hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
誤り訂正符号の符号語の情報系列と検査系列の相関を利用した同期方式に関する研究

平成27年度は,これまで開発してきた情報再生性能を強化する技術と,盗聴端末においては情報再生を抑圧する技術を,映像ストリームなどの再生により特性を詳細に評価するとともに,さらなる改良を加えながら,研究をまとめる.計画通りに,詳細な評価が可能な計算機シミュレーション評価系を開発し,基礎的な符号化/復号方式の評価を行ったことと,システムを複数アンテナ送受信に基づく伝送系に拡張するための時空間符号化,ビームフォーミング等の伝送系を前提とした通信方式の基礎検討とその制御方式等の提案を行うことができたこと.数値解析に用いる目的で購入予定のパーソナルコンピュータを,納期が延びたことから,購入できなかったこと.平成26年度は,直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM)伝送系,また,時空間符号化,ビームフォーミング等の複数アンテナ送受信に基づく伝送系に拡張した評価系を開発し,詳細な評価を行うとともに,方式とシステムの改良を行う.同時に,例えば,目的端末以外の端末はUWの検出を困難にする処理を加えることによる目的端末の情報セキュリティ強化のような,新たな視点を加えた方式とシステムの開発も試みる.平成27年度は,画像,映像などのマルチメディア情報を含めたパケット通信系に拡張した評価システムを構築し,受信ビット誤り率以外の評価指標を加えた評価を行うとともに,方式とシステムの改良を行う.数値解析に用いるパーソナルコンピュータの購入に使用する.数値解析,計算機シミュレーションに利用する目的で購入予定のワークステーションを,納期が伸びたことから,購入できなかったこと.数値解析,計算機シミュレーションに利用するワークステーションの購入に使用する.
B.cereusの胞子形成初期過程に関する基礎研究

B.cereusを胞子形成培地で培養すると菌体内IMPDH活性は、胞子形成の初期段階である対数後期までは増加したが、これ以降低下した。対数増殖期の菌体をYE-EMM培地から飢餓培地に移して胞子形成を誘導すると本酵素活性は急激に低下した。このとき、菌体内GTPは、飢餓培地に再懸濁後1時間目には対数期の5%まで低下したが、さらに1時間後には対数期の50%まで回復した。B.cereus菌体の超音波破砕上清からを硫安分画、Blue-Cellulofineカラムによるアフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、HPLCによるゲルろ過により、IMP脱水素酵素を電気泳動的に均一に精製した。本酵素のSDS-PAGEによる分子量は、56kDa、ゲルろ過による分子量は225kDaであり、単一のサブユニットから構成される4量体であると推定された。B.subtilis guaB(IMP dehyodrogenase)遺伝子中のIMP結合部位を含む1,311bpおよび798bpをプローブとしてB.cereusts-4ゲノムDNAのSau3AI部分の消化断片をEMBL3ファージベクターに組み込んで作製したゲノムライブラリーのスクリーニングを行った。ゲノムライブラリーから得られた陽性クローン15個についてファージDNAを調製し、数種の制限酵素で処理したところ、すべてのクローンでアガロースゲル電気泳動パターンが一致した。このうちのEMBL3GR-1とGR-2を種々の制限酵素で処理し、上述のプローブを用いたサザンハイブリダイゼーションで強く発色したSalI+HindIII断片(約1kbp)について現在サブクローニングを行っている。また、B.cereus ts-4のゲノムDNAのSan3AI部分消化断片についてサザンハイブリダイゼーションを行った結果、両プローブとともに、0.7kbpおよび0.9kbp断片とハイブリダイズした。1.B.cereusを胞子形成培地で培養すると菌体内IMPDH活性は、胞子形成の初期段階である対数後期までは増加したが、るこれ以降低下した。胞子を形成できない栄養豊富なYE-EMM培地中では、本酵素活性は、菌の増殖とともに増加し続けた。2.B.cereus菌体の超音波破砕上清からを硫安分画、Blue-Cellulofineカラムによるアフィニティークロマトグテフィー、イオン交換クロマトグテフィー、HPLCによるゲルろ過によりIMP脱水素酵素を電気泳動的に均一に精製した。本酵素のSDS-PAGEによる分子量は、56kDa,ゲルろ過による分子量は225kDaであり、単一のサブユニットから構成される4量体であると推定された。本酵素の最適pHは910、イノシンヌクレオチドに対して特異性を示し、他のヌクレオチドとは反応しなかった。本酵素のN末端アミノ酸配列は、Met-Trp-Glu-Ser-Lys-Phe-Valであり、大腸菌IMPDHのN末端アミノ酸配列と高い相同性を示した。Bacillus cereusを飢餓培地に移して胞子形成を誘導するとGTP合成経路の重要な酵素であるIMP脱水素酵素(IMPDH)の活性が急激に低下する。

本研究では、胞子形:[成誘導時のB.cereusのIMPDH遺伝子発現調節機構について検討するため、本遺伝子ならびに上流域のクローニングと塩基配列決定を試みた。B.subtilis guaB(IMP dehydrogenase)遺伝子中のIMP結合部位を含む1,311bpおよび798bpを増幅させるための2組のプライマーを合成し、B.subtilisゲノムDNAを鋳型としてPCRを行った。その結果、約1.3kbp、および0.8kbpの断片が増幅され、これらの塩基配列はguaB遺伝子の配列と一致した。これらのPCR産物をプローブとしてB.cereusts-4のゲノムDNAのSau3AI部分消化断片をEMBL3ファージベクターに組み込んで作製したゲノムライブラリーのスクリーニングを行った。ゲノムライブラリーから得られた陽性クローン15個についてファージDNAを調製し、数種の制限酵素で処理したところ、すべてのクローンでアガロースゲル電気泳動パターンが一致した。このうちのEMBL3GR-1とGR-2を種々の制限酵素で処理し、上述のプローブを用いたサザンハイブリダイゼーションで強く発色したSalI+HindIII断片(約1kbp)について現在サブクローニングを行っている。また、B.cereusts-4のゲノムDNAのSau3AI部分消化断片についてサザンハイブリダイゼーションを行った結果、両プローブともに、,0.7kbpおよび0.9kbp断片とハイブリダイズした。これらについてもサブグローニングを行っている。
離島における廃棄物・リサイクルシステムに関する経済地理学的研究

