北 海 道 大 学 低 温 科 学 研 究 所 	
 技 術 部 技 術 報 告 	
 
	
 
	
 
第 20 号 	
 

	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
2014 年 12 月 	
 
	
 

	
 

2014	
 年度技術報告会開催に寄せて	
 本日、記念すべき第 20 回低温科学研究所技術報告会（技術支援本部共催）の開催を迎えることができました。本報告会は技術部職員にとって一年の節目であり、多くの教員と議論を交わすことのできる重要な行事です。今回も力のこもった 9 件の発表が予定されています。いずれも技術部職員と教員・研究員・大学院生の努力の結晶です。実際には、まだ成果に表れていない研究にも技術部の貢献は大きく、低温研の研究・教育にとって技術部はなくてはならない存在になっています。
低温研で行われている研究の分野、手法はさまざまです。そのため、低温研技術部は機械加工、情報処理、電子・電気工作、分析、フィールド調査など多岐に渡る支援業務を行っています。これほどまで広い業務を、しかも高いレベルで行える技術集団は、国内外の大学・研究所を見渡しても極めて稀です。実際、他機関から訪問する研究者の多くが、低温研技術部の質の高さに驚きます。幸いなことに、低温研の研究業績は年々着実に向上しています。これは、低温研研究者の研究形態を考えたとき、技術部の支援が長きに渡り継続的に行われてきたことと無関係ではありません。
今日、多くの大学・研究所で改革の名のもとに技術支援組織の統合・廃止が進められています。効率化は大切ですが、結果として技術支援組織と研究者組織との距離が離れてしまっては意味がありません。限られた予算の中で効率的な組織作りを進めつつも、研究者と一体となった技術支援体制を堅持することが何より大切です。一流の研究には一流の研究支援が欠かせません。低温研は全国共同利用・共同研究拠点です。関連研究者からも評価の高い低温研技術部を維持・発展させていくことは、低温研の使命でもあります。技術部職員はこれからも慢心することなく日々研鑽を積み、教員、事務職員と協力して、より良い組織づくりを目指して改善に努めて参ります。
日頃のみなさまの技術部に対するご理解ご協力に感謝するとともに、今後とも、低温研技術部に対する一層のご支援、ご鞭撻の程よろしくお願い申し上げます。
2014 年 12 月 12 日
技術部長	
  渡部	
  直樹

	
 

目次	
 
1.

マイコンを使用した電子工作入門：温湿度計の製作
千貝 健・森 章一……………………………………………………………………

1

2.	
  環オホーツク情報処理システム上でのネットワークチーム機能の評価
小野 数也
3.

……………………………….…………………………………..……….

7

葉緑体タンパク質 LIL8 欠損株の光合成と機能
加藤 由佳子・千貝 健・森 章一・横野 牧生・高林 厚史・田中 歩・
田中 亮一

4.

…………………………………………………………………………

多深度地温測定装置の製作
森 章一・曽根 敏雄

5.

9…………………………………………………….…………

13

Ice Crystal 2 プロジェクト：国際宇宙ステーション実験の成果の概要
古川 義純・中坪 俊一・長嶋 剣・麻川 明俊・村田 憲一郎・佐﨑 元・
横山 悦郎・吉崎 泉・田丸 晴香・島岡 太郎・曽根 武彦・真木 孝雄・
山本 明日佳6.

…………………………………………………….…………………

18

氷プリズム面上で 2 種類の擬似液体層は生成するのか？
麻川 明俊・佐﨑 元・村田 憲一郎・長嶋 剣・中坪 俊一・
古川 義純

7.

………………………………………………….……………………

氷河上での GPS 連続運用による流動速度測定
…………

25

…………………

29…………………………………………….…………….…..

30

津滝 俊 ・杉山 慎 ・中坪 俊一・新堀 邦夫・千貝 健・森 章一
8.

ナノ粒子凝縮過程の赤外スペクトル "その場" 測定法の開発
石塚 紳之介 ・木村 勇気・渡部 直樹 ・日高 宏・香内 晃

9.

ロシア船・東カムチャツカ海流域観測におけるサポート体制
西岡純・小野数也

10.

202014 年ロシア船観測のサポート	
  ～船内 LAN について～
小野数也………………………………………………….…………..……..…..

34

11.

低温研ウェブサーバアクセス解析 2013/10－2014/09
千貝 健………………………………………………………………………………

39

マイコンを使用した電子工作入門：温湿度計の製作
千貝 健 1 、森 章一 1

1. 技術部先端技術支援室

はじめに「暑い、じめじめする。今湿度どれくらい？」
部屋に湿度計が 3 つあるが、どれも違う値を示していて 20% 以上差がある。
「もっと正確な湿度計はないか？」「過去に研究で使われていたセンサーだけあるぞ」
マイコンの勉強も兼ねて作るか…

準備、設計
過 去 に 修 理 不 能 と な り 廃 棄 さ れ た 温 湿 度 ロ ガ ー か ら 、セ ン サ ー モ ジ ュ ー ル 部 だ け を 取 り 出
し て 使 用 し た 。セ ン サ ー モ ジ ュ ー ル（ 図 1 左 ）は 、SENSIRION 社 製 セ ン タ ー「SHT15∗1 」を搭 載 し て お り 、他 に デ カ ッ プ リ ン グ コ ン デ ン サ や プ ル ア ッ プ 抵 抗 か ら な る 。SHT15 は 分 解 能

0.05 %RH, 0.01 ◦ C、精 度 ±2.0 %RH, ±0.3 ◦ C で 、完 全 校 正 済 み 、デ ジ タ ル 出 力（I2 C∗2 ラ イ ク な
2 線シリアル通信方式）、低消費電力（平均 150 µW）、長期安定性（長期ドリフト：< 0.5 %RH/yr,< 0.04 ◦ C/yr）、と高性能なセンサーである。
セ ン サ ー を 制 御 す る マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ（ マ イ コ ン ）は 、ル ネ サ ス エ レ ク ト ロ ニ ク ス 社
製「R8C/M12A∗3 」を採用した（図 1 右）。マイコンと SHT15 との通信は、I2 C に似た独自プロ
ト コ ル で あ る 。マ イ コ ン の 汎 用 ポ ー ト を ソ フ ト ウ ェ ア で 操 作 す る こ と で 、SHT15 の 制 御 を 行うこととした。ソフトウェアの詳細については次章で述べる。

図1（左）温湿度センサーモジュール。
（右）マイクロコントローラ。

∗1 http://www.sensirion.co.jp/products/humidity-temperature/humidity-sensor-sht15/∗2 I2 C（Inter-Integrated Circuit）：フィリップス社で開発された周辺デバイスとのシリアル通信の方式。
∗3 http://japan.renesas.com/products/mpumcu/r8c/r8cmx/r8cm12a/

秋月電子通商（http://akizukidenshi.com）などで安価（2014 年 10 月現在 1 個 100 円）に手に入る。

1

図 2 回路図。一部を省略している。

表 示 部 は 、こ れ も 廃 棄 部 品 か ら 取 り 出 し た カ ソ ー ド コ モ ン 7 セ グ メ ン ト 発 光 ダ イ オ ー ド（LED）（以下、7 セグメント LED を「7 セグ」と略す）を使用した。マイコンが使用するポートを減らすため、7 セグはダイナミック点灯方式∗4 とした。温度表示用に 7 セグを 4 個使い小数点以下 1 桁まで表示することとし（−99.9 から 99.9 まで表示可能）、湿度は 0 から 99 までの2 桁 で 表 示 す る こ と と し た 。ダ イ ナ ミ ッ ク 点 灯 方 式 は 、桁 が 増 え る と ち ら つ く 。温 度 の 4 桁
目はマイナス記号だけなので 3 桁目のピリオドと端子を交換し、3 桁目と 4 桁目の 2 つの 7 セ
グを、マイコン側からは 1 つの 7 セグとして扱えるようにした（1 桁減）。
回路図を図 2 に示す。マイコンを使用することによって、回路がとても単純になっている。

