hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネにおける全３雑種弱勢現象の多様性と普遍性の遺伝育種学

1遺伝子をもつP.T.B.7の全ゲノム配列を次世代シークエンサーで解読し,候補領域を抽出して解析を行い,公表されているDNA多型情報と比較することで,A.D.T.14, P.T.B.7に特異的なDNA塩基配列を見出した. A. D.T.14に特異的な塩基配列は,Hwa1-1遺伝子をもつWRC系統間で共有されていた.また,P.T.B.7に特異的なDNA塩基配列はコアコレクションには見出されなかった3.候補遺伝子領域をカバーするFosmid genomic DNAライブラリーの作成A.D.T.14, P.T.B.7から高純度のDNAを抽出し,両品種のFosmid genomic DNA libraryの作成に着手した.候補遺伝子が座乗する領域は,ゲノム情報がもっとも蓄積している品種日本晴の情報に基づくと重複遺伝子や転位因子が多数存在する領域で,クローンの選抜に手間取っており,候補領域をカバーできるだけのクローン数にまだ達していない.4.生理学的解析Hwa1-1, Hwa2-1によって生じる雑種弱勢を発現した植物体では,そうでない個体と比較し,病害抵抗性関連遺伝子の発現が増加し,光合成関連遺伝子の発現が減少していた.1. Hwa1-1, Hwa2-1領域のクローニングFosmidライブラリーを作成し,両遺伝子をクローニングする予定であったが,塩基配列が基準品種とかなり異なっていると思われ,遺伝子を含むクローンの選抜が困難であったため,PacBioRS IIによる全ゲノム解析に切り替えた.費用の関係でHwa2-1遺伝子のみを4セルで分析することになった.現在,コンティグを作成中である.1セルのデータはおよそイネゲノムに相当するため,平均して4×の深度で読まれている計算になる.PacBioは1リードごとの塩基配列読み取り精度は低く,リード数を多くして精度を高めるので,4リードでは不十分と思われる.コンティグを作成した後,以前に取得したIllumina Hiseqの100bpペアエンド約10 ×のデータを貼り付け,候補領域の配列を推定した後で,サンガー法によって改めて配列決定する.2 HWC2遺伝子の分布の再検討生物研世界イネコアコレクション(WRC系統),生物研日本在来イネコアコレクション(JRC系統)におけるHWC2遺伝子の分布を再検討した.Hwc2-1の分布,遺伝子周辺のハプロタイプは分析済だが,品種分化との関係を統計的に分析してこなかった.WRC系統,JRC系統全ての材料を統一的に解析したDNA多型データを作成し,温帯日本型,熱帯日本型,インディカ,アウス,中間型に分類した.雑種弱勢を引き起こすHwc2-1遺伝子は温帯日本型に偏り,引き起こさないhwc2-2遺伝子はそれ以外の品種群に偏った.ハプロタイプ分析の結果,Hwc2-1をもつ系統は1ハプロタイプをもち,hwc2-2をもつ系統は13のハプロタイプに分けられた.そのうちの3つは13系統以上が所属する大きなグループであり,残りは6以下であった.大きなグループの構成はいずれも複数の型から成り,ゲノム全体の品種分類とは異なることが示された.イネにおける既知の3種類の雑種弱勢現象はそれぞれ1組の遺伝子の組合せ,すなわち,Hwa1-1とHwa2-1, Hwc1-1とHwc2-1, W-1とW-2によって引き起こされる.W-1, W-2による弱勢現象は再現できなかったため,残りの4遺伝子を分析した.連鎖分析によって染色体上の座乗位置を絞り込み,その領域における遺伝的多型性を調べることで,4弱勢原因遺伝子がそれぞれ単一起源であることを明らかにした.2種類の弱勢現象は病害抵抗性関連や光合成関連の遺伝子発現や細胞レベルでの生理学的現象が類似であることを明らかにした.
着床期の子宮における成長因子の発現とその生理的役割

家畜を含めた哺乳類の着床機構には未だ不明な点が多い。齧歯類ではEGFファミリーに属す成長因子がEGFレセプター(EGF-R)に結合して細胞の分化、増殖などを制御し、着床過程で重要な役割を果たすことが示唆されている。ラットではEGFファミリーに属し強いEGF作用を持つTGF-αが着床の成立に必須である脱落膜に発現することが報告されているがその役割は明らかにされていない。本研究では、TGF-αを脱落膜を持つラットの子宮腔内へ持続注入したところ、脱落膜の発育が促進されることが明らかになった。また、子宮内膜細胞の培養液にTGF-αを添加すると、脱落膜の発育促進効果を持つプロスタグランジンE(PGE)の培養液中の濃度が上昇することが明らかになった。これらの結果より、TGF-αはラット子宮内膜細胞でPGEの産成促進作用を介して脱落膜の発育を促進することが示唆された。一方、反芻類では着床期の子宮におけるEGFファミリーやEGF-Rの発現や分布は未だ不明な点が多い。そこで着床期のヒツジ子宮におけるTGF-αとEGF-Rの遺伝子発現をRT-PCR法で調べたところ期待されたサイズの増幅産物が確認され、これらの塩基配列の解析によりTGF-αとEGF-Rの遺伝子であることが確認された。さらに、免疫組織染色により、TGF-αは深層の子宮腺で強い反応が認められ、胚、粘膜上皮、浅層の子宮腺および粘膜固有層の間質細胞でも明らかな陽性反応が認められ、EGF-Rは胚、粘膜上皮、子宮腺および間質細胞で明らかな免疫反応が認められ、胚の反応は特に強かった。この結果より、着床期のヒツジ子宮で発現するTGF-αは局所的に作用して子宮環境や胚の発育に影響をおよぼす可能性が示唆された。齧歯類では、着床周辺期の子宮や胚でEGFファミリーに属する多くの成長因子が発現する。これらの因子はEGFレセプター(EGF-R)に結合して細胞の分化、増殖などを制御し、着床過程で重要な役割を果たすものと考えられている。しかし反芻類では、着床周辺期の子宮におけるこれらの因子の発現は未だ不明である。本研究では、EGFファミリーに属し強いEGF様作用を持つTGF-αに着目し、着床期のヒツジ子宮におけるTGF-αとEGF-Rのタンパクの分布を免疫組織化学で調べた。その結果、以下のことが判明した。1.TGF-αは妊娠15から21日齢で胚、粘膜上皮および深層の子宮腺で強い免疫反応が認められた。浅層の子宮腺の反応は、妊娠19日齢で強かった。また、粘膜固有層での反応は妊娠日齢が進むにつれ強くなったが、妊娠21日には低下が認められた。なお、筋層での反応はほとんど認められなかった。2.EGF-Rはいずれの妊娠日齢においても胚、深層の子宮腺、子宮小丘の間質細胞、粘膜上皮および筋層で強い反応が認められた。浅層の子宮腺における反応は妊娠日齢が進むにつれ低下した。また子宮小丘の間質細胞では妊娠17日以降に、粘膜上皮直下の間質細胞では妊娠21日に、反応が強くなる傾向が認められた。これらの結果より、TGF-αは子宮環境や胚の発育に影響を与え、着床過程に関与している可能性が示唆された。今後の研究の展開として、目下更なる確証を得るため、採取した子宮内膜組織片よりRNAを抽出し、これを鋳型として逆転写酵素を用いて得られた。

