hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新型多機能ナノチューブデバイスのデザイン

界面に印可するストレスを制御することにより、仕事関数の大きい金電極でもp型とn型のナノチューブFETを作り分けることが可能であることを第一原理シミュレーションで示した。また、グラフェンを用いたスピンフィルター素子をデザインし高いスピン分極輸送特性を示すことを見出した。さらに、レーザー光の振動数と偏光の調節で、共鳴輻射力によりナノチューブのサイズと配向を選別することが可能であることを理論的に示した。この研究の目的は、ナノチューブ(CNT)の外場や外的環境が誘起する電子状態変化を調べ、電子状態変化にともなう相互作用変化の活用する戦略により、多入力-多出力型の新型CNTデハイスを理論的にデザインすることである。また、原子配置は同じてあるが、幾何学的構造のみ異なるグラフェンとの比較も適宜行い、場合によってはグラフェンにも研究範囲を拡張する。これまでの研究により、CNTの魅力的な外場応答特性か明らかにされている。この外的環境によるCNTの特性変化に着目し、CNT独自の特性制御の可能性を理論的に調べる。新型多機能ナノチューブデバイスの堤案に向けて,以下のような成果が得られた.・レーザー光の振動数と偏光を調節すると,共鳴輻射力により,ナノチューブのサイズと配向を選別することが可能であることを理論的に示した.・カーボンナノチューブを含むナノワイアーやナノ構造における電気伝導およびスピン伝導を第一原理的に計算するための手法を開発した.また、遮蔽グリーン関数法を用いてナノチューブの第一原理計算を行うための準備を進めた.・単層ナノチューブに,遷移金属をドープした場合や外側にFeとCoを吸着させた場合の電子状態,磁性の変化を調べ,それらが多彩な様相を示すことを明らかにした特に,Feを吸着させたナノチュニブの構造は,吸着した箇所でダイヤモンド的な構造をとることを示した.・カーボンナノチューブなどの炭素同素体材料における電子輸送特性シミュレーションを正確かつ効率的に行うことが可能な新しいシミュレーション手法として,パルス初期波動関数の時間発展解のフーリエ解析により定常散乱解を得るImpulse-Response法の研究・開発を行った.・ナノチューブデバイスにおいて重要となる炭素・金属間界面問題の検討に向けて,グラフェン・ニッケル界面や,巨大芳香族分子・金界面の電子状態決定と伝導度評価を行なった.またナノチューブとリチウムの反応,チューブへのリチウム吸蔵を電界下の第一原理分子動力学法やメタダイナミクス法により調べた.・カーボンナノチューブ/電極界面での電子状態を調べるためのモデルとして,ベンゼン分子と金属表面との界面での電子状態,特に,ショットキー障壁を支配する要因について研究を行った.従来提案されていたモデルは,物理吸着状態については比較的良い結果を与えるが,軌道の混成が強まりだすと破綻することが明らかとなった.新型多機能ナノチューブデバイスの提案に向けて,以下のような成果が得られた.・共鳴輻射力による力学的なナノチューブの構造選別の理論について、近似的な表式を導き、輻射力の非輻射緩和依存性について明らかにした。・Ti(001)面上の(5,5)、(4,4)、(3,3)単層ナノチューブは、直径が小さくなるほど吸着力が強くなり、アーチ型構造へと変化することを第一原理計算で示した。このような構造でもナノチューブは伝導性を維持している。・ナノチューブのチェーン長Nに対してオーダーNで第一原理計算が可能なオーダーNグリーン関数法を開発して、テスト計算を完了した。・炭素系ナノデバイス形成において、グラフェン・酸化物界面での自発的局所磁化発生のメカニズムを解明し、機能性デバイスの設計を行った。・電子相関効果を第一原理的に自己無撞着決定する方法(草部)が伝導度計算に応用可能であることを、欧州におけるデバイスシミュレータ開発の第一人者との間で確認し、将来の利用に関する契約を行った。・カーボンナノチューブ/電極界面での電子状態を調べるためのモデルとして,ベンゼン分子やペンタセンと金属表面との界面での電子状態を調べた.ベンゼン分子については、有機/金属界面の電子準位接続の基板金属依存性は、金属-分子間距離が重要な役割を果たすことが明らかになった.また、ペンタセン分子/金属界面は軌道混成が強く、界面電気二重層は単純な電界移動のみでは見積もることができないことがわかった。新型多機能ナノチューブデバイスの提案に向けて,以下のような成果が得られた.・ナノチューブの励起子共鳴励起を利用した輻射力について、電子状態のwarping効果を取り入れて計算した。その結果、ナノチューブの直径だけでなくカイラリティにも選択的に強い輻射力がはたらくことを示した。・実験(東大・丸山研)グループとの共同研究として、垂直偏光の準暗励起子と明励起子の振動子強度比からカイラリティに依存した電子と正孔のバンド非対称性の度合いを定量的に明らかにした。・グリーン関数法を用いて高精度にナノチューブの電子状態を計算するため、外側と内側に空原子からなるチューブを付け加えることにより信頼のおける計算を可能にした。

この手法を用いてボロンあるいは窒素で不規則にドープしたナノチューブの電子状態計算と電気伝導度計算を実施した。・金属表面上の単層チューブについて、最安定構造と電気伝導度の半径依存性を第一原理計算により調べた。・Fe原子内包単層ナノチューブには過酸化水素が解離吸着し、その結果生じたヒドロキシル基がナノチューブに強く結合し、ナノチューブの炭素間結合を弱めることを明らかにした。・グラフェン電極間に挟まれたグラフェンナノフレークのスピン輸送特性を調べ、遷移金属系の材料に匹敵する強いスピン分極を明らかにした。・遷移金属や酸化物の吸着によるチューブ壁改質効果を調べ、ナノチューブFETのチャンネル改質のための欠陥導入法とその保護試薬を理論設計した。遷移金属原子吸着によるチューブ壁開裂を見つけ、力学変形や歪場導入で大幅な活性上昇を確認した。これにより金属・チューブ界面の理解も進めた。・半経験的ファンデルワールス相互作用補正項を含めた有機/金属界面のプログラムを開発し、界面の構造と電子状態を精度よく予測することを可能にした。この手法を用いてナノチューブ/金属界面の研究を開始した。新型多機能ナノチューブデバイスの提案に向けて,以下のような成果が得られた.1ライス大学の実験グループとの共同研究として、金属ナノチューブの軌道磁性は半導体ナノチューブの24倍強くなることを明らかにした。2ナノチューブにおける垂直偏光励起子の波動関数を正しく求めるために、新たにダイナミカルな電子-正孔交換相互作用を導入する必要があることを見出した。3界面に印可するストレスを制御することにより、仕事関数の大きい金電極でもp型とn型のナノチューブFETを作り分けることが可能であることを第一原理シミュレーションで示した。4酸化物表面上でのグラフェンの物理化学的改質効果に基づいて量子ドット列を形成する方法を提案した。5遷移金属とナノチューブからなる接合デバイス構造に関する量子シミュレーション法を提案し、ファンデルワールス効果や短距離電子相関効果による電子相転移を取り込む方法を整備した。6独自に開発した第一原理に基づくナノ構造体の電子輸送特性計算プログラムを用いて、C60分子鎖ではπ電子が電子輸送を担うが、重合鎖では電子輸送が妨げられることを明らかにした。7鉄や白金原子を内包した単層ナノチューブは、酸素原子、酸素ガス、過酸化水素を吸着させやすくすることを第一原理計算により示した。8 Bでドープ(p型)、Nでドープ(p型)およびC原子空孔を含む(P型)ナノチューブの直流伝導は、低ドーピング領域を除いて、不純物散乱が支配的であることを明らかにした。新型多機能ナノチューブデバイズの提案に向けて,以下のような成果が得られた.1ナノチューブにおける垂直偏光励起子の波動関数を計算するために見出したダイナミカルな電子-正孔交換相互作用を一般的な場合についても導出した。これにより、ナノチューブだけでなく量子ドット中の励起子などの一般的な場合で、電子-正孔交換相互作用(反電場効果)を含む正しい波動関数を計算することが可能になった。2密度汎関数法計算により、ナノチューブと金属原子・分子間相互作用に与える力学変形効果の評価手法を確立した。
超大陸分裂開始時における高Ｋアダカイト－閃長岩複合火成活動の意義

