hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
葉,枝の環境応答と樹木の成長

本研究の目的は,樹木の成長を議論する基礎として,葉や枝の環境応答を明らかにしようとするものである。平成1315年度の3年間に以下のような研究を行った。1)樹木葉葉肉細胞の細胞壁がCO_2拡散におよぼす影響安定同位体とガス交換の同時測定により,細胞壁がCO^2拡散の抵抗として重要であることを明らかにした。常緑樹では特に大きな抵抗となっており,気孔抵抗に匹敵する大きさである。2)陽葉と陰様の厚さの違いの生態学的意義と柵状組織の分化の仕組み陽葉が厚いのは,葉肉細胞表面積を増やすためであることを理論的に示した。また,陽葉の分化にともなう柵状組織細胞の並層分裂のためのシグナルは成熟葉から送られることを明らかにした。また,並層分裂は垂層分裂と同じ時期に起こることも明らかにした。3)常緑樹の葉の発生学,構成時の物質収支葉面積あたりの光合成速度の最大に達するのは葉面積が最大に達する時点より遅れる。光合成系がどのように発達するのかを記載した。また,常緑樹葉の発生には,多くの貯蔵物質を使うことを明らかにした。4)樹木葉の水分ストレスへの応答樹木に乾燥ストレスを与えると,成熟葉の細胞の体積弾性率が低下する。この反応は,水ストレス条件下における膨圧の維持に役立つ。また,給水にともない体積弾性率が上昇すること,浸透ポテンシャルの乾燥による低下,給水による上昇よりも早い反応であることも明らかになった。5)篠崎のパイプモデルの微分による枝の成長の解析カエデ属2種の当年シュートの物質生産と肥大成長との関係を調べ,篠崎のパイプモデルの微分型を用いて解析した。枝の一年間の肥大成長は,その枝がもつ葉の受光量および枝がもつ長枝の割合によってよく説明することができた。1.常緑広葉樹の葉の構築・維持に関する研究常緑広葉樹の葉の発生における炭素収支を明らかにするとともに、炭素収支と葉の解剖学的特性との関連を検討した。材料にはアラカシを用いた。シンクからソースへ変化する葉齢は、葉面積の展開が終了してからおよそ10日後であった。また、葉緑体は葉面積展開終了後に発達するにもかかわらず、成熟葉に含まれる窒素のおよそ80%は貯蔵物質に由来していた。以上の結果より、常緑広葉樹の葉において、貯蔵物質は葉肉組織の分裂と伸長、葉緑体の発達に貢献し、成長している葉自身の光合成産物は主に細胞壁の肥厚に貢献していることが示唆された。2.葉の水分生理特性を示す体積弾性率と細胞壁の諸特性との関係葉の含水量低下に伴う圧ポテンシャルの低下の割合(体積弾性率)は細胞壁の力学的性質によって決まる。この体積弾性率の乾燥環境における変化については意見が分かれている。やわらかい細胞壁は含水量の低下に対し圧ポテンシャルの維持に貢献するから適応的であるという意見がある一方で、堅い細胞壁をもつほうが体積のわずかな減少で吸水能力を高めて細胞体積の維持に貢献するから適応的であるとする意見もある。コナラとミズナラの二年生苗を用いて、乾燥が体積弾性率におよぼす影響を検討したところ、乾燥によって細胞壁は柔らかくなった。細胞壁の厚さを測定したが、厚さの変化はみられなかった。3.樹形の力学的バランスについて樹木固体では枝や幹が傾きをもつために、枝の断面には主に垂直荷重と曲げモーメント(水平荷重×てこの長さ)による合成ストレスが作用している。

解析の結果、ウリハダカエデでは、ストレスを抑えるために枝を垂らすことなく、破壊に対する安全率の低下を犠牲にしても葉の位置を高く維持しようとする樹形を持っていた。1.常緑広葉樹の葉の構築・維持に関する研究常緑広葉樹アラカシを用い、当年生シュートと一年生シュートにおいて、相対光強度(Ir)と葉面積あたりの窒素量(N)との関係を調べ、さらに飽和光下で測定した葉面積あたりのCO_2固定速度(A)を測定した。また、当年生シュートが産出される際に一年葉から回収される窒素の割合(窒素回収率、R)を求めた。その結果、当年葉では、IrとNとの間に有意な正の相関関係が得られたが一年葉においては良い相関は得られなかった。これは産出した当年生シュート数が多い一年生シュートの葉ほど、Rが高い事と関連していた。草本植物で明らかになったIrとNとの強い相関が、常緑樹では必ずしも見なれない理由が明らかになった。2.葉の水分生理特性を示す体積弾性率と細胞壁の諸特性との関係葉の体積弾性率の低下と細胞液の浸透ポテンシャルの低下の両方が膨圧維持に寄与する。野外のコナラの枝の成熟葉に,枝に切り込みを入れることによって水ストレスを与えた場合,両者が低下した。また,降雨によって両者が上昇した。この際,体積弾性率の変化の方が浸透ポテンシャルの変化より早かった。体積弾性率の変化に際して,細胞壁の量がこのような短期間に変動するとは考えられず、水ストレスにおける細胞壁の可逆的・質的変化が起ると見られる。3.シュート特性に基づいたウリハダカエデ枝の肥大成長メカニズムの解析(パイプモデルのダイナミクス)2001年と2002年に葉数と枝断面積を測定し,2002年には葉乾重,葉面積,受光量,長枝の長さも測定し,当年シュートの操作実験(切除,被陰)を行った。両年とも葉数(Nf)と枝断面積(AB)との間に比例関係がみられた。しかし,当年の葉数増加(ΔNf)と枝肥大面債(ΔAB)の相関は低下し,NfとΔABとの相関も低下した。対照個体では前者の相関が強く,処理個体では後者の相関が強い傾向があった。処理を行わない場合,枝の肥大成長は枝内のシュート間の不均一性からgrowthrate(葉の増加と茎の伸長)に依存し,処理によりシュートの葉量,伸長量,受光量が大きく変化すると,枝の肥大は生産に依存する可能性がある。1.常緑広葉樹の葉の構築・維持に関する研究常緑広葉樹アラカシを用い、当年生シュートと一年生シュートにおいて、相対光強度(Ir)と葉面積あたりの窒素量Nとの関係を調べ、さらに飽和光下で測定した葉面積あたりCO_2固定速度(A)を測定した。論文として公表した。
原子プローブ:レーザー誘起電界蒸発などによる表面研究

