hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
流体工学的手法による仔魚の生残率を高めるための飼育水槽内流れの制御

仔魚飼育用円形水槽内の流れを可視化実験,数値計算およびPIVによる速度測定から明らかにした.フローパターンは一渦対系と二渦対系が存在する.二渦対系の場合,仔魚が水面と接触する頻度が少なく,浮上死数が減少するため.仔魚の生残率は向上したと考えられる.数値計算によって流れ場を定量的予測し,大渦およびコーナー渦の渦度の大きさを求めた. PIVによる速度計測では数値計算および可視化結果と良く一致する.しかし,レーザー光源の光路方向へ光源が減衰するため,誤差ベクトルが生じる.流れ場の基本情報を正確に水産分野に提供するためには測定精度を高めるための工夫が必要である.研究実施計画に沿って以下の成果を当該年度で国内外へ公表した.◯日本水産学会監修:魚類の行動研究と水産資源管理,2013.(pages 106ー107において,本研究成果の内容の一部が本で引用された)(1)PIVによる速度分布測定.従来型のセンサーを流れ場に挿入する速度計測では計側精度上問題がある.そこで今年度はセンサーを流れ場中に挿入しないタイプであるPIVによって速度測定を実施した.今までに得られた可視化写真とPIVの測定結果を照合すると,ほぼ信頼出来る結果が得られた.しかし,測定断面寸法が大きいなど種々の要因のため測定精度上,問題が存在する.この点は次年度の修正課題である.フリーソフトであるOpen Foamによって三次元数値計算を実施した結果,水深が浅いアスペクト比(水深/水槽半径)ARが1.0の場合は可視化結果と数値計算結果が対応した.しかし,AR=2.0の場合は数値計算結果と可視化結果が対応せず,計算方法の検討,改善が必要である。.(3)論文および学会発表今年度の成果を海外ジャーナルへ1編投稿中である.学会発表は国際会議の発表1回および国内学会発表を4回実施した。1.レーザー光源の購入によって底面及び自由表面近傍の流れの状況が把握した.その結果を従来結果に加味して海外ジャーナルの掲載と国際会議での発表を遂行した(平成2527年度).2.気液二相流の計算によって数値計算を実施した.その結果,気相と液相の速度差(すべり)がない通気量が小さい場合は解が発散せず,可視化結果とよく対応した.しかし,通気量が大きい場合,すべりが生じるために解が発散した.このため,現在,数値計算モデルの改良を遂行中である.3.Open Foamによる数値計算はアスペクト比ARが1未満の一渦対系の場合,可視化結果と対応して有用である,しかし,AR=2.0の二渦対系の場合は可視化結果と対応しない.この理由は水面を滑り無しの板の境界条件としたためと推測している,すなわち,現状の計算では水面から気泡が抜けない状態にあり,その影響が流れ場全体に跳ね返ってきたと推察する.この対策として気泡が放出される平板を自由表面に設定する必要がある.4.PIVに夜速度測定を実施し,その結果は可視化結果と定性的によく対応した.しかし,測定精度上,問題があり,その対策の予備実験として簡易的に画像のオーバーラッピングすることによってその課題は解決されつつある.しかし.今後,実験結果を論文掲載するためには,カメラを三次元に精度よく移動させるトラバース装置の製作が必須であり,現在,製作中である.仔魚飼育用円形水槽内の流れを可視化実験,数値計算およびPIVによる速度測定から明らかにした.フローパターンは一渦対系と二渦対系が存在する.二渦対系の場合,仔魚が水面と接触する頻度が少なく,浮上死数が減少するため.仔魚の生残率は向上したと考えられる.数値計算によって流れ場を定量的予測し,大渦およびコーナー渦の渦度の大きさを求めた. PIVによる速度計測では数値計算および可視化結果と良く一致する.しかし,レーザー光源の光路方向へ光源が減衰するため,誤差ベクトルが生じる.流れ場の基本情報を正確に水産分野に提供するためには測定精度を高めるための工夫が必要である.(1)PIVによって仔魚飼育用円形水槽内の速度場を計測した。平均速度ベクトル図と可視化写真との対応はほぼ一致した。水深が深い実験条件の場合は画像の上下に歪みが生じるため計測制度が劣ること及び小スケールのコーナー渦の計測には技術的に困難であった。この点については次年度に対策を講じる。(2)フリーソフトであるOpen Foamによる数値計算結果はAR=1.0の場合は可視化結果と対応し,十分計算可能であることが得られた.一方,水深が深いアスペクト比(=水深/水槽半径)AR=2.0の場合は可視化結果と対応せず,次年度はさらなる計算方法の改善を図る予定である。流体工学(1)PIVによる速度計測は可能になったものの,渦度などを計算するには格子間隔が大きいため計測に至っていない。このため,計測範囲を狭くして画像をオーバーラッピングする必要がある。このためまず高速度カメラを3次元に精度よく移動させるトラバース装置を製作する必要がある。(2)フリーソフトであるOpen Foamによる数値計算結果は水深が深いアスペクト比AR=2.0の場合は可視化結果と対応せず,次年度はさらなる計算方法の検討と改善を図る予定である。(3)計測精度および計酸性度を高めて国内の学会発表と海外ジャーナルへの投稿を遂行する。

これまで可視化実験および数値計算結果を国内で発表してきたが,初年度の今年はそれらの結果にさらなる考察を加え,Full Paper査読付きの国際学会で口頭発表と国外雑誌に論文として公表した.しかし,次のステップである速度計測は装置の選択・納入に競争入札を実施した結果,納入までに想像以上の時間を要し,結果として,2013年末に物品が納入され,速度計測実験には至らなかった.速度計測のシステムとして,二年目に高速度カメラの購入が必要であるため,現時点では測定精度が劣る家庭用カメラで代用して速度計測技術を習熟中である.数値計算にはついてはフリーソフトであるOpen Foamを導入した.現在,軸対称流の数値計算結果とOpen Foamとの結果を照合してOpenFoam導入の有用性を検証中である.海外での講演活動費を当初,考慮してなかったため,余裕を持たせて前倒し請求(30,0000円)した.その残金が生じた.2年目である今年は(1)速度計測を実施する.高速度カメラを購入して,ズームした画像でも精度よくPIVによって局所的な速度計測もする予定である.課題としては,精度の高い速度計測のためにはシーディング粒子の選択および濃度の設定など,PIV処理システムを使いこなすのにかなり時間を要することが予想される.この点については近隣の大学でほぼ同様のシステムでPIV計測している研究者に相談することによってこの課題の解消に努める.2.数値計算をOpen Foamで実施する.現時点では2通りの方法で計算を試行している.以前に実施した飼育水槽内の流れの数値計算(軸対称流と仮定した流れ)した結果と比較することによって,時間および精度の面で効率のよいと思われるOpen Foamの利用方法を探索していく.最終年度の予算は,主にこれまでの成果内容を学会発表及び外国語ジャーナルへ投稿することに使用する予定である.速度計測システムのうち,可視化レーザー光源と計算処理ソフトは初年度に購入したものの,速度計測の精度を高めるためには高速度カメラ(約60ー70万)の購入が必要である.要求予算案では2年目が60万円,3年目が80万円である.当社案では高速度カメラが購入できない.このため,2年度の予算と3年目の予算(最終年度)を入れ替えすることによって,高速度カメラの購入が可能となる.2年目の予算と3年目の予算の交換により総予算の変更なく,当初目的が実施可能である.2年目の予算の大部分で高速度カメラ購入予算が占める分,本来使用する予定であった旅費,論文投稿に要する予算が乏しくなる.しかし,その不足部分を校内研究費や民間研究助成金(中国電力,試験研究(B),平成26年4月27年3月)で補う.3年目は当初案であった80万円から60万円へ減少するが,その大半は学会発表や論文発表に関する予算なのでその不足分を校内研究費で補う予定である.
X線異常散乱を用いた高温ガラス融体の構造解析

