hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニューディール時代のアメリカ黒人文学文化とナショナリズム

特にアーロン・ダグラスが、1920年代半ばから1940年代にかけて、ニューヨークからテキサスにおいて行った創作活動が、一方ではかつて1920年代ニューヨークを中心に享受されたモダニズムの技法を維持し、他方では1930年代にアメリカ黒人知識人および芸術家によって受け入れられたメキシコ経由の社会主義思想を合衆国の理念に取り込んでなされた点を明らかにした。成果2研究発表「モリスンの『ホーム』にみる「保守」としてのセルフ・ヘルプ」(アメリカ文学会東京支部シンポジウム、2016年12月)。本発表では当初の「研究実施計画」には含めなかったトニ・モリスンの作品を中心に扱ったが、そもそも本シンポジウムの「アフリカ系アメリカ人にとっての保守」という主題は、ニューディール文化政策下で作品を創作したゾラ・ニール・ハーストンが、ニューディール批判として1950年代に入ってから提起した概念であり、その点において本発表は、三年間の研究の総括と継続研究の萌芽としての意義を持った。ニューディール文化政策としての「連邦作家計画」及び「連邦美術計画」に参加したアメリカ黒人作家芸術家の審美観と国家観を分析した。(1)ゾラ・ニール・ハーストンのTheir Eyes Were Watching God(1937)や当時は未出版の民族誌的記録(2)アーロン・ダグラス他による1930年代壁画作品(3)リチャード・ライトの12 Million Black Voices (1941)と農村安定局撮影の写真(4)ダグラスとデュボイスが再構築したアフリカ人エステバニコ表象、及び、ニューディール政策とリベラリズムの概念。計画予定していた一次資料の現地調査、壁画再生プロジェクト関係者との面会による意見交換、さらに本研究についての成果発表のすべてを完了した。最終年にあたる平成28年度では、二つの方向性を探っていきたいと思う。それは、本研究の出発点であったゾラ・ニール・ハーストンの作品あるいは1930年代における彼女とニューディール政策との関係を、フロリダ州という、ニューヨーク州とは異なるかたちの多民族社会を形成した土地において再考する作業である。また他方では、平成27年度のワシントンDCできっかけを得た、リチャード・ライトと白人写真家との交流についてさらに深く考察する作業である。ライトについては、イエール大学のバイニキ図書館に彼が1930年代に交わした手紙などの一次資料があるために、当初は予定していなった場所ではあるものの、ハーヴァード大学と並んでニューイングランド地方屈指の本大学図書館にて資料収集を行うことも予定している。また、最終年にあたる本年においても、口頭発表や論文の形で研究成果を世に問いたい。アメリカ文学平成27年度は、黒人文学文化と政治経済との関係をめぐって、ゾラ・ニール・ハーストンと異なる立場をとったと考えられてきた、シカゴ出身のリチャード・ライトの作品と、ライトと同様にシカゴの「公共事業促進局」に雇用され、シカゴ黒人文壇とも親交があった黒人芸術家チャールズ・ホワイトによる壁画を分析する。
神経ネットワークの数理モデルと吸入麻酔薬の作用の用量反応曲線

麻酔薬の分子レベルの現象に対する効果と、臨床で見られる効果の間には薬理学的な乖離がみられる。この乖離をどのように理解し、解析するかが麻酔作用機序解明において重要である。例えば分子レベルでの麻酔薬の濃度-反応曲線のHill係数は3以下であるにもかかわらず、生体としての反応を見た場合、はるかに大きなHill係数を示す協同性の高い反応として現れる。特に、生体の不動化を指標としたMACでは20-30の急峻な立ち上がりを示す。われわれは、神経ネットワークが急峻な濃度-反応曲線に関与していると考え、数理的なモデルとして多単位・多経路系(Multi-Unit and Multi-Path System ; MUMPS)を提唱した。このモデルの解析から、現在までに以下の事柄が判明した。1)急峻な濃度-反応曲線が再現されるためには、多数の伝達単位と多数の伝達経路が関与する神経ネットワークが必要である。2)伝達経路数は神経ネットワークの冗長性のパラメータ、伝達単位数は脆弱性のパラメータである。伝達単位に対する麻酔薬の作用強度(分子レベルの作用強度)とシステム全体に対する作用強度(臨床レベルの作用強度、例:MAC)の関係は、これらの2つのパラメータにより変化する。3)吸入麻酔薬のMACは加齢により低下する。この変化はMUMPSでは伝達経路数(冗長性パラメータ)の減少によって説明される。これは、加齢によるニューロンやシナプスの減少に対応すると考えられる。4)脳だけに吸入麻酔薬を投与したときはMACが上昇、脊椎以下にだけ投与したときにはMACが減少することが報告されている。MUMPSでは、脳だけの麻酔では脆弱性パラメータが減少し、脊椎以下の麻酔では脆弱性パラメータに加えて冗長性パラメータが減少することによって見かけ上の麻酔作用強度が変化したものと考えられる。5)薬物相互作用様式に神経ネットワークが関係していることを示唆する解析結果が得られつつある。吸入麻酔薬の麻酔作用の用量反応曲線は、EC_<50>(MAC:最小肺胞内濃度)前後で急激な立ち上がりを示し、Hill係数は2030と言われている。一方、酵素反応・イオンチャンネルなど細胞機能に対する吸入麻酔薬の作用の用量反応曲線のHill係数は3以下である。麻酔薬の個々の要素に対する協同性の小さい用量反応曲線と、生体に対する協同性の高い用量反応曲線の間の乖離は、麻酔作用機序を解く鍵のひとつである。<平成14年度の成果>MACに関係する神経ネットワークの最も簡単な数理モデルを作成し、全身麻酔薬の作用の用量反応曲線を検討した。1.モデル:MACと関係する神経ネットワークを次のようにモデル化した。AからBへ信号が伝わる経路がm個ある。個々の経路にはn個の伝達単位が関係する。AからBに信号が伝わったときに刺激に対する反応がある。麻酔薬の作用を以下のように考えた:麻酔薬は個々の伝達単位に作用して伝達を遮断しようとする。経路内の伝達単位がひとつでも遮断されると、その経路は伝達できなくなる。AからBへの全ての経路が遮断されると反応がなくなり麻酔状態となる。麻酔薬の個々の伝達単位に対する50%有効濃度(<EC_<50>>^<unit>)、生体全体に対する50%有効濃度(<EC_<50>>^<system>)、麻酔薬濃度を用いて麻酔状態となる確率確率を表す式を導出した。3.考察:1)麻酔薬の個々の単位に対するHill係数が1の場合でも、広い場に影響するときは、高い協同性をしめす。2)個々の単位に対する麻酔薬の影響が非常に小さいにも関わらず、生体全体への影響は大きくなる可能性がある。吸入麻酔薬の麻酔作用の用量反応曲線は、EC50(MAC:最小肺胞内濃度)

