hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
短寿命11C放射性核種標識のためのsp３-sp３炭素間高速C－メチル化反応の開発

メチル基として標識できるベンジルあるいはシンナミルボロン酸エステルとヨウ化メチルとの高速カップリング反応の進行条件:パラジウム触媒([Pd{P(tert-C4H9)3}2]/CsF/DMF/H2O/5分間加温)を見いだした(RSC Advancesに報告)。反応収率は温度に対してbell-shapeを示すことがわかり、異なる化合物間での最適条件の獲得に有益な知見となった。大きなbite angleをもつ二座ホスフィン配位子の使用は反応の加速には全く効果がなく、さらに、鈴木ー宮浦反応を大きく加速することで知られているTlOH塩基の使用も同様に効果が見られなかった(Int. J. Org. Chem.に報告)。本高速メチル化反応は実際の11C-標識化にも適用でき、N-(4- [11C]エチルフェニル)プロピオンアミドのが、HPLC分析収率90 ±1%で得られた。本法はエチル鎖を炭素骨格に含む非ステロイド性の抗エストロゲン剤として知られているタモキシフェンを代表とする医学・生物学的に重要な薬剤の11C標識化への活用が期待される。H27年度は、医学・生理学的に重要な薬剤のPETプローブ化およびイメージング研究への展開に向けて、11C標識合成のためのサイクロトロンおよびPET合成装置、小動物/ヒト用PETカメラを整備する国立長寿医療研究センターにて、高速C-[11C]メチル化によるプローブ合成が再現良くできるように合成プロトコルを整えた。「高速C-[11C]メチル化反応」は,11CH3I使用のもと炭素ー炭素結合形成反応により短寿命放射性核種11Cを代謝安定な位置に標識できる新規標識合成法である。本研究では,最後に残されたsp3炭素間のクロスカップリング反応の実現に取り組み,薬剤分子構造において応用範囲が広いベンジル位およびアリル位炭素(sp3炭素)に11Cで標識できる新たなパラジウム触媒系を見いだした。本反応は実際のN-(4-[11C]エチルフェニル)プロピオンアミドの11C標識体の効率的合成にも適用された。本法の活用により,ヒトPETイメージング研究への適用をも念頭にした再現性が高く,品質の高いプローブが提供される。本研究では,アルキル炭素間でのクロスカップリング反応の一般性の確立と,エチル基を炭素骨格に含み,医学・生物学的に重要な薬剤の11C含有PET用プローブ合成にこの新反応を活用することを目的とする。本研究の推進には,1ベンジルホウ素化合物の基本基質を用いた高速C-メチル化反応条件の最適化,2sp3-sp3型高速Cーメチル化反応が適用される構造の拡張,3本法を活用した重要な薬剤の11C標識化とそのボロン標識前駆体合成,などが必要である。これまでに,まず,(1)過剰量のベンジルボロン酸ピナコールエステルを基質としたヨウ化メチルとの高速クロスカップリング反応の条件(ホスフィンリガンドおよび塩基の種類と使用量,溶媒,反応温度)を最適化することができた。また,PET条件に近似したときの反応を評価し,本触媒系がPETプローブの合成に相応しいことを示すことができた;第二に,(2)最適化sp3-sp3型高速メチル化反応条件をベンジルおよびシンナミルボロン酸エステルに電子供与性基および電子吸引性基を置換した誘導体に適用したところ,対応するメチル化体が高収率で得られることがわかった;さらに,(3)N-4-エチルフェニルプロピオンアミドの11C標識化合物を高収率・高い純度で得ることができ,sp3-sp3型高速メチル化反応が超希薄の放射性条件下でも適用されることを実証した;最後に,(4)鈴木ー宮浦反応を加速することで知られているTlOH塩基はメチル化反応には加速効果を示さず,これまで我々が開発してきた毒性の低いK2CO3あるいはCsFに優るものではないことがわかった。
情報活用型授業を実践するための指導方略モデルと教員研修プログラムの開発

情報の読み取り方やまとめ方、伝え方に着目した授業である「情報活用型授業」についてその指導方略の明確化と、教員研修プログラムの開発を試みた。その結果、情報活用型授業を設計するための「授業デザインシート」を開発した。授業デザインシートには、授業展開、情報活用の核となる「コア・アクティヴィティ」の設計項目、学習者の成果物イメージ、評価基準を記述し、学習者の情報活用に焦点化した授業設計ができるよう支援した。あわせて本シートを活用した研修プログラムを開発した。各地の教育センター、学校等で研修を実施した結果、シート及びプログラムの改善を図った。これらの成果物をWeb上にパッケージ化し、公開した。「情報活用型授業」とは,情報の読み取り方やまとめ方,伝え方に着目した授業である。2年目である本年度は、「情報活用型授業デザインシート」を開発した。通常の学習指導案を代替するものとして、学習者の情報行動をデザインする要素として「情報」「道具」「協働」「評価」の4要素の設計を行う「コア・アクティヴィティ欄」を設けた。その下段に授業の流れをR.ガニェの9教授事象をベースに学習者の学習活動に置き換えた活動項目を「情報の収集」「情報の編集」「情報の発信」の3段階に配列することで授業の流れを記入できるようにした。加えて、各要素を記入する際、情報活用を意識して検討しやすいように30項目からなる「ヒント集」を用意し、参照しながら設計できるようにした。授業デザインシートを用いた教員研修を実施した。仙台、長崎、宮城、鳥取、つくば、群馬、横浜の7カ所で実施することができた。研修プログラムは、会場により時間の幅は異なるが、次の3段階で実施した。1.講義(講義形式で情報活用型授業について説明し,情報の集め方,まとめ方,伝え方それぞれの段階について実践事例,関連教材を紹介する)2.授業案検討(グループに分かれ、教科・単元を決め,授業案を検討し,授業デザインシートに記入する)3.報告(各グループの成果を発表し,授業デザインの工夫点等を交流する)以上のデザインシートの開発・研修実施と平行して、特に児童1人1台の情報端末を所持している学習環境における情報活用型授業のデザインに関する知見を得るため、仙台市内の5つの小学校にて実証研究を行った。貸与した端末および、情報活用能力の育成を目的とした教材の活用を取り入れた授業実施を依頼した結果、特に情報の収集段階を対象にした授業記録を収集することができた。「情報活用型授業」とは、情報の読み取り方やまとめ方、伝え方に着目した授業である。最終年度では、「情報活用型授業デザインシート」を教員研修の実施結果をもとに改善・評価した。本シートは、通常の学習指導案を代替するものである。一般的な「導入」「展開」「まとめ」の流れに対して、特に展開部分を学習者の情報行動をデザインする要素として「取り扱う情報」「情報の扱い方の指導」「情報活用を伴った学習活動」「情報活用を深める・高め合う」の4つの項目からなる「コア・アクティヴィティ欄」とした。その右側に「導入」「展開」部分を配置し、「展開」を重点的に記入しやすいよう配慮した。あわせて、児童の情報活用の成果物イメージを記入する欄と、情報活用に関する評価基準を記入する欄を設けることで、学習活動の質を保証しやすいよう工夫している。加えて、各要素を記入する際、情報活用を意識して検討しやすいように22項目からなる「ヒント集」を用意し、参照しながら設計できるようにした。授業デザインシートを用いた教員研修プログラムを3年間で23回に渡り、全国で実施した。研修プログラムは会場により時間の幅は異なるが、次の3段階で実施した。(1)講義(講義形式で情報活用型授業について説明し、情報の集め方、まとめ方、伝え方それぞれの段階について実践事例や関連教材を紹介する(2)授業案検討(グループに分かれ、教科・単元を決め、授業案を検討し、授業デザインシートに記入する(3)報告(各グループの成果を発表し、授業デザインの工夫点等を交流する)以上の取り組みの結果、情報活用の実践力を育成する授業設計方法としての「情報活用型授業」の概念が明確になるとともに、その育成を意図した教員研修プログラムを開発することができた。また、これらの成果をウェブサイトに公開した。本研究では、児童生徒がICTを活用しながら情報を集め、吟味・編集し、目的意識をもって相手に伝える「情報活用型授業」の指導方略モデルと教員研修パッケージを開発する。新学習指導要領における知識・技能を活用する力、課題を探究する力を育成する上で、個別の興味関心に応じた情報収集や、他者との協同による情報編集、伝え合いをICTは支援することができる。具体的には以下の3点を明らかにする。初年次のそれぞれの目標に対する取り組みは以下の通りである。

