hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
残留抵抗比による高純度金属およびその薄膜の精確な純度評価法の確立

残留抵抗比(RRR)は高純度金属の相対的な純度評価法として優れているが、高純度金属に残存する微量不純物元素の種類や濃度と1:1に対応しないという問題点がある。よって、RRRと微量不純物との定量的な関係を明らかにしておく必要がある。本年度は、純度が異なる高純度鉄(99.999.9999%以上)を作製し、鉄のRRR_Hと微量不純物・濃度との関係を検討した。(1)高純度鉄の作製:純度約99.9%の電解鉄を原料に、溶媒抽出、イオン交換、溶媒抽出+イオン交換等の精製法を種々組み合わせ、99.9999.9999%以上の純度の異なる高純度鉄を得た。(2) RRR_H測定:各高純度鉄から線状試料(約0.5mmφx80mmL)を作製し、水素焼鈍後RRR_Hを測定。RRR_Hはほぼ純度に対応し、1005000の値が得られた。(3)微量不純物分析:RRR_Hを測定した高純度鉄のGDMS分析を行い、約40元素の微量不純物の分析値を得た。(4) RRR_H値と微量不純物濃度との関係:Arajsによる不純物17元素1at%当たりの鉄の比抵抗に及ぼす寄与率を用い、また寄与率が不明な不純物元素は1at%当たり2x10^<-8>Ωm(Abikoらによる)を用い、各濃度から試算した結果、ほぼ対応するRRR_Hが得られた。なお、若干の差違が生じたが、これはリンの寄与率が大きいことに起因した。(5)リン濃度の寄与率:鉄の比抵抗に対するリンの寄与率を求めた結果、1at%当たり5.9x10^<-8>Ωmが得られた。この値はSi,Nと同程度で、他の金属不純物より3倍ほど大きく、よって高純度の鉄でもSi,N,Pが微量残存すれば、高いRRR_H値は得られないことが示唆された。残留抵抗比(RRR)は高純度金属の純度評価法として有用であるが、各金属において微量不純物濃度を正確に分析した低純度から超高純度の試料を用い、純度(微量不純物濃度)の相違によるRRR値の相対的な変化を定量的に求めておく必要がある。本年度は、純度が異なる高純度コバルト(99.999.999%以上)、クロム(99.995%以上)を作製し、RRR用試料の前処理条件(焼鈍条件等)を求めた後、コバルト、クロムのRRR値と純度(微量不純物濃度)との関係を検討した。1.高純度Co,Crの作製:市販CoCl_2を原料に、高純度精製プロセス(イオン交換、電子ビーム溶解等)の有無により純度が異なる金属Co(99.999.9995%以上)を得た。他方Crは、純Cr(99.995%)を原料に、水素プラズマ帯溶融精製を行い、特に酸素、窒素濃度が異なる高純度Crを作製した。3.RRR測定:電圧,電流端子としてPt線を試料に取付け、四端子法で298Kと液体He(4.2K)温度で抵抗を測定し、RRR(R_<298K>/R_<4.2K>)値を求めた。4.微量不純物分析:金属不純物濃度はGDMS分析で求め、酸素、窒素分析には不活性ガス融解法を用いた。5.RRR値と純度(不純物濃度)との関係:Coの場合、Ni,Cu,Zn等の不純物の低減による純度の向上(99.96%→99.997%→99.9997%)に伴い、RRRは98→160→210と増加し、純度が1桁増す毎にRRR値が約5060増す結果を得た。一方、Cr(99.995%)では、(O+N)濃度の低減(250→<50ppm)に伴い、RRR値が180→240に増加す結果を得た。また、内部酸化(Ti,Al等の金属不純物の優先酸化-析出?)により、RRR値が600程度にまで増加する興味深い結果を得た。
マラリア原虫リボソームRNA遺伝子の特異的塩基配列を用いる原虫種識別DNA診断法

マラリア原虫18SrRNA遺伝子の特異的塩基配列に着目したマラリアのDNA診断法を開発した。これは、マラリアの古典的診断法である顕微鏡法の持つ欠点を克服しこれに代わり得るものである。本法を用いて、主として東京大学医科学研究所を受診したマラリアの疑いのある322名、747検体の臨床診断を行った。その結果、本法は4種のマラリア原虫の種別判定が可能であり、原虫種によって異なる治療方針の決定に役立つことが示された。また、低感染率のため顕微鏡法で見逃されがちなマラリア回復期での原虫も検出可能であることや、マラリアの再燃の予見が可能であることが示された。以上のことから本法の臨床診断における有用性は大きいことが明らかとなった。さらに、これまで報告されている卵形マラリア原虫の18SrRNA遺伝子と異なる配列を有する卵形マラリア原虫変異体を、本法を用いて見出した。この原虫に感染した患者血液より抽出したDNAを用いて18SrRNA遺伝子全長の塩基配列の決定を行った。その結果約2.1kbpの3タイプの配列が得られた。マラリア原虫種間での18SrRNA遺伝子の相違は約10%であるが、これらの配列は卵形マラリア原虫のものと比較して約4%の相違であり、近縁のグループであると言える。次いで同じ患者の血液より抽出したRNAを用いて、この原虫が赤内型のステージで転写するタイプのRNAの配列を決定した。また我々は、新たに本原虫を特異的に検出し得るプレートの開発を行い、これを用いて我が国での臨床例から卵形マラリア原虫変異体を実際に検出した。このように我々の開発したマラリアのDNA診断法は、臨床診断のみならず、新型原虫種の探索など学術目的にも有用であり、マラリア制圧のために大きく寄与し得ると考える。マラリア原虫は顕微鏡下で観察可能であるため、従来顕微鏡診断法が用いられている。しかし、顕微鏡診断法は感度や種別鑑定における特異性、また処理できる検体数などに限界があり、これらの欠点を補いうる診断法の開発が望まれている。それ故、我々は、PCRを応用したマラリアのDNA診断法である、Microtiter plate-hybridization法を開発し、輸入マラリア症例の診断や疫学調査に運用した。これまで東大医科研における輸入マラリア症例212名についてDNA診断を行った。その結果、顕微鏡観察下での診断結果と非常によく一致した。また、マラリア原虫感染の有無のみならずマラリア原虫種の判定も行えるため患者の治療方針の決定に役立つことが明らかとなった。さらに、同一の症例における臨床症状の経過や顕微鏡法で求めた感染率の変動と、当診断法での結果である発色の強さとは相関しているため、治療効果の判定にも有効であった。また我々は、本診断法の疫学調査への応用を試みるためソロモン諸島国及びベトナムでそれぞれフィールドリサーチを実施した。その結果、本診断法は多数の検体を処理するマラリア流行地での疫学調査に充分運用しうるものであり、さらに種別の鑑定において非常に有用であることが判った。我々はベトナムでの学術調査に本法を試用したところ、西アフリカ由来の卵形マラリア原虫と比較して18SrRNA遺伝子の塩基配列の一部が変化したP.ovale-variantを1例見出した。さらに、マダガスカルで感染した輸入マラリア症例からも同様の原虫を1例見出した。本法はマラリア原虫のDNAを指標として検出を行うものであるため、これまで顕微鏡での観察では見出されなかった新型マラリア原虫の探索が可能となると思われる。

