hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対面、遠隔、現地チュートリアルの連携による中国語会話教育の高度化

少人数中国語コミュニケーション能力開発プログラム(チュートリアル中国語)の(1)日本の教室での対面チュートリアル(2)日本の教室と中国・台湾の教室をインターネットTV会議システムで結んだ遠隔チュートリアル(3)北京・台湾の教室で学ぶ現地チュートリアルの各形態のチュートリアルについて、授業の収録及び文字起こし作業を進めた。また、それらの分析結果を踏まえ、各チュートリアルを有機的に結びつけることによる学習のさらなる高度化を目指し、学習プログラムの改変を行い、あわせて新たな教材を作成した。少人数会話授業とIT環境を駆使した自己学習空間とを連結させることにより、これまでにない高度な中国語コミュニケーション能力開発プログラムを創出するのが研究全体の目的である。早稲田大学における少人数中国語コミュニケーション能力開発プログラム(チュートリアル中国語)は教室での少人数会話授業(チュートリアル)と学習支援Webサイト(Tutorial Chinese HP)上での4種類の自己学習及びWebベースの中国語コミュニケーション能力判定テストからなる統合的学習プログラムであり、教室でのチュートリアル学習は(1)日本の教室での対面チュートリアル(2)日本の教室と中国・台湾の教室をインターネットTV会議システムで結んだ遠隔チュートリアル(3)北京・台湾の教室で学ぶ現地チュートリアルの3形態で実施している。本研究課題では各形態のチュートリアルの学習の質の相違と相互作用についての分析を行い、その結果をもとに、3形態のチュートリアルの有機的な結合の可能性を探ることを目的としている。平成18年度は次年度以降の本格的な分析のための基盤作りの期間との位置づけで、まず、上記(1)(2)(3)の各形態のチュートリアルについて、授業の収録及び文字起こし作業を進めた。あわせて、これまで蓄積されてきた学習データをもとに、チュートリアル学習における中国語の習得過程に関する基礎的な分析を行った。具体的には、早稲田大学における少人数中国語コミュニケ・ション能力開発プログラム(チュートリアル中国語)を調査対象とし、(1)日本の教室での対面チュートリアル(2)日本の教室と中国・台湾の教室をインターネットTV会議システムで結んだ遠隔チュートリアル(3)北京・台湾の教室で学ぶ現地チュートリアルの3形態の学習の質の相違と相互作用についての分析を行い、その結果をもとに、3形態のチュートリアルの有機的な結合の可能性を探ることを目的としている。平成19年度は、前年度から継続して、上記(1)(2)(3)の各形態のチュートリアルについて、授業の収録及び文字起こし作業を進めた。あわせて、これまで蓄積されてきた学習データをもとに、チュートリアル学習における中国語の習得過程に関する分析も進めた。また、今年度は現地チュートリアル参加者に、現地での生活も含め現地滞在中の全期間についての学習(関連)メモを作成してもらった。次年度は授業収録データと学習(関連)メモにもとづき、現地生活とチュートリアル学習の関連性についての分析を行う予定である。具体的には、早稲田大学における少人数中国語コミュニケーション能力開発プログラム(チュートリアル中国語)を調査対象とし、(1)日本の教室での対面チュートリアル(2)日本の教室と中国・台湾の教室をインターネットTV会議システムで結んだ遠隔チュートリアル(3)北京・台湾の教室で学ぶ現地チュートリアルの3形態の学習の質の相違と相互作用についての分析を行い、その結果をもとに、3形態のチュートリアルの有機的な結合の可能性を探ることを目的としている。平成20年度は、前年度から継続して、上記(1)(2)(3)の各形態のチュートリアルについて、授業の収録及び文字起こし作業を進めるとともに、それらの分析作業を行った。現地チュートリアル(台湾)については、授業収録データと参加者の学習日記の分析を通して、現地チュートリアルにおける学びのメカニズムの一端を明らかにした(日本中国語学会第58回大会にて報告)。また本研究期間に実施した台湾師範大学現地チュートリアルの成果として現地チュートリアル用教材『青春遊學:日本人學華語』(林秀恵、信世昌編、遠流出版社)が出版された。対面チュートリアルについてもテキストの全面見直しを行い、『快楽学漢語・説漢語-準中級中国語会話』『快楽学漢語・説漢語-中級中国語会話』『快楽学漢語・説漢語-中上級中国語会話』の三冊として出版した。
幹細胞システムの維持機構

ICMの最初の運命決定機構を調節する分子を明らかにするため、前年度までに試験管内解析システムを利用してES細胞からExEへの分化の動態学的研究の広域な分子解析を実行した。この解析によってGATA6調節や、ExE誘導に関与している可能性のある30の候補遺伝子を確認した。今年度は、まず最初に試験管内でのスクリーニングを行い、有効な4つの候補遺伝子を選択した。同定された遺伝子はまだ完全には立証されていないが、PDGF経路に関与している可能性があり、ExE誘導はこのシグナル経路の未解明の新たな機能として考えることができる。次に、試験管内システムで確認された候補遺伝子の機能が人工的なものでないことを裏付けるため、これらを生体内で検証することを試みた。まずin-situ hybridizationによって初期発生段階のこれらの遺伝子の発現を解析し、また細胞機能をよりよく理解するためにGATA6やNanogとの発現の共局在化を探してみた。これら生体外でのアプローチと並行して、野生型桑実胚とマーキングされたKDミュータントES細胞を合わせて妊娠中の代理母マウスに移植し、ノックダウン細胞には生体内でExE系列を誘導する能力がないことを明らかにした。また同時に、生体内での発生初期段階に酷似させた受精卵にsiRNAを微量注入するという方法を用いて、生体内において遺伝子の発現を阻害してみた。この結果として、ExE欠損が確認されたことから、候補遺伝子が分化のマスター遺伝子であることが確認された。最終的にこの解析を完了するためには、絞り込んだ候補遺伝子に対する変異マウスが必要であるため、これらのマウスを作成している。臓器内胚葉は原腸胚形成以前に現れ、胚発生において重要な働きをする胚体外の細胞層である。この臓器内胚葉をES細胞から誘導するメカニズムを理解することを目指して、そのために必要な実験テクニックを最初の数ヶ月で習得した。その上で様々な培地を使い、ES細胞の濃度を変えて、臓器内胚葉の誘導を試みることによって、無血清培地においては、臓器内胚葉の細胞誘導は、ES細胞が高濃度でまかれた場合にのみ可能であり、低密度ES細胞から臓器内胚葉の分化を誘導するためには、臓器内胚葉細胞によって調整された培地が必要であることが解明された。これらのデータから、ES細胞の生存と臓器内胚葉への分化には、何らかの外的シグナルが必要で、臓器内胚葉細胞の放出する分化因子によって誘導されているということを提案することができる。現在は臓器内胚葉分化に関わる新しい因子を同定するため、臓器内胚葉調整培地の組成を解析中である。またこのような細胞レベルの解析に合わせて、分子レベルの解析も進めている。臓器内胚葉をソーティングしてDNAチップによって遺伝子形質発現を解析した。臓器内胚葉分化においてどの遺伝子がより高い割合かを同定するため、遺伝子形質発現のデータベースを利用して、臓器内胚葉全体のゲノムmRNA形質発現レベルを、未分化なES細胞やその他多種の細胞のものと比較している。今後この作業によって、分化プロセスに関与している遺伝子の新たな候補を同定することができ、また臓器内胚葉分化のための能力を失ったことを確認するために、これらの新たな候補に対応した突然変異ES細胞株を構築することができるはずである。Visceral Encoderm(VE)はgastrulationの始まる前に胎児外に形成される上皮細胞層であり、胚盤胞期の内部細胞塊(ICM)から最初に発生する原始内胚葉(PrE)が分化した細胞である。PrE、VEの初期発生にかかわる分子についての研究は進んでおり、GATA6はPrE分化のマスター遺伝子であると考えているが、この分子の発現調節についてはわからないことが多い。本研究の主目的は、GATA6の発現を調節し、PrEの発生にかかわる分子を明らかにすることである。これはとりもなおさず、ICMの最初の運命決定機構を調節する分子を明らかにすることに他ならない。われわれの実験系では、GATA6は分化誘導後2日めに認められる。われわれは、GATA6より早くしかし、一時的に発現してくる遺伝子をリストし、その中からVE分化に比較的特異的に発現している遺伝子を選んだ。次に、ICMに発現が見られてまだよく研究が進んでいない遺伝子から機能解析を進めた。最初の機能解析として、RNAiによる遺伝子ノックダウンを利用した。この方法で、GATA6,Grb2、Tcf2,HNF4aなど既にPrE分化にかかわる遺伝子の機能を阻害することができることが確認されている。これまで、約20種類の候補分子についてスクリーニングを行った結果、ひとつについてはかなり解析が進んでおり、実際PrE、VE分化を抑制すること、GATA6発現が抑制されること、またEmbryoidBodyの形成も抑制することがわかってきており、GATA6発現の上流にある遺伝子が見つかったのではないかと期待できる。解析が進んだひとつの遺伝子については、今後Overexpression実験を行うとともに、実際にノックアウトES細胞を作成して、機能についてさらに確認を続ける。これと平行して、既に候補としてリストした遺伝子については、同様の機能解析を進めるとともに、桑実胚から胚盤胞期までの胚における実際の発現パターンを調べる。

