hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東アジア価値観国際比較調査-「信頼感」の統計科学的解析-

本研究の重点は、以下のa)、b)、c)であった。a)文化の伝播変容のために、東アジア諸国の人々の意識構造について統計科学的「標本抽出法」に則った面接調査を遂行する。b)特に、21世紀における国際交流の中で、東アジア諸国民の「信頼感」のあり方について焦点を当て、世界の政治・経済の平和的発展の一助となる基礎情報を与える分析を推進させる。c)収集した「東アジア諸国民の意識調査」の情報を中心に、既存の国際比較調査データ等とともにデータ・べ一スを作成し、一般公開する。上記a)については、20022004年度において、日本、中国(北京・上海・香港)、韓国、台湾、シンガポールにおいて意識調査を遂行した。これは、各調査に平行して、分析が推進され、上記b)の内容を含めて国内外の学会でも報告された。特に2005年度は、総合データにもとついて、日本行動計量学会の学術誌2号にわたり「東アジア価値観国際比較」の特集として、多数の論文発表がなされた。上記c)については、調査法やデータの詳細は、統計数理研究所リポート等として国内外へ配布され、またHP上で公開準備作業中である。これに関する過去の国際比較詳細データ(日米欧の7か国比較個票データ)は、ドイツのZA (Zentralarchiv)を通じて公開されるように手配した。過去のいくつかの国際比較調査データ(調査票や単純集計表等)は、すでに統計数理研究所のホームページ(http://www.ism_ac.jp/ism_info_j/research.html)上で公開されている。1)本研究の重点は、以下のa)、b)、c)である。C)収集した「東アジア諸国民の意識調査」の情報を中心に、既存の「意識の国際比較調査データ」等とともにデータ・ベースを作成し、コンピユーター・ネットワーク等を利用して世界へ一般公開する。本年度は、東アジア価値観調査のために、以下の1)5)を遂行した。1)東アジア各国の関連基礎資料、文献等を収集・整理。2)中国の調査予定地域を視察し、調査環境を確認。現地調査研究者と連携しながら、標本抽出の実践的検討を行い、同時に調査項目の候補を選定。3)国内外の調査関連の研究者との連携により、調査票の項目の検討と具体案の作成。4)国内外4地域用の調査票の日本語暫定版を作成し、現地研究者の協力により翻訳・再翻訳(バツクトランスレーション)の手続きを経て、プリテスト用調査票を作成。5)9月下旬各地域でのプリテスト実施10月上旬プリテストの結果検討後、必要な修正を加え、本調査用の調査票の最終版確定11月翌年2月日本及び中国3地域での本調査実施調査対象:日本及び北京、上海、香港に居住し、各地域の国籍をもつ成人男女。調査法:住民票・戸籍簿等から無作為層別抽出した対象に、面接調査を遂行。調査項目:各地域の人々の一般的意識構造、特に対人関係、集団内や集団間、社会制度やリーダーに関する「信頼感」を主とした項目。1月上旬翌3月回収データ・クリーニング、単純集計表作成、一次的データ分析、調査結果の解釈について検討し、第一次報告書をまとめた。

c)収集した「東アジア諸国民の意識調査」の情報を中心に、既存の国際比較調査データ等とともにデータ・ベースを作成し、一般公開する。本年度は、東アジア価値観調査のために、特に、以下の1)3)を遂行した。1)国内外4地域用の調査票の台湾語と韓国語の暫定版を、現地研究者の協力により翻訳・再翻訳(バックトランスレーション)を経て作成。2)台湾と韓国の調査予定地域を視察し、調査環境を確認。現地調査研究者と標本抽出の実践的検討を行い、同時に調査票の検討。3)9月上旬、台湾と韓国の調査票の最終版確定し、引き続き10月11月調査実施調査対象:台湾及び韓国に居住し、各地域の国籍をもつ成人(20人以上)の男女。調査法:台湾は電話所有者の人口データを用いて、120地点抽出、各地点ではランダムウォーク法で1軒置きに訪問、各世帯から誕生日法で1名抽出、合計15名ずつ抽出。韓国は125地点をランダム抽出し、各地点では性・年齢層別(10才刻み)に約8名ずつをクォータ法で抽出した。調査項目:各地域の人々の一般的意識構造、特に対人関係、集団内や集団間、社会制度やリーダーに関する「信頼感」を主とした項目。(昨年度実施の日本調査票と基本的に同一だが、一部表現を各地域に合わせている)12月翌3月データ・クリーニング、単純集計表作成、一次的データ分析、調査結果の解釈について検討し、第一次報告書をまとめた。本研究の重点は、以下のa)、b)、c)である。a)文化の伝播変容のために東アジア諸国の人々の意識構造について統計科学的「標本抽出法」に則った面接調査を遂行する。b)特に、21世紀における国際交流の中で、東アジア諸国民の「信頼感」のあり方について焦点を当て世界の政治・経済の平和的発展の一助となる基礎情報を与える分析を推進させる。特に本年度は、東アジア価値観調査のために、特に、以下の1)3)を遂行した。1)これまでの国内外6地域用の調査票をもとに、シンガポール調査票の暫定版を、現地研究者の協力により翻訳・再翻訳(バックトランスレーション)を経て作成。2)シンガポールの調査予定地域を視察し、調査環境を確認。3)10月上旬頃に調査票の最終版確定し、引き続き12月翌年1月頃、調査実施。調査法:国勢調査データに基づき、地点抽出し、各地点ではhousetypeの分布から世帯を抽出し、各世帯からは誕生日法で標本となる回答者を抽出。(すでに実施の日本調査票と基本的に同一だが、一部表現を当該地域の事情に合わせ、修正。)12月翌3月データ・クリーニング、単純集計表作成、一次的データ分析、調査結果の解釈について検討し、シンガポールの第一次報告書をまとめた。本研究の重点は、以下のa)、b)、c)であった。a)文化の伝播変容のために、東アジア諸国の人々の意識構造について統計科学的「標本抽出法」に則った面接調査を遂行する。
利他的および利己的ユーザの行動を考慮した長距離光アクセス網の動的帯域割当方式

