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朝鮮詠の領分――朝鮮俳句とその俳人脈をめぐる総合的研究

前者は朝鮮俳壇の形成期である1910年代までの動向をこの時期のキイパーソンである石島雉子郎と楠目橙黄子に焦点をあてて論じたもの、後者は京城刊行の『草の実』を中心に、1920年代後半から1930年代における朝鮮俳壇の動向を論じたものである。以上の成果において、朝鮮俳句の地域的アイデンティティの推移、1930年代の朝鮮郷土色論と朝鮮俳壇の転機、戦時下の朝鮮俳句と朝鮮俳人の動向などをまとめている。研究の進捗状況は、朝鮮半島で刊行された俳句雑誌の調査について散逸資料や所蔵先不明の資料の調査のため、遅延している。平成29年度は、朝鮮半島で刊行された俳誌の国内所蔵調査に力点をおき、朝鮮俳句の傾向分析を補完した。朝鮮俳人の育成指導することに定評があったとされる木浦の俳誌『かりたご』など数誌の資料調査と検証を通じて、1935年前後から朝鮮俳壇にも時局に準じた翳りがみえることを確認した。それとともに、旧在朝鮮日本人の敗戦後の俳人脈の展開や、敗戦/解放後の韓国俳人との交流、および日韓の伝統詩歌の比較などにかんする資料調査を実施して、本研究の基盤となるデータを補足した。同時に、朝鮮俳句との比較から旧満州地域のホトトギス系俳句の動向についても検証作業を継続した。平成29年度の成果としては、平成28年度報告にも記載したとおり、『在朝日本人の日本語文学史序説』(韓国ソウル:図書出版ヨンラク、2017年6月)に「在朝日本人と朝鮮俳句ー石島雉子郎と楠目橙黄子を中心に」(pp.95-103)と「1930年代の朝鮮俳壇ー朝鮮郷土色の議論と俳句雑誌『草の実』を中心に」(pp.310-318)を掲載している。前者は、石島雉子郎から楠目橙黄子へと受け継がれるホトトギス系俳句の動向を中心に1910年代の朝鮮俳句の動向を論じたもの、後者は、1930年代の中心的な俳誌である『草の実』に焦点をあてて、1930年代の朝鮮俳壇を検証したものである。上記に記載した1930年代の朝鮮俳人および解放後の韓国俳人にかんする俳人脈をめぐる文化交流の検証や、ホトトギス系俳句を中心とした朝鮮俳壇と旧満州地域の比較考察については、今後の課題として継続して取り組む予定である。日本による植民地統治期の朝鮮半島では、主に朝鮮に移り住んだ日本人によって俳句の作句活動が盛んであった。当時、在朝鮮日本人によって俳句は朝鮮俳句と呼ばれた。本研究は、朝鮮俳句の俳壇形成を分析し、朝鮮俳句の展開を実証的に位置づけることを目的としている。朝鮮俳句は1910年代に本格的な俳壇形成が始まる。そして、1920年代から1930年代にかけて、朝鮮俳壇では朝鮮俳句とは何かをめぐる議論が巻き起こっている。そのなかで、日本語で俳句を作る朝鮮俳人も登場している。本研究では、このような朝鮮俳句の展開を第二次世界大戦後も含めて明らかにしている。既述した通り、在朝鮮刊行俳誌の調査について資料散逸あるいは所蔵先不明のため遅延している。今後の研究の推進方策としては、韓国での資料調査を入念に実施し、関連資料を含めて朝鮮俳壇の実態調査を進める計画である。また懸案となっている朝鮮俳人の傾向性については、解放後の韓国におけるその後の道程を検証することで対応するものとしたい。その上で、これまで実施してきた資料調査から朝鮮俳壇の動向を検証し、まとめることとする。今後の研究の推進方策としては、これまでに収集分析した資料を中心に検証を進め、同時にできる限り散逸資料の行方を明らかにして、本研究を推進する次第である。日本近現代文学今後の研究の推進策としては、まず外地詠とともに内地俳誌における朝鮮俳句載録数の調査を中心に進める。在朝鮮俳人における朝鮮詠の傾向性の分析を中心に検証し、それとともに在朝鮮俳誌や新聞雑誌による俳句欄の調査分析を並行的に実施したい。
巨大スピン蓄積を用いた超伝導状態の制御

平成26年度、申請者は平成25年度までの研究で得られた知見をもとに、物質中でスピン流が流れた場合にスピン軌道相互作用によって生じるスピンホールホール効果に超伝導状態がどのような影響を与えるかについて調べた。これまでの研究では超伝導体としてニオブを用いてきたが、平成25年度よりより超伝導転移温度の高い窒化ニオブの高い成膜技術を有している名古屋大学の藤巻朗教授の研究室と共同研究の機会を得たため、より実験が容易である窒化ニオブを用いて強磁性体-非磁性体-超伝導体のスピンバルブデバイスを作製し、スピン吸収法を用いて窒化ニオブにスピン注入を試みた。窒化ニオブ中に注入されたスピン流は、窒化ニオブの大きなスピン軌道相互作用により誘起された(逆)スピンホール効果により、電流へと変換される。この窒化ニオブ中で起こるスピンホール効果が、窒化ニオブが常伝導状態にある場合と超伝導状態にある場合でどのように変化するかについて研究を行った。常伝導状態では、窒化ニオブは逆スピンホール効果を示し、その信号の大きさはこれまでニオブで報告されたものと同程度となった。次に、デバイスを超伝導転移温度よりも充分低温まで冷却し、同様に逆スピンホール効果の測定を行った。その結果、スピン流を生成するために強磁性体-非磁性体間に流すスピン注入電流(I)を小さくしていくに連れ、逆スピンホール信号が増大し、I = 0.01 microAでは常伝導状態の逆スピンホール信号に比べて2000倍以上信号が増大することを発見した。測定した信号は測定中に印加する外部磁場とスピン流生成に用いる強磁性体の磁化との角度依存性から、逆スピンホール効果に由来することが示唆される。上記の結果は微小なスピン流から大きな電圧を取り出すことが出来るため、量子演算回路やスピントロニクス素子への応用が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。該当年度申請者は、スピン蓄積を用いた超伝導状態制御に向けて、超伝導体へのスピン注入と輸送特性に関する研究を行った。スピン軌道相互作用が大きい物質に対するスピン注入に有用なスピン吸収法を用いて、超伝導Nbに対してスピン注入を試みた。面内スピンバルブ構造の2つの強磁性体細線間にNb細線を挿入し、超伝導転移温度以上と以下でどのような振る舞いの違いがみられるかを測定した。通常スピンが物質に吸収される量は、吸収されるスピン流を生成するのに用いる強磁性体/非磁性体間に流すスピン注入電流の量に依存しないが、Nbが超伝導転移する転移温度よりも低い温度では、スピン吸収の量が明らかにスピン注入電流に依存することが確認され、スピン注入電流を小さくしていくにしたがってスピン吸収が抑制されている振る舞いが見られた。申請者はこの振る舞いの異常がNbの超伝導性に起因するものと考え、スピン吸収が起こるCu/Nb界面近傍の振る舞いについて詳しく調べた。その結果、Nb/Cu界面近傍では恥の超伝導性に起因する電荷不均衡効果が観測され、これが我々がスピン吸収測定で用いているスピン注入電流や面内印加磁場に対しても破壊されない、すなわちスピン吸収が超伝導状態を保ったまま起こっていることを示唆するデータを得ることができた。界面抵抗の温度依存性とスピン注入電流依存性を比較することにより、スピン流生成時、比較的抵抗の高い強磁性体部分で熱的に励起された電子がそのまま非磁性体部分を渡って超伝導Nbに侵入し、超伝導ギャップの上の準粒子状態に入り込むことを介して、スピン流が超伝導体に熱的に注入されているという結論を得た。このような熱的な電子励起を用いた超伝導体への純スピン流注入は世界で初めて観測され、また本研究で用いた超伝導体が従来の研究で多用されているA1ではなくNbである点が、将来同じ構造で超伝導スピンホール効果などの観測に向けた足がかりになるものである。該当年度申請者は、超伝導体へのスピン注入と輸送特性に関する研究を行った。その結果、Nb/Cu界面近傍ではNbの超伝導性に起因する電荷不均衡効果が観測され、この電荷不均衡効果の温度依存性、スピン注入電流依存性を比較することにより、スピン注入電流によってNb/Cu界面近傍の温度が環境温度に比べて上昇していることを発見した。この温度上昇の効果を含め、本研究で用いているデバイスに見られるような清浄な超伝導体/常伝導体界面で存在する超伝導近接効果を取り入れた超伝導Nbの状態密度の計算を行った。この計算には、空間変化する状態密度の計算に有用なUsadel方程式を用いた。