前後で急激な立ち上がりを示し、Hill係数は2030と言われている。一方、酵素反応・イオンチャンネルなど細胞機能に対する吸入麻酔薬の作用の用量反応曲線のHill係数は3以下である。麻酔薬の個々の要素に対する協同性の小さい用量反応曲線と、生体に対する協同性の高い用量反応曲線の間の乖離は、麻酔作用機序を解く鍵のひとつである。1)MACに関係する神経ネットワークの最も簡単な数理モデルを作成し、全身麻酔薬の作用の用量反応曲線を検討した。この結果、以下の結論を得た。(1)麻酔薬の個々の単位に対するHill係数が1の場合でも、広い場に影響するときは、高い協同性をしめす。(2)個々の単位に対する麻酔薬の影響が非常に小さいにも関わらず、生体全体への影響は大きくなる可能性がある。2)吸入麻酔薬のMACは麻酔薬の種類に関係なく、ほぼ一定の年齢依存(10歳で約7%低下)を示す。神経ネットワークモデルを用いて、年齢によるMACの低下を考察した。その結果、以下の結論を得た。(1)伝達単位に対する麻酔薬の作用強度が一定でも、神経経路数の減少によりMACが低下する。(2)このとき、見かけのHill係数も低下し、用量反応曲線の立ち上がりも緩やかになる。以上の結果は、実際のヒトにおける知見と一致する。神経経路数の減少は、加齢によるシナプスの減少に対応するものと思われる。伝達単位数の影響についてはさらに検討が必要である。麻酔薬の分子レベルの現象に対する効果と、臨床で見られる効果の間には薬理学的な乖離がみられる。この乖離をどのように理解し、解析するかが麻酔作用機序解明において重要である。例えば分子レベルでの麻酔薬の濃度-反応曲線のHill係数12程度であるにもかかわらず、生体としての反応を見た場合、はるかに大きなHill係数を示す協同性の高い反応として現れる。特に、生体の不動化を指標としたMACでは20-30の急峻な立ち上がりを示す。われわれは、神経ネットワークが急峻な濃度-反応曲線に関与していると考え、数理的なモデルとして多単位・多経路系(Multi-Unit and Multi-Path System : MUMPS)を提唱した。このモデルの解析から、現在までに以下の事柄が判明した。1)急峻な濃度-反応曲線が再現されるためには、多数の伝達単位(100以上)と多数の伝達経路(10^5以上)が関与する神経ネットワークが必要である。2)伝達経路数は神経ネットワークお冗長性のパラメータ、伝達単位数は脆弱性のパラメータである。伝達単位に対する麻酔薬の作用強度(分子レベルの作用強度)とシステム全体に対する作用強度(臨床レベルの作用強度、例:MAC)の関係は、これらの2つのパラメータにより変化する。3)吸入麻酔薬のMACは加齢により低下する。この変化はMUMPSでは伝達経路数(冗長性パラメータ)の減少によって説明される。これは、加齢によるニューロンやシナプスの減少に対応すると考えられる。
生態工学的アプローチによる発酵醸造における乳酸菌の役割の解析とその制御

微生物の働きを利用して作られてきた発酵食飲料品醸造過程では、2種以上の微生物が共存するいわゆる混合培養系になっている場合が多い。また、これら複数の微生物の共存関係が微妙な呈味や香りにも関係しているといわれており、この共存関係を明らかにすることは、発酵食飲料品の生産という観点からも重要である。そこで、本研究では、ウィスキー醸造中の酵母と乳酸菌の共生関係の解析および抗菌物質ナイシンを生産する乳酸菌とプロピオン酸菌の混合培養系の解析と制御について研究を行った。ウィスキー醸造をモデルにフローサイトメトリーによる酵母と乳酸菌の混合培養系においてそれぞれの細胞濃度の測定が同時に行える方法について検討した。それぞれの菌をフローサイトメトリーにより細胞濃度を測定した結果、菌数濃度の測定法としてフローサイトメトリーが有効であることが確認された。また、ウィスキー醸造過程における酵母と乳酸菌の役割の解析を行った。ウィスキー醸造過程においては酵母がアルコール発酵後、乳酸菌が死滅した酵母を栄養源として増殖を始めるとともに酵母の資化できないオリゴ糖を資化し、呈味に影響を与えるといわれている。しかし、本研究で調べた乳酸菌はオリゴ糖の資化能の試験により酵母の資化できない数種のマルトオリゴ糖をいずれも資化できないため、ウィスキー醸造のモデルにはなり得ず、食品発酵における乳酸菌の役割は菌株に非常に依存していることが改めて認識された。天然の保存料という観点にたって、中和剤や抽出剤の添加なしに、乳酸菌とプロピオン酸菌の混合培養系においてナイシン生産を試みた。混合培養実験を行った結果、乳酸菌とプロピオン酸菌の生菌数比が1:14のとき生成乳酸がプロピオン酸、酢酸に変換されたことで、pHの低下が抑制され、おなじpHを制御しない培養に比べてpHが5.0まで下がってしまう時間が2倍延長され、乳酸菌の菌体量は1.6倍、ナイシン生産量は2倍に増加した。発酵・醸造食飲料品の製造過程では、二種以上の微生物が共存する混合培養系になっている場合が多い。これら複数の微生物の共存関係が製品の微妙な呈味に関係しているともいわれている。また、乳酸菌やプロピオン酸菌は発酵過程で抗菌物質を生産し、これが食飲料品の自然な保存剤として利用できる場合もある。本研究では、(1)ウイスキー醪中の酵母と乳酸菌の役割の解明、(2)乳酸菌とプロピオン酸菌の混合培養系の解析とその制御(3)保存剤としての利用可能な乳酸菌の生産する抗菌ペプチドの生産など幾つかの発酵食飲料品製造過程に見られる複数の微生物間の係わりの解明や保存剤生産への応用を目的とした。ウイスキー醸造過程においては酵母Saccharomyces cerevisiaeによるアルコール発酵後、乳酸菌Lactobacillus acidophilusが死滅した酵母を栄養減として増殖を始めるとともに酵母の資化できないオリゴ糖を資化し呈味に影響を与えることがウイスキー醸造会社により報告されたため、実験室レベルの発酵槽でも解析を行った。本実験で用いたL.acidophilus ATCC4356は増殖が非常に緩慢な菌であり、増殖のために要求する最小栄養源も不明であった。本菌はグルコースとペプトンを含む培地に酵母破砕液を添加すると非常に増殖状態が改善された。このことからウイスキー醸造過程においてエタノール発酵後に死滅した酵母菌体内に含まれる物質がこの乳酸菌の増殖を促進することが示唆された。さらに、この物質はビタミンやアミノ酸ではなく酵母エキスに含まれる分子量10,000以下の物質であることが確認された。しかし、本菌はオリゴ糖資化