しかし,この遊休区間へデータ割り当てる制御を実現するための最適な制御パラメータはまだ導出されていない.申請者は,ONUとOLTの距離が短いことを想定しているE-PONにおいて既に解析済みの帯域割当方式で,パケットの到着位置によって大きく遅延時間が異なることを明らかにした.この知見に着目し,自身のONUの遊休区間をそのONUに存在するユーザのアップロードデータで使用すると仮定した帯域割当方式を導出した.LR-PONに関して,アダプティブに遊休区間に対してパケットを送信できる方式を新たに提案し,その有効性を示した.その結果を近日中に論文投稿予定である.ユーザ行動を考慮した資源割当方式を,LR-PONのアダプティブ遊休区間割当方式へ拡張させることで,ユーザ行動を考慮したLR-PONにおける動的帯域割当方式を完成させる.パーソナルコンピュータに加えてスマートフォンやタブレット端末の爆発的な普及により,増加するトラヒックを効率的に伝送するためには,高速なアクセスネットワークを実現する光アクセスネットワークであるPONでの効率的な運用が必要となる.PONは,OLTが接続された単一のファイバに光スプリッタを接続し,光信号を分岐・結合することで,低コストで光ネットワークを構築する技術である.このPON技術において,OLTと終端装置であるONUとの距離が100 km規模となる大規模光アクセスネットワークを実現させるLR-PONに注目が集まっている[1].LR-PONを用いることで,装置を配置する局舎数や局舎内の装置数を削減しつつ,収容ユーザ数を大幅に増加可能であることから,効率的な運用を求められる次世代光アクセスネットワークの基盤になると考えられている.そこで今年度は,まず基礎検討とし,EPONにおける平均遅延時間を減少させる新たな帯域割当方式を提案し,その厳密解を導出した.さらに,各ONUが一度に送出可能なパケット送出量を制限させた方式も待ち行列理論により厳密解を導出した.このようなパケット送出量に制限があるモデルは,利己的ユーザの行動を制限させる効果があるため,このモデルを,今後LR-PONに拡張していく予定である.EPONにおける平均遅延時間を減少させる新たな帯域割当方式の提案,および,その厳密解を導出できているため.さらに,今後ユーザ行動のモデル化をするうえでポイントとなる,各ONUが一度に送出可能なパケット送出量を制限させた方式も,待ち行列理論により厳密解を導出できているため.これらの結果は,海外論文および国際会議に採録されている.しかし,この遊休区間へデータ割り当てる制御を実現するための最適な制御パラメータはまだ導出されていない.申請者は,ONUとOLTの距離が短いことを想定しているE-PONにおいて既に解析済みの帯域割当方式で,パケットの到着位置によって大きく遅延時間が異なることを明らかにした.この知見に着目し,自身のONUの遊休区間をそのONUに存在するユーザのアップロードデータで使用すると仮定した帯域割当方式を導出した.LR-PONに関して,アダプティブに遊休区間に対してパケットを送信できる方式を新たに提案し,その有効性を示した.その結果を近日中に論文投稿予定である.今年度作成したパケット送出量に制限をもたせた方式をLR-PONに拡張させていく予定である.具体的には,パケット送出量に制限を持つONUと制限のないONUを,それぞれ利己的および利他的ユーザに分け,制御を行うことを考える.このような2種類のユーザに分けてモデル化することは,平均遅延時間の上限解析を行った際使用しており,同様のモデル化で解析できると考えられる.ユーザ行動を考慮した資源割当方式を,LR-PONのアダプティブ遊休区間割当方式へ拡張させることで,ユーザ行動を考慮したLR-PONにおける動的帯域割当方式を完成させる.2018年度は,理論解析を中心に行ったため,当初予定していた学会の投稿が遅くなった,今年度繰り越した分は,国際会議(ONDM2018)での発表のために使用する予定である.前年度は,ユーザ行動を考慮した資源割当方式である受付制御の解析に時間を要した.そのため,今年度は,その方式をLR-PONに拡張させることを考える.そのために,解析するために高速演算サーバが必要であるため,サーバを購入する.さらに,学会発表および学術論文への投稿を行う予定である.
19世紀中後期の南中国における社会変動と地域社会

本年度はまず、従来の上海・香港における開港場知識人、および洪仁〓に関する研究をすすめ、それらを博士論文「19世紀南中国におけるプロテスタント布教の発展と「開港場知識人」の誕生--洪仁〓と『資政新篇』の位置づけをめぐって--」としてまとめた。この博士論文を通して筆者は、洪仁〓と中国における近代化の最初の試みとされる洋務運動の実務的な担い手たちや香港の中国人エリートらを、一定の共通体験を持つ人々として「開港場知識人」という枠組みでとらえ、洪仁〓の太平天国における改革への試みも孤立した改革運動ではなく、洋務運動やその後の近代化への道筋と同じ源流を持っていたと見なすことができることを指摘した。博士論文提出後は、(1)中国キリスト教史、(2)洪仁〓研究、(3)開港場知識人に関する研究、の3点について史料調査・収集及びその分析を進めた。(1)については、宣教師によって出版された雑誌『教会新報』に注目し、1860年代に入り急速に中国国内でキリスト教布教の規模や勢力が拡大したこと、また宗教思想にとどまらない、西洋の文化、特に科学知識の伝播の担い手として再び宣教師や信徒たちが一定の役割を担ったこと等を確認した。また、『教会新報』の続編である『万国公報』についても内容の整理と分析を進めている。また、(2)については、洪仁〓の晩年のキリスト教に対する考え方について検討を加えようと試みた。『資政新篇』以外の洪仁〓の著作についても改めて丁寧に読み込み、分析を行っている。さらに、(3)の開港場知識人の関する研究については、1840年代から50年代にかけて、上海のロンドン伝道会やイギリス国教会の宣教師やその助手たちが、琉球布教に携わっていたベッテルハイム宣教師と緊密な関わりを持っていたことも明らかになってきた。そこで、香港においてベッテルハイム関係の資料の調査、収集を進めたほか、台湾においても関係資料の収集を行った。本年度は、まず1860年前後の香港及び上海における中国人知識人に関する研究を進めるための史料収集を行った。近年欧米で発表された中国で活動した宣教師に関わる新たな研究成果を吸収し、香港や上海において活動していた米国の伝道会に関連する諸史料を香港にて収集した。また当時の雑誌や新聞など日本では手に入らない史料も入手することができた。また、太平天国運動とも接点があったと言われる福漢会の活動や、福漢会と関わりの深かったバーゼル伝道会の活動にも改めて注目し、バーゼル伝道会の原史料の読解も進めた。次に1807年に始まった中国におけるプロテスタント・キリスト教の布教の歴史を概観し、宣教師とその中国人アシスタントの関係に目を配りながら、本研究の主要テーマである1850、60年代に至る以前のキリスト教布教の様相を明らかにする研究を行った。この成果は『アジア文化研究』第35号に掲載された。この論文では、19世紀前期に中国にやってきたプロテスタントの宣教師たちは、欧米での信仰覚醒運動という共通の底辺をもちつつも、各々信仰的な背景も性格も異なっており、中国人への接し方今布教のスタンスは様々であったこと、それでも宣教師間で様々な形での協力関係が成り立っていたこと、また最初の約30年の間に獲得された信徒はわずかで、その多くが梁発の布教によって獲得された信徒であったこと、また梁発の布教活動は、彼自身の裁量による部分が大きかったことを指摘した。そして1830年代初めという時期に梁発がかなり自由に活動できる空間があったことが、『勧世良言』などの梁発オリジナルの布教書を生み、さらにそれらを科挙の試験場で配付する活動へとつながったのであり、結果的に後の太平天国運動を生じさせるきっかけともなったことを指摘している。本年度はまず、香港の宣教師の影響下で育成されてきた中国人知識人について調査・研究をすすめた。バーゼル伝道会史料の現地調査などにより、洪仁〓についてあらたな史料を発掘することができたほか、香港で育成され、香港社会や清末の洋務運動で活躍した知識人たちの動向を、大陸中国の社会変動との関係性の中でより明確に分析することができた。さらに同じように上海の知識人についても資料の発掘と分析を行い、墨海書館から発行された科学書の翻訳書や月刊紙『六合叢談』を手がかりに墨海書館に集った知識人たちのネットワークをさらに明らかにするとともに、曽国藩や李鴻章ら洋務官僚の幕僚として活躍した人物についてもその経歴を解明することを試みた。また、The North China Herald紙やThe China Mail紙、また宣教師の筆記などを丹念に読み込み、太平天国に関する欧米側の見方を明らかにすることを試みた。太平天国とキリスト教との関係や、キリスト教の伝道者としての経験を積んだ洪仁〓の太平天国合流という事件が、欧米人の間で一時、過剰なまでの期待を生みながらも、1860年から1862年初めにかけての欧米と太平天国との直接的な交流の中で、これらの期待が裏切られ、逆に太平天国や洪仁〓に対する否定的な見方が多数を占めていった過程について分析をすすめた。特に宣教師の筆記については、これまであまり注目されてこなかった史料も香港において収集し、宣教師の描いた洪仁〓像の再構築に取り組んだ。その他、研究協力者として参加した平成21年度科学研究費補助金(研究種目名基盤研究B)「植民地期東アジア民衆諸宗教の伝播と交流情報メディアの分析」の調査報告として、近現代香港における青蓮教系民衆宗教の発展の過程について分析を行い、その特徴と役割を明らかにした。