同定された遺伝子はまだ完全には立証されていないが、PDGF経路に関与している可能性があり、ExE誘導はこのシグナル経路の未解明の新たな機能として考えることができる。次に、試験管内システムで確認された候補遺伝子の機能が人工的なものでないことを裏付けるため、これらを生体内で検証することを試みた。まずin-situ hybridizationによって初期発生段階のこれらの遺伝子の発現を解析し、また細胞機能をよりよく理解するためにGATA6やNanogとの発現の共局在化を探してみた。これら生体外でのアプローチと並行して、野生型桑実胚とマーキングされたKDミュータントES細胞を合わせて妊娠中の代理母マウスに移植し、ノックダウン細胞には生体内でExE系列を誘導する能力がないことを明らかにした。また同時に、生体内での発生初期段階に酷似させた受精卵にsiRNAを微量注入するという方法を用いて、生体内において遺伝子の発現を阻害してみた。この結果として、ExE欠損が確認されたことから、候補遺伝子が分化のマスター遺伝子であることが確認された。最終的にこの解析を完了するためには、絞り込んだ候補遺伝子に対する変異マウスが必要であるため、これらのマウスを作成している。
レーザー冷却法によるコヒーレント原子線生成の基礎研究

本研究はレーザー冷却法を用いてμK台の極低温原子を生成して、これを用いて位相が揃った物質波が放出されるコヒーレント原子線(原子レーザー)を実現するための基礎技術の開発を行うことを目的としたものである。このコヒーレント原子線を実現する方法としては先ずレーザー冷却および磁気トラップ中の蒸発冷却を用いて原子のボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)を生成してこのBEC原子を少しずつ取り出すことを検討し、^<87>Rb原子のBEC生成の実験装置の開発を行った。この結果、ダブル磁気光学トラップと呼ばれる装置を開発して約10μKの極低温^<87>Rb原子を超高真空(10^<11>トル)のガラスセル内で約5×10^9個溜めることができた。さらに3つのコイルから構成される小型で低消費電力な磁気トラップを開発し、レーザー冷却原子をこの磁気トラップで高効率で捕捉し、さらにBEC生成に必要な高密度に圧縮することが可能となった。これらの予備実験の結果より、今後実験条件の最適化を行うことによりこの実験装置を用いて蒸発冷却を行うことによりBECが十分達成される見通しがついた。今回開発した磁気トラップは他の同様のものに比べて磁場大きな勾配が得られ、高い原子密度が得られるため、BEC生成において有利である。また小型・低消費電力で熱の発生が少ないため、安定な磁場ポテンシャルが得られるため、トラップ中のBEC原子を安定に一定の割合で取り出す連続波原子レーザーの実現に有利である。これらの予備実験の成果を基に今後実用的な高フラックスで連続的なコヒーレント原子線を生成するための方法を検討し、今後の実験手法の指針を得た。本研究はレーザー冷却法を用いてマイクロケルビン台の極低温原子を作り、さらにこれから多数の原子の原子波の位相が揃ったコヒーレントな原子線を生成するための基礎技術の開発およびコヒーレント原子線の基礎物理特性を調べることを目的としたもので、今年度(平成10年度)は主にレーザー冷却法に磁気トラップによる蒸発冷却を併用した方法により、ボーズ・アインシュタイン凝縮実現、およびこれを用いた原子レーザーの実現のための実験装置の開発を行った。開発した装置は2つのガラスセルを用いた磁気光学トラップ(MOT)を細いパイプでつないだダブルMOTと呼ばれるトラップ用真空装置で、極真空(10^<-11>トル以下)で10^9個以上のRb原子をレーザー冷却・補捉が可能になる。Rb原子のレーザー冷却に用いる光源としては、外部共振器型半導体レーザーを開発し、さらに注入同期法を用いて単一モード出力パワーを30mWに、またレーザー増幅器を用いてさらに200mW以上の出力が得られ、冷却用光源として十分なパワーおよび周波数安定度が得られる。このようにしてレーザー冷却した低温原子を捕捉してさらに冷却するための磁気トラップの設計を行い、従来のものより一桁低い電流で動作可能な新しいトラップコイルおよびその電流制御系の開発を行った。今後、これらの磁気光学トラップおよび磁気トラップを組み合わせて蒸発冷却を行い、原子数の最適化、トラップの最適化を行ってRb原子のボーズ・アインシュタイン擬縮を実現し、さらにはこれを用いて原子レーザーを実現する予定である。本研究はレーザー冷却法を用いてマイクロケルビン台の極低温原子を作り、さらにこれから多数の原子の原子波の位相が揃ったコヒーレントな原子線を生成するための基礎技術の開発およびコヒーレント原子線の基礎物理特性を調べることを目的としたものである。平成10年度において主にレーザー冷却法および磁気トラップによる蒸発冷却法を用いた方法によってRb原子のボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)を実現する実験装置の設計および製作を行い、平成11年度においては開発した装置を用いてBEC生成のための予備実験を行った。開発した装置は室温Rb原子をレーザー冷却・捕捉するための2つのガラスセルを細いパイプで繋いだダブル磁気光学トラップ(MOT)と、これをさらに冷却するためのDC磁気トラップである。

