hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日独語対照シソーラスのためのデータベース作成に関する対照言語学的研究

1)本研究の目的は,日本語とドイツ語の語彙項目について,両言語に共通したメタシステムとしての意味体系に従って配列した「対象シソ・ラス」を一種のデータベースとしてコンピュータリーダブルな形で作成することにある.2)ドイツ語については,岩崎英二郎・早川東三ほか編集「ドイツ基本語辞典」(白水社)に採録されているドイツ語語彙項目を用い,日本語については,国立国語研究所報告78「日本語教育のための基本語彙調査」に採録されている語彙項目を中心に用いた.3)これらの語彙項目を,両言語に共通なメタシステムとしての意味体系に従って対象的に配列したものが本研究の成果である.意味体系としては国立国語研究所資料集6「分類語彙表」で示されている意味分類コードを用いた.4)これらすべてをコンピュータファイルとして作成し,さまざまな観点,角度から自由に検索できる形にした.1レコードには, a)ドイツ語語彙項目, b)その訳語形, c)それに相当する日本語語彙項目, d)両者に共通する意味コード, e)その他が情報として格納されている.レコード長は約70バイト,レコード件数は, 13420件,レコード形式は, IBMフォーマットによるCOBOLファイル.5)コンピュータリーダブルな資料の作成が目的であるから,印刷物としての報告書は多くの部数作らなかった.1)本研究の目的は,日本語とドイツ語の語彙項目について,両言語に共通したメタシステムとしての意味体系に従って配列した「対象シソ・ラス」を一種のデータベースとしてコンピュータリーダブルな形で作成することにある.2)ドイツ語については,岩崎英二郎・早川東三ほか編集「ドイツ基本語辞典」(白水社)に採録されているドイツ語語彙項目を用い,日本語については,国立国語研究所報告78「日本語教育のための基本語彙調査」に採録されている語彙項目を中心に用いた.3)これらの語彙項目を,両言語に共通なメタシステムとしての意味体系に従って対象的に配列したものが本研究の成果である.意味体系としては国立国語研究所資料集6「分類語彙表」で示されている意味分類コードを用いた.4)これらすべてをコンピュータファイルとして作成し,さまざまな観点,角度から自由に検索できる形にした.1レコードには, a)ドイツ語語彙項目, b)その訳語形, c)それに相当する日本語語彙項目, d)両者に共通する意味コード, e)その他が情報として格納されている.レコード長は約70バイト,レコード件数は, 13420件,レコード形式は, IBMフォーマットによるCOBOLファイル.5)コンピュータリーダブルな資料の作成が目的であるから,印刷物としての報告書は多くの部数作らなかった.1.対照シソーラスのための意味体系の基本的枠組の設定両言語に共通なメタシステムとしての意味体系は、「分類語彙表」(国立国語研究所資料集6)のそれを用いることとしたが、「分類語彙表」の枠組は、日本語の意味体系のためのものであって、日本語以外の言語の体系には必ずしも適当でないところがある。後に述べる作業と平行して、「分類語彙表」の意味体系を修正細分化し、両言語に共通したメタシステムとして用いられるような形に改める検討をした。2.基礎資料の整備国語辞典,独和,和独辞典,DUDEN等のドイツ語辞典から、固有名詞百科語等を削除し、語彙項目の基礎資料を作成し、本シソーラス語彙項目として採用するかどうかの判定作業を行った。3.データの入力言語データの入出力装置として、NECパーソナルコンピュータN5200モデル07を導入した。ファイル処理用のソフトウェアLANFILEを用いてデータファィルを作成することとした。語彙項目の入力を順次行い、日独語それぞれ1万語弱の項目を入力した。4.付加情報付け「分類語彙表」の意味コードの修正について、まだ多少の問題が残るため、本年度は意味コード等の付加情報付け作業はあまり進めずにおき、次年度に行うこととした。
膵臓がんの超早期診断を目的にしたMRI用分子プローブの開発

ヒト膵がんに発現しているαvβ_3インテグリンを標的にしたRGD修飾リポソームを作成した。得られたリポソームに鉄-デフェロキサミン錯体を封入することにより、MRI造影剤として用いた。Panc-1皮下移植マウスを用いてMR撮像を行った結果、視覚的に顕著な造影効果は認められなかったが、投与前に比べて腫瘍筋肉信号強度比の増加が認められ、MR用膵がんイメージング剤としての可能性が示された。膵臓癌は最も予後不良な癌種の一つであり、腫瘍径2cm未満の腫瘍に限っても5年生存率は57%である。また、早期の段階から転移が見られ、外科的治療が困難な症例が多いことから、転移前の超早期診断が、予後の改善において非常に重要である。本研究課題では、膵臓癌で高発現しているα_vβ_3インテグリンに着目し、RGDペプチドを利用したMRI用分子プローブを開発する。磁性体(Gd、Fe、Mn)の封入とRGDペプチド修飾可能なリポソームをDSPC、Cholesterol、PEG-DSPE、Mal-PEG-DSPEから合成し、マレインイミドを介してRGDペプチドを結合させることに成功した。RGDペプチドの有無によるα_vβ_3インテグリンへの標的指向性を確認するために、ヒト膵がん細胞(Panc-1)を用いて^<125>I-エキスタチンに対する50%結合阻害濃度(IC_<50>)を測定した。その結果、RGD修飾リポソームのIC_<50>は2-6μM(脂質量として)であったのに対し、RGD未修飾リポソームでは^<125>I-エキスタチンの結合を阻害しなかった。このことから、RGD修飾リポソームのα_vβ_3インテグリンに対する標的指向性を確認することができた。また、磁性体としてFe-デフェロキサミンの本リポソームへの導入についても確認した。今後、緩和時間の測定や担癌マウスを用いた体内分布、イメージングの検討を進めていく。まず、前年度に作成した種々のRGD修飾リポソームの体内動態と腫瘍集積性について検討を行った。放射性インジウム(^<111>In)を内包したリポソームをヒト膵臓がん(PANC-1)皮下移植マウスに投与し、経時的な組織分布を観察した。RGD修飾リポソームは、RGD修飾量の増加に応じて肝臓及び秘蔵への集積が顕著に増加し、また、血中からも速やかに消失することが明らかとなった。Panc-1への集積は、リポソーム間で著しい差は認められなかった。体内分布の実験から、最も腫瘍筋肉比及び血液比が優れていたリポソームをMR実験に用いた。Panc-1皮下移植マウスにFe内包RGD修飾リポソームを投与し、4、24時間後に小動物用MRI装置により撮像を行った。得られた画像から腫瘍及び筋肉に関心領域を設定し、腫瘍筋肉比を算出した。また、比較としてα_vβ_3インテグリンへの親和性を示さないRKG修飾リポソームを投与した。画像の視覚的評価において、両リポソームによる顕著な造影効果の差は認められなかったが、RGD修飾リポソームの投与によりT_1強調画像における腫瘍筋肉信号強度比の増加を認めた。Fe内包リポソーム及びFe溶液ファントムを作成し、T_1緩和能(R_1)の比較を行った。その結果、Fe内包リポソームのR_1値は、Fe溶液より約30%減弱することが明らかとなった。リポソームへの内包化はFeと水分子と相互作用が制限されるため、強いT1緩和時間短縮効果が期待できないことが分かった。本研究では、α_vβ_3インテグリンへの標的指向性を有するRGD修飾リポソームの開発に成功するとともに、その課題を明らかにすることができた。今後は内包物や体内挙動の最適化を行っていきたい。
確率解析の理論と応用

