hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝情報の刑事法的保護について

本年度は、遺伝情報の刑法的保護の在り方について結論を得た。日本では、個人情報の不正取得の行為自体は処罰対象ではない。したがって、本研究課題の土台として、個人情報一般に対する刑法的保護の在り方を検討する必要があった。フランス等の法律では、健康状態や経済状態等の、重要性の高いセンシティブ情報が一般的な個人情報より厳格に扱われる。これを参照し、刑法的保護の対象となる個人情報を1健康状態等の、個人の社会的評価を左右し得るセンシティブ情報と、2年齢・住所等の、不当に扱われることで生活に不利益が生じ得る情報に二分した。そして、1の情報は、不同意の取得等の行為が犯罪となる一方で、2の情報では、そのような行為により、本人の生活に対する不利益が生じることで犯罪となるという立法論を提示した。センシティブ情報は一般的な個人情報より厚く保護され、センシティブ情報に分類される遺伝情報も同様である。以上を前提として、本研究課題について検討した。遺伝情報は本人や家族について広範な情報を含むので、他のセンシティブ情報よりも重要性が高く、不同意で収集・漏洩されれば、被害は甚大である。しかし、遺伝情報には医学研究の発展に資するという公的価値があるので、諸外国の法律を参照し、遺伝情報の保護と妥当な活用の均衡を可能とする立法論を試みた。まず、医学研究目的であるとしても、本人の同意なく遺伝子解析をする行為は刑罰の対象となることが前提であり、本人の同意が有効となる条件についても、厳格な基準が必要であることを提示した。医学研究に係る遺伝情報の収集・解析等については、本人が包括的に同意しているのみでは足りず、遺伝情報が匿名化された上で研究が行われ、研究終了後は情報を破棄するという条件下で、本人が明示的に真摯に同意して初めて正当化され、これらの条件を満たさない情報収集等は犯罪を構成するという結論を得た。(抄録なし)今年度は、2012年9月上旬にフランスとオランダに渡航し、遺伝情報と法律の関係についての資料・文献を収集した。本研究課題は、遺伝情報が他の一般的な個人情報に比して特別な性格(本人の健康状態・精神状態といった幅広い情報を含むこと、本人のみならず、家族にも関わること等)を有するものであり、それが侵害された場合の重大性も、他の一般的な個人情報に比して深刻なものになり得るという「遺伝子例外主義」の考え方を前提とするものである。そこで、今年度は遺伝情報に関する資料収集を行うと共に、イギリス・フランス・ドイツにおける個人情報一般に対する刑事法保護の現状について文献・資料調査を行うことによって、各国における遺伝情報の法的位置づけと性格について相対化を試みた。これらの調査により、イギリス・フランス・ドイツの法律はその条件等に差異はあるものの、無権限者による個人情報の保有や開示といった行為につき罰則を設けており、裁判例も多数あること、現在でも法定刑の引き上げの必要性についての議論が主にイギリスでなされたこと等から鑑みて、個人情報の侵害に対して刑罰を用いるということについての法的関心が各国にあることが判明した。各国が遺伝情報の侵害についても何らかの罰則を設けていることの前提には、個人情報一般に対するこのような法的関心があり、日本法に比して、刑罰を用いることについての抵抗感が薄いことがあるという結論が得られた。遺伝情報への様々な侵害行為に対して刑罰を用いることの妥当性の前提には、「遺伝子例外主義」の考え方がある。遺伝情報の窃取や売買等の行為に対して刑罰を設けている諸外国の法律は、「遺伝子例外主義」の考え方に立脚し、他の一般的な個人情報と遺伝情報を区別している。

一方で、日本法では遺伝情報以前に、個人情報の窃取や売買等の行為を直接的に処罰する規定が存在しない。そこで、遺伝情報に対する妥当な保護の在り方を検討するための序論的考察として、個人情報を刑法における保護法益とすることの可能性と限界について検討する必要が生じる。昨年度はこの総論的考察のためにイギリス・フランス・ドイツの個人情報保護法からの知見を得て、本論への基盤を形成することができた。今後は、個人情報一般に対する法的保護について得られた知見を土台に、「遺伝子例外主義」の考え方を精緻化する。その上で、遺伝情報の侵害行為に対して刑罰を設けている諸外国の法律と議論を参照し、日本法における遺伝情報保護の妥当な在り方について立論する。(抄録なし)
熱化学的エネルギー変換の工学的研究

(1)ヨウ素一硝酸カリウム系サイクルによる水素製造:硝酸カリウムとヨウ素との高温における反応を検討し、ヨウ素を2倍当量用いると反応率が100%に達することを見出した。またヨウ化カリウム一硝酸水溶液の電解反応についても研究を行い、問題点を明らかにした。(2)熱化学的水素製造法の循環物質としての金属硫酸塩:硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ジルコニウムのペレットを用いて熱分解挙動を検討した。また硫酸銅の熱分解で得られた酸化銅ペレットの硫酸への溶解速度を測定した。(3)熱化学基本プロセスの研究:臭化水素の気相電解について検討し、白金触媒量、電解温度、臭化水素分圧、臭化水素供給速度の分極挙動に対する影響を明らかにした。(4)UT-3熱化学水分解水素製造サイクルの開発:従来のマスコットプロセスのフローを変更してニューマスコット装置を組み、運転を実施した結果、反応毎に使用管を変えることにより、より合理的な運転ができる可能性を明らかにした。(5)ハイブリッド硫黄サイクルによる熱分解水素製造への溶融塩電解の適用:ハイブリッド硫黄サイクルに溶融塩電解を適用することを試みた。(6)酸素・硫黄複合雰囲気における金属の高温腐食:Fe,Co,Ni,Cr,Siと【SO_2】との高温腐食反応を、熱力学及び動力学的立場から研究し、Cr,Siがすぐれた耐食性を有することを見出した。(7)【SO_2】-【O_2】-【SO_3】雰囲気における耐熱合金の高温腐食挙動と予備酸化処理:SUS310,Inconel601,Phynoxの三種の合金について【SO_2】-【O_2】(1:9)混合ガス中および【O_2】中で腐食実験を行った。(8)シリカ耐食膜のCVD:耐食鋼管内壁へのCVDによるシリカコーティング法の開発と耐食性向上のための検討を行った。
灌流心標本を用いたラット敗血症モデル心筋への麻酔薬の効果

