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慢性膵炎治療・予防への運動療法導入の可能性（慢性膵炎肥満モデルラットでの検証）

膵炎患者には運動は原則禁忌とされている.慢性膵炎と肥満を起こす遺伝的膵炎肥満ラットを用いて,脂質代謝異常を伴う慢性膵炎に対する運動療法の効果を検討した.膵炎肥満ラットでは,12週齢で膵の萎縮,高血糖,低インスリン,ラ島の崩壊,膵の内外分泌細胞の異常形態,脂肪膵,炎症や小胞体ストレスの増加など,慢性膵炎と糖尿病の症状を呈したが,非肥満ラットでは認められなかった.食餌制限により血糖,血中脂質が改善し,さらに運動療法の併用によって膵の形態やインスリン抵抗性が改善し,食餌制限のみに比較して膵内外分泌機能の改善が高かった.脂質代謝異常を伴う慢性膵炎の予防・治療に運動療法が適用できる可能性が示唆された.膵炎患者には運動は原則禁忌とされている.慢性膵炎と肥満を起こす遺伝的膵炎肥満ラットを用いて,脂質代謝異常を伴う慢性膵炎に対する運動療法の効果を検討した.膵炎肥満ラットでは,12週齢で膵の萎縮,高血糖,低インスリン,ラ島の崩壊,膵の内外分泌細胞の異常形態,脂肪膵,炎症や小胞体ストレスの増加など,慢性膵炎と糖尿病の症状を呈したが,非肥満ラットでは認められなかった.食餌制限により血糖,血中脂質が改善し,さらに運動療法の併用によって膵の形態やインスリン抵抗性が改善し,食餌制限のみに比較して膵内外分泌機能の改善が高かった.脂質代謝異常を伴う慢性膵炎の予防・治療に運動療法が適用できる可能性が示唆された.脂質代謝異常を伴う非アルコール性慢性膵炎の予防治療に対する運動療法の有効性を解明することを目的に,6週齢の慢性膵炎肥満動物(WBN/Kob Fattyラット)を飽食の肥満群6匹,69%制限摂餌の制限食群6匹,70%制限摂餌と平均1804m/日の自発走の運動群5匹に群別し,食餌制限と運動を6週間介入した.最終体重は肥満群が最も多く,他2群では体重増加が同程度に抑制された.ヒラメ筋重量は運動群が最も多く運動効果が得られた.肥満群では脂肪肝が視認され肝重量も最も多いが,他2群は改善傾向にあった.血中TGとNEFAは肥満群で有意に高いがNEFAは制限食群でも高く,脂質代謝の改善は運動群で大きかった.血中アミラーゼと血糖値は肥満群で高く,インスリンは制限食群で高かった.肥満群では膵の炎症と膵臓B細胞の機能低下による高血糖が,制限食群ではインスリン抵抗性が,運動群ではそれらの改善が示された.膵重量は運動群で最も多く運動結果が認められた.膵酵素含量を表す膵組織中蛋白含量は肥満群で少ないが制限食群,運動群では高かった.膵組織の光学顕微鏡像では,肥満群では内外分泌部が入り乱れて炎症した組織,ばらけた内分泌部,萎縮した外分泌部などが観察され,制限食群と運動群では球形の内分泌部(ラ島)が認められた.電子顕微鏡像では,B細胞の肥満群ではインスリン顆粒が明らかに少なく,膨化したミトコンドリア,いびつな核など異常構造が観察された.他2群では顆粒が多かった.腺房細胞の肥満群では,粗面小胞体が低密度で酵素原顆粒が少なく,運動群のそれらは高密度で多かった.肥満を伴う慢性膵炎ラットでは膵機能が低下し,肥満の改善は膵の構造や機能を改善させ,特に運動習慣により脂質代謝,糖代謝指標の改善と膵内外分泌細胞の構造の改善が一致して認められ,慢性膵炎の予防治療に運動が禁忌であることを見直す必要性の根拠が得られた.脂質代謝異常を伴う非アルコール性慢性膵炎の予防治療に対する運動療法の有効性を解明することを目的に,6週齢の慢性膵炎肥満動物(WBN/Kob Fattyラット)を飽食の肥満群10匹,69%制限摂餌の制限食群8匹,70%制限摂餌と平均1711m/日の自発走の運動群9匹,非肥満の同系慢性膵炎ラットの統制群6匹の4群別し,食餌制限と運動を6週間介入した.なお,平成26年度は統制群の追加,他群の例数の追加,分析項目の追加を実施した.肥満群では,12週齢で低膵重量,低膵たんぱく含量,高血糖,高血清インスリン,高血清アミラーゼ,ランゲルハンス島や外分泌組織の形態的崩壊,膵B細胞や膵腺房細胞の顆粒の減少,抗炎症因子であるIL6と小胞体ストレスマーカーであるXBP1の膵組織での高いたんぱく発現など膵炎と糖尿病の症状を呈したが,同週齢で非肥満の統制群ではほとんど認められなかった.食餌制限と運動習慣の効果について,同程度の体重抑制(肥満の改善)により,これらの症状が改善する傾向がみられた.肥満群に比較して制限食群,運動群の両群において血糖値,血清アミラーゼ活性値の改善,IL6とXBP1の膵組織での発現の減少が認められた.また,高いインスリン抵抗性,高濃度の血清のTG・総コレステロール・遊離脂肪酸,膵の形態的異常では,制限食群に比較して運動群でより高い改善が認められた.以上の結果から,肥満が慢性膵炎の増悪因子であることが確認された.肥満を伴う慢性膵炎の発症により膵の形態学的異常を伴って内外分泌機能が低下し,食事療法や運動療法による肥満の改善により,低下した機能が改善する傾向が認められた.特に,運動療法の併用によりその効果が高かった指標もあり,これまで原則として禁忌とされていた慢性膵炎の予防・治療のための運動について,特に脂質代謝異常を伴う場合には運動療法が適用できる可能性が示唆された.

