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非線形波動方程式の幾何学的対称性と解の特異性の伝播及び漸近挙動

非線形波動方程式の解の正則性と方程式の幾何学的対称性の間には,密接な関係があることが知られている.たとえば,相対論的非線形波動方程式に対しては,KlainermanとChristodoulouによって導入された,零条件(null condition)が重要な役割を果たす.このような観点から,平成12年度および平成13年度は,古典的場の理論(classical field theory)に現れる,Dirac-Proca方程式とMaxwell-Higgs方程式の初期値問題の時間大域的可解性を研究した.前者の方程式系に対しては,Dirac場とProca場の相互作用が,湯川のベクトル型と擬ベクトル型相互作用の一次結合で表現できるとき,Proca方程式が零条件を満たす構造を持っていることを明らかにし,滑らかで小さな初期値に対して時間大域解の存在を示した.後者の方程式系に対しては,定数真空解の安定性の問題を考えた.この問題は,異なる質量項を持つKlein-Gordon方程式の連立系を,ゼロ解の周りで解き時刻無限大での解の漸近挙動を調べることに帰着される.Maxwell-Higgs方程式の場合,空間2次元のとき,2次の非線形相互作用は短距離型相互作用と長距離型相互作用の境目のケースに相当し,数学的には解が時刻無限大でどのように振る舞うのか興味深い問題である.今回の研究では,Klein-Gordon方程式系と零条件との関係を調べ,空間2次元のときある特別な場合を除き,時刻無限大の近傍で解は自由解のように振る舞うことを証明した.平成14年度は,修正KdV方程式(modified Korteweg-de Vries equation)の初期値問題に対し,弱解のクラスでの適切性を考えた.初期値問題の適切性とは,解の存在,一意性,初期値に関する連続依存性の三つが成立することをいう.初期値問題を解く関数空間を広げていくと,H^s(s<1/2)では初期値に解を対応させる解作用素はFrechet微分可能でなくなることが知られていた.H^s(s【greater than or equal】1/2)では,無限回微分可能となる.)14年度の研究では,修正KdV方程式のどのような構造がこのような現象を引き起こすのか調べた.非線形波動方程式の解の正則性と方程式の幾何学的対称性の間には,密接な関係があることが知られている.たとえば,相対論的非線形波動方程式に対しては,KlainermanとChristodoulouによって導入された,零条件(null condition)が重要な役割を果たす.このような観点から,平成12年度および平成13年度は,古典的場の理論(classical field theory)に現れる,Dirac-Proca方程式とMaxwell-Higgs方程式の初期値問題の時間大域的可解性を研究した.前者の方程式系に対しては,Dirac場とProca場の相互作用が,湯川のベクトル型と擬ベクトル型相互作用の一次結合で表現できるとき,Proca方程式が零条件を満たす構造を持っていることを明らかにし,滑らかで小さな初期値に対して時間大域解の存在を示した.後者の方程式系に対しては,定数真空解の安定性の問題を考えた.この問題は,異なる質量項を持つKlein-Gordon方程式の連立系を,ゼロ解の周りで解き時刻無限大での解の漸近挙動を調べることに帰着される.Maxwell-Higgs方程式の場合,空間2次元のとき,2次の非線形相互作用は短距離型相互作用と長距離型相互作用の境目のケースに相当し,数学的には解が時刻無限大でどのように振る舞うのか興味深い問題である.今回の研究では,Klein-Gordon方程式系と零条件との関係を調べ,空間2次元のときある特別な場合を除き,時刻無限大の近傍で解は自由解のように振る舞うことを証明した.平成14年度は,修正KdV方程式(modified Korteweg-de Vries equation)の初期値問題に対し,弱解のクラスでの適切性を考えた.初期値問題の適切性とは,解の存在,一意性,初期値に関する連続依存性の三つが成立することをいう.初期値問題を解く関数空間を広げていくと,H^s(s<1/2)では初期値に解を対応させる解作用素はFrechet微分可能でなくなることが知られていた.H^s(s【greater than or equal】1/2)では,無限回微分可能となる.)14年度の研究では,修正KdV方程式のどのような構造がこのような現象を引き起こすのか調べた.非線形波動方程式の解の正則性と方程式の幾何学的対称性の間には,密接な関係があることが知られている.特に,相対論的非線形波動方程式に対しては,KlainermanとChristodoulouによって導入された,零条件(null condition)が重要な役割を果たすことが,最近の研究で明らかになってきた.古典的場の理論(classical field theory)に現れる,Maxwell-Dirac方程式やYang-Mills方程式は,相対論的非線形波動方程式の典型例であり,零条件を用いた解析により研究は大きく進展した.今年度は,素粒子間の弱い相互作用を記述する古典的モデルであるDirac-Proca方程式に対して,初期値問題の時間大域的可解性を研究した.具体的には,Dirac方程式として,質量が0もしくは近似的に0と見なせるスピン1/2のフェルミ粒子(たとえば,ニュートリノ)の場を記述するものを考えた.また,Proca方程式は,質量を持つスピン1のベクトルボソンを記述する方程式であり,大雑把に言って質量項の付いたMaxwell方程式であると考えて良い.しかし,質量項の存在によりゲージ不変性が壊れるため,Maxwell方程式の場合にしばしば行われる,ゲージ変換を用いた解析方法を適用することができない.このため,Dirac方程式とProca方程式の相互作用を,より精密に調べる必要がある.

