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児童・生徒を揺さぶり、学びをつなげるための教材開発とモデル授業の構築

小学校4年から中学校3年までの理科授業において、児童・生徒が実感をもって自ら自然の規則を学び、自然の姿、人と環境、地球環境へと学びをつなげていくための授業づくりを支援するために、大気浮遊物観測と雪状氷結晶育成実験の成果や物質の三態にかかわる実験を反映させた理科授業のためのウェブ教材を開発し、さらに改良した。この教材を用いたモデル授業や関連した実験を導入したモデル授業を構築して授業実践を行い、その成果を発表した。現在の児童生徒は生活体験も乏しく、物も情報もあふれた生活の中で知識欲や好奇心を表出しにくくなっている。このような児童生徒を揺さぶり、実感を伴った理解に結び付けるために、見えない水蒸気から氷結晶が成長する姿の実画像を活用した授業や児童の自発的な学習やIT学習の可能性を検討した。この結果を「Web-based material for pupils to understand the existence of invisible matters」と題して上記国際学会で発表した。さらに中学校で、「自然と人間ー人間と環境」に結び付くこのウェブ教材を活用した授業実践を行い、その結果を「大気浮遊物の理科授業への活用」と題して、日本理科教育学会第64回全国大会で発表した。児童・生徒を揺さぶり、学びをつなげる理科授業のために、授業観察から活気ある授業の要素を分析し、「活気ある理科授業の要素に関する研究」と題して、日本理科教育学会第64回全国大会(愛媛大学)で発表した。昨年の日本理科教育学会第63回全国大会での発表に引き続き、児童・生徒を揺さぶり、学びをつなげるとともに、人と環境、地球環境への実感を伴った視点を育てるために、開設したウェブ教材を用いた授業実践を重ねて、中学2年の「地球」にかかわる単元「気象とその変化」のモデル授業を構築した。さらに生徒への質問調査等からこの実践内容の有効性を評価した。この成果を日本理科教育学会第60回東海支部大会で発表した。これを現在論文にまとめている。また見えない水蒸気から氷結晶が成長する実画像や見えない物質の存在を実感するための教材開発についても同東海支部大会で発表した。平松[1]が開発した装置をさらに改良した雪状氷結晶成長キットと授業用に構築した実験手順を用いて、岐阜県下の小学校4年生3学級で授業実践を行った。児童の興味関心を引き起こし、実感を伴った理解を促す結果となった。この成果を次回の学会で発表する予定である。「児童・生徒を揺さぶり、学びをつなげるための教材開発とモデル授業の構築」のために、昨年度に行った中学校2年の「地球」にかかわる単元「気象とその変化」の授業実践とモデル授業についてまとめて、岐阜大学教育学部研究報告に論文「大気中微粒子教材を活用した中学校理科のモデル授業ー中学校2年「気象とその変化」を事例としてー」を発表した。昨年度に行った雪状氷結晶成長キットを用いた岐阜県下の小学校での授業実践とアンケート調査の結果をまとめて、岐阜大学教育学部研究報告に論文「小学校理科4年「水の姿とゆくえ」のための平松式ペットボトル人工雪発生装置の教材化とこの教材を用いた授業実践」を発表した。新たなモデル授業の構築を目指して、ウェブ教材中の宇宙塵等を用いた授業実践を行った。この成果を次の学会で発表する。人材を得て、大気浮遊物のデータ解析を開始した。これにより今後、ウェブ教材の改良と更新を進める。当初、研究補助者を募集して大気浮遊物のデータ解析を進めてウェブ教材の改良を目指したが、応募者がおらず、平成26年度にはこれまでに開発したウェブ教材を用いた授業実践とモデル授業の開発に重点をおいて行った。平成27年度にこれらの成果をまとめて二つの論文を発表した。平成27年10月に研究補助者の応募があり、大気浮遊物のデータ解析を進め始めた。これをさらに続けてウェブ教材を改良するために1年間の研究の延長を申請した。このためウェブ教材の改良が当初の予定からは遅れてしまった。また新たなモデル授業の開発のためにウェブ教材の宇宙塵等を用いた授業実践も平成27年度にずれこんで着手して、全体的に少し遅れている。大気中微粒子教材を活用した中学校3年理科「地球と宇宙」分野のモデル授業を構築して授業を実践した。この教材を導入した授業を行った2クラスと、導入しない授業を行った2クラスについて、生徒の理解や学習への意欲等について比較検討をした。その成果を日本理科教育学会第66回全国大会(信州大学長野キャンパス)で発表した。ウェブ教材を活用した理科授業とこの教材による日本の教員の授業づくりへの支援について、第24回化学教育に関するIUPAC国際会議で発表した。10年間の大気浮遊物観測で得たカルシウムを含む土壌粒子数の割合の年間の動向と黄砂との関係について、アメリカ海洋大気庁が提供している気流の流跡解析を用いて検討し、分析した。その成果を第22回大気化学討論会(北海道大学)で発表し、この成果を加えてウェブ教材を改良し、更新した。この成果と、平成26年度日本理科教育学会第64回全国大会(愛媛大学)で発表した「活気ある理科授業の要素に関する研究」をさらに深めた成果を、岐阜大学教育学部研究報告に論文「大気浮遊土壌粒子の観測と中国の黄砂発生状況」と論文「生徒を揺さぶり、意欲的に向かわせる中学校理科授業の要素」として発表した。より樹枝状に成長していく実験室での雪状氷結晶の成長過程の動画を加えて、雪状氷結晶のウェブ教材を更新した。

