hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
成人低酸素症時の100％酸素蘇生による脳高次機能に及ぼす影響とその治療法の確立

成年マウスの低酸素症時の100%酸素投与が空気に比べて、脳障害を引き起こしているかどうか検討した。成年マウス8%低酸素症時の100%酸素は21%酸素と比較して, TNFα、IL-1βなどの炎症性サイトカインをより増加させ、Caspase-3を誘導した。成人低酸素時の蘇生についても,新生児蘇生と同様、21%酸素(空気)からの使用を検討する必要があると思われる。200年以上もの間、新生児の蘇生時には、中枢神経系の低酸素状態による影響をできるだけ少なくするため、100%酸素が使用されてきたが、2010年の国際蘇生連絡協議会のガイドラインでは、満期産時の低酸素症時には100%酸素より、空気での蘇生を推奨しているが、成人での低酸素症時の蘇生での酸素濃度は検討されていない。申請者は成人の低酸素症に対する蘇生時の100%酸素がその後、脳神経発達障害を引き起こすと推測し、100%酸素による脳神経障害発症機序を解明し,その対策・治療法へと展開するための基盤を確立することが目的である。具体的な研究方法として,まずは成人の低酸素症時の蘇生時の酸素濃度に違いにより、その後の脳神経障害を引き起こすかどうか検討し、脳神経障害発症機序を、脳エリスロポイチン、脳由来神経栄養因子(BDNF)、脳アポトーシスと脳病理組織学的観点から検討する。さらに治療法の展開として、活性酸素スカベンジャーまたはEPOの投与で、100%酸素蘇生後の脳神経障害が改善できるかどうかを検討する。申請者は成人の低酸素症時の100%酸素による蘇生は、活性酸素増加、内因性EPO低下により、脳神経発達障害を引き起こし、その障害は活性酸素スカベンジャーまたはEPOの投与で、改善すると推測している。本研究結果により、成人の低酸素症時の蘇生での100%酸素投与が脳神経発達に及ぼす影響についての科学的根拠が得られ、その後、世界でこれらの基礎研究および臨床研究でも検証されれば、本研究結果が成人の低酸素症時の蘇生ガイドライン改定のための科学的根拠になり、成人の低酸素症時の蘇生時の安全性の向上に寄与するものと考える。さらに治療法の展開として、活性酸素スカベンジャーまたはEPOの投与で、100%蘇生後の脳神経障害が改善できるかどうかを検討する。現段階では低酸素症後の100%酸素蘇生に伴う脳神経障害の動物モデルの作成に実験を費やしている。8方向迷路学習機能の確認に行うには動物モデルの作成と同時に,熟練した実験遂行者による安定した結果が不可欠であり,十分な実験結果を得るにはまだ実験そのものが不足しているのが現況である。今後も,ある程度安定した脳神経障害のモデル作成を確立し,今年度中に脳神経障害発生機序の分析にとりかかれることを予定している。実際には,生後8-9週齢のC57BLマウスを用いて,低酸素ボックスで1時間低酸素曝露を行い、その後100%酸素、50%酸素、空気で30分間蘇生する群に分け作業を行う予定だがこの実験系は、新生児期のモデルにおいて既に共同研究者の植木正明により実証され報告済みであり、同様の器具とその手技を生かした成人モデル実験となる。8方向放射状迷路は透明プラスチック製8方向放射状迷路の各迷路の先端に餌を置き、これを取るようにトレーニングを行う。試行は1日1回で、4日間連続して行う。まだ入ったことのない初めてのアームに入り、餌を食べた場合を正選択、既に餌を取り終えたアームに再び入った場合を誤選択とする。最初の8選択における誤選択数を対照日に対して、比較検討する(性ホルモンが学習機能に影響を与えるので、雄マウスのみを使用)。脳神経障害動物モデルの作成と8方向迷路学習機能の実験には,熟練した実験遂行者による安定した結果が不可欠であり,まだ実験そのものが不足しているのが現況である。【【研究の目的】新生児低酸素症時の100%

酸素蘇生は臨床的に検討され、短期予後が悪いという結果から、2010年の国際蘇生連絡協議会のガイドラインでは、蘇生時の酸素濃度は空気呼吸から始めるように推奨しているが、成人の低酸素症に対する蘇生時の酸素濃度に関しては、研究されず、臨床では、100%酸素による蘇生が行われている。本研究は成人の低酸素症時の100%酸素蘇生が引き起こす脳神経障害の機序を解明し、その対策・治療法へと展開するための基盤を確立することを目的とした。【実験】生後8週齢の雄マウスを特製の低酸素暴露ボックスに入れ、空気(対照)で再酸素化する群と、30分間、8%酸素で曝露する群に分け、その後、30分間、100%酸素で再酸素化する群(100%酸素群)と21%酸素で再酸素化する群(21%酸素群)に分けた。酸素濃度は麻酔ガスモニターで確認した。再酸素化2.5時間後に脳を取り出し、TNF α、5時間後にIL-1β、9時間後にcaspase-3(アポトーシスの指標)、BDNF (脳由来神経栄養因子)mRNA (N=7)をreal time PCRで測定した。【実験結果】100%酸素群は、21%酸素群に比べて、脳組織TNF αおよびIL-1βmRNA発現の上昇を引き起こし、caspase-3 mRNA発現も増加させた。しかし、BDNF mRNA発現には両群に差はなかった。【考察】成人マウスの低酸素症に対する蘇生では、100%酸素は21%酸素比べて炎症反応を惹起し、アポトーシスを誘導した。以上より、新生児での蘇生と同様に、成人低酸素時の蘇生時には100%酸素は脳障害を引き起こす可能性が示唆されたので、21%酸素(空気)での蘇生を検討する必要がある。成年マウスの低酸素症時の100%酸素投与が空気に比べて、脳障害を引き起こしているかどうか検討した。成年マウス8%低酸素症時の100%酸素は21%酸素と比較して, TNFα、IL-1βなどの炎症性サイトカインをより増加させ、Caspase-3を誘導した。成人低酸素時の蘇生についても,新生児蘇生と同様、21%酸素(空気)からの使用を検討する必要があると思われる。現段階では低酸素症後の100%酸素蘇生に伴う脳神経障害の動物モデルの作成に実験を費やしている。8方向迷路学習機能の確認に行うには動物モデルの作成と同時に,熟練した実験遂行者による安定した結果が不可欠であり,十分な実験結果を得るにはまだ実験そのものが不足しているのが現況である。今後も,ある程度安定した脳神経障害のモデル作成を確立し,今年度中に脳神経障害発生機序の分析にとりかかれることを予定している。実際には,生後8-9週齢のC57BLマウスを用いて,低酸素ボックスで1時間低酸素曝露を行い、その後100%酸素、50%酸素、空気で30分間蘇生する群に分け作業を行う予定だがこの実験系は、新生児期のモデルにおいて既に共同研究者の植木正明により実証され報告済みであり、同様の器具とその手技を生かした成人モデル実験となる。8方向放射状迷路は透明プラスチック製8方向放射状迷路の各迷路の先端に餌を置き、これを取るようにトレーニングを行う。試行は1日1回で、4日間連続して行う。
生体内埋め込み駆動・発電デバイスのための無鉛圧電材料多層膜構造体の創製技術開発

