hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
選択的不感化理論によるフレーミング効果の数理モデル化

消費者は購買における文脈によって意思決定戦略やその結果として意思決定を変えることが知られているが,その詳細なメカニズムは不明であった.そこで本研究では,計算論的脳科学の知見である「選択的不感化理論」に基づいた,意思決定過程の数理モデル化を試みた.さらに,構築した数理モデルの妥当性を検証するために,視線計測を用いた視覚心理実験を行い,文脈に応じてどのように消費者が意思決定過程において情報処理自体を変えていくのかを調べた.その結果として,文脈によって,商品の情報取得に選択的な抑制がみられることがわかった.消費者は,文脈や決定フレームによって状況依存的に意思決定を変化させることが知られているが,その仕組みについては,決定フレームや心理的財布といった仮説的概念の域を出ていなかった.一方で,脳科学の分野では,計算論的な検討から,脳内でも情報は文脈に応じて,情報の中の利用される部分が変化し(選択的不感化),状況依存的な推論が可能となることや,情報を構成する属性は2つずつが結合した形で利用される(2属性仮説)ことが有力視されている.以上のことから,本研究では,まずブランド情報の脳内表現形成方法に焦点をあて,上述の選択的不感化理論を適用して,ブランド情報表現の数理モデル化を試みた.次に2属性仮説に基づき,購買時の文脈に応じて,消費者が持つ特定の商品・ブランド情報のうち,優先処理される情報が変化し,これにより状況依存的に意思決定が変化することを示す数理モデルを構築した.さらに,これらの数理モデルの妥当性を検証するため,背景文脈が異なる状況下で商品選択を行う対象者の情報探索について,アイカメラを用いて実際に測定した.分析の結果,対象者は文脈に応じて情報探索における「選択的な不感化」が観察され,申請者が構築した数理モデルの挙動と合致することが示唆された.以上の研究結果については国際会議にて発表を行っており,そこでの議論を基に構築したモデルの精緻化を行っている.また,心理実験については2属性仮説と消費者の情報探索の関係をさらに明らかにするためには追加の実験を行う必要があることがわかり,現在検証実験の改良を行っているところである.消費者は購買における文脈によって意思決定戦略やその結果として意思決定を変えることが知られているが,その詳細なメカニズムは不明であった.そこで本研究では,計算論的脳科学の知見である「選択的不感化理論」に基づいた,意思決定過程の数理モデル化を試みた.さらに,構築した数理モデルの妥当性を検証するために,視線計測を用いた視覚心理実験を行い,文脈に応じてどのように消費者が意思決定過程において情報処理自体を変えていくのかを調べた.その結果として,文脈によって,商品の情報取得に選択的な抑制がみられることがわかった.本研究では,選択的不感化理論と2属性仮説という二つの計算論的脳科学の理論をフレーミング効果に適用し,状況依存的な意思決定をする消費者の脳活動が「なぜ」「どのように」変化するかを説明する数理モデルの構築と検証を行うことを目的とした.そこでまず文献調査を基に製品知識やブランド情報に関する消費者心理学的な議論及び概念モデルの整理を行ったところ,消費者は意思決定の環境や文脈によってヒューリスティックス処理が行われると言われていることや,フレーミング効果が存在する事が分かった.その一方でヒューリスティックスの具体的な脳内メカニズムやそもそも製品やブランドの脳内表現形成方法については未解明であることも分かった.また,文献レビューを通して,状況や文脈をモデルの中にどう規定されるのかについても,具体的な議論はほとんどなされていないことがわかった.以上のレビューを基に,計算論的脳科学の知見を応用し,文脈および商品情報の脳内表現モデルを構築した.これを用いて数値シミュレーションを行ったところ,文脈の切り替えによって参照される属性が規定され,これが文脈を表現する情報として使用できる可能性が示唆された.今年度の学会にて発表を行うためここまでの議論について現在投稿準備を行っているところである.また,以上の検討を基に,消費者が意思決定を行う際の視線追跡実験によって,本研究で構築されたモデルの妥当性の検証を行っているところである.初年度に行った理論研究で構築した数理モデルの妥当性を検証しうる心理実験デザインをまとめ,仮想商品について,利得や時間的制約条件を変えた2つの文脈下で,これら購買意思決定を行わせ,その間の情報取得の特徴について視線計測により観察した.また,試行後に行ったアンケート調査により,意思決定に関する被験者自身の心的評価やブランド情報の記憶度等を測定し,各属性がどの程度意思決定に影響したのかを検証した.得られた被験者の視線データから,文脈を与えることによって特定の属性において参照時間の選択的な短縮が観察された.この効果は同一商品において被験者間で一定程度の重なりが見られ,文脈がある程度特定の属性の情報処理を不感化しているという示唆が得られた.このことから実証実験の結果は,我々が提案している数理モデルの妥当性を示唆するものであった.