これらのウェブ教材とモデル授業は、小学校4年理科「水のすがたとゆくえ」、5年「台風と天気の変化」、6年「人と環境」、中学校1年「物質の姿と変化」、2年「天気とその変化」、3年「地球と宇宙」、「自然と人間」で活用でき、児童・生徒が実感をもって自然の規則を学び、自然の姿、人と環境、地球環境へと学びをつなげていくための授業づくりに、教員の支援となるものである。小学校4年から中学校3年までの理科授業において、児童・生徒が実感をもって自ら自然の規則を学び、自然の姿、人と環境、地球環境へと学びをつなげていくための授業づくりを支援するために、大気浮遊物観測と雪状氷結晶育成実験の成果や物質の三態にかかわる実験を反映させた理科授業のためのウェブ教材を開発し、さらに改良した。この教材を用いたモデル授業や関連した実験を導入したモデル授業を構築して授業実践を行い、その成果を発表した。前年度の授業実践から次の学年へつないだ授業実践の積み重ねにより、児童生徒の成長を評価した上で教材の検討と改善を図る予定であったが、1年間でのモデル授業の構築は困難で、学年進展の実践を進めることはできなかった。さらに動画教材の改良も十分ではなかった。しかし、これまでのウェブ教材(大気浮遊物画像と雪状氷結晶成長画像)を用いた授業実践を重ねて、中学2年の「地球」にかかわる単元「天気とその変化」のモデル授業を構築した。状態変化という微視的な現象から地球大気の変動という巨視的な現象、さらには地球環境まで視点をつなげる授業となった。また、授業用に改良した雪状氷成長キットと実験手順を用いて、岐阜県下の小学校4年生3学級で授業実践を行った。いずれにおいても児童生徒は自然現象の不思議さに感動し、興味関心をもって授業に臨み、実感をもった理解につながる授業となった。学年進展での授業実践も意義があるが、それぞれの学年の授業において本ウェブ教材や雪状氷結晶成長キットを組み入れた授業を改善して確立することが有用であることを確認した。少し予定以上に時間はかかっているが、以上の通り、モデル授業の構築に向かって、おおむね順調に進展していると判断する。平成27年10月から雇用した研究補助者とともに大気浮遊物のデータ解析を進めて、この結果を学会で発表する。それを踏まえてウェブ教材を改良して更新する。平成27年度に行った授業実践から新たなモデル授業について、学会で発表したのちその成果を論文にまとめて発表する。研究全体の総括をする。理科教育結晶成長実験と大気浮遊物のデータ解析と整理に実験系の大学院生あるいは経験者を雇って進める予定であったが、募集しても応募者がない状況で、それを進めることができず、従ってウェブ教材の改良も進まなかった。また授業実践でも、学年進展での授業実践の積み重ねによる児童生徒の成長を評価した上で教材の検討と改善を進め、その上でのモデル授業を構築することを予定していたが、学年進展の授業実践を進めることはできなかった。しかし学年進展での検討がなくても、学年の単元毎に授業実践により構築したモデル授業が有用であることがわかったので、今後は、結晶成長と大気浮遊物のウェブ教材の改良や学年進展での授業実践に重点を置かず、現在までのデータでのウェブ教材を用いて、授業実践とモデル授業の開発に重点を置いて進める。
中枢時計と末梢時計:生理機能の時間的統合メカニズム

本研究は、視床下部視交叉上核(SCN)の振動細胞間同期と光同調を検討すると共に、中枢時計が各臓器組織に存在する末梢時計のリズムを統合し、全身の生理機能に時間的秩序を成立させるメカニズムを検討することを目的に行われた。このため、2種のトランスジェニックマウスを作成し、組織発光量の連続測定により、遺伝子発現リズム解析を行った。1.トランスジェニックマウスの作成:時計遺伝子Per1プロモーター支配下にホタルルシフェラーゼを発現するPer1-lucマウスと、Per1発現を分泌型ウミボタルルシフェラーゼを、Bmall発現を非分泌型ホタルルシフェラーゼにて測定する二遺伝子レポーターマウスを作成した。これらのマウスのリズムパラメーターを検討し、野生型と差がなくレポーターとして利用できることを示した。2.中枢時計の多振動体構造:Per1-lucマウスを明暗12:12の照明条件下から長日、または短日下におき、行動リズムを測定後、前後2枚のSCN冠状断スライスを培養し、Per1-lucリズムを連続5日間測定した。その結果、前後SCNのPer1ピークは各々行動開始、終了位相と相関し、尾側ピークが常に吻側ピークより前進し、その間隔が日長に依存して延長することが分かった。また、長日の吻側SCNのみで二峰性リズムが観察され、CCDカメラによる発光画像解析により、異なる位相の2細胞群の存在が分かった。日長をコードするEとMの二振動体の局在を明らかとなった。3.末梢時計の自律振動と位相調節:各末梢臓器を培養し、測定したすべての臓器のBmal1発現に自律振動の存在を確認し、位相だけでなく、周期にも臓器特異性があることを示した。さらに、肝臓のBmal1発現リズムを指標に、培地交換によるリズム変位を測定し、末梢時計が中枢並みの安定したリズム発振と細胞間同期を示すことを明らかにした。本研究は、時計遺伝子や細胞内Ca^<2+>レベルの長期連続モニター系を用いて中枢時計である視交叉上核(SCN)のサーカディアンリズム発振と各臓器組織に存在する末梢時計のリズム同調メカニズムを明らかにすることを目的とする。本年度は、時計遺伝子発現レポーターマウスの組織培養系を用い、中枢時計であるSCNと、末梢時計として肝臓とRat1線維芽細胞株の培養系を用い以下の3実験を行った。1)中枢時計における振動発振とリズム同期メカニズム:時計遺伝子Per1プロモーター支配下にルシフェラーゼを発現するPer1-Lucマウスを用い、SCNを長期培養して蛋白合成阻害剤による発行停止とPer1リズム再開を解析した。Per1発光リズムは18時間以上のCHX投与で振動停止が認められたが、6時間のCHX投与後はリズムが二峰性となり、12時間投与ではピーク位相が分散した。CCDカメラを用いた一細胞レベル解析で、6時間のCHX投与では、SCN内に位相の異なる2群の細胞があることが分かった。2)中枢時計の末梢時計への同調シグナルの検索:時計遺伝子Bmal1プロモーター支配下にルシフェラーゼを発現するPVBFマウスのスライス培養系を用い、肝臓が連続して安定したリズムを発振すること、培地交換で位相依存性のリズム変位を生じること、変位を生じる位相は中枢時計も末梢時計も一致していることを明らかにした。3)株細胞の振動誘発系を用いた中枢時計への同調メカニズムの検討:Bmal1プロモーターをpGL3ベクターに挿入したコンストラクトを用い、安定発現Rat1細胞株を作成してCCDカメラにて単一細胞リズムを測定した。

その結果、個々の細胞は安定したリズムを発振すること、デキサメサゾンはBmal1発現量を増大させると共に、O型位相反応を示して同期させることを明らかにした。本研究は、視床下部視交叉上核(SCN)のサーカディアン振動体が各臓器組織に存在する末梢時計のリズムをいかに同調して、全身の生理機能に時間的秩序を成立させ、環境の周期的変化を予知して生体の生存をはかる中枢時計として機能するかを検討することを目的に行われた。本年度は、以下の2つの実験を行った。1)中枢時計の多振動体構築:時計遺伝子Per1発現のホタルルシフェラーゼによるレポーターマウス(Per1-luc)を明期12時間暗期12時間(LD12:12)の照明条件下からLD18:6の長日、あるいはLD6:18の短日下におき、行動リズムを測定した。その後、前後2枚のSCN冠状断スライスを培養し、Per1-lucリズムを連続5日間測定した。その結果、尾側SCNのPer1ピークが常に同一個体の吻側ピークよりも前進し、その間隔が日長に依存して延長することが分かった。さらに、長日の吻側SCNのみで二峰性リズムが観察され、CCDカメラによる発光画像の連続撮像により、この二峰性が異なる位相の2細胞群から構成されていることが明らかとなった。本研究の結果、40年前より想定されてきた、朝日と夕日に同調するEとMの二振動体の局在が明らかとなり、さらに、光をコードする第三の振動体の存在も分かった。2)末梢時計のリズム位相と同調:末梢各臓器において、明瞭なサーカディアン変動を示すBmal1発現のレポーターマウスを用い、各末梢臓器を培養してBmal1発現リズムを測定した。その結果、位相だけでなく、周期にも臓器特異性があることを示した。さらに、肝臓のBmal1発現リズムを指標に、培地交換によるリズム変位を測定し、発光リズムが見かけ上消失していても背後の振動は持続していること、Bmal1ピーク位相付近での培地交換で大きな位相変位を生じるが、0型位相変位ではないことを明らかとした。この結果、末梢時計が中枢並みの安定したリズム発振と細胞間同期を示すことを明らかとなった。
細胞競合の数理解析:増殖速度の差と極性崩壊がもたらす多細胞力学

