hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
文献データ収集支援システムの開発による大規模高次元物性データベースの構築

前年度に開発したStarrydata2 webシステムを用いて、熱電材料のデータ収集を行った。研究業務員による収集に加えて、クラウドソーシングを活用したデータ収集も開始した。この結果、既存の熱電特性データベース(UCSB Thermoelectrics Data)の50倍以上となる、2500論文、15000試料以上の大規模実験値データベースの作成に成功した。本年度はStarrydata2に、多数のデータを視覚的にグラフ表示できるシステムと、データの一括ダウンロード機能、コマンド(API)による自動データダウンロード機能を搭載した。これにより、マテリアルズインフォマティクスの研究者が利用しやすい形で大量のデータを取得できるようになった。実験データ利活用の例として、Starrydata2上の鉛テルル系熱電材料の実験データ群を、ニューラルネットワークを用いて機械学習した。この結果、試料の化学組成のみからゼーベック係数などの熱電特性を高精度で予測することに成功した。これらは実験データの直接の機械学習が、物性科学の新発見につながることを示す結果である。Starrydataに収録された実験データの多くは未解析であり、今後他のデータ群についても同様の知見が得られると期待できる。Starrydata2データベースは世界に公開し、国内外の学会において高い評価を受けた。特に、民間企業からの高い関心を受け、熱電材料のほか、永久磁石材料やその他の機能材料に関する新規データ収集プロジェクトが開始した。今後、このようなデータ収集活動が大規模に広がり、論文上の実験データはデジタルに手に入るのが当たり前だという環境を実現したい。この目的のため最も先行しているのはStarrydata2 webシステムであり、今後も中心的な役割を果たしていくことが期待できる。物性科学の世界では、「自分のデータと文献上のデータを直接同じグラフで比較する」という単純な解析は、十分に行われているとは言い難い。実験と理論の相互比較をしにくいことによる弊害や、類似データ、トップデータを検索できる共通の場所がないことによるトラブルもある。さらに、近年急速に発展しているマテリアルズインフォマティクスでは、第一原理計算データの機械学習から得られる情報量が多くないという欠点もあり、大量の実験データが求められている。そこで本研究では、毎年出版される膨大な論文に掲載された実験データを網羅的に集積して、容易に相互比較し、機械学習にも活用できるデータベース化することを目指した。熱電変換材料をモデルとして、論文の大量収集から、グラフ画像からの実験データの抽出、試料単位でのデータベース化までの一連のプロセスの効率化に取り組んだ。"thermoelectric"をキーワードとして、文献検索システムから取得した47,936本分の論文リストから、材料特性を含む可能性の高い論文18,471本を絞り込み、このうち14,835本の論文フルテキストをPDFとしてダウンロードした。これらのファイルからのデータ抽出を効率化するため、グラフトレース前後のデータ管理を自動化することで、専門家がその知識を生かして効率的にグラフトレース作業に取り組める論文データ収集Webシステム"Starry data"を開発した。ローカル環境でのPDFからの画像抽出を効率化するWindowsソフトウェア"Starry dataStation"を開発した。これらを用いて、手作業でありながら、流れ作業の概念で効率的にデータ収集ができる環境を整え、熱電特性の温度依存性データの収集を開始した。収集したデータの閲覧システムをStarry dataに搭載し、物性データベースのプロトタイプを作成した。当初目標としていた課題は、簡易型文献データ収集システムの製作、研究補助員による文献データ収集、物性データベースのプロトタイプの製作である。今年度は、簡易型文献データ収集システムの製作に続き、独自のWebシステムの製作まで完了した。論文PDFの収集は約14,835本も完了し、そこからのデータ収集も順調に進行している。物性データベースのプロトタイプWebシステムも、3種類のインターフェイスを並行しながら進めており、当初の計画以上に順調に進展していると言える。本研究では,物性科学分野における膨大な文献に掲載された物性データを、グラフごと数値データとして登録した、新しいスタイルの物性データベースの構築を目指した。完全自動収集では得られる情報量が不足するため、手動収集のプロセスの効率化を目指した。前年度に作成した試作システムを運用して得た知見を活かし、実用性とデータ収集速度を大幅に向上した新規システムStarrydata2を設計・開発した。このシステムでは、数万本の論文のタイトルや著者、出版社へのリンクなどの書誌情報を管理できる。そして、各論文の中でグラフとして示されていた物性データを、各ユーザーが簡単な手順でデジタル化して抽出し、本文から読み取った化学組成や作製条件ともに登録できる。このシステムを、インターネット上に無料で公開した。鉛テルル系、ビスマステルル系、クラスレート系熱電材料について、約2400試料のゼーベック係数・電気伝導率・熱伝導率の温度依存性を収集し、それらのデータを一括ダウンロードできる環境を整えた。物性科学におけるこの規模の実験値データベースの構築は世界初である。同じ母物質に属する数百試料のデータを同時に表示すると、物質依存性を大きく凌駕する試料依存性が確認できた。このデータを熱電特性の第一原理計算結果と合わせて自動解析したところ、各試料の電子緩和時間が熱電特性の支配因子であると強く示唆された。さらに、このデータを機械学習したところ、化学組成から熱電特性を高い精度で予測することに成功した。これらは、実験データの収集・データベース化が材料開発を加速する実例だと言える。今後は、Starrydata2の視覚的データ表示機能や検索機能を充実させて、さらに便利なデータベースとすることを目指す。