今回,Dirac場とProca場の相互作用が,湯川のベクトル型と擬ベクトル型相互作用の1次結合で表現できるとき,Proca方程式が零条件を満たす構造を持っていることを示した.さらに,この事実を用いて,滑らかで小さい初期値に対し,Dirac-Proca方程式は時間大域解を持ち,その解のDirac場の成分とProca場の成分は,それぞれ摂動のない自由なDirac方程式とProca方程式の解に時刻無限大で漸近的に近づくことを示した.平成13年度は場の古典論(classical field theory)に現れる,Dirac-Proca方程式とMaxwell-Higgs方程式について研究した.前者は弱い相互作用を記述する中間ベクトルボソン模型に対応した方程式系であり,後者は相対論的超伝導理論で重要な役割を果たす方程式系である.Dirac-Proca方程式に対しては,特異摂動問題を考え,Maxwell-Higgs方程式に対しては,非自明な定数真空解の安定性を解説した.Dirac-Proca方程式は,低エネルギー状態すなわちProca場の質量がDirac場やProca場が表す粒子の運動エネルギーよりずっと大きい場合では,Dirac方程式によって近似されると考えられる.(これはいわゆる,Fermiの4体相互作用模型に対応している.)Proca方程式の場合,質量項は解の時間変数に関する振動の効果を引き起こす.そこで,方程式系を積分方程式に書き直し,Proca場の質量が十分大きいときは,この振動の効果によりProca場を表す波動関数は,Dirac場の波動関数どうしの積で近似できることを証明した.これは,Fermiの4体相互作用模型の数学的正当化を与えている.Maxwell-Higgs方程式に対する定数真空解の安定性の問題は,異なる質量項を持つKlein-Gordon方程式の連立系を,ゼロ解の周りで解くことに帰着される.この方程式系の場合,空間2次元のとき,2次の非線形相互作用は短距離型相互作用と長距離型相互作用の境目のケースに相当し,数学的には,解が時刻無限大でどのように振る舞うか非常に興味深い問題である.今回研究で,質量項を持つKlein-Gordon方程式の場合,ある条件の下では,2次の非線形性はすべて零条件を満たす項と3次以上の項の和に書き直せることが証明された.さらに,この結果を用いて,定数解の漸近安定性を示すことに成功した.しかし,今回の研究で除外されたケースにおいて,どのような現象が起きているかは未解決のままであり,今後の重要な研究課題であろう.1次元トーラス上の修正KdV方程式(modified Korteweg-de Vries equation)に対し,初期値問題の適切性を研究した.修正KdV方程式は,流体力学やプラズマ物理におけるモデル方程式として重要なだけでなく,非線形シュレディンガー方程式など他の非線形分散型方程式との関連も深く,きわめて興味深い方程式の一つである.
ヤコビ多様体の退化-対数的幾何学からのアプローチ

今年度は非アルキメデス的幾何学からのアプローチを中心に据えて,この幾何学の枠組みでの代数曲線の構造,特にこれらやヤコビ多様体の構造を詳細に理解する上でのキーポイントとなる非アルキメデス的一意化や,これに関連した非アルキメデス的な微分方程式を研究するための土台となる非アルキメデス的軌道体について撤底的に研究を行った.これは対象となる代数曲線の自己同型群や,一意化から生じるモノドロミー等の豊かな構造の把握といった形で結実した.具体的には,正標数の一意化可能曲線の自己同型を保つ変形理論の代数的及び解析的構成,また,種数6の曲線のモジュライの中の興味深い一次元ストラータの非アルキメデス的軌道体からの理解,及び対応する階数2の微分方程式のモノドロミー群の決定等である.これらの研究の内,幾つかは別紙に明記した様に,既に雑誌掲載が決定されている.また,これと関連して最近発展しているp-進タイヒミュラ-理論やp-進微分方程式の理論について,研究交流を図るため,研究集会の開催等を通じて交流を強化し,近い将来の研究の土台ともなるべく,多くの知見を得ることが出来た.対数的幾何学との関連においては,特に最近多くの専門家によって研究されている,p-進コホモロジーとの関係において,特に多くの研究交流を図り,本研究に関する知見を得る事が出来た.これらは今後出版の予定であり,また,今後の研究の方向性を与える事ともなった.本年度の研究における最も主要な成果は、非アルキメデス的幾何学における一意化可能曲線の中でも最も重要な例である、所謂マンフォード曲線に関してその軌道体一意化の理論を構築し自己同型群等の構造のより良い理解が得られたという事である。この成果は具体的には、1.古典的なシュワルツ三角群の標数零の非アルキメデス解析における類似の定義とその分類、2.標数正のマンフォード曲線の自己同型群の把握、並びにその位数の評価、として結実した。マンフォード曲線は、その安定モデルが最も退化した場合の曲線として位置付けられ、その際退化として生じる曲線の正規交差多様体のグラフ化の構造の細かい解析によって上記の成果となった。特に上記の1は、この様な退化と密接に関連した曲線の構造と、所謂超幾何微分方程式のp-進的な構造との間の関連性を示唆しており、非常に興味深いと考えている。高次元においては3.所謂、擬射影平面が持つ数論的性質の把握、について、具体的には、知られている擬射影平面がすべて志村多様体である事の証明を行った。ここでの手法は、非アルキメデス的幾何学における周期写像の理論やモジュライ理論等の応用である。しかしながら、1及び2における研究の手法も、今後高次元にも一般化されるべきものであり、これによって実際、擬射影平面の様な、純粋に代数曲面としても、あるいは代数多様体の退化という側面からも非常に興味深い曲面のより良い構造把握につながると考えられる。今年度は非アルキメデス的幾何学からのアプローチを中心に据えて,この幾何学の枠組みでの代数曲線の構造,特にこれらやヤコビ多様体の構造を詳細に理解する上でのキーポイントとなる非アルキメデス的一意化や,これに関連した非アルキメデス的な微分方程式を研究するための土台となる非アルキメデス的軌道体について撤底的に研究を行った.これは対象となる代数曲線の自己同型群や,一意化から生じるモノドロミー等の豊かな構造の把握といった形で結実した.具体的には,正標数の一意化可能曲線の自己同型を保つ変形理論の代数的及び解析的構成,また,種数6の曲線のモジュライの中の興味深い一次元ストラータの非アルキメデス的軌道体からの理解,及び対応する階数2の微分方程式のモノドロミー群の決定等である.これらの研究の内,幾つかは別紙に明記した様に,既に雑誌掲載が決定されている.また,これと関連して最近発展しているp-進タイヒミュラ-理論やp-進微分方程式の理論について,研究交流を図るため,研究集会の開催等を通じて交流を強化し,近い将来の研究の土台ともなるべく,多くの知見を得ることが出来た.対数的幾何学との関連においては,特に最近多くの専門家によって研究されている,p-進コホモロジーとの関係において,特に多くの研究交流を図り,本研究に関する知見を得る事が出来た.これらは今後出版の予定であり,また,今後の研究の方向性を与える事ともなった.
国民体育大会が都市空間にもたらした影響に関する歴史社会学的研究

