hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
携帯電話等の電磁場で脳腫瘍が発生するか-疫学的研究-

電磁場の生体影響に関しては過去のAmes testにおいては影響無しとの結果が得られたが、小核試験では影響ありとの結論が得られている。次には人への電磁場のリスクを検討する必要が生じる。研究班を組織し、質問紙を作成した。質問紙は強磁場利用者とその対照群用と、携帯電話の影響調査用の2種類作成した。調査項目は自動車の運転、携帯/PHSの所有、現在の専門分野、現在までに使用した装置・機器、作業中の体調変化(のどの渇きなど)、長期的体調変化(記銘力の変化など)等である。昨年度は強磁場利用者を日本磁気共鳴学会会員とし、郵送調査を実施した。本年度はその対照群として、非磁場作業者1213名に対し同様の調査を実施した。回答者は173名であった(回収率14%)対照者の性別は、男100名(61%)、女64名(39%)で、平均年齢は男42.5±11.8歳、女28.4±5.9歳であった。携帯/PHSの所有者は159名(93%)であった。携帯電話の影響調査に関しては、医科系大学生104名と工学系大学生128名に対し調査を実施した。携帯電話所有率は医科系98%、工学系91%(p=0.024)であった。アンケート内容は、長期的に見た体調の変化、携帯電話を使用している時の体調の変化などで、肩こり、吐き気等の変化について調査した。また、磁場曝露作業者の個人モニタリング、磁場環境測定などの実施に関しては、8名について実施した。対象者の性別は、全て男、平均年齢は34.8 ±14.2歳であり、尿の17-KS、コルチゾール、血清のメラトニン、LDH等に関し、詳細なデータを収集し、解析した。さらに例数を増やすことにより、より質の高い正確な研究結果が得られるものと考えられる。50Hz 40mTの磁場の影響をAmes testで検討したが、特に変化は起きないことが確認された。また、マウスの骨髄細胞に静磁場(電磁場)が影響を及ぼすか3.0T(48,72時間)、4.7T(24,48,72時間)の場合で検討した。小核の発生頻度は時間に依存しており、磁場強度に関しては4.7Tの方が3.0Tよりも多く小核が発生した。これは静磁場に対するストレス反応、もしくは静磁場の染色体異常誘発性、または紡錘体機能阻害の影響と考えられる。このように、細菌利用の研究においては影響無しとの結果が得られたが、哺乳動物での実験では影響ありと結論が得られた。研究班を組織し、過去の内外の疫学調査の文献を検討し、質問紙を作成した。質問紙は強磁場利用者(作業者)とその対照群用と携帯電話の影響調査用の2種類作成した。調査項目は対象プロフィール、自動車の運転、携帯/PHSの所有、現在の専門分野、現在までに使用した装置・機器(機種、作業従事歴、作業頻度、磁場強度、使用頻度など)、作業中の体調変化(肩こり、のどの渇き、吐き気、食欲など)、長期的体調変化(血圧、飲酒喫煙量、記銘力の変化など)等である。調査対象者は強磁場利用者(作業者)は日本磁気共鳴学会会員とし調査を開始した。また、その対照群は現在検討中である。携帯電話の影響調査用に関しては、携帯電話利用者と非利用者について学生などを対象として調査を進めている。

今後は対象者を限定した健康診断、血液検査、磁場曝露個人、モニタリング、磁場環境測定などを実施していく。それにより、今までの疫学研究では得られなかった詳細なデータの収集が可能であり、それらを解析することにより、より質の高い正確な研究結果が得られるものと考えられる。電磁場の生体影響に関しては過去の細菌利用の研究(Ames test)においては影響無しとの結果が得られたが、哺乳動物での実験(小核試験)では影響ありとの結論が得られている。次には人への電磁場のリスクを検討する必要が生じる。研究班を組織し、過去の内外の疫学調査の文献を検討し、質問紙を作成した。質問紙は強磁場利用者(作業者)とその対照群用と携帯電話の影響調査用の2種類作成した。調査項目は対象プロフィール、自動車の運転、携帯/PHSの所有、現在の専門分野、現在までに使用した装置・機器(機種、作業従事歴、作業頻度、磁場強度、使用頻度など)、作業中の体調変化(肩こり、のどの渇きなど)、長期的体調変化(血圧、飲酒喫煙量、記銘力の変化など)等である。調査対象の強磁場利用者(作業者)は日本磁気共鳴学会会員とし郵送調査を実施した。対象者は3111名で、回答者は864名であった(調査不能者35名、回収率28%、平成14年12末現在)。対象者の性別は、男705名(88%)、女97名(12%)で、平均年齢は男42.0±7.9歳、女38.3±8.2歳であった。また、既婚者は705名(83%)、子供有りは647名(77%)であった。子供の性別は男660名、女650名と性差が見られなかった。携帯/PHSの所有者は700名(81%)であった。現在の専門分野は医学系が718名(86%)、主として使用する装置は磁場発生装置(含NMR, MRI)が798名(95%)と最も多かった。主要作業環境で磁場強度は0-0.49Tが91名(22%)、0.5-1.49Tが127名(30%)、1.5T以上が201名(48%)であった。作業中の体調変化では、肩こりの増加140名(16%)、のどの渇きの増加96名(11%)等が見られた。また、この調査の対照群は現在検討中である。携帯電話の影響調査用に関しては、携帯電話利用者と非利用者を対象として調査を進めている。電磁場の生体影響に関しては過去の細菌利用の研究においては影響無しとの結果が得られたが、哺乳動物での実験(小核試験)では影響ありとの結論が得られている。研究班を組職し、過去の内外の疫学調査の文献を検討し、質問紙を作成した。質間紙は強磁場利用者(作業者)とその対照群用と携帯電話の影響調査用の2種類作成した。調査項目は自動車の運転、携帯/PHSの所有、現在の専門分野、現在までに使用した装置・機器(作業従事暦など)、作業中の体調変化(肩こりなど)、長期的体調変化(血圧など)等である。昨年度は強磁場利用者(作業者)に対し、郵送調査をした。本年度はその対照群として、非磁場作業者1213名に対し同様の調査を実施した。回答者は173名であった(回収率14%)。対照者の性別は、男100名、女64名で、平均年齢は男42.5±11.8歳、女28.4±5.9歳であった。また、既婚者は97名、子供有りは70名であった。子供の性別には、差が見られなかった。
超精密回転位置決め用回転アクチュエータの開発研究

