hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
行列型パンルベ方程式の解の構造の研究

反自己双対ヤンミルズ方程式に対称性を仮定して得られる行列型パンルベ方程式の解の構造を調べる上で基本となる解の変換(ベックルント変換)にっいて研究し、対応するパンルベ方程式の解の変換(岡本変換)のいくつかは時空上の共形変換とゲージ変換によって得られることを示した。パンルベ方程式を従来と全く異なる観点から統一的に研究するための手段として、グラスマン多様体上の反自己双対ヤンミルズ方程式を射影的ジョルダン群で退化させて得られる行列型の常微分方程式「行列型パンルベ方程式」を導入したが、この行列型パンルベ方程式の解の構造に関し、2つの観点から研究を行うのがこの課題研究の目的である。1つ目の観点は行列型パンルベ方程式の解の変換群の構造の決定であり、2つ目は、Penrose変換(=twistor対応)を利用した行列型パンルベ方程式の解の表示の研究である。広いクラスの解に対して表示式を得るには、変換群についての知見が必要であるため、この2つの観点は独立ではない。また、Penrose変換による解の表示の研究は、パンルベ方程式の既約解の構造の解明に繋がる。平成19年度の研究実施計画は、この1つ目の観点を推し進めることであったが、以下の結果を得た。まず、行列型パンルベ方程式M_λとパンルベシステムS_Jとは、J=III、V、VIのときは直接、変数変換で移りあい、J=II、IVのときには、中間の多項式ハミルトン系N_λを経て、変数変換で移りあうことに注意する。M_λの定義されているグラスマン多様体には共形変換群が作用するが、共形変換群のうちM_λの形を保存する変換(ゲージの補正を含む)の成す部分群がM_λの解の変換群であり、S_Jの解の変換群の起源となっている。つまり、この変換群が直接、又はN_λの変換群を経由してS_Jの変換群になる。平成20年度に、この結果の詳細を発表する予定である。パンルベ方程式を従来と全く異なる観点から統一的に研究するための手段として,グラスマン多様体上の反自己双対ヤンミルズ方程式を射影的ジョルダン群で退化させて得られる行列型の常微分方程式「行列型パンルベ方程式」を導入したが,この行列型パンルベ方程式の解の構造に関し,2つの観点から研究を行うのがこの課題研究の目的である。1つ目の観点は行列型パンルベ方程式の解の変換群の構造の決定であり,2つ目は,Penrose変換(=twistor対応)を利用した行列型パンルベ方程式の解の表示の研究である。行列型パンルベ方程式MλとパンルベシステムSJとは,J=III',V,VIのときは直接,変数変換で移りあい,J=II,IVのときには,中間の多項式ハミルトン系Nλを経て,変数変換で移りあう。Mλの定義されているグラスマン多様体には共形変換群が作用するが,共形変換群のうちMλの形を保存する変換(ゲージの補正を含む)の成す部分群がMλの解の変換群であり,SJの解の変換群の起源となっている。つまり,この変換群が直接,又はNλの変換群を経由してSJの変換群になることを平成19年度に見出し、平成20年度には、この過程で、パンルベ方程式の2つの代数的特徴付け(ヤング図形による特徴付け、ディンキン図形による特徴付け)の間に関係のあることが分かった。しかし、まだ計算の上手く行かないところがあるため、公表できていない。最終研究年度である平成21年度には、全体の計算を完成させ、公表し、また、Penrose変換(=twistor対応)を利用した行列型パンルベ方程式の解の表示についての考察を進める。(1)「行列型パンルベ方程式」の解の変換群の構造の決定と(2)Penrose変換(=twistor対応)を利用した「行列型パンルベ方程式」の解の表示の研究を目標として研究を行ってきたが,実験計算での見込みに反し細部の証明に矛盾困難が多発し,研究期間最終年度である21年度にも目標(1)を完成できなかった。しかし研究期間最終段階で,以下の成果を得、困難の原因を解明できた。【成果】2 Jordan群不変なゲージポテンシャルΦをdp,dq,drの微分形式で表示するときのp,q,rを,y1,y2,y3に取り直し,従来提唱してきた行列型パンルベ方程式自体を別表示に書き直した方が共形変換群との整合性がよい。〔従来のp,q,rのままで計算したため各種齟齬が生じた〕【意義と今後】パンルベ方程式の変換群の由来を複素時空の共形変換群の部分群に求める試み(目標(1))を完成させるには,提唱してきた『ゲージポテンシャルΦ→行列型パンルベ方程式M→パンルベ方程式』と至る従来の過程そのもの(間違っているわけではない)を更に改良し,Mの表示とパンルベ方程式への変形過程自体を共形変換群と整合性のよいものにまずすべきであるとの結論を得た。研究期間を過ぎてはいるが,目標(1)の前提となる関連論文(プレプリント段階)を書き改め,その後,可能な限り早く当初目標の(1)は完成させたい。
糖病病性ニューロパチーにおける軸索Na電流のin vivo解析と効率的治療の確立

(1)コンピューター制御による軸索イオンチャネルin vivo解析法を確立し、健常人100名において施行して正常値を設定した。(4)糖尿病性ニューロパチーの治療薬として承認されているアルドース還元酵素阻害薬の投与により軸索Na電流および末梢神経伝導速度が改善することを、投与開始後6ヶ月の時点で確認し、観察を継続中である。また投与前の軸索Na電流が低下している患者において同剤がより有効であることを検証中である。
フェーズフィールドモデルに基づくマイクロ流路内二相流の界面追跡計算法の開発