この装置によって10^<-11>トル以下の超高真空下で10^9個以上のRb原子をレーザー冷却・捕捉が可能になり、これをさらに磁気トラップで捕捉して蒸発冷却法により数100nKの極低温が達成可能になる。本研究においては今のところ上記の装置を用いてRb原子のレーザー冷却を行い、その原子数は10^8個、捕捉原子の寿命は約3分が得られた。今後、さらに装置の最適化を行って原子数を一桁向上し、磁気トラップで蒸発冷却することによりボーズ・アインシュタイン凝縮が実現されるもの期待される。またこのようなボーズ凝縮原子をレーザー光を用いて少しずつ磁気トラップから取り出すことによりコヒーレントな原子線を生成する原子レーザーの実現する新しい方法に対しても理論的な検討を行った。
疎水性ブロックを有する高分子キレート前駆体を用いた酸化物超伝導体の合成

酸化物超伝導体の構成金属塩を含む水溶液中に高分子キレート剤を溶解し,金属イオンと高分子中のキレート配位子との反応で高分子鎖に金属イオンを結合させ,金属原子が均一に配位した高分子金属キレート前駆体を粉末として単離した後、これを焼成することにより均質な超伝導体を得るという従来の方法とは異なる新しい調製法を確立を目指した研究を行ってきた。本研究では高分子化学の手法を取り入れた新規な有機溶媒可溶な前駆体の合成とそれを用いたエレクトロセラミックス調製プロセスの開発を目的として、平成10年度は配位性ポリマーの両親媒性ブロック共重合体としてポリアクリル酸とポリスチレンとのブロック共重合体を用いた前駆体調製の検討を行った。しかしながら、カルボン酸基の配位力が弱いため、安定な前駆体は得られなかった。そこで、平成11年度は有機溶媒可溶な高分子キレート前駆体の設計と合成を行った。以下にその成果を示す。1.ポリ(エチレン-alt-無水マレイン酸)にステアリルアミンを反応させ、疎水化高分子配位子の合成を行った。得られたポリマーは、既存の赤外分光光時計、核磁気共鳴装置、ゲルろ過クロマトグラフにより、その構造や分子量などの特性解析を行った。ステアリル基の導入率が50%のものはクロロホルムやテトラヒドロフランなどに可溶であった。2.得られた共重合体を高分子配位子として用い、イットリウム系酸化物超伝導を構成する金属イオンを配位させ、酸化物超伝導体作成のための前駆体を調製を行った。得られた高分子金属前駆体はTHF、DMSOおよびDMFなどに可溶であることがわかった。本研究は有機溶媒中で逆ミセル構造を形成する高分子前駆体として水溶性の配位性ポリマーと疎水性ポリマーとの再親媒性ブロック共重合体の設計と合成を試み、各種金属と錯形成した後、有機溶媒中で逆ミセル構造を形成することにより溶解性と会合による溶液粘度向上が同時に達成できる、高分子化学の手法を取り入れた新規な概念の前駆体の合成とそれを用いたエレクトロセラミックス調製プロセスの開発を目的として、平成10年度は配位性ポリマーの両親媒性ブロック共重合体としてポリアクリル酸とポリスチレンとのブロック共重合体を用いた前駆体調製の検討を行った。1.高分子前駆体として用いるポリマーは低コストで大量合成が必要であるため水中で疎水性モノマーと親水性モノマーとのブロック共重合体が合成できるミセル重合法をポリアクリル酸とポリスチレンとのブロック共重合体合成に適用できるかを種々検討した。その結果、親水性または疎水性ラジカル開始剤いずれを用いてもポリアクリル酸とポリスチレンとの共重合体が収率良く得られることがわかった。今後は、既存の熱重量分析装置によりその熱分解過程の検討を行い、焼成を行うことにより酸化物合成条件の検討を行うとともに、得られた高分子金属前駆体の各種有機溶媒中での集合体形成能の検討を光散乱や電子顕微鏡観察を行い、酸化物超伝導体薄膜の前駆体溶液として最適な高分子の構造を探索する。
A.C.コロナ放電におけるSF_6分解ガス検出に関する研究

これまでの研究において,SF6ガス絶縁変圧器の内部障害の一つとして,予測保全上の問題となっている部分放電の発生を,スライドガラス基板上に真空蒸着した厚さ約8OÅの錫蒸着膜の透過率の変化によって,A.C.コロナ放電開始から約1.5時間で検出することができた。しかし,錫の膜厚が約80Åと薄く,真空蒸着する時の膜厚の再現性が悪いという問題点が残った。この問題点を解決するために,スライドガラス基板上に錫を比較的厚く,約300Å(幅28mm,長さ40mm)を蒸着した。この場合の検出量は透過率に変えて錫蒸着膜の電気抵抗値の変化をA.C.コロナ放電時間に対して測定した。膜厚約300Åで約3時間でSF6分解ガスの発生を検出することができた。次に,蒸着モニタの検出部に設置された水晶振動子に錫を蒸着しておき,SF6分解ガスによって錫がエッチングされ水晶振動子による発振周波数が初期の状態と変化し,分解ガスの検出の可能性があるかどうかの試みの実験を行った。水晶振動子に蒸着された錫は,A.C.コロナ放電によって生じる分解ガスによってエッチングされた。この現象は蒸着モニタのエッチング量の指示によって確認できたが,検出時間の正確な測定はバラツキが大きくできなかった。しかしながら,透過率の変化による検出法に引き続いて行った電気抵抗の変化及び水晶振動子の発振周波数の変化で検出する方法でも,SF6分解ガスの発生を簡易に検出することができたが,いずれの方法も実用化にはまだ多くの問題点が残している。これまでの研究において、スライドガラス基板上に蒸着した錫蒸着膜がSF6分解ガス(種々の分解ガスをひとまとめにしてSF6分解ガスと言う。)と反応して削り取られ膜厚が薄くなり、透過率が増加することを明らかにした。さらに、市販の透過型リニア光電センサとを組み合わせて約80Åの蒸着膜厚によって、SF6分解ガスの発生を1.52時間で検出でき、この検出時間のばらつきの幅を少なくすることが課題となっている。約80Åの蒸着膜厚を再現性良く作製するには多くの時間がかかるので、実験計画を変更して、蒸着膜の電気抵抗変化の測定から実験を始めた。試料はスライドガラス基板上に幅20mm、長さ35mm、500Å350Åの厚さに錫を蒸着し、電極リ-ド線は直径0.05mmの銀線を銀ペイントによって20mmの間隔に付けた。電気抵抗の測定には四端子法を測定原理にした抵抗計(日置社製、ミリオームハイテスタ)を用い、最初に錫蒸着膜厚と電気抵抗の関係を測定した。膜厚が300Åぐらいに薄くなると抵抗値は非常にばらつき、抵抗値も高くなり、導電性が無くなる試料もあった。また、それ以上の膜厚においても電気抵抗値にばらつきが生じ、ばらつきを少なくする蒸着条件を決定するのにかなりの時間を要した。現段階でもこのばらつきの問題が少し残っている。作製した試料を放電容器に設置し、10^<-2>Torrの真空中に6時間放置し、SF6ガスを1.2Kg/cm^2に充填し、その中に20時間放置し電気抵抗値に変化が無いのを確認し、その後、A.C.コロナ放電(放電の程度約80pc)を開始し、放電時間の経過に対する電気抵抗値の変化を測定した。現在の研究状況では、膜厚、放電エネルギーをパラメータにした電気抵抗値の変化の結果が得られていないが、膜厚約300Å近傍の試料において放電開始後、約3時間でSF6分解ガスの検出ができることが明らかとなった。前年度に引き続いて,錫蒸着膜のSF6分解ガスによる電気抵抗変化の測定の実験を行った。