本年度はまず、従来の上海・香港における開港場知識人、および洪仁〓に関する研究をすすめ、それらを博士論文「19世紀南中国におけるプロテスタント布教の発展と「開港場知識人」の誕生--洪仁〓と『資政新篇』の位置づけをめぐって--」としてまとめた。この博士論文を通して筆者は、洪仁〓と中国における近代化の最初の試みとされる洋務運動の実務的な担い手たちや香港の中国人エリートらを、一定の共通体験を持つ人々として「開港場知識人」という枠組みでとらえ、洪仁〓の太平天国における改革への試みも孤立した改革運動ではなく、洋務運動やその後の近代化への道筋と同じ源流を持っていたと見なすことができることを指摘した。博士論文提出後は、(1)中国キリスト教史、(2)洪仁〓研究、(3)開港場知識人に関する研究、の3点について史料調査・収集及びその分析を進めた。(1)については、宣教師によって出版された雑誌『教会新報』に注目し、1860年代に入り急速に中国国内でキリスト教布教の規模や勢力が拡大したこと、また宗教思想にとどまらない、西洋の文化、特に科学知識の伝播の担い手として再び宣教師や信徒たちが一定の役割を担ったこと等を確認した。また、『教会新報』の続編である『万国公報』についても内容の整理と分析を進めている。また、(2)については、洪仁〓の晩年のキリスト教に対する考え方について検討を加えようと試みた。『資政新篇』以外の洪仁〓の著作についても改めて丁寧に読み込み、分析を行っている。さらに、(3)の開港場知識人の関する研究については、1840年代から50年代にかけて、上海のロンドン伝道会やイギリス国教会の宣教師やその助手たちが、琉球布教に携わっていたベッテルハイム宣教師と緊密な関わりを持っていたことも明らかになってきた。そこで、香港においてベッテルハイム関係の資料の調査、収集を進めたほか、台湾においても関係資料の収集を行った。
「脳にやさしいまちづくり」のための情報環境モデルの検討

この研究は、脳の状態を改善する効果が期待されるフラクタル構造をもった高密度視聴覚情報を電子技術を活用して都市空間に補完することによって、脳に対してより負担の少ない都市情報環境を再構築することを目的とする。そのために、都市空間に補完が必要とされている情報環境モデルを設計するとともに、それを屋外空間で電子通信技術を活用して実現する手法を開発し、モデル地区に試験的にシステム設置して、脳波α波をはじめとする生理的評価手法や心理学的手法によってその効果を実地に検証することをめざしている。そのために15年度は、都市空間に欠乏している情報環境要因として可聴域上限を超える高周波成分に注目し、これを電子メディアを活用して補完することによる効果の検証をおこなった。実験室内にモデル空間を設定し、そのなかに効果的に高周波成分を供給するための空気振動再生装置の設置手法を開発した。また、可聴域をこえる高周波成分を豊富に含むとともに、可聴域においても都市空間の快適性を増進し、都市機能と抵触しない音源をえらび、音源を開発した。そしてそれらの効果を、脳波α波および血液中の整理活性物質を指標とする行動学的評価、一対比較法による心理学的評価、最適音量調整法による行動学的評価をくみあわせて、情報環境改善効果を検討し、その有効性を裏付ける結果をえた。以上をもとに、「脳にやさしいまちづくり」のコンセプトをまとめ、著書を通じて提言した。この研究は、脳の状態を改善する効果が期待されるフラクタル構造をもった高密度視聴覚情報を電子技術を活用して補完することによって、脳に対してより負担の少ない都市情報環境を再構築することを目的とする。そのために、都市空間において補完が必要とされている情報環境モデルを設計するとともに、それを屋外空間で電子通信技術を活用して実現する手法を開発し、モデル地区に試験的にシステム設置して、脳波α波をはじめとする生理的評価手法や心理学的手法によってその効果を実地に検証することをめざしている。そのために13年度は、典型的な都市環境音や自然性の高い環境音を、申請者らが開発した超広帯域環境音収録・分析システムで記録し、高速フーリエ解析や最大エントロピー法を応用したゆらぎ構造解析によって、その周波数分布やフラクタル構造を分析し、比較した。また、典型的な都市環境や自然性の高い環境における視覚情報を、非圧縮のデジタル・ハイデフィニション映像・画像撮影システムで記録し、その精細度やフラクタル構造を分析し、比較した。その結果、自然性の高い情報環境においては、高密度・連続性・複雑性・変容性の信号構造を有するのに対して、都市情報環境は低密度・不連続性・単純性・単調性の信号構造をもつことを見出した。また、脳と適合性の高い都市情報環境モデルを検討するとともに、現行の都市計画、とりわけ都市再生において用いられる都市設計の諸手法との整合性を検討した。さらに、都市の情報環境が人間におよぼす影響を評価するための生理学的・心理学的手法として、脳波および血中の神経生理活性物質を指標とする手法を開発し、その有効性を確認した。そのために14年度は、さまざまな環境について環境音超広帯域収録と視覚情報中高精細記録、比較分析を継続して、都市に欠乏している情報環境要因についてさらに検討を進め、その物理特性についてより詳細な知見をえるとともに、有用な視聴覚情報資源を蓄積した。次に、都市環境に欠乏しており有効性が期待される情報環境要因を、ある程度の規模をもった街区において電子的に補完するシステムの基本設計を行った。またそこに供給する映像音響ソフトウェアを試作した。試作したプロトタイプシステムを実験室内において稼動させ、上記システムが駆動している時とそうでない時との被験者の脳波α波ポテンシャルを高度化した非拘束型携行多チャンネル脳波記録システムをはじめとする生理学的計測システム、生理活性物質計測法をもちいて計測・比較するとともに心理学的・行動学的評価を行い、この情報環境モデルの生理学的心理学的行動学的効果を確認した。さらに、実在の都市空間の中に脳機能を最適化する視聴覚情報要因をどのように導入するかについて検討するために、ケーススタディを行いうる中心市街地を抽出し、現地での協力体制を構築した。

