hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい技術教育の社会的役割と教育課程編成に関する研究

本研究は、今後ますます高度化する科学技術社会にあって、立ち遅れている我が国の技術教育の実施形態を総合的に検討し、新しい時代における普通教育としての技術教育の社会的役割を整理するとともに、その教育課程を構築しようとするものである。科学技術教育」の実体は科学教育と技術教育とから成り立つことを理解しなければならない。何故なら、科学が自然の真理・法則性の分析的理解に重点を持つに対し、技術は生活の向上を念頭に置いた課題解決の実践を目的とするからである。従って、科学技術の素養の育成に当たっては、科学教育と技術教育の両面から施す必要がある。特に技術教育においては科学技術の成果を背景にもつ生産社会の理解とともに、社会参加に必要な勤労観、職業観の育成とも深く関わっている。また、技術の創造的学習は成長期にある子供に「課題解決力」や「創造性」を培う上で有益でるところから、創造性育成の中核となりうる教育分野である。以上のような諸点の論証を基に普通教育としての技術教育の理念を整理すると共に、その教育課程を体系づけた。○技術教育の理念:技術教育は、生産の理解と実践的能力を備えた「生産的人格」の形成を図ろうとするものである。生産的人格とは、(1)技術的課題解決力、(2)社会的・集合的な事柄の解決に向けての協同的行動能力を備えた人格であり、「自然及び社会の法則を認識し、計画的・合目的なものづくり活動を合理的に行い、技術を公正に評価することのできる能力を備えた姿である。○教育課程の基本構造:技術教育は児童・生徒の生活観に応じ、技術と人間・社会・産業・職業との関係の理解、自分の諸特性と進路への関心を深める啓発的経験、社会的実践へと連続するものであるところから、小・中・高等学咬を一貫した教育が施される必要がある。各教育段階における教育内容・方法が整理された。科学技術教育の重要性が叫ばれている今日であるが、「科学技術」という日本語の曖昧さから、ともすると科学あるいは応用科学教育に歪曲される傾向が見られる。「科学技術」の主要な概念には、科学的合理性を踏まえた技術がイメージされているのであるから、「科学技術教育」の実体は科学教育と技術教育との二面性を持つことを理解しなければならない。何故なら、科学が自然の真理・法則性の分析的理解に重点を持つに対し、技術は生活の向上を念頭においた課題解決の実践を目的とするからである。そこで、本研究においては技術教育に着目し、新しい技術教育の社会的役割とその教育課程編成について提唱しようとしている。研究対象とする技術教育は職業教育や専門教育を視野に入れつつも、普通教育としての技術教育とする。初年度においては技術教育の理念と社会的役割について、重点的に検討・整理された。以下に概要を記す。○技術教育の理念:技術教育は、生産の理解と実践的能力を備えた人格の形成を図ろうとするものである。現代社会においては、職業の種類に関わらず、国民的素養として生産の理解と実践的能力を身につけねばならない。そのため、児童・生徒に対し、(1)技術的課題解決力、(2)社会的・集合的な事柄の解決に向けての協同的行動能力を備えた人格の形成を図る必要があり、それは技術教育において好適に行われる。(1),(2)を備えた人格は「生産的人格」と表現され、「自然及び社会の法則を認識し、計画的・合目的なものづくり活動を合理的に行い、技術を公正に評価することのできる能力を備えた人格」と定義される。○技術教育によって発達・形成される能力・資質・手と感覚

・知覚の連携に基づく巧緻性・自己統制、正確さ、繊細さなどの感性・自らを律しつつ、他者と協力して目標に迫る協調性・システム的思考力、表現力、工夫力、実践力等の知性、感性、技能を総合した創造力・高度技術社会を支えるテクノロジーに関する基本の理解と公正な評価に関わる技術評価力・生産→消費→リサイクルに対する行動と考え方、すなわち倫理観・仕事の意味の理解や生産活動の基本概念の形成、すなわち勤労観特に、技術教育における学習活動特徴は、科学的概念と創作活動が連携・融合された中で課題解決を図る点にあるところから、技術教育は学校教育における創造性育成の中核となるべき教育分野である。本研究は、今後ますます高度化する科学技術社会にあって、立ち遅れている我が国の技術教育の実施形態を総合的に検討し、新しい時代における普通教育としての技術教育の社会的役割を整理するとともに、その教育課程を構築しようとするものである。「科学技術教育」の実体は科学教育と技術教育とから成り立つことを理解しなければならない。何故なら、科学が自然の真理・法則性の分析的理解に重点を持つに対し、技術は生活の向上を念頭に置いた課題解決の実践を目的とするからである。従って、科学技術の素養の育成に当たっては、科学教育と技術教育の両面から施す必要がある。特に技術教育においては科学技術の成果を背景にもつ生産社会の理解とともに、社会参加に必要な勤労観、職業観の育成とも深く関わっている。また、技術の創造的学習は成長期にある子供に「課題解決力」や「創造性」を培う上で有益でるところから、創造性育成の中核となりうる教育分野である。以上のような諸点の論証を基に普通教育としての技術教育の理念を整理すると共に、その教育課程を体系づけた。○技術教育の理念:技術教育は、生産の理解と実践的能力を備えた「生産的人格」の形成を図ろうとするものである。生産的人格とは、(1)技術的課題解決力、(2)社会的・集合的な事柄の解決に向けての協同的行動能力を備えた人格であり、「自然及び社会の法則を認識し、計画的・合目的なものづくり活動を合理的に行い、技術を公正に評価することのできる能力を備えた姿である。○教育課程の基本構造:技術教育は児童・生徒の生活観に応じ、技術と人間・社会・産業・職業との関係の理解、自分の諸特性と進路への関心を深める啓発的経験、社会的実践へと連続するものであるところから、小・中・高等学校を一貫した教育が施される必要がある。各教育段階における教育内容・方法が整理された。
腸管恒常性維持機構におけるフルクトースの影響の解明

