hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
筋疲労モニタを有する能動制御型FESリハビリシステムの開発と検証

プロトタイプFESリハビリテーションシステムを開発し,随意運動の誘発を補助するFESを用いた片麻痺者の歩行リハビリへの適用について検証し,有効性を示した.また,異なる条件の追加パルスによるM波振幅を用いた筋疲労評価指標を提案し,短時間電気刺激による繰り返し運動訓練を想定した試験により実現性を示した.これらの構築した技術を実装することで,筋疲労モニタを有する能動制御型FESリハビリシステムを実現できることを確認した.プロトタイプFESリハビリテーションシステムを開発し,随意運動の誘発を補助するFESを用いた片麻痺者の歩行リハビリへの適用について検証し,有効性を示した.また,異なる条件の追加パルスによるM波振幅を用いた筋疲労評価指標を提案し,短時間電気刺激による繰り返し運動訓練を想定した試験により実現性を示した.これらの構築した技術を実装することで,筋疲労モニタを有する能動制御型FESリハビリシステムを実現できることを確認した.機能的電気刺激(FES)による麻痺肢の動作制御では,筋疲労の早期発生が問題であり,FESを用いた運動リハビリテーションにおいても訓練の実施や効果判定に影響する.今年度は,ダブルパルスによるM波を用いた筋疲労評価法,FES制御法,動作計測と情報提示について,以下の研究を行った.1.表面電極を用いたFES制御中にM波を計測するために,小型,電池駆動のM波計測用筋電増幅器を製作した.また,表面電極用の小型電気刺激装置を製作し,繰り返し運動のためのcycle-to-cycle制御に基づくファジィFES制御器を実装した.そして,FESによる運動リハビリテーションとして短時間電気刺激による繰り返し訓練を想定し,断続的なバースト刺激に筋疲労評価用の追加パルスを加えた刺激パルス列で外側広筋を電気刺激し,等尺性条件下での膝伸展力発生および膝伸展角度制御においてM波を計測した,筋疲労により,張力の減少やバースト刺激時間の増加が観測されたとき,追加パルスによって得られたM波振幅は他のM波と比べて大きく減少し,追加パルスを用いたM波の筋疲労評価への利用可能性が示された.2.FES制御において非線形特性に適切に対応するために,制御対象の電気刺激応答特性をフィードバック誤差学習法により学習するFES制御器について,計算機シミュレーションによる検討を行った.PID制御器にFES制御用アンチリセットワインドアップ機能を導入することで,学習が改善すること確認した.3.患者が運動の状態を認識して随意指令を調節するために,関節角度情報を振動刺激により健常部位に提示するバイオフィードバック部を製作した.目標角度到達,目標角度維持での情報提示を健常者で検討し、リアルタイムフィードバックの有効性を確認した.また,歩行リハビリテーションを想定し,下肢関節角度を計測するためのウェアラブルセンサシステムを構築し,安定した精度で計測できることを確認した.FESを用いた運動リハビリテーションシステムを開発するため,以下の研究を行った.1.開発してきた小型表面電気刺激装置とウェアラブルセンサシステムを統合し,歩行を対象としたプロトタイプFESリハビリテーションシステムを構築した.片麻痺者の遊脚期の足関節背屈をFESにより制御し,同時に下肢関節角度及び各部位の傾斜角度の計測を可能にした.片麻痺者での動作制御・計測結果から,FES制御が適切に機能していること,ならびに,FES制御が制御部位以外の関節角度や傾斜角度に影響を与えることを示唆する結果が得られ,FESリハビリテーションにおける様々な部位の動作計測の重要性を示した.2.短時間電気刺激による繰り返し運動中の筋疲労をM波を用いて評価する方法について,健常被験者で継続して検証した.全被験者で,通常の単一パルスによるM波では,繰り返し電気刺激による運動時の張力低下や刺激量増加に相当する情報が得られないことを明らかにし,また,追加パルスによって得られたM波は,筋疲労により張力の減少や刺激量の増加が観測されたときに大きく減少し,追加パルスの印加タイミングにより減少傾向が異なることを明らかにした.3.歩行リハビリテーションの効果を定量的に評価するため,ウェアラブルセンサシステムにより計測した歩行動作の可視化について検討し,簡易アニメーションや角度のグラフ化を一部実現した.また,評価指標として,角度に加え,1歩毎のストライド長計測法を構築し,比較的良好な精度で計測可能であることを示し,さらに,ウェアラブルセンサだけでの関節モーメント計測法の検討を開始した.4.FES制御法として,繰り返し運動のファジィFES制御の実験的検証,任意の動作を生成する学習型FES制御の計算機シミュレーションに基づく検証を行い,有効性及び実現可能性を示し,繰り返し運動制御のリハビリへの応用可能性を確認した.まず,これまでに開発したプロトタイプFESリハビリテーションシステムを用いて,片麻痺者のFESを用いた歩行リハビリシステムへの展開を検証した.歩行遊脚期の足関節背屈をFESにより制御しながら,電気刺激による知覚を利用して患者が随意背屈の発生努力をする訓練方法とし,随意運動の発生量に応じて刺激強度を変化させる.これを実現するため,FES制御中に計測した運動が随意努力の有無によりFES制御時と同等な運動や異なる運動となることを検証した.十分大きな刺激強度では,随意背屈努力の有無による動作の変化は見られないが,刺激強度を下げることで,随意背屈努力によりFES補助に類似した動作を行える可能性があることを示した.さらに,歩行中に知覚できる程度の低強度電気刺激においても,随意努力を行うことで,十分なFES補助の場合に類似した動作が発現可能であることを示した.これにより,センサシステムで動作を計測し,随意動作発生の程度に応じて刺激強度を調節する能動制御が有効であり,最大背屈量で刺激強度を調節する場合には,プロトタイプシステムをそのまま利用して実行可能であることを確認した.

