hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイパーリンクのグラフ構造に基づくWebコミュニティに関する研究

本研究では、(1)Webコミュニティにおける構造のモデル化(2)Webコミュニティにおける動的変化の検出の二つを目標としたが、今年度は今後実験を進めていくための準備作業や、従来から行なってきた実験をさらに発展させる形で研究を進めた。前者としてはNTCIRのテストコレクションとして収集しているWebデータのリンク情報を利用するために、その大きさやデータ構造等についての調査を行なった。後者としては、Webページのハイパーリンクによって構成されるグラフ構造に基づいて、興味を共有するWebページ集合であるWebコミュニティを発見するシステムを既に構築しており、そのシステムをさらに発展させて当該トピックにおける中心的なページ集合を見出すような洗練手法を考案した。重要な内容をもつ中心的なWebページは他のページとのリンクが密であると考えられることから、2部グラフで表されるWebコミュニティにおいて、グラフが密になるようなページの選択を反復的に繰り返すように発見手法の改良を行なった。この手法に基づいたシステムを実現し、数十のトピックについてそのトピックに関するランキングの下位のページ集合を入力とし、洗練によって上位のページ集合が得られるかどうか実験を行なった。対象とするWebコミュニティのトピックによって効果に差はあるが、いくつかのトピックについて、そのトピックの中心的なページ集合を発見することに成功している。今年度の研究発表は上述のシステムに関するものを中心に行なった。その中の「Webコミュニティにおけるコアメンバーの発見」の口頭発表に対して、2001年度人工知能学会大会優秀論文賞の受賞が決定している。また、人工知能学会誌に投稿した論文の採録も決定している。
胃粘膜分化増殖と糖脂質代謝における胃酸の生理的役割の解明

我々はヒスタミンH2受容体を中心に胃粘膜および胃酸分泌機構の研究から同受容体欠損マウスおよびガストリン受容体欠損マウスとの掛け合わせにより両受容体の欠損したダブル欠損マウスを作成した。ヒスタミンH2受容体欠損及びガストリン受容体欠損のダブル欠損マウスと受容体欠損のない野生型マウスにおける糖代謝・脂質代謝を比較検討した。ダブル欠損マウスの場合では、胃酸分泌低下が起こり、胃内pHは常に高値であり、胃粘膜の構造の変化が起こった。野生型マウスとダブル欠損マウスの間には生存期間に差異を認めず、同一カロリーの飼料で飼育すると、野生型マウスに比べダブル欠損マウスの方が体重が増加し、肥満傾向を呈し、栄養状態が良好に保たれた。胃内pHの上昇(胃酸酸度の低下)や胃粘膜構造の変化と栄養吸収や糖脂質代謝能との間には密接に関連し合うことが示唆された。体重・血糖値・血中脂質濃度について野生型マウスとダブル欠損マウスとの間で比較したところ、各値ともダブル欠損マウスで高値を呈した。また、筋・肝・脂肪細胞での肥大に関連するPI3キナーゼ活性を測定したところ、ダブル欠損マウスは野生型マウスに比べ若干の高値を呈した。胃内の酸分泌能の強弱により、胃内酸度の高低がおこり、逆流性食道炎、消化性胃潰瘍、十二指腸潰瘍などの酸関連疾患の発症に密接に関連し合うことがよく知られているが、胃内酸度の高低は、一般的に認められている消化吸収作用への影響のみならず生体の代謝にも関係することが示唆された。ヒスタミンH2受容体欠損及びガストリン受容体欠損のダブル欠損マウスと受容体欠損のない野生型マウスにおける糖代謝、脂質代謝を比較検討した。ダブル欠損マウスの場合では、胃酸分泌低下がおこり胃内pHは常に高値であり胃粘膜の構造の変化が起った。野生型マウスとダブル欠損マウスとで生存期間に差異を認めず、同一カロリー飼料で飼育すると野生型マウスに比べダブル欠損マウスの方が体重が増加し肥満傾向を呈し、栄養状態が良好に保たれた。胃内pHの上昇(胃酸酸度の低下)や胃粘膜構造の変化と栄養吸収や糖脂質代謝能との間には密接に関連しあうことが示唆された。体重、体内脂肪量、血糖値、血中脂質濃度、インスリン血中濃度など肥満に関係するデータを測定し比較検討中である。また、筋、肝、脂肪細胞での関係の深いPI3キナーゼ活性の測定も行ってデータの比較検討している。胃内酸度の高低は消化吸収作用への影響のみならず代謝にも関係する。

胃内の酸分泌能の強弱により、胃内酸度の高低がおこり、逆流性食道炎、消化性胃潰瘍、十二指腸潰瘍などの酸関連疾患の発症に密接に関連し合うことがよく知られているが、胃内酸度の高低は、一般的に認められている消化吸収作用への影響のみならず生体の代謝にも関係することが示唆された。
塗布プロセスを用いたトップゲート有機トランジスタの高性能化と機能デバイス開発

