hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝硬変合併肝切除における肝再生能の把握と脾摘の肝再生に及ぼす影響

肝硬変肝切除時における脾摘の再生に及ぼす影響を目的とした。肝再生時での細胞動態及び細胞膜機能としての膜流動性の変化を正常ラット70%肝切除モデルで検討した。70%肝切除により、フロ-サイトメトリ-による二発色法のDNAヒストグラムは、S期細胞が術前の0.1%から13%へと24、48時間で上昇、以後斬減した。一方、細胞膜流動性は、DNA合成の始まる前の、肝切除後6時間より上昇し始め、24時間でピ-クを示した。一方、チオアセトアマイド週3回10週間の腹腔内投与により肝硬変を作成、その過程における肝機能、細胞動態及び細胞膜機能について検討した。肝機能としてのICG-K値は、週経過とともに低下、10週では、正常の半分に低下した。同様に細胞膜流動性も正常に比べて低下し、膜機能障害が肝硬変の発達とともに発生することが明らかになった。一方、細胞動態から検討すると、ラットでは、正常では4C優位のDNAヒストグラムを示すが、肝硬変の発生過程で2C優位へと移行した。このような肝硬変ラットに70%肝切除を施行すると、2日後には、約2/3が死亡した。70%肝切除に同時に脾摘を加えても、この低下した生存率を有意に改善しなかった。このことから、70%肝切除を50%に変更し、肝硬変肝切除時の脾摘の生存率、膜流動性及び細胞動態について検討した。肝硬変でも、肝切除後に膜流動性は上昇することが判明し、再生に充分対応していた。実際、細胞動態の面からも、S期細胞は、正常の半分ではあるが、24、48時間でともに6%認められ、硬変肝でも充分再生することが明らかになった。しかし、目的とした肝切除後の再生に及ぼす脾摘の効果は、生存率、膜流動性、及び細胞動態からは、明らかな変化を認めることができなかった。今後、別の示標での評価が必要と考えられた。ラットにチオアセトアマイドを週3回腹腔内投与を10週間施行することにより、ヒト乙型肝硬変に類似した硬変モデルを作成した。その作成過程の4週、8週更には、より肝硬変の程度の強い17週モデルにおいて、ICGクリアランステスト、核DNAヒストグラム及びBrd Uによる2発色法による細胞周期の解析、更には、肝細胞膜を分離し、膜の流動性について検討した。ICGクリアランステストでは、4、8、10週と硬変作成過程で、除々に低下し、正常の0.161から0.066と10週では著明に低下した。一方、核DNAヒストグラムでは、2C細胞核が、22%から、除々に増加、10週では57%と増加、逆C、4C細胞核は、64%から32%へと低下し、細胞周期からみる限り、硬変肝細胞は、成熟細胞に富む状態となり、更に、再生を表現するS期細胞の増加は0.4%から、1.9%の漸増に留まった。一方、細胞機能を総括的に表現する膜の流動性を示すDPHにより標織されたP値は、0.262から0.280と増加を示し、膜の流動性は上昇を示した。一方、チオアセトアマイド投与中心により、上記いずれも正常化の方向を示し、可逆性の変化と考えられ、ラットモデルとヒト肝硬変の違いを示した。

一方、正常ラットに肝切除を行なうと、DNAヒストグラムでは、術後24時間目よりS期細胞が9.9%にまで増加、48時間では、低下傾向を示すが、脾摘により、48時間後でも、同程度の上昇を示した。一方、膜の流動性についてみると、P値は、6時間後より下降し、12時間では、正常の0.26から0.22にまで低下し、膜の機能的変化は、核酸合成のピーク前に発生することがわかった。現在、肝硬変モデルで、上記示標について、脾摘の効果を検討中である。肝硬変時における脾摘の再生に及ぼす影響について以下の実験を行なった。ラットにチオアセトアマイド(200mg/kg体重)を週2回3ケ月間腹腔内投与することにより、肝硬変を作製した。肝硬変に至る過程を肝細胞膜流動性及びフロ-サイトメトリ-を使用したBrdV及びPropidium Iodideを用いた2発色法により細胞動態を検討した結果、肝硬変の進行とともに膜流動性が低下、更に、ラット正常肝細胞は4C優位であるが硬変の進行とともに2C優位に変化した。S期細胞は、正常肝で0.5%前後であるのに対し、2.5%前後と軽度増加していた。当初予定していた70%肝切除によりラットは、2日後には、約2/3が死亡した。脾摘の有無による生存率の差は認められなかった。死亡率が高いため当初の予定であった70%肝切除を50%肝切除術モデルに変更した。これにより、90%以上の生存率が得られた。以上の結果は、ラットでも硬変肝の大量肝切除は、致死的であることが明らかになった。50%硬変肝切除における摘脾の効果を肝再生及び肝細胞膜機能面より検討した。肝細胞膜流動性については、硬変肝でも肝切除後には上昇することがわかり、再生に対応していた。しかし、脾摘の膜流動性に及ぼす影響は有意には認められなかった。一方、肝再生の細胞動態であるS期細胞は、術後24時間、48時間共に6%前後認められており、硬変肝でも再生することが明らかになったが、その程度は、正常肝の約半分であった。しかし、目的とした肝再生に及ぼす脾摘の細胞動態に及ぼす影響は、有意には認められなかった。以上より、脾摘の有無は、生存率、膜流動性、細胞動態に明らかな変化は示さなかった。
分子遺伝学的手法によるIII型高脂血症の発症機構に関する研究

