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消臭作用のある床義歯の開発に関する研究

本研究は消臭剤を床用レジンに添加して,義歯装着時に発生する悪臭や口臭を除去し、消臭効果のある義歯を開発することを目的としてた.緑茶を乾留した天然成分をアルミナやシリカゲルに吸着した消臭剤を使用した.平成3,4年度の研究において,消臭剤を添加したときの床用レジンの物性および消臭剤の添加量と消臭効果について検討した.悪臭成分としては,メチルメルカプタンを使用した.アルミナやシリカゲルに消臭成分を20wt%吸着した消臭剤を床用レジンに1wt%と3wt%添加したが,1wt%添加した試料の方が3wt%添加したものより消臭効果は高く,8時間後に約85%の除去率を示した。しかし,これらの試料を蒸留水中に16時間浸漬後,再度消臭試験を行っても消臭効果はほとんどなく,消臭の持続性は得られなかった.そこで,消臭成分の吸着量を100wt%まで増加させ,消臭の持続性と復元の実験を行った.しかし,消臭成分の吸着量を増加させた試料では,20wt%の試料よりも逆に除去率は低下した.これらの試料をアルコールや消臭成分を添加した水溶液中に浸漬して消臭効果の復元性についても検討したが,消臭効果の回復はほとんど見られなかった.3年間の研究により消臭効果のある床義歯は作製できたが.臨床に応用するまでには至らなかった.その理由は.消臭効果の持続期間が短いことである.研究目標を達成させるためには,消臭剤を単独で使用するのではなく,抗菌剤は殺菌剤と併用する必要があることがわかった.抗菌剤や殺菌剤で義歯表面にデンチャープラーク等の付着を防止し,消臭剤で悪臭成分を除去することにより,持続性は向上する思われる.本研究は萌芽的研究であるが,研究中に抗菌剤・殺菌剤として竹乾留物が使用できることがわかり,その成果は十二分にあったと考えられる.今後は消臭に関する研究と抗菌・殺菌に関する研究を併用して研究を進めていく必要がある.本研究は消臭剤を床用レジンに添加して,義歯装着時に発生する悪臭や口臭を除去し、消臭効果のある義歯を開発することを目的としてた.緑茶を乾留した天然成分をアルミナやシリカゲルに吸着した消臭剤を使用した.平成3,4年度の研究において,消臭剤を添加したときの床用レジンの物性および消臭剤の添加量と消臭効果について検討した.悪臭成分としては,メチルメルカプタンを使用した.アルミナやシリカゲルに消臭成分を20wt%吸着した消臭剤を床用レジンに1wt%と3wt%添加したが,1wt%添加した試料の方が3wt%添加したものより消臭効果は高く,8時間後に約85%の除去率を示した。しかし,これらの試料を蒸留水中に16時間浸漬後,再度消臭試験を行っても消臭効果はほとんどなく,消臭の持続性は得られなかった.そこで,消臭成分の吸着量を100wt%まで増加させ,消臭の持続性と復元の実験を行った.しかし,消臭成分の吸着量を増加させた試料では,20wt%の試料よりも逆に除去率は低下した.これらの試料をアルコールや消臭成分を添加した水溶液中に浸漬して消臭効果の復元性についても検討したが,消臭効果の回復はほとんど見られなかった.3年間の研究により消臭効果のある床義歯は作製できたが.臨床に応用するまでには至らなかった.その理由は.消臭効果の持続期間が短いことである.研究目標を達成させるためには,消臭剤を単独で使用するのではなく,抗菌剤は殺菌剤と併用する必要があることがわかった.抗菌剤や殺菌剤で義歯表面にデンチャープラーク等の付着を防止し,消臭剤で悪臭成分を除去することにより,持続性は向上する思われる.本研究は萌芽的研究であるが,研究中に抗菌剤・殺菌剤として竹乾留物が使用できることがわかり,その成果は十二分にあったと考えられる.今後は消臭に関する研究と抗菌・殺菌に関する研究を併用して研究を進めていく必要がある.消臭剤を添加した45×45×1.5mmのアクリルレジン床平板を作製し,悪臭成分であるメチルメルカプタンの入った密閉容器に入れ,ヘッドスペ-スガスをぬき取り,ガスクロマトグラフィにて消臭率の分析を行った。また,消臭剤を添加したレジン床義歯も作製して,レジン平板と同様の実験を行った。消臭剤を添加した時のレジン平板の物性の変化も検討した。消臭剤は2種類使用し,添加量は1wt%と3wt%とした。消臭剤を添加することにより,レジン床の色は白くなってゆくが,曲げ強さや弾性率などの物性はほとんど変化がなく安定であった。密閉容器中での放置時間が長くなると消臭率は上昇し,8時間放置後の消臭率は消臭剤の種類により異なるが,3585%と,かなりの消臭効果があることがわかった。添加量が1wt%と3wt%の試料では,1wt%の試料の方が消臭率が高くなる現象が見られた。このことについて色々検討したが、今のところまだ明確な結論は出ていない。消臭効果の持続性の実験については、実験でのメチルメルカプタンの濃度が実際の口臭成分の濃度よりもかなり高いと思われるので、正確な口臭成分の濃度を測定してから,再び実験を行う予定である。