フレキシブル有機デバイスの実用化において、低コストで大面積化が可能な塗布、印刷プロセスによる有機電界効果トランジスタ(塗布型有機FET)の性能改善や塗布型有機FETを用いた機能デバイスの開発が求められる。本研究では、多結晶有機半導体膜を有する塗布型トップゲート有機FETの高性能化及び溶液プロセスで作製できる不揮発性有機FETメモリ、有機フォトトランジスタの開発を目的として研究に取り組んでいる。平成30年度は、チャネル長を縮小化した塗布型p型有機FETの実効移動度を改善するため、正孔注入層の作製条件の最適化やゲート絶縁膜の薄膜化の効果を検証した。特に塗布形成したMoO3正孔注入層にUV/O3処理を施すことで、接触抵抗を大幅に減少させることが可能となり、チャネル長5 μmの塗布型有機FETで1 cm2/Vsを超える高い平均移動度が得られることが分かった。また、短チャネル有機FETの接触抵抗を等価回路モデルを用いて解析することで、飽和領域の実効移動度に対する接触抵抗の影響に関してより詳細な知見が得られることが分かった。有機FETメモリ研究においては、前年度に開発した可溶性低分子半導体をフローティングゲートとして用いた有機FETメモリの光照射下でのメモリ特性を改善する手法を幾つか検討した。その結果、電荷蓄積層に新たな可溶性低分子半導体を添加することで、従来よりも優れた書込/消去特性と電荷保持特性を達成できることが分かった。また、有機FETメモリの書込特性に対する照射光の波長依存性を評価することで、分光感度特性に関するより詳細な知見を得ることができた。有機半導体層の電子輸送性や電子準位を制御することで、暗状態においても良好な書込特性を有する塗布型有機FETメモリを作製できることを明らかにした。平成30年度に予定していた有機回路作製に関してはやや遅れているが、高速デバイス応用に必要となる短チャネル有機FETの実効移動度を着実に向上させることができている。短チャネル化に対して実効移動度の低下を引き起こす接触抵抗に関しても解析や素子作製を通じて、理解が進みつつある。有機回路作製に必要なマスクパターンの設計や作製は既に行っており、今後はよりスムーズに研究が進められるものと考えている。有機メモリについては、性能向上に対して新たな手法を見つけることができ、特に保持特性については従来よりも3桁長い保持時間を達成することに成功している。有機材料を用いたフローティングゲート構造に特徴的な光メモリ特性を観測することもできており、イメージセンサ等の新たな応用展開が期待できる。また、前年度に開発した有機FETメモリで課題となっていた暗状態での低い書込特性も改善できており、作製プロセスの改良によって、より高い性能が得られることを最近明らかにしている。幾つかの研究成果は論文として出版できており、その他の成果についても投稿準備を進めている。以上の理由から、全般的に研究はおおむね順調に進展していると判断した。今年度は、前年度に得られた知見をもとに、半導体成膜プロセス、正孔注入層、ゲート絶縁膜の作製条件を最適化し、チャネル長5 μmの短チャネル有機FETでより高い実効移動度を達成するともに、有機FETの接触抵抗に関してより詳細な知見を得る。また、塗布型有機FETでの動作周波数をユニティゲイン測定及びリングオシレータ回路作製から評価し、動作周波数と有機FET構造との関係を明らかにしていく。最適な素子構造を見極め、動作速度の向上を図っていく。また、塗布型有機FETに適した回路作製プロセスを開発し、インバータ等の有機回路を試作する。可溶性低分子半導体を用いた塗布型フローティングゲート有機FETメモリで低電圧駆動を実現するため、有機半導体、高分子絶縁体、フローティングの材料種に対する効果を調べる。併せて、有機FETメモリの動作メカニズムの考察を進めていき、素子設計に対する指針を得る。アレイ化した有機FETメモリを用いたイメージセンサやメモリ回路を作製し、動作性能を評価する。塗布プロセスで有機積層構造を有するフォトトランジスタを作製する手法を確立し、トランジスタ性能や光機能性を評価し、アクセプタ材料を最適化することで基本性能の向上を図る。フレキシブルデバイスの実現において、溶液プロセスから作製が可能な有機電界効果トランジスタ(塗布型有機FET)の高性能化や高機能化が求められている。本研究では、多結晶有機半導体薄膜を有するトップゲート塗布型有機FETの更なる高性能化、それを用いた有機回路及び不揮発性メモリ、フォトトランジスタ等の有機積層型機能デバイスを開発することを目的として、研究を進めている。平成29年度は、多結晶塗布型有機FETの更なる高性能化に対して、半導体層の塗布形成に用いる有機溶媒の種類、塗布速度等のプロセス条件の最適化を検討した。アルキルベンゾチエノベンゾチオフェン(BTBT)に塗布製膜に高沸点を有する非ハロゲン系有機溶媒を用いることで有機半導体の凝集が抑制され、高速塗布することで、ジオクチルBTBTを用いた塗布型有機FETで5 cm2/Vsを超える平均移動度が得られることが分かった。また、アルキル鎖長の長いジドデシルBTBTを混合溶媒を用いて製膜することで、多結晶性ドメインサイズが拡大され、簡易的なスピンコート製膜から10 cm2/Vsを超える高い最大移動度、閾値電圧シフト量0.5 V未満の高性能塗布型有機FETを作製できることを明らかにした。また、短チャネル有機FETの実効移動度の改善を図るため、塗布形成したMoO3の製膜条件を検討した結果、チャネル長5μmで1 cm2/Vsを超える移動度を達成できることが分かった。トップゲート構造を有する有機FETメモリとして、可溶性有機半導体と高分子絶縁膜から成る電荷蓄積層の作製プロセス改良を進め、塗布型有機フローティングメモリで高い電荷保持特性を得られることを明らかにした。

また、光照射下でのメモリ特性を調べた結果、有機半導体でのキャリア生成に由来した広いメモリウィンドウが得られ、多値記録メモリへの応用が可能であることが分かった。平成29年度の研究目標としていた多結晶塗布型有機FETの高移動度化に対して、特に混合溶媒を利用することで、当初の予想よりも高い移動度が得られ、また高い動作安定性を示すことを明らかにできた。短チャネル有機FETの実効移動度の改善については、接触抵抗の低減が大きな課題であったが、新たな電荷注入層を用いることで、従来よりも5分の1程度の低い接触抵抗を得ることができた。塗布型有機メモリの開発については、光照射下でのメモリを新たに調べた結果、書込特性を大きく改善でき、また有機フローティング構造に特有の特性を見出している。これらが異なる有機半導体層でも有効に活用できることも明らかにしている。次年度の有機FET回路の作製に向けて当初予定していた塗布型n型有機FETの開発についてはやや遅れているが、短チャネル化に伴う興味深い電気伝導特性が観測され、特性解析を中心に研究を進めた。特性解明によって、閾値特性に優れた短チャネル有機FETの開発が期待できる。幾つかの研究成果は論文として既に投稿しており、その他の成果についても投稿準備を進めている。以上のことから、全般的には研究はおおむね順調に進展していると判断した。フレキシブル有機デバイスの実用化において、低コストで大面積化が可能な塗布、印刷プロセスによる有機電界効果トランジスタ(塗布型有機FET)の性能改善や塗布型有機FETを用いた機能デバイスの開発が求められる。本研究では、多結晶有機半導体膜を有する塗布型トップゲート有機FETの高性能化及び溶液プロセスで作製できる不揮発性有機FETメモリ、有機フォトトランジスタの開発を目的として研究に取り組んでいる。平成30年度は、チャネル長を縮小化した塗布型p型有機FETの実効移動度を改善するため、正孔注入層の作製条件の最適化やゲート絶縁膜の薄膜化の効果を検証した。特に塗布形成したMoO3正孔注入層にUV/O3処理を施すことで、接触抵抗を大幅に減少させることが可能となり、チャネル長5 μmの塗布型有機FETで1 cm2/Vsを超える高い平均移動度が得られることが分かった。また、短チャネル有機FETの接触抵抗を等価回路モデルを用いて解析することで、飽和領域の実効移動度に対する接触抵抗の影響に関してより詳細な知見が得られることが分かった。有機FETメモリ研究においては、前年度に開発した可溶性低分子半導体をフローティングゲートとして用いた有機FETメモリの光照射下でのメモリ特性を改善する手法を幾つか検討した。その結果、電荷蓄積層に新たな可溶性低分子半導体を添加することで、従来よりも優れた書込/消去特性と電荷保持特性を達成できることが分かった。また、有機FETメモリの書込特性に対する照射光の波長依存性を評価することで、分光感度特性に関するより詳細な知見を得ることができた。
テイルアンカー蛋白質の生合成マシナリー破綻が導く蛋白凝集病発症の新機構

