットのFGFR3機能亢進iPS細胞をSNLフィーダー細胞上にて増殖してストックを作製し,分化誘導実験への準備を整えた。

2014年,京都大学の山下らは,スタチンがACHの骨形成の阻害を改善することを報告した[Yamashitaら,Nature. 2014.]。ただ,その作用機序については未だ不明な点が多く,ACHの原因とされるFGFR3シグナルとは別のシグナル経路の関与が示唆されている[Fafilekら,Osteoarthritis Cartilage. 2017.]。故に,軟骨内骨化に対するスタチンの作用機序の詳細な解析を,本研究の目的とした。方法として,FGFR3ゲノム編集iPS細胞において変異が挿入された群と,変異が挿入されなかった群を骨へと分化誘導した[Okawaら,Stem Cells Int. 2016.]。更に,それぞれについて分化誘導中にシンバスタチンを添加した群・非添加群を設定し,計4群で遺伝子発現,組織学的所見を比較した。解析の結果,“変異無し"の細胞群に関してシンバスタチンを添加すると骨マーカー遺伝子であるRUNX2,Sp7遺伝子発現が上昇したのに対し,“変異あり"群ではシンバスタチン添加による上記遺伝子の発現上昇は認められなかった。組織学的所見では,“変異無し"群にシンバスタチンを添加すると,分化誘導組織に含まれる,石灰化組織の量が増加傾向にあった一方で,“変異あり"群にシンバスタチンを添加しても,石灰化組織量に明らかな差は見受けられなかった。本検討より,スタチンはヒトiPS細胞の骨芽細胞への分化を促進する作用があること。更にFGFR3変異導入iPS細胞由来の分化誘導細胞に関して,特定の分化段階ではスタチンの骨芽細胞分化促進作用に対して抵抗性を持つことが示唆された。本研究の今後の推進方策として,まずFGFR1,2,3の機能亢進を呈するiPS細胞を取得する事が第一優先事項であるため,未だ樹立できていないFGFR1,2のゲノム編集を進めたい。ただ,導入する遺伝子変異の特性上,ゲノム編集によって目的とするiPS細胞の樹立が困難であった場合には,申請者らの教室で実績のある,トランスポゾンシステムを用いた遺伝子導入法で代替してFGFR1,2遺伝子制御iPS細胞株を樹立する。以上の解析を通じて,ゲノム編集で目的の変異をもつiPS細胞が得られても歯への分化誘導実験で対照群との差が著明でなかった場合には,ゲノム編集対象を,歯の発生段階に重要な役割をする他の遺伝子(SHHあるいはBMP4:Tummers Mら,J Exp Zool B Mol Dev Evol. 2009)に変更することで,従来の研究目的である“ヒトiPS細胞の歯胚分化を誘導する技術基盤の確立"を達成していく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
真空中沿面放電機構の解明による絶縁設計の基礎研究