運動生理生化学初年度の研究計画に記載した実験を概ね終了させた.6週齢の慢性膵炎肥満動物(WBN/Kob Fattyラット)を対象に,自由摂餌で飼育した飽食肥満群6匹,飽食群の69%制限摂餌となった制限食群6匹,加負荷式自発運動測定装置を用いて体重の30%の負荷をかけた回転輪による自発走を負荷して平均1804m/日の走行量となった運動群5匹を作成した.運動群の摂餌量は制限食群と体重が一致するように制限した結果70%制限摂餌となった.研究計画通り,血液,膵,肝,骨格筋を採取した.血中のトリグリセリド,遊離脂肪酸,コレステロール,グルコース,インスリン,アミラーゼの分析を行い,飽食肥満群での高値(インスリンは低値)と他2群での改善,一部の項目は運動群でより高い改善が認められた.膵は膵酵素量を反映する組織中蛋白を測定し,運動群で最も高いことが確認された.組織学的解析では,ヘマトキシリン・エオジン染色,インスリンおよびグルカゴン免疫染色による光学顕微鏡像の解析を実施し,ランゲルハンス島の形状やホルモン貯蔵部位,炎症部位などが判別され,膵炎肥満による組織劣化と食事療法,運動療法による改善が確認された.電子顕微鏡像ではラ島内のA細胞,B細胞と膵腺房細胞を観察し,飽食肥満群では細胞内小器官の構造異常や脂肪滴が確認され,食事療法,運動療法による改善が認められた.これらの解析項目についていずれも運動療法による悪化傾向は認められなかった.また,研究計画に記載した「1慢性膵炎の症状(膵組織内の浮腫や線維化,外分泌機能の低下,インスリン抵抗性)の確認,2食事療法による1の症状の低減効果の検討,3運動療法による1の症状の低減効果の検討,42と3の比較により運動療法の意義を検討する」のうち,1は確認できた.23についても概ね確認できたが4については今後さらなる検討が必要である.これまでの実験で採取した血液と組織の分析をさらに進める.血中項目のうち,レプチン,アディポネクチン,TNF-αなどの脂質代謝と炎症に関連するサイトカインを分析する.また,骨格筋組織と肝組織の分析を進める.これによって食事療法と運動療法の違いを明らかにできると考える.また,当初予定していた食事療法IIの低脂肪食群の作成は作成にかかる費用の面から断念する.その代わりに再現性の確認と各群の個体数の追加のために再度同様の実験を実施し,その際,肥満ではないWBN/Kobラット(非肥満膵炎モデルラット)の群を追加作成する.これにより,肥満によって膵炎や糖尿が加速されること,そのために起きる膵の組織や細胞が劣化する影響を明確にすることが可能となり,肥満の予防や改善が慢性膵炎や糖尿病の予防や治療に有効であることを指摘することができると考える.また最近,細胞内での蛋白合成時に起こる「小胞体ストレス」が糖尿病や動脈硬化など様々な疾病の成り立ちに関わっていることが指摘されている.電子顕微鏡像によって確認している肥満ラットの膵腺房細胞で認められる,密度が低く乱れた祖面小胞体と膨化したミトコンドリアは小胞体ストレスとの関連性が窺われる.小胞体ストレスの指標となるIRE1,XBP1などの蛋白や,炎症の指標となるPAP,IL6などの蛋白について膵組織を用いてウェスタンブロッティング法で解析し,電子顕微鏡像による結果や脂質代謝・糖代謝指標との関連を検討する.これらの検討により,食事療法や運動療法による肥満の改善が膵疾患の予防や治療に有効であるメカニズムや,食事療法と運動療法の違いのメカニズムの一端を明らかにできると考える.今年度の計画は,1昨年度の実験で採取したサンプルの分析の継続,その際,新たな「小胞体ストレス」の指標となる項目の追加,2昨年度の実験の再実施,その際,非肥満群の追加以上である.実験経費(試薬,分析用消耗品など)を交付額内で最も有効に購入した結果,次年度使用額が発生した.
空き地の公共的利用を促進する空地デザイン技術の体系化

本研究は5つの研究課題がある。課題A「空地デザイン事例データベースの作成」については、前年度までに作成したデータベースの補強を行った。課題B「公共的利用のための空地デザインのあり方の調査研究」については、利用から空地(場所)をデザインするアプローチについて、空き地での実証実験を進め、公共的利用を創造するような空地デザインの在り方を検討した。1年目に整理した表層デザインでなく空地アーバニズム(まちづくり)として捉えるためのテーマ抽出と2年目の実証実験の経過を踏まえて、空き地のアーバニズム論にむけた検討整理を行った。課題C「空き地の公共的利用を促す制度的枠組みの検討」については、被災市街地の空地調査と利活用スタディ(東日本被災地低平地での空き地発生動向調査等)、一般市街地の空地調査と利活用スタディ(空き地対策、道路の残地利活用等)、パブリックスペース利活用調査とスタディ(駅前広場の利活用促進等)、空き地の公共的利用を促す仕組みの調査検討(アメリカ都市の諸制度、空地マネジメントのための投資可能性の検討)を通して、制度的枠組みにかかる検討を行った。課題D「公共的空地利用の成立要件の調査研究」については、文化的背景の強い公共的空地利用として路地のストリートアートに関する調査検討を行った。課題Eは全体とりまとめ作業にむけて、空き地論、空き地の分類、空き地のアーバニズム論、空き地の都市論についての吟味を行った。課題Aについては、現在81事例を収集した。空き地(空地)の多面的な価値がもたらす公共的利益(public benefit)として10の視点(賑わい創出、環境問題への対応、教育、防犯、交流促進、健康増進、福祉、観光振興、景観向上、文化芸術振興)を設定し各事例のタグ付け整理を行った。課題Bについては、利用から空地(場所)をデザインするアプローチの実証として川崎市内の空き地をマネジメントする社会実験を進めた。日常的な空き地管理、草刈りなどの緑環境維持のためのワークショップ、空き地の植栽を活用したワークショップ、イベントとしての賑わいづくりのためのマーケットなどを行い、空き地に日常的な公共的利用を創出するためのマネジメントのノウハウを蓄積した。その経過や実績は手法論として検討し、幾つかの学術発表を行った。その成果を踏まえて、空き地のアーバニズム論にむけた検討整理(空き地ケアのアーバニズム、空き地マネジメントのアーバニズム、時間的存在としての空き地のアーバニズム)を進めた。課題Cについては、被災市街地の空地調査と利活用スタディ(石巻等)、一般市街地の空地調査と利活用スタディ(西和賀町等)、パブリックスペース利活用調査とスタディ(静岡草薙等)、空き地の公共的利用を促す仕組みの調査検討(サンフランシスコ調査、社会的インパクト投資のスキーム検討)を通して、制度的枠組みにかかる検討を行った。課題Dについては、路地のストリートアートに関する事例収集(メルボルン)を行った。課題Eは、ここまでの成果をふまえ、空き地論(用語整理、空き地の価値、空き地の問題、資源としての空き地)、空き地の分類(利用態度と所有態度に基づく分類)、空き地のアーバニズム論(前述)、空き地の都市論(試論)として整理を試みた。課題Aについては事例データベースを更に強化する。空き地(空地)の多面的な価値がもたらす公共的利益の視点からバランスよく事例収集を進める。課題Bについては、2つのアプローチを設定している。利用から空地(場所)をデザインするアプローチについては、現行の空き地における実証実験を継続する。空地から周辺市街地へ(点から面へ)と空地デザインとその公共的利用を連鎖的に広げていくアプローチについては、可能であれば国内地方都市において実証の場を1つ構築する。加えて、海外・国内都市の追加調査を通して二つのアプローチについての知見を広げ、空き地のアーバニズム論にむけた検討整理を深める。課題Cについては、引き続き被災市街地の空地調査と利活用スタディ、一般市街地の空地調査と利活用スタディ、パブリックスペース利活用調査、空き地の公共的利用を促す仕組みの調査検討を通して、制度・主体・その他の仕組みに関する検討を進める。日本の自治体が進める空き家の解体除去事業後に発生する空き地の公共的利用の実態について実態把握のための調査を行う。課題Dについては、文化的事象としての背景を有する公共的な空地利用の事例について調査分析(当該事業制度における空地活用の要件、現状の管理スキーム、公共的利用の実態、等)を進める。課題Eについては引き続き、空き地論、空き地の分類、空き地のアーバニズム論、空き地の都市論についての検討を進める。課題A「空地デザイン事例データベースの作成」については、公共的利用の属性に着目して選定をすすめ、日本とアメリカの事例を中心に作業を進めた。課題B「公共的利用のための空地デザインのあり方の調査研究」については、利用から空地(場所)をデザインするアプローチについて、アメリカ都市で展開しているプレイスメイキング及びタクティカル・アーバニズムの理論と実践について分析した。また、日本国内では首都圏郊外のある実際の空地を実践フィールドとして、住民参加型マーケットの企画運営と子供の遊び場になるグリーンインフラ空間の実験的整備を行い、公共的利用を創造するような空地デザインの在り方を検討した。さらに、空地(点)から周辺市街地(面)へと空地のデザインと公共的利用を連鎖的に広げていくような事例のあり方について、海外先進都市での水際の再生、ブラウンフィールドの環境再生、パブリックスペースの再生といった観点からの調査と、エリアマネジメント、建物リノベーションと周辺空地再生といった観点からの国内都市調査を行い、公共的利用を促す空地デザインを、単なる表層のデザインにとどまらない、まちづくり(アーバニズム)として捉えていくための論点の吟味分析を行った。