東南極のセール・ロンダーネ山地には高いK量が特徴のアダカイト質深成岩が産し,同時に活動した閃長岩と複合岩体を成す.本来のアダカイトは沈み込み帯で潜り込んだ海洋地殻が溶けた物質でKに乏しいが,本地域の高Kアダカイトは大陸内に閉じ込められた古い火山弧が約2.0GPa以上の高圧下で溶けたもので特殊な化学組成に至った.一方,閃長岩はマントル起源であった.また両者の活動時期は約5億5千万年前と判明した.したがって,この複合岩体は,ゴンドワナ超大陸の形成時に大陸内へ閉じ込められた火山弧の衝突部分が後のマントル物質の上昇を伴いながら再分裂し始めたことを意味する重要な存在であった.本研究の目的は南極セール・ロンダーネ山地に産する「原生代末のゴンドワナ超大陸分裂開始時に活動した高Kアダカイトー閃長岩複合岩体」のマグマプロセスを解析し,この活動の意義を明確にすることである.一方別視点では,各地で報告される大陸内型の高Kアダカイトの本質的な特徴(すなわち海洋地殻起源の低Kアダカイトとの相違点)を抽出することも行う.初年度では大陸型高Kアダカイトおよび閃長岩の地質情報(岩相区分・貫入史)の整理,岩石記載,および蛍光X線全岩分析を実施した.これらの結果,高Kアダカイトには高Al2O3,高Na2O,高Sr/Y,低Yといった海洋地殻起源のアダカイトと同様の特徴が認められる一方で,約5wt%以上のK2O量があり,さらにRb含有量が100ppmを超えて火山弧型の活動ではないなど,海洋地殻起源アダカイトとは大きく異なる性質が確認された.高Kアダカイトの構成岩を地質情報および岩石記載から,粗粒花崗岩,灰色花崗岩,細粒花崗岩の3岩相に区分した.粗粒花崗岩と灰色花崗岩は野外で閃長岩と同時活動した様子が岩体の広い範囲にあり,今回の詳しい薄片観察でもマグマ混合が確認された.一方,細粒花崗岩には野外・鏡下ともに混合は認められなかった.全岩組成では,これら3岩相の組成が連続変化しないことが分かった.これは閃長岩と様々な程度に混合した(粗粒花崗岩,灰色花崗岩),もしくは混合していない(細粒花崗岩)という野外および鏡下の結果と矛盾しない.これらから,高Kアダカイトー閃長岩複合岩体は大陸内活動の産物であることが明確で,活動時期が近接していると判明した(ただし,細粒花崗岩のみやや遅れて貫入).高Kアダカイトの成因解明には混合を免れた細粒花崗岩の解析が重要と予測される.次段階のREE分析や同位体分析で更に詳細検討する.地質情報(岩相・貫入史)の整理に加え,調査時に採取した全試料(約100試料)の顕微鏡観察および全岩分析を計画通りに実施できた.全岩分析では岩石粉砕装置を新期導入し,迅速に処理が完了した.地質・岩石記載・全岩組成のデータから,高Kアダカイトー閃長岩複合岩体の活動について,分化・混合の有無を把握するに至った.また高Kアダカイトと閃長岩の年代測定試料も選定できた.これらから,順調に進んでいると評価した.本研究は南極セール・ロンダーネ山地の「原生代末ゴンドワナ超大陸分裂開始時に活動した高Kアダカイトー閃長岩複合岩体」のマグマ活動の解析とその意義の解明を目指している.初年度は,高Kアダカイトが記載的・地球化学的に3岩相(粗粒花崗岩,灰色花崗岩,細粒花崗岩)に区分でき,粗粒花崗岩と灰色花崗岩は野外・鏡下にて閃長岩と一部混合するが,細粒花崗岩は混合を免れたことが明らかとなった.また主成分組成より,これらマグマ活動が大陸内火成活動によることが分かった.各マグマの結晶過程については,SiO2量の組成幅が小さいことから,成因の解析に影響しない程度のわずかな結晶分化であったことが分かった.研究二年目ではこれらの希土類元素(REE)分析およびSr・Nd同位体分析を実施した.この目的は,上記深成岩類の成因解明に重要な「混合や同化といったマグマが被った異物との相互作用の解析」および「初性マグマの生成過程の解析」を行うためである.マグマの同化作用についてはSr・Nd同位体の解析により,各岩相とも基盤の原生代Meta-Tnの影響を殆ど受けていないことが分かった.次に,粗粒花崗岩および灰色花崗岩への閃長岩マグマの混入程度をREEによるモデル計算で解析すると20%程度の大きなマグマ混合をしていたことが判明した.一方,高Kアダカイトの初性マグマの生成過程に関しては,マグマ混合の影響の無い細粒花崗岩のREEによる部分融解モデル計算の解析を行った.その結果として,圧力20kbar程度の高圧下で厚い地殻の底部をなす苦鉄質岩石が約10%融解して生成されたことが判明した.本年度では,このようにREEおよび同位体組成による各マグマの成因の検討が定量的なモデル解析で解明できた.希土類元素(REE)分析およびSr・Nd同位体分析が順調に進み,研究当初から二年次目の目標としていた「マグマが被った混合・同化の影響の解析」および「初性マグマの生成過程の解析」が達成できた.