また、可聴域をこえる高周波成分を豊富に含むとともに、可聴域においても都市空間の快適性を増進し、都市機能と抵触しない音源をえらび、音源を開発した。そしてそれらの効果を、脳波α波および血液中の整理活性物質を指標とする行動学的評価、一対比較法による心理学的評価、最適音量調整法による行動学的評価をくみあわせて、情報環境改善効果を検討し、その有効性を裏付ける結果をえた。以上をもとに、「脳にやさしいまちづくり」のコンセプトをまとめ、著書を通じて提言した。
ナラ・カシ類集団枯死被害における萎凋症状発現機構ならびに宿主の防御機構の解明

萎凋枯死機構:病原菌を接種したコナラ、ミズナラ苗の接種部では通道性の低下が著しかったが、他の部位では変化はなかった。菌接種で萎凋した苗と切断放置した苗とも上部に水分を供給すると症状の進行が遅れ、局所的な通水阻害で萎凋することが示唆された。萎凋する場合は接種後の早い時期に蒸散が低下した。軸方向の材変色や菌の進展の範囲と萎凋症状の発現との間には関連がみられなかった。接種部のごく近傍では水分が減少したが、通道阻害域は乾燥域よりもはるかに大きく、本病においては急激なキャビテーションは発生していないことが示唆された。通道阻害要因として一部分でも通道阻害域を通過する道管にチロースがみられた。防御反応:抽出成分の抗菌活性の増大は認められなかったが、材変色部の境界で沈着・閉塞物質が顕著であった。繊維領域のものはリグニン様物質を、小径道管・仮道管領域のものはペクチンを主とし、その他にフェノール等がみられた。木部では、繊維の閉塞が傷害3日後に観察され、1週間後には繊維・仮道管の閉塞が顕著になり連続的な障壁を形成した。チロースやスベリン化、フェノールの集積は2週間後に顕著になった。反応障壁ではリグニンが増加したが、縮合型、グアヤシル型の割合が高くなり、より強固なリグニン形成で防御壁を作っていると考えられた。感受性/抵抗性樹種の反応特性:ブナ科樹木の防御反応の差異をみるためコナラ、ミズナラ、アラカシ、スダジイ等の苗に接種試験を行った。コナラ、ミズナラのみ枯死した。アラカシでは通水可能な組織が広く、ミズナラで最も狭かった。いずれの樹種も、材変色部の境界部にはリグニン様物質とフェノール類が観察され、防御反応への関与が示唆されたが、感受性の異なる樹種間で防御反応にほとんど差異がなかった。軸方向の材変色長は感受性の差異と一致しなかったが、水平方向の材変色域の割合は樹種間の感受性の差異とほぼ一致した。本被害における萎凋枯死機構を明らかにするために、病原菌Raffaelea quericivoriをコナラ、ミズナラ苗木に接種した。接種部付近には通水阻害域が存在したが、接種部より離れた上部では通水機能は保たれていた。外観と蛍光量子収量Fv/Fmを指標として、菌接種により萎凋した苗木と切断放置して萎凋させた苗木を比較すると変化は類似しており、両者とも樹幹上部に水分を供給すると症状の進行が遅れた。萎凋枯死は感染部付近の局所的な通水阻害に起因することが示唆された。防御反応に関しては、抽出成分の抗菌活性の増大は認められなかったが、被害木の材変色部の境界で沈着・閉塞物質が顕著であった。繊維領域のものはリグニン様物質を、小径道管・仮道管領域のものはペクチンを主とし、その他にフェノール物質等の成分が混合したものと考えられた。傷害後の木部では、繊維の閉塞が3日後に観察され、1週間後には繊維・仮道管の閉塞が顕著になり連続的な障壁を形成した。

