hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫寛容誘動性CD25+CD4+T細胞によるアレルギー及び自己免疫皮膚疾患の治療

ヒト末梢血からCD14陽性細胞を分離し、それにGM-CSF・IL-4を加え培養して樹状細胞を得た。得られた樹状細胞に紫外線(UVB)を照射し、その形態的・機能的変化に関し解析を行い、この樹状細胞がトレランスを担うT細胞を誘導できるか否かを検討した。低線量のUVB照射により一部の樹状細胞はCD40,CD54,CD80,CD86,HLA-DRなどのcostimulatory分子を未照射樹状細胞よりも強く発現した。樹状細胞の産生するサイトカインをreal-timePCR法およびELISAにより解析した結果、低線量のUVBにより樹状細胞はIL-1beta, IL-6,IL-8,TNF-alphaなどのpro-inflammatory cytokineをより多く産生することが明らかとなった。また機能的にもT細胞のアロ抗原反応性をより強く誘導した。一方、高線量のUVBでは多くの樹状細胞はアポプトーシスを介して細胞死に陥った。UVBによる樹状細胞の活性化とアポプトーシスの過程には、その双方ともにp-38 mitogen-activated protein kinasesが関与していることが、Western blottingによるリン酸化された酵素の検出、および阻害実験により明らかとなった。また、低線量のUVBを照射された樹状細胞は、CD86がほとんど発現されていない一方でHIA-DRを強く発現し、抗原提示細胞がT細胞に免疫寛容を誘導する際の表面形質に合致していた。これらの樹状細胞が、紫外線照射による免疫調節性CTLA-4+CD4+T細胞の誘導に関与している可能性を、ナイーヴT細胞とUVBを照射した樹状細胞とを共存培養したところ、ナイーヴCD4T細胞に関してはIL-10産生細胞の割合を増加させ、またメモリーT細胞についてはIL-4およびIL-10産生細胞の割合をそれぞれ増加させる傾向が認められた。免疫寛容(トレランス)とはある種の抗原に対して生体が抗原特異的に免疫反応を抑止する現気であるが、近年それを担う細胞群が明らかになってきた。その1つは、正常の生体内に存在する自己抗原反応性のT細胞に対しトレランスを誘導するCD4+CD25+CTLA-4+T細胞で、実験的にこの細胞群を除去すると種々の自己免疫病変が生ずることが明らかにされている。他方、経口的に抗原を投与したり、UVB照射後に抗原を塗布すると、その所属リンパ節に抗原特異的にIL10あるいはTGF-βを産生し、その抗原に対してトレランスを誘導するCTLA-4+CD4+T細胞が出現することも明らかにされている。そこで本研究では、まずはじめに抗原提示細胞である樹状細胞にUVBを照射し、その後に生ずる樹状細胞の形態学的ならびに機能的変化に関し解析を行った。樹状細胞はヒト末梢血CD14隅性細胞をGM-CSFおよびIL4を加えて培養して得られたものを用いた.UVBにより多くの樹状細胞はアポブトーシスを介して細胞死に陥ったが、一部の樹状細胞はCD40,CD54,CD80,CD86,HLA-DRなどのcostimulatory分子を未照射樹状細胞よりも強く発現していた。また、アロ反応性のT細胞を用いて樹状細胞のアロ抗原提示能を解析したところ、低容量のUVBを照射した樹状細胞はより強いアロ抗原提示能を有していることが判明した。

以上の結果は、UWBは樹状細胞を部分的に活性化させることを示しており、この活性化された樹状細胞が紫外線照射による免疫調節性CTLA-4+CD4+T細胞の誘導に関与している可能性を、現在ナイーヴT細胞とUVBを照射した樹状細胞とを共存培養させる系を用いて検討中である。免疫寛容(トレランス)とはある種の抗原に対して生体が抗原特異的に免疫反応を抑止する現象であるが、近年それを担う細胞群が明らかになってきた。その1つは、正常の生体内に存在し、自己抗原反応性のT細胞に対しトレランスを誘導するCD4+CD25+CTLA-4+T細胞で、実験的にこの細胞群を除去すると種々の自己免疫病変が生ずることが明らかにされている。他方、経口的に抗原を投与したり、UVB照射後に抗原を塗布すると、その所属リンパ節に抗原特異的にIL-10あるいはTGF-βを産生し、その抗原に対してトレランスを誘導するCD4+T細胞が出現することも明らかにされている。しかしながら両者の関係は現時点でははっきりとはしていない。そこで本研究では、まずはじめに抗原提示細胞である樹状細胞にUVBを照射し、その後に生ずる樹状細胞の形態学的ならびに機能的変化に関し解析を行い、つぎにこの樹状細胞がトレランスを担うT細胞を誘導できるか否かを検討した。樹状細胞はヒト末梢血CD14陽性細胞をGM-CSFおよびIL-4を加えて培養して得られたものを用いた。低線量のUVB照射により一部の樹状細胞はCD40,CD54,CD80,CD86,HLA-DRなどのcostimulatory分子を未照射樹状細胞よりも強く発現し、また機能的にもT細胞のアロ抗原反応性をより強く誘導した。一方、高線量のUVBでは多くの樹状細胞はアポプトーシスを介して細胞死に陥った。興味深いことに、その際の樹状細胞の表面形質は、CD86がほとんど発現されていないにもかかわらずHLA-DRを強く発現しており、抗原提示細胞がT細胞に免疫寛容を誘導する際の表面形質に合致していた。この表面形質をもつ樹状細胞が、紫外線照射による免疫調節性CTLA-4+CD4+T細胞の誘導に関与している可能性を、現在ナイーヴT細胞とUVBを照射した樹状細胞とを共存培養させる系を用いて検討したところ、中等度線量を照射した樹状細胞は、ナイーヴCD4T細胞に関してはIL-10産生細胞の割合を増加させ、またメモリーT細胞についてはIL-4およびIL-10産生細胞の割合をそれぞれ増加させる傾向が認められた。
浸潤性乳管癌の腫瘍内癜痕巣の形成機序と悪性度及び薬剤耐性との関連について