1)学習者の情報活用行動の分析:情報活用型授業では、ネットワーク環境において学習者が個別に情報を収集したり、協同で集めた情報の比較検討、編集・発信を行う。児童1人1台の環境やグループによるICT活用場面を構築し、学習者の情報行動を端末上と教室のビデオ記録を併用して、個人及び協同場面での課題点を抽出する。→フューチャースクール等、1人1台の環境が実現している学校の訪問及び授業観察を行った。タブレット端末を用いて宮城県仙台市内で実証実験をするためのモデル事業を展開し、次年度に向けた協力体制を確立した。2)教師の指導方略のモデル化:学習者の情報の集め方、グループの話し合い方、発表場面など、情報活用に関するそれぞれの場面において教師は適宜助言、指導を行っている。複数の教師の指導場面における振る舞いを観察、収集し、情報活用のプロセスごとに分析する。→学校訪問とともに文献収集の結果、指導方略モデルとともに、授業デザイン用のワークシートを開発した。3)研修パッケージの開発:授業構想用ワークシートと、事後検討用のリフレクションプログラムを作成し、パッケージ化する。パッケージは研究会、研修会等で活用するとともにWebサイト上に広く公開し、活用促進を図る。→Webサイトのプロトタイプを開発し、既存の授業設計に関する知見を活用しやすいように整理した。教員研修プログラムの開発に関してはプロトタイプの開発および研修の実施までが実現している。一方で実践授業の収集は行っているものの、リフレクションを含めた指導方略の整理が未実施であり、これまでに収集した授業実践とともに、研修の成果を整理していく必要がある。目標1)学習者の情報活用行動の分析に関しては、情報活用を中心とした授業観察を行い、特に小学校社会科の番組活用に関する分析を行うことができた(論文投稿中)。目標2)教師の指導方略のモデル化に関しては、学会発表とともに、授業デザイン用のワークシートを開発することができた。目標3)研修パッケージの開発に関しては、Webサイトのプロトタイプを開発し、既存の授業設計に関する知見を活用しやすいように整理した。教員研修に関しては何地域からかすでに実施依頼を受けていることもあり、本研究で開発したプログラムの実証を引き続き進めていく。平行して、実践授業および研修の際のシートから収集した指導方略を整理し、現在のデザインシートの妥当性を検証し、研究成果としてまとめていくことが今後の課題である。目標1)学習者の情報活用行動の分析については、学習者用の端末を導入し、実証実験校の規模を拡大し、図書の活用など他の情報活用場面についての分析を引き続き行う。目標2)教師の指導方略のモデル化については、開発したワークシートの理論的背景を整理した上で、研究会報告等を行う。目標3)研修パッケージの開発については、複数地域で教員研修を実施し、その結果をもとにパッケージの開発を行う。研修実施に必要な物品の購入にあてるとともに、授業および研修内容のビデオ分析、学会発表の旅費等に充当する。・物品費に関しては、昨年度、端末の技術的な課題の検証に留まったことから、本年度は端末の購入を行う(40台程度)。
希土類付活アルカリ土類シリケート結晶化ガラス蛍光体の創製とその特性評価

本研究目的は、高出力白色発光ダイオード(LED)用の蛍光体材料としてのEu添加のアルカリ土類珪酸塩結晶化ガラスの材料設計と開発を行い、その発光特性を明らかにするものである。具体的にはEu_<2+>蛍光体の蛍光特性の解析手法として、Eu価数や電子構造を評価する新規の測定法フローズン・ソルベを考案し、それを実証することで新規Eu蛍光体開発の材料設計に強力な指針を示すことに成功した。革新的な作法の確立を目指した新規機能性を有する結晶化ガラスの創製・制御する試みは、後続の材料分野の研究分野にも大きな進展と可能性を生み出し、社会的な貢献度が非常に高い研究と言える。また、メスバウアー分光を用いた実験では、Eu蛍光体の量子収率は蛍光体中のEu_<2+>量の変化に対し、指数的な増加を示し、発光効率への寄与が支配的であることを明らかにした。また、雰囲気制御により作製したβ-Ca_2SiO_4中のEu^<2+>比率と量子収率の相関を示した。またCa_2SiO_4:Eu結晶は添加するEuの2価の比率が90%を超えるとβ相からγ相に相転移し量子収率が低下し、微量添加のEuの価数変化がホスト結晶の相変化に大きな影響を与える珍しい現象を報告した。購入した微小電流計を用いて、蛍光体に流れる光電流を測定した。Eu_<2+>の励起状態は母体の伝導帯と重なりを持つため、発光の消光原因となることが議論されてきた。本研究ではEu_<2+>の光伝導特性を調査することで実験的にそれを示した。光電流量の励起波長依存性は、Eu_<2+>の励起スペクトル形状と一致し、明らかな相関と励起電子の母体伝導帯への寄与が証明された。このように本研究は、新規の蛍光体の創製および蛍光体物性を明らかにする手法の確立を行うなど期待したとおりの成果を挙げた。
ヒメダイヤを用いたドリッカマー型装置の開発とポストペロブスカイト相境界の精密決定