本研究では、ライフサイエンス・環境分野の製薬・分析装置等で新しい化学・流体工学プロセスを実現する各種マイクロデバイスの最適化設計に有用な、微小流路内で気体と液体が混在して流れる二相流現象の解明に適用できる計算法を開発した。不均一な固体表面の濡れ性を扱う簡素な境界条件の提案や温度に依存する表面張力モデルの導入により、本計算法はマイクロスケールで顕著に現れる気液二相流体現象を良好に詳細予測する能力を持つ。化学反応と物質混合分離の新しいプロセスを実現するツールとして近年注目されるマイクロリアクターの効率的な最適化には、1数百ミクロン幅のマイクロ流路内の気体-液体や液体-液体の接触面(界面)を含む二相流現象を詳細に予測できる数値計算技術が必要不可欠である。そこで本研究では、従来法よりも高精度の界面捕捉・追跡能力、高い数値安定性と計算効率に加えて、従来法と同等の解析要求への柔軟な対応性を備えた、マイクロ流路内の二相流問題に適用可能な新しい界面追跡計算法の開発を目的とする。本研究を開始する本年度には、主要設備として購入した計算機を使用し、本研究者が提案している高密度比二相流のフェーズフィールド法と、格子ボルツマン法に関する研究成果を基盤として開発を進め、以下の成果を得た。1.本計算法の界面追跡精度を定量評価するための数値実験を実施し、開発した離散化スキームが誤差1%以内の高精度の体積保存を実現することを確認した。2.高密度比の気体・液体と流路固体壁表面との接触性(濡れ性)を考慮した境界条件を、自由エネルギー理論に基づいて提案した。3.濡れ性境界条件を組み込んだ二相流界面追跡計算法と計算コードを開発し、高密度比条件下の数値安定性と、液体の静的接触角を簡素な自由エネルギーパラメータによって容易かつ任意に設定できることを確認した。4.本計算法による、濡れ性が不均一な固体境界を伴う密度比約800(空気-水相当)の二相流の基礎的数値実験で、次の結果を得た。(1)矩形流路内では、気液界面の移動は親水性の流路壁面上で瞬時局所的に加速され、表面張力が増加するにつれて流れ場全体が加速されるとともに、界面近傍で局所的な循環流れが誘起される。(2)液滴は毛細管力の差によって撥水性固体面から親水性固体面へ移動し、その速度は撥水面と親水面の接触角度差と表面張力の強さに比例する。化学反応と物質混合分離の新しいプロセスを実現するツールとして近年注目されるマイクロリアクタの効率的な最適化には,1数百ミクロン幅のマイクロ流路内の気体-液体や液体-液体の接触面(界面)を含む二相流現象を詳細に予測できる数値計算技術が必要不可欠である。そこで本研究では,従来法よりも高精度の界面捕捉・追跡能力,高い数値安定性と計算効率に加えて,従来法と同等の解析要求への柔軟な対応性を備えた,マイクロ流路内の二相流問題に適用可能な新しい界面追跡計算法の開発を目的とする。実施2年度目の本年度は,前年度購入した計算機を使用し,本研究者らが提案するフェーズフィールドモデルに基づく高密度比二相流計算手法と,格子ボルツマン法に関する知見を基盤として開発を進め,以下の成果を得た。1.本計算法の精度を定量評価するため重力下の2次元液柱崩壊の数値実験を実施し,固体壁面上の気液界面挙動に関して本計算結果が室内実験結果と良く一致することを確認した。2.自由エネルギーを利用して気相・液相と固体壁表面との接触性(濡れ性)を考慮する簡素な境界条件で静的接触角を約45135度で任意かつ安定に設定できることを確認した。3.濡れ性境界条件を組み込んだ計算コードを用いた2次元液柱および3次元液滴の静的毛管力問題の数値結果と理論解との比較により毛管力が流れ場で適切に再現されることを確認した。4.濡れ性が不均一な固体境界を伴う密度比約800(空気-水相当)の非圧縮性二相流の本法による基礎的数値実験で次の結果を得た。(1)過去の可視化室内実験同様,矩形流路の親水性壁面部分では,毛管力により気液界面挙動が瞬時局所的に加速されるとともに流れ場全体が加速される。(2)固体壁面に付着する液滴は毛管力の差によって撥水面から親水面へ移動し,液滴の移動速度と分裂発生の有無は接触角度差と表面張力の大きさに依存する。化学反応と物質混合分離の新しいプロセスを実現するツールとして近年注目されるマイクロリアクタの効率的な最適化には、1数百ミクロン幅のマイクロ流路内の気体-液体や液体-液体の接触面(界面)を含む二相流現象を詳細に予測できる数値計算技術が必要不可欠である。

実施最終度目の本年度は、これまで格子ボルツマン法に関する知見等を基盤として開発してきたフェーズフィールドモデルに基づく高密度比二相流計算手法の評価と拡矧こついて以下の成果を得た。1.濡れ性境界条件を組み込んだ本計算法の精度を定量評価するため無量力下の2次元平板問および3次元矩形管内の気液二相流の数値解析を実施した。空気-水および空気-エタノール系で静的接触角56度、61度の表面を持つ平板・管の空隙100μm5mmの条件下で、毛細管力により移動する気液界面位置の時間変化に関する数値結果が1次元理論解と良く一致した。2.空気-水系で一辺750μmの正方形断面流路内の単一スラグ気泡挙動の数値解析を実施し、接触角45度、60度の条件で気泡の移動速度や内部圧力増加が適切に予測されること、かつ安定に解析を実行できることを確認した。3.温度や溶質濃度に依存する表面張力効果を考慮可能なフェーズフィールドモデルを文献に基づき新たに導入して本計算法を拡張した。空気-シリコンオイル系で一定の温度勾配がある無重力下の2次元単一気泡挙動解析を実施し、不均一な表面力が誘起する界面近傍のマランゴニ流れによる低温領域から高温領域への気泡の移動が再現され、本計算結果が既存の3次元実験結果・数値解析結果と定性的に一致することを確認した。
放射線治療におけるGAFクロミックフィルム用線量分布測定装置の開発

基盤研究(C)(2)(平成1415年度)を受け、GAFクロミックフィルムの測定誤差を医用画像処理の研究から蓄積したサブトラクション処理や撮影用X線フィルム面の不均一補正の技術を利用し、放射線治療技術の精度管理上必要な誤差である数%にできることが、測定装置の改造等を通して確認できた。ただし、高価なマイクロデンディトメータやレーザデンシトメータ等が必要なことや、測定時間がかかり過ぎる欠点もあった。そこでフラットヘッドスキャナを改良しGAFクロミックフィルムの高エネルギーX線・線量分布測定精度の向上のための安価で高速な測定装置の開発を行うことを目的とした。まず16年度、GAFクロミックフィルムの濃度測定器として、汎用フラットヘッドスキャナES-2200(EPSON)の透過ユニットの測定光源を670nmの波長に改造した。製品としては赤外線イメージスキャナIR-4000(アイメジャー有限会社)のカスタマイズとなった。このIR-4000の入荷は平成16年末になったためスキャナの性能評価を16年度に続き行うとともに測定精度の確認を中心に行った。また、GAFクロミックフィルムMD-55、HSに加え、EBTも発売されたため、測定波長630nmの透過ユニットの発注を行い、同様にEBTに対するスキャナの性能評価を行った。以下にその結果の概略をまとめる。1.GAFクロミックフイルムへの測定光源波長への対応MD-55およびHSは670nm、EBTは630nmを持つ光に対し最大吸収を示す。これらの特性に対応するため、汎用フラットヘッドスキャナの本体は共通にして、測定光源のLEDを取り換えた透過ユニットのみを交換する形式とした。これにより安価で多用途のスキャナが実現できた。2.測定感度の向上測定光源を各GAFクロミックフィルムへの最大吸収波長に合わせたことから、従来の汎用フラットヘッドスキャナの使用に比較して1.51.8の高感度の濃度測定システムを完成することができた。さらに、ノイズ対策をうまく行えば、測定精度を飛躍的に向上させることが可能になった。基盤研究(C)(2)(平成1415年度)の科学研究費補助金を受け、GAFクロミックフィルムの測定誤差を医用画像処理の研究から蓄積したサブトラクション処理や撮影用X線フィルム面の不均一補正の技術を利用し、放射線治療技術の精度管理上必要な誤差である数%にできることが、測定装置の改造等を通して確認できた。そこで本研究では、上記の研究結果を踏まえ、フラットヘッドスキャナを改良しGAFクロミックフィルムの高エネルギーX線・線量分布測定精度の向上のための安価で高速な測定装置の開発を行うことを目的とした。以下,本年度の研究実施計画および研究結果を要約する。1.本年度の研究実施計画(1)スキャナの選定(担当:東)(2)スキャナ制御用プログラム等の作成(担当:東)(3)測定光源用バンドフィルター(720nm)の形状設計(担当:東、後藤)(4)スキャナの性能評価(担当:東、後藤)(5)GAFクロミックフィルムを用いての測定開始(担当:後藤)2.研究結果上記実施計画の(1)(3)においては,結論としては,汎用フラットヘッドスキャナES-2200(EPSON)の光源を改造した。

