hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫監視・制御細胞としての樹状細胞機能の解析

一方、CD8^+樹状細胞は生体に投与されたあるいは生体内に生じたアポトーシス細胞を捕捉することが示された。しかし、CD8^-樹状細胞は蛋白抗原やラテックス粒子などを取り込む能力においてはCD8^+樹状細胞と差はないものの、アポトーシス細胞の取り込み能は低いことが明らかとなった。さらに、死細胞を取り込んだ樹状細胞は、それらに由来する抗原ペプチドをMHCクラスII分子ならびにMHCクラスI分子を介して効率よくT細胞に提示しその活性化を誘導することがin vitro実験系において確認された。これらの結果はCD8^+樹状細胞にアポトーシス細胞を認識する特異的レセプターが存在することを示唆すると考え、これまで報告されている,レセプターについてRT-PCRを用いた検討を行った。その結果、CD36がその候補と考えられたため、遺伝子欠損マウスを用いてCD8^+樹状細胞のみがCD36を発現していることを確認した後、アポトーシス細胞の捕捉能の検討を行った。ところが、予想に反してCD36欠損CD8^+樹状細胞には正常マウスと遜色のないアポトーシス細胞捕捉能が検出された。生体内樹状細胞(DC)は免役応答だけでなく免疫寛容の誘導と維持に重要な役割を果たすことが明らかになっている。とりわけ免疫寛容の誘導に関与するDCは成熟過程にある細胞に担われる機能である。そこで、生体内におけるDCサブセットの分化とサイトカイン環境によっても左右されることが知られる免役応答調節機能を担う分子について検討した。先ず、脾CD8^+ DCが相対的に増加し、皮膚炎症が見られるIRF-2遺伝子欠損マウスを用いてリンパ系器官DCサブセットの割合と数を検討したところ、CD8^-CD4^+CD11b^+DCの絶対数と共に表皮ランゲルハンス細胞の減少が認められた。そこで、in vitro骨髄細胞からDCを誘導しその機能を検討したところ、正常マウスに比べT細胞活性化能が低く、未熟であることが示された。しかし、前駆細胞からの分化過程でIRF-2遺伝子を導入したところ、その機能不全は解消された。また、IFN遺伝子欠損マウスではこのような分化異常は認められないことから、生体内で産生されるIFNがIRF-2を介してDCの分化を制御していることが示された。ヒトplasmacyotid pre-DCはIL-3刺激によりTh2を、ウイルス感染によりTh1を誘導するが、それには1型IFN産生が重要な役割をもつことが知られている。そこで、両者の刺激後一定時間の後に調製した樹状細胞について細胞表面の種々の補助刺激分子と1型IFN産生能ならびにそれらによって誘導される応答を調べたところ、IL-3刺激樹状細胞は1型IFNを産生せず、OX40Lの発現を上昇させていることが明らかとなった。そこで、この分子を特異抗体によってマスクするとTh2応答への偏向が解除されることが示された。一方、ウイルスによる刺激の場合はOX40Lの発現は誘導されるが、多量の1型IFNを短時間に産生するためTh1応答へと偏向した。しかし、刺激後長時間を経過した細胞では1型IFN産生能を消失しており、そのためTh2応答が誘導されることが明らかとなった。
ホストスイッチングに伴うシグナル伝達系の解明-新規バイオセンサーの開発に向けて-

ファイトプラズマ(Phytoplasma asteris)は、700種以上の植物に感染する植物病原細菌であり、農業生産上甚大な被害を引き起こす。ファイトプラズマは植物体内においては節部細胞に局在し、ヨコバイなどの吸汁性昆虫によって植物から植物へと伝搬される。このようにファイトプラズマは植物・昆虫という全く異なる宿主へと交互に感染する「ホストスイッチング」によって生活環を成り立たせており、その宿主適応メカニズムに興味が持たれている。本研究では、ファイトプラズマがどのように異なる2界の宿主環境を認識して遺伝子発現を制御しているのかを明らかにすることを目的とする。昨年度は、本研究室で解読されたPhytoplasma asteris OY-Mの全ゲノム配列から、ファイトプラズマの転写因子としてRpoD及びFliAを特定し、これらの転写因子の宿主内における転写発現量を比較するため、RpoD及びFliAのリアルタイムPCR解析行った。その結果、RpoDの発現量は昆虫感染時に約4倍上昇していたことから、RpoDは昆虫宿主への適応に重要なOY遺伝子を制御していると考えられた。そこで本年度は、RpoDが昆虫感染時に発現量が上昇しているOY遺伝子(rrnB、rpsJ、gyrB)を制御しているかを調べるために、大腸菌内にRpoD発現ベクター及びこれらのOY遺伝子のプロモーター制御下にルシフェラーゼを組み込んだベクターを導入し、RpoDとプロモーターの結合能を解析した。その結果、RpoDを発現させた場合のみルシフェラーゼ活性が観察されたことから、RpoDはrrnB、rpsJ、gyrBのプロモーターを認識し、遺伝子発現を誘導することが明らかとなった。本研究より、RpoDは昆虫感染時に発現量が上昇しているOY遺伝子を正に制御していることが明らかとなり、RpoDはOYの宿主転換に伴う遺伝子発現制御に重要な役割を担うことが示唆された。ファイトプラズマは植物体内においては篩部細胞に局在し、ヨコバイなどの吸汁性昆虫によって植物から植物へと伝搬される。昨年度は、本研究室で解読されたPhytoplasma asteris OY-Mの全ゲノム配列から、ファイトプラズマの転写因子としてRpoD及びFliAを特定した。これらの転写因子の宿主内における転写発現量を比較するため、RpoD及びFliAのリアルタイムPCR解析行った。その結果、FliAは両宿主で発現量に差は認められなかったが、RpoDは昆虫宿主で約3.5倍発現量が上昇していた。従って、RpoDが昆虫宿主において優先的に機能する転写因子であり、ホストスイッチングに関与していることが示唆された。更に、各転写因子のタンパク質発現を確認するため、抗RpoD及び抗FliA抗体の作製を行った。各抗体を用いて、OY-M感染植物及び感染昆虫の免疫組織化学的染色を行ったところ、ファイトプラズマが局在する組織特異的に、発現シグナルが確認された。従って、両宿主においてRpoD及びFliAタンパク質が発現していることが明らかとなり、精度及び反応性の高い抗転写因子抗体を作製したことが示された。昆虫宿主特異的に機能する転写因子を特定したことは、ペストやチフスなど、人に重大な病気を引き起こす昆虫媒介性細菌の感染メカニズムの研究にも大きなインパクトを与える可能性を秘めており、農業分野のみならず広い関連分野への波及効果が期待される。更に、ホストスイッチングに伴うファイトプラズマの環境応答シグナル伝達系の全容を解析するため、ファイトプラズマ感染後、抽出した植物及び昆虫のRNAを用いてマイクロアレイ解析を行った。その結果、全遺伝子の内40%を占める306遺伝子において、植物と昆虫宿主内で発現量に変化が見られた。従って、ファイトプラズマは宿主転換に伴い、遺伝子発現を大きく変化させていることが示唆された。また、マイクロアレイで特定した、昆虫で発現が上昇している遺伝子のプロモーター解析を行った。

