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出産および育児に関するソーシャルサポート・ネットワークの研究

住民の高齢化によりこうした伝統的なソーシャルサポートに若干の変化はみられるが、依然として隣組などのソーシャルサポートが十分に機能しており、それを維持しようとする住民の意識も強いことが明らかになった。都市化の程度の差によるソーシャル・サポート・ネットワークを比較するために、本年度は、比較的都市化の進んだ広島県広島市近郊のA市において質的研究(調査1)を行い、現在は量的研究(調査2)を継続している。【調査1】ソーシャル・サポートの存在が、母親の育児不安を軽減させることは既に知られているが、実際のネットワークの状況は明らかにされていない。そこで、育児をする母親がどのようなソーシャル・サポート・ネットワークを持ち、そのネットワークについてどのように考えているかを質的に明らかにすることを調査1の研究目的とした。広島市近郊のA市が開催する育児相談に参加する母親35名にインタビューを実施し、それらの記述を文脈単位で264、サンプリング単位で35に区分して内容分析を行った。その結果、育児に関する文脈単位の分析では、「育児相談への参加理由」、「育児状況の評価」、「夫の育児協力」、「夫以外の育児の相談相手」、「夫以外の育児の実際的な手助け」、「近隣の状況」、「母親同士の交流」、「母親の外出」、「子どもの友だち」、「母親の就業」という10のカテゴリーが得られた。サンプリング単位の分析では、43%の母親が現状のネットワークに満足し、51%の母親がネットワークを拡大したいと考えていることが明らかとなった。【調査2】育児をする母親がどのようなソーシャル・サポート・ネットワークを持ち、そのネットワークについてどのように考えているかを大きな集団を対象として量的に明らかにすることを調査2の研究目的とした。そこで、調査1の質的な研究結果をもとに質問紙を作成し、出産4か月後と出産7か月後の母親を対象に2回の縦断調査を行っている。次年度にはその成果を報告する予定である。出産し育児をするためには多くのソーシャル・サポートが必要であるが、現在の母親たちの多くは出産・育児を社会から隔絶された状況の中で行うことを余儀なくされており、不安や孤独感を持っている。このような状況を改善するためには、ソーシャル・サポートを提供するネットワークを家族、近隣、地域とそこに暮らす人々の生活の中で全体的にとらえ、さらにソーシャル・サポート・ネットワークが充分に機能していた時代と現在のそれを比較することで、ソーシャル・サポート・ネットワークが存在し、機能するための要件や、それを開発し機能させるための方向性を明らかにする必要がある。平成11年度は、ソーシャル・サポート・ネットワークが充分に機能していた時代の昭和初期に焦点をあて、長野県下伊那郡大鹿村でソーシャル・サポート・ネットワークと育児についての調査を行い、育児の責任を母親一人に背負わせない山村の共同生活のあり方を明らかにした。平成12年度は、現在の都市化した地域でのソーシャル・サポート・ネットワークを明らかにするために、広島県広島市近郊の市に居住する母親にインタビューを行い、都市化した地域の母親は近隣とのネットワークを持たないが、育児をする母親同士のつきあいを持ちたいという母親の意向があることがわかった。
モジュラー関数体と楕円曲線における算術的性質の構成的研究

モジュラー関数体の定義方程式の解に対応する楕円曲線を決定するために,定義方程式を与えるモジュラー関数体の生成元により,モジュラー不変関数を有理関数として計算する方法をヘッケ群「0(N)の場合に研究した.非ワイエルシュトラス点である一つのカスプでのみ極をもつモジュラー関数を構成すれば,生成元,定義方程式,モジュラー不変関数の有理関数表現が計算できることを示し,さらに,計算の基になるモジュラー関数の構成法を与えた.この結果は「Representation of modular invariant function by generators ofa modular functionfield, DMIS-RR-05-2, arXivmath.NT/0504261,13Apr.2005」として発表した.また,上記のモジュラー関数の表「Table of represent ations of J by generators ofa modular function fields」をWeb上(http://www.las.osakafu-u.ac.jp/^-ishii/)で公開した.モジュラー関数体の定義方程式の解に対応する楕円曲線を決定するために,定義方程式を与えるモジュラー関数体の生成元により,モジュラー不変関数を有理関数として計算する方法をヘッケ群「0(N)の場合に研究した.非ワイエルシュトラス点である一つのカスプでのみ極をもつモジュラー関数を構成すれば,生成元,定義方程式,モジュラー不変関数の有理関数表現が計算できることを示し,さらに,計算の基になるモジュラー関数の構成法を与えた.この結果は「Representation of modular invariant function by generators ofa modular functionfield, DMIS-RR-05-2, arXivmath.NT/0504261,13Apr.2005」として発表した.また,上記のモジュラー関数の表「Table of represent ations of J by generators ofa modular function fields」をWeb上(http://www.las.osakafu-u.ac.jp/^-ishii/)で公開した.モジュラー関数体の定義方程式の有限体上の有理解を考察するために,与えられた位数の巡回群を部分群として含むような有理点群を持つ楕円曲線の構成を行った.虚数乗法をもつ楕円曲線を利用する方法では,前年度の研究(基盤研究C(1)課題番号12640036)に引き続き,その虚2次体に於ける素数のノルム形式表示を利用したフロベニウス準同型のトレースの決定法を研究した.計算機実験を積み重ねることにより,前年度に得られた結果の成立範囲を拡張,さらに証明方法の整理を行い,より理論的に普遍性のある結果に改良することができた.これらの結果は平成15年日本数学会の年会,平成15年日本応用数理学会「数論アルゴリズムとその応用」研究部会(JANT)第10回研究集会で発表すると共に,Bullen of the Australian Mathematical Societyに投稿し,平成16年2月にアクセプトされている.引き続き虚2次体の類数が1の場合に於ける2つの虚2次体でのノルム形式表示からフロベニウス準同型のトレースを決めている先行者達の結果とここでの実2次体の類体論を用いて表している結果の理論的結び付きを調べている.虚数乗法をもたない楕円曲線に対しては,大学院博士後期課程学生の研究テーマの一つに取り上げて,研究を行っている.この場合には,p-1が2のべきと,3,5または7のどれか1つのべきとの積となる形の素数pに対して素体上の有理点群が巡回群となるような楕円曲線のパラメトリックな構成の例をつくることができた.モジュラー曲線の定義方程式の有理点に対応する楕円曲線を構成するための方法を見つけるために,J-関数と従来の研究で得られているモジュラー関数体の生成元の間の関係式を求めるための実行可能なアルゴリズムの研究を行い複数の例で計算機実験を実施した.モジュラー曲線X0(N)の有理点はある性質をもつ楕円曲線の同型類に対応しているので,与えられた有理点から対応する楕円曲線のJ-invariantを計算する方法を求めるのが研究の目的の一つである.X0(N)の関数体の生成元を構成し,その生成元によりJ-関数を有理関数として具体的に表すことができれば,生成元から決まる定義方程式の非特異な有理点に対応する楕円曲線のJ-invariantが計算でき,楕円曲線の同型類が求まる.X0(N)の種数をgとするとき,非ワイエルシュトラス点Pを選び,Pのみで極をもち,その極の位数がそれぞれg+1,g+2である関数からJをその有理関数として表すアルゴリズムを見いだした.問題はそのような性質をもつ関数を構成することであるが,従来このテーマの研究の中で生成元を作るために構成してきたモジュラー関数からある程度は作れることが計算機実験を行うことにより確かめられ,実際Nが6から52までの場合にJ-関数を生成元の有理関数で表わすことができている.一般の場合でも点Pのみで極をもち,位数がg+1から2g+1であるg+1個の関数を見つければ,自動的にJを表す有理式を求めることができる.この方法はX0(N)がhyperelliptic, bi-eliipticでない場合も適用できる.この結果については,現在プレプリントを作成中であるが,1部の結果は,2004年9月の日本数学会秋季総合分科会(北海道大学)で「モジュラー群Γ(N)に関する保型関数体の部分体の生成元によるJ-関数の表示」として発表した.