細胞競合において適応度の高い細胞が選択的に面積を拡大する仕組みの一端を、理論と実験の双方から明らかにすることができた。まず、H27年度に明らかにした細胞死で空いた面積の力学的な競合に関する数理モデルの計算機シミュレーションによる理論研究をまとめて、2件の総説を出版し、1本の論文を査読付き国際誌へ投稿した。この理論予測を検証するために、ショウジョウバエ上皮の細胞競合ライブイメージング系を立ち上げた(領域内共同研究)。実際に、Hippo経路変異クロンの境界で細胞死が生じることを確認した。実験データの画像解析を行った結果、数理モデルで予測された2つの性質を実証できた。1つ目は、細胞死で空いた面積を分裂の速いHippo変異細胞の方が野生型細胞より多く獲得することである。2つ目は、Hippo経路変異細胞の非対称な面積拡大は、死ぬ細胞がクロン境界に沿って伸長してほど高まることである。加えて、領域内共同研究を新たに立ち上げて、以下の成果を得て、1本の論文を査読付き国際誌へ投稿した。クロン境界形状の定量化した複数の形状指標(H27年度)について、多変量解析(主成分分析)を行った。その結果、上皮組織で既知の指標に加えて数学など他分野で用いられている指標も異なる遺伝型も区別できることを見出した。次に、画像から得たこれら高次元の指標の値を上述の数理モデルで定量的に再現することで、遺伝子の力学的機能(接着、他)を推定した。この画像解析と数理モデルを連携したスクリーニング法は、腫瘍の画像診断へも応用が期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。細胞競合の基盤となる細胞間に働く機械的な力を介した相互作用と分子ネットワークの動作原理の解明を目指し、今年度は主に数理モデルを用いた研究を行った。並行して、ショウジョウバエ上皮組織における細胞競合の画像解析を進めた。細胞競合では、分裂の速い細胞に接する分裂の遅い細胞に細胞死が誘導される。数理モデルの計算機シミュレーションにおいて、この死ぬ細胞に隣接する細胞の頂端面の面積を細胞死前後で比較したところ、分裂の遅い細胞はほとんど変化がないのに対して、分裂の速い細胞は細胞死直後から急激に拡大して死細胞の面積をほぼ占有することを数理モデルで発見した。この細胞拡大の非対称性は、細胞死に際して特定の細胞の配置換え(cell intercalation)の発生が主要因であり、死細胞が分裂の速い細胞集団(クロン)との境界に沿って伸長しているほど顕著であった。この細胞伸長は増殖速度の差に起因してクロン境界の分裂の遅い細胞のみで生じることは、我々は去年度までにショウジョウバエ翅原基とモデルの双方で見出している。細胞死の前と後における力学的な細胞の変形が協調することで、分裂の速い細胞が細胞死で失われた空間をめぐる競合の勝者となることが予測された。これらの成果を5件の招待講演等で報告した。画像解析に関しては、クロン境界形状の網羅的スクリーニング系を構築すべく、ショウジョウバエ翅原基に異なる遺伝子変異を導入した複数のモザイククロンの画像解析を行った。クロン境界形状を複数の形状指標で定量化するができた。増殖速度差による境界と細胞の変形に関しては、上述の理論予測の一部を、ショウジョウバエ翅原基の画像解析から検証することに成功した。H27年度に計画した3つの研究テーマ(画像解析、増殖速度差による境界と細胞の変形、力学と分子ネットワークのハイブリッドモデル)をほぼ予定通り遂行することができた。力学と分子ネットワークのハイブリッドモデルを構築し、拡散因子の濃度勾配に応じた増殖などの計算が可能となった。

この画像解析と数理モデルを連携したスクリーニング法は、腫瘍の画像診断へも応用が期待される。数理モデルで見い出した細胞死で空いた面積の力学的な競合に関する理論予測は、実際の上皮組織のライブ観察により検証ができるであろう。また、画像解析を実用化するためには、多変量解析などを導入することで客観的かつ高速なスクリーニング法の構築が有用であろう。28年度が最終年度であるため、記入しない。
地上到達紫外線モデルの構築に基づく紫外線分布図の作成と屋外空間計画手法の開発

