hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工心臓使用時のデバイス由来感染症防止に有用なスキンボタン・デバイス被覆材の開発

我々はドライブライン表面と周囲の生体組織を強固に接着させることが可能で,柔軟かつ生体適合性に優れ,長期的な生体内留置が可能なセグメント化ポリウレタン製多孔体を開発した.本多孔体は,新製法により表層に緻密層が生成せず,曲面を有するさまざまな形状に形成することが可能である.さらに本多孔体素材を使用した駆動ラインへの外力による周囲組織との傷害を抑制可能な新規スキンボタンを考案した.本新規デバイスを使用した動物実験では,スキンボタンは,周辺組織との強固に結合し,外部からの感染体の直接の付着,侵入を防ぐことによって細菌増殖巣の形成を抑制し,ドライブライン感染の発生を大幅に低減せしめることが可能であった.我々はドライブライン表面と周囲の生体組織を強固に接着させることが可能で,柔軟かつ生体適合性に優れ,長期的な生体内留置が可能なセグメント化ポリウレタン製多孔体を開発した.本多孔体は,新製法により表層に緻密層が生成せず,曲面を有するさまざまな形状に形成することが可能である.さらに本多孔体素材を使用した駆動ラインへの外力による周囲組織との傷害を抑制可能な新規スキンボタンを考案した.本新規デバイスを使用した動物実験では,スキンボタンは,周辺組織との強固に結合し,外部からの感染体の直接の付着,侵入を防ぐことによって細菌増殖巣の形成を抑制し,ドライブライン感染の発生を大幅に低減せしめることが可能であった.我々は,埋込型人工心臓の長期使用時におけるドライブライン感染症防止に有用な新規スキンボタンを開発し得た.本品は,ドライブライン皮膚貫通部の表皮から皮下組織に亘って設置し,使用する.フランジ下層は,三次元網状構造を有する多孔体(孔径200-300mm)であり,皮下組織と強固に癒着する.上層のフランジは柔軟な無孔性シートで作製され,表皮上に露出し同部を貫通するドライブラインを周囲組織と無理のない状態で固定可能な形状を有する.この構造により,本品は皮膚貫通部における表皮ダウングロースを抑制し,さらにはドライブラインからの物理的な負荷を周囲組織に伝えることなく,細菌感染の温床となる死腔形成を防止することを可能としている.本研究では,本新規スキンボタンを埋込型補助人工心臓のドライブライン(6mm径)に適用し,3ヶ月間の慢性動物実験にて性能を評価した.実験には仔ウシを使用し,スキンボタンをドライブライン皮膚貫通部に使用した2例およびドライブラインを直接皮膚より貫通させた5例を比較検討した.実験期間中,急性期を除き,消毒およびドレーピングを一切行わなかった.結果,スキンボタン未使用例5例中1例において,術後45日以降,出血を伴うドライブライン感染を発症し,創部の治療を必要とした.他4例については,皮膚貫通部において軽度のポケット形成が認められるが,炎症および感染所見は認められなかった.一方,スキンボタンを使用した3例では,実験期間中ドライブラインは皮膚に無理なく固定され,その周囲の表皮ダウングロースやポケット形成を抑制可能であった.また,遠隔期においてドライブラインに強い牽引を加えた場合においても,皮膚より剥離することなく,強固な癒着を維持していた.従って,新規開発したスキンボタンは,ドライブライン感染症に対し,その発症を効果的に抑制することが可能であると考えられた.本プロジェクトでは,新しい医療機器の開発のみならず,その研究開発された医療機器を確実に実用化し,臨床使用可能な製造水準への周辺整備も重要な課題となっている.そのため,本開発課題である新規スキンボタンに使用されるセグメント化ポリウレタン多孔体の製造精度の向上と量産システムの開発は重要であり,本システムは医療機器として上市を目的としたGMP製造を見据えたシステムでなければならない.本研究では,新規開発されたセグメント化ポリウレタン多孔体の製造上の問題点を解決するため,サイフォン原理を利用することなく人為的にすべての工程を制御できる量産設備を設計し,実際に稼働させ,製造される多孔体の安定性や精度を検討した.本研究では,SPU多孔体の製造において,従来のサイフォン原理を利用することなく人為的にすべての工程を制御できる量産設備を設計した.本システムは,主に蒸留槽,温調予備タンク槽,型の抽出槽,送液ポンプ,電磁弁から構成されるものである.本新規システムによる製造工程は,まず,蒸留槽から揮発したアルコールを予備タンクへ貯留し,かつ,温度を一定に保持し,プログラム制御されたタイミングで高流量送液ポンプを使用して速やかに抽出槽へ注液することで,常時,ポリマードープを温調されたアルコール新液へ浸漬しておくことが可能となっている.結果,抽出槽には攪拌機能を付与しており,型全体の洗浄効率を均質化することに成功した.結論として,本研究により,SPU多孔体製造過程において,製造工程を見直し,新規の製造装置を設計,導入することにより,製品精度を向上させ,安定した製品を作成することが可能となった.補助人工心臓の出口部感染症の発生は,その予後に係わる重要な要因の一つとして認識され,皮膚の感染防御機能を維持可能なデバイス開発およびケア法の検討は重要な課題と考えられる.本研究では,ヤギを用いた動物実験によりカニューレ出口部周囲部における皮膚性状の経時的変化を解析し,出口部感染症発生との関連について検討を行った.実験では,塩化ビニルチューブ(外径20 mm)をセグメント化ポリウレタン製多孔体カフ(厚さ約2.0 mm,長さ100 mm)で被覆した模擬カニューレを作成し,これらを成ヤギの皮下から表皮を貫通させ,外科的に留置した.実験期間内は出口部の消毒,被覆材など感染防止処置は一切行わなかった.