超精密回転位置決め用回転アクチュエータの開発研究を、当初の研究計画に基づいて、以下のように遂行した。1.圧電素子を一体とした変位拡大機構の動的挙動を実験的に調べることにより、この機構の挙動が組立て誤差に影響されることがわかった。2.変位拡大機構を使用しない方式を検討し、圧電素子単位で十分に目的のアクチュエータを開発できることを実験により確認した。3.圧電素子単体のみを使用する回転微動アクチュエータの改良機を製作するとともに、この装置の駆動用電源を製作した。そして、この装置の基礎特性を調べた。その結果、本研究以前に製作した試作機に比べて(1)安定した回転出力角を得ることができる、(2)回転速度を速くできる、(3)耐負荷トルクを大きくとれる、ことなどの改良点を改良機が有することがわかった。また、本改良機の分解能は6.25×10^<-7>rad(約0.13秒)であり、本改良機は超精密回転位置決め用アクチュエータとして使用できうる十分な分解能を有することがわかった。4.製作した改良機の出力軸に81000(パルス/回転)の高分解能エンコーダを直結し、このエンコーダからの出力パルスを16分割回路ユニットにより16分割して1秒の回転角度まで計測できるようにした。そうして、パーソナルコンピュータを中心にして、改良機の制御システムを構成した。このときの制御方式は比例制御である。この制御システムにより改良機の超精密回転位置決め制御実験を行ったところ、現在、10秒程度の位置決め精度を得ている。5.今後、回転位置決め精度を1秒にすることができたときには、超精密加工旋盤の工具移動台に使用して切削実験を行う予定である。以上、本研究ではの実用化の可能性のある回転微動アクチュエータを実現するなどの成果を得ることができた。
スラブ内部の相転移に伴う応力場と深発地震の発生の場との関連性

本研究では、物性値の空間分布を考慮して、スラブ内の応力場の数値シミュレーションを行った。スラブ構成物質をオリビン(Mg0.89Fe0.11)2SiO4と仮定し、差分(FD)法を用いてスラブ内の温度分布を計算し、各タイムステップごとに物性値の空間分布を反映させた。スラブ内部の応力場に影響を与える要素として、スラブと周囲のマントルの密度差により生じる正・負の浮力、沈み込むスラブの上面・下面に働く剪断力、スラブ先端がマントルから受ける抵抗力、熱応力及び不均質体積変化により生じる応力を考慮し、有限要素法(FEM)を用いて弾性応力解析を行った。正・負の浮力に起因する応力は、α相内のdown.dip tension、γ相内に卓越するdown-dip compression、γ→Pv+Mw相転移境界付近のdown-dip tensionで特徴づけられ、最大剪断応力はオリビン準安定相境界及びγ相内深部に集中し30MPa程度を示した。剪断力に起因する応力場は、α相内では圧縮場が、γ相内ではdown-dip tensionが現れ、最大剪断応力の大きさは、数MPaと非常に小さかった。スラブ先端が受ける抵抗力に起因する応力場では、down-dip compressionが卓越し、最大剪断応力はスラブ先端部で最大値を示した。熱応力及び不均質体積変化により生じる応力は、各相転移境界で応力集中が見られた。深発地震発生数と解析結果のdown-dip方向の応力を比較した結果、正・負の浮力による応力が深発地震のピークと一致し、700km以深では最大剪断応力がゼロに近づき、サイスミシティが見られないことがうまく説明されることにより、考慮した5つの要素の中で最も良い一致を示すことがわかった。また、正・負の応力に起因する応力場とハーバード大学のグループによるCMT解との比較を試み、これについてもスラブと周囲のマントルの密度差による正・負の浮力が地震学的観測データを最もうまく説明する支配的な要素であると結論づけた。1.スラブ深部の主要鉱物であるオリビン(α)、変形スピネル(β)、スピネル(γ)、ペロブスカイト(Pv)+マグネショウスタイト(Mw)の常圧での熱膨張係数の温度依存性の実験データをコンパイルし、各相の非圧縮率を連続する温度(500-2000 K)・圧力(10-30 GPa)の関数としてダイアグラムに図示した。これを用いて、Birch-Murnaghanの状態方程式を数値的に解き、高温高圧下での各相の密度もダイアグラム化した。剛性率・ポワソン比・熱膨張係数についても同様に連続的な温度・圧力の関数として図示し、各相に対する各種物性パラメターの温度・圧力依存性の概略を把握した。2.鉱物物理学の研究成果を用いて700°Cを仮定したα→β、β→γの相転移のカイネティクス線とγ→Pv+Mwの相転移線を1.の温度-圧力ダイアグラム上で描き、各相の存在しうる温度・圧力範囲を特定した。これに基づき、1.の各相の密度や各種弾性率をそれぞれ1つの温度-圧力ダイアグラム上に描いた。二相以上が共存する領域では相転移の程度に応じて各物性パラメターの値を求め、相転移のカイネティクスを考慮した任意の温度・圧力での密度と各種弾性率を求めた。3.断熱圧縮による温度上昇、摩擦熱、蛇紋岩の脱水反応による温度低下、放射性元素の壊変による温度上昇とオリビンの相転移に伴う発熱・吸熱反応による温度変化を熱源とする熱伝導方程式を2次元差分法によって解き、トンガスラブの幾何学的パラメターに対するスラブ内の現実的な温度分布を計算するとともに、スラブ内のα→β、β→γ、γ→Pv+Mwの相転移境界面の位置を求めた。

深発地震発生数と解析結果のdown-dip方向の応力を比較した結果、正・負の浮力による応力が深発地震のピークと一致し、700km以深では最大剪断応力がゼロに近づき、サイスミシティが見られないことがうまく説明されることにより、考慮した5つの要素の中で最も良い一致を示すことがわかった。また、正・負の応力に起因する応力場とハーバード大学のグループによるCMT解との比較を試み、これについてもスラブと周囲のマントルの密度差による正・負の浮力が地震学的観測データを最もうまく説明する支配的な要素であると結論づけた。
ES細胞を用いた歯および歯周組織の再生法の開発

