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イオン液体-多孔性セラミックス複合エネルギー材料の開発とこれを用いた電池発電

まず,プロモペンタフルオロベンゼンにn-ブチルリチウムを反応させ,引き続き三塩化ホウ素を作用させ,トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを合成,単離した.これにペンタフルオロフェニルリチウムを反応させ,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸リチウム(LiTPFPB)を合成した.得られたもの更に反応させて塩交換を行い,目的物である[bmim]TPFPBを合成した.さらに,bmimをカチオン,高配位ケイ素化合物をアニオンにもつ嵩高いイオン液体の合成も検討した.[bmim]TFPBは既知物質ではあるが,電気化学的測定はほとんどされていない.そこで,NaTFPB/[bmim]TFPB:0.3mol/kgを調製し,セラミックスマトリックス複合材料の電気伝導率測定(5Hz5MHzの領域で交流2端子法)を行ったところ,200°Cで5.86×10^-4Scm^-1という結果となった.[bmim]TPFPBに関しては,電位窓などの電気化学的測定を検討したが,再現性のある結果が得られなかった.このような検討の結果、まだ完璧ではなく更なる発電の検討が必要であるが、イオン液体を用いた複合材料で固体電解質の代わりになりうるものがあること、また、ケイ素などを含む全く新しいイオン液体を合成できうることが示された。
自己組織化脂質ナノ粒子を基盤とする新規siRNA吸入粉末剤の開発

本研究では、噴霧急速凍結乾燥法による多孔性粉末微粒子化技術と自己組織化脂質ナノ粒子調製技術を組み合わせて、吸入後に肺内で沈着・溶解して自発的にsiRNA/脂質ナノ粒子を形成し、遺伝子発現抑制効果を発揮する革新的な吸入siRNA粉末剤の開発を目指した。カチオン性脂質・ポリエチレングリコール誘導体・賦形剤の組成最適化を通じて、優れた肺送達能とともに、水中で高遺伝子発現抑制活性/低細胞毒性のsiRNA/脂質ナノ粒子を形成する粉末微粒子の製造に成功した。この粉末微粒子は、肺内でのナノ粒子形成により、siRNAの滞留性ならびに安定性の向上を達成しつつ、肺内遺伝子発現抑制効果を示すことを明らかにした。本年度は処方最適化を目的として、ナノ粒子を構成する脂質成分や賦形剤の種類など組成を変えて噴霧急速凍結乾燥(SFD)法により種々の粉末微粒子を調製し、水中で形成したsiRNA/脂質ナノ粒子の物性ならびに培養細胞での遺伝子発現抑制効果・細胞毒性について評価を行った。走査型電子顕微鏡による粉末微粒子の粒子構造観察の結果から、組成による粒子構造の大きな違いは認められず、全て粒子径が約10 μmでSFD法特有の多孔性球状粒子であることを確認できた。各粉末微粒子を水に溶解して形成したsiRNA/脂質ナノ粒子の粒子径を動的光散乱法により測定した結果、カチオン性脂質とコレステロールの2成分からなるナノ粒子では平均粒子径が2.5 μm以上と大きく不均一であったのに対し、ポリエチレングリコール(PEG)脂質を加えた3成分からなるナノ粒子では平均粒子径が約100 nmと小さく均一性に優れた性質を示した。このような性質を獲得するのに、加えるPEG脂質のPEG部分の分子量が大きいほど含量が少なくて済む傾向が見られたのに対し、脂質部分の構造による大きな違いは認められなかった。ルシフェラーゼ安定発現ヒト肺癌細胞に添加した際のルシフェラーゼ発現由来の発光およびalamarBlue assay由来の蛍光をイメージング装置により検出・強度解析することで遺伝子発現抑制効果と細胞毒性をそれぞれ評価したところ、PEG脂質のPEG部分の分子量および脂質部分の化学構造によって、siRNA/脂質ナノ粒子の遺伝子発現抑制効果/細胞毒性の濃度・時間依存的作用パターンが異なることを見出した。また賦形剤の違いによる影響について同様の検討を行ったところ、遺伝子発現抑制効果・細胞毒性の評価では大きな違いが見られなかったものの、水中で形成したsiRNA/脂質ナノ粒子の粒子径評価においてマンニトールよりも疎水性アミノ酸の方がより粒子径が小さく均一なナノ粒子が得られることを明らかにした。本年度は前年度に最適化した組成を基に調製したsiRNA/脂質粉末微粒子を用いて、カスケードインパクターによるin vitro吸入特性評価とともに、マウス肺内投与後のsiRNAの体内動態・構造安定性評価および肺障害性評価を行った。In vitro吸入特性評価の結果より、賦形剤として汎用されるマンニトールの代わりに疎水性アミノ酸(フェニルアラニンおよびロイシン)を用いることで、siRNA/脂質粉末微粒子の肺深部送達性を大きく向上することに成功した。siRNAの体内動態・構造安定性評価の結果より、粉末微粒子を水に溶解することで調製したsiRNA/脂質ナノ粒子溶液の肺内投与では、その静脈内投与あるいはナノ粒子化していないnaked siRNA溶液の肺内投与および静脈内投与と比較して、siRNAが構造を維持したまま肺内で局所的に分布・滞留することが明らかとなり、siRNAの肺疾患治療応用に向けてナノ粒子化と吸入剤応用の組み合わせによる有用性が示された。また、siRNA/脂質粉末微粒子を肺内投与した場合においても、siRNA/脂質ナノ粒子溶液の肺内投与と同様の結果が得られたことから、当該研究の主目的である『粉末微粒子が肺内で沈着・溶解して自発的にsiRNA/脂質ナノ粒子を形成する』ことを間接的に証明する事ができた。肺障害性の指標として、気管支肺胞洗浄液中の乳酸脱水素酵素(LDH)および炎症性サイトカインを定量した。対照群(水を投与)と比較して、siRNA/脂質粉末微粒子投与群およびsiRNA/脂質ナノ粒子溶液投与群ともに、LDH量の有意な増加が認められなかった一方、炎症性サイトカイン量の増加が見られた。興味深い点として、両評価ともにsiRNA/脂質粉末微粒子投与群の方がsiRNA/脂質ナノ粒子溶液投与群よりも肺障害性が軽微な傾向が認められた。当該研究とは別件のプロジェクトで長期間に渡り海外へ研究留学していたため、本年度は当初計画していたように研究を進めることができなかった。本年度に実施予定であった当該研究計画のうち、『siRNA/脂質粉末微粒子の吸入特性の評価』は予定通り完了できたものの、『siRNA/脂質ナノ粒子による遺伝子発現抑制効果および細胞毒性の決定因子の追究』と『siRNA/脂質粉末微粒子分散添加後の遺伝子発現抑制効果、細胞毒性、およびsiRNAの細部内取り込み・細胞内動態の評価(in vitro)』の2項目については現在進行中の状況にある。一方、次年度に実施予定であった『siRNA/脂質粉末微粒子肺内投与後のsiRNAの体内動態および構造安定性の評価(in vivo)』および『siRNA/脂質粉末微粒子肺内投与後の肺障害性の評価(in vivo)』の2項目に着手し、ある程度の成果が得られるまで進めることができた。以上の点から判断した。本年度には、粉末微粒子溶解後に形成するsiRNA/脂質ナノ粒子について、siRNAとナノ粒子の結合性ならびに細胞内取り込み能を評価し、ナノ粒子を構成するPEG誘導体の影響について検証した。