研究実績の概要テイルアンカータンパク質は、シグナル配列を持たない一群の1回膜貫通型タンパク質である。我々の研究から、テイルアンカータンパク質の生合成プロセスが破綻すると、BAG6複合体がこれを細胞質で捕獲し、ユビキチン依存的タンパク質分解系に輸送することを見出した。さらに、細胞内膜タンパク質生合成の恒常性を維持する新システムの提案を行うことが出来た(Suzuki and Kawahara, EMBO Rep. 2016; Yamamoto et al., Sci. Rep., 2017)。一方、我々がBUILDドメインと初めて定義した領域が、基質の疎水性領域を認識することを見出した。テイルアンカータンパク質は、シグナル配列を持たない特殊な1回膜貫通型タンパク質で、トランスロコンやSNARE膜小胞輸送、小胞体依存性タンパク分解(ERAD)などの中核的プレーヤーを数多く含んでいる。我々のこれまでの研究から、BAG6は多彩なアクセサリー因子群の複合体を形成しつつ、テイルアンカー型膜タンパク質のアッセンブリと構造不良膜タンパク質の分解の二つを巧みにこなしている。我々は、BAG6が信号生不良タンパク質の疎水性領域を特異的に認識し、これをユビキチン依存的分解系に導くこと、この過程にBAG6のユビキチン様ドメイン、ならびにそれに隣接して存在するBUILDドメインの両者が必須の働きをしていることを新しく見出した。さらに、BUILDドメインが疎水性の標的を識別する機構をアミノ酸レベルで解明することにも成功した。一方、不思議なことに、構造不良膜タンパク質と類似した疎水性領域を持つテイルアンカータンパク質は、BUILDドメインでは認識されない。我々は、テイルアンカータンパク質の認識に関わる新しい領域を同定すべくスクリーニングを続け、最近、その候補となる新規ドメインを同定しつつある。一方、我々は、種々の細胞内ストレスにより、膜タンパク質の合成と分解を仕分けるBAG6複合体の構成要素が変動する可能性をこれまでの研究から見出している。これらの知見をもとに、細胞に加えられるストレス(重金属ストレス、酸化ストレス、熱ストレス、変性タンパク質ストレス)が、細胞の恒常性維持を撹乱する分子機構の詳細解明にアプローチする準備が整ったところである。BAG6が、その標的とする2つの膜タンパク質種、テイルアンカータンパク質と構造不良膜タンパク質をどのように識別しているかは、かねてより指摘されていたミステリーであった。また、これらの標的タンパク質群を、2つの異なる経路(小胞体膜でのアッセンブリ、あるいはユビキチン依存的タンパク質分解)にターゲットする分子機構も十分解明されていなかった。本研究で、見かけ上、極めて類似した性質を示す2つの膜タンパク質種、テイルアンカータンパク質と構造不良膜タンパク質を、BAG6が識別し、全く異なる下流のタンパク質複合体に受けわたす機構の一端が、初めて浮かび上がってきた。このことは、ゲノムに数千種類以上コードされている膜タンパク質の品質管理と運命決定を担う中核的なメカニズムの解明に大きく寄与すると考えられる。テイルアンカータンパク質は、シグナル配列を持たない一群の1回膜貫通型タンパク質である。テイルアンカータンパク質ファミリーの機能は多岐にわたるが、中でも小胞輸送、小胞体関連タンパク質分解(ERAD)など生命機能に必須な役割の多くを担っていることが明らかにされてきた。我々のこれまでの研究から、テイルアンカータンパク質の生合成プロセスが破綻すると、BAG6複合体がこれを細胞質で捕獲し、ユビキチン依存的タンパク質分解系に輸送することを見出した。我々は本研究で、BAG6複合体を構成するサブユニット群の解析を進め、UBQLN4やUBXN1などの新規因子をBAG6複合体に見出し、その役割を解明した(Suzuki and Kawahara, EMBO Rep., 2016)。さらに、本研究でBAG6複合体の標的となる新しい膜タンパク質を同定し、細胞内膜タンパク質生合成の恒常性を維持する新システムの提案を行うことが出来た(Yamamoto et al., Sci. Rep., 2017)。一方、BAG6が基質を識別する分子機構についても解析を進め、我々がBUILDドメインと初めて定義した領域が、基質の疎水性領域を認識することを見出した。我々は、BUILDドメインが基質を認識する分子機構をアミノ酸レベルで解明することにも成功した(Tanaka et al., FEBS J., 2016)。最新の解析から、BAG6複合体を形成するサビユニット群が動的平衡の中にあること、種々のストレス存在下でこの平衡が変化し、BAG6複合体自体が極めてダイナミックな状態で機能しうることも明らかになりつつある。このように、我々の本研究により、テイルアンカータンパク質を中心とする膜タンパク質の恒常性維持にBAG6複合体が必須の機能を有すること、さらにBAG6複合体の制御に、これまで想定していたよりも遥かに精巧なシステムが存在することを解明出来た。これまでの本研究により、2つの異なる膜タンパク質種、テイルアンカータンパク質と構造不良膜タンパク質が、BAG6複合体により、その運命が仕分けられる仕組みが浮かび上がってきた。

今後は、BAG6をコアにした複数の複合体が膜タンパク質の運命を決定する分子機構を解明していく計画である。さらに、種々の細胞内ストレスにより、膜タンパク質の合成と分解を仕分ける複合体の平衡が変動する可能性を見出していることから、このことの生理的・病理的な重要性を実験的に証明することを目指して研究を続けていく所存である。細胞生物学、生化学2016年度では、新学術領域研究「ユビキチンネオバイオロジー」で必要となる研究計画と、本申請計画とを部分的に関連させて進行させる実験的必要性が出てきた。これは、思いがけず、海外の複数の競合ラボからテイルアンカー型膜タンパク質とユビキチン依存的なタンパク質分解との関係を示唆する競合論文が相次いで出版されてきたことによる。我々はこの事態に対応するため、本申請計画を実施すべき項目の一部を、新学術領域研究の最終年度計画と関連させて、想定以上に速く進展させざるをえない事態に直面した。結果として、本申請で計画していた実験の一部は2017年度に完遂することができたが、比較的大きな繰越金が生じる原因となった。2016年度の研究により、本申請研究を完遂するための実験的な準備がほぼ整ってきた。本年度では、本申請研究の最終的な目標達成を念頭に、BAG6複合体が、テイルアンカータンパク質と不良膜タンパク質を峻別する分子機構を引き続き解明していく。同時に、細胞に加えられる各種ストレスが、テイルアンカータンパク質の特異的アッセンブリに関わるBAG6複合体の構成に及ぼす影響を多方面から解析していく計画である。2017年度では、新学術領域研究が既に終了しているため、昨年度からの繰り越し金と本年度予算を合わせて、目標達成のための研究を強力に推進していく計画である。
特殊教育のマイクロコンピュータによる知的学習機器の構成とその教材開発の実証的研究

