hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
限定継続の実装とその理論の確立

今年度は、本研究で開発を行っているOchaCamlの実装の正当性に関する研究を行った。昨年度、限定継続と例外機構の両方をサポートする体系の正当性を示したが、その際、簡単のためにサポートする例外をひとつだけ、かつ引数のないものに制限していた。しかし、OchaCamlは関数型言語Caml Lightの拡張であり、実際にはCaml Lightと同様、複数の例外のサポート、ユーザによる新しい例外の定義、引数をもつ例外のサポートが存在する。そこで今年度は昨年度対象とした言語の例外機構を拡張した。具体的には例外値と例外ハンドラを拡張した。昨年度の証明では、定義となるプログラム(ここではインタプリタ)に対して正しさの保証された変換を複数施していくことで求めたいプログラム(ここではコンパイラと仮想機械)を導出する、というプログラム変換の手法を利用していたため、まず定義となるプログラムを適切に拡張し、それに続く導出のプログラムも拡張した。例外ハンドラの拡張はやや大きな変更であったが、結果的には比較的素直に拡張した形になった。コンパイラと仮想機械を導出する段階の変換の部分はまだ見直しが必要だが、実装とほぼ一致する結果が出せる見通しである。今回、例外宣言は明示的に構文には導入しなかったが、これは宣言なしで複数の例外が扱える体系になっているだけなので問題ない。今回の結果は限定継続まで含めればOchaCamlの正当性の証明、例外部分だけにすればCaml Lightの例外の実装の妥当性の証明を与えたと言える。今回、論文の形でまとめることはできなかったが、得られた結果はOchaCamlのみならず、Caml Lightの例外処理の実装の正当性を与えることができているため。まず、現在の導出を完成させ、細部を検討する。定理証明系Coqなどを利用した証明などとの比較も検討した上で、国際学会に向けた論文の執筆を行い、仕事全体をまとめた博士論文の執筆を行う。本年度は、限定継続命令shift/resetをサポートしたプログラミング言語処理系の実装と、その正当性の証明、および圏論を使った基礎理論の構築に向けた試みを行った。処理系の実装は、Caml Lightにshift/resetを導入して行っており、その内容についてはTheory and Practice of Delimited Continuations Workshop(限定継続の理論と応用に関するワークショップ)で発表した。また、Continuation Workshop(継続ワークショップ)チュートリアル開催に先立ち、実装を一般に公開した。実装の正当性については、functional derivationの手法を適用して証明中である。functional derivationとは、プログラムに正しさが保証された各種変換を施すことで、定義であるプログラムから対象のプログラムを導出する手法である。今回は、まず継続渡し形式のラムダ計算インタプリタからCaml Lightのコアを規定するZINC抽象機械、およびそのコンパイラを導出した。その上で元のインタプリタにshift/resetを導入し、証明を拡張した。これにより、今回の実装だけでなくCaml Light自体とZINCの対応についても正当性を証明した形になる。現在は、より実際の実装に近い抽象機械の導出を試みている。動的コード生成を視野に入れた研究としては、メタラムダ計算の豊穣圏による意味論構築を目指している。メタラムダ計算とは、通常のラムダ計算に加えてラムダ計算も扱える体系であり、2レベルのプログラミング言語と見なせる。すでに通常の圏による意味論については、各種変換の健全性を証明してある。豊穣圏によって表現することで、より一般的な意味論が与えられると期待している。研究としては途中の段階だが、プログラミングおよびプログラミング言語に関するワークショップにてポスター発表、応用哲学会第四回年次研究大会にて口頭発表を行った。処理系の実装はCaml Lightにshift/resetを導入して行っている。正当性の証明についてはfunctional derivationの手法を適用して証明中である。functional derivationとは、定義となるプログラムに対し、正しさの保証された変換のみを複数施していくことで得たいプログラムを導出する手法である。本研究では、昨年度に引き続き、ラムダ計算インタプリタに対して各種変換を施し、最終的にコンパイラと仮想機械に対応するプログラムを導出している。特に今年度は例外機構に着目し、対象となる言語を例外と例外処理で拡張した。例外は継続と同様、プログラムの実行の流れをコントロールするものであるため、例外機構と継続命令の両方をサポートする言語の動作は自明ではない。しかし定義となるインタプリタを例外モナドで拡張して導出した結果、実装と同じ挙動をすると見なせるコンパイラと仮想機械を導出することが出来た。この結果については論文にまとめ、プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップに投稿し、カテゴリ1で口頭発表した。導出の過程で見直したところ、既存の証明部分についても、より実装に近い形に修正出来た。また、動的コード生成を視野に入れた研究として、メタラムダ計算の基礎理論の見直しを行っている。メタラムダ計算とは、通常のラムダ計算に加えてメタレベルのラムダ計算も扱える大系であり、2レベルのプログラミング言語と見なせる。圏論を利用した意味論も持つが、今年度はプログラミング言語として利用する上で扱いやすい形に定義し直し、その理論を再構築することを目指した。研究としてはまだ途中の段階だが、段階計算に関するワークショップにて口頭発表も行っている。

しかし、OchaCamlは関数型言語Caml Lightの拡張であり、実際にはCaml Lightと同様、複数の例外のサポート、ユーザによる新しい例外の定義、引数をもつ例外のサポートが存在する。そこで今年度は昨年度対象とした言語の例外機構を拡張した。具体的には例外値と例外ハンドラを拡張した。昨年度の証明では、定義となるプログラム(ここではインタプリタ)に対して正しさの保証された変換を複数施していくことで求めたいプログラム(ここではコンパイラと仮想機械)を導出する、というプログラム変換の手法を利用していたため、まず定義となるプログラムを適切に拡張し、それに続く導出のプログラムも拡張した。例外ハンドラの拡張はやや大きな変更であったが、結果的には比較的素直に拡張した形になった。コンパイラと仮想機械を導出する段階の変換の部分はまだ見直しが必要だが、実装とほぼ一致する結果が出せる見通しである。今回、例外宣言は明示的に構文には導入しなかったが、これは宣言なしで複数の例外が扱える体系になっているだけなので問題ない。今回の結果は限定継続まで含めればOchaCamlの正当性の証明、例外部分だけにすればCaml Lightの例外の実装の妥当性の証明を与えたと言える。実装の正当性については概ね示されているため。実装の改良、および理論の構築に向けて、メタラムダ計算を扱っている。正当性の保証されている言語の対象範囲を拡大したため。また、実装の改良にむけてメタラムダ計算を扱っている。今回、論文の形でまとめることはできなかったが、得られた結果はOchaCamlのみならず、Caml Lightの例外処理の実装の正当性を与えることができているため。まず、実装に近い抽象機械およびコンパイラを導出するよう、functional derivationによる証明を見直す。また、メタラムダ計算に基づくプログラミング言語のデザイン、および実装を目指す。(実際の言語として利用するには再帰や多相性が必要になると思われるが、言語の拡張に伴って理論も拡張する。)まず、より実装に近いコンパイラ(具体的にはキャッシュを利用したコンパイラ)を導出するよう、functional derivationによる証明を見直す。また、プログラミング言語として利用しやすいように、メタラムダ計算の基礎理論の見直しを行う。まず、現在の導出を完成させ、細部を検討する。定理証明系Coqなどを利用した証明などとの比較も検討した上で、国際学会に向けた論文の執筆を行い、仕事全体をまとめた博士論文の執筆を行う。
高性能太陽光発電素子の設計と製作

