hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
緊急に人工呼吸器を装着した患者へのコミュニケーション支援に関する国際比較

1.人工呼吸器を装着した外国人患者とのコミュニケーションに関する実態調査本研究の目的は、救命救急センターにおいて人工呼吸器を装着した外国人患者と看護師とのコミュニケーションに関する困難性と対処についての実態を明らかにすることである。無記名の自記式質問紙調査を国内の救命救急センターの看護部へ送付し、協力を依頼する予定である。現在、調査内容について共同研究者との最終確認段階にある。質問用紙が完成し次第、近日中に所属施設での倫理申請を予定している。2.人工呼吸器装着患者の情報ニーズ尺度の開発本研究の目的は、人工呼吸器装着患者の情報ニーズ尺度を開発し、ニーズに関連する要因の明確化を行うことである。現在、研究者が先行研究にて作成した人工呼吸器装着患者の情報ニーズ尺度の原案の見直し作業を行っている。追加修正が必要な項目について専門家の意見を聴取しながら内容を適宜修正し、内容が決定した段階でパイロットスタディを行う予定である。人工呼吸器を装着した外国人患者とのコミュニケーションに関する実態調査の質問項目を決定するための準備・確認作業に時間を要し、質問紙の完成時期が遅延したため。実態調査は倫理申請が承認され次第、研究を開始する。尺度開発については、日本語版についての項目を決定し次第パイロットスタディの手続きに入る。実態調査をまだ実施していないため、必要経費を支出していない。共同研究者との打ち合わせを学会参加時に済ませたので会議に係る出張費を使用していない。これから全国調査実施にむけての通信費、共同研究者との会議に係る出張旅費、分析のための人件費・謝金等の経費が発生する予定である。また、尺度開発の際の専門家への謝金支出も予定している。
ビッグデータの多重スケール性を考慮したオンライン解析の研究

1. 4月にカナダで開催された信号処理の国際学会(ICASSP)で、スパース線形適応フィルタにおける正則化パラメータの自動調整に関する研究成果を発表した。スパース最適化問題における正則化パラメータは、バイアスと分散のトレードオフに関係する重要な因子である。観測データの統計的性質が与えられた場合については、推定誤差を最小にするような最適値を反復アルゴリズムの中で自動調整する手法が提案されている。一方、適応フィルタのように逐次的にデータの観測が行われる場合には観測データの統計的性質を得ることができず、時間的無相関性を仮定する必要があった。私は観測データが時間的相関を持つ場合においても逐次的な正則化パラメータの自動調整のできる手法を提案した。オンラインの状況で、かつ時間的相関を持つ観測データの下での自動調整は、私の調べた範囲では他に提案された手法がない。2.多カーネル適応フィルタにおけるカーネル重みの自動調整に関する論文が2019年のICASSPに採択され、5月発表を予定している。多カーネル適応フィルタでは複数の再生核を用いて未知の非線形関数を推定するが、各再生核に正の重みを付加することで、多カーネル適応アルゴリズムの性能を向上させることができる。しかし、適切でない重みを付加した場合には特定の再生核以外の再生核については推定誤差が減少しなくなり、逆に性能が劣化してしまう。最適な重みについては報告されている知見がないので、適応アルゴリズムの中でカーネル重みを自動調整する手法を提案した。提案手法ではカーネル化された入力の自己相関行列を考え、各再生核に対応する自己相関行列の均衡を取るような重み設定を行う。設定された重みは、全ての再生核について一律的に推定誤差が減少するような、「白色化」または「無相関化」に近い効果をもたらすと期待している。1.当初の計画では、複数のガウス核を用いて多重スケール性を持つデータを表現できる数理モデルを構築することを考えていた。しかし、ガウス核以外の再生核を併用することで、「多重スケール性を持つデータ」より広い範囲のデータ解析に対応できる数理モデルが構築できることが分かった。現在はその一環として、線形核や複数のガウス核を用いたモデルについて考えている。データ解析、最適化等の知見を習得することは現在進行形であり、特にデータ解析については自分の予想以上に広い分野で研究されていて日々新しい論文に出会っている。2.複数の再生核を用いたモデルのもとで推定や分類などの問題を定式化することは大体できていて、用いる損失関数としていくつかの候補を検討している。最終的な選択のために理論的な検討および数値実験を今後の研究において行うことを考えている。3.データの次元削減や過剰適合防止を実現するためにスパース最適化の知見を多カーネル適応アルゴリズムに適用することも当初計画していたことであるものの、線形適応フィルタと多カーネル適応フィルタでスパース性の考え方が多少異なることが分かったので、まずはスパース性を考えない多カーネル適応フィルタを考えることにした。本年度の実績として挙げた、カーネル重み自動調整の研究はそのような考察の一つである。当初の計画のうち、数理モデルの構築については計画より汎用性のあるモデルの構築に近づいている。データ解析の諸問題の定式化についてはまだ追加的な検討が必要である。スパース最適化の知見を活用することについては、自分の予想していなかったことが分かったため、少し方向性を変えることにした。全体的にみると、本年度の進捗状況はおおむね順調に進展していると考えられる。1.複数の再生核によるデータ解析モデルのもとで推定や分類などの問題を考えるための損失関数を定義する。現在はいくつかの候補を検討しているところであるが、理論的な考察および数値実験を通じて最も適切な損失関数を得ることができると考えている。2.多カーネル適応アルゴリズムにおけるスパース性の考え方について考察する。再生核を用いる多くの手法では基底関数の数を少なくすることを「スパース化」と呼び、非ゼロ成分が少ないベクトルのことをスパースと呼んでいた線形の場合とはその考え方が多少異なる。まずはその二つの考え方を上手に結ぶような知見を確立する必要があると考えている。3.複数の再生核によるモデルでのスパース性に関する概念が確立したら、逐次的な観測よりスパース最適化を行うような適応アルゴリズムを構築する。構築したアルゴリズムで使われるパラメータについて把握し、その働きについて考察する。考察内容から、提案アルゴリズムを最適に動かすようなパラメータの自動調整方法を考える。4.比較的に簡単な構造の人工データおよび実データを用いて提案アルゴリズムの性能を評価する。特に、自動調整によるアルゴリズムの性能変化について明らかにする。