出口部周囲皮膚の評価として,経時的に皮膚pH,真皮組織水分量,表皮温度,皮膚血流量を測定し,出口部の細菌検査を行った.また,細菌感染の発生をエンドポイントとし,出口部周囲組織について病理学的評価を行った.植え込み後1か月時には表皮とSPUカフは良好な癒着が確認され,感染の徴候は認められなかった.しかしながら,4か月後にすべての出口部に化膿性炎が確認され,摘出が行われた.実験期間中,皮膚pHは,周囲皮膚と比較し,術後2ヶ月目より経時的に上昇し,また術後の皮膚血流量は出口部周囲で常に低値を示していた.さらに,表皮温度、真皮組織血流量は,感染兆候に先立って増加する傾向にあった.出口部の細菌群は,皮膚pHの変化と共にAcinetobacterium.appなどの常在菌からArcanobacterium pyogenesなどの化膿性菌が優勢な状態に変化し,感染確認後にはγ-streptococcusが主に検出された.今回の検討により,カニューレ皮膚貫通部では,周囲組織からの癒着を促進させたにも係わらず,出口部皮膚性状は経時的に変化し,細菌感染が起こりやすい状態へ陥ることが示された.本研究において,我々が開発した埋め込み型人工心臓のドライブライン用スキンボタンは,3ヶ月の動物実験にて,出口部感染の防止に有用であることが示された.また,本開発品は共同研究者であるニプロ社に,試験プラントを設置し,上市に向けて量産体制の構築と品質のバリデーションを検討している。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画は,新規に開発されたセグメント化ポリウレタン製多孔体の物性評価および素材の制御技術の向上を主体に進め,各開発品(スキンボタン,体内留置用カフ)に適した生体適合材料としての条件を検討している.本年度の研究によって,補助人工心臓療法で課題となっている出口部感染症について,病態発生学的な解析を行い,出口部感染症の病理学的な側面を明らかにした.かかる結果は,従来から開発を行ってきたセグメント化ポリウレタン製多孔体を使用したスキンボタンの設計に活用し,より高機能的なデバイスへと発展させることが可能と考えられる.本年度は,本開発品を実際に上市するために必要な多孔体の生産方法の検討および生産品の生物学的安全性の検討をおこない,開発品の実用化を目指す.スキンボタンは,昨年度の研究において,我々が別途開発研究を行っておいる埋め込み型人工心臓のドライブライン用に開発されてきたが,より広範に使用されるように,様々な素材,ライン径に適合した形状(デザイン)の検討,素材の機械的物性の検討を行う.25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,本計画の最終年度として,開発対象デバイスであるスキンボタンについて,実験素材を実際の使用状態に合わせて整形し,人工心臓埋め込み時の皮膚貫通部に使用する皮膚貫通部被覆デバイス(スキンボタン)を製作する.形状は皮膚との接着面積が多くまた創部が外界と直接接しないように検討されたものである.これらを当研究室で行われている1数ヶ月間の慢性動物実験時に使用し,被覆デバイス・皮膚間の組織再生性,同部の物理的外力に対する抵抗性および感染抵抗性などについて総合的に検討を行う.評価には,体重60 kgの成ヤギ1頭を用い,試作モデルを体壁に外科的に植え込こむ.術後急性期を除き,消毒・ドレーピング等は全く行わない予定である.
新人看護師の臨床判断能力を促進する学習支援システムの開発

新人看護師の臨床判断力を高め、看護ケアの質を向上させる目的で6か所の大学附属病院および一般病院のエキスパートナース14名へ事例作成を依頼した。エキスパートナースから収集した27事例と共同研究者らで作成したモデル事例を効果的に活用するために学習理論に基づき「学習支援システム」のソフトウェアを開発した。そのソフトウェアは、5ステップから成り立っている。(1)看護過程のレクチャー(2)モデル事例の看護過程(3)27事例の看護過程(4)学習者が自己評価を行い課題発見できる評価システム(5)学習者のもつ臨床事例を看護過程のステップで展開できるシステムである。本研究の残された課題は、「学習支援システム」のソフトウェアのさらなるブラッシュアップとソフトウェアの試用や効果の検証である。本年度の目的は、新人看護師の臨床判断力を高め看護ケアの質を向上させるために、看護理論に基づく看護過程の思考を促進する学習支援システムの開発の基本ソフトウェアを構築することが最大の課題であった。この目標を達成するために、ソフトウェア開発に関して医療システムに精通している株式会社島津エスディーへ研究協力を委託し、基本ソフトウェア構築の共同研究を次のようなステップで実施した。1)事例収集ソフトウェアを島津エスディーと共同開発した2)(1)のソフトウェアをノートパソコン14台に搭載し、大学附属病院及び一般病院6箇所のエキスパート看護師14名に、事例収集を依頼した。依頼にあたり各施設長・看護部長・看護師等へ文書で説明し承諾を得た。事例収集にあたりは個人が特定されないよう、複数の事例を組み合わせる工夫を行い倫理的配慮に留意した。事例作成は、エキスパート看護師がノートパソコンに搭載した事例収集ソフトウェアの仕様に基づき入力及びデータ解析を行い研究者らで事例の検証を行った。エキスパート看護師の知的財産の提供に対して謝金を支払った。3)看護理論に基づく看護過程の学習ができる「学習支援システム」の構築に向けて、6段階の研究計画を立案した。島津エスディへ委託した基本ソフトウェアの開発は現在3段階まで完了した。6段階の研究計画は、(1)看護過程のレクチャー(2)代表事例の展開(3)14事例の展開(4)学習者の課題発見(5)関連図の作成(6)学習者のもつ個別事例が展開できるシステムづくりである。次年度の研究課題は、3段階までの基礎ソフトウェアのブラッシュアップを島津エスディと共同研究で進め、6段階までの計画を完成することにある。本年度の目的は、新人看護師の臨床判断力を高めるために、看護理論に基づく看護過程の思考を促進する学習支援システムを開発し、基本ソフトウェアを構築することであった。この目標を達成するため、6段階((1)看護過程のレクチャー(2)代表事例の展開(3)15事例の展開(4)学習者の課題発見(5)関連図の作成(6)学習者のもつ個別事例が展開できるシステムづくり)の研究計画に基づき研究をすすめてきた。ソフトウェア開発に関しては、医療システムに精通している株式会社島津エス・ディに研究協力を委託し、基本ソフトウェア構築のため共同研究を次のようなステップで実施した。1)看護理論に基づき看護過程の学習ができる「学習支援システム」の構築に向け、昨年度までに出来上がった2段階までの基本ソフトウェアをブラッシュアップし完成させた。2)3段階目の「15事例の展開」については、基礎資料となる事例の収集を昨年度実施しており、本年度は、事例の検証を研究者間で行った。検証の結果、内容が不足している箇所についてエキスパートナースへインタビューを行い7事例を完成させた。残り8事例については、平成21年度に完成する予定である。3)本研究をさらに発展させるために2008年12月から2009年1月にかけて、オーストラリアの大学において看護教育に関する関係情報及び現地ヒアリング調査を行った。本研究の目的は、看護理論に基づいた看護過程の思考を促進する学習支援システムを開発し、基本ソフトウェアを作成することであった。この目標を達成するため6段階((1)看護過程のレクチャー(2)代表事例の展開(3)エキスパートナースと共同作成した15事例の展開(4)関連図の作成(5)学習者のもつ個別事例の展開(6)臨床判断能力の評価)の研究計画に基づき研究を進めてきた。本年度は、36段階目の目標を達成するため、医療システムに精通している株式会社島津エス・ディと共同し、以下のステップで研究を進めた。1.3段階目の「エキスパートナースと共同作成した15事例の展開」については、完成していなかった8事例を研究者により完成させた。また、昨年度までに完成していた7事例についても、再度、内容の確認を行った。2.4段階目の「関連図の作成」については、情報間の繋がりを関連づけて考えられるよう、関連図の一部を穴抜け問題とし、回答を学習者が選択できるシステムを開発した。

