hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腸管内の食事細菌抗原のペプチドトランスポーターによる吸収を標的とした腸炎制御

本研究では、腸管内の食事最近抗原のペプチドトランスポーターによる吸収メカニズムを明らかとすること、それを標的として腸炎制御の治療的応用の可能性について検討することを目的とした。平成29年度はマウス大腸粘膜で、ペプチド輸送体が、腸内細菌由来ペプチドを粘膜内に輸送し、炎症細胞のリクルートメントを誘導し、炎症の惹起に関与していることを生態観察で示した。また、そのメカニズムにインフラマソームが関与していることが示唆された。本年度は、インフラマソームの阻害剤を投与すると、大腸粘膜の炎症性サイトカイン産生や炎症細胞のリクルートメントが抑制された、この結果(炎症の軽減)は、炎症性腸疾患等、腸炎治療への応用の可能性が示唆される。近年、ペプチド輸送体は単球・マクロファージ系にも発現していると報告され、腸粘膜上皮細胞に発現するペプチド輸送体の働きを区別して観察するために、全身の単球・マクロファージ系を消去した動物モデルに腸炎を惹起し、上記同様の観察を行った。単球以外に発現しているペプチド輸送体が、腸管内の細菌由来ペプチドによる炎症性サイトカインの惹起や好中球の遊走に関与していることが示された。これらは、ペプチド輸送体の阻害により阻害され、インフラマソームの阻害によっても阻害された。このことより、腸管粘膜上皮に発現惹起されたペプチド輸送体が細菌由来ペプチドの輸送に引き続く炎症への関与、そのメカニズムにインフラマソームの関与が示唆された。おおむね順調今後は、腸炎動物モデルにおける、細菌由来ペプチドの投与による、炎症惹起のメカニズムにおける、粘膜上皮細胞におけるペプチド輸送体の働き、単球に発現するペプチド輸送体の働き、細胞間隙ルートの関与について、時間的には生態観察・空間的には免疫染色・分子生物学的定量方法により、さらに明らかにする。常に外的抗原に暴露されている腸管では、有害な外的抗原を排除する免疫システムが発達している。腸管腔内から外的抗原の門戸となる腸上皮細胞において、その下流となる粘膜内の免疫担当細胞への効率的な外的抗原情報の輸送システムが想定されている。我々は、ペプチドトランスポーターに着目した。小腸上部においては効率的なペプチドの吸収に関与しているが、大腸において、定常状態ではほとんど発現していないが、特に炎症時に発現が亢進することをLPSで炎症を惹起したマウス大腸粘膜においてウェスタンブロット法により定量的に示した。腸炎モデルマウスの大腸の管腔内に細菌由来抗原MDPを投与し、炎症により腸上皮細胞の刷子縁側に発現が惹起さたペプチドトランスポーターが、それをとらえる様子をmulti-photon共焦点レーザー顕微鏡を用いてリアルタイムに観察した。ひきつづき、「腸上皮細胞内のインフラマソームNLRP3」および、「好中球の腸粘膜微小血管への集積」など、腸炎パラメーターが、「MDPの腸管内腔からのとりこみ量・PepT1発現量」と連動していることをRT-PCR法・生体顕微鏡観察により示した。なお、この反応は、ペプチドトランスポーターの競合的阻害により阻害された。また上皮細胞間隙の変化とは関係がみられなかった。腸炎惹起動物モデルを用いた検討では、腸管上皮に炎症時に惹起されるペプチドトランスポーターは、腸管炎症制御の一部を担っている可能性があると考えられた。本年度(1年目)基礎となる腸炎惹起動物モデルを用いた検証をほぼ完了した。2年目以降はは慢性炎症動物モデル、ヒト炎症性腸疾患の腸粘膜へと、検討の範囲を広げて、腸管炎症を制御のターゲットとしての可能性について検討する。おおむね順調大腸慢性炎症モデルマウスの大腸におけるペプチド輸送体の発現と機能を、上記と同様の検証したうえで、PepT1の機能を持続的に阻害することにより、大腸炎発症を制御できるのか、抗PepT1療法応用に向けて、基礎的知見を加える。ヒト慢性腸炎におけるペプチド輸送体の発現について、内視鏡検査で採取した大腸組織検体を用いて、検討する。臨床像や臨床経過への関与について、組織所見・炎症パラメーターの結果を合わせて解析を行う。

大腸粘膜上皮を単離培養し、炎症の有無により、菌体成分や食事抗原の輸送にペプチド輸送体がどのように関与するのか解析し、腸管炎症を制御のターゲットとしての可能性について検討する。今後は、腸炎動物モデルにおける、細菌由来ペプチドの投与による、炎症惹起のメカニズムにおける、粘膜上皮細胞におけるペプチド輸送体の働き、単球に発現するペプチド輸送体の働き、細胞間隙ルートの関与について、時間的には生態観察・空間的には免疫染色・分子生物学的定量方法により、さらに明らかにする。平成29年度は初年度であり、所属機関において会計可能な期間が7月から2月上旬の5か月半であった。研究の基礎実験を行い、蛍光標識のための試薬、腸管炎症惹起や輸送体の競合阻害の生態観察の試薬購入に使用した。2年目(平成30年)は、平成29年の結果をもとに研究を遂行する予定である。まず、上記研究の結果について、PCRやウェスタンブロットなどの検討や、腸管上皮培養に使用する理化学消耗品(試薬)などに用いる予定である。今年度の検討で使用し、安定性が担保された、単球除去モデルや、インフラマソームの阻害剤、サイトカインの定量測定に必要なキットが高価であり、今年度も研究を継続するにあたり、また論文化する際の追実験を想定して、その財源として、繰り越すことにした。
磁性ナノ粒子プローブ－反応熱分解分析法による薬剤耐性菌の迅速検出法の開発