一方で,文脈による注視時間の短縮効果については,多くの商品選択で多くの属性に短縮効果が見られる者,特定の商品選択では多くの属性に短縮効果が見られる者,どの商品選択でもほとんど短縮効果が見られない者がおり,個人差が大きいこともわかった.さらに,商品の各属性の注視時間が消費者の意思決定の予測に使用できるかを試すため,注視時間を重みに変換することで各選択肢の評価値を求め,その最も高いものと,実際に被験者が選んだ選択肢がどの程度適合するかを調べたが,本研究で得た視線データからではアンケート調査から算出した選択肢の適合度に比べて十分に高いとは言えず,今後さらなる精査が必要であることがわかった.消費者行動当初の計画では,文脈依存的な消費者の意思決定を説明する数理モデルの構築と,そのモデルの妥当性を示す心理実験を遂行し,それらの結果をまとめ発表を行うことになっていた.現在の所,数理モデルの構築と,まだ改善の余地はあるもののアイカメラを用いた心理実験をすでに行っており,その成果については査読付きの国際会議にて発表を行っている.このため,計画全体として,おおむね順調に進展していると判断した.本研究は,文献レビューおよび数理モデルの構築による理論研究と視覚心理実験による実証研究の二本の柱によって研究を遂行している.このうちの理論研究については,十分な文献レビューおよび数理モデルの構築を行うことができ,ここまでの成果を発表するところまでたどり着くことができている.(現在投稿中)その一方で,実証研究については,本研究で初めて導入した注視点測定システムにおいて、計測・分析するためのソフトウェアプログラムの開発が中途であったため、納入後半年以上予備実験を行いながら納入業者に不具合の修正などソフトウェアのアップデートを行ってもらうという作業を繰り返す必要があり、実際の測定実験が可能になったのは2月を過ぎてからであった.そのため、研究の進捗が当初の予定よりやや遅れてしまっている.ただし,本研究のように全く新しい手法に挑戦する場合にはこうした時間的な遅れはある程度避けられないものと考えられるため,研究全体の進捗度の評価を大きく損ねるものではないと判断する.以上の事情を鑑みて,研究全体の達成度はおおむね順調に進展していると判断した.心理実験についてはまだ改良の余地が残されているため,さらなる検討を行い,同時に心理実験データを増やすことにより心理実験結果の信頼性を高めることを試みている.これにより,消費者の意思決定時における情報探索と選択的不感化の関係性についてさらに多角的な議論を進め,成果を発表したい.ここまでの進捗状況を踏まえ,今年度は以下の2つの柱に沿って研究を推進していきたい.まず,理論研究については初年度に行った文献整理および数理モデルの構築について現在投稿中であるが,これをできるだけ速やかに公表できるようにさらに作業を継続する.一方で実証研究については初年度には実験環境の整備調整に予定より時間を取られてしまったものの,予備実験によって実験のノウハウを得ることができ,予備実験では実際に少数のデータを得るところまで進んでいる.今後の推進方策としては,これまでに得られた実験データの分析に基づき,本実験の条件や課題を最終的に決定し,理論研究で構築した数理モデルの妥当性を検証しうる心理データを収集する予定である.また,この実証研究の結果についても理論研究の成果とともに公刊する予定である.本研究を遂行するために不可欠であった実験制御プログラムを業者から購入していたが,その開発および納入に予定より半年以上の遅れが生じたため,心理実験の改良およびそれに基づいた成果発表までを25年度中に終えることができなかったため.26年度中に行う心理実験の実験補助に関わる経費と消耗品,さらに,成果発表を行うための経費として使用することを計画している.視線測定システムの分析ソフトウェア開発費用,被験者に対する謝礼および結果公表に関わる諸経費を中心に使用する予定である.
超音波探傷技術の高精度化研究

点音源群の重ね合せ法をベースとした超音波伝播シミュレーションプログラムを開発し、FEM解析および実験結果との比較・検証を行ない、開発した手法の有用性を確認した。本手法により、FEM解析手法の1/1000の計算時間で、超音波探傷をシミュレーションできる。また、就航後の船体では鋼材の表裏面に塗膜がある状態での探傷が必要となるが、塗膜厚さによって非線形に欠陥からのエコー高さが変化することが問題となっているが、この原因が塗膜内での超音波の多重反射と、塗膜と鋼材とに間で生じる超音波のモード変換の両方であることを明らかにした。船舶などの構造物の安全性を確保するには、溶接部などに存在する欠陥を探傷し、有害なものについては補修し取り除く必要がある。しかしながら、従来の超音波探傷においては、その精度は検査技能者の経験・技量によるところが大きく、実際の評価結果には大きなばらつきが存在し、重大な欠陥を見逃す場合や、欠陥でないものを欠陥と判定して余分な補修施工を行う場合も多いのが現状である。そこで、本研究では検査技能者の経験・技量によらない客観的な欠陥の評価技術(欠陥の位置、大きな、形状の評価)の構築を目指す。また、超音波探傷は主に製造時の初期欠陥検査に適用されてきたが、今後は、微小な初期き裂から進展した疲労き裂を、就航後に定期的に探傷することも必要とされている。H23年度は、FEM解析に比較してその1/1000程度の計算時間で超音波の伝播挙動をシミュレーションできる新しい解析手法であるSuperposition Method(以下、SPM)を開発するとともに、垂直探傷、および斜角探傷に対するシミュレーションを行った。また試験体を製作して、探傷試験を実施し、その結果等と比較することにより計算精度を確認した。また、塗膜のある試験体を探傷した場合に、塗膜内で反射した超音波の干渉による影響を数値計算で明らかにした。また、斜角探傷結果に対してニューラルネットワークとマイグレーション手法を適用して、その結果を基に欠陥の同定精度の向上を図るために、研究を推進中である。そこで、本研究では検査技能者の経験・技量によらない客観的な欠陥の評価技術(欠陥の位置、大きな、形状の評価)の構築を目指している。前年度までは、製造時に生じた欠陥の探傷技術に注目して研究を行ったが、今年度は就航後の船舶において、初期欠陥から成長した疲労き裂を探傷する技術の構築を目指して研究を行った。就航後の船体構造に対して非破壊検査を行う場合には、鋼材の表裏面に塗膜がある状態での探傷が必要となるが、塗膜厚さによって非線形に欠陥からのエコー高さが変化することが問題となる。本研究ではこの原因が、塗膜内での超音波の多重反射と、塗膜と鋼材とに間で生じる超音波のモード変換の両方であることを明らかにした。さらに、垂直探傷においては、塗膜と同じ材質の非干渉板部材を塗膜と探触子の間に挿入することによって、塗膜内での多重反射の影響を除外できる可能性のあることを示した。また。斜角探傷では、多重反射とモード変換の両方の影響があるため、非干渉板部材設置だけでは塗膜厚さの影響を除外することは難しく、さらに探触子の発振周波数を高くすることで、干渉の影響を減じることができる可能性のあることを示した。さらに、閉じた欠陥の探傷を目指してkHオーダーの振動を与えた状態で、超音波探傷を行う手法を考案し、探傷試験を実施してその有用性について調査した。今後、この手法の実用化に向けた研究を継続して実施する予定である。本研究では、まず造船所の超音波探傷において最も広く適用されている斜角探傷法を対象に、検査対象物の表面で探触子を移動させて取得した超音波の時間波形を数学的に処理することによって、欠陥性状を可視化する技術を構築した。また、FEMを用いた数値計算により超音波(縦波および横波)の伝搬挙動を求め、これを可視化する技術を構築した。さらに、超音波の伝搬経路(探触子中の振動子、探触子と試験体の界面、欠陥表面、試験体裏面など)に点音源を配し、それらの音源間の超音波の伝搬挙動を拡散減衰や伝搬距離の差異による位相ずれ等を考慮した解析的な新しい伝搬シミュレーション手法(Superposing Method ;SPM)を新たに構築し、FEM解析の1/100の計算時間で超音波の伝搬挙動を求めることに成功した。