また、遺伝子発現抑制効果のさらなる向上に向けて、ナノ粒子を構成するカチオン性脂質の種類について最適化を進めるとともに、siRNA/脂質粉末微粒子の肺内投与による遺伝子発現抑制効果を評価した。電気泳動によるsiRNAとナノ粒子の結合性評価の結果、PEG2000-Chol> PEG5000-Chol> PEG2000-DMPEの順に結合性が強い傾向が認められた。また、蛍光標識siRNA/脂質ナノ粒子を添加した培養細胞の蛍光顕微鏡観察による細胞内取り込み能評価において、結合性評価の結果と同様にPEG2000-Chol > PEG5000-Chol > PEG2000-DMPEの順に細胞内で多くの蛍光が検出された。これらの結果より、加えるPEG誘導体の種類によってsiRNAとの結合性ならびに細胞内取り込み能が異なったナノ粒子を形成し、これらの性質は密接に関連している可能性が示唆された。DOTAP、DOTMA、DODMAの3種のカチオン性脂質を用いて調製・形成したsiRNA/脂質ナノ粒子について、培養細胞での遺伝子発現抑制効果ならびに細胞毒性を総合的に評価・比較した結果、DOTMAが最適であると判断した。さらにDOTMAとDODMAを組み合わせることで、DOTMA単独よりも細胞毒性を高めることなく遺伝子発現抑制効果を飛躍的に向上できることを新たに見出した。ルシフェラーゼ安定発現癌細胞を尾静脈内投与することで樹立した肺転移癌モデルマウスにおいて、ルシフェラーゼに配列特異的なsiRNA/脂質粉末微粒子の肺内投与群では未投与群と比べて肺内発光強度(ルシフェラーゼ発現量に相当)の経時的な増加が小さい傾向が認められ、肺内遺伝子発現抑制効果の可能性が示唆された。当初の研究実施計画のうち、本年度には『siRNA/脂質ナノ粒子による遺伝子発現抑制効果および細胞毒性の決定因子の追究』および『siRNA/脂質粉末微粒子肺内投与後の遺伝子発現抑制効果の評価(in vivo)』の2項目に着手し、上記の様にある程度の成果を挙げることができた。また、当初の計画以上の成果として、カチオン性脂質の種類の最適化を進めることができた。一方、『siRNA/脂質粉末微粒子分散添加後の遺伝子発現抑制効果、細胞毒性、およびsiRNAの細胞内取り込み・細胞内動態の評価(in vitro)』については、未だ着手できていない。本年度に限定すれば、年間を通してある程度予定していたとおりに研究計画を遂行することができたものの、昨年度の長期海外留学で生じた遅れを取り戻すまでには至っていない。以上の点から判断した。本年度には、siRNA/脂質粉末微粒子製造時の試料溶液について、1試料濃度、2試料溶媒である水とtert-ブチルアルコール(TBA)の混合比、3ナノ粒子成分の含量が及ぼす粉末微粒子の粉体物性および溶解後に形成するsiRNA/脂質ナノ粒子の物性・機能への影響を検証した。また、新たにpH応答性と非応答性のカチオン性脂質を組み合わせて製造したin vitro遺伝子発現抑制活性に優れるsiRNA/脂質粉末微粒子について、マウス肺内投与後のin vivo遺伝子発現抑制効果を評価した。
光ファイバー伝送された高密度太陽エネルギー高効率変換・蓄熱システムの開発