遺伝子工学的手技を用いてアポ蛋白E異常遺伝子保有者の変異部位を明らかにした。またアポ蛋白Eの変異部位と高脂血症の関係を検討し、アポ蛋白Eの生理活性部位を明確にした。以上の方法によりIII型高脂血症の発症機構を明らかにした。1.アポ蛋白EmRNAに対する相補性DNA(cDNA)をSP64プラスミッドに組み込ませ、SP6RNAポリメラーゼを使用して^<32>PラベルしたアポEライボプローブを作製した。健常人および高脂血症患者の白血球細胞中からDNAを抽出し、制限酵素EcoRIで切断した。このDNAとRNAプローブを用いて、アポEDNAの変異部位を明らかにした。2.1の方法では、被験者白血球からDNAを抽出し、これを材料としている。従って試料の量が限定されるため、手技が容易でない。そのため目的領域のDNA増幅をDNAポリメラーゼTaqポリメラーゼを用いて行った(ポリメラーゼチェーン反応PCR法)。このPCR法によるDNA増幅と合成オリゴヌクレオチドを用いてアポE遺伝子点突然変異の検出を行った。アポEイソフォームのE_2型では、526番目の塩基シトシン(C)がチミジン(T)に点突然変異していることが明らかとなった。そのため158番目のアミノ酸アルギニンがシステインに変化しているものと推定された。このためE_2型では、アポE受容体との結合が低下し、βーVLDLを生じやすくなるものと思われる。今後は、PCR法によってDNA増幅を行い、これを直接シークエンスすることにより、未知のアポE遺伝子点突然変異を明らかにすることが可能となり、III型高脂血症のマススクリーニングも可能となる。遺伝子工学的手技を用いてアポ蛋白E異常遺伝子保有者の変異部位を明らかにした.またアポ蛋白Eの変異部位と高脂血症の関係を検討し,アポ蛋白Eの生理活性部位を明確にした.以上の方法によりIII型高脂血症の発症機構について検討した.1.アポ蛋白EmRNAに対する相補性DNA(cDNA)をSP64プラスミッドに組み込ませ, SP6RNAポリメラーゼを使用して^<32>Pラベルしたアポ蛋白Eライボプローブを作製した.2.健常人および高脂血症患者から採血し,白血球細胞中からDNAを抽出した.このDNAを制限酵素EcoRIで切断し,アガローズ電気泳動で分離した.3.^<32>PラベルしたRNAプローブを用いて,アポ蛋白EDNAの変異部位を明らかにした.現在のところ,アポEイソフォームのE.ナ_<2.ニ>型では, 526番目の塩基シトシン(C)がチミジン(T)に点突然変異していることが明らかとなった.そのため158番面のアミノ酸アルギニンがシステインに変化しているものと推定された.このためE.ナ_<2.ニ>型では,アポE受容体との結分が低下し, IDLの分解が進行せず, βーVLDLを生じやすくなるものと思われる.現在の方法は,被験者白血球からDNAを抽出し,これを材料としている.従って試料の量が限定されるため,手技が容易でない.そのため,現在, DNAを増幅するシステムを開発している.これが完成すると,ごく少量の血液からDNA変異部位を明らかにすることが可能となり,マススクリーニングも可能となる.遺伝子工学的手技を用いてアポ蛋白E異常遺伝子保有者の変異部位を明らかにした。また、アポ蛋白Eの変異部位と高脂血症の関係を検討し、アポ蛋白Eの生理活性部位を明確にした。

1.アポ蛋白EmRNAに対する相補性DNA(cDNA)をSP64プラスミッドに組み込ませ、SP6RNAポリメラーゼを使用して、^<32>PラベルしたアポEライボプローブを作製した。健常人および高脂血症患者の白血球細胞中からDNAを抽出し、制限酵素EcoRIで切断した。このDNAとRNAプローブを用いて、アポEDNAの変異部位を明らかしにした。2.1の方法では、被験者白血球からDNAを抽出し、これを材料としている。従って試料の量が限定されるため、手技が容易でない。そのため目的領域のDNA増幅をDNAポリメラーゼTaqポリメラーゼを用しいて行った(ポリメラーゼチェーン反応PCR法)。このPCR法によるDNA増幅と合成オリゴヌクレオチドを用いてアポE遺伝子点突然変異の検出を行った。アポEイソフォームのE_2型では、526番目の塩基シトシン(C)がチミジン(T)に点突然変異していることが明らかとなった。そのため158番目のアミノ酸アルギニンがシステインに変化しているものと推定された。このためE┣D22型では、アポE受容体との結合が低下し、βーVLDLを生じやすくなるものと思われる。今後は、PCR法によってDNA増幅を行い、これを直接シークエンスすることにより、未知のアポE遺伝子点突然変異を明らかにすることが可能となり、III型高脂血症のマススクリーニングも可能となる。
大腸菌プライモソーム構成因子PriCの構造および機能解析

今年度も引き続き、大腸菌DNA複製再開始因子であるPricの構造および機能解析を行なった。また最終年度であり、これまでの研究成果を論文にまとめるための解析を中心に行ってきた。C末ドメインに繰り返し存在する疎水性残基が多量体形成に関与している可能性を考え、それらを親水性残基へと置換した変異体を作製し、解析を行なった。その結果、野生型と比べて変異体の多量体形成が低下しており、その繰り返し存在する疎水性残基の多量体形成への関与が示唆された。この結果とこれまでに得ているDNA結合に関する結果とをまとめて論文として報告した。これまでPricの立体構造に関する報告はなく、私は、限定分解により得られたPricのN末ドメインに関してNMRを用いた立体構造の決定に世界に先駆けて成功している。さらに、N末ドメインの弱いDNA結合能およびそれに伴う多量体形成を示す結果が得られ、まとめて論文として報告した。さらに、C末ドメインに存在する塩基性残基および芳香族残基に関して22種類の変異体を作製し、詳細なDNAとの相互作用解析を行った。その結果、9つの変異体においてDNA結合能が低下した。また、様々なDNA反応に関わる重要な因子である一本鎖DNA結合タンパク質SSBが塩基性残基および芳香族残基を介して関連因子と相互作用することが知られており、Pricにおいても上記の22種類の変異体のうち5つの変異体においてSSB結合能が低下した。さらに、このDNA結合およびSSB結合の関連性を詳細に解析し、現在論文にまとめて投稿中である。(抄録なし)大腸菌において、紫外線などにより損傷を受けて複製が一時停止したDNAが再び複製を開始する際に必要とされる複製複合体(プライモソーム)の構成因子の1つであるPriCタンパク質の構造と機能の解析から以下の結果を得た。1)PriC(175アミノ酸)のC端80アミノ酸を所持する変異体(CTD)は、ssDNAのみではなくdsDNAにも結合することが示された。2)CDスペクトルを測定した結果、ssDNA結合時と同様にdsDNA結合時においてもPriCタンパク質の二次構造が変化することが示された。3)bZIPファミリーと呼ばれるロイシンジッパーの1つであるGCN4タンパク質とPriCタンパク質とのアミノ酸配列をアライメントした結果、PriCタンパク質はC端にロイシンジッパー様の一次配列を有していることが示唆された。これはPriCタンパク質のdsDNA結合を支持すると考えられる。4)PriCのDNA結合メカニズムを原子レベルで解析するためにPriC_CTDの構造解析を行なった。種々の条件検討から得られた結晶にX線を照射することで解像度約3.5Aの回折点を得た。5)プライモソームはPriAヘリカーゼやDnaBヘリカーゼを含む複数種のタンパク質からなる高次複合体であると考えられている。プルダウンアッセイによりPriCとの相互作用因子を探索した結果、プライモソームの構成因子を含むいくつかの相互作用因子を同定した。大腸菌において、紫外線などにより損傷を受けて複製が一旦停止したDNAが再び複製を開始する際に必要とされる複製複合体(プライモソーム)の構成因子の1つであるPriCタンパク質の機能解析から以下の結果を得た。1)PriC(175アミノ酸)およびそのC端80アミノ酸を所持する変異体(CTD)は、いずれもdsDNAよりもssDNAに強く結合することが示された。またssDNAの長さ依存的な親和性を示した。これは以前の報告とも一致した。2)Pricの一次配列上において、転写因子に多く見られるbZIPファミリーに高く保存されている疎水性アミノ酸残基4つをSerに置換させた変異体はCDスペクトル測定の結果から、二次構造が野生型に比べて崩壊しており、Pricにおいても重要なアミノ酸残基であることが示唆された。3)Pricに存在するArgおよびLysをAlaに置換させた変異体19種類を作製しDNA結合解析を行なった結果、いくつかの残基においてDNA結合が低下し、PriCのDNA結合に重要なアミノ酸残基であることが示唆された。4)プルダウンアッセイによりPriCと一本鎖DNA結合タンパク質であるSSBがそのC末同士で相互作用することが示された。5)PriCとSSBがDNA上で相互作用しているか解析した結果、DNA上で両者が相互作用していることが示された。また、DNAの長さによってはPriCがSSBをDNAから解離することが示唆された。さらに、PricにおいてDNA結合に重要なアミノ酸残基のうち、SSBとの相互作用にも重要ないくつかのアミノ酸残基を同定した。