近年、単独ではガラス化しないが、多成分系とすることによってガラス化する“nonconventional glass"が注目されている。これらのガラスは、通常よく知られているケイ酸塩、ホウ酸塩等のガラスとは異なる性質を示すのではないかと期待されている。本研究では、“nonconventional glass"として特にガレートガラスに注目した。まず、X線動径分布解析により40Na_2O・20Ga_2O_3・40TiO_2ガラスの構造を調べた。ペアファンクション法により第一ピークを解析した結果、Ti^<4+>およびGa^<3+>の単位構造は共に4配位四面体であることが明らかとなった。以前、我々はGa_2O_3を含まないNa_2O・2TiO_2ガラスではT^<4+>はTiO_4四面体およびTiO_6八面体の両方の配位状態をとることを見いだしているが、このことが両者のガラスのガラス化傾向の違いを明瞭に説明することができる。すなわち、後者のガラスではTiO_4四面体が不安定であり、TiO_6八面体が安定に存在するため、ガラス化範囲が非常に狭く、ガラス化し難いものと判断された。このことはTi-O距離からも明らかである。すなわち、40Na_2O・20Ga_2O_3・40TiO_2ガラスではTi-OおよびGa-O距離は共に1.86Aであったが、Na_2O・2TiO_2ガラスでのTi-O平均距離は1.99Aと非常に長い。X線および中性子線動径分布解析を併用して50PbO・50GaO_<1.5>および80BiO_<1.5>・20GaO_<1.5>ガラスの構造を詳細に調べた。その結果、いずれのガラスでもGa^<3+>の単位構造は4配位四面体であることが明らかとなった。50PbO・50GaO_<1.5>ガラス中のPb^<2+>はPbSiO_3アラモサイト結晶におけるようにPbO_3三方錐あるいはPbO_4正方錐から成るチェーンを形成していることが示唆された。一方、ガラス中のBi^<3+>はBiO_5またはBiO_6の配位状態をとることが明らかとなった。従って、ビスマスを含むガラスは(BiO_5,BiO_6)_n層と(GaO_3)_nチェーンから構成されていると考えられた。その他V^<4+>分率の異なるV_2O_5-P_2O_5ガラスの構造をX線動径分布解析により調べた。V^<5+>はVO_5三方両錐のみならずVO_4四面体の配位状態でも存在することが明らかとなった。以上のように本研究で導入したX線用固体検出器(SSD)を用いることにより短時間で高精度の測定が可能となり、複雑なガラスの構造も比較的容易に解析することが可能となった。

その他V^<4+>分率の異なるV_2O_5-P_2O_5ガラスの構造をX線動径分布解析により調べた。V^<5+>はVO_5三方両錐のみならずVO_4四面体の配位状態でも存在することが明らかとなった。以上のように本研究で導入したX線用固体検出器(SSD)を用いることにより短時間で高精度の測定が可能となり、複雑なガラスの構造も比較的容易に解析することが可能となった。近年、単独ではガラス化しないが、多成分系とすることによってガラス化する“nonconventional glass"が注目されている。これらのガラスは、通常よく知られているケイ酸塩、ホウ酸塩等のガラスとは異なる性質を示すのではないかと期待されている。ガラスは高温融体を常温に凍結したものであり、したがってガラスの構造と融体の構造との間には密接な関係がある。特に、ガラス形成に関しては融体の構造を調べることが極めて重要である。しかしながら、多成分系であるため、これらのガラスの構造を調べることは、容易ではない。そこで、本研究では特定元素の局所構造の解明に優れた威力を発揮するX線異常散乱を利用した動径分布解析法により多成分系ガラスの構造を研究することを企図した。この方法では、通常のX線回折法に比べて微弱X線を検出しなければならないので効率のよい検出器を用いる必要があり、本年度の科研費で助成を受けた経費でSSD検出器(ペルチェ型)を購入し、それを既存設備である高温X線装置に取付けた。予備実験を行ったところ、従来のシンチレーションカウンターよりも10倍以上も検出効率が優れていることが分り、また単色性にも優れているため非常に分離能の高いデータが得られることが分かった。この改造により所定の目的が達成される見通しが得られた。これらの予備実験の結果を参考にして、現在ガラス融体に対する実験を準備中である。本研究では、“nonconventional glass"として特にガレートガラスに注目した。X線動径分布解析により40Na_2O・20Ga_2O_3・40TiO_2ガラスの構造を調べた。ペアファンクション法により第一ピークを解析した結果、Ti^<4+>およびGa^<3+>の単位構造は共に4配位四面体であることが明らかとなった。以前、我々はGa_2O_3を含まないNa_2O・2TiO_2ガラスではTi^<4+>はTiO_4四面体およびTiO_6八面体の両方の配位状態をとることを見いだしているが、このことが両者のガラスのガラス化傾向の違いを明瞭に説明することができる。すなわち、後者のガラスではTiO_4四面体が不安定であり、TiO_6八面体が安定に存在するため、ガラス化範囲が非常に狭く、ガラス化し難いものと判断された。このことはTi-O距離からも明らかである。すなわち、40Na_2O・20Ga_2O_3・40TiO_2ガラスではTi-OおよびGa-O距離は共に1.86Aであったが、Na_2O・2TiO_2ガラスでのTi-O平均距離は1.99Aと非常に長い。X線および中性子線動径分布解析を併用して50PbO・50GaO_<1.5>および80BiO_<1.5>・20GaO_<1.5>ガラスの構造を詳細に調べた。その結果、いずれのガラスでもGa^<3+>の単位構造は4配位四面体であることが明らかとなった。50PbO・50GaO_<1.5>ガラス
生体吸収性のガラス繊維とポリマーの複合による硬組織再生支援FRPの開発

