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細胞核におけるイノシトールリン脂質情報伝達系の制御機構と生理的意義の解明

その後30分ほど観察を行うと細胞核に蛍光の蓄積が見られた。このとき核は通常の楕円形から円形に縮んでいる様子が観察された。この蓄積が起こる10分ほど前に細胞を回収しimportinβ抗体で免疫沈降法を行うとコントロールに比べて結合が4倍ほどに増大していることが明らかとなった。またPLCδ1はセリン、スレオニンが細胞内では常時リン酸化していることがリン酸化抗体を用いた解析で明らかとなったが、イオノマイシン処理後、importinβとの結合が上がっているときにそのリン酸化PLCδ1の量が下がっていることが明らかとなった。セリンでは約半分、スレオニンでは1/5ほどであった。2.細胞分裂機におけるPLCの局在について細胞周期依存的にPLCδ1が核局在を示す可能性を考察するために関西先端研究センターの平岡泰教授、原口徳子教授のもとでGFP-PLCδ1の一細胞周期間ライブ観察を行った結果、核蓄積は観察されなかったが、分裂機において分裂溝に局在することを見いだした。その後さらにPLCβ1,PLCδ3が局在すること、PLCβ2,3,γ1は局在しないことが明らかとなった。分裂溝にはPIP2が蓄積していることが報告されているが、PIP2に選択的に結合するPLCδ1のPHドメインのみでも分裂溝に局在することも明らかとなった。前年度までに、高カルシウム濃度時にPLCd1はimportin b1と直接結合すること、細胞をカルシウムイオノフォアで処理するとPLCd1が核蓄積を起こすことを明らかにしてきた。活性中心のCa2+結合部位の変異体を細胞に発現させイオノマイシン処理を行うと、野生型と違い核蓄積が見られなかったことから活性中心のCa2+結合部位がPLCd1の核内輸送に必要であることが明らかとなった。生体内でこの現象が起きているかを確かめるために虚血性神経細胞死に焦点を当てた。まず、当研究室でラット海馬由来神経初代培養法を確立した。さらにイオノマイシン、タプシガルギン処理を行うと培養細胞と同様に内在性PLCd1の核局在が観察された。虚血性神経細胞死のモデル系である高濃度グルタミン酸処理でも内在性PLCd1の核局在が確認された。この核局在化にはどのような意義があるかを調べるために、PLCd1 KOマウスMEF細胞を用いて虚血などで頻度よく見られる核収縮に注目してイオノマイシン処理による実験を行った。レトロウイルスを用いたインフェクションの系を確立し、PLCd1KOMEFにGFP融合型PLCd1の変異体を各々感染させた株を樹立した。PLCd1が発現していないGFP発現株でもイオノマイシン処理で核収縮が観察されたことからPLCd1は高Ca2+濃度によって引き起こされる核収縮の必須因子では無いと言うことが明らかとなった。しかしPLCd1を発現させた細胞株では核収縮が促進され、逆にPLC活性が無くイオノマイシン処理で核移行を示さないPLCd1 E341A発現株では核収縮が抑制された。さらにNLSを融合させたコンストラクトを発現させた細胞株で同様の実験を試みたところ、NLS-PLCd1発現株では核収縮がコントロールに比べ促進したが、E341A発現株では変化が見られなかった。これらのことから細胞質側からもしくは細胞質から核への移行時にPLCd1が核収縮を引き起こすことが明らかとなった。またセミインタクト細胞を用いた核収縮アッセイを行ったところ、カルシウム濃度依存的にPLCd1はHeLa細胞の核を8割程度まで収縮させた。これらのことからPLCd
知能型オープンNCのための工作機械機構モデルとその表現

NCシステムのオープン化は、加工システム構築の自由度を増すために、徐々に進められている。このオープン化の流れにおいて、加工システムの高機能化、知能化は、重要な課題である。加工システムの高度な自動化、知能化を達成するには、加工システムが加工システム自身を認識できなければならない。すなわち、オープンNCシステムでは、NCシステムに別の工作機械がつながれていても、すぐにその工作機械の構造と動作をNCシステムに与える方法を提案する必要がある。そこで、本研究では、リンク構造間の相対運動とリンク構造の幾何情報を保持した工作機械機構モデルをISO 10303で規格化されているEXPRESS言語を用いてS-U表記法に基づきモデル化する。次に実際の工作機械に対し、その機構を表現するパラメータを求め、NCシステムと工作機械との通信方法を確立し、有効性を確かめるとともに、NC機能の高度化の一例として、加工シミュレーションシステムをパソコン上で実装する。以上を目的として、昨年度の研究成果を踏まえ、以下の結論を得た。1)知能型オープンNCの加工検証機能と作業領域検証機能の実現アルゴリズムの導出加工検証機能と作業領域検証機能のアルゴリズムを、工作機械の機構モデルを参照する形でアルゴリズムを実現した。2)知能型オープンNCのパーソナルコンピュータによる実現・評価3)で提案したアルゴリズムを用い、パーソナルコンピュータ上でC++言語を用いて実装する。さらに、前年度構築した通信システムを用い、5軸フライス工作機械のデータを与え、実際に製品形状・ワーク形状・加工情報をシステムに入力し、次の点について検討を行ない、本研究の有効性についての検討を行なう。NCシステムのオープン化の流れにおいて、加工システムの高度化、知能化は、重要な課題である。この知能化の達成のため、加工システム自身の認識が重要な課題となる。本研究では、加工システムとして工作機械をターゲットとし、工作機械の構造と動作をNCシステムへ与える方法を提案するために、以下の手順で研究を遂行し、以下の結論を得た。1)知能型オープンNCのための必要機能の調査および工作機械機構モデルの構築NCシステムの高度化に必要な機能としては、加工可能範囲の算出、加工の可否判断、ポストプロセッサ、加工シミュレーション、が考えられる。この機能を実現するため、工作機械機構モデルへの要件としては、稼動部分の表現、リンクサイズの表現、マルチループへの対応、があげられる。この要件を満たす工作機械機構モデルの基本数学モデルとして、S-Uパラメータによる機構モデルを採用した。2)工作機械の機構モデルの情報モデル化とその計算機表現の実現上述したS-Uパラメータによる機構モデルをもとに、ISO 10303で規格化されているEXPRESS言語を用い、情報モデルとして記述を行った。また、計算機言語C++への変換ツールにより計算機言語への変換を行い、シミュレーションシステム構築のための準備を行った。3)実際の工作機械の構築パラメータの表現とその通信方法の確立実際の3軸工作機械と5軸工作機械を対象に、工作機械のS-Uパラメータ値を求めた。また、この値をファイルとして保存し、ICカードに保存しパーソナルコンピュータ間で電送テストを行った。その結果、カードのデータ容量は、10M程度で十分であり、伝送速度も十分早いことより、実用上問題がないことがわかった。
ストレス誘発性小胞分泌機構の解明-HIVウイルス蛋白質TAT遊離の分子基盤