「マグマが被った混合・同化の影響の解析」では,初年次の記載的な検討から,高Kアダカイトの粗粒花崗岩と灰色花崗岩が主な検討対象となった.これらの主・微量元素を用いて閃長岩との混合を検討したとき,両者共に高Kアダカイト質メルトと20%程度の混合をすることで,検討した全ての元素で粗粒花崗岩と灰色花崗岩の化学組成をうまく再現できる結果を得た.この2割程度の混合は野外で大よそ見当をつけていた混合率と整合的であった.「初性マグマの生成過程の解析」では,まず高Kアダカイトの細粒花崗岩と同位体組成で成因的関連性を想定可能な基盤岩石の候補を絞った.その結果,貫入母岩である変トーナル岩およびその中に包有される苦鉄質包有物(MME)の2者が考えられた.そこでREEを含む微量元素を用いて両岩石の部分融解モデル計算を行った結果,苦鉄質包有物(MME)の約10%融解により細粒花崗岩の組成が再現できることが明らかとなった.このことは,MMEと同質の下部地殻が当時存在し,この地殻が融解することで細粒花崗岩が生じていたと解釈できるものであった.このように,二年次の解析においても良好な結論が得られた.次段階のPb同位体分析に関しては試料準備まで終了し,かつSHRIMP年代測定に関しても前処理作業が順調に進んでいる.これらから,順調に進んでいると評価した.本研究は,南極セール・ロンダーネ山地に位置し,原生代末ゴンドワナ超大陸分裂開始時に活動した高Kアダカイトー閃長岩複合岩体のマグマ活動とその意義の解明を目的とした.初年度次年度では岩石記載と岩石化学組成を基に高Kアダカイトが3タイプのマグマ活動(粗粒花崗岩,灰色花崗岩,細粒花崗岩)によることを示し,粗粒花崗岩および灰色花崗岩は同時活動する閃長岩とミングリングして化学的に20%程度の閃長岩成分を混合したこと,細粒花崗岩はミングリングの影響が認められず初生マグマの組成を維持していることを示した.さらに初生マグマの性質を維持する細粒花崗岩の同位体組成と微量元素を用いたモデル解析を行い,高Kアダカイト質マグマは厚い地殻の底部をなす苦鉄質岩石が2GPa程度の高圧下で約10%融解して生じたことを示した.最終年度ではSHRIMPを用いたジルコンのU-Pb年代測定を主目的とし,高Kアダカイト質花崗岩と閃長岩の活動時期の決定を行った.その結果,高Kアダカイトおよび閃長岩より約550Maの活動年代を得た.さらに,過去2年間進めてきた複合岩体の岩相区分の検証およびマグマ混合モデル・部分融解モデルの精密化を目的として,岩石化学分析,REE分析,Sr/Nd/Pb同位体分析による補足データを獲得し,これまでの成果を補強する良好な結果を得た.最後に,これらの総括として,複合岩体の成因論に基づく高Kアダカイトー閃長岩火成活動の地質学的意義を検討した.その結果,もともと火山弧として形成した基盤岩が超大陸形成時に接合・地殻厚化し,ここが再び分裂を開始する際の熱いマントル上昇でこの火成活動がもたらされたと理解できた.すなわち,超大陸形成時に火山弧衝突した部分が再分裂を起こす場合に最初に見られる火成活動としての意義を有すると理解できた.東南極のセール・ロンダーネ山地には高いK量が特徴のアダカイト質深成岩が産し,同時に活動した閃長岩と複合岩体を成す.本来のアダカイトは沈み込み帯で潜り込んだ海洋地殻が溶けた物質でKに乏しいが,本地域の高Kアダカイトは大陸内に閉じ込められた古い火山弧が約2.0GPa以上の高圧下で溶けたもので特殊な化学組成に至った.一方,閃長岩はマントル起源であった.また両者の活動時期は約5億5千万年前と判明した.したがって,この複合岩体は,ゴンドワナ超大陸の形成時に大陸内へ閉じ込められた火山弧の衝突部分が後のマントル物質の上昇を伴いながら再分裂し始めたことを意味する重要な存在であった.28年度ではREE組成を含めた微量成分の解析を行い,さらに同位体分析に入る.これらのデータから高Kアダカイトー閃長岩複合岩体の詳細な成因(マグマ生成固結)の過程を解明する.
飲酒者における外傷性脳浮腫増大機構のエピジェネティクス:マイクロRNAの役割

飲酒者の頭部外傷が重症化することは知られており、その機序として、アルコール摂取により脳挫傷後脳浮腫が増大することを示した。本研究では、アルコールによる脳挫傷後脳浮腫の増大に関する機序を明らかにするため、ラット脳挫傷モデルおよび細胞を使用した実験を行った。アルコール摂取による脳浮腫の増悪に、水チャンネルである脳アクアポリン4の発現上昇、低ナトリウム濃度が関与し、それらの阻害剤が新たな治療薬となる可能性を示唆した。既報に従って、ラット脳挫傷モデルを作成した.Wistar/ST雄ラット(体重300g前後)に対しエタノール(3g/kg体重)もしくは酸化的ストレス誘導剤であるDL-Buthionine-(S,R)-sulfoximine(BSO)を腹腔内投与後1時間で脳挫傷を作成した。脳挫傷後24時間で脳をMRI(7T)で撮影すると、エタノール投与群およびBSO投与群で有意に脳浮腫が増大した。また、挫傷脳から蛋白を抽出し、aquaporin-4(AQP4)のwestern blottingを行うと、エタノール投与群で脳挫傷後24時間における発現の有意な上昇を認めた。これは、脳を用いた免疫組織化学的評価においても同様の結果であった。酸化的ストレスの評価としてglutathione peroxidase(GPx)活性、MDA活性(脂質過酸化)を測定したが、BSO投与群では脳挫傷後24時間でGPx活性が有意に上昇し、エタノール投与群ではMDA活性が脳挫傷後24時間で有意に上昇した。脳の抽出核タンパクにおける転写制御因子であるNF-κB,HIF-1α活性はエタノール投与群において、脳挫傷後24時間で活性が上昇した。採取した血液において、生化学検査を行ったところ、エタノール投与群において、脳挫傷後24時間でのナトリウム濃度が有意に低下し、低ナトリウム血症を呈していた。さらにAQP4阻害剤であるacetazolamideを投与すると脳挫傷後脳浮腫が軽減した。これらのことからエタノールは、酸化的ストレス特に脂質過酸化を増大させ、転写制御因子であるNF-κB,HIF-1α活性させることでAQP4の発現を上昇し、脳浮腫増大を招く経路が考えられる。エタノールおよび脳挫傷の病態に低ナトリウム血症がどのように関わるのかは今後の研究課題の一つである。飲酒者の頭部外傷が重症化することが知られており、その機序として、アルコール摂取により脳挫傷後脳浮腫が増大することをわれわれは以前報告した。脳浮腫形成には酸化的ストレス、電解質異常や水チャンネルの一つである脳アクアポリン4が関与することがわかってきている。そこで本研究では、アルコールによる脳挫傷後脳浮腫の増大に関する機序を明らかにするため、ラット脳挫傷モデルを作成し、酸化的ストレスの影響、脳アクアポリン4の発現、血中電解質を検討した。エタノール摂取後脳挫傷を受傷すると酸化的ストレスが上昇し、その阻害剤を投与すると脳浮腫が軽減した。このことから、アルコールによる脳挫傷後脳浮腫の増大に酸化的ストレスが関与することが明らかになった。また、脳アクアポリン4の発現上昇、血中ナトリウム濃度の減少が認められたことから、エタノールによる脳浮腫増大に電解質、特にナトリウム低下が脳アクアポリン4発現上昇につながると考え、ラットアストロサイトを使用した細胞実験を行った。幼弱ラットから分離したアストロサイトを低ナトリウム環境培地および等ナトリウム環境培地にエタノールを添加した培地で培養後、タンパクを抽出しアクアポリン4の発現を検討したところ、低ナトリウム環境培地にエタノールを添加した群においてアクアポリン4の発現上昇を認めた。このことから、エタノールによるアクアポリン4発現上昇にナトリウム濃度が関与することが明らかになった。本研究では、エタノールによる脳挫傷後脳浮腫の増大に脳アクアポリン4の発現上昇が関与し、その機序として低ナトリウムが関与することを明らかにした。このことから、飲酒者の頭部外傷後脳浮腫の治療に低ナトリウム血症の改善が脳浮腫の増大防止につながる可能性が示唆された。
視覚認識モデルを用いた人間の行動パタ-ンに関する研究

