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陽極酸化ポーラスアルミナにもとづく負屈折率物質の作製とスーパーレンズへの応用

これまでに報告されている負の屈折率物質に関する実験的な検証のほとんどは,マイクロ波赤外領域に関するものに限定されている.これは,自然界には存在しない負屈折率物質を構築する上で,入射光波長に対し十分小さな構造を人工的に作製する技術が確立されていないことが背景にある.本申請課題では,自己組織化的に微細で且つ高アスペクト比細孔構造が形成可能な陽極酸化ポーラスアルミナにもとづく,可視光域において負屈折率を示す物質系の構築を目的として検討を実施した.検討の結果,高アスペクト比金属ナノワイヤーとポーラスアルミナのコンポジット構造からなる負の屈折媒質が得られた.H27年度は,下記に示す項目について検討を行った.[1]高アスペクト比集光系の形成に関して検討を実施した.十分な作動距離を有するスーパーレンズを作製するためには,負屈折率媒体の厚さを光波長よりも十分に厚くする必要がある.スラブを形成するポーラスアルミナの厚さは,陽極酸化時間に依存し,陽極酸化時間を長くすることにより厚膜化が可能となるが,同時に,表面の溶解が起こることにより厚膜に限界を生じる.これまでの検討で,ミリメータースケールの厚膜化が可能なことが確認されており,十分な作動距離を有するスーパーレンズの作製が可能になるものと考えられる.本年度の検討の結果,サブミリメートルスケール厚さのポーラスアルミナの細孔内部に金属を電析することで,ポーラスアルミナと金属細線からなるコンポジット構造体の形成が確認された.[2]高アスペクト比集光系においては,細線の長さ方向に光が伝搬することから,細線による光の減衰が大きな課題となる.このような点から可視光域においてはAgが一般に用いられる.これまでの検討においても,規則的な細孔配列を有する陽極酸化ポーラスアルミナに金属(Ag)を様々な形で充填することにより,可視光域において負屈折率を示す媒体が得られることが確認されている.本年度は,Agに比べてより低損失な材料であるAlの電析法に関して検討を行った.その結果,ポーラスアルミナとAl細線からなるコンポジット構造の形成が確認された.研究当初の計画が順調に遂行されているため.H28年度は,下記に示す項目について検討を実施した.[1]金属ナノワイヤーの微細化に関して検討を実施した.金属ナノワイヤーを構成要素とする長作動スーパーレンズの実現には,金属ナノワイヤーでの光散乱の抑制が大きな課題の一つである.金属ナノワイヤーにおける光散乱の抑制には,金属ナノワイヤーの直径の微細化が有効だと考えられる.これまでの検討において,細孔直径が光波長よりも十分に小さい陽極酸化ポーラスアルミナの形成が確認されており,このポーラスアルミナに金属を電析することで,微細直径の金属ナノワイヤーが得られ,長作動スーパーレンズの形成が可能になるものと期待される.本年度の検討の結果,直径が可視光波長よりも小さい金属ナノワイヤーとポーラスアルミナとのコンポジット構造体の形成が確認された.[2]前年度の検討において,陽極酸化ポーラスアルミナを鋳型とした直流電析法によりAlナノワイヤーが得られることを観察している.本年度は,電析法にもとづいたAlナノワイヤーの形成に関して詳細な検討を実施した.その結果,交流電析法により,直流電析法と比較して簡便に大面積でAlナノワイヤーとポーラスアルミナのコンポジット構造の形成が可能であった.また,作製条件を変化させることで,Alナノワイヤーの直径と長さの制御が可能であった.本手法により得られたAlナノワイヤーは,高い結晶性を有することが観察された.Alナノワイヤーアレイの光学特性評価の結果,局在プラズモン共鳴を示すことが確認された.このことより本手法により形成された3次元コンポジット構造体は,負の複素誘電率を有しており,負の屈折現象を示すと考えられる.これまでに報告されている負の屈折率物質に関する実験的な検証のほとんどは,マイクロ波赤外領域に関するものに限定されている.これは,自然界には存在しない負屈折率物質を構築する上で,入射光波長に対し十分小さな構造を人工的に作製する技術が確立されていないことが背景にある.本申請課題では,自己組織化的に微細で且つ高アスペクト比細孔構造が形成可能な陽極酸化ポーラスアルミナにもとづく,可視光域において負屈折率を示す物質系の構築を目的として検討を実施した.検討の結果,高アスペクト比金属ナノワイヤーとポーラスアルミナのコンポジット構造からなる負の屈折媒質が得られた.下記の項目に関して検討を進める.[1]スーパーレンズの集光サイズの微細化には,陽極酸化ポーラスアルミナの細孔周期の微細化が必須である.陽極酸化時の化成電圧の低下にもとづき,細孔周期の微細化を行う.陽極酸化ポーラスアルミナの細孔周期は,化成電圧に対し2.5nm/Vの割合で変化する.次年度では,十分微細な集光サイズの実現が期待される周期20nm程度の細孔周期を有する陽極酸化ポーラスアルミナの適用を予定している.[2]作製した負屈折率媒質のスーパーレンズへの適用に関して検討を行う.負屈折率媒体の表面に,光波長より小さな直径のナノ開口を有する金属マスクを形成する.

マスクの形成は電子線描画装置を用いた加工プロセスにより行う.金属マスクに光を照射すると,マスクの開口部を透過した光は負屈折率媒体により集光される.このときの作動距離,焦点直径,および,焦点深度の評価は,フォトレジストにもとづくパターニング,あるいは近接場光学顕微鏡により行う.[3]得られた構造体の長作動スーパーレンズへの応用に関して検討を行う.十分な厚みを有するポーラスアルミナを出発構造とする金属細線集合体を作製し,ダブルフォーカス特性の検証を行う.集光位置の検証を行うほか,光源位置に微小パターンを設置し,結像位置における集光解像度特性の検討を行う.集光特性の評価には,近接場光学顕微鏡のほか,感光性レジストを用いるパターニングを用いる.材料化学光学素子,試薬,実験器具の購入量が予定より少なかったため次年度使用額が生じた.H27年度の繰越金によって老朽化が進み温度制御に不具合が生じている陽極酸化用恒温水槽装置の購入を行う予定である.
光ガルバノ二重共鳴効果を利用した光アクティブフィルタの研究