3.5段階の「学習者のもつ個別事例の展開」については、臨床場面で活用でき、臨床判断能力の向上に繋がるよう、学習者が持つ臨床事例を入力し看護過程を展開できるシステムを開発した。4.6段階の「臨床判断能力の評価」については、学習意欲の促進等の目的で、臨床判断能力を客観的かつ視覚的に評価できる測定指標をソフトに搭載した。なお、搭載した測定指標には、研究代表者が行った先行研究を基にまとめたものを使用した。5.すでに完成している12段階のシステムに、本年度完成した36段階のシステムを加え、「看護過程学習支援ソフト」が完成した。6.「看護過程学習支援ソフト」のブラッシュアップ、ソフトの試用や効果の検証については、次年度の課題となった。そのため「学習支援ソフト」の実稼働と評価に向け、本研究組織で継続する必要がある。
自然対流型地熱系の形成と地熱開発とで必要とされる異なったスケールの断裂系評価

自然対流型地熱資源の可採量評価に欠かせない断裂系の定量評価を目的として、自然対流系の形成に寄与するき裂と地熱開発に必要とされるき裂という異なったスケールの断裂系を取り上げ、いくつかの視点からそれらの評価をおこなった。本研究の内容と得られた成果は以下のようである。蛍光浸透法により岩石端面で観察されるき裂トレースを画像データとして取り込み、画像処理を施した後、その幾何要素を統計確率的に抽出・評価した。その結果から岩石内のクランクの3次元分布特性(密度、方位、長さ、開口幅)を評価し、それから岩石の透水テンソルを求めた。本研究では、き裂分布特性評価と同時に岩石コアを用いた透水試験も実施し、その透水異方性を明らかにした。最終的に、求められた透水テンソルと透水試験結果との間には強い相関がみられた。ある地熱地域において坑井掘削時に得られた逸泥データを地球統計学的に処理した。その結果、人間の生産活動的時間でみた貯留層の透水特性は、その分布に層状の片寄りのあることがわかった。したがって、地熱開発において熱水・蒸気のフィードポイントに坑井を到達させるためには、貯留層内のき裂密度の層状アノマリーに注意が必要である。ある地熱地域の熱水系評価に有限要素法による2次元数値シミュレーションを実施した。現在の熱水系の状態を定常状態と仮定して、き裂性媒体である貯留層を等価多孔質体とみなし、その透水性としてボーリングコアの観察結果から低い浸透率を与えた。また、飽和岩石の熱物性値は、岩種と温度依存性を考慮して与えている。その結果として得られた温度分布は、実際に現地でおこなわれた温度検層の結果と良い一致を示した。自然対流型地熱資源の可採量評価に欠かせない断裂系の定量評価を目的として,今年度は,熱水対流系の形成に寄与するき裂群と地熱開発に必要とされるき裂群という異なったサイズスケールの断裂系を個々に評価した。これにより得られた成果は以下のようである。1.熱水対流系の形成に寄与する断裂系の評価熱水対流系の形成には岩石の微視き裂も関与する。そのため,微視き裂の可視化手法を検討し,き裂の分布特性,特に方向性に関する解析をおこなった。可視化手法としては,青色樹脂,探傷剤,蛍光剤を添加した樹脂の有効性を検討し,目的に応じて使い分けた。偏光顕微鏡あるいは実体顕微鏡によりき裂性岩石の微視き裂の観察をある直交三面で行い,球関数を用いることによりき裂方向の三次元分布を評価した。その結果,き裂の卓越方向は岩石の一番割れやすい面(リフト面)に平行な方向とほぼ一致した。2.地熱開発に必要とされる断裂系の評価地熱開発に必要とされる断裂系とは,坑井掘削時に逸泥が発生するようなき裂群である。そこで,今年度地熱地帯に掘削された2本の1,000m級のボーリングコアの目視によるき裂調査を実施した。2本合わせて数千カ所のき裂・破砕帯を抽出し,RQDやき裂頻度を計算したところ,その深度依存性にある程度の傾向が認められた。次年度の研究の展開として,上記1,2で得られた結果を基にして,両断裂系と岩石あるいは貯留層の透水性との関係を抽出し,自然対流型地熱系の発生から衰退への過程を数値シミュレーションにより再現する。
スキー動作のリアルタイム技術評価システムの開発

スポーツの指導場面においては,技術を指導者が主観的な評価をし,あいまいな表現で選手や生徒にそれを伝えていることが多い.スキーの場合,近年ビデオ撮影を用いて指導を行う事も多くなってきているが,この際も指導者の主観に頼るしかなく,しかも,実際にスキー運動が終わってからでないとそれを見ることは出来ない.また,スキー技術の分析は多くは,これまで画像解析で行われている.これは,スキーの特性として1ターンの動作にも広範囲の移動距離を必要とするため,センサー類をつけて実験を行うことが困難であったためであると考えられる.そして,画像分析を行うためには多くの時間と労力を必要とするので,リアルタイムで結果を得ることが出来ないため,現場での指導に直接用いることは出来ない.そこで本研究では,スキー動作において最も重要であると考えられる膝関節角度を,電気角度計を用いて直接測定し,そのデータを,コンピュータ内部に想定した下肢のモデルに適用することにより,従来,画像分析からしか得ることが出来なかった情報を素早く表示することを可能にすることを可能にした.これにより,被指導者にリアルタイムでターン中の自分の下肢動作をフィードバックすることでターン技術の学習を行うことが出来た.そして,その学習課程についても同時に記録されるため,技術習得に関する必要な情報がどのようなものであるかについて検討を加え,技術指導のポイントを探ることが出来る.スポーツの指導場面においては,技術を指導者が主観的な評価をし,あいまいな表現で選手や生徒にそれを伝えていることが多い.スキーの場合,近年ビデオ撮影を用いて指導を行う事も多くなってきているが,この際も指導者の主観に頼るしかなく,しかも,実際にスキー運動が終わってからでないとそれを見ることは出来ない.また,スキー技術の分析は多くは,これまで画像解析で行われている.これは,スキーの特性として1ターンの動作にも広範囲の移動距離を必要とするため,センサー類をつけて実験を行うことが困難であったためであると考えられる.そして,画像分析を行うためには多くの時間と労力を必要とするので,リアルタイムで結果を得ることが出来ないため,現場での指導に直接用いることは出来ない.そこで本研究では,スキー動作において最も重要であると考えられる膝関節角度を,電気角度計を用いて直接測定し,そのデータを,コンピュータ内部に想定した下肢のモデルに適用することにより,従来,画像分析からしか得ることが出来なかった情報を素早く表示することを可能にすることを可能にした.これにより,被指導者にリアルタイムでターン中の自分の下肢動作をフィードバックすることでターン技術の学習を行うことが出来た.そして,その学習課程についても同時に記録されるため,技術習得に関する必要な情報がどのようなものであるかについて検討を加え,技術指導のポイントを探ることが出来る.
公権力の空間認識に係る近代歴史地理学的研究