1.Si基板上に10^6cm^<-2>の低転位密度のGaAsを結晶成長する方法を明らかにし、GaAs/Si及び、AlGaAs/Si2端子タンデム型太陽電池を作製し、それぞれ、12.9、16.3%の変換効率を得た。2.セレン蒸気を用いてCuInSe_2薄膜を形成し、フォトルミネセンス法によってその欠陥評価を行い、太陽電池の膜質評価法として有望であることが明らかになった。3.AlGaAs/GaAs太陽電池とInAlAs/InGaAsタンデム太陽電池を作製し、AM1.7において総合変換効率として23.85%が得られた。4.光CVD法によるaーSiC:Hの高品質化におけるHラジカルの役割を明らかにするためHラジカルCVDを試みた。その結果、良質の薄膜を形成する上でHラジカルは有効であることがわかった。5.aーSi/polyーSi4端子接続タンデム太陽電池の実験的最適化を、特に下部セルであるμcSiC/polyーSiヘテロ接合について行い、総合変換効率19.1%を得た。6.シリコンの表面に超微細金属アイランドを施した新型太陽電池の特性を改善するために金属アイランドの大きさ、密度、均一性を精密に制御する方法を検討した。7.水銀増感光CVD法によるアモリファスシリコンの成膜で、膜表面反応に及ぼす長波長の光照射効果を基板温度や光源と基板との距離を変化させ明らかにした。8.(VDF/TrFE)共重合体等の強誘電性有機薄膜の通常の金属・半導体結合やpn接合とは異なる異常光起電力効果の発現機構を利用し、電荷注入層との複合化による発生電流の増加などによる光電変換の高効率化を図った。
スポーツ愛好者を組織化する制度的環境の変動に関する国際比較研究：サッカーを中心に

本研究の目的は,スポーツ愛好者を組織化するための制度的環境と,その環境変動に対するスポーツ組織の課題を,国際比較から明らかにすることである.平成30年度は,研究目的1として,高度化を志向する日本人サッカー行為者が,ドイツ・ブラジルそれぞれの制度的環境のなかでサッカーを行うことで,彼らの社会的性格がどのように変容し,スポーツにかかわるどのような制度的環境の特徴が影響を及ぼすのかを明らかにするため,前年度に実施した両国でのインタビュー結果を分析・解釈した.そして,対象者の多くは,現在のドイツ・ブラジルそれぞれの制度的環境下でサッカーを行うことによって社会的性格が変容したというよりも,むしろ,それ以前の経験(海外遠征や海外の指導者や知人との接点による海外サッカーとの接触)により彼らの社会的性格が形成されていたと解釈できた.ただし,そのような社会的性格は,やはり異なる制度的環境に触れたという以前の経験から形成されたと考えられることから,本研究で構築した制度的環境による社会的性格形成という理論枠組みを実証する事例として捉えられた.また,研究目的2として,Jリーグ設立構想期や創成期における日本サッカー協会の特に組織内部の動向を明らかにするため,前年度に実施した日本サッカー協会発行の機関誌調査結果から抽出した対象者にインタビューを行ったが,対象者の都合により平成30年度は予備調査にとどまった.予備調査では,対象者,すなわち,日本サッカー協会に各種委員会委員として比較的長期間の関与があったブラジル人元サッカー選手によれば,外国のサッカーにおける制度的環境を踏まえた意見や提案を同協会の委員会等で述べても,それらを実際の制度形成に反映することが難しい状況にあったことが指摘された.本研究の最終年度では,研究目的2の詳細なインタビュー調査を実施し,以上を総合的にまとめて本研究の目的を達成する.当初の計画通り,研究目的1として実施したインタビュー調査結果の分析・解釈を行い,研究目的2として実施した文献調査の結果から抽出した対象者にインタビューを行った.対象者の都合によりインタビューは予備調査にとどまったが,おおむね順調に進展している.本研究の最終年度である2019年度は,前年度に予備調査にとどまったインタビュー調査のより詳細な本調査を実施するとともに,当初計画通り,研究目的1及び研究目的2の調査結果や分析をまとめ,本研究の最終目的であるスポーツ愛好者を組織化するための制度的環境と,その環境変動に対するスポーツ組織の課題を明らかにし,日本におけるスポーツ組織の課題を提示する.本研究の目的は,スポーツ愛好者を組織化するための制度的環境と,その環境変動に対するスポーツ組織の課題を,国際比較から明らかにすることである.そのために,平成28年度は,研究目的1(高度化を志向する日本のサッカー行為者が,ドイツ・ブラジルそれぞれの制度的環境のなかでサッカーを行うことで,彼らの社会的性格がどのように変容し,スポーツにかかわるどのような制度的環境の特徴が影響を及ぼすのかを明らかにすること)に対する先行研究の検討を行い,分析の枠組みを再構築した.当初計画していた「スポーツと越境」に関する議論をレビューしたところ,越境することを制度的環境が変動することと捉えたうえで,制度と行為者の社会的性格との関係が論じられたものはほとんどなかった.しかし,菅原(1980)や粂野(1984)が展開した制度としてのスポーツ論(制度論)では,制度によって行為者の社会的性格が形成される分析枠組みが示されていた.ただし,その制度論では,制度を形成・変革する主体が見え難く,社会的性格形成過程における行為者の主体性の発揮を把握する分析枠組みも不足していた.そこで,スポーツ社会学の分野で(スポーツと越境に関する研究等でも)議論されてきた主体的社会化論を制度論に援用するとともに,スポーツ組織を制度形成・変革の主体として位置づけることで,スポーツ組織と行為者の両者の主体性を把捉し,マクロな視点とミクロな視点を包摂する分析枠組みを提示することができた.この分析枠組みからは,愛好者の組織化が求められるこれからのスポーツ組織において,特に愛好者が主体性を発揮して積極的にスポーツ組織に働きかけると同時に,スポーツ組織も,登録者(競技者)に限らず未登録者(愛好者)の要求を積極的に制度形成・改革に反映していく姿勢が求められるということが示唆された.この分析枠組みを用いて次年度以降の調査及び分析・解釈を行う.当初の計画通り,研究目的1に対する先行研究の検討を行い,分析の枠組みを再構築したが,その検討やまとめに時間を要し,具体的な調査手法についての検討を深めることができなかった.しかし,具体的な調査手法であるライフストーリー・インタビュー法については,平成29年8月に計画しているドイツ及びブラジルでの現地調査に間に合うように検討を深める予定であり,おおむね順調に進展している.本研究の目的は,スポーツ愛好者を組織化するための制度的環境と,その環境変動に対するスポーツ組織の課題を,国際比較から明らかにすることである.平成29年度は,前年度に再構築した分析の枠組みに基づき,研究目的1(高度化を志向する日本のサッカー行為者が,ドイツ・ブラジルそれぞれの制度的環境のなかでサッカーを行うことで,彼らの社会的性格がどのように変容し,スポーツにかかわるどのような制度的環境の特徴が影響を及ぼすのかを明らかにすること)を達成するため,ドイツ及びブラジルでのインタビュー調査を実施した.また,研究目的2(Jリーグ設立構想期や創成期における日本サッカー協会の特に組織内部の動向を明らかにすること)に対して,日本サッカー協会が発行する機関誌を主とする調査を行った.まず,研究目的1に対する調査では,当初から計画していた対象者である渡独・渡伯した日本人サッカー行為者(両国5人ずつ)に加えて,両国のサッカー連盟及び両国の指導者にもインタビューを実施した.

