hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アフリカに生息するサルを宿主とするマラリア原虫P. gonderiのゲノム解析

比較ゲノム解析から、アジアのマカクを宿主とする5種のマラリア原虫、アフリカのオナガザルを宿主とするP. gonderi、ヒトを宿主とするP. vivaxの7種間において、シンテニーはテロメア領域以外では非常に良く保存されていた。抗原遺伝子ファミリー(pir、sera、msp3, msp7など)や赤血球への接合侵入関連分子の遺伝子、rRNAなどにおいて種間で遺伝子数のばらつきが観察されたが、それ以外の遺伝子は種間で保存されていた。1番染色体上にある遺伝子の中から7種間でオルソログ遺伝子が存在する157遺伝子、267,318座位(89,106アミノ酸座位)を用いて系統樹解析を行ったところ、ヒト三日熱マラリア原虫P. vivaxの分岐位置はアフリカのオナガザルを宿主とするP. gonderiの次、すなわち、アジアのマカクを宿主とする5種のマラリア原虫の根元であり、これまでの系統解析からアジア起源であるとされていたP. vivaxについて、アフリカ起源説を支持する結果が得られた。アフリカに生息するサルを宿主とするマラリア原虫Plasmodium gonderiのゲノムを解読した。NGSから8.0Gbの塩基データを得て、核ゲノム14本、ミトコンドリアゲノム1本、色素体ゲノム1本の合計16本にまとめた。核ゲノムからは5,180個の遺伝子を同定した。近縁マラリア原虫7種間において、シンテニーは非常に良く保存されていた。抗原遺伝子ファミリーや赤血球への接合侵入関連分子の遺伝子において種間で遺伝子数のばらつきが観察されたが、それ以外の遺伝子は種間で保存されていた。比較ゲノム解析からは原虫の赤血球への接合に関与するDBL分子の数の変化が宿主域に関与している可能性が示唆された。ゲノムを約30の大きなScaffoldにまとめることが出来た。マラリア原虫の染色体数は14本なので、Scaffold間のリンク情報を得ることで、染色体数と同数のScaffoldにまとめられる可能性が十分あり、目標達成の目星がついた。また系統解析ためのアライメント作成も順調に推移しており、来年度中に大量データによる大規模系統樹推定を行うことが可能であり、予定通りに進展している。寄生虫学来年度は以下の項目について、研究を進展させる予定である。(1)現在30のScaffoldをリンク情報を得ることで色体数と同数の14本にまとめ上げる。(2)約5800と見積もられる遺伝子のアノテーションを完了させる。(3)約5000の遺伝子を使って、P. gonderiとその近縁種との系統関係を高精度に推定する。(4)比較ゲノム解析を行い、宿主転換に関わる候補分子を探索する。原虫感染血液からホストの白血球を除くために、フィルター処理をしているが、その際にホストの白血球と共に約90%の原虫感染赤血球が一緒に除去されている。そのため、サンプル中の原虫率が著しく低下しており、得られたデータ量が少量にとどまっている。少量のサンプルからコンタミを少ないシーケンス用試料を得るためのプロトコールの確立に時間を要している。ゲノムシーケンスの結果を得られたのが年度末に近かったために、その後の解析に必要なソフトウェアやハードディスク等の購入が次年度に持ち越されたため。cDNAライブラリーの作製は手順が多いため、その分コンタミが入る機会多くなる。
地震等動的ストレスに対する人間感性評価と行動特異性に関する研究

1.自動二輪車手腕系振動の感性評価自動二輪車が路面凹凸を通過する際に手腕系が受ける刺激に対する感性評価を,曖昧さが容認されるファジィ評定尺度図法を用いて定量化し,以下の結論を得た.(1)手腕系が受ける刺激に対する曖昧な感性の評価を,ファジィ評定尺度図法によるアンケート結果に基づき整理することによって,感性値を表わすメンバーシップ関数として表現可能となることが明らかとなった.(2)4乗則暴露量と感性量の関係は,Fechnerの対数則を満たし,本研究で用いた試験条件における感性評価の特性を,カテゴリによって分解し表現できることが明らかとなった.2.サスペンション系防振ゴムの剛性変更によるロードノイズと乗り心地の改善人が作業を行う際の妨げとなる振動を低減するために自動車のサスペンション系の剛性変更による最適化を行い,乗り心地の改善に関して以下の結論を得た.(1)多入力1出力系解析手法を応用したロードノイズ寄与解析及びサスペンション系加振実験より,問題となる騒音はタイヤ,ホイールおよびアブソーバ連成共振により生じることを明らかにした.また感度解析より,前輪サスペンション系の前側防振ゴムが乗り心地に対して高い剛性感度を有することを特定した.(2)前側防振ゴムの剛性を約30%低下させることにより,乗り心地に影響する振動について4.5dBの改善を確認し,本手法が乗り心地の改善に向けた剛性組み合わせ最適化手法として有用であることを示した.3.誤使用による影響を考慮したチャイルドシートの安全性評価チャイルドシート(CRS)と幼児ダミーを組み合わせた数値モデルを用いて,CRSの構造の違いが安全性に与える変化をシミュレーションした.その結果に基づき,誤使用時の安全性を評価するため,重回帰分析を応用した新しい安全性評価指標として結合影響度を提案し以下の結論を得た.(1)自動車ベルトの誤使用に比較して,ハーネスの誤使用が幼児に与える影響がはるかに高い.(2)誤使用による影響が最も顕著に現れる傷害値は,頭部GSIならびに頚部引張り荷重である.本年度は,主に以下の2項目について実施した.1.自動二輪車手腕系振動の感性評価自動二輪車が路面凹凸を通過する際に手腕系が受ける刺激に対する感性評価を,曖昧さが容認されるファジィ評定尺度図法を用いて定量化し,以下の結論を得た.(1)手腕系が受ける刺激に対する曖昧な感性の評価を,ファジィ評定尺度図法によるアンケート結果に基づき整理することによって,感性値を表わすメンバーシップ関数として表現可能となることが明らかとなった.(2)4乗則暴露量と感性量の関係は,Fechnerの対数則を満たし,本研究で用いた試験条件における感性評価の特性を,カテゴリによって分解し表現できることが明らかとなった.2.誤使用による影響を考慮したチャイルドシートの安全性評価チャイルドシート(CRS)と幼児ダミーを組み合わせた数値モデルを用いて,CRSの構造の違いが安全性に与える変化をシミュレーションした.その結果に基づき,誤使用時の安全性を評価するため,重回帰分析を応用した新しい安全性評価指標として結合影響度を提案し以下の結論を得た.(1)自動車ベルトの誤使用に比較して,ハーネスの誤使用が幼児に与える影響が遥かに高い.(2)誤使用による影響が最も顕著に現れる傷害値は,頭部GSIならびに頚部引張り荷重である.(3)本研究で提案した結合影響度は,誤使用による影響の大きさを定量化する評価手法として有用である.1.自動二輪車手腕系振動の感性評価自動二輪車が路面凹凸を通過する際に手腕系が受ける刺激に対する感性評価を,曖昧さが容認されるファジィ評定尺度図法を用いて定量化し,以下の結論を得た.(1)手腕系が受ける刺激に対する曖昧な感性の評価を,ファジィ評定尺度図法によるアンケート結果に基づき整理することによって,感性値を表わすメンバーシップ関数として表現可能となることが明らかとなった.(2)4乗則暴露量と感性量の関係は,Fechnerの対数則を満たし,本研究で用いた試験条件における感性評価の特性を,カテゴリによって分解し表現できることが明らかとなった.2.サスペンション系防振ゴムの剛性変更によるロードノイズと乗り心地の改善人が作業を行う際の妨げとなる振動を低減するために自動車のサスペンション系の剛性変更による最適化を行い,乗り心地の改善に関して以下の結論を得た.(1)多入力1出力系解析手法を応用したロードノイズ寄与解析及びサスペンション系加振実験より,問題となる騒音はタイヤ,ホイールおよびアブソーバ連成共振により生じることを明らかにした.また感度解析より,前輪サスペンション系の前側防振ゴムが乗り心地に対して高い剛性感度を有することを特定した.(2)前側防振ゴムの剛性を約30%低下させることにより,乗り心地に影響する振動について4.5dBの改善を確認し,本手法が乗り心地の改善に向けた剛性組み合わせ最適化手法として有用であることを示した.3.誤使用による影響を考慮したチャイルドシートの安全性評価チャイルドシート(CRS)と幼児ダミーを組み合わせた数値モデルを用いて,CRSの構造の違いが安全性に与える変化をシミュレーションした.その結果に基づき,誤使用時の安全性を評価するため,重回帰分析を応用した新しい安全性評価指標として結合影響度を提案し以下の結論を得た.(1)自動車ベルトの誤使用に比較して,ハーネスの誤使用が幼児に与える影響がはるかに高い.(2)誤使用による影響が最も顕著に現れる傷害値は,頭部GSIならびに頚部引張り荷重である.本年度は,主に以下の2項目について実施した.