浸潤性乳管癌(Invasive ductal carcinoma,IDC)内線維化巣(Fibrotic focus,FF)の形成の機序を解明するために、線維芽細胞の増生促進因子であるbasicfibroblast growthfactor(bFGF)蛋白とその受容体であるfibroblast growth factor receptor(FGFR)蛋白の発現の状態を腫瘍細胞及びFFを構成する線維芽細胞において免疫組織化学およびWestern blott法を行い検討した。その結果、硬癌においてはFFを持つ症例は、持たない症例に比べ有意に腫瘍細胞におけるbFGF蛋白発現が高く、髄様癌ではそのような傾向がないことが判明した。また、硬癌においては、FGFR蛋白発現を認める症例が髄様癌に比べ有意に多いことも分かった。FFを形成する線維芽細胞におけるFGFR蛋白の発現に関しては、硬癌内のFFを形成する線維芽細胞のほうが、髄様癌内のそれを形成する線維芽細胞よりもFGFR蛋白発現を認めるものが有意に多かった。Western blott法では、免疫組織学的にbFGF蛋白の発現を認めた症例では、18 kDaの分子量の蛋白の発現が確認され、その発現量は免疫組織学的bFGF蛋白の発現の強度と相関していた。FGFR蛋白に関しては、免疫組織学的にFGFR蛋白の発現を認めた症例において、68,71,79 kDaの分子量の蛋白の発現を確認し、その発現量は免疫組織学的検討のそれと相関していた。以上より、腫瘍細胞におけるbFGF蛋白発現とFFを形成する線維芽細胞におけるFGFR蛋白発現がIDC内のFF形成に重要な役割を果たしていると考えられ、両者間におけるパラクリン機構がFFの形成に密接に関与していることが示唆された(投稿中)。
GaAs/AlGaAsヘテロ界面における電子/正孔の非平衡スピン輸送の研究

本研究によって、InGaAs量子井戸のスピン軌道相互作用係数を定量的に決定することに成功した。その基礎となるデータは、科学研究費補助金若手A(代表者古賀貴亮)によって得られた、ナノ構造におけるスピン干渉効果である。スピン軌道相互作用係数には、ゲート制御できるRashba係数とバルク物性であるDresselhaus係数の2種類あるが、後者は、ナノ構造におけるスピン干渉効果を実験、理論の両面から調べることにより、InGaAs量子井戸においては、Rashba係数に比べて無視できることがわかった。そこで、ナノ構造を加工しない通常の2次元電子系を用いて、所謂、弱局在/反弱局在効果を系統的に測定し、その実験結果をDresselhaus係数を無視した条件で解析することにより、Rashba係数をキャリア濃度の関数として精密に決めることが出来るはずで、外国人研究員のFaniel氏に対して、そのような研究を行うことを提案した。その結果、Rashba係数の大きさは、キャリア濃度に対してほぼ線形に変化することが初めて明確な実験データとして示された。ポアソン方程式によると、キャリア濃度と量子井戸の内部電場は比例関係にあることが示され、その結果、Rashba係数の大きさが量子井戸の内部電場の大きさと比例関係にあることが、これまでにない精密さで示されることとなった。これにより、半導体バンドエンジニアリングの手法をスピンデバイスの開発に適用することが可能となり、研究開発の効率を飛躍的に上昇さえるなど、その意義は非常に大きい。InGaAs/InAlAs量子井戸(電子系)でのナノ微細構造(ループ配列構造)における電子輸送特性(スピン干渉効果)の測定を行った。スピン干渉効果は、量子井戸のポテンシャルの歪みに依存するRashba効果と結晶構造の空間反転非対称性に起因するDresselhaus効果、双方に依存するため、ループ配列構造を長方形にし、その長辺をどの結晶軸に向けるかによって、Dresselhaus項の結晶方位依存性(異方性)を研究することができる。今回、そのような実験に初めて成功した。その結果、理論で使われている結晶方位は、V族元素を原点に配置し、III族元素を1/4(111)の点に配置して定義されているが、実験で使われている結晶軸の定義はその逆であることが判明した。そのため、けじめのうちは、実験結果と理論結果が一致せず、研究に困難を来たしたが、InP(001)半導体基板表面にフォトレジストにより、ライン/スペースパターンを描き、塩酸によるエッチングを行い、その後の断面形状観察により、原子配置を元にした曖昧さのない結晶方位を確定した。このことにより、理論の場合と実験の場合で結晶軸の定義が同一となっていないことがはっきりとし、この問題を修正すると、実験結果と理論結果とは、見事に一致した。このような結果は、量子情報素子実現の鍵となる電子スピン制御に関する基礎的な研究として非常に重要で意義深いもである。スピン干渉効果は、量子井戸のポテンシャルの歪みに依存するRashba効果と結晶構造の空間反転非対称性に起因するDresselhaus効果の双方に依存する。今年度は、昨年度行った長方形ループ配列構造におけるスピン干渉実験の結果を、スピン干渉計モデルを使って解析した。その結果、スピン干渉計モデルでは、定性的な議論しか出来ないことが明らかになったが、スピン干渉パターン(実験結果)に現れる周期性は、これまで信じられてきたRashba係数αの値(正しくはαの電場依存性)から予測されるものからはやや外れ、パラメータ値を改善する必要性を示唆していた。そこで、本研究では、実験で使用したナノ構造を仮定し、その構造の中で電子が取りうる全ての古典軌道を計算し、各古典軌道における時間反転経路間(古典軌道を時計回りに回るか反時計周りに回るか)での波動関数の干渉(確率振幅)を計算した。また、その結果は、すべての軌道について積算し、実験でのスピン干渉パターンと比較した。波動関数の干渉強度を計算する際は、スピン軌道相互作用(Rashba, linear Dresselhaus, cubic Dresselhausの全てを含む)によるスピン回転の効果を取り入れた。得られた結果(シミュレーションでのスピン干渉強度vs.Rashba係数α)は、Rashba係数αとキャリア濃度Nsの間にほぼ線形な関係が存在することを考えると、実験でのAl'tschuler-Aronov-Spivak(AAS)振動のB=0での振幅(-Δσ)のキャリア濃度Ns依存と対応付けることができる。このように、シミュレーション結果と実験結果を対応付けることにより、これまで、定量的に調べることが困難であったRashba係数αとDresselhaus係数γの値が、本研究により定量的に明らかになりつつある。

そこで、ナノ構造を加工しない通常の2次元電子系を用いて、所謂、弱局在/反弱局在効果を系統的に測定し、その実験結果をDresselhaus係数を無視した条件で解析することにより、Rashba係数をキャリア濃度の関数として精密に決めることが出来るはずで、外国人研究員のFaniel氏に対して、そのような研究を行うことを提案した。その結果、Rashba係数の大きさは、キャリア濃度に対してほぼ線形に変化することが初めて明確な実験データとして示された。ポアソン方程式によると、キャリア濃度と量子井戸の内部電場は比例関係にあることが示され、その結果、Rashba係数の大きさが量子井戸の内部電場の大きさと比例関係にあることが、これまでにない精密さで示されることとなった。これにより、半導体バンドエンジニアリングの手法をスピンデバイスの開発に適用することが可能となり、研究開発の効率を飛躍的に上昇さえるなど、その意義は非常に大きい。
都市の変遷を考慮した建築構造物群の地震被害推定に関する研究

