hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報科学英文の和訳を学習・評価・添削するシステムの研究開発

更に,システムSTEJ3では,教材として基本英文と応用英文を用意した.学習者モデルの学習状態に応じて,単語,文の種類,基本文型,構文要素,英文和訳を学習する.学習者解答を形態素解析して,結合ルールに従って,単語に対応するまとまりと構文要素に対応するまとまりを生成する.それらを用いて,適合模範解答と学習者解答とを比較して,単語の意味,構文要素の和訳の良さ,および構文要素の順序の良さについて評価する.その評価を用いて,学習者の和訳の誤りを添削し,学習者の和訳の誤りを適切に解説する.平成13年度の終わりに,本システムを情報系学科の大学4年生9人に利用してもらった.実践の最初において各英文について,和訳の得点が,平均してそれぞれ39.9,40.4,39.1点であった.1時間以内で,9人中6人の学習者が,3問について最終的には平均してそれぞれ91.8,89.0,83.0点になり,有効な結果が得られた.システム評価が教師評価より少し低いので,平成14年度は評価方法の問題点を洗い出し,その問題点を解決して,評価をより適切なものに近づけた.その改善の有効性を10人の学習者に学習してもらって,確認した.本システムSTEJ3では英文の構造を表現する形式と模範解答の構造を表現する形式を提案した.英文構造表現と模範解答構造表現を対応させて,構文要素ごとの和訳を生成できる.英文構造表現から,文の種類,基本文型,構文要素とその名称,単語の品詞などを生成できる.構成する単語の品詞,修飾語の種類と位置,構文要素の名称と位置,節の種類と位置,熟語などの知識から,誤り診断や解説を生成する.模範解答の構造表現として,模範解答の各部分に置き換え可能な語句を列挙し,複数の正解例を表現する.模範解答の構造表現から可能な和訳文に展開して,多数の可能な模範解答を生成する.文型の異なる別解が存在する場合,文型ごとに表現しておく.この表現を用いて,学習者解答に最も近い模範解答(適合模範解答)を生成する.更に,システムSTEJ3では,教材として基本英文と応用英文を用意した.学習者モデルの学習状態に応じて,単語,文の種類,基本文型,構文要素,英文和訳を学習する.学習者解答を形態素解析して,結合ルールに従って,単語に対応するまとまりと構文要素に対応するまとまりを生成する.それらを用いて,適合模範解答と学習者解答とを比較して,単語の意味,構文要素の和訳の良さ,および構文要素の順序の良さについて評価する.その評価を用いて,学習者の和訳の誤りを添削し,学習者の和訳の誤りを適切に解説する.平成13年度の終わりに,本システムを情報系学科の大学4年生9人に利用してもらった.実践の最初において各英文について,和訳の得点が,平均してそれそれ39.9,40.4,39.1点であった.1時間以内で,9人中6人の学習者が,3問について最終的には平均してそれぞれ91.8,89.0,83.0点になり,有効な結果が得られた.システム評価が教師評価より少し低いので,平成14年度は評価方法の問題点を洗い出し,その問題点を解決して,評価をより適切なものに近づけた.その改善の有効性を10人の学習者に学習してもらって,確認した.
Thrombospondinの血管内皮細胞におけるPAI-1産生増加作用の検討

トロンボスポンジン(TSP)は血小板より放出される多機能糖蛋白質で、内皮、平滑筋細胞からも発現され血栓形成や動脈硬化の進展に重要である。今までA549細胞を用いて検討してきた中で、外因性TSP投与で内因性TGF-β1の産生が増加し、引き続きPAI-1の産生を増加させること、つまりTSPの作用が直接的でなくTGF-β1を介し作用する可能性を示した。血管内皮細胞でも同様のメカニズムの存在が疑われ、現在その機序を研究している。心臓内皮細胞でのTSPの役割は殆ど研究されていないが、活性化された血小板や内皮細胞傷害された平滑筋細胞から放出されたTSPが、TGF-β1の作用を介してPAI-1の産生を増加させるとすれば、血栓溶解を妨げ、虚血性心臓病、動脈硬化の進展に重大な影響を及ぼすことになる。未発表だが、科研費補助研究で、ラット心筋内の内皮細胞では、免疫組織化学的検討で他臓器の内皮細胞よりも高度のTSPが発現している所見を得た。さらに、心筋梗塞や高血圧作製ラットモデルで心筋細胞自体からも再発現されることを見いだし今年度の日本循環器学会にて発表する。TSPの作用には内因性TGF-β1の役割が重要であるという仮説を検証するため、in vitroの系で、精製TSPを血管内皮細胞に投与後、TGF-β1, PAI-1の産生を蛋白レベル、mRNAレベルで検討している。今までにTGF-β1単独投与でもPAI-1レベルは上昇するという結果を得始めており、継続して、1) TSP抗体の投与によりTGF-β1, PAI-1の上昇は抑えられる、2)しかしTGF-β1 antisenseを事前に内皮細胞に導入しておけばTGF-β1, TSPいずれの作用も抑制する等の作業仮説を引き続き証明したい。来年度はこれに加え、完全長のTSP cDNAをHVJベクターを利用して血管内皮細胞にin vitro遺伝子導入して内因性TSPの作用、特にTGF-β1, PAI-1との関連性と循環器疾患における意義を検討して行きたい。
甘味ジヒドロフラボノ-ル配糖体の甘味と化学構造に関する研究