1.サスペンション系防振ゴムの剛性変更によるロードノイズと乗り心地の改善人が作業を行う際の妨げとなる振動を低減するために自動車のサスペンション系,の剛性変更による最適化を行い,乗り心地の改善に関して以下の結論を得た.(1)多入力1出力系解析手法を応用したロードノイズ寄与解析及びサスペンション系加振実験より,問題となる騒音はタイヤ,ホイールおよびアブソーバ連成共振により生じることを明らかにした.(2)周波数応答関数を用いた感度解析より,前輪サスペンション系に設定された2箇所の防振ゴムの内,前側防振ゴムが乗り心地に対して高い剛性感度を有することを特定した.(3)前側防振ゴムの剛性を約30%低下させることにより,乗り心地に影響する振動について4.5dBの改善を確認し,本手法が乗り心地の改善に向けた剛性組み合わせ最適化手法として有用であることを示した.2.誤使用による影響を考慮したチャイルドシートの安全性評価チャイルドシート(CRS)と幼児ダミーを組み合わせた数値モデルを用いて,CRSの構造の違いが安全性に与える変化をシミュレーションした.その結果に基づき,誤使用時の安全性を評価するため,重回帰分析を応用した新しい安全性評価指標として結合影響度を提案し以下の結論を得た.(1)自動車ベルトの誤使用に比較して,ハーネスの誤使用が幼児に与える影響がはるかに高い.(2)誤使用による影響が最も顕著に現れる傷害値は,頭部GSIならびに頚部引張り荷重である.(3)本研究で提案した結合影響度は,誤使用による影響の大きさを定量化する評価手法として有用である.
公共空間におけるスマートデバイスに対する物理攻撃への対策スイートの研究開発

本年度は、これまで得られたメカニズムを基に漏えい源から攻撃者が所有する受信アンテナまでの伝搬経路上の漏えい電磁波レベルを大幅に低減することで、漏えい電磁波を通じた情報取得の脅威に対抗する手法を開発した。伝搬経路には漏えい源からアンテナまで電磁信号を誘導するカップリングパス、機器を構成するプリント基板上の配線パターンや接続線路など機器の幾何的構造により構成されるアンテナ及び、電磁波が放射されてから受信されるまでの空間が含まれるため、これらに対し、漏えい源近傍にデカップリング回路を形成する手法や機器の筐体やケーブルから漏えいを抑制する電磁シールド手法などを適用し、これまで開発を行ったシミュレーション技術を用いて評価を行いながら、スマートデバイスに共通して適用可能な対策技術の開発を行った。さらに、これまで検討を行ってきた漏えい電磁波によるセキュリティ低下の脅威に関して、電磁波の伝搬を逆向きに考えることで、これまで得られた知見を妨害電磁波によるセキュリティ低下の脅威にも応用できる可能性についても基礎的な実験を通じて明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、スマートデバイスからの電磁波を通じた情報漏えいを評価する技術開発を行った。開発を行った評価手法では、ディスプレイ描画に関わるデータはその処理および伝送において周期性を有し、画面描画に関わるICもしくは伝送路から漏えいするという仮定を用いることで、画面の再構築を行うことなく情報を漏えいさせる周波数(漏えいチャネル)を高速にスキャンし、特定することを可能とした。また、上記の手法を種々のスマートデバイスに適用すると共に、漏えいチャネルの誤検知率を下げるための評価技術の高精度化についても検討を行った。さらに、情報漏えいの有無を高精度に短時間に判定可能な評価技術の開発も行った。スマートデバイスからの漏えい評価技術の開発においては、これまで開発した漏えい電磁波評価環境を拡張し、多様なデバイスからの漏えい評価を可能とするシステムを構築し、画面描画に応じて生ずる漏えい電磁波は振幅変調され周期を持つことを利用し、「複雑な画面再構築処理を必要としない信号復調」と「モデルを用いた周期の自動検出」を行うことで漏えいの有無を高速に判定できる評価技術を提案した。さらに、開発した技術はハードウェアトロージャンの検出にも応用できる可能性があり、評価技術の適用範囲を大幅に拡張している。また、本手法の有効性は当該分野において最も権威ある論文誌(IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility)に採録されると共に、周辺分野からもその成果に注目が集まり、2度の招待講演を受けると共に、同分野の専門雑誌においても招待記事が掲載されている。今年度は、機器から放射される情報漏えい周波数において、描画情報の色が変化する際、放射電磁波の振幅に差が生ずることに着目し、ディスプレイに表示する情報を選択することで、機器から放射された電磁波スペクトルの中で、情報を含む周波数か否かを簡単に判定出来る評価手法を提案した。本手法により、従来法に比べ、簡便な処理によって評価が実現可能となったことから、スマートデバイス内外の漏えい情報を含む電磁界伝搬を高速に計測することが可能となった。また、上記の計測により、情報の漏えいは画面描画に関わるデータをシリアルに処理するIC及びケーブルを漏えい源とし、それらの信号が伝送される際、屈曲部などを有する部分から寄生結合を通じて周囲の導体に信号が漏えいすることにより生ずることを明らかにした。また、上記のメカニズムにより、情報を含む電磁放射は機器を構成する基板のサイズや信号を伝送するケーブル長などの物理構造により引き起こされると予想されることから、設計データからこうした物理構造のみを抽出した簡易的なシミュレーションモデルを構築した。今年度はメカニズムの解明とシミュレーションモデルの構築を目標に掲げ研究を遂行し、予定通りの結果を得ている。また、メカニズムを解明するために必要となる電磁波伝搬計測・評価手法については従来の評価法に比べ1/10から1/100程度の時間で評価を可能にする評価法を新たに開発することに成功している。今年度のターゲットはタブレットやスマートフォンなどのタッチスクリーンデバイスであったが、開発した評価方法は情報機器全般に汎用的に適用できる可能性がある。平成29年度は評価技術に基づいたスマートデバイスからの漏えいメカニズム解明を行う。漏えい源となる集積回路(IC: Integrated Circuit)がデータに応じて処理を行う際、情報を含む信号はその時間変化に対応した周波数成分を持つ。そして、そのうちの高周波数成分が機器内部でアンテナとして振る舞う部位まで電磁結合を通じて伝搬し、アンテナの周波数特性に応じて空間へ放出すると考えられる。