これを適用して種々の位置、大きさ、傾きを持つ欠陥を想定して、欠陥からの反射波形を求め、これを教師データとして欠陥同体のためのニューラルネットワークを構築した。さらに、人口欠陥を持つ数種類の試験体を製作し、欠陥からの反射波を計測し、その結果を構築したニューラルネットワークに入力して欠陥同体を行い、欠陥の位置、大きさ、傾きが従来の熟練計測者の経験に基づく手法より高い精度で推定できることを示した。この成果を日本船舶海洋工学会に論文発表したが、この論文に対してH25年5月に開催される年次総会において、日本船舶海洋工学会賞(論文賞)が授与されることが決まっている。また、塗膜のある場合の影響をキャンセルする方法についても数値計算で効果を調べた。さらに試験による確認を実施中である。新しい超音波の伝搬挙動の解析手法であるSPMを開発し、従来のFEMでは計算時間がかかりすぎパラメトリックな計算が不可能であった斜角探傷のシミュレーションが1/1000の計算時間でできるようになった。25年度が最終年度であるため、記入しない。超音波探傷における超音波の伝搬挙動を、数値シミュレーションを用いて可視化することができた。さらにFEM解析を用いたシミュレーションに代わる極めて効率的な新しい解析手法であるSMPを開発した。これを用いた計算した欠陥からの反射波形を教師データとしたニューラルネットワークを構築し、試験結果から欠陥の位置、寸法、角度を評価したところ、従来は評価できなかった探触子寸法より小さい欠陥の寸法を高精度に推定することができた。このほか塗膜を有する場合の評価手法についても有益な研究成果を得ている。なお、当初予定していたレーザー超音波の検討は、計画になかったSPM開発を行ったためにまだ十分には検討できていないが、25年度に研究を進める予定である。新しく開発した解析手法であるSPMの適用範囲の拡大を目指し、超音波の回折のシミュレーションが必要となるTOFDへの適用を図る。また、閉じた欠陥の探傷や、遠隔での探傷技術についても研究を進める予定である。レーザ超音波探傷の可能性について検討を進める。これまでの調査では、対象を遠隔で加振する超音波については、比較的安価に実現でき、実用に供しうるとの感触である。受信側のレーザーについては、検知精度を必要な程度に高くすると非常に高価な装置になってしまい、造船所で使用するには実用的でない可能性が高いが、さらに調査を行う予定である。閉じた欠陥の探傷方法の開発に関しては、まず数値計算で検討している手法の有用性を確認し、その後試験による検証を行うことを計画している。
中枢神経系におけるジアシルグリセロールキナーゼの分子多様性と細胞内局在の解析

申請者は、中枢神経系におけるイノシトールリン脂質代謝系の情報伝達機構に関わるジアシルグリセロール(DG)キナーゼの役割を追求する目的で、これまでI型からIV型のDGキナーゼアイソザイムのcDNAを単離し、その発現解析を行ってきた。このうちIV型DGキナーゼは、I型からIII型のものとは異なり核移行シグナルを含んでいることから核内イノシトール情報伝達系に関わることが示唆されており、さらにカルボキシル基端にはアンキリン様繰返し配列をも含んでいることから、この部分がなんらかの蛋白と相互作用を示すことが考えられていた。本研究では、まずこのIV型DGキナーゼが実際に核に局在するのか否かを検討するため、その細胞内局在を調べた。IV型DGキナーゼのcDNAにエピトープタグをコードする配列を付与し、培養COS細胞に強制発現後エピトープタグに対する抗体で細胞内局在を検討したところ、核に強い免疫反応が検出されIV型DGキナーゼが核に局在することが明らかとなった。また核内においてIV型DGキナーゼは可溶性および不溶性の両画分に分布していた。次にアンキリン様繰返し配列がIV型DGキナーゼの細胞内局在になんらかの影響を及ぼすかどうかを検討するために、この領域を欠失させた変異体DGK-IVΔCの局在を同様の方法で調べた。このDGK-IVΔC変異体も野性型と同様に核内に局在することが明らかになったが、大部分が不溶性画分に分布していた。またこのDGK-IVΔC変異体は野性型と同程度の活性を示すことからDGキナーゼ活性には影響を与えないと考えられた。以上のことよりIV型DGキナーゼは細胞核に局在し、カルボキシル基端のアンキリン様繰返し配列が核内における局在を調節していることが明らかとなった。
蛍光ターゲティング効果を用いた自己組織化光回路

コンピュータの小型・低電力化に有効な配線光化の課題に「光デバイスの簡便な接続」がある.本研究では,自己組織化光波網(SOLNET)の蛍光ターゲティング効果を用いたセルフアライン光結合を提案,シミュレーション・実験により原理実証を試みた.その結果,two-photon photochemistryを用いたSOLNETが位置ずれトレランスを拡大することがわかった.幅600 nm導波路間では位置ずれ1 μmでロス0.40.6 dBの光はんだ機能を,幅3 μm-600 nm導波路間では位置ずれ0 μmでロス0.10.3 dB,1 μmで1.21.4 dBのモード径変換光はんだ機能を示す.初年度となる25年度は,蛍光体をターゲットとした反射型自己組織化光波網(R-SOLNET)の形成と結合効率の測定を行なった.【Alq3蒸着膜蛍光ターゲット】直径125 umの光ファイバの端面に,tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum (Alq3)を蒸着して蛍光ターゲットを形成した.数mmの間隔をあけてコア径50 umの光ファイバと蛍光ターゲットを対向させ,フォトポリマ(NORLAND OPTICAL ADHESIVE NOA65およびNOA81を重量比1 : 2で混合した材料)中にセットし,光ファイバコアから波長405 nmの書き込み光を出射させた.その結果,Alq3蒸着蛍光ターゲットから緑青色発光を生じ,R-SOLNETが蛍光体ターゲットに向かって形成された.【Coumarin 481蛍光ターゲット】光ファイバ端面部にCoumarin 481をドープした新規有機/無機ハイブリッド感光材料Sunconnectをコートした後,コアを通過してきた紫外光の照射により硬化させ,未硬化部分をエッチングで除去して,コア部(直径50 um)に蛍光ターゲットを形成した.100-300 umの間隔をあけてコア径50 umの光ファイバと蛍光ターゲットを対向させ,Sunconnect中にセットし,光ファイバコアから波長448 nmの書き込み光を出射させた.その結果,蛍光ターゲットから青色発光を生じ,R-SOLNETがターゲットに向かって形成された.波長850 nmのプローブ光を用いて結合効率を測定した結果,R-SOLNETの形成により,10-30%の結合効率上昇,位置ずれトレランスの増大が観測された.【増感R-SOLNET】有機/無機ハイブリッド材料(SUNCONNECT)をCrystal violet (CV)で増感して感度バランスを適正化し,光ファイバ間に反射型SOLNET(R-SOLNET)を形成した.蛍光ターゲットにはcoumarin 481ドープSUNCONNECTを用いた.CVの吸収が500-650 nmにあるため,蛍光(450-550 nm)への感度が書き込み光(448 nm)への感度に比べて相対的に増大し, R-SOLNET形成の歩留が従来の30%から80%に向上した.結合効率は6% at 850 nmと低い.これは,色素の光吸収の影響と考えられる.【2波長増感SOLNET】Holography用としてIBMから報告された2波長感光材料をSOLNETに適用した.2波長増感では,第1波長と第2波長の光により電子が2段階励起されて重合反応が生じるため,位置ずれトレランスの拡大が期待される.2波長増感分子Biacetyl (BA)添加SUNCONNECTを用い,448 nmの第1波長と856 nmの第2波長の光をそれぞれ2本のファイバから出射させた結果,448 nmの光が856 nm側のファイバコアに向って引き寄せられ,2波長SOLNETの実現可能性が示された.【その他のR-SOLNET】異なるコア径のファイバ間にテーパR-SOLNETの形成を試みたが,成功しなかった.一方,端面部に蛍光ターゲットを形成したファイバを2本並べ,対向させたファイバから書き込み光を出射させた結果,2つのターゲットに向かう分岐R-SOLNETの形成に成功した.【FDTD法によるシミュレーション】FDTD法を用いたシミュレーションから,3000 nmの導波路と600 nmの導波路との結合が,損失1.5dB,位置ずれトレランス600 nmで可能となることがわかった.研究全体では,途中Two-Photon SOLNETで大幅な位置ずれトレランス拡大が予想されたため,これに集中することにした.R-SOLNETについては,2D-FDTDシミュレーション,実験共に予定通り遂行することができた.LA-SOLNETについては,photopolymerの材料開発が必要であったため,シミュレーションのみにとどまった.総まとめとして,各種SOLNET方式について,シミュレーションにより結合効率を比較した.1)コア幅600 nm導波路間(ギャップ32 um)では,LA-SOLNETが1 umの位置ずれでロス0.40.6 dBという低ロス光はんだ機能を示す.2)コア幅3 um/600 nm間では,位置ずれなしの場合は0.10.3 dB,位置ずれ1 umの場合は1.21.4 dBという低ロスのモードサイズ変換機能を持つ光結合が可能である.以上の結果から,蛍光ターゲットを用いたSOLNETは,コンピュータ内部のセルフアライン光結合に有効であると期待される.コンピュータの小型・低電力化に有効な配線光化の課題に「光デバイスの簡便な接続」がある.