生体内埋め込み駆動・発電デバイス用生体適合圧電材料MgSiO3(MSO)多層膜構造体の開発を行い次の成果を得た.(1)第一原理計算によるTi添加MSO混晶の発見とマグネトロンスパッタによる成膜により,圧電定数d33=354.8pm/Vを得た.(2)10層MSO膜のスパッタ成膜に成功し,ポストアニール温度676度により,d33=406.1pm/Vを得た.(3)Si/Ti/Cu/MSOモノモルフ型カンチレバー駆動デバイス創製に成功した.(4)MSO・PVDF圧電ポリマー利用ハイブリッド振動発電デバイスを開発し,加速度4.5G,周波数47Hzにおいて113μVおよび1.29μWを得た.生体内埋め込み駆動・発電デバイス用生体適合圧電材料MgSiO3(MSO)多層膜構造体の開発を行い次の成果を得た.(1)第一原理計算によるTi添加MSO混晶の発見とマグネトロンスパッタによる成膜により,圧電定数d33=354.8pm/Vを得た.(2)10層MSO膜のスパッタ成膜に成功し,ポストアニール温度676度により,d33=406.1pm/Vを得た.(3)Si/Ti/Cu/MSOモノモルフ型カンチレバー駆動デバイス創製に成功した.(4)MSO・PVDF圧電ポリマー利用ハイブリッド振動発電デバイスを開発し,加速度4.5G,周波数47Hzにおいて113μVおよび1.29μWを得た.本年度は,生体内埋め込み用駆動・発電デバイスに利用可能な生体適合圧電材料MgSiO_3(MSOと略記)多層膜構造体の創製技術の開発を目指して研究を遂行し,以下に示す主要4課題において新たな知見を得た.(1)MSOの単結晶構造体および多結晶体の誘電率・圧電特性評価のためのトリプルスケール解析を行った.本年度は,Ti,ZrおよびMo添加による混晶化による圧電特性向上の可能性を第一原理計算によって探索し,Ti添加MSO混晶が圧電応力特性を52%向上することを見出した.本年度は実験によるスパッタ成膜条件の最適化を進めたが,現在シミュレーション手法を導入することで入力電力,基板温度,ターゲット基板間距離の成膜への影響を予測できる条件探索手法の開発を進めている.(2)多層膜化の前にMEMSデバイスを目指すことから,Si基板の上にTiおよびCuの中間バッファ層を成膜し,その上にMSO(111)配向の結晶を成膜させた.入力電力を主条件因子とし高配向のMSO結晶薄膜の成長に成功した.多層膜化では,各層の成膜の間でポストアニールを行うが,温度,保持時間,温度上昇下降速度について検討を加え最良の条件を求めた.本年度は2層膜を作製し,その圧電定数d_<33>=296.9pm/Vを得た.今後安定した高配向正方晶結晶を多層にわたり創製するための界面性状と界面近傍の結晶成長の制御技術の開発を行う.(3)Si基板上にTiおよびCu中間層を成膜し,その上にMSOを成膜させることでモノモルフ型カンチレバーを作製し,15Vpp交流電圧印加により数十nmの振動を発生させることに成功した.次年度以降,本モノモルフ型駆動デバイス(アクチュエータ)を用いマイクロポンプを作製することになる.(4)本年度はモノモルフ型MSO2層膜発電デバイスの試作を行った.2層MSO膜の残留分極および自発分極はそれぞれ,1.06μC/cm^2,0.89μC/cm^2であり,本年度新たに導入したポーリング処理の効果と考える.ステンレス製カンチレバーの上部にMSO薄膜を成膜し,カンチレバーの固定端に加振機により振動を印加した結果,加速度4.5G周波数47Hzにおいて発生電圧113μVを得た.発生電圧を確認したことから,来年度以降はBio-MEMSに適用可能な電力源とするための改良と回路設計を行うことになる.以下に主要4課題の成果を示す(1)MSOの単結晶構造体および多結晶体の誘電率・圧電特性評価のためのトリプルスケール解析を行った.Ti,ZrおよびMo添加による混晶化による圧電特性向上の可能性を第一原理計算によって探索し,Ti添加MSO混晶が圧電応力特性を52%向上することを確認した.RFマグネトロンスパッタ装置を用い最適成膜条件下で成膜を行い,圧電定数d33 =354.8 pm/Vを持つ薄膜創製に成功した.(2)Si/Ti/Cu/MSOモノモルフ型カンチレバー駆動デバイス創製に成功した.RFマグネトロンスパッタによる成膜においては,入力電力,O2流入量,スパッタ温度,など多くの創製条件があるが,実験計画法および応答曲面法による最適条件探索を行うことで最適条件を見出し高配向のMSO結晶薄膜の成長に成功した.多層膜化では,各層の成膜の間でポストアニールを行うが,温度,保持時間,温度上昇下降速度について検討を加え最良の条件を求めた.積層数の増加に応じて残留分極値および圧電定数d33の向上が確認され,それぞれ10層膜において最大値406.1 pm/Vが得られた.また,5層膜の平均に対してそれぞれ約67%,約82%の向上が示された.(3)Si