フルクトースの過剰摂取は肥満や動脈硬化のリスクファクターだが、腸管の恒常性維持機構への影響は不明な点が多い。本研究はフルクトースの腸管バリア機能への影響を検討した。実験腸炎モデルマウスに、高フルクトース食もしくは通常食を摂取させ、比較検討したが、フクルトースを摂取した腸炎マウスは普通食摂取群と比較し、細胞間接着分子の発現量が低下しており、腸炎が増悪していた。高濃度のフルクトースは、上皮細胞障害作用や細胞間接着関連分子影響し、腸管バリア機能を破綻する可能性が示唆された。DSSにより腸炎を誘導したマウスに高フルクトースを投与すると投与1週間後から著しい体重減少を示し、2週間後に約20%が死亡した。腸管バリア機能に関連するタイトジャンクション分子のひとつであるoccludinの発現が高フルクトース負荷により減少することがわかった。一方、腸内細菌叢に対しても、高フルクトース負荷により、dysbiosisが発生する可能性が示唆された。死亡率が上昇する原因として腸管バリア機能の破綻が起こり、大量の腸内細菌が粘膜下層に浸潤し、その後門脈を介し肝臓へ流入する可能性が証明された。フルクトースはソフトドリンクや加工食品に頻用されている添加糖で、本邦での消費量が急増し、その過剰摂取は肥満、脂肪肝や動脈硬化を誘発している。本研究で、通常のマウスに高フルクトース摂食させることにより、軽度の腸炎を誘導することを見出した。さらにマウス慢性腸炎モデルにおいて、フルクトースは体重減少、腸管長の短縮、腸炎を悪化させた。その機序として、フルクトースは炎症性サイトカインであるIL-6、IL-1β、TNF-αの発現を亢進させたのみならず、細胞間接着分子の機能を阻害し、腸管の透過性亢進を促進した。また、フクルトースはマウス慢性腸炎モデルの腸内細菌数、特にBacteroides属の数とその比率を増加させた。このようにフルクトースは細胞間接着関連分子影響し腸管バリア機能を破綻させ、腸内細菌数を増加することで腸炎を悪化させている可能性が示唆された。これまで肥満や脂肪肝など、主に代謝性疾患に影響していると考えられていたフルクトースの腸管への影響を明らかにした。マウス慢性腸炎モデルを用いることで、フルクトースの過量摂取は腸管バリア機能を破綻させ、粘膜下層に浸潤している炎症細胞から発現するサイトカインを上昇させ、腸炎を悪化させている。このように日常生活で口にする機会の多いフルクトースの過量摂取の危険性が明らかになることで、生活習慣病の予防につながる可能性がある。本研究はフルクトースの腸管バリア機能への影響を検討することを目的とした。フクルトース摂取した腸炎マウスは普通食摂取群と比較し、有意に体重が減少し、腸管長が短縮した。また、腸炎の程度を示す病理スコアとDAIスコアはフルクトース摂取群で有意に高値であった。大腸組織のIL-6、IL-1βやTNF-αなどの炎症性サイトカインも有意に上昇した。さらにフルクトース摂取群で腸内細菌数の有意な増加がみられ、細胞間接着分子(occludin)の発現量はフルクトース摂取群で有意に低下していた高濃度のフルクトースは、上皮細胞障害作用や細胞間接着関連分子影響し、腸管バリア機能を破綻する可能性が示唆された。さらに腸内細菌数の増加を誘発し、腸炎へ悪影響をきたしている可能性が考えられた。in vivoによる実験系は順調に進んでいるが、in vitro (ex vivo)の系や網羅的遺伝子の発現解析が進んでいない。理由としては、in vitro (ex vivo)に用いるオルガノイドの確立が順調に進まず、網羅的遺伝子解析まで行きついていない。研究計画書では、大腸オルガノイドを使用し、細胞内増殖シグナル伝達系(Ras/ERK系)や細胞増殖試験を行う予定であった。しかし、フルクトースが細胞間接着関連分子の発現に影響を与えることがわかったことより、接着関連分子の解析に用いられるマウスもしくはヒト結腸細胞株(Colon-26、HT-29)などの上皮系細胞株により、細胞間接着関連分子の発現をタンパク質やメッセージレベルで解析することとする。その他、これまでの研究成果をまとめ、学会と論文発表を行う予定である。消化管前年度はフルクトースの過剰暴露が腸管上皮バリア機能へ与える影響を検討した。平成27年度は、腸管上皮再生への影響を解析する予定であるが、オルガノイド系の確立が行えていないため、in vivoを中心とした実験を進めていく。DSSにて誘発した大腸炎の回復期に、高フクルトース食を投与し、粘膜再生能を比較する。

障害腸管の潰瘍面積の測定や細胞増殖マーカーの発現を確認し、フクルトースが上皮再生能に与える影響を検討していく。また、高フルクトース食が、腸内細菌叢への影響をあわせて解析していく。
体表粘液を利用した大型海産魚類の早期雌雄判別

カンパチ及びスジアラの雌特異蛋白質(ビテロゲニン)を、エストロゲン処理した試供魚の血しょうからハイドロキシルアパタイトカラムとゲル濾過を使って精製し、ビテロゲニンの物理化学的性状の一部を明らかにすると共に、それぞれのビテロゲニンに特異的に反応するウサギ抗体を作製した。次いで特異抗体を利用したビテロゲニンの微量測定系(酵素免疫測定法もしくはドットブロッティング)を確立し、体表粘液中のビテロゲニンの有無を調べ、体表粘液の早期雌雄判別への利用の可能性を検討した。カンパチのビテロゲニンの分子量はゲル濾過で約43万と推定された。ビテロゲニンに対する抗体を利用した免疫電気泳動で、エストロゲン処理した魚から得た血しょうは反応し、少なくとも2本の沈降線を形成したのに対し、未熟魚のそれは全く反応しなかった。酵素免疫測定法では成熟雌の血清及び体表粘液は反応したのに対し、成熟雄の血清及び体表粘液は反応しなかった。この結果から、成熟雌の体表粘液には血液中のビテロゲニンと免疫学的に相同な成分が含まれていることが明らかになった。体表粘液中のビテロゲニンは1月の個体から検出でき、体表粘液にビテロゲニンが確認できた個体において血液中にもビテロゲニンが認められた。以上の結果から、カンパチの体表粘液に見いだされるビテロゲニンは血中のビテロゲニンと同じく早期の雌雄判別に利用できる可能性が示された。スジアラのビテロゲニンの分子量もゲル濾過で約43万と推定された。ビテロゲニンに対する抗体を利用した免疫拡散法で精製したビテロゲニンは卵抽出物と反応し、沈降線を形成したのに対し、雄の血清とは反応しなかった。本種のビテロゲニンは4才魚の血中から初めて検出できるようになったことから、スジアラの一部は人為飼育下においてこの年齢から成熟を開始することが明らかになった。ドットブロッティングでは体表粘液にもビテロゲニンが検出できたことから、本種においても体表粘液のビテロゲニンが早期の成熟雌の区別化に利用できる可能性が示された。
情報量に基づく重み付きデータ縮約