本研究においては,主として,視覚障害児,聴覚言障害児,精神薄弱児を対象とした.まず,視覚障害児のうちでも,特に有効視野の狭い弱視児に対するコンピュータ利用の教育として,大きな液晶表示をもつワープロシステムの活用を「読み」と「書き」の問題を中心に取上げた.学習漢字の使用頻度等の分析の基礎データをふまえた上で,ワープロによる弱視児のための漢字教育の効用についてそのいくつかの利点を検討した.その結果,遠距離・近距離視力の0.1程度以上の児童・生徒については現行のワープロシステムも一定の効果のあることが判明した.聴覚言語障害児については,一つには視覚表示方式による言語訓練装置である「パラトグラム・システム」のコンピュータ駆動による訓練効果について,一定の学習ソフトプログラムの開発とその利用による成果を実証的に裏づけた.同システムでは,舌接触パターン,音声の強さ,音声のピッチ,母音のスペクトル,声帯振動,有声・無声,呼気流,破裂性,摩擦性,鼻音声の10ケの指標を各種の付加センサーにより,ほぼ同時に被検者と教師にフィードバック可能なところに一つの重要な特徴がある.これに関連した独自の聴覚・言語訓練プログラムもいくつか本研究において開発された.一方,ろう児らに,特殊警報音を視覚的に認知させるためのコンピュータ利用の表示方式の開発や,言語障害児の発音・発語を「マイコン」のためのディスプレー上で,一種のゲーム的要素を持ちながら訓練させる学習ソフトのBASICプログラム開発も実施した.精神薄弱児の教育指導に関しては,数量や時刻読みなどの概念形成学習への「マイコン」利用が中心となった.色彩弁別や推理力などの要素も加味した.また独自に工夫した学習プログラムのファイルを約30種ほど開発し,その有効性を検証した.この学習のシステムでは,学習者への応答性につき人工知能の知見の導入と付加を図った.本研究においては,主として,視覚障害児,聴覚言障害児,精神薄弱児を対象とした.まず,視覚障害児のうちでも,特に有効視野の狭い弱視児に対するコンピュータ利用の教育として,大きな液晶表示をもつワープロシステムの活用を「読み」と「書き」の問題を中心に取上げた.学習漢字の使用頻度等の分析の基礎データをふまえた上で,ワープロによる弱視児のための漢字教育の効用についてそのいくつかの利点を検討した.その結果,遠距離・近距離視力の0.1程度以上の児童・生徒については現行のワープロシステムも一定の効果のあることが判明した.聴覚言語障害児については,一つには視覚表示方式による言語訓練装置である「パラトグラム・システム」のコンピュータ駆動による訓練効果について,一定の学習ソフトプログラムの開発とその利用による成果を実証的に裏づけた.同システムでは,舌接触パターン,音声の強さ,音声のピッチ,母音のスペクトル,声帯振動,有声・無声,呼気流,破裂性,摩擦性,鼻音声の10ケの指標を各種の付加センサーにより,ほぼ同時に被検者と教師にフィードバック可能なところに一つの重要な特徴がある.これに関連した独自の聴覚・言語訓練プログラムもいくつか本研究において開発された.一方,ろう児らに,特殊警報音を視覚的に認知させるためのコンピュータ利用の表示方式の開発や,言語障害児の発音・発語を「マイコン」のためのディスプレー上で,一種のゲーム的要素を持ちながら訓練させる学習ソフトのBASICプログラム開発も実施した.精神薄弱児の教育指導に関しては,数量や時刻読みなどの概念形成学習への「マイコン」利用が中心となった.色彩弁別や推理力などの要素も加味した.また独自に工夫した学習プログラムのファイルを約30種ほど開発し,その有効性を検証した.この学習のシステムでは,学習者への応答性につき人工知能の知見の導入と付加を図った.本年度は、心身に障害のある児童・生徒の障害の特性を考慮し、マイクロコンピュータ利用の学習を支援するための周辺機器として、タッチパネル及び音声ボードの改良とそのためのプログラム開発を行った。これらの簡易入力機器の充実によって肢体不自由や精神薄弱児童・生徒が、さしたる困難を伴わないで信号を入力できるようになり、より応答性に富んだ学習環境を作れることが実証された。従来の視覚的提示のみに頼ったCAIプログラムを改善し、音声出力を組み込んだプログラムの開発によって、聴覚をとおしての刺激を教材に導入できるようになった。さらに加えて弱視児童・生徒を対象に漢字の書字,読み方,文筆の書き方能力を向上させるため、ワードプロセッサ活用の試用実験を行い、CRTや液晶ディスプレイ上の文字の大きさと視力との関係,キーボード操作能力向上のための効果的指導の開発及び児童・生徒に望ましい市販ワードプロセッサの比較検討を行った。精神薄弱児童・生徒への数量概念形成用CAI教材として「時刻読み」プログラムをモジュール化し、単純なものからより複雑なものへ学習が移行できるような分岐的プログラムの構造化を試験的に行った。このような階層的プログラムのモジュールは、時計の読み方,時間概念の理解へと般化できるように設計され、長さ(短針と長針),距離(針の移動と時間経過)などの概念を系統的に学べるように配慮してあるのが特色である。この「時刻読み」プログラムに児童・生徒や担当教師の自然音声を入力し、その出力を可能にする改善を行った。あわせて、既存の学習プログラムを使い、マウスの活用によってキーボードからの入力を少くする改善も実施した。これにより、障害の重い児童・生徒にも容易に利用できるようになった。
教科学習における柔軟な知識の運用としての知識操作の効果と教材開発