本研究はストレス誘発性の非小胞分泌機構とその意義を解明する事を目的としている。これまでの報告や研究成果から、AIDS脳症の原因として考えられているTransactivatingregulatory protein(TAT)や神経栄養因子であるFGF-1、あるいはこれまでの所属研究室において見出された神経保護蛋白質ProTαが、熱や飢餓ストレスによって細胞内に存在する大部分の蛋白質を細胞外に遊離すること、さらには、それぞれアミノ酸配列内にシグナル配列を有しておらず、小胞遊離機構以外で細胞外へ遊離されている事が明らかになった。非小胞性遊離機構の解明では、FGF-1を用いた検討から、ストレス誘発性非小胞遊離機構の解明を行った。その結果、FGF-1は無血清飢餓ストレスにより、Ca^<2+>結合タンパク質S100A13と結合した状態で遊離される事をストレス負荷後の細胞外培養上清のプロテオミクス解析から明らかになった。さらに再構成蛋白質を用いた分子間相互作用定量水晶発振子(QCM)法において、FGF-1はS100A13のC末端領域で結合していることも明らかになった。一方、ProTαは、FGF-1同様に無血清飢餓ストレスにおいて、細胞外に遊離することが証明された。さらにはこうしたストレス性の非小胞性遊離機構の生理的意義を明らかにするため、ProTαの機能について検討を行った。ネクローシス誘発性ストレスに応じて大半のProTαが細胞外に遊離するがアポトーシス性の刺激では観察されなかった。ProTαは周囲の細胞に対してパラクライン的に作用し、PKCの活性化に続くGLUT1/4の細胞膜への局在化と細胞内ATP量上昇によりネクローシスを抑制し、逆に同じくPKCの活性化を介するがBaxの発現上昇機構を介してアポトーシスを誘発した。このアポトーシスは脳内ではストレス性に誘発される神経栄養因子により完全に抑制されることも明らかになった。過去の報告では、ProTαはapoptosome形成を抑制することが知られている。従って、細胞がネクローシス刺激を受けるときとアポトーシス刺激を受けたときではそれぞれ細胞内と細胞外で異なる保護機構を示すことが明らかになった。以上の結果から、大量に細胞外に遊離する非小胞性機構は細胞の生存維持に重要な機能を果たすことが示唆された。本研究はストレス誘発性の非小胞分泌機構の解明を目的として、AIDS脳症の原因として考えられているTransactivatingregulatory protein (TAT)の遊離機構を中心に解明していく。TATや神経栄養因子であるFGF-1、あるいはこれまでの所属研究室において見出された神経保護蛋白質NDIは熱や飢餓ストレスによって細胞内の大部分の蛋白質が細胞外に遊離されるが、そのアミノ酸配列内にシグナル配列を有しておらず、小胞遊離機構以外で細胞外へ遊離されている事が明らかになった。遊離機構の解明にはTAT蛋白質発現ベクターの作成が不可欠であるが、P3区域での作業を伴う事から、本年度はまずFGFを用いた検討から、ストレス誘発性非小胞遊離機構の解明を行った。その結果、FGF-1は飢餓ストレスにより、Ca^<2+>結合タンパク質S100A13と結合した状態で遊離される事をストレス負荷後の細胞外培養上清のプロテオミクス解析から見出した。また、FGF-1とS100A13の相互作用はCa^<2+>濃度依存性であり,S100A13のC末端領域がこの結合に必須であった。FGF-1との相互作用欠失変異体をアストロサイト細胞株に過剰発現させるとストレス誘発性のFGF-1の遊離が抑制された。また、ストレス誘発性のFGF-1とS100A13の遊離は、細胞内、細胞外Ca^<2+>キレート剤により抑制され、電位開口性N型Ca^<2+>チャネル阻害剤であるω-conotoxin GVIAでも遊離は抑制された。更に、飢餓ストレスによって不連続な振幅をもつ細胞内Ca^<2+>濃度上昇が観察され、このCa^<2+>濃度上昇は、N型Ca^<2+>チャネル開口を介した小胞体からのCa^<2+>誘発性Ca^<2+>遊離が関与することが明らかになった。そこで、細胞内におけるFGF-1とS100A13の相互作用をFRET解析により検討したところ、その相互作用はin vitro再構成系と同様にN型Ca^<2+>チャネル開口依存的であった。また、NDIにおける検討では、NDIとS100A13の複合体にはシナプトタグミンの部分ペプチド(p40 syt1)が、プロテオミクス解析によって明らかになった。この様に、非小胞性遊離に関連する分子群が明らかになってきた事から、今後、TAT蛋白質との相互作用をin vitro再構成系における検討並びに細胞内での検討によって進めていく。

非小胞性遊離機構の解明では、FGF-1を用いた検討から、ストレス誘発性非小胞遊離機構の解明を行った。その結果、FGF-1は無血清飢餓ストレスにより、Ca^<2+>結合タンパク質S100A13と結合した状態で遊離される事をストレス負荷後の細胞外培養上清のプロテオミクス解析から明らかになった。さらに再構成蛋白質を用いた分子間相互作用定量水晶発振子(QCM)法において、FGF-1はS100A13のC末端領域で結合していることも明らかになった。一方、ProTαは、FGF-1同様に無血清飢餓ストレスにおいて、細胞外に遊離することが証明された。さらにはこうしたストレス性の非小胞性遊離機構の生理的意義を明らかにするため、ProTαの機能について検討を行った。ネクローシス誘発性ストレスに応じて大半のProTαが細胞外に遊離するがアポトーシス性の刺激では観察されなかった。ProTαは周囲の細胞に対してパラクライン的に作用し、PKCの活性化に続くGLUT1/4の細胞膜への局在化と細胞内ATP量上昇によりネクローシスを抑制し、逆に同じくPKCの活性化を介するがBaxの発現上昇機構を介してアポトーシスを誘発した。このアポトーシスは脳内ではストレス性に誘発される神経栄養因子により完全に抑制されることも明らかになった。過去の報告では、ProTαはapoptosome形成を抑制することが知られている。従って、細胞がネクローシス刺激を受けるときとアポトーシス刺激を受けたときではそれぞれ細胞内と細胞外で異なる保護機構を示すことが明らかになった。以上の結果から、大量に細胞外に遊離する非小胞性機構は細胞の生存維持に重要な機能を果たすことが示唆された。
蝸牛神経線維の成熟過程における整理・統合に関する形態学的研究