DNAと、ヒツジTGF-αmRNAの塩基配列を元に作成したプライマーまたはマウス、ラット、ヒト、ネコEGF-R mRNAの塩基配列を元に作成したプライマーを用いてPCRを行い、ついで、PCR産物をそれぞれpCRIIおよびpCR2.1ベクターにサブクローニングし、塩基配列の解析を行っている。家畜を含めた哺乳類の着床機構には未だ不明な点が多い。齧歯類ではEGFファミリーに属す成長因子が着床過程で重要な役割を果たすことが示唆されている。ラットではEGFファミリーに属し強いEGF作用を持つTGF-αが着床の成立に必須である脱落膜に発現することが報告されているがその役割は明らかにされていない。本研究では、TGF-αを脱落膜を持つラットの子宮腔内へ持続注入したところ、脱落膜の発育が促進されることが明らかになった。また、子宮内膜細胞の培養液にTGF-αを添加すると、脱落膜の発育促進効果を持つプロスタグランジンE(PGE)の培養液中の濃度が上昇することが明らかになった。これらの結果は、TGF-αはPGEの産成促進を介してラット子宮の脱落膜の発育を促進することを示唆する。これまでの研究で着床期のヒツジ子宮においてEGFファミリーに属し強いEGF作用を持つTGF-αとそのレセプターであるEGFレセブター(EGF-R)が胚や子宮内膜に分布することを免疫組織染色法を用いて明らかにした。そこで、これらの蛋白の遺伝子発現を調べるために、ヒツジ子宮内膜組織片よりRNAを抽出し、これを鋳型として逆転写酵素を用いて得られたcDNAと、ヒツジTGF-αmRNAの塩基配列を基に作成したプライマーまたはマウス、ラット、ヒト、ネコEGF-R mRNAの塩基配列を基に作成したプライマーを用いてPCRを行ったところ、期待されたサイズの増幅産物が確認された。また、これらの塩基配列を解析したところ、TGF-αではすでに報告されている配列と98.4%の相同性を示し、EGF-Rではヒト、ラットと83%、マウスと84%、ネコと89%の相同性を示した。これらの結果より、着床期のヒツジ子宮ではTGF-αとEGF-RのmRNAが発現していることが明らかになった。
欧州における環境保全的農業政策の展開と農業経営への影響に関する実証研究

農業環境政策について、西欧を南北に縦断的に捉えた。農用地が国土の3%しかなく人口密度も低いノルウエーでは、農業が原因の環境汚染問題は相対的に小さく、農村部の定住化のために農業を直接支払によって維持することの方が政策的に重要視されている。スウエーデンにおいても同様であるが、寒冷な気候故に農薬使用量が少ないことをアピールし、最もクリーンな農業をマーケテイング戦略にしている。反対に国土の6割以上を農用地が占め、環境保全に対する農業のウエイトが大きいデンマークでは、化学肥料の投入抑制について課税という手段ではなく直接規制という手段を導入した意義とそれを適用させる条件について考察した。また先進的なバイオガスプラントに着目し、家畜糞尿の再利用を物的循環と採算面から具体的に検討を試み、さらなる発展の可能性を示唆した。イタリアにおいては、国土保全と中山間地対策から注目されるアグリツーリズムに着目し、その展開が経営構造に規定されていることを明らかにした。ドイツでは、循環型社会を目指す循環経済法と農業における環境諸規制の関係を整理し、糞尿処理を事例にバイオガスプラントをとりあげ、その進展を促す法制度的環境を明らかにしたうえで、経済的な側面から採算の可能性と問題点を指摘した。また、地下水汚染を取り上げ、合法的農業と汚染者負担の原則、補償と共同負担の原則の関係を整理し、肥料規定と地下水保全政策を対象としてEU、連邦・州、地域の法規制の階層性を検証し、地域条件に応じた制度運用の在り方を明らかにした。さらに、ドイツにおける有機農業の展開を整理し、その経済性を一般農法を比較するとともに、転換補助やマーケティング補助の意義について分析した。以上のような農業環境政策について直接所得補償に焦点を据えて、経営の集約度と立地モデルを用いてその意義を経営経済の観点から解明した。外国の研究者の招へいとドイツにおける機関聞き取り調査によって、欧州における環境-農業政策の展開動向を整理し、そこにおける環境規制の具体的内容と所得補償の手段について明らかにした。とりわけ水資源保護地域における農業生産に関する規制、肥料投入規制、家畜の糞尿処理規制にポイントを絞り、規制の実施体制、基準法規を把握し、さらに農業経営を事例調査することによってその影響を調査した。現在のところ、農業の環境保全レベルを農業者が選択でき、規制の受容度合いに応じた所得補償がなされていることから大幅な所得減少には至っていないことが判明した。しかしその反面で、水資源保護地域においては、家畜使用の制限が厳しいため、農地の売却、農場の移転といったことが起きており、生産物価格が横ばいないし低下するなかでは、将来の畜産の担い手になることは極めて困難であることが明らかになった。事実、このような規制地域では、農地価格の下落が起こっている。こうした事例を通して、所得の補償はあっても、資産価値の減少に対しては補償がないという問題点が明らかになった。旧東ドイツでは、メガファームクラスの集団農場が存在しているが、家畜の大規模飼養と同時に広大な畑地・草地を有していることから、必ずしも家畜の大規模飼養自体が問題となっていないこと、むしろ個別化した経営の方が経営のテイクオフ期に環境規制が導入され、経営成長が阻害される要因ともなっていることが明らかとなった。家畜の糞尿処理等の環境保全に関する作業は、個別の経営レベルでは困難なことが多く、経営外部の支援組織の対応が期待され、バイエルン州等ではマシ-ネンリングが対応をすでに開始しており、95年頃からは、マシ-ネンリングが別会社を設立し、農業の非生産分野での受委託事業を開始していることが明らかになった。北欧のデンマークと南欧のイタリアを対象に、環境保全施策の展開と農業の動向に関する調査を実施した。デンマークは、EU諸国の中でも農業における環境規制が最も厳しく徹底して遂行されている国であり、窒素施与基準量もさらに10%削減する計画を打ち出している。