また、熱電材料以外にもさまざまな物性科学分野のデータベースの立ち上げを目指し、本システムを物性科学に広く役立てることを目指す。当初の予定通り、初年度に構築した簡易的データ収集システムStarrydataを運用して、データ収集プロセスの問題点の洗い出しを行い、新規データ収集システムのStarrydata2を設計・開発した。論文情報管理システムに似せたことと、抽出した数値データのみを保存できる操作画面の開発、登録データの即時グラフ表示、自動単位変換機能により、データ登録の手順を大幅に簡略化できた。次年度の大規模運用に向けて、システム開発の準備が整ったと言える。このシステムを用いて、過去の論文から熱電特性の実験データを収集したところ、手作業にも関わらず、1時間で平均553データ点という高速データ収集に成功した。今年度だけで、鉛テルル系、ビスマステルル系、クラスレート系、遷移金属シリサイドを合わせて2400試料以上の熱電材料試料の実験データを収集できた。この規模と情報量を持つ実験値データベースは、物性科学分野で初めてである。もう1つの課題であったデータ応用に関しては、当初の期待以上の結果が得られたと言える。鉛テルル系熱電材料434試料の熱電特性の実験データ群は、強い試料依存性を示しており、熱電特性を1つの代表試料で示すという従来の解析の限界を強く示すものである。この実験データ群を用いて、第一原理計算結果に含まれる未知変数を算出したところ、熱電材料の変換効率の指標である無次元性能指数ZTが、電子緩和時間に強く影響されていることを発見した。この実験データ群を、ニューラルネットワークを用いて機械学習したところ、試料の化学組成のみから、ゼーベック係数などの熱電特性を予測することに成功した。これらは実験データと第一原理計算の融合や、機械学習の導入が、物性科学の新発見につながることを示す結果である。前年度に開発したStarrydata2 webシステムを用いて、熱電材料のデータ収集を行った。研究業務員による収集に加えて、クラウドソーシングを活用したデータ収集も開始した。この結果、既存の熱電特性データベース(UCSB Thermoelectrics Data)の50倍以上となる、2500論文、15000試料以上の大規模実験値データベースの作成に成功した。本年度はStarrydata2に、多数のデータを視覚的にグラフ表示できるシステムと、データの一括ダウンロード機能、コマンド(API)による自動データダウンロード機能を搭載した。これにより、マテリアルズインフォマティクスの研究者が利用しやすい形で大量のデータを取得できるようになった。
リンパ管発生因子ＣＬＥＣ－２の骨髄造血ニッチにおける機能の解明

骨髄ニッチ(造血微細環境)は造血幹細胞の維持・増殖・分化に必須の組織である。骨髄ニッチの中でも、骨髄類洞を含む『血管性ニッチ』は、特に幹細胞の増殖に重要である。本研究は、これまでの研究とさらに深堀し、リンパ管発生に不可欠な分子が骨髄血管性ニッチにおいてどの様に発現し、造血幹細胞の制御に関わっているかを検討した。骨髄血管周囲に発現する細胞外マトリックスタンパクのテネイシン-Cはリンパ管弁の形成、血小板因子CLEC-2はリンパ管と血管の分離に重要である。これら2つのタンパクが骨髄造血にどの様にかかわっているかを検討した。造血抑制を薬剤で起こし、造血が回復する過程の骨髄では、遺伝子、タンパクレベルのテネイシン-Cの発現が著明に増加することを確認した。さらに、テネイシン-C欠損マウスにおいて、同じように造血抑制を起こすと、テネイシン-C欠損下では骨髄造血の回復が明らかに遅延し、マウスも造血障害から致死に至る頻度がきわめて高いことを確認した。テネイシン-C欠損下では定常状態においては造血幹細胞の頻度や機能に影響は認められないものの、造血抑制からの回復期における、造血幹及び前駆細胞の頻度及び数は少なく、骨髄から分離した造血幹前駆細胞をテネイシン-C存在下にて培養すると、その増殖性は促進されるが、インテグリンα9の中和抗体を添加すると、増殖性が抑制された。これらのことから、テネイシン-Cは骨髄抑制などのストレス造血状態において、造血幹細胞の増殖性を刺激する重要な血管性ニッチの因子であることを報告した。一方、血小板特異的CLEC-2欠損マウスでは、定常状態の骨髄における造血幹細胞機能の低下を認めた。今後、CLEC-2の機能に関し解析を継続していく予定である。
冠血管内皮細胞が放出するEDRFの左室拡張機能に及ぼす効果

冠血管内皮細胞から放出される物質が、心機能に及ぼす効果を明らかにするのが本研究の目的である。イヌの冠動脈内に選択的にブラディキニン(EDRF放出促進剤)を注入した。ブラディキニンの投与量を段階的に増やしながら、心力学パラメータの測定を行った。心力学パラメータの中でも特にWave Intensity(I)と呼ばれる新しい指標(研究発表参照)に注目した。これは、各瞬間の大動脈圧の変化率と大動脈血流速度の変化率の積であり、Iが正なら、脈波の成分のうちの心臓から末梢へ向かう前進波が優勢、Iが負なら末梢から心臓へ向かう反射波が優勢である。ブラディキニンの投与量に依存して、次のような結果を得た。(1)冠血流の増加。(2)左室圧ピーク値の低下。(3)Iの最初のピーク値の増加。(4)Iの最初のピークの早期出現。(5)左室拡張末期圧、R波からMax(-dp/dt)までの時間、左室圧低下の時定数、大動脈血流量は不変。ブラディキニンによる上のすべての変化は、EDRFの合成阻害剤であるL-Nモノメチルアルギニンによって抑制された。従って、上の変化はNOによって起こったものと考えられる。Iの変化の生理学的な意味については検討中である。(1)冠血流の増加。
リアルタイムテラヘルツナノイメージングのためのゼロ近傍屈折率メタマテリアルの研究