ソフトウェアマ イ コ ン と SHT15 と の 通 信 に つ い て は 、SHT15 の デ ー タ シ ー ト お よ び テ ク ニ カ ル ア ド バ
イ ス∗5 を 参 考 に し て プ ロ グ ラ ム し た 。プ ロ グ ラ ム の サ ン プ ル と し て 、SHT15 か ら 温 湿 度 を 呼び 出 す READ 関 数 を プ ロ グ ラ ム 1 に 示 す 。わ か り や す く す る た め に 関 数 を 展 開 し て い る（ 例
∗4 ひとつの桁を短時間光らせ、すぐ次の桁を光らせるということを高速で繰り返す方式。点灯の繰り返しを数 10 msec の速さで繰り返すと、あたかも各桁が連続して点灯しているように見える。ある瞬間では 1 個の桁だけが点灯していることになり、消費電力を抑えることができる。全ての桁を常時点灯させるスタティック点灯方式ではマイコンが使用する
ポートが「8（ひとつの 7 セグ内の LED 数）× 桁数」となるが、ダイナミック点灯方式では「8+ 桁数」となる。

∗5 http://www.sensirion.co.jp/products/humidity-temperature/download-center/2プログラム 1: READ 関数
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// sht1x read (1 byte command + 3 bytes data read)// start -> command -> msb read -> lsb read -> crc read
unsigned long sht1x_read( unsigned char command ){unsigned char i, k;unsigned long status = (long)command<<24;// start
p3_4=1; p3_5=1; delay(5); p3_4=0; p3_5=0; delay(5);p3_5=1; delay(5); p3_4=1; p3_5=0; delay(5);// commandi = command;for ( k = 0B10000000; k > 0; k = k>>1 ) if ( k & i ){p3_4=1; p3_5=1; delay(5); p3_5=0; delay(5); // DATA が 1 で 1 クロック} else {p3_4=0; p3_5=1; delay(5); p3_5=0; delay(5); // DATA が 0 で 1 クロック}
pd3_4=0; p3_5=1; delay(5); p3_5=0; delay(5); pd3_4=1; // <- ACK..... // delay (測定完了までの時間待ち)// msb 取得
pd3_4=0; // port = DATA_IN
i = 0;for ( k = 0B10000000; k > 0; k = k>>1 ){p3_5=1; delay(5);if ( p3_4 ) i += k;p3_5=0; delay(5);}pd3_4=1; // port = DATA_OUT
status += (long)i << 16;p3_4=0; p3_5=1; delay(5); p3_5=0; delay(5); // -> ACK// lsb 取得.....
status += (long)i << 8;p3_4=0; p3_5=1; delay(5); p3_5=0; delay(5); // -> ACK// crc 取得.....
status += (long)i;p3_4=1; p3_5=1; delay(5); p3_5=0; delay(5); // -> NACK
return status;}

え ば 、他 の 関 数 で も 使 用 す る start 部 な ど は ，別 の 関 数 と し て 定 義 し て い る が 、こ こ で は あ ら
わに書いている）。R8C/M12A の汎用ポート p3 5 をシリアルクロック出力（SCK）に、p3 4 をシ リ ア ル デ ー タ（DATA）入 出 力 と し て 使 用 し た 。SHT15 の I/O 信 号 特 性 の 標 準 値 か ら 、SCK
周 波 数 が 0.1 MHz な の で 、SCK High/Low 時 間 を 1/(2 × 0.1) = 5 µs と し た 。こ れ が 関 数 中 のdelay(5) 関数である。データシートに「インターフェースは完全静的動作可能な論理で構成
さ れ て い ま す か ら 、SCK 周 波 数 に 下 限 値 は 存 在 し ま せ ん 」と あ る の で 、本 プ ロ グ ラ ム 中 で もSCK を少々曖昧に（delay(5) と delay(5) の間に入るコマンドは充分速いとする、delay(5)関 数 の 中 身 を 単 な る 空 ル ー プ で 作 る 、等 ）扱 っ た 。READ 関 数 を 、command を 引 数 に（ 温 度
測 定 の 場 合 は 0b00000011, 湿 度 は 0b00000101）呼 び 出 す と ，command, msb, lsb, crc data の 順 か3
プログラム 2: CRC チェック部
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const unsigned char CRC_sht1x[256]={
0, 49, 98, 83, 196, 245, 166, 151, 185, 136, 219, 234, 125, 76, 31, 46,
67, 114, 33, 16, 135, 182, 229, 212, 250, 203, 152, 169, 62, 15, 92, 109,
134, 183, 228, 213, 66, 115, 32, 17, 63, 14, 93,108, 251, 202, 153, 168,
197, 244, 167, 150, 1, 48, 99, 82, 124, 77, 30, 47, 184, 137, 218, 235,
61, 12, 95, 110, 249, 200, 155, 170, 132, 181, 230, 215, 64, 113, 34, 19,
126, 79, 28, 45, 186, 139, 216, 233, 199, 246, 165, 148, 3, 50, 97, 80,
187, 138, 217, 232, 127, 78, 29, 44, 2, 51, 96, 81, 198, 247, 164, 149,
248, 201, 154, 171, 60, 13, 94, 111, 65, 112, 35, 18, 133, 180, 231, 214,122, 75, 24, 41, 190, 143, 220, 237, 195, 242, 161, 144, 7, 54, 101, 84,
57, 8, 91, 106, 253, 204, 159, 174, 128, 177, 226, 211, 68, 117, 38, 23,252, 205, 158, 175, 56, 9, 90, 107, 69, 116, 39, 22, 129, 176, 227, 210,
191, 142, 221, 236, 123, 74, 25, 40, 6, 55, 100, 85, 194, 243, 160, 145,
71, 118, 37, 20, 131, 178, 225, 208, 254, 207, 156, 173, 58, 11, 88, 105,
4, 53, 102, 87, 192, 241, 162, 147, 189, 140, 223, 238, 121, 72, 27, 42,
193, 240, 163, 146, 5, 52, 103, 86, 120, 73, 26, 43, 188, 141, 222, 239,
130, 179, 224, 209, 70, 119, 36, 21, 59, 10, 89, 104, 255, 206, 157, 172 };.....
unsigned char sht1x_status;
unsigned long data;
unsigned char crc[2];unsigned char k;
unsigned char rherr;



.....
sht1x_status = .....; // ステータスレジスタから S_0S_1S_2S_3’0000// デフォルト = 0b00000000; 8bit RH/12bit Temp モードの時 = 0b10000000;
data = sht1x_read( 0b00000101 ); // 相対湿度取得// CRCcrc[0] = sht1x_status;
crc[0] = CRC_sht1x[ crc[0] ˆ ( data>>24 & 0xff ) ];crc[0] = CRC_sht1x[ crc[0] ˆ ( data>>16 & 0xff ) ];crc[0] = CRC_sht1x[ crc[0] ˆ ( data>>8 & 0xff ) ];crc[1] = 0;
for( k=0B10000000; k>0; k=k>>1 ){// 反転
crc[1] >>= 1;
if ( crc[0] & k ) crc[1]+=0b10000000;}
if ( crc[1] == (unsigned char)data & 0xff ) rherr=0;
else rherr=1;.....

らなる 4 バイトのデータを返す。この関数の動作は以下である。

1. start（7−8 行）：通信開始シーケンスをマイコンから SHT15 へ発行する。
2. command（10−16 行 ）：コ マ ン ド を SHT15 へ 送 信 す る 。SHT15 は コ マ ン ド を 正 常 に 受 信 する と ACK を マ イ コ ン に 通 知 す る が 、本 プ ロ グ ラ ム で は こ れ に 対 し て 何 か を 行 う と い う ことはしない。

3. delay：温湿度の測定の完了を待つ（省略）。

44. msb（19−28 行 ）：測 定 デ ー タ の MSB（Most Significant Byte, 最 上 位 バ イ ト ）を SHT15 か ら読み込む。読み込み後、SHT15 に ACK を送る（DATA を Low にして SCK）。

5. lsb：測 定 デ ー タ の LSB（Least Significant Byte, 最 下 位 バ イ ト ）を SHT15 か ら 読 み 込 む 。読
み込み後、SHT15 に ACK を送る。

