hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
決定論的ノイズ増幅とカオス-半導体素子への応用-

当該研究は半導体素子ならびに電子回路にみられるカオス現象を利用し、決定論的ノイズ増幅とカオスという立場からカオスの応用を追求したものである。二つの応用を検討・考察した。その一つはDeisslerとFarmerによって理論的に提案された決定論的ノイズ増幅器であるが、本研究ではその可能性をバルク半導体の高純度n-型GaAsを用いて検証した。測定は液体ヘリウム温度でおこない、自由電子による中性不純物の衝突電離雪崩過程で現れるS字形電流・電圧特性のヒステリシス領域をVo+Vac sin(2πfot)の形で交流駆動した。例えば、fo=1.83MHz、Vac=190mVに固定し直流電圧を4.8Vから下げてゆくと周期倍分岐が観測されるが、周期1と周期2の分岐点でラジオ波が増幅される現象がみられた。ラジオ波の周波数frとしたとき、決定論的ノイズ増幅はfo±fr近傍の周波数で同調して起きる。増幅されたラジオ波の電気信号は周期2がトーラス変調された形で観測された。この決定論的ノイズ増幅は衝突電離雪崩過程で形成される電流フィラメントの外部ノイズに対する極めて敏感な性質による。この現象にたいして、カオス温度を定義しノイズ増幅率を調べた。その結果、周期1と周期2および周期2と周期4の分岐点でカオス温度が異常に増加(数十数千度)し、ノイズ増幅率は10^310^5と見積られた。この現象は室温で動作可能なSi p-i-nダイオードおよびGaAs p-i-nダイオードをアレー状に加工することにより増幅器としての応用が可能であることがわかった。もつ一つは、カオス動作をおこなう非線形電子素子をN個並列結合・集積化したカオスメモリー素子への応用である。p-i-nダイオード構造をアレー状に集積化し、これを交流動作させることによりメモリーとしての機能を持たせることが可能である。N個のエレメントは互いに同相もしくは逆相で振動し、その位相関係を利用する。具体的には、バラクターダイオードを用いたLRC非線形電子回路(N=16)によりメモリー機能の検証をおこなった。カオス状態および周期状態で各エレメントの抵抗間の電位差をオペアンプに入力し、二つの8セグメントLEDでメモリー動作を確認した。素子間の同相および逆相の関係は外部ノイズに対し極めて安定で、いわゆるロバストな性質があることおよびパルス電圧を加えてメモリーの切り換えが可能であることがわかった。これにより、パターンマッチノ機能を持たせればカオスメモリー素子として応用できることを提言する。また、これらの素子をニュートラルネットワークに応用することも現在検討中である。
構造物と液体スロッシングの非線形連成振動に関する研究

本研究では、制振の目的で長方形水槽が取り付けられた構造物が容器の水平方向に正弦外力を受ける場合,スロッシングにより容器壁に作用する流体力の非線形性を考慮して,構造物と水面の正弦波応答,および制振器としての効果について理論的,実験的に調べた.実験では,片持ち梁の先端に質量を取り付けた系を構造物とし,その先端に長方形水槽を取り付けた実験装置を製作した.構造物の加振には,正弦波発生器(現有設備)からパワーアンプ(B&K,2706型)を介して加振器(B&K,4809型)を使用した.構造物の変位は,レーザー式変化センサ(キーエンス,LX2-03,LX2-60)により測定した.また,波形の記録装置として,オムニライト(日本電気三栄,8M37)を用いた.以下に,主な成果をまとめる.(1)構造物とスロッシングの非線形連成振動に関する理論解析と基礎となるモード方程式が得られた.(2)そのモード方程式の数値シミュレーションより発生振動数成分を調べ,その結果を用いて調和振動に対する定常解を求め,その安定性の解析を行い,共振曲線を示した.その共振曲線は,数値シミュレーションとよく一致する.(3)長方形水槽は,構造物とスロッシングの同調点における構造物の振幅を十分に小さくする効果をもつ.(4)構造物の共振曲線の形状は水深に依存して変化し,深いときに漸軟形,浅いときに漸硬形となる.(5)正弦外力が比較的大きい場合,同調点付近において,系の2つの固有振動数にほぼ等しい振動数成分が同時に現れる様式をもつ超和差調波振動が発生する.(6)実験により,理論結果と実験結果は定量的にほぼ一致することを確認し,理論解析の妥当性が確かめられた.本研究では、制振の目的で長方形水槽が取り付けられた構造物が容器の水平方向に正弦外力を受ける場合,スロッシングにより容器壁に作用する流体力の非線形性を考慮して,構造物と水面の正弦波応答,および制振器としての効果について理論的,実験的に調べた.実験では,片持ち梁の先端に質量を取り付けた系を構造物とし,その先端に長方形水槽を取り付けた実験装置を製作した.構造物の加振には,正弦波発生器(現有設備)からパワーアンプ(B&K,2706型)を介して加振器(B&K,4809型)を使用した.構造物の変位は,レーザー式変化センサ(キーエンス,LX2-03,LX2-60)により測定した.また,波形の記録装置として,オムニライト(日本電気三栄,8M37)を用いた.以下に,主な成果をまとめる.(1)構造物とスロッシングの非線形連成振動に関する理論解析と基礎となるモード方程式が得られた.(2)そのモード方程式の数値シミュレーションより発生振動数成分を調べ,その結果を用いて調和振動に対する定常解を求め,その安定性の解析を行い,共振曲線を示した.その共振曲線は,数値シミュレーションとよく一致する.(3)長方形水槽は,構造物とスロッシングの同調点における構造物の振幅を十分に小さくする効果をもつ.(4)構造物の共振曲線の形状は水深に依存して変化し,深いときに漸軟形,浅いときに漸硬形となる.(5)正弦外力が比較的大きい場合,同調点付近において,系の2つの固有振動数にほぼ等しい振動数成分が同時に現れる様式をもつ超和差調波振動が発生する.(6)実験により,理論結果と実験結果は定量的にほぼ一致することを確認し,理論解析の妥当性が確かめられた.
繰り返し自己生産するベシクル型人工細胞の構築