ヒメダイヤをアンビルに使用することができるドリッカマー装置の技術開発を行った。ヒメダイヤを含む小型ダイヤモンドアンビルを採用して60万気圧以上の圧力発生を可能にした。平成21年度は、6000トン駆動のKawai型高圧発生装置を用いて、ドリッカマー型装置に使用するための大型ヒメダイヤを合成するとともに、焼結ダイヤモンドアンビルを用いてドリッカマー型装置を用いた圧力発生実験を行った。大型ヒメダイヤ合成に関しては、大型の装置を使用することにより、直径8mm程度のヒメダイヤを安定的に作ることができるようになった。このヒメダイヤを専門の加工業者に委託しアンビル形状に加工することに成功し、平成22年度以降に、このヒメダイヤアンビルを使用した実験を開始する予定である。圧力発生実験は、第3世代放射光施設SPring-8に、ドリッカマー型装置を持ち込んで行った。この実験を可能にするための実験ステージを製作し、SPring-8のBLO4B1ビームラインでドリソカマー型装置を用いた実験を行えるようにした。試料には、圧力標準物質である金を用いた。高圧下におけるX線回折実験を行い、金の格子体積の縮み具合から発生圧力を算出した。本研究の目的は、ヒメダイヤを用いたドリッカマー型装置により、下部マントル最下部条件(圧力130GPa)を岩石・鉱物学的研究の対象とすることである。したがって、圧力発生実験を行い、目的の圧力を発生させることが本研究を遂行する上での基礎となる。酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、パイロフィライト、各種金属など、さまざまな材質の圧力媒体やガスケットを用いて、圧力発生実験を繰り返した。このような実験の結果、現在までに約60GPaの圧力発生に成功している。平成22年度は、大型ヒメダイヤをドリッカマー型装置に組み込んで実験を行うための基礎的な技術開発を行った。本研究の目的は、ヒメダイヤを用いたドリッカマー型装置を開発し、下部マントル最下部条件下(圧力130GPa、温度2000K)を岩石・鉱物学的研究の対象とすることである。そのために、その温度圧力条件を発生させることが研究の基礎となる。本年度は、実験に大型ヒメダイヤを組み込む実験を可能にした。平成21年度に開発した焼結ダイヤモンドアンビルを用いたドリッカマー型装置の実験技術を踏襲しつつ、圧力媒体物質、ガスケット物質を、ヒメダイヤをアンビルに用いた場合に最適化した。ヒメダイヤを用いたドリッカマー型装置の開発のための実験は、第3世代放射光施設SPring-8で行った。高圧下におけるX線回折実験を行い、金の格子体積の縮みから発生圧力を圧力-格子体積関係(P-V状態方程式)を用いて算出した。その結果、焼結ダイヤモンドアンビルを用いた場合よりも低い荷重で、圧力55GPaまで発生できることを確認した。ヒメダイヤアンビルは、現在でも高価で貴重なのでアンビルが破損しない圧力領域の実験でそのパフォーマンスを評価している。また、内熱ヒーターを組み込んで高温高圧を同時発生させる実験も行いつつある。温度測定に技術的な難しさが存在するが、これも解決しつつある。現在までのところ、高温発生は数百Kにとどまっているが、最終年度である来年度はさらに高い温度と圧力の発生に取り組む。平成23年度は、これまでに開発した実験技術を用いて、ヒメダイヤおよび焼結ダイヤモンドをアンビルに用いたドリッカマー型装置を、第3世代大型放射光施設SPring-8に持ち込み、高圧下における粉末X線回折実験を行い、また放射光を持ちない回収実験を行った。放射光実験をより効率的に行うために、ドリッカマー型装置を設置する実験ステージに改良を加え、その装置を取り外し・再設置する際の位置再現性を向上させた。加熱には外熱方式を試みた。入射および回折X線の透過性を考慮して、窒化ケイ素製のシリンダーをアンビルガイドに採用し、その外側から白金線ヒーターを用いて加熱を行った。白金線ヒーターには最大供給電力1600Wの直流電源を用いて電力を供給した。試料には、金、白金、MgOの圧力標準物質、および金と下部マントルに存在すると考えられる鉱物粉末の混合物を使用した。圧力標準物質を使用した実験では60GPa程度の圧力発生を確認した。鉱物粉末を用いた実験では、下部マントル最下部、ポストペロブスカイト相が存在すると考えられるD"層に相当する条件に到達することはできなかった。本研究課題に関係して、より高靱性で割れにくい高硬度材料の合成を試みた結果、ナノサイズの結晶粒径をもつ、スティショバイト焼結多結晶体の合成に成功した。この材質は最も硬度が高く、最も割れにくい酸化物材料の一つであることがわかり、今後の高圧発生技術への使用が期待される。この材質は産業上も有用だと考えられるので特許申請を行った。
カルファド法による耐熱鋼中の化合物相の熱力学解析

