1 0 0 0 OA 光音響効果を用いた気体の温室効果を学ぶ実験教材に関する研究
二酸化炭素などの温室効果気体によって、大気における温室効果が起こる。多くの人が、言葉として知っているものの、高校や大学で習う自然科学的な知見と結びつけて理解する機会は少ない。本研究では、Kaneko et al.(2010)で開発された光音響効果の実験装置をもとに、赤外線が透過する様子を、気体セルにおける入射量・吸収量・透過量に関するエネルギー収支を考察することで理解し、また、その光学的厚さをカバーグラスの枚数相当に換算することにより、高校生や大学生が理解できる教材としてまとめた。既存の温室効果を理解する教材の多くは、赤外線ランプ等の光源は使っているものの、その光源の発する波長帯は近赤外領域であり、地球放射の遠赤外線とは異なること、および、用いている容器の多くは幅広い波長で吸収しているのに対して、近赤外領域の二酸化炭素の吸収帯はごく限られた波長のみであり、温度上昇で検出することは困難である。本研究は、それらとは異なるアプローチである光音響効果を利用した教材に注目した。Kaneko et al.(2010)では、赤外線の温室効果ガスによる吸収量が音響信号に変換されるため、結果的に温室効果ガスの吸収帯のみに注目した計測ができる。また、光源の放射温度を比較的低く抑えることにより、遠赤外領域でも吸収量を計測できる特長を持つ。気体の種類によって音響信号が異なること、気体の濃度が高くなると音響信号が大きくなること、断続光の周波数が高くなると音響信号が小さくなること、などが示されており、Fukuhara et al.(2012)では、気体セルに入射した断続光から音響信号として取り出せるメカニズムについて考察している。本学位論文では、光音響効果を利用した装置で、2つの気体セルを縦列配置し、それぞれの吸収量を用いて、エネルギー収支から入射量や透過量を見積もる教材開発を行った。同一ガスを2つの気体セルに封入すれば、その気体の吸収帯におけるエネルギー収支を考えることができる。光源から遠い気体セル(2段目)にCO2濃度100%を封入し、いわば検出器の役割を持たせ、近い気体セル(1段目)にCO2濃度0%から100%を封入し、吸収量を計測した。経験的補正係数を導入した簡単なエネルギー収支により、入射量や透過量を見積もることができるようになった。また、光学的厚さは気象学における基礎的概念であるが、一般の高校生や大学生にとっては必ずしも知られていないものである。光学的厚さを(顕微鏡で使われる)カバーガラスの枚数に換算するようにした。カバーガラスは、可視光で透明だが、赤外光に対しては半透明であり、波長毎の特性も、高校生や大学生の大気の温室効果の理解に役立たせることができる。なお、FTIR(フーリエ変換赤外分光光度計)を用いて、波長ごとの二酸化炭素の吸収帯とカバーガラスの透過率から、カバーガラスの計測された吸収率を確認することができている。本研究では二酸化炭素のみを扱ったが、今後、複数の温室効果ガスも扱うことで、気体特有の吸収帯で異なることなどを使用して、より波長特性を理解する教材開発もできる。
1 0 0 0 OA 不均一系触媒反応における熱揺らぎと溶媒効果の検討
本研究では不均一系触媒反応において、熱揺らぎや溶媒効果が触媒活性に及ぼす影響を第一原理計算によって検討した。特に、酸化セリウム触媒を対象とした第一原理分子動力学計算を行い、界面の酸・塩基点の役割や酸化還元特性について検討した。具体的には、酸化セリウムに2-シアノピリジンが吸着することで強塩基点が発現する機構に関しては、特異な吸着構造を見出し、アクリルニトリルのメタノール付加反応に対して、メタノール溶媒を露わに含んだ計算を行い、反応機構を解明した。また、二酸化炭素とメタノールからの炭酸ジメチル合成においても、分子動力学計算によって酸素欠陥を介する中間体の存在を明らかにした。
1 0 0 0 OA 民国後期地方政府の近代化建設研究 : 福建省と台湾省における陳儀の施政について