明治期から戦前期までの近代期のわが国における公権力が,どのように国土空間を認識していたのかという問題について,研究代表者・分担者が各々の視角・アプローチから考察した。「公権力」の範疇には,大久保利通や黒田清隆のような公権力者個人,帝国議会や官僚集団のような権力的集合体,地方権力者等,多様なものが含まれる。それぞれが国土空間の各場所をいかに把捉し,現実の政策にいかに関与したかが,各時代に関して解明された。本年度は,今次科研の第1年目であり,研究代表者・分担者とも,「公権力の空間認識」を解明するための概念枠組の構築と,国内各地および海外(韓国,デンマーク)における現地調査・資料収集に多くの労力を費やした。年度中に2度の全体会合(8月:富山,1月:東京)を持ち,調査・分析の進捗状況を確認した。まだ公開できるまでの研究の蓄積には達していないが,次年度中には何らかの成果を提示したいと考えている。なお,今年度中に行われた調査の内容は次のようなものである。「明治初期公権力者の生涯空間履歴と国土開発構想との関連性」「地方官会議・帝国議会等での地域問題の表現」「初期近代都市におけるジャーナリストの地域描写」「デンマークにおける権力者の空間履歴」「近代農政担当者の空間認識」「近代日本国家権力の植民地空間認識」「交通政策者の空間認識」「地方権力の政治参画」「地方金融資本の空間認識」「エネルギー事業者の事業展開と空間認識」。これらは,地理学的視角すなわち「空間」や「場所」に注目して,公権力(者)の認識や振る舞いを説明することを目指しており,従来的な地域に関する統計資料や文書資料の収集・分析・解読のほかに,自伝・日誌・伝記・随筆などの個人誌(biography),議会の議事録・速記録,新聞雑誌記事のような非地理学的資料の収集やその地理学的解釈を重視している。現段階では,こうした非地理学的資料の調査検討が行われており,当時の公権力の地域観や空間的行動・活動の内容が徐々に解明されつつある。なお,調査や会合のための旅費(研究協力者への支払い分も含む)およびノート型パソコンのような分析用具の購入費,および近代期の動向を知る上で貴重な資料集(例えば『地方官会議資料集成』など)や書籍類の購入費などの目的経費に,本年度の補助金の多くを使用した。本年度は,研究代表者・分担者がそれぞれ次のような研究を行った。研究代表者・山根は,前年度より取り組んでいる明治初期の権力者・大久保利通の空間的経験と認識についての研究を進める一方,明治中期以降の公権力の空間認識を知るために『帝国議会議事速記録』の分析に着手した。各々,資料量が膨大なため,研究は次年度も継続する。このほか,夏季にドイツで開催された国際学会に出席し,明治期の空間認識が当時発行された書誌に如何に表現されたかを分析した研究を報告した。また,本研究に関連して購入した洋書文献等を基に,地理学と人間開発に関する論文を執筆した。研究分担者については,次の通りである。中西は前年度に続き,農業政策担当者の空間認識を解明するため,北海道・東北地方(福島・岩手)等で文献調査・関連資料収集を進めた。北海道開拓に関する黒田清隆関係資料の分析に着手し,開拓使官員のメンバー構成を検討した。また,安積開拓に関する文献検討を行った。岡島は,近代期の重要なインフラストラクチャーである内陸水運や運河の空間的な整備に関する政府政策の変遷を,太政官布告等の資料分析を通じて跡付ける作業を行った。河野は,地方公権力の具体的な空間認識像を解明するため,前年度に続き山形県庄内の本間家・風間家,長野県小諸の小山家の各関係資料を収集し,近代期の地方有力者の地方政治への関わりや事業展開等の動向を分析した。川崎は,地方銀行の金融活動への公権力の関与の仕組みを解明するために,『日本金融史資料明治大正編』の分析に着手した。また産業組合についても同様の目的で,長野県上田において旧町村資料の所在調査を行った。天野は,エネルギー政策者の空間認識を解明するため,明治戦前期の約50年間刊行された『電氣之友』誌を分析した。この資料の内容は膨大であるが,国立国会図書館蔵書を基にしたマイクロフィルム資料が利用可能であり引き続き分析を進める。また,通信政策者の空間認識解明を目的に,逓信総合博物館所蔵『郵便線路図』を用い,沖縄県における郵便線路の展開・変遷を分析した。この結果を日本地理教育学会(8月)で報告し,論文として発表した。また,研究協力者の品田光春(日本大学・非常勤)も,公権力による鉱業空間に対する認識を解明する研究を進めた。こうした各人の研究経過・成果を持ち寄り,研究の進捗状況を確認するため,2007年1月に東京で合同報告会を開催した。

各人の研究外のさまざまな環境変化によって今年度の研究全体の進捗はやや遅滞することとなったが,次年度は各人の研究成果を広く問うために,学会での合同報告会・シンポジウムの開催を目指している。今年度は、本研究課題も3年目を迎え、研究の深化および研究成果の具体化が図られた年であった。その中で、主として本研究課題の前に採択された科学研究費研究課題の成果によっているが、本研究課題で引き続き検討された内容も含み、この研究組織の全員が執筆した共編著書である『近代日本の地域形成』(山根・中西共編:海青社刊)が2007年9月に出版された。さらに、年度末の2008年3月29日には、日本地理学会春季学術大会(於.獨協大学)において、シンポジウム「公権力の空間認識と近代日本の国土形成」(オーガナイザー:山根・中西)を開催した。ここでは、本年度の研究代表者ならびに各研究分担者に割り当てられた個別の研究課題に沿って、次のような内容の研究報告が行われた。「近代初期公権力者の空間の経験・認織と国土開発政策の展開」(山根)、「明治政府による北海道農業開拓の構想」(中西)、「明治期における内陸水運政策」(岡島)、「近代期における地方有力者の動向に関する一考察」(河野)、「地方銀行経営者からみた「地方」と銀行合同政策」(川崎)、「「郵便線路図」からみた公権力の空間認織」(天野)、「明治政府の国内石油資源に関する地質調査」(品田光春(研究協力者))(報告順不同)。シンポジウムの各報告は、様々な時期・地域規模・分野において、空間的経験と空間認織に基いて国土・地域の構成を構想した公権力(者)の実熊をいくつかの歴史地理学的方法で解明しており、それは空間が現実化するその前の歴史地理的段階(潜在的な様々の空間形成の可能性)を解明する新しい試みであるといえる。なお、このシンポジウムを実施するに当たって、2007年9月に京都で、また、2008年1月に東京で、それぞれ研究打ち合いわせ集会を開催した。最終年度となる次年度に向けて、このシンポジウムでの報告内容や、議論された内容を踏まえ、研究成果を公にしてゆく予定である。今年度は,研究代表者・分担者が研究をまとめた研究成果報告書(CD版)を作成した。各人の主たる成果は,2008年3月開催の日本地理学会春季学術大会シンポジウム「公権力の空間認識と近代日本の国土形成」で報告された内容に基づく。研究代表者の山根は当該研究課題の目的と意義を示し,実証研究として,(1)大久保利通の国土空間認識の形成と空間的実践の関係を彼の欧米経験と東北開発計画に関連させて示し,(2)第1回帝国議会の議事内容分析から公権力の空間認識を解明した。(2)については人文地理学会大会(筑波大,2008年11月)で報告した。研究分担者はそれぞれ次のようなテーマで報告した内容を原稿にまとめた。中西は「明治政府による北海道農業開拓の構想」で,政治家とお雇い外国人が描いた北海道の農業開発構想に迫った。岡島は「河川交通政策と近代公権力者」と題し,近代水運政策者の公権力者たちの空間構想や政策を示した。河野は「地方有力者の公権力への関わりとその意義」で,国家権力とは異なる地方有力者の公権力への参画や影響講師について考察した。川崎は「銀行合同政策からみた国土構想」によって,金融政策に関わる政策者と実務者の国土構想上の鬩ぎ合いを明らかにした。天野は「「郵便線路図」による公権力の国土空間の把握について」で,国家権力の国土空間認識の過程を反映する郵便線路図が,地方権力の動向を操作することを示した。研究協力者の品田光春も「明治初期における政府の国内石油資源調査と空間認識」を検討した。
距離正則グラフと部分グラフの構造