高Crフェライト鋼は長時間域でのクリープ強度低下の因であるMX相の消失とZ相の析出予測のために必要なギブスエネルギを第一原理計算とカルファド法を用いて解析を行った。3a - 2b族の遷移金属元素とNから成る全ての組み合わせについてMX相、Z相の生成エンタルピーの第一原理計算を行った結果、Ta族、Sc族、Ti族のZ相が特に安定であることが明らかになった。これらはMXに代わって強化因子としてZ相を積極的に利用できる可能性を強く示唆するものである。ここで構築したデータベースを用いた計算結果は、既存合金T91における実験結果とよい一致を示した。データベースはウェブサイトを通じて広く公開した。23年度で行ったZ相とZ相に関連する原子配置を持つ化合物の生成エネルギーの理論計算を、CrやNb、VなどのZ相を構成する主要元素に加え、それ以外の元素(たとえばTa、Wなど)も対象として広く行った。特にTaを多く含むZ相は、近年デンマークのグループで積極的に高Cr耐熱鋼において高温域での強化に利用できるかどうか、その可能性の検討が進められており、Ta系のZ相のエネルギー計算の重要性は高いと考えられる。計算の結果TaやWを含むZ相(CrTaN、CrWNなど)の生成エネルギーは、既に観察されているCrNbNやCr(Nb,V)Nなどのほかの組成のZ相に比べて負で大きく、すなわちZ相の構成元素の中では最も安定であることが明らかになった。これらの化合物の計算と並行して、高Cr耐熱鋼における析出予測のためのデータベースには、それらが析出するマトリック(すなわちオーステナイト相とフェライト相)のギブスエネルギーも必要となる。本年度ではこれまでの熱力学データを再検討・熱力学解析を行い、主要構成元素であるFeーCrーNiに対してデータベース化を行った。またこれからのデータベースの多元化への展開に向けて、既存のFe-X二元系の状態図計算データベースを解析・集録している。これらの成果は、ウェブサイト「NIMS熱力学データベース」を通して公開すると共に、あわせてFe基合金に関する国際会議(ISSS2012)などで積極的に報告を行った(口頭2件、プロシーディングス1件)。最終年度ではある本年は、次の2点について重点的に研究を行った。1)Z相、MX相の構成元素の拡張を行った。これまでは4a族以降の遷移金属元素を対象としていたが、Y族も対象に加えて、生成エンタルピーの第一原理計算を行った。この結果、Ta族元素と比較しても、これらの構成元素を含むZ相の生成エンタルピーは負では大きく、すなわち相安定性が高いことが明らかとなった。この結果は高Crフェライト系耐熱鋼はこれまでMXにより主に強化されてきたが、3a-5a族元素を含むZ相も積極的に強化因子として利用できる可能性を示唆するものである。2)これまでに第一原理計算とカルファド法による熱力学解析により得られたギブスエネルギーを基に、多元系鉄基合金状態図データベースの構築にする作業に多くの時間を割り当てた。母相となるbcc相の置換型雇用における熱力学的記述の高精度化を行うと共に、侵入型固溶に関しても検討した。すなわち、鉄基合金にはC、N、B、Oなどの侵入型固溶元素が必ず含まれてくるが、これまでのカルファド法によるアセスメントでは、そのモデリングに異なる熱力学モデルが用いられてきた。それらの熱力学解析結果を統合するには、熱力学モデルを統合しなければならない。これが侵入型元素を含む多元系データベースの構築において大きな問題であった。この困難さを解決するため、異なる侵入型固溶体に対する熱力学モデル間のパラメーター変換式を導出した。また、これまでに得られた成果は、ウェブサイト(NIMS熱力学データベース)を通じて無償で公開し、広く成果の普及に努めた。平成23年度の研究実績に関して以下2点に分けて概説する。1)第一原理手法を用いたB1-MX相、Z相の熱力学量の理論計算を広範な合金系に対して行った。対象とした合金系は、4,5,6,7族元素を中心とした遷移金属元素の複合窒化物である。その結果、これまで実験から予測されていたように、種々のZ相のなかでも、Ta系のZ相の生成エネルギーが特に負で大きい値を持つことが明らかとなった。この結果は、Ta系のZ相は他のZ相よりも安定であり、Fe基合金中の弱化因子としてのZ相ではなく、強化因子(安定化合物)としてZ相を積極的に利用できる可能性を強く示唆するものである。

さらに、これらMX,Z相に加えて、Fe合金中にはその他にも種々の炭化物・窒化物が析出するが、特に熱力学データが不足している化合物について熱力学データの再検討を進め、生成エネルギーの理論計算が必要な系の選定を開始した。2)熱力学計算に関しては、FactSage用の熱力学データベースを購入したことで、現在広範に用いられている各熱力学データベースを整備することができた。これにより、平成24年度から行うカルファド法による熱力学計算に必要な環境を整えることができた。最終年までにZ相を含む鉄基合金における析出などの組織解析の基礎データとなる、ギブスエネルギーデータベースの作成を目標にしており、この二年間で、Fe基合金データベースの作成、Z相に対する理論計算共にデータの蓄積が進んでいる。一時期コンピューターの利用が制限されるなど(震災による影響)、上半期における理論計算の進捗は思わしくなかったが、おおむね目標としていたMX、Z相の生成エネルギーを求めることができた。また、データベースの購入で、24年度からのカルファド法への展開の道筋もつけることができた。したがって、現在のところ本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている。実験データとエネルギー計算結果を統合して、熱力学アセスメントを行い、実用材の組織変化予測の基盤となるデータを提供する。最終年でも有り、積極的に得られた成果を取りまとめ広く発表を行う。前年度で行った各化合物相の理論計算と実験データを用いてカルファド法による熱力学アセスメントを行い、実際にそれら化合物が問題となる温度域におけるZ相やMX相のギブスエネルギーを決定する(有限温度域への拡張を図る)。化合物の電子状態の詳細な解析は引き続きKocerと協力して行う。また、澤田、戸田両氏との連係を密にして、最新の実験データが得られている場合(安定化合物組成、析出量、マトリックス組成など)には、熱力学計算へフィードバックしながら検討を進める。さらに、MX、Z相に加えて、そのほかのFe基合金中に析出する化合物についても、その必要性・重用性の検討を加える。これまでに得られた成果を取りまとめ広く発表を行う。本年度は主に論文投稿費用や会議参加費用・旅費、そのほかの雑費としての使用を考えている。昨年度に引き続き、必用なソフトウェアの購入(+必要なハードウェアの購入)に充当する。加えて、23年度に得られた成果を広く発表するため、会議参加費や旅費などに用いる。
中国語諸方言における「音韻的単位」の考察