チロースおよびそのスベリン化、フェノール性物質の集積は2週間後に顕著になった。沈着・閉塞物質が防御組織を成していることが示唆される。R.quericivoriに対するブナ科樹木の感受性の差異を明らかにする目的で、コナラ、ミズナラ、クヌギ、アラカシ、ウバメガシ、スダジイの苗木に接種試験を行った。コナラは7本中1本が、ミズナラは5本が枯死したが、その他の樹種には枯死はなかった。すべての枯死木からR.quericivoriが再分離され、病原性が再確認された。軸方向の変色域と枯死との間には明白な関係がなかったが、放射方向の変色はアラカシで最も小さく、ミズナラで最も大きかった。また、アラカシでは通水可能な組織が広く、ミズナラで最も狭かった。ミズナラは6樹種の中で最も通水阻害を引き起こし枯死しやすい樹種、逆にアラカシは最も感受性の低い樹種と考えられた。萎凋枯死機構を明らかにするために、本被害の病原菌Raffaelea quercivoraをミズナラ苗木に接種した。生残した菌接種苗木、特に蛍光量子収量Fv/Fmが一時的な低下を示した苗木では接種部の通道性が健全木の数十分の一と著しく低下したが、接種部より上部や根の通導性には変化がみられなかった。萎凋しはじめた苗木においては接種部の通導性の低下はさらに著しかったが、他の部位では変化がなかった。このことは通道阻害は接種部近辺のみで生じることを示す。萎凋症状を示す苗木は接種後の早い時期に蒸散が低下したが、Fv/Fmの低下は萎凋症状発現の直前であった。また、軸方向の材変色域や菌の進展の範囲と一時的なFv/Fmの低下や萎凋症状の発現との間には関連がみられなかったことから、菌や材変色の側方への広がりが枯死を決定する因子として重要と考えられた。防御反応に関しては、被害木での解剖観察から、菌の蔓延部である材変色の境界が明瞭でない部分では防御組織の形成が不十分であることが分った。また、苗木での接種試験では、これまで成木の幹や枝では観察されなかったリグニンに対する染色性が失われた組織がリグニン様物質集積部より感染部側に認められた。感受性および抵抗性樹種の反応特性解明では、Raffaelea quercivoraに対するブナ科樹木の防御反応の差異を明らかにする目的で、コナラ、ミズナラ、アラカシ、スダジイの苗木に接種試験を行い、組織化学的な観察を行った。いずれの樹種も、変色部と非変色部の境界部にはリグニン様物質とフェノール類が観察され、それらが防御反応に関与していることが示唆された。しかし、感受性の異なる4樹種において、それら防御反応にはほとんど差異がなかったことから、樹種間の感受性の差異には他の要因が関与していると考えられた。萎凋枯死機構については、病原菌Raffaelea quercivoraが引き起こす通道阻害機構を明らかにするために、ミズナラ苗木の接種部付近の水分の変化を中性子ラジオグラフィで観察したところ、接種部のごく近傍では水分量が少なかったが、通道阻害域は乾燥域よりもはるかに大きく、比較に用いたスギとは異なり、本病における通道阻害では急激なキャビテーションは発生していない可能性が示唆された。病原菌接種によって通道阻害の引き起こされたミズナラ苗の道管を軸方向に連続的に解剖観察したところ、通道阻害要因としては通道阻害域の道管にはチロースが、仮道管領域には閉塞物質がみられた。通道域の道管がチロースで閉塞している場合の多くは下部で通道阻害域と接するか、阻害域を通過している道管であった。防御反応に関しては、反応障壁においてリグニン様物質が早く木繊維を閉塞し防御反応としての重要性が示唆されたことからこの物質の正体を探った。防御反応の中心である反応障壁では総リグニン量が増加し、増加の大半は縮合型リグニンであった。非縮合型リグニンの中では傷害リグニンとして知られるグアヤシル型の割合が高かった。
ナノオーダで材料内部の変形・破壊特性を評価するための3次元画像解析

材料内部に含まれるミクロ組織の変位ベクトル場を取得すべく、前年度は体積からミクロ組織を複数層に分け、大きい層に属するミクロ組織から順にマッチングする手法を提案した。体積が小さいミクロ組織は既知の変位ベクトル場からその変位ベクトルを推定し、マッチングすることができる。しかしながら、変位ベクトル場に誤マッチングが含まれる場合、変位ベクトルの推定に悪影響を与え、結果、変形破壊特性が虚偽なものとなる。そこで今年度は、変位ベクトル場の高精度化を目標と定めた。その詳細を下記に示す。まず、材料の変形前後を入れ替えてマッチングした結果と比較し、異なっている対応関係を削除した。更に、層ごとのミクロ組織の出現分布特性にあわせて誤マッチングの検出手法を使い分けた。分布が粗であるときは材料の並進・回転成分と大まかな変形を表す射影変換行列をLMedSより推定した。そして、推定された変位ベクトルと実際にマッチングした変位ベクトルの差を評価値として誤マッチングを検出した。分布が密であるときは周辺にある変位ベクトル群と比較し誤マッチングを検出した。提案した高精度化手法を検証すべく、仮想引張試験と実引張試験を行った。その結果、仮想引張試験ではマッチング適合率99%を超え、変形破壊特性を解析するのに十分な結果が得られた。また実引張試験でも目視で得られた変位ベクトル場に虚偽がないことを確認し、更にひずみ分布から変位ベクトル場が結晶粒のすべりの影響を受けていることが確認できた。以上より、本研究の目的を達成することが出来たといえる。本年度は、本研究の核である「材料内部に存在するミクロ組織を変形前後間でマッチングする」課題に取り組んだ。材料内部には数万を超えるミクロ組織が点在するため、想定されるマッチングの組み合わせ総数は膨大になる。また、従来のマッチング手法では、材料の平行移動・回転を考慮するために予め初期位置合わせが行われているが、この作業は手動で行われており、困難を極めている。上記の問題を解決すべく、我々はミクロ組織の中でも変形に強く、様々な形状が存在すると言われている不純物粒子に注目した。具体的には、まず不純物粒子の中で体積が大きい粒子(以下Landmark)のみを用いてマッチングを行い、残り(以下Non-landmark)はLandmarkのマッチング結果を用いて変形前後間の移動量を推定することでマッチングするといった階層的マッチング手法を提案した。Landmarkマッチングでは、弛緩整合法と呼ばれるマッチング手法を採用した。弛緩整合法は、近傍の整合性を考慮しながら対応確率を更新することでマッチング関係を最適化する手法である。Non-landmarkでは、Radial Basis Function Transformと呼ばれる移動量補間手法を用いてLandmarkマッチングの結果から移動量推定を行い、マッチングした。RBFTの中に調整しなければならないパラメータが存在するが、バネモデルを用いてパラメータ毎のマッチング結果を評価し、最適値を探索している。実験では不純物粒子が6,000個以上存在する2024アルミニウムを用いて、変形試験する様子をシミュレートした。変形前と変形4段階それぞれに対し、材料中に含まれる不純物粒子のマッチングを試みた結果、99%を超えるマッチングに成功した。ただし、Landmark、Non-landmarkを区切る体積しきい値によって結果が変化するため、来年度では体積しきい値を自動で最適決定する手法を検討する。今年度は,本手法が実際の試験に対応できるよう誤マッチングの検出を目標とした.昨年度までは率6,000点のミクロ組織に対し仮想引張試験を行っていたが,これは変形前のミクロ組織が変形後にも必ず存在する前提での試験であった.実際の試験の場合,撮像範囲のずれ等によってマッチングできないミクロ組織が現れることは容易に想定できる.このような問題に対し,実際にマッチングした移動ベクトルと周囲のマッチング結果から推定された移動ベクトルの差を用いて誤マッチングを検出する対策を講じた.またマッチング結果の正しさを表す指標としてバネモデルが挙げられるが,変形後にミクロ組織が消失した場合には対応ができない問題がある.そこでマッチング出来なかった変形前の不純物粒子は,周囲のマッチング結果から推定された移動ベクトルの先に仮想的に存在しているものとした.これによってマッチング結果の正しさを常に評価できるようになった.今年度提案した改良手法を評価すべく,20,000点のミクロ組織を含む材料に対し,仮想引張試験を行った.この試験は引張によってミクロ組織が次第に撮像範囲外へ移動していくことを想定している.結果,マッチング適合率約99%を実現し,実際に変形破壊特性を解析・評価するには十分な結果が得られた.またマッチング結果から得られるミクロ組織の移動ベクトルには材料自体の並進回転成分が含まれているため,本研究の最終目的である変形破壊特性を解析・評価できない.そこでマッチング結果から3次元のひずみ分布を取得するシステムを開発した.現在,このシステムは共同研究グループにて運用中である.材料内部に含まれるミクロ組織の変位ベクトル場を取得すべく、前年度は体積からミクロ組織を複数層に分け、大きい層に属するミクロ組織から順にマッチングする手法を提案した。更に、層ごとのミクロ組織の出現分布