「任意の2点に対して、その2点を含み2点間の距離を直径とするような強閉(Strongly closed)な部分グラフが存在する」という性質を持つ距離正則グラフを研究した。その具体例としては「Odd, Doubled Odd, Doubled Grassmann, Hamming, Dual polar, Hermitian forms」という距離正則グラフの無限系列に属するグラフがよく知られている。本研究においては、いくつかの条件の下で、そのような距離正則グラフは上記の無限系列に属するグラフのいずれかであることを証明した。代数的な組合せ構造をグラフに表現したものの多くは「距離正則」という高い正則性を持っている。本研究では距離正則グラフの部分構造の持つ正則性を研究することで表現した代数構造とその部分構造が持つ性質を導きだす手法を与えている。今年度得られた研究結果は大きく分けて次の2点である。集合の部分集合族に自然な形で定義されるこの二つの距離正則グラフは自然な形で距離正則な部分グラフの列を含んでいる。すでに部分グラフの列の存在によってこれらのグラフを特徴付けすることに成功していた。本研究で得られた結果により、距離正則性を表すパラメーターの1部分だけを与えることで、グラフの部分構造の関係式を導くことができ、それによって元のグラフ全体の特徴付けができることを示している。距離正則グラフはその最小固有値からグラフの持っClique(完全部分グラフ)のサイズの上限が与えられる。この上限を満たすCliqueはDelsarte cliqueと呼ばれ、「Completely regular code」という符号理論の分野における「符号」に対応した構造を持っ興味深い研究対象である。本研究では、各辺が与えられた定数個のDelsarte cliqueに含まれるような距離正則グラフを調べている。多くの距離正則グラフがこの条件を満たしており、Delsarte cliqueの「符号」としてのパラメーターによって距離正則グラフとしてのパラメーターを表現する関係式を与えている。本研究で得られた関係式を用いることで、多くの研究成果が得られることが期待できる。現在も研究を継続している。代数的な組合せ構造をグラフに表現したものの多くが、「距離正則」という強い正則性を満たしている。また、代数的な組合せ構造とその部分構造との関係は、表現したグラフとその部分グラフに密接に関係している。本研究においては、距離正則グラフとその部分グラフとの関係を調べることによって、代数的な組合せ構造とその部分構造との関係を明らかにしていくことを目的としている。「Odd, doubled Odd, doubled Grassmann, Hamming, dual polar」という、よく知られている距離正則グラフの5つの無限系列に属するグラフは自然な形で部分グラフを含んでおり、次の性質を満たす。(*)「任意の2点を固定したときに、その2点を含み、その2点の距離を直径とする部分グラフが存在する。」本研究の第1の目的は「上の性質(*)を満たす距離正則グラフは有限個の例外を除いては上記の5つの無限系列に属するグラフであるか」という未解決の予想を解決することである。「Odd, doubled Odd, doubled Grassmann」の3つの無限系列に属するグラフは「非正即な2部グラフ」を部分グラフとして含むことが知られていたが、この条件を満たす距離正則グラフは1つの例外をのぞいては、上記の3つの無限系列に属するグラフであることをすでに証明した。残る2つの無限系列「Hamming, dual polar」について考察することが今年度の目標であった。今年度の成果として、目的とする「未解決な予想」に対する部分的解決である次の2つの結果が得られた。1.条件(*)を満たす距離正則グラフにおいて、ある部分構造が完全グラフになるものは、Hamming graphと3つの例外だけである。2.条件(*)を満たす距離正則グラフのパラメーターに対する新しい不等式をいくつか証明した。この不等式のいくつかにおいて、等号が成立する距離正則グラフは上記の2つの無限系列に属する。距離正則グラフにおいて「strongly closed」という性質を満たす部分グラフを考えると、(c)有限個の例外となることが知られている。目標は「任意の2点に対して、その2点を含み2点間の距離を直径とするようなstrongly closedな部分グラフが存在するような距離正則グラフを分類すること」である。得られた研究成果は次の通りである。(c)部分グラフが有限個の例外の場合。そのような距離正則グラフのパラメーターは有限個の場合に限定され、未解決な一部分を除いて、分類が完成した。したがって、(a)部分グラフが(全て)距離正則の場合。が本質的である。そのような距離正則グラフの具体例としては、Hamming graph,dual polar graph,Hermitian forms graphなどが知られている。これらは「Classical parameters」という特別な条件を満たす無限族であり、それぞれのグラフにはHamming subgraph,dual polar subgraph,Hermitian forms subgraphが自然な形で含まれている。条件を満たす距離正則グラフにおいて、strongly closedな距離正則部分グラフがなす構造を考えると、例えばdesignなどの良い性質をもつ構造が構成できる。