建築構造物は都市における重要な構成要素のひとつであり、その地震被害は直接人命に係わると共に、火災の発生などの2次被害に波及するため、都市建築構造物群の地震被害予測は、地震防災上重要な課題である。本研究では、都市域における建築物の中で多数を占める木造住宅および低層鉄筋コンクリート構造物を対象としてその動特性をモデル化し、既住の地震動シミュレーション手法を用いて入力地震動を作成して地震応答解析を行い、都市における建築構造物群の構造的な地震被害の推定を試みた。ここでは、在来軸組工法と枠組壁工法の木造住宅と旧基準と新基準に基づいて設計された一般的なRC構造物を解析の対象とした。このような手法を京都市域に適用し、地震被害推定を行った結果から、本手法によって地盤の硬軟による被害の差、構造物の種盤の違いによる被害の差などがある程度推定し得ることが判った。さらに、構造物の機能に関する被害をこれまでの構造的被害の推定に基づいて評価することを目的とし、居住空間における様々な機能被害の中から、室内火災、人的被害の発生および屋外への避難について、これまでの応答推定手法を用いて求められた構造物被害や室内の散乱状況などをもとに、Event Tree Analysis(ETA)やFault Tree analysis(FTA)などの手法を用いて被害の推定を行った。一般に構造物の耐震設計法は時代とともに改良されてきているが、わが国の大都市には耐震性能の低い構造物も混在しており、防災対策策定上の一つの根拠となるものと考えられる。また、構造物被害率は小さくても重要施設の家具の転倒や散乱状況は、本来の機能を害する危険性をはらんでおり、機能障害に関する研究は今後ますます重要となろう。
分子進化学的手法を用いた、C型肝炎多発地域におけるHCVの家族内感染の有無の検討

1.平成3年度から開始した、山形県川西町におけるHCV感染実態調査により、既に補足しているHCV抗体陽性者1021名から、夫婦ともにHCV抗体陽性の18組36名を無作為に選び、HCV RNAのgenotypeをスマイステストHCV genotype TMを用いて決定した。また、18組の夫婦の血清からHCV RNAを抽出して、complementary DNA(cDNA)を作成し、このcDNAを鋳型としてHCVのEnvelope1(E1)領域のプライマーを用い、Reversed transcription nested polymerase chain reaction(RT-nested PCR)を行い、HCV RNAのE1領域を増幅した。増幅産物の塩基配列を決定し、さらにneighbor-joining法により分子系統樹を作成した。2.その結果、genotypeが1bの夫12名の妻のgenotypeが、同じ1bだったのは7名(58.3%)、genotypeが2bの夫6名の妻のgenotypeが、同じ2bだったのは3名(50%)であった。すなわち夫婦18組のうち、genotypeが一致した夫婦は10組(55.6%)であり、約半数が一致していた。しかし、E1領域の塩基配列を決定できた10組の夫婦の塩基配列のホモロジーの平均値は92.2%であり、夫婦でない男女の組合わせ24組の塩基配列のホモロジーの平均値90.9%と比較して、統計学的に有意な差はみられなかった。分子系統樹でみると、2組の夫婦のHCV RNAの位置は比較的近く、夫婦間での感染が否定できなかったが、残る8組の夫婦の位置は極めて遠く、夫婦間の感染の可能性はないものと考えられた。3.HCV感染多発地区での検討では、夫婦間にHCV抗体陽性者の集積性のあることが報告されているが、今回の我々の検討では、HCVの夫婦間感染を積極的に支持する結果は得られなかった。夫婦は生活基盤が同じであり、ほぼ同年齢階層であることから、同じ行動様式をとることが多いと思われる。HCV感染の危険性が高い地域では、このためHCVの感染源を共にする可能性が高く、これが結果的に夫婦間の高い集積性となって表れるものと考えられた。
細胞分化維持機構の破綻による発癌メカニズムの解明

生体内で細胞初期化を誘導可能な4つの転写因子、Oct3/4, Sox2, Klf4, Mycを強制発現可能なマウスを作製した。生体内で体細胞が初期化できるマウスに不完全な細胞初期を誘導すると、小児芽腫に類似した癌が発生することを見いだした。発生した腎臓腫瘍細胞をFACSにて回収後、再度初期化因子を誘導することで腫瘍細胞からiPS細胞が樹立可能であった。腎臓腫瘍細胞由来iPS細胞で作製したキメラマウスでは、非腫瘍性の腎臓に寄与していることが確認された。iPS細胞の樹立、再分化には遺伝子配列の変化は必要としないことから、エピゲノム制御の変化が本発がん過程に重要な役割を果たしていることが示唆された。ips/ES細胞は、遺伝子配列異常を持たないにも関わらず、自己複製能を有し、癌細胞に類似した特徴を持つ。このことは、細胞の分化状態制御により、細胞に無限の増殖能を付与しうることを示唆している。本研究では、細胞リプログラミング技術を用いて、細胞の分化状態の維持機構の破綻に続発する発癌モデルを構築し、その発癌メカニズムを解析することで、リプログラミングに関連した発癌やips細胞からの発癌を理解することを目的とする。細胞分化維持機構の破綻による発癌を示し、その発癌メカニズムを解明することにより、細胞リプログラミングによる発癌という疾患原理を確立し、新たな癌治療法開発への応用を目指す。ドキシサイクリン存在下で全身に初期化因子(Oct3/4, Sox2, Klf4, Myc)を発現誘導可能なマウスを作製した。マウスにドキシサイクリンを飲水投与することにより、一過性に初期化因子を発現させると、分化細胞のアイデンティティーが消失し、引き続いて異常な細胞増殖活性が誘導されることを見いだした。一過性初期化因子の発現による腫瘍は、組織学的検索により、小児芽腫に類似することを明らかにした。さらに、一過性初期化因子の発現による腫瘍における網羅的遺伝子発現解析を行い、腫瘍では、ES細胞の多能性維持に関わる転写因子群が活性化していることが明らかになった。多能性幹細胞に類似した転写状態を有することが分かった。ドキシサイクリンによる遺伝子発現系を利用して細胞初期化因子を発現コントロールできる初期化可能マウスを作製した。初期化可能マウスにドキシサイクリンを約4週間投与すると、様々な臓器に腫瘤形成が認められた。それらは多能性幹細胞を含む奇形腫であり、生体マウス内でiPS細胞を作製することに成功した。生体内細胞脱分化モデルを作製することができた。次に、生体内での細胞初期化を途中で停止させ、脱分化細胞の病理組織学的解析および分子生物学的解析を行った。生体内初期化を途中で中止したところ、奇形腫とは異なる未分化細胞の増生からなる腫瘍の形成を引き起こすことが分かった。不完全な細胞初期化における腫瘍は、組織学的特徴や遺伝子発現パターンが小児がんに類似することが分かった。DNAメチル化状態を検討すると、それらの腫瘍細胞では多能性幹細胞と部分的に類似したDNAメチル化パターンを示すことが明らかとなった。一方で、腫瘍細胞では、多能性幹細胞におけるポリコーム標的遺伝子が抑制されていなかった。多能性獲得に向かう不完全なエピゲノムの改変が小児がん類似病変の形成、維持に関与していることが示唆された。脱分化により生じたがん細胞は、再度、細胞初期化因子を再発現させることで、完全に初期化され、iPS細胞を樹立することができた。樹立されたがん細胞由来iPS細胞を用いて、胚盤胞へのマイクロインジェクションを行い、偽妊娠マウス子宮に移植することでキメラマウス作製を試みた。興味深いことに、がん細胞由来iPS細胞から非腫瘍性の細胞からなるキメラマウスを作製可能であることが確認された。本研究の成果は、細胞脱分化と小児がん発生の共通性を明らかにするとともに、エピゲノム異常による発がん機構の存在を示唆するもので、エピゲノム制御を標的とするがん治療の可能性を提示するものと考えられる。生体内で体細胞が初期化できるマウスに不完全な細胞初期化を誘導すると、複数の上皮性組織において、奇形腫ではなく、明らかな周囲組織浸潤性を示す、がんと解釈可能な異型細胞の増殖が観察された。このうち、腎臓で認められる腫瘍は、ヒトのWilms腫瘍に組織形態、遺伝子発現プロファイルが類似していた。細胞脱分化が積極的に発がんに関与していることが明らかとなった。発生した腫瘍では、ES細胞の転写ネットワークにおけるCoreモジュールおよびMycモジュールが活性化しており、多能性幹細胞の特徴が部分的に獲得されていることが分かった。一方でPRCモジュールの抑制が不十分であり、多能性幹細胞と区別された。