特性にあわせて誤マッチングの検出手法を使い分けた。分布が粗であるときは材料の並進・回転成分と大まかな変形を表す射影変換行列をLMedSより推定した。そして、推定された変位ベクトルと実際にマッチングした変位ベクトルの差を評価値として誤マッチングを検出した。分布が密であるときは周辺にある変位ベクトル群と比較し誤マッチングを検出した。提案した高精度化手法を検証すべく、仮想引張試験と実引張試験を行った。その結果、仮想引張試験ではマッチング適合率99%を超え、変形破壊特性を解析するのに十分な結果が得られた。また実引張試験でも目視で得られた変位ベクトル場に虚偽がないことを確認し、更にひずみ分布から変位ベクトル場が結晶粒のすべりの影響を受けていることが確認できた。以上より、本研究の目的を達成することが出来たといえる。
昆虫―植物相互作用を利用した薬用植物の機能性強化に関する研究

生薬の有効成分とされる二次代謝物の多くは、本来ストレスに対する耐性や防御のために生産されているものと考えられる。従って、薬用植物の品質の向上を図るためには、食害など植物の環境に対する応答機能を理解し、それを利用することが合理的である。本研究は、昆虫-植物相互作用を利用した薬用植物の機能性強化を目的として、トウキ及びセンキュウについて、キアゲハ幼虫による食害で含有量が変化する成分を明らかにするとともに、食害で誘導されるタンパク質を網羅的に解析した。さらに、キアゲハ幼虫からのエリシター化合物を特定するための解析を行った。我が国で栽培されている重要な薬用植物であるトウキをアゲハの幼虫に食害される条件とネットで囲い食害されないようにした条件で栽培し葉及び地下部を採取した。採集した植物試料を標準的なメタボローム解析の方法を用いて、メタノール-水-クロロホルム混液で抽出した。得られた有機層をGC-MSを用いて成分量の変化を網羅的に分析した結果、食害により葉部のligustilide, γ-terpinene及びβ-caryophylleneの含有量の増加が認められた。さらに、根でpolyacetylene類の含有量の増加が認められた。これらの化合物は、食害に対する防御物質である一方で、トウキの主要な薬効成分とされていることから、薬用植物の機能性向上に植物の化学生態学的応答を利用することが有効であることが示唆された。さらに、同時に採取した昆虫の分泌液から植物の生合成の活性化因子(エリシター)を同定するため、幼虫の吐き戻し液など分泌液成分の分析を行った結果、吐き戻し液にオレイン酸、リノール酸、パルミチン酸などの脂肪酸類及び植物成分由来の化合物が数多く含有されていることが明らかとなった。これら成分の組成は、虫齢や植物の状態、採取時期など種々の条件により大きく変動していたが、いくつかの共通成分が常に含有されていることを見出し、LC-MS/MS分析により脂肪酸の誘導体であることを明らかにした。今後この化合物の同定を行うとともに、カルス培養で作成した植物に作用させエリシターであるか否かを解析する。薬用植物の栽培管理を順調に実施することができ、多くの植物検体及び虫の吐き戻し液を採集することができたことから、支障なく分析を実施できた。本年度の成果を日本薬学会第136年会で発表した。発表時には、大学研究者のみならず、生薬販売にかかわる業者、漢方製薬メーカーから多くの質問が寄せられ高い評価を得た。薬用植物であるトウキをキアゲハの幼虫に食害される条件と食害されない条件で栽培し、それぞれの葉部を採集した。採集した植物試料からタンパク質を抽出し、二次元電気泳動のディファレンシャルディスプレイ解析で食害の有無によって発現量が変動しているタンパク質を取り出し質量分析によるタンパク同定を行った。さらに、植物試料から抽出した全タンパク質試料についてショットガンプロテオーム解析を行った。その結果、ディファレンシャルディスプレイ解析では、食害を受けた場合2種類のPeroxidaseの増加が確認された。ショットガンプロテオーム解析では、291個の植物由来タンパク質が同定され、そのうち154個は食害後に増加、残りの137個は食害後に減少していた。これらの知見と前年度報告したメタボローム解析結果から、食害によって影響される生合成変動について明らかにした。一方、トウキが食害を受け続けると葉から産卵される頻度が減少することを見出し、放出されるセスキテルペン成分を分析したところその成分が変化していることが見出された。そこで、産卵頻度が減少したトウキが放出するセスキテルペンであるcaryophyllene、さらに、種々のセリ科植物を食害したキアゲハ幼虫の吐き戻し液中の成分を詳細に分析した結果、共通するエリシター候補化合物を同定した。前年度実施したメタボローム解析に加えてプロテオーム解析を行い、食害による生合成の変動を明らかにすることができた。さらに、詳細な観察から見出した知見をもとに実用的なキアゲハの産卵忌避剤を見出した。これらの結果は、日本薬学会137年会で2題発表した。発表時には、大学研究者のみならず、漢方・生薬メーカー及び農薬等の製造業者から多くの質問が寄せられ高い評価を得た。セリ科薬用植物のトウキ、ビャクシ、ハマボウフウを食害しているキアゲハ幼虫を採集し、吐き戻し液をそれぞれ採取した。吐き戻し液の希釈試料に対しLC-MSによる網羅的成分解析を行った。検出された化合物のうち宿主が異なる幼虫の吐き戻し液に共通する成分を特定することにより、脂肪酸誘導体由来のエリシター候補化合物を同定した。この、エリシター候補化合物をボウフウの培養植物に5日間接種し、植物体に含有されるFalcarinol及びBergapten量を測定したところ、コントロールと比較して両化合物の含有量が有意に増加していた。さらに、培地に放出される両化合物量も顕著に増加していた。

