hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新機能性スプラ錯体構築のための多様な高次化戦術の研究

研究課題を(1)スプラ錯体構築戦術、(2)機能性スプラ錯体開発の2点から追求した。(1)の戦術として(1)新しい自己組織化力であるオーロフィリシティーの制御と分子性Auクラスターの合成(2)配位結合の次元制御の二つの戦術を、また(2)の機能性錯体としては(3)単分子磁石(4)ミクロ反応器(5)発光性分子ワイヤーの開発を目指した。[成果](1)オーロフィリシティーの制御と分子性Auクラスターの合成:1.特筆すべき成果としてAu_<11>(SR)_3(PR_3)_7なるSR修飾Au粒子の構造を世界で初めて分子レベルで明らかにすることに成功したことである。次にAu_<13>核Au_<25>核タラスターを結ぶ中間構造としてミッシングリングであったAu_<19>核クラスター錯体の合成に成功し、SPring 8のビームラインを使用して単結晶X線構造解析に世界で初めて成功した。2.S_3R(R=ベンゼン、トリアジン)を足場として、ここにAuPR'_3を組み込んだ(R'_3PAuS)_3R型の第一世代Auデンドリマーの合成に成功した。ホスフィン配位子PR'_3の微妙な修飾でオーロフィリシティーの制御とスプラ錯体の構造制御ができることを示した。3.(RS-Au)_2(P-R'-P)型Au二核錯体においてRおよびR'を代えることによってオーロフィリシティーの発現及び強度を制御できること、オーロフィリシティーの制御にはAu周りの立体的コンパクトさが重要である事を初めて明らかにした。4.Au(4-S-py)PR_3をcomplex as a ligand(L1)としてこれを他の遷移金属イオン(Cr,Cu)に配位させたヘテロ金属スプラ錯体の合成とX線構造解析にはじめて成功した。(2)配位結合の次元制御:主としてナノチャンネル構造を有するスプラ錯体の構築を目指して、Znをグリッド金属イオン、ピラジンカルボン酸およびビピリジン誘導(L2)を連結配位子として4種の新規グリッド錯体の合成とX線構造解析に成功した。このうち2種のスプラ錯体についてはゲスト溶媒分子を飛ばしてもホストのグリッド構造がつぶれない事、したがって代わりの小分子を取り込む「ミクロ反応器」として利用できる可能性が示唆された。(2)機能性錯体:(3)2単分子磁石:ピリジンメタノールとMnイオンから世界最小の単分子磁石である[Mn_4(pyMOH)_6(H_2O)_5](CIO_4)_4なるクラスターの合成、X-線構造解析、磁性解析に成功した。1.7Kまでの交流磁場測定からこのクラスターが単分子磁石であることが示された。(5)Ru-(bpy)とo-phen-Au-LからRu_mAu_n(bpy)_x(o-phen)_yなるAu-Ruヘテロ複核錯体の合成に成功した。最大の組み合わせでAu_4Ru_3まで合成した。これらの複核錯体はAuサイトで励起するとRuサイトから発光する。また金属数が増加するほど発光が短波長にシフトする事が判明した。(6)その他の成果:1.Mn_3(C_6F_5CO_2)_6(py)_3の巨大結晶生成に成功し、初めて二軸周りの単結晶ESR角度依存性測定と解析に成功した。2.2-ピリジンメタノール、2-ピリジンエタノールがMnに対して極めて有効な配位子であることを一連の錯体合成とX-線構造解析により明らかにした。

4.Au(4-S-py)PR_3をcomplex as a ligand(L1)としてこれを他の遷移金属イオン(Cr,Cu)に配位させたヘテロ金属スプラ錯体の合成とX線構造解析にはじめて成功した。(2)配位結合の次元制御:主としてナノチャンネル構造を有するスプラ錯体の構築を目指して、Znをグリッド金属イオン、ピラジンカルボン酸およびビピリジン誘導(L2)を連結配位子として4種の新規グリッド錯体の合成とX線構造解析に成功した。このうち2種のスプラ錯体についてはゲスト溶媒分子を飛ばしてもホストのグリッド構造がつぶれない事、したがって代わりの小分子を取り込む「ミクロ反応器」として利用できる可能性が示唆された。(2)機能性錯体:(3)2単分子磁石:ピリジンメタノールとMnイオンから世界最小の単分子磁石である[Mn_4(pyMOH)_6(H_2O)_5](CIO_4)_4なるクラスターの合成、X-線構造解析、磁性解析に成功した。1.7Kまでの交流磁場測定からこのクラスターが単分子磁石であることが示された。(5)Ru-(bpy)とo-phen-Au-LからRu_mAu_n(bpy)_x(o-phen)_yなるAu-Ruヘテロ複核錯体の合成に成功した。最大の組み合わせでAu_4Ru_3まで合成した。これらの複核錯体はAuサイトで励起するとRuサイトから発光する。また金属数が増加するほど発光が短波長にシフトする事が判明した。(6)その他の成果:1.Mn_3(C_6F_5CO_2)_6(py)_3の巨大結晶生成に成功し、初めて二軸周りの単結晶ESR角度依存性測定と解析に成功した。2.2-ピリジンメタノール、2-ピリジンエタノールがMnに対して極めて有効な配位子であることを一連の錯体合成とX-線構造解析により明らかにした。新規スプラ錯体構築の為の戦術として、(1)オーロフィリシティーおよびその強さの制御、(2)配位結合の次元制御を検討した。前者はAu錯体、後者はMn錯体を主にベースとして用いた。《成果》(1)Au錯体;1.RP-Au-X型錯体において、Xをメルカプトピリジンに置換することでオーロフィリシティーとその強さを制御できることを示した。また(2-S-py-Au)_2(trans-dpen)(1)においてオーロフィリシティーが強く発現すること、これがピリジン...H-C=相互作用によることを初めて示した。2.[(RPAu)_3S](X)_2型クラスターにおいて、対アニオンX選択することで[(RPAu)_3S]^+クラスター間のAu-Au相互作用の有無、個数を制御できることを初めて示した。この発見はAuクラスターをナノ粒子として高密度担持する手法の開発につながる重要な成果である。3.4-メルカプトピリジンを組み込んだRP-Au-SR^1を"complexas ligand"としてCr, Cuのacac錯体と反応させ、ヘテロ複核Au錯体を合成した。これらのスプラ錯体はAu単核錯体には見られをい発光挙動を示した。4.Ru-(bpy)とo-phen-Au-LからRu_mAu_n(bpy)_x(o-phen)_yなるAu-Ruヘテロ複核錯体の合成に成功した。(2)Mn錯体;1.配位高分子。
[CG]を活用した精神薄弱障害児の{色彩,形状,順序等}の学習教材の開発

