hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガスハイドレート固溶体の分子動力学シミュレーション

本研究の目的は,混合ガスハイドレート(ガスハイドレート固溶体)の諸性質を分子動力学(MD)計算で再現&予言(予測)するとともに,諸性質のあらわれるメカニズムをミクロな原子レベルで考察することにある.経験的に決められた粒子間ポテンシャル(河村)を用いて,構造I型のメタン+二酸化炭素混合ハイドレートについて,格子定数およびモルエンタルピーの組成依存をいくつかの温度・圧力条件下で調べた.なお,混合ガスハイドレートとしては,3種類の系列の固溶体を作成した:1.SケージにCH4分子が,MケージにCO2分子が完全に濃集して分布した固溶体2.SケージとMケージにCH4分子とCO2分子が均等に入った固溶体3.SケージにCO2分子が,MケージにCH4分子が完全に濃集して分布した固溶体得られた特徴的な結果は以下のとおりである.1.格子定数値は結晶中のMケージおよびSケージにおけるCO2存在率[=CO2/(CH4+CO2)]に応じて系統的に変化していくが,特にSケージ中のCO2存在率に敏感である.2.特にSケージ中のCO2存在率が高くなると結晶が圧縮されやすくなる傾向がある.二酸化炭素ハイドレートの体積弾性率はメタンハイドレートのものに比べて約1割小さい.3.CO2ガスがMケージに優先的に入る構造の方が,CH4とCO2が2種類のケージに均等に入った構造よりも低エンタルピーである.このことは,ラマン分光分析でCH4とCO2のケージ占有率を求めた結果(Nakano and Ohgaki, 2000)と調和的である.本研究の目的は,混合ガスハイドレート(ガスハイドレート固溶体)の諸性質を分子動力学(MD)計算で再現&予言(予測)するとともに,諸性質のあらわれるメカニズムをミクロな原子レベルで考察することにある.経験的に決められた粒子間ポテンシャル(河村)を用いて,構造I型のメタン+二酸化炭素混合ハイドレートについて,格子定数およびモルエンタルピーの組成依存をいくつかの温度・圧力条件下で調べた.なお,混合ガスハイドレートとしては,3種類の系列の固溶体を作成した:1.SケージにCH4分子が,MケージにCO2分子が完全に濃集して分布した固溶体2.SケージとMケージにCH4分子とCO2分子が均等に入った固溶体3.SケージにCO2分子が,MケージにCH4分子が完全に濃集して分布した固溶体得られた特徴的な結果は以下のとおりである.1.格子定数値は結晶中のMケージおよびSケージにおけるCO2存在率[=CO2/(CH4+CO2)]に応じて系統的に変化していくが,特にSケージ中のCO2存在率に敏感である.2.特にSケージ中のCO2存在率が高くなると結晶が圧縮されやすくなる傾向がある.二酸化炭素ハイドレートの体積弾性率はメタンハイドレートのものに比べて約1割小さい.3.CO2ガスがMケージに優先的に入る構造の方が,CH4とCO2が2種類のケージに均等に入った構造よりも低エンタルピーである.このことは,ラマン分光分析でCH4とCO2のケージ占有率を求めた結果(Nakano and Ohgaki, 2000)と調和的である.本研究の目的は,混合ガスハイドレート(ガスハイドレート固溶体)の諸性質を分子動力学(MD)計算で再現&予言(予測)するとともに,諸性質のあらわれるメカニズムをミクロな原子レベルで考察することにある.本年度は,メタン+二酸化炭素混合ハイドレート(構造I型,Pm3n)について3種類の系列の固溶体,1.SケージにCH4分子が,MケージにCO2分子が完全に濃集して分布した固溶体2.SケージとMケージにCH4分子と,CO2分子が均等に入った固溶体3.SケージにCO2分子が,MケージにCH4分子が完全に濃集して分布した固溶体を作成し,格子定数およびモルエンタルピーの組成依存を調べた.経験的に決められた粒子間ポテンシャル(河村)を使用し,さまざまな組成(ガス分子の存在比)の結晶について,温度圧力一定条件下でMD計算を行うことによりマクロ量を求めた.現時点までに得られた特徴的な結果は以下の通りである.1.格子定数の組成依存MケージおよびSケージにおけるCO2存在率[=CO2/(CH4+CO2)]に応じて,格子定数は系統的に変化していく.二酸化炭素ハイドレートの格子定数はメタンハイドレートのものに比べて,100Kで0.1%,300Kで0.3%大きい(圧力0.01GPaのとき).格子定数値は,Mケージ中のCO2存在率よりもSケージ中のCO2存在率に敏感である.2.モルエンタルピーの組成依存上記3種類の固溶体の中では,CO2ガスがMケージに優先的に入る系列の構造が最も安定である.このことは,ラマン分光分析でCH4とCO2のケージ占有性を求めた結果(Nakano and Ohgaki, 2000)と調和的である.研究の目的は,混合ガスハイドレート(ガスハイドレート固溶体)の諸性質を分子動力学(MD)計算で再現&予言(予測)するとともに,諸性質のあらわれるメカニズムをミクロな原子レベルで考察することにある.

メタン+二酸化炭素混合ハイドレート(構造I型,Pm3n)について3種類の系列の固溶体,1.SケージにCH4分子が,MケージにCO2分子が完全に濃集して分布した固溶体2.SケージとMケージにCH4分子とCO2分子が均等に入った固溶体3.SケージにCO2分子が,MケージにCH4分子が完全に濃集して分布した固溶体を作成し,温度圧力一定条件下でMD計算を行うことにより,格子定数およびモルエンタルピーの組成依存を調べてきた.今年度はまず.H2Oに関する粒子間ポテンシャル(河村)が改訂されたため再計算を行ったところ,昨年度に得られた圧力0.01GPaにおける以下の特徴的な性質が再現された.1.格子定数値は結晶中のMケージおよびSケージにおけるCO2存在率[=CO2/(CH4+CO2)]に応じて系統的に変化していくが,特にSケージ中のCO2存在率に敏感である.2.上記3種類の固溶体の中では,CO2ガスがMケージに優先的に入る系列の構造が最も低エンタルピーである.更に,1.00GPa以下の数通りの圧力条件下(0.25GPa刻み)で同様の計算を行うことにより,結晶格子の大きさの圧力依存を調べた.その結果,特にSケージ中のCO2存在率が高くなると結晶が圧縮されやすくなる傾向がみられた.二酸化炭素ハイドレートの体積弾性率はメタンハイドレートのものに比べて約1割小さい.
マグマ-マントル相互反応と未分化マグマの形成