1.分化誘導したES細胞と歯上皮を接合させて歯胚を作成する。マウスES細胞から樹立した神経堤細胞様クローンNCSCD4と歯の形成能を有する胎生11.5日のマウス下顎上皮を2日間共培養した後、マウス腎皮膜下に移植し、移植14日後に移植組織を解析した。骨軟骨組織などが形成されたが歯胚組織は形成されなかった。そこで、笹井らの方法によりES細胞から神経堤細胞を分化誘導し、この細胞と胎生11.5日の下顎上皮を2日間共培養した後、腎皮膜下に移植した。移植14日後に移植組織を解析したが、骨軟骨組織などが形成されたものの歯胚組織は形成されなかった。そこで、ES細胞から分化誘導した神経堤細胞の密度を高める種々の工夫をして下顎上皮と共培養したが、年度内に歯胚組織の作成成功には至らなかった。2.歯間葉と口腔粘膜上皮を接合させて歯胚を作成する方法を開発する。分化誘導したES細胞と歯上皮を接合させて歯胚を作成することができなかったので、研究計画を一部変更して、歯の形成能を有するとされる胎生12.5日のマウス下顎歯間葉組織と種々の日齢の口蓋粘膜上皮組織を接合させ、2日間共培養した後、マウス腎皮膜下に移植した。14日後に移植組織に歯胚が形成されるか調べたところ、生後2日齢までの口蓋粘膜上皮組織を用いると歯胚が形成されるが、それ以後の口蓋粘膜上皮組織では歯胚が形成されないことが判明した。そこで、口蓋粘膜上皮細胞を1週間培養し、胎生12.5日のマウス下顎歯間葉組織と接合させて、口蓋粘膜上皮組織と同様の方法で歯胚の作成を試みたところ、生後4週齢までのマウスから単離・培養した口蓋粘膜上皮細胞で歯胚が形成された。この結果により、ES細胞から胎生12.5日のマウス歯間葉組織を分化誘導できれば、歯上皮の細胞は生後4週齢の培養口蓋粘膜上皮細胞を用いても歯胚を作成することが可能であることが示された。6.5kb connexin43 promoterに緑色蛍光蛋白EGFPをつないだプラスミドを導入したマウスES細胞を用いて胚様体を作成し、さらに、この胚様体をBMP4などの添加培地を用いて神経堤様構造を呈する組織に分化誘導した。この神経堤様組織は、緑色蛍光を発した。神経堤様組織をトリプシン処理後、単離された細胞をセルソーターにかけて、緑色蛍光を発する細胞を分取した。この細胞は、神経堤細胞に特徴的な遺伝子群の発現を呈していることがRT-PCRにより確認された。この細胞をX線照射して分裂能を失わせたMEF細胞上で培養して、数個のクローンを樹立した。この中のNCCD4というクローン細胞およびマウス骨髄細胞を用いて、歯胚の分化誘導の実験を行った。これらの細胞塊の上に胎生10.5日GFPマウスの第一鰓弓上皮を被せ、2日間培養した後、マウス腎皮膜下に移植した。移植後10日で組織を組織学的に解析した。まず、マウス腎皮膜下に胎生10.5日GFPマウスの第一鰓弓そのものを移植して10日後に解析すると、正常な歯胚が形成されることを確認した。しかしながら、NCCD4細胞および骨髄細胞を用いた移植組織では、いずれも、歯胚組織は形成されず、大部分が軟部組織で一部に骨様組織が認められた。Sharpeらの報告(J Dent Res 83:518-522,2004)では、骨髄細胞を用いた移植組織からは歯胚が形成されたとあるが、彼らと同じ方法を用いたにもかかわらず、彼らのような結果は得られなかった。NCCD4細胞および骨髄細胞を第一鰓弓上皮下で3次元的に培養することがうまくできていな点に原因があることが考えられた。そこで、ハイドロゲルを用いてNCCD4細胞および骨髄細胞を第一鰓弓上皮下で3次元的に培養する方法を試みた。現在、この方法による移植組織の組織学的解析を行っているところである。昨年度にマウスES細胞から樹立した神経堤細胞様細胞クローンNCSCD4およびマウス骨髄細胞を用いて、歯胚の分化誘導の実験を行った。昨年度は、Sharpらの方法(J Dent Res 83:518-522,2004)を用いたが、彼らの方法を忠実に再現したにもかかわらず、NCSCD4細胞および骨髄細胞を用いた移植組織からは歯胚が形成されず、彼らのようなpositiveな結果(胎生10.5日マウス第一鰓弓上皮と骨髄細胞を用いた移植組織から歯胚が形成されるという結果)は得られなかった。彼らの方法ではNCCD4細胞および骨髄細胞を歯上皮下で3次元的に密集して培養することがうまくできない点に原因がある可能性が考えられた。そこで、NCSCD4細胞および骨髄細胞を歯上皮と密着して培養できるように、Tujiらの方法(Nature methods 4:227-230,2007).を参考にしてコラーゲンゲルを用いた検討を行った。すなわち、NCSCD4細胞および骨髄細胞の細胞塊の上に胎生10.5日から胎生14.5日のGFPマウスの第一鰓弓上皮あるいは歯上皮を被せ、コラーゲンゲル内で2日間培養した後、マウス腎皮膜下に移植した。

移植後14日で組織を組織学的に解析した。まず、Tujiらの成績、すなわち、マウス胎生14.5日のGFPマウス歯上皮と歯間葉の共培養組織を腎皮膜下に移植後14日で歯胚が形成されることを確認した。歯間葉に代えて骨髄細胞を用いた移植実験では、胎生10.5日から胎生14.5日のGFPマウスの第一鰓弓上皮あるいは歯上皮のどの時期の上皮を組み合わせても歯胚は形成されなかった。NCSCD4細胞と胎生10.5日から胎生14.5日のGFPマウスの第一鰓弓上皮あるいは歯上皮の組み合わせ実験では、胎生10.5日の上皮では全く歯胚様組織は形成されなかった。胎生11.5日から胎生12.5日の歯上皮との共培養では、歯胚様組織が低い頻度ながら認められた。この組織が歯胚組織と言えるものなのか、現在、組織学的に検討中である。1.分化誘導したES細胞と歯上皮を接合させて歯胚を作成する。マウスES細胞から樹立した神経堤細胞様クローンNCSCD4と歯の形成能を有する胎生11.5日のマウス下顎上皮を2日間共培養した後、マウス腎皮膜下に移植し、移植14日後に移植組織を解析した。骨軟骨組織などが形成されたが歯胚組織は形成されなかった。そこで、笹井らの方法によりES細胞から神経堤細胞を分化誘導し、この細胞と胎生11.5日の下顎上皮を2日間共培養した後、腎皮膜下に移植した。移植14日後に移植組織を解析したが、骨軟骨組織などが形成されたものの歯胚組織は形成されなかった。そこで、ES細胞から分化誘導した神経堤細胞の密度を高める種々の工夫をして下顎上皮と共培養したが、年度内に歯胚組織の作成成功には至らなかった。2.歯間葉と口腔粘膜上皮を接合させて歯胚を作成する方法を開発する。分化誘導したES細胞と歯上皮を接合させて歯胚を作成することができなかったので、研究計画を一部変更して、歯の形成能を有するとされる胎生12.5日のマウス下顎歯間葉組織と種々の日齢の口蓋粘膜上皮組織を接合させ、2日間共培養した後、マウス腎皮膜下に移植した。14日後に移植組織に歯胚が形成されるか調べたところ、生後2日齢までの口蓋粘膜上皮組織を用いると歯胚が形成されるが、それ以後の口蓋粘膜上皮組織では歯胚が形成されないことが判明した。そこで、口蓋粘膜上皮細胞を1週間培養し、胎生12.5日のマウス下顎歯間葉組織と接合させて、口蓋粘膜上皮組織と同様の方法で歯胚の作成を試みたところ、生後4週齢までのマウスから単離・培養した口蓋粘膜上皮細胞で歯胚が形成された。この結果により、ES細胞から胎生12.5日のマウス歯間葉組織を分化誘導できれば、歯上皮の細胞は生後4週齢の培養口蓋粘膜上皮細胞を用いても歯胚を作成することが可能であることが示された。
「小児心身症の予防に関する研究」-摂食障害と中学生のボディーイメージ-