キーポイントは、このUsadel方程式には超伝導体のスピン緩和時間に関係する項があり、これをパラメータとして実験結果を再現するように状態密度を決定したところ、各スピン注入電流値に対してスピン緩和時間を得ることが出来、スピン注入電流を小さくしていくとスピン緩和時間が大きく増大することが判明した。先述したスピン注入電流とNb/Cu界面の有効温度との対応関係から、このことは温度が減少するとスピン緩和時間が増大することを示しており、これまで理論的に予言されていた超伝導体中での温度低下に伴うスピン緩和時間の増大を実験的に証明することに成功した。平成26年度、申請者は平成25年度までの研究で得られた知見をもとに、物質中でスピン流が流れた場合にスピン軌道相互作用によって生じるスピンホールホール効果に超伝導状態がどのような影響を与えるかについて調べた。これまでの研究では超伝導体としてニオブを用いてきたが、平成25年度よりより超伝導転移温度の高い窒化ニオブの高い成膜技術を有している名古屋大学の藤巻朗教授の研究室と共同研究の機会を得たため、より実験が容易である窒化ニオブを用いて強磁性体-非磁性体-超伝導体のスピンバルブデバイスを作製し、スピン吸収法を用いて窒化ニオブにスピン注入を試みた。窒化ニオブ中に注入されたスピン流は、窒化ニオブの大きなスピン軌道相互作用により誘起された(逆)スピンホール効果により、電流へと変換される。この窒化ニオブ中で起こるスピンホール効果が、窒化ニオブが常伝導状態にある場合と超伝導状態にある場合でどのように変化するかについて研究を行った。常伝導状態では、窒化ニオブは逆スピンホール効果を示し、その信号の大きさはこれまでニオブで報告されたものと同程度となった。次に、デバイスを超伝導転移温度よりも充分低温まで冷却し、同様に逆スピンホール効果の測定を行った。その結果、スピン流を生成するために強磁性体-非磁性体間に流すスピン注入電流(I)を小さくしていくに連れ、逆スピンホール信号が増大し、I = 0.01 microAでは常伝導状態の逆スピンホール信号に比べて2000倍以上信号が増大することを発見した。測定した信号は測定中に印加する外部磁場とスピン流生成に用いる強磁性体の磁化との角度依存性から、逆スピンホール効果に由来することが示唆される。上記の結果は微小なスピン流から大きな電圧を取り出すことが出来るため、量子演算回路やスピントロニクス素子への応用が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究課題申請時における目的を達成するため、申請書類に記入した内容よりも基礎的な部分から研究をスタートさせる必要があったが、その研究に関してはおおむね順調に進展しているため。昨年度は実験装置のトラブル等により進捗が遅れ、本年度も実験装置のトラブルは発生したものの、これまで蓄積していた実験データの解析が順調に進展し、査読付き論文一報を発表することが出来た。また引き続き実験を継続しており、現在持ち合わせているデータで平成26年度論文を投稿できる見込みがあるためである。現在取り組んでいる内容を一旦学術論文にまとめ、また現段階で得られている知見をもとにNbが超伝導状態になった場合のスピンホール効果について詳しくしらべる。
咬まない食事は何が問題なのか？－食形態が咀嚼運動調節機構に与える影響を解明する－