本研究の目的は、人間の視覚認識に関するモデルを確立することにより人間の判断・行動パタ-ンを評価・予測する形の知識獲得に関する知見の拡大を目指すものである。この目的の下、視覚情報を人間に対する入力、心理状態が外乱、判断・行動パタ-ンを出力の形で表現される人間の視覚認識モデルを考える。このモデル構築には、次の3つのサブセクション(入力画像処理部、認識部、人間行動同定モデル部)を必要と考え、本年度では研究の第一段階として入力画像処理部と認識部のプロトタイプ構築を行った。入力画像処理部の構築として、[1]確率的学習則に基づくニュ-ラルネットワ-ク(NN)を用いた3次元スケッチの解釈,[2]単位3次元ベクトルを用いた2次元シ-ンから3次元シ-ンへの復元化法を考案・試作を行い、その結果について評価を行った。特に、[1]は認識部をも包含するもので、本手法の特徴は従来提案されている幾何学的手法と比較し、線画解釈に人間が有する知識を適用可能とした形のNNを設計できること,第2点はNNの問題点である局小値問題を回避するため,確率的学習則を導入したことである。この点に関する評価は、実験例を通して行い良好な学習結果を得ている。認識部の構築方法に関し、本研究では人間のあいまいな視覚情報処理に関する知見を見出すことが重要である。このため、錯覚視に関するメカニズムの調査・研究を行った。これは、100人の被験者に対し幾つかの錯覚図を提示し、その思考の過程・判断結果を問診形式で抽出するものである。この問診結果を基にして、ある対象における錯覚視のメカニズムに関する知見が得られ、またそのメカニズムの一部を計算機で実現させるアルゴリズムを考案・評価を行った。
人のインスリン分泌顆粒に局在する新しいインスリン分泌調節蛋白の研究

アミノ酸44個からなる唾液ペプチドP-Cのpolyclonal抗体と免疫学的に反応する物質が人膵B-細胞のインスリン分泌顆粒に存在することを見いだし報告してきた。今年の研究ではこの膵B-細胞の物質が唾液ペプチドP-Cそのものなのか(2)唾液ペプチドP-CそのものでなければP-Cのアミノ酸組成の内どの部分が共通の抗原決定部位かを検索した。さらに(3)膵B-細胞のこの物質はどのくらいの分子量なのかをも検索した。(1)と(2)のためには唾液ペプチドP-Cの抗体に、合成したP-Cフラグメントを加えて吸収し、螢光抗体法にて調べた。又、P-Cのモノクロナ-ル抗体を作製し、そのモノクロナ-ル抗体を用いた螢光抗体法により、唾液腺と膵を検索して行った。さらに唾液ペプチドP-Cの前駆体がSalidary ProteinCであることも知られているのでこのProteinCの抗体も用いて検索した。(1)と(2)の結果:Salidary ProteinCの抗体およびP-Cの中間部のモノクロナ-ル抗体により人の耳下腺のSerous cellは染色されるが人の膵B-細胞は検出されなかった。このことから膵のP-C様物質はP-Cそのものでないと考えられた。さらに吸収テストの結果、膵のP-C様物質と唾液ペプチドP-Cの共通抗原部位は唾液ペプチドP-CのC末端の7個のアミノ酸配列の中に存在することが判明した。(3)のためにヒト膵の抽出物をWesterm blotting法にて検索してみると分子量11500の蛋白であることが判明した。この物質の検出にあたって、螢光抗体法で行ったように、唾液ペプチドP-Cの合成フラグメントを用いて吸収した抗体を用いてみると、螢光抗体法の結果と一致し、膵のP-C様物質は唾液ペプチドP-CのC末端の7個のアミノ酸配列の中に共通抗原性を持つ蛋白であることが結論づけられた。以上より、人の膵B-細胞のインスリン分泌顆粒には分子量11500の蛋白が存在する。この蛋白は唾液ペプチドP-CのC末端の7個のアミノ酸配列の一部と共通抗原性を持つ物質である。
新しい手法による良質な酸化物高温超伝導単結晶の作製

高温超伝導体の単結晶は高温超伝導の解明に必要不可欠であると同時に応用上も極めて意義が大きい。しかし、その不均一な溶融性質などに起因して良質なバルク結晶の作製が難しい。本研究は下記の独自手法を用いて、良質な高温超伝導体結晶の作製を試みた。YBa_2Cu_4O_8は他の高温超伝導体に比べ、酸素定比で熱的に安定している。これにより、欠陥の少ない良質な結晶を得る可能性が高い。我々は出発原料にCuIを用いて、多結晶体を常圧で合成できた。この手法を発展させて、単結晶作製に挑戦中である。2.気相輸送法による高温超伝導体の結晶作製既存技術ではフラックスなどが使用され、高温超伝導母体を汚染し、結晶を劣化させる。我々は気相輸送法を用いて欠陥、不純物の少い単結晶の試作を行なっている。最終目標にまだ達していないが、すでに有望な結果を得ている。
超強磁場における固体中の化学的カタストロフィー