これらの構造を表すパラメーターが満たす等式や不等式から、元の距離正則グラフの正則性を表すパラメーターに対する多くの等式や不等式が得られた。特に、多くの不等式において等号が成立するための必要十分条件が上で述べた具体例のいずれかグラフとなっていることを示した。また、「Classical parameters」を持つ距離正則グラフに対して、ある条件のもとで「任意の2点に対して、その2点を含み2点間の距離を直径とするようなstrongly closedな部分グラフが存在する」ことを示した。これを用いて、そのような距離正則グラフは2種類のパラメーターのいずれかを持つことが示された。そのうちのひとつはHermitian forms graphであることがすでに示されている。距離正則グラフにおいて、「Strongly closed」と呼ばれる性質を持つ部分グラフの構造についての研究を行ってきた。知られている多くの距離正則グラフの無限系列においては、そのような部分グラフが列をなして存在している。逆に「距離正則グラフにおいてそのような部分グラフが列をなして存在しているならば、元のグラフは知られている無限系列に属するグラフであるか」という未解決問題を最終目標として研究を行ってきた。結論として、次のいくつかの条件のもとで、その主張が正しいことの証明がなされた。(1)ある部分構造が完全部分グラフを構成するような場合。(2)部分グラフの個数から導かれた不等式に対して、等号が成立する場合。(3)部分グラフが「Completely regular(完全正則)」である場合最後の場合については、直径の小さい例外的な部分に対して、未解決部分が残っている。完全正則な部分グラフは「符号理論」における符号と関連するものである。今後、符号理論の研究者との共同研究によって、さらなる研究を行う予定である。最終目標を完全に解決するまでには至らなかったが、予定していた研究計画に近い成果が得られた。また、次の研究への大きな足がかりを作ることができた。
ヒトのリソソーム病に関わる糖代謝酵素のX線結晶構造解析による構造生物学的研究

ファブリー病は,α-ガラクトシダーゼをコードする遺伝子変異が酵素活性の低下をもたらし,心臓などに糖セラミドが蓄積して障害を生ずる先天性代謝異常症である。同様に,α-N-アセチルガラクトサミニダーゼの遺伝子変異によりシンドラー病・神崎病が発症する。研究では,これらリソソーム病に関わるヒトα-ガラクトシダーゼ,その変異体とα-N-アセチルガラクトサミニダーゼの三次元構造をX線結晶構造解析で明らかにし,病態の理解を深めることを目的とした。研究では,ヒトα-ガラクトシダーゼの基質類似阻害剤デオキシガラクトノジリマイシン(DGN)との複合体のX線結晶構造解析を行った。酵素活性の低下をもたらす遺伝子変異が導入された病態酵素のタンパク質3種を発現させ,高純度試料の大量調製,結晶化,X線回折強度の測定と三次元構造の解析を行った。まず,構築した高発現系を用いて変異体を調製し,アスパラギン結合型の糖鎖を酵素処理によって均一に短糖鎖化した。調製した変異体について,分子の会合状態,活性,安定性などの性状解析を行った。DGNとの複合体のX線解析から,病気を発症する変異体2種は正常体と僅かな三次元構造差異しか示さず,酵素の安定性も低下する。致命的な古典型の変異体では,変異したアミノ酸残基の側鎖が活性部位を覆って基質の結合を妨害し,酵素の活性を完全に喪失してしまうことが判明した。ヒトα-N-アセチルガラクトサミニダーゼについては,酵母による高発現系を構築し,精製と短糖鎖化を行い,微小ながらも結晶を得ることができた。得られた結晶の回折能を改善できれば,既に得たα-ガラクトシダーゼの結晶構造を活用する分子置換法が適用でき,直ちに三次元構造が得られることから,結晶サイズの改善を続ける計画である。本研究では,これらリソソーム病に関わるヒトα-ガラクトシダーゼとα-N-アセチルガラクトサミニダーゼの三次元構造をX線結晶構造解析で明らかにし,病態の理解を深めることを目的とする。研究の初年度として,ヒトα-ガラクトシダーゼの基質類似阻害剤デオキシガラクトノジリマイシンとの複合体のX線結晶構造解析を行った。さらに,実際に酵素活性の低下をもたらす遺伝子変異が導入された病態酵素のタンパク質2種を発現させることができ,試料の大量調製,結晶化とX線回折強度の測定,三次元構造の解析までを既に達成することができた。変異体の発現ベクターをメタノール資化酵母のゲノムに導入して高発現系を構築し,酵素に存在するアスパラギン結合型の糖鎖を酵素処理によって均一に短糖鎖化した。複合体結晶の調製は,阻害剤をネーティブ結晶に浸潤させるソーキング法と複合体を新たに結晶として析出させる共結晶化法によった。複合体および変異体のX線解析では,先に得たネーティブ結晶の構造を活用する分子置換法によった。ヒトα-N-アセチルガラクトサミニダーゼについては,酵母による高発現系を用い,精製と短糖鎖化を行い,微小ながらも結晶を得ることができた。X線回折強度の測定を行ったところ,結晶サイズを大きなものに改善することが不可欠となった。α-N-アセチルガラクトサミニダーゼのX線解析では,既に得たα-

ガラクトシダーゼの結晶構造を活用する分子置換法が適用できるので,結晶サイズの改善に成功すれば,直ちに三次元構造が得られるものと期待される。ファブリー病は,α-ガラクトシダーゼをコードする遺伝子変異が酵素活性の低下をもたらし,心臓などに糖セラミドが蓄積して障害を生ずる先天性代謝異常症である。同様に,α-N-アセチルガラクトサミニダーゼの遺伝子変異によりシンドラー病・神崎病が発症する。研究では,これらリソソーム病に関わるヒトα-ガラクトシダーゼ,その変異体とα-N-アセチルガラクトサミニダーゼの三次元構造をX線結晶構造解析で明らかにし,病態の理解を深めることを目的とする。研究の2年度として,α-ガラクトシダーゼについて,酵素活性の低下をもたらす遺伝子変異が導入された病態酵素のタンパク質3種を発現させ,高純度試料の大量調製,結晶化,X線回折強度の測定と三次元構造の解析を行った。まず,構築した高発現系を用いて変異体を調製し,アスパラギン結合型の糖鎖を酵素処理によって均一に短糖鎖化した。調製した変異体について,分子の会合状態,活性,安定性などの性状解析を行った。X線解析では,基質類似阻害剤のデオキシガラクトノジリマイシンとの複合体の結晶を調製し,先に解析した正常体の結晶構造を利用して変異体の詳細な三次元構造を得ることができた。亜型のファブリー病を発症する変異体2種では,正常体と僅かな三次元構造差異しか示さないが酵素の安定性は低下し,致命的な古典型の変異体では,変異したアミノ酸残基の側鎖が活性部位を覆って基質の結合を妨害し,酵素の活性を完全に喪失させることが判明した。ヒトα-N-アセチルガラクトサミニダーゼについては,高発現株を用いて,精製,短糖鎖化,結晶化を行った。しかし,得られた結晶は微小であり,X線解析にはいたっていない。良好な結晶が得られるならば,既に得たα-ガラクトシダーゼの結晶構造を活用する分子置換法が適用でき,直ちに三次元構造が得られることから,結晶サイズの改善を続ける計画である。
原子力安全規制のための知的インフラ確立に関する研究

