hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光操作技術を用いた嚥下神経機構の解明

Phox2bは転写因子の一種であり、自律機能の発現に重要である。我々は過去に三叉神経運動核背側網様体(RdV)に分布するPhox2b陽性及びPhox2b陰性ニューロンの電気生理学的、形態学的特性の比較検討を行ない、両者は全く異なる性質を有しているが協調して顎運動制御に関与している可能性を報告した。オレキシンは視床下部外側に存在するオレキシン含有ニューロンに由来する神経ペプチドの一種であり、小脳を除く中枢神経系全域に投射している。オレキシンは、摂食、睡眠・覚醒の調節を代表とする様々な生理作用を有しているが、顎運動制御に関連しているPhox2bニューロンとの関連は明らかになっていない。本研究は、RdVに存在するPhox2bニューロンに対するオレキシン変調効果を電気生理学的に検証することを目的に実験を行なった。オレキシン-A (200nM)の還流投与によりPhox2b陽性ニューロンの83%(15/18)は膜電位上昇を認めたが、Phox2b陰性ニューロンの75%(9/12)は膜電位変化を示さなかった。同様に、オレキシン-B(200nM)還流投与によりPhox2b陽性ニューロンの86%(6/7)は膜電位上昇を認めたが、Phox2b陰性ニューロンの50%(3/6)は膜電位変化を示さなかった。膜電位上昇はオレキシン-A投与で12.8mV、オレキシン-B投与で11.7mVであった。また、オレキシン-A(200nM)投与による発火頻度変化を解析したところ、Phox2b陽性及びPhox2b陰性ニューロンいずれも発火頻度の減少を示した。Phox2b陽性ニューロンでは5.8Hz、Phox2b陰性ニューロンでは5.2Hzの減少を示した。以上より、オレキシンはRdVに存在するPhox2b陽性ニューロン特異的な変調効果を示し、その効果は顎運動制御に関して影響を及ぼす可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。嚥下は口腔から食道に至るまで、様々な筋肉が約1秒間に連続的に協調して活動する非常に複雑な運動である。この嚥下を制御しているのが孤束核、疑核とその周囲網様体に存在する嚥下の中枢パターン形成機構(CPG)と考えられている。しかし、嚥下CPGを構成するニューロンを識別することは困難であり、その実態は全く明らかにされていない。申請者らは、嚥下CPGに相当する脳領域に転写因子Phox2bを発現するニューロン(Phox2b陽性ニューロン)が多数分布することを見出した。そこで本研究は、Phox2b陽性ニューロンと嚥下CPGの神経機構との関連性を解明することを目的とした。本年度は、疑核とその周囲網様体に存在するPhox2b陽性ニューロンが嚥下CPGを構成するニューロンであるかを確証付けるため、他の領域に存在するPhox2b陽性ニューロンの電気生理学的、形態学的解析を行い、Phox2b陽性ニューロンの特性を比較検討した。実験には生後27日齢のPhox2b-EYFPラットを用いた。麻酔下にて脳幹スライス標本を作成後、三叉神経運動ニューロンのプレモーターニューロンが多数存在しており、咀嚼CPGの一部を構成していると考えられている三叉神経運動核背側網様体(RdV)及び小細胞性網様核(PCRt)に存在するPhox2b陽性ニューロンからパッチクランプ記録を行った。組織学的解析よりRdVおよびPCRtにはPhox2b陽性ニューロンが多数分布していることを確認した。発火頻度解析では、RdVに存在するPhox2b陽性ニューロンは低頻度発火型を多く示したのに対し、PCRtに存在するPhox2b陽性ニューロンも同様に低頻度発火型を示した。以上より、分布する領域によらずPhox2b陽性ニューロン共通の特性が存在することが考えられた。平成29年度は疑核とその周囲網様体に存在するPhox2b陽性ニューロンの電気生理学的、形態学的特性を明らかにすることを研究計画としたが、疑核とその周囲網様体に存在するPhox2b陽性ニューロンが嚥下CPGを構成するニューロンであるかを確証付ける必要があったため、先に、他の領域に存在するPhox2b陽性ニューロンの電気生理学的、形態学的解析を行い、Phox2b陽性ニューロンの特性を比較検討した。その結果、組織学的解析より、三叉神経運動ニューロンのプレモーターニューロンが多数存在しており、咀嚼CPGの一部を構成していると考えられている三叉神経運動核背側網様体(RdV)及び小細胞性網様核(PCRt)にはPhox2b陽性ニューロンが多数分布していることを確認した。これより、当初の計画で予定していた疑核とその周囲網様体に存在するPhox2b陽性ニューロンの解析にはまだ至っていないが、解析を行う上で重要となるPhox2b陽性ニューロンの共通特性がわかった。

今後は当初の計画通り、疑核とその周囲網様体に存在するPhox2b陽性ニューロンの解析を行う予定である。Phox2bは転写因子の一種であり、自律機能の発現に重要である。我々は過去に三叉神経運動核背側網様体(RdV)に分布するPhox2b陽性及びPhox2b陰性ニューロンの電気生理学的、形態学的特性の比較検討を行ない、両者は全く異なる性質を有しているが協調して顎運動制御に関与している可能性を報告した。オレキシンは視床下部外側に存在するオレキシン含有ニューロンに由来する神経ペプチドの一種であり、小脳を除く中枢神経系全域に投射している。オレキシンは、摂食、睡眠・覚醒の調節を代表とする様々な生理作用を有しているが、顎運動制御に関連しているPhox2bニューロンとの関連は明らかになっていない。本研究は、RdVに存在するPhox2bニューロンに対するオレキシン変調効果を電気生理学的に検証することを目的に実験を行なった。オレキシン-A (200nM)の還流投与によりPhox2b陽性ニューロンの83%(15/18)は膜電位上昇を認めたが、Phox2b陰性ニューロンの75%(9/12)は膜電位変化を示さなかった。同様に、オレキシン-B(200nM)還流投与によりPhox2b陽性ニューロンの86%(6/7)は膜電位上昇を認めたが、Phox2b陰性ニューロンの50%(3/6)は膜電位変化を示さなかった。膜電位上昇はオレキシン-A投与で12.8mV、オレキシン-B投与で11.7mVであった。また、オレキシン-A(200nM)投与による発火頻度変化を解析したところ、Phox2b陽性及びPhox2b陰性ニューロンいずれも発火頻度の減少を示した。Phox2b陽性ニューロンでは5.8Hz、Phox2b陰性ニューロンでは5.2Hzの減少を示した。以上より、オレキシンはRdVに存在するPhox2b陽性ニューロン特異的な変調効果を示し、その効果は顎運動制御に関して影響を及ぼす可能性が示唆された。平成29年度の研究成果から、分布する領域によらずPhox2b陽性ニューロン共通の特性が存在することが考えられた。しかし、平成29年度に明らかとなったのは電気生理学的特性であり形態学的特性の比較検討はまだできていない。そこで平成30年度は三叉神経運動核背側網様体(RdV)及び小細胞性網様核(PCRt)に存在するPhox2b陽性ニューロンの形態学的特性を明らかにし、Phox2b陽性ニューロンがどのような領域にどのような出力を送っているのかを解析する。そして、RdVやPCRtに存在するPhox2b陽性ニューロンと疑核とその周囲網様体に存在するPhox2b陽性ニューロンの電気生理学的、形態学的特性を比較検討することでPhox2b陽性ニューロンの機能的解析へと繋げていきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
横紋筋融解症の原因としてのスタチンと筋肉内コレステロール欠乏の違い

