hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者の入浴環境と入浴の温熱効果および睡眠に及ぼす影響

冬季における入浴の温熱・睡眠効果を検討する目的で,前橋市に居住する65歳から83歳の高齢者30名を対象に測定を行なった。測定は高齢者が居住する住宅内において睡眠深度に対応し,しかも被験者の睡眠を妨害しない睡眠中の体動や直腸温・皮膚温と温冷感覚および睡眠・保温調査を行った。測定条件については,以下を提示し同意の得られた者を対象者とした。1)入浴あり,なしを1日ずつ無作為で組み合わせ,原則として連続した2日間とする。2)測定日の前日の睡眠は普段通りとし,測定日の2日間は,昼間の運動を同じ程度に行ってもらう。3)睡眠中に用いる寝具は2日間とも同一のものにする。4)浴槽には10分間浸漬する。5)睡眠中の暖房器具を用いる場合は2日間とも同一条件で用いる。データは入浴日と非入浴日で比較し,次の結果を得た。1.冬季における入浴時間は,1821時の間に入浴する者が83.3%であり,平均睡眠時間は入浴日9時間7分,非入浴日8時間44分であった。2.睡眠中の暖房器具の使用者は60.0%であり,電気毛布やアンカで寝床内を一晩中暖めていた。3.寝室の室温は,就床後30分は約11°C,その後時間の経過とともに下降し,湿度は就床後30分は約43%,時間の経過とともに上昇を認めたが,室温・湿度ともに入浴日・非入浴日で差はみとめられなかった。4.睡眠中の体動数は,就床直後から就床後4時間半までは入浴日の体動数が非入浴日より少なかった。睡眠30分,1,2,3時間の30分間において入浴日の体動数が有意に少なく,入浴の睡眠効果,特に入眠効果が得られていた。5.直腸温は入浴日の就床時では37.5°Cであり,非入浴日よりも0.6°C高く,入浴日が高かった。自覚的には入浴日の保温効果が顕著であった。以上の結果,暖房器具使用により入浴日と非入浴日の平均皮膚温の差は小さいが,体動数の少なさや主観的な睡眠評価では入浴日で良眠や温熱効果があることが明かにされた。
Tev領域・電子陽電子線型加速器の衝突点における諸問題の研究

衝突点でのバックグランドを軽減するため、リニアコライダーの最適化が行われた。主なものは、ビーム自身の作る電磁場の強さに上限を設定するもので、ビームの強度、偏平度、そして、サイズの最適値がビームのエネルギーの関数として求められた。ビームテールの発生機構としては次のものがある。先ず、リニアックの加速管壁から放出される電子による暗電流の一部がテールと成る。この暗電流の強さは加速場の強さ、周波数や加速管の製作精度などから決まるが、そのエネルギーがビームと大きく違うため、その大部分は加速の途中で失われるものと考えられている。ビームテールへの影響については、主リニアック中に設置されるコリメーターの最適化を含めた定量的な研究が必要で、現在その研究は進行中である。二番目のものは、主リニアックへの入射条件、4極電磁石の設置などの誤差や、ビームとリニアック光学系の不一致などが引き起こすビームエミッタンスの増大や発生するウエーク場によるものである。この増大・発生を防ぐためにいろいろのフィードバック法が提案されたが、原因となるものの許容範囲が定量的に求められた。これら主リニアックで発生したビームテールは、最終収束系との間に設置される新しく提案された非線形コリメーションの方法により、有効に取り除くことができることがわかったが、さらに定量的検討が必要である。このコリメーションで発生するミューオンは、相互に逆方向に磁化された二重の鉄パイプを使った『ミューオンアテネーション法』で原理的に吸収できることが示されたが、さらに具体的なシミュレーションによる証明が必要である。衝突点で発生するバックグランドの実験に対する影響も詳細に調べられた。これらの成果は、平成4年11月25日27日に開かれたJLC-FFIRワークショップで報告された。
高性能太陽光発電素子の設計と製作

1.MOCVD法により、Al_<0.1>Ga_<0.9>As/Siタンデム太陽電池と薄膜GaAs/Si太陽電池を作製し、それぞれ、16.3%、16.0%の変換効率を得た。また、YAGレーザ照射により、Si上GaAsの応力を低減できた。2.CuInSe_2薄膜のフォトルミネセンススペクトルと太陽電池特性と密接な関係があることを見いだした。CdS/CuInSe_2とMOCVD成長ZnO膜を用いることにより、変換効率6.6%を得ることができた。3.InAlAs/InGaAs長波長用デバイスとAlGaAs/GaAs中間波長用デバイスを機械的に接合することにより、地上太陽光で26.6%の効率を得た。また、さらに高効率にするためのデバイスの効率計算を行った。4.光CVD法によって製膜した高効率太陽電池用アモルファスSiの改良をはかり、光照射によって導電率に大きな向上が見られた。5.a-Si/poly-Si4端子接続タンデム型太陽電池の各セル及び光学的接続の最適化を行い、100nmの薄膜a-Siセルを採用し、効率20%を得た。6.超微細な金属アイランドを施した半導体を用いる湿式太陽電池て非常に大きな光電圧が出現することを明らかにした。また、この効果をSi太陽電池に応用し、高効率を得た。白金アイランド/シリコンの構造で14.9%の構造を得た。7.水素吸蔵体を用いた炭酸ガスの電気化学的還元を行い、水素吸蔵後に炭酸ガス還元の還元生成物の生成効率や生成速度が増加する事を見いだした。また、超臨界流体中での炭酸ガスの電気化学的及び光化学的還元について詳細を明らかにした。8.強誘電体からバンドギャップより高い開放電圧が発生することを見いだし、高効率化を実現する基盤技術を確立するために有機材料における異常光起電力電流に対するイオンの影響及び電界を利用した強誘電性超薄膜作製を行った。9.トリシランを用いた真空紫外光励起プロセスを採用し、高品質アモルファス膜を作製した。また、欠陥の生成を調べ、分子軌道法を採用し、欠陥発生の理論的検討を行った。
色素性乾皮症A群マウスへのHVJリポゾームを用いた遺伝子治療