化学的カタストロフィーを固体中で観測できる可能性が高い物質の1つであるVO2に注目して磁場中の赤外光透過の研究を行った。100 T程度の磁場ではVO2には有意な磁場応答が観測されず、物性を支配するエネルギースケールを下げる目的でWをVサイトに6%置換したW-doped VO2について調べた。その結果、100 T程度において2ー3%の小さな透過光強度の減少が観測され、金属化の可能性が示唆された。200 Tを超える磁場は、試料や冷却系も破壊される電磁濃縮法によってのみ発生可能であり、実験には高度な技術が必要となるが、今年度、最高磁場240 T、及び520 Tの2回の実験を行うことに成功した。240 Tでは比較的高温の130 Kで透過光の減少が120 T付近から起こることが見出され、磁場と共に金属化の傾向が強くなることがわかったが、240 Tにおいても完全な金属化は観測されなかった。520 Tの実験では14 Kの低温で実験を行ったが、興味深いことに、金属化の兆候は130 Kと同様の120 Tで始まることが見出された。また、この実験では、室温での金属相と同程度の電気伝導率に到達するのが約500 Tであることが明らかとなった。これにより、この物質は磁場によって絶縁体から金属に変化することが確かめられた。金属化はバナジウム2量体が崩壊していることを強く示唆しており、V原子の2量体が磁場で壊れる化学的カタストロフィーが検証されたと言える。また、130 Kと14 Kの異なる温度で、金属化の兆候がみえる磁場がほぼ同じであったことは、温度によらずある閾エネルギーが存在することを示しており、現象の定量的理解には電子相関効果も考慮する必要があると考えられる。従来観測例のない、固体中の化学結合が磁場で抑制される“化学的カタストロフィー"現象が、WドープしたVO2の絶縁体ー金属転移として、500 Tという超強磁場においてはじめて観測された。これは研究当初の期待通りであり、研究は順調に進展していると判断できるため。光透過強度は、概ね電気抵抗率と良い対応関係を示すが、より直接的に絶縁体ー金属転移を観測するために、直接的な電気抵抗率測定をWドープVO2について行う。さらに、2量体の磁場による崩壊を観測するために、磁歪計測も行う。さらに、光、電気抵抗率、磁歪の計測をWドープしていないVO2についても500 Tまで行う。これらの実験から、バナジウム2量体の磁場による抑制と、電子状態の関係が詳しく解明できると期待される。さらに、CuIr2S4, MgTi2O4, CsW2O6の2量体または3量体形成か起こるこれらの物質についてVO2と同様の一連の実験を行う。

さらに、CuIr2S4, MgTi2O4, CsW2O6の2量体または3量体形成か起こるこれらの物質についてVO2と同様の一連の実験を行う。電磁濃縮法による200 T以上の実験が研究遂行に必要であったが、装置の不具合や調整に時間を要した。具体的には、2018年4月と7月に起こった磁束濃縮に必要な種磁場を発生させる種磁場コイルの故障と、2019年2月に起こったコンデンサー電源に備わっている高電圧集電板の絶縁破壊による故障である。現在、不具合箇所の修復がほぼ終了し、実験に使用可能な状態となったため、今後は順調に実験が進行し、予算執行も行われると考えている。
ランダム磁場シュレーディンガー作用素のスペクトルの研究

(1)2次元ユークッリド空間における周期的Aharonov-Bohm磁場を持つシュレーディンガー作用素のスペクトルの研究。一様磁場とランク2の格子上に周期的に配されたδ型特異磁場を考察した。磁場としては、格子点以外では定数磁場と一致するため、スペクトルに対してδ型特異磁場によるAharonov-Bohm効果がどのように現れるかが興味の対象である。Fを周期構造からくる基本領域を貫くフラックスの量とする。磁場Bloch解析、楕円関数、正準交換関係を使って、Fの大きさによって、ランダウ準位が多重度無限大の固有値になるための条件を与えた。さらに、Fの閾値においては、スペクトルの下端において絶対連続スペクトルが現れることを示した。またランダウ準位およびランダウ準位間に現れるスペクトルの状態密度関数の評価を与えた。(2)有限グラフの無限アーベル被覆グラフ上のラプラシアンのスペクトルの研究有限グラフの極大アーベル被覆グラフ上のラプラシアンを考察し、被覆構造に付随する固有値の存在の階層性や、固有関数の強局在性(有限台を持つ固有関数の存在)を示した。これらを使って、その有限グラフがある幾何構造を持つとき、固有値の非存在、さらに絶対連続スペクトルのみが現れ、バンド構造をなすことを示した。その幾何構造とは、有限グラフが2-因子(2-正則全域部分グラフ)を持つことである。これより、たとえば、偶数正則グラフや奇数正則二部グラフの極大アーベル被覆グラフ上のラプラシアンのスペクトルが完全に決定される。(3)非分離2-因子の存在条件の研究有限グラフGにおいて、Gの2-因子FでG-Fが連結となるものを非分離2-因子と定義し、頂点数と辺数によりその最善の存在条件を与えた。無限グラフ上の離散ラプラシアンのスペクトルの構造を、グラフの幾何学的な性質によって特徴付けることを目的とする研究が多くなされてきた。以下の結果は、昭和大学の樋口雄介氏との共同研究によって得られたものである。Gを無限グラフとして、有限生成群ΓがGにグラフ自己同型として作用し、その商グラフM=G/Γが有限であるという状況を考える。定理1有限グラフMが2-因子を持ち、GはMの極大アーベル被覆グラフ、即ちΓとMの1次の整係数ホモロジー郡H,(M,Z)とが同型であるとする。このときG上の離散ラプラシアンは絶対連続なスペクトルのみを持ち、特に固有値は存在しない。系1有限グラフMが奇数次正則2部グラフ又は偶数次正則であれば、Mの極大アーベル被覆グラフ上の離散ラプラシアンは絶対連続なスペクトルのみを持つ。定理2 Gは有限グラフMの正則被覆グラフで、変換群Γはamenableであるとする。このとき、λがG上の離散ラプラシアンの固有値であれば、λに対応する固有関数で台が有限であるものが存在する。以上の結果は次の論文にまとめた。

(2)有限グラフの無限アーベル被覆グラフ上のラプラシアンのスペクトルの研究有限グラフの極大アーベル被覆グラフ上のラプラシアンを考察し、被覆構造に付随する固有値の存在の階層性や、固有関数の強局在性(有限台を持つ固有関数の存在)を示した。これらを使って、その有限グラフがある幾何構造を持つとき、固有値の非存在、さらに絶対連続スペクトルのみが現れ、バンド構造をなすことを示した。その幾何構造とは、有限グラフが2-因子(2-正則全域部分グラフ)を持つことである。これより、たとえば、偶数正則グラフや奇数正則二部グラフの極大アーベル被覆グラフ上のラプラシアンのスペクトルが完全に決定される。(3)非分離2-因子の存在条件の研究有限グラフGにおいて、Gの2-因子FでG-Fが連結となるものを非分離2-因子と定義し、頂点数と辺数によりその最善の存在条件を与えた。
ダイオキシン類とフラボノイド類の認識機構の解析-AhRを介した応答を中心に-