上述したアンテナとして振る舞う部位としては、プリント基板上の配線パターンや、機器筐体を構成する導体、機器に接続された線路などが挙げられる。これらが非意図的なアンテナとして振る舞うことで、放射及び伝導といった電磁放射が発生する。スマートデバイスにおいてはどのような部位が放射に寄与するのかを上述した漏えい源、アンテナ、それらを繋ぐカップリングパスに分解し、前年度に開発を行った評価システム及びこれまでに開発した高精細電磁波可視化技術を用いて漏えい電磁波を時系列で可視化することにより、漏えいメカニズムを解明する。今後は、これまでに開発を行った評価システム及びシミュレーションモデルを用いてスマートデバイス内外の電磁界伝搬を高時間・高空間分解能で観測し、電磁波可視化技術を用いて時系列で可視化することにより、漏えいの詳細なメカニズムを解明すると共に評価法を確立する。さらに、得られたメカニズムを基に、配線パターンなどの幾何的な形状及び、環境電磁工学分野で開発されたノイズ抑制素子、これまでに開発した電磁界センサなどを効果的に組み合わせ、それを逐次シミュレーション上で評価しながら、幅広い機器に適用可能な対策技術を開発する。さらに、情報の漏えいを意図的に誘発するハードウェアトロージャンによる脅威についても検討を進める予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
前立腺がんモデルを用いた前立腺発がん機構の研究

1.DMAB投与後testosterone propionate(TP,40mg)をシリコンチューブに封入し,皮下に埋植する方法で10,20,30,40週間の4つの異なった期間投与したところ,前立腺背側葉の異型過形成と湿潤がん、前葉の異型過形成および精嚢の湿潤がんの発生率がTPの投与期間に依存して増加した。しかし腹葉のがんはTPに反応せずむしろその発生率は減少傾向を示した。2.20週間のTP投与終了と同時に両側精巣摘出手術を行ったところ14例のラットのうち前立腺背側葉と精嚢から各々1例の湿潤がんの発生を認めた。これらの腫瘍は去勢後20週間経っているにもかかわらず発育しておりアンドロゲン非依存性と考えられた。3.DMABとTPで誘発した前立腺がんのアンドロゲン受容体(AR)の状態を検討する目的でラットARに対する多クローン抗体を用いて免疫組織学的に検討した結果,腹葉がんでは90%が陽性であるのに対し,背側葉と精嚢のがんでは80%が陰性であった。(正常上皮細胞はすべて陽性)。この事から,ラット前立腺の湿潤がんの大多数はアンドロゲン非依存性であることが示唆された。4.前立腺がんについてがん関連遺伝子の変異について検討したところ,腹葉の非湿潤がん6例中1例と背側葉の湿潤がん10例中3例にK-rasのコドン12あるいは13の点突然変異を認めた。しかしp53には変異はみられなかった。この事実から湿潤性発育の獲得にはrasやp53は関与しないことが判明した。5.背側葉の湿潤がんをヌードマウス皮下に移植したところ,約9日の倍加時間で発育する4種の移植系を確率し得た。現在in vitroで細胞株の樹立を目指している。
三次元的にオーダーされたナノ複合材料の設計と機能

本研究は、"表面イメージング法"と"表面ゾルーゲル法"を組み合わせることによる三次元的にオーダーされたナノ複合材料の設計を目的としている。今年度は、昨年度得られた"光照射によって位置選択性を発現するナノシートの作製"、並びに"作製したナノシート表面への有機低分子化合物の付加"の知見を基に、その積層化についての研究を行った。積層化について、まずはスピンコート法により積層化を行った。"光反応性無機層の作製"と"光照射とそれに続く色素分子の表面への固定"を数サイクル繰り返し、UVや蛍光スペクトル、さらには蛍光顕微鏡により評価を行ったところ、各層の色素の吸収ならびに発光が独立して観察された。スピンコート法により得られる層の厚さは20nm程度と厚いため、色素がきちんと固定化されている限り、各層の色素間の電子的あるいはエネルギー的相互作用が起こり得ない。このことから、各層内の位置選択性は失われることなく、独立した機能層を積み上げることに成功したと結論づけられる。続いて、同じことを表面ゾルーゲル法により行った。まず始めにローダミン色素を包括した層を作製し、その上にフルオレスカミン色素を包括した層をさらに積層する。このとき、中間層として光化学的に不活性なジルコニア層を間に挟む。ローダミンとフルオレスカミン間のエネルギー移動は、それぞれの層間の距離に依存するため、中間層であるジルコニア層の厚さを変えることによりその挙動を調べた。この結果、ジルコニア層の厚さが25Å程度で急激にエネルギー移動が観察されなくなった。この系における消光半径は均一系で約30Åであるので、この結果は均一系のそれとほぼ一致し、また縦方向の位置が合わない系でもエネルギー移動が起こらなかった。このことから、表面ゾル-ゲル法と表面イメージング法を併用することにより、位置選択性を有した機能層を、ナノメートルオーダーで精密に積層することが確認できた。本研究は、"表面イメージング法"と"表面ゾル-ゲル法"を組み合わせることによる三次元的にオーダーされたナノ複合材料の設計を目的としている。初年度である本年度は、研究の根幹である、"光照射によって位置選択性を発現するナノシートの作製"、並びに"作製したナノシート表面への有機低分子化合物の付加"について研究を行った。まず光反応性を有するシランカップリング剤として、3-(o-ニトロベンジルカルボニルアミノ)プロピルトリエトキシシラン(ONB-APS)の合成を行った(収率30%)。得られたONB-APSとジルコニアアルコキサイドを1:10の割合でエタノール中に混合させ、これの表面ゾル-ゲル反応を石英基板やシリコンウェハーなどの基板上に行うことにより、光反応性を有する金属酸化物のナノシートを得た。得られた薄膜の厚さは、10サイクルのゾル-ゲル反応で4nm程度であった。この薄膜に365-nm光照射を行うことにより、ONB-APSのo-ニトロベンジル保護部位が外れ、1級アミノ基が得られる。この光反応について、赤外級光度スペクトル測定ならびに可視紫外吸光スペクトル測定により確認した。また接触角測定においては、光反応に伴う薄膜の接触角の減少が確認された。光反応によって得られた1級アミノ基は反応性に富み、様々な化合物と反応をし、共有結合を形成する。これにより有機低分子化合物を光照射部にのみ固定化することが可能となる。例えば、フォトマスクを用いて選択的に光照射を行った薄膜について、フルオレスカミン溶液に浸積したところ、光照射部のみのフルオレスカミンの固定化(=光照射部のみからの発光)が、蛍光スペクトル測定ならびに蛍光顕微鏡測定により確認された。このように光反応性のシランカップリング剤を用いることにより、セグメント化したナノシートを得ることができた。今後は、このナノシートの積層化を行う。