また、メチルメルカプタンに特に消臭効果のある消臭剤を開発したため,これを使用して来年度以降実験を進めて行く予定である。消臭剤を添加したレジンのカンジダ菌やミュ-タンス菌に対する抗菌性については、特続性の研究を終了させてから行う予定である。また,デンチャ-プラ-クの付着の防止に対する研究も抗菌性と同様に,特続性の研究を終了させてから行う予定である。消臭剤の添加量とレジンの物性との関係については明らかにした。被験臭気であるメチルメルカプタンに対して、消臭効果の高い消臭剤の選択とその添加量との関係に付いて明らかにした。消臭効果は消臭剤の添加量と共に向上すると最初は考えていた。しかし、最も消臭効果が高くなる添加量があることがわかった。被験者が感じる悪臭とガスクロマトグラフで表示される悪臭成分の量とは一致しない場合があった。義歯の悪臭は複合臭であるため、複合臭における消臭効果の検討も必要であることがわかった。消臭剤を添加した床義歯の消臭効果は認められたが、その持続性に問題がある。薬品処理などにより消臭効果の復元性の実験を行っているが、著しい効果が現れていない。一回の処理により最低でも3カ月は消臭効果が得られるようにしたい。臨床で使用するにはこれらのことを解決するのが今後の問題であると思われる。患者の床義歯の悪臭成分の同定と定量分析を行っているが、我々が悪臭を強く感じてもガスクロマトグラフでは、それほど量的な変化がみられない場合や、その逆の場合もあった。悪臭成分の複合作用についても検討する必要があると思われるが、現状では困難な問題であると思われる。本研究は消臭剤を床用レジンに添加して,義歯装着時に発生する悪臭や口臭を除去し,消臭効果のある義歯を開発することを目的としている.緑茶を乾留した天然成分をアルミナやシリカゲルに吸着した消臭剤を使用した.平成3,4年度の研究において,消臭剤を添加したときの床用レジンの物性および消臭剤の添加量と消臭効果について検討した.悪臭成分としては,メチルメルカプタンを使用した.アルミナやシリカゲルに消臭成分を20wt%吸着した消臭剤を床用レジンにlwt%と3wt%添加したが,lwt%添加した試料の方が3wt%添加したものより消臭効果は高く,8時間後に約85%の除去率を示した.しかし,これらの試料を蒸留水中に16時間浸漬後,再度消臭試験を行っても消臭効果はほとんどなく,消臭の持続性は得られなかった.そこで,消臭成分の吸着量を100wt%まで増加させ,消臭の持続性と復元の実験を行った.しかし,消臭成分の吸着量を増加させた試料では,20wt%の試料よりも逆に除去率は低下した.これらの試料をアルコールや消臭成分を添加した水溶液中に浸漬して消臭効果の復元性についても検討したが,消臭効果の回復は全くみられなかった.3年間の研究により消臭効果のある床義歯は作製できたが,臨床に応用するまでには至らなかった.その理由は,消臭効果の持続期間が短いことである.研究目標を達成させるためには,消臭剤を単独で使用するのではなく,抗菌剤や殺菌剤と併用する必要があることがわかった.抗菌剤や殺菌剤で義歯表面にデンチャープラーク等の付着を防止し,消臭剤で悪臭成分を除去することにより,持続性は向上すると思われる.本研究は萌芽的研究であるが,研究中に抗菌剤・殺菌剤として竹乾留物が使用できることがわかり,その成果は十二分にあったと考えられる.今後さらに消臭に関する研究と抗菌・殺菌に関する研究を併用して研究を進めていく考えである.
上部消化管GVHDによる組織幹細胞傷害と細菌異常増殖の解明

造血幹細胞移植では、しばしば上部消化管の粘膜傷害が生じ、移植片対宿主病(GVHD)によってさらにその傷害が増悪し難治性となる。上部消化管の粘膜傷害は、移植治療に必要な薬剤の内服困難、嘔気・嘔吐による摂食困難、咽頭痛や腹痛につながる。しかし、これらに対する根本的な治療は一部の特異的な治療を除いて存在せず、現状は対症療法によって症状の緩和を図るのみであった。今回申請者は、胃の粘膜傷害における組織幹細胞傷害の変化を検討し、粘膜傷害の難治化をもたらしている可能性をマウスモデルを利用して検討した。まずは,マウス同種骨髄移植後のGVHDで胃の粘膜上皮の組織幹細胞の傷害が生じるか否かを検討するため、C57BL/6 (B6: H-2b)マウスをドナー、B6D2F1またはB6D2F1-Lgr5-EGFP-creERT2 (H-2b/d)マウスをレシピエントとするMHC不一致骨髄移植を行った。レシピエントに放射線照射を行った後にドナーから骨髄移植を施行した。移植されたドナーT細胞はレシピエントの臓器を傷害しGVHDを発症させ、腸管GVHDが移植後5日目より認められた。胃粘膜が傷害を受けることを確認し、骨髄移植を行ったマウスの胃の病理標本を作成し、胃粘膜の組織幹細胞(LGR5陽性)をLGR5陽性EGFPの免疫染色を行い、評価した。その結果、胃幹細胞は放射線照射では傷害されなかったが、GVHDによって著明に傷害された。GVHDをもたらすドナーT細胞の免疫染色も行い、胃幹細胞が存在する腺窩底部に優位にドナーT細胞の浸潤が認められることを確認した。以上より、GVHDによる胃粘膜障害は、胃幹細胞の傷害も発生することにより難治化している可能性を見出した。
複雑形状に対応した見かけのBRDF操作による工芸品の質感編集

本研究は引箔を施した西陣織の帯地を題材とし,ライトフィールドフィードバックによって見かけの質感を操作する質感編集技術の実現を目的とする.多元質感知の第1期公募研究では,ライトフィールド投影と圧縮センシングを用いた動的なBRDF解析手法と,ライトフィールドフィードバックによる見た目のBRDF変換手法の2つを明らかにした.しかし,先の研究では操作対象は平面形状物体に限定しており,研究代表者が研究成果のアウトリーチ活動として演出を行った「まごころ天女像」のような複雑な形状の物体へ提案手法を適用することはできない.そこで本研究では,第1期公募研究の成果を発展させ,複雑形状物体に対して視点依存の見かけの操作を実現する.また,操作対象の形状情報を利用した高度な質感操作方法についても研究を行なっている.本報告書の「現在までの進捗状況」の項で説明しているように,H30年度は研究項目の実施順序や内容に変更があった.しかし,本研究に関連する成果として,拡張現実感に関する国際ワークショップである,The 12th Asia Pacific Workshop on Mixed and Augmented Reality (APMAR2019)での研究成果に関する基調講演,国際会議,IEEE VRおよびACM ISS CARDのチュートリアルでの発表,そのほか,招待講演1件を含む2件の国際会議の口頭発表,2件のデモ発表がある.さらに,国内会議では3件の招待講演をはじめ,多数の発表およびデモ展示を行った.また,学術論文の掲載が2件あり,十分な成果が得られている.H30年度は,A1.オクルージョン状態に応じた適応的な見かけのBRDF操作方法の確立,A2.光学系の解析と同軸光学ユニットの製作,A3.カメラ内臓型プロジェクタカメラ系の検討を行うことを予定していたが,効率的な研究の実施のため,A2とA3の代わりに,R1年度に実施を予定していた,B1.ライトフィールドプロジェクタカメラ系を用いた形状計測と画素対応更新方法の確立と,B2.操作対象の形状を考慮した見かけのBRDF操作方法の検討を先に行った.A1については,複数のプロジェクタとカメラの画像間の光学的な関係を反射率行列として求め,この値から遮蔽物により発生する投影の隠蔽,あるいは撮影の隠蔽を推定する方法を確立した.また,複数のプロジェクタを連携させた投影によって遮蔽物で生じる投影の影を軽減する,視点依存の見かけの操作を実現した.B1については,アクティブなパターン光投影ではなく,プロジェクタカメラフィードバックにおいて,事前に求めたピクセルマップと実際の画素対応との齟齬によって発生するアーチファクトを手がかりに画素対応の更新を行う手法を考案した.B2については,圧延加工で生じたヘアラインがあるアルミ板を操作対象とし,7台のプロジェクタを左右方向に並べたプロジェクタアレイによるライトフィールド投影を用いて手法の構築を試みた.研究の結果,知覚的に法線方向を操作するためには,操作対象には適度な分散を持った鏡面反射であるか,あるいは,高密度なプロジェクタの配置が必要であり,現状では任意の物体に適用することは困難であることが明らかになった.以上のように,研究計画の変更があること,各項目で課題があることなど,予定どおり進んでいないところはあるものの,本研究に関する研究成果は,研究実績の概要で説明したように多数ある.そのため,概ね順調に推移していると判断する.R1年度は,H30年度に実施できなかった,A2.光学系の解析と同軸光学ユニットの製作,A3.カメラ内臓型プロジェクタカメラ系の検討を実施する.また,B3に示した確立した見かけのBRDF操作を応用した伝統工芸品の演出方法の検討を行う.これらに加えて,H30年度に実施した研究項目についても引き続き取り組み,完成度の向上と手法の拡張を試みる.A1については単に遮蔽物によるキャストシャドウが発生しないように背景部分の見かけの操作を行うだけでなく,遮蔽物を前景にある操作対象として手法を拡張し,背景部分だけでなく,前景部分に対しても同時に視点依存の見かけの操作を行う投影手法を実現する.B1については,GPU実装などによって処理の高速化を試みると同時に,処理の安定性と精度の向上を試みる.B2については,現在までの進捗状況で説明した問題がある.具体的には,高密度なプロジェクタの配置は非現実的で,操作対象の反射特性に制約を設ける必要があり,身の回りの日常品に対して視点依存の見かけの操作を行うというコンセプトは実現が困難である.そこで,操作対象を再帰性反射加工が施された物体として問題を簡単化し,複数視点に対応した知覚的に形状を変化させるプロジェクションディスプレイ技術として実現を試みる.本研究は引箔を施した西陣織の帯地を題材とし,ライトフィールドフィードバックによって見かけの質感を操作する質感編集技術の実現を目的とする.多元質感知の第1期公募研究では,ライトフィールド投影と圧縮センシングを用いた動的なBRDF解析手法と,ライトフィールドフィードバックによる見た目のBRDF変換手法の2つを明らかにした.しかし,先の研究では操作対象は平面形状物体に限定しており,研究代表者が研究成果のアウトリーチ活動として演出を行った「まごころ天女像」のような複雑な形状の物体へ提案手法を適用することはできない.そこで本研究では,第1期公募研究の成果を発展させ,複雑形状物体に対して視点依存の見かけの操作を実現する.また,操作対象の形状情報を利用した高度な質感操作方法についても研究を行なっている.本報告書の「現在までの進捗状況」の項で説明しているように,H30年度は研究項目の実施順序や内容に変更があった.

