首都大学東京大学院

理工学研究科

電気電子工学専攻

平成 27年度 年次報告

（Annual Report 2015）

はしがき

平成 27 年４月（2015 年４月），電気電子工学コースおよび電気電子工学専攻は，教員総数 22 名（教授

7 名，准教授 7 名，助教 8 名）の構成で，コースおよび専攻の教育・研究に取り組んできた。教員組織の観

点からは，平成 27 年度末（平成 28 年 3 月）には，奥村次徳 教授が定年退職され，また，白井直機 助教が

北海道大学の准教授に転出されるなど，ここ数年では最も大きな構成人員の変化があった年度となった。

一方，ここ数年間，本学執行部が主導して検討が行われてきた大学再編については，昨年度末での前学

長の退任と新学長の就任に伴い，執行部の方針に大きな変更があった。具体的には，将来像として描かれて

いた工学系再編の前倒しでの実施検討である。再編後の学部構成については，執行部案として，理工学系の

電気電子工学コースと機械工学コースを，システムデザイン学部として再編する案が執行部より提案され，

再編方針が決定した。

この再編案においては，新たな学科や専攻における教育・研究のあり方は勿論のこと，教育・研究・組織

運営上における分離キャンパス問題への対応や，現在の電気電子工学コースおよび電気電子工学専攻に在籍

する学生に対する移行期の教育課程の維持など，今後，速やかに議論・検討・実施しなければならないこと

が山積している。

このような状況の中では，電気電子工学コースおよび電気電子工学専攻の教員が，これまで以上に教育・

研究のあるべき姿に関する考えを深め，同時に組織への関与と責任ついての自覚を高めつつ，再編に関わる

困難な諸課題に共に取り組んで行くことが重要である。

平成 27 年度 電気電子工学コース長，電気電子工学専攻長

安田 恵一郎

目次

その１：全体報告

電気電子工学専攻教員一覧............................................................................................1

各種委員会委員..............................................................................................................2

人事異動………………………………………………………………………………………..4

学部時間割……………………………………………………………………………………..5

大学院時間割…………………………………………………………………………………..6

学部非常勤講師………………………………………………………………………………..8

学位授与………………………………………………………………………………………..9

在学者数………………………………………………………………………………………11

進路状況………………………………………………………………………………………12

研究助成.......................................................................................................................13

国際会議の開催とその組織委員としての活動……………………………………………16

海外研究，海外からの訪問者………………………………………………………………17

学会活動等……………………………………………………………………………………19

その２：各研究分野の活動状況

電子回路・システム分野

研究活動の概要.....................................................................................................25

研究業績…………………………………………………………………………………30

電気エネルギー・電磁応用分野

研究活動の概要.....................................................................................................34

研究業績…………………………………………………………………………………39

電子材料・デバイス分野

研究活動の概要.....................................................................................................48

研究業績…………………………………………………………………………………52

その１：全体報告

1

電気電子工学専攻教員一覧（2016 年 3 月 31 日現在）

※ 職位：氏名 専門分野

１）電子回路・システム分野

教授： 安田 恵一郎 システム工学

教授： 渡部 泰明 高周波回路，光波工学，原子物理

准教授： 五箇 繁善 新形状圧電デバイス，超小型原子時計

准教授： 鈴木 敬久 数値電磁界解析

准教授： 相馬 隆郎 計算機応用工学

助教： 上條 敏生 光・マイクロ波磁気工学

助教： 佐藤 隆幸 生体工学

助教： 田村 健一 制御工学

助教： キック アルフレード 電磁波工学

２）電気エネルギー・電磁応用分野

教授： 清水 敏久 半導体電力変換工学

教授： 多氣 昌生 電磁気計測の応用技術

教授： 杤久保 文嘉 放電・プラズマ応用工学

准教授： 内田 諭 マイクロ電気力学

准教授： 和田 圭二 半導体電力変換器の系統応用

助教： 白井 直機 プラズマ応用工学

助教： 土屋 淳一 電気機器制御工学

３）電子材料・デバイス分野

教授： 奥村 次徳 化合物半導体，結晶工学

教授： 須原 理彦 量子電子工学

准教授： 中村 成志 ワイドギャップ化合物半導体

准教授： 三浦 大介 超伝導応用工学

助教： 斉藤 光史 電子デバイス工学，Narrow-Gap 化合物半導体

助教： 水口 佳一 個体物理，新超伝導体探索

2

各種委員会委員

2015年度 全学および研究科委員

委員会名 委員名

専攻長 安田 恵一郎

専攻長代理 須原 理彦

研究費評価・配分委員会部会 安田 恵一郎

理工学研究科研究推進室 鈴木 敬久

理工学研究科広報委員会 相馬 隆郎

教務委員会 杤久保 文嘉

教務委員会部会・委員長（理工） 杤久保 文嘉

基礎教育部会 内田 諭

理工系インターンシップ委員会 和田 圭二

理工学系入試委員会（多様な入試） 内田 諭， 和田 圭二

理工学系入試委員会（入試制度） 清水 敏久

理工学研究科大学院入試委員会 五箇 繁善

自己点検・評価委員会部会 相馬 隆郎

FD委員会部会（理工） 渡部 泰明

理工学研究科図書委員会 中村 成志

国際センター教員会議委員 多氣 昌生

セクハラ・アカハラ防止委員会・部会（理工系研究

室に人間関係についての相談チーム） 杤久保 文嘉

知的財産委員会 鈴木 敬久

エコキャンパス・グリーンキャンパス推進委員会 安田 恵一郎

総合研究推進機構都連携研究部門 清水 敏久

教員養成カリキュラム委員会 五箇 繁善

理工男女共同参画 WG 中村 成志

理工人事制度 WG 須原 理彦， 田村 健一

省エネルギー南大沢 WG 清水 敏久

南大沢キャンパス工作施設連絡会 佐藤 隆幸

高圧ガス保安管理部会 水口 佳一

3

電気電子工学専攻委員会委員

2015年度 専攻学科内委員

専攻長，コース長 安田 恵一郎

専攻長代理，コース長代理 須原 理彦

専攻幹事 三浦 大介

実験運営委員会委員長 須原 理彦

就職担当 多氣 昌生

図書担当 相馬 隆郎

無線従事者担当 多氣 昌生

電気主任技術者担当 内田 諭

サーバ・HP担当 渡部 泰明， 五箇 繁善， 鈴木 敬久

CAD室担当 内田 諭

専攻内広報委員 和田 圭二

基礎実験幹事 上條 敏生

応用・プロジェクト実験幹事 斉藤 光史

助教連絡会 田村 健一

助教幹事 土屋 淳一

学生実験会計 キック アルフレード

担任（H20入学生） 安田 恵一郎， 和田 圭二

担任（H21入学生） 鈴木 敬久， 相馬 隆郎

担任（H23入学生） 須原 理彦， 五箇 繁善

担任（H24入学生） 中村 成志， 和田 圭二

担任（H25入学生） 杤久保 文嘉， 三浦 大介

担任（H26入学生） 清水 敏久， 内田 諭

担任（H27入学生） 多氣 昌生， 渡部 泰明

2015年度 電気電子工学 学生実験運営委員会

委員長：須原 理彦， 幹事：三浦 大介

上條 敏生，キック アルフレード，斉藤 光史，佐藤 隆幸，田村 健一，土屋 淳一， 水口 佳一

2015年度 数電気 GP

推進室：杤久保 文嘉，相馬 隆郎，

数電機セミナー：多氣 昌生，中村 成志

数電機プロジェクト：内田 諭，相馬 隆郎

4

人事異動 2015 年度（2015 年 4 月 1 日～2016 年 3 月 31 日）

退職

2016 年 3 月 31 日 教授 奥村 次徳

2016 年 3 月 31 日 助教 白井 直機

5

6

7

8

学部，大学院非常勤講師（2015 年度）

１）大学院非常勤講師

講義名 講師名（所属）

電気電子工学先端技術特別講義１ 梶田 雅稔（情報通信研究機構）

電気電子工学先端技術特別講義２ 辰巳 哲也（ソニー株式会社）

平田 孝道（東京都市大学）

電気電子工学先端技術特別講義３ 小倉 常雄（東芝セミコンダクター＆ストレージ社）

２）学部非常勤講師

講義名 講師名（所属）

エネルギー変換工学 川崎章司

量子電子物理 赤羽浩一（独立行政法人 情報通信研究機構）

電気法規及び施設管理 磯田八郎

電波法規 山中幸雄（独立行政法人 情報通信研究機構）

工業基礎英語 James Broadbridge

工業実用英語 James Broadbridge

電気設計工学 加藤清（富士電機株式会社）

乳井直樹（富士電機株式会社）

工業経営工学概論 石岡祥男

常深康裕

身の周りの電気 蒲原史朗（ルネサスエレクトロニクス）

工学系電磁気学 石上忍（独立行政法人 情報通信研究機構）

9

学位授与

【 修士 】

青木 龍太 液体電極を有する大気圧グロー放電の発光分光診断

石田 高広 加熱処理酵母における誘電泳動速度と代謝状態の相関検証

市川 弘樹 携帯電話端末から発生する低周波磁界により生じる頭部の誘導電界・誘導電流密度の検討

井出 拓美 駆動電流変調に基づく Ramsey-CPT 共鳴の励起法に関する研究

乾 喜行 窒化物半導体触覚センサの構造設計と作製方法の検討

伊森 香織 トンネルダイオードにおける量子輸送パラメータの非線形バイアス電圧依存性評価とテラ

ヘルツ帯動作特性予測のための理論解析手法の確立

上田 健介 SAW フィルタを用いたインバータ用ゲート駆動回路の設計とその実験検証

大澤 教史 ベイジアンネットワークを用いた車輪型ロボットの移動障害物回避タスク

小野 孝介 トンネルダイオードのゼロバイアス検波特性向上設計のための電子輸送モデル構築に関す

る研究

折茂 力都 GaN 中プラズマ照射誘起欠陥の光学的性質評価と微視的構造の検討

片岡 良介 金属ナノ粒子の三次元アセンブリにおける泳動条件の精査

加藤 優斗 テラヘルツ帯広帯域無線通信用共鳴トンネルダイオード集積ボウタイアンテナの放射特性

向上設計に関する研究

金子 恭大 ディジタル制御を用いた単相充電器の直流側コンデンサ電流低減手法に関する研究

久保 勇人 Ti 添加 MOD 法 GdBa2Cu3Oy 超伝導薄膜の臨界電流密度特性

久保田 浩史 誘電詠動を用いた T4 ファージ捕集におけるインピーダンス定量計測

熊谷 渉 適応化のフレームワークの構築と適応型メタヒューリスティクスの開発に関する研究

古賀 祐介 GaN 中プラズマ照射誘起欠陥の荷電状態に着目した起源解明

佐藤 弘明 磁束密度不均一性を考慮に入れた鉄損計算法の研究

澤入 智己 多様なプレイヤーから構成される分散型エネルギーシステムの協調型需給制御

清水 健吾 絶縁体材料内部への相対論的速度を持つ高エネルギー電子線入射時の熱輸送解析に関する

研究

鈴木 陽文 SAW フィルタを用いたインバータにおけるゲート信号多重化の検証

寺井 達哉 低・中間周波数帯の磁界入射による神経興奮現象に関する数理モデルと実験的検証システム

の構築

生天目 雄馬 CPT 共鳴を利用した磁場勾配センサに関する研究

成田 剣太 サージ抑制線を用いたコモンモードモータサージ電圧の抑制法に関する研究

二戸 愛仁 液体と接する大気圧グロー放電によって誘起される液中反応とその応用に関する研究

林 真一郎 高精度スイッチングを実現可能なゲート駆動回路実装に関する検討

廣井 貴史 BiS2 系超伝導体 RE(O,F)BiS2 における超伝導層元素置換効果

星野 仁資 損失媒質を考慮した局所的一次元 FDTD 差分スキームの固有値解析とその生体電磁界解析

への適用可能性の検討

松浦 優也 磁気アルキメデス効果を用いた有価資源回収に関する基礎研究

三輪 明寛 鉄損の直流磁界バイアス依存性を考慮した半導体電力変換回路用フィルタインダクタの最

適設計

元島 一樹 液体電極を有する大気圧 Ne 中のナノ秒パルス放電に対する数値解析

森田 真英 問題構造の推定機構を有する組合せ最適化手法に関する研究

八木下 峻輔 超高周波細胞用ばく露装置におけるばく露特性の均一化に関する研究

柳島 慶太 中間周波数帯ワイヤレス電力伝送システムによる体内誘導電界の誘導量の解析に関する

検討

10

【 博士 】

井澤宏輝 構造相変態 PIT法による鉄カルコゲナイド系超伝導線材作製と超伝導特性向上に関する研究

椎名健雄 超高周波の電波ばく露装置およびばく露評価に関する研究

末代 知子 注入効率制御によるダイオードおよび IGBT の高性能化に関する研究

平原英明 リニアモータの非対称回路モデルおよび回路定数算定法に関する研究

吉田 秀人 単相分散型電源を用いた三相配電系統の高調波電流補償に関する研究

11

在学者数

平成 27 年度（平成 27 年 5 月 1 日現在）

【 学部 】

男 女 計 休学

1 年 39 5 44 0

2 年 44 0 44 0

3 年 45 4 49 0

4 年 50 1 51 0

【 大学院 】

男 女 計 休学

M1 35 2 37 1

M2 34 1 35 0

D1 4 0 4 0

D2 0 0 0 0

D3 5 0 5 0

12

進路状況

平成 28 年 3 月 31 日現在

１.学部

卒業者数 40

大学院進学 35

首都大学東京 34

他大学院 1

専門学校 0

就職 5

民間企業 5

（学校推薦） 3

（自由応募） 2

公務員等 0

教員 0

その他 0

大学院受験準備 0

公務員・教員受験準備 0

その他 0

２. 大学院

博士前期課程修了者数 34

博士後期課程進学 1

首都大学東京 1

他大学院 0

就職 33

民間企業 33

（学校推薦） 25

（自由応募） 8

公務員等 0

教員 0

その他 0

公務員・教員受験準備 0

その他 0

博士後期課程修了者数 3

民間企業就職 2

帰国予定留学生 0

社会人博士修了 1

13

研究助成

【 文部科学省・日本学術振興会科学研究費補助金 】

＜新学術領域研究＞

（新規・分担） 水口佳一 「強相関多極子物質の開発」（領域代表：播磨尚朝，計画班代表者：野原実）

（新規・代表） 内田 諭 「生体膜内におけるプラズマ活性種輸送の統合的分子動力学解析」

＜基盤研究＞

A （新規・代表）清水敏久 「パワーエレクトロニクス・通信統合システムにおける電磁ノイズの合理的両

立性の実現」 (H28 年～H30 年)