ヒトWilms腫瘍においても、マウス腫瘍と同様にCoreモジュールおよびMycモジュールが活性化しており、PRCモジュールの抑制が不十分であることが確認された。腎臓腫瘍において胎生期に腎臓組織に発現するLgr5が発現していることが明らかとなった。Lgr5レポーター遺伝子を用いてLgr5陽性腎臓腫瘍細胞をFACSにて回収後、再度初期化因子を誘導することでiPS細胞が樹立可能であった。iPS細胞は高効率、短期間で樹立可能であった。腎臓腫瘍細胞由来iPS細胞で作製したキメラマウスでは、非腫瘍性の腎臓に寄与していることが確認された。いずれのキメラマウスにも腎臓腫瘤の形成は確認されなかった。iPS細胞の樹立、再分化には遺伝子配列の変化は認められないことから、本モデルにおける発がんは主にエピゲノム制御変化によるものであることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍病理学26年度が最終年度であるため、記入しない。予定通り一過性初期化因子の発現による発癌モデルの作製を終えた。腫瘍組織の網羅的遺伝子解析も終了している。細胞脱分化による発がんモデルを作製することに成功し、その分子メカニズムの一部を解明することができた。結果を一流紙に発表した。一過性初期化因子の発現による腫瘍のエピゲノム解析を行う。特にDNAメチル化に着目し、次世代シークエンサーを用いた網羅的DNAメチル化解析を行う。引き続き、細胞脱分化による発がんモデルの解析を継続し、細胞分化維持機構の破綻が如何に発がんに至るのかを明らかとする。次世代シークエンサー試薬や、ES細胞培養関連試薬購入、マウス作製、マウス維持に使用する予定である。次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子発現解析およびエピゲノム解析を次年度に持ち越したため。次世代シークエンサー用試薬を購入し、網羅的な遺伝子発現解析およびエピゲノム解析を行う。
共通鍵暗号アルゴリズムの安全性評価の研究

ブロック暗号Fewを解析した.FeWは2014年にKumarらによって提案された64ビットブロック暗号であり,鍵長は80ビット及び128ビットをサポートしている.これまでに,FeWには9ラウンドの高階差分特性が存在し,この特性を利用することによって,鍵長が80ビットのとき,12ラウンドのFeWに対して高階差分攻撃が可能であることが報告されている.なお,9ラウンドの高階差分特性の成立理由については示されていない.本研究では,FeWの新しい高階差分特性を発見した.具体的には,3ラウンド拡張が可能な新しい6ラウンドの21階差分特性を発見した.また,鍵スケジュール部を解析した13ラウンドのFeWに対する高階差分攻撃が可能であることを示した.更にブロック暗号QTL-64を解析した.QTL-64は2016年にLang Liらによって提案されたFeistel構造を持つブロック暗号である。QTL-64の仕様はブロック長64bit、段数16段、鍵長は64bitである。QTL-64の提案論文では線形解析、差分解析、代数攻撃に対する安全性評価は行われているが、不能差分攻撃に対しては評価が行われていない。不能差分攻撃とは、差分確率が0となる特定の入出力差分を用いて解読を行う方法である。出現確率が0である入出力差分(つまり、実際には出現し得ない入出力差分)と一致したときの鍵を偽鍵とし、偽鍵を捨て、鍵推定を行う。本研究ではQTL-64に対しS-boxの差分特性から4.5段の不能差分特性を発見し、このパスを用いて6.5段の鍵回復攻撃を行えることを新たに発見した。Midori64はBanikらが2015年に提案した秘密鍵長128ビットのSPN型64ビットブロック暗号アルゴリズムである.高階差分攻撃はLaiが提案した暗号攻撃手法である.暗号化関数のブール多項式の代数次数に着目した攻撃法であり,共通鍵暗号アルゴリズム全般に広く適用できる攻撃法である.本研究では,高階差分攻撃で利用できる複数種類の特異な3階差分特性を計算機解析により発見し、その特性の存在をブール多項式の理論解析により明らかにした.また,共通鍵ブロック暗号MISTY1に対する先行研究として積分特性の探索を効率的に行う手法であるDivision属性が新たに提案され,世界で初めてフルラウンドのMISTY1が全数探索法よりも効率的に解読可能である事が示されている背景がある.本研究では,この手法をブロック暗号KASUMIに適用して積分特性探索を行い,5段特性を新たに発見した.また,この5段特性と確率2^{-18}で発生する弱鍵条件を組み合わせる事で,7段のKASUMIが2^{63}個の選択平文と2^{63.3}回の暗号化計算量で攻撃可能である事を明らかにした.最後に,Piccoloは2011年に提案された64ビットブロック暗号である.これまでに8ビット単位での飽和特性の調査によって,Piccoloには5ラウンド後の出力16ビットの高階差分値が0となる16階差分特性が示されている.本研究では,Piccoloの新しい高階差分特性について明らかにした.具体的には計算機探索により,Piccoloの5ラウンド後の出力8ビットの高階差分値が0となる新しい13階差分特性を発見した.また,その特性が実在することをブール多項式の次数を解析することにより証明した.初年度から当初の計画通り順調に研究成果を発表しているため、おおむね順調に進展していると考える。HIGHTは2006年にHongらによって提案されたType2一般化Feistel構造を持つARX型のブロック暗号であり、ブロック長は64bit、鍵長は128bitである。HIGHTの提案論文では、11ラウンドにおける差分特性確率は2^(-58)と評価されており、差分解読法に対する安全性を明らかにしている。これに対して、本研究ではMILPソルバを用いて、HIGHTの差分特性の解析を行った。解析ラウンドの増加に伴い、実行時間が指数関数的に増加するため、8ラウンド以降の差分特性はスプライスヒューリスティック技法を用いて解析した。その結果、11ラウンド及び12ラウンドにおける差分特性確率は、それぞれ2^(-51)、2^(-59)となり、提案論文の評価を上回った。当初の計画通り順調に研究成果を発表しているため、概ね順調に進展していると考える。