テラヘルツ波帯で高透過・低反射・低損失な負の屈折率を有するメタマテリアルを実現した。誘電体基板の表裏に非対称なペアカット金属ワイヤー構造を配置した構造である。作製は両面を銅で成膜したシクロオレフィンポリマーをエッチングした。テラヘルツ時間領域分光法(THz-TDS)により0.42 THzで負の屈折率-4.2+j0.17、透過電力81.5%、反射電力4.3%、性能指数FOM24.2を確認した。メタマテリアルは負の屈折率n=-1を設計することができ、エバネッセント成分を復元し、回折限界を超えたパーフェクトレンズやスーパーレンズを実現できる可能性がある。負の屈折率は、負の誘電率と負の透磁率の両立により実現できる。負の屈折率を実現する方法の1つに、プラズマ周波数以下の金属細線や金属スリットなどの負の誘電率構造中に、分割リング共振器などの負の透磁率を示すメタアトム素子を装加する方法がある。もう1つに負の誘電率と負の透磁率を同時に示すメタアトム素子を用いる方法がある。本研究ではまずは前者の方法に着目し、誘電率がゼロ近傍となる金属スリットアレー凹レンズ構造に、透磁率を制御できる分割リング共振器を装加し、インピーダンス整合の取れたゼロ近傍屈折率構造の設計を進め、そこで得られたノウハウをもとにテラヘルツ波帯で負の屈折率n=-1となるパーフェクトレンズやスーパーレンズを目指している。加えて実験系の立ち上げと構築も大きな課題である。最初に設計ツールとして、メタマテリアル素子の実効屈折率を評価するFortranプログラムコードの作成から進め、バグの修正などを経て、構築が完了した。解析時に主に用いる反射S11と透過S21から安定的に実効屈折率を導出する設計ツールと、テラヘルツ時間領域分光法での実験時に用いる過渡パルスの応答から安定的に実効屈折率を導出する設計ツールの2つを構築した。研究室で蓄積してきたメタマテリアルやアンテナの設計ツールとの互換性や今後の拡張を見据え、Fortranプログラムコードにより構築を進めた。一方で後者の方法にも本設計ツールも活用しつつ、パラメータの最適化を進めたところ、非対称裏表カットワイヤーにより実験的に非常に低損失な負の屈折率を実現できた。当初の計画していなかった非常に良好な結果が導かれた。メタマテリアルは比誘電率と比透磁率を同時に制御することで、自然界には存在しない負の屈折率を実現できる。負の屈折率を有するテラヘルツメタマテリアルを用いることで、回折限界を突破可能なテラヘルツ波帯スーパーレンズを実現でき、テラヘルツイメージングへ応用できる。また、ゼロ屈折率を有するメタマテリアルを3次元で実現できれば、構造中の位相速度や波長が無限大となり、構造的には波長に対して巨大にも関わらず、電磁界的には点として振舞う魅力的な特長を幅広く応用できる可能性がある。これまでに2015年1月にテラヘルツ波帯での負の屈折率の実験値として、厚さ50 umの基板に非対称ペアカット金属ワイヤー構造を作製し、0.42 THzで実効屈折率neff = -4.4 + j0.25を報告した。2016年度はこの非対称ペアカット金属ワイヤー構造のパラメータ設計を行うことで、0.76 THzでneff = -3.4 + j0.061を実験により確認した。さらに厚さ23 umと基板を薄くすることにより、1.0 THz帯での負の屈折率の設計を完了した。次に対称ペアカット金属ワイヤー構造について検討を進めた。厚さ50 umの基板に対称ペアカット金属ワイヤー構造を作製し、0.50 THzでneff = -1.4 + j0.058を実現した。さらに厚さ23 umと基板を薄くすることにより、1.05 THzでneff = -5.1 + j0.61を実験により確認した。また対称ペアカット金属ワイヤー構造を活用することで、0.50 THzで屈折率ゼロかつほぼ完全な透過となる屈折率n=0.037+j0.072、透過電力94.5%、反射電力4.8%を実験により実現した。現在までに1.0 THz以上で負の屈折率を有する2次元メタマテリアルを実現できた。メタマテリアルの屈折率を測定するために、テラヘルツ時間領域分光法による透過測定系と反射測定系を構築した。またテラヘルツ波の水蒸気による吸収の影響を抑えるため、乾燥空気を供給できるユニットも構築した。2015度までに準備を進めていた実効屈折率の評価プログラムをテラヘルツ時間領域分光法用に拡張した。テラヘルツメタマテリアルの特性(実効屈折率、透過特性、反射特性、誘電率、透磁率)を実験的に評価できるようになった。以上により、解析、設計、実験を通してテラヘルツメタマテリアルを評価できる研究環境が整った。研究実績の概要に記載した研究内容は2016年3月の応用物理学会で報告した。2015年8月21日と2016年3月25日に日刊工業新聞にて研究成果が報道された。テラヘルツメタマテリアルとテラヘルツコンポーネントに関する一連の研究内容を2016年5月に国際会議の招待講演で発表する。

負の屈折率を有する材料は、回折限界を突破可能なテラヘルツ波帯スーパーレンズを実現でき、テラヘルツイメージングへ応用できる。メタアトムとして非対称なペアカット金属ワイヤー構造を用いることで、2014年度に0.42 THzで実効屈折率neff =-4.4 + j0.25を実験により確認した。2015年度に、0.76 THzでneff = -3.4 + j0.061を実験により確認した。また、2015年度に0.50 THzで屈折率ゼロかつほぼ完全な透過となる屈折率n=0.037+j0.072、透過電力94.5%、反射電力4.8%を実験により確認した。また、メタアトムとして対称ペアカット金属ワイヤー構造を用いることで、2015年度に0.50 THzでneff = -1.4 + j0.058と、1.05 THzでneff = -5.1 + j0.61を実験により確認した。2016年度は、さらなる高周波数化を行った。設計、試作、実験を行い、2017年度内にまずは国内学会で報告予定である。具体的な研究実績としては以下の通りである。2016年度は、査読付き論文誌2件、学会発表4件(うち招待講演1件)を行った。2016年12月に本研究に関連した内容を日本学術振興会メタマテリアル187委員会で講演した。2017年4月に本研究に関連した内容に平成29年度科学技術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞が贈られた。現在までに1.0 THz以上で負の屈折率を有する2次元メタマテリアルを実現し、さらなる高周波数化を完了した。解析、設計、実験を通してテラヘルツメタマテリアルを評価できる研究環境も整備済みである。2017年7月にサンディエゴで開催される国際会議(2017 IEEE AP-S Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting)にて、これまでにメタマテリアルにより実現してきたテラヘルツ波帯材料についての進捗も報告する。メタマテリアルは、材料の誘電性と磁性を同時に制御でき、自然界には存在しない材料特性を実現できる。負の屈折率を有する材料は、回折限界を突破可能なテラヘルツ波帯スーパーレンズを実現でき、高解像度なテラヘルツイメージングへ応用できる。本研究を通して、負の屈折率・高透過・低損失な特性を有する高品質なテラヘルツ波帯材料を実現した。材料特性は、厚さ: 51 um、周波数: 0.42 THz、屈折率: -4.2+j0.17、透過電力: 81.5%、反射電力: 4.3%、FOM(屈折率の実部/屈折率の虚部): 24.2である。材料中では誘電性だけでなく、磁性も同時に制御することで、負の屈折率と高透過を両立している。実験にはテラヘルツ時間領域分光(Toptica Photonics社製TeraFlash)を用いた。材料のメタマテリアルを構成するメタアトムとして、非対称なペアカット金属ワイヤー構造を用いている。銅を両面成膜したシクロオレフィンポリマーフィルムをエッチング加工することで作製している。研究成果は2018年4月にOptics Expressに掲載された。その他、本研究に関連した内容について2017年度は、査読付き英文論文誌1件、国際会議1件、国内学会3件、招待講演5件で発表した。2018年8月に韓国で開催される国際会議の招待講演でも一連の研究成果を発表する。
「身体で覚える」ニューロフィードバックを用いた自己コントロールプログラムの開発