本研究は第5回国民大会(愛知国体)を事例に、スポーツが荒廃した都市空間にどのような影響を与え、同時にその関係がその後のスポーツのあり方にどのようなインパクトを与えたのか、その一端を解明する作業に取り組んだ。本研究は1950(昭和25)年に開催された第5回国民体育大会(以下、愛知国体)を事例に、スポーツと都市とが取り結んできた構造的な関係を歴史社会学的に解明することを目的としている。平成22年度は基礎的な作業として愛知国体における大会開催の経緯や当時のスポーツ界の状況を伝える、史料および文献の収集を行った。具体的には、まず購入および本学図書館における相互貸借制度を利用して、都市開発と万博や五輪などのメガイベントに関連する書籍、資料の収集を行った。次に愛知国体および名古屋市の戦災復興、さらに公園緑地・土木行政に関連する資料について、愛知県名古屋市にある「名古屋都市センター」および「名古屋市鶴舞図書館」を訪問し、史料複写など収集作業に取り組むことができた。以上の収集史料については、項目ごとに整理しファイリング作業を行うと同時に、今後の研究利用に資するためにスキャナを用いて画像保存作業を行った。なお、名古屋市への出張時には、名古屋市瑞穂運動場および鶴舞公園を訪れ、種々の運動競技施設および愛知国体の様子を伝える史跡を撮影するとともに、公園周辺の宅地や道路などの状況についても確認することができた。以上の史料は、今後、愛知国体におけるスポーツイベントと都市開発との連動を考察する際に基礎的な部分を担いうるものであり、平成23年度はこれを踏まえ、当時の様子を伝える新聞雑誌記事等の細かい資料に切り込んでいくとともに、その当時を知る関係者にインタビュー調査を実施することで、より深く考察を加えていきたい。本研究は第5回国民大会(愛知国体)を事例として取り上げ、スポーツと都市が取り結んできた関係性の一端を、歴史社会学的に明らかにすることを目的としている。まず、戦災復興都市計画に関する行政文書等の史料に関しては、購入可能なもの以外については大部分が名古屋市鶴舞中央図書館および名古屋市市政資料館にて収集することができた。これまでの体育・スポーツ史研究では、戦後の国民体育大会に対して国家主義やナショナリズムの発露といった政治的側面が強調される傾向にあったが、収集した史料からは都市計画に関与する市行政官や政治家、さらに財界のアクターたちの愛知国体開催に向けて独自の方針で動こうとしていた事実が解明された。この点は従来の説では説明できないものであり、本研究の成果であると言える。より具体的には、名古屋市内の各種スポーツ施設建設(当時としては極めて大規模)の費用が市負担および財界の寄付金によってその大部分が工面されたこと、また金山駅周辺の交通網および鉄道網の総合的な戦災復興開発という文脈の中で金山体育館が建設されていたこと、さらに国体パンフレット作成等をはじめ観光関連施策が鉄道会社や百貨店などの民間企業と市行政官との協働のなかで動いていたことなどが挙げられる。名古屋市の総経費約2億1700万円に比して、国庫補助はわずか1400万円程度であることを鑑みても、国家的なイベントとしてイニシアティブが発揮されたとは言い難いのが実情であったと言える。なお、以上の史料については項目ごとにファイリング保存するとともに、スキャナを利用した電子データによる保存作業と目録作成を行なった。とりわけ、今回の研究期間内に名古屋市市政資料館内で膨大な量の新しい資料を閲覧・複写することができたが、それら史料の保存状態は極めてよく、今後の研究に少なからず資するものと思われる。
ヒトの歯の発生過程における肝細胞増殖因子(HGF)の役割

平成11年度に歯の発生において、歯乳頭中のHGFタンパク量が年齢依存的にその値が減少することと、歯乳頭培養線維芽細胞を炎症性サイトカインであるtumornecrosis factor-αとinterle ukin-1αにより刺激すると、HGF産生は年齢依存的に上昇することを明らかにした。また、歯乳頭、及び歯乳頭培養線維芽細胞でHGF受容体のc-MetのmRNA発現が、RT-PCR法で確認され、歯小嚢だけでなく新たに間葉系の歯乳頭、及び歯乳頭培養線維芽細胞でもc-MetのmRNA発現が認められた。平成12年度では歯乳頭組織とその培養線維芽細胞に上皮系の細胞が混入している可能性を除くためと、歯乳頭培養線維芽細胞でのHGFによるメカニズムを検討した。免疫組織化学染色法、及びin situ hybridization法によりc-Metの発現を確認したところ、ほとんどの歯乳頭培養線維芽細胞にc-Metの発現が認められただけでなく、affinity cross-linking法により細胞膜上のc-MetがHGFと結合可能なことが示され、新たに歯乳頭組織の間葉系の細胞にもc-Met発現が認められた。さらにHGFによりどのような生理作用を持つか検討したところ、歯乳頭培養線維芽細胞の培地に組換え体HGFを添加することにより、2ng/mlの濃度でDNA合成促進が認められた。さらに、血管新生因子であるvascular endothelial growthfactorの産生量も、HGF刺激により濃度依存的に上昇した。以上の結果は、HGFが歯の発生過程に関わっているだけでなく、HGFが新たに間葉系の細胞にも作用していることを示唆しており、これらの結果は、HGFが歯の発生だけでなく、歯髄の成熟とオートクリン的に歯髄の血管形成に関与する可能性が示唆され、研究結果として発表した。歯の発生に対してのHGFの関与を検討するために、HGF量をELISA法で測定したところ、歯小嚢中は、年齢に関係なく平均約0.6pg/μg proteinの値を示したのに対し、歯乳頭中ではその約4倍以上の1.6-4.0pg/μg proteinの値を示し、さらに年齢依存的にその値が減少した。次に歯乳頭から調製した培養線維芽細胞のHGF産生能を調べたところ、年齢的な差は認められなかった。さらに歯乳頭培養線維芽細胞を炎症性サイトカインであるtumor necrosis factor-αとinterleukin-1 αにより刺激すると、HGF産生は年齢依存的に上昇した。これらの結果は、HGFが歯の発生だけでなく、歯髄の成熟にも関与していることを示唆する。さらに、そのメカニズムを検討したところ、歯乳頭、及び歯乳頭培養線維芽細胞でのHGFのmRNA発現が、RT-PCR法で確認され、次に、HGFの受容体であるc-Metの発現を検討してみたところ、歯小嚢だけでなく間葉系の歯乳頭、及び歯乳頭培養線維芽細胞でもc-MetのmRNA発現が認められた。この結果から、新たに間葉系の細胞にもc-Metが発現していることが示唆されたが、それぞれに上皮系の細胞が混入している可能性があるため、免疫組織化学染色法によりc-Metの発現を確認したところ、ほとんどの歯乳頭培養線維芽細胞にc-Metの発現が認められ、歯乳頭組織の間葉系の細胞にも発現が認められた。以上の結果は、HGFが歯の発生過程に関わっていることを示唆するだけでなく、HGFが新たに間葉系の細胞にも作用していることを示唆しており、研究結果として発表した。

以上の結果は、HGFが歯の発生過程に関わっているだけでなく、HGFが新たに間葉系の細胞にも作用していることを示唆しており、これらの結果は、HGFが歯の発生だけでなく、歯髄の成熟とオートクリン的に歯髄の血管形成に関与する可能性が示唆され、研究結果として発表した。
障害者福祉施設のためのデザインマネジメントによる経済自立支援手法の研究