多カーネル適応フィルタでは複数の再生核を用いて未知の非線形関数を推定するが、各再生核に正の重みを付加することで、多カーネル適応アルゴリズムの性能を向上させることができる。しかし、適切でない重みを付加した場合には特定の再生核以外の再生核については推定誤差が減少しなくなり、逆に性能が劣化してしまう。最適な重みについては報告されている知見がないので、適応アルゴリズムの中でカーネル重みを自動調整する手法を提案した。提案手法ではカーネル化された入力の自己相関行列を考え、各再生核に対応する自己相関行列の均衡を取るような重み設定を行う。設定された重みは、全ての再生核について一律的に推定誤差が減少するような、「白色化」または「無相関化」に近い効果をもたらすと期待している。1.当初の計画では、複数のガウス核を用いて多重スケール性を持つデータを表現できる数理モデルを構築することを考えていた。しかし、ガウス核以外の再生核を併用することで、「多重スケール性を持つデータ」より広い範囲のデータ解析に対応できる数理モデルが構築できることが分かった。現在はその一環として、線形核や複数のガウス核を用いたモデルについて考えている。データ解析、最適化等の知見を習得することは現在進行形であり、特にデータ解析については自分の予想以上に広い分野で研究されていて日々新しい論文に出会っている。2.複数の再生核を用いたモデルのもとで推定や分類などの問題を定式化することは大体できていて、用いる損失関数としていくつかの候補を検討している。最終的な選択のために理論的な検討および数値実験を今後の研究において行うことを考えている。3.データの次元削減や過剰適合防止を実現するためにスパース最適化の知見を多カーネル適応アルゴリズムに適用することも当初計画していたことであるものの、線形適応フィルタと多カーネル適応フィルタでスパース性の考え方が多少異なることが分かったので、まずはスパース性を考えない多カーネル適応フィルタを考えることにした。本年度の実績として挙げた、カーネル重み自動調整の研究はそのような考察の一つである。当初の計画のうち、数理モデルの構築については計画より汎用性のあるモデルの構築に近づいている。データ解析の諸問題の定式化についてはまだ追加的な検討が必要である。スパース最適化の知見を活用することについては、自分の予想していなかったことが分かったため、少し方向性を変えることにした。全体的にみると、本年度の進捗状況はおおむね順調に進展していると考えられる。1.複数の再生核によるデータ解析モデルのもとで推定や分類などの問題を考えるための損失関数を定義する。現在はいくつかの候補を検討しているところであるが、理論的な考察および数値実験を通じて最も適切な損失関数を得ることができると考えている。2.多カーネル適応アルゴリズムにおけるスパース性の考え方について考察する。
小型ツメガエルを用いた、MBT特異的発現遺伝子の網羅的解析

両生類の初期発生過程におけるMidblastula移行(MBT)では、Zygoticな転写と細胞分化の開始、G1間期の出現と体細胞型への細胞周期の変換と大きな変化が起こるが、その分子機構の解明は大きな命題の一つである。我々はG1/S転移期に重要な働きをする転写因子E2Fに着目し、MBTでの機能解析を行っており、MBT以後にE2F活性が上昇することがMBT以後の発生過程に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。MBT前後におけるE2Fの標的遺伝子候補を網羅的に解析するために、MBT後に転写量が増加する遺伝子の断片を数多く単離した。ディファレンシャルスクリーニングにより得られた150クローンに加えて、ディファレンシャルディスプレイ法によりさらに多くの候補遺伝子断片を得、すべて塩基配列を決定した。これらについてMBT前後での転写量の変化をノーザンブロッティング法により解析し、MBT以後に特異的に上昇する候補クローンをいくつか得ることができた。データベースでの検索ではほとんどのクローンのESTはまだ得られていないので全長のcDNAを単離し解析する予定である。また、サイクリンD1プロモーターに続いてXic1プロモーターを単離し、プラスミドインジェクション法によりカエル個体内でプロモーターアッセイを行った。その結果、Xic1プロモーターの機能部位を生体内で決定した。
在宅で過ごす認知症療養者のスピリチュアルペインの把握

本研究課題の研究目的は,在宅で過ごす認知症療養者のスピリチュアルペインを把握することである.認知症療養者が体験するスピリチュアルペインを明らかにすることで,認知症療養者自身の生きられた世界や意味を探求することができ,本人または家族へのアプローチや,よりよい支援について検討できると考えた.当該年度では,研究デザインを量的研究から質的研究に変更し,現象学的に分析した.認知症療養者の中から認知症高齢者を対象に絞り,1名の研究協力者から参与観察法によって得られたデータを分析した.1回の参与観察は1560分で,計10回行った.分析手順と信頼性と妥当性の確保は以下の手順で行った.1研究協力者へ参与観察法によって,その場面の様子や,会話の内容を録音した.2得られたデータから逐語録を作成し,フィールドで収集したデータをまとめてフィールドテクストとした.3現象学的分析作業として,すべての会話文を文節区切りに直し,全体の会話の場面を最低4回読み,スーパーバイザー,臨床経験35年のエキスパートナースと研究者とで意味内容の分析を行い、信頼性、妥当性の確保を行った.4各文節の,分析のプロセスでは,場面ごとに研究協力者の生きられた時間存在としての時間と,環境との相互作用,研究場面における関係性を考察し,特に、スピリチュアルペインの内容にフォーカスをして,スピリチュアルペインの言説、および内容の抽出を行った.またスピリチュアルペインが低下した場面と言説の抽出を行い、最後に、その場面における研究協力者のヘルプとサポートとケアの差異について,認識の差異について考察・提言を行った.本研究によって,在宅で過ごす認知症高齢者が体験するスピリチュアルペインは存在することが明らかになった.本課題の研究目的は、在宅で過ごす認知症療養者のスピリチュアルペインを把握することである。認知症高齢者は、自己存在の喪失に関わる苦しみを抱えていると考え、認知症療養者はスピリチュアルペインをどの程度抱えているか調査し、把握していくことが必要であると考えた。当該年度の研究実施計画は、1研究会議を開催し、文献研究結果、役割分担の遂行状況、調査設計の検討を行うこと、2ニューヨーク大規模事業所への実地調査、3臨床パストラルケア教育研究センターの研修会への参加、4スピリチュアルケアカウンセラーの実際の活動状況を調査、5関連学会への参加と情報収集、65事例の調査研究、の予定であった。研究の目的にそって、認知症療養者のスピリチュアルペインの捉え方をまず明らかにするために文献研究を行い、国外文献においては、香川大学チェンマイ大学国際シンポジウムにおいて、ポスター発表を行った。国内文献においては、第36回日本看護科学会において、ポスター発表を行った。文献研究の結果から、認知症高齢者のスピリチュアルペインには、自己存在の喪失と実存的苦悩について共通点が認められた。臨床パストラルケア研究会に参加し、スピリチュアルケアカウンセラーの日本における活動報告を受けた。認知症高齢者へ関わる中でスピリチュアルケアを行っていることがわかった。ニューヨークへの実地調査に関しては、ヒアリング調査を依頼しているが、難航しており、現在、アメリカ全土の在宅ホスピスを対象に広げ、調査依頼を継続して行っている。研究協力者と話し合いの中で、対象を認知症高齢者に絞ること、スピリチュアルペインの構成要素の抽出を試みる計画へと変更し、研究の明確性を高めるよう検討がなされた。これらのことを踏まえ、在宅ですごす認知症高齢者のスピリチュアルペインの構成要素の抽出を行うために香川大学医学部の倫理審査委員会に申請の準備をしている。当該年度の研究実施計画は、1研究会議を開催し、文献研究結果、役割分担の遂行状況、調査設計の検討を行うこと、2ニューヨークへの実地調査、3臨床パストラルケア教育研究センター研修会への参加、4スピリチュアルケアカウンセラーの実際の活動状況を調査、5関連学会への参加と情報収集、65事例の調査研究、の予定であった。現在、1研究協力者との打ち合わせを繰り返し行い、文献研究結果、役割分担の遂行状況、調査設計の検討を行うこと、3臨床パストラルケア教育研究センター研修会への参加、4スピリチュアルケアカウンセラーの実際の活動状況を調査、5関連学会への参加と情報収集、を実施している。実施した内容の結果を受けて、研究協力者との話し合い研究計画書を修正した。そして、在宅で過ごす認知症高齢者のスピリチュアルペインの構成要素の抽出を行なうために、香川大学医学部の倫理審査委員会へ申請書を準備している段階である。認知症高齢者の当事者研究の方法や結果の明確性、データの分析方法について、多角的な視点で批判的考察を受けながら、より研究の妥当性、信頼性を確保のための調査設計の検討を繰り返している。米国ニューヨークの大規模事業所へメールで、ボランティアとしての受け入れを依頼しているが、現段階において、受け入れの許可がでていない。米国の在宅ホスピスでホームページ上では、看護師やチャプレンがスピリチュアルケアについて行っていることが明らかにされている。ニューヨーク州に限らず、米国全土の在宅ホスピスにボランティアとしての受け入れ依頼を継続して行っていく。申請している課題の研究目的は、在宅で過ごす認知症療養者のスピリチュアルペインを把握することである。認知症療養者が抱えるスピリチュアルペインをどの程度抱えているか、認知症当事者へ調査を行うことで、本人と家族へどのようなスピリチュアルケアや支援が必要か検討することができると考えた。当該年度の研究実施計画は、15事例の調査研究、2得られたデータの整理とデータクリーニング、入力、3統計的分析を行い、専門的知識を得ること、4分析結果を、学術学会で成果報告し、批判的考察を収集する、5投稿論文を作成し、学術学会に投稿することを予定していた。