昭和63年度の研究目的は、原子プローブ(AーP)や走査型トンネル顕微鏡(STM)の原子的高分解能を生かして、超微視的な観点から表面原子の配列や吸着原子・分子の動的過程等を解明すること、更に、これらの微視的研究と平行して、準安定原子ビームや分子線を試料面に照射して、表面構造や電子状態を調べ、微視的で直接的な研究と統計的で間接的な研究との成果を比較検討し、各手法の特性と特長を評価するとともに、表面研究に新しい視点をもたらすことにある。AーPによる高温超電導セラミックスの構造と組成の研究では、YーBaーCuーO系とともに、BiーSrーCaーCuーO系が調べられた。注目すべき結果は、真空中または酸素雰囲気中のBiーSrーCaーCuーO面をNdーYAGレーザーのパルス光で照射し、スパッターされた粒子によりAーPのPtの針状試料の先端面上にセラミックスの薄膜を形成させたところ、下地金属と薄膜との界面ではCuがPtと混在する層があり、その厚みが12原子層であることを見出だした事である。STMによるSi(111)面の構造観察では、広く観察されている7×7構造の他に5×5、9×9、cー(4×2)、2×2構造などの再配列構造が観察され、それらの構造の凹凸が0.1〓の高分解能で調べられ、STM像が走査探針の先端形状により変ることも示した。また、表面構造と組成と電子状態をより明確に解明できるAーPとSTMの複合装置の開発も進められている。ペニングイオン化電子分光法により、準安定励起原子の脱励起過程は表面に局在するバンドの波動関数の空間的な拡がりが本質的な役割を果たすことを明らかにし、グラファイト、Si、TCNQ誘導体等の電子状態を調べた。分子線による表面研究では、Si(100)面上にC_2H_2ビームを照射し、表面の炭化反応を調べた。He準安定原子線法では、Cs/Si(111)とK/Si(100)系の吸着面の電子状態が被覆率が0.30.4層で著しく変ることを見出だし、理論計算との一致をみた。また、Si(100)面上のK+O共吸収系の電荷分布も調べた。
モバイルシンクを用いた大規模センシング情報処理システムの構築

ユビキタスシステムを実現するネットワークインフラであるアドホックネットワークとセンサネットワークの大規模化が必要であり、これらを協調させた新しいアプローチであるモバイルシンクに関して、広域エリアにおける情報収集を実現するための情報収集システムを構築するための要素技術を研究した。ユビキタスシステムに関する研究開発は、世界規模での研究開発が推し進められている。将来的なユビキタスシステムの利用範囲の拡大に備え、ユビキタスシステムを実現するネットワークインフラであるアドホックネットワークとセンサネットワークの大規模化が必要である。そこで本研究では、アドホックネットワークとセンサネットワークを協調させた新しいアプローチであるモバイルシンクに関して、広域エリアにおける情報収集を実現するための情報収集システムの構築を目的とする。具体的には、モバイルシンクを中心としたクラスタリング技術、およびモバイルシンクのセキュリティ技術についての研究を行うことにより、センサ情報収集システムの構築方法を確立し、実用可能な段階までモバイルシンク技術を成熟させることが目標である。本年度は、モバイルシンクを中心としたクラスタリング技術の研究を行った。信頼性を確保するための動的なクラスタの構成と、効率性を考えた最適なモバイルシンクの移動経路について、モバイルシンクとの連携が図れるクラスタベースのセンサネットワークプロトコルのサーベイ、センサ同士の位置関係、取得するデータの種類、送受信時間やアイドル時間など電力消費や通信効率に関するパラメータについて研究を行った上で、センサのクラスタリング手法とモバイルシンクの最適経路の設定方法を確立し、確実な情報収集を可能にするシステムを目指した技術改良を行った。本年度は、モバイルシンクを中心としたクラスタリング技術の研究をベースに、主にモバイルシンクのセキュリティ技術の研究を行った。センサやモバイルシンクの通信を観測して分析する仕組みを構築し、セキュリティ技術とクラスタリング技術との融合に関して、特にセキュアなゲートウェイ選択における通信に関して、従来技術の改良を行った。また、センサキット(Mote)を用いたセンサネットを試作し、クラスタ数やノード数を増加させたセンサネットワークにおいて、アドホックな通信に対する攻撃やその影響について、実験により詳しく調査した結果、実データから有用な知見を得ることが出来た。本年度は、モバイルシンクを中心としたクラスタリング技術およびセキュリティ技術の総合的な評価に関する研究を行った。特にモバイルシンクのクラスタリング技術に関しては、従来我々が提案していたモバイルシンク構成法を改良し、ネットワークに参加する全ノードへの公平性を高め、セキュリティの適用性を格段に向上させた。具体的には、シミュレーションのみならず実機での検討から、情報収集システムの構築において公平性のアルゴリズムを検討・導入したという研究成果を得た。
環論と関連分野の研究

研究代表者による加群の一般化された組成列に関する研究について。代表者は1993年夏ドイツで催された「環と加群に関する国際会議」に参加して、最近の環と加群の研究における動向を察知し得た。その内の一つとして、quasi-Frobenius環(略してQF環)の特徴付けを制限されたイデアルについての連鎖律によって与える研究がある。このような観点から、代表者の導入した一般化された組成列(所謂、U-組成列)との関連を考察すると、左自己入射的環RがQF環となるための必要十分条件はRが左R-加群としてR-組成列をもつことである、ことが導ける。これは、Teply-Millerの定理により左零化イデアルのクラスが降鎖律を満たすことと同値である。これを一般化して、加群Mの自己準同型環がQF環になるための条件をMの一般化された組成列との関連において求められるのではないかと期待される。このような見地から、代表者は国内の環論研究者と昨年来情報と意見を交換しながら引き続き研究している。研究分担者によるその他の研究について。浅井は3つの連続するFarey分数に対するDedekind和の符号に関するRademacherの問題に完全な解答を与えた。そこでD_1-関数に関するRademacher符号条件を満たすすべての分数の組を与えた。また、古森は直観主義論理から縮約規則を除いた体系であるBCK論理において与えられた証明できる論理式の正規な証明図の個数を決定できる方法を与えた。さらに、縮約規則と割増規則のない2つの論理BIとBB'IについてGentzen式の体系をつくって研究をおこなった。その過程でシンタクティカルには未解決であったT-W問題を解いた。
日英合弁兵器鉄鋼会社の発展とイギリス資本一日本製鋼所の経営戦略とヴィッカーズ・アームストロ

