hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸窒化物ナノシート光触媒の合成と光電気化学水蒸気電解

酸化物ナノシートのような半導体ナノシートは、太陽光エネルギー変換材料として国内外で注目されている。しかしながら、酸化物ナノシートは可視光領域の光を吸収できないため、バンドギャップをさらに小さくする必要がある。これまでに、酸素サイトの一部を窒素で置換した酸窒化物ナノシートが有望と考えられている。そこで、本研究では酸窒化物ナノシートの合成方法を開発し、その光触媒活性や光電気化学水蒸気電解特性を調査することを目標とする。
運動はHDLの質および抗動脈硬化的機能にどのような影響をおよぼすか.

本研究では,動脈硬化形成に深く関与するLDLの酸化変性に対して,HDLが有する抑制効果,すなわち抗酸化機能が,運動トレーニングにより増強されるか否かについて検討した.(1)3ヶ月間の有酸素的な運動トレーニング後に,血清,LDL両者共lag timeで評価した被酸化性が低下した.また運動トレーニングによる血清HDL-C値の変化と血清lag timeの変化との間には有意な正相関が認められ,HDLの量的な増加が血清の被酸化性を低下させる可能性が考えられた.(2)LDLの酸化変性を抑制するHDL結合性の抗酸化酵素PON1について, paraoxonase活性とarylesterase活性を運動トレーニング前後で測定したところ,運動後にparaoxonase活性あるいはarylesterase活性が上昇した群でLDL被酸化性の明らかな低下が認められた.また運動トレーニングによるarylesterase活性の変化とLDL-lag timeの変化との間には有意な正相関が認められた.(3) In vitroにおいて,単位HDL蛋白あたりのLDL酸化抑制効果に対する運動トレーニングの影響について検討したところ,LDL中の脂質,蛋白の酸化変性に対しHDLは明らかな抑制効果を示したが,運動トレーニング前後のHDLで差は認められなかった.以上より,有酸素運動トレーニングは血清およびLDLの被酸化性を低下させ,その機序の1つとしてHDL,特にHDL結合性のPON1が関与しているものと推察された.また単位HDL蛋白あたりの抗酸化機能で見た場合には,運動によるHDLの質の向上は明らかでなかったが,HDLのmassの増加によりHDLの示す抗酸化機能もトータルでは増強し,酸化LDL生成抑制効果を示すものと考えられた.すなわち,HDLは運動の抗動脈硬化作用において,抗酸化の面からも寄与する重要な因子であることが本研究により明らかとなった.本研究では,動脈硬化形成に深く関与するLDLの酸化変性に対して,HDLが有する抑制効果,すなわち抗酸化機能が,運動トレーニングにより増強されるか否かについて検討した.(1)3ヶ月間の有酸素的な運動トレーニング後に,血清,LDL両者共lag timeで評価した被酸化性が低下した.また運動トレーニングによる血清HDL-C値の変化と血清lag timeの変化との間には有意な正相関が認められ,HDLの量的な増加が血清の被酸化性を低下させる可能性が考えられた.(2)LDLの酸化変性を抑制するHDL結合性の抗酸化酵素PON1について, paraoxonase活性とarylesterase活性を運動トレーニング前後で測定したところ,運動後にparaoxonase活性あるいはarylesterase活性が上昇した群でLDL被酸化性の明らかな低下が認められた.また運動トレーニングによるarylesterase活性の変化とLDL-lag timeの変化との間には有意な正相関が認められた.(3) In vitroにおいて,単位HDL蛋白あたりのLDL酸化抑制効果に対する運動トレーニングの影響について検討したところ,LDL中の脂質,蛋白の酸化変性に対しHDLは明らかな抑制効果を示したが,運動トレーニング前後のHDLで差は認められなかった.以上より,有酸素運動トレーニングは血清およびLDLの被酸化性を低下させ,その機序の1つとしてHDL,特にHDL結合性のPON1が関与しているものと推察された.また単位HDL蛋白あたりの抗酸化機能で見た場合には,運動によるHDLの質の向上は明らかでなかったが,HDLのmassの増加によりHDLの示す抗酸化機能もトータルでは増強し,酸化LDL生成抑制効果を示すものと考えられた.すなわち,HDLは運動の抗動脈硬化作用において,抗酸化の面からも寄与する重要な因子であることが本研究により明らかとなった.今年度はHDLのLDLに対する酸化変性抑制効果の評価方法を確立するための基礎検討を実施し、preliminaryに運動トレーニングのサンプルについて測定した。HDLのLDLに対する抗酸化性の最も簡易な評価法として、酸化剤添加後の共役ジエン量の変化について検討した。その結果、in vitroにおいてLDL単独あるいはLDL+HDLに硫酸銅を添加した後の共役ジエン量を経時的に観察し、両者を比較することにより、HDLのLDLに対する抗酸化性をある程度評価することができることが明らかとなった。そこでこの系を用いて、継続的な運動がHDLあるいはLDLの質的変化をもたらすか、運動習慣のない中高年女性3名を対象として検討した。運動トレーニングとして有酸素運動を30分、ストレッチ等を30分で合計60分行い、これを週2回以上の頻度で3ヶ月間実施した。その結果、運動トレーニング前後で血清総コレステロール値、トリグリセライド値、HDLコレステロール値に明らかな変化は認められなかった。またLDL中の共役ジエンの生成パターンにはほとんど差が認められなかった。すなわち、今回の運動トレーニングにより、LDLの被酸化性に明らかな変化はなかったものと考えられた。一方、コントロールのLDLに運動トレーニング前後の血液より得られたHDLを添加し、硫酸銅添加後の共役ジエン生成パターンについて比較したところ、3名中2名はトレーニング前後のHDLとも同程度のlag time延長効果を示し、トレーニングによる効果は認められなかった。しかし他の1名はトレーニング後のHDLの方が明らかに強いlag time延長効果を示した。この結果は運動トレーニングによりHDLの抗酸化性が増強される場合があることを示すものと考えられた。今年度は,動脈硬化の危険因子を保有する対象者について,運動トレーニングが血清およびLDLの抗酸化能にどのような影響をおよぼし,またそれにHDLがどのように関与するかについて,臨床的な検討を中心に行った.46名の冠危険因子を持つ中高年者を対象に,有酸素的な運動トレーニングを週2回,3ヶ月間実施した.

