| 研究課題/領域番号 |
21K04103
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
長田 洋 岩手大学, 理工学部, 教授 (10261463)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| キーワード | 制御 / 恒温植物 / ザゼンソウ / 生物模倣 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，ザゼンソウの地中器官が，その発熱制御機構に及ぼす影響の調査とその機能の解明である。ザゼンソウの肉穂花序が動物に匹敵するエネルギー密度で発熱できるのは，球茎に蓄えたエネルギー源である糖を効率的に利用しているからであり，その様子は茎を流れる流水量を正確に計測することにより，よりよく知ることができると考えられる。
2021年4月～2023年2月は，ザゼンソウ専用茎内流水量計測システムの完成を目指し，そのハードウェアと制御ソフトウェアの開発に取り組んでいる。2021年度は，購入したメモリハイロガー，熱流センサ，精密ポンプなどを用いて，熱収支法を原理とする茎内流水量計測システムの基本構成を構築し，チューブなどからなる疑似的なザゼンソウ茎モデルに対して，流水量の絶対値計測法を検討した。その成果の一つとして，茎の同径方向への熱移動を動的にキャンセルする機構を導入することにより，生体での実施が困難である，ゼロ流量時の特性から求める必要があった定数ｋの使用を不要とすることに成功した。ただし，茎へセンサを取り付ける場合に発生する熱的非対称性に起因する測定値のドリフト現象への有効な手法がまだ確立できておらず，目標の2023年2月までの流水量計測システムの完成を目指し，引き続き計測システムの改良が必要である。
また，2022年3月から4月にかけて，ザゼンソウ群生地より開花中の生体を採取し，開発中の流水量計測システムにて，周囲温度と球茎部の温度を独立に制御した場合の応答特性等を計測している。残念ながら，明確に恒温制御している生体は取得できていないが，得られたデータは今後様々な手法により評価・解析する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2023年2月までは，主にザゼンソウ専用茎内流水量計測システムの完成を目指す期間であるが，熱収支法を原理とする茎内流水量計測システムには，少なくとも2つの課題がある。一つは，流量式に現れる係数kの導出であり，もう一つはセンサを熱的に対称に取り付けることが困難なことである。
係数kの導出には，ゼロ流量時の熱情報が必要となる。これを生体のザゼンソウへ適用することは困難であるため，流量式で係数kに掛けられる「同径方向への熱量」を0とすることで解決を目指し，熱流センサ等により同径方向への熱量をアクティブ制御した結果，その効果を確認できた。
残るもう一つの課題は，2023年2月までに解決方法を提案，検証してく予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
ザゼンソウに特化した茎内流水量計測システムを作製して，より信頼性の高い実験結果に基づき，2025年度までの期間をもって，ザゼンソウの地中器官が，その発熱制御機構に及ぼす影響の調査とその機能の解明を進めたい。
現在～2023年2月まで：計測システムの完成を目指し，センサを熱的に対称に取り付けることが困難な場合でも，正確な流量を計測できるシステムの構築を行う。
2023年3月～2026年3月：ザゼンソウの生体特性の評価を行い，その発熱制御システムを考察する。完成した専用茎内流水量計測システムを用いて，生体のザゼンソウの流水量を様々な条件下で計測する（2023年3月～4月，2024年3月～4月，2025年3月～4月，2026年3月）。得られた計測データより，茎内流水量が何と関連して変化するのかを見極めて，地中器官の機能を組み込んだザゼンソウ全体の恒温制御システムを検討するとともに，その工学的な特性を評価する。なお，計測システムは，得られた計測データから，随時改良する。
これらの研究から得られた知見を，随時国内外の学会で報告し，適切なアドバイスを頂戴する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究成果の発表を計画していたが，専用茎内流水量計測システムの改良に関する明確な知見が得られたのが年度末頃であったため，年度内に発表することができなかった。
次年度は，この成果の発表と現在未解決の課題に関する発表を行いたい。そこで，今年度生じた次年度使用額は，次年度の「その他」の学会参加費および論文投稿・英文校正費に追加して使用したい。
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