古典的なk-近傍法によるエントロピーのノンパラメトリック推定量を一般化し,重み付きデータの情報量の推定を効率良く行う方法を提案した.またこのデータ間の距離にもとづく推定法を広いクラスのデータに対して適用可能とするために,適切な距離を学習する方法を多重カーネル学習とJITモデリングの枠組に基づいてを提案した.これらの手法をクラスタリング問題や集団学習に応用し,その有効性を確認した.提案した情報量の推定法は,データ間の距離のみを用いるため比較的広いクラスのデータに適用可能である.一方その精度は採用する距離に強く依存するため,解析に適切な距離を何らかの基準のもとで選択する必要がある.平成24年度は,データ空間の距離構造を,データ解析者の主観ではなく,データから学習する問題に注力した.前年度に行なったsliced inverse regressionの枠組による多重カーネル学習問題での定式化に加え,JIT(just in time)モデリングの枠組においても定式化を行なった.JITモデリングにおいては予測対象の近傍データを説明変数間の距離を用いて抽出し,近傍データの目的変数の平均や中央値といった統計量を用いて予測を行う.目的変数間に適切な距離が定義されていれば,説明変数での近傍と目的変数での近傍が合致するように説明変数間の距離を学習する問題として定式化できる.距離の値そのものではなく,近傍関係を評価しているため,より柔軟な距離のクラスを考えてモデリングを行うことができる.具体的にはマハラノビス距離や距離関数の凸結合を利用したパラメトリックなモデルを用いて最適化する方法を提案している.理論的な考察と平行して,実データ解析への応用展開についてもいくつか試みた.一つは重み付きデータを対象とした情報量の推定法の応用として,複数の回帰関数を用いた条件付分布の粒子近似法を提案した.実際の市況データの予測問題に適用した結果,この分野で標準的に用いられている進化的プログラミングの手法と比較しても遜色なく,いくつかのデータにおいてはより良い結果を得ることができた.もう一つは提案する距離学習の枠組をエネルギー消費の分析に適用したものである.家庭の電力需要データのクラスタリングや短期予測,コジェネレーションシステムの最適運用問題に対して一定の成果を挙げることができた.古典的なk-近傍法によるエントロピーのノンパラメトリック推定量を一般化し,重み付きデータの情報量の推定を効率良く行う方法を提案した.またこのデータ間の距離にもとづく推定法を広いクラスのデータに対して適用可能とするために,適切な距離を学習する方法を多重カーネル学習とJITモデリングの枠組に基づいてを提案した.これらの手法をクラスタリング問題や集団学習に応用し,その有効性を確認した.平成23年度は,重み付きデータを対象とした情報量の推定法と,データ縮約のための歪み関数の検討を目標としていた.前者については,古典的なk-近傍法によるエントロピーのノンパラメトリック推定量の一般化を行った,重み付きデータにおける近傍の定義を見直し,データから計算される経験累積分布関数の分位点にもとづくエントロピー,情報量およびKullback-Leibler情報量の推定量を構成した.これらの推定量の統計的性質を理論的に調べるとともに,計算量や安定性の観点から推定量を緩和し,大規模なデータに対しても高速に計算可能な方法を提案した.また実データに適用して,その精度・性能の評価を行った.この結果は現在論文として投稿し,査読中である.後者については,データ空間の距離構造をデータそのものから学習する問題として捉え,多重カーネル学習からのアプローチを行った.具体的には,非線形の回帰問題に着目し,sliced inverse regressionの枠組を用いて,多次元の説明変数の最適な次元縮約を行うカーネル関数の線形結合を求める多重カーネル学習の問題として定式化した.この枠組により学習されたカーネル関数は,データ空間の本質的な性質を低次元に効率よく圧縮して取り込んでいると考えられ,獲得されたカーネル関数により導かれる特徴空間が自然な距離構造を持っていることが期待される.次元縮約に際しての評価関数としては,特徴空間上でのデータの分布の正規性が重要な役割を果たすが,特徴空間上に定義される経験特性関数をカーネル関数により直接表現し,正規性を評価する方法を新たに提案した.この内容は論文として投稿し,採録が決定した.1つ目の目標である,重み付きデータを対象とした情報量の推定法については,計画段階で検討していたk-近傍法の考え方を発展させて重み付きデータ点の経験累積分布を用いる方法に対して,理論面から十分検討でき,また実データに対しても良好な結果が得られた.またShannon情報量以外の情報量に対する方法も理論的な検討は行った.なお,現在より詳細な統計的性質の解析とそれに基づいた補正を検討しているが,実データを用いた実験においては補正前の推定量でも十分な性質が確認されているため,次年度の計画に特に支障はないと考えている.2つ目の目標である,データ縮約のための歪み関数の検討については,いくつかの方法論が考えられたが,当初より重要視していた多重カーネル学習の枠組で一定の成果を上げたと考えている.もう一つ方法論として挙げていたダイバージェンス関数による方法は部分空間法によるデータ近似の枠組で検討を進めている.初年度の成果である重み付きデータの情報量の推定法により,原データと重み付きの縮約データのそれぞれ分布の間の距離を計算する方法が構築できたので,これをもとに大規模なデータ集合の縮約問題に取り組む.

ここで扱う距離の最小化問題は非線形性を有しているので,現実的な時間で最適な解,あるいは近似解を得るための最適化方法を問題の構造に鑑み検討する.また,いくつかの実問題に提案手法を適用し,その有効性の検証や問題点の洗い出しを行い,大規模データから縮約された重み付きデータを獲得するより実用的な方法を構築する.前年度は理論研究に重点を置いたため,当初の計画とは異なり実証実験を目的としたソフトウエア開発のための技術補助のの報酬(謝金)をしなかったが,次年度においてはこれを使用する.また,理論成果を対外的に発表するために国内・国外旅費として相当額を使用する.
味覚の認知と学習の脳内情報処理機構

本研究では、生理学実験で得られた4基本味刺激(糖、塩、酸、キニーネ)に対する大脳皮質味覚野ニューロンの応答性をもとに、バックプロパゲーション学習則を用いて3層パーセプトロン型ニューラルネットワークを構築した。このネットワークにテストパターンとして、学習時に提示しなかった食塩(より濃い濃度の食塩)に対する応答パターンを入力すると、ネットワークの出力は塩味と共に酸味の成分を強く含んでいることが明らかになった。この結果は、すでに、生理学実験で得られている各ニューロン間で応答量の相関をとる手法による結果と定性的によく一致した。またこのことは、行動実験の結果とも一致した。さらに、学習済みのネットワークの重み分布を解析することによって、入力ニューロンをプルーニングする(刈り取る)手法を考案した。この手法では各入力ニューロンの重み度を算出し、この重要度が小さい入力ニューロンをプルーニングした。このようなプルーニング法によって、ニューラルネットワークの応答にはほとんど変化はみられず、味覚情報として重要でない入力ニューロンがプルーニングできたといえる。これは、言い換えれば、味覚情報として重要である皮質ニューロンが抽出されたことになる。また、これらのニューロンの空間分布を調べることにより、味覚情報の分散表現を示唆する結果が得られた。今後、この手法により抽出された皮質ニューロンの大脳皮質味覚野での分布、大脳皮質の構造、さらには味覚情報の処理機構との関連をあきらかにすることが課題である。また、プルーニングを自動的に行なうアルゴリズムの導入も検討課題である。
X線結像光学系評価法