その結果,銅イオン添加後の共役ジエン生成のラグタイムでみた抗酸化能は,運動トレーニング後に血清,LDLともに有意に高まった.我々はこの運動による抗酸化能の増強にHDLが関与しているものと考え,まず血清HDL-C値の変化と抗酸化能の変化との関係について検討した.その結果,血清HDL-C値の変化と血清の抗酸化能の変化との間には有意な正相関が認められ,HDLの量的な増加は血清の抗酸化能を高める可能性があることを初めて明らかにした.さらに我々は,HDLが発揮する抗酸化能に大きな影響をおよぼしている因子について検討を進めた.ParaoxonaseはそのほとんどがHDLに存在し,またHDLの抗酸化能を決定する上で特に重要な酵素とされていることから,まずこの酵素活性の測定系を確立した.この系を用いて上記と同じサンプルのparaoxonase活性を測定したところ,有意な変化は認められなかった.しかし,運動トレーニング後にparaoxonase活性が上昇した群ではLDLの酸化感受性が明らかに低下しており,運動トレーニングの酸化LDL生成防止効果にparaoxonaseが一部関与している可能性が示唆された.今後はLCAT活性の影響や,運動により変化するHDLの機能を適切に評価するin vitroの実験系の確立を急ぐと同時に,HDLの抗酸化能を高めるために好ましい運動はどのようなものかを明らかにしていきたい.
糖修飾らせんポリマーとタンパク質の特異的相互作用に基づくバイオセンシング法の開発

本研究は、主鎖にらせん構造を有するポリアセチレンの外部刺激応答性、すなわち、らせん構造の変化に伴う色やキラリティーの変化に着目し、糖の特異的分子認識をポリアセチレンの物性変化として出力するバイオセンサーの開発を目的とする。平成20年度は、前年度に合成した側鎖に様々な糖(グルコース、ガラクトース、マンノース、マルトオリゴ糖、ラクトース、N-アセチルグルコサミン、シアル酸)を有するポリアセチレンのレクチン認識能について、等温滴定マイクロカロリメトリー、赤血球凝集阻害法、表面プラズモン共鳴法、蛍光定量法などにより評価した。この結果、種々の糖修飾ポリアセチレンは対応するレクチンに対して特異的かつ強度な結合能を有することが明らかになった。例えば、側鎖にN-アセチルグルコサミンを有するポリアセチレンは小麦胚芽レクチン(WGA)に対して、対照物質として用いた単糖誘導体に比べて約1000倍強い結合能を示すことが赤血球凝集阻害法、および等温滴定マイクロカロリメトリーより明らかになった。これらの結果は糖をポリアセチレン側鎖に配列することによる"糖鎖クラスター効果"を示唆するものであった。また、種々の糖修飾ポリアセチレンは特異的なレクチンと結合することによって主鎖らせん構造が変化し、円二色性スペクトルや紫外-可視スペクトルが変化することが明らかとなった。以上の研究成果より、糖のレクチン認識をポリアセチレンの物性変化として外部出力することが可能となり、本研究目的は研究実施計画通り達成された。本研究は、主鎖にらせん構造を有するポリアセチレンの外部刺激応答性、すなわち、らせん構造の変化に伴う物性の変化に着目し、糖の特異的分子認識を色やキラリティーの変化として出力するバイオセンサーの開発を目的とする。平成19年度は側鎖に様々な糖(グルコース、ガラクトース、マンノース、マルトオリゴ糖、ラクトース、N-アセチルグルコサミン、シアル酸)を有するポリアセチレンの合成を行った。また、円二色性(CD)スペクトル測定により、これらの糖含有ポリマーが主鎖に一方向巻きに偏ったらせん構造を有すること、および、溶媒などの外部刺激に対して色やキラリティーを変化させる刺激応答性を持つことを明かにした。この結果は、レクチン捕捉などの外部刺激によって、ポリマーの物性が変化する可能性を示唆した意味で重要である。また、グルコース、および、ガラクトースを側鎖に有するポリアセチレンのレクチン認識能について、蛍光定量法により評価した。この結果、双方のポリマー共にコンカナバリンAやピーナッツレクチンなどのレクチンを特異的に認識することが明かとなった。また、ポリマーとレクチンの結合定数は、対照物質として用いた単糖誘導体に比べて数百倍大きな値を示した。この結果は、ポリマーの側鎖に糖が濃密に配列されることによってレクチン認識能が高まる"糖鎖クラスター効果"を示唆するものであり、高感度なバイオセンシングへの応用に際して非常に重要である。これらの研究成果は国内外の学会や学術雑誌上で発表しており、申請時の研究実施計画は予定通り遂行された。
高信頼組込みリアルタイムシステム向けパーティショニング機構の実現