本研究の目的は[精神薄弱障害児の教育方法の向上]を目指し、その学習訓練用に[CG(コンピュ-タ・グラフィックス)]を活用して、[新しいビデオ教材]と、これに組み合せる[学習教材]を教育工学的に制作し、両者をまとめ、養護学校の先生方が使いやすいような[ビデオ教材パッケ-ジ]システムを開発することに有る。(1)我々が開発した精神薄弱障害児の教育に適する[超・強制刺激法(Super Reenforcement Method){〔強い刺激のビデオ教材〕と〔きめ細かなスモ-ルステップのプログラム学習指導方法〕との組合せ}]を本研究の遂行の基礎とした。(2)上記の原理を適用し、コンピュ-タ-グラフィックスを活用して[色彩や形状の弁別、数や比較の概念、方向の識別、順序数の概念]など、55本の多数の障害児の教育用の〔ビデオ教材〕を開発した。(3)この研究の期間中〔試作したビデオ教材〕を用いて、研究協力校の神奈川県立鶴見養護学校において[研究授業]を行い、これらの開発に必要な具体的な留意事項を明らかにした。(4)学習訓練の効果を高めるために〔ビデオ教材〕と組み合せて用いる〔学習教材〕[色カ-ド、形カ-ド、数カ-ド]などを開発した。(5)上記の〔ビデオ教材〕と〔学習教材〕とを組み合せ、さらにこれに[特殊教育用〔ビデオ教材〕活用の手引き]と[解説書]を加えて、養護学校の現場で使いやすいような[教材システム]を開発した。(6)教材の開発だけでなく、[研究協力校]の〔神奈川県立鶴見養護雄学校〕や〔国立特殊教育総合研究所〕など全国の9つの学校や機関の先生方から、この教材の評価を頂き、それによって教材の改善を図った。(7)これらの教材の開発に必要な〔マンパワ-〕を得るために、学部の卒業研究の学生を教育工学的に育成して当たらせる方法を開発した。
起業家の行為プロセスに基づいたスタートアップ支援に関する研究

本研究では、インキュベーション施設を調査対象としながら、起業家とインキュベーション、あるいは起業家間の関係がどのような形で起業家活動やキャリア形成に影響を及ぼすかについて、半構造インタビュー調査に基づきながら分析をおこなった。その結果、インキュベーション施設による支援が産業クラスター形成による地域に根ざした濃密な企業間関係の構築を目的としているものの、起業家が自分の個々のビジネスを安定化、発展させていくことが第一義的な目的である以上、インキュベーション施設によるクラスター形成の目的に反する起業家が数多く存在することが確認された。さらにインキュベーション施設の目的に同調する起業家も、一枚岩的な理念の共有がおこなわれていないことが明らかになった。とりわけ、資源動員の場としてインキュベーションを活用する事例が多く、グループ化によって地域内で新たな秩序を形成していく企業はわずかであった。本研究では、創業支援組織に入居する起業家や大学発ベンチャーにおける起業家の行為連鎖に着目しながら、新しい事業創造とスタートアップのプロセスについて明らかにしている。今年度は、各自がフィールド調査をおこない、次の3つの点が明らかになった。第一に、山田の研究からは、大学発ベンチャーの組織において新技術の事業化のプロセスにおいては、事業コンセプトの創造自体が正統化の活動としての意味を持っており、外部の資源動員だけではなく組織内部の確立に寄与している、ということが明らかになりつつある。第二に、高橋と宇田の研究からは、起業家が、そもそもイノベーションを意図したり、制度的なしがらみからフリーな存在として生まれるのではなく、むしろ制度的慣行に従った日常的なルーチンの実践の中で生じた疑問や問題が、起業という手段を通じて、再構成されていくことを明らかにした。とりわけ本研究では、インキュベーション施設の中で、入居者である起業家がどのように既存の制度的枠組みを再構成するかについて明らかにしている。稲垣の研究はこれを受けて、地域に制度的に根付いていない企業が、気付き、再認識をもとにして、どのように地域の他の企業との関係を取り結んでいるかについて、極めて充実したインタビューのデータを蓄積しつつある。インキュベーションに入居している企業の経営者が描く地理的な事業空間を可視化し、空間を再構成することによって地域コンテクストが形成されることが明らかになりつつある。平成19年度の下半期については、上記の文献研究と研究会の研究席兄基づいて、各自にフィールド調査を実践する。フィールド調査の対象の選定については、各研究担当者が確保しているフィールドの他に、(財)ニュービジネス協議会や日本ベンチャー学会の関連支部などと連携して行う。これらの調査結果については、3月に開催する研究会において報告の後、データベースを作成し比較研究の基盤とするだけでなく、調査対象へのアクセスやコミュニケーション、分析方法などの研究実践に関する背後知識の蓄積と共有を図る.
新規プロテアソーム機能不全症から解明するプロテアソームの正常機能

中條-西村症候群は、本邦にしか報告のない原因不明の遺伝性炎症性疾患である。その罹患患者数の少なさから本症候群の存在は広く認識されていたが、科学的原因解明の検討や特効的治療法の開発は行なわれていなかった。我々は罹患患者とその家族の大きな協力を頂き、本症候群の原因解明に成功した。その原因とは、プロテアソームサブユニットの疾患特異的遺伝子変異であった。この発見まではプロテアソームの遺伝子変異報告は皆無であった。つまり、初めての中條ー西村症候群における原因解明であり、ヒトにおける初めてのプロテアソーム機能異常症の発見である。失われて初めてわかるプロテアソームの正常機能を理解することは、本邦特有の自己炎症症候群の新たな治療法開発のみならず、誘因のない全身炎症に関わる分子を明らかにすることを通じて、炎症を呈する他の疾患制御戦略の新展開に貢献出来ると期待される。中條ー西村症候群は、本邦にしか報告のない原因不明の遺伝性炎症性疾患である。中條ー西村症候群患者の皮膚炎症機序に皮膚繊維芽細胞から産生される単球遊走因子が関与している可能性があると考えられていた。その転写発現量は、患者細胞では健常者細胞と比べて2倍以上だった。また、蛋白質分泌量は患者細胞では健常者と比べて約3倍だった。単球遊走因子の発現を促進する転写因子の転写発現量は、プロテアソーム阻害剤処理を行った細胞は未処理細胞と比べて発現量が増加していた。とくに、時間経過と共に両者間の差は大きくなり、プロテアソーム阻害剤処理細胞においては二相性の発現上昇を認めた。本疾患の皮膚病変において皮膚線維芽細胞が産生する単球遊走蛋白は罹患皮膚への単球浸潤に関与している可能性が示唆された。本疾患の特徴である誘因のない炎症を来す機序の一つと考えられた。失われて初めてわかるプロテアソームの正常機能を理解することは、本邦特有の自己炎症症候群の新たな治療法開発のみならず、誘因のない全身炎症に関わる分子を明らかにしることを通じて、炎症を呈する他の疾患制御戦略の新展開に貢献出来ると期待される。我々の発見まではプロテアソームの遺伝子変異報告は皆無であった。プロテアソームとは、ヒトの全ての細胞が持っている分解酵素である。プロテアソームは有害で危険な蛋白質を分解廃棄することで、細胞内蛋白の品質管理を司っている。平成23年度の本研究課題では、研究実施計画の如くに以下の検討を行った。1患者由来培養細胞のクローン化。混合培養細胞集団である、患者由来不死化リンパ芽球細胞から複数のクローンラインを得た。2人工融合タンパク質を用いたプロテアソーム機能不全迅速検出系の樹立。アミノ末端規則に基づいた設計によるユビキチンと緑色蛍光物質の融合蛋白をヒト胎児由来腎臓細胞に遺伝子導入を行ない、限界希釈法によるクローン取得を行なった。ラムダが0.6のポアソン分布に矛盾しない22系列の安定発現細胞クローンを得た。蛋白発現確認は蛍光顕微鏡による観察、培養上清中の緑色蛍光強度の測定、培養生細胞蛍光強度測定、蛋白回収後の免疫学的検出法、蛋白溶解液の蛍光強度測定の5種類の方法を用いた。プロテアソーム阻害による蓄積誘導率は最も高いクローンラインでは84.8であった。次年度も研究実施計画に沿って検討を行なう。