代表者,分担者のみならず日本国内の研究者の研究の進展に役立てるため,2件の国際会議を含む研究集会を毎年複数開催して日本内外の研究者の研究連絡,共同研究などを行った.また,海外の研究者の招聘し,さらに研究代表者,分担者,連携研究者が海外の研究集会に参加し,研究者を訪問した.これらの活動を通して,確率解析の理論の発展に寄与し,統計力学に起源をもつ問題,微分方程式論,多様体のスペクトル,数理ファイナンスなどの研究への応用に関する研究成果を得た.伊藤解析,マリアバン解析に代表される確率解析の理論を発展させることと解析学,幾何学,数理ファイナンスなど他分野の研究への応用を進めることが研究の目的である.(1)確率解析の理論の整備ラフパスの理論,ディリクレ形式の理論との関連において発展させる.経路空間上の統計力学的問題に現れる部分集合に関連した部分積分の公式を他にも応用できる形で整理する.(2)幾何学などへの応用確率解析の理論を用いファインマン経路積分の考えを援用して,解析学,幾何学など数学の他分野への応用を図る.また,応用の際現れる確率論,確率解析の問題の研究を進め,確率解析の研究の将来を探る.(3)数理ファイナンス,数値解析への応用確率解析の数理ファイナンスへの応用を続けるとともに,将来の研究の方向性を見定める.数値解析への応用に関しては,数理ファイナンスからの要請に応えるように研究を進める.代表者,分担者のみならず日本国内の研究者の研究の進展に役立てるため,2件の国際会議を含む研究集会を毎年複数開催して日本内外の研究者の研究連絡,共同研究などを行った.また,海外の研究者の招聘し,さらに研究代表者,分担者,連携研究者が海外の研究集会に参加し,研究者を訪問した.これらの活動を通して,確率解析の理論の発展に寄与し,統計力学に起源をもつ問題,微分方程式論,多様体のスペクトル,数理ファイナンスなどの研究への応用に関する研究成果を得た.確率解析の基礎理論について,研究分担者の舟木,乙部らはウィナー空間上の部分集合上の積分に対するガウスの発散定理について研究を進めた.これは連続イジングモデルなど統計力学的のモデルを解析する際に必要となるもので,従来の結果の拡張を図るとともにマリアバン解析からのアプローチも試みている.重川,会田らは,確率解析の理論のさらなる整備のため,経路空間上のシュレディンガー作用素のスペクトルについて研究を進めた.特に会田は,リーマン多様体上のパス空間で定義されたシュレーディンガー作用素の最小固有値の準古典極限をラフパス解析,対数ソボレフ不等式,大偏差原理を用いて決定した.ラフパスについては原,大偏差原理については竹田も対称安定過程のジャンプ型加法的汎関数に対して研究を進めた.解析学への応用として代表者の松本はコンパクトリーマン面上の微分作用素に作用するラプラシアンに対してセルバーグ跡公式を証明し,マースラプラシアンとの関係を明らかにした.また谷口はウィナー空間上の2次の汎関数に対する研究の応用として,KdV方程式の解析への応用を与うた.確率解析特にマリアバン解析の数理ファイナンス,数値解析への応用に関して研究を進めた.Kohatsu Higaは,金融派生証券の価格付け公式のパラメータに関する微分(パラメータの変化に対する鋭敏性を表しグリークと呼ばれる)に対する従来の結果が数値計算に適さないことを注意し,その改良を与えた.杉田は,モンテカルロ法に確率的ゲーム(賭け)としての数学的定式化を与えた上に述べた成果の多くの発表,関連結果の発表および研究連絡の場として,「確率解析とその周辺」,「確率シンポジウム」の2件の研究集会を開催した.確率解析の応用として,今年度は特に幾何学への応用に関して研究を進めた.研究代表者の松本は,最も基本的な多様体の1つである双曲空間上のブラウン運動に対してその時間を無限大にしたときの漸近挙動について研究を進め,出発点からの距離に関する中心極限定理,分布の収束をブラウン運動の表現を用いて示し,グリーン関数の具体的な表示をすべての場合に与えた.分担者熊谷はフラクタル上のラシダムウォークの漸近挙動について研究を進め,フラクタルの幾何の研究において重要な役割を果たすポアンカレの不等式など種々の解析的な結果を得た.また,分担者白井は有限グラフ上のマルコフ連鎖に関して研究を進め,特にすべての点を訪問する最初の時間,つまり被覆時間とその最終訪問点の結合分布を,その有限グラフの連結部分グラフからの脱出時間とそのときの脱出点の結合分布の交代和で与える公式を与えた.一方,内外の研究者の旅費を援助して,7月に京都で開催された幾何学研究における確率論的方法と題した国際研究集会の成功に貢献した.そこでは微分構造をもたない空間の幾何学への応用などの最新の結果を含む様々な話題に関する研究発表を通して,活発な議論,研究連絡,共同研究が行われた.確率解析とその周辺,確率論シシポジウム,と題する研究集会を開催し,主に国内の研究者の研究結果に関して議論,研究連絡,さらには発表された結果をもとにした共同研究を行った.確率解析の解析学への応用に関しては,従来通り研究を進めた.分担者竹田は拡散過程を生成する微分作用素の第一固有値が考える可積分関数の空間に依らないための条件に関して研究を行った.貝瀬も制御理論に関連して第一固有値の拡散過程による特徴付けに関する結果を得ている.

