hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再構成キネシン繊維上での微小管滑り運動の速度と揺らぎ

二枚貝平滑筋のミオシン繊維の芯となっているキャッチン繊維に、キネシン分子モーター頭部の向きを揃えて結合させた再構成キネシン繊維を作成した。この再構成キネシン繊維上での微小管滑り運動を観察し、速度と運動方向の関係を解析した。また理論研究を行い、ATP分解を伴わない速い結合解離によって微小管上のキネシンが通常の運動方向とは逆方向にホッピングすることを見出した。ミオシンロッドをもつキネシンキメラ分子とキャッチンを共重合させて長いキネシン繊維を再構成し、その上で微小管の滑り運動実験をおこなうことができる。この再構成キネシン繊維上ではキネシン頭部の向きがよくそろっているとかんがえられている。本年度は、さまざまなキネシンキメラの変異体をもちいて、再構成キネシン繊維上での微小管滑り速度の解析をおこなった。その結果、キネシンのネック部位がそこなわれていないばあいは、微小管の運動速度は運動方向によらず一定であるが、ネック部位に欠失があるばあいは、微小管が再構成キネシン繊維の中央にむかう方向の運動速度が、その反対方向(すなわちキネシン繊維の中心から離れる方向)の運動速度よりも、わずかに、しかしながら統計的に有意におおきいことがわかった。この結果は、キネシンの柔軟性、とくにその頭部の柔軟性にかんしてえられた重要な知見である。この研究結果をまとめた論文は現在投稿中である。一方、これまでに行われた分子モーターの揺らぎ解析実験によってわかった性質、すなわち、「無負荷条件では分子モーターはシンクロナイズするが、高負荷条件では分子モーターは独立にはたらくこと」を説明する理論を確立するために、これまでに他の研究グループが提案したいくつかの理論モデルの計算機シミュレーションをおこなった。その結果、これまでに提出されたモデルでは過去の揺らぎ解析実験を説明できないことがわかった。この研究結果は、研究論文としてJournal of Physical Chemistry Bに発表した。キネシン分子モーターは、微小管との間で力を発生する頭部と、輸送する物質に結合する能力を持つ尾部からなる。本研究ではキネシン頭部の向きがそろった実験系において微小管の滑り運動を観察し、キネシン頭部の柔軟性と運動特性の関係を、さまざまな変異体キネシンを用いて解析することを目指した。ミオシン尾部とキネシン頭部からなるキネシンキメラ分子は、キャッチンと共重合させることによって長いキネシン繊維を再構成し、その上で微小管の滑り運動実験をおこなうことができる。この再構成キネシン繊維上ではキネシン頭部の向きがよく揃っていると考えられている。ネック部位に欠失があるキネシン頭部は柔軟性が失われているため、この結果は、キネシンの柔軟性、とくにその頭部の柔軟性が運動速度に影響を与えていることを示している。この研究結果をまとめた論文はJournal of Muscle and Cell Motilityに発表した。微小管の上を単分子で運動することが知られているキネシン分子モーターは、微小管との間で力を発生する頭部と、輸送小胞などに結合する能力を持つ尾部からなることが知られている。本研究ではキネシン頭部の柔軟性と運動特性の関係を解析することを目指した。私は以前より、キネシン単分子運動の化学・力学特性を理論的に明らかにすることを目的として、英国バーミンガム大学のNeil Thomas博士との共同研究を行っている。私とThomas博士は、過去の共同研究において、キネシンやミオシンVなどの分子モーターの運動と揺らぎに関する、熱力学的に無矛盾な一般的理論を既に確立している。これまでにも、この一般理論とキネシン分子の構造解析の知見に基づいて、キネシン分子の2つの頭部が協調的に結合と解離を繰り返しながら微小管上を歩行するという「キネシン歩行モデル」を構築し、理論的考察および計算機シミュレーションによって、これまでに知られているキネシン単分子運動の性質を解析し、いくつかの論文を発表した。本年度は、上記の「キネシン歩行モデル」をATP加水分解を含まないステップについて拡張することによって、変異体キネシンと野生型キネシンのヘテロダイマーの運動速度や、キネシン単分子の歩行運動において観察される前進ステップと後進ステップを詳細に解析した。この解析結果はJournal of theoretical Biologyに発表した。
フラストレート磁性体の磁場中異常量子現象に関する大規模並列計算による理論的研究

本研究ではフラストレート磁性体の磁場中異常量子現象を厳密対角化法で調べた。カゴメ格子ハイゼンベルク反強磁性体はその典型で、その性質解明は不十分な状況に留まっていた。この系の磁化過程では、飽和の3分の1の高さで傾きの小さい磁場領域が現れるが、よく知られた磁化プラトーとは異なる振舞が問題となっていた。我々は、この高さの量子状態が、系に歪みを導入した時に現れる二つの相の境界直上の場合に相当することを、京を含むスパコン上で行った大規模並列計算によって解明した。この事実が上記異常現象と密接に関係する。更に我々は、歪みで現れた二つのうちの一つの相の場合で、スピンフロップを起源とする磁化ジャンプも発見した。磁性体では系の性質に起因して様々な特徴が現れる。特に、フラストレーションを有する量子スピン系では、そのフラストレーションによって量子揺らぎが増大し、それが原因となって、古典系とは異なる様子がしばしば現れる。本研究では、量子系の理論模型に対し、偏りのない直接数値シミュレーション方法である厳密対角化法を用いて、そのような非自明な振舞いとその発現機構の解明を目的としている。2013年度、正方カゴメ格子と呼ばれる格子の上のハイゼンベルク反強磁性体の磁化過程を調べた。この格子は、正三角形の頂点共有という通常のカゴメ格子と同じ規則を持ちながらも、通常のカゴメ格子とは異なるネットワークを形成している。その結果、通常のカゴメ格子では全ての頂点が同等であるのに対して、正方カゴメ格子では、2種類の頂点が存在している。このような状況で、通常のカゴメ格子反強磁性体における飽和磁化の3分の1の高さに現れる磁場中異常現象と比して、この正方カゴメ格子ではどのような振舞が現れるか、ということに焦点を絞って研究を進めた。通常のカゴメ格子反強磁性体では、3分の1磁化の高さの、高磁場側の端で磁化が増加し始める時の傾きが非常に小さく、滑らかに増加し始める。それに対し、この正方カゴメ格子反強磁性体では、同じ高さの高磁場側の端で磁化ジャンプが発現することを見出した。この磁化ジャンプの起源を探るために調べた局所磁化の振る舞いが、この磁化ジャンプの前後で、スピンの方向に不連続な振舞いがあることを見出し、スピンフロップ現象の発現を指摘した。調べた系にはスピン空間に関して等方的であり、これまで、スピンフロップ現象は、スピン空間に関して異方性がある場合に発現する現象と広く考えられてきたことに対する反例となっている。磁性体では系の性質に起因して様々な特徴的な振舞が現れる。特に、フラストレーションを有する量子スピン系では、そのフラストレーションによって量子揺らぎが増大し、それが原因となって、しばしば古典系とは異なる様子がしばしば現れる。本研究では、量子系の理論模型に対し、偏りのない直接数値シミュレーション方法である数値対角化法を用いて、そのような非自明な振舞いとその発現機構の解明を目的としている。2012年度、構成スピンの大きさがS=1である量子スピンの三角格子ハイゼンベルク反強磁性体の性質を調べた。古典スピン系では、等方的な三角格子反強磁性体が120度構造と呼ばれるスピン構造を示し、相互作用が異方的となる場合に隣接スピン間の角度が徐々に変化していくことが知られているが、S=1スピンの量子系では、2次元フラストレート系であるがゆえに、直接数値シミュレーションの方法である量子モンテカルロ法や密度行列繰り込み群法の適用が難しい状況であり、近似を用いない方法から確実に確かめられた知見はほとんどなかった。我々は、まず、等方的な場合のスピン構造を調べた。東大情報基盤センターで2012年度に運用を開始たばかりのスパコンを占有利用し、世界で初めて27個のスピンの系の計算に成功し、その結果を用いて、120度構造の長距離秩序の秩序変数の定量的な評価に成功した。さらに、異方的な場合に、この構造の長距離秩序がどのように消失していくのかを詳しく調べ、その様子を明らかにした。この様子は、古典スピン系で知られていた上述の振る舞いと異なり、また、比較的良く調べられているS=1/2スピンの量子系で報告されている、複数のシナリオとも異なっている。