本研究では,生体吸収性ポリマーに生体分解性を有するガラス繊維を複合することにより、機械的性質に優れる生体吸収性FRP(繊維強化プラスチック)の創製を目的としている。本年度は強化材としての生体分解性を有するガラス繊維の試作を目標に、バイオガラス系の組成としてNa_2O-CaO-TiO_2-SiO_2(NCTS)系ガラスの浸漬の影響について検討した。NCTSガラス繊維を純水に浸漬すると引張り強さは,浸漬1日で急激に低下し,浸漬前の約49%となった.その時,浸漬溶液のpHは0.5時間でアルカリ側に急激に変化し,その後は,約pH10で一定となった,ガラス成分の溶出を測定した結果,浸漬時間が長くなるに従い,溶出率は増大し,30日後の溶出率は,Na_2Oが9.Omass%,CaOが0.0mass%,TiO_2が0.0mass%,SiO_2が6.5mass%であった.一方,NCTSガラス繊維を擬似体液に浸漬すると引張り強さは,10日浸漬で浸漬前の約110.0%となった。純粋と擬似体液浸漬後のガラス表面の性状をSEMで観察すると,純水浸漬では,表面には多くの凹凸と共に繊維同士が張付き,剥離が起こっていることが確認できた.また,擬似体液浸漬では,表面にアパタイト結晶が析出されていることが確認できた.以上の結果よりNCTSガラスはNa_2O-K_2O-CaO-TiO_2-SiO_2(NKCTS)系ガラスより溶解性が大であることが確認できた.本研究では,生体吸収性ポリマーに生体分解性を有するガラス繊維を複合することにより、機械的性質に優れる生体吸収性FRP(繊維強化プラスチック)の創製を目的としている。純粋と擬似体液浸漬後のガラス表面の性状をSEMで観察すると,純水浸漬では,表面には多くの凹凸と共に繊維同士が張付き,剥離が起こっていることが確認できた.また,擬似体液浸漬では,表面にアパタイト結晶が析出されていることが確認できた.以上の結果よりNCTSガラスはNa_2O-K_2O-CaO-TiO_2-SiO_2(NKCTS)系ガラスより溶解性が大であることが確認できた.生体吸収性ポリマーに生体分解性を有するガラス繊維を複合することにより、機械的性質に優れる生体吸収性FRP(繊維強化プラスチック)の創製を目的としている。本年度は強化材としての生体分解性を有するガラス繊維の試作を目標に、まずバイオガラス系の組成としてNa_2O-CaO-P_2O_5-SiO_2(NCPS)系ガラスの繊維化を検討した。NCPS系組成のガラス化試験から、繊維化に適する組成を選択した後、ガラス繊維を紡糸した。試作したNCPS系ガラス繊維は耐食性が極端に低く、大気中での短期間保存で風化する傾向を示したため、本研究の目的遂行に対して不適格であると判断した。そこで耐蝕性の向上を考慮し、ガラス中にTiO_2を混入させたNa_2O-CaO-TiO_2SiO_2(NCTS)系ガラスの繊維化を検討することに変更した。NCTS系組成のガラス化範囲はTiO_2含有率10%および15%で、SiO_2 6070%、CaO 1020%、Na_2O 1030%となることを明らかにした。ガラスの粘性等を考慮し、NCTS系ガラスの繊維化にはNa_2O、CaO、TiO_2、SiO_2成分を各々、18、9、9、64mass%または17、9、13、61mass%の組成を適用し、溶融巻取り紡糸法により直径約15μmのガラス長繊維を試作した。試作直後のNCTSガラス繊維の引張強さは、約2300MPaの値を示し、一般的なEガラス繊維より高い強さが得られた。この試作したガラス繊維を純水、生理的食塩水、擬似体液に浸漬し、溶出挙動や機械的性質の変化などを調べた。各種溶液に20日間浸漬した結果、ガラス中よりTiO_2成分はほとんど溶出しないが、他の成分はガラス中の成分含有量に比例し、かなり溶出することがわかった。浸漬後のガラス繊維の引張強さは溶出量に比例して低下する傾向を示し、特に擬似体液浸漬20日後で、浸漬前の引張強さより70%程度低下することを確認した。

繊維組成のNCTSガラスについて、ラットの骨芽細胞による細胞培養試験を行った結果、細胞培養に及ぼすガラス成分溶出の悪影響がないことを確認した。以上、試作したガラス繊維が体液中で分解する可能性を確認し、強化材として使用可能な初期強度を有することを明らかにした。ポリ-L-乳酸と生体吸収性ガラス繊維を複合すれば,ポリ-L-乳酸より機械的強さが大きくなり,さらに弾性率も大きな生体吸収型骨接合材が開発可能と考えられる.そのため,我々は,生体吸収性繊維として,K_2O-CaO-TiO_2-SiO_2(KCTS)系ガラス繊維の検討を行ってきたが,KCTS系ガラスでは,純水中および擬似体液中でのアルカリ成分の溶出が少なく,このアルカリ成分の溶出がポリ-L-乳酸分解時のpH低下の抑制に有効に働かないことから,新たなガラス繊維の開発が必要であると考えられた.そこで,生体吸収性ガラスとしてKCTSガラス繊維のK_2Oを一部Na_2Oで置喚した新しい生体材料用ガラス繊維の試作および性質を調べることを目的とし,Na_2O-K_2O-CaO-TiO_2-SiO_2(NKCTS)系ガラスのガラス化を試みた。その結果,NCTS系ガラスのガラス化範囲は,TiO_2添加率10,15mass%では,いずれもSiO_2,6070,CaO,1020,Na_2O,1030mass%であった.また,NCTS系ガラスにTiO_2を添加するとTiO_2添加率が大きくなるに従い,ガラス化範囲が広くなった.一方,ガラス化温度を大きくするとガラス化範囲が広くなった.しかし,NCTS系ガラスはいずれの組成においてもガラスの粘性が低く,繊維化が難しいことがわかった.以上のことより,TiO_2含有率の異なるNCTS系ガラスの繊維化のための組成はSiO_2,70,CaO,10,Na_2O,20mass%にTiO_2を添加させたものとすることとした.今後,TiO_2含有率の適正な含有量を検討し,NKCTS系ガラスの繊維化をすすめ,擬似体液への溶出試験をおこない,生体への為害性についての検討する予定である.
P型カルシウムチャンネルノックアウトマウス作製法を用いた小脳長期抑圧機構の解析