基板上にTiおよびCu中間層を成膜し,その上にMSOを成膜させることでモノモルフ型カンチレバーを作製し,15Vpp交流電圧印加により数十nmの振動を発生させることに成功した.本モノモルフアクチュエータによるマイクロポンプの作製を試みたが出力不足のために血液搬送を行うまでに至らなかった.(4)ステンレス製カンチレバーの上部にMSO薄膜およびPVDFを成膜したモノモルフ型ハイブリッド振動発電システムを創製し,固定端に加振機により振動を印加した結果,加速度4.5G,周波数47Hzにおいて発生電圧113μVを得た.出力電力1.29μWを得た.本年度は,生体内埋め込み用駆動・発電デバイスに利用可能な生体適合圧電材料MgSiO3(MSOと略記)多層膜構造体の創製技術の開発を目指して研究を遂行し,以下に示す主要4課題において新たな知見を得た.(1)MSOの単結晶およびTi添加による混晶の構造体およびそれらの多結晶体のトリプルスケール解析を行い,誘電率・圧電特性評価を行った.混晶化および多結晶方位分布最適化による圧電特性向上を確認した.第一原理計算および均質化法結晶有限要素解析による本解析手法の有効性を確認し,機械学会において発表した.入力電力,基板温度,ポストアニール温度,ターゲット基板間距離に関するスパッタ成膜条件探索を行い,RFマグネトロンスパッタ成膜により,Ti25mol%添加MSOの圧電定数d33の理論値は334.1pm/V,実際に成膜した薄膜の計測結果は354.8pm/Vであった.(2)多層膜化の前にMSO(111)配向度の向上,表面粗さの極小化,圧電定数d33の向上を目的とする最適なポストアニール温度の探索を行った.最適ポストアニール温度676度,d33=129.0pm/Vを得た.(3)MSOユニモルフ型円形膜駆動デバイス(アクチュエータ)によるマイクロポンプの試作を行ったが,試薬の流動の高精度制御に関してはなお検討の余地があることが分かった.(4)本年度はユニモルフ型MSO発電デバイスの試作を行ったが,発生電力がμWと非常に小さいことから,ペースメーカーやDDSなどのBio-MEMSに使用可能な電力供給が可能になるように圧電ポリマーによる二重周波振動発電システムの開発に着手した.ANSYSによる振動発電システムの試作回路設計を行うことになる.研究目標遂行のために4課題を設定し,各課題における達成度を検討した.課題1は(1)当初の計画以上に進展している。新たに第一原理計算によりTiの置換による混晶を発見した.課題2は(2)おおむね順調に進展している。多層膜として10μm程度の膜厚を目標としているが,本年度は2層膜1-5μmを得た.課題3は(2)おおむね順調に進展している。MEMSにおけるマイクロ流路のためのマイクロポンプ創製を目指しており,今回はモノモルフ型カンチレバーによる振動発生を確認した.ポンプ創製の基礎は確立したが,設計と試作を続ける必要がある.課題4は(1)当初の計画以上に進展している。既に,計画の70%以上は達成したと考える.課題2の多層膜化の成功により目標は達成できると考える.25年度が最終年度であるため、記入しない。研究目標遂行のために4課題を設定し,各課題における達成度を検討した.課題1は1当初の計画以上に進展している。第一原理計算によりTiの置換によるMgSiO3(MSO)混晶のRFマグネトロンスパッタによる薄膜創製に成功し,圧電定数d33=354.8pm/Vを得た.課題2は2おおむね順調に進展している。多層膜として10μm程度の膜厚を目標としているが,本年度は界面の制御を目指した成膜条件の検討を行った.課題3は2おおむね順調に進展している。
非線形歪の小さい実用型電話補聴器の開発研究

本研究は、これまで我々が研究をすすめてきた電話用単共振分解型補聴方式を、研究用の中規模システムに基づいて実用化可能な規模の小型リアルタイム装置として実現し、個々の聴覚障害者の聴力特性に合わせた設定が容易にできる実用型電話音声用補聴器として完成することを目的として行われた。半導体技術の急速な進展により、当初2740MFLOPS程度の浮動小数点演算速度であった32ビットDSPが、研究継続中も高性能化を続け最終年度では800MFLOPSに達するデバイスが出現する状況になっている。すでに提案されている他の補聴方式に比べ音声からのホルマント抽出、単共振分解を伴うこの方式では、研究用の中規模システムのデバイスで4個を必要としていたが、このシステムから研究への配慮による冗長性を除いた60MFLOPSのDSP2個による専用基板の構築により、容積を約20分の1に小型化することが実証できた。最終的に1DSP化が可能な処理能力を持つDSPも出現していることから、非線形歪みの小さい補聴方式として提案された単共振分解型補聴方式のフィールドテスト後の実用化に大きくはずみがつくことが見込める結果となった。健聴者、難聴者に対する実験室での音声聴取では、一定の残存聴野をこえる難聴者について特に補聴効果が大きいことが明らかになり、また、音声の聴取実験をすすめるなかで、各難聴者に合わせた圧縮特性を合理的かつ容易に決定するための評価プログラムなどをもっと使い易く改良する課題が残っている。今後の実用化、小型化、装用可能な装置化へすすめる上でフィールドテスト段階の装置開発の点で今回の研究成果が大きいと言える。本研究は、これまで我々が研究をすすめてきた電話用単共振分解型補聴方式を、研究用の中規模システムに基づいて実用化可能な規模の小型リアルタイム装置として実現し、個々の聴覚障害者の聴力特性に合わせた設定が容易にできる実用型電話音声用補聴器として完成することを目的とする。平成10年度は3年計画の初年度にあたり、単共振分解方式の電話用補聴器を構成するために最適化、専用化したシステム設計を行った。これまで研究用に使用してきた4個のDSPを使用した汎用システムから柔軟なハードウェア構成を実現するための冗長部を除き小型化を検討した。その結果プログラムを中規模に集約した場合は高速DSP2個とDP-RAMの組み合わせて補聴器の構成が可能であることが明らかになった。さらにDP-RAMに必要とされるメモリ容量を少なくするようにプログラム変更が可能であれば、FPGAとDSPにより部品数を減らし、より実用的な小型補聴器の実現が見込めることが分かった。現在、DSPシミュレータ、FPGAの開発システムを併用して、ハードウェアとソフトウェア両方に分担させる処理内容を検討中で、各々DSPとFPGAの特性を十分把握して、全体の小型化をはかるよう検証を進めている。構成するプリント基板の規模は、電池を含めて携帯電話に付属できる程度の大きさを目標としている。電力消費については、部品数の低減を図ることがポイントであり、専用化システムの完成度を高めることをまず優先して検討を進めた。次年度はFPGAの評価セットでの検証結果に基づき、DSPと組み合わせたプリント基板のパターン設計、試作とメモリの使用規模を小さくしたプログラムのデバッグを行う。本年度は、FPGAの評価セットによる検証をすすめ、DSP、FPGAを組み合わせた回路設計と処理プログラムの改良を中心に研究をすすめた。前年度のシステム設計に従い、DSPプログラムは処理の高速化を開発効率より優先しアセンブリ言語で記述した。このため、書き替えと動作確認にやや複雑な手順を必要としている。改良中のソフトウェアは、DSPとFPGAを連結した回路構成で周辺部品点数を削減した実用的な小型装置でもリアルタイム処理できる見通しを得ている。

