hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
TDP43の自己調節機能に注目したALSの病態機序の解明

本研究にてTDP-43の自己制御機構について検討し,TDP-43が自身のpolyadenylation signalを抑制し,その結果として,自己のスプライシングを誘導し,その量的制御を行っていること.患者運動神経細胞では,その制御が亢進していることを示した.TDP-43の生理機能について,順調に解明している.その機能障害が,カタストロフィックなTDP-43量の異常を引き起こす可能性を示唆する結果を得つつある.27年度が最終年度であるため、記入しない。神経内科学真にSALSの病態に即した治療方法の開発には,病態機序を模倣したモデルの開発が不可欠である.これは単純な遺伝子導入や,遺伝子欠損では得られない.一方,mRNAの制御機構に即したモデルは福山病や脊髄性筋萎縮症SMAで開発されており,これらのモデルではRNA制御による治療が症状の改善に繋がっている.本研究ではSALSの真の理解と治療を目標としTDP-43のmRNA機構の障害に即したモデルマウスを作成し,そのマウスでTDP-43のmRNAをin vivoで制御することを目標とし,研究を遂行する.当初計画していたTDP-43 mRNAの制御機構の基礎的な解明は,ほぼ予定通り進行した.また患者差組織における調節機構の解析も,予定通りの進行をしている.いずれも論文発表を予定している.27年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定どおり孤発性ALS(SALS)のモデル動物作成を推進する.申請計画書通りに,予備実験も終了しており,現時点で特に変更する予定はない.
紫外線の皮脂腺に及ぼす影響

背景および目的:平成10年度では、光老化における脂腺増殖の発症機序を検討する目的で、培養ハムスター脂腺細胞に対する中波長紫外線の影響を、細胞増殖および脂質生成を指標としてin vitroで検討した。その結果、中波長紫外線は培養ハムスター脂腺細胞の細胞増殖および脂質生成を照射量依存性に増加させることが判明した。そこで平成11年度では、その作用機序について検討した。実際には、中波長紫外線照射により培養ハムスター脂腺細胞からinterleukin 1などのサイトカインが産生されるかどうか、またこれらのサイトカインが培養ハムスター脂腺細胞の細胞増殖および脂質生成に及ぼす影響についてin vitroで検討した。結果:Iterleukin 1は、培養ハムスター脂腺細胞の細胞増殖および脂質生成を促進する結果が得られた。一方、中波長紫外線照射後の培養液中ではinterleukin 1は測定感度以下のため定量できなかった。またmRNAの発現の有無についてはPCR法にて現在検討中である。考察および結論:今回のin vitroの実験結果より、Interleukin 1が培養ハムスター脂腺細胞の細胞増殖および脂質生成を促進することが判明した。一方、中波長紫外線照射により培養ハムスター脂腺細胞からinterleukin 1が産生されるかどうかについては結論に至らなかった。現在検討中であるmRNAの発現の有無の実験結果待ちである。背景および目的:皮脂腺が内分泌因子の影響を強く受けていることは周知の事実である。一方、皮膚の光老化によって生じる症状の一つに皮脂腺の増大がある。近年、動物を用いた実験モデルにおいて、紫外線照射後に皮脂腺の増大が認められ、紫外線も皮脂腺に対して影響を及ぼしている可能性が示唆されている。しかし紫外線が皮脂腺に対して直接作用を有しているのか、角化細胞や線維芽細胞が紫外線照射により種々のサイトカインを産生し、間接的に作用しているのかその詳細は不明である。最近われわれは、ハムスターより分離した皮脂腺の組織片培養を試み、脂腺細胞を、その機能を損なうことなく培養することに成功した。そこで紫外線が皮脂腺に対して直接影響を及ぼしているかどうかを明らかにする目的で、培養脂腺細胞に対する紫外線の影響を細胞増殖を指標としてin vitroで検討した。材料および方法:5週齢の雄性ゴールデンハムスターの皮脂腺由来培養脂腺細胞に中波長紫外線(1、5、10mJ/cm^2)を単回照射し、照射後3日間の細胞増殖を血球計算板およびalamar blue^<TM>法を用いて測定した。結果:どちらの細胞増殖測定法においても、培養脂腺細胞の細胞増殖は中波長紫外線照射量に依存して増加した。考察および結論:今回のin vitroの実験結果より、中波長紫外線は直接培養脂腺細胞に作用することにより細胞増殖を増加させることが判明した。この事実は、中波長紫外線はin vivoにおいても、皮脂腺に対して直接影響を及ぼしている可能性を示唆するものと考えられる。現在、培養脂腺細胞の脂質合成に対する中波長紫外線の影響を検討中である。
初期胚発生における クロマチン動態の網羅的解析