さらに,貝瀬はmax-plus代数に基づいた制御理論の新しい定式化とその応用について研究した.また松本は,双曲空間上の確率解析に現れる指数型汎関数を用いて,一般化逆ガウス分布に対する研究を行い,分布の等式など新たな知見を得た.確率解析の応用として,昨年に引き続き解析学,幾何学への応用に関して,特にジャンプをもつ確率過程に対して研究を進めた.分担者の熊谷は,ジャンプをもつ一般的なクラスの確率過程に対する推移確率の上からの評価をハルナックの不等式との関連において証明し,領域からの脱出時間などの確率過程に対する重要な量の研究への応用を与えた.代表者松本は,幾何学的な樹木の各辺に一般化逆ガウス分布またはガンマ分布をする確率変数を独立に与えてランダムな抵抗をもつ電気回路のモデルを構成した際に現れる独立性に関する結果に対して,指数型ウィナー汎関数を用いた解釈を与え,従来知られていた結果の一般化を行った.また,分担者竹田は,安定過程などを基礎にしてファインマン-カッツ型の半群をp次可積分な関数の空間で考えたときて,スペクトルの下端がpに依らないことを示し,結果の大偏差原理への応用を与えた.1次元安定過程に対しては,分担者の矢野がある点への到達時刻の法則に関して新しい公式を与えた.一方で,確率解析の数理ファイナンスへの応用に関しては分担者貝瀬が大きな前進をしている.氏はmax-plus代数と呼ばれる新しい代数に基づいた制御理論を構築し,数理ファイナンスへの応用を図っている.この制御理論は,作用素の準古典近似に関連したリスク鋭感的確率制御を枠組みとして含む形で,しかも安定性の高い制御を提供する理論として纏まりつつあり,斯界において注目を浴びている.また,今年度も,確率解析とその周辺,確率論シンポジウム,数理ファイナンスとその周辺と題する研究集会を本研究費の援助により開催し,本研究の研究結果および関連する研究に関して活発な議論を通して研究連絡を行い研究の進展に役立てた.確率解析のみならず確率論全体の現在の課題,今後の研究の動向を探るために,7月に他の研究費と共同で国際会議「Stochastic Processes and Their Applications」を開催した.また本科研費の援助により,国内における確率解析とその応用に関する研究連絡を行い発展に資するために「確率解析とその周辺」と題する研究集会を11月に開催した.また12月には,確率論,確率解析の国内における研究に関する研究発表,研究連絡を行うために「確率論シンポジウム」を開催した.研究代表者,分担者の主な研究成果は以下の通りである.代表者松本はベッセル過程の到達時刻の確率分布について研究を行い,具体的表示を与え漸近挙動を示した.またコルモゴロフによる準楕円型作用素の例に関して,対応する拡散過程の古典力学的な考し察を行った.熊谷は,ディリクレ形式をもつ一般の距離空間上のハルナックの不等式と熱核評価の同値性を示した.矢野は,二つの処罰問題が共通のシグマ有限測度によって統合される条件を対応する調和関数の漸近挙動によって与えた.これらについては,本科研費の援助によって国内のみでなくフランスなどにおける関連研究者との共同研究,研究連絡などを行ったことが進展に大きく寄与している.
相互作用をもつ非有界スピン系の確率論的方法による研究

本年度は、確率偏微分方程式によって記述される確率モデル、特に体積一定の保存量をもつ場合における低温極限について、流体力学極限より速いスケール変換を施したときの平衡状態への接近の様子についての研究を行った。この研究において、未だ研究成果といえるものを得ていないので、その進捗状況を述べることとする。上記の問題に関して、保存料がない場合に10年ほど前に舟木氏によって解決されている。代表者は舟木氏との共同研究としてこの問題の考察を、上記の論文の方法を踏襲して開始した。予想される結果は、Ising模型でのWullf shapeに相当する、対応するギンズブルグ-ランダウ型のハミルトニアンの最小値をとる関数がトーラス上でブラウン運動するものと考えている。この問題を考察するに当たり、最も困難な証明段階の一つに、対応するギンズブルグ-ランダウ型のハミルトニアンの最小値をとる関数の近傍におけるその退化の様子を解析がある。そのためには、その変分問題から導出される半線形微分方程式において、その変分問題の最小値をとる関数の周りでのその半線形微分方程式を線形化して得られるストルム-リウビル作用素の第2固有値のギャップを調べる必要がある。通常この種の問題は正の値のみをとる固有関数についてのみ調べればよいが、我々は周期境界条件で保存量のある場合であるため、上記の方法で得られるものは定数解となり、有効ではない。現在、1次元の場合(この場合は固有値の重複度は一般には1または2であることが容易にわかる)にこの問題を考察中である。なお、我々は固有関数の形状から重複度が1であることを予想しているが、もし重複度が1であれば、この問題は舟木氏により解決されていることを補足する。ただし、重複度が2であっても周期境界条件であることを用いれば別の考察からうまくいくのではないかと考え、研究している。Ginzburg-Landau型のハミルトニアンに関する偏微分方程式を柱状ブラウン運動で摂動することによって得られる確率偏微分方程式の解として形式的に記述される確率過程を対象として、その確率過程の時間発展における平衡状態への接近の様子を解明を目標とする研究を行なった。特にその生成作用素に関する無限系でのスペクトル・ギャップの存在、対数ソボレフ不等式の成立の証明を行なった。その証明法はLu-Yau-吉田によるマルチンゲール法による離散スピン系に対する対数.ソボレフ不等式の証明法に従った。しかし、我々が扱った連続場模型の場合は強い相互作用をもつ(実際スピンの全体は連続関数をなしている)ため離散スピン系のようにマルチンゲール法で現れる量が定義可能なものかどうかさえわからない。我々は試験関数の微分可能性などを用いこれらの量を適切に評価することで、対数ソボレフ不等式の証明を完了させた。スペクトル・ギャップや対数ソボレフ不等式の研究を、確率偏微分方程式やマリアヴァン解析などの分野でみると現状ではBakry-Emery Γ_2-評価法によるものしか存在しないといえる。我々の扱った連続場模型は確率偏微分方程式で表現される確率過程であり、Γ_2-評価法では決して証明できない結果である。このためその分野における先駆的結果となると予測している。この研究成果は2003年10月湘南国際村センターにて行なわれた研究集会「大規模相互作用の確率解析」で研究発表させていただいた。また、現在これらの研究成果を論文にまとめている最中で、論文としての研究発表はまだないことを報告する。上記課題に関する2つの研究を主に行った。ひとつは、昨年度に引き続きGinzburg-Landau型のハミルトニアンに関する偏微分方程式を柱状ブラウン運動で摂動することによって得られる確率偏微分方程式の解として形式的に記述される確率過程を対象として、その確率過程の時間発展における平衡状態への接近の様子を解明を目標とする研究を行なった。スペクトル・ギャップや対数ソボレフ不等式の研究を、確率偏微分方程式やマリアヴァン解析などの分野でみると現状ではBakry-Emery Γ_<2->評価法によるものしか存在しないといえる。我々の扱った連続場模型は確率偏微分方程式で表現される確率過程であり、Γ_<2->評価法では決して証明できない結果であり、その証明には様々な新しい手法およびそれによって導かれる評価式を含んでいるためその分野における先駆的結果となると予測している。この研究成果は2004年9月北京での国際研究集会にて発表した。現在これらの研究成果を論文にまとめている最中で、論文としての研究発表はまだないことを報告する。もうひとつは、研究課題の低温極限の場合に相当する研究である。これは東京大学大学院数理科学研究科の舟木教授と共同で研究を行っている。これはかつて舟木教授が保存量がない場合に行った研究を保存量にある場合に拡張しようという研究である。この研究はまだ進行中であるため実績とは呼べないものかもしれないが、現状報告のためここに記した。

