hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超硬合金の電解加工による形状創成に関する研究

本研究では、代表的な難削材である超硬合金の形状創成を電解加工で実現することを目的とする。目的達成のため、(1)電解加工等価回路による加工精度影響因子の分析、(2)極間距離の非接触検出法の確立と制御システムの構築、(3)電極振動による電解生成物の極間からの排出、(4)超音波洗浄と回転を付加した超硬合金微細軸の製作と、(5)単純形状の重ね合わせによる形状創成を行った。電解加工は,電気化学反応を利用した金属加工法で,非接触加工で,材料によらず加工可能といった長所があるので,代表的な難削材である超硬合金の加工に適しているが,転写精度が悪く微細加工には不向きであるという短所があった。そこで電解加工の加工精度を向上させるため,本年度はまず,電解加工現象を等価回路で表現し,加工モデルの確立を試みた。また電解加工において特に重要な課題である極間距離の制御を実現するため,パルス波形の極間距離に対する変化から,極間距離を制御する手法について検討した。加工モデルの作成は,まず工具電極と工作物の間で生じている諸現象を回路素子に置き換えることで等価回路を求めた。次に実験によって得られた電流波形を元に,その波形を再現できるような各素子の値を同定した。さらにこの等価回路モデルによる解析結果を加工実験により検証し,より加工精度が向上する加工条件を求める研究も行った。理論通り,幅の短いパルス電圧を印加すると加工精度が向上することが解析と実験双方から確認できたほか,短いパルス幅でもパルスとパルスの間隔(パルスのオフ時間)を長くするとより加工精度が向上することが分かった。なお,工作物材料の溶出速度に応じた送り速度で工具電極を送り込む必要があるので,電解加工中の極間距離を電流波形のピーク値から推定する装置を製作し,これを用いた貫通穴加工実験の結果,単純な定速送りと比較して形状精度,加工時間ともに良い結果が得られた。しかし実験結果からその加工プロセスは想定していたものとは異なり,ツール直下での加工の進行がスラッジにより妨げられたのが原因であると考えられるため,今後はスラッジの除去手法について検討していく必要がある。電解加工は電気化学反応を利用した加工法で,代表的な難削材である超硬合金の加工に適しているが,加工中に生じる生成物が狭い極間から排出されにくく,加工電流が妨げられるので,加工速度や形状精度に悪影響を及ぼす一因となる.昨年度は,電流波形のピーク値から工作物と電極の間の距離を検出し,工作物材料の溶出速度に応じて工具電極を送る装置を製作した.実験の結果,加工の進行に伴って,生成物の発生により,加工精度が低下し,また極間距離の検出感度も低下するので,生成物の除去手法を確立する必要があると分かった.そこで,今年度は,工具と工作物の相対運動による極間生成物の除去効果について実験的に検討し,この運動が工具形状の転写精度及び極間距離の検出感度に与える影響について考察する.実験では,一定のインターバルごとに工具を高速で設定のストローク量だけジャンプさせ,極間生成物を除去するルーチンを挿入した.ジャンプとジャンプの間のインターバル,ジャンプの高さ,またジャンプとジャンプの間のパルス回数の影響を調べた結果,以下のことが分かった.(1)高速に工具を上下動することにより極間生成物を除去し,加工速度の低下を抑制することができる.(2)生成物除去ルーチンのインターバルを短く,工具のストロークを大きくすることで極間生成物の除去能力が向上する.(3)極間清掃には最適な頻度が存在し,それより低い頻度,またはそれより高い頻度で工具をジャンプさせると,加工量が減少し,転写精度,加工粗さとも悪化する.(4)ジャンプ動作により,極間距離の検出感度の低下を防げる.今年度は、電解生成物の排出と極間へのしい電解液の供給方法と効果について調し、超硬合金の電解加工に適した極間生成物の除去法を検討した。1.電解液ジェットによる生成物除去と旋削による超硬合金形状創成の実現ノズルからジェット状の電解液を工作物に噴出し、ジェットの流れによって生成物を極間から排出し、新鮮な加工液を供給することにより超硬合金の加工を行う。従来のノズルは工作物との干渉を避けるために、ノズルと工作物間の距離を長く取らなければいけなく、電気抵抗が大きいので、加工がうまくできなかった。そこでノズル先端を加工し、ノズルと工作物の距離を縮めることで、供給電流を大きくし、旋削による超硬合金の形状創成を実現した。2.工具への超音波振動付与による生成物除去微細加工にも適用が可能な極間生成物の除去方法として、工具電極に振幅が10μm程度の超音波振動を与えながら電解加工を行う方法を提案し、加工実験により加工速度と加工精度の向上を確認した。その結果、工具電極を超音波振動させることにより、加工速度及び工具形状転写精度は向上することや、一方向のみの振動よりも複合振動を用いたとき、加工速度及び工具形状転写精度はさらに向上することが分かった。

3.回転と超音波洗浄の付与による超硬合金微細軸の製作従来、超硬合金の微細軸の形成において、極間に滞留する生成物や軸に付着する生成物の影響で電流の流れが妨げられ、均一な軸径を持つ軸の作製が困難であった。そこで、軸の回転、軸に対する超音波の付与を行い、極間に滞留する生成物、また軸に付着する生成物の除去を試みた。その結果、生成物が加工形状に及ぼす影響は抑制され、均一な軸径を持つ、偏心のない超硬合金軸の作製が可能になった。
台湾領有初期における植民地教育のプロトタイプ形成過程の研究