また,他の一つの研究目的である有限体上の巡回的有理点群をもつ楕円曲線の構成では,種数が0の場合のJ-関数の生成元による表示を利用して,有理数体上定義された楕円曲線で特別な形の素数で還元すれば,巡回的有理点群をもつものを構成することができた.この結果の1部は研究協力者である博士後期課程3年の中沢氏直也氏が上記学会で「巡回的なFp-有理点群をもつ楕円曲線のパラメトリックな構成について」として発表した.モジュラー曲線X_0(N)の定義方程式の解に対応する楕円曲線の同型類を決めるために,X_0(N)の関数体の定義方程式を与える生成元によるJ-不変関数の有理表現を引き続き研究した.具体的なレベルNに対して,有理表現を得るために用いた関数についての実験データから予想される結果に証明を与えるために,理論的考察を行った.特にそれらの関数の極,零点の位数に現れる数論的関数の性質について研究し,当初に比べ,必要となる関数の範囲を絞り込むことができたが,さらに計算的手法から離れた,より一般的な取り扱いができるように様々な可能性を試している.これまでにこの研究で得られた結果を国際的なプレプリント・サーバーarXiv.orgに下記の論文として投稿した.また,応用として,モジュラー関数体の生成元によるJ-不変関数体の有理表現を利用して,有限体上に巡回的有理点群を持つ楕円曲線を系統的に構成することを博士課程の学生の研究テーマとし,共同研究により,次の2件の結果を得た.
脂質代謝能力の個人差に応じた最適な運動強度の検討

体内の脂質をエネルギーとして利用する能力(脂質代謝能力)は身体組成や心肺体力など様々な要因により個人差がある。脂質代謝能力に応じて脂質をより多く酸化できる運動強度は異なると推察されるが、脂質代謝能力と実際の長時間運動中の脂質代謝との関係について十分な検討は実施されていない。本研究では検討課題Iとして「脂質代謝能力の違いが長時間運動中の脂質代謝にどの様に反映されるか」を明らかにし、検討課題IIとして「脂質代謝能力の違いに応じて脂質酸化に最適な運動強度範囲が異なるか」を検討した。検討課題Iの実績の概要:若年男性30名(肥満者11名、標準体重者11名、持久鍛錬者8名)を対象に脂質代謝能力の指標である脂質酸化量の最大値(maximal fat oxidation:MFO)およびMFOが示される運動強度(Fatmax)を運動負荷試験により測定し、Fatmaxで300kcal消費する長時間運動中の脂質酸化量との関係を検討した。MFOと長時間運動中の脂質酸化量との間に有意な相関関係は認められなかったが、Fatmaxと長時間運動中の脂質酸化量との間に有意な負の相関関係が認められた。検討課題IIの実績の概要:検討課題Iの実験参加者の内、肥満者10名、標準体重者10名を対象にFatmax±10%強度で300kcal消費する長時間運動を追加で実施し脂質酸化量の違いを検討した。FatmaxおよびFatmax±10%強度において対象者間の脂質酸化量に差はなく、いずれの対象者においてもFatmaxおよびFatmax+10%強度に比べてFatmaxー10%強度の方が運動中の脂質酸化量が有意に多かった。これらの結果をまとめると、脂質代謝能力の違いは長時間運動中の脂質酸化量には影響せず、エネルギー消費量を基準に考えた場合、中等度強度よりもやや低い運動強度の方が脂質をより多く酸化できる可能性が推測される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は脂質代謝能力の違いが長時間運動中の脂質酸化量にどのように反映されるかを明らかにし、脂質代謝能力に応じた脂質酸化に最適な運動強度範囲を解明することである。平成28年度は定期的な運動習慣のない健康な若年男性11名(肥満者7名,標準体重者4名)を対象に測定を実施した。事前測定として運動負荷試験を行い、心肺体力の指標となる最大酸素摂取量(VO2max)および脂質代謝能力の指標とされる最大脂質酸化量(maximal fat oxidation: MFO)、最大脂質酸化量が示される運動強度(Fatmax)を測定した。その後、Fatmaxで300kcal消費する長時間運動負荷実験を実施し、運動中の脂質酸化量を呼気ガス分析で測定した。脂質代謝能力と長時間運動中の脂質酸化量との関連を明らかにすべく、脂質代謝能力の指標であるMFOおよびFatmaxとFatmaxでの300kcalの長時間運動中の脂質酸化量との相関関係を検討した。MFO, FatmaxともにFatmaxでの長時間運動中の脂質酸化量との間に有意な相関関係は認められなかった。しかし、肥満者7名に着目するとFatmaxとFatmaxでの長時間運動中の脂質酸化量との間にやや強い相関関係が認められた(R=0.62)。肥満者は鍛錬者や標準体重者と比べて脂質代謝能力が低いと示唆されており、脂質代謝能力に応じて脂質酸化に最適な運動強度は異なる可能性が推察される。本研究は脂質代謝能力と長時間運動中の脂質酸化量との関連を明らかにするのが主な目的であり、様々な脂質代謝能力の対象者を数多く測定する必要がある。今後は鍛錬者も含めて引き続き測定を実施すると共に、血液分析や脂質代謝能力の詳細な解析を含めて検討を実施する。平成28年度は実験手法の確立および定期的な運動習慣のない肥満者7名、標準体重者4名の測定を実施した。Fatmaxが全ての人において脂質酸化に最適な運動強度であるならば、脂質代謝能力とFatmaxでの長時間運動中の脂質酸化量との間に関連が認められると推察されるが、これまでに測定した11名では有意な関連が認められなかった。よって、当初の仮説通り脂質酸化に最適な運動強度は脂質代謝能力に応じて異なる可能性が推測される。今後、鍛錬者も含めて様々な脂質代謝能力を有する対象者の測定を進めていく必要があるが、研究はおおむね順調に進展していると考える。