本研究では、障害者福祉事業所(作業所)に対する継続的な自立支援のありかたのひとつとして、経済的な自立に焦点を当てたデザインマネジメントによる支援方法論の確立を試みるべく、国内で実施された経済自立支援の成功事例を調査、分析した。その結果をもとに、その成功要因に対して寄与した地方自治体のサポートが何であったかを分析し、デザインマネジメントを有効に機能させるための行政のサポートの提案を行った。また、受け入れる社会やパートナーとなる民間会社側にも、お互いの理解やその準備が必要であると考え、施設運営におけるマネジメントの問題点とともに、関係機関の役割や今後の課題について明らかにした。23年度は食品にターゲットを絞って調査を実施し、24年度はこの調査内容を分析して論文にまとめ、国際会議DRS2012(タイ), KEER2012(台湾)において口頭発表を行った。このうち、KEER2012の内容は、Kansei Engineering International Journal Vol.12 No.2に採録が決定している。さらに調査を進めるうちに、5か年計画とは別に日本セルプ協会がデザイン支援活動を行っていたことが判明したため、実施したセルプ協会と受けた作業所に対して調査を行い、24年度に提案した支援方法と比較し、その有効性について検証した。これについては、25年度に行われる国際会議Inclusive Asia2013(香港)において発表することが決定している。同時に、24年度に得た結果をベースとしてヒアリング内容を設計し、食品以外のカテゴリー商品を生産する作業所と管轄する自治体の担当者に対して調査を行った。伝統工芸などのクラフトや樹脂のポッティングによるドロップスアートなどに取り組む作業所を中心に、島根県(いわみ、神楽面)(よつば、張り子の虎)、沖縄(そてつの実、立体ステッカー)、熊本県(阿蘇くんわの里、馬油保湿化粧品)、神奈川(あすなろ学苑、ジャム)などの7作業所(熊本県:2作業所、神奈川県:1作業所、沖縄県:2作業所、島根県:2作業所)である。これをもとに、「人」に関する視点(人材育成、人材管理評価、モチベーションアップ、人材確保など)と、数少ない「食品以外の優秀なオリジナル商品」開発に特有の成功要因と思われる点があるのかどうか、つまり、「食品と非食品で何が異なり、何が共通なのか」を切り口に商品開発・販売の流れについて分析を試みた。これについては、25年度に行われる感性工学会や日本福祉のまちづくり学会などで発表する予定である。25年度は、これまでに行ってきた静岡県、宮城県、新潟県の食品を中心とした授産製品に対するデザインマネジメントの調査内容を分析して論文にまとめ、国際会議Pacific Rim 2013(ハワイ)、Include Asia 2013(香港)の国際会議において口頭発表を行うとともに、食品以外の製品について調査を実施した7作業所(熊本県:2作業所、神奈川県:1作業所、沖縄県:2作業所、島根県:2作業所)のデザインマネジメント状況の調査と分析を行い、日本感性工学会全国大会の査読セッションと日本福祉のまちづくり学会全国大会において口頭発表を行った。日本感性工学会においての発表内容は、論文として日本感性工学会論文誌に採録された。また、これまでの調査の精度を上げるためにメールによる追加調査や文献やインターネットなどによる情報収集を行った。これらをもとに、福祉就労を目的とする授産施設のデザインマネジメントのあるべき姿と行政や大学の支援のあり方について考察し、神戸芸術工科大学において博士(芸術工学)取得論文としてまとめた。これはWeb公開されることとなっている。障害者自立支援法による障害者福祉事業所(作業所)への負担軽減のための施策として厚生労働省が計画した「工賃倍増5カ年計画」の結果を測るべく厚生労働省が主催した優れた授産製品開発の取り組みを表彰する「至福のお届けコンテスト」と、各県や作業所自身のHP、さらに、不参加自治体の理由を合わせて調査のうえ、優れたデザインマネジメントを実施していると思われる表彰作業所をピックアップし、調査対象の抽出を行った。この基礎調査から、表彰された作業所のほとんどが食品分野であったことが判明したため、初年度は食品にターゲットを絞り、調査を実施することとした。調査対象は、最優秀賞の「おからかりんと」(ワークセンターなごみ)とそれをサポートする新潟県の福祉課、優秀賞の「伊達の燻製」(レストランぴぁ)と宮城県福祉課と宮城セルプ協会、受賞は逃したものの他の書籍において「地域活性化に取り組んでいる先進的・代表的な事例」に取り上げられた静岡県福祉課と授産製品品質向上販売促進プロジェクトの担当者に対して聞き取り調査を行った。この結果をもとに、各作業所とプロジェクトのマネジメント方法を分析し、比較することによって、成功要因と不成功要因を抽出した。また、それに対する行政のサポートについても、聞き取り調査の内容と照合させることにより、効果の有無について検証を行った。以上のデータを静岡県授産製品品質向上販売促進プロジェクトにおいて報告し、プロジェクト促進に役立てた。また、国際会議IASDR2011において口頭発表を行った。

次年度への準備として、木工やクラフトなどを生産する作業所を抽出し、訪問依頼と事前アンケートを実施中である。本研究では、障害者福祉事業所(作業所)に対する継続的な自立支援のありかたのひとつとして、経済的な自立に焦点を当てたデザインマネジメントによる支援をユニバーサルデザインマネジメントと定義して、その方法論の確立を試みた。まず、国内で実施された経済自立支援の成功事例について23年度から24年度にかけて調査を行い、5つの成功要因を抽出した。その結果をもとに、24年度と25年度には、得られた成功要因に対して寄与した地方自治体のサポートが何であったのかを分析し、5つの成功要因とそれに対してなすべき5つの支援について知見を得た。これをさらに掘り下げ、各事例で行われた支援を5つの支援ごとに横断的に分析し、施設運営におけるマネジメントの問題点とともに、関係機関の役割や今後の課題について明らかにした。この結果から、受け入れる社会やパートナーとなる民間会社側にもお互いの理解やその準備が必要であることや、行政や地域の高等教育機関がこれをつなぐ役割となることが重要であるとし、この支援のありかたをインクルーシブデザインマネジメントと定義しなおして、その方法論とともにこれを論文として発表した。研究の最終段階として、25年度までの調査と分析を共同研究者内で照合すると、一致して、経済自立支援と福祉就労という本来の障害者福祉施設の目的との間に生じる齟齬の問題が浮かび上がった。そこで、26年度では、これまでの研究結果に福祉就労という視点を加え、福祉就労としての事業を行いながら社会とつながりを持つ障害者福祉事業所の事例についても考察し、論文として26年度末にIASDR2015(Brisbane)に投稿した。プロダクトデザイン23年度に計画変更した通り、23年度から24年度に行った「食品」のカテゴリーの作業所を対象とした調査をもとに、24年度は「他」のカテゴリーに取り組む作業所を中心に調査を行った。24年度の結果については、予定通りDRS2012(7月/タイ・バンコク)とKEER2012(5月/台湾)においてその一部を論文として発表した。また、この調査の過程で判明した5か年計画以外のデザイン支援の取り組みについても調査を追加し、24年度に発表した提案内容の検証を行った。これについて論文にまとめたものが、国際会議Inclusive Asia2013(香港)において採択され、7月に発表することになっている。「食品」カテゴリーのの製品ついては23年度に実施済であるため、それ以外の製品について、比較のために調査対象の近隣の作業所も加えた合計7作業所(熊本県:2作業所、神奈川県:1作業所、沖縄県:2作業所、島根県:2作業所)に対して聞き取り調査を実施した。現在は、授産製品コンテストにおいて受賞しているクラフト系のデザインマネジメント状況の調査と分析を行い、「他」カテゴリーの成功要因の抽出を試みている。これについても25年度に、感性工学会や日本福祉のまちづくり学会などで発表する予定である。
シンバル音に及ぼす局部的塑性加工の影響解明と平板振動放射音の適音化への応用