しかし,本研究に関連する成果として,拡張現実感に関する国際ワークショップである,The 12th Asia Pacific Workshop on Mixed and Augmented Reality (APMAR2019)での研究成果に関する基調講演,国際会議,IEEE VRおよびACM ISS CARDのチュートリアルでの発表,そのほか,招待講演1件を含む2件の国際会議の口頭発表,2件のデモ発表がある.さらに,国内会議では3件の招待講演をはじめ,多数の発表およびデモ展示を行った.また,学術論文の掲載が2件あり,十分な成果が得られている.H30年度は,A1.オクルージョン状態に応じた適応的な見かけのBRDF操作方法の確立,A2.光学系の解析と同軸光学ユニットの製作,A3.カメラ内臓型プロジェクタカメラ系の検討を行うことを予定していたが,効率的な研究の実施のため,A2とA3の代わりに,R1年度に実施を予定していた,B1.ライトフィールドプロジェクタカメラ系を用いた形状計測と画素対応更新方法の確立と,B2.操作対象の形状を考慮した見かけのBRDF操作方法の検討を先に行った.A1については,複数のプロジェクタとカメラの画像間の光学的な関係を反射率行列として求め,この値から遮蔽物により発生する投影の隠蔽,あるいは撮影の隠蔽を推定する方法を確立した.また,複数のプロジェクタを連携させた投影によって遮蔽物で生じる投影の影を軽減する,視点依存の見かけの操作を実現した.B1については,アクティブなパターン光投影ではなく,プロジェクタカメラフィードバックにおいて,事前に求めたピクセルマップと実際の画素対応との齟齬によって発生するアーチファクトを手がかりに画素対応の更新を行う手法を考案した.B2については,圧延加工で生じたヘアラインがあるアルミ板を操作対象とし,7台のプロジェクタを左右方向に並べたプロジェクタアレイによるライトフィールド投影を用いて手法の構築を試みた.研究の結果,知覚的に法線方向を操作するためには,操作対象には適度な分散を持った鏡面反射であるか,あるいは,高密度なプロジェクタの配置が必要であり,現状では任意の物体に適用することは困難であることが明らかになった.以上のように,研究計画の変更があること,各項目で課題があることなど,予定どおり進んでいないところはあるものの,本研究に関する研究成果は,研究実績の概要で説明したように多数ある.そのため,概ね順調に推移していると判断する.R1年度は,H30年度に実施できなかった,A2.光学系の解析と同軸光学ユニットの製作,A3.カメラ内臓型プロジェクタカメラ系の検討を実施する.また,B3に示した確立した見かけのBRDF操作を応用した伝統工芸品の演出方法の検討を行う.これらに加えて,H30年度に実施した研究項目についても引き続き取り組み,完成度の向上と手法の拡張を試みる.A1については単に遮蔽物によるキャストシャドウが発生しないように背景部分の見かけの操作を行うだけでなく,遮蔽物を前景にある操作対象として手法を拡張し,背景部分だけでなく,前景部分に対しても同時に視点依存の見かけの操作を行う投影手法を実現する.B1については,GPU実装などによって処理の高速化を試みると同時に,処理の安定性と精度の向上を試みる.B2については,現在までの進捗状況で説明した問題がある.
高速可変波長変換器の研究