全能性を有する細胞はいくつかの特徴をもつ。そのうちのひとつに反復配列の発現活性化があげられるが、こうした現象がどのようにして起こるのかについてはほとんどわかっていない。全能性を有するマウス2細胞期胚(2C)に特異的なゲノムの三次元構造を調べたところ、2Cでは反復配列が互いに集合した転写活性化構造体を形成していること、また、転写の非常に活発なrDNA領域に接近することで転写活性化を促し、全能性に特徴的な発現プロファイルを確立している可能性が考えられた。本研究計画では、マウス初期発生過程におけるゲノムワイドな3Cデータと発現プロファイル、種々のエピゲノム解析により得た配列情報を統合解析することにより、[1]正常な発生に関わる機能的ゲノム領域の網羅化[2]各分化段階に特徴的なエピジェネティックパターンを持つ領域の同定・選択[3]ゲノム編集技術を用いた各候補配列を欠損させた細胞株の作製および表現型解析の大別して3つの項目を進めていく。本年度は、項目[1]および[2]を遂行した。解析対象には、全能性細胞モデルとしてマウス2細胞期胚(2C)、胚体系列細胞モデルとしてマウスES細胞(ES)、胚体外系列細胞モデルとしてマウスTS細胞(TS)をそれぞれ用い、3者間でどのような核内ゲノム構造の変化が起きているのか、その全貌を明らかにするためにHi-C法によるゲノムワイドな解析を行い、ゲノムの集積状況を反映した配列データを取得した。Hi-C法により得られた配列情報を、2C特異的あるいはES/TS特異的など、3者間の比較結果から分類を試みた。抽出された各分化段階特異的なクロマチン構造の特徴を捉えるためのアプローチとして、3者の発現プロファイル、ChIP-seqおよび遺伝子発現制御に関わるオープンクロマチン領域を検出するFAIRE (Formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements)-seq解析を並した。以上より得られた諸情報をバイオインフォマティックな解析により統合し、各染色体から個別解析可能な規模の対象領域の絞り込みを進めた。ES、TS細胞につづき、平成27年度において計画していた、全能性細胞モデルとなる2細胞期胚での相互作用領域の検出に成功した。これまでに報告のない2細胞期胚でのデータ取得は大きな進展であった。現在、Hi-C法により得られた配列情報を3者間の比較結果から分類し、標的配列の絞り込みを進めている。全能性を有する細胞はいくつかの特徴をもつが、これらがどのように獲得、維持されているのかについてはほとんどわかっていない。発生の最も早い段階ではどのような核内変化が起きているのか、2細胞期胚(2C)特異的な核内構造を調べることで、全能性細胞の分化能制御に関わるゲノム領域、ゲノム構造がみつかるのではないかと考えた。解析対象には、全能性細胞モデルとしてマウス2C、胚体系列細胞モデルとしてマウスES細胞(ES)、胚体外系列細胞モデルとしてマウスTS細胞(TS)をそれぞれ用い、3者間でどのような核内ゲノム構造の変化が起きているのか、in situ Hi-C法によるゲノムワイドな解析を行った。in situ Hi-C法により得られた配列情報を2C特異的あるいはES/TS特異的など、3者間で比較したところ、ES-TS間においてTopologically associating domain (TAD)がよく保存されていることが示された。一方、2Cははっきりとしたドメイン構造がみとめられないものの、X染色体を中心に、2Cで転写活性の高い反復配列同士が集合した染色体内高次構造を形成している可能性が示唆された。また、2Cでは分化の進んだ細胞種に比べて染色体間のインタラクションが多く、なかでもリボソームDNA (rDNA)を基点とした高次構造体を形成している可能性が示唆された。ES、TS細胞に加えて、すでに公開されているあらゆる細胞種のHi-Cデータを再解析したところ、染色体間インタラクションは細胞の分化レベルに応じて減少していることが示された。これらのことから、2Cでは反復配列が互いに集合した転写活性化構造体を形成、あるいはrDNA領域との染色体間インタラクションを形成することで転写活性化を促し、全能性に特徴的な発現プロファイルを確立しているのではないかと考えられた。本年度は、項目[2]を前年度にひきつづき進めるとともに、絞り込んだシスエレメント候補配列について、ゲノム編集技術を用いて各候補配列を欠損させた標的領域欠損マウスを順次作製する。得られたマウスモデルでの胚体、胚体外両細胞系列の発生、分化状態を検証することにより、個体レベルでの生理機能解析を試みる。生理機能解析においては、当初はES、TS細胞を用いる計画であったが、初期胚での解析に変更することとする。ゲノム編集により標的配列を欠損させたマウス系統の作製・維持に当初の予定より時間を要する可能性もあるが、初期発生段階を解析することは、全能性を含む発生、分化能を解析するにあたってより適切なモデルとなると考えており、すでに同成育医療研究センター研究所内においてモデルマウス作出に関する協力体制も整えてある。
メカニズムデザインによる証券取引システムの設計

社会における資源配分の決定は,人々の行動の集計結果によって決まる。例えば証券市場取引において誰がどれだけ売買をするかという決定も,そうしたプロセスを通じて行われる。特に筆者が研究しているのは,そのような資源配分メカニズムに参加している人々が非常に多く,かつ一人ひとりがメカニズムに対して与える影響力が非常に小さいせいで,個人単体の行動だけではメカニズムの結果は変わらないという環境である。筆者は,そうしたメカニズムで起こりえる可能性のなかで,「システムダウン」のような望ましくない事態だけを防ぐための予防策を,制度として事前に設計することが可能かを理論的に追求する研究を行った。例えば銀行預金契約において,多数の小規模契約者のうち,少数の人々の解約が起こったとしても,銀行はすぐさま破綻するわけではない。しかし,十分多くの人々が解約をすることが頻繁に起こると,預金制度自体が存続できなくなる。後者のケースを「システムダウン」と呼ぶならば,それが起こらないように人々のインセンティブを操作する仕組みを作り出せたらうれしい。筆者は,そうした仕組みを作り出すための理論的諸条件を,『個人単体の影響力が無視されるメカニズム』において追求した。本研究が対象とするメカニズムにおいて,筆者が提示した新たな均衡概念を用いると,先の「システムダウン」を食い止められることがわかった。その均衡概念を直感的に説明すると,少しのエラーを許容するというものである。「システムダウン」の均衡におけるエラーは,システムを維持する行動に相当する。よってこうした「維持行動」をしてくれるわずかな人々に報奨金を与えるなどして動機づければ,「システムダウン」を防ぐことが可能となる。証券市場で用いる取引システムが相場操縦の影響を受けないためには,『情報効率性』と『価格安定性』を持つことが必要である.これに対し「慣性駆動型」の相場操縦を実行すると,どちらの性質も保たれない.平成28年度は,「慣性駆動型相場操縦」を未然防止するための価格メカニズムについて研究した.「慣性駆動型相場操縦」とは,価格の動きに追随して取引を行う人たち(モメンタム・トレーダー)を利用することを目的に,市場価格をあえて大きく動かす行為をいう.伝統的な金融経済学においてanomalyとされる現象のなかには,こうしたモメンタム・トレーダーがいないと説明がつかないものがある.また,過去の価格の動きを参照することにはある一定の合理性があることがわかっている.だが一方で,モメンタム・トレーダーの行動はパターン化されているといえるため,彼らを利用した相場操縦行為の可能性が考えられる.本研究のモデルでは,(1)投機家が大量の買い注文を出し,かつ(2)ディーラーたちが過剰に高い価格をつけたとき,慣性駆動型相場操縦は成功し,投機家・ディーラーともに大きな利益を得,モメンタム・トレーダーは損失を被る.このとき市場価格は正しい情報を反映せず,乱高下するため,情報効率性・価格安定性ともに損なわれる.本研究の中心は,投資家とディーラー間で,モメンタム・トレーダーの存在について共通の認識が持てないという,より現実的かつ妥当な状況における分析にある.主要結果は次の通り:もしこの認識の不一致の程度が十分大きければ,顧客に対して最も有利な価格で取引させる『一意価格メカニズム』を採用すると,投機家・ディーラーともに相場操縦行為をしないことが唯一の均衡になる;しかしディーラーの個別価格で取引できる『個別価格メカニズム』を採用すると,認識の不一致の大きさにかかわらず,相場操縦行為は均衡行動として実現しうる.当初の研究目的と関係はあるが異なる研究(上述)に時間を費やしたため,進捗状況は芳しくない.市場取引を含む広範な取引システムにおいて,「システムダウン」のような望ましくない事態を防ぐための予防策を,制度として事前に設けることが可能かを理論的に追求する研究を行った.特に筆者は,システムに参加している人数が非常に多く,かつ一人ひとりがシステムに対して与える影響力が非常に小さいせいで,個人単体の行動だけではシステムの結果は変わらないという環境を分析した.例えば銀行預金契約において,多数の小規模契約者のうち,一人だけが解約しても,銀行はすぐさま破綻するわけではない.このような,個人単体の影響力を無視するシステムを所与としたとき,標準的な非協力ゲーム理論の均衡概念をそのまま使うことはできない.そこで筆者は次の2つの均衡概念を新たに提示した.システムに参加している人口のうちその何割かが想定外の行動(システムエラー)を取ったせいで,元の結果と違う結果が出るとき,(1)その想定外行動を取った人たちは全員元の結果を好む,(2)システムに参加している全員が元の結果を好む.もしシステムの想定が(1)を満たしていれば,エラーの許容割合を下回るいかなる行動に対してもシステムは安定的になる.よって,許容割合以下のエラーについては,誰も意図的に起こそうとはしない.だが,意図されないエラーが発生したとき,それに乗じて想定外の行動をとるインセンティブをシステムは内包しているかもしれない.その可能性をつぶすため,筆者は(2)の条件も考慮して分析を行った.今年度は,これら2つの均衡概念を用いて,参加者全員がシステムの状態を知っている場合に,システムの想定通りの結果を一意的に遂行できるための必要条件と十分条件をそれぞれ導いた.今年度は,参加者が必ずしもシステムの状態を知らない場合について,同様の特徴付けを行いたい.研究分野の慣習に照らし合わせると,本研究の場合,与えられた均衡条件のもとでシステムの結果の一意性を保証するための必要条件または十分条件を特徴付ければ,一定の成果が得られたと認められるため.ただし研究論文としては未完成であるため,完成に向けて努力したい.社会における資源配分の決定は,人々の行動の集計結果によって決まる。