これは、経済的に最大効率値とされていた従前の基準から窒素量を一律削減するものであり、計画自体がエコノミーからエコロジーへと重点を移したことが明らかとなった。また、デンマーク農業では畜産が主力となっているため、糞尿処理問題は深刻であるが、それへの対応としてバイオガスプラントの建設が進行している。最近は生ゴミを一緒に処理することで効率を上げる技術が開発され、都市のゴミ処理問題を軽減しかつプラントの経済効率を上げていることが把握できた。これには、プラント建設への補助のみならず生産電力の売価が差別的に高くなっていることなどが促進要因として作用していることが把握できた。また、こうした糞尿の処理に関連する作業は、農作業請負業者が請け負う形が多くとられており、このような環境保全部門の事業が拡大している現状を確認することができた。イタリアについては、EU諸国のなかでも環境保全対策が遅れているとされているが、個別経営レベルにおいても環境規制を順守しない事例などが確認された。また、環境保全の観点からアグリツーリズモに関する調査を実施した。アグリツーリズモは、農業者が都市住民を受け入れ宿泊・レクリエーションなどの非農業サービスの活動に従事することにより、従来農業生産が環境に与えていた負荷を軽減するとともに、農業者が農村で自立するため、過疎化の防止と国土保全の役割を果たしている。調査によりその実態とそれを促進する関連施策が明らかとなった。農業環境政策について、西欧を南北に縦断的に捉えた。農用地が国土の3%しかなく人口密度も低いノルウェーでは、農業が原因の環境汚染問題は相対的に小さく、農村部の定住化のために農業を直接支払によって維持することの方が政策的に重要視されている。スウェーデンにおいても同様であるが、寒冷な気候故に農薬使用量が少ないことをアピールし、最もクリーンな農業をマーケテイング戦略にしている。反対に国土の6割以上を農用地が占め、環境保全に対する農業のウエイトが大きいデンマークでは、化学肥料の投入抑制について課税という手段ではなく直接規制という手段を導入した意義とそれを適用させる条件について考察した。また先進的なバイオガスプラントに着目し、家畜糞尿の再利用を物的循環と採算面から具体的に検討を試み、さらなる発展の可能性を示唆した。イタリアにおいては、国土保全と中山間地対策から注目されるアグリツーリズムに着目し、その展開が経営構造に規定されていることを明らかにした。ドイツでは、循環型社会を目指す循環経済法と農業における環境諸規制の関係を整理し、糞尿処理を事例にバイオガスプラントをとりあげ、その進展を促す法制度的環境を明らかにしたうえで、経済的な側面から採算の可能性と問題点を指摘した。また、地下水汚染を取り上げ、合法的農業と汚染者負担の原則、補償と共同負担の原則の関係を整理し、肥料規定と地下水保全政策を対象としてEU、連邦・州、地域の法規制の階層性を検証し、地域条件に応じた制度運用の在り方を明らかにした。
宿主と微生物のmiRNAを介したクロストークの解析

慢性難治性呼吸器感染症である肺Mycobacterium avium complex(MAC)症の疾患活動性の指標となるバイオマーカーの発見、病態解明および新規治療標的の発見を目的として、我々は、肺MAC症に関連するmicro RNA(miRNA)を探索した。肺MAC症患者と健常者の血清中miRNAプロファイルを比較することで、肺MAC症に関連するmiRNAとしてhsa-miR-346を発見した。今後、hsa-miR-346と肺MAC症の疾患活動性との関連を更に明確にし、病態解明そして新しい治療への応用を目指していく。本研究は、慢性難治性呼吸器感染症である肺Mycobacterium avium complex(MAC)症の患者検体を用いて、肺MAC症関連microRNA(miRNA)を探索し、肺MAC症の病態解明、更には、診断、症状・病勢変化の指標、及び新規治療標的を探索することを目的とする。慶應義塾大学医学部倫理委員会で承認後(承認番号:20130134)、文書にて説明、承諾の得られた診断が確定した無治療肺MAC患者(患者群) 5名、患者と性別・年齢・BMIがマッチした健常者(健常者群) 5名より得られた血清を用いて、網羅的miRNA解析を東レ社の3D-Gene Human miRNA(miRNA検出用オリゴDNAプローブ)を使用し行った。患者群と健常者群の血清中の各miRNA量をglobal normalization法により補正したシグナル強度で比較した。患者群で健常者群より統計学的に有意(p<0.01)に、かつ4倍以上増加しているmiRNAを19個抽出した。一方、患者群で健常者群より統計学的に有意に4倍以上減少しているmiRNAはなかった。以上より、患者群で健常者群より有意に増加した19個のmiRNAが肺MAC症関連miRNAの候補と考えられた。本研究は、慢性難治性呼吸器感染症である肺Mycobacterium avium complex(MAC)症の患者検体を用いて、肺MAC症関連microRNA(miRNA)を探索し、肺MAC症の病態解明、更には、疾患活動性評価のためのバイオマーカー、及び新規治療標的の探索を目的とする。平成25年度に抽出できた19個の肺MAC症関連miRNAからさらに候補を絞り込むため、慶應義塾大学医学部倫理委員会承認の下(承認番号:20130134)、排菌量と画像所見から疾患活動性が低いと判断された無治療肺MAC症患者(MAC軽症例群)4名、疾患活動性が高いと判断された無治療肺MAC症患者(MAC重症例群)4名に加え、患者群と性別・年齢・BMIがマッチした健常者4名の3群から採取した血清を用いて、独立した2回目の網羅的miRNA解析を東レ社3D-Gene®Human miRNAを使用し実施した。平成25年度、平成26年度に行った2回の網羅的miRNA解析で、健常者群に比べて患者群で統計学的に有意(p<0.05)に増加しているmiRNAを8個抽出し、これら8個のmiRNAが肺MAC症関連miRNAの候補と考えた。平成25年度、平成26年度に行なった2回の網羅的miRNA解析で、健常者群に比べて患者群で統計学的に有意(p<0.05)に増加しているmiRNAを5種類抽出した。さらに抽出した5種類のmiRNAについて、リアルタイムPCR法による定量測定を行った。その結果、5種類のmiRNAのうちhsa-miR-346が健常者群に比べて患者群で統計学的に有意(p<0.05)に増加しており、肺MAC症関連miRNAと判断した。先行研究等からhsa-miR-346は、MAC菌の感染、免疫担当細胞や気道上皮細胞を介した肺MAC症の病態に関与している可能性が推測された。血清中「肺MAC症関連miRNA」測定は採血だけで済むため、侵襲性が少なく、かつ喀痰検査よりも確実な方法と言える。miRNAは抗体等のタンパク質よりも迅速な発現変動をすることから、本研究で得られたhsa-miR-346は、病状悪化の予測が困難な肺MAC症の鋭敏な疾患活動性の指標になる可能性として期待される。今後、hsa-miR-346と疾患活動性との関連をさらに明確にし、同時に生物学的機能も解析していく。平成26年度の研究計画では、肺MAC症の患者血清を用いて、リアルタイムPCR法による肺MAC症関連miRNAの確認を予定していたが、再現性のある的確なmiRNA候補を抽出するため、独立した2回目の網羅的miRNA解析を実施することとした。臨床検体取得が予想以上に困難であり、時間を要したため、当初の計画より遅れてしまっているが、リアルタイムPCR法による測定の基礎検討はほぼ完了しており、また2回の解析を行うことで候補となるmiRNA数を絞り込むことができた。