GaAs半導体レーザを用いた光ガルバノ二重共鳴効果測定システムを製作した。励起レーザの周波数をファブリペロ-干渉計のフリンジ信号に安定化し、プローブレーザの注入電流を変化させ周波数掃引した。それぞれのレーザは1.0kHzと1.5kHzのサイン波で周波数変調した。2つのビームを同方向よりレーザガルバトロンに入射し、放電電流に現れる2.5kHzの成分を位相検波し二重共鳴効果を測定した。また、光アクティブフィルタとして機能させた場合の分解能を評価するため、EO光変調器によりプローブ光を位相変調し、搬送波に伴う側帯波を検出できるようにした。4準位系のモデルを用い二重共鳴信号の振幅を与える理論式を求め、サブドップラ幅のスペクトルの形状因子を導出し、0.8μmに現れるKr、Xe、Ar原子の電子遷移を用いて実験を行った。^<83>Krの5P′_<01>←5S′_<00>→5P′_<11>、および^<129>Xeと^<131>Xeの6P_<12>←6S_<12>→6P_<11>の3準位系におけるV-typeの二重共鳴スペクトルに現れる核スピンによる超微細構造に着目し、二重共鳴信号の周波数分解能と周波数選択特性を調べた。レーザガルバトロンに試料ガスを1-2Torr封入し、数mAの放電電流で動作させ二重共鳴信号を検出したがいづれも良好なS/Nで検出できた。スペクトルの半値全幅は、2台のレーザのFM変調幅の和に相当する180200MHzであった。サブドップラ幅の超微細構造より各同位体の電子励起状態における核磁気相互作用定数や核四極子相互作用定数を決定した。ガルバノ二共重鳴法は、新しい電子励起状態の高分解能分光研究にも有効である。Ar原子の4P_<22>←4S_<11>→4P_<11>の3準位系により、1GHzのマイクロ波により位相変調されたプローブ光の側帯波を検出した。しかし二重共鳴信号のS/Nは悪く、KrやXeのような狭窄化されたガルバノ二重共鳴信号を検出できなかった。強度の強い狭窄化された信号を検出するには、測定対象とする二重共鳴効果の準位系に準安定状態が含まれる必要があり、ガルバノ二重共鳴効果の緩和過程についての理論モデルと対応していることが分かった。また、0.8μm領域のレーザ分光計測を進める上で欠かせない参照波長標準スペクトルアトラスを整備するため、IBrとICl分子のA←X電子遷移を解析し、結果をJ.Mol.Spectrosc.に発表した。また、0.8μm領域のレーザ分光計測を進める上で欠かせない参照

波長標準スペクトルアトラスを整備するため、IBrとICl分子のA←X電子遷移を解析し、結果をJ.Mol.Spectrosc.に発表した。光ガルバノ二重共鳴効果測定システムを構築した。励起レーザには、リング型Ti:サファイアレーザまたはファブリペロ-干渉計に周波数安定化したGaAs半導体レーザを使用し、プローブレーザは注入電流掃引型GaAs半導体レーザを用いて、KrとXeについて二重共鳴効果を測定した。それぞれのレーザは、1.0kHzと1.5kHzの周波数で周波数変調し、同じ方向よりレーザガルバトロンに入射した。本年度は、二重共鳴効果の最適検出条件、周波数選択性やオフレゾナンスの効果について研究した。レーザガルバトロンに試料ガスを12Torr封入し、数mAの放電電流で動作させた。放電電流の変化分のうち2.5kHzの交流成分を位相敏感検波した。Xeについては6P_<12>←6S_<12>→6P_<11>の三準位系により、Krでは5P′_<11>←5S′_<00>の二準位系、及び5P′_<01>←5S′_<01>→5P′_<12>、5S′_<00>→5P′_<01>←5S′_<01>などの三準位系によって、それぞれV-type、Λ-type、N-typeの二重共鳴効果を測定した。検出される信号は、いずれも二次微分信号と等価であって、ライン幅は励起レーザとプローブレーザの実効的なライン幅の和に相当するものであった。結果については、Jpn.J.Appl.Phys.および第55回応用物理学学術講演会で発表した。XeやKrにおいては同位体効果により異なる核スピンを持ち、エネルギー準位が超微細構造に分裂しているので、この周波数選択性を利用してそれぞれ関連する準位について分裂幅を測定し、電子励起状態の核磁気相互作用定数や核四極子相互作用定数を決定した。励起レーザを励起遷移の付近を±1GHzの範囲で同調するとこれに応じて二重共鳴信号もシフトし同調を取ることができるのだが、中心周波数からシフトするにつれ幅広いスペクトルがバックグランドに現れた。この効果は、スペクトルの形状因子を導出するとき用いた周波数変調幅の無限小近似に起因する問題として考えているが、励起原子に速度変化を与える衝突緩和の問題も無視できないので、衝突緩和のモデルを導入した解析法を検討している。平成7年度に作成したGaAs半導体レーザを用いた光ガルバノ二重共鳴効果測定システムにより検出される信号をパーソナルコンピュータにより処理できるよう改良した。また、搬送波に伴う側帯波を検出してアクティブフィルタの分解能を評価するため、EO光変調器によりプローブ光を位相変調できるようにした。励起レーザには実用性を考慮し、Ti:サファイアレーザに代えてファブリペロ-干渉計のフリンジ信号に周波数安定化したGaAs半導体レーザを使用した。プローブレーザは注入電流掃引型GaAs半導体レーザを用いた。それぞれのレーザは、1.0kHzと1.5kHzのサイン波で周波数変調し、同方向よりレーザガルバトロンに入射し、2.5kHzの信号成分を位相検波することにより二重共鳴効果を測定した。光ガルバノ二重共鳴効果の周波数分解能と周波数選択性に関わる研究に重点をおき、^<83>Krの5P′_<01>←5S′_<00>→5P′_<11>、および^<129>Xeと^<131>Xeの6P_<12>←6S_<12>→6P_<11>の三準位系のV-typeの二重共鳴スペクトルについて、核スピンによる超微細構造の解析を行った。レーザガルバトロンに封入した試料ガスは12Torrとし、数mAの放電電流で動作させたがいづれも良好なSNで信号が検出できた。スペクトルの半値全幅は、
超高空間分解能周辺電流分布測定によるトカマクプラズマの境界構造の解明