本研究は、日常生活圏における地上到達紫外線量の実態と空間構成の因果関係を明らかにし、人体への環境負荷低減に向けた地上到達紫外線分布図の作成と屋外空間の計画手法を開発した。その過程で、現地観測にて土地被覆毎の紫外線反射率を算出するとともに、その結果と高分解能衛星画像を用いた地上到達紫外線分布図の作成手法を提案した。また、DSMとDEMデータの差分から都市空間における緑陰抽出手法を見出し、紫外線分布図の高度化を実現した。加えて、本研究で作成した紫外線分布図は、解像度の高さから目的地までのルート選択時の利用において期待されることがわかった。本研究は、日常生活圏における地上到達紫外線量の実態と空間構成の因果関係を明らかにし、人体への環境負荷低減に向けた地上到達紫外線分布図の作成と屋外空間の計画手法の開発を目的とするものである。現在、気象庁では2005年5月以降UVインデックス指標を用いた紫外線予測分布図を作成し、インターネットによる情報提供を開始しているが提供する紫外線予測分布図は約20km四方の大雑把なメッシュによる情報提供にとどまり、ローカルな地域における紫外線量は十分に把握できていないのが現状である。また、実際の都市空間は、樹木や建物、芝やコンクリート等で構成されており、人の移動によって刻一刻と変化する都市空間に着目した場合、従来の解像度による情報提供では精度上十分ではない。そこで本研究では、簡易な紫外線計測機器を用いた現地観測と測量、リモートセンシング技術を用いて、樹木や構造物の配置、土地被覆状況等の空間構成、精緻な地形情報に基づく地上到達紫外線量をモデル化し、精緻な地上到達紫外線分布図の作成を目指す。本年度は、日常生活圏における地上到達紫外線量と空間構成の関係性を明らかにするため、以下の2点を実施した。1)代表的な屋外空間である公園緑地や駅前広場、住宅地、砂浜を調査対象地として選定し、実際に人が浴びている地上到達紫外線量の現地観測を実施するとともに空間構成を説明するため天空率との関係性を調査した。その結果、地上到達紫外線量と天空率との間に高い正の相関関係が確認された。2)芝や砂地、アスファルトといった土地被覆の違いによる紫外線の反射率を計測し、紫外線の反射に着目したモデル式の係数を算出した。その結果、土地被覆毎の紫外線反射率と高分解能衛星画像による土地被覆分類結果との関連から、紫外線反射率図を作成することが可能となった。具体的には、簡易な紫外線計測機器を用いた現地観測と測量、ローカルリモートセンシングの結果から、樹木や構造物の配置、土地被覆状況等の空間構成、精緻な地形情報に基づく地上到達紫外線モデルを構築する。モデルの生成過程で得られた知見と高分解能衛星画像による画像分類を用いて地上到達紫外線分布図を作成し、その有効性について検証する。平成26年度は、地上到達紫外線量と空間構成の関係性を明らかにするため、地上到達紫外線量の現地観測を実施した。その結果を受け、平成27年度は基礎データとなる地上到達紫外線量の現地観測を継続して実施し、データの信頼性向上に努めた。そして、土地被覆等の空間構成を考慮した地上到達紫外線モデルを構築した。また、高分解能衛星画像とGPSを搭載したラジコンヘリを用いてローカルリモートセンシング分野における精緻な地形データを作成し、土地被覆メッシュと紫外線モデルとの対応から詳細な地上到達紫外線分布図を作成した。その際、緑陰の抽出がkeyとなるが、GPSを搭載したラジコンヘリにより重なり合う複数枚の写真画像から被写体の3Dモデルが作成できる。これは数値表層モデル(DSM)であり、DSMとDEMの差分から樹木や建物の存在が正確に把握されるため、この技術を用いて紫外線分布図の精度向上手法を開発した。平成27年度は、地上到達紫外線モデルの精度向上を目的として、基礎データとなる地上到達紫外線量の現地観測は継続して実施し、データの信頼性向上に努めた。その結果、樹木の有無や土地被覆の状態により、紫外線の直射・反射量を算出し、土地被覆等空間構成の違いを考慮した地上到達紫外線モデルを構築した。また、高分解能衛星画像とGPSを搭載したラジコンヘリを用いてローカルリモートセンシング分野における精緻な地形データを作成した。これは、数値表層モデル(DSM)であり、DSMと数値標高モデル(DEM)の差分から樹木や建物形状が正確に把握することが可能となり。土地被覆メッシュと紫外線モデルとの対応から詳細な地上到達紫外線分布図を作成する手法を考案した。平成27年度には、高分解能衛星画像とローカルリモートセンシング技術であるUAVを用いた精緻な3次元地形モデルを作成した。加えて、緑陰の抽出が課題である中、DSMとDEMの差分から緑地における樹木の抽出を可能とし、高精細な紫外線分布図の作成手法を開発した。最終年度である平成28年度は、紫外線に対する市民の意識調査と本研究で作成された紫外線分布図に対する評価を目的として、アンケート調査を実施した。結果として以下の3点が明らかとなった。

1)紫外線に関心がある人は非常に多いが、環境省が刊行している紫外線保健指導マニュアルについては大部分の回答者が「知らない」と回答するとともに、「詳しい内容まで知っている」と答えた人は一人もおらず、ほとんど知られていないことがわかった。2)日常の紫外線対策について「必ずしている」または「たまにしている」を選択した回答者は紫外線に関心があると答えた回答者数より少なく、紫外線には高い関心がある一方で、あまり対策は行っていない人の存在が明らかとなった。以上より、紫外線への関心はあるが正しい知識を持っておらず、効果的な対策を行えていないことがわかった。3)気象庁の紫外線情報を確認することによって、その日の行動を変更すると答えた回答者は全体の39%であるのに対し、本研究で作成した紫外線分布図を利用したいと答えたのは全体の58%であった。高解像度な紫外線分布図によって紫外線の危険箇所が正確な位置として認識されたことが原因として挙げられ、また、その用途としては『目的地までのルート選択として活用したい』との回答が最も多いことが把握された。本研究は、日常生活圏における地上到達紫外線量の実態と空間構成の因果関係を明らかにし、人体への環境負荷低減に向けた地上到達紫外線分布図の作成と屋外空間の計画手法を開発した。その過程で、現地観測にて土地被覆毎の紫外線反射率を算出するとともに、その結果と高分解能衛星画像を用いた地上到達紫外線分布図の作成手法を提案した。また、DSMとDEMデータの差分から都市空間における緑陰抽出手法を見出し、紫外線分布図の高度化を実現した。加えて、本研究で作成した紫外線分布図は、解像度の高さから目的地までのルート選択時の利用において期待されることがわかった。初年度は、日常生活圏における地上到達紫外線量と空間構成の関係性を明らかにするため、代表的な屋外空間である多地点での紫外線同時観測を実施するとともに、空間構成を説明する天空率という指標との関係性を調査した。その結果、高い正の相関関係があることがわかった。さらに、複数回の紫外線観測を9時から17時まで継続して実施したことで、時間変化に伴う太陽高度と紫外線量との関係性を確認することができた。また、紫外線観測地点のD/H(沿道建築物の高さと前面の空間の幅の比)といった多次元的測量結果と紫外線量、日射量のとの関係性を確認するため、現地観測自体は初年度に実施しているが、現在その分析作業を行っており、その関係性に関する研究成果発表は次年度に行う予定である。今後は、紫外線同時観測を継続的に実施して、地上到達紫外線モデルの精緻化・紫外線分布図の検証を行う。また、これまでの研究成果である作成した地上到達紫外線分布図に対する住民のイメージ・意識を把握するためアンケート調査を実施し、属性の違いによる紫外線分布図の有効性や利用方法を検討・提案する。加えて、数式化された地上到達紫外線モデルと作成された地上到達紫外線分布図を用いて、紫外線予防に効果的な屋外空間の設計・再整備方針を開発し提案する。土木工学
EUV 干渉露光による 20nm以下の極微細パタン形成