なお,インタビュー内容の分析は,当初の計画通り平成30年度に行う.次に,研究目的2に対する調査では,既に1978年創刊の機関誌においてプロリーグの構想が議論されていたことから,1978年以降に日本サッカー協会の各種委員会委員等として同協会運営に関与した外国人の有無を,同機関誌を対象として調査した.また,日本サッカー協会に対して,同協会が財団法人化した1974年以降の役員,各種委員会委員,評議員,事務職員における外国人の有無について,理事会資料での確認を依頼した.その結果,各種委員会委員として7人,事務職員として2人の外国人が任用されていることが判明し,その中でも2人の伯人元サッカー選手がJリーグ設立構想期や創成期に比較的長期間の関与があったことから,当初計画通り平成30年度は彼らに対してインタビュー調査を行い,その分析を行う.当初の計画通り,研究目的1に対するインタビュー調査をドイツ及びブラジルで実施し,研究目的2に対する文献調査を行ったことから,おおむね順調に進展している.本研究の目的は,スポーツ愛好者を組織化するための制度的環境と,その環境変動に対するスポーツ組織の課題を,国際比較から明らかにすることである.平成30年度は,研究目的1として,高度化を志向する日本人サッカー行為者が,ドイツ・ブラジルそれぞれの制度的環境のなかでサッカーを行うことで,彼らの社会的性格がどのように変容し,スポーツにかかわるどのような制度的環境の特徴が影響を及ぼすのかを明らかにするため,前年度に実施した両国でのインタビュー結果を分析・解釈した.そして,対象者の多くは,現在のドイツ・ブラジルそれぞれの制度的環境下でサッカーを行うことによって社会的性格が変容したというよりも,むしろ,それ以前の経験(海外遠征や海外の指導者や知人との接点による海外サッカーとの接触)により彼らの社会的性格が形成されていたと解釈できた.ただし,そのような社会的性格は,やはり異なる制度的環境に触れたという以前の経験から形成されたと考えられることから,本研究で構築した制度的環境による社会的性格形成という理論枠組みを実証する事例として捉えられた.また,研究目的2として,Jリーグ設立構想期や創成期における日本サッカー協会の特に組織内部の動向を明らかにするため,前年度に実施した日本サッカー協会発行の機関誌調査結果から抽出した対象者にインタビューを行ったが,対象者の都合により平成30年度は予備調査にとどまった.予備調査では,対象者,すなわち,日本サッカー協会に各種委員会委員として比較的長期間の関与があったブラジル人元サッカー選手によれば,外国のサッカーにおける制度的環境を踏まえた意見や提案を同協会の委員会等で述べても,それらを実際の制度形成に反映することが難しい状況にあったことが指摘された.本研究の最終年度では,研究目的2の詳細なインタビュー調査を実施し,以上を総合的にまとめて本研究の目的を達成する.当初の計画通り,研究目的1として実施したインタビュー調査結果の分析・解釈を行い,研究目的2として実施した文献調査の結果から抽出した対象者にインタビューを行った.対象者の都合によりインタビューは予備調査にとどまったが,おおむね順調に進展している.
超薄型ポリテトラフルオロエチエン肺動脈弁の開発

独自に開発した伸延機材を使用して、臨床使用されている0.1mm厚expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE)膜を加熱・伸展し、超薄型ePTFE膜を作成した。この超薄型ePTFE膜の厚さは約0.05mm。この超薄型ePTFE膜を用いて、新たに開発したfan-shaped弁を作成し、bulging sinnus付ePTFE人工血管内面にePTFE糸を用いて縫着し、3弁付き導管を作成した。この3弁付き導管を右心系循環モデル内で弁機能を検討した。この結果、優れた弁機能が証明された。また、直径8mm24mm(2mm刻み、9種類)の弁付き導管を作成し、京都府立医科大学倫理委員会の承認の下に臨床試験を行った。臨床試験では現在までのところ、ePTFE弁機能は非常に良好で、狭窄や閉鎖不全に伴う弁機能廃絶は認めていない。独自に開発(ジャパンゴアテックス社との協同開発)した機材を使用して、臨床使用に用いられている0.1mm厚ePTFE membraneを加熱・伸展し、超薄型ePTFE membraneを作成した。この機材はePTFE加工に必要な正確な加熱処理(330°Cに設定)と同時に、ePTFE matrixを360度方向に伸展させるように調整した。実際にePTFE membraneの加熱・伸展実験を行いながら、この加工機材の改良(加工温度・時間調整、伸展張力調整など)を行い、至適な厚みを作成するための条件を検討した。超薄型ePTFE membraneは0.8mm厚、0.7mm厚、0.6mm厚、0.5mm厚、0.4mm厚の5種類作成し、それぞれにおいて強度試験(引っ張り試験、引き裂き試験、耐水圧試験、ヒートサイクル試験)を施行。強度試験はジャパンゴアテックス社の試験機を用いて行った。また走査電子顕微鏡を用いて各厚さに加工したePTFE membraneのmatrix破壊、劣化の有無を確認した。作成した超薄型ePTFE membraneを用いてfan-shaped valveをbulging sinusを作成したePTFE人工血管に縫着した。右心系循環モデルを用いて流体力学的な弁特性を検討して、どの厚さの超薄型ePTFE membraneが肺動脈弁として理想的な特性を有するかについて検討した。独自に開発したePTFE membrane伸展器を用いて、臨床使用に用いられている0.1mm厚ePTFE membraneを加熱・伸展し、超薄型ePTFE membraneを作成した。この機材はePTFE加工に必要な正確な加熱処理と同時に、ePTFE matrixを360度方向に伸展させるように設計された機材である。実際にePTFE membraneの伸展工程を行いながら、超薄型ePTFE membraneは0.8mm厚、0.7mm厚、0.6mm厚、0.5mm厚、0.4mm厚の5種類作成し、それぞれにおいて強度試験(引っ張り試験、引き裂き試験、耐水圧試験、ヒートサイクル試験)と、走査電子顕微鏡を用いて各厚さに加工したePTFE membraneのmatrix破壊、劣化の有無を確認した。さらに、右心系循環モデルを用いて流体力学的な弁特性を検討して、どの厚さの超薄型ePTFE membraneが肺動脈弁として理想的な特性を有するかについて検討した。その結果、弁運動が良好で、かつ臨床使用に用いる事の出来る薄型ePTFE membraneは0.5mm厚であることが判明した。作成した超薄型ePTFE membraneを用いて作成したfan-shaped valveをbulging sinusを作成したePTFE人工血管に縫着し、1弁付きパッチと3弁付き導管を作成した。この1弁付きパッチと3弁付き導管の使用を京都府立医科大学倫理委員会の承認を得て、臨床使用を行った。この3弁付き導管を右心系循環モデル内で弁機能を検討した(米国Gore-Tex社)。この結果、優れた弁機能(開放、閉鎖)が立証された。この超薄型ePTFE membraneによるfan-shaped valve(3弁)を縫着したbulging sinus付きePTFE人工血管(径8mm24mm、2mm刻みの9種類)を体重に合わせて選定(正常肺動脈弁輪径の約130%の径を基準)し、京都府立医科大学倫理委員会の承認の下に、臨床試験を行った。臨床試験続行中であるが、現在のところ弁機能は非常に良好で、狭窄、閉鎖不全による再手術が必要な例は認めていない(姑息手術例を除く)。超薄型ePTFEmembraneを作成でき、実際に臨床使用を行い、評価をする段階まで到達できている。24年度が最終年度であるため、記入しない。超薄型ePTFE