平成27年度上半期までには8個のMAC関連miRNAの候補をリアルタイムPCR法で定量し、MAC関連miRNAとして妥当かどうかを評価できると見込んでいる。感染症内科患者血清を用いたリアルタイムPCR法による肺MAC症関連miRNAの確認作業を完了させる。平成26年度以降の計画に従い、肺MAC症患者の疾患活動性と確認した肺MAC症関連miRNAの関連性を調べる。無治療肺MAC症患者の外来定期受診の際に採血、症状の確認、喀痰検査、胸部レントゲン検査を行なう。肺MAC症患者の臨床症状、排菌量、画像所見から推測される疾患活動性の経時的変化と血清中肺MAC症関連miRNA量の経時的変化との相関を見ることで、そのmiRNAが疾患活動性を評価するバイオマーカーとなりうるかを検討する。平成25年度の研究計画では、肺MAC症の患者血液を用いて、肺MAC症に関連するmiRNAを抽出することであった。計画通り、肺MAC症と健常者の血液(血清)を用い、網羅的miRNA解析を東レ社の3D-Gene Human miRNAを用いて行い、19個の肺MAC症関連miRNAの候補を抽出することに成功した。現在、肺MAC症患者、肺MAC症以外の肺抗酸菌症患者、健常者の血清と特異的なプライマーを用いた、19個の肺MAC症関連miRNA候補のreal time PCR法によるmiRNA定量を行い、肺MAC症関連miRNAの確認作業をしている。患者検体取得の遅れから当初の計画より少し遅れているが、ほぼ予定通り、研究は進行している。臨床検体採取に時間を要し、更に、東レ社3D-Gene Human miRNAによる2回目の網羅的miRNA解析を行い、予定していたリアルタイムPCR法によるmiRNAの定量が遅れたため、予定支出額より実支出額が下回った。現在、行っている患者血液を用いたreal time PCR法による肺MAC症関連miRNAの確認作業を完了させる。平成26年度以降の計画に従い、肺MAC症患者の疾患活動性と肺MAC症関連miRNAの関連性を調べる。無治療肺MAC症患者の外来定期受診の際に採血、症状の確認、喀痰検査、胸部レントゲン検査を行う。次年度の研究費と合わせて消耗品購入に充てる予定である。東レ社の3D-Gene Human miRNAによる網羅的miRNA解析の検査委託費が2013年度中に値下がりしたため、予定支出額より実支出額が下回った。
作物管理用知能ロボットの試作研究

新しい機械除草システムや薬害のない防徐システムを求めて、圃場を自律走行するインテリジェント化されたロボットを設計、試作し、性能試験を行った。作業対象としては、畑作、ハウス栽培における作物管理作業を考えた。本ロボットは、基本的には超音波距離計を用いて環境を認識して自律走行するシステムを考えている。本年度は、作物列検出の精度を高めるため、及び作物のみに選択的に薬剤を散布するために作物個体の三次元情報を超音波アレーセンサによる反射波から得る実験を行った。しかし、残念ながら再現性のある情報を得ることはできなかった。そこで、作業装置の研究に的を絞り、三本爪型把持鉗子を用いて機械除草を行う試験と、コンピュータ制御が可能な送液ポンプと散布ノズルを用いて液剤を散布する除試験を行った。多関節ロボットにCCD小型ビデオカメラを装備させ、画像処理によって目的対象物の特定及び位置検出を行い、次に把持鉗子を用いて除草を行う試験を行った。試験の結果、平面では作業可能であるが、Z軸方向については距離センサーの併用した方が確実であることが分かった。防除試験では、コンピュータ駆動送液ポンプを用い、ノズルを多関節マニピュレータにつけて、方向制御をしながらポンプ回転数を変化させて植物体に適切な量の薬剤を散布する試験を行なった。しかし正確な選択的散布を行うには高度な三次元空間での位置検出機能が要求され、自動焦点カメラや超音波による距離センサー等を複合的に用いたセンサシステムが必要になる。新しい機械除草システムや薬害のない防除システムを求めて、圃場を自律走行するインテリジェント化されたロボットを設計、試作した。本ロボットは、超音波距離計を用いて環境を認識して自律走行するシステムを考えている。本年度は超音波センサによる認識システムおよび走行システムを中心としてロボット本体の設計・試作を行った。その結果コンピュータ制御の4輪独立駆動走行システムによって、管理作業中の畦列並進走行、畦端での旋回等の連動を支障なく行えることを確認した。自律走行制御システムについては、対象物までの距離及び操舵角、火力を操作量とするファジーモデルを適用し、推論法としては前件部に台形メンバーシップ関数、後件部に線形式を用いた。走行実験よりこのモデルを同定し、いろいろな条件下での自律走行試験を行って、性能の改善につとめた。ただし圃場での対象物の認識システムの研究では、超音波センサアレーによる作物列等の認識と得られた情報に基づく制御が予想外に難しかった。このためセンサアレーの配置を変えて実験を繰り返し最適位置を求める努力を続けている。走行経路の探索システムについては、できる限り一般性のあるアルゴリズムを考えてきたが、特異な条件下(例えば作物列に対する進入角が90゚に近い場合)ではうまくいかない場合もあり、改善を重ねているところである。新しい機械除草システムや薬害のない防除システムを求めて、圃場を自律走行するインテリジェント化されたロボットを設計、試作し、性能試験を行った。本ロボットは、超音波距離計を用いて環境を認識して自律走行するシステムを考えているが、汎用性を増すことを目的として、視覚センサによる環境認識機能の研究を追加した。本年度は超音波センサによる自律走行制御システムについて特に試験と改良を重ねた。超音波反射波の画像より作物列の位置を確率的に求める方法を開発し、作物列までの距離及び操舵角を操作量とするファジーモデルを適用し、推論法としては前件部に台形メンバーシップ関数、後件部に線形式を用いた。また視覚センサによる作物列検出の研究では、各種の自然光条件での畑作物列の画像をハフ変換によって処理し、作物列を認識することができた。

しかし、作目、圃場条件、天候によっては、画像の二値化、ハフ変換が困難な場合も少なからずあり、変換パラメータを各種条件によって自動的に調整することを試みている。作業装置については、動力エネルギーの少ない鉗子の選定を行い、装置化への基本設計を行った。また、基礎実験に適した圃場の整備を行った。新しい機械除草システムや薬害のない防除システムを求めて、圃場を自律走行するインテリジェント化されたロボットを設計、作業試作し、性能試験を行った。作業対象としては、畑作、ハウス栽培における作物管理を考えた。本ロボットは、基本的には超音波距離計を用いて環境を認識して自律走行するシステムを考えている。本年度は作物列検出の精度を高めるため及び作物のみに選択的に薬剤を散布するために作物個体の三次元情報を超音波アレーセンサによる反射波から得る実験を行った。しかし、残念ながら再現性のある情報を得ることはできなかった。そこで、作業装置の研究に的を絞り、三本爪型把持鉗子を用いて機械除草を行う試験と、コンピュータ制御が可能な送液ポンプと散布ノズルを用いて液剤を散布する防除試験を行った。多関節ロボットにCCD小型ビデオカメラを装備させ、画像処理によって目的対象物の特定及び位置検出をを行い、次ぎに把持鉗子を用いて除草を行う試験を行った。試験の結果、平面では作業可能であるが、Z軸方向については距離センサーの併用した方が確実であることが分かった。防除試験では、コンピュータ駆動送液ポンプを用い、ノズルを多関節マニピュレータにつけて、方向制御をしながらポンプ回転数を変化させて植物体に適切な量の薬剤を散布する試験を行なった。しかし正確な選択的散布を行うには高度な三次元空間での位置検出機能が要求され、自動焦点カメラや超音波による距離センサー等を複合的に用いたセンサシステムが必要となる。
RNA可視化技術と接ぎ木デバイスを基盤とした植物の長距離移動性mRNAの動態解析