試料はスライドガラス基板上に幅20mm,長さ35mm,500Å350Åの厚さに錫を蒸着し,電極リード線は直径0.05mmの銀線を銀ペイントによって20mmの間隔に付けた。前年度の研究結果では,膜厚約300Å近傍の試料において放電開始後,約3時間でSF6分解ガスの検出ができることが明らかとなった。しかし,膜厚,総放電エネルギーをパラメータにした電気抵抗値の変化の結果が得られなかった。本年度は,まずこの実験から開始して,SF6分解ガス検出に最も感度の良い蒸着膜厚を探索した。作製した試料を放電容器に設置し,10^<-2>Torrの真空中に6時間放置し,SF6ガスを1.2Kg/cm^2に充填し,その中に20時間放置し電気抵抗値に変化が無いのを確認し,その後,蒸着膜厚に対して,A.C.コロナ放電の総放電エネルギを変えて(放電の程度,約80120pc),放電時間の経過に対する電気抵抗値の変化を測定した。放電電荷量の測定には,日本計測器製(株)同調式部分放電測定器CD-6用いた。この結果,錫蒸着膜厚が約330,350Åにおいて,放電開始後、約3時間で,膜厚約400Åでは約4時間で,SF6分解ガスの検出ができることが明らかとなった。次に,XTM/2蒸着モニタを利用して,水晶振動子に蒸着した錫の蒸着膜がSF6分解ガスによってエッチングされ発振周波数が変化し,SF6分解ガスの検出の可能性があるかどうかの試みの実験を行った。SF6ガスで1.2Kg/cm^2に加圧された放電容器内に挿入された水晶振動子に約300Å蒸着した錫は,A.C.コロナ放電によって生じる分解ガスによってエッチングされていることは,XTM/2蒸着モニタのエッチング量の指示によって確認できたが,検出時間の測定までには至らな゚かった。この原因は水晶振動子の加圧状態での発振が安定しないことで,今後の検討問題として残った。
ひずみ-透磁率関係の定量評価方法の確立とそれによる新しいひずみ計測

1.平板状試験片を対象とし,その表面に励磁用電磁石を設置し,励磁用電磁石の横で試験片表面に垂直なる方向の空気中における磁束密度(外部磁束密度)を計測し,さらに試験片裏面近傍で裏面に沿った方向の外部磁束密度を計測すれば,前者の後者に対する比は応力の変化に対して高感度に応答することを明らかにした。2.超強力鋼を対象とし,0200MPaの弾性限内の一軸引張負荷下における外部磁束密度変化と励磁周波数の関係を詳細に求めた結果,最適励磁周波数が200Hzであることを見い出した。3.無負荷時を対象とした初透磁率を磁束密度の一次関数で表したモデルを導入した。同関係に含まれる未定係数,および,引張負荷時を対象にこれを掛け合わせる形で展開したひずみの一次関数に含まれる未定係数を,本モデルによる数値解析と計測結果を照合し,決定する方法を確立した。4.平板状試験片を取り上げ,センサ位置および負荷応力を種々変化させて磁束密度を計測し,試験片の裏側ではひずみに対する感度が大きくかつセンサの位置決め誤差が小さく,一ケ所のみの計測でひずみ計測が可能であることを示した。5.平板状の被検査体に対して,励磁電磁石のリフトオフを微少に変化させたときの外部磁束密度の変化を計測した。これによりリフトオフに含まれる誤差が計測される磁束密度に及ぼす影響が比較的大きく,高精度なひずみ計測のためには,電磁石のリフトオフ設置精度の確保が重要であることを明らかにした。本研究は、磁気ひずみ測定法の飛躍的発展とその実用化を狙って,これに不可欠なひずみ-透磁率関係の定量評価方法を確立し,これを踏まえてひずみの三次元分布計測を実現することを目的としたものである。本年度は,基礎となる以下の研究を実施した。1.外部磁束密度の高感度計測のためのセンサー最適位置に関する検討平板状試験片を対象として,その表面に近接して励磁用電磁石を設置し,励磁用電磁石の横で試験片表面に垂直なる方向の空気中における磁束密度(外部磁束密度)を計測し,さらに試験片裏面近傍で裏側に沿った方向の外部磁束密度を計測すれば,前者の後者に対する比は応力に対して高感度に応答することを確認した。2.ひずみによる外部磁束密度変化と励磁周波数の関係の計測強磁性体である超強力鋼を実験に供し,一軸引張による外部磁束密度変化と励磁周波数の関係を初透磁率範囲内で計測により求めた。0200MPaなる弾性限内の応力に対し,上記の外部磁束密度の比は0200Hzの周波数範囲においては周波数の増加に伴い増加し,200Hz以上においては減少することを見出した。3.ひずみ-透磁率関係モデル化と基本決定はじめに無負荷時を対象として,初透磁率を磁束密度の一次関数で表したモデルを導入した。同関係は未定係数を含む。次に一軸引張負荷時を対象にこれを展開し,無負荷時の値にひずみの一次関数を掛けた形で初透磁率を表現した。ここにひずみの一次関数にも未定係数を含む。本モデルによる数値解析を計測結果と照合し,未定係数と励磁周波数との関係を解明した。本研究は,磁気ひずみ測定法の飛躍的発展を目指し,これに不可欠なひずみ-透磁率の定量評価方法の確立と,これを踏まえたひずみの三次元分布計測を狙ったものである。本年度は,昨年度の実績を踏まえ以下の研究を実施した。1.二軸引張によるひずみ-透磁率関係の検討引張応力下における平板状試験片の表面に電磁石を設置して励磁した場合の電磁石近傍の空気中の磁束密度の変化,すなわち外部磁束密度の変化とひずみの関係を踏まえて,多軸応力状態における被検査物のひずみの評価の基礎として,二軸引張下のひずみ-透磁率関係の評価手法について検討した。2.多重周波数の励磁に対する応答の検討

