hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異種文化圏間の色彩感覚差の科学的解析とマルチメディア生活環境への応用

人間の色彩感覚の数量的解析,特に,基本的な色彩感覚を表現する感性語(カラーイメージ語)の収集とその言葉によって表現される印象や感情について,視感評価実験を通して比較・検討を行った.具体的には,以下の内容を行った.1.感性語(カラーイメージ語)の選定各実験国で価値観のともなわない基本的な感性語の対語12種を選定した.2.色サンプルと色の測定色空間全域にわたる218色を用意した.色の光学測定も同時に行った.3.視感評価実験標準光源下(D65)で視感評価を行った.被験者は各国50人程度.一作年度からこれまでに,日本,香港,タイ,イギリス,台湾,スペインの実験結果が得られた.4.データ解析視感評価結果を比較し,各国での印象評価の差異などについて解析・考察し,異種文化圏間で類似した色彩感覚や,逆に,色彩感覚の程度が異なるものなど,いくつかの知見を得た.5.研究のまとめ各国での実験結果を持ちより,プロジェクト最終年度の研究総括を行った.なお,研究の遂行にあたっては,異種文化圏間での色彩感覚の差異について検討するために,いくつかの言語を用い,その言語にネイティブな被験者によって視感評価実験を行う必要があることや,また,これまでに行っている研究の進行状況が各国の研究機関で異なるため,海外と日本の研究グループとの間で実験に対する共通認識を持つこと,ならびに実験結果について同時に解析・討議することを目的として,相互訪問やE-メイルで討議を繰り返した.特に今年度は研究プロジェクトの最終年度にあたるため,タイにおいて公開のコンファレンスを主宰し,各国のメンバーが研究成果を発表すると同時に,海外共同研究者も含めメンバー全員が一堂に会した研究の総括に向けての討論も行った.人間の色彩感覚の数量的解析,特に,基本的な色彩感覚を表現する感性語(カラーイメージ語)の収集とその言葉によって表現される印象や感情について,視感評価実験を通して比較・検討を行った.具体的には,以下の内容を行った.1.感性語(カラーイメージ語)の選定各実験国で価値観のともなわない基本的な感性語の対語12種を選定した.2.色サンプルと色の測定色空間全域にわたる218色を用意した.色の光学測定も同時に行った.3.視感評価実験標準光源下(D65)で視感評価を行った.被験者は各国50人程度.一作年度からこれまでに,日本,香港,タイ,イギリス,台湾,スペインの実験結果が得られた.4.データ解析視感評価結果を比較し,各国での印象評価の差異などについて解析・考察し,異種文化圏間で類似した色彩感覚や,逆に,色彩感覚の程度が異なるものなど,いくつかの知見を得た.5.研究のまとめ各国での実験結果を持ちより,プロジェクト最終年度の研究総括を行った.なお,研究の遂行にあたっては,異種文化圏間での色彩感覚の差異について検討するために,いくつかの言語を用い,その言語にネイティブな被験者によって視感評価実験を行う必要があることや,また,これまでに行っている研究の進行状況が各国の研究機関で異なるため,海外と日本の研究グループとの間で実験に対する共通認識を持つこと,ならびに実験結果について同時に解析・討議することを目的として,相互訪問やE-メイルで討議を繰り返した.特に今年度は研究プロジェクトの最終年度にあたるため,タイにおいて公開のコンファレンスを主宰し,各国のメンバーが研究成果を発表すると同時に,海外共同研究者も含めメンバー全員が一堂に会した研究の総括に向けての討論も行った.人間の色彩感覚の数量的解析,特に,基本的な色彩感覚を表現する感性語(カラーイメージ語)の収集とその言葉によって表現される印象や感情について,視感評価実験を通して比較・検討を行った.具体的には,以下の内容を行った.1.感性語(カラーイメージ語)の選定各実験国で価値観のともなわない基本的な感性語の対語12種を選定した.2.色サンプルと色の測定色空間全域にわたる218色を用意した.色の光学測定も同時に行った.3.視感評価実験標準光源下(D65)で視感評価を行った.被験者は各国50人程度.これまでに,日本,香港,タイ,イギリスの結果が得られた.4.データ解析視感評価結果を比較し,カラーイメージ間の関係などについて解析・考察した.なお,研究の遂行にあたっては,異種文化圏間での色彩感覚の差異について検討するために,いくつかの言語を用い,その言語にネイティブな被験者によって視感評価実験を行う必要があることや,また,これまでに行っている研究の進行状況が各国の研究機関で異なるため,海外と日本の研究グループとの間で実験に対する共通認識を持つことを目的として,海外共同研究者を招聘したり,逆に日本人の研究者が訪問して研究遂行の共通認識を作った.それに基づき,海外と日本の研究グループでの視感評価実験は,すべて同じ色サンプルを用い,なるべく同じ条件下になるように研究を進めた.また,色彩感覚についての研究と平行して,カラーネーミング(色名)についても日本の研究グループ独自に視感評価実験を行った.人間の色彩感覚の数量的解析,特に,基本的な色彩感覚を表現する感性語(カラーイメージ語)の収集とその言葉によって表現される印象や感情について,視感評価実験を通して比較・検討を行った.1.感性語(カラーイメージ語)の選定各実験国で価値観のともなわない基本的な感性語の対語12種を選定した.2.色サンプルと色の測定色空間全域にわたる218色を用意した.色の光学測定も同時に行った.3.視感評価実験

標準光源下(D65)で視感評価を行った.被験者は各国50人程度.昨年度からこれまでに,日本,香港,タイ,イギリス,スペインの結果が得られた.4.データ解析視感評価結果を比較し,各国での印象評価の差異などについて解析・考察した.なお,研究の遂行にあたっては,異種文化圏間での色彩感覚の差異について検討するために,いくつかの言語を用い,その言語にネイティブな被験者によって視感評価実験を行う必要があることや,また,これまでに行っている研究の進行状況が各国の研究機関で異なるため,海外と日本の研究グループとの間で実験に対する共通認識を持つことを目的として,今年度はスペインと香港の海外共同研究者を招聘したり,逆に日本人の研究者がイギリス,香港,タイを訪問して研究遂行の共通認識を作った.それに基づき,海外と日本の研究グループでの視感評価実験は,すべて同じ色サンプルを用い,なるべく同じ条件下になるように研究を進めた.また,色彩感覚についての研究と並行して,カラーネーミング(色名)についても日本の研究グループ独自に行い.視感評価結果を解析した.人間の色彩感覚の数量的解析,特に,基本的な色彩感覚を表現する感性語(カラーイメージ語)の収集とその言葉によって表現される印象や感情について,視感評価実験を通して比較・検討を行った.具体的には,以下の内容を行った.1.感性語(カラーイメージ語)の選定各実験国で価値観のともなわない基本的な感性語の対語12種を選定した.2.色サンプルと色の測定色空間全域にわたる218色を用意した.色の光学測定も同時に行った.3.視感評価実験標準光源下(D65)で視感評価を行った.被験者は各国50人程度.一昨年度からこれまでに,日本,香港,タイ,イギリス,台湾,スペインの実験結果が得られた.4.データ解析視感評価結果を比較し,各国での印象評価の差異などについて解析・考察し,異種文化圏間で類似した色彩感覚や,逆に,色彩感覚の程度が異なるものなど,いくつかの知見を得た.5.研究のまとめ各国での実験結果を持ちより,プロジェクト最終年度の研究総括を行った.なお,研究の遂行にあたっては,異種文化圏間での色彩感覚の差異について検討するために,いくつかの言語を用い,その言語にネイティブな被験者によって視感評価実験を行う必要があることや,また,これまでに行っている研究の進行状況が各国の研究機関で異なるため,海外と日本の研究グループとの間で実験に対する共通認識を持つこと,ならびに実験結果について同時に解析・討議することを目的として,相互訪問やE-メイルで討議を繰り返した.特に今年度は研究プロジェクトの最終年度にあたるため,タイにおいて公開のコンファレンスを主宰し,各国のメンバーが研究成果を発表すると同時に,海外共同研究者も含めメンバー全員が一堂に会した研究の総括に向けての討論も行った.
アジアの極限環境水生被子植物カワゴケソウ科の進化と多様化