例えば証券市場取引において誰がどれだけ売買をするかという決定も,そうしたプロセスを通じて行われる。特に筆者が研究しているのは,そのような資源配分メカニズムに参加している人々が非常に多く,かつ一人ひとりがメカニズムに対して与える影響力が非常に小さいせいで,個人単体の行動だけではメカニズムの結果は変わらないという環境である。筆者は,そうしたメカニズムで起こりえる可能性のなかで,「システムダウン」のような望ましくない事態だけを防ぐための予防策を,制度として事前に設計することが可能かを理論的に追求する研究を行った。例えば銀行預金契約において,多数の小規模契約者のうち,少数の人々の解約が起こったとしても,銀行はすぐさま破綻するわけではない。しかし,十分多くの人々が解約をすることが頻繁に起こると,預金制度自体が存続できなくなる。後者のケースを「システムダウン」と呼ぶならば,それが起こらないように人々のインセンティブを操作する仕組みを作り出せたらうれしい。筆者は,そうした仕組みを作り出すための理論的諸条件を,『個人単体の影響力が無視されるメカニズム』において追求した。本研究が対象とするメカニズムにおいて,筆者が提示した新たな均衡概念を用いると,先の「システムダウン」を食い止められることがわかった。その均衡概念を直感的に説明すると,少しのエラーを許容するというものである。「システムダウン」の均衡におけるエラーは,システムを維持する行動に相当する。よってこうした「維持行動」をしてくれるわずかな人々に報奨金を与えるなどして動機づければ,「システムダウン」を防ぐことが可能となる。関連研究論文を読み,自身の研究の目的と価値を明確化したうえで,理論モデルを構築する.昨年度は参加者全員がシステムの状態を知っている場合に,システムの想定通りの結果を一意的に遂行できるための必要条件と十分条件をそれぞれ導いた.今年度は,参加者が必ずしもシステムの状態を知らない場合について考え,同様の特徴付けを行いたい.また,応用例についても研究したい.特に預金契約における取付や金融システムの連鎖破綻の発生防止を念頭に置いて,研究成果を応用できるか検討したい.加えて,研究報告をまだしていないため,今年度は研究報告も行いたい.海外への出張がなかったため.研究報告のためのセミナー参加とその準備ができなかったために,使用額が生じた.今年度はセミナー参加のための旅費または参加費と報告のための機材の購入などへの支出を考えている.海外出張.(もし海外出張が実現しなかった場合は,英文校正費,PC関連,および図書の支出に充てる.)
ナノ複合ファイバーの薄膜化による革新的分離機能の発現

ナノストランドとタンパク質から極細のナノ複合ファイバーを調製し、その希薄溶液を濾過することで数10から数100ナノメートルの薄さの自立膜を作製した。この自立膜は、タンパク質を架橋することで力学的な強度が大幅に向上し、有機分子のサイズ選択な分離膜として、従来の限外濾過膜の濾過性能を3桁向上させた。同様な方法により、ラテックス粒子や網目状高分子から自立膜を製造し、タンパク質の分離性能に優れた限外濾過膜を開発した。本研究では、無機ナノストランドという極細のファイバーを合成し、その表面を分子精度でコーティングすることで、優れた材料特性をもつナノ複合ファイバーを製造する。さらに、このファイバーを薄膜化することで、ナノ分離膜としての工学的応用を目指す。さらに、化学プロセスに不可欠な耐久性(熱、酸、有機溶媒に対する安定性)を実現する。これにより、ナノ薄膜に革新的な分離機能を発現させ、21世紀の人類が遭遇する諸問題を解決することを目指す。20年度は、水酸化カドミウム、水酸化銅や水酸化亜鉛のナノストランドの水中での熱的、化学的な安定性を詳細に検討した。特に、上記のナノストランドとアニオン性界面活性剤との相互作用を評価し、界面活性剤の種類や濃度を変えながら、ナノストランドとの複合ファイバーの形成を検討した。その過程で、長鎖スルホン酸型界面活性剤を用いて安定なバンドル様のナノ複合ファイバーが水分散液として得られることが分かった。このナノ複合ファイバーは、ポリカーボネートや多孔性アルミナ膜上で濾過することで、ナノ繊維状の超薄膜を与えた。超薄膜に過剰に吸着した界面活性剤を除去すると、限外濾過膜として利用できる力学的に安定な膜となり、90kPaの圧力差で1時間、1平方メートルあたりに12000Lを超える流束で、ナノ粒子を選別することが可能となった。また、このファイバーを薄膜化することで、ナノ分離膜としての工学的応用を目指す。これによりナノ薄膜に革新的な分離機能を発現させ、21世紀の人類が遭遇する諸問題を解決することを目指す。21年度は、精密濾ろ過を用いて水酸化カドミウム(または水酸化亜鉛)のナノストランドの水分散液をろ過することで、極薄のナノストランドシートを形成させ、このシートを用いてナノ粒子やタンパク質、架橋高分子などをろ過するプロセスを開発した。十分に発達したナノストランドのシートは、直径が5ナノメートル程度のナノ粒子をろ過できる限外ろ過膜の性能を有し、表面が著しく平滑で、水の透過速度が非常に大きい。このため、表面がアミノ基で修飾された直径15ナノメートルのポリスチレン粒子を用い、ナノストランドシート上に80ナノメートル程度の極薄のフィルターケーキを形成させ、これを架橋固定化することで、化学的に安定な限外ろ過膜を作製した。このナノ粒子の膜は、市販の限外濾ろ過膜の10倍以上の流束で、直径2.5ナノメートルのタンパク質(チトクロムC)を100%分離することが可能であった。さらに、ナノ粒子のサイズを選択することで、限外ろ過膜の除去性能を正確に制御できることが明らかとなり、工学的な応用への大きな可能性が示された。22年度は、精密濾ろ過膜を用いて水酸化銅(または水酸化カドミウム)のナノストランドの水分散液をろ過することで極薄のナノストランドシートを形成させ、このシートを用いて架橋高分子ゲルやポリビニルアルコールなどの水溶性高分子から極薄の限外濾過膜を製造するプロセスを開発した。カチオン性の架橋ゲルの場合、薄膜をアルコールで収縮させた後に再度架橋することで、カチオン性の色素分子を効率的に分離する限外濾過膜が得られた。この場合、色素の分離速度は、市販の限外濾ろ過膜より100倍程度大きい。また、直径2.5ナノメートルのタンパク質(チトクロムC)を100%分離することが可能であった。一方、ナノストランドとポリビリルアルコールの組み合わせでは、有機溶媒中のナノ粒子を高速で分離できる限外濾過膜が得られた。