イメージスキャナの改造に時間がかかり,本年度は(4),(5)については検討できなかった。その間,IR-4000の性能評価のときに使用する基礎データの取得のため,安価な無改造の汎用スキャナ(EPSON GT-X700)を用いて,Gafchromic film MD-55-2およびHS(ISP TECHNOLOGIES社製)の測定精度を調べた。さらに,高額な測定装置であるLaser Densitometer Model 1710(Computerized Medical Systems社製)とGafchromic film MD-55-2の構成からなる線量測定系を対象に,吸収線量160Gyにおける濃度測定精度の確認や濃度データの二次元画像化によるアーチファクトの有無の観察を行った。この結果については論文化した。基盤研究(C)(2)(平成1415年度)を受け、GAFクロミックフィルムの測定誤差を医用画像処理の研究から蓄積したサブトラクション処理や撮影用X線フィルム面の不均一補正の技術を利用し、放射線治療技術の精度管理上必要な誤差である数%にできることが、測定装置の改造等を通して確認できた。ただし、高価なマイクロデンディトメータやレーザデンシトメータ等が必要なことや、測定時間がかかり過ぎる欠点もあった。そこでフラットヘッドスキャナを改良しGAFクロミックフィルムの高エネルギーX線・線量分布測定精度の向上のための安価で高速な測定装置の開発を行うことを目的とした。まず16年度、GAFクロミックフィルムの濃度測定器として、汎用フラットヘッドスキャナES-2200(EPSON)の透過ユニットの測定光源を670nmの波長に改造した。製品としては赤外線イメージスキャナIR-4000(アイメジャー有限会社)のカスタマイズとなった。このIR-4000の入荷は平成16年末になったためスキャナの性能評価を16年度に続き行うとともに測定精度の確認を中心に行った。また、GAFクロミックフィルムMD-55、HSに加え、EBTも発売されたため、測定波長630nmの透過ユニットの発注を行い、同様にEBTに対するスキャナの性能評価を行った。以下にその結果の概略をまとめる。1.GAFクロミックフィルムへの測定光源波長への対応MD-55およびHSは670nm、EBTは630nmを持つ光に対し最大吸収を示す。これらの特性に対応するため、汎用フラットヘッドスキャナの本体は共通にして、測定光源のLEDを取り換えた透過ユニットのみを交換する形式とした。これにより安価で多用途のスキャナが実現できた。2.測定感度の向上測定光源を各GAFクロミックフィルムへの最大吸収波長に合わせたことから、従来の汎用フラットヘッドスキャナの使用に比較して1.51.8の高感度の濃度測定システムを完成することができた。さらに、ノイズ対策をうまく行えば、測定精度を飛躍的に向上させることが可能になった。
現代的力能実在論に基づく因果論と実体存在論

力能実在論に基づいて実体と因果に関する次の結論を得た:(1)力能は、発現のみによって個別化されるべき性質であり、その様相的本性は、その発現に向かっているという意味での、程度を伴う一種の可能性としての潜在性である。そして力能は、本質および持続と並ぶ、実体的対象にまつわる形而上学的様相の源泉のひとつとして捉えられるべきである。(2)ふたつの連続するできごとを因果項とする「できごと因果モデル」を、原因としての実体的対象がその因果的力能を行使・発現するプロセスによって、その力能の受容者が変化するプロセスを同時的に結果としてもたらすと考える「因果の〈実体ープロセス〉モデル」に変更していくべきである。論文「現代的本質主義をどのように理解すべきか」において、特に物的対象に関する現代の本質主義の代表的な三つの立場ー様相的本質主義・質料形相本質主義・定義的本質主義ーについて比較考察しながら、どのような本質主義が最も有効であるのかについて検討した。その結果、最大の一般性・妥当性・応用性を見出し得る本質主義は定義的本質主義であり、それは形而上学的実在論や存在論的カテゴリー論の根拠ともなり得ること、また、その立場は様相的本質主義に対する基礎づけを行う可能性や物的対象に関する質料形相的本質主義との親和性を有すること、を見出した。その議論の中で、三つの本質主義に共通する主張としての「存在に対する本質の先行性」に焦点を当て、そのような先行性を有する物的対象の本質とは、物的対象に関する全体論的立場に立脚したうえでの、存在論的に基礎的であるような何らかの全体性であることを指摘した。物的対象におけるこうした質料的側面と形相的側面の二面性は、当研究者が支持する、傾向性質と基盤性質の二元性に基づく力能的性質の存在論を裏付ける存在論的根拠のひとつと見なすことができる。共著『部分と全体の哲学ー歴史と現在』所収の論文「虹と鏡像の存在論」において、擬似的実体の一種である「現象的対象」として特徴付けられる虹と鏡像について、特に力能がもたらす実在性の観点に重点を置きながら改めて存在論的考察を行った。両者の比較、ならびに、また別の現象的対象としての影と両者との比較によって見えてきたのは、次のようなことであった。まず第一に、耐続者が具体的個体として実在すると言えるための必要条件は、それが観測から独立に決定される特定の時空的位置に存在すると言えることである。そして、虹も鏡像もその条件を明らかに満たしていないという理由で非実在的であると判定されたのに対し、影(や穴)はその条件を辛うじて満たす、あるいは少なくとも、満たすと見なしうる、という理由で実在的と判定された。しかし鏡像と虹という同じ非実在的な擬似的実体どうしでも、その「擬似性」において興味深い対照性が見出された。鏡像の場合は、それがその鏡像であるところの実物の個別性に依存した形でではあれ、きわめて安定した個別性が成立しているにもかかわらず、それが存在するかに思われる位置に一切の原因性を見出せないというところにその非実在性の由来があった。一方、虹の場合は、それが存在するかに思われる位置には原因の明らかな担い手としての物象・事象があるにもかかわらず、そこには通時的・共時的な個別性が一切存在しないという理由によって非実在的と判定されたのであった。これらに対し、影や穴においては、不在因果や(ホストへの)依存的な個別性というきわめて危うげな形でではあれ、実在的な原因性と個別性の成立を見出しえたのである。以上のような考察は、実体の因果的力能にその実在性の中核を見出す実体存在論の構築に向けた事例的考察としての意義を有している。力能は「必然性」と「可能性」という両方の真理様相に関連づけられているので、少なくとも第一次近似的には力能的様相は一種の必然性であると考えるべきなのか、それとも可能性と考えるべきなのか、ということが問題となりうる。また、様相論という観点からすると、力能と形而上学的様相の関係、すなわち、力能に伴う様相は形而上学的様相の一種なのか、あるいは逆に、形而上学的様相を力能的様相に還元しうるのか、それとも両者はまったく別種のものと考えるべきなのか、ということも問題として浮かび上がる。力能と様相にまつわるこの二つの問題は、実体的対象の存在論的性格について考察するうえでいずれも重要であるので、現代の代表的実体主義者と考えられるジョナサン・ロウやバーバラ・ヴェターによって提示された議論に着目しながら、その二つの問題について検討した。その結果、次のような結論を得た:力能は、刺激を前件として発現を後件とするような反実条件法によってではなく、発現のみによって個別化されるべき性質であり、その様相的本性は、反実条件法によって規定される条件的必然性ではなく、その発現に向かっているという意味での、程度を伴う一種の可能性としての潜在性である。そしてその潜在性は、広い意味での形而上学的可能性のなかの独特の一種として捉えられるべきである。また、これに伴い、原因としての刺激とそれが直後にもたらす結果としての発現という、ふたつの連続するできごとを因果項とする、いわゆる「因果のtwo-eventモデル」を、原因としての実体がその因果的力能を行使・発現するプロセスによってその力能の受容者が変化するプロセスを同時的に結果としてもたらすという、いわば「因果のthings-processモデル」に変更していくことが求められる。