上海語と台湾ビン南語の変調域がどのような言語単位であり、どのような要因によって形成されるのかを考察した。上海語の考察では、まず変調域が語彙的な声調とイントネーション的なバウンダリートーンの両方によって形成されていることを指摘した。また、上海語の変調域は二音節性を指向するフット的な特徴を強く持ちながらも、統語構造に非常に忠実に対応することも指摘した。台湾ビン南語の変調域の調査では従来の研究で指摘されていたような韻律句と対応することを確認しつつも、焦点などの語用論的な要因が変調域の形成に影響を与える状況を観察した。平成27年度は上海語の変調域の分析を行った。まず、変調域の末尾境界の音韻特徴を確定させるための分析を行い、研究代表者がこれまで主張していた「バウンダリートーン」の解釈が有効であることが通時論と共時論の両面から再確認された。また、バウンダリートーンの作用域がこれまでの予測よりも長く、場合によっては初頭音節に影響を与えていると思われるケースも観察された。これらの分析によって上海語の変調域の確定方法がより明確となり、この後につづく音声データの分析に役立つ情報を得た。次に、上海語の長時間の音声データを収集し、それらのデータから変調域を確定する作業に着手した。初期段階の分析で句・文レベルではこれまでに記述されたことがないようなピッチ動向が現れることを発見した。具体的には、これまでの分析では説明することができないピッチ下降が観察された。このピッチ下降の出現箇所はまだ明らかにできていないが、恐らく文の焦点位置と何らかの関連性があるのではないかと推測している。また、基本声調の発生頻度が従来の研究から推測されるよりもはるかに多く、上海語の変調域は統語構造とかなり密接につながっている可能性があることが分かった。ここまでの分析結果から、上海語の変調現象は語レベルの分析だけでは不十分であり、句・文レベルの分析が今後必要であることが判明した。また、イントネーションとの関連性も無視できないことが明らかとなった。平成27年度のメインの研究テーマである上海語の変調分析で、ターゲットとなる音韻現象の分析が順調に進んでいる。昨年度に引き続き上海語変調の分析を行うとともに、台湾語変調に関するデータの収集も行った。上海語変調に関しては、変調域末尾に位置付けられるバウンダリートーンの特性に関して主に音韻論的な観点から分析を行った。日本語などのイントネーション音韻論におけるバウンダリートーンの位置付けとそれに関わる様々な音韻操作を参考にしながら、上海語変調のバウンダリートーンが変調域(音韻語)にどのように指定され、音節とどのように連結するのかを共時的・通時的な観点から考察した。また、上海語の世代的変種によってバウンダリートーンが音節との連結方法を変化させている可能性を示唆するデータが得られた。加えて、上海語の長時間の発話音声データを分析して発見した変調域末尾での「予期しない」ピッチ下降が、より古い世代の上海語の痕跡として残っている可能性があることを発見した。ただし、このピッチ下降は出現環境が今の所安定せず、個々の話者や語用論的な要因なよって出現頻度が変化する可能性がある。台湾語変調に関しては、母語話者からの聞き取り調査を行い変調域の記述を行なった。これまでの調査結果を俯瞰すると、台湾語変調の変調域は先行研究が指摘するような音韻規則だけでは捉えることが難しく、同一の文であっても文情報の焦点が異なる場合に変調域が大きく変わることが見受けられた。つまり、台湾語の変調域は音韻論的なレベルだけではなく語用論的なレベルの要因にも大きく影響を受けている可能性がある。上海語に関してはデータの収集および音韻論的な分析も進んでおり、研究論文の作成も進行中である。台湾語に関してもデータの収集は順調に進んでおり、より詳細な分析を行う上で重要なファクターを同定することができた。昨年度に引き続き上海語の変調域に関する研究を行った。発話音声資料から1500個以上の変調域を収集して、変調域の音節数や統語構造を詳細に分析したところ、以下のような結果が得られた。1.変調域の音節数は2音節が最も多く、3音節以上の変調域には韻律的な自立性が弱い「機能語」が含まれる割合が高く「機能語」を排除すると2音節変調域の占める割合は全トークンの約8割を占める。2.変調域と統語構造はほとんどのトークンで一致するのだが、一部の特殊な構造を持つ語や句の場合は統語構造との不一致を示した。以上の考察を日本言語学会第155回大会で報告し、その発表は大会発表賞を受賞することとなった(授賞式は2018年6月)。昨年度中心的に考察した上海語変調域末尾のバウンダリートーンの研究は、最終結果を論文にまとめて2017年6月に台湾の学術雑誌に投稿した。現在査読が進んでいる。上海語の発話音声データで確認した「予期しないピッチ下降」に関しては、その実態を捉えようと予備調査を行ったが実験的な環境では当該現象が一切出現しなかった。この現象の考察は今後の課題とする。ビン南語変調域については、母語話者から延べ45時間に渡る調査を行ってデータを収集した。

現在そのデータの分析が続いているが、語用論的な要因をコントロールすることが予想以上に難しかったため、変調域への影響を特定するまでには至っていない。今後、収集したデータを再分析するとともに電子化など行って公表する可能性を検討したい。上海語と台湾ビン南語の変調域がどのような言語単位であり、どのような要因によって形成されるのかを考察した。上海語の考察では、まず変調域が語彙的な声調とイントネーション的なバウンダリートーンの両方によって形成されていることを指摘した。また、上海語の変調域は二音節性を指向するフット的な特徴を強く持ちながらも、統語構造に非常に忠実に対応することも指摘した。台湾ビン南語の変調域の調査では従来の研究で指摘されていたような韻律句と対応することを確認しつつも、焦点などの語用論的な要因が変調域の形成に影響を与える状況を観察した。上海語で新たに観察された句・文レベルのピッチ現象の特徴をつかむためには、当初の計画よりも多くのデータが必要となることが予想される。また、録音資料だけではなく母語話者を対象にした分析も必要になると考えている。平成28年度は、ビン南語に関しても資料収集に力を入れ、分析に着手する。上海語に関しては、変調域の最終的な音韻構造を理論的に提案する。また、変調域末尾で起きる「予期しない」ピッチ下降について通時的な観点で分析を進めるとともに、その出現環境について考察を進める。台湾語に関しては、データの収集を継続しつつ音韻論的なアプローチだけではなく語用論的なアプローチも視野に入れた分析を行う。また、ここまでに蓄積した自然発話音声の分析方法を利用して、その他の中国語方言に関する分析まで射程を広げていきたい。音韻論
網膜色素上皮細胞における上皮間葉移行関連転写因子の探索

加齢黄斑変性(AMD)の病型の一つ、滲出型AMDの病態を特徴づける脈絡膜新生血管(CNV)はその終末期病態として線維化をきたし、視力障害の原因となる。近年,組織の線維化においてEpithelial-Mesenchymal Transition(上皮間葉移行:EMT)が着目されているが、ヒトCNV組織検体を用いた我々の検討結果ではEMTを制御する転写因子の一つSnailがヒトCNV中の網膜色素上皮細胞(RPE)に高発現しており,線維化をきたしている組織ほどその陽性率が高いことが明らかとなった。この結果はCNV中に含まれるRPEがEMTを生じていること、EMTの転写因子SnailがCNVの線維化に関与する可能性を示唆していた。
ポータブル型尿失禁モニタリングシステムの開発と高齢者尿失禁への臨床応用