上部マントルかんらん岩とメルトの相互反応をかんらん岩および噴出岩より読み取る研究を行い,以下の事実が明らかになった.1.高枯渇度かんらん岩には,水の存在下で生成されたもの(神居古潭帯)や,無水条件下で形成されたもの(パプア)がある.2.オマーン・オフィオライトのモホ遷移帯は基本的にはハルツバ-ジャイトと玄武岩質マグマとの反応の産物であり,太平洋ヘス・ディープのダナイト・トロクトライト・ガブロと類似している.3.海洋底玄武岩の形成モデルを提唱した.海洋底玄武岩は拡大速度によらずほぼ一定の化学組成を有することが知られている.一方,マントルかんらん岩は,拡大速度に依存したかなり大きな不均質性を有する.太平洋とケイマン・トラフのモホ遷移帯のダナイトの組成がほぼ類似していることから,初生マグマ(組成は拡大速度に依存して異なる)がかんらん岩とより低圧で反応することにより,はぼ同様のダナイトと二次的なマグマを生ずるらしい.4.かんらん岩とメルトの相亙反応による二次的メルトには,クロムなどのコンパティブル元素とナトリウム,水などのインコンパティブル成分が同時に濃集する.二次メルトからの晶出物の代表的なものはポディフォーム・クロミタイトである.5.クロミタイトは中程度に枯渇したハルツバ-ジャイトに特徴的に含まれる.また,そのスピネルのCr#は0.8前後のことが多く,海洋的というより島弧的環境を示唆する.6.ピクライト玄武岩はかんらん岩-メルト相互反応物の噴出相である.かんらん岩捕獲岩-アルカリ玄武岩の反応はピクライト的メルト(クリスタル・マッシュ)生成過程のよい類似物である.上部マントルかんらん岩とメルトの相互反応をかんらん岩および噴出岩より読み取る研究を行い,以下の事実が明らかになった.1.高枯渇度かんらん岩には,水の存在下で生成されたもの(神居古潭帯)や,無水条件下で形成されたもの(パプア)がある.2.オマーン・オフィオライトのモホ遷移帯は基本的にはハルツバ-ジャイトと玄武岩質マグマとの反応の産物であり,太平洋ヘス・ディープのダナイト・トロクトライト・ガブロと類似している.3.海洋底玄武岩の形成モデルを提唱した.海洋底玄武岩は拡大速度によらずほぼ一定の化学組成を有することが知られている.一方,マントルかんらん岩は,拡大速度に依存したかなり大きな不均質性を有する.太平洋とケイマン・トラフのモホ遷移帯のダナイトの組成がほぼ類似していることから,初生マグマ(組成は拡大速度に依存して異なる)がかんらん岩とより低圧で反応することにより,はぼ同様のダナイトと二次的なマグマを生ずるらしい.4.かんらん岩とメルトの相亙反応による二次的メルトには,クロムなどのコンパティブル元素とナトリウム,水などのインコンパティブル成分が同時に濃集する.二次メルトからの晶出物の代表的なものはポディフォーム・クロミタイトである.5.クロミタイトは中程度に枯渇したハルツバ-ジャイトに特徴的に含まれる.また,そのスピネルのCr#は0.8前後のことが多く,海洋的というより島弧的環境を示唆する.6.ピクライト玄武岩はかんらん岩-メルト相互反応物の噴出相である.かんらん岩捕獲岩-アルカリ玄武岩の反応はピクライト的メルト(クリスタル・マッシュ)生成過程のよい類似物である.上部マントルかんらん岩とメルトとの相互反応をかんらん岩より読み取る研究を行い,以下の事実を明らかにした.1.かんらん岩とメルトの相互反応の産物である二次的メルトにはコンパティブル元素であCrとNa,Ti,水などのインコンパティブル成分が同時に濃集する.前者はかんらん岩中の斜方輝石よりもたらされ,後者は部分ゾーンメルティング的効果によりもたらされる.二次的メルトからの晶出物の代表的なものがクロミタイト(クロムスピネルに富む岩石)である.2.クロミタイトは中程度に枯渇したハルツバ-ジャイト(クロムスピネルのCr♯が0.40.6程度)に特徴的に含まれる.多くの場合,クロムスピネルのCr♯が0.8前後であり,海洋的というより島孤的環境を示唆する.3.オマーン・オフィオライトなどのウエールライト,トロクトライト,ダナイトなどかんらん石に富む貫入岩(ガブロ,岩脈群に貫入)にはしばしばインコンパティブル成分(Ti,Na,水など)が濃集する.このような貫入岩はクリスタル・マッシュの固結物で,閉塞的なメルト通路での相互反応の産物が上昇,貫入したものである.4.太平洋ヘス・ディープで得られたかんらん岩-トロクトライト-ガブロ複合岩体もかんらん岩/メルト相互反応の産物である.これらの岩石のクロムスピネルには,そのTi含有量がMORB中のスピネルより高いものがかなりある.これらを含む岩石(主としてトロクトライト)は閉塞的な環境下で相互反応を受け,噴出しそこねたMORBからの固結物であろう.5.これらの結果は洪水玄武岩と海台玄武岩の組成の差を説明する.両者ともLIPをなし,巨大なプリュームに由来するものであるが,Tiなどのインコンパティブル元素の含有量が異なる(前者の方が高い).前者は厚いテクトスフェアのためより閉塞的な環境下でマグマを生成した.マントルかんらん岩とメルトの相互反応を研究した.方法・手順は以下の通りである.

(1)かんらん岩体,かんらん岩捕獲岩中のかんらん岩とメルトの反応物を記載し,組織および化学的特徴を明らかにする.(2)Mgに富む火山岩中にかんらん岩/メトル相互反応の証拠を探る.(3)かんらん岩/メトル相互反応の一般化.対象物は以下の通りである.(1)ヘス・ディープ・ケイマン・トラフの海洋底のかんらん岩,トロクトライト,ガブロ.(2)オマーン・オフィオライト,トリニティー・オフィオライト,西南日本三郡帯,北海道神居古潭帯などの超マフィック岩体のかんらん岩およびクロミタイト.(3)日本列島各地,イラヤ火山(フィリピン)およびアバチャ火山(ロシア)のかんらん岩捕獲岩.(4)北海道渡島大島火山などのピクライト玄武岩.また,以下のような成果が得られた.(1)拡大速度を問わず,海洋底深部(モホ遷移帯)ではより初生的なMORBとかんらん岩の相互反応が起きており,ダナイト-トロクトライト-ガブロが生成され,未分化なMORB(修正された組成を持つ)が生成される.また枯渇しているMORBからもNa,Ti,H_2Oなどが濃集し含水鉱物などが晶出しうる.(2)クロミタイトの鉱物組み合わせ,組成から,同岩がメルト/ハルツバ-ジャイトの相互反応とマグマ混合によって形成されることがわかった.また,同岩の形成には系のCr/Al比が重要な役割を果たす.(3)ピクライト玄武岩は(1)のトロクトライトの噴出相であり,やはりかんらん岩とメルトの反応物である.
知識駆動型アルゴリズムを用いた高精度な手書き文字認識システムに関する研究