全身の異なる組織・器官の間で情報のコミュニケーションを図ることは、個体としてのパフォーマンスを適正に発揮するために重要である。近年、植物において、RNAやタンパク質といった生体高分子が、全身性の情報伝達に働くことが明らかとなってきた。主たる伝達経路は全身に栄養を運ぶ組織である篩管と考えられ、mRNAは篩管中に多く見つかる。これまでに当グループを含む複数の研究者による異種間接ぎ木実験と次世代シーケンサーを用いた網羅的な解析によって、複数の植物種で移動性mRNAが同定されている。同じファミリー遺伝子をコードするmRNAが、複数の種において移動性mRNAとして検出されることから、その進化的保存性が指摘されており、それ故に移動性mRNAは未知の生物学的意義を持つことが期待される。しかし、移動性mRNAの追跡技術が不在であるため、長距離移動の時空間的動態が未解明であり、移動することの生物学的意義の理解は殆ど進んでいない。そこで本研究では、植物体内におけるmRNAの長距離移動を追跡する「RNA可視化技術」を構築し、その技術と「マイクロデバイス」を併用してライブイメージングを実現し、移動性mRNAの時空間的動態を明らかにすることで、長距離移動するmRNAの生物学的意義に迫ることを目的とした。本年度では、RNA可視化のためのSpinach2/DFHBI-1Tシステムにてイメージングを行う植物系統の選抜および観察条件の最適化を行い、イメージングに向けたシロイヌナズナ接ぎ木デバイスの改良を実施した。その結果、Spinach2/DFHBI-1Tシステムで強いシグナルを検知できる植物系統を確立することができた。また、高倍率での観察において、観察対象組織が対物レンズ近くに固定されるように改良した接ぎ木デバイスを作製することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。生物にとって、全身の異なる組織・器官の間で情報のコミュニケーションを図ることは、個体としてのパフォーマンスを適正に発揮するために重要である。植物では近年、RNAやタンパク質といった生体高分子が、そうした個体内の全身性の情報伝達に働くことが明らかとなりつつある。これまでに複数の植物種で移動性mRNAが同定され、その進化的保存性が指摘されていることから、移動性mRNAは未知の生物学的意義を持つことが期待される。本年度では、以下の項目に重点を置いて研究を遂行した。(2)マイクロデバイス技術を用いてシロイヌナズナの接ぎ木を効率化した上で、イメージングに適したマイクロデバイスを設計・構築する計画通り、移動性RNA可視化のためのRNAアプタマー付加mRNAを発現する植物体を複数、準備した。接ぎ木デバイスについても20以上の試作・改良を重ねて、接ぎ木をより効率よく行い、また、接ぎ木部を露出させて固定できるようにして、イメージング用に改良した。平成30年度は、前年度に作出したmRNA可視化用植物を用いて、移動性mRNAの可視化を実施し、その時空間的動態を明らかにすることを試みる。まず、複数用意したmRNA可視化用植物の中から、標的mRNAを多く発現していてその検出がより容易に行えそうなものを選抜する。

次に、mRNA可視化用植物を穂木、野生株を台木として、本課題で作製した接ぎ木デバイスにて接ぎ木を実施する。それによって、穂木から台木へと移動した標的mRNAが台木のどの細胞・組織に蓄積しているかを、深部観察に適した二光子励起顕微鏡を用いて明らかにする。観察に際して接ぎ木デバイスの改良が必要になった場合は、その都度、接ぎ木デバイスを改良する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
帰国子女に対する連環的言語教育の研究

1研究目的海外在留児童生徒数が5万4千を超える中で、帰国子女教育は帰国後の支援教育が中心である。しかし、帰国渡航を環状的に繰り返す生徒が増加している。この研究の被験者もマレーシアで8年半生活し、日本の高校1年1学期の段階で上海へ渡航した。このような生徒の言語支援をどのように行うかに研究の目的がある。学習者の母語の保持と思考力・表現力の育成及び、その指導方法の開発に取り組んだ。2研究方法読書を通した論説文作成支援を電子メールを活用し、ユビキタス社会における公教育の支援策を言語(国語)教育の立場から探求したものである。具体的には、月一回のペースで岩波ジュニア新書・岩波新書を読んで論説文を作成し往復書簡ノートを作成する方法をとった。研究当初から現在まで15回の往復をつづけ、双方で30回の往復書簡ノートが完成している。現在も継続中であり、来年度現地校修了まで継続の予定である。7月には、言語環境および学習状況調査のため上海に渡り、本人両親と懇談しこれまでの学習状況、今後の学習の進め方について相談をもった。また、現地校ならびに現地図書館、教育施設等の視察を通して日本語学習環境を調査した。これらを踏まえて9月以降の教材および支援内容の転換を図った。3研究成果遠距離の帰国子女言語指導の方法の一つとして今回の研究が十分に機能することを確認した。多様さを抱えた帰国子女言語支援ツールとして有効な方策であると考える。開始当初は、文意や語彙の誤りも多く稚拙さが目立ったが、後半は十分に自己の意見を踏まえた文章作成ができるようになり、返信内容も意見内容の相互交換に重きを置くようになった。一回A4版程度の分量の文章を批判検討を加えた上で、自己の考えを論理的に述べることができるようになった。現在、高校2年生相当学年に属するが、その思考力、論理的文章作成能力のレベルは教養課程の大学生に引けを取らないまでに向上している。
ハロゲンイオンを用いた磁性めっき膜の高性能化とその原理

本研究対象である小型モータやセンサ応用が期待される磁性めっき膜の成膜プロセスでは,電源容量の低減のために塩化物イオンを加えることがあるものの,塩化物イオンと磁気特性の関係に着目した検討はこれまでなされてこなかった。研究代表者らは最近Fe-Ni軟磁性めっき膜やFe-Pt硬磁性めっき膜の創製時にめっき浴内の塩化物イオン濃度を変化させると磁気特性や成膜速度などが大きく変化することを見出し,その成果の一部を論文発表した。本研究は,めっき浴内のハロゲンイオンが磁気特性や成膜速度に与える影響ならびに原理を明らかにし,ハロゲンイオンを活用した新しい磁気特性改善手法を提案することである。
関節リウマチにおける血管新生・低酸素応答性転写因子の意義解明と新規治療法開発