HVJ-リポゾームを用いたXPA遺伝子治療の基礎としてXPA遺伝子を含有するHVJリポゾームをXPA群細胞およびXPAマウス細胞へ導入し、修復能の回復、細胞への傷害性の程度を分析し、XPA-HVJ-リポゾームの効果を評価した。サイトメガロウイルスのエンハンサーとβ-actionのプロモーターをもつpCAGGSにヒトXPAcDNAを組み込んだPCAGGS-XPA並びにpcDNA3のEcoRIサイトにXPA遺伝子を組み込みへマトアグルチニン遺伝子をつけたpcHA-XPAをXPAマウス細胞に遺伝子導入後24、48時間の修復能を調べた.pcHAはコントロールベクターpcDNA3に比して明らかに紫外線照射後のUDSの回復がみられ、ヒトXPA遺伝子がマウス細胞で働くことが確認された。24時間後と48時間後では24時間後の方が回復がよかった.PCAGGS-XPAも同様に遺伝子導入後UDSにより修復能の回復をみたが、pcHA-XPAの方が回復が良好であった.次に予め紫外線照射24時間前にXPA-HVJ-リポゾームをXPAマウスの背部皮膚に皮内径射しておき、太陽光近似のサンランプを用いて、UVBを4kJ/m^2同部に紫外線照射し、4時間後に皮膚を採取し固定した。紫外線照射後のビリミジンダイマー、(6-4)光産物の修復動態を、ピリミジンダイマー並びに、(6-4)光産物に特異的なモノクローナル抗体(金沢大学二階堂博士より供与)を用いて確認したところXPA-HVJリポゾームはコントロールリポゾームに比して、表皮、真皮ともにダイマー、(6-4)光産物の染色性は低かった.HVJ-リポゾームを用いたXPA遺伝子治療の基礎としてXPA遺伝子を含有するHVJリポゾームをXPA群細胞およびXPAマウス細胞へ導入し、修復能の回復、細胞への傷害性の程度を分析し、XPA-HVJ-リポゾームの効果を評価した。紫外線照射後のビリミジンダイマー、(6-4)光産物の修復動態を、ピリミジンダイマー並びに、(6-4)光産物に特異的なモノクローナル抗体(金沢大学二階堂博士より供与)を用いて確認したところXPA-HVJリポゾームはコントロールリポゾームに比して、表皮、真皮ともにダイマー、(6-4)光産物の染色性は低かった.
胚子発育に伴う中枢神経系の分化と神経ペプチドホルモンの作用機作

1.カイコガ単為発生の機構と解明する端緒として、温湯処理法を用いて単為発生卵を大量に得、その胚子発育と卵内構成成分の変化について検討した。その結果、単為発生卵の胚子発育は正常胚子発育と何ら遜色なく進行する事を明かにした。2.神経ペプチドホルモンの生物検定法を確立した。即ち、従前の生物検定法の欠点を改良し、胚子中の神経ペブチドホルモンの単離・精製を簡易にできるようにした。3.エリ蚕胚子中の神経ペプチドホルモンの内、羽化ホルモンの抽出と部分精製に成功した。エリ蚕胚子由来の羽化ホルモンの性質は、熱に安定な分子蚕8,500のペプチドホルモンであった。エリ蚕胚子由来の羽化ホルモンはカイコガ潜成虫の羽化を誘導でき、カイコガ胚子由来の羽化ホルモンとほぼ同一のものと判断された。4.カイコガ脳-側心体-アラタ体の長期培養に成功した。この培養系を用いて羽化ホルモンが周期的に放出される事を証明した。この培養系は神経ペプチドホルモンの研究を飛躍的に進展させるものと期待される。5.この他に(1)胚子発育に対する抗昆虫ホルモン剤(KK-42)の投与が胚子発育を濃度依存的に阻害することを明らかにしたが、作用機作を究明するまでには到らなかった。(2)カイコ胚子から羽化ホルモン、Bombyxinの抽出精製に成功したが、単離までは到らなかった。(3)カイコガ胚子の培養系の確立を試み、剛毛発生期まで培養することに成功した。しかし、神経ペプチドホルモンの関与に対する研究は次の課題として残された。(4)羽化ホルモンに対する抗体の分与を受け、胚子発育に伴う羽化ホルモンの動的変化についての研究に着手することが出来た。(5)卵の産卵場所への固着に使われる膠着物質について研究し、膠着腺蛋白質の合成部位を明らかにした。これら得られた結果について、論文として一部は印刷公表され、一部は論文審査段階にある。(1)胚子発育に伴う前胸線刺激ホルモン(PTTH)や羽化ホルモン(EH)の作用を知る目的で実験を行った。そのためにまず、PTTHの生物検定法の改良を行った。日106号×大造種の雄個体を用い、化蛹直後に除脳し、合成したKK-42を40μg/蛹投与し、高率にPTTH活性検定のための生物検定蛹の作出に成功した。一方、EHの検定法も若干改良した。これら二種のペプチドホルモン生物検定法の改良と同時に、それらのホリモンの精製・単離を試みた。既設のHPLCを用いて、PTTH、EH精製のための条件設定を進め、部分精製物をイオン交換クロマトカラム(ES-502N、ES-502C)およびゲル濾過カラム(GS-310)にかけることにより、回収率5%内外でほぼ単峰性の活性分画を得ることに成功した。ペプチドホルモン類が極微量であるため、設定された条件の再現性についての検討が欠けてはいるが、単離のための手順はほぼ完了し現在EH、PTTHの単離実験を進めている(普後)。(2)卵あるいは胚子に存在する昆虫ホルモン類が母体由来であるのか、胚子自身が発育過程で合成しているか否かについて検討した。

幼虫期にアラタ体を摘出された雌蛾体内には、正常な卵が形成されており、受精し胚子発育もする。一方、除脳蛹、永続蛹、遊離腹部でもその卵巣発育はPTTHやEcaysone等で誘導され、卵形成、胚子発育もみられる。従って、卵あるいは胚子発育初期に存在するEcdsやJHsは卵巣自身で生合成されたものと判断された。ペプチドホルモンの場合は、ボンビキシンと休眠ホルモン以外のペプチドホルモン(PTTHとEH)は、中枢神経系の分化発達以後胚子自身で生合成していることが判明した(黄色)。これらの実験の他に、胚子のKK-42に対する感受性、単為発生卵の誘導と卵内構成物質の変化、卵形成とホルモン類の関与、胚子発育のタイムテーブルと神経分泌物果粒の同定など、協同研究が進んだ(普後・黄色)。1.カイコガ単為発生の機構を解明する端緒として、温湯処理法を用いて単為発生卵を大量に得、その胚子発育と卵内構成成分の変化について検討した。その結果、単為発生卵の胚子発育は正常胚子発育と何ら遜色なく進行する事を明らかにした。2.神経ペプチドホルモンの生物検定法を確立した。即ち、従前の生物検定法の欠点を改良し、胚子中の神経ペプチドホルモンの単離・精製を簡易にできるようにした。3.エリ蚕胚子中の神経ペプチドホルモンの内、羽化ホルモンの抽出と部分精製に成功した。エリ蚕胚子由来の羽化ホルモンの性質は、熱に安定な分子量8,500のペプチドホルモンであった。エリ蚕胚子由来の羽化ホルモンはカイコガ潜成虫の羽化を誘導でき、カイコガ胚子由来の羽化ホルモンとほぼ同一のものと判断された。4.カイコガ脳-側心体-アラタ体の長期培養に成功した。この培養系を用いて羽化ホルモンが周期的に放出される事を証明した。この培養系は神経ペプチドホルモンの研究を飛躍的に進展させるものと期待される。5.この他に(1)胚子発育に対する抗昆虫ホルモン剤(KK-42)の投与が胚子発育を濃度依存的に阻害する事を明らかにしたが、作用機作を究明するまでには到らなかった。(2)カイコガ胚子から羽化ホルモン、Bombyxinの抽出・精製に成功したが、単離にまでは到らなかった。(3)カイコガ胚子の培養系の確立を試み、剛毛発生期まで培養することに成功した。しかし、神経ペプチドホルモンの関与に対する研究は次の課題として残された。(4)羽化ホルモンに対する抗体の分与を受け、胚子発育に伴う羽化ホルモンの動的変化についての研究に着手することが出来た。胚子の産卵場所への固定に使われる膠質物質について研究し、膠質腺蛋白質の合成部位を明らかにした。これら得られた結果について、論文として一部は印刷公表され、一部は論文審査段階にある。
顆粒玉コロニ-刺激因子による好中球アルカリフォスファタ-ゼ誘導の分子生物的検討・好中球アルカリフォスファタ-ゼmRNAの測定とCRNAのクロ-ニング