能の試験により酵母の資化できない数種のマルトオリゴ糖をいずれも資化できないため、ウイスキー醸造のモデル系にはなり得ず、食品発酵における乳酸菌の役割は菌株に非常に依存していることが改めて認識された。一方、発酵槽中のそれぞれの菌数を別々にしかも迅速にカウントすることは重要であるが、フローサイトメータを利用することにより計測することができた。乳酸菌Lactoccocus lactis IFO 7962の生産するナイシンは食中毒菌に抗菌作用を示すことから食品保存剤として注目されている。しかし、同時に生産される乳酸によりその生産活性が低下するため、培養中にその乳酸を取り除くことが望ましい。一方、プロピオン酸菌Propionibacterium freudenreichii IFO 12424は乳酸を資化し、プロピオン酸を生産する。従って、これらの菌を効率的に混合培養することによりナイシン及びプロピオン酸を効率的に生産することが本研究サブテーマ(2)、(3)の目的である。現在、純粋培養によりそれぞれの菌株の培養特性を詳細に検討中である。発酵食品の保存のために微生物を利用することは、古くから行われてきた技術である。微生物は伝統的な発酵食品の風味、色彩を形成する重要なファクターとして機能しつつ、それらの中に侵入した有害微生物を殺菌もしくは増殖を抑制して保存性を高めている。本研究では、(1)ウイスキー中における酵母と乳酸菌の役割の解析、(2)乳酸菌の作る抗菌物質ナイシンの生産における乳酸菌とプロピオン酸菌の共生の解析と制御を行った。本年度は(2)のテーマについて研究を進め、以下の結果を得た。天然の保存料という観点にたって、中和剤や抽出剤の添加なしに、混合培養系においてナイシン生産を試みた。ナイシンのプロピオン酸菌に対する影響とプロピオン酸の乳酸菌に対する増殖抑制効果がないことを確認した後、双方の純粋培養を行った。pH制御を行わない乳酸菌の回分培養では、ナイシン濃度の最大値は8.12mg/Lになった。一方、pH制御を行った場合、ナイシン濃度は最大値40mg/Lになったが、培養後期に菌の活性が減少し、乳酸濃度に対する阻害と考えられたため、新鮮培地と交換する希釈培養を行ったところ、ナイシン濃度は最大値53mg/Lとなった。3つの培養を比較すると乳酸濃度が10g/L以下ではナイシンの生産はpH低下により阻害を受けた。一方、プロピオン酸菌は単一炭素源としてグルコース、乳酸を、または両者を用いた条件で純粋培養を行った。グルコースと乳酸を混合した培地では、それぞれ単一の場合に比べ、すべての比速度が高く、グルコースよりも乳酸を優先的に資化する事がわかった。また、乳酸菌はプロピオン酸菌に比べ比増殖速度が約5倍高いことから、グルコースを制限基質とした半回分培養法による混合培養系を構築した。基質、生産物、および両者の菌体について物質収支を取り、混合培養モデルを構築して、どのような植菌比、流加培養条件が望ましいかを検討した。
関節軟骨におけるＰＴＨ／ＰＴＨｒＰ受容体の新規機能の解明

副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP)はPTH/PTHrP受容体に結合して、軟骨の増殖と軟骨肥大分化に重要な役割を果たす。本研究では、新生児の関節部位から酵素処理法によって軟骨細胞の培養後、PTHrP刺激によって変動する遺伝子群をマイクロアレイ法、リアルタイムPCR法を用いて解析した。その結果、PTHrP刺激後によって増加する転写因子Nfil3/E4BP4は、軟骨代謝に重要な役割を果たす骨関連因子Bmp4、あるいはPtgs2遺伝子を負に制御することを明らかにした。すなわち、本研究においてPTH/PTHrP受容体シグナルによって制御される骨軟骨代謝には時計遺伝子が関与する可能性が示唆された。骨軟骨組織では、副甲状腺ホルモン関連ペプチド(Parathyroid hormone related peptide;PTHrP)はPTH/PTHrP受容体(PPR)に結合して、軟骨の増殖と軟骨肥大分化に重要であることが、PTHrPおよびPPR KOマウスの解析から明らかにされた。また、PPRシグナリングが軟骨内骨化課程において重要な役割を果たしていること、PPRタンパク質が関節軟骨に発現してる等の観察から、関節軟骨において細胞未分化維持制御機構にPPRシグナリングが関与している可能性が強く推察される。以上のような所見から、関節軟骨における機能的PPRシグナリングの役割の理解、細胞未分化維持機構におけるPPRシグナリングの関与の可能性について検討することを、本研究目的とした。関節軟骨におけるPPRの正常な機能の理解、PPRの新規機能などを明らかにするためにはシンプルな遺伝子破壊だけでなく、組織特異的・誘導的遺伝子標的実験などによるより高度な遺伝学的手法、すなわち異なった視点からのより複合的なアプローチによる解析が重要であると考えられる。そこで、関節組織における標的分子の新規機能の解析を目的に、関節軟骨特異的Creリコンビナーゼ発現トランスジェニックマウス(Tg)を作出を目指した。また、静止軟骨における細胞未分化維持機構、PPRシグナリングの標的分子の同定との機能解析のために、三次元軟骨スフェロイド法の確立とPPRシグナリングの標的分子の探索をおこなった。副甲状腺関連ペプチド(Parathyroid hormone related peptide; PTHrP)はPTH/PTHrP受容体に結合して、軟骨細胞増殖・肥大化を制御する。近年の研究成果より、PTH/PTHrP受容体およびGsαコンディショナルノックアウト(cKO)マウスを中心とした解析の結果、PTH/PTHrP受容体シグナルは静止軟骨細胞の未分化維持に関与していることが示唆されている。一方、本研究では、静止軟骨細胞におけるPTHrPの役割と未分化維持機構におけるPTH/PTHrP受容体シグナルの関与の可能性について検討した。新生児の関節部位から酵素処理法によって軟骨細胞の培養後、PTHrP刺激をおこない、標的遺伝子の変動をqPCR法を用いて解析した。その結果、PTHrP刺激によって転写因子Nuclear Factor, Interleukin 3 Regulated/ E4 Promoter-Binding Protein(Nfil3/E4BP4)mRNAが変動することが明らかにした。また、この転写因子Nfil3/E4BP4はp21をコードするCdkn1a遺伝子プロモーター上のDboxに結合しCdkn1aの発現を負に制御することを確認している。さらに、Nfil3/E4BP4は時計遺伝子である核内受容体REB-ERBsと協調的に票滝遺伝子の発現を制御していることを明らかにした。一方、軟骨スフェロイド培養法を用いた培養法の確立において一定の成果があった。新生児の関節部位から酵素処理法によって細胞を単離後、三次元スフェロイド培養法によって培養すると、培養軟骨細胞は細胞塊を形成することが明らかとなった。これら細胞塊の特徴としては、細胞塊を形成するが細胞増殖能は低く、静止軟骨細胞の特徴を再現する可能性が示唆された。平成26年度は、PTH/PTHrP受容体シグナルの標的分子の探索とその生理的意義の解析において進展があった。特に、PTHrP(1 nM)刺激によって誘導される転写因子Nfil3/E4BP4に着目した結果、骨組織におけるNfil3/E4BP4の機能的役割の一端を明らかにすることができた。時計遺伝子Nfil3は骨関連因子PTGS2のプロモーター上のDboxに結合しPTGS2の発現を負に制御することを明らかにした。すなわち、PTH/PTHrP受容体シグナルによって制御される分子としてBMP4あるいはCOX2が同定されたが、これら分子の制御には時計遺伝子が関与することが明らかとなった。一方、【軟骨スフェロイド培養法】を用いたPTH/PTHrP受容体シグナルの解析に関しては、培養法の確立において一定の成果があった。特定の条件において、静止軟骨細胞が三次元スフェロイド培養法によって細胞塊を形成することが明らかとなっている。

