hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内におけるシャペロニン機能の動的メカニズム

これらの性質は、大腸菌におけるHSP60のホモログであるGroELと異なっており、ミトコンドリアが真核細胞に共生した後、HSP60が独自に進化させたものと考えられ、ヒトをはじめとした真核生物のタンパク質成熟機構に合わせて進化させたものである可能性が高い。以上の結果は、CCTとHSP60という2種のシャペロニンが、それぞれ細胞内コンパートメントごとに独自の機能を進化させたことを示している。
高温用非晶質セラミックスの量子構造と機械的特性

本研究では、分子シミュレーション法と第一原理計算法を併用し、非晶質セラミックスの原子・電子構造を解析し、結晶質とは異なる原子配列に起因する物質の機械的特性発現のメカニズムを明らかにすることを目的とした。分子シミュレーションについては、分子動力学法を用い、独自に開発した原子間ポテンシャルの適用と更なる改良、さらには第一原理計算については擬ポテンシャル法の最適化と計算高速化のアルゴリズム検討なども行った。計算アルゴリズムについては、共役勾配法やRMM-DIIS法などを検討したが、系に依存した収束パラメータを適切に設定することで、RMM-DIIS法により計算時間を大幅に短縮することができることが判明した。特にランダムな原子配列を有する系については、周期的原子配列を持つ系に較べて電子密度の収束が遅く、今回解析した手法により大規模系への第一原理計算法適用に対する一般的な足がかりをえることができたといえる。また具体的な適用例として、高温セラミックスとして重要なアルミナ・ジルコニア粒界・界面についても検討を行い、原子配列の乱れた界面近傍の結合状態を研究した。隣り合う結晶間の整合性が低い場合、界面を介して様々な配位数・結合距離を有する結合ペアが存在しているが、結合に関与する電子が適宜再分布する結果、様式の異なる結合状態が同一界面上に共存することが判明した。つまり界面での原子配列の乱れに伴う結合状態の多様性を見出し、結晶内部とは全く異なる化学結合状態についての描像を提案した。本研究では、非晶質Si-N系材料について原子レベルのネットワーク構造とその量子構造を明らかにし、この材料の有する超高温安定性および高温強度の起源を解明することにより分子設計指針を得ようとするものである。平成14年度において得られた研究成果および新たな知見についてまとめると以下のようになる。(1)非晶質構造モデルを、経験的ポテンシャル関数に基づく分子動力学法を用いて構築した。原子間相互作用として共有結合性を表現するポテンシャル関数を用いた。得られた非晶質構造を解析したところ、実験的に報告されている原子配位数をよく再現することが判明し、構造モデルの妥当性を確認した。また炭素などの添加による組成依存性についても十分な精度で再現することを確認した。(2)(1)で得られた構造モデルに基づき、非晶質Si-Nの化学結合状態を明らかするため、第一原理擬ポテンシャル法について基礎的検討を行った、まず十分な計算精度を実現する擬ポテンシャルの構築を行い、各種結晶固体構造の格子定数および弾性定数を算出することにより擬ポテンシャルの妥当性を確認した。次に、非晶質構造の第一原理計算は100原子程度を含むスーパーセルを取り扱う必要があるため、このような大規模系の高速演算に必要なアルゴリズムとして共役勾配法の検討を行った。(3)上記の構造モデルおよび計算アルゴリズムを用いて、非晶質Si-N、Si-C-Nの電子構造の計算に着手した。(1)の経験的ポテンシャル関数による構造モデルをについて、第一原理計算による構造最適化を行った。その結果、非晶質特有の配位数欠損近傍では結合距離・角度のゆがみが大きいことが判明した。また電子状態解析の結果、非晶質Si-Nはバンドギャップ中に多くの欠陥準位を形成し、半導体的電子構造に近づいていることが明らかとなった。平成15年において得られた研究成果および新たな知見についてまとめると以下のようになる。(1)経験的ポテンシャル関数に基づく分子動力学法で得られた非晶質Si-N構造モデルに基づき、第一原理擬ポテンシャル法について基礎的検討を行った。構造モデルの構築に当たって、幾つかの初期構造を設定し第一原理計算を行ったが、電子密度の収束状況および得られる全エネルギーは初期構築モデルおよび使用したポテンシャルモデルに依存することが判明した。これは非晶質中に存在する結合欠損(ダングリングボンド)数が異なり、さらには結合欠損近傍では原子間距離および結合角度が複雑であるためと予測される。(2)非晶質構造中には数多くの点欠陥や結合欠損が存在するため、本研究で用いている第一原理計算手法において、欠陥の形成エネルギーや局所的原子緩和についての定量的精度に注意する必要がある。そこで予備的検討として代表的な酸化物セラミックスの幾つかについて原子空孔や格子間原子の形成エネルギーを算出し、実験との比較検討を行った。その結果、現手法は定量的に実験結果をよく再現できるものであることが判明した。よって本研究課題の中心となる非晶質中の局所的欠陥構造についても十分な精度で計算可能であることが推察できた。

また具体的な適用例として、高温セラミックスとして重要なアルミナ・ジルコニア粒界・界面についても検討を行い、原子配列の乱れた界面近傍の結合状態を研究した。隣り合う結晶間の整合性が低い場合、界面を介して様々な配位数・結合距離を有する結合ペアが存在しているが、結合に関与する電子が適宜再分布する結果、様式の異なる結合状態が同一界面上に共存することが判明した。つまり界面での原子配列の乱れに伴う結合状態の多様性を見出し、結晶内部とは全く異なる化学結合状態についての描像を提案した。
サイエンスパークにおける技術の地域への定着化と地域経済に与える効果の研究