顆粒球コロニ-刺激因子による好中球アルカリフォスファタ-ゼ(NAP)誘導を分子生物学的に検討するため以下の実験を行った。(1)正常骨髄細胞および慢性骨髄性白血病患者末梢血細胞を比重遠心法で分画し、いわゆるpost mitotic granulocyteを集めた。これらの細胞をヒトリコンビナント顆粒球コロニ-刺激因子(rg-csF)等とともに2448時間培養した後、細胞を集め、chirgwinらの方法でRNAを抽出した。各種因子で処理した細胞のRNAをヒト肝/腎/骨型アルカリフォスファタ-ゼ遺伝子CDNAとハイブリダイズすることによりNAPmRNAを測定したところ(a)rG-csFは正常および慢性骨髄性白血病者postmitotic granulocyteのNAPmRNAを増加させることによりNAP活性を誘導することが判明した。又(b)レチノイン酸はrG-csFと共存することによりNAPmRNA量を更に増加させることが判明した。(2)NAP CDNAクロ-ニングの予備実験として、肝/腎/骨型アルカリフォスファタ-ゼ遺伝子CNDAを4つの断片に分けpTZ18Rベクタ-にクロ-ニングした。このベクタ-のT7プロモ-タ-を用いてRNAを合成し、多血症患者好中球由来RNAとハイブリダイズし、RNAプロテクションアッセイを行ったところ、これら4断片由来RNAは全て好中球RNAによってプロテクトされた。
時間不安の実験臨床心理学的研究

1、時間不安測定尺度の構成混乱・苛立ち・時間従属の3つの下位尺度それぞれ5項目からなる時間不安尺度(質問項目15項目)を構成し、その信頼性と因子論的・概念的妥当性の検討を行った。その結果、時間不安特性の測定尺度として本尺度が有用であることが分かった。2、時間不安を規定する要因時間不安を規定する要因として、時間評価・心拍リズム・集団志向性の4つをとりあげ、各要因と時間不安特性との関係を検討した。その結果、時間不安得点と時間評価との間に興味ある関連が認められた。また時間不安得点の高いものほど、集団志向性が強いことが分かった。しかし、時間不安得点の高低と心拍リズムとの間には何ら有意な関係は認められなかった。3、時間不安と課題解決行動時間不安には、(1)時間的切迫による不安と(2)その結果として不利益の到来を予想することによる予期不安とが重なりあっている。加算作業という課題解決事態において、この2つの不安を引き起こす条件操作を行い、時間的切迫それ自体が、ほんとうに不安を引き起こす条件として機能しているのかを検討した。その結果、時間的切迫条件は、結果のいかんにかかわらず、不安を引き起こす条件でありうることが分かった。また、時間不安得点の高いものほど、時間的切迫条件での課題遂行に混乱が大きいことも分かった。4、時間不安と待ち合わせ行動時間不安得点が高いほど、待ち合わせ時間より早めにやってくることが調査においても実験でも確かめられ、時間不安が時間関連行動に影響を与えていることが分かった。研究計画に沿って平成4年度は、(1)時間不安尺度の構成とその信頼性・妥当性の検討、(2)時間不安を規定する要因の解明を行ってきた。(1)については、(1) 2つの下位尺度からなる時間不安測定尺度を構成し、因子論的妥当性を検討した。(2)既存の不安尺度との関連を検討し、時間不安を独自な心理学的変数として考えることの妥当性が確認できた。(3)時間不安尺度の英語版を作成し、日米の時間不安の比較を行った。アメリカのデータが少なく、確定的なことは言えないが、この尺度を用いることで時間不安の国際比較が可能になることが分かった。(2)については、(1)時間不安の程度と心拍率や呼吸率などの生理的リズムとの間には有意な関連は見られなかった。(2)時間不安の程度により、未来時間用語のイメージの仕方に若干の違いがみられた。(3)時間不安の高いものは低いものとくらべ、無為な時間経過を長く評価し、何かを行っている時の時間経過を短く評価する傾向があることが確認された。(4)時間不安の高いものは、規範意識が顕著で、社会的な制約や規範に敏感であることが分かった。時間不安尺度の標準化作業については、大学生を中心にデータを集めたため、どうしても母集団との間の偏りが生じてしまった。この点については、逐次、データ収集を行うつもりである。生理的リズムについては、心拍や呼吸の他に血圧を指標とする必要があったかも知れない。また、短期的な精神テンポよりも、ウルトラディアン・リズムと時間不安との関連をみる必要があったかも知れない。実験的なデータが不足している反省から、現在、時間プレッシャーをかけた時の課題解決の仕方が、高時間不安群と低時間不安群との間で、どのように異なるかを調べている。

また、時間不安得点の高いものほど、集団志向性が強いことが分かった。しかし、時間不安得点の高低と心拍リズムとの間には何ら有意な関係は認められなかった。3、時間不安と課題解決行動時間不安には、(1)時間的切迫による不安と(2)その結果として、不利益の到来を予想することによる予期不安とが重なりあっている。加算作業という課題解決事態において、この2つの不安を引き起こす条件操作を行い、時間的切迫それ自体が、ほんとうに不安を引き起こす条件として機能しているのかを検討した。その結果、時間的切迫条件は、結果のいかんにかかわらず、不安を引き起こす条件でありうることが分かった。また、時間不安得点の高いものほど、時間的切迫条件での課題遂行に混乱が大きいことも分かった。4、時間不安と待ち合わせ行動時間不安得点が高いほど、待ち合わせ時間より早めにやってくることが調査においても実験でも確かめられ、時間不安が時間関連行動に影響を与えていることが分かった。
反芻家畜の乳・肉共役リノール酸人為操作に関する栄養生理学的研究