小児心身症予防の効果的介入のための基礎資料を得る目的で、摂食障害児20例を対象に面接調査(準備因子、誘発因子、持続因子)を、また、中学・高校・大学生554名を対象に質問紙調査(ボディイメージ、セルフイメージ、摂食障害傾向)を行った。その結果、準備因子として、個人の性格特性(過度に他人評価を気にする)、家族(家族システムを含む)あるいは学校での対人関係の問題が慢性的に持続していた。直接的な誘発因子としては、外面的にはささいなきっかけ(友人からの肥満の指摘、発達段階における要求等)であったが、内面の感情は喪失感、挫折感、自己評価の低下などがあり、抑うつ的で無力感を感していた。持続因子として、患児が体験する達成感や優越感、空腹感や満腹感などの身体感覚の喪失、肥満恐怖やボディーイメージの障害、認知の歪み、自我機能の低下、拒食を通して周囲を振り回す誇示(二次的利得)などであった。中学・高校・大学生のボディイメージ、セルフイメージ、摂食障害傾向については、自己の体重を過大に評価する群(過大評価群)は、適正に評価する群(適正評価群)、よりも自己閉鎖性が高く、身体に対する評価は低く、摂食障害傾向にあることが明らかになった。特に中学・高校生女子において、より摂食障害的な態度が顕著であった。以上の結果から予防的視点として、子ども自身が自己の心理・社会的発達課題を成就できるような養育・教育のあり方(母子関係、父子関係、家族・地域・学校での人間関係)が重要であり、ボディイメージ、セルフイメージの形成期の保健指導の必要性について提言した。心理・社会的問題を背景に持つ小児心身症の援助には,多大な時間と労力が必要であり予防が急務である。予防のための効果的な介入に向けて,今研究では(1)摂食障害患児や家族の援助過程で学んだことを集団指導に生かすこと,(2)思春期を対象に身体的変化(特にボディイメージ)の認知のありかたが,摂食態度にどのような影響を及ぼしているかについて検討することである。平成2年から同8年までに小児期に発症し神経性食欲不振症と診断され援助を行った症例について,援助過程で表現された悩みや心理的問題について分析しているが,患児のほとんどが愛情欠乏状態(愛情があっても受け取る側に問題がある場合もある)にあり常に他者を過剰に意識し,周囲が自分を理解してくれないと感じており,誤った認知による食事や体型へのとらわれ,自発的な問題解決手段を身につけることが困難な状況が表現されている。初診時に実施した心理検査(自我状態,親子関係,P-Fスタディ等)から他者との関係性やストレスへの対処の仕方,対人関係における基本的構え等について分析中である。また,母親面接により出生から発症にいたるまでの環境,他者との関係性,自己主張などの表現性,発症要因と思われるものやそのきっかけについて聴取し分析中である。健康な中学生を対象に,ボディイメージと摂食態度についてのアンケート調査を行った。女子中学生では,自己の体重に対する認知やボディイメージの評価によって,摂食障害的な行動へ連なる可能性が示唆された。詳細について現在分析中である。その結果、準備因子として、個人の性格特性(過度に他人の評価を気にする)、家庭(家族システムを含む)あるいは学校での対人関係の問題が慢性的に持続していた。直接的な誘発因子としては、外面的にはささいなきっかけ(友人からの肥満の指摘、発達段階における要求等)であったが、内面の感情は喪失感、挫折感、自己評価の低下などがあり、抑うつ的で無力感を感じていた。

持続因子として、患児が体験する達成感や優越感、空腹感や満腹感などの身体感覚の喪失、肥満恐怖やボディイメージの障害、認知の歪み、自我機能の低下、拒食を通して周囲を振り回す力の誇示(二次的利得)などであった。中学・高校・大学生のボディイメージ、セルフイメージ、摂食障害傾向については、自己の体重を過大に評価する群(過大評価群)は、適性に評価する群(適性評価群)よりも自己閉鎖性が高く、身体に対する評価は低く、摂食障害傾向にあることが明らかになった。特に、中学・高校生女子において、より摂食障害的な態度が顕著であった。以上の結果から予防的視点として、子ども自身が自己の心理・社会的発達課題を成就できるような養育・教育のあり方(母子関係、父子関係、家族・地域・学校での人間関係)が重要であり、ボディイメージ、セルフイメージの形成期の保健指導の必要性について提言した。
象牙質う蝕の進行に及ぼす各種免疫グロブリンの影響

