hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
OSCEを使った保健指導教育に関して教員が身につける技法開発

RCTによる保健指導(電話相談)を行い、模擬患者役においては、一定の状況設定のもと実施を行い、指導者が困るような質問の設定において特に対応力の差がみられ、このことは振り返りの項目において「自己の態度、マナー、言葉遣い、声のトーン、癖などが特に対応困難な状況下に現れることが示唆させた。また、情動領域の育成は単に理論の理解では難しく、体験学習を通しての気づきとなることも今回の研究から伺えた。「保健師国家試験への導入を視野に入れた取り組み」については、(平成26年)の出題基準に取り入れられる紙面上での想定を視野に調査を行い。実践レベルでの解釈・問題解決型を想定した問題について作成することができた。本研究では、保健師学生に高度・多様な保健師教育を提供できるように、OSCEを使った保健指導教育に関して教員(保健師教育指導者)が身につける必要性が高い技法の開発することにある。本年度は、文献検討を中心にフィードバックは学習者に形成的評価を与える方法の1つとして有効と考えられること。先行研究から受験者の多くが、適切なフィードバックは自己の課題が明確になると考え、受験者自身がフィードバックの有用性を感じていること。ただし、受験者の記憶に残っているフィードバックのみが活用される可能性が指摘されまた、評価者と標準模擬患者の得点が低い受験者ほどフィードバック数が多くなり、返って重要なフィードバックを認識できず、行動変容につながらないことも危惧されていた。さらに、効果的なフィードバックの仕方について検討されている中、とくに、医療面接、説明、指導系課題においては、試験後日にVTRによるフィードバックが有用とされていた。VTRによるフィードバックでは、客観的に自己の態度面やマナー、言葉遣い、声のトーン、癖などを振返ることができる。OSCE直後では、記憶に残らなかったフィードバックも、VTRによって想起されたり、再度指導を受ける機会になると思われる。情動領域の育成は単に理論の理解だけでなく、体験学習を通しての気付きが重要視される。医療面接ではこの情動領域のウエイトが大きい。つまり、OSCEで体験したことをVTRによってフィードバックを与えることは、受験者の気付きを促し、形成的評価としての効果が高いと考える。OSCEで何を評価するかによっても、効果的なフィードバックの仕方や時期に違いがあると考えられた。保健指導において、自己が実施した保健指導をVTRによって客観的に振返ることや指導を受けられる機会はあまりないことが明らかになった。受験者からのOSCEに対する評価について行った。OSCE実施後の受験者のアンケートより、OSCEに対する満足は、「緊張感があり良い体験」「採点してもらう機会が滅多にないため役に立った」「能力を知る良い機会となった」「実際の指導場面での自信につながる」「OSCEを実施した結果、保健指導で住民と良好なコミュニケーションがとれた」など多数の受験者が回答した。試験後日にVTRによるフィードバックを行うことで、客観的に自己の態度面やマナー、言葉遣い、声のトーン、癖などを振返ることができた。このことはOSCE直後では、記憶に残らなかったフィードバックも、VTRによって想起され、再度指導を受ける良い機会になると思われる。OSCEで体験したことをVTRによってフィードバックを与えることは、受験者の気付きを促し、形成的評価としての効果が高く、保健指導者の技能が、対象者と保健指導者の一対一の関係の中に閉じ込められている状態をよりイメージできたと考えられる。このことからもフィードバックを学生の時期に受けられることは、個別保健指導の基本的なあり方や技術の習得に大いに役立つと思われた。また個別保健指導は、日常会話とは異なるコミュニケーション技術であり、保健指導OSCEの導入後は学習者と教育者の双方にとって、コミュニケーション技術の認識を深まるが確認された。保健指導OSCE導入によって、受験者は強制ではない講義で学習した技能をさらに自己トレーニングしており、これらは技術の習得に重要なプロセスを促進していると思われた。RCTを用いた保健指導(電話相談)の設定・実施について行った。模擬患者役においては、一定の状況設定における模擬患者の状況をあらかじめ理解・イメージしたうえで相談に乗る(相談員が困るような質問を1つは必ず盛り込む)ことを行った。相談員(教員)役には、どのような相談内容か一切知らせない設定にした。アルバイト教員が作成したシナリオを相談員(教員)が知りえない方法にて、相談者へ原稿を郵送するなど行い実施。研究の継続性も考慮し、メリット・デメリットを総合的に判断し、今回は相談後も互いの現実の所属・名前について匿名で実施した。(倫理的配慮)匿名が故に起こり得る問題を想定し、これ以上研究(相談)が出来ない場合は適宜契約を解除できるものとした。電話相談の実施回数は10事例行い、うち継続事例を2例作り、また1事例については5回行った。録音によるフィードバックでは、客観的に自己の態度面やマナー、言葉遣い、声のトーン、癖などを振返ることができた。電話相談直後では、記憶に残らなかったフィードバックも、録音によって想起され、再度指導を受ける機会になると思われた。情動領域の育成は単に理論の理解だけでなく、体験学習を通しての気付きが重要視されると考えられた。相談ではこの情動領域のウエイトが大きいと言われていて、つまり、OSCEで体験したことを録音によってフィードバックを与えることは、受験者の気付きを促し、形成的評価としての効果が高いことが考えられた。個別保健指導において、自己が実施した保健指導を録音によって客観的に振返ること、その後に指導を受けられる機会が重要であることが示唆された。相談場面を多様化することで、さらに順調に進むことができている。