membraneを用いたfan-shaped肺動脈弁の機能評価を臨床的に行うことが必要である。そのためには多施設共同研究を行い、多くの症例数を重ね、臨床的問題点を検討する必要がある。さらに流体力学的評価を並行して行い、弁機能解析とその結果、弁デザイン改良を行う必要があるかどうかの検討を行う。24年度が最終年度であるため、記入しない。
複合機能化への材料強調設計

総括班の具体的研究活動は、以下の通りである。平成11年10月特定領域発足第一回研究会開催(仙台)平成12年3月ニューズレターNo.1発行平成12年3月第二回研究会開催(東京)平成12年9月ニューズレターNo.2発行平成13年2月第三回研究会・公開シンポジウム開催(大阪)平成13年2月研究進捗資料集発行平成13年3月日本金属学会シンポジウム「複合材料協調設計」(千葉)平成14年2月第四回研究会(仙台)平成14年2月研究成果資料集発行平成14年11月第五回(最終)研究会(取りまとめ)総括班は、研究プロジェクト発足以来、一貫していかにして各班の連携を強化しながらより多くの成果を挙げ、それらを効果的に情報発信することを基本方針にした。代表的な対外的活動状況を以下に記す。(1)公開シンポジウムの開催研究期間の中間報告的なシンポジウムであるが、関係者以外の参加者からも出来る限り早い時期に進捗状況について意見を求め、それを参考にして後半の研究を進めることをねらった。(2)日本金属学会シンポジウムの開催日本金属学会春期大会中に本特定領域研究に参加している研究グループが中心になって、「複合材料協調設計」というシンポジウムを計画し、活発な討論が行われた。材料科学における日本からの情報発信源として不動の地位を固めつつある学術雑誌に本研究成果の特集号論文を掲載する。(4)日本金属学会の機関誌「まてりあ」に特集を企画2002年3月号に「プロジェクト紹介-複合機能化への材料協調設計」の特集を企画した。紙数の制限のためすべての成果を掲載することはできなかったが、各研究グループの代表的成果11編が紹介される(平成14年3月号)。(5)研究会の開催合計5回の研究会を開催し、成果の情報発信に努めた。第1回の研究会を平成11年10月7日(木)に開催し、各班から提案された研究課題と研究計画の妥当性を議論し、研究会終了後、総括班会議で総括した。まず、研究会では、この特定領域研究においては、世界に誇れる独創的な研究成果を出すことを求められていると研究代表者から挨拶があった後、各研究班代表者が個別の研究計画を説明し、これらについて全体で討論した。具体的な研究課題として提案されたのは、1.複合機能化プロセス・材料開発班では、「減圧プラズマ溶射を用いた耐熱材料の高機能化」、「Mo基in-situサーメットの協調機能設計」、「複合機能調和Nb基複相合金の開発」、「原子レベルのシミュレーションによる合金の特性評価」、2.複合機能化ミクロ組織因子・界面制御班では、「複合機能化ミクロ組織因子・界面制御」、「Fe-Ni合金双結晶のマルテンサイト変態に及ぼす料界性格の影響」、「Nbsi_2/MoSi_2二相シリサイドの組織制御」、3.複合機能化材料設計班では、「金属系複合機能材料設計・開発・評価」、「多層膜系機能性材料設計・開発・評価」、「液体急冷法による組織制御と特性評価」、4.複合機能粉体プロセス・材料開発班では、「機能複合化粒子の作製と粒子配列技術の開発」、「構造用セラミックスの複合機能化(ノイズモニタリングによる放電焼結の制御)」、「圧電セラミックスの傾斜機能複合化」、5.協調システム材料設計班では「金属系複合材料によるセンサー・アクチュエーターの開発」、6.協調システム材料の信頼性評価班では、「複合機能材料の界面挙動の動的評価」である。