近年、車載システムなどの高い信頼性が求められる組込みシステムの高機能化や機能統合により、単一の組込みコンピュータ内に安全度水準が異なる複数のアプリケーションを実行するため、メモリ保護や時間保護といったパーティショニング機構を用いてシステムを構築する必要がある。本研究では、高信頼性システム向けの時間パーティショニング機構の提案とその機構を持つリアルタイムOSであるパーティショニングOSを実現した。研究成果はオープンソースとして一般に公開している。本研究は以下の3つのサブテーマを実施する.A)高信頼組込みリアルシステム向けの時間保護機能(ST-CPU向け),B)マルチスレッドプロセッサ向けの時間保護機能(MT-CPU向け),C)高信頼組込みシステム向けパーティショニングOSの実現平成26年度は,A)高信頼組込みリアルシステム向けの時間保護機能(ST-CPU向け),C)高信頼組込みシステム向けパーティショニングOSの実現を実現するため,車載システム向けのプロセッサであるRH850プロセッサが持つ仮想化機能を使用した時間保護の仕組みを検討し,検討した仕組みを持つパーティショニングOSを実現した.仮想化機能を用いることにより,システムを安全系と非安全系に分け,非安全系を仮装機能により実現した仮想マシン上で実現することにより,安全系との分離(パーティショニング)を実現することが可能になる.同様の機能を実現する方法として,プロセッサのメモリ保護機能とメモリ保護機能をサポートするリアルタイムOSを用いる方法がある.しかしながらこの方法では,OS機能の呼び出しオーバヘッドやドライバのオーバヘッドが大きくなるという問題がある.一方,実現したパーティショニングOSでは,仮想マシン上で動作する非安全系は既存OSを使う事が可能であり,オーバヘッドが発生しないという特徴がある.また,実現したパーティショニングOSは,車載システムでディファクトスタンダートであるAUTOSAROSをベースとしている.そのため,既存の車載システムとの親和性は高い.本研究は以下の3つのサブテーマを実施する.A)高信頼組込みリアルタイムシステム向けの時間保護機能(ST-CPU向け),B)マルチスレッドプロセッサ向けの時間保護機構(MT-CPU向け), C)高信頼組込みシステム向けパーティショニングOSの実現平成27年度は, A)高信頼組込みリアルタイムシステム向けの時間保護機能(ST-CPU向け),C)高信頼組込みシステム向けパーティショニングOSの実現を実現するため,平成26年度に実現した,車載システム向けのプロセッサであるRH850プロセッサが持つ仮想化機能を使用したパーティショニングOSに対して実システムの要求を分析して,その要求を実現する機構を実現した.具体的には,高速な応答時間が必要な非信頼な割込み処理(非信頼割込み処理)と,一定時間内で一定時間確実に動作される必要がある信頼処理を両立する機構を実現した.非信頼割込み処理を実現する割込み機構としてVM-ISR1-/VM-ISR0を導入した.これらの割込み機構で実行されるハンドラは時間保護が有効となっており,設計時に設定された時間以上実行されると処理を中断する仕組みを持つ.また,B)マルチスレッドプロセッサ向けの時間保護機構(MT-CPU向け)で必要となるマルチスレッドプロセッサがリリースされなかっため,代わりにパーティショニングOSをマルチコアを対象に拡張した.平成27年度は基本的な機能を実現した.実現した機構は車載システムでディファクトスタンダートであるAUTOSAROSをベースとしている.そのため,既存の車載システムとの親和性が高い.達成度に関しては,当初計画には記載していなかったが,具体的な産業界の要求が得られたため,その要求を実現する機構の実現を優先的に進めた.結果として,実システムの要求に沿った時間保護機構が実現できた.B)マルチスレッドプロセッサ向けの時間保護機構(MT-CPU向け)に関しては,ハードウェアがリリーされなかったためパーティションOSの基本的な機能をマルチコアに拡張できており,順調に進んでいる.本研究は以下の3つのサブテーマを実施する.A)高信頼組込みリアルタイムシステム向けの時間保護機能(ST-CPU向け),B)マルチスレッドプロセッサ向けの時間保護機構(MT-CPU向け),C)高信頼組込みリアルタイムシステム向けパーティショニングOSの実現平成28年度は,A)高信頼組込みリアルタイムシステム向けの時間保護機能(ST-CPU向け),C)高信頼組込みリアルタイムシステム向けパーティショニングOSの実現に関しては,平成26年度に検討したRH850プロセッサが持つ仮想化機能を用いたパーティショニングOSと平成27年度に検討したVM-ISR1-/VM-ISR0機構の評価を実施して論文としてまとめた.更に,既存のRTOSと組み合わせる保護フレームワークやTrustZone for ARMv8-Mを用いたパーティショニングOSの検討と試作を行った.また,B)マルチスレッドプロセッサ向けの時間保護機構(MT-CPU向け)に関しては,必要となるマルチスレッドプロセッサがリリースされなかったため,代わりにパーティショニングOSをマルチコア対応に拡張した.平成27年度に実現した基本機能の対してその他の機能を追加してオープンソースとしてリリースした.最終年度であるため,RH850プロセッサが持つ仮想化機能を用いたパーティショニングOSと平成27年度に検討したVM-ISR1-/VM-ISR0機構については,評価を実施して論文としてまとめた.既存のRTOSと組み合わせる保護フレームワークに関して設計と実装まで終了したが,論文としてまとめていないため,平成29年度に実施する.平成29年度は,既存のRTOSと組み合わせる保護フレームワークに関して評価を実施して,論文として発表した.大規模化する車載システム開発を効率化するため,ソフトウェアプラットホーム仕様であるAUTOSARが提案され,広く用いられている.AUTOSAR仕様のソフトウェアプラットホームは,それ自身が大規模なソフトウェアであるため,一般的には外部ベンダから購入して使用する.

そのため,機能安全の観点からユーザ側でのソースコードの変更は許容されない.前述の開発工数の増大を解決する方法として,AUTOSARでは,OS仕様として,時間保護仕様やメモリ保護仕様が策定され公開されている.メモリ保護を用いるとタスクや割込みハンドラの起動オーバヘッドや応答時間が悪化することが分かっている.車載アプリケーションによっては,モータ制御など数十マイクロ秒単位の周期と高速な割込み応答が求められる機能(短周期処理)が存在する.現状のシステムでは,短周期処理を高速なOSの管理外割込み(ISR1)として実現している.ISR1からは各種保護も有効とならない.そのため,低い安全度水準が割り当てられた短周期処理であっても,保護が有効でないため,高い安全度水準で開発する必要があり,開発工数が増大するという問題がある.本研究では,車載システムにおいて,高速な割込み応答時間と保護が必要な処理を実現するための保護フレームワークを提案した.提案機構はRTOSとは独立しており,ISR1として実行され,各種保護機構を有効にして対象の処理を呼び出す.提案手法の機能の設計を行い,車載システム向けのプロセッサを対象に実装する.そして,AUTOSAR-OSと組み合わせることにより,提案手法を評価した.近年、車載システムなどの高い信頼性が求められる組込みシステムの高機能化や機能統合により、単一の組込みコンピュータ内に安全度水準が異なる複数のアプリケーションを実行するため、メモリ保護や時間保護といったパーティショニング機構を用いてシステムを構築する必要がある。本研究では、高信頼性システム向けの時間パーティショニング機構の提案とその機構を持つリアルタイムOSであるパーティショニングOSを実現した。研究成果はオープンソースとして一般に公開している。達成度に関しては,当初予定では,周期実行ポリシーをベースに高速応答性を実現するためのシステム割込みシステム割込みに対する時間保護機構を検討することになっていた.それに対して,実績としては車載システムプロセッサ向けの仮想化技術を利用したパーティショニングOSを実現した.これは,計画時には仮想化機能がなく,パーティショニングOSの実現として,まず仮想化をサポートし次にこれらの機能を実現した方が効率がよいため,先に仮想化に取り組んだ.当初予定の実施内容は平成27年度に実施する予定である.平成28年度は,まず平成27年度に実現したVM-ISR1-/VM-ISR0機構に関して他の機構と比較評価を行い提案手法の優位性を確認する.
ソフト界面を反応場とする希土類元素およびマイナーアクチノイド分離の新機軸

原子炉の稼動により生じる高レベル放射性廃液(HLW)を適切に処分するために、環境負荷の少ない方法を用いて元素ごとに分離する事が検討されている。本研究では、この目的を達成するための新しい手法として、リン脂質二重膜(リポソーム)を分離媒体とした希土類元素およびマイナーアクチノイドの新規分離法を構築する。これは従来の手法と異なり、有機溶媒を用いずに分離する事が期待できるため、環境負荷等を大幅に低減することが期待される。また、反応速度論や化学平衡論に基づいて化学組成や反応機構を精査することで本手法の効率を上げ、実用化に向けた系を提案する。
分子インプリント高分子膜によるダイオキシン等の環境汚染物質認識とその触媒分解作用