13.5 nmの波長を有する極端紫外光(EUV光)による干渉露光系を用いて、15 nmの線幅を有するライン・アンド・スペース(L/S)のレジストパタン形成に成功した。これは、振動の低減、30 nmのL/Sパタンを有する透過型回折格子の製作を進め実現した。加えて、高感度かつ低LWRの開発を目的にレジストの反応解析、高分子レジスト並びに低分子レジストの骨格、並びに各種酸発生剤の検討を進めた。線幅20nm以下のレジストパタン形成を目的にEUV干渉露光系露光系の開発を進めている。以下の2項目について成果が得ることができたので報告する。1.干渉露光用高精度回折格子製作2光束干渉露光用透過型回折格子の製作では、SiO_2薄膜とTaN薄膜の2層構造膜にドライエッチング法を適用したSiO_2のハードマスクプロセスを導入し、線幅35nmラインアンドスペースパタンを有する透過型回折格子の製作に成功した。2光束干渉露光では形成できるレジストパタンの線幅は、透過型回折格子の半分の線幅であり、線幅17.5nmライン・アンド・スペースのレジストパタンを確認した。2.干渉露光系の高度化20nm以下のレジストパタン形成を目的に、ビームラインとEUV干渉露光装置を改良し、露光装置をクラス100のサーマルクリーンチャンバー内に移設した。1)露光時間短縮を目的に、ビームライン光学系の設計変更を進め、ミラー枚数を4枚から3枚に低減することにより照射強度を向上させた。2)露光装置の透過型回折格子用真空ステージを改良し、剛性を高め振動除去を進め、30nm程度の振動を10nm程度に抑えることができた。これらの結果、17.5nmのレジストパタン形成に成功した。以下の項目について研究成果を報告する。1.干渉露光用高精度回折格子製作2光束干渉露光用透過型回折格子の製作では、SiO_2薄膜とTaN薄膜の2層構造膜にドライエッチング法を適用したSiO_2のハードマスクプロセスを導入し、線幅30nmラインアンドスペースパタンを有する透過型回折格子の製作に成功した。2光束干渉露光では形成できるレジストパタンの線幅は、透過型回折格子の半分の線幅であり、線幅15nmライン・アンド・スペースのレジストパタン形成を実現した。2.干渉露光系の高度化露光装置の透過型回折格子用真空ステージを改良し、剛性を高め振動除去を進め、10nm程度の振動を5nm程度に抑えることができた。その結果、上記した1の内容を含め、15nmのレジストパタン形成に成功した。3.反応解析レジストの反応解析を目的に、放射光を用いた各種分析技術のレジスト反応解析への応用の検討を進め、反応解析が有効に行えることを確認した。4.低分子化学増幅系レジストの検討低分子化学増幅系レジストの検討を進めるために、各種低分子系レジストのEUV光による露光評価を進め、15nmのパタン形成に見通しを得ることができた。EUV光による干渉露光系の開発を進めて来た。この干渉露光系では2窓付きの透過型回折格子を用いる。この透過型回折格子に垂直に照射されたEUV光は、1つの窓の透過型回折格子により、0次光、±1次光、..というように高次の開発光が生成される。この内0次光を透過型回折格子上に成膜したフィルターにより完全にカットする。2窓の透過型回折格子を用いた場合には、1つ回折格子から回折されたー1次光ともう一つの透過型回折格子から回折された1次回折光とが、交差する位置に透過型回折格子の半分の大きさを有する光強度の明暗の縞が生成され、透過型回折格子の半分の大きさのレジストパタンが形成される。例えば、H23年度で15nm以下の線幅を有する半導体レジストのパタン形成が達成できたが、このとき用いた透過型回折格子のパタンは30 nmのライン・アンド・スペース(L/S)であった。H24年度では、さらなる極微細パタン形成を目指して、透過型回折格子の製作を進めた。電子線の描画条件、レジストプロセス条件を見直し、25 nmL/Sの透過型回折格子パタンを有する2窓の透過型回折格子を製作し、12.5 nmのレジストパタンに見通しをえることができた。一方、極端紫外線リソグラフィ技術では、高感度かつ低LER(line edge roughness)のレジストの開発は要求されている。これまで、種々なレジストについて評価を進めてきたが、いずれも要求仕様を満足させるには至っていない。そこで、この課題を回折するために、EUV光を用いた反応解析を進めた。

その結果、EUV光とレジストとの相互作用では、主にイオン化により、レジスト中の感光性材料である酸発生剤のカチオン部の光分解に加えて、新たに酸発生剤のアニオン部が分解することを発見するに至った。これにより、量子収率の向上することができ、高感度かつ低LERの見通しを得ることができた。H23年度に干渉露光系のキーテクノロジーである30nmの線幅を有する透過型回折格子の製作に成功した。また、干渉露光系の振動の低減を図ることで、15nmのパタン形成を実現した。また、反応機構の解明の手法についてSRを用いた分析方法の有効性の検討を進めた。さらに、化学増幅系レジストで15nmのパタン形成に可能性について見通しを得ることができた。以上のように当初計画に従っており、「当初の計画以上に進展している」と判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。・電子線描画やドライエッチングのプロセス工程を見直し、線嬉11nmのパタン形成を目標に、22nmの線幅を有する透過回折格子の製作を進める。・干渉露光系のさらなる低振動を実現し、線幅11nmのレジストパタン形成を進める。・15nm以下の解像性能を有する低分子系レジストの可能性を探索する。・H23年度で確立した反応解析法をレジストの反応解析に適応する。
顎機能障害患者の咬合異常と額関節部MR画像およびヘリカルCT画像に関する経時的研究