失われて初めてわかるプロテアソームの正常機能を解明することは、炎症性疾患の病態理解や炎症制御戦略の新展開に繋がると期待される。当初予定していた平成23年度の研究実施計画をほぼ達成しているため、(2)おおむね順調に進展していると評価した。平成24年度も、当初予定していた研究計画に従い研究を実施する。
Flareに着目した変形性関節症の疼痛発現および進行機序の解明

変形性膝関節症(膝OA)では、flareと称される、強い疼痛とともに関節裂隙狭小化が急速に進行する状態が時に経験される。本研究ではこのflareがOAの痛みと進行を特徴的に現す状態であると考え、今までに研究室で保存されてきた多数の関節液検体の中で、同一関節においてflareの状態のある時期とflareが収束したのちに採取した関節液を比較解析することによってflareの病態に特徴的な因子を関節液中に見出す。さらにflareの状態にある膝関節から採取した滑膜組織と対照滑膜の遺伝子発現プロファイルの網羅的な解析・比較も行い、これらの結果から、OAの滑膜におけるflareの病態について仮説を見出す。
スパースモデリングと高次元データ駆動科学の国際活動支援

医学班では、スパースモデリング(SpM)法により呼吸位相画像と三次元MR指紋法の再構成法を可能とした。地球科学班では、東北地方太平洋沖地震および歴史津波の堆積物を対象に、データ駆動SpM解析による海成堆積物の判別を可能にした。惑星班ではSpMが効果的な火星を対象に、地形・地質解析で津波堆積物の存在や地下水流動の影響を新たに提唱した。天文班では、国際協力でブラックホール観測データの取得と解析を進め、ブラックホール撮像に必要な解像度が達成されることを実証した。セミパラベイズ班では、セミパラメトリックなベイズ推論で重要となる積分近似、カーネル埋め込み法の共同研究により有効な方法を新たに提案した。平成27年度では,いくつかの国際共同研究の立ち上げとして,それぞれ以下のような活動を行った.医学班(A01-1)では、ニューヨーク大学放射線科に研究者を1名派遣、肝臓造影ダイナミック検査で用いられているGRASP撮像法(スパースモデリング法[SpM法]を活用した撮像法)の詳細とデータ処理方法を学んだ。データ処理では、派遣した研究者が独自に作成し、最新の手法である交互方向乗数法(ADMM)を取り入れたプログラムを開発し、再構成に必要な時間が短縮した。地球科学班(A02-1)では,2011東北地方太平洋沖地震に伴う津波堆積物の地球化学的特徴およびSpMのデータ駆動解析による海成堆積物との判別に関して,国内で採取された各種データと国際的に収集された数理統計に関する各種情報を駆使して,国際共同作業により従来にない精度での判別を可能にするとともに,地球科学分野におけるSpM研究の進展をはかった.惑星科学班(A02-2)では、最もリモートセンシングデータの揃っている火星に対し、SpMの効果的な研究対象として、地質学的・地形学的な研究を進めた。特に(1)火星北部低地にみられるローブ状地形の分布と特徴的な浸食地形の欠如を、津波堆積物の存在を仮定することで統一的に説明できること、(2)北極域の氷床に見られる溝構造の層序から、その氷床が過去に推定されたより遥かに安定している可能性があること、(3)北部平原に流れ込む一部のアウトフローチャネルの底面に見られる黒色かつパッチ状の構造が、この地域の特殊かつ近年の活動度を示す可能性があることなどを明らかにした。セミパラメトリックベイズ班(C01-2)では,University College Londonとの共同研究をさらに推進するため,連携研究者1名を派遣し,関連する研究者3名を受け入れ,特にセミパラメトリック状態空間モデルのモデルパラメータ推定法と,カーネル法による新しい統計的検定法に関する検討を行った.医学班(A01-1)では、スパースモデリング法を活用した高速撮像法として広く活用されいているGRASP撮像法の詳細とデータ処理方法の研究を進めた。さらに最新の交互方向乗数法を取り入れたプログラムを独自に開発するなど、順調に研究が進捗した。さらにMRIのハードウェアに関する理解を深めて、スパースモデリング法のより高性能化を目指した研究を進めている。地球科学班(A02-1)では,豪州ニューサウスウエルズ大学のChatherine Chague-Goff博士を2ヶ月間招聘して,共同で2011津波堆積物の数理統計解析の作業を実施した.この解析では,本研究で開発したSpMによる新規手法を適用し,データ駆動解析を進めるとともに,双方が保有する津波堆積物の分析結果をもとにデータベースを構築した.惑星科学班(A02-2)では、当初予定通り、Alexis Rodriguez博士を招へいして、各国の火星探査機の取得したリモートセンシングデータの整理検討を開始した。効果的にSpMを応用でき、かつSpM研究の発展につながる有望なテーマの洗い出しを行い、主にアウトフローチャネル底面の黒色のパッチ状構造の検出や、北部平原に見られる地形的特徴、極域の溝構造やクレーターの抽出などを行った。セミパラメトリックベイズ班(C01-2)では、2016年2月に連携研究者のSong Liuが,海外研究協力者であるUniversity College London(UCL)・Gretton氏の研究室を訪問し,モデルの適合度の検定法に関して共同研究をスタートさせた.また,2016年3月に,Gretton氏の来日に合わせ,Gretton研究室の博士学生2名,および元研究員(現Oxford大)Sejdinovich准教授を本科研費にて招へいし,セミパラメトリック状態空間モデルに関する共同研究を行った.医学班(A01-1)では、ニューヨーク大学放射線科に研究者・藤本晃司を派遣した。彼は肝臓造影ダイナミック検査で用いられているGRASP法(スパースモデリング法[SpM法]を活用した撮像および画像再構成法)を研究し、この手法を発展させて、呼吸位相が同じデータをグループ化し、非剛体位置合わせを行う動きベクトルを定式化に組み込むことで動きによる画質劣化を最小限にとどめた画像再構成を新たに提案し、2017年4月末の国際学会(ISMRM)で報告した。地球科学班(A02-1)では,2011東北地方太平洋沖地震に伴う津波堆積物および歴史津波堆積物を対象として,地球化学的特徴およびSpMのデータ駆動解析による海成堆積物との判別を可能にした.国内で採取された各種データと国際的に収集された数理統計に関する各種情報を駆使して,国際共同作業により従来にない精度での判別を達成し,地球科学分野におけるSpM研究の進展をはかった.惑星科学班(A02-2)では、最もリモートセンシングデータの揃っている火星に対し、SpMの効果的な研究対象として、地質学的・地形学的な研究を進めた。