6. crc：巡回冗長検査（CRC）チェックサムの読み出し。読み込み後、SHT15 に NACK を送る（DATA を High に保ったまま SCK）。

7. return：command, msb data, lsb data, crc data の順からなる 4 バイトのデータを返す。
返っ て きた デ ータ か ら 、温湿 度 を出 し たり 、CRC チ ェッ ク サム の 計算 を 行う 。こ の 関数 の 実
行にかかる時間は、測定完了までの時間待ち（データシートによれば、8/12/14 ビット測定 に対して最大 20/80/320 ms）を除いて < 100 µs である。他に、マイコンと SHT15 との通信には、
接 続 リ セ ッ ト シ ー ケ ン ス 、ス テ ー タ ス レ ジ ス タ の 書 き 込 み・読 み 込 み 、ソ フ ト リ セ ッ ト が 必
要なので、それぞれ作成した。
取得し たデータをチェ ックする部分（CRC チェ ック部）をプロ グラム 2 に示 す。CRC 計算
方 法 は 、メ モ リ 容 量 が 犠 牲 に な る か わ り に 計 算 時 間 を 短 縮 で き る 、ル ッ ク ア ッ プ テ ー ブ ル
を 利 用 す る 方 法 を 採 用 し た 。ス テ ー タ ス レ ジ ス タ の 値 お よ び 取 得 し た デ ー タ 中 の command,

msb, lsb の 値 を 計 算 し 、取 得 し た デ ー タ 中 の crc data と 比 較 す る こ と に よ り 、デ ー タ 転 送 中に エ ラ ー が 起 こ っ た か を 確 認 す る 。初 期 値（ ス テ ー タ ス レ ジ ス タ の 値 ）お よ び 取 得 し た crc

data を 反 転（[bit7,bit6,. . . ,bit0] → [bit0,bit1,. . . ,bit7]）さ せ て チ ェ ッ ク し て い る こ と に 気 が つ く
ま で に 時 間 が か か っ た∗6 。こ こ が 一 番 プ ロ グ ラ ミ ン グ で 苦 し ん だ 部 分 で あ る 。今 回 は 、CRCに よ っ て エ ラ ー が 検 出 さ れ た 場 合 、SHT15 か ら デ ー タ を 再 取 得 す る の で は な く（ 約 10 s 後 に
全 シ ー ケ ン ス を 始 め か ら 行 う た め ）7 セ グ の 全 て の ピ リ オ ド（ 配 線 さ れ て な い 所 を 除 く ）を点灯させるようにした。

SHT15 か ら 得 ら れ た 生 デ ー タ（msb, lsb data）を 計 算 し 、実 際 の 温 湿 度 に 直 し ，7 セ グ に ダ
イ ナ ミ ッ ク 点 灯 方 式 で 表 示 さ せ る よ う プ ロ グ ラ ム し た∗7 。ダ イ ナ ミ ッ ク 点 灯 で 、一 つ の 7 セグが点灯している時間を約 2 ms とし、温湿度表示は約 10 s で更新されるようにした。

おわりに同 様 に I2 C デ ジ タ ル 気 圧 計 MPL115A2 を 使 用 し た 気 圧 計 を 製 作 し 、温 湿 度 計 と 組 み 合 わ せた 。基 板 お よ び 前 面 パ ネ ル の 設 計 製 作 を 行 い（ 製 作 方 法 は 文 献 [1] と 同 様 の 方 法 ）、現 在 使 用中である（図 3）。

PC 上でプログラミング言語の一番始めのサンプルとして「Hello World」を表示させるプログラムが出されることが多い。マイコン工作でこれに対応するのは、LED を点滅（チカチカ）させること（略して「L チカ」）である。7 セグは LED そのものなので「L チカ」であるし、ダイ ナ ミ ッ ク 点 灯 で ど の 7 セ グ を 点 灯 さ せ る か の 部 分 は「L チ カ 」の 応 用 で あ る 。や っ て み る∗6 アプリケーションノートにきちんと書いてある。CRC チェックがうまくいかない原因を、計算方法が悪いのでは · · ·テーブルの打ち込み間違いでは · · · と、別の方向に思い込んでしまった。

∗7 開発中、READ 関数中の測定完了待ちを忘れ、測定完了待ち中に消灯するという失敗をした。

5

図 3 完成した温湿度＋気圧計。

と よ く わ か る の だ が 、シ リ ア ル 通 信 も マ イ コ ン か ら の 送 信 は 、タ イ ミ ン グ を あ わ せ て 高 速 で二つの LED を点滅させている（「L チカ」させている）のと同等である。まさに「応用とは基本の延長」、LED を光らせて何が楽しいんだと思っていた過去を反省しなくてはならない。

5 年前は、低温研内で積極的に「マイコンを使って何かをする」というような仕事は、ほとん ど な か っ た 。技 術 報 告 書 を さ か の ぼ っ て も 、あ ら わ に マ イ コ ン が 出 て く る の は 2008 年 [2]で あ る 。し か し な が ら 最 近 急 に 増 え た よ う に も 思 わ れ る 。例 え ば 本 技 術 報 告 に あ る よ う な 事
例 [3, 4] で あ る 。今 後 、セ ン サ ー と の シ リ ア ル 通 信 の よ う に マ イ コ ン の 使 用 が 前 提 と な っ て
い る 作 業 が さ ら に 増 え る だ ろ う し 、マ イ コ ン を 使 う こ と に よ っ て 今 ま で 行 っ て き た 複 雑 な 作
業が少し簡単にできるようになるだろう。
本製作の一部は、平成 26 年度低温科学研究所技術部技術奨励費により実施された。

参考文献[1] 森 章一, 切削型基板加工機による電子基板の製作, 北海道大学低温科学研究所技術部技術報告, 18, 56–58, 2012[2] 福 士 博 樹, 中 鉢 健 太, 藤 田 和 之, ワ ン チ ッ プ マ イ コ ン に よ る 二 軸 ス テ ッ ピ ン グ モ ー タ の 制
御, 北海道大学低温科学研究所技術部技術報告, 13, 17–20, 2008[3] 加 藤 由 佳 子, 千 貝 健, 森 章 一, 横 野 牧 生, 高 林 厚 史, 田 中 歩, 田 中 亮 一, 葉 緑 体 タ ン パ ク 質
LIL8 欠損株の光合成と機能, 北海道大学低温科学研究所技術部技術報告, 20, 9–12, 2014[4] 森 章 一, 曽 根 敏 雄, 多 深 度 地 温 測 定 装 置 の 製 作, 北 海 道 大 学 低 温 科 学 研 究 所 技 術 部 技 術 報
告, 20, 13–17, 20146

環オホーツク情報処理システム上でのネットワークチーム機能の評価
小野 数也
技術部先端技術支援室

はじめに	
  現在、ネットワーク速度の主流は 1 Gbps であるが、より高速転送な 10 Gbps ネット
ワークも徐々に普及しつつある。環オホーツク情報処理システム（以下、システム）上で は 3 つの 10 Gbps のネットワークポートを有し、サーバ間のデータ通信を高速にしている。これら 10 Gbps で接続されたマシン間のデータのやり取りは高速だが、1 Gbpsで接続されたマシンへのデータ通信は当然遅くなる。
	  一方、ネットワークケーブルを 2 本以上束ねて転送速度の向上を図る（または冗長化を目的とした）、チーム機能と言うものがある。この技術自体は昔からあるもので真新し
いものではなく、実測例も多数ある。ただし、この機能が本システム上でどのぐらいのパフォーマンスが得られるのかはわからない。また、10 Gbps 対応のハブを介して試されている例はあまり見かけない（10 Gbps を採用している場合、予算が潤沢にあることが多いためこのような技術は使われないのかもしれない）。そこで、このチーム機能は、システム上で有用な機能なのか、コストパフォーマンスを踏まえた上で調べた。なお、
この調査は平成 24 年度低温科学研究所技術部技術奨励費の助成を受けたものである。

テスト概要
	  この実験のネットワーク概略を図 1 に示す。クライアントマシンに 4 ポート LAN カー
ドを挿入し、ファイルサーバへのデータ通信速度を LAN ケーブル 1 – 4 本でテストした。
なお、参考として計算サーバからの 10 Gbps でつながっている通信速度もテストした。
今回、いくつかあるチーム機能のうち Round robin Runner*1 を採用した。この方式は、送信のみ負荷分散が行われるが、対応するネットワークスイッチが必要になる。なお、
本システムのスイッチングハブはチーム機能を有している。

図 1 ネットワーク概略図。クライアントに 4 ポートの LAN にチーム機能を付加した。
*1	
  全てのネットワークポートを順番（ラウンドロビン）に使って、パケットを送信し、負荷分散させる機能。