[はじめに]われわれは酸化スズ半導体臭気センサを用いて、据置型システムで、寝たきり老人の排泄モニタリングを行ってきた。今回は、装置にCPUを組み込み、センサ信号をスマートメディアに連続的に記録するポータブル型装置に改良した。[装置の概要]モニタリングシステムの概要は次のとおりである。スマートメディアをインターフェースとして、失禁センサのセンサ出力をパソコンに取り込み、排泄パターンをディスプレイに表示するようにした。[失禁センサの概要]オムツカバー内においたチューブから、低電力消費型小型空気ポンプで雰囲気を吸引し、酸化スズ半導体センサに吹気し、センサ出力をスマートメディアに記録した。それをパソコンに取り込みグラフ化した。[対象と測定方法]尿・便失禁を呈する歩行可能な老人を対象とした。対象者の下腹部は、内からパッド、オムツ、オムツカバーの順に3層で覆われているが、チューブの先端は腹側のオムツとオムツカバーの間に留置し、同部の雰囲気を24時間連続的に吸引し解析した。[結果]排尿・排便毎に反応波形がえられた。また、得られた波形の性状から尿と便の識別が可能であった。排尿ではスパイキィな信号を、排便では高止まりした信号を示した。ただし、波形の振幅と尿量との間には相関はなかった。[結論]本ポータブル型失禁モニタを用いれば、働く対象者における尿・便の失禁発生時刻を経時的に把握することが可能である。【はじめに】われわれは酸化スズ半導体臭気センサを用いて、ポータブル型失禁モニタの開発を行い、高齢障害者の排泄モニタリングを行った。【装置】本システムは酸化スズ半導体センサと、エアポンプ、信号処理回路、記憶・表示装置(パソコン:NEC9800NX)からなる。1)酸化スズ半導体センサの改良前回使用した酸化スズ半導体TGS2600シリーズ(D1タイプ)は両面積層配置型素子でヒート回路の荷電状態(5V±0.2V)が一定(AC,DC)であったが、今回は片面積層配置型素子でヒーター電圧をパルス駆動(5Vで14msec、OVで236msec)したセンサTGS 2400系(M1タイプ)を使用した。ヒータ電圧印加後150msecにサンプリングする方式で、外径9.2mm高さ7.8mmの円筒形ハウジングに納められており、重量1.1gである。2)エアポンプ:Diaphragm Pump 2002G(ASFトーマス社製)でDC6Vで駆動できる。無負荷で350ml/min連続吸引した。3)システム:オムツとオムツカバーの間で尾底骨近辺に塩ピチューブ先端を置き、それの先端からエアポンプで雰囲気をセンサに72時間連続吸引し、パソコンでセンサ信号を処理しCRTに表示した。それをハードコピーして検討した。【結果】排尿、排便に反応した。【検討ならびに結論】今回はパソコンに直接信号を入れる方式で検討したが、RAMに連続的に記録し、それをバッチ方式でパソコンで読みとるポータブル方式を考えている。パルス駆動方式センサでは硫化水素系(HS)とエタノール系化合物のセンシング能が特に向上し、ポンプともに低電動型なのでポータブル型に適している。1)酸化スズ半導体センサの改良前回使用した酸化スズ半導体TGS2600シリーズ(D1タイプ)は両面積層配置型素子でヒート回路の荷電状態(5V±0.2V)が一定(AC,DC)であったが、今回は片面積層配置型素子でヒーター電圧をパルス駆動(5Vで14msec、0Vで236msec)したセンサTGS2400系(M1タイプ)を使用した。

ヒータ電圧印加後150msecにサンプリングする方式で、外径9.2mm高さ7.8mmの円筒形ハウジングに納められており、重量1.1gである。2)エアポンプ:Diaphragm Pump2002G(ASFトーマス社製)でDC6Vで駆動できる。無負荷で350ml/min連続吸引した。3)システム:オムツとオムツカバーの間で尾底骨近辺に塩ピチューブ先端を置き、それの先端からエアポンプで雰囲気をセンサに72時間連続吸引し、パソコンでセンサ信号を処理しCRTに表示した。それをハードコピーして検討した。【結果】排尿、排便に反応した。排尿ではスパイキィな信号を、排便では高止まりした信号を示した。【検討ならびに結論】今回はパソコンに直接信号を入れる方式で検討したが、RAMに連続的に記録し、それをバッチ方式でパソコンで読みとるポータブル方式を考えている。パルス駆動方式センサでは硫化水素系(HS)とエタノール系化合物のセンシング能が特に向上し、ポンプともに低電動型なのでポータブル型に適している。
組換え機構の分子的基礎

一連の組換え遺伝子、MRE11,RAD50,RAD51,RAD52,XRS2などの機能解析が進み、これらが複合体を作って2重鎖切断・相同性認識・鎖交換反応を行うことが酵母を主体として示された。欠損株では減数分裂での組換えは起こらないが、体細胞分裂ではDNA修複を欠くにもかかわらず極めて高い組換えを起こすことも明らかに成った。このうちのあるものは酵母からヒトや高等植物に至るまで類似蛋白が存在していることが明らかになった。MRE1やRAD50にはRNA結合領域があり、減数分裂細胞内にsnRNAが存在する事実と併せてRNAがDNA・蛋白と協調して複合体として組換えに作用する可能性を示した。酵母ではN源を除くと、細胞内cAMPレベルの低下があり、幾つもの遺伝子抑制と発現のカスケードに従って減数分裂の誘導が起こることが知られていたが、isp6遺伝子が単離され、この産物のアミノ酸配列がproteinaseβなどセリンプロテアーゼと類似性を示すことが明らかにされ、N_2飢餓とcAMPレベル低下の間に蛋白やRNA分解が起こり、これに携わるisp6がisp5,isp7などと共に減数分裂誘導に不可欠な働きをすることを示した。組換えのホットスポットは遺伝子座、性、発生に関連して調節を受けることがマウスで示され、組換え発生(部位)の制御が初めて手についた。相同染色体の対合はDNAとDNA結合蛋白だけでなく、核の変形や動きによる調節も受けることが核骨格を形成する中間フィラメント蛋白とその遺伝子の解析から明らかになり、DNAポリメラーゼと組換え、ホリデー構造の解離やブランチマイグレーションとruvA,B,CやResolvaseの働き、相同組換えと非相同組換えの構造的関連などについて研究が進展し、組換えの分子レベル解析を主とした国際誌に十数編の論文が発表された。酵母の遺伝子組換えに働くRAD51ホモログを、ヒト・マウス・鶏で同定し、遺伝子のクロ-ン化・蛋白の一次構造を明らかにした。RAD51はヒトでは15番染色体上に、マウスでは2番染色体にあり、脾臓・胸腺・卵巣で高い発現を示す(小川英行)。RAD51の機能解析よりRecA蛋白と高い類似性(反応要求性・ATPase・RAD51-ATP-dsDNA複合体の活性)を認定し、組換え蛋白の普遍性を示唆した(小川智子)。大腸菌と緑膿菌のキメラRecA蛋白の解析から、RecA蛋白のDNA結合領域の特異性を示した(柴田)。相同組換え領域端で第3のDNA分子との非相同組換えを示す産物をマウス細胞と大腸菌で同定し、相同組換えが非相同組換えを誘起することを示した(小林)。減数分裂の遺伝子組換えにはホットスポットと組換え促進因子と抑制因子が関与する。野生マウス由来wm7染色体上の抑制因子はMHC領域内ホットスポットとテロメア側Cyp21遺伝子間に座し第17染色体の20メガベ-ス以上の領域の組換えを、雄に於て抑制する。促進因子に対しCisでもtransでも抑制を起す(城石)。ユリ減数分裂特異的発現遺伝子(LIM1LIM18)の構造解析を完了し、その1つが酵母のDMC1であり、さらに別の相似遺伝子を同定し、共に減数分裂に不可欠であることを示した(堀田)。マウス細胞で4種のDNA鎖転移活性を見いだしCHO細胞の欠失aprt遺伝子を標的として、組換えが1本鎖でも2本鎖でも同効率で起こることを示した(小山)。IS3はIS1と同じくフレ-ムシフトでトランスポ-ゼスを生産し、一塩基挿入後トランスポ-ゼスを生産させると多量の欠失変異体と転移中間体分子を生産する(大坪)。減数分裂特異的調節因子と核骨格蛋白が染色体対合に貢献することを示唆し(堀田)、減数分裂時組換え制御の分子レベルでの機構解析を伸展させ、これらの生物界での普遍性と体細胞での組換えとの差異を明らかにした。さらに多くの研究すベき問題が出てきた。