次に,短時間電気刺激による繰り返し運動中の筋疲労評価について,追加パルスによるM波の振幅を用いた筋疲労評価指標を検証した.等尺性条件下での筋力発生においては発生筋張力の低下が,膝伸展運動のフィードバック制御においては刺激強度の増加が筋疲労に相当するので,それらに対するM波筋疲労評価指標との関連性を検討した結果,通常のFES制御時のM波のみによる指標では関連性はほとんど得られなかったが,追加パルスによるM波を用いた指標では良好な相関関係が得られ,筋疲労モニタとして機能することを確認した.以上により,構築した技術を実装することで,筋疲労モニタを有する能動制御型FESリハビリシステムを実現できることを確認した.追加パルスによるM波を用いる筋疲労評価法では,複数被験者で同様の傾向が得られ,筋疲労モニタ開発のための基礎データを収集できた.また,FES制御法の実証試験によりリハビリ応用可能性を示すことができ,さらに,リハビリ効果の評価法の構築とプロトタイプFESリハビリシステムの開発を行い,システムの臨床試験を開始できた.24年度が最終年度であるため、記入しない。開発してきたプロトタイプFESリハビリシステムの臨床的検証,ウェアラブルセンサシステムでの動作評価指標の検討とその計測方法の確立,短時間電気刺激による繰り返し運動時の追加パルスによる筋疲労評価指標の検討と筋疲労モニタへの応用について研究を行う.患者へのフィードバック方式については,リハビリテーションスタッフによる説明を付加したオフライン提示に着目し,計測結果をアニメーションやグラフにより可視化するための機能の構築と評価指標作成を進める.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ボアホール孔壁変位計測に基づく新しい岩盤応力測定法の開発

本研究は、これまで高価で時間がかかった岩盤応力測定が、簡易、安価、かつ、高精度に実施できる新しい岩盤応力測定法の開発を目的としている。岩盤にボアホールを作孔すると、周辺に作用している岩盤応力に応じてボアホールは変形する。岩盤が弾性体と仮定でき、ボアホールが真円で作孔されると仮定すると、ボアホール壁面の変位を全周にわたって精度良く計測することができれば、その変位分布を基に弾性論に従って作用している岩盤応力の評価が可能である。そこで、小型・高精度レーザ変位計を用いた孔壁変位計測装置の試作を行うとともに、ボアホールが真円で作孔され、かつ、岩盤が等方均質弾性体と仮定し、孔壁変位分布から作用している岩盤応力を決定する方法の理論的基礎を構築した。また、レーザ変位計の測定精度は0.0001mmであるので、この測定精度を持つ装置を用いた場合に測定可能な岩盤応力の大きさや方向、岩盤ヤング率およびボアホール半径が測定精度に及ぼす影響などについて構築した理論を用いて検討した。また、他の方法でこれまでに測定された岩盤応力の下でボアホールが作孔されたときの孔壁変位を計算し、その変位の測定に本装置の適用が可能であることを明らかにした。さらに、試作した孔壁変位計測装置を用いて室内試験を行い、構築した理論を用いて応力の測定精度を検討した。この結果、初期応力(絶対応力)の測定にはボアホール半径を0.01mmの精度で測定する必要があることを明らかにするとともに、応力変化の測定にはボアホール半径の測定精度はほとんど影響されず、精度よく岩盤応力が決定できることを示した。本研究で試作した装置にはまだ多くの改良点があるので、今後はこれらの改良を行うとともに、それを用いて原位置試験を行う予定である。本研究は,これまで高価で時間がかかった岩盤応力測定が,簡易,安価かつ,高精度に実施できる新しい岩盤応力測定法の開発を目的としている。岩盤にボアホールを作孔すると,周辺に作用している岩盤応力に応じてボアホールは変形する。岩盤が弾性体と仮定でき,ボアホールが真円で作孔されると仮定すると,ボアホール壁面の変位を全周にわたって精度良く計測することができれば,その変位分布を基に弾性論に従って作用している岩盤応力の評価が可能である。そこで、小型・高精度レーザ変位計を用いた孔壁変位計測装置の試作を行うとともに,ボアホールが真円で作孔され,かつ,岩盤が等方均質弾性体と仮定し,孔壁変位分布から作用している岩盤応力を決定する方法の理論的基礎を構築した。また,レーザ変位計の測定精度は0.0001mmであるので,この測定精度を持つ装置を用いた場合に測定可能な岩盤応力の大きさや方向および岩盤ヤング率が測定精度に及ぼす影響などについて構築した理論を用いて検討した。また,他の方法でこれまでに測定された岩盤応力の下でボアホールが作孔されたときの孔壁変位を計算し,その変位の測定に本装置の適用が可能であることを明らかにした。さらに,試作した孔壁変位計測装置を用いて室内試験を行い,構築した理論により精度よく岩盤応力が決定できることを確認した。しかし,試作装置には多くの改良点があるので,次年度はこれらの改良を行うとともに,それを用いて原位置試験を行う予定である。
高立体角な蛍光X線計測のための大規模・高密度超伝導アレイ検出器

超伝導トンネル接合(STJ)を用いたX線検出器は、シリコンドリフト検出器(SDD)などのエネルギー分散型X線検出器より高いエネルギー分解能を実現している。本研究では、1000素子を超えるSTJアレイ検出器が実現可能な素子構造の開発を行った。埋め込み超伝導配線構造上に1024素子STJアレイを作製し、1024素子の平均リーク電流12.2nAを実現した。銅を埋め込んだシリコン貫通電極(TSV)を作製した。直径60μmの貫通穴に銅を隙間なく埋め込むことが出来た。本研究は、半導体X線検出器の約10倍のエネルギー分解能力を有する超伝導トンネル接合(STJ)アレイX線検出器の有感面積を大幅に拡大させるため、従来の10倍の素子数となる1000素子STJアレイX線検出器を開発する。平成27年度は、1000素子STJアレイ、埋め込み超伝導配線、シリコン貫通電極構造(TSV)を組み合わせた検出器構造の設計を行った。TSVの歩留まりによる検出器としての歩留まり低下を防ぐため、4本のTSVを1配線とする構造を設計した。また、この構造を作製するための要素技術として、(1)TSVアレイ、(2)1000素子STJアレイ作製技術の開発を行った。それぞれの成果は以下の通りである。(1)CuおよびSnを埋め込んだTSVを開発した。TSVの貫通穴は、ナノテクノロジープラットフォームのNIMS微細加工プラットフォームを利用し、作製した。直径30μm、間隔60μmの貫通穴を64×64個配列した構造の作製に成功した。また、貫通穴へのCuおよびSnの埋め込みは、ナノテクノロジープラットフォームの早稲田大学微細加工プラットフォームを利用し、作製した。電解めっきにより直径50μm、間隔150μmの貫通穴にCuおよびSnを完全に埋め込むことに成功した。作製したTSVの導通が有ることを確認した。(2)埋め込み超伝導配線構造上に1024素子STJアレイを作製した。直列に接続したSTJの電流電圧特性の評価を行い、リーク電流が100nA以下のIV特性を示す素子の割合が96%であることを確認した。更に、64素子のX線検出特性の評価を行った。C-Ka線に対する平均エネルギー分解能も従来の100素子から成るSTJアレイX線検出器と同程度の13eVを実現した。この成果の一部は、国際会議LTD16において発表し、査読論文にまとめた。1000素子STJアレイX線検出器を実現させるため、STJアレイ、埋め込み超伝導配線、TSVを組み合わせた構造の設計を行った。また、この構造を作製するために必要な2つの要素技術(TSV作製技術、1000素子STJアレイ作製技術)の開発に成功した。これら技術を用いて設計した構造を作製出来る目途が立った。平成27年度は、STJアレイ、埋め込み超伝導配線、シリコン貫通電極(TSV)を組み合わせた構造を設計し、超伝導体を埋め込んだTSVの作製を行った。平成28年度は、1024素子SJTアレイの開発(1)とTSVの開発(2)を行った。平成28年度のそれぞれの成果は以下のとおりである。(1)埋め込み超伝導配線構造上に1024素子STJアレイを作製した。平坦化手法の改良により埋め込み配線上の平均自乗粗さを0.3nmまで減少させ、平均リーク電流12.2nAを実現した。この平均リーク電流は平均自乗粗さが0.6nmであった埋め込み超伝導配線構造上に作製した100素子STJアレイの平均リーク電流40nAの1/3程度であった。この成果の一部は、国際会議IWSSD2016において口頭発表を行い、現在論文にまとめているところである。(2)平成28年度に作製したSnを埋め込んだTSVの低温特性を評価した。64本のTSVをNb配線で直列に接続したデバイスで、約3Kで超伝導転移することを確認した。臨界電流9nA@2.5K,180nA@0.3K、抵抗値4オームを示した。STJ向けとしては、十分な性能である。一方で、チップ内での歩留まりが25%であり、大規模アレイ用のTSVとしては不十分な性能であり、TSV上へのSTJアレイの作製には至らなかった。歩留まりの低下は、Snの埋め込みが難しいためであり、今後最適な埋め込み条件を検討する必要がある。今後、TSVの歩留まり向上を行い、TSV上へのSTJアレイ検出器の作製を試みる。