主に、保健指導について研究成果の「普及・視覚的教材化」やまた「保健師国家試験への導入を視野に入れた取り組み」にどのように還元できるか、「地区アセスメントとの関連の中での保健指導の思考」に焦点を絞って調査・取りまとめを行ったので報告する。「保健指導についての普及・視覚的教材化」については、音声・活字の段階で視覚的教材化においてはプライバシー・著作権の観点からも課題が残った。「保健師国家試験への導入を視野に入れた取り組み」については、現在(平成26年)の出題基準に取り入れられる紙面上での想定を視野に調査を行い。実践レベルでの解釈・問題解決型を想定した問題について作成することができた。しかし、実際に保健師国家試験にOSCEを導入すべき具体的検討案についてまでは取り組むことが出来なかった。「地区アセスメントとの関連の中での保健指導の思考」については、過去に行った地区視診の研究と関連性を持たせて保健指導に必要な技術としてどのような項目や思考があるかなどについて考察を行った。保健師国家試験の作成した事例については、今後はブラッシュアップを図り問題の難易度やタキソノミーレベルを考えて多肢式選択問題(MCQ)の作成を行っていき、公募問題として登録を行う。そのために本研究では、保健師国家試験のタキソノミーレベルについての教員間トレーニングや新出題基準(平成30年国家試験導入)に向けた教員の習得すべきスキルアップについても図るように心がけてきた。RCTによる保健指導(電話相談)を行い、模擬患者役においては、一定の状況設定のもと実施を行い、指導者が困るような質問の設定において特に対応力の差がみられ、このことは振り返りの項目において「自己の態度、マナー、言葉遣い、声のトーン、癖などが特に対応困難な状況下に現れることが示唆させた。また、情動領域の育成は単に理論の理解では難しく、体験学習を通しての気づきとなることも今回の研究から伺えた。「保健師国家試験への導入を視野に入れた取り組み」については、(平成26年)の出題基準に取り入れられる紙面上での想定を視野に調査を行い。受験者、評価者の視点より順調に研究が進んでおり結果も想定の範囲であった。多様な面談様式とシナリオの多様化が求められる。公衆衛生看護学継続的に学習者、教育者(評価者)、模擬患者の継続的介入が必要であり個別性を排除した取り組みが望まれる。文献検討レベルにおいて効果的なフィードバック数、フィードバック方法の選定を行う事ができた。アルバイト教員の雇用状況と契約内容について不手際が生じたため。共同研究者との連携において計画とのずれが生じた。年度早い段階からの教員の確保と雇用頻度について綿密に打ち合わせを行う。本研究では教員が身につける技法開発であるが、学習者・模擬患者の継続的な研究協力が必要であり、その点においてこれからも配慮して方針である。
公的ベンチャーキャピタルの育成及び呼び水効果の解明

本研究課題の「研究目的」は,近年規模拡大が顕著な日本の公的ベンチャーキャピタルの育成及び呼び水効果の解明である.公的ベンチャーキャピタル施策は,事業資金に苦しむ新技術ベンチャーに直接投資を行い育成すると共に,民間ベンチャーキャピタルを,ハイリスクとして敬遠されがちな新技術ベンチャー投資に呼び込むことを政策目標としている.本研究課題の核心をなす学術的「問い」は,公的ベンチャーキャピタル施策の検証,すなわち,以下の2つのリサーチクエスチョンである.リサーチクエスチョン1公的ベンチャーキャピタルは,新技術ベンチャーを育成しているのか(育成効果).リサーチクエスチョン2公的ベンチャーキャピタルは,新技術ベンチャー投資に民間ベンチャーキャピタルを呼び込んでいるのか(呼び水効果).【現在までの進捗状況】は、おおむね順調に進展している、としている。【研究実績の概要】ですでに指摘したが、「リサーチクエスチョン1公的ベンチャーキャピタルは,新技術ベンチャーを育成しているのか(育成効果)」「リサーチクエスチョン2公的ベンチャーキャピタルは,新技術ベンチャー投資に民間ベンチャーキャピタルを呼び込んでいるのか(呼び水効果)」については、日本及び海外のベンチャーキャピタル関連協会、公的ベンチャーキャピタリスト、新技術ベンチャー,起業家、大学、公的機関へのヒヤリングを実施した。今年度は、この内、日本の公的ベンチャーキャピタルにおける投資先,新技術ベンチャー育成及び民間ベンチャーキャピタルへの呼び水効果の観点から、Kirihata Tetsuya, Japanese government venture capital: What should we know?Asia Pacific Journal of Innovation and Entrepreneurship Vol. 12(1), pp.14-31, 2018.を発表すると共に,当該論文をきっかけとして,国内外の研究者と議論を行った.本研究課題については、現状、変更修正する点は、見当たらず、2つのリサーチクエスチョンに沿って、来年度以降も、研究を進めてまいりたい。
高い振動状態にある励起三重項状態の研究

本研究の目的は孤立分子系(気相)および凝縮系において、高い振動状態にある励起三重項状態の研究を行うことであった。以下に成果の概要を記す。1.孤立分子系京都大学理学部化学教室において、孤立分子励起状態研究用の装置を製作すると共に、分子科学研究所、ピッツバーグ大学との共同研究として研究を行った。製作した装置の概要は次の通りである。光源としてエキシマーレーザー励起色素レーザー光、またはその倍波を用い、超音速ジェット中の分子を励起する。三重項の検出は円面鏡を用いたりん光の直接観測および、MPI質量分析法によって行う。既にピラジン、メチルピラジン類の励起一重項状態についてS/Nの良い高分解能励起スペクトルを得ており、現在りん光観測による三重項状態の励起スペクトルの観測を試みている。分子研の共同研究として、二色MPI法によりS_0→T_1励起スペクトルを得ることを試み、ピラジンについて高分解能スペクトルを得ることに成功し、三重項状態の研究にこの方法が有効であることが示された。ピッツバーグ大学との共同研究では、メチルピラジンのりん光および蛍光スペクトルを観測して比較検討した。2.凝縮系凝縮系の研究として行ったものは次の通りである。(イ)アザ化合物の三重項状態の振動励起状態、(ロ)アザナフタレン三重項状態のデュレン結晶中における水素引き抜き反応、(ハ)Ru錯体の励起状態と緩和過程、(ニ)ベンジルの光反応の状態寄存性。イ)ハ)の研究から高い振動状態の三重項状態がりん光寿命の温度変化、零磁場定数の温度変化、水素引き抜き反応速度などを決めるのに重要な役割を演じていることが示された。また(ニ)の研究から溶液中で状態に依存する異なった反応の存在が示された。しかし、これらの課題には今後解決すべき多くの問題が残されている。本研究の目的は孤立分子系(気相)および凝縮系において,高い振動状態にある励起三重項状態の研究を行うことであった.孤立分子系の研究については本年度は装置の設計,購入,整備を行うことが第一であり,現在排気系,眞空チャンバー等の整備が終り予備的実験を行っている段階であ.また,分子科学研究所木村研究室との共同研究として,ピラジンおよびその誘導体についてMPIおよび光電子分光による実験を行い,初めてSo→T.ナ_<1.ニ>励起による二色のMPI,光電子スペクトルを観測することに成功した.この結果はSo→T.ナ_<1.ニ>励起によって気相における三重項状態の研究を行うことが広く可能であることを示したものでその意義は大きいと言える.一方,凝縮系については,メチルピラジンなどを用いて広範な温度領域で時間分解ESRおよびリン光の観測を行って興味ある結果を得ている.すなわち,2,5ージメチルピラジンにおいては,T.ナ_<1.ニ>状態の寒磁場分裂が著しい温度変化を示すことが見出され,これと寿命の温度変化との詳しい検討から,この系ではすでに100K以下でT.ナ_<1.ニ>とT.ナ_<2.ニ>状態の混合が著しいことが示された.ピラジン,2メチルピラジン,4シアノヒリジンでは寒磁場分裂の温度変化は比変的小さく,これらの系ではT.ナ_<1.ニ>ーT.ナ_<2.ニ>状態間のエネルギー差は比較的大きい.また^3ππ*状態と^3πα*状態が近接していると考えられるハロベンゼン等についても,三重項状態の性質の温度変化の研究を詳しく行っている.高い振動状態にある三重項状態の反応性を調べるため,デュレン中のキノキサリンの寿命の温度変化の詳しい検討を行った.