本研究の目的は、戦前における日英合弁兵器鉄鋼会社・日本製鋼所の発展過程を対象とし、とくに英国側株主(ヴィッカーズ社及びアームストロング社)との関係に考慮を払いながら、同社の複雑な経営戦略を解明することにあった。調査・分析の結果、第1次大戦前の「創業期」(190714年)については、英国側出資者両社の日本製鋼所経営への関与は、予期以上に大きかったことが明きらかとなった。すなわち、まず工場操業開始以前の「創立期」(190710年)のトップマネジメントについては、英国側取締役・監査役は、「創立契約書」に基づき日本在住の特定の代理人(Proxy)を指定して日本製鋼所重役会に常時出席させていただけでなく、代理人が各種委員会メンバーになったり、提案を行うなど重要な意志決定に参画していた。英国側重役代理人は電報・書状等で英本国と連絡をとり、英本国では英国側取締役会が随時開催されて英国側両社の意見交換・調整が行われるとともに、その結果が代理人に伝えられていた。引き続く山内万寿治海軍中将の会長時代(191013年)においては、山内会長は、日本側株主(北海道炭砿汽船)と英国側株主の利害を調整すべく「中立取締役」として選出されており、当時日本製鋼所が直面した重要課題においてその調整的役割が期待されたものの、必ずしも両者の関係調整には十分成功したとは言えなかった。当初の研究計画では、第1次大戦期についても本格的に分析する予定であったが、資料収集・分析に予想外に手間取り、英国側株主の日本製鋼所経営への関与が後退していくことを展望的に示し得たに止まった。これを含めて残された課題に現在鋭意取り組んでいる。なお、本研究開始前から手掛けていた関連研究「戦後における日本製鋼所・英国側株主の在日財産回復問題」も平成6年度早期にまとめてある(刊行は平成6年度末)。本研究の目的は、戦前における日英合弁兵器鉄鋼会社・日本製鋼所の発展過程を対象とし、とくに英国側株主(ヴィッカーズ社及びアームストロング社)との関係に考慮を払いながら、同社の複雑な経営戦略を解明することにある。本年度は、主として日本製鋼所創立期(190714年)について検討することとしつつも、次年度以降の研究計画も考慮して、資料収集等は時期・範囲を広げて行った。創立期については、以後の時期に比べれば、英国側出資者両社の日本製鋼所への関わり方は、出資・技術援助等において積極的なことは予想されていたが、資料検討の結果、その関与の仕方は予想以上に大きかったことが明きらかとなった。例えば、技術援助と関連させて英国側製品の販売促進をはかったり、日本側出資者の北海道炭礦汽船の経営危機(190910年)の際には「パ-マネント・マジョリティ」を要求したり、また、大変意外であったのは、英国側取締役・監査役は、通常日本製鋼所重役会において自ら出席することは困難なため、特定の代理人を指定して重役会に出席させて重要な意志決定に参画していたことである。このような創立期日本製鋼所のトップマネジメントにおける英国側株主の役割は従来知られていなかったことであるため、やや中間報告的だが、経営史学会関東部会で報告した(「創立期日本製鋼所のトップマネジメントと英国側株主」本年1月28日、於早稲田大学)。この報告を基礎として近い内に論文として纏める予定である。なお、本年度の研究開始前から手掛けていた関連研究を昨秋論文として纏めた(「11.研究発表」欄記載)。

本研究の目的は、戦前における日英合弁兵器鉄鋼会社・日本製鋼所の発展過程を対象とし、とくに英国側株主(ヴィッカーズ社及びアームストロング社)との関係に考慮を払いながら、同社の複雑な経営戦略を解明することにある。本年度は、昨年度に引続き日本製鋼所「創業期」(190714年)について重点的に資料収集を行い、とくに工場操業開始以前の「創立期」(190710年)のトップマネジメントについては、昨年度中間報告(1995年1月28日経営史学会関東部会報告、於早稲田大学)に止まっていた作業を完成させ、大学の紀要に発表した(「11.研究発表」欄記載)。調査・分析の結果、創立期については、英国側出資者両社の日本製鋼所経営への関与は、予期以上に大きかったことが明きらかとなった。すなわち、英国側取締役・監査役は、「創立契約書」に基づき日本在住の特定の代理人(Proxy)を指定して日本製鋼所重役会に常時出席させていただけでなく、代理人が各種委員会メンバーになったり、提案を行うなど重要な意思決定に参画していた。英国側重役代理人は電報・書状等で英本国と連絡を取り、英本国では英国側取締役会が随時開催されて英国側両社の意見交換・調整が行われるとともに、その結果が代理人に伝えられていた。英国側株主は、日本側出資者の北炭(北海道炭礦汽船)専務・井上角五郎日本製鋼所会長の北炭同様の「専横振り」を批判するとともに、一時は"Managing Committee"(「常務委員」)制を導入して、英国側重役(代理人)が業務執行重役的な機能を担ったこともあった。また、北炭の経営危機に伴う井上会長辞任(1910年4月)の際には、英国側株主は「パ-マネント・マジョリティ」を要求したり、日本製鋼所の英貨社債発行計画に関連して日本製鋼所の財務監督を要求するなどの動きもあった。本研究の目的は、戦前における日英合弁兵器鉄鋼会社・日本製鋼所の発展過程を対象とし、とくに英国側株主(ウィッカーズ社及びアームストロング社)との関係に考慮を払いながら、同社の複雑な経営戦略を解明することにある。本年度は、昨年度の日本製鋼所「創立期」(190710年)のトップマネジメントについての研究に引き続き、山内万寿治海軍中将の会長時代(191013年)における英国側株主のトッップマネジメントへの関わりの内容を解明するための作業を続け、その成果を大学の紀要に発表した(「11.研究発表」欄記載)。結論的な内容は以下の通りである。山内会長は、日本側株主(北海道炭砿汽船会社)と英国側株主の利害を調整すべく「中立取締役」として選出されており、当時日本製鋼所が直面した重要課題においてその調整的役割が期待されたものの、必ずしも両者の関係調整には十分成功したとは言えなかった。例えば、固定資産の「減価償却問題」等をめぐっては、重役会内部で日本側重役と英国側重役(「代理人」)との間の激しい対立関係が生じ、審議の過程でそうした対立関係を調整しきることができずに表決に持ち込まれざるを得なかったこと、「総代理店問題」の取組みの過程で、日本国内における英国側両社の競争関係について山内会長が再三競争回避を要請していたこと、室蘭工場の組織再編をめぐってもF.B.T.Trevelyanらの英国側派遣技術者との関係は必ずしも良好とは言えなかったことなどである。そして、1913年には同年1月の北炭再建過程で支配権を確立した三井財閥が日本製鋼所に対しても影響力を強化し、経営支配権を行使しつつあり、山内会長は、そうした中で任期満了を理由に退任した(同年11月)。
非横紋筋に発現するコネクチン様タンパク質