集中太陽エネルギーを利用したエネルギー変換に関する研究を行う場合,高温発生部が集光器の焦点部分に限られるので,各種エネルギー変換システムを構築する際には大きな問題となる.そこで本研究では,放物面太陽集光鏡の焦点に光ファイバーを設置して,高密度太陽エネルギーを光ファイバー伝送てることにより,任意の場所で高温度領域における太陽エネルギー変換・利用および蓄熱が可能なシステムの開発を目的としている.本研究では放物面集光鏡と光ファイバー,さらにその後段にCPCという複合放物面集光鏡を取り付けてより太陽光を高密度化とすることが可能なシステムを構築している.高密度太陽光伝送実験を行った結果,光ファイバーの出射端でのファイバー束の作製の悪さにより太陽光が出射端の手前で発散して十分な出力が得られないことが分かったが,CPCにおいては設計値にほぼ一致する出力の高密度化が行われていることが明らかになった.また光ファイバー出射端での太陽光密度の空間分布を測定した結果とレイトレース法により求めた結果からファイバーごとの透過率におおきなばらつきがあることが分かり,ファイバー端面の研磨やファイバーバンドルで端での加工法に関する研究が必要であることが分かった.理想的な伝送効率を有する光ファイバーをし用することで,本システムでは800W/m^2の入射太陽光強度に対し,CPC出射端でのエネルギー密度は900W/cm^2と10000倍程度に高めることができ,このエネルギー密度ではLiFやLiF/CaF_2といった潜熱蓄熱材と組み合わせることにより,高温蓄熱システムの構築が可能となる.集中太陽エネルギーを利用したエネルギー変換に関する研究を行う場合,高温発生部が集光器の焦点部分に限られるので,各種エネルギー変換システムを構築する際には大きな問題となっていた.そこで本研究では,放物面太陽集光鏡の焦点に光ファイバーを設置して,高密度太陽エネルギーを光ファイバー伝送することにより,任意の場所で高温度領域における太陽エネルギー変換・利用および蓄熱が可能なシステムの開発を目的としている.さらにこのシステムを利用して,太陽光励起レーザー発振やSi製造などのソーラーケミストリーに関する研究の基礎を築き,また潜熱を利用した太陽エネルギーの高温蓄熱に関する研究を行う.本年度は放物面集光鏡と光ファイバー,さらにその後段にCPCという複合放物面集光鏡を取り付けてより太陽光を高密度化することが可能なシステムを構築することを目的に研究を行った.放物面鏡は口径1.56m,焦点距離650mmで太陽光を自動で追尾できるようにしている.放物面鏡により太陽エネルギー密度は約35000倍に高められる.光ファイバーは最大取り込み角24°で直径1mmの光ファイバーを250本束ねてファイバー束径18mmとしたものを採用した.CPCは許容角をファイバーの出射角(24°)に,入射口径をファイバー束径に合わせて集中度が4.4となるように設計し,アルミニウムを用いて作製した.放物面太陽集光器,光ファイバー,およびCPCを組み合わせた高密度太陽光伝送実験を行った結果,光ファイバーの出射端でのファイバー束の作製の悪さにより太陽光が出射端の手前で発散して十分な出力が得られないことが分かったが,CPCにおいては設計値にほぼ一致する出力の高密度化が行われていることが明らかになった.今後,ファイバーを調整し直して,この高密度太陽光伝送システムの再評価を行った後にソーラーケミストリーおよび高温蓄熱に関する研究を行う.集中太陽エネルギーを利用したエネルギー変換に関する研究を行う場合,高温発生部が集光器の焦点部分に限られるので,各種エネルギー変換システムを構築する際には大きな問題となる.そこで本研究では,放物面太陽集光鏡の焦点に光ファイバーを設置して,高密度太陽エネルギーを光ファイバー伝送てることにより,任意の場所で高温度領域における太陽エネルギー変換・利用および蓄熱が可能なシステムの開発を目的としている.本研究では放物面集光鏡と光ファイバー,さらにその後段にCPCという複合放物面集光鏡を取り付けてより太陽光を高密度化とすることが可能なシステムを構築している.高密度太陽光伝送実験を行った結果,光ファイバーの出射端でのファイバー束の作製の悪さにより太陽光が出射端の手前で発散して十分な出力が得られないことが分かったが,CPCにおいては設計値にほぼ一致する出力の高密度化が行われていることが明らかになった.また光ファイバー出射端での太陽光密度の空間分布を測定した結果とレイトレース法により求めた結果からファイバーごとの透過率におおきなばらつきがあることが分かり,ファイバー端面の研磨やファイバーバンドルで端での加工法に関する研究が必要であることが分かった.理想的な伝送効率を有する光ファイバーをし用することで,本システムでは800W/m^2の入射太陽光強度に対し,CPC出射端でのエネルギー密度は900W/cm^2と10000倍程度に高めることができ,このエネルギー密度ではLiFやLiF/CaF_2といった潜熱蓄熱材と組み合わせることにより,高温蓄熱システムの構築が可能となる.前年度に設計・製作した口径1.6m、焦点距離65cmの回転法物面鏡の太陽追尾装置の性能評価を行なった。その結果、南中時刻をはさんで午前から午後にかけて安定的に追尾できる事が分かった。特に、本システムではCCDカメラによる太陽像モニターによる追尾モードに加えて、雲量が多い気象条件においても連続的に太陽追尾が可能となるように、日時から太陽位置計算する事により追尾を行なうモードによる太陽追尾が有効に動作する事を確認した。太陽追尾装置の焦点位置に光ファイバーバンドルを設置し、太陽エネルギーの伝送効率とファイバー出口での太陽高密度の空間分布を測定した。伝送効率は約12%で、この値はファイバーの充填率等を考慮した理論的な伝送効率(約64%)に比べて低い値であった。

また、光ファイバー出射端でのエネルギー密度分布を熱流速計を用いて測定し、レイトレース法によるシミュレーションから得られた空間分布と比較した。その結果、ファイバーごとの透過率に大きなばらつきがある事が分かり、端面研磨や、ファイバーバンドル端での加工法に関する研究を更に行なう必要がある事が分かった。ファイバーからの出射光はファイバーの臨界角度で急速に広がる。この広がりを抑えて、高密度光を得るために、光ファイバー出射口に非結像集光器の一種である複合放物面集光器(Compound Parabolic Concentrator:CPC)を設置し、再集光エネルギー密度の測定を行なった。その結果、CPCにより、ファイバー出口の光りエネルギー密度が約3倍に向上する事が可能となった。
環境適応型語長制御による低消費エネルギー通信用誤り訂正回路の設計

通信環境が良好と劣悪な場合で求められる誤り訂正能力が異なることに着目し、通信環境に応じて回路の演算語長を適応的に制御することで誤り訂正回路の消費エネルギー量を削減する手法を開発した。提案手法をViterbi復号器に回路実装して消費電力解析を行った結果、マルチパスフェージング通信環境において消費電力を最大30%程度削減する効果を確認できた。近年の無線通信ではMIMOやOFDM方式に代表されるディジタル無線通信技術の発展に伴い,送受可能なデータ伝送容量が飛躍的に向上している.今後のべースバンド処理回路はさらに大容量のデータを処理し,より高い誤り訂正性能を持つ符号・復号器を導入するなど今後も高い演算処理性能が要求されていくが,高性能・大規模化に伴うリスクは消費電力の増加であり,処理性能に比例して増加する.本研究課題では通信環境が良好と劣悪な場合で求められるビット誤り訂正能力が異なることに着目し,動作環境に応じて回路の演算語長を適応的に制御することで誤り訂正回路の消費エネルギー量を削減する方法を検討し回路設計に取り組み,本年度はべースバンド処理回路のビット誤り訂正に用いられるViterbi復号器の消費電力化を行った.最初にViterbi復号器で消費する電力値を正確に分析するため,Viterbi復号器及びOFDM方式べースバンド回路の設計を行った.OFDM方式べースバンド処理回路では現在の無線通信環境をセンシングする機能を導入し,全体の消費電力評価を行った.回路実装したViterbi復号器は500MHzの動作周波数で基数2アーキテクチャの場合で83mW,基数4アーキテクチャで146mW程度のピーク電力値を持つ.続いて通信環境に適応できる可変語長Viterbi復号器を設計し,そのチップ試作を行った.通信環境最良の条件で入力データ幅を1ビットにまで削減することで最大40%程度の電力削減が可能となった.近年の無線通信ではMIMOやOFDM方式に代表されるディジタル無線通信技術の発展に伴い,送受可能なデータ伝送容量が飛躍的に向上している.今後のベースバンド処理回路はさらに大容量のデータを処理し,より高い誤り訂正性能を持つ符号・復号器を導入するなど今後も高い演算処理性能が要求されていくが,高性能・大規模化に伴うリスクは消費電力の増加であり,処理性能に比例して増加する.本研究課題では通信環境が良好と劣悪な場合で求められるビット誤り訂正能力が異なることに着目し,動作環境に応じて回路の演算語長を適応的に制御することで誤り訂正回路の消費エネルギー量を削減する方法を検討する.本年度はViterbiデコーダ及びLDPC復号器の設計,低消費電力アルゴリズム/アーキクチャの研究開発を行った.Viterbiデコーダでは基数2及び基数4の基本構成回路と可変ビット長を導入した場合の提案回路との比較評価を行った.可変ビット長回路はOFDM受信機側のパケット受信成功もくしは失敗情報に基づいて演算精度を可変するものでありViterbiデコーダの入力ビットを18ビットで可変化させる.上記可変アルゴリズムで動作するゲーデッドクロック制御を導入した提案法のViterbiデコーダは通信環境が良好な条件で最大32%の消費電力削減を可能とした.また, 0.18μm CMOSプロセスにおいて提案回路のチップ試作を実施した.
極細束電子線ナノ結晶構造解析法の開発とその応用に関する研究