【ヒト腸管上皮細胞におけるメトキシフラボノイドの吸収・代謝及び代謝物の排出】ヒト腸管上皮モデルとしてCaco-2細胞及びヒト小腸ミクロソームを用いて、メトキシフラボノイドtangeretinの吸収や代謝について検討をおこなった。Caco-2細胞またはヒト小腸ミクロソームと共にtangeretinを37°Cでインキュベートし、LC/MS/MSを用いて代謝産物の探索をおこなった。その結果、脱メチル化や酸化などを受けた代謝物がCaco-2細胞では7種類、ヒト小腸ミクロソームでは8種類検出された。さらにCYPの発現量から推察される通り、Caco-2細胞ではCYP1A1がヒト小腸ミクロソームではCYP3A4が主に代謝に関与していると考えられた。また半透過性膜状に培養したCaco-2細胞を用いて、代謝物の細胞外排出の挙動について検討をおこなった結果、ほとんどの代謝産物が管腔側へより多く排出されることがわかった。【AhRに対するフラボノイドの作用】以前の研究において、フラボノイドがダイオキシンによって誘導されたAhRの活性化を抑制することを確認した。そこでフラボノイドとAhRの相互作用について検討をおこなうこととした。まずAhRの核内移行に対するフラボノイドの影響について検討したところ、ダイオキシンによって誘導されたAhRの核内移行に対してフラボノイドはあまり抑制活性を有さず、フラボノイド自身もAhRの核内移行を引き起こすことがわかった。そこでAhRのリガンド結合領域タンパク質を大腸菌によって発現、精製し、水晶振動子マイクロバランス法を用いてフラボノイドとAhRの直接的相互作用解析を試みた。さらなる検討が必要な段階ではあるが、AhRリガンド結合領域にフラボノイドが結合することや、フラボノイドが結合した状態ではダイオキシンが結合できなくなることを示唆する結果がみられた。以上のことより、フラボノイドはダイオキシンとAhRとの結合において競合し、フラボノイドが結合したAhRは核内に移行するが、その転写活性はダイオキシン活性型AhRに比べて弱いことが考えられた。近年、環境汚染物質の生体への侵入が大きな問題となっており、中でも内分泌攪乱作用などごく微量で毒性を持つと知られているダイオキシン類はこれまで盛んに研究がおこなわれているが、多岐にわたっている毒性発現メカニズムに関してはまだほとんど明らかになっていないのが現状である。ダイオキシンはダイオキシン受容体を介して様々な薬剤代謝酵素を誘導することが知られている。そこで食品因子であるフラボノイドの腸管上皮細胞における吸収、代謝に与える影響を検討し、さらにダイオキシンが腸管上皮における遺伝子発現に及ぼす影響などを解析することで、ダイオキシンが腸管における食品成分の吸収・代謝機能に及ぼす作用に関して新たな知見を得ることを目的とした。ダイオキシン(TCDD)でヒト腸管上皮由来細胞Caco-2を24時間処理すると、フラボノイドを酸化する第一相薬物代謝酵素の発現がmRNA,タンパク質共に顕著に亢進し、一方抱合化をおこなう第二相薬物代謝酵素やトランスポーターの顕著な発現変動はみられなかった。次にTCDDで処理したCaco-2細胞を透過したフラボノイドを定量したところ、フラボノイドの透過量の減少がみられた。またフラボノイドの全体量も減少していたことから、Caco-2細胞によって代謝された量が増加していると考えられた。さらにフラボノイドの代謝産物について解析したところ、TCDDで前処理をしたことでCaco-2細胞により酸化されたフラボノイドの量が増加し、抱合体へ代謝されたフラボノイドの量が減るといった代謝産物の割合の変化がみられた。以上の結果より、TCDDが腸管上皮の第1相薬物代謝酵素を誘導し、フラボノイドの代謝量の増加、代謝物の種類の変化をおこし、腸管上皮透過後のフラボノイドの生理機能に影響を与えることが示唆された。【腸管上皮透過時のフラボノイドの代謝およびその生理活性に対するダイオキシンの影響】機能性食品因子であるフラボノイドの腸管吸収後の生理活性を細胞レベルで検討した報告は多くない。腸管上皮を透過したgalanginなどのフラボノイドはダイオキシンの毒性発現に対し強い毒性抑制活性を持つが、ダイオキシンに曝露された腸管上皮を透過したフラボノイドではその抑制効果が低下するという現象がみられたことから、本研究ではダイオキシンに曝露されたヒト腸管上皮Caco-2細胞層におけるフラボノイドの代謝や生理活性の変化について検討した。ダイオキシンで前処理したCaco-2細胞を透過させたgalanginサンプルをLC/MS/MSで解析したところ、未処理群に比べ酸化体であるkaempferol及びそのグルクロン酸抱合体代謝物の増加がみられた。この代謝には薬物代謝酵素のうちCYP1A1が関わっていることがリコンビナント酵素を用いた実験等により示唆された。ダイオキシンによって発現誘導されたCYP1A1によるkaempferolへの代謝が、galanginの腸管透過後の生理活性変化に大きく影響していると考えられる。【腸管上皮細胞におけるメトキシフラボノイドの代謝】柑橘類に含まれているメトキシフラボノイドは、酸化や脱メチル化といった代謝を受けると考えられているが、腸管上皮での代謝はほとんど知られていない。そこで、ヒト腸管上皮細胞におけるメトキシフラボノイドtangeretinの代謝について検討をおこなった。Caco-2細胞の管腔側にtangeretinを添加して24時間培養し、LC/MS/MSを用いて代謝産物の探索をおこなった結果、少なくとも6種類の代謝産物が検出された。

tangeretinの代謝に関与する酵素を検討した結果、Caco-2細胞による6種類の代謝産物はCYP1A1によるものであることが示唆された。【ヒト腸管上皮細胞におけるメトキシフラボノイドの吸収・代謝及び代謝物の排出】ヒト腸管上皮モデルとしてCaco-2細胞及びヒト小腸ミクロソームを用いて、メトキシフラボノイドtangeretinの吸収や代謝について検討をおこなった。Caco-2細胞またはヒト小腸ミクロソームと共にtangeretinを37°Cでインキュベートし、LC/MS/MSを用いて代謝産物の探索をおこなった。その結果、脱メチル化や酸化などを受けた代謝物がCaco-2細胞では7種類、ヒト小腸ミクロソームでは8種類検出された。さらにCYPの発現量から推察される通り、Caco-2細胞ではCYP1A1がヒト小腸ミクロソームではCYP3A4が主に代謝に関与していると考えられた。また半透過性膜状に培養したCaco-2細胞を用いて、代謝物の細胞外排出の挙動について検討をおこなった結果、ほとんどの代謝産物が管腔側へより多く排出されることがわかった。【AhRに対するフラボノイドの作用】以前の研究において、フラボノイドがダイオキシンによって誘導されたAhRの活性化を抑制することを確認した。そこでフラボノイドとAhRの相互作用について検討をおこなうこととした。まずAhRの核内移行に対するフラボノイドの影響について検討したところ、ダイオキシンによって誘導されたAhRの核内移行に対してフラボノイドはあまり抑制活性を有さず、フラボノイド自身もAhRの核内移行を引き起こすことがわかった。そこでAhRのリガンド結合領域タンパク質を大腸菌によって発現、精製し、水晶振動子マイクロバランス法を用いてフラボノイドとAhRの直接的相互作用解析を試みた。さらなる検討が必要な段階ではあるが、AhRリガンド結合領域にフラボノイドが結合することや、フラボノイドが結合した状態ではダイオキシンが結合できなくなることを示唆する結果がみられた。以上のことより、フラボノイドはダイオキシンとAhRとの結合において競合し、フラボノイドが結合したAhRは核内に移行するが、その転写活性はダイオキシン活性型AhRに比べて弱いことが考えられた。
山地流域の地形・地質・土壌分類に基づく粒度別土砂生産ポテンシャルの空間的評価