我々は、この高さの量子状態が、系に歪みを導入した時に現れる二つの相の境界直上の場合に相当することを、京を含むスパコン上で行った大規模並列計算によって解明した。この事実が上記異常現象と密接に関係する。更に我々は、歪みで現れた二つのうちの一つの相の場合で、スピンフロップを起源とする磁化ジャンプも発見した。カゴメ格子系に加えて、歪んだカゴメ格子の場合、カイロペンタゴン格子、正方カゴメ格子などの様々な格子系の反強磁性体の磁化過程を調べた。これらの格子上のハイゼンベルク反強磁性体では、歪みのないカゴメ格子の場合と異なり、飽和の3分の1の高さに磁化プラトーが現れるが、プラトー端の一方で磁化ジャンプが発現する。このジャンプの前後の状態は、スピンの軸方向が不連続に変化していて、いわゆるスピンフロップ現象が起こっていることを明らかにした。スピンの軸方向が不連続に変化する現象は、スピン空間に異方性がある場合に良く知られていたが、本研究が見出した事例は、全てスピン空間に異方性がない場合の磁化過程でフラストレーション起源で発現している。物性理論カゴメ格子反強磁性体の磁化過程で、飽和磁化の3分の1の高さに現れる磁場中異常現象と考えられる磁化ランプの発現機構を検討する目的の下で調べた、異なる格子系の磁化過程に全く異なる磁化ジャンプを見出したことは、磁化ランプの振る舞いが、正三角形の頂点共有という特徴が起源ではないことを示している。また、この磁化ジャンプがスピンフロップ現象と関連するものであることを出来たことで、量子スピン系における新たなフラストレーション効果を明らかにできた。2次元フラストレート磁性体の代表格である三角格子反強磁性体について、構成スピンがS=1である場合の振る舞いは、量子スピン系におけるフラストレーションの効果を明らかにし、深く理解していく上で、基本的な知見となる。スピンの大きさが、S=1/2の場合よりも大きなS=1のスピンの場合は、計算コストの制約から、S=1/2の場合に比べて更に小さい系しか取り扱うことができず、この系の様子を捉えることは非常に困難であったが、これまでに行われていないシステムサイズの計算を実施し、これを成功させたことで、得られたデータから系統的なシステムサイズ外挿が可能であることが初めて分かった。世界記録となるこの計算は、プロジェクトの一環として計画的に進められてきたものであり、それが成功理に完遂したことは、プロジェクト推進が概ね順調に進展していると判断した理由となっている。2次元フラストレート系における磁場中異常現象の特徴を焙りだす目的で、他の様々な格子系の様子を概観する。その比較の中で、磁化ランプや磁化ジャンプの振る舞いの発現機構に迫っていく。2次元フラストレート系として、これまでに取り組んできたカゴメ格子や、2012年度に重点的に取り組んだ三角格子の場合に加えて、それとは異なる、新たな格子形状の系について、無磁場下での基底状態の振る舞いや磁化過程の様子についても調べる。これまでに様々な視点から調べられてきたカゴメ格子反強磁性体や三角格子反強磁性体などで分かっている知見と比較し、共通な特性と異なる振舞を解明し、量子スピン系におけるフラストレーション効果の理解に貢献する知見を得る。研究分担者や関連研究者との研究打ち合わせを25年度に複数回実施しているが、予定変更のため、計画していた回数の全てを実施できなかったことなどから、26年度への繰越が発生した。研究分担者および関連研究者との研究打ち合わせを緊密に行い、研究推進を加速させる。
表面機能を考慮した射出成形金型表面のテクスチャ設計