ラットを無作為にCLP群とcontrol群の2群に分け、CLP群には開腹、盲腸穿孔術を施行し24時間3ml/hrの輸液を行いHyperdynamic Stateの敗血症モデルとした。各群ともSevoflurane曝露の有無によりさらに2群に分類し、15分虚血一再灌流を行い虚血一再灌流前後の心拍出量、心筋収縮力(dP/dt max)等の心機能、酸素消費量、乳酸値を検討した。結果は、control群の心筋に比べCLP心筋では心拍出量、心筋収縮力が低下し、かつSevofluraneはこれを助長するが、その程度はcontrol群に比し軽度である。一方、虚血一再灌流後の心機能は、CLP心筋ではcontrol群に比べ心拍出量低下は軽度で、Sevofluraneは相乗的に保護的作用を示し、心機能低下を低く抑えた。本研究で、Sevofluraneは敗血症心筋に対しその心機能を抑制する一方、虚血に対しては心筋を保護することを示した。これは、腹膜炎等の病因により敗血症に至った患者の麻酔管理においてSevofluraneを用いた麻酔を行うと不測の事態による心筋虚血を招いても、心機能をより良く保つことを示唆している。敗血症心筋を用いたWorking heart modelは手技面ならびに、設備面においても確立され、代表的吸入麻酔薬であるSevofluraneとCLPラット心筋との相互作用の検討を進めている。方法としては、ラットをCLP群と開腹手術のみを施行した(Sham)群に分け、Sevoflurane曝露の影響、虚血-再潅流後の心筋収縮力、コンプライアンス等の検討を行っている。現時点で示唆されていることは、Sham群心筋に比べCLP心筋では収縮力が低下し、かつSevofluraneが収縮力低下を助長する。CLP心筋では、Sham群に比べ虚血-再潅流後の収縮力低下は軽度で、Sevofluraneは両群において虚血-再潅流後の収縮力低下を抑制する効果があると言うことである。現在まで、敗血症心筋に対する吸入麻酔薬の効果を検討した報告はない。平成10年度では、Working heart modelでの心機能の検討を進めると同時に心筋のエネルギー代謝の変化や、心筋障害の程度に対する生化学的検討を行う。
歴史的住居系市街地の建築更新による居住環境変容とその計画的コントロール

わが国の都市地域には既に膨大な住居系市街地のストックが蓄積されてきており、今後の都市計画の重要なひとつの課題は、それらの建築更新活動の適切な誘導により良好な居住環境を形成する計画シテスムを構築することである。本研究は、金沢市をケーススタディの対象とする調査研究を通じて、既存の都市計画的建築規制制度や居住者の居住環境評価と建築活動との関わり、および、そうした個別的建築活動に伴う居住地変容を明らかにすることを目的としている。具体的研究は以下の各項目について進めた。1.近年における建築計画概要書の抽出転記およびその他の既存統計資料の整理と、それらの分析から、市街地における全体的な建築活動の実態とその変動特性を明らかにした。例えば、建築用途別に用途地域との関連をみると一定の傾向が見られること、さらに、住宅はいずれの地域でも件数が多いが、住宅タイプ別の立地性向には一定の傾向があり、それは必ずしも用途地域制の主旨に合致していないことなどがわかった。2.6階建て以上の大規模建築物および3階建て以上の共同住宅の更新活動について、その立地、建築物の特性、土地利用の変遷、隣接建築物との関連などについて、典型的事例の現地調査を含め明らかにした。3.戸建専用住宅と用途地域制との関連を探るため、新築住宅の居住世帯を対象とする調査票を用いた調査から、世帯属性、居住地選定理由、居住環境評価、都市計画制度に関する理解度などについて明らかにした。そのなかで、住宅タイプや世帯属性と用途地域性との一定の関連性があることがわかった。4.これらの他、歴史的市街地における街路空間に対する地域住民の評価意識の調査研究、既に開発した住替え連関モデルを用いた新規供給住宅計画支援に関する研究などを行った。
顕著な非線形性をもつＩＰＭモータセンサレスドライブシステムの単純最適制御

本研究は,埋込磁石同期電動機における,1位置センサレス制御の実現,2磁気飽和現象対策,3電力変換器(インバータ)の非線形特性の3問題を同時に解決する手法を確立した。性能はシミュレーションと実験により評価しており,その妥当性,有効性を確認している。これにより,埋込磁石同期電動機の高出力密度化開発動向に適した制御手法を確立した。本研究は今年度で2年目を迎え,顕著な磁気非線形性をもつ埋込磁石同期モータの運転領域拡大のための制御法の理論完成度を高めることに注力した。具体的には,電力変換器(電圧形インバータ)の直流バス電圧が有限である前提のもと,制御対象たる埋込磁石同期モータの磁気飽和特性にロバスト性を維持しつつ,PWM運転から1パルス運転までをシームレスに移行する回転子位置センサレス制御手法を確立した。これまでに,1「d軸を優先した電圧修正法」,2「MTPA磁束軸を優先した電圧修正法」,3「MTPA座標上電流制御+電圧振幅優先法」の3種類を比較し,シミュレーションにより,提案する3「MTPA座標上電流制御+電圧振幅優先法」が磁気飽和特性にロバスト,かつ駆動可能領域の拡大に最も有効であることが分かった。さらに,3については実験的評価を開始しており,3年目の最終年度に向けた準備が完了している。H24年度においては,顕著な非線形性をもつIPMモータに対する位置センサレスドライブシステムの過変調運転法の検討を,主にシミュレーションを用いて行なった。これまでの研究で,我々はIPMモータのq軸方向における磁気非線形性に対して極めてロバストな数学モデルを構築しており,本年度はこれに基づいて位置センサレス制御系ならびに電圧形インバータの過変調運転アルゴリズムを新たに構築した。本研究で用いているIPMモータの数学モデルに基づけば,自動的に最大トルク制御軸を推定することが可能となるため,極めて簡単な構成で最大トルク/電流制御系を構築することができ,空間ベクトル変調電圧形インバータに与えるする電圧指令を最適な形で修正することができる。q軸方向に顕著な磁気飽和特性をもつIPMモータに対して行なったシミュレーション結果から,本手法はdq軸を推定する従来の方式に比して運転範囲の拡大,磁気飽和時の最大出力トルクの向上,また速度制御応答の改善が十分見込めることが明らかとなった。この結果は1)位置センサレス制御用数学モデルが磁気飽和特性にロバスト,特にq軸方向の飽和特性に不感であること,2)本数学モデルが位置センサレスにもかかわらず,最大トルク制御軸を推定するに適したモデルであること,3)電圧指令飽和時における指令値修正則(補正)が最大トルク制御軸上で行えること,などに基づいており,A)位置センサレス,B)磁気非線形性,C)過変調運転の3課題を同時に解決できる手法を確立することができた。本年は過去2年間の成果に基づき,埋込磁石同期電動機における,1位置センサレス制御,2磁気飽和現象対策,3電動機駆動用電力変換器(インバータ)の非線形性対策の3問題を同時に解決するシステムの実現を図った。過去2年で計算機シミュレーションにより得られた性能とほぼ同様の性能が実現されたことから,手法の妥当性ならびに有効性を示すことができた。さらには,電力変換器(インバータ)の非線形駆動領域を利用した場合に生じるフィードバック用電流の6次高調波成分が制御性能を低下させることを明らかにし,その対策として「くし形フィルタ」を用いた低演算量で高速処理が可能な特定高調波除去法を提案した。公知の方法ではインバータの電圧制御誤差と電動機の高調波等価回路から電流の高調波成分を求める。したがって,モデル次数が高く,回路パラメータが必要となることから,提案法の有用性は明らかである。パワーエレクトロニクス,制御既に研究目的を実現する制御則は完成の状態にあり,当初の計画通りである。また,実機実験を開始し,その詳細な性能評価を残すのみの状態である。H24年度はシミュレーションによる提案法の妥当性評価を行う計画であり,上記のように本手法はIPMモータ位置センサレス制御系が抱える3課題を同時に解決できる結果を得た。ゆえに,今年度の成果から本計画は十分達成できたと判断する。1.研究2年目に開始に至った実機実験を継続し,その詳細な性能評価を行う。また,本手法適用に伴うトルク応答性,効率改善効果についても検討する。2.1パルス運転に伴う6次高調波電流に対する影響を評価する。さらに,これを高速除去する方法として,別研究で成果を上げている「くし形フィルタ」の適用を検討し,その有効性を示す予定である。3.本研究室で所有する競技用小形電気自動車への適用を検討し,これに適するように制御則の簡単化を図る。H25年度には実験による検証・性能評価を開始する。磁気飽和特性が顕著なIPMモータに対して本手法を適用し,H24年度に明らかにした提案法の基本特性(運転範囲拡大の程度,トルク最大値,トルク応答,速度制御応答など)を実機検証する予定である。また,従来法であるdーq軸推定に基づく位置センサレス制御系と比較して,その相対的改善効果を評価する予定である。