1 0 0 0 IR 第二章 札幌農学校の設置(1876~1886)
- 著者
- 青村 和夫 新田 昌弘 松本 繁美 小川 清
- 出版者
- 北海道大学
- 雑誌
- 北海道大學工學部研究報告 (ISSN:0385602X)
- 巻号頁・発行日
- vol.76, pp.155-162, 1975-08-20
- 著者
- 青村 和夫 新田 昌弘 松本 繁美 小川 清
- 出版者
- 北海道大学
- 雑誌
- 北海道大学工学部研究報告 (ISSN:0385602X)
- 巻号頁・発行日
- no.76, pp.p155-162, 1975-08
1 0 0 0 数理モデルを用いたワクチンの間接的効果と最適な予防接種政策の特定
- 著者
- 鈴木 絢子
- 出版者
- 北海道大学
- 雑誌
- 研究活動スタート支援
- 巻号頁・発行日
- 2019-08-30
予防接種政策の評価基準の1つとして費用対効果分析が広く利用されており、日本においても研究が行われているが、多くは感染症の罹患リスクと予防接種率との間に線形の関係を想定したモデルを用いる傾向がある。しかし、ワクチンには集団免疫等の間接的効果があり、感染リスクと接種率の関係は本質的に非線形であるため、伝播メカニズムを捉えた数理モデルを用いて間接的効果を加味した評価が求められる。本研究ではワクチンの間接的効果を考慮し、日本において理論的に最適な予防接種政策を確立することを目的とする。
1 0 0 0 OA 自治と気候変動‐デンマーク領グリーンランドにおける「対外的自治」と「対内的自治」
本プロジェクトの目的は、近年のグリーンランドにおける自治と気候変動との相関をめぐる政治的諸相を明らかにすることに向けられた。明らかになったのは、グリーンランドにおける自治のあり様が、各地域に見られる気候変動に対するさまざまな解釈に規定されているということであった。すなわち、気候変動をスナップ的に切り取ることで方向づけられる立場と、気候変動を長い時間軸の中で捉えることで方向づけられる立場との相関によって形作られているということであり、前者は西部・南部に比較的多く見られ、後者は北部・中西部に比較的多く見られる傾向が見出せた。
1 0 0 0 IR サロマ湖の湖口水路形成に関する考察(開発科学実験所設立記念号)
- 著者
- 尾崎 晃
- 出版者
- 北海道大学
- 雑誌
- 北海道大学工学部研究報告 (ISSN:0385602X)
- 巻号頁・発行日
- no.68, pp.156-171,図1枚, 1973-09
1 0 0 0 冬眠する哺乳類の自発的な低体温誘導機構の解析
冬眠は、全身性の代謝抑制により低温・乾燥・飢餓といった極限環境下での長期生存を可能とする生存戦略である。冬眠する小型哺乳類であるジリスやシリアンハムスター(Mesocricetus auratus、以下ではハムと記載)は、冬眠期のあいだ、深冬眠と中途覚醒を繰り返す。深冬眠では、体温は外気温+1度まで低下し (外気温4度の場合、深部体温5-6度)、心拍数も1分間に10回程度まで低下する。深冬眠は数日から1週間近く経過したのち中途覚醒により中断される。深冬眠から中途覚醒への移行時には、体温は数時間で36度付近まで回復する。中途覚醒状態は半日程度継続し、再び体温が低下し深冬眠状態となる。ヒトやマウスなど 多くの非冬眠哺乳類は長時間の低体温下では臓器機能を保持できず死に至ることを鑑みると、こうした冬眠自体が驚異的だが、その制御機構は未だ殆ど不明である。本研究では、体温が36度から低体温へと移行開始する深冬眠導入の際に発動するシグナルの同定を目指して研究を行なっている。現在までに、ハムが冬眠に際して低体温へ移行する際に、発現が著しく上昇または低下する遺伝子を、肝臓および腎臓において多数同定した。さらに定量PCRによる経時的遺伝子発現量解析により、深冬眠特異的遺伝子の中にも体温が36度から低下するさなかに上昇する遺伝子が含まれることを明らかにした。 さらに麻酔薬で強制的に低体温 を誘導した際との遺伝子発現量を定量PCRで比較することで、これらを低体温応答の結果発現誘導されるものと、強制低体温では誘導されず深冬眠特異的に誘導されるもの、とに分類することが可能となった。これらのDTIG (Deep torpor induced gene)のうち、特に顕著な発現変動を示したDTIG1について遺伝子改変個体を作出した。