歩留まり90%以上の1000素子STJアレイX線検出器を実現させるため、TSVの歩留まり評価を行い、歩留まりが80%を超える作製技術を確立する。4000本のTSVと1000素子のSTJを埋め込み超伝導配線で接続した構造を作製し、1000素子のSTJから成るX線検出器を作製する。超伝導エレクトロニクスTSVの作製の一部で外部機関(NIMSと早稲田大学)を利用し行っているため、試作のスケジュールを予定通りに進めることが出来なく、1回分の試作費用が残った。平成27年度に予定していたTSVの1回分の試作を平成28年度に実施する。平成27年度、平成28年度ともに、TSVの試作は年間5回程度の予定であり、試作時期が2ヶ月程度遅れたものの、研究計画全体としての使途計画に大きな変更があるわけではない。
100%に近い偏極度を有する電子源の実用化

成果(1):100%に近い偏極度を有するフォトカソードの開発我々独自のアイデアである「格子不整合により歪ませたGaAs(Strained GaAs)」によりブレークスルーである90%近い偏極度を達成し,更に格子不整合と歪みの相関関係,最大偏極度と歪みの相関関係を初めて明らかにし,0.1%の量子効率を持つカソードの試作に成功した。また「AlGaAs-GaAs」超格子カソードを越える新たな試みとして歪み効果導入した「InGaAs-GaAs超格子」の開発を開始し85%を越える偏極度達成に成功した。成果(2):高い量子効率を有するフォトカソードの開発上記の高偏極度カソードでは量子効率が薬0.1%しか得られぬ限界を突破するため,二つの新しい工夫を試みた。(1)Bragg反射鏡挿入によりレーザー光の吸収効率をエンハンスする「共鳴吸収型Strained GaAsカソード」の発明,(2)「変調ドープ型超格子カソード」の発明である。これらにより量子効率を従来の10倍に引き上げることに成功した。成果(3):高いピーク電流を実現するための開発研究我々の開発した「GaAs-AlGaAs超格子」をSLC(Stanford Linear Collider)の電子銃に装着して実験を行ない,従来の“全電荷制限効果"による限界値を突破して,“空間電荷制限"で決まる最大のピーク電流(2.3×10^<11>個/2.5ナノ秒)を引き出すことに成功した。これは将来のリニアーコライダーでの偏極電子ビーム実用化に向けての朗報である。成果(4):長い寿命を実現できる偏極電子銃システムの開発装置の作製から開始したので現在なお進行中であるが,100KeV偏極電子銃からの偏極電子ビームの取り出しに成功し,強い電流取り出し条件下での長寿命実現のため放電暗電流を削減する改造を進めている。並行して高性能200KeV電子銃の設計を実施している。成果(5):超低エミッタンスを実現する偏極高周波電子銃に関する基礎研究将来の理想電子銃として「偏極高周波電子銃」を想定し,その成否は放電暗電流を減らすこと,新しいフォトカソードの開発にあると認識し,基礎研究を開始した。超高真空・高電界の条件下で放電暗電流を減らすために,超高真空槽と電極の材質,表面処理および洗浄方法などに現在求め得る最先端技術を採用した試験装置をすでに作製した。研究代表者らが独自のアイデアに基づいて開発し、1991年4月に従来の電子ビームのスピン偏極度の限界であった50%を大幅に破る86%を達成した「歪みをかけたGaAs」フォト・カソードについて、平成4年度は新たに構造を変えた、8種類のカソードを試作することにより、このカソードの性質をさらに精密に調べる実験を実施した。その結果、「GaAs表面層の歪みの大きさと最大偏極度の間に明らかな相関があること」「歪みを大きくしても最大偏極度が約90%で飽和する傾向にあること」などを世界で最初にみいだすことができた。