光のままで光信号のルーティングを行う波長ルーティングは、割り当てられた波長によって経路選択を行う方法であるが、あらかじめ割り当てられた波長によって静的に経路が決まってしまう。動的なルーティングを行うためには、波長変換を行う必要がある。本研究では、高速に変換波長が可変できる波長変換回路を形成するために必要な要素技術について検討した。全光ゲートスイッチに変換先の波長を有するCW光源を入力し、その波長に対する透過率を変換元の信号光によって変調することで入力信号を変換波長の光波にコピーする。高ビットレートの強度変調光信号に対応するために、光強度によって高速に屈折率が変化する光カー効果を利用した分布帰還導波路形全光ゲートスイッチを利用する。分布帰還導波路形全光ゲートスイッチは、広帯域な信号光波長に対して一定の変換効率をもつ。一方、変換波長の選択性が高いので、変換波長を可変するために、変換光源とゲートスイッチ波長変換器のペアを複数用意し、同一の信号光でこれらを選択的に動作させる方式を検討した。この波長変換器に必要な素子として、バンドギャップ波長1430nmのGaInAsP導波層を有する分布帰還導波路形全光ゲートスイッチを試作し、信号光の波長依存性を測定し、1530nmから1565nmの広帯域な信号光に対して一定の波長変換効率を有することを明らかにした。また、信号光のピークパワー10dBmにおいて、得られた波長変換効率は-9dBであった。さらに、垂直回折格子を装荷したハイメサ導波路によって分布帰還導波路形全光ゲートスイッチを形成することによって偏波無依存な全光ゲートスイッチ動作が実現でき、これを用いることで偏波無依存な波長変換動作が実現できることも明らかにした。波長変換器は、動的な波長ルーティングを行うために必要な要素素子である。変換波長を高速に可変できる可変波長変換回路について検討し、実現可能性を検証することが、本研究の目的である。変換先の波長を有するプローブ光を入力し、その波長に対する透過率を信号光によって変調することで入力信号をプローブ光にコピーする。まず、入力信号光によって高速にプローブ光を変調する波長変換素子として全光スイッチング素子の特性を検討し、高速動作を実現するために信号光によって高速に屈折率が変化する光カー効果を利用することとした。分布反射器が形成された光導波路中に光カー効果を有する媒質を配置し、屈折率変化によって分布反射器のプローブ光に対する透過率が変化することを動作原理とする。実使用においては、信号光の偏波に依存することなくプローブ光が変調されることが重要である。本年度はInP基板上に成長したバンドギャップ波長1410nmのGaInAsP,を光導波層として用いて偏光無依存な分布反射器の構造を検討し、全光スイッチング素子を試作して偏光無依存動作を検証した。結果として、波長1530nmから1560nmの信号光に対して偏光無依存な光変調動作が実現され、初期の目的が達成された。なお、光変調に必要な信号光強度は、波長1530nmで3.5mWであった。また、プローブ光入力強度に対する変換光出力強度で定義される変換効率は-9dBであり、1530nmから1560nmの波長範囲でほぼ一定であった。高ビットレートの強度変調

光信号に対応するために、光強度によって高速に屈折率が変化する光カー効果を利用した分布反射器型全光ゲートスイッチを利用する。分布反射器型全光ゲートスイッチは、広帯域な信号光波長に対して一定の変換効率をもつ。一方、変換波長の選択性が高いので、変換波長を可変するために、変換光源とゲートスイッチ型波長変換器のペアを複数用意し、同一の信号光でこれらを並列に動作させ、出力段で所望の波長を選択する方式を採用した。本年度は、この波長変換器に必要な素子として、バンドギャップ波長1430nmのGaInAsP導波層を有する分布反射器導波路型全光ゲートスイッチを試作し、信号光の波長依存性を測定し、1530nmから1565nmの広帯域な信号光に対して一定の波長変換効率を有することを明らかにした。また、信号光のピークパワー10dBmにおいて、得られた波長変換効率は-9dBであった。さらに、垂直回折格子を装荷したハイメサ導波路によって分布反射器導波路型全光ゲートスイッチを形成することによって、偏波無依存な全光ゲートスイッチ動作が実現できることも明らかにした。
先天性心疾患の治療シミュレーションのための，新しく簡便な立体心臓模型作製の研究

先天性心疾患は多様性に富むため、患者ごとに作製した模型を用いて手術やカテーテル治療の計画立案・シミュレーションができれば、治療成績は格段に向上すると考えられるが、いまだ限られた報告しかない。模型の作製は従来専門業者に委託するしかなく高額でもあり、現状では日常診療への応用・普及はほとんど進んでいない。本研究の目的は、最新の3Dプリント技術を活かし、先天性心疾患に対する外科手術およびカテーテル治療の成績を向上させることである。そのために、手術やカテーテル治療のシミュレーションに有用な精確性を有し、かつ安価な中空立体心臓模型を自施設で簡便に作製できるシステムの確立を目指している。平成26年に我々は、市販のパーソナル3Dプリンターを用いて患者データから立体心臓模型を作製する、簡便で新しい独自の手法を考案した。その後、実際に患者のCT画像データから模型を作製し、外科手術やカテーテル治療のシミュレーションに臨床応用をはかってきた。平成30年度はさらに数例の患者において模型を作製し、共同研究者である心臓血管外科医とともに、外科手術における有用性を検討した。また、動脈管開存や冠動脈瘻に対するカテーテル治療のシミュレーションを行い、カテーテル治療における模型の有用性を検討した。日常のカンファレンスを通じて、本研究の研究者以外の学内協働者からの意見も聴取し、より有用な模型作製法確立の助言を得るように努めた。また、現在までに作製した模型について、有用性の検討結果を論文および学会で発表し、積極的に外部からの意見も聴取するように努めた。平成30年度は、現在までに確立した模型作製法を基に、実際に本研究に則って症例数を増やしていく予定であった。しかし、模型作製の基になるCT画像の精度が原因で、本研究の模型作製法では再現しえない心内構造(両大血管右室起始症例における小さな異常筋束)もあり得ることが判明した。すなわち、本研究の作製模型における、疾患の再現性の限界点が見えてきたため、その原因について考察し、より精確な模型を作製するための克服法(CT撮像条件等)を検討した。また、模型では再現しえない構造をも含めて、外科手術における有用性をどのように評価すべきか、当初想定していた外科医への聞き取り(アンケート)内容も再検討する必要が生じたため、研究の進捗に遅れを生じている。この模型の限界点についても学会で発表し,広く外部からの意見も聴取するように努めた。本研究の模型作製法では再現しえない心内構造もあり、その主たる原因が模型作製の基になるCT画像データにあることが判明した。今後は、より精度の高いCT画像データを得つつ被曝量を低減するようCT撮像条件を工夫する。どのような構造は精確に再現でき、どのような構造は再現しがたいかという再現性の限界を見極めることも重要であり、今後の研究でも検討を続ける。再現しえない構造もありうる模型であることを前提に、共同研究者である外科医とともに有用性の評価法を工夫し、研究を推進する。また心内構造の再現性という質的な精確さとともに、各構造の大きさ(血管径)の再現性という量的な精確さの検討も行う。すなわち、立体模型における主要構造の計測値を元のCT画像上の計測値と比較し、模型が元のCT画像をどの程度精密に再現できるかを検証する。動脈管開存など、比較的構造が単純な疾患については再現性に優れていると推測されるため、カテーテル治療の有用性検討の研究については、このまま推進していくことができる。外科手術,カテーテル治療の各々について、5症例以上のデータを集める計画である。ひき続き、得られた結果を論文や学会で発表し、よりよい模型作製法の確立と日常診療への普及を目指し、広く外部からの意見も聴取するように努める。