(1)1895年の日本による台湾領有により、日本ははじめて植民地教育の実施に踏み切ることになる。植民地教育の実施にあたっては、海外の植民地教育の事例に関する情報が収集されるとともに、同時代的に形成途上にあった日本国内の近代教育の方法が流用されるに至る。そのキーワードのひとつが「国家教育」という言葉である。本研究では、1890年代に現れた「国家教育」論に注目した。教育史学会第52回大会の口頭発表では、「国家教育」の実現を標榜していた国家教育社の活動に注目し、とりわけ地域の活動を支えていた社員たちが、どのような「国家教育」観を持っていたかを明らかにした。(2)また、1890年代の「国家教育」論には、地域の教員・教育関係者による多様な主張を含んでいた。日本教育学会『教育学研究』掲載論文は、1890年に大日本教育会の主催で開かれた全国教育者大集会の議論を検討し、その多様な様態を明らかにすると同時に、大集会における多様な「国家教育」論が、国家教育社の掲げる「国家教育論」へと収斂していく過程を明らかにした。(3)以上の2つの研究成果、および前年度の研究成果を踏まえ、『日本の教育史学』第51集掲載論文において、台湾へ教育勅語が導入されていく過程を実証的に明らかにした。また、その前提として、「国家教育」を標榜し、教育勅語の普及に尽力していた国家教育社における活動の経験が存在していたことを指摘した。(1)1895年に日本の植民地となった台湾における教育政策において、統治開始当初から教育勅語の台湾への導入が図られた。1890年10月に発布された教育勅語が台湾に導入されたことは一見すると自明のことのように思われる。しかし実際には、この当時の日本「内地」においてさえ教育勅語は未だ不安定な地位に置かれており、台湾への教育勅語導入は決して自明のことではなかったと考えられる。したがって、なぜ1895年の台湾統治開始当初から教育勅語の導入が図られたのかが解明されねばならない。天理台湾学会第17回研究大会の発表では、1897年2月に台湾で発布された漢訳教育勅語を中心に、1890年に全国規模の教育団体として結成された国家教育社の活動方針との関連から台湾への教育勅語導入の要因を指摘した。(2)また、台湾への教育勅語導入政策について、これまでの研究では史料上の制約もあり、どのような経緯で台湾へ教育勅語が導入されたのかについての具体的事実が明らかにされてこなかった。この点については、台湾の国史館台湾文献館所蔵『台湾総督府公文類纂』所収の史料を調査した。この史料調査の成果に基づき、教育史学会第51回大会の発表では教育勅語の導入が1895年の統治開始当初から企図され、学校儀式などを通じた教育勅語の浸透が図られていたことを指摘した。(3)以上の2つの研究成果は、日本の植民地教育政策を日本「内地」と植民地双方の連関構造に基づいて再考しようとする試みである。第6回京都大学大学院教育学研究科国際シンポジウム・日中教育学系合同シンポジウム2007、および同シンポジウムの報告書において、こうした研究課題についてのアウトラインを明確にした。
東京音楽学校の諸活動を通して見る日本近代音楽文化の成立-東アジアの視点を交えて

本研究は、東京音楽学校における専門教育という事例を通じて、日本近代音楽文化の成立と変遷の具体相の解明に寄与しようとする試みである。この目的のため、同校における(1)明治期における楽譜の所蔵状況、(2)外国の声楽曲に新たに創作された日本語の歌詞を当てはめて歌う実践(「作歌」)に係る諸資料、(3)教務関係公文書、その他を調査し、データベース化を進めた。これら諸資料の分析から、(1)楽譜購入とその使用状況、及び演奏会曲目との間の密接な関連、(2)「作歌」に見られる、東西二洋の文化接触・文化変容としての意義、(3)主として中国からの留学生が置かれていた困難な就学の実情、などが明らかになった。本研究は、東京音楽学校における音楽の専門教育を事例として、日本における近代音楽文化の成立と変遷の様相を解明することを目的とする。このために、研究代表者が科学研究費補助金(平成1719年度)を得て遂行した研究「近代日本における音楽専門教育の成立と展開」(基盤研究(B))の成果であるデータ・アーカイヴを活用、その調査研究を発展的に継承する形で、同校における音楽関係資料、とりわけ楽譜の収集状況、教育課程や教授・演奏活動の実態、学生の実像などを多角的に検証し、近代日本における西洋音楽の受容と、日本伝統音楽の再編・継承が、官主導の下でどのように行われたかを解明する。この際、特に周辺諸国からの留学生の動向に注目し、東アジアの近代音楽文化形成に対し日本が果たした役割についても考察を加える。これにより、複数の文化が複雑に絡み合う動的なプロセスを多角的に分析し、近代日本音楽史を新しい光の中で描き直すことが可能となろう。同時に、本主題に関わりが深い、これまで詳細に知られていなかった各種資料を整理・アーカイヴ化し、それらへのアクセスを広く可能にすることで、日本のみならず、アジア各国における文化の近代化の問題を扱う研究者の便宜を図り、歴史・文化研究一般の進展に寄与することを目指す。本研究は、東京芸術大学が所蔵する東京音楽学校時代の諸資料の徹底的な調査を通じて、東アジアの近代音楽文化の成立において、東京音楽学校の諸活動が果たした役割を解明しようとするものである。本年度は下記の通り研究を実施した。1.研究全体の分担を確認し、研究機関全般にわたる調査研究の手順・スケジュールを策定した。2.本研究に必要な関連文献・資料を選定・購入し、また資料調査・整理に用いる機器類の購入・設置を行った。3.「近代日本における音楽専門教育の成立と展開」(平成1719年度科学研究費補助金・基盤研究(B))において着手した音楽学校時代の楽譜・音楽関係書の受入状況についてのデータベースの作成を続行した。特に、明治20年代までに受け入れられた楽譜について、1点1点現物確認しつつ、これまで入力されていなかった出版者・出版年等の書誌情報について入力を進めるとともに、統一書名・統一著者名等の表記について、可能なものから確定を開始した。4.西洋声楽曲の楽譜に手書きで書き込まれた邦語歌詞(いわゆる「作歌」)のデータベース化(上記科研において着手)を続行した。5.邦楽調査掛による邦楽曲五線譜採譜の草稿について、内容の確認を進めるとともに、マイクロフィルムの紙焼きを製本し、一般の研究者の利用の便を図ることとした。本年度は下記の通り、研究を実施した。1.「近代日本における音楽専門教育の成立と展開」(平成1719年度科学研究費補助金・基盤研究(B))において着手した音楽学校時代の楽譜・音楽関係書の受入状況についてのデータベースの作成を続行、特に試験公開へ向けて、各データの書式の統一、データ項目の整理等を行った。そして、楽譜のうち受入番号の最初の300件のデータについて、学内ネットワークにおける試験運用を開始し、データベース設計上の問題点を精査、改善へ向けた検討を開始した。この研究により、東京音楽学校が明治期に受け入れた楽譜について、目録データベースを公開して一般の調査利用に役立てる事業の基礎的な要件を整備することができた。2.上記の先行研究(「近代日本における......」)においては、東京音楽学校の旧教務関係公文書資料564件について目録を作成したが、本研究を進めるうちに新たに117件の教務関係公文書の存在が確認された。その大半は大正4年から昭和31年にかけての合格者の入学願書である。これらについて、一冊毎の表紙写真を撮影、タイトルと判型等外形的データを目録データベース化した。この作業により、旧教務関係公文書資料の目録化がより完全なものとなり、その内容についてさらに詳細な研究を進めるための基盤作りを行うことができた。