本研究は、数nmの粒子からなる同一の視野を保持したまま高分解能観察・電子回折像撮影を行うことによりナノ結晶の電子線構造解析を可能とする「極細束電子線ナノ結晶構造解析法」の開発、及びその応用を目的として行われた。構造解析の対象としたナノ結晶は周囲の拘束のない自由ナノ結晶、マトリックス中に埋め込まれた非晶質中の規則領域などである。具体的にはまず、市販の電子顕微鏡試料ドリフト補正装置を改良することで大角度試料傾斜に伴う試料位置補正を可能にする「電子顕微鏡試料傾斜ドリフト補正装置」の開発を行った。さらに、本装置を用いた極細束電子線による材料のナノ結晶・ナノ領域構造解析の適応範囲の把握と有用性の確認を行うためにナノメートルサイズの組織を有する「アモルファス合金中のナノ組織」、「金属ナノ微粒子」の作成、評価についての研究を行った。この結果、限られた条件下ではあるが本装置を用いることでナノ領域での極細束電子線ナノ結晶構造解析の可能性が示された。本研究によりナノ結晶・ナノ領域構造解析の実現に向けて大きな障害の一つとなっていた「複数の方位からのナノ領域観察」の可能性を示すことができた。今後、ゴニオメータの機械的制御精度の向上,任意の試料位置を電子顕微鏡ホルダのX,Y軸上に配置できるような試料ホルダの開発により複数方位からのナノ領域高分解能観察が実用的な技術になるものと考えられる。高分解能観察下での十分な精度を保持した多方位からの同一視野観察、および電子回折は今後のナノ構造、ナノ粒子構造解析に全く新しい道を開くものであり、X線多軸ゴニオステージによる単結晶構造解析に類似した「電子顕微鏡ナノ粒子単結晶構造解析」の実現に向けて今後さらなる継続的な開発が必要である。本研究では、従来のナノ結晶、ナノ領域構造解析法では非常に困難であった、同一ナノ結晶、異なる方位でのナノビーム電子回折、電子線構造解析が行える「極細束電子線ナノ結晶構造解析法」を開発するための方法として、市販の電顕試料ドリフト補正装置(試料加熱・冷却により生じる像ドリフトの補正装置)の改良により、以下に述べるような原子レベルの試料移動機構を有する「電子顕微鏡試料傾斜ドリフト精密補正装置」の作製を行った。装置の効率的な開発を行うため、市販されている「電子顕微鏡試料ドリフト補正装置」を購入し、既設の高分解能型電子顕微鏡(200kV,ナノビーム回折可能)装置に組み入れ、X,Yドリフト成分検出・補正機構(当装置保有の機構)に加えて、新たに試料傾斜時に生じるドリフト成分を検出・補正する新しい検出機構・補正処理を導入した。具体的には、傾斜到達点に至るまで、試料傾斜角度を小刻みに変化させつつ、試料傾斜前後のTV画像を画像解析装置により画質の改善を行った後、コンピュータに取り込み、画像間の相関関数から算出されるドリフト量をもとに、投影レンズ電流を制御しドリフト補正を繰り返す。これらの処理により試料傾斜時のドリフト補正が可能になった。作製した「電子顕微鏡試料傾斜精密ドリフト補正装置」を利用し、ナノ結晶試料を高分解能電顕観察し、同一ナノ結晶領域に注目した試料傾斜(約10度)を用いて行い、上述機構による試料傾斜時のドリフト補正精度の検定を行い、実用的な精度であることを確認した。今後、本手法を用い、アモルファス軟磁性合金のナノ結晶構造の解析やアモルファス合金中範囲規則構造の精密解析、真空蒸発法などで得られる金属やセラミックスナノ結晶の精密構造解析などを計画している。本研究は、同一ナノ結晶の異なる方位からのナノビーム電子線回折を行うことによりナノ結晶の電子線構造解析を可能とする「極細束電子線ナノ結晶構造解析法」の開発、およびその応用を目的としている。構造解析で対象としているナノ結晶は、周囲の拘束のない自由ナノ結晶、マトリックスに埋め込まれた非品質中の規則領域などである。

初年度(平成9年度)においては、市販の電子顕微鏡試料ドリフト補正装置を改良することにより、大角度試料傾斜により生じる試料位置移動補正を可能とする「電子顕微鏡試料傾斜ドリフト精密補正装置」の作製を行った。本年度(平成10年度)には、さらにナノ電子回折に加えて異なる方位からの同一視野高分解能電子顕微鏡観察も同時に可能にする装置への改良を行った。本装置は、既設の200kV,ならびに300kV高分解能電子顕微鏡(ナノビーム電子回折可能)に組み入れが可能である。具体的には、試料傾斜を小刻みに進行させ、その都度生じる位置ドリフト量を傾斜前後の電子顕微鏡画像間の相関関数より算出し、投影レンズ系制御によりドリフト修正を進めて行く一方、積算移動ベクトル量から得られる光軸に垂直な移動量と光軸に沿う移動量をコンピューター計算し、最終的に機械的試料移動を行うことにより高分解能電子顕微鏡観察も同時に可能にするものである。本年度は本装置を用い、我々の研究室にて作製された強磁性Fe-Ptナノ粒子(サイズ10nm)について、異なる方位でのナノビーム電子回折、高分解能電子顕微鏡観察の実験を試み、本装置によりほぼ目的が達成できることを確認した。但し、最終的に試料精密移動を行うには、試料移動ステージの機械的精度が問題となって来ている。今後、本方法を発展させるには試料移動の精密移動機構を考えて行く必要がある。
心リモデリングに関わる線維産生細胞の再検討と分子制御機構の解明

冠動脈疾患や高血圧症の発症と進展に伴うコラーゲンなどの過剰沈着(心臓線維化)は心不全をきたす。心臓線維化を標的とする新たな心不全治療法の開発が喫緊の課題であるが、心臓線維化に関わる線維産生細胞の由来やその制御機構は不明である。本研究では、1独自に樹立したレポーターマウスを用いて心臓線維化に関わる線維産生細胞を同定し、2当該細胞において新規線維化関連転写因子によるコラーゲン遺伝子の発現調節機構を解明する。そして、3siRNAや他因子との相互作用を修飾する合成ペプチドを用いた当該転写因子の制御が心臓線維化進展に及ぼす効果を検証し、独自の視点に立った心不全治療法の開発基盤を構築を目指す。
低次元量子スピン系銅酸化物におけるマグノン熱伝導と磁気秩序