我々はこれまでに古典的な顕微鏡法によるマラリア診断の有する欠点を補完すべくDNA診断法の開発を行い、我国の輸入マラリア症例の診断における有用であることが判った。東京大学医科学研究所感染免疫内科にて診療を行った症例(160症例)についてDNA診断法を実施し、同時に作製したギムザ染色薄層塗抹標本の診断結果との比較を行った結果、4種のマラリア原虫の種別判定が可能であり、治療方針の決定に役立つこと、及び本法の診断結果である吸光度と患者の血中原虫数や臨床経過とは良い相関性が見られたことから薬物治療効果の判定にも応用可能であることが示された。さらに薬物投与により血中の原虫数が減少したために顕微鏡法では陰性と診断されたが本法では陽性であった症定がみられ、顕微鏡法で見逃されがちな回復期のマラリア症例も検出可能であることや、本法の使用によりマラリアの再燃の予見が得られることが示唆された。我国では正確にマラリアの診断を行うことのできる臨床検査技師は少なく、本法の臨床診断における有用性が大きいことが判った。また、本法を用いた輸入マラリア症例の診断やベトナムでの疫学調査を実施した結果、18SrRNA遺伝子中の本法のターゲット領域で、これまで報告されている卵形マラリア原虫のものと比較して部分的に変異を有する新型卵形マラリア原虫を見出した。本原虫はこれまでに我々が開発したプレートでは検出不可能であったため、新たに本原虫を特異的に検出しうるプレートの開発も行った。今後、このプレートを用いて本原虫の分布状況について調査する。マラリア原虫18SrRNA遺伝子の特異的塩基配列に着目したマラリアのDNA診断法を開発した。これは、マラリアの古典的診断法である顕微鏡法の持つ欠点を克服しこれに代わり得るものである。本法を用いて、東京大学医科学研究所を受診したマラリアの疑いのある症例287例の臨床診断を行った。その結果、本法は4種のマラリア原虫の種別判定が可能であり、原虫種によって異なる治療方針の決定に役立つことが示された。また、低感染率のため顕微鏡法で見逃されがちなマラリア回復期での原虫も検出可能であることや、マラリアの再燃の予見が可能であることが示された。以上のことから本法の臨床診断における有用性は大きいことが明らかとなった。さらに、これまで報告されている卵形マラリア原虫の18SrRNA遺伝子と異なる配列を有する卵形マラリア原虫変異体を、本法を用いて見出した。この原虫に感染した患者血液より抽出したDNAを用いて18SrRNA遺伝子全長の塩基配列の決定を行った。その結果約2.1kbpの3タイプの配列が得られた。マラリア原虫種間での18SrRNA遺伝子の相違は約10%であるが、これらの配列は卵形マラリア原虫のものと比較して約4%の相違であり近縁のグループであるといえる。次いで同じ患者の血液より抽出したRNAを用いて、この原虫が赤内型のステージで転写するタイプのRNAの配列を決定した。また我々は、新たに本原虫を特異的に検出し得るプレートの開発を行い、これを用いて我が国での臨床例から卵形マラリア原虫変異体を実際に検出した。このように我々の開発したマラリアDNA診断法は臨床診断のみならず、新型原虫種の探索など学術目的にも有用であり、マラリア制圧のために大きく寄与し得ると考える。
防災研究と防災教育を核としたヒマラヤ水系諸国における総合防災研究の展開

以下に示すような研究成果が得られた。それらは多くの国際学術論文に掲載されている。1ネパールの学校防災の実状を明らかにした。また、学校防災教育の組織的な展開について検討した。2ヒマラヤ水系の大規模地すべり地の地盤工学的特性について解明した。また、地すべり分布のデータベースを構築し、地すべり分布特性を解明した。3ネパールの総合防災計画の現状について調査し、それらの問題点を指摘した。4カトマンズ盆地の微動特性を明らかにし、地盤データベースを作成した。南アジア地域協力連合(SAARC)の災害管理防備センターを通して、パキスタンなどの南アジアの土砂災害資料を入手するとともにネパールの地すべり災害と防災教育の実態を調査した。また、カトマンズ盆地の河川水や地下水採取と水質分析を行い、カトマンズ盆地の水質環境を調査した。それとともに水循環に関わる基礎資料を入手した。カトマンズ盆地の水理地質図を作成し、水循環解析を行う予定である。中国に関しては四川大地震の崩壊地調査と復興状況に関する調査を行った。初年度はカトマンズ盆地の地震防災に関する基礎資料を得るために、現地庁調査と解析を精力的に行った。また、主要国道沿いの地すべり災害の機構解明と発生予測に関する研究を行った。これらの成果は査読付き国際雑誌に6編が掲載されている。地すべりに関する論文では、カトマンズとインド国境に至る国道沿いの大規模地すべりの特性を初めて明らかにしている。また、カトマンズ盆地の地震防災に関する論文では、常時微動観測と既存の観測結果と併せてカトマンズ盆地の沖積地盤の動的特性を解明している。また、その結果を用いて、カトマンズ盆地の地盤の震動特性を解明し、カトマンズ盆地のハザードマップを作成している。また、基礎的研究として、小規模な集水域での豪雨による崩壊予測とバイオグラウトによる砂地盤の強度増加の研究成果も公表している。また、防災研究と防災教育の展開のために、ヒマラヤ水系環境保全・地すべり協会をカトマンズ市に本部を置いて設立し、活動を開始している。昨年度に収集した各種の収集データや調査データなどをもとに地すべりやカトマンズ盆地のち地下水GISデータベースを構築した。カトマンズ盆地の水収支の経年変化について、地下水位の現地観測結果や既存の各種観測データを用いて整理し、検討を行った。また、水質の経年変化について現地調査結果や既存の観測データを元に詳細な整理と解析を行った。これらの各種のデータを元に、カトマンズ盆地の水資源と水環境に関わるGISデータベースを構築した。次いで、構築したGISデータベースを用いて、カトマンズ盆地の帯水層の脆弱性評価を行った。評価には3つのモデルを用いた。一つは、広く活用されているDRASTICモデルである。それ以外に、このモデルを改良した2つのモデルを提案し、その妥当性を検討している。提案したモデルはGIS解析を基にした2層ファジーパターン認識モデルと、もう一つはGIS環境を用いたファジールールによるモデルである。研究成果は論文として公表した。また、ネパールにおけるソフトな地震防災対策の総合的な構築と実施、そして効果の評価を行った。具体的には、地域ならびに学校防災教育の展開、家屋の耐震補強法の開発と全国的普及、ネパール政府やUNDPなどと連携したネパール政府防災計画の策定について検討した。これらの研究成果は論文として公表した。その他、ネパールの地すべりや地震ハザードの解析を行い、論文として公表した。各種の収集データや調査データなどをもとに地すべり大規模な地すべり地のGISデータベースを構築した。これをもとに主要国道沿いの危険度マップやなどを作成した。また、大規模地すべりの特性を明らかにした。これらの研究成果は研究論文に発表している。、昨年度に実施したカトマンズ盆地の水収支や地下水流動解析、地下水の水質分析などについて、さらなる検討を加えて塞詳細な検討を行った。これらの各種解析結果を元に、カトマンズ盆地の水資源と水環境にかかわるGISデータベースを構築し、構築したGISデータベースを用いて、カトマンズ盆地の帯水層の脆弱性評価を行った。研究成果はジャーナル論文として公表した。また、ネパールにおけるソフトな防災対策として学校防災教育の導入に関して現地調査を行い、試行的に実施した。また、学校の地震時の安定性に関してアンケート調査と現地調査ならびに微動特性観測などの総合的な調査を行い、論文にまとめた。その他、地域の防災力教科に向けた取り組みのあり方についての検討、ならびに学校防災教育の展開、家屋の耐震補強法の開発と全国的普及、ネパール政府やUNDPなどと連携したネパール政府防災計画の策定について、前年度に続いて、さらに検討を加えた。その他、前年度に引き続いて、ネパールの豪雨時の地すべり災害や地震時の災害リスクの解析を行い、論文として公表している。26年度が最終年度であるため、記入しない。地盤防災26年度が最終年度であるため、記入しない。