火星北部低地にみられるローブ状地形の分布と特徴的な浸食地形の欠如を、津波堆積物の存在を仮定することで統一的に説明できることを示し、Scientific Reports誌の論文として出版した。さらにノクティスラビリンサス地域の陥没地形が地下水の流出に起因することを示し、Planetary Space Science誌で公表した。医学班(A01-1)では、スパースモデリング法を活用した高速撮像法であるGRASP法を改良する研究を進めた。その結果を国際学会(ISMRM)で報告するなど、順調に研究が進捗した。地球科学班(A02-1)では前年度から引き続き,本年度においても再度2ヶ月間Chatherine Chague-Goff博士を招聘して,仙台市若林区および南相馬市小高区において歴史津波堆積を採取するための現地調査を実施した.本年度はXRFによる元素分析に加えて,高精度のXRFコアスキャナー分析装置を用いて,長手方向に連続的な元素組成の分布を把握した.これらの元素分析および数理解析手法を駆使して,津波堆積物の判別方法を確立した.これらの研究成果を,研究論文および国際研究集会において発表した.惑星科学班(A02-2)では、予定通りAlexis Rodriguez博士を招へいして、各国の火星探査機の取得したリモートセンシングデータの整理検討を行った。効果的にSpMを応用でき、かつSpM研究の発展につながる有望なテーマの洗い出しを行い、特に火星北部低地にみられるローブ状地形の分布と特徴的な浸食地形の欠如を、津波堆積物の存在を仮定することで統一的に説明できることを示した。これらの成果は国際誌論文2本にまとめた。セミパラメトリックベイズ班(C01-2)では、博士研究員である金川が,PhilippHennigグループリーダーを訪問し,カーネル法の数値積分への応用に関して議論を行い,今後の研究計画を立案した.また,C01-2班代表者の海外研究協力者であるArthur Gretton准教授と,共同研究者であるSejdinovich准教授を訪問し,カーネル法による適合度検定に関してすすめてきた研究成果の論文投稿準備を行うとともに,セミパラメトリック状況下でのモデルパラメータ推定に関する共同研究を推進した.地球科学班(A02-1)では,歴史津波堆積物を対象としてSpMのデータ駆動解析による海成堆積物との判別を可能にした.国内外の津波堆積物の地質学的データと数理統計に関する各種情報を統合し,国際共同作業により従来にない精度での高精度判別を達成した.惑星科学班(A02-2)では米国からAlexis Rodriguez博士らを招聘し,火星リモートセンシングデータの解析を進めた.医学班(A01-1)では,藤本晃司がニューヨーク大学・Martijn Cloos准教授と共同研究を実施し,Sparse sampling下での三次元MRFingerprinting法と,ヒト生体脳皮質の定量値を三次元曲面上にマッピングする手法の融合に成功した.岡田知久はミネソタ大学・小林尚治准教授と共同で,高精細な脳血流・代謝をunder sampling下で反復的に再構成する研究を実施,H30年度も継続している.これらの成果は,2018年6月の国際磁気共鳴医学会(ISMRM)で報告する予定である.
ケイソウ化石により江戸川区の地盤の成り立ちを探究させる指導の研究

1、目的ある一定の場所の地下の深い所から浅い所まで1mおきにボーリング資料を採取し、その中に含まれる珪藻及び、珪質鞭毛藻を分析し、過去の環境の変化を推論させる。2、方法(1)江戸川区の7地点の小中学校のボーリング資料を江戸川区教育委員会学事課施設係の協力を得て深度60m1mまで1m間隔で得た。(2)薬品処理をする。(3)深度ごとのプレパラートを作る。(深度ごとに1020枚)3、結果1.平井(小松川三中)...深度60m55mでは海だったと考えられます。その後、深度5530mまでは3回海進海退を繰り返し、その後深度30m10m間での長い間海の時代が続き、その後、しだいに陸になったのではないかと考えられます。2.清新(清新二中)...深度60m15mまでは、平井の結果とほぼ同じでした。しかし、深度15mから急に陸になり深度10m頃から、また海になり、現代に至ったと考えられます。3.松江(松江二中)...深度30mより深いところでは、陸生のケイソウが多く、ほとんど陸だったと考えられます。深度30m15mは長い間、海が続き、そのあと少しずつ陸になっていったと考えられます。
N-13アンモニアPETと短時間撮影心筋SPECTの統合診断によるリスク層別化