ポリビニルアルコールの場合、グルタルアルデヒドで架橋することで水処理膜として利用できる限外濾過膜が得られ、タンパク質などの生体高分子を吸着させにくい、親水性の濾過膜としての用途に道を拓いた。
柏原・三輪模型の準三角準Hopf構造

N=3のCremmer-GervaisのR-行列に対する反射方程式の解の分類の研究を行った。Cremmer-GervaisのR-行列はBelavinのR-行列とともにDrinfeldのquasi-Triangular quasi-Hopf代数(QTQH代数)の理論により、Uq (sl_N)から得ることのできるYang-Baxter方程式の解であり、Uq (sl_N)よりQTQH代数の理論により得られるR-行列は、BelavinのR-行列とCremmer-GervaisのR-行列の2系列のみである。このような状況に鑑み、反射方程式の解の代数的構造を理解するために、N=3の場合のCremmer-GervaisのR-行列に対する反射方程式の解の研究を行ったものである。(茂木康平東京大学との共同研究)。研究の結果、N=3のCremmer-GervaisのR-行列に対する反射方程式の解:K-行列は、BelavinのR-行列の場合と同様に比較的大きな射影空間内の有理局面で表されるパラメーター空間を持つものとして記述されるが、その解の種類はBelavinのR-行列の場合が1通りであるのに比して2通り存在する。またパラメータ空間の埋め込まれる射影空間がBelavinの場合にP^5であるのに対し、Cremmer-Gervaisの場合はP^10と大きいことが分かった。今年度の研究では、楕円型の模型であるBelavinの$Z_{N}$対称頂点模型の$N$が奇数の場合に対する反射方程式の解の構造についての知見を得た。この楕円型の反射方程式には1次元の解空間と4次元の解空間が、それぞれQuanoとKomori等によって提出されていたが、今年度までの申請者の研究により、それらがBelavinの$Z_{N}$対称頂点模型の$R$行列から得られること、さらには上記のふたつの解空間は交わりを持たないことが示された。詳しくは、与えられた行列がこの楕円型の反射方程式の解であるための2種類の十分条件を得たこと。この2種類のおのおのの条件を満たす行列を、Belavinの$Z_{N}$対称頂点模型の$R$行列とその$R$行列が定義されている空間からEnd($C^{N}$)への同型写像を定めることによって具体的に構成した。先の2種類の十分条件のそれぞれを満たす解が、Quanoの1次元の解とKomori等の4次元の解空間に対応する。このふたつの解空間に交わりがないことは、先の2種類の十分条件の仮定を満たすものに交わりがないことからほぼ自明に示される。Belavinの模型の$N=2$の場合の8頂点模型はDrienfeldのquasi-triangular quasi-Hopf代数(QTQH代数)から導かれ、一般の$N$に対してもBelavinの模型がQTQH代数から得られるであろうと十分予想されている。今まで得られた反射方程式の解は、実際に方程式を解くこと(もしくは満たすこと)を直接に示すことによって得られており、今回のように代数的構造がはっきりしているもの(Belavinの$Z_{N}$対称頂点模型の$R$行列)との関連はなかった。今後は、$N$が偶数の場合についても研究を進めると同時に、QTQH代数のintertwinerとして得られることが分かっている面模型に対しても、頂点面対応に現れるintertwiningvectorを用いて、反射法廷s機の解の構造を明らかにしていくつもりである。今年度の研究では、昨年度に引き続き楕円型の模型であるBelavinの$Z_{N}$対称頂点模型に対する反射方程式の$N$が偶数の場合の解の構造を明らかにすることができた。この場合についても、解はBelavinの$Z_{N}$対称頂点模型の$R$行列そのものをある"写像"で写したものとして構成することができる。解空間の次元も$N$が奇数のときと同じで、互いに独立な1次元の解空間と4次元の解空間が存在するが、それらのBelavinの$R$行列との関係は、$N$が奇数の場合と比較して単純ではない。

$N$が奇数の場合にはBelavinの$R$行列が記述されている代数$A_{N} subset End({bf C}^{N} otimes{bfC}^{N})$と$End({bf C}^{N})$が代数として同型であることから、$A_{N}$上のBelavinの$R$行列とそれの含むパラメーターを周期の半分ずつずらしたものを$End({bf C}^{N})$に写すことによって反射方程式の解を得ることができる。しかし$N$が偶数の場合には$A_{N}subset End({bf C}^{N}otimes{bfC}^{N})$は$End({bf C}^{N})$と同型ではなく、$N=2n$として$End({bf C}^{n})$の4個の直和と同型である。このことは反射方程式の解の構成のみならず、Belavinの$Z_{N}$対称頂点模型自体についても新しい知見である。この事実はBelavinの$R$行列がなぜYang-Baxter方程式を満たすのか、そのための必要であるunitary関係式を満たすのかについてより明らかにする。例えば$N=2$の場合であるBaxterの8頂点模型に文してさえも、その$R$行列$R_{8v}$は互いに可換な1次元空間4個の直和上で表され、それらの4個の係数が同じスカラー関係式を満たすことにunitary関係式は帰着される。今年度はN=3のCremmer-GervaisのR-行列に対する反射方程式の解の分類の研究を行った。Cremmer-GervaisのR-行列はBelavinのR-行列とともにDrinfeldのquasi-Triangular quasi-Hopf代数(QTQH代数)の理論により,Uq(sl_N)から得ることのできるYang-Baxter方程式の解であり,Uq(sl_N)よりQTQH代数の理論により得られるR-行列は,BelavinのR-行列とCremmer-GervaisのR-行列の2系列のみである。反射方程式の解の構造は代数的にはよく理解されていない。反射方程式の解がすべて知られているR-行列は,現在のところ,(1)N=2のBelavinの楕円関数解,(2)N=3のBelavinの楕円関数解の縮退極限である3角関数解,の2つだけである。このような状況に鑑み,反射方程式の解の代数的構造を理解するために,N=3の場合のCremmer-GervaisのR-行列に対する反射方程式の解の研究を行ったものである。(茂木康平東京大学との共同研究)。研究の結果,N=3のCremmer GervaisのR-行列に対する反射方程式の解:K-行列は,BelavinのR-行列の場合と同様に比較的大きな射影空間内の有理局面で表されるパラメーター空間を持つものとして記述されるが,その解の種類はBelavinのR-行列の場合が1通りであるのに比して2通り存在する。
麻酔記録の自動的拡張マークアップ言語化と,汎用データベース構築のための枠組み研究