その結果、昆虫で発現量が上昇している遺伝子上流に、特定のコンセンサスな配列(昆虫宿主特異的なプロモーター)が存在することが明らかとなった。今後、昆虫宿主内における遺伝子発現制御に重要な役割を担っているとされるRpoDと、特定した昆虫で発現量が上昇している遺伝子のプロモーター配列との結合を解析していく予定である。ファイトプラズマ(Phytoplasma asteris)は、700種以上の植物に感染する植物病原細菌であり、農業生産上甚大な被害を引き起こす。ファイトプラズマは植物体内においては節部細胞に局在し、ヨコバイなどの吸汁性昆虫によって植物から植物へと伝搬される。このようにファイトプラズマは植物・昆虫という全く異なる宿主へと交互に感染する「ホストスイッチング」によって生活環を成り立たせており、その宿主適応メカニズムに興味が持たれている。本研究では、ファイトプラズマがどのように異なる2界の宿主環境を認識して遺伝子発現を制御しているのかを明らかにすることを目的とする。昨年度は、本研究室で解読されたPhytoplasma asteris OY-Mの全ゲノム配列から、ファイトプラズマの転写因子としてRpoD及びFliAを特定し、これらの転写因子の宿主内における転写発現量を比較するため、RpoD及びFliAのリアルタイムPCR解析行った。その結果、RpoDの発現量は昆虫感染時に約4倍上昇していたことから、RpoDは昆虫宿主への適応に重要なOY遺伝子を制御していると考えられた。そこで本年度は、RpoDが昆虫感染時に発現量が上昇しているOY遺伝子(rrnB、rpsJ、gyrB)を制御しているかを調べるために、大腸菌内にRpoD発現ベクター及びこれらのOY遺伝子のプロモーター制御下にルシフェラーゼを組み込んだベクターを導入し、RpoDとプロモーターの結合能を解析した。その結果、RpoDを発現させた場合のみルシフェラーゼ活性が観察されたことから、RpoDはrrnB、rpsJ、gyrBのプロモーターを認識し、遺伝子発現を誘導することが明らかとなった。本研究より、RpoDは昆虫感染時に発現量が上昇しているOY遺伝子を正に制御していることが明らかとなり、RpoDはOYの宿主転換に伴う遺伝子発現制御に重要な役割を担うことが示唆された。
上気道におけるCCL20/CCR6 を介する粘膜免疫誘導機構の解析

BALB/cマウスに対して卵白アルブミン(OVA)とMIP-3α/CCL20を経鼻投与を行った。免疫組織学的検討で、NALTに樹状細胞が著明に誘導された。しかし、ELISAの検討ではIgGおよびIgAのOVA特異的免疫応答が誘導されなかった。このことから、MIP-3α/CCL20は樹状細胞を免疫誘導組織へ誘導することはできるが経鼻ワクチンにおけるアジュバント効果までは有さないことが示唆された。1)BALB/cマウスに対してT細胞依存性抗原である卵白アルブミン(OVA)と経鼻ワクチンのアジュバントとして確立されているコレラトキシン(CT)を経鼻投与しOVAに特異的な免疫応答を得ることができた。次にOVAと樹状細胞走化作用を有するMIP-3α/CCL20をBALB/cマウスに経鼻投与を行った。免疫組織学的検討で、MIP-3α/CCL20を4μg投与した群においてNALTに樹状細胞が著明に誘導された。しかし、採取した血清および鼻腔洗浄液を用いたELISAの検討で、MIP-3α/CCL20を4μg投与した群でIgGおよびIgAのOVA特異的免疫応答が誘導されなかった。2)そのためOVAとtoll-like receptor 9のリガンドであるCpGとMIP-3α/CCL20をマウスに経鼻投与した。CpGはアジュバント効果があることが確立されている。するとこの実験では、同様に血清および鼻腔洗浄液を用いたELISAの検討でIgGおよびIgAのOVA特異的免疫応答が誘導された。またELISPOTでは脾臓組織ではOVA特異的免疫応答が誘導できたが鼻粘膜組織では誘導できなかった。いずれにせよOVAとCpGのみの群とOVAとCpGにMIP-3α/CCL20を加えた群で有意な差がなく、MIP-3α/CCL20によってCpGで得られた経鼻ワクチンの効果を増幅させることができなかった。次年度はMIP-3α/CCL20の投与量を4μgよりさらに増量して検討する必要がある。BALB/cマウスに対して、T細胞依存性抗原である卵白アルブミン(OVA)と樹状細胞走化作用を有するMIP-3α/CCL20の経鼻投与を行った。この結果、ELISAでは血清および鼻腔洗浄液中のIgGおよびIgAのOVA特異的免疫応答が誘導できなかった。しかし、免疫組織化学的検討でOVAとMIP-3α/CCL20を4μg経鼻投与した群において、NALTに樹状細胞が誘導されたことが確認された。このことからMIP-3α/CCL20は樹状細胞を免疫誘導の実効組織へ誘導することができるが、経鼻ワクチンにおけるアジュバント効果までは有さないことが示唆された。そのため次にOVAと、アジュバント効果があることが確認されているCpG、さらにMIP-3α/CCL20をBALB/cマウスに経鼻投与した。MIP-3a/CCL20の投与量は、前回NALTに樹状細胞が著明に誘導された4μgとした。この実験ではELISAの検討で、血清および鼻腔洗浄液中のIgGおよびIgAのOVA特異的免疫応答が誘導された。しかしOVAとCpGのみの群と、OVAとCpGにMIP-3α/CCL20を加えた群の間で有意差が認められなかった。このため、この実験ではMIP-3α/CCL20を加えることによってCpGで得られた経鼻ワクチンの効果を増幅させることができなかった。今後の検討としては、MIP-3α/CCL20の投与量を増やしてみること、またPCRによってIFN-γ、IL-2、IL-4、IL-5などのサイトカイン産生パターンの比較、解析さらには、誘導された樹状細胞の形態的変化を電子顕微鏡にて詳細に検討することなどが重要と考える。
高血圧の病態における血管平滑筋のイオンチャンネルの変化