この結果から、今回特定した脂肪酸誘導体が、セリ科薬用植物に対して二次代謝物の生合成を誘導するエリシターであることを明らかにした。植物は生態系からのストレスに耐えるためタンパク質の合成などを行い、防御機構を発動させる。そのためには、植物ホルモンがシグナル伝達物質として重要な役割を果たす。環境の変動(乾燥・低温・高塩濃度など)に対してはアブシジン酸が、病原菌抵抗性にはサリチル酸が、虫の食害などに対してはジャスモン酸が初期段階で関与することが知られている。今回見出したエリシターによる二次代謝物生合成の誘導において、どのシグナル伝達系が関与しているかを明らかにするため、エリシター接種後葉から放出される成分をSPME-GC-MSにより分析した。その結果、リノレン酸13-ヒドロペルオキシドから生成されることが知られている3-ヘキセノールなどのオキシリピン類が検出された。リノレン酸13-ヒドロペルオキシドは、ジャスモン酸生合成における前駆物質であり、この結果からこのエリシターによる二次代謝物の生合成誘導にはジャスモン酸シグナル系が関与していることが推定された。幼虫の吐き戻し液及び糞に含まれるエリシターを同定と活性の確認を行う。化合物が同定できた場合、化合物を合成し、カルス培養で作成した植物に、傷を入れた後、化合物溶液を塗布してその影響を確認する。化合物が同定されていない場合、糞の抽出液のカラムクロマトグラフ画分を塗布して、葉から放出されるcaryophyllene量を指標としてエリシター化合物の分離・同定を行う。さらに、食害された植物を食害の程度により3段階で採集した試料について次世代シークエンサーによる遺伝子発現量のについて検討し、食害に応答する遺伝子を特定する。これまでに、種々のセリ科植物を食害したキアゲハ幼虫の吐き戻し液中の成分を詳細に分析した結果、共通するエリシター候補化合物を同定した。無菌発芽させた植物体にこれらの候補化合物を投与し二次代謝物の変動について研究する。さらに、食害応答にに関与するシグナル伝達系を明らかにする。生薬学実験用植物の栽培管理が順調に進んだため、富山県の圃場に出張する回数が見込みより少なかった。産卵忌避剤のフィールド研究がうまく進行し、トウキ栽培地への出張回数が減ったため実験用植物の栽培と食害虫採集のための旅費に充当する。生合成変動解析などLC-MS分析用消耗品購入に使用する。
骨吸収を制御する新たな分子基盤の解明

我が国では骨粗鬆症が増加しており、高齢者のQOLを左右するだけでなく、骨折による寝たきりは「医療費の増加」や「介護」と行った大きな社会問題となっている。現在骨粗鬆症の治療にビスホスホネート(BP)製剤が用いられているが、顎骨壊死などの有害事象が報告されている。今回私は新たな骨吸収制御因子を同定し、その機能を明らかにすることを目標にしているが、本研究成果は、新たな創薬の標的になる可能性もある。
イネ胚乳におけるアリューロンおよびデンプン性胚乳細胞分化メカニズムに関する研究

イネ種子の胚乳は、主に、内部のデンプン性胚乳(SE)と最外層(基本的に1細胞層)にあるアリューロン(AL)層から構成されている。胚乳の発達に伴いその最外層細胞は、垂層分裂と並層分裂の両方を行う。前者は等分裂であるが、後者では生じた娘細胞のうち内側に配置されたものはSEに分化する運命をもつが、外側娘細胞は同じ性質を保ちつつALに分化していく。本研究では、申請者が新規に同定したALが複層化する変異体aal1、ならびにALがSE部位に異所分化する変異体aal2についての詳細な解析を中心に、イネ胚乳の細胞分化制御の分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。29年度はaal1について、原因遺伝子の性質を念頭に置きつつ、成熟種子および発達過程の組織・細胞学的表現型およびトランスクリプトームレベルの表現型を解析した。その結果、aal1胚乳では野生型に比して細胞層数が顕著に増加しており、細胞増殖の減速あるいは停止のタイミングが遅れることが、その原因であることが明らかになった。最外層での並層分裂で生じた内側娘細胞がSEへと分化しうるタイミングには期限があり、これを超えて起きた分裂で生じた細胞はSE運命を獲得できず、ALに分化すると仮定すると、変異体の表現型を説明しうる。野生型とaal1の7DAF胚乳のトランスクリプトーム比較を行うと、変異体においては、細胞周期関連遺伝子の発現増加が見られる一方、SE分化のマーカーとなるSE型貯蔵タンパク質遺伝子群の発現は顕著に低下していた。この結果は、細胞増殖の継続とSE分化の遅延を裏付ける。そのほか、aal2についてもCRISPR/CAS9法を用いて原因遺伝子候補の機能喪失変異体を作成したところ、aal2表現型が再現され、原因遺伝子の確定に至った。さらに、AAL2が核小体に局在することを明らかにし、その相互作用タンパク質に関する解析も進めた。2つの変異体の原因遺伝子の特定に成功し、コードタンパク質の分子的性質や、変異体の組織細胞学的表現型を明確にすることが出来た。さらに胚乳発生・細胞分化におけるレトログレードシグナリングの関与や核小体機能の重要性などの新知見を得ることが出来た。さらに詳細なトランスクリプトーム解析など成果とりまとめに必要な実験を中心に、研究計画にのっとって課題を推進していく。前者は等分裂であるが、後者では生じた娘細胞のうち内側に配置されたものはSEに分化する運命をもつが、外側娘細胞は同じ性質を保ちALに分化していく。本研究では、申請者が新規に同定したALが複層化する変異体aal1、ならびにALがSE部位に異所分化する変異体aal2について詳細な解析を行い、イネ胚乳の細胞分化制御の分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。28年度は両変異体の原因遺伝子の同定を中心に解析を進めた。aal1については、計画開始時点で第6染色体の約430kbの領域に絞り込んでいたが、28年度は次世代シーケンサ(NGS)を用いたMutMap法による最終絞り込みを行った。このようにして絞り込まれた原因遺伝子候補は、プラスチド内遺伝子発現に関与するタンパク質をコードしていた。これは、aal1変異をホモに持つ個体の葉が若いステージにおいてクロロフィルを欠損するという表現型に合致し、胚乳細胞の分化にレトログレードシグナリングが関与する可能性を示唆する極めて興味深い結果である。原因遺伝子の最終同定のために、CRISPR/CAS9法を用いて同遺伝子の機能喪失変異体を作成したところ、aal1変異体の植物体における表現型が再現された。胚乳の形質の調査には至らなかったが、この結果によりaal1変異の原因遺伝子がほぼ特定されたといえる。aal2についても、マッピングとNGSを用いた解析を進め、原因遺伝子の候補を1つに絞り込んだ。この遺伝子はRNA代謝への関与が示唆されるタンパク質をコードしていた。CRISPR/CAS9法による最終同定のための形質転換を進めている。28年度の主要な計画であるaal1およびaal2変異体の原因遺伝子の同定が順調に進み、次の段階の解析に向けた準備が整った。