代表者は舟木氏との共同研究としてこの問題の考察を、上記の論文の方法を踏襲して開始した。予想される結果は、Ising模型でのWullf shapeに相当する、対応するギンズブルグ-ランダウ型のハミルトニアンの最小値をとる関数がトーラス上でブラウン運動するものと考えている。この問題を考察するに当たり、最も困難な証明段階の一つに、対応するギンズブルグ-ランダウ型のハミルトニアンの最小値をとる関数の近傍におけるその退化の様子を解析がある。そのためには、その変分問題から導出される半線形微分方程式において、その変分問題の最小値をとる関数の周りでのその半線形微分方程式を線形化して得られるストルム-リウビル作用素の第2固有値のギャップを調べる必要がある。通常この種の問題は正の値のみをとる固有関数についてのみ調べればよいが、我々は周期境界条件で保存量のある場合であるため、上記の方法で得られるものは定数解となり、有効ではない。現在、1次元の場合(この場合は固有値の重複度は一般には1または2であることが容易にわかる)にこの問題を考察中である。なお、我々は固有関数の形状から重複度が1であることを予想しているが、もし重複度が1であれば、この問題は舟木氏により解決されていることを補足する。ただし、重複度が2であっても周期境界条件であることを用いれば別の考察からうまくいくのではないかと考え、研究している。
非貴金属元素の融合による化学エネルギーキャリアシステムの構築

本研究では、含パイ系アミンを配位子にもつ非貴金属錯体(MπA)及びその類似体自身を新規エネルギーキャリアとして活用すべく、室温駆動型MπAハイドライドの駆動機構の解明及びそれに基づく高活性ハイドライドを開発すべく以下の研究を展開した。課題1:室温駆動型MπAハイドライドの開発(1)H30年度には、本光駆動型ハイドライドの機構解明並びにその特性の向上に向け、d6電子系のFe(II)に対し、d5電子配置を有するMn(II)を系統的に合成した。加えて、これまで無置換opda/bqdiを用いていたのに対し、電子供与性の異なるMe及びCl基を導入したFe(II), Mn(II)錯体群を合成、同定した。その結果、すべての錯体が光水素発生特性を示すと同時に、その活性に金属及び顕著な置換基依存性が存在することを実証した。特に、光水素発生プロセスにおいては、電子供与性置換基がその活性をあげること、また、水素化プロセスにおいてはd電子数の減少が逆供与を軽減し水素化に有利であることも見いだした。また最後に、Pd触媒を用いたbqdi錯体の直接水素化にも成功した。課題2:MπA及びその類似体による既存ハイドライドの室温光脱水素触媒の開発平成30年度には、前年度明らかにした電子・プリトンプーリング配位子への置換基導入とMg(II), Mn(II), Co(II), Zn(II)を用いた触媒活性能を踏まえ、光脱水素活性能の向上を志向した軸配位子の効果を検討した。アミン、フォスフィン、イソシアニド系軸配位子はその配位子場により中心のFe(II)のスピン状態に摂動を与えると同時に、Fe(II)錯体のスピン状態に依存し、触媒の安定性と特性が顕著に変化することを見いだした。これにより室温で駆動する無水MeOHの光脱水素化という特異的触媒活性を示す触媒分子の設計に向け有用な諸知見を得ることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、含パイ系アミンを配位子にもつ非貴金属錯体(MπA)及びその類似体自身を新規エネルギーキャリアとして活用すべく、まず室温駆動型MπAハイドライドの開発を目的とし研究を展開した。平成28年度は、Feとオルトフェニレンジアミン(opda)からなる[Fe(opda)3]2+にBuSHを水素ラジカルトラップ剤として共存させることで、ジスルフィド及びその光分解生成物の検出に成功した。このことは、鉄錯体への光照射により水素ラジカルが発生することを示し、本系の機構解明に向け重要な知見を得ることができた。更に、d6系のFe錯体に対し、d5系であるMn錯体の合成に成功した。Mn錯体においては無置換opdaにおいては酸化的二量化が進行することを確認したため、4,5位へMe基を導入することで目的とするトリスbqdi錯体を合成し、その構造及び基礎物性を解明した。更に、[M(bqdi)3]2+錯体へのPd系水素化触媒を用いた直接水素化を示唆する結果を得た。またd電子数の軽減により、酸化型錯体の還元電位が正側にシフトすることも確認でき、可逆的水素吸蔵プロセスの最適化に向けた研究を展開できた。続いて、Bis-o-aminophenolato (apH) Fe(II)錯体が示す、室温でのMeOHからの光脱水素化反応を踏まえ、配位子への置換基導入とMn(II)を用いた触媒活性能を明らかにした。その結果、電子供与性置換基及びMn(II)への置換により脱水素効率が向上することを見出した。このことは、励起状態において水素ラジカルの放出に伴う配位子の酸化過程に配位子上の置換基及び金属が影響していることを初めて確認した結果であり、今後更なる量子収率及び触媒活性の向上に向けて有用な知見を得ることができた。本研究では、MπA及びその類似体自身を新規エネルギーキャリアとして活用すべく、課題1:室温駆動型MπAハイドライドの開発を進めている。現在はopdaを用いているが、究極的対象としてethylenediamine (en)ーethenediamine (eda)ーethanediimine (edi)を実現した場合、MCH(6.2 wtH2%)に匹敵する5.9 wtH2%の水素貯蔵率を室温で達成しうる。その実現のためには、(1)Fe/opda系の光水素発生機構解明、2M/opda系における高効率な可逆的水素吸脱着、及び3[M(en)3/(edi)3]n+型ハイドライドの開発が必要である。この観点から、昨年度得た成果は目的を達成するための重要な知見を複数得ることに成功しており、研究が計画にそっておおむね順調に進んでいるといえる。また、課題2:ROH等の既存ハイドライドの室温光脱水素触媒の開発においても、Fe錯体よりも量子収率の高い系を発見することができ、本系を更に高活性化しうる物理化学的因子を見出すことができたことは、計画的研究の遂行に向け重要であると考える。課題1:室温駆動型MπAハイドライドの開発