本研究の目的は、電位依存型P型カルシウムチャンネルをCre-loxPシステムにより小脳ブルキンエ細胞で特異的に欠損させ、小脳長期抑圧におけるカルシウムイオンの役割を解析することである。本研究者はまず小脳ブルキンエ細胞に特異的に発現するP型カルシウムチャンネルのαlサブユニットのゲノミックDNAを単離し、Cre-loxPシステムを用いてES細胞に組み込むためのベクターを作製した。これをES細胞に導入してスクリーニングを行い、この遺伝子を組み込んだES細胞のクローンを得た。現在このESクローンをマウス初期胚へ導入し、キメラマウスの作製と解析を進めているところである。このノックアウトマウスを解析するためには、このチャンネルがブルキンエ細胞で欠損することによる小脳の形態形成への影響についての検討が必要であることから、プルキンエ細胞の配列に異常を起こすミュータントマウスのReeler,Yotariを用い、胎生期のプルキンエ細胞の移動に関する解析を行った。胎生13日目の正常マウス胚から小脳を分離、器官培養すると培養6日目にプルキンエ細胞は整列するが、ミュータントマウスReelerでは細胞の移動は異常であった。Reeletの小脳原基と正常マウスから分離した顆粒細胞とを供培養するとプルキンエ細胞の移動が改善された。さらに、Reeler欠損しており、正常顆粒細胞から分泌されるリーリンを定常的に分泌する細胞株L3を作製し、Reelerの小脳原基と供培養したところプルキンエ細胞の移動が改善された。そこで、さらにリーリン分子のDeletion mutantを作製し、これらのクローンによって合成される蛋白質のどの部分がプルキンエ細胞に作用してその移動を制御しているのかについて解析中である。さらに、この分子がどのようなメカニズムでプルキンエ細胞の移動に関与するのかを調べるため、in vitroで合成したリーリン分子のプルキンエ細部に対する結合実験を組織学的、生化学的に解析している。さらに、リーリン分子によるプルキンエ細胞内における情報伝達経路についてmDab-1のリン酸化およびその結合蛋白の観点から解析中である。本研究の目的は、電位依存型P型カルシウムチャンネルをCre-lox Pシステムにより小脳プルキニエ細胞で特異的に欠損させ、小脳長期抑圧におけるカルシウムイオンの役割を解析することである。本研究者はすでに小脳プルキニエ細胞に特異的に発現するP型カルシウムチャンネルのα1サブユニットのゲノミックDNAを単離した。さらに、Cre-lox Pシステムを用い、ES細胞に導入するための組み替えベクターの作製を行った。現在、マウス初期胚に導入するためのES細胞のスクリーニングを行っているところである。このコンディショナルノックアウトマウスを解析するためには、このチャネルがプルキニエ細胞で欠損することによる小脳の形態形成への影響についての検討が必要である。このため、プルキニエ細胞の配列に異常を起こすミュータントマウスのReeler、Yotariを用い、胎生期のプルキニエ細胞の移動に関する解析を行った。まず、胎生13および14日目のマウス胚から小脳を分離後器官培養し、プルキニエ細胞の移動を調べた。正常マウスでは培養開始後7日目にプルキニエ細胞の整列が確認されたが、ミュータントマウスの小脳ではプルキニエ細胞は正しい位置に整列できない。これは、正常マウスの顆粒細胞を培養することにより改善させた。この作用は顆粒細胞が産生分泌するリーリンにより行われていると考えられる。そこで、神経由来の株化細胞Neuro2aにリーリンの遺伝子を導入し、リーリンを定常的に産生分泌するクローンを分離した。現在このクローンを用い、プルキニエ細胞の移動の異常を救済できるかどうか調べている。また、特異的にプルキニエ細胞のみが脱落死するミュータントマウス、pcdでのリーリンの過剰発現を明らかにした。これはプルキニエ細胞自身がリーリンの発現を調節する可能性を示唆する。さらにこのリーリンの機能に関するカルシウムの作用について検討する。

そこで、さらにリーリン分子のDeletion mutantを作製し、これらのクローンによって合成される蛋白質のどの部分がプルキンエ細胞に作用してその移動を制御しているのかについて解析中である。さらに、この分子がどのようなメカニズムでプルキンエ細胞の移動に関与するのかを調べるため、in vitroで合成したリーリン分子のプルキンエ細部に対する結合実験を組織学的、生化学的に解析している。さらに、リーリン分子によるプルキンエ細胞内における情報伝達経路についてmDab-1のリン酸化およびその結合蛋白の観点から解析中である。
相互教授法を用いた算数問題解決の訓練に関する研究

本研究の目的は,算数問題解決における相互教授法を開発し,その効果について検討することでであった。まず,算数文章題の解決能力を評価する方法として,文章題分類課題について実験的に検討した。文章題分類課題は,算数文章題の4つの解決段階のうち統合段階を査定することが可能であると考えられている。そこで,小学校5年生を対象にして,目標(質問文)明示が文章題分類課題の成績に影響するかどうかを実験的に検討した。その結果,文章題分類課題の成績には,目標明示の効果が見られないことが明らかになった。Okamoto & Iuchi(準備中)によれば,算数文章題を実際に解く文章題解決テストでは,目標明示の効果が検証されているので,今回の実験に用いたタイプの文章題分類課題では,算数文章題の解決能力が評価できないといえよう。次に,メタ認知を訓練する相互教授法の効果について,文献的な検討を行った。その結果,メタ認知が,領域固有知識や一般的方略と並んで,知的能力の構成要素であることが示され,特に,これらの3つの構成要素を学習者間で共有させる方法として,相互教授法が有効であることを明らかにした。加えて,相互教授法のように教室内での学習にとどまらない学習コミュニティの形成が,子どもの算数問題解決能力の向上に有効ではないかと示唆された。本研究の目的は,算数問題解決における相互教授法を開発し,その効果について検討することである。そこで,まず,算数文章題の解決能力の評価方法に関する実験的検討を行った。算数文章題は,(1)変換,(2)統合,(3)プラン,(4)実行の4つのプロセスに分けることができるとされるが,日本の小学生の場合には,単文レベルの理解が求められる変換段階と計算技能が必要な実行段階は多くの子どもにとって問題のない段階であることが分かっている。そこで,本研究では,残りの統合とプラン段階の内,文章題分類課題を用いて統合段階を査定することによって,文章題の解決能力を評価できるかどうかについて検討した。具体的には,小学校5年生を対象にして,目標(質問文)明示が文章題分類課題の成績に影響するかどうかを検討した。また,カリフォルニア大学サンタバーバラ校にて,メイヤー教授とメタ認知の査定法についての討論を行い,自己報告によってメタ認知を査定する方法がもっとも適当であるが,発語思考法を子どもに適用した場合には認知負荷が大きく問題解決そのものを阻害してしまう可能性があるので,岡本(1992)が使用している刺激再生インタビュー法のような事後インタビュー形式の方法がもっとも妥当であろうと考えられた。
環状アルコールの一酸化炭素組み込みによるラクトンの超効率合成