7

( a ) NFS	 ( b ) FTP	
 
受信	
 
送信	
 

250
200
150
100
50
0

1

2

3

4

受信	
 

300
送受信速度（MB / s）	
 送受信速度（MB / s）	
 

300

250
200
150
100
50
0

10

ネットワーク理論値（Gbps）	
 

送信	
 

1

2

3

4

10

ネットワーク理論値（Gbps）	
 図 2	
  通信プロトコルごとの送受信速度。

結果	  まず、本システムで多用される通信プロトコル NFS と FTP をテストした。5 GB のファ
イルを 10 回コピーし、速度平均と標準偏差を算出した。なお、NFS のオプションには、
async を採用した。async は信頼性に欠けるが、sync オプションと比べて 2 倍程度速い。
	  図 2（a）と（b）に NFS と FTP による受信速度を黒いバーでそれぞれ示した。Roundrobin Runner は送信の負荷分散を行うが、ネットワークケーブル本数による受信速度の違いがあるのかを調べる。チーム機能による受信速度の違いはほとんど見られず、NFS
は 180 MB / s、FTP は 80 MB / s とプロトコルによる差が大きい。一方、送信速度（灰色バー）をみると NFS では束ねるネットワークカードが多ければ多いほど速度が上昇し、チーム機能の効果が得られている。NFS にて 4 本束ねた速度は、計算サーバからの速度
10 Gbps 以上の速さになった。FTP で は 2、3 本で最大の速度となり、4 本束ねると速度が落ちてしまった。これは、束ねる LAN が多くなり、クライアント内部での処理に時間がかかってしまったことによるものと考えられる。なお、別プロトコル scp でもテストしたが、ネットワークケーブルの本数に関わらず、送受信全て 100 MB / s 程度でチーム機能よる効果は得られなかった。

おわりに	  ネットワークを束ねるチーム機能を使うことで、送信速度に向上が見られ、その効果はプロトコル等の条件により 10 Gbps イーサネットを超えるものもあった。4 ポート
LAN カードは安くはないが（5 万円程度）、2 ポートの LAN カードを 2 枚差しなどすれば、代用出来る（チーム機能は、同じ LAN カードでなくても運用可能）。今後は、リンクアグリゲーション等、他のチーム機能でも速度評価をしたい。
8

葉緑体タンパク質 LIL8 欠損株の光合成と機能
加藤 由佳子 1 、千貝 健 1 、森 章一 1 、
横野 牧生 2 、高林 厚史 2 、田中 歩 2 、田中 亮一 2
1. 技術部先端技術支援室
2. 生物環境部門生物適応分野

	
 
はじめに	
 
	
  植物は光合成によって光エネルギーから生命を維持するのに必要なエネルギーを得ている。光合成は大きく分けて、光を受けて化学エネルギーに変換する光化学反応と、生じた化学エネルギーを用いて二酸化炭素と水から糖を作るカルビン回路からなる。
	  光合成には多くのタンパク質が関与する。複合体の組み立て、集光、反応の触媒など、様々なタンパク質が働く複雑な機構によって光合成は成り立っている。光化学反応では
光化学系 II と光化学系 I の主に 2 つのタンパク質が中心となって働く。アンテナの働きをするタンパク質が光エネルギーを受け取ることから反応が始まる。光合成は光が当たらなくては反応が起こらないが、過剰な光では反応が阻害される（光阻害）。一般的に、寒冷域では特に植物が光阻害を受けやすい。また、流れる雲や周囲の障害物によって、植物に照射される光の量は時々刻々と変化する。そのような環境の変化に対し、植物は適応メカニズムをいくつか備えている。
	  光化学反応を研究する上で、Walz 社製のパルス変調蛍光測定（PAM）という測定器が広く用いられている。PAM では、光を植物に照射し、光合成に利用されなかった励起
エネルギー由来のクロロフィル蛍光を測定する。発生した蛍光量で光合成効率等を測る
ほか、瞬時的な蛍光量を連続測定し変化を追うことで、光合成における生理的変化も見ることが出来る。連続データの分解能が高いほど、より精密に変化を追うことが可能となる。現在、生物適応分野では PAM-2000 を使用しているが、PAM-2000 では、最大で約 32000 ポイントのデータしか取ることが出来ず、30 ms/point でデータを取得した場
合、連続測定可能時間は 16 分程度である。
	  今回、過去の論文（Lunde et al ., 2000）と同条件で PAM 測定をするために、50 分程
度の連続測定が必要となった。PAM のペンレコーダの購入は高価であり、またデータロ
ガーも安価とは言えず、使い勝手も機種により様々である。そこで、技術部にデータを取得するための装置の作成を依頼した。作成した装置（USB-AD 変換器）と得られた実験結果について報告する。

実験に使用した植物と研究の背景
	  実験には LIL8 と呼ばれるタンパク質をコードする遺伝子に変異をもつシロイヌナズ
ナの変異体をアメリカのストックセンター（ABRC）から取り寄せた。それらの変異体

9

図 1	
  USB-AD 変換器。

を lil8 − 1 と lil8 − 2 と呼ぶ。実験にはこれら 2 種類の変異体と野生型（WT）を用いた。
また、ステート遷移（植物が光阻害を避けるために持っている機構の１つ）関連タンパク質である STN7 と呼ばれるタンパク質を作らない変異体（ stn7 ）をコントロールとして用いた。LIL8 の 2 つの変異株と野生型で成長過程における外見上の違いは見られない。
	  LIL8 に関する実験については 2012 年度と 2013 年度の技術報告でも報告している。
LIL8 の機能は未だ分かっていないが、これまでの PAM を用いた生理学的な実験結果から、LIL8 欠損株が持ついくつかの特徴が分かっている。LIL8 欠損株では、葉が通常の生育条件にある時に、野生型よりもクロロフィル蛍光が強く観察される。また、光合成
効率の指標の１つであるクロロフィル蛍光の最大量子収率 Fv/Fm が低くなっている。この理由について、LIL8 欠損株では、光化学系の集光タンパク質が野生形に比べて多く遊離していることが考えられる（加藤ら、2013）。また、LIL8 欠損株では野生型に比べて、より強光条件に弱く、強光条件では野生型よりも光合成効率が低下することも分かっ
ている。

図 2	
  PAM 本体と USB-AD 変換器で得られたデータの比較。赤線が USB-AD 変換器で取得したデータ、緑線が PAM 本体で取得したデータ。PAM 本体で測定できる約
10 分間のデータを比較した。

10

WT

stn7

Blue LED

Blue LED

%!

%!

min

min

lil8-1lil8-2

Blue LED

Blue LED

%!

%!

A
A

BB

A

BB

min

min

図 3	
  USB-AD 変換器で記録した PAM の測定波形。

USB-AD 変換器
	  USB-AD 変換器を図 1 に示す。本体は 8 cm 四方ほどの大きさである。USB 接続とデー
タ転送時には本体の LED ランプがそれぞれ点灯し、状態が容易に判断できる。
	
  PAM で測定された蛍光量は、電圧として出力されている。USB-AD 変換器は PAM に
既存のペンレコーダ出力を利用し、出力電圧値を 10 bit で 1/64 秒毎にパソコンへ転送する。転送されたデータは csv 形式でパソコンに保存される。PAM 本体で保存されるデー
タと USB-AD 変換器を利用して得られたデータを比較すると図 2 のようになり、高い一致性を示した。

PAM と USB-AD 変換器を用いた測定結果
	  植物は、光合成反応に使用できなかった励起エネルギーを、熱として放出する。励起エネルギーが熱に変換されると、結果として、観測される蛍光強度は弱くなる。PAM では放出された蛍光量を測定することで、光の利用効率を見ることができる。等量の光を照射した時に、蛍光量が少なくなるほどその植物は光合成を効率よく行なっていることになる。過去の論文に従い、次のようなスケジュールにおける蛍光量を連続的に調べた。
	
 
	