わが国における原子力開発利用の歴史はおよそ半世紀になる。この間、わが国における原子力規制はその規制構造を殆ど変えることなく今日にいたっている。このため、現在の原子力規制は合理性・実効性を欠き、信頼醸成を阻害する原子力システムをもたらしている。そこで、本研究では、原子力安全規制に関する知的インフラに関連する論点に焦点をあてて分析を実施し、原子力規制に関する適切なガバナンスを実現するためのフィールドの創出と論点の整理・政策提言を行った。わが国における原子力開発利用の歴史およそ半世紀になるが、この間、わが国における原子力規制はその規制構造を殆ど変えることなく今日にいたっている。このため、わが国の原子力規制はいわゆる「制度疲労」に陥っているといっても過言ではない。たとえば、もんじゅ裁判は規制の制度疲労を明確に示したと言われている。このように、現在の原子力規制は合理性・実効性を欠き、信頼醸成を阻害する原子力システムをもたらしている。そこで、原子力規制に関する適切なガバナンスを実現するための俯瞰的研究を行う必要がある。本研究では、特に原子力安全規制に関する知的インフラに関連する論点に焦点をあてて分析、検討、提案を行う。平成18年度は、知的インフラのあり方の検討、原子力法制に含まれる諸課題の洗い出しを行い、原子力法工学の全体像を明らかにしてきた。各論的課題については、申告制度の現状把握を電気事業者等に対するヒアリングによって実施し、また、原子力に係わる機微情報の取り扱いや原則論を文献調査によって明らかにした。これらの成果は日本原子力学会2007年春の年会、2007年秋の大会にて6件の成果を公表した。(原子力安全規制のための知的インフラ確立に関する研究(1)(6))さらに、3回のワークショップの主催を行った。(第1回原子力法工学ワークショップ「原子力と法規制の諸問題」、2007年1月10日、東京大学大学院工学系研究科原子力国際専攻主催、東京大学公共政策大学院寄附講座SEPP共催;第1回「原子力の安全管理と社会環境」ワークショップ、2007年3月8日、東京大学大学院工学系研究科原子力国際専攻他主催;第2回「原子力の安全管理と社会環境」ワークショップ、2007年9月14日、東京大学大学院工学系研究科原子力国際専攻他主催)これらのワークショップによって、原子力法工学に関連する研究者やステークホルダーとの情報共有・交換が図られ、知的インフラ確立のための具体的な活動となった。わか国における原子力開発利用の歴史およそ半世紀になるが,この間,わが国における原子力規制はその規制構造を殆ど変えることなく今日にいたっている。このため,わが国の原子力規制はいわゆる「制度疲労」に陥っているといっても過言ではない。たとえば,もんじゅ裁判は規制の制度疲労を明確に示したと言われている。このように,現在の原子力規制は合理性,実効性を欠き,信頼醸成を阻害する原子力システムをもたらしている。そこで,原子力規制に関する適切なガバナンスを実現するための俯瞰的研究を行う必要がある。本研究では,特に原子力安全規制に関する知的インフラに関連する論点に焦点をあてて分析,検討,提案を行う。平成19年度は,平成18年度に明らかにした原子力法制が有する各論的課題について中心に分析を継続した。電気事業者等に対するヒアリングによって申告制度の現状把握を行い,また,原子力に係わる機微情報の取り扱いや原則論を文献調査によって明らかにした。これらの成果は日本原子力学会2008年春の年会にて3件の成果を公表した。(シリーズ:原子力安全規制のための知的インフラ確立に関する研究(7)(8),安全協定の成立背景と改定の経緯に関する研究)その他,公益事業学会等での成果発表も行っている。さらに,1回のワークショップの主催を行った。(第3回「原子力の安全管理と社会環境」ワークショップ,2008年3月10日,東京大学武田先端知ビル武田ホール,東京大学大学院工学系研究科原子力国際専攻他主催)本ワークショップによって,原子力法工学に関連する研究者やステークホルダーとの情報共有,交換が図られ,知的インフラ確立のための具体的な活動となった。わが国における原子力開発利用の歴史は、1957年8月、日本原子力研究所に初めて「原子力の火」がともって以来、およそ半世紀になる。しかし、この間、わが国における原子力規制はその規制構造を殆ど変えることなく今日にいたっている。平成20年度は、原子力安全規制に関する統括的検討および知的インフラ整備の一貫として、2回の「原子力法工学ワークショップ」と4回の「原子力の安全管理と社会環境ワークショップ」、3回の「原子力に関する倫理研究会」を開催した。これらの場によって、原子力安全規制に係わるステークホルダーによって構成される社会システムのあり方を議論・検討し、適切なガバナンスを実現するための知見を蓄積した。なお、これらのワークショップや研究会の報告書は全てウェブ上で確認できる。

また、平成20年度は主に、申告制度と現場情報の活用、機微技術・情報の管理、国と自治体の安全規制に関する役割分担についての研究に取り組んだ。それぞれの研究課題について、制度の運用実態をヒアリングにより明らかにして、原子力事業者における社内通報制度の運用に対する提言や、安全情報と機微情報の区分とそれぞれに適切な扱い方の提案、原子力安全協定を通して国と県、立地自治体との安全規制に対する役割分担の提案等を行った。
反陽子ヘリウム原子のCWレーザー二光子分光による陽子・電子質量比の精密測定

従来行って来たパルスレーザーによる反陽子ヘリウム原子分光法に替わり、CWレーザーを用いて圧倒的な高精度を達成するための開発研究に着手した。すなわち、CWレーザー周波数の安定化のための共振空洞の設計、CWレーザー光を蓄積してパワーを増した後にAOMスイッチによって光を取り出すための長さ3mの光蓄積空洞の設計などである。開発は順調に進んでおり、平成20年度後半にはCERN研究所の反陽子減速器施設において、CWレーザーを用いて反陽子ヘリウム原子の共鳴遷移を観測する試みを開始できる見通しである。なお、本研究は基盤研究(S)の内定通知を受けて廃止することとなり、本研究内容は基盤研究(S)に続いて採択された特別推進研究の一部として引き継ぐこととなる。
上皮細胞による腸管恒常性維持の分子機構の解析