平成15年9月から平成16年3月まで帯広畜産大学において行った研究は以下の通りである:1.共役リノール酸を含む脂肪酸分析するために乳や肉中の脂質抽出法やキャピラリーガスクロによる共役リノール酸分析のための最適メチル化条件の検討2.共役リノール酸を含む牛乳中脂肪酸組成に及ぼすリノール酸Ca添加飼料給与の検討リノール酸Ca添加飼料を搾乳牛に35日間給与し乳サンプルを採取し研究1で決めた脂質抽出法とメチル化法を用いて共役リノール酸を含む牛乳中脂肪酸組成及び含量を分析した。対照群と比較しリノール酸Ca添加飼料を給与した群は乳脂肪中共役リノール酸の割合及び含量を約150%(P<0.05)高めた。3.農用馬肥育に於ける馬肉脂肪中共役リノール酸や他の機能性脂肪酸の検討肥育馬(北海道と熊本産)、肥育牛や豚の肉から脂肪組織のサンブルを採取し、研究1で決めた脂質抽出法とメチル化法を用いて脂肪酸組成及び含量を分析した。その結果、馬肉の脂肪酸組成は部位によって違うが、肥育牛や豚よりリノール酸は3-5倍、リノレン酸は5-7倍多く含んでいた。又、馬肉の共役リノール酸は豚とほぼ同じで、反芻動物の肥育牛より少なかった。4.3T3-L1細胞培養系における共役リノール酸の脂肪前駆細胞分化に及ぼす影響の検討増殖前期また後期の3T3-L1脂肪前駆細胞をリノール酸、共役リノール酸(CLA)を含んだ培地で培養し、それらの脂肪前駆細胞から脂肪細胞への分化に及ぼす影響検討中である。一部の結果として顕微鏡写真により対照群の無添加培地で培養した細胞と比較すると、リノール酸、共役リノール酸の添加が脂肪細胞への分化を促進する傾向がみられた。
ベストエフォート型ネットワークにおける遅延予測とメディア同期への応用

インターネットに代表されるベストエフォート型ネットワーク上で複数のストリームから構成されるアプリケーションを利用する場合、その品質に対するネットワーク遅延の影響を最小限に抑えるためのメディア同期を導入することが肝要である。本研究では、遅延の短時間推移と予測に基づいたメディア同期手法を構築することをその目的とした。主な成果は以下の通りである。まず、遅延予測に用いるため、短時間のインターネット遅延時間分布を測定すると共に、現実のネットワークに良く適合する遅延分布モデルが「オフセット付指数分布」であるこを発見した。更に、この分布のパラメータの時間的推移を更に分析し、このパラメータの推移時間については感度が低いためこれを精密に求めることなく、ネットワークシミュレーション等に応用出来ることを解明した。また遅延時間測定の手法としてphase plot法を用いたアルゴリズムを導入した。この手法自体は精度の高いものであるが、従来処理の一部をオフラインでしか行えなかったものをリアルタイムで行える新しい手法を提案すると共に、遅延測定の精度自体にも改良を加えた新たな遅延測定アルゴリズムを提案すると共に、このアルゴリズムの遅延予測とメディア同期への適用を行った。一方、アプリケーションとしては、新たに、触覚メディアを用いたコラボレーションシステムへのメディア同期の導入を図った。このためにまず遅延と同期ずれに対する主観評価実験を行った。その結果、従来型のストリームメディア(音声・画像)の場合には、遅延時間を犠牲にしても同期を積極的に行うことが品質向上のために重要であったが、触覚コラボレーションの場合には、むしろ同期を積極的には行わず、時刻にずれがあってもこれをそのまま提示した方が主観評価向上につながるという、従来の常識と直感に反した場合があるという重要な結果を見出すことに成功した。近年、音声・画像通信のようなリアルタイム性が要求されるメディアストリームも含めて、ベストエフォート型ネットワーク、即ちインターネットでの伝送が商用化されている。これらリアルタイム性の強いメディアストリームに対しては、これらを補償する機構が必要となってくるが、画像・音声ストリーム以外のアプリケーションを意識した、適切な遅延・廃棄の補償方法を検討することが必須の課題である。このような観点から、本研究では、音声・画像形以外のリアルタイムストリームに対して、ネットワークの遅延予測を基盤にしたメディア同期手法を開発すると共に、アプリケーションに依存しない同期手法のサブセットをプロトコルとして提示・開発するための研究を行っている。本年度は、現実のネットワークと適合性が高く、かつメディア同期に用いることの可能な遅延時間分布モデルを開発した。得られた遅延時間分布モデルはオフセット付指数分布の形であり、分布を同定するパラメータ自体はマルコフ的に遷移することを見出した。また得られた遅延時間分布モデルを組み込んだメディア同期手法を提示すると共に、これを組み込んだアプリケーションシステムの開発に着手した。当初はVR共有空間歩行などを想定していたが、これに加えて、触覚インタフェース(Haptic Interface)の製品化と応用が期待されている状況を考慮し、Haptic Interfaceを対向でネットワーク接続した共有空間内で各種のコラボレーションプログラムの基本設計を行うと共に、主観的QOSとネットワークQOSの関係について思考的検討を行っている段階である。本研究では、遅延の短時間推移と予測に基づいたメディア同期手法を構築することをその目的としている。本年度は、インターネット上の構造的な遅延を同定するためにphase plot法を用いたアルゴリズムを導入した。この手法自体は精度の高いものであるが、遅延に対して端末間でのクロックのずれと修正をオフラインでしか行えないためリアルタイム性のあるメディア同期への適用が困難であることが難点であった。そこで、これらの調整をリアルタイムで行える新しい手法を提案すると共に、遅延測定の精度自体にも改良を加えた新たな遅延測定アルゴリズムを提案すると共に、このアルゴリズムの遅延予測とメディア同期への適用を行った。

その結果、従来型のストリームメディア(音声・画像)の場合には、遅延時間を犠牲にしても同期を積極的に行うことが品質向上のために重要であったが、触覚コラボレーションの場合には、むしろ同期を積極的には行わず、時刻にずれがあってもこれをそのまま提示した方が主観評価向上につながるという、従来の常識と直感に反した場合があるという重要な結果を見出すことに成功した。また、この知見を積極的に利用した新たな遅延補償とメディア同期の枠組みを提案しこれをプロトタイプシステム上で実現した。
次世代情報社会システムのための多段創発機構の構築