廃棄物の処理・管理に関する法整備として、近年、各種リサイクル法などが制定されている。しかし、これら廃棄物の分別収集を担当する市町村の財政基盤・廃棄物処理に関するハード、ソフトのインフフ整備の状況はそれぞれの市町村で千差万別である。本年度はまず家電リサイクル法の制定に伴い、離島部での使用済み家電リサイクルシステムがどのように変わったのか、さらにこれが離島の廃棄物行政にどのような影響を与えたのかについて考察を進めた。また、自動車リサイクル法の制定を視野に入れた自動車リサイクル制度の改革という流れの中、離島特有の廃車処理問題に言及し、その現状分析を精力的に進めてきた。すなわち本研究は、マクロの日本経済が、自由化・国際化・環境規制の強化というプロセスの中にある一方で、九州の離島部に代表される地域社会が過疎化・高齢化の波にさらされる中、「持続可能な発展」、「循環型社会」、「地方分権」、「地域自立」というスローガンを現実のものとするために、各離島地域が具体的にいかなる環境整備を行うべきかという政策提言を行うための基礎的研究である。主として沖縄県の離島・奄美群島をフィールドとした調査の結果、たとえば、家電メーカーは1つの目安として人口15,000人を超過している離島には「指定引取場所」を設置するという形でも、「拡大生産者責任」を徹底すべきであるということを提案した。とくに奄美大島など周囲に喜界島・加計呂麻島・請島・与路島等という2次離島を抱える離島に「指定引取場所」を設置することは、周囲の2次離島における排出者負担の軽減にも役立つだろう。また、既存のごみ処理施設(たとえば奄美クリーンセンター)などの有効活用についても言及した。廃車に関しても新しい自動車リサイクルシステムにおける離島でのr引取者」としてどのような経済主体が候補として考えられるか、その際の留意点について整理を行った。今年度は、放置車両問題が顕在化し、それらの適正処理が滞っている日本の島嶼部(離島)をフィールドに、「廃棄解体段階」のリサイクルシステムの現状と課題について整理を試みた。具体的なフィールドとして、東京都の島嶼部、北海道の利尻島、長崎県壱岐、沖縄県沖縄本島、そして沖縄県宮古島を選定した。放置車両問題の解決とその未然防止のため、利尻島及び八丈島では、廃車の適正処理に関して、基本的には(最終)ユーザー負担を要求した条例を制定している。これに対して、壱岐、沖縄本島、宮古島では、基本的に既存の解体業者・資源回収業者に廃車処理をゆだねているが、廃車の適正処理システムが機能せず、深刻な放置車両問題を抱えている。とくに島嶼部の場合、廃車の適正処理のためにはそれを本土に搬送しなければならず、その分のコストがさらに加わる。そこで注目すべきは、EU指令(案)にある「メーカーによる無償回収」の考え方であり、またOECDで提唱され、さらに「循環型社会推進法」でも言及されている「拡大生産者責任:EPR」という概念である。島嶼部での廃車処理システムに関する「排出者責任」・「EPR」とは何か、さらには自治体の役割をいかに考えていくべきかに関して、一層の議論が求められていることを指摘した。なお、このような政策指向が韓国・台湾の環境政策に現れているかに関して、若干の資料収集・現地調査を行った。これらの整理は来年度継続して行う。
MDGAファミリー分子群の大脳皮質神経回路網形成機構における役割

MDGAファミリータンパク質はMDGA1・MDGA2の2種類からなるイムノグロブリンスーパーファミリーに属するGPIアンカー型の細胞外タンパク質である。大脳皮質形成期においてMDGA1は上層の一部に、またMDGA2はほぼすべての神経において発現が認められ、MDGA1は一部の神経の正常な放射状移動に必要であった。しかしながら最終的な皮質構築に顕著な異常はなく、その発現は終生続くことから、その後の神経回路網形成機構における役割の解析を進めた。その結果、ニューロリギンとの相互作用を介してシナプス形成バランスを維持しており、その機能低下は統合失調症・ASD様の行動異常を引き起こすことを明らかにした。MDGAタンパク質はイムノグロブリンスーパーファミリーに属するGPIアンカー型の細胞外タンパク質であり、発現様式の異なるMDGA1とMDGA2の2種のファミリー分子よりなる。これまでにMDGA1ノックアウトマウスの作製・解析から、発生時における大脳新皮質の形成過程において重要な役割を果たすことを明らかにしてきたが、MDGA1/2ともに、その発現は大脳皮質構築後も終生続き、生後の回路網構築とその制御においても何らかの役割を果たしていることを想定していた。さらに、近年ヒトの遺伝学的解析から統合失調症・自閉症の病因因子の一つであるとする報告が相次いだこと、また、シナプス形成・維持に関与する因子群との相互作用が確認されたことから、本研究では、MDGAファミリー分子群の回路網形成機構における機能解明を目的に解析を進めることとした。本年度はMDGA1・MDGA2ノックアウトマウスの解析を進めた。MDGA2ノックアウトマウスは生存率が低く、生育にも顕著な遅れが認められていたが、バッククロスの進行とともに、すべて生後致死となった。しかしながら、ヘテロ接合体に認められる異常があることから、生後におこなうべき解析は当面ヘテロマウスで進めることとした。また、系統的行動解析により、MDGA1ノックアウトマウスにおいては、プレパルスインヒビションが抑制されていることが明らかとなった。プレパルスインヒビションの抑制は統合失調症患者およびモデル動物で共通して認められているエンドフェノタイプであり、MDGA1と統合失調症との連関を支持するとともに、MDGA1ノックアウトマウスの統合失調症モデルマウスとしての有用性が示唆された。MDGAファミリータンパク質は特定の神経群に選択的に発現する遺伝子として我々が単離・同定したイムノグロブリンスーパーファミリーに属するGPIアンカー型のタンパク質であり、発現様式の異なるMDGA1とMDGA2の2種のファミリー分子よりなる。ヒトの遺伝学的解析からMDGA1/2遺伝子の変異が統合失調症や自閉症の発症と連鎖するという報告がなされ、また、Neuroliginファミリータンパク質と相互作用して、その機能を修飾し得ることが明らかとなったことから、MDGAファミリー分子群の変異がシナプス形成や行動にどのような影響をもたらすかをノックアウトマウスを用いて検証することとした。MDGA2ノックアウトマウスのホモ体は、バッククロスの進行に伴い生後致死となったため、明瞭な表現形が認められないことが想定されたものの、まずはヘテロ体での解析をおこなうこととした。その結果、ヘテロ体において、社会性行動の異常が明瞭に観察されるとともに、電気生理学的な解析からは、興奮性・抑制性シナプス形成のバランスが片寄ってしまっていることが示唆された。これらのことから、MDGA2は興奮性・抑制性シナプスの形成バランスの制御に深く関与しており、その機能異常が、自閉症などの精神疾患の発症につながりうることが想定された。MDGAファミリー分子群は特定の神経群に選択的に発現する遺伝子として我々が同定したイムノグロブリンスーパーファミリーに属するGPIアンカー型の細胞外タンパク質であり、発現様式の異なるMDGA1とMDGA2の2種のファミリー分子よりなる。これまでにMDGA1ノックアウトマウスの作製・解析から、発生時における大脳新皮質の形成過程に関与することを明らかにしてきたが、MDGA1/2ともに、その発現は大脳皮質構築後も終生続き、生後の回路網構築とその制御においても重要な役割を果たしていることが想定された。さらに、近年ヒトの遺伝学的解析から統合失調症・自閉症の病因因子の一つであるとする報告が相次いだことから、本研究では、MDGAファミリー分子群の回路網形成機構における機能解明を目的に解析を進めた。前年度までにMDGAファミリー分子群はニューロリギンファミリー分子群と相互作用して、その機能に対して抑制的に働くこと、MDGA1欠失マウスにおいて統合失調症様の行動異常が認められること、MDGA2ホモ欠失体は生後致死であり、ヘテロ欠失体には社会性行動異常が認められることを明らかにしてきた。今年度はMDGA2マウスを中心に解析を進めた結果、MDGA2のヘテロ欠失により興奮性シナプスの形成が過多になり、興奮性/抑制性シナプス形成のバランス(E/Iバランス)が興奮性側にシフトすること、これにより大脳新皮質において興奮性の反応が亢進し、記憶学習障害とともに自閉症スペクトラム障害(ASD)において認められるような社会性行動異常が引き起こされることを明らかにした。これらの結果から、MDGAファミリー分子群はASD治療薬探索に向けた新規標的として有望であり、MDGA2欠失マウスはその際のASDモデルとして有用であることが示唆された。