学習者が既習のルールを問題解決に適用できないことがある。本研究では、教授されたルールの多様な問題解決への適用を可能にする要因を知識の変形を意味する知識操作の観点から探った。主な成果は次の通りである。1知識操作が不十分なために、学習済みのルールであってもそれを問題解決に適用できないことがある。2知識操作の1つである外挿は、学習したルールの適用を促進する。3文字式のような抽象的表現のルールは、知識操作を抑制する。4ルールと事例の関係が不明確なために、ルールがその機能を果たしていない。53変数に関わる公式の知識操作の場合、それを視覚化することにより、当該の公式を問題解決に適用しやすくなる。言語教材は、一般に「p→q」というルール命題形式で記述可能であり、その表現形式はいくつかのタイプに変換可能である。そうしたルールを内的に変換することは知識操作と呼ばれ、知識操作の柔軟な運用が言語教材の理解や学習内容の転移に有効な場合があると考えられる。本研究課題は、学習者の知識操作の実態やどのような知識操作が学習内容の理解や転移に有効に機能するのかを探ることであった。平成25年度の主たる研究は、具体的な数値が与えられないと公式が使えないとする硬直化した公式観に関するものであった。まず、実験1では、大学生を対象に同心の外円と内円の差のみが与えられ円周差を求める問題において、1.円の直径に具体的数値が与えられている場合、2.文字が与えられている場合、3.いずれも与えられていない場合を比較した。その結果、正答率は13でそれぞれ73%、45%,33%であった。また、直径に具体的な数値が与えられないと解答不可とした者は2で63%、3で48%であった。当該の問題は分配法則を利用すれば容易に解決可能である。研究2では分配法則の利用が可能か否かについて、上記1と2の条件下で調べた。その結果、1では41%、2では29%であり、具体的な数値が与えられた場合の方が高成績であった。研究3では具体的な数値を用いて分配法則を教授し、当該の問題への分配法則の適用促進効果を2の場合に即して調べたが、効果は限定的であった。以上のように研究1では、大学生であっても当該の硬直化した公式観をもつ者が半数以上であることが確認された。研究2では分配法則を利用できる者は少なく、特に直径が文字で示された場合は約3割しか利用できなかった。文字のもつ抽象性が具体的な問題表象の形成に困難さをきたす原因になっていることが示唆された。また研究3では具体的な数値と文字式を媒介する処遇が必要であることを示唆する結果となった。本研究課題の目的は,知識操作と呼ばれる柔軟な知識運用が学習内容の理解や問題解決に及ぼす促進効果を明らかにし,学習者に知識操作を可能にする教材を開発することにあった。この目的の下,平成26度は以下の研究を行った。知識操作の一形態である外挿を取り上げ,既習のルールの適用促進に及ぼす外挿の効果を検証した。すなわち,大学生を対象に長方形の4辺の長さを維持したまま,変形した後の平行四辺形の面積の変化について尋ねる等周長問題を課し,面積は不変だとする誤りを確認した。そして,「力の合成と分解の法則」に即して問題解決にとっての関連属性の値を想定外に設定することで適切な問題解決がなされることを教示した(外挿の有効性の教示)。その後,再び等周長問題を課した結果,外挿の教授が等周長問題の解決に一定の効果をもつことが示された。2量の商として表される内包量は,除数と被除数を入れ替えても,その強さを知ることができる。内包量のこの種の性質を「変数の入れ替え原理」と命名し,前年度に行った予備的調査の結果に基づいて中学生と大学生を対象にして,変数の入れ替え原理の理解状況を調べた。その結果,中学生や大学生にとって変数の入れ替え原理は小学校で履修済みであるが,それを理解している者は少なかった。これは学習者が教授された公式や法則の表現形態は変えることができないものという硬直化した公式・法則観をもつことを示す結果である。以上の他に,以下の研究に着手した。まず,ある問題状況に即して教授したルールが,他の同型の問題状況では適用されにくいという現象に着目し,その原因が「一般・個別」という認知的な枠組みを欠くことにあるとする仮説を設け,予備的調査を行った。また,小学校の算数の割合の教授で用いられる数直線について,数直線が割合の理解を促進するツールになっているのかという問題を取り上げ,予備調査を行った。知識の柔軟な運用に関する2種の研究が行われた。まず,事例と共にルールを教授しても,学習者がルール情報に着目せず,事例のみからの帰納学習が行われる場合がある。これは知識の柔軟な運用を阻む現象である。従来,その原因として事例情報の付与で不十分なルール表象が形成されることが考えられているが,なぜルール表象の形成が不十分になるかについては未解明である。この点の解明を目指し,大学生を対象に調査を行った。具体的には,「銅は電気を通す」という事例情報と共に「金属は電気を通す」というルール情報を与えた。

その結果,「一般・個別」という知識の枠組みが不十分な者は,与えられた2つの情報から「金属の銅は電気を通す」のようなイメージを形成していること明らかになった。すなわち,ルール情報中の「金属」という概念名辞が単に「銅」に係る修飾語としてイメージされ,その結果としてルール表象が形成されないこと,さらにその結果,ルールを問題解決時に適用できないと考えられた。2つめの研究として,数直線の問題を取り上げた。小学校の割合に関わる単元を指導する際には,一般に数直線が用いられている。これは,実際の2つの量とそれに対応する割合の数値の間の対応関係を視覚的に明示できるためであろう。しかし,小学生にとって数直線が割合の理解を促進する汎用性のある思考の道具になっているのかについては未解明であった。そこで,5年生を対象に数直線理解の実態を明らかにするために調査を行った。その結果,1.数直線の提示は割合の文章題の問題解決を促進する,2.文章題の問題解決に際して,児童自身が適切な数直線を描くことは難しい,3.その難しさの原因の一つは,基準量を1倍と見なせないことにある,などの知見が得られた。数直線は,割合に関わる内容の指導で多用されているが,今回の調査結果は児童にとって数直線自体が必ずしも理解されていないを示すものとなった。学習者が既習のルールを問題解決に適用できないことがある。本研究では、教授されたルールの多様な問題解決への適用を可能にする要因を知識の変形を意味する知識操作の観点から探った。主な成果は次の通りである。1知識操作が不十分なために、学習済みのルールであってもそれを問題解決に適用できないことがある。2知識操作の1つである外挿は、学習したルールの適用を促進する。3文字式のような抽象的表現のルールは、知識操作を抑制する。4ルールと事例の関係が不明確なために、ルールがその機能を果たしていない。53変数に関わる公式の知識操作の場合、それを視覚化することにより、当該の公式を問題解決に適用しやすくなる。本年度は,上記の外挿に関わる研究および変数の入れ替え原理に関する研究を進め,論文として公表することができた。前者については,外挿の効果を検証できたことで,柔軟な知識運用としての知識操作の新たなタイプを見出すものであり,知識操作研究に1つの知見を加えた点に意義があると考えられる。後者の変数の入れ替え原理に関する研究における小学校で教授される当該原理の理解が大学生でも不十分だという結果は,現状の小学校算数の教育に問題を提起するものであり,この点で教育実践上の意義が認められると考えられる。同時に,この研究で明らかにされた学習者における硬直化した公式・法則観の存在は,本研究課題である知識の柔軟な運用に関わる認知の実態の一端を示すものであり,認知心理学や教育心理学上の意義も大きいと思われる。さらに,「p→q」というルール命題形式で記述される言語教材は,一般に事例とともに教授される。そうした場合,学習者が「一般・個別」という認知的な枠組みを欠くため,事例に焦点化された表象が形成され,ルールが正確に学習されないことが考えられる。この点を仮説とした予備的調査の結果は,仮説を支持するものであった。従来,こうした観点からルールが問題解決時に適用されない原因となることを指摘した研究はない。今年度は予備調査の段階であり,来年度に向けて本調査を準備している。また,数直線に関わる研究にも着手できた。以上のように事前に予定していた計画が順調に進んでいることから,本年度の達成度を「おおむね順調に進展している」と判断した。
四国地方外帯(三波川帯)にみられる地殻低比抵抗領域とその成因に関する研究