1)光学顕微鏡観察およびフローサイトメトリによるベシクル集団解析のデータより、ベシクル内でのDNAの自己複製とベシクルの分裂が連動するダイナミクスを解明した。2)親ベシクルの自己生産で生じる娘ベシクルに、枯渇したヌクレオチドを包みこんだ運搬ベシクルを融合させることで、娘ベシクルに自己増殖能を獲得させた。3)ベシクル型人工細胞には、外的および内的刺激に対して、それぞれ選択的に活性化される4つのステージ(摂取、複製、成熟、分裂)があること、さらに、各ステージでの内部的変化が、ベシクルを次のステージへと駆動していることを明らかにした。1.DNAを内封したベシクル型人工細胞の自己生産ダイナミクス:ベシクル内でのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)条件の最適化により、高い頻度でDNA複製を達成し学術論文として発表した[Soft Matter 7, 3750 (2011)]。また、DNAの複製とベシクルの自己生産が連携する人工細胞に関し、主にフローサイトメトリーによる自己生産ダイナミクスの統計的解析を行ない、それらの成果を論文として発表した[Nature Chem. 3,775 (2011)]。2.双性イオン型膜分子の合成と自己生産ベシクル系の調製:双性イオン型人工膜分子の合成に成功した。さらにこの膜分子のホルミル基末端に、親水基をイミン結合によって担持させた膜分子前駆体の合成法も確立した。この膜分子がジャイアントベシクルを形成することを確認した。3.新しい膜組成をもつ自己生産ベシクルの調製とダイナミクスにおけるDNA鎖長の効果:ポリエチレングリコール(PEG)鎖を親水部に持つ脂質(DSPE-PEGn:重合度n = 22, 113)を、ベシクル膜に約1 mol%程度添加することで、DNAと膜との相互作用を立体的かつ電子的に穏やかに阻害した。その結果、これまでバディングのみであった膜の変形の様相が異なり、優先的にバーシング様の変形が起こることを見出した。4.自己生産ダイナミクスにおけるDNA鎖長の効果(繰り越し研究分の成果):上記の膜組成をもつベシクルに鎖長の異なる鋳型DNA(374, 1164, 3200塩基対)を内封し、増幅後、膜分子前駆体を添加し、共焦点レーザー走査型顕微鏡観察により、ベシクルの分裂ダイナミクスの違いを詳細に観測した。その結果、自己生産ダイナミクスにDNA鎖長の明確な効果があることを確認した。1.DNAーカチオン性ベシクル複合体の表面電荷計測人工細胞内でのDNA複製とベシクル自己生産の連携には、増幅したDNA(ポリアニオン)とカチオン性ベシクル膜との複合体形成が不可欠である。本実験では、双性イオン型リン脂質POPCにカチオン性両親媒性分子であるCTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロミド)を10 mol%添加して調製したカチオン性ジャイアントベシクルに、鮭精子由来のDNAを外水相より添加しつつ、ベシクル膜のゼータ電位を測定した。電位が+60 mVから-50 mVへと変化したことは、上記の機構を実証するものである。2.双性イオン型両親媒性分子からなるベシクルの表面電荷カルボキシレートとイミダゾリウム基からなる親水部と2本の疎水部とをもつ双性イオン型両親媒性分子から構築されたジャイアントベシクルの膜電位を、塩化ナトリウム水溶液中(10 mM)で測定した。酸性側では、ゼータ電位は正の値(40 mV)を示すが、pKa = 3.6より高いアルカリ側では、膜分子は双性イオンとして存在しているにもかかわらず、電位は単調減少的に負の値をとり、pH = 9では-40 mVとなった。水酸化物イオン(OH-)がヘルムホルツ域に侵入し、イミダゾリウムの正電荷を遮蔽したと考察される。本結果は、このベシクルの膜の表面電荷が、pHにより制御できることを意味している。3.回帰性のある自己生産ベシクル自己生産ベシクルに、PCR、膜分子前駆体添加、基質の補給、PCR,膜分子前駆体添加を順次行い、情報分子を内封した孫ベシクルを誕生させた。さらに、このベシクルの自己生産過程には、細胞周期の相のように、外部からの刺激に選択的に応答し、そのステージ固有のダイナミクスを活性化させる4つのステージ(摂取、増幅、成熟、肥大・分裂)が存在することを見出した。今後の人工細胞の研究にとって重要な成果である。1.アニオン性膜分子の合成ヘテロリン酸ジエステルからなるアニオン性膜分子を、アミダイト試薬にオレイルアルコールと、p-ホルミルフェニル-10-ドデカノールを反応させることで合成した。

今後、膜分子前駆体を合成し、これを添加することでアニオン性ジャイアントベシクル生産系としての挙動を確認する。2.ベシクル膜電荷の制御によるベシクル間分子輸送膜組成として2種のリン脂質(POPC, POPG)を異なる比率で保有する、標的および運搬ハイブリッドベシクルを用意し、pHを酸性にするとそれぞれのベシクルの膜表面が反対の電荷を帯び、ベシクル接合とそれに引き続く融合が起こることを見出した。このことを利用して、運搬用のラージベシクルに内包した水溶性蛍光プローブが、標的のジャイアントベシクルに輸送されたことを、蛍光スペクトルの測定により確認した[Chem. Lett. 41 789, (2012)]。この成果は、ベシクル輸送で涸渇基質を標的ベシクルに導入する道を拓いたものといえる。3.クレオチド枯渇ベシクルへの原料輸送による自己生産ベシクルの回帰性獲得この方法を用いて、ヌクレオチドを内封した運搬用ベシクルを、原料が枯渇した自己生産後のベシクルに融合させ、融合後のベシクルにポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を施したところ、融合したベシクルの内部でDNAが増幅したことを内封した蛍光プローブの発光により確認した。これによりベシクル型人工細胞の自己生産ダイナミクスが回帰性を獲得したことになる。さらに、このベシクル分散液に、膜分子前駆体を添加することで、ベシクルの分裂が起こることも確かめられた。この結果により、繰り返し自己生産するベシクル型人工細胞の基盤が確立した。DNAの自己複製とベシクルの自己生産が化学的に連携して進行するベシクル型人工細胞に関する論文を、世界に先駆けて発表できたことは、本申請研究にとって、もっとも重要な成果だと考えている。予算繰り越し研究で、内封DNAの鎖長(塩基対の数、フォスフェートの数)とベシクル型人工細胞の自己生産ダイナミクスとの相関が確認できたことは、今後の進展に繋がる成果である。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の成果により、ベシクル融合により枯渇原料をベシクル型人工細胞に輸送することが可能になり、自己生産ダイナミクスが回帰性を獲得した。本研究の主眼である「繰り返し自己生産するベシクル型人工細胞の構築」の基盤が確立したことは、本研究の最終目標達成の上で重要である。DNAの鎖長とPEG鎖を担持したベシクル型人工細胞の自己生産ダイナミクスに相関が認められたので、PEG鎖の膜界面での構造形成(マッシュルーム、ブラシ)、ベシクル膜に対する被覆率などを精査し、そこに見られる相互作用とダイナミクスの関連を物理・化学的に解明することが必要であろう。カチオン性膜分子を含むベシクル膜と相互作用することで、ベシクル分裂を誘発するDNA以外のアニオン性ポリマーの探索が遅れているが、本年度にベシクルの膜電位を計測するゼータポテンシオメータを配備したので、25年度には、この課題について集中的に研究を行うことが出来ると期待している。
日本に分布する殺鼠剤抵抗性スーパーラットの環境適応能の解明