我々は「高血圧の病態でみられる血管平滑筋細胞膜の興奮性変化にイオンチャンネルの変化が関与する」とする仮説を持ち実験を行っている。本年度の検討で、以下の成果が得られた。1)ダール食塩感受ラットにおける電位依存性カルシウムチャンネルの変化ダール食塩感受性ラットでは、食塩負荷により、高血圧が発症し、血管平滑筋の脱分極と自発電気活動が出現する。パッチクランプ法を用いて、この電気活動性の亢進についてそのメカニズムを検討した。食塩負荷後のラットでは腸間膜動脈平滑筋細胞のL型カルシウムチャネル電流が増加していた。この増加は静止膜電位付近で大きく、病態生理学的意義が高いと考えられた。2)血管平滑筋のナトリウム-カリウム(Na-K)ポンプの特徴Na-Kポンプは、細胞内イオン濃度や膜電位の調節を介して、細胞機能を調節している。モルモット腸間膜動脈の血管平滑筋細胞膜に対しパッチクランプ法を適応し、Na-Kポンプ電流を記録し、血管平滑筋のNa-Kポンプの特徴を検討した。Na-Kポンプ活性は、細胞外カリウム、細胞内ナトリウム、温度、電位に依存しており、それらの依存性は他組織のNa-Kポンプとほぼ同様であった。ウアバインに対しては高い感受性を示した。また、インスリンが、phosphatidylinositol 3 kinaseとtyrosine kinaseを介して、Na-Kポンプの活性を亢進させることが分かった。3)電位依存性カリウム電流免疫染色法を用いて、ラット腸間膜動脈平滑筋の電位依存性カリウムチャネルの分子生物学的評価を行った。少なくともKv1.2、Kv1.5、Kv2.1の存在を認めた。また、パッチクランプ法では高血圧自然発症発症ラットでは、正常高血圧ラットに比べ、電位依存性カリウム電流が減少していた。現在、どのKvコンポーネントが減少しているか検討中である。

また、パッチクランプ法では高血圧自然発症発症ラットでは、正常高血圧ラットに比べ、電位依存性カリウム電流が減少していた。現在、どのKvコンポーネントが減少しているか検討中である。
重度障害者の生涯教育としての学校卒業後の生活の自立と社会参加に関する実践研究

本年度は、研究の最終年度として、1.引き続き、養護学校卒業後の重度障害者を中心とした自主学習活動グループを構成し、学校教育終了後の彼等に必要な教育的係わり合いについて、調理活動や個別の課題学習の場を設定し、実践を行ってきた。2.そうした実践においては、学校教育終了後も彼等の生活に視点をおいた知的な学習が必要であることが示唆された。3.また、彼等が主体的に活動に関わる状況においては、指示や指導あるいは強制といった方法によらない係わり手が自らの係わり方を主体性をもって問う対処の仕方がいかに重要であるかが明らかとなった。4.一方、養護学校等を卒業した重度の障害児(者)は、作業所や施設での単調な生活を過ごすことが多く、彼等の社会適応を考える場合も、生涯を通じた学習の場を保障することが重要であることも示唆された。5.さらに、こうした実践からは、本来学校教育で行われるべき彼等の生活に必要な知的な学習がより適切に行われるための要件も検討された。6.以上を踏まえ、最終報告書の作成を行った。本年度は、1.親・重度障害者およびボランティアから成る社会参加や自立援助のためのサポート・システムとしてのグループを構成し、身辺処理に加え、料理や買い物等の活動、それにともなう数量操作学習、文字学習、道具の操作学習、身体機能の学習、社会機構等の学習状況を設定した。2.また、必要に応じ個別の学習を設定し、上記活動が円滑に進行するための個別学習援助を行なった。3.以上のような実践からは、養護学校等を卒業した重度の障害児(者)は、作業所や施設での単調な生活を過ごすことが多く、彼等の社会適応に必要な数操作・時間概念・文字学習といった学習活動が一般に軽視される傾向がある現状が明らかとなった。4.しかしながら、こうした実践の中からは、22歳で初めてひらがな文字を学習が可能となった事例や、時間概念の未成立により生活全体に著しく混乱をきたしていた事例など、卒業後も継続的に学習を必要としている事例が示された。5.したがって、今後もこうした実践を通して、障害者にとっての生涯教育の必要性と学校教育に必要な条件は何かを明らかにしていきたいと考えている。本年度は、1.昨年度に引き続き、親・重度障害者およびボランティアから成る社会参加や自立援助のためのサポート・システムとしてのグループを構成し、身辺処理に加え、料理や買い物等の活動、それにともなう数量操作学習、文字学習、道具の操作学習、身体機能の学習、社会機構等の学習状況を設定した。3.今年度の実践からは、自ら主体的に活動することが困難な人への対処の仕方、行動調整に困難をかかえた人の課題への集中を促す試み、22歳で初めてひらがな文字を学習が可能となった人の文字学習の促進などを通して、卒業後の継続的な学習の必要性が示された。4.また、これまでの事例についてのビデオ資料の編集を行ない、来年度の総括に向けての取組みも行なった。5.来年度は、こうした実践から障害者にとっての生涯教育の必要性と学校教育に必要な条件について報告書を作成する。5.さらに、こうした実践からは、本来学校教育で行われるべき彼等の生活に必要な知的な学習がより適切に行われるための要件の検討された。(現在印刷中)
慢性腰痛の感受性改善効果に有効な理学療法の開発－有酸素運動と電気刺激の併用効果ー

本研究は、慢性腰痛者への新しい治療内容を示すものである。臨床では薬物療法が主であるが、有酸素運動、電気刺激療法、筋力訓練等を追加することで、疼痛軽減の効果を検証する。有効性が明らかになれば、医療費削減につながる可能性を示せる。主要評価は、自覚的疼痛閾値である。慢性痛は、中枢神経系の可逆的変化に伴う病態から過剰な反応によって中枢性感作が生じ、この病態像を伴うと感覚や運動機能の低下が生じ、自覚的疼痛閾値が健常者と比較し低下する。欧米ではこの評価が用いられ治療方針に役立てるが、わが国では広く普及していない。本研究を通して、日本人の自覚的疼痛閾値を示し、この値が改善する有効な理学療法を明らかにする。
位相と局所的な計量に基づく骨格地図のデータモデルと記述言語