はじめに:地殻比抵抗研究グループのこれまでの研究から、一測線のみのデータではあるものの、(1)四国中央部の外帯(三波川帯・四万十帯)では上部地殻内に10km前後の厚さをもつ低比抵抗領域が共通して存在、(2)この領域が同地方下の無地震領域と対応するなどの可能性が示されている。1.目的:本研究の目的は、四国地方東部地域において電気比抵抗構造調査を行い、「三波川帯の上部地殻内の低比抵抗領域」の存在形態ならびにその成因を解明することである。2.観測:徳島県の阿波町から山川町・神山町を経て木頭村に至る測線(四国東部三波川帯で4地点、参照点として南側の地質帯の秩父帯で2地点、合計6地点)において広帯域(400-0.0005Hz)のMT調査を行った。3.一次元構造解析の結果:(1)全観測点に共通して地殻深部まで高々100Ωm程度の比較的低い比抵抗値を示す構造となっている。(2)上部地殻内には、全観測点に共通して、厚さ5km程度の低比抵抗領域(2-20Ωm)が存在する。(3)その低比抵抗領域の上面は、三波川帯では500m程度、秩父帯では4km程度と、地質帯による差異がみられる。4.まとめ:本研究(四国地方東部)並びに既存のデータ(四国地方中央部)を総合すると、四国地方の三波川帯の上部地殻内に低比抵抗領域が普遍的に存在することが明らかになった(内帯:地殻は高比抵抗と対照的)。一つの解釈として、三波川帯が、海洋性物質(低比抵抗物質)の"底付け"により上昇したと考えるとその下には低比抵抗領域が存在することが想定される。さらに、同様の低比抵抗領域は参照点とした秩父帯や、四万十帯でもみられ、四国地方外帯には、上部地殻内に低比抵抗領域が普遍的に存在する可能性がかなり高いことが示された。今後は、これら他の地質構造帯の比抵抗構造を含めての詳細な調査により、四国地方の地殻の形成メカニズムが明らかになるものと期待される。5.本研究の成果は、96年3月末の地球惑星科学関連学会において報告させて頂きます。
農業地域形成における都市-農村の水平的結合に関する地理学的研究

従来の農業地域形成において関する研究では、地域に内在する諸条件とそれらの相互作用関係に重点がおかれ、それらと地域外に存在する諸条件との関係についての分析は十分でなかった。農業地域形成における地域外の諸条件のなかでは、労働市場・食料消費地・生産資材の供給地(都市)と労働供給地・食料生産地・生産資材の需要地(農村)との直接的、間接的な地域結合が注目されており、本研究はそのような都市-農村の水平的な地域結合が農業地域形成に果たす役割を実証研究に基づいて明らかにすることを目的とした。都市-農村の水平的結合の最も一般的な形態は労働力を媒体とするもので、それは大都市近郊や近郊外縁部の農村における兼業化に反映されている。これらの地域の一部では、農村や農業の組織を持続的に維持するため、土地や物を媒体とする都市-農業の水平的結合が機能している。土地を媒体とする交流では、都市住民が農村の土地を借り受けて農業生産と農村生活を余暇活動として楽しむものもあれば、農家が借地耕作により経営規模を維持して集約的で高度な野菜生産や酪農経営を行うものもある。また物を媒体とする交流では、産地直送販売や契約栽培が特定の商品生産を個別の産地に発達させたり、生産資材への近接性が自立酪農地域の成立に大きく寄与したりしている。いずれにせよ、都市-農村の水平的結合がさまざまな環境変化に対して農村や農業の組織を補完する方向で作用し、農業や農村の自立化と持続化において重要な役割を果たしていることがわかった。さらに、関東地方における都市-農村の水平的結合を空間的に概観すると、大都市近郊ではさまざまな結合関係が補完的に混在し、大都市近郊外縁部では土地を媒体とする結合関係が中心となり、さらに大都市遠郊では農産物や生産資材を媒体とする結合関係が主体になっていた。今後に残された課題は、さまざまな場所や時代における都市-農村の水平的結合関係の様相を一般化することである。農業の商品化や地域形成において、都市市場や大都市消費地との関係が重要であることは従来から多くの研究によって指摘されてきた。しかし、従来の農業地域形成において関する研究では、地域に内在する諸条件とそれらの相互作用関係に重点がおかれ、地域外に存在する諸条件についての分析は十分でなかった。農業地域形成における地域外の諸条件のなかでは、消費地と(都市)と生産地(農村)との直接的な地域結合が注目されており、それは都市-農村の水平的な地域結合として本研究の主要な対象になった。本研究では都市-農村の水平的な地域結合を土地を媒体とする交流と物(農産物)を媒体とする交流とに類型化した。土地を媒体とする交流は、都市住民が農村の土地を借り受けて、農業生産と農村生活を余暇活動として楽しむもので、市民農園や体験農場などが事例としてあげられる。農産物を媒体とする交流はいわゆる産地直送販売であり、直販所や朝市、あるいは契約栽培や「ふるさと直送便」などが事例としてあげられる。これらの類型の空間的な配置をを関東地方についてみると、大都市から大都市近郊にかけては両者の混合型が、大都市近郊から近郊外縁部にかけては土地を媒体とする交流が、さらに大都市近郊外縁部から遠郊にかけては農産物を媒体とする交流が主体になっていた。以上に述べた都市-農村の水平的な地域結合の実態を農業地域形成に関連させて考察するため、菊地は関東地方における畑作の土地利用を大都市の影響を考慮して検討し、併せて大都市遠郊の酪農地域形成と後背農村の高齢者農業を検討した。田林は大都市遠郊農村の事例を黒部川扇状地にもとめ、そこでのチューリップ球根栽培の地域形成や持続的農業の展開を考察した。

さらに、それらと比較する意味で、大都市近郊外縁部の稲作や農業も検討されている。農業の商品化や地域形成において、都市市場や大都市消費地との関係が重要であることは従来から多くの研究により指摘されてきた。しかし、従来の農業地域形成において関する研究では、地域に内在する諸条件とそれらの相互作用関係に重点がおかれ、それらと地域外に存在する諸条件との関係についての分析は十分でなかった。農業地域形成における地域外の諸条件のなかでは、労働市場・食料消費地・生産資材の供給地(都市)と労働供給地・食料生産地・生産資材の需要地(農村)との直接的、間接的な地域結合が注目されており、それは都市-農村の水平的な地域結合として本研究の主要な対象になった。本研究では都市-農村の水平的な地域結合を労働力を媒体とする交流と土地を媒体とする交流、および物(農産物)を媒体とする交流とに類型化した。都市-農村の水平的結合の最も一般的なタイプは労働力を媒体とするもので、それは大都市近郊や近郊外縁部の農村における兼業化に反映されている。これらの地域の一部では、農村や農業の組織を持続的に維持するため、土地や物を媒体とする都市-農村の水平的結合が機能している。土地を媒体とする交流では、都市住民が農村の土地を借り受けて農業生産と農村生活を余暇活動として楽しむものもあれば、農家が借地耕作により経営規模を維持して集約的で高度な野菜生産や酪農経営を行うものもある。また物を媒体とする交流では、産地直送販売や契約栽培が特定の商品生産を個別の産地に発達させたり、生産資材への近接性が自立酪農地域の成立に大きく寄与したりしている。いずれにせよ、都市-農村の水平的結合が農業や農村の自立化や持続化において重要な役割を果たしていることがわかった。関東地方における都市-農村の水平的結合を空間的に概観すると、大都市近郊ではさまざまな結合関係が補完的に混在し、大都市近郊から近郊外縁部にかけては土地を媒体とする結合関係が中心となり、さらに大都市近郊外縁部から遠郊にかけては農産物や生産資材を媒体とする結合関係が主体になったいた。
ミクロ・マクロのダイナミクスに基づくナノメカニカルセンサの統一的解釈