1.目的顎関節症患者において,どのような咬合異常が,多くみられるかについて明らかにする.また,顎関節症患者を経時的に病態を観察することによって,咬合因子の顎関節症の予後に対する影響を明らかにする.2.実験方法被験者は顎関節症患者と対照群として顎関節症状を自覚していない本学学生より選択した.被験者は顎関節MR画像とヘリカルCT画像診断によって非復位円板転移位,復位円板転位,円板位置正常の3群に分類された.咬合状態の評価は,接触歯数をオクルーザルレジストレーションストリップスとブラックシリコンを用いて分析した.咬合力を咬合力測定感圧フィルムデンタルプレスケールを用いて分析した.3.結果咬頭嵌合位では,全歯列の接触歯数と咬合力は,非復位患者群および復位患者群が正常対照群と比較して有意に少なかった.また,側方咬合位では,非作業側大臼歯部の咬合接触に関して,非作業側大臼歯部の咬合力は,非復位患者群が正常対照群と比較して有意に大きかった.前方咬合位について,前方咬合位の接触割合では患者群と復位対照群の大臼歯部が有意に多く接触していた.これらの事実から,顎機能を正常に保つには,前後的な咬合のバランスや,前方ガイドの重要性が示唆された.経時的な変化に関しては,予後調査を行った被験者では,MR画像では変化がみられない者が多かった.ヘリカルCT画像に関しては,円板非復位の患者群の中に下顎頭の変化の大きい者が見られた.しかし,それにともなう咬合接触状態の著しい変化はみられなかった.咬合力に関しては,患者群では,咬頭嵌合位の咬合力の増加した者が多かった.顎関節症の症状の悪化した患者もみられたが,顎関節症の軽快化や悪化に影響と咬合因子との関係は統計学的な有意な関係がみられず,明らかにできなかった.1.目的顎関節症患者において,どのような咬合異常が,多くみられるかについて明らかにする.また,顎関節症患者を経時的に病態を観察することによって,咬合因子の顎関節症の予後に対する影響を明らかにする.2.実験方法被験者は顎関節症患者と対照群として顎関節症状を自覚していない本学学生より選択した.被験者は顎関節MR画像とヘリカルCT画像診断によって非復位円板転移位,復位円板転位,円板位置正常の3群に分類された.咬合状態の評価は,接触歯数をオクルーザルレジストレーションストリップスとブラックシリコンを用いて分析した.咬合力を咬合力測定感圧フィルムデンタルプレスケールを用いて分析した.3.結果咬頭嵌合位では,全歯列の接触歯数と咬合力は,非復位患者群および復位患者群が正常対照群と比較して有意に少なかった.また,側方咬合位では,非作業側大臼歯部の咬合接触に関して,非作業側大臼歯部の咬合力は,非復位患者群が正常対照群と比較して有意に大きかった.前方咬合位について,前方咬合位の接触割合では患者群と復位対照群の大臼歯部が有意に多く接触していた.これらの事実から,顎機能を正常に保つには,前後的な咬合のバランスや,前方ガイドの重要性が示唆された.経時的な変化に関しては,予後調査を行った被験者では,MR画像では変化がみられない者が多かった.ヘリカルCT画像に関しては,円板非復位の患者群の中に下顎頭の変化の大きい者が見られた.しかし,それにともなう咬合接触状態の著しい変化はみられなかった.咬合力に関しては,患者群では,咬頭嵌合位の咬合力の増加した者が多かった.顎関節症の症状の悪化した患者もみられたが,顎関節症の軽快化や悪化に影響と咬合因子との関係は統計学的な有意な関係がみられず,明らかにできなかった.1.研究目的本研究の目的は顎関節症患者において、どのような咬合異常と顎関節症との関連が強いかを明らかにする。また、経時的に顎関節部の画像診断を行い顎関節部病態の悪化に影響する因子について分析する。2.研究方法本研究の実施にあたっては、研究の主旨を十分説明し、あらかじめ被験者の同意を得ておくことしている。咬合関係の精査は、咬頭嵌合位での安定性、咬合力のバランスをデンタルプレスケールで記録し、オクルーザーで解析し、データの管理を咬合データ管理ソフトを用いて行う。既に作成してある顎機能障害プロトコールに従い現症、既往歴、咬合関係、歯牙ガイドについて記録する。顎関節部画像診断は顎関節部MR、およびヘリカルCTを撮影し、画像データの診断、管理を行う。こうして得られた被験者の咬合因子、顎関節部画像、予後調査結果について比較分析する。3.結果顎関節症患者は本学特殊歯科総合治療部外来を受診した患者のなかから任意に選択し,臨床症状と顎関節MRとヘリカルCTの両方で病態診断を行った被験者は4名であった。顎関節MRのみ撮影した患者は2名であった。咬合状態は咬頭嵌合位および側方咬合位での咬合状態をデンタルプレスケールとオクルーザルレジストレーションストリップスの引き抜き試験で評価した。平成11年度以前に顎関節病態診査と咬合診査を行い、今年度に予後調査を行った被験者は患者群から3名、対照群から4名であった。予後調査を行った被験者では病態の変化がみられない者が多かった。

1.目的顎関節症患者において,どのような咬合異常が,多くみられるかについて明らかにする.また,顎関節症患者を経時的に病態を観察することによって,咬合因子が,顎関節症の軽快化や悪化に影響を与えるかを明らかにする.2.結果初診時の咬合因子と顎関節症の病態の比較については,平成11年度と同様の方法で分析した.その結果,前方咬合位について,前方咬合位の接触割合では患者群と復位対照群の大臼歯部が有意に多く接触していた.しかし,前方咬合位における咬合力には有意差が認められなかったことを報告した.経時的な変化に関しては,予後調査を行った被験者では,MR画像では変化がみられない者が多かった.ヘリカルCT画に関しては,円板非復位の患者群の中に下顎頭の変化の大きい者がみられた.しかし,それにともなう咬合接触状態の著しい変化はみられなかった.咬合力に関しては,患者群では,咬頭嵌合位の咬合力の増加した者が多かった.顎関節症の症状の悪化した患者もみられたが,顎関節症の軽快化や悪化に影響と咬合因子との関係は統計学的な有意な関係がみられず,明らかにできなかった.また,顎関節部負荷の調節についても分析し,咬合点が変化しとも,咬筋と側頭筋の協調活動によって,顎関節負荷を小さくできることを二次元静力学モデルを用いて示した.3.今後の研究計画顎関節症患者の経時的変化に対する咬合因子の影響の分析について,今後,さらに被験者を増やして,経時的な顎関節の病態変化と傾向を分析し,最終的には咬合因子の予後に対する影響をロジスティック回帰解析を行って明らかにしていく.
酸化・吸着による低コスト硫黄フリー軽質炭化水素燃料の製造プロセスの開発

常圧・100°C以下での酸化反応と吸着との組み合わせによって、ガソリン中の硫黄含有量が1ppm以下の超深度脱硫を行い、低設備投資・省エネルギー型の低コスト超深度脱硫プロセスの開発を目的とする。平成17年度:Ni等を担持したゼオライトを調製し、流通式吸着脱硫の可能性を評価した。そして、様々な酸化触媒を調製し、酸化反応を行った結果、Mo系触媒として用いたとき高い酸化反応性を示した。また、各硫黄成分の酸化反応性はベンゾチオフェン>2,3,5-トリメチルチオフェン>2-メチルチオフェン>2,5-ジメチルチオフェン>チオフェンの順で低くなった。酸化反応性が劣っているチオフェンに対しても確かに酸化反応が起きることが判明した。平成18年度:ガソリンや灯油中の硫黄化合物として、チオフェン、アルキル置換チオフェン類をデカリンに添加し、これまで酸化反応性が確認されなかったチオフェンなどの反応速度定数および活性化エネルギーを算出し、各々の硫黄化合物の酸化反応性の動力学的解析を行った。さらに、難脱硫性のチオフェン類に対して最も高い活性を示したCAT-2触媒を見出した。平成19年度:CAT-2触媒を用い、チオフェン類の最適な酸化条件の探索を行った。そして、開発した吸着剤AD-1を用い、連続酸化・吸着脱硫装置を作成した。この装置を用いて、モデルガソリン中の全硫黄量を15ppmから0.10ppmまで低下し、硫黄含有量6.0ppmの市販灯油を用いた酸化・脱硫を行い、運転を100時間以上行い、安定に全硫黄含有量0.05ppm以下の超クリーン灯油の製造ができた。これらの結果、本課題の目標を達成し、従来の脱硫法より低コストで燃料電池用原料油の製造プロセスとして期待できることを示唆した。常圧・低温での酸化反応と吸着との組み合わせによって、ガソリン中の硫黄含有量が0.1ppm以下の超深度脱硫を行い、低設備投資・省エネルギー型の低コスト超深度脱硫プロセスの開発を目的とする。本年度では、ガソリン中代表的な硫黄化合物であるメチル基置換チオフェン類の酸化用触媒および酸化剤の探索および最適な酸化反応条件の探索を行った。具体的に含浸法よりアルミナ担体に担持した遷移金属触媒を調製し、常圧流通式反応装置を用い、次の反応条件下で、モデル硫黄化合物の酸化反応を行った。試料として、ベンゾチオフェン(BT)、チオフェン、2-メチルチオフェン、2,3,5-トリメチルチオフェン等をイソオクタンやデカリン等に溶かしたもの(硫黄含有量:10-100ppm)を用いた。そして、油溶性有機酸化剤を試料に加え、酸化剤と硫黄分とのモル比(O/S)1-20、反応温度30120°C、LHSV 10-40で試料を流し、硫黄化合物の酸化反応を行う。反応後の試料をGC-SCD(硫黄化学発光検出器)でチオフェン類および生成したスルホン類の濃度分析を行った。また、全硫黄濃度を微量硫黄分析装置(TS-100)で測定し、GC-FID分析より酸化剤の変化の様子を調べた。その結果、現在の触媒/酸化剤の組み合わせにおいて、最も活性の高い酸化反応条件はO/S=20、80°C、LHSV=10h^<-1>であることがわかった。いずれの硫黄化合物も酸化され、それぞれのスルホン化合物になった。また、各硫黄成分の酸化反応性はベンゾチオフェン>2,3,5-トリメチルチオフェン>2-