昨年度に引き続き、前半は据置型の脳波計を利用した脳波・皮膚電位・脈波を用いたニューロフィードバックシステムの構築をメインに行っていたが、より簡便で広範囲かつ効率的な利用を目指すために、後半からはモバイル型の生体アンプを利用したシステムへと移行した。移行に際し、自律神経系の指標としては脈波から導出される心拍および心拍変動を、中枢神経系の指標としてはθ/βパワーを選出し、ターゲットとする指標を絞り込んだシステムを確立するようにした。大学生3名を対象とした予備実験を継続的に実施し、試行錯誤を繰り返しながら、システムの基本形を完成させた。このシステムの妥当性を検討するために、数名の参加者を対象に、1セッション(10分×3セット)からなるトレーニングを長期間縦断的に試用し、トレーニングを通じての認知・情動的変化の観察を継続中である。さらに、このフィードバックを用いたセルフコントロールプログラムを適用した場合に、どのようにセルフコントロールが改善されたのかを評価検討するために、プログラム適用前と適用後に実施する心理生理実験の検討を行った。前年度の行動実験に加え、今年度は多チャンネル脳波計を利用した事象関連電位(P300)を指標として導入し、連続遂行課題(Continuous Performance Task : CPT)と時間評価課題を中心に、心理・生理の両面からトレーニング効果を評価できる方法を検討した。前年度同様に、研究分担者を中心にプログラム適用前の衝動性傾向を広く検討するための質問紙調査を行った。大学生の基本的生活習慣がセルフコントロールに及ぼす影響を検討し、規則正しいリズムがより高いセルフコントロールにつながることが示され、その成果は学会で発表された。今後はこの知見をニューロフィードバックプログラムの総合的な事前事後指導に導入する。初年度は、脳波と用いたニューロフィードバックと皮膚電位・脈波を用いたバイオフィードバックをそれぞれ独立の系として確立することを試みた。特に、本研究資金の援助を得て導入した脳波計を用いたシステムの構築をメインに行った。システムに既存の簡易的なフィードバックを利用した場合は、予備実験においてそれほどのフィードバック効果が期待できないようであった。そのため、独自システムの早期構築が求められるが、脳波計独自の規格に適合するような制御に関するソフトウェアの組み込みに時間を要している。来年度も引き続き、この独自システムの構築を継続する。上記のニューロフィードバックシステムの構築と平行して、フィードバックを用いた自己コントロールプログラムを適用した場合に、どのように自己コントロールが改善されたのかを評価検討するためにプログラム適用前と適用後に実施する心理行動実験の検討を行った。衝動性と数種の実行機能測定の心理課題を検討した結果、従前より検討していたStop-signal課題に加えて、新たに導入した時間評価課題も衝動性との関連が認められた。衝動性傾向が高くなるにつれて、心理的時間感覚は早くなるという結果を得た。これらの心理課題を自己コントロールプログラムの評価に利用していく予定である。さらに、研究分担者を中心に、プログラム適用前の衝動性傾向を広く検討するための質問紙調査が行われた。衝動性傾向と栄養摂取状況、食生活・生活リズムとの関連が示された。成果は学会で発表され、今後はこの知見をプログラムの指導に活かしていく予定である。
アシルポリシランとt-ブチルアセチレンおよび2,3-ジメチル-1,3-ブタジエンとの熱反応および生成物の化学的挙動

最近、我々はアシルポリシラン類[(Me_3Si)_3SiCOR;R=Me,i-Pr,t-Bu,Ad,Ph.Mes]を140°Cに加熱すると、シリル基の1,3-転位が起こりシレンに容易に異性化することを見い出した。また、このようにして生成するシレンの種々の試剤に対する反応性を検討してきた。アシルポリシラン類の熱反応をオレフィンあるいはカルボニル化合物の存在下で行うと、シレンとこれら試剤との1:1付加物が収率良く得られることをすでに報告した。本年度は、アシルポリシランから生成したシレンの反応性についてさらに多くの知見を得る目的で、アシルポリシラン類とモノ置換アセチレンおよびジエンとの反応を行った。また、得られた生成物の熱反応も行った。アシルポリシラン(R=t-Bu,Ad)の熱反応を140°C、24時間の条件で、t-ブチルアセチレンの存在下で行ったところ、シレンとアセチレンとの[2+2]付加化合物のみが定量的かつ位置特異的に得られることが見い出された。さらに生成した四員環化合物を脱気封管中、250°C、6時間反応させると、四員環を保持し、かつトリメチルシリル基とトリメチルシロキシ基が交換した異性体が高収率で得られた。アシルポリシラン(R=t-Bu,Ad)の熱反応を2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン存在下で行うと、シレンとジエンの[2+4]環化付加生成物およびエン付加反応型の生成物が得られた。生成した六員環化合物の熱的挙動を明らかにする目的で脱気封管中、250°Cに加熱したところ、四員環と同様にトリメチルシリル基とトリメチルシロキシ基が交換した異性体が高収率で得られることが明らかとなった。
論理的思考力の定着を目的とした基礎数学学習e-ラーニングシステムの設計と開発