平成元年度は走査型電子顕微鏡(SEM)を主たる研究手段として2つの成果を得た。1.SEMによる蝸牛らせん器内部の神経分布観察法の開発。これまでの電顕レベルでの手法では透過型電顕が主流で,SEMによる観察は限られた少数のものしかなかった。これは乾燥した試料を手でこわすというこれまでの手法が、むずかしい操作で定常的に良い結果を得ることがむづかしかったことによる。我々は蝸牛を脱灰したあとセロイジンに包理し、マイクロト-ムで100150μmの厚切り切片を作成。脱セロイジンのあと乾燥してSEMの観察をおこなった。これにより、らせん器内部の神経線維を容易に、確実に観察できるようになった。2.ネコらせん器での成熟にともなう神経線維分布の変化。1の手法でさまざまな成熟段階にあるネコ9匹の蝸牛を観察した。(1)体重93gのネコで、蝸牛の上方回転は未熟のため腔の形成がなかったが、下方回転では腔があり、外有毛細胞の側面がみえた。この周囲に神経終末をつくる以前の、遠心神経成長端部と考えられる空起をみた。(2)300gのネコで、トンネルらせん神経束の異所性走行がみられた。これまで報告されている場所とちがい、トンネル底を走るのが、中・頂回転でみられた。(3)遠心神経と考えられるtunnel medial fiberの走行は、これまで言われていた中空を走るものが多いが、途中でトンネル底についたり、再び上昇したり、さまざまな走行を示すものがあった。以上の他にもきわめて細い神経線維がみられたり、発育段階における神経線維の諸相が観察され、現在ひきつづき研究をつづけている。
レトロウイルス・ベクターを用いた悪性グリオーマに対する遺伝子導入の基礎的研究

1、サイトカイン発現レトロウイルスベクターのパネルの作成マウスの各種サイトカインのcDNAをRT-PCR法でクローニングし塩基配列を確認した後、マウス白血病ウイルスに由来するレトロウイルスベクターへ組み込んだ。これをパッケージング細胞ψCRIPへトランスフェクトし、感染細胞のゲノムDNAのサザン分析を行って高力価のプロデューサー細胞クローンを樹立した。細胞一個当たり1.5コピー以上の高効率遺伝子導入が可能であった。サイトカインとしてはGM-CSF,IL-1,IL-2,IL-3,IL-4,IL-6,IL-10,TNF,LT,INF-γ,G-CSF,M-CSF,SCF,LIF,Oncostatin-M,MIF,及び接着分子のB7(CD28リガンド)のベクターを作成し、このパネルを用いて以下の動物実験を開始した。2、サイトカイン遺伝子導入腫瘍ワクチンを用いた移植脳腫瘍の予防実験マウスの低免疫原性メラノーマ株B16にサイトカイン遺伝子を導入してこれを高発現させた上で、10000radのX線照射により不活化し、腫瘍ワクチンとして同系マウスの皮下に投与した。一週間後非導入B16細胞500個を脳に移植し、脳腫瘍の生着を予防できるかどうかを検討した。ワクチンを投与されない群、及び非導入B16をワクチンとした群は全例20日前後で腫瘍死したのに対し、GM-CSFとIL-2またはGM-CSFとTNFを発現するワクチンを投与された群では有意な生存期間の延長を認め、一部のマウスは腫瘍を拒絶した。この結果は腫瘍ワクチン局所で発現されるサイトカインの働きで、宿主の抗腫瘍免疫能が誘導されたことによるものと考えられた。
寄付に関する行政学的研究－「共同募金」を題材に

本研究の直接的な対象である「共同募金」に絞れば、研究成果は大きく二つ。第一に、その歴史を追うことで、誕生時には「官製NPO」とも揶揄された共募が、累次の「改革」により「自律性」を確保していったことを確認した。第二に、共同募金会(都道府県レベルおよび島根県内市町村レベル)の実態解明を試みたこと。具体的には、いわゆる「60年答申」をベースとした改革の過程と到達点を検証し、結果的に、その多様性を確認した。小職の中長期的な問題関心は、「新しい公共」と呼ばれる(た?)時代・社会文脈における「行政責任」のあり方を解明することにある。「共同募金会」(以下、共募)を主たる題材とした本研究もその一環をなす。今年度の取り組みは以下の4点である(それぞれの関係については割愛する)。1小職はかつて島根県共同募金会改革推進検討委員会委員(長)であった。その際に収集・作成した資料を改めて整理・再読し、「改革」前後の状況を具に把握した。総じて言えば、島根の共募改革は着実に進められていると(現時点では)評価している。無論、全国的な動きは日常的にフォローした。2カナダの「United Way」については、(現時点では半ば仮説ではあるが)主に以下の特徴があることがわかった。市民セクター全体の代表格たる地位を築いていること、(その立場で)様々な政府イニシアティブに深くコミットしていること、近年、アドボカシー、ネットワーク強化、人材育成等に力を入れていること。3新しい公共・旧い公共における「民」の実態を把握すべく、主として、(小職も責任者として関わった)「みんドック(松江市民活動に関する実態調査)」(平成25年3月完了)でのアンケート調査結果(対市民、対町内会自治会、対市民活動団体)を、類似の全国調査と比較しながら分析した。詳細は省くが、松江の「民」は、様々な課題を抱えつつも、参加経験・意欲は相対的に高いと言えそうである。4特に「旧い公共」時代において、行政は、民間資金源の拡充(具体的には寄附促進)にどのような役割を果たしてきたのか。文献レビューを通じ、(実態を反映してか?)ほとんど先行研究がないことが判明した(“隣接する"研究は多いが...)。他方、共募については(自ら「民間性」を特徴の一つに掲げながらも)その誕生から近年の改革に至るまで、政府の意向や法制度等が大きな影響を与えていることがわかった。今年度の主たる研究内容は以下の通り。1「地域をつくる市民を応援する共同募金への転換」(以下、60周年答申)が出されて以降の「改革」を追った。一言すれば、中央共募でも各地でも様々な取り組みがなされてきたが、その実態も改革度も都道府県・市区町村ごとに異なることが判明した。例えば、本研究の主たるターゲットである島根県は比較的“優等生"と言ってよいが、他方で全くコミットしてこなかった県もある。その差異ー改革成果の代表的な指標とされる募金額も含めーを説明する要因について考察している。2比較という面では、昨年度に引き続きカナダの寄付動向をフォローするとともに、アメリカUnited Way Worldwide等についても概観した。その一つの知見は、助成効果(Social Impact)測定やリスク管理ー例えば不祥事への対応ーが共募の今後を占う緊要な論点となるということである。3「民」の「担い手」に関する先行研究を、それぞれの役割と担い手同士の関係に焦点を当てながら、レビューした。とくに社会福祉協議会や町内会・自治会に関して言えば、それ自体の研究蓄積は豊富であるが、共募との関係についての研究はさほど多くないことが確認された。より歴史的・比較的な視座からのアプローチが求められると言える。4「新しい公共」において行政はどうあるべきか。事例研究として島根県をとりあげ、NPO政策において行政の果たした役割、その成果等について検討した。なかでも、協働関連事業と社会貢献基金については、近年、機能不全が見られることもありー「島根県県民いきいき活動促進委員会」委員としての参与観察も活かしながらーより深く考察した。1中央共募・「企画・推進委員会」による答申「参加と協働による『新たなたすけあい』の創造」(以下、「70年答申」)とその議論プロセスをフォローした。そこでは、10年前の答申「地域をつくる市民を応援する共同募金への転換」(以下、「60年答申」)の実現に地域間格差があったことの主要な要因が、「運動性」の欠如に求められている。本研究は、その診断を概ね是としつつも、若干の疑念を持つものである。今後、さらなる検証を深める。2島根県内の市町村共募については、「60年答申」をベースとした改革の取組みを主な分析ターゲットとしている。アンケートの実施は来年度に延期することとしたものの、県共募へのヒアリングを実施するとともに、既存調査のデータも入手し、調査項目づくりをほぼ終えることができた。