1 0 0 0 OA 粒子群最適化に基づく巡回セールスマン問題に対する近似解法に関する研究
近年注目されている実数値最適化手法の一つに粒子群最適化(Particle Swarm Optimization, PSO)がある.PSOは群知能の一種であり,複数の探索単位(粒子)が互いに情報共有を行いながら解の探索を行う.多点探索を行うメタヒューリスティクスとしては遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm, GA)が有名であるが,多くの実数値最適化問題においてPSOのほうがGAに比べて高速に良い解を発見できることが知られている.本研究では,組合せ最適化問題の一種である巡回セールスマン問題(Traveling Salesman Problem, TSP)に対して短時間で良い解を得ることを目的として,PSOを基にしたアルゴリズムである挿入操作PSO戦略を提案する.提案手法では,粒子の解候補は実数値ベクトルではなく巡回路として表現され,粒子間の相互作用は部分経路挿入 によって行われる.本論文では,挿入操作PSO戦略について説明し,数値計算実験からパラメータと得られる解の良さと必要な時間の関係について調査し,パラメータ調整の指針を示す.また,各ベンチマーク問題に対して 提案手法とGAなどの代表的なメタヒューリスティクスを適用し,提案手法がこれらの手法より短時間で良い解を求められることを示す.
1 0 0 0 OA 北海道方言のアクセント特徴に関する記述的研究
- 著者
- DALLYN THOMAS DANIEL
- 出版者
- 北海道大学
- 巻号頁・発行日
- 2018-03-22
xiii, 319p
視察法および赤外線センサー運動量測定装置を用いて移所運動や常同行動を観察し、覚醒剤反復投与による行動過敏性(逆耐性)形成のさいの、グルタミン酸の関与を行動学的に検討した。また覚醒剤大量投与時にみられるドーパミン(DA)やセロトニン神経変性のメカニズムを、DAとグルタミン酸の放出動態を指標に、脳内透析実験を用いて研究した。覚醒剤とNMDA受容体競合的拮抗薬の併用反復投与は、非競合的拮抗薬の場合と同様に、行動過敏性形成を阻止することを明らかにした。このことから行動過敏性形成におけるNMDA受容体の関与が一層明確になった。覚醒剤を大量投与すると、DA放出は線条体と側坐核の両部位で昂進するが、グルタミン酸放出は線条体のみで昂進することを示した。DA神経変性は線条体に限局するので、グルタミン酸放出の昂進はこれと関連する可能性がある。セロトニン神経変性は、両部位において等しく認められるので、グルタミン酸放出の昂進は直接には関連しないと思われる。NMDA受容体拮抗薬は、セロトニン神経変性もDA神経変性と同様に抑制するが、その作用点は今後の検討課題である。さらに、NMDA型グルタミン酸受容体刺激に引き続き細胞内では一酸化窒素(NO)の生成が促進され、これが生理的に重要な意味を有するという最新の知見に導かれて、一酸化窒素合成阻害薬が覚醒剤の急性行動効果や行動過敏性形成にどのような影響を及ぼすかについて検討した。その結果、急性行動効果については、移所運動促進作用および常同行動発現作用ともある程度抑制することを示した。また行動過敏性形成については、移所運動の過敏性には影響がないが、常同行動に関しては、いくぶん減弱させることを見い出した。以上の実験所見から、覚醒剤精神病の発現にグルタミン酸神経伝達が関与していることが示唆される。