本研究を遂行するにあたり,実機実験のための装置の購入を計画していたが,該製品の開発が遅れたために今年度での購入を見送った。ゆえに,次年度使用額が生じた。今年度に購入を予定した製品がごく最近になって販売開始となった。至急購入の手続きを取り,セットアップして研究成果を得る予定である。H25年度には実験による検証・性能評価を開始する。本予算は供誌装置の製作費,トルク計測器と電力計測器の拡充に充てる予定である。
対称臨界性原理とその非線形偏微分方程式への応用

対称臨界性原理とは、「Banach空間X上で定義された汎関数Jに対し、ある群Gの作用に関して不変な部分空間X_G上でのJの臨界点が、X全体でのJの臨界点を与える」という原理である。この原理は、Jの汎関数(フレッシェ)微分を、劣微分作用素を含むかなり一般的な多価作用素Aに置き換えても成立することが、本研究により示されている。さらに、作用素Aが、必ずしも変分構造を有していない場合に対して拡張することが可能(AがG-共変であれば十分)であり、時間発展を伴う発展方程式に対して有用であろうことが期待されていた。(1)非線形放物型方程式、波動方程式、シュレンディンガー方程式等への応用考えるとき、時間に関する微分作用素d/dtがどのような空間でG-共変となるかを調べることは重要であるが、今回L2(0,T;X),X=L2(Ω),L2(Ω)xL2(Ω),H10(Ω)xL2(Ω),などでそのG-共変性(G=O(N))が確かめられた。これらの空間は、上記の諸方程式を抽象発展方程式に帰着させるときに現れる基本的な空間であり、これは、今後の発展方程式への応用研究において重要な知見である。(2)放物型方程式の時間大域解の漸近挙動を解析する際、コンパクト性は強力なな道具を提供する。一般の非有界領域では欠如しているソボレフの埋蔵定理にかかわるコンパクト性が、回転対称性を有する関数からなる部分空間においては、恢復するという事実に基づき、ある種の回転対称性を有する非有界領域におけp-Laplace作用素と爆発項を含む非線形放物型方程式の対称大域解のW1,p-有界性が確かめられた。(a)対称性を表現する群Gの作用が等距離的である,または(b)X及びその双対空間X^*がともに回帰的かつ狭義凸である,が成り立てば,「群Gの作用に関して不変な部分空間X_G上でのAに付随する(生成する)X上の汎関数Jの臨界点がXでの臨界点を与える」ことが示された。この原理の応用として、ある種の回転対称性を有する非有界領域におけるp-Laplacianを含む変分不等式の解の構成がなされた。一般の非有界領域では、ソボレフの埋蔵定理にかかわるコンパクト性が欠如しているが、回転対称性を有する関数からなる部分空間においては、これが恢復するために、この部分空間におけるこの問題に付随する汎関数の臨界点が容易に構成される。この臨界点が、真の臨界点であることが、上記の原理から保証されるのである。を与えているだけではなく、作用素Aが、必ずしも変分構造を有していなくてもよいversionに拡張することが可能(AがG-共変であれば十分)であり、今後このより一般化された原理の応用が充分期待される。対称臨界性原理とは、「Banach空間X上で定義された汎関数」に対し、ある群Gの作用に関して不変な部分空間X_G上でのJの臨界点が、JのX全体での臨界点を与える」という原理である。さらに、作用素Aが、必ずしも変分構造を有していなくてもよいversionに拡張することが可能(AがG-共変であれば十分)であり、楕円型方程式のみならず、時間発展を伴う発展方程式に対して有用であろうことが期待されていた。一方、一般の非有界領域では、ソボレフの埋蔵定理にかかわるコンパクト性が欠如しているが、回転対称性を有する関数からなる部分空間においては、これが恢復するために、この部分空間における強非線形発展方程式の可解性がより容易に示される。この対称性を有する空間で構成された解が、真の解であることが、上記の原理から導かれるのである。実際、劣微分作用素の差で支配される抽象放物型方程式に対して、この原理を拡張し、ある種の回転対称性を有する非有界領域におけるp-Laplace作用素と爆発項を含む非線形放物型方程式の解の存在証明にこれを応用した。今後このより広範な方程式に対して有効な、より一般化された原理確立とその応用が充分期待される。

これらの空間は、上記の諸方程式を抽象発展方程式に帰着させるときに現れる基本的な空間であり、これは、今後の発展方程式への応用研究において重要な知見である。(2)放物型方程式の時間大域解の漸近挙動を解析する際、コンパクト性は強力なな道具を提供する。一般の非有界領域では欠如しているソボレフの埋蔵定理にかかわるコンパクト性が、回転対称性を有する関数からなる部分空間においては、恢復するという事実に基づき、ある種の回転対称性を有する非有界領域におけp-Laplace作用素と爆発項を含む非線形放物型方程式の対称大域解のW1,p-有界性が確かめられた。
耐ばらつき回路／アーキテクチャ技術の研究