一方高性能の新型DSPは電力消費が少なく処理速度が速くかつオンチップメモリも充分で一層の小型化に貢献することが明らかになった。しかしデバイスの入手、部品実装などの点で試作機に採用できるか確定できない点が残った。このため、まず在宅型の電話機で実用への基礎を確立する方向ですすめたい。以上のようにシステム設計を具体化し、ソフトウェアの検討と回路設計を行った結果、装置化した場合に機能を達成し得ることが確認できた。今後装置本体の製作、動作検証及び聴き取りテストヘ進む計画である。本研究は、これまで我々が研究をすすめてきた電話用単共振分解型補聴方式を、研究用の中規模システムに基づいて実用化可能な規模の小型リアルタイム装置として実現し、個々の聴覚障害者の聴力特性に合わせた設定が容易にできる実用型電話音声用補聴器として完成することを目的として行われた。半導体技術の急速な進展により、当初2740MFLOPS程度の浮動小数点演算速度であった32ビットDSPが、研究継続中も高性能化を続け最終年度では800MFLOPSに達するデバイスが出現する状況になっている。すでに提案されている他の補聴方式に比べ音声からのホルマント抽出、単共振分解を伴うこの方式では、研究用の中規模システムのデバイスで4個を必要としていたが、このシステムから研究への配慮による冗長性を除いた60MFLOPSのDSP2個による専用基板の構築により、容積を約20分の1に小型化することが実証できた。最終的に1DSP化が可能な処理能力を持つDSPも出現していることから、非線形歪みの小さい補聴方式として提案された単共振分解型補聴方式のフィールドテスト後の実用化に大きくはずみがつくことが見込める結果となった。健聴者、難聴者に対する実験室での音声聴取では、一定の残存聴野をこえる難聴者について特に補聴効果が大きいことが明らかになり、また、音声の聴取実験をすすめるなかで、各難聴者に合わせた圧縮特性を合理的かつ容易に決定するための評価プログラムなどをもっと使い易く改良する課題が残っている。今後の実用化、小型化、装用可能な装置化へすすめる上でフィールドテスト段階の装置開発の点で今回の研究成果が大きいと言える。
縦断研究による自閉症スペクトラムの障害発生機序の解明

本研究では社会的認知及び関連要因の発達的変化とその個人差を追跡し、自閉症との関連も含めた検討をすすめている。今年度も引き続き、これまでに本研究にご協力下さってきた研究参加者(定型発達児・自閉症児)に対して、社会的認知発達及び関連要因に関する実験課題や発達検査、質問紙調査を実施した。その上で、他者とのやり取りにおいて幼児はどの点に注目しているのかについて主にデータをまとめた。具体的には、以下の2点をまとめた。1他者の行為を観察して学習する模倣行為について、因果関係がない行為であっても模倣してしまう現象が知られる。しかし、提示された行為全てを模倣しているわけではなく、対象物の機能に関わる場合や行為の目的が分かりにくい場合であれば、因果関係のない行為を模倣していることが分かった。2自閉症児が苦手とされる誤信念理解において、その関連能力を調べた。先行研究において自閉症児が同じく苦手とする心理的因果の理解に加え、因果関係の理解そのものが影響する可能性を考慮し、物理的因果と行動的因果の理解も調べた。その結果、いずれも個人差が認められ、横断的には、因果関係全般をよく理解している子どもの方が誤信念理解をよく示すという相関があることが分かった。しかし、誤信念をまだ理解しない子どもを対象に縦断的にその発達を追跡したとき、心理的因果をよく理解していた子どもは5ヶ月後、誤信念を理解するようになった。一方、物理的因果や行動的因果の理解では誤信念理解の発達を予測しなかった。このことから、領域を問わない全般的な因果関係の理解ではなく、心理的因果の理解のみが後の誤信念理解を予測する先駆体であることを明らかにした。これらの知見は、学会ならびに論文で公表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では幼児期の社会的認知及び関連要因の発達的変化とその個人差を追跡し、自閉症においては生じる臨床的問題との関連も含めて、自閉症の障害発生機序について縦断的かつ実証的に解明することを目的としている。今年度は、被験者(定型発達児・自閉症児)を募集し、主に45歳を中心として、社会的認知発達及び関連要因に関する実験課題・発達検査・質問紙調査を実施した。幼児期は、「心の理論」を含む他者の心的状態の理解が急速に発達する時期であることが報告されてきた。今年度は、情動や模倣、知識に焦点を当て、幼児が自分のおかれた状況に合わせてどのような行動をとるのかについて検討した。その結果、この時期は、1何らかの失敗をしてしまう等の状況において、幼児は罪悪感を示すようになっていくこと、2新たな対象物の操作を学習するうえで、幼児は直接関係がない部分まで模倣することがあるが、全てを自動的に模倣しているわけではなく、対象物に対する行動であれば最終目的と関係ない行動でも模倣すること、3相手の知識に応じて、幼児は嘘をついたり嘘をつかなかったりすること、を明らかにした。これらの知見は学会などで公表した。こうした能力には個人差があり、「心の理論」の獲得、実行機能、自閉症症状度などによって、上記の行動の観察されやすさが異なることが想定される。今後、個人差の規定因について更に検討を深めていく予定である。おおむね予定通り、データ収集・分析をすすめられた。今年度は、これまでに本研究にご協力くださってきた研究参加者(定型発達児・自閉症児)に対して、引き続き社会的認知発達及び関連要因に関する実験課題や発達検査、質問紙調査を実施した。とくに、幼児が他者行動のどの側面に関心を払っており、幼児自身は種々の状況下でどのように対応・行動するのかに焦点をあて、複数の観点からデータを収集した。具体的には、1他者が何らかの対象物を見ることはそれを知ることであるという法則の理解に基づいて、他者がもつ知識を推測したうえで他者の発言・行動の信頼性を考慮することは幼児期の間に発達していくこと、2他者が自分と同じ知識を知らない可能性が高い状況においては、幼児は自分の発言や言動の根拠となる出来事や知識により多く言及する傾向があること、3偶発的なアクシデントによって自分が被害をおってしまう状況にあるときも、そのアクシデントを起こしてしまった他者に対して幼児は一定程度の他者志向的な行動を示すことができること、などを明らかにした。これらの知見は学会で公表した。こうした行動やコミュニケーションにも個人差があり、得られたデータにも個人差があることが認められている。それぞれの場面で観察されやすい行動に相関はあるのか、どのような特徴が他者への行動やコミュニケーションのありかたに関連しそうなのか、更に検討をすすめていく予定である。おおむね予定通り、データ収集・分析、知見の公表をすすめられている。今年度は、これまでに本研究にご協力下さってきた研究参加者(定型発達児・自閉症児)に対して、社会的認知発達及び関連要因に関する実験課題や発達検査、質問紙調査を実施した。とくに、他者との多様なやり取りの状況において幼児はどのように対応・行動するのかに焦点をあて、複数の観点からデータを収集した。