本研究では,自己組織化光波網(SOLNET)の蛍光ターゲティング効果を用いたセルフアライン光結合を提案,シミュレーション・実験により原理実証を試みた.その結果,two-photon photochemistryを用いたSOLNETが位置ずれトレランスを拡大することがわかった.幅600 nm導波路間では位置ずれ1 μmでロス0.40.6 dBの光はんだ機能を,幅3 μm-600 nm導波路間では位置ずれ0 μmでロス0.10.3 dB,1 μmで1.21.4 dBのモード径変換光はんだ機能を示す.LA-SOLNETの実験は,色素増感R-SOLNETを用いて進める必要がある.しかしながら,現状,色素の光吸収の影響で,色素増感R-SOLNETの結合効率が低い.このため, LA-SOLNETの実験を先送りすることとなった.光エレクトロニクス【増感R-SOLNET】CV増感感光材料の問題として,プローブ光の波長850 nmでかなりの光吸収を示すことが明らかになった.今後は,プローブ光波長を1300 nmに変更する,あるいは,850 nmで光吸収が小さい新たな増感色素(rose Bengal, eosinなど)を使用するなどの対策で,結合効率の向上を図る.その後,これを用いてLA-SOLNETの実験を実行する.【2波長増感SOLNET】BA/SUNCONNECTには,流動性が高く,材料が流れるという問題点がある.これはBAが液体であることが原因である.今後は,固体材料であるcamphorquinoneなどを中心に検討を行う.さらに,結合効率,トレランスなどの特性について,従来のSOLNETと2波長SOLNETで比較する.【その他のR-SOLNET】テーパR-SOLNETについては,蛍光ターゲットの引き寄せ効果が不十分という問題を解決するために,強い引き寄せ効果が期待できる2波長SOLNETの適用を検討する.また,分岐R-SOLNETについても2波長SOLNETの適用を検討する.【FDTD法によるシミュレーション】SOLNET技術の新局面を拓く可能性がある2波長SOLNETの特徴を明らかにするために,FDTDシミュレーションを行い,従来のSOLNETと比較する.さらに,分岐R-SOLNET,LA-SOLNETなど各種モデルについて計算を進め,SOLNETの新たな可能性を提案していく.当初の計画のうち,LA-SOLNETの形成・結合効率評価が積み残しとなった.このため,達成度は70%程度と評価される.LA-SOLNETでは,蛍光ターゲット付きファイバ2つを対向させてフォトポリマ中にセットし,上部から波長448 nmの励起光を照射してSOLNETを形成する.このとき,蛍光に対する感度を,励起光に対する感度より高くするために,フォトポリマを増感しておく必要がある.25年度は,SunconnectのCrystal Violet (CV)による増感を試みてきたが,まだまとまった成果が得られていない.このため,LA-SOLNETの実験を先送りすることとなった.当初の予算では,国際会議発表出張費を含めていたが,別予算で実行したため,科研費からの支出が無くなった.
次世代加速器用高温超伝導磁石の開発