3.邦楽調査掛の作成した邦楽の五線譜のうち、上記先行研究で行った目録化の際に漏れていた約20点につき、その概要を確認した。内容は主として芝居の合方集の下書きである。これにより、邦楽調査掛が行った事業の内容について、より具体的に知ることができるようになった。本年度は下記の通り、研究を実施した。1.音楽学校時代の楽譜・音楽関係書の受入状況についてのデータベースの試験公開を、受入番号1325番について行い、データ項目についての整理等、問題点の精査と改善を進め、また統一著者名リストの作成を行った。データベースの概要と検索ガイド等を整備して年度内に正式公開する予定であったが、東日本大震災の影響で作業が中断したため、延期となった。2.東京音楽学校の教務関係公文書のうち、大正8年から昭和22年にかけての合格者の入学願書全108冊について、新しいもの35冊(第73108番、昭和1522年)に記載されている人物情報3168件のデータベース化を完了した。3.同公文書のうち、文書綴『外国人生徒関係書類自明治三十七年至大正〔十三〕年』には、同期間に東京音楽学校で学んだ主として近隣諸国出身の留学生の動向に関わる情報が含まれている。本年度はこの綴全1冊を撮影・デジタルデータ化し、書誌事項の解読、及びその概要について一覧表の作成を行った。4.「作歌」(ここでは既成の声楽曲〔多くは外来曲〕に合わせて日本語の歌詞を新たに創作する実践を指す)につき、本学附属図書館所蔵の受入番号1549番までの楽譜における歌詞の書き込みの調査を行った。また『東京芸術大学百年史』所載「唱歌詞集」、及び『音楽雑誌』所載の唱歌につき、題・作者・歌い出し・五線譜の有無等の一覧リストを作成した。本研究の目的は、東京音楽学校における音楽の専門教育を事例として、日本における近代音楽文化の成立と変遷の様相を解明することである。この目的のため、東京音楽学校における教育課程や教授・演奏活動の実態、学生の実像などを多角的に検証し、近代日本における西洋音楽の受容が、官主導の下でどのように行われたかに光をあてた。この際、特に周辺諸国からの留学生の動向にも注目し、東アジアの近代音楽文化形成に日本が果たした役割についても考察を加えた。今年度は、特に次の各項目について研究を進めた。1.明治期の東京音楽学校における楽譜の受入状況を調査、データベース化を進め、データの整備が完了した明治30年度までのデータについてWeb上で一般公開した。2.楽譜の受入状況と、教育体制や演奏会の実施状況との相互関係について検討を加え、東京音楽学校における音楽専門教育が発展して行く様相を具体的に考察した。3.外国語の声楽曲に日本語の新たな歌詞を割り振って歌う「作歌」の実践について、関係する歴史的記録をまとめた目録・データベースを作成、さらに原曲との関係や演奏のコンテクストを具体的に検討し、この実践が当時の音楽専門教育や社会において有していた意義について考察を行った。4.東京音楽学校における留学生関係文書を目録化するとともに、その内容について分析し、主に学資支給を巡る問題などを通じて、当時の(主として中国からの)留学生が置かれていた状況について考察を行った。
ひずみ超格子構造による超高速光デバイスの研究

ひずみ超格子においては,半導体の有効質量などの材料パラメータがひずみの程度で変化する。このため、ひずみ超格子を用いた半導体レーザで期待される特性を実現するには,ひずみとバンドパラメータの関係を正確にし肥握する必要がある。そこでまづバンド端有効質量のひずみ依存性について考察し,伝導帯ではKaneの一次摂動論を用いて解析式を求め,実測値と一致することを確認した。価電子帯に関してはバンド混合によって複雑なバンド構造となるため,一般には数種計算に頼らざるを得ない。しかし量子井戸の(001)面内に圧縮応力が加わった場合には,無限バリアを仮定すると解析式が導け,測定結果もバルク半導体よりかなり小さい,計算値と同程度の値になっていることがわかった。このようにして求められた伝導帯のバンド構造,ならびに数値計算した価電子帯バンド構造を用いて,電流密度と光学利得の関係を計算した。レーザの変調帯域の上限は緩和振動周波数がその目安となり,キャリア密度に対する光学利得の微係数で与えられる微分利得の平方根に比例する。特にひずみ量子井戸において微分利得の34倍の改善が見られ,約2倍の高速化が期待できる事を示したが,実験例と比較検討してみると,井戸幅の狭いレーザ構造において,光学利得の測定値が理論計算よりかなり小さくなっていることが解かり,そのためレーザの高速性に重要な微分利得も低下していることが明らかとなった。この主な要因として,狭い量子井戸では量子井戸幅の一原子層の揺らぎに対する遷移エネルギーの変化が大きく,光学利得の低下を引き起こすと孝えられる。したがって,量子閉じ込めが本質的な領域でその特性を引き出すためには,ヘテロ界面の一原子層揺らぎも許さない制御技術の確立が重要であり,一原子層づつ正確に形成していく原子層成長(ALE)技術が欠せない。この原子層成長に関するセルフリミティング機構の検討を行い,超格子作成に必要なALE Windowを制御するために必要な基礎研究を進めた。
平面構造のコンパクトなデータ構造に関する研究