クルミ科植物黄杞の葉は中国では甘いお茶として飲用されている。本研究はその甘味の本体を明らかにするために検討を行ないメタノ-ルエキスより、クロモン系配糖体1種、ジヒドロフラボノ-ル系配糖体4種の計6種の配糖体を単離している。4種のジヒドロフラボノ-ル配糖体はモノラムノシドで、互いにアグリコンであるタキシホリンの2、3位の立体異性がであった。これらのうち2S、3S体でるネオアスチルビンのみ甘味を示すことが新からとなっており、この系統化合物の立体配置と甘味の関係に興味が持たれた。本研究ではこの甘味と構造の相関関係を明らかにする目的で実験を行ない、以下の結果を得た。量的には比較的多く得られた甘味を示さないアスチルビンから甘味を示すネオフスチンビルへの各種条件下での異性化反応を検討した結果、富永によるピリジン一水で加熱する方法が最もよいことが判明した。上記黄紀葉のメタノ-ルエキスについてさらに検索を行ない、ネオアスチルビン以外の2番目の新規甘味物質を単離した。この化合物について各種スペクトルデ-タを検討し、2R、3Rタキシホリンのグルコシルラムノシドと決定した。さらに、この化合物についてアグリコンの2、3位の異性化反応を行ない、2S、3S体を得た。この化合物は、モノラケノシドの場合と異なり2S、3S体であるのにかかわらず甘味を示した。したがって、この系統の化合物の甘味発現にはアグリコンの2、3位の立体配置のみならず、その糖鎖構造も深く関与していることが示された。つぎに,中国云南地方に野生する他の黄杞属植物について研究を行なった。短翅黄杞および歯葉黄杞からはミリシトリン、印面黄杞および云南黄杞からはアスチルビン、クゥエルシリン、アフゼリンをそれぞれ単離同定したが、甘味をもつ本系統の化合物を確認することはできなかった。クルミ科植物"黄杞"の葉は、中国では甘いお茶として飲用されている。本研究用は、その葉の化学成分の研究をおこない、アグリコン(タキシフォリン)の2位および3位の立体異性体である4種のジヒドロフラボノ-ルモノラムノシドを単離し、そのうちの(2S、3S)ータキシフォリンのみ甘味を示すことを明らかにした。このように、アグリコンの立体配置が、この系統化合物の甘味発現に大きく関与しているものとおもわれるが、その詳細については不明である。本研究では、ジヒドロフラボノ-ル系配糖体の甘味と構造の関係をより明確にすることを目的に実験を行なった。以上の目的にしたがって、本年度は、さらに同葉からもう1種の甘味を示すCOMPOUND Eと仮称したジヒドロフラボノ-ルの配糖体を単離し、以下のような知見を得た。COMPOUND Eは各種スペクトルデ-タ、加水分解等の結果より(2R、3R)ータキシフォリンのグルコシルラムノシドであることが明らかとなった。次に、COMPOUND Eの各種アルカリ条件下でのアグリコンの2位、3位の異性化を検討し、ピリジンー水で加熱処理することによリ、COMPOUND Eの(2S、3S)異性体を得、この化合物も甘味を示すことを明らかにした。

このように、タキシフォリンのモノラムノシドは(2S、3S)体のみが甘味を示し、一方、グルコシルラムノシドでは(2S、3S)および(2R、3R)体いずれの場合も甘味を示すことから、本系統化合物では、2つの因子、すなわちアグリコンの立体配置と結合する糖の数が甘味の発現に重要な役割をもつものと思われる。なお、COMPOUND Eの異性化反応により、他に2種の異性体生成は認められず、これらの甘味については不明である。クルミ科植物黄杞の葉は中国では甘いお茶として飲用されている。本研究者はすでにその甘味成分について研究を行ない、ジヒドロフラボノ-ル配糖体であるネオアスチルビンが甘味の本体であることを明らかにした。この系統の化合物が甘味を示すことが判明したのは最近のことで、将来新規甘味料としての利用が期待される。本系統化合物の甘味と化学構造の関係をより明らかにする目的で実験を行った。前年度はさらに上記黄杞の葉の成分研究をおこい、甘味物質としてすでに得られているネオアスチルビンの他に、あらたに新規甘味物質としてフアンチオシドE命名した化合物を単離し、その構造を決定した。さらに、云南に野生する他の黄杞属植物3種についての甘味成研究をおこなった。本年度はジヒドロフラボノ-ル配糖体の全合成について以下のように検討を行なった。2、4、6ートリヒドロキシフェニ-ルメチルケトン(1)を出発物質としてHMPAの存在ベンジルクロリドと反応し、4ーベンジル体(2)を得た。化合物2をさらにメトキシメチルクロリドと反応し、化合物2のメトキシメチル導体(3)を得た。一方、3、4ージヒドロキシベンツアルデヒドから3、4ーベンジルベンツアルデヒド(4)を合成し、このものと先程の化合物3をアルカリ存在下に縮合させ、化合物5を得た。つぎに、化合物5を過酸水素ーアルカリの条件下でC環形成のための閉環反応を行ない、5、7、3'、4'ーテトラキス(ベンジルオキシ)フラバノ-ル(6)を合成した。つぎに、触媒存在下、化合物6とアセトブロモグルコ-スを反応し、5、7、3'、4'ーテトラキシ(ベンジルオキシ)フラバノ-ルー3ーグルコシド(7)を合成すことができた。あと脱ベンジン化によりタキシホリンのモノグルコシドを得ることができるが、配糖体化の収率が低いため現在検討である。
日仏における債務不履行および瑕疵担保責任の基礎理論の比較研究

民法では、売買契約における売主が、買主に対して、瑕疵(傷)のある物を引き渡した場合には、買主が売主に対して債務不履行責任を追及するほか、瑕疵担保責任がある。債務不履行責任に対する瑕疵担保責任の特徴は、売主が瑕疵について無過失であったとしても責任を負わなければならないことにある。というのも、売主は、目的物を買主に引き渡すまで、つまり危険が買主に移転するまでは、物に関して責任を負わなければならないからである。本研究は,当事者が合意した契約が何らかの事由によって履行できなくなった場合における契約の効力について,日本とフランス,さらにはEUの法制度を比較研究することにより,混迷しているわが国の解釈論に,新たな視点を提示することを試みるものである。そのために,本年度は,一方では,1999年5月25日にヨーロッパ評議会およびヨーロッパ議会において採択された,「消費財の担保責任および売買の一定の局面についてのEC指令」のフランス法への影響を明らかにした(比較法研究の論文)。すなわち,この指令は,動産の売買契約において,事業者である売主が,(1)目的物の引渡しの時に存在した適合性の欠如につき,消費者に対して責任を負うとする適合性の法定担保責任と,(2)法定の権利以上の権利を買主に合意によって与える約定担保責任とを認めるものであり,瑕疵担保責任と債務不履行責任とを一元化している。そこで,これをフランスの国内法化するに際して,民法を改正するか,それとも消費法典に編入するかをめぐって,学界を二分するかのような激しい議論の応酬がなされ,結局,同指令を消費法典へと転換した。本研究では,この結論をどのように評価するかが,今後の大きな課題であることを明らかにした。他方,瑕疵担保責任について,日本法の沿革を明らかにし,その問題点を追究した(立教法学の論文)。その結果,沿革的には,瑕疵担保責任を売主の無過失責任であると解し,法律の規定に基づく特別な責任であるとしていたことが明らかになった。今後は,このフランスと日本の議論の接点を明確にする予定である。本研究は、当事者が合意した契約が何らかの事由によって履行できなくなった場合における契約の効力について、日本とフランス、さらにはEUの法制度を比較研究することにより、混迷しているわが国の解釈論に、新たな視点を提示することを試みるものである。そのために、本年度は、一方では、瑕疵担保責任について、前年度に引き続き、日本法の沿革を明らかにし、その問題点を追究した(瑕疵担保責任法の課題と展望、瑕疵担保責任の法的性質(1)法定責任説の三つの考え方-いずれも、法律時報の論文)。その結果、沿革的には、瑕疵担保責任を売主の無過失責任であると解し、その無過失責任の根拠が危険負担であることが明らかになった。そして、従来の判例も、このような観点から再評価することができることを明らかにした。他方、フランス法でも、瑕疵担保責任が危険負担(給付危険)に基づく無過失責任であることが明らかとなり、わが国の議論に大きな影響を与えるものであることも明らかにした(フランスにおける瑕疵担保責任の法理-法律時報の論文)。そして、法律時報7月号においては、本研究の代表者が編者となり、瑕疵担保責任と債務不履行責任との関係を明らかにする特集を組み、ドイツ法やEU法、また、実務の視点も加えて、本研究課題に関する多角的な検討を行った。今後は、さらに日本法における精緻な解釈論を展開するとともに、フランス法における議論の沿革をさらに検討することとしたい。本研究は、瑕疵担保責任と債務不履行責任の関係につき、以下の知見を得た。現行民法の解釈論としては、瑕疵担保責任を債務不履行責任と解する立場が有力であるが、大陸法に従い債務不履行につき過失主義を採用している日本民法が、無過失主義をとる瑕疵担保とは両立せず、このような見解は論理的な問題点を含んでいる。のみならず、より根本的な問題は、大陸法においては、瑕疵担保責任を債務不履行責任として構成する必要がないということにある。すなわち、イギリスのコモン・ローでは、動産売買には、「買主をして注意せしめよ」の原則が適用され、売主の明示の担保があるか、売主に詐欺があるかするのでなければ、売買の目的物に隠れた瑕疵があっても売主の責任を追及しえないのが一般的なルールであった。しかし、後には、一定の場合に、物の瑕疵に対する売主の黙示の担保がみとめられるに至る。これに対して、大陸法では、すべての人が、彼が売り又は譲渡する物を担保する義務を負う。つまり、大陸法では、英米法におけると異なり、目的物の瑕疵については当初から、売主が責任を負うのである。その理由は、瑕疵担保責任の本質が危険負担の法理にあり、その危険負担の法理は、「物の所有者が危険を負担する」(Res perit domino)との古い原則に基づくことによる。つまり、大陸法では、所有権が買主に移転するまでに生じた瑕疵については、売主が無条件に責任を負わなければならず、それが瑕疵担保責任であると解されてきた。