具体的には、1他者が話しているときの態度によって、幼児は、話された情報や他者への信頼性の評価を変えること、2最終的な目的とは因果的には関係のない行為までも幼児は模倣するが、どのような行為でも模倣するわけではなく、最終的な目的につながる行為と共通の特徴をもつ種類の行為が模倣されやすいこと、3向社会的行動の発達を支える能力の一つには他者の誤信念理解があること、4子ども同士のやり取りにおいて、年長になるにつれて根拠を持った説明や提案ができ、双方で合意を得ることができるようになること、などを明らかにした。これらの知見は学会で公表した。こうした行動やコミュニケーションにも個人差があり、得られたデータにも個人差があることが認められている。こうした行動の個人差について、臨床的問題の発生との関連も含めて、更に検討をすすめていく予定である。おおむね予定通り、データ収集・分析、知見の公表をすすめられている。本研究では社会的認知及び関連要因の発達的変化とその個人差を追跡し、自閉症との関連も含めた検討をすすめている。今年度も引き続き、これまでに本研究にご協力下さってきた研究参加者(定型発達児・自閉症児)に対して、社会的認知発達及び関連要因に関する実験課題や発達検査、質問紙調査を実施した。その上で、他者とのやり取りにおいて幼児はどの点に注目しているのかについて主にデータをまとめた。具体的には、以下の2点をまとめた。1他者の行為を観察して学習する模倣行為について、因果関係がない行為であっても模倣してしまう現象が知られる。しかし、提示された行為全てを模倣しているわけではなく、対象物の機能に関わる場合や行為の目的が分かりにくい場合であれば、因果関係のない行為を模倣していることが分かった。2自閉症児が苦手とされる誤信念理解において、その関連能力を調べた。先行研究において自閉症児が同じく苦手とする心理的因果の理解に加え、因果関係の理解そのものが影響する可能性を考慮し、物理的因果と行動的因果の理解も調べた。その結果、いずれも個人差が認められ、横断的には、因果関係全般をよく理解している子どもの方が誤信念理解をよく示すという相関があることが分かった。しかし、誤信念をまだ理解しない子どもを対象に縦断的にその発達を追跡したとき、心理的因果をよく理解していた子どもは5ヶ月後、誤信念を理解するようになった。一方、物理的因果や行動的因果の理解では誤信念理解の発達を予測しなかった。このことから、領域を問わない全般的な因果関係の理解ではなく、心理的因果の理解のみが後の誤信念理解を予測する先駆体であることを明らかにした。これらの知見は、学会ならびに論文で公表した。研究計画の変更は予定していない。今後も継続してデータ収集をすすめながら、随時そのデータを解析して結果をまとめ、学会などで公表していく予定である。今後も継続してデータ収集をすすめながら、随時そのデータを解析して結果をまとめ、学会等で公表していく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
学力形成に寄与する伝統文化教育の義務教育９年間の和楽器教材プログラム開発

本研究は、学力育成に寄与する伝統文化の教育を実現するために、義務教育9年間の和楽器合奏の教材プログラムを開発することを目的とした。このプログラムは和楽器の演奏技能の習得を目指すのではなく、和楽器合奏を教材とすることで伝統的な音楽性を覚醒し、知覚・感受を核とする音楽科の学力育成を主眼とするところに独自性をもつ。そこで音探究から音のコミュニケーションを通して合奏を形成していく生成のアプローチをとった。活動内容としては、わらべうたと箏による音楽経験を中心として、そこに竹や和の打ち物を加え、中学校ではさらに篠笛、三味線を加えることで音楽経験の発展をはかった。本研究は義務教育9年間の和楽器合奏の教材プログラムを開発することを目的としている。本年度は昨年度まで作成した筝を中心とした教材プログラムに新たに次の2つの視点を加え、プログラムの展開を図った。(1)新たな合奏形態を開発する(筝に和の打楽器、中学校では篠笛と三味線)。(2)器楽分野プログラムに創作分野プログラムを結合する。それらの授業実践は平成24年11月の附属校全国研究大会で公開し、演奏に関しては2月のグランキューブ大阪で開催された学外音楽会で発表した。さらに、附属校で開発したプログラム案の汎用性を確認するために、大阪市の公立学校で実践検証を行い、改訂をした。また、昨年度の韓国での伝統音楽授業実践の調査研究を論文にまとめ、知識・技能を学力とする伝統音楽授業と、本研究のとる知覚・感受を学力とする立場との違いを授業論の観点より明白にした。今後の課題としては、和楽器合奏が器楽分野にとどまるものではなく、そこを核にして包括的な音楽活動となるように単元間の関連付けを考えること、そしてそのことをふまえてプログラムの系統化および体系化を考えること、そして学力評価の体制づくりがある。本研究は、音楽科において学力育成に寄与する伝統文化の教育を実現するために、義務教育9年間の和楽器合奏の教材プログラムを開発することを目的とした。1,2年度では、9年間の教材プログラムの原案を作成し、大阪教育大学附属平野小・中学校にて授業実践を行った。合奏の内容は、わらべうたを教材に、箏を中心としてそこに竹や和の打ちものを加え、中学校ではさらに篠笛、三味線を加えていくという形態とした。教材プログラムは附属学校で実践したのち、大学院生が地域の公立校で実践検証を行い、だれでもどこでも実践可能なように汎用性をもたせるべく改訂を重ねた。授業はビデオ記録をとり、プログラムの映像モデルとしてDVDに編集した。また、毎年附属学校の全国研究会で授業を公開し、校外音楽会で演奏を披露し、全国の教員や保護者等へ継続的に発信した。その間、伝統音楽を学校教育に先進的に取り入れた韓国の音楽授業を現地で参観し、楽器の演奏技能向上を学力とする韓国の学習との違いとして、本プログラムが原理とした生成のコンセプトによる学力形成の独自性を検証した。最終年度では、大阪で伝統音楽国際シンポジウムを開催し、本プログラムで5年間教育した子どもたちの生演奏を含めて成果の発信を行った。本教材プログラムの独自性は、和楽器演奏の技能伝達にとどまらない、知覚・感受を核とする音楽科の学力育成という点にあった。そのため授業方法では、音探究から音のコミュニケーションを通して合奏を形成していく生成のアプローチをとった。そこでは和楽器合奏を器楽分野にとどめるのではなく、包括的な構成活動として音楽カリキュラムのコアに位置づけていくことが有効であり可能であることが今後の課題としてみえてきた。本年度は9年間の教材プログラムの原案を作成・実施した。それはこれまで申請者が作成した筝の指導プログラムを土台としており、大阪教育大学附属平野小学校では竹を素材とした打楽器類を加えた合奏にし、附属平野中学校では篠笛と三味線を加えた合奏にした。それらの授業実践は平成23年11月および24年2月の附属校の全国研究大会で公開し、参加者から意見を得た。そして演奏については11月30日グランキューブ大阪で開催された附属校の学外音楽会で発表し、その後児童、保護者の評価アンケートをとった。以上の教材プログラムの実践を通して、まず和楽器の奏法を練習してから合奏をするという旧来のアプローチではなく、音を合わせて合奏をつくっていくことを通して和楽器に習熟していくという生成のアプローチの有効性が具体的な授業や演奏という形で示された。ここに本研究の意義を認めることができる。さらに、教材プログラムは附属校で開発したものであるため、汎用性を求めて大阪市の公立学校で実践検証を行い、改訂を始めた。和楽器合奏の中核としている筝の指導プログラムについても、これまでの筝の教則本を収集し、連携研究者とともに指導内容の系統性の分析を行い、その結果を参照して指導プログラムの改訂を行った。