従来の数学e-ラーニングシステムでは難しいとされていた,数式の導出過程が指導可能なシステムを構築した.利用者がタブレットペンを用いてノートに書く感覚で数式変形を行うと,システムは,考案した手書き数式認識アルゴリズムおよび数式の意味解析アルゴリズム用いて解析し適切なコメントを出力する.高専低学年までの数式問題を対象とする実験では,入力数式の解析および導出過程に対するコメント出力が適切に行われ,本システムの有効性が確認できた.従来の数学e-ラーニングシステムでは難しいとされていた,数式の導出過程が指導可能なシステムを構築した.利用者がタブレットペンを用いてノートに書く感覚で数式変形を行うと,システムは,考案した手書き数式認識アルゴリズムおよび数式の意味解析アルゴリズム用いて解析し適切なコメントを出力する.高専低学年までの数式問題を対象とする実験では,入力数式の解析および導出過程に対するコメント出力が適切に行われ,本システムの有効性が確認できた.本研究では,高専低学年の学生に,数式の変形過程を1つ1つ記述させ,数式のハンドリングを正確に行えるよう支援することを目的として,基礎数学の学習において最も重要な,論理的思考力を養うためのe-ラーニングシステムの設計と開発を行うことが目的である.本研究の目的を達成するため,本研究の1年目にあたる平成19年度は,高専低学年における数学教育の実態調査,数学教育に関する取り組み事例の調査を行った.更に,それらの調査結果を考慮しながら,研究分担者が専門とするパタン認識・自然言語処理の技術を踏襲した,学習システムの試作についての研究を行った.高専低学年における数学教育の実態調査では,既に科目担当者・担任が個々に調査した過去のデータや,これまで蓄積された学生の答案から事例を集めることで,状況を分析することができた.また,他高専等の取り組みについては,教育関係の学会で数多く事例が紹介されているが,e-ラーニングと数式ハンドリングとを結びつけた事例はなく,本研究の位置づけと有用性を改めて整理することができた.システム開発については,当初,1年目は認識エンジンに関する部分の試作・評価までを目標としていたが,当初の予定よりも研究が進み,現在,数式意味解析部の実装・評価まで終えており,これらの成果は2008年3月の学会で公表済みである.現在,入力文字の認識精度は約95%であり,意味解析部による数式解析についても概ね良好な成果が得られているが,予期しない式変形が記述された場合,十分な解析・指導ができないことがあり,今後はこれらの点について調査・改善を図って行く必要がある.また,次年度は,システムの要素技術の性能ではなく,システムの教育的効果という側面からシステム評価・改善を行ってゆく予定である.本研究では,高専低学年の学生に,数式の変形過程を1つ1つ記述させ,数式のハンドリングを正確に行えるよう支援することを目的として,基礎数学の学習において最も重要な,論理的思考力を養うためのe-ラーニングシステムの設計と開発を行うことが目的である.本研究の目的を達成するため,本研究の2年目にあたる平成20年度は,3つの課題に絞って研究を行った.1つ目は学習支援システムを完成させることである.前年度に課題として残されていた意味解析部の部分についてアルゴリズム・実装方法を再度検討しなおし,新しいソフトを開発した.現状では,扱える数式に制限があるものの,意味解析は十分実用に耐えるものが実現できている.2つ目として,完成したシステムの性能評価実験を行った.性能評価では,本校低学年の学生が数式のハンドリングで間違いをおかした事例を収集してシステムに入力し,認識部・意味解析部・インターフェース部それぞれの性能評価を行った.その結果,数件のデータで意味解析部の不具合が見られたが,それ以外のほぼ全てのデータに対して,期待通りの動作を確認することができた.意味解析部で不具合のあった事例は,数式のハンドリング上,非常に特殊なケースであり,今後,個別に例外事例としてシステムに埋め込むことは可能であるが,性能評価上は全く問題ない事例であると考えている.最後に3つ目として,学習コンテンツの制作を行った.基礎数学で用いる教科書等の内容を精査して学習コンテンツの収集を現在継続で行っているところである.今後は,意味解析部で扱える数式の種類を拡大し,実用化を念頭においたシステムの完成を目指す予定である.本研究では,高専低学年の学生に,数式の変形過程を1つ1つ記述させ,数式のハンドリングを正確に行えるよう支援することを目的として,基礎数学の学習において最も重要な,論理的思考力を養うための基礎数学学習支援システムの設計と開発を行うことが目的である.本研究の目的を達成するため,最終年度にあたる平成21年度は,対象とする数式の範囲の拡充,それらの数式を対象とする等価性判定アルゴリズムの検討,および,システム全体の再構成を行って,研究成果をまとめた.対象とする数式に関しては,これまでの一変数多項式に加え,分数多項式,特殊関数(三角関数・対数関数など),一部の微分・積分が扱えるように拡張した.これに伴い,一変数多項式にのみ対応可能であった等式の正しさを自動判定するアルゴリズムも拡張する必要があった.しかし,分数式の導入により,従来のような標準形を規定する方式では必ずしも等価性の判定はできないため,多項式の因数分解を行う手法についても検討した.一般に,数式の因数分解は因数定理から手掛かりを得て行う場合も多いが,一変数多項式の因数分解には限界がある.

そのため本研究では,基礎数学であること(あまり中途半端な因数は出てこないこと)を前提とした,独自の因数分解アルゴリズムを考案した.また,等号で結ばれた数式の等価性を自動判定するとともに,その式の導出が,解に辿り着くための式変形として妥当かどうかを判定するために,導出ステップ数という概念を導入し,式変形の妥当性判定を行う手法を提案した.最後に,これらの研究成果をまとめて一つのシステムとして構築した.検証実験を行ったところ,人間が介入して誤認識修正を行うケースもあるが,等式の等価性判定についてはほぼ100%の精度で自動判定できることが分かった.今後は,システムの試行を継続し,データを蓄積した上で,より良いシステムへと改良を重ねて行く予定である.
部分床義歯の設計条件と組織の血流に関する研究

高齢社会への移行にともない,義歯装着者は今後も増加することが予想される.ここで,組織の変化をモニターする手段の一つとして,微少循環の把握がある.この微少循環の状態を確実に把握でき,検査項目に加えられれば,口腔組織の健康状態の把握はより確実となる.本研究は,義歯の適切な設計条件を求める一助とするために,部分床義歯の設計条件と組織の血流量や血液量,歯肉溝滲出液量および齲蝕活動性について検討したものである.まず,測定部位として中高年齢者の歯頚部の歯肉退縮に関して検討し,特に義歯装着者においては,半数近く根面が露出しており,このことに配慮して歯頚部歯肉の測定部位を決定する必要のあることが明らかとなった.次に,本研究に用いた半導体レーザー式組織血流計は,同一部位の組織血流量と血液量が同時測定できる特徴がある.この血流計のセンサー部を義歯に組み込むことを考慮し,先端にプラスチックファイバーを連結して測定することを検討した.この装置の口腔内での測定条件として,プラスチックファイバー間距離に関して検討し,1.0mmが血流量,血液量とも測定しやすいことがわかった.また,義歯床隣接面を通法に従い作製した場合には,支台歯辺縁歯肉の健康状態が悪化する傾向を示し,この部を大きく開放する場合には辺縁歯肉は良好な反応を示した.さらに,オーバーデンチャーのノンコーピング法は,齲蝕予防処置を確実に行うことにより,特に高齢者の補綴法として有効な方法であることが明らかとなった.また,口腔内の微少循環の測定が臨床においても容易に行える可能性のあることが示唆された.高齢社会への移行にともない,義歯装着者は今後も増加することが予想される.ここで,組織の変化をモニターする手段の一つとして,微少循環の把握がある.この微少循環の状態を確実に把握でき,検査項目に加えられれば,口腔組織の健康状態の把握はより確実となる.本研究は,義歯の適切な設計条件を求める一助とするために,部分床義歯の設計条件と組織の血流量や血液量,歯肉溝滲出液量および齲蝕活動性について検討したものである.まず,測定部位として中高年齢者の歯頚部の歯肉退縮に関して検討し,特に義歯装着者においては,半数近く根面が露出しており,このことに配慮して歯頚部歯肉の測定部位を決定する必要のあることが明らかとなった.次に,本研究に用いた半導体レーザー式組織血流計は,同一部位の組織血流量と血液量が同時測定できる特徴がある.この血流計のセンサー部を義歯に組み込むことを考慮し,先端にプラスチックファイバーを連結して測定することを検討した.この装置の口腔内での測定条件として,プラスチックファイバー間距離に関して検討し,1.0mmが血流量,血液量とも測定しやすいことがわかった.また,義歯床隣接面を通法に従い作製した場合には,支台歯辺縁歯肉の健康状態が悪化する傾向を示し,この部を大きく開放する場合には辺縁歯肉は良好な反応を示した.さらに,オーバーデンチャーのノンコーピング法は,齲蝕予防処置を確実に行うことにより,特に高齢者の補綴法として有効な方法であることが明らかとなった.また,口腔内の微少循環の測定が臨床においても容易に行える可能性のあることが示唆された.本研究は,部分床義歯の設計条件の違いによる口腔組織の健康状態の把握に,組織の血流を用いようとするものであるが,初年度において以下のことが明かとなった。1.レーザー式血流計の測定およびデータ保存についての検討レーザー式血流計(購入)のセンサー部を実験用義歯に組み込むことを考慮し,先端にプラスチックファイバーを連結して測定することを検討した。その結果,この方法は本実験においてきわめて有効なことを確認した。データの保存および解析については,血流と血流量を同時に測定し,パーソナルコンピュータ(現有)に直接データを取り込むことを試み,可能とした。2.歯肉測定部位の検討:中高年齢者の義歯装着者および未装着者とも,歯肉が退縮し根面が露出している症例が半数近くあることが明らかとなった。これに配慮して歯肉の測定部位を決定する必要のあることが明らかとなった。さらに,露出した根面には根面齲蝕が生じる場合も多いことがわかった。3.レーザー式血流計を用いた場合の,口腔内の各部位(顎堤粘膜,支台歯辺縁歯肉など)の組織の血流について基礎的なデータを得た。血液量については,その意味するところをさらに検討する必要のあることが示唆された。次年度においては,今年度の成果をふまえ,顎堤への加圧条件や義歯構成要素の形態を変えた実験用義歯,および臨床において使用している義歯について,組織の血流や血液量について比較検討する予定である。高齢社会への移行にともない,義歯装着者は今後も増加することが予想される.ここで,組織の変化をモニターする手段の一つとして,微少循環の把握がある.この微少循環の状態を確実に把握でき,検査項目に加えられれば,口腔組織の健康状態の把握はより確実となる.本研究は,義歯の適切な設計条件を求める一助とするために,部分床義歯の設計条件と組織の血流量や血液量,歯肉溝滲出液量および齲蝕活動性について検討したものである。