さらに、C末ドメインに存在する塩基性残基および芳香族残基に関して22種類の変異体を作製し、詳細なDNAとの相互作用解析を行った。その結果、9つの変異体においてDNA結合能が低下した。また、様々なDNA反応に関わる重要な因子である一本鎖DNA結合タンパク質SSBが塩基性残基および芳香族残基を介して関連因子と相互作用することが知られており、Pricにおいても上記の22種類の変異体のうち5つの変異体においてSSB結合能が低下した。さらに、このDNA結合およびSSB結合の関連性を詳細に解析し、現在論文にまとめて投稿中である。CTDの構造解析において条件検討の結果、今後の構造決定へとつながる解像度約3.5Åの回折点を得ることができたため。今後の原子レベルでの解析につながるPriCと相互作用する候補因子をいくつか決定することができたため。計画していたCTDの構造決定には至っていないものの、変異体解析によりPricの重要な機能であるDNA結合に重要なアミノ酸残基および一本鎖DNA結合タンパク質であるSSBとの相互作用に重要なアミノ酸残基を決定することができたため。CTDの構造解析に関してNMRを用いて行なう予定であったが、物性が悪いことおよび結晶化条件の検討が順調に進んでいることから、X線結晶構造解析による構造決定を目指す。PriCのC端80アミノ酸には真核生物に保存されたDNA結合モチーフ様の一次配列を含んでいたことから、変異体解析を行なうことでPriCのDNA結合様式を詳細に解析する。PriCとの相互作用因子との相互作用解析をNMR等を用いてより詳細に解析する。引き続きX線結晶構造解析によるCTDの立体構造決定を目指す。現在、結晶化条件は大分絞り込めてきており、よりよい回折データを目指す。構造決定後は、変異体解析との関連付けおよび新たな変異体の作製・解析を行なっていく。また、in vivo解析にも着手しており、Pric野生型および変異体による大腸菌の生育への影響を詳細に解析していく。(抄録なし)
腟内環境を正常化するための薬用活性炭腟内洗浄療法の基礎研究

「活性炭腟内洗浄療法」が腟内細菌叢の正常化に有用であるか、腟内細菌の変化を、リアルタイムPCR法による、抽出DNAμlあたりの標的遺伝子のコピー数16S rDNAによって定量的に観察し、多変量解析の結果有意な説明変数は認められなかった。細菌性腟症の原因菌の一つと言われてきたBacteroides属が、細菌性腟症の症例において不検出、これは、定説を覆すもので、追加研究として、健常女性のボランテイア26名のBacteroides属の検索を行った。結果、健常女性の96%は、Bacteroides属を保有しなかった。また、患者の26%においてはLactobacillus属が検出されなかった。細菌性腟症の有病率は年々加速度的に増加しつつある。そして、他の性感染症の発症基盤にもなっている。細菌性腟症は、腟内細菌叢のバランスの乱れが原因であり、原因菌の特定とその根絶、という治療モデルが成り立たない。そこで、提案されてきたのが、ecological treatmentという考えである。その流れに沿ってわれわれは、臨床的有益性の観点から、抗生物質に替わり得る治療法の研究を続けてきた。その一つが、薬用活性炭による腟内洗浄法である。その成果の一部は、すでに英文医学雑誌において報告している(Kunihiko Tominagaa, Shigehiro Satob, Masayuki Hayashi:Activated charcoalas an effective treatment for bacterial vaginosis. Personalized Medicine Universe 1 (2012) 54-57.)。この研究成果をさらに発展させるため、PCR-DGGE解析法による腟内細菌の解析によって、新規の知見が得られることを期待したい。しかし、ヒト対象の研究のため、同意を得ることに想像以上の困難があった。今までロマリンダクリニック婦人科外来で、インフォームドコンセントが得られ確保できた検体は12検体である。収集された検体は、平成26年度中には、PCR-DGGE解析法による腟内細菌の解析をほぼ終了する予定である。細菌性腟症に対して、薬用活性炭による腟内洗浄療法が有効かどうか、細菌性腟症患者30名を対象として、single blind randomized法によって検討した。対象を二群に割り付け、一方には薬用活性炭(カプセル)を、他方にはフラジール腟錠(クロマイ腟錠から変更)を腟内に10日間投与した。投与前後の腟内細菌(Lactobacillus属、Gardnerella vaginalis及びBactericides )の変化は、PCR-DGGE解析によって検討した。治療効果を目的変数とし、年齢、治療法、Lactobacillus属、Gardnerella vaginalis及びBacteroidesを説明変数として、多重ロジステイック回帰分析を行った。結果、統計学的に有意な危険因子(あるいは防御因子)は認められなかった。サンプルサイズが少なかったため有意差がが出なかったと思われる。しかし、今回、明らかになった重要な事実があった。これまで、細菌性腟症の原因菌の一つと言われてきた「悪玉菌」のBacteroidesが、全く検出されなかったことである。これは、何を意味するのか。Bacteroidesはむしろ「善玉菌」で、IgA抗体産生誘導システムとして腟内に存在している可能性がある。そこで、研究の軌道を若干変更し、健常女性の腟内からBacteroidesが検出できるかどうか、追加研究することとした。「活性炭腟内洗浄療法」が腟内細菌叢の正常化のために有用であるか否かを、メトロニダゾール腟錠による治療群を比較対照として検討した。そのために、治療前後の腟内細菌(全菌数、Lactobacillus属、Gardnerella vaginalis属、及びBacteroides属)の変化を、リアルタイムPCR法による、抽出DNAμlあたりの標的遺伝子のコピー数(16S rDNA)によって定量的に観察した。両群の治療効果に差があるかどうか、Fishers'exact testによって検討した結果、有意差はなかった(P=0.241)。次に、「治療効果」を目的変数とし、「年齢」、「治療法」、「治療前後におけるLactobacillus属/全菌数の変化率」、「治療前後におけるGardnerella vaginalis属/全菌数の変化率」、を説明変数として、多重ロジステイック回帰分析を行った(尚、Bacteroides属は、検出されなかったため、説明変数から除外した)。結果は、統計学的に有意な説明変数(予後因子:independent prognostic factor)は認められなかった。これまで細菌性腟症の原因菌の一つと言われてきたBacteroides属が、細菌性腟症の症例において不検出であったこと、すなわち、全検体36例、治療未完遂例も含めて1例も検出されなかった事実。これは、これまでの定説を覆すものなので、追加研究として、健常女性のボランテイア26名のBacteroides属の検索を行った。結果、健常女性の96%(26例中25例)は、腟内細菌叢にBacteroides属を保有しないことが分かった。また、細菌性腟症患者の26%(15例中4例)においては、腟内細菌叢にLactobacillus属が検出されなかった。「活性炭腟内洗浄療法」が腟内細菌叢の正常化に有用であるか、腟内