力能実在論に基づいて実体と因果に関する次の結論を得た:(1)力能は、発現のみによって個別化されるべき性質であり、その様相的本性は、その発現に向かっているという意味での、程度を伴う一種の可能性としての潜在性である。そして力能は、本質および持続と並ぶ、実体的対象にまつわる形而上学的様相の源泉のひとつとして捉えられるべきである。(2)ふたつの連続するできごとを因果項とする「できごと因果モデル」を、原因としての実体的対象がその因果的力能を行使・発現するプロセスによって、その力能の受容者が変化するプロセスを同時的に結果としてもたらすと考える「因果の〈実体ープロセス〉モデル」に変更していくべきである。本年度の研究によって、力能実在論に基づく実体存在論の全体像を確定することができた。哲学最終年度である平成27年度は、当研究者が依拠するところの力能実在論の詳細を詰めることにより、それに基づく因果論の骨子を確定させたいと考えている。基盤性質と傾向性質に関する一元論と二元論、傾向本質主義、傾向多種主義など、力能的性質に関する存在論の種々の立場について比較検討したうえで、最も適切と思われる力能実在論の形を提示するという平成25年度の研究計画に対しては、基本的に二元論的な立場を当研究者の立場として採用し、その二元性の根源を物的対象の質料形相性に求めることによってその性格付けも行うことができたので、大方の目的は達成されている。しかし、力能の基礎性を含んだ形での二元論という側面に関しては、基底的力能を特定するという課題が十分に果たされているとは言えないので、やや遅れていると評価した。平成26年度は、マンフォードとアンジュムによる〈因果の力能説〉の詳細について検討したうえでその問題点や未完成な部分を改良した実在論的因果理論を構築し、その理論を個々の因果論的問題の解決のために応用する。この過程を通して、基底的力能の特定という今年度未達成の課題も果たしていく。平成27年度は、存在論的観点から力能を体系的に分類したうえで実体の因果的効果との連関性を見極めることにより、力能に基づく実体の実在性の内実について考察し、力能を基礎とした実体主義存在論の体系化を試みるとともに、実在する実体の範囲を確定する。所属学部での副学部長としての管理業務による時間的制約が予想外に大きく、今年度予定していた英国ダラム大学への調査・研究旅行ができなかったほか、十分に関連図書を購入することができなかった。26年度には前年度に予定していた英国ダラム大学への調査・研究旅行を行うとともに、関連図書も補填する。
電気化学法とイオン交換法の組み合わせによる特定の希土類元素の高度分離に関する研究

希土類は先端産業に欠かせない重要な金属原料であり、溶液中では通常III価の酸化状態で存在する希土類同士の相互分離が極めて困難である。本研究では、Ce(IV)、Eu(II)のような特異な酸化状態に着目し、電解法とイオン交換法の組合せによりCeやEuを他の希土類から高度に分離回収する研究を行っている。本年度は、塩酸溶液中のEu(III)/Eu(II)の電気化学反応挙動やEu(II)イオンの安定性について調べるとともに、イオン交換法によるEu(II)と他の希土類との高度分離可能性を検討した。また、Sm(III)及びYb(III)の電解還元可能性について調べた。主な研究実績は次のとおりである。1)塩酸溶液におけるEu(III)→Eu(II)の電解還元試験を行い、不安定な酸化状態のEu(II)と共存希土類の精密な定量分析法を検討し、従来の文献報告が極めて少なく、Ar雰囲気中でのオンライン紫外可視吸収スペクトルによるEu(II)の定量分析方法を確立した。また、還元反応機構・速度を解析し、溶存酸素の影響を評価した。2)シリカ担持型新規カチオン交換体およびHDEHP(有機リン酸の一種)吸着剤による塩酸溶液中のEu(II)及び他のIII価希土類の吸着特性を測定し、Eu(II)の吸着性が比較的弱いことを利用してクロマトカラムよるEu(II)とSm(III)やGd(III)などの分離挙動を調べた。その結果、Eu(II)を99.99%以上の純度で他のIII価希土類から良好に分離できた。なお、分離操作中に一部のEu(II)がEu(III)に再酸化されることが認められた。本研究では、Ce(IV)、Eu(II)のような特異な酸化状態に着目し、電解法とイオン交換法の組合せによりCeやEuを他の希土類から高度に分離回収する技術開発を行っている。本年度の主な研究実績は次のとおりである。1)電解で調製した塩酸溶液中のEu(II)のカチオン交換、アニオン交換特性を測定し、吸着挙動の酸濃度や温度依存性を把握した。2)イオン交換カラムによるEu(II)とSm(III)やGd(III)などの相隣希土類との分離挙動を調べ、特定のイオン交換体および低温・高流速によるEu(II)の分離条件を見出し、高純度Euを回収できる見通しが得られた。3)サイクリックボルタンメトリーによる硫酸溶液中のCe(IV)/Ce(III)のRedox反応機構を測定し、プロトン濃度、硫酸イオン濃度とRedox電位、反応速度との関係を解明した。4)硫酸、硝酸溶液におけるCe(III)→Ce(IV)の電解酸化試験を実施し、酸濃度、塩濃度、温度、流速等の影響評価および酸化反応機構・速度の解析を行った。硝酸溶液中では、Ce(III)およびCe(IV)の溶解度が大きく、約1mol/Lまでの高濃度Ce(III)溶液を効率良く電解酸化できることが認められた。5)電解で調製した硫酸、硝酸溶液中のCe(IV)のカチオン交換およびアニオン交換特性を調べ、スルファトおよびニトラト錯体の生成挙動とイオン交換吸着メカニズムとの関係を解明した。イオン交換カラムによるCe(IV)とLa(III)やPr(III)などの相隣希土類との分離挙動を調べ、硝酸濃度2-6mol/Lの溶液においてCe(IV)の高い吸着選択性により他のIII価希土類と良好に分離できることが認められた。
マイクロ金属粉末射出成形のための脱脂メカニズムの解明と革新的脱脂システムの構築