計算機の性能は毎年向上するが、扱うデータ量はそれ以上のペースで増加している。よって大規模データを計算機に格納するためには、コンパクトなデータ構造が必要である。本研究は、大規模な平面構造のコンパクトなデータ構造を新たに設計する。特にフロアプランという平面構造を扱う。フロアプランとは長方形をいくつかの長方形に分割したものである。フロアプランはVLSI設計で用いられる重要なモデルである。大規模な平面構造のコンパクトなデータ構造を開発することが本研究の目的である。計算機の能力は年々向上しているが、扱うデータはそれ以上のスピードで巨大化している。本研究により、大規模な平面構造を扱う新たな手法を開発する。本年度は、長方形をいくつかの長方形に分割した方形描画とよばれる平面構造をきわめてコンパクトに格納する新しいデータ構造を設計した。方形描画は様々な構造のモデルとなる重要な描画である。必要なbit数はわずかに4f-B-3 bitである。これは従来最もコンパクトなデータ構造よりもB bitだけ少ない。ここでBは外周の長方形の一番下の辺に接する長方形の個数である。この符号は、深さ優先探索とスタックに基づくものであり、実装も容易である。また、矩形描画を辺の長さも含めてコンパクトに格納する新しいデータ構造を開発した。さらに、従来の符号では、4次点を扱えなかったが、これも扱えるような新しいデータ構造を開発した。また、モザイクフロアプランというクラスのグラフの描画に対して、新しいコンパクトな符号を開発した。これは、知られている最も短い符号よりもさらに短い符号となっている。いくつかの平面構造に関するアルゴリズムを開発した。例えば、葉の個数と内点の個数が指定された順序木を、重複も抜けもなく、きわめて高速に列挙するアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムはそのような順序木を1個あたりわずかO(1)時間で列挙する。理論的に最速なアルゴリズムである。平面構造のコンパクトなデータ構造を新たに開発することが本研究の目的である。長方形をいくつかの長方形に分割したものを方形描画といい、VSLIフロアプラン等への応用がある。さまざまな方形描画のコンパクトな符号を設計した。最終年度は、これらの成果を3件の論文として学術雑誌に掲載することができた。まず、格子方形描画のコンパクトな符号を開発した。従来の符号が描画のグラフ構造のみを符号化したのに対し、この符号は各辺の長さを含めて符号化できる。また、点の次数に制限のない、一般の方形描画のグラフ構造のコンパクトな符号を開発した。従来の多くの符号が、描画中の各点の次数が3以下であることを仮定していたのに対し、この符号はそのような仮定を必要とせず、一般の方形描画を符号化できる。さらに、方形描画を一般化した、L字描画のグラフ構造のコンパクトな符号を開発した。水平線分と垂直線分のみからなる描画では、4角形は方形のみであり、5角形は存在せず、6角形はL字形のみとなる。長方形を、いくつかの長方形とL字形に分割したものをL字描画という。L字描画は方形描画を一般化したものである。L字描画のグラフ構造のコンパクトな符号を設計した。いずれの符号も符号化・複合化ともに線形時間しかかからないのできわめて高速である。すべての内面が三角形の平面グラフを極大平面グラフという。CGモデリング等に応用がある。これらのグラフ構造のコンパクトな符号についても研究を継続中である。大規模な平面構造を、計算機上に、コンパクトかつ高機能に圧縮して格納する新しいデータ構造を開発することが、本研究の目的である。グラフの、全点間の距離行列は、配列を用いるとn2 log n bitのメモリを必要とするが、わずかn2 bitのメモリに格納し、それでも、指定した2点間の距離を高速に計算する手法が知られている。本研究はこのような、圧縮したまま利用できるすぐれたデータ構造を新たに開発する。理論的に高速であることはもとより、実装しやすく、かつ、現実的にも高速な新しいデータ構造を開発する。大規模な平面グラフや平面構造をコンパクトに格納する既知のデータ構造とアルゴリズムを網羅的に調べる。国内外の研究者と討論し、最新のデータ構造とアルゴリズムの動向について調査する。既存の様々なデータ構造を調査し、これらを本研究課題に適用し、様々な改良を試みる。これまでに開発した様々な手法を、様々な平面構造にも適用できるように拡張・一般化し、様々な平面構造をコンパクトに格納する新しいデータ構造とアルゴリズムを新たに設計する。また既存の手法の改良についても考察する。これまでに開発したデータ構造とアルゴリズムを、計算機上に簡易実装し、その実際の性能を調べる。特にすべての辺が、垂直、もしくは、水平の線分であるグラフの描画である直交描画、および、平面グラフの格子直線描画を扱うデータ構造を重点的に実装する。また、大規模な平面構造データの処理が必要な各分野に関して、従来のデータ構造とその性能、および、必要とされる基本クエリ等を調査する。

さらに、我々が開発した新しいデータ構造が、効率よくこれらの分野に適用できるかどうかを検討する。研究成果を、研究会や国際会議にて、積極的に発表する。さらに、成果を国際学術雑誌に投稿する。すでにいくつもの結果を論文としてまとめ発表している。A Compact Encoding of Rectangular Drawings with Edge Lengthsという論文が電子情報通信学会英文論文誌に採録となり2013年6月号に掲載される。格子L字描画のコンパクトな符号という論文が電子情報通信学会和文論文誌に4月に採録となり、9月号頃に掲載予定である。どちらも平面構造を、これまで知られていた手法よりも少ないメモリで格納する方法について報告している。平成23年度は、2編の論文を国際会議で発表し、3編の論文を査読付学術雑誌に発表した。木は様々な分野で自然にあらわれるグラフのクラスである。木の自然な2つの部分クラスのコンパクトな符号を設計した。(1)各内点が高々2個の子をもつ順序なし木、および、(2)各内点が少なくとも2個の子をもつReduced Treeである。それぞれ採択率が40%ほどの国際会議で発表した。どちらも理論的な限界に非常に近い成果となっている。(1)に関する論文は、その国際会議の選ばれた論文からなる学術雑誌の特集号に招待されている。長方形を幾つかの長方形に分割した構造を方形描画という。これはVLSIフロアプランの基礎となる重要な概念である。この方形描画に関して、簡単かつコンパクトな符号を設計することができた。この成果は査読付学術雑誌に掲載となった。符号化複合化とも理論的に線形時間しか要さず高速である。さらにアルゴリズムもスタックひとつのみのデータ構造である簡単である。コンパクトは符号と密接な関係にある、列挙アルゴリズムについても2つの成果を得た。グラフと2点が与えられたとき、st-orientationという構造を、幾つものアルゴリズムでは前処理として構成する。このst-orientaionの高速な列挙アルゴリズムを開発した。また、木の点で子がないものを葉というが、点の個数と葉の個数を指定したとき、そのような順序木のすべてを列挙する高速なアルゴリズムを設計した。さらに広いクラスの平面構造についてコンパクトなデータ構造を開発する。実際の電子地図や回路図や路線図等への応用について検討する。コンパクトに格納したまま、さまざまなデータを取り出すしくみ(クエリ)をサポートする方法についても検討開発評価する。方形描画は、VLSIのモデルの基本となる重要な概念である。平成24年度は、この方形描画、および、様々な一般化された方形描画についてコンパクトな符号を設計する。
芳香族求核置換反応を利用するビアリールおよびトリアリール類の革新的合成法の開発

インジウム触媒を用いた芳香族求核置換反応を利用することで、様々な分野において重要な骨格である、芳香族複素環化合物の非対称2量体および3量体を基質の制限なく合成することに世界で始めて成功した。本研究では当初、任意の位置に脱離基を持つ芳香族あるいは芳香族複素環化合物[以下、芳香族(複素環)化合物と略記する]に対して芳香族(複素環)化合物を求核剤として直接反応させることで、基質一般性に優れた対称および非対称ビ(ヘテロ)アリールおよびトリ(ヘテロ)アリール類の新規合成法を確立することを目的とした。交付初年度である平成19年度では特に、反応条件(触媒・反応溶媒など)の確立とヘテロアリール求電子剤を用いる反応の開発に注力した。実際、触媒量のインジウムトリフラートの存在下で、2-メトキシチオフェン・2,5-ジメトキシチオフェン・2-ピリジルトリフラート・3-アセトキシインドール(脱離基は下線で示した)といったヘテロアリール求電子剤がインドールやピロールを母核とする求核剤と反応し、何れの場合も良好な収率で対応するビヘテロアリールを与えた。この反応は、電子求引基を持たないヘテロアリール求電子剤に対してヘテロアリールメタル求核剤を用いることなくビヘテロアリール合成を実現した初めての例である。ここでは、インジウムトリフラートなどの金属トリフラートを反応の活性化剤として利用しているが、何れの場合も触媒量の利用で反応が進行する特長がある。なお、脱離基を二つ持つ2,5-ジメトキシチオフェンの反応では、反応条件を適切に選択することで、ヘテロアリール求核剤との1置換体と2置換体を完全に作り分けることが出来る。本研究では、研究開始時において、任意の位置に脱離基を持つ、求電子剤としての芳香族(複素環)化合物に対して芳香族(複素環)化合物を求核剤として直接反応させることで、基質一般性に優れた対称および非対称ビ(ヘテロ)アリールおよびトリ(ヘテロ)アリール類の新規合成法を確立することを目的とした。平成20年度は、前年度の平成19年度に定めた反応条件(触媒・反応溶媒など)を基に基質の適用範囲について詳細に調べた。望みの反応が進行しなかった基質の組み合わせも数多くあるが、触媒量のインジウムトリフラートの存在下で、2-メトキシチオフェン・2, 5-ジメトキシチオフェン・2-ピリジルトリフラート・3-アセトキシインドール(脱離基は下線で示した)といったヘテロアリール求電子剤がインドールやピロールを基本骨格とする求核剤と反応し、良好な収率で対応するビヘテロアリールを与えた。なお、脱離基を二つ持つ2, 5-ジメトキシチオフェンの反応では、反応条件を適切に選択することで、ヘテロアリール求核剤との単一置換体と二重置換体を完全に作り分けることが出来る。5, 5'-ジメトキシ-2, 2'-ビチオフェンと2-メチルインドールの反応では、対応する4量体が一挙に得られた。
光子数分解型量子フーリエ変換分光計測装置の開発