概要で示したように、現地調査で多くの資料を収集するとともに、解析を実施し、6篇の国際雑誌に査読付き論文として掲載されている。また、研究を展開していくためのヒマラヤ水系環境保全・地すべり協会も設立し、順調に活動を開始している。研究は順調に進んでいる。発展途上国では、基礎的なデータの収集が困難なことが多い。その課題を克服するために、大学関係者やNGO、また政府の防災関係者や政治家など、多くのネットワークを構築して既存のデータの収集と現地調査によるデータの収集に努めた。これらの各種データをもとにGISデータベースを構築し、解析を行った。その結果、多くの研究成果が得られ、昨年度だけでも国際論文誌への掲載論文が20編を超えている。また、国際シンポジウムでの発表論文も10編近く、研究成果は着実に上がりつつある。26年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に続いて、現地調査を行い、関連する多くのデータを収集する。また、それに基づいて、解析を実施し、成果は査読付きの国際雑誌に投稿する。また、国際シンポジウムの開催やヒマラヤ水系環境保全・地すべり協会の活動を通して、ヒマラヤ水系の気象災害と地震災害に関する研究者の終結と研究成果の集結を図る。ヒマラヤ地域の地震防災や地滑り防災に関して、科学研究としての研究成果はかなり出てきている。今後は、これを実務面で役に立てることができるように、国際ヒマラヤ地すべり学会の設立やヒマラヤ環境保全NGOの設立、またネパール政府との連携を通して、より具体的な防災研究の展開を図る。もちろん、すでに構築している各種の防災GISデーベースは一層充実させ、解析結果をまとめて、多くの国際論文として発表する。また、途上国の地すべりや地震災害に関わる解析を進め、災害の発生機構や予測の研究も進める。平成24年度の研究費残額の内190,450円については、平成25年4月25日に物品費167,590円(消耗品)と30日に旅費22,860円として支払予定である。h
広帯域速度型地中地震計の開発

こゝで開発した広帯域速度型地震計の目的とした記録範囲は0.02Hzから50Hzの帯域に亘り、100kine(kine=cm/sec)から数mkineの地動速度であった。地中地震計は小型であることを必要とするので、ボアホールの直径120mmに入る大きさとすると、固有周波数を3Hzとするのが安定な限界であった。したがって、h=100(フリコの減衰定数であり、相対速度帰還のサーボ方式によった)とすると、感度の平らな長周期範囲は2×100÷3≒60秒となり、(短周期範囲は充分)、振巾範囲はこれまで速度型強震計に用いて来た差動トランス型変位変換器を用いると400kineから4mkineとなった。この記録下限の4mkineという値は差動トランスのサーキットノイズによるものであることが靜かな観測点における高感度地震計との比較観測によって確められた。このサーキットノイズは差動トランスの入力変位換算ノイズであり、その値は【10^(-5)】mmに相当する。すなわち、初期の目的は大体実現した。しかし、都市の靜かな所でのグランドノイズは1mkine程度である。したがって、地中地震計としては記録の下限を1mkine以下としたい。このために、容量型変位変換器を用いてその分解能(サーキットノイズ)のテストを行い、入力変位換算ノイズを【10^(-6)】mmにすることができるという見通しを得た。したがって、この出力を10倍のアンプを通して16ビットのデジタル記録にすることにより、振れ巾0.1mmから【10^(-6)】mmに対応する地動として4kineから0.4mkine(4×【10^(-4)】kine)が記録される。これを高感度レンジとし、低感度レンジとして振れ巾1mmの差動トランスの出力を用いれば、それに対応する地動400kineから4×【10^(-4)】kineの振巾範囲と0.02Hzから50Hz以上の周波数範囲をもった地中地震計が実現できる見込みとなった。
単一分子検出を可能とするアクティブナノフォトニクスデバイスの開発