本研究の内容は,既存の各種の光学計測装置を改造整備し種々の光学素子の特性評価に対応出来るようにすること(三谷,前沢,渡辺,小川原,加藤,宮原,太田),及び大曲率非球面鏡の三次元形状評価法(佐藤,東)の2項目に大別される。前者について,軟X線光学素子性能評価装置(三谷)ではコントロ-ル系の整備強化と偏光依存性の無い一様感度分布光電陰極の開発を行った。同装置用軟X線高純度単色計として疑似ボダ-ル型式分光器を最適化設計,製作(制御プログラムの作成と総合動作試験を行なった(前沢)。上の二つの装置は平成4年度PFに新設される準専用ビ-ムラインBLー12Aに設置される。プラズマ機器較正用ビ-ムライン(渡辺,桜井)では多層膜ミラ-の反射率,回折格子の効率を評価し,検出器(MCP等)の感度を較正した。また軟X線分光器を製作しUVSOR,BLー1Aに装置した。宇宙研平行X線源(小川原,紀伊)では装置を駒場から相模原に移設し調整試験,較正後全長36mのビ-ムラインとして完成しASTROーD衛星塔載用X線望遠鏡の評価を行なった。レ-ザ-プラズマX線源(加藤)ではW,Au,Pb,BiからのプラズマX線を定量測定し平均イオン模型を改良して発光スペクトルの理論解析を行なった。光電子放出による表面界面の評価(宮原)では表面粗さの異なる二つの試料についてAuの価電子帯,N_<6.7>線,非3単性散乱光電子スペクトルを測定しスペクトルと粗さの相関を明らかにした。表面EXAFS,X線定在波法による表面界面の評価(太田)では最適化した超高真空測定装置を作成しアンジュレ-タ-ビ-ムラインBLー2A(PF)でS,Clを吸着させたNi単結晶表面の高精度軟X線定在波の実験を行った。三次元曲面形状評価法(佐藤,東)では,口径100mmのサンプルミラ-の曲率を分割及び一括測定できる光ヘテロダイン干渉計の実機を製作し分割測定とそれらを合成した全体形状復元の精度の検討を行ない,十分実用的であることを確めた。
農村社会における信頼と協力に基づく農業経営の規模拡大の可能性に関する分析

本研究は,農業者が農村社会の信頼と協力を介して農業経営の発展を図る場合に構築する農業経営の形態として,農業者が共同で集落営農を推進する場合と,企業的農業経営体が地権者より農地を集積して経営発展を実現する場合を想定した.前者に関して本研究は,農業者が集落営農による協力の利益をいかに認識し得るか,また,集落営農組織がその参加者に対していかに人的投資を行うべきかを明らかにした.一方,後者に関して,本研究は,企業的農業経営者がいかに労務管理,人材育成を進める傾向があるかを示し,また,そうした経営管理努力を通じて彼らは,農地保全を期待する近隣の農業者からいかに協力を引き出し得るかを経済学的に説明した.2014年度には,ソーシャルキャピタルや信頼形成が社会経済活動に与える効果を分析した研究事例について広くサーベイを行った.また,日本の農業経営やJAの運営においてソーシャルキャピタルや信頼がどのような役割を持ち得るのかを論じた文献について広くサーベイを行った.これらのサーベイにより,農業経営研究における信頼やソーシャルキャピタルの役割,位置づけを確認することが可能になった.このほか,2014年度には香川県坂出市松山地区において木下農園がJAや周辺の農業者と信頼,協力関係をいかに築いて農業経営を発展させているかを明らかにするための実地調査を行った.さらに,木下農園の経営戦略を参考にして順調な経営規模拡大を遂げつつある荒川農園(高松市三谷町)を訪問調査した.これらの調査より,木下農園と荒川農園の経営発展ではJAや周辺農業者との信頼・協力関係がいかに重要な役割を果たしているかについて確認することが可能になった.以上の文献サーベイと実地調査の結果を参考にして,農業経営の発展においてJAや周辺農業者との信頼・協力関係が果たす役割を明らかにするためのアンケート調査票を作成した.また,農業者がJAや生産部会との協力関係を形成することによって,地域の農業が発展を遂げられるかどうかを示すための経済理論モデルを作成した.平成27年度には,研究の中間まとめとして以下の学会報告をおこなった.1武藤幸雄「新規就農者に対して周囲の農業者が利他性を強める誘因に関する考察」,日本農業経営学会研究大会報告,2015年9月,北海道大学. 2武藤幸雄「集落営農の効果に関する農業者の理解促進の取組事例」,地域農林経済学会大会報告,2015年10月,鳥取大学.3武藤幸雄「農業経営者の農地貸借仲介への働きかけとその借地面積変化への影響」,日本農業経済学会大会報告,2016年3月,秋田県立大学1では,経営大規模化を志向する新規就農者が周辺の農業者から農地貸借仲介の協力をいかに得られるかについて経済モデル分析を通じて示した.2では,集落営農の設立による経営大規模化を検討している農業者が,経営大規模化の効果に関する試算内容について検討するワークショップへの参加を通じて,周囲の農業者との協力関係を築く誘因を持ち得ることを香川県内の事例により実証した.3では,農業経営者が農地貸借仲介の協力を求めて農業委員,農地中間管理機構,知人,友人に働きかけることが,彼らの借地面積の変化量にいかに結びつく傾向があるかについて実証分析をおこなった.1,2の研究内容をまとめた論文として,次の4,5をそれぞれ日本農業経営学会,地域農林経済学会の学会誌に投稿し,査読を経て採用受理の通知が得られた.4武藤幸雄「新規就農者の農地借入への支援に関するモデル分析」,『農業経営研究』掲載予定.5.武藤幸雄「集落営農の効果に関する農業者の理解支援に関する考察ー効果の試算結果に関するワークショップを通じてー」,『農林業問題研究』掲載予定.以上の研究活動を通じて,農業経営者が周囲との信頼関係を構築しながら周囲から農地借入の協力を得られる状況や,周囲との意識共有を通じて集落営農の設立に向けて動き出す状況について,実証的知見を得ることが可能になった.平成27年度には,香川県の農業経営者の農地集積状況,また,経営改善に向けた努力状況についてアンケート調査や経営事例調査を実施し,それらの実態について多くを把握することが可能になった.この結果,農業経営者が周囲との信頼関係を構築しながら周囲から農地借入の協力を得られる状況や,周囲との意識共有を通じて集落営農の設立に向けて動き出す状況について,いくつかの実証的知見を得られるようになった.そして,その成果を学会報告,研究論文にまとめることが可能になった.他方で,農業経営者がJA活動を通じて周囲との協力関係をいかに構築しうるか,また,その協力関係に基づいて農業経営者が生産,販売等の面で経営者能力をいかに高めうるのか,について実証研究に取り組む計画を当初から構想していたものの,いまだ十分には実行できずにいる.これは,前述のアンケート調査に着手するまでに,先行研究の把握,調査項目の絞り込みで予想より多くの時間がかかったためである.この点では半年程度の研究計画の遅れがあると認識している.平成28年度には,前年度までの科研費に基づく研究成果をまとめた学術論文として,以下が刊行された.1武藤幸雄「集落営農の効果に関する農業者の理解支援に関する考察」,農林業問題研究, 52 (2), 52-58, 2016. 2武藤幸雄「担い手不足地域における新規就農者の農地借入の支援」,農業経営研究, 54(2), 49-54, 2016.また,平成28年度には,科研費に基づき新たに進めた研究成果をまとめる形で,以下の学会報告をおこなった.3武藤幸雄「規模拡大志向を持つ農業者の経営改善努力と所得変化に関する実証分析」,2016年度日本農業経営学会研究大会報告要旨,78-