【平成11年度の成果】1.しぼ加工を有する射出成形金型による射出成形品サンプルを得た.射出成形金型のしぼの深さを3段階に,面全体の曲率を4段階に変化させ,計12種類の金型を作成した.さらにそれぞれの金型で5段階の型温度で成形を行い,微小突起の曲率やしぼの深さを変化させた成形品サンプルを得た.2.作成された同サンプルについて,視覚,触覚に関する官能検査を実施した.3.昨年度明らかにした測定条件に従い,同サンプルの表面テクスチャを測定して凹凸形状データを得た.さらに昨年度に作成したソフトウェアを使用して,その表面の幾何学的特性を定量化した.4.昨年度に作成した反射光強度の測定装置を用いて,サンプルの反射光強度の角度分布,及び面内分布の測定を行った.また光沢度測定器を用いて光沢度の測定を行った.反射光強度の角度分布が微細面素の傾斜と強く相関していることが確認できた.5.以上の官能検査による評価値,光沢度,局所輝度の角度分布,及び輝度の面内分布との関係について重回帰分析により線形化を行った.その結果,しぼの深さという幾何学的特性が「柔らかさ」,「光沢」,「滑らかさ」といった官能検査の結果と相関があることがわかった.また,面全体の曲率が,「柔らかさ」と相関のあることが明らかになった.6.昨年度に基礎的な部分の開発を行った幾何光学に基づいた輝度分布シミュレーションのソフトウェアについて,精度を高めるための改良を行った.その結果,しぼ面の凹凸形状データからシミュレートされたイメージは反射光強度の面内分布の映像に近いものとなった.【平成10年度の成果】1.表面テクスチャの機能を代表する幾何学的特性として,(a)平均振幅,(b)波長スペクトル,(c)微細面素の傾斜,(d)局所形状,(e)高さの統計分布を表現するパラメータを選定した.そして,そのパラメータ値を正しく得るための表面テクスチャ形状の測定条件,計算条件を明らかにし,計算のためのソフトウェアを作成した.2.しぼ加工を有する射出成形金型,及びその金型による射出成形品サンプルを得た.上記の測定条件に従い,三次元粗さ測定装置によって標本化測定を行い,上記のソフトウェアにより幾何統計パラメータ値を得た.3.反射光強度の角度分布測定装置を作成し,同サンプルの測定を行った.その結果,反射光強度の角度分布が微細面素の傾斜と強く相関していることが確認できた.4.CCDカメラを用いて同サンプル表面の反射光の面内輝度分布の予備的な測定を行った.この結果に基づきCCDカメラのレンズの倍率,ワーキングディスタンス等の測定条件を検討した.5.幾何光学に基づいた輝度分布シミュレーション解析のソフトウェアを開発した.このシミュレーションの結果は4の予備的な測定による面内輝度分布と良い一致を示した.【平成11年度の展開】6.同成形サンプルの視覚,触覚に関する官能検査を実施する.7.一連の幾何統計パラメータと官能検査による評価値,光沢度,局所輝度の角度分布,及び輝度の面内分布との関係について重回帰分析により線形化し,表面テクスチャの設計データベースの作成を行う.8. 5.のシミュレーションの精度を高め,実際に射出成形サンプルを作成することなく幾何学的特性から反射輝度分布をシミュレーションし,その画像から官能検査を行うことが可能な環境の実現を目指す.【平成11年度の成果】1.しぼ加工を有する射出成形金型による射出成形品サンプルを得た.射出成形金型のしぼの深さを3段階に,面全体の曲率を4段階に変化させ,計12種類の金型を作成した.さらにそれぞれの金型で5段階の型温度で成形を行い,微小突起の曲率やしぼの深さを変化させた成形品サンプルを得た.2.作成された同サンプルについて,視覚,触覚に関する官能検査を実施した.3.昨年度明らかにした測定条件に従い,同サンプルの表面テクスチャを測定して凹凸形状データを得た.さらに昨年度に作成したソフトウェアを使用して,その表面の幾何学的特性を定量化した.4.昨年度に作成した反射光強度の測定装置を用いて,サンプルの反射光強度の角度分布,及び面内分布の測定を行った.また光沢度測定器を用いて光沢度の測定を行った.反射光強度の角度分布が微細面素の傾斜と強く相関していることが確認できた.5.以上の官能検査による評価値,光沢度,局所輝度の角度分布,及び輝度の面内分布との関係について重回帰分析により線形化を行った.その結果,しぼの深さという幾何学的特性が「柔らかさ」,「光沢」,「滑らかさ」といった官能検査の結果と相関があることがわかった.また,面全体の曲率が,「柔らかさ」と相関のあることが明らかになった.6.昨年度に基礎的な部分の開発を行った幾何光学に基づいた輝度分布シミュレーションのソフトウェアについて,精度を高めるための改良を行った.その結果,しぼ面の凹凸形状データからシミュレートされたイメージは反射光強度の面内分布の映像に近いものとなった.
皮膚癌における癌抑制遺伝子異常に関する研究

p21WAF1は細胞周期の調節だけでなくゲノムの安定性保持にも関与している.核異型は癌の組織学的特徴のひとつであり,癌細胞におけるゲノムの不安定性を示すものと考えられる.表皮内癌のひとつであるBowen病は,臨床的には悪性度は高くないものの病理組織学的に高度の核異型が特徴である.Bowen病発生にp21WAF1遺伝子異常が関与しているかどうかを検討するためPCR-SSCP法を用いてp21WAF1遺伝子変異の有無を調べた.これまでにBowen病でのp21WAF1遺伝子変異を検討した報告はない.20例のBowen病のホルマリン固定パラフィン包埋標本から病変部及び正常部のDNAを採取した.次に,p21WAF1遺伝子のアミノ酸をコードする領域を5組のDNAプライマーを用いてPCRで増幅後,SSCPにて変異の有無を調べた.SSCPに異常がみられる場合には,PCR産物の塩基配列を決定した.20例中4例(5カ所)に正常と病変でSSCPのパターンに違いがみられ,塩基配列の違いも確認した.しかし,いずれもアミノ酸の変化を伴わないものであった(1例,intron 2のposition3;2例,intron 2のposition 16;1例,codon35とintron 2のposition 16).このことはp21WAF1遺伝子変異が,Bowen病発生に関与している可能性は低いことを示唆している.しかし,Bowen病においては突然変異率が高くなっていることを示唆するものと考えるp21WAF1は細胞周期の調節だけでなくゲノムの安定性保持にも関与している.核異型は癌の組織学的特徴のひとつであり,癌細胞におけるゲノムの不安定性を示すものと考えられる.表皮内癌のひとつであるBowen病は,臨床的には悪性度は高くないものの病理組織学的に高度の核異型が特徴である.Bowen病発生にp21WAF1遺伝子異常が関与しているかどうかを検討するためPCR-SSCP法を用いてp21WAF1遺伝子変異の有無を調べた.これまでにBowen病でのp21WAF1遺伝子変異を検討した報告はない.20例のBowen病のホルマリン固定パラフィン包埋標本から病変部及び正常部のDNAを採取した.次に,p21WAF1遺伝子のアミノ酸をコードする領域を5組のDNAプライマーを用いてPCRで増幅後,SSCPにて変異の有無を調べた.SSCPに異常がみられる場合には,PCR産物の塩基配列を決定した.20例中4例(5カ所)に正常と病変でSSCPのパターンに違いがみられ,塩基配列の違いも確認した.しかし,いずれもアミノ酸の変化を伴わないものであった(1例,intron 2のposition3;2例,intron 2のposition 16;1例,codon35とintron 2のposition 16).このことはp21WAF1遺伝子変異が,Bowen病発生に関与している可能性は低いことを示唆している.しかし,Bowen病においては突然変異率が高くなっていることを示唆するものと考える
口腔粘膜疾患の病態解析に関する研究ー特にアラキドン酸代謝産物の比較検討ー