当該年度は,昨年度同様,検出技術に関する2つの研究課題に取り組んでいた.そのままではTF検出技術を適用することができなかった「ダイナミック・ロジックへの適用方式の検討」,そして,汎用のプロセッサに我々の提案方式を適用するための,「適用自動化ツールの作成」である.当該年度は,昨年度遅れを取っていた,「適用自動化ツールの作成」を主として取り組んでいた.実装時に問題となっていた,計算時間の最適化に関しては概ね解決し,比較的大きな回路に適用しても現実的な時間で適用が終了するまでに至った.しかし,想定以上にアルゴリズムの策定や実装に時間を要してしまい,当初予定していた,CADツールのベンチマークといった,汎用のプロセッサに対して,提案方式の適用を行うことによる,面積評価や速度評価までには至らなかった.しかし,適用ツール自体の完成は概ね見えている段階であり,適用時に起こりうる様々な問題を解決しながら,今後とも注力していく所存である.「ダイナミック・ロジックへの適用方式の検討」に関しては,昨年度得られた成果を基に,誤検出や検出漏れの生じない回路の動作環境の設定,ステージ間の累積遅延の程度を考慮したタイミング制約の策定などに関して,理論的な部分での考察を行い,それに基づく予備評価を行った.しかし,得られた結果は想定されたものと異なっており,発表文献を記述するまでには至らなかった.詳細に検討し,解決を急ぐ予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。半導体プロセスの微細化に伴って,素子のランダムなばらつきの問題が顕在化しつつある.この問題により従来のLSI設計手法であるワースト・ケース設計の見積もりが悲観的になり,微細化を進めても従前のような性能向上が期待できなくなる.このワースト・ケース設計からの脱却を図る手法の一つに,タイミング・フォールト(TimingFault:TF)と呼ばれる回路遅延の動的な変動によって生じる過渡故障を検出/回復する技術が提案されている.この技術は「回路レベルの検出技術」と「アーキテクチャ・レベルの回復技術」の二つからなる.しかし,既存の検出技術は,クロッキング方式のタイミング制約の関係で実際の速度向上は見込めず,また,既存の回復技術では,チップ内における回復箇所の考慮が不十分であるため,ごく簡単なプロセッサにしか適用できていない.申請者は,これらの問題を解決し,既存のTF検出/回復技術では成し得なかった,実効遅延の平均に近いサイクル・タイムで動作するout-of-orderプロセッサの実現を目指している.検出技術においては,二相ラッチ方式と呼ばれるクロッキング方式に検出技術を適用することで,実際の遅延の平均に近いサイクル・タイムでの動作を実現する.回復技術においては,FIFOやキューのポインタといった制御系に生じるTFに対処することで,複雑なout-of-orderプロセッサにも適用可能な技術を提案している.当該年度は主に,検出技術に関する2つの研究課題に取り組んでいた.そのままではTF検出技術を適用することができなかった「ダイナミック・ロジックへの適用方式の検討」,そして,汎用のプロセッサに我々の提案方式を適用するための,「適用自動化ツールの作成」である.当該年度は,昨年度同様,検出技術に関する2つの研究課題に取り組んでいた.そのままではTF検出技術を適用することができなかった「ダイナミック・ロジックへの適用方式の検討」,そして,汎用のプロセッサに我々の提案方式を適用するための,「適用自動化ツールの作成」である.当該年度は,昨年度遅れを取っていた,「適用自動化ツールの作成」を主として取り組んでいた.実装時に問題となっていた,計算時間の最適化に関しては概ね解決し,比較的大きな回路に適用しても現実的な時間で適用が終了するまでに至った.しかし,想定以上にアルゴリズムの策定や実装に時間を要してしまい,当初予定していた,CADツールのベンチマークといった,汎用のプロセッサに対して,提案方式の適用を行うことによる,面積評価や速度評価までには至らなかった.しかし,適用ツール自体の完成は概ね見えている段階であり,適用時に起こりうる様々な問題を解決しながら,今後とも注力していく所存である.「ダイナミック・ロジックへの適用方式の検討」に関しては,昨年度得られた成果を基に,誤検出や検出漏れの生じない回路の動作環境の設定,ステージ間の累積遅延の程度を考慮したタイミング制約の策定などに関して,理論的な部分での考察を行い,それに基づく予備評価を行った.しかし,得られた結果は想定されたものと異なっており,発表文献を記述するまでには至らなかった.詳細に検討し,解決を急ぐ予定である.検出/回復技術のうち,回復技術においては,理論的な部分での正確性を得ている.検出技術における課題は先に述べたように,「ダイナミック・ロジックへの適用」と「適用自動化ツールの作成」の2つに大別される.「ダイナミック・ロジックへの適用」に際しては,おおむね順調に進んでいるが,「適用自動化ツールの作成」がやや遅れているという評価である.以下,各項目について,説明を行う.ダイナミック・ロジックへの適用提案する検出技術はチップ内のSRAMなどに用いられるダイナミック・ロジックと呼ばれる回路方式への適用は考慮されていなかった.当該年度は,ダイナミック・ロジック特有の状況を考慮した検出方式を考案し,シミュレーションを用いて,提案方式によって,ダイナミック・ロジックへTF検出技術を適用し,それが実際に動作することを確認した.得られた結果は好感触であり,今後の課題解決に向けて弾みとなっている.適用自動化ツールの作成パスの遅延を素子数で見積もり,遅延の挿入や二重化といった提案技術の適用を自動で行うツールを開発中である.当該年度は,ラッチ挿入アルゴリズムの検討を行い,それに伴うツールの実装・改良を行っていた.

当該年度においては,グラフのカット問題に帰結することで,ラッチ挿入アルゴリズムを比較的容易に実装し,汎用のプロセッサに適用することにより,回路面積の評価や適用時の最適解を求めるところまで研究を進める予定であった.しかし,実際には様々な制約条件があり,ラッチの挿入アルゴリズムひとつをとっても,適用時の最適解を求めるのに困難を極めた.今後,詳細に検討し,解決する予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。ダイナミック・ロジックへの適用に関しては,昨年度得られた成果を基に,誤検出や検出漏れの生じない,回路の動作環境の設定,ステージ間の累積遅延の程度を考慮したタイミング制約の検討などを行っていく予定である.適用自動化ツールの作成に関しては,計算時間の最適化など,実装時に浮き彫りになった問題を解決し,CADツールのベンチマークなど,回路規模の大きい回路をツールに読み込ませ,提案方式を適用することで,適用時の素子数の増加量,適切なラッチの挿入位置などの評価を行う予定である.上記2つの課題が解決した後には,Out-of-Orderのスーパースカラ・プロセッサへの提案手法の適用・実装を予定している.ハードウェア・コストや実効速度についての評価を行い,ARMなどの商用プロセッサ等と比較しながら,提案手法の有効性を実証することを考えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。
地球環境負荷を考慮した最適取替政策に関する調査研究