MFOと長時間運動中の脂質酸化量との間に有意な相関関係は認められなかったが、Fatmaxと長時間運動中の脂質酸化量との間に有意な負の相関関係が認められた。検討課題IIの実績の概要:検討課題Iの実験参加者の内、肥満者10名、標準体重者10名を対象にFatmax±10%強度で300kcal消費する長時間運動を追加で実施し脂質酸化量の違いを検討した。FatmaxおよびFatmax±10%強度において対象者間の脂質酸化量に差はなく、いずれの対象者においてもFatmaxおよびFatmax+10%強度に比べてFatmaxー10%強度の方が運動中の脂質酸化量が有意に多かった。これらの結果をまとめると、脂質代謝能力の違いは長時間運動中の脂質酸化量には影響せず、エネルギー消費量を基準に考えた場合、中等度強度よりもやや低い運動強度の方が脂質をより多く酸化できる可能性が推測される。引き続き定期的な運動習慣のない肥満者および標準体重者の測定を行うと共に鍛錬者の測定を実施する。様々な脂質代謝能力を有する対象者の測定結果を血液分析や脂質代謝能力の詳細な解析を含めて検討を行い、本研究の検討課題である「脂質代謝能力の違いが長時間運動中の脂質酸化量にどのように反映されるか」、「脂質代謝能力に応じた脂質酸化に最適な運動強度範囲」を明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。
術前リキッドバイオプシーでのテロメア測定による大腸癌肝転移術後の予後予測

大腸癌肝転移の外科切除症例において、単発の小さな肝転移でも、早期に再発し不幸な転機をとる患者がいる一方で、多数の転移を認めても、手術で肝転移を取り除くことで、大腸癌が治癒する患者が存在する。しかし、術前より予後を予測することは困難である。肝転移切除術後の予後を予測するために、癌細胞のテロメア長やテロメレース活性が利用できないかを検討し、さらにliquid biopsyへの応用に挑戦する。
トキソカラ症の実態解明～多彩な臨床像とその病態に関連する諸因子の基礎的検討～

多彩な臨床像を呈するトキソカラ症について、臨床的特徴の解析とその病態に関連する因子について検討の検討を試みた。しかし感染源となる牛レバーの生食が禁止された影響か、症例の登録はわずか1例に留まった。一方でトキソカラ症類似の慢性好酸球性肺炎の患者を診断し、新たな鑑別疾患の存在が明らかとなった。また従来使用していたToxocaraCHEKが製造中止となり、同等あるいはそれ以上の感度と特異性を持つ診断キットの開発が必要となった。新たにToxocaraICAを試作し、ToxocaraCHEKと同等の感度を有していることを確認した。平成25年度に蓄積されたトキソカラ症例は、合計30症例(研究代表者施設3例、分担研究者施設27例)であった。これは過去の年度別症例数と比較すると、およそ半分に減っており、トキソカラ症の感染源となる牛肝の生食が平成24年7月に禁止された影響が考えられた。病型は内蔵幼型が3例、眼型が26例、その他1例であった。その他の1例は関節腫脹など自己免疫疾患様症状が主たる所見であった。男女比は1:2と女性患者が多く、平均年齢は53歳であった。自己免疫疾患様症状を主とした1例では、アルベンダゾールによる治療効果が乏しく、肝機能障害が見られたためイベルメクチンによる治療を行い経過観察中である。非典型的な症状が見られる症例では、トキソカラ症治療の第一選択薬であるアルベンダゾールに対する治療応答が悪い可能性が示唆された。また症例の蓄積を行う中で、内蔵型トキソカラ症が強く疑われたが、最終的に慢性好酸球性肺炎と診断した症例があった。慢性好酸球性肺炎でトキソカラ症類似の画像所見が見られたという報告はこれまでになく、症例報告を作成中である。トキソカラ症免疫診断システムの構築に関しては、診断用のトキソカラLES抗原を得るためのトキソカラ3期幼虫飼養およびトキソカラLES抗原精製が可能な体制を整備した。平成26年度に蓄積されたトキソカラ症例は研究代表者施設でわずか1例にとどまった。貴重な1例はもともと気管支ぜんそくの治療を受けている患者が、アドヒアランスが良好であるにもかかわらずぜんそく発作の頻度が増加し、好酸球増多の割合が上昇したために寄生虫症を疑われトキソカラ症の診断に至ったものである。アルベンダゾールの治療を行い、経過を観察中である。研究協力に同意され診断時、治療前後の経時血清を保存しており、今後の解析に備えている。蓄積症例数の減少は、やはり平成24年7月に感染源となる牛レバーの生食提供が禁止された影響が考えられる。研究代表者施設および分担研究者施設のみでは十分な研究成果を出すための症例数が確保できないと思われ、他施設への協力を依頼する予定である。診断用のトキソカラ幼虫排泄・分泌(LES)抗原を得るため、および実験動物感染実験に用いるトキソカラ虫卵の入手が困難な状況も続いている。タイ王国マヒドン大学熱帯医学部蠕虫学教室のDr. Dorn Watthanakulpanichにトキソカラ虫体入手の協力を依頼しているが、タイ王国でも入手が困難であり、安定的な虫体確保には至っていない。一方でトキソカラ症の臨床知見・経験を有する研究者は少なく、学術情報誌モダンメディア・話題の感染症欄に「国内におけるトキソカラ症の実態」と題して寄稿する機会を得た。イヌ回虫・ネコ回虫、トキソカラ症の基本事項(疫学、病型、診断、治療)とその診療における問題点を提起した。平成27年度、研究代表者施設でトキソカラ症例を蓄積することはできなかった。診断用のトキソカラ幼虫分泌・排泄物(LES)抗原を得るため、および動物実験に用いるトキソカラ虫卵を入手する経路の確立も困難を極めた。一方でこれまでに保管していたトキソカラLESを用い、トキソカラ症の抗体検査法のために、新しい免疫クロマト法による迅速抗体検査試薬キットを、民間バイオベンチャー企業(株式会社バイオメディカル研究所)との間で共同開発した。保管していた患者血清を用い、従来使用していたToxocaraCHEKと比較検討した。その結果、新キットを用いて測定した抗体検査の結果はToxocaraCHEKと100%一致し、感度と特異性も従来法と同等と判定された。今後、病型別、検査検体別の感度・特異度の評価を追加して行っていく必要があるが、ToxocaraCHEKの入手が困難となっている現状から、今回開発した新キットをトキソカラ抗体検査の新しい迅速診断キットとして展開していく基盤を構築できたと考える。トキソカラ症の疫学、原因寄生虫、病型、診断、治療とその診療における問題点を提起した総説「国内におけるトキソカラ症の実態」はモダンメディア(61巻12号18-26頁)に掲載された。本稿による情報発信をきっかけにトキソカラ症が再認識され、症例の蓄積が進めば臨床的特徴の解析や新しい迅速診断キットの有効性について前向き検討を進めることができると思われる。