本特定領域研究は、"界面"に焦点を当てて多機能複合材料を開発することを目的としているが、構成相単相の研究から、複合機能化の設計、プロセス、システム開発と多岐にわたる材料研究者を組織化している。この組織は複合材料開発の新展開を図るために計画され、それが特徴になっているものの、連携をとりにくい恐れもある。そのため、総括班は電子メールその他で各班と連絡を密にとっており、平成12年3月25日には平成11年度の第2回研究会と総括班会議を計画している。平成13年2月8日、9日に第3回の研究会を公開シンポジウムという形で開催した。研究計画班全体ではこれまでに2回の研究会を開催し(平成11年10月7日、平成12年3月25日)、研究の進捗および今後の計画について議論してきた。また、研究会の前後には総括班会議を開催し、研究計画がどの程度順調に進んでいるか、進める上での問題点は何か、その対策は何かなどについて細かく分析し、その検討結果を各班にそのつど連絡し、指導してきた。第3回の研究会では、公開シンポジウムで研究計画前半の成果を発表することにより、研究計画班以外の方々からも率直な意見をいただき、コメントやアドバイスを総括班で整理して後半の研究に積極的に反映させていくことにした。これまでの成果は(1)組織・界面制御による要素材料の高機能化、(2)複合機能化の材料プロセスと信頼性評価、(3)新規プロセス開発、に分類される。(1)では結晶粒界性格を制御することによる形状記憶特性の改善、生体適合性に優れた形状記憶新合金の開発、集合組織制御による磁場応答型形状記憶合金の特性改善などの成果が得られており、これら高機能要素材料を利用した複合化プロセスをいかに確立していくかについて総括班からいくつかの提案がなされた。これらについて今後実証をしていく予定である。(2)では、SiC連続繊維/Alアクティブマテリアルの創製、ZrC/Mo in-situ複合材料における高強度高靭性化などの新規複合材料の基本コンセプトが示されたが、今後は実用化に向けての材料特性、プロセス制御技術の確立についても取り組んでいく。(3)では独自に開発した方法で単分散機能性粒子を作製するとともに、2、3次元配列させるプロセス技術を開発したが、今後は粒子サイズをどこまで小さくできるか、傾斜化による複合化で新規材料特性を発現させられるかを目標に実験を進めることにした。本特定領域研究も平成13年が最終年度になるため、総括班はいかにして各班の連携を強化しながらより多くの成果を結集するか、および取りまとめた成果をどのような方法で効果的に発表するかについて議論を重ねてきた。その結果、代表的な成果については学術雑誌に投稿し、紹介していただくことにした。まず、国際的な学術雑誌である「Science and Technology of Advanced Materials」に特集号を組むことを編集委員会に提案し、了承された。現在査読、編集が進行中であり、2002年の3月に発行予定の雑誌に10編以上の論文が本特定領域研究の成果として紹介される。また、日本金属学会の機関誌「まてりあ」2002年3月号に「プロジェクト紹介-複合機能化への材料協調設計」の特集を企画した。近々発行される予定である。
ヒトES細胞を用いた肥満脂肪組織内炎症に対する新規細胞形質変換治療法の開発

我々が既に同定しているヒトES細胞由来血管前駆細胞(VPC)を用いて単球/マクロファージへの分化誘導を検討した。既報にてマウスES細胞にてマクロファージ分化誘導に有効であったと報告のあるSCF、GM-CSF、M-CSF、インターロイキン1α、インターロイキン3、インターロイキン6をヒトVPCに添加することでマクロファージへの分化誘導を試みたが、CD11b(+)CD45(+)細胞はごくわずか得られるのみであった。一方Embryoid Body(EB)を形成した後、上記サイトカインを添加したメチルセルロース培地での培養ではCD11b(+)CD45細胞が10%ほど存在していた。したがって今回使用したヒトES cell株(hES3)においては、マウスES細胞とは異なり、血管前駆細胞からのマクロファージ誘導にはさらなる誘導方法の工夫、feeder細胞の選択が必要であると考えられた。さらにヒトES細胞にてEBを経て得られたCD11b(+)CD45(+)cellsから脂肪細胞への分化誘導が可能であるかどうかを検討したが、脂肪滴を含んだ成熟脂肪細胞は得られなかった。また、メタボリックシンドロームの成因の一因と考えられる脂肪細胞・炎症細胞の相互作用の解析を目指し、ヒト脂肪組織内に存在する間葉系幹細胞の同定、解析を施行した。これまでに培ったヒトES細胞からの血管細胞、血球細胞分化誘導とそれら分化各段階の細胞の性状解析のノウハウに基づき、緻密なフローサイトメトリーによる解析を通じてヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞(SVF-MSC)、ヒト脂肪組織由来血管前駆細胞(SVF-VPC)の同定に成功した。すなわちCD73(+)細胞群がCD34(±)CD45(-)CD105(-)CD166(+)という単一な細胞集団であることを証明し、CD73(-)細胞群からは脂肪・骨・軟骨細胞誘導が不可能であることを証明した。GPI anchored proteinとして知られるCD73はAMP→アデノシンへの変換を促進し、内皮細胞へのリンパ球の接着を促す事から、CD73(+)細胞がアデノシンを介して脂肪組織内での脂肪細胞と炎症細胞との相互作用に関与している可能性が考えられる。現在、アデノシンアゴニスト・アンタゴニストを使用してSVF-MSCにおけるアデノシンの作用機序を解析中である。
B型肝炎における肝細胞壊死発生機序に関する基礎的・臨床的研究

(1)肝細胞ーpARの精製とその性状分析正常ヒト肝ホモジェネ-トの遠沈上清をSDSーPAGE法にて分離し、nitrocellulose膜へ転写した後、酵素標識ポリマ-化ヒトアルブミン(HRPOーpHSA)を反応させた。肝細胞ーpARは15kD及び14.8kDの糖鎖を持たない蛋白として同定された。さらにSDSーPAGEのgelより肝細胞ーpARを切り出し、高速液体クロマトグラフィ-を用いて精製した。精製肝細胞ーpARのN末端から30個のアミノ酸配列を決定し、既知の蛋白とのホモロジ-を検討すると、14.8kD蛋白はヒトのヘモグロビンαと、また15kD蛋白はヘモグロビンβと相同性を示した。一方、精製肝細胞ーpARに対する抗血清を用いてヒト肝組織凍結切片での局在を検討すると肝細胞の細胞質及び細胞膜に蛍光が認められた。(2)血清中の肝細胞ーpAR・肝細胞ーpAR抗体の臨床的意義精製肝細胞ーpARをmicroplateに固相化しELISA法にて肝細胞ーpAR抗体を測定した。正常者では全例陰性であったが、HBs抗原陽性慢性肝炎例でHBe抗原陽性では56%、HBe抗体陽性では58%に陽性であった。HBs抗体陽性者では特に陽性率が高く、肝細胞膜抗体陽性者ではより高率であった。B型慢性肝炎の急性増悪例ではsーGPTの上昇と同時かやや遅れて肝細胞ーpAR抗体の上昇が認められた。またHBe抗原陽性慢性肝炎血清中には肝細胞ーpARが存在し、肝細胞ーpARは肝細胞障害と密接に関係する事が示唆された。(3)ポリマ-化ヒトアルブミン(pHSA)の生体内における動態コロイド金粒子にpHSAをラベルし生体内での動態を検討すると、ラット及びヒトの肝臓の類洞内皮細胞及びKupffer細胞に取り込まれた。肝細胞との反応について今後さらに検討が必要である。(4)肝細胞壊死における細胞接着因子の関与B型慢性肝炎肝組織におけるLFAー1及びICAMー1の発現を検討すると、piecemeal necrosisやfocal necrosisに浸潤しているリンパ球にはLFAー1が陽性で、同部の肝細胞膜にはHLA class 1抗原と共にICAMー1が表出されていた。B型慢性肝炎におけるウイルス排除に細胞接着因子が重要である事が示唆された。1.肝細胞ーpARの性状分析とその精製既に肝細胞膜特異抗原分画(LMAg)中に肝細胞ーpARが豊富に存在することが予想されていたので、正常肝ホモジネ-ト105,000g遠沈上清のSDSーPAGEを行い、酵素標識ポリマ-化アルブミン(HRPOーpHSA)を用いたWesternblottingにて行ったところ、肝細胞ーpARは15および14.8kDに同定された。肝ホモジネ-ト上清を