この系ではキノキサリンのT.ナ_<1.ニ>状態の振動励起状態がデュレンより水素引き抜き反応を起すことが見されているが,詳しく解析の結果,この反応においては高い振動状態からのトンネル効果による反応が重要であることが分った.本研の目的は孤立分子系(気相)および凝縮系において、高い振動状態にある励起三重項状態の研究を行うことであった。以下に成果の概要を記す。1孤立分子系京都大学理学部化学教室において、孤立分子励起状態研究用の装置を製作すると共に、分子科学研究所、ピッツバーグ大学との共同研究として研究を行った。製作した装置の概要は次の通りである。光源としてエキシマーレーザー励起色素レーザー光、またはその倍波を用い、起音速ジェット中の分子と励起する。三重項の検出は円面鏡を用いたりん光の直接観測および、MPI、質量分析法によって行う。既にピラジン、メチルピラジン類の励起一重項状態についてS/Nの良い高分解能励起スペクトルを得ており、現在りん光観測による三重項状態の励起スペクトルの観測を試みている。分子研の共同研究として、2色MPI法によりS_0→T_1励起スペクトルを得ることを試み、ピラジンについて高分解能スペクトルを得ることに成功し、三重項状態の研究にこの方法が有効であることが示された。ピッツバーグ大学の共同研究では、メチルピラジンのりん光および蛍光スペクトルを観測して比較検討した。2凝縮系凝縮系の研究として行ったものは次の通りである。(イ)アザ化合物の三重項状態の振動励起状態、(ロ)アザナフタレン三重項状態のデュレン結晶中における水素引き抜き反応、(ハ)Ru錯体の励起状態と緩和過程、(ニ)ベンジルの光反応の状態依存性。イ)ハ)の研究から高い振動状態の三重項状態がりん光寿命の温度変化、零磁場定数の温度変化、水素引き抜き反応速度などを決めるのに重要な役割を演じていることが示された。また(ニ)の研究から溶液中で状態に依存する異った反応の存在が示された。しかし、これらの課題には今後解決すべき多くの問題が残されている。
新規分子活性操作法によるシナプスダイナミズムの意義の解明

本研究では、申請者が独自開発を進めている新規光遺伝学的プローブを個体動物に適用する。特に、シナプス集団の光操作法を開発・応用することにより、シナプス集団の反応性や状態の揺らぎ(シナプスの記憶ダイナミズム)の意義を見出すことを目的とする。昨年度までに、申請者らが開発に成功しつつある遺伝子コードされた光応答性シグナル分子について、沈殿法によるアデノ随伴ウイルスの精製を行った。また、海馬スライスのCA1領域において2光子蛍光顕微鏡下で光応答性分子を活性化し、スパイン体積の増大を観察することに成功していた。本年度は、光応答性シグナル分子を個体動物に導入し、スパイン体積の増大を惹起できるかどうかを調べた。しかしながら、昨年度精製したアデノ随伴ウイルスをマウス脳に導入し、麻酔下あるいは覚醒マウスのいずれにおいても2光子蛍光顕微鏡下でシナプス形態の変化を惹起することは出来なかった。原因は発現量が低いことと思われたため、新たにAAVを作製し直すことにした。まず、プロモーターをCaMKII1.5からCaMKII0.4に変更することによりサイズを小さくした。また、WPRE配列についてもWPRE3に変更し、さらに蛍光タンパク質を除いた。これらにより全体のベクターサイズを小さくすることができた。さらにアデノ随伴ウイルスの血清型をAAV9からAAVDJに変更し、精製方法もイオジキサノールによる超遠心法に変更した。このウイルスを初代培養神経細胞に導入したところ発現量を20倍にすることに成功した。すなわち、個体動物で発現させるための準備ができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。記憶の最小単位と考えられるシナプス内には、各種シグナル分子が数個数十分子程度ずつしか存在していない。そのため、各分子の数や活性の揺らぎによって個々のシナプスの状態は時空間的にダイナミックに変動していると考えられる。記憶にとって、このようなシナプス単位での状態揺らぎ(変化)の意義は何であろうか?本研究では、申請者が独自開発を進めている新規光遺伝学的プローブを個体動物に適用する。本年度は、申請者らが開発に成功しつつある遺伝子コードされた光応答性シグナル分子を個体動物に導入するためのアデノ随伴ウイルスベクターの作製を目指した。開発に成功しつつある光応答性キナーゼをパッケージングしたAAV9の沈殿法による作製を試みた。精製したアデノ随伴ウイルスベクターを海馬スライスのCA1領域にガラスニードルで導入したところ、感染後1週間程度で蛍光タンパク質と光応答性キナーゼの発現が神経細胞で見られた。このサンプルを2光子蛍光顕微鏡下で観察し、スパインで光照射を行ったところ、スパイン体積の増大が見られた。当初の目的であった光応答性キナーゼのアデノ随伴ウイルスベクターの作製に成功した。さらに、海馬スライスのCA1領域の神経細胞において、シナプスの光操作に成功した。今後は、作製したアデノ随伴ウイルスベクターを個体マウスに感染させ、覚醒マウスでの光応答性キナーゼの光活性化を試みる。
血管回路網形成の分子メカニズム