手書き文字認識システムは、音声認識システムと共に、ひとにやさしいマルチメディア情報化社会の実現に重要な役割を担うものであることは周知であり、その基礎となる手書き文字認識手法に関わる研究は国内外で盛んに行われている。本研究は、漢字の構造に着目した知識駆動型アルゴリズムおよびそれを用いた高精度な認識システムの構築を目的とする。当初の研究計画に沿って研究を進めた結果、以下の研究成果が得られた。・文字の構造情報に関する知識を計算機に覚え込ませ、知識駆動型アルゴリズムを実現するための文字構造情報抽出を行った。具体的には、仮名およびJIS第1水準全漢字に対し、互いによく間違う字種のグル-ピングを行い、構造的に最も違う部分を抽出し、知識ベース化を行った。・構造情報に関する知識ベースを用い手書き文字認識システムを構築した。また、データベースETL9Bを用いて評価実験を行った。その結果、従来の手法より認識精度が大幅に向上することが確認した。上記の研究成果をまとめ、雑誌論文欄で記載した通り電子情報通信学会論文誌などを通じ公表を行った。
教職科目と教科専門科目を横断する学際的な教員養成カリキュラムの開発

1各科目間連携の実践改善とその効果の検証として、教職科目・教科専門科目のさらなる連携を試行し、結果を分析した。まず教職科目同士の連携として、「教育の思想と原理」と「初等カリキュラム開発論」(とくに体育科)との連携による各科目担当教員の相互授業参加を各1回行った。次に、教職科目と教科専門科目の連携として、「道徳教育指導法」への「初等音楽科学習指導論」担当教員の授業参加を1回行った。また、教科専門科目同士の連携として、「社会科教育法」と「図画工作科教育法」との連携を各1回行った。これらの連携試行とともに受講学生への意識調査を実施した結果、科目間連携によって、学生の理解・関心の深化や、他の授業科目の内容も横断的に学習しようとする意欲の向上などについて、一定程度の効果があることが確認された。以上の成果の一部は、専門学会大会にて発表を行った。2小学校教員養成カリキュラムの構造的改善の計画立案として、連携の効果をより向上させる開講期・開講時間の調整、シラバスの修正、授業科目の新設・整理・統合などを検討した。昨年度に実施した教職コア・カリキュラムへのシラバス・授業内容の対応などの効果について今後継続的に確認する必要があるため、今年度はカリキュラム上の大幅な変更を行わないこととした。あわせて、上記の各科目間連携の成果をふまえつつ、これを拡大するためのカリキュラムの条件と、現行の学部全体のカリキュラム上の制約について、確認・検討した。昨年度の実施状況報告に記載した今年度研究計画のうち、3附属学校における教育実習との連携とその効果の検証については、十分進めることができなかった。1各科目間連携の実践改善とその効果の検証をもとに、カリキュラム総体としての相互の関連性をさらに多様かつ柔軟に提示する。2各科目間連携をより効果的なものとするための、小学校教員養成カリキュラム全体の構造的改善を、横断的指導力向上の観点から策定する。この成果については、カリキュラムの実際の改訂に反映される。3附属学校における教育実習との連携及び教員研修との連携について検討し、教育委員会との連携のうえで学部教育と教員研修の連続性ある実践的指導力向上プログラムを立案・試行しその効果を検証する。4本研究テーマにかかわる国内外の研究者・教育実践者を招聘して研究発表・交流を行う。そのさい、広島大学大学院教育学研究科に基盤を置き研究代表者・分担者の多くが所属し理事を務める初等教育カリキュラム学会を用いる予定である。1広島大学教育学部における現行の小学校教員養成カリキュラムの学習効果の調査分析の一環として、必修科目間における内容のつながりに対する学生の意識を調査分析した。その結果、教職科目間についての高い意識と、教育系科目・心理系科目間や教職科目・教科専門科目間についてのやや低い意識がそれぞれ確認され、今後の横断的・総合的なカリキュラム改善のための視点が指摘された。2各科目間連携の試行とその効果の検証として、「地域教育実践」(フレンドシップ事業)の事前指導において教職科目・教科専門科目の担当教員複数による講義を導入し、そこで理論と実践の往還的学習を図った。実践的指導力育成を軸とするこの各科目間連携について、学生の学習効果を分析した。その結果、教職・教科専門科目の講義を通じた学習内容を横断的・総合的に捉え直し、教育実践に応用するための認識を、学生が一定程度獲得していることが確認された。あわせて、今後のさらなる改善点が指摘された。3国内外の教育実践ならびに研究組織の視察・研究交流として、カナダのコンコルディア大学からAnita Sinner准教授を招聘し、2017年10月13日(金)に教員養成・国際研究セミナーを開催した。「小学校教員養成の特質」、「地域との連携による教員養成の強化」、「理論と実践の往還を図る教員養成ポートフォリオ」をトピックとして講演いただき、日本とカナダの比較とその背景などについて議論・交流を行った。その結果、ポートフォリオによる学生の自己認識・目的意識の深化や学習過程の具体化、地域連携による支援の重要性などといった両国の共通点ともに、制度としての教員養成課程や地域文化などにおける相違点も確認された。以上の成果をもとに、次年度の研究ならびにカリキュラム改革実践について計画を協同策定した。「研究実績の概要」に記載のとおり、平成29年度の研究実施計画123のすべてにわたりほぼ予定どおり進展している。