RT-PCR法を用いた解析において、生後間もないラットの三叉神経中脳路核ニューロンに発現しているGABA(A)受容体を構成するサブユニットは全て検出されたが、5週齢のラットでは一部のサブユニットが検出されなかった。これは成長・発育に伴い、一部のサブユニットに変異・splicing variantが生じていることが示唆された。また、12日齢のラットですでに一部のサブユニットが検出されなかったことから、出生後の早い時期からサブユニットの変異が生じている可能性が考えられた。平成24年度は三叉神経中脳路核(Vmes)ニューロンに発現しているGABA(A)受容体のmRNAについての解析を行った。GABA(A)受容体は5つのサブユニットから構成される5量体であり、サブユニットの構成により受容体としての機能が異なることが報告されている。Vmesニューロンではα2、5、β1、γ1、2の構成比率が一番多いと報告されていることからこれらのサブユニットのmRNAについて平成23年度と同様に解析を加えた。平成23年度に行った各サブユニットのmRNAの解析では生後47日のラットでは全てのサブユニットのmRNAがRT-PCR法にて検出され、生後5週齢のラットではα2サブユニットのmRNAが検出されないという結果を得ていたため、本年度はこの結果を確定するために例数を増やし、解析を行った。その結果、5週齢ラットのα2サブユニットのmRNAはいずれの場合も検出されなかったが、その他のα5、β1、γ1、2のサブユニットについては検出されたり、されなかったりと不安定な状況であった。このためアニーリングの温度や反応時間、PCRのサイクル数を変えたりと条件設定に数か月を要した。また、同時にα2サブユニットは500程度の塩基数でバンドが現れるようにプライマーを設計しているが、250塩基数あたりにバンドが頻出するため、このバンドのシークエンスを解析するため、準備を進めていた。また、同時にα2サブユニットのmRNAがsplicing variantを生じているため想定している塩基数の位置にバンドが認められない可能性が考えられたため、1300程のα2サブユニットのmRNAの全塩基配列を生後47日のラットと5週齢のラットについてシーケンサーにて解析を行うようにPCR法での増幅を進めている。平成25年度は三叉神経中脳路核(Vmes)ニューロン細胞体から抽出されたGABA(A)受容体のmRNAの解析を行った。GABA(A)受容体は5つのサブユニットから構成されており(5量体)、このサブユニットは現在約20種程存在することが報告されているが、Vmesニューロンではこの中のα2、α5、β1、γ1、γ2サブユニットが発現している可能性が高いことが報告されており、これらのサブユニットのmRNAの発現をRT-PCR法を用いて確認した。この結果から従来、報告されていたα2、α5、β1、γ1、γ2サブユニットのmRNAの発現と従来報告がなかったレーザーマイクロダイセクション装置を用いたVmesニューロンからのmRNAの抽出を確認した。また5週齢の固形食と粉末食で育てたラットでGABA(A)受容体サブユニットをRT-PCR法にて解析したところ、粉末食で育てたラットは全てのサブユニットが検出される個体が認められたが、固形食で育てたラットはα2サブユニットおよびβ1サブユニットが検出されない傾向が認められた。また生後4日齢のラットで同様の解析を行ったところ、全てのサブユニットが検出された個体が認められた。これらの結果から出生直後のラットは従来報告されているサブユニットのmRNAの配列を持っているが、成長とともに一部のサブユニットにsplicing variantを生じ、その塩基配列に変化が起きていることが考えられた。また、この変化は吸綴から咀嚼へと摂食とその運動様式が変化することに関連があると考えられたが、この仮説を証明するデータは得られていない。平成23年度は咬筋筋紡錘の感覚を司る三叉神経中脳路核(Vmes)ニューロンに発現しているGABA(A)受容体サブユニットmRNAの発現にについて解析した。GABA(A)受容体は5つのサブユニットから構成され、5量体を形成しているが、発現している部位により構成や機能が異なることが報告されている。19種類報告されているサブユニットの中でVmesニューロンではα2、α5、β1、γ1、γ2の5種のサブユニットで構成されていることが報告されているため本研究ではα2、α5、β1、γ1、γ2の5種のサブユニットのmRNAについてその発現をRT-PCR法を用いて解析した。申請者の研究では哺乳から咀嚼へと経口摂取の運動様式の大きな変化の時期にこれらのサブユニットの発現に変化を生じる可能性があることを予備的実験から推察していたため、生後47日のラットと生後5週齢の固形食群と生後5週齢の粉末食群について解析を加えた。

その結果、生後47日のラットではα2、α5、β1、γ1、γ2の全てのサブユニットのmRNAの明確な発現を認めたが、5週齢の固形食群、粉末食群ともにα2サブユニットの発現が認められず、β1サブユニットの発現も不明確であった。発現が認められなかった理由として申請者はサブユニットそのものが欠如するのでは無く、GABA(A)受容体サブユニットに関するこれまでの研究で報告されているように、α2サブユニットにsplicing variantを生じている可能性を考えているが、これは推測の域を出ない。また、固形食、粉末食のどちらのラットでも生後47日のラットに認められたα2サブユニットの発現が認められなかったことから、splicing variantは咀嚼による咬筋の運動により誘導されたものでは無い可能性が考えられた。当初計画では平成24年度に分子生物学的解析を行い、GABA(A)受容体サブユニットのmRNAの解析を終了している予定であった。ラットの生後47日齢群、固形食5週齢群、粉末食5週齢群それぞれの例数を増やし、解析を行ったところ、各サブユニットのmRNAが検出されたりされない場合があったりで非常に不安定であった。このため、アニーリングの温度や反応時間、PCRのサイクル数を変えたりと条件設定を行うのに数カ月を要した。現在はかなり安定した結果を出せるようになってきているが、一定の傾向を認める段階には至っていない。このため、さらに例数を増やしたり、別の受容体での変化を検討している。当初、計画では平成23年度では組織学的な解析を行い、平成24年度に分子生物学的解析を計画していたが、組織学的な解析は終了したため、23年度内にGABA(A)受容体のサブユニットのmRNAの解析を50%程進めることができた。進度としては当初計画以上とも考えられるが、データの解析・発表を終えていないため、区分のような評価とした。今後は特に5週齢でmRNAが検出されなかったGABA(A)受容体のα2サブユニットの全シークエンスの解析を進め、α2サブユニットのsplicing variantの有無について解析を加える予定である。しかし、RT-PCR法にて安定した結果が得られない可能性も考えられる。近年、抑制性の神経伝達物質は早期にグリシンに替わるとの報告が見られることから、Vmesニューロンでは生後、GABA(A)受容体は次第に少なくなり、グリシン受容体の発現が次第に強くなる可能性も考えられる。このため、Vmesニューロンにおけるグリシン受容体の解析について検討している。今後は、α2サブユニットの全シークエンスを解析し、splicing variantが生じているか否かを明らかにしていく予定である。生後4日7日のラットと5週齢のラットで差が認められたα2サブユニット、β1サブユニットに関してはリアルタイムPCRによる解析を加え、mRNAの総量についての評価を行うとともに、現在行っている、RT-PCRではmRNAの一部のみ(全シークエンスの25%程度)検出、増幅を行っているため、あらためて全シークエンスを検出し、生後4日7日群と5週齢群について得られたmRNAのシークエンスを比較し、splicing variantが生じているか否かを明らかにすることを考えている。
層状半導体二次元結晶を用いたスピントロニクスと情報処理