本研究では、単分子レベルの超高感度ナノ分光技術開拓に向けて、ナノスケールで構造を精密制御したギャップ素子からなる表面増強ラマン散乱(SERS)素子の作製技術を開発する。はじめに、デバイス作製プロセスを確立し、蛍光分子のSERS増強度の観察から、構造の有効性を明らかにした。次に電極材料として柔軟性に優れた多層グラフェン薄膜に着目し、SERS素子への応用について検討した。活性ガス雰囲気での1000°Cを越える高温加熱法により、高結晶性多層グラフェン薄膜の合成に成功した。本成果は合成した薄膜がSERS素子の電極として有望であることを示している。現在、SERSプロセスへの適合性について検討を進めている。本研究では、タンパク質(DNA)や分子を極限的な単一分子レベルの感度で解析可能なナノ分光技術を開拓する。この目標達成に向けて、ナノスケールで構造を精密制御したギャップ素子からなる表面増強ラマン散乱素子(SERS)の作製技術を開発する。本素子では、ピエゾ機構によりナノギャップ間をナノスケールで駆動させSERSの発生サイトとなるホットスポットを効率的に誘起させる独自のアイディアを導入する。本技術によりSERS発現機構の系統的・体系的な解明を進めると共に、その制御性を極限にまで向上させ、現行技術であるELISA法に対して桁違いの感度向上(一分子レベル)を達成する。H28年度(研究期間初年度)では、以下の項目に対して重点的に研究を進めた。(1)ナノギャップ構造のSERS素子としての有効性検証;分子の自己組織化単分子膜をレジストとして用いた分子定規法によりナノギャップを作成し、蛍光分子のラマン分光観察によりSERS素子としての有効性を実証した。(2)ホットスポット効果をもつナノギャップ構造の作製;表面ラマン散乱の増強効果を向上させるため、ギャップのエッジ部分に数nm程度のアンジュレーションを形成したホットスポット構造をもつナノギャップ素子形成プロセスの開拓を進めた。ここで、長さや末端基が異なる2種類の分子を混合した溶液を分子定規の作製に利用した。その結果、数nmのアンジュレーション構造を持つギャップ作製に成功した。(3)ナノギャップ幅の変調可能なデバイスの作製;本項目では、ナノギャップの幅を変調した際の増強効果を検証するため、柔軟性のあるPEN基板へのデバイス作製を試みた。PEN基板と金属パターンの密着性が低く、ナノギャップ形成プロセスに適合しにくいことが明らかとなった。今後は、密着層の材料探査やナノギャップ形成プロセスの再検討が課題である。本研究の基盤技術となるナノギャップのSERS素子としての有効性を実証した。さらに、当初の計画通り、ナノギャップのアンジュレーション構造の形成技術の開拓や、柔軟性基板へのナノギャップ形成プロセス開拓も順調に進んでいる。以上のことから、概ね順調に進展していると判断する。本研究では、単一分子レベルの感度で解析可能なナノ分光技術を開拓する。この目標達成に向けて、ナノスケールで構造を精密制御したギャップ素子からなる表面増強ラマン散乱(SERS)素子の作製技術を開発する。本素子では、フレキシブルな基板を利用することによりナノギャップ間をナノスケールで駆動させSERSの発生サイトとなるホットスポットを効率的に誘起させる技術を導入する。さらに本素子に電界効果型トランジスタとしての機能を付加することにより、SERS現象に新たな外部摂動として電荷(スピン)の注入や電子準位の変調を加えた手法から新奇SERS機構を探求する。本技術によりSERS発現機構の系統的・体系的な解明を進めると共に、その制御性を極限にまで向上させ、現行技術であるELISA法に対して桁違いの感度向上を達成する。研究期間の初年度では、デバイス作製プロセスを確立し、ナノギャップの構造的特徴と蛍光分子のSERS増強度の相関から、構造の有効性を明らかにした。その一方で、フレキシブルな基板としてポリエチレンアフタレートを利用したが、金属電極との密着性が弱くナノギャップの構造制御が困難である課題が生じた。そこで、電極材料として柔軟性に優れた多層グラフェン薄膜に着目し、本材料のSERS素子への応用について検討を進めた。効率的なSERS発生に向けて厚さ数十nmの多層グラフェン薄膜構造の形成技術確立が必須となる。そこで、数層グラフェンをテンプレートとした結晶成長技術を開拓した。グラフェンテンプレート上に層状で新しいグラフェンの形成が進行することを明らかにし、高結晶性多層グラフェン薄膜の合成に成功した。得られたシート抵抗は300Ω/□程度で、単層グラフェンより優れた伝導度を有している。現在、本材料の更なる高結晶化および、ナノギャップ形成プロセスへの適合性について検討を進めている。今年度は、以下の項目について重点的に研究を進める。(1)アンジュレーション構造をもつナノギャップのSERS効果検証;前年度、アンジュレーション構造をもつナノギャップ形成プロセスを確立した。

今年度は、従来のフラットなエッジ構造をもつナノギャップとの比較により、アンジュレーション構造のホットスポット効果によるSERSの増強度を検証する。(2)柔軟性基板を用いたSERS素子の作製;柔軟性基板(FENフィルム)への金属パターン形成において、ALDで作製したHfO2薄膜を密着層として採用することで、この問題を解決する。フィルムの変形によりギャップ間隔が変調するか、走査型原子間力顕微鏡や走査型電子顕微鏡による観察から検証する。変調前後の構造に対してSERSの増強度変化を検証する。(3)ピエゾ機構の導入;ナノギャップ幅を、よりアクティブに変調できるようにギャップ構造にピエゾ機構を導入する。ナノ材料工学実験の進捗にあわせて、試薬など消耗品購入を次年度に回したため今年度予算の約60%を消耗品の購入、残りの40%を成果発表のための旅費に当てる計画である。
肥効調節型肥料の水稲生育・収量と環境への影響

世界的な食糧不足と環境問題を解決するためには、単位面積当たりの収量の向上、低コスト化さらに環境負荷の少ない農業技術の開発が同時に必要とされる。肥料成分の溶出が調節可能な肥料を作物栽培に使用する事は、これらの課題を同時に解決する一つの方法と思われる。特に稲作を考えるときには、肥効調節型肥料と直播栽培を使用する事により効果的な栽培技術の確立が可能と思われる。そこで本年は、圃場試験で移植栽培、直播栽培に各種肥効調節型肥料を使用し、水稲の生育・収量と環境負荷、省力および低コストについて検討を行った。得られた結果の概要は以下の通りである。(1)ポット試験(乾田直播、湛水直播栽培の比較):水稲の生育は速効性肥料、肥効調節型肥料いずれの場合も湛水直播栽培で多く推移した。施肥窒素の利用率は肥料の種類によらず、湛水直播栽培で510%高かった。速効性肥料と肥効調節型肥料では、肥効調節型肥料で利用率が約40%高かった。(2)圃場試験(土壌中の無機態窒素の挙動):湛水直播と移植栽培では無機態窒素の挙動には消失時期を除いて差が認められなかった。湛水直播栽培では移植栽培に比較して消失時期が12週間遅れた。肥効調節型肥料の間にも無機態窒素の挙動には差が認められなかった。速効性肥料に比較して、肥効調節型肥料では土壌中の無機態窒素が低く推移した。(3)圃場試験(水稲の生育・収量):水稲の収量は、湛水直播、移植栽培で差が認められなかった。また、各種肥効調節型肥料と速効性肥料の間にも収量には差が認められなかった。しかし、速効性肥料と肥効調節型肥料では水稲の生育経過が異なり、肥効の持続する肥効調節型肥料で施肥窒素の利用率が高かった。各種肥効調節型肥料では水稲の生育経過が異なり、施肥窒素の利用率が異なる事が予想された。現在の日本の作物栽培に要求される課題は、低コストおよび環境への影響の低減にあるといえる。肥料成分の溶出が調節可能な肥料を作物栽培に使用することは、この課題にこたえるひとつの方法と思われる。そこで本研究では、肥効調節型肥料をもちい、肥料の溶出パタ-ンと水稲の生育・収量の関係、および環境への影響を明らかにすることを目的として行なった。本年度は、圃場試験を中心に水稲生育・収量と肥効調節型肥料の関係を中心に検討を行なった。試験は、品種、栽植密度および基肥量を変えて検討した。得られた結果は以下の通りである。(1)水稲の生育:基肥量、品種によらず水稲の最高分げつ期は同一であった。しかし、最高分げつ期は栽植密度が密になるほど早くなった。また基肥量が多いほど、肥料の種類に関係なく最高茎数が多くなった。(2)水稲の窒素吸収パタ-ン:生育初期は茎数の増加パタ-ンと同一の傾向を示した。生育中後期は、肥効調節型肥料を用いた区で速効性肥料(硫安)を用いた区よりも窒素吸収量が増加した。