しかしながら最終的な皮質構築に顕著な異常はなく、その発現は終生続くことから、その後の神経回路網形成機構における役割の解析を進めた。その結果、ニューロリギンとの相互作用を介してシナプス形成バランスを維持しており、その機能低下は統合失調症・ASD様の行動異常を引き起こすことを明らかにした。MDGA2ノックアウトマウスにおける自閉症様の社会性行動異常とシナプス形成バランス異常を明らかにできたのは大きな進展であり、当初の計画以上といえる。しかしながら、前任地から現任地へのマウスの移動に伴いIVFによるクリーンアップを行わねばならなかったため、ホモ体を用いたMDGA1ノックアウトマウスの解析が滞ってしまった。このため、現在までの達成度としては表記の区分とした。神経科学MDGA2マウスの解析をさらに進めるとともに、ホモ体の作出を進めてMDGA1マウスの解析を再開する。また、これらの解析結果から、MDGAファミリー分子群は、統合失調症・自閉症といった精神疾患の治療に向けた新たな分子標的となり得ることが想定される。そこで、MDGAファミリータンパク質の創薬シーズとしての有用性を検討するために、MDGA-Neuroligin間の相互作用を修飾しうる薬物をスクリーニングするシステムの構築を試みる。MDGA2ノックアウトマウスの行動解析に向けたバッククロスが順調に進行するとともに、MDGA1ノックアウトマウスの行動解析が進み、その基本的性状が明らかとなったため。MDGA1マウスの解析が、マウス移動の際のクリーニングなどにより中断されたため。MDGA1ノックアウトマウスの行動解析により明らかとなった諸点について解析を進めるとともに、そのミクロエンドフェノタイプの抽出を試みる。また、MDGA2ノックアウトマウスの行動解析を開始する。さらに、シナプス形成制御因子群との相互作用様式についての細胞生物学的・生化学的解析を進め、MDGAファミリー分子群との相互作用を標的とした統合失調症・自閉症新規治療薬の探索に向けたハイスループットスクリーニング系構築の検討をおこなう。MDGA1マウスの解析は次年度再開予定であり、その遂行に必要な経費として使用する計画である。前任地の北海道大学から現任地の香川大学への異動に伴い、一部研究計画の中断を余儀なくされたため。中断されていた研究は本年度末より再開しており、その遂行に必要な経費として次年度での使用が予定されている。
MSC由来エクソソームを用いた新たなデリバリーシステムと骨肉腫治療の開発

近年、四肢悪性腫瘍の抗癌剤治療の開発により予後の改善を認めるが、抵抗性や重篤な副作用など課題が多く新たな治療開発が切望される。一方でMSCが組織障害・悪性腫瘍部へ遊走(homing)する機能を利用し標的細胞に抗腫瘍効果因子を付加し運搬するデリバリーシステムの報告がある。しかし移植された細胞は悪影響を及ぼすことが懸念され、液性因子が注目されている。その一つのエクソソームに着目し、特にMSCから放出されるエクソソーム(MSC由来エクソソーム)がhoming効果を有することを検証し、四肢悪性骨腫瘍への抗腫瘍効果(miRNA)を運搬する新たな骨肉腫治療の開発を計画した。
環状ジグアニル酸を介する病原性制御機構をターゲットとした新規感染症治療法の探索

近年、病原細菌の薬剤耐性化が深刻な問題となっており、治療の難渋化や医療経済の悪化を招いている。よって既存の抗菌薬療法とは異なるコンセプトを基に、治療・予防戦略を執ることが急務となっている。そこで本研究では、抗菌薬の“殺菌性"に着目するのではなく、宿主の病態に大きく関わる細菌の“病原性"を抑制することによる新たな治療法を提案することを目的とし種々の検討を加えた。その結果、既存の抗菌薬であるアジスロマイシンは緑膿菌の生育を抑制する抗菌薬であるが、低濃度で使用することにより病原性制御機構(cyclic di-GMPシグナル伝達機構)を抑制することがわかった。本研究では、c-di-GMPを介する病原性制御機構を対象とした新規治療法のターゲット分子と病原因子制御薬を探索し、マウス感染モデルを用いて評価を行う予定である。本年度は、以下の2項目について検討を行った。1.二つの病原性制御機構との関連性について本研究で対象としている病原性制御機構であるc-di-GMPシグナル伝達機構と共に、Quorum sensing(QS)と呼ばれる制御機構は広く病原性に関与することが知られており、既に我々の研究グループでも複数の成果を報告している。しかし、これら両者の関連性についてはほとんど知られていないのが現状である。そこで昨年度までに作成したc-di-GMP関連遺伝子欠損株(Δpde)と、既に保有しているQS関連遺伝子欠損株(ΔlasI、ΔrhlI)を用いて、これらの関係性について検討した。その結果、QS機構はpde遺伝子の発現に対して正に制御しており、一方でpde遺伝子は直接的もしくは間接的にQS機構を負に制御していることが分かった。2.バイオフィルム形成へのpde遺伝子の関与これまでバイオフィルムの測定にはクリスタルバイオレット法を用いていたが、野性株と比較して欠損の影響は見られなかった。今回、共焦点レーザー顕微鏡を導入したのを機に、GFPラベルした菌株を作成し、バイオフィルム形成におけるpde欠損の影響を調べた。その結果、野性株と比較して欠損株では、バイオフィルムの形成スピードが速く、バイオフィルムの層が厚いことが分かった。本年度は、昨年度までの検討に引き続き、以下の検討を加えた。1.二つの病原性制御機構(c-di-GMPシグナル伝達機構とQuorum sensing(QS)機構)の関連性についてc-di-GMPシグナル伝達機構とQuorum sensing(QS)機構は、共に病原性制御機構であるがシステムとしては全く異なるものである。これまでの検討により、両システムにおいて関連性が見いだされており、QS機構はpde遺伝子の発現に対して正に制御しており、pde遺伝子は直接的もしくは間接的にQS機構を負に制御していることが分かった。本年度は、これらを裏付けるために変異株に対する遺伝子相補株を作成し、各種検討を加えた。2.フローセルと共焦点レーザー顕微鏡を用いたバイオフィルム形成の観察昨年度導入した共焦点レーザー顕微鏡を用いてバイオフィルム形成を経時的に観察するために、今年度はフローセルシステムを導入した。昨年度はGFP発現緑膿菌を用いてバイオフィルム形成を観察したが、本年度からはGFP非発現株を用いたバイオフィルム形成の観察を行うべく、COCRM法(筑波大学野村研より)を応用した観察システムの構築を行った。これにより、本研究で作成した遺伝子変異株や臨床分離株などのGFP非発現株でもバイオフィルム形成を観察できることができるようになった。本年度は、以下の3項目について検討を行い以下の結果を得た。<1.候補遺伝子の選抜・遺伝子欠損株の作出>候補遺伝子として選抜されたPA1727遺伝子については、遺伝子欠損株を作製した。もうひとつの候補遺伝子PA2567については、PA1727欠損株の評価状況を受けてから遺伝子欠損株の作製を試みる予定である。<2.遺伝子欠損株の評価>候補遺伝子は、病原性制御機構に関わる主要な遺伝子であるため、遺伝子欠損により病原性に強く影響を及ぼすと予測される。そこで、緑膿菌の代表的な病原因子(lasA、lasB、aprA、pslA、pelA)、他の病原性制御機構であるQuorum sensingシステムに関連する遺伝子(lasI、lasR、rhlI、rhlR)に対して遺伝子発現に及ぼす影響を、定量的realtime-PCR法により測定した。尚、欠損株が野性株と比較して病原性の低下以外(増殖性、形態、等)に大きく差がないことを確認した。