B（継続・代表） 清水 敏久 「パワーデカップリング機能を持つ高効率・長寿命パワーコンディショナの開

発」（H25 年～H27 年）

B（新規・代表）杤久保文嘉 「プラズマ電気化学の基盤確立と材料プロセスへの適用」

B（新規・分担）鈴木敬久 「中間周波数帯電磁波の健康影響評価と医用応用への探索」

C（継続・代表）安田恵一郎 「メタヒューリスティクスの構造解析に基づく汎用設計論の構築とアルゴリズ

ム設計」

C（継続・分担）安田恵一郎 「スマートエネルギーシステムにおける分散型市場機能によるネットワーク最

適化」 Ｂ（継続・分担）上條敏生「岩塩超高エネルギーニュートリノ検出器の研究開発」

（平成 17～20 年度）

C（継続・代表）三浦大介 「官能基装飾磁性活性炭と高勾配磁気分離による新浄水処理技術の開発」

C（継続・代表）内田 諭 「パルス電界処理による細胞動態の定量評価および泳動診断システムの確立」

C（継続・代表）中村成志 「Ⅲ族窒化物半導体中のプラズマ照射誘起欠陥の発生と移動機構の解明」

C（継続）和田圭二，超高速モータドライブ用高周波 PWM インバータ開発

＜挑戦的萌芽研究＞

（継続・代表）水口佳一 「BiS2 系層状超伝導体単結晶を用いた固有ジョセフソン素子の作製」

（新規・分担）鈴木敬久 「ミリ波誘発眼障害とコンタクトレンズの関連」

（継続・代表）杤久保文嘉 「プラズマ支援ミスト内液相反応による金属ナノ粒子の均一・高速生成」

＜若手研究＞

A（継続・代表）水口佳一「BiS2 伝導層を有する層状超化合物における超伝導機構解明と新奇機能の創出」

【 特定研究寄附金 】

国内企業（１件） 奥村次徳

国内企業（３件） 清水敏久

国内企業（１件） 多氣昌生

国内企業（１件） 杤久保文嘉

14

国内企業（１件） 三浦大介

国内企業（１件） 渡部泰明

国内機関（１件） 佐藤隆幸

【 産学共同研究 】

国内企業（１０件） 清水敏久

国内企業（１件） 須原理彦

国内企業（１件） 多氣昌生

国内企業（１件） 内田諭

国内企業（１件） 五箇繁善

国内企業（１件） 鈴木敬久

国内企業（２件） 和田圭二

【 受託研究 】

国内企業（１件） 内田諭

【 提案公募 】

清水 敏久，NEDO：SIP プロジェクト「次世代パワーエレクトロニクス」

清水 敏久，NEDO：戦略的省エネルギー技術革新プログラム

多氣昌生，総務省,「無線通信等による電波ばく露の定量的実態把握と脳腫瘍の罹患状況に基づくリスク評価」

多氣 昌生，「超高周波の電波ばく露による影響の調査」

鈴木敬久，総務省，「眼部への電波ばく露の定量的調査に関する研究」

【 学内傾斜配分 】

（若手・代表） 水口佳一 「BiS2 系層状超伝導体の転移温度と局所構造の相関の解明と高温超伝導化」

【 その他 】

内田諭，共同研究，首都大学東京・芝浦工業大学，「集束プロトンビーム描画による誘電泳動デバイスの作製

と評価」

内田諭，共同研究，首都大学東京・東京大学，「誘電泳動を用いたウイルスの捕捉」

水口佳一（代表），SPring-8 研究課題，2015A 期研究課題採択「新しい BiS2 系層状超伝導体における超伝

導発現と相関する結晶構造パラメータの解明」

五箇繁善，NEDO「インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト/インフラ状態モニ

タリング用センサシステム開発/道路インフラ状態モニタリング用センサシステムの研究

開発」に関する業務委託

鈴木敬久，共同研究契約，首都大学東京・東京都市大学，「宇宙機材料と放射線及び電磁環境の相互作用に関

する研究」

鈴木敬久，和田圭二，共同研究契約．首都大学東京・東京大学・鉄道総合技術研究所・電力中央研究所，「磁

界による刺激作用の評価に関する共同研究」

15

上條敏生（代表），平成 25 年度-平成 27 年度 国立極地研究所共同研究（一般共同研究、分野：気水圏）、成

蹊大・島根大・東海大、「氷の高周波誘電特性の研究」

16

国際会議の開催とその組織委員としての活動

【 国際会議 】

清水敏久 パワーエレクトロニクス国際会議（IPEC Hiroshima 2018）組織委員長

清水敏久 PCIM Europa, International Board Member

清水敏久 IEEE International Future Energy Challenge Competition, Judge Member

清水敏久 世界工学会議（WECC2015）セッションオーガナイザ

須原理彦 2015 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced

Semiconductor Devices，Program Committee Member

須原理彦 11th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics 2015, Steering Committee

Member

杤久保文嘉 The Joint Symposium of the 9th Asia-Pacific International Symposium on the Basics

and Applications of Plasma Technology (APSPT-9) and the 28th Symposium on Plasma

杤久保文嘉 Science for Materials (SPSM-28), Executive Committee Vice Chair

杤久保文嘉 9th International Symposium on Reactive Plasmas (ICRP-9), Organizing Committee,

Publication Committee

杤久保文嘉 2015 Korea-Japan Joint Symposium on Electrical Discharge and High Voltage

Engineering, Steering Committee Co-Chairman

【 国内シンポジウム等委員 】

須原理彦 第 37 回 光通信研究会 幹事

安田恵一郎 電気学会 Ｃ部門大会委員会 委員

安田恵一郎 進化計算学会 シンポジウム 委員

多氣昌生 2014 電子情報通信学会環境電磁工学シンポジウム（EMC’14/Tokyo）組織委員長

内田諭 電気学会 第 32 回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム論文委員会委員

五箇繁善 電気学会 第 44 回 EM シンポジウム実行委員

佐藤隆幸 第 35 回超音波シンポジウム運営委員

佐藤隆幸 Advanced Biomedical Engineering（日本生体医工学会英語論文誌）査読業務

佐藤隆幸 東京都次世代イノベーション創出プロジェクト 2020 助成事業書類審査員

土屋 淳一 本工学教育協会 工学・工業教育研究講演会委員 幹事

17

海外研究

【招待講演】

清水敏久 2015.10.25 台湾・台北，IEEE IFEEC2015 Tutorial 招待講演

2016.3.25 サンディエゴ州立大学で International Workshop 招待講演

鈴木敬久 2015.5.18-5.22 カナリア諸島・スペイン 招待講演

【海外公演】

清水敏久 2015.3.14-3.21 北米・ノースカロライナ・シャーロット（国際会議講演）

2015.5.31-6.6 韓国・ソウル（国際会議講演）

2015.9.19-9.25 カナダ・モントリオール（国際会議講演）

2015.9.26-10.4 イタリア・ストレーザ（IEC 国際委員会）

2015.10.24-10.26 台湾・台北（国際会議講演）

多氣昌生 2015.07.01-07.05 フランス・パリ（GERONIMO 会議）

2015.09.27-10.02 イタリア・ストレーザ（IEC TC106 委員会および CISPR 会議）

2016.02.14-02.20 スペイン・バルセロナ（国際共同研究 Mobi-Kids 会議）

杤久保文嘉 2015.9.20-9.23 韓国・チェジュ （国際会議講演）

2015.10.11-10.17 米国・ホノルル （国際会議講演）

2015.11.18-11.21 韓国・モクポ （国際会議講演）

鈴木敬久 2015.8.24-8.28 香港・中国（国際会議講演）

2015.11.18-11.20 ソウル・韓国（国際会議講演）

和田圭二 2015.6.1-6.5 韓国 ソウル （ IEEE ECCE Asia にて研究発表）

2015.9.7-9.13 スイス ジュネーブ (IEEE EPE( ECCE Europe) にて論文発表)

2015.9.20-26 カナダ バンクーバ (IEEE ECCE にて論文発表)

2015.11.1-11.4 台湾 台北 (IEEE IFEEC にて論文発表)

2015.11.19-11.21 韓国 忠州 (S2PC（半導体電力変換シンポジウム）論文発表)

2016.3.20-3.26 アメリカ ロングビーチ （ IEEE APEC にて研究発表）

白井直機 2015.10.11-10.17 米国・ホノルル （国際会議講演）

田村健一 2015.10.9-10.12 香港（国際会議講演）

水口佳一 2015.5.23-5.29 香港 （国際会議講演）

2015.8.23-8.28 スイス・ジュネーブ （国際会議講演）

土屋 淳一 2015.7.25-7.31 ドイツ・Aahen（国際会議講演）

【研究協力】

須原理彦 Center for Semiconductor Technology and Optoelectronics, University of Duisburg-Essen

（ドイツ）

18

海外からの訪問者

清水敏久 Remus Narsis Beres (Aalborg University, Denmark) 2015.1.15-5.1 客員研究員

Pin-Yu Huang(Taiwan Tech.) 2015.11.1-現在 特任研究員

須原理彦 Dr. Werner Prost from Center for Semiconductor Technology and Optoelectronics, University

of Duisburg-Essen, Germany

水口佳一 Prof. Naurang L. Saini (Sapienza University of Rome, Italy) 2015.9.21-9.27 研究環