1.口腔粘膜病変組織のアラキドン酸代謝産物の測定口腔粘膜病変組織のアラキドン酸代謝産物の測定は歯周病症例と口腔癌症例を対象として行った。歯周疾患:歯周疾患症例の歯肉では正常歯肉に比較しリポキシゲナ-ゼ系でLTC_4、D_4、E_4、B_4が高値を示し、また5ーHETEでも同様の傾向が認められた。LTは歯肉の炎症度との関連が認められ、炎症度が軽度から中等度の症例の歯肉に比較し、炎症度が高度の歯肉ではLTC4(365ng/g)、LTD4(399ng/g)が著しい高値を示し局所の炎症反応への関与が示唆された。シクロオキシゲナ-ゼ系ではPGD_2、TXB_2、PGE_2が炎症が高度の症例で特に高い値を示し、歯周組織の破壊と歯槽骨の吸収に関与している可能性が示唆された。2.口腔粘膜病変組織のILー1測定歯周疾患:炎症症状の強い辺縁性歯周炎の歯肉では平均60.7ng/gであり、炎症症状の弱い歯肉の19.0ng/gに比較し有意に高値であった。口腔癌:口腔癌症例では腫瘍組織と腫瘍が骨に近接している腫瘍隣接骨の分析を行い、腫瘍隣接骨では平均1.60ng/g、正常骨では1.38ng/gであり、腫瘍の浸潤した骨で高値を示す傾向が認められ、腫瘍の骨浸潤、骨吸収への関与が示唆された。
福祉用具の利用に対する継続的な支援の有効性に関する研究

前年度までの研究成果より、福祉用具の導入後に問題を抱えている利用者の存在が明らかになってきた中で、導入した福祉用具を継続的に利用していくためには、こうした問題を解決していくことが喫緊の課題である。最終年度は、福祉用具に対する工夫という利用者側からの福祉用具に対する取り組みに着目し、福祉用具に対する工夫の取り組みとその関連要因について明らかにすることを目的とした。その結果、福祉用具に対して工夫を加えていることは、年齢が若いこと、福祉用具の導入を決定したのが本人であることとの関連がみられた。また、福祉用具を利用した後に問題があった人のほうが福祉用具に対して工夫している傾向にあった。今回得られた結果から、福祉用具を利用した後の問題は存在するものの、そうした問題を抱える人の多くは福祉用具に対して何らかの工夫という取り組みをしていることが明らかとなった。このような福祉用具を継続的に利用することに結びつきうる利用者自身による'工夫'の取り組みは、一般に継続的な福祉用具の利用を実現するための支援の手がかりとなり得る。さらに、福祉用具に対する工夫の有無に影響する要因を検討した結果、福祉用具の導入を決定したのが本人であることと有意な関連が見られた。当然のことながら、福祉用具の導入に際しては専門者の知識や技術が求められる。ただし、そうした中にあっても利用者本人が最終決定者として福祉用具を選択できたかどうかということが、その後の福祉用具との関わり方においても重要な影響を与えていた。すなわち、福祉用具の利用後の問題に対して'工夫する'という主体的な取り組みが行われていたのである。今後は、このような利用者自身による工夫という要因を含めつつ、福祉用具の継続的な支援のあり方についてさらに詳細に検討していくことが課題である。福祉用具を利用した後の変化を明らかにすることを念頭におきつつ、本年度は、地域に在住する高齢障害者における福祉用具の利用実態を明らかにすることを第一の目的とした。その上で、高齢障害者が福祉用具の利用に対してどのような認識や態度などを有しているのかについて明らかにすることを第二の目的とした。調査対象は、A市に在住している者であって身体障害デイサービスセンターを利用している高齢障害者とした。質問紙によるアンケート調査を実施した結果、有効回答が得られたのは104名であった。調査内容は、基本属性(性別、年齢、障害者手帳の有無、障害の程度、家族形態などを含む)、ADL、社会関連性、福祉用具の利用の有無、福祉用具の利用希望の有無、福祉用具に対する満足度、福祉用具に対する態度などによって構成された。得られた結果は以下の通りであった。第一に、福祉用具の利用実態に関しては、大半の者が何らかの福祉用具を利用しており、一人当たり複数個の福祉用具を利用していた。第二に、福祉用具を利用した後の満足度については、「満足している」と答えたものが過半数以上であった。一方で、福祉用具を利用した満足度について「どちらともいえない」又は「不満」と答えたものも約3割であった。今回の調査結果から、対象者において福祉用具が広く利用されていることが明らかとなった。一方で、福祉用具の導入後になんからの不満を抱えている利用者も存在していたことから、今後は福祉用具の導入後の支援のあり方についての継続的な検討が必要である。本研究では、高齢者の福祉用具の利用後の変化を介護支援専門員にフィードバックすることを念頭におきつつ、福祉用具に対するモニタリング支援が、福祉用具の継続的な利用、あるいは新たな福祉用具の利用など、その後の利用に与える影響について明らかにすることを目的としている。本年度は福祉用具を利用した後に焦点をおき、福祉用具の利用にかかわる問題や福祉用具に対する利用者の満足度の実態について明らかにし、福祉用具に対する満足度に影響する要因についても検討した。また、今回の結果から、福祉用具の満足度が高いことと福祉用具の利用を決定した人が利用者本人であることの間に関連傾向が見られた。このことは、上述のような福祉用具の導入に向けた支援あるいは導入後の問題解決のための支援を考えるとき、専門職者からの一方向的な支援だけでは十分ではないことを示している。今後は、福祉用具の支援における利用者の意見を反映した枠組みの構築を目指しつつ、福祉用具を利用した後の支援が福祉用具に対する態度や満足度、さらには生活全体の満足度に対してどのような影響を及ぼすのかについても詳細に検討していくことが課題である。

ただし、そうした中にあっても利用者本人が最終決定者として福祉用具を選択できたかどうかということが、その後の福祉用具との関わり方においても重要な影響を与えていた。すなわち、福祉用具の利用後の問題に対して'工夫する'という主体的な取り組みが行われていたのである。今後は、このような利用者自身による工夫という要因を含めつつ、福祉用具の継続的な支援のあり方についてさらに詳細に検討していくことが課題である。
客観的指標を用いた糖尿病性足潰瘍の予測方法の開発 -炎症所見に着目して-