アジア各地で野外調査し、収集した標本等を用いて、タイ、ラオス、カンボジア、ベトナム,マレーシアのカワゴケソウ科の新属・新種を含む種属を取りまとめた。分子系統、生物地理、形態形成、遺伝子発現等について解析し、系統関係、歴史的生物地理、特異な器官形成とボディプランの多様性、および一般の被子植物とは異なる遺伝子発現パターンを明らかにした。これにより、本科に独特の進化と多様性を示した。(1)カワゴケソウ科は河川の岩上という極限環境に生育する水生植物である。その環境に適応した形態の劇的な進化を、発生形態学的観察・系統解析により、さらには遺伝子発現解析を加えることによって明らかにする。(2)それぞれの種属の形態進化は、狭い地域にしか分布しない固有種属や単型属が著しいこの科の多様化と不可分であるので、南アジア・東南アジアで野外調査し、どこにどんなカワゴケソウ科がいるか、その多様性と植物相の基礎的な調査研究を行い、アジアのどの地域で多様化し、分布域をどのように広げたかという歴史的生物地理を解析する。1.ラオス・タイ、インドなどで野外調査し、資料収集を行った。証拠標本の他、形態観察用液浸資料、系統解析用乾燥サンプル、実生培養・形態観察用種子を採集した。遺伝子単離と発現解析用にアルコール液浸資料とRNAlater液浸資料を現地で作成した。2.収集したサンプルを用いて、matK遺伝子の塩基配列を決定し、系統樹を作成した。その結果、従来の属の定義を覆す系統関係が推定された。とりわけ、Dalzellia gracilisが別の新属であることを明らかにした。3.種子を寒天培地と液体培地で発芽・実生培養し、子葉が1枚の種を発見するなどし、実生段階で著しいボディプランの変更が起こっていることを確認した。4.実生および成体の形態を、特に分裂組織(およびその有無)、ボディプラン形成、葉・根・花の器官形成について超薄切片法を用いて観察した結果、苞が内生的に発生し、しかも細胞脱離により個別化することを発見した。一方、花自身は通常通り外生的に形成される。5.シロイヌナズナの茎頂分裂組織SAMで特異的に発現するSHOOT MERISTEMLESS遺伝子の相同遺伝子を、3',5'RACE法により、カワゴケソウ属などから単離した。リアルタイムPCR法とin situハイブリダイゼーション法を用いて、SAMが組織的には存在しない部位で相同遺伝子が発現することを確認した。これにより、異所的発現が特異なボディプラン形成に関与していると示唆された。6.分布データと系統樹をもとに生物地理を解析した。その結果、ラオスには形態的に多様なカワゴロモ属が分布することをはじめて明らかにした。7.Weddellina squamulosaの発生形態学研究から、この植物のシュートと他の種属の葉が相同である可能性が示唆された。1)タイ、ラオスで植物調査を行い、材料を収集した。南ラオスから、従来考えられていたよりも多種多様なカワゴケソウ科が生育していることを確認した。鹿児島県で現地調査を行い、カワゴケソウ、カワゴロモの実験材料を収集した。2)タイで収集した標本に基づいて系統解析と比較形態観察し、その1種はカワゴケソウ属と形態的に類似したParacladopus属の新種であることがわかった。3)カワゴロモの花の形態形成を観察した結果、花シュートは栄養シュートがつくられた位置に内生的に、しかも茎頂分裂組織が存在しない状態で、そして周辺細胞の液胞化と離脱(細胞死)を伴って起こることを明らかにした。4)日本のカワゴケソウ科の分類を再検討した。これまで、2属8種の固有種が分布するとされてきたが、近隣中国の種と系統関係と形態を比較して、2属6種であることが判明した。そのうち、固有種はカワゴロモ属の3種で、残り1種とカワゴケソウ属2種は中国他にも分布する。6)ラオス産のカワゴケソウ科の実生を培養して観察した結果、この科の中に、単子葉性の種が含まれること、根を欠き、植物体がシュートの基部で岩に付着するというユニークな形態をとることを明らかにした。7)カワゴロモのSTM遺伝子とWUS遺伝子のオーソログを単離し、両遺伝子が根の内部で発現することを確かめた。これらの遺伝子は、他の植物では茎頂分裂組織で発現するが、茎頂分裂組織がないカワゴロモでは、葉が形成される根の内部で発現した。ラオスから、従来考えられていたよりもはるかに多いカワゴケソウ科が生育していることを確認した。2)Dalzellia gracilisの系統解析と形態観察を行い、この種が、Dalzellia zeylanicaとIndotristichia ramosissimaからなる系統の姉妹群であり、実生から不定シュートが生じるが、その後シュートから不定根が生じるなど、形態的に異質であることから、新属Indodalzelliaを提唱した。