  	
  （1）暗所に置いた葉に、青色 LED（470 nm）の光を 15 分間照射	  	
  （2）青色 LED に加えて、赤外光（720 nm）を 15 分間照射	  	
  （3）再度青色 LED のみを 15 分間照射11	  光化学反応では、前半部分の光化学系 II タンパク質（以下 PSII）と後半部分の光化学系 I タンパク質（以下 PSI）が主に働く。（1）と（3）の青色 LED の照射では、PSII が優先的に励起され、後半部分の反応は進まない。そのため、照射開始時には一時的に光合成反応が先詰まりとなり利用できない励起エネルギー由来の蛍光が強く観察されるが、徐々に植物が励起エネルギーを他の方法で消費する機構を働かせるため、蛍光量は減少する。一方、赤外光の照射では、PSI が選択的に励起される。（2）で青色 LED と赤外光を同時に照射すると、光合成反応全体が進む。そのため照射開始時にはそれまでの先詰
まりが解消され、一瞬で蛍光量が減少する。
	  PAM-2000 と USB-AD 変換器を用いて測定した結果を図 3 に示す。野生型と stn7 では、既に論文で報告されている通りの結果が得られた。一方、LIL8 欠損株では、両者とは異なる波形が得られた。青色 LED を照射した時に見られる蛍光量の減少は野生型よりも速かった（図 3A）。また赤外光を照射した時に野生型や stn7 で見られた蛍光量の減少
は LIL8 欠損株ではほとんど見られなかった（図 3B）。
	  今回、USB-AD 変換器の使用により PAM の長時間測定が可能となり、光合成の生理的変化を詳細に追うことができた。得られた結果から、LIL8 は光化学系 II と光化学系 Iのアンテナサイズの制御に関与することが示唆された。他の実験結果とも合わせ、まだ解明されていない LIL8 の機能について、明らかにしていきたい。

参考文献
Lunde C., Jensen P. E., Haldrup A., Knoetzel J., and Scheller H. V., 2000. The PSI-H
subunit of photosystem I is essential for state transitions in plant photosynthesis.
Nature 4 0 8 , 613 – 615.
加藤 由佳子、田中 亮一、高林 厚史、田中 歩 「葉緑体新規タンパク質 LIL8 の解析」北海
1 8 、1 − 4、2012 年 12 月。
道大学低温科学研究所技術部技術報告、1
加藤 由佳子、岸本 純子、横野 牧生、高林 厚史、田中 歩、田中 亮一 「葉緑体タンパク質
LIL8 欠損株の光合成」北海道大学低温科学研究所技術部技術報告、1 9 、1 − 4、2013 年 12 月。

12多深度地温測定装置の製作	
 森 章一 1 、曽根 敏雄 2
1. 技術部先端技術支援室
2. 水・物質循環部門水文気象分野
	
 １	
 はじめに	
 地温観測による土壌の凍結・融解深の推定は、一般に数深度の温度データから内挿することにより行われてきた。この方法では、測定深度の間隔が大きい場合には大きな誤差を生じることになるため、測定点数を増やすことが望まれる。しかし、ボーリング孔を利用した温度測定では、孔径と温度センサーケーブルの太さとによって、測定点数が限られる。そこで測定点数が増えてもケーブル数が増えない方式の温度センサーを用いた温度測定装置を作製し、野外観測を行った（曽根ほか、2014）。
今回、試作したセンサー部とロガー（記録計）部は、市販の部品を組み合わせて、安価で比較的容易に作製でき、2 cm 以内の誤差で最大凍結深を推定できた。このロガー部
は、温度測定以外にも応用が可能である。
	
 ２	
 測定機器の概要	
 	
  本測定機器は温度センサー部とロガー部に分かれる。
2.1 温度センサー部：温度センサーには、1–Wire 方式の DS18B20+（マキシム）を用いた。この方式では、1 組の信号・電源線上の任意の多数の位置に温度センサーを配置することが出来る。したがって最大凍結深を把握したい場合には、最大凍結深が予想される範囲に温度センサーを集中させることによって、最大凍結深が高分解能で判読できる。それぞれのセンサーは固有のシリアル番号を持ち、温度の値とともにデジタル信号としてマイコンと通信する。また測点が多くても 1 台のロガーで記録が出来ることも、この方式の特徴の一つである。この温度センサーの精度は 0.5℃、分解能は 0.0625℃である（表 1）。1 cm 間隔でセンサーを配置したセンサー部の例とリボンコードを利用した例を写真 1、2 に示す。
	 表1

DS18B20+ の特長（MAXIUM）。

作動電圧

3.0 – 5.0V

測定温度範囲−55 – 125℃

誤差

±0.5℃（−10 – 85℃）

分解能

0.0625℃

通信時間

750 mSec13

写真 1	
  センサー部。（上）ユニバーサ

写真 2	
  センサー部。リボンコードを

ル基板を用いた例、（下）1 cm

用いた 2 – 5 cm 間隔の例。

間隔基板製作例。

	
  	
 
写真 3	
  ロガー部作製基板。

写真 4	
  ロガー部。ブレッドボード型基板使用例。	
 14

図 1 	
  センサー部及びロガー部の結線の例。

2.2 ロガー部：マイコンには開発が容易で安価な Arduino を用いた。Arduino には
いくつかの種類があり、標準的な Uno（5 V）を用いれば、半田付けをしなくても ブ レ ッ ド ボ ー ド 上 で 回 路 を 組 む こ と も で き る 。 こ こ で は 低 消 費 電 力 の Pro
Mini（ 3.3 V）を用いた（写真 3、4）。各デバイス（microSD カード、DS18B20+、
RTC:リアルタイムクロック）との結線の例を図 1 に示す。
Arduino や、各デバイスの使用法が判るスケッチ（プログラム）が、Web 上に公開されている。それらを組み合わせることで、容易にロガーを作動させることが出来る。RTCにより測定時間になるとマイコンが作動し計測を開始し、測定が終わるとマイコンは休止する。測定温度データは時間とシリアル番号とともに SD カードに保存されるため、SD カードを交換する事で測定データを回収できる。消費電力は、測定中には約 5 mA（1 測
点約 1 秒）で、待機中には約 0.4 mA（0.2 mA：図 1 中の LED– 1 を除去時）であった。
単 3 形リチウム乾電池 4 本、1 時間間隔の測定条件で 1 年程度の測定が可能である。このロガー部は温度測定以外にも、湿度、気圧など多様なセンサーに対応し、容易に他項目の測定へと応用が可能である。

３	
 野外観測
	
  北海道北見地方置戸町（森・曽根、2013）において、土壌の最大凍結深と凍土の融解過程を観察するため、本装置を用いて地温観測を行った。センサー部はリボンコードを用い（写真 2）、0 – 125 cm 深さまでの 35 深度に温度センサーを配置した（図 2）。

15

未凍土
凍土

未凍土

図 2	
  置戸町における凍結線（青線）・融解線（赤線）（温度内挿による：2014年）とセンサー深度。

図 3	
  置戸町における地温測定結果（0 – 87cm 深：2014 年）。

図 4	
  地温測定結果（79 – 125cm 深：2014 年）。
16	  季節的凍結線、融解線の位置の変化を図 2 に示す。図 3、4 に地温観測結果を示す。最大凍結深は図 3、4 から 101 cm であった。また凍土は 5 月下旬まで約 80 cm 深付近に残存していた。なお 3 月下旬の地温の撹乱は融雪水の流入によると考えられ、5 月下旬の
撹乱は現地で確認のためセンサーを引き出したことによる人為的なものである。
	 ４	
 まとめと今後の展望	 	 	
  1 組のケーブルで多深度の地温測定ができる温度センサーを用いた観測装置を作製した。この装置は小型軽量で安価であるとともに、乾電池を用いて 1 年程度のデータ収集を実現した。これを用いて野外観測を行った結果、より正確な凍結深の測定が可能となった。但し個々の温度センサーの温度校正は必要である。
マイコン制御による測定は、センサーとプログラムを変更することで様々な項目の測定が可能である。また、マイコンチップの低消費電力化によって小容量乾電池での長期間にわたる測定が可能で あるため、装置は小型軽量にできる。野外観測に限らず、多岐にわたる分野でその利用価値は高く、使用頻度はますます増加して行くと思われる。
近年のマイコンの低価格化や接続デバイスの充実などによって、マイコン機器の自作が急速に普及する一方で、自作するにはマイコンのプログラム、電子回路基板や機器筐体などの製作もしなければならない。技術部ではこのような部分の技術的サポート行い、必要なソフトを含めた一連の測定システムとしての開発を目指して行く。
	
 
参考文献ほか	 森 淳子、曽根 敏雄「北海道北見地方置戸町における凍結融解深度計測装置を用いた野外観測」雪氷研究大会（2013・北見）講演要旨集、183、2013 年 9 月。
曽根 敏雄、森 淳子、森 章一「凍結融解深度計測装置を用いた土壌凍結深の観測」雪氷研究大会（2014・八戸）講演要旨集、178、2014 年 9 月 。
MAXIUM,	
  DS18B20+	
  datasheet.