今年度は、マックスプランク研究所での装置立ち上げが遅延していた昨年度に開始した遷移金属カルコゲナイド(TMD)ナノチューブの研究を継続し、主にバルクフォトボルタイック効果(bulk photovoltaic effect, BPVE)に着目した。TMDは二次元の層状物質であり、TMDナノチューブはそれを丸めたチューブ構造をしている。BPVEは接合や界面を用いない光起電力効果で、一般的なp-n接合における光起電力効果とは全く異なるメカニズムによって発生する。そのため、BPVEは従来の太陽電池の変換効率の理論限界である30%を超える可能性を有する効果である。今回我々はTMDナノチューブを用いて作製したナノデバイスでBPVEを観測した。ナノデバイスにおける当現象の報告はこれが初めてである。我々の用いた初歩的な構造のデバイスで外部量子効率1.3%を記録し、これは既知の他のバルク物質よりも数桁以上大きい値である。今後、次世代の太陽電池材料の候補としてナノ物質に注目が集まると思われる。また、二次元のままのTMDではこの現象は無視できる程に小さいことも確認し、結晶の対称性を低くすることが変換効率の上昇に重要な役割を担っていることが分かった。これらの成果は英国科学誌「Nature」から出版される。また、本年度中には三つの招待講演を含む五つの学会で発表を行った。加えて、国内外の計6つの大学・研究機関でセミナーを行い、これまでの研究成果を発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、遷移金属カルコゲナイド(以下、TMD)と呼ばれる新奇半導体材料の基礎物性解明を解明し、非電荷型次世代エレクトロニクステクノロジーへと応用していくことを目的としている。TMDは従来の半導体材料と同様の電荷の自由度に加えて、スピンやバレーの自由度を有しており、これらはさらに光の円偏光とも結合している。先行研究は主にバレー自由度と偏光の関係性に焦点を当てたものが多かったため、本研究ではまずTMDにおけるスピンの振る舞いを解明するところから始めた。具体的には、電荷の持つスピン情報の量子的な干渉によって生じる電気抵抗の変化(磁気抵抗効果)からスピンの緩和時間や拡散長を導出した。これらの情報はスピントロニクスデバイスのサイズ制限を決める重要な要素であり、今後のデバイス設計の指針となるものである。上記の研究ではTMD中に意図的にスピンを注入したわけではなく、ランダムな方向を向いたスピンを持つ電子が各々の伝導中に起こす干渉効果を巨視的に捕らえた。しかしスピントロニクスデバイスを実現するためには実際にスピン偏極した電荷をTMDに注入する必要がある。本年度ではTMDへスピンを注入するための電極の最適化を行った。スピン・バレーと光の偏光の間で情報交換を行うためには、TMDからの発光と受光が必要であり、そのためにはTMD中にp-n接合を形成することが不可欠である。TMD p-n接合そのものは博士課程時代に実現していたものの、その電気特性の詳細な評価は成されていなかったため、今回四端子測定法とホール効果測定を組み合わせてその振舞いを電気的に評価した。当初の予定では大阪大学産業科学研究所内に低温磁場下顕微分光測定装置を製作する予定であったが、ドイツのMax Planck Institute for Solid State Research(MPI-FKF)のvon Klitzing先生の提案でMPI-FKFによりハイレベルな装置を構築して共同研究を行うことになった。そのため装置の設計・製作に要する時間が当初の予定を上回り、関連する測定自体はまだ開始していない。しかし、装置が完成した暁には当初予定していたよりも詳細な測定が可能となり、またTMD以外の物質への応用も期待できるなど、当初よりも将来性のある方向へと進んでいる。一方で、装置作成と並行して本研究で扱う物質(TMD)の基本物性に迫る研究を行い、電気伝導特性に現れる量子干渉効果からスピン緩和時間の見積もり、TMDへのスピン偏極電荷の注入に向けた磁性電極の最適化、光との結合に向けたTMD p-n接合素子の基礎物性の解明を行った。スピン緩和時間についてまとめた論文は既に採択され、Physical Review Bから発表される予定である。p-n接合素子の研究も既に論文にまとめており現在査読中である。加えて、当初予定していなかった現象も観測した。現在でも博士課程時代の研究室(東京大学物理工学専攻岩差研究室)と共同研究を行っているが、そこでTMD中に光で形成したエキシトンが空間的に情報を輸送できることを発見した。こちらの研究は岩佐研究室の現メンバーが中心となって論文にまとめて投稿中である。以上のことから、総合的には、研究は順調に進んでいると考えられる。今年度はマックスプランク研究所(MPI)における測定装置立ち上げに関して大きな遅延が生じたが、その間に論文の執筆や投稿、エディターやレフェリーとのやり取りを行った。本年度中に、3本の筆頭著者論文と3本の共著論文を学術誌に発表した。また、当初の研究計画には含まれていない研究を開始した。これまで遷移金属カルコゲナイド(TMD)研究の主流は二次元シートを用いたものであるが、それをチューブ状に丸めたTMDナノチューブに着目した。この物質は、グラフェンから作られたカーボンナノチューブのように擬一次元系であり、二次元シートTMDよりも様々な側面でより実用化に適していると報告されている。

今回は先行研究ではまだ調べられていないナノチューブの光・電子素子への応用の可能性を探索し、TMDナノチューブ中にp-n接合を形成することに始めて成功した。形成されたp-n接合はダイオードのような電気的な整流作用を示すだけでなく、発光ダイオード動作や太陽電池のようなphotovoltaic効果も示した。特にphotovoltaic効果における光子から電子への変換効率が、二次元シート中に形成されたp-n接合の変換効率よりも5倍程度高いことを突き止めた。効率上昇の要因に関してはまだ定かではないが、可能性の一つとして局在表面プラズモン(LSP)の効果が考えられる。LSPは金属微粒子の表面に存在することがよく知られており、これら微粒子を光学活性な半導体と混合することで光⇔電気の変換効率が上昇することが知られている。LSPは二次元半導体の表面には存在しないが、ナノチューブのような閉じた曲面の表面には存在することができる。今回我々が発見したナノチューブにおける光子→電子変換効率の上昇はこのLSPが関与しているのではないかと考えている。今年度はドイツと日本における習慣の違いや装置の度重なるトラブルにより、予定していた測定装置の構築に大幅な遅延が発生した。その間、実験データを取りまとめて論文の執筆・投稿を行った。また、新奇材料としてこれまであまり着目されていなかったTMDナノチューブに注目し新たな実験を行った。本研究で初めてナノチューブ中にp-n接合を形成することに成功し、この接合がTMDの二次元シートの場合よりも光から電子への変換効率が高いことを確認した。この結果は光通信と物質中での情報演算を組み合わせる際に二次元シートよりもナノチューブがより適しているということを示唆している。この結果をまとめた論文は先日学術誌に採録された。今年度はこの他に主著論文2本と共著論文3本の計6本の論文を発表した。また、1件の招待講演を含め3件の国際学会発表を行った。以上のことから、当初の計画では遅れが生じているものの、当初予期していなかった方向での研究成果があり、全体として研究は順調に進んでいると考えられる。今年度は、マックスプランク研究所での装置立ち上げが遅延していた昨年度に開始した遷移金属カルコゲナイド(TMD)ナノチューブの研究を継続し、主にバルクフォトボルタイック効果(bulk photovoltaic effect, BPVE)に着目した。TMDは二次元の層状物質であり、TMDナノチューブはそれを丸めたチューブ構造をしている。BPVEは接合や界面を用いない光起電力効果で、一般的なp-n接合における光起電力効果とは全く異なるメカニズムによって発生する。そのため、BPVEは従来の太陽電池の変換効率の理論限界である30%を超える可能性を有する効果である。今回我々はTMDナノチューブを用いて作製したナノデバイスでBPVEを観測した。ナノデバイスにおける当現象の報告はこれが初めてである。我々の用いた初歩的な構造のデバイスで外部量子効率1.3%を記録し、これは既知の他のバルク物質よりも数桁以上大きい値である。今後、次世代の太陽電池材料の候補としてナノ物質に注目が集まると思われる。
アミロイド線維形成中間体の立体構造と揺らぎ

