hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心拍動下冠動脈バイパス術における吻合時の冠動脈末梢に対する至適冠潅流様式の研究

CFIOml/min以下では、左室全体としてのパラメータでは変化率が低いが、局所心筋のパラメータでは急激に減少しており、実際の臨床で左室のパラメータのみでは局所の重篤な心筋虚血が見逃される可能性が高いことも示唆された。平成15年度は局所心機能測定系の確立を目標に検討を加えた。成犬を用いてまず左心室の様々なdimmensionを測定するのに必要な超音波クリスタルが、本研究の目的に沿って有効に作動し、必要なシグナルの獲得が安定して可能かどうかを確認した。最初のステップとして、左室容積の算出、左室自由壁上の関心領域の面積の計算を試みた。左心室にbase-apex、antero-posterior3方向、3対の超音波クリスタルを植え込み、3つのdimmensionからSimpsonの式により、左室容積の算出を試みた。超音波クリスタルの信号の受信状況も概ね良好であり、computerによりon-lineにて左室容積の計測が可能であることを確認した。また関心領域の左心室表面面積計算のために、左室前壁に直交する2対のクリスタルを植え、これも信号の受信状況は良好であった。これらの信号から得られた数値から、局所面積を計算し、また左室容積と左室内圧からラプラスの法則に従って局所心筋壁張力を計算し、心拍動1拍1拍の局所心筋壁張力-面積関係をoff-lineにて張力-面積座標上に描くソフトを現在開発中である。この関係はまさに心筋局所のperformanceを表す事になり、冠動脈への血液灌流様式を変えることによって心筋局所performanceも変化するはずで、それを解析する事により、至適灌流様式を求めるのが本研究の目的である。ただ成犬では心臓がかなり小さく、冠動脈へのカニューレーション等の操作が困難かつ不確実と思われる。本研究の最終目的は冠動脈へカニューレーションを行い、冠灌流様式を様々に変化させて左室局所心機能を見ることであるので、今後はもう少し大きな心臓を持った幼豚を用いた実験系を考慮中である。15年度の研究からの、当初の計画であったイヌを用いた実験では、対象が小さすぎ心機能のような生理機能評価は不適と考え、16年度は局所心機能測定系の確立のため、より大きな心臓を持つブタを使って左室容積の算出、左室自由壁上の関心領域の面積計算を試みた。左心室にbase-apex、antero-posterior 3方向、3対の超音波クリスタルを植え込み、3つのdimmensionからSimpsonの式により、左室容積の算出を試みた。また関心領域の面積計算のために、左室前壁に直交する2対のクリスタルを植え、信号の受信状況は良好であった。これらの信号から得られた数値から、局所心筋壁張力-面積関係をoff-lineにて座標上に描くソフトを現在も引き続き開発中である。ただブタの心臓は虚血に著しく弱く、左前下行枝の剥離操作、冠動脈へのカニューレーション、短時間の虚血にて心室性不整脈が容易に起こりやすく、特に虚血時のデータを取ることは困難であった。来年度は最終年度になるが、麻酔方法に工夫を加え、現在使用している心機能抑制の強いPentobarbitalからより心機能抑制の弱いPropofolに代え、またlidocaine等の抗不整脈薬等を使用しながら実験系を確立し、当初の実験目的の遂行を果たす。ブタ左心室にbase-apex、septal-lateralの2方向、2対の超音波クリスタルを植え込み、2つのdimmensionからSimpsonの式により、左室容積の算出をし、同時にカテ先マノメーターにて左室内圧を測定し、on-lineにて左心室の圧容積関係(PVR)を描出した。また関心領域(左前下行枝領域)の面積計算のために、左室前壁に直交する2対の超音波クリスタルを植え込み、局所壁張力を左室容積からラプラスの法則にて求め、関心領域の局所壁張力-局所面積関係(TAR)をon-lineにて描出した。
高齢者における直立姿勢障害のメカニズムの検討

高齢者の直立障害の特徴を重心動揺検査をコンピュータ分析することにより明らかにした。研究(1)対象:めまいや平衡障害のない65歳以上の高齢者39名である。方法:被験者を重心動揺計(アニマ社製)の上に直立させ開眼、閉眼それぞれ60秒間記録した。評価項目は軌跡長、外周面積、閉眼/開眼比(ロンベルグ率)、パワースペクトル分析(周波数毎の揺らぎの強さ)を20歳代健康成人23名の成績と比較検討した。結果:軌跡長、面積は若年成人より大きかった。ロンベルグ率は若年成人より大きかった。パワースペクトルは前後方向で若年成人との差が大きく、2Hz以上の周波数が増加する傾向があった。以上の軌跡長、面積、ロンベルグ率の結果から高齢者の直立姿勢は若年成人に比べ不安定で視覚に依存しており、視覚以外の前庭系、自己受容系からの入力による直立姿勢維持が減弱していると推測される。研究(2)若年成人に両足関節部を駆血し、足底からの深部感覚を減弱させたときの重心動揺を高齢者の重心動揺と比較検討した。方法:10名の若年成人に両足関節部を450mmHg、30分間駆血したのち重心動揺を開閉眼測定した。結果:下肢駆血により軌跡長、面積は大きくなり、パワースペクトルは0.2から2Hzの周波数帯域の揺れが減少した。足底からの入力減弱ではこの周波数帯域に影響した。この結果から高齢者の直立障害は足底からの深部入力減弱のみでなく、足関節や膝関節などの前後方向の可動域の減弱によると考えた。研究(3)高齢者では視覚のうち周辺視野情報が重要という報告があるため、高齢者10名と若年成人10名を対象に垂直視運動刺激中に固視点を負荷した時としない時(開眼時)の重心動揺を記録し比較検討した。結果:若年に比べ高齢者では視運動負荷時の軌跡長は大きくなり、高齢者は周辺視野の負荷に姿勢維持が影響されることがわかった。
遠隔地間共有複合現実感空間における二人羽織型操作・教示インタフェース