1950年後半より、欧州ではワルファリンなど抗凝血系の殺鼠剤に耐性を持つ野生ラットが発見され、最近になって、その原因が殺鼠剤の標的分子であるビタミンKエポキシド還元酵素(VKORC1)の139番目のアミノ酸変異であることがわかってきた。近年、日本においても、ペストコントロールが重要な農場や都市部において殺鼠剤に抵抗性を持つ個体が増えており、特に関東近郊に棲息するクマネズミの80%は抵抗性であるとの報告もあるが、その全容は明らかにされていない。従って国内においてラット属のVKORC1の個体調査が喫緊の課題となっている。そこで、本研究では、これまでの研究で明らかとなったラットの殺鼠剤ターゲット分子の遺伝的多様性について、抵抗性個体の日本国内の拡散様式や変異の過程、酵素学的特徴を明らかにすることを目的とした。クマネズミにおけるゲノムのマイクロサテライト解析方法の確立を試みた。マイクロサテライトマーカーにはドブネズミのゲノムマッピングに使用される8種のマーカーを使用したところ、そのクラスターからは41番目の変異に集団性が認められたものの、その他の変異については明らかなクレードが得られなかった。そこで、VKORC1変異個体群とワイルドタイプの個体群について、AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)によるゲノムスキャンを行った。AFLP法により得られた情報により、系統(血縁)解析を行い、VKORC1の変異と比較した。AFLPフラグメント解析を用いた系統地理的解析においては、Ala41Valの変異個体に関してVKORC1遺伝子の変異の獲得の起源は複数存在していることを示唆する結果を得た。
血管傷害保護におけるエストロゲン受容体サブタイプの役割の解明と治療への応用

1.低濃度エストロゲンによる新生内膜形成抑制効果の検討低濃度エストロゲンが動脈硬化モデル動物(ラット頸動脈バルーン傷害モデル)の新生内膜形成を抑制するか否かを検討した.10週齢のウィスターラットに卵巣摘出し,4日後にエストラジオールを投与した.投与後3日後に左内頸動脈にバルーン傷害を施行し,2週間後に新生内膜形成を評価した.その結果,I/M比は,ラットの血漿エストラジオール濃度を上昇させることなく、濃度依存性に有意に減少した.このエストロゲン効果は,angiotensin II type 1受容体拮抗剤と同様の効果であった.このことより,低濃度エストロゲン治療は,動脈硬化を予防する効果があると考えられる.2.血管平滑筋細胞においてエストロゲン調節をうける遺伝子の検討エストロゲンは,血管に対して,血管拡張,血管平滑筋増殖や遊走抑制など様々な作用をもつ.血管壁において,どのような遺伝子がエストロゲンにより制御されているかを検討した.ウィスターラットに卵巣摘出を行い,2週間後にエストラジオールを投与し,さらに2週間後に,大動脈の内皮細胞をとりだした.マイクロアレーを用いて,約7000の遺伝子を解析した.エストラジオール投与群と未投与群では,遺伝子発現が異なり,Caveolin-1,Id3a,二つのLIMタンパク(enigmaとSmLIM)がエストラジオール投与群において,有意に多く発現していた.PCR法およびラット血管平滑筋細胞を用いてのノーザンブロット法においても,同様の結果が得られた.メカニズムは明らかでないが,エストロゲンにより調節されるこれらの遺伝子が血管平滑筋細胞に影響を与えていると考えられる.1.血管平滑筋細胞におけるERサブタイプの機能の検討ラット大動脈由来血管平滑筋細胞の増殖に対するエストロゲンおよびラロキシフェンの影響を検討した。細胞をコンフルエントまで増殖させた後、血清を除去して24時間培養後、エストロゲンを除去した5%血清で刺激し、24時間後にサイミジンの取り込みを計測した。ラロキシフェンはサイミジンの取り込みに影響を与えなかったが、エストロゲンは用量依存性に取り込みを抑制した。そこで、その作用はいずれのサブタイプを介するかを検討するために、ERサブタイプを組み込んだアデノウイルスベクターを血管平滑筋細胞に過剰発現させ、同様にサイミジンの取り込みを検討した。その結果、ERαを過剰発現させてもはとんどエストロゲンの抑制作用に影響を与えなかったが、ERβを過剰発現させると抑制作用は増強を認めた。その際、サイクリンA蛋白の発現の抑制も認められた。この結果をもとに、ラット頚動脈バルン傷害モデルを用いて、新生内膜肥厚に対する両薬剤の影響およびERサブタイプの機能の検討を行う予定である。2.血管内皮細胞におけるERサブタイプの機能の検討過酸化水素によって誘導される血管内皮細胞のアポトーシスに対するエストロゲンおよびラロキシフェンの影響を、MTTアッセイおよびDNA断片化を検出するELISAを用いて検討した。細胞はウシ頚動脈由来およびヒト臍帯静脈由来の細胞をそれぞれ用いた。その結果、エストロゲンおよびラロキシフェンは血管内皮細胞のアポトーシスに対し用量依存性に抑制した。今後、この作用がERを介する作用であるかをERアンタゴニストであるICI 182,780を用いて検討し、ERを介していることが明らかとなった場合はさらに、1.で用いたERサブタイプを組み込んだアデノウイルスベクターを過剰発現させて、いずれのサブタイプを介する作用であるかを検討する。1.低濃度エストロゲンによる新生内膜形成抑制効果の検討低濃度エストロゲンが動脈硬化モデル動物(ラット頸動脈バルーン傷害モデル)の新生内膜形成を抑制するか否かを検討した.10週齢のウィスターラットに卵巣摘出し,4日後にエストラジオールを投与した.投与後3日後に左内頸動脈にバルーン傷害を施行し,2週間後に新生内膜形成を評価した.その結果,I/M比は,ラットの血漿エストラジオール濃度を上昇させることなく、濃度依存性に有意に減少した.このエストロゲン効果は,angiotensin II type 1受容体拮抗剤と同様の効果であった.このことより,低濃度エストロゲン治療は,動脈硬化を予防する効果があると考えられる.2.血管平滑筋細胞においてエストロゲン調節をうける遺伝子の検討エストロゲンは,血管に対して,血管拡張,血管平滑筋増殖や遊走抑制など様々な作用をもつ.血管壁において,どのような遺伝子がエストロゲンにより制御されているかを検討した.ウィスターラットに卵巣摘出を行い,2週間後にエストラジオールを投与し,さらに2週間後に,大動脈の内皮細胞をとりだした.マイクロアレーを用いて,約7000の遺伝子を解析した.エストラジオール投与群と未投与群では,遺伝子発現が異なり,Caveolin-1,Id3a,二つのLIMタンパク(enigmaとSmLIM)がエストラジオール投与群において,有意に多く発現していた.PCR法およびラット血管平滑筋細胞を用いてのノーザンブロット法においても,同様の結果が得られた.メカニズムは明らかでないが,エストロゲンにより調節されるこれらの遺伝子が血管平滑筋細胞に影響を与えていると考えられる.
大スパン球形ドームの風による動的応答とその耐風設計手法に関する研究