細菌の変化を、リアルタイムPCR法による、抽出DNAμlあたりの標的遺伝子のコピー数16S rDNAによって定量的に観察し、多変量解析の結果有意な説明変数は認められなかった。細菌性腟症の原因菌の一つと言われてきたBacteroides属が、細菌性腟症の症例において不検出、これは、定説を覆すもので、追加研究として、健常女性のボランテイア26名のBacteroides属の検索を行った。結果、健常女性の96%は、Bacteroides属を保有しなかった。また、患者の26%においてはLactobacillus属が検出されなかった。腟内細菌叢の変動を見るためには、もう少しサンプルサイズの拡大を図る必要がある。細菌性腟症の患者からは、Bacteroidesが検出されなかった。これは、今後の研究のひとつの方向性を示していると考える。さらに、新種のLactobacillusが発見されたことも、特記すべき成果と思われる。産婦人科学サンプルサイズの拡大を図る。健常女性の腟内からBacteroidesが検出されるか否か検証する。新種のLactobacillusについて、さらなる検索を試みる。原発被災の影響によって、研究対象となる女性患者が減少したため、検体収集の件数が伸び悩んでいたが、H25年度後半から、患者(研究対象者)が増えてきたので、今年度は順調に研究が進められると考えている。検査を請け負っているテクノスルガ社からの請求がまだ来ていないため。研究対象者のリクルートを積極的に行う。また、研究対象者の中途脱落を減らす。全額使用予定。検体数が少なかったためです。検体数の増加により、研究費の使用額が増える見込みです。
障害・高齢ユーザ本位の技術開発・支援を促進するコーディネータ養成システムの研究

本研究では、障害のある人が当事者として支援技術開発に参加できるための意義を整理すると同時にそのための教育カリキュラムを開発した。そして当事者に研修を行ない開発周辺の仕事に参加してもらった。障害のある当事者が支援技術開発に関与することでピアから情報を得やすいなどユーザ本位な開発が充実していくだけでなく、障害当事者の雇用や生涯学習の機会を生み出せる可能性を示した。本研究では,ユーザと開発者・支援者を適切に結びつけるユーザ本位のコーディネータ養成カリキュラムを構築することを目的とし,当初の計画に基づき,以下の研究を実施した。(1)ユーザ本位の支援技術や技術開発に関する理念の確立:支援技術や技術開発におけるユーザ本位の視点がどのようなメリットを提供するかについて,文献研究および当事者へのインタビューを通じて検討した。その結果,専門性・客観性の無い障害当事者の開発参加では1利用者の意見に左右され,偏った製品が生まれる可能性,認知症や重度知的障害の人のようにニーズを顕在化出来ない人は当事者として意見を主張しにくく,第3者が観察等で代弁する事の重要性が明らかになった。よって,本研究プロジェクトにおける当事者理念の枠組みは,障害者本人,開発者,それを研究する研究者など,その技術開発に関心を持つすべての人々が当事者であることした。そして,当事者であるためには科学的根拠を基盤とした知見を有する必要があると考えた。(2)コーディネータに必要な要件の整理とカリキュラムの構成・実施方法の検討:製品開発の現場に対するフィールド調査,現状のコーディネータ活用の有無とその役割の分析を実施することにより,障害の多様性に対する理解,支援技術機器のスペックに対する理解をカリキュラムのキーポイントとして抽出し,障害ごとに教材をまとめることとした。実施方法としては,通常の講義形式だけでなく,ピアによる研修とロールプレイによる研修を取り込むことによって,「ユーザ本意」のカリキュラムを作成することとした。また,病院に入院する筋ジストロフィ者に,「障害の基礎」,「支援技術の基礎」の講義を仮教材をベースに試行した。その結果,受講者のリテラシーの大きな差,社会経験の無さに起因するコミュニケーションの難しさなどが明らかになり,幅広く受講者を対象とする上での問題も明らかになった。本年度は,支援技術コーディネータ養成システムの樹立のプロトタイプを構築するために,a)カリキュラムの内容,b)効果的な教育方法,c)受講者への支援体制のあり方,d)達成度評価基準の作成等を行い,その養成システムに基づいて研修を実施し,カリキユラムや研修方法等の適切さを検討し修正するというアクション,リサーチを行う予定であった。カリキュラム開発の一環として,機器開発者からその開発経緯を聞き取り,当事者参加の意義と機器開発史を取りまとめてカリキユラムの充実を図ると同時に,障害理解教育の方法を検討し,プロトタイプを作成した。そして,そのカリキュラムを用いて筋ジストロフィのある障害当事者8名に対し10時間の研修を実施した。その中で,就労経験の無い障害当事者が就労に対し現実的イメージを描けておらず,また,電話やメールでのコミュニケーションスキルが不十分な点などが問題として明らかになった。現状では企業の開発労務への参加は困難と考え,当研究室の支援技術データベースの開発作業に従事してもらうこととした。研修の評価については,知識レベルでの差は大きくなく開発作業の中の一部の課題として,特定の機器利用を調査するといった模擬課題を通して評価を行なった。その評価に基づき4名をアクション,リサーチの協力者として選んだ。アクション,リサーチの評価についてはある程度の期間が必要であり,現在も継続中である。支援体制のあり方については,当研究室の定期的なミーティングへの参加を図るビデオカンファレンスシステムの導入を検討しており,次年度はその評価も実施する。また,聴覚障害のある研修生を想定し効果的情報提供についても検討した。この研修プログラムの内容は障害当事者のみならず,支援技術開発を目指す研究,開発者にとっても重要な資料となる。また,本研修システムは障害のある人の就労を支援する上でも重要な役割を果たすと考える。先端的テクノロジーを障害者・高齢者の支援技術に応用するには、障害者・高齢者のニーズを把握し、また、技術をユーザの立場から客観的に評価していくシステム構築が不可欠である。そのために,開発プロセスへの当事者参加の重要性が叫ばれている。そこで本研究では、ユーザと開発者・支援者を適切に結びつけるコーディネータの養成カリキュラムの開発,およびユーザ本位のコーディネート・システム構築を目的とした。19年度までにカリキュラムは開発されており、20年度は、コーディネータを養成しながらそのシステムの確立を目指した。養成プログラムについては昨年度までの内容に加えてデンマークで開発されたLiving Libraryという手法を取り入れる事が可能かどうかを試行し、障害理解を深める上での有効性が示された。一方、支援技術の進歩は著しく、最新の知識をどのように修得し、高い専門性を保つかが課題として上がった。対面型研修は頻繁な実施が困難であり、障害のある当事者には参加バリアが高い。それをクリアする手段としてビデオ会議システムを用いて支援技術に関する研究ミーティングへの参加をコーディネータに求める事とした。