象牙質う蝕の進行には,細菌性因子とともに,象牙細管内のさまざまな有機,無機成分の関与が考えられている.我々はこれまでに,象牙質う蝕の進行程度が歯髄の生死にともなって大きく異なることや,その原因が象牙細管に存在する種々の成分,すなわち象牙芽細胞突起の変性,収縮度や,dentinal fluidの中の免疫成分の有無にあることなどを明らかにしてきた.しかし,細管内にみとめられる免疫成分の由来や,これと結晶成分との関係についてはまだ不明な点が多い.そこで本研究ではこうした点を明らかにするために,平成元年度より3年間にわたり,ヒトのう蝕歯を用いて,象牙質う蝕の進行と防御のメカニズムを明らかにすることに努めた.研究はほぼ順調に進展し,当初予定していた実験はすべて終了した.結果を要約すると,生活菌においては,う窩の表層部以外に,う蝕象牙質内の主として細菌が侵入した部位の歯髄側細管内にもlgGなどの免疫グロブリンの局在がみとめられた.しかしこのとき歯髄の炎症は軽度で,形質細胞はほとんどみられなかった.一方,失活歯では,表層部には生活菌と同様に免疫グロブリンが観察されたが,歯髓側の細管内ではいずれの免疫グロブリンもみとめられなかった.なお分泌型lgAの構成成分であるSecretary Componentは歯髄の生死に関係なく,う窩の表層部にだけ観察された.したがって象牙質う蝕の初期に歯髄側細管内にみられる免疫グロブリンは,歯髄を経た血清由来のものが大半を占めていることが示唆された.そして,う蝕が進み歯髄の炎症が拡大すると,これに細胞が産生する免疫グロブリンが加わって,細管内を侵入してくる細菌群に対抗するようになるものと考えられた.なおBrownーBrenn染色とヌ-ブ硬さの測定結果から,象牙質う蝕においては脱灰,軟化が細菌の侵入より先行することが再確認された.SEM観察結果によると,う蝕象牙質の象牙細管内における成分の出現頻度はきわめて低かった.したがって本成分と免疫グロブリンの局在性との間には,直接の関連はないものと考えられる.象牙質う蝕の進行には,細菌性因子とともに,象牙細管内のさまざまな有機,無機成分の関与が考えられている.我々はこれまでに,象牙質う蝕の進行程度が歯髄の生死にともなって大きく異なることや,その原因が象牙細管に存在する種々の成分,すなわち象牙芽細胞突起の変性,収縮度や,dentinal fluidの中の免疫成分の有無にあることなどを明らかにしてきた.しかし,細管内にみとめられる免疫成分の由来や,これと結晶成分との関係についてはまだ不明な点が多い.そこで本研究ではこうした点を明らかにするために,平成元年度より3年間にわたり,ヒトのう蝕歯を用いて,象牙質う蝕の進行と防御のメカニズムを明らかにすることに努めた.研究はほぼ順調に進展し,当初予定していた実験はすべて終了した.結果を要約すると,生活菌においては,う窩の表層部以外に,う蝕象牙質内の主として細菌が侵入した部位の歯髄側細管内にもlgGなどの免疫グロブリンの局在がみとめられた.しかしこのとき歯髄の炎症は軽度で,形質細胞はほとんどみられなかった.一方,失活歯では,表層部には生活菌と同様に免疫グロブリンが観察されたが,歯髓側の細管内ではいずれの免疫グロブリンもみとめられなかった.なお分泌型lgAの構成成分であるSecretary Componentは歯髄の生死に関係なく,う窩の表層部にだけ観察された.したがって象牙質う蝕の初期に歯髄側細管内にみられる免疫グロブリンは,歯髄を経た血清由来のものが大半を占めていることが示唆された.そして,う蝕が進み歯髄の炎症が拡大すると,これに細胞が産生する免疫グロブリンが加わって,細管内を侵入してくる細菌群に対抗するようになるものと考えられた.なおBrownーBrenn染色とヌ-ブ硬さの測定結果から,象牙質う蝕においては脱灰,軟化が細菌の侵入より先行することが再確認された.SEM観察結果によると,う蝕象牙質の象牙細管内における成分の出現頻度はきわめて低かった.したがって本成分と免疫グロブリンの局在性との間には,直接の関連はないものと考えられる.本研究の目的は、象牙質う蝕の進行ないしは防御の過程で象牙質に生ずる種々の変化(脱灰,再石灰化など)と、各種の免疫グロブリンとの関係を明らかにすることである。具体的には、1.う蝕象牙質部の硬さを詳細に測定して、これを以後の実験の基礎資料とし、2.走査電顕および非脱灰標本を用いて、う蝕象牙質内、とくに象牙細管内に生じた種々の組織学的変化を調べ、3.さらに細菌染色と酵素抗体法を行って、細菌および各種の免疫グロブリンのう蝕象牙質内での局在を明らかにし、象牙質う蝕の全体像をとらえる手がかりとすること、である。現在までのところ、研究はほぼ順調に進展している。本年度の実験はすでに終了し、一部、次年度以降の実験に着手した。すなわち象牙質う蝕を有する生活歯を用いて、歯髄組織内における種々の免疫グロブリン産生細胞の存在の有無と細管内免疫グロブリンとの関係について検討を開始した。さらに細管内結晶成分の局在性や、う蝕象牙質の硬さの変化とこれらとの関連性についても調べた。

現時点までに得られた結果を要約すると、う蝕が軽度な場合、う窩の表層部以外に、う蝕象牙質内の主として細菌が侵入した部位の歯髄側象牙細管内にも、lgGなどの免疫グロブリンの局在が認められた。しかし歯髄の炎症はきわめて軽度で、免疫グロブリン産生細胞はほとんど認められなかった。したがってこの結果は、軽度な象牙質う蝕において歯髄側細管内にみられる免疫グロブリンの多くが血清由来であることを示唆したOkamura(1985)の報告と一致していた。本研究の目的は,象牙質う蝕の進行ないしは防御の過程で象牙質に生ずる種々の変化(脱灰、再石灰化など)と、各種の免疫グロブリンとの関係を明らかにすることである.具体的には,1.う蝕象牙質部の硬さを詳細に測定して、これを以後の実験の基礎資料とし,2.走査電顕および非脱灰標本を用いて、う蝕象牙質内、とくに象牙細管内に生じた種々の組織学的変化を調べ,3.さらに細菌染色と酵素抗体法を行って、細菌および各種の免疫グロブリンのう蝕象牙質内での局在を明らかにし,象牙質う蝕の全体像をとらえる手がかりとすること,である.現在まで,研究はほぼ順調に進展してきた.当初予定していた実験はすでにほとんど終了し,一部を残すのみとなった.現時点までに得られた結果を要約すると,う蝕が軽度な場合,う窩の表層部以外に,う蝕象牙質内の主として細菌が侵入した部位の歯髄側象牙細管内にも,lgGなどの免疫グロブリンの局在が認められた。しかし歯髄の炎症はきわめて軽度で,免疫グロブリン産生細胞はほとんど認められなかった。一方,slgAは細管内よりもう窩の表層に局在していた.したがってこの結果は,軽度な象牙質う蝕において歯髄側細管内にみられる免疫グロブリンの多くが血清由来であることを示唆したOkamura(1985)の報告と一致していた。近くこれまでの研究結果をまとめて,論文を作成する予定である.象牙質う蝕の進行ないしは防御の過程で象牙質に生ずる種々の変化(脱灰、再石灰化など)と、各種の免疫グロブリンとの関係を明らかにするために、平成元年度より3年間、本研究を行ってきた.具体的には、1.う蝕象牙質部の硬さを詳細に測定して、これを以後の実験の基礎資料とし、2.走査電顕および非脱灰標本を用いて、う蝕象牙質内、とくに象牙細管内に生じた種々の組織学的変化を調べ、3.さらに細菌染色と酵素抗体法を行って、細菌および各種の免疫グロブリンのう蝕象牙質内での局在を明らかにし、象牙質う蝕の進行と防御のメカニズムを明らかにすることであった.研究はほぼ順調に進展し、当初予定していた実験はすべて終了した.結果を要約すると、生活歯においては、う窩の表層部以外に、う蝕象牙質内の主として細菌が侵入した部位の歯髄側細管内にもIgGなどの免疫グロブリンの局在がみとめられた.しかしこのとき歯髄の炎症は軽度で、形質細胞はほとんどみられなかった.一方、失活歯では、表層部には生活歯と同様に免疫グロブリンが観察されたが、歯髄側の細管内ではいずれの免疫グロブリンもみとめられなかった.なお分泌型IgAの構成成分であるSecretary Componentは歯髄の生死に関係なく、う窩の表層の表層部にだけ観察された.したがって象牙質う蝕の初期に歯髄側細管内にみられる免疫グロブリンは、歯髄を経た血清由来のものが大半を占めていると考えられる.そして、う蝕が進み歯髄の炎症が拡大すると、これに細胞が産生する免疫グロブリンが加わって、細管内を侵入してくる細菌群に対抗するようになるのではないだめうか.いくつかの状況証拠をもとに推論を組み立てると以上のようになるが、もちろん詳細は今後の研究の進展にゆだねられている.
ミクログリア特異的カルシウム結合たんぱく質Iba1の機能解析