本研究ではナノメカニカルセンサをプラットフォームとして、分子スケールのダイナミクスがマクロなダイナミクスにどのように寄与しているかを統一的に解釈することを目的としている。具体的には、ナノメカニカルセンサの感応部位である感応膜のマクロな性質である粘弾性的性質に注目しその理論モデルを構築し、実験結果とモデルを比較することを行いつつ、感応膜材料の分子構造を系統的に変化させその応答特性を評価することで分子スケールのダイナミクスを理解することを並行して行った。これにより、ミクロ・マクロそれぞれのダイナミクスを定量的に評価することが可能となる。まず粘弾性的性質の評価であるが、2008年にWenzel等が提唱したモデルを元に、シグナル応答の定式化を行った。これは、代表的なナノメカニカルセンサであるカンチレバーをモデルとして、その上に薄い粘弾性体が感応膜として被覆された系を想定しており、試料ガスの感応膜への拡散と、ガス吸収・脱着に伴う応力緩和の2つの現象でセンサの応答を記述している。その結果、試料ガスとパージガスを同じ流量で一定時間ナノメカニカルセンサに導入した場合の応答波形を、試料ガス導入時・パージ時でそれぞれ解析的に表現することに成功した。一方、感応膜材料でのダイナミクスを分子スケールで評価するために、中心金属を変えたポルフィリンを感応膜材料として塗布しその応答特性を評価した。ただし、本研究では中心金属の違いを評価するために、置換基を持たない環状構造のみであるポルフィンを用いた。その結果、中心金属の配位構造に依存して、選択性・感度・耐湿度性を変化させることに成功した。本研究では、ナノメカニカルセンサのダイナミクスをミクロ・マクロで理解することを目的としており、ミクロな描像としてはポルフィリンを用いた分子構造がナノメカニカルセンサの応答にどのように寄与するかを系統的に調べ、マクロな描像としては粘弾性体モデルに基づき応答のダイナミクスを理論式で表現することに成功した。これにより、ミクロ・マクロそれぞれのスケールにおける応答のモデルを立てることに成功したが、スケールを横断する統一的な知見を得るためにはまだ課題が残されている。ポルフィリンを元に立てたミクロスケールでのモデルにおいては、分子の構造をもとに感度・選択性の説明を行うことに成功したが、粘弾性体としての効果についてはまだ十分に説明できていないため、力学特性の評価が課題となっている。一方、マクロなモデルである粘弾性体モデルでは、ガスの拡散時定数や分配係数といった化学的なパラメータの寄与を定量的に評価することに成功しているが、これらのパラメータがミクロなパラメータを用いてどのように表現するかについては、まだ理解が進んでいない。一方で、センサの応答をブラックボックス化してそのダイナミクスを記述する伝達関数モデルについても研究を進めている。これは、測定系を一つの線形な入出力系ととらえることで、センサの応答をガスの入力と伝達関数の畳み込みで表現する数理モデルである。このモデルでは、伝達関数はガス種と感応膜により決まるため、これを元に応答のダイナミクスを解析することが可能である。平成30年度は、ポリマー・ナノ粒子を感応膜材料としてガス測定を行い、様々な組み合わせについてその伝達関数の評価を行った。これまで、ポリマーやナノ粒子、ポルフィリンを感応膜材料として、それらのセンサとしての応答特性を評価してきたが、マクロなモデルとミクロなモデルを融合させるためには統一した材料プラットフォームにて研究を行う必要がある。そこで最終年度となる平成31年度は、グラフェンを感応膜材料としてその構造を系統的に変化させることで、ミクロな状態がどのようにマクロなセンサ応答特性に寄与するのかの評価を行う。これまでの研究で、酸化グラフェン(GO)をナノメカニカルセンサの感応膜として使用した場合に非常に高い感度が実現できることが明らかになっており、またグラフェンはそのナノ構造を変化させることが容易であることから、ナノ構造を変化させながらそれがマクロな特性にどう寄与するのかを評価する材料プラットフォームとして最適である。さらにグラフェンは、パイ共役系を有する分子と強く相互作用することから、これまでに研究を行ってきたポルフィリンとハイブリッド材料を作ることが可能である。このようなハイブリッド材料を用いることで、ポルフィリンの特性に基づいて選択性をチューニングすることが可能となり、かつグラフェンの力学特性を活かした高感度センシングが可能となる。さらに、伝達関数を用いた解析についてもその科学的な解釈について研究を進めていく予定である。これまでの研究から、センサの応答を伝達関数を用いて表現することに成功しているが、その科学的な解釈(理論モデルとの対応)は十分に行えていないことから、感応膜の構造パラメータを変化させた際の伝達関数の変化を調べ、伝達関数モデルと理論モデルの対応付けを行う。

これは、代表的なナノメカニカルセンサであるカンチレバーをモデルとして、その上に薄い粘弾性体が感応膜として被覆された系を想定しており、試料ガスの感応膜への拡散と、ガス吸収・脱着に伴う応力緩和の2つの現象でセンサの応答を記述している。その結果、試料ガスとパージガスを同じ流量で一定時間ナノメカニカルセンサに導入した場合の応答波形を、試料ガス導入時・パージ時でそれぞれ解析的に表現することに成功した。一方、感応膜材料でのダイナミクスを分子スケールで評価するために、中心金属を変えたポルフィリンを感応膜材料として塗布しその応答特性を評価した。ただし、本研究では中心金属の違いを評価するために、置換基を持たない環状構造のみであるポルフィンを用いた。その結果、中心金属の配位構造に依存して、選択性・感度・耐湿度性を変化させることに成功した。本研究では、ナノメカニカルセンサのダイナミクスをミクロ・マクロで理解することを目的としており、ミクロな描像としてはポルフィリンを用いた分子構造がナノメカニカルセンサの応答にどのように寄与するかを系統的に調べ、マクロな描像としては粘弾性体モデルに基づき応答のダイナミクスを理論式で表現することに成功した。これにより、ミクロ・マクロそれぞれのスケールにおける応答のモデルを立てることに成功したが、スケールを横断する統一的な知見を得るためにはまだ課題が残されている。ポルフィリンを元に立てたミクロスケールでのモデルにおいては、分子の構造をもとに感度・選択性の説明を行うことに成功したが、粘弾性体としての効果についてはまだ十分に説明できていないため、力学特性の評価が課題となっている。一方、マクロなモデルである粘弾性体モデルでは、ガスの拡散時定数や分配係数といった化学的なパラメータの寄与を定量的に評価することに成功しているが、これらのパラメータがミクロなパラメータを用いてどのように表現するかについては、まだ理解が進んでいない。一方で、センサの応答をブラックボックス化してそのダイナミクスを記述する伝達関数モデルについても研究を進めている。これは、測定系を一つの線形な入出力系ととらえることで、センサの応答をガスの入力と伝達関数の畳み込みで表現する数理モデルである。このモデルでは、伝達関数はガス種と感応膜により決まるため、これを元に応答のダイナミクスを解析することが可能である。平成30年度は、ポリマー・ナノ粒子を感応膜材料としてガス測定を行い、様々な組み合わせについてその伝達関数の評価を行った。これまで、ポリマーやナノ粒子、ポルフィリンを感応膜材料として、それらのセンサとしての応答特性を評価してきたが、マクロなモデルとミクロなモデルを融合させるためには統一した材料プラットフォームにて研究を行う必要がある。そこで最終年度となる平成31年度は、グラフェンを感応膜材料としてその構造を系統的に変化させることで、ミクロな状態がどのようにマクロなセンサ応答特性に寄与するのかの評価を行う。
食の安全の確保とポジティブリスト対応のための果樹用静電農薬散布技術とその実証実験