(1)H29年度には、本光駆動型水素キャリアの駆動機構を明らかにすべく、BuSHを水素ラジカルトラップ剤に用いた光照射実験並びに生成物同定を行った。その結果、錯体ユニットからの水素ラジカルの発生に基づくBu2S2及びその光分解生成物の検出にNMR測定により成功した。更に、アミノ基を重水素化ラベルすることにより、アミノ基からの水素ラジカルの発生も実証することができた。(2)平成29年度に、Fe(II)錯体に加え、d5系であるMn(II)錯体の合成に成功した。Mn錯体も同様に六電子・六プロトン貯蔵能を有することを実験により確認できたのに加え、d電子数の軽減により、酸化型錯体の還元電位が正側にシフトすることも確認できた。また、可逆的な水素貯蔵法を開発すべく、[M(bqdi)3]2+錯体へのPd系水素化触媒を用いた直接水素化を試みたところ、脱色反応が進行し、配位子部位の還元を示唆する結果を得た。課題2:MπA及びその類似体による既存ハイドライドの室温光脱水素触媒の開発平成29年度には、電子・プリトンプーリング配位子への置換基導入とMg(II), Mn(II), Co(II), Zn(II)を用いた触媒活性能を明らかにし、電子供与性置換基の導入及び金属の置換により効率が向上することを見出した。また反応効率を低下させる副反応について検証し、配位子単独でも生じる副反応が金属イオンとの錯形成により強く抑制できることを見いだした。本研究では、MπA及びその類似体自身を新規エネルギーキャリアとして活用すべく、課題1:室温駆動型MπAハイドライドの開発を進めている。現在はopdaを用いているが、究極的対象としてethylenediamine (en)ーethenediamine (eda)ーethanediimine (edi)を実現した場合、MCH(6.2 wtH2%)に匹敵する5.9 wtH2%の水素貯蔵率を室温で達成しうる。その実現のためには、(1)M/opda系の光水素発生機構解明、2M/opda系における高効率な可逆的水素吸脱着、及び3[M(en)3/(edi)3]n+型ハイドライドの開発が必要である。この観点から、昨年度は水素ラジカル機構については論文に投稿できる質のデータを蓄積できたことに加え、Fe(II)以外の非貴金属材料の開発の突破口を開くMn(II)錯体の合成とその多電子・多プロトン貯蔵能についても明らかにできた。これらの成果は目的を達成するための重要な知見を複数得ることに成功しており、研究が計画にそっておおむね順調に進んでいるといえる。また、課題2:ROH等の既存ハイドライドの室温光脱水素触媒の開発においても、Fe錯体よりも量子収率の高い系を発見することができ、本系を更に高活性化しうる副反応の存在とそれを抑制する金属添加効果を見出すことができたことは、計画的研究の遂行に向け重要であると考える。本研究では、含パイ系アミンを配位子にもつ非貴金属錯体(MπA)及びその類似体自身を新規エネルギーキャリアとして活用すべく、室温駆動型MπAハイドライドの駆動機構の解明及びそれに基づく高活性ハイドライドを開発すべく以下の研究を展開した。課題1:室温駆動型MπAハイドライドの開発(1)H30年度には、本光駆動型ハイドライドの機構解明並びにその特性の向上に向け、d6電子系のFe(II)に対し、d5電子配置を有するMn(II)を系統的に合成した。
土－水－（L・D）NAPL－空気四～五相混合体理論が拓く新しい地盤環境解析学

水や空気とは独立して存在する難水溶性流体による土壌汚染は,現地調査と数値計算を組み合わせた現況確認が効果的である.しかし,原位置浄化では間隙圧変化に伴う地盤変形が懸念される.また,埋立汚染地盤では液状化による汚染流体が移動の恐れがある.これに対して多相浸透と変形の連成解析が望まれるが,土-水-NAPL-空気4相の変形・浸透連成問題の解析例はない.本研究はこれにはじめて挑戦した.まず,質量保存を厳密に維持した新たな空間離散化に基づいて水-NAPL-空気3相の浸透解析を提案し,計算の収束速度と安定性の著しい改善を示した.次に土-水-NAPL-空気4相の変形・浸透連成問題の有限要素法を提案した.石油や揮発性有機化合物など非水溶性液体(Non Aqueous Phase Liquid)は水や空気と混ざらず独立して浸透して土壌・地下水汚染を引き起こす。これをシミュレートする水-NAPL-空気3相浸透解析の開発が最近,進みつつあるが,本研究では解析技術のさらなる発展に挑戦する。本研究で開発を試みる手法の一つは,土骨格の変形と水-NAPL-空気3相の浸透を連成した新しい解析技術である。間隙流体の排出や流入を伴う揚水やガス吸引,注入,エアスパージング等の原位置浄化法には,地盤沈下や隆起の懸念もあるため,本解析技術は実用の観点からのニーズも高い。このような解析技術を開発するため,水ーNAPLー空気の多相流体の地盤中の浸透現象について,圧力ー飽和度モデルを再定式化するとともに,それを組み込んだ多相浸透解析コードを開発し,試計算および研究分担者が実施した検証実験との比較により解析技術の適用性を確認した。これにより,LNAPLおよびDNAPLの飽和地盤,乾燥地盤,水・空気2相の不飽和地盤への浸透現象を安定的にシミュレートできるようになった。初年度は水ーNAPLー空気の多相流体の地盤中の浸透現象について,圧力ー飽和度モデルをより一般的な形で解釈して再定式化するとともに,それを組み込んだ多相浸透解析コードを開発し,モデル実験との比較や数値パラメトリックスタディにより解析技術の適用性を検証した。一連の検討により,NAPLの密度(LNAPLとDNAPLの違い)によらず,地盤への多相浸透現象を安定的にシミュレートできる数値解析コードが完成し,土ー水ーNAPLー空気の4相系の変形と浸透の連成解析技術を開発するための素地が整った。難水溶性液体(NAPL)は土中で水や空気とは独立して存在し,土壌汚染を引き起こす.汚染は長い年月をかけて広範囲に拡がるため,原位置調査と数値計算を組み合わせた現況調査が効果的である.また,原位置浄化では間隙流体に圧力変化が生じて有効応力が変化し,地盤変形を生じる可能性がある.湾岸の汚染地盤は液状化により汚染物質が移動する可能性もある.よって,油汚染土壌の多相浸透と変形の解析的予測が重要になるが,土-水-NAPL-空気4相の変形・浸透連成問題の解析例はない.本研究ははじめてこの問題に挑戦した.水-NAPL-空気3相の浸透問題では,有限要素解析での質量保存,計算速度と安定性に優れた新たな空間離散化を提案した.質量保存則の体積含水率の増分を線形近似した圧力型支配方程式では線形近似が原因で質量保存が満たされない.一方,線形近似しない混合型支配方程式の修正PicardとNewton-Raphsonでは体積含水率は形状関数で1次分布を仮定するため,その増分も1次分布となる.しかし空間離散化では体積含水率の増分は比水分容量と圧力増分を個別に形状関数で近似しているため2次分布となり整合性がない.そこで節点で比水分容量と圧力増分をかけ合わせてから形状関数で近似する整合性のある離散化により繰返し計算の収束速度と安定性を著しく改良した.さらに,土-水-NAPL-空気4相の変形・浸透連成有限要素法を構築した.3相特性曲線は代表者のモデルを使用した.間隙流体が水もしくはNAPLのみの単相流状態における線形弾性地盤の圧密解析では本定式化にによる結果とTerzaghiの圧密理論が一致し,理論的に解けていることを確認した.水とNAPLで飽和した線形弾性地盤の圧密解析では,初期NAPL飽和度割合の違いにより圧密速度が単相流の時と比較して劇的に遅いことを確認した.水や空気とは独立して存在する難水溶性流体による土壌汚染は,現地調査と数値計算を組み合わせた現況確認が効果的である.しかし,原位置浄化では間隙圧変化に伴う地盤変形が懸念される.また,埋立汚染地盤では液状化による汚染流体が移動の恐れがある.これに対して多相浸透と変形の連成解析が望まれるが,土-水-NAPL-空気4相の変形・浸透連成問題の解析例はない.本研究はこれにはじめて挑戦した.まず,質量保存を厳密に維持した新たな空間離散化に基づいて水-NAPL-空気3相の浸透解析を提案し,計算の収束速度と安定性の著しい改善を示した.次に土-水-NAPL-空気4相の変形・浸透連成問題の有限要素法を提案した.初年度に検証・改良を行った水ーNAPLー空気3相の浸透解析技術をさらに拡張して,土骨格の変形と水-NAPL-空気3相の浸透の連成解析技術の開発を目指す。