1.非潰瘍性病変の炎症徴候評価におけるカットオフポイントの検討疼痛を伴う非潰瘍性病変を有する健常人8名を対象にサーモグラフィの撮影を行ったが、皮膚温の上昇は認められず、カットオフポイントの算出は困難であった。皮膚温の上昇を認める非潰瘍性病変は、糖尿病患者では観察されてきたが、健常人では見られないことから、糖尿病性神経障害等で炎症を知覚できず、進行した状態であることが予測された。2.炎症を伴う胼胝の要因の検討非潰瘍性病変の中でも糖尿病患者において潰瘍に至る経路の一つとなる胼胝に着目し、炎症を伴う要因を検討した。足外来を受診した糖尿病患者136名を対象に胼胝と炎症(サーモグラフィにて創傷看護学の専門家が判定)、および要因(年齢、性別、血糖コントロール状態、神経障害、血管障害)を調査した。その結果、胼胝の保有率は38.8%であり、炎症を伴う胼胝は3.7%であった。胼胝の有無と関連があったのは、前足部圧力と足変形であり、炎症を伴う胼胝を有する糖尿病患者全員に神経障害の合併が見られた。以上より、神経障害により炎症の疼痛を自覚できず、胼胝が重症化していることが予測された。3.靴と皮膚温の関係に関する検討足部をサーモグラフィにて評価するにあたり、靴と皮膚温との関係を予備的に検討した。健常女性10名を対象に、靴(運動靴とパンプス)を脱いだ後の皮膚温の変化を60分間サーモグラフィで撮影した。その結果、運動靴を履いていた場合には"変化なし""趾先から低下"が多かったが、パンプスでは"2・3・4趾上昇"が最も多く、次いで"1趾のみ上昇""1・5趾上昇"が多かった。トウボックスの圧迫が皮膚温に影響する可能性が示唆され、サーモグラフィにて炎症を評価する際に留意する必要あると考えられる。糖尿病患者の増加に伴い、重症な合併症の一つである糖尿病足病変の重点的な指導による発症予防効果に行政が注目し、糖尿病合併症管理料がつくようになった。しかしながら、糖尿病患者の足部は、疼痛・熱感を感じにくく、発赤・腫脹が表れにくいという特徴があるため、視診や触診によるアセスメントは非常に難しく、感染が先行し手遅れになる患者も少なくない。そのため、感染前の炎症所見に着目し、客観的な指標を用いた炎症徴候のアセスメント方法を開発することが急務であると考えた。そこで、本研究では、超予防的視点に立ち、糖尿病性足潰瘍を予防するために、その初期症状である炎症所見をいち早く発見する客観的な方法をサーモグラフィを用いて開発することを目的とした。平成21年度は、足底の炎症部位と周囲皮膚の温度差のカットオフポイントの検証に先駆け、胼胝や鶏眼などの非潰瘍性病変のない者の足部のサーモグラフィの実態調査を行った。対象者は、非糖尿病者32名、糖尿病者129名であった。非糖尿病者の65%は2種類の皮膚温分布パターンに集約されたのに対し、糖尿病者の87.2%は様々な温度分布像を呈しており、自律神経障害等の影響を受けている可能性が考えられた。したがって、炎症部位と周囲皮膚の温度差のカットオフポイントを検討する際には、自律神経障害等の影響を考慮する必要性が示唆された。平成22年度は、カットオフポイントの検討を行い、その妥当性を検証する予定である。その結果、運動靴を履いていた場合には"変化なし""趾先から低下"が多かったが、パンプスでは"2・3・4趾上昇"が最も多く、次いで"1趾のみ上昇"

"1・5趾上昇"が多かった。トウボックスの圧迫が皮膚温に影響する可能性が示唆され、サーモグラフィにて炎症を評価する際に留意する必要あると考えられる。
次世代の医療・福祉・ヘルスケアのための生体内外ボディエリア通信に関する研究

平成30年度は,平成29年度に得られた成果をもとに,実用化を視野に入れたより具体的な検討へと研究を進めた.インプランタブル機器やウェアラブル機器を身につけて生活することを考えると,たとえば,手足は様々な角度に折り曲げられるなど,日常生活の中で,人体の様々な姿勢変動が想定される.こうした人体の姿勢変動などに対する送受信アンテナ間の伝送特性変動や電磁界分布などを検討した.また,これらの姿勢変動などに起因する伝送特性の劣化が生じるような場合において,電源を必要としない無給電の中継アンテナコイルを導入することで,伝送特性を向上させる提案・検討を行った.その結果,無給電中継アンテナコイルが送受信コイル間に挿入された場合,中継アンテナコイルが送受信アンテナコイルに近接する場合を除き,伝送特性は中継コイルなしの場合と比べて,最大8.9 dB改善することを確認した.また,送受信アンテナコイル,および中継アンテナコイルの周囲に分布する磁界強度分布から,送信アンテナコイルにおいて励振された磁界が,中継アンテナコイル誘導され,受信アンテナコイルへと効果的に伝送される様子が確認され,中継コイルの導入による伝送特性の改善の効果が確認された.さらに,人体の電磁波防護の観点から,人体近傍に配置される磁界励振型アンテナから放射される電磁波に対する生体安全性についても,国際非電離放射線防護委員会(ICNIRP)によって定められた国際ガイドラインや総務省の定めるSAR制限値と照らし合わせて評価を実施し,電磁的生体安全性が確保されていることを確認した.本年度の研究で得られた成果は,平成29年度に得られた成果とあわせ,腕部装着型電磁界共振結合型のボディエリア通信システム設計時の重要な知見として役立つものといえる.本研究は,医療・ヘルスケアのためのボディエリア通信において,磁界励振型の送受信アンテナコイルを用いる生体周辺通信を,生体周囲のみならず生体内部へと拡張し,生体内外を通信エリアとするボディエリア通信へと発展させた際の信号伝送特性を,電磁気学的および電気回路理論的見地から,定性的,定量的に明らかにすることを目的とし,最終的には,送受信アンテナ間における生体内外の電磁界分布や伝送特性,電磁環境両立性を明らかにし,アンテナコイルの設計手法,アンテナコイルおよび生体を含めたシステム設計手法の確立を目指したものである.平成29年度は,生体内外に近接配置されるアンテナの構造や形状に対する最適動作周波数(共振周波数)や,生体内外における伝送特性,また,アンテナが生体内外に形成する電磁界分布などの検討を行った.その結果,数値解析によって得られる電磁界分布から,コイル型アンテナを用いることで,非磁性である人体の影響を受けにくく,生体周囲のみならず,生体内においても効果的通信エリアが形成可能であることを明らかにした.また,送受信アンテナ同士が磁界によって効果的に結合するため,電極を利用する電界励振型のアンテナを用いる場合に比べて良好な伝送特性が得られることを明らかにした.さらに,上記結果をふまえて,コイル型アンテナを試作し,生体等価ファントムを用いて伝送特性の確認実験を行ったところ,電磁界解析結果と同様の傾向を示すことが確認され,本研究の有効性が示された.平成29年度は,生体内外に近接配置されるアンテナの構造や形状に対する動作周波数や,生体内外における伝送特性,また,アンテナが生体内外に形成する電磁界分布などの検討を行っている.数値電磁界解析による解析的検討と,試作アンテナと生体等価ファントムを用いた実測による実験的検討の両面から行っており,当初の研究計画どおり,順調に進展している.平成30年度は,平成29年度に得られた成果をもとに,実用化を視野に入れたより具体的な検討へと研究を進めた.インプランタブル機器やウェアラブル機器を身につけて生活することを考えると,たとえば,手足は様々な角度に折り曲げられるなど,日常生活の中で,人体の様々な姿勢変動が想定される.こうした人体の姿勢変動などに対する送受信アンテナ間の伝送特性変動や電磁界分布などを検討した.また,これらの姿勢変動などに起因する伝送特性の劣化が生じるような場合において,電源を必要としない無給電の中継アンテナコイルを導入することで,伝送特性を向上させる提案・検討を行った.その結果,無給電中継アンテナコイルが送受信コイル間に挿入された場合,中継アンテナコイルが送受信アンテナコイルに近接する場合を除き,伝送特性は中継コイルなしの場合と比べて,最大8.9 dB改善することを確認した.また,送受信アンテナコイル,および中継アンテナコイルの周囲に分布する磁界強度分布から,送信アンテナコイルにおいて励振された磁界が,中継アンテナコイル誘導され,受信アンテナコイルへと効果的に伝送される様子が確認され,中継コイルの導入による伝送特性の改善の効果が確認された.さらに,人体の電磁波防護の観点から,人体近傍に配置される磁界励振型アンテナから放射される電磁波に対する生体安全性についても,国際非電離放射線防護委員会(ICNIRP)によって定められた国際ガイドラインや総務省の定めるSAR制限値と照らし合わせて評価を実施し,電磁的生体安全性が確保されていることを確認した.本年度の研究で得られた成果は,平成29年度に得られた成果とあわせ,腕部装着型電磁界共振結合型のボディエリア通信システム設計時の重要な知見として役立つものといえる.前年度の成果をふまえて,より具体的な検討を行っていく.インプランタブル機器やウェアラブル機器を身につけて生活することを考えると,日常生活において,様々な人体の姿勢変動が考えられる.こうした姿勢変動などに対する送受信アンテナ間の伝送特性変動や伝送周波数特性,電磁界分布などを検討する.