真空中で高電圧導体を支持する固体絶縁支持物の絶縁は、従来経験に基づいて設計されている。本研究では、絶縁支持物の沿面放電の機構に基づいて放電電圧の理論式を導き、絶縁設計の指針を得た。支持物表面に沿う沿面放電は、支持物表面で生じる帯電現象を切っ掛けとして進展するため、特に帯電特性を実験・理論の両面から解明した。また、帯電電荷分布を勘案した理論的放電電圧と実験による放電電圧との比較検討を行い、理論式の妥当性を検証するとともに、その適用範囲についても検討を加えた。真空中の沿面放電では二次電子なだれによる絶縁物表面の帯電が放電の引き金になると考えられている。一方、真空沿面放電には顕著なコンディショニング(火花化成)現象があり、コンディショニングの初期には極めて低い放電電圧を示すが後期の放電電圧は数倍も高くなり、コンディショニング初期と後期とで放電のメカニズムが異なる可能性がある。帯電現象と放電破壊が如何に関連するかの機構は不明確なままであり、帯電量と放電電圧の関係、放電回数の増加に伴う絶縁体表面の吸着ガス状況の変化など、従来とは異なる観点から放電進展機構を解明する必要がある。本研究はこのようなコンディショニング現象と放電機構との関係を明らかにし、真空遮断器の絶縁設計などに極めて重要な現象を明らかにすることを目的としている。研究実施計画に基づいて本年度は(1);種々の長さの円柱型絶縁物試料に対し、室温において直線上昇直流電圧を印加し、陰極に設けたリング状静電プローブを用いて帯電による陰極電界を測定し、放電電圧-陰極電界強度の特性を検討するとともに、開発済みの二次元帯電電荷シミュレーションプログラムを用い、上記試料の帯電分布および陰極電界を計算し実験結果との照合をおこなった。また、絶縁物の形状を円筒型に変えて、可動型静電プローブによる帯電分布の計測も行い、シミュレーション結果と実測結果とが良く一致することを示した。(2);帯電進行時に絶縁物表面から電子刺激によって脱離する気体分子の量がある値に達したときに沿面放電が発生するというPillai等の理論を検証すべく、上記(1)の帯電分布の計算結果と、仮定した脱離分子量の臨界値とにより放電電圧を計算した結果、放電電圧の試料長さ依存性に関する実験結果と一致することを示した。これより、この放電理論はコンディショニング後期の放電機構に適用できるものと推認できた。このほか、(3);吸着ガスの量や種類を推定するための実験系の構築、(4);放電進展を観察するための放電経路を任意に制御する実験系の構築などを進めた。一方、真空沿面放電には顕著なコンディショニング(火花化成)現象がある。本研究はこのようなコンディショニング現象を含む放電機構を明らかにし、真空遮断器の絶縁設計などに極めて重要な現象を明らかにすることを目的としている。平成23年度の計画に沿って円柱型アルミナ試料に対し次の結果を得た。1.絶縁物試料の表面粗さを部分的に変えることにより帯電領域を自由に制御することができることを利用し陰極側の狭い表面領域(円周状)のみを帯電させ、放電発生までの陰極電界を静電プローブによりオンラインで測定した結果、放電電圧は帯電領域の拡大とともに低下することを明らかにした。また、放電直前の陰極3重点における電界は帯電領域の大小にかかわらずほぼ一定の電界強度であることを明らかにした。2.放電進展の光学観測を静止カメラと高速ビデオカメラで行った。この実験では印加電界の方向に帯状に表面粗さを変えることにより、印加電界分布を大きく変えることなく帯電領域のみを変え、放電路をコントロールして観測の効率を上げることに成功した。また、このような3次元の帯電分布の解析法の開発にめどを立てた。3.四重極ガス分析計を用いて放電前後に試料表面から放出される気体分子の種類の同定を試みた結果、水素や窒素などが関与している結果を得た。以上のように、ほぼ当初の23年度計画に沿って研究を進めることができた。本研究は真空中の沿面放電機構を解明することにより、コンパクトで信頼性の高い真空高電圧機器の絶縁設計指針を明らかにすることを目的としている。本年度は放電の引き金となる帯電電荷の分布を考慮して放電電圧を理論的に求める方法を検討し、実験結果をよく説明する理論式を得た。すなわち、Pillai等の提案による帯電と脱離ガス量を勘案した放電電圧の理論式を基にし、これに筆者らが開発した電荷分布の数値計算結果を組み込んだ理論式を用いて次の結果を得た。1帯電量に影響する試料の平均表面粗さをサブμm数μmの範囲で変化させたガラス、高分子、セラミック等の試料について理論放電電圧と実験値が一致することを確認した。

2表面の粗さを部分的に変えて、帯電電荷分布を意図的に変えた試料に対しても理論放電電圧と実験値が一致することを確認した。3表面が滑らな試料での帯電量に対して10%以下となるような表面粗さの条件では、放電電圧が電極材料の影響を強く受けることも明らかにした。この結果は、真空中の沿面放電電圧は電極材料に依存しないと考えられていた従来の知見と異なる、新しい知見である。以上により、真空中の沿面放電において帯電現象が支配的な役割を担っていることを確認した。また、放電電圧を定量的に明らかにする計算法を確立した。これらにより本研究の目的を達成した。平成23年度の当初計画は静電プローブにより陰極電界を計測して放電機構との関係を検討すること、高速度ビデをカメラによる放電家庭の観察を効率的に行う方法を確立すること、4重極ガス分析計によりフラッシオーバに関係する吸着ガス分子の同定を行うことが主要な目標であったが、実績概要に述べたとおり、ほぼこの計画に沿った成果を得ている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では当初計画通りに平成22年度および23年度両年で実験的なデータをほぼ取得しているので、平成24年度はこれらのデータをより詳細に吟味して放電機構を明らかにするとともに、放電電圧を定量的に予測する理論式の検討を行い、これらの成果をまとめる。