同一負荷状態においてもひずみによる外部磁束密度の変化が励磁周波数により増減することを踏まえて,設備備品費で購入した多重周波数解析システムにより,多重励磁周波数で励磁した場合の各々の周波数における外部磁束密度の変化を検討した。3.外部磁束密度の高感度計測のためのセンサ最適位置に関する検討の充実平板状試験片を取り上げ,励磁用電磁石側およびその裏側においてガウスメータの位置を種々変えて,無負荷状態と負荷状態の外部磁束密度の変化を計測した。その結果,裏側ではひずみに対して外部磁束密度が大きく変化し,かつセンサの位置決め誤差の影響が小さいことを明らかにした。また励磁用電磁石側においては,引張負荷状態において外部磁束密度が増加する位置と減少する位置があることから,それらの値の比をとることにより,高感度でひずみを計測できる可能性を明らかにした。本研究は,磁気ひずみ測定法の飛躍的発展とその実用化を狙って,これに不可欠なひずみ-透磁率関係の定量評価方法を確立し,これを踏まえてひずみの三次元分布計測を実現することを目的としたものである。本年度は,昨年度までの実績を踏まえ以下の研究を実施した。1.多重周波数の励磁に対する外部磁束密度の応答把握の充実多重周波数で励磁することにより深さ方向の情報を捉えることを狙って,種々の応力状態における外部磁束密度の応答について検討した。2.ひずみ分布評価手順の具体化と検証ひずみ分布が未知なる現場の構造物において,ひずみの三次元分布を評価する際に不可欠な計算プログラムについて,辺要素を用いた三次元非線形有限要素法に基づく検討を行った。また現場における計測手順に関連し,励磁電磁石のリフトオフ誤差が計測値に及ぼす影響について検討した。その結果,同誤差の影響はセンサの位置決め誤差の影響に対して比較的大きく,現場における高精度計測のためには,被検査体に対する電磁石の設置精度の確保が重要であることを明らかにした。3.本評価法の利点の実証本評価法の利点を明確化するため,適用範囲等に関して,既存の代表的ひずみ測定手法であるX線ひずみ測定法,音弾性ひずみ測定法との比較・検討を行った。4.外部磁束密度の高感度計測のためのセンサ最適位置に関する検討の充実センサの最適位置に関する検討のなかで,これまで未検討のまま残されていた励磁電磁石の磁極直下の空間について検討し,同空間ではセンサの位置決め誤差の影響は小さいが,応力の変化に対する感度はあまり大きくないことを明らかにした。これを昨年度までに得られた結果と総合することにより,最適なセンサ位置を明らかにした。
哺乳類松果体細胞の分化と神経支配による調節機構

網膜と松果体は、個体発生的に類似の発生様式を示し、また、鳥類以下の脊椎動物では光受容という共通の機能がみられる。ところが、哺乳類松果体は内分泌器官であり、神経組織しとての特微を殆どもたない。何故、哺乳類松果体がこれらの機能や性質をもたないのかという疑問に答えるために、私は、これまでの研究に基づいて、他の中枢神経組織にはなく、哺乳類松果体で大規模にみられる末梢性交感神経の入力が松果体組織の発生・分化と深く関わっているという作業仮説を立て、この仮説を主にラット松果体の培養系で検討することにした。これまでの研究によって、ラット新生仔の松果体を培養すると、杆状体視細胞の性質をもった細胞が多数出現し、ノルアドレナリン(NE)存在下ではその出現が抑制されることが明かとなっている。また、セロトニン陽性の内分泌細胞は、培養下では神経突起状の長い突起をもち、この突起形成はNEによって抑制される。これらの事実をもとに、以下の調査を行なった。1.新生仔ラット松果体をコラゲネ-スで処理した場合に、最も安定した成績が得られた。その結果、種々の実験条件の比較が可能となった。2.NEによる杆状体視細胞の分化抑制効果のNE濃度依存性を調べた。20nMという低濃度で50%抑制がみられた。3.NEの効果の可逆性を調べたところ、セロトニン細胞の突起形成に対する抑制効果は可逆的である。ところが、視細胞の分化抑制効果は、培養後どの時期にNEを投与するかによって結果が異なった。すなわち、培養初期にNEを投与すると非可逆的に分化を抑制するが、培養後期に投与してもほとんど効果がなかった。4.生後ラットの各時期の松果体を培養したところ、生後5日目を境にして視細胞への分化能が急速に失われた。これは、ほぼ、交感神経の大規模な入力の始まる時期と一致している。5.塩化カリウム20mMの添加によって、視細胞の分化はほぼ抑制されるが、セロトニン細胞は影響を受けない。このことは、NEによる2つの効果が異なるメカニズによることを示す。
沖縄の集落空間における伝統的人工林「抱護」の形態と機能に関する研究