量子光学研究分野で研究されてきた二光子量子干渉を、分光計測分野で確立されているフーリエ変換分光と融合させ、光子数分解型量子フーリエ変換分光計測手法の実現を目指した。はじめに、非線形結晶中の非共鳴状態から生成された二光子に対して光子数分解分光計測から得られたスペクトル分布と、二光子量子干渉測定から推定されるスペクトル幅とが一致することを実証した。さらに、CuCl単結晶中の励起子分子共鳴状態から放出される二光子を高効率に集光する実験技術を確立した。自発パラメトリック下方変換(SPDC)過程による二光子生成に擬似位相整合素子を利用することで、所望の量子状態を高効率に生成することが可能になっている。そこで、本年度は、SPDC過程を利用してスペクトル分布が制御された二光子を生成し、そのスペクトル特性を以下の三つの手法を用いて測定を行うことにより、二光子量子干渉計測をフーリエ変換分光計測として適用することの妥当性を検証した。1.分光器を使った通常の古典的スペクトル計測2.狭帯域の波長可変バンドパスフィルターを利用した二光子スペクトル計測3.差周波型および和周波型二光子量子干渉計測実験では、PPMgSLT素子(Periodically Poled MgO-doped stoichiometric LiTaO_3)を利用し、二光子生成を行った。LiTaO_3結晶は複屈折性が非常に弱いため、type-IIの位相整合条件による二光子生成において、広帯域にわたる二光子生成が可能なことが期待出来る。そのため、実験では生成された二光子の帯域幅を確認することにも着目した。測定結果された結果は、全てに手法で測定された結果で同様のスペクトル分布を示唆する結果が得られた。特に、3項目の実験において、二光子量子干渉にから推定したスペクトル分布が、他の手法から得られたスペクトルと一致したことにより、二光子量子干渉を高次のフーリエ変換分光として利用することの妥当性を示すことに成功した。また、PPMgSLT素子により、40nm以上にわたる広帯域スペクトルを持つ二光子が生成可能であることを確かめた。さらに、量子干渉の明瞭度が二光子スペクトル分布の対称性により決定されていることを直接的に示した。本研究では、量子光学分野で研究が行われてきた二光子量子干渉を、分光計測分野で確立されているフーリエ変換分光と融合させ、単一光子レベルでの非線形分光法として確立することを目的に研究を行った。研究初年度には、非線形結晶中の自発パラメトリック下方変換過程(SPDC)を経て生成された二光子に対し、そのスペクトル特性を、1)分光器を使った通常の古典的スペクトル計測、2)狭帯域の波長可変バンドパスフィルターを利用した二光子スペクトル計測、3)差周波型および和周波型二光子量子干渉計測により測定を行い、全てに手法で測定された結果で同様のスペクトル分布が得られた。その結果、二光子量子干渉が高次のフーリエ変換分光として利用可能であることを示した。最終年度は、量子もつれ光子の位相制御を行い、位相変化が二光子量子干渉波形に及ぼす影響を測定した。前年度の研究では、二光子周波数スペクトルの強度分布のみに着目していたが、最終年度の成果は、二光子量子干渉波形の位相情報から、二光子の強度分布だけでなく、スペクトル位相が推定できることを意味している。これらの結果から、二光子量子干渉に対する理解を深めると共に、分光計測手法としての二光子量子干渉の可能性を深化させることに成功した。また、二光子量子干渉を利用した分光計測の実証実験として、CuCl単結晶中の励起子分子共鳴状態を経て生成された二光子に適用するための技術開発を行った。実験では、二光子を安定的に観測する技術開発を行い、集光条件が厳しい単一モードファイバを使っても従来の報告より百倍以上の高い検出効率が得られていることを確認した。本研究では、量子光学研究分野で研究されてきた二光子量子干渉を分光計測分野で確立されているフーリエ変換分光と融合させ、単一光子レベルでの非線形分光法として確立することを目指している。その第一段階として、比較的単純な物理過程であるSPDC過程より生成された二光子の周波数領域のスペクトルを二光子量子干渉波形をフーリエ変換することにより推定し、他の分光計測手法と比較することにより、提案の妥当性を実証することに成功した。得られた結果をまとめ、学術雑誌に投稿し、掲載されたことから、おおむね順調に進展していると判断した。量子光学半導体中の励起子分子状態からカスケード放出される二光子に対して量子干渉計測を行い、得られた和周波および差周波干渉波形と励起子分子状態および中間状態との関係を明らかにすることが最終目的である。

これまでに、CuCl単結晶中のポラリトン-ポラリトン散乱過程から生成される光子対の観測に成功しているが、試料による生成効率のばらつきも多く、安定的に観測できるようになっていない。そこで、CuCl単結晶からの二光子生成が安定的に観測できるよう、技術開発を進める。これまでの実験結果から、分光器を使った二光子検出装置の検出効率が低いことが判明している。そこで、今後は、分光器を干渉フィルターに置き換えることにより、検出系の光学損失を低減させて、検出効率の向上を図る。レーザー装置や単一光子検出器に不具合が発生したため、予定外の修理費が発生した。そこで、計画していたクライオスタットの改造をとりやめ、修理費用に充てたため、その差額分として次年度使用額が生じた。実験の進展に伴い、特注の光学フィルターの性能値を再検討したところ、当初の見込みよりも高い性能値が必要であることが判明した。さらに、フィルターの購入費用を再度見積を行ったところ、当初予定していた以上の金額が必要であることが分かった。そこで、予定外に発生した修理費用の金額を加味し、クライオスタットの改造を取りやめることとした。そのために生じた次年度使用額と、本来、フィルター用に見込んでいた物品費を合算し、特注フィルターの購入に充てる。
固体表面上での動的有機金属化学の展開と環境対応型固体触媒の創成