表面を抗体でもって修飾した磁性ナノ粒子プローブを、反応熱分解分析法に採り入れた新しい化学計測システムを開発した。このシステムの構築により、複雑な混合系から、ある特定の細菌種のみを選択捕集し、その細菌に含まれる細胞膜脂質を詳細に分析することを可能にした。さらに、得られたリン脂質プロファイルをバイオインフォマティクス手法の一つである主成分分析法によりデータ解析して、消毒薬に耐性を持つ大腸菌を迅速に検出することに成功した。昨年度に開発した磁性ナノ粒子プローブと各種の質量分析法(MS)を連結した計測方法を発展的に応用して、実際の生体試料あるいは細菌混合系から、任意の細菌種の細胞膜脂質成分を構造キャラクタリゼーションする一連の実験を行った。まず、マトリックス支援レーザー脱離イオン化MS(MALDI-MS)をMS装置に利用して、サルモネラ菌と大腸菌の混合系から、前者の細菌中の細胞膜脂質成分を選択的に解析する検討を行った。ここでは、サルモネラ菌に特異的に作用する抗体で表面修飾した磁性ビーズをプローブとして用いて、まずは当該混合系からビーズとサルモネラ菌の複合体を特異的に形成させた。この複合体をMALDI-MSにより解析したところ、サルモネラ菌を構成する各種リン脂質成分を高感度に検出でき、そのヘッドグループやアシル基などの分子構造を詳細に解明することが可能になった。さらに、反応熱分解ガスクロマトグラフィ-/MS(反応熱分解GC/MS)をMSとして用いて、複雑な試料マトリックス中に存在する細菌試料を選択分析する検討を行った。ここでは、大腸菌を豚の血液中に人為的に添加したものを生体試料のモデルとして用い、そこに含まれる大腸菌の細胞膜脂質を構成する脂肪酸成分を高感度かつ選択的に検出することを試みた。様々な反応試薬,その濃度,および反応温度などの各種パラメーターを検討した結果,化学試薬として強有機アルカリの一種である水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を使用し,その濃度を25 w/w %,また反応温度を400°Cに設定したときに,大腸菌に含有される脂肪酸成分を明瞭に検出することが可能になった。こうして得られた脂肪酸成分のピーク面積から、大腸菌の細胞膜を構成する脂肪酸成分の化学組成を、試料マトリックス成分に因る妨害を全く受けることなく、正確に解析することに成功した。これまでに開発してきた磁性粒子プローブと各種の質量分析法(MS)を連結した計測方法を、細菌における薬剤耐性の有無の判別に応用する一連の実験を行った。まず、マトリックス支援レーザー脱離イオン化MS(MALDI-MS)をMS装置に利用して、薬剤耐性菌の迅速判別を試みた。ここでは、消毒薬の一種である、トリクロサンに対して耐性を有する大腸菌を試料に用いた。まず、大腸菌に特異的に作用する抗体で表面修飾した磁性ビーズをプローブとして用いて、当該細菌の懸濁液から、大腸菌の選択捕集を行った。次に、この大腸菌を捕集した磁性ビーズ試料をMALDI-MSにより解析したところ、大腸菌を構成する各種リン脂質成分を高感度に検出でき、さらに、その成分組成を基にして、大腸菌における薬剤耐性の有無を10分程度の短時間で判定することが可能になった。さらに、反応熱分解ガスクロマトグラフィ-/MS(反応熱分解GC/MS)をMS部として用いて、薬剤耐性大腸菌の簡便な判別分析を行った。ここでは、様々な反応試薬,その濃度,および反応温度などの各種パラメーターを検討した結果,化学試薬として強有機アルカリの一種である水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を使用し,その濃度を25 w/w %,また反応温度を400°Cに設定したときに,大腸菌に含有される脂肪酸成分を明瞭に検出できることを見出した。さらに、得られた脂肪酸成分の化学組成が薬剤耐性の有無に応じて変化することが明らかとなり、その組成の違いを手掛かりにして、薬剤耐性判定を試料前処理操作を一切行わずに簡便に実施することが可能になった。まず,磁性ナノ粒子プローブに任意の細菌種を選択的に採取するための,最適な吸着条件の決定を試みた。ここでは,細菌試料にはサルモネラ菌を用い,これを当該菌に対する抗体で表面修飾した微小な磁性粒子に吸着させることを試みた。また,吸着したサルモネラ菌の検出には、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析法(MALDI-MS)を活用した。様々な条件下で吸着実験を行ったところ,吸着の際の温度および時間をそれぞれ37°Cおよび20分に設定したときに,最も効率的にサルモネラ菌を磁性粒子表面上に捕集できることが分かった。そこで,次に,こうして磁性粒子上に捕集したサルモネラ菌を直接オンライン操作で反応熱分解ガスクロマトグラフ(反応熱分解GC)分析するためのプロトコル構築を試みた。まずは,サルモネラ菌そのものを試料に用いて,その高感度検出に最も適した化学反応場の構築を実施した。

様々な反応試薬,その濃度,および反応温度などの各種パラメーターを検討した結果,化学試薬として強有機アルカリの一種である水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を使用し,その濃度を25 wt%,また反応温度を400°Cに設定したときに,当該細菌を構成する細胞膜脂質中の脂肪酸成分を,それらの加水分解及びメチル化反応を介して高感度に検出できることを見出した。さらに、実際にサルモネラ菌を吸着させた磁性微粒子を試料に用いて,TMAH共存下での反応熱分解GC分析を行った結果、当該細菌に特有の一連の脂肪酸成分を明瞭に検出することが可能になった。このように,本年度の研究成果として,磁性ナノ粒子プローブを反応熱分解分析法と組み合わせた新規計測システムを構築することができ,次年度からの実際の生体マトリックスを用いた応用研究を行う上で欠かせない,方法論を確立することができた。当初の研究計画・方法に記載した通りに、磁性ナノ粒子プローブと反応熱分解分析法を組合わせた新規計測システムにより、1)実際の生体試料(血液)からの特定の細菌種の選択的な捕集、および2)その細菌種の細胞膜脂質の詳細な構造キャラクタリゼーションを達成することができた。実際の薬剤耐性菌を対象とした実験は実施できなかったものの、当該粒子プローブでは、同族の菌種であれば薬剤耐性の有無にかかわらず、その捕集が可能であることがすでに知られている。それ故、自己評価として(2)を選択した。当初の研究計画・方法に記載した通りに、磁性ナノ粒子プローブと反応熱分解分析法を組合わせた新規計測システムを試作することができ、その評価も行えたため、自己評価として(2)を選択した。新たに開発した磁性ナノ粒子プローブー反応熱分解分析法が、実際の生体試料マトリックスを用いた実験系の計測に十分適用できることが、今年度、実証された。次年度は、この方法を発展的に応用して、生体マトリックス中の細菌試料における、薬剤耐性の有無の判定を行うことを試みる。具体的には、薬剤耐性菌を含む複数の菌種を人為的に添加した飲料水や血液などの実サンプルを試料に用いて、磁性ナノ粒子プローブー反応熱分解GC/MS測定を行う。その結果得られる当該細菌の脂肪酸プロファイルを手掛かりに用いて、耐性作用を有する細菌の存在を迅速かつ簡便に決定できる計測システムの開発を目指す。さらに、ここでは、コンピュータ支援されたバイオインフォマティックスの手法を活用して、脂肪酸プロファイルと薬剤耐性の有無との間の相関解析も実施する。この解析結果から、耐性作用の進行に伴う脂肪酸成分の組成や構図における変異の内容を精査し、最終的には薬剤耐性の発現メカニズムの一端を明らかにすることも目指す。本年度開発した計測システム(磁性ナノ粒子プローブー反応熱分解分析法)を発展的に応用して、実際の生体マトリックス中に含まれる細菌の選択検出を試みる。具体的には、血液や飲料水などの生体マトリックス中に任意の細菌種を人為的に添加し、そこから任意の細菌種に含有される脂肪酸成分を本手法により選択検出することを試みる。さらに、複数の細菌種が混在した系を人為的に形成し、そこから本手法により特定の細菌種のみを特異的に検出する実験も行う。最終的に、細菌種として薬剤耐性菌を使った実験を行い、耐性作用の発現に伴う脂肪酸成分の化学組成の変異を手掛かりとして、耐性の有無を迅速に決定することを目指す。ここでは、初年度に開発した解析手法を応用して、薬剤耐性菌を含む複数の菌種を人為的に添加した飲料水や血清などの実サンプルの測定を行う。
In_2Se_3層状半導体の巨大電気的異方性と不純物添加に関する研究