シンポジウム講演・共同研究

19

学会活動等

奥村次徳 日本学術会議 連携会員

応用物理学会 諮問委員

日本学術振興会 結晶加工と評価技術 第１４５委員会 企画幹事

日本学術振興会 半導体界面制御技術 第１５４委員会 副委員長

新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）技術委員

清水敏久 電気学会 産業応用部門役員

IEEE Power Electronics Society, AdCom Member

IEEE Power Electronics Society, Japan Liaison

IEEE Power Electronics Society, Membership Development Committee Member

IEEE Power Electronics Society, Long Range Planning Committee Member

IEEE Industry Applications Society, IPCC Committee Asia Liaison

IEEE Power Electronics Society, Technical Committee on Sustainable Energy

IEEE Transactions on Power Electronics Associate Editor

知的財産高等裁判所 専門委員

東京都中小企業振興公社 中小企業経営・技術活性化助成事業助成金審査会 審査委員長

太陽光発電技術研究組合 次世代 AC モジュール開発コンソーシアム特別運営委員会委員

総務省「不要電波の広帯域化に対応した電波環境改善技術の研究開発」研究運営委員会

委員

総務省 情報通信審議会 電波利用環境委員会 専門委員

総務省 CISPR／B 作業班主任

須原理彦 応用物理学会 応用電子物性分科会 幹事長

電子情報通信学会電子デバイス研究会専門委員

文部科学省主催第５回サイエンスインカレ審査委員

多氣昌生 IEEE EMC-S Japan Chapter Vice Chair

電気学会 電磁環境技術委員会 委員

電気学会 電磁界の人体防護に関わる評価技術動向調査専門委員会 委員

電気学会 電磁界の健康リスク分析調査専門委員会 委員

自動車技術会 ワイヤレス給電システム技術部門委員会 委員

杤久保文嘉 電気学会 放電技術委員会 1 号委員

静電気学会 運営理事

応用物理学会 プラズマエレクトロニクス分科会 副幹事長

日本学術振興会プラズマ材料科学第 153 委員会 委員

安田恵一郎 進化計算学会 理事

計測自動制御学会 システム工学部会 委員

計測自動制御学会 論文集委員会 委員

計測自動制御学会 安心・安全・快適社会実現のための新たなシステムズアプローチ調査研

究会 委員

20

IEEE Systems, Man, and Cybernetics Society, Japan Chapter, Vice-Chair

Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, Editor

IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, Vice Chairperson

電気学会 編修出版理事

電気学会 編修委員会 委員長

電気学会 経営企画委員会 委員

電気学会 経営戦略会議 委員

電気学会 フェロー審査委員会 委員

電気学会 電子・情報・システム部門役員会 アドバイザー

電気学会 出版事業委員会 委員

電気学会 技術啓発書部会 主査

電気学会 産業応用のためのシステム最適化とベンチマーク問題調査専門委員会 委員

電気学会 有識者会議 委員

電気学会 技術者教育委員会 委員

渡部泰明 電気学会 光領域および精密周波数発生の回路技術調査専門委員会 委員長

学会 電子回路技術委員会 委員

電気学会 電子回路研究専門委員会 委員

電子情報通信学会 ソサイエティ論文誌編集委員会 査読委員

日本音響学会 論文誌 査読委員

2015 USE 運営委員会幹事会

2015 USE 実行委員会

2015 USE 論文委員会

特定非営利活動法人超音波エレクトロニクス協会 社員

圧電材料・デバイスシンポジウム 2015 運営委員

IEC/TC49 周波数制御・選択デバイス専門委員会 委員

QIAJ 測定法小委員会 委員

ＪＩＳ原案作成委員会（人工水晶） 委員

電子情報通信学会 圧電デバイスを使用したセンサの国際標準化委員会 委員

IEC TC49 センサ標準化検討 WG 委員会 委員

日本学術振興会 弾性波素子技術第１５０委員会 委員

日本学術振興会 弾性波素子技術第 150 委員会 運営委員会 委員

経済産業省 極小化に対応した水晶振動子真空移載・加熱封止装置の研究開発プロジェク

ト委員

2015 UFFC Outstanding Paper Award 審査委員.

内田諭 電気学会 論文委員会（A1b グループ）委員

電気学会 論文委員会（E グループ）委員

静電気学会 評議員

静電気学会 放電プラズマによる水処理研究委員会委員

IET Nanobiotechnology Editorial Board Member

21

計測自動制御学会 制御部門 ユビキタスコンピューティングを背景とした適応学習制御

調査研究会 委員

電気学会 電子・情報・システム部門 制御技術委員会 幹事補佐

五箇繁善 電気学会 光領域および精密周波数発生の回路技術調査専門委員会 幹事

電気学会 EM デバイス・システムの新技術調査専門委員会 幹事

電気学会 システムのモデリングとシミュレーション応用技術協同研究委員会 幹事

日本学術会議 URSI 分科会電磁波計測小委員会 委員

鈴木敬久 IE（国際照明委員会） TC 6-49 委員

電気学会 電磁界理論技術委員会・１号委員

電気学会 磁界の生体防護ガイドラインおよび適合性評価技術動向調査専門委員会・委員

電気学会 学会活動推進員[東京支部] 推進員

医用生体電磁気学研究会委員

日本物理学会論文誌査読委員

電子情報通信学会査読委員

電子情報通信学会論文誌 C 編集委員

電子情報通信学会 エレクトロニクスシミュレーション研究専門委員会・委員

電子情報通信学会 光応用電磁界計測時限研究専門委員会・委員

相馬隆郎 電子情報通信学会 東京支部 学生会顧問

中村成志 応用物理学会 13.8 化合物及びパワー電子デバイス・プロセス技術 プログラム編集委員

和田圭二 電気学会論文誌 査読委員

電気学会論文委員会(D1 グループ) 幹事

電気学会 半導体電力変換技術委員会 幹事

電気学会東京支部学生員委員会 委員

機械技術と融合・進化するパワーエレクトロニクスシステムインテグレーション技術調査

専門委員会 幹事補佐

電気学会次世代パワーデバイスを使用したパワーエレクトロニクス機器における EMC 抑

制対策技術協同研究委員会 委員長

土屋 淳一 電気学会 新世代アクチュエータの多自由度化可能性調査専門委員会委員 幹事補佐

22

【表彰】

清水敏久，2015.3.6，電気学会フェロー（電気学会）

清水敏久，2015.4.10，第 64 回電機工業技術功績者表彰（一般財団法人日本電気工業会）

清水敏久，2015.5.29，電気学会業績賞（電気学会）

清水敏久，2015.5.29，電気学会特別活動賞（電気学会）

清水敏久，2015.10.31，平成 27 年度「科研費」審査員表彰（日本学術振興会）

多氣昌生，平成 27 年 9 月 9 日 電子情報通信学会通信ソサイエティ功労顕彰状

杤久保文嘉，プラズマ材料科学賞奨励部門賞 独立行政法人日本学術振興会 プラズマ材料科学第 153 委員会

白井直機，2015 年秋季学術講演会 Poster Award

水口佳一，2015.4.19，第 19 回超伝導科学技術賞，「新しい BiS2 系層状超伝導体の発見」，一般社団法人 未

踏科学技術協会 超伝導科学技術研究会

水口佳一，2015.7，第 28 回安藤博記念学術奨励賞，「超伝導および熱電変換分野における新奇層状化合物の

創出と物性解明」，一般財団法人安藤研究所

水口佳一，2015.9.8，講演奨励賞，「新しい層状ビスマスカルコゲナイドの熱電特性」，日本熱電学会

その２：活動状況と研究実績

各研究分野の活動状況を報告する．記載されている項目は，次の通りである．

1. 研究活動の概要

2. 研究業績

1) 論文 (国内外の専門学術雑誌記載のオリジナルな研究論文)

2) 国際会議報告集(国際会議、国際ワークショップ等のプロシーディングス)

3) 研究会，大会，委員会

4) 雑誌，単行本等の執筆

5）科学研究費報告書等

25

電子回路・システム分野

1. 研究活動の概要

１）超分散型エネルギーシステムの基本構想と自律分散制御

安田恵一郎

本研究では，分散型電源が導入量・導入台数ともに電力システム内で支配的な立場を占めるような状

況，すなわち超分散環境を想定し，このような環境におけるエネルギーシステムの振る舞いに関する基

礎的な検討を行った。具体的には，システム工学的観点から観た超分散型エネルギーシステムの特徴と

本論文の意義を明らかにし，既存の集中型電源をも含む超分散型エネルギーシステムの基本構想を示し

た上で，イジングモデルに基づいて分散型電源を導入した需要家のモデルを構築し，需要家間に相互作

用が存在するケースにおける自律分散制御の可能性を相互結合型ニューラルネットワークの安定性に基

づいて検討した。

２）Proximate Optimality Principle に基づく多点探索型 Tabu Search

安田恵一郎

多くの組合せ最適化問題において，POP（Proximate Optimality Principle）成立することが経験的

に知られている。本研究では POP に基づく多様化メカニズムの導入により，多様化・集中化のバラン

スを実現した多点探索型 Tabu Search を提案し，典型的な巡回セールスマン問題を用いた数値実験によ

り，探索能力向上を検証した。本手法は，タブサーチの高速かつ強力な探索性能を保持しつつ，近傍移

動の際の多目的評価による多様化のメカニズム導入により，大規模な問題に対しても 高い探索性能を

持つような改良が加えられたものである。

３）適応型 Particle Swarm Optimization

安田恵一郎

実システムの最適化においては，予め問題構造を知ることは困難であることから，探索過程で得られ

る何からの情報を適切に活用した適応型探索の実現は重要な課題である。本研究では，多点探索の一手

法である Particle Swarm Optimization に基づき，パラメータと探索軌道のダイナミクスの関係を解析

した上で，アルゴリズムの適応化を実現した。具体的にはその可調整性に基づいてそれぞれの探索点が

問題構造に適した値へと，自律的にパラメータを変更しながら探索する適応型のアルゴリズムを構築し，

提案する適応型アルゴリズムの有効性を数値実験を通して検証した。

４）SC カット水晶共振子の発振回路シミュレーション

渡部泰明

高 Q の SC カット水晶振動子(Stress Compensated: SC-cut) を使用した発振回路は，非常に位相雑

音特性に優れており，移動無線基地局を始め，近代通信網の要として広く使用されている 1)～13)．しか

し常温付近において SC カット水晶振動子は温度感度が高いため，一般にオーブン制御発振器（Oven

Controlled Crystal Oscillator: OCXO）や小型 PC を使用した温度補正を行う方法(Micro Computer

Controlled Crystal Oscillator: MCXO)として使用されている 12)．これらの方法の欠点は，OCXO では

26

オーブン温度維持のために高い電力が必要であり，一方 MCXO では離散的な制御による位相雑音特性

劣化がある点にある．

そこで我々が考えた究極の方法は，単純に温度制御型水晶発振器(Temperature Controlled Crystal

Oscillator: TCXO)を用い，かつ位相雑音特性を乱すことが無いようになるべく小さなコンデンサを使用

するものである．また，SC カットを用いる場合，基本モードに C mode 周波数および B mode 周波数

があるが，比較的安定な C mode では周波数安定化を図り，かつ B mode は温度に対して極端に大きな

周波数特性を持っているため，温度センサーとして利用する．ここでは C mode に対する B mode の特

性を把握し，その発振回路についてシミュレーションを行うことを目的として研究を行った．

５）部分電極を用いた SC-cut 水晶振動子における発振回路の位相雑音特性

渡部泰明

現代の通信技術において，発振器は基準周波数源として必要不可欠なものとなっている．中でも水晶

振動子を用いた発振器は，低コストかつ低位相雑音な信号を発振することが可能なため，通信システム

などに広く用いられている．さらに近年の急速な通信技術の発達にともない，より高性能な水晶発振器

が要求されている．また，水晶発振器の位相雑音は，高周波信号帯や多くの信号が存在するエリアにお

いても，通信エラーや混信を起こさないために非常に重要な性能である．またクリーンイノベーション

においても位相雑音の低さは，通信領域をできるだけ広く利用するという点で期待できる．さらに本提

案回路に対し，温度補償型回路(Temperature Compensated Crystal Oscillator: TCXO)を用いれば，さ

らに低電力化が図れる．

本論文では，部分電極を用いた Stress Compensated cut (SC カット)水晶振動子を応用し，Colpitts

型発振回路においてその位相雑音を測り評価を行った．その結果，通常のものと比較して，部分電極を

用いることでキャリア付近領域においては 約 17 dBc/Hz およびフロア領域においては 10 dBc/Hz の位

相雑音が改善されることを確認できた．

６）チップスケール原子時計に適した CPT パルス励起法：

五箇繁善

レーザー光を周波数変調することにより CPT（Coherent Population Trapping）共鳴は観測可能なた

め，原子時計の小型化に非常に適している．本研究では，省電力かつ高安定な超小型原子時計の実現を

目指し，レーザ光のパルス化に駆動電流に直接変調を用いる研究を行った．直接変調では，

必ずレーザ波長が変動してしまうため原子共鳴観測には大きな課題があったが，本研究では，波長変動

が早く収束するようにレーザ駆動電流を変動させ，CPT 共鳴をパルス励起・観測することを可能とした．

７）CPT 共鳴を用いた多軸磁気センサに関する検討：

五箇繁善

原子共鳴である CPT 共鳴を用いた多軸型の磁気センサの検討を行った．CPT 共鳴は原子の持つエネル

ギー順位を観測するため，高精度かつ高確度という特徴がある．レーザー光１本のみを用いて磁場ベク

トルを推定することが目標である．観測結果からは，直線偏光，円偏光を観測時に可変させることで，

CPT 共鳴プロファイルから，３軸の Bx，|By|，|Bz| を決定可能であることを明らかにしている．本

研究では，より詳細な測定データの蓄積を行い，３軸測定を可能とする方法について検討した．

27

８）SAW フィルタを用いた次世代インバータ用周波数多重通信の基礎検討：

五箇繁善

次世代インバータとして期待されているマルチレベルインバータを対象として，パワーデバイス多接続

時における高信頼動作を実現させるための新たなゲート駆動回路を提案する．本研究では表面弾性波

（SAW）デバイスを用いることで，マルチレベルインバータのゲート駆動回路に必要となる①電気的絶

縁，②多チャンネル接続を可能とする．本研究では，提案法の実現可能性を図るべく，スイッチング素

子を２つ用いるハーフブリッジインバータへ適用し，正常動作と良好な遅延特性を得た．次のステップ

として，本提案システムに適した SAW フィルタの設計と，４チャネルの信号が必要とされるフルブリ

ッジインバータについても検討を行った．

９）大規模数値電磁界解析のためのメインメモリを利用したデータ保存方式の提案

鈴木敬久

本研究では現状で主メモリとして用いられている DRAM のような揮発性メモリの代わりに不揮発性メ

モリ(NVRAM)を用いるコンピュータアーキテクチャのための新しい I/O の概念を提案する．この概念

の実現可能性を調べる為に，いくつかの計算ノードと InfiniBand から構成される，コンセプトを模倣

する為もシステムを構築し，このシステムの為の I/O API を設計した．その結果として，書き込みと読

み出しのパフォーマンスはそれぞれ約 1.6GB/s と 0.8GB/s であった．我々の提案した I/O システムは

SATA 3.0 で接続された既存の SSD ドライブの I/O パフォーマンスを改善することがわかった．書き込

み，読み出し性能は SSD を用いた場合のそれぞれ 3.5 倍と 2.1 倍であった．さらに我々はこの I/O シス

テムを GPU を用いた大規模電磁界解析に適用しその有効性を確認した．

１０） 地球磁気圏における高エネルギー粒子と絶縁材料の相互作用に関する研究

鈴木敬久

地球磁気圏で運用される宇宙機の運用異常の原因の一つに誘電材料内への高エネルギー粒子線の侵入

による帯電がある。この現象に関する知見を得る為に、数 MeV の電子線を誘電材料であるエポキシ樹

脂に照射し、材料内部の電荷分布と熱エネルギー分布を測定する実験を行った。また，実験で観測され

る熱エネルギー吸収のメカニズムを解明する為に，計算機シミュレーションを実施した。その結果，実

験による温度分布の最大位置とシミュレーションから得られる２次電子の停止位置の分布に高い相関

が得られた。これにより，主に２次的に散乱された電子が材料に熱的なエネルギーを付与することが分

かった。

１１） 流体熱輸送を考慮した家兎前眼部へのミリ波帯電磁界ばく露における熱輸送解析

鈴木敬久，多氣昌生

ミリ波による眼部組織の温度上昇の流体を含む熱輸送メカニズムを明らかにする為に電磁界-熱輸送連

成解析システムを開発した．本システムでは平面波スペクトル展開法により，実測データからレンズア

ンテナが作る３次元入射電磁界分布を再構築している．その電磁界を用い，３次元散乱界 FDTD 法によ

り家兎眼内部の誘導電磁界を計算した．そしてその誘導電磁界を熱源とし SMAC 法を用いて家兎眼内

各組織の温度分布および前房水の流速分布の時間発展を求めた．また本研究では実際の実験条件を精密

28

に再現するため医学的監修に基づいた 50 µm の高解像度家兎眼モデルを開発した．このシステムによ

り，30GHz-100GHz, 25-400mW/cm2 の条件下における３次元温度分布および流速分布を得ることがで

きた．その結果として，角膜および水晶体における温度上昇は前房水の対流熱輸送により大きく影響を

受けることがわかった．

１２） ミリ波帯における重水の複素誘電率の測定

鈴木敬久，キック アルフレード

本研究では 30GHz から 110GHz のミリ波帯における重水の複素誘電率測定を初めて実施した．概し

てこの周波数帯では重水の複素誘電率は水の複素比誘電率よりも小さい結果であった．これらの周波数

分散データをデバイの単一緩和式でフィッティングした結果，重水と水の緩和時間τはそれぞれ 10.6 ps,

8.2 ps であり，重水の緩和時間は水よりも約 29%長いことがわかった．これは重水分子と水分子の質量

さが原因であろうと考えられる．

１３） 脚式ロボットの 2 足歩行制御に関する研究

相馬 隆郎

本研究では脚式ロボットの歩行制御に関し，PID 制御またはファジィ制御を用いた手法の開発を行っ

た。実環境下での歩行制御を対象とし，特に揺動する路面上を安定的に歩行するための制御手法の開発

を行った．路面が振動するような状況下で歩行を行うためには，ロボット上体に伝わる振動を抑制する

よう脚部において振動を吸収する必要がある．そのためアクティブ制振技術の一つであるスカイフック

ダンパー制御の適用を試みた．提案手法を用いて実機モデルによる歩行シミュレーションを行い，上体

の安定化が有効に機能することを確認した．

１４） マイクロ波・ミリ波領域における散乱係数および材料定数測定法の研究

上條敏生

試料挿入孔封鎖型共振器を用いる複素誘電率測定法を、低損失材料の測定法が確立されていない V・

UHF 帯において開発している。国立極地研究所低温実験室内で、500MHz-1GHz の共振器を用いて、

単結晶氷の複素誘電率の異方性を測定した。ミリ波帯の複素誘電率測定法を低含水率生体材料に適用で

きるように改良を行った。本学物理学専攻等と共同で誘電体およびプラズマ対する電波反射係数の実験

を高崎量子応用研究所にて行い、UHE-Neutrino 検出を目的としたレーダー法の基礎データを得た。

１５） Alfred Kik

We proposed a new swept-frequency measurement method for the electromagnetic characterization

of materials. The material is a multilayer cylinder that pierces a rectangular waveguide through two

holes in the narrow waveguide walls. The complex permittivity and permeability of the material are

calculated from measured S-parameters as an inverse problem. To this aim, we developed a complete

electromagnetic formulation of the problem, where the effects of material insertion holes are taken

into consideration. The formulation was validated through the measurement of ferrite and water

samples in the S-band.