本研究では,九州南部の川内川上流域を対象とし,細粒土砂生産特性の把握を目的とした浮遊砂輸送量に関する現地観測,ならびに主要な細粒土砂生産地域の特定を目的とした元素組成に基づく土壌特性のマッピングを行った.その結果,支川である羽月川流域で細粒土砂生産能が相対的に高いことや大口盆地南部では平常時に細粒土砂が堆積する傾向にあることが確認された.さらに,原位置元素組成調査によって,土壌の化学的特性に基づく小流域スケールでの地域区分の可能性が示された.川内川鶴田ダム集水域の浮遊砂輸送量を把握するための現地観測を行った.本研究では,加久藤盆地下流の吉松橋,大口盆地南部の荒田天神橋,川内川・羽月川合流部下流側の下殿橋,ならびに大口盆地北部を流れる支川の堂崎橋,新高津原橋の5測点を対象とした.2011年10月2012年9月に採水を行い,懸濁物(SS)濃度と粒度分布を測定した.その結果,平常時のSS濃度は,大口盆地南部で他の測点と比較して低く,支川の白木川で高いことが確認された.観測で得られたQ-Qs式を利用して年間の総SS輸送量を求め,鶴田ダム集水域の浮遊砂生産特性を検討した.その結果,羽月川(大口盆地北部)からの総SS輸送量は川内川本川(加久藤盆地・大口盆地南部)と同程度であることが確認された.一方,比SS輸送量の比較からは,大口盆地北部の土砂生産能が,加久藤盆・大口盆地南部と比べて2倍程度高いことが示された.さらに,川内川最上流部の加久藤盆地に着目し,蛍光X線分析装置を用いた土壌の原位置元素組成調査を実施した.その結果,土壌中の元素組成に基づく小流域スケールでの地域区分の可能性が示された.元素組成調査結果(地球化学図)を活用した土砂発生源推定や地質・土地利用毎の土砂生産能評価に関しては,精度検証を含めて今後も調査を継続する予定である.本研究では,九州南部の川内川上流域を対象とし,細粒土砂生産特性の把握を目的とした浮遊砂輸送量に関する現地観測,ならびに主要な細粒土砂生産地域の特定を目的とした元素組成に基づく土壌特性のマッピングを行った.その結果,支川である羽月川流域で細粒土砂生産能が相対的に高いことや大口盆地南部では平常時に細粒土砂が堆積する傾向にあることが確認された.さらに,原位置元素組成調査によって,土壌の化学的特性に基づく小流域スケールでの地域区分の可能性が示された.平成23年度には,川内川鶴田ダム集水域の土砂生産特性を概観するための現地観測を行った.本研究では,西諸県盆地下流の吉松橋,大口盆地南部の荒田天神橋,川内川・羽月川合流部下流側の下殿橋,ならびに大口盆地北部を流れる支川の堂崎橋,新高津原橋の5測点を対象とした.2011年10月2012年1月に月23回の頻度で採水を行い,懸濁物(SS)濃度を測定した.観測結果より,西諸県盆地下流や支川の羽月川では他の測点と比較して出水時にSS濃度が高くなり易いこと,支川の白木川では平常時でもSS濃度が高いことが確認された.鶴田ダム集水域の浮遊砂生産特性を検討するため,2001年2011年を対象として,観測で得られたQ-Qs式から年間の総SS輸送量を求めた.ただし,本研究では夏季の大規模出水時のデータが得られなかったことから,各年の非出水期間の総量として求めた.非出水期間の総SS輸送量については,支川のSS輸送量が川内川本川の1/2程度であった.また,荒田天神橋では,上流の吉松橋より総SS輸送量が小さくなっており,非出水時には西諸県盆地で生産されたSSが大口盆地南部に堆積する傾向にあることが確認された.年間比SS輸送量の比較では,西諸県盆地や白木川上流の土砂生産能が羽月川上流と比べて約2倍高い結果となった.測点配置を考慮して鶴田ダム集水域を西諸県盆地,大口盆地南部,大口盆地北部,白木川流域の4領域に区分し,各領域の土砂生産特性と土地利用区分や斜面勾配との関係について検討した.その結果,平常時でもSS濃度が高い白木川流域では農地の比率が高いことが分かった.また,白木川流域とともに土砂生産能が相対的に高かった西諸県盆地では荒地や農地の比率が比較的大きく,平均斜面勾配も大きいことが確認された.本研究では,流域の地理・地質情報と山地斜面の侵食速度に関する既往の知見を活用し,粒度別土砂生産能を空間的に評価する手法を確立する.平成23年度秋季に現地調査を開始したため,出水時のデータが取得できなかったが,月2回以上の頻度で定期的な採水調査を実施し,本研究で構築するモデルの精度検証用データを取得することができた.GISによる地質・地形・植生・土地利用データの統合は既に完了しており,平成23年度には採水調査結果と地理・地質データとの定性的な関係を把握することができた.土砂生産量評価モデルのベースとなる分布型降雨流出モデルの作成も併せて行っており,概ね順調に作業が進展しているといえる.本研究では,河川水中の懸濁物質の粒度分布を把握するための採水調査が不可欠である.加えて,出水時のデータを平成23年度に取得できなかったことから,平成24度も引き続き採水調査を実施する.

さらに,鹿児島大学所有の蛍光X線分析装置を用いて川内川上流域における土壌中の化学組成を原位置調査し,地球化学図を作成する.河床材料に対しても同様の化学分析を行い,両者の関係から流域内で生産される土砂の起源と発生量を明らかにする.加えて,平成23年度から構築を進めている分布型降雨流出モデルに土砂生産量評価モデルを実装し,流域から発生する土砂量とその粒度組成を推定する数値モデルを構築する.採水調査に公用車を活用することによって平成23年度研究費の支出を大幅に削減できたため,平成23度分と平成24年度請求分の研究費を利用して採水調査を継続する.採水調査と並行して,蛍光X線分析装置による土壌中の化学分析を実施する予定である.また,平成23年度に採取した粒度分布測定用試料の分析も平成24年度に実施する.以上の研究計画に基づき,主に現地調査のための旅費と現地調査・試料分析に係る消耗品費を中心に研究費を使用する予定である.
高精度配電線フラッシオーバ率評価手法の開発