さらに、遺伝子欠損株に対してプラスミド上に該当遺伝子を組み込んだ遺伝子相補株も作製し、遺伝子欠損株もしくは野生株との比較を行った。遺伝子欠損株については、マウス肺炎モデルを作製し、肺内菌数および生存率にて評価を行った。<3.病原因子制御薬の選抜>上記遺伝子欠損株や野性株のマクロライド剤(5種)の影響を調べた。さらに複数のマクロライド剤を用いて構造相関性などを検討する予定である。本研究では、cyclic di-GMP(c-di-GMP)を介する病原性制御機構を対象とした新規治療法のターゲット分子を探索し、マウス感染モデルを用いてその評価を行うことを目的としている。これまでの検討により、ターゲット分子としてc-di-GMP分解酵素が病原性に関与すること、またその欠損株ではマウス肺内での増殖性が低下することが分かっている。本年度は、上記欠損株に対する遺伝子復帰変異株を作成し、感染後のマウスの免疫反応を中心に検討を加えた。野性株、遺伝子欠損株および遺伝子復帰変異株をそれぞれ10の6乗CFU/mouseとなるように経鼻的に感染させ、その後の肺内菌数を測定した。野性株および遺伝子復帰変異株では肺内菌数の有意な増加が見られたが、遺伝子欠損株では菌数の増加は見られなかった。その時の炎症性サイトカインを測定したが、有意な差はみられなかった。微生物・感染症学昨年度に策定した「今後の研究の推進方策等」では、バイオフィルムに関する検討と候補遺伝子欠損株の作出を計画していた。本年度はバイオフィルムに関する検討と共に、当初予定していなかった病原性に広く関わるとされているQS機構とc-di-GMPシグナル機構との関連性についても検討を加えた。特に後者については、これまでほとんど報告されていない内容であることからも、今後さらなる検討を加えて報告する予定である。一方、当初予定していた候補遺伝子欠損株の作出については、選抜された2遺伝子のうちの1つは既に実施済みであり、かつその機能について詳細に検討していたことから、本年度内での実施はできなかった。上記「研究実績の概要」に記載されている「項目1」については、これまで遺伝子欠損株に対して検討を行っていたが、その欠損に対する遺伝子相補株の作成が成功できていなかった。今回、その遺伝子相補株を作成し、野生株と遺伝子相補株がほぼ同様の傾向にあることが示すことができた。また「項目2」については、バイオフィルム形成の観察基盤を整える目的で各種システムの導入を試み、これまで検討することのできなかった遺伝子欠損株での観察が可能となり、一部興味深い結果を得ている。一方、病原性制御機構の主要な制御分子であるc-di-GMP(c-di-GMPシグナル伝達機構)やホモセリンラクトン(QS機構)は宿主側の免疫機構を修飾する作用があることが近年報告されている。本研究ではターゲット遺伝子欠損株の宿主側への影響も検討しているため、遺伝子欠損および上記制御分子の宿主免疫への影響を調べる必要がある。当初予定していた計画については、概ね計画通りに実施しており、候補遺伝子の評価については予備的検討としてマウス感染モデルを用いた検討なども行っている。
羽化リズムに関わる温度較差反応の普遍性を探る