あわせて、上記の各科目間連携の成果をふまえつつ、これを拡大するためのカリキュラムの条件と、現行の学部全体のカリキュラム上の制約について、確認・検討した。昨年度の実施状況報告に記載した今年度研究計画のうち、3附属学校における教育実習との連携とその効果の検証については、十分進めることができなかった。今後は以下のとおり研究を進めていく。1各科目間連携の実践改善とその効果の検証として、教職科目・教科専門科目のさらなる連携を試行し、結果を分析する。現在、教職科目「教育の思想と原理」と教職科目「初等カリキュラム開発論」(とくに体育科)との連携、教職科目「道徳教育指導法」と教科専門科目「初等音楽科学習指導論」との連携、教科専門科目「社会科教育法」と教科専門科目「図画工作科教育法」との連携がそれぞれ平成30年度内に予定されており、他の科目間連携についても検討中である。2小学校教員養成カリキュラムの構造的改善の計画立案として、連携の効果をより向上させる開講期・開講時間の調整、シラバスの修正、授業科目の新設・整理・統合などを検討し、構造化する。その成果については、カリキュラムの実際の改訂に反映される予定である。3附属学校における教育実習との連携とその効果の検証として、教育実習科目と教職科目・教科専門科目あるいは卒業研究科目との連携を、教育実習校の協力のもとで改善・試行し、結果を分析する。以上の成果については適宜、専門学会において発表・論文投稿を行う。年度終了時に全体を総括し、最終年度である平成31年度の計画を策定する。1各科目間連携の実践改善とその効果の検証をもとに、カリキュラム総体としての相互の関連性をさらに多様かつ柔軟に提示する。2各科目間連携をより効果的なものとするための、小学校教員養成カリキュラム全体の構造的改善を、横断的指導力向上の観点から策定する。この成果については、カリキュラムの実際の改訂に反映される。3附属学校における教育実習との連携及び教員研修との連携について検討し、教育委員会との連携のうえで学部教育と教員研修の連続性ある実践的指導力向上プログラムを立案・試行しその効果を検証する。4本研究テーマにかかわる国内外の研究者・教育実践者を招聘して研究発表・交流を行う。そのさい、広島大学大学院教育学研究科に基盤を置き研究代表者・分担者の多くが所属し理事を務める初等教育カリキュラム学会を用いる予定である。平成29年度については海外の大学研究者との研究交流のために旅費ならびに人件費・謝金を確保していたが、招聘したカナダ・コンコルディア大学の研究者がアジアでの国際学会大会参加とあわせて来日することになり、本科研費研究で負担する旅費等が大幅に節約できた。今年度は、平成30年度分として請求した助成金とこの次年度使用額を合わせて、研究交流のための旅費ならびに調査研究のための人件費・謝金に充てる予定である。平成30年度については、教育実習校との連携等についての調査や研究交流がやや遅れたため、これらにかかわる旅費・人件費・謝金のいち部が未使用となった。
がん化学療法患者の精神神経免疫系に及ぼすリラクセーション技法の効果

リラクセーション技法の効果を測るためには何が最も適切な指標であるかについて、文献や専門家のアドバスを受けて決定することが、18年度の課題であった。文献を検討しても研究報告は多くなく、指標もさまざまであった。最終的に専門家のアドバイスを得て、測定する免疫の指標をほぼ決定した。リラクセーション技法を行った場合、それらの免疫指標に変化をもたらすかどうか健常者を使って測ってみた。その結果はまだ出せていないが参考になると思われる。また、リラクセーション技法は対象者がマスターしやすいように複雑でない方法を選択する必要がある。練習のために教材(CDかテープ)を作成することは新たに時間とエネルギーを要するため、すでに作成してある中から選択するつもりであったが、対象者により使いやすい方法を考えると新たに作成した方がよいと考えて作成した。さらに、リラクセーション技法の指導パンフレットやリラクセ・一ション日記等も作成し、対象者の背景シートも整っている。しかし、対象者のがん診断名は決定されていない。前回と同じく消化器がんにするのか、あるいは乳がんなのか、その両方なのかを決定することに困難を極めている。がん患者の入院期間が短縮化しており、化学療法も外来で行う頻度が高くなっている。そのため、対象者に確実にリラクセーション技法を実施してもらうためには、どのような配慮が必要なのか。リラクセーション技法を入院中に行うことは不可能なのだろうか、を模索している。これに関して、さらに抗ガン剤を点摘治療にするのか、内服治療にするのかも決めなければならない。これらの検討課題が残っているため、研究倫理委員会において審査を受けることができていないために、早急にその準備を進めている段階である。
愛知県脳卒中救急医療支援システムの構築に関する研究

脳卒中患者への救急医療がスムーズに行えるよう名古屋大学医学部脳神経外科が中心となり名古屋大学医療情報部及び愛知県医師会と脳卒中専門病院とを相互に結びつける地域医療情報ネットワークを構築した。具体的には名古屋大学を中心に愛知県医師会と愛知県内の11病院をイントラネットで接続した(基本はISDN14回線)。構築したネットワークを利用して患者基本情報(文字情報)とCTやMRI等の静止画像の伝送を行った。伝送された静止画像は専門医が十分読影できる画質であることがわかった。一方で3D-CT、3Dアンギオ、血管造影等の動画伝送に必要なシステム環境を検討した。また救急患者に対する治療成績の評価に関わる統計処理ソフトを開発し、ブラウザ上での起動を確認した。その後、実際の救急医療現場での使用を試みた。平成12年度には登録症例数2989症例、画像伝送件数240件、コンサルティング件数69件の運用実績を上げた。従来の遠隔地医療情報ネットワークは「医療」とはいうものの、診断支援に留まっていた。一方、本研究で構築したネットワークは診断のみならず、治療支援も可能にした。登録症例の中には、一刻を争う脳卒中救急医療において本ネットワークが極めて効率よく機能し、脳卒中患者の救命に役立ったケースも数多く見られた。このように本研究を通して愛知県脳卒中救急患者医療支援システムの構築基盤を生み出すことができた。また、今後、本ネットワークを一般病院、診療所、さらには在宅へと広げていくための基盤作りも同時に行えた。今後は、本ネットワークを基盤に地域に密着した総合的医療情報ネットワークの開発を押し進めていく予定である。脳卒中患者への救急医療がスムーズに行えるよう名古屋大学医学部脳神経外科が中心となり名古屋大学医療情報部及び愛知県医師会と脳卒中専門病院とを相互に結びつける地域医療情報ネットワークの構築を行い、これを基盤とした愛知県脳卒中救急患者医療支援システムを作り上げ、脳卒中治療の成績の向上をめざすことを目的とした研究をスタートした。本年度は名古屋大学を中心に愛知県医師会と愛知県内の11病院をイントラネットで接続した情報ネットワークを構築した。構築したネットワークを利用して患者基本情報(文字情報)とCTやMRI等の静止画像を行った。一方3D-CT、3Dアンギオ、血管造影等の動画伝送においては伝送画像のコマ数があがると読影に必要な画質が得られないことから、現時点での技術で最も適した条件を見出す検討に入ったが、詳細は来年度に継続することとなった。またネットワーク上でのプライバシーを守るためのセキュアネットワークジステムについてはネットワークシステムをイントラネットで構築したこととセキュアシステムの導入により現時点ではほぼ完成しているものと考えられた。現在、システムの簡略化等も検討しつつ救急医療での有用性の向上に努めている。本研究では名古屋大学脳神経外科学教室が中心となり、名古屋大学医療情報部、中央放射線部、愛知県医師会と脳卒中専門病院及び一・二次救急病院と相互に結びつける地域医療情報ネットワークを構築した。これを基盤とした静止画、動画転送による画像ネットワークとWeb baseの症例登録システムを含む、全国で初めての脳卒中救急患者医療支援システムを作り上げた。名古屋市及び中核都市からパイロット的に11の当該システムモデルをたちあげ、実際に運用した結果、当該期間に各救急センター病院または指定病院から1,841名の脳卒中患者の詳細な医療情報がデータベースとして登録された。特に重症脳卒中患者の約8割が登録され、治療方針、治療結果などのデータから、適切な治療、管理についての臨床的検討を行えた。また、愛知県救急情報センターとの連携により、各医療機関への搬送状況についての情報交換が可能となった。次に、静止画像転送については156例のアクセスがあり、このうち3例について脳卒中専門医へのコンサルテーションがなされた。また、14例においてはリアルタイム(384Kbpsの回線速度)の動画転送により、脳血管撮影及び脳血管内治療に対する専門医による指導が行われた。特に、クモ膜下出血急性期症例及び脳塞栓症例に対する超急性期治療について、画像転送による遠隔治療支援は大変有用であり、治療の成功と患者の予後改善に大きく貢献した。本システムにより、急性期脳卒中に対する治療戦略について、従来の電話などによる音声情報のみの情報交換から、画像を用いたより正確な情報伝達とテレコンサルテーションが可能となり、救急医療の質的向上に成功した。今後、動画転送のモバイル化、参加施設の拡大、専門医への情報提供の簡便化、他の救急ネットワークとの連携、脳卒中救急医療の教育活動の活用など、改良を加えつつ展開させていくことで、脳卒中救急医療の発展にさらに貢献できると考えられる。