東京大学中邑研究室で毎週開かれるこのミーティングでは支援技術に関する意見交換が行われており、その中で上がった製品情報が支援技術製品データベース(http://at2ed.jp/)に反映される。このHPのプログでは、議論の内容がアップされ参加者がプログ上でも研修できる仕組みにもなっていた。そこで昨年度から研修プログラムに参加する筋ジストロフィ者4名に参加を依頼した。彼らはミーティング時に上がった製品情報の詳細なスペックを企業に問い合わせる事を仕事として委託され、この仕組みによって働きながら常に専門性を高める循環システムが構築できた。参加者の1名は企業の製品評価の仕事を個人的に受注しており、本研究は障害者雇用の観点でも新しい方向性を示せたと考える。
コバルト酸化物におけるスピン軌道量子臨界点のマルチプローブ研究

コバルト酸化物LaCoO3の等価数置換系LaCo1-yScyO3を新たに合成し、その電子・スピン状態を磁化・電気抵抗・熱電係数・熱膨張・磁気膨張・X線回折・中性子分光という様々な実験手法の複合(マルチプローブ)により調べた。その結果、Sc置換と共に、Co(Sc)-O間距離の収縮(共有結合性の増強)、2状態のエネルギーの接近、電気絶縁性・磁化率・磁気膨張率の増大、電荷励起ギャップの非単調な変化が、連動して有意に発現することを観測した。また、解析の結果、新状態について得られた全特性が、非局在的な低スピンと高スピンの量子重ね合わせモデルと一致した。一方、従来の低・高スピンの古典的な混合モデルでは、磁化と磁気膨張率の比など、全特性を同時に説明することはできなかった。以上、この新置換物質中に、スピンの励起子絶縁もしくは極めて近い量子状態が創出されたことが強く示唆された。LaCoO3のCo 2p内殻および価電子帯の硬X線光電子分光(HAXPES)スペクトルの詳細な温度変化(10 K to室温)を、HAXPESで顕著に現れる「入射光偏光ー光電子放出角依存性」も含めて詳細に測定することに成功し、電子構造の温度変化は単にCo 3d状態の温度変化のみでは説明できないことを見出した。また真空紫外光を用いて、LaCoO3の角度分解光電子分光測定を実施した。その結果、価電子帯頂上のCo 3d t2gバンドには顕著なバンド分散が見られないことが明らかとなった。類型コバルト酸化物PrCoO3のコンプトン散乱実験を行い、温度9 Kおよび300 Kでのコンプトンプロファイル(Jz(pz))の結晶方位依存性を擬立方晶[100]方向から[110]方向の間の6方位で測定した。その結果、温度差分コンプトンプロファイル(ΔJz(pz))から、結晶方位依存性があることが明らかになった。LaCoO3のSc置換系について、電子・スピン・格子状態の変化を捉えることができたため。特に、2つの異なる輸送係数(電気抵抗率とゼーベック係数)、磁気体積効果、磁化率、格子収縮、スピンギャップで共通して異常が観測されたことは、Sc置換系における電子構造とスピン状態の異常な変化を示唆するものと考えている。また、計画通り、LaCoO3の電子構造の最低温までの温度変化の検証および世界初の角度分解光電子分光測定の実施や、PrCoO3のコンプトン散乱による分析を達成したため。以下を進めていく予定である。・LaCoO3に対する別の置換効果やコバルトの同族元素にあたるロジウム酸化物の物性の解明・角度分解光電子分光スペクトルで顕著な分散が見られなかったので、さらにこれを詳細に検証すべく、軟X線領域での測定;進捗次第で、さらに温度変化測定を行い、価電子帯頂上のバンド構造変化が励起子絶縁体的であるかどうかの検証・理論的にPrのサポートによりスピン励起子絶縁体になりうるとされるPr1-xCaxCoO3を念頭に、PrCoO3における電子運動量分布の再構成を行い、Pr 4f多重項の役割検討コバルト酸化物LaCoO3の等価数置換系LaCo1-yScyO3を新たに合成し、その電子・スピン状態を磁化・電気抵抗・熱電係数・熱膨張・磁気膨張・X線回折・中性子分光という様々な実験手法の複合(マルチプローブ)により調べた。

特に、2つの異なる輸送係数(電気抵抗率とゼーベック係数)、磁気体積効果、磁化率、格子収縮、スピンギャップで共通して異常が観測されたことは、Sc置換系における電子構造とスピン状態の異常な変化を示唆するものと考えている。また、計画通り、LaCoO3の電子構造の最低温までの温度変化の検証および世界初の角度分解光電子分光測定の実施や、PrCoO3のコンプトン散乱による分析を達成したため。以下を進めていく予定である。・LaCoO3に対する別の置換効果やコバルトの同族元素にあたるロジウム酸化物の物性の解明・角度分解光電子分光スペクトルで顕著な分散が見られなかったので、さらにこれを詳細に検証すべく、軟X線領域での測定;進捗次第で、さらに温度変化測定を行い、価電子帯頂上のバンド構造変化が励起子絶縁体的であるかどうかの検証・理論的にPrのサポートによりスピン励起子絶縁体になりうるとされるPr1-xCaxCoO3を念頭に、PrCoO3における電子運動量分布の再構成を行い、Pr 4f多重項の役割検討分担者の小林が、次年度分と合算して放射光実験の消耗品費に充てるため
複合超伝導導体におけるホール効果の熱伝導率への影響に関する研究