金属粉末射出成形法(MIM)のマイクロ化における非常に大きな問題は,バインダ量の増加である.本研究ではμ-MIMの品質向上を狙い,まず脱脂メカニズムを解明する.さらに従来材料を根本から見直した全く新しいバインダシステムを提案する.そこで,粒径の異なる粉末を用いて混練し,バインダの最適量の検討および脱脂体の強度の評価を行った.さらに,脱脂・焼結時の変形をその場観察により評価し,粒径の小さい粉末を添加した場合に変形が少ないことがわかった.金属粉末射出成形法(MIM)のマイクロ化における非常に大きな問題は,バインダ量の増加である.粉末粒径が小さくなると,比表面積が増大し,粉末間の摩擦を抑えて,射出成形時の流動を容易にする必要が生じるため,多量のバインダが必要となる.一方バインダは焼結前に除去する必要があり,溶媒脱脂や加熱脱脂が行われるが,この脱脂プロセスは最終製品の変形や欠陥に直結する射出成形プロセスの核心部である.本研究ではμ-MIMの品質向上を狙い,まず脱脂メカニズムを解明する.さらに従来材料を根本から見直した全く新しいバインダシステムを提案し,新たな実験評価法の確立と共に実プロセスにおいて効果を実証していく.まず,溶媒脱脂としてこれまで利用していたヘプタン気相中での脱脂について詳細に検討を行った.ヘプタン量,昇温時間,保持時間,さらに,成形体を覆うアルミナ量や,アルミナへの負荷荷重を変化させた場合の脱脂率を調査した.また,粒度が整ったアルミナ砥粒で,平均粒径が異なるものを用い,成形,脱脂を行った.一般に用いるMIM用粉末は球形であるが,砥粒は異形状であることや,アルミナで硬度が高いことから,成形はMIMと同様には行えなかった.しかし,バインダを一定量として混練を行ったところ,脱脂率は粒径の小さいほうが低くなり,これはステンレスやチタンなどの一般的なMIM材と同様の傾向であったことから,粒度の影響を定量評価するなどさらなる検討を行う予定である.金属粉末射出成形法(MIM)のマイクロ化における非常に大きな問題は,バインダ量の増加である.粉末粒径が小さくなると,比表面積が増大し,粉末間の摩擦を抑えて,射出成形時の流動を容易にする必要が生じるため,多量のバインダが必要となる.一方バインダは焼結前に除去する必要があり,溶媒脱脂や加熱脱脂が行われるが,この脱脂プロセスは最終製品の変形や欠陥に直結する射出成形プロセスの核心部である.本研究ではμ-MIMの品質向上を狙い,まず脱脂メカニズムを解明する.さらに従来材料を根本から見直した全く新しいバインダシステムを提案し,新たな実験評価法の確立と共に実プロセスにおいて効果を実証していく.本年度は,粒径の異なる粉末を用いて混練を行い,バインダ量の最適値を検討した.バインダ量は少ないほど脱脂が容易になり,変形等が減少し,製品の寸法精度が向上すると考えられるが,少なすぎると射出成形時に問題が生じ,流動性の低下や,十分な充填が行えないことなどから,最適値が存在することを確認した.また,脱脂の各段階における脱脂体の強度を曲げ試験により評価し,脱脂率および脱脂体強度には一定の関係が見られたが,粒径が異なる場合には粉末同士の接触面積なども影響することを確認した.さらに,脱脂時のその場観察を行ったが,バインダからのガスの発生や,観察倍率の問題で,脱脂挙動のリアルタイムな評価は難しかったが,バインダ量の違いなどにより脱脂時の変形量を確認することができた.金属粉末射出成形法(MIM)のマイクロ化における非常に大きな問題は,バインダ量の増加である.本研究ではμ-MIMの品質向上を狙い,まず脱脂メカニズムを解明する.さらに従来材料を根本から見直した全く新しいバインダシステムを提案する.そこで,粒径の異なる粉末を用いて混練し,バインダの最適量の検討および脱脂体の強度の評価を行った.さらに,脱脂・焼結時の変形をその場観察により評価し,粒径の小さい粉末を添加した場合に変形が少ないことがわかった.粒度が整っていて,かつ粒度が異なる粉末を入手し,脱脂メカニズムの検討を行った.脱脂時のその場観察により,変形挙動を確認している.粉体加工学まず,成形・評価が容易となるような小型の試験片金型を新規作製し,既存の超小型射出成形機によって作製する予定である.成形中の温度や圧力をモニタリングし,成形体のばらつきを低減して均質度を増し,その後の脱脂が安定して行われるようにする.その中で,成形体の均質度の評価手法を確立する.さらに,新しい脱脂システムの効果を実証確認する.マイクロ構造体を作製して新たなバインダシステムと脱脂方法について検討し,得られる焼結体の寸法精度や変形挙動,力学的特性の評価を行う.まず,脱脂時間短縮に有効であると考えられる,二酸化炭素の超臨界流体を用いた脱脂について検討を行う.流体中でのサンプルの衝突による損傷なども起こりうることから,温度や時間,圧力などに加え,サンプル処理数など,様々な脱脂条件の最適化を図る必要がある.また,紫外線を利用した脱脂方法についても検討する.