核融合プラズマの計測装置として、高輝度低発散角リチウムビームを用いたゼーマン偏光分光システムを開発し、JT-60U装置のプラズマ周辺部における詳細な密度分布・電流分布を測定した。その結果、閉じ込め改善モード(Hモード)において、境界輸送障壁の間欠的崩壊時の動的挙動や境界輸送障壁内の局所的な電流ピークの存在を明らかにした。本研究では、診断用リチウムビームを用いたゼーマン偏光分光システムを開発しJT-60装置に設置して、閉じ込め改善モードにおける境界輸送障壁形成部の詳細な電流分布形状を世界で初めて測定し、境界輸送障壁の構造を明らかにすることを目的とする。本年度は、診断用リチウムビーム入射装置の設計検討、製作を行った。ビームのパラメータとしては、加速電圧30kV、引き出し電流10mAを目標とする。このような大電流のリチウムビームは世界的にも米国ゼネラルアトミックス社の例があるだけであり、同社を訪問するなど同社の研究者との議論を通じて設計検討を進めた。イオン源としては直径50mmの円盤状の多孔質タングステンにリチウム化合物(βユークリプタイト)を含浸させたものを用いることとした。ビーム軌道の2次元計算を実施して加速、収束用の電極の配置、形状、印加電圧範囲を決定した。設計検討に基づき、イオンガン、中性化セル、ビームラインを製作するとともに各種電源、真空弁等を購入し、ビーム引き出し試験に必要な機器の準備を終了した。また、ゼーマン偏光分光に必要とされる高波長分解能(0.1nm以下)の分光計測法についても検討を行い、ヒーターに組み込んだ固体エタロンで必要な性能を満足できる見通しを得た。境界輸送障壁において間欠的に発生する不安定性(ELM)に伴うパルス的な熱負荷による核融合炉のダイバータ板の損耗を避けるため、ELM振幅を低減しつつ高い境界輸送障壁圧力を維持する運転手法の確立が必要とされている。世界の主な七つのトカマク装置において得られているそのようなプラズマのデータを収集し、実効的な衝突周波数、ポロイダルベータ値、安全係数等に関する運転領域を明らかにした。また、JT-60プラズマのデータ解析から、高速イオンの損失が少ないほど境界輸送障壁圧力が向上するがELM振幅も大きくなることを示した。本研究では、診断用リチウムビームを用いたゼーマン偏光分光システムを開発し、JT-60の境界輸送障壁形成部の詳細な電流分布形状を測定し境界輸送障壁の構造を明らかにすることを目的とする。必要とされる長距離ビーム輸送及びゼーマン偏光成分の高時間空間分解計測を同時に達成するには、大口径(50mm)のイオン源を有し、高輝度、低発散のビームを生成する高性能イオン銃(目標値:ビームエネルギー10-30keV、ビーム電流10mA、発散角0.13度)の開発が必須である。平成18年度は、実際の計測配位を模擬するテストスタンドを完成して、以下の開発を進めた。1.高輝度イオン源の開発:イオン源表面温度を計測しつつビーム引き出しの調整を行った。βユークリプタイト(リチウムアルミノシリケート)を効率的に加熱する(摂氏1100度程度)ことで目標のビーム電流10mA(世界最高クラス)の引き出しに成功し、高輝度ビーム開発への見通しを得た。さらに、長寿命化のため、ヒーターに代わって高パワー(5kW)の電子ビームで加熱するイオン源を設計・製作した。2.低発散イオン銃の開発:空間電荷効果を考慮した軌道計算を詳細に実施して、電極形状等を最適化し、高輝度低発散(6.5m先までのビーム輸送効率50%)の新型イオン銃を設計・製作した。3.ゼーマン偏光分光計測部の開発:入射光学系は、20点の観測点を有し、1観測点あたりコア径1mmの光ファイバー4本をトロイダル方向に並べて使用する。結像倍率及び結像位置を最適化し、高い空間分解能(外側赤道面における磁気面間距離で1cm)を達成できる光学系を設計・製作した。4.境界輸送障壁とELMsに関する物理研究の進展:小振幅ELMsの発生機構に関して実験研究を進め、特にプラズマ回転、高速イオン損失および配位等の効果を明らかにした。平成19年度は、以下の開発を進めた。1.リチウムビーム入射部の開発平成18年度に製作した大電流定常ビームを得るための電子ビーム加熱型イオン源(口径50mm)および高輝度低発散を達成するための電極配置を有する新型イオン銃をテストスタンドに設置して調整・試験を行い、イオンビーム電流10mAを50秒間引き出すとともに、イオン源から6.5mの距離でエネルギー10keV、等価電流3mA、発散角0.2度の中性ビームを得て、目標とする高輝度低発散ビームを実現した。2.リチウムビーム入射部の移設

上記1の試験後、イオン銃をJT-60トーラス上部に設置し、真空排気装置、制御装置、磁気シールド等を設置し、遠隔制御により、プラズマ生成中の磁場条件でのビーム引き出しを確認した。3.ゼーマン偏光測定部の設置、製作平成18年度に製作した入射光学系(20観測点)をJT-60水平ポート部に設置し光軸調整を行った。また、エタロンおよびバンドパスフィルターを用いてゼーマン偏光分光を行う検出器系を製作し、JT-60本体室地下の中性子遮蔽用シールドボックス内に配置した。光ファイバーバンドルを敷設し入射光学系と検出器系を接続した。4.プラズマ入射NBI加熱プラズマへの入射試験を実施し、入射ビームからの発光信号を確認した。そのデータから、開発したイオン銃の性能で十分な信号強度を得られる見通しを得た。本研究では、診断用リチウムビームを用いたゼーマン偏光分光システムを開発し、JT-60の閉じ込め改善モード(Hモード)の境界輸送障壁形成部の詳細な密度分布および電流分布を測定し境界輸送障壁の構造を明らかにすることを目的とする。最終年度となる平成20年度には以下の成果を得た。1.ゼーマン偏光測定部の調整1放電中にリチウムビームの加速電圧をスキャンすることにより、ビーム発光のドップラーシフトを変化させてエタロンの中心波長位置のずれを決定する新しい較正・調整手法を考案し、全測定点のエタロンの波長を調整した。2.周辺密度分布の高空間・時間分解能計測JT-60で初めて周辺密度分布を高空間(1cm)・高時間(0.5ms)分解能にて計測し、HモードプラズマにおけるELMによる輸送障壁崩壊現象の観測に成功し、大振幅(type I)ELMによる崩壊後の境界輸送障壁密度の回復時間が10ms程度で電子温度の回復時間(約20ms)より短いこと、発生周波数が高い小振幅(grassy)ELMにおける境界輸送障壁密度の崩壊割合および崩壊領域が大振幅ELMの揚合よりも小さいことなどを明らかにした。3.周辺電流分布の高空間分解能計測高三解角度配位で小振幅ELMを有するHモードにおいてデータを取得した。低加熱パワーで輸送障壁のないLモードで磁場の仰角の計測値の較正係数を求め、境界輸送障壁領域にブートストラップ電流に起因する電流ピークが存在することを明らかにした。
老いのリスクに関する文化人類学的研究