課題C「空き地の公共的利用を促す制度的枠組みの検討」については、被災市街地の空地調査と利活用スタディ(復興計画と成果、大量空きストックの利活用の動向調査等)、一般市街地の空地調査と利活用スタディ(空き地対策、生産緑地の利用実態等)、パブリックスペース利活用調査とスタディ(駅前広場の利活用促進等)を通して、制度的枠組みにかかる検討を行った。課題D「公共的空地利用の成立要件の調査研究」については、事例情報の収集にとどまった。課題Eは全体とりまとめ作業であり、H29年度は着手しなかった。課題Aについては、A1文献調査データベース27件、A2現地調査データベース9件を収集した。課題Bについては、2つの方向性で整理した。一つは利用から空地(場所)をデザインするアプローチであり、ヒアリングを基礎とする2つのケーススタディと、空き地を借りた整備実験による実践的スタディ1つを実施した。実践的スタディについては、空き地だった場所の利用から空地をデザインするプロセスそのものを検証する機会となった。今後も公共的な利用の創出と空地デザインの修正を行う道筋が定まり、人間中心デザイン思考での空地デザイン過程に関する実践と検証作業の柱となる位置づけが確立した。もう一つは、空地(点)から周辺市街地(面)へと空地のデザインと公共的利用を連鎖的に広げていくようなアプローチであり、海外・国内都市の調査を実施した。以上の調査研究を通じて、公共的利用を促す空地デザインを、単なる表層のデザインにとどまらない、まちづくり(空地アーバニズム)として捉えていくための10のテーマ(スケールメリットのある空地マネジメント、稼ぐ空地を通したエリアマネジメント、水際の産業跡地の空地デザイン、空地を通した復興、汎用性あるグリーンインフラ空地のデザイン、路地の居場所化、駅前広場の居場所化、線路敷跡地の居場所化、生産緑地の計画的空地転用、多様性を許容する緩やかな公共空間)を仮設定し、空地アーバニズムの論点整理を進めた。課題Cについては、被災市街地の空地調査と利活用スタディ、一般市街地の空地調査と利活用スタディ、パブリックスペース利活用調査を通して、制度、主体、その他の仕組みに関する検討を行い、先に示した空地アーバニズムのための10の仮テーマと論点整理に対してのフィードバックを行った。課題Dについては、事例情報の収集にとどまった。本研究は5つの研究課題がある。課題A「空地デザイン事例データベースの作成」については、前年度までに作成したデータベースの補強を行った。課題
実解析・調和解析に由来する関数空間の理論の深化と応用

日本数学会の春と秋の学会、第57回実函数論・函数解析学合同シンポジウム、実解析学シンポジウム2018に参加、述べ9名の研究協力者を派遣し、研究発表を行うとともに最新の研究情報収集を行った。本年度の具体的な成果として、以下の研究成果が得られた。最大作用素および一般化分数べき積分作用素について、変動する振動量・増大度をもつカンパナト空間の元による掛け算作用素との交換子を考察し、変動する増大度をもつモリー空間において、この交換子がコンパクトであるための必要十分条件を与えた。オーリッツ空間および第3種オーリッツ・モリー空間上で、一般化分数べき積分作用素と一般化分数べき最大作用素の有界性に関する必要十分条件を得た。一般化分数べき積分作用素とカンパナト空間の元による掛け算作用素との交換子の有界性に関する必要十分条件をオーリッツ空間において与えた。弱オーリッツ空間における掛け算作用素を決定した。基本となるEuclid空間およびhomogeneous型空間、non-homogeneous空間のそれぞれにおいて、関数空間と関数空間上の作用素について研究を進め、たいへん多くの具体的成果が得られ、査読付き論文として出版された。特に、変動する振動量・増大度をもつカンパナト空間の元による掛け算作用素との交換子のコンパクト性について、大きな進展があった。確率空間においても分数べき積分作用素とカンパナト空間の元による掛け算作用素との交換子の研究について、昨年のマルチンゲール・モリー空間に加え、今年はマルチンゲール・オーリッツ空間においても結果を得た。可積分性・連続性・振動・増大度が変動する関数空間の視点から、実解析・調和解析の理論の深化を図るため、引き続き、基本となるEuclid空間およびhomogeneous型空間、non-homogeneous空間のそれぞれにおいて、関数空間と関数空間上の作用素について研究を進める。また確率空間上でも考察を行う。最終年度にあたり、特に変動する振動量・増大度をもつカンパナト空間について、さらに広範に性質を調査し、微分方程式への応用も含めて、その理論をまとめる。2015年に東京で、2016年に北京で、2017年に東京で、2018年に北京で開催した中国の海外研究協力者らとの国際研究集会を、来年度は北京で開催する。双方の研究者の交流を図るとともに、共同研究をまとめていく。さらに、国内・国外の研究集会に参加するとともに、研究協力者を招聘し、議論を行う。また、研究項目ごとに、研究代表者、研究分担者、国内・国外の研究協力者が集まり、研究打合せを通して共同研究を行う。年度末には、研究を総括する。分担者の曽布川拓也氏とともに早稲田大学において、国際研究集会「Harmonic Analysis and its Applications in Tokyo 2015」を開催した。中国から実解析・調和解析分野の研究者10名を招待し、国内からも15名を招待して開催した。25の招待講演と6つのポスターセッションを含めて、11月27日から29日の3日間にわたって参加者50名とともに、活発な議論と研究情報の交換を行い、今後の共同研究の基礎を作った。2倍条件を満たす測度を持つhomogeneous型空間上ではすでに調査済みであった、有界平均振動関数の空間BMOにおける掛算作用素の特徴づけを2倍条件を満たさない測度をもつ空間(non-homogeneous空間)上で調査しまとめた。また、オーリッツ・モリー空間における一般化分数べき最大作用素、一般化分数べき積分作用素、およびそれらのベクトル値版の有界性に対する十分条件と必要条件を与えた。ムシャラク・オーリッツ空間、変動指数をもつルベーグ空間における掛算作用素を決定した。Bシグマ・モリー・カンパナト空間に関する補間理論を完成させた。変動指数をもつハーディー空間のリース変換による特徴づけを行った。当初の予定通り、3つの国際研究集会の開催に参画し、内外の研究者と議論を行い、共同研究につなげる基礎ができた。特に、中国のDachun Yang氏、Dongyong Yang氏、ドイツのThomas Khuen氏と共同研究を行った。基本となるEuclid空間およびhomogeneous型空間、non-homogeneous空間のそれぞれにおいて、関数空間と関数空間上の作用素について研究を進め、いくつもの具体的成果が得られた。変動する振動量・増大度をもつカンパナト空間をナビエ・ストークス方程式に応用する研究も行った。日本数学会の春と秋の学会、第55回実函数論・函数解析学合同シンポジウム、実解析学シンポジウム2016に参加、実解析学シンポジウム2016には2名の研究協力者を派遣した。変動する振動量・増大度をもつカンパナト空間を用いてナビエ・ストークス方程式の解の挙動の解析と初期値問題の解の存在証明を行った。ユークリッド空間や測度距離空間上で知られていた最大作用素および分数べき積分作用素のモリー空間における有界性について、変動する振動量・増大度をもつモリー空間において証明した。マルチンゲール・モリー空間における分数べき積分作用の有界性について、必要十分条件を得た。ムシャラク・オーリッツ・モリー空間における掛け算作用素を決定した。様々な関数空間における掛け算作用素について、これまでの研究を整理し概説論文を作成した。ユークリッド空間におけるラドン測度で定義されたモリー空間の前双対空間について補間理論を完成させた。北京での国際研究集会に協力し、研究交流ができた。中国、インドネシア、ロシア、イギリスの研究者と共同研究ができた。