マウス由来の培養細胞で、HIF-1αの低酸素・Feキレート剤やCoCl2による時間依存的安定化を確認し、HIF-1αを特異的にノックダウンするsiRNAの発現系を構築中。Real-time PCRによるHIF-1標的遺伝子発現の定量的解析、HIF-1αをノックダウンするsiRNA、構成的活性型HIF-1α、およびドミナント・ネガティブHIF-1αのアデノウイルスを用いた発現系構築を行っている。マウス由来の培養細胞を用いHIF-1αタンパク質の低酸素による時間依存的安定化をウエスタンブロット法により確認した。また、これまでHIF-1αを安定化することが知られているFeキレート剤やCoCl2でも同様にHIF-1αタンパク質が時間依存的に安定化されることを確認した。さらに、HIF-1αを特異的にノックダウンすることが可能なsiRNAを合成し、amaxa biosystem社のNucleofectorを用いてtransfection後、ウエスタンブロット法を用いてその効率を検討した。最もノックダウン効率の良かったsiRNAの配列をもとにプラスミドによるsiRNA発現系を構築中である。このsiRNA発現系が構築でき次第、そのsiRNAのcharacterizationを行う(HIF-1αmRNAのノックダウン、HIF-1αタンパク発現の抑制、標的遺伝子発現の抑制など)。また、HIF-1標的遺伝子の発現を定量的に検討するため、Real-time PCRシステムを導入し、VEGF、TGF-β、PAI-1などのHIF-1標的遺伝子発現の検討を行っている。さらに、構成的活性型HIF-1αとドミナント・ネガティブHIF-1αがマウス由来の細胞でも機能することをプラスミド発現系で確認した。現在、HIF-1αをノックダウンするsiRNA、構成的活性型HIF-1α、およびドミナント・ネガティブHIF-1αのアデノウイルスを用いた発現系を構築中であるが、HIF-1標的遺伝子の誘導効率あるいは抑制効率が低いため問題点を検討中である。アデノウイルスを用いた発現系の問題点解決と並行し関節リウマチのモデルであるアジュバント誘導関節炎モデルマウスの作成を行っている。モデルマウスの作成後、関節リウマチにおける低酸素応答性遺伝子発現、HIF-1による遺伝子発現調節の意義について検討する予定であるマウス由来の培養細胞を用いHIF-1αタンパク質の低酸素による時間依存的安定化をウエスタンブロット法により確認した。また、これまでHIF-1αを安定化することが知られているFeキレート剤やCoCl_2でも同様にHIF-1αタンパク質が時間依存的に安定化されることを確認した。モデルマウスの作成後、関節リウマチにおける低酸素応答性遺伝子発現、HIF-1による遺伝子発現調節の意義について検討する予定である。
地域文学組織を基盤とした近代日本語文学圏の「草の根」文学交流研究

本研究は、近代日本語文学圏における地域的文学組織間の相互交流の様相とそのネットワークの状況を明らかにすることを目的し、特に山形県の文壇・詩歌俳壇を中心点として資料の調査収集と分析を進めてきた。現在山形県を中心とした地域文壇・詩歌俳壇間の交流について戦前・戦後それぞれ時代を追って整理発表している段階であり、今後日本の植民地統治下文壇と関係する部分も含めて関連論文を順次公刊していく予定である。本平成21年度は、特に「台北文壇と山形地域文壇との関係」の問題について資料の調査・収集・分析を進めるとともに、「関東州・「満洲国」を中心とした詩歌交流」・「中華民国(日本影響下地域)を中心とした文壇交流」のニテーマについて基礎的な調査・資料整理を行った。「台北文壇と山形地域文壇との関係」に関しては、山形県立図書館等で大正末期から昭和戦前の時期に山形県内各地域で刊行された詩歌誌の調査を行い、鈴木健太郎・齋藤禮助・真壁仁及び後年台北で文学活動することとなる長崎浩を中心にその活動について整理するとともに、東北各県・新潟県での調査によって山形県を中心とした同時期の地域的文学コミュニティー相互のネットワークについての考察も行った。平成22年度以降各地域の文学コミュニティーとの関係を含めて山形県詩歌壇の基礎資料を公刊するとともに、その台北文壇との関係についてさらなる調査分析を行う予定である。「「満洲国」を中心とした詩歌交流」・「中華民国(日本影響下地域)を中心とした文壇交流」に関しては、大阪府・岡山県等の調査によって中華民国(注精衛政権下)・関東州・「満洲国」まで広がりをもった豚詩社とその周辺の詩人の活動状況について基礎的な調査を行った。平成22年度以降これら研究をそれぞれ発展させていくことで、近代日本の植民地下(及び日本影響下地域)と日本「内地」各地域間で広範囲に展開された「草の根」文学交流の様相を明らかにできるものと考えている。なお、本年度発表した「金川中学校から見える「都市」、岡山と東京と-張文環・岡山時期の学籍問題を出発点とした台湾人内地地方留学生の意識をめぐる論考」は、台湾出身の作家張文環・呉新栄の岡山内地留学時代の事跡について考察したものであり、本研究に関わる副次的な成果である。本平成22年度は、前年度に引き続き特に「台北文壇と山形地域文壇との関係」のテーマについて資料の調査・収集・分析を行うとともに、「関東州・「満洲国」を中心とした詩歌交流」・「中華民国(日本影響下地域)を中心とした文壇交流」・「朝鮮を中心とした詩歌交流」の三テーマについても資料収集・分析を進めた。「台北文壇と山形地域文壇との関係」については、山形県立図書館・上山市立図書館・鶴岡市立図書館・酒田市立図書館光丘文庫等山形県内各機関での調査を継続し、昨年度の調査と合わせて大正末期から昭和戦前期に山形で刊行された文芸誌・詩歌誌・文学関連書籍についておおよそ一通り基礎的な資料調査を完了することができた。「萌芽期における地方土着的農民詩運動-山形詩壇を中心とした素描的覚書」はこの調査で収集した資料を「農民文学」という切り口から整理したもので、本テーマにおける研究成果である。現在は、収集した資料を鈴木健太郎・齋藤禮助・真壁仁・佐藤總右等主要な詩人との関わりを中心に整理すること、長崎浩を媒介として山形県文壇との台北文壇との関わりについて整理すること、山形県を中心とした地域的文学コミュニティー相互のネットワークについて明らかにすることの三点を中心に整理分析を進めている段階であり、平成23年度以降順次継続して成果を公刊していく予定である。「関東州・「満洲国」を中心とした詩歌交流」・「中華民国(日本影響下地域)を中心とした文壇交流」・「朝鮮を中心とした詩歌交流」の三テーマについては、本年度上海・大阪・官崎・福島等関係地での調査を進め、池田克巳・黒木清次・百瀬千尋等主要な作家・詩歌人を中心とした地域間ネットワークを明らかにすることを目標として整理を行っている段階である。この三テーマについても、平成23年度以降順次成果を公刊していくことを考えている。平成23年度も平成22年度に引き続き、「台北文壇と山形地域文壇との関係」の問題を中心に、「旧「満洲国」を中心とした詩歌交流」・「中華民国(日本影響下地域)を中心とした文壇交流」・「朝鮮を中心とした詩歌交流」の三テーマを合わせた計四テーマについて研究を進めた。1.「台北文壇と山形地域文壇との関係」については、長崎浩に関わる調査を中心に山形・新潟・長野等関係地の県立図書館・市町村立図書館で複数回にわたる調査を行い、平成22年度までの調査と合わせて執筆に向けた基本軸となる部分についてほぼ調査を終えた。現在は地域的文学組織相互のネットワーク史を含み込んだ山形県詩壇史として時間軸に沿った基礎的論考を執筆している段階である。