さらに、この群が端的な跳躍進化の例であることも示した。3)マレーシ"Malesia"カワゴケソウ科の分類地理学的検討を行い、当地域には2属4種が分布することを明らかにした。また、系統地理学的解析から、アジアはトリスティカ亜科の1次的多様化の地域であり、カワゴケソウ亜科の2次的多様化の地域である2面性を示した。4)タイのカワゴケソウ科の分類学的研究を行い、7種を追加した。その結果、タイには2亜科、10属、42種が分布することがわかった。これは、タイを含む東南アジアがカワゴケソウ科の多様性が極めて高いことを示すものである。ラオスでも多くの種が発見され、調査を継続中である。5)ラオスのDiplobryum koyamaeの系統解析と形態観察を行い、この種が、カワゴロモ属グループの系統的な基部に位置し、根状の軸はシュートであって根がなく、しかも茎頂分裂組織を欠くことを明らかにした。加えて、胚軸からシュートが発生するという異質な形態形成をはじめて示した。総合して、この種に対して新属Hydrodiscusを提唱した。1)タイ北部、ラオス北部と南部で野外調査を行った。タイから新種を追加し、ラオスから、従来考えられていたよりもはるかに多いカワゴケソウ科が生育していることを確認した。2)カワゴケソウ科3種について遺伝子発現解析を行なった。トリスティカ亜科の1種は、STM、WUS相同遺伝子とも茎頂分裂組織で発現するのに対して、カワゴケソウ亜科2種では、STM、WUSは初期葉原基で発現し、発生が進むとSTMが葉原基先端部から、WUSは全体から発現しなくなり、それに代わって、APR相同遺伝子が葉原基先端部で発現することを明らかにした。その結果、トリスティカ亜科のシュートは一般的な被子植物と同じ発現様式を維持しているのに対して、カワゴケソウ亜科の葉は、葉と茎の性質を併せもった複合器官であることを示唆した。3)ラオスのカワゴケソウ亜科の分類学的研究により7新種を含む15種に分類した。カワゴロモ属は従来、葉状の根をもち、シュートが退化したと定義されてきたが、新種の中には軸状、帯状の根をもった種や見かけ上シュートをもった種が含まれ、本属が今までの理解よりも多様であることを示した。4)カンボジアとベトナムのカワゴケソウ科の分類学的研究を行い、両国に分布する種属を整理した。5)トリスティカ亜科とカワゴケソウ亜科で胚発生形態学的観察を行ない、ハイポフィシスの形成などから、幼根原基を形成するものとしないものが区別できることを示した。6)カワゴケソウ科の分子系統解析を行ない、世界のカワゴケソウ科が3亜科14系統に分かれることをはじめて明らかにした。7)カワゴケソウ科の生物地理学的解析を進め、カワゴケソウ科がアジアで起源した後、アメリカに分布拡大した後、アメリカ大陸の系統からアフリカおよびアジアに二次的に分布拡大したと推定した。
完全速度整合型超広帯域光変調器の研究

筆者は「光波と変調波の速度を完全に一致させることにより、超高速・広帯域光変調器が実現可能であること」を見出し、理論的・実験的検討を進めてきている。提案した光変調器の理論的特性は、波長1.3μmにおいて変調帯域幅209GHz,半波長電圧4.8V,性能指数1.1mW/GHzである。今回、科研費補助金を得て、ニオブ酸リチュウムを用いた素子の「解析・試作」を中心に、原理確認のための基礎的実験を行なった。<研究の概要>___ー素子はリッジ型光導波路とその上部に形成された低屈折率部、およびリッジを狭むように配置された進行波電極から構成されている。本素子では変調波が低屈折率部に電界をリ-クしながら光導波路部分を伝搬するので速度が上昇し、光波と変調波が等速度(速度整合)で伝搬するので帯域幅は理論上無限大となる。実際には、分散と電極損失により制限され、電極損失としては表皮効果の影響がもっとも大きい。Cu電極の解析・計算例では、素子長5mmでは帯域幅1THzであるが、分散による帯域幅の上限は350GHz程度と見積もられ、特性限界としては素子長1cmで209GHzである。その作製には、結晶や電極に対して段差数ミクロン程度、垂直かつ平滑な側壁をもった立体加工が必要である。これまでにECRエッチング装置を用いてTiマスク使用リッジ型光導波路、および金メッキ法と厚膜レジストを用いて電極の部分試作を行なった。<基礎的実験>___ー上述の技術を用いて光変調器を試作した。LN結晶X板上に形成した分岐干渉型強度変調器の例では、波長1.3μmで半波長電圧2.1V,消光比20dB,帯域幅18GHz、光挿入損失6dBが得られている。この素子の電極厚さは6μmで速度整合条件を満たす厚さ(18μm)ではないが、特性はこの膜厚における計算値と一致しており、高能率であること、変調波の速度が光波の速度に近ずくことを確認できた。
高分子量ー多機能プロテアーゼ複合体の分子構造と活性調節機構

分子構造:ヒト、ラット、ニワトリ、カエル、イーストより高分子量多機能プロテアーゼ複合体を単離してその構造特性を比較検討した。何れの生物種の酵素ともプロテアーゼ機能としては不活性型の多触媒能を同一分子内に有し互いに類似していた。また、全ての酵素は沈降係数20S、分子量約80万の巨大分子であり、電子顕微鏡で観察した分子形状は対称的な環状型粒子構造を示した。この巨大粒子は約20個の異型サブユニットから構成される多成分複合体であり、これら構成サブユニット群には種特異的な相違が認められた。免疫二重拡散法やイムノブロット分析などの免疫学的手法においても明確な種特異性が存在した。このように本酵素は分子の大きさや形においては真核生物に共通しているが、この分子集合体の個々の構成要素には進化的な変化を受けた新しい細胞内粒子であることが判明したので、この複合体を申請者らはプロテアソームと命名した。活性制御機構:プロテアソームは細胞内では不活性型として存在するので、活性化の分子機構を解明することは、本分子の生物学的意義を推測する為には重要である。試験管内では種々の方法、例えば蛋白質の立体構造を変化させる処理で容易に活性化出来ることを見出したが、この場合には基質の存在が不可欠であり、従ってプロテアソームの活性化は基質蛋白質の識別が連動していると推定された。また活性化された酵素は基質の非存在下では極めて不安定であり、尿素などで処理すると速やかな自己消化が誘導された。他方、生体内では半減期12ー15日と極めて遅い代謝回転速度を有する安定なハウスキーピング蛋白質群の一種と推定された。またモノクローナル抗体を用いた実験から、プロテアソームが細胞内のエネルギー依存性蛋白質分解機構の中核を形成する酵素であることが証明された。即ち、本酵素は異常蛋白質排除系の最も主要なプロテアーゼである。I.ラット肝臓より精製した酵素の分子構造を決定.低角レーザー光散乱法や準弾性光散乱法などの物理化学的解析から本酵素複合体は分子量が約75万沈降係数が20Sの巨大分子であることを証明し,軸比,摩擦比の測定から完全な球状分子でないことを示した.更に,酢酸ウランによる負染色後,電子顕微鏡で単一分子の形状を観察すると,分子は対称的な環状構造を示した.更に, X線小角散乱法で溶液中におけるこの酵素の分子モデルをシュミレーションすると,電子顕微鏡で得られた結果とよく一致した.一方,この高分子量複合体を構成する約15個のサブユニットを逆相HPLCで単離し,それらの性質を調べたところ,それら各々は互いに関連しないポリペプチド鎖であること,即ち本酵素がヘテロ多量体構造であることが判明した.II.この高分子量プロテアーゼが真核細胞に普遍的に存在していることを証明.この不活性型で且つ多触媒活性を有する酵素の分布を調べると共に種間の相違について比較検討した.ラット肝臓以外にヒト肝臓,ニワトリ肝臓,ツメガエル卵母細胞及びイーストから全く同じ酵素学的性質を有するプロテアーゼを同種の方法で分離精製し同時に各々をウサギに免疫し特異抗体を作製した.精製分子は何れも20Sの沈降係数,分子量80万前後等電点5.0で且つそれらのアミノ酸組成及び円扁光二色スペクトルから推定した二次構造は互いによく似ていた.また電子顕微鏡観察によるそれらの分子形状は互いに区別が出来ない程よく似ていた.