本年度も、基本となるEuclid空間およびhomogeneous型空間、non-homogeneous空間のそれぞれにおいて、関数空間と関数空間上の作用素について研究を進め、いくつもの具体的成果が得られた。確率空間においても分数べき積分作用素の研究を行った。ナビエ・ストークス方程式に応用する研究もまとめることができた。8月2日から4日まで、日本大学経済学部(7号館2-3階)講堂において、調和解析とその応用に関する国際研究集会「Harmonic Analysis and its Applications in Tokyo 2017 (HAAT2017)」を開催した。中国から10名、国内から15名の招待講演と6名のポスターセッションが行われた。50名の参加者を得て、活発な議論と研究情報の交換が行われた。日本数学会の春と秋の学会、実解析学シンポジウム2017に参加、実解析学シンポジウム2017には3名の研究協力者を派遣した。本年度の具体的な成果として、以下の研究成果が得られた。最大作用素および一般化分数べき積分作用素のモリー空間における有界性について、変動する振動量・増大度をもつカンパナト空間の元による掛け算作用素との交換子の有界性に関する必要十分条件を、変動する増大度をもつモリー空間において与えた。またコンパクト作用素となるための十分条件を得た。マルチンゲール・モリー空間における分数べき積分作用素とマルチンゲール・カンパナト空間の元による掛け算作用素との交換子の有界性について、必要十分条件を得た。モリー空間と弱モリー空間との包含関係についての詳細な結果を得た。モリー空間において、ラプラス作用素の虚数べきのノルム評価を得、その応用として補間不等式を証明し、またハーディー型やハイゼンベルグ型不等式を証明した。homogeneous型空間におけるカンパナト空間の前双対空間上で特異積分作用素と分数べき積分作用素の有界性について証明した。non-homogeneous空間上での変動増大度をもつモリー空間において、最大作用素および一般化分数べき積分作用素およびそのベクトル値作用素の有界性について証明した。基本となるEuclid空間およびhomogeneous型空間、non-homogeneous空間のそれぞれにおいて、関数空間と関数空間上の作用素について研究を進め、たいへん多くの具体的成果が得られ、査読付き論文として出版された。特に、変動する振動量・増大度をもつカンパナト空間の元による掛け算作用素との交換子の有界性について、大きな進展があった。確率空間においても分数べき積分作用素とカンパナト空間の元による掛け算作用素との交換子の研究を行った。日本数学会の春と秋の学会、第57回実函数論・函数解析学合同シンポジウム、実解析学シンポジウム2018に参加、述べ9名の研究協力者を派遣し、研究発表を行うとともに最新の研究情報収集を行った。
三島由紀夫の文体論的・思想史学的研究

本研究は、文体論(表現分析)および思想史学(言説分析)という二つの方法論に準拠しつつ、小説家あるいは知識人として戦後日本の文化史に大きな足跡を残した三島由紀夫の諸テクストの総合的・領域横断的な分析を進め、この作家の全体像の刷新を目指すものである。平成22年度には博士論文「イロニーとしての文体-三島由紀夫論」を東京大学人文社会系研究科に提出、学位が授与された。同年度に着手・公開した論文は、(1)「放火という無駄事-『金閣寺』の終わりかた」(「解釈と鑑賞」第75巻9号)、「1960年代における新右翼の形成と美的テロル-三島由紀夫と橋川文三」(「解釈と鑑賞」第76巻4号)、(2)「三島由紀夫『潮騒』論-可視性の領界」(「東京大学国文学論集」6号)の3点である。平成20年度に着手した論文は、(1)「三島由紀夫『美しい星』論-核時代の想像力」(「日本近代文学」第81集、投稿中)、(2)「象徴としての天皇-1960年のテロリズムと文学」(「都留文科大学研究紀要」第70集、投稿中)、(3)「三島由紀夫『金閣寺』論-他者の一人称」の三点である。いずれも活字化こそならなかったものの着実に進捗しており、21年度中にはその成果を公開する予定である。また今年度は、雑誌「三島由紀夫研究」(鼎書房、松本徹・佐藤秀明・井上隆史責任編集)との連携を深め、同誌に書評を掲載した〔下記11.参照〕。今後も同誌を主な論文投稿先の一つとして予定している。平成21年度に着手した論文は、(1)「三島由紀夫『美しい星』論-核時代の想像力」(「日本近代文学」第81集掲載)、(2)「表象としての天皇-1960年のテロリズムと文学」(同時代史研究会発表予定、7月)、(3)「三島由紀夫『金閣寺』論-他者の一人称」の三点である。また今年度は、博士論文「三島由紀夫論-イロニーとしての文体」を東京大学人文社会系研究科に提出した。近日中にその成果の公開をはかりたい。
大腸癌における癌周囲微小環境に着目した薬剤耐性機構の解明と治療への応用