本研究では、固体結晶表面上での有機金属種の構造や動きを自由自在に制御し、複合機能を引き出す動的な有機金属化学の系統的研究を進めることで、飛躍的に優れた環境対応性能を有する超高活性・高機能固体触媒を創成する。特に、固体表面を特殊な反応場とみなして超高活性触媒種に「その場」変換する手法を確立し、広範な有機合成の環境負荷の飛躍的低減を目指す。そこで本年度は、有機金属錯体と固体の金属酸化物等を活用した触媒について、スチレン類の脱水素シリル化反応に加えて、アルコールの脱水素反応に有効な触媒開発を実施した。その結果、有機イリジウム錯体とゼオライトを組み合わせた触媒が、イリジウム触媒量が極めて低い条件下においても有効であり、錯体触媒のみの場合を上回る活性を安定して示し、かつ容易に回収再利用できることを明らかにした。触媒として使用する貴金属量の大幅な削減に繋がると期待される。一方、水素移動型含窒素有機化合物合成反応に有効な酸化チタンイリジウム触媒に対して、担体のアナターセの特異な表面がイリジウムの触媒作用に及ぼす影響を明らかにするとともに、リン等で修飾した酸化チタン担体の活用によって顕著な活性向上効果がもたらされることを明らかにした。一方、炭素ー炭素多重結合のヒドロアリール化に対する酸化セリウム担持ルテニウム触媒の有効性を示すとともに、近赤外分光イメージング法によって触媒反応生成物の迅速解析が可能であることを明らかにした。有機イリジウム錯体・固体複合系触媒開発においては、既に脱水素シリル化反応に当初目標を大きく上回る活性を有する有機イリジウム錯体・酸化セリウム複合触媒を開発しており、さらに本年度はアルコール脱水素反応に有効な有機イリジウム錯体・ゼオライト複合触媒を新たに見出した。また、水素移動型ベンゾイミダゾール類合成反応に有効な酸化チタン担持イリジウム触媒について、多様なアナターセ結晶面が表面イリジウム種の触媒活性に及ぼす影響を明らかにし、異種元素修飾による飛躍的な活性向上効果を見出す等、想定外の成果も得た。よって貴金属触媒については2年目に想定した目標を概ね達成している一方、ニッケル等の豊富に存在する元素の活用および成果の原著論文による公表が予定より遅れており、上記のように判断した。申請時の計画に従い、有機金属錯体・金属酸化物複合系触媒や担持触媒について、引き続き触媒性能の飛躍的向上と触媒活性の支配因子の解明を図るとともに、広範な有機合成反応や水素生成反応への展開を図る触媒活性発現機構およびを進める。特に、豊富に存在する元素の活用に注力する。そこで本年度は、有機イリジウム錯体と固体の金属酸化物等を活用したRelease- Return機構で機能する触媒について、スチレン類の脱水素シリル化反応の焦点を絞り、錯体や酸化物の選択や触媒前処理条件、および反応条件の最適化によって触媒活性の最大化を図った、その結果、[IrCl(cod)]2錯体(cod = 1,5-cyclooctadiene)および酸化セリウムを活用することで、高い触媒回転数および触媒回転頻度を示す一方、容易に併発するヒドロシリル化反応の進行をほぼ完全に抑制でき、高い選択性を示す触媒を開発した。一方、脱水素型および水素移動型と、異なる経路によるベンゾイミダゾール等の含窒素有機化合物合成反応に有効な触媒をそれぞれ開発し、各反応の触媒活性を支配する因子を示すとともに、表面イリジウム種の形態や電子状態に酸化チタン担体の結晶構造が顕著な影響を及ぼすことを明らかにした。特に、脱水素型にはルチル担持触媒が特に高い活性を示したが、電子豊富な表面イリジウム種の形成によると推察される。一方、水素移動型反応に対しては、{010}面を豊富に有する酸化チタンが特に担体として有効であった。有機イリジウム錯体・酸化セリウム複合系触媒開発においては、当初目標を大きく上回る触媒回転数および触媒回転頻度を既に達成しており、当初の計画以上に進展した。一方、分光学的「その場」解析等による触媒活性種の動態解明を試み、酸化セリウム上に吸着したイリジウム種の電子状態等を解明したが、液相で機能しているイリジウム種の構造解明には至っていない。また、脱水素型および水素移動型ベンゾイミダゾール類合成反応の双方に対して、従来の固体触媒と比較して飛躍的に温和な条件で機能する酸化チタン担持イリジウム触媒を開発した。特に、酸化チタン表面の結晶構造が表面イリジウム種に及ぼす影響を系統的に明らかにしており、他の反応や触媒への応用が期待できる。さらに、近赤外分光イメージングによる迅速な生成物の定量評価法を見出す等、想定外の成果も得た。よって1年目に想定した目標を概ね達成したと判断した。

そこで本年度は、有機金属錯体と固体の金属酸化物等を活用した触媒について、スチレン類の脱水素シリル化反応に加えて、アルコールの脱水素反応に有効な触媒開発を実施した。その結果、有機イリジウム錯体とゼオライトを組み合わせた触媒が、イリジウム触媒量が極めて低い条件下においても有効であり、錯体触媒のみの場合を上回る活性を安定して示し、かつ容易に回収再利用できることを明らかにした。触媒として使用する貴金属量の大幅な削減に繋がると期待される。一方、水素移動型含窒素有機化合物合成反応に有効な酸化チタンイリジウム触媒に対して、担体のアナターセの特異な表面がイリジウムの触媒作用に及ぼす影響を明らかにするとともに、リン等で修飾した酸化チタン担体の活用によって顕著な活性向上効果がもたらされることを明らかにした。一方、炭素ー炭素多重結合のヒドロアリール化に対する酸化セリウム担持ルテニウム触媒の有効性を示すとともに、近赤外分光イメージング法によって触媒反応生成物の迅速解析が可能であることを明らかにした。有機イリジウム錯体・固体複合系触媒開発においては、既に脱水素シリル化反応に当初目標を大きく上回る活性を有する有機イリジウム錯体・酸化セリウム複合触媒を開発しており、さらに本年度はアルコール脱水素反応に有効な有機イリジウム錯体・ゼオライト複合触媒を新たに見出した。また、水素移動型ベンゾイミダゾール類合成反応に有効な酸化チタン担持イリジウム触媒について、多様なアナターセ結晶面が表面イリジウム種の触媒活性に及ぼす影響を明らかにし、異種元素修飾による飛躍的な活性向上効果を見出す等、想定外の成果も得た。よって貴金属触媒については2年目に想定した目標を概ね達成している一方、ニッケル等の豊富に存在する元素の活用および成果の原著論文による公表が予定より遅れており、上記のように判断した。申請時の計画に従い、有機金属錯体・金属酸化物複合系触媒や担持触媒について、引き続き触媒性能の最大化を図るとともに、触媒活性種の特定と有機金属錯体からの活性種の発現機構および触媒活性の支配因子の解明を進める。触媒の再利用性と環境対応性能の向上を図る一方、社会的に有用な多様な有機合成反応への適用を進める。さらに豊富に存在する元素の活用を図る。申請時の計画に従い、有機金属錯体・金属酸化物複合系触媒や担持触媒について、引き続き触媒性能の飛躍的向上と触媒活性の支配因子の解明を図るとともに、広範な有機合成反応や水素生成反応への展開を図る触媒活性発現機構およびを進める。特に、豊富に存在する元素の活用に注力する。
SND1の前立腺癌における生物学的意義の解明と治療への応用