QTL-64の仕様はブロック長64bit、段数16段、鍵長は64bitである。QTL-64の提案論文では線形解析、差分解析、代数攻撃に対する安全性評価は行われているが、不能差分攻撃に対しては評価が行われていない。不能差分攻撃とは、差分確率が0となる特定の入出力差分を用いて解読を行う方法である。出現確率が0である入出力差分(つまり、実際には出現し得ない入出力差分)と一致したときの鍵を偽鍵とし、偽鍵を捨て、鍵推定を行う。本研究ではQTL-64に対しS-boxの差分特性から4.5段の不能差分特性を発見し、このパスを用いて6.5段の鍵回復攻撃を行えることを新たに発見した。暗号方式のうちブロック暗号HyRAL、ストリーム暗号MUGIについてその安全性を評価する。最新の成果としてHyRALについては104階差分特性を用いて16段を攻撃できることが報告されているが、mod2頻度分布、S-box特性定数などの解読の効率化に結びつく更に進んだ技術を適用することにより、従来よりも解読の効率を改善することを計画する。MUGIについては線形攻撃耐性の上界が2^{-120}と評価されているが、解析のビット精度を高めることにより、この上界値の精度も高めることを計画する。評価項目のうち、計算機シミュレーションや解析に時間の掛かかる作業から早めに取り組む。文献調査も研究当初から早めに集中して実施する。また必要に応じて、暗号方式の安全性評価に関する研究で多くの業績を上げている研究協力者の助言を仰ぐ。研究が当初計画どおりに進まない時は早朝深夜や休日も研究に注力するが、それでも計画通りに進まない場合は、やむを得ず1ビット単位の詳細な解析の一部に8ビットや32ビット単位の粗い解析を導入し、解析の精度を若干落とすことと引き換えに、解析にかかる時間を大幅に短縮することで対処する。尚、仮に解析の精度を落としたとしても安全性の指標の上界等の有益な数値結果を導くことは可能なので、決して研究が無意味なものになるわけではない。・研究代表者の役割:文献調査、安全性評価項目の適用方法の検討、未知の評価項目の検討、理論解析、計算機シミュレーションプログラム作成、解析プログラム作成、安全性指標の評価、研究全体の総括・研究協力者の役割:計算機シミュレーションプログラム作成補助、解析プログラム作成補助、解析データの整理、研究遂行に関する助言研究計画の変更はありません。ブロック暗号CLEFIA、MISTY、ストリーム暗号SNOW3G、Triviumについてその安全性を評価する。最新の成果としてCLEFIAについては105階差分を用いて14段を攻撃できると報告されているが、線形化法などの解読の効率化に結びつく技術は用いられていないので、線形化法を適用することにより従来よりも解読の効率を改善することを計画する。MISTYについては63階差分特性を用いて8段を攻撃できることが報告されており、この成果に我々の開発した不能差分を利用した解読計算量削減技法を適用することにより、従来よりも解読の効率を改善することを計画する。SNOW3Gについては選択初期値差分攻撃により16段を攻撃できると報告されているが、制御用変換などの解読の効率化に結びつく技術を適用することにより、従来よりも解読の効率を改善することを計画する。Triviumについては弱鍵を用いた差分解読により961段が解読可能と報告されている。
降雨浸透に伴なう化学汚染物質の土中移動機構の解明に関する研究

土構造に立脚して水の浸透に伴う土中における重金属の挙動を解明する目的で、解析および実験的に検討した結果、次の事項が研究の成果として取りまとめることができる。1.風化度の基準として用いた強熱減量と銅の吸着量とは、比例関係となる。つまり、強熱減量の大きい風化度の著しい試料ほど銅の吸着量が増大する。この事実は、和歌山県内の沿岸域の泥中の銅の分析データからも確認できた。2.カラム溶出試験から得られた各段階の風化度に対する銅イオンの吸着等温線は、バッチ平衡試験の結果と同じ傾向を示した。この事実は、銅イオンの吸着特性に対し吸着理論による検討の正しさを示唆するものである。3.X線マイクロアナライザーを用いて、風化度の異なる試料の銅イオンの吸着状態を分析した結果、風化度の大きい試料ほどミクロポア内に吸着することが確認できた。4.乱した試料の他に乱さない試料の吸着等温線は、カラム試験から測定できる。そして後者の試料の場合でも風化度の大きい試料はBET型により、小さい試料はLangmuir型により解析できる。5.拡散係数をカラム法および透過拡散法に基づいて測定し検討した結果、両手法とも拡散係数と銅イオンの濃度との関係は類似の傾向を示す。降雨浸透に伴なう銅イオンの移動に焦点を当てると、カラム法が透過拡散法に比較して有用と考えられる。6.銅イオンの拡散状態を吸着を考えた物質の移流拡散式により解析した結果、吸着効果を評価する遅延係数により銅の濃度変化が支配される。そして、この係数も風化度と対応する。1.風化度に対して土構造の相違が著しいまさ土層に焦点を当て、浸透実験および浸透流解析結果からマクロポアに関係する水みちの存在が指摘された。つまり、マクロポアの存在により土層の表層よりも深部の方が水分の増加が急激に進ことが見られた。このことは、汚染物質が、水みちを移動し地下水の汚染を引き起こすことを示唆するものである。2.上記の土構造の特徴を分析するため、特に乱さない試料を凍結乾燥し水銀圧入法により空隙分布を測定した結果、風化度の大きい試料ほど卓越したマクロポアが見られた。そして、この事実は電顕観察からも非常に多孔質であることが確認された。3.重金属として銅イオンを取り上げ、カラム試験により銅の吸着量を測定した。試料としては、砂、風化度の異なるまさ土を対象とした。これらの材料の吸着等温線は、Langmuir型の吸着特性を示した。一方、乱さない試料でも乱した後20.85mmにふるった試料では、Langmuir型を呈した。すなわち、乱されることにより土構造が破壊されたためと考えられる。つまり、1,2で指摘した土構造が銅イオンの吸着特性に深く関与していることが明らかとなった。このような現象は、細孔内の吸着拡散現象として取り組まれ、自然地盤の汚染物質の挙動は、B.E.T.型の吸着式による拡散方程式解析の有益性を示している。今後X線マイクロアナライザーを導入した細孔内の元素分布の分析結果から拡散現象を詳細に検討する予定である。水の浸透に伴う土中における銅イオンの挙動に焦点を当て、解析および実験の両面から検討した結果、次の事項を研究の成果として取りまとめた。