本研究プロジェクトが実施された平成1214年で、研究目的を達成するために環境汚染物質に対する選択認識部位を高分子膜に導入する手法、ならびにその高分子膜特性については、ジベンゾフラン(DBF)やジベンゾダイオキシンならびにフタル酸エステル、ビスフェノールAに関しては詳細に検討した。DBFにおいては電子顕微鏡写真や原子間力顕微鏡で明らかにしたように多孔性構造を分子インプリント膜は保持しておりこれがまた高吸着特性の為には重要であることが示された。またDBFでは材料となるポリスルホンは鋳型と電荷移動錯体を形成しその認職のDriving forceであることが判明した。従って、フタル酸エステル類についてはこの手法を発展的に添加し電荷移動型非共有結合を利用しインプリント膜を創製できた。ここでフタル酸エステルはアクセプターとして作用しスルホン残基の非共有電子と電荷の移動を生じ、その状態はExciplexのような発光状態を形成することが新たに判明した。これにより、申請者らが検討してきた手法が、様々な環境汚染物質に対応できることが判明し、またその膜は新規の特性を有することがわかってきた。さらに、このような高選択、高吸着特性を持つ分子インプリント素材は、極希薄であるこれらの環境ホルモンを膜内に濃縮でき、プロセスとしての展開の必要性が出てきた。次にこれを触媒的分解するプロセスに発展させる必要があったため、超音波を適応したそのインプリントプロセスの確立を検討した。すなわち触媒的な機能をさらに分子インプリント機能に加えて保持させねばならないため、当該研究のプロイジェクトにおいては、次の2つの方法で、吸着したDBFまたは、ジベンゾダイオキシン、ビスフェノールAやフタル酸エステル類について光または超音波照射分解を検討した。まず、光による分解反応は、高分子環境内ではいずれの環境ホルモンも電荷移動吸収バンドを有しているため、これらの吸収帯に光照射するとこのバンドは光吸収を起こし、励起状態の電荷移動錯体、いわゆるエキサイプレックスを形成することが蛍光測定より既に明らかとした。このような励起状態は安定準位を有し、基底状態に比べて反応性に富んでいるためこの特性を利用し、高分子場内に結合したDBF等の基質の光分解反応を追求したが、成果は得られなかった。また、2番目の方法としては音圧である超音波の効果を利用し、インプリントで濃縮した環境ホルモンの分解やカフェイン等の刺激物の分解を検討した。この場合には超音波照射により吸着基質を小体積液体内に超音波照射で脱離させることが可能であることが示され、分子インプリント膜の微小体積内に濃縮された汚染物質に高強度の超音波を効果的に照射してそれを分解させうることが可能である。周波数可変の超音波発生装置で、低周波数である28kHzのは音圧はキャビテーション生成が促進されているために、分子インプリント膜がカフェイン等の基質を取り込む際に音波を照射した結果、カフェインが異物質に変化したことをその溶液の吸収スペクトルより明らかにした。これには水系での利点として水の超音波分解により生じたOH、H、O等のラジカルによる攻撃で化学物質の分解を促進される期待され、今後の新たな技術展開のヒントを与えた。

この場合には超音波照射により吸着基質を小体積液体内に超音波照射で脱離させることが可能であることが示され、分子インプリント膜の微小体積内に濃縮された汚染物質に高強度の超音波を効果的に照射してそれを分解させうることが可能である。周波数可変の超音波発生装置で、低周波数である28kHzのは音圧はキャビテーション生成が促進されているために、分子インプリント膜がカフェイン等の基質を取り込む際に音波を照射した結果、カフェインが異物質に変化したことをその溶液の吸収スペクトルより明らかにした。これには水系での利点として水の超音波分解により生じたOH、H、O等のラジカルによる攻撃で化学物質の分解を促進される期待され、今後の新たな技術展開のヒントを与えた。今年度はダイオキシン類似化合物であるジベンゾフランを鋳型に用いて種々の汎用高分子に分子インプリントを試みた。ここで方法としては我々が開発したPhase inversion imprinting法を適応した。汎用高分子としては、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン等を利用した。ジベンゾフラン鋳型を抽出した多孔性高分子膜は選択的に鋳型分子であるジベンゾフランを取り込むことがその他の基質取り込み(ジベンゾダイオキシン、ジフェニルエーテル、ベンゾダイオキシン)より明らかになった。また、触媒的分解作用を高分子環境に濃縮した状態で可能にするために、超音波照射を行い、これによる膜内の吸着分子の解離効果の検討も行った。さらに種々の高分子膜で検討するために、ナイロンなどの多孔性分子インプリント膜の作製条件の探索も行った。膜内に取り込まれたジベンゾフラン濃度を計測するために、水晶振動子微量天秤と膜状分子インプリント高分子を組み合わせた高感度センサーの開発にも目処が立ち今後、これを利用した環境汚染物質認識センサーの作製が可能となった。分子インプリント法を適応したダイオキシン等環境汚染物質を選択的に認識し、また、濃縮できる分離膜はこれらを生態系から除去するプロセスにおいて必要不可欠な特性を有する。今年度は、ダイオキシン類似化合物であるジベンゾフランを鋳型としたポリスルフォン膜が電荷移動錯体形成により、鋳型分子を認識濃縮できることを見出した。すなわち、鋳型共存においてその吸収はCT錯体形成により長波長側にシフトし、さらに、この波長を光励起するとポリスルフォン-ジベンゾフランに由来するExciplex発光が観測できた。この膜は、ジベンゾフランを選択的に取り込むことが実験により証明され、かつ、CT錯体形成が抑制される水系では認識性がたいへんルーズになることが示された。従ってこれらの結果より、ジベンゾフランインプリント膜は、新規な機構で認識することが明らかになった。この膜は、ダイベンゾダイオキシンに対しても高い結合能力を有することが明らかとなり、幅広い適応能力を持った素材であることが示された。透過による分離実験の結果は、十分、分離膜としての機能を有することが示され、今後、新たな分離メデイアとしての展開に期待できる。ダイオキシン以外には、ビスフェノールAに対する認識膜を光グラフト重合法により作製した。
感性において個体差を生じる過程に関与する選択的な脳内抑制系の探索