平成12年度には登録症例数2989症例、画像伝送件数240件、コンサルティング件数69件の運用実績を上げた。従来の遠隔地医療情報ネットワークは「医療」とはいうものの、診断支援に留まっていた。一方、本研究で構築したネットワークは診断のみならず、治療支援も可能にした。登録症例の中には、一刻を争う脳卒中救急医療において本ネットワークが極めて効率よく機能し、脳卒中患者の救命に役立ったケースも数多く見られた。このように本研究を通して愛知県脳卒中救急患者医療支援システムの構築基盤を生み出すことができた。また、今後、本ネットワークを一般病院、診療所、さらには在宅へと広げていくための基盤作りも同時に行えた。今後は、本ネットワークを基盤に地域に密着した総合的医療情報ネットワークの開発を押し進めていく予定である。
IRによるカレッジ・インパクト理論の検証とSTEM教育評価モデルの構築

1)対象データの収集と分析:これまで収集したデータは,大学基本情報,学生の成績,学生による授業評価,学生の学習状況調査である。これらから,高校時代の経験とGPAに相関が認められる場合があった。この分析結果は2019年度に報告する予定である。2)組織の在り方についての検討:IRシステムの大学における,組織上の配置や,その期待される役割を研究期間内で抽出する。初年度は研究大学でのIR組織,地方公立大学でのIR組織,中央官庁におけるIR組織を調査対象として,米国のIR組織(MIT,ニューヨーク市立大学,米国立教育統計センター)の訪問調査を行った。そこから,本年度は報告書にまとめ,IRのモデルとして評価するが提言はしないMITのシステムが望ましいと考察した(宮本他2019)。3)アンケート項目の再検討:データ収集の基礎となるアンケート項目を再検討するために,現在米国で使用されているアンケート項目を日本語に翻訳するとともに,比較検討し,報告した(細川他2019)。4)IRデータの解析手法の検討:大学IRコンソーシアムで得られたビッグデータを使い,学生をその行動特性(アルバイトと部活動の有無)から4グループに分類し,その構成比率により大学を6つに分類した。これら大学間の差異を分析し,分類の有効性などについて報告した(山田他2019)。5)初年次教育へのSTEM教育の導入:初年度教育におけるSTEM教育を検討し,試行した。数学への依存度を少なくするとともに,科学全般の知識をカバーする科目に,最新のアクティブラーニング,e-ラーニング等の新しい教育技術を組み合わせ,実施した。さらに,STEM教育用のテキストを作成し編集し出版した(鈴木他2018)。また,AAC&Uが開催したSTEM教育の年次総会に出席し,その講演や発表等について報告した(鈴木2018)。予定されていた,在学生の調査を実施し,理系文系に分けて分析した。その成果は2019年度に報告する予定である。また,IRデータの解析手法を発展させるために,大学IRコンソーシアムの8万7千名余におよぶ大学1年生を対象にしたアンケート結果からなるビッグデータを用いて,学生の行動特性によって大学を分類し,その大学間の差異を分析し,報告した(山田他2019)。さらに,IR活動のベースである学習状況アンケートについて再検討するために,米国で現在使われているアンケート項目を翻訳した後,リストアップして韓国や日本のアンケートと比較した分析結果を報告した(細川他2019)。研究大学でのIR組織,地方公立大学でのIR組織,中央官庁におけるIR組織を調査対象として,米国のIR組織(MIT,ニューヨーク市立大学,米国立教育統計センター)の訪問調査を昨年度行い,その成果を今年度は報告書にまとめた(宮本他2019)。これより,IR組織のあり方を検討することができた。さらに,初年度教育におけるSTEM教育のためのテキストを作成し,専門家の監修を受けた後出版した(鈴木他2018)。その内容は,物理学,化学,生物学,惑星科学を含み30章,A4で250ページからなるものである。加えて,AAC&Uが開催したSTEM教育に関する年次総会に出席し,その講演や発表等について報告した(鈴木2018)。このように,IRのあり方についてカレッジ・インパクト理論の検証のみならず,アンケート項目の検討や分析方法の検討も平行して実施している。また,難航を極めたSTEM教育用テキストを出版することができた。以上より,本研究は当初の計画以上に進展している。Astinのカレッジ・インパクト理論では,大学に入学した学生の過去の環境や成績とともに,大学の資源や学習状況の学生の成長に及ぼす影響を検討し,主な要因を抽出する点に研究の重要性がある。以下の研究で,それが検討される。北海道大学では2009年からIRシステムによる学習状況調査を導入した。また,大学IRコンソーシアムにも参加し,在学生のうち,1年生および3年生の学習状況調査を継続して実施している。これにより蓄積されたデータには,学習状況のみならず学生のGPA,高校までの学習経歴,大学の施設や教育への満足度,英語能力調査が含まれている。これらのデータに加えて,学習環境を問う卒業時調査,コンピテンシーの習得度合いをたずねる卒業生調査等のデータ収集を加えれば,AstinのモデルのI,E,Oすべてについてのデータを得ることができる。これらの調査は平成29年度に実施し,すでにデータを収集している。また,在学生調査のデータ分析は平成30年度中にも進めてきた。以上のような多面的なデータをもとに,Outs(成果)を指標としてモデルを検証するとともに,成果形成に重要なパラメーターの抽出を行う。以上の分析をもとにAstinのモデルの検証を行うとともに,日本特有あるいは理系特有の学習構造を特定し,報告書にまとめる。また,昨年度に作成したSTEM教育用テキストを活用した講義を実際に運用し,その評価を行うことで高等教育におけるSTEM教育評価の日本型モデルを確立する。加えて,これまでの経験を元に,IR担当者養成のための研修テキストを制作する。その業務に必要なテキストを制作することにより,日本におけるIRシステムのあり方が示されることになる。1)対象データの収集と分析:これまでIRシステム関連で収集したデータは,大学基本情報,学生の成績,学生による授業評価,IRシステムによる学生の学習状況調査であった。本研究では,北海道大学において入手可能な教学関連のデータから理工系学部を中心に抽出し,収集した。今回のデータを学科別に検討したところ,生物学や化学,英語では正の相関が,物理学では負の相関が認められる場合があった。