我々は、脳内ではミクログリアに特異的に発現するカルシウム結合たんぱく質Iba1を見出し、Iba1が単量体Gたんぱく質Racのシグナル伝達系に関与すること、アクチン細胞骨格の構造制御を通じて活性化ミクログリアの遊走能・貪食能を制御していることを明らかとした。ミクログリア細胞株MG5でIba1の細胞内局在を調べると、Iba1はM-CSF刺激下に形成される膜ラッフル部位に、あるいはザイモサン貪食時に形成されるファゴサイティックカップにRac・F-アクチンと共に集積していた。さらにこの時、Racが活性化されGTP結合型に転換されることも示した。抑制型Iba1変異体を作成し、MG5で発現させると、膜ラッフル形成・貪食が抑制された。さらに、ドミナントアクティブ型Racの発現によりMG5に形成される膜ラッフルをIba1変異体が抑制し、Iba1がRacのシグナル系で機能していることがわかった。さらに、我々はIba1自身がアクチンと直接結合することを見出した。高速遠心法によりF-アクチンとIba1が共沈することを示し、Iba1にF-アクチン結合能があることがわかった。さらに、低速遠心法により、Iba1非存在下にF-アクチンは沈殿されない一方、Iba1存在下では沈殿され、Iba1にアクチン架橋能があることがわかった。さらにこの時、アクチンが束化されていることが電子顕微鏡観察で明らかとなった。抑制型Iba1変異体について同様アクチンに対する効果を調べると、結合能が上昇していたのに対し、束化能は完全に失われており、その結果アクチン細胞骨格の形成を障害させていることが示唆された。以上の結果はIba1がRacシグナル系に関与してアクチン細胞骨格の機能を調節する分子であることを強く示唆する。我々は、脳内ではミクログリアに特異的に発現するカルシウム結合たんぱく質Iba1を見出し、Iba1の発現が活性化ミクログリアで上昇することなどを報告してきた。今回、我々はIba1の細胞内機能に着目し、Iba1が単量体Gたんぱく質Racのシグナル伝達系で機能すること、アクチン細胞骨格の構造制御を通じて活性化ミクログリアの遊走能・貧食能に関わっていることを明らかとしたので報告する。ミクログリア細胞株MG5をM-CSFで刺激するとアクチン細胞骨格再編成が起こり、膜ラッフルが形成された。この細胞に対し、抗Iba1抗体を用いた免疫細胞染色を行い、Iba1の細胞内局在を調べた。Iba1は膜ラッフルに単量体Gたんぱく質Rac・F-アクチンと共に集積していた。さらに、変異体Iba1を作成し、MG5で発現させた。野生型Iba1を発現させたMG5はM-CSF刺激下に膜ラッフルを形成したのに対し、N末端、C末端欠損変異体Iba1、カルシウム結合領域の変異体Iba1を発現させると、膜ラッフルの形成が抑制された。一方、貧食部位についても同様に調べたところ、ザイモザン取り込み時に形成されるファゴサイティックカップにIba1・Rac・F-アクチンが共存すること、上記Iba1変異体を発現した細胞では貧食能が抑制されることがわかった。また、MG5をM-CSF・ザイモザンで刺激すると不活性型のGDP-Racが活性化型のGTP-Racに転換されることも示された。ドミナントアクティブ型RacV12をMG5に発現させると膜ラッフルが形成されるが、同時に上記Iba1変異体を発現させると、膜ラッフル形成が抑制された。

以上の結果はIba1がRacシグナル系に関与してアクチン細胞骨格の機能を調節する分子であることを強く示唆する。我々は、脳内ではミクログリアに特異的に発現するカルシウム結合たんぱく質Iba1を見出し、Iba1の発現が活性化ミクログリアで上昇することを示した。さらに、Iba1が単量体Gたんぱく質Racのシグナル伝達系で機能すること、アクチン細胞骨格の構造制御を通じて活性化ミクログリアの遊走能・貪食能に関わっていることを明らかとした。ミクログリア細胞株MG5を用いIba1の細胞内局在を調べると、Iba1はM-CSF刺激下に形成される膜ラッフル部位に、あるいはザイモサン貪食時に形成されるファゴサイティックカップにRac・F-アクチンと共に集積していた。そこで、変異体Iba1を作成し、MG5で発現させた。野生型Iba1を発現させたMG5はM-CSF刺激下に膜ラッフルを形成し、また正常な貪食を示したのに対し、N末端、C末端欠損変異体、カルシウム結合領域の変異体Iba1を発現させると、膜ラッフル形成・貪食が抑制された。さらに、MG5をM-CSF・ザイモサンで刺激するとRacが活性化されGTP結合型Racに転換されることも示した。ドミナントアクティブ型RacをMG5に発現させると膜ラッフルが形成されるが、同時にC末端欠損Iba1変異体を発現させると、膜ラッフル形成が抑制された。従来、チロシンキナーゼ型受容体からはPI3キナーゼを介するRacの活性化経路が知られている。さらに詳細に解析を加えたところ、Iba1存在下ではPI3キナーゼに加えてホスホリパーゼCγを介してもRacが活性化される新規のシグナル系が機能することがわかった。我々は、脳内ではミクログリアに特異的に発現するカルシウム結合たんぱく質Iba1を見出し、Iba1が単量体Gたんぱく質Racのシグナル伝達系に関与すること、アクチン細胞骨格の構造制御を通じて活性化ミクログリアの遊走能・貪食能を制御していることを明らかとした。ミクログリア細胞株MG5でIba1の細胞内局在を調べると、Iba1はM-CSF刺激下に形成される膜ラッフル部位に、あるいはザイモサン貪食時に形成されるファゴサイティックカップにRac・F-アクチンと共に集積していた。さらにこの時、Racが活性化されGTP結合型に転換されることも示した。抑制型Iba1変異体を作成し、MG5で発現させると、膜ラッフル形成・貪食が抑制された。さらに、ドミナントアクティブ型Racの発現によりMG5に形成される膜ラッフルをIba1変異体が抑制し、Iba1がRacのシグナル系で機能していることがわかった。さらに、我々はIba1自身がアクチンと直接結合することを見出した。高速遠心法によりF-アクチンとIba1が共沈することを示し、Iba1にF-アクチン結合能があることがわかった。さらに、低速遠心法により、Iba1非存在下にF-アクチンは沈殿されない一方、Iba1存在下では沈殿され、Iba1にアクチン架橋能があることがわかった。さらにこの時、アクチンが束化されていることが電子顕微鏡観察で明らかとなった。抑制型Iba1変異体について同様アクチンに対する効果を調べると、結合能が上昇していたのに対し、束化能は完全に失われており、その結果アクチン細胞骨格の形成を障害させていることが示唆された。
低温駆動・高効率熱音響機関の研究