また従来使用していたToxocaraCHEKが製造中止となり、同等あるいはそれ以上の感度と特異性を持つ診断キットの開発が必要となった。新たにToxocaraICAを試作し、ToxocaraCHEKと同等の感度を有していることを確認した。研究代表者施設および分担研究者施設で蓄積される症例数が少ないため、臨床的特徴の解析が遅れている。またトキソカラ虫体の入手が非常に困難であり、安定して虫体を確保するために国内外の研究者の協力体制を整えているとことである。以上の状況から動物への感染実験が実施できておらず、研究成果の達成が遅れている。寄生虫学引き続きトキソカラ症例の蓄積を継続する。研究代表者施設および分担研究者施設のみでは十分な研究成果を出すための症例数が確保できないと思われ、宮崎大学や国立感染症研究所など他施設への協力を依頼する。トキソカラ症免疫診断システムは、診断用のトキソカラLES抗原を得るための環境は整備できたもののトキソカラ虫体そのものの入手が非常に困難である。国内他施設でも同様の状況であり、国外を含め虫体の入手経路を確保することが今後の本研究の遂行に不可欠である。平成26年度は論文投稿に至らず、計上していた論文投稿費が次年度使用となった。動物感染実験の実施に至らず動物購入費を使用しなかった。引き続きトキソカラ症例の蓄積、症例の解析を継続する。今後、トキソカラ感染動物モデルを用いた検討を予定しており、トキソカラ虫体の入手先確保が急務である。国内の研究者のみならず、国外、特に研究代表者と交流のあるマヒドン大学の研究者にも依頼し、トキソカラ虫体入手に努める。協力が得られた施設へ症例データを入手するための旅費に充てる予定である。平成25年度は論文投稿に至らず、計上していた英文校正費および論文投稿費が次年度使用となった。また患者検体輸送費を計上していたが、輸送回数が当初計画より少なく、次年度使用となった。トキソカラ虫体の国外からの調達を検討しており、その経費にあてる予定である。
アミノ酸由来バイオマスプラスチックの開発と微細構造制御による高性能化

結晶性の立体規則性ポリ(α-ヒドロキシ酸) (PAHA)の中で、側鎖にそれぞれイソプロピル基、sec-ブチル基を有するP(L-iPr)、P(L-s-Bu)の高分子量体に着目し、2年目(H30年度)はその構造解析を中心に行った。高分子量P(L-iPr)のβ晶については、初年度に前倒しした構造解析を継続した。初年度にコンホメーションが決定された分子鎖を、単位格子に様々な様式で充填し、それぞれのモデルの妥当性をX線回折とエネルギーの両観点から評価した。比較的良好な構造モデルが得られたが、まだ最終的な構造決定には至っていない。さらに、α晶の配向試料の作製に成功し、そのX線回折像を解析した結果、α晶ではβ晶に比べてらせん構造が乱れていることが示唆された。α晶はβ晶よりも融点が100 °C以上低いため、その原因がこの乱れた構造にあると推察される。この結果はPAHAの構造制御が材料物性を大きく変化させるという点で、学術的にも工業的にも大変興味深い。P(L-s-Bu)を様々な条件で結晶化させたが、いずれも単一の結晶形が形成され、結晶多形は見られなかった。P(L-s-Bu)の高配向試料を得ることに成功し、良質なX線回折像を得た。これを解析することで、確からしい格子定数と大まかな分子鎖コンホメーションを得た。今後、P(L-s-Bu)結晶の詳細な分子鎖コンホメーションと分子鎖充填様式を解析する予定である。加えて、赤外分光法によりP(L-s-Bu)の分子間相互作用について調べた結果、P(L-iPr)とは異なり「弱い水素結合」の存在を示すスペクトルは見られなかった。このような水素結合が融点に大きな影響を及ぼすのであれば、その解明は材料物性の制御の観点から極めて重要である。現在(最終年度)、P(L-iPr)のβ晶及びα晶、P(L-s-Bu)結晶の構造決定に向けて、解析を続けている。2年目(H30年度)に完了予定であった3)立体規則性ポリ(α-ヒドロキシ酸)(PAHA)の構造解析に想定を超える時間を要した。この理由として、側鎖イソプロピル基のPAHA、P(L-iPr)の結晶構造、特に分子鎖の単位格子への充填様式が予想以上に複雑で、自作の解析プログラムに多くの追加機能を書き足す必要が生じ、時間を要したことが挙げられる。加えて、側鎖sec-ブチル基のPAHA、P(L-s-Bu)の結晶構造解析も容易では無いことが判明したため、進捗が「やや遅れている」と判断し、補助事業期間を延長した。しかしながら、良質な配向試料を作製し適切な測定を行うことで、良質なX線回折データが得られているので、解析に時間をかけてじっくり取り組めば、信頼性の高い結晶構造モデルが得られると期待される。より大きなスケールの高次構造や球晶構造の解析は完了しているため、結晶構造が決定できれば4)立体規則性PAHAの構造制御による高性能化へと繋がると期待される。さらに、シンクロトロンX線を利用した時分割X線その場測定を行い、立体規則性PAHAの結晶化、結晶転移、融解挙動の解析も行っているところである。補助事業期間を延長して得られた1年間で、以下のように研究を進めたい。まず、進捗が遅れた原因である3)立体規則性ポリ(α-ヒドロキシ酸)(PAHA)の構造解析に取り組む。最適な構造モデルへと収束させるため、分子鎖充填様式の最適化アルゴリズムを改良する。計算用PCの更新も考えている。側鎖イソプロピル基のPAHA、P(L-iPr)のβ晶と、側鎖sec-ブチル基のP(L-s-Bu)結晶については、分子鎖コンホメーション、単位格子、そして分子鎖の単位格子への充填様式を精密に求める。P(L-iPr)のα晶については、乱れた結晶モデルを用いて、構造の乱れを定量化する。最終的に、P(L-iPr)とP(L-s-Bu)の構造・物性の比較を行い、立体規則性PAHAの構造・物性相関の解明と4)構造制御による高性能化を達成したい。炭素数34の様々なアルキル側鎖を有する立体規則性ポリ(α-ヒドロキシ酸)(PAHA)のオリゴマーを直接重縮合により合成し、その結晶性を調査した。その結果、側鎖にイソプロピル基を有する立体規則性PAHA、P(L-iPr)に加えて、側鎖にsec-ブチル基を有する立体規則性PAHA、P(L-s-Bu)も結晶性を有することを見出した。これに対して、側鎖プロピル基、n-ブチル基のPAHAは、側鎖イソブチル基のものと同様に、結晶性を示さなかった。このように、側鎖構造がPAHAの結晶性に大きな影響を及ぼすことを見出した。アミノ酸のL-イソロイシンを原料としてP(L-s-Bu)の高分子量体(数平均分子量7万)の合成に成功した。得られたP(L-s-Bu)は結晶性高分子であり、ポリ(L-乳酸)よりも高い融点(193 °C)を示すことが分かった。既に高分子量体の得られているP(L-iPr)については、次年度目標である構造解析に前倒しで取り組んだ。P(L-iPr)のβ晶の結晶構造解析を行い、確からしい格子定数と分子鎖コンホメーションを得た。