2)組織の在り方についての検討:IRシステムの大学における,組織上の配置や,その期待される役割を研究期間内で抽出する。初年度はこの状況を考慮しつつ,STEM教育とともに共通の学生調査を実施している米国の仕組みを調査した。研究大学でのIR組織,地方公立大学でのIR組織,中央官庁におけるIR組織を調査対象として,米国のIR組織(MIT,ニューヨーク市立大学,米国立教育統計センター)の訪問調査を行った。そこから,日本のIRシステムは,MITのIRセンターをモデルにすべきであろうと考察した。3)分析対象の拡大とSTEM教育の検証:理工系学部の教育内容を把握するための4年生を対象にした調査を実施し,データを収集した。1,3年生調査に加えて4年生も調査することで,さらにデータの蓄積を進めた。4)初年次教育へのSTEM教育の導入:初年度教育におけるSTEM教育を検討し,試行した。数学への依存度を少なくするとともに,科学全般の知識をカバーする科目に,最新のアクティブラーニング,e-ラーニング等の新しい教育技術を組み合わせ,実施した。さらに,STEM教育用のテキストを作成し,出版に備えて編集した。その内容は,物理学,化学,生物学,惑星科学を含み30章からなる。誤字脱字を修正するとともにwikiなどからの図譜引用元を整理した。なお,本研究4)の実施にあたり本学地球環境科学研究院田中俊逸教授に研究協力をお願いした。予定されていた,1,3年生調査,4年生調査を実施し,その一部を分析することができた。また,研究大学でのIR組織,地方公立大学でのIR組織,中央官庁におけるIR組織を調査対象として,米国のIR組織(MIT,ニューヨーク市立大学,米国立教育統計センター)の訪問調査を行い,IRシステムのあり方についての考察を得た。さらに,初年度教育におけるSTEM教育を検討し,試行した。また,STEM教育用のテキストを作成し,次年度予定の出版に備えて編集した。以上より,計画はおおむね順調に進展している。1)対象データの収集と分析:これまで収集したデータは,大学基本情報,学生の成績,学生による授業評価,学生の学習状況調査である。これらから,高校時代の経験とGPAに相関が認められる場合があった。この分析結果は2019年度に報告する予定である。初年度は研究大学でのIR組織,地方公立大学でのIR組織,中央官庁におけるIR組織を調査対象として,米国のIR組織(MIT,ニューヨーク市立大学,米国立教育統計センター)の訪問調査を行った。そこから,本年度は報告書にまとめ,IRのモデルとして評価するが提言はしないMITのシステムが望ましいと考察した(宮本他2019)。
ゴール形成昆虫による植物ホルモン生産能の進化的獲得機構の解明

本研究では,ゴール形成昆虫が植物ホルモン(オーキシンおよびサイトカイニン)の生合成能を進化的に獲得したことがゴール形成能の獲得に繋がったことを証明するために,量ホルモンの生合成機構を明らかにしようとしている.オーキシン(indole-3-acetic acid, IAA)についてはTrp→IAOx→IAAld→IAAという経路を提唱しており,既にIAAld→IAAの変換を担うaldehyde oxidase(BmIAO1)をカイコから明らかにしていたが,本酵素がIAOx→IAAの変換活性も有することを明らかにした.また,実験条件によっては本酵素存在下では補因子であるFADが非酵素的にTrp→IAAldの変換を引き起こすことも示した.ゴール形成ハバチのRNA-seq解析に基づく配列情報からは,相同なタンパク質が1つ見出され,組換え酵素の発現を行っているが,現時点で微弱な活性しか得られていない.一方,Trp→IAOxおよびTrp→IAAldの変換に関与する可能性のある酵素として,それぞれflavin-containing monooxygenase(FMO)およびaromatic aldehyde synthase(AAS)をゴール形成ハバチのRNA-seq解析から得られた配列情報およびカイコのデータベース情報から選抜し,組換え酵素を作成したところ,いずれもハバチの1クローンずつのみに活性が確認された(PonFMO1,PonAAS2)。サイトカイニンについてはハバチ上にある1つのisopentenyl transferaseおよび数種のP450の機能を酵母発現系にて活性の検討を行ったが,いずれもネガティブな結果であった.今年度新たにデータ取得数を大幅に増やしたRNA-seq解析を行ったことによって,候補となる多数のP450の配列が得られた.予定通りRNA-seq解析に基づく遺伝子配列情報が整備され,今後の生合成酵素の特定に重要な基盤整備が出来た.オーキシン生合成については,微生物のみで知られていたFMOがTrp→IAOxの変換活性を持つこと,またAASがTrp→IAAld活性を持つことが示され,TrpからIAAへ至る一連の変換経路を担う候補となる酵素遺伝子が明らかとなった.今後,これらの酵素に対する抗体の調整等を通して,これらの酵素がハバチにおけるIAA合成において担う役割を明らかにするための重要な手がかりが得られた.オーキシン生合成については,組換えタンパク質における酵素活性が確認されたゴール形成ハバチのflavin-containing monooxygenase(FMO,Trp→IAOxを担う)およびaromatic aldehyde synthase(AAS,Trp→IAAldを担う)が,ハバチ幼虫から調製された酵素液の示す活性をどこまで説明しうるかを明らかにすることを目的に,それぞれの抗体を作成し,抗体による阻害実験等を行う.具体的には,ハバチ酵素液にこれらの酵素が含まれるかをウェスタン解析により明らかにした上で,免疫沈降,あるいはアフィニティークロマトグラフィーによって当該酵素活性を阻害した時の,酵素活性の低下率を測定する.一方,サイトカイニンについては,今年度検討した数種のP450には,酵母発現系においてサイトカイニン側鎖の水酸化活性が認められなかったが,今年度行ったRNA-seq解析情報から,さらに候補となるP450酵素遺伝子が多数見出されたため,これらの活性確認を徹底する.また,サイトカイン生合成の鍵酵素であるisopentenyltransferase(IPT)は唯一見出されたtRNA型と思われる酵素にAMP等の低分子を基質とする活性が認められなかったが,新たに行ったRNA-seq解析データにおいても,同一のクローンしか見出されたかったため,tRNA経由のサイトカイニンの高生産の可能性や,酵母発現系では確認していない水酸化された基質を側鎖に転移する可能性等について検討する.本研究では,ゴール形成昆虫が植物ホルモン(オーキシンおよびサイトカイニン)の生合成能を進化的に獲得したことがゴール形成能の獲得に繋がったことを証明するために,量ホルモンの生合成機構を明らかにしようとしている.オーキシン(indole-3-acetic acid, IAA)についてはTrp→IAOx→IAAld→IAAという経路を提唱しており,既にIAAld→IAAの変換を担うaldehyde oxidase(BmIAO1)をカイコから明らかにしていたが,本酵素がIAOx→IAAの変換活性も有することを明らかにした.また,実験条件によっては本酵素存在下では補因子であるFADが非酵素的にTrp→IAAldの変換を引き起こすことも示した.ゴール形成ハバチのRNA-seq解析に基づく配列情報からは,相同なタンパク質が1つ見出され,組換え酵素の発現を行っているが,現時点で微弱な活性しか得られていない.一方,Trp→IAOxおよびTrp→IAAldの変換に関与する可能性のある酵素として,それぞれflavin-containing monooxygenase(FMO)およびaromatic aldehyde synthase(AAS)をゴール形成ハバチのRNA-seq解析から得られた配列情報およびカイコのデータベース情報から選抜し,組換え酵素を作成したところ,いずれもハバチの1クローンずつのみに活性が確認された(PonFMO1,PonAAS2)。サイトカイニンについてはハバチ上にある1つのisopentenyl transferaseおよび数種のP450の機能を酵母発現系にて活性の検討を行ったが,いずれもネガティブな結果であった.今年度新たにデータ取得数を大幅に増やしたRNA-seq解析を行ったことによって,候補となる多数のP450の配列が得られた.予定通りRNA-seq解析に基づく遺伝子配列情報が整備され,今後の生合成酵素の特定に重要な基盤整備が出来た.