しかし、模型作製の基になるCT画像の精度が原因で、本研究の模型作製法では再現しえない心内構造(両大血管右室起始症例における小さな異常筋束)もあり得ることが判明した。すなわち、本研究の作製模型における、疾患の再現性の限界点が見えてきたため、その原因について考察し、より精確な模型を作製するための克服法(CT撮像条件等)を検討した。また、模型では再現しえない構造をも含めて、外科手術における有用性をどのように評価すべきか、当初想定していた外科医への聞き取り(アンケート)内容も再検討する必要が生じたため、研究の進捗に遅れを生じている。この模型の限界点についても学会で発表し,広く外部からの意見も聴取するように努めた。本研究の模型作製法では再現しえない心内構造もあり、その主たる原因が模型作製の基になるCT画像データにあることが判明した。今後は、より精度の高いCT画像データを得つつ被曝量を低減するようCT撮像条件を工夫する。どのような構造は精確に再現でき、どのような構造は再現しがたいかという再現性の限界を見極めることも重要であり、今後の研究でも検討を続ける。再現しえない構造もありうる模型であることを前提に、共同研究者である外科医とともに有用性の評価法を工夫し、研究を推進する。また心内構造の再現性という質的な精確さとともに、各構造の大きさ(血管径)の再現性という量的な精確さの検討も行う。すなわち、立体模型における主要構造の計測値を元のCT画像上の計測値と比較し、模型が元のCT画像をどの程度精密に再現できるかを検証する。動脈管開存など、比較的構造が単純な疾患については再現性に優れていると推測されるため、カテーテル治療の有用性検討の研究については、このまま推進していくことができる。外科手術,カテーテル治療の各々について、5症例以上のデータを集める計画である。ひき続き、得られた結果を論文や学会で発表し、よりよい模型作製法の確立と日常診療への普及を目指し、広く外部からの意見も聴取するように努める。(理由)模型作製法と評価法見直しにより、データ収集が遅れているため。(使用計画)模型作製法と評価法を改善し、修正した計画に基づいて研究を推進する。既存の機器を用いて研究を開始したが、本研究のデータ解析・管理専用のコンピュータおよび3Dプリンターを購入し、より厳密な患者個人情報管理に基づき研究を推進する。研究成果については、論文や学会で発表していく予定である。
教師としての映像視聴能力を育成するための構造分析方法の有効性の検討

本研究では、映像視聴能力の育成を目指した教員養成プログラムの開発の一貫として,学習者を対象とした映像教材の構造に着目した分析的視聴に関する実験を通して、その条件として,「キーショット」、「キーワード」及び「タイトル」のどの条件が組み合わされたときに、より有効な関連構造図を描くことができるかを比較検討した。また、構造図の描画にパーソナルコンピュータの映像編集機能を活用する方法として,関連構造図描画システムの開発をした。本研究では、映像教材の要素である個々のシーンの関連性に着目して、教材の構成を分析的に捉え、その結果から、制作意図の把握や映像の表現技法・工夫を理解することが可能であるという仮説にもとづき、次のような前提により、映像視聴能力を育成できると考えた。(1)映像教材は、一つのメッセージを伝える映像の最小単位である「シーン」により構成されている。(2)シーンの持つ意味や特徴は、そのシーンを代表するショットである「キーショット」、そのシーンを代表することばである「キーワード」、及び、そのシーンに付与する「タイトル」で表現することができる。(3)抽出した「キーショット」、「キーワード」及び「タイトル」の相互の関連を考え、言葉を用いて各シーンを結びつける。さらに、その結びつきから、意味のある単位毎にまとまりをつくり、関連づけることで構造図を描くことができる。(4)上記の手順により、映像教材の構造に着目した分析的視聴と内省的振り返りによって教材全体を貫く主題、制作意図及び表現技法の把握と理解をすることができる。以上のような前提に基づき,NHK学校放送番組10min.ボックス「遺跡発見三内丸山遺跡」(1998.4.20放送、10分)を用いて,教員養成大学の2年生80名を対象とした実験を行なった。その結果,キーショット、キーワード、タイトルを組み合わせることにより、映像教材の主題、制作意図、及び表現技法の把握と理解に有効な関連構造図を描くことができることが示された。また,パーソナルコンピュータ上での作業を可能にすることで、編集作業の効率化、構造図の一意性の保証、構造図作成過程評価の実現が期待して,パーソナルコンピュータの映像編集機能を活用した関連構造図描画システムを開発した。学生を対象に試行した結果、有効に機能することが示された。
バイオ医薬品の有効性・安全性に関わる因子の検討

申請者が勤務する医療現場では、約1500品目の医薬品を用い医療を実践しているが、従来治療法のなかった疾患に関しても著効を示す医薬品が採用されるようになってきた。この主役となっているのが、生体内の目的分子にターゲットを絞って結合して効果を発揮する「バイオ医薬品」である。本研究では、バイオ医薬品の副作用予防および有効性の個人差を考慮した最適な使用法の研究を行う。
In-vitro条件付けによる神経細胞の特性変化

エムラミノウミウシ(Hermissenda crassicornis)は光を条件刺激、体動揺を無条件刺激として連合学習が可能で、摘出神経系でも視細胞において連合学習の電気生理学的特徴は再現される。本年度はこのin-vitro条件付けの結果、視細胞で認められる特徴を特に杉態学的変化に着目してin-vivoのものと比較した。これまでの検討によりin-vivoでは軸策末端のシナプス部位で、他の神経細胞との接触部位がより集中することが報告されており、in vitro条件付けでは、どのような変化があるか検討した。In-vitro条件付けは、3秒の光刺激、それに1秒遅れる2秒間の振動刺激を2分間隔で5回提示し、対照は光刺激のみを与えたものとした。また学習の程度の評価は、B型視細胞の入力抵抗の増大、光応答の回復過程の時間経過を指標とした。その結果、視細胞の入力抵抗は、対照と比較して83%の増加をみ、また光応答の回復には対照の3.4倍の時問を要した。これら電気生理学的変化に伴うB型視細胞の軸索末端部の形態は、ルシファ黄による細胞内染色により評価した。蛍光染色された細胞像はレーザ共焦点顕微鏡により厚み方向に断層像を作り、3次元に再構成し、軸策末端部体積を定量化した。その結果、わずか5回の組み刺激提示による条件付けで、in-vivoと同様の末端部狭小化が観察され、変化の程度はin-ViVO条件付けで観察されるものより、やや大きいものの、条件付けに特徴的な狭小化は再現された。
自由境界問題と正則性