しかし,これら分子のgross-structuseの進化的保存性に反して免疫学的解析,即ちゲル内二重拡散法やイムノブロット分析によるfins-structusehは互いに区別され,強い種特異性が見られた.またサブユニット構成については全ての酵素が多成分複合体であることは共通しているが,個々の成分については種特異性が見られた.現在,これら全ての成分の遺伝子を単離中である.核と細胞質の共分析:プロテアソームと命名した高分子量-多機能プロテアーゼの細胞内局在性を免疫組織化学的方法で検討した結果、本酵素は予測された細胞質に存在する許りでなく、寧3核に高濃度に分布していることが判明した。この事は高純度に精製した単離核中に酵素化学的及び免疫学的に細胞質プロテアソームと同一の分子が存在する知見からも示唆された。この結果はプロテアソームが核と細胞質を自在に往来している可能性を示しており、この分子の核と細胞質の共分布がその共通な機能の為にあるいは独立した機能の為に存在しているか否かを解くことはこの酵素複合体の生理作用を考察する上で大変興味深い。遺伝子構造解析:ラット肝プロテアソームを構成するサブユニット群を逆相高分解能液体クロマトグラフィで分離した後、蛋白質化学的分析を行い、それらの情報を基にして作製した合成ヌクレオチドをプローブとして、ラット肝CDNAライブラリーから二種のサブユニットの遺伝子をクローニングした。それらのヌクレオチド配列の決定から一次構造を解析した結果、これらがすでに遺伝子バンクに登録された既知の蛋白質群とは異なった新しい分子種であることが判明した。また各サブユニットは各々独立した遺伝子産物であることが明らかになった。即ち、プロテアソームは真の多成分複合体であると考えられる。しかし、構造解析したこの種のサブユニットのアミノ酸配列には高いホモロジーが同定された為、これらは共通の遺伝子から進化的に発生してきたものと解された。腫瘍特異的異常発現機構:分離したプロテアソームのCDNAを用いたノザンブロット分析によりこの分子の発現状態を検討した結果、肝癌細胞、各種白血疾細胞ではmRNAが異常に増加していることが分った。しかし再生肝やレクチン処理リンパ球の様な正常な増殖状態ではmRNALベルに変化がなく、この癌化と平行した発現亢進は大変興味深い。
生態系と経済システムの非線型ダイナミクスを捉えた政策モデリング手法の確立と適用

生態系と経済システムが相互に依存する生態経済システムが生み出す複雑性を捉えるため、産業連関表とシステムダイナミクスを同期させた新たなモデリング手法の開発を目的とした。モデリング手法の開発とその有効性を確認するために、ヒラメが生息するフランスセーヌ河口域とその流域経済からなる生態経済システムを事例とした。モデルを用いて生息域の回復をする場合としない場合を比較した。回復策を実施した場合、しない場合と比較して、生息域が回復し、ヒラメのストックと漁獲量が増加する一方で、回復策に係る費用負担が主な原因となって地域GDPは低下したため、両者のトレードオフを考慮する必要があることが明らかとなった。本研究は、生態系と経済システムを一つのシステム、生態経済システムとして捉えるモデリング手法の開発を主目的としている。具体的には、生態系についてはシステムダイナミクスを用い、経済システムについては産業連関表を用い、両者を同期させたモデリング手法を、フランス・セーヌ川河口域のヒラメの生息域とそれを取り囲む地域経済を事例としてモデル開発を行う。2014年度は、第一に生態系ダイナミクスを充実させた。これまでのモデルでは、簡単なダイナミクスの表現にとどめており、セーヌ川河口域のヒラメのダイナミクスの実情には必ずしも適するモデルではなかった。そこで、生態系の専門家への聞き取りなどを基に、河口域の土質の違いに応じて、河口域を21区域に分割し、かつ、コーホートを用いたヒラメの成長ダイナミクスを導入したモデルを作成した。空間と年齢による違いを反映することができるモデルに組み替えたことにより、例えば、生態系保全対象を絞り込んだ場合の影響や、水揚げしてよい年齢を限定した場合の効果等の検証ができるモデルとなっている。第二に、システムダイナミクスと産業連関表の同期のエラーチェックを実施すると同時に、同期の仕組みを洗練させた。同期の仕組みを洗練させることで、今後、他の事例に適用するための方法論として確立させることを意図している。今後の計画では、最適化アルゴリズムに注力する予定となっているが、27年度の研究を通して、不確実性の取り扱いに加えて、不確実性の考え方自体も慎重に検討する必要が明らかとなった。昨年度構築した,経済システムを地域産業連関表(地域IO)で捉え,生態系をシステムダイナミクス(SD)で捉え,更に両者を同期させたIO/SD生態経済モデルの検査・検証,改善,そして試験的なシミュレーション分析を行った.昨年度に引き続き,フランスセーヌ河口域の生態系を研究対象とした.検査(verification)はモデルの設計に誤りがないかを確認する作業であり,検証(validation)はモデルのアウトプットに誤りがないかを確認する作業である.確認はまず地域IO,SDそれぞれの構造及びアウトプットについて行い,その後,IO/SDを同期させた状態での構造及びアウトプットについて行い,適宜修正を実施した.モデルの改善については第1に,地域IOを最新の2012年のデータへ更新するとともに精緻化を行うことで,より政策的に意義のあるIO/SD生態経済モデルとした.研究対象地域のIOは整備されていないことから,これまでと同様に,EUROSTATが提供するフランスのIOをJackson (1998), Lahr (2001)及びMcDonald (2005)が用いた手法を適用して構築した.第2に計量経済モデルを導入することで静的な地域IOに動学の要素を加えた.具体的には,賃金,雇用状況,企業利潤,税金,そして企業投資を従属変数とした計量経済モデルを作成し,従来の静的IOでは一定と仮定されている要素の動学化を実施した.これにより,静的IOの課題として指摘されている非現実的な仮定を緩和することができる.第3に,構築したモデルを用い,生態系回復策のあり方について,地域総生産額,雇用,そして生態系への影響の観点を踏まえた試験的なシミュレーションを実施した.今年度は計画当初予定していなかった,地域IOの最新版への更新,及び静的IOを補完するための計量経済モデルの組み込みを行った.いずれも,生態経済モデルを大きく改善し,より良い最終的な研究成果につながる行程であったと考えている.本研究は、経済システムと生態系の複雑な相互依存関係を捉える、新たな生態経済モデルの開発と適用を行った。モデルは経済システムについては産業間の複雑な関係を包括的に捉えることができる産業連関表を用い、生態系についてはその非線型性を捉えることができるシステムダイナミクスを用いた。技術的には、システムダイナミクスモデルのモデリング・シミュレーションツールであるPowersimをプラットフォームとして、Microsoft Excelで作成した産業連関表をPowersimに同期させてモデルを構築した。生態経済モデルの開発にあたり、フランスセーヌ川河口域とその流域経済の生態経済システムを事例とした。セーヌ川河口域はヒラメが生息しているが、港、橋、堤防の開発等により、生息域が減少しており、その回復が求められている。しかしながら、回復には費用が掛かり、地域経済への影響が懸念されることから、生息域の回復と地域経済への影響を捉える生態経済モデルを構築した。生態系については、生息域回復によるヒラメの生態と水揚げを中心としたモデルを作成し、生息域については底質の種類によって、ヒラメの生息条件がことなることから21地区に分割し、ヒラメについてはコーホートモデルを用いた。生態系と経済システムは、いくつかのフィードバックで相互依存関係にある。例えば、ヒラメの水揚げの変化、地域経済への影響の変化、最終需要の変化、ヒラメの需要の変化、ヒラメの水揚げの変化、等の関係がある。