この仕事は雑誌(Physics Letters A167 P415-420)に掲載されたが、「歪みをかけたGaAs」フォト・カソードの設計に明らかな指針を与えて今後の実用化にはっきりとした展望を与えたばかりでなく、半導体・物性研究の観点からも関心が持たれている。これと並行して小規模の偏極電子源(1号機)で立証できた高い偏極度をリニアー・コライダーのように大きなピーク電流密度が要求される偏極電子源でも達成する為に、平成5年度中の完成をめざして新しいパルス・レーザー系を含む加速器専用電子銃(2号機)作製中である。工作は既に終了し性能試験に入っている。従来のイオン・ポンプに加えて新たに「非蒸発型吸着ポンプ」を使用して、超高真空度6×10^<-11>Torrを記録した。また100KVの加速電圧を印加したときの電極間の放電リーク電流を表面をきれいに処理することにより100nAに抑えるところまできた。表面電界を小さくする電極構造に変える等によってさらに電流を減らす工夫を追求中である。GaAs表面の活性化による光電流取り出しにも既に成功しているので、次の段階として、大出力(40mJ/パルス)のレーザーを照射して大ピーク電流(10A)を取り出す試験を準備中である。以上のように(1)フォト・カソードの高性能化、(2)高エネルギー加速器専用電子銃の作製とも研究はおおむね計画通り順調に進んでいる。平成5年度中のあげた研究実績を以下の3つのテーマに分けて報告する。名大で世界初の80%を越える偏極度を達成したフォトカソードであるが,量子効率の低さ(0.1%)が課題として残っていた。そこで新たな発明として,「共鳴吸収型フォトカソード」の開発に着手した。この原理は電子ビームを取り出すGaAs層の奥に誘電体多層膜の鏡を作り,励起レーザー光をこの鏡とGaAs表面の間に閉じ込めることにより,光の有効吸収長を伸ばすことにある。偏極度は従来の高い値を維持できる。成功した最初の例では,1.3%で70%の偏極度を実現することができた。このアイデアは他の種類のフォトカソードにも適用できる。この成果は既に論文となっており国際会議でも紹介して反響を呼んでいる。(2)〈超格子フォトカソードの開発〉超格子の場合も,NEA表面を安定化させるためにp型ドープ量を深さによって変える変調ドープの方法を編み出し,量子効率を向上させることに成功した。SLACで測定したこのカソードの量子効率は2.0%に達し,名大で測った偏極度は70%を記録した。これは超格子カソードの実用化も有望であることを世界で初めて証明したものと考えている。現在さらに偏極度の方も高くする試みを続けている。(3)〈高エネルギー加速器用偏極電子銃の作製〉5.8%の量子効率をもつバルクのGaAsフォトカソードの試験に成功し,70KeVの偏極電子ビームが引き出せる段階にきた。現在は電極部分の放電暗電流を減らし,ビーム移送系を完成して,次の目標である「パルス・レーザー励起による高いピーク電流値をもつビーム生成」を目指して作業を続けている。平成6年度に挙げた成果について,以下の3つのテーマに分けて報告する。前年に続き,偏極度と量子効率を共に高くするカソード構造を求めて、パラメターの最適化を行なった結果,偏極度86%で量子効率1.0%のカソードを作製することができた。
長時間保湿作用を有する保湿剤塗布による妊娠線出現予防効果の検証

日本だけでなく海外を含め、妊娠線に関する研究はほとんど発表されておらず、妊娠線の出現機序や原因について明らかにされていない。妊娠線出現と妊娠線予防行動が妊婦の心理面に及ぼす影響について初めてQOL評価票を使って明らかにした。妊娠線予防対策実施群では、妊娠線が出現しているにもかかわらず、QOLに差異を認めなかった。そのため、妊娠線予防対策は妊婦に対してQOLの視点から考慮されるべきことが示唆された。妊娠線により引き起こされる心理的な障害についても明らかにされていない。日本だけでなく海外を含め、今までの発表された研究では、妊娠線の発生機序や原因について明らかにされていない。また妊娠線により引き起こされる心理的な障害に関しても明らかにされていない。そこで、下記の実施を本年度行った。1、妊娠線の発生機序と原因を明らかにするため、(1)測定機器の借用;使用を予定している機器を借用し、操作方法の指導を受けた。(2)測定機器の予備調査;予備調査を行う上で、協力施設側のスタッフと実施方法の打ち合わせを行った。測定機器を借用し、対象者の募集を予定している施設にて研究代表者が予備調査を行った。月曜日の午前診から土曜日の午後診まで6日間行った。予備調査は、スムーズに終了したが、今後の研究を実施する上での問題点や改善点などが明らかになった。(3)各協力病院施設との連携;予備調査で明らかとなった問題点や改善点を検討した。今回の研究は比較対照実験であり、保湿による妊娠線予防効果を検証するため、効果的な指導方法を検討した。具体的な実施方法についてマニュアルを作成した。(4)倫理委員会への申請書類作成;研究代表者が所属する京都大学大学院医学研究科・医学部および医学部附属病院医の倫理委員会への承認を得るため、倫理申請書を作成した。(5)文献検討;妊娠線に関する新たな研究論文が発表された場合、文献検討を行った。(6)新たな知見;学会や研究会などで新たな知見を得られるよう参加した。平成23年度の初年度に比較対象実験をする予定であったが、倫理委員会の承認を得ることに予定よりも期間を要したため、初年度に研究をスタートすることができなかった。平成23年度3月に倫理委員会の承認が得られたため、早急に研究実施に移ることが可能となった。倫理委員会の承認が得られたため、予定よりも早急に研究実施に移る。しかし、平成24年5月より収集したデータの分析を行う予定であったが、12月まで繰り下がることとなるため、研究発表や論文投稿の予定していた期間を短縮し、今後研究を実施していくこととなる。平成23年度に研究実施予定であったが、倫理委員会の承認が遅れたため、平成24年度に実施することとなった。そのため、予定していた測定機器の購入が平成23年度ではなく、24年度となり、予算の繰り越しが必要となった。
テラビット級情報ストレージのナノメータヘッドディスクインタフェースの創製