最適取替政策について多くの研究成果が得られている.しかし,従来の研究は主にアイテム(製品)の製造者の立場からの“最適政策"である.本研究においては“省資源・省エネルギー・リサイクル"の立場から地球環境負荷を考慮した最適取替政策について研究する.そのためにはライフ・サイクル・アセスメント(LCA)の立場から最適取替政策の新しいパラダイムを作成し,その解析と有効性を調査研究する.LCAは資源採掘・材料製造・製品製造・流通消費・廃棄リサイクルのサイクルの評価であり,できるだけ省資源・省エネルギーで長期間製品を利用(消費)することが目標である.このパラダイムの調査研究の方法としては投入された資源から発生するエネルギーを評価することになる.これらのエネルギー計算は大変複雑になる.本研究においては,LCAの基本的なパラダイムをマクロの立場から評価する方法を採用して,製品の廃棄リサイクルの費用を含めた製品保証の概要を導入することである.いわゆるデポジット制度もこの概念に含まれる.特に,製品保証とは,製品の販売において生産者が被る契約上の義務である.この製品保証に関する数理モデルを提案し,その解析結果をLCAの概念と結びつける.保証サービスの形態は大別して,無償取替サービスとプロレタ保証サービスに大別される.特に,非修理系アイテムの無償保証サービスについて数理モデルを用いて解析した.最適取替政策について多くの研究成果が得られている.しかし,従来の研究は主にアイテム(製品)の製造者の立場からの“最適政策"である.本研究においては“省資源・省エネルギー・リサイクル"の立場から地球環境負荷を考慮した最適取替政策について研究する.そのためにはライフ・サイクル・アセスメント(LCA)の立場から最適取替政策の新しいパラダイムを作成し,その解析と有効性を調査研究する.LCAは資源採掘・材料製造・製品製造・流通消費・廃棄リサイクルのサイクルの評価であり,できるだけ省資源・省エネルギーで長期間製品を利用(消費)することが目標である.このパラダイムの調査研究の方法としては投入された資源から発生するエネルギーを評価することになる.これらのエネルギー計算は大変複雑になる.本研究においては,LCAの基本的なパラダイムをマクロの立場から評価する方法を採用して,製品の廃棄リサイクルの費用を含めた製品保証の概要を導入することである.いわゆるデポジット制度もこの概念に含まれる.特に,製品保証とは,製品の販売において生産者が被る契約上の義務である.この製品保証に関する数理モデルを提案し,その解析結果をLCAの概念と結びつける.保証サービスの形態は大別して,無償取替サービスとプロレタ保証サービスに大別される.特に,非修理系アイテムの無償保証サービスについて数理モデルを用いて解析した.
マクロからミクロに至る多階層構造情報を束ねる観察・解析技術の基盤創成

透明化技術は三次元構造の高速な解析を実現するものであり、神経ネットワーク構造解明のブレイクスルーにつながると期待される。しかし、透明化された脳組織をいかに活用して神経回路構造を解析するかという『真の応用』はまだ始まったばかりである。本研究課題では透明化技術を軸に、『マクローメゾーミクロ』の各階層を有機的に結びつけ、神経ネットワーク構造を効率的に解析する方法論を確立することを目的としている。本領域で展開されている、色素、光学顕微鏡、イメージングソフトウェア、サンプル調製を包括する技術開発を参考にしながら、平成29年度は以下の課題に取り組んだ。(1)大脳新皮質運動野から脊髄にまで軸索を展開する皮質脊髄路(CST)ニューロンを効率的に標識するため、順行性もしくは逆行性標識を試みた。順行性標識については、申請者らが開発した、神経細胞特異的で高発現を可能にする「AAV SynTetOff(Sohn et al., 2017)」をもとに、種々の膜移行シグナルを検討し、候補を絞ることができた。また、逆行性標識については、脂溶性カルボシアニン色素のアプライ法などを検討し、成体標本でも再現性良く標識する手法を定めた。(2)本領域で開発されている新規蛍光・発光プローブを、上記「AAV SynTetOff」に搭載して検討を行った。例えば平成29年度は、宮脇敦史(領域代表)らが開発した発光プローブを搭載し、その有用性を示すことができた(Iwano et al., 2018)。(3)透明化ステップの改変を行い、時間の短縮だけで無く、膨張・収縮を最小限に抑えるプロトコールを開発した。(4)光学顕微鏡観察から電子顕微鏡観察へとズームインする際に必要な、部位マーキング手法の開発を進めた。化学的・物理的マーキング法で有望な候補が複数あり、今後はさらなる検討を続けていく必要がある。29年度が最終年度であるため、記入しない。本領域で展開されている、色素、光学顕微鏡、イメージングソフトウェア、サンプル調製を包括する技術開発を参考にしながら、平成28年度は以下の課題に取り組んだ。(1)高発現型アデノ随伴ウイルスベクターの開発:アデノ随伴ウイルス(AAV)にTet-Offシステムを利用し、新たなレポーター遺伝子発現増幅AAVベクター(AAV SynTetOff)を開発した。目的遺伝子の発現量を40倍程度まで増幅することに成功している(Sohn et al., 2017)。(2)本領域で開発されている新規蛍光・発光プローブ(未発表)を、上記「AAV SynTetOff」に搭載することで、標識効率の向上に成功した。(3)各種シグナル配列を利用することで、錐体細胞の効率的な標識技術の開発を進めた。さらにScaleS法にて透明化を行うことで、神経回路構造を効率的に解析する技術開発に取り組んだ。今後は、透明化ステップの改変、撮影技術やソフトウェアの検討を重ねていく。(4) ScaleS法で透明化したサンプルから、綺麗な電子顕微鏡像を得る技術に取り組んだ。透明化ステップとサンプル調整法を工夫することで、超微細構造の保持が向上することを確認した。特に大きな問題も生じず、順調に進んでいる。

化学的・物理的マーキング法で有望な候補が複数あり、今後はさらなる検討を続けていく必要がある。(1)大脳新皮質運動野から脊髄にまで軸索を展開する皮質脊髄路(CST)ニューロン、もしくは皮質GABA細胞に対し、我々が開発した「AAV SynTetOff」によって効率的に標識する技術を確立する。特に各種シグナル配列の有効性について検証を進める。そして可視化された神経細胞をマクロレベルからミクロレベルまで観察する系の確立に注力する。この際、本領域で開発されている顕微鏡技術、ソフトウェアを積極的に利用していく。さらに、超微細構造を観察する目的で、電子顕微鏡観察も行う。ScaleS法で透明化されたサンプルにおいて、超微細構造がきちんと保たれるサンプル調整法を確立する。(2)本領域では様々な新規プローブが開発されている。神経回路構造解析に有用と思われるものを積極的に取り入れ、「標識」という観点からバイオイメージングの可能性を追求する。また、透明化に関わる一連の技術開発も引き続き進め、「観察」という観点からもバイオイメージングの革新を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
産雌性単為生殖を行うヨコバイ類に関する基礎的研究