本研究は「老いることのリスク」について、文化人類学的に探究するものである。現在、われわれの社会において「老いる」ことは、住居、貯金、健康、人間関係等、あらかじめ準備を必要とされる「リスク」となりつつある。こうした背景のもとに、本研究では、(1)老いのリスクに関する文化的特性、(2)リスクへの対処を明らかにし、(3)老いのリスクに関する包括的な理論構築を目的とする。1問題の設定本研究は「老いることのリスク」について、文化人類学的に探究するものである。だが世界の諸文化では、必ずしもそうではない。この差異は何に起因するのか。そこで文化人類学的な比較研究の必要性が求められる。こうした背景のもとに、本研究では、(1)老いのリスクに関する文化的特性、(2)リスクへの対処、(3)老いのリスクに関する包括的な理論構築を目的とするが、本年度は年度途中からの開始となるので、主に調査に重点を置いた。2調査上記、問題関心を踏まえ、2009年12月2010年1月にかけて(約3週間)、ヴァヌアツ共和国・アネイチュム島にて現地調査を行った。具体的には、高齢者の役割に関するインタビューである。アネイチュム島では、高齢者は新生児の名付けに関わらなくてはいけないという社会的理念がある。しかし、伝統的な知識が忘失されるなかで、彼らの名付けの実践は大変困難なものであることが把握できた。3成果得られた資料や知見は、2009年12月に広島大学で行われた日本文化人類学会中四国談話会において、「「オンリーワン」としての私を禁止する-ヴァヌアツ・アネイチュム島における個人名と親密圏」という題で発表した。またオセアニア地域の公共圏のあり方について論じた『オセアニアの多文化的公共圏(仮題)』のなかで、本研究の成果を執筆予定である。2調査上記、問題関心を踏まえ、2010年11月に北欧視察を行った。具体的には、スウエーデンとデンマークにおける高齢者施設、デイケアセンター、市役所、福祉用具管理施設、福祉用具制作企業などである。これらの施設において、担当者、利用者双方にインタビューを行った。また、それと並行して、日本国内(大阪府、島根県)の社会福祉施設、高齢者住居、市町村役場などでも断続的にインタビューを行った。3成果得られた知見は、2010年10月31日に行われた、日本人類学会九州地区研究懇談会において「命名とケア」という題で発表した。また2011年3月28日に大阪大学で行われた別の研究会においても「人類学・他者・ケア」という題で発表を行った。いずれの発表も、現在論文として執筆中である。
ロシアの非主流ハイテク技術の評価と実用化可能性に関する調査研究

本研究は、現在ロシアにおいて進められている基礎研究成果の実用化に向けての努力の内容を調査解析し、とくに日本の立場から、実用化のための課題を明らかにすることを目的とするものである。当該研究期間中に計3回に渡り、モスクワとノボシビルスク(西シベリア)において現地調査を行い、資料収集とヒアリング調査を通じて以下の成果を得ることができた。1.ロシアの技術貿易に関する統計資料を収集し、ロシア経済や対外貿易との関係を分析した。2.ロシア科学アカデミー・シベリア支部のプレスグループが各種新聞から抜粋した科学技術に関する記事を参考に、その概要と展望を翻訳し、ダイジェスト化した。また、同支部が作成した科学研究・試作品設計活動の総覧についても、関係する研究所と科学技術の一覧を翻訳(仮訳)した。3.ロシアを中心とするCIS諸国の科学技術開発を支援する国際機関のInternational Science and Technology Center(Moscow)、科学技術開発に関係する政府機関や企業を訪問し、科学アカデミー傘下の各研究所に対する支援プログラムの概要と現状、日本企業が関係している分野と近年の動向、ロシアが大きなカギを握っている地球温暖化問題関連のプロジェクトの内容等についてヒアリング調査を行い、研究の推進に必要な知見等を得た。本年度は2回に渡り、西シベリアのノボシビルスクにおいて現地調査を行い、資料収集とヒアリング調査、各種セミナーへの出席によって以下の成果を得ることができた。1.ロシア科学アカデミー・シベリア支部が作成した科学研究・試作品設計活動の総覧、ノボシビルスク市政府が発表した投資誘致案件の一覧、この他にロシアの科学技術に関する各種統計・文献、ロシア科学技術統計センターの報告書などを系統的に入手した。2.日ロ間の技術貿易に関する統計資料やOECDの科学技術統計の分析から、ロシアからの技術移転の現状、特にそのハイテク産業の輸出競争力、さらに近年における国内の科学技術開発体制の動向と問題点が明らかになった。3.学研都市を抱えるノボシビルスクにおける地域経済と科学技術部門の現状分析から、基幹産業である鉱工業の技術的基盤を担う同部門の再生が地域経済を浮揚させるカギを握っていること、他方で基礎研究の蓄積に乏しい日本にとって、ロシアの研究成果をR&Dのseedsとして活用できる可能性が大きいことを示した。本年度は、モスクワとノボシビルスク(西シベリア)において現地調査を行い、資料収集とヒアリング調査を通じて以下の成果を得ることができた。1.ロシア科学アカデミー・シベリア支部のプレスグループが各種新聞から抜粋した科学技術に関する記事を参考に、その概要と展望を翻訳し、ダイジェスト化した。2.ロシアを中心とするCIS諸国の科学技術開発を支援する国際機関のInternational Science and Technology Center(Moscow)、科学技術開発に関係する政府機関や企業を訪問し、科学アカデミー傘下の各研究所に対する支援プログラムの概要と現状、日本企業が関係している分野と近年の動向、ロシアが大きなカギを握っている地球温暖化問題関連のプロジェクトの内容等についてヒアリング調査を行い、研究の推進に必要な知見等を得た。
疑似星間塵表面における固体水素中の高選択的極低温反応の展開