現状の一桁上の情報記録密度である一平方インチあたり1Tbの情報蓄積が可能となる10nm以下の浮上すき間でヘッドディスクが信頼性高く作動するナノメータヘッドディスクインタフェース(HDI)の創製を目指し、その極限HDI設計指針の明確化だけでなく、ディスク上に1-2nmの単分子膜程度の状態で存在する超薄膜液体潤滑剤の流動特性の理解およびその流動特性におよぼす末端基分子構造の影響の解明や究極のコンタクト記録方式を実現するためのブレークスルー技術の開発などを行った。その結果、所定の目的を達成する以下の成果を得ることができた。(1)現状使用されているPFPE液体潤滑膜(Zdol, Ztetraol, A20Hなど)や新規な末端基分子構造を有する新しいアミン系潤滑膜の流動特性を実験的に解析するとともに、総合的に比較検討して単分子膜厚程度の超薄膜液体潤滑膜の流動特性におよぼす分子構造の影響について明らかとした。(2)スライダのナノメータ極低浮上化に大きな技術課題となっているスライダのタッチダウン・テイクオフヒステリシス不安定挙動の現象解明を実験的および理論的に行い、タッチダウン現象はHDIに作用するファンデルワールス力で、テイクオフ現象はHDIに作用する摩擦力に支配されていることを解明した。そしてそこから浮上量2-3nmの次世代HDIを開発するための設計指針について明らかとした。(3)コンタクト記録において大きな問題となるスライダと潤滑膜とのコンタクト相互作用に関して実験的に解析し、スライダの走行により潤滑分子膜のディウェッティング不安定現象が励起されることを明らかにするとともに、コンタクト記録実現のための設計指針について明確とした。(4)コンタクト記録を実現するためのブレークスルー技術としてフェムト秒レーザによりスライダダイヤモンドライクカーボン面にナノテクスチャーを形成する技術を開発した。そしてその開発した方法で作成したコンタクトスライダが極めて良好な接触特性を示すことを実験的に確認し、フェムト秒レーザによる突起型ナノテクスチャが次世代の接触記録に極めて有効であることを明らかとした。本研究は平成15年度から3年間で現状の1桁上の記録密度である一平方インチあたり1Tbの情報蓄積が可能となる10nm以下の浮上隙間でヘッドディスクが信頼性高く作動するナノメータヘッドディスクインタフェースの創製を目指すものである。従って、その極限HDI設計指針だけでなく、新規な潤滑剤の提案・開発を行うもので、今年度は以下の検討を行った。新規に開発されている末端官能基として環状トリホスファゼンを有するPFPE系高分子潤滑剤をまず用いて、10nm以下で浮上するスライダとその潤滑剤との相互作用をLDV及びAEセンサーを用いて実験的に検討した。この時、スライダは5nm程度で浮上するニアコンタクトスライダとディスク媒体と接触走行するコンタクトスライダとに分けて検討を進めた。浮上するスライダの潤滑膜とのタッチダウン、テイクオフ特性やコンタクトスライダと超薄膜潤滑膜との相互作用を調べるとともに、実験前後のディスク上での潤滑膜厚変化などをSRAを用いて調べ、潤滑剤の分子膜のもつ様々な特異な現象を解析した。また同時に従来使われているZdol系潤滑剤を用いて同様の実験を行い、両方の結果を比較検討することにより、スライダ・潤滑膜相互作用に及ぼす潤滑剤末端基や分子量の影響を明らかとした。また潤滑剤単体の基本的なナノ流動特性に対しても検討を進め、アミン系分子を末端基に有する潤滑膜の自然拡散挙動について明らかとした。

これらの結果をベースとして、次世代に要求される潤滑剤の基本的機能である自己修復作用と自己保持作用との相矛盾する特性を同時に満たす潤滑剤の分子設計法について検討を開始した。本年度は新規な潤滑剤としてアミン系潤滑剤や主鎖分子構造の異なるPFPE潤滑剤などを対象として、その潤滑剤単体としての自然拡散流動特性を走査型エリプソメータで調べた。そして自然拡散流動特性に及ぼす潤滑剤末端基分子構造および主鎖分子構造の影響を明らかとし、新規潤滑剤の分子設計の設計指針となる知見を得た。また従来潤滑剤であるZdol、実スライダなどを用いて、スライダと潤滑膜との相互作用で大きな問題となるスライダの不安定振動である、タッチダウンテイクオフヒステリシス特性に及ぼす潤滑膜のボンド率の影響について実験的に調べた。そしてボンド率が高くなるほどスライダの不安定振動が顕著となることを明らかとし、次世代のヘッドディスクインタフェースを設計するための新たな潤滑膜設計指針を導いた。また同時にコンタクト記録を実現するためにはスライダの側にも技術的なブレークスルーが必要と考えられる。そこでスライダ面にフェムト秒レーザー加工法を適用し、超微細なナノテクスチャーを形成することを試みた。そして試作されたコンタクトスライダを用いて、実ディスクとのコンタクト実験を行った。その結果、ナノテクスチャーにより、摩擦係数、スライダの振動、スライダディスクの摩耗が大幅に低減できることが確認できた。今後ナノテクスチャーの最適化設計法に関して検討を進める必要がある。さらに今年度購入した環境制御形AFMを用いて、AFM針と超薄膜液体潤滑膜との相互作用に及ぼす環境(温度、湿度)の影響に関して、その研究を開始した。得られるフォースカーブ特性からスライダ・潤滑膜との相互作用に及ぼす環境の影響に関する基礎的な知見が得られつつある。今後、ダイヤモンドがコートされたAFM針を用いてさらに詳細に調べていく予定である。本年度は超薄膜液体潤滑膜の自然拡散流動特性におよぼす環境(温度)の影響に関して調べた。そして温度が高温になると流動特性が高くなる傾向にあることおよびそれは潤滑膜の分子構造などに依存することなど、その基礎的な特性を明らかとした。またこれまで存在する各潤滑膜の膜厚に対する表面エネルギー特性に関して測定して、潤滑膜の分子構造と表面エネルギーとの関係に関して検討した。スライダと潤滑膜との相互作用でおこるスライダタッチダウン・テイクオフヒステリシス挙動に関しては、減圧試験法を導入することにより、スライダヒステリシス特性におよぼす潤滑膜材料およびその膜厚の影響について実験的に検討した。そしてそこから得られた実験結果およびこれまで得られている実験結果とを総合的に考察して、スライダタッチダウン現象およびスライダテイクオフ現象を支配する物理的因子に関して明らかとした。さらにこの結果を基に、次世代のヘッドディスクインタフェースを設計するための設計指針について考察していくつかの有効な設計指針や具体的な対策を提案した。またスライダヒステリシス挙動におよぼす環境(おもに温度)の影響に関しても減圧試験法を用いて実験的に検討した。
生体マルチモーダル解析を用いた骨形成・認知機能の複合的促進機構の解明

認知症と骨粗鬆症が複合して進行するフレイルは、地域・在宅医療で最大の割合を占めるが、根本療法はなく、骨壊死や多剤併用による副作用が問題となっている。近年、骨粗鬆症において、自律神経系の副交感神経が骨形成の促進に関与する因子の一つであること、認知症の進行に副交感神経系の機能低下が関与していることが報告されているが、その詳細は明らかでない。研究代表者らは、先行研究で副交感神経の電気刺激が顎口腔機能(嚥下・唾液分泌)の促進に有効であることを明らかにした。この知見を発展応用し、副交感神経刺激が骨形成と認知機能の促進に有効であるのではないかと考え、モデル動物を用いて検証する。
中高緯度大気準2年周期振動の実態とメカニズム