スピンによる熱伝導率の機構の解明と磁気秩序と熱伝導の関係を明らかにするため、低次元量子スピン系の熱伝導率の研究を行っている。1.4本足梯子格子系La_2Cu_2O_5と5本足梯子格子系La_8Cu_7O_<19>の大型単結晶育成と熱伝導La_<2-x>Y_xCu_2O_5(x=0.02)とLa_<8-x>Eu_xCu_7O_<19>(x=0,0.08)の大型単結晶の育成に成功した。特に、La_8Cu_7O_<19>系の大型単結晶の育成は世界で初めてである。これらの系において熱伝導率を測定した結果、スピンによる大きな熱伝導は観測されなかった。この結果から、スピンによる大きな熱伝導を得るには、スピンネットワーク内の交換相互作用J^<intra>がJ^<inter>に対して十分大きいことが必要であると結論した。2.S=1のハルデンギャップ系Y_2BaNiO_5の熱伝導Y_2BaNiO_5の大型単結晶を育成し、熱伝導率を測定した。スピンによる熱伝導の大きさを見積もったところ、約100mW/Kcmであった。これは、第一励起エネルギーのバンド幅が大きければ、S=1のスピンギャップ系においても、スピンによる大きな熱伝導が実現する可能性を示した結果である。また、S=1のスピンギャップ系において、スピンによる熱輸送がバリスティックになるという理論的な指摘もあり、その可能性も残っている。3.CuB_2O_4における磁気相転移と熱伝導CuB_2O_4の熱伝導率を測定した。その結果、スピンによる熱伝導率は観測できなかった。しかし、反強磁性相から螺旋相への磁気相転移において、螺旋軸に平行な方向の熱伝導率は変化せず、螺旋軸に垂直な方向の熱伝導率のみ大きく変化することを発見した。このことは、螺旋相において磁気相関長に大きな異方性が現れたことに起因していると結論した。溶媒移動型浮遊帯域溶融法(TSFZ法)によって不純物(LaサイトにEuとY、CuサイトにZn)を少量置換した単結晶の育成を行った。熱伝導率測定が可能である大きさの単結晶を育成することは出来なかった。しかし、帯磁率の測定から反強磁性転移温度が低下していることが分かり、これから不純物の置換可能であることが分かった。様々な圧力下の酸素とアルゴン雰囲気中でTSFZ法によって単結晶の育成を行った。La_8Cu7O_<19>相はアルゴン雰囲気下では出現せず、酸素雰囲気下のみで出現した。この結果は今までの報告とは異なっており、TSFZ法によって単結晶育成を行うには酸素雰囲気中で行う必要があることが分かった。3、CuB_2O_4の単結晶育成様々な圧力下の酸素とアルゴン雰囲気中で浮遊帯域溶融法(FZ法)によって単結晶の育成を行った。育成中はBの蒸発が激しいため、溶融部分を狭く、育成速度を大きくしなければならないことが分かった。また、溶融部分の粘性が低いため、育成中に溶融部分が一部垂れてしまうため、溶融部分の粘性を大きくする必要があることが分かった。4、零磁場中熱伝導率測定装置の作製装置に必要な機器の準備・配線、測定を自動化するプログラムの作製は完了した。標準試料としてステンレスを測定した結果、温度150K以上では、輻射による熱の流出により熱伝導率が正しく測定できないことが分かった。そこで熱伝導率を得られた結果から輻射の影響をバックグラウンドとしてデータ処理して求めるように修正を行っている。溶媒移動型浮遊帯域溶融法(TSFZ法)を用いて、LaサイトにEuを少量部分置換したLa_8Cu_7O_<19>の大型単結晶の育成に成功した。5本足梯子系La_8Cu_7O_<19>の大型単結晶が育成されたのは初めてである。育成された単結晶試料は、粉末X線回折、背面Laue法、ICPよりEuが約2%部分置換されたLa_8Cu_7O_<19>の単結晶あることを確認した。単結晶育成は、原料の組成比が(La,Eu):Cu=2:2、溶媒の組成比が(La,Eu)=Cu=1:9とし、高圧酸素雰囲気中で行った。育成直後の試料は、表面にCuOが析出し、内部にLa_8Cu_7O_<19>単結晶が育成していた。このように表面にCuOが析出したことは、溶媒組成がLa_8Cu_7O_<19>の育成に最適な条件であったため、余ったCuOが表面に析出したためと考えることができる。この結果から溶媒の濃度を調整することでLa_2Cu_2O_5・La_8Cu_7O_<19>単結晶育成が可能であることが分かった。2、CuB2O4の単結晶育成高圧力下の酸素雰囲気中で浮遊帯域溶融法(FZ法)によって単結晶の育成を行った。育成中はBの蒸発が激しいため、溶融部分を狭く、育成速度を大きくして、さらに、蒸発したBを補うためB_2O_3を過剰に入れて行う必要性がることが分かった。また、フラックス法によっても単結晶の育成を行った。

しかし、アモルファスとなってしまい単結晶育成には到らなかった。3、零磁場熱伝導測定装置の作製リード線からの熱の流出を少なくするため装置の修正をおこない、標準試料としてステンレスを測定した結果、約200K以下は正しく測定できるようになった。修正した点は、リード線を熱浴でアンカーし、さらに、アンカーまでを熱伝導の悪いマンガニン線(直径0.1mm)を60cm程度に延長した。スピンによる熱伝導率の機構の解明と磁気秩序と熱伝導の関係を明らかにするため、低次元量子スピン系の熱伝導率の研究を行っている。1.4本足梯子格子系La_2Cu_2O_5と5本足梯子格子系La_8Cu_7O_<19>の大型単結晶育成と熱伝導La_<2-x>Y_xCu_2O_5(x=0.02)とLa_<8-x>Eu_xCu_7O_<19>(x=0,0.08)の大型単結晶の育成に成功した。特に、La_8Cu_7O_<19>系の大型単結晶の育成は世界で初めてである。これらの系において熱伝導率を測定した結果、スピンによる大きな熱伝導は観測されなかった。この結果から、スピンによる大きな熱伝導を得るには、スピンネットワーク内の交換相互作用J^<intra>がJ^<inter>に対して十分大きいことが必要であると結論した。2.S=1のハルデンギャップ系Y_2BaNiO_5の熱伝導Y_2BaNiO_5の大型単結晶を育成し、熱伝導率を測定した。スピンによる熱伝導の大きさを見積もったところ、約100mW/Kcmであった。これは、第一励起エネルギーのバンド幅が大きければ、S=1のスピンギャップ系においても、スピンによる大きな熱伝導が実現する可能性を示した結果である。また、S=1のスピンギャップ系において、スピンによる熱輸送がバリスティックになるという理論的な指摘もあり、その可能性も残っている。3.CuB_2O_4における磁気相転移と熱伝導CuB_2O_4の熱伝導率を測定した。その結果、スピンによる熱伝導率は観測できなかった。しかし、反強磁性相から螺旋相への磁気相転移において、螺旋軸に平行な方向の熱伝導率は変化せず、螺旋軸に垂直な方向の熱伝導率のみ大きく変化することを発見した。このことは、螺旋相において磁気相関長に大きな異方性が現れたことに起因していると結論した。
早期黄斑上膜手術の有効性と発症機序の解明