今後の課題として、産業連関表とシステムダイナミクスを用いた生態経済モデルでは十分に捉えることができなかった部分を捉えるモデルの開発が考えられる。特に、本モデルは中期動学モデルであるが、産業連関表の技術係数等を一定としており、中期的な検討においては、必ずしも現実的ではないため、例えば計量経済モデルを組み合わせるなど対応が考えられる。生態系と経済システムが相互に依存する生態経済システムが生み出す複雑性を捉えるため、産業連関表とシステムダイナミクスを同期させた新たなモデリング手法の開発を目的とした。モデリング手法の開発とその有効性を確認するために、ヒラメが生息するフランスセーヌ河口域とその流域経済からなる生態経済システムを事例とした。モデルを用いて生息域の回復をする場合としない場合を比較した。回復策を実施した場合、しない場合と比較して、生息域が回復し、ヒラメのストックと漁獲量が増加する一方で、回復策に係る費用負担が主な原因となって地域GDPは低下したため、両者のトレードオフを考慮する必要があることが明らかとなった。当初の予定では、モデリング手法の確立・セーヌ河口への適用を目標としていたが、加えて、最適化や不確実性の問題に着手をしたため。当初計画に加え,静的IOを補完する計量経済モデルの理論的な検証を実施する.静的IOには様々な仮定があり,それらは計量経済モデルを組み合わせることで緩和することができ,また,そうしたモデルは,IOECモデルとも言われる(West, 2002).ただし,計量経済モデルを組み合わせることで静的IOの理論的整合性を損なうことは避けなければならないため,その点を慎重に検討する必要がある.特に本研究ではSDとの同期も行っており,SDとの整合性についても慎重に検討を行う必要がある.生態経済学2015年度と2016年度については、これまでに構築したモデルを用いて、最適な生態系保全策を導出するための最適化手法の検討を主に実施する。今後の課題としては、当初より予定されていたことであるが、取得できるデータに限りがあるため、その対処方法についての検討をする必要がある。こうした課題に対する適切な解決策を導き出すことで、政策志向の「使えるモデル」の完成を目指す。共同研究者のDr.Cordierとパリで共同研究を実施する予定であったが,パリ市内でテロ事件が発生したため,出張を見送った.当初、専門家会議において専門知識提供者に対して謝金を支払う予定であったが、フランスではこうした機会に謝金を支払う習慣は無く、支払わないほうが良いと共同研究者から指摘を受けたため、支払いを取りやめた。人件費については、2014年度に実施する予定であったデータ整備作業が次年度に繰り越しになったため、使用を次年度に繰り越した。旅費は、当初、予定していなかった民間助成金が獲得できたため、民間助成金を用いて出張を行った。出張中止により進められなかった研究について,今年度,当初計画よりも出張を増やすことで進める予定である.2014年度に使用しなかった人件費は2015年度のデータ整備作業費として使用する予定である。
ハイブリッド人工血管による黄体機能解析モデルの構築

次年度(平成14年度)は,初年度に引き続き,ウシ血管内皮細胞を用いてハイブリッド人工血管を作出するために,各技術的段階での問題点を克服することに費やした。まとめると,以下の点に要約される。1)ウシ黄体からクローニングした血管内皮細胞は,たいへん貴重であるため,すべての段階を市販のウシ肺の微小血管およびウシ大動脈由来の2種類の血管内皮細胞を入手して,培養系を確立しながら,人工血管作出をさらに試みた。2)すなわち,上述のウシ血管内皮細胞を用いて,血管新生因子であるVEGFと血管構築因子であるAnptを加えた培養系で,細胞機能をさらに調べた。その結果,性ステロイドを組み合わせた培養系で,これらの因子はPG分泌とVEGFとAnptの受容体のmRNA発現を刺激した。これらの血管内皮細胞を市販の人工血管にコラーゲンでコーティングして,付着・生存が可能かについて検討したが,様々な方法で試みた結果,付着・生存性が悪く,人工血管への培養系での応用を断念した。3)そこで,これまでの計画を変更して,現在,環流系を応用した密閉型培養系の確立を急いでいる。この系は,実際の卵巣内の卵胞や黄体組織内への埋め込みはできないが,逆にリアルタイムの形態観察と分泌観察,そして遺伝子解析が可能である。今後,この系を用いて,in vitroでの卵巣内の血管機能の実験系を構築してゆく予定である。4)以上のように,当初計画していた培養系を用いたハイブリッド人工血管作成は成功できなかった。研究の目的が,生体の血管にバイパスを造るようなハイブリッド人工血管そのものではなく,血管機能の研究モデル構築であったので,3)に述べたように,あくまで培養系で細胞レベルの検証が可能なモデル構築が必要である。今後,早急にセットアップを済ませたいと考えている。初年度(平成13年度)は,ウシ血管内皮細胞を用いて,ハイブリッド人工血管を作出するために,各技術的段階での問題点を克服することに費やした。1)ウシ黄体からクローニングした血管内皮細胞は,たいへん貴重であるため,まず,すべての段階を,市販のウシ肺の微小血管の血管内皮細胞を入手して,培養系を確立しながら,人工血管作出に予想される問題点を整理した。2)すなわち,ウシ肺由来の血管内皮細胞を単層培養系で継代しながら,血管構築因子であるアンギオポエチン(Anpt)-1と2を培養液に添加し,その分泌能(PCおよび血管作動性ペプチド)と形態の変化を観察した。この結果Anpt-2はPG分泌を刺激したが,ET-1やAngIIのペプチド分泌に影響しなかった。一方,Anpt-1はペプチド分泌を刺激する傾向を示した。この結果は,Anpt-1と2が,血管内皮細胞の分泌機能にも,それぞれ特異的な役割を持つ可能性を示唆している。現在,例数を重ね,現象の明確化に集中している。3)以上の展開から,次年度は,ウシ肺由来の血管内皮細胞を用いて,血管新生因子であるVEGFやbFGFと血管構築因子であるAnptを加えた培養系で,細胞機能をさらに調べる。そのうえで,これまで微透析システムに用いてきた限外ろ過膜でできた微小キャピラリーの内側にコラーゲンでコーディングして,血管内皮細胞を付着・生存が可能かについて検討する。その後,黄体組織にこの人工血管を埋め込み,P分泌を含めた黄体分泌機能について詳細に調べる予定である。
特異的分子認識機能を発現する分析反応場の開拓と化学センサーへの展開