計画当初は量的研究を行う予定であったが、認知症療養者を対象とするスピリチュアルペインを把握する尺度において信頼性妥当性が十分に検証されている本人を対象とした尺度が見当たらなかった。そのため、研究目的に沿って、スピリチュアルペインの構成要素を抽出する試みへ計画を変更し、倫理審査委員会に申請していた。現在は、認知症高齢者が体験するスピリチュアルペインの内容を把握する研究に変更し、研究デザインを質的研究(現象学による分析)として、倫理審査委員会の承認を得ている。研究対象者を認知症の人と家族の会に参加する方と認知症対応型通所介護施設を利用する方を対象とし、認知症という疾患の特殊性から、参与観察を継続的に行っている。対象とする施設のゲートキーパーへの説明と家族への説明をまず行っていった。家族の傾向として、本人の認知症の重症度が高く、本人が他者を認識して語るような方の家族は研究の同意が得られるが、本人の認知症の重症度が低く、自身の体験している内容を語ることができるような方は、認知症が進行しているような不安定な状態で、家族の同意も得られにくい状況である。また、現象学による分析の視点を醸成するため、現象学の研究会にも参加している。当該年度の研究実施計画は、15事例の調査研究、2得られたデータの整理とデータクリーニング、入力、3統計的分析を行い、専門的知識を得ること、4分析結果を、学術学会で成果報告し、批判的考察を収集する、5投稿論文を作成し、学術学会に投稿することを予定していた。一昨年度実施した内容による結果を受けて、研究計画書を修正し、在宅で過ごす認知症高齢者のスピリチュアルペインの構成要素の抽出としていた。しかし、香川大学医学部の倫理審査委員会への申請と承認を得ることに半年間の時間を要した。それと並行して認知症高齢者の当事者研究の方法や、結果の明確性、データの収集方法と分析方法について、認知症の研究者のスーパーバイズを受けたり、認知症を対象とした施設の管理者などから専門職としてのアドバイスを受け、多角的な視点で批判的考察を受ける機会を得た。このことから、認知症という疾患の特殊性を加味し、病状的に患者負担を最大限軽減する方法と、倫理的な配慮、研究としての妥当性・信頼性を確保するため、研究目的に沿って、在宅で過ごす認知症高齢者が体験するスピリチュアルペインの内容を把握する研究計画書に変更した。香川大学医学部の倫理審査委員会の承認を得てから、参与観察などのフィールドワークを開始した。研究協力に同意の得られた施設への参与観察を行うなかで、認知症高齢者が体験しているスピリチュアルペインの内容は少しずつ表出されていることが確認できている。家族と本人の同意を得ることが難しかったが、現在1名のデータ収集が継続して行えている。そのため、一昨年の55事例の調査研究はできていない。継続して、研究協力に同意の得られる施設または家族会を県内としていたが、近郊県に広げ、研究対象者の選定とその家族と本人の研究協力の同意を得ることを勧めている。
大都市のエスニック・コミュニティにおける生活構造と福祉の課題

本研究の目的の第一は在日韓国・朝鮮人(以下「在日」と略す)の生活と福祉の課題を、歴史的・構造的に明かにすること、第二は「在日」の生活を地域の産業構造との関連で把持することであった。このような問題意識に基づいて、1991年には、民族問題、生活史、経済的基盤としてのサンダル・シューズ産業の生産構造および「在日」の生活問題を、「在日」二・三世を対象に調査した。ここでは「在日」の生活基盤である地場産業、サンダルの経済構造と「在日」の生活構造、生活史を、大阪市生野区を中心とする調査によって「在日」問題全般を概観することができた。1992、3年調査は、91年調査で緊急課題として明らかになってきた「在日」高齢一世の生活史と生活問題を掘り下げることを目標とした。在宅高齢者の生計、家族関係、健康状態と、年老いてその延長上にある入院生活、さらに単身化して要介護状態になり特別養護老人ホームへ入所する、それぞれのライフ・ステージにある人々を調査対象に選定した。92年の研究・調査で、第一に、「在日」一世の生活、生活史の特性が明確になり、職業変遷の調査から、戦前の「雑業的」就業の連続と戦後、高度成長の初期から始まる階層分化の同行を析出した。第二に、在宅、入院、施設入所の対象者から高齢者の生活実態と福祉ニーズを見ることができた。第三に、生野区の高齢生活保護世帯全数の再集計から「在日」高齢被保護者層の形成母体を析出した。93、4年には、第一に、階層分化した「在日」高齢者の階層構成とその特徴および構成比を明らかにした。第二に、被保護世帯の生活実態を明かにし、かつ「在日」高齢者の無年金者の比率をできる限り正確に推計し、その経済的困窮の程度と、社会保障政策の課題を提起した。第三に、高齢者世帯の要介護状態を大阪市の保険福祉計画と比較しつつ、「在日」高齢者に対するサービス供給の問題点を指摘した。庄谷、中山は前年調査を踏まえ、「在日」高齢者の生活実態調査を、特別養護老人ホーム「故郷の家」、在日の集住地区である大阪市H区N地区で75世帯の調査票による面接調査を、さらにK病院に入院している「在日」高齢者調査を行った。また、H福祉事務所で外国人被保護世帯の統計資料の再集計を行い、外国人被保護世帯の特徴の析出を行った。安藤は、本年度の研究計画にそって、1.5歳児の発達標準化のため大阪府下の市における幼児1500人を対象に調査を行い、発達評価モデルを作製し、また、K市在住の韓国出身主婦の子育て意識を予備的に調査し、今後予定の本調査のための調査票を作製した。川原は、本調査研究計画に即して、在日韓国家庭の保育所利用の実態調査を行うため、大阪市I福祉事務所を訪問し、年齢別保育所入所申込数、措置決定数を調査し、「在日」が措置されている保育所の選択や訪問調査を行い、調査実施段階に入っている。外国籍児童問題を担当している許斐は、大阪、福岡の養護施設入所児童の中の無国籍、外国籍児童の実態について調査を実施した、今後具体的事例の検討を通じて、児童の福祉・権利を保障するための施策等の検討に入る。