近年,蓄熱器を複数接続することで発振温度を低下可能な多段熱音響機関が提案された.しかしながら同構成は複素音響インピーダンスの実部が最大となる位置以外にも蓄熱器を設置する必要があるため,一般的に効率が低い.そこで本研究では多段熱音響機関を対象に数値計算にて高効率・低温発振を実現可能な構成を決定し,原動機の温度比を変化させた際の熱効率を求めた.その結果,多段型を用いることによって,低温動作・高効率を両立可能であるということを示した.近年,蓄熱器を複数接続することで発振温度を低下可能な多段熱音響機関が提案された.しかしながら同構成は複素音響インピーダンスの実部が最大となる位置以外にも蓄熱器を設置する必要があるため,一般的に効率が低い.そこで本研究では多段熱音響機関を対象に数値計算にて高効率・低温発振を実現可能な構成を決定し,原動機の温度比を変化させた際の熱効率を求めた.その結果,多段型を用いることによって,低温動作・高効率を両立可能であるということを示した.熱音響機関を用いて太陽光エネルギや工場廃熱を高効率で再動力化することを目的とした研究が活発に行われている.しかしながら実用化に向けた課題も存在する.工場廃熱の大部分は100°C300°C程度であるが,熱音響機関の駆動温度は一般に300°C500°C程度と高温である.またループ構造を有する熱音響機関には定常的質量流が生じ入力熱量が運び去られるために,実効率はカルノー効率の20%にも満たない場合が多い.この問題を解決する方法の一つとして直管型多段増幅熱音響機関を提案している.直管型にはループ構造が存在しない為に循環質量流の発生が少なく,高い熱効率が期待できる.また多段増幅型とすることで低温発振を実現可能である.しかし直管型ではインピーダンス分布の頂点が急峻であるために高効率を実現するために必須条件となる局所的進行波位置に蓄熱器を設置することは難しい.よって数値計算にてインピーダンス分布を正確に予想し,高効率を実現する蓄熱器の設置位置を特定する必要がある.本研究では温度勾配を考慮し長波長近似を用いたナビエストークスの式と連続の式に断面平均並びに対角化を行った後,境界条件を与えることで解析的に臨界発振条件とその際の発振状態のインピーダンス分布を求めた.さらに線形化したエネルギ方程式を用いることで熱効率を計算した.実験結果と解析結果には良好な一致が確認出来,理論の妥当性が確認出来た.計算にて低温発振・高効率を実現する構成を定めることによって,加熱器温度270°Cで局所的進行波位置に設置したエンジンの効率は理論計算上ではあるが比カルノー効率90%を超えることが出来た.熱音響機関を用いて太陽光エネルギや工場廃熱を高効率で再動力化することを目的とした研究が活発に行われている.しかしながら実用化に向けた課題も存在する.工場廃熱の大部分は100°C300°C程度であるが,熱音響機関の駆動温度は一般に300°C500°C程度と高温である.またループ構造を有する熱音響機関には定常的質量流が生じ入力熱量が運び去られるために,実効率はカルノー効率の20%にも満たない場合が多い.この問題を解決する方法の一つとしてリニア発電機を音響レシーバとした直管型多段増幅熱音響機関を提案している.直管型にはループ構造が存在しない為に循環質量流の発生が少なく'高い熱効率が期待できる.また多段増幅型とすることで低温発振を実現可能である.しかし直管型ではインピーダンス分布の頂点が急峻であるために高効率を実現するために必須条件となる局所的進行波位置に蓄熱器を設置することは難しい.よって数値計算にてインピーダンス分布を正確に予想し,高効率を実現する蓄熱器の設置位置を特定する必要がある.本研究では温度勾配を考慮し長波長近似を用いたナビエストークスの式と連続の式に断面平均並びに対角化を行った後,境界条件を与えることで解析的に臨界発振条件とその際の発振状態のインピーダンス分布を求めた.さらに線形化したエネルギ方程式を用いることで熱効率を計算した.実験結果と解析結果の音場分布並びに,臨界発振温度には良好な一致が確認出来,理論の妥当性が確認出来た.更に数値計算にて低温発振・高効率を実現する構成を定めることによって,加熱器温度300°Cで局所的進行波位置に設置したエンジンの効率は計算上20%を超えることを示した.
マルチレート信号処理を用いた超高速多次元ディジタルフィルタの構成法に関する研究