III_2-VI_3族化合物半導体In_2Se_3は、層状構造(α相)あるいは欠損性ウルツ鉱構造(γ相)という独特な構造を有し、電気的・光学的異方性や旋光性など特異な物性を示すことから、新機能性デバイス材料として期待される。本研究ではまず、分子線エピタキシー法により層状構造を有するα-In_2Se_3のエピタキシャル成長に成功し、大きな電気的・光学的異方性を有するという特異な物性を明らかにした。さらに、GaAs(111)B基板を用いることにより、空孔が螺旋状に規則配列して旋光性を有することが知られている、欠損性ウルツ鉱構造を有するγ-In_2Se_3のエピタキシャル成長に成功した。また、フォトルミネセンス測定を行ったところ、579nm付近に鋭い励起子発光が観測され、優れた光学的特性を有していることが明らかになった。本研究ではまず、分子線エピタキシー法により層状構造を有するα-In_2S_3のエピタキシャル成長に成功し、(001)GaAs微傾斜基板を用いることで配向制御に成功した。また、α-In_2Se_3エピタキシャル薄膜の電気的・光学的特性の評価を行ったところ、大きな電気的・光学的異方性を有するという特異な物性を明らかにした。得られた試料に関してX線回折測定を行ったところ、In_2Se_3薄膜がc軸配向してエピタキシャル成長していることを確認した。さらに光導電率スペクトルの測定を行った結果、吸収端の位置より、欠損性ウルツ鉱構造を有するγ-In_2Se_3が成長していることが確認できた。一方、AFMによる表面形状観測の結果からは、欠損性ウルツ鉱構造を反映した6角錐状の構造が形成されていることが確認された。
発生早期に起こる鳥類胚頸髄の運動神経細胞死の決定機序の解析

本研究では、発生早期の鳥類の頚髄に特異的に起こる運動神経細胞死において死ぬ細胞がどのように決定されるのかという機序の解明を目指した。これまでの研究から、この細胞死では、特定の分化を行った細胞に細胞死が起こることが示唆されていることから、運動神経の分化マーカーと細胞死マーカーとの共存について定量的な解析をおこなった。運動神経の分化マーカーとして、Limホメオドメインをもった転写因子のIsl1,Isl2およびLim3、さらにMNR2転写因子の発現を調べた。その結果、細胞死を起こすのはLim3の発現が無い細胞群であり、このような細胞群は細胞死によって完全に取り除かれてしまうことがあきらかになった。Bcl2遺伝子の導入で細胞を不死化すると、このような細胞群はLim3陰性の細胞群として、運動神経核の特定の部位に局在していることが分かり、定量した結果、細胞死の怒る前に存在していたLim3陰性の細胞数に一致していた。さらに、Lim3を強制発現させると細胞死が抑制されることも判明した。これらの結果は、この細胞死が特定の分化を行った運動神経サブグループにだけ起こり、その結果、サブグループは完全に発生から排除されてしまうことを示すものである。このような細胞死は、発生中の中枢神経系の他の部位では知られておらず、きわめてユニークな意味を持った細胞死であることが明らかとなった。このLim3陰性の細胞群がどのような発生過程を経て出現するのか、また、他の部位のどのような運動神経サブグループに相当するかなどの詳細な検討は今後の課題として残った。鳥類胚の発生の早期に、頚髄に特異的に運動神経細胞死が起こる。この細胞死は標的との関係が確立する前に起こり、標的由来の栄養因子が関与する細胞死とは異なる決定機序があるものと考えられている。今回、我々は、この死を免れた運動神経細胞が特定の運動神経のサブグループに属するか否かを、LIM転写因子の発現を調べることで明らかにした。通常の運動神経の発生を詳細に調べると、運動神経細胞の移動がほぼ終わる孵卵(E)7日では、前角に存在するIsl-1陽性の細胞は軸索を末梢に延ばしており体性運動神経細胞と考えられた。さらにその多くはIsl-2とLim3も発現しており体軸筋を支配するMMCの内側群であった。発生を遡って、E4で観察すると上記の群に加えて、Isl-1とIsl-2が陽性でLim3が陰性である細胞群が認められた。この細胞群はE3.5以前に最終分裂を終えており、E4では前角の中間部に位置していた。同じ発現パタンを示す運動神経細胞群は胸髄の肋間筋を支配するMMCの外側群で認められる。しかし、頚髄においては、このような細胞群はE5では観察されなくなる。これらの結果は、E4から5にかけて、Lim3の発現が上がるか、細胞死によって、この細胞群が排除されることを示唆する。Bcl-2遺伝子の導入によって不死化した群で、細胞死の終了後の時期に観察すると、Isl-1/2陽性でLim-3陰性のグループが認められたことから、細胞死によってこのような細胞群が消失した可能性が高い。さらに、電気穿孔法でLim-3の強制発現を行ったところ、この細胞死は導入側で顕著に抑制された。これらの結果は、この細胞死がIsl-1/2陽性でLim-3陰性であるような運動神経サブグループに特異的に起こることを示唆している。発生の早期の鳥類胚の頚髄において、分化直後の多数の運動神経細胞が同期して細胞死を起こすことが知られており、本研究ではこの運動神経細胞死の決定機序の解明を目指している。

14年度において、Bcl-2をレトロウイルスベクターで導入してこの細胞死を抑制した場合、本来は細胞死の時期に一致して消滅するはずの、Isl-1,Isl-2陽性でLim3陰性のグループが細胞死の時期の後まで残っていることが判明し、この細胞死が運動神経細胞の特定のサブグループに起こることを示唆するものと考えられた。15年度には、このLim3が陰性であることと細胞死を起こすこととの因果関係を明らかにするために、Lim3を強制発現させた場合の神経細胞死への影響について解析を定量的に行った。まず、鳥に特異的な増殖可能型のレトロウイルス(RCASB)タイプのプラスミド中にニワトリのLim3のcDNAを組み込んだものを作製した。コントロールとしてはGFPを発現するRCASBを作製した。Lim3を強制発現するウイルスベクタプラスミドを電気穿孔法で神経管の一側に導入し、細胞死の前、途中、後の時期において細胞死の量を定量的に解析した。Isl1に対する免疫組織化学法で運動神経細胞の数を計数したところ、細胞死の起こる直前の時期では、コントロールとの間に差がないのに対して、細胞死の終わる時期では、Lim3を強制発現を行った場合、有意差を持って20%程度の運動神経細胞数の増加が認められた。また、細胞死の起こっている途中の時期で細胞死を起こしている細胞数をTUNEL法で計数したところ、細胞死数の有意な減少が認められた。これらの結果は、Lim3の強制発現は分化する運動神経の数には影響しないものの、細胞死の決定に関与する可能性を示唆するものと考えられる。
活性酸素ストレス応答性チロシンキナーゼの遺伝子クローニング