3例年同様、カナダUnited Wayの動向を追った。子細は割愛せざるを得ないが、そこで重要な論点とされているのは、コミュニティ・インパクト(助成効果)、組織ブランディング、コラボレーション、イノベーション等であることが判明した。4「新しい公共」については、主に島根を舞台にーそのほとんどで「参与観察」を活かしながらー、テーマとしては、NPO政策、政治参加、地域課題等を、アクターとしては、県行政、NPO、学生団体、地方議会、労働組合、中小企業等を分析した。共募研究ないし行政責任論に「統合」し得てはないものの、それぞれ個別には一定の業績もある。本年度はー事業期間延長後の現在としてはー研究期間4年の3年目となる。一定の絞り込みを企図しつつも、そもそもの研究の射程が広いため、先述の通り、文献にせよ現実動向にせよ、意識的に幅広にフォローした。個別には一定の成果もあがっている。その意味で「順調」である。ただし、「おおむね」と言わざるを得ない側面もある。端的に、当初予定していたアンケート調査を延期したことである。その最大の理由は、先述の中央共募・「企画・推進委員会」による議論が当時進行だったことにあるー特に、当委員会は全国を対象とした実態調査も行っているー。答申後のリアクションを観察することも含め、本格的に咀嚼するには一定の時間が必要と判断した次第である。小職の中長期的な問題関心は、「新しい公共」とも「ガバナンス」とも呼ばれる(た?)社会文脈における「行政責任」のあり方を解明することにある。「共同募金会」(以下、共募)を主たる題材とした本研究もその一環をなす。最終年度たる今年度の研究内容は概ね以下の通りである。1都道府県共募に対するアンケート調査を実施した。その主たる狙いは、いわゆる「70年答申」(中央共募「参加と協働による『新たなたすけあい』の創造」平成28年)の行く末をうらなうため、また、改めて「60年答申」(同「地域をつくる市民を応援する共同募金への転換」平成19年)に関わる取り組み経緯や到達点等を検証するため、である。2最終年度ということもあり、これまでの小括も兼ね、以下のようなテーマにつき考察した。すなわち、理論研究(特に、社会関係資本論、制度論的組織論、市民社会論等)、United Way(特に、カナダ、コミュニティ・インパクト等)、ファンドレイジングに関わる動向(特に、社会的インパクト、新しい寄附等)など。3「新しい公共」の実態(無論、その前提というべき地域課題も含め)把握については、引き続き、島根を主な舞台にーそのほとんどで「参与観察」を活かしながらー、地方行政、NPO・NPO政策、市民参加、中小企業、労働組合、地方議会等々、様々なテーマをフォローした。「共募」研究には統合し得てないものの、また、その形も様々ではあるが、それぞれについては一定の成果も得ている。本研究の直接的な対象である「共同募金」に絞れば、研究成果は大きく二つ。第一に、その歴史を追うことで、誕生時には「官製NPO」とも揶揄された共募が、累次の「改革」により「自律性」を確保していったことを確認した。第二に、共同募金会(都道府県レベルおよび島根県内市町村レベル)の実態解明を試みたこと。
我先にと送粉者を呼ぶ雄花・雄花に立ち寄った送粉者を呼び止める雌花

本研究では、(1)花形質の雌雄差の解明の研究を雌雄異株植物ヒサカキを用いて行い、匂いと蜜成分について新知見を得た。また、(2)送粉者の観察と行動実験から、送粉者の反応が雌雄の花で異なることが明らかになった。具体的には、匂いの主成分のイオン強度(匂いの強さ)に有意な雌雄差はなかったが、微量成分は雄花で多く放出されていた。一方、花蜜に含まれる糖の主成分の濃度は雌花で有意に高かった。さらに、送粉者を用いた行動実験では、送粉者の花での滞在時間は雄花より雌花で長くなっていた。これらの結果から、花の雌雄差とそれに対応する送粉者の行動が新たに明らかになった。花の匂いに雌雄差があるのかを調べるため、テナックスとツイスターを用いた捕匂、分析を行った。これらの方法で捕集した場合、捕集できる物質が異なることが明らかになった。また、ヒサカキの花の匂いにはジメチルトリスルフィドという、臭気を持つ物質が含まれていた。その物質は、クロバエやイエバエなど腐食性の双翅目が産卵場所を選ぶ際に定位に用いていると考えられ、またこれら双翅目が送粉を行う花の匂い成分の特徴と言われている。この物質が検出されたことは、ヒサカキの送粉者がこれらのハエを含む双翅目であるという観察結果を支持すると考えられる。そこで、この物質を含む花の匂い成分が、送粉者の誘引に寄与している可能性があると考え、訪花した送粉者数の計測を行い、匂い量との相関を調べた。匂い量の解析では、テナックスを用いた測定結果を利用した。その結果、匂い物質量と送粉者数の間に正の相関は見られないことが明らかになった。また、花の匂い物質の量を雌雄で比較したが、有意な差はみられなかった。これらの結果は、送粉者の誘引において、匂いの存在は必要かもしれないが、匂いの強さは送粉者の誘引に効果を持たないことを示唆している。さらに、ヒサカキの雌雄の枝と2種のハエを用いた、行動実験を行い、花を訪れたことのないハエの初期訪花頻度、滞在時間が、雌雄の花で異なっているのかを調べた。その結果、雌雄の花で初期訪問花頻度に違いは見られなかったが、滞在時間は雄花より雌花で長いことが明らかになった。雌花は雄花より糖度の高い花蜜を持っているため、雌花での滞在時間が長くなったと考えられ、雌花は送粉者を呼び止める形質を進化させている可能性を示唆していると考えられる。これらの結果は、花形質の進化を考えるには、送粉者の数だけでなく行動にも着目する必要があることを示唆している。27年度実施計画にある、花の匂い分析と送粉者の誘引に関する測定を終え、送粉者の誘引に寄与していると考えられる匂い物質が花から出ていることを明らかにした。しかし、この匂い物質の量と送粉者数に正の相関がみられなかったことから、匂いの強さは送粉者の誘引には寄与していない可能性が示唆された。匂い量が誘引に寄与していないために、雌雄の花でこれら揮発性物質の量に有意な差がみられなかった可能性が考えられる。雌花は雄花より糖度の高い花蜜を持っているため、雌花での滞在時間が長くなったと考えられる。これらの実験遂行及び、その成果により、おおむね順調に進展していると判断した。前年に引き続き、花の匂いに雌雄差は見られるのか、また、匂いは送粉者の誘引に関与しているのかを調べるため、匂いと送粉者数の関係についてのさらなる解析を行った。この解析においても、前年度の報告にあるように匂いの主成分に雌雄差は見られなかったが、今回、新たに、微量成分であるδ-テルピネンは雄花で有意に多いこと、α-テルピネンとγ-テルピネンは有意ではないものの、雄花で多い傾向が見られることが分かった。さらに、このテルピネン類は、複数の送粉者の数と有意に相関していた。このことから、微量成分ではあるが、これらテルピネン類は送粉者の誘引に寄与していると考えられる。また、送粉者の中でも、膜翅目は少数派であるが、その個体数は、匂いの強さや組成と有意に相関していた。また、送粉者の内のほとんどは双翅目昆虫であり、その半数近くを占める短角亜目では、その個体数は匂いの組成と有意に相関していた。さらに興味深いことに、送粉者の数と匂い関係は、ヒサカキの雄花と雌花で有意に異なることが示され、これは送粉者が匂いを用いて雄花と雌花を識別していることを示唆している。これらの成果は現在論文執筆中である。本研究の目的は、上述の花の匂いを含む花形質の雌雄差を明らかにし、その雌雄差のある形質が送粉者の誘引に寄与しているのかを明らかにすること、そのうえで、なぜ花の雌雄差が進化したのかを明らかにすることにある。