この系における消光半径は均一系で約30Åであるので、この結果は均一系のそれとほぼ一致し、また縦方向の位置が合わない系でもエネルギー移動が起こらなかった。このことから、表面ゾル-ゲル法と表面イメージング法を併用することにより、位置選択性を有した機能層を、ナノメートルオーダーで精密に積層することが確認できた。
高齢者における転倒後症候群とヨーガの効果に関する研究

ヨーガは身体機能向上や疼痛緩和、リラクゼーションをもたらす運動方法として注目を集めているが、一般的な認知度と比較して科学的な効果は未だ明らかにされていない。本研究では高齢者の転倒後症候群の改善と心身の機能向上のため,ヨーガ・プログラムの効果を検討することを目的とした。高齢者におけるヨーガを安全に実施するため、健康な成人女性45名を対象に研究者らが開発した簡易なヨーガ・プログラムの効果を検討した。対象者は無作為にヨーガ群と対照群の2群に割り当てられ、ヨーガ群は1日1回、6分間のヨーガ・プログラムを2週間実施した。ヨーガ・プログラムはリーフレットとDVDで構成されており、対象者は自宅で自由な時間にヨーガを実施した。対照群は通常の生活を送ることとした。有効回答とした32名(ヨーガ群24名、対照群8名)を比較検討した結果、介入前の2群間には各指標における有意な差はみられなかったが、介入後、精神疲労でヨーガ群が有意に低下した(P=0.015)。また、睡眠障害(p=0.091)、社会活動障害(p=0.091)において、ヨーガ群は対照群よりも良好な状態となる傾向にあった。簡易なヨーガ・プログラムは精神的疲労感の改善に効果的であり、睡眠や社会活動にもよい影響を及ぼすことから、高齢者における鬱状態や閉じこもり等の防止に有効である可能性が示唆された。このようにプログラムの有効性は確認されたが、高齢者には身体負荷の大きいプログラムであることも明らかとなった。そこで,本研究で用いた既存のプログラムの構成を高齢者向けの内容に再検討し、座位を中心としたポーズ等のアレンジを加え、修正版のヨーガ・プログラムを再開発した。東日本大震災の影響で延期となったが、平成23年4月以降に関東地方のAケアハウスに入所する高齢者を対象とし、引き続きヨーガ・プログラムの介入研究を実施する予定である。
血流判別機能を有する血管内超音波イメージング法に関する研究

本研究では,IVUSへの相関法の応用として,血管内の血流計測および血管内腔の明瞭な描出を目的に検討を行なった.具体的内容は以下の通り.1.相関法に関する理論解析◯相関法による血管血流計測法の理論解析を行い,振動子寸法や集束の有無等,種々の計測条件下での血流速と相関値の関係を定式化した.2.計測システムの開発◯血管内超音波トランスデューサ血管内に導入可能な微小振動子(1.2mmchi0.8mm)を作成した.よりS/Nの高いRF信号の取得を目的として,空間分解能の向上およびスペックルノイズの軽減について検討した.◯データ収集・相関処理システム連続した16枚の断層像のRFエコーデータ(4MByte)をサンプリング周波数50MHzで収集,相関処理し,結果を表示する計測システムを開発した.◯血流ファントム血管内での血流を模擬するファントムを作成し,in vitroでの評価実験に用いた.3.実用性の確認◯血流速計測(1次元分布)上記計測システムを用い,従来のドプラ法では原理的に測定不可能であったIVUSでの流速計測が,本手法では可能であることを確認した.◯血管内腔描出(2次元像)IVUSで一般的なラジアルスキャン画像に対して相関法を適用する手法を考案し,血流と粥腫・血管壁の動きの違いを画像化することにより,血管内腔が明瞭に描出できることを実験的に確認した.相関法は,超音波に直交する方向の動きも検出でくる点がドプラ法より優れるが,計算処理が複雑で実時間計測が困難であるため,臨床応用は将来の課題とされていた.しかし,今回の我々の検討結果によれば,安価なパソコンでも,血管内腔像1枚を数分で処理可能であり,臨床で使用可能な専用機も十分実現可能と考えられた.相関法によるIVUSへの機能付加は,IVUSの臨床での重要性をさらに高めるものと考えられる.本研究では,IVUSへの相関法の応用として,血管内の血流計測および血管内腔の明瞭な描出を目的に検討を行なった.具体的内容は以下の通り.1.相関法に関する理論解析◯相関法による血管血流計測法の理論解析を行い,振動子寸法や集束の有無等,種々の計測条件下での血流速と相関値の関係を定式化した.2.計測システムの開発◯血管内超音波トランスデューサ血管内に導入可能な微小振動子(1.2mmchi0.8mm)を作成した.よりS/Nの高いRF信号の取得を目的として,空間分解能の向上およびスペックルノイズの軽減について検討した.◯データ収集・相関処理システム連続した16枚の断層像のRFエコーデータ(4MByte)をサンプリング周波数50MHzで収集,相関処理し,結果を表示する計測システムを開発した.◯血流ファントム血管内での血流を模擬するファントムを作成し,in vitroでの評価実験に用いた.3.実用性の確認◯血流速計測(1次元分布)上記計測システムを用い,従来のドプラ法では原理的に測定不可能であったIVUSでの流速計測が,本手法では可能であることを確認した.◯血管内腔描出(2次元像)IVUSで一般的なラジアルスキャン画像に対して相関法を適用する手法を考案し,血流と粥腫・血管壁の動きの違いを画像化することにより,血管内腔が明瞭に描出できることを実験的に確認した.相関法は,超音波に直交する方向の動きも検出でくる点がドプラ法より優れるが,計算処理が複雑で実時間計測が困難であるため,臨床応用は将来の課題とされていた.しかし,今回の我々の検討結果によれば,安価なパソコンでも,血管内腔像1枚を数分で処理可能であり,臨床で使用可能な専用機も十分実現可能と考えられた.相関法によるIVUSへの機能付加は,IVUSの臨床での重要性をさらに高めるものと考えられる.1.理論解析相関法に基づく血管内血流計測法に関する理論解析を行い,その結果,リニアスキャン(振動子を回転させずに血管軸方向に移動することにより血管の断層像を作成する方法)では単一の振動子で超音波ビームに直交する血流が計測可能であることを明らかにした.2.実験装置(1)血管内に導入可能な微小振動子(1.2mmx0.8mm)を作成した.この振動子は,未だ充分な性能を有していないため今後も改良を継続する.超音波処理回路は,以前試作したものを改造した.(2)超音波処理回路の出力(RF信号およびAモード信号)をサンプリング周波数50MHzでA/D変換し,コンピュータに取り込むデータ収集システムを作成した.また,前記理論解析に基づき相関計算を行うプログラムを作成した.(3)血管の簡易ファントムを作成した.模擬血管にはビニルチューブを,模擬血液には水・グリセリン混合液に微小散乱体を混合したものを用いた.模擬粥腫は模擬血液を寒天でかためて作成した.3.実験(1)我々が以前試作した血管内超音波振動子および前述の超音波処理回路,データ収集・処理・表示システム,簡易血管ファントムを用いて,各装置・プログラムの動作を確認した.(2)振動子を固定した状態で血管ファントムの測定を行い,通常のBモード像では見分けのつかない血流と粥腫がh本手法では見分けられることを確認した.しかし,その差は明確ではなく超音波処理回路や相関計算法に改善が必要考えられた.