また、伝統音楽教育の先進国である韓国に、申請者、連携研究者、協力研究者で出向き、9年間の系統性の観点より小学校から高等学校の伝統楽器の授業を観察調査した。この分析は次年度の課題となる。本研究の実体は義務教育9年間の和楽器合奏教材プログラムの作成となる。昨年度義務教育9年間の教材プログラムを作成・実践した。今年度は合奏形態と使用する楽器の点から、作成したプログラムの展開形を作成・実践し、プログラム相互の系統化・体系化への材料を得た。学力評価に関しては単元ごとに行っているが、体系化された評価規準の作成はつぎの課題に残された。本研究の実体は義務教育9年間の和楽器合奏教材プログラムの作成になる。したがって今年度その教材プログラム案が作成・実践できたことで9割目標を実現したといえる。海外調査により本教材プログラムの検証の視点を得るという計画については、調査自体は実施した。その記録化および整理は次年度に延びた。本年度は、和楽器合奏の教材プログラム案の系統性と体系性を考察するために、教材プログラム案の展開形を提出し実践・検証を行った。プログラム案には評価規準が提示されている。今後、学力評価の観点に力点をかけ、子どもの姿を評価規準から捉え、評価規準の吟味を行う。また、伝統文化教育はまだまだ社会的な認知を受けていない現状があることから、社会への問題提起に向けて、シンポジウム等の研究成果の発信を行うことが重要と考えている本年度は9年間の教材プログラム案の作成・実施が主であった。次年度は(1)それを幅広い範囲で実施して検証・改訂を行うこと、(2)育成された学力を評価する評価基準の作成、そして(3)その過程と結果を整理し理論化することが課題となる。そして、次々年度は以上の成果をもって、社会に問題提起し、成果の発信と普及に向けた活動を行うことになる。1引き続き教材プログラムを実践・検証する(和楽器メンテナンス費用、和楽器演奏家への専門的知見提供への謝金)2教材プログラムによる授業実践の記録と評価のために、次年度分も含めてこれまで3年間の授業映像記録の編集を行う(補助員謝金、ビデオ編集謝金)。3教材プログラム案冊子を作成する(印刷費、発送費)。4成果発表のためのシンポジウムを開催する(シンポジスト招聘費用、会場・運営費)。1.本年度の教材プログラムの検証と改訂のために、教材プログラムの映像記録の整理を行う(AV機器の付属品購入、補助員謝金、ビデオ編集謝金)。2.附属校で作成された教材プログラムの汎用性を求めて、公立校で実践・検証を行う(和楽器メンテナンス費用、和楽器専門家による指導助言の謝金)。3.本教材プログラム実践の過程と成果を理論化し発表する(学会発表の旅費)。
中国・農民工支援NGOの活動に見る新時代の社会運動

本研究課題の目的は、中国の都市部において出稼ぎ労働者の支援を行う草の根NGO(以下、労働NGOと表記する)の機能と社会的な位置づけを考察することにある。労働NGOを含む草の根NGOは、中国において1990年代後半に始まり、それ以降活発に活動している新しい社会組織である。労働NGOの主な活動内容は法律的手段による労働者の権利保護と労働運動の支援であり、主な担い手は労働者自身、および大卒のソーシャルワーカーやメディア出身者、研究者などである。研究手法は主に、文献調査、理論レビュー、専門家へのヒアリング、及び中国国内の労働NGOが活動する主な都市への労働NGO訪問調査を実施している。H27年4月-28年6月まで研究を実施したのち、H30年4月まで研究の中断(研究代表者の休職のため)期間を経て、H30年4月より研究を再開した。ところで、本研究課題をめぐっては中国国内の言論統制の強化により、調査対象である労働NGOが厳しい弾圧に遭い、H30年4月の時点ですでに労働NGOのほとんどが実質的な活動中止や登録抹消など、インタビュー訪問不可能になってしまった。そこで、実質的な研究2年目となるH30年度の研究体制は以下の調整を行った。第1に、初年度に実施した中国国内の労働NGOへのインタビュー記録をまとめる上で、参考となりうる中国の建国前後期からの労働運動の歴史について、文献収集を実施した。この成果はインタビュー記録と接続させる形で中間報告書としてまとめた。第2に、労働運動を広く社会運動の中に位置づけ、中国の共同研究者と日中の市民運動(消費者運動)の歴史について調査を開始した。労働運動の歴史的展開については、今につながる運動の担い手や意識の継承、及び当局の対応の継承性が見いだされた。社会運動については引き続き、研究を続けている段階にある。労働NGOについては、現状の進展がストップしてしまったため、これ以上の研究の深化が難しい状況にある。現在は既にある調査内容をいかにまとめるか、また今後の研究の方向性を模索しているところである。まず、農民工支援の労働NGOの活動については、実質的に2015年頃を最後に、政治的状況の悪化により活動できなくなっている状況にある。労働NGO研究としては、昨年度の研究を継承して、労働運動としての歴史的な流れ、他の社会運動との連帯などにも目配りしつつ、本研究課題の初年度のインタビュー調査成果と代表者の従来の研究蓄積を合わせて、研究論文としてまとめる方向性を引き続き探りたい。その際、現状において可能な調査としては、香港、その他欧米圏の中国の労働問題に関わる労働NGOや研究者の活動や見方は引き続きフォローしていきたい。第2に、労働運動を社会運動の一環として位置付ければ、日中の消費者運動、環境運動、公害反対運動などの社会運動の経験も重要である。機会をとらえて、所内及び中国の共同研究者とともに社会運動の事例研究を引き続き実施する。第3に、労働者の権利の侵害と擁護が大きな課題となる現場は、中国の国外に目を向ければ、海外への移民労働者の労働現場がもう一つの大きな焦点となる。本研究課題の中でも、日本国内の外国人労働の受け入れ、就労現場の動向にも目配りしていきたい。外国人労働の受け入れと定着は、今日の日本社会にとっても重要な課題であり、本研究課題の中で中国国内の労働問題と関連付けて調査、研究することには一定の意義があると考える。本研究の目的は、中国の都市部において出稼ぎ労働者の支援を行う草の根NGO(以下、労働NGOと表記する)の機能と社会的な位置づけを考察することにある。労働NGOの主な活動内容は法律的手段による労働者の権利保護と労働運動の支援であり、主な担い手は労働者自身、及び大卒のソーシャルワーカーやメディア出身者、研究者などの市民である。研究手法は主に、文献調査、理論レビュー、専門家へのヒアリング、及び中国国内の労働NGOが活動する主な都市への労働NGO訪問調査による。初年度であったH27年度は、文献調査として中国の労働NGOに関する日本語、中国語、英語の文献サーベイと中国及び香港の労働NGO、及び研究者へのヒアリングを実施した。今年度の労働NGO訪問先は、広東省の広州市と深セン市、北京市、河南省鄭州市、及び香港であった。ヒアリングによって、2010年以降、特に広東省の工場集積地を中心に農民工による労働運動が活発化しているが、多くの主要な運動の背後にはこれらの労働NGOによる体系的な指導があることがわかっている。他方で、中国の現体制下において、労働運動の合法性は十分認められておらず、12月には政府による主な労働NGO幹部の拘束と刑事逮捕という大きな事件が起きた。今年度の研究会成果は、拙稿「中国・草の根の労働運動ー労働NGOの活躍と弾圧ー」(『アジ研ワールド・トレンド』2016年5月号No.247 ,p.42-48)にまとめられている。来年度以降は引き続き労働NGOへの訪問調査を続けると共に、労働NGOによる労働運動への介入の事例研究を整理したい。初年度は、当初計画では文献サーベイ、理論レビューと専門研究者へのインタビューを中心に、2年目移行の調査のための準備を予定していた。しかし、実際には研究者を訪ねた際に紹介を受けた労働NGOや、以前から知り合っていた労働NGOスタッフの紹介などで、初年度から労働NGOの現場を訪ね、インタビューを平行して行った。