そこで、本年度は、昨年度に行った送粉者の行動実験及び、花形質の雌雄差に関する解析結果をもとに、どのような選択圧のもとで雌雄差が進化しやすいのかを検討するためのシュミレーションも行い、現在結果をまとめている。本研究では、(1)花形質の雌雄差の解明の研究を雌雄異株植物ヒサカキを用いて行い、匂いと蜜成分について新知見を得た。また、(2)送粉者の観察と行動実験から、送粉者の反応が雌雄の花で異なることが明らかになった。具体的には、匂いの主成分のイオン強度(匂いの強さ)に有意な雌雄差はなかったが、微量成分は雄花で多く放出されていた。一方、花蜜に含まれる糖の主成分の濃度は雌花で有意に高かった。さらに、送粉者を用いた行動実験では、送粉者の花での滞在時間は雄花より雌花で長くなっていた。これらの結果から、花の雌雄差とそれに対応する送粉者の行動が新たに明らかになった。これまでに得られた実験・測定結果をもとに、さらなる解析を行うことで考察を深め成果をまとめる。また、匂いや糖の標品を用い、それら物質の存在が送粉者の誘引や定位、滞在時間に寄与しているのかの行動実験を行う。生態学行動実験の進行状況により、標品の購入時期が27年度内に終わらなかったことなどにより、次年度使用額が生じた。27年度購入予定にしていた標品などの消耗品の購入を今年度に行う。
留学生の出身国別特性を活用したプライオリティシステムによる情報倫理教材の開発

本研究は、留学生の出身国における法制度や情報倫理意識をもとに、各教育単元にウェイト付けすることで、学習のプライオリティを決定し、より効果的な情報倫理教育を行うことを可能とする多言語教育教材を作成した。本教材は、それぞれ異なる出身国の留学生に対して、育った環境や文化的な差異から生じる理解のバラつきに対応するために、アジア各国におけるアンケート調査で判明した各国の特性より導き出された重点学習項目ごとに、必要に応じて学習順序に優先順位をつけ、さらに、スムーズに理解させるための出身国別の加筆部分を加え、より効果的な教育の実現を可能とした。中国語・英語・ハングル語バージョンをそれぞれ作成した。本研究は、留学生の出身国における法制度や情報倫理意識を参考に、各単元をウェイト付けし、それにより学習のプライオリティを決めることで、効果的な情報倫理教育が可能な多言語教育教材の作成を目的としている。本教材は、それぞれ異なる出身国の留学生に対し、環境や文化的な差異から生じる理解のバラつきに対応するために、各国の特性より導き出された重点学習項目ごとに、必要に応じて学習順序の優先順位を付け、また、スムーズに理解させるための出身国別の加筆部分を加えることで、より効果的な教育を実現することを可能にする。これらの出身国別特性は、現在までに実施してきた各国におけるアンケート調査から導き出された結果から、“好奇心"、“安易性"、無防備性"といった3因子を抽出し、それらの違いから国ごとの特性を明らかにするができた。また、フェース部についても国ごとの特性があり、情報倫理教育を行う上でもこれらの違いを反映させ、留学生の持つ属性を考慮した教材を提供することは有意義であると考えられる。現在までの我々の研究で、対象となった国ごとの特性と学生の情報倫理意識構造の解析はほぼ完了している。この調査をもとに、以前より作成している日本人学生向けのWeb版情報倫理教材をベースに、留学生版Web教材のプロトタイプの作成を進めてきたが、25年度はこの中国版の拡充を中心に進めてきた。このプロトタイプは主にフェース部分の調査結果を基に、中国における状況を加味して提示する教材のプライオリティを内容に反映させながら変更を加え、中国語で表示されるものである。各言語バージョンの完成レベルは3段階(A、B、C)に設定しており、留学生用プロトタイプ(中国語版)は、Aレベルに該当する。このAレベルは、最重点学習項目に絞って作成したものであるが、現在、これをBレベルに拡充することを継続中である。本教材は、それぞれ異なる出身国の留学生に対し、環境や文化的な差異から生じる理解のバラつきに対応するために、各国の特性より導き出された重点学習項目ごとに、必要に応じて学習順序の優先順位を付け、また、スムーズに理解させるための出身国別の加筆部分を加えることで、より効果的な教育を実現していく。また、同時に、それぞれの出身国に対応した多言語化したWBT教材として作成している。今年度は、中国語教材の翻訳と英語教材の作成を進めており、現在も継続的にシステムの完成を目指している。また、国内では、PCカンファレンス全国大会(札幌)において、「プライオリティシステムを利用した留学生用情報倫理教育教材の開発」というタイトルで発表し、2014 PCカンファレンス論文集に掲載された。本研究は、留学生の出身国における法制度や情報倫理意識をもとに、各教育単元にウェイト付けすることで、学習のプライオリティを決定し、より効果的な情報倫理教育を行うことを可能とする多言語教育教材の作成を目的としている。本教材の作成に当たっては、それぞれ異なる出身国の留学生に対して、育った環境や文化的な差異から生じる理解のバラつきに対応するために、アジア各国におけるアンケート調査で判明した各国の特性より導き出された重点学習項目ごとに、必要に応じて学習順序に優先順位を付け、さらに、スムーズに理解させるための出身国別の加筆部分を加えることで、より効果的な教育の実現を目的としている。同時に、それぞれの出身国に対応した多言語化WBT教材として作成している。本教材は、それぞれ異なる出身国の留学生に対して、成育環境や文化的な差異から生じる理解のバラつきに対応するために、各国の特性より導き出された重点学習項目ごとに、必要に応じて学習順序に優先順位を付けることで、より効果的な教育の実現を目的としている。本教材は、単なる多言語化にとどまらず、留学生にとって理解が難しい教育単元について、より詳細な解説を表示することで、理解を容易にする工夫が施されている。加えて、対応個所の日本語翻訳版と比較することで、難解な法律用語の日本語表現も同時に学習することを可能にした。作業については、26年度に完成を目指してきた中国語バージョンの作成が少し遅れてしまい、27年度もその作業が続いてしまったため、英語バージョンの完成・ハングル語バージョンの作成がやや遅れてしまっている。今後は、英語バージョンを完成させ、同時にハングル語バージョンの作成を進めていく。それと同時に、留学生や海外協力大学での効果検証を実施し、さらなる内容の拡充を図っていく予定である。