研究の目的の第1番目の,「位相(接続関係)と局所的な計量(道路の曲がり具合や交差点の交わり角度)」により,骨格となる地図のデータ構造を規定する方法の提案は,素案を元に,比較的大規模なデータベースを構築し,平成15年3月開催の情報処理学会全国大会で発表した。この研究により,道路や線路や川などのオブジェクトのモデルとなる「アロー」と,交差点や駅や川の合流や分岐などのオブジェクトのモデルとなる「ジョイント」という非常に単純な2個の部品を用い,3次元立体骨格地図を構成できることを,実際にデータを構築することを通して実証した。目的の第2番目の「複数の地図の接続演算や重ね合わせ演算を可能にする」ことについては,非常に単純な方法として,2個の点を同一視する演算を導入し,上記骨格地図同士を接続した。このやりかたは単純であるが,複数の骨格地図を連結する上で役立つだけでなく,骨格地図を構成的に作り上げるためにも有効であった。しかし,点だけでなく,点と点を結ぶ枝についても共通部分を持つような2個の骨格地図を結合するための演算の構成については,未だ取り組んでいる。骨格地図の描画については,描画のための規則を非線形方程式の最適化問題に置き換え,その解を求めることにより,描画位置を定めるという手法に取り組み,この方法に関する基礎実験を行ない,平成15年3月開催の情報処理学会全国大会で発表した。この研究により,従来の緯度経度に相当する絶対的な座標ではなく,「位相と局所的な計量」だけを与える骨格地図からの詳細地図化への接近法の有効性が確かめられた。
水を高効率で分解するオキシナイトライド型薄膜光触媒の精密合成

光触媒を用いる太陽光による水からの水素製造はエネルギー問題を本質的に解決する可能性をもつ。本課題は、水を可視光照射下、外部バイアス無しで高効率に分解するd^0型およびd^10型(オキシ)ナイトライド型光触媒薄膜の開発を目標とするものである。d^10型光触媒薄膜としてはZnO:GaNの粉末をペースト状にし導電性ガラス基板に塗布した光電極の開発に取り組んだ。特に表面を助触媒等で修飾する効果について詳細に調べ、IrO_2を担持することにより光電流が飛躍的に増大することを見出した。さらに光電極表面から発生する気体をガスクロマトグラフで分析すると、試料極からは酸素、対極から水素が発生していることが確認され、その生成量は光電流とほぼ対応していた。一方、サルファイド材料は古くから光機能性があることが知られているが、一般に水中での安定性が乏しく光溶解のために光触媒として使用ができないものが大半を占める。そのため酸素を有する構造であるオキシサルファイドについて光触媒として触媒探索を行なった。特に。La_5Ti_2AgS_5O_7に高い水素発生能があることを見出した。この材料の薄膜化を粉末触媒の塗布による方法と、RFマグネトロンスパッタによる方法の2通りの方法で取り組んだ。La_5Ti_2AgS_5O_7を薄膜化し光電気化学測定を行ったところp型半導体として機能している光触媒であることが確認された。これらの薄膜電極は太陽光によって水から水素・酸素を発生させるものとして実用化できる可能性が高く、今後さらなる性能向上のための開発が望まれる。特に。太陽光をエネルギー源として水を分解し水素を製造するシステムを構築する。このための手段として光触媒粉末を用いてきたが、本研究では、これまでに見出した光触媒材料をベースとした薄膜電極を作製し、エネルギー変換効率の向上を図る。本研究では、この新規材料への第3成分の導入により有効波長領域を600nmまで延ばすと共に量子収率を10%程度まで引き上げることを目的とする。そのための具体的な方法として、この新規な材料を用いた薄膜型光触媒の開発を行う。これまで、この新規な材料は微粒子光触媒として懸濁系で用いてきたが、薄膜状態にしてマクロに水素及び酸素の生成サイトを分離した方が有効であることが、予備的な実験からわかってきた。したがって本研究では、上記の目標を達成できるような、高品質のオキシナイトライド型薄膜触媒の開発を行った。可視光領域に吸収をもつTaONやZnO:GaNの粉末をペースト状にし、ウエットプロセスにより基板に塗布し、その後、ネッキング処理を施すことにより薄膜型光触媒を合成した。またRFスパッタ装置を用いてドライプロセスでのオキシナイトライド薄膜の調製を検討した。現時点では、ウエットプロセスにより作製したオキシナイトライド薄膜の光電変換特性について検討しており、後処理と光電変換効率の関係について詳細に検討しており、各パラメーターについて最適化を行っている。RFスパッタを用いたオキシナイトライド薄膜の作製方法については、一段階でオキシナイトライドを合成することは困難であり、酸化物薄膜を前駆体としてアンモニア気流中下で窒化することでオキシナイトライド薄膜が合成できた。本課題は、水を可視光照射下、外部バイアス無しで高効率に分解するd^0型およびd^<10>型(オキシ)ナイトライド型光触媒薄膜の開発を目標とするものである。本年度においてはd^<10>型光触媒薄膜としてはZnO:GaNの粉末をペースト状にし導電性ガラス基板に塗布した光電極の開発に取り組んだ。

さらに光電極表面から発生する気体をガスクロマトグラフで分析すると、試料極からは酸素、対極から水素が発生していることが確認され、その生成量は光電流とほぼ対応していた。しかし、現状では水素・酸素検出には0.5V程度のバイアスが必要であり、可視光照射のみで水の全分解反応を行なうためにはに更に性能を向上させる必要があり今後の検討課題とする。さらに、光照射下で10時間で光電流は1/4にまで減少し、光電極表面の失活の問題も認められた。また、d^0型光触媒薄膜としてTaON及びTa_3N_5薄膜をRFマグネトロンスパッタ装置を用い、酸素・窒素・アルゴンの混合ガス雰囲気下で反応性スパッタによって調製することに取り組んだ。スパッタ膜を成膜後にアンモニア流通下で焼成することによりTa_3N_5の結晶性を向上させることに成功し光電流が増加することを確認した。太陽光をエネルギー源として水を分解し水素を製造するシステムを構築する手段として光触媒材料の精密合成とその薄膜化を検討することが本研究の目的である。太陽光の地上でのスペクトル分布は紫外部のエネルギーは僅か4%程度しかなく,既存の紫外光応答型の光触媒材料では高い太陽エネルギー変換効率を望むことは不可能である。原理的には水を酸素と水素に分解するためには1.23Vのエネルギーが必要であり,これは1000nmの光のもつエネルギーに相当する。太陽光エネルギーのうち半分は400nmから800nmの可視光領域にあり,この領域の光を有効利用することはエネルギー変換効率の高い光触媒システムを構築するための鍵となる。La_5Ti_2AgS_5O_7についてLa_2O_3,La_2S_3,TiO_2Ag_2S,Agの混合物をプレス成型したターゲットを用い金基板上にLa_5Ti_2AgS_5O_7薄膜の成膜を試みた。La_5Ti_2AgS_5O_7ではスパッタ時にAg成分の消失が激しかったためにターゲット中のAg成分の量を最適化しLa_5Ti_2AgS_5O_7の組成比の薄膜を得ることに成功した。しかし,薄膜では結晶性がほとんどなく光電流も微小であったため薄膜をスパッタ後に真空封管しアニール処理を施すことによって結晶性の高い薄膜を得ることができた。この薄膜は粉末を塗布して作成した電極と同様に光カソード電流が得られp型半導体であることがわかった。また,Na_2SO_4水溶液(pH5.9)中において光カソード電流が観察されるオンセット電位は-0.3Vvs.Ag/AgClから0.4Vvs.Ag/AgClと大幅に向上した。本溶液中での水の全分解に必要なオンセット電位は対極の過電圧を無視すると0.68Vvs.Ag/AgClであり,スパッタ法による調製によって目的にかなり近づいたことがわかる。本課題により可視光により水を水素と酸素に分解できる光電極の開発に端緒をつけることに成功した。また,実際に粉末塗布法で調製したIrO2/(Gal-xZnx)(N1-xOx)/FTOでは気相中にH2とO2の生成が確認された。この光電流はバイアスの印加のない領域でも得られることを見出した。しかしながら,バイアス電圧を印加しないときにはH2とO2の発生は微量であり,今後さらなる薄膜の性能を向上しなければならないという課題が残った。
英語多読の長期継続に関する縦断的事例研究