宇宙空間における生命分子成長場である暗黒星雲中の宇宙塵モデルとして、マントル部分にシリカゲル、表面部分に固体パラ水素を用い、宇宙空間と同様に放射線を照射して生成する水素原子と他のラジカルとの反応について主に調べた。その結果、4.2 Kにおいて、水素原子は水素原子とのみ反応し、メチルラジカルやTEMPOラジカルとは反応しないことがわかった。この結果は、4.2 Kにおいては完全にトンネル機構でしか拡散できないため、近隣にメチルラジカルやTEMPOがあってもそれらや担体のシリカゲルによって歪められた固体水素の結晶がトンネル拡散を阻み、ラジカルーラジカル反応が進行しないと結論された。暗黒星雲中の星間塵を構成するdust grainの主成分であるシリケートの代わりにシリカゲルを用い,その周りのマントル部分に固体パラ水素を充填して液体ヘリウム温度まで下げて疑似星間塵を作成し,宇宙線の代わりにコバルト60からのγ線を照射して,生成するH6+イオンの生成量について電子スピン共鳴(ESR)スペクトルを測定して検討を行った.H6+は当研究室で世界で初めて分光学的に発見した水素分子イオンであり,2011年にはオリオン座の赤外スペクトルが(HD)3+のものと良く一致しているとの報告もあり,宇宙における化学反応において重要なイオン分子となり得る可能性を秘めている.4.2 Kにおいて試料にγ線を照射した結果,H6+はシリカゲルがない場合と比較して40%収量が増加し,その減衰挙動は,照射直後に早いものの後半は非常に遅くなった.初期収量の増加はγ線のエネルギーがシリカゲルで吸収され,そこからエネルギー移動によってH6+が生成されたと考えられる.減衰挙動の変化については,固体パラ水素内にシリカゲル表面の影響でVacancyがに生成し,僅かに双極子モーメントを持つHDがこのVacancyを使って量子拡散してシリカゲル表面に集まり,そこでH6+と同位体置換反応を起こしてESR信号が見えなくなったことが初期の速い減衰の理由と思われる.一方,後半の遅い減衰は,シリカゲル表面から固体パラ水素中を拡散したH6+が,HD濃度の下がったパラ水素中にいるためと思われる.本研究の結果は,照射宇宙線のエネルギーを星間塵のdust grainが吸収してマントル側へ移動して活性種の生成させることに寄与していること,dust grain表面の影響によるvacancy生成がマントル内部の分子の拡散に大きな影響を当てていることがわかり,純粋な固体内での反応と大きく異なることが明らかになった.暗黒星雲中の星間塵を構成するdust grainの主成分のシリケートの代わりにシリカゲルを用い、その表面に安定ラジカルであるTEMPO(2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl)を表面に吸着させたのち、そのシリカゲルを固体パラ水素で覆って疑似星間塵を作成した。この疑似星間塵を4.2 Kでγ線照射してH原子をパラ水素中に生成し、H原子とTEMPOとのラジカルーラジカル反応の観測を試みた。H原子は4.2 KでもH2分子との原子トンネル引き抜き反応を繰り返すことによって固体水素中を拡散できる。本研究の先行実験により、固体パラ水素中のメチルラジカルは、H原子と共存させるとラジカル同士のバリアレス反応であるにもかかわらず全く反応せず、H原子同士が再結合する高選択的反応を見いだしていた。本研究ではその選択性の理由を探るべく、表面の極性の高いシリカゲルにH原子の約1000倍の濃度のTEMPOを吸着させてH原子の減衰を観測したが、H原子同士の二次反応による減衰しか観測できなかった。これらの結果より、H原子は4.2 Kにおいては完全にトンネル機構でしか拡散できないため、近隣にメチルラジカルやTEMPOがあってもそれらや担体のシリカゲルによって歪められた固体水素の結晶がトンネル拡散を阻み、ラジカルーラジカル反応が進行しないと結論された。今後は、暗黒星雲中の温度に近い10 K程度の温度領域でこの実験を試みることにより、H原子の物理拡散とラジカルーラジカル反応を調べ、極星間塵表面における分子成長反応についての知見を深めていきたい。暗黒星雲の星間塵表面にできていると予想される固体水素内でのラジカル-ラジカル反応の基礎的データを得るために、極低温(4.2 K)の固体水素内に水素原子とメチルラジカルを導入し、両者の反応について検証した。極低温の固体水素内では、水素原子が固体水素の格子である水素分子とトンネル機構によって引き抜き反応を起こすことにより、固体水素内を拡散することが知られている。水素原子同士あるいは水素原子とメチルラジカル同士はお互いラジカルであるので、その両者が出会えばその反応障壁は0であるから、水素原子の拡散律速で両者の反応が進行すると予想した。しかし、水素原子の減衰は確認できたもののメチルラジカルは反応開始後20 h経っても一切減衰しなかった。

水素原子の減衰を速度論的に解析してみると2次反応で進行しており、水素原子同士のラジカル-ラジカル反応だけが選択的に進行したことがわかった。なぜ、水素原子とメチルラジカルは反応しないのか?それを探るために、水素原子同士、水素原子と水素分子、メチルラジカルと水素原子、メチルラジカルと水素分子同士間の安定化エネルギーについて、その両者の距離の依存性をUQCISD(T,E4T)/6-311++G(3df,3pd)レベルで計算して比較した。その結果、水素原子同士はどの距離においても最も大きく安定化したが, 4 Åより長距離の範囲ではメチルラジカルと水素分子の安定化エネルギーの方がメチルラジカルと水素原子間のそれより大きく、その差は最大で40 Kとなった。従って、水素原子は4.2 Kの固体水素内を拡散してきてメチルラジカルのある程度近くまで来ても、このバリアのために近づくことができず、ラジカル-ラジカル反応が起こらなかったと解釈される。この結果は、溶液化学における無極性溶媒中の溶質の凝集と分散のルールにも適用できることも見出した。今年度研究開始前後において,3月末から4月中旬,また9月中旬から10月上旬にかけて,居室のある建物の改装工事が行われたため,実験室及び居室の2回の引っ越しを余儀なくされ,仮住まい中の場所では実験の不便も強いられた.その結果,当初考えていなかった実験装置やサンプルの破損が相次ぎ,研究の進行がやや遅れ気味になっている.平成23年度の実施計画ではエアロゲルを星間塵のコアに見立てて水素を導入してその表面に吸着させ、生成するであろうH6+等の収量についてしらバルト記述した。この実験はエアロゲル表面にヨウ化メチルを吸着した後、水素を吸着させて紫外線照射並びにγ線照射によってどのような活性種ができてくるか、それらの反応はどうなるかを検討した。その結果、H6+の収量がコアがない場合と比較して数倍増えていること、メチルラジカルは大部分がヨウ化メチルのクラスター内にできるが、γ線照射によって固体水素内に入り込むこと、メチルラジカルと水素原子は反応しないことを見出している。昨年度の成果欄には当初の目的に加えて固体水素内でメチルラジカルと水素原子が反応しないことについての新規発見について詳しく述べたが、それ以外にもコアの導入によるH6+の収量の変化を観測できており、当初の計画は概ね達成できていると考えている。H6+の生成や減衰挙動については,シリカゲル表面のアモルファス水の電場の影響について調べていく.また,活性化エネルギーのバリアが殆どないラジカルーラジカル反応においては,固体パラ水素中ではHとHが反応してH2になるもののH+CH3がCH4になる反応は進行しないことを当グループで発見している.このことが,シリカゲル表面によるVacancy生成によって反応するように変化するのかどうか,極性ラジカル分子(例えば,CH2OHなど)とでは反応するのかどうか,その反応を決めてているファクターを探していく.同様にCO分子からH付加を経たHCOやH2COHの生成とそのメタノール生成にいたるラジカル中間体の反応についても,シリカゲルやその表面水の影響を調べ,疑似星間塵表面における暗黒星雲の星間塵表面は10 K程度と非常に低いため、固体水素が表面にあれば今年度わかったような高選択的ラジカルラジカル反応が起こると考えられる。
幼児の社会的場面における抑制機能の発達とその脳内基盤