しかし、産業革命以降のイギリスにおいては、「初期資本主義の標榜する自由主義・個人主義精神の所産」としての「買主をして注意せしめよ」(caveat emptor)の原則により、売主は、合意がない限り、瑕疵についての責任を負わないと解される。そうだとすれば、瑕疵担保責任は、債務不履行責任ではなく、危険負担の法理に基づく法定の契約責任であると考えられる。
血中濃度の動的制御可能な経皮治療システム

経皮治療システムに電場、超音波、温度場を利用し、そのオン/オフによって薬物の皮膚吸収速度を時間的(動的)に制御可能なことをインビトロ実験で確認した。さらに、これら外力の透過促進メカニズムを実験データと数学モデルによる解析から明らかにした。吸収速度の時間的変化に及ぼす電場照射モード(照射時間とそのオン/オフパターン)、電極の種類とその設置位置、ドナー基剤の影響を、新たに開発したインビトロ皮膚透過実験装置を用いて明らかにした。皮膚吸収速度は電場モードの調節によって動的に制御可能で、特に電場照射を停止すると速やかに受働拡散値(電場照射のない場合の吸収速度)に低下することがわかった。また、銀/塩化銀電極と白金電極とで有意な差はなかった。さらに、電極の電荷(+/-)を逆転することで、皮膚内へ移行した薬物をドナー基剤(ゲル)中へ取り出せることも明らかになった。なお、電場照射による皮膚の損傷は認められなかった。一方、超音波照射(1MHz、5w/cm^2以下)によって、皮膚吸収速度は電場照射時と同様著しく促進するが、超音波照射を停止しても、引き続き長時間吸収速度が上昇し、明らかに電場照射と異なる傾向を示した。この原因を明らかにするため、超音波照射で前処理した皮膚を用いて通常の皮膚透過実験(受働拡散)を行ったところ、著しい透過促進が認められた。この結果から超音波照射による皮膚(角質層)の構造的変化が示唆された。さらに、顕微鏡による観察から角質層の扁平細胞間の脂質が取り除かれたり、汗腺、毛穴などの内容物が取り除かれることが明らかになった。したがって、超音波照射は透過促進としては有効な手段になり得るが、吸収速度の動的制御の点では、レザバ-効果の検討が必要であることがわかった。また、血中濃度を皮膚吸収速度と同様な周期で動的制御するためには、体内半減期が1時間程度より短い薬物に限られることが本実験データと薬物動態モデルの解析から明らかになった。超音波照射プローブ取り付け式の縦型インビトロ皮膚透過実験装置と電極取り付け型サイドバイサイドインビトロ装置を開発した。さらに強度的に十分でない角質層のみの透過実験で角質層を保護膜で挟んだ際の保護膜の影響を取り除き、真の角質層透過速度を評価するための実験手法とデータ解析法を確立した(平成6年度日本膜学会、平成6年5月東京、アメリカ薬剤学会平成6年11月サンディエゴ、で発表予定)。薬物の皮膚透過におよぼす温度の影響をモデル薬物としてニトログリセリンを用いて詳細に検討した。その結果、皮膚透過速度の温度依存症はアレニウス式に従うことが確認された。また、短時間の温度上昇は透過速度をパルス的に上昇できるため、温度場による血中濃度の時間制御可能性が明らかになった。(上記日本膜学会発表予定)。薬物の皮膚透過におよぼす電場の影響は、モデル薬物安息香酸で種々のpH条件について詳細に検討した。電流密度<0.4mA/cm^2の実験条件で、透過速度の増加量はpH<5.0において電流密度に比例することが明らかになった。また薬物の透過速度は電場のない場合に比べ最大230倍増加した(上記日本膜学会にて発表予定)。薬物の皮膚透過におよぼす超音波振動(12MHz)の影響を検討したところ、モデル薬物プレドニゾロンの皮膚透過速度は超音波照射によって増加するものの、電場の影響ほど著しくないことが認められた。