29

１６） 超音波を用いた血液粘度の非侵襲測定

佐藤隆幸

血液粘度は関心の高い健康指標であるが、その in situ 測定はいまだチャレンジングな課題である。医

用超音波波長と赤血球サイズの関係から、超音波減衰はレイリー散乱に依存し、結果として凝集径増大

に対数的に比例してピーク周波数が低下する。これまで本研究では 20MHｚ非焦点探触子及び複数の材

質からなる赤血球模擬粒子を用いて、反射スペクトルのピーク周波数から赤血球凝集径が推定できる可

能性を示してきた。本研究では豚血液を試料としたときの赤血球凝集度の定量制御及び赤血球凝集度と

反射スペクトルのピーク周波数との関係の実験的証明を行った。

１７） 体外循環時の血液粘度の光学的測定

佐藤隆幸

血液粘度の上昇は赤血球の凝集によって起こることが知られている．体外循環の状況下において赤血

球凝集度は，透明な配管越しに観察することが可能である．凝集体内に含まれる赤血球間では互いの間

に拘束力が働くため、相対的な配置が変動しにくい．このため，配管上の同一部位でわずかな時間差で

観察される 2 枚の血流の表面画像の間で 2 次元相関を施すと，その値は赤血球凝集度と連動するという

仮説を提唱した．アクリル粒子を用いた代替実験により，凝集度と画像相関値との間で定量的な連動性

が実証された．

１８） 渦最適化アルゴリズムに関する研究

田村健一

最近，我々は，Nature Inspired Computation の分野において，自然界に現れる渦現象をヒントにし，

Spiral Optimization (SPO) Alogorithm と呼ばれる多点型直接探索法を開発した。SPO アルゴリズムは

開発されたばかりの段階にあり，現時点ですでに強力であるものの，いくつかの重要な課題が残されて

いる。本研究は，それらの課題を解決することで，SPO アルゴリズムをさらに有力な手法に発展させる

ことを目的とする。

30

２．研究業績

【 論文 】

渡部泰明：「水晶デバイスに関する国際標準化への取組み ― GHz 帯水晶デバイス測定法の標準化

－」，計測自動制御学会，2015-10

鈴木敬久，生体を含む電磁界解析技術調査専門委員会編，「生体を含む電磁界解析技術」，電気学会技術

報告第 1309 号，2.5 節, 2015.

M. Kojima, Y. Suzuki, C-Y. Tsai, K. Sasaki, K. Wake, S. Watanabe, M. Taki, Y. Kamimura, A. Hirata,

K. Sasaki, and H. Sasaki, “Characteristics of ocular temperature elevations after exposure to quasi-

and millimeter waves (18-40 GHz),” Millimeter, and Terahertz Waves, Vol. 36, Issue 4, 2015.

S. Koyama, E. Narita, Y. Suzuki, M. Taki, N. Shinohara, J. Miyakoshi, “Effect of a 2.45-GHz

radiofrequency electromagnetic field on neutrophil chemotaxis and phagocytosis in differentiated

human HL-60 cells,” J Radiat. Res. 56 (1), pp.30-36, 2015.

Chan KH, Ohta S, Laakso I, Hirata A, Suzuki Y, Kavet R., “Computational dosimetry for child and

adult human models due to contact current from 10 Hz to 110 MHz,” Radiat. Prot. Dosimetry. 167(4),

pp. 642-652, 2015.

Sachiko Yoshie, Yuki Ogasawara, Masateru Ikehata, Kazuyuki Ishii, Yukihisa Suzuki, Keiji Wada,

Kanako Wake, Satoshi Nakasono, Masao Taki, Chiyoji Ohkubo, “Evaluation of biological effects of

intermediate frequency magnetic field on differentiation of embryonic stem cell,” Toxicology Reports,

Vol. 3, pp. 135–140, 2016.

今井稜，河田直樹，香取勇太，鈴木敬久，大久保寛, 「メニーコアアーキテクチャを用いた PML 吸収

境界条件付き電磁界 FDTD スキームの性能解析」，電子情報通信学会論文誌 C, Vol.J99-C No.5 pp.202-

212，2016.

佐々木 真央，チャカロタイ ジェドヴィスノプ，小池 梓，高村 政代，鈴木 敬久，小島 正美，Cheng-

Yu Tsai，佐々木 謙介，和氣 加奈子，渡辺 聡一，多氣 昌生，佐々木 洋，「前房水の対流を考慮した熱

輸送解析のためのヒト及び家兎の数値眼球モデルの開発及びミリ波ばく露解析への応用」，電子情報通

信学会論文誌 C, Vol.J99-C No.5 pp.222-233，2016.

鈴木敬久，チャカロタイジェドヴィスノプ，橋川伸吾，「大規模数値解析における高速メモリデバイスを

利用したネットワーク I/O 手法の提案」，電子情報通信学会論文誌 C, Vol.J99-C No.5 pp.213-221，

2016.

K. Tamura, K. Makise, and K. Yasuda: ``Concept of Feedback-Controlled Differential Evolution and

Its Realization,'' IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, Vol.10, No.4, pp.423-

437 (2015.4)

鈴木公啓，田村健一, 土屋淳一，安田恵一郎:「探索点の移動に関する相互作用を有するクラスタ構造型

渦最適化」，電気学会 電子・情報・システム部門誌, Vol.135, No.4, pp.464-465 (2015.4)

森田真英，落合広樹，田村健一，土屋淳一，安田恵一郎:「相関係数を用いた近接最適性の評価に基づく

組合せ最適化手法」，電気学会 電子・情報・システム部門誌, Vol.135, No.4, pp.466-467 (2015.4)

K. Tamura and K. Yasuda: ``Spiral Optimization Algorithm Using Periodic Descent Directions,''

SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration，Vol. 9, No. 3

31

森田真英，落合広樹，田村健一，安田恵一郎：「問題構造の概形の推定機構を有する多点探索型組合せ最

適化手法」，電気学会 電子・情報・システム部門誌

Alfred Kik and Atsuhiro Nishikata, “Electromagnetic Scattering by a Cylindrical Material Piercing

Through the Narrow Walls of a Rectangular Waveguide: Analytical Solution and Application to

Material Characterization,” IEICE Transactions on Electronics C, vol. E99-C, no. 01, pp. 52-60, Jan.

2016.

【 国際会議 】

W. Kumagai, K. Tamura, and K. Yasuda: ``Search Dynamics Analysis and Adaptive Parameter

Adjustment of Cuckoo Search,'' Proc. of 2015 IEEE International Conference on Systems, Man and

Cybernetics, pp.1700-1705 (2015.10)

T. Sawairi, K. Tamura, and K. Yasuda: ``A Smart Strategy for Supply-Demand Control for

Distributed Energy Systems,'' Proc. of 2015 IEEE International Conference on Systems, Man and

Cybernetics, pp.8-13 (2015.10)

M. Morita, H. Ochiai, K. Tamura, and K. Yasuda: ``Multi-point Search Combinatorial Optimization

Method Based on Neighborhood Search Using Evaluation of Big Valley Structure,'' Proc. of 2015

IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, POS-02, pp.2835-2840 (2015.10)

Rifwa Hayashi, Ryo Haga, Yosuke Hanada, Takayuki Sato, Yasuaki Watanabe, "Improvement of

phase-noise in Colpitts oscillators using partial electrode SC-cut resonators," UltraSonic Electronics

(USE) symposium, 2015-11.

Ryo Haga, Rifwa Hayashi, Yosuke Hanada, Takayuki Sato, Yasuaki Watanabe, "Simulation of

Temperature compensating of SC-cut oscillators using B-mode," UltraSonic Electronics (USE)

symposium, 2015-11.

Yuichiro Yano, Shigeyoshi Goka and Masatoshi Kajita, "Estimation of the light shift in Ramsey-

coherent population trapping," Proc. of IEEE Int. Freq. Contr. Symp. (2015-4)

Takumi Ide, Shigeyoshi Goka and Yuichiro Yano, "CPT pulse excitation method based on VCSEL

current modulation for miniature atomic clocks," Proc. of IEEE Int. Freq. Contr. Symp. (2015-4)

Y. Suzuki, M. Sasaki, S. Onishi, R. Imai, M. Takamura, M. Taki, C. Jerdvisanop, K. Sasaki, K. Wake,

S. Watanabe, M. Kojima, C. -Y. Tsai, H. Sasaki, “Computational dosimetry based on the multi-physics

simulation for rabbit eyes exposed to millimeter waves,” URSI AT-RASC 2015, B31.2, 2015（invited）.

Y. Suzuki, M. Kojima, A. Kik, M. Taki, “Non-destructive 3D temperature measurement for

dosimetries of the thermal dose due to high frequency electromagnetic field exposure with micro-

encapsulated thermo-chromic liquid crystal,” First PEM International Workshop in Kyoto, SC-2,

2015（invited）.

H. Yoshino, A. Kik, Y. Suzuki, "Preliminary measurement with laser microphone for acoustic noise

due to electromagnetic vibration," First PEM International Workshop in Kyoto, FB-2, 2015.

F. Kobayashi, A. Kik, Y. Suzuki,"Visualization of in situ spatial temperature distribution with

transparent phantom containing thermo-chromic liquid crystals in millimeter waves exposure," First

PEM International Workshop in Kyoto, FB-3, 2015.

32

T. Sato, Yuichi Tashiro, Experimental Validation of Damper Insertion Effects on Applied Strain

Uniformity in Static Elastography, 37th Annual International Conference of IEEE Engineering in

Medicine and Biology Society, 2015

【 研究会，大会，委員会 】

W. Kumagai, K. Tamura, and K. Yasuda: ̀ `Parameter Analysis and Adaption of Cuckoo Search,'' Proc.

of 2015 IEEJ Conference on Electronics, Information and Systems, SS4-2, pp.1619-1620 (2015.8)

T. Sawairi, K. Tamura, and K. Yasuda: ̀ `A Study on Supply-Demand Control Strategy for Distributed

Energy Systems,'' Proc. of 2015 IEEJ Conference on Electronics, Information and Systems, SS5-4,

pp.1640-1641 (2015.8)

M. Morita, H. Ochiai, K. Tamura, and K. Yasuda: ``A Study on Multi-point Search Combinatorial

Optimization Method Based on Big Valley Structure,'' Proc. of 2015 IEEJ Conference on Electronics,

Information and Systems, SS4-3, pp.1621-1622 (2015.8)

森田聖惇，田村健一，安田恵一郎:「Artificial Bee Colony Algorithm の解析に基づく多目的最適化手法

の一検討」，平成 27 年電気学会 電子・情報・システム部門大会, GS3-1, pp.1117-1122 (2015.8)

田村健一, 安田恵一郎:「周期的に降下方向を生み出す渦軌道を用いた渦最適化アルゴリズム」, 第 25 回

インテリジェント・システム・シンポジウム, A203, pp.46-51 (2015.9)

大隅竜太，田村健一, 安田恵一郎:「Firefly Algorithm の解析および改良に関する基礎検討」, 進化計算

シンポジウム 2015, P3-08, pp.278-285 (2015.12)

森田聖惇，田村健一，安田恵一郎:「機能分担に基づく進化型多目的最適化手法の基礎検討」，進化計算

シンポジウム 2015, pp.325-332 (2015.12)

渡部泰明，「水晶振動子モード可視化システムへのウェーブレット変換」，日本学術振興会 弾性波素子技

術第 150 委員会, 委員会資料 1，2015-7．

鈴木陽文，上田健介，五箇繁善，和田圭二，「SAW フィルタを用いた次世代インバータ用多重通信にお

ける動作検証」第 44 回 EM シンポジウム(2015-6)

矢野 雄一郎，五箇 繁善，梶田 雅稔，「二段パルス励起による CPT-Ramsey 共鳴のコントラスト改善」

電気学会 電子回路研究会 ECT-15-069 (2015-9)

生天目雄馬，五箇 繁善，矢野 雄一郎，木下 裕之，「原子共鳴を利用した磁気勾配センサの提案」第 32

回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム (2015-10)

鈴木 陽文，上田 健介，五箇 繁善，和田 圭二，垣尾 省司「SAW フィルタを用いたインバータにおけ

るゲート信号多重化の動作検証」USE2015 (2015-11)

今井 稜，河田直樹，香取 勇太，鈴木 敬久，大久保 寛，「電磁界解析における 3 次元 FDTD 法の並列

化に関する考察：MIC と GPU の性能比較」，第 20 回計算工学講演会，2015.

森 智亮，鈴木敬久，多氣昌生，「3 次元インピーダンス法の行列構造に関する考察」，2015 年電子情報

通信学会ソサイエティ大会，C-15-14,2016.

森 智亮，鈴木敬久，多氣昌生，「3 次元インピーダンス法の行列構造を用いた数値人体モデル計算の検

討」，信学技報 115(434), pp. 131-136, 2016.