平成7年度および平成8年度の2年間を通じてサイエンスパークにおける技術の地域への定着化と地域経済に与える効果の研究を行った。まず、日本の代表的な6ケースについて訪問調査を行い、その結果に基づいて、全国57ケ所の稼働中のサイエンスパークについてアンケート調査を行った。その結果を整理し、考察を加えて次の結論を得た。(1)日本のサイエンスパークの技術移転の実態についてのキ-概念として地域産官学連携の推進と地域リエゾン活動を得た。(2)日本のサイエンスパークの技術移転の為の諸資源を数量的に把握できた。(3)全サイエンスパークについて技術の密着化の傾向を分類し、数量的に把握できた。(4)全サイエンスパークについて技術移転のためのネットワークの類型を得た。(5)全サイエンスパークについて地域経済に与える効果の度合いについて、その実態と方向性の把握が可能となった。(6)全サイエンスパークについて地域経済に有効な効果を与えるための協力体制についての基礎概念として地域リエゾン組織の概念が得られた。(7)地域リエゾンについて、その技能、具体的活動、推進組織について具体的な知見が得られた。(8)上記の地域リエゾン活動を提唱し、各地域での具体的な活動を指導し推進した。以上の結果は下記の報告書他に報告される。増田伸爾,「地域リエゾンの概念と役割」,S-netNO.7,1996.1.増田伸爾,「サイエンスパークと地域リエゾン」,研究・情報交換センターレポートCRI-17,1997.3.増田伸爾,「地域リエゾン活動について」,S-netNO.11,1997.1.平成7年度および平成8年度の2年間を通じてサイエンスパークにおける技術の地域への定着化と地域経済に与える効果の研究を行った。増田伸爾,「地域リエゾンの概念と役割」,S-netNO.7,1996.1.増田伸爾,「サイエンスパークと地域リエゾン」,研究・情報交換センターレポートCRI-17,1997.3.増田伸爾,「地域リエゾン活動について」,S-netNO.11,1997.1.研究初年度である今年度は、日本の全サイエンスパークのうち、地域への技術移転を活発に行っているとみられる代表的なケースを選び、その中核的研究施設および企業研究施設について、そこでの研究開発機能と技術移転機能を明らかにするための予備調査として全国6ヵ所のサイエンスパークの訪問面談調査を実施した。この予備調査結果を踏まえつつ、本調査Iとして全国のサイエンスパークおよび関連組織150ヵ所にアンケート調査を実施した。アンケートについては回収と解析の途上にある。この調査研究の結果、今までのところ概略次の結果と結論が得られた。1)日本のサイエンスパークの技術移転の実態についてキ-概念と主要な要素を把握できた。2)日本のサイエンスパークの技術移転の為の諸資源を数量的に把握できた。3)全サイエンスパークについて技術の定着化の傾向についての分類が可能となった。4)全サイエンスパークについて技術移転のためのネットワークの類型が把握できた。5)全サイエンスパークについて地域経済に与える効果の度合いについての実態と方向性の把握が可能となった。6)全サイエンスパークについて地域経済に有効な効果を与えるための協力体制について基礎概念が得られた。7)地域経済への有効な効果を与えるための有力な概念として地域リエゾン機能を提唱した。まず、日本の代表的な6ケースについて訪問調査を行い、その結果に基づいて、全国57ケ所の稼動中のサイエンスパークについてアンケート調査を行った。

(7)地域リエゾンについて、その技能、具体的活動、推進組織について具体的な知見が得られた。(8)上記の地域リエゾン活動を提唱し、各地域での具体的な活動を指導し推進した。以上の結果は下記の報告書他に報告される。増田伸爾,「地域リエゾンの概念と役割」,S-netNO.7,1996.1.増田伸爾,「サイエンスパークと地域リエゾン」,研究・情報交流センターレポートCRI-17,1997.3.増田伸爾,「地域リエゾン活動について」,S-netNO.11,1997.1.
ゲージ理論による弦理論の解析

統一理論の候補となる弦理論から、実験で検証された標準模型を正確に再現することはできていない。また、無数の真空解を持つため、弦理論の予言能力が疑問視されている。これらの困難は、弦理論の非摂動論的な効果に対する理解が不足していることに起因する。ここでは、弦理論やM理論の非摂動論的な効果の理解と素粒子標準模型の導出を目指して、ゲージ理論による弦理論の記述の研究を行った。研究期間を通じて取り組んだ具体的なテーマは、(1)膜理論の行列模型の解析、(2)ヘテロ弦理論によるE6大統一理論の導出、(3) su(2| 2)光円錐型弦の場の理論の構成、(4) AdS/CFTヤンギアン対称性の理解である。申請時の研究計画に従って、ゲージ理論による弦理論の理解に関する研究を行った。今年度の前半は、弦理論を対称性から理解することを目指して、対応するゲージ理論である超対称ヤン・ミルズ理論のトレース演算子における可積分性の研究を行った。超対称ヤン・ミルズ理論の可積分性を調べる上で、それまでの研究で仮定されていたevaluation表現が、ヤンギアン代数の定義方程式であるセール関係式を満たすことを代表者の先行研究で示したが、その性質は超対称ヤン・ミルズ理論の対称性代数に対してだけでなく、その変形代数である例外代数に対しても成り立つことを証明することができた。つまり、超対称ヤン・ミルズ理論の対称性代数はキリング形式が縮退しており、例外代数はもともとその縮退を解くという技術的な理由で導入されたが、この変形がevaluation表現を保つことがわかり、この変形自体に物理的な意味があることが示唆された。この結果を以前の論文に付け加えて、まとめて論文雑誌に投稿した。また、今年度の後半は、弦の相互作用を理解するために、光円錐型弦の場の理論の構成を詳しく見直した。これまで構成されたPP波背景上の弦の場の理論を振り返ると、PP波背景の対称性代数のある部分代数しか本質的な役割を果たしていないことがわかった。これに基づいて、より一般的な背景における弦の場の理論の構成に対して、ある代数的な模型を提案することができた。この研究成果は現在論文準備中であり、近日中に投稿する予定である。弦理論とゲージ理論の対応関係は、単一弦と単一トレース演算子の間のみならず、複合弦や複合トレース演算子の間でも成り立っている。この関係は、PP波極限において、弦の場の理論のハミルトニアンとゲージ理論の複合トレース演算子の異常次元の対応で詳しく調べられた。その極限を超えた対応を調べるためには、まずPP波背景上の弦の場の理論をもっと一般的な背景上に拡張しなければならない。そこで、PP波背景上の弦の場の理論を見直したところ、PP波背景の対称性の一部である超リー代数su(2|2)だけが弦の場の理論の構成に本質的な役割を果たしていることがわかった。これは、超リー代数su(2|2)の対称性だけを持つ背景(泡立ち背景)上で弦の場の理論を構成できる可能性があることを意味する。今年度の前半は泡立ち背景上の弦の場の理論の構成を詳しく調べた。後半は混成型弦理論を使って、現象論的な模型を再現する研究を行った。標準模型は実験とよい一致を示すが、その物質の内容は審美的な観点から決して満足できるものではない。ところが、例外リー代数を用いるとその物質は実にコンパクトに統合される。そこでここでは、混成型弦理論を用いて、標準模型の代わりに、例外リー代数に基づく大統一理論の導出を目指した。先行研究によれば、そのような三世代模型はただ一つしか存在せず、しかもさらなる現象論的な要請を満たさない、という否定的な結果に終わった。ここでは、これまで歴史的に蓄積された手法を組み合わせることで系統的に調べ、その結果ある範囲内で三世代模型が三つ存在することがわかった。先行研究の現象論的な問題点が改善されたわけではないが、これからよりよい模型が横築できることが示唆された。この結果は現在投稿中である。本年度は最終年度で、交付申請書に記載した「ゲージ理論による弦理論の解析」に対して、発展的な研究を実施した。具体的には、これまではゲージ理論を用いて弦理論そのものを研究したが、今年度は、M理論を記述するゲージ理論に関する研究を行った。約15年前に、5つあった摂動論的な10次元弦理論が双対性によって一つの理論の異なる真空に同定され、さらに、特殊な強結合極限においては、11次元の理論になることが発見され、M理論と名付けられた。