シンバルは薄板円板状の打楽器で,ブロンズの薄板円板をシンバル形状に成形する成形工程と音質を調整する音質調整工程(ハンマリング加工,音溝加工)を経て製品となる.本研究では,シンバルの音質に大きな影響を及ぼす成形加工後のベル(シンバル中央の膨らんだ部分)の形状とハンマリング加工に注目し,それらがシンバル音に及ぼす影響を明らかにする.最初に,音響放射効率を用いてシンバルの振動と放射音の関係を調べ,ベルサイズにより放射音特性が異なる理由を検討する.次に,ハンマリング加工後のシンバルの振動・放射音の変化予測法を提案し,それを用いてハンマリング加工によりシンバルの振動・放射音特性が変化する理由を検討する.平成27年度は,局部的塑性加工(ハンマリング加工)によるシンバルの調音において重要となる,音響放射効率の高い振動モード形状の明確化と局部的塑性加工による振動・放射音の変化予測法の開発を目的とした.・音響放射効率の高い振動モード形状の明確化シンバル音の基はシンバルの振動である.そこで,シンバル音に寄与の高い振動モード形状を調べ,局部的塑性加工で振動特性を変化させるべき重要な振動モードを明確にした.その結果,節直径数0から2のモードでは節円数の増加とともに音響放射効率が高くなる.一方,節直径数が3以上のモードではそのような傾向が見られず,節直径数が多いと放射効率が低くなる傾向にあることが明らかになった.・局部的塑性加工による振動・放射音の変化予測法シンバル調音の条件決定法を検討するために,局部的塑性加工による振動・放射音の変化予測法を開発した.計算負荷を低減するために,塑性加工による残留応力を熱応力解析で求める方法を採用した.開発した変化予測法を用いて,加工条件(個数,強さ)と応力分布,振動・放射音特性の関係を調べた.その結果,以下のことが明らかになった.局部的塑性加工の間隔すなわち個数によりシンバルに生じる応力分布(引張・圧縮応力の分布)形状が異なる.塑性加工の強さに関しては,応力分布形状の違いは小さいが,応力の大きさが異なる.応力分布による固有振動数の変化については,モードごとに固有振動数の変化が異なり,振動数が低下するモード,変化しないモード,上昇するモードが存在する.その結果,局部的塑性加工を施すと複数のモードの固有振動数が近くなる場合が現れ,周波数応答において大きなピークが点在する.さらに,そのピークにおいては複数のモードが重なるために放射効率が変化する.これらが,シンバル調音における局部的塑性加工の効果であると考えられる.平成27年度の研究目的である音響放射効率の高い振動モード形状の明確化と局部的塑性加工による振動・放射音の変化予測法の開発は達成できた.さらに,開発した振動・放射音の変化予測法を用いて,局部的塑性加工がシンバルの振動・放射音特性に及ぼす影響を調べることで,シンバル調音における局部的塑性加工の工学的な意味を明らかにすることができた.したがって,おおむね順調に進展していると評価できる.ただし,局部的塑性加工により生じる板厚変化の影響および局部的塑性加工の位置とシンバルの振動・放射音特性の関係はまだ十分には明確になっていない.平成28年度は,プレス加工法を用いたシンバルの局部的塑性(ディンプル)加工装置の開発と平成27年度に開発した局部的塑性加工によるシンバルの振動・放射音変化予測法の検証を目的とした.・プレス加工法を用いたシンバルの局部的塑性(ディンプル)加工装置の開発従来のハンマー加工法(ハンマーを自由落下させる方法)では,生成されたディンプル形状のばらつきが大きい.そこで,ディンプル形状のばらつきを低減するために,加工速度と下死点位置制御が可能なサーボプレスを用いて,プレス加工法(半球状のパンチを押付ける方法)でディンプルを生成する装置を開発した.開発したディンプル加工装置は円周方向の位置決め機能を有し,同一円周上に任意の数のディンプルを自動的に生成することが可能である.ハンマー加工法とプレス加工法で生成したディンプル形状を比較したところ,プレス加工法で生成したディンプルの方が円形形状に近く,形状のばらつきが小さいことが明らかになった.・局部的塑性加工によるシンバルの振動・放射音変化予測法の検証開発したディンプル加工装置を用いて,ヘラ絞りシンバルに対してディンプルを生成し,加工前後の振動速度周波数応答を測定した.一方,平成27年度に開発した振動・放射音変化予測法を用いて,加工と同じディンプル位置に温度荷重を与え,振動速度周波数応答を予測した.実験結果と予測法による解析結果を比較したところ,加工前後の固有振動数の変化の傾向が一致した.したがって,平成27年度に開発した局部的塑性加工による振動・放射音の変化予測法は適切に振動特性の変化が予測可能であることが明らかになった.平成28年度の研究目的であるサーボプレスを用いたプレス加工法によるディンプル加工装置の開発および従来法であるハンマー加工法とプレス加工法で生成したディンプル形状の比較は実施できた.その結果,プレス加工法で生成したディンプルの方がばらつきいが小さいことが明らかになった.さらに,平成27年度に開発した振動・放射音の変化予測法の妥当性が確認できた.したがって,おおむね順調に進展していると評価できる.ただし,ディンプル深さが大きく,凹凸が明らかな場合には,平成27年度に開発した振動・放射音の変化予測法(ディンプル位置に温度荷重を与え,それにより生じる応力分布を利用した方法)では予測精度が悪くなることが明らかになった.