「短時間心筋SPECT/CTによる新しい診断技術の開発」については、虚血性心疾患またはその疑い症例に対して、低エネルギー性コリメータとSMARTZOOMコリメータを用いて心筋血流検査を行った。IQ-SPECTシステム短時間撮影による撮影で得られた解析の有用性が示された。「左室位相解析によるリスク層別化」は、位相解析を行って左室同期不全の指標を計測し、位相解析指標の規定因子についての解析が臨床応用できる。「N-13アンモニアによるリスク層別化研究」では、アンモニア合成装置を用いて、N-13アンモニアを合成し、TOF技術による虚血性心疾患の新しい診断技術が利用可能となる。心疾患には様々な画像診断が使用されるが、多くの画像モダリティーを統合して、新しい診断技術開発を行うために3つの研究課題にそれぞれ検討をおこなった。研究目的の一つである「短時間心筋SPECT/CTによる新しい診断技術の開発」については、附属病院患者で虚血性心疾患またはその疑いにてSimbiaT6を用いて負荷心筋血流シンチグラフィを受けた連続症例に対して、低エネルギー性コリメータとSMARTZOOMコリメータを用いて心筋血流検査を行った。IQ-SPECTシステム短時間撮影による撮影で得られた結果を従来型撮影のそれと比較検討し、解析結果をまとめた。得られた結果をAnnals of Nuclear Medicineに投稿を行い採択された。研究目的の2つめである「左室位相解析によるリスク層別化」は、位相解析を行って左室収縮同期不全を評価することができるQGSソフトウエアを用いて正常症例について左室同期不全の指標を計測した。位相解析指標の規定因子について解析し結果をまとめた。この結果を日本心臓核医学会学術集会で報告した。そして日本心臓核医学会誌において出版した。3つめの目的である「N-13アンモニアによるリスク層別化研究」では、アンモニア合成装置を使用するために、金沢大学倫理委員会で審議していただいたが、臨床研究審査委員会での審議が適切とされ、同委員会で研究を行っても良いかどうかの審議を受けた。そして、金沢大学での臨床研究が許可された。2014年度において研究代表者はSPECT/CT複合機で短時間撮影心臓核医学検査から得られる生理学的情報の臨床的意義を検討し、虚血性心疾患の新しい診断技術を開発のために意義のある報告を行った。研究目的の一つである「短時間心筋SPECT/CTによる新しい診断技術の開発」については、附属病院患者で虚血性心疾患またはその疑い患者に対する診断技術の結果がAnnals of Nuclear Medicineにおいて出版した。内容を米国核医学会において発表した。研究目的の2つめであるリスク層別化研究は、位相解析を行って左室収縮同期不全を評価について日本心臓病学会シンポジウムにおいて発表した。核医学技術の標準化について日本核医学会シンポジウムで発表した。標準化の総説をAnnals of Nuclear Cardiologyに出版した。リスク層別化に関して多施設データをまとめCirculation Journalに報告した。心筋症患者のリスク層別化研究を行った。3つめの目的である「N-13アンモニアによるリスク層別化研究」では、アンモニア合成装置を使用するために合成装置を用いてN-13アンモニアを合成可能を確認した。TOF(time of flight)技術の検討を行う予定である。2015年度において研究代表者はSPECT/CT複合機で短時間撮影心臓核医学検査から得られる生理学的情報の臨床的意義を検討し、虚血性心疾患の新しい診断技術を開発のために意義のある報告を行った。概ね順調に研究が進行し、リスク層別化研究、および心臓核医学の新技術開発に関しては一定の成果を得られた。概ね順調に進展している。研究代表者はSPECT/CT複合機での短時間撮影心臓核医学検査や左室機能解析そしてN-13アンモニアPET心筋血流検査から得られる生理学的情報の臨床的意義を検討し、虚血性心疾患の新しい診断技術を開発のために意義のある報告を行った。研究目的の一つである「短時間心筋SPECT/CTによる新しい診断技術の開発」について、虚血性心疾患またはその疑い患者に対して短時間撮影による診断技術を開発し、臨床結果をAnnals of Nuclear Medicineに出版した。研究内容を米国核医学会で発表した。研究目的の2つめのリスク層別化研究は、位相解析を行って左室収縮同期不全を評価について日本心臓病学会シンポジウムで発表した。標準化の総説をAnnals of Nuclear Cardiology(ANC)に出版した。心臓死のリスク層別化に関して多施設データをまとめCirculation Journalに報告した。位相解析を虚血性心疾患患者において検討し、行うソフトウエアの中でQGS, ECTool Box, cardioREPO等の違いについて第81回日循総会で報告した。3つめの目的の「N-13アンモニアによるリスク層別化研究」では、アンモニア合成装置を使用するために合成装置稼働を稼働しアンモニアの合成を行った。そのトレーサを用いてGE社製Discoveryを用いてファントム実験を行い心筋血流画像を作成した。Time-of-flight、point spread function技術を用いて撮影した場合と従来の撮影方法のそれぞれについて、欠損や均一性について評価しN-13アンモニア心筋血流検査によって検査を行う上で基盤となる核医学技術開発研究を行った。研究内容をANCに出版した。また、研究内容を日本核医学会中部地方会で発表した。

「短時間心筋SPECT/CTによる新しい診断技術の開発」については、虚血性心疾患またはその疑い症例に対して、低エネルギー性コリメータとSMARTZOOMコリメータを用いて心筋血流検査を行った。IQ-SPECTシステム短時間撮影による撮影で得られた解析の有用性が示された。「左室位相解析によるリスク層別化」は、位相解析を行って左室同期不全の指標を計測し、位相解析指標の規定因子についての解析が臨床応用できる。「N-13アンモニアによるリスク層別化研究」では、アンモニア合成装置を用いて、N-13アンモニアを合成し、TOF技術による虚血性心疾患の新しい診断技術が利用可能となる。短時間心筋SPECT/CTによる新しい診断技術の開発に関しては、新しい画像診断技術と従来法とを比較し、その結果をまとめることができた.このため、概ね順調に進展している。IQ-SPECT短時間撮影による心筋血流SPECTによって得られた結果がAnnals of Nuclear Medicineに採択された。位相解析の日本人の正常値についての結果が得られた。正常値の決定は臨床評価を行う上で重要であり概ね順調に進展している。本年度は、現在までで得られたデータを検討し、解析した後、学術集会において発表し、英文にて報告する。、アンモニア合成装置を使用するために合成装置を用いてN-13アンモニアを合成を確認した。TOF(time of flight)を用いた新たな技術開発のためのファントム実験を行う予定である。循環器内科短時間心筋SPECT/CTによる新しい診断技術の開発は、第一段階の従来法との比較が終わったが、画像を改良するための研究を行う必要が有る。位相解析に関しても正常値が算出されたが、臨床的な意義に関する研究が必要である。当初計画より経費の使用が節約できたことにより未使用が生じたことによる。研究計画に沿って粛々と研究を遂行していく予定である。今年度は臨床データを蓄積し、得られたデータをまとめて、計画に従って学会等で報告していく予定でである。
光学系を用いた新しい3次元高精度下顎運動測定装置の開発のための基礎的研究