これを受けて、非摂動論的な弦理論の理解には、M理論の研究が必要だと広く認識された。このM理論は、空間2次元の広がりを持つ膜が基本的な励起だと思われ、AdS/CFT対応によれば、膜の枚数が大きくなると、自由度がその3/2乗で大きくなることが知られていた。弦理論のDブレーンが2乗の行列の自由度を持つことと比べると、その性質は非常に不思議に思われた、しかし残念ながら、それから長い間M理論の理解に対して大きな進展はなかった。近年、膜理論が超対称チャーン.サイモンズ理論で記述できることが提唱され、注目を集めた。その分配関数は局所化公式により有限次元の行列模型に帰着され、行列模型の解析から3/2乗の振る舞いが再現された。本研究は、この分配関数の計算をさらに推し進め、すべての摂動項を足し上げることに成功した。その結果、行列模型の分配関数は、エアリー関数で表示できることがわかった。エアリー関数は、三次式の積分表示がチャーン・サイモンズ理論を思い出させ、また、M理論の異なる文脈でも現れるので、M理論、チャーン・サイモンズ理論、エアリー関数の深いつながりを示唆している。さらに、ベネチアノ振幅の関数形から弦理論の共形対称性が発見された歴史を思い起こすと、分配関数の関数形からM理論の隠れた対称性が発見できるかもしれない。その意味で本研究はこれからの発展に広がりを与える可能性がある。
ダイナミックアクティブフローコントロールによる航空機・宇宙機の空力性能向上の研究

本研究の目的は、航空機・宇宙機の空力特性向上の究極の手段として、ダイナミックな能動的流れ制御による手法を確立することであり、具体的には、1)制御理論を取り入れたジェットによる空力性能の向上の研究、2)制御理論を取り入れたパルスジェットによる空力性能の向上の研究、3)モーフィング翼による空力特性向上の研究、4)Dynamic Active Flow Control Theoryという新しい学問分野の構築、の4項目である。具体的な研究実績は以下のとおりである。1)宇宙往還機形状にlateral blowingを行うことにより十分な揚力増加と揚抗比向上が計れることを明らかにした。このことを胴体断面形状が三角形の宇宙往還機形状に応用して、これまでの円形の断面形状と比べて著しく揚力が増加し、揚抗比が向上することを明らかにした。2)任意の周波数、任意の間隔でパルスジェットを発生させる装置を用いて、パルスジェットの応答性を確認した。3)まず、エルロンの代わりに翼端において翼を自由に変形させることによって同じ量の空力制御力を発生させ、かつその変形を翼の弾性軸周りに行うことによって翼に付加的な捻りモーメントを発生させないようなモーフィング翼を考案し、それが有効であることを示した。また、飛行中に翼断面形状を自在に変えることができる機構を考案し、その実現可能性を確認すると共に、それを用いることにより空力騒音が低減できる見通しがあることを示した。4)1)から3)の結果を踏まえて、連続ジェットによる能動流れ制御と機体運動制御、パルスジェットによる能動流れ制御、二つのモーフィング翼の考案とその有効性の確認など、新しいDynamic Active Flow Control Theoryについての概念検討を深めた。以上により、本研究の目的をほぼ達成することができた。2)パルスジェットを発生するために必要な制御回路を完成させ、任意の周波数、任意の間隔でパルスジェットを発生させることに成功した。3)トータルフライトコストを最小にするために構造重量を低減させることができるモーフィング翼を考案し、風洞実験によりその考え方が妥当であることを実証した。4)1)から3)の結果を踏まえて、連続ジェットによる能動流れ制御と機体運動制御、パルスジェットによる能動流れ制御、モーフィング翼の活用、など新しいDynamic Active Flow Control Theoryについての概念検討を深めた。以上により、今年度の予定をほぼ達成することができた。1)宇宙往還機形状において、体積を一定という条件のもとで断面形状が円形、三角形、四角形と変化させて断面形状によって空力特性が大きく変化することを見いだした。さらに、最も空力特性の向上が見られた三角形断面形状においてlateral blowingを行うことにより、さらに十分な揚力増加と揚抗比向上が計れることを明らかにした。2)三角形の断面形状を有する宇宙往還機形状についてlateral blowingを行う前提としての飛行実験を行い、飛行実験による空力特性の取得方法を検討した。タンク内蔵とリモート制御の電磁弁を用いた飛行実験の準備を行った。

3)ジェットの吹き方によるジェット反力を効率よく得るためのジェット干渉について研究を行い、出口マッハ数1,2.5,3.5と変化させて、出口マッハ数が少ないほどジェット干渉効果が大きいことを明らかにした。4)Active Flow Controlによる模型への空力係数を精度良く測定するためには模型サポートなし状態で計測することが望ましい。磁気浮上方式による空力特性の取得法を実現した。5)1)から4)による結果を踏まえて、Dynamic Active Flow Control Theoryについての内容を充実させることができた。以上により、今年度の予定をほぼ達成することができた。本研究の目的は、航空機・宇宙機の空力特性向上の究極の手段として、ダイナミックな能動的流れ制御による手法を確立することであり、具体的には、1)制御理論を取り入れたジェットによる空力性能の向上の研究、2)制御理論を取り入れたパルスジェットによる空力性能の向上の研究、3)モーフィング翼による空力特性向上の研究、4)Dynamic Active Flow Control Theoryという新しい学問分野の構築、の4項目である。具体的な研究実績は以下のとおりである。1)宇宙往還機形状にlateral blowingを行うことにより十分な揚力増加と揚抗比向上が計れることを明らかになっていたが、このことを胴体断面形状が三角形の宇宙往還機形状に応用して、これまでの円形の断面形状と比べて著しく揚力が増加し、揚抗比が向上することを明らかにした。2)任意の周波数、任意の間隔でパルスジェットを発生させる装置を用いて、パルスジェットの応答性を確認した。3)まず、エルロンの代わりに翼端において翼を自由に変形させることによって同じ量の空力制御力を発生させ、かつその変形を翼の弾性軸周りに行うことによって翼に付加的な捻りモーメントを発生させないようなモーフィング翼を考案し、それが有効であることを示した。また、飛行中に翼断面形状を自在に変えることができる機構を考案し、その実現可能性を確認すると共に、それを用いることにより空力騒音が低減できる見通しがあることを示した。4)1)から3)の結果を踏まえて、連続ジェットによる能動流れ制御と機体運動制御、パルスジェットによる能動流れ制御、二つのモーフィング翼の考案とその有効性の確認など、新しいDynamic Active Flow Control Theoryについての概念検討を深めた。
微生物による石灰中の有機イオウの脱硫