癌治療においてはその進展機序、環境を十分解明することが必要である。癌組織は癌細胞のみならず周囲の間質細胞と構成されておりそれらが互いに影響しあっている。これを癌間質相互作用という。間質の主成分である繊維芽細胞が癌関連線維芽細胞といわれており、まず大腸癌組織の腫瘍部漿膜面より清潔野で腫瘍間質を約1cm角程度採取。シャーレ上で組織を細かく刻み遊走法を用いて繊維芽細胞を単離、培養した。癌関連線維芽細胞であることを確認するために免疫染色を行いα-SMA、以前我々が報告したインターロイキン6が強く発現していることを確認した。また腫瘍組織から離れた部位でも大腸壁の間質を採取、そこから繊維芽細胞を単離、培養した。これを正常大腸繊維芽細胞とした。それぞれの細胞の特徴を把握するために大腸癌細胞株と癌関連線維芽細胞のRNAを抽出しマイクロアレイアナライシスをおこなった。これらの細胞の特性をつかむことにより近年注目されている癌周囲微小環境の解明につながると思われる。また大腸癌細胞、癌関連線維芽細胞、その共培養の培養上清を使用してサイトカインアレイを行った。いくつかのサイトカインの発現の差を見出した。炎症性サイトカインの一種であるインターロイキン6は癌細胞よりも癌関連線維芽細胞より多く分泌されていた。大腸癌細胞、癌関連線維芽細胞よりcDNAを抽出しPCRを施行した。癌関連線維芽細胞からのインターロイキン6は発現が亢進していた。一方、大腸癌細胞ではほとんど発現されていなかった。EPAを癌関連線維芽細胞に投与するとインターロイキン6の分泌は抑制された。耐性化に影響を与えるとされている因子については検討中である。癌関連線維芽細胞を単離、培養し今までの研究結果と相違がないことを確認できた。ただし癌関連線維芽細胞もそれぞれの腫瘍組織、検体によって性質の差があることも事実である。しかしながら癌関連線維芽細胞と癌細胞の性質の違いを見出すことによってそれぞれの細胞の特性を明らかにしていく準備は整ったと判断している。今後、当初の目的である腫瘍の薬剤への耐性化にこの癌関連線維芽細胞が関与しているかまたその機序を見出していく。癌関連線維芽細胞に作用させることによって癌の進展に大きく関わっている増殖、転移、浸潤能に変化を与えることが出来るか研究を続けていく。癌関連線維芽細胞は腫瘍細胞の血管新生については大きく関わっていることは以前の我々の研究で確認できている。浸潤能、遊走能についても検討していく。また薬剤の耐性化に関わる因子についても検討していく。また既存の抗腫瘍薬を投与し耐性株を作成、耐性化を得た細胞株と耐性化を得ていない細胞株との違いを見出す。癌関連線維芽細胞の培養上清を癌細胞に曝露、もしくは共培養することによって抗腫瘍効果の低下を認めるかどうか確認する。

浸潤能、遊走能についても検討していく。また薬剤の耐性化に関わる因子についても検討していく。また既存の抗腫瘍薬を投与し耐性株を作成、耐性化を得た細胞株と耐性化を得ていない細胞株との違いを見出す。癌関連線維芽細胞の培養上清を癌細胞に曝露、もしくは共培養することによって抗腫瘍効果の低下を認めるかどうか確認する。当初の予定より実験が進まなかったため。また論文投稿も十分な結果がでておらず自身での投稿ができなかった。
骨成長因子・骨再生材料を用いた唇顎口蓋裂患者の顎裂部骨移植術の臨床的研究

唇顎(口蓋)裂患者に行われる顎裂部骨移植術(以下、骨移植術)は、口唇口蓋裂一貫治療の中で重要な手術として広く普及し、多くの施設で行われている。骨移植術の主な目的は、上顎骨の顎裂部骨欠損部を修復して上顎歯槽形態を改善するのみならず顎裂内に隣在歯の萌出、移動ならびにインプラント補綴などによって審美的・機能的な咬合関係をもたらすことである。現在、骨移植術で用いられる移植骨は自家骨が多く、骨移植術を行う低学年の患者では自家骨採取などに伴う痛みや術直後の歩行障害など負担はかなり大きいのが現状である。そこで、本研究ではそれらの負担を軽減するために、自家骨の代わりに骨成長因子ならびに骨再生材料を用いて骨移植術を行い、適切な骨架橋の形成や術後の矯正治療などが可能か否かを検証することとした。本年度は、琉球大学医学部附属病院歯科口腔外科(以下、当科)で15名の患者の骨移植術を行った。骨移植材は自家腸骨海綿骨を用いた。次年度から用いる骨再生材料と骨再生の状態を比較するための対照群である。骨移植術後の評価は、これまで二次元的になされることが多かったが、骨架橋幅や矯正治療は三次元的評価が望ましいため、本研究ではわれわれが考えた基準平面を用いたコーンビームCT(以下、CBCT)による三次元的評価を行うこととした。本年度、われわれが考案したCBCTの評価によって得られた結果を日本口蓋裂学会で発表した。全例、顎裂部の骨形成は良好で術後6ヶ月のCBCTによる三次元評価はすべて良好であった。本研究は琉球大学人を対象とする医学系研究倫理審査委員会に申請し、保険適応外の人工骨補填材、細胞由来の再生骨材料は倫理委員会の承認を得て使用するため、現在既に倫理委員会の審査に提出している。本年度は骨移植術後の評価を適切に行うためにCBCTによる三次元的評価方法の確立を目標とし、その評価方法を用いた結果を日本口蓋裂学会で報告し、評価基準の設定は確立した。今後、本研究では同評価法による検索を行っていく予定である。また、本年度、骨移植術を行った患者は15例で、術後の骨形成の経過観察ならびに評価は順調に行われている。しかし、使用予定であった骨再生材料の使用認可が得られず、人工骨による骨移植術の手術症例の蓄積が遅れているため、今後積極的に、患者の同意を得た後に手術を施行していく予定である。今年度は従来どおり唇顎口蓋裂患者で骨移植術が必要な患児に手術を施行し、症例数ならびに骨評価数を蓄積する予定である。また、人工骨の使用に同意の得られた患児について、認可の得られた骨補填剤、骨成長因子を用いて骨移植術を行うこととしている。術後はわれわれが行っている三次元的評価によって骨形成状態を評価し、今年度の学会で報告する予定である。

今年度は従来どおり唇顎口蓋裂患者で骨移植術が必要な患児に手術を施行し、症例数ならびに骨評価数を蓄積する予定である。また、人工骨の使用に同意の得られた患児について、認可の得られた骨補填剤、骨成長因子を用いて骨移植術を行うこととしている。術後はわれわれが行っている三次元的評価によって骨形成状態を評価し、今年度の学会で報告する予定である。物品費、旅費は当初予定した金額で使用していたが、骨移植術の骨再生に使用予定であった骨再生材料の認可・販売が遅れたために予定していた消耗品金額に残額が生じ、次年度の使用額が生じた。今年度は、予定通り購入が決定しており、請求した助成金と合わせて骨再生材料を購入・研究使用する予定である。
新規含ケイ素高分子材料の分子設計と膜特性の発現