脱脂初期に積極的に表面の樹脂を分解・除去する方法は,脱脂時の損傷予防のために有効であると考えられる.それぞれに適したバインダ成分や配合比について検討を行う.なお,これらの新たな脱脂システムは,MIMの大型部品製造でのネックであった脱脂時間の短縮,脱脂時の変形・損傷予防にも効果的であると考えられ,応用の一つとして有効である.これらの検討の結果,さらなる小型化を狙い,提案したバインダシステムをナノ粉末に対し適用することも試みる.これにより高機能性を有する新たなμ-MIMの応用展開を提案したい.射出成形用金型およびそのセンサ一式を購入予定であったが,試験片形状の選定に時間を費やし,納期の関係で購入が間に合わなかった.次年度に購入予定である.新しい脱脂システムの検討のために,紫外線照射装置,超臨界脱脂容器を購入予定である.また消耗品として,金属粉末およびバインダ樹脂,焼結用ガスの費用を考えている.成果報告として学会への参加,論文投稿を予定している.
重粒子線照射による免疫応答を介した遠隔腫瘍制御を目的とした併用療法の研究

I.炭素イオン線と免疫チェックポイント阻害剤の併用効果を評価するため、大腸がんColon-26細胞をBALB/cマウスの両側下肢皮下に5×10^5細胞ずつ移植し,7日後に形成した片下肢の腫瘍に3 Gyの炭素イオン線を照射した。照射1日後から,週2回,全4回免疫チェックポイント阻害剤の抗PD-1抗体あるいは抗CTLA4抗体を200 μg腹腔経由投与した。その結果、炭素イオン線3 Gy照射では,照射側下肢の腫瘍増殖を抑制した。さらに,抗CTLA4抗体との併用でのみ,炭素イオン線照射あるいは抗CTLA4抗体単独より抗腫瘍増感効果を認めた。遠隔非照射側腫瘍について、抗CTLA4抗体との併用でのみ,顕著に抗腫瘍効果を増感した。肺転移について、免疫チェックポイント阻害剤の抗CTLA4抗体との併用でのみ、炭素イオン線照射単独より抗転移効果を増感した。これらの併用療法において、肝臓での組織障害は認められなかった。以上の結果から、炭素イオン線照射と抗CTLA4抗体併用による肺転移抑制効果、照射側腫瘍と遠隔腫瘍での抗腫瘍増感効果を明らかにした。II.炭素イオン線と免疫細胞(骨髄由来未成熟樹状細胞)の併用効果を評価するため、大腸がんColon-26細胞をBALB/cマウスの右側下肢に1×10^5、左側下肢に5×10^5細胞ずつ接種し、左側下肢の腫瘍径が10 mmとなった段階で、左側下肢腫瘍に0.5 Gyあるいは10 Gy炭素線を照射した。照射1.5日後に1x10^6未成熟樹状細胞を尾静脈経由投与した。その結果、炭素イオン線と未成熟樹状細胞との併用は、いずれの条件においても遠隔非照射(右側下肢)腫瘍の増殖抑制と肺転移抑制が認められなかった。重粒子線局所照射による抗腫瘍免疫能を評価するため、扁平上皮癌NR-S1細胞をC3H/Heマウス後肢に接種し、7日後に局所腫瘍での炭素線(290 MeV/u、6 cm SOBP中心)照射による誘導された免疫細胞サイトカインの変動、腫瘍局所の免疫原性細胞死及び免疫チェックポイント制御因子の変動を解析した。その結果、重粒子線照射による免疫細胞から分泌されるサイトカインIL-12が線量に依存して上昇した。免疫原性細胞死は照射1日後から、腫瘍細胞の膜表面のcalreticulin (CALR)は発現亢進していた。一方、マウス血清中のHMGB1濃度は照射2日後、急に87 ng/mLに上昇し、その後照射前の状態に戻った。免疫チェックポイント制御因子PD-L1は照射2日目から高発現が認められた。これらの結果から、重粒子線照射後、免疫細胞が活性化して、生体内腫瘍での免疫原性細胞死が先に誘導され、その後免疫応答を制御するPD-L1分子が亢進することが認められた。これらのことから、樹状細胞と免疫原性細胞死誘導剤との併用は照射2日後よりも前に、免疫チェックポイント阻害剤との併用は照射2日前後が最適の投与タイミングであることが示唆された。以上の結果を基ついて、重粒子線治療のさらなる効果向上を目指し、免疫チェックポイント阻害剤(抗CTLA4抗体)との併用による遠隔非照射腫瘍、肺転移での抗腫瘍効果について検討した。同系マウス由来の腫瘍の両後肢移植モデルを使用し、7日後に形成した片側後肢の腫瘍に炭素線を照射した。照射1日後から、週2回、全4回免疫チェックポイント阻害剤(抗CTLA抗体)を200 μg腹腔経由投与し、週3回両後肢の腫瘍径を測定した。照射3週間後、肺への転移数を解析した。その結果、重粒子線と抗CTLA4抗体との併用は、遠隔非照射腫瘍での増殖抑制が認められなかったが、肺での抗転移効果を増感した。本年度の研究では申請書で記載された平成29年度の研究計画の通り進んでいる。目的の達成について下記のように記載された。(1)重粒子線局所照射による抗腫瘍免疫環境について、免疫細胞活性化に関与するサイトカイン、腫瘍局所の免疫原性細胞死及び免疫チェックポイント制御因子を指標として、検討を行った。(2)重粒子線と免疫療法の併用効果について、抗CTLA4抗体との併用による遠隔非照射腫瘍、肺転移での抗腫瘍効果について検討した。第56回国際粒子線治療会議(PTCOG56)、第23回癌治療増感研究会及び第20回菅原・大西記念癌治療増感シンポジウムin奈良で本研究の成果を公表した。肺転移について、免疫チェックポイント阻害剤の抗CTLA

4抗体との併用でのみ、炭素イオン線照射単独より抗転移効果を増感した。これらの併用療法において、肝臓での組織障害は認められなかった。以上の結果から、炭素イオン線照射と抗CTLA4抗体併用による肺転移抑制効果、照射側腫瘍と遠隔腫瘍での抗腫瘍増感効果を明らかにした。II.炭素イオン線と免疫細胞(骨髄由来未成熟樹状細胞)の併用効果を評価するため、大腸がんColon-26細胞をBALB/cマウスの右側下肢に1×10^5、左側下肢に5×10^5細胞ずつ接種し、左側下肢の腫瘍径が10 mmとなった段階で、左側下肢腫瘍に0.5 Gyあるいは10 Gy炭素線を照射した。照射1.5日後に1x10^6未成熟樹状細胞を尾静脈経由投与した。その結果、炭素イオン線と未成熟樹状細胞との併用は、いずれの条件においても遠隔非照射(右側下肢)腫瘍の増殖抑制と肺転移抑制が認められなかった。当初の計画に則って研究を推進し、平成29年度までの研究内容を一層深めつつ、さまざまな免疫療法の併用効果及び併用療法について線質(X線vs重粒子線)効果の検討を行う予定である。最終年度(平成30年度)には第57回国際粒子線治療会議(PTCOG57)と日本放射線影響学会第61回大会で発表し、研究成果を論文化にする。
レーザーアブレーションによる高純度鉄薄膜の作製