相同染色体の対合はDNAとDNA結合蛋白だけでなく、核の変形や動きによる調節も受けることが核骨格を形成する中間フィラメント蛋白とその遺伝子の解析から明らかになり、DNAポリメラーゼと組換え、ホリデー構造の解離やブランチマイグレーションとruvA,B,CやResolvaseの働き、相同組換えと非相同組換えの構造的関連などについて研究が進展し、組換えの分子レベル解析を主とした国際誌に十数編の論文が発表された。
シトクロムと酵素遺伝子導入による二酸化炭素と二酸化窒素の同時資化増強植物の創製

平成18年度研究実験概要本年度は、3年間の最終年度であるので、次の2項目について検討を行った。1.植物シロイヌナズナへのシトクロム遺伝子導入による炭酸同化能の検討陸上植物に水中生物のシトクロム遺伝子を導入し、染色体経由で葉緑体にシトクロムタンパクを発現させることに成功し、そのタンパクレベルでの確認をした。同時に、この形質転換体は、電子伝達上昇の証であるATPとNADPHの生成量が増加しており、さらに代謝産物であるデンプン、クロロフィル量なども増加していた。即ち、本遺伝子の導入により光合成明反応が促進され、CO_2同化による資化に成功し、本テーマの第一目標を達成することができた。2.ラン藻からのNO_2還元酵素遺伝子のクローニング(1)NO_2還元酵素の活性が高いと言われているラン藻について、数種の活性を調べて高いものを選び、EST・データベースからプライマーを作製し、遺伝子のつり上げを数回行ったが、なかなか難しく、現在それをPCRで増幅後、塩基配列を解析中である。(2)(1)が確認されれば、植物に上記1のシトクロム遺伝子と本NO_2還元酵素遺伝子との両方を導入し、CO_2同化に加えてCO_2同化の実験を進めていく計画である。総括:CO_2同化は当初の狙い通り、野生型より30%も高めることができたが、NO_2還元酵素は遺伝子のつり上げが極めて難しく、二重遺伝子導入実験までは進められなかったが、実験は継続する。しかし、大きな成果を上げることができたと考えている。I.立体構造に基づいた二酸化炭素同化効率向上のためのシトクロム遺伝子およびその高機能化遺伝子の導入植物の作製(1)シトクロム遺伝子およびその変異体の大腸菌での発現と機能の検討タンパク構造の内部および外部のアミノ酸の変異を目的として、シトクロム遺伝子を部位変換した変異体を合計5種調製し、酸化還元電位、等電点、変性曲線等を検討し、電位の低いものから高いものまで調節可能であることを明らかにした。また、これらの変異体の代表的なものについては、目下、結晶化を試み、X線結晶構造解析を進める予定である。(2)植物へのシトクロム遺伝子の導入・発現の検討植物の葉緑体のルーメンにシトクロムを導入するために、既にクローニングが行われているナズナのプラストシアニン遺伝子のシグナル配列を調製し、シトクロム遺伝子に付加し、導入ベクターに組み込み、バイナリーベクター法で植物へ導入し、常法で植物を培養した。葉中の導入遺伝子のDNA、mRNAおよびタンパク質の発現を確認した。さらに、遺伝子導入植物のATPを定量したところ、遺伝子の非導入体より約1.5倍の増加が認められた。II.立体構造に基づいた二酸化窒素資化向上のための亜硝酸還元酵素遺伝子導入植物の作製亜硝酸還元酵素のクローニングおよびその植物への導入実験は目下進行中であり、17年度に報告する計画である。立体構造に基づいた二酸化炭素同化効率向上のための紅藻シトクロム遺伝子およびその高機能化遺伝子導入植物の作成と評価本年度は、シロイヌナズナへの高機能化タンパク質遺伝子の導入が確認できなかったため、導入実験を精査して昨年度に引き続き実験を行った。(1)シロイヌナズナへの紅藻シトクロム遺伝子およびシトクロム変異体遺伝子の導入および確認光合成電子伝達の場である葉緑体のルーメンへシトクロムを輸送するために、すでにクローニングが済んでいるシロイヌナズナのプラストシアニン遺伝子からシグナル配列を得ることができた。そのシグナル配列を藻類シトクロム遺伝子およびシトクロム変異体遺伝子に付加し、遺伝子導入ベクターに組み込み、バイナリーベクター法でシロイヌナズナへ導入した。導入条件については、フローラルディップ法、減圧浸潤法およびスプレー法などを用いて検討した。遺伝子導入植物の評価は、発現遺伝子の確認をサザンおよびノーザンブロッティング、発現タンパク質はウエスタンブロッティングによって行い、導入の確認ができた。

(2)二酸化窒素還元酵素のラン藻からの調製生物中で最も高い二酸化窒素(NO_2)還元を示すと言われている酵素(NiR)を、ラン藻Pormidium laminosumからの遺伝子調製を何度か試みたが、成功しなかった。したがって、平成18年度は、種々のプライマーを作成し、発現条件も慎重に検討し、再度、実験を行う計画である。平成18年度研究実験概要本年度は、3年間の最終年度であるので、次の2項目について検討を行った。1.植物シロイヌナズナへのシトクロム遺伝子導入による炭酸同化能の検討陸上植物に水中生物のシトクロム遺伝子を導入し、染色体経由で葉緑体にシトクロムタンパクを発現させることに成功し、そのタンパクレベルでの確認をした。同時に、この形質転換体は、電子伝達上昇の証であるATPとNADPHの生成量が増加しており、さらに代謝産物であるデンプン、クロロフィル量なども増加していた。即ち、本遺伝子の導入により光合成明反応が促進され、CO_2同化による資化に成功し、本テーマの第一目標を達成することができた。2.ラン藻からのNO_2還元酵素遺伝子のクローニング(1)NO_2還元酵素の活性が高いと言われているラン藻について、数種の活性を調べて高いものを選び、EST・データベースからプライマーを作製し、遺伝子のつり上げを数回行ったが、なかなか難しく、現在それをPCRで増幅後、塩基配列を解析中である。(2)(1)が確認されれば、植物に上記1のシトクロム遺伝子と本NO_2還元酵素遺伝子との両方を導入し、CO_2同化に加えてCO_2同化の実験を進めていく計画である。総括:CO_2同化は当初の狙い通り、野生型より30%も高めることができたが、NO_2還元酵素は遺伝子のつり上げが極めて難しく、二重遺伝子導入実験までは進められなかったが、実験は継続する。しかし、大きな成果を上げることができたと考えている。
高速・高信頼性を両立する誘電体製導波路を用いた有線通信システムに関する研究