本研究の目的は、われわれが見いだした新しい反応を利用することにより、まったく新しい含ケイ素高分子材料を合成するとともに、その薄膜材料としての特性を追究するところにある。本年度はi)新規モノマ-合成反応,ii)反応性ポリマ-の新規合成およびiii)得られた新しい含ケイ素高分子材料のガス透過特性に関して検討を行なった。まずモノマ-合成に関しては、先に見いだしているリチウムジイソプロピルアミド(LDA)を用いた4ーメチルスチレン(MST)のリチオ化反応を用い、シリル化反応およびオキシランとの反応を行ない、種々のシリル基あるいはシロキシ基を有する新しいスチレン型モノマ-を合成した。反応性含ケイ素ポリマ-の合成反応は、次の2つの反応を利用して行なった。第一はLDAとMSTとのリチオ化反応系にジクロロシラン化合物を滴下することによる、新しいアニオン重縮合反応である。この反応によって、主鎖にケイ素、側鎖にビニル基を有するポリマ-が合成できた。もう一つは末端に一級アミノ基を有する溶媒可溶性ポリジビニルベンゼンを両末端一級アミノシリコ-ンとのカップリング反応によるAーBーAタイプのブロックコポリマ-合成である。これはわれわれの開発したシリル基を有するリチウムアミドを開始剤としたジビニルベンゼンのアニオン重合による末端一級アミノ化ポリジビニルベンゼンの合成と、MDIによるカップリングによって達せられ、1セグメントに反応性ビニル基を有する興味深い構造である。このようにして得られた含ケイ素ポリマ-に関してガス透過特性を検討した結果、酸素に対する透過性およびその選択性が高く、酸素富化膜として興味深い結果を得た。また酸素透過量はケイ素含有量に強く依存することが明らかになった。
血管内皮細胞の膜コンダクタンスに着目した単球の内皮細胞下侵入機構の解析

本研究は、動脈硬化病巣形成の初期過程である、血管内皮細胞への単球の接着から内皮細胞下侵入開始までの過程において、内皮細胞膜を通過するCaなどのイオンの変化を電気生理学的手法でリアルタイムに測定し、解析することを目的として計画された。カバーグラス上に培養したヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を37°Cに保持した緩衝液潅流下に設置し、正立顕微鏡観察下にてガラス電極よりHUVECの細胞膜の電気的特性をwhole cell patch clamp法にて記録した。我々はこの手法の確立に成功し、IL-1βにて刺激されたHUVECに単球株細胞(THP-1)が接着、浸潤する時のHUVECの電流-電位特性の変化を経時的に記録した。電流-電位特性は、膜電位を-140から+80mVまでスキャンさせて電流を経時的に記録する方法で得た。その結果、HUVECの膜は、単球の接着により脱分極時の外向き電流が大きくなる傾向が見られた。一方、静止電位付近では単球の影響は見られなかった。内皮細胞膜上で単球が接着や浸潤を行うプロセスの誘発には、内皮細胞内のCa濃度の上昇が伴うとの知見があるが、どの過程でCaが動員されるかは不明であった。本研究の結果では、単球付与直後から膜電流の変動が見られており、シグナル伝達や媒介分子の発現とは別の非常に短い時間で起こるイオン電流変化が確認された.単球により生じた外向き電流の増幅は、内皮細胞に存在するCa感受性Kチャンネルを通るKイオンの透過性が増幅されたことに起因すると推定される。単球付着直後に細胞内でCa濃度が上昇し、Ca感受性のKイオンの流出による過分極を介してさらなるCa流入を誘発させ、単球の浸潤を促すシグナル伝達系を作動させる機構が考えられる。動脈硬化の初期段階に生じる内皮細胞模のイオン電流の変化をとらえ、動脈硬化治療へ一歩前進する知見を得られたと考える。本研究では、単球の接着および侵入過程において内皮細胞の膜に電気的な変化が起こるであろう点に着目し、電気生理学の手法を用いて膜抵抗の変化を測定することを目的とした。まずヒト血管内皮細胞(ヒト月齊帯静脈血管内皮細胞,HUVEC)をカバーグラス上に播種して培養し、血管内壁状態に近い内皮細胞単層を作製した。そのカバーグラスをチャンバー上にセットし、正立型赤外微分干渉顕微鏡観察下で電極をマニピュレータで操作して細胞へ当てた。電極は径1.5mmのガラス管を熱で溶融しながら引くことで先端抵抗10MΩとし、内部に細胞内液を人工的に再現した液(主成分K-Gluconate)を充填した。チャンバーにはO_2/CO_2(95/5%)混合ガスのバブリングにより酸素付加とpH調整を施した溶液(主成分NaCl)を37°Cにて潅流し、細胞の状態を良好に保持した。内皮細胞に当てた電極に陰圧を付加してWhole cell patch clamp状態にて膜電位を連続的に記録した。膜内電位は細胞やPatch clampの精度にもよるが、-45-60mV程度であった。膜抵抗は、パルス状に印加した電位(保持電位+10mV,5ms)に対する電流応答を読み取り算出した。Patch clampの精度により大きくばらついたが、平均して200MΩであった。計画ではこれら内皮細胞に血液から分離した単球を投与して、単球接着および内皮下侵入時における膜電位変化を記録する予定であったが、潅流液の流量および温度の変動に起因する記録の安定性や再現性の低さを改良することに多くの時間を費やした。液流量の細かな変動が、ずり応力に敏感な内皮細胞の膜特性にダイレクトに影響したと考え、一定に保持した水位差にて層流で潅流する方法に変更した。記録の安定性を達成後、H19年度より単球の接着、侵入過程における内皮細胞のダイナミックな状態変化の記録を行う。本研究の結果では、単球付与直後から膜電流の変動が見られており、シグナル伝達や媒介分子の発現とは別の非常に短い時間で起こるイオン電流変化が確認された.

単球により生じた外向き電流の増幅は、内皮細胞に存在するCa感受性Kチャンネルを通るKイオンの透過性が増幅されたことに起因すると推定される。単球付着直後に細胞内でCa濃度が上昇し、Ca感受性のKイオンの流出による過分極を介してさらなるCa流入を誘発させ、単球の浸潤を促すシグナル伝達系を作動させる機構が考えられる。動脈硬化の初期段階に生じる内皮細胞模のイオン電流の変化をとらえ、動脈硬化治療へ一歩前進する知見を得られたと考える。
磁性-誘電ナノ複相材料を用いたマイクロ波アンテナの高性能化に関する研究