このうち戦前の部分については発表の準備をしているところであり、戦後の部分についてはその冒頭部分について「岩根沢文学誌稿-山形県のある詩人疎開地における文学的コミュニティの形成と展開」としてまとめた。2.「旧「満洲国」を中心とした詩歌交流」・「中華民国(日本影響下地域)を中心とした文壇交流」については、戦前の同時代的な交流関係について調査を行うとともに、論旨の補完のためそれぞれの文学者の大陸に渡る以前と引揚後の交友関係と文学活動についても資料収集を進めた。今後はそれぞれの文学者の活動の母体となった各地域の詩壇・文壇との関係をふまえて論考をまとめていく予定である。3.「朝鮮を中心とした詩歌交流」については、歌誌『ポトナム』の調査を戦前部分について終えた段階である。今後百瀬千尋等『ポトナム』関係者の調査を進めるとともに、『真人』の調査を進めることでまずは朝鮮歌壇を中心にしたネットワークについて基礎的な資料をまとめていきたいと考えている。なお、本年度編集発行した河原功著『台湾文学研究への道』(村里社)は本研究に関わる副次的な成果である。
低酸素ストレス応答性分子シャペロンによる免疫応答制御

小胞体に存在するendoplasmic reticulum oxidoreductin1(ERO1)-aは、正常組織と比較して、癌細胞では高発現していた。またERO1-αは低酸素で発現が誘導されるが、免疫組織学的検索により、腫瘍内の低酸素領域での発現増加を確認した。興味深いことに、大腸癌症例ではERO1-αの発現が高い腫瘍においては、MHC class Iの発現が維持されていた。このように腫瘍細胞におけるERO1-aの発現は、腫瘍細胞の免疫原性の維持に大変重要な分子であることが明らかになった。大腸癌細胞株SW480にERO1-aを強制発現させると、酸化型のMHC class I分子が増加し、細胞表面上の発現が増加した。一方、ERO1-aの発現をノックダウンすると、細胞表面上のMHC class I発現が低下し、細胞傷害性T細胞による認識が低下していた。さらに低酸素環境におけるMHCclass Iによる抗原提示を検討する目的で、OVAを発現L細胞を用いて検討すると、ERO1-a発現増加に伴って特異的細胞傷害性T細胞による認識が増強した。さらにB細胞性白血病株を用いて、ERO1-aのノックダウンを行うと、MHC class II分子の発現と抗原提示が抑制された。このようにERO1-αの発現は宿主免疫監視機構に重要な役割を果たしていることが明らかになった。この細胞内機序として、ERO1-aはPDIの再酸化を介してMHC class Iおよびclass II分子内のジスルフィド結合形成促進に関与していることを明らかにした。このように癌細胞におけるERO1-aの発現はMHC class I/II分子の発現に重要な役割を果たしており、腫瘍の免疫原性を規定する因子となると考えられた。また低酸素環境にある腫瘍に対するT細胞応答の理解に重要な分子であると考えられた。担癌状態において、癌細胞は常に低酸素環境下に曝されており、癌細胞はこの低酸素環境に対し、様々な分子の発現を調節することによって適応している。しかし低酸素による免疫応答制御についての分子レベルでの報告は世界的にみてもほとんど見られない。本研究では、固形癌に共通して存在する低酸素環境における、宿主免疫細胞による抗腫瘍免疫応答の解析を行っている。特に低酸素環境下で発現誘導されるhERO1-Laによるジスルフィド結合形成能が免疫関連分子発現に与える影響を検討した。またdominant negativeとして機能する変異hERO1-Lα遺伝子導入細胞株を作製し、通常酸素分圧および低酸素環境におけるhERO1-Lαの免疫関連分子発現に関わる役割を検討している。本研究の成果により、癌のワクチン治療や血管新生阻害剤と免疫療法の併用に対する重要な知見を得ることができるものと考えられる。平成21年度では、hERO1-Lαのジスルフィド結合形成能に重要な役割を果たしている390番目、394番目、397番目のシステイン(C)をアラニン(A)に変異した変異遺伝子をクローニングし、これらを膵癌細胞株Panc1細胞に導入した。397番目のシステインを変異させた遺伝子導入株において、細胞表面上のMHCクラスI分子の発現が低下していることを見出した。また細胞内のMHCクラスI分子の蛋白量も減少していた。さらに興味深いことに、変異遺伝子導入株では酸化型MHCクラスI分子が野生型Pancl細胞と比較して著明に減少していた。この事実は、hERO1-LαがMHCクラスI分子の酸化すなわちジスルフィド結合形成に必須であることを示すものである。さらにhERO1-Lαは低酸素環境で発現が著明に誘導されることから、腫瘍環境における免疫監視機構において非常に重要な役割を果たしている可能性が示唆される。