本研究は,共有複合現実感空間において,遠隔地間での空間共有,指示操作,情報教示をできるだけ直感的で違和感の少ない自然な操作で実現する操作インタフェースを構築することを目的とし,共有複合現実感空間及び操作インタフェースを,被教示者の視点映像を教示者と被教示者の双方に提示し,その中で双方の動作を共有することで実現する「二人羽織型操作教示インタフェース」を提案した.操作インタフェースには,日常生活のインタラクションにおいて最も良く使われる「手」に着目した「手指」による指示・選択・描画操作を,ユーザにとってデバイス装着による拘束感の少ない画像センサを用いることで実現した.構築したインタフェースは,頭部装着型映像提示装置に取り付けたカメラのみで,各々のユーザの「手指」動作を画像認識処理により判別することで実現されており,手指等に特別な操作デバイスを装着することなく,自然な指差しや選択動作による操作を実現している.共有空間の提示には,遠隔地に存在する被教示者の視点映像を,頭部装着型映像提示装置に取り付けたカメラによって取得し,ネットワークを介して,教示者と被教示者双方の視点映像として提示することで実現した.その際,必要なネットワーク帯域を軽減する為に,双方で交換するデータは可逆圧縮処理を行った上で伝送している.また,共有空間である被教示者の視点映像中で行われた教示者による教示動作は,教示者側のカメラで取得後,画像認識処理を行い,教示情報のみを被教示者の視点映像中に重畳表示することで,情報の共有を実現した.本研究は,共有複合現実感空間を用いた遠隔地間での空間操作と情報教示を直感的で違和感の少ない自然な操作で実現する操作インタフェースを構築することを目的としている.上記目的を達成するために,今年度は要素技術となる,操作インタフェース部の構築と,空間共有映像提示部の構築に分け,1.画像センサを用いて「手指」の動作を認識し,直感的な操作を実現するためのプロトタイプシステム2.対象ユーザの視点画像を,ネットワークを介して,空間を共有する他方のユーザの視点画像として提示する空間共有プロトタイプシステムの開発を並行して行った.1.のシステムにおいては,没入型頭部装着映像提示装置に取り付けた小型カメラにより,各々のユーザの「手指」を画像データとして取得し,取得した画像データから画像認識技術により「手指」の動作を判別することで,指による指示動作,及び選択動作を実現している.また,この技術を元に提示画像内への情報の書き込みと簡単なメニュー操作を実現している.2.のシステムにおいては,空間を共有するユーザ二人の端末をネットワークを介してサーバークライアントモデルで接続し,教示を受けるユーザの視点映像を可逆圧縮データとして伝送し,教示を行うユーザの視点映像として展開・提示することで,空間の共有を実現している.1.及び2.の両プロトタイプシステムを統合することで,空間の共有と,他方のユーザへの「手指」動作による指示・情報教示を実現するシステムが構築可能であり,研究計画の進捗は概ね順調に推移している.本研究は,共有複合現実感空間において,遠隔地間での空間共有,指示操作,情報教示をできるだけ直感的で違和感の少ない自然な操作で実現する操作インタフェースを構築することを目的とし,共有複合現実感空間及び操作インタフェースを,被教示者の視点映像を教示者と被教示者の双方に提示し,その中で双方の動作を共有することで実現する「二人羽織型操作教示インタフェース」を提案した.操作インタフェースには,日常生活のインタラクションにおいて最も良く使われる「手」に着目した「手指」による指示・選択・描画操作を,ユーザにとってデバイス装着による拘束感の少ない画像センサを用いることで実現した.構築したインタフェースは,頭部装着型映像提示装置に取り付けたカメラのみで,各々のユーザの「手指」動作を画像認識処理により判別することで実現されており,手指等に特別な操作デバイスを装着することなく,自然な指差しや選択動作による操作を実現している.共有空間の提示には,遠隔地に存在する被教示者の視点映像を,頭部装着型映像提示装置に取り付けたカメラによって取得し,ネットワークを介して,教示者と被教示者双方の視点映像として提示することで実現した.その際,必要なネットワーク帯域を軽減する為に,双方で交換するデータは可逆圧縮処理を行った上で伝送している.また,共有空間である被教示者の視点映像中で行われた教示者による教示動作は,教示者側のカメラで取得後,画像認識処理を行い,教示情報のみを被教示者の視点映像中に重畳表示することで,情報の共有を実現した.
光導波路ラマン分光法による機能性有機薄膜の作製プロセスの解析

2次元マルチ検出器であるCCD(Changeーcoupled Device)検出器を備えた光導波路(以下OWGと略す)ラマン分光装置を製作した。LangmuirーRlodgett累積膜や厚さ100A^^°以下の超薄膜のOWGラマンスペクトル測定用基枝として、イオン交換ガラス導波路を採用し、種々の条件下で作製した導波路の有効屈折率の測定を行って、最適条件を決めた。また、ガラス導波路上に真空蒸着法で銅フタロシアニン(厚さ10ー100A^^°)薄膜を調製してそのOWGラマンスペクトルをTEー0および1.TMー0および1モ-ドで測定し、装置が所期の感度を示すことを確かめるとともに,銅フタロシアニンの薄膜内の配向を決定した。上記のOWGラマン分光装置を用いて,ガラス導波路上に厚さ約2000A^^°の光透過性FePO_4薄膜を作製し、その構造解折を行った。FePO_4薄膜の一端をテ-パ-状にして、ガラス導波路でのTEー0.1およびTMー0.1モ-ドの進行波を薄膜に導入する方法で、FePO_4薄膜のOWGラマンスペクトルを測定した。理論計算によると、TEー0モ-ドの光電場は主としてFePO_4薄膜とガラス導波路との界面に局在するのに対して,TEー1モ-ドの電場はFePO_4薄膜の中央部分に,また,TMーOおよび1モ-ドでは薄膜の表面部分に局在する。一方,Pー0伸縮振動に帰属されるラマン線が,TEー0モ-ドのOWGラマンスペクトルでは1063cm^<ー1>に,TEー1モ-ドでは1097cm^<ー1>に,またTMー0.1モ-ドでは1030cm^<ー1>付近に観測された。上記の電場振幅の理論計算結果を参考にすれば,Pー0伸縮振動数の相違は、リン酸基部分の構造が薄膜の各部分で大きく異なることを示唆する。現在、その詳細を検討中であるが,本研究の結果はOWGラマン分光法が薄膜の厚さを方向の構造変化を明らかにするための有力な手段であることを証明した。
腸炎ビブリオ耐熱性溶血毒素の検出における遺伝子増幅法を用いた新規システムの開発