SDSーPAGE後nitrocellulose膜に転写し糖鎖の検討をしたところ、コントロ-ルのtransferrinは陽性に染色されたが、肝細胞ーpARは陰性で糖鎖を持たないproteinであると考えられた。さらにSDSーPAGE後のgelより肝細胞ーpARのbandを切り出し、濃縮後、protein sequencerにてアミノ酸配列を検討し、N端末のValineよりはじまる10個のアミノ酸配列を決定した。2.肝細胞ーpARの肝組織局在精製肝細胞ーpARを家兎に免疫して抗血清を得、正常ヒト肝組織を凍結切片としてPFA固定を行い、家兎抗血清を1次抗体とし、さらに2次抗体としてFITC標識抗家兎免疫グロブリンを用いて染色し、蛍光顕微鏡下に観察した。家兎に免疫して得られた抗血清は、Western blottingにて肝細胞ーpARと特異的な反応が確認された。蛍光抗体法による検討では、肝細胞のcytoplasmおよびmembraneに特異蛍光を認めた。3.血清中肝細胞ーpAR抗体の臨床的意義肝細胞ーpAR抗体の検出はELISA法によった。精製肝細胞ーpARをmicroplateに固層化し、被検血清と反応させHRPO標識ヒト免疫グロブリンを加え、OPDで発色、492nmの吸光度を測定した各種肝疾患における陽性頻度は、SーGPT異常群で正常群に比し有意に高値を示し、HBs抗体陽性の肝細胞膜抗体陽性例ではより高率に検出された。病型別では無症候性キャリア、慢性持続性肝炎、慢性活動性肝炎へと病型が進展するにつれて抗体価の上昇がみられた。1.肝細胞ーpARの性状分析:平成2年度に引き続き、正常ヒト肝ホモジネ-ト105,000g遠沈上清のSDSーPAGEを行ったのち、酵素標識ポリマ-化アルブミン(HRPOーpHSA)にて同定された、肝細胞ーpARのband(14.8および15kD)を各々抽出し、ペプチドシ-クエンサ-(ABI社)を用いてN末端から30番目までのアミノ酸配列を決定した。このアミノ酸配列および分子サイズ、糖鎖を持たないことより、14.8および15kD蛋白は各々αーおよびβーグロビンと同定された。2.ポリマ-化オルブミン(pHSA)と反応する14.8および15kDの蛋白がαーおよびβーグロビンと同定されたため、ヘモグロビンとpHSAの反応について検討した。正常ヒトヘモグロビンをSDSーPAGEにて展開し、HRPOーpHSAを用いたWestern blottingを行い、αーグロビンに結合活性を認めた。この反応は未標識のpHSAにより抑制され、特異的反応と考えられた。3.αーグロビンがpHSAと結合するため、同じくpHSAと結合することが示されているB型肝炎ウイルスのポリマ-化アルブミン(HBVーpAR)すなわちpreーS2領域にコ-ドされた蛋白のアミノ酸配列と、αーグロビンのアミノ酸配列をコンピュ-タ-にて解析し、共通した配列の有無を検討した。その結果、全体としてのホモロジ-は低かったが、アミノ酸配列でαーグロビンの113115番目とpreーS2の2224番目、さらに、αーグロビンの9496番目とpreーS2の5153番目に3残基連続一致部分を認めた。B型慢性肝炎の細胞壊死に関する接着因子の検討2)これらのリンパ球にはLFAー1が発現されており、また活性化リンパ球の指標であるCD28およびHLAーDRが陽性であった。4)ICAMー1が発現している肝細胞の周辺にはLFAー1陽性のリンパ球が浸潤していた。
情動を伴う触覚体験の同定およびモデル化