横紋筋にしか存在しないと思われている弾性タンパク質コネクチンを、横紋筋以外から探し出した。ムラサキイガイ平滑筋に推定分子量約400万のバンドを見出し、無脊椎動物コネクチン抗体2種類が反応することを示した。環形動物ゴカイ斜紋筋の分子量約400万のタンパク質については、塩基配列21.3 kbpを決定し、新しいリピート構造や弾性を示す新規配列を持つことを明らかにした。さらに張力測定によって、このタンパク質が弾性に富むことも示した。脊椎動物横紋筋には分子量約300万の巨大な弾性タンパク質コネクチンが存在し、筋サルコメア構造の維持に関わっている。また、無脊椎動物横紋筋においても、ザリガニはさみ閉筋に存在するI-コネクチンなどいくつかのコネクチン様タンパク質が、その構造を維持する役割をしていることが明らかになっている。しかし平滑筋や非筋細胞では脊椎動物、無脊椎動物ともにコネクチン様タンパク質が存在するという報告はなされていない。ところが、無脊椎動物平滑筋の代表例として多くの生理学的研究がおこなわれているムラサキイガイ前足糸牽引筋(ABRM)の全抽出物をSDS-PAGEにより調べた結果、脊椎動物コネクチンやI-コネクチンよりも高分子量の位置にバンドが確認された。そこでこのバンドに対して各種コネクチン抗体やI-コネクチン抗体を用いたイムノブロットを行ったところ、I-コネクチンのPEVKとsemi-PEVK配列に対する2種類の抗体のみが反応を示した。そこで、ムラサキイガイABRMのcDNAライブラリーを作成し、反応した2種類の抗体を用いてイムノスクリーニングを行ったが、現在までにポジティブクローンは得られていない。抗体の反応性が弱いことが原因として考えられるので、ムラサキイガイABRMの高分子量タンパク質に対する抗体を作製し、イムノスクリーニングをおこなう予定である。一方で、非筋細胞であるアフリカツメガエル卵からも高分子量タンパク質の探索をおこなった。様々な抽出条件を検討した結果、カエル卵からゼリー膜を取り除いた後、150mM NaPO_4(pH6.6),1mM DFP,1mM EDTA,0.5mM Leupeptinの溶液を用いると3500kDaタンパク質が抽出されることが分かった。脊椎動物横紋筋には分子量が290370万の巨大な弾性タンパク質であるコネクチンが存在し,横紋筋のサルコメア構造を維持する働きをしている。また,無脊椎動物の横紋筋でも,節足動物の巨大サルコメアに存在するI-コネクチンやC.elegansに存在するCe-titinなど,いくつかのコネクチン様タンパク質が,その構造を維持する役割をしていることが明らかになっている。しかし,平滑筋や非筋細胞では脊椎動物,無脊椎動物ともにコネクチン様タンパク質が存在するという報告はなされていない。そこで本研究では非横紋筋に存在するコネクチン様タンパク質を探索し,その働きを明らかにすることを目的とした。非筋細胞であるアフリカツメガエル卵のSDS全抽出物を電気泳動したところ,約3500kDaタンパク質が存在していた。そこで,このタンパク質の精製を試みた。カエル卵からゼリー膜を取り除き,60mMNaCl+10mMHEPES(pH7.4)の溶液で数回washした後,沈殿と同容量の100mMNa-PO4(pH7.0)の溶液で抽出した。この抽出液を,50mMNa-PO4(px7.0)で平衡化した陰イオン交換カラムにapplyした,そのflowthrough画分が3500kDaタンパク質の粗精製画分である。この試料を26%のゲルで電気泳動して質量分析をおこない検索したものの,データベース上に一致する配列は見当たらなかった。このことから,カエル卵の3500kDaタンパク質は新規のタンパク質である可能性が高いことが分かった。現在,電気泳動したゲルから切り出したバンドを抗原として抗体を作製中である。抗体が出来しだい,受精卵や発生段階での局在観察,さらに一次構造の決定をして,非筋細胞における巨大タンパク質の構造と機能を明らかにする予定である。脊椎動物横紋筋には、分子量が約300万というシングルポリペプチドとしては最大のタンパク質コネクチンが存在し、横紋筋サルコメアの構造を維持している。また、無脊椎動物の横紋筋でも、節足動物や線形動物に存在するいくつかのコネクチン様タンパク質が、その構造を維持する役割をしていることが明らかになっている。しかし、非横紋筋では脊椎動物、無脊椎動物ともにその詳細は分かっていない。本研究では非横紋筋に存在するコネクチン様タンパク質を探索し、その働きを明らかにすることを目的とした。前年度の研究で、アフリカツメガエル卵に3500kDaタンパク質が存在することを示唆したが、蛍光抗体や糖染色などの研究により、3500kDaタンパク質は糖を多く付加しているために高分子量を示したものであり、コネクチン様タンパク質ではないことが明らかになった。

今年度は、環形動物であるゴカイのコネクチン様タンパク質(4000K)を調べた。ゴカイ体壁筋のcDNAライブラリーを作製し、これまでに得られていた配列を基にwalkingを行い、21.3kbpの配列を得た。一次構造及びドメイン構造を解析したところ、4000Kは弾性を示すPEVKと3種類のリピート構造および多数のlgドメインを持っており、これらの特徴はコネクチンのI帯領域と類似したものだった。決定した配列の中でも特に他のタンパク質と類似性の無い領域について原子間力顕微鏡を用いて張力を測定したところ、非常に弾性に富む配列であることが分かった。これらのことから、4000Kは新規コネクチン様タンパク質であり、斜紋筋において筋収縮の際に弾性を発揮していることが予測された。
他者の存在が自己顔認知へ与える影響に関する神経基盤