ニホンナシに対して静電農薬散布で赤星病の防除を行った結果,慣行の方法(非帯電)よりも防除効果が改善されることを示し,本手法を用いることで農薬使用量及び農薬コストの削減が計れることを示した.また,散布対象作物と非散布対象の作物の境界に導電性ネットを配置して静電農薬散布を行うことで散布対象に付着しなかった農薬を導電性ネットで静電的に捕集して非散布対象への農薬飛散(ドリフト)を抑制できることを示した.ニホンナシに対して静電農薬散布で赤星病の防除を行った結果,慣行の方法(非帯電)よりも防除効果が改善されることを示し,本手法を用いることで農薬使用量及び農薬コストの削減が計れることを示した.また,散布対象作物と非散布対象の作物の境界に導電性ネットを配置して静電農薬散布を行うことで散布対象に付着しなかった農薬を導電性ネットで静電的に捕集して非散布対象への農薬飛散(ドリフト)を抑制できることを示した.1.農薬の帯電と接地した導電性ネットによる農薬ドリフトの低減農薬散布ノズルに電圧を印加して,帯電した水(農薬を模擬)を接地した金網に向けて噴霧し,金網を通過した液滴を接地金属板で受け,金属板と大地の間を流れる電流を測定した(電流値と液滴の体積はほぼ比例する).使用した金網はその形状から飛行してきた液滴の約21%を遮へいできる(遮へい率21%)と想定されたが,液滴を帯電させることで液滴が金網に静電気力によって捕集され,遮へい率が約57%まで改善された.このことから静電農薬散布は農薬ドリフト防止に積極的に貢献できる可能性があることが確認できた.また,「ノズルに電圧を印加する」場合,遮へい率が最大となる電圧が存在するようであった.また,「農薬が付着してはいけない果樹」を模擬したダミーツリーを金属棒(幹)と金属板(葉)を組み合わせて作成し,接地金属板の代わりに接地金属網の下流に配置し,「葉」に付着する液滴量を測定した場合でも,上記と同様に農薬の帯電と接地導電性ネットによる「農薬ドリフト防止効果」が確認できた.2.果樹への静電農薬散布実験動力噴霧器のノズルに電圧を印加し,ビニールハウス内の商用ニホンナシ樹(樹齢7年)に食用色素で着色した水道水噴霧する実験を行った.電圧は(i)無印加,(ii)-38kV直流,(iii)矩形波(波高値-50kV,平均値-38kV)を印加し,比較を行った.電圧を印加することにより,単位面積あたりの葉への付着量の平均値は(i)と比較して(ii)は1.17倍,(iii)は1.26倍に増加した.(ii)において液滴はノズル近傍の葉に集中して付着し,遠方の葉にはほとんど付着しなかったが,(iii)においてはこの「付着のばらつき」がある程度緩和され,遠方の葉にも液滴が付着した.このことから「印加電圧波形の適切化」が必要であると思われる.1.帯電した農薬と接地した金網による農薬の遮へい大地から電気的に絶縁した農薬散布器のノズルに高電圧を印加し,接地した金属製ダミーツリー(「農薬が付着してはいけない農作物」を模しもの)に向けて水(農薬を模したもの)を無風状態で散布する.ノズルとダミーツリーの間には接地した金網を置く,帯電した水はダミーツリーに到達するまでに金網に静電的に吸着され,電圧を印加しない場合と比較してダミーツリーへの付着量を減少させることができた.このことは静電農薬散布と接地した金網の併用により農薬ドリフトを軽減できる可能性を示したものである.このとき,金網とダミーツリーの間隔が,付着量の低減率に大きく影響することがわかった.今後は気流がある状態で上記実験を行い,農薬ドリフト軽減効果を更に検証する予定である.2.栽培ナシ樹への静電農薬散布電気的に大地から絶縁した動力噴霧器のノズルに高電圧を印加し,栽培ナシ樹への静電農薬散布を(1)無風状態(2)2m/sの追い風のもとで実施した.どちらの場合も散布ノズルに近い葉ほど薬液付着量が向上し,また,均一に付着することがわかった.また,実験(2)は実際の圃場で用いるスピードスプレーヤ(風で薬液を飛ばす)を念頭に置き,遠くの葉へも薬液を付着させることを目的としたものであったが実験(1)と比較して付着状態に改善はほとんど見られず,今後更に強い風速のものでの実験が必要である.1.農薬の帯電による防除効果向上の実証実験鉢植えニホンナシ樹に対して赤星病の防除薬を散布する際,農薬を帯電させた場合と非帯電の場合での防除効果の違いを調査した.農薬の帯電は,薬液散布時に大地から電気的に絶縁した農薬噴霧装置のノズルに高電圧を印加することで行った.一定量の農薬を散布し,その後病斑判定法により評価を行った結果,農薬を帯電させた方が非帯電の場合よりも病斑の発生が抑えられ,防除に有効であることが確認できた.これは帯電した薬液がクーロンカにより供試樹に引き寄せられ,非帯電の場合よりも薬液付着量が増大し,付着の均一性も改善されたことを意味している.また,この結果より噴霧する薬液の量を削減しても慣行(非帯電)の散布と同等の防除効果が得られると考えられる.

今後,供試樹ごとに散布時間を変化させ(噴霧する薬液の量を変化させ),噴霧薬液の削減可能量を調査する研究を実施することで,防除に関する農薬コスト削減を定量評価できると思われる.2.帯電農薬を金網(導電性ネット)で遮へいする場合の適切な金網の配置大地から電気的に絶縁した農薬噴霧装置のノズルに高電圧を印加し,接地した金属製ダミーツリー(「農薬が付着してはいけない農作物」を模したもの)に向けて水(農薬を模したもの)を散布する.ノズルとダミーツリーの間隔を一定として,両者の問に接地した金網(導電性ネット)を置く.帯電した水はダミーツリーに到達するまでに金網に静電的に吸着され,電圧を印加しない場合と比較してダミーツリーへの付着量が減少する.その際,金網はノズルから離し,ダミーツリーの近傍に配置するほうがより効果的に農薬を捕集することが確認できた.この知見は,水を散布して導電性を持たせた防風ネットなどを非散布対象の作物の近く(圃場の境界など)に配置して静電農薬散布をおこなうことで,農薬飛散(ドリフト)を低減し,ポジティブリスト制度に対応できる可能性を提示するものである.