本研究は、大学生の2年以上にわたる英語多読長期継続の縦断的事例研究である。質的分析により、多読を継続することで、読書量、読書レベル、内容に大きな伸びが見られた。学習者自身が伸びを自覚することが動機付けとなり、より読書量が増える傾向があった。ただ、一年間に伸びが全く無かった学生は、継続しても変化は無かった。さらに、学生が適当なレベルで興味を持てる多読用図書を選ぶことに困難を感じていることも判明した。本研究の目的は、多読を2年以上にわたり継続する大学生英語学習者を縦断的に調査し、読書量、英語力、学習意欲などの変化のプロセスとその要因に関して、記述・分析することである。2008年度は多読長期継続のデータとするために、多読授業内外における学生の読書記録、教員による観察記録を主としたデータを収集して、研究対象者を徐々に少人数に絞り込んでの分析を実施した。予備的研究としては、1.多読を順調に進める要因と困難にする要因、2.多読を長期継続した学生の読書力の伸びとその要因、3.多読の成果の学生による差異、の3点について行った。1.は、多読初年度クラスと多読継続クラスの学生に違いが見られることが分かった(JALT学会発表)。2.については、3年にわたる長期多読を続けた学生の読了語数と読書記録の変化と伸びをまとめた。その結果、読書時間の確保と多読用図書の選択は、多読の継続に重要であり、また長期に続けることにより飛躍的な読書レベルの伸びがあることが示された(平成国際大学論文、学習院大学論文、全国英語教育学会発表)。しかし、読了冊数は伸びても、読書レベルの伸びが無い学生もいた。本研究は、よりよい多読指導への示唆を得、英語多読カリキュラム実施に貢献しようとするものであり、多読の効果とともに、効果が上がらない場合の検証も努めた。3.では、順調に伸びる学生、途中で停滞する学生、伸びが無い学生を比較した(AAAL研究発表)。この予備的研究では、1年間読書レベルを上げることが無い場合はさらに継続しても成果が無かった。逆に、1年以内にわずかでも伸びが示された場合は、2年目、あるいは3年目に大きく伸びる時期を迎えていた。以上、2008年度の研究実績をまとめると、データ収集と分析、及び多読継続研究の焦点をしぼる予備的調査を行うことが出来た。2009年度は、前年度に引続き、多読を2年以上にわたり継続する大学生英語学習者に関する、読書量、英語力、学習意欲などの変化のプロセスのデータ収集と質的分析を行った。また、比較対象とするために、多読を継続しないケースの記録も続けた。焦点としたのは前年度と同様、1、多読を順調に進める要因と困難にする要因、2、多読を長期継続した学生の読書力の伸びとその要因、3、多読の成果の学生による差異、の3点であり、加えて、辞書の使用、多読用図書と多読継続との関連について研究を行った。本研究で得られた示唆は、効果的な英語多読指導に貢献するものである。本研究で得られた研究成果は、論文、研究発表、共編著として発表した。1の多読を順調に進める要因と困難にする要因については、前年度の学会発表に更に加筆修正を行い論文にまとめた(JALT2008Proceedings)。また、多読で辞書に頼る学生は継続に至らない傾向があるが、継続に成功する学生が辞書を全く利用していないわけではなかった。多読と辞書の使用との関連を含む、大学生の語彙の習得方法について調べる目的で、アンケート調査を行い(平成国際大学紀要論文)、統計手法を用いて、辞書の使用と語彙学習ストラテジーには関連が見られないことが示された。また多読用図書については、継続する学生はgraded readers (GR)を効果的に用いる傾向が見られた。大学生の場合は、英語話者向けの児童書からGRへ読書の範囲を広げることが多読の継続の助けになると思われる。学生向けの多読用図書の開拓の成果は『英語多読完全ブックガイド』に含めることが出来た。2については論文(国際異文化学会誌)、3は学会発表(日本多読学会)にまとめた。3年目の2010年度は研究対象を、1年目に伸びが見られた後に2年目に停滞した者、2年目になってから顕著な伸びが見られた者、そして2年間に変化の無かった者の3つの対照的なタイプにしぼって分析を行った。読書量を示すデータとして、学期ごとの読了語数、読了語数、一冊ごとの平均総語数を比較したところ、多読を長期に続けることにより、これらの数値に顕著な伸びが示されることが分かった(学習院大学論文)。

さらに学生の読書記録および授業内外の観察等により、多読により伸びがあった者は、今までに読めなかった本が読めるようになった体験があり、その後に大量に、そして飛躍的により長い本を読み始めており、また、本の好き嫌いを述べるようになっていた(平成国際大学論文)。加えて、多読の長期継続における学生による成果の違い、辞書使用の問題、英語リーディングカの伸びを実感させる指導方法への示唆について検討した(国際異文化学会発表)。昨年度の調査に引き続き、語彙習得ストラテジー調査を行ったところ、英語力の伸びに関連するのは関連付け記憶に関するストラテジーであり、辞書の使用は含まれないことが再び確認された(平成国際大学論文)。本研究により、多読の複数年度にわたる長期継続で英語読書量が増え、また読む本のレベルが飛躍的に伸びることが分かった。そして読書環境、適切な本の選択、教師のサポートなどが影響することも示された。
多重情報表現とその相互作用による前頭連合野情報処理機構の解明