本研究の目的は,温度較差反応が地上で蛹化する昆虫の羽化時刻決定にも使われているのかどうか,羽化リズムだけでなく孵化リズムにも関わっているのかどうかを検証することにある。地上で蛹化するキイロショウジョウバエとカイコガでは、較差が小さいほど羽化が早くなることが明らかになった。これらの事実は、この反応が単に地中の特異な温度環境に対する適応というよりも羽化時計が本来持つ特性であることを強く示唆している。孵化リズムについてもヒメギス類を対象に温度較差反応の有無を検討したが、孵化率が悪く、十分なデータが得られなかった。これまでの研究から、羽化リズムに関わる温度較差反応は、地中で蛹化する昆虫に広くみられることが明らかになってきた。そこで、今年度より3年計画で、地上で蛹化する昆虫についても、その羽化リズムに温度較差反応がみられるか否かについて検討を行うことにした。地上蛹化種として、キイロショウジョウバエと、カイコ、キンモンホソガを準備した。いずれもこれまでつかったことがない種なので、とりあえず今年度は予備的なデータをとるところまでを目標とした。キイロショウジョウバエについては、その体サイズが小さいため、現在使用しているタマネギバエ用のアクトグラフ(自動的に羽化時刻を記録する装置)をそのまま使うわけにはいかない。そこで、ショウジョウバエ用のアクトグラフの作成をおこなった。その結果、とりあえず使用に耐えうるアクトグラフを完成させることができた。カイコガについては、光周期条件下(12L12D25°C)および温度周期条件下(12W12C、10°C較差)において明瞭な羽化リズムが得られるかどうかを確認する予備実験をおこなった。その結果、本種の羽化時刻は光周期のみならず温度周期の支配を受けること、光周期条件でも温度周期条件でも、羽化は朝に相当する時間帯におきることが明らかになった。キンモンホソガについては、リンゴ園において越冬蛹の採集をおこない、千個体以上の蛹を集めることができた。現在、休眠蛹は低温保存中である。本プロジェクトのもう一つのねらいは、羽化リズムだけでなく、孵化リズムについても温度較差反応の有無を探ることにある。材料としてはコバネヒメギスを選んだ。夏に北海道において、その休眠卵を数百集めることができた。現在、卵を低温保存中である。26年度は、カイコ、キイロショウジョウバエおよびキンモンホソガの羽化リズムおよびコバネヒメギスの孵化リズムの解析を行った。カイコについてはまだ解析の途中ではあるが、すくなくとも温度較差が大きい場合(5°C以上)には、較差が小さいほど羽化時刻が早くなるという典型的な温度較差反応がみられた。現在、温度較差が5°Cよりも小さい場合でも同様の反応が見られるかどうか検討を進めているところである。カイコは土中では蛹化しないことから、温度較差反応は地中で蛹化する昆虫にだけみられる反応ではない可能性が高まった。ただし、カイコは固い繭のなかで蛹化するので、内部の蛹が明暗サイクルを感受できるかどうかはよくわかっていない。もしも光を感受できないのであれば、結局は温度サイクルを時刻信号に使っていることになるので、その状況は土中で蛹化する昆虫たちと変わらないことになる。繭の中でも光を感受できるのか否か、繭の中での温度サイクルはどのようになっているのか等を明らかにすることが今後の課題である。キイロショウジョウバエについては、わずか1°Cという小さな温度較差にも反応できること、温度較差によって羽化時刻が変わることが明らかになった。しかし、温度較差が小さくなったからといって羽化時刻が早まるわけでもなかった。これは、ショウジョウバエが温度サイクルだけでなく、蛹期の明から暗へのたった一度の移し替えに反応するためである。明暗サイクルと温度サイクルの関係が順位相の場合と逆位相の場合について温度較差反応を比較したところ、後者においてのみ典型的な温度較差反応がみられた。この事実をどのように解釈すればよいのか、現在検討中である。キンモンホソガおよびコバネヒメギスを用いた実験については、現在準備中である。キイロショウジョウバエについては解析に必要なデータの収集はほとんど終えている。また、カイコについても、解析に必要なデータの収集をおおよそ終えている。しかし一方で、キンモンホソガやヒメギスなどについては、羽化成虫が記録用の球を押し出せないとか、休眠が深すぎて孵化を誘導できないといった事態が生じている。これらは、これまで使ったことがない材料を使用する際にはしばしば生じるものではある。現在、アクトグラフの改良や休眠卵の保存条件の変更等により、これらの問題に対処しているところである。予定していた種以外にも、使い勝手の良い材料があれば、それを使うことも視野に入れたい。27年度も引き続き、カイコ、キイロショウジョウバエ、キンモンホソガ等の羽化リズムの解析を行った。カイコについては、温度較差が3°C以上あれば、較差が小さいほど羽化が早くなることが明らかになった。地上蛹化種である本種の羽化時刻設定においても温度較差反応が関与するという事実は、この反応が単に地中の特異な温度環境に対する適応ではなく、蛹化場所に関係なく羽化時計が本来持つ特性であることを示唆している。ただし、この実験では平均温度を25°Cに固定した。

そのため温度較差が小さくなるほど高温相の温度は低くなり、低温相の温度は高くなった。較差ではなく、低い高温相の温度もしくは高い低温相の温度が羽化をはやめた可能性を否定できない。そこで、高温相あるいは低温相を固定した場合でも温度較差に応じて羽化が早まるのかどうかを確認する実験を現在継続中である。全明条件下で育てたキイロショウジョウバエの蛹を全暗・較差が異なる温度サイクル下において羽化時刻を比較したところ、本種においても温度較差が小さいほど羽化時刻が前進する可能性が示唆された。しかしながら、本種の羽化時刻は蛹期の温度サイクルだけでなく、蛹期初期の明から暗への移し替えの影響も強くうけることが明らかになったので、本種における温度較差反応の存在を証明するためには、蛹期の温度サイクルの効果と明から暗への移し替えの効果を明確に分離できる実験方法を考えねばならない。この点について、現在予備実験を継続中である。キンモンホソガについては、蛹をアクトグラフにセットしたものの、ほとんど羽化がみられなかった。蛹の休眠の打破に失敗したのかもしれない。本研究の目的は,温度較差反応が地上で蛹化する昆虫の羽化時刻決定にも使われているのかどうか,羽化リズムだけでなく孵化リズムにも関わっているのかどうかを検証することにある。地上で蛹化するキイロショウジョウバエとカイコガでは、較差が小さいほど羽化が早くなることが明らかになった。これらの事実は、この反応が単に地中の特異な温度環境に対する適応というよりも羽化時計が本来持つ特性であることを強く示唆している。孵化リズムについてもヒメギス類を対象に温度較差反応の有無を検討したが、孵化率が悪く、十分なデータが得られなかった。キイロショウジョウバエについては基本的なデータ収集は完了したので、今年度はカイコの羽化時刻について、当面の解析に必要なデータの収集に全力を注ぐ。今年度は、まず5°C以下の小さな温度較差の下でも羽化リズムのデータをとり、温度較差反応の全体像を明らかにする。次いで、矩形波だけでなく、正弦波の下でも羽化リズムを調査し、温度較差反応が見られるかどうかを確認する予定である。キンモンホソガについては、アクトグラフを再度改良し、データの収集を試みる。ヒメギスについては、低温処理を繰り返すことでまずは長期休眠を解除する条件を探し、そのうえで孵化リズムのデータ収集に挑む予定である。生理生態学今年度の目標は、1)新たな実験動物の飼育に慣れること、2)新たな実験動物に適したアクトグラフを作成すること、3)光周期と温度周期、それぞれの下で明瞭な羽化リズムが得られるかどうかを予備実験において確認することであった。カイコガについてはすでに上記の点については確認を終えた。現在、様々な温度較差のもとで羽化リズムを調べはじめている。キイロショウジョウバエについては、アクトグラフは完成したが、飼育に関してやや苦戦している。ある程度以上の蛹サイズでないとうまく記録が取れないので、現在大きな蛹を得るための条件の確認中である。問題はキンモンホソガである。1000を超える休眠蛹を集めるところまでは順調だったが、うまく休眠解除ができていない。先日、一部の個体を低温期からとりだし20°Cにさらしているが、いまだに羽化してこない。もしかすると休眠打破に特殊な条件を必要としているのかもしれない。
トリレンジイソシアネート化合物による湿式接着における反応抑制機構に関する研究