平成14年度には、H.Shahgholian、N.Uraltsevaとの共同研究で、楕円型2相障害物問題Δu=λ_+/2χ_<{u>0}>-λ_-/2χ_<{u<0}>に関する結果を得た。得に、空間全体上で定義されている、原点と無限大において2次の増大を持つ解を完全に特徴づけた。一方、14年度に以下のdouble pinningの放物型自由境界問題に関して結果を得た。方程式∂_tu_ε-Δu_ε=-β_ε(u_ε) in (0,∞)×R^nに関するコーシー問題を考えよう。ただし、ここではε>0が小さく、非線形項β_ε(z)がε→0のとき、台として点0のみを持つ測度に収束する。ここで重要なことは、β_εとu_εの符号が変わるという場合も扱っていることである。この場合は確立解析で発生した(舟木・坂川の研究を参考)。ただし、確立解析においては、関数z→∫^z_aβ(s)dsがweak self-potentialに相当する。解u_εはεによらず、空間変数に関してリプシツ連続、時間変数に関してHolder連続である。族u_εの各極限uが領域変分の意味で、自由境界問題∂_tu-Δu=0 in {u>0}∩(0,∞)×R^n,|∇u^+|^2-|∇u^-|^2=g on (∂{u>0}∪∂{u<0})∩((0,∞)×R^n)の解であることを示した。自由境界条件に現れる関数gは非線形項β_ε(z)の構造によって定数関数とは限らない。1)楕円型の二相障害物問題Δu=(λ_+)/2χ{u>0}-(λ_-)/2χ{u<0}の解uが局所的にC^<1,1>級である。さらに、▽u(x_0)=0となるような二相自由境界点x_0を持つ大域解を完全に特徴づけた。最後に、その特徴づけ及びepiperimetric不等式アプローチを用いることによって、自由境界の分岐点において接平面の存在を示した。分岐点の近傍において、自由境界が2つのC^1-グラフの和集合であると予想されるが、その辺は現在のところ未解決問題である。2)放物型の二相障害物問題∂_tu-Δu=(λ_-)/2χ{u<0}-(λ_+)/2χ{u>0}に関しても同様な結果を得た。
一酸化炭素を用いない水中での高環境調和型触媒的カルボニル化システムの開発

有機合成化学の分野において,遷移金属錯体触媒による有機化合物への一酸化炭素の取り込み,いわゆるカルボニル化反応は,医薬・農薬やその中間体から有機材料まで様々な機能性有機化合物を合成できる,有効な手法として広く研究されている.これまでに,多種多様な反応型式のカルボニル化反応が報告され,様々なカルボニル化合物を直接的に合成できることが例証されてきた。その多様性,有用性に反して,グリーンケミストリーの観点から,(1)毒性の極めて高い一酸化炭素の使用が必須である,(2)そのほとんどが環境負荷の大きい有機溶媒中で行われる,(3)錯体触媒と生成物の分離・再利用が困難である,といった問題点を有する.本研究では,これら問題点を考慮した環境調和性の高いカルボニル化システムの開発を目指した.具体的には,(1)一酸化炭素を用いず、アルデヒドをその代替試薬として用い,(2)環境付加の低いクリーンな水を反応溶媒とし,(3)分離・再利用の容易な水溶性遷移金属錯体を触媒として用いる,"人に優しく,環境に優しいカルボニル化プロセス"を構築する.本年度は,昨年度開発した,ホルムアルデヒドをカルボニル源とした水中カルボニル化反応の確立を目指した.その結果,分子内にアセチレン,オレフィン部位を有するエンイン類とホルムアルデヒドとの水中反応において光学活性な配位子を添加することにより,不斉反応へと展開できることを見い出した.また,同様の条件の下オレフィン部位を持たないアセチレン類を,ロジウム触媒存在下でホルムアルデヒドと反応させると,ブテノリド誘導体が高収率で得られることも新たに見い出した.ブテノリドの5員環骨格の形成には,アセチレン1分子とホルムアルデヒド2分子が関与していることが明らかとなった.有機合成化学の分野において,遷移金属錯体触媒による有機化合物への一酸化炭素の取り込み,いわゆるカルボニル化反応は,医薬・農薬やその中間体から有機材料まで様々な機能性有機化合物を合成できる,有効な手法として広く研究されている.これまでに,多種多様な反応型式のカルボニル化反応が報告され,様々なカルボニル化合物を直接的に合成できることが例証されてきた。その多様性,有用性に反して,グリーンケミストリーの観点から,(1)毒性の極めて高い一酸化炭素の使用が必須である,(2)そのほとんどが環境負荷の大きい有機溶媒中で行われる,(3)錯体触媒と生成物の分離・再利用が困難である,といった問題点を有する.本研究では,これら問題点を考慮した環境調和性の高いカルボニル化システムの開発を目指している.具体的には,(1)一酸化炭素を用いずアルデヒドをその代替試薬として用い,(2)環境付加の低いクリーンな水を反応溶媒とし,(3)分離・再利用の容易な水溶性遷移金属錯体を触媒として用いる,"人に優しく,環境に優しいカルボニル化プロセス"を構築する.本年度は,まず上記(1)および(2)に重点を置き,ホルムアルデヒドをカルボニル源とした水中カルボニル化反応の開発を目指した.その結果,分子内にアセチレン,オレフィン部位を有するエンイン類とホルムアルデヒドとを水中で反応させることにより,カルボニル化生成物が得られることを見い出した.この反応は,一酸化炭素を用いた場合と遜色なく進行し,一酸化炭素を利用することなく,しかも水中反応からカルボニル化生成物を与える.したがって,上記目標(1)および(2)を達成することができた.有機合成化学の分野において,遷移金属錯体触媒による有機化合物への一酸化炭素の取り込み,いわゆるカルボニル化反応は,医薬・農薬やその中間体から有機材料まで様々な機能性有機化合物を合成できる,有効な手法として広く研究されている.これまでに,多種多様な反応型式のカルボニル化反応が報告され,様々なカルボニル化合物を直接的に合成できることが例証されてきた。その多様性,有用性に反して,グリーンケミストリーの観点から,(1)毒性の極めて高い一酸化炭素の使用が必須である,(2)そのほとんどが環境負荷の大きい有機溶媒中で行われる,(3)錯体触媒と生成物の分離・再利用が困難である,といった問題点を有する.本研究では,これら問題点を考慮した環境調和性の高いカルボニル化システムの開発を目指した.具体的には,(1)一酸化炭素を用いず、アルデヒドをその代替試薬として用い,(2)環境付加の低いクリーンな水を反応溶媒とし,(3)分離・再利用の容易な水溶性遷移金属錯体を触媒として用いる,"人に優しく,環境に優しいカルボニル化プロセス"を構築する.本年度は,昨年度開発した,ホルムアルデヒドをカルボニル源とした水中カルボニル化反応の確立を目指した.その結果,分子内にアセチレン,オレフィン部位を有するエンイン類とホルムアルデヒドとの水中反応において光学活性な配位子を添加することにより,不斉反応へと展開できることを見い出した.また,同様の条件の下オレフィン部位を持たないアセチレン類を,ロジウム触媒存在下でホルムアルデヒドと反応させると,ブテノリド誘導体が高収率で得られることも新たに見い出した.ブテノリドの5員環骨格の形成には,アセチレン1分子とホルムアルデヒド2分子が関与していることが明らかとなった.
暴風災害におよぼす局所地形の影響に関する研究-境界層風洞におよる模型実験-