本研究では、マルチモーダルな情報処理に関わる前頭連合野背外側部ニューロンの活動を指標に、同一神経回路網上でモダリティーの異なる情報がどのように表現され、処理されているのかを解析した。その結果、ある情報に関わる細胞集団の空間的な分布の違いにより様々な情報が表現されていること、異なる情報間でこの分布に大きな重なりのあることにより、多様な情報の迅速で柔軟な処理が可能になっていることが示唆された。思考、推論、判断、意志決定などの高次脳機能の遂行には、多様なモダリティーの情報や同一モダリティーの質的に異なる情報を用いた処理が必要である。限られた神経資源を用いてこのような情報処理を素早くかつ柔軟に行うためには、同一神経回路網における多重情報表現が不可欠である。本研究では、マルチモーダルな情報処理による思考や意志決定に深く関わる前頭連合野背外側部ニューロン群の活動を指標に、同一神経回路網上でモダリティーの異なる情報がどのように表現され、処理に供されるのかを解析しようと試みた。空間性・非空間性情報のワーキングメモリをそれぞれ必要とする課題、ならびに報酬条件を操作したこれらの課題を用いて検討した。その結果、前頭連合野背外側部においては、空間情報、非空間情報を表現するニューロンの分布にトポグラフィーは観察されず、両者の分布には重複が見出されたものの、分布の重心位置には違いが見出された。また、視覚情報を表現するニューロンや眼球運動情報を表現するニューロンでは、表現する内容の違いによりその空間分布に違いが見出された。これらの結果は、さまざまな情報がニューロン集団の空間的な発火パターンの違いにより表現されていることを示唆している。さらに、前頭連合野背外側部と前頭眼窩部で報酬出現や報酬期待に関連するニューロン活動を解析した結果、多くのニューロンは報酬に関わる情報と感覚・運動情報を重複して表現していること、しかし、これらの情報を主として表現するニューロンの空間分布は異なること、また、このような空間分布は背外側部と眼窩部で異なることが明らかになった。このように、表現される情報の違いにより発火するニューロン群の空間的なパターンが異なることから、情報処理とは発火するニューロン群の空間的なパターンの変化として捉えられることが示された。しかし、空間的な発火パターンの変化が情報の処理過程を反映していることが明らかになったものの、このような変化を生じる要因は明らかではない。今後、このような変化を生じる要因としてのニューロン間、ニューロン群間の相互作用の解析が必要であることが痛感された。思考、推論、判断意思決定などの高次脳機能の遂行には、多様なモダリティーの情報や同一モダリティーの質的に異なる情報を用いた処理が必要である。空間性・非空間性情報のワーキングメモリをそれぞれ必要とする3課題を用いて検討した。ODR課題では手がかり刺激の提示された位置の情報を、C-DMS課題では手がかり刺激の色の情報を記憶しなければならない。一方、COND課題では、手がかり刺激の色情報をもとに眼球運動方向を決定しなければならない。これら3種類の課題に関連するニューロン活動を解析した結果、前頭連合野背外側部においては、空間情報(刺激の提示位置や眼球運動方向)、非空間情報(色)を表現するニューロンの分布にトポグラフィーは観察されず、両者の分布には重複が見出されたものの、分布の重心位置には違いが見出された。また、視覚情報を表現するニューロンでは、視覚刺激の提示位置の違いや色の違いに応じてその空間分布に違いが見出され、また、眼球運動情報を表現するニューロンでも、運動方向の違いに応じてその空間分布に違いが見出された。このように、さまざまな情報は発火するニューロン集団の空間的な分布の違いにより表現されていること、異なる情報間でこの分布に大きな重なりのあることが明らかになっている。本研究は、思考、判断、意思決定などの高次脳機能に関与し、マルチモーダルな情報処理が不可欠な前頭連合野ニューロン群の活動を指標に、多重情報表現のしくみとその相互作用による情報処理機構を明らかにする目的で実施している。本年度は視覚刺激により予め眼球運動方向が指示されるODR課題と、眼球運動方向を4方向の中から自由に選択できるS-ODR課題を用いて、眼球運動方向の決定がどのようにして行われるのか、どのようなニューロン活動が運動方向の決定にかかわっているのかの検討を中心に研究を実施した。

その結果、(1)ODR課題で方向選択性のある遅延期間活動をするニューロンがS-ODR課題における眼球運動方向の決定に最も重要な関与をすること、(2)ODR課題においていろいろな時間パターンの遅延期間活動が観察されているが、ODR課題の遅延期の初期から強い活動を示すものがS-ODR課題での運動方向の決定に重要であること、(3)ODR課題において遅延期間活動の方向選択性の強さの時間変化もニューロンにより異なるが、ODR課題の遅延期の初期から強い方向選択性を示すニューロンがS-ODR課題での運動方向決定に重要であること、が明らかになった。さらに、記録したすべてのニューロン活動をもとに作成したポピュレーション・ヒストグラムによる検討から、S-ODR課題では、視覚刺激呈示期あるいは遅延期の初期に何らかのメカニズムにより眼球運動方向が決定され、その後、決定された運動方向に選択性のある遅延期間活動をもつニューロン群が動員されることにより眼球運動が生じることが明らかとなった。眼球運動方向の決定にはニューロン間の競合などの機能的な相互作用が重要な役割を果たしていることが示唆される。思考、推論、意志決定などの遂行には、多様なモダリティーの情報や同一モダリティーの質的に異なる情報を用いた処理が必要である。限られた神経資源を用いてこのような情報処理を素早くかつ柔軟に行うためには、同一神経回路網における多重情報表現が不可欠である。本研究では、マルチモーダルな情報処理に関わる前頭連合野背外側部ニューロンの活動を指標に、同一神経回路網上でモダリティーの異なる情報がどのように表現され、処理されているのかを解析した。空間性・非空間性ワーキングメモリを必要とする3課題を用いた。ODR課題では刺激の提示位置を、C-DMS課題では刺激の色を記憶する。COND課題では、刺激の色をもとに眼球運動方向を決定する。これら3種類の課題に関連する細胞活動を解析した結果、前頭連合野背外側部においては、空間情報(刺激の提示位置や眼球運動方向)、非空間情報(色)を表現する細胞の分布には重複が見出されたものの、分布の重心位置には違いが見出された。また、視覚情報を表現する細胞では、視覚刺激の提示位置の違いや色の違いに応じてその空間分布に違いが見出され、また、眼球運動情報を表現する細胞でも、運動方向の違いに応じてその空間分布に違いが見出された。ある情報に関わる細胞集団の空間的な分布の違いにより様々な情報が表現されていること、異なる情報間でこの分布に大きな重なりのあることにより、多様な情報の迅速で柔軟な処理が可能になっていることが示唆された。
終末医療と葬送に対する意思の表明に関する国際比較研究