しかし超音波によって透過の時間遅れが短縮することおよび照射時のみ透過速度が上昇することなど今までに報告されていない興味ある知見を得た(日本化学工学会秋季大会、平成6年9月名古屋にて発表予定)。主要な設備備品、高速液体クロマトグラフィは薬物およびその皮膚代謝物の濃度測定に有効利用されている。一方示差走査熱量計(DSC)は温度、超音波照射および電場によって皮膚の内部構造が変化しないことを確認するために毎回の実験に利用されている。イオントフォレシス経皮治療システムにおいて、薬物の皮膚透過速度と照射する電流密度の間には良好な比例関係が成立した。モデル薬物として、安息香酸とデキサメタゾンメタスルホ安息香酸ナトリウム(DMSB)を用いたインビトロ皮膚透過実験で電場照射のオン・オフ制御による薬物皮膚透過速度の動的制御に成功した。また、DMSBは角質層結合性が強いため、電場のオン・オフ操作における皮膚貯留効果が無視できないことを見出した。さらに、本研究で開発したイオントフォレシス用の薬動力学解析ソフトウエアで種々の電場モードによる血中濃度を推算したところ、体内半減期の1時間以内の薬物に限り、血中濃度の動的制御が可能であった。(化学工学会第60年会発表予定1995年3月大阪、日本薬学会第11回九州支部大会発表1994年11月、論文番号2B09)。モデル薬物、プレドニゾロン、の皮膚透過速度に及ぼす超音波照射の影響をインビトロ実験で検討した。1MHzの60分超音波照射で薬400倍の透過促進が認められた。しかし、照射停止後も促進効果が長時間持続した。これは超音波照射中に大量の薬物が皮膚角質層に蓄積することを示唆しており、経皮吸収速度や血中薬物濃度を動的制御する上で重要な知見である。また、超音波照射による経皮吸収速度の促進は、超音波による温度上昇に起因するものでないことが明らかになった。(日本薬学会第11回九州支部大会発表1994年11月、論文番号2B07)。経皮吸収製剤の薬物吸収速度に及ぼす温度の影響をインビトロ実験で検討した。モデル薬物としてニトログリセリンを用いたところ温度上昇によって角質層拡散係数は上昇した。また角質層拡散係数の活性化エネルギーは69kJ/molであった。一方、分配係数は温度に依存せずほぼ一定であった。環境温度が32°Cから42°Cにステップ上昇すると、皮膚吸収速度は約90分の時間遅れ後、定常状態に達することが明らかになった。これは、短い時間の温度上昇で皮膚透過速度の時間制御が困難なことを示唆している。(論文発表:Drug Delivery System,39巻、55-59,1995)。経皮治療システムに電場、超音波、温度場を利用し、そのオン/オフによって薬物の皮膚吸収速度を時間的(動的)に制御可能なことをインビトロ実験で確認した。さらに、これら外力の透過促進メカニズムを実験データと数字モデルによる解析から明らかにした。吸収速度の時間的変化に及ぼす電場照射モード(照射時間とそのオン/オフパターン)、電極の種類とその設置位置、ドナー基剤の影響を、新たに開発したインビトロ皮膚透過実験装置を用いて明らかにした。
霊長類大脳皮質における視覚長期記憶形成にともなう遺伝子発現の定量的解析

1.定量的RT-PCR法による神経栄養因子群の発現解析昨年度に引き続きmRNA発現レベルの微量定量系を確立するため、サルの大脳RNAサンプルを用い、神経栄養因子群とその受容体群の遺伝子発現の定量解析を試みた。神経栄養因子群とその受容体群は神経可塑性に重要な役割を果たしていることが示唆されているものの、霊長類における大脳機能領域毎の詳細な発現レベルに関する研究報告はない。そこでニホンザルの大脳視覚各領野において、神経栄養因子群であるNGF,BDNF,NT-3,NT-4およびこれらの受容体trkA,trkB,trkCのmRNA発現レベルを定量的RT-PCR法により解析した。また、in situ hybridization法により上記遺伝子の領域・細胞層特異的発現様式を調べ、定量的RT-PCRの結果と合わせてマカクザルにおける神経栄養因子群のmRNA発現についての詳細な報告を行った。また,同様の手法を用いてラット海馬体の亜領域におけるBDNFおよびtrkB mRNAの定量解析も行い、海馬歯状回と内嗅皮質において対照的な発現パターンが見られることを報告した。2.認知長期記憶形成時における遺伝子発現解析霊長類の認知長期記憶の形成に伴う遺伝子発現の変化を調べるため、視覚性対連合課題をニホンザルに課した。この際、ニホンザルには分離脳手術を施し左右の大脳半球の繊維連絡を遮断した。この分離脳サルを用い視覚刺激を左右の視野別に提示することにより、一個体内で実験および対照サンプルを得ることが可能となる。対照用の課題としては視覚性弁別課題を用いた。このようなサルの側頭葉連合野や傍嗅皮質、内嗅皮質などよりRNAを抽出し、定量的RT-PCR法により遺伝子の発現レベルを解析した。その結果、対連合課題学習時には傍嗅皮質において、Homerlveslやzif268などの前初期遺伝子群のmRNA発現レベルが上昇するという結果を得た。本研究の目的は霊長類の視覚性記憶の分子メカニズムを探ることであり、記憶形成過程におこる神経ネットワークの再編成に伴う遺伝子発現の変化の定量解析を試みる。具体的にはサルに視覚性認知課題を遂行させ、その大脳における神経栄養因子群、シナプス関連タンパク等のmRNA発現レベルを逆転写、ポリメラーゼ連鎖反応法、(RT-PCR法)によって決定する。霊長類の大脳新皮質は高度に機能分化が進んでおり、それぞれの機能領野が占める皮質体積は小さい。本年度は、まず、微量サンプル中のmRNA定量法を確立することに主点をおき、実験対照群である学習課題を行わないサルの大脳RNAサンプルを用い、神経栄養群とその受容体群の遺伝子発現の定量解析を試みた。神経栄養因子群とその受容体群は神経可塑性に重要な役割を果していることが示唆されているものの、大脳機能領域毎の詳細な発現レベルに関する研究報告はない。そこで本研究では、大脳視覚各領野におけるこれらの遺伝子のmRNA発現レベルを定量的RT-PCR法により決定した。その結果、脳由来神経栄養因子BDNFとその受容体TrkBのmRNA発現レベルは両者ともに視覚情報処理経路に沿って増加していることを見いだした。また、この定量的RT-PCR法をNorthern法やRNase protection法と比較した結果、我々の採用した定量的RT-PCR法によってこれら従来のmRNA定量法と同等またはそれ以上に再現性のある定量結果を得ることができることが判明した。さらに、同年度では実験群のサルに学習課題を行わせ、記憶形成中の大脳か左右半球を合わせ40ヶ所以上の領野別RNAサンプルを調製している。平成10年度では、実験群および対照群RNAサンプルの定量的RT-PCR法による解析を続け、統計検定を含めた詳細な比較検討を行う。
細胞接着関連因子による上皮細胞間バリアーの形成とバリアー内イオンチャンネル形成機構