わが国において最も多い食中毒の原因菌のひとつである腸炎ビブリオの主な病原因子は、耐熱性溶血毒(TDH)であるといわれている.しかし,TDH産生性腸炎ビブリオが原因食品や環境から分離されることは極めて少なく,その理由は明らかではない.本研究では,その理由のひとつとして,食品からの腸炎ビブリオの検出に問題がある可能性を考えた.TDH産生菌の検出にはPCR法によるtdh遺伝子の検出が有効であることが既に認められており,重要な検出法として汎用されている.そこで本研究のおいてはこのPCR法に着目し,昨年得られた結果を踏まえて各種水産食品の種類によるtdh遺伝子の検出感度の差異,食品成分によるPCRの阻害は水産食品特有に起こるかについて,およびPCRに用いる鋳型DNA精製によるtdh遺伝子検出の改善について検討し,以下の結果を得た.1.水産食品の種類によって熱処理でのtdh遺伝子の検出感度に大きな違いがあることが明らかとなった.本研究で用いた水産食品では検出感度の低い順に,カキ,サバ,タイ,ブリ,イカ,タラ,アサリ,エビ,ホタテとなり,カキとホタテの間では検出感度に約2,000倍の差が認められた.2.PCRの検出感度の低下は水産食品特有ではなく肉類においても認められることが判明した.野菜類については,検出感度の著しい低下は認められなかった.3.磁性ビーズ法,シリカメンブレンフィルター法,グラスファイバーフィルター法の3種類のDNA精製法とも食品中からのtdh遺伝子検出の改善が認められたが,特にグラスファイバーフィルター法で最も改善が認められた.以上のように,生鮮魚介類でも種類によってtdh遺伝子の検出感度に大きな差があり,そしてこれは水産食品特有の現象ではなく肉類にも認められた.また,熱処理によるDNA抽出法のみを用いた場合よりもDNA精製法と組み合わせることによってtdh遺伝子の検出感度が大きく改善されることが本研究によって明らかになった.食品や環境からの分離が難しいとされているTDH産生性腸炎ビブリオを検出するための方法を重ねることによって,今後,さらに食品や環境中からTDH産生性腸炎ビブリオを確実に検出するための方法が確立されることが期待される.耐熱性溶血毒(TDH)産生性腸炎ビブリオが原因食品から分離されることは極めて少なくその理由は明らかではない。本研究では、その理由のひとつとして、TDH産生菌の検出に汎用されているPCRによるtdh遺伝子の検出が食品検体の場合において問題がある可能性を考え、以下のような検討を行った。1.PCR法におけるDNAポリメラーゼやプライマーの種類等の条件:tdh遺伝子陽性株の純培養液で検討した結果、tdh遺伝子の増幅に適したDNAポリメラーゼはTaq、Ex TaqおよびAmpliTaqの3種であった。さらに、プライマーは西渕らおよび伊藤らの報告した2種プライマーが有効であった。しかし、水産食品で検討した結果、Ex Taq DNAポリメラーゼおよび西渕らのプライマーが最もtdh遺伝子の増幅に適していることが明らかになった。2.水産食品の種類によるtdh遺伝子の検出感度の差異:TDH産生菌を接種した水産食品培養液からPCRによってtdh遺伝子の検出を試みたところ、食品の種類によってtdh遺伝子の検出感度に犬きな違いがあることが判明した。また、食品培養液の濃度が低くなるほどtdh遺伝子の検出の感度が増加したことから食品培養液中にPCR抑制物質が含まれることが明らかになった。3.PCRに用いる鋳型DNA精製によるtdh遺伝子検出の改善:水産食品培養液からのtdh遺伝子の検出の改善を目的としDNA精製法を用いて検討した結果、塩析法によっては改善が認められなかったがシリカメンブレンフィルター法では熱処理によるDNA抽出法のみを用いた場合よりもtdh遺伝子の検出感度を大きく高められることがわかった。以上のような今年度の結果を踏まえ、来年度はさらに他のDNA精製法を組み合わせ多種の食品について検討を行いたい。十分な改善が認められない場合はさらにネスティッドPCR等を試みる予定である。わが国において最も多い食中毒の原因菌のひとつである腸炎ビブリオの主な病原因子は、耐熱性溶血毒(TDH)であるといわれている.しかし,TDH産生性腸炎ビブリオが原因食品や環境から分離されることは極めて少なく,その理由は明らかではない.本研究では,その理由のひとつとして,食品からの腸炎ビブリオの検出に問題がある可能性を考えた.TDH産生菌の検出にはPCR法によるtdh遺伝子の検出が有効であることが既に認められており,重要な検出法として汎用されている.そこで本研究のおいてはこのPCR法に着目し,昨年得られた結果を踏まえて各種水産食品の種類によるtdh遺伝子の検出感度の差異,食品成分によるPCRの阻害は水産食品特有に起こるかについて,およびPCRに用いる鋳型DNA精製によるtdh遺伝子検出の改善について検討し,以下の結果を得た.1.水産食品の種類によって熱処理でのtdh遺伝子の検出感度に大きな違いがあることが明らかとなった.本研究で用いた水産食品では検出感度の低い順に,カキ,サバ,タイ,ブリ,イカ,タラ,アサリ,エビ,ホタテとなり,カキとホタテの間では検出感度に約2,000倍の差が認められた.2.PCRの検出感度の低下は水産食品特有ではなく肉類においても認められることが判明した.

野菜類については,検出感度の著しい低下は認められなかった.3.磁性ビーズ法,シリカメンブレンフィルター法,グラスファイバーフィルター法の3種類のDNA精製法とも食品中からのtdh遺伝子検出の改善が認められたが,特にグラスファイバーフィルター法で最も改善が認められた.以上のように,生鮮魚介類でも種類によってtdh遺伝子の検出感度に大きな差があり,そしてこれは水産食品特有の現象ではなく肉類にも認められた.また,熱処理によるDNA抽出法のみを用いた場合よりもDNA精製法と組み合わせることによってtdh遺伝子の検出感度が大きく改善されることが本研究によって明らかになった.食品や環境からの分離が難しいとされているTDH産生性腸炎ビブリオを検出するための方法を重ねることによって,今後,さらに食品や環境中からTDH産生性腸炎ビブリオを確実に検出するための方法が確立されることが期待される.
タウ毒性伝播仮説の検証と毒性制御メカニズムの解明

脳老化に起因する神経変性疾患の多くは、特定タンパク質の機能低下あるいは毒性獲得などに誘発される可能性が指摘されている。申請者は、タウ毒性伝播仮説の検証と毒性制御メカニズムの解明を目指し、生体イメージング技術を用いたタウタンパク質毒性メカニズムの探索とタウオパチーの治療薬開発を進めている。本研究では、タウ毒性伝播メカニズムの解明にむけて、独自のタウ凝集伝播の細胞・動物モデルを構築し、タンパク質凝集過程、細胞死、凝集タンパク質伝播過程などについて生体イメージング技術を用いて検証し、毒性分子種の同定とタウ伝播を抑制しうる治療薬の開発を目指す。
Management Strategies of Humantarian Support by Global Enterprise after the Great Tohoku Kanto Earthquake - Lessons Learnt for Future Disasters

この調査は企業による人道的支援が企業の啓発された自己利益であるか、あるいは現代社会に組み込まれた強力な管理に従うかどうかという問題に焦点を当てていました。Patronage (柔らかい基準)とSponsorship(厳しい基準)の2つのアプローチがあり、会社によっては、両方のアプローチが適用されました。予期せぬ結果は、受益者が様々な理由で寄付を受け入れることが困難であったことです。研究の直接的な部分ではありませんが他の外国企業と日本企業の両方がドイツ企業と非常に類似しているという知見もありました。残念なことに多くの企業が1年以内に支援を停止しました。そのプロジェクトは短期的なものでした。
パルスニューラルネットワークによる複数音源自動分離学習ネットワークの構築