高精度配電線フラッシオーバ率を,(1)従来しばしば用いられてきたBergerの電流波高値ではなくJLDNにより得られた電流波高値を用い,(2)高圧線下方に併架される低圧配電線を考慮し,(3)高速度ビデオによる観測結果に基づいて多重度を2として評価した。この結果,落雷あたりの高圧配電線のスパークオーバ率の計算結果は,報告されている実測結果である1年に配電線1kmあたり0.02件と大まかに一致した。落雷によるフラッシオーバ率を求める際に重要な、第一雷撃と第二雷撃の電界波形の波頭長と波高値の相関係数を求めた。電界波形の波頭部に関しては、電流波形と相似になることが知られていることから求めた相関係数はそのまま電流波形に適用することが出来る。界雷あるいは熱雷といった雷の発生要因や陸上あるいは海上といった落雷点の性状は、第一雷撃と第二雷撃の波高値と波頭長の相関係数には大きく影響せず、第二雷撃が第一雷撃と同じ雷道を通るか否かにより特に波頭長の相関係数は大きく異なることが明らかになった。波高値の相関係数はいずれの場合も0.6程度であるが、波頭長の相関係数は第一雷撃と第二雷撃の雷道が異なる場合には0.6程度に対して、第一雷撃と第二雷撃の雷道が同一の場合には0.1程度の小さい値になった。雷道が同一の第二雷撃では第一雷撃の波頭長が大きい場合でも波頭長が短い第二雷撃が発生するのに対して、雷道が異なる第二雷撃では第一雷撃と似たような性状を有し、平均で80%程度の値になるため、このような大きな相違になった。電流波形の直接測定を定点で行い帰還雷撃電流波形パラメータを求める際には、雷道が異なる第二雷撃は観測されないため、雷道が同一の第二雷撃のパラメータのみが得られるので、得られたパラメータをそのまま用いてフラッシオーバ率の評価を行うことが出来る。これに対して、落雷位置標定装置など電磁界観測から帰還雷撃電流波形パラメータを推定する際には、雷道が異なる第二雷撃も観測されることになるため、雷道の同一性に着目してパラメータを分類して、フラッシオーバ率を求める必要がある。雷道が異なる第二雷撃は、性状の類似性や雷撃点が異なることから過電圧の発生機構が異なるため、便宜上第一雷撃に分類する方が妥当である。静岡大学浜松キャンパスに設置した雷撃ビデオにより正極性単一落雷の雷道の測定結果が2例得られ、同時に電磁界の測定結果も得られた。正極性雷に関しては負極性雷撃とは異なり、雷撃モデルも詳細には検討されていないため、モデルを含めて雷撃距離等を検討する際の貴重なデータが得られたと考えている。LLSデータにより推定された電流値を用いて、雷撃距離を計算し、実測された雷撃距離と比較した。この結果、2例とデータ数が少ないが、正極性雷発生時に実測された雷撃距離は通常配電線への直撃雷か誘導雷かを決定する際に用いられている式で計算される雷撃距離よりも長いことが明らかになった。また、正極性雷が発生する前にはK-changeと呼ばれる雲内放電が何れも帰還雷撃に先行し、上空では放電路は水平に長い距離進展していた。九州電力の協力を得て、高速度雷カメラを都城地区に設置し、電流観測を行っている鉄塔を視野に含めて観測している。データは得られていないが、新燃岳の噴火など予測不可能な事態が発生したにもかかわらず、測定系は正常に動作し、無人観測を実施しても問題は無いことが判明した。インパルス高電圧発生器の等価回路を精密化し、発生する電圧及び電流の予測精度を向上させた。得られた等価回路に基づいて、短波尾雷インパルスを発生させ6号中実がいしのv-t特性を求めた。v-t特性は、10号碍子を供試器とした場合と同様にの特性を示し、右下がりのグラフとなった。配電線フラッシオーバ率を,雷パラメータとして電磁界観測により得られたデータを用いて評価したところ,第一雷撃のフラッシオーバ率の計算結果は,従来評価にしばしば用いられてきた海外の直接観測結果を用いた計算結果と比較して1/2から1/5に大幅に減少した。これは,電磁界測定により推定された電流波高値(第一雷撃の50%値で16kA)が直接測定により得られた結果(50%値が30kA)よりも大幅に小さいことが原因である。後続雷撃に関しては波高値の統計分布は電磁界測定(第一雷撃の50%値で13kA)と直接測定(第一雷撃の50%値で12kA)で大差はなかったため,両者を用いて得られたフラッシオーバ率にも大きな相違は認められなかった。さらに,高圧配電線の下方に設置される低圧配電線を考慮して評価したフラッシオーバ率は,考慮しない場合と比較して第一雷撃では1/5から1/10に,後続雷撃では1/2程度に減少した。

これは,低圧配電線が高圧配電線に先行してフラッシオーバするため,架空地線と同様に雷電流の分流経路となるためと考えられる。第一雷撃と後続雷撃によるフラッシオーバ率に基づいて計算される,落雷あたりのスパークオーバ率の計算結果は,電磁界観測により得られたパラメータを用い,低圧配電線の影響を考慮した場合には,報告されているスパークオーバ率の実測結果と大まかに一致し,高精度な配電線フラッシオーバ率評価手法が開発できたと考えている。高速ビデオカメラを用いた雷道の観測を実施し,落雷の中で先行する雷撃とは異なる地点に雷撃するいわゆる多地点同時落雷について詳細に検討した。高速ビデオは1000f/sで撮影されており,光の変化で記憶装置がトリガする。トリガ前後1秒の記録が得られるため,第一雷撃で記録装置がトリガされた場合には1秒間に発生する後続雷が記録される。多重雷の発生頻度は,17例中10例であり,その内6例が多地点同時落雷であった。記録された雷撃数を落雷数で割ると多重度は2.3になるが,多地点同時落雷を考慮して記録された雷撃数を観測された雷撃点数で割ると多重度は1.6になった。配電線の雷害対策を考える場合には直撃雷が主たる検討対象となるため,後者の多重度を用いる方がより正確なスパークオーバ率が評価できるものと考える。今後これらのデータの信頼性を向上させために継続的に観測を実施する予定である。高圧配電線のスパークオーバ率には,併架されることが多い低圧配電線や通信線などのより絶縁レベルの低い電線が大きく影響を及ぼしている。これは,コンクリート柱等に直撃した雷電流の分流経路が増える事で高圧配電線のがいし間電圧が低下し,スパークオーバが抑制されるためである。低圧配電線の設置形態はさまざまであるため,長さ,条数,高さを変更して高圧配電線のスパークオーバに及ぼす影響について検討した。また,現実のスパークオーバ率との比較から,スパークオーバ率を検討する際のモデル低圧配電線を提案した。配電線のフラッシオーバ率の低減には,避雷器が有効である。これは,全柱の配電線の全相に避雷器を設置すれば過電圧は抑制され,フラッシオーバは発生しないためである。一方で,1柱おきにしか避雷器が設置できない場合には架空地線を併設することでフラッシオーバ率を大幅に低減できる。また,高圧配電線の下方に設置されることが多い低圧配電線もそれ自身がフラッシオーバし雷電流の分流経路となった際には,高圧配電線のフラッシオーバを考える際には架空地線と同様の役割を果たす。架空地線は雷電流の分流経路となると同時に電磁結合によりがいし間電圧を抑制する。分流効果のみを考えた際には架空地線と相導体の距離は長いほうが効果的であり,電磁結合効果を考える際には両者の距離は短いほど効果的である。この結果,フラッシオーバ率に与える影響の度合は,高圧配電線路と架空地線の距離に依存することになるが,シミュレーションによって両者の距離が短いほど,フラッシオーバ率の低減に有効であることを明らかにした。高速ビデオを用いた観測により,多地点同時落雷は撮影された17例の内6例観測され,発生頻度は35%となることが判明した。実際の被害率と計算結果が一致する被害率評価手法は開発できた。25年度が最終年度であるため、記入しない。実際の被害率と計算結果が一致する被害率評価手法は開発でき,既に論文発表も終えた。より高精度な評価手法の開発に取り組みたい。雷撃モデルを中心に、より高精度な評価手法の開発に取り組みたい。