2.カラム溶出試験から得られた各段階の風化度に対する銅イオンの吸着等温線は、バッチ平衡試験の結果と同じ傾向を示した。この事は、銅イオンの吸着特性は、吸着理論による検討の正しさを示唆するものである。3.X線マイクロアナライザーを用いて、風化度の異なる試料の銅イオンの吸着状態を分析した結果、風化度の大きい試料ほどミクロポア部に吸着することが確認された。4.風化度の大きい試料の銅イオン濃度の経時変化曲線は、勾配の小さい緩やかな曲線となり、風化度の小さい試料では勾配の大きい急峻な曲線となる。つまり、銅イオンの吸着効果がこれらの濃度変化を支配する。5.銅イオンの拡散係数は、濃度と片対数上で放物線的に変化する。又、風化度の大きい試料ほど拡散係数は、小さくなる。風化度の異なる土を対象とした銅イオンの拡散状態を実験および解析的に検討した結果、次の事項を研究成果として列挙することができる。1.乱した試料の他に乱さない試料の吸着等温線は、カラム試験から測定できる。そして後者の試料の場合でも風化度の大きい試料はBET型により、小さい試料はLangmuir型により解析できる。2.拡散係数をカラム法および透過拡散法に基づいて測定し検討した結果、両手法ともに拡散係数と銅イオンの濃度との関係は類似の傾向を示す。降雨浸透に伴なう銅イオンの移動に焦点を当てると、カラム法による方法の方が有用と考えられる。3.銅イオンの拡散状態を吸着を考えた物質の移流拡散式により解析した結果、吸着効果を評価する遅延係数により銅の濃度変化が支配される。そして、この係数も風化度と対応する。
疲労き裂を生じた溶接接合部のCFRP板による応急的な補修工法の開発

疲労き裂を生じた溶接接合部のCFRP板による応急的な補修工法の開発を目的として,平成18年度は,前年度から引き続き,面外ガセット継手の回し溶接部から発生した疲労き裂を補修の対象部位として以下の点について実験的な検討を行った.(1)CFRP板と鋼板の接着特性鋼板とCFRP板の基本的な接着性能を明らかにすることを目的として引張せん断試験を実施した.エポキシ樹脂接着剤の接着層の厚さや,CFRP板の積層数が接着特性に及ぼす影響を明らかにした.さらに,提案した補修工法における接着性能を把握するために,面外ガセット継手試験片を用いた引張せん断試験を実施して,積層数や貼付方法の相違が接着継手強度に及ぼす影響を検討した.実験結果より,提案した接着方法によれば,積層化したCFRP板のはく離の発生を遅らせ,引張強度の増大,および,開口変位の抑制に大きく寄与することが確かめられた.(2)CFRP板接着とストップホール施工の併用による疲労き裂の補修効果前年度までの検討結果からは,提案した積層CFRP板による補修方法は,応急的対策としては十分な効果が認められたものの,き裂の再発生を抑制するまでには至らないことが明らかとなった.そこで,CFRP板接着とストップホール施工の併用によりさらに補修効果を高めることを目的として,静的載荷試験および疲労試験を実施して検討を行った.実験結果より,ストップホール法との相対的な補修効果を明らかにした.また,両者を併用すればさらに補修効果が高まり,恒久的対策としても期待できることが解った.平成17年度は、面外ガセット継手の回し溶接部から発生した疲労き裂を補修の対象として,疲労試験による実験的な検討を行った.CFRP板の接着による貼付方法については,適切なCFRP板の積層数を検討するために,積層数を1,3,5層と変化させて補修を行った.また,補修後の余寿命を評価するために,クラックゲージを用いてき裂の進展速度を計測した.これらについて実験的に検討した結果からは次のことがいえた.(1)CERP板の積層数が増加するほど,補修後から試験片が破断するまでの余寿命が大幅に延命化されることが解った.また,積層数を5層とすれば十分な補修効果が得られることが確かめられた.(2)CERP板の積層数が1,3層の場合,試験片の全幅に対して6065%程度まで進展すると剥離が生じること,また,5層とすれば破断の直前までCFRP板が剥離しないことが解った.したがって,CFRP板の積層化は剥離防止に対して有効であることが確かめられた.(3)提案したCFRP板の貼付方法によればき裂開口部の中心付近で軸方向力が効率的に伝達されること,また,CFRP板の積層化によって銅板に作用する応力がより低減されることから,補修効果が高められたと考えられた.(4)CFRP板の積層数を5層とした実験シリーズは余寿命が1,200万回を超えるものの,対象とした応力範囲からは疲労限は得られなかった.したがって,き裂の再発生を防止するまでには至らないため,提案した補修方法は延命化のための応急的な対策として位置づけられた.さらに,ストップホール法など,他の補修工法や,それらの工法を併用した場合について,補修効果を比較検討するために実験を継続中である.疲労き裂を生じた溶接接合部のCFRP板による応急的な補修工法の開発を目的として,平成18年度は,前年度から引き続き,面外ガセット継手の回し溶接部から発生した疲労き裂を補修の対象部位として以下の点について実験的な検討を行った.(1)CFRP板と鋼板の接着特性鋼板とCFRP板の基本的な接着性能を明らかにすることを目的として引張せん断試験を実施した.エポキシ樹脂接着剤の接着層の厚さや,CFRP板の積層数が接着特性に及ぼす影響を明らかにした.さらに,提案した補修工法における接着性能を把握するために,面外ガセット継手試験片を用いた引張せん断試験を実施して,積層数や貼付方法の相違が接着継手強度に及ぼす影響を検討した.実験結果より,提案した接着方法によれば,積層化したCFRP板のはく離の発生を遅らせ,引張強度の増大,および,開口変位の抑制に大きく寄与することが確かめられた.(2)CFRP板接着とストップホール施工の併用による疲労き裂の補修効果前年度までの検討結果からは,提案した積層CFRP板による補修方法は,応急的対策としては十分な効果が認められたものの,き裂の再発生を抑制するまでには至らないことが明らかとなった.そこで,CFRP板接着とストップホール施工の併用によりさらに補修効果を高めることを目的として,静的載荷試験および疲労試験を実施して検討を行った.実験結果より,ストップホール法との相対的な補修効果を明らかにした.また,両者を併用すればさらに補修効果が高まり,恒久的対策としても期待できることが解った.
溶液ブロー法によるセルロース極細繊維不織布製造技術の基盤確立