Arduino 検索 keywords：割り込み、スリープモード、SD カード、RTC、I 2C、DS18B20+、
http://www.arduino.cc/

17

Ice	
 Crystal	
 2 プロジェクト：	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 
国際宇宙ステーション実験の成果の概要	 古川 義純 1、中坪 俊 一 2、長嶋 剣 1、麻川 明俊 1、村田 憲一郎 1、佐﨑 元 1, 3、
横山 悦郎 4、吉崎 泉 5、田丸 晴香 5、島岡 太郎 6、曽根 武彦 7、真木 孝雄 8、
山本 明日佳 8
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

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参考文献	
 1Ţµ Ĩğ, Salvador Zepeda, §ć º¾, àçÿă¦iļ, 65 (2010) 98 – 103.
2ŢSalvador Zepeda, et al., Crystal Growth & Design, 8 (2008) 3666 – 3672.
3ŢYukihiro Uda, et al., Journal of Physical Chemistry, B111 (2007) 14335 – 14361.

19氷プリズム面上で 2 種類の擬似液体層は生成するのか？
麻川 明俊 1、佐﨑 元 1, 2、村田 憲一郎 1、長嶋 剣 1、中坪 俊 一 3、古川 義純 1
1. ŔóÙŚ ňŐēľęG;MV>Dŋ
2. |ĖĜÓńň
3. ÏĪňĭġŒĎ®

はじめに
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20

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実験  1 &Ĳ²ċHZ`Pa'î¾8
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結果と考察
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まとめ
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参考文献
Ũ1ũSazaki, G.; Zepeda, S.; Nakatsubo, S.; Yokomine, M.; Furukawa, Y., Quasi-liquid
layers on ice crystal surfaces are made up of two different phases. Proc. Natl.

Acad. Sci. Unit. States. Am. 2 0 1 2 , 109, (4), 1052-1055.
Ũ2ũElbaum, M., Roughening transition observed on the prism facet of ice. Phys. Rev.

Lett. 1 9 9 1 , 67, (21), 2982-2985.
Ũ3ũFurukawa, Y. ; Yamamoto, M.; Kuroda, M., Ellipsometric study of the transition
layer on the surface of an ice crystal. J.Cryst. Growth. 1 9 8 7 , 82, 665-677.

24氷河上での GPS 連続運用による流動速度測定	
 津滝 俊 1,2 、杉山 慎 1 、中坪 俊一 3、新堀 邦夫 3、千貝 健 4、森 章一 4
1. 雪氷新領域部門氷河氷床分野
2. 国立極地研究所北極観測センター
3. 技術部装置開発室
4. 技術部先端技術支援室

はじめに	
 
	
  末端が湖や海に流れ込むカービング氷河は、通常の氷河と比べて急激に変動する。たとえばグリーンランドや南極氷床沿岸では、カービング氷河が急速に後退し、氷床の質
量変化に大きく影響を及ぼしている。近年の人工衛星画像解析技術の目覚ましい進歩により、カービング氷河の急速な後退は氷河流動の加速と密接に関係していることが明らかになってきた。しかしながら、現地観測の困難さから、カービング氷河の流動加速のメカニズムについては理解が進んでいない。	
 	
  我々はこれまでに、カービング氷河の流動機構の解明を目的として、スイスアルプス、
南米パタゴニア氷原、南極、グリーンランドの氷河において GPS を用いた流動観測を実施してきた（Sugiyama et al., 2011; Tsutaki et al., 2013）。GPS を連続運用して流動速度を測定することで、カービング氷河の流動機構の解明に成果を挙げている。本稿では、氷河上で長期間自動運転することを目的とした GPS 観測システムの紹介、2013 年夏に実施したグリーンランド氷河観測の成果を報告する。	
 図 1	  GPS 連続運用システムの概念図。

	 GPS 連続運用システムによる流動速度の測定
	  図 1 に GPS 連続運用システムの模式図を示す。GPS を長期間連続で自動運転するために、蓄電池（12 V、7.2 Ah）とソーラーパネル（20 W）を組み合わせた電源ユニット
を使用している（杉山ら 2010）。蓄電池、ソーラーパネル、GPS 受信機の間には充電コントローラー（モーニングスター社製 SS-10L-12V）を設置し、ソーラーパネルからの充電を制御している。図 2a に氷河上での設置風景を示す。GPS 受信機、蓄電池、充電
コントローラーはペリカンボックス内に収納される（図 2b）。ペリカンボックスの防水

25

図 2	
  (a) グリーンランドのカービング氷河上に設置した GPS 運用システム。GPS
アンテナとソーラーパネルのケーブルはペリカンボックス側面のアタッチメン
トに接続する。氷に埋設しているアルミポールの長さは 2 m。(b) ペリカンボッ
クス内部。GPS 受信機、充電コントローラー、蓄電池を収納する。(c) アンテ
ナとアルミポールを接続するアタッチメント。

効果は高いため、雨雪にさらされる氷河上に設置しても浸水することなく運用が可能である。GPS アンテナは、氷河上に埋設した長さ 2 m のアルミポールの先端にアタッチメ
ントを使用して固定する（図 2c）。直流電源を GPS 受信機に導くためのアダプター、
アンテナを固定するためのアタッチメント等、本システムで使用している様々な部品を技術部にて製作している。我々は 2 種類の GPS（Leica System 1200、測位衛星技術株
式会社 GEM-1）を使用しているが、両者とも同じ運用システムを使用している。
GPS 衛星からのデータは、受信機にセットした SD カードに 1 秒間隔で記録される。
1 秒間隔で記録した場合、16 GB のメモリを使用することで約 200 日間の記録が可能である。氷河外の岩盤上でも同時期にデータを取得し、基準点として処理することで 5 mm程度の誤差でポールの位置と標高を測定できる。GPS データ処理ソフト（RTKLIB）を使用して 15 分間隔でポールの位置座標を求め、ガウシアンフィルターで平滑化して水平、鉛直方向の流動速度を求めた。

26

図 3	
  (a) ボードイン氷河末端付近の空撮画像。(b) 流動速度測定点。矢印は 2013 年 7 月 6	
 −21 日の流動ベクトル。気温、降水量は GPS 基準局（GPS fix）付近に設置した自動気象ステーションで観測した。

グリーンランド・ボードイン氷河での流動観測	  ボードイン氷河はグリーンランド北西部に位置する、長さ約 10 km、幅約 3 km のカービング氷河である（図 3a）。本研究では氷河末端から約 0.5–4 km を観測地とし、2013 年
7 月 5 日から 26 日にかけて GPS による流動測定を 3 地点で行った。また同時期に氷河
左岸で GPS 基準局を設置し、その付近で気象観測も行った（図 3b）。ボードイン氷河から約 130 km 離れたチューレ空港にて測定された潮汐データも解析に利用した。

GPS 連続測定による短期氷河流動速度変化
	  観測期間中における氷河表面の平均流動ベクトルを図 3b に示す。流動速度は氷河末端に 近 づ く に つ れ 増 加 し 、 B1301 で は 年 間 500 m 以 上 の 速 度 で 流 動 し て い た 。 次 に
B1301–B1303 における流動速度、気温、降水量、潮汐の変化を図 4 に示す。期間を通して氷河末端に近い B1301 が最も速く流動しているが、流動速度変化は B1301–B1303 でよく似ている。流動速度は干潮時にあわせて 1 日に 2 回のピークを伴って変化をしていた。反対に満潮時には、流動速度は最少となっていた。両者の一致は特に B1301 で顕著であり、氷河末端付近の流動は潮汐の影響を強く受けていることを示している。7 月 13
日には激しい降雨イベントと重なって著しい流動加速が観測された。また 7 月 18–20 日
も気温の上昇に伴って流動速度が増加していた。降雨や気温の上昇に伴う流動加速は全観測点でみられることから、これらの気象要素は氷河全体の流動に影響を及ぼすと考えられる。降雨や気温上昇時には多くの融解水が氷河底面に流入し、氷河底面と基盤と の間で潤滑剤としての役割を果たすことで、一時的に氷河流動が加速することが知られている（e.g. Iken and Bindschadler, 1986）。ボードイン氷河でも同様のメカニズムで流動速度が増加したと考えられる。このようなカービング氷河特有の流動現象は、非常に