鳥類におけるVEGFファミリーの一つであるRIGF(Retinoic acid-Induced Growth Factor)の血管網形成における機能を解析した。昨年度の研究として行ったin situ hybridization法によるRIGFの発現部位の詳細検討により、RIGFが胚発生期の血管網の形成、とくに四肢を栄養する動脈(鎖骨下動脈)の形成に機能を持つ可能性が見出されたので、本年度はこの点に特に注目して研究を行った。まず、前肢と後肢においてRIGFの機能差が存在するかどうかを調べるため、前肢と後肢の発生過程の違いを詳細に調べた(Saito et al.,2002)が、顕著な差は見出されなかった。また四肢形態形成に必須の分子であるレチノイン酸およびshhと、RIGFの関係についてin vivoにおける局所投与実験系を用いて調べ、RIGFがこれらの因子の下流に存在する機能分子である可能性を示した。さらに、四肢を栄養する血管網のパターン形成とRIGFの機能との関係を調べる目的で手足の形成における様々な分泌因子の寄与とくにFGFファミリーの機能を解析し、発生期の胚胎の血管網にさまざまな人為的形態変更を施した際のRIGFの発現変化を調べることにより、四肢の中心動脈(鎖骨下動脈)の形成にRIGFが関与している可能性を見出した(Tamura et al.,2003)。とくに本実験系を用いて、本来四肢の生える位置ではないわき腹の部分にFGFを局所投与することによって過剰な肢芽を作成し、そのときの血管の配行パターンとRIGFの異所的発現の発現部位との比較により、RIGFの発現部位に沿って中心動脈(鎖骨下動脈)が形成される事を明らかにした。今後はマウスFIGFの発現および機能とニワトリRIGFの機能との比較を行いながら研究を進める必要がある。
クリティカルケア看護領域における心理的危機状態を想定した教育プログラムの開発

本研究の目的は、クリティカルケア看護領域の臨床現場で遭遇することが多い心理的危機にある患者やその家族に対する看護介入の実態を明らかにし、その結果に基づいた心理的危機に関するシミュレーション教育プログラムを開発することであった。危機介入の基本的アプローチの実施状況および具体的な看護介入の内容を明らかにし、看護学生を対象としたプレテストを実施した。このプレテスト結果を踏まえ、教育プログラムの運用について検討を行った。本年度の研究目的は、クリティカルケア看護領域において、心理的危機にある患者や家族に看護師が行う看護介入の実態を明らかにすることとした。そこで、研究デザインとして質的記述研究デザインを用い、救命救急センターまたは集中治療部に勤務している看護師を対象として、質問紙調査(質的研究)を行い、補足的に半構成的面接調査(質的研究)を行うことを計画した。しかし、研究の進行過程でデータ収集方法に問題が生じたため、研究計画および内容の見直しを行い、質問紙調査を量的記述研究デザインに修正した。そのため、当初の研究計画からは大幅に遅れたが、A県内の第三次救急医療機関4施設における救命救急センターまたは集中治療部に勤務している看護師230名を対象に、無記名による自記式質問紙調査を行った。質問紙の内容は、基本的属性、危機介入の学習経験、危機介入の基本的アプローチ内容とし、5段階評価で回答を求めた。配布数は230部、回収数206部(回収率:89.6%)、有効回答数198部(有効回答率:96.1%)であった。得られたデータについては、現在も分析中である。さらに半構成的面接調査を行い、心理的危機にある患者や家族に具体的にどのような看護介入を行っているかを補足し、その実態を明らかにする予定である。今後は、シミュレーション教育プログラムの開発を目的としているため、問題の定義の段階として重要なニーズ・アセスメントに加え、本研究における学習者分析のための実態調査結果から、心理的危機にある患者や家族に対する看護介入の要素を抽出する。本年度の研究目的は、クリティカルケア領域における心理的危機にある患者・家族への看護介入の実態を参考としたシミュレーション教育プログラムの作成・実施、およびその有効性の評価とした。問題定義の段階として重要なニーズ・アセスメントに加え、学習者分析のための実態調査結果から、その要素を抽出した。昨年度に実施した質問紙調査を分析するとともに、クリティカルケア領域に勤務経験のある看護師2名を対象に、半構成的面接調査を行った。基本的属性や危機介入の学習経験と危機介入の基本的アプローチとの関係性を明らかにした。また、危機介入の基本的アプローチとして、「危機に関する要因のアセスメント」「危機をもたらす出来事から遠ざける援助」「危機に対する適切な認識を促す援助」「危機に対する情緒的反応への対応」「本人自らの問題解決への援助」「サポートシステムの強化」の各項目における具体的な看護介入内容を明らかにした。傾聴や観察などによる情報収集、各種の危機理論および危機モデルの活用、医師など他職種も含めたチームでの取り組み、繰り返しの具体的な情報提供、タッチングなどによる身体的接触、身体的安楽をもたらす援助、心理療法士やリエゾンナースによる介入などが抽出された。これらの結果および先行研究を参考に、ガイドラインの作成およびシミュレーションシナリオの作成を行った。教育プログラムを作成し、クリティカルケア領域を想定した場面設定を行い、看護学生3名を対象としてプレテストを行った。プレテストで得られたデータについては、現在も分析中であり、教育プログラム内容の見直しおよび精錬を行っている。
Robot Operating System向け文脈指向言語基盤と方法論