本申請では、多細胞生物のホメオスタシスに重要な、上皮細胞間物選択的透過性の分子機構の基盤解明を目指した。平成22年度は、具体的には、以下の2つのプロジェクトを計画し解析を行った。(1)特定のクローディンのノックアウトマウスの解析による細胞間バリアーの形成機構の解明とバリアー内に形成されるpara-cellularの物質透過性の特性の検討;前年度に立ち上げたクローディン15マウスの腸管での電気生理学的な解析に加え、腸管に発現の多いクローディン2についても電気生理学的解析およびFITC標識デキストランなどを用いた透過性解析を行った。個体の1生において、腸管において時期および部位特異的に発現するクローディンの解析、特に、クローディン2、15の解析により、クローディンの部位および時期の異なる発現パターンが重要であることを具体的に示すことができた。電子顕微鏡解析からはこれらのクローディンは、イオンの選択性としては類似しているものの、タイトジャンクションストランドの構造に与える影響が異なることも示唆された。現在、腸管に発現の見られる他のクローディンの幾つかについても同様の解析を進めている。(2) TJの新規細胞膜構成蛋白質の検索データベース上、クローディンに近い蛋白質で、その極性や特性などが解析されていないものについての遺伝子クローニング;データベース解析により、5つの新規クローディン候補が同定された。このうち、培養細胞での外来性発現により、2つ遺伝子が細胞間に局在し、さらにそのうち1遺伝子についてはタイトジャンクションへの局在が見出された。ウサギ抗体を作製し、個体レベルでの発現などの検討も行った。電気生理学的な解析によると、比較的大きなイオン選択性を持ち、生体におけるホメオスタシスにも重要である可能性が示唆されている。ノックアウトマウスの作製および解析も視野に入れた解析を行っている。本研究課題の目的である、1、上皮細胞シートの物質透過性の基盤解析と2、細胞間バリアーと物質透過性の分子的基盤について検討を進めた。1、上皮細胞シートの物質透過性の基盤解析タイトジャンクションを構成するタンパク質の中で、クローディンは最低24種類のサブタイプをもつことが知られている。複数のクローディンノックアウトマウスについて、腸管を中心とした電気生理学的な検討を行った。その結果、これまで重点的に解析を行ってきたクローディン15および他のクローディンのノックアウトマウスにおいて、生体内ホメオスターシスの維持機構としての生理学的な重要性を示唆する結果が得られ、具体的な生体現象での役割についての新たな所見も得られた。今後さらに生体でのクローディンの機能について、検討を進める予定である。2、細胞間バリアーとそれを介した物質透過性の分子的基盤データベース解析により、クローディンファミリーに属する遺伝子として、数個の新規候補遺伝子があることを見いだし、それらについて、cDNAライブラリーからのスクリーニングを行い、局在について検討を行った。一方、タイトジャンクションのプロテオミクス解析より、新規1回膜貫通蛋白質のものが見いだされており、それについてもタイトジャンクション蛋白質としての検討を行った。さらに生体における機能的な解析を行うため、それらの遺伝子のタイトジャンクション機能への影響をみる生理学的測定を適宜行い、ノックアウトマウスでの解析に発展させるための準備を行った。
肺発がん感受性遺伝子群の同定及びその相互作用の検討

23,000マイクロサテライト多型を用いた肺腺がん症例・対照群に対するゲノム網羅的関連解析により、染色体6p21.3に位置するD6S0067i座を肺腺がん感受性遺伝子座として同定し(P=2.4x10-7)。D6S0067i座周辺450-kbに存在する一塩基多型(SNP)について関連解析を行った。その結果、この座のSNPsは3つの連鎖不平衡ブロックを形成し、4つのクラスII主要組織適合遺伝子HLA-DQA1、-DQB1、-DRA1、-DRB1が一つのブロックに含まれていた。HLA-DQA1領域のSNPsが最も強い関連を示したことから、当該領域の責任遺伝子であると判断した。HLA-DQA1遺伝子の*03アレルは1656人の肺腺がん症例、1173人の対照間でリスクアレルであった(オッズ比=1.36,P=5.3x10-7)。よって、免疫反応の個人差が肺がんリスクを規定していることが示唆された。欧米人のゲノム網羅的関連解析で同定されたTERT遺伝子、CHRNA遺伝子の多型も本集団で肺腺がんリスクとの関連を示し、それぞれが独立に肺腺がんリスクに寄与していることが示された。リスクへの寄与は、HLA-DQA1及びCHRNA遺伝子は、肺がんの主要組織型である腺がん・扁平上皮がん・小細胞がんによらず寄与し、TERT遺伝子は腺がん特異的に寄与することが示唆された。よって、他国からの報告通り、本邦においてもTERT遺伝子は腺がん特異的、CHRNA遺伝子は腫瘍組織型に亘り感受性遺伝子として機能していることが確認された。日本人集団に2%存在するHLA-DQA1遺伝子の*03アレル及びTERT遺伝子のリスクアレルの両ホモ接合体のは肺腺がん高危険群であることが示唆された(オッズ比=4.76,P=4.2x10-7)。この結果は、HLA-DQA1及びTERT遺伝子の多型が本邦における肺腺がん高危険度群の同定に重要であることを示唆する。マイクロサテライト多型-ゲノム網羅的関連解析により同定された7つの肺腺がん感受性遺伝子座に存在する一塩基多型(SNP)について関連解析を行った。2つのマイクロサテライト座は第6染色体短腕上にお互いに数10-kb離れて存在していた。その一方の座が最も強い関連を示し(P<10-7)、近傍のSNPsがP<10-6レベルの関連を示した。よって当該座を肺腺がん感受性遺伝子座として同定した。この座のSNPsは数100-kbに及ぶ連鎖不平衡ブロックを形成し、当該ブロックは4つの免疫関連遺伝子を含んでいた。今後、さらにSNPs、sampleを追加して関連解析を行うことで、責任遺伝子を同定する予定である。また、マウス肺腫瘍感受性遺伝子座Pas1のヒトホモログの多型に関して、肺腺がんリスクとの関連を検討した。その結果、KRASがん遺伝子の多型が腺腫(異型腺腫様過形成)の併発を伴う肺腺がんのリスクに関連することを明らかにした。また、KRAS危険アレルからのmRNA発現量は安全アレルからよりも多いことを見出した。よって、KRAS遺伝子の多型はKRASがん遺伝子の発現量の差をもたらすことにより、肺腺腫やそこから進展する肺腺がんのリスクに影響を与えることが示された。本研究により、複数の肺がん感受性遺伝子座が同定された。今後、上記マイクロサテライト座より責任遺伝子を同定するとともに、国内外の結果を含め肺がんリスクと関連を示す複数の遺伝子の多型に関して、遺伝子間での相互作用、年齢、性別、組織型等における特異性を明らかにすることで、肺がん感受性を規定する遺伝要因の把握を行う予定である。