本研究では、通信経路の低コスト化・軽量化に向けて、従来の金属配線の代わりに誘電体材料を導波路として利用した高速有線通信技術への応用を目指し、高い通信速度と信頼性を両立する通信方式とそのための要素回路技術を提案し、高い通信速度と信頼性を実証するとともにその学術基盤を確立することを目的としている。本年度は、まず、キャリア周波数として用いる140GHz帯(D-band)信号を生成する電圧制御発振器(VCO)の設計を行い、各ブロック間の接続を最適化し、インピーダンス整合回路を取り除くことで、小面積かつ低消費電力にて低位相雑音を実現する回路方式を提案し、実測によりその性能を実証した。また、送受信機の実現に向けて、生成された信号に対して変調及び増幅を行うミリ波送信回路の設計・実証を行った。変調回路を小面積かつ低消費電力で実現するため、変調方式としてON-OFF変調を採用し、低損失かつ高いON-OFF比を持つ変調器のアーキテクチャを提案し、実測により実証した。さらに高い送信電力による安定した通信を実現するため、電力増幅回路を実装し、D-bandでの信号増幅を確認した。さらに、誘電体導波路の信号伝達特性の評価を行うとともに、誘電体導波路通信に使用するオンチップアンテナをシリコン基板上に実装しその特性評価を行った。アンテナ裏面の基板除去による損失低減を目指し、裏面基板除去のためのプロセス技術の開発を行った。アンテナ評価に必須となるバラン等のオンチップ受動素子の試作を行いその評価を行うとともに、実測にあたり必要となるディエンべディング手法の比較評価を行った。また、信頼性の高い通信システムを実現するため、回路の電源を安定化させるための電源レギュレータ回路および誘電体導波路からの漏洩磁界を観測するための磁界プローブ技術についても検討・提案を行っている。研究計画策定時には知り得なかった高精度シミュレーション環境を初年度に導入したことにより、チップ試作実装時により詳細かつ確度の高い検証が可能となった。そのため、D-bandにおける発振器や電力増幅回路の設計において、計画していたよりも早期に、提案する要素回路技術において当初想定していた性能を達成することができたとともに、早期に多くの知見を得ることができたため、さらなる性能向上を狙った技術提案が可能となっている。また、ナノテクノロジー・プラットフォーム微細加工拠点の利用を通じて、当該拠点の技術支援員からの支援を受けることにより、アンテナ裏面基板除去プロセス技術を想定していたよりも早期に確立できている。これまでに、通信システムの実現に必要な基本的な要素回路技術はそれぞれ一定の提案・実証が達成されている。今後も継続して各要素回路の性能向上を狙った技術提案を行うとともに、全体の通信システムの実装および実証に向けて研究計画を推進していく。特に誘電体導波路と集積回路の結合部分において、新たな実装技術の開発が必要となることが見込まれており、信頼性の高い実装技術の実現に向けて検討・実証を行う計画である。

本研究では、通信経路の低コスト化・軽量化に向けて、従来の金属配線の代わりに誘電体材料を導波路として利用した高速有線通信技術への応用を目指し、高い通信速度と信頼性を両立する通信方式とそのための要素回路技術を提案し、高い通信速度と信頼性を実証するとともにその学術基盤を確立することを目的としている。本年度は、まず、キャリア周波数として用いる140GHz帯(D-band)信号を生成する電圧制御発振器(VCO)の検討および設計を行い、小面積かつ低消費電力にて低位相雑音を実現する回路方式を提案し、まず詳細なシミュレーションによりその性能を実証し、65nm CMOS技術による試作実装を行った。また、高い送信電力による安定した通信を実現するため、ミリ波増幅回路の設計および詳細なシミュレーションによる実証を行い、D-bandでの信号増幅を確認した。さらに、誘電体導波路の信号伝達特性の予備的な評価を行い、実際の信号伝送が可能であることを示すとともに、誘電体導波路通信に使用するオンチップアンテナをシリコン基板上に実装しその特性評価を行った。アンテナ裏面の基板除去による損失低減を目指し、裏面基板除去のためのプロセス技術について複数検討を行い、実施コストと安定性の観点の両面から比較検討を行った。信頼性の高い通信を実現するため、オンチップPUF回路および真正乱数発生回路の検討を行った。SRAM型構造においてPMOSデバイスのNBTI劣化を意図的に引き起こすことで閾値変動を発生させ、PUF回路または真正乱数発生回路としての機能を実現する手法について検討を行い、シミュレーションおよび65nm CMOS技術を用いた試作チップによる実測評価を通して検討を行った。また、電力効率の良い通信システムを実現するため、時間領域信号処理の活用を目指し高精細時間・デジタル変換回路技術についても検討・提案を行った。当初の研究計画策定時には知り得なかった高精度シミュレーション環境を初年度に導入したことにより、チップ試作実装の初期段階でより詳細かつ確度の高い検証が可能となった。そのため、D-band帯における発振器や電力増幅回路の設計において、多数のテスト用回路を実際に設計・計測することなく、確度の高い設計を進める事ができている。これにより、計画していたよりも早期に、提案する要素回路技術において当初想定していた性能を達成することが見込まれ、早期に多くの知見を得ることができている。また、さらなる性能向上を狙った技術提案も可能と考えられる。さらに、ナノテクノロジー・プラットフォーム微細加工拠点の利用を通じて、当該拠点の技術支援員からの支援を受けることにより、複数のアンテナ裏面基板除去プロセス技術の比較を行う事ができ、想定していたよりも早期に候補となるプロセス手順を選定できている。これまでに、通信システムの実現に必要な基本的な要素回路技術はそれぞれ一定の提案・実証が達成されている。今後も継続して各要素回路の性能向上を狙った技術提案を行うとともに、全体の通信システムの実装および実証に向けて研究計画を推進していく。特に誘電体導波路と集積回路の結合部分において、新たな実装技術の開発が必要となることが見込まれており、信頼性の高い実装技術の実現に向けて検討・実証を行う計画である。