本研究は、磁性-誘電材料をナノ複相化および多層化することでマイクロ波アンテナの小型化・高性能化を実現することが目的である。SiO2を誘電層として挿入した小型スパイラルアンテナを作製した。全形が4mm×4mmと、主たる動作周波数の電気長の1/30以下と超小型である点がこのアンテナの特長である。申請者は、近距離の通信感度を評価するために、ウェハプローブを用いて小型アンテナへ給電、電力検出を行う評価系を立ち上げた。これにより、30mmの距離に置かれた小型アンテナ間の0.1-40GHzと広い帯域の伝送特性の評価が可能となり、近年の主要な通信帯域を含む2-4GHzにおいて、反射損失-10dBを達成した。本研究の最終目的は、磁性-誘電ナノ複相材料を用いて、マイクロ波アンテナの小型化・高性能化を実現することである。当初の研究計画に従い、各協力研究機関と密に連携して、下記(1)(3)の項目について、実施可能分から明らかにした。(1)磁性-誘電ナノ複相膜の高周波電磁気特性: 26年度は、磁性層としてCoFe-AlNナノ複相膜を選択し、タンデムスパッタ法を用いて(CoFe-AlN)/(AlN)多層膜を作製した(東北大増本研)。層構造を変化させることにより、膜は大きな透磁率(μ)を有し、1.7GHzに磁気共鳴吸収を示す優れた高周波軟磁気特性を示す。申請者は、磁気特性と高周波電磁ノイズ抑制効果とが定量的な関係性を持つことを明らかにした(国際会議で発表済、論文1報受理)。(2)電磁界シミュレーションを用いたスパイラルアンテナの設計:磁性体と誘電体の両方を挿入した場合は、アンテナ特性に与える影響を個々に評価することは難しい。26年度は、誘電層のみを挿入した小型スパイラルアンテナの設計を行った(東北大山口研)。具体的には誘電層としてAlNおよびSiO2を検討した。円形スパイラル素子構造では、SiO2を用いた場合、4, 17および32 GHzでそれぞれ-11, -13および-35 dBのリターンロスである計算結果が得られた。(3)スパイラルアンテナ素子の作製:リフトオフを用いた微細加工プロセスによって(2)で設計に基づき、外径2-4mm、3巻の円形スパイラル素子を作製した(電磁研)。アモルファスSiO2層を挿入したアンテナの1-30 GHzにおける高周波電気特性を評価したところ、3.9および17.6 GHzでそれぞれ反射係数の最小値-12および-21 dBを示し、計算結果との良い相関が得られた。本研究は、磁性-誘電材料をナノ複相化および多層化して作製したマイクロ波アンテナの小型化・高性能化を実現することが目的である。SiO2を誘電挿入層として導入した小型スパイラル型アンテナを作製し、全形4mm×4mmの超小型化を実現した。近年の主要な通信帯域を含む2 -4 GHzにおいて、反射損失-10 db以下であることを見出し、この共振がアンテナを構成する微小LC回路の共振によるものであることを明らかにした。27年度は近距離の通信感度を評価するために、ネットワークアナライザからウェハプローブを用いて小型アンテナへ給電、電力検出を行う評価系を立ち上げた。これにより、30mmの距離に置かれた小型アンテナ間の伝送特性の評価が可能となり、GHz帯における電力伝送可能性を見出した。このアンテナは全形4mm×4mmの超小型であることに加えて、2 -4 GHzにおいてアンテナを構成する微小LC回路の共振をおこし、10 GHz帯にもアンテナの電気長における波長共振により伝送効率が増加するため、RFICなどへの応用が期待される。一方で、異種材料を交互成膜することが可能なタンデムスパッタ法を用いて、アンテナに応用に適した高抵抗・低損失なCoAlN-SiO2磁性-誘電ナノ複相膜を作製した。3 GHzまでの優れた軟磁気特性および誘電特性を見出した。すなわち、軟磁性グラニュラー相と誘電SiO2相を多層化することで膜面直方向の粒子の規則配列を制御することが可能であることを見出した。今後、磁気異方性を高めることによりさらに高い周波数帯で利用できる電気抵抗の高い膜の創製に向けて有用な知見が得られた。当初の研究計画では、26年度に(1)磁性-誘電ナノ複相膜の高周波電磁気特性の調査、(2)電磁界シミュレーションを用いたスパイラルアンテナの設計までを予定していたが、実験結果をシミュレーションに反映させるために、27年度の(3)スパイラルアンテナ素子の作製の一部を26年度に実施した。(1)(3)の達成度について以下に記述する。

(1)磁性-誘電ナノ複相膜の高周波電磁気特性: (CoFe-AlN)/(AlN)多層膜を作製し、高周波軟磁気特性とその磁気共鳴現象にともなうGHz帯の近傍磁界抑制効果との関連性を明らかにした。その結果から、層構造を変えたときの材料の磁気特性と高周波近傍磁界抑制効果の定量的な関係性から、アンテナへの十分な適用性が示された。したがってナノ複相膜作製の達成度は高い。(2)電磁界シミュレーションを用いたスパイラルアンテナの設計:磁性-誘電ナノ複相膜の応用を考慮し、磁界型スパイラルアンテナを選択し高周波電磁界シミュレーションを行った。周波数依存性を有する磁性膜を適用すると、メッシュ数が増加し計算が困難になることや磁性層の影響を判断しにくくなることから、誘電膜のみの適用とし、1-30GHz帯で電波放射するスパイラルアンテナを設計した。現在、磁界強度が大きい部分に磁性膜を装荷して電磁界解析を行っている。(3)磁性-誘電層を挿入したスパイラルアンテナの作製と測定:誘電層を挿入したアンテナ素子を作製し、プローブを用いた測定で、1-30GHzにおける高周波電気特性を明らかにした。実験結果と計算結果が一致し、シミュレーションモデルを用いた素子作製が適切であることが示された。また、アンテナの研究者と測定結果について考察を行うことで、4mmの小型アンテナの指向性および利得の評価・解析では、冶具や周辺の測定環境の整備が必要であるといった課題を抽出することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。高周波磁性材料26年度の結果から、(1)アンテナ素子に磁性層を適用した場合のシミュレーションおよび(2)数mmの小型アンテナの指向性・利得の測定が課題として挙げられる。以下に、それぞれについて研究遂行上の問題点と推進方策を挙げる。(1)磁性膜を挿入する範囲によって解析時間が増加することが問題として挙げられる。波長短縮効果を損なわないよう、磁界強度が大きいスパイラルの導線端部に磁性膜を装荷し、限定された適用範囲のみの解析を検討することで、電磁界解析の時間短縮を図る。(2)アンテナが小さいため、高周波素子同士の整合接合が困難であることが問題として挙げられる。アンテナ専門の研究者の助言を得てマイクロプローブやそれに準じた数100μmの導線を用いてケーブルと接続させることを検討し、1-30 GHz帯のアンテナ特性を明らかにする。
耐遅延変動特性を強化した一般同期回路設計法の確立