自律行動ロボットが外界を認知する手法を考えた場合、聴覚センサは全方位からの情報を効率よく獲得できるため、ロボットの環境把握のためにはなくてはならない手法である。このような聴覚システムを実現するためにはロボットが遭遇するであろう音源の種類をあらかじめ選択、記憶させておく必要がある。しかし自律行動ロボットの活躍範囲が拡大している昨今においては、ロボット行動範囲を限定してあらかじめ特定の音を記憶させることは妥当ではない。そこで、本研究では自律ロボットのための汎用的な聴覚システムを構築し、ロボットがその活躍の場において発生する音の種類を各個に学習することをめざし、環境に適応して周囲に存在する複数の音の種類を分離して学習分類する聴覚システムの実現を行った。3年計画の最終年度として、本年度は本システムの動作を検証するために、FPGAデバイスを用いた汎用の聴覚情報処理システムを構築し、入力信号の方向と種類をリアルタイムでコンピュータのディスプレイ上に表示するデモシステムの実現とその動作を確認した。また、楽器のように音の種類(倍音構成}が同じであっても音程が異なる入力音があった場合に、これらを同一の音として学習できるように信号中の音程(ピッチ}成分を検出してこれを除去する手法を提案した。本研究の成果は電子情報通信学会NC研究会において報告され、また2件の特許を出願した。なお、昨年度審査中であった学術論文は採録され、電子情報通信学会論文誌に掲載された。3年計画の初年度として、本年度は入力信号の立ち上がり情報に着目して複数音源の分離学習を行った。学習手法としては、我々により既に提案されているパルスニューラルネットワークを用いた教師なし学習ネットワークCONPの拡張を行った。CONPの前段に音の立ち上がりに特異的に反応するアクティブフィルタを配置することで各周波数成分の発生タイミングの同時性を検出し、これらを成分群を教師なし学習でグルーピングすることにより、周波数成分を発生音源ごとにベクトル量子化する手法を提案した。ソフトウェアシンセサイザを用いて生成した器楽音に対して、本ネットワークの動作を計算機シミュレーションした結果、提案手法を用いることで発生タイミングをずらして生成した3つの器楽音の混合信号を分離してベクトル量子化できることが確認され、本手法の有効性が示された。本研究の成果は、現在、電子情報通信学会D-11の論文として投稿中である。3年計画の第2年度として、本年度は入力信号の位置情報に着目して複数音源の分離手法を検討した。分離手法としては、我々により既に提案されているパルスニューラルネットワークを用いた入力信号間時間差の抽出モデルを用い、入力信号中に異なる周波数成分からなる複数の音源があった場合にはそれぞれの音源位置に相当する時間差情報を同時に抽出できるようモデルの改良を行った。本研究の成果については、電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会において発表を行い、また本件に関して特許の出願を行った。(特願2005-362915,「時間差検出器」)。また、前年度の成果である教師なし学習ネットワークCONPの拡張ネットワークCOMP-IIに関して、現在、電子情報通信学会D-IIの論文として条件付き採録の通知を受けており、現在修正原稿について審査中である。

また、楽器のように音の種類(倍音構成}が同じであっても音程が異なる入力音があった場合に、これらを同一の音として学習できるように信号中の音程(ピッチ}成分を検出してこれを除去する手法を提案した。本研究の成果は電子情報通信学会NC研究会において報告され、また2件の特許を出願した。なお、昨年度審査中であった学術論文は採録され、電子情報通信学会論文誌に掲載された。
横偏極陽子標的を用いた陽子のスピン構造の研究

G.Schnell氏の研究の目的は、素粒子物理学の分野で、特に、陽子のスピンのクォーク・グルーオン構造を調べることです。陽子のスピンが1/2であることはわかっていますが、それが陽子の構成要素であるクォークとグルーオンからどのよりにつくられているかは、まだ解明されておらず、それを決着させようとしています。クォークのスピンは陽子のスピンにあまり寄与しない、ということが約15年前に発見されて、「陽子のスピンの問題」と呼ばれていますが、Schnell氏は新しい実験手法を用いてこの問題に取り組んでいます。高エネルギーの電子ビームと陽子標的の非弾性散乱を用いる。実験グループHERMESのメンバーとして研究しています。Schnell氏は、,ドイツのDESY(ドイツ電子シンクロトロン)でのHERMES実験のデータが東工大にあるデータ解析基地に送られてくるので、解析ソフトを開発してそれを解析しました。特に、陽子標的が横偏極、即ち電子ビームの方向に対して横方向に偏極している場合についてのデータをリーダーシップを取って解析しました。その解析では、基本的であるが、いままでに測られたことのない構造関数を決めることができるのに加え、陽子のスピンにクォークの軌道角運動量がどのくらい寄与するかを決めることもできます。今年度のSchnell氏の研究の結果、クォークの軌道角運動量が陽子のスピンに有意な寄与をしていることが示されました。これは、この問題の解決への重要な進展であるということができます。国際会議でもこれらの成果を発表し、高い評価を得ました。
元素ブロック集積高分子自己集合体を用いる腫瘍の可視化

光音響イメージングは、低浸襲性、コストや解像度の観点から病巣の早期発見に役立つ撮像法として注目されているが、これに利用できる有効な造影剤は少ない。本研究では、元素ブロックシアニン系色素を高分子自己集合体内部に集積化させ、これを造影剤として用いる光および光音響腫瘍イメージングを検討した。多糖類縁高分子に、ポリエチレングリコール(PEG)と、元素ブロック近赤外色素インドシアニングリーン(ICG)を結合させ、造影剤を得た。この造影剤は、水中で大小の二種類の自己集合体を形成したが、ここに超音波を照射すると、粒径のそろった自己集合体のみが選択的に得られた。様々な粒径の造影剤を用いて腫瘍イメージングを行うことで、粒子の大きさが腫瘍集積性や血中滞留性に大きな影響を与えることを明らかにした。ヒアルロン酸にICGおよびPEGを結合させ、造影剤を合成した。これが形成する自己集合体内部では、色素を集積化するため、蛍光発光が抑えられ、光音響信号が放出されることを見出した。開発した造影剤は投与量の最大15%程度腫瘍に集積することを明らかにした。また、光音響イメージングを用いることで、腫瘍をコントラスト良く可視化することに成功した。領域内共同研究により、ジピロメテン系色素を高分子と連結させた造影剤を開発した。この造影剤は効果的に光音響信号を発することを明らかにした。このように本課題では、研究期間内に元素ブロック近赤外色素を集積化した自己集合体の形成とこれらを用いる光および光音響腫瘍造影剤の開発に成功した。特にヒアルロン酸を母体とする造影剤は、臨床応用、上市を視野に、標準投与量試験、毒性試験などを検討中であり、元素ブロック高分子材料の医療領域における有用性を示す大きな成果であると言える。26年度が最終年度であるため、記入しない。ケイ素を含む元素ブロックであるシリコンナフタロシアニン(SiNc)の効率良い合成手法を確立するとともに、置換基を持つ新規なSiNcの合成を行った。SiNcの化学修飾法として、軸配位子に官能基を導入する手法およびSiNcのナフタレン環上に官能基を導入する手法の二つを確立することができた。特に後者では、クロスカップリング反応により、効率良くチエニル基をSiNcに導入できることを示した。得られたSiNcの吸収波長が、修飾前とほとんど変化しないことから、この化学修飾法が強い光音響信号を発する造影剤の構築に適していると期待される。一方、領域内共同研究により、ホウ素を含む元素ブロックであるピロロピロールアザBODIPY(PPAB)の合成法とその化学修飾法を確立した。PPABは、クロスカップリング反応を用いることにより、効率良くそのパイ共役系を拡張させることに成功した。またこの化学修飾法を用いることにより、近赤外領域に吸収と発光を示す色素へと変換することにも成功した。ヤヌス型多糖類縁高分子を合成し、これらが超音波照射により粒径の整った自己集合体を形成することを明らかにした。特に超音波の周波数が粒径の整った自己集合体の形成に有効であることを示した。異なる粒径の高分子自己集合体を担癌マウスに投与することにより、粒子の大きさが腫瘍への集積性に与える影響も明らかにした。これらの成果は学術誌に投稿し、受理されている。ヒアルロン酸に近赤外色素元素ブロックであるインドシアニングリーンを結合させ、これが形成する高分子自己集合体が蛍光および光音響信号を効率良く発することを明らかにした。また、これらを担癌マウスに投与し、光および光音響腫瘍イメージングの優れた造影剤になりうることを明らかにした。これらの成果は特許として出願中であり、また論文を作成中である。