特異的分子認識能を発現する新たな分析反応場として,分子集合体の中に形成される疎水場空間や界面、また一次元配列した界面活性剤のナノチャンネルについて検討し、以下の成果を得た。第一に,相補的DNA二重鎖において1個の塩基を除去した脱塩基部位における分子認識を検討し、水素結合性蛍光リガンドによる選択的核酸塩基認識に成功した。従来用いていたナフチリジン誘導体,AMNDにメチル基を導入して核酸塩基との結合能を検討したところ期待通りの成果を得ることができた。またギャップ構造など疎水場の構造効果についても検討した。第二に,固液界面及び液液界面における分子認識反応の開拓を界面張力測定により進めた。チオ尿素基やチオウロニウム基を有するレセプター分子を新規合成し,1,2-DCE-水界面における錯生成能を評価した結果,塩化物イオンや臭化物イオンに比べ,脱水和エネルギーの大きなリン酸イオンに対する高い選択性が得られた。特に,チオ尿素基やチオウロニウム基の両者を有するレセプター分子では錯生成定数は,1.7x10^5M^<-1>と大きな値を得た。これはイオン選択性電極や溶媒抽出で見られる二相分配系の選択性とは異なる結果であり,界面特異的選択性の発現を達成できた。第三に,陽極酸化アルミナ膜中の円柱状アルミナ細孔を反応場とした界面活性剤-シリカナノチャンネル集合体の配向制御を達成した。界面活性剤-シリカナノチャンネル集合体を包含した陽極酸化アルミナ膜に対する種々の化合物の抽出特性を検討した。陽イオン性分子に対してアニオン効果を検討した結果、イオン対抽出のメカニズムで陽イオン性分子がアルミナ膜中の界面活性剤層に取り込まれることが分かった。蛍光性レセプター分子の合成,各種レセプター分子の基板への固定化,メソ孔を有するナノ反応場の構築などにより特異的分子認識機能の発現を期待しうる分析反応場の開拓を化学センサー開発の立場に立って展開した。チオ尿素及びチオウロニウム基を認識部位に持ちナフタレンを蛍光情報変換部位に持つ一連のレセプター分子を新規合成し,メタノール中でアニオンに対する機能評価を行った結果,多点水素結合に基づくリン酸水素イオンに対する高い選択性の発現に成功した。またクラウン化合物の基板への固定化とあおのアルカリ金属イオン認識能について検討した。まずベンゾクラウンエーテルを電気化学的にアリルラジカル化し,カリウムイオン存在下で炭素電極に共有結合させた。このクラウン修飾電極のCV応答から分子認識能をバルク溶液系と比較検討した結果,ナトリウムに選択的であると共にカリウムに特異的吸着定数を示すことが分かった。また,チオ尿素基を有するジチオール化合物を新規合成し,金電極に固定化してSHG分光法によりアニオン認識機能評価をバルク溶液系と比較検討した結果,酢酸イオンに対して特異的吸着定数を示し,クラウン修飾電極の場合と同様に複数のレセプター部位が1個のイオンの認識に関与することが分かった。チオ尿素基を有するシランカップリング剤をMCM-41をベースとしたメソポーラスシリカの細孔壁に化学修飾してDNAの分離場として検討した結果,細孔サイズによって鎖長の異なるDNAを分別できることを見いだした。さらにメソ孔を有するシリカ・界面活性剤複合体を基板上にスピンコートし,界面活性剤相に蛍光性レセプター分子を分配させることで化学センサーチップを開発した。この場合,認識機能がイオン対抽出機構に基づくことも明らかとした。チオ尿素基,チオウロニウム基を認識部位に持つ一連の認識試薬を合成し,液/液,あるいは固/液界面における特異的分子認識能について検討した。ニトロベンゼン/水系において,ビスチオウレア型の認識

試薬がリン酸イオンと特異的な1:2錯体を形成し,界面を横切る相間移動を起こすことをポーラログラフィー法により明らかとした。また,固液界面にモノチオウレア型あるいはクラウンエーテル誘導体の自己集積化膜を形成したところ,複数の認識部位の共同効果によりバルクでは達成されない特異的なリン酸イオン認識あるいはアルカリ金属イオン認識が達成できることを表面第二高調波発生分光法,電気化学測定により確認した.さらに,界面における溶媒分子が界面特異的分子認識応答に与える影響について検討するため,マイカ基板に形成したクマリン色素の時間分解蛍光測定を行い,水素結合性溶媒分子は界面特異的な水素結合ネットワークを形成するために界面に存在する分子の運動性が低下することが示唆された。このように,本年度の研究の遂行によって,界面領域で発現する特異的分子認識系の構築と特異性の因子について認識試薬の構造や界面吸着量,あるいは溶媒和といった観点から検討した。また,多孔性の陽極酸化アルミナ膜を用いることで,界面活性剤を鋳型として形成するシリカナノチャンネル集合体のマクロ構造制御について検討した。その結果,アルミナ細孔壁に沿って配向したシリカナノチャンネル集合体の形成を電子顕微鏡,窒素吸着測定によって明らかとした。さらに,シリカナノチャンネル集合体の分子ふるい効果について検討し,チャンネル直径による精密な分子選別が達成できることを見いだした。新たな分析反応場として固液界面及び液液界面における分子認識反応の開拓を進めた。また、相補的DNA二重鎖において1個の塩基を除去した脱塩基部位における分子認識を検討し、水素結合性蛍光リガンドによる選択的核酸塩基認識を達成した。蛍光性リガンドとして,天然由来の化合物であるプテリンの認識機能を評価した結果,プテリンが著しい蛍光消光を伴って,グアニン塩基を強力かつ選択的に認識しうることを見出した(1:1錯形成定数:1.2×10^4M^<-1>)。プテリン/グアニンの1:1錯体構造については,X線結晶構造解析などを用いたより詳細な検討を待つ必要があるが,ワトソン-クリック型類似の三点水素結合形成をしているものと考えられる。一方、逆に脱塩基DNA二重鎖をアプタマーとして用い、生理活性小分子に対する認識反応を検討した。さらに、陽極酸化アルミナ膜中の円柱状アルミナ細孔を反応場とした界面活性剤-シリカナノチャンネル集合体の配向制御を達成し、分子サイズで選別しうる精密分離を達成した。また、水素結合性液晶のセンサー素子としての応用に着目し,液晶性分子4,4'-シアノヘプチルビフェニル(7CB)の液晶相変化を利用する分子・イオン応答型液晶センサーの開発を行った。7CBの液晶性制御かつ分子応答性物質として糖部位に長鎖アルキルベンゼンを導入したグアノシン誘導体(6AG)を新規合成し、7CBと混合させることにより分子認識に伴う6AGの自己会合構造変化を利用して7CBの液晶性変化を誘起する方法を新たに開発した。
植物病原菌の感染戦略における宿主認識と形態形成の分子基盤