(3)単位面積当たり穎果数:単位面積当たりの籾数は、退化穎果数が試験区で差がみられなかったことより、分化穎果数に支配された。分化穎果数は水稲の窒素吸収パタ-ンに関係なく、穎果分化終期の窒素吸収量と比例した。(4)水稲の収量:水稲の収量は単位面積当たりの籾数と比例した。肥効調節型肥料を用いた区では、生育初期の窒素吸収量が抑制されたが、収量は速効性肥料区と差がみられなかった。(5)基肥窒素の水稲による利用率・利用率は品種間に差がみられなかったが、栽植密度、肥料の種類によって異なった。栽植密度では、密植になるほど利用率が向上した。肥効調調節型肥料を用いた地区では、いずれの栽植密度でも速効性肥料に比較して利用率が約20%向上した。世界的な食糧不足と環境問題を解決するためには、単位面積あたりの収量の向上、低コスト化さらに環境負荷の少ない農業技術の開発が同時に必要とされる。肥料成分の溶出が調節可能な肥料を作物栽培に使用する事は、これらの課題を同時に解決する一つの方法と思われる。特に稲作を考えるときには、肥効調節型肥料と直播栽培を使用する事によりより効果的な栽培技術の確立が可能と思われる。そこで本年は、圃場試験で移植栽培、直播栽培に各種肥効調節型肥料を使用し、水稲の生育・収量と環境負荷、省力および低コストについて検討を行った。得られた結果の概要は以下の通りである。(1)ポット試験(乾田直播、湛水直播栽培の比較):水稲の生育は速効性肥料、肥効調節型肥料いずれの場合も湛水直播栽培で多く推移した。施肥窒素の利用率は肥料の種類によらず、湛水直播栽培で510%高かった。速効性肥料と肥効調節型肥料では、肥効調節型肥料で利用率が約40%高かった。(2)圃場試験(土壌中の無機態窒素の挙動):湛水直播と移植栽培では無機態窒素の挙動には消失時期を除いて差が認められなかった。湛水直播栽培では移植栽培に比較して消失時期が12週間遅れた。肥効調節型肥料の間にも無機態窒素の挙動に差が認められなかった。速効性肥料に比較して、肥効調節型肥料では土壌中の無機態窒素が低く推移した。(3)圃場試験(水稲の生育・収量):水稲の収量は、湛水直播、移植栽培で差が認められなかった。また、各種肥効調節型肥料と速効性肥料の間にも収量には差が認められなかった。しかし、速効性肥料と肥効調節型肥料では水稲の生育経過が異なり、肥効の持続する肥効調節型肥料で施肥窒素の利用率が高かった。各種肥効調節型肥料では水稲の生育経過が異なり、施肥窒素の利用率が異なる事が予想された。
移植・再生を目的とした間質細胞との共培養系を用いたES細胞分化誘導法の開発

近年組織工学分野においては、生体外で組織を構築して欠損部に移植するといった再生医学の試みが盛んである。そこで、本研究では、マウスES細胞と骨髄間質細胞株TBRシリーズ(東北大学医学部,加齢医学研究所分子発生学教室提供による)との共培養によってES細胞の分化を効率的に誘導する試みを行った。昨年までの研究では神経細胞、筋細胞などへの分化誘導を行ったが、免疫染色等を用いた定性的検討、及び分化率を計測した結果では自発的な分化群との明らかな差は確認されなかった。本年度は引き続き他のTBRシリーズとの共培養を行い、破骨細胞、メラニン色素細胞などへの分化を試みた。培地を変更することによりこれらの細胞への分化を確認はしたものの、共培養による分化率の向上に有意差はなかった。結果として今回の研究で用いた骨髄問質細胞株TBRシリーズとマウスES細胞EB5との共培養ではES細胞の分化は誘導されないという結論に達した。並行して予定していた実験として、一応今回ES細胞から分化誘導された神経細胞を鶏胚脊髄内に移植して、その環境における神経線維の生長を観察することによって分化細胞の性質を確認する事を行っていた。しかし、この実験では神経細胞を移植する手技が予想以上に難しく、胚の生存率が著しく低くなってしまい、また生存した胚でも神経細胞の生着部位が予定した部位と異なっている場合が殆どであり、正確な比較観察が困難であった。今回我々はマウスES細胞と骨髄間質細胞との共培養系を用いてES細胞を各胚葉系へと分化誘導する試みをおこなった。使用したES細胞は京都大学再生研より提供頂いたEB-5という細胞株であり、間質細胞は東北大学付属加齢医学研究所分子発生学の御協力により、マウス骨髄細胞より樹立されたTBRと呼ばれる細胞株を数種類用いた。手技としては、これらの間質細胞-TBRseries-をシャーレ上にて培養し、コンフルエントな状態にする。この時点でES細胞を低濃度にて散布し、23週間培養する。コントロールとしてシャーレ上に直接散布したES細胞をおいた。各胚葉系の代表として、外胚葉系には神経細胞、内胚葉系には筋肉細胞を採用した。神経細胞は信頼できるマーカーが存在しており、また筋肉細胞は典型的には自己収縮を来すため、それぞれ分化の確認が容易であると思われた為である。これまでの文献から神経/筋肉細胞へと分化誘導をきたす培地を選択し、ES細胞用の培地とした。神経細胞分化であるが、共培養して57日目には間質細胞上にES細胞のコロニーが形成される。初期には単なる塊状であるが、共培養10日目前後には樹枝状の突起を形成し、ニューロンを思わせる形態を呈するようになる。これらを共培養14日の段階にて神経特異的なマー力ーであるTuJにて免疫染色し、その陽性率を判定した。結果として、コントロール群より有為に陽性率が高かったのはTBR31-1,TBR311,TBR10-1と呼ばれる間質細胞群であった。それぞれ陽性率は13.8%、16.7%、17.0%程度を示した。そもそもTBRseriesとは血球の分化を誘導する能力を持った間質細胞群であり、今回の結果もその血球誘導能との相関が予想されていたのであるが、そのような関係は確認出来なかった。筋肉細胞への分化であるが、こちらも共培養10日目前後から間質細胞上でも自己収縮する細胞群は確認されるものの、コントロール群との陽性率の有為な差は確認されていない。
血液細胞の増殖・分化とEtsファミリー転写因子