今年度調査を通じて析出された制度上の問題点として、我が国の社会保障、福祉制度のもつ排外性等の歴史的特質の解明や国際的社会保障改革の動向に関しては、研究会を開催し、分献収集を現在行っている。1.平成4年度の東成区における調査を社会政策学会で報告するとともに、その内容を一部発展させて、別項発表論文4点に掲載した。なお、東成区の調査報告書としては現在取りまとめ中である。生野区南地区において60歳以上の高齢者を対象に訪問調査により、在日一世を対象に【.encircled1.】階層分化の時期と要因分析【.encircled3.】在日高齢者1世の生活実態と老後保障(所得・年金・生活保護等)の問題を明らかにし、報告書第一次案を取りまとめ中。3.生野区全地区の60歳以上の高齢者から2,400人を抽出し、郵送方式によるアンケート調査を実施した。有効対象者数2,009人に対して、10.3%の回収率であった。現在、集計・分析作業にかかりつつある。4.戦前「在日」の送りだし地域である韓国斉州道にわたって、斉州島居住者の戦前戦後における、来日事情についての資料収集とヒアリングを行った。5.生野区における保育所利用「在日」世帯を対象として、障害児の発達保障の現状と課題を析出する。同時に在日集住地域において、多様化する保育所ニーズがどのように現れているいるのか、それに対応する保育所機能と新しい地域に開放された保育所の在りかたを検討するための基礎的な調査を実施した。93年度の調査結果を集計・分析し、大阪における「在日」高齢者の戦後における階層変動とその特徴を明らかにするとともに、各階層の量的配置を推計した。また高齢者に対する生活保護、年金、高齢者サービスの現状と問題点を明らかにした。大阪市生野区における1994年1月に実施した「在日」高齢者に対するアンケート調査の結果、207事例を集計し、92年、93年の訪問、面積調査を補充・検証した。その結果、とりわけ「在日」高齢者の生活水準の低位性、無年金者が約6割に達することなどの検証が可能になった。外国人に対する社会保障、とくに年金、健康保険の問題点と政策課題について研究が進められた。また「在日」家族とその子育ての現状と特性について調査票を作成したが、なお調査の準備中である(現地調査開始予定が1月19日であったため、関西大震災の影響を受けて、現地から調査延期の要請を受けている)。「在日」研究3年目の課題として、課題研究の総括に入り、92年、93年調査の報告書の作成、94年アンケート調査のまとめをした。オールドカマ-である在日韓国・朝鮮人の問題が、労働・経済の局面で日本の産業構造とその動向にビルト・インされていることを通じて、ニューカマ-の問題と密接に関係していること、社会保障の問題においても、戦前からの経緯のある在日韓国・朝鮮人の生活と福祉についての国民の長年の差別意識を背景にして、生活保護、年金、健康保険、社会福祉サービスにたいする解釈と運用における特性が、今日の外国人問題を考える鍵になっていることが推定された。同時に大阪の「在日」集住地区における生活問題に関して政策提言するための基本的要因を明らかにした。
顎口腔機能検査システムの開発

日本語5母音の音響的特徴を明らかにするとともに舌運動との関連性について検討した。被験者に、骨格性反対咬合で外科的矯正治療の適応と診断された患者17名(男性5名、女性12名、平均年齢21.2歳)および、健常者13名(男性8名、女性5名、平均年齢28.6歳)を用いた。被験音には、/asa/、/i∫i/、/usu/、/ese/、/oso/の5音節を用いた。防音室内において、被験者を楽な姿勢で椅子に座らせ、各音節を会話レベルで発声させた。口唇より約10cm前方に置かれたコンデンサー型マイクロホンを用い、被験音をデータレコーダに記録した。音声分析には、先行母音部分を用いた。分析する音声データは、低減遮断周波数60Hz、高域遮断周波数5kHz、減衰特性-48dB/oct.のバンドパスフィルターを通過させた後、サンプリング周波数10kHz、精度12bitのA/Dコンバータで量子化した。先行母音の定常部分について、窓長51.2msecのハニング窓をかけ、12.8msecごとに分析フレームを更新し、10フレームについて線形予測法を用いてスペクトル包絡を求めた後、これらの平均スペクトルからF1、F2を決定した。この結果と舌運動の三次元計測の結果とを比較検討し、以下のことがわかった。1)男女とも/u/におけるF2周波数は骨格性反対咬合者の方が有意(P<0.01)に高かった。しかしその他のF1、F2周波数では有意差は認められなかった。2)骨格性反対咬合者では狭母音(/i/、/u/)発声時に舌を後方に移動させず、舌のより後方部で調音点を形成するという補償運動をしていることが示唆された。3)この補償は、/i/発声時には十分行われているが、/u/発声時においては正しい位置に調音点を形成するまで行われていなかった。骨格性反対咬合者と正常者の母音発音時の音声分析を行い比較検討した。被験者には、発音や聴覚に異常が認められない正常咬合者13名(男子8名、女子5名、平均年齢28.6歳)および骨格性反対咬合者17名(男子5名、女子12名、平均年齢21.2歳)を用いた。被検音は日本語5母音(/a/、/i/、/u/、/e/、/o/)を用いた。被験者は、防音室内で、フランクフルト平面と床とがほぼ平行となる状態にし、楽な姿勢で椅子に座らせ、会話レベルで発音させ、発声音を記録した。その結果、骨格性反対咬合者では各母音のF1、F2がともに正常者に比べて狭い範囲に分布していた。このことから、骨格性反対咬合者は、正常者と比べて調音点の分布する領域は上下的にも前後的にも狭いことが示唆された。システムの改良としては以下のことを行っている。1.一次コイルに用いる線材料をより細く強度の高いものにし、口腔内装着時の異和感を減少させるようにする。2.コイルの芯材料の形態についても検討しており、より広範囲での計測が可能なように改良を加えている。3.一次コイルに印可する信号についても信号処理が容易になるように、より低周波の信号を用いる。