水系で高濃度のTDIプレポリマーを利用する場合は、水との反応が激しいため木材小片等の湿式接着における結合剤としての利用が困難である。この反応抑制のための有効手段として、逆に過剰の水を添加する方法を案出した。反応抑制のために各種エマルジョンの併用を試みたが、数パーセントのTDIを含む系に過剰の水を添加するのが経済的にも有利で、かつ木材小片等の結合剤に用いて成型接着するのに十分な可使時間が得られた。実験室合成のTDIは量的に限度があるため、市販のTDI化合物を入手し、これによって利用研究を進め以下の研究成果が得られた。1.TDIエゲル化物はゴム弾性を持つエラストマーを形成するので、乾燥フィルムを作成して粘弾性率測定を行なった結果、熱処理によって架橋仕が進み引張強さなどの材質が向上した。また、TDIに典型的な鎖状および枝分れプレポリマーを併用するとやはり一般材質の向上がみられる。2.反応抑制機構の解明については、水系でゲル化させたフィルムのIR,DSC測定によって検討を加えたが、ジイソシアネート化合物の典型的な反応によって、ユリア結合,ウレタン結合さらにはビュレット,アロフアネート構造にまで進むことが明らかになった。この過程は加熱によって促進されるが、160°C以上の温度では一部分解による劣化が生ずるようである。3.過剰の水を含む水系でTDI化合物を反応,ゲル化させることにより、鋸屑等の木材小片の湿式成型接着が可能であることを見出し、成型したフレキシビリティに富むシートの材質について検討を加え、結合剤であるTDI添加量,熱処理による材質変化,即ち引張強さ,伸長度,吸水率,厚さ膨張,表面性能,圧縮戻り試験など多方面の用途を考えた応用試験を実施し、新利用分野の大きいことを確認した。
医療診断用ペロブスカイト光ダイオード型Ｘ線高感度検出素子の創製

X線の吸収に必要な厚いペロブスカイト結晶層を担持する目的で、メチルアンモニウム鉛のハロゲン化物(MAPbI3ならびにMAPbBr3 )の単結晶を化学晶析法によって生成し、これを粉砕して粒子サイズがサブミクロンから10ミクロンのペロブスカイト単結晶の微粒子を作製し、次にこの微粒子粉末を、本研究予算で購入した高温加熱式機械プレス装置を使って厚さが400ミクロンほどのペレット状のフィルムに成形した。この際に、圧力2000kg/cm2の条件で温度を100°Cまで昇温し、微粒子が半融結したフィルムを形成するのに最適な成型条件を決定した。この結果、MAPbI3を用いた場合にペロブスカイト結晶が溶融して凝集した半透明な結晶フィルムが得られた。このフィルムに金属電極を蒸着して平板素子を作製しX線ジェネレータを用いてエネルギーが20eVから50eVのX線を照射し、素子の外部回路電圧として520Vを印加してX線照射応答電流を検出した。その結果、5nA以上の安定な応答を得ることに成功した。素子の応答は印加電圧とともに増加し、また、素子の温度を下げるほどバックグラウンドの電流が抑制されることが判明した。温度を0°C以下まで下げることによってバックグラウンドの電流は応答電流がほぼ消滅し、この結果として高いS/N比で、X線応答が得られることを検証した。低温における応答特性の最適値から得られる応答電流値の量子効率をもとに応答感度を見積もった結果、感度は実用化しているCdTeを用いたX線素子に近い値まで到達すると考えられる。X線の吸収に必要な厚いペロブスカイト結晶層を担持する厚みのあるscaffoldとして、酸化チタンの一次元配列したナノワイヤーを、水熱合成法を使って透明導電ガラス基板(FTO)に厚み10um以上に製膜した。このscaffold上にX線吸収ペロブスカイト材料として三次元(3D)型のメチルアンモニウム鉛ヨウ化物と二次元(2D)型のブチルアンモニウム鉛ヨウ化物の2種をそれぞれ溶液法によって充填し、spiroOMeTADを正孔輸送層、金を対極として製膜して光電変換素子を作製した。これらのペロブスカイト厚膜を用いる光電応答を可視光によって評価した。2Dペロブスカイトではナノワイヤーの厚み方向の配向の寄与による光電応答が得られ、2Dペロブスカイトの光電応答を高効率化する効果として論文発表した。が、2Dは3Dペロブスカイトよりも応答電流の絶対値は小さく、厚膜による応答は3D材料を用いても十分得られることがわかったため、3Dペロブスカイトを使ってさらに厚みの大きい吸収層を作製する目的で、ペロブスカイトの微結晶粉末を、加熱プレス機を使って高温下で結晶を溶融させながらペレット状に製膜する方法を検討した。加熱プレス機は設備が学内になかったため、メーカーに依頼して加熱プレスを使って実験した結果、圧力2000kg/cm2の条件で、結晶の半溶融したペレット(厚さ数100nm)が得られることがわかった。そこでこのペレットに金属電極を蒸着した素子を作製した結果、電圧バイアス下でX線照射による強い電流応答を観測することに成功した。応答感度は、実用化しているCdTeを用いたX線素子と同程度まで改善された。このようにペロブスカイトを用いるX線検出素子のプロトタイプを作製することができたが、現在はCdTe系に比べてS/N比が低いために、これを高めることを次の課題としている。X線の吸収に必要なペロブスカイトの厚い結晶層は、高温加熱プレス機を使った結晶溶融法によって作製できることがわかり、この方法で製膜したペロブスカイトの結晶を使ったX線光電応答素子から、既存のCdTe使用のX線直接検出素子の応答レベルに近い電流応答が取り出せることを検証し、X線検出素子のプロトタイプを作ることに成功した。当初の目的はほぼ達成できていると考える。

本年度にプロトタイプを作製する方法として用いたペロブスカイト結晶製膜のための加熱式高圧プレス機の仕様を決めて、これを実験装置として購入する。また、プレス機に用いるペロブスカイトの微結晶(粒子サイズ1um程度)の高純度の粉末を溶液結晶法によって作製する。ペロブスカイトの組成中のハロゲンをヨウ素と臭素、それらの混合物に変えて波長応答感度の異なるペロブスカイト結晶を製膜し、硬X線に対する光電流応答を計測し、かつ結晶膜の厚みを変えながら応答電流出力が最大となる最適条件を決定する。実用化に向けたペロブスカイトX線検出素子を二次元アレイとするX線イメージングプレートの製作の可能性を示すためアレイ素子の設計を試みる。電極基板には正極の金属電極を、二次元アレイのパターンとして被覆することで、医療診断用センサとして二次元画像情報の取り出しが可能なことを示す。本年度の研究成果を受けて、次年度への研究展開のために購入が必要な実験装置(加熱プレス機)が明らかになり、その装置を購入する費用を確保するために、研究費の一部を次年度へ繰越した。したがって、繰り越した次年度使用額は、該実験装置の購入に充当する。
アンビエント情報社会のための振動エネルギーを収穫して駆動・発電する電子デバイス