27

図 4	
  B1301（赤）、B1302（青）、B1303（緑）で観測された 2013 年 7 月 5 日
から 7 月 26 日の流動速度変化。同時期に観測された潮汐（灰色）、気温（桃色）、降水量（黒）をそれぞれ示す。

短時間かつ高精度で流動速度を観測したことで得られた成果であり、人工衛星画像解析
では得られない。また本研究の成果は、氷河流動の観測例が少ないグリーンランドにおいて、カービング氷河の流動特性の理解に大きく貢献すると考えている。

謝辞	 	  ボードイン氷河での観測は、北大環境科学院・澤柿教伸氏、北大大学院生・榊原大貴
氏、丸山未妃呂氏、斉藤潤氏、片山直紀氏の協力を受け、GRENE 北極気候変動研究事
業の一環として行われた。

	
 
参考文献	
 
Iken, A. and R. A. Bindschadler, 1986. Combined measurements of subglacial waterpressure and surface velocity of Findelengletscher, Switzerland: conclusions about
drainage system and sliding mechanism. Journal of Glaciology., 3 2 (110), 28 – 47.
杉山 慎、刀根 賢太、新堀 邦夫、高塚 徹「パタゴニア・ペリートモレノ氷河での熱水掘削
1 6 、2010 年 12 月。
と GPS 連続測定」北海道大学低温科学研究所技術部技術報告、1
Sugiyama, S., P. Skvarca, N. Naito, H. Enomoto, S. Tsutaki, K. Tone, S. Marinsek and M.
Aniya, 2011. Ice speed of a calving glacier modulated by small fluctuations in basal
water pressure. Nature Geoscience , 4 , 597 – 600.
Tsutaki, S., S. Sugiyama, D. Nishimura and M. Funk, 2013. Acceleration and flotation ofa glacier terminus during formation of a proglacial lake in Rhonegletscher,
Switzerland. Journal of Glaciology., 5 9 (215), 559 – 570.

28

ナノ粒子凝縮過程の赤外スペクトル“その場”測定法の開発	
 石塚 紳之介 1, 2 、木村 勇気 2、渡部 直樹 3, 4、日高 宏 2、香内 晃 2
1. 東北大学大学院理学研究科
2. 雪氷新領域部門宇宙雪氷学分野
3. 共同研究推進部
4. 雪氷新領域部門宇宙物質科学分野
	  調整した雰囲気ガス中で実験物質を加熱蒸発させると、対流による蒸気の冷却に伴い材料分子が重合し、ナノ粒子が形成する（ガス中蒸発法）。気相から形成するナノ粒子の粒径や結晶構造、形態の制御は、応用の広さから工学分野において幅広く研究されている。またガス中蒸発法は、星周環境で宇宙ダストが高温ガスから凝縮する過程の相似形であり、宇宙空間での物質進化解明の足掛かりとなる。
	  ガスからナノ粒子が形成するには、表面を形成するためのエネルギー障壁を越えなければならない。そのため、エネルギー的に有利なプロセスを経て、オングストロームからナノサイズの“核”を生成し、そこから一気に成長する。これまでに、気相からの核生成を経たナノ粒子の成長過程を直接調べた研究はほとんどない。
そこで、ガス中蒸発法にフーリエ変換型分光光度計（FT−IR）を組み合わせ、気相からの均一核形成過程を赤外スペクトル “その場” 測定する実験手法（Free flying In-situ
infrared measurement of Nucleating nanoparticle Experimental system；FINE 法）を開発した [1]。生成物の透過型電子顕微鏡（TEM）観察と合わせ、核生成とその後の成長について議論することができる。
	  今後、溶接ベローズでビューポートをチャンバーに接続し、光学系とチャンバーが連動する機構を取り入れる（図 1）。ナノ粒子形成過程の赤外スペクトルの変化を連続的に測定できるようになり、（1）ガス中で分子が重合し核生成に至るまでのプロセス、（2）核生成したナノ粒子が冷却される過程での成長プロセスの解明が期待される。
参考文献 [1] Ishizuka et al.,2014, Astrophysical Journal, submitted.

図 1	
  実験装置模式図。加熱蒸発させた実験物質と雰囲気ガスの混合ガスが冷却する過程で、ナノ粒子が生成する。

29

ロシア船・東カムチャツカ海流域観測におけるサポート体制	
 西岡 純 1、小野 数也 2
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© 2 2014 ËeA5ŉZcEOSC;ƁňċŖďĔ,%ňş

技術部によるサポート体制
マルタノフスキ－号の艤装 ôŖď*ċćp#×ŪûŻĘŞ/ū3ø/)"Ŧ#eA5ŉňċàŏŧŐŃŭģ¾~Ý<bigIgK,% CTD*2 ù3ğ(½ż¾"<bigci\3~ÝZcEOSC;Ɓ"$ CTD 3¢/)#5i
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船内ネットワークおよび観測船用インターネットカメラの設置
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陸上との通信網としてのイリジウム関連機器の設置
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LADCP ＆ CTD フレームの改造	
 
	
 

	
 

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航海中の機器観測、機器分析におけるサポート 0(eA5ŉ"Ï

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おわりに（謝辞）
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参考文献
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33

2014 年ロシア船観測のサポート	
 〜船内 LAN について〜	 小野 数也ĊƈƭŨĊƈĕĐã

	
 
はじめに	
 
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個人PC

個人PC

個人PC

個人PC

個人PC

個人PC

個人PC

個人PC

個人PC

監視用カメラ3台の映像をリアルタイムで表示

CTDオペレーションマシン
キャプチャ画面をwebにアップ

個人PC
個人PC

個人PC

無線ブリッジ

無線の感度が非常に悪く、最後は直接接続した。

個人PC

LADCP操作

イリジウム
アンテナ

ルータ

地下研究室監視カメラ

メールサーバ
webサーバ電話

ネットワークHDD

無線ルータ

個人PC

ネットワークプリンタ

PoEハブ

スイッチングハブ

個人PC

NTPサーバGPSデータ取得 ＆ ログ読み取り

GPSデータ読み込み
現在の位置をプロット
キャプチャ画面をwebにアップ

RS-232C 分配器

操作部屋
(2F)

10 m

個人PCから、1. メールの送受信、2. ネットワークHDDへのアクセス、
3. ネットワークプリンタへの出力、4. 現在の緯度経度などをwebサーバを通じて観覧できるようにした。なお、個人PCから監視カメラを観覧することも可能。

1F

2F

3F

居室

船内

屋外

GPS

衛星を経由してメールの送受信

テント内監視用カメラ

後部甲板監視用カメラ

シリアルケーブル
ネットワークケーブル

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参考文献	
 
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1 3 2008 ò37 – 40èư ė³ƚ šÖ ¶Ķ Ƃzƒņ"Œ6 NTP Lx`'ĴŮǈŅţÞŝŧĈĊƈ
ƭĊƈÒÅ1
1 5 2009 ò31 – 36èư ėƆœ Æ 2010 òGtkbÁƀł 2007 òƀł

4'ĥěŉǈŅţÞŝŧĈ

ĊƈƭĊƈÒÅ1
1 6 2010 ò55 – 58èư ė 2011 òtN=Ƃƒņ' PC ]VZuxGǈŅţÞŝŧĈĊƈƭĊƈÒÅ17
2011 ò11 – 14ƌî Ű~Ô Ļèư ė 2006 òƌƭDfxWGłƀłǆKh06 ƀłǇ'ĳƍǈŅţÞŝŧĈĊƈƭĊƈÒÅ1
1 2 2007 ò1 – 4ƌî Űèư ė tN=ƂwĬEiUlWEłŁÐƒņ&ŧĈĊƈƭĊƈÒÅ22 0 2014 ò30 – 33