本研究では,ある状況における優位な行動を抑制する能力(「抑制機能」)に着目し,社会的場面(他者のいる場面)における幼児の抑制機能の発達過程を行動実験と神経科学的手法を用いて検討した.その結果,(1)行動実験より,幼児が,他者の行動を観察した際に生じる自動的な模倣行動を抑制する能力(模倣抑制)を3歳から5歳くらいにかけて発達させること,(2)問題解決場面での抑制機能の発達(葛藤抑制)と,前頭前野腹外側部の活動には関連があること,また,課題の難易度に応じて,当該部位の活動が異なること,(3)幼児においては模倣抑制と葛藤抑制とでは神経基盤が異なる可能性があること,が明らかになった.本研究では,ある状況における優位な行動を抑制する能力(「抑制機能」)に着目し,社会的場面(他者のいる場面)における幼児の抑制機能の発達過程を行動実験と神経科学的手法を用いて検討した.その結果,(1)行動実験より,幼児が,他者の行動を観察した際に生じる自動的な模倣行動を抑制する能力(模倣抑制)を3歳から5歳くらいにかけて発達させること,(2)問題解決場面での抑制機能の発達(葛藤抑制)と,前頭前野腹外側部の活動には関連があること,また,課題の難易度に応じて,当該部位の活動が異なること,(3)幼児においては模倣抑制と葛藤抑制とでは神経基盤が異なる可能性があること,が明らかになった.本研究では、ある状況における優位な行動を抑制する能力(「抑制機能」)に着目し、社会的場面(他者のいる場面)における幼児の抑制機能の発達過程を、行動実験と神経科学的手法を用いて解明することを目的とした。今年度は特に、3歳から5歳までの幼児を対象にして、1.行動実験を用いて模倣抑制のメカニズムを検討した。また、2.(2)抑制機能の発達の脳内機構を神経科学手法で検討し、模倣抑制の脳内メカニズムについても予備的な検討を実施した。1については模倣抑制の課題の検討を行い、また、模倣抑制の発達と葛藤抑制の発達の関連について検討した。先行研究に基づき、道具使用課題やカード分類課題などのいくつかの課題を検討した結果、カード分類課題が幼児を対象とした模倣抑制の研究に有効であることが明らかになった。2については、まず、葛藤抑制の脳内機構を近赤外分光法(NIRS)を用いて検討し、幼児の葛藤抑制課題の成績と下前頭領域の活動に関連があること、また、その関連には個人差があることが明らかになった。また、数名の幼児を対象に模倣抑制の脳内機構を予備的に検討したが、幼児の模倣抑制課題との成績と前頭領域の活動の間に関連は認められなかった。参加者自体がまだ少ないため、今後は人数を増やして検討する必要がある。また、成人を対象にした予備研究も実施しており、こちらは現在その結果を解析中である。今後はこれらの研究を進展させ、模倣抑制の脳内メカニズムに迫る必要がある。本研究では,社会的場面における幼児の抑制機能の発達過程を,行動実験と神経科学的手法を用いて解明することを目的とした.今年度は,3歳から5歳までの幼児を対象にして,行動実験を用いて模倣抑制の発達メカニズムを検討した.また,他者の行動の模倣時および模倣抑制時の脳内機構を神経科学手法で検討し,模倣抑制の脳内メカニズムに関する知見を得た.まず,行動実験については,ストループ課題を応用した課題を用いて模倣抑制の発達を検討した.この課題では,幼児はデモンストレータが,白いカードに対して「白」,黒いカードに対して「黒」と反応する様子を観察した.その後,幼児は,白いカードには「黒」,黒いカードには「白」と反応するように教示された.この条件(抑制条件)の成績と,デモンストレータがいない統制条件の成績を比較すると,抑制条件の成績が悪かった.また,年長の幼児は,年少の幼児よりも,成績がいいことが確認され,模倣抑制の発達過程が示された.次に,幼児における模倣の脳内機構を近赤外分光法によって検討した.幼児に新奇なカード分類課題を与えた際に,その課題解決の方法をデモンストレータが提示し,その際の脳活動を計測した.また,模倣時の脳活動も計測し,模倣成績との関連を検討した.その結果,観察時および模倣時に運動野の一部領域に有意な活動が認められた.また,模倣成績と脳活動に関連が認められ,模倣成績が良い子どもの運動野の活動は強い傾向にあった.また,幼児における模倣抑制の脳内機構を検討した.前年度に実施した葛藤抑制の研究では,下前頭領域の活動と葛藤抑制との関連が認められたため,本研究でも下前頭領域に焦点をあてた.模倣抑制課題として使用されているカード課題中の下前頭領域の活動を計測した.その結果,模倣抑制時には,下前頭領域の一部に有意な活動が認められたが,その活動は葛藤抑制時よりも弱いことが示された.
ユビキタス時代のIC技術導入の経済効果に関する研究

本研究の目的は、ユビキタス時代という情報化の新たな段階に迎えつつある中で、日本のIC技術導入の経済的効果がどのようなものであるかを多面的に分析し、1990年代に米国と明暗を分けた日本経済の可能性を再検討することにある。本研究の結果、ユビキタス時代においては、IC(集積回路)技術を体化したエレクトロニクス製品の需要と供給が、放送と通信の融合など新局面を迎えつつある情報ネットワーク産業の動向と密接に影響し合っていることが明らかとなり、かつ、これを体系的にとらえる枠組みが導かれた。すなわち、ユビキタス時代のIC(集積回路)技術に関しては、生産財としての中間投入構造だけでなく、IC(集積回路)技術が体化されて消費や企業投資などの最終需要に直結する情報通信(Information and Communications)技術(いわゆるICT : Information and Communications Technologies)の利活用にまで拡張した分析枠組みが重要であり、これによって、「1990年代の情報化」と「ユビキタス時代の情報化」の関連性と相違点を体系的に分析できることが明らかとなった。また、2000年代以降(=ユビキタス時代)の日本の景気拡大が、情報家電を核とした新たな情報化の進展によって引き起こされ、生産面では、日系企業の強みを活かしつつ東アジア地域の一体的な経済発展につながっていること、利用面では、家計部門における情報機器、ブロード・バンドとモバイル通信、コンテンツの結合が焦点となること、さらに、医療、教育、自治体などの分野が情報化で課題を負っていること、などの今日的構図が明らかとなった。一連の研究活動を通じて、ユビキタス化、モバイル化、ブロード・バンド化によって、ICTをとりまく環境は1990年代とは異なる新展開がみられると同時に、生産性問題にみられるように、1990年代から引き継がれた課題が形を変えつつも依然として重要なテーマであること、および、ユビキタス時代とともに少子高齢化と人口減少社会を迎えた日本経済にとって、IC(集積回路)技術を体化したICT(情報通信技術)の効果的な利活用が経済活力の維持・向上にとって極めて重要なテーマであることが明らかとなった。平成16年度においては、産業連関分析の基礎となる統計資料の準備、内外の最新動向の収集、分析の基本的枠組みの整理の三点に取り組んだ。このうち、統計資料の準備については、基礎となる2000年産業連関表の公表が当初予定よりも半年近く遅れたため、情報処理機器とソフトウェアなど基盤となる体制整備に努め、より高度なデータの加工・処理については、来年度に持ち越すことにした。一方、内外の最新動向については、国内のIC産業、通信産業、ソフトウェア産業、自治体の電子利用部署などへ幅広く聞き取り調査を行うと同時に、東アジア地域を中心に電子産業の国際分業が進展している実情を探るため、タイ、シンガポール、香港、ベトナムにおいて、日系企業を中心に、エレクトロニクス企業やソフトウェア企業への聞き取り調査を実施した。また、ユビキタス時代を迎えたIT経済の新局面を分析するための枠組みについては、「利用と生産の二側面」、および、「企業・家計・政府の三主体」という概念整理で、ユビキタス時代を体系的に経済分析へ位置づける枠組みを提起し、多くの研究者との間で討論を行った。