本研究は、低周波の振動に対して動作しセンサとして外部電源を必要としない利点をもつ振動電流遮断機の製作とその特性調査を目的とする。特性調査では、周波数特性と温度特性について調査を行った。周波数特性からは、スイッチの周波数に対する動作の特性を得た。温度特性からは、スイッチの時間に対する温度上昇の関係を得た。さらに,エネルギーハーベスティング技術の応用についての研究に取り組んだ。非平衡車輪,発電ヨーヨー,商用電源の磁場を使用する発電機,手回し発電機を作製し,これら発電機のための蓄電システムを製作した。熱、振動、光、電波など、身の回りに希薄に存在するエネルギーを「収穫」(ハーベスト)して電力に変換する技術(環境発電)において,出力はわずかではあるが,日常の何気ない動作や,運動,遊戯などを利用したシステムとすることが目的である。すなわち,環境志向のみならず,健康志向の発電である。発電量はわずかであるが,遊戯や運動など付加価値があることが特長です。これまでに,振動を受けてON・OFFするスイッチにおいては,10 A程度の電流を流した時の温度特性の調査を行ったり,発電するヨーヨーの試作を行ってきた。前者のスイッチにおいては,電流が流れやすいように,かつ,動作しやすいように構造を改良した。さらに,10 A程度電流をながすことで,温度が80度近くに上昇することがわかった。したがって,40 60 A程度流れる主幹のブレーカーとして用いるのではなく,分岐ブレーカーとしては使用することを提案した。後者の,発電するヨーヨーについては,コイルと磁石を用いた試作では,数mV程度の発電電圧であったのに対し,小型モーターを軸として利用することで,数千rpmの回転数で数Vの出力が得られることがわかった。中でも,太陽電池ようのモーターは出力が大きくでることがわかった。本研究では、身の回りで捨ててしまっている希薄なエネルギーを利用した電子デバイスを作製することが目的である。特に、検査したい振動のエネルギーを利用した振動の検査装置の開発や、希薄なエネルギーによる小電力発電機の開発とその応用の提案である。平成24年度の成果として、振動のエネルギーを収穫して駆動する振動の検査装置においては、スイッチとして電流を流して使用する際の接触部分などの構造の改良や、10 Aまで電流が流せることを確認した。さらに、非平衡車輪やパソコンの廃熱を利用した小電力発電機を開発した。非平衡車輪は、癒しを目的とした置物としても利用されているが、一般的な平衡車輪と比較すると低速回転ではトルクが小さくなるので、発電しやすくなることがわかった。発電した電力はわずかであるが、ウェアラブル機器(スマートフォン、モバイルPC、音楽プレイヤー、ゲーム機など)への充電は可能である。このように、発電ができる付加価値がついた置物としての応用が期待できる。そして、パソコンの廃熱を利用したペルチェ素子を使った発電においては、CPUやグラフィックボートなどの発熱体を水冷できるようにし、その温度差を利用して、エネループなどの蓄電池に蓄電するシステムを作製した。人間の何気ない動作や,運動や遊戯などのエネルギーを利用した発電とその発電した電力の用途を考えることが目的である。発電する出力はわずかであるので,自立システムの駆動源としたり,運動や遊戯を促進させたりすることを考えている。すなわち,人力を利用する環境に優しく,運動による健康効果や遊戯による癒しなど,環境・健康志向のシステムを目指している。平成26年度では,交付申請書にも記載した健康器具,すなわち,筋肉トレーニングさせる機械に発電機構を組み込んだシステムの開発を目指した。さらに,蓄電池への充電回路などの作製も行った。充電回路は,発電した電力がわずかなため蓄電に充電することで,利用用途が広がり,使いやすいものになるためである。調査の結果,人力発電によって得られる電力の大きさは,その力を電力に換算すると100200W程度であることがわかった。実際には,それに発電機やそれらの機構における変換効率に依存する。今回,バイクの発電機(マグネト)を利用して20倍の減速機を逆接続することで,20W程度の手回し発電機を作製した。出力が10V程度であるため,6V用の鉛蓄電池への充電やエネループなどUSBで利用できる機器などへの充電が可能であることを示した。スイッチング電源を利用した充電回路の作製も行い。512V用蓄電池に対応できることを確認した。そして,この発電した電力を用いて運動する際に音楽を流したり,小画面であるが映像を鑑賞できたりするシステムで,運動を促進できるシステムを考案した。最終年度では,以下2つの項目について検討ならびに研究を実施した。(1)振動のリミットスイッチ10A程度の電流を流した際に発生する温度上昇・それにともなう磁場の影響のため,パワーリレーを用いた電流遮断器へ応用できないかを検討した。(2)環境・運動志向の発電システム商用電源から配電線に電流が流れることによって生じる磁界のエネルギーを収穫することと、商用周波数からエネルギーを最大で収穫する回路を作製した。商用電源から負荷に接続した電源回路によって、作製したフィルタと電圧計を接続した収穫回路で、電源回路の導線と収穫回路のコイルを近づけ距離と電圧の関係を計測した。電源回路から出る磁界から微小な電圧を収穫することが出来ることがわかり、得られる電圧はおよそ距離の二乗に比例して小さくなることが分かった。また、コイルに鉄芯を入れた場合と入れなかった場合では、入れた場合の方が入れなかった場合よりも1.31.5倍程度電圧が大きくなることが分かった。