オーキシン生合成については,微生物のみで知られていたFMOがTrp→IAOxの変換活性を持つこと,またAASがTrp→IAAld活性を持つことが示され,TrpからIAAへ至る一連の変換経路を担う候補となる酵素遺伝子が明らかとなった.今後,これらの酵素に対する抗体の調整等を通して,これらの酵素がハバチにおけるIAA合成において担う役割を明らかにするための重要な手がかりが得られた.オーキシン生合成については,組換えタンパク質における酵素活性が確認されたゴール形成ハバチのflavin-containing monooxygenase(FMO,Trp→IAOxを担う)およびaromatic aldehyde synthase(AAS,Trp→IAAldを担う)が,ハバチ幼虫から調製された酵素液の示す活性をどこまで説明しうるかを明らかにすることを目的に,それぞれの抗体を作成し,抗体による阻害実験等を行う.具体的には,ハバチ酵素液にこれらの酵素が含まれるかをウェスタン解析により明らかにした上で,免疫沈降,あるいはアフィニティークロマトグラフィーによって当該酵素活性を阻害した時の,酵素活性の低下率を測定する.一方,サイトカイニンについては,今年度検討した数種のP450には,酵母発現系においてサイトカイニン側鎖の水酸化活性が認められなかったが,今年度行ったRNA-seq解析情報から,さらに候補となるP450酵素遺伝子が多数見出されたため,これらの活性確認を徹底する.また,サイトカイン生合成の鍵酵素であるisopentenyltransferase(IPT)は唯一見出されたtRNA型と思われる酵素にAMP等の低分子を基質とする活性が認められなかったが,新たに行ったRNA-seq解析データにおいても,同一のクローンしか見出されたかったため,tRNA経由のサイトカイニンの高生産の可能性や,酵母発現系では確認していない水酸化された基質を側鎖に転移する可能性等について検討する.
酸化電位水による象牙質表面処理が接着性に与える影響

研究者らは、これまで、リン酸と次亜塩素酸ナトリウムを併用した象牙質表面処理法について検討し、接着強さ及び接着耐久性の向上に効果があることを報告してきた。しかし、この方法は操作が繁雑で処理時間が長く、日常臨床で用いるには問題点がある。本研究では、この処理法に替わるものとして、酸性度が高く次亜塩素酸を含む酸化電位水に着目し、その象牙質への接着性に対する影響及び表面処理剤としての可能性について検討した。その結果、象牙質表面に酸化電位水を15秒間流水処理することにより管間象牙質のスメア層の除去が可能であり、処理時間を延長することによりスメアプラグの除去も可能であった。TEM観察では脱灰層と非脱灰層との境界は比較的明瞭であり、また脱灰層にはコラーゲンのバンド構造が確認できた。剪断接着試験の結果、初期接着強さは無処理の場合に比較して酸化電位水処理時間を増すにつれて低下傾向にあり、酸化電位水処理を行うことの象牙質接着性に対する有効性はみられなかった。そこで、酸化電位水処理した後に、象牙質最表層の脱灰コラーゲン層を除去するために次亜塩素酸ナトリウム処理を追加したところ初期接着強さでは無処理に対して有意に接着強さが向上したものの、熱サイクルを負荷することにより接着強さが低下した。SEM観察では次亜塩素酸ナトリウム処理を追加しても象牙質表面のコラーゲンが完全に除去されずに残留しているのが確認され、これが接着耐久性の低下に要因と考えられる。以上により、酸化電位水による象牙質表面処理は、スメア層は除去できるものの脱灰コラーゲン層は除去できないため、リン酸と次亜塩素ナトリウムによる象牙質表面処理法に替わることは現段階では難しいと思われる。
星間空間におけるC-H系，O-H系分子生成の起源に関する新しい実験研究