欧州原子核共同研究機構(CERN)の次期計画として検討が進められている超大型加速器Future Circular Collider(FCC)や米国で検討されているミューオンコライダー用の高磁場磁石、我が国のSuperKEKB加速器のルミノシティー向上用特殊六極磁石などに向け、第二世代の高温超伝導線材であるREBCO線材を用いた小型六極磁石の開発およびREBCO線材の低温、高磁場下での超伝導特性データの収集を行った。その具体的内容は以下の通りである。1)REBCO線材を用いた6個の矩形コイルを試作し、鉄ヨークを配した高温超伝導6極磁石を開発・製作した。さらに、液体窒素で冷却して通電試験、磁場測定も行った。ここで開発した磁石は、冷却によるコイル特性の劣化や線材内部に誘起される遮蔽電流による磁場の乱れも無く、加速器の要素として使用する上で大きな問題はないことが確認された。然し乍ら、実用超伝導磁石を目指すには、より高精度のコイル製作法の開発、磁石を2030 Kに冷却する小型冷凍機冷却のクライオスタット開発およびその中での各種通電試験と健全性確認が必要であると思われる。2)将来の高磁場磁石の基礎開発の一端として、市販の各種REBCO線材の低温、高磁場(4.2 K, B<18 T)下での臨界電流測定や臨界温度測定を行い、市販REBCO線材の特性を明らかにした。これらの結果は、今後の磁石開発に用いる線材選択に貴重な情報となるものと思われる。さらに、線材の微細断面観察を通じて各種線材の超伝導特性と微細組織の関係を調査し、線材性能を向上させるためのヒントを探った。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。CERNの次期計画として検討が始まったFuture Circular Collider (FCC)や米国のFermilabなどで検討が始まっているミューオンコライダー用の高磁場磁石や、我が国で建設が進められているSuperKEKBのルミノシティー向上用ビーム色収差補正特殊六極磁石などに向け、第二世代の高温超伝導線材であるREBCO線材を用いた小型コイルの試作・クエンチ試験などを行い、REBCOコイルの基礎的製作技術の開発を進めた。1)安定化銅量の異なる小型コイルを試作し、それらのクエンチ特性を調べた。その結果、40ミクロン厚程度の安定化銅が付いたREBCO線材であれば、100 mV-50 ms程度のクエンチ検出条件でも線材温度を200 K以下に抑えることができることがわかった。2) SuperKEKB用特殊六極磁石の設計を行い、この磁石で必要となるコイルの諸元を明確化し、試作・開発を進めるべきコイルサイズを明らかにした。3)六極磁石用コイルの試作を行い、コイルの寸法精度測定や液体窒素温度での通電試験によりコイル製作技術に重大な問題がないことを確認した。4)将来の高磁場磁石検討の基礎となるREBCO線材の高磁場下(B < 18 T @ 4.2 K)における臨界電流特性の測定を行ない、4.2 Kでの超伝導特性を明らかにした。1)小型コイルのクエンチ特性の測定は、先年度から予備的な試験を進めており、問題点の洗い出しが済んでいたことから、比較的順調にデータ収集を進めることができた。2)特殊六極磁石の設計は、長年の実績を持つ磁石設計のノーハウをフル活用できたため、比較的短時間で遂行することができた。3)超伝導線材の臨界電流測定には長年の経験を有していたことから、REBCO線材の4.2 K、高磁場下(B < 18 T)における臨界電流特性の測定も比較的順調に進んだ。以上のことから、全体の研究はおおむね順調に進展している。欧州原子核共同研究機構(CERN)の次期計画として検討が始まったFuture Circular Collider (FCC)用高磁場磁石、米国で検討されているミューオンコライダー用の高磁場磁石、我が国の高エネルギー加速器研究機構で建設が進んでいるSuperKEKBのルミノシティールミノシティー向上用ビーム色収差補正用特殊六極磁石などに向け、第二世代の高温超伝導線材であるREBCO線材を用いた小型コイルの試作・試験を行い、REBCOコイルの基礎的製作技術の開発を進めた。具体的内容は以下の通りである。1)REBCO線材を用いて小型コイルを製作し、そのクエンチ特性を調べ、クエンチ検出条件とコイル最高温度の関係を明らかにするとともに、試作予定の六極磁石用導体に必要な安定化銅量を決定した。2)クエンチ特性試験から得られた線材の安定化銅量を基に試作六極磁石の再設計を行い、この磁石で必要となるコイルの種々のパラメータを明確化した。3)六極磁石用のコイル試作を行い、コイルの寸法精度測定や液体窒素温度での通電試験によりコイル製作技術に重大な問題がないことを確認した。然しながら、コイルの寸法精度を0.1 mm以下とすることは非常に難しいことが判明し、高精度コイルの製作には新たな技術開発が必要であることが明らかとなった。4)将来の高磁場磁石の検討の基礎となるREBCO導体の低温、高磁場下(B < 18 T @ 4.2 K)における臨界電流特性の測定を行った。

今年度は種々の線材メーカーから各種サンプルを入手して測定したので、各社の線材の特性比較が可能となった。1)小型コイルのクエンチ特性試験は、先年度から行っていたため、順調にクエンチ特性の解析を進めることができ、六極磁石用導体に必要な安定化銅量も決定できた。これに従い、六極磁石の再設計も比較的短時間で遂行することができた。2)六極磁石用コイルの試作を開始し、コイル寸法精度の確認や液体窒素温度での健全性チェックを行ったが、一部コイルで不具合が見つかり、作り直す必要が生じた。このため、次年度前半までコイル製作を延長する必要が生じた。3)超伝導線材の臨界電流測定には長年の経験を有していたことから、REBCO導体の低温、高磁場下(B < 18 T @ 4.2 K)における臨界電流特性の測定は比較的順調に進み、7社の市販REBCO線材の特性が明らかとなった。このように、順調に進んだものも遅れているものもあるが、全体としては、おおむね順調に進展していると判断している。欧州原子核共同研究機構(CERN)の次期計画として検討が進められている超大型加速器Future Circular Collider(FCC)や米国で検討されているミューオンコライダー用の高磁場磁石、我が国のSuperKEKB加速器のルミノシティー向上用特殊六極磁石などに向け、第二世代の高温超伝導線材であるREBCO線材を用いた小型六極磁石の開発およびREBCO線材の低温、高磁場下での超伝導特性データの収集を行った。その具体的内容は以下の通りである。1)REBCO線材を用いた6個の矩形コイルを試作し、鉄ヨークを配した高温超伝導6極磁石を開発・製作した。さらに、液体窒素で冷却して通電試験、磁場測定も行った。ここで開発した磁石は、冷却によるコイル特性の劣化や線材内部に誘起される遮蔽電流による磁場の乱れも無く、加速器の要素として使用する上で大きな問題はないことが確認された。然し乍ら、実用超伝導磁石を目指すには、より高精度のコイル製作法の開発、磁石を2030 Kに冷却する小型冷凍機冷却のクライオスタット開発およびその中での各種通電試験と健全性確認が必要であると思われる。2)将来の高磁場磁石の基礎開発の一端として、市販の各種REBCO線材の低温、高磁場(4.2 K, B<18 T)下での臨界電流測定や臨界温度測定を行い、市販REBCO線材の特性を明らかにした。これらの結果は、今後の磁石開発に用いる線材選択に貴重な情報となるものと思われる。さらに、線材の微細断面観察を通じて各種線材の超伝導特性と微細組織の関係を調査し、線材性能を向上させるためのヒントを探った。昨年度の研究結果を基に、REBCO線材を用いた超伝導磁石開発で必要となる基礎的データの収集をさらに進める。具体的には以下に示すような研究を推進する。1)REBCOコイルのクエンチ特性の研究をさらに進めるため、小型コイルを極端に安定化銅量の少ない線材を用いて製作し、その特性測定を行い、クエンチ特性の安定化銅量依存性を明確化する。2)六極磁石用コイルの試作を進め、0.10.05 mmの寸法精度でコイルを製作する技術の開発を進める。3)試作したコイルを使って六極磁石の磁場特性の測定をする方策の検討を進める。4)市販されている各種REBCO線材の4.2 K下での臨界電流特性の測定を進め、各種線材の特性比較を行う。1)六極磁石用REBCO
7テスラ級・大口径MgB2超伝導バルク磁石の開発とマウス用MRIの超高感度化