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33

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今井 稜，香取勇太，鈴木敬久，大久保 寛，「超並列計算における PML 吸収境界条件付き FDTD 法

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LOD-FDTD 法」，2016 年電子情報通信学会総合大会, C-15-20, 2016．

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鈴木瞭，佐藤隆幸，渡部泰明，「水晶発振回路における振動子追加位置による位相雑音の改善」，圧電材

料・デバイスシンポジウム 2015

須永涼，佐藤隆幸，山岸直生，渡部泰明，「画像相関法を用いた血液粘度推定における放物線型相関領域

の設計」，平成 27 年電気学会電子・情報システム部門大会論文講演集，2015

【 雑誌，単行本等の執筆 】

五箇繁善，「チップスケール原子時計の最新の展望 -正確な時計により広がるアプリケーション-」電気

学会誌 Vol. 135 (2015) No. 10 P 701-704

【 科学研究費等報告 】

日本学術振興会 基板研究 C ：『次世代電力変換回路に適した SAW フィルタを用いたゲート駆動回路

の提案』（H26～H28）

M. Chiba, T. Kamijo, F. Yabuki, A. Tsuboi, J. Tanikawa, M. Utsumi and M. Fujii : "Measurement of

Irradiated Position deduced from Reflected-radio-wave Phase for Ultra-high-energy Neutrino

Detector ", JAEA-Review 2015-022, 4-37, p.153 (February 2016)

千葉雅美，上條敏生，壺井仁将，矢吹文昭，近匡 ，清水裕，近重悠一，内海倫明，金岩潤一郎，藤井政

俊：「レーダー法による岩塩と氷を検出媒質とした超高エネルギーニュートリノ検出器の開発研究」，平

成 26 年度 原子力機構施設利用総合共同研究成果報告集，東京大学大学院工学研究科 原子力専攻 共同

利用管理本部(2015-10)

34

電気エネルギー・電磁応用分野

１．研究活動の概要

１） インダクタの鉄損評価の研究

清水敏久

半導体電力変換装置の高電力密度化に重要となる、インダクタなどの受動部品の小型化、高効率化の

基礎研究を行った。本年度は、インダクタ損失の正確な計算・評価手法の確立を目指して、変換器実装

状態におけるインダクタ鉄心材料の部分ヒステリシス損失を正確に計測評価する方法、および PWM イ

ンバータの実運転状態でインダクタ損失をオンラインで計測する手法について研究を行った。

２） 太陽光発電用単相系統連系インバータのパワーデカップリングに関する研究

清水敏久

単相系統連系インバータでは、単相電力の電力脈動に起因して直流電圧側に電圧リプルが生じるため、

太陽光発電の運転効率を高めるには直流電圧を安定化する必要がある。従来は直流回路に大容量の電解

コンデンサを使用していたが、長時間の運転寿命が得られない問題があった。本研究では、本質的に寿

命の短い電解コンデンサを使用せずに、小容量だが寿命の長いフィルムコンデンサなどを用いて電力脈

動を除去する、いわゆるパワーデカップリング技術を適用し、さらに総合変換効率を向上する新しいイ

ンバータ回路の開発を行った。

３） モータサージ電圧抑制手法の研究

清水敏久

インバータで駆動される交流電動機の端子に生じるサージ電圧を効果的に抑制する研究を行った。本年度

は、同軸線路を用いたサージ抑制線のサージ抑制効果を実験的に検証するとともに、サージ電圧の解析式を

導出した。

４） 非接触給電用高周波インバータの研究

清水敏久

非接触給電に適した電流出力形の高周波インバータの研究を行った。本研究で開発したインバータの特長

は分布定数線路理論を応用した電圧－電流変換素子を用いて，出力電流を一定値に維持できることである。

これにより非常に高い電力変換効率で 10MHz 級の高周波電力を高効率に発生することが出来る。

５） 無線通信等による電波ばく露の定量的実態把握

多氣昌生

携帯電話の使用により、端末の近傍において頭部への高周波電磁界が照射される。この高周波電磁界によ

る健康影響に対する懸念がある。このため、世界保健機関の国際がん研究機関を中心に国際共同疫学研究が

実施され、現在は、小児・若年者が長期間にわたって携帯電話を使用し続けたときの健康リスクの可能性に

ついて、研究の推進が推奨されている。これを受けて、疫学研究行われているが、本研究では、疫学研究のた

めのばく露評価を工学的な立場から実施している。

35

６） 脳腫瘍の罹患状況に基づく無線周波電磁波のばく露によるリスク評価

多氣昌生

携帯電話端末の長時間の使用と脳腫瘍の発症に関連があるかもしれないという疫学研究の結果に基づき、

国際がん研究機関は、高周波電磁界のばく露がヒトに対して発がん性があるかもしれないと分類している。

しかし、高周波電磁界に関する疫学研究では、ばく露評価の不確かさの問題がある。ばく露評価の不確かさ

を考慮し、発がん過程をモデル化することにより、疫学研究における不確かさの影響と、トレンド解析のモ

デル化により、リスク評価の妥当性について考察する。

７） ミリ波・テラヘルツ波のばく露による細胞影響評価

多氣昌生，鈴木敬久

ミリ波・テラヘルツ波の実用化にともない、人体ばく露による影響に関心が高まっている。これらの超高

周波電磁界の生体影響について、細胞実験により検証するためには、適切な曝露条件を実現するための曝露

装置と、高精度のばく露評価が必要である。これまでに行った漏れ波型のばく露装置を用いた 60GHz 帯及び

120GHz 帯のミリ波の細胞ばく露実験に加えて、自由空間ばく露型の 300GHz 帯の超高周波細胞用ばく露装置

を開発し、そのばく露評価を行った。また、共同研究により、細胞ばく露実験を行った。

８） 電気自動車用ワイヤレス電力伝送装置による電磁界の人体ばく露評価

多氣昌生・鈴木敬久

非接触で電力を伝送するワイヤレス電力伝送技術の実用化にともない、電磁環境の評価が重要な課題とな

っている。特に、電磁界の人体ばく露の安全性を確立する必要がある。この技術に関して、自動車の非接触充

電システムによる電磁界の人体ばく露評価のための数値解析手法を効率よく行う方法について、検討を行っ

た。

９） グロー放電電解のシミュレーション

杤久保文嘉 白井直機

一般に、直流グロー放電は２枚の金属電極間に電圧を印加することで発生する。一方の金属電極を電解液

に置き換えたとき、この系はプラズマ電極を有する電気分解と捉えることができる。この系はグロー放電電

解と呼ばれる。グロー放電電解において、気液界面での反応はグロー放電からの電子、またはイオンの勝者

によって誘起される。したがって、気液界面の現象を明らかにすることは重要である。

本研究は数値計算によってこれを解明するものであり、グロー放電電解の一次元シミュレーションモデル

を開発した。このモデルは気中、及び、液中の荷電粒子や化学種に対する密度連続式をポアソン方程式と連

立したものである。気体中のグロー放電は金属電極間に生成されるグロー放電と本質的には同じである。液

中において、金属電極前面には約 10 nm 程度の電気二重層が形成された一方、プラズマー液体界面では電気

二重層は形成されなかった。シミュレーションの結果より、液中の化学反応は液面への電子／イオンの入射

によって強く影響を受け、特に、界面からミクロン程度の狭い領域では高濃度に短寿命種が蓄積されること、

これが液中全体の反応を推進することを明らかにした。

１０） 加熱処理酵母における誘電泳動速度と代謝状態の相関検証

36

内田 諭

現代のバイオ産業において，発酵工程の最適化は最重要項目であるが，各菌の代謝状態を連続的に監視し，

かつ自動的にフィードバック制御できるシステムの構築には至っていない。そこで，本研究では，微小電界

場において誘電微粒子の選択的な操作を可能とする誘電泳動法に着目し，精密な加温処理を施した膜損傷及

び代謝状態の異なる酵母に対する誘電泳動速度を実測した。処理温度の増加とともに，誘電泳動速度が減少

し，特にその傾向は 1 MHz 以上の高周波領域で顕著であった。低温（310 K）かつ長時間（2h）の処理では，

速度の上昇が観測された。

上記の結果を踏まえて，核酸蛍光染色法を用いた分光分析を行うとともに，培養カウントによる増菌率の

導出を行った。低温長時間処理では膜損傷の回復と増殖率の増加が確認され，膜機能の活性化が示唆された。

さらに四層細胞モデルにおける等価回路を仮定して，電気定数（誘電率および導電率）の定量的変化を数

値的に検証した。低温長時間処理時の泳動速度に対応する誘電緩和指標（クラウジウス－モソッティ関数）

の変動から，当該の代謝状態は細胞膜の誘電率及び導電率変化による影響が大きいことを明らかにした。

１１） 金属ナノ粒子の三次元アセンブリにおける泳動条件の精査

内田 諭

電子材料デバイス分野において、金属ナノ粒子を利用した機能性デバイスの開発が進められている。しか

しながら、粒子群の機能を効果的に発現させるためには，その自在な位置配列と高密度化が必須要件となる。

本研究では，金属ナノ粒子群操作の基礎検証のため，集束陽子線描画技術によりマイクロ電極間に極微細

誘電体孔（ピット）を形成して，金および銀ナノ粒子に対する誘電泳動捕集を行った。広範囲な周波数及び電

圧振幅について，ピット内への集束状態を観測し，最適な設定条件を特定した。また，バイアス電圧の印加に

よる収束の均一化および高速化を行った。

上記の結果を踏まえて，最適泳動条件における金属ナノ粒子のピット内輸送を行い，レーザ顕微鏡及び走

査型電子顕微鏡による積層状態の観察を行った。大気解放後においても，金及び銀ナノ粒子ともにピット内

への積層が確認された。また，理論解析における動電作用の比較検証から，本条件における捕集特性を数値

的に考察した。

１２） 誘電詠動を用いた捕集 T4ファージのインピーダンス定量計測

内田 諭

近年，薬剤耐性菌による食中毒や感染症の予防を目的としたファージセラピーが注目されており，実用開

発が進められている。しかしながら，本手法を効果的に利用するためには，標的ファージウイルスを選択的

に捕捉し，十分な濃度を確保する必要がある。

本研究では，極短ギャップ（1 um）を有する誘電泳動デバイスを用いて，T4ファージにおける泳動捕集量

の周波数依存性を蛍光観察及びプラーク法による培養測定から検証した。本実験下では，低周波数（100 kHz）

での捕集量が最も多く，これを最適捕集条件と判断した。本条件での濃縮率は従来手法と同等以上であるこ

とも確認された。

上記の結果を踏まえて，電極間を橋絡した T4ファージ群のコンダクタンス変化を計測した。最終的なコン

ダクタンス変化量は各周波数におけるファージ捕集量と定性的な相関を示したが，定量的な相対値について

は差異が生じた。

そこで，ウイルス捕集における等価回路モデルを構築し，各周波数に対してコンダクタンスの変化を計算し

37

た。電極保護膜による容量効果を考慮することによって実験結果の傾向と一致し，捕集量の定量化が可能で

あることを明らかにした。

１３） 双方向絶縁形電力変換回路用高周波変圧器の損失算定

和田圭二

高周波変圧器を使用した双方向絶縁形 DC-DC コンバータと呼ばれる回路構成が提案・検討されている。双

方向絶縁形 DC-DC コンバータは，従来の励磁電圧周波数 50/60 Hz を数 kHz 以上へと高周波化することがで

き，高周波化によって磁気部品の鉄芯断面積を低減できる。したがって磁気部品の小型化が実現でき，回路

全体の小型化にも貢献する。しかしながら，磁気部品の体積は未だに回路全体で支配的な部品であるため，

高周波化以外の手法による小型化が必要であると考えられるが，その点に関して検討した研究の報告は少な

いように思われる。本研究では，双方向絶縁形 DC-DC コンバータの動作に基づいた磁気部品の損失算定手法

について示し，損失と回路動作との関係を明らかにする。磁気部品の損失は鉄芯体積を決めるパラメータの

一つであるため，その回路動作特性を明らかにすることで鉄芯を小型化できる回路動作条件の検討が可能と

なる。

１４） 電力変換回路のデジタル制御に関する研究

和田圭二

近年，パワーエレクトロニクス回路の制御にはディジタル回路が広く利用されるようになり，モータ制御

や系統連系インバータなどに使われるようになってきた。ここで，インバータの出力電圧・電流は ADコンバ

ータを介してディジタル信号に変換され，マイコン，DSP（Digital Signal Processor）や FPGA（Field

Programmable Gate Array）を用いてリアルタイムで演算が行われ，パワーデバイスを駆動するための信号が

生成される。本研究では降圧チョッパ回路と単相フルブリッジインバータの電流フィードバック制御を対象

にサンプリング点とスイッチングノイズが制御に及ぼす影響について検討する。さらに，デューティ比によ

らずノイズの影響を受けない安定な電流制御が可能なノイズレスサンプリング法を提案し，その有効性を実

験により明らかにする。

１５） 電源品質改善を目的とした分散電源装置の制御手法に関する検討

和田圭二

近年，低圧配電系統から発生する高調波を抑制する方法として，分散型電源（DG）を用いた手法が注目され

ている。その手法は，DG を発電装置として用いるだけではなく，電力用アクティブフィルタの機能を付加す

るというものである。高調波補償機能付き DG に関する研究報告は，現在までに数多く見られる。家庭用太陽

光発電システム（PV）のような単相 DG を用いた高調波補償を対象とした研究報告を行っている。再生可能エ

ネルギー利用の促進にともない家庭用 PVシステムの設置台数は増加傾向にあるため，高調波補償機能付き DG

は配電系統の電力品質改善に大きく貢献するものと考えられる。本研究では，二相に高調波補償装置が接続

された場合について着目し，基本波成分以外の電流を同位相の電流に変換することで三相系統への流出を抑

制する手法を提案する。提案法を使用することで，主要な高調波電流である 5 次および 7 次高調波成分は零

相電流に変換され，三相系統への流出が抑制される。また，従来法と提案法において高調波補償に必要とな

る電力容量について議論し，結果として提案法を用いた方がトータルの電力容量を低減できることを示す。

さらに，二台の単相 DGを用いた実験により提案法の妥当性を検証する。

38

１６） 液体電極を用いた大気圧グロー放電による電解反応による磁性ナノ粒子生成

白井直機 杤久保文嘉

液体電極放電は、液体から放電部を見れば放電部が電解反応における電極として働いている。通常の電解

反応では、金属等の固体電極が液中に沈められた固体-液体界面での電解反応となるが、放電プラズマが電極

となると気体-液体界面において、液体表面へ正イオン、あるいは電子が照射される通常とは異なる電解反応

となる。これまでに硝酸銀溶液、塩化金酸溶液を用いたプラズマ電解反応により、銀ナノ粒子・金ナノ粒子が

生成されることを明らかにし、また塩化鉄(II)溶液を用いればマグネタイト(Fe3O4)等の磁性粒子が形成され

ることを実験的に確認した。しかし一般的なマグネタイト生成法で用いられる薬品による還元反応を用いた

共沈法と比較して、生成量や粒子の磁性を比べると劣っている。この原因は、塩化鉄(II)溶液が酸性である

ことに起因すると考えられる。そこで、本研究では、鉄の電解反応によりアルカリ性環境下で鉄イオンを供

給し、それを基にマグネタイトを効率的に生成する手法を考案した。特に、溶存酸素濃度がマグネタイト生

成に重要な影響を与えることを見出し、その原因を検討した。

１７） シミュレーション・モデリング・最適化を統合した汎用電気機器最適設計システムの構築

土屋淳一

近年，メタヒューリスティクスと電磁界解析シミュレータを直接的に結合した新たな電磁機器の最適設計

の枠組みが提案されている。この枠組みは，複雑な数値シミュレーションによって得られる高精度な電磁界

解析の結果を直接的に最適化に活用できるという点で，数式モデルに基づくアプローチにはない高い汎用性

と柔軟性を有している。そのような最適化アルゴリズムとシミュレーション・モデリング技術を統合した電

磁機器の汎用最適設計システムの構築することにより、電磁機器のより一層の出力・効率向上，小型軽量化，

制御性能向上，耐久性向上，低コスト化などの性能向上を実現出来る。

１８） ハルバッハ型ＰＭサーフェスモータに関する研究

土屋淳一

リニアモータはダイレクトに直線運動が可能であり，FA 等で様々に利用されてきているが，リニアモータ

は一方向のみの動作である。近年，多次元または多自由度の動きを１台で実現する多次元ドライブシステム

の研究・開発が行われており，そのなかに２次元の平面駆動が直接得られるものにサーフェスモータがある．

従来のサーフェスモータは可動子が電磁石であり，電力供給のワイヤー等があるなど自由度に制約があった。

本研究では，可動子をハルバッハ型永久磁石(PM)，固定子側を電磁石で構成し平面上を自由に動くハルバッ

ハ型ＰＭサーフェスモータを開発している。このモータは，X-Y の 2 方向動作に加え，回転動作もでき，多

自由度の運動が可能である。また，可動子がワイヤレスであるため密閉された空間内等での動作が可能で，

様々な用途が期待される。いくつかの試作・検討を行い最適な構成および形状の設計を行い，磁極構成およ

び配置の検討を行なった結果，良好な諸特性が得られた。また，センシング方式の検討およびその特性の測

定も行っている。その他，磁石の代わりに超電導体を用いた可動子も開発し，浮上および非接触の支持を実

現した。

39

２．研究業績

【 論文 】

H. Matsumori, T. Shimizu, K. Takano, and H. Ishii, “A Method to Calculate Performance and Circuit

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周藤 龍, 中原 康希, 清水 敏久, “PWM 制御による三相絶縁型双方向 DC/DC コンバータのソフトス