本研究では感性における個体差の形成過程において、生後の経験に伴って先天的な反応が改変されるメカニズムを解明することを目的とし、動物が先天的に持っている捕食者臭誘発ストレス反応を指標として価値判断基準を改変するために重要と考えられる選択的かつ直接的な脳内抑制システムについて調査・検討している。そこで、捕食者臭(キツネ臭)によってストレスを誘発したマウスと、キツネ臭とバラ臭の混合臭によってストレスを緩和させたマウスとを用いて、何の匂いも嗅いでいない対照群に対して、脳内で発現が有意に変化する遺伝子を次世代シークエンス法により比較・検討することとした。具体的な脳領域としては、嗅覚情報処理過程(嗅球(背側部と腹側部)、一次嗅皮質(腹側吻側部と背側部)、扁桃体梨状皮質移行領域)およびこれまでに関与が示唆されている脳領域(分界条床核(内側部と外側部)、中隔核(内側部と外側部))を候補領域とした。このうち、嗅球に関しては、これまでの我々の研究によりキツネの匂いによって惹起されるストレス反応をバラの匂いによって緩和する際の選択的な抑制機構は嗅球内にはない可能性が高いことを示唆している。本年度は一次嗅皮質である梨状葉皮質の腹側吻側部および背側部について、次世代シークエンス法を用いた遺伝子の発現解析を行った。キツネ臭によって発現が変化する遺伝子や、キツネ臭とバラ臭の混合臭によって発現が変化する遺伝子など、多数の遺伝子が検索されており、今後、それぞれの動物群における遺伝子発現の変化を詳細に比較・解析していく予定である。本研究では、捕食者臭(キツネ臭)によってストレスを誘発したマウスと、キツネ臭とバラ臭の混合臭によってストレスを緩和させたマウスとを用いて、何の匂いも嗅いでいない対照群に対して、脳内で発現が有意に変化する遺伝子を次世代シークエンス法により比較・検討することを企画し、その対象領域として嗅覚情報処理過程(嗅球(背側部と腹側部)、一次嗅皮質(腹側吻側部と背側部)、扁桃体梨状皮質移行領域)およびこれまでに関与が示唆されている脳領域(分界条床核(内側部と外側部)、中隔核(内側部と外側部))を選定した。当初の研究計画としては、これらの対象とする脳領域が非常に小さく、1個体から得られる試料だけでは次世代シークエンス法にて解析を行うのに必要十分な遺伝子量を確保できないことが予想されたため、まず複数個体の試料を合わせて動物群間での比較・検討を行った後、関与する可能性が示唆された遺伝子に対するcDNAプローブを作成して、改めて1個体ずつReal Time PCR法を用いて対象遺伝子の発現量を解析していく予定であった。しかし、予備的実験を行ったところ、本研究で作成した非常に小さな脳領域から得られた微量サンプルからでも、1個体ずつ次世代シークエンス解析を行うことが可能であることが分かったため、当初の予定であった1個体ずつ改めてReal Time PCR法にて遺伝子発現の解析を行う必要がなくなり、データの収集は予想以上に進捗しているが、これらデータの比較・解析手法について現在検討中である。現在、一次嗅皮質である梨状葉皮質の腹側吻側部と背側部における遺伝子発現データが収集でき、キツネ臭によってストレス反応が生じる際に発現が変化する遺伝子や、キツネ臭とバラ臭の混合臭によってストレス反応の緩和が生じる際に発現が変化する遺伝子など、多数の遺伝子が検索されており、今後、それぞれの動物群における遺伝子発現の変化を詳細に比較・解析していく予定である。そのために、数多くある解析方法の何れを用いるのか、どのような比較データを作成するのかなど、解析手法自体の検討を現在行っている。また、これまでに関与が示唆されている脳領域(分界条床核(内側部と外側部)における発現遺伝子の解析を次世代シークエンス法にて行う予定である。梨状葉皮質および分界条床核は、我々のこれまでの研究で、匂いによるストレスの発現やその緩和に関与していることを示唆してきており、この両領域における発現遺伝子の変化を比較・検討することで、匂いストレス反応を緩和する際に活性化する選択的な脳内抑制システムの一端が明らかになるものと考えている。さらに、それぞれの動物群での発現遺伝子の相違を元に、どこでどのような遺伝子が発現することでストレス、もしくはストレス緩和に作用するのかの解明につながることが期待される。さらに引き続き、他の候補として考えている脳領域での次世代シークエンス解析を順次進めて、これらの異なる領域での遺伝子発現解析を総合することで、関与する脳領域および関与する神経細胞/回路網の特定が進むものと考えている。

このうち、嗅球に関しては、これまでの我々の研究によりキツネの匂いによって惹起されるストレス反応をバラの匂いによって緩和する際の選択的な抑制機構は嗅球内にはない可能性が高いことを示唆している。本年度は一次嗅皮質である梨状葉皮質の腹側吻側部および背側部について、次世代シークエンス法を用いた遺伝子の発現解析を行った。キツネ臭によって発現が変化する遺伝子や、キツネ臭とバラ臭の混合臭によって発現が変化する遺伝子など、多数の遺伝子が検索されており、今後、それぞれの動物群における遺伝子発現の変化を詳細に比較・解析していく予定である。本研究では、捕食者臭(キツネ臭)によってストレスを誘発したマウスと、キツネ臭とバラ臭の混合臭によってストレスを緩和させたマウスとを用いて、何の匂いも嗅いでいない対照群に対して、脳内で発現が有意に変化する遺伝子を次世代シークエンス法により比較・検討することを企画し、その対象領域として嗅覚情報処理過程(嗅球(背側部と腹側部)、一次嗅皮質(腹側吻側部と背側部)、扁桃体梨状皮質移行領域)およびこれまでに関与が示唆されている脳領域(分界条床核(内側部と外側部)、中隔核(内側部と外側部))を選定した。当初の研究計画としては、これらの対象とする脳領域が非常に小さく、1個体から得られる試料だけでは次世代シークエンス法にて解析を行うのに必要十分な遺伝子量を確保できないことが予想されたため、まず複数個体の試料を合わせて動物群間での比較・検討を行った後、関与する可能性が示唆された遺伝子に対するcDNAプローブを作成して、改めて1個体ずつReal Time PCR法を用いて対象遺伝子の発現量を解析していく予定であった。しかし、予備的実験を行ったところ、本研究で作成した非常に小さな脳領域から得られた微量サンプルからでも、1個体ずつ次世代シークエンス解析を行うことが可能であることが分かったため、当初の予定であった1個体ずつ改めてReal Time PCR法にて遺伝子発現の解析を行う必要がなくなり、データの収集は予想以上に進捗しているが、これらデータの比較・解析手法について現在検討中である。現在、一次嗅皮質である梨状葉皮質の腹側吻側部と背側部における遺伝子発現データが収集でき、キツネ臭によってストレス反応が生じる際に発現が変化する遺伝子や、キツネ臭とバラ臭の混合臭によってストレス反応の緩和が生じる際に発現が変化する遺伝子など、多数の遺伝子が検索されており、今後、それぞれの動物群における遺伝子発現の変化を詳細に比較・解析していく予定である。そのために、数多くある解析方法の何れを用いるのか、どのような比較データを作成するのかなど、解析手法自体の検討を現在行っている。また、これまでに関与が示唆されている脳領域(分界条床核(内側部と外側部)における発現遺伝子の解析を次世代シークエンス法にて行う予定である。梨状葉皮質および分界条床核は、我々のこれまでの研究で、匂いによるストレスの発現やその緩和に関与していることを示唆してきており、この両領域における発現遺伝子の変化を比較・検討することで、匂いストレス反応を緩和する際に活性化する選択的な脳内抑制システムの一端が明らかになるものと考えている。さらに、それぞれの動物群での発現遺伝子の相違を元に、どこでどのような遺伝子が発現することでストレス、もしくはストレス緩和に作用するのかの解明につながることが期待される。
タイムラプスイメージングに基づく膵島形成原理の解明