本研究は情動を引き起こす触覚体験の単位要素の同定および情動を引き起こす触覚体験に必要な触覚ディスプレイの設計論構築を行った.応用事例として,音響スピーカを用いた触覚提示装置,鉛筆削りを模した触覚提示装置,笑い増幅器,音響コンテンツに合わせた耳触覚,歯磨き振動変調による心地よさ増幅,立毛による驚き感覚の増幅,擬似心拍の提示による親近感の増幅を行い,さらに触聴覚間の和音の存在を明らかにした本研究は情動を引き起こす触覚体験の単位要素の同定および情動を引き起こす触覚体験に必要な触覚ディスプレイの設計論構築を行った.応用事例として,音響スピーカを用いた触覚提示装置,鉛筆削りを模した触覚提示装置,笑い増幅器,音響コンテンツに合わせた耳触覚,歯磨き振動変調による心地よさ増幅,立毛による驚き感覚の増幅,擬似心拍の提示による親近感の増幅を行い,さらに触聴覚間の和音の存在を明らかにした本研究は,触覚によって音楽のような心を揺り動かされる感覚体験を生み出す手法を体系化することを目標とし,情動を引き起こす触覚体験の単位要素の同定,情動を引き起こす触覚体験に必要な触覚ディスプレイの設計論構築,および情動を引き起こす触覚体験の低次-高次モデルの構築を行う.第一年度であるH21年度は,まず情動を引き起こす3つの触覚的作品を作成した.第一に音響スピーカを用いた簡便な触覚提示装置による生物感提示装置であり,呼吸や鼓動を模した圧と振動により,リアルな生き物を触っている感覚を体験出来る.第二に鉛筆削りを模した触覚提示装置であり,鉛筆を削る際の振動および音をあらゆる速度で記録し,ユーザの回転速度に合わせて再生することでリアルな感覚を再現している.第三に笑いの増幅であり,ユーザの笑い初期動作を筋電で検出し,周りに配置した人形が笑うことによって,ちょうどコメディ番組のラフトラックと同様に笑いの場を生成することができる.以上の3つのアプリケーションは現在,高齢者および自閉症の児童への適用実験を計画している.音響スピーカを用いた触覚提示の中で,人の感情を生起するための触覚提示手段は,皮膚との接触部が極力柔らかい必要があることが分かった,固い接触面であると,たとえ柔らかいダイナミクスを再現しても感情を生起するまでに至らない,この観察から,新たな触覚提示手法のための二つの現象を解明する研究を行った.第一に熱蒸気によって圧覚が発生する現象であり,汗腺を介して直接圧覚受容器が刺激されることで柔らかな圧覚が生起していることが分かった.第二に人が水面を知覚する現象であり,水面は通常の触覚受容器ではなく,皮膚に生える毛のたなびきによって知覚が増幅されていることが分かった.以上の新たな知見は今後,感情を生起する触覚ディスプレイの構成手法として有望と考えられる.本研究は,触覚によって音楽のような心を揺り動かされる感覚体験を生み出す手法を体系化することを目標とし,情動を引き起こす触覚体験の単位要素の同定,情動を引き起こす触覚体験に必要な触覚ディスプレイの設計論構築,および情動を引き起こす触覚体験の低次-高次モデルの構築を行うものである.第二年度であるH22年度は,触覚による情動増幅を二つに分類した.第一に触覚それ自体が情動を生成するもの,第二に情動に伴う(生理/運動)反応を逆に提示することによって情動を誘発するものである.第一の情動誘発については,音響コンテンツに合わせて耳に対して触覚提示を行うと,強い情動を生起しうることを見出した.この情動変化の質は耳への刺激によって決まるものではなく,文脈(コンテキスト)に依存して誘発される情動の種類自体が変化するという知見を得た.第二の情動誘発については,昨年度にひき続いて自己の笑い行動を検出し,周りの人形を笑わせるという手法によって効果的に情動を提示できることを示した.さらに日常生活における触覚情動体験の増強を行うため,二つのプロトタイプを製作した.一つは昨年明らかとなった人間の触覚による水面知覚現象を利用した,流体を触覚的に増強して知覚する触覚スーツの開発であり,現在は通常の皮膚と比べてはるかに強い触知覚を無電源で生起させるユニットの開発に成功している.もう一つは日常的な触覚エンタテインメントの一例として「棒バランスゲーム」を取り上げ,これを解析した.解析の結果,棒バランスにおいて掌の触覚が重要な役割を果たしていることを確認した.以上のように本年は情動誘発の一般化に取り組むと共に,手法の面ではさらに情動誘発の振れ幅を増す触体験の生成に取り組んだ.本研究は、情動を引き起こす触覚体験の単位要素の同定、情動を引き起こす触覚体験に必要な触覚ディスプレイの設計論構築、および情動を引き起こす触覚体験の低次-高次モデルの構築を行うものである。第三年度であるH23年度は、昨年度提案した「耳への振動提示による情動増幅」を多くの音源に対して適用し、さらに「体毛を立毛させることによる驚き感覚の増幅」、「擬似的な心拍の提示による親近感の増幅」を提案、評価した。耳への振動提示についてはH22年度、聴覚的刺激の低周波成分を触覚的に耳介に提示することで情動の変化が生じることが確認された。H23年度は情動変化のコンテンツごとの影響を評価し、その結果、もともとコンテンツに含まれていた情動的要素が特に顕著に増幅されることがわかった。体毛を立毛させることによる驚き感覚の増幅は、サイレンによる驚き状況の提示と同時に前腕部に高電圧を加えて立毛させることによって行った。

心理評価、および皮膚コンダクタンス反応(SCR)を観察した結果、立毛によって驚き感情が有意に増加していることが明らかとなった。立毛単独では驚きは生じないことから、ヒトは驚き状況の提示と同時に立毛という自己の生理反応を提示されることで自己の内部状態を調整したと解釈できる。擬似的な心拍の提示による親近感の増幅は、好意をもたらすであろう写真(異性のポートレイト)をランダムに提示した際に心拍の上昇または下降を胸部に振動として提示し、それによって写真への評価値が変化するかどうかを見た。その結果、心拍の上昇によって好意が上昇すること、また元々特に好意を持たない(好みでない)写真については違和感を持ち、むしろ不快となることが明らかとなった。最終年度である24年度は、これまでに提案してきた触覚による情動誘発をもとに、具体的な応用提案を行った。具体的には「体毛を立毛させることによる驚き感覚の増幅」、「擬似的な心拍の提示による親近感の増幅」,「歯を磨く際の振動変調による心地よさの増幅」,「触覚による聴覚の増幅」を行った.体毛の立毛については、これまでの研究で前腕の立毛によって驚き感覚が増幅されることは確認されてきた。本年は特に映画館での視聴時の体験の増強を目的に、椅子型デバイスを用いた全身への提示実験を行った。擬似心拍の提示については、これまでの研究で好意をもたらす傾向の高い映像の提示にともなって自己の心拍を上昇させると好意が上昇することが確認されていた。これをコミュニケーション用途に用いるため、ソファや携帯電話などの日用品への内蔵を行った。歯を磨く際の振動変調は,歯ブラシに装着したコンタクトマイクにより振動を記録,周波数フィルタリングを行った後に再生するものである.実験の結果,高周波成分が磨いた感(清潔である感覚)を惹起し,低周波成分が磨いている感(努力している感覚)を惹起すること,さらに磨いている最中に徐々に低周波から高周波に変化させることで最も達成感を得やすいことがわかった.触覚による聴覚の増幅は,音を聞いている最中に手のひらに触覚刺激を呈示すると音を大きく感じるというものである.従来から単純なホワイトノイズで同様の効果が生じることは知られていたが,今回聴覚刺激と倍音構造をなす周波数の触覚刺激が効果が高いこと,言い換えれば触覚と聴覚の間にも一種の和音が成立することがわかった.よく知られているように和音は聴覚的な快を決める重要な要素であるため,今後触覚における快を探求するための重要な手がかりが得られたと考えている.本研究は、情動を引き起こす触覚体験の単位要素の同定、情動を引き起こす触覚体験に必要な触覚ディスプレイの設計論構築、および情動を引き起こす触覚体験の低次-高次モデルの構築を行うものである。現在までに、情動を引き起こす触覚体験の単位要素として、高い臨場感という外的要因と自己の生理反応の提示という内的要因を導き出し、また実際の体験装置を作って効果を検証した。モデルの構築に関しては数学的モデルを立てるには至っていない。以上からおおむね順調と考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度は、これまでに提案してきた触覚による情動誘発をもとに、具体的な応用提案、評価を行う。具体的には23年度までに提案した「耳への振動提示」、「体毛を立毛させることによる驚き感覚の増幅」、「擬似的な心拍の提示による親近感の増幅」についての応用提案及び評価を行う。評価は主に情動に伴う生理反応の定量的分析によって行う。
陽子－ヘリウム３散乱による三体核力の性質の解明