我々はこれまで、実際の台風時の建物の被害データ、気象データを用いて局所地形の風力におよぼす影響を解析して来た。本研究はこれをさらに発展させるために、現地の解析データでは得られにくい基礎的データを系統的に把握することを目的に、風洞実験、有限要素法による数値シミュレーションおよび現地観測の面より解析したものである。得られた結果は次の通りである。1.単純地形モデルによる解析(1)三角形状をした山の傾斜角と流況の関係を明らかにした。(2)山頂が角を持った三角形状の地形における風速の増速係数の分布を提示した。(3)風速比におよぼす山頂からの距離の影響について解析し、両者の関係については、急傾斜の地表に近い風下部分をのぞいて放物曲線、または指数曲線により近似できると推定した。(4)風速比におよぼす山の高さの影響について解析し、両者の関係については、放物曲線により近似できると推定した。(5)有限要素法による解析により、山の傾斜と渦の移動速さとの関係、山の風下側の剥離の状況等をとられることができた。2.実地形模型による実験と現地観測千葉県富津市明鐘岬の実地形模型による実験と現地観測を行った。(1)主に北風と南東風が吹いた場合の風向、風速の分布状況を明らかにし、風向によっては、ひとつの地形因子が風速と風向の両方に影響をおよぼしたり、およぼさなかったりする様子などを明らかにした。(2)現地観測と風洞実験の結果より、地形模型実験方法についてのいくつかの提言を行った。我々はこれまで,実際の台風時の建物の被害データ,気象データを用いて地形解析を行い,風力地域区分図を作成した.本研究はこれをさらに発展させるために,境界層風洞による模型実験により,現地のデータの解析では得にくい風力算定基準の作成,および広域的地形から微地形までの相互効果の解析等を研究するものである.研究成果は次の通りである.1.モデル地形による風力算定基準の作成(1)地形図から等高線の情報を読みとり,それをもとに実地形をいくつかの単純地形モデルに分類する作業を進めている.(2)地形の形状を曲線で近似する場合,ウイッチ曲線が有効であることを見い出し,この曲線で近似された単純地形モデルについて,境界層風洞を用いて,風向,風速の変化を計測している.2.実地形模型の作成と実験(1)八丈島の地形模型を平面縮尺1:25,000と1:18,000とし,平面縮尺と高さの縮尺の比を1:1, 1:2に変化させて作成し,風洞実験を行い,測定値の変化を調べている.(2)千葉県富津市明鐘岬について,縮尺1:2,500の地形模型を作成し,風洞実験を行い,これと合わせて現地観測も実施している.今後の研究としては:1.八丈島,千葉県について風洞実験を行い,単純地形モデルより作成した風力算定基準を確かめると共に広域的地形から微地形までの相互効果の解析を行う.2.明鐘岬の現地観測結果を用いて,地形模型実験結果との関係を検討する.3.これまでに作成した八丈島,千葉県の風力地域区分図を修正する.1.単純地形モデルによる解析地表風におよぼす局所地形の影響を系統的に把握するために、二次元の三角形の地形モデルを用いて、風洞実験と有限要素法による数値シミュレーションを行った。その結果は次の通りである。(1)山の傾斜角と流況の関係を明らかにした。(2)英国BREDの耐風設計基準と対比させながら、山頂が角を持った三角形状の地形における風速の増速係数の分布を提示した。

(4)風速比におよぼす山の高さの影響について解析し、両者の関係については、放物曲線により近似できると推定した。(5)有限要素法による解析では、山の風下側の剥離域の状況や、傾斜と渦の移動速さとの関係、層流状況から乱流状況へ移項する過程における渦の発達、移動の状況をとらえることができた。2.実地形模型による実験と現地観測千葉県富津市明鐘岬の実地形模型による実験と現地観測を行い、地形模型による実験方法の検討および風と局所地形の関係を解析した。結果は次の通りである。(1)現地観測結果より、主に比風と南東風が吹いた場合について、局所地形との関連をもとに、風向、風速の分布状況を明らかにした。(2)現地観測と風洞実験の比較より、地形模型実験方法についてのいくつかの提言を行った。
第二言語習得におけるスピーチ・フォーミュラの果たす役割に関する研究

1.日本語と英語を同時に習得しつつあるバイリンガル児(研究対象児童T)の1年間(8才)の英語発達の過程を,日本語及び英語の両面か記録し,分析のためのデータを収集した。・日本語に関しては,小学校2年生在学中の作文の記録,漢学の学習過程、教科書の朗読百人一首の学習,ことわざの学習等により,日本語の学力の向上がどのように進むか,毎日の日誌(ジャーナル)として資料化した。・英語に関しては,0才の時から英語によるインプットが継続されているため,家庭において母親との会話を英語で行うことにより,英語と日本語が同時に伸びていく環境を確保し,英語の聞き,話し,読み,書く能力向上の過程を記録し,文字化して行った。一カ月あまりの米国における学校教育プログラムに参加することによって,英語の言語能力,異文化理解の態度がどのようであったかを,ビデオ及びジャーナルで記録して行った。バイリンガル教育がモノリンガル教育以上に,二言語の能力を向上させるという先行研究の調査を行い,英語と日本語の同時習得が,相乗効果をもたらすことを明らかにし,国際化時代に必要な児童生徒の言語教育のあり方について検討した。3.バイリンガル児Tの1才3才期の日本語及び英語使用の実態を文字化した資料をもとに分析し,スピーチフォーミュラの使用状況,理解状況を分析し,その成果を中国四国教育学会誌『教育学研究紀要』に掲載した。4.8才期の英語使用状況、理解状況を記録したデータを,英語母語話者のチェックにより,正用、誤用、非用の観点から調査した。5.本研究は、「日英両語同時習得の縦断研研究」の一部をなすものである。
高効率スピン分解光電子分光法の高度化とスピントロニクス材料の３次元スピン解析