透析アミロイドーシスの原因となるβ2ミクログロブリン、およびアルツハイマー病に関わるアミロイドβ、II型糖尿病の原因となるIslet Amyloid Polypeptide (IAPP)などを材料として、アミロイド線維形成の中間体に焦点を当てて、構造と揺らぎの検出と解析を行った。(1)溶液NMRによる線維中間体の解析:重水素交換-溶液NMR解析によって、β2ミクログロブリンの線維形成中間体の解析を更に進めた。線維の側面に結合した初期中間体が生じる原因を、蛋白質の溶解性の視点から研究した。(2)超音波によるアミロイド線維形成:マイクロプレートリーダと超音波処理と組み合わせたアミロイドアッセイ法を開発して、さまざまな蛋白質やペプチドのアミロイド形成反応を解析した。以上を基に、「蛋白質異常凝集の統一原理」を提唱した。つまり、アミロイド線維形成は、短いペプチドや変性した蛋白質が、溶解性を超えることによって析出する場合の、基本構造である。更に短いペプチドは三次元結晶を形成する。他方、大きな変性蛋白質は相互作用が多様であることによって不定形な凝集体を形成する。この間にあるペプチドはβ構造が基本となるアミロイド構造を形成する。そしてペプチド溶液はしばしば過飽和となるためアミロイド形成は容易には起きない。超音波は過飽和を壊すことによってアミロイド形成を促進する。本統一原理によって、アミロイド線維だけでなく、三次元結晶から不定形凝集まで、蛋白質の構造転移を包括して理解することができる。透析アミロイドーシスの原因となるβ2ミクログロブリン、およびアルツハイマー病に関わるアミロイドβ、II型糖尿病の原因となるIslet Amyloid Polypeptide (IAPP)を材料として、アミロイド線維形成の中間体に焦点を当てて、構造と揺らぎの検出と解析を行った。(1)まず、溶液NMRと重水素交換反応を組み合わせた新たな方法により、線維形成中間体の構造と揺らぎを解析した。その結果、線維の側面に結合した初期中間体の蓄積すること、このような中間体ではまだ水素結合は形成されておらず、重水素交換からも保護されていないことを明らかにした。これにより、線維形成反応の新たなモデルを提唱した。このモデルにより、既存の線維側面からの枝分かれや、塩濃度に依存した凝集、協同的な伸長反応が説明できる。(2)並行して全反射蛍光顕微鏡を行いて、線維形成の中間体の構造と揺らぎを探った。特に、IAPPに新たな蛍光色素を導入して、従来のチオフラビンとは区別して線維を観察することに成功した。(3)また、レーザー照射によるアミロイド線維の部分的破壊や、あるいは逆に、線維の爆発的増殖を解析した。その結果、レーザーエネルギーに対して、弱いときはアミロイドの増殖、強いときは崩壊が起き、全体でベル型の依存性を示すことを明らかにした。このようなベル型の依存性はレーザー照射に限らず、アミロイド線維を不安定化させる他の因子についても一般的であると考えられる。
写真という装置--アメリカにおいて写真を通じて生きられる民主主義的思考の検証

研究実施計画に基づき、第二期(大恐慌の影響下にある30年代から50年代まで)について、民主主義と関わるアメリカ写真における中心的トピックとして、主にウォーカー・エヴァンズの仕事の位置づけ、及び<人間家族>展の再評価のための基礎的調査・研究を行った。エヴァンズの仕事に関しては、とりわけ弱者や普通の人々を「発見」する装置として写真を機能させた写真家の眼差しに注目し、民主主義の「主体」たるべき人々を可視化させるメカニズムとそのイメージについて分析した。政治的コノテーションを否定する写真家自身の発言やスタティックなイメージの質からエヴァンズの写真は美学的観点から考察されることが多かったが、題材はしばしば貧困だとか一般人の生活などの社会的を扱い、その直截さと斜めからの戦法を明らかにすることができた。エヴァンズは写真家として美術館入りした最初期の写真家で、美術館制度における写真部門の成立過程と写真イメージの与える社会的影響力の増大については、去る6月6日、アメリカ学会「文化・芸術史」部会において研究成果を口頭発表した(「言説牽引装置としての美術館--ニューヨーク近代美術館と写真」)。<人間家族>展に関する資料は開催美術館であるニューヨーク近代美術館図書室等へ赴き資料収集を行った。プレス・リリースなど現地でしか入手できない資料を多数収集した。資料を整理・分析し、同展は冷戦構造下のプロパガンダが成功したものにすぎないという通例の見方で片付けるのではなく、その背後の錯綜した複雑な権力構造、民主主義という言説の力とイメージの影響力を解析する準備に供することが出来た。研究実施計画の一年目の方針に基づき、まず、写真装置における民主主義という問題を考察する場合に前提として必要な議論を整理した。肖像画が王侯貴族などごく一部の上層階級にイメージを供給したのに対して、光学装置と化学的プロセスに依拠してより安価に制作することの可能になった写真術は、誕生初期から市民層にまで肖像写真を流通させた民主主義的装置として考察されてきた経緯を確認した。こうした作業によって、イメージの欲望と活用を市民層にまで拡大した資本主義のモデルとして写真を定位し、同時に、技術開発史や写真需要の拡大と絡めて写真の民主主義的側面を考察すべきであるという、新しい視角を得ることができた。また、写真によって表象される<個>と、代表制民主主義における<個>のあり方の親和性をつかむことができた。こうした成果は、論文(裏面)に発表した。本論文では、二つの展覧会を通じて、「フレーミング=世界の分節化」による価値付与の効果、撮影行為を通じてデモクラティックな主体を創出する写真の行為遂行的な力という論点を示すこともできた。本論文を通して、アメリカにおける写真の民主主義的思考が、現代にまで生きられることを確認することができた。さらに、アメリカで概念化され発達した「ストレート・フォトグラフィ」について、その理論的展開と実際の写真イメージにおける展開を整理した。これらの作業を通して、同概念を、写真映像における視線の平等主義にかかわる概念であり、アメリカの近代化のなかで成立してきた概念として、評定することができた。また、スティーグリッツ・サークルを中心にした「ストレート・フォトグラフィ」を巡る議論を追うことで、この概念がF/64グループの「ピュア・フォトグラフィ」概念へと転調されたことを新たに確認することができた。
膜タンパク質の配向と脂質膜の非対称性を制御した固定化平面膜の開発とAFM観察