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小俣 晋平, 清水 敏久, “家庭用太陽光発電用パワーコンディショナの入出力 EMI フィルタ設計手法”,

電気学会論文誌 D，Vol. 135，No. 12，pp. 1207-1216 (2015)

S. Suzuki, and T. Shimizu, “A Study on Efficiency Improvement of High-frequency Current Output

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No.3, pp.220-226 (2015)

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周藤龍，清水敏久，“位相シフトと PWM 制御を併用した三相 DAB 絶縁型双方向 DC/DC コンバータの

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clocked gate driver (CGD) IC with programmable 63-level drivability to reduce Ic overshoot and

switching loss of various power transistors'', IEEE Applied Power Electronics Conference and

Exposition (APEC), 1640-1645, 2016

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M Nakamura, M Ohara, A Saysanasongkham, M Arai, K Sakai, S. Fukumoto, ̀ `Test beds of a hybrid-

ARQ-based reliable communication for CANs in highly electromagnetic environments'', IEEE 2nd

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capacitor for a single-phase charger'', IEEE 2nd International Future Energy Electronics Conference

(IFEEC), 2015

Y Kado, D Shichijo, I Deguchi, N Iwama, R Kasashima, K Wada, ``Power flow control of three-way

isolated DC/DC converter for Y-configuration power router'', International Future Energy Electronics

Conference (IFEEC),1-5, 2015

M Nakahara, K Wada, ``Miniaturization of magnetic components for an electric transformer based

on bi-directional isolated DC-DC converter'', IEEE Energy Conversion Congress and Exposition

(ECCE), 5038-5043, 2015

H Yoshida, K Wada, P. T. Cheng, ``Harmonic current suppression using single-phase DG units in

three-phase grids with unbalanced harmonic sources'', IEEE Energy Conversion Congress and

Exposition (ECCE), 6239-6245, 2015

H Yoshida, K Wada, ``Harmonic circulation method with single-phase distributed generation units

in three-phase three-wire power distribution systems'', European Power Electronics and Applications

(EPE'15 ECCE-Europe), 2015

K Wada, T Fujii, ``Design and implementation of a 500 kHz switching PWM inverter without a dead-

time'', International Power Electronics and ECCE Asia (ICPE-ECCE Asia), 2015

J. Tsuchiya and K. Yasuda: ``The Optimal Design of a Halbach-type Permanent Magnet Surface

Motor Using Integrated Optimization,'' Proc. of the 10th International Symposium on Linear Drives

for Industry Applications, No.225 (2015.7)

T. Akiyama, R. Yasuhara, K. Kawahata, K. Nakayama, S. Okajima, K. Urabe, K. Terashima and N.

Shirai "Development of a dispersion interferometer for magnetic confinement plasmas and

application to high-pressure plasmas", 1st EPS Conference on Plasma Diagnostics Frascati, Italy,

April 14-17, 2015

F. Tochikubo "Plasma-Induced Electrochemical Reaction and Its Application for Magnetite

Nanoparticle Generation" 10th Asian-European International Conference on Plasma Surface

Engineering (AEPSE2015) (invited)

43

K. Motojima, N. Shirai, S. Uchida, F. Tochikubo, "Simulation of Nanosecond Pulsed Discharge in

Atmospheric Pressure Neon - Comparison between Metal Electrode and Liquid Electrode -" 68th

Annual Gaseous Electronics Conference/9th International Conference on Reactive Plasmas/33rd

Symposium on Plasma Processing, LW1.00094, 2015

F. Tochikubo, T. Aoki, N. Shirai, S. Uchida, "Characteristics of Liquid Flow Induced by Atmospheric

Pressure DC Glow Discharge with Liquid Electrode" 8th Annual Gaseous Electronics Conference/9th

International Conference on Reactive Plasmas/33rd Symposium on Plasma Processing, LW1.00095,

2015

A. Nito, N. Shirai, S. Uchida, F. Tochikubo, "Attempt to control chemical reactions in liquid induced

by atmospheric-pressure DC glow discharge" 68th Annual Gaseous Electronics Conference/9th

International Conference on Reactive Plasmas/33rd Symposium on Plasma Processing, LW1.00097,

2015

N. Shirai, T. Yoshida, T. Aoki, S. Uchida, F. Tochikubo, " Synthesis of magnetic nanoparticles by

atmospheric-pressure plasma electrolysis and observation of liquid flow induced by plasma" 68th

Annual Gaseous Electronics Conference/9th International Conference on Reactive Plasmas/33rd

Symposium on Plasma Processing, QR1.00004, 2015

R. Aoki, N. Shirai, S. Uchida, F. Tochikubo "Optical Emission Spectroscopy of Atmospheric-pressure

DC Glow Discharge along Helium Flow in Air with Liquid Electrode" 2015 Korea-Japan Joint

Symposium on Electrical Discharge and High Voltage Engineering, O-011, 2015

F. Tochikubo, N. Shirai, S. Uchida, "One-dimensional Simulation of Atmospheric-pressure Glow

Discharge electrolysis" 2015 Korea-Japan Joint Symposium on Electrical Discharge and High

Voltage Engineering, O-029, 2015

T Muraki, N Shirai, S Uchida, F Tochikubo, "Numerical Investigation of the Stability of Stationary

Solutions of DC Glow Discharges for Self-Organized Pattern Formation " Joint Symposium of

APSPT-9 and the SPSM-28, P1-28, 201

N. Shirai, A. Nito, Y. Yamazaki, S. Uchida, F. Tochikubo, "Synthesis of Functional Nanoparticles by

Plasma-Assisted Electrolysis using Atmospheric DC Glow Discharge in Contact with Liquid " Joint

Symposium of APSPT-9 and the SPSM-28, 13AM-B-2, 2015

【 研究会，大会，委員会 】

平尾高志, 和田圭二, 清水敏久, ”インバータ回路における各相に分割配置したDCキャパシタの共振電流

の検討”, 平成28年電気学会全国大会, 第4分冊, pp. 51–52 (2016)

最上智勝, 清水敏久, ”大容量インダクタの損失測定における電流検出方法の検討”, 平成28年電気学会

全国大会, 第4分冊, pp. 103 (2016)

城内悠輔, 松盛裕明, 清水敏久, ”バレーフィルスナバの解析と動作検証”, 平成28年電気学会全国大会,

第4分冊, pp. 136–137 (2016)

松盛裕明, 清水敏久, 高野耕治, 石井 仁, ”PWMインバータにおけるACフィルタインダクタ損失評価”,

平成28年電気学会全国大会, 第4分冊, pp. 148–149 (2016)

松久翔吾, 生田英二, 清水敏久, 佐藤浩哉, 伊藤 寛, ”負荷回路の浮遊容量に起因するコモンモードEMI

44

の評価”, 平成28年電気学会全国大会, 第4分冊, pp. 198 (2016)

三輪明寛, 清水敏久, ”鉄損の直流磁界バイアス特性を考慮したフィルタインダクタの磁性材料比較”, 平

成28年電気学会全国大会, 第4分冊, pp. 313-314 (2016)

八木下 峻輔, 椎名 健雄, 多氣 昌生 "細胞へのテラヘルツ波ばく露における培養容器の形状変化による

細胞層の電磁界分布への影響に関する検討," 電子情報通信学会技術研究報告 EMCJ2015-3（2015年4月）

新沼友望，多氣昌生，幾代美和），長岡智明，和氣加奈子，渡辺聡一：全身および頭部モデルに対する

平面波ばく露による脳内SARの検討．2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会，B-4-4（平成27年9月8

日発表）

大野隼一，上條敏生，鈴木敬久，佐々木謙介，多氣昌生：円筒空洞共振器を用いたミリ波帯における牛

脂の複素誘電率測定，2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会，B-4-7（平成27年9月8日発表）

森 智亮，鈴木敬久，多氣昌生：3次元インピーダンス法の行列構造に関する考察． 2015年電子情報通

信学会ソサイエティ大会，C-15-14（平成27年9月11日発表）

新沼友望，多氣昌生，幾代美和，長岡智明，和氣加奈子：携帯電話基地局の電波による遠方界ばく露の

評価および第3世代携帯電話端末によるばく露との比較．信学技報, vol. 115, no. 427, EMCJ2015-112, pp.

49-54, 2016年1月

柳島慶太，多氣昌生：中間周波数帯ワイヤレス電力伝送システムによる人体ばく露の数値解析に関する

一検討，信学技報, vol. 115, no. 428, WPT2015-68, pp. 23-28, 2016年1月

萩原真輝，多氣昌生，和氣加奈子：Wi-Fiルーターから発生する電界強度測定．2016年電子情報通信学会

総合大会 B-4-11 （平成28年3月16日発表）

鈴木敬久，佐々木真央，多氣昌生，小島正美，佐々木 洋，，Jerdvisanop Chakarothai，佐々木謙介，和

氣加奈子，渡辺聡一：眼部ミリ波ばく露評価のための電磁界-流体熱輸送解析システムの開発．2016年電

子情報通信学会総合大会 BCS-1-5（平成28年3月17日発表）

元島一樹,白井直機,内田 諭,杤久保文嘉 「 大気圧Ne中のナノ秒パルス放電に対する数値解析―金属電

極と液体電極の比較―」 電気学会プラズマ／パルスパワー／放電合同研究会 PST-15-031, ED-15-049,

PPT-15-031, 2015

杤久保文嘉,青木拓也,白井直機,内田 諭 「大気圧直流グロー放電によって液中に誘起される流動特性に

関する検討」 電気学会プラズマ／パルスパワー／放電合同研究会 PST-15-032, ED-15-050, PPT-15-032,

2015

杤久保文嘉，白井直機，内田諭，「液中プラズマプロセスの物理と化学」日本学術振興会プラズマ材料

科学第153委員会 第122回研究会, 2015

杤久保文嘉、青木拓也、白井直機、内田諭 「液体と接する大気圧直流グロー放電によって誘起される

液中の流動特性」第７6回応用物理学会秋季学術講演会 13p-1F-15, 2015

A. Nito, N. Shirai, S. Uchida, F. Tochikubo "Attempt of Controlling Chemical Reactions by Ion-Exchange

Membrane in Plasma-Assisted Electrolysis Using Atmospheric-Pressure DC Glow Discharge with Liquid

Electrode" 第76回応用物理学会秋季学術講演会 13p-1F-16, 2015

岡村航太、白井直機、内田諭、杤久保文嘉 「大気圧He直流グロー放電における微量水蒸気の影響評

価」第76回応用物理学会秋季学術講演会, 15p-2V-14, 2015

白井直機、吉田健人、内田諭、杤久保文嘉 「大気圧プラズマによって誘起される電解反応による磁性ナ

ノ粒子合成の制御」第76回応用物理学会秋季学術講演会, 15p-PB2-14, 2015

45

村木智裕，白井直機，内田論，杤久保文嘉 「数値計算による直流グロー放電の定常解の安定性に関す

る検討」 平成27年電気学会基礎・材料・共通部門大会 18-D-a2-4, 2015

青木龍太，白井直機，内田諭，杤久保文嘉 「液体電極を用いた大気圧グロー放電の発光分光診断によ

る放電進展の調査」 平成27年電気学会基礎・材料・共通部門大会 18-E-p2-3, 2015

田中友之，白井直機，内田諭，杤久保文嘉 「大気圧直流グロー放電を用いたミストプラズマ生成とそ

の特性評価」 第39回静電気学会全国大会 24pA-6, 2015

杤久保文嘉,岡村航太,白井直機,内田 諭, 「液体を電極とする大気圧グロー放電のシミュレーション -水

蒸気の影響-」 電気学会プラズマ／パルスパワー／放電合同研究会 PST-15-067, ED-15-087, PPT-15-100

白井直機、二戸愛仁、内田諭、杤久保文嘉 「大気圧プラズマ電気分解による複合金属ナノ粒子の合

成」第25回日本MRS年次大会 C5-P9-011, 2015

R. Aoki, N. Shirai, S. Uchida, F. Tochikubo, “Optical emission diagnostics of atmospheric dc glow discharge

along helium flow with liquid electrode”, 電気学会放電研究会, ED-16-027, 2016

村木智裕，白井直機，内田 諭，杤久保文嘉， 「直流グロー放電の二次元定常解の分岐解析」 平成28年

電気学会全国大会 1-055, 2016

二戸 愛仁，白井 直機, 内田 諭，杤久保 文嘉. 「液体電極を用いた大気圧グロー放電による金ナノ粒子

合成と放電条件との相関」 第63応用物理学会春季学術講演会 21p-PB2-14, 2016

岡村航太，白井 直機, 内田 諭，杤久保 文嘉. 「大気圧He/H2O直流グロー放電における負イオン生成の

影響」 第63応用物理学会春季学術講演会 21a-W611-4, 2016

元島 一樹，白井 直機，内田 諭，杤久保 文嘉 「大気圧Ne中のナノ秒パルス放電に対する数値解析―

液体電極の導電率特性の調査―」 第63応用物理学会春季学術講演会 21p-PB2-14 21a-W611-5, 2016

山崎 裕也，白井 直機，内田 諭，栃久保 文嘉 「プラズマ支援電解を用いた磁性ナノ粒子合成におけ

る溶存酸素の影響」 第63応用物理学会春季学術講演会 21p-PB2-14 19p-W611-8, 2016

田中友之，白井直機，内田諭，杤久保文嘉 「大気圧直流グロー放電を用いたミストプラズマ界面にお

ける特性評価」 第17回静電気学会春季講演会 2p-2, 2016

内田 諭，杤久保文嘉，「分子動力学法による生体膜内酸素活性種の輸送特性解析」，第76回応用物理

学会秋季講演会講演予稿集，16p-2V-2, 07-182 (2015年9月13-16日)