特にヒアルロン酸を母体とする造影剤は、臨床応用、上市を視野に、標準投与量試験、毒性試験などを検討中であり、元素ブロック高分子材料の医療領域における有用性を示す大きな成果であると言える。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定した計画では、昨年度において、官能基化されたシリコンナフタロシアニンの合成とその光音響信号の測定を目標とした。実際に官能基化されたシリコンナフタロシアニンの合成法を確立し、その光音響信号の発生も確認している。このことは当初予定した計画を順調に推進できたことを示している。これに加え、領域内共同研究を推進し、ホウ素を含む元素ブロックであるピロロピロールアザBODIPYの造影剤としての応用にも着手し、その合成、化学修飾法を確立した。また、特異な自己集合体形成能を示す両親媒性ヤヌス型高分子を合成し、これに近赤外色素元素ブロックであるインドシアニングリーン(ICG)を結合させることで、10分程度で腫瘍を可視化できる高性能な造影剤となりうることを示した。さらに、ICGを結合したヒアルロン酸を合成し、これが光および光音響造影剤として機能することを明らかにした。このように当初予定した計画に加え、領域内共同研究と元素ブロックを用いる腫瘍イメージングに関する二点の成果を挙げており、当初計画以上に進展していると考えている。昨年度の研究において、置換基を有するシリコンナフタロシアニン(SiNc)およびピロロピロールアザBODIPYの合成を達成した。これを踏まえ、本年度は置換基として血中滞留性や腫瘍集積性の向上に寄与するポリエチレングリコール(PEG)を採用し、PEG化されたSiNcやPPABの合成を行う。またこれらが示す発光特性や光音響信号の発生効率を明らかにする。また、研究代表者が独自に開発した手法を用い、多糖もしくは多糖類縁体にこれらの色素を結合させ、腫瘍集積性を示す高分子自己集合体を開発する。これらの形状、安定性、シグナル強度を明らかにし、PEG化SiNcやPPABと共に担癌マウスを用いる腫瘍イメージング実験を行う。さらに、腫瘍ターゲティング分子を結合させ、腫瘍集積性の向上を目指す。これらの知見を合わせ、本年度内に有望な腫瘍造影剤を開発する。
白血病ウイルスの増殖・内在化・遺伝子発現

ウシパピローマウイルスに真核細胞プロモーターを欠くネオマイシン耐性遺伝子を組み込み、この組み換え体を染色体外に有する様なマウス細胞を作製した。この細胞にマウス白血病ウイルスを感染せしめ、プロモーター挿入のモデル実験系の作製を試みた。レトロウイルス感染によりパピローマウイルスDNAの再編成が検出されたが、プロモーター挿入は認められなかった。HTLV-1のHL60への感染実験で5′側の特異的な欠損とpXの保存が認められ、レトロウイルスの組み込みが5′側3′側均一でない可能性が示唆された。テラトカルシノーマにおけるモロニー白血病ウイルスの感染実験で、従来ウイルスの内在化(遺伝子非発現)が認められて来たが、これに細胞レプレッサー様蛋白が関与している事が示唆された。この蛋白質は染色体外ウイルスコピーには作用が少なく、この結果、感染後一時的なウイルスRNAの発現を認める。一旦染色体にウイルスDNAが組み込まれると、強い抑制が見られる。Fv-【4^(γ/-)】のマウスはエコトロピックウイルスに強い耐性を示すが、これは内在性のマウスレトロウイルスのenv遺伝子の発現によると考えられて来た。この遺伝子座そのもの、あるいはそれに強くリンクしていると考えられるDNAクローンを得、このDNAのマウス細胞への導入によりFv-【4^(γ/-)】の表現型が得られるか否かをチェックした。このクローンはpolの一部、エンベロープ、LTRの構造をもつ。上流の細胞染色体DNAにつながったものをFv-【4^(S/S)】のマウス細胞に導入すると、Fv-【4^(γ/-)】のマウス細胞と同様な表現型になり、分離された遺伝子はFv-【4^γ】遺伝子座そのものと考えられた。このクローンをプローブとして種々の組織における遺伝子の発現を調べた処組織特異性は特に認められなかった。
マウスの放射線による皮膚発がん実験系にみられるしきい値様現象とP53遺伝子の関系