ヒトは自身の顔や姿など自己像を見せられると、ネガティブな情動(恥ずかしさ)を経験することがあるが、これは自己に対する意識の高まりが関係する自己意識情動のひとつとされている。本研究では、この自己意識情動のプロセスにおいて島皮質や帯状回皮質がどのような役割を果たすのかを明らかにすることを目的とした。昨年度(平成23年度)は、二個体同時計測が可能なMRIシステム(dual MRI)を用いることで、他者によって観察されているという社会的な状況を実験室環境に構築し、他者の目が恥ずかしさ情動に与える影響について健常者を対象に心理学的・神経科学的な検討を実施した。その結果を踏まえ、平成24年度は社会性に障害がみられる自閉症スペクトラム障害者(ASD)を対象として、ASDが感じる恥ずかしさ情動が他者の目による影響を受けるのかどうかについて検討した。ASD 14名および健常者16名を対象として比較をおこなった。一台のMRI装置を用いて、被験者が見ている画面を他者が観察している状況と観察していない状況を構築した。結果、健常群では先行結果と一致して、他者に観察されることにより自己顔に対する恥ずかしさが有意に増大し、またそれに対応した右側の島皮質前部の活動変化がみられた。その一方で、ASD群では他者からの観察に伴う恥ずかしさの増大はみられず、またそれに対応した右側の島皮質前部の活動変化がみられなかった。これらの結果は、ASDにおいて他者の目が自己意識情動に与える影響が非典型的であることを示すものである。24年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトは自身の顔や姿など自己像のフィードバックを与えられると、ネガティブな情動(恥ずかしさ)を経験することがあるが、これは自己に対する意識の高まりと関係する自己意識情動のひとつとされている。この自己意識情動の経験に応じた脳活動を明らかにすることを目的とした。これまでの研究により、自己顔認知に伴う情動処理には島皮質や前部帯状回が関与することを示唆する結果が得られているものの、これらの領域が果たす役割が特定されているわけではない。そこで「他者に見られる効果」を導入することで、自己顔によって惹起される恥ずかしさ情動を操作し、それに応じた島皮質や前部帯状回の活動変化を調べた。脳活動計測には二個体同時計測が可能なMRI(dual MRI)を用いた。互いに知らない2人の被験者がペアとなり実験に参加してもらった。モニターを介してお互いに相手被験者に観察される状況、および観察されない状況を設けた。これらの状況下で、被験者自身、相手、あるいは第三者の顔写真をランダムな順序で呈示し、被験者にはそれらの写真を見て感じる恥ずかしさの強度を評価するよう求めた。行動レベルでは、相手による観察されている状況では自己顔への恥ずかしさが増大することが確認された。脳活動レベルでは、観察されない状況に比べて、観察される状況では自己顔に対する右側島皮質および前部帯状回の活動が高まることが示された。さらに、観察による右側島皮質の活動増大は、恥ずかしさの増大と正の相関を示していた。これらの結果から、特に右側島皮質は、自己顔処理に伴うネガティブ情動の経験に密接に関与していることが示唆された。予定していた平成23年度分の計画を実施したところであり、順調に進展していると思われる。近年、脳機能イメージング分野において、領域間の機能結合をみることでネットワークとして機能を捉えようとする動きがある。本研究においても、島皮質および前部帯状回と、その他の脳領域との機能結合を明らかにするために、新たに領域間結合解析を実施する予定である。
造血細胞分化における染色体修飾と転写因子のクロストーク

造血器腫瘍で高率に見つかるエピジェネティクス因子ASXL1変異がマウスにおいて骨髄異形成症候群の発症を誘導することを示した。その分子機構に関して変異型ASXL1がPRC2機能を抑制することによりHoxA9やmiR125aの発現を脱抑制することが細胞のトランスフォーメーション、細胞分化抑制に関与することを示した。さらに、ASXL1の種々の結合分子を同定し、正常造血細胞分化におけるASXL1の働きを研究している。また、細胞分化と細胞周期の関係を調べる目的でG0期に特異的に光るマーカーを開発した。当該マーカーを造血系細胞で発現するトランスジェニックマウスを樹立し解析している。新規細胞インジケーターの開発とそのインジケーターを組み込んだトランスジェニックマウスの樹立を行なっている。分化に伴って色が変わる細胞の樹立に関しては、多くの細胞でうまく働かず更にベクターの検討を行っている。1.平成22年度において、既存のFucciインディケータにはない性能を持つ新規Fucciの作製に成功した。この新規Fucciを用いることで、特異的な知見が得られる可能性が判明したため、検証に時間を要した。予算の繰越分で、研究遅延が生じることなく、マウス作製へと進むことができた。2.分化によって色が変わる細胞樹立のために2色の蛍光色素の発現を細胞分化段階特異的に発現するmiRNAによって制御できるベクターを開発した。分化した細胞でmRNAを分解するmiRNAについては期待通り働いたが、未熟な幹細胞でmRNAを分解するmiRNAについては予想通り働かなかったので、造血幹細胞で特異的に発現していることが報告されている他のmiRNA数種類についてベクターを作成中である。今後、良いベクターが開発できたらトランスジェニックマウスも作製する。造血細胞分化とエピジェネティクスの関係を調べるために以下のような実験を行なっている。1.新たなFucciとしてG0マーカーの開発を行なった。NIH3T3細胞においてG0マーカーを発現している細胞分画の発現解析を行なったところ、エピジェネティクス関連分子などG0に関与することが予想される遺伝子群が同定できた。造血細胞でも当該G0マーカーがうまく働くかを検討している。2,細胞周期インディケータFucciの性能を向上させた。またエピジェネティック変化を可視化するインディケータ作製も開始した。これらのインディケータを駆使してイメージングを行い、造血細胞由来の分化過程を可視化する体制を構築した。3.細胞分化に伴い色が変化するマーカーを開発したが、細胞によってはうまく働かないため、現在ベクターを改良中である。4.変異型EZH2およびASXL1を発現させた骨髄細胞を移植したマウスはMDSあるいはMDS/AML様の症候を発症した。5.変異型EZH2およびASXL1のトランスジェニックマウスを作成中。現在、ジャームラインに乗ったかどうかを解析しているところである。6.転写抑制因子Hes1には翻訳開始点が異なる2種の分子が存在すること、この2種の分子が協調して細胞増殖を誘導することを明らかにした。7.昨年度に機能を明らかにしたGATA2遺伝子エンハンサーは、EVl1を高発現する3q21q26白血病にみられる3q21と3q26間の染色体転座/逆位の際にEVl1遺伝子に近接する。そこで、大腸菌人工染色体を用いて、エンハンサーを含む3q21領域とEVl1遺伝子を含む3q26領域との逆位アリルを再現するトランスジーンをもつマウスを作製し、表現型を解析したところ、このマウスが3q21q26白血病を再現するマウスモデルとなることがわかった。細胞増殖抑制効果を有しないp27の変異体(p27K-)をmVenusに繋いだ融合蛋白質(p27K-)を利用して細胞周期静止期(G0期)に存在する細胞を特異的に染色する方法を開発した(Oki et al. Scientific Reports, 2013)。さらに生体内において幹細胞がG0期にあるかを調べるために、CAGプロモーターを利用してトランスジェニックマウスを作製した。しかしながら造血系細胞での発現が弱く造血幹細胞での解析はできなかった。筋肉細胞などでは発現が認められ、確かに筋肉の幹細胞あるいは前駆細胞にはG0マーカー(mVenus-p27K-)の発現が認められた。今後、造血細胞でもい解析ができるよう、p27K-のRosa26ノックインマウスを作製した。骨髄細胞にHes1を導入した細胞株の分化をC/EBPaやPU.1の発現で誘導する系を樹立し、細胞分化とエピジェネティクス変化の関係を調べる実験を行なったが、細胞株が安定して分化できないという問題があり、HL60細胞と32D細胞の系に切り替えて分化誘導実験を行なっている。