電子カルテ化の推進に伴う麻酔記録電子化の流れにあって、麻酔下の生体情報をデータベース化できれば、膨大なデータ蓄積から多施設間に渡る麻酔管理現状の客観的な評価と、麻酔と生体制御に関する科学的実態の把握が可能となり、新たな医療政策への展開が期待できる。こうした需要と背景を踏まえて、生体情報を含む麻酔関連情報を自動的にXML(Extensible Markup Language)化できる麻酔記録モジュールを作成し、このモジュールを介して麻酔関連記録のXML型汎用データベースを構築する研究を施行した。最終的に効果的にデータベース管理を行うための麻酔関連情報のXML形式文書型定義(スキーマ)に関して検討し、そのプロトタイプを作成した。一方、日本麻酔学会が支援する麻酔台帳であるJSA麻酔台帳システムも,2006年版から,PostgreSQLに支援され,ウェブのユーザーインターフェースで稼働可能な麻酔症例データベースに改良された。マイクロソフトエクセルのSQLデータベースへの接続機能を利用して、JSA麻酔台帳の手術情報をエクセルワークシートに取り込んで、上述の機能を補うマクロ・ワークシート機能をJSA2Excelとして作成した。これにより,JSA麻酔台帳システムとの連携も可能とした。本研究においては,生体情報を含む麻酔関連情報を自動的にXML(Extensible Markup Language)化できる麻酔記録モジュールを作成し、このモジュールを介して麻酔関連記録のXML型汎用データベースを構築できる枠組みを研究することを課題とした。ドキュメント処理,情報システムの処理は,インスタンス値(値,実質データ)を扱うためのメタデータを必要としており,そのメタデータを標準化することにより,よりグローバルな情報共有が図れる.このように,麻酔記録データのためメタデータの設計は,本研究課題の要である.そこで,本年度は、XML形式の文書型定義(スキーマ:schema)に関して検討を重ねた.スキーマは、"必需データ,データ構成と構造,データ要素間の関連"などのXML文書の要素や属性を決定する文書構造の型を規定するメタデータである。現実的には,スキーマ作成により,データ検証して入力ミスを防ぐ一方、円滑な情報のコミュニケーションが期待できる.初めに,記入済みの麻酔記録をスタイル部分とデータ部分に分離して,麻酔記録に含まれるすべての情報を抽出することにより,スキーマ設計の研究を開始した.スキーマ設計においては,スキーマ言語としてXML Schemaを採用し,またXML editorとしてはoXygen XML editorを用いた.実際に設計したスキーマを用いて,作成したデータの正当性をパーサで確認検証することも可能であった.また,このスキーマに基づいた麻酔記録データを,麻酔記録のスタイル部分のSVG化(Scalable Vector Graphics:イメージデータを"ベクター方式"で表現するXMLアプリケーション)したチャート様式とあわせて,XSLT(XSL変換)して、再度,XML-SVG形式の自然な麻酔チャートとして表示させることが実現できた.電子カルテ化の推進に伴う麻酔記録電子化の流れにあって、麻酔下の生体情報をデータベース化できれば、膨大なデータ蓄積から多施設間に渡る麻酔管理現状の客観的な評価と、麻酔と生体制御に関する科学的実態の把握が可能となり、新たな医療政策への展開が期待できる。一方、JSA麻酔台帳システムも,2006年版から,SQLデータベースにバックサポートされたウェブのユーザーインターフェースで稼働できるようになった.日本麻酔学会が支援する麻酔台帳であるJSA2006麻酔台帳は、PostgreSQLに支援されたWebべースでの入力が可能な麻酔症例データベースであり、日本麻酔学会認定施設に対して、その使用が推奨されている。しかしながら、ビジュアルなインターフェースで視覚的に手術予定を柔軟に組むことが困難で、緊急手術や手術の延期、中止などに対応していない。また、手術麻酔管理や手術看護管理に必要である各種フォーム類との連携機能は用意されてはいない。JSA麻酔台帳の日ごとの情報をエクセルワークシートに取り込み、エクセルのマクロ機能および図形描写機能を用いて、申し込みされた手術毎にエクセル表計算ワークシート上に可動なカードを作成し、視覚的に手術スケジュールを作成可能なようにした。
近代ドイツのナショナリズムとさまざまな女性運動ー日本のフェミニズムも含めて