本研究ではまず、シクロブタノールをδ-ラクトンに変換するための反応条件を検討した。1、無置換のシクロブタノールと種々の一電子酸化剤との反応を、一酸化炭素加圧下、詳細に検討した。その結果、(1)基質を効率良く一電子酸化する酸化剤として四酢酸鉛が有効であること、(2)開環後のアルキルラジカルが、効率良く一酸化炭素を捕捉するには、高いCO圧が有効であること、(3)反応温度は8090°Cが必要であること、などが明らかとなった。2、置換基を有するシクロブタノールのδ-ラクトンへの変換について検討した。その結果、(1)1位に置換基を有するシクロブタノールでは、δ-ラクトンの生成は抑制され、一酸化炭素捕捉後、環化しなかったと思われるケト酸が主生成物となること、(2)2位に置換基を有するシクロブタノールでは、開環の位置選択性はほとんど見られないこと、が明らかとなった。3、シクロプロパノール、シクロペンタノールについても、一電子酸化剤として四酢酸鉛を用い一酸化炭素共存下、反応を行った。その結果、(1)シクロプロパノールでは、カルボニル化反応はまったく起こらないこと、(2)シクロペンタノールでは、同様の反応が生起し、7員環ラクトンもしくはケト酸誘導体が得られること、などが明らかとなった。
精神科デイケア導入期における看護支援モデルの開発

精神科デイケア導入期における看護師のケア内容を明らかにすることを目的とし、精神科デイケア導入期の看護経験のある看護師17名に導入期の利用者への看護行為について半構成的インタビューを行い質的記述的に分析した。結果【安心して居られる空間をつくる】【本人のペースを守る】【目標を決定していくことを助ける】【方向を示し治療プログラムにのせる】【自信を引き出す】【情報を引き出す】【症状の変化をつかむ】【セルフケアの向上を支える】【支援者と連携をむすぶ】【利用者同士をつなぐ】が抽出された。看護師は、これらのケアを行うことで中断の要因となる居場所のなさ、利用動機の欠如、症状再燃を回避していることが示唆された。精神科デイケアは、精神科外来を基盤とし、医療と地域生活をつなぐリハビリテーションという重要な位置づけにある。そのなかでも、デイケアの導入期は、中断率が高く、利用開始数日で不適応を示すという報告がある。導入期においては、中断を防ぎ、継続および段階的なリハビリテーションが行われるような支援が必要であるが、この時期への看護支援については明らかにされていない。したがって本研究は、精神科デイケア導入期の利用者に対して行っている看護ケア技術を、質的記述的分析方法で明らかにすることを目的とした。平成24年度は、研究倫理審査委員会への申請と承認を得たのち、研究協力施設および対象者に研究の説明と同意を得た。次に同意の得られた対象者に個別に半構成的インタビューを行い、逐語録におこしたものを分析した。対象者は、精神看護の経験年数が、230年であり、かつ精神科デイケア導入期の看護の経験のある看護師17名であった。分析の結果、10のカテゴリーが抽出され、精神科デイケア導入期の看護ケア技術は以下のように分類された。「目標や構造を決定していくことを助ける」「安心して居られる空間をつくる」「情報を引き出す」「療養生活上の相談と教育」「方向を示し治療プログラムにのせる」「本人のペースを守る」「利用者同志をつなぐ」「自信を湧出させる」「症状の変化をつかむ」「横のつながりをむすぶ」であり、利用者がデイケアに定着できるように安心感のある場をつくったり、デイケアを利用していくための動機づけに働きかけていたことが明らかになった。平成25年度は、分類された精神科デイケア導入期の看護ケア技術の関連性を構造化し、論文にまとめ、精神保健看護に関する専門学会へ研究成果の公表をおこなう。精神科デイケア導入期は、デイケアの治療を導入してから集団に慣れるまでの時期とされデイケアからの脱落率が高いことやデイケア利用者の大半が利用開始数日で不適応を示すという報告がある。導入期においては、中断を防ぎ段階的にリハビリテーションが行われるような支援が必要であるが、導入期に携わる看護師のケア内容を包括的に示した研究は報告されていない。したがって本研究は精神科デイケア導入期の利用者に行っている看護ケア内容を明らかにすることを目的とした。対象は、精神科デイケア導入期の看護の経験がある看護師17名であり、導入期の利用者への看護行為や利用者の反応について半構成的インタビューを行い、質的記述的分析を行った。分析の結果、10のカテゴリーと39のサブカテゴリーが抽出された。カテゴリー間の関連性から「直接的ケア」と「間接的ケア」に分類された。「直接的ケア」は、『安心して居られる空間をつくる』『本人のペースを守る』『目標を決定していくことを助ける』『方向を示し治療プログラムにのせる』『自信を引き出す』『情報を引き出す』『症状の変化をつかむ』『セルフケアの向上を支える』、「間接的ケア」は、『支援者と連携をむすぶ』『利用者同士をつなぐ』から構成された。看護師は、安心して居られる空間をつくるために、あらゆるアプローチ方法で利用者の話を聴き緊張を和らげ、目標を決定していくことを助けるために、本人の意向を確認し、症状の変化をつかむために利用者の精神症状や向精神薬の副作用症状の変化に焦点をあて早期発見に努めていた。以上のことから、看護師は導入期の中断の要因となる居場所のなさ、利用動機の欠如、症状再燃の回避をしていることが示唆された。これは導入期における看護ケアの特徴であるといえる。当初の計画は、平成24年度に、1研究説明書や同意書類の作成、2研究倫理審査の申請と承認を得る、3研究協力施設および対象者への説明と同意を得る、4インタビューによるデータ産出を行い、平成25年度に、5データ産出と分析を進める、6論文にまとめる、7学術学会に研究成果を公表するであった。平成24年度については、1から5まで遂行できた。

また、結果がでた段階で、抄録としてまとめ、看護系の学術学会で発表するため、抄録を投稿した。現在は、分析の結果、つまり分類された精神科デイケア導入期における看護ケア技術の関連性を構造化し、6の論文作成に取りかかっている。したがって、研究の進行度は計画以上に進んでいると判断した。また、本研究の研究課題は、精神科デイケア導入期における看護支援モデルの開発であった。看護モデルを導くためには、研究対象である看護師の臨床能力も一定の水準を必要とした。精神科における臨床能力は精神科看護経験年数が3年以上で有意に認められていることが明らかになっている。本研究の研究対象は、1名を除き、精神科看護経験年数が3年以上であり、課題を遂行するための目的も達成できたとみなす。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究遂行の2年目である平成25年度は、精神看護学を専門とする研究者とともに、分類された精神科デイケア導入期の看護ケア技術について関連性を構造化し、妥当性を評価する。次に、研究課題の背景でもあったデイケア導入期の中断率の高さについての関係性を、文献を渉猟しながら考察し、論文にまとめる。続いて、国内外の精神保健看護関連の学術学会へ研究成果の公表を行う。精神科デイケアは、わが国の目標でもある「入院医療中心から地域生活中心へ」の基本的方策により、医療と地域生活をつなぐリハビリテーションという重要な位置づけにある。本研究では、入院治療を終えた患者がリハビリテーションを始める精神科デイケアの導入期に焦点をあて、その看護ケア技術を明らかにしつつある。これを踏まえ、精神科デイケアを卒業、つまり一般企業就労へ移行させるための看護ケア技術について明らかにしていく必要があると考え、次の研究課題の検討を行っている。研究計画の変更あるいは問題点はなく進んでいる。
国際資本市場における投資家行動と金融危機の発生メカニズム