準2年周期振動(QBO)は赤道域下部成層圏の東西風や温度、その他の物理量が約2年周期で変動する現象として良く知られている。中緯度域においても温度変動に顕著に現われるQBOが存在することが知られているが、現象の記述そのものが今だ不十分であり完全な理解に至っていないのが現状である。そこで本研究では、過去40年にわたる高層観測データを用いることにより、中緯度域におけるQBOの時間・空間構造をこれまでより精密に記述することを第1の目的とする。昨年度に行った初期的な作業より、過去約30年にわたる中緯度域における準2年周期振動(QBO)を抽出した。その結果、1970年代および80年代においては下方伝播するモードが卓越せずに直立モードが比較的明瞭であることがわかった。本年度はこの原因について考察した。1990年代の下方伝播モードの卓越は、1991年のピナツボ火山噴火による成層圏エアロゾルの増加に起因している可能性が高い。赤道赤道QBOの明瞭な下方伝播特性が、QBOに伴う子午面循環の反対側ブランチである中緯度域にも顕著に現れたのではないかと考えられる。今後はその具体的なメカニズムを調べる必要がある。今年度は、まずデータ解析に必要となるデータ収集と環境の整備を行った。NCAR/NCEPの再解析データおよび全球のラジオゾンデデータを入手し、本研究のために新たに購入したハードディスクに格納した。統計解析を行いやすくするため、月平均値を計算し、データベースおよびデータベースヘのインターフェイスを構築した。さらに、初期的な作業として、過去約30年にわたる中緯度域における準2年周期振動(QBO)を抽出した。これは、これまでに90年代のデータのみを用いて調べた結果とは異なるものであり、今後この原因を探ることが重要な課題である。
小学校音楽科におけるタブレット端末を活用した指導法の開発

<本研究の目的>本研究は、次期学習指導要領で目指している主体的、対話的で深い学びを小学校音楽科の授業で実現させるため、タブレット端末を学習ツールとして効果的に活用する指導法を開発することを目的とした。<研究の方法>表現領域の各分野、及び鑑賞領域において、タブレット端末を活用した授業を計画、実施し、活用場面や方法の検討や効果の検証を行った。1表現(歌唱)...自らの歌唱の様子を記録し、歌い方の工夫に活かす際の活用[第5学年]2表現(器楽)及び鑑賞...箏の演奏を聴いたり、楽器の構造を理解して簡単な曲を演奏したりして、箏の豊かな響きを味わう際の活用[第6学年]3表現(音楽づくり)...拍の流れにのったリズムづくりをする際の活用[第3学年]<研究の成果>実施した検証授業では、すべての授業において、児童の学習への主体性の高まりや意欲の向上が見られた。また、グループ活動では、個々が課題解決のために積極的に発言し、対話的な学びが促進されている様子が伺えた。1の活動では、録音、録画機能を使って自分達の演奏を記録したり、聴きたい(見たい)部分を即座に再生し、効率よく演奏の振り返りができたりするなど、タブレット端末の基本機能を音楽の主体的な学習活動に活かす利便性を感じることができた。2の活動では、動画や音声を挿入できる自作教科書アプリを用いて楽器の歴史や構造を理解したり、箏の疑似演奏ができるアプリを使用して簡単な曲を演奏したりすることで、児童が普段触れることの少ない和楽器を、児童により身近に感じさせることができた。3の活動では、リズムループづくりを手軽に楽しむアプリを活用し、児童が楽しみながらもプログラミング的思考を活かして音楽的な試行錯誤を行っていく学習展開を構築することで、音楽科授業におけるプログラミング教育の在り方についての検証を進めることができた。
次世代科学・技術者の育成プログラムの開発と実践的評価に関する研究

平成30年度は,受講生の意欲・能力を伸長させるための才能育成プラン(ステップ2:プレマスターコース,ステップ3:マスターコース)を構築し,以下の研究項目を実施した。1選抜した第1期受講生27名を対象にプレマスターコース(ステップ2)及びマスターコース(ステップ3)を実施すると共に,指導教員・チューター学生・運営委員会委員・外部評価委員会委員及び保護者の参加による研究成果発表会を実施した。2活動の進行に伴う成長過程(ステップ13)を通して,受講生の意欲・能力向上の度合いを定量的に評価する3課題6項目からなる「評価シート(1)潜在的能力(集中力・忍耐力,知的好奇心・意欲の高さ,論理的思考力,科学・技術的知識),(2)専門的能力(科学・技術的思考力・表現力),(3)創造的能力(科学・技術的直感力の程度)」を開発し,個々の受講生の評価をレーダーチャートにより解析し,受講生の成長を把握した。3理数・技術領域に意欲と才能が見込まれる中学生(小学5,6年生含む)を広く集めるため,教育委員会,小・中学校の理数科教員,地域の関係機関・団体の協力の下,効果的な募集・選抜方法を計画・実施し,第2期受講生34名を選抜した。4第2期受講生に対して,関係機関の教員と連携しながら,理科(化学・生物・地学・宇宙物理学),数学(算数),技術・情報領域における幅広い分野・領域をカバーしたスタンダードコース(ステップ1:8回)を実施した。5「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」運営委員会による受講生の評価により,第2期受講生におけるプレマスターコース(ステップ2)の進級者を選抜した。当初予定していた平成30年度の研究計画はおおむね順調に進んでいる。「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」運営委員会により選抜した第1期受講生は,希望調査を経て,理科(化学・生物・地学・宇宙物理学),数学(算数),技術・情報領域における教員(研究室)に配属した。1年間のプレマスターコース(ステップ2)及びマスターコース(ステップ3)を全て実施し,「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」運営委員会」の承認により,第1期生修了生27名を輩出した。平成31年度は,第2期受講生のプレマスターコース(ステップ2)及びマスターコース(ステップ3)の実施と共に,第3期受講生の募集・選抜を進める予定である。また,開発した「評価シート」を用いて,講座担当教員・外部評価委員による評価システムにより,5段階評価の平均評点が少なくても半数以上の項目において,ランクの向上を目指す。本研究は,大学,学校,教育委員会,地域の関係機関や科学者・技術者等の専門家と連携して,理数・技術領域に意欲と才能を有する中学生(小学5,6年生を含む)を対象に,“探る・究める・発見する"という問いの資質能力を重視した幅広い科学・技術分野の体験学習を取り入れた三段階のステップアッププログラムによる体系的な人材育成プログラムの開発を目的としている。また,人材・組織も含め限られた地域の教育資源を効率良く活用し,地域社会全体により,理数・技術領域に才能を持つ児童・生徒に対して,個に応じた体系的な教育プログラムを継続的に実施するシステムを開発し,実践的評価を行う。平成29年度は,「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」を構築し,以下の研究項目を実施した。1効果的な実施体制の構築を目指して,教育委員会,大学教員,学校教員及び地域の関係機関や科学者・技術者等の専門家から構成される「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」運営委員会を設立した。2理数・技術領域に意欲と才能が見込まれる中学生(小学5,6年生含む)を広く集めるため,教育委員会,小・中学校の理数科教員,地域の関係機関・団体の協力の下,効果的な募集・選抜方法を計画・実施し,第1期受講生27名を選抜した。3受講生が幅広い知識を身につけ,個に応じた分野と才能を発掘するための3段階のステップアップコース(2年間で終了)を企画・構成した。4関係機関の教員と連携しながら,理科(化学・生物・地学・宇宙物理学),数学(算数),技術・情報,脳科学領域における幅広い分野・領域をカバーしたスタンダードコース(ステップ1:10回)を実施した。5「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」運営委員会による受講生の評価により,プレマスターコース(ステップ2)の進級者を選抜した。当初に予定していた平成29年度の研究計画はおおむね順調に進んでいる。更に,平成30年度は,3段階のステップアップコースを全て実施し,第1期生修了生を輩出する予定である。