1)Hes1で不死化した細胞にC/EBPa-ERおよびPU1-ERを発現させ、タモキシフェンによる分化誘導を試みたが分化傾向が弱く生化学的な研究には向かないことが判明した。そこでATRAとvitD3でそれぞれ好中球と単球に分化するHL60細胞を利用して研究することに方針を変更し、ATRAおよびvitD3刺激後、0、1、2、3、6、12、24、48、72時間後にRNAを抽出し、RNAseqを行った。分化誘導後に発現してくる遺伝子は既知のもの以外にSema6Bなど従来は造血系分化に関係が知られていなかった分子を同定し、解析中である。2)エピジェネテック因子ASXL1の変異は骨髄系造血器腫瘍の5-30%に認められる。中でも骨髄異形成症候群(MDS)や慢性骨髄単球性白血病(CMML)患者において高頻度に認められる。我々はASXL1変異がHoxA9/10、miR125bの脱抑制およびmiR125bによるClec5aの発現低下を介してMDS様疾患の発症を誘導することをマウスモデルにおいて示した。SETBP1変異と共存するとTGFβ経路の抑制を介して白血病に進展することも明らかにした。3)p27変異体(p27K-)に蛍光蛋白質Venusを融合させた分子は期待通り、細胞がG0からG1に移行する際に分解され、良いG0マーカーとなった。p27K-mVenusをRosa26座にノックインしたマウスも樹立した。Vav-Creマウスと掛け合わせて解析を開始した。<マウスMDSモデル>TET2、EZH2、ASXL1の変異は多くの造血器腫瘍で変異が同定された。我々はこれらの変異を有する遺伝子を導入した骨髄細胞を照射マウスに移植することによって骨髄異形成症候群(MDS)様の病態を誘導することに成功した。なかでも変異型ASXL1はミエロイド系細胞の異型性、汎血球減少、時に急性白血病に進展する典型的なMDSを発症した。MDS発症の分子機構を解析し、変異型ASXL1がEZH2を阻害することによりヒストンH3K27のトリメチル化が低下し、HoxA9の発現が脱抑制することが明らかになった。また、miR125aの発現も脱抑制して上昇した。miR125aはClec5a発現を抑制することによりミエロイド系細胞の分化を抑制した。実際のMDS患者においてもHoxA9の発現は上昇している症例が多く、Clec5aの発現は低下している症例が多いことが判明した。<転写抑制因子Hes1と細胞分化・増殖>Hes1を発現して分化を抑制したマウス骨髄細胞はIL-3依存性の前駆細胞である。ここにC/EBPaやPU1を過剰発現することによって好中球あるいは単球への分化を誘導することを試みたが、分化は誘導できるものの死細胞が多く生化学的解析はできなかった。そこでC/EBPa-ERおよびPU1-ERを導入してタモキシフェンで転写因子を活性化し一律に細胞分化を誘導することを試みたが、融合遺伝子の発現が低く分化を誘導することができなかった。<G0期の細胞を染色するG0マーカーの開発と解析>p27の変異株を蛍光色素Venusとつなぐことによって細胞がG0からG1へ移行する際に分解されるプローブを作成した。
標的同定の効率化を指向したプローブ分子の簡便合成

微量にしか保有しない活性物質や足がかりとなる適当な官能基を持たない活性物質でも簡便にプローブ分子へと誘導し、標的同定へ応用できる手法の確立を目指して、カルベンあるいはその等価体を高反応性化学種として用いた官能基非依存的な結合形成反応による合成法を確立するとともに、実際の生物活性天然物に適用し、その有用性を示すことが出来た。また、リガンド部位に特異的に結合した標的タンパク質のみを切り出すことを可能とするcleavable siteとして、1,2-ジオールが有効であることを見いだした。微量にしか保有しない活性物質や足がかりとなる適当な官能基を持たない活性物質でも簡便にプローブ分子へと誘導できる手法の確立を目指して、高反応性化学種を用いた官能基非依存的な結合形成反応によって誘導化することを検討し、高反応性化学種の前駆体としての3-aryl-3-trifluoromethyldiazirineと、Huisgen反応によりビオチンなどのタグを導入可能な末端アルキンを導入したプローブ分子素子を開発した。また、単純な構造を有するモデル化合物を用いて結合形成反応の条件検討を行い、反応溶媒や濃度、温度などについて最適化を行った。また、プルダウン実験の際に非特異的に付着したタンパク質を排除して標的タンパク質のみを選択的に捕捉・検出するため、緩和な条件で化学的に切断が可能な化学構造をリンカー部分に組み込んだ新しいプローブ分子の合成と機能評価を行った。いくつかの官能基について検討した結果、過ヨウ素酸処理で切断できる1,2-ジオールを組み込んだものが比較的良好な結果を与えることを見いだした。実際にこれらの知見を、当研究室で見いだした血管新生阻害物質cortistatin Aの標的同定に応用した研究も開始している。天然より微量しか得られない生物活性天然物や、誘導化の足がかりとなる官能基を持たない化合物でも簡便にプローブ分子へと誘導できる手法の確立を目指し、今年度は官能基非依存的な結合形成反応による誘導化を可能とする高反応性化学種の前駆体として、alkyldiazirineおよび2,3,5,6-tetrafluorophenyl azideに着目した検討を行った。両化合物に光照射することでcarbeneおよびnitreneを発生させ、モデル化合物との結合形成反応を検討した結果、両者とも反応は進行したが、これまで用いていた3-aryl-3-trifluoromethyldiazirineとは異なる反応性や位置選択性を示すことが明らかになり、生成物の構造を精査した結果、3-aryl-3-trifluoromethyldiazirineが最も官能基非依存性が高いことを見出した。上記の検討で見出した最適な反応条件を用いて、実際に研究室で見出した生物活性天然物のプローブ化と標的分子捕捉についても検討した。フラン環と二重結合以外の官能基を持たないことから誘導化が困難な抗腫瘍性海洋天然物furospinosulin-1に対して本法を適用したところ、3-aryl-3-trifluoromethyldiazirine由来のcarbeneとの反応による直接的な誘導化が進行することを見出し、Huisgen反応によるビオチンタグの導入を経て、2工程でのプローブ分子化に成功した。得られたプローブ分子を用いて、すでに明らかにしているfurospinosulin-1の標的タンパク質との結合親和性を評価したところ、精密に設計・合成したプローブ分子よりは低下しているものの、標的タンパク質を捕捉できる能力を保持していることを見出し、本方法論の有用性を示すことが出来た。天然物化学官能基非依存的な結合形成反応による誘導化を可能とするプローブ分子素子を開発し、実際にモデル化合物を用いた検討において分子中の様々な部位で共有結合を形成できる能力を有することを確認できた。緩和な条件で化学的に切断が可能な化学構造を組み込んだプローブ分子の開発も順調に進んでいる。官能基非依存的な結合形成反応を用いた誘導化について、3-aryl-3-trifluoromethyldiazirine以外のものについても検討し、さらに優れたプローブ分子素子の開発を目指す。また、研究室で見いだした種々の生物活性物質について本方法論を適用し、標的分子を十分に捕捉できるかどうか検討を行っていく予定である。具体的には、抗腫瘍性海洋天然物furospinosulin-1に対して本法の適用を計画しており、プローブ分子への誘導が可能な官能基を持たない本化合物のプローブ化と標的タンパク質の選択的な切り出しについて検討することで、その有用性を検証する。すでに検討を開始しているcortistatin Aの標的同定についても並行して進める。プローブ分子素子となる化合物の原料が、計画時点では多くの反応工程をかけて合成しなければ入手できなかったものだったが、市販品として比較的安価に入手できるようになったため、予定より少額の消耗品費で研究を進めることができた。次年度は、今年度で開発したプローブ分子を用いた実際の機能評価やプルダウン実験が中心となるため、細胞培養用試薬やプルダウン実験用のアフィニティー樹脂などの高価な消耗品類を購入し、研究を進める。
母親の育児幸福感を高める援助プログラムの開発