79,2016年9月,京都大学. 4武藤幸雄「農業経営における組織設計の動向に関する分析」,第66回地域農林経済学会大会報告,2016年10月,近畿大学. 5武藤幸雄「集落営農における労働供給への経験効果と最適賃金」,2017年度日本農業経済学会大会報告要旨,K42,2017年3月,千葉大学.このうち,4の学会報告の内容を学術論文に書き表して,地域農林経済学会学会誌『農林業問題研究』に投稿した.この論文は,以下のタイトルであり,同学会誌への掲載受理が決定された.6武藤幸雄「農業経営組織における雇用管理・人材育成の動向に関する考察」,「農林業問題研究」に掲載予定.以上の研究活動を通じて,企業的な農業経営体や集落営農組織が経営規模拡大に取り組む際に必要な組織設計のあり方について経済学的知見を得ることが可能になった.平成28年度には,平成27年度におこなったアンケート調査や経営事例調査の結果について詳細な分析・検討を進めた結果,農業経営の規模拡大において経営管理,特に,雇用管理と人材育成がどのような役割を果たし得るか,農業経営の発展にむけて雇用管理と人材育成をいかに効果的に進め得るか,についていくつかの知見を得ることが可能になった.その成果を学会報告,学術論文にまとめて発表した.他方で,農業者どうしの農地貸借や農地管理,JA活動に関する協力関係の中には,前年度のアンケート調査では十分には把握しきれなかった点が多く残った.それらのうち一部は,企業的な農業経営の規模拡大にとって重要な役割を果たしている場合が多くあることが予想されるようになった.そこで,研究計画を平成29年度にまで延長して,農業者どうしの農地貸借や農地管理,JA活動に関する協力関係のうち規模拡大にとって重要なものをさらに掘り下げて調査分析する必要があると判断した.この調査研究の準備と実行に時間を要しているため,研究計画の進捗はやや遅れている.本研究は,農業者が農村社会の協力を介して農業経営の発展を目指す場合に構築する組織枠組みとして,一地域内の農業者が共同して集落営農を推進する場合と,企業的な農業経営体が周辺の地権者より農地集積面で協力を得ながら経営発展を目指す場合とを想定した.前者の場合には,集落営農の参加者間で円滑な人的投資,世代交代が行われるかどうかが経営発展を実現する上で重要になると考えられる.本研究ではこの人的投資がいかに行われるべきかについてミクロ経済学理論に立脚した研究分析を進め,平成29年度にはその研究成果を以下の論文にまとめて著した.武藤幸雄(2017)「集落営農における最適な人的投資に関する経済分析」,『農業経済研究:報告論文』89(3), pp. 241-246,査読有.また,上の後者の場合でも,企業的な農業経営体が周辺の地権者より農地を借り集めながら経営を発展できるためには,労働生産性と収益性を向上させるために,雇用された従業員に対して労務管理,人材育成を適切に行えることが重要になると考えられる.企業的な農業経営体におけるこの労務管理,人材育成面での取り組みの状況について明らかにすることは,後者の場合で想定されるような企業的農業経営体の発展のあり方について模索,検討する際に重要なヒントを与えてくれると考えられる.
Major surgery後の肝網内系機能に関する基礎的、臨床的研究

腹部外科領域で侵襲の大きな大量肝切除後の重症感染症、肝不全に対して、まず基礎的実験としてシュミレーションモデルを確立した。このモデルにおいて組織臓器障害や、網内系機能の客観的評価法を行った結果、SIRSにつながるモデルとして有用であることが証明された。また臓器障害とりわけ肝障害に対して微小循環障害、炎症細胞の関与が明らかになりその抑制、すなわち治療に結びつく手がかりが得られた。また臨床例に頻繁に認められる大腸菌感染時に肝での免疫応答のメカニズムが一部解明され、特にNOがいかに感染防御に関与しているかが明らかになった。NOは肝血流の制御にも深く関わるため、臓器機能温存の立場からきわめて重要であるが、細胞レベルでの障害も明らかなため、選択的NOSの制御が術後の肝不全を予防する上で肝要である。これは今後、実験モデルを用いて、副作用の少ない選択的阻害剤の投与を試みることで臨床応用されることが期待される。今回、われわれは出血性ショックや細菌感染症時における生体防御の中心的な役割をになう網内系機能の評価を行ったきた。肝臓の微小循環は体血圧と肝の血管内皮細胞に制御を受ける。Nitric Oxide(NO)はその血流の制御とともに肝における免疫機能、とくにサイトカインネットワークの中で重要な役割を果たしておりKupffer細胞はその産生主体と考えられている。ここにこれまでに得られたin vivoおよびin vitroの結果の報告をする。i)細菌感染時における肝の網内系機能の評価法として^<51>Crと^<125>Iでdouble labelした大腸菌を用いて、これを静注後、取り出した肝の放射活性を測定することで、細菌の貪食能と殺菌能をそれぞれ定量的に測定するアッセイ法を確立した。ii)ラットの生体での出血性ショックモデルにおいて、出血直後、6時間後、24時間後で網内系機能評価を行ったところ、細菌貪食能は直後で有意に低下し、24時間後にコントロールレベルまで回復した。また殺菌能は直後に低下したものの24時間後には正常レベル以上に活性化された。これは出血性ショック後の免疫能の過剰な反応を示唆していると考えられた。さらに同モデルおいて、24時間後に肝臓、腎臓、肺、小腸、胃を形態的、機能的異常を検討した結果、肝臓、腎臓、および小腸に両者の異常を認め、胃においては形態的異常(病理的異常)を認めた。これら臓器障害と免疫の過剰反応との相関が興味深いと思われた。また別のモデルとして、生体において細菌感染時(LPS投与時)に網内系機能の評価を行ったところ、貪食能には変化は認められず、殺菌能は有意に活性化された。iii)同様にin vitroにおいて肝固有のマクロファージである分離Kupffer細胞で大腸菌に対する貪職能と殺菌能を定量した。In vivoと同様に、LPS刺激により貪食能には変化は見られなかったが、殺菌能は有意に上昇した。iv)分離Kupffer細胞はLPS刺激によりNOの発現(iNOSの発現)に加え、IL-1、IL-6、IL-12、TNFを発現しており、肝内における免疫反応に重要な役割を果たしていることが示唆された。NOSは生体でのLPS刺激でも誘導されており、vitroの結果と合わせてNOの細菌感染時における殺菌機能への関与が考えられた。v)臨床例において、細菌感染時、肝切除後のサイトカインの血中濃度は、現在も測定中である。重症外傷、大量肝切除例をシュミレーションするものとしてラットの出血性ショック再蘇生モデルおよび大量肝切除モデルの長期生存を安定して確立できた。これらはで、このモデルを使用して、組織学的、酵素免疫学的染色で肝障害の程度の客観的な測定を試みている。また、微小循環におけるさまざまな液性制御因子(Nitric Oxide:NO、Endothelineなど)の関与や、また肝実質細胞障害の中心的役割を果たす好中球の浸潤の発現、進展様式に対して、生体顕微鏡を用いて、肝血流やマ-キングした好中球の動態を測定することで客観的評価な検討を行った。細菌感染に対する生体防御機構の一部である肝網内系機能の評価はin vivo、in vitroの両面から検討し、再現性のある結果を得た。網内系機能は手術侵襲や細菌感染(菌血症、敗血症)で大きく変化し、その活性化に多種のサイトカインが関与している事実が明らかになった。現在、これらの活性化因子をひとつひとつ検討することで、活性化発現機構の詳細な検討を試みている。Nitric Oxideは上記の肝障害や網内系の活性化に大きく関与している結果が得られ、これを誘導するNO synthaseの発現のメカニズムに関して研究を進めている。
超高圧変成岩の流体包有物から解析するスラブ・マントル相互作用