3理数・技術領域に意欲と才能が見込まれる中学生(小学5,6年生含む)を広く集めるため,教育委員会,小・中学校の理数科教員,地域の関係機関・団体の協力の下,効果的な募集・選抜方法を計画・実施し,第2期受講生34名を選抜した。4第2期受講生に対して,関係機関の教員と連携しながら,理科(化学・生物・地学・宇宙物理学),数学(算数),技術・情報領域における幅広い分野・領域をカバーしたスタンダードコース(ステップ1:8回)を実施した。5「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」運営委員会による受講生の評価により,第2期受講生におけるプレマスターコース(ステップ2)の進級者を選抜した。当初予定していた平成30年度の研究計画はおおむね順調に進んでいる。「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」運営委員会により選抜した第1期受講生は,希望調査を経て,理科(化学・生物・地学・宇宙物理学),数学(算数),技術・情報領域における教員(研究室)に配属した。1年間のプレマスターコース(ステップ2)及びマスターコース(ステップ3)を全て実施し,「鳴門教育大学科学・技術者の発掘・養成講座」運営委員会」の承認により,第1期生修了生27名を輩出した。次年度は,第1期受講生のプレマスターコース(ステップ2)及びマスターコース(ステップ3)の実施と共に,第2期受講生の募集・選抜を進める予定である。また,受講者の意欲・能力の伸長と変容について,具体的な観点による評価を実施する予定である。平成31年度は,第2期受講生のプレマスターコース(ステップ2)及びマスターコース(ステップ3)の実施と共に,第3期受講生の募集・選抜を進める予定である。また,開発した「評価シート」を用いて,講座担当教員・外部評価委員による評価システムにより,5段階評価の平均評点が少なくても半数以上の項目において,ランクの向上を目指す。次年度使用額は,スタンダードコースにおける実験教材費の節減により生じたものである。次年度は,新たな実験教材の開発費と共に,スタンダードコース,プレマスターコース及びマスターコースにおいて,基礎科学領域,理科(化学・生物学・地学・宇宙物理学),数学(算数)領域,技術・情報・工業領域における消耗品費(教材費)と研究成果を学会発表するための旅費として使用する予定である。
日常・社会生活に見られる関数,統計的概念についての数学教育学的考察

日常・社会生活に見られる関数・統計概念を調べるために,昭和5年度,10年度,15年度,25年度,35年度,45年度,平成4年度に発行された朝日新聞を研究対象とした。その結果,昭和25年以前の新聞に現れる関数・統計概念は,国の予算に代表されるような予定・記録的図表に数字が付されるもので,グラフによる統計図表は,各年代とも10個未満である。このことは,戦後(昭和20年)いち速くS.A.Rice(米国,統計基準局長)が来日したこと,文部省が新教育指針第2部(昭和22年)において,統計は現代生活の全てに欠くことができないと強調した事実を裏づける。昭和25年の新聞では経済欄を中心に,統計・関数概念を含む内訳,棒図,経過,絵入り図表や統計地図等,種類が豊富になっており,その頻度も以前にくらべてかなり多い。昭和35年の新聞では,政治,経済,世界,文化欄等に各種の統計図表が現れており,その頻度も多い。この背景には,昭和20年代の日本が,国民に統計的知識は民主主義の深さを示すものとして,その養成を期待していたこと,昭和35年政府が掲げる所得倍増論には,関数・統計的知識を多分に含んでいたことがあげられる。昭和45年,平成4年の各新聞には,情報社会が反映して統計図表が繁茂に現れる。中には,幾つかの図表が組み合わされ,その解釈・読み取りには高度な数学的な知識を必要とするグラフも存在する。数学教育的立場から,これらの統計・情報を指導する場合には,データは数量部分と意味部分が一体となっている情報であること,分布が背後に潜んでいることを子供に認識させる必要がある。このような数学教育的立場から,新聞や学校教育に現れる関数・統計的概念を題材とする調査問題を関発して小学校高学年,および中学生に実施した。調査問題の構成は,図表の意味,活用に関わる問題,関数・統計的知識を活用する推論に関わる問題からなる・調査問題には,昭和10年代の資料,昭和20年代に用いられた学力テスト問題が含まれている。図表の読み・書きや目的に応じて図表を選択する能力に関する問題は,小学生,中学生とも成績が良好である。しかし,指数等を用いて系列的に統計処理する能力,見いだされた関数から先を見通す推論能力に難点が見られる。また,観測値の中に明らかに省く必要があるデータに直面しても,省かずに処理をするというようなアルゴリズム的な考え方をする子供が多い。集団の傾向や特性を判断する問題においては,データや図表が与えられている場合には成績がよいものの,予測値によって特性を把握する問題には抵抗が強い。このことは,学校数学においては,目的に応じて数学的な知識や公式を活用するという柔軟な指導が必要であることを示唆するものである。研究全体を通して得られた知見は,高度に発達した情報化社会を迎えて,対象知識,推論知識,メタ知識を内包する関数・統計学習は,学校カリキュラムが社会から遅れがちにならないためにも,今以上に強調される必要のあることである。