本研究では,主として剛接合単層ラチスドームを対象とし,風による動的応答特性並びに耐風設計上の諸問題について検討を行った。以下に,その概要をまとめる。(1)球形ドームに作用する風荷重に関する文献研究広範囲に亘る既往の文献を収集し,統一的に整理した。(2)剛接合単層ラチスドームの振動特性スパン80200mを有する12種類の剛接合単層ラチスドームに対し,固有値解析を行い,固有振動数並びに固有振動モードのライズ-スパン比による変化等を把握した。また、平均風圧力による静的変形が固有振動特性に及ぼす影響について検討した。(3)ドームに作用する一般化風力の特性に関する風洞実験(2)の解析結果に基づき,ドームの低次6モードに対する一般化風力を乱流境界層内で測定し,平均値・RMS値・パワースペクトルを求め,それらに及ぼすドーム形状や風向角の影響を明らかにした。(4)ドームの強風応答特性(2)で得られた一般化風力の特性値を用いて,強風中におけるドームの応答特性を各モード毎に解析した。一般に,軸対称モードの振動では準静的成分が卓越し,振動全体に対する寄与率も大きい。一方,高次の非軸対称モードの振動では,準定常成分は小さいが風向によっては共振成分が非常に大きくなることがある。(5)ドームに作用する変動風圧力の時空相関5種類のライズ-スパン比を有するドーム模型を用い,圧力変動の多点(約200点)同時計測を行い,風圧力の空間的および時間的相関を把握した。平成4年度においては,主としてドーム屋根に作用する風荷重の性状に関する研究を行った。以下にその概要をまとめる。(1)既往の文献整理ドーム屋根に作用する風圧力の性状,特に変動風圧力の時間的・空間的変動特性に関する内外の文献を収集し・整理した。(2)剛接合単層ラチスドームの固有振動解析本研究で対象としている剛接合単層ラチスドームに対し,シェル近似(連続体置換)理論を用いた固有値解析プログラムを作成し,ドームの形状・構造パラメータを変化させた場合の固有振動数並びに固有振動モードの変化を系統的に把握した。その結果,スパンが150m程度を超えると,変動風圧との共振応答で大きくなり,耐風設計上重要になることが示された。(3)ドームに作用する風荷重の特性に関する風洞実験(2)の解析結果に基づき,風洞実験で検討すべきパラメータの抽出を行い,具体的に実験を実施した。平均・変動風圧力分布のほか,ドームの低次3モードに対する一般化風力を市街地風を模擬した乱流境界層内で測定した。その結果,2次モードに対する一般化風力のパワースペクトルが,高周波数域においてあまり減衰せず,このモードの応答が高風速域では支配的になる可能性が高いことが考察された。(4)風荷重のモデル式の提案上記結果に基づき,平均・変動風圧力分布,一般化風力の大きさ並びに低次3モードに対するパワースペクトルのモデル式を導いた。平成5年度においては,主として,剛接合単層ラチスドームに作用する一般化風力の特性とドームの応答特性,並びに,変動風圧力の時間的・空間的相関性に関する研究を行った。(1)剛接合単層ラチスドームの振動特性スパン80200mを有する12種類の剛接合単層ラチスドームに対し,昨年度作成したプログラムを用いて固有値解析を行い,固有振動数並びに固有振動モードを把握した。また、平均風圧力による静的変形が固有振動特性に及ぼす影響についても検討した。(2)ドームに作用する一般化風力の特性に関する風洞実験(1)の解析結果に基づき,ドームの低次6モードに対する一般化風力を市街地風を模擬した乱流境界層内で測定し,平均値・RMS値・パワースペクトルを求め,それらに及ぼすドーム形状や風向角の影響を明らかにした。

(3)ドームの強風応答特性(2)で得られた一般化風力の特性値を用いて,強風中におけるドームの応答特性を各モード毎に解析した。一般に、軸対称モードの振動では準静的成分が卓越し,振動全体に対する寄与率も大きい。一方、高次の非軸対称モードの振動では,準定常成分は小さいが風向によっては共振成分が非常に大きくなることがある。(4)ドームに作用する変動風圧力の時空相関5種類のライズ-スパン比を有するドーム模型を用い、圧力変動の多点(約200点)同時計測を行い,風圧力の空間的および時間的相関を把握した。また,主成分解析を行い,支配的なモードを明らかにし、ドームの卓越振動モードについて考察した。
蛋白質の関与する超分子の形成と機能