平成13年度より人が終末期における医療や介護そして葬送へどのような意思を残すか、また意思を表明するその方法の選択肢があるかについて、諸外国との比較研究をするために、現地調査を中心として行った。平成14年度は、特に、葬送への意思の表明を重点的に捉えるために、まず、葬送の伝統や習俗を捉えることが必要であるので、欧米およびアジア各国を現地調査し、またわが国との比較を行うために、わが国の葬送の生前契約を行う諸団体に対して調査を行った。さらに、死にゆく過程の医療であるわが国における終末期医療への意思に関する調査をホスピスケアに携わる医療機関に対して実施した。死後の葬送への意思の表明に関しては、アメリカの葬送の生前契約がアメリカ本国のみならず、アジア諸国においても普及し始めていることが明らかになった。アメリカにおいては、戦後のベビーブーマーが高齢期に近づいてきていることから、高齢期の備えとしての生前契約、また、生命倫理の認知が終末ケアへの意思の表明および病院・在宅を問わず終末期ケアへの意思が患者に求められる社会になり、高齢期の自立準備が、死を視野に入れてきていることが本研究の調査の結果浮き彫りにされた。わが国においては、ホスピス(緩和ケア病棟)への入院そのものが終末期医療への意思を表明したと解されているため、ケアが重視されていること、医療への意思と葬送への意思の表明は全く異なったものであるという捉え方をしており、「生から死、死から葬送への連続した意思」としてはつかみにくく、葬送への意思すなわち生前契約についてもアジア諸国とはさらに異なったものであり、それは「日本型」といえる。アジア諸国にも徐々に見られるようになったホスピスそしてアメリカ型の葬送への生前契約の広がりは、「アジア型」としてわが国とは異なる進展の方向性を示している。また、終末期医療と葬送は、ヨーロッパ諸国とアメリカでは異なる様相を示している。わが国はアメリカ型とアジア型の中間にあって、独自の自立準備として進展していく方向性が見えてきた。これまでになかった終末期・葬送への意思の国際研究の成果である。本研究の所期の目的である終末及び死後の葬送に関する生前準備の進展と実際を各国において調査することによりその定着度は、タブーから脱皮し、人生終結のためのプランニングとして確実に進展しつつあることを捉えることができた。自己意思を自分の終末医療に反映させるだけではなく、自分の死後の一連の葬送に対して主体的にデザインして置くことが、ある一定の市民権を得たということができる。それは、従来からの遺言書の作成がより積極的に行われるようになったことにも現れている。中国においては、終末期医療とケア(介護)に対する法制化されており、本人の意思中心のケアシステムの確立を側面から推進しようとしている。しかし自分の葬送に意思を残すいわゆる「生前契約」は、みられない。アメリカにおいては、これまでの研究成果を起点として、終末期医療への持続的委任および生前契約の質的把握を試みたが、本年度においては、十分な成果を得ていない。次年度の課題としたい。また、イギリスにおける現状は、本人による生前の葬送プラン作成が徐々に一般的になってきつつあることと、遺族サービスとしてのグリーフ・サービスが注目される。"Cruces Bereavement Care"などが組織化され、遺族ケアシステムが築きあげられつつあることが本研究によりわかった。イギリスにおいても確実に生前契約は増加の一途をたどっており、新たな潮流として注目される。

特に1990年代後半からは急増を示し、FDの支援サービスによりFuneral Planning Trustに加入する比率は、1999年には1995年の4.5倍を越える勢いであり、イギリスのこの動向は注目に値する。本研究が意図した「自分の終末・葬送を高齢者自身が考える」ということは、欧米に限らず、先進国に追随する国々においても確実に進行中である。ただし、欧米とわが国および中国ではケアに関する意識、葬送習慣の違い等により、その理念や方法、進展の度合いも異なる。本年度は、その実態を把握し、法制も合わせ分析した。平成13年度より人が終末期における医療や介護そして葬送へどのような意思を残すか、また意思を表明するその方法の選択肢があるかについて、諸外国との比較研究をするために、現地調査を中心として行った。平成14年度は、特に、葬送への意思の表明を重点的に捉えるために、まず、葬送の伝統や習俗を捉えることが必要であるので、欧米およびアジア各国を現地調査し、またわが国との比較を行うために、わが国の葬送の生前契約を行う諸団体に対して調査を行った。さらに、死にゆく過程の医療であるわが国における終末期医療への意思に関する調査をホスピスケアに携わる医療機関に対して実施した。死後の葬送への意思の表明に関しては、アメリカの葬送の生前契約がアメリカ本国のみならず、アジア諸国においても普及し始めていることが明らかになった。アメリカにおいては、戦後のベビーブーマーが高齢期に近づいてきていることから、高齢期の備えとしての生前契約、また、生命倫理の認知が終末ケアへの意思の表明および病院・在宅を問わず終末期ケアへの意思が患者に求められる社会になり、高齢期の自立準備が、死を視野に入れてきていることが本研究の調査の結果浮き彫りにされた。わが国においては、ホスピス(緩和ケア病棟)への入院そのものが終末期医療への意思を表明したと解されているため、ケアが重視されていること、医療への意思と葬送への意思の表明は全く異なったものであるという捉え方をしており、「生から死、死から葬送への連続した意思」としてはつかみにくく、葬送への意思すなわち生前契約についてもアジア諸国とはさらに異なったものであり、それは「日本型」といえる。アジア諸国にも徐々に見られるようになったホスピスそしてアメリカ型の葬送への生前契約の広がりは、「アジア型」としてわが国とは異なる進展の方向性を示している。また、終末期医療と葬送は、ヨーロッパ諸国とアメリカでは異なる様相を示している。わが国はアメリカ型とアジア型の中間にあって、独自の自立準備として進展していく方向性が見えてきた。これまでになかった終末期・葬送への意思の国際研究の成果である。
タイミングエラー予測によるばらつき耐性を有するLSI設計技術に関する研究