細胞膜のように裏と表で異なる脂質組成からなる非対称脂質二分子膜を構築するには、水と油の界面に形成した脂質単分子膜を二枚はりあわせる、液滴接触法が有用だと考えている。ここで、張り合わせる二枚の脂質単分子膜の組成が同じ場合は対象膜になり、異なれば非対称膜になる。本年度は、原子間力顕微鏡観察に用いるマイカ基板およびガラス基板上において、液滴接触法による対象脂質二分子膜の調製条件を検討した。円柱状(直径1.5 mm,高さ2 mm)のガラスステージをカバーガラスに瞬間接着剤で固定し、ガラスステージの外形から3 mm程度の間隔をあけてシリコンゴム(厚さ3 mm)のバリアを固定した。ステージの上部およびシリコンゴムとの間の側溝に水溶液を充填し、さらにその上へリン脂質を溶解したヘキサデカン溶液を液面がすべて覆われるように添加した。次に先端の細いゲルローディングチップを用いて下部の水溶液を少しずつ抜き取り、水ー油界面を下降させることで、界面の脂質単分子膜を基板表面に吸着させた。続いて少量の水滴をオイル溶液中にゆっくりと添加して、比重によってステージ上に乗せ、水滴とオイル溶液の間に形成した二枚目の脂質単分子膜を基板上の脂質単分子膜に張り合わせ、脂質二分子膜を形成した。基板表面への脂質薄膜の吸着の確認のために、蛍光色素つきの脂質をヘキサデカン溶液中に少量混合しておき、調製した脂質二分子膜を蛍光顕微鏡観察した。基板表面が均一に蛍光色素由来の蛍光を発しており、基板表面に脂質の薄膜が形成されていることがわかった。しかし、現時点では薄膜の調製の再現性が低く、基板上に均一に蛍光分子が分布するときとしないときがある。また薄膜の厚さを評価していないなめ、薄膜が本当に脂質二分子膜かどうかが未確認である。今後は蛍光顕微鏡上に設置したチップスキャン型高速原子間力顕微鏡を用いて膜厚を計測するなど、更なる評価が必要である。ステージ上に脂質薄膜を形成するところまでは再現性よくできるようになったため。マイクロマニピュレータとインジェクターを用いて、液滴操作をより精密に行うことで、再現性を向上させる。非対称脂質二分子膜の形成確認に使用する探針操作型高速AFMのセットアップが遅れているため。
陸水の三酸素同位体比の時空間変動：新指標で切り拓く新しい水循環像

本研究では、自然界で有意な変動を示すことが明らかになった水の三酸素同位体比を、水循環研究の新指標として活用することを最終目標としている。本研究では、国内外の観測地点で採取された降水試料、湖水試料、氷河試料の三酸素同位体比を定量した他、洋上大気中の水蒸気を捕集し、温度や湿度の違いによって水蒸気の三酸素同位体比がどのように変化するのかを確認した。また、火山ガス試料中の水蒸気や火山地帯の熱水の同位体比の定量を行い、火山活動に伴って地下から地上へ出てくる水の起源に関する知見を得ることを試みた。その結果、様々な環境における水試料中の三酸素同位体比より新たな情報を引き出せる可能性が大きいと考えられた。水循環の理解は、気象学から水文学、農学、土木工学に至る幅広い分野にとって重要な課題の一つである。そのため、地球規模から国や地域レベルに至る多様なスケールで、多様なツールを用いた水循環研究が盛んに行われている。その中で、水の蒸発および凝縮過程で定量的に変化する酸素・水素安定同位体比が、水循環の有用な指標として活用されるようになって、半世紀以上が過ぎた。しかし、安定同位体比も万能では無く、現在利用されている安定同位体比では解明できない事象も多い。そこで本研究では、水の三種の安定同位体の相対比(三酸素同位体組成)を、水循環の新指標として活用できるかどうかを確認する。初年度は、まず既存設備である水の三酸素同位体組成の高精度分析システムの改良や水試料処理システムの構築を行い、様々な環境水試料の三酸素同位体組成を定量できるようにした。そして、水蒸気の起源が大きく異なると考えられる国内の四カ所の観測地点で採取された降水試料の三酸素同位体組成を定量した。また、大気中の水蒸気を捕集し、温度や湿度の違いによって水蒸気の三酸素同位体組成がどのように変化するのか確認した。その他、火山ガス試料中の水蒸気の同位体組成の定量も行った。環境水試料中の三酸素同位体組成は、水素・酸素同位体組成とは相関してないことが確認できたことから、三酸素同位体組成から、新たな情報を引き出せる可能性が大きいと考えられる。初年度の目標は、様々な環境水試料の三酸素同位体組成を高精度で定量できるようにすることである。環境水試料の蒸留システムや水蒸気試料の濃縮システムを構築することにより、様々な水試料の三酸素同位体組成を定量可能とした。また、水の三酸素同位体組成を高精度で定量する条件を決めるなど、初年度の目標は概ね達成されたと考えられる。湖沼水や火山ガスの凝縮水の同位体組成の結果は、湖沼の一次生産の計算や火山の遠隔噴気温度測定の計算に利用され、その成果は学会発表を通じて報告している。大気中の水蒸気、降水、河川水、湖水、地下水、温泉水等といった地球表層環境に存在する水の起源や挙動を把握する上で、水の水素・酸素同位体組成は必要不可欠な指標となっている。しかし、水の起源(水や水蒸気が形成された場所や、その湿度・温度・圧力環境など)や挙動(降雨・降雪過程や再蒸発過程、起源の異なる水の混合など)といった多数の未知数に対し、水の同位体指標は酸素-18と水素-2の二つしかないため、安定同位体組成を指標に用いた水循環研究には限界があった。本研究が着目する水の三酸素同位体組成は、他の同位体指標に比べて大きく変動する過程が少なく、より明確に水の起源が反映される可能性が高い。従って、これまで酸素-18と水素-2だけでは区別できなかった様々な水の起源が、三酸素同位体組成を測定することによって、より明確に区別できるようになることが見込まれ、詳細な水循環像が得られることが期待される。そこで本研究では、水の三酸素同位体組成を、水循環の新指標として活用できるかどうかを確認した。国内の観測地点で採取された降水試料の三酸素同位体組成を定量した他、洋上大気中の水蒸気を捕集し、温度や湿度の違いによって水蒸気の三酸素同位体組成がどのように変化するのかを確認した。また、火山ガス試料中の水蒸気や火山地帯の熱水の同位体組成の定量を行い、火山活動に伴って地下から地上へ出てくる水の起源に関する知見を得ることを試みた。様々な環境における水試料中の三酸素同位体組成は、酸素-18および水素-2の同位体組成とは相関してないことが確認できたことから、三酸素同位体組成から、新たな情報を引き出せる可能性が大きいと考えられた。

二年目は、様々な環境水の循環像を可視化することを目指して、地下水系をはじめ湖沼、雪氷、水蒸気といった様々な環境水試料中の三酸素同位体組成の定量を進め、その有用性を検証する。浅層地下水調査は、一般的な化学データの蓄積が豊富な富山県(立山)の地下水系と富士山の地下水系で行う。降水と地下水の結果を元に三酸素同位体組成の水循環の指標としての有用性や問題点を考察する。水試料について、三酸素同位体組成と水素・酸素同位体組成を比較するとともに降水試料とも比較し、その異同を確認し、大きく異なる場合はその原因を検討する。例えばある場所の地下水の同位体比が、その地域の天水の同位体比と大きく異なる場合、それが地下水の移動を反映するのか、それとも降水の同位体比が年代によって異なることを反映するのか見極める。このため、同じ地下水について涵養年代や各種パラメータを入手し、それらとの関係を考察する。地下水の年代や各種パラメータは基本的には文献値等を利用するが、必要に応じて専門機関に依頼分析を行うなどして、本研究で新規に分析する。同位体環境化学
数ヶ月から1年の寿命を持つ海洋準難分解性溶存態有機物群の特定