シンバルの音質を調整する方法として,ハンマリング加工と呼ばれる局部的塑性加工(複数のディンプルを生成)が利用されている.本研究では,シンバル作りの職人技(ハンマリング加工)を工学的に解明し,平板振動放射音の適音化へ応用することを目指した.平成27年度は,局部的塑性加工による振動・放射音の変化予測法を開発し,開発した予測法で局部的塑性加工による固有振動数の変化について検討した.その結果,モードごとに固有振動数の変化が異なり,振動数が低下するモード,変化が少ないモード,上昇するモードが存在することがわかった.これが周波数応答の変化を引き起こし,シンバルの音質が変化することが明らかになった.平成28年度は,プレス加工法を用いたシンバルの局部的塑性加工装置を開発した.その装置で加工したシンバルの振動を測定し,局部的塑性加工によるシンバルの振動・放射音変化予測法の結果と比較することで,予測法の妥当性を確認した.最終年度の平成29年度は,局部的塑性加工を平板振動放射音の適音化に応用するための検討として,平板に初期生成するカップ(シンバルではベルと呼ばれる)の大きさが放射音特性に及ぼす影響を検討した.シンバルから放射される音響エネルギーの流れの解析結果から,ボウ部(ベル外周からエッジまでの部分)では音のキャンセレーションが起きやすいが,ベル部では起きにくいことが明らかになった.その結果,サイズが同じシンバルではベルが大きいと音響放射効率が高くなり,音量が大きくなることがわかった.シンバルの音質を調整するハンマリング加工および音量を調整するシンバル形状の工学的意味を明確にし,それらの効果を予測可能な振動・放射音変化予測法を開発したことは,シンバルを含めた平板から放射される音を適音化するための形状・ハンマリング加工条件の設計を効率化することに寄与する.シンバルは薄板円板状の打楽器で,ブロンズの薄板円板をシンバル形状に成形する成形工程と音質を調整する音質調整工程(ハンマリング加工,音溝加工)を経て製品となる.本研究では,シンバルの音質に大きな影響を及ぼす成形加工後のベル(シンバル中央の膨らんだ部分)の形状とハンマリング加工に注目し,それらがシンバル音に及ぼす影響を明らかにする.最初に,音響放射効率を用いてシンバルの振動と放射音の関係を調べ,ベルサイズにより放射音特性が異なる理由を検討する.次に,ハンマリング加工後のシンバルの振動・放射音の変化予測法を提案し,それを用いてハンマリング加工によりシンバルの振動・放射音特性が変化する理由を検討する.平成28年度は,シンバルの振動・放射音特性のばらつきが小さくなる局部的塑性加工法を明らかにするために,ハンマー加工(従来法)の代わりに汎用のプレス機械を用いて局部的塑性変形を与え,加工法の違いが残留応力,振動・放射音特性に及ぼす影響を調べる.加えて,平成27年度で検討が十分ではなかった局部的塑性加工により生じる板厚変化の影響および局部的塑性加工の位置と振動・放射音特性の関係を,プレス加工による局部的塑性加工を用いて,実験的に明らかにする.平成29年度の主となる研究内容は,平成27年度・28年度で検討してきた振動・放射音の変化予測法と最適化法を組み合わせて,シミュレーションベースで楽器としての特性音を効率的に実現するためのディンプル加工条件(ディンプル加工半径位置,ディンプル数)の設定法を明らかにすることである.その結果を基に,平板振動放射音の適音化を検討する.
siRNAとデコイベクターによるリンパ管新生因子機能喪失と乳癌リンパ節転移阻止

VEGF-C siRNA発現ベクターは、マウス乳癌のリンパ節・肺転移に対して、強力な抑制効果を発揮した。VEGF-DsiRNAやVEGFR-2デコイを組み込んだベクターでは有意な転移抑制効果は示されなかった。また、VEGF-C siRNAとVEGFR-2デコイの複合群において観察された抗腫瘍効果はVEGF-C siRNAに起因するもので、VEGFR-2デコイを複合することによる加算的効果は示されなかった。VEGF-Dに対する異なった配列を標的とする4種類の21塩基の2重鎖siRNAを合成した。また、VEGF-CのsiRNAは以前、ノックダウン配列を見出しているが、今回、VEGF-Dと同じ条件の下で、且つより強いノックダウン効率を期待して、同様に4種類のsiRNAを合成した。Negative siRNAcontrolはいかなるmRNAにも相補性を示さない21塩基の2重鎖siRNAで3'末端がCy5で標識されているものを用いた(Qiagen)。24-well plateを用いて、1well当たり8X10^4個のBJMC3879細胞(マウス乳癌細胞)を撒き、5nMと25nMのNegative siRNA(Cy5標識)を遺伝子導入試薬HiPerFect(Qiagen)にてsiRNAを細胞に導入した。遺伝子導入後、24時間後の遺伝子導入効率をCy5の赤蛍光を指標に計測した結果、5nMでは56%、25nMでは73%の導入効率を示した。次に、VEGF-D並びにVEGF-C siRNAを25nMで遺伝子導入し、24時間後に細胞からRNAを抽出し、real-time RT-PCRにより、ノックダウン効率をGAPDHの相対値によるΔΔCT法により算出した。データがなかなか安定せず、条件検討のため、繰り返し実験を行った。その結果、最大のノックダウンを示した配列は、Controlに比較して、VEGF-D siRNAでは51%ノックダウン, VEGF-C siRNAでは66%ノックダウンであった。その配列のsiRNAとNegative siRNAをpBAsi siRNA発現ベクターに組み込んだ(Takara Bio)。次に, VEGFR-2のデコイ発現ベクターpBLAST45-msFLK-1(InvivoGen)を細胞に導入してのデコイの発現を確認する必要がある。その後に動物実験に取りかかる予定である。目的:リンパ管新生因子のVEGF-Cや-Dが乳癌のリンパ節転移に対して促進的に作用し、また血管新生因子のVEGF-Aも腫瘍増殖や転移と密接な関係があることが報告されている。また、これらの因子はVEGF受容体2(VEGFR2)のリガンドである。そこでこれらの機能を低下させることで乳癌転移に対する治療を試みた。方法および結果:BJMC3879Luc2乳癌細胞をBALB/cマウス雌に移植し、週1回、腫瘍内にベクター(Control, VEGF-C siRNA、VEGFR2デコイおよび両者の複合、VEGF-D siRNA)を遺伝子導入し、実験終了の7週まで実施した。その結果、腫瘍体積では実験開始の3ないし4週より6週までVEGF-C siRNA群、VEGF-C siRNAとVEGFR2デコイとの複合群およびVEGF-D siRNA群で、対照群に比較して、有意な低下が観察された。リンパ節転移および肺転移では、VEGF-C siRNA群のみに有意な抑制が示され、複合群では低下傾向のみを認めた。1匹当たりの転移臓器の総数でみた場合においても、同様の抑制傾向が示された。腫瘍内微小血管密度はVEGF-C siRNA群と複合群で有意な抑制を示した。腫瘍組織のリンパ管内へ頻繁に癌細胞が浸潤しており、これら侵襲を受けたリンパ管の数を定量解析した結果、これらの群で有意差は示されなかったものの、抑制傾向が示された。考察:VEGF-C siRNA発現ベクターは、乳癌のリンパ節や肺転移に対して、強い抑制効果を発揮した。VEGF-DsiRNAやVEGFR2デコイには本実験系において有意な転移抑制効果は示されなかった。また、VEGF-C siRNAとVEGFR2デコイの複合群において観察された抗腫瘍効果はVEGF-C siRNAに起因するもので、VEGFR2デコイを複合することによる加算的効果も示されなかった。
時空間階層システムに対する分散最適制御とその分散型エネルギー管理システムへの応用