本研究はSND1の前立腺癌における生物学的機能を検討することを目的とした。前立腺特異的SND1発現トランスジェニック(TG)マウスを作成し,生後18ヶ月後,前立腺の病理的検討を行った。前立腺におけるSND1の発現を確認したが,前立腺癌の発生は観察されなかった。SND1発現に伴う分子変化を検討するため,前立腺RNAを用いてマイクロアレイを施行した。正常とTGマウスにおけるmRNAの発現変化が大きい分子に関しreal time PCRにより,その発現変化を検討した。その結果から,SND1発現に伴い発現が変化している分子を同定した。本研究は新規前立腺癌マーカ-SND1の機能を解析することで前立腺癌の発癌メカニズムを解明し,治療への応用を検討することを目的とする。平成20年度は研究実施計画に沿って以下の研究を行った。1)プルダウンアッセイによるSND1相互作用蛋白の解析FLAGタグ付きSND1発現プラスミドを作成した。プラスミドを293細胞に遺伝子導入し, SND1およびFLAGタグの発現をウエスタンブロット法で確認した。導入細胞より抽出した蛋白を肌AG抗体を用いた免疫共沈降法により回収した。回収した蛋白複合体を二次元電気泳動および質量分析解析により現在解析中である。2)前立腺特異的SND1発現トランスジェニックマウスの作成前立腺特異的に遺伝子を発現させるARR2PBプロモーター下流にSND1を挿入し,前立腺特異的SND1発現プラスミドベクターを作成し,それにより前立腺特異的SND1発現トランスジェニックマウスを作成した。トランスジェニックマウスは計3系統作製され,慈恵医大動物実験施設内で継代されている。それぞれの系統で前立腺におけるSND1の発現を免疫染色およびreal-time PCR法で確認した。これらのマウスは現時点で生後6ケ月経過しており,現在も観察中である。雄,雌マウス共に正常の妊妖性を有している。今後は前立腺組織を採取し,前立腺癌の発生を解析するとともにSND1発現による発現蛋白質の変化を今後解析していく予定である。本研究は新規前立腺癌マーカーSND1の機能を解析することで前立腺癌の発癌メカニズムを解明し,治療への応用を検討することを目的とする。平成21年度は昨年度に引き続き,以下の研究を行った。1)前立腺特異的SND1発現トランスジェニックマウスの作成平成20年度は前立腺特異的に遺伝子を発現させるARR2PBプロモーター下流にSND1を挿入し,前立腺特異的SND1発現プラスミドベクターを作成し,それにより前立腺特異的SND1発現トランスジェニックマウスを作成した。トランスジェニックマウスは計3系統作製され,慈恵医大動物実験施設内で継代し,前立腺癌の発癌を検討した。これらのマウスは現時点で生後6ヶ月経過しており,現在も観察中である。生後18ヶ月後,雄マウスより前立腺を摘出し,病理切片を作成,免疫染色で,前立腺間におけるSND1の発現を確認した。しかし,形態的に前立腺癌の発生は観察されなかった。マウスは現在も観察中である。またSND1発現に伴う,分子学的変化を検討するために,SND1発現トランスジェニックマウスおよび同月齢の正常雄マウスから前立腺を摘出し,RNAを抽出,マイクロアレイを施行した。計41252種類のプローブで解析を行い,正常とトランスジェニックマウスにおけるmRNAの発現変化が大きい分子をピックアップし,real time PCRを行い,その発現変化を確認した。その結果から,SND1発現に伴い,Spink5, Wfdc3, Mug1, Myh4などの発現が増大する一方,Ms4a5, Ren1, Glbll3, Gsdm1, Kiss1などの発現が低下していた。これらの分子は前立腺癌の発癌に関係がある分子と考えられた。
四万十帯の変成岩の研究

今までに四万十帯で変成作用を受けていることがわかっていたのは、関東山地や静岡北部の秩父帯側や九州中部で知られていた。今回の調査で、四万十帯の秩父帯側のほとんどが弱い変成作用を受けていることが判明した。また、白亜紀と古第三紀の境界でも弱い変成作用があることが判明した。関東の一部ではあるが、この弱い変成作用の年代を求めたところ5000万年前であった。このデータは九州ですでに報告されていたデータと調和するもので、この時期に四万十帯全体に変成作用があったものと考えられる。
実測データ処理のためのデータ適合型ウェーブレットの研究