本年度は、日本の株式市場における外国人投資家の特性について、前年度に続く分析を進めた。この成果について、2005年6月に日本ファイナンス学会で報告を行い、その概要は大会proceedingsに所収された。この報告内容を修正した内容は、2005年12月にElsevier社のContemporary Studies in Economics and Financial AnalysisというシリーズのVolume 86の一つの章として刊行された。また、米国ミシガン大学の研究者と中国の個人投資家の予想形成メカニズムについて分析を進めているが、2005年7月に中国四川大学の国際コンファレンスにて、研究代表者本人が研究成果の一部の報告を行った。この渡航に必要な旅費の一部を2005年度科学研究費補助金から支出した。更に本年度中、日本において収集されている投資家予測のデータを新たに入手して、別の研究も開始した。この日本の投資家予測の分析についても、米国ミシガン大学の研究者と共同で進めているが、このデータの入手のために53万円の科学研究費補助金の支出を行い、米国の研究者との打ち合わせのために、研究代表者は2006年1月に米国に渡航している。このときの渡航費用について科学研究費補助金から支出を行った。本年度は、通貨危機前後のタイ及びインドネシアの株式市場について、日次レベルの詳細なデータを分析し、外国人投資家や国内投資家の分析を進めた。その結果、外国人投資家は、通貨危機期間においてもその前後の期間においても優れたパフォーマンスを獲得していることが明らかにされている。また、投資家ごとに異なる売買パターンが観測されることも示されている。本年度は、通貨危機前後のタイ、インドネシアの株式市場について、Bangkok University、タイの大学コンソーシアム主催コンファレンス、Ministry of Finance Indonesiaなど現地の研究者、専門家を対象として報告を行い有益な討論を行った。また、アジア地域で最も規模の大きいファイナンス分野の学会、Asian Finance Associationでも両論文を報告し、大会プロシーディングに掲載された。特に、タイの分析結果については、米国でも最もランクが高いとされているAmerican Economic Associationでの報告の機会が与えられ、第一線で活躍する研究者から多くのコメントが得られた。通貨危機以外の金融危機の分析については、日本の証券業について、大阪大学の筒井義郎教授とともに危機以前、以後の競争度を測定する分析をすすめた。この結果をまとめた論文について、金融学会、ファイナンス学会で報告を行った。また、2度のリバイズを経て、専門雑誌であるJournal of Economics and Businessに掲載されることが決定した。
誤差発生要因の最小化による高安定長ストロークサブナノ位置決めシステムの実現

本研究では,数百ミリメートルに渡る駆動範囲において安定的にサブナノメートル精度の位置決めを実現するため,新たな位置決めテーブルシステム構造について検討を行っている.システムの構造配置,駆動要素,案内要素,計測要素,ならびに制御要素について誤差を排除あるいは抑制する構成とすることで,次世代で要求される性能を実現している.開発した位置決めシステムの性能評価実験を行った結果,実際にサブナノメートルオーダの位置決めが可能であることを確認している.本研究では,数百ミリメートルに渡る駆動範囲において安定的にサブナノメートル精度の位置決めを実現するため,新たな位置決めテーブルシステム構造について検討を行っている.システムの構造配置,駆動要素,案内要素,計測要素,ならびに制御要素について誤差を排除あるいは抑制する構成とすることで,次世代で要求される性能を実現している.開発した位置決めシステムの性能評価実験を行った結果,実際にサブナノメートルオーダの位置決めが可能であることを確認している.本研究では在来の超精密位置決めシステムと比較して更なる高精度化,高安定性を実現するサブナノメートルオーダの位置決め分解能を有するテーブルシステムを開発することを目的とする.平成20年度は,実際のシステムを想定したさまざまな検討と装置設置環境の整備を行った.1.案内要素,駆動要素,制御システム,構造配置,構造材料などに対して,力学的・熱的に理想的な状態を具体的に定め,実際のシステムにおける誤差因子を抽出し,影響度の強い誤差因子を特定したうえで,その影響を極力低減する構造構成,要素配置などを検討した2.サブナノメートル位置決めを実現する上で重要となるテーブル変位測定法に関して,サブナノメートル分解能を有するレーザ干渉計をベースに,出力周期信号に対する信号処理回路の試作を行い,さらなる高分解能化が原理的に可能であることを確認した.3.精密石定盤およびパッシブ除振システムを設計および製作し,力学的に安定な位置決めシステム設置環境を構築する.さらに購入した空気温度調節機を組み込み,装置設置環境の熱的安定性を確保した.平成21年度は,所期の目的である長ストロークサブナノ位置決めテーブルシステムの実現を目指し,段階的に研究を遂行することで以下の成果を得た.(1)案内要素,駆動要素,制御システム,構造配置,構造材料など対して,可能な限り力学的・熱的に理想的な状態となるよう実際のシステムの詳細設計を行ない,テーブルシステムの構造体を製作した.具体的には,永久磁石予圧式多孔質空気静圧軸受,ハイブリッドリニア駆動機構,超高分解能レーザ干渉計を独自に設計・開発することで,完全非接触構造,重心駆動,重心計測,熱対称構造,熱変形抑制構造を同時に満足するテーブル構造を実現した.(2)長ストロークかつ高精度な駆動を実現するハイブリッドリニア駆動機構の詳細設計を行い,ボイスコイルモータおよびボールねじ機構を組み合わせた駆動機構を実現した.さらにそれぞれの駆動機構の特性を考慮した上でその構造,配置,制御系などの最適化を行なった.(3)構築した位置決めテーブルシステムに対して,微小位置決め特性,長ストローク位置決め特性などについて実際に駆動特性評価実験を行なった結果,サブナノメートルの位置決め分解能の実現,および数百ミリメートルの駆動におけるナノメートルオーダの目標値追従特性を有することを確認した.以上より,新たに開発したサブナノ位置決めテーブルシステムの有効性を確認した.
フランチェスコ・ディ・ジョルジョの芸術－１５世紀後半シエナとウルビーノの芸術交流