まず,測定部位として中高年齢者の歯頚部の歯肉退縮に関して検討し,特に義歯装着者においては,半数近く根面が露出しており,このことに配慮して歯頚部歯肉の測定部位を決定する必要のあることが明らかとなった.さらに,露出した根面には根面齲蝕が生じる場合も多いことがわかった.また,本研究に用いた半導体レーザー式組織血流計は,同一部位の組織血流量と血液量が同時測定できる特徴がある.この血流計のセンサー部を義歯に組み込むことを考慮し,先端にプラスチックファイバーを連結して測定することを検討した.この装置の口腔内での測定条件として,測定用チップのファイバー間距離に関して検討し,1.0mmが血流量,血液量とも測定しやすいことがわかった.さらに,義歯床隣接面を通法に従い作製した場合には,支台歯辺縁歯肉の健康状態が悪化する傾向を示し,この部を大きく開放する場合には辺縁歯肉は良好な反応を示した.回転経路を着脱経路として用いる義歯においては,開放側,閉鎖側とも,辺縁歯肉の健康状態に著明な変化はみられなかった.また,口腔内の微少循環の測定が臨床においても容易に行える可能性のあることが示唆された.
次世代型高解像度逆遺伝学を駆使した歯牙形成異常関連遺伝子の構造機能相関の解明

顎顔面領域など、上皮・間葉相互作用による転写カスケードに発生を依存する組織の発生過程には多くの転写因子と下流遺伝子が関与し、それらの異常から様々な疾患が生じる。このような疾患原因遺伝子のin vivoでの機能的意義付けには従来KOマウスによる遺伝子無効化が用いられてきたが、臨床症例で認める変異は常に機能の完全喪失には直結せず、構造ー機能相関が症例毎の疾患表現型の多様性に繋がる可能性がある。本研究では、歯の発生初期に発現する疾患関連転写因子に焦点を絞り、ゲノム編集技術を駆使して、ドメイン単位での機能喪失と表現型スペクトラムとの関連を中間表現型である遺伝子発現プロファイル変化を介して詳細に解明するin vivo分子機能アノテーションを行うことで、各遺伝子ならびに疾患病態の分子的理解を深化させるとともに、これに基づく個別化医療の実現を目的として研究を進めている。Msx1は歯の発生初期に非常に重要で、古くから多数歯欠損症の原因遺伝子として知られている遺伝子であり、その各機能ドメインもよく研究されてきた。しかし、それらはすべてin vitroレベルであり、in vivoにおける解析は技術ならびに費用の問題も大きく立ちはだかっていたこともあり、ほぼ全くなされてこなかった。しかし、近年開発され発展著しいゲノム編集技術により、これらの問題が大きく改善された。そこで、我々はマウスを対象に、in vivoレベルにおけるMsx1遺伝子各ドメインの機能解析を行ってきた。その結果、ホメオドメインより下流のMH5、MH6ドメインが歯牙形成に重要であることを見出した。Msxl遺伝子は、MH1N、MH1C、MH2、MH3、MH4、MH5、MH6の7つの機能領域を有している。そこで、まずホメオドメインであるMH4より下流に位置している。MH5ならびにMH6の破壊を目的とし、当該領域にgRNAを設計し、CRISPR/Casシステムをマウス受精卵に適用した。手順としては、gRNAとCas9 mRNA/タンパクをマウス受精卵にマイクロインジェクション法もしくはエレクトロポレーション法により導入後、仮親に卵管移植した。得られたファウンダーマウスを野生型マウスと交配させるとで、様々な変異を持つヘテロ接合体が得られ、そのうち、目的の領域にフレームシフト/ナンセンス変異もたらすマウスを選択し、株化した。その結果、それぞれのヘテロ接合体は、野生型と比較し異なる表現型を示さなかったが、ホモ接合体では以下のような表現型を示した。すなわち、MH6欠失ホモ接合体では、上顎第3臼歯、下顎第2・第3臼歯ならびに下顎切歯の欠損を示し、一部では口蓋裂も併発した。MH5欠失ホモ接合体では上下顎第3臼歯の欠失ならびに上顎の劣成長を示した。また、MH5/MH6両ドメイン欠失ホモ接合体は、MH6欠失ホモ接合体と同様の表現型を示したり、一部では下顎臼歯を全て欠損する表現型も見られた。また、第1臼歯よりRNAを抽出し、歯の発生に関与するShhやWntシグナルをreal-time PCRにより定量解析したところ、それそれで野生型と比較し、発現抑制ならびに亢進が認められた。これらのことより、MH5、MH6とも歯の発生に非常に重要な機能を有するドメインであることが示された。これまで、Msx1遺伝子C末端領域であるMH5/MH6ドメイン欠失変異体マウス作製を行ってきており、その各々において、ホメオドメインを欠失させた従来のノックアウトマウスとは異なる表現型が確認され、Msx1遺伝子のその他の領域のin vivoでの機能解析を継続するべき重要性がますます示唆された。そこで、今後はホメオドメインより上流のドメイン(MH1、NMH1C、MH2、MH3)の各領域を欠失させた変異マウスの作製を引き続き試みる。これらを行うに当たっては、in-frame変異を生じさせるためのssODNの共導入は不可欠である。マウス作製後に表現型解析を行う。また、これら変異マウスにおける歯の発生過程での他の重要な遺伝子発現変化も検証する。一方で、過去に報告のあるものの、疾患関連変異か多型か不明な点突然変異の検証も、同様にssODNを共導入するノックインマウスの作製を通じて検証していく。また、MH6ドメイン欠損マウスの第1臼歯歯胚において、歯の発生に関与する遺伝子発現様相が変化していたので、RNAシーケンスにより網羅的に発現解析を行い、変化の見られる遺伝子に関して、さらにゲノム編集技術により遺伝子破壊を行い、その表現型解析を行う。本研究では、歯の発生初期に発現する疾患関連転写因子に焦点を絞り、ゲノム編集技術を駆使して、ドメイン単位での機能喪失と表現型スペクトラムとの関連を中間表現型である遺伝子発現プロファイル変化を介して詳細に解明するin vivo分子機能アノテーションを行うことで、各遺伝子ならびに疾患病態の分子的理解を深化させるとともに、これに基づく個別化医療の実現を目的として研究を進めてきた。Msx1は歯の発生初期に重要で、古くから多数歯欠損症の原因遺伝子として知られている遺伝子であるが、その各機能ドメインもよく研究されてきた。