視力0.9以上の早期黄斑上膜症例に対する早期硝子体手術の有用性を視力0.3-0.8の黄斑上膜症例と臨床所見、病理学的所見で比較検討した。結果:変視横(横線のゆがみ)は両群とも術後、6か月有意に改善した。変視縦は良好群では術後6か月でも有意な改善が見られた。大視症(大きく見える)においては視力通常群では術後に悪化し、視力良好群では大視症の悪化を防ぐことができた。視力は術後3か月、6か月とも有意に視力良好群で良好であった。VFQ-25の結果は心の健康、一般的健康感は改善し、Quality of visionの改善があった。病理では両群に明らかな差は今回認められず、発症の過程の解明には至らなかった。黄斑上膜は黄斑部に生じた線維性膜組織により視力低下や変視症(線が歪んで見える)、大視症(物が患眼で大きく見える)を生じる疾患である。失明に至る疾患ではなく視力低下の程度も様々である。硝子体手術により視力向上は80%以上の症例で得られる。また、術前視力が良い方が術後視力も良いことは報告されている。変視症については術後に軽減することが多いが、完全に消失することは稀である。我々は手術の安全性が高いことから、インフォームドコンセントを得て手術適応の拡大を行った。そして、日本大学倫理委員会承認のもと術前視力0.9以上の視力良好群と術前視力0.40.8の視力通常群おける黄斑上膜手術の後ろ向き研究をまずは行った。その結果、両群とも視力は平均視力1.0以上に良好に回復した。視力通常群と比較し、視力良好群では術後視力改善が速やか、かつ有意に良好であった。また、変視症(横)も有意に視力良好群では改善した(通常群術前1.04°⇒術後6か月0.9°、良好群術前0.84°⇒術後6か月0.38°)(第53回日本網膜硝子体学会で報告;2014年11月)。しかし、大視症については、視力良好群においても改善されなかった(術前4.1%⇒術後5.1%;有意差なし)。通常群において、大視症はむしろ悪化していた(術前8.2⇒術後11.1%有意に悪化)。このことは、術後に視力向上を得ても患者満足度が低い症例がある原因と考えられる。今後は大視症を中心とした前向き検討を予定している。黄斑上膜は黄斑部に生じた線維性膜組織であり、視力低下、変視症(物が歪んで見える)、大視症(物が患眼で大きく見える)などを生じる疾患である。治療には視力が低下した際に硝子体手術を行うことが一般的である。術前視力の良いほうが術後視力もよいことが分かっている。最近では術後のQuality of visionには変視症の関与が大きいこと、大視症は術後も残りやすいことが報告されている。我々は早期の視力良好な段階で手術を行うことで変視症、大視症ともに改善すると仮説を立て研究を行っている。現在まで、40名の登録を予定し、25名の登録を得た。術前視力はETDRS視力で術前平均86.5文字、術後1か月で87.5文字、術後3か月で88.9文字であり有意差は上昇はなかった。術前変視は縦変視は術前0.72が術後1か月で0.35、術後3か月で0.30と有意に改善した。横変視は術前0.73から術後1か月で0.26、術後3か月で0.19と有意に改善した。大視症の縦成分は術前2.6%、術後1か月で2.9%、術後3か月で2.2%であり、横成分は術前3.4%、術後1か月3.1%、術後3か月で2.9%で有意差はなかった。1年間の経過観察を予定しているが短期経過観察では早期視力において変視症の改善は効果的であるが、大視症については有効性を見いだせていない。しかし、さらに15名の症例の増加、長期経過観察により大視症の結果も変わる可能性がある。また、6か月以上の経過観察で読書速度の改善、VFQー25を使用したQuality of visionの評価が今後可能となる。また、これまでに1例も手術による合併症や視力低下例は生じていない。プロトコールの倫理委員会の認証の遅れに伴い、研究の開始が大幅に遅れた。また、視力良好の黄斑上膜患者で手術希望患者が少ない時期もあった。高齢者になる白内障の影響がありコントラスト感度の低下もあるので、そのような症例は対象から除外している。また、壮年者では仕事が忙しく長期経過観察は困難などの理由で断られるケースもあった。このような理由で予定参加人数が満たされていない現状である。視力0.9以上の早期黄斑上膜症例に対する早期硝子体手術の有用性を視力0.3-0.8の黄斑上膜症例と臨床所見、病理学的所見において比較検討した。結果:術後6か月において両群とも術前と比べ術後3か月、6か月とも有意に視力は改善した。術後6か月視力においても視力良好群は有意に良好な視力を示した(視力良好群;logMAR -0.133、視力通常群;logMAR -0.060)。変視(ゆがみ)おいて、縦の変視は術後6か月で視力良好群は有意に改善、通常群は改善したが有意差はなかった。

両群間にいずれの観察時も有意差はなかった。横の変視については両群とも術後3か月、6か月と有意に変視は改善した。両群間に有意差はなかった。不等像視(物の大きさが左右違って見える)において、不等像視縦および横ともに術後6か月で視力良好群では不変であったが、視力通常群では有意に大視症が悪化した。立体視において、視力良好群では術後6か月で改善はなかったが視力通常群では有意に改善した。中心窩網膜厚は術前と比べ術後6か月で視力良好群では388から339マイクロmへ、視力通常群では486381マイクロmへ有意に減少した。また中心窩陥凹のある症例についても両群とも術後6か月で有意にその割合は増加したが、両群間に有意差はなかった。視力良好群で施行した視覚機能に関するアンケート調査では一般的健康感、一般的見え方、目の痛み、心の健康が有意に改善していた。病理学的検討ではTGF-β、α-SMA、GFAPが陽性となったが、PDGF,VEGFは陰性であり、両群に明らかな差はなかった。考按:視力良好な黄斑上膜症例に対する早期硝子体手術は視力維持・改善、変視症の改善においては有用であった。しかし、大視症は残存した。視機能アンケートでも見え方、心の健康も向上しており早期手術は有用と考えた。今後は大視症の改善が課題となると考える。視力0.9以上の早期黄斑上膜症例に対する早期硝子体手術の有用性を視力0.3-0.8の黄斑上膜症例と臨床所見、病理学的所見で比較検討した。結果:変視横(横線のゆがみ)は両群とも術後、6か月有意に改善した。変視縦は良好群では術後6か月でも有意な改善が見られた。大視症(大きく見える)においては視力通常群では術後に悪化し、視力良好群では大視症の悪化を防ぐことができた。視力は術後3か月、6か月とも有意に視力良好群で良好であった。VFQ-25の結果は心の健康、一般的健康感は改善し、Quality of visionの改善があった。病理では両群に明らかな差は今回認められず、発症の過程の解明には至らなかった。2014年10月に新病院移転があり研究業務時間の減少があった。また、移転から軌道に乗るまで患者数の減少、手術患者の減少があり手術件数は減少していた。さらに、日本大学医学部倫理委員より研究方法の再考を指摘されており、現在再度研究方法について検討中である。新たに研究計画書を作製し、来月の倫理委員会に再提出予定である。今後2か月で残り15名の参加を目標にし、参加協力を積極的に促していきたい。視力良好例の研究を施行していることが周辺機関に認知されてきており最近は視力良好例患者の紹介が増加しているので目標数の達成は十分に可能であると考えている。2か月での症例登録が間に合わない場合でも最低でも期間終了中に経過観察6か月のデータを揃えられるように7月までには症例登録を終了する予定である。眼科学実現可能な研究方法を再考して倫理委員会の承認を早急にとる。当科では27ゲージ硝子体手術が2015年4月から開始となり、さらに低侵襲な硝子体手術が可能となった。視力の良好な黄斑上膜に対する早期硝子体手術を行うには適した環境が整った。今後は患者の増加に伴い黄斑上膜手術の増加が期待でき、軌道に乗れば研究はスムースに進んで行くことが期待される。より早期の改善を目指し、27ゲージでの硝子体手術を行っているため、創口が小さく黄斑上膜の摘出が困難であり、病理学的検討が十分に行えず試薬購入などが少ないため。研究の遅れにより病理検査などは行われていないため、試薬などの使用が少なかった。論文作成費用、統計ソフト購入などへの使用を予定している。
カラビーヤウ多様体のモジュライ空間、双有理構造の研究