本研究では、かつて沖縄に広く存在し、今も一部が残存している伝統的な村の人工林「抱護」を現地調査により残存状況を把握し、形態分類を地形特性指標により行った。現存せず消失・変容した重要な事例については明治期地籍図での正確な形態復元が出来た。「韓国の裨補林や中国の風水林」を調査し、東アジア他地域との比較・位置づけが可能となった。さらに「抱護」の形態形成に働く琉球の風水的森林観も明らかにした。本年度は萌芽研究(代表:澁谷)の総括と今後の課題の整理を、6月に2回の研究会(中部大・琉球大)で検討した。腰当型の沖縄集落モデルとは異なる井整然型の計画村落(石垣市・旧四箇村)が沖縄本島の東海岸にも複数存在するとの指摘があった。また地籍関係資料として「一筆地調査図」の存在と確認の報告がなされた。8月の研究会(中部大)では仲間が植物生態学の立場から抱護林研究の現状について報告を行った。また招聘者・市川清士氏から沖縄サンゴ礁学の視点でのレクチャーを受けた。8・9月にかけて、全員が沖縄・石垣調査を行った。浦山・仲間は沖縄本島北部の村抱護の残存状況調査と抱護形態の抽出を担当した。鎌田・山元は調査集落21村の「一筆調査図」と「米軍航空写真」のデジタル・データー化の作業を担当した。また石垣市において、浦山・山元は「旧四箇村」の現状再調査に並行して、「地籍公図」と土地台帳の確認から四箇村抱護林における消滅過程の根拠を得た。その結果は日本地理学会で報告した(発表者:山元)。さらに澁谷は「八重山群島測量図」から宮良間切小浜村の資料収集し、竹富町小浜島の現地調査を行った。2月には韓国から裨補研究者ら3名を招聘し、沖縄にて合同現地調査と研究会を開催した。韓国側から、風水思想と抱護概念との関連を明らかにする事の重要性が指摘された。今年度の研究結果として、沖縄本島北部調査において「西海岸・海辺型(今帰仁村今泊集落)」と「東海岸・海辺型(名護市久志集落)」の形態類型が確認された。また読谷村旧喜名集落の抱護林について鎌田が、今帰仁村今泊集落における「村抱護」の植生の分布と年代考察について仲間が、芸術工学会並びに日本海岸林学会で発表した。今年度は5月に年間計画・スケジュール事前調整会(富山国際大)を行った。6月の第1回研究会においてプロジェクト別分担者を決め、(1)保安林(2)仲松抱護観(3)古文書「抱護」抽出(4)地籍資料(5)一筆調査資料の土地利用図化(6)多良間分析のテーマに分かれて連携して作業を進め、現地調査も担当者別に行動する事を決定した。8月には仲間が多良間地籍図収集、山元・鎌田が宮古島の地籍図収集と保安林現地確認を行った。9月1日5日の韓国・木浦大学でのセミナー及び海岸部「村の林」調査には、澁谷・山元と研究協力者:陳・崔・金・李の6名が参加、3篇の研究発表を行った。また9月には鈴木が石垣で「北木山風水記」の記述実地検分と那覇・旧久米村の文献調査を行った。9月の第2回研究会では、仲間より抱護の基本文献・蔡温『山林真秘』の現代語訳に続き『樹木播植』の翻訳業績が報告され、鈴木からは由緒不明とされていた「抱護」の文字が『地理人子須知』に由来するとの指摘が注目を集めた。11月は今帰仁村今泊集落の集落構成調査とフクギ屋敷林分布調査を、研究協力者・齊木崇人を招き、仲間研究室大学院生と合同で行った。また今泊集落の土地利用の分析図作成は鎌田が担当した。3月には、鈴木が沖縄本島中・南部集落調査を、山元は宮古島・多良間島の土地台帳調査を単独で行った。さらに浦山・澁谷は井整然型集落発生前の中世集落における屋敷抱護林の可能性調査のため、さらに発展的テーマの予備調査として与論町城集落の踏査を行った。最終年度は前年度までの2年間で行った研究内容の達成を再確認し、再調査・当初予定調査さらに展望性を考慮した発展可能性のある予備調査を行い、研究のまとめに向けて「抱護」に関する報告会を開催することを計画・実施した。6月の第1回研究会(中部大)において、山元が多良間島の明治期の土地台帳に基づく抱護林の原型復元がなされた。仲間が抱護林の現地における復元の可能性を多良間村に提案する事となった。次に澁谷が与論町城集落の予備調査報告を行った。なお渡邊欣雄(中部大教授)氏が参加された。

7月に浦山鎌田が石垣市役所市史編集課を訪問し、明治期の地籍図を入手、鈴木が真喜・稲嶺集落と本島中南部の村獅子調査を行なった。8月には山元・鈴木が沖縄本島北部の集落を対象とした抱護林再調査を行い、浦山と仲間は同じ地域の抱護林包括調査を行った。その結果、集落の立地特性により「海蝕崖下・砂浜地」型と「海岸砂丘・後背低地(デルタ)」型に分けられ、後者は「腰当森」タイプと理解された。9月は浦山・澁谷・鎌田が非井然型集落の事例として鹿児島県与論町城集落の集落調査を行い、石垣分布・フクギ分布調査を行った。その後、浦山・仲間・陳(連携研究者)が抱護林と中国・風水林の比較のため香港・広東省に出向き、蓮墺集落の調査さらに広州市の華南農業大学熱帯生態研究所で風水林の実態や研究状況の指導を受けた。中国南部の風水林事例調査は深セン市の惧光塩?村・楊梅村の2か所で行った。一般市民への成果発表の機会を10月8・9日に持った。学際シンポジュウム「風水思想と東アジア」(中部大学リサーチセンター)において小特集<風水と抱護>を企画した。浦山が「沖縄の近世集落形成に係わる抱護林への総合的アプローチ」を発表し、抱護林の全体説明と研究方法を解説した。仲間は「植生構造からみた琉球の集落抱護の特徴について」を発表し、集落のフクギ樹齢調査の結果から植樹された年代を推定した上で集落形成期の初期段階に形成された林と結論付けた。山元は「沖縄の抱護林と近・現代」を発表し、明治期の地籍図資料等のデーター整理から石垣市街地の消滅した抱護林の復元図及び消滅過程を実証した。また明治期の多良間島の抱護林復元も行った。澁谷は「韓国の裨補風水」について発表し、抱護林と韓国・「村の林」の比較について述べた。合わせて第2回研究会も行った。2月には浦山・澁谷・山元が韓国.全羅北道鎮安市の「村の森」を韓国の研究協力者と調査行い、20か所の裨補林事例を採取した。東アジアの風水文化比較研究に発展するであろう。3月は第3回最終研究会を有明高専で開催し、研究のまとめの報告を行った。その後、鹿児島県麓集落の巡検を行った。
高温水蒸気を用いた伝熱促進機構のシステム構築と高効率化