1育児幸福感尺度の作成:本研究はLazarusの理論より育児している母親の肯定的な情動を「育児幸福感」とし、育児幸福感を感じる際の場面から、育児幸福感尺度を開発した。予備調査より明らかにされた記述文を14分類64項目に集約し6歳以下の子どもを持つ母親を対象とし、5段階評価法による回答を求めた。最尤法によるプロマックス回転による探索的因子分析を行った。育児幸福感の場面は8因子に分類され、41項目となった。8因子は、「子どもの成長」、「希望と生きがい」、「親としての成長」、「子どもに必要とされること」、「夫への感謝の念」、「新たな人間関係」、「子どもからの感謝や癒し」、「出産や育児の意義」の構造が示された(原著)。2育児幸福感についての母親に対する聞き取り実施:母親の育児幸福感を高めること(子育て期をより幸福に過ごすため)への母親自身の工夫とその影響、さらに育児幸福感を高めることへの困難について明らかにすることを目的に乳幼児期の育児をしている母親23人を対象とし、半構成的面接内容に基づいて面接を行なった。育児幸福感を高めること入の母親の工夫では、"無理をしない範囲での生活の工夫"、"他者からの育児体験のレスポンスと安心"、"時間のコントロールから得る心のゆとり"、"大変なことを乗り越えた自己評価"、"ストレスが報われる実感"、"同居者への依存と感謝"、"子どもとの時間、空間、気持ちの一体感"があった。育児幸福感を高めることへの困難では"複合化したストレスからくる疲れとイライラ(ストレス)"、"あれもこれもと思う自分の性分"、"人に任せられない自分がやるという気負い"があった。育児幸福感の母親自身や育児への影響では"癒される"、"思いやりの心"、"育児の原動力"がもたらされていた(原著)。3育児幸福感を高めるプログラムの作成評価:母親の育児幸福感を高める2時間程度の少人数参加型プログラムを開発し、7人1グループとする2回のプログラムを実施しプログラムの前と後及び1週間後の心理的、生理学的変化の評価を行った。心理的には幸福実感が上昇し、気分の変化として"緊張と興奮"、"疲労感"、"不安感"が低下し"爽快感"が有意に上昇していた。育児幸福感では、"子どもからの感謝と癒し"が上昇していた。生理学的には、唾液アミラーゼの低下傾向、心拍数の低下、HFの上昇、LF/HFの低下傾向が認められた。脳波では、θ波、β波が低下し、α波_3が上昇しリラックスの効果が認められた。また、母親自身の視野の広がりや安心感、育児態度への変化として託児による母親の心のゆとりや子どもとの関係の見直しによって子どもへの愛着や成長の実感をもたらしていた(:原著投稿中)。今後は育児幸福感を高めるためのプログラムのコースの開発と評価、育児幸福感尺度の簡易版の作成などの課題がある。

生理学的には、唾液アミラーゼの低下傾向、心拍数の低下、HFの上昇、LF/HFの低下傾向が認められた。脳波では、θ波、β波が低下し、α波_3が上昇しリラックスの効果が認められた。また、母親自身の視野の広がりや安心感、育児態度への変化として託児による母親の心のゆとりや子どもとの関係の見直しによって子どもへの愛着や成長の実感をもたらしていた(:原著投稿中)。今後は育児幸福感を高めるためのプログラムのコースの開発と評価、育児幸福感尺度の簡易版の作成などの課題がある。1育児幸福感と育児事情の実態把握予備調査育児によってもたらされる幸福感を増強するような支援を検討するため、ArgyleおよびLazarusの理論より育児幸福を情動的側面から捉え、育児している母親が肯定的な情動を「育児幸福感」とし、育児幸福感を感じる際の事情から、その実態を明らかにすることを目的とした。3歳以下の子どもを育児している母親に調査用紙を188名に配布し、育児中に安心、希望、愛情、喜び、感謝、同情、誇りをどの程度感じているか5段階評価をし、それぞれの情動を感じる育児事情について自由記述を求め、101名から回収された。結果として母親が育児中に感じる肯定的情動の中心は、愛情、喜び、感謝であり、希望、安心と続き、誇り、同情はあまり感じられていなかった。育児幸福感は20項目に分類され、主たる育児幸福感は「子どもの成長・発達・健康」及び「子どものしぐさ」などの子ども中心の構成であり、その他の育児幸福感は「周囲の援助・声かけ・つながり」他11項目であった。学会誌発表(原著)国際学会発表2育児幸福感尺度の作成本調査本研究はLazarusの理論より育児している母親の肯定的な情動を「育児幸福感」とし、育児幸福感を感じる際の場面から、育児幸福感尺度を開発した。予備調査では3歳以下の子どもの母親を対象に育児中に安心、希望、愛情、喜び、感謝、同情、誇りの情動を感じる育児場面について自由記述を求めた。本調査では、予備調査より明らかにされた記述文を14分類64項目に集約し6歳以下の子どもを持つ母親を対象とし、5段階評価法による回答を求めた。有効回答の得られた739名の結果を最尤法によるプロマックス回転による探索的因子分析を行った。育児幸福感の場面は8因子に分類され、41項目となった。8因子は、「子どもの成長」、「希望と生きがい」、「親としての成長」、「子どもに必要とされること」、「夫への感謝の念」、「新たな人間関係」、「子どもからの感謝や癒し」、「出産や育児の意義」の構造が示された(各因子のα係数は.867から.768となった)。また、主観的幸福感尺度(伊藤他,2003)との相関は「夫への感謝の念」を除き弱い相関しか見られず、主観的幸福感と本研究の育児幸福感は、質的に異なる幸福感を測定していると解釈できた。また、母親の育児ストレスと幸福感とは、ごく弱い相関しかみられなかった。しかし、夫婦関係が良好に保たれて、夫のサポートを得られていることが、母親の育児幸福感としての夫に対する感謝の念に影響していることが示唆された。学会誌発表予定3育児幸福感についての母親に対する聞き取り26名を実施した。育児プログラムに必要な要素を抽出予定である。1育児幸福感尺度の作成本研究はLazarusの理論より育児している母親の肯定的な情動を「育児幸福感」とし、育児幸福感を感じる際の場面から、育児幸福感尺度を開発した。
舶用ガス機関におけるガス燃料の耐ノッキング性評価指数に関する研究