この背景には、ここ数年、労働NGOへの中国政府の締め付けが厳しく、今後の活動や調査が難しくなることが懸念されたことがある。実際、昨年度訪問した労働NGOの一つは代表者が年末に拘束、逮捕された。本研究課題の目的は、中国の都市部において出稼ぎ労働者の支援を行う草の根NGO(以下、労働NGOと表記する)の機能と社会的な位置づけを考察することにある。労働NGOを含む草の根NGOは、中国において1990年代後半に始まり、それ以降活発に活動している新しい社会組織である。労働NGOの主な活動内容は法律的手段による労働者の権利保護と労働運動の支援であり、主な担い手は労働者自身、および大卒のソーシャルワーカーやメディア出身者、研究者などの市民である。研究手法は主に、文献調査、理論レビュー、専門家へのヒアリング、及び中国国内の労働NGOが活動する主な都市への労働NGO訪問調査による。2年目となるH28年度は研究代表者が6月より産休を取得したため、前年度収集した資料および年度初めに購入した若干の和書による文献サーベイのみにならざるを得なかった。労働NGOを取り巻く近年の中国の政治状況は非常に厳しく、調査のみならずNGOの存続も非常に難しい。労働NGOに対する当局の締め付けは、中国国内では人権派弁護士に対するものと似た状況になっている。香港はこれまで、労働運動の担い手の亡命先として機能している面もあったが、ここ数年香港市民に中国の公安が干渉する事件が相次ぎ、一国二制度も従来通りには機能しなくなっていることが懸念される。労働NGOを含む市民運動の分野では香港、台湾の学生運動や市民運動へのシンパシーも強く、運動手法や政治状況も相互に影響しあっていることから、香港、台湾の市民運動に関する文献を収集した。研究代表者の産休育休取得のため、H28年6月以降課題は休止している。研究代表者が育休により研究中断中のため、当該年度の研究実績はなし。研究代表者の育休による研究中断のため。労働NGOの主な活動内容は法律的手段による労働者の権利保護と労働運動の支援であり、主な担い手は労働者自身、および大卒のソーシャルワーカーやメディア出身者、研究者などである。研究手法は主に、文献調査、理論レビュー、専門家へのヒアリング、及び中国国内の労働NGOが活動する主な都市への労働NGO訪問調査を実施している。H27年4月-28年6月まで研究を実施したのち、H30年4月まで研究の中断(研究代表者の休職のため)期間を経て、H30年4月より研究を再開した。ところで、本研究課題をめぐっては中国国内の言論統制の強化により、調査対象である労働NGOが厳しい弾圧に遭い、H30年4月の時点ですでに労働NGOのほとんどが実質的な活動中止や登録抹消など、インタビュー訪問不可能になってしまった。そこで、実質的な研究2年目となるH30年度の研究体制は以下の調整を行った。
マウス組換え遺伝子Rad51による有糸および減数分裂期の修復機構の研究

酵母において相同組換えに関与することが知られているRAD51を我々はヒトおよびマウスからクローニングした。その結果、マウスRad51遺伝子は339アミノ酸からなるタンパクをコードし、その配列は出芽酵母と約83%、また大腸菌のRecA遺伝子とは55%のホモロジーをもち、その構造が進化的にもよく保存されていることが明らかとなった。この遺伝子はマウスの脾臓、胸腺、精巣、卵巣また小腸など細胞分裂の盛んな組織で多く発現しており、有糸分裂時のDNA修復に関与していると考えられる。またこれらは免疫系、生殖系の細胞で発現していることから、IgやTCRなどのV(D)J-Joiningや減数分裂における配偶子形成に関与していることが予想される。今後このような組換え修復に関与すると考えられるRad51遺伝子をターゲテイング法により欠損させたマウスを樹立し、突然変異の蓄積や発がん、免疫系細胞の分化、生殖細胞における配偶子形成にどのような影響を与えるかを解析し、その機能を明らかにしたい。
人的資源量推定モデル開発に関する経済学・経営学的研究

本年度は、人的資源量が時系列に応じて変化する機序を検証した。データはタイ王国政府が作成するLabour force survey(1997ー2017年)集計結果中、Current labour forceの項目を用いた。同項目は本研究が着目する人的資源量に定義上もっとも近接している。同国における人的資源量推定には、状態空間モデルを採用した。推定にあたって、統計解析環境Rを用いた。MCMCサンプラにはStanを用いた。モデルは収束(Rhat < 1.05)した。結果を用いて、利用された人的資源量と利用しえる人的資源量との差異を検討した。結果は以下3点である。第一、20-30代において2010年以降人的資源量に余裕がみられる。理由は不明。近年、同国においても若い労働力における人手不足が主張されるが、本推定結果は同主張を積極的には支持しない。第二、40ー60代はアジア金融危機後に人的資源量に余裕が観測されたが、近年は人的資源量に余裕は観測されない。なぜ不況期に人的資源量が減少するか理由は不明。第三、人的資源量は年級毎に異なる推移を見せる。トレンドもローカルレベルも年級毎に異なることが推定された。ローカルレベルがトレンドよりも相対的に大きいことも確認された。数十年後には各年級において人的資源量に不足が観測される見込み。以上から、人的資源量検討には年級毎に検討する必要があること、年級別人的資源量差異はローカルレベル差異に多く由来することが示唆された。また、人的資源量推定に状態空間モデルが有効であることも理解された。本年度予定したデータ収集は予定通りに進んだ。タイ政府によるデータ公開が申請時よりも大幅に進んだおかげで、入力作業が不要になったことが理由である。ただし収集したデータ整理にはなお時間を要する見込み。研究発表2件と招待講演1件は予定よりも多い。論文投稿は予定よりも遅れている。上記手法を環境科学領域に応用する共同研究に着手したこと、手法に関するワークショップを実施したことが論文投稿遅延をもたらした。総じて、ほぼ予定通りに研究が進んだと結論付ける。1.論文執筆:2018年度から引き続き実施する。11月と12月に国際会議において発表予定。2.集計値を用いて地理的分布が人的資源量に与える影響に関する研究:地理的自己相関を加味した人的資源量推定を実施する。タイ王国において人口は首都と周辺に偏在することが知られる。労働力も偏在することが想定されるが工場立地等を検討する必要があり、人口とは異なる挙動を示すことが想定される。地理的単位は都県を想定する。3.個票データを用いた研究:属性をより細分化しつつ経年変化や地理的偏在に由来する間接効果を切り分けるために実施する。公開される集計済データにて同効果を切り分けることは可能ではあるが制約が大きくまた地理的単位が大きくなる。タイ政府当局とは折衝済。チェンマイ大学と共同して実施する。4.ローカルレベルおよびトレンド差異をもたらす要因を検討する。2018年度推定結果より導かれた差異をもたらす要因を検討する。理由は不明。