われわれはこれまで、Etsファミリー転写因子PU.1をマウス赤白血病(MEL)細胞に強制発現させると、DMSO添加による赤血球様細胞への分化が抑制され、加えて増殖抑制とアポトーシスが誘導されることを見い出し、その分子機構を解析してきた。今回の研究において、さらにPU.1の機能につき検討を加え、以下の点を新たに明らかにした。今後は、5)の既知および未知遺伝子発現と赤血球分化との関連について検索していきたい。
レーザー加工プロセスのモニタリングシステムに関する研究

レーザーによる溶融加工プロセスにおいては、材料の蒸発に伴うキ-ホールの形成が現象を支配する.このため,加工プロセスの信頼性を確保するには,キ-ホールを安定に維持することが必要である。レーザーの照射にともなって発生するレーザープラズマプルームは、キ-ホールの形成状況を直接反映したものであると同時に、レーザービームと相互作用し、ビームを吸収・散乱し、レーザービームによる加工特性に著しい影響を与える。本研究は、上記のような観点から、レーザープラズマプルームの計測によるレーザー溶融加工プロセスのモニタリングシステムの開発を目的としている。初年度は、プラズマの連続放射理論をベースとする、CCDカメラによる赤外線放射プラズマ診断装置を試作し、アークプラズマを対象に検討し、ほぼ所期の目的を達成した。本年度は、CO_2レーザーの照射によって発生するスズ(Sn)板上のレーザープルームと、自由空間中CO_2のレーザービームの経路上に形成されるフリーバーニング・レーザー・プラズマ(free-burning laser plasma)とを対象に検討した。計測対象のプラズマに軸対称性を仮定することにより、これらのプラズマの電子密度分布を明らかにするとともに、これらのプラズマによるレーザービームの吸収特性についても検討し、きわめて満足すべき結果を得た。また、レーザー加工時に形成されるプラズマが、多くの場合、非軸対称となることから、非軸対称プラズマに対しても適用できる計測法について検討した。具体的には、トモグラフィ方式の赤外線放射プラズマ診断装置を試作し、アークプラズマを対象に検討し、ほぼ満足すべき結果を得た。これらの結果より、筆者らの提案した赤外線放射プラズマ診断法をベースとするレーザー加工プロセスのモニタリングシステムの基礎が確立されたものと考えている。レーザーによる溶融加工プロセスにおいては,材料の蒸発に伴うキ-ホールの形成が現象を支配する.このため,加工プロセスの信頼性を確保するには,キ-ホールを安定に維持することが必要である.レーザーの照射にともなって発生するレーザープラズマプルームは,キ-ホールの形成状況を直接反映したものであると同時に,レーザービームと相互作用し,ビームを吸収・散乱し,レーザービームによる加工特性に著しい影響を与える.本研究は,上記のような観点から,レーザープラズマプルームの計測によるレーザー溶融加工プロセスのモニタリングシステムの開発を目的としている.本年度は,Kramersの制動放射理論をベースとする赤外線放射プラズマ診断装置を試作し,アークプラズマを対象に,その信頼性について検討し,ほぼ所期の目的を達成した.また,これに次いで,CO_2レーザーの照射によって発生するスズ(Sn)板上のレーザープルームと,自由空間中のCO_2レーザービームのパス上に形成されるフリーバーニングレーザープラスマ(free-burning laser plasma)とを対象に,計測を試み,各種レーザープラズマの電子密度分布を明らかにした.さらに,その結果をもとにプラズマによるレーザービームの吸収特性についても検討し,きわめて満足すべき結果を得ている.次年度は,これらの成果をもとに,実用材料を対象とした計測を試みるとともに,プラズマ組成,とくに金属プラズマの検出手法についての検討を行い,レーザー溶融加工プロセスのモニタリングシステムの基礎を確立する予定である.レーザーによる溶融加工プロセスにおいては、材料の蒸発に伴うキ-ホールの形成が現象を支配する.このため,加工プロセスの信頼性を確保するには,キ-ホールを安定に維持することが必要である。昨年度は、プラズマの連続放射理論をベースとする、CCDカメラによる赤外線放射プラズマ診断装置を試作し、アークプラズマを対象に検討し、ほぼ所期の目的を達成した。

本年度は、CO2レーザーの照射によって発生するスズ(Sn)板上のレーザープルームと、自由空間中のCO2レーザービームの経路上に形成されるフリーバーニング・レーザー・プラズマ(free-burning laser plasma)とを対象に検討した。計測対象のプラズマに軸対称性を仮定することにより、これらのプラズマの電子密度分布を明らかにするとともに、これらのプラズマによるレーザービームの吸収特性についても検討し、きわめて満足すべき結果を得た。また、レーザー加工時に形成されるプラズマが、多くの場合、非軸対称となることから、非軸対称プラズマに対しても適用できる計測法について検討した。具体的には、トモグラフィ方式の赤外線放射プラズマ診断装置を試作し、アークプラズマを対象に検討し、ほぼ満足すべき結果を得た。これらの結果より、筆者らの提案した赤外線放射プラズマ診断法をベースとするレーザー加工プロセスのモニタリングシステムの基礎が確立されたものと考えている。
電気的カップリングによって組織化された神経モジュールの動態解析

中枢神経系のいろいろな領域において、比較的少数のニューロンが集まってモジュール構造をつくる。カイコガの食道下神経節にある5対の神経分泌細胞(PBAN分泌細胞)群は電気的カップリングよって組織化され同期的発火を繰り返す。本研究ではこの細胞群を対象にして動機的発火パターンの解析を行い、自発活動時の特定細胞の発火確率、発火順位および上位中枢からの信号による駆動・調節機構を調べた。片側5個の分泌細胞は同期的発火に同じ確率で参加するのではなく、参加確率が90%の細胞から40%の細胞まで分布していた。また発火時刻もぴたり同じではなく発火順位があった。参加確率が高い細胞ほど高順位での発火が多かった。これらのことから神経細胞群はヘテロな集団であることが分かった。PBAN分泌細胞群は脳にある活性化機構(上位中枢)から駆動信号を受け、同期的発火が開始されると考えられる。浅い麻酔をして脳からのトリガー入力を激減した時の同期的発火パターンを解析した。無麻酔下では全細胞が同期発火する場合が最も多いが、炭酸ガスや冷却麻酔下では、多数の細胞が参加する同期的発火が消失し、また左右の細胞群が同期発火する割合も減少した。ギャップ結合の阻害剤のハロセン麻酔下では、さらに同期発火細胞数が減少した。これらの結果から正常の細胞群系では中枢のトリガー信号によって片側の2個以上の細胞に発火が同時に開始され、細胞間カップリングよって系全体に広がることが示唆された。
「ラボｏｎ　ｔｈｅデスク」に基づく東アジア普及型早期才能支援プログラムの開発