平成9年度では、レーザーアブレーションによって良質の鉄薄膜が作製できることがわかった。そこで平成10年度では、この手法をβ-FeSi_2半導体薄膜の形成へ応用した。具体的には、平成9年度の鉄薄膜作製手順において、Si基板を加熱しながらを鉄を成膜すると、鉄シリサイドが形成できる。単相のβ-FeSi_2を形成するための成膜条件を見出すために、基板温度を450から800°Cまで変化させ、そのときの形成膜のX線回折(XRD)を測定した。その結果、基板温度を600°Cとした場合に、単相のβ-FeSi_2が形成された。また700°Cでも、600°Cの場合と同様なスペクトルが得られた。しかし800°Cでは、α-FeSi_2金属相のピークもみられた。次に成膜時の基板温度を室温とし、成膜後同一真空チャンバー内でFe/Si試料をアニールすることにより、鉄シリサイド薄膜の作製を行った。アニール温度は550から850°Cとし、アニール時間は120分とした。その結果、アニール温度を650°Cとした場合に、β-FeSi_2のみのXRDスペクトルが得られた。750および850°Cでは、膜質はほぼ同じと考えられ、α-FeSi_2(102)に対応するピークがみられた。すなわち、単相のβ-FeSi_2を作製するためには、600°Cから700°Cの基板加熱による1ステッププロセスか、あるいは鉄薄膜作製後650°C、120分でアニールすることが必要であることがわかった。また、形成したβ-FeSi_2薄膜の断面SEM観察を行ったところ、β-FeSi_2とSi基板との界面は明確であることがわかった。上記の実験より、β-FeSi_2/Siヘテロ結合が形成できるため、このデバイスの電気的特性を評価した。鉄は高純度であると耐食性に優れるといわれている。そこで本研究では、まず純度99.999%の高純度鉄をレーザーターゲットとして用い、レーザーアブレーション法によりシリコンおよび石英基板上へ薄膜化を行った。その結果、濃度0.001mol/lのNaCl水溶液中に試料を浸漬したところ、いずれの膜表面にも錆びの発生は全くみられなかった。同様に、大気放置した場合も、試料表面には錆び発生は認められなかった。走査電子顕微鏡によるこれら膜の断面像を観察したところ、膜内部には柱状構造は認められず、緻密な膜が形成しているものと考えられる。膜の電気抵抗率は、バルクの値(9.7μΩcm)に近い14μΩcmを示した。比較のために、純度99.7%の鉄をレーザーターゲットとして用い同様の実験を行った。その結果、上記耐食試験において、純度99.999%の高純度鉄を用いた場合と同程度の耐食性を示した。そこで、より純度の低い鋳鉄をターゲットとして用い、ターゲットの純度と膜の耐食性との関係を調べた。濃度0.001mol/lのNaCl水溶液中に、鋳鉄を薄膜化した試料を浸漬したところ、高純度鉄の場合と同様、試料表面の金属光沢は全く失われず、耐食性が示された。但し、長波長のレーザー光を用いると(Nd:YAGレーザーの基本波1.064μm)、他の材料でもみられるようにレーザーアブレーション法では、膜中への粒子混入が問題となる。膜の耐食性の観点からいえば、その粒子が錆び発生の起点となることがわかった。その外には、成膜時における磁場印加効果を調べた。
再構成可能シリコンRF COMS集積回路の研究

集積回路内の能動素子や受動素子の特性は、設計時に想定した素子特性とのずれを生じる。これらのずれを動作時に補償するために、オンチップ可変インダクタにより回路性能の補正を行う手法を提案した。オンチップインダクタの問題点としてQ値が低いことが挙げられており、この問題を解決するために再配線(Wafer Level Packaging:WLP技術)を用いたインダクタが提案されている。本研究では、再配線技術を用いた可変インダクタのQ値を向上させるためにPatterned Ground Shield(PGS)技術を採用し、WLPインダクタのQ値を10%向上させることができた。RF回路の動作周波数を可変にするために、RF回路を構成する受動素子を可変にする手法が多く用いられている。本研究では、これに対し、左手系媒質(Left-Handed Materials)やメタマテリアルを用いて可変範囲を広げる手法を提案し、検討を進めている。左手系媒質はメタマテリアルとも呼ばれ、負の透磁率と負の誘電率を同時にもつ自然界には存在しない物質である。左手系媒質中に線路を設計すると、その信号の伝播にあたり、負の群速度を持つ。また、伝播定数βを大きくすることができるため、波長短縮率を大きくし分布定数素子の小型化が可能となる。左手系媒質を実現するための共振器特性を可変にすることで左手系として振舞う周波数帯を変化させることができ、これによって広い可変範囲を有する新規RF回路の実現が期待できる。本研究では、キャパシタとインダクタを周期的に並べたオンチップ右手・左手系複合伝送線路(CRLH-TL)を提案し、その伝送特性について理論的・実験的な考察を行った。0.18μm CMOSプロセスを用いてオンチップ試作を行い、右手・左手系複合伝送線路の性能を評価した。挿入損失・反射損失・伝搬特性・分散特性及び右手・左手系複合伝送線路(CRLH-TL)としての動作を確認した。抵抗損とSi基板による渦電流損が顕著なCMOSプロセスにおいては、低損失なマイクロストリップ線路や高いQ値をもつオンチップインダクタを得ることが難しく、特性の良い左手系伝送線路の実現が困難であることがわかった。そこで、WLPを用いた右手・左手系複合伝送線路を提案した。WLPプロセスを用いた線路の挿入損失は1mmで-0.3dB、反射損失は-40dB以上であり、Si CMOSプロセスを用いたCRLH-TLと比較して低い損失を有していた。異なるキャパシタとインダクタを交互に装荷することで従来の右手・左手系伝送線路の伝送帯域が分離し、0.01GHzから20GHzまでの広い伝送帯域が現れることが確認した。また、右手・左手系伝送線路は新たな超広大域(UWB)のバンドパスフィルタ(BPF)とバンドスタップフィルタ(BRF)への応用可能性を確認した。オンチップインダクタの問題点としてQ値が低いことが挙げられており、この問題を解決するために再配線(Wafer Level Packaging : WLP)技術を用いたインダクタが提案されている。本研究では、WLPを用いた可変インダクタのQ値を向上させるためにPatterned Ground Shield(PGS)技術を採用し、WLPインダクタのQ値を10%向上させることができた。本研究では、これに対し、左手系媒質(Left-Handed Materials)を用いて可変範囲を広げる手法を提案し、検討を進めている。本研究では、キャパシタとインダクタを周期的に並べたオンチップ右手・左手系伝送線路(CRLH-TL)を提案し、その伝送特性について理論的・実験的な考察を行った。0.18μm CMOSプロセスを用いてオンチップ試作を行い、右手・左手系伝送線路の性能を評価した。挿入損失・反射損失・伝搬特性・分散特性及び右手・左手系伝送線路(CRLH-TL)としての動作を確認した。そこで、WLP技術を用いたCRLH-TLを提案した。異なるキャパシタとインダクタを交互に装荷することで従来の右手・左手系伝送線路の伝送帯域が交離し、0.01GHzから20GHzまでの広い伝送帯域が現れることが確認した。