本研究は、ホール効果の熱伝導率への影響を実験で検証することを目的としている。高純度アルミニウムと無酸素銅で構成される複合導体において、ホール効果によって異常抵抗が現れることは、電気抵抗の観点からは、実験データもあり、理論的な解明も進んでいる。純金属の極低温における熱伝導は電子の寄与が支配的なので、ホール効果によって熱伝導率も悪化すると予測している。今年度は、そのための試料の設計と製作、及び、実験データの整理のための周辺の準備を行った。試料には、無酸素銅と高純度アルミニウムの複合導体が必要であるが、特殊な導体であるため、まず、入手可能な形状と寸法を調査し、それに応じた、試料と実験装置の設計を行った。最終的には、高純度アルミニウムを無酸素銅で囲んだ、外径2.09mmの複合導体を入手することができ、既存の実験装置(最大磁場8T、ボア径75mm、有効磁場長さ150mmのソレノイドコイル)での測定が可能な試料の詳細設計を行った。直径40mmのGFRP巻芯に往復導体をヘリカル状に巻き付けて、周囲を樹脂で固めて熱絶縁を施す。軸方向に導体を引き出し、これに電流を供給し、液体ヘリウム中での抵抗発熱による温度上昇を測定する。試料内部は、熱絶縁されているので、熱伝導によってのみ冷却され、折り返し点で温度が最大となる。ホール効果が無い場合には、導体に200Aの電流を流した場合で3K程度の温度差が生じる計算になる。ホール効果によって電気抵抗が増大するので、電圧と電流を精度良く測定して、発熱量が一定になるように制御する。ホール効果による熱伝導の低下があれば、同じ発熱量に対して、温度差が大きくなる。実験は、4月に行う予定である。
アジア諸国における華僑・華人による大学運営実態に関する実証的比較研究

本研究は、これらアジアの中で華僑・華人が関わる諸大学に注目し、国際比較の観点と歴史分析の観点の双方から、それらの発展に内在する社会的・教育的ダイナミクスを解明することを目指すものである。具体的には、華僑・華人が深く関わる大学の当該国における教育発展に占める位置と役割に注目し、1)彼らが異境で自らのアイデンティティ保持のために如何なる戦略と具体的措置をとり、2)現居住国と父祖の地との狭間にあって、居住国の高等教育発展のために如何なる支援策を講じて来たかついて実証的に解明することに努めた。初年度には、2018年6月の日本比較教育学会の大会開催時に合わせて研究会を開催し、フィールドワークの日程および方法について検討し、具体的な実施計画を策定した。これに基づき、劉は8月に華僑華人研究の分野で長年にわたる研究蓄積のある中国広東省の華南師範大学他の大学において研究者にインタビューを行い、関連資料の収集を行った。大塚は12月末1月初めにマレーシアに赴き、華社研究センター、南方大学、新紀元大学、ラーマン大学他を訪れ、各機関のセンター長、学長をはじめとする責任者にインタビューを行うとともに、各機関の設置・運営に関わる関連資料の収集を行った。牧は2019年2月にタイで現地調査を実施し、中国と国境を接し、中国および華人の影響を強く受けるメーファールアン大学を訪れ、関連資料の収集を行った。中矢は2019年2月にマーチュン大学を訪れ、副学長他の関係者に対してインタビューを行い、同大学の創設以来の運営状況に関する資料を収集した。各人は目下それぞれの資料の翻訳、分析を行うとともに、相互に情報を交換し、比較研究の具体的枠組み等について検討している。タイ、マレーシア、インドネシアという3か国でフィールド調査を行うに当たり、比較分析を行うために収集が必要な情報の確認を担当者相互で行ったのをはじめ、具体的な調査実施のデザインに比較的時間をかけて検討したが、当該国における華僑・華人の立場は微妙であり、調査にも慎重さを要する点が少なくない。例えば、インドネシアでは外国人による調査には特別な許可を要し、担当者の長年の経験を活かして最終的に調査可能になったものの、その交渉に時間がかかったため、調査実施が予想よりずれ込んでしまった。しかし、初年度のいわば予備的調査としては十分に満足のいく結果が得られたと考えられる。初年度に引き続き、各人が担当する調査対象国タイ、インドネシア、マレーシアにおける調査を継続するとともに、華人による新たな大学の設置のケースとして、3国とは異なる動きを見せているカンボジアについても、実現可能性を探りながら調査実施を試みる。また、関連学会において初年度における調査研究の成果について発表を行いたい。インドネシアに関して予定していた現地調査の経費が計画額を下回った。しかし、調査結果の整理等にアルバイト謝金を必要としており、適正に次年度使用する予定である。
エルサレム会議のデザイン史研究―現代社会の課題に対応力のあるデザインを求めて

1969年に発足したエルサレム会議は、政治的・民族的・宗教的な諸対立を抱えるエルサレムの平和的発展をモダン・デザインによる市街地の整備・美化・拡張の観点から議論する国際会議であった。この会議は、世界各国から20世紀を代表する建築家、デザイナー、芸術家、デザイン史研究者を招聘し、冷戦時代に他の類例を見ない野心的な試みを遂行した。本研究は、これまでデザイン学・デザイン史学の分野で学術的検討が十分になされてこなかったこの会議の全容を明らかにしたうえで、国際的枠組みにおいてデザインを議論した意義と成果を把握し、エルサレム会議の提言が今なお諸対立を抱える現代世界に対して持つ意義について考察する。
運動器疾患感受性遺伝子の機能解明に立脚した軟骨変性治療

脊椎椎間板および関節軟骨の変性に関連する遺伝子として明らかにされた疾患感受性遺伝子CILPについて、まずそのin vivoでの機能を明らかにするために、軟骨および髄核特異的にCILP発現を示すconditional Tgマウスを作成した。異なるエンハンサー下に、髄核でのCILP過剰発現を示すマウスと、髄核での発現のないマウス系統を詳細に比較することにより、CILP発現によって早期に髄核変性が惹起されることを組織学的に明らかにした。またそれはin vivoでCILPとTGFが結合し、続いてSMADを介する下流シグナルの抑制が生じ、その結果マトリックス産生が抑制される事によることを明らかにした。さらにアグリカナーゼやMMP-13をはじめとするマトリックス分解系の亢進と髄核細胞のアポトーシスも生じることも示し、疾患感受性遺伝子として分離したCILPが実際にinvivoで軟骨(椎間板)のマトリックス代謝を負に制御することを初めて示した。これに基づいてCILPの関る軟骨代謝ステップを制御する治療の検討を開始し、その一つとして、catabolism制御の目的でin vivoでのアグリカナーゼ抑制をsiRNAを用いて試み、その結果アグリカナーゼをターゲットとして椎間板変性進行が阻止できることを明らかにした。さらにCILPの関るマトリックス代謝の上流因子であるc-Fos/AP-1もターゲットとし、変形性関節症モデル動物に対して新たに開発されたc-FOS/AP-1阻害薬を連日経口投与することにより、アグリカナーゼやMMP-13発現が抑えられ、関節軟骨変性の進行が完全に阻止できることが明らかとなり、今後の軟骨変性治療の実際的な分子標的候補を示した。マウスCILP遺伝子をクローニングし、異なる軟骨部位(髄核、椎間板、関節軟骨)に発現させたTgマウス系統453mCILPIntと742mCILPを作成した。また発現解析のための抗mCILP抗体を作成した。これらの複数のマウス系統を維持すると同時に、各マウス組織におけるtransgeneの発現をRT-PCR並びに抽出蛋白の解析で明らかにした。さらに生後8ヶ月目までの骨格を、頚椎・腰椎、および膝関節を中心に形体学的(軟X線、MRI、組織)に検討した。その結果、これらのマウスでは顕著な骨格異常はなく正常の成長を遂げること、軟X線レベルでは早期の脊椎症や関節症の変化は出現しないこと、一方で椎間板髄核特異的にCILPを発現させた453mCILPIntでは、椎間板変性を示すMRI上の輝度変化が有意に早期に認められることが明らかとなった。また組織学的にも加齢によってCILPにより椎間板変性が軽度enhanceされていることがin vivoで初めて明らかとなった。このマウス系統を使用し、疾患感受性遺伝子CILPに加えての環境要因として、頚椎には棘突起・靭帯切除による力学的要因を追加し、更なる椎間板変性促進・脊椎症の誘導についての解析研究を開始した。初年度で作製した軟骨および髄核特異的なCILP発現を示す3種のconstructによる遺伝子改変マウスの中で、453mCILPInt系統(髄核発現-、短骨発現-)、および742mCILP系統(髄核発現+、短骨発現-)を選択維持し、これらの系統が正常に成長することを確認。さらにこれらにおけるCILP mRNA発現を解析し、453mCILPIntでは軟骨に加えて椎間板髄核特異的にCILP過剰発現をしていることが明らかになった。それぞれのマウス系統の経時的軟X線撮影およびMRI撮影を10ヶ月齢まで行った結果、加齢に伴い453mCILPIntでは椎間板髄核シグナルが有意に低下し、椎間板変性へ向かうリスクを早期から有していることをが示された。