深刻な環境問題の一つに酸性雨による被害は大量の石炭の燃焼に伴う亜硫酸ガスの放出が原因と考えられている。地球規模で亜硫酸ガスの放出を抑えるためには、微生物脱硫の技術の確立が期待されてきた。しかし、有機硫黄原子が微生物により直接代謝される反応機構について殆ど知見がない。そこで、ジベンゾチオフェン(DBT)を化石燃料中の有機硫黄化合物のモデル物質として、微生物代謝の経路と、有機硫黄原子の酸化反応の、酵素学的、遺伝学的知見を得て、将来の環境浄化に貢献することを目標としておこなった。1.DBT資化菌及びDMS資化菌のスクリーニングとその菌学的検討畑土壌よりスクリーニングを行った結果、DBTを硫黄源として生育する菌株が5株えられた。5株はいずれもグラム陽性の桿間菌であり、そのうち最も生育の良いSYI株はRodococcus sp.と同定され、生育にはチアミンが必須であった。SYI株はDBTのほか、DNS,ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸、2-メルカプトエタノール、二硫化炭素、元素硫黄なども硫黄源として資化することができた。2.SYI株によるDBTの分解経路DBTを単一硫黄源としSYI株を培養し、分解生成物を抽出・精製後、各種機器分析を行い、2-ヒドロキシビフェニル、ジベンゾチオフェンスルホン酸、ジベンゾチオフェン-5-オキサイドを同定した。また、DBTに生育した菌体は、トルエンスルホン酸をクレゾールと亜硫酸イオンに分解した。3.DBT分解における硫酸イオンの影響について石炭を用いてSYI株の脱硫能を調べてみると、実際には石炭はほとんど脱硫されていないことが明かとなった。原因を検討した結果、硫酸イオンが存在するとDBTがほとんど分解されなくなるという現象が観察された。培地に塩化バリウムを加え、硫酸イオンをとラップすると、DBTに対するSYI株の脱硫能は向上した。スクリ-ニングによって得られたジベンゾチオフェン脱硫菌SY1株について同定を行った。その結果、細胞の形態は桿菌で、グラム染色は陽性,カタラ-ゼテスト陽性、オキシダ-ゼ陽性、OFテスト陰性で運動性は認められなかった。以上の結果から本菌SY1株はCorynebacterium属の細菌と同定された。本菌は唯一イオウ源としてジベンゾチオフェン(DBT)を利用するのみならず、ベンゾチオフェン,チオフェンー2ーカルボン酸,ジメチルサルファイド、元素イオウなども利用した。ジベンゾチオフェンを唯一のイオウ源としてSY1株を培養し、脱硫過程における酸化中間体の検出を試みた。培養液の粗抽出物をTLCで展開を行ったところ、少なくとも5種類の芳香族化合物の存在が確認された。それらをGCーMS,UV,HーNMRなどを用いて分析を行った。その結果、ジベンゾチオフェンからの酸化生成物としてジベンゾチオフェンー5ーオキサイド、DBTスルフォン、2ーハイドロキシビフェニルが同定された。これらのことに基きDBTの代謝経路として、DBT→DBTオキサイド→DBTスルフォン→ビフェニルスルフォン酸→2ーハイドロキシビフェニルの経路が想定された。SY1株はDBTの代謝中間体としてビフェニルスルフォン酸を経由すると想定されたので、構造が類似し、商品が得られるpートルエンスルフォン酸を用いて脱スルフォンの検討を行い、pークレゾ-ルの生成を認めた。次に、DBTスルフォンを用いて粗酵素反応を行い、反応生成物の検討をした。

フレンチプレスで破砕した菌の上清にDBTスルフォンを粉末で添加し、30°Cでインキュベ-トした。反応生成物をUV吸収の変化で検索したが明確な反応生成物は確認されなかった。そこで,目下、DBTスルフォンの加水分解に関する遺伝子の取得を目的としてクロ-ニング実験を行っている。深刻な環境問題の一つに酸性雨による被害は大量の石炭の燃焼に伴う亜硫酸ガスの放出が原因と考えられている。地球規模で亜硫酸ガスの放出を抑えるためには、微生物脱硫の技術の確立が期待されてきた。しかし、有機硫黄原子が微生物により直接代謝される反応機構について殆ど知見がない。そこで、ジベンゾチオフェン(DBT)を化石燃料中の有機硫黄化合物のモデル物質として、微生物代謝の経路と、有機硫黄原子の酸化反応の、酵素学的、遺伝学的知見を得て、将来の環境浄化に貢献することを目標としておこなった。1.DBT資化菌及びDMS資化菌のスクリーニングとその菌学的検討畑土壤よりスクリーニングを行った結果、DBTを硫黄源として生育する菌株が5株えられた。5株はいずれもグラム陽性の桿菌であり、そのうち最も生育の良いSY1株はRodococcus sp.と同定され、生育にはチアミンが必須であった。SY1株はDBTのほか、DMS,ベンゼンスルホン酸,メタンスルホン酸、2-メルカプトエタノール、二硫化炭素、元素硫黄なども硫黄源として資化するすることができた。2.SY1株によるDBTの分解経路DBTを単一硫黄源としSY1株を培養し、分解生成物を抽出・精製後、各種機器分析を行い、2-ヒドロキシビフェニル、ジベンゾチオフェンスルホン酸、ジベンゾチオフェン-5-オキサイドを同定した。また、DBTに生育した菌体は、トルエンスルホン酸をクレゾールと亜硫酸イオンに分解した。3. DBT分解における硫酸イオンの影響について石炭を用いてSY1株の脱硫能を調べてみると、実際には石炭はほとんど脱硫されていないこおが明かとなった。原因を検討した結果、硫酸イオンが存在するとDBTがほとんど分解されなくなるという現象が観察っされた。培地に塩化バリウムを加え、硫酸イオンをとラップすると、DBTに対するST1株の脱硫能を向上した。
筋興奮収縮連関解析用特異的分子プローブの設計とその活用