これからのアジアの持続的発展のためにグローバルな視点を持った新しい科学教育教材および授業方法の開発を目指した。アジアの連携大学との共同調査により最先端科学の教材開発への応用と地域の特性を生かしたグローバル化に対応した教育方法開発に焦点を絞った。開発した教材・授業を、ASEAN諸国を中心に実践し、その効果を調べた。この結果、先端科学を取り入れることで生徒の興味関心を高めることが示された。また、実験を中心とする日本式科学教育がASEAN諸国では新鮮であり、需要があることが示された。今後はアジアでの日本式科学教育のブランディングと普及方法の研究開発を進める。東アジア地域において経済発展に伴い教育ニーズの高まりを見せている。このため地域経済を支える優秀なリージョナル人材の育成が各国共通の課題となってきている。一方教育においても経済のグローバル化の進展とともに、高等教育のグローバル化が進行し結果人材のボーダーレス化が進みつつある。そしてグローバル化による人材流動の中、いかに優秀なリージョナル人材を確保するかという課題が浮かび上がってきた。したがって、本研究で目指すものは各国が持つ教育資源を生かし、また申請者ら千葉大学が蓄積した学術資源や教材、最先端機材を活用した、才能を持つ若者のためのリージョナルな才能教育支援プログラムの効率的開発である。このため東アジアで共通して活用可能な理系人材養成教材及び学習プログラムの開発に乗り出すこととした。平成24年度は開発の基礎データ収集のためシンガポール、中国及びカンボジアの理系人材養成を中心とする現在の教育事情および問題について現地調査を行った。さらにインドネシア、タイ、ベトナムの理系人材養成に関しても現地大学研究者と討議した。また1月には理科教育国際シンポジウムを開催し、成果の公開と情報収集を行った。この結果、中国においては日本が現在抱える教育問題と共通する問題を抱えており、すでに我々が日本の中高校生に向けて開発している教育教材が活用可能であるとの感触を得た。このため中国語での教材開発に着手した。開発した教材に関しては実用化に向け、中国人留学生ボランティアを活用し試行を行っている。今後、これらの教材開発を進めるとともに、ナンヤン理工大学国立教育研究所、北京師範大学、湖南師範大学、王立プノンペン大学との連携もと、共通して活用可能な教材開発のためのプラットフォーム作製を試みる。平成25年度は開発中の学習教材の一部試行を行った。カンボジアシンガポール、のほかベトナムやインドネシアの高校での試行を行った。また、中国人留学生、タイ人留学生を対象にした講座も開催した。この結果、日本式実験中心の科学教育のアドバンテージを現地の生徒教員が認識し、現地での活用の要望があった。この結果、現在開発中の教材が東南アジアを含む東アジア地区でも普遍性を持って活用可能であるとの示唆が得られた。しかし、宗教上の問題や、現地での物資、流通、安全性、環境対策など様々な問題があることも指摘されており、来年度の開発に向け活用する。アセアンを含む東アジア地域において、経済発展に伴い教育ニーズの高まりを見せている。この背景には東アジア諸国が第一次産業の輸出国を脱却し、技術立国による経済発展を目指すようになったことがある。一方、日本においても少子化の進行の中で科学・技術立国としての経済基盤の維持を考えると、東アジア地域の科学・技術人材育成を含めた教育戦略が必須である。我々は、これまで中・高校生を対象に理系人材育成支援に取り組んできた。今回、この活動ノウハウを活かし、アセアンを含む東アジアにおける早期才能支援教育プログラムの開発を実施した。今回、我々は過去に実施してきた生命科学系学習プログラムの中から1「自分のDNAを見てみよう」、2「傷を治す体の仕組みを免疫細胞から考えてみよう」、3「SDS-PAGEによるタンパク質の解析」、4「Western blotによるタンパク質の同定」、5「ゲルろ過によるタンパク質の精製」を選出し、これをもとに東アジア協力大学の中国・湖南師範大学の大学生らと共に、中国に適応した学習教材の開発を行った。

これは単に日本語の実験マニュアルを中国語に翻訳する作業ではなく、中国人留学生らが日本版PDLの実践を通して、試行錯誤を繰り返し学習教材の最適化を図るものである。発展的な取り組みとしてタイの理系大学生対象の生命科学系実験プログラムの実施、海外展開型科学教育プログラムの開発・実施を行った。この結果、東アジアにおける早期理系人材才能育成の一助となる学習プログラムの開発に成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。科学教育26年度が最終年度であるため、記入しない。既に初期教育プログラムの開発に着手するとともに、中国(北京師範大学、湖南師範大学)、シンガポール(ナンヤン理工大学国立教育研究所)、カンボジア(王立プノンペン大学)の大学研究者と各国の教育事情に関して情報収集するとともに講座開発の目的、内容などについて討議した。日本、中国において科学教育及び人材育成に関するセミナーを開催し、今後の方策について検討を進めている。これをもとにパイロットプログラムを中高校生に対し一部実施している。現在、中国語教材カンボジア語教材が開発されている。また、インドネシア、ベトナム、タイ、シンガポールで活用可能な絵英語教材も開発している。一部教材はは国内で留学生を活用した試行を行っている。また、日本人中高校生を対象として英語での実験講座試行をしており、クロスカルチャ環境での活用についても検討している。さらに、インドネシア、カンボジア、ベトナムでは現地高校での思考も実施した。本申請グループが海外実施医も積極的にかかわり、高校等における実施状況をかくにんしている。また引き続き連携大学関係者との合同調査を進めており、特にシンガポールにおける理系人材養成システムと本申請研究で開発した教材とのすり合わせに関して、web会議システムも活用して精力的に研究を推進している。また、開発成果は学会発表(招待講演含む)、HPなどで精力的に公表している。前年度に引き続き、連携大学研究者との討議を通して求められる教育プログラム像を明確にするとともに、アジアで使用可能な教材開発を続ける。さらに連携大学を拡大し、現地での実施の可能性についても模索する。前年度に引き続き教材および講座開発を続けるとともに、開発講座をまとめマニュアル化していく。さらに様々な機会を活用し海外での試行を視野に実践的改良を施す。特に東アジア(東南アジアを含む)からの留学生を対象として講座を開講し、開発成果について検討する。また、連携大学・NIE教員らとも教材についてそのアドバンテージや、改良すべき点、今後の活用の方向性について討議し、開発成果の有効活用を図る。また、成果は学会、論文等で精力的に公表する。
魚類および原索類の初期発育過程における光受容機構の成立と日周リズムの形成