カラビーヤウ多様体に関しては、モリソンーサイバーグ予想を、論文"Global smoothing of Calabi-Yau threefolds II"で解決した。これは、非孤立特異点を持ったカラビーヤウの変形に関わる予想であり、証明の鍵となったのはDu Bois不変量と呼ばれる特異点不変量であった。さらにこの予想を少し一般化した結果を口頭発表した。一方、複素シンプレクチク多様体においては、双有理写像の研究、(分類理論の立場から)許容されるべき特異点の研究、さらには特異点付き複素シンプレクチク多様体の変形理論を研究した。これらの成果を三つのプレプリント"Deformation theory of singular symplecticn-folds","Extension of 2-forms and symplectic varieties","A noteon symplectic singularities"にまとめ、幾つかのシンポジウム、セミナーで口頭発表した。非退化な正則2形式をもつKaehler多様体を、symplectic多様体と呼ぶ。compactsymplectic多様体に関して様々な性質が研究されているにも関わらず、具体例はきわめて少ない。一方、Calabi-Yau多様体の例は、きわめて多い。そしてCalabi-Yau多様体のmoduli空間の多くは退化と変形の2つの操作によってクモの巣のようにつながっている。本年度は、この現象のアナロジーが、compact symplectic多様体でも成り立つか否かを研究した。得られた結果は次の通りである。π:Y→Xを射影的なsymplectic多様体Yから正規射影多様体Xへの双有理写像とする。このとき、XおよびYの倉西空間はともに非特異であり、両者の間の写像π_*:Def(Y)→Def(X)は有限被覆射である。このことから、Xは変形によって非特異化できるが、出来上がった多様体は、Yを微少に変形したcompact Kaehler多様体に他ならないことがわかる。この状況は、compact symplectic多様体とCalabi-Yau多様体との違いをはっきりとあらわしている。すなわち、compact symplectic多様体の場合、moduli空間がCalabi-Yau多様体のときのごとくクモの巣状につながった様相は期待できない。ここで述べた結果の詳細を、プレプリント:"Deformation theory of singular symplectic n-folds"に書いた。
ユーザの個票データに基づくネットワーク外部性とスイッチングコストの分析

本研究はネットワーク外部性とスイッチングコストの大きさを、ユーザの個票データを使って計測、分析したものである.まず、OSについては、ネットワーク外部性の大きさは、機能・性能の向上すなわち技術革新では崩せないほどに大きい。現在のシェアの差を前提すると、シェア2位の企業が新しい機能・性能でネットワーク外部性に対抗するには、10年分の技術革新を一挙に行う必要がある。それだけの技術革新を現実に達成できるとは考えにくく、ゆえにネットワーク外部性は大きな参入障壁となっている。OS市場については参入が阻害され、競争が減退している可能性が高い。IP電話でのネットワーク外部性は、音質・信頼性など技術革新で対抗するには難しいが、料金換算で600円ほどであり、思い切った料金引き下げを行えば対抗できるほどの大きさである。スイッチングコストも300円ほどでそれほど大きいわけではない。現状では競争が減退する恐れは無いと見てよい。ルータについては、ネットワーク外部性はユーザによって認識されてはいるものの、測定して見るとその大きさは必ずしも有意ではない。また、有意であってもその効果の大きさはスイッチングコストよりも小さい。スイッチングコストは有意で、その大きさはネットワーク外部性を上回るが、それでも技術革新で対抗できないほどの大きさではない.全体としてルータ市場では競争政策を発動する必要性は乏しいと考えられる。以上をまとめてみると、ネットワーク外部性による独占化傾向が生じていて、競争政策上問題なのはOS市場である。IP電話とルータについては技術革新の力を信じて、市場競争にまかせておくだけでよいということである。この調査の目的は個票を用いての測定がどれだけ有効であるかにあった。本研究では技術革新と比較した場合のネットワーク外部性とスイッチングコストの比較がある程度可能であることが示されたと言えよう。本年度は、ネットワーク外部性とスイッチングコストを分けて測定するための調査方法の設計と実施に集中した。したがって主たる研究成果は来年度に発表される予定である。本年度前半は、離散的選択モデルで外部性を推定した文献のサーベイを行った。その過程で得た知見は以下にあげた論文に反映されている。(1)は個票を使ったネットワーク外部性の測定であるが、まだスイッチングコストは考慮していない。(2)はブロードバンド・サービスでのスイッチングコストとネットワーク外部性を実験的に推定した。(3)は理論的サーベイであり、理論的背景を考察している。(2)田中辰雄・矢崎敬人・村上礼子(2004)「ブロードバンド・サービスの競争実態に関する調査」『公正取引』10月号本年度後半は、これらの予備調査をもとに、今回の調査の日玉である調査票の設計を行った。調査対象としたのは、ワープロソフト、表計算ソフト、ブラウザ、動画プレイヤー、ネット証券である。それぞれユーザの過去の利用履歴を聞いて、離散選択モデルで推定するために調査票を何度も設計しなおした。実際の調査実施は1月であり、今回の調査費用はほとんどこの調査に費やした調査自体は快調に実施され、分析は現在進行中である。平成17年度には日本経済学会などで報告をする予定である。本年度は昨年度に実施した調査データの分析を行った。その成果の一部はとして学会に発表した。アプリケーションソフトについては学会発表ではなく研究会の形で中間成果の報告を行い、多くの示唆を得た。おおむね予想通りの結果で、スイッチングコストが定量的に測定でき、またそれなりに合理的な値になっていることが確かめられた。しかし、同時にこれらの発表を通じて重要な疑問点が2点出された。(1)複数の調査で対象が違うとき(たとえばワープロと表計算)、得られた結果に必ずしも比較可能性がない、