また加齢に伴う組織学的変化の解析により、453mCILPIntでは椎間板変性が出現進行し、髄核の縮小や消失さらに線維輪構造の破綻を呈し、組織学的スコアでも変性程度は742mCILPより有意に増加していた。この椎間板変性誘導メカニズムがTGFβシグナルを介するかを知るために、髄核におけるリン酸化smadの発現変化を解析したところ、453mCILPIntではリン酸化が有意に低下しており、CILPがTGFシグナルを介して髄核のマトリックス産生を抑制している可能性が示された。さらに、疾患感受性遺伝子のCILPに加えて、環境因子である力学的要因の付加影響を調べるために、マウス頚椎に対して頚椎棘突起および項靭帯の切除を行い、頚椎椎間板変性の促進実験を開始した。6ヶ月齢マウスまでの解析では、遺伝的要因であるCILPに加えて、環境要因付加により椎間板変性がさらに促進することが、MRIレベルの解析で明らかとなっている。軟骨および髄核特異的なCILP過剰発現を示すconditional Tgマウスで、453mCILPInt系統(髄核発現-、短骨原基発現-)と742mCILP系統(髄核発現+、短骨原基発現-)を生後12ヶ月齢まで形態学的に詳細な比較検討解析を行った。髄核でのCILP過剰発現により、椎間板のMRI解析では4ヶ月齢の早期からMRI上の輝度低下が起こり、引き続いて12ヶ月齢までに組織学的に明確な椎間板変性(髄核縮小、線維輪の破綻、髄核ヘルニア形成)の促進が生じていた。CILPの過剰発現による病態メカニズム検討では、髄核においてin vivoでTGFβの下流でSmadシグナルの抑制が確認され、その結果軟骨特異的マトリックス発現が抑制される一方、MMP-13をはじめとする分解系の亢進も生じることが明らかとなった。さらに髄核細胞ではアポトーシス促進も生じることが確認された。以上から、ヒトの軟骨変性感受性遺伝子として相関解析から明らかにされたCILP遺伝子が、実際にin vivoで軟骨(椎間板)のマトリックス代謝を負に制御し、これによって椎間板変性を引き起こすことを初めて明らかにした。さらに、椎間板変性の発症には力学的要因などの環境要因も強く関与していると言われるため、本マウスに軽微な力学的負荷を頚椎に追加(頚部項靭帯の切除)し、8ヶ月齢までの形態解析を行った結果、頚椎椎間板変性がさらに促進されることも明らかにした。これらの結果は、多因子疾患である椎間板変性が、規定された疾患感受性遺伝子CILPと力学的因子の複合により、実際に誘導されることを示したものである。
仮想空間との音声言語によるコミュニケーションに関する研究

仮想空間との対話において音声言語を利用できるようにすることは、自然で知的なインタフェイスのために重要と考えられる。そこで本研究では、仮想空間との音声対話インタフェイスによる効果的な相互作用の実現を探求した。仮想空間とのコミュニケーションにおいて、(1)音声言語でないとできない指示、操作・及び(2)音声言語を用いることにより円滑になる指示・操作に分類して、考察した。上記の考察に基づいて、音声言語が効果的に作用するタスクとして、仮想試着システムを設計・作成した。具体的には、試着室にいるような状況を設定し、自分の希望のデゼインを指示・選択し、それを仮想の鏡において試着したイメージを合成する。仮想店舗では、実空間では不可能な膨大なストックを用意し、瞬時に“着替える"ことが可能である。本タスクは、できれば両手を使いたくないような状況で、仮想的なストックの中のものへ、属性や感性的な指示を行うことによりアクセスする操作を基本としており、音声言語の利点が有効に働く。本システムの実装及び評価を行ない、音声言語を用いること及び仮想空間に動画像合成することのそれぞれが、ユーザの満足度を高める効果を確認した。
沿面放電を利用した風力発電システムの落雷対策