38

6LgxZ©ǈŅţÞŝ低温研ウェブサーバアクセス解析 2013/10−2014/09
千貝 健 1,2

1. 技術部先端技術支援室
2. 所内広報委員会ホームページ担当
前回まで [2] と同様に、2013 年 10 月 1 日から 2014 年 9 月 30 日まで 12 ヶ月間のアクセス統計（表 1 −9）とこれまでのアクセス推移（図 1）を示した。統計には、所内向け情報および各
研 究 グ ル ー プ ウ ェ ブ サ イ ト へ の ア ク セ ス 、低 温 研 内 部 か ら の ア ク セ ス を 含 め て い な い 。た だ
し 、図 1 の「 所 内 含 む 」に は 、上 記 除 い た も の を 含 ん で い る 。12 ヶ 月 間 の 全 リ ク エ ス ト 件 数（ 以 下 、リ ク エ ス ト と 略 す ）は 3,704,264 件、全 ペ ー ジ リ ク エ ス ト 件 数（ 以 下 、ペ ー ジ 数 と 略す）は 370,897 件であった。

2012 年 2 月 、低 温 科 学 研 究 所 ウ ェ ブ サ イ ト を 全 面 改 訂 し 、低 温 研 か ら 社 会 へ の 情 報 発 信 の体制を充実させた。改定後から全体的なアクセスの傾向が増加に転じ [1, 2]、その傾向は現在も続いている（図 1）。

参考文献[1] 千 貝 健, 低 温 研 ウ ェ ブ サ ー バ ア ク セ ス 解 析 2011/10−2012/09, 北 海 道 大 学 低 温 科 学 研 究 所
技術部技術報告, 18, 59–62, 2012[2] 千 貝 健, 低 温 研 ウ ェ ブ サ ー バ ア ク セ ス 解 析 2012/10−2013/09, 北 海 道 大 学 低 温 科 学 研 究 所
技術部技術報告, 19, 45–48, 2013

表 1 月別レポート
年

月

リクエスト

2013

10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9

287376330808256496270101243618207323583915309524319416302915329878262894

2014

表2

ページ数

32312
32757
28481
28082
26767
29738
26434
33230
29936
35124
32225
35811

曜日

リクエスト

日

24068
46427
58845
50769
47579
56326
24671

月
火
水
木
金
土

曜日別集計
ページ数

3529
5170
4718
4267
4641
4606
3974

リクエスト件数、ページ数は

1 ヶ月あたりの値で示した。

39

表 3 時間別集計
時間

リクエスト

0時
1時
2時
3時
4時
5時
6時
7時
8時
9時
10 時
11 時

6702
4270
3586
3158
2860
2961
3218
4827
7680
15350
22946
28796

ページ数

1236
1053
1020
937
1130
934
1164
1015
1198
1437
1936
1815

時間

リクエスト

12 時
13 時
14 時
15 時
16 時
17 時
18 時
19 時
20 時
21 時
22 時
23 時

18387
16241
23376
24329
21900
20222
18853
13723
9930
13048
12150
10166

ページ数

1541
1413
1422
1423
1492
1323
1334
1239
1386
1168
1155
1125

リクエスト件数、ページ数は 1 ヶ月あたりの値で示した。
表5

表 4 ドメインレポート
リクエスト

ページ数

ドメイン

26617
181404
70433
13374
696
1624
627
428
513
322
781
107
60
83
41
11572

14354
8517
5447
1265
386
231
157
90
60
55
48
29
29
25
23
186

.com (商業組織).jp (日本)[未解決 IP アドレス].net (ネットワーク).cn (中華人民共和国)[未知ドメイン名].de (ドイツ).fr (フランス).edu (米国高等教育機関).ru (ロシア連邦).org (非営利組織).br (ブラジル).us (アメリカ合衆国).cz (チェコ).tr (トルコ)[その他: 107 ドメイン]

組織別レポート

リクエスト

ページ数

組織

10827
2875
4868
1482
8778
1660
1052
821
17435
1323
712
716
606
790
582
254153

5257
2660
2649
1290
1220
1167
998
741
660
571
526
485
484
481
470
11243

msn.combaidu.com
googlebot.com
kclab.jgn2.jp
hokudai.ac.jp
yandex.com
180.7659
ocn.ne.jp
114
amazonaws.com
yahoo.net
208.115
em-net.ne.jp
wowrack.com[その他: 6,994 組織]

リクエスト件数、ページ数はリクエスト件数、ページ数は

1 ヶ月あたりの値で示した。

1 ヶ月あたりの値で示した。

[other].net

msn.com[unresolved]
baidu.com.com[other]googlebot.com

kclab.jgn2.jp
hokudai.ac.jp
yandex.com.jp

扇型の角度 : ページ数

扇型の角度 : ページ数

40

表6

参照元サイトレポート

リクエスト ページ数

85650
7151
2309
1057
298
611
545
137
88
35
32
17
13
12
10
1446

表 7 リクエストレポート

サイト

リクエスト

3847 http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/829 http://www.google.co.jp/
556 http://search.yahoo.co.jp/
491 https://www.google.co.jp/
276 http://www.hokudai.ac.jp/
181 http://shiro.lowtem.hokudai.ac.jp/
100 http://www.google.com/
63 http://www.bing.com/
36 https://www.google.com/
35 http://www.oia.hokudai.ac.jp/
28 http://www.wspack.kr/
15 http://www.cris.hokudai.ac.jp/
13 http://www.soken.ac.jp/
11 http://www.sci.hokudai.ac.jp/
10 http://okh-radar.lowtem.hokudai.ac.jp/
495 [その他: 1,427 サイト]

7764
691
458
433
358
307
285
273
271
247
240
203
181
180
163
18848

html ファイル//soshiki.html/en//meibo.html/symposium.html/access.html/lts.html/kyoudou.html/topics//sitemap.html/syochou.html/press.html/topics.html/education.html/prize.html[その他: 1,330 ファイル]

リクエスト件数、ページ数はリクエスト件数は

1 ヶ月あたりの値で示した。

1 ヶ月あたりの値で示した。

表 8 ブラウザ集計

表 9 OS レポート

リクエスト

ページ数

ブラウザ

21287
41145
123051
69593
1481
32185
1117
736
382
259
17172

14914
3712
3611
1457
1290
1190
865
733
378
223
2368

Netscape (compatible)
SafariMSIE
MozillaICC-Crawler
FirefoxHyperEstraier
Hatena Antenna
WotboxYeti[その他: 465 ブラウザ]

リクエスト

ページ数

OS

33517
13005
229524
24375
7989

13365
8220
6340
2264
554

未知 OS
ロボット

Windows
Macintosh
Unix

リクエスト件数、ページ数は

1 ヶ月あたりの値で示した。

リクエスト件数、ページ数は

1 ヶ月あたりの値で示した。

41

42
図 1 これまでのリクエスト件数、ページ数。

	
 編集後記	
 2014 年 12 月、低温科学研究所技術部主催の技術発表会は、第 20 回目を迎えました。
諸先輩がひとりふたりと退職し、第１回技術報告会（1992 年 10 月）から参加している
者は自分を含め 3 名になってしまいました。報告会を始めた当初は「私はこう言うことをやりました、こう言う物を作りました」という業務報告的な技術部の内輪だけの技術発表会でした。いつしか研究者・学生が加わり、今では我々技術職員が携わった技術支援の内容の発表、その技術支援が研究にどのような役割を果たしたかを研究者・学生に発表して頂く発表形式になりました。聴講者にも分かりやすく質疑応答も活発に行われるようになりました。このような発表形式が我々技術職員にとって新しい知識や高度な技術を取得しようとするきっかけになり、日頃から向上心を高めるよう努めています。
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  高塚	
  徹

私事ですが、低温研で働き始めて 3 年目を迎えました。思い返してみるとあっという間の 2 年間でしたが、周りの人たちにたくさん助けてもらいながら過ごしてきました。
3 年目となった今でも私が出来ることはまだ少ないです。それでも 1 つ 1 つ仕事をこな
し、より低温研の研究活動をサポートできるよう努力していきたいと思います。
最後になりましたが、本報告集を製作するにあたりご協力いただいた皆様、また投稿
してくださった皆様、ありがとうございました。
齋藤 史明

第 20 回技術発表会ならびに技術報告書の発行にあたり、江淵所長をはじめ渡部技術部
長、所内の皆様方のご協力とご指導を心から感謝申し上げます。

平成 26 年 12 月 12 日

平成 26 年 12 月 12 日発行
編集者：高塚 徹・齋藤 史明
北海道大学 低温科学研究所 技術部

	 〒060−0819 札幌市北区北 19 条西 8 丁目