植物成由来のポリケタイド合成酵素カルコン(CHS)およびスチルベン(STS)合成酵素遺伝子を大腸菌(pET3d)において発現し、CHS,STSによる反応生成物を詳細に解析した。CHSの反応では主生成物カルコンと少量のスチルベンの生成を確認し、STSでは主生成物スチルベンの他にやはり少量のカルコンが生成していることを確認した。CHS,STSの反応における交差反応は、蛋白のフォールディングが真核生物シャペロンの存在しない条件下で行われるため、少量ではあるがCHS蛋白からはSTSを、STS蛋白からはCHSを生成し易いコンフォーメーションの蛋白が生成してしまったものと思われる。興奮性アミノ酸レセプターの基質グルタミン酸のコンフォーメションをシクロプロパン環で固定した化合物により、サブタイプのレセプターと基質の結合に関するコンフォーメションの違いが明確にされた。さらに4員環から6員環までのグルタミン酸誘導体化合物を合成し種類の異なるレセプターへの選択的結合を検討している。イソプレノイド鎖延長酵素の反応機構の研究では変異導入実験によりファルネシル二リン酸合成酵素の変異酵素を作製し、基質結合部位として、保存領域I、V、VIに必須のアミノ酸を確定した。また領域VIアリル性基質結合およびプレニル鎖延長反応の停止機構に重要なアミノ酸を特定した。ウレア、グアニジノ基は、超分子形成や分子認識の鍵官能基として、また多くの医薬品やペプチド等の機能発現に必須な構造要素として見いだすことができる。本研究者は既に芳香族ウレア・グアニジン類の窒素原子上にメチル基を導入すると、結晶中及び溶液中で2つの芳香環が向き合ったシス型構造をとることを明らかとしてきた。本研究ではこのシス型優先性を利用し、複数の芳香環のメタもしくはパラ位を複数のN-メチルウレア・グアニジノ基で連結した芳香族化合物を合成した。これらの化合物は結晶中においてすべてシス型をとり、多層構造を有してることを見いだした。大船は興奮性アミノ酸レセプターの活性化機構とレセプター蛋白の三次構造の解明に向けて、有効なリガンドの分子設計を進め、本年度は、強力なグルタミン酸アゴニストであるカルボキシシクロプロピルグリシン類(CCG)をリ-ド化合物として、三員環状に置換基を有する化合物の合成に成功し、この方法をさらにカイニン酸タイプのアゴニストの設計に適用し目的とする3'-エチレン-CCGの合成が完成した。この結果、レセプターの放射性ラベル基や光親和性基のついたリガンドの開発の目途がたった。古山はイソプレノイド鎖延長酵素をクローン化し、大腸菌内での大量発現系を確立させ、部位特異的変異導入により、C末端部の特徴的な領域ァと、2個存在するCysの酵素活性発現に対する役割の解明を行った。また、ヘプタプレニル二リン酸合成酵素のクローン化二も成功し、この酵素の大腸菌での発現系を確立した。首藤は蛋白の基本的結合であるアミドあるいはウレイドはNメチル化するとアミド構造はシスとなる。この立体的特性を生かし、芳香環上に複数の水素結合性官能基を持つ、この化合物は予想通りシス配置で存在し、核酸モデルであるジシトシル誘導体と相補的な結合を形成した。この結果はアミド化合物が核酸塩基配列認識分子の構築に有用であることを示している。川はクズ培養細胞から、フラボノイド生合成の最初の鍵酵素であるカルコン合成酵素(CHS)とそれと協奏的に働く還元酵素(CHR)をクローニングし大腸菌での大量発現系の構築に成功している。二つの酵素の反応に於ける役割と変異の導入による反応に必須なアミノ酸の同定、大量の酵素の発現と精製、結晶化により、三次元構造の解明とポリケタイド反応の反応機構の解明を目指す段階にある。また大量の蛋白を得るための各種の発現系について検討し、Aspergillus nidulanceでのフェノール酸化酵素の発現にも成功し、またCHSと同種の反応をするスチルベン合成酵素(STS)についてはバキュオバイラスによる大量発現について検討している。同じ反応を繰り返して炭素鎖が延長されるポリケタイドやイソプレノイドの生合成では、閉環の段階の多様性とその修飾反応が構造の多様性を生み出している。アクラシノマイシンの生合成遺伝子の解析や真菌での酸化酵素遺伝子のヘテロな系での発現にも成功している。イソプレノイドの生合成反応についても、同じ反応の繰り返しによりイソプレノイド鎖の延長がなされるが、酵素遺伝子のクローニングと部位特異的変異導入により、中等度好熱性細菌のファルネシル二リン酸合成酵素のFGモチーフがDMAPPとの結合領域であり、DDxxD...Kモチーフが反応を触媒する部位であることを証明した。またバクテリア類からヘプタおよびヘキサプレニル二リン酸合成酵素のクローニングを行い、同定された三種のORFの機能を同定した。オキシドスクアレン閉環酵素については、ラット、ヒトの酵素遺伝子のクローニングを行い、共通しているモチーフが骨格形成に必要な超分子形成によるコンフォーメションの固定に重要な役割をしていることを明らかにしている。イオンチャンネル型グルタミン酸受容体は、NMDA,KA,AMPAの三型に分けられるが、三員環構造によりコンフォーメーションが固定されたグルタミン酸の誘導体の合成により、受容体への結合には異なるコンフォーメーションが必要であることを明らかにしてきた。さらに五員環によりコンフォーメーションが固定されたグルタミン酸誘導体の受容体に対する結合能の解析を進め、また光親和性標識能を持つ化合物の合成を試み、受容体への結合能を検討している。

アミド結合を持つ化合物は蛋白のモデルとみなすことが出来るが、アミドとNメチルアミドではコンフォーメーションに違いが出来ることを利用し、層状構造を持つアミド、ウレア化合物の合成に成功し、核酸塩基との超分子的な形成に関する実験を行っている。植物成由来のポリケタイド合成酵素カルコン(CHS)およびスチルベン(STS)合成酵素遺伝子を大腸菌(pET3d)において発現し、CHS,STSによる反応生成物を詳細に解析した。CHSの反応では主生成物カルコンと少量のスチルベンの生成を確認し、STSでは主生成物スチルベンの他にやはり少量のカルコンが生成していることを確認した。CHS,STSの反応における交差反応は、蛋白のフォールディングが真核生物シャペロンの存在しない条件下で行われるため、少量ではあるがCHS蛋白からはSTSを、STS蛋白からはCHSを生成し易いコンフォーメーションの蛋白が生成してしまったものと思われる。興奮性アミノ酸レセプターの基質グルタミン酸のコンフォーメションをシクロプロパン環で固定した化合物により、サブタイプのレセプターと基質の結合に関するコンフォーメションの違いが明確にされた。さらに4員環から6員環までのグルタミン酸誘導体化合物を合成し種類の異なるレセプターへの選択的結合を検討している。イソプレノイド鎖延長酵素の反応機構の研究では変異導入実験によりファルネシル二リン酸合成酵素の変異酵素を作製し、基質結合部位として、保存領域I、V、VIに必須のアミノ酸を確定した。また領域VIアリル性基質結合およびプレニル鎖延長反応の停止機構に重要なアミノ酸を特定した。ウレア、グアニジノ基は、超分子形成や分子認識の鍵官能基として、また多くの医薬品やペプチド等の機能発現に必須な構造要素として見いだすことができる。本研究者は既に芳香族ウレア・グアニジン類の窒素原子上にメチル基を導入すると、結晶中及び溶液中で2つの芳香環が向き合ったシス型構造をとることを明らかとしてきた。本研究ではこのシス型優先性を利用し、複数の芳香環のメタもしくはパラ位を複数のN-メチルウレア・グアニジノ基で連結した芳香族化合物を合成した。これらの化合物は結晶中においてすべてシス型をとり、多層構造を有してることを見いだした。
巨大噴火災害の実態解明に向けた火山灰考古学研究