産雌性単為生殖を行うヨコバイ類に関して、とくに、沖縄本島においてマダラヒメヨコバイの一種Diomma sp.の調査を2018年4月20日および21日に行った。その結果、名護市に生育するウラジロエノキにおいて30個体のメス成虫を採集することができた。採集した個体は、一部をDNA解析用にエタノール固定を行い、残りはウラジロエノキの枝とともに飼育を行い、産卵を行わせた。さらに、本種を生かしたまま研究室に持ち帰り、インキュベーター内で栽培しているウラジロエノキ苗を餌として飼育を続けた。その結果、10日間の飼育が継続でき、すべてのメス成虫が死亡した。その後、孵化を待ったが、幼虫を得ることはできなかった。上述のヒメヨコバイはメスしか得られていないことから、これまでDiomma属と同定していたが、東洋区に分布するKusala属とも類似していることが明らかとなった。いずれの属に属するのかを決定するためには、オス交尾器あるいは分子情報に基づく検討が必要である。Kusala属には、K. colibria, K. datianensius, K. distinctaなど10種が知られているが、その中でも中国から記載されているK. dantianensisとベトナムから記載されているK. populiと斑紋が類似している。次に、九州大学に収蔵されている標本コレクションについて調査を行った。九州大学コレクションは日本で高く充実していることから、日本産種の状態を最もよく考察することができる。これまで、記載をすることを目的として収集されてきたことから、性比についての考察はほんどなされてこなかった。そこで、ヨコバイ科中もっとも多様であるオオヨコバイ亜科およびアオズキンヨコバイ亜科について検討を行った。その結果、日本国内から未記載種が発見されたものの、メスに性比が著しく偏る種は確認されなかった。研究計画では、1)ヨコバイ科の他種における単為生殖の可能性、2)共生細菌除去個体への再感染・近縁種への水平伝播、3)半翅目天敵への水平伝播の可能性の3点について明らかにする予定である。このうち、本年度は1に関して、日本産ヨコバイ科の中で最大の亜科であるヨコバイ亜科について性比異常種に産雌性単為生殖をしている可能性が見つからなかったため、マダラヒメヨコバイの一種について、その寄主植物であるウラジロエノキの苗木を用いて、飼育を試みた。その結果、ウラジロエノキを用いた成虫の飼育は成功したが、産卵には至らなかった。このことから、次年度は産卵を促すような飼育設定を見直す必要が考えられた。次年度は、沖縄本島においてマダラヒメヨコバイを採集し、実験室で栽培しているウラジロエノキを用い、個別飼育を行い、産雌性単為生殖の確認を行う。さらに、Wolbachiaのwsp遺伝子のPCRを用いてオカモトフタテンヒメヨコバイと同様の共生細菌相が感染しているかを明らかにする。そして、生殖操作を行うことが知られている昆虫の共生細菌であるArsenophorus, Cardinium, Flavobactteria, Rickettsia, Spiroplasmaの感染の有無も明らかにする。次に、共生細菌除去個体への再感染・近縁種への水平伝播を確認するために、まず、オカモトフタテンヒメヨコバイおよび近縁種フタテンヒメヨコバイの大量飼育系の確立を行う。これまでの問題点であった餌の不足を解決するために圃場整備を行い、恒温条件下で多数の個体を個別飼育するための機器の追加が必要である。炭酸ガス麻酔を行った成虫腹部から細胞質を吸引し、テトラサイクリンを投与して共生細菌を除去した幼虫、羽化24時間以内の成虫に、共生細菌混濁液をマイクロインジェクションし、再感染を試みる。最も、再感染の効率が良い方法を明らかにする。そして、これらの検証後、半翅目天敵への水平伝播の可能性について、天敵カメムシ類へ共生細菌混濁液をマイクロインジェクションし、水平伝播を試みる。ヨコバイ科の他種における単為生殖の可能性として、ヒメヨコバイ亜科、カンムリヨコバイ亜科についても性比調査を行う。産雌性単為生殖を行うヨコバイ類に関して、とくに、東京農業大学に収蔵されている標本コレクションについて調査を行った。このコレクションは日本で最も充実していることから、九州大学に収蔵されているコレクションと合わせて検討することによって、日本産種の状態を最もよく考察することができる。そこで、ヨコバイ科中もっとも多様であるヨコバイ亜科についてまず検討を行った。標本のメス比率が高い種の有無についてDeltocephaliniヨコバイ族、Chiasmini、Scaphoideiniスカシヨコバイ族、Paralimniniヨシヨコバイ族について検討を行った。また、半地中性と考えられているホシヨコバイ亜科についても検討を行った。その結果、若干の性比の偏りはあるものの、完全にメスしか確認されていない種は明らかな調査不足である原記載以降確認されていない正体不明種のみであった。このことから、産雌性単為生殖を行うヨコバイ類は普遍的な現象ではなく、一部の亜科の種に限られる可能性が示唆された。次に、これまでメスのみしか確認されていなかった沖縄本島で採集されるマダラヒメヨコバイの一種について、コレクションの整理を行った。今回の標本調査で検鏡個体数を増やしたものの、やはりメスしか確認することがきでなかった。このことから、飼育実験による検証が必要であると考えられた。

研究計画では、1)ヨコバイ科の他種における単為生殖の可能性、2)共生細菌除去個体への再感染・近縁種への水平伝播、3)半翅目天敵への水平伝播の可能性の3点について明らかにする予定である。このうち、本年度は1に関して、日本産ヨコバイ科の中で最大の亜科であるヨコバイ亜科について性比異常の調査を行ったが、とくに特異な種は発見できなかった。松村松年博士が記載した種はメスをタイプとした種の中で、Deltocephalus ogumaeについて検討を行ったところ、メスと同所的に分布し、形態的特徴が酷似するオスと思われる標本を発見することができたことから、性比異常ではないと考えられた。また、マダラヒメヨコバイの一種Diomma sp.について、さらに標本調査を行ったところ、オスを1個体も発見することができなかった。また、オカモトフタテンヒメヨコバイの飼育個体では産雌性単為生殖を行うにもかかわらず、1オスが得られている。このため、野外でもオスが得られる可能性があり、福岡市においてオカモトフタテンヒメヨコバイが多産する地域においてバッテリーを用いた灯火採集を行った。しかしながら、オスは採集することはできなかった。同時に、フタテンヒメヨコバイA.apicalisの採集を行ったが、こちらはオスも採集されたことから、韓国とは異なり、産雌性単為生殖を行っていないと考えられた。2および3に関しては、本年度は調査および実験は行っていない。産雌性単為生殖を行うヨコバイ類に関して、とくに、九州大学に収蔵されている標本コレクションについて調査を行った。九州大学コレクションは日本で高く充実していることから、日本産種の状態を最もよく考察することができる。これまで、記載をすることを目的として収集されてきたことから、性比についての考察はほんどなされてこなかった。そこで、ヨコバイ科中もっとも多様であるヨコバイ亜科についてまず検討を行った。標本のメス比率が高い種の有無についてDeltocephaliniマダラヨコバイ族、Paralimniniヨシヨコバイ族およびAthysaniniヨコバイ族について検討を行った。この中でとくに、竹を寄主植物とする種が侵入昆虫であることを明らかにした。侵入経路の仮説として、セミやムネアカハラビロカマキリのように竹製品の組織中に産みこまれた卵に由来すると考えている。この場合、産雌性単為生殖を行う方が、侵入後の定着可能性が高いため、性比の調査を行った。その結果、本州および九州の5箇所の産地においてほぼ1:1の性比を示すことが明らかとなった。このことから、侵入性と性比との関連は低いものと考察された。次に、沖縄本島で採集されるマダラヒメヨコバイの一種Diomma sp.について、その寄主植物であるウラジロエノキの苗木を、実験室内で栽培し、次年度に飼育実験を行う準備を行った。22本の苗を導入し、現在、19本が定着したため、次年度の飼育実験に十分な枚数の葉を供試できる予定である。
微分方程式の総合的研究