被験者には、骨格性反対咬合で外科的矯正治療の適応と診断された患者17名(男性5名、女性12名、平均年齢21.2歳)および、健常者13名(男性8名、女性5名、平均年齢28.6歳)を用いた。被験音には、/asa/、/i∫i/、/usu/、/ese/、/oso/の5音節を用いた。防音室内において、被験者を楽な姿勢で椅子に座らせ、各音節を会話レベルで発声させた。口唇より約10cm前方に置かれたコンデンサー型マイクロホンを用い、被験音をデータレコーダに記録した。音声分析には、先行母音部分を用いた。分析する音声データは、低域遮断周波数60Hz、高域遮断周波数5kHz、減衰特性-48dB/oct.のバンドパスフィルターを通過させた後、サンプリング周波数10kHz、精度12bitのA/Dコンバータで量子化した。先行母音の定常部分について、窓長51.2msecのハニング窓をかけ、12.8msecごとに分析フレームを更新し、10フレームについて線形予測法を用いてスペクトル包絡を求めた後、これらの平均スペクトルからF1、F2を決定した。この結果と舌運動の三次元計測の結果とを比較検討し、以下のことがわかった。1)男女ともに/u/におけるF2周波数は骨格性反対咬合者の方が有意(P<0.01)に高かった。しかし、その他のF1、F2周波数では有意差は認められなかった。2)骨格性反対咬合者では狭母音(/i/、/u/)発声時に舌を後方に移動させず、舌のより後方部で調音点を形成するという補償運動をしていることが示唆された。3)この補償は、/i/発声時には十分行われているが、/u/発声時においては正しい位置に調音点を形成するまで行われていなかった。
読書時の未知語の意味推定プロセスの解明と生態学的に妥当な読書効果シミュレーション

読書による語彙学習の実態を,特にゲインの少ない者に着目して解明することが,効果的な介入法の提案につながると考えられる(課題1)。また,実生活の観点からこの現象を捉えることで(課題23),「高ゲイン者には挑戦的な本を薦めてどんどん自発的に読ませていく。低ゲイン者には,ゲインが大きくなるような介入を行った上で,語彙レベルにあった本を選んでやって,少しずつ語彙を伸ばしていく」のように,学校現場における読書推進の在り方についての提言につなげていきたい。
ウシ白血病細胞に発現するリン酸化糖蛋白膜抗原の発がん動態

ウシ白血病の腫瘍細胞に特異的に発現するc143抗原は、従来腫瘍関連抗原(TAA)と呼ばれ白血病牛の肉腫細胞を用いて作成された。これらの抗体を認識するTAAは地方病性ウシ白血病牛の末梢血リンパ球や肉腫細胞に高率に発現し、その生前診断や発症予知、さらにミサイル療法に応用されてきた。しかしその本態と発がんにおける生理的役割は依然として不明であった。そこでこのTAAの本態と癌化における役割を明かにすることを目的として本研究を行った。1)c143は牛のみならず人、マウス、犬、馬、羊、山羊などほとんどの動物のB細胞と大食細胞の細胞表面に存在した。2)分子量は34Kおよび32Kで、腫瘍細胞ではリン酸化していた。3)両蛋白質とも細胞質に存在し、34Kの蛋白質のみ膜表面に存在していた。4)c143抗原はB細胞および大食細胞に存在し、刺激培養によりCD4^+,CD8^+およびγδT細胞にも存在した。5)混合リンパ球培養試験において主要組織適合抗原(MHC)のclassIIに対する抗体はT細胞の増殖を阻止したがc143抗体は阻止しなかった。6)COS-1細胞にBLVのTax発現ベクター導入後、MHC classII抗原のmRNA量を解析したところ、TaxがMHC classII抗原の発現を転写レベルで誘導した。以上からTAAはMHCのclassIIのDRまたはそれと類似した32Kと34Kの糖蛋白で、腫瘍化した時にはリン酸化しており、T細胞と同時に腫瘍細胞自身も刺激するユニークな蛋白質であることが明かになった。更に、TAAを腫瘍マーカーとしてEBLの病理発生を検討したところ、BLVプロウイルスを有する癌化した末梢血のBリンパ球がリンパ節に輸入リンパ管から侵入して辺縁洞で増殖し始め、リンパ洞を中心に増殖した腫瘍細胞が濾胞や梁柱を圧迫しながら広がり、ついにはリンパ肉腫を形成するという過程が明かになった。これまでの研究から,地方病性牛白血病(EBL)に出現する腫瘍関連抗原(TAA)は13種類の単クローン性抗体(MoAb)を用いることにより3型に分けられた:即ちGroup1共通抗原,Group2部分的共通抗原,Group3個体特異的抗原である.Group1のMoAbが認識するエピトープは牛B細胞リンパ腫細胞から調整した可溶性TAAと未処置生存同一細胞の両者に保存されていた.一方,Group2の7種中2種のMoAbは可溶性抗原と生きた細胞の両者と結合したが,1種のMoAbは可溶性抗体とは結合したが,生存細胞とは結合しなかった.Group3は両者とも結合しなかった.次に、Group1の抗体のうちc143抗体によって認識される腫瘍関連抗原を持った細胞のphenotypeとontogenyをフローサイトメーターおよび免疫組織化学により解析した.c143抗体によって認められる腫瘍関連抗原は牛白血病ウイルス(BLV)非感染正常牛の主にB細胞,大食細胞,細網細胞およびCD4陽性T細胞の一部に認められた.in vitroで正常牛の末梢血単核細胞が活性化された場合は,CD8陽性T細胞およびnon-T/non-B細胞にも発現した.さらにc143抗原を発現しているB細胞も,形質細胞の段階では消失していた.BLV非感染正常牛の血流中のc143陽性細胞はheterologous subpopulationを作り,これらの細胞は他の表面マーカー,即ちCD2,CD5,CD6およびB細胞特異分子B1およびB2も伴って発現していた.