核力から出発して原子核の性質を記述することは、原子核物理学における重要な課題のひとつである。過去の研究から、原子核の様々な性質を説明するためには、三つの核子がほぼ同時に相互作用することによって生じる三体核力の効果が必要不可欠であることが明らかになっている。この三体核力の性質を調べるために申請者のグループは過去に最も単純な三核子散乱系である重陽子ー陽子散乱の中間エネルギー(E/A100 MeV)領域での散乱実験を行い、観測量の測定を行ってきた。一方で、三体核力はスピンや荷電スピンに依存する相互作用であるが、重陽子ー陽子の系で実現できるのは荷電スピン1/2の状態のみである。そこで、申請者は核子をひとつ増やした四核子散乱系、特に陽子ーヘリウム3散乱の実験を行うことで、荷電スピン3/2の三体核力効果を調べることを研究の目的としている。本研究では特に70 MeVの同散乱におけるヘリウム3偏極分解能の角度分布測定を行い、三体核力のスピン依存性および荷電スピン依存性を調べることを目的としている。ヘリウム3偏極分解能の測定を実行するためには、陽子ーヘリウム3散乱における弾性散乱起因の陽子数を高精度で測定すること、高偏極度の偏極ヘリウム3標的を開発して偏極度を高精度で測定することが必要不可欠となる。申請者は平成28年度の研究において、これら二つの開発を継続してすすめてきた。その成果として、2016年5月から6月にかけて東北大CYRICで行った70 MeVの陽子ーヘリウム3弾性散乱実験において、3つの散乱角度において統計誤差0.04以下、系統誤差0.06以下でヘリウム3偏極分解能を導出することに成功した。実験で得られたデータを理論計算と比較し、その最小値付近で不一致がみられることを明らかにした。本結果は70 MeVの四核子散乱で三体核力効果を調べる実験の初の成果である。28年度が最終年度であるため、記入しない。過去の研究から、原子核の様々な性質を記述するためには、三つの核子がほぼ同時に相互作用することによって生じる三体核力の効果が必要不可欠であることが明らかになっている。そこで、申請者は核子をひとつ増やした四核子散乱系、特に陽子ーヘリウム3散乱の実験を行うことで、荷電スピン3/2の三体核力効果を調べることを研究の目標としている。申請者は平成27年度の研究において、これら二つの開発をすすめてきた。その成果として、2015年10月に東北大CYRICで行った70 MeVの陽子ーヘリウム3弾性散乱実験において、散乱角度2点でヘリウム3偏極分解能を導出することに成功した。70 MeVでの四核子系散乱で三体核力の効果を調べる実験はこれまでに例がなく、広い散乱角度での測定へと発展させることで、原子核の記述に必要不可欠な三体核力の性質について新たな情報を得ることができると期待している。平成27年度における研究では、これまで開発をすすめてきた偏極ヘリウム3ガス標的の更なる高度化と、70 MeVの陽子ーヘリウム3散乱の実験手法の確立を行った。偏極標的の高度化として、偏極度の絶対値較正、偏極度向上のための開発を行った。これまでの偏極度相対値測定方法である高速断熱通過(AFP)ーNMR法について、その絶対値を較正するため、ルビジウムの電子スピン共鳴(ESR)周波数シフトの測定を行った。その結果、現在では偏極度の絶対値をΔP/P11%の精度で導出することが可能となった。標的の偏極度を向上させるための開発に関しては、ヘリウム3の偏極緩和率を抑制するために、ガスを封入するガラスセルの洗浄強化を行った。結果として、平成27年度において安定して5%から10%の偏極度を達成している。70 MeVの陽子ーヘリウム3散乱の実験手法の確立として、弾性散乱起因の陽子に対して信号対雑音比を向上するためのバックグラウンド抑制を行った。テスト実験によって、標的上流の真空膜や下流のファラデーカップからのバックグラウンドが非常に多いことを明らかにし、遮蔽強化によりこれらを抑制することで、過去の実験と比較して約5倍、信号対雑音比を改善することに成功した。以上の開発の成果として、2015年10月に東北大学CYRICにおいて行った70 MeV陽子ーヘリウム3散乱実験の結果、散乱角度2点において統計誤差0.03以下でヘリウム3偏極分解能を導出することに成功した。

過去の研究から、原子核の様々な性質を説明するためには、三つの核子がほぼ同時に相互作用することによって生じる三体核力の効果が必要不可欠であることが明らかになっている。この三体核力の性質を調べるために申請者のグループは過去に最も単純な三核子散乱系である重陽子ー陽子散乱の中間エネルギー(E/A100 MeV)領域での散乱実験を行い、観測量の測定を行ってきた。一方で、三体核力はスピンや荷電スピンに依存する相互作用であるが、重陽子ー陽子の系で実現できるのは荷電スピン1/2の状態のみである。そこで、申請者は核子をひとつ増やした四核子散乱系、特に陽子ーヘリウム3散乱の実験を行うことで、荷電スピン3/2の三体核力効果を調べることを研究の目的としている。本研究では特に70 MeVの同散乱におけるヘリウム3偏極分解能の角度分布測定を行い、三体核力のスピン依存性および荷電スピン依存性を調べることを目的としている。ヘリウム3偏極分解能の測定を実行するためには、陽子ーヘリウム3散乱における弾性散乱起因の陽子数を高精度で測定すること、高偏極度の偏極ヘリウム3標的を開発して偏極度を高精度で測定することが必要不可欠となる。申請者は平成28年度の研究において、これら二つの開発を継続してすすめてきた。その成果として、2016年5月から6月にかけて東北大CYRICで行った70 MeVの陽子ーヘリウム3弾性散乱実験において、3つの散乱角度において統計誤差0.04以下、系統誤差0.06以下でヘリウム3偏極分解能を導出することに成功した。実験で得られたデータを理論計算と比較し、その最小値付近で不一致がみられることを明らかにした。本結果は70 MeVの四核子散乱で三体核力効果を調べる実験の初の成果である。平成28年度の研究では、70 MeVの陽子ーヘリウム3弾性散乱におけるヘリウム3偏極分解能の角度分布測定を完遂することを目的とする。そのため、散乱実験における陽子検出器の追加、偏極標的の更なる高度化を計画している。2015年10月の散乱実験におけるバックグラウンド対策の結果を踏まえて、更なる遮蔽強化を施した散乱陽子検出器の設計を行った。今年度これら検出器の動作テストの後、実際に散乱実験に導入することで、複数角度での同時測定を行う。標的の偏極度を更に向上させ、ヘリウム3偏極分解能の系統誤差を抑制するために、2016年3月にこれまでよりも線幅の狭い半導体レーザーの導入を行った。この半導体レーザーを用いて標的の偏極生成の効率を向上させるために、光学素子の大型化と新しいレンズの導入によって円偏光生成のための光学系の改良をすすめていく。標的の偏極度測定の精度を向上させるため、ルビジウムESR周波数シフトの精度向上と、陽子NMR測定の統計を増やすことによる精度の向上を考えている。ESR周波数シフト測定の精度向上については、昨年度末に導入したフラックスゲート磁力計を用いて静磁場のゆらぎを測定することで実現される。この静磁場測定のための架台装置の開発と、測定結果を用いたESR周波数の補正システムの製作をすすめていく。また、別の偏極度絶対値較正手法である陽子NMR測定について、安定して陽子NMR信号取得ができるよう測定システムの改良を行っており、信号対雑音比を改善した後に陽子NMR測定の統計を増やし精度を上げていく。