1)宿主表層環境の複合認識による侵入器官形成の制御機構宿主表層シグナル分子の受容に関わる細胞内シグナル伝達経路としてMOR経路に関わる新規の転写因子を順遺伝学的および逆遺伝学的手法で見出し、その機能解析を行った。マイクロアレイ解析により、Zn(II)2Cys6型転写因子遺伝子CoMTF4がMOR経路下流で機能することを見出した。CoMtf4は宿主葉上での付着器形成特異的に胞子核に局在し、CoMtf4の植物シグナル応答性を確認した。また、その局在はin vitro条件においてもクチンモノマーを添加することにより再現された。一方、シグナル受容機構の解明を目指し、MOR経路におけるScaffolding(足場)タンパクしとして、シグナル伝達に重要な働きをしているPag1タンパク質のアミノ酸配列にエンドサイトーシスに関わる保存モチーフ配列を見出した。Pag1はエンドサイトーシスマーカータンパク質と共局在を示し、保存モチーフ配列の部位特異的変異により、Pag1の機能欠損を確認した。これより、植物表層シグナルをエンドサイトーシスを介して細胞内に取り入れている可能性が示唆された。2)宿主-病原菌間インターフェイスを介した形態形成および感染制御機構ウリ類炭疽病菌とウリ科作物の相互作用に加え、アルファルファ炭疽病菌とアルファルファの相互作用においても、侵入菌糸基部周辺のインターフェイスが形成され、エフェクターがその領域に分泌されることを明らかにした。さらに、宿主侵入ステップで優先的に発現している転写因子群について標的遺伝子破壊解析を網羅的におこなった結果、本菌の病原性に関与する転写因子を一つ発見することに成功した(TFV1と命名)。理由:申請時に設定した課題に対して、具体的成果が得られており、最終年度における課題の完遂がみこまれる。要点は以下の通り。課題1:宿主表層環境の複合認識による侵入器官形成の制御機構植物特異的シグナル受容に関するMOR上流/下流因子の同定に関して、順遺伝学的、逆遺伝学的手法により、因子の同定と機能解析が予定通り進んでいる。シグナル系上流の植物表層のシグナル受容機構として、Scaffolding(足場)タンパクしとして、MOR経路におけるシグナル伝達に重要な働きをしているPag1タンパク質がエンドサイトーシスを介してシグナル受容に関与する可能性を見出した。一方、MOR経路支配下にある転写因子の同定に成功し、MOR経路下流で形態形成に関与することを見出した。課題2:宿主-病原菌間インターフェイスを介した形態形成および感染制御機構ウリ類炭疽病菌とウリ科作物の相互作用に加え、アルファルファ炭疽病菌とアルファルファの相互作用においても、侵入菌糸基部周辺のインターフェイスが形成され、エフェクターがその領域に分泌されることを明らかにした。課題1:宿主表層環境の複合認識による侵入器官形成の制御機構植物特異的シグナル受容に関するMOR上流/下流因子の同定に関して、生化学的手法によるアプローチを加えて、シグナル受容機構の解明を進める。さらに、植物非特異的な物理的シグナル受容系に支配される極性形成と植物シグナル特異的シグナル受容系による極性形成機構の相互関係について、エンドサイトーシスおよびエクソサイトーシスに着目し、細胞学的動態解析の観点から明らかにする。課題2:宿主-病原菌間インターフェイスを介した形態形成および感染制御機構今後は、TFV1破壊株の宿主侵入時におけるRNAシークエンスを実施し、野生株との比較解析より、TFV1制御下にあるエフェクター遺伝子候補群を選抜する。つづいて、選抜された候補遺伝子について標的遺伝子破壊などによる機能解析を実施し、さらにTFV1が標的とするDNA配列の特定を試み、インターフェイスへのターゲティングに必要なエフェクターの遺伝子発現制御の分子機構を解明する。また、物理的シグナル受容系因子の探索は、pag1変異をバックグラウンドとする二重変異株スクリーニング実験の順遺伝学的解析によりにより、目的とする変異形質をもつ変異株の作出に成功した。さらに、脱リン酸化酵素複合体制御因子WHI2が炭疽病菌感染初期段階における活物寄生性の確立においてTOR(Target of Rapamycin)シグナル経路を介した環境受容に関与し、その結果、病原性に強く関わっていることを明らかにした。一方、インターフェイスへのエフェクター分泌に関しては、出芽酵母においてエキソサイトーシスを制御している低分子量Gタンパク質遺伝子RHO1, RHO3,およびCDC42のオルソログ遺伝子について解析をすすめた。RHO1については標的破壊株が得られず本遺伝子の破壊が致死になる可能性が示唆されたが、RHO3, CDC42については得られた破壊株の解析より両遺伝子がエフェクター分泌に関わることを示唆する結果が得られた。また、エフェクター遺伝子の転写制御領域の研究に用いるレポーターコンストラクトの導入部位の位置効果問題を解消するため、ウリ類炭疽病菌で機能するILV遺伝子部位導入系の構築をおこない、その確立に成功した。ウリ類炭疽病菌のNDRキナーゼCbk1の活性制御に与る6種の制御因子のノックアウト株の作出を試み、hym1遺伝子破壊株の作出と機能評価を行った。他の遺伝子は生存に必須の遺伝子であった。また、NDRキナーゼの免疫学的活性評価実験とマイクロアレイ解析を進めた。これらは2年次から進める予定であったが、前倒しで達成できたと評価している。