我々は、過酸化水素により活性化されEGFレセプターなどのチロシンリン酸化するキナーゼを見い出し、酸化ストレス応答チロシンキナーゼOxidant-Stress activated tyrosine Kinase:OSKと名付けた。本研究では1,OSK活性が約80KDaの過酸化水素依存的にチロシンリン酸化される蛋白の出現と一致すること、2,SrcキナーゼのN端を認識する抗体と抗ホスホチロシン抗体がこの蛋白を認識すること、3,レセプター型チロシンキナーゼの活性化に必須のMnイオンが必要であること、4,Srcキナーゼ阻害剤HerbimycinやGenisteinはOSKを阻害しないことを明らかにした。従って、OSKはSrcと構造的な類似性を示すが異なる特性を持つチロシンキナーゼであると結論した。また、EGFによるA431細胞の増殖停止および細胞死誘導に対して検討し、1,増殖停止にはEGF刺激後速やかに転写産生されるCDK阻害タンパクp21/WAF1が必須であること、2,EGFによる増殖停止にはSTAT1αとNFκBが協調的に作用すること、3,高密度状態での細胞死誘導にもNFκBがSTAT1αの発現を誘導すること、4、高密度状態では経時的にSTAT二量体の構成が変化することをを明らかにした。従ってEGFレセプターからのシグナルがSTAT二量体構成の変化により、p21/WAF1による増殖停止からICEプロテアーゼの発現による細胞死へと変換されると示唆された。我々は、過酸化水素によるストレスがEGドレセプターなどのチロシンリン酸化を強く促進することを見出した(Gamou&Shimizu,FEBS Lett,1995)。さらに、マウス及びヒト培養細胞から過酸化水素により活性化されEGFレセプターをチロシンリン酸化するキナーゼ活性の存在を明らかにし、これを酸化ストレス応答チロシンキナーゼOxidant-Stress activated tyrosine Kinese:OSKと名付けた。本研究ではOSKの遺伝子クローニングを目的に、OSKの粗精製を進めた。OSK活性はヒト細胞のみならず過酸化水素刺激したマウスA9細胞のTrilon X-100可溶性分画にも検出された。これをイオン交換カラムで分画したところ、活性は約80KDaの過酸化水素依存的にチロシンリン酸化される蛋白の出現と一致し、SrcキナーゼのN端を認識する抗体と抗ホスホチロシン抗体がこの蛋白を認識した。現在これらの抗体を用いてマウス肝cDNA発現ライブラリーからのクローニングを進めている。また、免疫沈澱法で精製したキナーゼ活性欠損変異型ヒトEGFレセプターを基質としたin vitroリン酸化反応でOSKの性質をさらに検討した。OSKの活性化には、Srcキナーゼの活性化に必要なMgイオンは要求されず、レセプター型チロシンキナーゼの活性化に必須のMnイオンが必要であった。さらにSrcキナーゼを阻害することが知られているHerbimycinやGenisteinはOSKを阻害しなかった。従って、OSKはSrcと構造的な類似性を示すが異なる特性を持つチロシンキナーゼであることが明らかになった。
燃焼場に関連する温度・成分濃度計測法の研究

[1]研究概要分光的手段を使って、燃焼場の温度・成分濃度測定法について各自分担して行った。特定研究第3年度でもあり、公募研究の研究者の協力も得て、燃焼解析において首題の分野が特に遅れていることもあって精力的に研究が進められた。総括班の主催するシンピオジュームの第6回は『燃焼の化学』を主題として行われた。その際には、本研究の分担者が中心となって進め、特定研究全体の推進に寄与した。[2]得られた知見第3年度の成果の主なものは、1.CARS法による温度計測については、純回転ラマンを使った温度計測法(前田)偏光CARS法(大沢)など新しいCARS法について検討が加えられた。また、CARS法の観測領域についても吟味された(大沢)。2.CARS法以外のコヒレントラマン法についてはIRS法による高温気体の温度計測がなされた(大沢)。3.共鳴CARS法によって反応過程での中間成分の見測(川崎)。4.赤外吸収法によって、ボンベ内燃焼による残留メタンの観測が報告された(古賀)5.蛍光法による火炎温度測定の基礎実験として、プロパン-空気火炎中のOH分子の消光比を求めた(田久保)6.島津は単色写真法による、2次元拡秋火炎において、【C_2】,CH,OH等の空間分布を観測した。7.反応過程のモデリングと関連して、水素-酸素系ならびにメタン-酸素系では衝撃波起爆過程での流体の不均一が重要な役割をもつことが報告された(松為)この他にも多くの成果が挙げ、20数編の論文と50数編の口頭発表を行った。これらは61年度の成果取り纏めの中でまとめられる。
小児期、思春期、青年期における多様な性心理発達とその支援