性暴力に関しては、7月に立命館大学で『戦争と性暴力の比較史へ向けて』の書評シンポジウムを主催し、成果を『立命館大学言語文化研究』30巻3号に公表した。秋には、ドイツ人ナミビア研究の第一人者で南アフリカ・ケープタウン大学客員教授のR・ケスラー氏の案内でナミビアに行き、1,ドイツ人植民地の記念碑、ナミビアの戦争・民族・植民地などに関する歴史博物館や記念碑などの見学、2,ナミビア国立文書館での史料収集、3,当事者へのインタビューと研究交流を行なった。ナミビアでは、第一次世界大戦の敗北によりドイツが植民者としての政治的支配権を喪失したのちも、現地経済の維持のためにドイツ人が残留し、今にいたるまで、経済を支配し続けている。そのようなドイツに怒りを感じる人たちもいるが、数は少ない。国家単位では、ドイツ以降、委任統治者となった南アフリカへの闘争の方が強調されており、ドイツ人によるヘレロ・ナマ民族の大量虐殺の歴史も博物館の一角で、他の大量虐殺の歴史と並んで知ることができるくらいである。ドイツ植民地を記録・記憶にとどめようという努力はあまりなされていない。ドイツ人が最初に入植したリューダリッツでは、植民地獲得や戦争で死亡したドイツ人が英雄として記念されている。植民地の記憶に関しては、東アジアの日本植民地の場合と大きな違いがある。その理由を政治的背景を含めて考察する必要がある。性暴力も行なわれたと思うが、記憶にはとどめられていない。、その他、感情の歴史学とジェンダー関連の考察やジェンダーから見た時代区分の考察も行なった。感情史や時代区分、伝記研究など、本テーマと関連するが、研究の主要部分とはいえない他の研究に時間をとられたため、メインとなる部分の研究が進まなかった。もう一つは、過去3年間、ドイツに出張しなかったため、研究に必要な史料収集が遅れた。次年度春にドイツに出張し、研究の遅れの原因として記した本研究に必要な史料を収集する。次年度は、以前に集めた史料を含めて論文を執筆予定。本年度は戦時の性暴力を主要なテーマとし、共著で『戦争と性暴力の比較史へ向けて』を出版(岩波書店、2018年2月)し、論文「ナチ・ドイツの性暴力はいかに不可視化されたかー強制収容所内売春施設を中心として」を寄稿した。戦後ドイツでの性暴力に対する社会の取り扱い方を時系列的に描き、比較的フランクに語られた戦後、沈黙が支配した1950年代から80年代、国際的な流れを受けて性暴力に関する研究が開始されたが、社会的な認知については他の戦争犯罪に較べて遅れている1990年代以降について、それぞれ時代の社会的・政治的背景を鑑みながら考察した。強制収容所内売春施設で性労働をさせられていた女性たちが、囚人ヒエラルキーの最下位におかれ、囚人たちからも、社会からも差別されていたこと、受けた性暴力のなかでも、何をどう語れるのか、あるいは語れないのかについても述べた。この研究は、「慰安婦」問題、日本人女性が連合軍による占領や満州からの追放の過程で受けた性暴力との比較観点から考察したもので、比較の意義や被害の語り方、オーラルヒストリーの可能性と困難などについて、他の著者とともに、数回研究会を重ねて議論を深めた。他に『戦場の性ー独ソ戦下のドイツ兵と女性たち』の著者であるレギーナ・ミュールホイザー氏を招いて講演会を開催し、講演内容を翻訳出版した。その他、これまでに収集した資料の読み込みをするとともに、グローバルヒストリーにどうジェンダー史を接続していくか、感情史とジェンダーなどについての歴史方法論に関する考察も行った。論文「ナチ・ドイツの性暴力はいかに不可視化されたかー強制収容所内売春施設を中心として」を執筆し、その過程で、日本が戦時中に行使した、また被害を受けた性暴力について、その分野の専門研究者と活発に研究交流することができた。またドイツの性暴力研究の第一人者であるレギーナ・ミュールホイザー氏を招聘して、東京と京都で2回研究会を行い、戦時性暴力についての理解を深めるとともに、研究を推進あるいは阻害する要因について、日独比較の観点から考察を深めることができた。

性暴力も行なわれたと思うが、記憶にはとどめられていない。、その他、感情の歴史学とジェンダー関連の考察やジェンダーから見た時代区分の考察も行なった。感情史や時代区分、伝記研究など、本テーマと関連するが、研究の主要部分とはいえない他の研究に時間をとられたため、メインとなる部分の研究が進まなかった。もう一つは、過去3年間、ドイツに出張しなかったため、研究に必要な史料収集が遅れた。本年度は、夏にカナダのバンクーバーで開催される国際女性史学会に参加し、世界各地の研究者との交流を行う。秋には、ドイツの植民地であったナミビアをドイツ人専門研究者の支援を受けながら訪問し、ドイツの植民地史跡を見学するとともに、研究交流を行い、資料を収集する。引き続きドイツを訪問し、図書館および文書館で資料を収集する予定。帰国後に、資料の読み込みを行う。次年度春にドイツに出張し、研究の遅れの原因として記した本研究に必要な史料を収集する。次年度は、以前に集めた史料を含めて論文を執筆予定。当該年度にドイツへ史料収集に行くつもりであったが、研究の進行具合を鑑みて、次年度にまわした。また次年度にははカナダでの国際女性史学会、ドイツの旧植民地ナミビアおよびドイツに出張するため、交付決定額では不足するため、次年度の旅費を確保した。本年度は、2回の海外出張で、交付金以上に旅費を支出する予定。本年度は2度の海外出張を予定していたため、前年度にかなりの未使用額を本年度用に確保していた。本来の単年度に交付予定以上の金額を支出したが、それでも前年度からの繰り越し金額が多かったため、さらに次年度に持ち越すことになった。次年度には、史料収集のため、ドイツ出張を計画しており、その費用に支出する。
シミュレーションを利用する教授・学習の設計に関する基礎的研究

本研究の研究目標は、コンピュータシミュレーションを利用した教授・学習の場で、学習者が「自ら問題を発見し解決する」能力を育てる有効な設計指針を明らかにすることである。研究方法は、開発したシミュレーションによる実験において実験結果と学習者の内的過程を総合して調査することから目標を効果的に達成するうえの必要な条件を探ることにした。1)効果的な教授・学習を設計する指針を得るためのプロトコルの収集については、実験後にシミュレーションを操作した履歴を基にした簡易入力システムを使って学習者の思考過程をコンピュータ処理可能な形式で収集することを計画した。その分析より学習者が陥りやすい問題点に絞ってフィードバックするのが効果的であると推定できたたため新たにフィードバックシステムを設計・開発し、シミュレーションと組み合わせて実践したところ予想以上の効果をあげていた。2)学習者の内的過程を推測するために順序付けたプロトコルの収集を試行した。その分析より指導者の思考モデルに注目してプロトコルを作成し、参照モデルと学習者のモデルのずれに注目するにより学習者の変容を比較的容易に可視化できるのではないかいう方針で実践した。小規模な試行ではある程度の手ごたえが見られる。以上のように学習者自らが問題解決をする能力を育てる有効な設計指針を明らかにするためのいくつかの示唆をえることができた。さらにシミュレーションを使用しても教育目標への到達が容易でない学習者は残り、教師による指導の内容・時期等に関する示唆も得られた。2001年度に収集した学習者の課題解決過程と教育目標の到達度を付き合わせる手順を教師から抽出し、それに基づき処理システムを作成・処理を行った。その結果の観察から比較的遅れ気味の学習者にとっては、教育目標と学習内容を理解できる程度に課題の焦点を絞る必要性が見えてきた。また指示された学習課題列を学習者が行うとき、早い段階で評価結果を明示的に示す必要があることも見えてきた。そこでシミュレーションの評価結果をフィードバックする時期を知るために、実験直後にシミュレーションを操作した履歴を表示するとともにその調整の理由をリストボックスで入力できるような簡易入力システムの開発を意図して、入力システムで収集する項目とその選択肢をリストアップした。それを適用した簡易入力システムを開発・試用した。その結果学習者の意思決定は明確な指針を持っているわけではなく、典型的な方針を学習者が見える形で先に経験させることが効果的であると考えるようになった。その授業方針に従い本務校と研究協力校(摂南大学・園田学園女子大学等)で生産計画シミュレーションや献立作成演習システム実験を実施した。学習者が機器操作に戸惑はないように実験の補助員を雇った。実験の補助員の観察や演習結果から評価結果のフィードバックをテキストだけではなくもっと記憶に残る方法を考える必要性が見えた。そこで評価結果を参考にして適正値の許容範囲に到達できる支援システムを開発し、それを試用する学習者を絞込み、詳細な個別インタビュを行った。その結果シミュレーションを使用した教授・学習に関する有用な知見を得られたと考える。本研究によって以下のような示唆が得られた。1)効果的な教授・学習を設計する指針を得るためのプロトコルの収集については、実験後にシミュレーションを操作した履歴を基にしてその判断を入力する簡易入力システムを使い学習者の思考過程をコンピュータ処理可能な形式で収集することを計画した。その分析と教師の観察より、学習者が陥りやすい問題点に絞って情報を収集し、その結果をフィードバックするのが効果的という見通しをえたため新たにフィードバックシステムを設計・開発し、シミュレーションと組み合わせて実践したところ予想以上の効果をあげた。2)学習者のシミュレーションを捜査する内的過程を推測するために順序付けたプロトコルの収集を試行した。その分析と教師の観察より指導者の思考モデルに基にしてプロトコルを作成し、教師の参照モデルと学習者のモデルのずれに注目することにより学習者の変容を比較的容易に可視化できるのではないかいう方針をたて実践した。小規模な試行ではある程度の確信得られた。それらの研究成果は、研究会発表6本、口頭発表3本にわけて公表した。