これら細胞塊の特徴と、本研究によって明らかになったPTH/PTHrP受容体シグナルに標的分子の役割については現在解析中である。生体分子近年、Per2-lucマウスより摘出した骨標本を培養した場合、24時間のリズミックな発光を示すなど、時計遺伝子による軟骨代謝の制御の可能性が示唆された。したがって、これまでの研究計画に加え、本研究目的達成のために、PTH/PTHrP受容体シグナルによって制御される「概日時計」と骨軟骨代謝との関わりについて新たに検討する予定である。また、PTH/PTHrP受容体シグナルの標的分子であるNfil3/E4BP4の個体レベルでの機能解析のために、現在はNfil3遺伝子欠損(KO)マウスの解析を進行中である。転写因子Nfil3/E4BP4は標的遺伝子のプロモーター上に結合し、標的遺伝子の発現を負に制御することが知られているが、今後はPTHrP刺激によって発現するNfil3/E4BP4がA Disintegrin And Metalloproteinase with Thrombospondin-5motif(ADAMTS5) ADAMTS5遺伝子発現を直接制御するか否かについて詳細に検討する予定である(昨年度までの研究成果によって、軟骨細胞に対するPTHrP刺激によって、ADAMTS5 mRNAの有意な発現減少を確認している)。また。ADAMTS5は変形性関節症や関節炎における関節破壊に中心的な役割を担っていることがADAMTS-5 KOマウスを用いた実験で証明されているが、その制御機構については不明な点が多く残されている。すなわち、Nfil3 KOマウス解析によって、Nfil3/E4BP4によるADAMTS-5遺伝子の制御機構を明らかにする。これらの実験計画に加え、PTHrP刺激によって変動する遺伝子群のなかで、生理的に意義深い分子に関しては、細胞生物学的解析によって、さらに詳細に解析していく予定である。平成25年度は、PTH/PTHrP受容体シグナルの標的分子の探索において進展があった。特に、PTHrP(1 nM)刺激によって誘導される転写因子Nfil3/E4BP4に着目した結果、骨組織におけるNfil3/E4BP4の機能的役割の一端を明らかにすることができた。すなわち、時計遺伝子Nfil3は骨関連因子BMP4のプロモーター上に結合しBMP4の発現を負に制御することを明らかにした。一方、これまでの研究成果で、PTH/PTHrP受容体シグナルは静止軟骨細胞の未分化維持に関与していることを報告したが、補完的なアプローチとして予定していた【軟骨スフェロイド培養法】を用いたPTH/PTHrP受容体シグナルの解析に関しては予定より遅れている。特に、静止軟骨細胞が三次元スフェロイド培養法によって細胞塊を形成するが、これら細胞塊が幹細胞としての特徴を有するかについて現在解析中である。平成24年度では、OA発症メカニズムの解析を目的としたモデルマウスの確立を目指した。
新デバイス構造による電界効果広帯域波長可変半導体レーザの研究

新しい半導体レーザ構造として3接合構造・4電極素子を提案した。数値解析により分離閉じ込めヘテロ構造(SCH : Separate Confinement Heterostructure)内に高電界を印加した状態で発振可能であることが示された。このような半導体レーザの特色として電子・正孔の活性領域への注入は拡散電流・ドリフト電流共に関与し、その比率は制御可能である。このため電子のみ選択的に注入を制御して高速な応答を期待できる。また、高電界印加部は様々な電界効果を期待できて、屈折率の変調や走行効果などにより機能的な発光デバイスを作製することができる。一例としてガン効果と組み合わせた高周波発振光素子のモデル解析を行い、1×10^6V/m以上の負性電気伝導性に十分な印加電界の確保が可能なこと、そして発振周波数と緩和振動周波数のマッチングも図れ高周波電流注入変調が十分に光応答可能なことを証明した。このような電子走行デバイスでは発熱の問題も無視できないが実験により確認する。このような新デバイスの作製を通信に有利な1.5μm帯での実証を念頭にInP基板を用いて行った。結晶成長はMOVPE法によった。デバイスはブロードエリア型の多モード発振レーザとし、4電極の配置のために表に3電極、裏に1電極を設ける構造とした。デバイス解析によりドリフト電流の漏れを抑制するために電流ブロック層をSCH内に設けその有効性を確認することも目指した。現在、この新しい半導体レーザ構造につき特許出願を行っている。単純・理想化された機能レベルでのデバイスモデルを発展させて、より現実的な設計に反映できる精度のデバイスシミュレーションを行った。これは実際のデバイスに懸念される諸現象を極力正確に取り込み、そのデバイス動作・性能を解析する。得られる結果は、理想特性に極力漸近するデバイス特性を実現するために用いるもので、構造をデバイス設計・プロセスフローに反映させる。評価課題は次の点であった。(1)電界遮蔽効果(2)量子井戸設計(3)成長層構造の層厚の最適化(4)最大波長可変幅の見積もり(5)静特性の振る舞いにおける従来レーザとの比較。以上から実現可能なデバイスプロセスを考えた。本年度の研究成果として上記シミュレータをほぼ完成させる段階にきた。用いる結晶材料、成長条件の制約を外してデバイス評価を行う段階としては、既に上記(1)電界遮蔽効果(2)量子井戸設計(5)静特性評価を終えている。本シミュレーションの最終目的としての最適化されたデバイス設計には、実験環境から利用できる結晶材料の組み合わせなどに制約があるため、それらを考慮して評価する必要があり、作製予定の具体的なデバイス形態としてのパラメータ抽出を進めている。実用効果の大きい光ファイバ通信への応用の観点から発振波長は長波長域(1.3μm1.5μm)を狙ったデバイス設計を当初考えていたが、宇宙応用も含めた距離センサーなどへの応用では高出力化の容易なGaAs/AlGaAs系の方が有利である。最初のデバイスとしては作製条件が緩く、新構造の特長が効果的に現れるデバイス構造が望ましいため、両材料系での評価を比較決定することをシミュレーションに含める。また本年度は次年度に控えるデバイス作製を経て、デバイス静特性測定のための測定系構築を進めてきた。多電極デバイスのための電流注入及び電圧印加のためにマイクロプローバを含めた評価系、プロセス用のアクセサリ類を整えている。
低分子化合物の高感度検出用コンパクト表面プラズモン共鳴免疫センサの開発