15世紀シエナのルネサンス美術の特質を探求するために、シエナ出身の建築家、画家、彫刻家、芸術理論家フランチェスコ・ディ・ジョルジョ(1439ー1502)および彼の共同制作者である同じくシエナ出身の寄木細工(インタルシア)作家アントニオ・バリリ(1453ー1516)のウルビーノを中心とするマルケ地方での活動をあとづけた。特にウルビーノのパラッツォ・ドゥカーレ内部の門扉など寄木細工による建築表現と通例「理想都市」と呼ばれる三点の都市景観を表した板絵を比較し二作品にフランチェスコの関与を指摘した。またマルケ地方ファーノのサンタ・マリア・ヌォーヴァ聖堂内寄木細工装飾を熟覧しバリリ芸術の展開を考察した。本研究は、15世紀後半イタリアで活躍した中部イタリアはシエナ出身の画家、彫刻家、建築家フランチェスコ・ディ・ジョルジョ(1439ー1501)を中心に、同時代のシエナと、同じく中部イタリアの宮廷都市ウルビーノとの芸術交流の実際を考察することを目的としている。フランチェスコは1477年からウルビーノ公爵フェデリコ・ダ・モンテフェルトロ(1422ー82)に仕え、いずれもシエナ出身の彫刻家ジョヴァンニ・ディ・ステファノ(1444頃ー記録は1502年まで)、寄木細工をよくしたアントニオ・バリッリ(1453ー1516)、そして画家ピエトロ・ディ・フランチェスコ・オリオーリ(1458ー96)などと共同で、公爵宮殿の造営、聖堂の建設、領地内の城砦建設をおこなった。彼は1489年にシエナに戻っている。フランチェスコらこれらの芸術家がシエナでおこなった芸術制作をあとづけた昨年度の調査にひきつづき、今年度はこれらの芸術家がウルビーノを中心に展開した活動に焦点をあてて、作品調査を文献収集とあわせておこない基本データの入手に努めた。加えてウルビーノの公爵宮殿内小書斎(ストゥディオーロ)の寄木細工装飾の熟覧に加えて、アントニオ・バリッリの活動に注目して実作品の精査をなした。残念ながら実見できなかったものの2012年にウルビーノの国立マルケ美術館で開催された、「理想都市:ピエロ・デッラ・フランチェスカからラファエッロまでのウルビーノにおけるルネサンスのユートピア」展は新しい提言に満ち、本研究にとってもまことに重要である。同展がもたらした具体的な成果について、ウルビーノにおいてマリア・ロザリア・ヴァラッツィ現マルケ州歴史・美術・民俗遺産総監督局長、シエナではアレッサンドロ・アンジェリーニ、シエナ大学准教授、そしてアンドレア・デ・マルキ、フィレンツェ大学准教授とフィレンツェにて意見交換をなした。フランチェスコは1477年からウルビーノ公爵フェデリコ・ダ・モンテフェルトロ(1422ー82)に仕え、いずれもシエナ出身の彫刻家ジョヴァンニ・ディ・ステファノ(1444頃ー1502年まで記録)、寄木細工をよくしたアントニオ・バリッリ(1453ー1516)、そして画家ピエトロ・ディ・フランチェスコ・オリオーリ(1458ー96)などと共同で、公爵宮殿の造営、聖堂の建設、領地内の城塞建設をおこなった。本年度は、ウルビーノ滞在前後の時期に、これらの芸術家がシエナを中心におこなった活動に注目し、絵画作品か彫刻作品かなどの形状、制作年、そして技法・材質などに留意しながら作品の基本データの調査を文献収集とあわせておこなった。加えて、パリのルーヴル美術館で開催されたラファエッロ展の機会をとらえて作品熟覧をなし、ウルビーノに生まれた画家ラファエッロ・サンツィオ(1483ー1520)の芸術活動を通して彼が芸術形成を遂げたウルビーノの文化的な背景の考察につとめた。加えて、日本でのラファエッロ展にあわせて来日したウルビーノを統括するマルケ地方美術監督局長官マリア・ロザリア・ヴァラッツィ氏と2013年度のウルビーノでの現地調査に向けて意見交換をなすことが、また大学の公務によるイタリア出張の機会をとらえてシエナ=ウルビーノの芸術交流の研究を主導するシエナ大学教員アレッサンドロ・アンジェリーニ氏と面談することができ、バリッリとオリオーリとの密接な関係など本研究を進展するうえで不可欠な貴重な示唆を得ることができた。

15世紀シエナに展開したルネサンス美術の特質を探求するために、シエナ出身でありながらシエナ以外でも活躍した建築家、画家、彫刻家、芸術理論家フランチェスコ・ディ・ジョルジョ(1439ー1502)および彼の共同制作者である同じくシエナ出身のインタルシア(寄木芸術)作家アントニオ・バリリ(1453ー1516)のウルビーノを中心とするマルケ地方での活動をあとづけた。とりわけウルビーノのパラッツォ・ドゥカーレ内ストゥディオーロ(小書斎)、および同パラッツォの門扉に制作されたインタルシア装飾を分析し、ストゥディオーロのインタルシア装飾のなかで達成された書見台を中心とする広がりのある空間表現を示す東南の区画、あるいは同パラッツォの「公爵妃寝室」の門扉などに表された都市景観にフランチェスコ・ディ・ジョルジョの関与を見出す先行研究を支持した。さらに、これらの造形とウルビーノで制作されたと考えられる通例「理想都市」と呼ばれる三点の都市景観を表わした板絵との比較をおこない、特にフランチェスコ・ディ・ジョルジョ芸術に特徴的な開口部から遠景をのぞかせる建築表現に注目しながら、一点はウルビーノ出身でミラノ、ローマで活動した建築家、画家のドナート・ブラマンテ(1444ー1514)の手になり、残り二点はフランチェスコ・ディ・ジョルジョおよび彼の工房が制作したとする、シエナ大学アレッサンドロ・アンジェリーニ教授の仮説の妥当性を示した。さらにマルケ地方ファーノはサンタ・マリア・ヌォーヴァ聖堂内インタルシア装飾の熟覧を踏まえて、アントニオ・バリリのマルケ地方からシエナ帰還後の芸術展開を検討し、演劇的な所作を示す人体表現にウルビーノ芸術からの影響を示唆した。以上の現地調査、および、シエナ大学アンジェリーニ教授、フィレンツェ大学アンドレア・デ・マルキ教授との意見交換を踏まえて研究成果報告書を公刊した。美術史フランチェスコ・ディ・ジョルジョをはじめとするシエナの芸術家がウルビーノを中心におこなった活動に注目し、基本情報の入手を文献収集とあわせておこなった。とりわけウルビーノの公爵宮殿内ストゥディオーロの寄木細工の精査に加えて、アントニオ・バリッリの活動に注目し、彼が1484年から89年にファーノのサンタ・マリア・ヌォーヴァ聖堂内聖職者祈祷席に制作した寄木装飾の熟覧を実施した。2012年にウルビーノの国立マルケ美術館で開催された「理想都市」展は、同美術館に所蔵されている1480年代に制作された同名の板絵を中心に、15世紀後半にウルビーノに展開した遠近法による空間表現の歴史をあとづけた展覧会であり、この作品をフランチェスコに帰属する積極的な意見が提出されているように同展覧会は本研究において重要な意義を有している。同展の監修者であるヴァラッツィ局長と展覧会の具体的な成果について、また同展に啓発されて、現在アメリカはボルティモアに所蔵されている「理想都市」のパネルを中心にシエナの芸術家の全面的な関与を主張する論考をシエナで開催された研究学会にて発表したアンジェリーニ准教授、そして同学会に同じく参加しペルジーノ(1450頃ー1523)の貢献を重視する意見を述べているアンドレア・デ・マルキ准教授と意見交換をなした。今年度はこの展覧会カタログおよび関連論考を入手することができ、さらにアンジェリーニ氏およびデ・マルキ氏の貴重な助言を得たことで、あらためて「理想都市」を成立させ、シエナとウルビーノとの芸術交流を可能とした芸術形成の問題を再考する糸口を得ることができた。フランチェスコ・ディ・ジョルジョと彼がウルビーノに伴った同じくシエナ出身の芸術家ジョヴァンニ・ディ・ステファノ、アントニオ・バリッリ、ピエトロ・ディ・フランチェスコ・オリオーリなどの、主にシエナにおける芸術活動の基本情報について、文献収集とあわせて調査することができた。
暗号ＶＬＳＩの電磁波セキュリティを確保するサイドチャネル攻撃センサの構成法と実証