そのなかで学習者自らが問題解決をする能力を育てる有効な設計指針を明らかにするためのいくつかの示唆をえることができたこと、さらにシミュレーションを使用しても教育目標への到達が容易でない学習者はあり、教師による指導の内容・時期等に関する示唆も得られたことを示した。今後この成果を学術雑誌にまとめる作業を行なっている。
口腔癌患者に対するテーラーメイド型ペプチドワクチン療法についての基礎的研究

久留米大学で同定された癌抗原ペプチドのなかで,P56lckおよびSART-3癌抗原ペプチドが,口腔扁平上皮癌患者に対する特異的癌ワクチン療法の標的分子になりえる可能性があるかを検討した.対象は久留米大学医学部歯科口腔医療センターで加療した口腔扁平上皮癌一次症例である.まずP56lck抗原の発現を免疫組織化学的に検討したところ,13/27(48%)の陽性率を示した.また,RT-PCRでは口腔扁平上皮癌細胞株,癌切除組織において発現が確認された.一方,Western blotting法を用いて,SART-3抗原の発現を核分画および細胞質分画でそれぞれ検討したところ,細胞株ではいずれも100%の発現を示した.切除癌組織では,核分画が19/31(61%),細胞質分画では,12/31(39%)の発現率であった.さらにP56lckおよびSART-3ペプチドがHLA-24拘束性にCTLを誘導するのかを,ELISA法を用いたIFN-γ産生量の測定にて検討したところ,いずれもペプチド特異的にCTLを誘導することができた.以上の結果に日本人の約6割がHLA-A24を有していることを加味すると,P56lck, SART-3分子が,日本人の口腔扁平上皮癌患者に対する,テーラーメイド型ペプチドワクチン療法の標的分子候補になりうる可能性が示唆された.今後,日本人の約4割が有していると言われる,HLA-A2に関しても,解析を進めていきたい.本年度は久留米大学で同定された癌抗原ペプチドのなかで,P56^<lck>およびSART-3癌抗原ペプチドが,口腔扁平上皮癌患者に対する特異的癌ワクチン療法の標的分子になりえる可能性があるかを検討した.対象は久留米大学医学部歯科口腔医療センターで加療した口腔扁平上皮癌一次症例である.まずP56^<lck>抗原の発現を免疫組織化学的に検討したところ,13/27(48%)の陽性率を示した。また,RT-PCRでは口腔扁平上皮癌細胞株,癌切除組織において発現が確認された.一方,Western blotting法を用いて,SART-3抗原の発現を核分画および細胞質分画でそれぞれ検討したところ,細胞株ではいずれも100%の発現を示した。切除癌組織では,核分画が19/31(61%),細胞質分画では,12/31(39%)の発現率であった.さらにP56^<lck>およびSART-3ペプチドがHLA-24拘束性にCTLを誘導するのかを,ELISA法を用いたIFN-γ産生量の測定にて検討したところ,いずれもペプチド特異的にCTLを誘導することができた.以上の結果に日本人の約6割がHLA-A24を有していることを加味すると,P56^<lck>,SART-3分子が,日本人の口腔扁平上皮癌患者に対する,テーラーメイド型ペプチドワクチン療法の標的分子候補になりうる可能性が示唆された.今後,日本人の約4割が有していると言われる,HLA-A2に関しても,解析を進めていきたい.久留米大学で同定された癌抗原ペプチドのなかで,P56lckおよびSART-3癌抗原ペプチドが,口腔扁平上皮癌患者に対する特異的癌ワクチン療法の標的分子になりえる可能性があるかを検討した.対象は久留米大学医学部歯科口腔医療センターで加療した口腔扁平上皮癌一次症例である.まずP56lck抗原の発現を免疫組織化学的に検討したところ,13/27(48%)の陽性率を示した.また,RT-PCRでは口腔扁平上皮癌細胞株,癌切除組織において発現が確認された.一方,Western blotting法を用いて,SART-3抗原の発現を核分画および細胞質分画でそれぞれ検討したところ,細胞株ではいずれも100%の発現を示した.切除癌組織では,核分画が19/31(61%),細胞質分画では,12/31(39%)の発現率であった.さらにP56lckおよびSART-3ペプチドがHLA-24拘束性にCTLを誘導するのかを,ELISA法を用いたIFN-γ産生量の測定にて検討したところ,いずれもペプチド特異的にCTLを誘導することができた.以上の結果に日本人の約6割がHLA-A24を有していることを加味すると,P56lck, SART-3分子が,日本人の口腔扁平上皮癌患者に対する,テーラーメイド型ペプチドワクチン療法の標的分子候補になりうる可能性が示唆された.今後,日本人の約4割が有していると言われる,HLA-A2に関しても,解析を進めていきたい.
転送ボトルネックフリー多値ロジックインメモリVLSIの開発と応用