その結果、aal1胚乳では野生型に比して細胞層数が顕著に増加しており、細胞増殖の減速あるいは停止のタイミングが遅れることが、その原因であることが明らかになった。最外層での並層分裂で生じた内側娘細胞がSEへと分化しうるタイミングには期限があり、これを超えて起きた分裂で生じた細胞はSE運命を獲得できず、ALに分化すると仮定すると、変異体の表現型を説明しうる。野生型とaal1の7DAF胚乳のトランスクリプトーム比較を行うと、変異体においては、細胞周期関連遺伝子の発現増加が見られる一方、SE分化のマーカーとなるSE型貯蔵タンパク質遺伝子群の発現は顕著に低下していた。この結果は、細胞増殖の継続とSE分化の遅延を裏付ける。そのほか、aal2についてもCRISPR/CAS9法を用いて原因遺伝子候補の機能喪失変異体を作成したところ、aal2表現型が再現され、原因遺伝子の確定に至った。さらに、AAL2が核小体に局在することを明らかにし、その相互作用タンパク質に関する解析も進めた。2つの変異体の原因遺伝子の特定に成功し、コードタンパク質の分子的性質や、変異体の組織細胞学的表現型を明確にすることが出来た。さらに胚乳発生・細胞分化におけるレトログレードシグナリングの関与や核小体機能の重要性などの新知見を得ることが出来た。同定したaal1およびaal2変異体の原因遺伝子がコードするタンパク室の分子機能と変異体の表現型との関係性を明らかにするための実験を当初計画にのっとり順次進めていく。さらに詳細なトランスクリプトーム解析など成果とりまとめに必要な実験を中心に、研究計画にのっとって課題を推進していく。
凹凸形状クラックアレスターを有する接着接合継手の接着はがれ進展挙動予測

航空機構造に複合材と,継手金具としてチタン合金材の適用が増加する中,空力特性向上や軽量化の観点から,ボルトやリベット等の機械締結継手に替わる接着接合継手が注目されている.しかし安全上,接着接合継手には接着はがれ(き裂)が一定以上に拡大しないためのクラックアレスターが必要である.本研究では複合材とチタン合金の接着接合継手を想定し,チタン合金接着面にレーザー溶融表面処理で形成した凹凸形状について,クラックアレスターとしての機能性を検証する.具体的には,接着層内に凹凸形状を有する接着接合継手のき裂進展挙動を予測できるシミュレーションモデルを構築して評価する.実験的検証もあわせて行う.航空機構造に複合材と,継手金具としてチタン合金材の適用が増加する中,空力特性向上や軽量化の観点から,ボルトやリベット等の機械締結継手に替わる接着接合継手が注目されている.しかし安全上,接着接合継手には接着はがれ(き裂)が一定以上に拡大しないためのクラックアレスターが必要である.本研究では複合材とチタン合金の接着接合継手を想定し,チタン合金接着面にレーザー溶融表面処理で形成した凹凸形状について,クラックアレスターとしての機能性を検証する.具体的には,接着層内に凹凸形状を有する接着接合継手のき裂進展挙動を予測できるシミュレーションモデルを構築して評価する.実験的検証もあわせて行う.
量子ドットの光イオン化を用いた超高感度中赤外光検出器の開発

波長数μm^数十μmの中赤外帯の光検出は、リモートセンシングや排ガス計測などの環境計測、宇宙物理、暗視装置、バイオ関連等の応用分野で極めて重要な技術となりつつある。近年、その作製技術や物性の理解が急速に進展しつつある自己組織InAs量子ドットは、作製の容易さ、電子閉じ込めエネルギー、光との散乱断面積の大きさ等の観点から、中赤外光検出の活性層として極めて魅力的である。本研究では、高移動度変調ドープ量子井戸構造と自己組織化InAs量子ドットを組み合わせた新しい素子構造(変調ドープ量子ドット赤外光検出器)を提案し、量子ドットの光イオン化を用いた中赤外光の高感度検出を実現するとともに、その物性の理解と高性能化への指針を得ることを目標に研究を行った。現在までに、n型変調ドープ量子ドット赤外光検出器構造を用いて、従来の量子井戸赤外光検出器の感度の約10倍の感度(5A/W)を達成するとともに、p型変調ドープ量子ドット赤外光検出器構造においては、さらに高い感度を得ることができるであろうという感触を得た。また、光励起キャリアの緩和過程において、p準位や濡れ層の連続準位が重要なはたらきをしていることを明らかにした。さらに、本研究では、量子ドットをクーロン島とする単一電子トランジスタ構造を作製し、それを光吸収量子ドットと積層化することにより、赤外単一光子検出を実現することをめざして研究を行った。その成果として、量子ドット単一電子トランジスタを実現し、量子ドットのシェル構造、帯電エネルギーなど、新しい知見を得た。波長数μmから10μm程度の中赤外光領域は、物理・化学分光、環境計測、リモートセンシング、サーモグラフィー、暗視装置、赤外線天文学など、様々な分野で非常にその重要性を増しつつある。従来、この波長領域では、材料信頼性の低い狭ギャップ半導体が用いられていたが、量子井戸中のサブバンド間遷移を用いる量子井戸赤外光検出器が実現され、半導体工学のベースに載るようになってきた。しかし、量子井戸赤外光検出器は、光選択則のために垂直入射光に対して感度を持たないという欠点がある。この問題を克服し、しかも高感度の赤外光検出を行うために、自己組織化InAs量子ドットを変調ドープ量子井戸に埋め込んだ新しい量子ドット赤外光検出器を提案し、素子の高性能化と量子ドット特性の解明に向けて研究を行っている。本年度の主な成果は、以下の通りである。1.量子ドット赤外光検出器の設計には、量子ドットの電子状態の理解が必要不可欠である。そのため、量子ドット中の基底s準位の束縛エネルギーを赤外光電流測定より、伝導帯、価電子帯について求め、GaAs中に埋め込まれたInAs量子ドットのバンド図を構成できた。さらに、束縛エネルギーのドットサイズ依存症について検討し、電子に対する束縛エネルギーは非常に大きなサイズ依存症を示すのに対して、正孔に対するそれは非常に小さいことを見出した。また、近赤外光を用いたバンド間光電流スペクトル測定との比較より、量子ドットと濡れ層との結合が弱いことが示唆された。2.提案している量子ドット赤外光検出器において、光励起キャリア寿命が量子ドット層と伝導ヘテロ界面の間の距離に指数関数的に依存することを見出し、適当な素子設計により、液体窒素温度でも1ms程度の極めて長いキャリア寿命が得られることがわかった。これより求まる光伝導利得は、10^<5-6>にも達した。従来、この波長領域では、材料信頼性の低い狭ギャップ半導体が用いられていたが、サブバンド間遷移を用いる量子井戸赤外光検出器が実現され、半導体工学のベースに載るようになってきた。