筋の収縮・弛緩は、筋細胞質内のCa^<2+>濃度の変化により巧みに制御・調節されている。骨格筋細胞では、生理的には細胞膜上で起こった電気的変化(興奮)を膜電位センサー(DHP受容体)が関知し、その情報が細胞内のCa^<2+>貯蔵部位である筋小胞体(SR)へと伝達され、Ca^<2+>が放出されることにより収縮が引き起こされる。この細胞膜の興奮から筋収縮までの一連の過程を興奮収縮連関と呼ぶが、その分子機構、特にSR膜上のCa^<2+>放出チャネルであるリアノジン受容体(RyR)がどのようにその開口状態(Ca^<2+>放出)を調節されているかについては未解明のままとなっている。また、骨格筋型リアノジン受容体(RyR-1)は、この生理的なCa^<2+>放出様式とは別にCa^<2+>によるCa^<2+>放出(Ca^<2+>-induced Ca^<2+> releasc=CICR)としての機能も併せ持つが、その意義についても不明である。悪性高熱症の実用薬であるダントロレンは、骨格筋のSRからのCa^<2+>放出を抑制し、生理的Ca^<2+>放出調節の重要因子を認識している可能性を有する。そこで本研究では、骨格筋の興奮収縮連関の分子機構の解明を目的として、ダントロレンをリード化合物とする特異的な分子プローブの開発を目指した。今回、光親和性標識法の活用によりCa^<2+>放出を制御している重要因子(標的タンパク質)を直接捕獲・同定することを目的として、いくつかの光親和性標識プローブ候補化合物を設計・合成した。そのうちアジド基含有のダントロレン誘導体であるGIF-0082が、RyR-1のCICRに影響を与えず、ダントロレンと同程度の単収縮(生理的なCa^<2+>放出の指標となる)抑制作用を有する選択的阻害剤としての機能を有することがわかった。また、実際の光親和性標識実験に用いるための放射標識体[^<125>I]GIF-0082の合成にも成功した。
混合状態を考慮した炭素性エアロゾルの20世紀気候への影響評価

先行研究で用いられている、比較的簡便で使用する数値モデルに適した手法を選定し、炭素性エアロゾルの内部混合過程が考慮できるように気候モデルを改変した。この改変により、炭素性エアロゾルによる放射の吸収・散乱過程が変更されるとともに、これまでの使用していたモデルに比べて、煤粒子の雲粒への取り込みや雨滴としての消失が強化されるようになった。このモデルを用いて、幾つかのテスト実験を行って実験用パラメータの妥当性を評価した後に、産業革命前(1850年付近)を想定した外部境界条件の下で1000年の長期実験を行い、気候ドリフトの無い安定した基本状態を得た。その後、上記1000年実験のデータから100年間隔で4つ取り出された初期値を用いた、4メンバーの20世紀再現アンサンブル実験、及び同初期値を用いたやはり4メンバーの感度実験を行った。感度実験は、エアロゾル(或いはエアロゾル前駆物質)の地表放出量を、(1)全てのエアロゾル種に関して1850年値に固定して20世紀中の増加を考慮しない、(2)炭素性のエアロゾルに関して1850年値に固定して20世紀中の増加を考慮しない、の2ケースについて行った。また、エアロゾルによる放射強制力を評価するための実験も当初の計画に追加して行った。初期的な解析によれば、20世紀全体で評価した場合、全球平均した地表面気温の長期的なトレンドの再現性は、炭素性エアロゾルの内部混合を慮しいな場合と遜色ないが、20世紀中盤の気温寒冷化傾向はより過大に評価された。これは、内部混合を考慮することによって日傘効果が増す一方で、大気を暖める事によって二次的に地表面を温める効果はあまり大きくない事を示唆するが、準直接効果による雲場への影響などは今後の解析課題となった。本年度は気候モデルのプログラム変更とテスト実験を兼ねた長期コントロール実験を行った。先ずは、気候モデルに組み込まれているエアロゾル輸送コードの開発者の協力を得て、炭素性エアロゾルの内部混合過程を気候モデルに組み込む手法の検討を行い、比較的簡便ではあるが、現状のコードへの移植がし易く、既に別途使用実績のある手法を選定し、組み込み作業を行った。なお、当初は、同一の実行形式(バイナリ)を使用しながら、炭素性エアロゾルの混合状態(内部/外部混合)を実験の目的に即して設定する事が可能になる構造を目指したが、諸般の事情により混合状態の違いによりバイナリを分けることにした。ただし、このことによる研究目的達成への影響は無いと考えられる。変更の済んだモデルを用いて、産業革命以前の状況を仮定した長期実験(コントロール実験)を行った。研究計画では、現在気候の再現性を確認する予定であったが、来年度以降に行う予定の20世紀の気候再現実験のために必要となる初期値データの作成を先行させる必要があったため、コントロール実験の実施を優先させた。なお、変更前のモデルを用いて行われたコントロール実験との比較を行ったところ、過去の(産業革命以前の)気候の再現性に遜色の無い事が確認された。来年度には、改めて現在気候の再現実験を行って、再現性の相違などを確認することとしたい。コントロール実験は、本報告書作成時点で250年程度計算が進んでおり、このまま更に200年程度計算を継続して、20世紀の気候再現実験に必要な初期値(100年間隔で4個程度)を得たい。
放射線治療における２次元熱蛍光線量計を用いた品質保証と人体模型線量計の開発