電子の持つスピン自由度を詳細に観測することは、磁性体の性質や、スピン軌道相互作用の誘起する新規スピン物性を理解する上で非常に重要である。これまでスピン検出器としてはモット検出器が主流であったが、スピン検出効率が非常に低いという欠点があった。近年我々の開発・改良したVLEEDスピン検出器はモット検出器の100倍のスピン検出効率を持つ優れた検出器である。本研究では、このVLEEDスピン検出器を二台配置し、電子のスピン編極度のみならずスピンベクトルを三次元的に決定することができる装置を開発した。これにより次世代のスピントロニクス材料のスピン電子物性を詳細に研究することが可能となった。本研究では、平成19年度-21年度に基盤研究(B)「高効率スピン検出を用いた、スピン偏極光電子分光装置の開発」で開発し、これまでのMott型スピン検出器の100倍近い検出効率を実現した新型スピン検出装置を、広島大学放射光科学研究センターに設置された高分解能電子分光アナライザー(シエンタR4000)、真空紫外ビームライン(BL9B)、希ガス放電管式真空紫外光源などのリソースと組み合わせることにより、さらに高効率、多機能のスピン分解光電子分光装置へと装置を改良・高度化し、スピントロニクス応用への基盤となる物質群のスピン電子構造を詳細に解明することを目指すものである。平成23年度は、現有のスピン検出器による測定で可能な物質表面の面内一方向(x)と面直方向(z)の計二方向のスピン検出に加え、あと一方向(y)のスピンも同時に検出することを可能にしてスピンの三次元解析を可能とするために、現有装置の改造に着手した。この改造においては、新たに一台のスピン検出器を設計・製作すると同時に、現有と新規作成する二台のスピン検出器のそれぞれに電子を導くための電子レンズ(電子変向装置)の設計・製作も行った。また、現有装置についても改良すべきところは同時に改良し、二台のスピン検出器を現在可能な最高性能を発揮できる最新型にするように旧装置の改造を行った。さらに、スピン検出用ターゲットを真空中で作製し、大気に出すことなく二台のスピン検出器に搬送できるようにするために、ターゲット作製装置の設計を行い、その製作も行った。本研究の目的は我々の開発してきた従来比約100倍の検出効率を持つスピン検出器を利用したスピン分解光電子分光装置を高度化し、スピン量子化軸を3次元的に高精度に解析可能な装置を実現し、それを用いたスピントロニクス材料のスピン電子状態解明を実現することである。また、我々の研究施設である放射光科学研究センターのアンジュレータビームラインに装置を建設することによりエネルギー可変性、偏光可変性を用い、表面とバルクの寄与を切り分けたり、電子の軌道を分離したスピン分解光電子分光観測を実現し、様々な物質のスピン電子状態を詳細に解析することを目的としている。前年度までに3次元スピン解析装置の設計および建設を完了した。25年度は実際のスピントロニクス材料の測定を行いながらこの装置を最適化しながら装置性能の向上を図った。測定試料の評価や試料の寿命をのばすなどの目的ために本年度は低速電子線回折装置や真空ポンプなどの周辺装置を整備した。前年度までにわかったスピン分解フェルミ面マッピングに要する時間の短縮については異なる測定方法を利用することにより改善できることがわかった。25年度のもう一つの計画であるスピン検出の更なる効率化のためのターゲットの最適化および新しいターゲットの開発については、ドイツのスピン逆光電子分光実験を行っているグループとの共同研究を行い、現状のターゲットの非占有状態の電子状態の研究や電子の入射角やエネルギーによる効率の変化などの測定を行い、高効率スピン検出用ターゲットの開発指針を得た。この結果は論文にまとめ公表する予定である。また、本装置を用いた共同研究を国内外の研究者と推進し、バルク敏感性を変化させたり光の偏光依存性を利用してトポロジカル絶縁体などのスピン電子状態について多くの新しい知見を得、その研究成果を国際会議、国内会議で発表し、多くの論文を発表した。前年度に増設した高効率スピン検出器の組み立てを実施した。それに伴い電子検出部分を本年度の予算で購入した。これらの設備の整備により3次元スピン検出装置の心臓部が完成した。その結果、実際に二台のスピン検出器を用いてx,y,z3方向のスピン成分を分離して計測することができることを確認した。また2台のスピン検出器のスピン検出能力の違いの補正や、各検出器でのエネルギー分解能の見積もり等を行い、実際の測定で必要となる重要な測定条件についての知見を得ることができた。その後、この装置を用いて固体電子状態の波数空間での特定波数で三次元スピン観測・解析を実際に行い、装置が正確に駆動していることを確認した。また、3次元スピンマッピングの測定も試みた。

その結果、測定は正しくできることが分かったが,現状の設備(ハードウェア及びソフトウェア)ではフェルミ面マッピング等の大量のデータを取得する測定では測定時間が予想よりも大幅にかかってしまうことが明らかになった。この点については次年度の課題として問題解決を図って行きたい。平行して、装置を用いた物性研究も多数行った。主に多元系トポロジカル絶縁体のスピン構造観測、異方的なラシュバスピン分裂系の電子状態の観測等を行い、国内外学会発表,論文発表等を行った。本年度は震災の影響で当初配分額が7割に減じられるという報道があったため、設計・製作の変更・中止などを検討せざるを得なかった。そのため装置設計が大幅に遅れることになった。その後矛算が満額配分されることになったため予定通りの性能がでるように設計をやり直し、何とか装置の製作まではこぎ着けたが性能評価には至っていない。しかしながら装置設計を延期している間に、当初は24年度行う予定だった測定の効率化やターゲット作製装置の設計などは前倒しで行うことができた。その結果トータルとしては、当初予定していた3年間の研究機関での達成目標の1/3程度は達成できたと考えられることから区分(2)に該当すると判断した。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題による装置開発は、既存の装置へスピン検出器を増設する形で行ったため、これまでのノウハウを十分に活用することが可能であるため、装置の基本動作を行う心臓部では計画調書を上回るペースで順調に進展している。一方、効率良くスピン3次元マッピング等を行うためには、特にソフトウェアの面で改善の余地があることが判明した。これは当初予想していなかったことであるが、次年度の課題として現在検討中で、充分解決は可能であると思われる。また、現状のシステムでも既に従来装置に比べ格段に高効率高分解能でのスピン分解光電子分光実験が可能となっており、次世代スピントロニクス材料として有力視されているトポロジカル絶縁体の新物質やラシュバスピン分裂を示す系についてのスピン電子構造測定を行い、学会発表や論文発表を行う等、研究成果があがりつつ有る。24年度は作製した新装置の組み立て、およびその性能評価を行う。当初予定の性能が達成されるように装置の立ち上げ作業を行っていく。また、測定の効率化を図るため測定ソフトの改良なども推進する。これらの立ち上げ、改良作業を行いながら、本装置を用いた物性研究を推進する。また23年度に当施設はドイツミュンスター大学と部局間協定を結び相互に共同して研究する体制を構築した。ミュンスター大学のドナート教授の研究室ではスピンを分離した非占有状態の電子状態の観測が可能な装置を有しており、本スピン分解光電子分光装置の性能を左右するターゲットの評価を行うことが可能である。そのためターゲットを改良してより高い性能を発揮することができるようにドナート教授と共同研究を行い、ターゲット用の最適試料探索も行っていく予定である。上述の様に測定に使用するソフトウェアが、測定効率を最大限に発揮できる状態でないことが判明した。