本実験では、催奇形性に関する研究で得られた結果と同様、放射線発がん過程でもp53遺伝子が正常だと、低線量反復照射では損傷細胞の修復や排除がほぼ完壁に行われ、生涯を通じがんは発生しにくく、一方、同条件照射でp53遺伝子ノックアウトマウスにはがんが頻発すると想定した。しかし本実験では、I)ノックアウトマウスで生涯を通じ放射綜誘発がんはできなかった、II)ヘテロマウスで正常マウスより発がん率の上昇と発がん開始時期の早期化がみられた。I)の結果から、本実験のノックアウトマウスは遺伝的バックグランドがC57/BLマウスで、胸腺腫やリンパ腫を生後早い時期から自家発生し、放射線発がんの潜伏期がこの自家発生腫瘍よりも長いため、自発腫瘍発生に先を越され放射線発がんが観察できないと考えられた。一方、ヘテロマウスでは正常マウスと比べ発がん率の上昇と発がん開始時期の早期化がみられたので、p53遺伝子産物の量的な違いあるいは存在状態が放射線発がん過程に影響を与えていることが明らかになった。また、ヘテロマウスでは正常マウスと比べp53遺伝子の高頻度なLOHが認められた。ホモ接合状態の遺伝子では片方が欠失したり、片方に突然変異が起きヘテロ接合状態になると、正常な遺伝子が高頻度に欠失することが知られるが、本実験のヘテロマウスでは反復β線照射による刺激により残りのp53遺伝子が欠失し、照射部位細胞がノックアウト状態になることで、発がんへの確率と時間の短縮がひきおこされたと考えられた。一方正常マウスでLOHがあった時、残ったp53遺伝子に突然変異があるので、反復β線照射による刺激により片方のp53遺伝子に突然変異が生じ、正常のp53遺伝子のほうが欠失したと考えられた。ただしこの時、発がん過程に2段階を経ることと、また、突然変異のみでがん化した場合も突然変異の発生確率が低いことから発がん時期が遅くなったり、発がん率が低くなったのであろうと考えられた。p53遺伝子ノックアウトマウスとヘテロマウス、p53遺伝子正常マウスを用い、放射線による発がん過程で、p53遺伝子がDNA修復機構と協調し損傷細胞をアポトーシスによってより完全に排除する機構を検証する。マウスの遺伝的バックグランドはこれまでの発がん実験に用いたものと異なるので予備実験とし(実験群I)、C57BL/6マウス群も設定、1回あたりの線量の決定ならびに発がん時期の推定を行った。また前回の実験の検証のためにICRマウス群も追加設定した。照射用β線源は新規購入し線量測定を行った。実験条件は以下に示す。照射方法:それぞれの群の7週令になったマウスの背部被毛を剃毛後、β線源を皮膚に密着して照射を行う。発がんが確認されるまで週3回反復照射を続ける。1回当たりの照射線量:過去の実験結果より1回あたり照射線量2.5Gyでおこなった。実験グループI:1.p53遺伝子ノックアウトマウス群♂1群11匹X22.p53遺伝子ヘテロマウス群♀1群11匹X23.p53遺伝子正常マウス群♀1群8匹X25.ICRマウス群♀1群10匹X1照射開始後198日(p53-/-,照射群)、206日(p53-/-,対照群)で、実験グループI-1の全てが死亡、発がんは見られなかった。

照射開始後219日('05,3,24現在)経過中で、実験グループI-3の照射群で2匹が死亡している(2/8)。発がんは全てのグループで見られていない。実験グループI-1で発がんが見られなかったため、1回照射線量を5Gyに設定した実験グループIIを開始した。実験グループII:1.p53遺伝子ノックアウトマウス群♀1群36匹2.p53遺伝子ヘテロマウス群♀1群35匹3.p53遺伝子正常マウス群♀1群25匹p53遺伝子ノックアウトマウスとヘテロマウス、p53遺伝子正常マウスを用い、放射線の発がん過程で、p53遺伝子がDNA修復機構と協調し損傷細胞をアポトーシスによって排除する機構を検証する。照射方法:それぞれの群の7週令マウスの背部被毛を剃毛後、β線源を皮膚に密着して照射する。発がんが確認されるまで週3回反復照射を続ける。1回当りの照射線量:過去の実験結果より1回照射線量2.5Gyでおこなった。マウスの遺伝的バックグランドはこれまでの実験に用いたものと異るので予備実験を行い(実験群1)、照射開始後202日でI-1群は全て死亡、発がんは無かった。照射開始後376日でI-2群は全て死亡し発がんがみられた(4/11)。その他I-3,4,5群でそれぞれ2/5、2/9,3/10の発がんがみられた。実験グループI:本年度の実験と結果:実験グループI-1で発がん率が低かったため、実験グループIの継続と1回照射線量を5Gyにした実験グループIIを開始した。実験グループII:照射開始後204日でII-1群は全て死亡し発がんは無かった。照射開始後332日でII-2群は全て死亡したが高率に発がんが見られた(19/35)。II-3群では438日経過中('06/3/15)で発がんは1例にとどまる。現在p53-/-群で生存中の発がんは見られない。ヘテロ群では対照群よりでは120日(5Gy群)と80日(2.5Gy群)ほど早くかつ高率に発がんすることがわかった。p53遺伝子が半分だと放射線皮膚発がんに影響があることがわかった。p53-/-群に7.5Gyを照射群を設定し、線量と潜伏期間との関係をみている。p53遺伝子ノックアウトマウスとヘテロマウス、正常マウスを用い、放射線の発がん過程でp53遺伝子がDNA修復機構と協調し損傷細胞をアポトーシスによって排除する機構を検証する。照射方法:7週令マウスの背部被毛を剃毛後、β線源を皮膚に密着して照射する。1回当りの照射線量:1回照射線量2.5Gy(実験群I)と5Gy(実験群II)を用いた。実験群I:2.p53遺伝子ヘテロマウス群♀1群11匹","3.p53遺伝子正常マウス群♀1群8匹","4.C57BL/6マウス♀1群10匹","5.ICRマウス♀1群10匹","照射開始後202日でI-1群は全て死亡、発がんは無かった。照射開始後376日でI-2群は全て死亡し4/11例の発がんがみられた。またI-3,4,5群でそれぞれ2/8、2/10,4/10例の発がんがみられた。本年度の実験と結果:実験群Iの継続と1回照射線量を5Gyにした実験群IIを行った。実験群II:2.p53遺伝子ヘテロマウス群♀1群35匹","3.P53遺伝子正常マウス群♀1群33匹","照射開始後204日でII-1群は1回照射線量5Gyと7.5Gy全て死亡し発がんは無かった。照射開始後332日でII-2群は全て死亡し19/35例に発がんが見られた。II-3群では照射開始後674日で全て死亡し6/33例の発がんがみられた。
チャーン・サイモンズ摂動理論の研究と位相幾何学への応用