本研究では、7テスラ級磁場を発生させるMgB2超伝導バルク磁石を開発し小型MRI用の磁場発生源として利用することを目的としている。ターゲットの小型MRIはマウスが入る程度の大きさであることから、外径60mm、内径40mmおよび厚さ60mmの比較的大型の円筒型MgB2バルクを作製する必要が有る。MgB2バルクはBペレット(圧粉体)へMg融液を浸透・反応させて作製する(浸透法)。B粉末の粒径が微細なほど磁束ピン止め中心が多くなり、ひいては捕捉磁場(発生磁場)が高くなるが、一方でBペレットの緻密度も向上することからMg融液が浸透しにくい、つまりバルクが出来にくい問題が生じる。今年度は大型バルクの作製に向けて、B粒径とMgB2生成領域の関係や捕捉磁場特性について主に調べた。市販のB粉末をボールミル粉砕することで4種類の粒径を用意した。その結果、最小粒径でも浸透距離は5mm程度あることが分かった。また、B粒径を微細化することでMg融液のB粒内への拡散距離が長くなり、MgB2の生成領域が拡大することが明らかとなった。B粒微細化によって生成するMgB2粒も微細化およびバルクの超伝導体積分率が増大したことで超伝導電流が流れる領域が増え、捕捉磁場は20%程度向上した。上記の知見を元に外径60mmかつ内径2040mm、厚さ5mmのリング型MgB2バルクの作製にも成功した。厚さ5mmのバルクを3枚積層した場合(疑似的に厚さ15mmの円筒型)の中空中心での捕捉磁場は1テスラ程度であった。この値は小片試料の臨界電流密度からシミュレーション解析で求めた値と良く一致した。また、シミュレーション解析から厚さ60mmバルクの捕捉磁場は2テスラ程度と見積もられることから、不純物添加等による磁束ピン止め力(臨界電流密度)の向上が不可欠である。また、今回得られたバルクの超伝導転移温度は3536Kと理想的なMgB2の転移温度39Kより低いことから、作製条件の最適化によりMgB2自体の超伝導特性を向上させる必要がある。本研究では立てている3つの目標のうち、浸透法によるMgB2生成機構を明らかに出来たことおよびMgB2バルク磁石を小型MRI用磁極として用いるための第一歩である大口径のリング型MgB2バルク磁石が作製出来たことから上記の判断とした。これまでに得られた知見を元に、リング型MgB2バルクの作製条件の最適化を行い、現在の5mm厚から1020mm厚程度のバルクを作製する。また、第2の目的である7テスラ級捕捉磁場の実現に向けて、不純物元素添加による磁束ピン止め中心の導入等を実施する。また、MRI用磁極に必要な磁場均一度を評価する磁場分布装置をバルク作製と同時進行で製作する。MgB2バルク磁石で発生した磁場中でMRI信号を検出する。

これまでに得られた知見を元に、リング型MgB2バルクの作製条件の最適化を行い、現在の5mm厚から1020mm厚程度のバルクを作製する。また、第2の目的である7テスラ級捕捉磁場の実現に向けて、不純物元素添加による磁束ピン止め中心の導入等を実施する。また、MRI用磁極に必要な磁場均一度を評価する磁場分布装置をバルク作製と同時進行で製作する。MgB2バルク磁石で発生した磁場中でMRI信号を検出する。理由:予定していた出張(学会参加、実験)を行わなかったことやシミュレーションソフトの保守料(相談料)が不要となったため。使用計画:理研で実施するMRI実験に必要なヘリウム冷凍機の購入に使用する予定である。
超軽負荷領域を含む高効率な磁界共振型非接触給電システムの構築

平成30年度では前年度の課題分析をさらに進め、(1)電力が不要の際に受電共振器で発生する損失の低減、(2)送電と受電のタイミングが独立で連動していないことによる効率悪化の解消、(3)受電回路のバイアス電流のさらなる低減、(4)給電コイルの小型化と高効率化について注力することにした。課題(1)と(2)については、受電側の制御を、前年度のコンスタントオンタイム制御から、受電出力電圧が目標値を超えたら一定時間受電を止め、その後復帰するようなコンスタントオフタイムという制御に変更した。こうすることで必ず送電側から見て受電回路が電力を必要とする状況を把握可能になり、受電共振器内で電流が回生して損失する時間も減る。また、必要な送電電力量が大きい時は13.56MHz、中程度の時は4.52MHz、低い時は6.78MHzと送電周波数を切り替える新サブハーモニック方式を提案することで送電を完全に止めずとも送電電力量が調整可能になり、送電と受電のタイミングも連携できるようになった。課題(3)については受電回路の同期やレギュレーションに必要な制御回路のバイアス電流をさらに削減するように比較器やアンプのバイアスを不要とする構成に変更した。課題(4)については適切なコイル径と配線幅を、電磁界シミュレーションを用いて設計し、面積あたりのQ値を23倍向上させた。これらの改善を施したところ、シミュレーションにおいて2.4V出力30mA負荷時に送電側から受電側までの最大電力伝送効率は57.5%であった。これを基に集積回路設計試作を実施したが、実測において評価基板の寄生容量により予期しない共振が発生したために実証は現時点でできていないが、体内埋め込み医療デバイスのような発熱が厳しく制限され、消費電力が少ない軽負荷デバイスへの非接触給電において50%の効率を得る見込みを得ることができた。平成29年度の前半では非接触給電システムの低損失化に向けた回路方式の検討を予定通り行った。送電、受電において、電力が必要な時だけ送電動作、受電動作を一定期間行い、それ以外では動作を止めるConstant-On-Time(COT)制御の検討を特に重点的に行った。このとき、受電側の電力が足りなくなったことを送電側に通達する仕組みが必要となったが、送電アンプを止めても送電LC共振器の共振が減衰しきらず、受電側から送る信号が埋もれてしまうことがわかった。このため、送電アンプを動かすきっかけは受電側からの要請ではなく、送電共振器(具体的には送電コイル)のエネルギーが一定値を下回ったときにすることとした。具体的には、送電共振用のコイルの交流電流を別のコイルで電磁誘導結合させてモニタリングし、この交流電流が一定値未満となった時、送電アンプを起動する仕組みを考案した。この他に、システムの効率を改善するために、受電側の整流動作のスイッチングのターンオフ時だけでなく、ターンオン時にも同期を行うように制御を改良し、さらに同期制御回路内のアナログ回路のバイアス電流に起因する静的消費電力が大きいことから、制御回路のデジタル化を進めた。これらの構成を0.18um標準CMOSプロセスを用いた集積回路に実装し、実測による評価を行ったところ、COT動作の確認を取ることができ、特に送電側COT制御がないときと比べて2倍近い効率の改善が実現できた。2.4V出力12mA負荷時に送電側から受電側までの最大電力伝送効率は28.2%であった。研究実績の概要に示したように、送電回路のCOT制御の検討において、受電側の電力が足りなくなったことを送電側に通達する仕組みを当初の予定として検討していたが、送電アンプを止めても送電LC共振器の共振が減衰しきらず、受電側から送る信号が埋もれてしまうことがわかったため、別の方式を別途検討することになった。そこで、送電アンプを動かすきっかけは受電側からの要請ではなく、具体的には送電コイルのエネルギー(具体的にはコイルに流れる電流)が一定値を下回ったときにすることとするように変更すれば良いと考え、対応することができた。よってまずは当初計画通り1次試作を通じて提案制御回路の基本的な動作と有効性の確認ができたと考える。一方、最終目標である負荷5mW100mWの範囲で50%以上の効率からは下回る結果となったが、1次試作から2次試作に向けた課題抽出ができたと考えている。損失の原因は(i)受電回路の同期制御に不具合があり、スイッチング損失が発生したことと、(ii)電力が不要の際に共振器内で回生している際の損失が大きいことであることがわかっている。また、スイッチングトランジスタサイズの適応的制御を行っていないため、軽負荷での効率改善もまだ見込めると考えている。この他に、出力の電圧を一定に保つために出力と整流回路を適宜つないだり切り離したりしているが、それにより出力電圧の揺れ(リプル)が200mV程度と大きいことがわかっている。最終目標に向けた効率改善とともにリプルの低減のために負荷容量の最適化や制御の工夫が必要である。