アルミ溶融炉による実験により,炉内に水蒸気を導入すると,対流熱伝達とふく射伝熱の両方のメカニズムを介してエネルギー効率を向上できることが,これまでの研究により明らかとなっていた.一方で,炉内に導入すべき水蒸気量は多すぎても少なすぎてもエネルギー効率の改善をもたらさず,燃料の燃焼により生じる水蒸気および吸入する燃焼用空気の湿度を含めて,全体の水蒸気量をコントロールする必要がある.本研究では,アルミ溶融炉の水蒸気加熱装置を高度化し,水蒸気量を制御して,エネルギー効率が高くなる条件を探り,導入する空気の条件が変化しても効率を維持できるようなシステム構築を行い,適切な水分量による効率向上を確認した.アルミ溶融炉による実験により,炉内に水蒸気を導入すると,熱伝達とふく射伝熱の両方のメカニズムを介してエネルギー効率を向上できることが,これまでの研究により明らかとなってきた.一方で,炉内に導入すべき水蒸気量は多過ぎても少な過ぎてもエネルギー効率の改善をもたらさず,燃料の燃焼により生じる水蒸気および吸入する燃焼用空気の湿度を含めて,全体の水蒸気量をコントロールする必要がある.本研究では,アルミ溶融炉の水蒸気加熱装置をより高度化し,水蒸気総量を制御して,エネルギー効率が高くなる条件を探り,導入する空気の条件が変化しても効率を維持できるようなシステム構築を行うことを目的とする.平成27年度は,まずモニタリングシステムの構築を行った.これまでの実験では,実験前後に気温,湿度を確認し,使用した燃料ガスの量を計測していたが,炉の燃焼条件は時々刻々変化するため,燃焼用空気の状態,すなわち温度・湿度を逐次モニタリングするとともに,燃料の供給量,排気の状態を計測するシステム構築を行った.燃焼用空気の取り入れに関しては,エアインテークボックスを設置する予定であったが,ボックスの設置自体に大きな差はなく,また燃焼バーナーは等量比が一定に保たれる設定とした.そのため,バーナーの空気取り入れ口付近で燃焼用空気の温度・湿度を,熱電対および湿度計を用いて逐次モニタリングした.燃料の消費量については,大気温度の変化による供給量変化を観察するため,アズビル社製のガス流量計を用いて瞬時流量を計測した.次に,年度計画ではふく射・対流複合伝熱コードの改良を予定していたものの,十分なモニタリングシステムの構築ができたため,従来の水供給システムを用いて,水供給量の最適化実験を行った.実験においては燃焼状態の確認を行った上で,燃焼用空気の平均大気圧,絶対湿度,初期温度,水供給の影響を評価した.モニタリングシステムの構築では,エアインテークボックスの必要性がないこと,燃焼用空気の温度・湿度を逐次モニタリングするシステムを構築するとともに,燃料の消費量を瞬時値として計測するシステムが構築できた.また,これまでオーバースペックだった水供給について,新たに少量の継続ができる流量計を導入するとともに,供給水のバッファー領域を確保することで,供給する水の温度管理も行うシステムに変更できた.これらのモニタリングシステムの構築での成果をもとに水供給量の最適化実験を行うことができた.四季を通して数多くの実験を繰り返したところ,燃焼用空気の平均大気圧の変化は,炉の効率に影響を与えないことが明らかとなった.また,絶対湿度に関しては,最適となる値が存在する可能性を示すことができた.燃焼用空気の初期温度はほとんど影響がなく,アルミが溶けるまでの温度上昇に対してその幅が小さいため,実験データを整理する上で,特に配慮する必要がないことも確認できた.以上の結果から,年度当初の計画よりも実験の面からは順調以上に推移している一方,数値解析の面では十分な成果が得られていないため,総合しておおむね順調に進展していると考えられる.本研究を進めていく上で,既存の大型のアルミ溶融炉では熱損失や溶融物の物性変化が著しく限界があることが平成27年度の成果として明らかとなったため,本年度は,まず,小型の実験装置の構築を行った.加熱対象をあるみから純粋に変更し,水供給システムは従来の多孔質体への滴下から超音波加熱システムを導入した.大型のアルミ溶融炉では余熱による水の水蒸気化を行ったため追加のエネルギーが不要であったが,超音波加熱システムでは追加のエネルギーが必要となった.そこで追加に必要なエネルギーも含めて効率の比較を行ったところ,超音加熱熱システムの消費電力は小さく,追加のエネルギーは無視し得る程度であった。以上のことから、超音波加熱によって水蒸気を発生させ,純粋加熱システムの加熱部に供給して,水蒸気加熱システムの伝熱促進の効果を実験したところ,大型のアルミ溶融炉に見られたような,明らかな水蒸気付与の効果を観察することができなかった.当初の見積もりよりも水蒸気が分布するであろう加熱部体積が小さいことにより,超音波加熱システムで供給した水分量の体積割合が相対的に高くなってしまったためと考えられる.水蒸気加熱システムの小型化においては,これまで以上に付与する水分量の正確なコントロールが必要であることが明らかとなった.また,平成27年度に行う予定であったふく射・対流複合伝熱解析コードの改良については,研究室保有の独自コードでは汎用性が低かったため,本年度は,市販汎用コードの検証を行った.Ansys Fluentの本解析への有効性を確認できた.

しかしながら,燃焼モデルの詳細な検討,乱流モデルの最適化等,市販汎用コードの発展性の評価を十分に行うことはできなかった.システムの小型化については達成できたものの,アルミ溶融炉のような大型システムに比べて,加熱部体積の評価が難しく,超音波加熱システムで供給した水分量の体積割合を適切に制御する部分の構築に遅れが生じてしまった.しかしながら,大型システムにおいて伝熱促進が見込まれる絶対湿度は既にデータとして既知であるため,これまで以上に付与する水分量を正確にコントロールできる点を解決できればよく,最終年度に予定していたシステムの小型化を前もって今年度に行った意義は大きい.また市販汎用コードの検証ではある程度の道筋がつき,燃焼モデルの検討,乱流モデルの最適化を行えば数値実験を繰り返せる見込みを得た.以上の結果から,年度当初の計画に対して順調に推移しており,おおむね順調に進展していると考えられる.高温水蒸気を用いた伝熱促進機構のシステム構築と高効率化を行う上で、システムの小型化に用いる超音波加熱による水蒸気発生において、伝熱促進が見込まれる絶対湿度の水分量を変更する機構を検討し、実験を行った。加熱部体積の再評価を行い、超音波加熱システムで供給する水分量の体積割合を適切に制御する部分の構築が行えた。また、超音波加熱システムでの追加による必要なエネルギーを可変システムの上でも評価し、消費電力は小さく、追加のエネルギーは無視し得る程度であることを確認した。ただし、絶対湿度を一定に保つ機構を構築することはできたが、その機構を用いて水分を付与しない場合と比較しても、優位な伝熱促進を観察することはできなかった。これは、初年度のような中・大型の実験装置に比べ、小型化をすると、加熱領域にとどまる水蒸気の絶対量が少なく、水蒸気のもつふく射伝熱の有用性が相対的に低くなってい待ったためと考えられる。このことから、高温水蒸気を用いた伝熱促進機構のシステムでは、装置を小型化するよりも、より大型化し、水蒸気のもつふく射伝熱の有用性を相対的に高めることが必要であると考えられる。数値解析では、市販汎用コードを用いて燃焼モデルの検討、乱流モデルの最適化を試みたが、有効なモデルを構築することができず、実験結果も思わしくなかったことから、数値実験を行うことはできなかった。以上のことから、高温水蒸気を用いた伝熱促進機構のシステム構築において、装置の小型化は有効ではなく、ある程度の大きさが必要であることがわかった。アルミ溶融炉による実験により,炉内に水蒸気を導入すると,対流熱伝達とふく射伝熱の両方のメカニズムを介してエネルギー効率を向上できることが,これまでの研究により明らかとなっていた.一方で,炉内に導入すべき水蒸気量は多すぎても少なすぎてもエネルギー効率の改善をもたらさず,燃料の燃焼により生じる水蒸気および吸入する燃焼用空気の湿度を含めて,全体の水蒸気量をコントロールする必要がある.本研究では,アルミ溶融炉の水蒸気加熱装置を高度化し,水蒸気量を制御して,エネルギー効率が高くなる条件を探り,導入する空気の条件が変化しても効率を維持できるようなシステム構築を行い,適切な水分量による効率向上を確認した.本研究を進めていく上で,既存の大型のアルミ溶融炉では,熱損失や溶融物の物性変化が著しく,限界があることが平成27年度の成果として明らかとなった.そのため,当初の平成28年度の研究計画を変更し,小型の実験装置を構築し直す.加熱対象はアルミから純水に変更し,水供給システムについては,従来の多孔質体への滴下から,超音波加湿システムを導入する.
トラッククレーン操作時の動特性解析とつり荷の振れ止め制御