高コレステロール血症の治療薬であるスタチンはコレステロール合成系律速酵素であるHMGCRの阻害剤である。そのスタチンは副作用として横紋筋融解症を発症させる。このメカニズムを明らかにするため、スタチンの標的遺伝子であるHMGCRを骨格筋特異的にノックアウトしたマウスを作製した。このマウスの筋肉では横紋筋融解症でみられる組織的変化が生じていた。この原因の一つとして、機能異常ミトコンドリアをオートファジーで消去できないことにあるデータを得た。今後はコレステロール合成不全が、なぜ、ミトコンドリア異常、オートファジー異常が生じたかを明らかにしていく予定である。スタチンは全世界で使われるコレステロールを低下させる有効な治療薬である。しかしながら、スタチンは副作用として横紋筋融解症を発症させる。横紋筋融解症の発症はスタチンが筋肉に作用した結果であるか、肝臓に作用した結果生じる2次的な効果であるかを明らかにすることを目的に解析を行った。スタチンによる横紋筋融解症のメカニズムを明らかにするため、スタチンの標的遺伝子であるHMGCRを骨格筋特異的にノックアウトしたマウスを作製した。このマウスは筋肉でコレステロールができないマウスである。筋肉は障害されると再生する機能を有しており、このマウスでは細胞死の形態と細胞の再生の形態が混在しており、頻繁に細胞死、細胞の再生が起こっていることが明らかとなった。この原因の一つとして、オートファジーの誘導がこのマウスでは観察された。また、ミトコンドリの機能異常もあった。つまり、異常機能のミトコンドリアがオートファジーにより除去されず、細胞へストレスがかかったため、細胞死が生じていると推察している。今後はコレステロール欠乏がミトコンドリア異常、オートファジー異常が生じたかを明らかにしていく。本研究では高脂血症の治療薬評価系の構築とともに、生活習慣病の治療に新たな道筋を構築する。現在までスタチンの副作用による骨格筋傷害の分子メカニズムは明らかになっていない。このメカニズムを明らかにすることで、本研究から副作用のない高脂血症の新たな治療薬開発の足がかりを作ることが可能になると考えている。コレステロール代謝は生体の恒常性に重要な役割を演じているが、骨格筋におけるコレステロール代謝はほとんど明らかになっていない。本申請では、骨格筋特異的にHMG CoA還元酵素を欠損したマウスを作成し筋肉細胞内にコレステロール供給がないマウスを作成する。高コレステロール血症治療薬であるHMG CoA還元酵素阻害剤スタチンにより生じる副作用、横紋筋融解症の発症と骨格筋HMG CoA還元酵素ノックアウトマウスでの違いを病理所見、遺伝子発現、タンパク質修飾、血中成分の違いを精査する。情報解析の技術を駆使し、それぞれの変化情報を結び付けることで新たな分子メカニズムを見つけ出す。スタチンによる副作用の原因となりえる分子メカニズムを同定し、新たな横紋筋融解症の治療法、治療薬に結び付けることが可能となる。骨格筋特異的HMG CoA還元酵素ノックアウトマウスの作製を作製した。このマウスは血清CPKが著しい増加、組織学的な解析から筋肉細胞の細胞死と細胞の再生が著しく増加増加していた。これらの表現型は明らかな横紋筋融解症の病態を示していた。遺伝子発現の網羅的な解析から炎症反応にかかわる因子の増加が顕著にみられ、遺伝子発現の面からも炎症反応の惹起による細胞死が増加していることが推察された。以上の結果から、新たなに作成された骨格筋特異的HMG CoA還元酵素ノックアウトマウスは横紋筋融解症のモデルとなりえると考える。新たなに作成した骨格筋特異的HMG CoA還元酵素ノックアウトマウスはスタチンによる横紋筋融解症モデルマウスであり、新たなスタチンによる副作用の評価系としてのこのマウスの存在は大きい。さらに、このマウスで見られる細胞死は典型的な細胞死とは違うメカニズムによるもと推察される現象が見られることを見出している。ネクローシス、アポトーシスで定義された遺伝子発現、タンパク変化いった細胞死で見られる現象が起こっておらず、今後の研究の進展から新たな細胞死の定義を確立することができると考えている今後はスタチンによる横紋筋融解症の発症にかかわる責任分子を特定する。細胞レベルでの解析を用い、コレステロール合成経路の各ステップに対する阻害剤、活性化剤を用いたスクリーニングから特定していく。コレステロール合成の阻害により生じる細胞死のメカニズムを確立し、スタチンによる細胞死の詳細を同定する。最終的に、スタチンによる横紋筋融解症の評価系を確立するとともに横紋筋融解症の治療薬の開発を目指す。該当なし
遺伝的組み換えの新展開:DNAの切断と再結合

生物は、DNAを遺伝情報の担体として進化を遂げてきた。その過程で、非相同領域における遺伝的組換え(非相同的組換え)によって外界の多様性に対処するためにゲノムを積極的に多様化させてきた。我々は、非相同的組換えの機構に焦点を当て、染色体のエンドジョイニングやトランスポゾンを含むいわゆる動く遺伝子の転移機構を「DNAの切断と再結合上という観点から総合的に理解するために、特定領域研究(平成1014年度)を組織した。「DNAの切断と再結合」は生物学的に基本的な問題であり、しかも、相同的組換え、修復、免疫、癌化、老化などの他の分野とも強く関連したものである。本研究は、合計10人の計画研究班員で構成され、三つの柱、、(a)エンドジョイニングの機構の解析と、組換え、修復、癌化、老化との関連の解明、(b)トランスポゾンの転移機構のバクテリア、動物、植物を用いた解析、(c)DNAの逆位を引き起こす遺伝子スイッチや遺伝子ホーミングの組換え機構の解析、に分けられ、DNAの切断機構、また、DNA末端の再結合機構の解明を行った。研究班員間の連携も活発に行われ、各班員間の情報交換は生物の種を越えて有効に機能し、領域内の進展状況には目覚ましいものがあった。これまで各班員がその成果を専門のジャーナルに公表する形で行ってきたが、本研究の終了にあたって、研究期間後に報告書提出のみならず、成果全体を別の形で公表することは重要な使命であるという合意に達した。本申請研究は、この合意に基づいて研究成果の取りまとめを学術図書として出版することを目的とし、これまでに得られた研究の成果取りまとめ、日本学会センター、Japan Scientific Societies Press社発行のAdvances in Biophysicsシリーズの38巻としてElsevierから出版することを計画し、実行した。内容は、各個の研究結果をまとめた総説とすることを基本的方針とし、計画研究の全班員と2名の班友が原稿(英文)を執筆した。各原稿(25-30ページ)は既に集まり、約300ページでA5変形版冊子として現在印刷中(本年3月末日までに出来上がる予定)である。上述したように、特定領域研究「DNAの切断と再結合」は、非相同的組換えの機構に焦点を当て、染色体のエンドジョイニングやトランスポゾンを含むいわゆる動く遺伝子の転移機構を「DNAの切断と再結合」という観点から総合的に理解するために三つの柱、(a)(c)、に分けて実施された。従って、冊子も序と共にこれらの研究の三つの柱に沿って構成されている。本特定領域研究は、非相同的組換えに焦点を絞り、染色体のエンドジョイニングやトランスポゾンを含むいわゆる動く遺伝子の転移機構を「DNAの切断と再結合」という観点から総合的に理解しようとするものである。本年度は、11月に班会議、12月に組換えワークショップを開催し、各計画研究間の連携を諮った。