本研究プロジェクトは、常微分方程式及び偏微分方程式を包括する意欲的なものであるが、代表者、分担者ならびに研究組織の主要な構成員の二年間にわたる活発かつ精力的な研究活動によって、理論の進展に寄与する多くの成果が挙げられ、所期の目的は十分に達成された。重点的に研究が為された分野、課題は以下の通りである。(1)実領域の非線形常微分方程式の解の定性的理論;(2)複素領域の常、偏微分方程式に対する解析的理論; (3)線形の双曲型、放物型、楕円型偏微分方程式に対する基本的問題の可解性、一意性、ならびに解の諸性質に関する一般論;(4)微分作用素の準楕円及び擬微分作用素の理論;(5)線形双曲型偏微分方程式(系)をモデルとする散乱理論;(6)非線形楕円型偏微分方程式に対する境界値問題の解の存在理論と定性的理論;(7)非線形双曲型、放物型偏微分方程式に対する初期値問題や初期境界値問題の大域解の存在と漸近行動;(8)流体力学やその他の応用科学に現われる非線形偏微分方程式(系)(ナビエ-ストークス方程式、ボルツマン方程式など)の数理的解析。特筆すべき結果の一部をより具体的に述べれば次のようになる。(i)高階非線形微分方程式の解の漸近行動の精密な分類と新しい型の非振動解の存在の確認; (ii)高階の線形及び非線形中立型関数微分方程式の解の構造の解明(非振動解の存在定理と振動判定基準の導出); (iii)2階非線形楕円型偏微分方程式の粘性解の存在と一意性に関する新知見、(iv)平均曲率方程式を含む準線形惰円型偏微分方程式及びモンジュ-アンペール方程式を含む2階完全非線形楕円型偏微分方程式の正値全域解の存在と漸近行動の解析; (v)非有界領域における高階非線形楕円型偏微分方程式の対称正値解の分類、特に高階非線形常微分方程式の振動理論との類似性の研究; (vi)初期渦度が特異なナビエ-ストークス方程式の大域解の構成。本研究は,先に提出した交付申請書に述べたように,[1]常微分方程式の研究,[2]偏微分方程式の研究,[3]両分野にまたがる研究,の三つに大別され,さらにその各々がより具体的な特定課題の研究に細分される.本年度は,代表者と分担者の緊密な協力と強力な指導の下で,これら全般の課題についての研究活動が積極的に実施され,得られた成果の交流等の研究連絡も活発に行われ,当初の目標はほぼ順調に達成された.まず10月17,18の両日にわたり,研究代表者および分担者による研究連絡会議を東京大学で行い,本研究(含次年度)の効果的な推進方法を討議するとともに,シンポジウムの実施計画を策定した.次にこの会議の決定に基き,12月21日から23日までの間,日本大学理工学部において,『「微分方程式の総合的研究」研究集会』を開催した.この研究集会には実人員にして150名以上の研究者が参加し,上記の[1]に関する講演7,[2]に関する講演8,[3]に属する講演

2,合計17の講演が行われ,さらに会場の内外での個人的な研究成果についての討論,交流が活発に行われた.この外に,代表者を中心とする微分方程式の定性的理論に関する研究集会(広島,7月1415日),久保田幸次の組織した偏微分程式に関する研究集会(札幌,7月2730日),分担者望月清を中心とする主に非線形偏微分方程式に関する研究集会(松本,11月30日12月2日),および分担者相沢貞一を中心とする非線形発展方程式に関する研究集会(唐津,12月45日)が本研究の名のもとに行われた.本研究は昭和63年度にも継続して行われる.次年度も本年度とほぼ同じ研究組織のもとで運営し,本年度に得れらた知見,成果をさらに拡張し深化させ,微分方程式の進展に実質的に寄与しうる良質,高水準かつ有意義な研究結果を創り出したい.本研究プロジェクトは、常微分方程式及び偏微分方程式を包括する意欲的なものであるが、代表者、分担者ならびに研究組織の主要な構成員の二年間にわたる活発かつ精力的な研究活動によって、理論の進展に寄与する多くの成果が挙げられ、所期の目的は十分に達成された。重点的に研究が為された分野、課題は以下の通りである。(1)実領域の非線形常微分方程式の解の定性的理論;(2)複素領域の常、偏微分方程式に対する解析的理論;(3)線形の双曲型、放物型、楕円型偏微分方程式に対する基本的問題の可解性、一意性ならびに解の諸性質に関する一般論;(4)微分作用素の準楕円性及び擬微分作用素の理論;(5)線形双曲型偏微分方程式(系)を、モデルとする散乱理論;(6)非線形楕円型偏微分方程式に対する境界値問題の解の存在理論と定性的理論;(7)非線形双曲線、放物型偏微分方程式に対する初期値問題や初期境界値問題の大城解の存在と漸近行動;(8)流体力学やその他の応用科学に現われる非線形偏微分方程式(系)(ナビエ-ストークス方程式、ボルツマン方程式など)の数理的解析。特筆すべき結果の一部をより具体的に述べれば次のようになる。(i)高階非線形常微分方程式の解の漸近挙動の精密な分類と新しい型の非振動解の存在の確認; (ii)高階の線非及び非線形中立型関数微分方程式の解の構造の解明(非振動解の存在定理と振動判定基準の導出);(iii)2階非線形楕円型偏微分方程式の粘性解の存在と一意性に関する新知見;(iv)平均曲率方程式を含む準線形楕円型偏微分方程式及びモンジュ-アンペール方程式を含む2階完全非線形楕円型偏微分方程式の正値全域解の存在と漸近行動の解析;(v)非有界領域における高階非線形楕円型偏微分方程式の対称正値解の分類、特に高階非線形常微分方程式の振動理論との類似性の研究;(vi)特異初期渦度のナビエ-ストークス方程式の大域解の構成。
酸化物ハーフメタルの界面修飾による高効率スピン注入源の創出