本研究は、トラッククレーンの操作の効率化、容易化および安全性の向上を目的としている。近年各種機械の省力化・操作の簡便性が重視されており、建設機械も例外ではない。その実現のために、トラッククレーンのクレーン操作時の吊り荷の振れ止め制御等が望まれている。しかし、トラッククレーンは作業時の動特性が非線形になるだけでなく、ブームのたわみによる振動、ブーム・フレーム間にガタ等の非線形性および駆動に用いられる油圧回路の回路の特性等の影響を考慮した制御方法が必要になる。そこで本研究では、機械構造の動特性を考慮したつり荷の振れ止め制御を行う。つり荷の運動は非線形性が強いために、ここではファジィ理論により、振れの少ない操作パターンを規範とするファジィ適応制御等の手法を用いて行う。(1)トラッククレーン全体の動特性解析が必要となるために、コンピュータプログラムの開発を行った。(2)クレーン模型を作成して模型実験によりコンピュータプログラムの妥当性を確認した。(3)ファジィ制御により旋回方向のつり荷の振れ止めを行う。ここでは、残留振れの制御を振れ角の測定値をフィードバックすることにより旋回速度を制御した。その制御量は規範となる速度パターンに加えられることにより振れ止めのシミュレーションを行った。(4)上で作成したクレーン模型を使って、シミュレーションにより確かめられた制御規則を用いて実験を行った。ここではパソコンにより旋回動作させて、つり荷の振れ止め制御を行った。
異なる光と水環境下で生育する植物の光合成誘導反応に及ぼす気孔・非気孔制限の評価

本研究は、変動する光環境下における光合成の瞬時的反応の生態学的役割を評価するため、平成12年度から14年度の間に実施し、以下の結果を得た。まず、正常な気孔反応を持つ植物と開いたままの気孔を持つ植物を使って、ガス交換の測定を行い、光合成誘導反応に対する気孔・非気孔制限を評価した。その結果、気孔の開いたままのポプラ品種より通常な気孔反応を持つ品種の方では、光合成誘導反応速度が早く、気孔制限が少ないことがわかった。さらに、今年度においては上記の実験結果と平成12年度の測定結果から得たデータに基づき、モデルで変動する光環境下での光合成に及ぼす気孔制限と非気孔制限の影響を評価した。このモデルはKirschbaum et al.(1998)のモデルをベースにして、気孔の不均一開閉と温度反応特性を新たに導入し、変動光環境をシミューレーションして、熱帯林林床植物の気孔制限の影響を評価した。その結果、気孔の空間的不均一性が大きいほど、変動する光環境下での炭素吸収量の低下が見られ、気孔による制限が大きくなることがわかった。また、温度が高くなると、気孔の制限も低くなることもわかった。本研究では、強光(500μmolm^<-2>s^<-1>)と弱光(50μmolm^<-2>s^<-1>)、それぞれの光条件においてさらに二つの土壌水分条件を設け、Populus koreanax trichocarpa cv.Peaceを育て、光合成誘導反応の測定と解析を行った。光合成誘導反応の測定は、光強度50μmolm^<-2>s^<-1>に設定し、60分間で葉の光合成誘導状態を形成させた後、光強度を500μmolm^<-2>s^<-1>まで急激に上昇させ、光合成誘導反応を1秒の間隔で測定する。その結果、P.Koreana x trichocarpaは、光量子密度が変わっても気孔抵抗はほとんど変化を示さなかった。このことから、この植物の光合成誘導反応に対する制限はほとんど生化学系の活性化によるものであると考えられる。また、光合成誘導反応速度は弱光と比べ、強光条件下で生育したP.Koreana x trichocarpaの方が高いことがわかった。さらに、異なる水条件下で生育した葉の間には、光合成誘導反応速度に有意な違いがないことが示された。一方、室内の測定と比較するため、野外で光合成誘導反応の測定と解析も行なった。熱帯林林床植物であるShorea macrophyllaにおいては、気孔抵抗の変化が光合成誘導反応速度を大きく律速することが明らかになった。また、光合成光量子密度の高いギャップで生育したS.macrophyllaは林床のものと比べ、光合成誘導反応の制限が明らかに低いことがわかった。これらの測定結果の一部はすでに論文として発表し、その他の結果は現在別の論文として作成中である。今年度の計画は実験室で光合成誘導反応の律速過程において、気孔・非気孔制限が光合成への影響を定量的解析することであったが、計画を変更して、異なる光と水環境下で生育する高山植物の光合成誘導反応の測定と解析を行なった。高山地域では、雲や風によって高山植物の光環境が大きく変動する。一方、太陽放射が強く、気圧も低いので大気が乾燥し易く、植物の水ストレスが大きいことも予想される。そこで、本研究では5種類の高山植物について、異なる土壌水分とVPD(Vapor pressure deficit)の条件下で変動する光に対する光合成を測定し、光合成誘導反応効率と光斑利用効率を検討した。光合成測定は、以下の5種類の高山植物について行なった。トウヒレン属Saussurea superbaとSaussurea katochaeteリンドウ属Gentianastramineaメタカラコウ属Ligularia virgaureaハネガヤ属Stipa sp.5種類の高山草本植物では、光合成誘導班効率はSaussurea superbaがもっとも高く、イネ科のStipa sp.がもっとも低かった。S. superbaは匍匐性であり、他の植物に被蔭されやすく、他の種類の植物と比べ光の上昇に対して光合成の上昇がより早いことが示された。また、定常光環境下ではS. superbaの気孔抵抗が他の種より低いこともわかった。

一方、光斑における光利用効率は、どの種においても大きな違いがなく、1より高いことがわかった。すなわち、これらの高山植物は変動する光条件下において光合成活性が高く、定常光環境と比べ光合成生産が高いことが示唆された。しかし、光合成誘導反応と光斑の光利用効率に及ぼす水環境の影響を検討した結果、土壌水分と葉のVPDは変動光合成に対していずれも明らかな影響が見えなかった。これに対して、定常光条件下での強光による光合成の低下は、高いVPD条件下で大きかったことが明らかになった。本研究は、変動する光環境下における光合成の瞬時的反応の生態学的役割を評価するため、平成12年度から14年度の間に実施し、以下の結果を得た。まず、正常な気孔反応を持つ植物と開いたままの気孔を持つ植物を使って、ガス交換の測定を行い、光合成誘導反応に対する気孔・非気孔制限を評価した。その結果、気孔の開いたままのポプラ品種より通常な気孔反応を持つ品種の方では、光合成誘導反応速度が早く、気孔制限が少ないことがわかった。さらに、今年度においては、上記の実験結果と平成12年度の測定結果から得たデータに基づき、モデルで変動する光環境下での光合成に及ぼす気孔制限と非気孔制限の影響を評価した。このモデルはGross et al.(1991)のモデルをベースにして、気孔の不均一開閉と温度反応特性を新たに導入し、変動光環境をシミューレーションして、熱帯林林床植物の気孔制限の影響を評価した。その結果、気孔の空間的不均一性が大きいほど、変動する光環境下での炭素吸収量の低下が見られ、気孔による制限が大きくなることがわかった。また、温度が高くなると、気孔の制限も低くなることもわかった。