平成30年度は放射線治療における高空間分解能な人体内3次元線量分布の検証が必要とされている背景から、人体模型線量計の実現の期待ができる2次元熱蛍光線量計(TLD)システムの有用性の評価、人体模型線量計に用いる素子の選定及び人体組織等価性の評価を行う予定であった。2次元TLDシステムの有用性評価としては、前年度に引き続き、研究対象としているアルミナセラミックスから成る2次元TLDについて、医療用直線加速器におけるエネルギー依存性の調査を実施した。順天堂医院と横浜サイバーナイフセンターの2施設において、汎用放射線治療装置と定位放射線治療専用装置の2つにおいて、エネルギー、照射野、深さに対する吸収線量依存を実測により評価した。また、人体模型線量計に関する研究については、実際に共同研究を締結している業者に委託し、素子の製作を進め、理論計算による人体組織等価性の評価を実施した。アルミナセラミックスの光子線治療における人体組織等価性を向上を図り、密度を制御したセラミックスの製作に取り組んでおり、前年度に密度を50%削減したセラミックスの製作に成功していたが、今年度は70%削減を目指したセラミックスの製作を委託した。しかしながら、現状の製作法では65%削減が限界であることが明らかとなった。理論計算においては、密度制御により人体組織等価としたアルミナセラミックスと人体組織において、ビーム軸に対して水平及び垂直方向の線量プロファイルの比較を行った。全体を通じて、予定していた実測と理論解析、製作は完了したため、最終年度は論文としての研究成果の報告と、人体模型線量計のデモンストレーションを予定している。研究成果の報告においては、英語論文の共著1報、国際会議での発表を2件、国際会議での受賞が1件であった。全体の研究状況としてはおおむね順調に進展しているが、アルミナセラミックスから成る2次元TLDのエネルギー依存性の評価において、理論計算による評価は、メーカーから提供されている線源データに限りがあり、統計誤差を十分に小さくできないことが明らかとなった。加速器自体をモデリングして一から計算する方法もあるが、こちらは膨大な時間がかかるため、現実的ではない。そのため、条件ごとのエネルギースペクトルを算出し、実測結果の裏付けとして用いることとした。また、人体模型線量計の開発における、軟部組織等価アルミナセラミックスの製作は困難であり、ほかの種類の素子の利用が望ましい。受入研究者が軟部組織等価のTLDの開発を行っているが、素子の選定には時間がかかることが予想される。また、人体模型線量計のプロトタイプの製作を予定しているが、現状の最も軟部組織等価性の高い65%削減のアルミナセラミックスと骨等価の50%削減のアルミナセラミックスの2種の組み合わせを検討している。最終年度の上半期は、平成30年度に実施した放射線治療における2次元熱蛍光線量計のエネルギー依存性についての論文投稿を予定している。それと並行して、人体模型線量計に関する密度制御アルミナセラミックスの熱蛍光特性の調査を実施し、9月に開催される国際会議での成果報告を予定している。また、プロトタイプの人体模型線量計の製作依頼を行う。下半期は、人体模型線量計のプロトタイプを用いた照射実験を実施し、密度制御アルミナセラミックスに関する論文の投稿を行う。平成29年度は研究対象とするアルミナセラミックスの2次元熱蛍光線量計の有用性の評価として、放射線治療装置を所有する病院あるいは研究施設と共同研究を結び、装置の品質保証試験を行う予定であった。しかし、共同研究締結の実現が難しかったため、当初の研究計画とは異なり、研究対象としているアルミナセラミックスから成る2次元の熱蛍光線量計のエネルギー依存性に関する理論計算を優先的に実施した。エネルギー依存性の理論計算として、アルミナセラミックスの放射線治療領域における測定精度に影響を及ぼすエネルギー依存性を特徴づけることを目的とし、メーカー提供の線源データを使用して、照射野、深さに対する吸収線量依存を4, 6, 8, 10 MVのX線に関してモンテカルロ計算で調査した。人体模型線量計の骨等価素子の選定として、フォルステライトセラミックスの熱蛍光特性を調査し、2次元熱蛍光線量計としての高い適用性を確認した。また、密度を制御することにより光子線治療における組織(水)等価性を高めたアルミナセラミックスの基礎熱蛍光特性の調査、光子線治療における人体組織との等価性の理論計算を行った。製作した密度制御アルミナセラミックスの熱蛍光特性の調査と、電子密度を計算し組織等価性の評価を行った。また、平成30年度の下半期から最終年度の上半期に予定していた、人体模型線量計に関する研究も行った。下半期には順天堂医院の放射線治療装置を使わせていただき、最低限必要なエネルギー依存性の照射実験を実施した。2月にはこれまで共同研究を行ってきた横浜サイバーナイフセンターでのサイバーナイフ(定位放射線治療装置)におけるエネルギー依存性の照射実験も実施した。これらのデータ解析は次年度行う予定である。年間を通しての研究成果としては、日本語総説論文1報、国内学会発表3件、国際学会発表1件、受賞1件であった。全体の研究状況としてはおおむね順調に進展しているが、当初予定していた研究機関との共同研究が締結できなかったため、予定していた放射線治療装置の品質保証試験を行うことは難しくなった。しかし、2次元熱蛍光線量計のエネルギー依存性の調査と、線量分布検証についての実験は実施可能であるため、これらの特性を明らかにし、実測が困難な特性の調査についてはモンテカルロ計算で補う予定である。

これらの研究を実施することにより、アルミナセラミックスの有用性は十分に示すことができると考える。また、人体模型線量計の開発における軟組織および骨等価素子の選定に関する研究に関しては、当初の計画以上の進展であった。素子の密度制御に関する研究は、非常に先進的でインパクトの大きな研究内容であるが、製作に非常に手間がかかり、製作費も高額なことが明らかとなった。平成30年度は放射線治療における高空間分解能な人体内3次元線量分布の検証が必要とされている背景から、人体模型線量計の実現の期待ができる2次元熱蛍光線量計(TLD)システムの有用性の評価、人体模型線量計に用いる素子の選定及び人体組織等価性の評価を行う予定であった。2次元TLDシステムの有用性評価としては、前年度に引き続き、研究対象としているアルミナセラミックスから成る2次元TLDについて、医療用直線加速器におけるエネルギー依存性の調査を実施した。順天堂医院と横浜サイバーナイフセンターの2施設において、汎用放射線治療装置と定位放射線治療専用装置の2つにおいて、エネルギー、照射野、深さに対する吸収線量依存を実測により評価した。また、人体模型線量計に関する研究については、実際に共同研究を締結している業者に委託し、素子の製作を進め、理論計算による人体組織等価性の評価を実施した。アルミナセラミックスの光子線治療における人体組織等価性を向上を図り、密度を制御したセラミックスの製作に取り組んでおり、前年度に密度を50%削減したセラミックスの製作に成功していたが、今年度は70%削減を目指したセラミックスの製作を委託した。しかしながら、現状の製作法では65%削減が限界であることが明らかとなった。理論計算においては、密度制御により人体組織等価としたアルミナセラミックスと人体組織において、ビーム軸に対して水平及び垂直方向の線量プロファイルの比較を行った。全体を通じて、予定していた実測と理論解析、製作は完了したため、最終年度は論文としての研究成果の報告と、人体模型線量計のデモンストレーションを予定している。研究成果の報告においては、英語論文の共著1報、国際会議での発表を2件、国際会議での受賞が1件であった。全体の研究状況としてはおおむね順調に進展しているが、アルミナセラミックスから成る2次元TLDのエネルギー依存性の評価において、理論計算による評価は、メーカーから提供されている線源データに限りがあり、統計誤差を十分に小さくできないことが明らかとなった。加速器自体をモデリングして一から計算する方法もあるが、こちらは膨大な時間がかかるため、現実的ではない。そのため、条件ごとのエネルギースペクトルを算出し、実測結果の裏付けとして用いることとした。また、人体模型線量計の開発における、軟部組織等価アルミナセラミックスの製作は困難であり、ほかの種類の素子の利用が望ましい。受入研究者が軟部組織等価のTLDの開発を行っているが、素子の選定には時間がかかることが予想される。
ゲームフリーズによる認識学習を取り入れた、状況判断能力を育成する体育授業

本研究は、ボール運動内での、児童の状況判断能力の育成を狙い、ゲームフリーズによる認識学習を取り入れ、考察をしたものである。実践として、3年生のハンドボール及びセストボーが挙げられる。単元を通して、単位時間の中に、状況判断能力を育成するためのゲームの時間「フリーズゲーム」を設定し、ゲームフリーズを行いながら、状況判断能力を育成した。この実践は、大きく2つの段階に分けられる。第1段階として、教師主導のゲームフリーズを行う段階を設定した。この段階では、「フリーズゲーム」の中で学びの材料となりそうな場面が登場した際に、教師がゲームフリーズをし、どういう判断がなされれば良かったか、子どもたちに投げかけ、考えさせる活動を行った。単元の初期の状態では、子どもたちは、教師がゲームをフリーズさせた意味を理解することができず、どういう判断がなされれば良かったのかを、状況に応じて考えることができなかった。しかし、学習を重ねるごとに、「左の人が空いているから、パスをすればよかった。」や「ゴールの近くにスペースがあるから、パスを受けるために走りこめば良かった。」などという意見が出るようになった。第2段階として、児童主体のゲームフリーズを段階を設定した。この段階では、これまでの学びをもとに、子どもたちがフリーズをかけるという手立てで学習に取り組ませた。具体的には、児童たちにフリーズカードをもたせ、グループ3名の児童がフリーズカードを掲げた状態になった際、ゲームをフリーズさせ、どうすればいいのか話し合うというシステムにした。このことにより、適切な個所でゲームフリーズを行うことができた。また、第1段階の学びと結びつけ、適切な判断で話し合うこともできた。以上のような実践から、児童の状況判断能力を育成するためには、ゲームフリーズを取り入れた認識学習が有効であることが明確になった。
探針エレクトロスプレー法質量分析装置による癌バイオマーカーの検索と臨床応用