今後,微小振動子の開発を継続するとともに,血管ファントムを用いた実験通じて,相関法による超音波信号の処理法について検討し,本手法の有効性に関する検討を行う.本研究では,IVUSへの相関法の応用として,血管内の血流計測および血管内腔の明瞭な抽出を目的に検討を行った.具体的内容は以下の通り.1.相関法に関する理論解析○相関法による血管内血流計測法の理論解析を行い,振動子寸法や集束の有無等,種々の計測条件下での血流速と相関値の関係を定式化した.2.計測システムの開発○血管内超音波トランスデューサ血管内に導入可能な微小振動子(1.2mm×0.8mm)を作成した.よりS/Nの高いRF信号の取得を目的として,空間分解能の向上およびスペックルノイズの軽減について検討した.○データ収集・相関処理システム連続した16枚の断層像のRFエコーデータ(4MByte)をサンプリング周波数50MHzで収集,相関処理し,結果を表示する計測システムを開発した.○血流ファントム血管内での血流を模擬するファントムを作成し,in vitroでの評価実験に用いた.3.実用性の確認○血管内腔描出(1次元分布)上記計測システムを用い,従来のドプラ法では原理的に測定不可能であったIVUSでの流速計測が,本手法では可能であることを確認した.○血流速計測(2次元像)IVUSで一般的なラジアルスキャン画像に対して相関法を適用する手法を考案し,血流と粥腫・血管壁の動きの違いを画像化することにより,血管内腔が明瞭に抽出できることを実験的に確認した.相関法は,超音波に直交する方向の動きも検出できる点がドプラ法より優れるが,計算処理が複雑で実時間計測が困難であるため,臨床応用は将来の課題とされていた.しかし,今回の我々の検討結果によれば,安価なパソコンでも,血管内腔像1枚を数分で処理可能であり,臨床で使用可能な専用機も十分実現可能と考えられた.相関法によるIVUSへの機能付加は、IVUSの臨床での重要性をさらに高めるものと考えられる.
自然・制御震源統合探査による伊豆弧北西縁衝突－沈み込み漸移帯南端の地殻構造解明

東海地震震源域北端の富士川河口断層帯から糸魚川静岡線までの地下構造探査を行った結果、以下のことが明らかとなった。第1に富士川河口断層帯は西傾斜逆断層であり、その下部はフィリピン海プレート上面に近接している。第2に同断層帯東縁の大宮断層は高角正断層ではなく浅部で低角化する衝上断層群の一つである。第3に従来の垂直変位速度に基づく同断層帯活動性評価は過小評価の恐れがある。第4に同断層帯は相当量の横ずれ運動を含んでいるので、活動性の正確な評価のためには3次元的な調査が不可欠である。第5に糸魚川静岡線とその関連断層群の活動は鮮新世末には著しく減少し、主たる断層運動の場は東の富士川河口断層帯に移動した。初年度(平成23年度)は、富士川河口断層帯ー糸魚川静岡構造線横断探査の実施が中心的課題であったので、まず新富士溶岩流分布域から富士川河口断層帯南部フォッサマグナの南方延長域を経て糸魚川静岡構造線を横切り、竜爪山地を越え四万十帯に至る広い地域の地質調査を行った。この地質調査を進めながら、直線性や静粛性などを考慮して設定可能な探査測線候補を模索した結果、一番難しい市街地に関しては富士市の富士総合運動公園を東端として工事中の新東名高速道路の側道を活用しつつ西に向かう測線を設定することが好都合であることが判明した。こうして、富士宮市の星山丘陵通過し、南部町南部の山地にはいり、竜爪山地を越えて静岡市葵区梅ケ島西方に至る東西方向の測線が決定された。測線長は、推定されるフィリピン海プレート上面までの深度の約3倍にあたる35kmに達しており、かつ主要な地質構造方向とほぼ直交することから最適である。さらに多面的な地震探査を実施するために静岡大学防災総合センターとの共同研究体制を構築し、以下の探査仕様を設定した。1.受振器間隔50m(富士川河口断層帯の高分解能区間7km:12.5m間隔)2.発震:最大加振力200kN以上の大型バイブレータ3台+中型2台を使用(1)標準発震:150200m間隔(高分解能区間:12.5m間隔)(2)多重(100回)発震:45km間隔(バイブレータ進入不可の山間部、100kgダイナマイト使用)平成23年度中の69月には3度にわたる台風襲来と集中豪雨により測線域の林道が随所で崩壊・崩落したため科研費次年度繰越の上、探査は新東名開通寸前の平成24年4月初めに実施され、ノイズの少ないデータ取得が成功裏になされた。膨大なデータ群に対して標準的な処理を行った結果、多数の反射面の存在が確認されたが、それらが随所で交差するなどして、地下構造を解明するには至っていない。1.前年度までに取得された地震探査データを最新手法(MDRS、sleltonization)で再処理し、富士川河口断層帯から糸魚川静岡構造線を横断する浅部から深部まで地下構造断面の精度と解像度の向上を試みた。その結果は、1)沈み込むフィリピン海プレートの上面は測線東端より5km、深度5kmから西方に向かって確認できるが、それ以浅は未解明である。2)上面付近から分岐する2つの西傾斜逆断層群が確認され、地表延長付近には活断層としての富士川河口断層群が存在する。3)富士川河口断層帯は地表近傍では低角な衝上断層群による小規模なパイルナップ構造を呈する。同断層帯東縁をなす大宮断層は高角正断層と考えられてきたが、伏在する低角衝上断層である。4)フィリピン海プレート上面付近から分岐する2つの逆断層がどのような分岐形態をもって富士川河口断層帯の低角衝上断層群に接続するかということの詳細は未解明である。5)フィリッピン海プレートと糸魚川静岡構造線深部延長との関係は未解明である。2.1の3)を補強するために星山丘陵周辺で地表地質調査を行ったところ、鷺ノ田礫岩層中に尖頂背斜が確認された。これは低角衝上断層群の存在を支持する。3.1に示された未解明点に挑戦するために、1)に対しては既存重力データの解析、5)に対しては静岡大学防災総合センターと連携して測線西端部付近から爆破地震動グループの春野ー昨手測線東端までレシーバ関数解析のための自然地震観測、を行った。現段階では解明には至っていない。4)に関していえば、これまで垂直変位量をもとに行われてきた富士川河口断層帯の活動性評価の再検討が必要となる。