1.5000画素(1画素7×7μm)をもつ1次元CCD(松下電子工業、CCDMN3664)をセンサとし、平凸シリンドリカルレンズ(中央精機、511- 432)を用いたカメラを試作した。2.使用したCCD専用の評価ボード(駆動回路および画像信号増幅回路:松下電子工業、BS-803)を用いて、カメラが正常に動作することを確認した。3.顎に固定する測定標点である光源は、できるだけ点光源に近い必要がある。また、使用したCCDの最大感度が最大になる周波数にできるだけ近い光でなければいけない。そのような発光ダイオードとして、ピーク発光波長660nm、発光部直径0.7mmで、かつ指向特性が広い、スタンレー電気社製FH-1001を選択した。また、その駆動回路を試作した。4.カメラの受光面上における発光ダイオード(光点)の像の位置を検出するために、像検出回路と位置検出を行うカウンタを試作し、正常に作動することを確認した。5.3次元精密移動装置に固定した発光ダイオードを移動することにより、カメラの位置検出に関する直線性、および位置の分解能について調べた。その結果、10cmの移動範囲の中で完全な線形性が得られることを確認した。また、位置の分解能は設計値である10μmが得られることを確認した。高分解能のCCD(Charge Coupled Device)を用いた新しい下顎運動測定装置を開発するために、次の基礎研究を行った。
複数の衛星による磁気圏プラズマ波動の研究

平成7年度には、GEOTAIL衛星は、地球から30Re付近の近地球軌道にあり、WIND衛星も主に、昼間側の太陽風の定常観測状態にあった。一方、同年度8月には、ロシアの衛星INTERBALLが、3月には、米国の衛星POLARが打ち上げられ、ISTP衛星による磁気圏の総合観測体制がほぼ整ったといえる。これらの衛星のうち、INTERBALL、POLAR衛星は、打ち上げ後、まもないということで、具体的な共同観測については、来年度に行われる予定であり、本年度は、主に、WIND衛星との共同観測を昨年度までのAKEBONO、Freja,ULYSSES衛星との共同観測に加えて重点的に行った。以下に、交付申請書の調査研究実施計画の項目に従って研究成果を列挙する。1.まず、惑星間衝撃波の観測でGEOTAILとWIND衛星で同時に観測を行った例において、WIND衛星で観測された磁場やプラズマの変化とそのGEOTAILでのある時間遅れでの観測、そしてそれに対応するプラズマ波動の強度の変化について解析を行った。その中には、衝撃波の到来とともにGEOTAILがバウショックを何度もよぎる現象がみられるものがあり、惑星間衝撃波の影響によりバウショックの位置が変化している様子を観測することができた。2.磁気圏昼間側のショック領域全面で発生しているといわれている2fpエミッションの観測をWIND、GEOTAIL両衛星を用いて行い、その発生時間や周波数変化の時間差から、その発生領域がやはりショック全面にあることが確認された。現在その位置的な偏りについても、より多くのデータを集めて解析を行っている。3.GEOTAILによって磁気圏内部で観測された「振幅変調をうけた電子プラズマ波」と同様な波形がWIND衛星によって太陽風中でも観測されていることがわかった。GEOTAILでの観測では、その波動の伝搬方向は外部磁場に対して平行、垂直の両者があることがわかっていたが、現在までのところWINDの方では平行伝搬のみがみつかっている。4.POLAR衛星の打ち上げに伴う共同観測体制を整えるための情報交換をアイオワ大学と行っている。5.POLAR衛星の打ち上げが遅れて本年度の3月になったため、具体的な共同観測は来年に執り行われることになる。6.本研究課題に関連して投稿された論文リストは、本報告書の研究発表欄に列挙する。以上が、交付申請書に書かれていた計画に対応する報告であるが、上述の他に、以下の項目についても共同研究を行った。1.極域で観測されるイオンサイクロトロン波とイオンコニックス分布との相関をAKEBONO衛星とFreja衛星の共同観測で明らかにした。2.極域で観測されるAKRの観測をGEOTAIL、WIND衛星で共同して行い、その観測が衛星の位置によってどのように変化してみられるかの評価をを行い、AKRの伝搬特性についての解析をおこなっている。3.太陽バースト伝搬をGEOTAIL、WIND衛星で同時に観測し、その強度を比較することにより、両者の受信機の較正を行った。

2.極域で観測されるAKRの観測をGEOTAIL、WIND衛星で共同して行い、その観測が衛星の位置によってどのように変化してみられるかの評価をを行い、AKRの伝搬特性についての解析をおこなっている。3.太陽バースト伝搬をGEOTAIL、WIND衛星で同時に観測し、その強度を比較することにより、両者の受信機の較正を行った。GEOTAIL内部の共同研究では、特に、アイオワ大学のプラズマ粒子観測グループとの共同研究を推進することができ、磁気圏昼間側でGEOTAILが観測したコーラスエミッション、ECHエミッションが,粒子で観測された電子速度分布の異方性や冷たい電子の存在との相関が明らかになり、これら、コーラスエミッション、ECHエミッションの発生機構の解明に大きく近づいた。また、Freja衛星、AKEBONO衛星での共同観測では、AKEBONOとFreja衛星が極域で、同一磁力線上に位置する時間帯を予め、決めておき、それらを相互にもちより、その相関研究を行うことができたため、極域で発生している波動現象の伝搬効果と、及び、その発生原因となる粒子の分布の変化について、非常に有益な情報が得られた。WIND衛星打ち上げ以後は、実際にGoddard Space Flight Center、及び、パリ天文台を研究分担者が訪れ、WIND、ULYSSES、GEOTAILを用いた、初めての本格的な複数衛星による観測のスタートをきった。特に、WINDとGEOTAILは、地球をはさんで、反対側に位置しており、Type III Solar Radio Burstの同時観測に成功しており、更に同じBurstをULYSSESも観測していることがわかり、その発生メカニズムの解明のために大きな手がかりが得られている。また、更に、年度末には、各外国人研究者を京都大学へ招聘し、本年度のとりまとめとしてのワークショップを開き、GEOTAIL内部については、プラズマ波動とプラズマ粒子観測、計算機実験との共同研究をもとに、コーラスエミッション、ECHエミッション、広帯域静電ノイズ、狭帯域静電ノイズの各波動現象に関する論文を分担して執筆することが取り決められた。一方、WIND,GEOTAILとの共同観測についても、更に、詳細なデータの突き合わせが行われ、電子のプラズマ周波数の2倍で発生するといわれるエミッションがGEOTAIL、WINDで同時に観測されている現象が発見され、その共同データ解析に関しての詳細な打ち合わせも執り行われた。本年度は、WIND衛星の打ち上げの遅れがあったものの、Freja,ULYSSES衛星との共同研究をかわきりに、WINDとの共同観測の重要性も改めて認識されることとなり、大変有意義な成果をあげることができた。
消酒生薬の有効成分解明を基盤としたアルコール吸収抑制物質の開発