本年度は,あらたに,一般母集団の7歳児(小学校1年生)の性の諸要素に関する心理指標のデータを取得することができた。これまでは,6歳児(幼稚園年長組)の協力を得ていたため,これにより6歳児から7歳児(就学前と就学後)における性の諸要素に関する横断的発達の諸相を検討することができる。次年度はさらにその協力児童数を増やす予定である。トランスジェンダーの幼児・児童の性の諸要素に関する心理指標も同様に,着々とその協力者数を増加させていている状況である。さらには,幼児・児童期のみならず,青年期として,大学生・大学院生への性の諸要素に関する心理指標についても収集を始めた。今後は,こうしたデータを通じて,幼児期,児童期,思春期,青年期という性の諸要素についての横断的発達を検討する計画である。8月には,インドのチェンナイで開催された15th Asia-Oceania Conference for Sexologyにおいて,A case of early gender transition in Japanと題したケースを口頭発表した。1月には,教育心理学研究に「中学校における『性の多様性』授業の教育効果」というタイトルで査読論文が掲載された。3月には,第42回日本自殺予防学会でシンポジストとして話した内容を「自殺予防と危機介入」という学術誌にまとめた論考が掲載された(タイトルは「出生時に割り当てられた性別にとらわれない子ども」をどう支援するか」)。研究代表者の異動により,研究協力者の募集について,これまでとは違った依頼体制を計画することが可能になった。しかし異動に伴う多忙により,本研究課題についての実際の依頼が可能になったのが年末以降のこととなってしまい協力者数が不十分であったため,補助事業期間を延長することにした。したがって,やや遅れているといえる。研究協力依頼体制は整ったので,今後も粛々と協力を依頼する。また,本年度で本研究課題は終了となるが,発展研究としての意義も見えてきたため,次の展開に生かすために本年度は,得られたデータの経過報告を学会発表することを中心に行っていく。小児期、思春期、青年期の性的自己の多様性についての成長軌跡を明らかにするために、本年度は、一般母集団のさまざまな性の諸側面の分散についての基礎データを蓄積した。これは、「性的マジョリティ」と「性的マイノリティ」の二分割を退け、ジェンダー・アイデンティティの分散(性のグラデーション)を可視化するものであるといえる。特に、ジェンダー・アイデンティティの発達を明らかにするために、就学前の幼児に対し、インタビューや質問紙などを用い、その性的諸側面の母集団の分散を明らかにしようとしている。なお次年度は、小学校1年生への性的諸側面の測定を計画している。また、思春期の中学生に対しても質問紙によりジェンダー・アイデンティティを測定した。これで、思春期にある中学生と青年期にある大学生のジェンダー・アイデンティティの諸相の比較などが可能となった。性別違和をもつ子どもたちに関しては、病院等に来院したケースに対して着々と協力を得ている。また、子どもたちの性の多様性が自明視され肯定的に受容されるための環境づくりとして重要視される「学校」に焦点を当て、そのような環境づくりや授業を展開している中学校で性の多様性が子どもたちに肯定的に受け入れられているか否かを明らかにするため、性の多様性の授業の効果測定を実施した。対照群も設け実証科学として、学校の授業が子どもたちの意識を変化させうるのかについて明らかにした。結果の公表については次年度に学会・論文発表を予定している。計画していた学童期の母集団のインタビュー及び質問紙の実施について、次年度協力してくれる学校を得ることができた。このことで幼児期と学童期の母集団データについては得る目処が立ち、基礎データの収集としてはおおむね順調に進展しているといえる。本年度は,オランダのアムステルダムで開催されたトランスジェンダーの国際学会であるWorld Professional Association for Transgender Healthに参加をし,本研究で実施する心理検査の内容を知己の心理学者らとディスカッションするなどをし,内容の地固めを行った。そして,ジェンダー・アイデンティティの発達軌跡を明らかにするために,就学前の幼児に対し,インタビューや質問紙などを用いた心理データを取得し,性的諸側面の母集団の分散を検討した。来年度以降,この母集団の分散のデータと,いわゆる臨床群とされる性別違和をもつ子ども(病院等に来院したケース)のデータの重なりを検討していく予定である。また,子どもたちの性の多様性が自明視され肯定的に受容されるための環境づくりとして重要視される「学校」に焦点を当て,性の多様性の授業を展開する中学校において効果測定を実施した。その際,授業を実施していない同規模・同地域の中学校を統制群として設定した。その結果,統制群は同性愛やトランスジェンダーへの嫌悪感情(同性愛嫌悪・トランスジェンダー嫌悪)の変化はないが,授業群は統計的に有意に低下し,教育の効果が認められた。また,自尊感情と嫌悪とは無相関であり,どれだけ自尊心が高くなろうとも嫌悪は変わらないことが示唆された。さらに,嫌悪がその後の他者尊重に影響するのか,あるいは他者尊重がその後の嫌悪に影響するのかを明らかにするために多母集団交差遅延効果モデルを検討したところ,授業群のみ,他者尊重が上昇した結果,嫌悪が低下するというモデルが採択された。このことは,性の多様性という現象が他者の尊重と結びついていることを生徒が理解することによって,嫌悪の低下につながることを示唆している。結果は国際学会で発表し,さらに国内誌に投稿した。なお,年度明けに単著が公刊された。

性的諸側面に関する一般母集団の分散を明らかにするため,小学1年生についてのデータを取得予定であったが,依頼先の都合により延期となった。また,性分化疾患当事者の協力に関しては,どの程度,身体状態を限定して協力者を募るのかなど検討中である。性別違和をもつ子どもの発達に関しては、医療機関に来院した第二次性徴前の子どもにおけるデータを得ているケースについて、国内学会のシンポジウムで話題提供を行った。欧米ではWatchful & Waiting approach、Explore approach、Social Transitioning approachといった対応の違いがあることを紹介し、いずれの対応においても根拠があることを示しつつ、一方で問題もまた生じることを指摘し、その上で性別違和をもつ子どもにおける性別に関する認知の発達に焦点を当てて議論をした。得られたデータを踏まえて、臨床に携わる専門家と共に、各アプローチの意義のみならず、疑義についても議論を深めた。また、特に性別違和をもつ子どもにおいて、トランスジェンダー嫌悪・同性愛嫌悪がみられることが精神的健康を阻む要因になる可能性を示唆し、臨床にかかわる専門家の可能な支援についても言及した。このような立場から、学術商業誌には小児・思春期の性別違和のある子どもに対する医療従事者・家族・学校・地域社会等の対応に関して、認知発達を踏まえた支援や同性愛嫌悪・トランスジェンダー嫌悪を熟成させない環境づくりについて執筆をした。同性愛嫌悪・トランスジェンダー嫌悪に関しては、そうした意識を低減させる環境を幼少期から形成していく必要があると考えて、本年度は特に、小学校教員との勉強会を頻回に開催した。こうした同性愛嫌悪・トランスジェンダー嫌悪を低減させる学校教育の効果について昨年度国内誌に投稿した論文は、現在のところ修正採択となっている。性的諸側面に関する一般母集団の分散を明らかにするための小学1年生の協力については得ることができなかったが、次年度に協力の目処がたった。一方で、性分化疾患の当事者への協力については、まだ計画ができていない。本年度は,あらたに,一般母集団の7歳児(小学校1年生)の性の諸要素に関する心理指標のデータを取得することができた。これまでは,6歳児(幼稚園年長組)の協力を得ていたため,これにより6歳児から7歳児(就学前と就学後)における性の諸要素に関する横断的発達の諸相を検討することができる。次年度はさらにその協力児童数を増やす予定である。トランスジェンダーの幼児・児童の性の諸要素に関する心理指標も同様に,着々とその協力者数を増加させていている状況である。さらには,幼児・児童期のみならず,青年期として,大学生・大学院生への性の諸要素に関する心理指標についても収集を始めた。今後は,こうしたデータを通じて,幼児期,児童期,思春期,青年期という性の諸要素についての横断的発達を検討する計画である。
英語の語強勢の有標性が英語母語話者と英語学習者の発話と知覚におよぼす影響