現在、結晶構造決定に向けて、解析ソフトウェアの改良をしながら解析を続けている。さらに、赤外分光法によりP(L-iPr)の分子間相互作用について調べた結果、弱い水素結合の存在が示唆され、高融点の要因ではないかと予想された。時分割赤外分光測定のため、装置に取付け可能な加熱ステージを作製した。初年度に行う予定の1)立体規則性PAHAの合成,2)立体規則性PAHAの物性評価については、概ね順調に進行している。立体規則性ポリ(α-ヒドロキシ酸)(PAHA)の側鎖構造が結晶性、物性に大きな影響を及ぼすことを定量的に明らかにした。さらに、側鎖にイソプロピル基を有する立体規則性PAHA、P(L-iPr)に加えて、側鎖にsec-ブチル基を有する立体規則性PAHA、P(L-s-Bu)の高分子量体の合成にも成功した。既に高分子量体の得られているP(L-iPr)については、次年度目標である3)立体規則性PAHAの構造解析に前倒しで取り組んだ。その結果、最終構造の決定までは行かなかったが、確からしい格子定数と分子鎖コンホメーションが既に得られている。さらに、時分割赤外分光測定のため、装置に取付け可能な加熱ステージを作製し、目的の時分割昇温測定ができることを確認した。結晶性の立体規則性ポリ(α-ヒドロキシ酸) (PAHA)の中で、側鎖にそれぞれイソプロピル基、sec-ブチル基を有するP(L-iPr)、P(L-s-Bu)の高分子量体に着目し、2年目(H30年度)はその構造解析を中心に行った。高分子量P(L-iPr)のβ晶については、初年度に前倒しした構造解析を継続した。初年度にコンホメーションが決定された分子鎖を、単位格子に様々な様式で充填し、それぞれのモデルの妥当性をX線回折とエネルギーの両観点から評価した。比較的良好な構造モデルが得られたが、まだ最終的な構造決定には至っていない。さらに、α晶の配向試料の作製に成功し、そのX線回折像を解析した結果、α晶ではβ晶に比べてらせん構造が乱れていることが示唆された。α晶はβ晶よりも融点が100 °C以上低いため、その原因がこの乱れた構造にあると推察される。この結果はPAHAの構造制御が材料物性を大きく変化させるという点で、学術的にも工業的にも大変興味深い。P(L-s-Bu)を様々な条件で結晶化させたが、いずれも単一の結晶形が形成され、結晶多形は見られなかった。P(L-s-Bu)の高配向試料を得ることに成功し、良質なX線回折像を得た。これを解析することで、確からしい格子定数と大まかな分子鎖コンホメーションを得た。今後、P(L-s-Bu)結晶の詳細な分子鎖コンホメーションと分子鎖充填様式を解析する予定である。加えて、赤外分光法によりP(L-s-Bu)の分子間相互作用について調べた結果、P(L-iPr)とは異なり「弱い水素結合」の存在を示すスペクトルは見られなかった。このような水素結合が融点に大きな影響を及ぼすのであれば、その解明は材料物性の制御の観点から極めて重要である。現在(最終年度)、P(L-iPr)のβ晶及びα晶、P(L-s-Bu)結晶の構造決定に向けて、解析を続けている。2年目(H30年度)に完了予定であった3)立体規則性ポリ(α-ヒドロキシ酸)(PAHA)の構造解析に想定を超える時間を要した。この理由として、側鎖イソプロピル基のPAHA、P(L-iPr)の結晶構造、特に分子鎖の単位格子への充填様式が予想以上に複雑で、自作の解析プログラムに多くの追加機能を書き足す必要が生じ、時間を要したことが挙げられる。
着心地に及ぼす発汗挙動の影響

環境温・湿度の激変時に於ける着衣の重要性はよく知られた事実であるにも拘わらず、その科学的解明はなされてこなかった。衣服の着心地の研究においては、非定常時における衣内微環境の詳細を実験的、理論的に明らかにすることがますます重要になってきている。我々は2つの手法を用いて、非定常時の衣内気候の解明を行った。その一つは、時定数の小さい湿度センサーを持つ新規の発汗カプセルを開発して、非定常状態での発汗挙動と衣内微環境の変動を追求したことであり、他の一つは伝熱理論と流体力学を駆使した数値シミュレーションを利用して、衣内微環境の数値解析を行い、非定常状態での衣内の温・湿度の予測を可能ならしめたことである。すなわち、我々の開発した発汗カプセルを衣服着用実験用としてさらに改良し、定量性の高い新型カプセルを試作し、このカプセルを用いて、刺激を与えた場合の発汗状態、皮膚温変化や温冷感覚について被験者実験を行い興味ある結果が得られた。中でも、発汗に及ぼす被験者の季節順応、概月リズム、概日リズムの影響を無視できない点に関しては、被験者を用いる温熱負荷実験すべてに共通な重要な結果である。さらに、これら発汗データを、購入したPower Macintosh 8500を使用して、周波数解析し、発汗挙動の分類を行った。さらに、衣内微環境を模擬した二次元モデルの形状を設定し、連続の式、運動方程式、エネルギー方程式、拡散方程式を用いて、各変数を無次元化し、MAC法を用いて数値計算を行った。計算に際しては、時間に対して前進差分を、空間に対しては中心差分を採用した。また不等間隔の差分格子を用い、解の安定のため風上差分を適用した結果、我々が以前に開発した衣内の熱移動数値解析ソフトを改良でき、安定な解が得られる新しいソフトを考案できた。
医用超音波画像の高画質化・高機能化に関する研究