サイドチャネル攻撃への耐性を有し、高度に電磁波セキュリティを保証する暗号VLSI技術を確立した。具体的には、(1)暗号コア近傍に接近する電磁界マイクロプローブをオンチップで検知するサイドチャネル攻撃センサの回路技術、(2)暗号コア近傍における電磁界マイクロプローブとサイドチャネル攻撃センサの結合の電磁界シミュレーション及びセンサ回路の動作シミュレーション手法、(3)暗号コアから漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号コアを認証・真正性を確認する技術の開発に成功した。また、半導体集積回路の試作チップを用いたプロトタイプシステムを構築し、研究成果の効果を実証した。本研究は、サイドチャネル攻撃への耐性を有し、高度に電磁波セキュリティを保証する暗号VLSI技術の確立を目指している。平成26年度の研究実績を以下にまとめる。(1)サイドチャネル攻撃センシング手法の開発に関して、暗号コア近傍に接近する電磁界マイクロプローブを検知するLC発振回路を用いたセンサ設計指針を導出するとともに初期プロトタイプチップを開発した。サイドチャネル攻撃の実験環境を構築し、電磁界マイクロプローブが暗号コアから0.1mm以内に接近した場合に、LC発振回路の周波数が1%以上変化し、有意に検知できることを示した。開封された状態のICチップにおける攻撃を検知できることから、例えばICカードにおける秘密情報の不正な覗き見を防止できると考えられる。(2)本センサを核とした電磁波セキュリティ対策技術に関して、AES暗号コアを例題とした攻撃検出シナリオと暗号無効化アルゴリズム、およびICチップ上での温度やデバイスばらつきに対するセンサ検知特性の較正方法について理論的に考察するとともに、初期プロトタイプによる実験データについて暗号工学の立場から説明した。(3)本センサと周辺磁界との相互作用について、電磁界シミュレーション環境を構築し、解析を進めた。センサとマイクロプローブの空間相対位置などの大局的な影響について考察することにより、検知性能を大幅に改善するための設計指針の導出につなげることができる。本研究課題の根幹となる物理レベルの内容であり、次年度以降の主題となる、センサの検知特性の向上および電磁波セキュリティに関する上位レベルの取り組みに具体的に接続できる。また、研究成果について、当該分野において最重要と位置づけられる国際会議*1*2で発表し、最優秀論文賞*2を受賞した。(*1: Symp. VLSICircuits 2014, *2: CHES 2014Best paperaward)本研究は、サイドチャネル攻撃への耐性を有し、高度に電磁波セキュリティを保証する暗号VLSI技術の確立を目指している。平成27年度の研究成果を以下にまとめる。(1)サイドチャネル攻撃センシング手法の開発に関して、前年度に開発したセンサ基本回路を利用して、攻撃者が暗号VLSIに接近させるマイクロプローブの検知距離を0.5 mm程度まで延伸する(前年度に比べて5倍の遠距離に相当する)センサ信号処理法を考案し、プロトタイプシステムにより実証した。(2)本センサを核とした電磁波セキュリティ対策技術に関して、センサ近傍の電磁界シミュレーション環境を構築した。センサの検知コイルと攻撃者のマイクロプローブの相対的な位置や形状に対する検知性能の応答について理論的な考察を進めるとともに、プロトタイプシステムに搭載されたテストチップの設計データを例題としてシミュレーションにより確認した。(3)多様なサイドチャネル攻撃シナリオに対応した対策技術の開発に関して、暗号工学の立場から暗号コアに対する攻撃検出シナリオを一般化した。とりわけ、AES暗号コアを例題として、暗号コアそのものの存在や動作がサイドチャネル攻撃センシングには大きく影響しないことを明らかにした。さらに、暗号VLSIシステムのサイドチャネル漏洩を低減する電源回路の構成法やサイドチャネル情報を利用することでセキュリティ性能を向上する暗号利用法にも研究の進展が得られた。いずれも、電磁波セキュリティを保証する暗号VLSI技術に関する最終年度のプロトタイプ実証に向けた基盤的な研究成果である。また、サイドチャネル攻撃シナリオに関して、暗号分野で世界的に権威のある学術論文誌*1に掲載決定した。(*1: Journal本研究課題の核となるサイドチャネル攻撃センシング手法の開発において、研究計画の通り、センサ回路の初期プロトタイプ(初年度)を活用して、検知性能を向上する新規の信号処理法の考案と実証、検知性能を設計段階で予測する電磁界結合シミュレーション法の構築と実験との相関評価、検知に基づく無効化手段の検討、が順調に進んでいる。これらの当初計画に加えて、とりわけ多様なサイドチャネル攻撃シナリオへの対策と耐性の獲得手段に関して、暗号VLSIチップのサイドチャネル情報漏洩を防止する回路レベルの対策手法、あるいはサイドチャネル情報を積極的に用いることによるセキュリティ機能の発現など、多くの新しい知見が得られ、代表的な国際会議等で発表した。電磁波セキュリティを保証する暗号VLSI技術に関する最終年度の総合的な実証とまとめに向けて大きく前進した。平成28年度(最終年度)の研究成果を以下にまとめる。(1)サイドチャネル攻撃センシング手法の開発に関して、金属探知機の原理をマイクロスケールに縮小応用することで、誘導平衡状態の二つの発振器型コイルを具備する新しいセンサ回路を考案・具体化し、攻撃者によるマイクロプローブの検知距離を0.5mm程度まで延伸できることを示した。これは、前年度までのセンサ回路に比べて5倍程度大きく、またセンサ信号処理による手法と同等以上の効果を達成している。(2)電磁波セキュリティ対策技術の開発に関して、前項のセンサ回路を核として、マイクロプローブによるセンサ近傍の磁界の擾乱を解析する電磁界シミュレーション手法および検知回路の動作シミュレーション手法を確立した。