<論文発表>英語母語話者(E)、日本語(主に京阪方言)母語話者(J)、韓国語ソウル方言母語話者(SK)による英語の語強勢位置判断に関して、論文を発表した。本研究では、共通の動詞語幹を共有する現在分詞形-ingと派生名詞形-ionの単語のどこに第1強勢を置くかに関して、J、SK、そしてEの3言語話者の間で違いがあることが明らかになった。Eの場合は接尾辞にかかわらず正答率が高く、現在分詞形-ingでは第1音節(語頭)に、派生名詞形-ionでは第3音節(語幹末)にストレス符号を付与するケースが高率を示した。Jの場合は接尾辞に関係なく、一貫して語幹末である第3音節への符号付与が高率を示していた。それに対して同じくL2として英語を学んでいるSKの場合は、Jほどの極端な第3音節への偏向は現在分詞形においても派生名詞形においても観察されなかった。またSKは接辞の違いに関係なく、低率ではあれど第2と第4音節へストレス符号を付与するケースも見受けられ、それはJやEの場合よりも統計的に有意に多かった。これらの結果に対して、いくつかの仮説を提示し、議論した。<学会発表>英語母語話者、日本語(主に京阪方言)および韓国語ソウル方言を母語とする英語学習者による英語の語強勢位置判断に関して、国際学会NINJAL ICPP 2018においてポスター発表を行った。上記の論文では、現在分詞形-ingと派生名詞形-ionを比較したが、この発表では動詞原形と現在分詞形-ingの強勢位置判断を比較した。また、アメリカ英語母語話者19名による英語の完全母音のプロミネンスレベルの判断に関して黙読のアンケート調査を行い、第14回目音韻論フェスタにて口頭発表を行った。<実験>アメリカ英語話者による完全母音のプロミネンスレベルの判断に関して、アンケート調査と発話実験を行った。また、語強勢位置判断に関しても実験を行った。完全母音のプロミネンスレベルの認識に関して黙読に基づくアンケート調査を行うことによって得られた知見、および英語母語話者、日本語母語話者、韓国語母語話者の3グループに対して行った英単語の語強勢位置判断のアンケート調査の結果は、本研究課題にとって意義あるものであり、その意味で順調に進展していると考える。英語の強勢位置判断の研究は黙読のアンケート調査に基づくものであるが、今後は発話研究も行う必要がある。すでに英語母語話者と韓国語母語話者に関しては、音声データを収集したが、日本語母語話者の音声データ収集を今後行う必要がある。また、英語の完全母音のプロミネンスレベルの認識の研究に関しては、より多くの英語母語話者を被験者として集め、データを収集していく必要がある。さらに、英語の完全母音の研究に関連して、単語内で隣り合って存在している完全母音の発音を調べるため、ラジオニュース音読コーパスおよび会話における自然発話コーパスに収録されている発話音声の分析を行い、様々な発話スタイルの影響を調べることにも取り組んでいく。

すでに英語母語話者と韓国語母語話者に関しては、音声データを収集したが、日本語母語話者の音声データ収集を今後行う必要がある。また、英語の完全母音のプロミネンスレベルの認識の研究に関しては、より多くの英語母語話者を被験者として集め、データを収集していく必要がある。さらに、英語の完全母音の研究に関連して、単語内で隣り合って存在している完全母音の発音を調べるため、ラジオニュース音読コーパスおよび会話における自然発話コーパスに収録されている発話音声の分析を行い、様々な発話スタイルの影響を調べることにも取り組んでいく。予定していた実験がすべて終了しなかったため、その実験を継続する費用として次年度に持ち越した。
血管・尿排泄経路を有する次世代腎臓オルガノイドの作成

腎臓は、20種類以上の細胞からなる複雑な構造を持つ組織である。しかし発生過程に着目すると、ネフロン、尿管芽、ストローマのわずか3種類の前駆細胞に血管内皮細胞を加えたシンプルな構造から始まり、相互に増殖と分化を制御しながら3次元的に組織化する。これを一部再現するミニチュア腎臓は、創薬毒性試験や疾患モデル、さらには移植用組織として期待されているが、現状では尿排泄経路と血管網が未整備で、局所的かつ不完全な腎構造の再現に止まる。本研究は、工学的・生物学的な知見とアプローチの融合により、3種類の腎前駆細胞の自己組織化を制御することで、尿排泄経路と血管網を備えた移植可能なミニチュア腎臓の構築を目指す。
情報法の基礎理論の研究-法秩序の憲法化の一局面として-

本研究は、「法秩序の憲法化」の一局面として情報法を捉えるとともに、アメリカ・ドイツ憲法、とりわけ放送の自由の検討を通じて、表現の自由等の憲法的価値を防御権と客観法としての保護の二つの側面から検討するとともに、司法による防御権の救済の貫徹と立法・行政によるメディアの社会的役割・機能の維持・達成のための制度形成・具体化のあり方とその問題点を検討したものである本研究は、「法秩序の憲法化」の一局面として情報法を捉えるとともに、アメリカ・ドイツ憲法、とりわけ放送の自由の検討を通じて、表現の自由等の憲法的価値を防御権と客観法としての保護の二つの側面から検討するとともに、司法による防御権の救済の貫徹と立法・行政によるメディアの社会的役割・機能の維持・達成のための制度形成・具体化のあり方とその問題点を検討したものである19年度は、当初提出した研究計画・方法にしたがい、ドイツの情報法の現状・研究について、わが国のそれと比較検討する作業を進めた。具体的には、日独の表現の自由の基礎理論、メディアの表現の自由、そして放送法について、資料・文献の収集、調査及び考察を行った。現段階での具体的な成果およびその意義は次の通りである。1放送の「公共性」から放送の社会的役割論へわが国では従来、放送の規制根拠を「放送の公共性」に求めてきたが、これは放送の技術的特性着目した観念であり、現在のメディア状況の変容や「公共性」一般に関する議論動向から見て、必ずしも適切とは言えない。むしろドイツ連邦憲法裁判所の判例の蓄積や、学説における公共放送の機能的任務論を前提にすれば、あるべき社会像を正面に見据えて、そこにおける放送のあるべき役割を規範的に論じるべきではないかと考えられる。(以上の点は、「放送の公共性を考える)「情況化社会と『放送の公共性』の変容」に発表した。)2メディアの表現の自由のあり方上記の社会的役割は、国民の知る権利に奉仕するメディア一般にも妥当する側面を有するが、そうした役割を果たす際に、メディアに従事する専門の職能の自由を保障することが重要であると考えられる。たとえば(1)番組編集の自律(放送法3条の2)が、取財対象者の「期待権」やそれに対する「説明責任」によって制限されるのは慎重であるべきこと、(2)取材源秘匿特権が憲法上の権利として認められるべきこと等について検討した。((1)については、「いわゆる『期待権』と編集の自律」にて発表し、(2)については神戸大学COEの「公共空間研究会」(2007年11月10日)にて、コメンテーターとして論じた。)なお、表現の自由の基礎理論および全体的な研究のまとめは、20年度に継続して行う予定である。20年度は、当初提出した研究計画・方法に従い、ドイツ・英米の情報法・憲法の現状・研究について、わが国のそれと比較検討する作業を進めた。具体的には、(1)ドイツの表現の自由・放送の自由、(2)アメリカの表現の自由について資料収集・調査研究を深めるとともに、(3)わが国の情報法に関する現状について、立法・行政・司法のプロセスにおいていかにして実現されるべきかという観点から研究を進めた。現在進められている情報通信法制の見直し作業のにうに、表現の自由・情報に対する権利を立法・行政による形成・具体化を要するものと捉える見方、他方で伝統的な防御権としての表現の自由の理解の下で、裁判所による救済を貫徹すべきとする見方の、各々の特徴と長短について、理解を深めた。(1)(3)の研究の柱について、19年度の研究と合わせてまとまった形での成果公表を今後行う予定であるが、20年度中に公表した直接・間接的な成果としては、11.で挙げた計5件がある。このうち「表現内容規制・内容中立規制」および「文面上判断と合憲限定解釈」は(2)(3)に関するものであり、残りの放送の自由・放送法制に関する解説および座談会での発言は(1)(3)に関するものである。これらは、情報法の基礎となる表現の自由、放送等の概念および従来の学説、実務について、現下の情報化社会の急速な進展という問題意識から、外国法の知見を踏まえながら再検討を試みたもので、情報法の基礎理論の形成に貢献するものであると考えている。
ソフトタッチの運動生理学的解析に基づく接触による高次コミュニケーションの設計