班会議では、班員の池田日出男、立花章、近藤直実、大坪栄一、駒野照弥、大矢禎一、飯田滋、古賀章彦に加えて班友の小松賢志が業績の紹介を行った。この班会議と前後して、班員、或いは、班友の間でいくつかの共同研究も計画された。このような共同研究の推進によってさらに成果が上がることが期待される。「遺伝的組換えとその制御」ワークショップでは、この特定領域の関係者に加えて、さらに約100名の組換え関係者が集まり、活発な討論を展開した。班員間の連絡に関しては、サーキュラーを発行することになり、現在第4号まで発行済みである。サーキュラーはe-mailを通して各班員に配布されている。また、研究業績の公開のためにホームページの作成が行われ、本年度中に公開される予定である。班員の海外での発表も盛んで、米国サイエンス誌のミーテイングレポートの中で飯田班員のアサガオトランスポゾンに関する発表がトピックの一つとして写真入りで取り上げられた。今後は、班会議、メールによる連絡の強化、ホームページによる公開に加えて、国際シンポジウムを開催し、外国人研究者の招聘を行い、研究成果の上昇に努める。本特定領域研究は、非相同的組換えに焦点を絞り、染色体のエンドジョイニングやトランスポゾンを含むいわゆる動く遺伝子の転移機構を「DNAの切断と再結合」という観点から総合的に理解しようとするものである。本年度は、11月に公開国際シンポジウム、2月に班会議を開催し、各計画研究間の連携を諮った。公開国際シンポジウムは、「非相同組換えの多様性:生物学から医科学へ」というタイトルのもとに国際的に活躍している3名の外国人研究者と3名の日本人研究者を迎えて、話題提供と活発な討論が行われた。参加者が100名を越える盛況となり、意義のある国際集会となった。また、班会議では、計画班員に加えて班友の小松賢志、能美健彦、総括班の関口睦夫によって最近の業績の紹介が行われた。昨年に比べて各班員の研究は著しく進展しており、この特定領域研究がこの領域の研究の発展に寄与しつつあることが明らかになった。この班会議と前後して、班員、或いは、班友の間でいくつかの共同研究も計画され、その一部も班会議において紹介された。班員の研究推進のために大型機器が購入され、今年度は北里研究所に設置された。今年度も、班員間の連絡のためにサーキュラーを発行し、また、研究業績の公開のためにホームページを更新し、公開している。今後も、班会議、メールによる連絡の強化、ホームページによる公開に加え、機械があればまた新しいテーマで公開シンポジウムを企画し、研究業績の公開を行いたいと考えている。本特定領域研究は、非相同的組換えに焦点を絞り、DNAエンドジョイニングやトランスポゾンを含むいわゆる動く遺伝子の転移機構を「DNAの切断と再結合」という観点から総合的に理解しようとするものである。本年度は、8月に班会議、12月にワークショップ「遺伝的組換えとその制御」、3月に国際シンポジウム「ジェネテイクスとエピジェネテイクスの進歩」を開催し、各計画研究間の連携や外国との交流を諮った。国際シンポジウムには、21名の外国人研究者と13名の日本人研究者を迎えて、話題提供と活発な討論が行われ、活気のある国際集会となった。昨年に比べて各班員の研究は著しく進展しており、この領域の研究の発展に寄与している。
原子核構造の多体的研究

1.原子核における集団運動のモ-ド間結合効果、特に集団的モ-ドへの非集団的モ-ドからの結合効果を取り入れる1つの方法として、量子化された自己無撞着集団座標法(SCC法)を、様々な核に応用し、この方法の有用性を明かにした。特にダイソン型のSCC法の有利性が明かになった。この方法によって、核の球形から変形への「相転移」の発生のメカニズムが解明されつつある。Sm同位体におけるこの相転移は主として集団的四重極振動モ-ドへの非集団的四重極、十六重極等のモ-ドからの結合効果によって生じることが明かになった。これらの結果から、SCC法が量子力学的有限多体系の集団運動を記述するために極めてすぐれた方法であることが明かになった。2.原子核における集団的モ-ドの安定性と非集団的モ-ドからの分離度を、SCC理論を解くことによって調べることが可能である。SCC法を簡単なモデルに適用し、集団的モ-ドの不安定性と運動のストカスティックな(又はカオス的な)性質との間の関係を調べ、量子力学系におけるカオス的不規則運動の研究への手がかりを得た。3.原子核の高速回転(高スピン)状態における集団運動と粒子運動の結合効果を調べる方法を開発した。これを用いて、高スピン状態における動的ガンマ変形が、核のスピンの増大によってどう変化するか明らかにした。4.変形核のシザ-スモ-ドからのM1遷移を調べ、その集団性の大きさを見ることによってこのモ-ドの構造を明かにした。また変形核のM1、E2遷移の特徴を明かにした。5.核の集団的回転運動と粒子運動の結合効果を微視的に精密に計算する方法を開発し、いくつかの具体的な核におけるバンド交差を理論的に求め、実験と比較した。本年度の当研究計画によって,有限量子多体系の典型であるところの原子核の集団運動における高度の非調和性・非線型性をたくみに記述するための新しい理論(自己無撞着集団座標法)と,その量子化理論(ダイソン型及びホルシュタイン・プリスコフ型ボソン表現)の有効性が確立された.これらの新しい理論は,正確な解が得られる簡単なモデルによって,その有用性が明かにされた後,いくつかの具体的問題(例えば,変形核におけるγー振動の非調和性の研究や,球形核における多フォノン状態における非調和性の研究,遷移領域核における振動一回転準位間の遷移,集団的振動と対回転モードとの結合効果の研究)に応用され,理論の基礎づけとより一層の精密化がなされた.これらの研究によって,従来からの現象論的モデル(例えば相互作用するボソン模型)の物理的基礎も明かになって来た.また,巨大変形核における対相関の影響が理論的に調べられ,超高速回転核における構造変化に新しい知見が得られた.その他,ハイパー核や高励起状態におけるクラスター構造や,シェル構造の変化等の研究にも新しい進展が得られた.前年度の当研究計画によって明かになった自己無撞着集団座標法とその量子化された理論の有効性が、本年度の研究によってさらに確実なものとなった。すなわち、この新しい理論を簡単なモデル(SU(3))、O(4)モデル)に適用し、厳密な解と比較することによって、この理論の基礎が完全に確立された。さらに本年度は、この理論をいくつかの具体的問題(変形核におけるγ振動、Sm同位原子核における球形から変形への相転移現象、集団的振動運動と回転運動の結合の研究)に応用し、従来不明であった原子核の微視的構造に関して新しい発見がなされた。このことによって、例えば相互作用するボソン模型のような、従来からの現象論的モデルの基礎づけと、その適用限界に関する新しい知見が得られた。