糖尿病の主な原因としてインスリン産生β細胞の細胞数減少および機能低下が知られており、その根本的な治療法として膵島移植に一定の成果が認められている。近年、ドナー不足の問題を解消できるiPS細胞を利用した移植再生医療への期待が高まっており、β細胞を効率的に誘導するための研究開発が盛んに行われている。しかしながら、安全性評価およびコストなどの観点から、スタンダードな治療法として確立されるまで、引き続き多くの時間を要するものと考える。そこで、本研究では発生生物学的アプローチにより膵島形成原理を解明し、再生医療分野への貢献を目指すこととした。具体的には、原始膵管に出現する膵前駆細胞が、どのような仕組みで離層・移動・集合・分化・増殖して機能的膵島が構築されるのか、タイムラプスイメージング法を用いた単一細胞レベルでの詳細な動態解析を行い、その分子機構解明を試みた。本研究課題を遂行するため、Sox9-IRES-CreERT; Rosa26-Rainbowマウスを用いて多色細胞系譜追跡実験を実施した。本マウスでは、タモキシフェン誘導によってSox9陽性膵前駆細胞が青・橙・赤の3色いずれかに標識され、その後の細胞の遷移様式を詳細に追跡することが可能である。具体的には、胎生12.5日目のSox9-IRES-CreERT; Rosa26-Rainbowマウスの膵臓原基を摘出し、発生期膵臓のex vivo培養を実施した。培養2日後に培地中にタモキシフェンを添加することにより、Sox9陽性膵前駆細胞を特異的に標識し、その翌日から共焦点蛍光タイムラプスイメージング法を用いた解析を行った。その結果、原始膵管に出現したSox9陽性細胞から膵管・腺房・初期膵島への発生が認められた。本研究では、ノックインマウスを交配して得られるSox9-IRES-CreERT; Rosa26-Rainbowマウス胎仔を主な実験材料として用いており、原則としてプラグ確認を行った妊娠マウスが必要である。この妊娠マウスの作製並びにgenotyping陽性のマウス胎仔(即ち研究対象となる実験サンプル)を安定的に取得することが困難な場合があった。その他、共焦点蛍光タイムラプスイメージング法を実施するにあたり、撮影条件の検討を繰り返す必要があり、現在のところ、データ取得のための最適な条件決定には至っていない。このような理由から、研究の進展がやや遅れている。膵臓の発生過程において原始膵管からどのようにして膵前駆細胞が離層・移動・集合・分化・増殖して膵島が構築されるのか明らかとするため、引き続きタイムラプスイメージング法を用いた単一細胞レベルでの詳細な動態解析を行う。本目的を達成するため、既存のRosa26-Rainbowマウスに加え、研究代表者が所属する研究室にて新たに開発が進められているより多色での蛍光標識が可能なRosa26-double Rainbowマウスを利用することを検討中である。その他、Sox9-IRES-CreERT; Rosa26-Rainbowマウス胎仔由来膵臓原基のex vivo培養によって発生した初期膵島に対し、膵島を構成する各種内分泌細胞に特異的な抗体を用いて蛍光免疫染色を実施し、膵島細胞の発生起源について解析を試みる。近年、ドナー不足問題を解消できるiPS細胞を利用した移植再生医療への期待が高まっており、β細胞を効率的に誘導するための研究が盛んに行われている。しかしながら、安全性評価およびコストなどの観点から、スタンダードな治療法として確立されるには引き続き多くの時間を要するものと考える。具体的には、原始膵管に出現する膵内分泌前駆細胞(Ngn3陽性細胞)がどのような仕組みで離層・移動・集合・分化・増殖して機能的膵島が構築されるのか、タイムラプスイメージングを用いた動態解析を行い、分子機構解明を目指す。まず、マウス生体内にて膵内分泌前駆細胞を可視化するため、Ngn3-Venus-IRES-CreERT2およびNgn3-IRES-rtTAノックインマウスの新規作製を試みた。これらのマウスをRosa26-rainbow多色細胞系譜マウスと交配することにより、Ngn3陽性膵内分泌前駆細胞が特異的に標識され、その運命を詳細に解析することが可能となる。上記ノックインマウス作製に必要となる2種類のターゲティングベクターを構築後、ES細胞への遺伝子導入を実施し、相同組換えを起こしたES細胞クローンの樹立に成功したものの、キメラマウス作出には至っていない。研究代表者は以前より一連のノックインマウス作製実験に従事しており、材料となるターゲティングベクターの構築および相同組換えを起こしたES細胞クローンの樹立までのステップは順調に推移していた。しかしながら、複数の異なるES細胞クローンを用いて胚盤胞注入実験を試みたにも拘わらず、生殖系列へ遺伝子導入されたキメラマウスの誕生にまで至らない事例が多発した。そこで、この問題を根本的に解決するため、新たにES細胞(TT2 ES細胞)を入手した。TT2細胞の入手および実験系の確立過程で想定外の時間を費やすこととなり、当初の計画よりやや遅れている。その他、研究代表者が妊娠(切迫早産)および出産をしたため、研究活動が制限され、遅れが生じた。