本研究では、医用超音波画像の高精細化、高機能化、及び高解像度化を目指した。まず高精細化に関しては、スペックル抑圧手法、高調波イメージングのためのFDA補償手法、高機能化としては、生体安全性に配慮した腫瘍部分の硬さ計測手法、高解像度化としては、合成開口イメージングとしての搬送波位相情報を利用した超解像手法を提案した。それらの有効性を、有限要素法によるシミュレーションならびに実験を通して確認した。(1)送信ビーム周波数の不規則変動を用いるスペックル抑圧当該研究者はこれまでに、スペックルパターンに強制的に時間的不規則性を与える抑圧手法を検討し、超音波探触子をビーム送信方向に沿って不規則に変動させる方法と、焦点位置の不規則振動による方法を提案している。両手法とも、原理的に信号のボケが生じる可能性があり、さらに前者は時間平均処理前にエコーの時刻合せ(時間シフト)が必要である。本研究では、送信ビームの搬送波周波数を不規則に変動させる手法を提案し、シミュレーションにより先の2手法のおよそ2倍に相当する6dBの抑圧性能を確認した。(2)縦波ー横波モード変換を利用する組織の硬さ計測当該研究者は、ずり弾性波(shear wave)に基づく生体組織の硬さ計測において、生体への安全性と生体深部の計測を重視し、通常の画像化に用いる縦波ビームを腫瘍部分に照射し、硬さ境界でのモード変換として効率的に生じるshearwaveを利用する方式を検討してきた。この方式における速度計測の問題は、shear waveの短波長性と小振幅性である。そこで、ビート波shear waveを生成し、速度計測用にFMチャープを用いる手法を提案した。チャープ信号はドップラー効果によりエコーが乱れるため、これを検出することでビート波の速度計測が可能となることを確認した。(3)高調波のFDA補正高調波エコーの利用は高精細な画像化に有効である一方で、S/Nの面で不利であり、パルス圧縮法が利用されることが多い。高調波は周波数が高いため、FDAの影響を受けやすく、ゆえにパルス圧縮処理が適切に行われない。当該研究者はこれまでに、基本波エコーを対象として、エコーにFDAが作用した後に理想的な波形になるよう、参照用送受信を介して適切な送信信号を適応的に見積もるFDA補償手法を提案している。本研究ではこの手法を高調波に対して拡張し、有効性を確認した。(1)高調波のFDA補償生体高調波イメージングでは高い周波数を利用するため、周波数依存減衰(FDA)による画像劣化が生じやすい。そこで昨年度の研究において、FDAを補償する送信信号を用いることで、FDAを受けた後のエコーが所望の波形となり、画像劣化が軽減される画像化手法を提案した。しかしこの手法は、FDAのモデリングが不十分であり、高調波帯のみがFDAの影響を受けるものと仮定されていた。本年度は生体高調波の特性を考慮し、送信基本波が減衰した上で高調波が発生し、その高調波がさらにFDAを受けるというモデルに基づくFDA補償手法を提案し、その有効性を確認した。(2)距離方向超解像手法の合成開口イメージングへの拡張本研究室で既提案の距離方向超解像手法であるSCM(Super resolution FM-Chirp correlation Method)は、送信ビームを形成して搬送波の位相情報の利用により超解像を実現する。しかし、各画像化方向に対して複数回の送信が必要となり、実時間イメージングが困難であった。本年度は、SCMを合成開口イメージングに拡張したSA-SCMを提案した。SA-SCMでは、送信ビームを作らず、画像化領域全体に一斉に送信を行うため、SCMで必要となる送信回数のライン数分の1で1枚の画像が得られ、効率が大幅に向上する。ただし、合成開口に際しての遅延加算処理による位相情報の乱れのため、SCMに比較しての画質劣化が懸念される。そこで、有限要素法によるシミュレーションによって画質評価を行ったところ、SA-SCMの分解能はSCMには及ばないものの、SA-SCM処理前に比べて十分な解像度の向上が確認できた。SA-SCMは、我々が既に提案しているSCMを合成開口方式へと拡張し、SCMの欠点(各画像ラインの生成のために多数回のパルス送受信が必要)を解決するものである。SCMでは、各方向に向けて周波数の異なる複数の超音波ビームを送信し、そのエコーを獲得する必要があるため、実時間画像化には不向きである。合成開口方式では、画像化対象領域全体に拡散波を送信し、全方向からのエコーを一括して同時に獲得できるため、異なる周波数の送受信を1回ずつ行うことで、全領域の超解像が可能となる。このことは、一般的な合成開口イメージングにおいて、各送信の周波数を変化させるのみで超解像が実現できることを意味し、実時間性が大幅に向上する。一方で、SCMに対するデメリットも存在する。今年度は、有限要素法シミュレーションによって詳細に検討した。拡散波を用いること自体よりも、拡散波をプローブの異なる位置から送信することが性能劣化に強く関わっていることが確認できた。異なる位置から異なる周波数の拡散波を送信することにより、信号空間と雑音空間の分離に曖昧性が生じることが、エコーが構成する関数空間の固有値解析の結果から明らかとなった。このことを考慮すると、受信ビーム形成の後でSCM処理を行うのではなく、振動子毎にそれぞれが受信するエコーに対してSCMを行った後、遅延加算によるビーム形成を行う方法が、上記現象の解決策の一つと考えられる。