早急な開発と運用が求められるスマートグリッドやアンビエント情報基盤,そしてビッグデータを背景とする次世代情報社会インフラシステム等の構築に際しては「多段創発型階層構造」に基づく設計が重要である.そこで,多段創発型階層構造における「下層が上層をボトムアップ的に多段階に創発するしくみ」を本研究の主目的とした.そして,群知能型手法の代表であるACOを土台とする方法を提案した.この方法により,階層性のある時系列パタンが含まれるデータからの階層構造抽出を可能とした.多数の自律エージェントが簡潔なルールに基づき他のエージェントと協調することで,データに隠された階層構造を抽出することができる.本研究は,従来の還元論的な階層構造とは根本的に異なる,生命や生態系といった下層がボトムアップ的に情報を創発させる複雑階層構造において,「下層が上層をボトムアップ的に多段階に創発するしくみ」,並びに「上層を制御するための下層の制御方法の創出」を本研究の主目的とする.この,複雑階層構造に基づく,複雑システムの理解・構築・制御は,早急な開発・運用が求められるスマートグリッドやアンビエント情報基盤,そしてビッグデータを背景とする次世代情報社会インフラシステム等の構築に際して極めて重要な技術となる.初年度は,多段創発型階層構造において下層が上層をボトムアップ的に多段階創発するしくみの創出から着手した.具体的には群知能型最適化手法での代表的なACO(Ant Colony Optimization)における,フェロモンを用いた間接協調メカニズムに基づく「時系列データからのパタン抽出法の提案」を行った.コンビニ等において,顧客が商品を手に取る時系列や,IoTの浸透に従い生活拠点に設置されるセンサーを通した,人の行動の時系列データからの頻出行動パタンや,購入される商品間の関係性の抽出が目的である.最下層では,各個人や個々の商品に着目したデータマイニングが行われ,この層にて抽出された個人や商品レベルのパタンが,上層としての集団や商品カテゴリ単位での振る舞いや購入パタンといったメタレベルのパタンを創発させるダイナミクスとなる.初年度の進捗としては,単体の層におけるパタン抽出法についてのアルゴリズムの創出と時系列パタンマイニング法としての初期評価を行う段階まで到達し,国際会議における口頭発表での採択や,データ解析コンペティションに参加し,優秀賞を受賞するなどの成果を出すことができた.本研究は,従来の還元論的な階層構造とは根本的に異なる,生命や生態系といった下層がボトムアップ的に情報を創発させる複雑階層構造において,「下層が上層をボトムアップ的に多段階に創発するしくみ」,並びに「上層を制御するための下層の制御方法の創出」を本研究の主目的とする.この,複雑階層構造に基づく,複雑システムの理解・構築・制御は,早急な開発・運用が求められるスマートグリッドやアンビエント情報基盤,そしてビッグデータを背景とする次世代情報社会インフラシステム等の構築に際して極めて重要な技術となる.初年度は,多段創発型階層構造において下層が上層をボトムアップ的に多段階創発するしくみの創出を行った.群知能型最適化手法での代表的なACO(Ant Colony Optimization)における,フェロモンを用いた間接協調メカニズムに基づく「時系列データからのパタン抽出法の提案」を行い,単体の層におけるパタン抽出法についてのアルゴリズムの創出と時系列パタンマイニング法としての初期評価を行う段階まで到達し,国際会議における口頭発表での採択や,データ解析コンペティションに参加し,優秀賞を受賞するなどの成果を出すことができた.2年目は,近年注目されているDeep Learningを題材とし,多層型NNにおける中間層のダイナミクスについて研究を行った.多層型NNにおいては,下層での具体的なデータからの抽象的な特徴が中間層にて獲得される.つまりは中間層において,汎用的な特徴が創発されていると言える.そこで,今回は,中間層にて創発される汎用性の高い特徴を別のデータに適用させる方法について取組み,具体的には物体Aにおいて回転という概念を獲得し,それを物体Bに適用し,物体Bを回転させた時の画像を出力する方法を提案することができた.2年目の進捗としては,当初の計画に従い,下層から上層を創発するダイナミクスについて取り組むことができている.なお,本研究の実施に関連した学生は,本研究により所属専攻において最も優秀であるとして表彰されるなど,この研究自体に対して高い評価を獲得している.本研究は,従来の還元論的な階層構造とは根本的に異なる,生命や生態系といった下層がボトムアップ的に情報を創発させる複雑階層構造において,「下層が上層をボトムアップ的に多段階に創発するしくみ」,並びに「上層を制御するための下層の制御方法の創出」を本研究の主目的とする.この,複雑階層構造に基づく,複雑システムの理解・構築・制御は,早急な開発・運用が求められるスマートグリッドやアンビエント情報基盤,そしてビッグデータを背景とする次世代情報社会インフラシステム等の構築に際して極めて重要な技術となる.初年度は,多段創発型階層構造において下層が上層をボトムアップ的に多段階創発するしくみの創出を行った.群知能型最適化手法での代表的なACOにおける,フェロモンを用いた間接協調メカニズムに基づく「時系列データからのパタン抽出法の提案」を行った.2年目は,近年注目されているDeep Learningを題材とし,多層型NNにおける中間層のダイナミクスについて研究を行った.多層型NNにおいては,下層での具体的なデータからの抽象的な特徴が中間層にて獲得される.つまりは中間層において,汎用的な特徴が創発されていると言える.

そこで,今回は,中間層にて創発される汎用性の高い特徴を別のデータに適用させる方法について取組んた.最終年度となる3年目は前年度での多層NNにおける中間層からの情報抽出に着想を得て,初年度に取り組んだACO型の時系列パタン抽出法において,これを多層とするアルゴリズムの創出を行った.現段階ではまだ初期動作実験レベルであるが,そのコンセプトについて国際会議にて採択されている.また,人工生命研究から着想を得て,生物における細胞に相当する仮想細胞の自己組織化による多段創発実験も開始したところである.本研究は終了となるが,一定の成果と次に続く流れを作ることができた.早急な開発と運用が求められるスマートグリッドやアンビエント情報基盤,そしてビッグデータを背景とする次世代情報社会インフラシステム等の構築に際しては「多段創発型階層構造」に基づく設計が重要である.そこで,多段創発型階層構造における「下層が上層をボトムアップ的に多段階に創発するしくみ」を本研究の主目的とした.そして,群知能型手法の代表であるACOを土台とする方法を提案した.この方法により,階層性のある時系列パタンが含まれるデータからの階層構造抽出を可能とした.多数の自律エージェントが簡潔なルールに基づき他のエージェントと協調することで,データに隠された階層構造を抽出することができる.初年度の進捗としては,当初の計画に従い,単体の層におけるパタン抽出法についてのアルゴリズムの創出と時系列パタンマイニング法としての初期評価を行う段階まで到達し,国際会議における口頭発表での採択や,データ解析コンペティションに参加し,優秀賞を受賞するなどの成果を出すことができた.上層を創発させるアルゴリズムについても実装を開始する段階である.最終年度においては,初年度に実施したACO型のマーケットデータを対象とする多段創発データマイニング法の熟成と,昨年度のDeep Learningにおける中間層ダイナミクスの解析,そして,人工生命シミュレータという,創発されたものの動きが分かりやすいプラットホームにて,多段創発現象構築について取り組む計画である.多段創発データマイニング法については,データの類似性と,時系列的な近接性を同時に扱うことを可能とする方法の創出を目指す.これにより,マイニング結果を可視化した際の可読性の向上が期待できる.Deep Learningにおける中間層に対する取組については,入力データのマルチモーダル化により,より転移利用しやすい特徴を創発させる方法の創出を目指す.人工生命からのアプローチについては,Unityと呼ばれるシミュレータを利用する.物理シミュレーションが容易にて,超多数の細胞に相当する自律行動主体の相互作用により,いかにして臓器や身体に相当する上位層を創発させるかについて取り組む.人工知能,複雑ネットワーク,群知能初年度においては,階層創発メカニズムの基本的方針を取りまとめる段階まで到達しており,次年度以降において,階層創発メカニズムの実装と初期評価に具体的に取りかかる.評価に際してはマーケティングやそーシャツメディア,各個人レベルでの行動データなどを検討する.現時点においては当初の計画通りに研究を推進する予定である.ほぼ計画通りの消化となっている.
分子変調連続発振ラマンコムの開発