また大振幅集団運動における統計的性質に関する新しい研究もはじまり、いくつかのモデルを用いた数値計算も行われた。一方、巨大変形核における対相関の影響が理論的・数値的に調べられ超高速回転核における構造相転移についての新しい知見が得られた。その他、高エネルギー核衝突過程におけるハイパー核の生成過程が微視的に調べられ、さらにハイパー核の構造及び集団運動に関する微視的研究がなされ、新しい進展が見られた。1.原子核における集団運動のモ-ド間結合効果、特に集団的モ-ドへの非集団的モ-ドからの結合効果を取り入れる1つの方法として、量子化された自己無撞着集団座標法(SCC法)を、様々な核に応用し、この方法の有用性を明らかにした。特にダイソン型のSCC法の有利性が明らかになった。この方法によって、核の球形から変形への「相転移」の発生のメカニズムが解明されつつある。Sm同位体におけるこの相転移は主として集団的四重極振動モ-ドへの非集団的四重極、十六重極等のモ-ドからの結合効果によって生じることが明らかになった。これらの結果から、SCC法が量子力学的有限多体系の集団運動を記述するために極めてすぐれた方法であることが明らかになった。2.原子核における集団的モ-ドの安定性と非集団的モ-ドからの分離度を、SCC理論を解くことによって調べることが可能である。SCC法を簡単なモデルに適用し、集団的モ-ドの不安定性と運動のストカステイックな(又はカオス的な)性質との間の関係を調べ、量子力学系におけるカオス的不規則運動の研究への手がかりを得た。3.原子核の高速回転(高スピン)状態における集団運動と粒子運動の結合効果を調べる方法を開発した。これを用いて、高スピン状態における動的ガンマ変形が、核のスピンの増大によってどう変化するか明らかにした。4.変形核のシザ-スモ-ドからのM1遷移を調べ、その集団性の大きさを見ることによってこのモ-ドの構造を明らかにした。また変形核のM1、E2遷移の特徴を明らかにした。5.核の集団的回転運動と粒子運動の結合効果を微視的に精密に計算する方法を開発し、いくつかの具体的な核におけるバンド交差を理論的に求め、実験と比較した。
高齢者の生活活性化をめざした移動動作の援助に関する検討

高齢者看護の場面では、高齢者の自立生活において重要な役割を果たしている移動動作に重点が置かれる。しかし、こうした援助は必要性も頻度も大きいにも関わらず、これまでは経験的に援助されていることが多い。そこで、本研究では、高齢者の移動動作の特徴を明らかにし、その特徴にあわせた援助方法や環境について検討するための基礎資料を得ることを目的とする。移動動作のうち、平地歩行と階段昇降動作を取り上げ、3次元動作解析装置(Frame-DIAS)を用いて客観的にとらえることとした。平地歩行は10mの通常歩行を、階段昇降は、高さ11cm、幅60cmの階段2段の昇り降りを行った。また、平衡機能として重心動揺計(SUZUKEN社製:Stabilo-101)により静的立位時重心動揺を測定し、平地歩行、及び階段昇降動作との関係を検討した。3次元による動作解析にあたり、被験者の頭頂、胸(胸骨上縁部)、肩峰(左右)、肘(内側上と外側上の中間点:左右)、大転子(大腿骨骨頭:左右)、膝(膝関節外側裂隙中央:左右)、踝(左右)、つま先(左右)、踵(左右)の計18ヶ所に反射マーカーをテープで固定し、ビデオ撮影を行った。対象は、(1)高齢者4名(72歳男、90歳男、72歳女、77歳女)と青年4名(20歳男、21歳男、22歳女、21歳女)、(2)男性高齢者5名(平均年齢73.0±3.9歳)と女性高齢者5名(平均年齢73.8±4.1歳)である。(1)の結果:男性の高齢者と青年の比較では、72歳の男性は青年との違いはみられなかったが、92歳の男性は屈曲型姿勢であったこともあり、青年よりも歩幅が小さい、歩隔が大きい、歩速が遅い、歩行周期に占める両脚支持期の割合が大きい、膝関節の可動域が小さい、腕の振りが少ないという結果であった。女性では、いずれも高齢者の方が、平地歩行:歩幅が小さい、歩速が遅い、歩行周期に占める両脚支持期の割合が大きい股関節・膝関節・肘関節の可動域が小さい、階段昇降:階段所要時間の延長、階段所要時間に占める片脚支持期の減少、足関節の可動域が大きいという結果であった。(2)の結果:高齢者の男性と女性を比較すると、平均年齢では差がないにも関わらず、女性の方が、平地歩行:歩幅が小さい、歩隔が大きい、歩速が遅い、床から踵までの高さが低い、肘関節の可動域が小さい、腕の振りが小さい、階段昇降:歩隔が大きい、階段所要時間に占める片脚支持期の減少するという結果であった。なお、平衡機能では、開眼・閉眼いずれも高齢者の男女間では差がみられなかったが、青年と比較すると総軌跡長が長く、面積が大きく、高齢者の方が平衡機能が劣るという結果であった。高齢者看護の場面では、高齢者の自立生活において重要な役割を果たしている移動動作に重点がおかれる。こうした援助はその必要性も頻度も大きいが、これまでは経験的に援助されていることが多い。そこで、移動動作に不自由がある高齢者、歩行機能が低下している高齢者について移動に伴う機能を動作として客観的にとらえることを目的として、以下についての検討を行った。今回は20代の男性1名、女性1名を対象として、通常の歩行動作を行い、3次元計測を行った。また、移動動作についての機能が低下しつつある高齢者を想定し、高齢者体験セット(KOKEN)を装着の上、同様の計測を行った。歩行の3次元計測には、動作解析装置(Frame-DIAS)を用いた。被検者は体に反射マーカーをつけ、平坦で直線的な10mの距離を歩行する。このとき、歩行の安定した時期を捉えられるよう、中央の2.8mを撮影範囲とし、左右から2台のビデオカメラでライトを充てながら記録した。なお、反射マーカーの装着部位は、肩峰(左右)、肘(左右)、手首(左右)、上前腸骨棘(左右)、腸骨稜結節(左右)、第5腰椎、第1腰椎、大転子(左右)、腓骨頭(左右)、踵(左右)、くるぶし(左右)、つま先(左右)の22カ所とした。通常歩行では、左右の足の開きは約10cm、ストライド長、踵の上がり方、膝関節の角度等左右ほぼ同じであり、バランスがとれていた。これに対し、疑似体験装置を装着した場合(左側に装着)、ストライド長にあまり変化はみられなかったが、足の開きが約2倍になり、左側の踵の上がりが右より少なく、逆に膝関節は大きいままを保っていた。また、上体は通常歩行よりも20度ほど前傾した状況であった。以上、疑似体験の状況であるが、高齢者の歩行の特徴がいくつか把握されたが、この方法では時間が非常にかかることから、今後、高齢者の歩行特徴を効率よく把握できるよう検討を加えると同時に、実際の高齢者での歩行特徴の把握に利用していき、援助に役立てていく予定である。