星間分子の反応を低温環境下に再現して実験的に精度良く調べることを目的とし,理化学研究所東原子分子物理研究室で開発中の極低温の静電型イオン蓄積リングRIKEN Cryogenicelectrostatic ring (RICE)を用いた「低エネルギーのイオン-中性反応」の実験的研究を行った。蓄積リングへの長時間イオン閉じ込め,および中性ビーム生成技術の開発を行い,合流実験のセットアップが概ね完了した。最終年度前年度に,より発展した研究課題へと再構成され,科研費(基盤B)「星間雲におけるC-H系分子誕生と複雑有機分子への進化(2017-2019年度)」として引き継がれた。当初計画通り,研究初年度である平成26年度は,イオン・中性合流ビーム実験のための装置開発に専念した.具体的には,主に中性ビーム(負イオン源+半導体レーザー)開発と,イオン蓄積リングRICEにおける分子イオン蓄積テストを行った.中性ビーム開発においては,負イオン源セットアップをリング入射に向けて再構成し,イオン蓄積リングに入射するためのビームラインを建設した.また,レーザー光による負イオンビームの中性化効率を従来から2桁向上するために,新たな光学シミュレーションを行い,カスタム設計の大強度半導体レーザー(波長808nm)を導入した.中性化用の真空チャンバーも新規に製作し,組み上げが進行中である.以上の装置開発及びアップグレードは高強度・高品質の中性ビームを生成し,分子イオンビームと衝突実験を行うために鍵となる技術であり,本研究目的達成のために不可欠な要素である.同時に,冷却分子イオンビーム生成のためのイオン蓄積リングRICEの試運転を開始した.ビーム輸送行列,及び有限要素法を用いたビーム軌道シミュレーションを行うとともに,リング内の電極パラメータ調整と,入射ビームの最適化を行い,極低温下(5K)において,15 keVのNe+イオンビームを入射し,30分以上もの間蓄積することに成功した.極低温リングにおけるイオン蓄積の成功は日本で初,世界で2番目となる快挙である.本研究で冷却分子イオン・中性原子の衝突を行うためにも極低温リングの稼働は必須条件であり,年度内に開発フェーズを完了できたことにより当初計画通りに研究を推進することが可能となった.次年度の実験で利用予定の炭化水素系イオンについても,イオンビーム生成テスト及びビーム電流の測定がおおむね完了した.平成27年度は,主に理化学研究所の極低温静電型イオン蓄積リングRIKEN Cryogenic Electrostatic ring (RICE)における分子イオンの蓄積、および中性の粒子検出器の開発に注力し、研究を推進した。極低温リング内の真空度が極めて高く、中性粒子検出によるビーム強度測定が困難であるため、本年度は、一定時間蓄積後(1002000秒)にリングから引き出したビーム強度を繰り返し測定することでビームの寿命を見積り、460秒程度の時定数を得た。また、リング内のキャビティに高周波を印加することにより、蓄積ビームのバンチ化を行った。ピックアップ検出器に5次の楕円フィルターとバッファアンプを実装することにより、高周波の雑音を排除してビームのバンチ構造を検出することに成功した。スペクトルアナライザを用いた、イオン周回周波数のゼロスパン測定によって、蓄積イオン数が時間とともに減衰する様子も観測された。また今年度は、星間分子反応の合流ビーム実験に向け、RICEにおいて初の分子イオンビーム蓄積に成功した。電子シクロトロン共鳴(ECR)イオン源を低パワー、高ガス圧力で運転することにより様々な分子イオンの引き出しを行い、運転条件の最適化を行った。いくつかの分子イオンについてRICEへ入射、蓄積して中性粒子の観測を行った。中性粒子の観測手法としては、Daly検出器を応用した新たな中性粒子検出器を開発し、テスト運転に成功した。中性ビーム入射ラインに関しては、セシウムスパッタ型負イオン源の高圧プラットフォーム上の制御系の改造を行い、Csリザーバの温度とカソード電流値の常時モニタ、ロギングによる運転条件の最適化を行った。負イオンの中性化チャンバーの真空テスト、半導体レーザーの立ち上げまでを完了した。平成27年度は中性ビームをRICEに入射する計画であったが、半導体レーザーの調達、冷却水等のインフラ整備に時間を要し、ビーム入射が送れている。一方で、RICEへの分子イオンビームの入射、および検出系の整備に関しては順調に進行しており、翌年度以降に予定していた様々な分子種についても、既にビーム出しが完了している。実験の構成要素ごとに多少ばらつきはあるものの、総合的な進捗状況として,おおむね順調である.蓄積リング内の残留気体(主に水素分子)は,イオンビームの蓄積寿命を制限するだけでなく,合流ビーム実験においてバックグラウンド信号の元となるため,その密度を定量的に評価することは本研究において重要なポイントである。エネルギー15 keVのNe+ビームを用いて得られたビーム減衰曲線をモデル関数に当てはめることで,残留気体との衝突による寿命をおよそ780秒と見積もった。これより得られた残留気体密度は1立方センチメートルあたり数万個程度であり,室温においておよそ1×10-10 Paの圧力に相当する。また,中性原子ビームに関して,電子脱離用の大強度レーザーの試験用ハッチを設置し,大強度での発振試験,収束光学系の最適化を行った。光学追跡ソフトZEMAXによるシミュレーションをもとに,数パターンの光学系を設計して,ビームの収束サイズをビームプロファイラにて確認した。

レーザーアレイの反りや,光学部品の温度上昇などに対策を講じ,中性ビームをRICEに入射するための準備がほぼ整った星間分子の反応を低温環境下に再現して実験的に精度良く調べることを目的とし,理化学研究所東原子分子物理研究室で開発中の極低温の静電型イオン蓄積リングRIKEN Cryogenicelectrostatic ring (RICE)を用いた「低エネルギーのイオン-中性反応」の実験的研究を行った。蓄積リングへの長時間イオン閉じ込め,および中性ビーム生成技術の開発を行い,合流実験のセットアップが概ね完了した。最終年度前年度に,より発展した研究課題へと再構成され,科研費(基盤B)「星間雲におけるC-H系分子誕生と複雑有機分子への進化(2017-2019年度)」として引き継がれた。負イオンビームアップグレードに関しては,真空チャンバ及びレーザー光学系の組み上げがやや計画より遅れている.一方で,イオン蓄積リングRICEにおけるイオン蓄積テストに関しては,電極デザインや使用するイオン種等の軽微な計画変更はあったものの,ほぼ全て予定通りに完了した.さらに次年度に予定していた炭化水素系イオンビームを用いたテスト等も完了している.以上を総合的に鑑みて,おおむね順調に進展していると評価する.初期計画に沿って、極低温イオン・中性合流ビーム実験の実現へ向けて研究開発を行う。進捗の送れている中性化レーザーの整備を進め、生成した中性ビームをRICEヘ入射し、分子イオンビームとの低速衝突反応を観測する。海外の極低温リングも本格運転を開始してきているので、密接に情報交換をしながら研究を進める。28年度が最終年度であるため、記入しない。原子分子物理当初計画通り,中性ビームをイオン蓄積リングRICEへ入射し,星間分子進化を研究対象としたイオン・中性の衝突反応を観測する.年度前半は負イオンビームの中性化セクションの完成を最優先として開発を継続しつつ,イオン蓄積リングにおいて,種々の星間分子イオンの蓄積テストを行う.年度内には当初予定していたC+H3+,あるいはC+CH3+等の合流実験を実施し,衝突速度に依存した反応断面積を得るとともに,これをMaxwell-Boltzmann分布へと畳み込むことで温度に依存した反応速度係数を実験的に決定する.また,より中性化効率を向上するために光増幅キャビティを製作し,年度内にインストールすることを目標に開発を行う.研究経費の収支はほぼ計画通りであるが、電子部品、真空部品類として計上していた消耗品合計350,000円について、研究計画の若干の前後から差異が生じ、115,795円を次年度に繰り越した。負イオンビーム中性化用の真空チャンバー及び光学系の組み上げがやや遅れたため,これにともなって消耗品(主として締結部品等)の購入予算15万円程度を次年度に見送った.前年度調達を先延ばしにした電源ケーブルや電子部品等の購入に充当する。次年度早々に真空チャンバーの組み上げを行うため,締結部品や架台固定に伴う消耗品の購入を行う予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。