メチルチオフェンの順で低くなった。一方、酸化反応性が劣っている2-メチルチオフェンに対しても確かに酸化反応が起きることが判明した。常圧・低温での酸化反応と吸着との組み合わせによって、ガソリン中の硫黄含有量が0.1ppm以下の超深度脱硫を行い、低設備投資・省エネルギー型の低コスト超深度脱硫プロセスの開発を目的とする。本年度では、ガソリン中代表的な硫黄化合物であるメチル基置換チオフェン類の酸化用触媒および酸化剤の探索および最適な酸化反応条件の探索を行った。具体的に含浸法よりアルミナ担体に担持した多元遷移金属触媒を調製し、常圧流通式反応装置を用い、次の反応条件下で、モデル硫黄化合物の酸化反応を行った。試料として、ベンゾチオフェン(BT)、チオフェン、2-メチルチオフェン、2,3,5-トリメチルチオフェン等をデカリンに溶かしたもの(硫黄含有量:10-100ppm)を用いた。そして、油溶性有機酸化剤を試料に加え、酸化剤と硫黄分とのモル比(0/S)1-20、反応温度30100°C、LHSV 2-40で試料を流し、硫黄化合物の酸化反応を行う。反応後の試料をGC-SCD(硫黄化学発光検出器)でチオフェン類および生成したスルホン類の濃度分析を行った。また、全硫黄濃度を微量硫黄分析装置(TS-100)で測定し、GC-FID分析より酸化剤の変化の様子を調べた。その結果、従来のMo触媒に第2または第3の元素を添加することによって、いままで酸化反応性の低いチオフェンも高転化率が得られた。いずれの硫黄化合物も酸化され、それぞれのスルホン化合物になった。また、いくつかの吸着剤を用い、吸着脱硫実験を行い、硫黄化合物が酸化されないと、ほとんど除去できないが、酸化すれば、簡単に吸着によって除去できることが確認した。常圧・100°C以下での酸化反応と吸着との組み合わせによって、ガソリン中の硫黄含有量が1ppm以下の超深度脱硫を行い、低設備投資・省エネルギー型の低コスト超深度脱硫プロセスの開発を目的とする。本年度では、昨年度開発した新規酸化触媒を用い、ガソリン中最も酸化反応性の低いアルキル置換チオフェン類を酸化できる反応条件の探索を行い、吸着脱硫を行った。その結果、ベンゾチオフェン(BT)、チオフェン、2-メチルチオフェン、2,3,5-トリメチルチオフェン等それぞれ10ppmをデカリンに溶かしたもの(全硫黄含有量:15ppm)を用いた場合、酸化剤/オイル中の硫黄のモル比(O/S)、LHSV、反応温度等の酸化反応条件を変化させ、いずれの硫黄化合物も酸化され、それぞれのスルホン化合物になった。また、最適な反応条件ではすべての硫黄化合物の酸化転化率が96%以上に達した。さらにいくつかの吸着剤を用い、室温での吸着脱硫実験を行い、吸着により酸化したモデルガソリンから酸化した硫黄化合物の除去を試みた。吸着剤AD1を用いた場合、酸化・吸着後モデルガソリン中の全硫黄量を15ppmから0.076ppmまで低下した。また、市販灯油(硫黄含有量10ppm以下)の酸化・吸着脱硫運転を100時間以上行い、安定に全硫黄含有量0.05ppm以下の超クリーンの灯油(燃料電池用原料油)の製造ができた。これらの結果、本課題の目標を達成し、従来の脱硫法より低コストで燃料電池用原料油の製造プロセスとして期待できることを示唆した。
咽頭弓および血管系の発生における細胞内カルシウムシグナルの意義の解明