Smale予想とは、3次元球面の微分同相群が4次の直交群とホモトピー同値であろうとSmaleが予想したものであるが、そのことはHatcherによってすでに肯定的に解決されている。その自然な類似として、4次元球面の微分同相群が5次の直交群とホモトピー同値か、という問題があった。代表者は昨年度までに、4次元球面の微分同相群の、ある次元の有理ホモトピー群が非自明であること、したがって、Smale予想の4次元における類似が成り立たないことを、Kontsevichの特性類を用いて示していた。この結果及びその系によって、Kirbyの問題集と呼ばれる、低次元トポロジーで有名な未解決問題集の中のいくつかの問題に対する解決が与えられる。平成30年度は、その結果を論文にまとめ、arXiv(プレプリントサーバ)に投稿した。また、平成30年度は幸運なことに、その結果を発表する機会を多く得ることができ、様々な研究者と議論できたのは大変有益であった。やや大規模な結果を論文としてまとめることができた。また、様々な研究者と議論するうち、別の新たな方向が見えてきたため。様々な研究者と議論するうち、いくつかの新たな予想が見えてきた。今後はそれらの予想を証明することを目指す。1.チャーン・サイモンズ摂動理論の低次元トポロジーへの応用を目指す中で、それが4次元球面の微分同相群の有理ホモトピー群の研究にも応用できることがわかった。4次元以上の球面の微分同相群のコホモロジー類(特性類)が、チャーン・サイモンズ摂動理論における配置空間積分の技術を用いて得られることが、Kontsevichによって1992年頃に示されていた。また代表者は以前、Kontsevichの特性類を用いて、4k-1次元球面の微分同相群の有理ホモトピー群の非自明な元を発見していた。今回、4次元球面の場合に同様の問題を考察し、微分同相群の有理ホモトピー群の非自明な元を見つけることができた。代表者による、深谷Morseホモトピーを用いた摂動的不変量の構成、および清水達郎氏によって示されたKontsevich配置空間積分と深谷Morseホモトピー不変量の間の等式は、この度の結果を得るための助けとなった。今回の結果は、研究協力者等と議論しながら慎重に点検していく予定である。2.非自明な平坦接続を持つ3次元多様体のチャーン・サイモンズ摂動理論と有限型不変量の関係について研究を進めた。研究協力者と議論し、非自明な平坦接続の場合の摂動的不変量はZπホモロジー同値に対する有限型不変量を与えることを確認した。松江市において研究集会を共催し、C. Lescop氏から情報提供を受けた。また、マルセイユのCIRMで行われた基本群の表現空間に関する研究集会で得られた情報は、今後の研究において重要になると思われる。当初の計画どおりに進んでいないが、当初予期していなかった4次元球面の微分同相群の有理ホモトピー群の非自明性を示すことができた。4次元球面の微分同相群の有理ホモトピー群に関する結果を論文にまとめる。非自明な平坦接続を持つ3次元多様体の摂動的不変量を具体的な問題に応用することを目指す。当初予期していなかった、4次元球面の微分同相群の有理ホモトピー群に関する結果が得られたため、計画を変更した。平成30年度に計画していた研究を行うため、それに伴う出張を平成31年度に行う。招待講演の機会を多くいただき、発表に伴う出張の旅費が先方負担となったことにより、旅費が少なく抑えられた。次年度は、論文にまとめた結果を海外でも多く発表するための旅費として使わせていただく予定である。
カオスを用いた太陽光発電電力予測と電力平滑化制御法に関する研究

カオス理論を用いた太陽光発電電力の短期間予測法(カオス短期間予測)を開発し、実験により誤差20%の精度で予測できることを明らかにした。次に、カオス短期間予測の欠点である時間遅れを改善するため、差分ベクトルの連なりから予測する手法を提案し、これにエネルギー制御を導入することでエネルギー貯蔵装置容量を約1/4に低減できた。移動平均と指数平滑化に基づいた電力平滑化制御法の比較を行い、エネルギー貯蔵装置低減効果は指数平滑化法の方が大きいことを明らかにした。本研究補助金により設置した日射強度計および太陽光発電システムにより、引き続いて日射強度と発電電力データの収集を行っている。また、同時に本システムを使用して、タケンスの埋め込み定理の遅れ時間300秒、埋め込み次元5で太陽光発電電力のカオス短期間予測実験を行った。その結果、快晴日と曇天日で精度良く予測できたが、晴天日(雲の動きの激しい日)での予測精度が悪く、全天候では平均20.6%の誤差で予測できることが分かった。また、日射強度計より得られた日射強度データを用いた計算機シミュレーションにより、カオス短期間予測のパラメータの検討を行った。次に、得られたパラメータを用いてカオスの特徴である短期間予測について検討を行い、長期予測不能性を定量的に検討した。そして、日射強度変動成分の解析を行い、カオス性の成分と周期性の成分の両者が含まれていることを明らかにし、予測精度を改善するためには両者の成分を予測する手法を組み合わせる必要性を明らかにした。より大規模な太陽光発電システムとして、800kWのシステムでのカオス短期間予測についても計算機シミュレーションで検討を開始した。さらに、1サイトだけでなく広い範囲に配置したシステムでの検討を行うため、日射強度の平面分布を推定する手法の開発にも着手している。電力平滑化手法については、移動平均法、修正移動平均法、1次指数関数平滑化法、高次指数関数平滑化法のフィルタ特性を詳細に検討した。フィルタ設計では、LFC領域の周波数成分を除去することを目的とした。その結果、フィルタリング効果と電力平滑化のためのエネルギー貯蔵装置容量の視点から、1次指数平滑化法が検討した中で最も優れた手法であることを明らかにした。大学の屋上に設置している既設の日射強度及び太陽電池パネル計測システムを用いて、日射強度と太陽電池パネルの表面温度測定データの収集を行った。なお、このシステムでのデータ収集は引き続いて実施している。この収集したデータを用いて、太陽光発電電力変動のカオス性を検証するため、観測した時系列データをタケンスの埋込み定理を用いてn次元空間に埋込み、この埋め込んだベクトルがカオス性を有するかの検証を行った。データを埋め込むためには、埋め込む空間次元数と遅れ時間を決定する必要がある。これに、自己相関解析と相関次元解析により行った。決定した次元数と遅れ時間で埋め込んだベクトルのリアプノフ指数解析を行い、太陽光発電電力変動がカオスであることを明らかにした。これにより、局所ファジィ再構成法により700秒先の電力を予測し、20%以下の精度で予測できることを明らかにした。また、太陽光発電システムの電力平滑化制御法として移動平均法と指数平滑化法の手法の比較を、シミュレーションソフトPSIMを用いて行い、エネルギー貯蔵装置低減効果は指数平滑化法の方が大きいことを明らかにした。さらに、本研究費で導入した太陽光発電実験システムを用いて、実際の太陽光発電電力を観測しながら、実時間でカオス短期間予測が可能なことの実証試験を始めており、既にその一部成果を発表した本研究補助金で設置した日射強度計および太陽光発電システムでの、カオス短期間予測での精度向上を目指し、昨年度に指摘したカオス性成分と周期性成分の分離について検討を行った。先ず、太陽光発電電力の正規化データを周期回帰分析し、周期回帰モデルを作成して3つの周波数成分に分離した。この分離した周波数成分の内LFC(Load Frequency Control)領域成分が、カオス性を有することを自己相関解析によって明らかにした。次に、この周波数成分のアトラクタを状態空間に再構成し、リアプノフスペクトラム解析によりカオス性の評価を行った。これらの解析により、正規化データを周波数により分離し、カオス短期間予測手法と周期性のある成分の予測手法を組み合わせて予測を行うことで、予測精度の改善が可能であることを明らかにした。また、カオス短期間予測手法の欠点である遅れを改善するため、複数個の差分ベクトルの連なりからアトラクタの軌跡を予測する新しい手法を検討した。この新しい予測手法により、遅れの改善ができること、そして最も予測効果が期待される太陽光発電電力変動の激しい日で予測精度が向上することを明らかにした。800kWの太陽光発電システムの半年間のデータを用いて、太陽光発電電力変動の平滑化制御シミュレーション実験を行った結果、この発電電力変動を平滑化するために設置する電力貯蔵装置のエネルギー容量を、予測を用いない平滑化制御の約20%まで低減できることを示した。また、平滑化制御法として、FIRフィルタを用いた平滑化についての検討を行い、移動平均や指数関数を用いた平滑化手法との比較・評価を行った。さらに、日射強度の平面分布の推定と配電変電所下流の電力潮流を推定する手法の開発し、高圧配電系統モデル域での潮流シミュレーションを実施し、日射強度推定の潮流制御への有効性を明らかにした。太陽光発電電力予測及び電力平滑化制御法は、それぞれ以下の通り研究を実施した。太陽光発電電力のカオス解析で、カオスの特徴を有するLFC領域成分とLFC領域より長い周期をもつ長周期変動成分に分離した。このうち、LFC領域成分はカオス短期間予測が可能であることをすでに報告した。