BLV感染牛では,c143抗原を発現した細胞の数はEBLの進行に伴って増加した.さらにリンパ肉腫をつくっていないBLV感染牛ではc143抗原陽性で,sIgM,CD5,B1,B2を共に発現しているが,CD2,CD5,CD6は発現していない細胞が増加していた.さらに全EBL牛の腫瘍からのc143陽性細胞の大部分は1個のB細胞から由来し,2つのtypeに分けられた.即ちc143^+,CD5^+,B1^+,B2^+でsIgM^+または^-である.以上今回の結果から,c143抗原はEBL診断の有用なマーカーであるばかりでなく,リンパ様細胞の分化のマーカーであることが証明された.地方病性ウシ白血病(EBL)はウシ白血病ウイルス(BLV)に起因するB細胞性腫瘍疾患である。本年度我々は、EBL腫瘍細胞に発現する腫瘍関連抗原(TAA、リン酸化糖蛋白膜抗原)を認識する単クローン性抗体c143を用いて、正常ウシのリンパ節における分布とEBLの進展に伴った分布の変化について検索した。材料はBLV陰性正常ウシ8頭およびBLV陽性EBLウシ14頭の22頭から採取したリンパ節を用い、一次抗体としてc143を用いたABC染色により免疫組織学的検索を実施した。その結果、正常群のリンパ節ではc143陽性反応はリンパ濾胞およびリンパ洞のリンパ球ならびに細網細胞にみられた。EBL群では、c143陽性細胞数および反応程度が増加しており、組織学的所見から次の3型に分類した。1型はc143強陽性細胞がリンパ洞(特に辺縁洞)で増加しているが、他に著変がみられないもの、2型はc143陽性細胞領域がリンパ洞から周囲へ広がり、固有構造を圧迫・破壊しているもの、3型はリンパ節全体がc143陽性細胞で置換されているものであった。以上のように、c143陽性細胞領域の広がりを考えると、BLVプロウイルスを有する癌化した未梢血Bリンパ球が輸入リンパ管から侵入して辺縁洞で増殖しはじめ、リンパ洞を中心に増殖した腫瘍細胞が濾胞や梁柱を圧迫しながら広がり、ついにはリンパ肉腫を形成という過程が示唆された。TAAを認識するc143抗体を用いた本研究により、EBL誘発リンパ肉腫の形成過程が明らかになったと考える。牛白血病ウイルス(BLV)は複製非欠損性レトロウイルスで、牛の悪性Bリンパ腫である地方病性牛白血病(EBL)を引き起こす。本病は我が国で高率に見られ、その経済的損失は大きい。EBLは成人T細胞白血病のモデルとして注目されている。BLVは非常に長い潜伏期を経た後に数%以下の牛のみが発症する。この事実はウイルスは感染初期のB細胞の異常増殖や不死化には必要であるが、細胞が癌化して白血病に進展するためには、別の要因、すなわち感染細胞の表面抗原の変化と宿主の免疫監視機構から逃れるメカニズムの解明が重要である。我々が発見したEBLの腫瘍細胞の細胞表面に存在する腫瘍関連抗原(TAA)の本態と、癌化における役割を明らかにすることを目的とする。BLV感染により短期間で高率に白血病を発症する羊にBLVを実験感染させ、全身リンパ器官におけるc143抗原の動態を解析した。c143抗体を一次抗体とする免疫組織化学染色(ABC染色)を行ったところ、正常リンパ節では殆ど染まらなかった。ついで初期病変では腫大した濾胞の辺縁および中心部に陽性細胞が出現してきた。最終的に腫瘍病変では殆ど全ての細胞にc143抗原が発現していた。
胸腔鏡下連続肺生検による肺移植拒絶反応の早期診断

肺移植術急性期の拒絶反応の診断に対して胸腔鏡下に経時的に組織を採取しその有用性について検討した。方法:雑種成犬10頭を用いて5回の同種左肺移植実験を行い、免疫抑制剤FK506(0.1mg/kg/日)投与群と非投与群に分けた。1)術前、術後1、2、3、5、7日目の移植肺ならびに健常肺の気管支肺胞洗浄液(BALF)採取し、液性成分中のIL-2、可溶性IL-2受容体、IL-6、TNF-α、INF-γについてELISA法で測定した。2)胸腔鏡下肺生検により術後2、3、5、7日目の肺組織を採取しH-E染色に加え拒絶反応の指標としてICAM-1、LFA-1、VCAM-1、MHC-IIのモノクローナル抗体による免疫組織染色を行い、その発現形態について検討した。結果:1)非免疫抑制群では術後2日目より7日目までにIL-2、可溶性IL-2受容体、IL-6、TNF-α、INF-γの全てにおいて移植肺では増加したのに対して健常肺では変化が認められなかった。また免疫抑制群では移植肺、健常肺ともに増加しなかった。2)組織学的に非免疫抑制群では術後3日目から血管内皮細胞および間質にICAM-1が発現し周辺にLFA-1陽性リンパ球の集籏を認めた。また術後5日目からVCAM-1およびMHC-IIが発現した。経気管支肺生検(TBLB)に比較して確実に血管を含めた周囲組織の採取が可能であった。
光化学系IIにおけるプロトン駆動力がもたらす電子伝達制御機構の解析

本研究は、光合成において光エネルギー変換を担う光化学系IIの電子伝達反応につき、プロトン駆動力による制御機構の解明を目的とする。光化学系IIでは、プロトン濃度が低下すると第二キノンQBの酸化還元電位Emが低下することが考えられる。その結果、第一キノンQAとの電子授受平衡がQA側にシフトして反応が抑制され、電荷再結合が起こりやすくなることが想定される。本研究はこの電子伝達の制御機構を検証すべく、確立してきた光誘起FTIR差スペクトル法とFTIR分光電気化学法を用いて、QA・QB間における電子反応のpH依存性の解明、QB・QAのEmのpH依存性とその要因究明を行う。
触媒的骨格転位の精密制御による高度分子変換法の開発

本研究では、金属触媒による精密制御によりN-O結合開裂を伴う転位反応を開発し、含窒素・含酸素有機化合物の効率合成法を確立する。(1)カチオン性NHC銅触媒によるN-アルコキシアニリンの[1,3]-転位反応N-アルコキシアニリンの[1,3]-アルコキシ転位反応は、2当量の塩化アルミニウムを用いた反応系とトリフルオロメトキシ基(CF3O)を転位基とする熱反応に限られていた。我々はこの[1,3]-アルコキシ転位反応が、カチオン性NHC銅触媒系を作用させることにより、触媒的に進行することを明らかにした。特にNHC配位子の構造が重要であり、IPrあるいはSIPrを用いた場合においては高収率でオルトアルコキシアニリン誘導体が得られるのに対し、IMesやIPent、ICyを用いると収率が著しく低下する。また、メトキシ基やエトキシ基の転位は高収率で目的生成物を与えるが、脱保護可能なMOM基の反応においては中程度の収率であり、さらなる改善を現在検討している。本反応は高い官能基許容性を示し、トリフルオロメチル基やヨード基などを持つ基質においてもほぼ定量的に多置換アルコキシアニリンへと変換可能である。またメタ位において興味深い置換基効果を示す。すなわち、フルオロ基やアルコキシ基などのπ電子供与官能基をメタ位に持つ基質においては空いているオルト位にアルコキシ基が転位し、特に嵩高いTBSO基の場合選択的に転位反応が進行する。一方、電子求引性かつ比較的立体的に小さいエステル基やアセチル基が置換されている場合、この電子求引基が隣接する位置へと優先的に転位する。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では金属触媒による精密制御により、N-O結合の開裂を伴う転位反応を開発し、含窒素・含酸素有機化合物の効率合成法を確立する。1)カチオン性コバルト触媒によるN-アルコキシカルボニルオキシアニリンの[1,3]転位反応:N-アシロキシアニリンの[3,3]転位反応は加熱条件(>140°C)で進行することが知られているが、我々はカチオン性コバルト触媒を作用させることにより30°Cで進行し、良好な収率で2-アミノフェノール誘導体が合成できることを明らかにした。酸素18を用いた標識化実験により本反応が、前例のない[1,3]転位の形式で進行することを明らかにした。本反応は、ベンゼン環上に電子吸引基を有する基質に対して極めて効率的に進行する。特に4ートリフルオロメチルアニリンや3,5ージフルオロアニリンなどの熱的[3,3]転位反応が適応できない基質においても良好な収率で目的生成物を得ることができる。2)O-ホモアレニルオキシムの2,3-転位を鍵とする多置換ピリジン合成法の開発:我々はO-プロパルギルオキシムに対して金や銅、ロジウムなどのπ酸性金属触媒を作用させることにより、多様なヘテロ環へと骨格転位することを見出してきた。今回我々はその類縁構造を持つO-ホモアレニルオキシムの転位反応を検討した。その結果、α、βー不飽和オキシム部位を持つ基質に対してマイクロ波を照射することにより、熱的に[2,3]転位反応が進行し、対応する多置換ピリジン化合物が良好な収率で得られることを見出した。カチオン性コバルト触媒を用いた転位反応において、予期せず[1,3]-転位反応であることを見出したため、その検証実験を行うために時間を要したが、当初計画通り進行している。O-ホモアレニルオキシムの触媒的転位反応においては、金属錯体による触媒効果は溶媒によって制限されるため、合成的効率性を考えて、熱的反応として論文発表した。しかしながら既に類似の反応系において金属触媒が促進することを見出しており、今後の研究への十分な足がかりを得ている。すなわち、フルオロ基やアルコキシ基などのπ電子供与官能基をメタ位に持つ基質においては空いているオルト位にアルコキシ基が転位し、特に嵩高いTBSO