さらに,本申請研究は,生体近傍および生体内外の通信を想定しており,アンテナも生体近傍や生体内に配置されるため,人体・生体の電磁波防護の観点から,アンテナや電子回路から放射される電磁波に対する生体安全性や電磁ノイズに対するイミュニティについても検討する必要がある.特に,生体安全性については,生体の電磁波エネルギー吸収率である局所Specific Absorption Rate (SAR)値によって評価を行う.評価には,国際非電離放射線防護委員会(ICNIRP)によって定められた国際ガイドラインや総務省の定めるSAR制限値と照らし合わせて評価を実施し,生体安全性の確認を行う.これらの検討についても,すでに所有している電磁界解析ソフトウェア(現有設備)やネットワークアナライザ(現有設備),誘電体プローブ(現有設備)によって行う.また,必要に応じて,研究協力先である東京大学や東京理科大学の研究設備なども利用して行う.計画立案時に予定していた国際会議の日程が,他の会議の依頼講演の日程と重なり,出張を見送ったことと,計画立案時に購入を予定していた物品の一部に価格の変化があり,購入を見送ったためである.これらについては,平成30年度に開催される同分野の国際会議における研究発表・情報収集のための出張旅費,および同等代替品の購入費用として利用する.
電界共役流体のコモンラインを利用したマイクロアーム/多指ハンドシステムの研究

直流高電圧を印加すると電極間に活発な流動が発生する電界共役流体(ECF)を用いた高出力パワー密度のマイクロ液圧源を開発し,これを内蔵したmmオーダでヒト腕/手指のような多自由度マイクロアーム/多指ハンドシステムを開発した.開発したマイクロアームとマイクロ多指ハンドを統合し微小対象物のハンドリングを実現した.直流高電圧を印加すると電極間に活発な流動が発生する電界共役流体(ECF)を用いた高出力パワー密度のマイクロ液圧源を開発し,これを内蔵したmmオーダでヒト腕/手指のような多自由度マイクロアーム/多指ハンドシステムを開発した.開発したマイクロアームとマイクロ多指ハンドを統合し微小対象物のハンドリングを実現した.mmオーダーでヒト腕/手指のような多自由度系の実現を目指して,本年度にはECFを駆動源とした,断面に2室または3室を有する,屈曲動作を行う外径5mm以下の拮抗形ECFマイクロフィンガの提案およびプロトタイプの試作と,2室のECFマイクロフィンガを3個並べて構成した,物体把持可能なECFマイクロハンドの提案,試作,その制御,および物体の把持をおこなった.印加電圧5.0kVで発生圧力18.1kPa,発生流量254mm^3/s(作動流体:FF-1EHA2)のECFジェット発生部の性能を確認した.このジェット発生部を用いたECFマイクロフィンガの特性実験の結果,印加電圧4.5kV時に最大無負荷屈曲変位9.2mm,最大発生力8.7mNが得られた.無負荷時の屈曲変位ステップ応答は,立ち上がり時間0.8s,立ち下り時間0.9sであった.またフィンガが開閉するような制御電圧4.5kVステップ入力において,変位応答時間1.4sであった.断面に3室を有するECFマイクロフィンガの場合,ECFとしてFF-101EHA2を用いて,印加電圧4.0kV時に最大無負荷屈曲変位1.3mmが得られた.無負荷時の屈曲変位ステップ応答は,立ち上がり時間0.4s,立ち下り時間0.4sであった.最後に断面に2室を有するECFマイクロフィンガ3本よりECFマイクロハンドを試作し,印加電圧4.0kVにおいてハンドの開閉動作を確認し,5.5mNのダルマ型画鋲,タイゴンチューブなどの把持実験を行い,把持動作を確認した.まずECF-MFHAの構成要素であるECFジェットを用いたMcKibben形人工筋のモデルを繊維コードの弾性変形,繊維コードとゴムチューブ間の摩擦,ヒステリシスが無視できる仮定の下に導出を行った.ECF人工筋の試作,実験を通して,印加電圧5kV時に収縮率18%,発生力1.2Nの結果を得て,この実験結果とモデルによるシミュレーション結果の傾向がよく一致することを確認した.次に,ECF-MFHAを構成する2本のECF人工筋の一方が収縮したときに対向する方は同じだけ伸長し,人工筋の差圧はジェット発生器の圧力差に等しいとする仮定の下で,ECF-MFHAのモデル式を導出した.試作したECF-MFHAの実験結果より,5kVから1kVまでのステップ電圧の印加時に,有効径19.5mmの関節において回転角度8.2°を得て,この結果はシミュレーション結果と傾向が一致し,構築したモデルが有効であることを証明した.最後に,ECF-MFHAを2つ用いた2軸マニピュレータの試作,実験を行い,5kVから1kVまでのステップ電圧の印加時に,第1,第2リンクの関節において6.5°,11.1°を得て,BCFマイクロマニピュレータ実現の可能性を確認した.本研究課題ではmmオーダでヒト腕/手指のような多自由度系の実現を目指して,本年度には,ECFジェットを駆動源とした,小形,軽量,柔軟の特長をもつロボットハンドを提案,試作し,実験による特性評価を行った.また,ロボットアーム駆動のための液圧サーボシステムのマイクロな領域での実現可能性を探るため,ローリングダイアフラムおよびECFを用いて両方向駆動マイクロシリンダを提案,試作して,特性解明実験を行なった.まず,ロボットハンドは,人間の手と同じように5個の柔軟なフィンガとECFタンクで構成されている.各ロボットフィンガは湾曲アクチュエータとECFジェット発生部からなり,ECFタンクをコモンラインとして,ECFロボットハンドを構成して把持動作を行う.本研究のフィンガでは,低い圧力で大きい変位が得られるように,ゴムチューブの軸方向に1本の強化繊維が,周方向に等間隔の強化繊維が配置された.ECFロボットフィンガの試作,実験を通して,X方向への最大変位は印加電圧6kV時に約30mmであった.Y方向の変位は,印加電圧5.3kV時に27mmをピークとして,内側に回り込み,印加電圧6kVで約23mmになった.このフィンガを5本用いてECFロボットハンドを試作し,コップ,テープなどの把持実験を行い有効性を確認した.ついで,ECFの外部漏れを防ぎ,摺動の問題を解決することができるローリングダイアフラムを用いて,ECFジェット駆動マイクロシリンダの試作を行なった.試作したマイクロシリンダの寸法は,ボディ部が16x16x18.5mm^3,ピストン部を含めた全長は25.0mmである.