観測データに適合し能率の良い展開表現を与える離散ウェーブレットの構成法,および,適合ウェーブレットを含むウェーブレット解析の応用手法の研究を行った.観測データ関数が,要素的な関数の重ね合わせから場合を想定し,この要素的関数を目標関数としてこれに近い波形をもつ離散ウェーブレットの構成を考える.直交ウェーブレットは非常に厳しい条件を満たさなければならず適合のための十分な自由度がないため,ここでは双直交ウェーブレットの枠内で目標関数に近い波形を持つものを構成する.双直交ウェーブレットは,2スケール関係式の係数から作られる基本シンボル関数と双対シンボル関数を指定することで決定される.そこで,基本シンボル関数を所与のものとし,双対シンボル関数をローラン多項式を含む形に仮定しこの多項式の係数を,構成された双直交ウェーブレットが目標関数にL^2の意味で近くなるように調整する方法を提案した.これは拘束条件付の変分問題として定式化され計算機によって数値的に扱うことができる.この方法をいくつかの目標関数の場合に適用して適合双直交ウェーブレットを生成し,これらのウェーブレットを用いたデータ表現の能率を展開係数から作られるエントロピーを用いて比較した.非定常信号の代表的なものとしていくつかの大地震の地震波形の場合,Meyer, Daubechies等の直交ウェーブレットによる展開よりも,本手法で生成した適合双直交ウェーブレットによる展開は小さなエントロピーを与える傾向が見出された.またこのような展開の応用を念頭に,直交ウェーブレットを用いた大地震の模擬地震波形の構成手法を提案した.これは,過去の観測データをウェーブレット展開し,各周波数帯毎に異なる線形結合を行って目標となる速度応答スペクトル形を満たすようにするものである.その他,ウェーブレット展開についてSincウェーブレット,分数階微分などへの応用手法の研究を行った.観測データに適合し能率の良い展開表現を与える離散ウェーブレットの構成法,および,適合ウェーブレットを含むウェーブレット解析の応用手法の研究を行った.観測データ関数が,要素的な関数の重ね合わせから場合を想定し,この要素的関数を目標関数としてこれに近い波形をもつ離散ウェーブレットの構成を考える.直交ウェーブレットは非常に厳しい条件を満たさなければならず適合のための十分な自由度がないため,ここでは双直交ウェーブレットの枠内で目標関数に近い波形を持つものを構成する.双直交ウェーブレットは,2スケール関係式の係数から作られる基本シンボル関数と双対シンボル関数を指定することで決定される.そこで,基本シンボル関数を所与のものとし,双対シンボル関数をローラン多項式を含む形に仮定しこの多項式の係数を,構成された双直交ウェーブレットが目標関数にL^2の意味で近くなるように調整する方法を提案した.これは拘束条件付の変分問題として定式化され計算機によって数値的に扱うことができる.この方法をいくつかの目標関数の場合に適用して適合双直交ウェーブレットを生成し,これらのウェーブレットを用いたデータ表現の能率を展開係数から作られるエントロピーを用いて比較した.非定常信号の代表的なものとしていくつかの大地震の地震波形の場合,Meyer, Daubechies等の直交ウェーブレットによる展開よりも,本手法で生成した適合双直交ウェーブレットによる展開は小さなエントロピーを与える傾向が見出された.またこのような展開の応用を念頭に,直交ウェーブレットを用いた大地震の模擬地震波形の構成手法を提案した.これは,過去の観測データをウェーブレット展開し,各周波数帯毎に異なる線形結合を行って目標となる速度応答スペクトル形を満たすようにするものである.その他,ウェーブレット展開についてSincウェーブレット,分数階微分などへの応用手法の研究を行った.本年度は、与えられた波形(関数形)に(L^2(R)の意味で)できるだけ近い双直交ウェーブレットの構成方法の確立を目的として、ウェーブレットを生成するための「シンボル」の構成アルゴリズムの作成を試みた。この方法は双直交ウェーブレットの自由度をシンボルから作られる関数の展開係数の自由度に翻訳し、条件付極値問題として数値的Lagrange未定定数法に帰着させて、与えられた関数形に近い形をもつ双直交ウェーブレットを構成するものである。本年度は、この手法を数学的に定式化した後、プログラム化し、いくつかの場合について数値的に実行した。その結果、ガウス関数の2階微分のような局在化した関数に対しては、その位置やスケールを適当に調整することによって、相当程度近い関数形を持つ双直交ウェーブレットを構成することができること、またこのためには位置やスケールの調整を慎重に行なうべきことなどが分かった。また、このようなウェーブレットの応用対象として、地震波動のウェーブレット表現や、ウェーブレットによる模擬地震波動の生成方法の研究、また米国におけるウェーブレット研究の動向調査を行ない、ウェーブレットの応用研究が石油地下探査などの限られた分野から幅広い工学分野に拡大していることを確認した。さらに本計画では、年に1回程度、企業の技術者と大学の研究者をほぼ同数程度含むような構成でウェーブレット解析技術の研究会を開催し技術や研究の方向の調査を行なうことも目的としているが、本年度は11月に「応用ウェーブレット解析研究会」(2日間)を開催し、企業の技術者と大学研究者の情報交換を行なった。ウェーブレット解析では、アナライジングウェーブレットと呼ばれる基本関数から平行移動と相似変換によって作られるウェーブレットと呼ばれる一群の関数によって、与えられた関数を展開する。連続ウェーブレット変換においては、このアナライジングウェーブレットとして、相当広い範囲の関数を避ぶことが可能であるが、実用的により精密な解析が可能な離散ウェーブレット変換では関数の満たすべき条件が厳しく選択の幅は非常に狭い。そこで本研究では、与えられた関数形にL^2の意味で近いアナライジングウェーブレットの組み立てを試みている。

本年度は咋年度に引き続き、双直交ウェーブレットの枠組みの中で、アナライジングウェーブレットをシンボルと呼ばれる関数の構成を出発点として組み立てるアルゴリズムについて調べた。特に双対シンボルから双対ウェーブレットを構成する際、関数に強い特異性が現れ構成が困難になる場合の検討を続けた。また、このようなウェーブレットの応用の研究を行い、模擬地震波の構成手法を研究して口頭発表すると共に、最近の研究状況を検討するために、企業や大学の研究者を招いて応用ウェーブレット解析研究会を開催した。観測データに適合した離散ウェーブレットの構成法、および、ウェーブレットの応用のための研究として、振動現象への応用、乱流現象への応用の検討などを行った。本研究においてはすでに、適合双直交ウェーブレットの構成法を作成し、いくつかの波形に応用して新しいウェーブレットを構成した。そこで、さらにこのウェーブレットの応用を意図して、地震波形を対象とする工学的応用を研究した。これは特に、重要な大規模建築物の地震シミュレーションを念頭においたもので、与えられた応答スペクトルにできるだけ近い人工地震波形の作成を課題とするものである。この場合、応答スペクトルの形だけでは地震波形に大きな自由度が残るため、波形の自然さを確保することが問題となるが、ここでは、過去に観測されたいくつかの地震波形をウェーブレット展開し、各周波数帯毎に別々の線形結合を用いることで、現実の地震波形の持つ特徴を取り入れた。その結果、例として、大崎スペクトルと呼ばれる標準応答スペクトル形の誤差15%以内に収まる人工地震波形の作成が可能であることを見出した。さらに、このような応用課題においては、用いるウェーブレットの適合性が問題となると思われるため、データ適合型ウェーブレットの使用の効果の検討を行っている。メイヤー型、ドブシー型のウェーブレットと適合型双直交ウェーブレットによる地震波の作成効率を、最適化に要する収束時間、および、エントロピーで見たときの表現効率などを継続して調べる予定である。観測データに適合する離散ウェーブレットの構成法,および,適合ウェーブレットの応用のための研究として,適合ウェーブレットの種類の違いによる収束性の差異の検討を中心に行った.対称信号として代表的な非定常信号である地震波形を選び,いくつかの地震と直交/双直交ウェーブレットについてウェーブレット展開の展開係数のエントロピーを評価した.その結果,全般的には,応用上よく用いられるMeyerやDaubechiesの直交ウェーブレットによる展開よりも,展開能率の点で,単純な振動波形をもとに作成した適合ウェーブレットの方が優れていることが見出された.この場合,目標波形は,地震波を扱うことを考慮して概ね一周期の振動波形を採用し,適合双直交ウェーブレットはそれに近い形を実現している.また地震波としては,地盤条件や震源条件の異なる3つの代表的大地震を採用し,それぞれのウェーブレットによる展開を行った.