性能とともに信頼性を従来よりも格段に向上させた集積回路を設計,製造するための設計方法論を確立することを目的とし,回路の遅延分布をできる限り精度を保ちつつ,より高速に得るための遅延分布見積もり手法を開発するとともに,遅延エラー検出回復方式に基づき様々な回路の可変レイテンシ化した場合の性能および性能向上率などを評価することで,高性能高信頼性集積回路を効率良く実現するための指針を得た.性能とともに信頼性を従来よりも格段に向上させた集積回路を設計,製造するための設計方法論を確立することを目的とし,回路の遅延分布をできる限り精度を保ちつつ,より高速に得るための遅延分布見積もり手法を開発するとともに,遅延エラー検出回復方式に基づき様々な回路の可変レイテンシ化した場合の性能および性能向上率などを評価することで,高性能高信頼性集積回路を効率良く実現するための指針を得た.性能とともに信頼性を従来よりも格段に向上させた集積回路を設計,製造するための設計方法論を確立するため,タイミングエラーの発生確率をより正確に高速に見積もる手法の開発,および大域的クロックを用いた一般同期方式において,遅延故障検出・故障回復機能の効果的な実現方法の検討が求められている.タイミングエラーの発生確率の見積り手法の開発のため,小規模な回路において,すべての入力信号ベクトル対を用いた回路シミュレーションによる動的遅延解析により,回路遅延の分布を求め,同一処理を行う最大遅延が等しい回路においても,回路構造により回路遅延の分布が大きく異なることを確認した.回路の構造と遅延分布との関係を精査することで,大規模な回路に対する高速見積り手法の開発のための指針を得た.また,遅延故障検出・故障回復機能の効果的な実現に向け,フリップフロップを2重化し,それぞれ必ずしも正しい値を取り込まない早いタイミング,正しい値が取り込まれることが保証される遅いタイミングで動作させ,2つのフリップフロップの保持値が一致している場合には,タイミングエラーは発生していないと判断し,早いタイミングのフリップフロップの保持値を用いて通常動作を続け,異なる場合にはタイミングエラーが発生したと判断し,通常動作を中断し故障回復動作に移る方式を外部回路を含めVerilog言語により回路記述し,回路が正常に処理を行うこと,および,回路性能の指標となる実効クロック周期は適切にクロック周期を設定することで従来方式よりも向上することを回路シミュレーションにより確認した.性能とともに信頼性を従来よりも格段に向上させた集積回路を,耐遅延変動特性をエラー検出回復方式により強化することで得るための設計方法論を確立するため,回路を新たな観点で分析することが求められている.本研究では,桁上げ伝搬加算器をエラー検出回復方式を前提とし評価し,実効クロック周期などの回路の性能指標が,従来の最大信号伝搬遅延を最小化した回路構成とは異なる回路構成で向上されることを確認し,エラー検出回復方式のもとでよりよい回路の性能指標を達成する回路設計手法の開発のための指針を得た.また,エラー検出回復方式の効果的な実現に向け,フリップフロップを2重化し,それぞれを必ずしも正しい値を取り込まない早いタイミング,正しい値が取り込まれることが保証される遅いタイミングで動作させ,2つのフリップフロップの保持値が一致している場合には,タイミングエラーは発生していないと判断し,早いタイミングのフリップフロップの保持値を用いて通常動作を続け,異なる場合にはタイミングエラーが発生したと判断し,通常動作を中断し故障回復動作に移る入力が与えられてから出力が得られるまでのレイテンシが1周期または2周期と変化する可変レイテンシ回路をVerilog言語により記述し,それらを0.18μmのセルライブラリを用いて論理合成しシミュレーションにより評価したまた,FPGA上で可変レイテンシ回路を実現するとともに,その評価回路を合わせて実現し,可変レイテンシ回路の動作を確認するとともに,可変レイテンシ回路の評価をより高速に実現することを可能とした.今後,これらの成果を踏まえ,より高性能な.回路を設計しチップ試作により評価を行う予定である耐遅延変動特性を遅延エラー検出回復方式により強化し,回路を可変レイテンシ化することで,性能とともに信頼性を従来よりも格段に向上させた同期回路を得るために,一般同期方式に基づく遅延エラー検出回復方式に適した回路の合成手法を開発することが求められている.回路を可変レイテンシ化した場合の回路性能を実効クロック周期などで評価するためには,回路の最大遅延,最小遅延などとともに回路の遅延分布を動的遅延の変化などを考慮してより正確に求めなければならない.そこで,回路の最小遅延,最大遅延をできる限り精度を保ちつつより高速に得るための遅延見積もり手法を開発し評価した.また,可変レイテンシ化により性能が向上する回路は,従来とは異なる指針で合成しなければならないが,開発効率を上げるためには従来の回路合成技術を利用することが効果的である.そこで,可変レイテンシ化した場合に高性能となる回路修正法を開発するための指針を,同一の関数を実現する様々な回路の可変レイテンシ化した場合の性能および性能向上率などを評価することで得た.また,可変レイテンシ化した場合の性能をより向上させるためには,設定クロック周期やクロックタイミングを適切に設定しなければならず,その開発のためには回路の動作確認および性能評価を,より効率良く行うための手法が求められる.そこで,回路入力を制限し実質的な回路の遅延を変化させ,遅延エラーの発生を制御することで,回路の動作確認および性能評価を,より効率良く行うための手法を開発し,FPGAを用いてその評価方法の評価を行った。

今後これら結果を性能とともに信頼性を従来よりも格段に向上させた一般同期回路を合成するために活用する.本研究は,性能とともに信頼性を従来よりも格段に向上させた集積回路を設計,製造するための設計方法論を確立することを目的とし,様々な設計技術を開発するとともに,それらを活用し遅延エラー検出回復方式に基づき可変レイテンシ化した一般同期回路を合成した.回路を可変レイテンシ化した場合の回路性能を実効クロック周期などで評価するためには,回路の最大遅延,最小遅延などとともに回路の遅延分布を動的遅延の変化などを考慮してより正確に求めなければならない.回路の遅延分布をできる限り精度を保ちつつ,より高速に得るための遅延分布見積もり手法を開発し,その性能を確認した.可変レイテンシ化により性能が向上する回路は,従来とは異なる指針で合成しなければならないが,可変レイテンシ化した場合に高性能となる回路修正法を開発するための指針を,同一の関数を実現する様々な回路の可変レイテンシ化した場合の性能および性能向上率などを評価することで得た.また,加算器や乗算器に遅延エラー検出回復機構を付加し可変レイテンシ回路としてFPGA上に実現し,その性能を回路シミュレーション,FPGAを用いたシミュレーション等により評価した.今後,性能とともに信頼性を従来よりも格段に向上させた遅延エラー検出回復方式に基づく可変レイテンシ回路を効率良く実現するための研究開発を続けるとともに,得られた研究成果を用いて高性能高信頼性集積回路を合成するために活用する.遅延見積もり手法,可変レイテンシ化に適した回路を得るための回路修正法,回路動作,回路性能,設定クロック周期やクロックタイミングの設定方法の評価のためのFPGAを用いた評価方法などの開発が進んでいる.24年度が最終年度であるため、記入しない。遅延エラー検出回復方式により可変レイテンシ化した回路の動作検証や性能評価は,動作シミュレーションやFPGAを用いた動作検証等で十分可能であるため,必ずしもチップ試作を行い評価を行う必要はないと考えている.一般同期回路の設計方法をより効果的に確立するために,今後,様々な回路を遅延エラー検出回復方式により可変レイテンシ化し評価する.24年度が最終年度であるため、記入しない。