(1)筋電図より,複数筋の「同時活性」,「介在ニューロンを経由した脊髄反射」,「皮質経由反射」のそれぞれを示唆する信号成分,および,顕著な相関のない独立の活性成分を検出することを試みた.随意的な運動成分とのはっきりした分離は難しいものの,特徴的な運動において,顕著な特徴が検出されることを確認した.(2)ソフトタッチに関わる,「触る」,「押す」,「押しのける」,「自分を支えるために押す」などの意図を持った接触動作において,動作意図の認識を行う手法について検討した結果,筋協調のパターンのみから動作の意図推定がある程度可能であることがわかってきた.本研究課題では,機械と人間との接触が避けられない状況や,人間を誘導したり何かを教えたりする状況で,「触ったり軽く押したりする(以下ソフトタッチと呼ぶ)」ことによるコミュニケーションを対象とし,ソフトタッチによって自分の意図を伝えて相手の了解を得たり,相手から必要な協力を引き出すメカニズムを解析することを目的とする.これに対し,平成27年度は以下のように研究を進めた.(1)複数筋の協働作用・拮抗作用と動作の関係を解析するための,肘周りの計測とモデル化を行った.腕に関しては,統制された静的な環境において,拮抗作用がある場合でも一定の精度で筋張力の推定ができることを既に発表しているが,実際の環境では,協働作用,拮抗作用が様々に変化すること,単独の筋だけを収縮させてキャリブレーションを行うことが難しいことから,協働作用,拮抗作用のパターン(主成分など)を求め,その成分の混合比を用いて,筋張力のパラメータ推定を調整する手法を検討した.(2)筋骨格モデルを力学的な構造モデルとして近似し,それによって運動の動力学特性を解析する手法の検討を行った.動作の目的・意図,各部位の位置変化(及び外観),対象への作用に多様なバリエーションがある.意図による実際の筋収縮の大きさ,タイミングの違いとそれによる実際に発現する運動との関係を解析することによって,筋収縮の状態から運動を予測すること,逆に筋収縮の状態からその意図を知ることを目標として設定し,その手法の検討を行った.(3)ウェアラブルデバイスやロボットを用いて振動や力覚を提示することによって動作の誘導や教示を行うための基本的な設計を行い,基本的な動作を確認した.実際に,英国ブリストル大と京都大学の間で筋電位データの送受信を行い,それを用いた動作の誘導が実際に行えることを確認した.(a)ソフトタッチの解析には複数筋の協働作用・拮抗作用を詳細に解析することが必須である.統制された静的な環境において,拮抗作用がある場合でも一定の精度で筋張力の推定ができることを既に発表しているが,実際の環境では,協働作用,拮抗作用が様々に変化すること,単独の筋だけを収縮させてキャリブレーションを行うことが難しいことから,より良い方法が必要とされている.そのため,協働作用,拮抗作用のパターン(主成分など)を求め,その成分の混合比を用いて,筋張力のパラメータ推定を調整する手法を検討し,従来の手法よりも良い結果を得ている.(b)動作の目的・意図,対象への作用には多様なバリエーションがあり,意図による実際の筋収縮の大きさ,タイミングの違いとそれによる実際に発現する運動との関係を解析することによって,筋収縮の状態から運動を予測すること,逆に筋収縮の状態からその意図を知ることがソフトタッチ解析に必須となる.現在は,それぞれの意図を設定した場合の筋電位と位置を計測すること,その計測から推定される関節トルクを与えた場合に,シミュレーションとして動力学モデルで運動が再現できることなどを確認している段階である.まだ被接触対象からの反力をモデル化できていないため,シミュレーションとして完全なモデルとはなっていないが,接触前の各部位の位置・速度と筋活動の定性的な傾向は一致しており,今後の研究のための基礎が整ってきている.(c)ソフトタッチそのものをロボットに行わせるのではなく,ソフトタッチと同じ効果や情報を相手に与えるデバイスも重要な研究課題である.そのために,本課題では,振動デバイスや皮膚を伸張させるデバイスを用い,実際に遠隔地間でその効果を確かめることができた.本研究課題では,「触ったり軽く押したりする(以下ソフトタッチと呼ぶ)」ことによるコミュニケーションを対象とし.ソフトタッチによって自分の意図を伝えて相手の了解を得たり,相手から必要な協力を引き出すメカニズムを解析することを目的とする.これに関し,平成28年度は以下のように研究を進めた.(1)肘周りの複数の筋束の協調関係を求めるために,ウェーブレットコヒーレンス解析を用いること,また,それによって,複数筋の「同時活性」,「介在ニューロンを経由した脊髄反射」,「皮質経由反射」のそれぞれを示唆する信号成分,および,顕著な相関のない独立の活性成分を検出することを試みた.随意的な運動成分とのはっきりした分離は難しいものの,特徴的な運動において,顕著な信号成分が検出されることを確認した.(2)ソフトタッチに関わる,「触る」,「押す」,「押しのける」,「自分を支えるために押す」などの意図を持った接触動作において,(1)であげた複数筋の協調成分の肘における現れ方を計測し,機械学習を行うことによって,動作のパターン認識を行う手法について検討した.つまり,それぞれの筋が発生する力の大きさを用いずに,筋協調のパターンのみから動作の意図を推定することを試み,それがある程度可能であることがわかってきた.(3)振動や力覚を提示することによって動作の誘導や教示を行うためのskinstretcherを設計した.これは皮膚を引っ張ったり押すことによって,強制することなしに動作を促すものである.