移動動作のうち、平地歩行と階段昇降動作を取り上げ、3次元動作解析装置(Frame-DIAS)を用いて客観的にとらえることとした。平地歩行は10mの通常歩行を、階段昇降は、高さ11cm、幅60cmの階段2段の昇り降りを行った。また、平衡機能として重心動揺計(SUZUKEN社製:Stabilo-101)により静的立位時重心動揺を測定し、平地歩行、及び階段昇降動作との関係を検討した。3次元による動作解析にあたり、被験者の頭頂、胸(胸骨上縁部)、肩峰(左右)、肘(内側上と外側上の中間点:左右)、大転子(大腿骨骨頭:左右)、膝(膝関節外側裂隙中央:左右)、踝(左右)、つま先(左右)、踵(左右)の計18ヶ所に反射マーカーをテープで固定し、ビデオ撮影を行った。対象は、(1)高齢者4名(72歳男、90歳男、72歳女、77歳女)と青年4名(20歳男、21歳男、22歳女、21歳女)、(2)男性高齢者5名(平均年齢73.0±3.9歳)と女性高齢者5名(平均年齢73.8±4.1歳)である。(1)の結果:男性の高齢者と青年の比較では、72歳の男性は青年との違いはみられなかったが、92歳の男性は屈曲型姿勢であったこともあり、青年よりも歩幅が小さい、歩隔が大きい、歩速が遅い、歩行周期に占める両脚支持期の割合が大きい、膝関節の可動域が小さい、腕の振りが少ないという結果であった。女性では、いずれも高齢者の方が、平地歩行:歩幅が小さい、歩速が遅い、歩行周期に占める両脚支持期の割合が大きい股関節・膝関節・肘関節の可動域が小さい、階段昇降:階段所要時間の延長、階段所要時間に占める片脚支持期の減少、足関節の可動域が大きいという結果であった。(2)の結果:高齢者の男性と女性を比較すると、平均年齢では差がないにも関わらず、女性の方が、平地歩行:歩幅が小さい、歩隔が大きい、歩速が遅い、床から踵までの高さが低い、肘関節の可動域が小さい、腕の振りが小さい、階段昇降:歩隔が大きい、階段所要時間に占める片脚支持期の減少するという結果であった。なお、平衡機能では、開眼・閉眼いずれも高齢者の男女間では差がみられなかったが、青年と比較すると総軌跡長が長く、面積が大きく、高齢者の方が平衡機能が劣るという結果であった。高齢者の移動に伴う機能を動作として客観的にとらえるべく、平地歩行、階段歩行の2つの動作をビデオ撮影し、3次元計測による動作分析を行った。【対象と方法】対象は70歳から80歳までの女性5名(以下(1)とする)、及びその対照として20代の女子学生5名(以下(2)とする)である。なお、3次元計測は、動作解析装置(Frame-DIAS)を用いた。ビデオ撮影に当たり、被験者の身体に反射マーカーをつけた。マーカーの装着部位は、頭頂、胸骨上縁、肩峰(左右)、肘(左右)、手(撓骨の尺骨側骨端及び第3中種骨関節との中間点・左右)、大転子(左右)、膝(左右)、踝(左右)、つま先(左右)、踵(左右)の18カ所とした。動作としては、平地歩行は、平坦で直線的な10mの距離を、通常通りに歩行してもらい、撮影は歩行の安定するであろう中央の2.8mの範囲とした。階段歩行は、同じく中央に階段を設置し、それを昇降してもらった。ちなみに、階段の1段の高さは通常の階段の半分である12cm、幅30cmのもので、2段とした。平地歩行では、歩速(m/s):(1)0.51.2(2)1.31.8、歩幅(cm):(1)3759(2)6472、両足支持期の割合(両足/両足+片足)(%):(1)1628(2)510、股関節(関節はいずれも最大-最小の角度で、単位は度):(1)3045(2)3844、膝関節:(1)4862(2)5165、足関節:(1)2930(2)3546、腕の振り(度):(1)725(2)1368、重心の位置(重心/身長)(%):(1)5157(2)6063であった。
塗り付け和紙の開発を通したデザイン材料化学の実践

材料化学とデザイン学の密な連携によって材料とその用途を同時に開発する「デザイン材料化学」を扱う本研究の題材として、「塗布可能な紙素材の開発」を初年度の目標に設定し、その開発に成功した。開発にあたって塗布可能な紙素材が満たすべき条件をデザイン学の見地から以下に置き換えた。「吹き付け和紙よりも効率的に厚く塗布可能」「汎用性が高いPP素材に塗布可能」「範囲を限らず塗り広げることができる」「平面にも曲面にも塗布可能」「凹凸のある面に塗布すると紙繊維が固着する」「離型可能」「紙の表情を持つ」「大掛かりな設備を必要とせず一般家庭で使用可能」上記設定条件において、奥林教授の指摘によりPPシートへの塗布難易度が高いことが予測されたため、PPシートへの塗布を初期目標に設定したところ、紙繊維に糊材を混合する必要があることが明らかになった。同時に、糊材を添加すると混合時に紙繊維同士が絡まり、繊維の塊が発生してしまうため塗布できないことも判明した。この繊維の塊を解消するために、様々な材料を添加し複数のサンプルを作成、検証した結果、想定していた使用感とは異なるものの塗布以外の多様な用途でも使用が期待できる気泡剤を用いたサンプルが有用であると判断し、配合を調整した。得られた素材は、クッション性を持ち、塗りつける以外にも型や道具を用いて、ボリュームのある成形にも用いることが可能である。開発の目標設定や開発途中に発生した問題の解決、使用感の調整等において、用途やユーザーを想定しながら材料を開発することで、より効果的な選択ができた。初年度の目標に設定した「塗布和紙」の開発が完了。現在は素材を用いた具体的用途として建築内装塗料を想定し、内装用途に適した調合に着手。2年目/国内における開発素材の展示、もしくは想定ユーザーへのヒアリングを行い、複数の想定される用途それぞれに適した調合を開発する。調合した素材は、各調合に対して想定した実際の使用用途もしくはそれに準ずる環境で実用可能かどうかの検証を行う。また素材の特性を活かした独自表現についても検証し、実用の幅を広げる。3年目/完成したそれぞれの紙素材を具体的用途や表現と共に国内外で発表する。また得られた成果を論文にまとめる。
金属性/半導体性単層カーボンナノチューブの分離に関する研究