本研究における主な実績は以下の通りである.1.本研究では,高精度な2次元ディジタルフィルタの高速処理と低消費電力化を同時に実現できる,低次元分解に基づく分母分離形2次元状態空間ディジタルフィルタ用VLSIアーキテクチャを提案した.ここでは,高速な処理を実現するためにブロック処理の高並列性を用いた.また,より高速でかつ高稼働率な処理を実現するため,処理時間が語長のみに依存する分散演算に着目した.この演算を用いればシリアル入出力が可能となるため,効率的なデータ転送と信号線数の削減が可能となる.さらに,関数生成にROMを用いた従来の分散演算ではなく,我々が提案してきた論理ゲートによる最適関数回路に着目して,消費電力を大幅に低減した.以上の手法を用いた提案法をVLSI評価した結果,超高精細画像などの処理に極めて有効となることを明らかにした.2.次に本研究では,適応フィルタに対して大幅なハードウェア量の削減を目的として,これまでの乗算器を用いた構成ではなく,分散演算を用いた分散演算形適応フィルタを新たに提案し,その収束速度などについて理論的解析を行った.また,高速処理を目的として分散演算をブロックLMS適応アルゴリズムに適用した分散演算形ブロックLMS適応アルゴリズム(BDAアルゴリズム)とそのマルチメモリブロック構造(MBDAアルゴリズム)を提案し,極めて効果的なVLSIアーキテクチャを提案した.本研究ではさらに,パイプライン処理が可能な更新方法としてプライオリティ・アップデート法を新たに提案して適用を行なった.その結果,タップ数とブロック長を増加するにしたがい,従来の実現法では得ることのできない極めて高速な処理が可能となることを明らかにした.本研究における主な実績は以下の通りである.1.本研究では,高精度な2次元ディジタルフィルタの高速処理と低消費電力化を同時に実現できる,低次元分解に基づく分母分離形2次元状態空間ディジタルフィルタ用VLSIアーキテクチャを提案した.ここでは,高速な処理を実現するためにブロック処理の高並列性を用いた.また,より高速でかつ高稼働率な処理を実現するため,処理時間が語長のみに依存する分散演算に着目した.この演算を用いればシリアル入出力が可能となるため,効率的なデータ転送と信号線数の削減が可能となる.さらに,関数生成にROMを用いた従来の分散演算ではなく,我々が提案してきた論理ゲートによる最適関数回路に着目して,消費電力を大幅に低減した.以上の手法を用いた提案法をVLSI評価した結果,超高精細画像などの処理に極めて有効となることを明らかにした.2.次に本研究では,適応フィルタに対して大幅なハードウェア量の削減を目的として,これまでの乗算器を用いた構成ではなく,分散演算を用いた分散演算形適応フィルタを新たに提案し,その収束速度などについて理論的解析を行った.また,高速処理を目的として分散演算をブロックLMS適応アルゴリズムに適用した分散演算形ブロックLMS適応アルゴリズム(BDAアルゴリズム)とそのマルチメモリブロック構造(MBDAアルゴリズム)を提案し,極めて効果的なVLSIアーキテクチャを提案した.本研究ではさらに,パイプライン処理が可能な更新方法としてプライオリティ・アップデート法を新たに提案して適用を行なった.その結果,タップ数とブロック長を増加するにしたがい,従来の実現法では得ることのできない極めて高速な処理が可能となることを明らかにした.我々はこれまでに1次元の状態空間ディジタルフィルタにブロック処理を適用した構成法を提案してきた.この解析結果から実はブロック処理がマルチレート性を有していること、それを用いることによって従来では得ることの出来なかった極めて高速な処理が実現可能となることを明らかにしてきた。本年度の研究においては,2次元画像フィルタリングの高精度かつ高速な処理と低消費電力を同時に実現する,低次元分解に基づく分母分離形2次元ブロック状態空間ディジタルフィルタ用プロセッサを提案した.さらに,これに対してVLSI評価を行い,その有効性について検討を行った.まず,本研究においては,水平方向と垂直方向の処理を行う2種類のプロセッサと,これをSIMDプロセッサアレーとしたブロック処理モジュールによって高速な2次元フィルタリングが実行可能となる構成法を提案した.また,シリアル入出力や語長に依存する処理時間などの分散演算の特長を利用することで,極めて効率的な処理システムを構築することができた.さらに,従来ROMによって行われていた分散演算の関数生成を論理ゲートを用いた新たな構成法を提案し,これを適用することによって大幅な低消費電力化が可能となった.その結果,ブロック長4を基準とした4×4画素を処理するモジュールをわずか5個用いることによって,2048×2048画素からなる超高精細画像を毎秒60枚の速度で実時間処理することが可能となった.従って,本研究によって,従来得ることのできなかった高速・低消費電力でなおかつシステム全体の回路規模を最小とする,高品位な2次元ディジタルフィルタリングシステムの構築が可能となった.現在,その成果を論文にまとめ,学会に投稿している.本年度の研究成果は以下の通りである。1)本研究では,前年度提案した2次元のIIRディジタルフィルタの高性能プロセッサに対し,ハードウェア効率,処理速度が最適となるブロック長の検討を行った。その結果,本プロセッサでは垂直,水平成分のブロック長を同じ長さに設定したとき,もっとも高い処理性能を得ることができ,他の実現法に比べて最も良好な結果が得られることを明らかにした。2)また,IIRばかりでなくFIRフィルタの高速・低消費電力形VLSIアーキテクチャの検討も行った。本提案した構成法は,分散演算の関数を従来のROMではなく,最適な論理ゲートで構成することによって,極めて高い次数に対しても,高速・低消費電力の実現が可能となる。

また,本実現法は今後重要となる複素フィルタを実現する場合にも,極めて有効となることを明らかにした。3)従来検討が十分行われてこなかった適応フィルタのブロック処理等を用いた高速・低消費電力形高性能VLSIプロセッサの提案を行い,その有効性を明らかにした。本研究では,時間領域におけるBLMSアルゴリズムの完全並列処理に基づく超高速適応フィルタの効果的VLSIアーキテクチャを提案した。ブロック長LのBLMSアルゴリズムは,基本的にLMSアルゴリズムの並列実現として得られるため,ハードウエア規模はLMS適応フィルタのL倍になる。したがって,このままでは膨大なハードウエアが必要であり消費電力やハードウエア規模の点で不利となる。そこで,BLMS適応フィルタの構成要素であるLMS適応フィルタを極力小規模化して適用する。これにより,提案するBLMS適応フィルタはハードウエアの増加を最小限にとどめることが可能となり,ブロック長Lにほぼ比例したサンプリングレートが実現可能となった。本年度の研究成果は以下の通りである。1)本研究では,分散演算と我々が提案してきた最適関数回路の特長に着目し,分散演算形2次元FIRフィルタの構成法を提案した.従来の実現法である乗算器を用いた2次元ディジタルフィルタの構成では高次に対して膨大なハードウェア量を必要としていたが,本提案法では分散演算の関数を従来のROMではなく最適な論理ゲートで構成することによって,高速でしかも大幅な低消費電力化を可能とした.また本研究では,提案した構成法が2次元にとどまらず3次元の構成法にも極めて有効であることを明らかにし,現在多次元に拡張した場合の検討も進めている.2)本研究ではこれまで,高速処理を目的として分散演算をブロックLMS適応アルゴリズムに適用した分散演算形ブロックLMS適応アルゴリズム(BDAアルゴリズム)とそのマルチメモリブロツク構造(MBDAアルゴリズム)を提案し,効果的なVLSIアーキテクチャを提案してきた.本研究ではさらに,パイプライン処理が可能な更新方法としてプライオリティ・アップデート法を新たに提案して適用を行なった.その結果,128タップ,ブロック長128において,提案法は従来の周波数領域アルゴリズムに基づく構成法に対して,(1)約2.8倍(165.5MHz)のサンプリングレートを達成可能であること,(2)約0.4倍の非常に短い出力滞在時間(1259.7ns)を達成可能であることなどが明らかになった.また,この性能はタップ数とブロック長を増加するにしたがいさらに優位となることも明らかにした.