本研究では、医療や爆薬類、環境汚染物質などのうち、特に低分子量化合物を高感度かつ高選択的に検出するために、我々が独自に提案している間接競合阻害法をベースにして、コンパクトな表面プラズモン共鳴(SPR)と分子認識素子とを組み合わせた高性能なバイオセンサを開発することを目的としている。本年度は、表面の分子認識素子の配向を制御するために、自己組織化単分子膜の技術と小型化したSPR装置を用いて、以下のような結果を得た。1.自己組織化膜を用いたSPRイムノセンサによる爆発物の超高感度・高速検知:TNT誘導体チオール分子を自己組織化法によってAu表面に固定したイムノ素子とTNTモノクローナル抗体を使い、間接競合阻害法を用いることにより、TNTを8pptから30ppbの範囲で検出できた。また、この素子は2分間のペプシン溶液の流通により100回以上繰り返し使用することができた。2.神経伝達物質検出用のバイオセンサの作製:8本のマイクロチャンネル(幅100ミクロン深さ20ミクロン)を有するマイクロフローセルと小型化したSPR装置を用いて、神経伝達物質であるセロトニンについて、異なる濃度の試料の同時検出を行った。セロトニンは鬱病などの精神病と密接な関係があることから、高感度検出できるセンサが求められている。本研究では、セロトニンとタンパク質複合体を合成し、これを簡便な物理吸着法により表面に固定化した。この素子を用いて、セロトニンを100ppbの濃度まで高選択的に検出できた。本研究では、高感度かつ高選択的でありながら、安価で簡便な検出が可能な免疫反応を利用したイムノアッセイと計測装置とを組み合わせたセンシングシステムについて、表面修飾技術やマイクロチャンネル作製技術を駆使することにより、検出が難しい環境中などに存在する低分子化合物を超高感度、高選択的、しかもオンサイトで簡便に多成分同時検出が可能な新しいセンシングシステムを構築することを目的として研究を進めた結果、以下のような結果を得た。1 SPR免疫センサによるTNTのpptレベルの検出間接競合阻害法を用いれば、SPRセンサで低分子化合物を高感度検出できることはこれまでに見出しているが、さらに感度を高めるために、競合させる抗体(Ab)とセンサ素子表面上の単分子タンパク質膜を工夫した。2高選択的センシングシステムの構築TNTには構造が類似する様々な化合物が存在するが、爆発物センサとしては高選択性が要求される。競合する抗体としてanti-TNP-KLH Abを用いることで、他の派生物質の干渉を1%以下に抑え、TNTのみの検出ができた。3 TNTの高速検出一度使った免疫センサ素子は、ペプシン溶液により再生することが可能であり、サンプルの導入・検出・免疫センサ素子の再生までの一連の測定を、pptレベルの検出感度を落とすことなく、約20分で実現させることができた。本研究では、医療や環境問題に関連した低分子量化合物を検出するために、高感度かつ高選択的でありながら安価で簡便な検出が可能なバイオセンサを開発することを目的としている。標識なしで生化学反応をリアルタイム測定できる表面プラズモン共鳴(SPR)と分子認識素子とを組み合わせた高性能な免疫センサとして、本年度は2種類のシステムの検討を行い、以下のような結果を得た。1.SPRイムノセンサによる爆発物の超高感度・高速検知2,4,6-trinitrotoluene(TNT)を検出するために、TNT誘導体とタンパク質とのコンジュゲートを簡便な物理吸着法によってAu表面に固定したイムノ素子とTNTモノクローナル抗体を用い、間接競合阻害法を適用することにより、TNTを1pptから80ppbの4桁の範囲で定量できた。このイムノセンサは高い安定性があり、30回以上繰り返し使用することができた。さらに、TNT検出と表面の再生を、数分以内で完了できた。2.神経伝達物質検出用の高親和性バイオセンサの構築D3-ドーパミンレセプタ(D-RC)を分子認識素子として用いることにより、ドーパミン(DA)の高感度検出用のバイオセンサの開発を行った。ドーパミンは哺乳類の中枢神経系の重要な神経伝達物質の一つであり、パーキンソン病、心臓血管、ホルモン系の主要物質である。開発したドーパミンセンサは、アスコルビン酸、尿酸および他のDA類似物質の干渉を受けずに、DAを85pptまで高感度検出できた。

セロトニンは鬱病などの精神病と密接な関係があることから、高感度検出できるセンサが求められている。本研究では、セロトニンとタンパク質複合体を合成し、これを簡便な物理吸着法により表面に固定化した。この素子を用いて、セロトニンを100ppbの濃度まで高選択的に検出できた。
ヒトDNA複製前複合体の無細胞系での部位特異的な再構築

Epstein-Barrウィルスの潜伏感染期ゲノムDNAはウィルス由来のタンパク質EBNA-1の存在下で1細胞周期に1回複製され、その複製開始や進行は宿主由来の因子(Orc, Mcmなど)に依存すると考えられている。私は、EBウィルスのoriPを持つプラスミドをモデルレプリコンとしてin vitroでのヒトDNA複製反応系の構築を目指している。oriPにOrc複合体,Cdc6,Cdt1,Mcm複合体から成る複製前複合体(pre-RC)が形成されるにはEBNA-1タンパク質がoriP上の特定配列(DSE)に結合することが必要不可欠である。また、DSE上にOrcが会合するのに必要な因子としてTRF2タンパク質が最近同定された。そこで、EBNA-1,TRF2,0rc1やCdc6等の組換え体タンパク質をヒト培養細胞に大量発現させ、その核抽出液を用いてoriP上にin vitroでヒトpreRCを構築する試みを種々の条件で実施した。その結果、OrcのコアサブユニットはEBNA-1,TRF2,0rc1の3者に依存してoriP断片や短いDSE断片に会合し、Cdc6も同様の挙動を示した。DSEを欠失したoriP断片にはOrcのコアサブユニットは結合しなかった。その一方、Mcm複合体の複製起点への会合に必要なもう一つのタンパク質Cdt1のoriP断片への結合はEBNA-1のみに依存し,TRF2やOrc1を大量発現させた核抽出液を加えても結合量は増えなかった。そのうえ、意外なことに、Cdt1はDSEを欠失したoriP断片にもEBNA-1に依存して結合することが判明した。現在、Cdt1過剰発現細胞の核抽出液の利用や、細胞周期を同調させて抽出液を調製するなどしてEBNA-1に依存した無細胞系でのpreRC再構築完成を目指している。Epstein-Barrウィルスの潜伏感染期ゲノムDNAはウィルス由来のタンパク質EBNA-1の存在下で1細胞周期に1回複製され、その複製開始や進行は宿主由来の因子(Orc,Mcmなど)に依存していると考えられている。oriPに複製前複合体(pre-RC)が形成されるにはEBNA-1タンパク質がoriP上の特定配列(DSE)に結合することが必要不可欠である。oriPの複製にとって最低限必要なEBNA-1のドメインはMBP(maltose-binding protein)融合タンパク質として大腸菌での発現・取得に成功した。また、この融合タンパク質をヒト培養細胞に発現させると、oriPを有するプラスミドの複製が可能となった。そこで、大腸菌から精製した裸のoriPプラスミドにin vitroでヒトpreRCが形成されるか否かを調べるため、ヒトHeLa細胞から調製した濃い核抽出液と混合し、ショ糖密度勾配遠心法で分画した。上述の組換え体EBNA-1を併せて加えた場合と加えない場合とでヒトpreRC構成因子の挙動を比較すると、組換え体EBNA-1はoriPプラスミド添加によって沈降速度が増し、沈澱量も顕著に増加したので、ヒト核抽出液中でもoriPに対して強く結合することが示された。しかし、その一方、preRC構成因子であるOrc,Cdc6,Mcmについては、プラスミドの有無による挙動の相違は認められたものの、組換え体EBNA-1の有無によってその挙動が更に変化することは無かった。今後、Orc複合体やCdc6の過剰発現細胞の核抽出液や精製したMcm複合体等を用いてEBNA-1に依存したpreRC再構築を目指す。Epstein-Barr