研究目的:単層カーボンナノチューブ(SWNTs)は、カイラリティの違いにより金属性と半導体性のものが混在している。それらを分離し、それぞれのSWNTsを利用したデバイス研究が注目を集めている。本研究では、芳香族アミンである1-アミノピレン(1-AP)のSWNTsへの吸着特性の違いから、金属性SWNTsと半導体性SWNTsを分離するとともに、SWNTsに吸着した1-APの蛍光からSWNTs表面への1-APの吸着状態を明らかにすることを目的とする。研究方法:酸処理したSWNTs(Ac-SWNT)を1-AP溶液に加え、超音波処理を行う。この懸濁液を濾過し、得られたサンプルをAp-SWNTとする。金属性/半導体性SWNTsの分離を確かめるために、Ac-SWNTとAp-SWNTのUV-Vis-NIR吸収スペクトル、ラマンスペクトル測定を行った。さらに、それぞれのSWNTsへの1-APの吸着特性を調べる為に、1-AP水溶液にSWNTsを分散させ、蛍光スペクトル測定を行った。1-APの吸着特性を調べることによって、金属性/半導体性SWNTの分離メカニズムを考察する。研究成果:UV-Vis-NIR吸収スペクトル、ラマンスペクトル測定により、Ap-SWNTはAc-SWNTに比べて半導体性SWNTsがリッチであり、分離ができていることを確認できた。蛍光スペクトル測定においても、明確な変化が生じた。Ac-SWNT表面に吸着した1-APはカチオン種の蛍光のみを示したが、Ap-SWNTに吸着した1-APはカチオン種の他にπ-stacking種の蛍光を示した。1-APのカチオン種は、SWNTs表面のカルボキシル基との相互作用により生じた。Ac-SWNTの方がAp-SWNTに比べて分散性が高いのにも関わらず、カチオン種の蛍光しか示さないという結果は、この他にアミノ基とSWNTsの相互作用している種が存在すると推測できる。つまり、アミノ基とSWNTsの相互作用の有無によって、分離ができたと考えられる。
赤外光を用いた半導体の内部応力測定システムの開発

本研究では、半導体に適用できる光弾性徴少応力測定システムを開発した。このシステムの微少応力測定の基本原理は、研究代表者らが開発した光弾性画像合成法に基づくものであり、赤外光に対しては透明体となる半導体の性質を利用した。研究開発の主要部分は、大きく2つに分けられる。第1は、赤外光(不可視光)に対する光弾性画像合成法が適用できる光学系を組み立てることであり、第2は、半導体のような極めて脆い材料に対して、応力測定のための感度校正法であった。これは、半導体が光弾性感度が低く、かつ波長の長い赤外光を用いることで、従来法のような縞解析ができないということが、実験によりわかったためである。第1の光学系の組み立てでは、不可視光に対する光学系の組み立てであることから、試行錯誤を繰り返しながら、光源、各種フィルタ-、レンズ系のノウハウを蓄積し、光源には高出力の白熱電球、フィルタ-には、半導体自身を使うことで、良好な光学系を組み立てることができた。特に、光弾性画像合成法では複数の波長を含む赤外光を用いることで効果が上がることから、上記のような光学系となった。第2の感度校正に関しては、1/4波長板を原理的に使うことができないため、二重負荷装置を試作し、光弾性感度が既知のエポキシ樹脂で光の位相補正を加えることで、半導体の感度の校正を可能とした。これで得たシリコンウエハ-の光弾性感度は、エポキシ樹脂の1/10であった。以上のようなシステム開発により、半導体の微少応力測定が可能となった。これを実際の半導体に適用した結果、シリコンウエハ-では約2MPaの残留応力が±0.1MPa以上の精度で測定することができた。また、ガリウムヒ素、ガリウムリンなどの半導体についても、ウエハ-内の残留応力分布を測定することができた。本研究は、研究代表者らが開発した透明体内の微少な応力測定が可能な光弾性画像合成法による応力測定システムを、赤外域の不可視光の領域にまで適用範囲を拡大し、赤外光に対しては透明体となる半導体に適用できる応力測定システムを開発するものである。現有している可視光用の光弾性装置の偏光板を赤外用のものに交換し、光源は白熱電球としフィルターを通して赤外光を取り出した。この際の光源側に使うフィルターの特性は特に重要であり、用いる半導体が透明体となる光の波長域に十分合ったものを用いなければならないことがわかった。これは、半導体試験片に赤外光を照射した場合,試験片内を通過する事による輝度の減少が大きいと、試験片外を通った偏光とのコントラストが生じ、試験片が影になったようになり、実質的な内部応力検出の感度が低下してしまうためである。光学系の組み立てには、購入した赤外用TVカメラを用い、その出力は現有の画像処理装置に送り、光弾性画像合成法のための画像処理と、得られた処理画像から応力値への計算を行った。板厚0.5mm直径10cmのシリコン半導体ウエハーから、引張り試験片を長方形に切り出し作製した。同時に光弾性装置に合うように負荷装置も作製し、加えた応力値と半導体の光弾性効果による輝度の変化の関係を調べ、光弾性感度を求めた。その値は0.35mm/Kgfであり、他の円偏光を用いる通常の光弾性実験法で得られたものとほぼ同じであった。このような結果をもとに、IC作製用のシリコンウェハーに本システムを用いて応力分布の測定を行った。その結果、ウェハーの周辺部分にやや高い残留応力が存在することがわかり、これはひずみゲージを用いた切断法によってもそれを確認した。また、このシステムで表面に存在する研磨等で発生した割れも、応力の変化により検出できた。

本研究は、研究代表者らが開発した透明体に対する微少応力測定法の光弾性画像合成法を、不可視光の赤外域の領域にまで適用範囲を拡大し赤外光に対しては透明体となる半導体に適用できる応力測定システムを開発するものである。今年度は、昨年度のシリコン半導体ウエハ-の結果をもとに、さらに適用可能な材料を拡大させることと、応力測定可能領域を可変とし、微少領域での測定も可能となるよう、システムを改良することにある。このため、以下のような検討を行い、結論を得た。1.光源は高出力の自然電球が最も簡単で十分な輝度が得られるが、感度の校正等の関係から光学フィルタ-を併用するのが良かった。光学フィルタ-は単一波長透過型フィルタ-では、輝度の低下が大きく逆に応力測定の感度が得られず、フィルタ-としては測定物と同じ半導体を用いるのが良好であった。2.昨年度作製した光弾性感度検定用の負荷装置では、非常に脆い半導体の場合、干渉縞を出して検定が可能な程負荷を加える前に試料が破断してしまい、この手法では汎用性に欠けることがわかった。このため新たな感度検定法を考案し、それに必要な二重負荷装置を試作した。これは感度が既知のエポキシと半導体を組み合わせ、別々に負荷を加えて半導体の感度を決るもので、これにより干渉縞を出さなくても材料の光弾性感度が決定できるようになった。3.応力測定領域を変えるためシステムに現在の実体顕微鏡の組み込みを試みた。しかし、現有のものは古いタイプのもので赤外用TVカメラに行く光学系の分解能や倍率の変更が十分でなく、利用できないことがわかった。このため、新たに実体顕微鏡の本体レンズ部分のみを購入し、これを用いて測定領域を可変できるようにした。
父親支援教育における基礎理論構築に関する研究