また,試作したマイクロシリンダの,印加電圧に対する発生力や出力変位についての特性実験を通して,マイクロシリンダの有効ストロークは,約1.5mmであること,さらに,ボディ部に対するピストン部の相対位置により異なるものの,印加電圧3.0kV時に,110160mNの発生力を得られることを明らかにした.
光感受性ナノポア形成能をもつ人工BAXタンパク質の構築

本研究では、光照射による可逆的なナノポア形成を可能とする人工BAXタンパク質を構築する。BAXは、不活性の状態では細胞質内に遊離しており、活性化されることによって、タンパク質通過することができる比較的大きな孔(ナノポア)を脂質二重膜に形成する。本来、この不活性状態から活性状態への構造変化は、他のタンパク質由来であるBH3ドメインの結合により誘導されが、申請者は、半合成法を用いてBAXの特定部位に光感受性アミノ酸、アゾべンゼンアミノ酸を導入することによって、光照射により不活性構造から活性構造へ、さらには活性構造から不活性構造へ構造変化が可能な、可逆的なナノポア形成能をもつBAXを調製する。まず、人工BAXの半合成を行う前に、半合成で得られた試料の評価を行うための実験系をNativeなBAXとBH3ドメインペプチドを用いて構築することとした。NativeなBAXについては既に報告されている大腸菌を用いた発現系を用いて調製を行い、BH3ドメインペプチドに関してはペプチド固相合成によって調製を行う。それらを用いて、蛍光実験にて脂質二重膜に膜孔が形成されたか否かを検証することで試料の評価を行う。蛍光物質を含むリポソームを調製し、そこにBAXとBH3ドメインペプチドを加える。膜孔が形成されれば、リポソームから蛍光物質が放出され、蛍光強度の上昇が観察されるといったものである。膜孔の大きさについてはリポソーム内に含ませる蛍光物質の大きさを変えることで考察する。当該年度に関してはこの実験系に必要なNativeなBAXとBH3ドメインペプチドの調製を完了した。また、人工BAXを調製するため、発現系でN末端セグメントを調製し、アゾベンゼンアミノ酸を含むC末端セグメントを合成化学的に調製する。半合成に必要なBAXの大腸菌発現用のベクターと合成セグメントの調製に関しては既に完了している。2018年10月より京都薬科大学の助教として着任し、新境地での本務や実験室のセットアップを行う必要があったため、予定どおりの進捗状況よりやや遅れている。しかしながら、コントロールのために必要なNativeのBAXタンパク質の発現用ベクターやNativeのBAXと結合して膜孔を形成させるBH3ペプチドの合成と精製、人工BAXの作成に必要なセグメントの合成と精製、大腸菌発現用のベクターの一部の調製に関しては完了しており、現在NativeBAXの発現精製の最適化を行っているところである。調製後、直ちに蛍光実験での膜孔形成の検出方法の確立を行うとともに、今後遅れを取り戻しながら研究を行っていく予定である。NativeBAXを発現、精製し、膜孔形成の有無を確認するための実験系を構築する。その実験系は単純に膜孔が開いたか、否かを確認する蛍光実験と、開いた膜孔の大きさを考察する電気化学的実験の2つを考えている。電気化学的実験に関しては共同研究者と共に行う予定であり、直ちに膜孔形成を確認することは困難である。そのため、本研究室にて蛍光実験での膜孔形成が確認できるよう実験系を組み立てる。さらに蛍光物質の大きさを変えることによって大まかな膜孔の大きさを検討できるようにする。その後、電気化学的実験により、より正確な膜孔の大きさを観察する。よって電気化学的実験は蛍光実験で膜孔形成が観察された後に行う予定である。また、人工BAXを半合成するためにはCys変異の適した場所を決定しなかればならないため、Cys変異体を4種類程度発現、精製し、Nativeと同じ反応が起こるものを探索する。この「Nativeと同じ反応」は前半に記した蛍光実験を行い、Nativeなものと同じ条件で膜孔が形成されるか否かで判断を行う。さらに人工BAXの半合成にも着手し、半合成の反応条件の検討を行っていく。合成セグメントは既に得られており、大腸菌発現用のベクターも一部得られることから、大腸菌発現によりセグメントの調製方法の確立を行うとともに、合成セグメントとの縮合反応の最適化を行う。縮合部位の検討を行わなければならないため、同時に他のセグメント調製も行っていく。