本教材の作成に当たっては、それぞれ異なる出身国の留学生に対して、育った環境や文化的な差異から生じる理解のバラつきに対応するために、アジア各国におけるアンケート調査で判明した各国の特性より導き出された重点学習項目ごとに、必要に応じて学習順序に優先順位をつけ、さらに、スムーズに理解させるための出身国別の加筆部分を加えることで、より効果的な教育の実現を目的としている。同時に、それぞれの出身国に対応した多言語化WBT教材として作成しているが、単なる多言語化にとどまらず、留学生にとって理解が難しい教育単元については、より詳細な解説を表示することで、理解を容易にする工夫を施している。加えて、対応個所の日本語翻訳版と比較することで、難解な法律用語の日本語表現も同時に学習することを可能にしている。本来、今年度を完成年度とし開発を進めてきたが、平成26年度以降から各国のバージョンの作成がそれぞれ遅れてしまい、昨年度も作成作業の継続する必要性が生じてしまい、結果的に海外での検証や国際学会での発表の予定が先送りとなってしまった。そこで、海外での検証作業や国際学会発表については29年度に実施していく予定となっている。本教材は、それぞれ異なる出身国の留学生に対して、成育環境や文化的な差異から生じる理解のバラつきに対応するために、各国の特性より導き出された重点学習項目ごとに、必要に応じて学習順序に優先順位を付けることで、より効果的な教育の実現を目的としている。本教材は、単なる多言語化にとどまらず、留学生にとって理解が難しい教育単元について、より詳細な解説を表示することで、理解を容易にする工夫が施されている。加えて、対応個所の日本語翻訳版と比較することで、難解な法律用語の日本語表現も同時に学習することを可能にした。開発作業については、平成26年度に完成を目指してきた中国語バージョンの作成の遅れがそれ以降の進捗に大きく影響し、27年度もその作業が続いてしまい、英語バージョンの完成が28年度にずれこんでしまった。また、それに伴いハングル語バージョンの開発に大幅に遅れが出てしまった。29年度には、ハングル語バージョンの開発を中心に進め、それと同時に、留学生や海外協力大学での効果検証を実施し、さらなる内容の拡充を図っていく予定である。本研究は、留学生の出身国における法制度や情報倫理意識をもとに、各教育単元にウェイト付けすることで、学習のプライオリティを決定し、より効果的な情報倫理教育を行うことを可能とする多言語教育教材の作成を目的としている。
高等動物の減数分裂を制御する新規染色体因子の解析

減数分裂は配偶子形成に特化した細胞分裂であり、その制御機構の多くは未だ明らかにされていない。我々はマウスにおいて減数分裂組織で特異的に発現する遺伝子群に着目し、減数分裂組織では前例のない生体内電気穿孔法を用いた網羅的局在スクリーニングを行った。その結果脊椎動物間に保存された新規テロメアタンパク質TERB1を同定した。通常、減数分裂期の細胞では染色体末端テロメアが核膜へと連結され、そこを起点した核膜に沿った染色体運動が観察される。この運動は相同染色体の対合に必須である。Terb1遺伝子欠損(KO)マウスを作製し表現型解析を行った結果、野生型で見られた染色体運動が抑圧され、対合異常による減数分裂の異常停止や不妊の表現型が観察された。分子解析から、TERB1がテロメアと核膜を連結させ、その連結箇所に細胞質モーターとの橋渡しを担う核膜タンパク質SUN1/KASH5を集積させる機能を持つことが明らかになった。また、TERB1は染色体構造を形作るコヒーシンタンパク質をテロメアへと集積させ、強固なテロメア構造の形成に働くことが明らかになった。さらにTERB1の相互作用因子の解析から、下流で働く2つの新規タンパク質TAP1/2を同定した。Tap1/2 KOマウスでは、減数分裂の異常停止による不妊の表現型が観察された。分子解析からTAP1/2がTERB1の下流において、SUN1/KASH5およびダイニンモーターのテロメア集積を制御することが示唆された。以上の結果から哺乳類の減数分裂期には、TERB1/TAP1/2からなる特殊なタンパク質複合体がテロメアに形成され、テロメアの構造維持やテロメア主導の染色体運動を制御することが示された。これらの成果は不妊症やダウン症など、減数分裂異常に起因する先天的遺伝子疾患治療への応用が期待される。Terb1遺伝子欠損マウスの表現型解析を行い、その分子機能を明らかにできたため。さらに、その成果を国内外における複数の学会や、学術論文(Shibuya H, IshigurQ K, Watanabe Y. Nature Cell Biology vol. 16, No. 2, pp. 145-156)として発表するに至ったため。また、新たに同定されたTERB1の下流では働くTap1/2遺伝子に関しても、それぞれ遺伝子欠損マウスの作製や表現型解析が順調に進展し、成果をまとめ発表する段階にまで進捗しているため。(抄録なし)減数分裂は配偶子形成に特化した細胞分裂であり、その制御機構の多くは未だ明らかにされていない。(抄録なし)
アンコール遺跡バイヨン中央塔の総合的な安全性評価と対策の実践に関する研究