今年度は更に、超音波プラットフォームを用いた実験により、素子数が十分ではないが、SA-SCMの有効性が確認できた。本研究では、医用超音波画像の高精細化、高機能化、及び高解像度化を目指した。まず高精細化に関しては、スペックル抑圧手法、高調波イメージングのためのFDA補償手法、高機能化としては、生体安全性に配慮した腫瘍部分の硬さ計測手法、高解像度化としては、合成開口イメージングとしての搬送波位相情報を利用した超解像手法を提案した。それらの有効性を、有限要素法によるシミュレーションならびに実験を通して確認した。(1)高調波FDA補償に関しては、ほぼ予定通りの進捗があったが、実験が十分に行えなかった。アレイ送受信システムによる実験を予定していたが、システムの稼働準備に時間を費やしてしまったのがその原因である。また、本手法はROIを設定して、局所的な高画質化を実現するものであるため、どの程度の範囲で高画質化が可能であるかについて、定量的評価が必要である。(2)超解像手法に関しては、方位方向の分解能向上についての検討が行えなかった。従来のビーム送信に基づく超解像手法の合成開口方式への拡張は、今回確認できた画像化効率の向上のみでなく、方位方向への処理に対する優位性も意図したものであるため、至急検討を進めたい。また、こちらについても、アレイ送受信システムによる実験評価が行えておらず、次年度の課題である。医用超音波工学(1)提案した高調波FDA補償手法は、事前に通常のBモード画像化を行って、高精細に診断したい部位をROIとして定め、そこでFDAが適切に補償されるように画像化を行う。理論的には、画像の1点ごとに異なる送信波を利用することになるが、実際の適用では1つの送信波である程度の範囲の高精細画像化を行いたい。この範囲をどの程度にできるかを定量的に評価する。さらにこの結果を踏まえながら、アレイ送受信システムを用いた実験を行う。(2)方位方向の超解像は、合成開口の特徴である多方向からの送信に基づいて、MUSIC法の適用により実現可能と考えている。具体的な手法の構築と、その有効性の実験的評価を行う。さらに、従来のSCMからの分解能劣化を解決する工夫についても検討する。当初予定していた研究計画の中で、高調波画像化の高S/N化、および超解像化についての検討が行えなかった。前者については、送信ビームを形成せずに受信側のビームフォーミングのみで画像化を行う手法(合成開口画像化法)に基づいて研究を進める予定であったところ、この合成開口画像化法に関する調査や理解に時間を費やしてしまったことが原因である。後者に関しては、方位方向の変調方法が具体化できなかったことが原因となっている。当初予定していた実験評価が行えなかったため、相当する費用を次年度に繰り越すこととした。今年度行えなかった上記2点に関する研究の進展を図った上で、その結果および今年度の成果を適切に結合して、高画質化の総合的な性能向上を目指す。この段階までは、計測時間、計算時間等については意識せずに進める予定であり、最終的には実時間計測性を考慮したチューニングを「圧縮センシング」等の考え方も活用しながら実施する。
環境に配慮した製品開発と戦略的プロフィットマネジメントに関する実証研究

「環境管理会計:製品開発マネジメントの新たな視点」では、原価企画と環境配慮型製品開発DfE(Design for Environment)に関する文献レビューを行い、両者を統合する視点であるライフサイクル・マネジメントのありかたを検討した。「環境に配慮した製品開発に関する実態調査:集計結果の概要」は、東証一部上場の一部製造業(機械、輸送用機器、電気機器、精密機器)353社を対象にした実態調査(回答企業数は、116社、回収率:32.9%)の集計し、わが国企業における環境に配慮した製品開発の実施状況を明らかにしている。この調査に基づくデータ解析はこれから本格的に実施する予定であり、平成15年度中に、2,3回の学会報告を行い、学会誌(レフリー制雑誌)への投稿を予定している。『ケースブックコストマネジメント』は、企業のコストマネジメント実践事例を取りまとめたものであるが、この中に環境配慮型製品開発マネジメントに関連するコストマネジメントの全体像が示されている。環境配置型の戦略プロフィットマネジメントを支援するためには、多様な検討が必要であるが、この研究では、そのうちでもとりわけ重要である品質管理の新たな取り組みであるシックスシグマ(「シックスシグマ:管理会計への教訓」)、組織間管理会計(「サプライチェーン・マネジメント:組織間コストマネジメントの視点」)、バランス・スコアカード(「管理会計における非財務情報の活用」)の二つの領域の問題を検討した。環境に配慮した製品開発は、いまや、あらゆる企業にとって注目すべき事柄であるが、その取り組みはまだ萌芽期にあり、研究テーマのみならず、研究方法についてもまだ模索を続けている。このようななかで、本研究での研究成果は、今後のこの領域における研究の基盤を提供するものと思われる。なお、シュレッダーダストの処理問題に関する論文「シュレッダーダストと環境管理会計」は、2001年1月に日本原価計算計算学会において報告を行い、論文も完成したが、調査企業から公表を差し控えるよう指示があったため、公表を見合わせた。環境配慮型設計活動に精力的に取り組んでいる複写機メーカーに対するインタビュー調査を行うとともに、日本経済新聞社の環境経営度調査の上位50社の環境報告書の分析を行い、現時点におけるわが国企業の製品開発活動における環境への取り組みを調査した。この結果は未発表であるが、次年度に実施する大量サンプルによる郵送質問表調査の結果をあわせて公表する。環境報告書とインタビュー調査の結果に基づくと、わが国製造業における環境配慮型の製品設計活動は、急速に進展しつつある。また、環境配慮型製品開発を表層的にコスト増大要因として捕らえる企業が多い中で、強固な経営基盤を有している企業ほど、環境配慮を競争優位のための要件として位置付け、顧客からも高い評価を得つつあることが観察された。2001年5月に出版予定の書籍では、環境配慮型製品開発マネジメントに関する章が含まれている。また、豊島問題として注目された自動車のシュレッダー・ダストの処理問題の現状把握と環境管理会計の役割に関する研究を行い、2001年1月18日に開催された日本原価計算研究学会関西部会において報告を行った。報告に用いた原稿を修正したものは、2002年に発行される『原価計算研究』に所収の予定である。今後は、家電リサイクル法の施行も始まるので、家電業界における環境配慮型製品開発マネジメントに対する理解を深め、産業特性などが、製品開発にあたえる影響もあわせて分析する予定である。さらに、環境配慮型の戦略プロフィット・マネジメントを支援するIT技術や経営戦略、および、品質管理の新たな切り口として注目を集めているシックス・シグマに関する論文は、次ページに掲載されているようにすでに公表ずみである。この切り口からの検討は、次年度も引き続き実施する。環境配慮型製品開発を行っている企業に対して、昨年度と引き続き聞き取り調査を実施した。

一般に、環境配慮型設計は製品コストの増大につながり収益性を圧迫する可能性があると指摘されているが、いわゆる「環境先進企業」では、企業パフォーマンスと環境パフォーマンスとを両立させる様々な仕組みや考え方を適用することにより、両者をトレードオフ関係と見るのではなく、環境パフォーマンスの向上を通じて、企業派フォーマンスを高めようとしている。もっとも、この2つのパフォーマンスの間には、容易に把握できる因果関係を見いだすことは困難である。現在、バランス・スコアカードの視点、すなわち、財務指標と非財務指標との関係分析にヒントを得て、2つのパフォーマンス間の関係を明らかにできる質問票を作成しており、完成次第、大規模標本調査の実施を行う予定である。なお、この観点からの研究成果の一部は、『ケースブックコストマネジメント』に収録している。シュレッダーダスト問題に関するプロフィットマネジメントについての研究は、いったん完成したが、さらに業界動向や新たな処理技術の出現等も考察の範囲に加えて全面的に改訂作業に入っている。環境報告書において、どの程度環境配慮型製品開発についての記述があるか、環境報告書の作成をアウトソーシングしているか否か、環境パフォーマンスと企業パフォーマンス間のトレードオフについての記述があるかどうか、環境データが金額表示されているか否かなど多様な切り口から分析を行うことで、企業の環境問題への取り組み、とりわけ、環境配慮型製品開発の進展度が分析できる。現在、分析枠組みがほぼ完成したので、2002年度に刊行される環境報告書を対象にして、分析を実施する予定である。これらの研究を行う上では、環境問題というセンシティブな問題を取り扱うということから、研究の遂行にあたって多くの困難が予想される。そのため、研究方法論に関しても、十分な配慮が必要となる。この店についてはすでに「管理会計研究の指針」で成果の一部を公表した。今後、さらに研究方法論についても研究を継続し、上記の3つの研究をすぐれた研究方法論に基づいて実施する。
環境DNAの試料調整・保管に関する技術開発研究