膜孔の大きさについてはリポソーム内に含ませる蛍光物質の大きさを変えることで考察する。当該年度に関してはこの実験系に必要なNativeなBAXとBH3ドメインペプチドの調製を完了した。また、人工BAXを調製するため、発現系でN末端セグメントを調製し、アゾベンゼンアミノ酸を含むC末端セグメントを合成化学的に調製する。半合成に必要なBAXの大腸菌発現用のベクターと合成セグメントの調製に関しては既に完了している。2018年10月より京都薬科大学の助教として着任し、新境地での本務や実験室のセットアップを行う必要があったため、予定どおりの進捗状況よりやや遅れている。しかしながら、コントロールのために必要なNativeのBAXタンパク質の発現用ベクターやNativeのBAXと結合して膜孔を形成させるBH3ペプチドの合成と精製、人工BAXの作成に必要なセグメントの合成と精製、大腸菌発現用のベクターの一部の調製に関しては完了しており、現在NativeBAXの発現精製の最適化を行っているところである。調製後、直ちに蛍光実験での膜孔形成の検出方法の確立を行うとともに、今後遅れを取り戻しながら研究を行っていく予定である。NativeBAXを発現、精製し、膜孔形成の有無を確認するための実験系を構築する。その実験系は単純に膜孔が開いたか、否かを確認する蛍光実験と、開いた膜孔の大きさを考察する電気化学的実験の2つを考えている。電気化学的実験に関しては共同研究者と共に行う予定であり、直ちに膜孔形成を確認することは困難である。そのため、本研究室にて蛍光実験での膜孔形成が確認できるよう実験系を組み立てる。さらに蛍光物質の大きさを変えることによって大まかな膜孔の大きさを検討できるようにする。その後、電気化学的実験により、より正確な膜孔の大きさを観察する。よって電気化学的実験は蛍光実験で膜孔形成が観察された後に行う予定である。また、人工BAXを半合成するためにはCys変異の適した場所を決定しなかればならないため、Cys変異体を4種類程度発現、精製し、Nativeと同じ反応が起こるものを探索する。この「Nativeと同じ反応」は前半に記した蛍光実験を行い、Nativeなものと同じ条件で膜孔が形成されるか否かで判断を行う。さらに人工BAXの半合成にも着手し、半合成の反応条件の検討を行っていく。合成セグメントは既に得られており、大腸菌発現用のベクターも一部得られることから、大腸菌発現によりセグメントの調製方法の確立を行うとともに、合成セグメントとの縮合反応の最適化を行う。縮合部位の検討を行わなければならないため、同時に他のセグメント調製も行っていく。2018年10月に京都薬科大学に着任したため、前所属先の本務の引き継ぎ、新所属先の本務の準備や研究室の立ち上げがあったため、研究が予定どおりに進行できず、次年度使用額が生じた。また、学会への参加も見送らなければならなかった。しかし、現在は研究室の立ち上げは完了しており、問題なく本務も遂行できているため、今後研究の進行の遅れを取り戻すことができると考えられる。そのため、次年度使用額に関しては本来どおりに研究の遂行に必要な消耗品や、研究成果の発表や情報収集のための学会参加に対して使用する予定である。
CALET実験による宇宙線陽子・ヘリウム核及びB/C比の観測

国際宇宙ステーションで進められている宇宙線観測実験(CALET実験)で得られた原子核成分観測データの初期解析を目的として、解析方法の開発や観測データの解析を行った。まず、検出器に入射した原子核の飛跡再構成アルゴリズムの開発・改良と、検出器中に含まれるシンチファイバーの位置較正を行い、飛跡再構成の精度を向上することに成功した。次に、電荷決定、エネルギーの測定の方法を確立した上で、測定データの解析を行った。並行してシミュレーションを行い、検出効率を算出した。現在これらの成果に基づいて最終結果となる陽子・ヘリウム核の絶対強度、ホウ素核/炭素核比の算出を行っている。2015年に国際宇宙ステーションで開始されたCALET実験は、さまざまな高エネルギー宇宙線を観測対象としているが、原子核成分を観測する主な目的は、その加速・伝播機構の解明である。本研究は、CALET実験で得られた原子核成分観測データの初期解析を目的としている。平成27年度は、これまでに準備してきた原子核観測データの解析手順の確認・改良作業を行った。まず、検出器に入射した原子核の飛跡再構成アルゴリズムの開発・改良を行った。飛跡の再構成は検出器中に多層的に挿入されたシンチレーティングファイバー(断面1mm×1mm)のシグナルを用いて行うが、特にエネルギーの高い陽子の場合には、核反応の結果生成されるたくさんの二次粒子が飛跡再構成を妨げることがわかっていた。そこで二次粒子の影響が最小限となるようなアルゴリズムを開発し、シミュレーションデータを用いてその性能評価を行った。結果として、数100GeV数TeVのエネルギー領域では240μm、10TeV以上のエネルギーでは270μmという位置分解能をもって飛跡を再構成することに成功した。これと並行して、検出器中のシンチファイバーの位置較正を行った。CALET検出器は打ち上げ前の2015年3月に地上でミュー粒子検出実験を行っている。そこで得られたミュー粒子飛跡を用いて検出器中に挿入されている7,168本のファイバー全ての位置較正を行い、正確な座標を再現するための較正テーブルを作成した。これにより、飛跡再構成、電荷測定の精度向上が見込まれている。この他、当初計画には入っていなかったが、地球磁場を用いたGeV領域の陽子絶対強度算出方法の開発と評価も行った。原子核観測データの飛跡再構成、電荷推定、エネルギー推定などの手法については、開発は一段落しており、さらなる改良と性能評価が進んでいる。実際の観測データは順調に蓄積されてきており、一部試験的な初期解析も実施できている。当初計画にはなかったが、地球磁場を用いてGeV領域陽子スペクトルを求める手法についても開発・評価を行った。具体的には、地球磁場中での陽子の運動をシミュレートし、cutoff rigidityの世界地図を作成して、CALETの観測データからGeV領域のエネルギースペクトルを算出するための手法を確立した。これは主目的であるTeV領域の観測データのreferenceとしても重要であるが、宇宙線太陽変調によって太陽活動を長期間観測するという意味でも有用である。その他、電磁成分とハドロン成分を区別する方法については、さらに膨大な量のモンテカルロシミュレーションに基づいて定量的評価を行う必要があるためやや作業が遅れているが、全体としてはおおむね順調に進展している。平成28年度は、実際の観測データの解析に着手した。観測データはCALET実験のホストである早稲田大学から随時配信されるが、生データに近いLevel 1 dataでおおよそ200GB/月、解析に必要な処理を施したあとのLevel2 dataで800GB/月程度のデータサイズとなる。弘前大学ではこれらのデータを保存、解析するための計算機システムを準備し、必要なソフトウェアをインストールして解析にあたった。まず、これまでに開発してきた飛跡再構成アルゴリズムを実際の観測データへ適用し、各入射粒子の入射軸推定を行った。この入射軸が検出器上下面を通過しているものを解析対象とした。次に検出器上部に設置されたCHD(CHarge Detector)中のシンチレータのうち、粒子が通過したもののシグナルを用いて電荷の推定を行い、陽子、ヘリウム核を選別した。各粒子のエネルギーは、検出器下部に設置された全吸収カロリメータでのエネルギー損失の総和から求めた。これらと並行してモンテカルロシミュレーションを行い、その結果を用いて様々な検出効率の算出・検討を行った。CALET検出器は主にHigh energy triggerと呼ばれるモードで動作している。これは高エネルギー粒子をon boardで選別するモードであるが、シミュレーションの結果を用いて、このトリガーモードの粒子選別効率を算出した。このほか飛跡再構成効率、電荷選別効率、検出器の幾何学的な検出効率なども算出したが、陽子・ヘリウム核の絶対強度を算出するために、これらの解析方法、算出方法については現在詳細にチェックをしながら検討しているところである。これまでに準備してきた解析方法を実際の観測データへ適用し、陽子・ヘリウム核の絶対強度スペクトルを算出すべく解析をすすめているところであるが、いくつかの点で進捗の遅れている点がある。まず、エネルギー推定の方法である。現在は測定器下部に設置された全吸収型カロリメータでのエネルギー損失の総和から推定する方法をとっている。