本研究では、バイヨン寺院中央塔の塔体構造の工学的挙動の観測システム及び分析手法の構築、離散体力学数値計算手法による構造的安全性評価方法の提案を行い、塔体の工学的挙動、安全性を定量的に評価する研究を展開した。具体的な成果としては、3次元データの利用による風洞実験の実施、石積みの耐力に関する水平載荷試験、バイヨン主塔の構造安定性の評価、バイヨン主塔の亀裂箇所のモニタリング、といった各項目の研究を実施し、これらの総合的な評価に基づいて、バイヨン中央塔の構造工学的研究を展開した。本年度は以下の項目について研究を進めた。<3次元デジタルデータの歴史的組積造建造物の対策工設計・施工への活用に関する研究と実践>:アンコール遺跡バイヨン寺院を対象とした風洞試験の実施と評価を実施した。その際、3Dレーザースキャニングデータから3Dプリンタを用いて風洞試験用模型を作成する手法を新たに提案し実践した。そうした手法は、図面化並びに模型製作が非常に困難である建造物において、非常に有用かつ汎用的な手法となり得ると考える。風洞試験により得られた知見は強風対策の設計に活かされるものである。<離散体力学手法に基づく空積みの組積造建造物の安全性評価手法及び対策工の設計法の研究>:不連続変形法に基づいて対策工設置箇所の数値解析を実施した。併せて、その箇所は変位観測を継続的に実施していることから、応力及び変位に関する数値計算結果との比較検討も実施した。<砂岩材の破壊強度に関する知見と新たな補強システムの提示及び補強材料選定のための材料試験結果の蓄積>:砂岩材において含水率を考慮した圧縮、強度試験を実施し、含水状況を考慮した石材の設計強度を導いた。<観測システムの構築と分析手法の研究及び遺跡の安全観測システムの実例の提示>:バイヨン中央塔におけるいくつかの亀裂付近に変位計、含水率、表面温度等を設置しモニタリング結果を分析した。それら観測された亀裂変位に対して、影響度が高いと推定される気温及び降雨を要因とした線形モデルを構築することで亀裂変位の要因分析を実施した。併せて、中央塔上部に周方向変位を計測するための観測システムを新たに設置した。周方向へのはらみ出しに起因する変位を観測するための観測システムであるが、より長期の観測データを採取し今後分析を行う。以下のadの研究項目についてこれまでの実施概要を記す。a.3次元デジタルデータの歴史的組積造建造物の対策工設計・施工への活用方法に関する研究と実践:これまでに、3次元スキャニングデータの使用による風洞試験の実施と風圧力評価を実施した。その結果に基づき、バイヨン中央塔上部の簡易な耐力算定に基づく安全性評価を実施した。今年は試験結果の更なる詳細な分析を行い、バイヨン中央塔の対策に反映する。b.離散体力学手法に基づく空積みの組積造建造物の安全性評価手法及び対策工の設計法の研究と実施設計への応用:これまでに、概ね不連続変形法理論に基づく空積みの組積造建造物の安全性評価手法は構築されつつある。引き続き対策工の設計のためのより実践的な数値解析を実施する。c.砂岩材の破壊強度に関する知見とアンコール遺跡において広く応用可能な新たな補強システムの提示及び補強材料選定のための材料試験結果の蓄積:これまでに、砂岩材の強度試験、窓枠梁材におけるステンレスピン補強を実施した場合の強度試験などを実施してきた。その結果は、実際に保存修復工事に反映されている。本年度は、石材に適用可能なあと施工アンカー部材の開発を行い、石材同士を結合するシステムの開発を進める。d.各種観測システムの構築と観測データのシステム同定理論を応用した分析手法の研究及び遺跡の安全観測システムの実例の提示:これまでに、気温、降雨量、風速、石材表面温度、石材含水率、亀裂における変位、の観測システムを設置した。そして、1年間以上にわたる亀裂における変位に対して気温、降雨量の影響を定量的に分析するためのデータを取得した。本年度は、そのデータの分析を詳細に行い、遺跡建造物における構造的危険箇所のモニタリング結果の分析手法を提案することを目指す。今年度は、過去に設置したモニタリング計測を継続して実施し、長期間のデータを得た。これまで短期間のデータに実施してきた分析のためのアルゴリズムを基に、長期間のデータを分析するアルゴリズムの開発を併せて進めている。また、これまでに実施した風洞試験結果から実際の保存修復の計画案を報告している。その中で、対策工の補強部材を提案し、現在、研究成果を工事実施に向けた調整段階にある。また、本研究課題を通じて開発した、3Dスキャンから3Dプリントで風洞模型を製作するアルゴリズム、手法をまとめ報告した。共同研究先とも良好な連携の元、研究を推進している。当初の研究計画書に記した事項も概ね適切に研究を推進できている。研究成果を、実際の保存修復事業に応用する段階にある。これまでに、3Dスキャニングデータから3Dプリントにて出力した風洞模型を作成し、風洞実験を行うなどの研究成果を得た。今年度は新たに、ドローンを用いた撮影による高精細画像から、3Dモデルを作成し、3Dプリントにて高精細な着彩模型の出力を行うことにも成功した。この高精細な着彩模型を介した保存修復工事の検討についても進められている。また、構造的危険個所の変位モニタリング等は継続して実施しており、これらのデータの分析を行っている。