この技術は,揚水やガス吸引,注入等の原位置浄化法による地盤沈下・隆起を評価するための新たな解析技術であり,確立されれば地盤沈下の影響を抑えつつ,浄化効率の高い浄化法を解析的に選定することが可能になる。この目的の達成のために,土ー水ーNAPLー空気4相混合体の有効応力を考案・提案するとともに,連成現象の支配方程式(釣合式,質量保存式,土骨格の応力-ひずみ関係,ダルシー則,水-NAPL-空気3相系の圧力-飽和度-比透過係数関係)を導く。また,支配方程式の弱形式を求め,有限要素法により空間離散化,後退差分法により時間離散化して数値解析コードを開発し,注入・揚水浄化の試計算により性能を確認する。開発した解析コードは,NAPL汚染地盤に注入井,揚水井を設けた浄化問題のシミュレーションに用いることで妥当性を検証する。井戸の位置や時間当たりの注入量,揚水量についてパラメトリックスタディを行い,解析的に地盤沈下・隆起の抑制と浄化効率の観点で合理的な浄化法を求める。地盤工学
新しいデザインコンセプトに基づく光電変換ナノ材料の創製

電子供与および受容性機能団が、それぞれ分離して積層するための新しいデザイン戦略を開拓した結果、大きな供与体/受容体ヘテロ接合面を有する液晶材料の作製に成功した。これらの物質は、電子移動度の顕著な増大や高効率な光電荷分離状態の形成など、光電導および光起電材料にとって優れた性質を示すことを見出した。本研究成果は、有機エレクトロニクスの発展を担う材料設計指針に重要な知見を提供するものである。近年、次世代のエネルギー源として有機薄膜太陽電池が注目されている。それを実現するために重要なのが電子ドナーとアクセプター分離して積層した集合構造である。当研究室ではアクセプター分子であるトリニトロフルオレノン(TNF)をペンダントとするヘキサベンゾコロネン(HBC)誘導体の自己組織化により、ドナー分子層をアクセプター分子層でラミネートした構造を有するコアキシアルナノチューブの構築に成功している。これは、電荷移動相互作用により会合しやすいドナー/アクセプターユニットの分離・集積を実現している点で特筆すべき結果である。このナノチューブの壁は、HBCユニットがスタッックして出来ており、表面に位置するTNFとの光誘起電子移動によって生じたホールが、チューブの壁を経路として輸送される事になる。このように、ドナー/アクセプター分離・集積構造を、ナノスケールの1分子レベルばかりでなく、ナノオブジェクトへ作り込むことに成功している。本年は、両親媒性という性質を生かした新たなドナー/アクセプターの分離積層構造を提案し、その検証を行った。アルキル鎖、テトラエチレングリコール鎖はそれぞれ親油性、親水性の官能基であり同じ鎖同士で集合する。即ち、一分子内にドナーとアクセプター両方を持つダイアドに対して適切にこれらの鎖を導入してやる事によって分離積層構造を作る事ができると考えられる。実際、一分子内にオリゴチオフェン(ドナー)とフラーレン(アクセプター)を持つ鎖状ダイアドの片方の端にアルキル鎖を、もう片方にテトラエチレングリコール鎖を導入した分子は液晶性を示し、先の両親媒性の効果によってドナーとアクセプターが分離積層構造をとっている事が明らかとなった。実際、両方にアルキル鎖を導入した親油性のダイアドに比べて約10倍の光電流を観測する事ができた。更に、このコンセプトは縮環ポルフィリンの集合化にも効果を発揮した。ポルフィリンを二枚縮環した巨大なπ共役平面を持つ縮環ポルフィリンの集合化に際して、左右に同じ鎖を導入したものに関してはアモルファスであったのに対し、左右に異なった鎖を導入した分子は液晶性を示した。これは両親媒性の分子デザインによりナノ層分離構造が達成されたためであると考えられる。また、この分子は室温ディスコチック液晶材料の中で現在最も高い一次元電子移動度(0.27cm2/V・s)を有している事は特筆すべき点である。
血液脳関門における麻薬性鎮痛薬の脳移行制御機構の解明