本研究では、最近実証された「連続発振分子光変調器」を基礎とし、近赤外波長域で70THzを超える帯域に、10THzを超える間隔で発生する「連続発振ラマンコムの実現」に取り組んでいる。この研究目的を達成するために、初年度は以下の2項目の実験を実施した。(1)分子光学変調のための2波長共振ポンププローブ光学系の構築、(2)連続発振ラマンコムの時間領域特性測定のための干渉型自己相関計測系の構築。以下にそれぞれで得られた実績の概要について示す。(1)共振器内に充填された気体分子のコヒーレント運動を励起するための外部共振器型半導体レーザーと、コヒーレント分子運動をプローブし、連続発振ラマンコムを発生させるための波長可変単一周波数Ti:Sapphireレーザーの2波長を、同時に水素分子の充填された高フィネス共振器へ結合する光学系を構築した。半導体レーザーの発振周波数を、Cs原子のD2線(852.1 nm)へゼーマン変調法でロックし、周波数安定化された2台のレーザー光を共振器へ結合することに成功した。(2)ラマンコムが構成する尖頭出力の弱いテラヘルツパルスに対して非線形自己相関計測を実現するために、近赤外連続発振光を光源とした場合に第二次高調波が発生する最小パワーが1mW以下であることを明らかにした。さらに、マイケルソン型干渉計を新たに構築し、共振器中の誘導ラマン散乱と四光波混合により発生したラマン光の干渉によって得られる繰り返し周波数17.6 THzの超高繰り返し超短光パルス列の自己相関波形を測定した。二波長と三波長で波形が変化すること、また位相を変化させると波形も変化することを明らかにした。当初計画での平成30年度終了時点での達成目標は、最終目標に至る3STEPにおける、STEP1:分子光学変調のための2波長共振ポンププローブ光学系の構築、であった。実際には、研究実績の概要に示したように、(1)分子光学変調のための2波長共振ポンププローブ光学系の構築、(2)連続発振ラマンコムの時間領域特性測定のための干渉型自己相関計測系の構築、を達成した。当初計画に記載していた(1)に加えて、(2)の計測系の構築も達成したため、当初の計画以上に進展していると評価した。平成31年度は、前年度の成果を受けて、以下の研究課題に取り組む。1.分子光変調法による高次ラマンサイドバンドの観測現状では、ポンププローブ法による分子光変調過程によって、1次のサイドバンドが観測されているのみである。目標となるラマンコムの発生のためには、2次以上の高次ラマンサイドバンドの発生が必要である。これを実現するために、共振器ラマン媒質充填圧力とプローブ波長の最適化による、共振器内総分散制御を実施する。これにより分子光変調過程の位相整合条件を満足させ、これまでは観測できなかった2次のラマンサイドバンドを発生させる。2.低分散高フィネス共振器を用いた分子コヒーレンス励起とサイドバンドの観測これまでの実験では、1回反射した時に付与される負分散がー9 fs^2程度の高反射鏡(反射率:0.9997 (750920 nm))で共振器を構成していた。そのために、共振器内の総分散をゼロとするためには、9気圧程度の高い密度の分子を利用する必要があった。しかしながら、これは共振器長を半往復する際の位相不整合を大きくし、光波変調効率の低下をもたらしていた。この問題を解決するために、共振器鏡として、ー1fs^2程度の負分散を有した高反射鏡を利用し、1気圧程度の圧力の分子で構成される分散補償型共振器を用いる。分子密度の低下に伴って、変調効率を決定づけるラマンゲイン係数も低下するが、これは衝突緩和の減少に伴うゲインライン幅の狭窄化で補う。

さらに、マイケルソン型干渉計を新たに構築し、共振器中の誘導ラマン散乱と四光波混合により発生したラマン光の干渉によって得られる繰り返し周波数17.6 THzの超高繰り返し超短光パルス列の自己相関波形を測定した。二波長と三波長で波形が変化すること、また位相を変化させると波形も変化することを明らかにした。当初計画での平成30年度終了時点での達成目標は、最終目標に至る3STEPにおける、STEP1:分子光学変調のための2波長共振ポンププローブ光学系の構築、であった。実際には、研究実績の概要に示したように、(1)分子光学変調のための2波長共振ポンププローブ光学系の構築、(2)連続発振ラマンコムの時間領域特性測定のための干渉型自己相関計測系の構築、を達成した。当初計画に記載していた(1)に加えて、(2)の計測系の構築も達成したため、当初の計画以上に進展していると評価した。平成31年度は、前年度の成果を受けて、以下の研究課題に取り組む。1.分子光変調法による高次ラマンサイドバンドの観測現状では、ポンププローブ法による分子光変調過程によって、1次のサイドバンドが観測されているのみである。目標となるラマンコムの発生のためには、2次以上の高次ラマンサイドバンドの発生が必要である。これを実現するために、共振器ラマン媒質充填圧力とプローブ波長の最適化による、共振器内総分散制御を実施する。これにより分子光変調過程の位相整合条件を満足させ、これまでは観測できなかった2次のラマンサイドバンドを発生させる。2.低分散高フィネス共振器を用いた分子コヒーレンス励起とサイドバンドの観測これまでの実験では、1回反射した時に付与される負分散がー9 fs^2程度の高反射鏡(反射率:0.9997 (750920 nm))で共振器を構成していた。そのために、共振器内の総分散をゼロとするためには、9気圧程度の高い密度の分子を利用する必要があった。しかしながら、これは共振器長を半往復する際の位相不整合を大きくし、光波変調効率の低下をもたらしていた。この問題を解決するために、共振器鏡として、ー1fs^2程度の負分散を有した高反射鏡を利用し、1気圧程度の圧力の分子で構成される分散補償型共振器を用いる。分子密度の低下に伴って、変調効率を決定づけるラマンゲイン係数も低下するが、これは衝突緩和の減少に伴うゲインライン幅の狭窄化で補う。計画当初導入を予定していたテーパー付き半導体増幅器(Thorlabs社製TPA850P10、見積もり価格\853,632)が生産終了となった。検討の結果、現有装置である半導体レーザーを代用として使用することで、研究の目的を達成可能であろうという結論に至った。しかしながら、この代用光源の適切な使用のための光学系が必要であり、想定していた金額の一部を今年度に使用し、その他必要な光学系を構築するための費用を来年度へ繰越して使用することとした。
社会性アブラムシの兵隊階級にみられるゴール修復の分子基盤の解明