本研究では、時空間階層システムに対する分散型最適制御システム構築方法を提案し、その制御手法を分散型エネルギー管理システムへ応用し、提案手法の有効性を検証した。具体的には、複数の異なるタイムスケールを有するマイクログリッドシステムの分散的なロバスト安定化問題、複数の異なる空間スケールを有する大規模電力ネットワークの分散最適化制御問題、デマンドレスポンスによる系統周波数安定化問題に対して、分散制御やモデル予測制御、ロバスト制御に基づく解法を提案し、実際に分散型エネルギー管理システムに対して分散最適制御器を設計した。また数値実験および小型発電実験装置を用いた制御実験により提案理論の有効性を検証した。本年度は、大規模分散階層型エネルギー管理システムの分散最適制御題として2つの課題に取り組み、以下の成果を得た。1.大規模電力ネットワークに対して、状態と入力に関する重複情報を用いた分散階層制御法を提案した。まず、状態や入力を含むサブシステムが重複する階層システムを構築し、次に階層システムと元のシステムとの関係性を示した。このとき構築した階層システムと元のシステムの状態や評価出力の遷移が同じになる条件を導出し、更に階層システムに対する分散制御器を設計し、元のシステムに対応するように制御器を縮小した。この際に設計した制御器を元のシステムに適合する条件を導出した。更には分散型電源を含む複数エリアが連結した電力ネットワークの系統周波数制御問題に対して、提案手法を適用し、分散階層制御器を設計した。数値シミュレーションにより、分散階層制御器がシステムを安定化でき、周波数変動が所望の領域に抑えされていることを示した。2.マルチタイムスケール性を有する風力発電機と蓄電池を含むマイクログリッドを対象とし、H∞制御を基とした負荷周波数制御法を提案した。はじめに、ディーゼル発電機と蓄電池の応答速度の違いを考慮した一般化プラントを作成した。そして、一般化プラントに対して静的H∞制御器を設計した。ここで、静的H∞制御の繰り返し計算においてしばしば生じる、過大な制御入力をもたらすゲインを回避するためのLMI条件を示し、静的H∞制御へと組み込んだ。数値シミュレーションにおいては、従来手法と比較することで、周波数変動の抑制と蓄電池残容量変化の抑制を示した。また、発電機と可変抵抗を用いた制御実験においても、提案手法によって周波数変動を抑制できることを示した。本年度は,時空間階層システムである大規模分散階層型エネルギー管理システムの分散最適制御題として,2つの課題に取り組み,以下の結果が得られた.1.時空間階層システムの1つであるマルチタイムスケール性を有する風力発電機と蓄電池を含むマイクログリッドに対して,H∞制御を基とした負荷周波数制御法を提案した.再生可能エネルギーの導入により,エネルギーネットワークにおいて需給バランスを維持することがより困難になっているが,この対策として,火力・水力発電機に,蓄電池などの分散型電源を組み合わせることや,新たな制御手法の適用が期待されている.本研究では,ディーゼル発電機と蓄電池のタイムスケールの違いを考慮した一般化プラントを構成し,静的H∞制御器を設計した.また静的H∞制御設計の繰り返し計算において生じる,過大な制御入力をもたらすゲインを回避するためのLMI条件を示し,静的H∞制御へと組み込んだ.数値シミュレーションにおいては, PI制御器と比較することで,周波数変動の抑制と蓄電池残容量変化の抑制を示した.また,発電機と可変抵抗を用いた制御実験においても,提案手法によって周波数変動を抑制できることを示した.2.階層構造を有する分散型空調管理システムの分散制御法として,主双対有効制約法に基づく最適管理手法を提案した.省エネ化および快適性を両立させた大規模なHVAC(空調管理)の最適化と運用を,中央管理室のみで集中制御を行う場合には中央管理室の計算コスト負担が大きくなる.そこで通信コスト抑制可能な手法として主双対有効制約法を用いた分散型空調管理システムの提案を行った.具体的には,まず分散型空調管理HVACシステムに対して,モデル予測制御を考慮した評価関数を設定し,主双対有効制約法を用いた最適計算アルゴリズムを提案した.また数値実験により提案手法の有効性を検証した.本年度は,時空間階層システムの1つであるマルチタイムスケール性を有する風力発電機と蓄電池を含むマイクログリッドに対して,H∞制御に基づく負荷周波数制御法を提案し有効性を確認した.この際に理論結果を模擬した小型実験装置による制御実験でも理論の妥当性が確認されている.またHVACを有する分散型空調管理システムの分散制御法として,主双対有効制約法に基づく最適管理手法を提案した.これらの結果より,研究目的である「時空間階層システムに対する分散型最適制御システム構築の設計法の確立」に向けておおむね順調に研究が進展していると判断する.本年度は最終年度として、時空間階層システムに対する分散最適制御手法の確立とその分散型エネルギー管理システムへの応用展開を目指して研究を実施し、以下の成果が得られた。1.階層協調型モデル予測制御を用いた電力系統の周波数制御:本研究では、より経済的で効率的な周波数制御としてモデル予測制御を基にした分散最適制御手法を提案した。まず、複数の電力系統が接続されている大規模電力ネットワークの状態空間表現を導出した。次に、階層協調型モデル予測制御を用いた周波数制御を構成している経済負荷配分と協調型モデル予測制御を用いた周波数制御手法を提案した。上位階層では経済負荷配分問題をコストの最小化問題として定式化した。下位階層では負荷周波数制御問題を隣接系統との協調型モデル予測制御問題として扱い、繰り返し型の最適化手法を提案した。数値実験では、提案手法と従来手法とを周波数変動の抑制・燃料費の観点で比較することで、提案手法の有効性を示した。