糖尿病の主な原因としてインスリン産生β細胞の細胞数減少および機能低下が知られており、その根本的な治療法として膵島移植に一定の成果が認められている。近年、ドナー不足の問題を解消できるiPS細胞を利用した移植再生医療への期待が高まっており、β細胞を効率的に誘導するための研究開発が盛んに行われている。しかしながら、安全性評価およびコストなどの観点から、スタンダードな治療法として確立されるには引き続き多くの時間を要することが予想される。そこで、本研究では発生生物学的アプローチにより膵島形成原理を解明し、再生医療分野への貢献を目指すこととした。具体的には、原始膵管に出現する膵前駆細胞がどのような仕組みで離層・移動・集合・分化・増殖して機能的膵島が構築されるのか、タイムラプスイメージングを用いた単一細胞レベルでの詳細な動態解析を行い、その分子機構解明を試みる。本研究課題を遂行するため、Sox9-IRES-CreERT; Rosa26-Rainbowマウスを用いて多色細胞系譜追跡実験を実施した。本マウスでは、タモキシフェン誘導によってSox9陽性膵前駆細胞が青・橙・赤の3色いずれかに標識され、その後の細胞の遷移様式を詳細に追跡することが可能である。妊娠14日目のマウス母体へのタモキシフェン投与によりSox9陽性細胞を特異的に標識した後、胎生16日目のマウス胎仔由来の膵臓組織切片を作製し、観察した。その結果、原始膵管に出現したSox9陽性細胞から膵管・腺房・初期膵島への発生が認められた。研究代表者が平成29年2月2日に出産し、同年8月31日まで育児休暇を取得したことに加え、復職後の9月1日から翌年2月1日まで育児のための短時間勤務制度を利用していたため、実際の研究期間及び研究時間が短縮されたこと、並びに研究活動再開のための準備に時間を要したことなどの理由により、当初の計画より遅れている。しかしながら、安全性評価およびコストなどの観点から、スタンダードな治療法として確立されるまで、引き続き多くの時間を要するものと考える。具体的には、原始膵管に出現する膵前駆細胞が、どのような仕組みで離層・移動・集合・分化・増殖して機能的膵島が構築されるのか、タイムラプスイメージング法を用いた単一細胞レベルでの詳細な動態解析を行い、その分子機構解明を試みた。具体的には、胎生12.5日目のSox9-IRES-CreERT; Rosa26-Rainbowマウスの膵臓原基を摘出し、発生期膵臓のex vivo培養を実施した。
負のスピン分極材料を用いたスピントロニクスデバイスの開発

負のスピン分極を示すFe4Nの類型材料であるMn4N薄膜およびCo3FeN薄膜の単相合成を行った。Mn4N薄膜は垂直磁気異方性を示した。スピン軌道相互作用ならびに結晶場分裂を取り入れた異方性磁気抵抗(AMR)効果の理論を構築した。Co3FeNのAMR比は負でありハーフメタルの可能性が示唆された。スピネル薄膜をトンネル障壁層としたFe4N基強磁性トンネル接合でインバーストンネル磁気抵抗効果が観測された。Fe4N/Pt二層膜の逆スピンホール効果の計測から、強磁性共鳴下でのFe4N薄膜からの高効率スピン流生成が示された。Fe_4N薄膜の負の異方性磁気抵抗効果の物理的起源を調べる目的で、種々の強磁性体における異方性磁気抵抗(AMR)効果を統一的に説明できる理論模型の構築を行った。従来のAMR効果の理論(Campbell-Fert-Jaoulモデル、およびMalozemoffモデル)を踏襲し、スピン軌道相互作用による局在(d)電子軌道のスピン混成を考慮し、伝導(s)電子がs軌道ならびにd軌道へ散乱されるモデルを用いた。従来理論の適応性の限界が、伝導電子のスピンに依存した散乱過程の一部のみを考慮していること、ならびに、不十分な近似に因っていることを明らかとし、新たにAMR比の一般表式を導いた。本表式を現実の材料に対して適用した結果、実験事実をよく説明できることが判った。特に、従来理論で説明されていなかったハーフメタル材料の負のAMR効果についても十分な説明がなされた。本理論の範疇では、擬単結晶Fe_4N薄膜で低温で観測された抵抗の磁界角度依存性(AMR曲線)上のcos40成分は説明できず、更なる検討が必要である。Fe_4Nと同様の逆ペロブスカイト型構造を有する窒化物Mn_4Nを合成し、磁気および磁気伝導特性の計測を行った。反応性スパッタリング法により、MgO単結晶基板上に擬単結晶Mn_4N薄膜の形成が可能であることを見出した。同薄膜は垂直磁気異方性を示すことを見出し、現時点では、Mn_4N擬単結晶薄膜の結晶構造が、立方晶から僅かに歪んでいることが原因と考えている。擬単結晶Mn_4N薄膜の低温でのAMR効果の符号は負であった。バンド計算でフェルミ面におけるMn_4Nの3d軌道の状態密度は多数スピンの方が大きいこと、ならびに上述の理論模型の結論を考慮すると、実験で得られた負のAMR効果から、Mn_4N薄膜中では多数スピン電子が伝導の主を担っていること(正のスピン分極)が示唆された。反応性スパッタリング法ならびに自然酸化法によるスピネル(MgAl2O4)薄膜の作製条件の検討と、同薄膜をバリア層としたFe4N/スピネル/CoFeB構造のMTJの作製を行いその伝導特性評価を行った。その結果、MgOをバリア層とした場合と同様にインバースTMR効果が観測され、Fe4Nの伝導電子の負のスピン分極が反映された伝導特性が得られた。Fe4N類型材料としてFe4Nよりも大きなスピン分極を有すると期待される(Fe,Co)4Nならびに(Fe,Ni)4N薄膜の合成ならびに磁気伝導特性の評価を行った。CoならびにNi添加量30at%までの範囲で、Fe4Nと同構造(逆ペロブスカイト型構造)の固溶体薄膜の単相合成に成功した一方で、添加量の増加に伴って同構造の熱安定性が劣化することを見出した。(Fe,Co)4N薄膜の異方性磁気抵抗(AMR)効果は負であり、Fe4Nと同様に少数スピン電子が伝導を担うことが明らかとなった。(Fe,Co)4Nを用いたMTJを作製し伝導特性評価を行ったが、同薄膜の低耐熱性によりFe4Nを用いたMTJを超える特性は得られなかった。結晶場効果を取り入れたAMR効果の理論模型構築を行い、AMR比の定式化を行った。その結果、Fe4Nで特徴的に見られた低温でのAMR比の増大ならびにcos4θ成分の出現は、それぞれ、dε, dγ軌道の分裂ならびに正方晶歪みに起因することが明らかとなった。Fe4Nに特徴的な負のスピン分極電子による伝導が、スピンダイナミクスに及ぼす効果を調べる目的で、Fe4N/Pt積層膜の逆スピンホール効果を調べた。その結果、同積層膜のミキシングコンダクタンスが通常の強磁性金属を用いたものよりも大きく、Fe4Nがスピン流応用デバイスに有望であることを見出した。Fe4Nの負のスピン分極はFeの多数スピン伝導電子のフェルミ準位での状態密度がN原子との軌道混成により著しく減少することに起因している。