有機物の難分解化過程について、植物プランクトン、バクテリア等を含む自然微生物群集を用いて、実験的な解析を行った。昨年度までの研究を通して、植物プランクトン有機物の初期続成初期過程において急速に進む難分解化が機構について、バクテリアが関与している可能性が高いと結論づけられた。このため、本年は特にバクテリアにより生産される有機物に中心をおいた解析を行った。また、従来の炭素安定同位体トレーサー法に加えて窒素安定同位体トレーサー法を用いた実験も実施し、含窒素有機化合物の面からも、準難分解性有機物群の特定を図った。その結果、以下の事項が明らかとなった。1.バクテリアの細胞膜に含まれるアミノ酸であるD型アラニンは、分解実験240日目において、当初のバクテリア細胞に含まれていた存在量の2%近くが溶存態有機物として残存していた。これは、他のアミノ酸の残存率より10倍ほど高く、バクテリアの細胞壁成分が準難分解性溶存態有機物成分の一つであることを示唆している。2.^<15>Nトレーサー法で溶存態有機窒素の生成過程を追跡したところ、暗条件に変えて1月程度まではその生産が継続することが明らかとなった。このため、初期続成過程で生成される溶存有機物の炭素/窒素比は、上昇する傾向にあった。これは、生成される溶存態有機物の炭素/窒素比が、初期続成過程を通して比較的大きく変動していることを示している。3.以上の様な結果は、準難分解性有機物として含まれる有機物は、基礎生産者である植物プランクトン有機物に含まれる難分解成分が残存する割合は少なく、初期続成過程において新たに生産された有機物が残存する可能性が高いことを示唆している。植物プランクトンの光合成に起源を持ち、数ヶ月から1年間の寿命を持つ準難分解性溶存態有機物について、自然微生物群集を用いた実験的解析を実施した結果、以下の結果が得られた。1、植物プランクトンが光合成を行っている明期において溶存化する生産物の量は、全生産量の5%程度と少ないものであった。2、明期に排出される溶存態有機物の中で、炭水化物が最も重要な有機物であり、約50%程度を占めた。この炭水化物の中で、分子量10kDa以上の高分子量画分においては、ラムノース、フコースなどの単糖類が主体であり、構造性炭水化物であるヘテロ多糖が主要な成分であることが示唆された。一方、分子量10kDa以下の低分子量画分では、グルコースのみを構成単位とした貯蔵性グルカンが主要成分であることが確認された。3、生産物を含む群集を暗所に移したところ、植物プランクトン細胞内の生産物は急速に溶存化し、溶存態有機物濃度は暗所に移して3日後に最大値を示した。この増加は、主として高分子量の画分によるものであった。その後、高分子量画分の溶存態有機物は比較的高い速度で減少したのに対し、低分子量溶存態有機物の減少速度は低く、低分子量有機物が分解しにくい物質により構成させている可能性が示唆された。4、低分子量有機物への変換は、暗条件下に移した数日後に開始しており、その変換が比較的短時間で生じていること、および細菌類の関与が示唆された。植物プランクトンの光合成に起源を持ち、数ヶ月から1年間の寿命を持つ準難分解性溶存態有機物について、自然微生物群集を用いた実験的解析を実施した。研究対象海域は西部北太平洋域とし、東京大学海洋研究所研究船「白鳳丸」のKH-03-2次航海の際に^<13>C取り込み実験を行った。

また、昨年度から開始した南極海の試料についても、引き続き分解実験を継続し、準難分解性溶存態有機物について量的・質的解析を行った。その結果、以下の事が明らかとなった。1、光合成と並行して生産される溶存態有機物量は、海域を問わず10%以下であり、代謝が活発な植物プランクトンから直接生産される溶存態有機物は微量であった。2、生産物を含む微生物群集が暗所に移されると、全生産量に対する溶存態画分の割合は、急速に増大した。また、溶存態有機物の分子量組成は、低分子量有機物へ急速に移行した。これは、海洋の溶存態有機物の中で、低分子量有機物が安定性を持つと言う従来の知見と良く一致した。3、明期における有機物の生産量に対して、180日後まで分解されずに残存する生産物の割合は、生物現存量の少ない海域ほど、高い傾向が認められた。生物現存量の少ない貧栄養海域では、安定性の低い貯蔵性グルカンの生産が少ないために、この様な差が生じたと考えられる。4、有機物のサイズにより炭水化物の単糖類組成が特徴的であったため、植物プランクトン生産物の続成過程は、大きいサイズの有機物が分断されて小さいサイズに移行するといった、単純な過程では進行しないことが示唆された。有機物の難分解化過程について、植物プランクトン、バクテリア等を含む自然微生物群集を用いて、実験的な解析を行った。昨年度までの研究を通して、植物プランクトン有機物の初期続成初期過程において急速に進む難分解化が機構について、バクテリアが関与している可能性が高いと結論づけられた。このため、本年は特にバクテリアにより生産される有機物に中心をおいた解析を行った。また、従来の炭素安定同位体トレーサー法に加えて窒素安定同位体トレーサー法を用いた実験も実施し、含窒素有機化合物の面からも、準難分解性有機物群の特定を図った。その結果、以下の事項が明らかとなった。1.バクテリアの細胞膜に含まれるアミノ酸であるD型アラニンは、分解実験240日目において、当初のバクテリア細胞に含まれていた存在量の2%近くが溶存態有機物として残存していた。これは、他のアミノ酸の残存率より10倍ほど高く、バクテリアの細胞壁成分が準難分解性溶存態有機物成分の一つであることを示唆している。2.^<15>Nトレーサー法で溶存態有機窒素の生成過程を追跡したところ、暗条件に変えて1月程度まではその生産が継続することが明らかとなった。このため、初期続成過程で生成される溶存有機物の炭素/窒素比は、上昇する傾向にあった。これは、生成される溶存態有機物の炭素/窒素比が、初期続成過程を通して比較的大きく変動していることを示している。3.以上の様な結果は、準難分解性有機物として含まれる有機物は、基礎生産者である植物プランクトン有機物に含まれる難分解成分が残存する割合は少なく、初期続成過程において新たに生産された有機物が残存する可能性が高いことを示唆している。
中枢神経系でのアルギニン代謝酵素によるNO産生の制御

一酸化窒素(NO)は中枢神経において、神経伝達物質作用を有し、神経可塑性等に関与する。一方、NOはグルタミン酸誘発性神経障害や種々の神経変性疾患にも関与すると考えられている。NOは3種のNO合成酵素(NOS)アイソフォームによりアルギニンから合成されるが、同時にシトルリンが生じる。シトルリンはアルギニノコハク酸合成酵素(AS)およびアルギニノコハク酸リアーゼを(AL)が存在するとアルギニンに再生される(シトルリン-NOサイクル)。神経系細胞でこのサイクルが働いているかどうか調べた。ラット・グリオーマC6細胞を大腸菌リポ多糖(LPS)、インターフェロンγ(IFNγ)およびtumor necrosis factor-α(TNFα)で刺激すると誘導型NOS(iNOS)mRNAが6時間で誘導され、12時間で最大となり、その後減少した。ASmRNAは刺激的前に検出されたが、刺激後iNOSmRNAとほぼ同じ時間経過で誘導された。一方ALmRNAも刺激前に検出されたが、刺激による誘導は見られなかった。免疫ブロット法ではiNOSタンパク質は12時間で誘導され、その後低下した。ASタンパク質は12時間で誘導され48時間まで徐々に増加した。以上の結果により活性化C6細胞においてシトルリン-NOサイクルが誘導され、シトルリンからアルギニンが再生され、NO合成に供給されるものと考えられる。
大トルク直接駆動横磁束形永久磁石ディスク同期電動機の提案と実証研究