同断層帯が低角衝上断層群であるため、そのネット変位量は垂直変位成分よりはるかに大きくなるからである。同断層帯が東海地震震源域の北端部に位置することを考慮するならば、4)の解明は喫緊の課題といわねばならない。本研究の第2年度にあたる平成24年度は、第1年度予算で行われた富士川河口断層帯ー糸魚川静岡構造線横断地震探査とその標準的データ処理結果を受け、次の3課題に取り組んだ。第1に、標準的データ処理をベースに、より高度な最新の処理法であるMDRS法を適用し、さらにスケルトン化による卓越イベント抽出を実行することによって、深部までの地下構造高精度プロファイルを得る。第2に、地表地質調査を続行し、基礎データを取得する。第3に、上記2つを基に地下構造の暫定的な解析を試みる。その結果は次のようにまとめられる。(1)富士川河口断層帯の基本構造は西約40°の逆断層であり、その活動度は東に向かって新しくなる。富士川河口断層帯の西に位置する野下断層も同断層帯と同じ構造を有するが、現在は活動していない。(2)富士川河口断層帯の東縁に位置する大宮断層は地表には到達しない伏在断層であり、従来、断層崖と呼ばれていた地形は撓曲によって形成されたと考えられる。同断層帯の東方にはさらにもう一つ伏在逆断層が存在する可能性がある。(3)糸魚川静岡構造線を挟んで田代峠・音下断層から十枚山構造線までの間ではP波速度は5km/sを越える層が浅部までせり上がっている。(4)震源分布から推定されるフィリピン海プレート上面の上盤側では卓越イベント分布が密であるのに対して、フィリピン海プレート内では疎となっており、粗密境界がプレート上面に対応しているように見受けられる。従って、この境界を活用して、フィリピン海プレート上面位置を深度5kmまで追跡できる。(5)富士川河口断層帯は深度約4kmまでは確実に存在する。その位置とフィリピン海プレート上面とは深さ方向に測って約23kmまで接近しており、密接な関係が示唆される。第1年度における最大の課題であった富士川河口断層帯ー糸魚川静岡構造線横断探査を、3度にわたる集中豪雨被害を乗り越えて成功裏に実施した。特に重要なことは、中日本高速道路株式会社、地元自治体のご協力を得て、開通直前の新東名高速道路側道を測線として利用できたことである。このことによって我々の頭を悩ましていた市街地における測線の屈曲や高レベルのノイズ地域通過を回避し、良質なデータを大量に取得できた。当初計画以上に本研究は順調に滑り出したといえる。25年度が最終年度であるため、記入しない。第1年度(平成23年度)においては新東名高速開通前の低ノイズ状態下で富士川河口断層帯ー糸魚川静岡構造線横断探査を成功裏に実施し、第2年度である本年度(平成24年度)においてはより高度な最新の処理法によってフィリピン海プレート上面を含む深部から地表近傍までのプロファイルを得ることができた。これは本研究の大きな柱の一つが達成されたことを意味する。このプロファイルを基に地下構造の暫定的な解析までは本年度中に到達したが、地表地質を合理的に説明できるより確度の高い解釈というもう一つの柱の達成には至っていない。後者の柱は当初から最終年度(平成25年度)の課題として設定されているので、研究は順調に進捗していると判断される。研究成果の概要においても述べたように、取得されたデータに標準的な反射法処理を行って得られたプロファイル上には多数の反射面の存在が確認されたが、それらが随所で交差するなどしている。
唾液腺幹細胞の同定と特性解析

幹細胞アッセイ法の一つであるin vitroコロニーアッセイ法を用いて、顎下腺に幹/前駆細胞が存在するか否かを検証した。ラット新生仔顎下腺細胞の低密度培養(200cells/cm^2)により、単一細胞由来のコロニーを形成させることが可能な培養系を確立した。コロニーを構成する細胞のDoubling timeは平均24.7時間(S.D±7.02時間)と増殖能が旺盛であった。Epidermal growthfactor(EGF)、hepatocyte growthfactor(HGF)を添加して培養する事で、培養7日目においてコロニー構成細胞数が100個以上の大きなクローン性コロニーの形成数が13.2個(S.D±4.18個)と、何も添加せずに培養した場合の4.5個(S.D±1.73個)より2.93倍に増加した。RT-PCRにより様々な唾液腺細胞の分化マーカーの発現を検証した結果では、唾液腺を構成する三つの細胞系列の分化マーカーを発現しているクローン性コロニーが88.9%(8/9)と高頻度に存在し、免疫染色による検証では、腺房細胞マーカーであるAquaporin5(AQP5)、導管細胞マーカーであるNa+K+ATPase(Na-K)、cytokeratin19(CK19)、S100、筋上皮細胞マーカーであるα-smooth muscle actin(α-SMA)の分化マーカーの発現がコロニー中の細胞に見られた。また、成体ラット顎下腺中にも増殖能と多分化能を兼ね備えた細胞が、新生仔顎下腺よりも低い頻度ながらも存在していることが明らかになった。本研究により、高い増殖能と多分化能を兼ね備えた唾液腺幹/前駆細胞が新生児ならびに成体ラットの顎下腺中に存在することが明らかになった。
毛糸を用いた室内・作業環境中PCBの迅速採取分析法の開発とリスク評価に関する研究