本研究は、組込みシステム、特に多機能なスマートロボットを対象において事実上の標準であるRobot Operating System(ROS)に、コンテキスト指向プログラミング(COP)を適用したContextROSを研究、開発し、様々な応用に対して適用してその実用性を評価することが目的である。昨年度はContextROSのプロトタイプ実装を、ROSでよく使用される言語であるPythonを対象に行い、予備評価を実施した。本年度はContextROSをケーススタディにより評価することを目的とした。ケーススタディとして家庭用のスマートモバイルロボットを想定して、ESSロボットチャレンジのスマートモバイルロボット競技に類似の課題を採用した。当該課題はフィールド上に配置したIoTデバイスを活用しつつ、複数台のロボット掃除機を用いて掃除をする課題である。この課題をまずはシミュレータ上に実装を行った。ケーススタディではコンテキスト依存な振る舞いを持つクラスを3種類の方法で実装しコード行数、凝集度、コンテキスト依存な振る舞いを追加する際の行数を比較した。評価の結果、拡張されたContextROSではコード行数が少なく、凝集度が保たれること、保守性が向上することを確認した。計画に記述したとおりの進捗である。初年度はContextROSのプロトタイプ実装を、ROSでよく使用される言語であるPythonを対象に行い、予備評価を実施した。本年度はContextROSをケーススタディにより評価することができた。より大規模なケーススタディを実施することで、ContextROSを実用するために必要な課題を発見する。また、現在までのケーススタディを通して発見した課題を解決するためにContextROSの改良を図る。さらに、現在は実装の容易性からよく使用されているPythonを対象としてContextROSの実装を進めてきたが、より性能が必要な応用にも対応すべくC++のためのContextROSを開発し、PythonとC++が混在する環境においても利用できるようにする。本年度はContextROSのプロトタイプ実装を、ROSでよく使用される言語であるPython及びC言語を対象に行い、簡単な評価を実施した。実施内容は以下の通りである:多くのCOPにおいてレイヤは、関数やメソッド呼び出しの実行を静的、または、動的に変更することで実現されている。通常言語の関数呼び出し等にあたるROSの機能は、ノード間のメッセージ通信である。ノード間通信には、サービスメッセージ通信、および、トピックメッセージ通信の2種類がある。ContextROSにおいては、この2種類のノード間の通信の振る舞いを変更することにより、COPのレイヤの実現を行った。また、ROSは分散実行環境であり、ノードは同じコンピュータ上で実行されることもあるが、異なるコンピュータを超えて実行されることもあり得る。既存のCOPでは分散実行されることが考慮されてこなかった。そこで、ContextROSにおいては、レイヤ切り替えを同期、非同期の両面で実現し、それらの得失を検討した。予備評価を実施した結果、同期切り替えはノード数に比例してレイヤ切り替えに時間がかかり、非同期切り替えにおいては切り替え時間は短縮されるがノード間の状態が矛盾しうることが確認できた。計画では初年度はContextROSのプロトタイプ実装を実施し、2年目以降において実応用に近いアプリケーションに適用することで、実用性の評価と改良を加えることとした。概要にも記したとおり、ROSへのCOP適用の概念整理、及び、プロトタイプ実装を実施し、予備的にではあるが評価を実施した。評価においては複数の実装を検討し、性能評価を実施し良好な結果が得られた。また、この成果を9th International Workshop on Context-Oriented Programmingや情報処理学会組込みシステムシンポジウムにおいて発表した。以上のことから、おおむねね順調に進展していると考える。30年度はContextROS上で実用に近いアプリケーションを開発することで、改良を図る。家庭用のユースケース等を鑑みたアプリケーションを複数開発し、ContextROSの検証を行う。家庭用のユースケースでは、ESSロボットチャレンジの課題を採用する。複数ノードでの協調動作が必要であり、掃除機のつまり、乗り上げ等の例外状態がある。

さらに、既存資産があるためContextROSの適用が容易であるため、この応用を採用する。より大規模なケーススタディを実施することで、ContextROSを実用するために必要な課題を発見する。また、現在までのケーススタディを通して発見した課題を解決するためにContextROSの改良を図る。さらに、現在は実装の容易性からよく使用されているPythonを対象としてContextROSの実装を進めてきたが、より性能が必要な応用にも対応すべくC++のためのContextROSを開発し、PythonとC++が混在する環境においても利用できるようにする。評価実験を工夫することにより、既存機材により実施することができたため、物品費が当初の予定より少なくなった。30年度移行で新たな評価実験を考え、必要機材を購入する予定である。当初予定よりも物品費を使用していないため次年度使用額が生じている。次年度以降さらなるケーススタディの物品などの購入に充てる予定である。
シミュレーションシステムの導入による歯科臨床教育の合理化・能率化

本研究は、歯科医学シミュレーション教育のための機材の開発と、それに伴う教育ソフト製作を行い、診療姿勢、診療器具の取り扱い、術式の熟練、診療結果の確認等を自動的にあるいは実習者自身で評価しながら実習可能となるシステム構築のための基礎的データの収集と試作を試みるために計画され、以下のような成果が得られた。1修復用人工歯を試作し、複数校で切削トライアルを行い、模型歯および評価法の問題点の抽出を試みた。2インレー窩洞の自動評価では、三次元窩洞評価システムと教員による評価との整合性について検討を行った。3 NiTiロータリーファイルの歯内療法学実習教育への導入にあたり、実習教育方法の開発とproblem-basedlearning(PBL)の有用性の検討を目的として、従前のデモ方式と、PBL形式のグループ討議を導入した研修医対象シミュレーション実習を行い、教育効果の検証を試みた。4歯科診療姿勢の訓練、評価システムに関しては、評価プログラムを改良し、リアルタイムで学習者に情報を与えるように改造を行った。5歯内療法学実習での根管切削器具操作をモニタ、記録し、フィードバックする装置の開発を行った。6スケーリング実習における、患者に対するポジショニング、各歯に対するスケーラーの選択、各スケーラーのワーキングエンドの選択に関するシミュレーション教育用システムの開発を行った。7歯周治療と歯内治療の治癒過程を動的グラフィックスで映像化し、その画像を用いて講義し、その教育効果について検討した。8動画を用いたHTML形式の歯周外科手術アトラスを作成し、手術の各ステップの注意点やトラブルに対する対処法などを動画または静止画で掲載した。このアトラスによる実習と、従来からの歯周治療実習用模型を用いた実習を行い、比較検討した。本研究では、歯科臨床を模したシミュレーション教育のための機材の開発、それに伴う教育ソフト製作、さらに診療姿勢、作製物の評価等を効率的に行い、自己評価が可能となるシステム構築のための基礎的データの収集と試作等々この課題に多角的に取り組み、歯科臨床シミュレーション教育の合理化と能率化を計るための総合的システムの確立を目的としている。1修復用人工歯の改良では、複数校で試作人工歯の切削トライアルを行い、多様な評価項目で評価を行っている。2歯内療法用人工歯の開発に当たり、天然歯と同等の電気特性を有する通電性高分子材料の特性ならびに成形方法に関して検討している。3作製物の自動評価については三次元窩洞評価システムを用いてII級インレー窩洞について、教員による評価との整合性について検討を行った。また、基礎実習後と臨床実習後の学生が形成した窩洞について、非接触・高速三次元形状測定システムを用いて計測・評価しその有用性を検討している。4 NiTiロータリーファイルを用いたシミュレーション実習システムに関して、PBLに関する情報収集、シナリオ作成および予備的構築を行った。5歯科診療姿勢の訓練、評価システムに関してはこれまでの評価プログラムを改良し、学習者にリアルタイムで情報を与えるように改造を行っている。この有効性確認のため術者の複数方向よりの姿勢記録のためデジタルカメラを追加購入した。6スケーリング、ルートプレーニング教育では術者のポジション認知にあたり、LEDによる認知装置を高度化し、術者ポジションの適正範囲を数値化した。7歯周外科手術用シミュレーション模型を作製し、これを用いた歯周外科手術実習で、術中に計画変更が必要となった場合に生ずるエラーや、適切な対応方法の検討を行っている。本研究は極めて新しい分野で歯科臨床の全科に及ぶものであり、さらなる取り組みが必要である。本研究は、歯科臨床を模したシミュレーション教育のための機材の開発、それに伴う教育ソフト製作、さらに診療姿勢、作製物の評価等を効率的に行い、自己評価が可能となるシステム構築のための基礎的データの収集と試作等、この課題に多角的に取り組み、歯科臨床シミュレーション教育の合理化と能率化を計るための総合的システムの確立を目的としている。