10cm離した測定位置において、巻き数約280のピックアップコイルを用いると、出力0.9 V, 1.19 V(鉄心有)が得られた。巻き数1の3.27 mVと比べ約276倍の出力を得られた。本研究は、低周波の振動に対して動作しセンサとして外部電源を必要としない利点をもつ振動電流遮断機の製作とその特性調査を目的とする。特性調査では、周波数特性と温度特性について調査を行った。周波数特性からは、スイッチの周波数に対する動作の特性を得た。温度特性からは、スイッチの時間に対する温度上昇の関係を得た。さらに,エネルギーハーベスティング技術の応用についての研究に取り組んだ。非平衡車輪,発電ヨーヨー,商用電源の磁場を使用する発電機,手回し発電機を作製し,これら発電機のための蓄電システムを製作した。筋肉をトレーニングする機器の作製や,その発電能力などを調査し,実際のシステムの提案なども行った。発電出力が不安定であるため,蓄電池へ充電できる回路の製作も行っている。磁気工学,磁気応用励磁式の発電機(オルタネーターなど)を利用したシステムの製作。励磁式とすることで回路などは複雑になるが,発電効率などはよくなり,車載用の電気システムなどへの利用も広がる。さらに,人力に適した発電機,複数の発電機の利用,複数人による発電システムなども調査する。計画では,24,25年度で,スイッチの特性と応用の調査を実施することになっており,実際に,駆動特性ならびに電流を10数A程度流したときの温度特性なども調査している。応用についても十分検討がなされている。さらに,計画に基づき,振動回転変更装置や発電ヨーヨーなどの試作を実施してきており,おおむね順調に進展しているといえる。振動を検知して動作するスイッチに関しては、その構造の改良や10 Aまで電流が流せることを確認した。さらに、振動エネルギーのみではなく、非平衡車輪や、パソコンなどの廃熱を利用した小電力発電機を開発し、エネループなどへの蓄電やウェアラブル機器(スマートフォン、モバイルPC、音楽プレイヤー、ゲーム機など)への充電を提案した。国内での学会発表などが,学務と重なったりして実施できず残額となった。実際に応用できるような,発電機,例えば,夜の散歩などで携帯できるLEDの発光ウェアや,トレーニングと関連した発電機の試作や発電した電気を有効に利用する方法や蓄電するシステムの開発を行う。振動のスイッチにおいては現在のところONするスイッチのみであるが、OFFすることができるスイッチにおいても同様に電流が流せることを確認する。さらに、遊戯を利用した小電力発電機の開発とその応用の提案も継続しておこなう。今度は,最終年度であるため,昨年度実施できなかった国内での学会発表,研究会発表を実施する予定である。国際会議など海外での発表を次年度(平成26年度)に実施することにしたため,出張費分が差額となった。差額分は,5月初旬に実施される磁気に関する国際会議に出席することにより出張旅費として使用する。
六角形モジュラーマルチレベルコンバータによるループパワーコントローラの開発

本研究は,三相AC/AC変換のための新しい変換回路構成である六角形モジュラーマルチレベルコンバータ(H-MMC)を応用し,電力系統安定化のためのループパワーコントローラ(LPC)に適用した新しいシステムの制御方式についての研究である。昨年から進めているH-MMCを接続したLPC送電ラインのモデル化を用いて,有効・無効電力を送受電する制御方式,およびH-MMCに組み込んだ蓄電装置による電力充放電の制御方式について,これらを連携させる制御方式を提案し研究を進めた。1次側フィーダと2次側フィーダの末端同士の間で相互にやり取りする基本的な有効電力および無効電力の流量制御と回路内に付加した蓄電システムの電力補償による末端の電圧バランスをとる制御について,いくつかの典型的なケースを想定したシミュレーションを行い,提案方式が適切に動作することを確認した。さらに実験検証を行うための装置の構築を進めた。実験装置は半導体デバイス(IGBT)を用いた電力変換器(セル)による主回路部分とDSP,FPGAを用いたディジタル制御装置による制御プログラム部分があり,主回路のセルは,H-MMCに用いる最大12セル接続の構成で,それに必要なリアクトル,キャパシタ,抵抗,および電圧・電流の各種センサを接続している。制御プログラムは,FPGA側でマルチレベル出力PWM制御用の三角波シフトを適用したプログラムと蓄電装置部分のPWM制御プログラムを作成し,DSP側でそれ以外の有効電力制御など全ての制御部分を行うための制御プログラムの開発を進めた。今後は,これらの主回路とプログラムにより実験を行い,シミュレーション結果と比較しながら検証を進めていく。研究計画に従い,提案するH-MMCを用いたLPCシステムのモデルを利用し,シミュレーションにより制御方式の動作検証を進めた。初年度に行った基本的なセルのコンデンサ電圧一定制御,有効・無効電力の流量制御,および蓄電装置を接続したシステムの有効電力の制御を連携して総合的に制御する方式について,性能向上のための制御方式の改善と電力流量を制御して系統電圧のバランスをとるための典型的なケースを想定したシミュレーションを行い,適切な動作となることを確認した。さらに実験検証を行うための実験装置の構築を進め,主回路部分・センサ部分の作成とプログラムの開発を行い,実験検証を開始している。今後は実験を進め,シミュレーションとの比較による検証や細部の改善を行う予定であり,おおむね順調に進展しているといえる。提案したH-MMC構成によるLPCの制御方式および蓄電システムを接続した場合の電力平準化制御について,引き続き実験検証およびシミュレーションとの比較検証を進める。構築した実験システム(主回路,プログラム)を用いてH-MMCの制御によるLPCの基本動作と制御性能の確認を行い,その後,性能評価試験を行う。性能評価試験として,シミュレーションと同様の条件に基づくLPCの入力側の電圧変動,出力側の負荷変動の試験,系統連系接続による試験などを行い,提案方式の有効性を検証し,必要に応じて制御プログラムの改善を行いながら,その成果をまとめる。2つの電力系統フィーダの末端の間にLPCとしてH-MMCを接続して送電ラインのループを構成し,有効・無効電力の送受電を適切に制御する方式,およびH-MMCに蓄電装置を組み込んだシステムにより電力の充放電を管理し,電力の過不足を補償する電力平準化の制御方式について研究を進めた。最初にH-MMC回路構成を適用したLPCの新しいシステム構築を行い,全体の構成として,2つの電力系統フィーダ末端を連系したH-MMC回路モデルを作成した。さらに,H-MMCによるLPCの制御方式についての理論解析・検証を進めた。H-MMCの制御は,主にキャパシタ電圧の制御,各素子に流れる電流制御が必要となる。これらの制御は下記の電力制御と大きく密接した制御であり,精度の良い制御性能が要求される。1次側フィーダと2次側フィーダの末端同士の間で相互にやり取りする有効電力および無効電力の流量制御も行われる。有効分・無効分を直交成分として分離して独立に制御することを考え,1次側と2次側の有効電力の制御は入出力のバランスを保つように制御しながら,各制御を連携させた制御方式を考案した。それに加えて,回路内に蓄電システムを付加して有効電力バランスをとる制御手法についても行い,上記の有効電力の制御に連動させる制御方式を考案した。これらの制御法の動作・特性検証は,回路シミュレーションにより行った。シミュレーションは,回路解析ソフトウェアにより行い,制御の基本動作について安定かつ適正に動作可能であることを確認した。研究計画に従って,提案するH-MMCを用いたLPCシステムの回路構成と電力系統接続時のモデル化及び理論解析を行い,それに適した制御方式の考案を行った。考案した制御は,セルのコンデンサ電圧一定制御,有効・無効電力の流量制御,及びH-MMCの環状回路を循環させる電力制御のバランスを保ちながら動作させる方式で,この動作を回路解析ソフトウェアによるシミュレーションで検証した。検証の結果,提案する制御により目的とする動作が可能であることを確認できた。さらに,本システムに蓄電装置を接続したシステムの有効電力の制御方式も考案して,同様のシミュレーションにより動作検証を行い,動作可能であることを確認できた。また,動作検証を行うために実験システムの構築も並行して進めている。次年度には,全体の回路作製,プログラム等の作成等を完成させ,提案する制御の有効性を検証するための実験を進める。以上のことから,本研究は計画に沿って,おおむね順調に進展しているといえる。