VLSIチップ内大局的配線に起因する性能劣化を本質的に解決するため、記憶機能と演算機能をビット単位の細粒度で一体化するロジックインメモリ(Logic-in-Memory)構造とこれを効率的に実現する新概念回路技術について研究した。まず、記憶・演算機能をデバイスレベルで一体化する強誘電体ロジックインメモリ回路技術を提案した。強誘電体キャパシタ内の残留分極状態が、強誘電体キャパシタ両端の電位差によって状態遷移することを活用し、入力値の差に基づく論理演算を初めて実現した。この応用例として、54ビット乗算器を構成し、大幅な性能向上が達成されることを明らかにした。また、強誘電体ロジックをさらに改良し、記憶データのリフレッシュを必要としない「非破壊読出し」機能と「高速論理演算機能」を同時に実現できる、新しい強誘電体ロジックインメモリ回路の開発にも成功した。高速なスイッチング動作を行うため、2個の強誘電体キャパシタを直列に接続して相補的に動作させることで2倍程度の出力電圧振幅を得た。応用例として、連想メモリLSIを構成し、大幅な性能向上が達成されることを明らかにした。さらに、トンネル磁気抵抗効果(TMR : Tunneling Magnetoresistive)素子を活用して演算機能を実現し、TMR素子の持つ優れた不揮発性記憶機能と演算機能をコンパクトに一体化した相補形TMR/トランジスタネットワークを活用したロジックインメモリ回路を提案した。TMR素子が記憶データによって抵抗値が変化する可変抵抗素子として見なせることに着目すると共に、TMRネットワーク内の微小な抵抗値の変化を高速に検出するための手法として、ダイナミック形電流モード回路を活用することで、定常電流をカットでき、低消費電力化も同時に達成した。応用例として、画像の動きベクトル検出等に用いられる差分絶対値和(SAD)演算器を構成し、大幅な性能向上が達成されることを明らかにしたVLSIチップ内大局的配線に起因する性能劣化を本質的に解決するため、記憶機能と演算機能をビット単位の細粒度で一体化するロジックインメモリ(Logic-in-Memory)構造とこれを効率的に実現する新概念回路技術について研究した。応用例として、画像の動きベクトル検出等に用いられる差分絶対値和(SAD)演算器を構成し、大幅な性能向上が達成されることを明らかにしたチップ間やチップ内のデータ転送ボトルネックを本質的に解決できる新しい回路・システムアーキテクチャの一手法として、本研究代表者らの研究グループでは、記憶機能と演算機能をコンパクトに一体化し、局所演算を主体としてシステムを実現するという「多値ロジックインメモリVLSIアーキテクチャ」を考案している。本研究では、多値ロジックインメモリVLSIシステムを実現するため、本年度は以下の項目について研究・開発を行った。(1)多値ロジックインメモリVLSIの仕様化の決定:各種の機能デバイスの基本特性に着目し、多値ロジックインメモリVLSIの入出力仕様と基本演算子を決定した。また、多値論理関数では多種多様な論理演算子の定義が可能であるため、設計容易性やハードウエア実現容易性などを考慮しながら、数種の多値基本演算子に絞り込んだ。まず、機能デバイスとして「フローティングゲートMOSトランジスタ」を活用した場合、多値記憶機能と共に、多値しきい演算機能、多値パススイッチ機能、多値電圧線形加算機能が一体化できることを見出した。また、強誘電体デバイスにおける「データ書き込み手順」を「順序回路」と見なすことにより、記憶機能と共に、ANDとOR演算が同時に実行できる。今、残留分極が正の状態を「0」の記憶状態、残留分極が負の状態を「1」の記憶状態と定める。この強誘電体の両端電極に、2つの2値入力電圧を印加すると、入力論理値が異なる場合には電位差が生じ、入力論理値が一致している場合は電位差が生じない。「0」の記憶状態においては、負の圧電差で「1」に状態記憶が遷移する。このように、入力論理値が異なっているときのみ状態遷移する、ある種のフリップフロップ機能が実現されている。これらの倫理演算機能により、算術演算回路で頻繁に利用される「排他的論理和(XOR)」演算機能と記憶機能を一体化した回路を極めてコンパクトに構成できた。

(2)多値基本演算回路の試作と動作確認:強誘電体デバイスを用いた上記の機能は、ゲートごとのきめ細かい粒度でデータをラッチする機能も付与した、ゲートレベルパイプラインアーキテクチャの構成にも適合していることを意味している。通常のCMOSデバイスによる構成では、ラッチ回路が大きくなるため、ゲートごとにそれを挿入するとかえってチップ面積や遅れを増大させてしまうが、本開発によりこの問題が完全に解消されることになる。この強誘電体形機能パスゲートを用いて、ゲートレベルでパイプライン動作する算術演算回路の典型例として、パイプライン乗算器を構成した。この結果、これと同等機能の2値CMOS実現と比較し、ほぼ同程度の演算速度で、チップ面積を約30%、消費電力を半分以下に減少できる。以上の研究結果は、半導体回路技術に関して世界で最も権威のある国際会議「2002年国際固体回路会議(ISSCC2002)」において、平成14年2月に発表すると共に、日本経済新聞(2002年2月5日)、日刊工業新聞(2002年2月4日)、電波新聞(2002年2月4日)に掲載されるなど、国内外にて高く評価された。本年度の研究では、非破壊読出し動作にもかかわらず、高速性も有する強誘電体ロジックインメモリ集積回路の開発に成功した。高速なスイッチング動作を行うためには、強誘電体からの出力電圧振幅が大きくなければならない。2個の強誘電体キャパシタを直列に接続し、これらを相補的に動作させれば、強誘電体キャパシタ1個だけを用いた場合と比較し、2倍程度の出力電圧振幅が得られる。非破壊読出し動作が可能となるため、メモリリフレッシュサイクルなどの余分な演算サイクルも不要となる。また、周辺回路のコストも大幅に軽減できるため、高速性と低消費電力性、コンパクト性を同時に達成できる新しい回路技術である。この効果は、演算回路内に多数の記憶要素が分散されるアーキテクチャ、例えばきめ細かいパイプライン、すなわちゲートレベルパイプラインと呼ばれる並列演算方式、大規模順序回路、VLSIプロセッサ制御順序回路などにおいて、回路規模の1桁以上の減少という意味で、極めて有用となる。今回開発した成果は種々の応用が展開されるが、例えば、次世代携帯機器や情報家電などに組み込まれる、マルチメディア応用プロセッサやフィールドプログラマブルゲートアレー(応用に応じて現場でプログラム可能なVLSIチップ)へ応用でき、将来的には10倍以上の高性能化や低電力化が達成されるものと期待される。強誘電体デバイスは、電源電圧を切っても記憶が消えない「不揮発性」という読出し専用メモリ(ROM)の性質のみならず、高速なデータの書込みと読出しが実現可能というランダムアクセスメモリ(RAM)の性質を兼ね備えた、優れたメモリデバイスであることが知られている。強誘電体メモリ(FeRAM)を実現する場合、メモリセルからできるだけ大きな出力電圧振幅を得るために、強誘電体デバイスの両端電極に大きな電圧が印加される。
複数人体・複数部位のアレイレーダ同時計測による個人識別と生体情報モニタリング

レーダによる非接触生体計測は不快感なく健康状態を測定する技術として期待され、主に胸部表面の変位を用いた呼吸・心拍の計測が報告されてきた。しかし、呼吸に比べて心拍の非接触計測の精度は概して低いという課題があった。そこで本研究では、複数アンテナにより人体の複数部位の同時計測を実現し、呼吸は胸部で、心拍は頭部でそれぞれ計測することで高精度化を図る。さらに、計測対象を複数人体へ拡張し、呼吸の特徴を用いた個人識別を導入することで、複数人が活動する実環境における特定個人を追跡した呼吸・心拍の非接触計測技術を実現する。