1修復用人工歯の改良では、複数校で試作人工歯の切削トライアルを行い、模型歯および評価法の問題点の抽出を試みた。2歯内療法用人工歯の開発では、天然歯と同等の電気特性を有する通電性高分子材料の試作を行った。3作製物の自動評価については三次元窩洞評価システムを用いてII級インレー窩洞について、教員による評価との整合性について検討を行った。また、経験の異なる実習者の製作窩洞について、非接触・高速三次元形状測定システムを用いた評価法の有用性を検討している。4 NiTiロータリーファイルを用いたシミュレーション実習システム開発に先立ち、初学者に適切なファイル使用手順の検討を行った。5歯科診療姿勢の訓練、評価システムに関しては、評価プログラムを改良し、リアルタイムで学習者に情報を与えるように改造を行った。6スケーリング実習における、患者に対するポジショニング、各歯に対するスケーラーの選択、各スケーラーのワーキングエンドの選択に関する実習評価システムのマニアルを作成した。7インターネットブラウザを用いた歯周外科手術アトラスを作成し、手術の各ステップの注意点やトラブルに対する対処法などを動画または静止画で掲載した。このアトラスによる実習と、従来からの歯周治療実習用模型を用いた実習を行い、比較検討した。本研究は、シミュレーション教育のための機材の開発と、それに伴う教育ソフト製作を行い、診療姿勢、診療器具の取り扱い、術式の熟練、診療結果の確認等を自動的にあるいは実習者自身で評価しながら実習可能となるシステム構築のための基礎的データの収集と試作を行い、歯科臨床シミュレーション教育の合理化と能率化を計るための総合的システムの確立を目的とした。1修復用人工歯では、複数校で試作人工歯の切削トライアルを行い、模型歯および評価法の問題点の抽出を試みた。2作製物の自動評価では、インレー窩洞の評価について、三次元窩洞評価システムと教員による評価との整合性について検討を行った。3 NiTiロータリーファイルの歯内療法学実習教育への導入にあたり、実習教育方法の開発とproblem-based learning(PBL)の有用性の検討を目的として、従前のデモ方式と、PBL形式のグループ討議を導入した研修医対象シミュレーション実習を行い、教育効果の検証を試みた。4歯科診療姿勢の訓練、評価システムに関しては、評価プログラムを改良し、リアルタイムで学習者に情報を与えるように改造を行った。5スケーリング実習における、患者に対するポジショニング、各歯に対するスケーラーの選択、各スケーラーのワーキングエンドの選択に関するシミュレーション教育用システムの開発を行った。6歯周治療と歯内治療の治癒過程を動的グラフィックスで映像化し、その画像を用いて講義し、その教育効果について検討した。7動画を用いたHTML形式の歯周外科手術アトラスを作成し、手術の各ステップの注意点やトラブルに対する対処法などを動画または静止画で掲載した。
地球深部マントルの酸化還元状態とその進化の解明