ヒト血液脳関門(BBB)モデル細胞において、有機カチオン(OC^+)/プロトン(H^+)アンチポーターが塩基性薬物を輸送することが示され、げっ歯類同様、ヒトBBBにおいてもOC^+/H^+アンチポーターがオキシコドンの脳移行を担うことが示唆された。さらにヒトBBB細胞においてsiRNA法を用いた有機カチオン輸送分子の機能解析に成功し、オキシコドン輸送分子のスクリーニングのための有用な実験系を構築することができた。げっ歯類において、麻薬性鎮痛薬などのカチオン性薬物の脳移行の鍵を握るのは有機カチオン(OC^+)/プロトン(H^+)アンチポーターであることを私はこれまでに提唱してきた。しかしヒトの血液脳関門におけるOC^+/H^+アンチポーターの機能は、ヒト脳組織入手の問題もあり、全く検討されていない。近年樹立されたヒト脳毛細血管内皮細胞株(hCMEC/D3)をヒト血液脳関門のモデル細胞として用い、ヒト血液脳関門におけるOC^+/H^+アンチポーターの機能を解析した。OC^+/H^+アンチポーターのプローブリガンドである[3^H]pyrilamineのhCMEC/D3細胞への取り込みは、濃度依存性およびエネルギー依存性を示し、細胞内酸性化および細胞外アルカリ化により顕著に増加した。このことから、げっ歯類と同様、ヒトの血液脳関門においても、逆向きのH^+濃度勾配を駆動力とする有機カチオン輸送体が機能していることが明らかとなった。次にhCMEC/D3細胞における有機カチオントランスポーターの遺伝子発現について、定量PCRにより測定した。その結果、既知有機カチオントランスポーターのうち、OCTN1(SLC22A4),OCTN2(SLC22A5)およびPMAT(SLC29A4)が高発現する一方、OCT1-3(SLC22A1-3)およびMATE1-2(SLC47A1-2)の発現はわずかであった。このヒト血液脳関門における有機カチオントランスポーターの遺伝子発現パターンはラット血液脳関門における発現パターンと類似していた。以上の結果から、げっ歯類と同様、ヒト血液脳関門においてOC^+/H^+アンチポーターが機能し、麻薬性鎮痛薬を含めたカチオン性薬物の脳移行を制御していることが示唆された。昨年度までの研究により、麻薬性鎮痛薬などのカチオン性薬物の脳移行の鍵を握るのは血液脳関門における有機カチオン(OC^+)/プロトン(H^+)アンチポーターであることを明らかにしてきた。しかしOC^+/H^+アンチポーターの分子実体は不明のままで、中枢作用薬の脳への送達法および適正使用法の確立の観点からその解明が切望されている。本研究ではOC^+/H^+アンチポーターの分子同定を目指し、ヒト脳毛細血管内皮細胞株(D3細胞)を用いてRNA干渉法による有機カチオン輸送体の機能解析法を確立した。まず、D3細胞における有機カチオン輸送体の遺伝子発現をqPCRにより測定したところ、OCTN1(SLC22A4),OCTN2(SLC22A5),PMAT(SLC29A4),CTL1(SLC44A1),CTL2(SLC44A2)が高発現する一方、OCT1-3(SLC22A1-3)およびMATE1-2(SLC47A1-2)の発現はわずかであった。これらD3細胞に高発現する有機カチオン輸送体に対するsiRNAを作製し、遺伝子発現抑制効率を最適化したところ、いずれも90%以上の抑制効率を示した。これらトランスポーターのうち少なくともOCTNが、カルニチン輸送体として機能することが示された。さらに有機カチオン輸送体のsiRNAライブラリーを作製して解析した結果、OC^+/H^+アンチポーターの候補分子を抽出することに成功した。以上の結果から、本研究で確立したヒト血液脳関門細胞を用いたRNA干渉法による有機カチオン輸送体の機能解析法は、麻薬性鎮痛薬の脳移行を制御するOC^+/H^+アンチポーターの同定のみならず、ヒト血液脳関門におけるトランスポーター機能解析に有用な方法であることが示唆された。
先天性疾患と集団間の遺伝的変異から顎口腔領域に関連する形質の遺伝因子を解明する

原発性萌出不全は稀な疾患で、全身疾患や物理的障害がないにもかかわらず、永久歯萌出が中断され、重度の臼歯部開咬を呈する。性差や上下顎間での罹患頻度差といったものはない。臨床的な観察から優性遺伝形式を呈する家族性が認められる。罹患部においては歯科矯正治療による歯の移動が期待できず、その治療は部分的な顎矯正手術をも必要となるなど極めて困難である。本研究では原発性萌出不全罹患者を含む2家系および複数の孤発例における全エクソンシーケンスから原発性萌出不全の原因遺伝子が、変異の位置は異なるものの、遺伝子としては共通する1つの遺伝子PTH1Rであることを明らかにした。矯正臨床では成長発育期のその後の成長による顎顔面形態を推測することが診断に求められる。顎顔面形態は強い遺伝性を有しているのでこれに関与する遺伝子の存在が窺い知れる。特に下顎頭部の成長発育は下顎骨形態の決定に深く関与する。一方、下顎頭部においての成長ホルモン受容体は領域特異性をもって発現、その成長発育に関与することが知られている。研究代表者らはこれまでに健常日本人成人について成長ホルモン受容体遺伝子(GHR)が下顎骨高さに関与することを明らかにしている。さらに東アジア人集団として326人(韓国人159人、日本人167人)を対象者としてGHRの一塩基多型(SNP)をダイレクシークエンス法にて同定した。側面頭部X線規格写真より顎顔面形態に関する計5項目について計測、GHR多型との関連を統計学的に検討した。本研究は昭和大学ヒトゲノム遺伝子解析倫理委員会、釜山国立大学関連委員会の承認を得て実施した。GHR遺伝子のSNPsと下顎枝の長さとの間に統計学的に有意な関連が認められた。その関連は日本人集団と韓国人集団は極めて近似していた。しかし、関連するSNPsの出現頻度はコーケシアンなどの他の集団では大きく異なっていた。顎顔面形態は人種的差異が存在する。本研究結果はその理由の一部分を説明するものであるかもしれない。現在、歯の萌出不全に関与する遺伝子の同定に成功している。引き続き頭蓋顎顔面形態ならびに歯の形態に関与する遺伝子のについて検索・解析中である。顎口腔領域に関連した形質には歯の形態や頭蓋顎顔面形態など強い遺伝性を有するものが少なくない。一方、先天性疾患においては歯の数・形態の異常、特異な頭蓋顎顔面形態などの表現型を呈するものがある。遺伝因子の解明は顎離断等の手術を要する顎変形症や歯槽と歯の大きさの不均衡によって生じる叢生など咬合異常の病態理解に寄与することから、本申請では顎口腔領域に関連した形質について先天性疾患の表現型をヒントに集団遺伝学の応用から遺伝因子を解明することを目的とする。本申請課題は既に関連倫理委員会の承認を得ている。対象者は健常日本人成人から収集し、本申請課題が実施しうる約500名の検体収集が完了している。平成22年度では歯の萌出不全に関与する遺伝子の同定に成功し、論文発表に至った。また、先天性疾患の表現型をヒントに集団遺伝学の応用から推定したいくつかの遺伝因子について解析を完了し、遺伝統計学的検討により、歯の形態と関連する因子の同定に成功し、論文発表予定にまで至った。平成23年度は臨床情報において、歯の形態のみならず永久歯欠損、顎顔面形態に関連する臨床情報(形質)について重点的にゲノム解析を実施予定である。ゲノム解析手法では、これまでの候補遺伝子関連解析による検討を行い、成功しているものの、これまでのその形質との関連が知られていない、あるいは機能的役割が不明な遺伝子との関連は明らかにすることができない。このため多因子形質の遺伝的原因を解明する有力な手法であるゲノムワイド関連解析(genome-wide association study ; GWAS)、次世代シークエンサーを用いた単一遺伝子病の病因遺伝子同定法として有力な手法であるexomesequencing (EXOME)による検討も加え、遺伝因子を解明する。顎変形症など咬合異常(不正咬合)は、強い遺伝性を有する歯の形態や頭蓋顎顔面形態の不均衡によって惹起されるにもかかわらず、遺伝因子の解明は進んでいない。日本学術会議歯学委員会がその中期的な学術の展望と課題と題するように、病態の理解は広く臨床的に有益な情報をもたらすものであり、新たな治療方法や治療方針の選定方法を開発するための基盤としての第一歩となる。本申請では不正咬合に関与する顎口腔領域に関連した形質における遺伝因子の解明を目的とした。その結果、いくつかの有益な結果が得られた。1原発性萌出不全は稀な疾患で重度の臼歯部開咬を呈する。日本人原発性萌出不全症例についてPTH1Rを解析し疾患に関与する変異を検索した。