ウィルスの潜伏感染期ゲノムDNAはウィルス由来のタンパク質EBNA-1の存在下で1細胞周期に1回複製され、その複製開始や進行は宿主由来の因子(Orc, Mcmなど)に依存すると考えられている。私は、EBウィルスのoriPを持つプラスミドをモデルレプリコンとして'in vitroでのヒトDNA複製反応系の構築を目指している。oriPにOrc複合体, Cdc6, Cdt1, Mcm複合体から成る複製前複合体(pre・RC)が形成されるにはEBNA-1タンパク質がoriP上の特定配列(DSE)に結合することが必要不可欠である。また、DSE上にOrcが会合するのに必要な因子としてTRF2タンパク質が最近同定された。そこで、EBNA-1, TRF2, Orc1やCdc6等の組換え体タンパク質をヒト培養細胞に大量発現させ、その核抽出液を用いてoriP上にin vitroでヒトpreRCを構築する試みを種々の条件で実施した。その結果、OrcのコアサブユニットはEBNA-1, TRF2, Orc1の3者に依存してoriP断片や短いDSE断片に会合し、Cdc6も同様の挙動を示した。DSEを欠失したoriP断片にはOrcのコアサブユニットは結合しなかった。その一方、Mcm複合体の複製起点への会合に必要なもう一つのタンパク質Cdt1のoriP断片への結合はFBNA-1のみに依存し,TRF2やOrc1を大量発現させた核抽出液を加えても結合量は増えなかった。そのうえ、意外なことに、Cdt1はDSEを欠失したoriP断片にもEBNA-1に依存して結合することが判明した。現在、Cdt1過剰発現細胞の核抽出液の利用や、細胞周期を同調させて抽出液を調製するなどしてEBNA-1に依存した無細胞系でのpreRC再構築完成を目指している。
FFT解析による音楽表現の評価及び測定方法の理論化に関する研究

女声に限定した音声標本に対して、FFT(高速フーリエ変換)解析を行った。本研究では、主観的評価に陥りやすい音楽表現の評価に対し「息が流れた状態(音楽的な表現)」と「息が止まった状態(非音楽的な表現)」の音声標本を倍音構造の視点から分析し、客観的な音楽表現についての評価方法を提示した。本研究で示した評価の方法は、1音声について、FFT解析データ(16地点のサンプリング×512分割)を主成分分析及びクラスター分析することである。特に主成分分析では、2次元座標で各標本の位置が示される利点があるため、この分析手法を行うことにより、音楽的な表現と非音楽的な表現とは異なる方向に位置していることが示された。この様に各標本の方向性が示されることで、音楽表現が熟練する過程を時間的推移の視点で示すことも可能となった。すなわち、学習者の上達の記録として示すことができる。また、解析結果を個人の音声記録として整理し蓄積することにより、個人内における音声変容過程の比較に留まらず、より多くの音声との比較が可能となり、発声指導を含み歌唱指導(学習)上の資料提供も可能となった。本研究で用いた手法により、従来曖昧に判定されていた「換声点(区)の特定」や「声種の判定」についても、基礎データを提供できると考える。今後は音声のデータベース作成を行い、さらに解析による判定と聴感覚による判定との照合を行い、熟練者が指向する音楽表現の方向性について検証することを計画している。なお、本研究の報告書(1115頁)を平成6年3月4日に作成した。
知識の形成過程の分析による暗号プロトコルの安全性検証法に関する研究