本研究では、船舶の電気推進を想定し、多極化しやすく低速で大トルクの実現に向くとされる横方向磁束型という磁路構成に注目し、直接駆動による電動機の研究/開発を行った。まず騒音や振動の原因となるコギングトルクが、磁石数・電機子極数の組み合わせと関係があることを数値的に評価した。そして適切な磁石数・電機子極数の組み合わせを用いることにより、コギングトルクの低減が可能であることを示した。また大トルク化に関しては、対象とする電動機のモデル化を行い、空間制限下におけるトルク最大化設計法を提案した。そして、駆動制御実験を行った。、低速度制御に伴う固有の問題点を明確にし、低速度制御において有効な手法であるデュアルサンプリングレートオブザーバを制御系に実装した。そして実験を通じて幅広い領域において本電動機の駆動が可能であることを確認した。ここまでの実験的検討では、大トルクの実現に関する課題として残った。これに対して、古典的手法として定着しているパーミアンス法に電機子のアンペアターンの変化に伴うティースとコイルの占有面積の変化を陽に導入し、トルク最適点を探索する理論設計手法を構築し、FEMやIEMと照合しながら高トルクを実現する設計を検討している。これにより、比較的高精度に傾向を把握できるため、三次元数値解析に基づく設計工程と比べ大幅な設計時間の短縮が期待できる。平成21年度は、初年度の作業として、提案方式の具体化と原理実証用試験機の設計・製作を進めた。具体的には●船舶の電機推進を中心とした大トルクモータの一般的マーケット調査を行いつつ、●大トルクを発生可能な磁気回路方法を考案し、日立製作所の専門家の協力を得て設計図面化し、●設計の既存となる理論的磁気回路計算モデルを構築し、●それに基づく逆起電力計算を含む動特性の定式化をした。●(連携組織/協力者としての日立研究所の青山研究員との協議を通じ)特性算定をし、試験機を製作した。上記の製作において大きな永久磁石の力を受けながらの組み立てに特殊な工夫を要することがわかり、初年度予算のすべてに他の予算も追加的に充当することで、この試験機を完成させることができた。これに伴い、試験機納入も年度末ぎりぎりと当初計画からは遅延することとなった。この結果、円滑な駆動ができることまでは確認できた。一方、実際に完成した試験機では、予想外に大きな抵抗トルクがあることが判明しその原因を究明する必要があることがわかった。そのため、当初予定よりも、基礎特性の試験計画に時間を要しており、抵抗トルク発生機構の解明と基本試験測定項目の具体的選定を平成22年度最初の作業として計画している。平成22年度は、昨年度予算で製作した二号試験機の測定を行い、以下の事実を明らかにした。(1)二号機に加えた永久磁石のスキュー効果により、一号機で致命的であったディテントトルクが緩和された。さらに、電機子巻線の巻数および全体の電機子コア数を18に増やし、基本トルクが増強できた。このため、自起動を可能にできた。(2)しかし、理論計算による期待よりも試験装置において実際に生じたディテントトルクは大きく、回転試験時の振動が大きく、円滑な駆動は得られなかった。(3)さらに、電動機としての組立を完成した後に、手で回してみた結果、平均的な抵抗トルクが大きく、その結果、無負荷試験における、入力電力が予想外に大きいものとなってしまった。抵抗トルクの存在は、内部のエネルギー損失とそれに伴う好ましくない発熱を意味する。(4)その原因調査のため温度センサを各所に実装し温度上昇箇所を調べた。回転子磁石保持のっためのステンレス円板の温度上昇が顕著であった。(5)このことから、回転子ステンレス円板に生ずる渦電流損が大きく、抵抗トルクと損失(温度上昇)の原因となっていると結論した。その結果、当初の研究計画を大幅に変更し、この想定外の欠点を、ディテントトルクの抑制と共に根本的に解決するための三号機の設計・製作を行うことが必要であるとの判断に到った。

(6)一方で、(1)で述べたとおり、電機子巻線の巻数の増加と鉄心密度の上昇に伴い、二号機設計の際に想定した、平均トルクの増強が達成できたことは確認した。(2)(5)はいずれも、実用化を考える際に甚だ好ましくない問題であることかた、これらの欠点を根本的に解決すべく、電機子磁極の配置法、回転円板の材質を見直し、さらに制作時の組立を容易とする根本的設計変更を行い、最終年度の試験に向けた三号機の設計・製作を行った。最終年度の研究を行った結果、以下の成果を得た。(1)回転円板を不導体であるGFRP材料とし、磁気回路構成を改良した最新の試験機の静特性と動特性を測定した。2年度までに大きな問題となった説明のつきにくい抵抗トルク発生や、回転子温度上昇が見られず、性能良い回転機が実現できた。この結果、基本的磁気回路計算や設計時の算定モデルに基づく設計で想定した逆起電力の速度特性、発生力と、実験値がよく一致し、本研究で提唱した基本的な設計法、特性算定法の有効性が検証できた。(2)d/q軸電流を分離し、電流フィードバック、速度フィードバックによる速度制御器を実装した状態での回転試験を行った。精度の高い速度制御が出来、無負荷試験において、想定どおりのきれいな逆起電力波形(電機子端子電圧波形)が得られると共に、静かで安定した低速回転が出来ることを実証した。同期電動機としての基礎特性の測定と基本性能を検証した。ただし、提案同期電動機においては、トルクを得るため電機子巻線のターン数を増やすと力率が悪化することが、本質的問題として残った。また、現設計では、電機子コアの密度が低くなりがちであり、このため電動機の占有体積あたりのkVA,トルクの密度が制約を受けた。このため、電機子コアの密度をさらに高めるような電機子鉄心、巻線の形状を考案した。(3)本件研究では、提案電動機の基本動作を確認し船舶駆動用ダイレクトドライブモータとしての技術的可能性を示すことが出来た。一方、試験機の規模が研究室内における小さなものにとどまったため、大型高トルク機としてのデモはできなかった。また、改良効果を実証するための長時間試験を行った。その結果、温度上昇、駆動音や機械的強度、堅牢性などは実際の回転試験で全く問題にはならず、設計時に予定した性能が問題なく出ていることを確認した。これら一連の作業を通じ、特性向上に向けた設計上の改良効果が試験結果に基づき検証された。