集団の傾向や特性を判断する問題においては,データや図表が与えられている場合には成績がよいものの,予測値によって特性を把握する問題には抵抗が強い。このことは,学校数学においては,目的に応じて数学的な知識や公式を活用するという柔軟な指導が必要であることを示唆するものである。研究全体を通して得られた知見は,高度に発達した情報化社会を迎えて,対象知識,推論知識,メタ知識を内包する関数・統計学習は,学校カリキュラムが社会から遅れがちにならないためにも,今以上に強調される必要のあることである。
マントル鉱物におけるOH欠陥：先端ＮＭＲ分光法と第一原理計算による徹底解明

前年度で取り組んできたMgSiO3 enstatiteにおける水の溶解機構について、さらに追加研究を実施した。特により高圧条件(14 GPa)で合成したclinoenstatiteでは、水素結合の強い水素の存在が1H NMRから分かり、OH伸縮振動数の低いバンドの存在が予想されるが、水素含有量が低いこともあり、ラマン測定からは明確に確認できなかった。そのため、赤外吸収測定も実施し、期待される周波数範囲で極めて弱いシグナルが見られた。また、より詳細な第一原理計算を実施し、Si欠陥における水素の分布様式は、複数の可能性があることを確認した。マントル遷移帯の主要構成鉱物である含水wadsleyite、ringwooditeについては、マルチアンビル高圧装置を用いて合成した試料の1H MASおよび1H-29Si CPMAS NMR解析を実施した。特にringwooditeについては、初めてSiおよびMgの欠陥に配置される水素と思われる複数の1H MAS NMRピークが確認された。また、第一原理計算によるMgおよびSi欠陥における水素の配置の様々な可能性を検証し、対応するNMRパラメータの計算を実施した。ただし、観測されたNMRスペクトルの詳細な水素の配置に関する確かな解釈に至るまでは、さらなる検証が必要である。この研究は、次年度も引き続き継続する予定である。また、MgSiO3 pyropeやMgSiO3-Mg3Al2(SiO4)3系の中間組成を持つmajoriteにおける水の溶解機構を調べるために、マルチアンビル高圧装置を用いて試料合成を実施した。今後は詳細なNMRや振動分光法測定および第一原理計算を実施する予定である。関連して、NMR測定および量子力学計算によるケイ酸塩マグマにおけるCO2の溶解機構に関する研究成果を国際誌に発表した。主要なマントル鉱物であるenstatite, garnet, wadsleyite, ringwooditeなどについて、1H MASや1H-29Si MAS NMR測定や第一原理計算等により、他の手法から得難い水素の欠陥に関する構造情報を得ることができた。ただし、これらを全て仕上げて、国際誌に論文として公表するまでは、当初の計画より時間がかかることが分かった。今後は、引き続き着実に丁寧に実施していく。今後も重要なマントル鉱物について、丁寧にマルチアンビル高圧装置で合成し、多様なNMR測定、ラマンや赤外吸収測定、第一原理計算を実施し、マントル鉱物における水素の欠陥に関する徹底的解明を目指す。代表的な上部マントル構成鉱物であるpyroxene, garnetにおける水の溶解機構の解明に向けて、NMR測定、ラマン測定、第一原理計算などを行なった。Low-Ca pyroxeneはolivineに次いで、上部マントルに2番目に多い鉱物である。これまでの赤外分光法による研究では、複数のOH伸縮バンドが報告されたが、解釈に不確かさが残っている。今回は7 - 14 GPa, 1200°Cにおいて水を含むMgSiO3 enstatiteを合成し、1H MAS, 29Si MAS, 1H-29Si CPMAS NMR測定及び第一原理計算を行なった。その結果、水の存在状態は、圧力に従い系統的に変化し、7 GPaでは、主に2Hが1Mgを置換する様式であるのに対して、より高圧では、4Hが1Siを置換する様式の割合が増えることがわかった。また、後者では、かなり水素結合の強い水素サイトも含む。そのOH伸縮振動周波数は、これまで報告された赤外吸収スペクトルの範囲外(2800 cm-1より低周波数)になると予想され、赤外吸収法測定ではOHの一部しか観測されていなかった可能性がある。ガーネットについては、Siを含むhydrogrossular及びCa3Al2(H4O4)3 katoiteを水熱合成装置(1 kbar)で合成し、同様なNMR測定及び第一原理計算により、水素は4Hが1Siを置換するという形で存在することが確認できた。また、天然grossular鉱物のIRスペクトル(OH伸縮振動領域)はkatoiteと異なった、様々なパターンを示すことが知られている。その起因は、まだ解明されていない。今回は微量なOHを含む天然grossularも同様な手法で調べた結果、同様な4Hによる1Siの置換で説明できることがわかった。今回は多核NMR分光法測定、ラマン測定及び第一原理計算を組み合わせることにより、今まで解釈が不確かな赤外吸収による上部マントル鉱物におけるOHの存在状態を解明することができた。また、赤外吸収スペクトルのバンドの解釈にも制約を与えることができた。

また、第一原理計算によるMgおよびSi欠陥における水素の配置の様々な可能性を検証し、対応するNMRパラメータの計算を実施した。ただし、観測されたNMRスペクトルの詳細な水素の配置に関する確かな解釈に至るまでは、さらなる検証が必要である。この研究は、次年度も引き続き継続する予定である。また、MgSiO3 pyropeやMgSiO3-Mg3Al2(SiO4)3系の中間組成を持つmajoriteにおける水の溶解機構を調べるために、マルチアンビル高圧装置を用いて試料合成を実施した。今後は詳細なNMRや振動分光法測定および第一原理計算を実施する予定である。関連して、NMR測定および量子力学計算によるケイ酸塩マグマにおけるCO2の溶解機構に関する研究成果を国際誌に発表した。主要なマントル鉱物であるenstatite, garnet, wadsleyite, ringwooditeなどについて、1H MASや1H-29Si MAS NMR測定や第一原理計算等により、他の手法から得難い水素の欠陥に関する構造情報を得ることができた。ただし、これらを全て仕上げて、国際誌に論文として公表するまでは、当初の計画より時間がかかることが分かった。今後は、引き続き着実に丁寧に実施していく。今後は、さらに構造解釈に制約を与える他のNMR測定法、特に1H CRAMPS法や2次元NMR測定法も行い、より詳細な構造情報の知見を得る。また、測定対象も、より天然鉱物に近い組成(e.g. Al, Tiを含む)の鉱物、及び他の主要マントル鉱物(e.g. majorite, ringwoodite)に拡張する。今後も重要なマントル鉱物について、丁寧にマルチアンビル高圧装置で合成し、多様なNMR測定、ラマンや赤外吸収測定、第一原理計算を実施し、マントル鉱物における水素の欠陥に関する徹底的解明を目指す。