平成30年度も鬼界アカホヤ噴火災害の実態調査を進めた。幸屋火砕流の分布範囲の把握(課題1)については、大隅半島南部においてフィールドワークを行った。大隅半島の南端部にあたる南大隅町佐多まで明瞭に堆積している同火砕流堆積物(層厚約0.7m)であるが、北へ約27kmの鹿屋市吾平町の台地上の遺跡群では同火砕流堆積物を欠き、降下テフラのみとなることが把握できた。このことにより大隅半島では幸屋火砕流が肝属山地を越えていないことが確認できた。沖積地における鬼界アカホヤテフラ堆積物の抽出と分析(課題2)については、昨年度の調査地点の東方約890mにある宮崎県宮崎市の生目の杜遊古館(宮崎市埋蔵文化財センター)敷地内において機械式ボーリングを実施し、現地表面から約6m分のコアを採取することに成功した。堆積物の詳細な観察と記載はまだであるが、おおまかな層序概要を示すと、盛土(層厚約1.32m)、作土(約0.68m)、泥炭質土(約0.45m)、鬼界アカホヤテフラを含む堆積物(約1.22m)、それ以下は灰色のシルト層となる。次年度にコアの詳細な観察・記載、各種自然科学分析を行う予定である。激甚被災地における再定住プロセスの復元(課題3)については、大隅諸島の種子島と屋久島を対象とし、鬼界アカホヤテフラ後に形成された遺跡(南種子町上平遺跡・一陣長崎鼻遺跡、屋久島町一湊松山遺跡)で出土した縄文時代前期の土器に付着した炭化物と包含層中で土器と共出した炭化材も入手して14C年代測定を実施した。それらの測定値の較正年代にもとづくと、種子島における明確な定住集落跡の形成は鬼界アカホヤテフラ(5300 cal BC)の400年後以降、屋久島北部では、約1000年後以降という結果が得られた。課題1と課題3については、おおむね順調に進行することができた。しかしながら、課題2については、年度はじめに宮崎市内において機械式ボーリングを予定していたが、調査対象地を管理している施設側のスケジュールとの折り合いがつかなかったため、調査実施が年度後半にずれ込み、採取したコアの観察・記載、各種自然科学分析を次年度以降に実施することとなった。年度後半に実施した課題2にかかわる宮崎平野のボーリングコアの各種自然科学分析を行い、昨年度に実施したボーリングコア解析データとの比較・検討をした上で、鬼界アカホヤテフラ前後の環境変遷を復元し、当時の臨海部へのテフラ堆積による影響を明らかにしたい。また、幸屋火砕流堆積物の分布範囲に関する課題1と鬼界アカホヤテフラ前後の各土器型式の14C年代測定結果をもとに推定した激甚被災地各エリアにおける再定住の時期に関する課題3も加えて、研究成果を総括したい。本研究は、日本列島が経験した最新の巨大噴火である鬼界カルデラの鬼界アカホヤ噴火(縄文時代早期末、約7300年前)をとりあげて、火山灰考古学の手法を用いて、巨大噴火災害の実態を明らかにするものである。作業項目の一つ目は、同噴火に伴う大規模火砕流である幸屋火砕流堆積物の分布範囲を確認して、人類にとって最も危険度の高い加害因子である火砕流によって覆われたエリアを地図上で把握する(課題1)。二つ目は、同噴火に伴う鬼界アカホヤテフラが分厚く堆積した南九州における沖積層中に一次・二次堆積の同テフラがどの程度堆積したのかを明らかにした上で、同テフラの下位層と上位層の珪藻・花粉分析等の自然科学分析を行って、鬼界アカホヤテフラ前後の環境変遷を把握する(課題2)。三つ目は、発掘調査によって遺跡から得られた考古資料の14C年代測定等の分析を行った上で、上記二つの作業を通じて詳細化した災害実績図にそれらの遺跡情報を重ねあわせて、巨大噴火災害における被災状況や狩猟採集民の再定住プロセスを読み取る(課題3)。課題1については、桑畑が南九州本土東部の大隅半島側の標識露頭から鬼界アカホヤテフラの基準試料をサンプリングした。また大隅半島に所在する複数の遺跡の地層を対象として、鬼界アカホヤテフラの観察と記載を行い、テフラのサンプリングを行った。テフラ試料については、足立が室内でEPMAによる軽石の化学組成分析を進めた。課題2については、桑畑と田尻が協議の上、縄文海進時に浅海域であったと推定される宮崎平野の沖積地で行う機械式ボーリング予定地の所有・管理者と許可申請の事前打ち合わせを行った。課題3については、桑畑が、鹿児島県内の遺跡から発掘された鬼界アカホヤテフラ直下・直上出土資料をサンプリングして、業者に14C年代測定を委託した。結果、鬼界アカホヤテフラ直前・直後の年代値を得ることができた。課題1については、南九州本土東部の大隅半島側において、標識露頭から鬼界アカホヤテフラ(降下軽石・火砕サージ堆積物・火砕流堆積物・降下火山灰)の基準試料をサンプリングした。