地球深部マントルの酸化還元状態を解明するための研究を行った。当初予定されていた通り、開発した新しい技術を用い、高温高圧下における地球深部物質の物理・化学的な性質を、実験的に決定する研究を推進した。地球を構成する元素の内、地球深部マントルの酸化還元状態を支配する最も重要な元素は鉄である。本年度は鉄とその化合物に関して、地球深部圧力における安定相関係や、融点を決定することができた。新しく開発した内部抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いて、最も基礎的な純鉄の融点を、これまでになく高い温度圧力である290万気圧5360ケルビンにおいて決定することができた。これは抵抗加熱を用いた安定・均質加熱実験としては世界最高温度圧力記録であり、飛躍的な技術的進歩である。また、様々な元素(炭素、ケイ素、窒素、硫黄、酸素、ニッケル)がわずかに含まれる系において実験を行い、地球核条件下で相関係を明らかにした。どの系においても、これまで行われたことのない高い圧力において実験を行うことができた。本年度得られた結果から、軽元素候補のどれも単独では核中に存在していないであろうことが強く示唆された。長年の謎である地球核内の軽元素と、マントルの酸化還元状態は密接に関係していることが知られており、得られた結果は、マントルと核、両方の進化を理解する上で重要な情報となる。本年度の研究成果としては、国際学術誌に7本(印刷中含む)、国内学術誌に2本の論文が公開された。また、国際学会において7件(共著含む)、国内学会において3件(招待講演含む)の発表を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。地球深部マントルにおける酸化還元状態を理解するための研究を行った。当初の計画どおり、初年度である本年度は技術開発を中心に計画を推進した。地球内部の高温高圧状態を再現するには、地球中心に相当する温度圧力を発生可能なレーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルが広く用いられているが、近年レーザー加熱時に発生する温度の空間的不均質性や時間的不安定性が問題視されており、本計画ではそのような温度不均質を低減することを第一歩目の重要な課題としている。レーザー加熱法よりも格段に安定性の良い内部抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセルを改良することで、発生可能温度圧力領域を飛躍的に向上させることを目標として、本年度は研究を推進した。薄膜スパッタリング技術や、収束イオンビーム装置といったナノ技術を活用した結果、従来の圧力温度到達世界記録である約100万気圧、2600ケルビン(下部マントルの下部領域に相当)に比べて、2倍以上高い圧力温度を発生させることに成功した。この技術を応用し、地球核を形成する純鉄の融点を内核外核境界に相当する条件において決定した。本計画の対象である下部マントルからは対象がやや離れるものの、純鉄の相関係は地球内部酸化還元状態を知るうえで欠かせない根源的に重要な情報である。結果から、核の温度構造やマントル底部の温度をこれまでよりも高い信頼性で推定することができるようになった。さらに、当初の計画の計画に含まれているイリジウム、レニウム、プラチナ、鉄といった金属ヒーターに加え、半導体ダイヤモンドヒーターも50万気圧程度領域において実用化できた。これは当初の計画からすると予想外の飛躍的到達であり、得られた実験データを基に現在論文投稿準備を進めている。研究計画段階の予想を上回る技術的成功を達成した。「135万気圧領域における、これまでになく高い精度と高再現性を持った高温高圧発生技術」を研究目標の一つとして掲げていたが、計画を2倍以上上回る非常に高い温度圧力領域においてレーザーによらない、安定的な加熱に繰り返し成功した。この様な飛躍的達成は、計画していなかった新たな研究領域の開拓も期待できるものである。さらに、当初の計画の計画に含まれている金属ヒーターに加え、ヒーター内温度勾配がより小さい、半導体ダイヤモンドヒーターも50万気圧程度領域において実用化できた。研究成果としては、下部マントルにおいて酸化還元状態・鉄の価数状態が相関係、結晶構造とスピン状態に与える影響を明らかにし、国際誌に主著論文を2本発表することができた。より浅部を対象とする流体の電気伝導度測定に関する研究も、国際誌に主著論文として発表をした。主著共著を合わせると計7本の論文を国際誌に発表できた。初年度から比較的多くの業績を発表できており、計画以上に進展していると判断できる。地球深部の酸化還元状態を明らかにするための研究を行った。当初の計画通り、昨年度開発した実験技術を用いて地球深部物質の物理・化学的な特性を高温高圧下で決定するための実験的研究を推進した。従来広く用いられてきたレーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルに比べ、空間的に均質な高温場を長時間安定的に保持できる内部抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用い、鉄の融点を高圧力下で決定した。鉄は地球内部の酸化還元状態を支配する元素であり、その高圧下での状態図を作成することは、地球深部酸化還元状態を理解する上でも非常に重要である。従来の内部抵抗加熱装置では100万気圧、2600ケルビン(下部マントル下部領域に相当)程度までしか実験が行えなかったが、技術開発の結果、290万気圧5500ケルビンという非常に高い温度圧力下で鉄の融解実験を行うことに成功した。これはほぼ地球内核外核境界(ICB)に相当する温度圧力である。

得られた実験データから地球のICBと核マントル境界の温度を制約した結果、15億年前から今日まで、マントル最下部においてマントル物質のグローバルな溶融は起こっていないだろうことが明らかになった。また、地球内部酸化還元状態が下部マントルにおける融解現象に与える影響を明らかにするため、従来考えられてこなかった三価鉄、Fe3+が固相・液相相関係に与える影響を実験的に決定した。得られた結果から、下部マントル最上部において高酸素雰囲気異常が存在すると融点が大きく下がり、部分融解を起こす可能性が明らかになった。高酸素雰囲気物質に富むメルトが上昇し、下部マントルへ高酸素雰囲気物質が沈み込むことを妨げるようなプロセスが示唆された。本年度の研究成果としては、国際学術誌に7本の論文が公開され、1本の論文が印刷中、4本の論文が査読中である。また国際学会において3件、国内学会において2件の研究成果発表を行った。研究計画の一つの柱である内部抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセルの開発に関して大幅な進展があり、既にほぼ地球内核に相当する290万気圧において鉄の融点を決定するという成果を得ている(現在査読中)。これは、当初圧力領域を拡大する目標としていた135万気圧に比べて2倍を大きく超える飛躍的な達成であった。加えて、内部抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセルを改良し、マントル物質の安定相関係や物性を決定する計画も順調に進展している。現在までのところ100万気圧領域において1900ケルビン程度の温度圧力の発生に成功している。また、マントル超深部がどのような酸素雰囲気にあるのかを明らかにする、という計画目標を達成するため、下部マントル主要構成鉱物に含まれる鉄の電子状態を実験的に調べた結果、36万気圧以上(下部マントルの上部に相当)において僅かな量のFe3+が結晶内で固溶するサイトを変え、それと同時にスピン状態が変化することが明らかになった。もう一つの目標である、下部マントル浅部と最上部にみられる融体が酸化還元反応誘起である可能性を検証する、という目標に関して、下部マントル浅部条件においての固相・液相相関係に三価鉄が与える影響を実験から明らかにした。地球内部の酸化還元状態とその進化に関して大きな知見が得られた。また、本研究課題が開始されて2年間の内に13本の論文が国際学術雑誌に受理・出版されている。以上の理由により、当初の計画以上に進展していると判断した。地球深部マントルの酸化還元状態を解明するための研究を行った。当初予定されていた通り、開発した新しい技術を用い、高温高圧下における地球深部物質の物理・化学的な性質を、実験的に決定する研究を推進した。地球を構成する元素の内、地球深部マントルの酸化還元状態を支配する最も重要な元素は鉄である。本年度は鉄とその化合物に関して、地球深部圧力における安定相関係や、融点を決定することができた。新しく開発した内部抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いて、最も基礎的な純鉄の融点を、これまでになく高い温度圧力である290万気圧5360ケルビンにおいて決定することができた。これは抵抗加熱を用いた安定・均質加熱実験としては世界最高温度圧力記録であり、飛躍的な技術的進歩である。
希土類添加型磁性半導体超格子の作製と放射光による構造・物性評価