この研究の目的は尿を検体として探針エレクトロスプレー法で得られる質量スペクトルから癌患者と非癌患者の特異的差異を判別することで、前立腺癌と膀胱癌に対するスクリーニングシステムを構築することである。今回得られた質量スペクトルの視覚的差異は明らかでなく、統計的解析が可能な検体数を収集して解析するまでには至らなかった。しかし、数千以上の十分な検体を得ることができれば、統計的解析のみならず帰納的学習機械を用いた確率的解析によりスクリーニングシステムを構築できる可能性はある。本研究の目的は、探針エレクトロスプレー法を用いて臨床上もっとも低侵襲で十分量得ることができる尿を検体として質量分析を行い、癌患者と非癌患者の特異的差異を判別することである。泌尿器科領域でメジャーな癌疾患である前立腺癌と膀胱癌に対して、尿中のバイオマーカーを発見し、短時間で診断が可能なシステムを構築することができれば臨床上で広く普及することになる。研究開始に先立ち、山梨大学医学部倫理委員会へ申請し、山梨大学学長の承認を得た。患者個々に対する説明同意書には、上記のような意義を記載し、個人情報保護法に従い採取検体を研究に使用するを明記した。その説明同意書を用い、十分説明し同意をいただいている。PSA値が基準値以上で前立腺癌を疑う患者のうち、前立腺針生検を行う予定の患者に対して通常の直腸診を行い、直後に初尿を採取して検体としている。これは前立腺液を尿中に放出することでバイオマーカーとなりうる物質を得るために重要なことである。約15例の前立腺癌を疑う患者の尿検体を収集した。経尿道的膀胱腫瘍摘除術を予定されている患者から、手術当日早朝尿を採尿して約15例の尿検体を収集した。早朝尿を用いることでより長く腫瘍に接している尿を用いることでバイオマーカーとなりうる物質を得るために重要なことである。いずれの尿検体も当研究室の超低温冷凍庫にてー80度で保存している。検体の管理は個人情報の観点、検体の整理の観点から、実験助手に一任して管理している。山梨大学医学部倫理委員会への申請書類の作成に難渋した。検体採取は統一性を重視するため一人の医師で行っている。そのため、説明等に時間がかかり、診療中に採取できる検体は限られるため。この研究の目的は、探針エレクトロスプレー法を用い、臨床上もっとも低侵襲で十分量得ることができる尿を検体として質量分析を行い、癌患者と非癌患者の特異的差異を判別することである。泌尿器科領域でメジャーである、前立腺癌と膀胱癌に対する健康診断レベルでスクリーニングを、より簡便に迅速にそして安価に行うことができるシステムを構築することで臨床上広く普及すると考えられる。山梨大学医学部倫理委員会へ申請し、山梨大学学長の承認を得た。山梨大学医学部附属病院の書式による同意書を用い患者個々に上記のような研究目的を明記し、インフォームドコンセントを行い検体採取の同意をいただいている。前立腺癌に関しては、PSA値が基準値以上で前立腺針生検を行う予定の患者に対して通常の直腸診を行い、直後に尿を採取して検体とする。また膀胱癌に関しては、経尿道的膀胱腫瘍摘除術を予定されている患者からの採尿は、手術当日早朝尿を採尿して検体とする。コントロール群の尿検体はボランテイアから採取する。それぞれの検体は処置することなく-80°Cで冷凍保存している。今後は、ある程度の検体が蓄積したら、検体を解凍し探針エレクトロスプレー法質量分析装置で質量スペクトルを得てデータを蓄積する。また、同検体を外注にてメタボローム解析し、悪性腫瘍に特異的な物質名と質量を得る。質量スペクトルと比較し、ピークを示す質量の物質を特定する。山梨大学医学部倫理委員会への申請書類作成に難渋した。検体採取は統一性を持たせるため、同一医師が行っており、説明し同意書を得るまでに時間がかかるため、日常診療中に採取できる検体の数は限られるため。山梨大学医学部倫理委員会への申請書類作成に難渋したが承認を得た。山梨大学医学部附属病院の書式による同意書を作成して、それを用い患者個々にこの研究の目的を明記し、インフォームドコンセントを行なった。同意書を得られた患者より尿採取を行い検体をえた。検体採取は統一性を持たせるため、同一医師が行っており、詳細な説明を行い同意書を得るまでに相当な時間を必要とする。そのため日常診療中に採取できた検体の数は限られたが、前立腺癌患者と膀胱癌患者の尿検体を数例得ることができたた。その少ない検体でまずは分析を行った。当大学で開発されたイオン化法による質量スペクトル分析装置である探針エレクトロスプレー法にて質量スペクトルを得た。しかし、検体数が少なすぎるため統計学的な解析を行うことができなかった。また、以前に得られた健常者の尿のスペクトルと比較して、得られたがん患者のスペクトルには、明らかな視覚的差異は確認することができない結果であった。しかし、予定検体数に達する前にメタボローム解析を行うことをで有用なデータを得ることができると判断し、外注先業者を数社選定していたが、外注検査費用と予算の折り合いがつかず行うことができなかった。機能的学習機械を用い確率的診断を算出する方法は研究開始当初では検討する項目であったが、明らかに検体数が足りずに不能であると判断した。