吉田健人，内田 諭，白井直機，杤久保文嘉，「膜構成分子と酸素活性種の反応素過程に対する分子動

力学的検証」，第76回応用物理学会秋季講演会講演予稿集，16p-2V-3, 07-183 (2015年9月13-16日)

片岡良介，内田 諭，佐野 遼，西川宏之，「三次元誘電泳動による金属ナノ粒子アセンブリ －ピット

径及びピッチに対する捕集形状の影響－」，第76回応用物理学会秋季講演会講演予稿集，15p-2A-22, 11-

376 (2015年9月13-16日)

佐藤健太，白井直機，内田 諭，杤久保文嘉，円城寺隆治，脇坂嘉一，「3次元誘電泳動デバイス内にお

ける腫瘍細胞の挙動シミュレーション」，静電気学会講演論文集 2015，25pA-2, pp. 151-152 (2015年9月

24-25日)

S. Uchida and F. Tochikubo, “Numerical Modeling of Interface between Discharge Plasma and Biological

Objects,” 第25回日本MRS学会年次大会（25th Annual Meeting of MRS Japan 2015）, C5-I9-009 (8-10 Dec.

2015) (invited)

薄葉孝史，白井 直機，内田 諭，杤久保 文嘉，「マイクロギャップリアクタにおける酵母生育活性の

電界パルス幅依存性」，平成28年電気学会全国大会講演論文集，Vol. 1, 1-108, p. 127 (2016年3月16-18日)

46

佐藤健太，白井直機，内田 諭，杤久保文嘉，円城寺隆治，脇坂嘉一，「3次元誘電泳動デバイス内にお

ける粒子軌跡の数値的検証」，平成28年電気学会全国大会講演論文集，Vol. 3, 3-113, p. 163 (2016年3月

16-18日)

石田 高広，白井 直機，内田 諭，杤久保 文嘉，「加熱処理酵母における誘電泳動速度の数値評価」，

平成28年電気学会全国大会講演論文集，Vol. 3, 3-114, pp. 165-166 (2016年3月16-18日)

久保田 浩史，内田 諭，杤久保 文嘉，片山 浩之，「誘電詠動による捕集T4ファージのインピーダンス

計測」，平成28年電気学会全国大会講演論文集，Vol. 3, 3-115, p. 167 (2016年3月16-18日)

吉田健人，内田 諭，白井直機，杤久保文嘉，「分子動力学法による膜構成分子と活性酸素種における反

応機構の検討」，第63回応用物理学会春季講演会講演予稿集，21p-W621-7, 06-122 (2016年3月19-22日)

金子恭大，和田圭二，“単相充電器のDC側コンデンサに流れる高周波リプル電流の低減制御手法”，平

成27年電気学会産業応用部門大会，1-75

上田健介，鈴木陽文，和田圭二，五箇繁善，“SAWフィルタを用いたインバータ用ゲート駆動回路の実

験検証”，平成27年電気学会産業応用部門大会，1-94

林 真一郎，和田圭二，“MOSFETのコモンソースインダクタンスがスイッチング動作に及ぼす影響の検

討”，平成27年電気学会産業応用部門大会，1-113

桑原 克和，和田圭二，“ラミネートバスバー用電流検出器の検討”，平成27年電気学会産業応用部門大

会，Y-61

上田健介，鈴木陽文，和田圭二，五箇繁善，“SAWフィルタを用いたゲート駆動回路の検討”，平成27

年電気学会全国大会，第4分冊，p. 15

増本 圭佑，和田圭二，門勇一，“GaNパワーデバイスを用いたY字電力ルータの実験検証”，平成28年

電気学会全国大会，4-005

神宮 克哉，和田圭二“SiC-MOSFETの直列接続時におけるゲート信号遅延と電圧分担の実験検証”，平

成28年電気学会全国大会，4-008

安東 正登，和田圭二，“パワーデバイスの電圧電流定格を考慮したスイッチング評価時の寄生インダク

タンス検討”，平成28年電気学会全国大会，4-020

緒形 航，和田圭二“相互インダクタンスによるスイッチング特性の影響に関する検討”，平成28年電気

学会全国大会，4-021

平尾 高志，和田圭二，“インバータ回路における各相に分割配置したDCキャパシタの共振電流の検

討”，平成28年電気学会全国大会，4-034

松原 壱樹，和田圭二“100 kHz帯域磁界発生装置の基礎検討”, 平成28年電気学会全国大会,4-133

桑原 克和，和田圭二“電流検出機能付きラミネートバスバーの実験検証”，平成28年電気学会全国大

会，4-188

大隅竜太，田村健一, 土屋淳一，安田恵一郎：「単一目的最適化における新たな問題設定とFirefly

Algorithmに基づく解法」，平成28年電気学会全国大会，3-028，pp.38-39 (2016.3)

森田聖惇，田村健一，土屋淳一，安田恵一郎:「機能分担に基づく多目的最適化手法に関する一検討」，

平成28年電気学会全国大会, 3-029, pp.40-41 (2016.3)

【 雑誌，単行本等の執筆 】

清水 敏久，富士時補特集号巻頭言「出来そうもないこと、思いもよらぬこと」，富士時補，Vol. 88, No.

47

4, 2015

清水 敏久，特集電業応用部門の国際活動「IPEC:2005 年から現在まで」，電気学会誌，Vol.136，No,４，

pp.208-210，2016 年

土屋淳一:「平成 27 年度 工学教育研究講演会報告」, 工学教育, Vol.63, No.6, pp.18-20 (2015.11)