これらのずれを動作時に補償するために、オンチップ可変インダクタにより回路性能の補正を行う手法を提案した。オンチップインダクタの問題点としてQ値が低いことが挙げられており、この問題を解決するために再配線(Wafer Level Packaging:WLP技術)を用いたインダクタが提案されている。本研究では、再配線技術を用いた可変インダクタのQ値を向上させるためにPatterned Ground Shield(PGS)技術を採用し、WLPインダクタのQ値を10%向上させることができた。RF回路の動作周波数を可変にするために、RF回路を構成する受動素子を可変にする手法が多く用いられている。本研究では、これに対し、左手系媒質(Left-Handed Materials)やメタマテリアルを用いて可変範囲を広げる手法を提案し、検討を進めている。左手系媒質はメタマテリアルとも呼ばれ、負の透磁率と負の誘電率を同時にもつ自然界には存在しない物質である。左手系媒質中に線路を設計すると、その信号の伝播にあたり、負の群速度を持つ。また、伝播定数βを大きくすることができるため、波長短縮率を大きくし分布定数素子の小型化が可能となる。左手系媒質を実現するための共振器特性を可変にすることで左手系として振舞う周波数帯を変化させることができ、これによって広い可変範囲を有する新規RF回路の実現が期待できる。本研究では、キャパシタとインダクタを周期的に並べたオンチップ右手・左手系複合伝送線路(CRLH-TL)を提案し、その伝送特性について理論的・実験的な考察を行った。0.18μm CMOSプロセスを用いてオンチップ試作を行い、右手・左手系複合伝送線路の性能を評価した。挿入損失・反射損失・伝搬特性・分散特性及び右手・左手系複合伝送線路(CRLH-TL)としての動作を確認した。抵抗損とSi基板による渦電流損が顕著なCMOSプロセスにおいては、低損失なマイクロストリップ線路や高いQ値をもつオンチップインダクタを得ることが難しく、特性の良い左手系伝送線路の実現が困難であることがわかった。そこで、WLPを用いた右手・左手系複合伝送線路を提案した。WLPプロセスを用いた線路の挿入損失は1mmで-0.3dB、反射損失は-40dB以上であり、Si CMOSプロセスを用いたCRLH-TLと比較して低い損失を有していた。異なるキャパシタとインダクタを交互に装荷することで従来の右手・左手系伝送線路の伝送帯域が分離し、0.01GHzから20GHzまでの広い伝送帯域が現れることが確認した。また、右手・左手系伝送線路は新たな超広大域(UWB)のバンドパスフィルタ(BPF)とバンドスタップフィルタ(BRF)への応用可能性を確認した。
スペクトル拡散および波形等化技術に基づく通信と情報処理融合型VLSIパラダイム

VLSIシステムにおける高速信号伝送時の問題点であった帯域制限による信号劣化を、波形等化技術を用いて補正する信号処理アルゴリズムを検討した。特に多値信号伝送用チップ内/間データ伝送技術をシミュレーション(SmartSpice-RF, Matlab/Simulink, ADS)および原理実験により評価を行った。1.従来提案されている波形等化回路は主に2値信号の波形整形を対象としたものであり、多レベル信号を対象とした波形整形技術の提案、検討はほとんどなされていないのが現状であった。本課題では、多値信号を用いた集積回路システムにおける波形整形を目的とした信号処理・回路技術に関する考察を行った。種々の等化回路技術を検討した結果、動作周波数に優れるパッシブタイプのイコライザが効果的であることをシミュレーションにより確認した。数種類のパッシブフィルタを調査し、振幅、位相特性に優れた回路トポロジーの比較検討を行った。さらに、イコライザ回路のLSIレイアウト・試作を行い、集積化の問題点等の検討を行った。2.パッシブタイプのイコライザの実現にはインダクタ(コイル)が必要であり、集積化の際、占有面積などが問題となる。この問題を解決するために、近年提案されている隣接したインダクタを用いたチップ間無線通信への適用を検討した。すなわち、送受信に用いるコイル部分をイコライズ回路のインダクタと共有することにより無線通信回路と波形整形回路を一体化する新しいチップ間無線通信方式の基礎検討を行った。集積回路システムにおける高速信号伝送時の問題点であった帯域制限による信号劣化を等化技術を用いて補正するアルゴリズムを検討し,高速高効率チップ内/間データ伝送技術をシミュレーション(SmartSpice-RF,Matlab/SIMULINK,ADS)および原理実験により評価を行った.(1)本研究者が提案しているチップ内/間CDMA技術は1本の信号線中に複数の信号を多重伝送可能であり,(1)配線数を削減可能,(2)クロストークノイズなどに対する耐ノイズ性に優れた情報伝送を可能とする.しかしながら,集積回路の高速動作に伴い,伝送路中の寄生素子に起因する帯域制限による信号劣化が生じ,エラーレートの増大を引き起こす.このような劣化波形は,チップ内/間の伝送路(低域通過特性)の逆特性を有する等化回路により補正する「等化技術」により整形可能であるが,実際の伝送路は伝達関数が定式化困難で逆特性が求められない場合があり,補正係数の最適な値を求めることが困難であった.これに対して,本年度は、補正係数を伝送路に応じて最適に決定するために,プログラム可能なアナログデバイスであるFPAAを用いて,等化回路の伝達関数をダイナミックに変更可能なフィードフォワード型等化器の実現を検討した.コンパクトな回路実装を指向した等化アルゴリズムと波形整形の効果等を検討し,伝送路の帯域幅を超えた高速高効率な情報伝送が可能であることを実証した.(2)さらに高効率な伝送を実現するために,多値信号伝送の波形整形を試み,パッシブイコライザの設計理論を導出した.また,帯域制限の影響を考慮し,波形をあらかじめ強調して伝送するプリエンファシス技術,および1本の信号線に双方向のデータを伝送する双方向通信技術等のデータ伝送技術の併用の検討を行った.VLSIシステムにおける高速信号伝送時の問題点であった帯域制限による信号劣化を、波形等化技術を用いて補正する信号処理アルゴリズムを検討した。