今年度も、昨年度と同様に中国大別山地域の高圧・超高圧変成岩について、岩石学的研究、特に偏光顕微鏡による変成鉱物の同定と組織の観察、およびX線マイクロアナライザーによる鉱物の主要・微量元素分析を行い、変成岩生成時の温度・圧力条件の解析を継続した。その結果、超高圧型エクトガイト中のザクロ石にも結晶成長時の組成累帯構造を保持している試料もあり、Gibbs hethodによってP-T径路を求めると、時計周りの温度圧力履歴を示すことが分かった。一方で高圧型エクトガイトのザクロ石から求めたP-T径路は、圧力増加・温度低下の反時計回りの履歴を示す。この結果と各エクロガイト生成時の最高到達圧力にギャップがあること(前者で28kb、後者で18kb)から、両エクロガイト帯は地質体上、累進的に変成度が変化していくように産するが、生成場、特に生成深度を異にした変成帯が上昇過程で現在のように並置した結果であると考えられる。また本年度は高圧・超高圧変成岩に含まれる流体包有物に対して冷却加熱ステージとレーザーICP質量分析計を使った物性・化学分析を試みた。流体包有物は化学組成上、(1)比較的塩濃度が高いH2Oに富むものと(2)塩濃度の低いH2O流体の2種類に大別できた。ただし、どちらのタイプも超高圧型・高圧型両エクロガイトに産すること、産状から判断した生成時期も明瞭な差が認められないことが分かった。また、他の超高圧変成帯から報告されているCO2に富む流体包有物は本地域では非常に希であった。このことは測定した岩石が炭酸塩鉱物を含まない、すなわち脱ガス反応が進行してもCO2が発生しなかった環境であることと調和的である。おそらく、スラブ深部環境下でも流体の発生・移動は局所的であったのかもしれない。今年度は、中国大別山地域の高圧・超高圧変成岩について、岩石学的研究、特に偏光顕微鏡による変成鉱物の同定と組織の観察、およびX線マイクロアナライザーによる鉱物の化学組成分析を行い、変成岩生成時の温度・圧力条件と鉱物間の反応について考察した。1:高圧型の変成岩(エクロガイト)はオンファス輝石、藍晶石、Na-Ca角閃石、緑簾石が初生鉱物として同定され,これらは全てザクロ石の斑状変晶中に包有鉱物として確認された。ザクロ石は元素マッピングより、結晶成長時の組成累帯構造を保存しており、その成長反応が終了した温度・圧力条件は約600°C、18kbarであったことが地質温度圧力計から見積もられた。ザクロ石の成長過程を解析するため、それに包有鉱物として存在する角閃石との元素分配値を計算した結果、ザクロ石の成長は圧力上昇と温度の低下を伴う条件下で起こったことが分かったが、このことはザクロ石の生成反応は、温度上昇によって起こるという多くの事例と矛盾する。微量元素の測定と併せて来年度の課題である。2:超高圧変成岩はザクロ石+オンファス輝石+緑簾石±Na-Ca角閃石±藍晶石からなり、包有鉱物としてコース石、またはその仮像を含む。その生成した際の温度・圧力条件は約700°C、28kbarと見積もられ,ザクロ石も結晶内で均質化した化学組成を持ち,元素の結晶内拡散が促進する温度条件下に達していたことが推定される。また、流体包有物の化学分析に必要な試料を作成,観察を行い,高圧・超高圧変成岩ともに初生的流体包有物が存在することを確認した。現在は仮熱・冷却ステージを使って流体相の密度と塩濃度の測定を行っている。
糸球体足細胞スリット膜形成と再生に関わる分子機構の解明

糸球体足細胞スリット膜は濾過の重要な装置である。我々は、スリット膜の形成と再生に関わる分子群を同定した。1)スリット膜蛋白として同定したMAGI-1のポドサイト特異的ノックアウトマウスを解析した結果、MAGI-1欠損マウスでは、スリット膜分子の膜への輸送が障害されることが判明した。さらに、aPKCがネフリン分子の細胞膜への移行に関わる重要な分子であることが分かった。2)スリット膜はタイト結合から派生する。我々はMyosin 1eがタイト結合の細胞頂部から底部への移動とスリット膜形成に関わることを見いだした。さらに、タイト結合分子の膜への輸送に関わるモーター分子としてKIF11を新たに同定した。これまでに、代表者らを含め多くの研究者により、その分子構築が明らかにされてきたが、スリット膜構成分子の集合体形成と再生機構については未だ不明である。本研究では、1)スリット膜分子が足細胞成熟段階でどのように集合体を作るか、2)成熟した足細胞において、濾過をしながらスリット膜がどのようにして再生されるかを明らかにし、3)in vitro培養細胞系を用いてスリット膜を形成する系を構築し、上記の2つの問題について詳細に検討することを目的とする。当年度は以下のような研究成果を得た。1)Myosin1eの解析:Myosin1eは足細胞においてタイト結合ZO-1と結合し、タイト結合の移動とスリット膜形成に関わる重要な分子であることを米国のKrendel博士との共同研究で明らかにし、Am J Physiolに論文を掲載した。その後の研究で、この分子がネフローゼ発症に伴う足突起間のタイト結合形成にZO-1とともに関わることが示唆された。2)MyosinIIAの解析:ポドサイトの形態形成に関わる重要な分子としてmyosinIIAの機能解析を行っている。この分子が細胞の突起形成に伴う中間径線維の再分布に重要な役割を演じていることがノックダウン実験により分かった。本年度は、myosinIIAとビメンチンを結び付ける分子としていくつかの候補分子の存在も明らかにした。3)横浜市大の大野研究室と共同で以前報告したスリット膜関分子aPKCがスリット膜のturnoverに重要な役割を演じており、特に合成されたネフリン分子の細胞膜への移行に関わることをaPKCノックアウトマウスによる解析で明らかにした。これまでに、申請者らを含め多くの研究者により、その分子構築が明らかにされてきたが、スリット膜構成分子の集合体形成と再生機構については未だ不明である。1)ポドサイト特異的MAGI-1ノックアウトマウスの解析:以前、スリット膜分子nephrinとタイト結合蛋白MAGI-1が直接結合し、スリット膜形成に関わることを報告しているが、MAGI-1の役割を詳細に解析するために、米国のKaufman博士と共同でポドサイト特異的MAGI-1ノックアウトマウスの解析を進めている。ノックアウトマウスではスリット膜の主要な分子であるpodocinとnephrinのシグナルが顕著に減少しており、その原因として合成された分子がスリット膜へ運ばれず、細胞内で消化されていることを示唆する結果を得た。この結果は日本解剖学会総会にて報告した。2)MyosinIIAの解析:ポドサイトの突起形成は濾過システムの形成に重要である。この突起形成にmyosinIIAが重要な役割を担っていることを培養足細胞を用いて示した。この結果は米国細胞生物学会にて報告し、現在論文作成中である。3)Myosin1eの解析:Myosin1eは未熟な足細胞においてタイト結合ZO-1と結合し、タイト結合の移動とスリット膜形成に関わる重要な分子であることが分かった。この研究は米国のKrendel博士との共同研究として論文投稿中である。糸球体脚細胞スリット膜は濾過の重要な装置である。本研究では、1)スリット膜分子が足細胞成熟過程でどのように集合体を作るか、2)成熟した足細胞において、濾過をしながらスリット膜がどのようにして再生されるかを明らかにする。