このため、(001)配向したFe4N薄膜と立方対称性を有する結晶質バリア層を組み合わせた強磁性トンネル接合膜で巨大TMR比を得ることが期待できる。低抵抗高TMR比を有する強磁性トンネル接合(MTJ)を実現するためには、Fe4Nとの格子ミスフィットが小さく障壁高さの低いバリア層材料が必要である。Cu3NはFe4Nとの格子ミスフィットが0.5%程度であり、バンドギャップも0.81.9eVと小さいため上記の要請にマッチしている。本年度は、反応性スパッタリング法によるCu3N薄膜の作製とその伝導特性評価を行った。その結果、十分に窒化が進んだ状態のCu-N薄膜は半導体的伝導特性を示すことが判った。同薄膜をトンネル障壁層として、Fe4N/Cu3N/CoFeB構造のMTJを作製した結果、Cu3N層がトンネル障壁として働くことが確認できた。しかしながら磁気抵抗変化率は得られず、Fe4NとCu3Nの界面の組成・構造の最適化の必要性が示唆された。Fe4N薄膜の負の異方性磁気抵抗効果の物理的起源を調べる目的で、種々の強磁性体の電気抵抗の磁界印加角度依存性(AMR曲線)のcos4θ成分を説明できる理論模型の構築を行った。昨年度までに構築した拡張型Campbell-Fert-Jaoulモデルに対して、基底を変え結晶場の効果を取り入れることでcos4θ成分の導出が可能であることが判った。Fe4Nに特徴的な負のスピン分極電子による伝導がスピンダイナミクスに及ぼす効果を調べる目的で、Fe4N/Pt積層膜にマイクロ波を印加しFe4N層の磁化の歳差運動を励起した。逆スピンホール効果によってFe4N薄膜からスピン流が生成されることが明らかとなった。交付申請書に記載した研究計画が順調に実施され、所期の成果が得られている。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に新たな得られたFe_4N類型材料であるMn_4Nを用いて、強磁性トンネル接合(MTJ)膜を作製する。Fe_4Nを用いた場合のMTJ膜の磁気伝導特性との比較検討、ならびにFe4NとMn_4Nを組み合わせたMTJの磁気伝導特性の評価を行い、負のスピン分極を有する新奇なスピントロニクスデバイスの開発を目指す。Fe4N類型材料として昨年度までに開発したMn4Nに引き続き、(Fe,Co)4Nならびに(Fe,Ni)4N薄膜の作製を行う。(Fe,Co)4Nに関するバンド計算によれば、Fe4Nと同材料のバンド構造は類似しており、概ねリジッドバンドモデルを適用でき、Fe4NへのCo添加による電子数変化によって、フェルミ準位の制御が可能となり、電子状態密度のスピン分極を1(ハーフメタル)とすることが可能となる。一方で同材料の熱安定性など、現実にスピントロニクス材料として適用可能であるか否かについての実験的検証はこれまでに行われておらず、今後の研究でこの問題を明らかにする。また、Fe4Nを用いた強磁性トンネル接合膜を開発するため、酸化膜バリア層材料の検討を行う。具体的にはMgAl2O4ならびにSrTiO3の安定薄膜合成技術の開発と同バリア層を用いたFe4N/バリア/Fe4Nの構造を有する強磁性トンネル接合膜の開発とその磁気伝導特性の検討を行う。
大容量・低消費電力通信システムを達成するための符号化・信号処理に関する研究

大容量伝送を行う上で欠かせないMIMO(multiple-input multiple-output)伝送の受信法(信号分離処理)について検討し、新しく画期的な受信法を発案した。その概要は以下の通りである。本分野では代表的な受信手法として、線形MMSE検出やML検出を高速化したスフィア検出が知られている。提案法はこれら従来法と全く異なる着想に基づいている。具体的には、MMSE検出の(処理を線形演算に限定しない)一般化形式に着目している。これは、定義式のまま実行するとML検出とほぼ同じ特性を達成できるが、同等の計算量も必要とする。しかし、この一般化MMSE検出は興味深いことに、検出式において全てのシンボルが仮想的にガウス分布に従うと仮定すると、線形MMSE検出に帰着する。この振る舞いに着想を得て、(全部ではなく)選ばれた1シンボルについて、その確率分布を(ガウス分布に限定せず)ある適当な連続関数で近似する。ここで用いる連続関数は、元の信号点配置を再現していることが好ましい。特にPSK変調に対して有効な近似関数を発見し、それをまとめた論文が現在条件付き採録となっている。変調多値数をMとすると、本手法によって、処理に要する計算量は1/Mに低減できる。そのため、送信アンテナ数が2の場合はMに対し線形オーダの計算量で処理が可能であり、極めて有用である。なお、PSK変調と送信アンテナ数が2という設定は、アンテナ搭載数に制限がありピーク電力の低さを重要視する移動体端末で一般的に考えられるパラメータである。近年、IEEE802.11n、WiMAX、LTEに代表されるように、大容量無線通信の普及が著しい。また、さらなる大容量化を目的として4G(IMT-Advanced)の規格化が現在進行中である。しかし、このような無線通信の大容量化に伴い、機器で消費される電力が著しく増加している。昨今の報道に見られるようにエネルギー資源の高騰や環境保護は大きな社会問題であり、省電力性に優れた通信システムの重要性が一段と増している。そこで、本研究では大容量性と低消費電力性を両立し得る通信システムの構築を目指す。電力消費に関連する様々な要素の中でも、送信処理の最終段で信号を増幅する高出力電力増幅器(HPA:High Power Amplifier)の影響は顕著である。そこで本年度は、HPAの高効率化に焦点を当てた。本研究で主に扱っているアプローチは、HPAへの入力信号を上手く処理することで、HPA自体の性能を向上させることなく高効率化を実現するものでる。このアプローチについて、本年度では、新しいアルゴリズムの提案や計算量削減などの点において高性能化を達成することができた。さらに、送信ビットをシンボルに割り当てる方式(変調方式)の工夫という新たなアプローチも試みた。また、HPAの増幅特性を決定付ける入力信号のダイナミックレンジ特性について理論的解析も行った。