風力発電システムは,ブレード表面への落雷を受雷部からGNDに導くことで被害を低減している。しかしながら,ブレード表面における放電が受雷部に導かれない可能性が有る。特に強い落雷を受けるとブレードの破壊につながる。ブレードの修理が行われた場合,修理コストと長期間の発電コストがかかる為,落雷対策が重要である。本研究では,ブレード表面の沿面放電特性に着目し,放電の進展特性の解明を行った。その結果,テープによる段差を設けることで,放電電圧が低下することが分かった。また,放電はテープの界面に沿って進展しやすくなることが観測された。ブレード表面の沿面放電特性をもちいて落雷対策を行える可能性を見出した。自然エネルギーを用いた発電として大型風車の導入が各地で行われつつある。しかしながら,我が国における風力発電システムの拡大には,解決すべき幾つかの問題点がある。特に,強い風量が期待できる日本海側においては,落雷による設備の破損が問題となっている。落雷に対する様々な手法が検討されているが,未だ落雷に対する効果的な対策は施されていない。落雷時における最も深刻な被害の一つに風車ブレードの破損があげられる。ブレードが破損すると長期の運転停止とともに交換作業のため大きな経費が必要となる。本研究では,落雷時に風車ブレード表面を進展する沿面放電の特性を検討し,ブレードに対する効果的な避雷対策を提案することで,既に設置されている大型風車の落雷被害の低減を図ることを目的とした。平成25年度は,風力発電機ブレートの落雷時における放電特性を解明するため,高電圧実験室において,ブレード表面に対応した試料に高電圧を印加し,放電特性を評価した。また,高速度ビデオカメラを用いて沿面放電の進展を観測した。その結果,テープによる段差と水滴が存在すると,放電電圧を低下させるとともに,テープに沿って放電が進展することが示された。これにより効果的に雷電流を導く可能性が示された。さらに,実際に設置されている風力発電システムの現地調査や落雷時の対応について調査を行い,大型風車や,風車ブレードの損害について被害の分類分けを行い,実データを蓄積した。風力発電は新エネルギーとして世界的に大規模な実用化が進んでいる。大型の風車が設置されるにつれ落雷による被害も増加している。落雷はブレード先端部分に落ちやすいことから,先端部分には受雷部が設けられている。雷電流は受雷部よりブレード内部のダウンコンダクタを通ってアースに導かれる。これによって風車の落雷事故を低減している。一方,落雷が受雷部に導かれずブレードを破壊してしまう被害も発生している。落雷によりブレードが破壊される事故が生じた場合,風車の長期の運転停止,復コストの発生などにつながる。このことから,高い確率で雷電流を受雷部に導く必要がある。本研究では,雷を導くシステムの構築としてブレードの沿面放電に着目した研究を進めている。ブレード表面の粗さが沿面放電特性に及ぼす影響について検討した。また主に実機レベルの試料による効果を検討した。その結果,水滴を配置すると放電電圧は低下し,粗面処理を行うと水滴を保持する能力が高まり放電電圧を低下させることがわかった。さらに,高速カメラの画像から,水滴などを介してテープの段差に沿って放電が進展し誘導されていることがわかった。実際の風車ブレードスケールにおいても,同様の現象が観測された。このことから大型風車において沿面放電を受雷部まで導く可能性が示された。これにより実際の風車ブレードにおける雷被害対策の一つに本研究の成果が役立てられると考えられる。自然エネルギーを利用した発電方法の一つに風力発電システムがある。現在,世界中で多数の設置がなされている。一方,日本においては大型の風車が設置されるにつれ落雷による被害も増加しつつあり問題となっている。落雷はブレード先端に落ちやすいことから,先端部分には受雷部が設けられている。受雷部に導かれた雷電流は,ブレード内部を通ってアースに導かれることで事故を低減している。しかし,受雷部が設けられていても落雷が受雷部に導かれずブレードを破壊してしまうことがある。その結果,風車ブレードにアルミテープを貼り沿面放電を促進させることで落雷を導くことに成功した。本年度は,これまでに研究室で実施されてきた結果を基に,ブレード表面に貼るテープの厚さおよび表面の汚損状況が沿面放電特性及ぼす影響について検討した。その結果,ブレードに汚損物が付着する量が増えれば放電電圧が増加し放電が導かれにくいことが分かった。またテープの厚さが厚いほど汚損に対して有利であることが分かった。実験室における放電メカニズムの解明を進め,落雷を誘導する条件を見出している。また,フィールドテストにおいても沿面放電に着目した誘導システムの効果が表れている。風力発電システムに落雷が生じた場合,運転停止や部品交換などの問題が発生する。日本海側に設置された風力発電システムに冬季雷が落ちた場合,そのエネルギーが大きいことからブレードを破損する事故につながる可能性がある。一方,これらを防ぐ一つの手法として避雷針などの設置が行われているが,その避雷効果もブレード直撃雷に対し完全ではない。本研究では,落雷によるブレードの破損メカニズムの解明および落雷被害の防止・改善法を検討し,有効な落雷対策と考えられる落雷時の雷放電の進展制御を試みた。

ブレード表面に付着する可能性のある異物が,ブレード表面の沿面放電の進展特性に与える影響について各種パラメータを用いて実験を行った。ブレードに設けた段差に,自然環境における異物として,黄砂の主成分である二酸化ケイ素と塩水を付着させた場合の検討を行った。その結果,ブレード表面の段差によって沿面放電の進展が促進されるが,段差を埋める異物が付着すると放電を妨げる要因となることがわかった。特に,黄砂の主成分である二酸化ケイ素が風車ブレード表面に付着すると段差を埋めるため,雷の進展を阻害する一方,塩水が付着すると段差を通じて流れるため,雷を導きやすくする結果が得られた。今後,得られた知見を現在実施しているフィールド試験においてフィードバックすることで,雷を高確率でレセプターに導き落雷被害を最小限に抑える効果の検証を行う。実験室において,放電実験及びそのメカニズムの解明が進んでいる。フィールドテストにおいても落雷被害を抑える結果が得られており,本研究の応用が進んでいる。風力発電システムに落雷が生じた場合,運転停止や部品交換などの問題が発生する。日本海側に設置された風力発電システムに冬季雷が落ちた場合,そのエネルギーが大きいことからブレードを破損する事故につながる可能性がある。一方,これらを防ぐ一つの手法として避雷針などの設置が行われているが,その避雷効果もブレード直撃雷に対し完全ではない。落雷はブレード先端に落ちやすいことから,先端部分には受雷部(レセプター)が設けられている。受雷部に導かれた雷電流は,ブレード内部を通ってアースに導かれることで事故を低減している。しかし,受雷部が設けられていても受雷部に落雷が導かれずブレードを破壊することがある。そのため,雷電流を受雷部に導くシステムの構築が重要である。本研究では,雷を受雷部へと導くシステムの構築としてブレードの沿面放電に着目した研究を進めている。研究期間内に,落雷によるブレードの破損メカニズムの解明および落雷被害の防止・改善法を検討し,有効な落雷対策と考えられる落雷時の雷放電の進展制御を試みた。これまでに,様々なパラメータを用いて放電進展特性を評価し良好な結果を得てきた。最終年度はブレード表面の形状が沿面放電の進展特性に与える影響について実験を行った。その結果,ブレード表面の段差形状が,比較的直線的な場合に沿面放電の進展が促進されることがわかった。今後,得られた知見を実際の風車に適応しすることで,雷を高確率でレセプターに導き落雷被害を最小限に抑える効果が期待できる。風力発電システムは,ブレード表面への落雷を受雷部からGNDに導くことで被害を低減している。しかしながら,ブレード表面における放電が受雷部に導かれない可能性が有る。特に強い落雷を受けるとブレードの破壊につながる。ブレードの修理が行われた場合,修理コストと長期間の発電コストがかかる為,落雷対策が重要である。本研究では,ブレード表面の沿面放電特性に着目し,放電の進展特性の解明を行った。その結果,テープによる段差を設けることで,放電電圧が低下することが分かった。