基の場合選択的に転位反応が進行する。一方、電子求引性かつ比較的立体的に小さいエステル基やアセチル基が置換されている場合、この電子求引基が隣接する位置へと優先的に転位する。上述のアルコキシカルボニルオキシ基の触媒的[1,3]転位の知見を元に、[1,3]アルコキシ転位に展開する。既に、[1,3]アルコキシ転位が銅触媒を用いることにより円滑に進行する予備的知見を得ており、研究展開できるものと考えている。また当初予定通り、コバルト触媒によるアルコシキカルボニルオキシ基の[1,3]転位反応の不斉化を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
婦人科癌の血清診断法の開発研究

婦人科領域の悪性腫瘍に特異的に発現する分子をスクリーニングした。候補となる分子に関して、様々な条件を設定して「診断薬・診断法」として、臨床応用の可能性を念頭に精査を継続的に実施し、平成29年度、婦人科癌(卵巣癌)に特異的に発現する分子を同定することができた。同定した分子は、婦人科領域の癌:卵巣癌の様々な組織で発現していることを確認できた。最終年度では、倫理委員会の承認を得て、ヒトの血清で癌のバイオマーカとなり得るか、検証中である。診断のために患者さんの血清から同定する分子は、必ずしも生体内で重要な機能を持たない分子でも、癌細胞に特異的に存在するような分子であれば標的として有用である。このような分子は細胞マーカーや分化抗原(Differentiation antigens)のようなものであり、発現の特異性や量で探索が可能である。候補となる分子は、DNAチップなどを用いて比較的簡便に研究が可能であるため、これまでに数多くの研究が行われ、候補も得られた。しかしながら、産婦人科の臨床現場では、依然癌細胞表面の特異的糖蛋白質が血清中に移行した糖蛋白質抗原を認識するモノクロナール抗体が使われているのみであり、腫瘍マーカーとして診断精度は満足できるものではない。本研究では、subtractive phage display libraryscreeningやプロテオミクス、分子生物学的手法を駆使して、癌患者さんの血清に移行する婦人科癌(卵巣癌、子宮体癌)特異的な糖蛋白質を同定し、優れた診断薬・診断法を開発することを目的とする。平成27年度は、subtractive phage display libraryscreeningにより、婦人科疾患に対するマーカーの候補を同定した。しかしながら、患者さんの血清を用いて特異的なペプチドシークエンスの決定までには至っていない。検索条件を詳細に検討し、新規血清マーカーの候補を同定すべくスクリーニングを続けている。診断のために患者さんの血清から同定する分子は、必ずしも生体内で重要な機能を持たない分子でも、疾患特異的に存在するような分子であれば標的として有用である。疾患特異的な診断マーカーの候補となる可能性がある分子は、DNAチップなどを用いて比較的簡便に網羅的スクリーニングができ研究を進めることがでるため、これまでに数多くの探索が行われ、候補も数多く報告された。しかしながら、産婦人科領域の臨床現場では、依然、がん細胞表面に特異的に発現している糖蛋白質が血清中に移行した糖蛋白質抗原を認識するモノクロナール抗体が使われているのみであり、腫瘍マーカーとして診断精度は満足できるものではない。本研究では、subtractive phage display libraryscreeningやプロテオミクス、分子生物学的手法を駆使して、婦人科疾患に罹患した患者さんの血清に移行する特異的な糖蛋白質を同定し、優れた診断薬と診断法を開発することが目的である。産婦人科学情報収集やディスカッションを目的とする学会参加の機会を少なくし、研究成果獲得に邁進したため、旅費が当初より少なくなった。さらに、既に購入済の試薬などを有効利用したため物品費(購入費)が少なくなり、次年度に有効に使用することが可能となる助成金が生じた。既に購入済の試薬などを実験に使用したため物品費(購入費)が少なくなり、次年度に有効に利用することが可能となる助成金が生じた。分子生物学的実験で必要とする試薬類、使い捨て実験器具の多額の物品費(購入費)が必要であり、平成28年度有効に使用する。また、研究成果のディスカッションや情報収集の目的で学会に参加する経費としても必要であり旅費として使用する計画である。分子生物学的実験で必要となる試薬類、使い捨て実験器具の購入のために物品費が必要であり、平成29年度に有効に使用する。また、研究成果のディスカッションや情報収集の目的で学会に参加する経費が必要であり旅費として使用する計画である。
家電モータ制御で無効電力をゼロにしたスマートハウスによる低電力社会の実現

本研究は、電解コンデンサレス単相三相インバータ1台で、系統電源の瞬時電流とモータ駆動の瞬時電圧の両者を同時に予測制御するという超難解な課題を解決する。この難題に対して、モータの予測電流制御を系統側とモータ側の両者において構成し、電源高調波規制を常に満足させた上、無効電力ゼロを達成する瞬時電源電力制御を、学術的にも工業的にも新しく確立する。学術的には、インバータからモータまでの従来の数式モデルに加え、インバータから電源までの数式モデルを新しく構築し、この拡張モデルに基づいた系統電源電流予測制御と瞬時電源電力制御を、1台のモータ駆動インバータで達成する新しい制御法を構築する。
電磁力平衡コイルを用いた電力貯蔵に関する研究