【目的】生物が環境中に残した組織片等から抽出された環境DNA(eDNA)は、生態が未解明な生物の挙動を明らかにするための有効な解析手段として広まりつつある。本申請では、異なる分析に用いた海水アーカイブの再使用等も見越したeDNA解析の可否の検討、評価基準となる基礎情報の集積を目的とした実験を行った。【結果】採水直後にろ過・抽出したeDNA試料と比較したところ、フィルター吸着させた試料は、常温・冷凍保管共にeDNAの良好な回収率が得られた一方、その他の群では回収率の低下が見られた。また、無融解凍結保管した環境水は良好な品質が得られたものの、極めて目詰まりしやすく、今回のろ過装置では40%程度しか水を処理することができなかった。本研究では過去の貴重凍結試料の用途次第では有効性も示唆されたが、総試料の評価であるため、分解しやすい配列や微生物の活動によるeDNAの構成変化等を評価しきれていない。次世代シーケンサー等で評価可能と思われ、現在更なる評価法を検討している。
環境センサー向け超微細・超低電力アナログＬＳＩ複合評価技術の研究

様々な環境センサーで扱う微少なアナログ信号を安定して測定するために用いる計装アンプなどのアナログ集積回路を低コストで開発するための回路評価技術の研究を行った。具体的には、チップを製造することなくその製造性を再現するために、チップ内のトランジスタのレイアウト依存性を考慮した統計的シミュレーションを導入し、計装アンプの性能ごとに製造性を評価する方式を確立した。さらに、この方式のシステム的な評価を行うために、計装アンプを搭載する小型センサーのプロトタイプを開発し、センシング精度と通信品質の観点から、実用的な品質が得られることを明らかにした。平成25年度においては、環境センサー向けの計装アンプとADCの研究・開発を行った。まず、計装アンプとしては、トランジスタ・アレイに基づき、製造ばらつきを抑制するためのレイアウト方式に関する研究を行った。計装アンプは、入力オペアンプ、出力完全差動アンプから構成され、生態系の微弱信号を測定するために、低速・高利得(11000倍増幅)の仕様となっている。製造は0.6um/5Vのプロセスを利用した。計装アンプ内の差動入力となる2個のオペアンプのレイアウトについて提案とその検証を行った。提案の鍵は、2個の入力オペアンプの各回路ブロックを重ね合わせるように混在させ、オペアンプの相対精度を向上させることにある。この方式の効果を確認するために、混在方法の異なる5パターンのレイアウトを作成し、チップを製造し、オペアンプのDCオフセットのばらつきを評価した。評価結果においては、オペアンプ2個分の各回路ブロックを拡散領域内で混在させる方法が最も良い歩留まりが得られることを確認し、提案手法の優位性を実証した。次に、この混在方式に基づき計装アンプを設計・製造し、その測定において、1倍、10倍、200倍の利得を確認し、入力の2個のオペアンプにはそれぞれオフセットが相殺され、差動出力において高い利得を得ることができていることを確認した。また、耐ばらつき計装アンプの設計手法の確立を目的として、オペアンプの製造性評価データに基づき、計装アンプの製造性をモンテカルロ法を用いた統計シミュレーションで再現する検証を行い、ほぼ実測と整合する結果を導出した。さらに、高分解能、低速、低電力のADCを開発した。アーキテクチャは低電力性を重視して逐次比較型ADCとした。対象プロセスは65nm/1.2Vとした。開発したADCは、DNL・INL、SNDR、SFDRの評価を行い、既存の低電力ADCと比較して良好な性能を得ることができている。平成24年度においては、環境発電型センサーICを題材にし、MIM型オンチップ容量による独立電源を利用して、ある一定時間の間、nAクラスの基準電流回路とオペアンプを動作させるための基本的な回路技術について研究を行った。基準回路とオペアンプ回路は、CMOS 65nm/3.3Vプロセスで設計し、シミュレーションにより動作解析を行った。1μFのMIM型オンチップ容量に接続するpMOSトランジスタのリーク電流として回路に電源供給することにより、約1時間の安定動作が確認できた。また、DC利得、スルーレイトの解析を行い、駆動能力不足を次年度の研究課題とした。さらに、nAクラスの測定するために、測定回路及び測定器を通して温度補償するための技術について研究を進めた。微少な電流や電圧を測定のための環境は、環境センサーそのものにも応用できる技術である。本研究では、10nA、10mV以下の入力を信号解析するための計装オペアンプとアナログ・ディジタル回路の設計について研究を行った。特に、10mVを100倍増幅する計装オペアンプを構成するためには、オフセット電圧について高い相対精度をもつオペアンプ対が必要になるが、このためトランジスタ・アレイ方式による製造ばらつき抑制技術に加え、新たに温度補償に関する相対精度向上技術を採り入れ、新しい計装オペアンプ設計手法を開発した。H25年度にはその試作及び評価を予定している。平成25年度までに環境センサーに利用する計装アンプの設計・製造を行い、統計的シミュレーションに基づく製造性評価手法の開発を進めてきた。またこれらの計装アンプに接続するADCの設計を行い、センサーモジュール向けのアナログ・フロントエンドモジュールの開発を進めてきた。平成26年度では、これらの計装アンプとADCを搭載する小型センサーモジュールを開発し、実際のセンサーシステムにおける評価を行った。具体的には、このセンサーモジュールは、広域火災現場に散布され、現場の酸素濃度分布データをリアルタイムに生成する機能を持つ。通常、センサーネットワークのノード数分のセンサーモジュールの製造は高価となるが、本研究で得られたチップ評価手法を導入することにより、低コストで高信頼なセンサーICを製造することができる。システム的な評価を行うためにプロトタイプを開発した。プロトタイプにおいては、市販の酸化発熱剤を利用して温度と時間から酸素濃度を算出する方法を導入し、また既存マイコン製品を利用してセンサーネットワークを構成するための機能を実現した。簡易的な実験場において、プロトタイプのセンサーモジュールのセンシング精度と通信品質の点からシステム的評価を行った。