(2)アンケートに答える人の過去10年の記憶をたどっており、その記憶が正しいかどうかの検証が必要である。これらの批判点はもっともなものなので、本年度はこれらの批判点に答えるために調査を再設計し、それを実施した。再調査は次の2点からなされた。(1)比較可能性を守るために、昨年度に調査した対象者にもう一度質問を行った。そのために去年依頼したのと同じ会社であるマイボイス社に委託して再度アンケート調査を行った。これにより、すべての対象を同じ変数で分析することができる。(2)記憶が正しいかどうかは、実際の行動を比較することでチェックできる。そこで、一つの方法として、ネットレイティング社から、ユーザのウエブの利用履歴を入手し、スイッチングコストとネットワーク外部性を実際の利用履歴から推定することを試みた。ここで得た結果が記憶に頼るアンケートで得た結果と大差がなければ、我々の推定の信頼性は大きく向上する。以上の再調査は、本年度の後半に実施され、データが入手できたのは年度末になってからである。現在、本年得られたデータと昨年のデータの照合を行っており、その成果を最終年度に報告する予定である。本年度は最終年度として報告書に力を注いだ。個票データからの分析として最もよい成果を出せたものは、パソコンのOSとIP電話、そしてルータであった。そこでこの3つの製品に絞ってデータの精査を行うとともに、離散選択モデルによる推定を行った。ユーザの履歴からスイッチングコスト要因を変数化し、市場シェアからネットワーク外部性要因を変数化する。この二つからユーザの財の選択モデルをつくり、ここからネットワーク外部性とスイッチングコストを説明する。その結果次の知見が得られた。(1)パソコンのOSネットワーク外部性は非常に強く、スイッチングコストもかなりの程度働いており、技術革新ではひっくりえせないほどに大きい。すなわち、10年以上先を行くような革新でなければひっくりかえせない。パソコンの歴史から見てそれだけの技術革新を現実に達成できるとは考えにくく、ゆえにネットワーク外部性は大きな参入障壁となっている。競争が減退している可能性が高い。(2)IP電話でのネットワーク外部性は、音質・信頼性など技術革新で対抗するには難しいが、料金換算で600円ほどであり、思い切った料金引き下げを行えば対抗できるほどの大きさである。スイッチングコストも300円ほどでそれほど大きいわけではない。市場自体が急激に拡大しており競争が減退しているとは思え得ない(3)ルータについては、ネットワーク外部性はその大きさは必ずしも有意ではない。スイッチングコストは有意で、その大きさはネットワーク外部性を上回るが、それでも技術革新で対抗できないほどの大きさではない。全体としてルータ市場では競争政策を発動する必要性は乏しいと考えられる。
密結合型コンピュータネットワークを実現するネットワーク仮想メモリシステムの研究

高性能RISC型マスクロプロセッサを複数個用いたマルチプロセッサシステムが,高性能計算機システムとして期待されている。マルチプロセッサシステムで糸問題となるものに主メモリの管理の問題がある。多数のプロセッサが大容量の共有メモリにアクセスすり方式はソフトウェア製作上,オペレーティングシステム構成の容易さから望ましいが,メモリアクセスがボトルネックとなる。そこで,分散メモリシステム上に仮想共有メモリシステムを実現し,このボトルネックの発生を抑える方伴式を提案した。本メモリシステムは,物理的には分地したメモリから構成されるが,ソフトウェアから見ると集中型共有メモリに見えるものである。このような仮想メモリを実現するためには,共有メモリ空間を,セグメントに分割し,各セグメントを要素プロセッサ上のメモリに分散したような仮想共有メモリシステムを実現する必要がある。リング結合型並列計算機システムを構築し,ページ・システムを実現し,ページ間において,無矛盾性を保証するプロトコルを提案し,実現した。あわせて,シミュレーション(トレース・駆動形)を用いることにより,本方式の有効性を検証した。並列計算機において個々のCPUのMIPS値がいくら高くても,通信路においてボトルネックが発生すれば,システム全体の処理能力は大きく低下する.そのため,要素プロセッサ間の通信路においてバッファリングを行いプロセッサ間距離に依存しない形態の高速通信網を構築する必要がある.そこで,プロセッサ間通信を高速に行う専用ハ-ドウェアのFPGA(Field Programmable Gate Array)による構築を試みた.現在は設計を終了し,論理シミュレ-タにより動作確認を行い,8台の通信専用ハ-ドウェアを実装した評価システムを製作中である.ネットワ-ク仮想メモリシステムにおいて,キャッシュメモリ間のデ-タの一致性(無矛盾性)を保証する無矛盾化プロトコルをシステムに実装する必要がある.無矛盾化プロトコル専用ハ-ドウェアについては評価システムを製作し,一致性を保証するための要素プロセッサ間でのメッセ-ジを考察した.さらにCPUボ-ドを接続し,要素プロセッサ単体での最高性能の計測を行った.現在の要素プロセッサは128KBのメモリを実装しているが,プロトコル専用ハ-ドウェアにより,最大16MBの仮想メモリを実装したメモリシステムの構築を行った.以上の成果をもとに,処理に核となるCPUボ-ド,通信専用ハ-ドウェア,無矛盾化プロトコル専用ハ-ドウェアからなる要素プロセッサを製作し,ネットワ-ク仮想メモリを実装した拡張性の高い並列処理システムの構築を行ないつつある.高性能RISC型マイクロプロセッサを複数個用いたマルチプロセッサシステムが、高性能計算機システムとして期待されている。マルチプロセッサシステムで問題となるものに主メモリの管理の問題がある。多数のプロセッサが大容量の共有メモリにアクセスする方式はソフトウエア製作上、オペレーティングシステム構成の容易さから望ましいが、メモリアクセスがボトルネックとなる。そこで、分散メモリシステム上に仮想共有メモリシステムを実現し、このボトルネックの発生を抑える方式を提案した。本メモリシステムは物理的には分散したメモりから構成されるが、ソフトウエアから見ると集中型共有メモリに見えるものである。このような仮想メモリを実現するためには、共有メモリ空間をセグメントに分割し、各セグメントを要素プロセッサ上のメモリに分散したような仮想共有メモリシステムを実現する必要がある。リング結合型並列計算機システムを構築し、ページ・システムを実現し、ページ間において、無矛盾性を保証するプロトコルを提案し実現した。あわせて、シミュレーション(トレース・駆動形)を用いることにより、本方式の有効性を検証した。