社会性昆虫であるモンゼンイスアブラムシの兵隊幼虫は、ゴール(巣)が捕食者に襲われた時に生じる穴を自分の体から放出した液体によって埋め固めて修復するという、自己犠牲的なゴール修復行動を示す。本研究では、このゴール修復現象について、兵隊分泌液が凝固する分子基盤を解明するとともに、兵隊による修復が行われた後に起こるゴール側の現象について調査を行い、昆虫-ゴール間の相互作用について明らかにした。真社会性種のモンゼンイスアブラムシの兵隊幼虫は、捕食者によって巣にあけられた穴を自分の体液で修復するという自己犠牲的な「ゴール修復」行動を示す。兵隊の角状管から放出された多量の分泌液は、その後次第に固まり、穴を完全に塞いでしまう。本研究課題では、生物現象として非常に興味深いゴール修復行動について、分子基盤を解明することを目的に、特になぜ分泌液が凝固するのかということに着目して、タンパク質および脂質レベルからの解析を行う。本年度はタンパク質成分の解析を中心に行い、分泌液を構成する主要なタンパク質成分6種の同定に成功した。これまでの研究から、そのうちの一つはメラニン合成に関わるフェノール酸化酵素(PO)であり、ゴール修復過程において昆虫生体防御反応であるフェノール酸化酵素前駆体(proPO)カスケードが活性化していることがわかっていた。本年度は、PO酵素の組織局在解析および全長cDNA配列の決定を行った。また、その他5種のタンパク質についても様々な解析を行い、内部に繰り返し配列をもち、グリシンやセリンなどに富むタンパク質である可能性を示唆する結果を得た。このタンパク質については未知の点が多く残されているが、proPOカスケードにおける酵素反応の基質である可能性、すなわちメラニンが合成される酸化反応の過程でこれらのタンパク質が架橋され、強固なタンパク質層を形成している可能性が考えられた。一方、ゴール修復を植物(ゴール)側からも調査したところ、兵隊分泌液による修復後1ヶ月以内には、ゴール壁の傷周辺の細胞層が伸張し、穴が完全に覆い隠されることがわかった。このことから、兵隊分泌液はゴール組織が再生するまでの「かさぶた」の役割を果たしていることが示唆された。本研究成果は、国際学会を含む3つの学会で発表され、いずれも高い評価を得た。真社会性種のモンゼンイスアブラムシの兵隊幼虫は,捕食者によって巣にあけられた穴を自分の体液で修復するという自己犠牲的な「ゴール修復」行動を示す。兵隊の角状管から放出された多量の分泌液は,その後次第に固まり,穴を完全に塞いでしまう。本研究課題では,生物現象として非常に興味深いゴール修復行動について,分子基盤を解明することを目的に,特になぜ分泌液が凝固するのかということに着目して,タンパク質レベルからの解析を中心に行う。昨年度までの結果から,メラニンを合成することで昆虫の傷修復に関わるフェノール酸化酵素の発現が兵隊において充進し,分泌液中の主要成分としてゴール修復過程に重要な役割を果たしていることが示唆された。本年度は,生物の体液凝固に関わるトランスグルタミナーゼが,フェノール酸化酵素と同様に分泌液中に存在し,ゴール修復過程において,後述の基質タンパク質を架橋することを実験的に明らかにした。これらの結果から,モンゼンイスアブラムシにおけるゴール修復行動は,本来,個体の体表にできた傷を修復するための体液凝固系を利用したものであり,兵隊が凝固活性の亢進した体液を外部に分泌することにより,ゴールに生じた傷を修復していることが強く示唆された。また,分泌液凝固反応における基質となるタンパク質成分については,内部に繰り返し配列をもち,グリシンやセリンなどに富む新規タンパク質であること,ゴールごとに異なる分子量を示すという特異な性質があることがこれまでにわかっていたが,本年度の結果から,このゴール間分子量多型が,内部の繰り返し配列の数の違いによって生じている可能性が示唆された。本研究成果は,3つの国内学会で発表され,いずれも高い評価を得た。社会性種のモンゼンイスアブラムシの兵隊幼虫は、捕食者によって開けられた穴を自分の体液放出によって修復するという自己犠牲的なゴール修復行動を示す。今年度はこのゴール修復という興味深い生物現象について、分泌液が凝固する分子基盤の解明を行うとともに、昆虫-ゴール(植物)間の相互作用についても解析した。1.分泌液凝固の分子基盤についてこれまでの研究から、兵隊分泌液中に最も多量に存在するタンパク賛成分は、昆虫の体液凝固やかさぶた(メラニン)形成に関与するフェノール酸化酵素であることがわかっていた。実際、分泌液凝固の過程ではフェノール酸化酵素の働きによりメラニンが合成されるが、様々な実験結果から、その過程で生じるキノン類が分液中のタンパク質成分を架橋して不溶な高分子層を形成することで分泌液凝固を引き起こしている可能性が示唆された。おそらく兵隊は、本来自分の体表にできた傷を修復するメカニズムを上手く利用し、凝固性の亢進した体液を敢えて「大量出血」することにより、ゴールにできた傷の修復を行っているのではないかと考えられた。

2.昆虫-ゴール間の相互作用について兵隊が自分の分泌液の放出により穴をすばやく塞いでからおよそ1ケ月後、ゴール内側では、傷口付近の植物組織が再生して穴を完全に覆い隠し、壁が完全な姿に復元することが明らかになった。組織再生中の傷口には兵隊が常に高密度で集合しており、口器でゴール組織を刺激し植物組織の再生を誘導しているものと推測された。農薬処理して中のアブラムシを殺すと、組織再生も阻害されたことから、ゴール再生にはアブラムシが必要であり、その中でも特に兵隊が重要な役割を果たしているものと考えられた。本研究は、昆虫による植物の創傷治癒現象というこれまでにない発見として注目された。
量子色力学を基にした原子核構造の解明へ向けた基礎研究