その結果、原発性萌出不全の罹患に関与するPTH1R遺伝子における新規の変異を同定した。2乳歯萌出開始時期に関与するとされる4つのSNPsとAC、DHC、overjet、overbite、discrepancyを指標とした不正咬合種との間に関連は認められなかった。3paired domain box gene 9(PAX9)は歯の発生において重要な転写因子である。PAX9と永久歯メトリックならびにノンメトリック形質との関連について検討した結果、上顎犬歯棘突起,歯の近遠心幅径、特に上顎犬歯と下顎第一小臼歯に関与することを明らかにした。4顎関節症の病因には心理的要因(痛みの受容)、性差、集団差などが関与することから、これまでの候補遺伝子解析では痛みの受容に関与するCOMT、ADRB2、SLC6A4、ならびに性ホルモンとしてのESR1などが検討された。本研究では顎関節変形性関節症の新規感受性遺伝子座位を同定した。永久歯萌出不全の原因遺伝子同定に関する論文を出版した。歯の形態に関与する因子についての論文を2編投稿中である。不正咬合に関与する因子についての論文を2編、作成中である。顎顔面形態に関与する因子同定のための形態計測についても進行中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。永久歯先天性欠如については遺伝情報と臨床情報との遺伝統計学的検討を行っている最中である。おおむね順調に進展いており、解決困難な問題点はない。
単一素子3次元超音波ジャイロスコープの展開

本研究課題では,これまでの研究成果をふまえて3次元超音波振動ジャイロのための数値シミュレータ「GYRO3D」の整備を行った。本数値シミュレータは,3次元圧電振動場を6面体アイソパラメトリック要素で離散化し,任意形状に対応できるようになっている。要素行列の計算に数値積分を使用しているため,ある程度の誤差の混入は避けられないが,高精度数値積分法を導入して精度の向上を図った。また,水晶などの圧電結晶体にも対応しているが,今回は温度係数は組み入れていない。さらに,プログラムを倍精度化することで実用的な計算が行えるようになった。3次元応答計算は一般に計算時間・記憶容量等が膨大となることから,スーパーパソコン上でシミュレータを開発した。つぎに,音叉型の水晶振動子(Xカット)で構成された振動ジャイロモデルを想定し,3次元回転運動に対する応答を数値実験した。このジャイロは,励振モードと検出モードが異なるタイプで,形状の最適化により両者を人工的に縮退させることでジャイロとして動作させる。励振-検出方法の違いにより面内振動励振-面外振動検出型と面外振動励振-面内振動検出型の2種類について解析を行った。その結果,励振モードと検出モードが異なっても高感度なジャイロを構成できる可能性が示された。また,モードの特性により励振-検出方法の違いで感度が変化する場合もあることがわかった。つぎに,L字型の水晶振動子による振動ジャイロモデルを創成し,3次元回転運動に対する応答を数値実験した。この構成では音叉型よりも感度は劣るが,より簡易に構成できるため実用上は有利になる可能性が示された。超音波振動ジャイロのための数値シミュレータ「GYRO3D」の整備を行った。また,プログラムを倍精度化することで実用的な計算が行えるようになった。3次元応答計算は一般に計算時間・記憶容量等が膨大となることから,スーパーパソコン(現有設備)上でシミュレータを開発した。つぎに,音叉型の水晶振動子(Zカット)で構成された超音波ジャイロモデルを想定し,3次元回転運動に対する応答を数値実験した。その結果,形状を音叉型とすることで高感度なジャイロを構成できる可能性が示された。また,ATカットを採用すれば温度変化がほとんどない高安定度なジャイロを構成できることが予想される。ATカットジャイロと多軸回転に対する応答は数値実験中である。開発された数値シミュレータの有効性を検証するために,伸び-曲げ振動縮退型ジャイロを試作した。このタイプのジャイロでは長方形の圧電セラミック板の中央両面に電極を配置することで伸び振動を励振し,回転により生じた曲げ振動を四隅の電極で検出する。ジャイロの諸特性を計測したところ,数値シミュレータと定性的には一致する結果が得られたが,定量性にやや問題が残った。この点については現在検討中である。初年度の研究成果をふまえて,3次元超音波振動ジャイロのための数値シミュレータ「GYRO3D」の整備を行った。

3次元応答計算は一般に計算時間・記憶容量等が膨大となることから,スーパーパソコン(現有設備)上でシミュレータを開発した。つぎに,音叉型の水晶振動子(Xカット)で構成された振動ジャイロモデルを想定し,3次元回転運動に対する応答を数値実験した。このジャイロは,励振モードと検出モードが異なるタイプで,形状の最適化により両者を人工的に縮退させることでジャイロとして動作させる。励振-検出方法の違いにより面内振動励振-面外振動検出型と面外振動励振-面内振動検出型の2種類について解析を行った。その結果,励振モードと検出モードが異なっても高感度なジャイロを構成できる可能性が示された。また,モードの特性により励振-検出方法の違いで感度が変化する場合もあることがわかった。つぎに,L字型の水晶振動子による振動ジャイロモデルを創成し,3次元回転運動に対する応答を数値実験した。この構成では音叉型よりも感度は劣るが,より簡易に構成できるため実用上は有利になる可能性が示された。