1)昨年度の成果からスリット膜構成分子がaPKCにより細胞膜へ運ばれる機構が明らかにできたが、その運び役となる分子を明らかにする目的でモーター分子の探索を行った結果、KIF11分子が候補として見いだされた。この分子は尿細管上皮細胞のタイト結合に一致して局在しており、細胞間接着分子の運び役としての可能性が示唆された。そこで、KIF11がタイト結合に発現している培養細胞を調べた結果、MDCK細胞と代表者が確立して腎由来のクローンの一つで発現を確認した。これらの細胞を用いてタイト結合分子とKIF11の関係を解析し、KIF11がタイト結合形成に重要な役割を担っていることを示唆する結果を得た。また、足細胞の形態を維持する分子としてmyosin IIAの解析を引き続き行っており、myosin IIAと中間径フィラメントであるビメンチンとの直接の結合を免疫沈降法で解析した結果、変異myosin IIA重鎖を発現する細胞ではビメンチンとの結合が変化していることが明らかとなった。この結果はmyosin IIAの変異がなぜ足細胞の機能に影響を及ぼすかを明らかにする重要なデータである。以上の結果は本年米国細胞生物学会にて発表予定であり、論文作成中である。細胞生物学昨年度に引き続き、足細胞間に形成されるスリット膜の形成と再生に関わる重要な分子群の解析を行っている。本年度は、スリット膜関連分子として以前に報告した(PLoS ONE 2009) aPKC-PAR3複合体のスリット膜形成における役割についてさらに検討を進め、この分子がスリット膜のturnoverに関わっており、特にスリット膜分子ネフリンが膜に移行するexocytosisのステップに重要であることを初めて明らかにすることができた。この業績は当該研究課題を遂行する上で、極めて大きな成果となった。昨年度報告したMAGI-1ノックアウトマウスの解析から、MAGI-1もネフリンの膜移行に関わることが分かっており、スリット膜の主要な要素であるネフリンに直接結合し、スリット膜の形成と安定化に関わる分子群の全容が、これらの研究から明らかになりつつある。また、この研究においてスリット膜分子の代謝回転が極めて速いことも分かり、今後スリット膜分子の再生過程を調べる重要な基礎となると考えられる。さらに、スリット膜分子とネフローゼの際に形成されるタイト結合との関わりについては、スリット膜分子のうちこれまでに明らかにしてきたZO-1,podocinおよびNeph-1に加えてZO-1に結合するmyosin1eを二つの構造の形成に共通に関わる新たな分子として加えることができたこともスリット膜研究の大きな進展である。本年度はスリット膜の形成過程についての研究を中心に行うことを目的として活動を開始した。未熟な足細胞においてはスリット膜が形成される過程で、タイト結合が頂部から細胞底部へ移動してスリット膜へ移行することが知られている。このタイト結合の移動はスリット膜が形成されるために必須であるが、それに関わる分子は不明であった。当年度、タイト結合の移動に関わる分子としてモーター蛋白であるmyosin 1eを見いだしたことが大きな成果である。
環境ホルモン固定化高性能ビーズを用いた生体側レセプターの単離同定とその機能解析

内分泌攪乱物質(Endocrine Disruptors : EDs)は、生体にさまざまな悪影響を与える以上は、生体側のレセプター分子が存在するはずである。内分泌系の攪乱作用という観点からすれば、最も考えやすいレセプター候補となるのは核内レセプター群であるが、これまでに調べられた限りでは、これらのレセプター群との結合は、疑似エストロゲン作用があるとされている物質ですら、必ずしも充分強いものではない。また、EDsは内分泌系の攪乱作用以外にもさまざまな悪影響を生体に与えることが知られている。したがって本研究では、EDsの生体側のレセプターが他に存在するものと考え、これらを単離・同定し、EDsの生体に及ぼす影響とそのメカニズムについて新たな視点を獲得することが目的である。生体側レセプター分子を精製するために、高性能のラテックス徴粒子を担体としたアフィニティー精製法を用いた。フタル酸エステル、アルキルフェノール、アトラジンなどをモデル化合物として選び、これらをラテックス微粒子表面上に固定化し、細胞の粗抽出液からこれらのEDsに特異的に結合する生体側レセプター分子を精製したところ、それぞれのEDsに対して特異的に結合する因子が複数種類ずつ得られることがわかった。これらのおのおのを大量に精製して部分アミノ酸配列を決定することにより、タンパク質を同定した。また、複数のEDs固定化微粒子から共通して精製されるタンパク質もあれば、それぞれのEDにのみ特異的に結合するタンパク質もあることがわかった。これらのEDsに共通して得られるタンパク質は、EDsに共通した攪乱作用を発揮する上でのレセプター分子として機能している可能性が考えられる。一方、それぞれのEDに特異的に結合するタンパク質は、それぞれのEDに固有の作用に関与しているのかもしれない。現在、これらのタンパク質に対応するcDNAを入手し、分子生物学的手法を用いてこれらのタンパク質の機能と、EDsによる攪乱作用との関連を解析している。
人工呼吸器装着の装着が呼吸と嚥下の協調性に与える影響

神経・筋の難病(筋萎縮性側索硬化症や筋ジストロフィー)の方は,呼吸が難しくなると人工呼吸器を装着します.人工呼吸器装着後は長期間に渡って口から食べられる方と,食べられなくなる方がいます.本研究では,人工呼吸器の装着が嚥下(飲み込み状態)に与える影響について,心身に負担をかけない手法(非侵襲的手法)を用いて分析することで,安全に口から食べられる(経口摂取できる)要因を明らかにすることを目的としています.神経・筋の難病(筋萎縮性側索硬化症や筋ジストロフィー)の方は,呼吸が難しくなると人工呼吸器を装着します.人工呼吸器装着後は長期間に渡って口から食べられる方と,食べられなくなる方がいます.本研究では,人工呼吸器の装着が嚥下(飲み込み状態)に与える影響について,心身に負担をかけない手法(非侵襲的手法)を用いて分析することで,安全に口から食べられる(経口摂取できる)要因を明らかにすることを目的としています.
低質量暗黒物質探査用低物質量半導体ピクセル検出器の開発