また大隅半島北部において発掘調査中の鹿児島県平良上遺跡・宮脇遺跡の地層を対象として、鬼界アカホヤテフラの観察と記載を行うとともにテフラ試料をサンプリングして軽石のEPMAによる化学組成分析を進めた結果、これまで、志布志湾沿岸地域に分布する、幸屋火砕流堆積物に該当するとされてきた鬼界アカホヤテフラ層中の砂層については、鬼界アカホヤ噴火に随伴する巨大地震に伴う液状化による噴砂である可能性が高いことが明確になった。このことは、同地域内の鹿児島県荒園遺跡の発掘調査現場で観察された地層断面の状況からも裏付けられた。したがって、大隅半島における幸屋火砕流分布範囲については、半島の北部域まで広がるものではないことが明らかとなった。課題2については、縄文海進時に浅海域であったと推定される宮崎平野の沖積地で行う機械式ボーリング予定地の所有・管理者である宮崎市役所と許可申請の事前打ち合わせを行った。課題3については、鹿児島県牧野遺跡の発掘調査で検出された鬼界アカホヤテフラ直下出土の集石遺構内出土炭化材と同県九日田遺跡の同テフラ直上出土の轟A式土器外面付着炭化物を対象として、14C年代測定を実施した。また、鬼界アカホヤテフラ後と推定される長崎県伊木力遺跡ドングリ貯蔵穴出土の轟B式土器についても土器付着炭化物の14C年代測定を実施した。これらのデータによって、鬼界アカホヤテフラ直前・直後の年代値が新たに追加され、当該期の考古資料の較正暦年代が明確になりつつある。平成29年度も鬼界アカホヤ噴火災害の実態調査を進めている。幸屋火砕流の分布範囲の把握(課題1)については、薩摩半島南部・大隅諸島においてフィールドワークを行った。薩摩半島南部では、南端部において明確に確認できた火砕流堆積物が西岸部ではきわめて不明瞭になることが把握された。また大隅諸島では、種子島南東部の広田遺跡周辺において、鬼界アカホヤテフラの降下火山灰は存在するが、直下に火砕流堆積物を伴わない地点があることを確認した。沖積地における鬼界アカホヤテフラの抽出と分析(課題2)については、宮崎県宮崎市の生目の杜運動公園内において学術ボーリングを実施した。層序の概要を示すと、盛土下に黒褐色の有機質層、泥炭質の灰色シルト層、鬼界アカホヤテフラを含む堆積物、それ以下は貝殻片を含む暗灰色のシルト層となる。鬼界アカホヤテフラ水成堆積物の下位には鬼界アカホヤ噴火とほぼ同時の津波堆積物とみられる砂層も確認された。コアの各種自然科学分析を行った結果、鬼界アカホヤテフラ水成堆積物はほぼバブル型の火山ガラスで構成されていることが明らかとなり、津波堆積物とみられる砂層には鬼界アカホヤテフラだけでなく、AT起源のものも含まれていることが明らかとなった。環境復元については、鬼界アカホヤテフラ堆積前の当該地は海水・汽水の影響を受ける河川水域か沼沢湿地であったが、テフラ降下後は陸域の急速な拡大が起こったことがうかがわれ、テフラ降下による浅海域への影響の具体像が明らかとなった。激甚被災地における再定住プロセスの復元(課題3)については、昨年度に引き続いて、鬼界アカホヤテフラ前後に位置付けられる土器型式の年代測定値を充実させるべく、九州北半部の遺跡出土土器付着炭化物の14C年代測定を実施した。また、一部の遺跡については、土器付着炭化物だけでなく、共伴した炭化材や獣骨をサンプリングして次年度の測定準備を進めた。課題1については、昨年度実施できていなかった南九州本土西部の薩摩半島側と大隅諸島の屋久島・種子島における鬼界アカホヤテフラ堆積状況の露頭調査を行うことができた。また課題2については、宮崎平野における学術ボーリングを実施してコアの採取をすることができ、縄文海進時に浅海域であったと推定される地域における鬼界アカホヤテフラ前後の環境復元のための各種分析を進めることができた。課題3についても鬼界アカホヤテフラ前後の年代値が新たに追加され、考古資料の数値的年代が明確になりつつある。平成30年度も鬼界アカホヤ噴火災害の実態調査を進めた。
小胞体レドックスネットワークを中心とする小胞体品質管理機構の解析

Stable細胞を用いた小胞体レドックス因子の相互作用因子の同定、細胞内レドックス状態の定量化技術の構築を中心に実験を行った。【Stable細胞を用いた小胞体レドックス因子の相互作用因子の同定】小胞体レドックスネットワークの全貌解明のために、これまで小胞体レドックス因子と相互作用する因子の網羅的探索を続けてきた。具体的には、培養細胞HEK293T細胞に各小胞体レドックス因子(タグ付き)をstableに発現させた細胞株を樹立し、タグに対する免疫沈降を行い、その相互作用因子を質量分析計で同定している。野生型だけでなく、レドックス依存的な相互作用を検出するための変異体もstable化している。これらの変異体に関して40系統近くを作成し、相互作用因子の探索を進め、これらの相互作用因子の網羅的探索を行っている。質量分析計で計測される強度情報を利用し、個々の因子の結合力の定量性も勘案し、ネットワーク構造を抽出し、個々のレドックス因子の機能解明を試みた。【内在性タンパク質のレドックス状態の検出・定量方法の確立と活用】質量分析計を用いて、小胞体レドックス因子のレドックス状態の情報を網羅的に検出・定量する方法の確立を目指している。レドックス状態の違うシステイン残基に、異なる質量を持つラベル体を修飾させ、質量差によって生じる質量分析計での検出の違いから、そのレドックス(酸化・還元)状態を検出する。レドックス因子のシステインを含むペプチド断片の各レドックス状態のトランジション情報を取得し、その情報をもとに、現在細胞内のレドックス因子のレドックス状態を定量的に検出することを試みた。今後本手法を用い、小胞体レドックス維持機構の動態を具体的に把握する手法として確立する必要がある。(抄録なし)○レドックスカスケードにおけるhub regulatorの機能解析これまでにPDIの分子内電子伝達機構の存在を明らかにしてきたが、この分子機序を基盤とするPDIファミリー同士での電子伝達の素過程を解析する時空間的ダイナミクスや電子授受関係を動態解析により明らかにすることを試みている。特に細胞内でのPDIのダイナミクスを定量的に解析する方法を考案中であり、今後の実用化を目指している。○内在性タンパク質のレドックス状態の検出・定量方法の確立と活用上記のin vitro実験で精製した小胞体レドックス因子のリコンビナントタンパク質を利用し、レドックスタンパク質のレドックス状態に応じて変化する質量分析装置で検出されるペプチドの位置情報を洗い出す。サイトゾルに局在するチオレドキシンなどもコントロールとして、再現性の確認や高感度化を試みている。それ以外にも下記の基礎研究を遂行中である。○小胞体レドックス因子の変異体をHEK293T細胞にstableに発現させた細胞株を作成し、それをもとにした相互作用解析を進行中である。○小胞体を含めたオルガネラを再現性良く確実に回収する分画の方法論も確立しつつある。細胞の溶解条件、分画条件の最適化、ならびにオルガネラを特異的に回収する新規方法論も開発中である。以上の実験は、今後の研究を進める上での確固たる基礎となるものであり、この基礎の上に今年度以降、応用研究を遂行していく予定である。当初予定していた通りの研究進行である。特に昨年度は基礎ツールの開発等を主体としていた。その技術をいかに応用していくかによって、今後の進展が決定されると考えている。本年度以降の研究は特に応用研究に集中していきたいと考えている。11でも述べたように、昨年度は基礎ツールの開発等を主体としていた。本年度以降はその基礎技術をもとにして、細胞生物学への応用研究に集中していきたいと考えている。
ＶＬＳＩの通常動作状況を考慮した高精度遅延テストに関する研究