魚類の初期発育過程における網膜光受容細胞の発生は、ふ化仔魚の卵黄消耗および摂餌開始の時期に依存し、一方松果体光受容細胞はアユ・ニジマスのようなふ化までの胚体期が比較的長い魚種でも、ヒラメ・クロダイ・イワシのような胚体期の短い魚種でも、胚体期のうちに既に発生しており、網膜のそれに先行することが明らかにされ、このような松果体光受容細胞の早期の発生は外界の明暗識別・日周リズムの形成・概日リズムの確立等に関与していることが示唆された(大村・小栗'90、Omura & Oguri '91、田畑・大村'91、大村・小栗'92、大村他'92)。さらに本研究においては、東北大学付属浅虫臨海実験所にて採集したマボヤ(原索類)受精卵を飼育管理しながら、経時的に眼点を含む頭部を採取・固定し、光顕及び電顕用樹脂包埋標本を作製した。マボヤ幼生の眼点は付着・変態の後しばらくして消失することが知られているが、きわめて小さく且つ方向性があり、厳密なオリエンテーションを行って切片を作製、観察・写真撮影した。その結果、受精後38時間(ふ化後まもなく)既に外節層板膜を備えた光受容細胞が眼点にみられ、42時間には外節層板膜が発達の頂点に達し、48時間には外節層板膜の退化の傾向がみられ、60時間(付着期に入る頃)には他の細胞との識別が困難になることを観察した。そこで、本年度は上記の研究に加えて、他の細胞との識別を目的とした光受容細胞のレクチンによる標識法を検討した。WGA、PNA、conAの3種のビオチン化レクチンを用いてABC-HRP法により、1)明暗順応状態におけるキンギョ網膜光受容細胞、2)ヒラメ仔魚および成魚の網膜光受容細胞、3)クロダイふ化仔魚の網膜光受容細胞、4)アユ稚魚の松果体光受容細胞、5)ニジマス胚体の松果体光受容細胞等の光受容部すなわち外節層板膜の標識を比較検討し、仔魚あるいは幼生の光受容細胞に対する本法の応用が可能なことを明らかにした(本研究成果は平成5年度日本水産学会春季大会にて発表)。
小学校家庭科担当教員の生活時間における家庭科への関与

小学校における家庭科への関与の実態について、教員の生活時間を調査した結果、家庭科の担当形態による明らかな相違が認められた。家庭科の授業日とその前後の2日間の、合計3日間の生活時間調査実施日がすべて平日であった対象者につき、詳細な比較を行い、以下のような知見を得た。(1)現在家庭科を担当している第5・6学年学級担任の男性教師と同女性教師、および学級担任外で家庭科を担当している女性教師(教頭、教務主任、複数教科担当、講師:以下、「その他の女性教師」と記す)の家庭科授業日の家庭科への関与時間は、それぞれ1時間32分、2時間1分、3時間26分であり、その他の女性教師の家庭科への関与時間が最も長かった。(2)家庭科の授業日の前日における家庭科への関与時間は、第5・6学年学級担任の男性教師12分、同女性教師19分、その他の女性教師1時間11分であった。その他の女性教師は個人で行う教材研究の時間が26分であり、第5・6学年学級担任教師(男12分、女8分)と大きく開いていた。(3)家庭科の授業日の翌日には、第5・6学年学級担任教師の家庭科への関与時間がほとんど皆無であったのに対し(男0分、女3分)、その他の女性教師は37分であった。(4)第5・6学年学級担任の女性教師は、同男性教師およびその他の女性教師と比較して最も勤務時間が長く、3日間とも10時間を越えていた。この理由については、さらに検討する必要性が認められた。調査当初予想されたような、家庭科を指導するということに対する意識上の性差は認められなかったが、担当教師の学校内での地位・役割によって、家庭科への関与の時間量の差が大きいことを明示することができた。特に、顕著な差は教材研究にかける時間量において表れていた。今後は、教師への聞き取り調査を行い、アンケート調査への回答で要望のあった家庭科の教材開発・授業研究につながる実践的な提言を行うことを課題としたい。
衣服の着脱困難の改善を目的とした着脱動作の生理的・心理的負担の解析

本研究は、衣服の着脱における負担を軽減することにより、運動機能に障害のある人の衣生活を改善することを目的として、既製服の効果的な修正方法を提案するとともに、その修正方法の効果を心拍変動スペクトル解析による数値的評価を行い実証した。まず、健常者を対象に心拍変動スペクトル解析を用いた評価の有効性を確認し、その上で、運動機能に障害がある人を対象に評価を行った。被験者は健康な女性5名(2123歳)と脳性マヒがある男性1名(18歳)である。健康な女性5名は、異なる2つのタイプの長袖Tシャツ(着衣しやすいTシャツと着衣しにくいTシャツ)の着衣を行った。そして、介助を必要とする脳性マヒ患者は、既製服の長袖Tシャツを基本として、それを着やすくするために修正を加えたもの2種を作製し、3種の試験着を着衣した。自律神経活動は、それぞれのタイプのTシャツを着衣する前と着衣後3分間で、心拍変動スペクトル解析を用いて評価した。その結果、健常者、脳性マヒ患者とも着にくい服を着衣した際に、着衣1分後にLF/HFが明らかに増加し、HF/TPは著しく減少を示し、心拍変動スペクトル解析を着やすさの評価に用いることの有効性が示唆された。また、それを用いて衣服の修正効果が実証できた。さらに、心拍変動スペクトル解析による実験精度を高めるために、試験着の着衣順序の影響や従来、着用実験の評価として用いられている官能検査と心拍変動スペクトル解析との関係について確認したところ、着衣後の心拍変動反応は着衣の順序効果があることが認められ、解析において配慮すべきであることが明らかとなった。また、官能検査では身体的な負担が評価されることが認められ、着衣動作による負担の評価においては心理的な評価が可能な心拍変動スペクトルを併用することが適切であるといえた。本年度の研究は、着脱動作の身体に与える負担の評価方法の確立を主たる目的とした。衣服着脱動作が身体に与える負担の評価方法として着脱時間、動作解析、官能検査および心拍計測を取り上げた。被験者は、基本データの採取対象として健常な女子学生30名、着脱困難な対象として運動機能に障害のある男子1名とした。実験服は、基本データ採取の実験にあたっては、織布によるかぶり型長袖上衣とした。この実験の成果としては、着脱パターンに多様性があり、着衣は2種、脱衣に3種あることが確認できた。また、これらのパターン間には、パターンを選択する要因に身体の柔軟性との関連が見られるほか、動作に要する時間的負担、頭頂点を基点とした身体の振動範囲、姿勢変化、心拍増加率に差異が見られた。身体の柔軟性の違いによる官能検査結果と評価指標による値との一致性は見られず、日常的な慣れが官能評価には影響することが示唆された。運動機能に障害がある男子1名については、編布によるかぶり方長袖上衣を実験服とし、基本形と着脱しやすく修正した比較服間の心拍変動スペクトルの差異、および健常者との心拍スペクトルの比較から評価方法の有効性を検証した。その結果、運動機能に障害がある人のR-R間隔、LF値、HF値が健常者よりも小さいこと、LF値/HF値は健常者より大きいことが明らかになったが、修正の有無による着易さの評価は官能検査結果とLF値/HF値の傾向と一致し、心拍変動スペクトル解析による評価の有効性が示唆された。