ラットでのアルコール吸収抑制活性試験を用いて消酒生薬をスクリーニングした結果、セネガ(根)、ムクロジ(果皮)、西洋及び日本産トチノキ(種子)、ツバキ(種子)、タラノキ(樹皮)、地膚子(果実)、ナンバンカラスウリ(果実)及びサトウダイコン(根)のメタノール抽出エキスに強い活性のあることを見出した。アルコール吸収抑制活性を指標にして分離精製し、多くの既知サポニンのほかに、新規成分としてゼネガ9種、ムクロジ3種、西洋及び日本産トチノキ12種、ツバキ6種、タラノキ11種、地膚子7種、サトウダイコン10種のサポニンを単離し、それらの化学構造を明らかにした。また、各サポニンについて、種々の誘導体の合成や関連化合物を得て、活性を比較検討したところ、サポニン構造とアルコール吸収抑制活性に関する興味深い知見を得るとともに、活性発現の必須サポニン構造として3種のタイプに分類されることが判明した。さらに、アルコール吸収抑制活性を示すサポニンには、アルコール性胃潰瘍の強い抑制作用があることも判明した。アルコール吸収抑制活性を示さなかった消酒生薬の内、枳=子、柴胡、莪述はアルコール性筋弛緩抑制及びアルコール性肝障害抑制活性が認められたことから、それらの活性成分を探索した。。その結果、既知活性成分のほかに枳=子から筋弛緩抑制及び肝障害抑制活性を示す新規フラボノイド成分3種、柴胡から肝障害抑制活性サポニン12種、莪述から肝障害抑制活性セスキテルペン成分18種を見出すなど、多くの消酒生薬の有効成分を解明してアルコール障害の改善作用物質の開拓に成功しており、当初計画をほぼ完全に達成した。セネガ(根)、ムクロジ(果皮)、西洋トチノキ(種子)及びツバキ(種子)のメタノール抽出エキスにアルコール吸収抑制活性が認められたことから、活性を指標にして有効成分を探索した。その結果、セネガから既知senegin II、III、IVのほかに、E-senegasaponin a、b、c、Z-senegasaponin a、b、c、及びZ-senegin II、III、IVと命名した新規活性サポニンを単離し、それらの全化学構造を解明した。これらのセネガ根サポニンには、ラットを用いたアルコール吸収抑制試験において100mg/kgの投与でアルコールの吸収をほぼ完全に抑制することが判明した。ムクロジからは、アルコール吸収抑制成分として3種のbederagenin oligosideを単離した。これらのサポニンもセネガ根サポニンと同程度の投与量で、アルコールの吸収を抑制することが判明した。西洋トチノキからアルコール吸収抑制成分としてescin Ia、Ib、IIa、IIb、IIIaを単離するとともに、ツバキからcamelliasaponin A_1、A_2、B_1、B_2、C_1、C_2を得、それらの化学構造を明らかにした。さらに、脱アシル化反応や部分加水分解反応をすることによって、desacylsaponin類、prosapogenol類及び真正sapogenol類を化学誘導し、それらのアルコール吸収抑制活性を検討した。その結果、西洋トチノキ種子のescin類や、ツバキ種子のcamelliasaponin類などのアシル化ポリオキシオレアネン型トリテルペン3-O-グルクロニドにおいて、活性発現にはtigloyl基やangeloyl基などのアシル基及び3位グルクロニド構造が必須であるなど、サポニン構造と活性について興味深い知見を得ており、平成7年度の当初計画をほぼ完全に達成した。。枳子は酒酔、リウマチ等による全四肢の麻痺やアルコール中毒の治療に有効と伝承される最も重要な消酒生薬の一つであるが、有効成分については全く不明であった。

枳子エキスに、マウスでのアルコール生筋弛緩抑制作用や肝障害抑制作用及びラット肥満細胞からのヒスタミン遊離抑制作用のあることを見い出した。そして、筋弛緩抑制及び肝障害抑制作用成分として、(+)-ampelopsinなどの既知成分のほかにhovenitin I,II,IIIなどの新規dihydroflavonolを得た。主成分hovenitin Iには25-50mg/kgの投与でマウスのD-ガラクトサミンとリポ多糖での肝障害を顕著に抑制し、また、hovenitin Iや(+)-ampelopsinには500mg/kgの投与でマウスのアルコール性筋弛緩を有意に抑制することが判明している。また、ヒスタミン遊離抑制成分として、16,17-seco-dammaraneのメチル基が転位した新規炭素骨格のトリテルペンを有する配糖体hovenidulcioside A_1,A_2,B_1,B_2を明らかにした。これらの配糖体には、いずれも10^<-4>-10^<-5>_M濃度でラット肥満細胞からのヒスタミン遊離を抑制した。この結果、消酒生薬枳子の伝承薬効を科学的に証明するとともに、新しい抗酒剤としての応用が期待される結果を得た。2種の消酒生薬地膚子、牛膝について、ラットでのアルコール吸収抑制試験結果を指標に抽出分離した結果、オリゴ配糖体分画に顕著な活性のあることを見い出した西洋トチノキ種子及びツバキ種子からアルコール吸収抑制成分として得られたescin Ia,Ib,IIa,IIb及びcamelliasaponin A_1,A_2,B_1,B_2,C_1,C_2について脱アシル化反応やアシル基の転移反応を検討し、種々の誘導体を合成するなど、平成8年度の当初計画をほぼ完全に達成した。各種の消酒生薬について、アルコール吸収抑制活性結果を指標に探索し、新たにナンバンカラスウリ(根,果実)及びサトウダイコン(根)のメタノール抽出エキスに強い活性のあることを見出し、活性を指標に分画精製した結果、活性成分としてmomordin類やbetavulgaroside類を明らかにした。アルコール吸収抑制活性の認められた西洋トチノキ種子サポニンやセネガ根サポニン及び柴胡サポニンについて、抗炎症活性、肝保護作用、糖吸収抑制活性及び抗潰瘍活性などアルコール疾患と関連した生物活性試験[carrageenin誘発足蹠浮腫抑制(ラット),酢酸誘発血管透過性抑制(マウス),Compound48/80誘発痒み抑制(マウス),ヒスタミン及びセロトニン誘発血管透過性抑制(ラット),D-ガラクトサミンとリポ多糖誘発肝障害抑制(初代培養細胞,マウス),糖負荷血糖値上昇の抑制(ラット),アルコール及びインドメタシン誘発潰瘍抑制(マウス)]を検討し、西洋トチノキ種子サポニンに抗炎症と糖吸収抑制活性、セネガ根サポニンに糖吸収抑制活性、柴胡サポニンに肝保護活性のあることが判明した。日本産及び中国産地膚子からアルコール吸収抑制活性を示す新規成分scoparianoside A、B、C及びkochianoside I、II、III、IVを単離し、それらの化学構造を明らかにするとともに、サポニン構造と活性に関する興味深い知見を得るなど平成9年度当初計画をほぼ完全に達成した。
グラフ信号処理に基づく非局所性フィルタリングを利用した画像復元手法