一方、オクタデカナールの受容体探索については、順遺伝学的手法にて変異遺伝子の同定作業を進めており、計画通りである。さらに、病原菌の活物寄生性確立に重要な働きをしている遺伝子WHI2の機能評価研究を行い、論文発表をすることができたことは評価したい。また、これらの研究の基盤となる細胞周期制御と病原性の関する研究に関しても論文発表することができた。一方、インターフェイスへのエフェクター分泌に関しては、低分子量Gタンパク質遺伝子RHO1, RHO3, CDC42遺伝子について解析をすすめ、その結果、RHO3およびCDC42遺伝子がウリ類炭疽病菌のエフェクター分泌に関わることを見出した。さらにエフェクター遺伝子の発現制御領域の研究に必要なILV遺伝子部位導入系の確立も完了し、当該研究を十分に推進していると評価できる。植物病原糸状菌は植物への感染時に植物表層を認識し、表層環境に応じたダイナミックな応答を行い感染器官の形態分化を行うこと、さらに侵入後の病原菌と植物細胞とのインターフェイスを介して、エフェクター機能に基づく宿主免疫抑制および活物寄生関係の構築を一時的に行い、感染定着するなど、極めて精緻な感染戦略を有していることを明らかにしてきた。本研究では、ウリ類炭疽病菌を研究材料として、宿主表層環境の認識と侵入器官形成の制御機構の解明を課題として、植物表層シグナルを構成するクチンモノマーに対する細胞内シグナル伝達因子として同定したNDRキナーゼ複合体MORの機能解明を進めた。本年度の研究ではNDRキナーゼ複合体の下流で機能すると考えられる転写因子MTF4の同定に成功した。MTF4の転写はNDRキナーゼ活性依存的であり、また植物シグナルに応答して発現が制御されていた。ウリ類炭疽病菌の植物シグナル受容機構の全体像解明にあたって重要なデータを得ることができた。一方、インターフェイスへのエフェクター分泌に関しては、t-SNARE分子であるSSO1に着目し、破壊解析をおこなった。その結果、SSO1は炭疽病菌の胞子細胞からのエフェクター分泌に関与する一方、インターフェイス領域に向けてのエフェクター分泌には必須ではないことを明らかにした。また、同定に成功した新規病原性関連エフェクターについて、インターフェイスへの局在を調査し、DN3やNIS1と異なるパターンを示すことを見出している。また、エフェクター遺伝子の転写制御については、殺傷ステージで発現するエフェクターNLP1を恒常的に炭疽病菌において発現させた場合、菌の宿主感染が阻害されることを発見し、本結果はエフェクターの発現制御の重要性を示唆した。ウリ類炭疽病菌と宿主の相互作用において、侵入前の宿主認識および形態形成制御機構に関しては、NDR(Nuclear DBf2 Related)キナーゼ複合体MORの下流因子の同定に成功し、研究計画は順調に進行していると考える。また、エフェクター分泌、その発現制御機構に関しても、研究はスムーズに進行しており、今後も引き続き進捗状況に対する検証を随時おこないながら、本研究を迅速に推進していく方針である。
氷畜熱の蓄・放熱特性とシステムの高効率化

氷-水の間に介在する凍結潜熱を利用する氷蓄熱では、顕熱のみを利用する水蓄熱に比べて数倍高い蓄熱容量を得ることができるが、技術的には水蓄熱のようには容易でなく、氷蓄熱システムを高効率に利用するためには、氷の成長あるいは融解をともなう氷蓄熱そうの入出熱特性を明かにする必要がある。本研究は、氷蓄熱の蓄・放熱特性を明かにする上で最も基本的な幾何学形状の伝熱面における氷の凍結と融解について、数値解析と実験から以下のことを示した。自然対流下の蓄・放熱問題では、鉛直平板の伝熱面上への水の凍結と鉛直の氷面から融解について、境界固定法を援用した数値解析を行なった。自然対流下の水の凍結・融解問題では水の流れの反転が伝熱性能に大きく影響を及ぼす。凍結過程では、流れの反転により固液界面での熱伝達率が小さくなるため、概略の凍結量を知るには熱伝導計算、いわゆるステファン問題として扱っても大きな誤差とはならない。融解過程では熱伝達率は加熱面温度に依存する。融解水の流れの状況は加熱面温度によって異なり、6つのパターンに分類できる。加熱面温度が8°Cのとき大きさのほぼ等しい、互いに逆向きの二つの循環流ができて、熱伝達率は最低になる。強制対流下の放熱問題としては、流れの中におかれた氷円柱の融解を実験的に検討した。実験には清水と共晶濃度の炭酸ナトリウム水溶液の氷を用い、主流の流速0.0080.056m/s、主流の温度0.7から8°Cの範囲で行なった。実験範囲において氷の融解は線型伝達として扱えることを示し、主流流速と融解率との関係を実験式で与えた。また、共晶濃度の水溶液では伝熱特性が清水の結果と同じであることを明かにした。水ー氷の間に介在する凍結潜熱を利用する氷蓄熱では,顕熱のみを利用する水蓄熱に比べて数倍高い蓄熱密度を得ることができる。しかし,氷蓄熱では,蓄冷時には氷層の形成・成長による熱抵抗が増大する。また,放冷温度が水の最大密度点を含む温度領域にあることから,自然対流による氷の融解過程では蓄熱水の流れに逆転域が発生,伝熱性能を著しく低下させる。氷蓄熱システム高効率化研究の初年度として,以下の結果を得た。(1)水槽内における水の凍結と融解の最も基本的な問題として,鉛直壁に沿う凍結と融解について解析を行ない,凍結・融解界面の消長,熱伝達率に対する自然対流の影響を明らかにした.すなわち,限られた大きさの水槽内での水の凍結では,最初高かった水温は次第に低くなり,4°C,水の密度が最大になる温度,を経って0°Cに達する。この密度の反転のため水側の流れの状態が変化し,これに伴なって固液界面での熱伝達率もまた経時的に変化する。熱伝達率は最初高い値を示すが,その後急速に低くなり,水温の低下と相俟って伝熱量が低下する。従って,凍結量に及ぼす対流の効果は小さく,概略にはStefan問題として扱うことが可能である。一方,融解では加熱面温度が流れを決める因子となる.加熱面温度が4°Cを越すと互いに逆向きの二つの循環流が形成され,加熱面温度が8°Cの時熱伝達率が最小になることが明らかになった.

(2)強制対流場での氷の融解では,主流流速28cm/s,主流温度1.56°Cの流水中での単一氷円柱の融解実験を行なって,放熱特性をレイノルズ数とヌッセルト数の関係として明らかにした。氷ー水の間に介在する凍結潜熱を利用する氷蓄熱では、顕熱のみを利用する水蓄熱に比べて数倍高い蓄熱容量を得ることができるが、技術的には水蓄熱のようには容易でなく、氷蓄熱システムを高効率に利用するためには、氷の成長あるいは融解をともなう氷蓄熱そうの入出熱特性を明かにする必要がある。本研究では、氷蓄熱の蓄・放熱特性を明かにする上で最も基本的な幾何学形状の伝熱面における氷の凍結と融解について、数値解析と実験から以下のことを示した。自然対流下の蓄・放熱問題では、鉛直平板の伝熱面上への水の凍結と鉛直の氷面からの融解について、境界固定法を援用した数値解析を行った。自然対流下の水の凍結・融解問題では水の流れの反転が伝熱性能に大きく影響を及ぼす。凍結過程では、流れの反転により固液界面での熱伝達率が小さくなるため、概略の凍結量を知るには熱伝導計算、いわゆるステファン問題として扱っても大きな誤差とはならない。融解過程では熱伝達率は加熱面温度に依存する。融解水の流れの状況は加熱面温度によって異なり、6つのパターンに分類できる。加熱面温度が8°Cのとき大きさのほぼ等しい、互いに逆向きの二つの循環流ができて、熱伝達率は最低になる。強制対流下の放熱問題では、流れの中におかれた氷円柱の融解を実験的に検討した。実験には清水と共晶濃度の炭酸ナトリウム水溶液の氷を用い、主流の流速0.0080.056m/s、主流の温度-0.7から8°Cの範囲で行った。実験範囲において氷の融解は線型熱伝達として扱えることを示し、主流流速と融解率との関係を実験式で与えた。また、共晶濃度の水溶液では伝熱特性が清水の結果と同じであることを明かにした。