半導体プロセス微細化に伴い、信頼性が集積回路設計における大きな問題となりつつある。本研究は、集積回路の信頼性問題の解決策として、「予測」の概念を導入し、in-situエラー予測による高信頼・低エネルギーLSI設計技術の研究開発を行った。まず、ばらつきに対して、実際回路動作の途中段階で回路が正しく動作しているか否かを高精度な予測設計技術を開発した。次に、ソフトエラーに対して、LSI回路中の信号を利用・比較することによりソフトエラーを検出・回復できるラッチ設計を提案した。さらに、LSI回路のエネルギーを最小化するために、トランジスタ特性ばらつきや動作環境に応じて高信頼化AVS設計技術を提案した。半導体プロセスの微細化に伴って、チップのばらつきの増加が回路設計における大きな問題となりつつある。従来のLSI(大規模集積回路)設計手法は、設計時タイミングマージンを十分確保することを前提条件とした、ワーストケースに基づいた方法である。ばらつきが増大していくと大きなタイミングマージンを要し、結果として見込み通りの高速化あるいは低エネルギー化の効果が得られるとは限らない。そのため、ばらつきを考慮したワーストケース設計からの脱却を実現するLSI設計技術が期待されている。本研究は、既存ワーストケースに基づいた設計の問題点を解決する技術として、タイミングエラーを処理途中段階に予測することにより、ばらつき耐性を持つタイミングマージンを削減するLSI設計技術の確立を目指す。平成26年度では、研究計画全体の基礎となる研究項目(I)タイミングエラー予測回路設計の研究を実施した。タイミングエラーを「検出」するのでなく、「処理途中の信号遷移を監視し、その信号変化のタイミングを用いてタイミングエラーが起きるかどうかを予測する」ことに基づき、タイミングエラー予測回路を提案した。そしてタイミングエラーが予測される場合には、エラー回避のために、クロック制御(クロックゲーティング)する。また、予測回路挿入位置・個数最適化手法も提案した。実験結果より、提案最適化手法によってチェックポイントの個数の平均を約1/19に削減、面積の平均を約1/5に削減できた。また、最大動作周波数とスループットがそれぞれ1.4倍と1.31倍に向上できた。提案したタイミングエラー予測・回復回路は、場合によってはタイミングエラーでないものをエラーと予測する可能性がある。この問題を解決するために、平成27年度には、更にタイミングエラー予測精度を向上させる設計技術に関する研究を行うことを予定している。平成27年度には、1タイミングエラー予測精度を向上させる技術の構築・検証を行った。前年度提案したタイミングエラー予測・回避回路は、場合によってはタイミングエラーでないものをタイミングエラーと予測する可能性がある。この問題を解決するために、チェックポイント(CP)の設置場所、CPの個数、及びその最適化など予測精度を向上させる設計技術に関する研究を行った。様々な演算回路にタイミングエラー予測・回避回路を導入し、最大動作周波数を平均1.71倍、最大1.77倍に向上させることを達成した。改良前の手法と比較すると、最大動作周波数を平均1.15倍、最大1.3倍に向上させることを確認した。2昨年度までは、タイミングエラーが起きると予測した場合には、クロックゲーティングを考えている。しかし、超大規模回路へ適用する際には、全てFlip-Flopのクロック信号を止めるのは困難である。そのため、本年度はフリップフロップの動作とラッチの動作を動的に切り替えることによりタイミングエラー耐性を実現するTiming Borrowing Flip-Flop(TBFF)を提案した。TBFFを用いて、回路動作時タイミングエラーをIn-situ検出/修復ができる。Hspiceシミュレーションによる評価を行い、従来手法と比較して消費エネルギーを最大20.6%削減できることを確認した。3更に、回路のエネルギーを最小化するために、タイミングエラーを予測し、回路動作中の処理によりタイミングエラーを回避するadaptive voltage scaling (AVS)回路を提案した。予測回路を用いてAVSを行い、定格電圧より低い電圧で回路を動作させる。提案手法と従来技術に比較して、4.7%の面積オーバーヘッドで73.2%エネルギーの削減を達成した。本年度は、処理性能・消費電力・信頼性を最大限引き出すことが可能なLSI設計技術に関する研究を実施した。また、次のステップとして、オーバヘッド(エネルギー、面積及び回復時間)を削減する設計技術に関する研究も行った。以上より、本年度の研究状況は当初の計画通り順調に進んでいると考える。半導体プロセスの微細化に伴って、チップの信頼性が回路設計における大きな問題となりつつある。そのため、本研究は将来グリーンンITを実現する高速・低消費電力LSIに向け、ディペンダブルLSI設計技術の研究開発を行う。平成2627年度では、主に、1タイミングエラー予測・回避回路設計技術、と2タイミングエラー予測精度を向上させる技術を提案した。平成28年度には、これまでの研究成果を基づいて既存設計の問題点を解決することを加え、ソフトエラーによる信頼性の低下を防ぐLSI設計技術並びに本研究課題の応用研究を実施した。特に、以下のように研究を遂行した。1ソフトエラーによる信頼性の低下を防ぐラッチ設計の研究を行った。従来多重化による耐ソフトエラー設計の問題点を解決し、小面積・低消費電力な耐ソフトエラーラッチを提案した。既存研究と比較して、最大で80.52%の電力削減を達成した。2昨年度提案したTBFFを利用し、最適なTBFF挿入アルゴリズムを提案した。大規模な商用プロセッサ回路への適用を行い、通常回路と比較して最大68.2%のクロック周期短縮と最大65.3%の処理時間削減を確認した。

3回路のエネルギーを最小化するために、定格電圧より低い電圧で回路を動作させ、エラー予測によるDVS回路を提案した。そこでエラー予測回路によるチェックポイントで演算に時間のかかる場合のタイミングエラーの予測を行う。エラー予測信号が立ち上がった際には、演算終了時のレジスタでタイミングエラーが発生する可能性が高い為、分割点以降の回路を昇圧することにより、動作を高速化させることでタイミングエラーの回避を行う。32-bit RCAとISCAS85ベンチマークに提案回路の実装を行った。最大62%の消費エネルギーの削減が可能である。最後に、大規模回路へ実装し、実チップ試作・FPGAを通して提案設計技術全体を実証した。半導体プロセス微細化に伴い、信頼性が集積回路設計における大きな問題となりつつある。本研究は、集積回路の信頼性問題の解決策として、「予測」の概念を導入し、in-situエラー予測による高信頼・低エネルギーLSI設計技術の研究開発を行った。まず、ばらつきに対して、実際回路動作の途中段階で回路が正しく動作しているか否かを高精度な予測設計技術を開発した。次に、ソフトエラーに対して、LSI回路中の信号を利用・比較することによりソフトエラーを検出・回復できるラッチ設計を提案した。さらに、LSI回路のエネルギーを最小化するために、トランジスタ特性ばらつきや動作環境に応じて高信頼化AVS設計技術を提案した。本年度は、主に、研究計画全体の基礎となる研究項目(I)タイミングエラー予測回路設計の研究を実施した。また、次のスッテプとして、タイミングエラー予測回路挿入位置・個数最適化手法に関する研究も行った。以上より、最初年度である本年度において、研究は当初の計画通り順調に進んでいる。平成28年度は本研究の最終年度であり、これまでの研究成果を基づいて既存設計の問題点を解決することを加え、処理性能・消費電力・信頼性を最大限引き出すことが可能なLSIチップ設計を目指す。最後に、大規模回路へ実装し、実チップ試作を通して提案設計技術全体を実証・評価する。情報学平成27年度には、タイミングエラー予測精度を向上させる技術の構築・検証を行う。本年度提案したタイミングエラー予測・回復回路は、場合によってはタイミングエラーでないものをタイミングエラーと予測する可能性がある(over-estimation)。この問題を解決するために、平成27年度には、チェックポイント(CP)の最適化及び予測精度を向上させる設計技術に関する研究を行う。更に、様々なLSI回路(乗算回路、ベンチマークなど中大規模回路程度を想定)に提案したタイミングエラー予測・回復回路を導入し、動作確認・検証する。本助成金で設計実証のため消耗品を計画していたが、既存備品を使用したこととなった。本研究には支障はなかった。