平成16年度は、電磁力平衡コイルを用いた超電導磁気エネルギー貯蔵(SMES)装置の応用として、周波数変換所などの系統連系設備にSMES装置を適用する検討を行った。本研究では、連系設備の交直変換器の直流側には超電導コイルを、交流側には連系する系統の選択が可能な切り替えスイッチを設置する方式を検討した。その結果、電力設備の稼働率と緊急融通時の信頼性が向上し、電力の需給状況に応じた貯蔵と輸送の切り替え運用と系統間の時間的格差をつけた連系運用が可能となることを示した。また、この概念をウインドファームに適用した場合、風力発電設備の出力変動平準化も可能であることを示した。SMES付き系統連系設備として600 MWh級SMES用超電導コイルの概略設計を行った。本研究では、輸送可能な大きさの貯蔵エネルギー150 kWhを有する外直径4mの超電導コイルを4000個設置することで量産効果によるコスト低減化と開発リスク軽減化を実現する構成を提示した。また、電磁力平衡コイルを適用することで、電磁力支持材必要量をソレノイドの40%程度まで低減でき、超電導コイルの軽量化が期待できることを示した。一方、電磁力平衡コイルの強磁界コイルとしての有効性を実証するために、上述した150 kWh級コイルの1/8規模に相当する最大磁束密度7 TのNbTi線を用いた電磁力平衡コイルを設計し、5軸のNC旋盤によるコイル巻枠の製作を進めてきた。電磁力平衡コイルは、応力最小化効果により、超電導線への補強材を用いずに製作できる範囲を同一規模のトロイダル磁界コイルやソレノイドに比べ大幅に拡大可能となる。以上、本研究で得られた成果は、SMES用超電導コイルの電磁力による発生応力低減化の課題に対する技術的な解決策を与え、揚水代替規模相当の大容量SMES装置の実現性に対し重要な知見を与えるものであり、国内外の学会で報告された。本研究は、超電導磁気エネルギー貯蔵(SMES)装置において、超電導コイルに生じる電磁力の大きさが大容量SMES装置の実現を妨げている問題に着目し、エネルギー貯蔵に必要な電磁力支持材量の最小化を実現する電磁力平衡コイルの研究開発を行うものである。電磁力平衡コイルとは、ヘリカル巻線形状のコイルであり、最適なヘリカル巻数を選定することで発生応力の最小化が実現でき、従来SMES用コイルとして提案されているトロイダル磁界コイルやソレノイドコイルに比べ、電磁力支持材の必要量を半減以下にできるコイルである。平成14年度は、電磁力平衡コイルの設計条件を示し、概念の実証実験を行った。具体的な研究方法は、内外層2つの電磁力平衡コイルをヘリカル巻線方向が互いに反対になるように巻線を行い、内外層コイル間の電流比を選定することで、等価的にヘリカル巻数を0から∞まで連続的に変化できる実験装置を設計製作した。コイル外直径は50cmであり、使用した超電導線はNbTi線である。実験の結果、ヘリカル巻数を変化させることによりコイル巻枠に生じる応力分布が変化することを確認した。また、最適なヘリカル巻数を選定することで発生応力の最小化が実現可能であることを示し、電磁力平衡コイルの概念の妥当性を実証することに成功した。本実証実験の成果は、超電導応用に関する国際会議、国内の学会において報告を行い、SMES研究に従事する研究者より関心を得ている。一方、機械巻による電磁力平衡コイルの製作技術に関する研究も進めており、製作の容易性を考慮したヘリカル巻線形状に関する検討も行っている。昨年度は、最適なヘリカル巻数を選定することで発生応力の最小化が可能となる電磁力平衡コイルの概念の実証に成功した。そこで、平成15年度は、実証実験結果を踏まえ、応力を最小化した電磁力平衡コイルの強磁界コイルとしての有効性を実証するために、次期実験コイルの設計を行った。設計したコイルは、最大磁束密度7T、外直径50cm、総巻数10800ターンのNbTi/Cu複合超電導線材を用いた手巻きコイルである。NbTi線の臨界特性を狙うため、4.2K、7Tにおける線材の臨界電流値570Aに対して、実験コイルの最大電流値を535Aに定めた。超電導線に生じる最大応力を見積もった結果、同一規模のトロイダル磁界コイルやソレノイドでは、NbTi線の安定化材である銅の許容応力を超えてしまうのに対し、実験コイルは、銅の許容応力以下に低減可能となり、NbTi/Cu複合線材にステンレスなどの補強材を用いずに7Tを発生でき、電磁力支持材による巻線部電流密度の低下防止や冷却負荷の低減化が期待できることがわかった。すなわち、電磁力平衡コイルは、強磁界化によって超電導磁気エネルギー貯蔵(SMES)装置の小型化を実現し、電磁力支持材の必要量の低減化が期待できるコイル方式であるとの知見が得られた。また、電磁力平衡コイルを用いたSMES装置として、50/60Hz周波数変換所に適用した場合について検討した。これは、周波数変換所に設置されている直流リアクトルを超電導コイルに置き換え、交直変換器をSMES装置の電源として用いる方式であり、最適な貯蔵容量と変換器容量に関する検討を進めている。本年度の研究成果は、マグネット技術に関する国際会議および電力技術に関する研究会で報告を行い、SMES研究に従事する研究者より関心を得られている。

なお、国際会議での発表論文は超電導応用に関する学術雑誌に掲載される予定である平成16年度は、電磁力平衡コイルを用いた超電導磁気エネルギー貯蔵(SMES)装置の応用として、周波数変換所などの系統連系設備にSMES装置を適用する検討を行った。本研究では、連系設備の交直変換器の直流側には超電導コイルを、交流側には連系する系統の選択が可能な切り替えスイッチを設置する方式を検討した。その結果、電力設備の稼働率と緊急融通時の信頼性が向上し、電力の需給状況に応じた貯蔵と輸送の切り替え運用と系統間の時間的格差をつけた連系運用が可能となることを示した。また、この概念をウインドファームに適用した場合、風力発電設備の出力変動平準化も可能であることを示した。SMES付き系統連系設備として600 MWh級SMES用超電導コイルの概略設計を行った。本研究では、輸送可能な大きさの貯蔵エネルギー150 kWhを有する外直径4mの超電導コイルを4000個設置することで量産効果によるコスト低減化と開発リスク軽減化を実現する構成を提示した。また、電磁力平衡コイルを適用することで、電磁力支持材必要量をソレノイドの40%程度まで低減でき、超電導コイルの軽量化が期待できることを示した。一方、電磁力平衡コイルの強磁界コイルとしての有効性を実証するために、上述した150 kWh級コイルの1/8規模に相当する最大磁束密度7 TのNbTi線を用いた電磁力平衡コイルを設計し、5軸のNC旋盤によるコイル巻枠の製作を進めてきた。電磁力平衡コイルは、応力最小化効果により、超電導線への補強材を用いずに製作できる範囲を同一規模のトロイダル磁界コイルやソレノイドに比べ大幅に拡大可能となる。以上、本研究で得られた成果は、SMES用超電導コイルの電磁力による発生応力低減化の課題に対する技術的な解決策を与え、揚水代替規模相当の大容量SMES装置の実現性に対し重要な知見を与えるものであり、国内外の学会で報告された。