微生物叢の乱れによる腸上皮バリアの破綻が、炎症性腸疾患、食物アレルギーなどの多様な疾患に関与する事が示唆されているが、上皮バリアの構築メカニズムにおいては不明な点が多い。近年のゲノムワイド関連解析(GWAS)より、微生物叢が影響を与える多くの疾患の感受性に関連する遺伝子の一つとしてMHCクラスIIが報告されている。申請者は、腸管上皮細胞が「非免疫細胞でありながら組織主要適合抗原複合体クラスII(MHC-II)分子を発現する」ユニークな点に着目し、MHC-II分子とその発現や機能を制御するCD74分子の発現が無菌マウスあるいは抗生物質の投与により変化すること、及びCD74欠損マウスにおいて腸管ダメージに対する感受性が亢進していることを見出した。さらに、上皮細胞のあるサブセットの機能が低下しているために、ダメージに対する修復が遅れる可能性を示唆する結果が得られている。また、申請者らは腸管上皮細胞特異的にMHC-II分子を欠損するマウスを作成し、腸管上皮細胞におけるMHC-IIが経口免疫寛容において、重要な働きを担っていること見出した。現在、その作用メカニズムについて解析を進めている。腸管上皮細胞特異的にCD74分子、あるいはMHC-II分子を欠損するマウスの作成に成功し、これらのマウスを用いて腸管恒常性の維持における腸管上皮細胞の生体内における機能解析を進められている。ノックアウトマウスの解析を中心に、腸管恒常性の維持における腸管上皮細胞の生体内における機能解析を予定通りに進めていくだけではなく、無菌マウスも用いて、腸管恒常性維持におけるCD74分子、およびMHC-II分子の役割を解析していく予定である。腸管内の細菌層によりCD74分子およびMHC-II分子の発現が影響を受け、その結果として、腸管の恒常性の維持の制御に関わっている可能性が大きくなったので、無菌マウスでの解析が必要となり、その準備の時間が必要となったため。
風力発電タワー等被雷構造物近傍の過渡電磁界および誘導電圧評価法の確立

雷撃を受けた風力発電タワー内および連接接地線で接続された隣接タワー脚部接地系の過渡電流分布と各タワー内に生じる電磁界の解析を,自作した時間領域有限差分(FDTD)法に基づく数値電磁界解析プログラムを用いて行った。その結果,タワー内に生じる電界は脚部ほど大きく,また水平かつ中心方向電界が最大となることが判明した。しかし,その大きさは比較的小さく,例えば大地導電率10mS/mで,立ち上がり時間2.5μs,ピーク値30kAの雷電流が流入した場合においても,1kV/m程度であった。タワー間を連接する接地線の両端を埋設し,各タワーの接地グリッド間を直接接続することによって,タワー内発生電界をさらに著しく低減できることを示した。風力発電設備においては、重要な電気機器や電子制御回路がタワー頂部のナセル内に配置されているため、故障に伴う設備の修理や交換には莫大な労力と経費が必要になる。このため、雷電流による誘導電圧がナセル内部に生じない、あるいは侵入しないような電気的設計が求められている。このような検討を行うためには、風力タワーあるいは同一ファーム内の別の風力タワーに落雷が生じた際に、その内部あるいは近傍に生じる電磁界および過電圧を適切に予測計算できるモデルの開発が不可欠である。本年度は、風力発電設備雷撃時に生じる過渡電磁界や過電圧に影響を及ぼす接地電極サージ特性評価、回路モデル開発、帰還雷撃および風力発電タワー等の地上高構造物のモデリングについて研究開発を行った。具体的な研究成果を細目に分けて以下にを示す。(1)雷撃時に接地系から侵入する過電圧に影響を及ぼす土壌電気定数の周波数特性簡易測定法を開発した(次ページ研究成果雑誌論文1)。(2)電気設備に用いられている水平接地電極の雷サージ特性を、自作したFDTD法に基づく電磁界解析プログラムを用いて評価し、得られた結果に基づき回路計算モデルを提案した(研究成果雑誌論文4)。(3)雷により配電線や通信線に生じる誘導電圧に影響を与える水平電界の新しい測定法を開発し、その実用可能性を実証した(研究成果雑誌論文3)。(4)雷に起因した過渡電磁界やそれにより電気設備に生じる雷過電圧の解析手法としてしばしば用いられるモーメント法に関するレビュー論文を執筆した。(研究成果雑誌論文2)(5)帰還雷撃や被雷構造物の電磁界モデルの開発を行った(研究成果雑誌論文5)。以上の成果は、5件の雑誌論文として国内外の学会雑誌論文として印刷公表された。風力発電設備は,風雨や風雪の激しい環境に設置されることが多く,故障に伴う設備の修理や交換には莫大な労力と経費が必要になる。このため,雷電流による過電圧が風力発電設備タワー内部に生じない,あるいは侵入しても設備や機器の故障を引き起こさないレベルになるような電気的設計が求められている。このような検討を行うためには,風力発電タワーあるいは同一ファーム(風力発電タワー群)内の別の風力タワーに落雷が生じた際に,その内部あるいは近傍に生じる電磁界および過電圧を適切に予測計算できるモデルの開発が不可欠である。この研究課題に関わる本年度の研究成果を細目に分けて以下に示す。(1)雷撃に起因した風力発電タワー等の地上構造物頂部に生じる電界,磁界の評価を行った(次ページ研究成果雑誌論文1)。(2)風力発電タワー等の地上構造物および上向きリーダ放電の存在を考慮した帰還雷撃の工学モデルを開発した(研究成果雑誌論文2)。(3)FDTD法を用いた電磁界およびサージ解析に有用な任意半径導体模擬法を開発した(研究成果雑誌論文3)。(4)FDTD法を用いた電磁界およびサージ解析に有用な高性能吸収境界条件を開発した。(研究成果雑誌論文4)(5)帰還雷撃の電磁界モデルの応用に関する過去の論文を調査し,それらに関するレビュー論文を執筆した(研究成果雑誌論文5)。(6)遠方での測定磁界から雷撃構造物頂部および脚部における電流ピーク値を推定するための理論式を導出した研究成果雑誌論文6)。以上の成果は,6件の雑誌論文として国内外の学会雑誌論文として印刷公表された。

この研究課題に関わる本年度の研究成果を細目に分けて以下に示す。(1)雷撃を受けた風力発電タワー接地系の過渡電流分布およびタワー内発生電界の評価を, FDTD法を用いて行った(次ページ研究成果雑誌論文6)。(2)風力発電設備等のサージ,電磁界解析時に用いる帰還雷撃の電磁界モデルのレビュー論文を執筆した。(研究成果雑誌論文1)。(3)風力発電設備等のサージ,電磁界解析時に用いる帰還雷撃の工学モデルのレビュー論文を執筆した。(研究成果雑誌論文3)。(4)風力発電設備等の接地導体のサージ解析用等価回路モデルの開発を行った(研究成果雑誌論文2)。(5) 3次元FDTD電磁界およびサージ解析用の任意半径導体模擬法の精度向上法を提案した(研究成果雑誌論文4)。(6) 3次元FDTD電磁界およびサージ解析用の高精度・高安定細線導体模擬法を開発した(研究成果雑誌論文5)。(7) 2次元円筒座標系におけるFDTD雷電磁界パルス解析用の細線導体模擬法を開発した(研究成果雑誌論文7)。(8)風力発電タワー等垂直構造物の特性インピーダンス理論式の妥当性について検討を行った(研究成果雑誌論文8)。以上の成果は, 8件の雑誌論文として国内外の学会雑誌論文として印刷公表された。