セルロース極細繊維不織布の基盤的な製造技術確立に向けて以下の通り成果報告する。1.溶液ブロー技術の確立(1)セルロースをイオン液体に溶解させ、ノズルから吐出させたポリマー溶液を高速熱風でコレクターに吹き付けることで不織布を作製した。イオン液体として1-エチル-3-メチルイミダゾリウムジエチルホスフェートや1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリドを用い、凝固溶液としては水を微細霧として噴霧し、吹き飛ばされたポリマー溶液ジェットを固化させ不織布を作製した。(2)さらに繊維径の均一な不織布を作製するために様々な条件を検討した。セルロース溶液、装置、コレクター等の条件の最適化を目指し実験を継続することで、安定的に不織布を作製する技術を習得することが出来た。(3)溶液ブローの手順を整理し、以後の実験に使用できるようにマニュアル化した。2.結果とまとめ作成した不織布を電子顕微鏡を用いて観察した。数百nm数μm以下の繊維直径を持つ不織布が作製できたが、部分的に繊維の膠着やビーズ等の不均一な部分が観察された。繊維膠着は凝固筒内部のドライミストを筒内に多量に充満することが重要であることがわかった。ビーズについては、溶液の曳糸性に加えて、ノズルと熱風吹き出しスリットの関係が大きく影響すると推定された。今後はさらに繊維直径の均一化や膠着・ビーズの無い不織布を作製するために改良の検討を続ける予定である。以上、湿式溶液ブロー型不織布製造装置を用い、イオン液体溶液からセルロース極細繊維不織布を製造するための基盤技術を確立することが出来た。
モーゼ効果を利用した液体の浮揚と非接触流動

水は微弱ではあるが反磁性をもつため空気中では非常に強力な磁場をかけると反発力によって水面の一部が押し下げられ水の壁が生じる。この現象はモーゼ効果と呼ばれているが,このような磁場に対する反発力を利用すれば反磁流体を非接触で浮揚,保持することができ,また,長い磁場を用いれば磁場により空中に仮想の流路を作り出し,この中を流体を流動させることができる。これらの現象は不純物の混入を排した新しい材料プロセス法,薬剤を患部に集中させ副作用を防ぐ新しい投薬法,あるいは微小重力場の模擬環境の形成として利用できる可能性がある。本現象の基本は被浮揚液体の磁化率が周囲流体のものより相対的に小さいことであるから,周囲流体として磁化率の大きい磁性流体を用いれば通常の磁場でも同様の効果が生じ,本現象を模擬することができる。具体的には対向磁極による液滴の浮揚,長い一様磁揚を用いた仮想流路の形成,非一様磁場を用いた仮想分岐流路の形成について実験を行うとともに解析的,数値解析的研究を行い,これらに及ぼす磁場の強さ,磁場分布,磁化率の差,表面張力の影響を調べた。この現象はモーゼ効果と呼ばれているが,このような磁場に対する反発力を利用すれば反磁解体を非接触で浮揚,保持することができ,また,長い磁場を用いれば磁場により空中に仮想の流路を作り出し,この中を流体を流動させることができる。
日本語パブリックスピーキングの教授法確立を目指した総合的研究

日本で専門的な職業に従事する日本語非母語話者が必要とする公的な性質を持つ日本語のコミュニケーション能力を「日本語パブリックスピーキング」能力と呼ぶ。その代表的ジャンルと思われる式辞スピーチとアカデミックプレゼンテーションについて,全体の構成と用いられる定型表現の特徴を明らかにした。またこの結果を用い,外国人日本語学習者のための式辞スピーチ入門の教材を提案した日本で専門的な職業に従事する日本語非母語話者が必要とする公的な性質を持つ日本語のコミュニケーション能力を「日本語パブリックスピーキング」能力と呼ぶ。またこの結果を用い,外国人日本語学習者のための式辞スピーチ入門の教材を提案した22年度は,パブリックスピーキングの一ジャンルと思われるビジネス(式辞)スピーチの分析と,それに並行して,現在日本で刊行されている外国人日本語学習者向けの日本語教科書における口頭コミュニケーションの扱われ方に関する調査分析を行った。この結果,以下のようなことが明らかになった。まず,ビジネス(式辞)スピーチの全体的な構造について,実際の日本語母語話者によるスピーチの録音データを用いて,ジャンル分析の手法で分析を行った。それによると,「導入」「結び」部と「主題」部では,頻出するムーブの種類が異なること,「導入」「結び」部にはジャンルの決め手となる定型表現が多く観察されたが,「主題」部にはあまりなく,それがスピーチの個性や独創性を形作ることにもつながっていることがわかった。また,日本語教科書の分析からは,口頭発表能力の指導として,アカデミック場面での口頭発表指導を取り上げている教科書が多く,ビジネス場面や生活場面での踏み込んだ内容での口頭発表についてはほとんど扱われていないということがわかった。23年度には,22年度中に少し開始したパブリックスピーキングに関するニーズ調査について,引き続き調査を続ける予定である。そして,この調査で明らかになったパブリックスピーキングに関する言語行動の中から,ジャンルを選定し,そのジャンル内の発話を録音録画して,22年度と同様,ジャンル分析の手法で,特徴を明らかにすることにしている。上記と並行して,外国で出版されている日本語教科書の調査も行いたい。23年度は,パブリックスピーキングにおける式辞スピーチのジャンル分析を引き続き行った。また,日本語教育関係者と外国人日本語使用者への聞取り調査を行い,パブリックスピーキングの教授法開発にあたってのニーズを探り分析を行っている最中である。これらの調査から,以下のことが明らかになった。まず,式辞スピーチのジャンル分析の結果,「導入」および「結び」部と,「主題」部とでは,頻出するムーブに違いあること,定型表現に違いがあることが昨年度までにわかっているが,さらに,3つの部分に共通に現れるムーブもあることがわかった。それは,「言及」のムーブで,話し手が聴衆や関連する事項に言及するタイプのものである。これは,式辞スピーチのような社会的には非常に改まった場面で,話し手が常に聴衆を意識して即興的に他者を言及していることになり,スピーチが話し手から聞き手に一方的に行われている発話ではないことを表していると言える。次に,パブリックスピーキングの教授法開発のためのニーズ調査については,日本語教育関係者と外国人日本語使用者へのインタビュー調査の結果,教育関係者が目指すものと,実際に日本語を使用して勤務している外国人話者との間では,求めているものに多少ずれがあることがわかった。また,海外の日本語教育の現場では,日本国内でそれほど重視されていない「スピーチコンテスト」におけるスピーチの指導が重要な機能を持ち,教育の場でも意識されていることが明らかになった。コンテストにおけるスピーチは,また,ビジネススピーチなどとは全く違うジャンルのものと考えられ,引き続き,データの収集やジャンル分析の手法による検討などが必要だという課題が浮かび上がった。これらと並行して,外国で出版された教科書や採用されている教授法についても,データ収集を行ったが,今後も引き続き,分析を続けて行く予定である。本研究は,グローバル化する日本社会で活動する外国人日本語使用者に必要な,日本語によるパブリックスピーキングの能力養成を目指した基礎研究である。2012年度は,まず,外国人日本語使用者の日本語パブリックスピーキングに対するニーズを探るために,インタビュー調査を行ってきたが,その内容をまとめた。その結果,実際に日本語を使用して勤務している外国人日本語話者のニーズは,日本語教育関係者が目指すものと,ズレがあることがわかった。また,海外の日本語教育の場では,日本国内ではそれほど重視されていない「スピーチコンテスト」におけるスピーチ指導が重要な機能を持っていることも明らかになった。コンテストにおけるスピーチは,式辞スピーチなどとはまた別のジャンルであると考えられ,日本語教育におけるスピーチ指導にとって,何を重視するかが難しい問題であることが示唆された。これまで続けてきた,式辞スピーチの構成の調査について,スピーチ全体の構成とその特徴を最終的にまとめた。またさらに,アカデミックプレゼンテーションとの違いについて,「聴衆への働きかけ」の方法に焦点を当てて探った。その結果,式辞スピーチとアカデミックプレゼンテーションは,どちらも,パブリックスピーキングとして,聴衆を重視するという特徴は共通であるが,聴衆を重視するための具体的な方策や使用頻度には違いがあることがわかり,それが同時にジャンルの異なりを表していることが明らかになった。昨年度から進めているデータのジャンル分析が予定通り進んでいる。また,外国人日本語学習者へのニーズ調査や教科書調査なども,予定通り実施中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の研究課題の推進方策は,おもに3つの部分に分かれる。