このようなデバイスを利用した場合の人間・機械系における動作特性を調査した.具体的には,入力された刺激に対する振る舞いを,システムの伝達関数として求めること,また,それを遠隔地から操作することなどの検討を行った.精度はまだ不十分であるが,高精度化のためのアイディアも得ており,今後,研究を一層進める予定である.(1)筋電図より,複数筋の「同時活性」,「介在ニューロンを経由した脊髄反射」,「皮質経由反射」のそれぞれを示唆する信号成分,および,顕著な相関のない独立の活性成分を検出することを試みた.随意的な運動成分とのはっきりした分離は難しいものの,特徴的な運動において,顕著な特徴が検出されることを確認した.(2)ソフトタッチに関わる,「触る」,「押す」,「押しのける」,「自分を支えるために押す」などの意図を持った接触動作において,動作意図の認識を行う手法について検討した結果,筋協調のパターンのみから動作の意図推定がある程度可能であることがわかってきた.(1)腕だけでなく,首,肩などの部位とソフトタッチには深い関連性がある.手の動き,頭部の運動,上体の緊張などの計測を行い,そこから,動き,注意,緊張感などを特徴として抽出する手法について検討したい.首は,頭部の運動の状態から注意や緊張状態を測ること注目した対象である.肩は体の姿勢を制御するための機能や緊張状態を表す性質を持っているため,腕や首の観測と合わせて用いれば,意図を推測するための良いデータを得られることが期待できる.(2)肩周りのように,単関節筋と二関節筋の間の拮抗作用,協働作用が複雑に発生する部位のモデル化も重要な課題である.協働作用,拮抗作用が関節角やその他の動的な条件に依存することは従来から想定されてきたことではあるが,実際にそれを扱うことは難しく,有効な手法は提案されてこなかった.本研究では協働作用のパターンを類型化し,各時刻での協働作用を典型的なパターン,またはその単純な複合で表す手法の有効性を確認していく予定である.(3)動力学シミュレーションにおいて,簡単なモデルが動作することは確認できたが,まだ被接触対象からの反力をモデル化できていない.今後,接触状態のモデルを導入し,実際の筋張力と実際の運動,動力学シミュレーションとの結果を定量的に突き合わせることにより,筋骨格モデルの詳細化と種々のパラメータ推定をより高度に進めることを予定している.これにより,意図の推測,動作予測などの精度が上がることが期待できる.情報メディア工学年度末に新しく英語論文を書いたため,英文校正分が余分にかかってしまったため.金額としては大きくないので,平成28年度の物品(消耗品)の購入で調整する.
出力変動型電源の本格的大量導入に向けた地中送電ケーブルの導体温度型送電容量評価

太陽光発電や風力発電といった出力変動型電源の大量導入に伴い,将来の電力システムにおいて送電線に流れる通電電流は,これまでよりも短時間かつ大きく変化するものと考えられる.本研究課題では,そのような新しい環境下における地中送電ケーブルの送電容量評価として,ケーブル導体温度評価を行っている.昨年度は,出力変動型電源の大量導入に伴う電流変化として,従来の一定電流に対し,変動する電流を重畳させて変動周期と適切な等価回路段数について考察を行った.今年度は,導体部分の発熱量を正確に表現するための交流導体実効抵抗値に着目し,直流抵抗値のほか,マクスウェル方程式に基づき表皮効果係数,近接効果係数の導体温度依存性をモデル化し,交流導体実効抵抗値の温度依存性を定量的に評価した.その結果,表皮効果係数と近接効果係数は,導体温度上昇とともに電流集中が緩和されるため僅かに減少していくものの,直流抵抗値は線形に増加するため,交流導体実効抵抗値も導体温度上昇とともに大きくなることを確認した.この結果を踏まえて,地域供給系統における二回線送電線の一回線故障を想定し,前年度までに構築した熱等価回路モデルを用いてケーブル導体温度の時間変化をシミュレーション評価し,温度上限値(90°C)に達するまでの時間的な余裕を評価した.結果として,温度依存性を考慮することにより,温度上昇は速くなり温度上限値へ達するまでの時間的余裕は短くなるものの,ケーブル内の熱容量を利用することで1時間程度の時間的余裕があることが明らかにした.このことは,送電線過負荷を解消するために応答速度の速い蓄電池や高速デマンドレスポンスだけでなく,火力機の出力調整や需要家に負担の少ない低速応答型のデマンドレスポンスでも十分に効果のある可能性があることを示唆している.近年,風力発電や大規模太陽光発電等の出力変動型再生可能エネルギー電源の大量連系が見込まれており,地域供給系統レベルでの送電容量制約の問題が懸念されている.一般に電線・ケーブルの定格電流(常時許容電流)は,通電電流として一定値(定常状態)を仮定した上で,電線・ケーブル本体の導体温度上限に基づき決められている.将来的に,再生可能エネルギーの大量連系に伴い通電電流が短時間で大きく変化する状況を想定すると,これまで以上に導体温度を評価することが重要であり,本研究課題ではそのような新しい環境下におけるケーブル導体温度に基づく送電容量評価手法の開発を目的としている.本年度は,地中送電ケーブルの導体温度評価に関する基礎検討として,154kV単心CVケーブルを想定し,ケーブル劣化に重要な導体温度を評価するための熱等価回路モデルに関する検討を行った.具体的には,導体温度を高精度に推定するため,絶縁体の分割層数に着目し,カウア型多段等価回路モデルに基づき解析を行った.その結果,絶縁体の分割層数を増やすことで導体温度の推定精度は向上していく傾向にあるものの,絶縁体を二つに分割した場合において改善効果はほぼ飽和していることを定量的に確認した.さらに,将来的に再生可能エネルギー電源の出力変動を想定することを視野に入れて,正弦波状の通電電流変化を想定し,送電ケーブルに10分120分周期の電流変化を与えて評価を行ったところ,ほぼ同様の結果になることを定量的に明らかにした.さらに,ケーブル内の絶縁体以外の部分についても等価回路分割の必要性について検討した.ケーブル本体に関する熱等価回路モデルに関する基礎的検討はほぼ完了し,様々な通電電流変化に対応可能な導体温度シミュレーションプログラムも開発した.近年,出力変動型再生可能エネルギーの大量連系に伴い,地域供給系統での送電容量制約が大きな問題となっている.従来の送電容量制約は,ケーブルに対して常時許容電流(一定値)に基づき決められているものの,出力変動型電源の大量導入に伴いケーブルの通電電流は短時間で大きく変化する可能性があり,本課題ではそのような新しい環境下における送電容量評価手法を検討している.本年度は,前年度から開発してきた地中送電用単心CVケーブルの熱等価回路モデルを完成させるため,特に熱容量の大きな絶縁体層やシース層に着目し,熱伝達を詳細に表現するため複数に分割することよるシミュレーション精度と計算時間について考察を行った.また,出力変動型電源の大量導入に伴う電流変化として,一定電流に正弦波状の電流変化を重畳させて,導体温度変化を評価した.その結果,電力系統運用における経済負荷配分の変動周期に着目し,重畳する正弦波電流(実効値)の周期を30分2時間で変化させて,導体温度評価を行った.さらに,正弦波状の通電電流を用いることでケーブル内部の温度伝導を理論的に解析し,正確な温度伝搬を表現するために必要な等価回路段数について考察した.さらに,ダウンスケールミニモデルとして600V単心CVケーブルを対象として,ステップ電流変化に対するケーブル表面温度を測定した結果,熱等価回路モデルに対するシミュレーション結果とほぼ一致することを確認した.ケーブル本体に関する熱等価回路モデルに関する検討は完了し,出力変動型電源に伴う通電電流変化を想定し,導体温度変化を評価した.変動周期が数10分程度の比較的早い電流変化を想定する場合,ケーブル表面の温度変化は僅かであり,ケーブル表面から周囲へ与える影響は極めて限定的となることを定量的に明らかにした.これは,短時間の電流変化分に着目すると洞道内ケーブル周辺の詳細な熱環境のモデリングは必ずしも必要でないことを示唆している.