私たちの生活はコンピュータに依存しており、その高信頼化が不可欠である。そのため、その構成要素である大規模集積回路(VLSI)のテストが必要であり、VLSIの使用環境を考慮したテスト品質の向上が求められている。本研究では、通常動作状況を考慮した高品質テストを行うための要素技術として、通常動作を用いたテスト印加・応答観測技術、組込み自己テスト(BIST)におけるテスト時温度均一化技術、BISTにおける高精度テスト向けのLFSRシード生成技術、所望の性質を有するテスト・診断パターンを生成するための制約付きテスト生成フレームワーク、動作状況・環境を考慮した非同期式回路の性能最適化技術などを開発した。近年、VLSI(超大規模集積回路)の微細化・高速化に伴うトランジスタの遅延ばらつきが大きくなっており、生産テストにおける動作タイミングの正確性を保証する遅延テストが不可欠になっている。遅延は動作時の温度や電圧などにより変動するため、そのVLSIが実際に使われる温度や電力消費状況を考慮しなければ正確なテストはできないが、既存の手法ではまだほとんど考慮されておらず、今後歩留まり損失や不良品の見逃しが深刻な問題になると考えられる。本研究では、通常動作状況をテスト制約として抽出し、これを用いて高精度な遅延テストを実現することを目的とする。高精度遅延テストは、(1)VLSIの用途に依存しないテストと、(2)用途を考慮したテストの2段階で行うことを考える。本年度は、(1)を実現するためのテスト時の通常動作状況への制約方法としてテスト生成ツール(ATPG)が生成するテスト系列に対するソフトウェア制約を用いる方法を検討した。本年度の成果を以下に示す。1.フレームワーク構築:市販のテスト生成ツールの入力となるテスト対象回路の入出力に、擬似的(ソフトウェア的に)に制約回路を接続(制約)してテスト生成を行うための環境を構築。2.疑似制約回路設計:与えられた順序回路から、レジスタ転送レベルの状態遷移情報およびデータ転送情報を利用したテスト生成制約回路設計法を提案。3.実験的評価:テスト生成時間とテスト系列長を評価するとともに、歩留まり損失および消費電力を評価した。これらの成果の一部を国際会議で発表した。遅延は動作時の温度や電圧などにより変動するため、そのVLSIが実際に使われる温度や電力消費状況を考慮しなければ正確なテストはできない。本年度は、(1)を実現するためのテスト時の通常動作状況への制約方法として、昨年度に引き続きテスト生成ツールが生成するテスト系列に対するソフトウェア制約を用いる方法を検討した。また、ハードウェア制約についても検討した。特にハードウェア制約については、平成2425年度に予定している組込み自己テスト(BIST)のための機構を先行して検討した。本年度の主な成果を以下に示す。1.ソフトウェア制約:機能的制約として、レジスタ転送レベルから通常動作で転送可能なデータの値域をテスト生成に反映する方法を提案した。本成果は国際会議で発表した。2.ハードウェア制約(部分スキャン設計):非同期式回路は遅延変動に耐性があるため、同期式設計における製造ばらつきや劣化などの問題解決する1つの設計手法と考えられている。非同期式回路の部分スキャン設計法を提案し、通常動作と同様の入力系列にてテストを行う手法を提案した。本成果は国内研究会で発表した。3.ハードウェア制約(BIST):回路温度を制御する機構を提案した。具体的には、スキャンフリップフロップの組合せ回路への出力にマスク回路を挿入し、回路温度を空間的・時間的に均一にするマスク回路の有効化・無効化の制御スケジュールを決定する手法を提案した。近年、VLSI(超大規模集積回路)の製造プロセス微細化により、製造ばらつきに伴う遅延ばらつきが顕在化し、遅延テストが不可欠になっている。回路遅延は動作時の温度や電圧などにより変動するため、実際に使われる温度や電力消費状況を考慮しなければ正確な遅延テストはできない。正確な遅延テストを実現するため、平成25年度は次の3つのサブテーマ:(1)高品質遅延テストのためのパターン生成、(2)BISTにおける高品質遅延テスト、(3)RTレベル非スキャン設計への拡張、に取り組んだ。(1)においては、用途に応じた高品質テストを行うための要素技術に関する研究開発を行った。

具体的には、システムクロックよりも高速のクロックを用いる場合にも正しくテストを行うためのテストパターンを生成する技術として、平成24年度に基本手法として提案したハザードを考慮したテスト生成法について、評価のためのプロトタイプシステムの作成および故障検出率の低下を削減する手法を提案した。本成果は研究集会での口頭発表を行った。(2)スキャンベースBISTにおける高品質遅延テストにおいても、平成24年度に提案したLFSRシード生成法について、引き続き評価を重ね、要素技術として2件の特許出願を行った。さらに、実用化を考慮し、シードから複数疑似ランダムパターンを発生させた場合の検出率の評価を行った。また、BISTにおける検出率向上のための技術であるランダム反転機構およびフェーズシフタを用いる場合にも対応した。さらに、BISTにおけるスキャンシフト時の消費電力を削減するための空送り方式にも対応した。(3)では、ゲートレベルに対して提案してきたスキャンBIST向け高品質シード生成法をRTレベル非スキャン設計にも対応した。具体的には、既存のRTレベル非スキャンベースBISTに対して、遅延テスト品質の評価を行うとともに、それに用いるLFSRシードの生成手法を提案した。近年、VLSI(超大規模集積回路)の製造プロセス微細化により、製造ばらつきに伴う遅延ばらつきが顕在化し、遅延テストが不可欠になっている。回路遅延は動作時の温度や電圧などにより変動するため、実際に使われる温度や電力消費状況を考慮しなければ正確な遅延テストはできない。特にBISTにおける高精度遅延テストは今後重要な技術になると考えられており、平成24年度は、(1)平成23年度成果の温度均一化技術の改善、および(2)線形フィードバックシフトレジスタシード生成技術の確立を行った。(2)はBISTにおけるソフト制約を用いるための基本フレームワークであるとともに、BIST品質評価も可能である。本成果は国際会議に採録が決まった。また、今後一般的になると考えられている大域非同期局所同期設計に対して高精度テストを行うための(3)非同期式回路の遅延測定技術を提案した。さらに、(4)レジスタ転送レベル(RTL)において、通常動作を考慮したソフト制約を用いたテスト生成法を提案した。当初平成24年度からトランザクション・レベル・モデル(TLM)を用いた用途依存テスト技術の開発を開始する予定であったが、本研究における調査の結果、大手EDAツールベンダーがTLMでのシステム記述に対応したツールをリリースしている一方で、TLMはシステムの上流設計では一部使用されているものの、一般的なRTLやゲートレベル回路と対応した形での利用は進んでいないことがわかった。そのため、用途依存テスト技術として、用途に応じたテスト品質に対応することを検討した。特に、出荷後の劣化などを考慮する必要のある用途向けに、微小遅延故障を扱うための(5)ハザードを考慮した遅延テスト生成手法を提案した。また、(3)の成果の拡張として、回路の劣化(遅延の増加)に応じて動作測度を自動的に調整することのできる