炭素を含むダイヤモンド及び炭化硅素を利用して軽い暗黒物質の検出感度をあげるため、ワイドギャップ半導体ピクセル検出器の研究開発を行った。本研究ではダイヤモンド、炭化硅素を用いた100μmx100μm程度のピクセル検出器を製作しその静特性と電荷収集効率を評価し、充分な信号対雑音比を得る事を確認した。更にワイドギャップ半導体検出器評価用低雑音集積回路を製作し100electronを下回る低雑音性能を達成した。今年度は低物質量半導体ピクセル検出器の製作と静特性評価に関して活動を行った。連携研究者の助けを借りてダイヤモンド半導体検出器、炭化シリコン半導体検出器の製作を行い静特性評価を行い当初の目標が達成できた。低質量暗黒物質探索用検出装置を製作する場合、低エネルギーではリーク電流と検出器容量によるイントリンジックノイズがエネルギー分解能を決定する。このノイズを目標の25電子数以下に押さえるためには、リーク電流を10電子/msec/100μm2以下にしておくことが望ましい。ダイアモンドに関してはエレメント6社から結晶サンプルを購入し、パッド検出器とピクセル検出器をそれぞれ製作し測定した。電極製造プロセスは連携研究者の研究室において行わせていただいた。その結果、面積比によるリーク電流の違いは定量的に押さえられ、絶対値に関しても上記要件を満たしていることが明確になった。一方炭化シリコンに関しては、複数の会社の高抵抗基板サンプルを購入し電極生成を行い性能評価を行った。残念ながらマイクロパイプは少ないが、高抵抗基板特有の低レベル準位からのリーク電流の寄与があり、基板をそのまま検出器として使用する事が困難である事がわかった。よってエピレイヤーを厚くし検出器として使う方針へ変更し、現状厚いエピを使用しピクセル検出器を製作した。この製作は連携研究者の研究室で行わせていただいた。現状ピクセル検出器製作に関しいくつかのノウハウが必要なことはわかっておりそれらは連携研究者と共同で制御できる所まで来ている。今後は実際の検出効率の測定及び低雑音読み出し集積回路の設計に重心を移す。2013年度は、低物質量半導体ピクセル検出器の製作と静特性評価に重点をおき、連携研究者の助けを借りダイヤモンド及び炭化硅素を使用した半導体検出器を開発した。ダイヤモンドに関しては、目標とする静特性が得られたが、複数の会社から購入した炭化硅素に関しては要求が満たされなかったため方針を切り替え、連携研究者の協力を得て、リーク電流の少ない基板を製作した。2014年度は、前述のダイヤモンド検出器の電荷収集効率の測定、リーク電流の少ない炭化硅素を使用した半導体検出器の製作と静特性の評価及び評価用の集積回路のデザインと評価を行った。また最終年度及び実用化に向けたピクセル読み出し回路のデザインとシミュレーション評価も進めた。ダイヤモンドの電荷収集効率に関しては、アルファ線で評価しダイヤモンド基板の質によって電荷収集効率がばらつくことを確認し、ダイヤモンド基板の質が良ければ実験に充分な性能を得られる事を確認できた。炭化硅素を使用した半導体検出器の動作もアルファ線で確認した。リーク電流が多少多いが、電極の構造の修正により減らすことができるため実用的には問題ない。評価用集積回路に関してはワールドレコード程度の性能を示しているが、検出器との実装時に測定装置のノイズが増える事が確認され現在対応策を検討中である。また実用化に向けたピクセル読み出し回路のデザインも完了し最終年度に製作評価を行う準備が整っている。本研究の目的は暗黒物質検出の感度を上げかつバックグランド事象を落とすことの出来る炭素を用いた低雑音ピクセル半導体検出装置を製作し性能評価を行うことである。本研究では質量が軽い暗黒物質の検出感度を向上させるために、検出器に炭素が含まれている物を用いる。これにより暗黒物質との弾性散乱によって原子核の受け取るエネルギーを大きくなり信号対雑音比を向上させ検出感度を上げる事が可能となる。更にピクセル検出器にすることで検出事象の時間分解能を上げ、バックグランド検出用測定装置とのコインシデンスをとることでバックグランドを落とす。この目標のために、炭素を含むダイヤモンドとSiCを検出媒体として選択し、低雑音ピクセル検出器を製作し、評価のためのピクセル検出器の読み出し集積回路の開発を行った。ダイヤモンド検出器はパッドとピクセルの2タイプを製作し、静特性と電荷収集効率を測定した。ダイヤモンド基板は購入し、結晶処理、電極製作は連携研究者の研究室にて行わせていただいた。静特性については、パッド、ピクセル共にコンシステントな結果を得、目標性能を達成するための充分な結果を示した。電荷収集効率は、複数の結晶にわたってばらつきが大きく、結晶基板の欠陥による性能ばらつきを抑える事が今後の課題となることが明確になった。SiCはピクセル検出器を製作し基板上に成長させた結晶性の良いepi層を利用して検出器を製作した。厚さ150μm程度までの検出器で静特性を評価し使用に充分な性能である事を確認した。更に上記の検出器の詳細評価を行うための超低雑音フロントエンド集積回路を製作し、ENC70+2.6Cdet(electron)という高い性能を示し、目標性能を充分に達成した。これらの成果を基により大きな規模の検出器の製作について検討できる基本的な情報を得る事が出来た。

更にワイドギャップ半導体検出器評価用低雑音集積回路を製作し100electronを下回る低雑音性能を達成した。ダイヤモンド検出器と炭化硅素検出器の両方に対して実用化に向けた修正点も明確になり使用可能である見通しが立った。さらに信号処理回路に関してもワールドレコードの性能を持つ物が開発できており最終年度へ向けての準備も問題なく進んでいる。素粒子原子核実験下記が今後の予定である。1、結晶性の良いダイヤモンド基板の入手可能性が高いためS/N向上の観点から評価を優先させる。2、炭化硅素検出器の評価についても上記と同様に扱う3、読み出し信号処理回路に関しては製作、評価を行い実用化へ備える。4、ダークマター検出はS/Nの向上が必須であるため上記を最重点項目と位置づけ更に性能向上を狙った後に、費用、時間、マンパワー等を考慮し中性子等を使用したバックグランド測定を行う事にする。ピクセル検出器の製作を行い成功した。更に静特性を測定し当初目的のリーク電流を満たす物ができた。現在検出効率を詳細に測定している。これが問題なければピクセル検出器の試作はほぼ完了したことになる。下記が今後の予定である。1、ピクセル検出器の試作を評価するための読み出し集積回路の製作を行う。2、集積回路の特性評価を行う。3、検出器との実装を行いアルファ線源で評価を行う。4、中性子源で検出器評価を行う。(バックグランドに対する応答を見る)5、神岡鉱山に持って行き設置し評価を行う。