我が国における父親支援教育の現状について明らかにすることができた。特に基礎自治体としての市町村における、父親支援の取り組みや現状、意識について全国調査により明らかにした。これらの調査から、我が国における父親支援の取り組みは、自治体の意識としてはそれぞれら意義を認め意向はあるが、具体的な取り組みができている自治体約半数であり、自治体の規模や地域において取り組みの内容に差が見られた。また父親支援に積極的な自治体へのインタヴュー調査から、父親支援はこれからの子育て支援の充実に向けた一つの軸としての可能性が示唆された。本研究は、父親支援教育の現状を明らかにするとともに、そのプログラム構築に寄与することを目的とし実施した。父親の育児参画が社会的に関心を集める中で、男性が父親となるための教育支援の現状についての調査は実施されておらず、また具体的なプログラムの散見はみられるが、理論構築がなされてはいない。本研究では、男性が父親になるための教育支援を明らかにし、もって父親の家族形成における主体的育児推進のための基礎的理論構築を目指す。そのために本年度は、大きく二つの研究を実施した。一つは父親支援教育に関わる文献研究である。これは現在の父親支援教育の歴史的な変遷と、その意義を理解すると目に実施をした。1990年に始まるとされる、我が国の子育て支援において、当初父親はその育児の主体としての位置づけでなされておらず、ほとんど記載がないことが分かった。父親の育児関する記述がみられるのは「少子化対策プラスワン」まだ待たなくてはならない。この様な歴史的な背景を理解することは、今後の父親支援教育の社会的な位置づけを明確にし、その意義のタイミングと社会の意識や制度の関連性を考える上で、大変重要な理解であるといえる。また現在の父親支援教育の実施状況の理解を得るために、全国の基礎自治体(市町村)への調査を行った。2015年度の子ども子育て新システム実施に伴い、全国の自治体で子育て支援が積極的に行われることとなった。そのようなタイミングで、日本の基礎自治体の父親支援教育の取り組みの理解は、我が国の子育て支援を理解するうえで重要なものであるといえる。またこのような父親支援に特化した全国調査は、これまで全国で実施されてはおらず、今後の父親支援教育を考える上においても、大変意義深いものである。全国自治体の父親支援の取り組みの現状を把握するために、全国自治体を対象とした調査を行う。全国の市区町村がどのような形で父親支援に取り組み、また父親支援についての意識や問題点、あるいは父親支援の取り組みの決定要因について、アンケート調査から明らかにすることを目的とする。【調査対象】全国の市区町村の子育て支援担当者を対象に、郵送による調査を実施した。対象自治体は1741箇所であり回収数は723であった。回収率は41.52%。・【調査時期】2015年10月11月【調査方法】郵送による配布と回収。無記名式。選択式と記述式による回答【調査内容】事前に作成した調査表を、三ヶ所の自治体職員に回答を依頼した。同時に質問項目、回答方法などについての検討を依頼した。その結果を考慮し、新たに質問票を作成し配布回収を行った。質問項目は4部からなる。1.父親支援の状況2.父親支援に対する意識3.父親支援の取り組みの課題4.自治体プロフィール【倫理的配慮】調査依頼書に調査目的、データ使用方法、連絡先を明記し、適正な調査とデータ処理についての理解を得た。またデータは自治体や個人を特定しないように配慮を行った。全国基礎自治体の父親支援に関する調査は、本調査が初めてでありその意義は大きい。父親支援の必要性については、多くの自治体において認められているが、実際の取り組みや意識においては決して高いものとはなっていない。またそれらの取り組みの阻害要因としては、「自治体の業務要因」「父親要因」「支援要因」の三点が明らかとなった。また今後の子育て支援の中核となる「こども子育て支援事業計画」においても、具体的記述、数値目標共に低いものとなっている。この計画は5年を一区切りとしており、この5年間の間により効果的かつ具体的な父親支援を構築する必要性がある今年度は昨年度実施した全国の自治体調査をデータ化した上で、分析を行い口頭発表、論文として発表を行った。口頭発表としては、2015年度に実施した全国調査をまとめ分析を行い、その結果を2016年5月89日に開催された第69回日本保育学会(白梅学園大学)において「地方自治体における父親支援の現状地方自治体全国調査より」として発表を行った。またこれまでの研究の成果をまとめ以前の調査も参考として、2016年5月29日に開催された第68回日本家政学会(金城学院大学)において「父親の子育て共有と学びに関する意識」として、発表を行った。また論文としては、全国調査の結果報告としてCHILD RESEARCH NETのWEBにおいて「父親支援に関する全国自治体調査について」を発表した。http://www.blog.crn.or.jp/report/02/220.html。また全国調査で知見を得ることのできた父子手帳については「父親支援における父子手帳の内容とその意義」として、大阪教育大学家政学研究会「生活文化研究53冊2016」に掲載した。同時にこれらの全国調査より、父親支援教育やプログラムに取り組んでいる自治体へのヒアリングを実施した。全国の10数カ所での実施を行い、現在データ化と分析を行っている。