加えて、これまでに行ってきた構造補強部材の強度実験の研究成果等は、バイヨン寺院東側の保存修復工事にも適用され、実際的な修復工事にも研究成果が適用されている。本研究では、バイヨン寺院中央塔の塔体構造の工学的挙動の観測システム及び分析手法の構築、離散体力学数値計算手法による構造的安全性評価方法の提案を行い、塔体の工学的挙動、安全性を定量的に評価する研究を展開した。具体的な成果としては、3次元データの利用による風洞実験の実施、石積みの耐力に関する水平載荷試験、バイヨン主塔の構造安定性の評価、バイヨン主塔の亀裂箇所のモニタリング、といった各項目の研究を実施し、これらの総合的な評価に基づいて、バイヨン中央塔の構造工学的研究を展開した。概ね当初の研究計画に沿って順調に進捗している。今後、実際のバイヨン中央塔の補強工事計画と綿密に連携をとりながら、研究成果を実施工事に反映していく。実際の保存修復事業に応用する上で、提案する対策工の部材の強度試験を実施する計画である。強度試験結果に基づき、モックアップ工事への適用、保存修復事業への応用を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。建築構造本年度は、石材に適用可能なあと施工アンカー部材の開発を行い、石材同士を結合するシステムの開発を進める予定である。上記のあと施工アンカーでは、強度試験に加えて、遺跡建造物の長期的な保存修復を視野に入れた取り外し性能付与を主眼において研究を進める。それら研究成果を、今後も積極的に実際の保存修復工事に反映していく予定である。概ね当初の研究計画に従い順調に進行しているものと考える。加えて、3Dレーザースキャニングデータから3Dプリンタを用いて風洞試験用模型を作成し、風洞試験を実施するなどの新たな試みも実施した。今後、より実対策に則した、補強対策工の開発に主眼を置いて研究を進めると共に、昨年度設置した観測システムのより長期間のデータ採取を行い分析も進める。研究成果を実際の保存修復工事に適用するに当たって、次年度に研究を実施する必要が生じたため。補強システムの部材開発について、計画をこれまで進めてきており、強度試験等を今年度に実施するため。主に、提案する補強部材の強度試験、モックアップ作成のための費用に使用する計画である。また、現地での実験、データ回収のための渡航費にも使用する計画である。本年度は、石積みの水平力作用時の耐力を増加する補強材の開発を主に行う。よって、その補強材を石材に施した場合の強度試験等を実施する。次に、対策工の設計法に関して、これまでに、概ね不連続変形法理論に基づく空積みの組積造建造物の安全性評価手法は構築されつつある。前述した、強風時の風圧力を外力として作用させた場合の不連続変形法理論に基づく数値解析手法も概ね構築されつつあることから、本年度は対策工の設計のためのより実践的な数値解析を実施する。次に、観測手法に関しては、昨年度に、気温、降雨量、風速、石材表面温度、石材含水率、亀裂における変位、の観測システムを設置した。そして、3カ月程度の短期間における亀裂における変位に対して気温、降雨量の影響を定量的に分析する手法を提案した。
高性能マイクロ二相流熱交換器の最適設計に関する研究

本研究では,極めて細い裸管を用いた管群など,比較的単純な構造からなる熱交換器コアを想定した最適設計ツールを開発し,また,それを用いた最適計算によって,より高性能な熱交換器の開発を試みることを目標としている.本年度は,第2年度として,以下の研究を進めた.1)細管群単相流熱交換器の性能評価前年度までに試作した計算機サーバー用熱交換器プロトタイプについて放熱実験を行って,モデル計算の結果と比較した.総伝熱量の計測値は,予測値よりも20%低い値となったが,空気側,水側圧力損失については,おおよそ予測値と一致する結果が得られ,現行の放熱器の12%の体積で同程度の性能が実現できることを明らかにした.2)極細管内の強制対流沸騰熱伝達計測内径0.190.5mmの極細管を用いて強制対流沸騰熱伝達実験を行い,R123,FC72の2種類の冷媒に対して,質量流束,熱流束が熱伝達率に対する影響を系統的に調べ,従来の経験式では予測誤差が非常に大きいことを示した.また,過熱現象の発生する条件について検討し,用いた2種類の冷媒では,ボイリング数と質量流束で整理できることを明らかにした.3)マイクロマシン技術を用いた沸騰可視化テストベンチの試作可視化と壁温計測が可能なマイクロチャネルのマイクロマシン製作プロセスを確立し等価直径200ミクロンの強制対流沸騰実験用テストベンチを試作した.高速度カメラを用いて強制対流沸騰における流動様式の可視化結果を行い,マイクロスケール特有の過熱現象を観察した.熱交換器の高性能化・小型化が要求されている現在,様々な形状の伝熱面を持つ熱交換器が設計・開発されてきたが,機器の小型化に伴い流れが層流に近づく為,高性能のフィン開発は困難になってきている.そこで,本研究では伝熱管として極細管のみを用いた単純な構造のマイクロ二相流熱交換器の開発を目標とする.そのため,極細管内での熱流動特性は実験的解析で,管群まわりの熱流動特性は数値計算を行うことで,高性能マイクロ二相流熱交換器の実現への指針を得る事を目的とする.まず,内径0.19mm, 0.3mmの細管に対し,2種類の作動流体について強制対流沸騰熱伝達実験を行った.その結果,一作動流体の種類によらず,低質量流束・低熱流束域において,流体が飽和温度になっても沸騰しない,過熱現象の存在が明らかになり,その過熱温度は管内径の減少に伴い増大するという極細管特有の現象を確認した.また,過去に行われてきた内径数mmでの実験から得られた局所熱伝達率に関する相関式と比較した場合,相関式から得られたものより増加する事が明らかになり,極細管を用いた高性能なマイクロ二相流熱交換器の実現可能性が示された.次に,管群まわり流れである空気側の熱伝達,圧力損失特性を明らかにするために,レイノルズ数を10から300,管群ピッチを1.25から4.5の間で系統的に変化させた合計46ケースの管群まわり流れの熱流動解析を数値計算によって行った.得られた熱伝達、圧力損失特性にはレイノルズ数,管群ピッチ変化による流れの様相(Flow Regime)の遷移の影響が明確に現れた.それらデータの補間をニューラルネットワークによって行いデータベース化した.構築したニューラルネットワークは各列ヌッセルト数,抗力係数を順次算出する構造とし、流れの様相の遷移と熱伝達,圧力損失係数を関連づけて予測できることを示した.本研究では,極めて細い裸管を用いた管群など,比較的単純な構造からなる熱交換器コアを想定した最適設計ツールを開発し,また,それを用いた最適計算によって,より高性能な熱交換器の開発を試みることを目標としている.本年度は,第2年度として,以下の研究を進めた.1)細管群単相流熱交換器の性能評価前年度までに試作した計算機サーバー用熱交換器プロトタイプについて放熱実験を行って,モデル計算の結果と比較した.総伝熱量の計測値は,予測値よりも20%低い値となったが,空気側,水側圧力損失については,おおよそ予測値と一致する結果が得られ,現行の放熱器の12%の体積で同程度の性能が実現できることを明らかにした.2)極細管内の強制対流沸騰熱伝達計測内径0.190.5mmの極細管を用いて強制対流沸騰熱伝達実験を行い,R123,FC72の2種類の冷媒に対して,質量流束,熱流束が熱伝達率に対する影響を系統的に調べ,従来の経験式では予測誤差が非常に大きいことを示した.また,過熱現象の発生する条件について検討し,用いた2種類の冷媒では,ボイリング数と質量流束で整理できることを明らかにした.3)マイクロマシン技術を用いた沸騰可視化テストベンチの試作可視化と壁温計測が可能なマイクロチャネルのマイクロマシン製作プロセスを確立し等価直径200ミクロンの強制対流沸騰実験用テストベンチを試作した.高速度カメラを用いて強制対流沸騰における流動様式の可視化結果を行い,マイクロスケール特有の過熱現象を観察した.