【 科学研究費等報告 】

清水 敏久，科研費基盤(B)、「パワーデカップリング機能を持つ高効率・長寿命パワーコンディショナ

の開発」年次報告書

48

電子材料・デバイス分野

１．研究活動の概要

１）化合物半導体のプラズマ照射誘起欠陥に関する研究

奥村次徳，中村成志

近年，半導体デバイスの作製プロセスとして，プラズマを利用するドライエッチングが広く用いられ

ている．しかしながら，このプラズマプロセスを用いる場合，プロセス中において半導体結晶中にデバ

イス特性を悪化させる欠陥が導入されてしまう．今年度は，n 型 GaN たけでなく，実際のデバイス構造

である AlGaN/GaN 構造についてアルゴンプラズマ照射を照射し，プラズマ照射誘起欠陥の生成メカニ

ズムやデバイスの電気特性劣化に関して評価した．その結果，n 型 GaN ショットキーダイオードおよ

び AlGaN/GaN トランジスタの両方において，明確なキャリア枯渇が観測された．導入された欠陥の挙

動について，光照射やバイアスアニール手法を用いて評価・検討した．

２）III 族窒化物半導体の MEMS 応用に関する研究

奥村次徳，中村成志

III 族窒化物半導体の微小電気機械システム（MEMS）応用を目指し，AlxGa1-xN/GaN ヘテロ構造に

マイクロオリガミ技術を適用した場合の電気的特性および機械的特性について解析を行った．今年度は，

AlxGa1-xN/GaN ヘテロ構造をベースとした高温・腐食性ガス環境での動作が可能なダイヤフラム型圧

力センサを提案し，有限要素法および有限差分法を用いることで，ダイヤフラム構造の曲げ変形に伴う

ピエゾ分極の変化，そしてピエゾ分極の変化に伴う 2 次元電子密度（2DEG）の変化について詳細に解

析を行った．解析の結果，提案した AlxGa1-xN/GaN ヘテロ構造を用いた MEMS 圧力センサでは高温

環境において圧力に対して出力信号が線形に変化し，精度良く圧力を検知可能であることがわかった．

３）共鳴トンネルダイオードと広帯域アンテナを集積したテラヘルツ送受信デバイス

須原理彦

化合物半導体トンネルダイオードが潜在する微分負性抵抗特性や非線形特性を利用して,テラヘルツ

帯発振器や高感度ゼロバイアス検波器として優位設計することを目的とした研究を継続している。 研

究動機は,未開拓なテラヘルツ超広帯域無線通信用集積型受信デバイスの極限仕様探索にあり，エラーフ

リー高速大容量伝送を可能にする設計指針を包括的に明らかにするための理論構築を行った。

４）Pd/AlGaN/GaN トランジスタ型ユビキタス水素ガスセンサの開発

中村成志，奥村次徳

水素はクリーンエネルギー源として期待されているが，可燃性が高く，漏洩による爆発事故などが懸

念されている．水素を様々な環境下で使用するためには，小型，安価で耐環境性に優れ，信頼性のある

水素ガスセンサが必要である．そこで，本研究では，ゲート電極にパラジウム(Pd)を用いた AlGaN/GaN

高電子移動度トランジスタ(HEMT)型水素ガスセンサを提案し，実証実験を行った．水素ガス濃度を変

化させて検知特性を評価した結果，空気中に微量に存在するといわれるサブ ppm オーダーの低濃度の

水素ガスをも検知できることを示した．また，Pd/AlGaN/GaN トランジスタ型センサを温度掃引動作さ

49

せることで，他のガスと区別して選択的に水素を検知できることを示した．

５）新規磁性吸着剤の開発と高勾配磁気分離による水質浄化及び有価資源の回収

三浦大介

炭素系廃棄物として籾殻に着目し、炭化と賦活処理、及び坦磁処理を行うことによりメソ孔と強磁性を

有する新規磁性吸着剤の籾殻磁性活性炭の作製に成功しているが、今年度は 0.5Ｔのネオジ永久磁石を

用いたロータリー型高勾配磁気分離装置を開発し、その磁気分離特性を調査した。その結果、0.5Ｔ、

230mL/sの流速で捕獲率 99.4％を達成した。また磁気分離シミュレーションを実施し、実験データとの

比較検討をした。一方、継続して研究中の磁性ゼオライトは作製方法にバルク化熱処理を組み合わせ、

粒径と磁性の大きい磁性ゼオライトの作製に成功した。その結果 2Ｔ，流速 0.5m/s で 99.8％の捕獲率

を達成した。

６）磁気アルキメデス効果による都市鉱山からの有価資源回収のための基礎研究

三浦大介

昨年に引き続き、磁気アルキメデス効果を用い、貴金属類、電子基盤粉砕物等から選択的に有価資源

の分離・回収を検討した。実験は 10Tの常温ボア超伝導マグネットを使用し、常磁性媒質として塩化マ

ンガン水溶液を選択して、CCD カメラとプリズムにて物質の浮上観察を行なった。金属の浮上実験にお

いてパラジウムとプラチナを除いた他の金属はそれぞれ磁気アルキメデス効果で予測された位置に浮

上静止し、これらの混合物から対象とする金属のみを選択的に分離・回収することが可能であることが

明らかになった。さらに電子基板粉砕品浮上実験においても粉砕した電子基板粉末から金のみを選択的

に分離・回収する可能性が得られた。さらにマグネット内に強磁性体である鉄を有効に配置した高勾配

磁場中での磁気アルキメデス効果により、磁気力を強くすることで実験したすべての金属を一度に分離

できることがシミュレーション実験により明らかになった。

７）構造相変態 PIT法による鉄カルコゲナイド系超伝導線材作製と特性向上に向けた研究

三浦大介，水口佳一

我々が開発した構造相変態 PIT法は，結晶構造相変態を超伝導線材形成プロセス中に意図的に取り入

れることで高密度コアを実現できる手法である．本手法を用いて FeSe超伝導体，FeTe1-xSex超伝導体，

KxFe2-ySe2超伝導体の線材作製を行い，焼成条件および加工条件の最適化により超伝導線材の作製に成

功し，臨界電流密度向上を目指した．また，超伝導コア内のグレイン間の結合性を理解するために，FeSe

のグレインサイズと超伝導特性，および結晶構造の相関を研究し，グレインサイズが小さくなるとその

表面に非超伝導の磁性相が形成される可能性を見出した．この結果から，より単結晶のような大きなグ

レインを持った超伝導コアを作製する重要性を提案した．

８）フッ素フリーMOD法による REBa2Cu3O7-δ超伝導薄膜への有効な人工ピンニングセンター導入の研究

三浦大介 水口佳一

フッ素フリー有機金属堆積（FF-MOD）法 Gd123薄膜の磁束ピンニング力の向上の為、人工ピン導入法

の研究を継続しているが、前年度のバルク体への ZrO2、TiO2, HfO2の添加実験結果を踏まえ、今年度は

Ti と Hf の有機金属塩を選定し、其々1～10mol%添加した GdBCO 薄膜を作製することに成功した。Hf を

50

添加で高磁場中での Jcが向上し、10 mol%添加した試料は 77.3 Kにおいてゼロ磁場で Jcが 2.72 MA/cm2、

１T で 0.27 MA/cm2を達成した.これは無添加試料の 3倍の値である。さらにピンニング解析により、有

効ピン密度、要素的ピン力、及び巨視的ピン力の増加が観測された。現在、TEM等で Hfの化合物の同定

を行なっている。一方、Ti 添加したバルク体の SPring-8 を用いた放射光回折実験より回折ピークの変

化を観測し、結晶構造を解析の結果、Ti添加により斜方晶であった Gd123が超伝導特性の低い正方晶に

近づくことが分かった。Ti は CuO2層の Cuと置換する可能性が高いことが報告されているので、結晶内

部にランダムに low-Tc 相ピンが生成されたと推定される。残留磁化法により粒内電流密度を評価した

結果、Ti添加により 4.2 K において Jc local=2.99 MA/cm2 から 5.37 MA/cm2へと大幅に向上した。こ

の結果に基づき、FF-MOD 法による有機金属塩として Ti を 1~3mol%添加した Gd123 薄膜を作製した。そ

の結果 77.3 K, 1 Tにおいて Ti 1mol%添加により Jc=0.08 MA/cm2 から 0.11 MA/cm2 へと向上した。

９）InSb におけるスピン軌道相互作用パラメータの評価に関する研究

斉藤光史

InSb は超高速デバイス、高感度デバイスとして期待される材料である。しかし、良質な InSb 薄膜成

長が困難であるため、これまでのところ InSb デバイス開発は遅れている。我々は近年、Si 基板上での

品質の良い InSb 薄膜形成を実現しており、これを応用した InSb 新機能性デバイスの開発を将来的な

目標としている。本研究では InSb 薄膜における強い「スピン－軌道相互作用」に着目し、電子スピン

を制御するスピントロニクスデバイス開発へ向けた基礎的検討をおこなっている。特に本年度は、InSb

系ヘテロエピタキシャル基板の作製、および結晶性の測定評価を行った。合わせて、InSb 系量子井戸中

のスピン分離観察に関するシミュレーションも行い、電界のみによるスピン分離観察の実測に適した構

造の検討を進めた。

１０） BiCh2系層状超伝導体の超伝導機構解明に向けた研究

水口佳一

2012 年に我々が発見した層状ビスマスカルコゲナイド系（BiCh2系）超伝導体は，類似の超伝導体が

多く発見されているが，その超伝導発現機構は解明に至っていない．本研究では，超伝導解明に向け，

超伝導特性と相関する結晶構造パラメータの特定を目指した．高圧印加の効果と化学圧力効果を融合さ

せた物質開発を進めた結果，超伝導が発現する面内化学圧力の上昇が超伝導発現および転移温度と相関

していることを見出した．

１１） BiCh2系熱電変換材料の特性向上に向けたメカニズム解明

水口佳一

我々は層状ビスマスカルコゲナイド LaOBiS2-xSexが熱電材料として高い性能を示すことを見出した．

LaOBiS2-xSex の本質的な熱電性能と Se 置換量依存性を解明するために，ホットプレス法により緻密化

した LaOBiS2-xSex焼結体の合成を行った．得られた LaOBiSSe(x = 1)焼結体は高い熱電性能指数 ZT =

0.36 (650 Kにおいて)を示した．高い熱電性能の起源を解明するために，放射光 X 線回折を用いた結晶

構造解析を行った結果，Se 置換による面内化学圧力の上昇がキャリア移動度上昇および電気伝導度向上

に寄与していることがわかった．さらに，伝導面内の Biとカルコゲンが大振幅非調和振動している可能

性を示し，新しい熱伝導度抑制機構の可能性を提案した．

51

１２） 新超伝導体 Sn1-xAgxTeの高圧合成

水口佳一

SnTe はトポロジカル結晶絶縁体として注目される物質である．これまでに，SnTe の Sn を In で一部

置換することで超伝導が発現することが知られており，トポロジカル超伝導体として活発に研究されて

いた．我々は，高圧合成法を用いることで，SnTeに Ag置換することに成功し，Sn1-xAgxTe新超伝導体

を発見した．Sn1-xAgxTeは新しいトポロジカル超伝導体の候補物質であり，今後，超伝導機構解明に向

けた物性研究を展開する．また，高圧合成法を用いることで，Inや Ag以外の元素を SnTeに置換できる

可能性が高く，高圧合成法による SnTe系新超伝導体の探索を行っていく．

52

２．研究業績

【 論文 】

H. Funato, T. Suga, M. Suhara, "Application of a Cavity Resonator Model for Characterization and Estimation of

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H. Funato, T. Suga, M. Suhara, "Improved position-signal-difference electric near-field measurements based on

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K. Terashima, J. Sonoyama, M. Sunagawa, H. Fujiwara, T. Nagayama, T. Muro, M. Nagao, S. Watauchi, I. Tanaka,

H. Okazaki, Y. Takano, Y. Mizuguchi, H. Usui, K. Suzuki, K. Kuroki, T. Wakita, Y. Muraoka, T. Yokoya, “Bulk

sensitive angle-resolved photoelectron spectroscopy on Nd(O,F)BiS2”, Journal of Physics: Conference Series 683

(2016) 012003.

K. Terashima, T. Wakita, M. Sunagawa, H. Fujiwara, T. Nagayama, K. Ono, H. Kumigashira, M. Nagao, S.

Watauchi, I. Tanaka, H. Okazaki, Y. Takano, Y. Mizuguchi, H. Usui, K. Kuroki, Y. Muraoka, T. Yokoya,

“Comparative ARPES studies of LaOxF1-xBiS2 (x= 0.23 and 0.46)”, Journal of Physics: Conference Series 683

(2016) 012002.

Y Mizuguchi, “Recent Advances in Layered Metal Chalcogenides as Superconductors and Thermoelectric

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Journal of Physics: Conference Series 683 (2016) 012001

Akira Miura, Yoshikazu Mizuguchi, Tsuyoshi Sugawara, Yongming Wang, Takahiro Takei, Nobuhiro Kumada,

Eisuke Magome, Chikako Moriyoshi, Yoshihiro Kuroiwa, Osuke Miura, Kiyoharu Tadanaga, “ Structural

Difference in Superconductive and Nonsuperconductive BiS Planes within Bi4O4Bi2S4 Blocks”, Inorg. Chem.,

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Yosuke Goto, Jeongsuk Seo, Kazunori Kumamoto, Takashi Hisatomi, Yoshikazu Mizuguchi, Yoichi Kamihara,

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Akira Miura, Yoshikazu Mizuguchi, Takahiro Takei, Nobuhiro Kumada, Eisuke Magome, Chikako Moriyoshi,

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superconductivity in BiCh2-based (Ch: S, Se) layered structure”, Sci. Rep. 5, 14968 (2015)

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A. Ricci, N. Poccia, B. Joseph, D. Innocenti, G. Campi, A. Zozulya, F. Westermeier, A. Schavkan, F. Coneri, A.

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nanoscale interface phase in the superconducting chalcogenide KxFe2-ySe2 with intrinsic phase separation”, Phys.

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Takuya Sugimoto, Boby Joseph, Eugenio Paris, Antonella Iadecola, Satoshi Demura, Yoshikazu Mizuguchi,

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xFxBiS2”, Journal of Physics: Conference Series 592 (2015) 012073.

【 国際会議 】

K. Asakawa, K. Imori, Y. Kato, K. Ono, T. Tokuoka, H. Yamakura, M. Saito, M. Suhara, G. Keller, W. Prost, and

F. -J. Tegude, "Analysis of a possibility for double role design using a triple-barrier resonant tunneling diode for

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spin-splitting induced by the Rashba effect in AlInSb/InSb resonant tunneling diodes "2015 Asia-Pacific Workshop

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【 研究会，大会，委員会 】

折茂力都，大西健太，中村成志，奥村次徳，「フォトキャパシタンス測定によるGaN中のプラズマ照射

誘起欠陥の評価」，第63回応用物理学会春季学術講演会，21a-W541-6，2016年3月．

古賀祐介，井上凌兵，中村成志，奥村次徳，「n型およびp型GaN中のプラズマ照射誘起欠陥挙動」，第

63回応用物理学会春季学術講演会，20p-P9-6，2016年3月．

古賀祐介，中村成志，奥村次徳，「伝導型の違いからみたGaN中プラズマ照射誘起欠陥の挙動解明」，

電子情報通信学会研究会，2015年11月．

藤田尚成, 小野孝介, 須原理彦, 高橋剛, ”GaAsSbバックワードダイオードの非平衡量子輸送モデルによ

る理論解析,” IEICE電子デバイス研究会, 2015年

伊森香織, 須原理彦, "トンネルダイオードにおける量子輸送パラメータのバイアス電圧依存性評価に関

する理論解析," The 38th International Symposium on Optical Communications 2015, D-2, 2015年8月

小野孝介, 須原理彦, "テラヘルツ帯トンネルダイオードのI-V特性定式化とゼロバイアス検波特性の理

論解析," The 38th International Symposium on Optical Communications 2015, P1-5, 2015年8月

藤田尚成, 須原理彦, "ゼロバイアス検波用バックワードダイオードの非平衡量子輸送モデルによる理論

解析," The 38th International Symposium on Optical Communications 2015, P3-26, 2015年8月

山倉裕和, 斉藤光史, 須原理彦, "半導体メサ集積ボウタイアンテナのテラヘルツ波帯放射特性解析のた

めの物理ベース等価回路同定," 第76回応用物理学会秋季学術講演会、p14-P7-1, 2015年9月

徳岡岳海，斉藤光史，須原理彦，“テラヘルツ帯ゼロバイアス検波用レクテナの集積一体構造設計，”

21a-P6-3，第63回応用物理学会春季学術講演会，2016年3月

石黒裕也，山倉裕和，須原理彦，“半導体メサ集積ボウタイアンテナ対の300GHz帯無線伝送設計の解析，”

21a-P6-12，第63回応用物理学会春季学術講演会，2016年3月

奥村直人，須原理彦，“光ファイバ無線への応用を目指したテラヘルツ動作集積デバイスの提案と高速

無線情報伝送特性の解析，”発表番号156，第５回サイエンス・インカレ，2016年3月

水口佳一, "BiS2系超伝導体REO0.5F0.5BiS2-xSexにおけるSe置換効果",日本物理学会第71回年次大会,

22aBN-1.

水口佳一, SIS2016, "層状ビスマカルコゲナイドにおける新物質・新機能のデザイン".

西田篤弘, SIS2016, "BiCh2系熱電変換材料の開発".

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Hiroki Izawa, Yoshikazu Mizuguchi, Osuke Miura, "Enhancement of Superconducting Properties in Iron-

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Kouhei Nagasaka, Takafumi Hiroi, Joe Kajitani, Osuke Miura, Yoshikazu Mizuguchi, "Crystal Structure and

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T. Hiroi, K. Nagasaka, O. Miura, Y. Mizuguchi, "Tuning of Superconductivity by Isovalent Substitution of Both

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水口佳一, "層状ビスマスカルコゲナイドにおける超伝導と高熱電性能", 第9回物性科学領域横断研究会,

55

P-33.

西田篤弘, "LaOBiS2-xSexの熱電特性",第9回物性科学領域横断研究会, P-40.

Hiroki Izawa,“Fabrication of FeTe1-xSex and AxFe2-ySe2 superconducting wires and tapes by a PIT process”,

Magnet Technology (MT), 2PoCC_20.

Hayato kubo,“Enhancement of critical current densities for Ti-doped GdBa2Cu3O7-d bulks and thin films

fabricated by metal organic deposition”, Magnet Technology (MT), 2PoCD_04.

Yuya Matsuura,“Fundamental study for resource recovery from urban mine by Magneto Archimedes Effect”,

Magnet Technology (MT), 2PoCJ_04.

Osuke Miura, Tsuyoshi Sugawara,“Removal of ammonia nitrogen in raw water by magnetic zeolite and high

gradient magnetic separation”, Magnet Technology (MT), 2PoCJ_05.

Tatsuki Anzai,“Removal of persistent organic matter in water by rice hull magnetic activated carbon and magnetic

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Y. Mizuguchi, "Correlation between crystal structure and superconductivity of BiCh2-based layered

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K. Nagasaka, "Crystal structure and superconducting properties of RE(O,F)BiS2 (RE: La, Ce, Pr, Nd, Sm)", TMU

international symposium 2015, P-5.

T. Hiroi, "Element substitution effects of superconducting layer in BiS2 based superconductor REO0.5F0.5BiS2

(RE: La, Ce, Nd)", TMU international symposium 2015, P-9.

水口佳一, "層状ビスマスカルコゲナイド超伝導体", セラミックス協会第28回秋季シンポジウム, 3F-17.

水口佳一, "層状ビスマスカルコゲナイド超伝導体の開拓と今後の展望", 新学術領域J-Physicsキックオフ

ミーティング

水口佳一, "新しい層状ビスマスカルコゲナイドの熱電特性", 第12回日本熱電学会学術講演会, S3B-4.

西田篤弘，三浦大介，水口佳一, "緻密化したLaOBiS2-xSex の高い熱電特性と低い熱伝導率",第12回日本

熱電学会学術講演会, S3B-5.

Yuya Matsuura,“Fundamental study for resource recovery from water environment by Magneto Archimedes Effect”,

WET2015, 1A-17.

Tatsuki Anzai,“Removal of persistent organic matter in water by rice hull magnetic activated carbon and magnetic

separation ”, WET2015, 1B-03.

Tsuyoshi Sugawara,“Removal of ammonia nitorogen in water environment by magnetic zeolite and magnetic

separation ”, WET2015, 1B-05.

松浦優也,“磁気アルキメデス効果を用いた都市鉱山からの有価資源の回収”, 磁気力制御・磁場応用 夏

の学校, P-21.

安齋達貴,“もみ殻磁性活性炭と磁気分離による水中のフミン酸除去”, 磁気力制御・磁場応用 夏の学校,

P-22.

菅原剛,“磁性ゼオライトと磁気分離を用いた水中のアンモニア態窒素の除去について”, 磁気力制御・

磁場応用 夏の学校, P-23.

Y. Mizuguchi, "Relationship between superconducting property and crystal structure in BiS2-based

superconductors", M2S2015, E-006.

H. Izawa, "Superconducting properties of FeTe1-xSex and AxFe2-ySe2 wires and tapes by a PIT process",

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M2S2015, L004.

Y. Mizuguchi, "Superconductivity in Bi-based layered chalcogenides", Gordon Research Conference;

unconventional superconductivity.

徳岡岳海，斉藤光史，須原理彦,"テラヘルツ帯ゼロバイアス検波用レクテナの集積一体構造設計"第63回

応用物理学会春季学術講演会, 2016年3月

【 雑誌，単行本等の執筆 】

水口佳一, “物性物理学のスリルにひかれて”, パリティ‐コラム, パリティ30, 67 (2015).

水口佳一, “層状硫化ビスマス化合物の超伝導体・熱電材料への応用”, ケミカルエンジニアリング 61, 53

(2015).

水口佳一, “層状ビスマスカルコゲナイドを舞台にした新しい熱電変換材料の開発”, 日本熱電学会誌，12，

6-8 (2015).