しかし、それらは全てin vitroレベルであり、in vivoにおける解析は技術ならびに費用の問題も大きく立ちはだかっていたこともあり、全くなされてこなかったと言っても過言ではない。しかし、近年開発され、現在でも進化・発展中のゲノム編集技術により、これらの問題が大きくクリアされてこようとしている。そこで、我々はマウス受精卵を用い、in vivoレベルにおけるMsx1遺伝子各ドメインの機能解析を行ってきた。その結果、ホメオドメインより下流のMH5、MH6が歯牙形成に重要であることが示唆された。Msx1遺伝子は、MH1N、MH1C、MH2、MH3、MH4、MH5、MH6と7つの機能領域を有すると考えられており、我々はまずホメオドメインであるMH4より下流に位置しているMH5ならびにMH6の破壊を目的とし、当該領域にgRNAを設計し、CRISPR/Casシステムをマウス受精卵に適用した。手順としては、sgRNAとCas9 mRMAをマウス受精卵にマイクロインジェクション法により導入後、仮親に卵管移植した。得られたファウンダーマウスを野生型マウスと交配させることで、様々な変異を持つヘテロ接合体が得られ、そのうち、目的の領域にフレームシフト変異をもたらすマウスを選択し、株化した。その結果、それぞれのヘテロ接合体は野生型と比較し、異なる表現型を示さなかったが、ホモ接合体に関しては以下のような表現型を示した。すなわち、MH6ホモ接合体では上顎第3臼歯、下顎第2・第3臼歯ならびに下顎切歯の欠損を示し、一部では口蓋裂も呈していた。MH5ホモ接合体では上下顎第3臼歯の欠失ならびに上顎の劣成長を示した。また、MH5とMH6の両方を欠失させたホモ接合体は、MH6欠失ホモ接合体とほぼ同様の表現型を示した。これらのことより、MH5、MH6とも歯の発生に非常に重要な機能を有していることが示唆された。顎顔面領域など、上皮・間葉相互作用による転写カスケードに発生を依存する組織の発生過程には多くの転写因子と下流遺伝子が関与し、それらの異常から様々な疾患が生じる。このような疾患原因遺伝子のin vivoでの機能的意義付けには従来KOマウスによる遺伝子無効化が用いられてきたが、臨床症例で認める変異は常に機能の完全喪失には直結せず、構造ー機能相関が症例毎の疾患表現型の多様性に繋がる可能性がある。本研究では、歯の発生初期に発現する疾患関連転写因子に焦点を絞り、ゲノム編集技術を駆使して、ドメイン単位での機能喪失と表現型スペクトラムとの関連を中間表現型である遺伝子発現プロファイル変化を介して詳細に解明するin vivo分子機能アノテーションを行うことで、各遺伝子ならびに疾患病態の分子的理解を深化させるとともに、これに基づく個別化医療の実現を目的として研究を進めている。Msx1は歯の発生初期に非常に重要で、古くから多数歯欠損症の原因遺伝子として知られている遺伝子であり、その各機能ドメインもよく研究されてきた。しかし、それらはすべてin vitroレベルであり、in vivoにおける解析は技術ならびに費用の問題も大きく立ちはだかっていたこともあり、ほぼ全くなされてこなかった。しかし、近年開発され発展著しいゲノム編集技術により、これらの問題が大きく改善された。
偏極内部標的の開発研究