本年度においては、ヒト大腸癌細胞株における低酸素誘導性分子シャペロンの発現変化とこれに伴う癌細胞におけるジスルフィド結合を有する免疫関連分子、特にMHC class I分子の発現変化・酸化還元状態について検討を行った。Humanendoplasmic reticulum oxidoreductin1-Lα(hERO1-1α)は低酸素で発現増強する分子シャペロンで、ジスルフィド結合形成能を有している。我々は、癌化に伴ってこのhERO1-Lαの発現が増強することを明らかにしてきた。そこで、ヒト大腸癌細胞株SW480にhERO1-Lαを過剰発現させて、その免疫原性への影響を検討した。hERO1-Lα過剰発現SW480は、野生株に比較してMHC class I分子の発現が約2倍に増加した。細胞内でのMHC class I分子の酸化・還元状態をwestern blottingを用いて検討した。その結果hERO1-Lα過剰発現SW480は、野生株に比較して酸化型すなわちジスルフィド結合を有するMHC class I分子の発現が増大していた。一方野生株のSW480では、酸化型と還元型はほぼ同程度の発現を示した。この事実は、hERO1-Lαにより酸化型MHC class I分子が増大し、より安定性を獲得するため細胞表面上での発現も増大することが考えられた。さらにhERO1-Lαは小胞体内において、MHC class Iに抗原ペプチドをloadingするpeptide loading compartment (PLC)に関わる多くの分子と分子会合をとっていることが示された。このようにhERO1-LαはMHC class I分子の発現制御に重要な役割を果たしている。【本研究成果】小胞体に存在するendoplasmic reticulum oxidoreductin1(ERO1)-αは、正常組織と比較して、癌細胞では高発現していた。またERO1-αは低酸素で発現が誘導されるが、免疫組織学的検索により、腫瘍内の低酸素領域での発現増加を確認した。興味深いことに、大腸癌症例ではERO1-αの発現が高い腫瘍においては、MHC class Iの発現が維持されていた。このように腫瘍細胞におけるERO1-αの発現は、腫瘍細胞の免疫原性の維持に大変重要な分子であることが明らかになった。大腸癌細胞株SW480にERO1-αを強制発現させると、酸化型のMHC class I分子が増加し、細胞表面上の発現が増加した。一方、ERO1-αの発現をノックダウンすると、細胞表面上のMHC class I発現が低下し、細胞傷害性T細胞による認識が低下していた。さらに低酸素環境におけるMHC class Iによる抗原提示を検討する目的で、OVAを発現L細胞を用いて検討すると、ERO1-α発現増加に伴って特異的細胞傷害性T細胞による認識が増強した。
自動車用排熱回収システムに用いるフラッシュ蒸気機関の最適化

排熱回収システムとしてフラッシュ蒸発および壁面熱伝達を利用した新しい蒸気機関サイクルを提案した.そこで,フラッシュ蒸気機関を試作し,高温高圧水の噴射温度や壁面温度が機関の熱効率に及ぼす影響を定量的に調査した.また,フラッシュ蒸発過程を可視化し,噴霧角や噴霧先端到達距離を計測できるシステムを構築した.ただし,噴射圧力や噴射温度を一定としても噴射開始とともにノズル先端温度が低下し,その噴霧は非定常な噴霧となることがわかった.1.試作したフラッシュ蒸気機関の熱効率に及ぼす影響因子の評価試作した機関の熱効率を定量的に評価するためには,フラッシュ蒸気機関のボイリンプレートからフラッシュしなかった飽和液に供給される熱量を正確に測定するシステムが不可欠である.そこで,動力を得るエンジンブロック部分とボイリングプレート部分とを分離し,加熱用高温空気の代わりに高温のシリコンオイルを潤滑させることにより,これらをそれぞれの温度を150°C程度まで加熱させることが可能となった.ただし,連続運転を行うためには高温シリコンオイルを循環させる必要があることも判明した.なお,シングル噴射およびマルチ噴射を行い,シリンダ内圧力上昇を計測することは可能となった.2.定容容器内を用いたフラッシュ蒸発過程および壁面衝突過程の可視化定容容器を製作し,容器内に高温高圧水を噴射し,バックライト法で噴霧特性を調べることが可能となった.ただし,水の温度を高温にすると,噴射ノズル内ニードル弁部分が閉塞し,噴射できないなどの問題が発生した.しかしながら,容器内の圧力を下げ,容器内の水の飽和温度を下げることにより,フラッシュ現象を観察することができた.噴射温度が容器内圧力の飽和温度よりも大きくなると,フラッシュ蒸発が発生し,噴霧角が広がることも確認された.平成28年度では,再度,噴射ノズルの孔の形状を検討し,250°Cまで連続噴射可能なノズルを試作する予定である.また,当初の年度計画に従って,加熱した平板にフラッシュする噴霧を衝突させ,その際の熱伝達特性を測定可能な評価システムを完成させる予定である.1.試作したフラッシュ蒸気機関の熱効率に及ぼす影響因子の評価ボイリングプレートとインジェクタの温度をそれぞれ独立して温度調節できるシステムがほぼ準備でき,連続運転に向けて順調に準備ができている点.オイルを用いてボイリングプレートを加熱する方法を考案し,試作した点.以上より,ほぼ計画通りに進んでいる.2.定容容器を用いたフラッシュ蒸発過程および壁面衝突過程の可視化バックライト法による自由噴霧の観察に成功し,噴霧先端到達距離や噴霧角の測定に成功した点.雰囲気条件を変化させるための定容容器を製作した点.壁面衝突噴霧の実験準備に取り掛かっている点.以上より,ほぼ計画通りに進んでいる.1.試作したフラッシュ蒸気機関の熱効率に及ぼす影響噴射条件として,噴射圧力,噴射温度を設定し,ボイリングスリーブ温度を独立に変化させ,機関の熱効率の評価が可能な実験システムを構築した.噴射温度は200250°Cの範囲で変化させ,ボイリングスリーブ温度は200300°Cの範囲で変化させ,それぞれの温度が機関の熱効率に及ぼす影響を調査した.その結果から,ボイリングスリーブ温度を上昇させると,発生仕事および熱効率ともに増加することがわかった.一方,噴射温度を上昇させると,発生仕事は増加するが,熱効率は250°C付近では増加しなくなることがわかった.噴射温度を高くすると,フラッシュ割合が増加し,シリンダ内の最高圧力が増加し,発生仕事は増加するが,その後の壁面蒸発による仕事は増加しないため,熱効率が増加しなかったと考えられる.この機関の熱効率を向上させ,最適化を行うためには,加熱壁面での飽和水への熱伝達を詳細に検討する必要があることがわかった.なお,得られた実験結果に基づいて本研究で提案するサブクール液体フラッシュ蒸発サイクル(SLFB)の理論サイクルの検討も行った.2.定容容器を用いたフラッシュ蒸発過程および壁面衝突過程の可視化昨年度に完成させた定容容器システムを用いて単一孔から噴霧挙動の可視化を行った.噴霧特性として噴霧到達距離や噴霧角を測定し,壁面衝突過程を可視化するための基礎データを取得した.これらのデータに基づいて壁面衝突過程の可視化実験に用いる加熱平面の設計,飽和水への熱流束の測定方法などの検討を行った.「試作したフラッシュ蒸気機関の熱効率評価」については順調に進展しており,その成果を平成29年度に開催される学会等で報告する予定である.一方,「定容容器を用いた壁面衝突過程の可視化」については噴射条件や雰囲気条件の設定に手間取り,自由噴霧での噴霧特性の評価までしか進んでいない.ノズル周辺温度や雰囲気条件を一定に保つために当初予定していた実験装置では安定した実験ができなかったが,現在は実験可能な状況にある.当初の計画よりも遅れており,平成29年度に実施予定の熱流束測定と同時に研究を進める予定である.なお,平成29年度に予定していた理論サイクルの構築を先に行っており,その成果の一部は平成29年度に報告する予定である.1.試作したフラッシュ蒸気機関の熱効率に及ぼす伝熱壁面条件の影響噴射条件として,噴射圧力6 MPa,噴射温度200°C一定とし,壁面温度(ボイリングスリーブ温度)および伝熱面積(フィン数)が熱効率に及ぼす影響を調査した.