1.論文執筆:2018年度から引き続き実施する。11月と12月に国際会議において発表予定。2.集計値を用いて地理的分布が人的資源量に与える影響に関する研究:地理的自己相関を加味した人的資源量推定を実施する。タイ王国において人口は首都と周辺に偏在することが知られる。労働力も偏在することが想定されるが工場立地等を検討する必要があり、人口とは異なる挙動を示すことが想定される。地理的単位は都県を想定する。3.個票データを用いた研究:属性をより細分化しつつ経年変化や地理的偏在に由来する間接効果を切り分けるために実施する。公開される集計済データにて同効果を切り分けることは可能ではあるが制約が大きくまた地理的単位が大きくなる。タイ政府当局とは折衝済。チェンマイ大学と共同して実施する。4.ローカルレベルおよびトレンド差異をもたらす要因を検討する。2018年度推定結果より導かれた差異をもたらす要因を検討する。昨今の円安傾向に影響され文献価格が上昇しており、物品費は予定を超過した。一方、タイ人的資源量推定に関する集計データ収集がオンラインにて可能になった。2018年度に予定していた出張旅費を節約することができた。節約によって得た額は、2019年度以降実施する運びとなったチェンマイ大学およびタイ政府との個票を用いた研究打ち合わせ旅費に充当する。これによって、時系列・空間を加味した人的資源量推定が可能となる。本研究をさらに発展させることが可能となろう。
高温超伝導SQUID磁気センサシステムの開発

本研究は高温超伝導体(YBaCuO薄膜)を用いた液体窒素温度(T=77K)で動作するSQUID磁気センサの開発及びそのシステム化を目的として行った。最初に、SQUIDセンサの高性能化のための設計法を確立し、これによりSQUIDパラメータの最適化をおこなった。すなわち、高性能センサ実現のためには臨界電流I_o=20μA、接合抵抗R=10Ωのジョセフソン接合を開発するとともに、インダクタンスがL=50-150pHの高性能SQUIDを開発することが重要であることを示した。本設計法は高性能センサ開発のための設計理論として、現在多くの研究機関で採用されている。これまで上述の要求を満たす高性能ジョセフソン接合は開発されていない。このため本研究ではバイクリスタル形のジョセフソン接合の接合特性に及ぼす傾角の影響を定量的に調べ、傾角30度のバイクリスタル接合を新たに開発した。この傾角30度の接合により臨界電流I_o=20μA、接合抵抗R=10Ωの要求を満たすことに世界で初めて成功した。また、同接合を用いることにより、設計から期待されるように、液体窒素温度(T=77K)でのSQUID性能を飛躍的に改善することに成功した。さらに、高感度な磁気センサを実現するため、1cm角の基板の上に磁界検出用のコイルとSQUIDを集積化したいわゆる直接接合型の磁気センサを開発した。本磁気センサの磁界検出感度B_nはT=77KでB_n=30fT/Hz^<1/2>であることを示し、この種のセンサとしては世界最高の性能を持つことを実証した。この磁界感度は心臓磁界の計測には充分である。本研究では液体窒素温度で動作するSQUID磁気センサの開発を行っている。このために必要となる高温超伝導薄膜の作製プロセスの高度化を行った。レーザ蒸着法を用いてYBaCuO薄膜を作製し、臨界温度T_c=93K、臨界電流密度j_c=4x10^6A/cm^2(T=77K)の超伝導特性を得た。この特性はこれまでに報告されているもののなかでも最高レベルのものであり、この薄膜を用いることにより液体窒素温度でのSQUID動作を安定して行なえるようになった。また得られたSQUIDの特性は設計値と良く一致しており、高品質薄膜を用いればSQUID設計が可能であることを示した。。次に設計理論に基づいてSQUIDの高性能化を行った。なかでも高性能化に有効な高抵抗ジョセフソン素子の作際プロセスを開発した。高抵抗素子により変調電圧や磁束分解などのSQUIDセンサの性能が大幅に改善し、世界的に最高レベルのSQUID磁気センサが実現できた。さらに、試作したSQUIDを用いて磁気センサシステムを構成し、磁界感度等の性能評価を行った。この測定を通してシステム性能に及ぼす環境磁気ノイズの影響を明らかにした。なかでも地磁気のシールド無しにセンサを使用する場合には、地磁気による磁束トラップの影響が大きい事を示した。磁束トラップによるセンサの性能劣化を低減する事が今後の大きな課題である。本研究は液体窒素温度(T=77K)で動作するSQUID磁気センサの開発及びそのシステム化を目的として行った。昨年度の研究により、SQUIDの高性能化のためには臨界電流I_o=20μA、接合抵抗R=10Ωを持つジョセフソン接合が必要であることを既に示した。しかしながら、上述の要求を満たす高性能ジョセフソン接合はこれまでに開発されていない。このため今年度はバイクリスタル形のジョセフソン接合について、最適な接合特性を得るためのバイクリスタル接合の傾角の最適化を行った。

接合の傾角としては従来用いられてきた24度、36.8度に加えて、27度、30度、33度を新たに作製し、接合特性に及ぼす傾角の影響を定量的に初めて明らかにした。その結果、新たに開発した傾角30度のバイクリスタル接合により上記の接合特性に対する要求を満たすことに世界で初めて成功した。また、同接合を用いることにより、設計から期待されるように、液体窒素温度(T=77K)でのSQUID性能を飛躍的に改善することに成功した。本研究で開発した傾角30度のバイクリスタル接合は高性能SQUIDに必須なものとして高い評価を得ている。また、高感度な磁気センサを実現するため、1cm角の基板の上に磁界検出用のコイルとSQUIDを集積化したいわゆる直接結合型の磁気センサを開発した。本磁気センサの磁界検出感度B_nはT=77KでB_n=30fT/Hz^<1/2>であることを示し、この種のセンサ点しては世界最高の性能を持つことを実証した。この磁界感度は心臓磁界の計測には充分である。