強い相互作用はクォーク・グルーオンをハドロンに閉じ込めるだけでなく、陽子・中性子(核子)が原子核内で束縛する核力の起源でもある。この強い相互作用の特徴であるクォーク・グルーオンから原子核という階層構造を統一的に扱い、強い相互作用の第一原理計算である格子量子色力学計算から原子核の性質を定量的に理解することが本研究の最終目標である。この目標に向かい、(1)二核子原子核束縛エネルギー直接計算、(2)ハドロン形状因子の計算の研究、(3)新しい散乱物理量の計算方法の開発を行った。(1)では、束縛エネルギー計算の系統誤差として指摘されていた励起状態の寄与が我々の計算方法では小さいことを、二つの異なる演算子から得らる結果が一致することから示した。また、現実的クォーク質量での計算の懸案事項である統計揺らぎを抑えるため、計算速度の高速化を試みた。(2)では、パイ中間子、K中間子と核子についてハドロン内部構造に関係する形状因子を計算し、実験値と良く一致する結果を得た。また類似の計算で求められる、素粒子標準模型を超える物理探索に重要なK中間子セミレプトニック崩壊形状因子の研究を行った。(3)では、昨年度の試験的計算を発展させ、質量殻上及び半質量殻外散乱振幅のクォーク質量依存性を調べた。また、質量殻上散乱振幅と波動関数の比が時間にほとんど時間に依存しないという興味深い振る舞いがあることを発見し、その振る舞いから波動関数に寄与する状態を予言した。これらの研究成果は、毎年開催される格子量子色力学の国際会議Lattice2018や、その他の国際会議、国内研究会で報告し、関連研究分野の研究者へ成果を公表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。強い相互作用はクォーク・グルーオンをハドロンに閉じ込めるだけでなく、陽子・中性子(核子)が原子核内に束縛される核力の起源でもある。この強い相互作用の特徴であるクォーク・グルーオンから核子、そして原子核という階層構造を統一的に扱い、第一原理計算である格子量子色力学計算から原子核の性質を定量的に理解することが本研究の最終目標である。この目標に向かい、(1)現実的クォーク質量での軽原子核計算、(2)原子核直接計算の信頼性の検証、(3)ハドロン形状因子の計算の研究を行った。(1)では、軽原子核束縛エネルギーを再現できるかの検証を目的とした。その目的のため、これまでの軽原子核束縛エネルギー計算の主要な系統誤差と考えられる、現実よりも大きなクォーク質量からの系統誤差を抑えた計算を行った。この計算は現実に近いクォーク質量の計算であるため、統計揺らぎを抑えることが非常に難しく、平成28年度末までに統計的に有意な結果は得られなかった。今後もこの計算を継続していく予定である。(2)では、クォーク質量以外の系統誤差、特に励起状態の寄与について調査を行った。束縛エネルギー計算に要求される条件を満たすように計算を実行した。その結果、二核子原子核系では、二つの異なる演算子から得られた束縛エネルギーが一致したことから、正しい計算を行えば励起状態の寄与は非常に小さいと考えられる。(3)では、パイ中間子と核子について、内部構造に関係する形状因子を、現実に近いクォーク質量で計算を行い、それぞれの計算で実験値を再現するような結果が得られた。(1)、(2)、(3)の研究成果は、格子量子色力学の国際会議Lattice2016や、その他の国際会議、国内研究会で報告し、関連研究分野の研究者へ成果を公表した。研究実績の概要で説明した(1)、(2)、(3)の研究についての進捗状況をまとめる。(1)現実的なクォーク質量でのヘリウム4以下の軽原子核について計算を行った。この計算は以前からの継続計算で、本研究課題が始まる前までに、約3万8千測定の計算を終了していた。平成28年度はこの計算を継続し、約2倍の約6万4千測定にした。しかし、クォーク質量が非常に小さいことから来る統計揺らぎを抑えるためには、まだ統計が十分ではないため、今後も継続計算を行っていく。(2)これまでの軽原子核束縛エネルギー計算に含まれていた可能性のある、励起状態の寄与による系統誤差を調べるため、二つの演算子を用いた二核子原子核束縛エネルギーの計算を行った。束縛エネルギーを相関関数から求める際に満たすべき条件に注意し、相関関数の時間領域を選択した結果、二つの演算子から得られた結果は一致した。この結果から、これまで行ってきたように正しい計算を行えば、励起状態の寄与は十分抑えられると考えられる。二核子散乱状態である励起状態の寄与は、体積に強く依存すると考えられるので、体積を変えた計算を行う予定である。(3)本研究課題を申請した際は、ハドロン構造に関係する計算としてパイ中間子形状因子のみを計算を計画していたが、それに加え核子形状因子も実行した。現実に近いクォーク質量と一辺が8.1fmの体積を用いた各形状因子の計算は順調に進み、現在成果をまとめている段階である。この強い相互作用の特徴であるクォーク・グルーオンから原子核という階層構造を統一的に扱い、第一原理計算である格子量子色力学計算から原子核の性質を定量的に理解することが本研究の最終目標である。

この目標に向かい、(1)現実的クォーク質量での軽原子核計算、(2)原子核直接計算の信頼性の検証、(3)ハドロン形状因子の計算の研究、(4)新しい散乱物理量の計算方法の開発を行った。(1)からは、現実に近いクォーク質量の計算では統計揺らぎを抑えることが非常に難しいため、まだ明確な結果は得られていない。(2)では、クォーク質量以外の系統誤差、特に励起状態の寄与について調査を行った。束縛エネルギー計算に要求される条件を満たすように計算を実行した結果、二つの異なる演算子から得られた二核子束縛エネルギーが一致したことから、この系統誤差はこれまの計算では非常に小さいと考えられる。今後は、さらに信頼性の高い計算から調査を進める。(3)では、ハドロン構造に関係する形状因子を、パイ中間子と核子について、現実に近いクォーク質量で計算を行った。それぞれの計算で実験値を再現する結果が得られた。核子形状因子の研究では、平成28年度実施課題におけるHPCI利用研究課題優秀成果賞を受賞したことは特筆すべきことである。現在、これらの成果を論文としてまとめている。(4)では、これまでの散乱振幅計算方法を再検討し、新しい計算方法の提案とその方法を用いた試験的計算を行い、これまでの計算方法と一致する結果が得られることを確認した。これらの研究成果は、毎年開催される格子量子色力学の国際会議Lattice2017や、その他の国際会議、国内研究会で報告し、関連研究分野の研究者へ成果を公表した。上で説明した各研究についての進捗状況をまとめる。(1)現実的なクォーク質量でのヘリウム4以下の軽原子核について計算を行った。この計算は以前からの継続計算で、本研究課題が始まる前までに、約6万4千測定の計算を終了していた。この計算を継続し、平成29年度末までに約2倍の10万測定に達した。重陽子の束縛エネルギーは実験から予想される値を大きな誤差で再現する結果が得られているが、大きな統計揺らぎを抑えるにはまだ統計が不十分である。(2)これまでの束縛エネルギー計算に含まれる可能性のある、励起状態の寄与による系統誤差を調べるため、二つの演算子を用いた二核子束縛エネルギーの継続計算を行った。束縛エネルギーを相関関数から求める際に満たすべき条件に注意し、相関関数の時間領域を選択した結果、二つの結果が一致することを、平成28年度の結果よりも高精度な結果と、複数の体積での計算から示した。この結果から、これまで行ってきたように正しい計算を行えば、励起状態の寄与は十分抑えられると考えられる。(3)本研究課題を申請した際は、ハドロン構造に関係する計算としてパイ中間子形状因子の計算を計画していたが、それに加え核子形状因子の計算も実行している。現実に近いクォーク質量を用いた、これらの計算は順調に進み、現在成果を論文としてまとめている段階である。さらに、これまでの計算より大きな体積での計算を開始し、核子形状因子については良好な結果が得られている。(4)格子QCD計算から二体散乱振幅を求めるこれまでの方法の導出に出てくる二体波動関数の性質を場の理論の枠内で再検討し、新しい散乱振幅計算方法を提案した。