本年度は,グラフ信号処理におけるグラフ周波数領域上のフィルタリングの計算の効率化について主に研究を行った.グラフ信号処理におけるグラフ周波数領域上でのフィルタリングでは,大規模疎行列の固有値の縮退が必要であり,その計算には膨大な計算時間を要する.昨年度までに,応用数学で発展してきた多項式理論を応用することで,その固有値の縮退に要する時間を削減した.しかし,行列の固有値の縮退のみを考慮するのでは不十分である.なぜならば,与えられた行列が非対称行列の場合は,その固有値が複素数となる場合があるからである.一般に複素数を考慮した計算は複雑になる場合が多いため,非対称行列に対しては固有値の縮退を使用した処理は好ましくない.その問題を解決するために行列の特異値の縮退が用いられる.与えられた行列の特異値は全て実数になることが知られており,計算を行うことが非常に容易になる.しかし,行列の固有値の縮退と同様に,特異値の縮退には膨大な計算時間を要する.本年度は,多項式近似理論を応用し特異値分解の計算の効率化を主に行った.その理論と実験結果をまとめた論文が信号処理系のトップジャーナルに位置するIEEETransactions on Signal Processingに採録されており,月間論文ダウンロード数も度々上位に上がるほどのインパクトであった.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,発展途上の理論であるグラフ信号処理を画像復元問題に応用し,さらにグラフ信号処理自体の基礎理論発展を行うことを目的としている.平成27年度は,グラフ信号処理において解決すべき課題である「最適な辺の重み決定法」について主に研究を行った.画像上に存在するノイズを除去するために,トライラテラルフィルタなどの平滑化フィルタが画像処理分野で用いられる.修士までの研究において,無向グラフの辺の重みをトライラテラルフィルタのフィルタ係数を使用すれば,グラフ信号処理の知見を利用することが可能であることを示した.しかし,このフィルタ係数は画像ごとに最適な値を決定していないため,最適な辺の重みとはなっていない.最適な辺の重みを決定するために,本研究では,原画像と再構成画像の平均二乗誤差が最小となるように決定する手法を提案した.実際には,原画像の情報は使用できないため,平均二乗誤差の推定法を提案し,それを最小化することで近似的に辺の重みを最適化した.実験において,本手法を画像のノイズ除去に適用し,従来手法よりも良好なノイズ除去が可能であることを示した.さらに,平成27年度において,上述した手法を画像以外にも適用可能な形に拡張した.この拡張のおかげで,任意のグラフ信号のノイズ除去を行うことが可能となり,さらに3Dモデルのノイズ除去にも適用可能にした.実験結果では,従来法における結果よりも,視覚的に理想的な信号に近い推定信号を得られた.当初の計画どおり,最適な辺の重み決定法を提案し,それの有効性を示した.さらに,画像以外にも適用可能な形に一般化し有効性が確認できた.当初は,画像処理に適用可能な形のみを考えていたため,このような一般化は期待以上の結果と言える.平成28年度は,大規模行列における固有値の処理の効率的な計算手法について主に研究を行った.グラフ信号処理においては,グラフ構造を表現する際に隣接行列を用いる.そして,その隣接行列より導出されたグラフラプラシアン行列を用いて,グラフ周波数領域上でのフィルタリングを行う.実際に,グラフ周波数領域上でのフィルタリングは,グラフラプラシアン行列の固有値を処理(固有値フィルタリング)することで表現が可能である.しかし,グラフラプラシアン行列は大規模行列となる場合が多いため,グラフ周波数領域上でのフィルタリングは困難である.その理由として,グラフ信号処理で対象とする信号の数は非常に大きいことが挙げられる.グラフラプラシアン行列は,信号数に依存して大きさが決定されるため,数が大きい信号を対象とする場合は大規模な行列になる.そのため,グラフラプラシアン行列の固有値分解には膨大な時間を要し,高性能な計算機でさえ計算が困難となる.その問題を解決するために,固有値フィルタリングが多項式で表現可能であると仮定し,固有値分解を介せずに近似的に固有値フィルタリングが表現可能であることを示した.また,上述の多項式近似では近似誤差が当然生じる.この近似誤差は,様々なアプリケーションにおける性能を劣化させる要因となる.平成28年度は,その問題を解決する一つの方法として,性能に大きく影響する部分の近似誤差を最小化するような手法を提案した.具体的には,重み付き二乗誤差を最小にするように,多項式近似の係数を決定することで実現した.本手法をまとめた成果がIEEEの国際会議に採録済みである.当初の計画通り,多項式近似を使用した計算の効率化を行うことに成功した.さらに,多項式近似を使用した際に生じる近似誤差についても考慮し,解決するための手法も提案した.計算の効率化のみならず,近似誤差の問題にも一定の成果を導出できたことは期待以上の結果と言える.本年度は,グラフ信号処理におけるグラフ周波数領域上のフィルタリングの計算の効率化について主に研究を行った.グラフ信号処理におけるグラフ周波数領域上でのフィルタリングでは,大規模疎行列の固有値の縮退が必要であり,その計算には膨大な計算時間を要する.昨年度までに,応用数学で発展してきた多項式理論を応用することで,その固有値の縮退に要する時間を削減した.しかし,行列の固有値の縮退のみを考慮するのでは不十分である.

なぜならば,与えられた行列が非対称行列の場合は,その固有値が複素数となる場合があるからである.一般に複素数を考慮した計算は複雑になる場合が多いため,非対称行列に対しては固有値の縮退を使用した処理は好ましくない.その問題を解決するために行列の特異値の縮退が用いられる.与えられた行列の特異値は全て実数になることが知られており,計算を行うことが非常に容易になる.しかし,行列の固有値の縮退と同様に,特異値の縮退には膨大な計算時間を要する.本年度は,多項式近似理論を応用し特異値分解の計算の効率化を主に行った.その理論と実験結果をまとめた論文が信号処理系のトップジャーナルに位置するIEEETransactions on Signal Processingに採録されており,月間論文ダウンロード数も度々上位に上がるほどのインパクトであった.研究の目的にも示したとおり,最適なグラフ構造の設計法を提案する予定である.現在,有向グラフでグラフ信号処理の知見が適用可能かが明らかになっていないため,それを研究中である.今後はさらなる計算の効率化を目指す.多項式近似手法を使用した固有値フィルタリングでは,グラフラプラシアン行列を乗じた信号ベクトルのみで表現可能である.つまり,多項式近似手法を用いた固有値フィルタリングには,グラフラプラシアン行列が明に必要ではない.この性質を利用し,グラフラプラシアン行列の生成に要する計算時間を省略化することで,さらなる計算の効率化を目指す.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。