よって、他国からの報告通り、本邦においてもTERT遺伝子は腺がん特異的、CHRNA遺伝子は腫瘍組織型に亘り感受性遺伝子として機能していることが確認された。日本人集団に2%存在するHLA-DQA1遺伝子の*03アレル及びTERT遺伝子のリスクアレルの両ホモ接合体のは肺腺がん高危険群であることが示唆された(オッズ比=4.76,P=4.2x10-7)。この結果は、HLA-DQA1及びTERT遺伝子の多型が本邦における肺腺がん高危険度群の同定に重要であることを示唆する。
近代日本の計量関係実物資料の成立過程の研究

本研究では私達は江戸時代、明治初期の古枡、古分銅、古尺を実測した。さらに、渡仏および渡欧してメートル法草創期のフランスの計量事情およびヨーロッパの長さの単位の変遷について文献調査を行った。古枡の実測結果によれば、江戸時代の公定枡である京枡、江戸枡では、枡は縦、横の内幅が4寸9分に作られたが、深さが容積を一定にするように調節されていた。古分銅では、最も良い組分銅で、実測値は称呼値の0.040.27%の誤差を持っていた。1.実物資料:(1)枡:江戸時代の公定枡である京枡、江戸枡各1升についてそれぞれ精密に実測した。また、備前枡、飛騨高山の弥惣枡などの地方枡各1升についてもそれぞれ精密に実測した。それらの結果を京枡の基準枡である「御本枡」1升と比較してみる。京枡は「御本枡」の実測結果の誤差の範囲内で一致するが、江戸枡はそれを逸脱し.枡の容量の小さいものから大きいものまで多様の値が実測された。地方枡については弥惣枡、備前枡各1升は「御本枡」より大きな容量で実測され、紀州枡、尾張枡は容量が「御本枡」に近い値で実測された。(2)質量:明治初期の貫系の5組の分銅群((1)内田正学の分銅、(2)鉛で補正された後藤分銅、(3)後藤家の黄銅分銅(4)ノブネジ込みの分銅(5)クロームメッキの分銅)の質量を精密に実測し、系列としての不確かさを検証した。その結果、大蔵省検印のある内田正学の分銅群、後藤家の黄銅の分銅群、クロームメッキの分銅群は極めて精度の高い分銅群であった、(2)補正された江戸時代の後藤家の分銅の内、4両から30両までの分銅は明治に入って鉛が付加され、質量が補正されていた。これは江戸期の分銅が明治初期より基準質量が小さいことを意味している。2.メートル法の起源および日本幕末期の西洋度量衡に関する調査:(1)メートル法の起源に関する調査は平成17年度までの成果に加えてパリの国立古文書館、パリ天文台・図書館などで支書を調査し、メートル法計量の起源に関して新知見を得た。(2)日本幕末期におけるオランダ、イギリスの度量衡調査:オランダのブールハーヴェ博物館、デルフト技術博物館などで、文書および実物を点検し、日本の幕末期におけるオランダの計量法に関して新知見を得た。また、イギリスロンドンではロンドン科学博物館で文書を調査し、メートル法計量の起源に関して新知見を得た。1.実物資料:(i)枡:昨年に続いて江戸時代の公定枡である京枡、江戸枡各1升を実測した。さらに、多くの地方枡を実測した。(1)京枡:昨年同様に、京枡の基準枡である「御本枡」の実測結果の誤差の範囲内で一致する。(2)江戸枡:口広(縦、横の内幅)および深さの分布幅は共に「御本枡」と較べて非常に大きいが、容積は「御本枡」の平均値より小さい。これは当時枡製作に使われたと考えられる物差しの精度が江戸枡では劣っていたため、実測値の分布幅が大きくでたが、容積を御本枡に近づけようとして、深さを調節したため容積が小さくでたと考えられる。(3)地方枡:殆どの地方枡は「御本枡」に合わせて作られていた。紀州枡は「御本枡」と較べて特殊な枡であったが、容積は「御本枡」の実測値と誤差の範囲内で一致していた。(ii)念佛尺(鯨尺):今年度1本だけ実測した。念佛尺(鯨尺)については今までの研究では2グループあることが指摘されていたが、今回の実測結果によってこの2グループの内1つが明治に作られた念佛尺である可能性が強くなってきた。(iii)竹尺の熱による変形測定:その結果、長さについて、竹尺に含まれる水分の影響が熱膨張よりはるかに大きいという新知見を得た。2.ポルトガル・スペイン・ドイツにおける度量衡に関する歴史的調査:ポルトガル・スペインでは計量博物館および計量研究所を訪問し、ドイツではミュンヘンのドイツ博物館、ブラウンシュバイクの物理工学研究所の図書館などで文書を調査し、メートル法以前の長さの単位およびメートル法導入について新知見を得た。
自然科学的人間観と人間形成論の関係に関する理論的・思想史的研究

初年度は3回の研究会を開催して本研究の理論的基盤の検討を行った他、2018年10月には、現在世界的に注目を集める教育哲学者であるGert Biesta氏(英国Brunel University)を招いてシンポジウム「「教えること」を再考するー教育哲学の再構築を目指して」を教育哲学会大会において同学会との共催で開催した。研究会およびシンポジウムの概要は以下の通りである。研究会を通して本研究の理論的基盤の確認を行うことができた。また、海外研究協力者の一人であるヴルフ教授を迎えて第2回の研究会を開催し、打ち合わせを行うことができた。さらに、教育哲学会大会でのシンポジウムを通して本科研の意義を広く周知することができた。おおむね順調に推移しているので、第2年度も当初計画に沿って研究を進めたい。
位相的トーリック多様体論と組合せ論