本研究は,知識論理を用いて,プロトコルの実行における参加者間での知識の形成過程を分析することにより,プロトコルの安全性を示す検証法の確立を目指して行われた.本研究では,命題論理をもとにした動的知識論理による定式化と,動的様相を排した一階述語論理による定式化を行った.その結果,論理体系の表現力や体系の複雑さに関する問題が明らかとなった.しかしながら,その成果は分散システムにおけるいくつかのプロトコルの検証法などへの応用の可能性を示唆するものであった.また,プロトコルの実行に関していくつかの仮定を置くことで,検証法として有用な体系に近づくことができたと考えられる.本研究は、暗号プロトコルの安全性検証法を、数理的技法(形式手法、formal methods)の一つである論理推論をもとに構築することを目的としている。特に、知識論理と呼ばれる推論体系の一種である動的知識論理(Dynamic Epistemic Logic)を用いて、プロトコルの実行における参加者間での知識の形成過程を分析することにより、プロトコルの安全性を示す検証法の確立を目指している。今年度は、動的知識論理をもとに、暗号プロトコルの安全性検証のための論理言語と公理系を与えることを目標に研究を遂行した。特に、参加者間で成り立つ知識命題がプロトコルの実行過程でどのように形成され、またその知識命題と安全性との間で成り立つ一般的な性質を明らかにするため、なるべく単純な論理体系によって定式化することを試みてきた。現時点では、先行研究などをもとに概ねこの論理体系が得られているが、プロトコルで扱われるメッセージの組み合わせが無限にあることから、基本となる命題が述語論理に頼らざるを得なくなっている。しかしながら、先に述べたなるべく単純な論理体系を与えるという意味では、命題論理をもとにした動的知識論理へと単純化するか、あるいは動的様相を排した一階述語論理をもとにした知識論理によって定式化するかを行う必要があると考えられる。現時点では、こうした論理体系の単純化が課題として残されており、特に前者のアプローチでの単純化を目指して研究を遂行している。本研究は、暗号プロトコルの安全性検証法を、数理的技法(形式手法、またはformal method)の一つである論理推論をもとに構築することを目的としている。このような検証法においては、参加者間で成り立つ知識命題の形成過程に関する十分な記述力と、知識命題と安全性との間で成り立つ一般的な性質を分析できるだけの単純さが求められる。昨年度に引き続き、今年度も、動的知識論理をもとにした目的とする推論体系の構築を目指し研究を遂行した。特に、これまでの研究で得られていなかった暗号プロトコルの実行過程を十分に記述できるような論理言語と公理系を与えることを目標としてきた。昨年度までの研究では、こうした論理体系を一階述語論理の言語をもとに構築することを実施してみたが、記述力が得られる代わりに、論理言語そのものが非常に複雑になってしまっていた。そのため今年度は、命題論理をもとにした動的知識論理への単純化と、動的様相を排した一階述語知識論理による定式化を目指した。現時点においては、まだ推論体系の確立には至っていないものの、前者のアプローチが有力であることが分かってきており、今後もこの方針で研究を遂行したいと考えている。今年度も、プロトコルの実行過程と参加者の知識状態を記述しうる論理体系の構築を目標に研究を遂行してきた。先に述べたように、十分な記述力と分析のための見通しの良さを兼ね備えた論理体系のが求められているが、両者は一般に背反するため、現在においてもまだ有力な論理体系を得るに至っていない。今年度に引き続き、来年度はこうした課題の解決を早急に行う必要があると考えている。特に、知識論理と呼ばれる推論体型の一種である動的知識論理(Dynamic Epistemic Logic)を用いて、プロトコルの実行における参加者間での知識の形成過程を分析することにより、プロトコルの安全性を示す検証法の確立を目指している。昨年度に引き続き、今年度も、上記のような性質を持つ論理体系を求めて研究を遂行した。特に、これまで試みてきた一階述語論理の言語を用いた動的知識論理をもとにすることにより生じる様々な困難に鑑み、今年度は命題論理の言語をもとにした動的知識論理への単純化と、動的様相を排した一階述語論理による定式化を目指した。前者については、プロトコルの実行過程に関する表現をかなり限定すればある程度の分析が可能となることが分かったが、プロトコルで送受信されるメッセージの形式は基本的に無限にあることから、命題論理の言語ではどうしても表現しきれない部分があるという課題が残されている。また、後者の一階述語論理の言語をもとにするアプローチでは、様相概念と一階述語論理を組み合わせることから生じる意味論的問題があることが判明した。以上のことから、来年度は前者のアプローチをさらに推し進めることを計画している。今年度も、プロトコルの実行過程と、プロトコルの参加者の知識状態および推論過程を記述しうる論理体型の構築を目標に研究を遂行してきた。

先に述べたように、今年度は、命題論理言語をもとにした動的知識論理による定式化と、一階述語論理言語をもとにした(動的様相を排した)知識論理による定式化の2つのアプローチを試みた。しかしながら、十分な記述力と分析のための見通しの良さを兼ね備えた論理体型を得るには至っていない。今年度の研究により、前者のアプローチが有力であることが明らかになってきたことから、来年度はこの方向で研究を継続する予定である。なお、当初は研究実施期間を3年間として計画したが、上述のように予定よりも研究の進行が遅れていることから、1年間研究期間を延長することとした。本研究は、暗号プロトコルの安全性検証法を、数理的技法(形式手法、またはformal method)の一つである論理推論をもとに構築することを目的とする。特に、知識論理と呼ばれる推論体系の一種である動的知識論理(Dynamic Epistemic Logic)を用いて、プロトコルの実行における参加者間での知識の形成過程を分析することにより、プロトコルの安全性を示す検証法の確立を目指している。このような検証法においては、参加者間で成り立つ知識命題の形成過程に関する十分な記述力と、知識命題と安全性との間で成り立つ一般的な性質を分析できるだけの単純さが求められる。昨年度予定していた研究実施内容を、今年度も継続して実施した。特に今年度は、見通しの良い単純な論理体系を得るためのアプローチとして、命題論理をもとにした動的知識論理や、動的様相を配した一階述語論理による定式化を目指した。前者のアプローチについては、昨年度に引き続きプロトコルの記述力が問題となり、本研究で対象とするような暗号プロトコルそのものについての十分な検証法を得ることは難しかった。しかしながら、分散システムにおける合意形成などに使われるある種のプロトコルの検証法などへの応用の可能性を示唆する結果をえることができた。また、後者のアプローチについては、体系が複雑になるという問題はあるものの、プロトコルの実行に関していくつかの仮定を置くことで、検証法として有用な体系に近づくことができた。今後は、これらの成果を取りまとめ、国際会議等で発表することを計画している。本研究は,知識論理を用いて,プロトコルの実行における参加者間での知識の形成過程を分析することにより,プロトコルの安全性を示す検証法の確立を目指して行われた.本研究では,命題論理をもとにした動的知識論理による定式化と,動的様相を排した一階述語論理による定式化を行った.その結果,論理体系の表現力や体系の複雑さに関する問題が明らかとなった.しかしながら,その成果は分散システムにおけるいくつかのプロトコルの検証法などへの応用の可能性を示唆するものであった.また,プロトコルの実行に関していくつかの仮定を置くことで,検証法として有用な体系に近づくことができたと考えられる.今年度は、プロトコルの実行過程を記述しうる論理体系の構築を主な目標とし、さらにそれに伴う意味論の構築やプロトコルの分析なども目指して研究を行ってきた。
渋谷区における、総合事業通所型サービスCの事業効果に関する研究

2018年から本格始動した介護予防・日常生活支援総合事業について、保健・医療の専門職が有限に介入する通所型サービスC終了後の、参加者たちの生活実態の変化を追ったものはない。本研究では、都市部において通所型サービスCに参加した高齢者の生活変化の実態を明らかにし、事業の効果検証を行い、効果的なプログラムについて示唆を得ることを目的とし、混合研究法を用いる。通所型サービスCの事業内容の調査及び事業開始前後の評価指標結果の比較と、同意を得た約12名を対象とした事業終了半年後のインタビューデータの分析を行い、参加者の心身機能の変化と通所型サービスC終了後の地域における生活実態を把握する。
直流真空電気機器における極性反転時の電界制御に関する研究