本研究では既存の燃料耐ノッキング評価指数(燃料のノッキングのし難さの指標)であるメタン価の舶用リーンバーンガス機関における有効性を実機実験によって検証した。ここで、ノッキングとは異常燃焼の一種でエンジンを損傷する危険のある現象である。実験では定格発電出力400kWのガス機関に供給される都市ガスに対してプロパン主成分LPGとブタン主成分LPGと純水素を混合して燃料ガス組成を変更し、シリンダ内圧力計測結果からノッキング強度特性を測定した。この結果、メタン価を定めるためのエンジン試験条件と大きくことなる燃焼条件で運転される舶用リーンバーンガス機関においても既存のメタン価の有効であることを示した。環境負荷が少なく、経済性にも優れる天然ガスを燃料とした舶用動力システムの研究開発が進められている。高速・中速のガス機関には排気ガスが清浄な予混合燃焼方式が想定されているが、ノッキングや失火等の異常燃焼に課題を有する。このノッキングの発生は燃料組成に大きく影響を受けるため、一般的にはメタン価という指標で燃料の耐ノック性が評価されている。しかし、メタン価を定める試験は、高圧過給、希薄燃焼、高エネルギー着火、排気再循環などの技術が適用される実際の舶用ガス機関の運転条件と大きく異なる。このため、既存のメタン価による評価では、舶用ガス機関の適切な耐ノック性の評価を行うことが困難である。そこで、本研究では舶用ガス機関の各種運転条件おけるメタン価の有効な範囲や条件を明らかにし、その問題点を明確にすると共に、ガス燃料の新たな耐ノック評価指数を考案することを目的としており、平成26年度は、実験システムの構築と基礎実験を実施することを目標とし以下の研究を行った。本年度は、まず筒内燃焼圧力波形の計測・解析プログラムの制作を行った。通常の燃焼解析に加えノッキング強度を正確に評価するための周波数解析プログラムを作成し、実験中にリアルタイムでノッキング強度を計測・解析することが可能となった。次にガス燃料組成変更装置を制作した。本装置は都市ガスに対してプロパン主成分のLPGとブタン主成分のLPGの2種類を混合するもので、ガス機関100%負荷時にはLPGを最大30Vol.%まで混合する能力を有する。さらにガスクロマトグラフによって燃料ガス組成をリアルタイム分析するシステムを構築し、実験条件を正確に定めることを可能とした。実験では、燃料組成変化に伴うノッキングの発生を確認するとともに、本機関におけるノッキング周波数を特定した。また燃料組成変化が機関性能に与える影響について国内学術講演会で発表を行った。近年造船業界では、環境性・経済性に優れる天然ガスを燃料とした舶用動力システムの研究開発が進められている。高速・中速の舶用ガス機関には排気ガスが清浄な予混合燃焼方式が用いられているが、ノッキング等の異常燃焼に課題を有する。ノッキングの発生は天然ガスの燃料組成に大きく影響を受け、一般的に“メタン価“という指標で燃料の耐ノック性を評価する。しかし、メタン価を定める燃料性状試験専用エンジンの試験条件は、舶用ガス機関の運転条件と大きく異なる。よって既存メタン価で舶用ガス燃料の耐ノック性を評価するためには、十分な検証が必要である。そこで、本研究では舶用ガス機関の運転条件において、メタン価による耐ノック性評価の適用範囲や条件を明らかにすると共に、舶用ガス機関燃料の新たな耐ノック評価方法を提案することを目的とする。研究最終年度は,前年度構築した燃料ガス組成変更装置およびノッキング強度評価システムを用い、メタン価とノッキング強度の関係性に関して条件を拡大した実験を実施した。本実験では都市ガスに対して,プロパン主成分LPGおよびブタン主成分LPGの2種類のLPGと純水素を混合することで供給する燃料ガス組成を変化させた。またノッキング発生特性に大きな影響をおよぼす給気温度、点火時期、空気過剰率を運転条件として複数定め実験を実施した。実験の結果、プロパン主成分LPGおよびブタン主成分LPG、純水素を混合した場合、異なった体積混合率でノッキングが発生することを確認した。この実験結果をノッキング強度を縦軸にメタン価を横軸にとり整理すると、燃料ガス組成によらずメタン価とノッキング強度の関係性が同一曲線上に乗ることが明らかになった。この結果から、本実験機関で複数の運転条件において既存メタン価が有効であることを実機検証することができた。交付申請書に申請した「研究の目的」に対して、現在までに必要な実験・計測システムの構築が完了するとともに、基礎的実験を実施した。具体的には、まず燃料組成の制御システムを構築し、さらにノッキング強度を正確に評価できる計測・解析プログラムを制作した。これにより、効率的に研究を遂行できる実験環境を構築することができた。さらに燃料組成が変化した場合のエンジン性能に及ぼす影響について基本的な知見を得た。続いて燃料組成変化にともなうノッキングの発生を確認し、メタン価とノッキング強度の関係性について整理を行った。また1次元エンジンシミュレーション制作では、ガス物性計算コード等のサブルーチンを制作した。

これらの研究の進捗から本研究課題は、「(2)おおむね順調に進展している」と考える。熱機関本年度は、燃料組成変更実験の条件を拡大することでより詳細なメタン価とノッキングの関係について考察を行う。また水素混合装置および排ガス再循環装置に関連する実験システムを整備し、水素混合効果また排ガス再循環技術が適用された場合についても実験を実施する。これらの結果を取りまとめ、様々な条件におけるメタン価による耐ノック評価の有効性について検討を行う。一方、1次元エンジンシミュレーションの制作も行い、理論的にもノッキング発生について考察を行う。物品費に関しては見積金額と購入金額との差額であり、また旅費に関しては国内出張の回数が当初の予定より少なかったためである。本研究課題を円滑に推進するために必要となる物品等を平成27年度に適正に使用する予定である。