本研究では、室温で強磁性を示す磁性半導体を用いた超格子構造によって磁気物性や光電子物性等の材料特性を向上させることを目的とし、分子線エピタキシー(MBE)法により、磁性元素である希土類元素を微量に添加した磁性半導体を作製し、更に異なる組成で周期的に繰り返し積層させることで磁性超格子構造の作製を行い、その構造評価を電子顕微鏡法、X線回折法で行うと同時に物性評価を磁化測定に加え放射光実験により行った。本補助金により導入整備した高温蒸発源セルによって、一般に蒸発温度が高くエピタキシャル蒸着の困難な希土類元素の蒸発レイト制御が可能となり、これによりGd(ガドリニウム)を安定供給させることで均一組成を有する磁性半導体GaAsGdの作製に成功した。磁化測定による成長条件と室温強磁性との関係の検討に加え、放射光X線による光電子分光実験を行い、Gd周りの原子間結合(Gd-As結合、Gd-O結合)が磁性に強く影響することを明らかにした。さらに、GaAsとGaAsGdの超格子構造、金属Gdの多層構造の作製を行い、作製条件による結晶安定性と強磁性安定性の変化について検討した。結果を学術会議で発表するとともに論文化を行った。従来の電荷制御型半導体に、電子が本質的に持っているスピン自由度の制御機構を付加したスピン制御型半導体すなわち磁性半導体は、デバイスの更なる微細化・省電力化・高速度化に結びつくことが予測されているが、この実用化には室温以上の強磁性を有しかつエピタキシャルに成長制御された半導体作製が求められている。本研究の目的は、磁性元素として希土類元素を微量に添加した磁性半導体を周期的に繰り返し成長させた磁性半導体超格子を作製し、構造ならびに物性を評価することである。1年目の平成18年度においては、まず希土類元素を安定して蒸発供給するために1500°Cまで加熱可能な高温蒸発源セル(Kセル)を分子線エピタキシー(MBE)成膜装置に導入した。これにより希土類元素のGdを蒸着成長させることに成功し、その蒸発フラックスは1400°Cにおいて約4×10^<17>個/sec・m^2であると見積もった。その上で、MBE成長法によりGdを数%ドープした希薄磁性半導体GaAsGdを作製した。作製試料の断面TEM観察を行った結果、GaAs特有の斜め転移が存在したものの、回折像は単結晶パタンを示し、基板GaAsと良く整合した試料の作製に成功したことが確認された。磁化一磁場曲線の測定結果は、室温において強磁性特有のヒステリシスを示し、磁化と濃度から見積もられたGdの磁気モーメントは自由原子の場合と同等かそれ以上の大きさであることがわかった。この結果は金属Gdにはない長距離交換相互作用がGaAs内のGdに作用していることを示唆している。その原因はGaAsキャリアもしくはGaやAsの3d電子のスピン偏極であることが予測され、今後、放射光を用いた磁気円二色性測定による元素選択的な評価が必要である。本研究の目的は、磁性元素として希土類元素を微量に添加した磁性半導体と、それらを用いた人工ナノ周期構造(磁性半導体超格子)を、分子線エピタキシー(MBE)成長法によって作製し、その構造と磁気特性の評価を磁化測定や放射光実験等にて行うことである。(1)平成18年度にて室温強磁性発現を確認できているGdドープ型GaAs半導体について成長レイトやGd蒸発温度などの条件を変化させた複数個のサンプルを作製し、結晶状態をRHEED(反射型高速電子線回折)のその場観察やX線回折、TEM(透過型電子線顕微鏡)により調査した。全ての条件においてGd混入によりGaAsマトリクス内の<111>転移を観察した。X線馬ネルギー分散法からGd濃度を見積もりことができた。(2)SQUID(超伝導量子干渉素子)による磁化測定を行い低温で増大するGdイオン固有の磁気成分とは異なった室温強磁性成分を確認した。成長条件と比較しGdドープ量以外にも例えばAs分圧などの条件が強磁性発現の鍵となっていることを見出した。

(3)GdドープGaAsの磁性半導体層とGaAs半導体層とから成る磁性半導体超格子を試行作製し、TEM観察の結果平坦な界面を有数良質な超格子の成長に成功した。(4)GdとFeとからなる磁性多層膜を作成し低温磁気特性からGd固有の温度変化をGaAs:Gd内のGd磁気成分と比較検証した。Feの3d電子と反平行結合することでGd磁気成分の温度依存性が構造にある程度依存することを見出した。(5)これらの結果、放射光を用いた磁気解析用の試料準備と基本磁気データを揃えることができた。(6)得られたGdドープ型GaAsの構造・磁気特性についての幾つかの結果を固体素子材料カンファレンス2007ならびに第17回池山会議(堂山シンポジウム)にて学術会議発表を行った。本研究の目的は、磁性元素として希土類元素を微量に添加した磁性半導体と、それらを異なる組成で周期的にくりかえし積層させた磁性超格子を分子線エピタキシー(MBE)法によって作製し、その構造ならびに磁気特性の評価を放射光X線実験等により行うことである。(1)平成1819年度においてMBE法にて作製し室温強磁性の確認できている磁性半導体GaAsGdと、Gdを含まないGaAs層とからなる磁性半導体超格子GaAsGd/GaAsの作製を行った。Gd蒸気圧とGaAs成長レイトを制御し、異なる周期構造を有する幾つかの試料についてX線回折や断面TEM(透過型電子線顕微鏡)観察を行ったところ、GaAsGd層内に生じる<111>転位がGaAs層内における結晶回復効果によって消滅し、結果として急峻な界面を有する超格子構造の作製に成功した。層間の磁気的相互作用を評価するにあたり、別に作製したGdを含む磁性多層構造について磁化温度測定を行い、シミュレーションと比較することでGd層間の相互作用を定量的に評価した。(2)磁性半導体GaAsGd内部のGdサイトやAsサイトの結合状態を検証するために、放射光X線を用いたX線光電子分光(XPS)測定を行った。XPSスペクトルにはGd-O(酸素)結合を示すピークが見られたことから、室温強磁性の発現にはGd-Asの結合状態に加えGd-O結合が影響を及ぼしていることがわかった。(3)結果をまとめ、国際会議MBE2008ならびにMMM2008にて発表すると同時に、学術論文として発表を行った。