2.マイクログリッドの負荷周波数制御問題:再生可能エネルギー導入により、従来の負荷周波数制御では電力需給バランスの維持が困難となっている。本研究では、風力発電機と蓄電池を含む電力ネットワークに対して、H∞制御と外乱推定器を基にした負荷周波数制御法を提案した。まず、ディーゼル発電機と蓄電池のモデリングを行い、応答速度の違いを考慮した一般化プラントを構成した。そして、一般化プラントに対して静的H∞制御器と外乱推定器を設計した。次に、静的H∞制御の繰り返し計算において、過大な制御入力をもたらすゲインを回避するためのLMI条件を導出した。数値シミュレーションにおいては、従来制御器と比較することで、周波数変動の抑制と蓄電池残容量変化の抑制を示した。また、小型発電機実験装置を用いた制御実験においても、提案手法によって周波数変動を抑制できることを実証した。本研究では、時空間階層システムに対する分散型最適制御システム構築方法を提案し、その制御手法を分散型エネルギー管理システムへ応用し、提案手法の有効性を検証した。具体的には、複数の異なるタイムスケールを有するマイクログリッドシステムの分散的なロバスト安定化問題、複数の異なる空間スケールを有する大規模電力ネットワークの分散最適化制御問題、デマンドレスポンスによる系統周波数安定化問題に対して、分散制御やモデル予測制御、ロバスト制御に基づく解法を提案し、実際に分散型エネルギー管理システムに対して分散最適制御器を設計した。また数値実験および小型発電実験装置を用いた制御実験により提案理論の有効性を検証した。本年度は、大規模電力ネットワークに対して、状態と入力に関する重複情報を用いた分散階層制御法を提案し、その有効性を検証した。またマルチタイムスケール性を有する風力発電機と蓄電池を含むマイクログリッドを対象とし、H∞制御を基とした負荷周波数制御法を提案し、これについても従来の手法より良好な結果が得られている。このことから目標である「時空間階層システムに対する分散最適制御手法の確立と、その分散型エネルギー管理システムへの応用」に向けておおむね順調に研究が進展していると判断する。本年度得られたマイクログリッドでの分散制御の成果を発展させ,大規模な階層型マルチタイムスケール電力系統における周波数制御問題を扱うことを目的とする.この問題に対して,階層協調型モデル予測制御を用いた電力系統の周波数制御手法の提案を行う.本手法は階層的かつ分散的に最適化を行う制御手法である.具体的には,上層の制御器にて各サブエリアの負荷変動・風力発電変動を元に比較的タイムスケールの大きい燃料費最小化を目的とした発電出力配分の最適化計算を行い,次に上層での計算結果を下層である各サブエリアの送電会社に伝送する.
スクイーズド光を利用した第３世代レーザー干渉計重力波検出器

非線形光学結晶を用いた2次の非線形光学効果を用いたスクイーズド真空場生成装置を開発し、8dBのスクイージングに成功した。そしてプロトタイプ重力波検出器を設置し、生成したスクイーズド真空場を入射することにより、スクイーズド真空場を用いた重力波検出器の散射雑音の低減に初めて成功した。本研究の目的は、スクイーズド光を用いてレーザー干渉計重力波検出器の標準量子限界を打ち破り第3世代重力波検出器の可能性を切り開くことである。具体的には、レーザー干渉計重力波検出器のダークポートにスクイーズされた真空場を注入することによりショット雑音を下げるというものである。今年度はまずスクイーズド光の理論的解析を進めた。特に、スクイーズド光発生のプロセスを追うことにより、数値シミュレーションをとおしてスクイーザーの最適設計を行った。これにより非線形結晶の種類や形状などのパラメータが決定されたので、必要な光学部品を発注した。非線形結晶PPKTPや光学部品が揃った段階で、システムの製作を開始した。光源としては波長1064nmのNd : YAGレーザーを使用するので、倍波はグリーンの532nmとなる。レーザーからの光はsecond-harmonic generator (SHG)で波長532nmに変換され、その光をoptical parametric oscillator (OPO)に入射してスクイーズド真空場を作り出す。この部分がスクイーザーの機能である。SHGの効率を上げるためには非線形結晶PPKTPの温度制御が必要なため、ペルチェ素子を用いた温度制御装置を開発した。これにより十分安定にSHGが動作し、きれいな倍波が得られるようになった。これと平行してOPOの設計も開始し、ここで用いる共振器のサイズやミラーの曲率、反射率などが決定された。また、本研究はクリーンな環境を必要とするので、クリーンブース設置や部屋環境の整備を行った。これによって今後、高度な光学実験を実施できる条件が整った。昨年度に引き続き、スクイーザーの効率向上を目指して研究が進められた。SHGに関してはほぼ設計通りの結果が得られたので、つぎにOPOの設計にとりかかった。OPOのいくつかのパラメータに関してパラメータ空間でモンテカルロ法で最適解を探した。その結果、SHGから洩れてくる基本波成分の大きさに強く依存することが判明した。この洩れが1μWあるとすると、スクイージングファクターは6dBより上がらないという結果になった。そこで、SHGの後に基本波のみを反射して倍波は透過する2色のミラーを5枚挿入することで、基本波成分を1nWまで落とすことにした。これにより計算上は、10dB以上のスクイージングファクターが得られるはずである。ただ、散乱光などが直接OPOに入り込む可能性もあるので、光学系の配置には十分注意をする必要があることがわかった。またその後の研究を進める中で、非線形結晶の光学特性評価において熱条件が重要なファクターであることが判明した。これを詳しく調べるためには、様々な熱条件で光学特性を測定する必要である。これが重要なのは、熱環境によって最適条件が得られれば、かつてないスクイージングファクターを達成することが可能であると期待されるからである。ペルチェ素子とサーボ回路を利用した結晶の温度制御を実施することにより、熱環境の最適条件が求まり、かつその状態を維持することが可能になった。レーザー干渉計型重力波検出器の検出感度は,最終的には量子雑音によって制限される。量子雑音はハイゼンベルクの不確定性原理によって不可避の雑音であるため、非常に厄介な雑音の一つである。そこで、量子雑音を減少させる一つの方法として、干渉計に混入する真空場を、電場の位相または振幅の揺らぎを小さくした真空場に置き換えることが提案されている。このような真空場はsqueezed vacuumとよばれている。具体的には、レーザー干渉計重力波検出器のダークポートにスクイーズされた真空場を注入することによりショット雑音を下げる。squeezed vacuumを生成するために,第2次高調波発生やその逆過程であるパラメトリック増幅といった2次の非線形過程を利用する。このためにはPPLMNのような、大きな非線形光学定数を持つ結晶の性質を利用する。レーザーとしては、波長1064nmの出力2.1Wのメインレーザーと、出力50mWのセカンドレーザーを用いた。前者からのレーザー光はSHG,OPO,MCに利用し、後者のレーザー光はOPOのキャビティ長制御のために利用した。まずは、SHGにより550mWの第2次高調波を生成し、セカンドレーザーによってOPOの制御に成功した。

次に、OPOにおけるダウンコンバージョンの確認がなされた。また、レーザー干渉計重力波検出器の散射雑音の低減を目指すためのスクイーズドアングルの制御に成功した。最終的に、スクイーズド光生成めための光学回路のパラメータを最適化することにより、本研究において-8dBのスクイージング発生に成功した。またマイケルソンタイプのレーザー干渉計にスクイーズド真空場を入射することにより、-2dBのショット雑音低減を実現した。