少ない検体数でも確率的診断を行うことができる方法を模索したが、適切な方法が見つからずに断念した。この研究の目的は尿を検体として探針エレクトロスプレー法で得られる質量スペクトルから癌患者と非癌患者の特異的差異を判別することで、前立腺癌と膀胱癌に対するスクリーニングシステムを構築することである。今回得られた質量スペクトルの視覚的差異は明らかでなく、統計的解析が可能な検体数を収集して解析するまでには至らなかった。しかし、数千以上の十分な検体を得ることができれば、統計的解析のみならず帰納的学習機械を用いた確率的解析によりスクリーニングシステムを構築できる可能性はある。尿検体収集を同様に行う。3年の期間内には十分量の尿検体が収集できる見込みである。ある程度の尿検体(前立腺癌、膀胱癌、それぞれ20検体ずつ)が収集できたならば、探針エレクトロスプレー法質量分析装置で質量スペクトルを得る。データは逐次デスクトップパソコンへ蓄積する。病理組織診断の結果も同様に記録する。さらに同検体を外注にてメタボローム解析し、悪性腫瘍に特異的な物質名と質量を得る。質量スペクトルと比較し、ピークを示す質量の物質を特定する。課題としては、得られたデータを、統計学的手法で解析するに十分量が得られるかは現段階では未知である。他の解析方法を検討する必要性が発生するかもしれない。同様に検体収集、質量スペクトル解析は継続して行う。メタボローム解析も同様に前立腺癌患者と膀胱癌とコントロール群の尿検体を外注にて依頼し、差異を示す物質を同定する。この時、統計学的に必要な検体数が判定できるのであれば随時メタボローム分析数は調節する。コントロールとしての正常検体の必要量は、得られた癌症例数によって、また統計学的に有意差を得るに足る検体数を準備する。正常検体と癌検体のスペクトルは視覚的に差異を比較すると同時に、それぞれのピークの平均比率を算出することで数値化し、統計学的に有意差を生じる閾値を設定する。この診断基準に従って新規患者の癌診断を行い、有用性の検討を行う。差異を生じる物質の種類が23個程度であるならば従来通りのそれぞれの項目単独で判定可能と考えるが、多数であるならば、スコア化するなどの工夫が必要と考える。現段階では詳細な方法を決定することは難しい。医歯薬学データ整理用のパソコンが未購入であるため。メタボローム解析が検体数不足により未施行であるため。データ整理用パソコンの購入。メタボローム解析を外注にて行う。
広波長帯域赤外線分光装置による銀河進化の観測的研究

・SWIMSのすばる望遠鏡でのファーストライト観測:当年度5月末にすばる望遠鏡に取り付け、ファーストライト観測に成功した。一部フィルタホイールに不具合があったものの、ほぼ設計通りの結像性能及び効率を持っていることを確認することができた。年度半ばに各種不具合の修理などを行い、1月末に2度目の試験観測を行った。これによりSWIMSのすべての撮像機能が正常に動作することを確認できた。また、スリットマスクを用いた多天体分光にも成功し、分光機能についても問題ないことを確認した。・面分光ユニットの開発:年度初頭より、理化学研究所に新規導入された新型の超精密加工機による試験加工を行い、面粗さが10nm以下での球面加工が実現できることを実証した。これを受けて12月に理化学研究所の超精密加工機を用い通常のアルミ材を加工して、5mm各程度のミラー面を26面持つスリットミラーアレイの試作を行った。これにより洗い出された加工手順を修正後、2月に特殊アルミRSA6061を加工して、本番用のスリットミラーアレイの製作を行った。完成したスリットミラーアレイの形状評価を行ったところ、ミラー面粗さ10nm未満、面形状はP-Vで300nm未満、各ミラー面の相対位置誤差5um以下、というほぼ要求仕様を持つミラーアレイとなっていることが確認できた。これにより、超精密加工によって面分光ユニットのミラーアレイが製造できることを実証することができた。これと並行して、面分光ユニットの光学系を保持する構造体の検討を行い、その設計を完了した。・成果発表:これまでの開発で得られた成果は、2018年6月に米国で開催されたSPIEで発表し、論文として公表した。当初は平静29年度に予定していたすばる望遠鏡での試験観測開始が、ハワイ観測所の予算削減に伴う人員不足の影響により受け入れ態勢が十分に整わないこともあって、平成30年5月末にずれ込んだ。また、第一回目の試験観測でいくつかの不具合が明らかになったため、その修正を行い2回目の試験観測を行うこととなったため、SWIMS単体としての試験観測の完了は平成31年1月末となったミラーアレイの加工に関しても、超精密加工を行っていた大学院生が学位取得後民間企業に就職したため、平成29年度に新たに入学した大学院生への引継ぎを行ったことにより遅れが生じた。さらに、当初ミラーアレイ加工を行う予定としていた理化学研究所の超精密加工機は、試験加工の結果から非平面加工では十分な加工精度を実現できない(面粗さの要求仕様10nm rmsのところ、>30nm rmsとなってしまう)ことが平成29年初頭に明らかになった。これは当該超精密加工機の老朽化が原因であると考えられ、平成29年度末に導入される新型加工機の導入と立ち上げを待つ必要があったことから、ミラーアレイ加工開始が1年近く遅れることとなった。すばる望遠鏡の次期大型観測装置である主焦点多天体分光器(PFS)開発が遅れたため、平成31年度にその立ち上げ作業が集中する事態となっている。また、平成31年度に当初予定されていなかったドームの大規模改修も行われることになった。そのため、SWIMSの受け入れ作業を行う人員が不足するとともに、望遠鏡の観測時間が確保できなくなり、平成31年度の試験観測は行えない状況である。このため当初の予定をやむなく変更し、平成31年度は面分光ユニットの完成を目指す。すでに3つあるミラーアレイのうちスリットミラーアレイは完成しているので、残りのスライスミラーアレイ及び瞳ミラーあれいを超精密加工で製作する。また、設計を完了した構造体の製作を行い、これら完成したミラーと組み合わせ試験を行う。組み上げたユニットは理化学研究所の3次元測定器で測定し、要求精度で光学系が組み上げられているのかを確認し、その後実験室での光を入れた試験を行って面分光ユニットの完成とする。完成した面分光ユニットは平成32年度にハワイ観測所に持ち込み、SWIMSに組み込んでの試験を経て望遠鏡に取り付けて実際の観測を行う見込みである。・SWIMSの光学系の組み上げ調整をおこない、光学系及び検出器をインストールした状態での真空及び冷却試験を行った。その結果、光学系は目標温度を達成し(<120K)、さらに焦点面に設置したピンホール像の検出器面での結像を確認することができた。結像性能は視野全面にわたって要求仕様(<2ピクセル)を満たしていることが確認できた。しかしながら、検出器位置が正しい焦点位置から0.6mm程度ずれていて、この調整を行う必要が明らかになった。また、検出器の到達温度が要求値(<85K)を満たしておらず、検出器箱を(温度が高い)光学系から熱的に分離して、冷却熱パスを追加する必要があることも判明した。・面分光ユニットのミラーアレイの製造技術の確立を理化学研究所の研究協力者とともに行った。当初予定していたダイアモンドビットによるシェーパー加工では要求面精度(<10nm RMS)が達成できないことが明らかになった。その代わりにダイアモンドエンドミルを用いたところ、制御パラメータの最適化により目標面精度が達成でき、これによりすべてのミラーアレイを製作することとした。また、面分光ユニットの支持機構の基礎設計および、そこへの高精度でのミラーユニット取り付け手法の検討を行った。・SWIMSを用いた観測可能性の検討、およびコミュニティとの共同研究などの推進のため、平成27年9月17,18日の二日間にわたり「SWIMS Science Workshop 2015」を開催した。