課題(1)と(2)については、受電側の制御を、前年度のコンスタントオンタイム制御から、受電出力電圧が目標値を超えたら一定時間受電を止め、その後復帰するようなコンスタントオフタイムという制御に変更した。こうすることで必ず送電側から見て受電回路が電力を必要とする状況を把握可能になり、受電共振器内で電流が回生して損失する時間も減る。また、必要な送電電力量が大きい時は13.56MHz、中程度の時は4.52MHz、低い時は6.78MHzと送電周波数を切り替える新サブハーモニック方式を提案することで送電を完全に止めずとも送電電力量が調整可能になり、送電と受電のタイミングも連携できるようになった。課題(3)については受電回路の同期やレギュレーションに必要な制御回路のバイアス電流をさらに削減するように比較器やアンプのバイアスを不要とする構成に変更した。課題(4)については適切なコイル径と配線幅を、電磁界シミュレーションを用いて設計し、面積あたりのQ値を23倍向上させた。これらの改善を施したところ、シミュレーションにおいて2.4V出力30mA負荷時に送電側から受電側までの最大電力伝送効率は57.5%であった。これを基に集積回路設計試作を実施したが、実測において評価基板の寄生容量により予期しない共振が発生したために実証は現時点でできていないが、体内埋め込み医療デバイスのような発熱が厳しく制限され、消費電力が少ない軽負荷デバイスへの非接触給電において50%の効率を得る見込みを得ることができた。受電回路のスイッチング損失の低減のためには同期回路で生じているスイッチング誤動作(チャタリング)の解消が必要である。チャタリング修正回路については目途がついているが、これを解消したとしても同期に問題が生じるリスクがあることもわかっている。これは同期回路が連続時間フィードバックを用いており、整流動作が繰り返され続けると同期精度が上がる仕組みとなっているのに対し、COT制御のように整流動作を頻繁に中断する制御と相性が良くないことに起因しており、同期制御回路そのものの構成の見直しも検討する。また、受電共振回路内の損失低減については、出力に電力を送らない間共振器内の電力を回生、維持するためのトランジスタスイッチを設けているが、この導通損失を低減する必要があることがわかっている。このスイッチのサイズの最適化やこのスイッチを用いずにCOTを実現する制御回路の検討が必要である。また、リプルの低減には整流回路の停止、動作だけでなく、負荷に応じて昇降圧動作と組み合わせることも検討する。これらの改善以外に、低損失なコイル設計、ドライバトランジスタサイズの適応的制御など、総合的な低損失化技術の導入を行い、最終目標の達成を目指す。上記の検討を平成30年度前半にシミュレーションをベースで行い、有効な制御手法の絞り込みを行う。その後、年度後半に本格的な集積回路設計試作を0.18um標準CMOSプロセスにて行い、測定評価を通じて実証をする。旅費の使用が予定より少なかったため、翌年度分の消耗品に使用する予定である。
速度分散法による「暗黒ガス」の徹底解明