偏極標的製作の第1段階として,アルカリ金属を気化させ,それに円偏光レーザーを照射してアルカリ金属原子を偏極させた。偏極された原子が容器の管壁と衝突して減偏極されるのを防ぐために容器内部をシラン系のコーティング材で処理している。また,励起ルビジウムの崩壊に伴う光がルビジウムに再吸収されて偏極を崩す輻射捕獲を押さえるために,3000ガウスソレノイドコイル磁場中でオプティカルポンピングを行っている。偏極標的の性能の評価のためには,ルビジウム原子,重水素原子,重陽子の偏極度をそれぞれ測定する必要がある。我々は,まずファラ-デ-回転法により,ルビジウム原子の密度と偏極度を測定するための測定系を整備し,様々な条件下での評価を行った。この測定系は0.01^○以下の誤差で回転角を測ることができ,ガラス容器の回転角(0.56^○)からパイオレックスガラスのベルデ定数としてV=2×10^<-4>degrees/gauss・cmを得た.様々な温度でルビジウム原子の気体厚さと偏極度を測定した結果,4×10^<13>atoms/cm^3の気体厚さのもとで、偏極度40%を得た.偏極重陽子標的を製作するためには,まず重水素分子を原子に解離する必要がある。我々は高周波を用いた解離装置を製作し解離の試験を行っている.四重極質量分析器を用いて重水素の解離度を測定したところ,質量数2のピークが観測され重水素分子の解離が確認されたが,短時間でガラス内壁のシランコーティングが破壊されて解離度が低下することが判明した.このコーティング破壊の解決は偏極標的の開発にとって重要な課題であり,今後に残された問題の1つである.偏極重陽子標的の開発,さらにそれを用いて実験を行うためには信頼できる偏極度計が必要である.我々は,現在,この目的のためにLambシフト型偏極度計の開発に取り組んでいる.偏極標的製作の第1段階として,アルカリ金属を気化させ,それに円偏光レーザーを照射してアルカリ金属原子を偏極させた。我々は高周波を用いた解離装置を製作し解離の試験を行っている.四重極質量分析器を用いて重水素の解離度を測定したところ,質量数2のピークが観測され重水素分子の解離が確認されたが,短時間でガラス内壁のシランコーティングが破壊されて解離度が低下することが判明した.このコーティング破壊の解決は偏極標的の開発にとって重要な課題であり,今後に残された問題の1つである.偏極重陽子標的の開発,さらにそれを用いて実験を行うためには信頼できる偏極度計が必要である.我々は,現在,この目的のためにLambシフト型偏極度計の開発に取り組んでいる.本年度の最も重要な仕事は、レ-ザ-を含む光学系の整備と、スピン交換容器の製作であった。レ-ザ-は、偏極内部標的の開発にとってキ-ポイントとなる機器であるのでその性能を十分吟味する必要があった。今年度購入したアルゴン・レ-ザ-とチタン・サファイア・レ-ザ-の組合せは、本研究に最適の組合せであり、試験の結果、仕様以上の十分な性能が得られる事が確められた。レ-ザ-の波長は、約5桁の精度で決定しなければならないので、現在、波長調節に必要な分光システムと標準光源を用意している。スピン交換容器は、内部でおこる反応の様子を観察しやすいように、パイレックスガラスで製作し、温度コントロ-ルが出来る二重のガラス容器の中に納めた。この容器内には熱電対が取り付けられており、1度以下の精度で、温度を一定に保つ事が出来る。アルカリ金属としては、カリウムとルビジウムを用意した。カリウムは米国の研究機関で良い結果の得られている金属であり、ルビジウムは更に良い結果が期待されているが、取扱いの難しいところから、デ-タの少ない物質である。現在、封入容器に入っているルビジウムを酸化させずに、スピン交換容器に移すための容器を作製中である。現在までのところ、営繕工事、レ-ザ-の整備、スピン交換容器の製作が終了し、アルカリ金属偏極の用意はほぼ出来ているが、光学部品の一部に整備の遅れているものがあり、実際に実験を行なうには至っていない。

しかし、それらの機器も近日中に用意出来るので、新年度早々には、アルカリ金属の偏極とその測定が可能になる。又、アルカリ金属と相互作用させて偏極標的とする重水素系の設計も進んでいる。平成4年度は、主にアルカリ金属原子偏極系の整備を行ない、又、重水素の解離に必要な高周波電源を購入して重水素系の製作を開始した。偏極内部標的を製作する為には、まずアルカリ金属原子を円偏光レーザーで偏極させる必要がある。今年度はアルカリ金属としてルビジウムを使用した。ルビジウムはスピン交換容器中で加熱・気化させ、それにレーザー光を照射してオプティカル・ポンピングを行ない、励起準位からの自然放出による光を観測した。この際、輻射捕獲により容器内のガス全体が白色に発光する現象が観測された。この輻射捕獲は高偏極度を実現するさまたげになるので、3500ガウスまでの磁場を発生する事のできるソレノイドの製作を行なった。このような高磁場は、基底状態や励起状態の準位の分裂を引きおこし、輻射捕獲の影響を小さくするのに有効である事が知られている。ルビジウムは極めて酸化しやすい物質で、我々がオプティカル、ポンピングを行なった際にも、わずかな真空リークの為に、短時間で酸化してしまった。又、最初のスピン交換容器はソレノイド中に入れられる構造になっていなかったので、現在、それらに対応出来る新しい容器を製作中である。この容器はルビジウム溜の部分とスピン交換容器を別々に加熱する事が出来、原子密度を自由にコントロール出来る。アルカリ金属の偏極度は、ファラデー回転で測定する予定であり、それに必要な光学系の整備は終了したので、新しいスピン交換容器が出来次第、偏極度の測定を行なう事にしている。重水素系は、重水素および解離用の高周波電源は揃っており、解離容器の設計を進めている。本研究は,原子核実験に使用する偏極重陽子標的をレーザーを用いたオプティカルポンピング法で開発しようというものである。当該年度においては,以下の成果が得られた。機器の整備としては,1.レーザー系整備,2.光学系整備,3.スピン交換容器の製作,アルカリ金属蒸気の温度コントロール系の整備,4.重水素ガス系の整備,5.重水素解離器の製作,6.ソレノイドコイルの整備,7.真空系の整備,8.スピン変換用電磁石の整備,9.ルビジウム原子密度および偏極度測定系の整備が終了した。以下に開発状況の概略と実績について報告する。1.偏極標的製作の第1段階として,アルカリ金属を気化させ,それに円偏光レーザーを照射してアルカリ金属原子を偏極させた。その際,ルビジウム容器とスピン交換容器の温度を独立した温度制御系で別々に制御し,ルビジウム原子の密度と偏極度の最適化を行なっている。また偏極された原子が容器の管壁と衝突して減偏極されるのを防ぐために容器内部をシラン系のコーティング材で処理している。また初期に弱磁場で行なったテストでは励起ルビジウムの崩壊に伴う光がルビジウムに再吸収されて偏極を崩す輻射捕獲の現象が観測されたので,3000ガウスまでの高磁場を発生できるソレノイドコイルを製作した。2.偏極重陽子標的を製作するためには,まず重水素分子を原子に解離する必要がある。解離手段には様々な方法があるが,我々は高周波を用いた解離装置を製作し,解離の試験に成功した。3.偏極標的の性能の評価のためには,ルビジウム原子,重水素原子,重陽子の偏極度をそれぞれ測定する必要がある。我々は,まずファラーデー回転法により,ルビジウム原子の密度と偏極度を測定するための測定系を整備し,様々な条件下での評価を行なっている。