真空遮断器などの真空絶縁機器の直流送電系統への適用拡大に向けて、直流電圧の極性反転時における帯電分布変化などの機器絶縁への影響を考慮する必要がある。特に、固体絶縁物沿面上の帯電現象に着目し、極性反転時における固体絶縁物上の電荷挙動について検討した。帯電電位と発光強度の時間推移の双方から、直流電圧の極性反転時には、沿面放電に至らずとも帯電を中和するような電荷挙動が起こり、その時定数は数ms十数ms程度と比較的遅いことが明らかとなった。真空中の極性反転時の電界制御を目指して、本申請課題では、(1)浮遊電位電極を含む電極系における直流電界下の帯電分布形成、(2)極性反転時の沿面電荷挙動の解明,(3)沿面粗さなどによる極性反転時における沿面電荷挙動制御の可能性の検討の3項目について明らかにすることを目指す。平成26年度では、上記(1)について検討を行った。直流電圧印加時におけるアルミナ絶縁物沿面帯電の分布の計測は、絶縁物背後の静電プローブおよびボルテージホロワ回路により観測できることが確認された。さらに、直流電圧印加中にインパルス電圧を重畳し、その際に発生する帯電分布の計測も、静電プローブに誘導される電流を測定することにより可能となり、直流およびインパルス電圧下の両方の状況において帯電分布の変化を測定できた。また、直流帯電を考慮した電界解析により、直流帯電がインパルス沿面破壊電圧に及ぼす影響を定量的に示すことができた。さらに本実験の過程で、直流電圧と帯電量は、ある程度、独立して変化させることができることがわかり、背後直流電圧・帯電量・インパルス電圧の3要素に対する沿面破壊電圧の依存性を取得できる見込みを得ることができた。一方で、浮遊電極に対する帯電の計測については、帯電が起こることは確認ができたが、通常の高電圧プローブでは入力インピーダンスの大きさが十分でないことが判明したため、容量分圧による電位測定などの他の手法による測定を検討している。平成27年度では、上記(1)については平成26年度中に達成できなかった浮遊電極の帯電電位計測手法の検討を行い、容器を含めた電極系各所の静電容量を事前に測定すれば、静電プローブと容量分圧回路にて測定できることを確認できた。上記(2)については、極性反転前後の帯電量変化を、静電プローブおよびボルテージホロワ回路により測定した。インパルス電圧印加時の陰極を起点とするフラッシオーバとは異なり、沿面上の帯電電荷の挙動のみで沿面上の放電が起こることが、帯電電荷変化量と発光測定から明らかとなった。極性反転時の放電における放電電流が電極間を短絡するフラッシオーバの場合よりも小さいことも、この結果を裏付けた。なお研究計画当初は、電荷挙動の速度が速く、静電プローブで追随できなくなることを危惧していたが、逆に予想より遅く、10ms程度であったため、高速ビデオカメラによる発光からの放電進展範囲の観測ができた。さらに、帯電を考慮した極性反転前後および極性反転に伴う放電後における電界解析を行った。絶縁物沿面上の電界分布から、本研究で使用した針-平板電極系においては、極性反転時に2次電子なだれが起こりうる領域は小さく、さらにその際の陰極からの電子供給が無いため、放電電流が小さくなったと推定された。平成27年度実施予定であった極性反転時の電荷挙動測定においては、現象の時定数が予想より遅かったため測定回路の調整が必要となり研究遂行に時間を要したが、高速ビデオカメラによる発光変化測定を追加で実施することができたことで、結果としては、当初予定以上の結果を出せる可能性が得られた。しかしながら、帯電電位の確認のために用いていた静電電位計の故障などにより、研究全体としては当初予定よりやや遅れ、研究期間の延長を申請した。真空中の極性反転時の電界制御を目指して、本申請課題では、(1)浮遊電位電極を含む電極系における直流電界下の帯電分布形成、(2)極性反転時の沿面電荷挙動の解明,(3)極性反転時における沿面電荷挙動制御の可能性の検討の3項目について明らかにすることを目指す。絶縁物背後の静電プローブおよびボルテージホロワ回路により直流の,静電プローブに誘導される電流の測定によりインパルス電圧重畳時の,それぞれの状況において帯電分布の変化を測定できた。平成27年度では、上記(1)については浮遊電極の帯電電位計測手法の検討を行い、容器を含めた電極系各所の静電容量を事前に測定すれば、静電プローブと容量分圧回路にて測定できることを確認できた。極性反転時の放電における放電電流が電極間を短絡するフラッシオーバの場合よりも小さいことや、高速ビデオカメラによる発光からの放電進展範囲の観測も、この結果を裏付けた。

平成28年度においては、平成27年度に引き続いて極性反転前後の電界解析を行い、極性反転時に二次電子なだれが起こりうる領域があっても、電界の向きを考慮して、その際の陰極等からの電子供給が無ければ、全路破壊には至らないと推定できた。これは上記(3)に対して、二次電子放出係数が1を超える領域において、電子なだれの向きと一次電子供給源の有無で沿面放電の可能性を検討できることを示唆している。真空遮断器などの真空絶縁機器の直流送電系統への適用拡大に向けて、直流電圧の極性反転時における帯電分布変化などの機器絶縁への影響を考慮する必要がある。特に、固体絶縁物沿面上の帯電現象に着目し、極性反転時における固体絶縁物上の電荷挙動について検討した。帯電電位と発光強度の時間推移の双方から、直流電圧の極性反転時には、沿面放電に至らずとも帯電を中和するような電荷挙動が起こり、その時定数は数ms十数ms程度と比較的遅いことが明らかとなった。平成26年度に実施予定であった帯電分布形成過程の計測および帯電形成に伴う電界分布変歪の解析については、絶縁物沿面に対しては当初の予定通り達成され、さらに平成27年度に向けた、極性反転時における過渡的な帯電挙動の取得の前段階として、インパルス電圧重畳時における過渡的な帯電分布変化を取得することができ、電界解析と合わせてた電位分布の過渡変化も明らかとなり、当初予定以上に進行している。一方で、浮遊電極の帯電に対しては、現象の確認はできているものの、帯電量の計測方法を当初予定の高電圧プローブによるものから変更する必要が明らかとなり、定量的な解析を行うに至っていないため、当初予定よりやや遅れている。総合的には,おおむね順調に進展していると言える。極性反転時の電荷挙動測定において、現象の時定数が当初の予想より遅かったため、静電プローブへの誘導電流による測定が困難となった一方で、高速ビデオカメラによる発光像測定が追随できることがわかったので、測定データをさらに積み重ねて、電界解析による絶縁物沿面上の電界分布の観点から考察を深めていく予定である。電気機器平成27年度実施予定の極性反転時の沿面電荷挙動の解明に向けて、極性反転の電圧印加装置の準備は既に準備を始めており、直流にインパルス電圧を重畳した時の帯電電位変化取得の経験から、測定時定数の観点からも問題なく帯電分布変化を取得できる見込みを得ている。平成26年度に十分に実施できなかった浮遊電極の帯電電位の計測については、容量分圧回路を介しての電位取得に向けて検討を進めている。極性反転時における沿面電荷挙動制御の可能性の検討については、当初予定していた沿面粗さによるもののほか、絶縁物の格子欠陥によっても帯電量を制御できる可能性についても検討を進めることを考えている。静電電位計の故障などによる研究遂行の遅れに伴い、電極構造部品、電子回路部品の今年度における購入が予定よりも少なくなったため。当初購入予定であった高電圧プローブについて、本研究の目的に対して入力インピーダンスが十分でないことが判明し、購入を行わなかったため。静電プローブに接続されたボルテージホロワ回路内のサージ保護素子は、絶縁物上の沿面放電の発生に伴って消耗していくので、主としてその補充にあてる。浮遊電極電位の測定には、容量分圧回路による手法を検討しており、その構築費用に充当する計画である。