本研究の目的は、未知の星間ガスである「暗黒ガス」の成分を解明することである。暗黒ガスとは、遠赤外線やγ線では検出されるものの、中性水素原子の放射する21cm線やCO分子輝線では検出されないガスであり、濃密な分子雲の周辺に多く存在することが知られている。その正体は、おそらく光学的に厚い冷たいHIガスか、CO分子が形成されない(あるいは励起されない)希薄な分子ガスである。我々が独自に開発した速度分散法を利用して、おうし座分子雲の21cm線とCO分子輝線のデータを解析したところ、同分子雲の暗黒ガスの約2割が冷たいHIガスであることがわかった。残りの約8割は希薄な分子ガスであると考えられる。平成26年度は、研究の遂行に必要なプログラムの開発と、データの取得・整備に専念した。まず、年度の前半中に、解析に必要な最低限のプログラムをIDL言語を用いて作成した。次に、冷たいHIガスの検出・定量に最も有望なおうし座分子雲について、臼田64mによる21cm線(1.4GHz帯)の観測を遂行した。しかし、同望遠鏡はもともと1.4GHz帯用には設計されていないため、システムの雑音温度が想定よりも高く、思うようにマッピング観測は進まなかった。それでも、最も重要なおうし座分子雲のTMC1領域を中心に、解析に最低限必要な十数点のスペクトルデータを得ることができた。このデータの角分解能は約15'であり、従来使用してきたLeiden-Argentine-Bonn(LAB)サーベイのデータ(角分解能は約30')よりも2倍程度高い。また、臼田64m鏡の観測では、研究の遂行に必要な0.2km/s程度の高い速度分解能も、実現することができた。年度の後半では、さらに角分解能の高い21cm線のデータを入手すべく、ウェブ上で公開されているアレシボ300m鏡による21cm線の大規模なサーベイ(Galactic Arecibo L-band Feed Array、通称GALFA)のデータベース(約1TB)を全てダウンロードし、データの詳細を調べた。このデータの角分解能は3'であり、本研究の遂行には非常に適していることが分かった。銀河面を含む天球上の広い範囲のデータは、まだ未観測か未公開の状態であるが、幸いにも、おうし座分子雲のほぼ全体のデータは、公開データの中に含まれている。本研究では、平成26年度の後半から年度末にかけて、このデータベースを自在に使えるよう、整備を進めた。平成27年度は、CO観測の遂行に利用することを予定していた1.85m鏡が、所有者である大阪府立大学グループのやむをえない事情で稼働せず、へびつかい座分子雲のCO観測を遂行することができなかった。その代わりに、野辺山宇宙電波観測所が開発した新しいミリ波受信機FORESTの立ち上げ及び性能評価に、同観測所の星形成レガシープロジェクト(代表:中村文隆氏)を通して参加し、同受信機の調整方法や使用方法に習熟した。この受信機は、CO分子輝線を含む100GHz帯の複数の分子輝線のデータを、4ビーム・両偏波・両サイドバンドで取得できる画期的な受信機であり、本研究で必要なへびつかい座分子雲をはじめとする広がった分子雲(数平方度)を高い角分解能(約20秒角)で観測することが可能である。また、この星形成レガシープロジェクトでは、本研究と密接に関連する分子雲形成や星形成に関するいくつかの興味深い結果が得られた。1.85m鏡が直ぐに再稼働できるか否かについてはまだ不明なので、本研究では、平成28年度の野辺山宇宙電波観測所の共同利用に観測プロポーザルを提出し、へびつかい座分子雲のCO観測を遂行するための準備を行っている。また、HI21cm線のデータについては、臼田64m鏡(角分解能15')を用いておうし座分子雲の観測を一部遂行したが、同望遠鏡の運用スケジュールの関係もあり、他の分子雲のデータは取得できていない。その代わり、同望遠鏡より大口径のArecibo 300m鏡(プエルトリコ)の公開データを入手し、これを使い易い形に整備した。おうし座分子雲の解析については、これまで、臼田64m鏡のデータとウェブ上に公開されているLABサーベイのデータ(角分解能30分角)を使用してきたが、Areciboのデータの方が遥かに高い角分解能(4分角)をもっているので、今後はこのデータを使用して、再解析を行う予定である。当初計画に比べ、研究の進み具合はやや遅れている。その主な理由としては、1.85m鏡が稼働できず必要なCOデータが取得できなかったこと、また、21cmデータについても臼田64m鏡の観測時間の確保に多少の困難があり、当初計画通りにはデータが得られなかったことが挙げられる。前者については、FORESTを搭載した野辺山宇宙電波観測所の45m鏡の共同利用に観測提案書を提出し、今年度中に必要なデータを確保する(おうし座分子雲についてのデータについては、確保済みである)。後者については、代替え措置として整備したArecibo 300m鏡の公開データを主に利用することにする。平成28年度末まで、中性水素原子ガスが放射する21cm線中に吸収線として現れる冷たいHIガスを定量するために新しい解析手法である「速度分散法」を開発し、研究を遂行してきた。しかし、これを用いても定量が困難な冷たいHIガスが存在することが明らかになりつつある。

このような原子ガスは、輝度温度の異なる3成分以上の速度成分が視線方向に複雑に重なったもので、おうし座分子雲のCOデータおよび21cm線データの精密解析している最中に、その存在に気付いた。このようなHIガスは、ある時には吸収線として現れるが、ある時には輝線(放射)として現れる。個々の速度成分の視線速度を推定することは比較的容易だが、そのスピン温度や光学的厚さを精度よく見積もることは、非常に困難な場合が多い。この問題を解決するためには、これまで用いていた速度分散法を大幅に改良し、複数輝線の輻射輸送を取り扱わねばならない。目下、このような効果を取り入れて速度分散法の改良に取り組んでいるが、かなり困難な作業であり、完成までもうすこし時間が必要である。しかし、一方で、視線速度毎の21cm線の積分強度図と可視光減光量を比較すると、空間的にどこに冷たいHIガスが分布しているのか、かなり明確に把握できることもわかった。改良中のプログラムを完成させつつ、これらの新しい知見をまとめ、本研究の目的である暗黒ガスの成分の解明(分子ガスと原子ガスの比の解明)について、平成29年度中に一定の結論を得たい。上記の通り、これまで中性水素原子ガスが放射する21cm線中に吸収線として現れる冷たいHIガスを定量するために新しい解析手法である「速度分散法」を開発し研究を遂行してきたが、これを用いても定量が困難な原子ガスが存在することが明らかになった。このような原子ガスは輝度温度の異なる3成分以上の速度成分が視線方向に複雑に重なったものであり、ある時には吸収線として現れ、ある時には輝線(放射)として現れる。そのスピン温度や光学的厚さを精度よく見積もるためには、複数成分の輻射輸送を考慮した複雑な解析を行わなければならない。そのため、これまで用いていた速度分散法を大幅に改良し、輻射輸送を取り入れた解析プログラムを開発する必要が生じた。目下、この効果を取り入れつつ速度分散法の改良に取り組んでいるが、かなり困難な作業であり、完成までもうすこし時間が必要である。本研究では、中性水素原子ガスが放射する21cm線中に吸収線として現れる冷たいHIガスを定量するために、新しい解析手法である「速度分散法」を開発し、研究を遂行してきた。しかし、平成28年度末までに、この方法を用いても定量が困難な冷たいHIガスが存在することが明らかになった。このようなHIガスは、輝度温度の異なる3成分以上の速度成分が視線方向に複雑に重なったもので、おうし座分子雲のCOデータおよび21cm線データの精密解析している途上で発見した。個々の速度成分の視線速度を推定することは比較的容易だが、そのスピン温度や光学的厚さを精度よく見積もることは、困難であることがわかった。そこで、平成29年度は、これまで用いていた速度分散法を大幅に改良し、複数輝線の輻射輸送を取り入れた解析法の開発に取り組んだ。おうし座分子雲は太陽系の近傍にあり、21cm線のいくつかの速度成分のうち、背景からのものと分子雲からのものの区別が比較的判別しやすい。また、視線速度毎の21cm線の積分強度図と可視光減光量を比較すると、空間的にどこに冷たいHIガスが分布しているのか、かなり明確に把握できることもわかった。新たに開発し方法の有用性を確かめるために、おうし座分子雲の一部であるTMC-1と呼ばれるフィラメントを解析した。