ここ数年,代数幾何におけるトーリック多様体論をトポロジ「の観点から展開した理論の構築を行って来た.時を同じくして,イギリス,ロシアでも同様の観点からの研究が始まり,トーリックトポロジーと呼ばれる新しい分野が生まれつつある.本研究では,Panov氏,呂氏らと共に,トポロジーと組合せ論との関連を主に研究し,この新しい分野の発展に力を注いだ.特に,平成18年度には,5月宋から1週間,「トーリックトポロジー」と題した国際会議を大阪市立大学で開催した.組織委員は,日本学術振興会の外国人特別研究員として来日していたモスクワ大学のPanov氏,トロント大学の原田芽ぐみ氏,Yael Kashon氏の4名である.経費としては,21世紀COEプログラム「結び目を焦点とした広角度の数学拠点の形成」からの援助,松元重則氏の基盤(A),Panov氏の研究費,橋本義武氏の研究費,および本研究費を充てた.幸い,国外,国内からそれぞれ70名の参加があり,盛況であった.多くの人が,新しく生まれつつあるこの分野に感心があることが窺い知れた.個人の研究としては,以下の成果があった.(1)Guillemin・Zaraにより,トーラス多様体のトポロジーとグラフ理論との関係が調べられている.これは,グラフ理論の研究に同変トポロジーのアイデアを導入したもので大変興味深い.我々の研究ではトーラス多様体に対応するトーラスグラフという概念を導入し,その同変コホモロジー環が,可換環論で導入されているsimplicial posetのface ringになることを示した.論文は,Adv.Math.212(2007)pp.458-483.(2)同変コホモロジーはトーリック多様体の情報を多く含んでおり,トーリック多様体の研究に非常に相性がよいことが知られているが,本研究で,同変コホモロジーがトーリック多様体を完全に決定する事を示した.論文は投稿中.(3)トーリック多様体の例として,CP^1束を繰り返して得られるBotttowerと呼ばれるものがあるが,Panov氏とこれらの位相的な分類に取り組んだ(論文投稿中).また,Suh氏と,Botttowerを拡張したhigherBotttowerの位相的な分類に取り組んだ(論文準備中).ここ数年,代数幾何におけるトーリック多様体論をトポロジ「の観点から展開した理論の構築を行って来た.時を同じくして,イギリス,ロシアでも同様の観点からの研究が始まり,トーリックトポロジーと呼ばれる新しい分野が生まれつつある.本研究では,Panov氏,呂氏らと共に,トポロジーと組合せ論との関連を主に研究し,この新しい分野の発展に力を注いだ.特に,平成18年度には,5月宋から1週間,「トーリックトポロジー」と題した国際会議を大阪市立大学で開催した.組織委員は,日本学術振興会の外国人特別研究員として来日していたモスクワ大学のPanov氏,トロント大学の原田芽ぐみ氏,Yael Kashon氏の4名である.経費としては,21世紀COEプログラム「結び目を焦点とした広角度の数学拠点の形成」からの援助,松元重則氏の基盤(A),Panov氏の研究費,橋本義武氏の研究費,および本研究費を充てた.幸い,国外,国内からそれぞれ70名の参加があり,盛況であった.多くの人が,新しく生まれつつあるこの分野に感心があることが窺い知れた.個人の研究としては,以下の成果があった.(1)Guillemin・Zaraにより,トーラス多様体のトポロジーとグラフ理論との関係が調べられている.これは,グラフ理論の研究に同変トポロジーのアイデアを導入したもので大変興味深い.我々の研究ではトーラス多様体に対応するトーラスグラフという概念を導入し,その同変コホモロジー環が,可換環論で導入されているsimplicial posetのface ringになることを示した.論文は,Adv.Math.212(2007)pp.458-483.(2)同変コホモロジーはトーリック多様体の情報を多く含んでおり,トーリック多様体の研究に非常に相性がよいことが知られているが,本研究で,同変コホモロジーがトーリック多様体を完全に決定する事を示した.論文は投稿中.(3)トーリック多様体の例として,CP^1束を繰り返して得られるBotttowerと呼ばれるものがあるが,Panov氏とこれらの位相的な分類に取り組んだ(論文投稿中).また,Suh氏と,Botttowerを拡張したhigherBotttowerの位相的な分類に取り組んだ(論文準備中).代数幾何におけるトーリック多様体論をトポロジーの観点から展開した理論を構築してきた。これは、トーリック多様体論をトポロジーの言葉で復元するのみならず、多重扇、多重多面体など、新たな対象が現れる点で興味深いと思われる。トーリック多様体に対応するトポロジーの対象は、トーラス多様体である。トーラス多様体の幾何学的性質と組合せ論との関係を調べるのが、本研究の目的である。これに関して現在次のプロジェクトを進めている。(1)トーラス多様体のうち、奇数次のコホモロジーが消えているものは、よいトーラス多様体と思われる。実際トーリック多様体はそのようなものである。Panov氏との共同研究において、そのようなトーラス多様体の軌道空間の言葉による特徴づけを得た。この結果に触発されて,球面を単体的セル分割したときの単体の数の特徴づけを得た.これはStanleyの予想の解決になっている.

(2)Guillemin-Zaraにより、トーラス多様体のトポロジーとグラフ理論との関係が調べられている。これは、グラフ理論の研究に同変トポロジーのアイデアを導入したもので大変興味深い。特に、axial functionをもつトーラスグラフに対して、その同変コホモロジー環が,可換環論で導入されているsimplicial posetのface ringになることを示し,論文に纏めた(Maeda-Masuda-Panov).(3)Bott towerは,CP^1束を繰り返して得られる複素多様体であるが,これはn-cube上のトーリック多様体になっている.これらの位相的分類,および複素多様体としての分類を試みている.特に,複素多様体としての分類においては,自己同型群またはそのリー環である正則ベクトル場全体が重要な役割を果たすことを観察した.Bott towerを一般化したものとして,幾つかの単体の直積となる単純凸多面体上のquasi-toric多様体があるが,このような多様体の分類をD.Y.Suh氏と共同で進めている.ここ数年,代数幾何におけるトーリック多様体論をトポロジーの観点から展開した理論の構築を行って来た.時を同じくして,イギリス,ロシアでも同様の観点からの研究が始まり,トーリックトポロジーと呼ばれる新しい分野が生まれつつある.本研究では,Panov氏,呂氏らと共に,トポロジーと組合せ論との関連を主に研究し,この新しい分野の発展に力を注いだ.特に,平成18年度には,5月末から1週間,「トーリックトポロジー」と題した国際会議を大阪市立大学で開催した.組織委員は,日本学術振興会の外国人特別研究員として来日していたモスクワ大学のPanov氏,トロント大学の原田芽ぐみ氏,Yael Kashon氏の4名である.経費としては,21世紀COEプログラム「結び目を焦点とした広角度の数学拠点の形成」からの援助,松元重則氏の基盤(A),Panov氏の研究費,橋本義武氏の研究費,および本研究費を充てた.幸い,国外,国内からそれぞれ70名の参加があり,盛況であった.多くの人が,新しく生まれつつあるこの分野に感心があることが窺い知れた.個人の研究としては,以下の成果があった.(1)Guillemin-Zaraにより,トーラス多様体のトポロジーとグラフ理論との関係が調べられている.これは,グラフ理論の研究に同変トポロジーのアイデアを導入したもので大変興味深い.我々の研究では,トーラス多様体に対応するトーラスグラフという概念を導入し,その同変コホモロジー環が,可換環論で導入されているsimlicial posetのface ringになることを示した.論文は,Adv.Math.212(2007)pp.458-483.(2)同変コホモロジーはトーリック多様体の情報を多く含んでおり,トーリック多様体の研究に非常に相性がよいことが知られているが,本研究で,同変コホモロジーがトーリック多様体を完全に決定する事を示した.論文は投稿中.(3)トーリック多様体の例として,CP^1束を繰り返して得られるBott towerと呼ばれるものがあるが,Panov氏とこれらの位相的な分類に取り組んだ(論文投稿中).また,Suh氏と,Bott towerを拡張したhigher Bott towerの位相的な分類に取り組んだ(論文準備中).
局在電磁波配線を利用した単一磁束量子論理ゲートの研究と高速信号処理回路への応用