小児循環器診療の中で、先天性心疾患に合併して比較的頻度高く認められる大動脈の異常は、咽頭弓・血管系および咽頭弓動脈の発生異常から起因すると考えられる。本研究では、遺伝子改変マウスによる個体レベルでの解析や内皮細胞を用いたin vitroの解析によって、咽頭弓、血管系および咽頭弓動脈の発生に、イノシトール三リン酸受容体を中心とした細胞内シグナルが必須であることが示された。具体的内容1. whole-mount in situ hybridization法により、胎生8.5日から10.5日のマウス胎仔の咽頭弓、卵黄嚢血管、胎仔血管における1型および3型イノシトール三リン酸受容体(IP_3R)の発現様式を観察した。1型は、胎生8.5日から咽頭弓に発現し胎生10.5日まで発現が維持されていた。3型も胎生8.5日から咽頭弓に発現し、胎生10.5日には咽頭弓と末梢血管に比較的高く発現していた。2.1型、3型IP_3Rダブルノックアウトマウス(1,3DKO)の血管構築を実体顕微鏡下に観察した。1,3DKOは胎生9.5日に卵黄嚢上の原始血管叢の形態異常と胎仔発育遅延が認められ胎生10日頃に死亡した。結果の意義、重要性本研究の目的である咽頭弓と血管系の発生におけるIP_3Rの役割を解明するための基礎となるIP_3Rの咽頭弓と血管における発現を確認できた。さらに、1,3DKOの血管異常を再現性をもって確認し、胎仔の発育遅延が顕在化する前に既に卵黄嚢上で血管異常が生じているという結果を得た。この結果は、1型と3型IP_3Rが脈管形成(vasculogenesis)に重要な役割を持つ可能性を示唆する。本研究の目的は、咽頭弓と血管の発生におけるイノシトール三リン酸受容体(IP_3R)の役割を解明することである。前年度、我々は、1型および3型IP_3Rが発生初期から咽頭弓と血管に発現し、1型および3型IP_3Rダブルノックアウト(1, 3IP_3RDKO)マウスの咽頭弓と原始血管叢に異常が認められたことから、1型および3型IP_3Rは咽頭弓および血管発生の初期に重要であることを示した。今年度の研究内容は、以下の通りである。1. Whole-mount in situ hybridization(WISH)法を用い、咽頭弓の細胞系譜・組織の特異マーカーの発現を比較検討した。1, 3IP_3RDKOマウスにおいて、外肺葉、内胚葉、中胚葉マーカーの発現は保たれていたが、神経堤細胞マーカーの一部に、咽頭弓特異的に発現の低下が認められた。2, vasculogenesis、angiogenesis、血管内皮、血管平滑筋、壁細胞のそれぞれのマーカーの発現をWISH法や免疫組織化学法で比較検討した。1, 3IP_3RDKOマウスでは、原始血管叢は形成され、血管内皮細胞マーカーの発現は初期から保たれていたが、angiogenesisマーカーや壁細胞マーカーの発現が低下し、血管リモデリングが障害されていた。3.IP_3R機能阻害薬存在下で、血管内皮細胞を用いたin vitro tube formation assayを行ったところ、管腔形成能は阻害薬非存在下と同等に維持されていた。以上より、IP_3Rは咽頭弓発生および血管リモデリングに必須であることが示唆された。本研究の意義は、細胞内カルシウムシグナル経路の中でIP_3Rが咽頭弓・血管発生に重要であることを初めて直接示した点にあり、本研究結果は発生学・血管再生学に新たな知見を与えるという点で重要である.
反応断面積による中性子スキン厚決定と非対称核物質状態方程式の解明

平成29年度には、平成28年度に取得した、カルシウムCa同位体の原子核標的に対する反応断面積データの解析を行った。Ca同位体について、42Caから51Caの反応断面積データから物質半径を決定し、先行研究で既に得られている陽子分布半径と組み合わせる事で、中性子スキン厚を相対中性子過剰度δ=(N-Z)/Aに対して0.05 < δ< 0.22の広い範囲で決定した。不安定核をも含んだδの広い領域にわたって直接的導出法により中性子スキン厚を決定したのは世界初である。本研究による中性子スキン厚データから、平均場理論計算の助けを借りて核物質状態方程式の対称エネルギー項密度依存パラメータL決定を試みた。但し、Ca同位体における核半径の中性子数依存性に対する理論計算の定量的理解が未だなされていないため、一意的にLの値を決定する事は現状では出来ていない。本研究によるCa同位体のデータのLに対する感度を見積もった所、30 MeV以下の精度でLを決定出来る感度をもっている事が分かった。このように、不定性の少ない中性子スキン厚データから30 MeV以下の精度でLを決定出来る事は、これまでに達成されていなかったLの一意的決定に大きく貢献する事が期待される。同時に取得されたNi同位体についての結果も合わせることにより、更に精度良くLを決定しうる事が期待される。また、Ca同位体は中性子魔法数N = 28を超えた領域で陽子分布半径が以上に増大する事が近年指摘されており大きな注目を集めている。本研究により導出された物質半径もN = 28を超えた領域で以上に増大しており、理論計算との比較から、原子核表面付近におけるぼやけの急激な変化に起因している事が分かった。この現象は従来の原子核半径の常識では考えられなかったものであり、反応断面積測定による原子核構造研究の新たな可能性を示すものである。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、原子核および陽子標的に対する反応断面積の系統的測定から中性子スキン厚を導出し、その陽子・中性子非対称度依存性から、非対称核物質状態方程式における対称エネルギー係数の密度依存パラメータを決定することを目指している。本年度は、「原子核および陽子標的に対する反応断面積を用いた中性子スキン厚決定法」の更なる確立を図るために、(1)「特異な原子核表面構造による中性子スキン厚への寄与解明」および(2)「B同位体13,15BおよびC同位体9,14,17Cの原子核および陽子標的に対する反応断面積測定」を行った。(1)原子核表面付近が大きくぼやけているハロー構造のような特異な表面構造は、中性子スキン厚の異常な増大を示す。そこで、表面効果の中性子スキン厚への寄与を探るために、表面構造が大きく異なる、安定核13C、ハロー核14Bおよびスキン核8Heについて原子核および陽子標的に対する反応断面積を用いた陽子・中性子密度分布導出を行った。これらの解析結果から、それぞれの核種の陽子および中性子密度分布を導出することに成功し、密度分布の概形からハロー構造とスキン構造を区別できることが分かった。(2)放医研HIMACにおいてB同位体13,15BおよびC同位体9,14,17Cの原子核および陽子標的に対する反応断面積測定を行った。当初の研究計画では、Ca同位体40-50Caの測定を予定していたが、BおよびC同位体はCa同位体に比べて、陽子分布半径に関する既存値が豊富であるため研究対象を変更した。上記の実験データは、既存データと組み合わせることで、B同位体、C同位体においてそれぞれ質量数A=8-15およびA=9-17の極めて広い質量数領域にわたっている。2016年3月までに、全ての核種に対して核物質半径導出のためのデータ解析を終えた。陽子分布半径導出のための解析は2016年4月現在、進行中である。本年度の実験により得られたB同位体13,15BおよびC同位体9,14,17Cについて、2016年3月までに核物質半径の導出が終了したものの、陽子分布半径導出のためのデータ解析が終了していないため、これらの核種について中性子スキン厚の導出には至っていない。これらの解析については平成28年度前半で完了する予定である。また、当初の計画ではCa同位体40-50Caの反応断面積測定を予定していたが、これらの核種については平成28年度の理化学研究所RIBFにおけるNi同位体の測定と同時期に行う予定である。本研究では、原子核および陽子標的に対する反応断面積の系統的測定から中性子スキン厚ΔRを導出し、その陽子・中性子非対称度[δ=(N-Z)/A]依存性から、非対称核物質状態方程式における対称エネルギー係数の密度依存パラメータLを決定することを目指している。非対称な系における核物質状態方程式は、未だに完全には解明されておらず、その原因の一つとして密度依存パラメータLの不定性が指摘されている。本研究の幅広いδ領域における中性子スキン厚ΔR(δ)測定による非対称核物質状態方程式解明は、原子核物理のみならず中性子星や超新星爆発といった宇宙物理に対しても、新たな知見を与えることが期待される。平成28年度には、以下2つの点で研究が進展した。(1)平成27年度に放射線医学総合研究所HIMACにおいて測定したホウ素13-15Bの反応断面積測定データの解析を行い、原子核標的および陽子標的に対する反応断面積の両結果を組み合わせる事で13-15Bの陽子・中性子密度分布の導出に成功した。