毛糸を用いるパッシブサンプリングによる作業環境大気と捕集材間のPCBの吸着及び脱着を考慮し、その過程を3つの段階に分類した。パッシブサンプリングの捕集材への吸着量が時間経過に比例して増加する段階(段階1)、吸着だけでなく脱着も考慮される段階(段階2)、そして吸着と脱着が平衡に達した段階(段階3)である。本研究では極めて短時間での採取完了を目指すことから、段階1でのPCB採取率をアクティブサンプリングとのクロスチェックで算出した。PCB使用機器解体エリアなど3ヶ所で捕集材を1030分設置して、試料を採取した。採取した毛糸をアセトンによる超音波抽出を行い、多層カラムクロマトグラムによる1回のみで行い、短期間(1日以内)に機器分析に供せられるよう工夫した。実地試験におけるPCBsの毛糸への吸着速度から算出される吸着係数Ku'は、概ね0.003(m3/min)であったが、極めて高濃度における条件下では大きく管理する問題点が認められた。リスク評価に関しては、PCBだけでなく精油成分について性ホルモン受容体を介した作用を明らかにした。試験物質として精油成分59物質を用いた。エストロゲン受容体(ER)α、ERβ及び、アンドロゲン受容体(AR)を介した試験物質の作用を、ホルモン受容体及びレポータープラスミドを一過性に導入したCHO-K1細胞を用いたレポーター遺伝子アッセイ法により測定した。ERαアゴニスト活性が4物質に、ERβアゴニスト活性が11物質に認められた。ERαアンタゴニスト活性が2物質に、ERβアンタゴニスト活性が8物質に認められた。ARアンタゴニスト活性が10物質に認められた。分子結合シミュレーションにより、ファルネソールは女性ホルモン受容体との結合、ヌートカトン、ベルガプテン、(+)/(-)-アロマデンドレンは男性ホルモン受容体との結合を支持する結果が得られた。当該年度に予定していた、1「毛糸を用いたPCBパッシブサンプリング法における各異性体別の吸着・脱離速度の検討」については、PCB使用機器の解体現場などの作業環境測定を毎月実施、分析できており、ほぼ計画通りに進めることができた。2「毛糸を用いたパッシブサンプリング法による迅速な室内・作業環境PCBの測定・分析方法の確立」についても、サンプリングを終了した毛糸試料からのPCBの抽出、前処理、機器分析を1日で完了させる分析法を確立したことから、当初の目的を達成したものと考える。3「パッシブサンプリング法によるリスク評価」については、当該年度に採取した作業環境試料の前処理を概ね終えており、今後順次DR-EcoScreen細胞等を用いたレポーター遺伝子アッセイ法に適用していく準備も整っている。この他に、他のパッシブサンプリング法との比較や温度、濃度、風速との関係についての検討も進行中であり、順調に研究が進んでいると考える。引き続き、JESCO室蘭において、作業環境試料の採取及び分析を継続し、アクティブサンプリング法との比較を行う。また、作業環境だけでなく、比較的低濃度の室内環境における本手法の妥当性についても検討する。異性体毎のsampling rateについてのデータ整理(温度、濃度、風速との関係)や大気吸着モデルの検証と吸着剤の性能評価を行う。これまで毛糸を用いて採取した化学物質を対象として、受容体アッセイを行うための前処理法を検討し、実サンプルについて性ホルモン受容体活性を検討する。当該年度に検討した精油成分のように、PCBの他に空気試料に含まれる可能性のある化学物質についても複数のホルモン受容体のアッセイを行っていく予定である。

当該年度に予定していた、1「毛糸を用いたPCBパッシブサンプリング法における各異性体別の吸着・脱離速度の検討」については、PCB使用機器の解体現場などの作業環境測定を毎月実施、分析できており、ほぼ計画通りに進めることができた。2「毛糸を用いたパッシブサンプリング法による迅速な室内・作業環境PCBの測定・分析方法の確立」についても、サンプリングを終了した毛糸試料からのPCBの抽出、前処理、機器分析を1日で完了させる分析法を確立したことから、当初の目的を達成したものと考える。3「パッシブサンプリング法によるリスク評価」については、当該年度に採取した作業環境試料の前処理を概ね終えており、今後順次DR-EcoScreen細胞等を用いたレポーター遺伝子アッセイ法に適用していく準備も整っている。この他に、他のパッシブサンプリング法との比較や温度、濃度、風速との関係についての検討も進行中であり、順調に研究が進んでいると考える。引き続き、JESCO室蘭において、作業環境試料の採取及び分析を継続し、アクティブサンプリング法との比較を行う。また、作業環境だけでなく、比較的低濃度の室内環境における本手法の妥当性についても検討する。異性体毎のsampling rateについてのデータ整理(温度、濃度、風速との関係)や大気吸着モデルの検証と吸着剤の性能評価を行う。これまで毛糸を用いて採取した化学物質を対象として、受容体アッセイを行うための前処理法を検討し、実サンプルについて性ホルモン受容体活性を検討する。当該年度に検討した精油成分のように、PCBの他に空気試料に含まれる可能性のある化学物質についても複数のホルモン受容体のアッセイを行っていく予定である。物品費については、昨年度購入予定だった採取機材やキャピラリーカラム等のGC/MS関連の消耗品類について、当初見積もりよりも安価に購入できたこと、加えて別予算での導入が可能であったこと。旅費については、当初予定していた大阪での打ち合わせが都合によりできなかったこと、また学会参加についても、当初予定していた経費よりも安価に出張・出席できたこと。その他経費については、学会参加費が当初見積もりより安価であったことに加え、本研究課題の研究者による筆頭での論文投稿ができなかったことに伴い、英文校閲が行わなかったこと。これらの事由により当初予定額を下回る使用額となったものである。なお、この繰越金については次年度において物品費と旅費に振り分け、消耗品の追加購入を行う他、当初年度に予定していた大阪での研究打ち合わせを実施し、また、海外で実施される国際学会等への渡航費として使用する予定である。
次世代パワー半導体時代に相応しい交流／直流電力変換器のための制御・変調方法の探索