単一磁束量子(SFQ)回路と無損失超伝導配線を融合させた局在電磁波集積回路は、高速性、低消費電力性において極めて優れた性能を有する。本研究では、SFQ論理ゲートを直接、超伝導配線に接続する技術を研究し、新たなセルライブラリの開発を行った。これにより、回路の素子数と消費電力を低減し、設計自由度を向上させることが可能となった。さらに、局在電磁波集積回路の信号処理回路への応用を目指して、FFT演算回路を開発し、それらの高速動作実証を行った。本研究では、局在電磁波配線を利用した単一磁束量子(SFQ)回路を実現する上で重要な課題であるSFQ論理ゲートの最適設計法について研究する。これによりSFQ論理ゲート間を超伝導伝送線路で直接配線するための基本技術を確立し、回路設計の柔軟性を向上させる。更に、局在電磁波集積回路の標準セルライブラリを構築し、設計資産の共有化を図る。研究の後半では、開発したセルライブラリを利用して信号処理回路の開発を行ない、半導体回路を超える性能を有する信号処理回路の実証を目指す。局在電磁波による高スループット信号伝送を利用することにより単一磁束量子論理回路(SFQ回路)の性能を飛躍的に向上させることができる。この新技術は、SFQ回路の設計の柔軟性を増し、従来の配線に制限された集積回路設計法から配線の高速性や高スループット性を積極的に利用した設計法へと回路アーキテクチャの面でも新たなパラダイムシフトをもたらす。本特定研究領域は、将来のサブテラヘルツ集積回路分野の確立に向け、この新しい局在電磁波配線技術を前面に据えた単一磁束量子集積回路の研究を、デバイス技術、設計技術から応用まで総合的に推進するものである。具体的には、SFQ局在電磁波集積回路の動作スピードと集積密度を高めるための基盤となるプロセス技術、ならびに局在電磁波導波路を利用した設計技術を確立し、それらの高速信号処理回路応用への展開を図る。総括班は執行部としてプロジェクト全体の研究方針の決定、各研究グループの監督と調整、他プロジェクトの研究者も含めた研究成果の評価を行う。また、班員の情報交換、成果発表のための全体会議を企画して成果を取りまとめる。本年度は、総括班の企画として、3回の研究代表者会議を行ない、研究目標の具体的な設定を綿密に行なうとともに、研究連携体制の確認を行なった。これにより、(1)チップ試作体制の強化、(2)回路設計環境とライブラリの共有化、(3)共通研究課題目標の設定、(4)新たな研究目標の設定、などを行なった。また、設計グループMeetingを実施し、設計環境とライブラリの共有化の具体的な実施方法を検討した。年度末には公開の領域全体会議を横浜において開催し、成果報告を行うとともに、評価委員による外部評価を行なった。局在電磁波配線を利用したSFQ回路を実現する上で重要な課題であるSFQ論理ゲートの最適設計法について研究する。本年度は、昨年度に引き続きSFQ論理ゲート間を超伝導伝送線路で直接配線するための基本技術を検討した。SFQ論理ゲートを直接超伝導伝送線路に接続する際の問題点は、接続部での電磁波の反射である。本研究では、論理ゲートに対し、既存の超伝導伝送線路用のドライバー/レシーバを接続する方法を用いた。論理ゲートのパラメータの最適化により、より少ない追加接合数で超伝送伝送線路に論理ゲートを直接接続できることを示した。D Flip-Flop、パルス分岐、パルス合流ゲート等の基本ゲートについて、接合の増加量、バイアスマージン、遅延時間の低減効果を検討し、少ない接合数で超伝導配線と論理ゲートを接続し、論理ゲートの伝搬遅延時間を大幅に低減することができた。更に、局在電磁波集積回路に適したFFTプロセッサアーキテクチャの検討を行った。アレイ状のバタフライ演算ユニットで構成されたプロセッサ構造を採用し、次世代Nb 10kA/cm2プロセスを用いて、約1TOPSのチップ演算性能のFFTプロセッサの開発を行うことを決定した。また、既存のプロセスを用いて4-bit乗算器を設計試作し、最高40GHzのクロック周波数での動作実証に成功した。本年度は、昨年度に確立したSFQ論理ゲート間を超伝導伝送線路で直接配線するためのセル設計技術を用いて、基本ゲートのセルライブラリを構築した。NDRO、D2FFを含む7種類の基本セルを設計、試作し、それらのバイアス電流マージンを実験的に評価した。

その結果、ほとんどのセルについて、従来のセルと同等のバイアス電流マージンで回路が動作することを示した。これらの基本セルを用いてシフトレジスタならびに半加算器を設計、試作し、実験において十分なバイアス電流マージンを得た。これにより、開発した基本セルは、超伝導伝送線路と直接接続可能であるばかりでなく、基本セル同士も直接接続可能であることを示した。新たな論理ゲートセルを用いることで回路の接合数、面積、レイテンシ、バイアス電流を約25%低減できることが分かった。以上により、提案する回路設計法の有効性を示した。SFQ回路を用いた高性能信号処理回路の動作実証を目的としてFFTプロセッサ用の4bitビットシリアルバタフライ演算器の設計と試作を行った。オンチップ高速テストにより、16GHzにおける正常動作を確認した。局在電磁波配線を利用したSFQ回路を実現する上で重要な課題であるSFQ論理ゲートの最適設計法について研究を行った。これによりSFQ論理ゲート間を超伝導伝送線路で直接配線するための基本技術を確立し、回路設計の柔軟性を向上させた。研究の後半では、開発したセルライブラリを利用して信号処理回路の開発を行ない、半導体回路を超える性能を有する信号処理回路の実証を行った。本年度は、これまでに確立したSFQ論理ゲート間を超伝導伝送線路で直接配線するためのセル設計技術を用いて、論理ゲートセルライブラリのフルセットを完成させた。各論理ゲートのタイミング情報、回路図、レイアウト構造からなるセルライブラリを構築し、他の研究グループとともにトップダウン設計環境を構築した。これらの基本セルを用いて2×2スイッチを設計、試作し、新たな論理ゲートセルを用いることで回路の接合数、面積、レイテンシ、バイアス電流を大幅に低減できることを示した。更に、SFQ回路を用いた高性能信号処理回路の動作実証を目的としてFFTプロセッサ用の4bitバタフライ演算器の設計と試作を行った。バタフライ演算器は4個の乗算器と6個の加減算器で構成され、ビットシリアルアーキテクチャに基づいて設計された。オンチップ高速テストにより、4bitベタフライ演算器の13GHzにおける完全動作を確認した。これにより33GOPS相当の演算性能を達成した。