一方、電力変動平滑化には長周期成分の抽出が必要であり、これの抽出方法として自己回帰和分移動平均(ARIMA)モデルを用いた手法を提案した。この手法を用いた電力平滑化制御の評価を行い、移動平均法による電力平滑化制御に比較し、エネルギー貯蔵装置容量を約20%低減できることを示した。FIRと移動平均を用いた電力平滑化用フィルタの評価を行った。FIRフィルタは複数個の設計パラメータを持つため、PSOを用いた最適化手法で設計を行った。電力平滑化制御シミュレーションにより、エネルギー貯蔵装置容量はPSO-FIR, LFCの電力成分はMAが良好な結果となった。カオス理論を用いた太陽光発電電力の短期間予測法(カオス短期間予測)を開発し、実験により誤差20%の精度で予測できることを明らかにした。次に、カオス短期間予測の欠点である時間遅れを改善するため、差分ベクトルの連なりから予測する手法を提案し、これにエネルギー制御を導入することでエネルギー貯蔵装置容量を約1/4に低減できた。移動平均と指数平滑化に基づいた電力平滑化制御法の比較を行い、エネルギー貯蔵装置低減効果は指数平滑化法の方が大きいことを明らかにした。「研究実施の概要」で記載したとおり、本研究の初期の目的の多くは達成できた。しかし、メガソーラーでの太陽光発電電力予測と平滑化制御の検証は、そのデータの入手が遅れたために実施できていない。なお、岡山県が所有しているメガソーラー(3.5M)のデータを本年度末に入手しており、このデータを用いた予測手法の検証を来年度に行い、本研究のまとめとする予定である。工学(今後の推進方策)平成26年度に予定していたメガソーラーでの検討を実施し、本年度までに開発した太陽光発電電力の短期間予測手法(カオス性を利用した手法、差分ベクトルを用いた手法)の有効性を検証する。同時に、これらの予測手法を用いた電力平滑化制御の計算機実験を行い、短期間予測の電力貯蔵装置のエネルギー容量低減への効果を評価する。以上を実施し、研究成果の公表とともに研究総括とまとめを行う予定である。(次年度使用額が生じた理由と使用計画)平成26年度にメガソーラーでの予測手法の検証を行う予定であったが、メガソーラーの発電電力データの入手が遅れて平成26年度末となったため、これの検討が未実施となったことおよび学会への研究成果の公表が遅れたために、未使用額が生じた。前年度から実施している一つの家庭の太陽光発電システム発電電力のカオス短期間予測に引き続いて、800kWの太陽光発電システムでのカオス短期間予測を開始し、さらに日射強度の平面分布の推定手法の開発にも着手している。電力平滑化法に関しては、移動平均に基づいた方法、指数関数に基づいた方法の評価を行った。さらに、公表は今後行う予定であるが、デジタルフィルタに基づいた平滑化法について検討を始めている。以上より、申請書に記載している平成25年度以降に実施予定の項目についても概ね着手し、成果も出てきている。
有機酸環境中における銅の腐食機構の解明と微細加工技術への応用

蟻の巣状腐食メカニズム解明のための電気化学測定を実施するために,溶液中での銅管の蟻の巣状腐食再現試験を試みた。申請者らが従来から用いていたギ酸や酢酸溶液に加え,ギ酸銅および酢酸銅溶液中での銅管の浸漬試験を実施した。ギ酸銅や酢酸銅のような有機カルボン酸銅を用いることにより,カルボン酸イオンおよび銅イオンが多量に存在する溶液を試験液とすることができる。蟻の巣状腐食の食孔内部はカルボン酸および溶出した銅イオンとが狭い空間に共存する環境になっているものと思われ,ギ酸銅や酢酸銅溶液を用いた場合は,食孔内部環境が模擬できているものと思われる。ギ酸銅および酢酸銅溶液中に最長84日間銅管を浸漬したところ,蟻の巣状腐食が発生し,その進展速度は従来のギ酸,酢酸溶液を用いた場合に比べて明らかに速くなった。ギ酸銅,酢酸銅溶液を用いた場合の腐食形態はそれぞれ異なり,ギ酸銅溶液中で発生した食孔は,ランダムに枝分かれした微細孔が深さ方向に進展する典型的な蟻の巣状腐食に対し,酢酸銅溶液中で発生した食孔は枝分かれの少ない単一孔であった。上述したギ酸銅溶液中に,リンを含まない無酸素銅管,リン含有量約0.02%の通常のリン脱酸銅管,通常のリン脱酸銅管よりもリン含有量が0.20.3%と一桁多い銅管を浸漬したところ,リン含有量が0.20.3%銅管には蟻の巣状ではなく,半球状食孔が発生した。以上より,蟻の巣状腐食は銅イオンが共存した有機酸溶液中で比較的早く発生すること,また有機酸の種類や銅中に含まれる元素の種類,量でその形態が変化することが判明した。銅管の蟻の巣状腐食をギ酸銅溶液中で再現する方法を確立した。ギ酸銅溶液を用いることにより,環境側要因である溶液のpH,電気伝導度,溶液中に溶出する銅イオンを測定することができた。ギ酸銅溶液を用いた場合は,ギ酸溶液に比べて銅管の表面が速やかに酸化皮膜で覆われ,それに伴い溶液のpHも1以上低下した。その後酸化皮膜がさらに生成していくにつれて,溶液のpHは漸増し,最終的には初期pHまで回復した。溶液のpH変化から,浸漬初期の段階では,溶液中に存在する多量の銅イオンが酸化剤として働き,銅管表面の酸化を促進することで酸化皮膜の形成が速やかに行われるものと思われる。これまでの研究から,この酸化皮膜の形成が蟻の巣状腐食発生に不可欠であることが分かっており,その酸化皮膜形成を速やかに行う溶液としてギ酸銅溶液を見いだすことができた。ギ酸銅溶液中で蟻の巣状腐食が比較的早く発生することが判明したため,今後はこのギ酸銅溶液を主に用いて電気化学測定を行う。基本的な腐食挙動を把握するために,ギ酸銅溶液中でのアノードおよびカソード分極曲線の測定を行う。自然浸漬中に腐食が発生・進行しているあいだの腐食電位測定を行い,電位の経時変化と腐食挙動との関連性を調べる。さらに,蟻の巣状腐食を電気化学的試験により再現するために,ある一定の電位を印加し続ける定電位保持試験を,溶液濃度や印加電位をパラメータとして試行錯誤的に実施する。