一般に,交流/直流電力変換器は,新幹線,ハイブリッド自動車,太陽光発電用パワーコンディショナなどの多くのアプリケーションで使用されている.そこで本研究では,交流/直流電力変換器に最適なパルス幅変調(Pulse Width Modulation; PWM)法を明らかにする.具体的には,高調波フィルタを接続しないモータドライブシステムには指令値シフト二相PWM法が,太陽光発電用パワーコンディショナや高調波フィルタを接続するモータドライブシステムにはパルス重畳二相PWM法が適していることを明らかにした.平成26年度は以下に示す内容について実施した.(A)本テーマで検証する電圧形インバータの実験システム容量を検討し,実験室の電源容量,負荷容量,コストなどを加味して2kVA程度に決定した.そして,この変換容量を基準として,1三相電圧形変換器を構成する各種部品(スイッチングデバイス,インダクタ,キャパシタ,他),2直流安定化電源,3負荷システムの仕様について検討した.先ず1については,SiのIGBT(IPM)の導入を済ませ,パッシブデバイス(インダクタ,キャパシタ)についてはスイッチング周波数を6kHzとした上で計算機シミュレーションを用いて選定し一部の購入を済ませた.次に2については,市販の直流安定化電源は予算的に購入できないため単相ダイオード整流器(パッシブ素子のみで構成する力率改善タイプの倍電圧整流器)で構成することとし,基本的な仕様設計を計算機シミュレーションで行った.また3については,力率を自由に安価に可変できる負荷システムが必要であり三相電圧調整器を用いたシステムを検討した.(B)次世代パワー半導体時代に相応しい交流/直流電力変換器のための制御・変調方法を明らかにするため,各種のパルス幅変調法(以下PWM法と略す)を適用した三相電圧形変換器の交流側電圧波形についてウェーブレット変換により検討し,従来の二相PWM法の交流側線間電圧に含まれるキャリア周波数以下の高調波の分散が相電圧指令値のステップ状変化に起因することを明らかにした.(C)電圧形変換器に必要となるデッドタイムによる誤差を原理的にゼロにできるデッドタイム誤差レスPWM法を提案し,シミュレーションからその有効性を検証した.今後普及が見込まれるSiCやGaNなどを用いた電力変換器に適したPWM法である.更に,マルチレベル変換器へ前記デッドタイム誤差レスPWM法を応用しシミュレーションからその有効性を検証した.平成27年度に得られた成果は以下の通りである.【各種PWM法を適用した場合のパッシブデバイスへの影響検証】各種PWM法を適用した三相電圧形インバータの交流側電圧・電流波形に含まれる高調波成分を定量的に評価した.具体的には,キャリア周波数を等しくした場合,スイッチング損失を等しくした場合,高調波フィルタの有無などによる交流側電流の品質を評価し,それぞれにおける優位なPWM法を明らかにした.本シミュレーション結果と平成28年度に実施する実験から得られる結果をあわせてパッシブデバイスへの影響検証を行う予定である.【マルチレベル電力変換器に適用する新しい二相PWM法の提案とシミュレーション】従来の二相PWM法ではスイッチング周波数成分の高調波が分散する問題点があったが,前記問題点が生じない(高調波が分散しない)マルチレベル電力変換器に適用する二相PWM法を提案した.そして,同二相PWM法を3レベル電圧形変換器に適用したシミュレーションからその効果を検証し高調波が分散しないことを明らかにした.なお,本検討を通して,提案している二相PWM法の学術的な位置づけを定義することにも成功した.具体的には,従来の二相PWM法が『三相の相電圧指令値を全体的にシフトする方法』なのに対して,提案二相PWM法は『三相の出力相電圧に共通のパルス電圧を重畳する方法』と考えることができる.【コモンモード電圧の検討】二相PWM法を適用する上で大きな問題となるコモンモード電圧に対する検討を行った.コモンモード電圧に関して,従来の二相PWM法と提案二相PWM法においてスペクトラム分布が違うことを明らかにした.詳細については更なる検討が必要である.【その他】上記の検討の他,デッドタイム誤差レスPWM法の高周波化に関する検討,各種PWM法におけるデッドタイム誤差の検討,三相電流形変換器のPWM法の検討なども行った.平成27年度は,次世代半導体デバイスで構成した電圧形インバータを試作し,実験から各種PWM法を適用した場合のスイッチング損失を計測する予定であった.しかし,本研究を遂行する上で最も重要となる二相PWM法のマイコンへの実装が完了しておらず実験は実施できていない.平成28年度に得られた成果は以下の通りである.【スイッチング損失】各種PWM法を三相電圧形インバータに適用した場合のスイッチング損失を評価し,提案する二相PWM法が従来の三相PWM法に比較してスイッチング損失を半減できること,従来の二相PWM法と同等のスイッチング損失となることを明らかにした.【交流側電圧の高調波】各種PWM法を三相電圧形インバータに適用した場合の交流側電圧の高調波を評価し,従来の二相PWM法では高調波が広い周波数帯に分散する傾向があるものの,提案する二相PWM法ではキャリア周波数とその整数倍の周波数に集中することを一連の実験結果から明らかにした.【パッシブデバイスへの影響検証】

各種PWM法を三相電圧形インバータに適用した場合のパッシブデバイス(インダクタ)から生ずる損失について定量的に評価し,提案する二相PWM法が従来の三相PWM法に比較してインダクタ損失が増加すること,従来の二相PWM法と同レベルのインダクタ損失となることを明らかにした.ただし,前記スイッチング損失の低減分が相殺されるほどではなく,スイッチングデバイスによる損失とパッシブデバイスによる損失を合計しても,提案する二相PWM法が従来の三相PWM法に対して有利であることを明らかにした.【その他】各種PWM法を適用した三相電圧形インバータの磁気騒音を評価した.キャリア周波数を18kHzとした場合,従来の二相PWM法では磁気騒音が聴き取れるものの,提案する二相PWM法では磁気騒音を聴き取ることができず,従来の二相PWM法の問題点の一つである磁気騒音が大きくなる難点を解決できることを明らかにした.また,上記の他,提案する二相PWM法の三相マルチレベル変換器への応用と,ウェーブレット変換による交流側電圧に含まれる高調波の検証,デッドタイム誤差レスPWM法の実機による検証などを実施した.一般に,交流/直流電力変換器は,新幹線,ハイブリッド自動車,太陽光発電用パワーコンディショナなどの多くのアプリケーションで使用されている.そこで本研究では,交流/直流電力変換器に最適なパルス幅変調(Pulse Width Modulation; PWM)法を明らかにする.具体的には,高調波フィルタを接続しないモータドライブシステムには指令値シフト二相PWM法が,太陽光発電用パワーコンディショナや高調波フィルタを接続するモータドライブシステムにはパルス重畳二相PWM法が適していることを明らかにした.平成26年度は,Siによるパワー半導体デバイスで構成した電圧形インバータを試作し,実験から各種パルス幅変調方法を適用した場合のスイッチング損失を計測する予定であったが,研究実績の(A)にも記載したとおり,電圧形インバータと実験システムの仕様決定にとどまり遅延を生じている.理由としては,1平成28年度に予定している無停電電源装置やパワーコンディショナを想定した高調波フィルタの損失とフィルタリング効果についての考察の一部(研究実績(B)に記載している)を前倒しで実施したこと,2SiCやGaNなどを用いた次世代パワー半導体に適したマルチレベル変換器にも適用できるデッドタイム誤差レスPWM法(電圧形変換器のPWM法を比較検討する以上,デッドタイム誤差を補償する方法,補償しやすさなどに関する検討は必須である)(研究実績(C)に記載している)に関する検討を前倒しで行ったことが挙げられる.これまでの進捗遅れを取り戻すべく工数として学生を追加投入することで対応する.本研究を遂行する上で最も重要なPWM方法のマイコンへの実装を優先して取り組む.特に,マルチレベル変換器向けは時間を有することも予想されるので研究協力者にフォローして頂きつつ最優先して取り組む.上記課題が解決されればスムーズに遂行できると考えている.半導体電力変換工学平成26年度の進捗遅れを取り戻すべく,当初に予定していた実施内容に以下を加えて推進する予定である.