これらの調査・研究活動の結果、2000年代以降の日本の景気拡大が、情報家電を核とした新たな情報化の進展によって引き起こされ、生産面では、日系企業の強みを活かしつつ東アジア地域の一体的な経済発展につながっていること、利用面では、家計部門における情報機器、ブロードバンドとモバイル通信、コンテンツの結合が焦点となること、さらに、医療、教育、自治体などの分野が情報化で課題を負っていること、などの今日的構図が明らかとなった。平成17年度以降については、これらの基礎を踏まえて研究を発展させていくこととしたい。本研究の目的は、ユビキタス時代という情報化の新たな段階に迎えつつある中で、日本のIC技術導入の経済的効果がどのようなものであるかを多面的に分析し、1990年代に米国と明暗を分けた日本経済の可能性を再検討することにある。特に、実用化が本格化するとみられる技術について、(1)導入に伴う効率性や利便性の向上によって、利用者(導入者)側のメリットがどの程度であるか、また、(2)IC技術への需要が関連産業への波及効果を伴って、生産や雇用などの拡大にどの程度寄与するかを多面的に検討する。平成17年度においては、平成16年度に実施した研究の成果をもとに、「ユビキタス時代の情報技術と経済」に関する新たな分析枠組みを提示し、定量分析に取り掛かる一方で、内外の研究者、実務家の意見を聞き、包括的、体系的な実態分析を深めていった。具体的には、代表的な分野・事例の重点調査、産業連関分析による生産と雇用の誘発効果計測、今後の方向性の検討、などに取り組み、いくつかの分析結果については、学会等(電子通信情報学会、産業学会、QPBワークショップ)での発表や査読付学術誌等への投稿を行った。また、米国の研究者らとのワークショップに参加し(2006年3月)、ユビキタス時代の情報化が日本の経済成長に及ぼす影響について国際的な議論を展開した。平成17年度の研究を通じて、ユビキタス時代においては、ICを体化したエレクトロニクス製品の需要と供給が、新たなフェーズに入りつつある情報ネットワーク技術の動向と密接に影響し合っていることが明らかとなり、かつ、これを体系的に捉える研究構図が完成した。すなわち、産業連関表の概念整理を通じて、IC技術を集積回路などに限定して捉えるのではなく、放送と通信の融合など、関連する情報通信ネットワーク(Information and Communications)技術にまで拡張して捉えた位置づけが欠かせないことが明らかとなった。最終年の平成18年度においては、平成16年度および17年度に実施した研究の成果をもとに、内外の研究者、実務家、政策関係者との討論、意見の聞き取り調査を精力的に行うと同時に、研究成果の全体のとりまとめ作業を集中的に行った。
コンパクトシティから歩行空間再編への展開を促す街路空間評価に関する実証的研究

10年以上前からコンパクトシティを推進してきた富山市では、新たな展開として、市民の健康増進を念頭に、「歩くライフスタイル」への転換を図る政策を推進しようとしている。そこで本研究では、コンパクトシティ政策に取り組む日本の地方都市が、次に歩行重視のまちづくり政策を展開していく道筋として、コンパクトシティにおける集約拠点の徒歩圏内部を対象に、歩行者の視点から街路の区間単位で空間を評価する手法を開発することを目指す。具体的には、先進国の大都市で開発・適用されている複数の評価手法を、富山市等において試行し、結果の妥当性を検討することで、日本の地方都市向けにカスタマイズされた歩行空間評価手法の開発を行う。
突然変異マウスを用いたmi転写因子のマスト細胞における転写調節機構の解析

mi遺伝子座がコードする転写因子MITFはマスト細胞分化に重要であることを我々はこれまで報告した。MITFに異常をきたしたmi/miマウスでは皮膚マスト細胞の数が3分の1に減少する。この原因としてマスト細胞の最も重要な増殖因子であるstem cell factor(SCF)のレセプターであるKITの発現がmi/miマウスの皮膚マスト細胞で低下することがあげられる。これまで用いたmi/miマウスは、C57BL/6系統であった(B6-mi/mi)が、今回、我々は戻し交配を行い、WBを遺伝学的背景とするmi/miマウスを作成した(WB-mi/mi)。このWB-mi/miマウスではB6-mi/miマウスと異なり、皮膚マスト細胞数の減少がみられなかった。しかし、B6-mi/miマウス由来マスト細胞と同様、WB-mi/miマウス由来マスト細胞でもKITの発現が低下していた。このことは、KITの発現低下にも関わらず、皮膚マスト細胞の数を維持する何らかの因子がWB-mi/miマウスでは存在することを示す。そこでマッピングを行ったところ、ゲノム上のSCFをコードする領域近傍にこの因子が存在することがわかった。SCF蛋白の配列をB6系統とWB系統のマウスで比較したが有意な差はなかった。SCFには膜結合型と可溶型の2種類の蛋白があるが、後者の方が皮膚マスト細胞数に重要であることが報告されている。SCFmRNAにはalternative spliceによりlong form(SCF-L)とshort form (SCF-S)の2種類がある。可溶型SCFはSCF-LmRNAからの方が産生されやすい。そこで、B6系統とWB系統のマウスの皮膚におけるSCF-LとSCF-Sの量比を検討したところ、WB系統でSCF-L/SCF-S比が有意に高かった。以上のことより、WB系統のマウスではマスト細胞の数を増加させるSCFの量がB6系統のマウスよりも多く、そのためにKITの発現量の低下にもかかわらずマスト細胞の減少が認められなかったことが示唆された。mi遺伝子座がコードするbasic-helix-loop-helix leucinezipper型転写因子(MITF)のマスト細胞における転写調節機構を、突然変異マウスを用いて解析した。mi遺伝子座の突然変異マウスのうち、mi/miマウスはbasic domainの1アミノ酸を欠損する異常なMITF(mi-MITF)を正常量発現するのに対し、tg/tgマウスはプロモーター領域への挿入突然変異によりMITFを発現しない。mi/miマウスとtg/tgマウスのマスト細胞の表現型を比較すると、mi/miマウスのマスト細胞でより異常の程度が強かった。このことは、mi-MITFが転写に対して抑制的に働くことを示唆する。今回、basic domainの大半を欠損するmi^<ew>/mi^<ew>マウスのマスト細胞をtg/tgマウスと比較した。その結果、mi^<ew>/mi<ew>マウスのマスト細胞の異常の程度は、tg/tgマウスのマスト細胞の異常の程度と同程度であった。basic domainの1アミノ酸の異常では抑制性の機能を有していたのに対し、basic domainの大半のアミノ酸を欠損することであらゆる機能がなくなることがわかった。また、two-hybrid assayによってMITFと結合するタンパク質としてzinc finger domainをもつ転写因子であるMAZRを単離した。MAZRはzincfinger domainでMITFのzipper domainと結合し、マスト細胞で高発現しているプロテアーゼの一種であるmMCP-6遺伝子の転写活性をMITFと相乗的に高めることも見い出した。以上の結果より、MITFを中心とした転写因子ネットワークがマスト細胞の分化に重要であることを明らかにした。