全国調査により量的な知見を得ることができたので、それを足かがりとして、質的な調査を行いより高度な父親支援教育状況の把握に努めることとしている。また「父親支援研究会」を立ち上げ、父親支援に関わる研究者、実践者同士の交流、研究の場を作ることができ、より質の高い情報交換と研究を行うことができた。全国調査を行うことができそのデータの集計とまとめと分析を行っている。またまとめの内容を学会の口頭発表、また論文として作成てできているので概ね順調に進行している。全国調査のデーターから、地方自治体の規模や産業構造などの違いにより、父親支援のありようについて大きな差があることが理解できた。またこれらの取り組みのあり方が、地方自治体の人口への影響との関係性があることも、推測される結果が得られた。父親支援の今後の可能性を示唆する結果が得られた。インタヴュー調査は、当初30程度の自治体へのインタヴューを予定していたが、交渉の中で断られたり、受け入れられなかった事案が複数あったので、実際には十数件にとどまっている。さらに交渉を続けて、もう少しインタヴューの件数を増やしていきたいと考えている。また父親支援に関わる研究者数名と実践者による父親支援研究会を設立してすることができた。父親支援にかかほる研究者と実践者の交流、情報交換の機会を得ることができ、より質の高い研究を進めることができた。これらにより研究の内容の深化が進み、また同時に父親支援に関わる様々な領域や取り組みなどを知ることができ、研究の幅が大きく広がってきたと言える。我が国における父親支援の状況について、本研究により明らかにすることができた。全国基礎自治体父親支援アンケート調査により、基礎自治体における父親支援の状況が明らかになった。全国の基礎自治体で父親支援のプログラムの実施は25%程度に留まっている。しかし父親支援の意義は89%の自治体で認められており、意識と取り組みの齟齬が見られた。また子育て支援全体において、「母親:夫婦:父親」のプログラム実施割合は「6:3:1」となっており、その多くが母親を対象としたものであった。子育て支援全体の中での、父親支援の取り組みがなされていない状況が明らかとなった。それらを基礎的資料として、全国の父親支援に先駆的な取り組みをしている自治体に対するインタヴュー調査を行なった。インタヴューから父親支援の取り組みのプロセスも明らかになった。基礎自治体において父親支援のプログラムに取り組むプロセスは、「自治体の父親支援の必要性の認識」「予算・人材・意識の条件の整備」「実際のプログラムの企画、運営」の三段階からなることが明らかになった。全国の自治体において、このような父親支援プログラムを実施するためには、各自治体の子育て支援や自治体の人口減問題などに、どのような視点を持って取り組むかが問われており、単に父親支援のみならず自治体の今後の人口政策など広い視野での取り組みの必要性が確認された。このような調査から具体的な父親支援活動・教育について成果を得ることができた。
BESS測定器による宇宙線μ粒子絶対流束高度変化の精密測定

気球上昇中に超伝導スペクトロメータ(BESS)を用いて観測した宇宙線のデータを解析し、残留大気圧にして5800g/cm2に於ける大気μ粒子のスペクトルを精密に求め、μ粒子の強度が高度と共に変化する様子(いわゆる発達曲線)を得た。この発達曲線から、大気の上層ではμ粒子が生成され、高度が低くなるに従って崩壊していく様子を克明に捉えることができた。他の実験で得られた同種のデータと比較して、本研究で得たデータは、統計誤差が小さく、また、系統誤差も小さく押さえ込むことに成功した。また、地上で観測した様々のμ粒子スペクトルを解析し、μ粒子の強度は季節や緯度等、様々な環境の影響を受けることを示した。また、大気μ粒子・大気ニュートリノのモンテカルロ計算に最適化したクラスタ計算機のハードとソフトの調整を進め、計算速度を向上させた。計算コードの最適化を進め、観測データとの詳細な比較を行った。モンテカルロ計算に組み込む相互作用モデルとして様々なモデルを用い、任意の高度に於いてそれぞれのモデルが予言する大気μ粒子のスペクトルを得た。気球高度(残留大気圧にして530g/cm2)に於ける大気μ粒子のスペクトルと、モンテカルロ計算の詳細な比較から、宇宙線と大気分子の相互作用モデルとしてはDPMJET-IIIモデルが最適であると分かった。次に、入力データとしてBESSが測定した一次宇宙線のエネルギースペクトルを、また、相互作用モデルとしてDPMJET-IIIモデルを組み込んだ上で、詳細な大気構造を再現したモンテカルロ計算を行った。この結果、1GeV/c以下と数十GeV以上の領域ではBESSが測定した結果と、計算結果に有意な食い違いが見られ、相互作用モデルに修正が必要であると分かった。一次宇宙線のエネルギースペクトルを、0.2GeVから500GeVという約4桁にも渡る広いエネルギー範囲に於いて精密に測定するために、BESS測定器のアップグレードを行った。測定可能なエネルギー範囲を高エネルギー側に広げるために、ドリフト・チェンバーを新規に開発した。このドリフト・チェンバーを導入することで、入射宇宙線の飛跡の位置を60点で測定できるようになり、記録可能な飛跡の長さは約2mに達する。同時に、低いエネルギーの粒子も測定するために、ドリフト・チェンバーの物質量を少なくする必要がある。ガラス繊維布と特殊な発泡材を張り合わせた新しい複合材料を構造体に用いた。十分な強度を持ちながら、物質量は0.12g/cm^2と小さく押えられている。平成12年度は、ドリフト・チェンバーの実機を製作し、宇宙線やテスト・ビームを用いたテストを行った。この結果、チェンバーの位置分解能として、100μmが達成されていることを確認した。チェンバーの位置分解能が向上すると、これに見合った高精度な較正システムが必要になる。ドリフト・チェンバー用には、絶対的な位置を保証することが重要である。そこで、細いシンチレーション・ファイバーをチェンバーのワイヤー方向と並行に敷き詰めたカウンターを開発した。ドリフト・チェンバーと組み合わせてビームテストを行い、チェンバーの較正に有効であることを確認した。平成13年度以降は、開発した測定器を組み合わせて、高精度スペクトロメータを建設する。このスペクトロメータを科学観測用の大型気球を用いて、大気最上層部まで打ち上げ、一次宇宙線のエネルギースペクトルを測定する予定である。測定器のアップグレード作業を進めると同時に、現行のBESS測定器を用いて一次宇宙線の観測を行った。低エネルギー領域においては、活発な太陽活動の影響を受けて、流束が小さくなっている様子を明確に捉えた。アップグレードしたBESS測定器を、科学観測用大型気球を用いて打ち上げ、宇宙線の観測を行なった。測定可能なエネルギー範囲を高エネルギー側に広げるために、新規に開発したドリフト・チェンバーの実機を製作した。さらに、ドリフト・チェンバーの校正を確実、かつ、容易なものにするために、細いシンチレーション・ファイバーをチェンバーのワイヤー方向と並行に敷き詰めたカウンターを製作した。精密測定を実現するためには、各々の検出器を精度良く製作するだけでなく、これらを組み合わて行く際の組み立て精度も非常に重要になる。組み立て精度を高く保つと同時に、組み立てと分解を繰り返しても高い再現性を実現できるように、BESS測定器の構造体を改良した。2001年9月には、米国ニューメキシコ州にて、改良したBESSスペクトロメータを、科学観測用の大型気球を用いて大気最上層部まで打ち上げ、宇宙線のエネルギースペクトルを測定した。気球にトラブルが生じたため、観測時間が予定よりも短くなってしまい、十分な分量のデータを集めることが出来なかった。現在は、得られたデータの解析を進めているところである。また、気球実験の結果から、改良することの出来る箇所が発見されたので、検出器の調整も進めている。さらに性能を向上させるために、中央飛跡検出器を開発し、調整を続けている。平成14年度には、この検出器を搭載して気球を用いた観測を行なう予定である。超伝導スペクトロメータ(BESS)を用いて観測した宇宙線のデータを解析し、残留大気圧にして740g/cm^2(山頂高度)に於ける大気μ粒子、および、520g/cm^2(気球高度)に於ける大気μ粒子・陽子・ヘリウムのスペクトルを精密に求めた。