1)パブリックスピーキングの収集データのジャンル分析,2)日本語教育関係者と外国人日本語使用者へのインタビュー調査の分析とニーズの抽出,3)これらの結果を総合した上で,パブリックスピーキングの教授法の提案,の3つである。研究計画を策定した時点では想定しなかった新しいパブリックスピーキングのジャンルがあることもわかったため,そのようなことも考察しながら,採集年度における教授法の提案ができるように,計画を遂行していきたいと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。
タウ蓄積病態の制御を目指した異常タウ伝播機構の網羅的解析

アルツハイマー病で見られる、タウというタンパク質の蓄積病理及び、タウの蓄積によって誘導される神経細胞死の制御をも視野にいれ、タウが脳内に広がっていく現象(タウ伝播)に特異的に関与する分子の探索・同定を目的に研究を行う。具体的には、第一に異常なタウの取り込み過程に特異的に関与する分子を網羅的に解析していき、またそれによって同定された候補分子についてマウス脳でのタウ伝播に対する影響も解析する。第二に遺伝子改変マウス同士の掛け合わせによって、マウス脳でのタウ蓄積病理および神経細胞死に対する候補分子の影響の解析について検討を行う。
結合発振器ネットワークの実用化に関する研究

これまで発振器の結合系に見られる相互同期現象について,物理,科学,生体系のモデルとして盛んに研究が行われてきた.近年この発振器の結合系をメモリやニューラルネットワークへ応用しようとする試みが報告されるようになった.このことから申請者はこれまでに様々な発振器を1つの抵抗で星形に結合した回路に見られる同期現象を報告してきた.本システムでは各発振器の位相がずれて同期するような現象が見られるため,非常に多くの異なる安定状態を得ることができる.さらにこのような星形結合システムを拡張した結合発振器ネットワークを提案しそのメモリやニューラルネットワーク等への応用の有用性を示してきた.しかしながら今のところ,上記システムのこのような工学的な応用に関しては,具体的な手法が十分確立されていない.そこで本研究では,上述してきた結合発振器ネットワークを実用化すべく改良していくことを目的とする.本年度は前年度に得られた結果をふまえ,前年度に設計した過渡状態の継続時間や素子数を少なくしたシステムを実際に回路実装を行い動作させることにより,システムの動作を確認することを中心に検討を行った.また,結合発振器システムに見られる,位相パターンの制御法について,回路にパルスを加えるなどの操作をすることで位相パターンの変化が見られることを確認し,さらに,パルスを加えるタイミングを変えることで,どのような位相パターンが得られるかを詳しく調べ,回路の安定状態を制御するための足がかりとすることができた.これらの結果から提案システムの実用性を,より具現化できたものと考えられる.これまで発振器の結合系に見られる相互同期現象について盛んに研究が行われてきた.近年この発振器の結合系をメモリやニューラルネットワークへ応用しようとする試みが報告されるようになった.特に,同じ特性を持つ複数の発振器を1つの抵抗で結合した回路においては,各発振器の位相がずれて同期するような現象が見られ,その位相の組合せから,非常に多くの異なる安定状態が得られるため,メモリやニューラルネット等への応用に有用であると考えられる.また.このような回路を拡張しネットワーク状に配置した,結合発振器ネットワークが提案されている.このようなネットワークにおいても,位相ずれ同期により多様な安定状態が見られ,またその構造からも,本システムはメモリやニューラルネット等への応用に対して,非常に有効であると考えられる.本研究はその結合発振器ネットワークを実用化するために,様々な研究を行っていく.本年度はネットワークにおいて断線等の事態が発生したことを想定し,ネットワークに含まれる素子が欠落した場合にネットワークの同期現象にどのような影響があるかを調べ,その状態を見ることで,ネットワークのどの位置に欠落が見られるかある程度判断できることを示した.また,LC発振器ネットワークにおいてネットワークの境界に端に存在する接地されたインダクタを用いて新たな星形結合部を作るという簡単な修正を加えると,同期現象が大きく変わることがわかった.一方,結合発振器ネットワークを実用化する場合,数多くある安定状態の中から,所望の安定状態を得るためにネットワークになんらかの制御を加える必要があると考えられる.そこで,RCウィーンブリッジ発振器の星形結合系を周期的なパルス列によって駆動した回路を提案し,パルスの影響によって安定状態が刻々と変化することがわかり,このパルスによる駆動を用いることでネットワークの制御を行うことが可能ではないかと考えられる.これまで発振器の結合系に見られる相互同期現象について,物理,科学,生体系のモデルとして盛んに研究が行われてきた.近年この発振器の結合系をメモリやニューラルネットワークへ応用しようとする試みが報告されるようになった.このことから申請者はこれまでに様々な発振器を1つの抵抗で星形に結合した回路に見られる同期現象を報告してきた.本システムでは各発振器の位相がずれて同期するような現象が見られるため,非常に多くの異なる安定状態を得ることができる.さらにこのような星形結合システムを拡張した結合発振器ネットワークを提案しそのメモリやニューラルネットワーク等への応用の有用性を示してきた.しかしながら今のところ,上記システムのこのような工学的な応用に関しては,具体的な手法が十分確立されていない.そこで本研究では,上述してきた結合発振器ネットワークを実用化すべく改良していくことを目的とする.本年度は前年度に得られた結果をふまえ,前年度に設計した過渡状態の継続時間や素子数を少なくしたシステムを実際に回路実装を行い動作させることにより,システムの動作を確認することを中心に検討を行った.また,結合発振器システムに見られる,位相パターンの制御法について,回路にパルスを加えるなどの操作をすることで位相パターンの変化が見られることを確認し,さらに,パルスを加えるタイミングを変えることで,どのような位相パターンが得られるかを詳しく調べ,回路の安定状態を制御するための足がかりとすることができた.これらの結果から提案システムの実用性を,より具現化できたものと考えられる.