本研究は、Fe3O4/MgO薄膜の界面修飾により半導体への高効率なスピン注入を実証し、高スピン偏極発光を実現することを目的とする。前年度に実施したスピン偏極発光ダイオード素子の円偏光発光特性の測定により、強磁性電極から半導体へのスピン注入のみならず、半導体輸送バリア層と光学活性層でのスピン緩和が素子のスピン偏極発光特性を悪化させていることがわかった。そこで、本年度は半導体中のスピン輸送と光学活性層におけるスピン緩和の研究にも取り組み、以下の成果を得た。(1)走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いることで、MgO単結晶上に作製したFe3O4薄膜の表面第二層の電子状態が水素吸着により半導体的特性から金属特性に変化することを明らかにした。また、この変化が表面酸素原子を介した水素原子から表面第二層への電子移動現象によって説明できることを明らかにした。(2) Fe3O4/MgO薄膜の界面をサブモノレイヤーカーボンで修飾することを目指し、カーボンフォイルと試料との距離によるFe3O4薄膜表面の吸着構造の違いを調べた。距離が30 mmの場合、吸着したカーボン量は1モノレイヤーと多く、構造はグラファイト化したカーボン膜であった。一方、距離が100 mmの場合、STM観察により吸着量がサブモノレイヤーであることがわかったが、吸着構造がカーボンクラスターに占められ、規則的なカーボン原子の吸着は見られなかった。(3)高密度InGaAs量子ドットにおいて、励起状態間の電子波動関数が結合し、少数個スピンがドット間を選択的に移動することで、励起状態での集団的なスピン緩和が抑制されることを見出した。また、半導体輸送バリア層でのスピン緩和を抑制するために、AlGaAs/GaAs超格子を用いた量子ドットへの量子スピン輸送を研究した。その結果、スピン緩和が抑制された量子ドットへのスピン輸送・注入を実証した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,Fe3O4とMgOの界面における電子スピン状態をターゲットにして,トンネル分光測定と光スピン物性測定から界面スピン状態を評価し,Fe3O4薄膜を用いた高効率スピン注入源を創出することを目的としている.平成29年度に得られた主な成果は以下の3点である.(1)走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いることで,MgO単結晶上に作製した水素吸着Fe3O4薄膜表面の仕事関数を原子レベルで測定し,水素原子近傍における局所仕事関数の低下を観測した.また,水素吸着量の増加に伴い,局所仕事関数の低下量が増加することを明らかにした.この局所仕事関数の低下は,水素原子とFe3O4表面の間での電子移動の存在を明確に示しており,水素吸着によるFe3O4表面のスピン偏極度向上機構の実験的解明に向けて有益な知見である.(2)炭素原子吸着によるFe3O4薄膜とMgO薄膜の界面修飾に向けて,炭素蒸着機構を現有の超高真空STM装置の導入チャンバーに構築し,蒸着条件の最適化をおこなった.また,X線光電子分光法,低速電子線回折法,STMを用いることで,炭素吸着量の変化とそれに伴う表面原子構造の変化を調べた.その結果,清浄表面は(√2×√2)R45°再構成構造を示すのに対して,炭素吸着後はp(1×1)構造に変化することを明らかにした.(3)スピン偏極発光特性の測定からスピン注入源の界面スピン状態を評価するために,本年度はスピン注入源にCoFe/MgO薄膜,光学活性層に自己組織化InGaAs量子ドットを用いたスピン偏極発光ダイオード素子を作製した.電流電圧特性の測定から,リーク電流が少なく,良好なダイオード特性が得られることを確認した.炭素蒸着機構の新規導入ならびに蒸着条件の最適化,炭素吸着表面の原子構造解析を行い,良好な結果が得られている.MgO薄膜の蒸着機構については超高真空STM装置への設置をまだおこなっていないものの,詳細な検討を行うことで蒸着方法と蒸着条件の見通しは既にたっている.スピン偏極発光ダイオード素子の作製に関しては,プロセス上の問題点は現状発生しておらず,引き続き研究を遂行する.水素吸着Fe3O4薄膜表面の研究において,水素吸着量と仕事関数低下量の相関関係が明らかになるなど,研究開始当初は予想していなかった発見も相次いでいる.本研究は、Fe3O4/MgO薄膜の界面修飾により半導体への高効率なスピン注入を実証し、高スピン偏極発光を実現することを目的とする。

距離が30 mmの場合、吸着したカーボン量は1モノレイヤーと多く、構造はグラファイト化したカーボン膜であった。一方、距離が100 mmの場合、STM観察により吸着量がサブモノレイヤーであることがわかったが、吸着構造がカーボンクラスターに占められ、規則的なカーボン原子の吸着は見られなかった。(3)高密度InGaAs量子ドットにおいて、励起状態間の電子波動関数が結合し、少数個スピンがドット間を選択的に移動することで、励起状態での集団的なスピン緩和が抑制されることを見出した。また、半導体輸送バリア層でのスピン緩和を抑制するために、AlGaAs/GaAs超格子を用いた量子ドットへの量子スピン輸送を研究した。その結果、スピン緩和が抑制された量子ドットへのスピン輸送・注入を実証した。平成30年度が本研究の最終年度であるため,これまでに得られている水素吸着Fe3O4薄膜表面の電子移動現象に関する研究成果を優先して論文にまとめる.MgO/Fe3O4界面の電子状態測定については,MgO薄膜の作製条件の最適化を早急に行い,研究を推進する.また,スピン偏極発光ダイオード素子の光学活性層に高密度InGaAs量子ドットを用いることで,光学活性層への電子スピン注入効率の向上および光学活性層における電子スピン緩和の抑制を図り,Fe3O4/MgOスピン注入源を用いた光スピン素子のスピン偏極発光特性の向上を目指す.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
遷移状態モデリング法の開発と不斉誘導への応用

今回は鎖状前駆体から大環状化合物をつくる反応の理論的な考察を行った。現在までに知られている理論的な取扱は環化反応の遷移状態における活性化エネルギーを環化生成物の歪みエネルギーから見積もる単純なものがほとんどである。我々は環化反応の立体選択性を遷移状態の構造から論ずることが適当と考えab initio MM2遷移状態モデリング法を採用した。対象としたのは、発癌プロモーターの活性を抑制する作用のあるSarcophytol類の合成の際に見い出された、大環状エーテル形成反応の立体化学の解析である。この反応では、中間に生成するペンジエニルカチオンが分子内の水酸基と結合するわけであるので、ペンタジエニルカチオンとメタノールの付加反応の遷移状態の構造をab initio法で求めた。さらにアルキル鎖の構造を我々が開発したflexibleな分子のあらゆる配座を自動的に発生させるプログラムであるMMRS用いて求め、その構造と反応部位のab initio法による構造を用いるab initio-MM2遷移状態モデリング法を用いて計算を行ったところ、環化生成物の構造からは無理なく生成すると予想されたZ,Z-体はその遷移状態において非常に高い活性化エネルギをもつことがわかり、その生成が困難であることが示された。残る二つの生成物については対応する遷移状態がそれぞれ複数づづ得られ、それらのエネルギーを比較することにより実験での選択性を再現することができた。