そこで、B6系統とWB系統のマウスの皮膚におけるSCF-LとSCF-Sの量比を検討したところ、WB系統でSCF-L/SCF-S比が有意に高かった。以上のことより、WB系統のマウスではマスト細胞の数を増加させるSCFの量がB6系統のマウスよりも多く、そのためにKITの発現量の低下にもかかわらずマスト細胞の減少が認められなかったことが示唆された。
高品質ミカンの安定生産に寄与する灌漑システムに関する研究

和歌山県有田地域を対象に,高品質ミカンの生産に資する灌漑諸元の確立に向けて,同生産に適した果樹の水分ストレス状態が維持される土壌水分域を,葉,土壌,大気それぞれの水ポテンシャルを関連づけることにより評価した.さらに,その水分域の維持に適した1回の灌水量および間断日数を推定し,高品質果実が収穫されたミカン園での灌漑実績と比較したところ,1日あたりの灌漑水量では両者はほぼ同じであったが,算定した間断日数の方が実績より長くなる傾向が見られた.実際の果樹の生育状況から,果実生産の安定性については,さらに実証的な検証を行っていく必要があると判断された.和歌山県有田地域を対象に,高品質ミカンの生産に資する灌漑諸元の確立に向けて,同生産に適した果樹の水分ストレス状態が維持される土壌水分域を,葉,土壌,大気それぞれの水ポテンシャルを関連づけることにより評価した.さらに,その水分域の維持に適した1回の灌水量および間断日数を推定し,高品質果実が収穫されたミカン園での灌漑実績と比較したところ,1日あたりの灌漑水量では両者はほぼ同じであったが,算定した間断日数の方が実績より長くなる傾向が見られた.実際の果樹の生育状況から,果実生産の安定性については,さらに実証的な検証を行っていく必要があると判断された.ミカンの地域ブランド登録が認定された有田地域では、消費者のブランドに対する信頼を維持するためにも高品質なミカンを毎年安定的に生産することが重要な課題となっており、これに対処するための一手段として灌概システムの見直しが望まれている.本研究では、マルチより土壌面蒸発や過度の雨水浸入を制御した上での少量頻繁灌慨,すなわち、ある種のPrecision Farming的な綿密水管理が有効であり、灌水の適時適量に資するアプローチ法の提案が重要と考えた.そこで、本年度は有田地域の4果樹園内それぞれに1本ずつの調査木を選定し、新しい広灌概システム(計画)の諸元確立に関わる調査を以下のように開始した.(1)4つの調査果樹園として、山腹に展開する3園及び平地に展開する1園を撰定し、土壌の体積含水率を経時的に計測するためのTDRセンサーを深度別(原則、5、15、25.40、55cm深)に埋設し、モニタリングを開始した.また、埋設に先立って、各土壌に対するTDR用のキャリブレーションを作成するための試験も行った.(2)各果樹園における土壌の基礎特性(土壌水分特性曲線,密度、間隙率など)に関する調査分析を行うとともに、有田市一帯のミカン園における土壌特性の情報収集を行った.特に、土壌水特性曲線は灌概水量の推定に大きく関与する重要な情報であることから、van Genuchtenのモデルにより近似しど土壌水分ポテンシャルと含水率の関数関係を整理した.(3)有田地域内にある果樹試験場において観測されている気象素をもとに、Penman法を用いて蒸発散位の推定を行った.(4)果樹葉の水ポテンシャルの経時変化(およそ1時間ごと)についての集中計測をミカン品暫に影響度の高い時期において3回実施した.(5)樹園地、樹木ごと、収穫された果実の品質調査を行った.和歌山県有田地域では,地域ブランドへの信頼維持のため高品質なミカンを毎年安定的に生産することが懸案となっている.これに対処するには,マルチにより蒸発や雨水浸入を制御した上での少量頻繁灌漑,すなわち,ある種のPrecision Farming的な綿密水管理が有効であり,灌水の適時適量に資する計画の提案が重要と考えた.本年度は昨年度の4園において各種計測を継続すると共に,当初計画通り新たに1園を追加・調査することにした.これまでの成果は以下のとおりである.1.土壌水分プロファイルは,深度ごとに特微的変動を示し表層での含水率変動が大きい傾向にあった.また,これらのデータから,各園のマルチ下における土壌水分消費割合を推定したところ,多くの場合,最表層が最も消費割合が高く制限土層となりうることが示された.2.ミカン樹の根群分布を掘削により実測した.その結果,全ての園で40cm以深の土層からはほとんど細根は採取されず,灌漑に関わる有効土層は40cmまでで十分であると確認された.3.プレッシャーチャンバー法によるミカン葉の水分ポテンシャル(LWP)と果実品質の調査結果から,LWPは特に夏季に大きな日変動を示すが,高品質を保証するポテンシャルの適域を判断するには,日没前のLWPで十分出ることが推察された.4.果樹園の蒸発散量(ET)調査から,ETは日射量や気温と高い相関性を有する一方で,湿度や日照時間とはそれほど有意な関係が認められないことがわかった.5.現在の測定結果からは,傾斜地果樹園と低平地果樹園でのETあるいは土壌水分消費には明確な差異が認められず,こうした点についてはさらに検討が必要と考えられる.和歌山県有田地域では,地域ブランドへの信頼維持のため高品質なミカンを毎年安定的に生産することが懸案となっている.これに対処するには,マルチングにより蒸発や雨水浸入を制御した上での少量頻繁灌漑,すなわち,ある種のPrecision Farming的な綿密水管理が有効であり,灌水の適時適量に資する計画の提案が重要と考えた.

そこでここでは,実際のミカン樹園地計4園を対象に調査を行い,高品質ミカンの生産に資する灌漑諸元の確立のための基礎的アプローチとして,同生産に適した果樹の水分ストレス状態が維持される土壌水分域を,葉,土壌,大気それぞれの水ポテンシャルを関連づけることにより評価した.これは,これまでの畑地灌漑において供給水量の重要な算定基礎となっているRAMの概念を見直し,高品質作物の形成に寄与する新たな水分領域指標EMhq (Effective Moisture for high quality)を見いだすためである.さらに,このEMhq水分域の維持に適した1回の灌水量および間断日数を日本の畑地灌漑計画で用いられる手法を応用して推定し,対象園での灌漑実績と(収穫果実品質を勘案し)比較したところ次のような知見が得られた.・EMhqを考慮すべき作土層は,土壌水分プロファイルの変化および根群分布状態からおよそ40cmで十分である.・高品質ミカンとしての基準を満たす果実が収穫された果樹園の灌漑水量は,推定された推奨灌漑水量と日当たり平均ではほぼ同様であるが,間断日数は推奨値の方が実績より長くなる傾向が見られる.このことから,現行の少量頻繁灌漑より間断日数と1回の灌漑水量を増やしても高品質果実が得られ省力化が期待できる可能性が示唆された.・傾斜地果樹園と平地果樹園との間には,土壌水分動態や果実品質に顕著な差は認められない.なお,対象園での果樹の生育状況から,果実生産の持続的な安定性については,さらに実証的な検証を行っていく必要があると判断された.