hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ベトナムの樹脂廃棄物リサイクルにより発生する内分泌撹乱物質の動態とリスク評価

本年度は、液体クロマトグラフータンデム型質量分析装置(LC-MS/MS)等を用いて、多様な臭素系・リン系難燃剤を対象とした一斉分析法を構築した。また、ゲル浸透クロマトグラフィーとin vitroバイオアッセイ(CALUX)を組み合わせ、試料中活性物質の分画法を確立するとともに、二次元ガスクロマトグラフ飛行時間型質量分析計(GCxGC-ToFMS)による活性関連物質の網羅分析システムを構築した。さらに前年度の室内ダスト調査において高い内分泌撹乱活性を示した電子・電気機器廃棄物(e-waste)処理地域を重点調査対象に、難燃剤やダイオキシン様物質(DRCs)等の環境分布の解明とヒトへの曝露リスク評価および活性寄与物質のプロファイル解析を試みた。具体的には、e-waste処理施設および野焼き場周辺の土壌や河川底質から、高濃度の各種難燃剤やDRCsおよびダイオキシン様活性を検出し、不適切なe-waste処理活動に伴う環境汚染の実態と物質分布の特徴を明らかにした。さらに、e-waste野焼き場の土壌等について、バイオアッセイによるダイオキシン様活性(Bio-TEQs)が、化学分析に基づくTEQsよりもはるかに高いことを発見し、未同定のダイオキシン様活性物質の存在を指摘した。加えてGCxGC-ToFMSによる土壌試料の網羅分析を行い、ミックスハロゲン化ジベンゾフラン(PXDFs)を高濃度で検出するとともに、それらが未知活性物質の一部であることを明らかにした。CALUXを用いたヒト母乳試料のスクリーニング調査でも、e-waste処理地域のリサイクル作業従事者から高いダイオキシン様活性を検出した。またDRCsの化学分析により、ヒトの母乳から初めて臭素化ジベンゾフラン(PBDFs)を検出するとともに、ダスト経由の取込がPBDFsの主な曝露ルートであることを示唆した。乳児に対する一日当りのTEQ取込量は最大33 pg/kg/dと試算され、大半の母乳はWHOの許容摂取量を超過していたことからリスクが懸念された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、ベトナムの各種樹脂廃棄物や電子・電気機器廃棄物(e-waste)のリサイクル処理現場において処理作業等の実態調査を行うとともに、大気やダスト、土壌等の環境試料および作業従事者や周辺住民の血清試料を採取した。また、廃プラスチック処理地域(Nhu Quynh)、E-waste処理地域(BuiDau)、:非リサイクル処理対照地域(DuongQuang)から採取したダスト試料を対象に、in vitroレポーター遺伝子アッセイCALUXを用いて内分泌撹乱活性に関するスクリーニング調査を行い、関連物質の存在と相関について検証した。すなわち、アリルハイドロカーポン(AhR)、エストロゲン(ERα)、アンドロゲン(IAR)、甲状腺ホルモン(TRβ)およびペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体(PPARδ2)を介した遺伝子転写活性を測定するCALUXバッテリーを用いて、ダスト試料抽出物中の各種内分泌撹乱活性を評価した。1その結果、多くのダスト試料からAhRおよびERαのアゴニスト活性、ARのアンタゴニスト活性が検出され1た。AhRのアゴニスト活性とARのアンタゴニスト活性は、調査地域のなかでもE-waste処理地域のBuiDauiで明らかに高い傾向を示した(最高値はそれぞれ26 ng TEQ/g, 130 μgflutamide-EQ/g)。一方、ERのアゴニスト活性については、地城による顕著な差異は認められなかった(最高値1300 μgE2-EQ/g)。また、ガスクロマトグラフー質量分析装置および液体クロマトグラフータンデム型質量分析装置を用いて、抗アンドロゲン作用およびエストロゲン作用が報告されている臭素系難燃剤のPBDEsと有機リン系難燃剤を測定したところ、両難燃剤ともBui Dauのダスト試料において最も高い濃度が検出された(それぞれ総濃度で1600 ng/gおよび5500 ng/g)。しかしながら、CALUXで得られた活性パターンと難燃剤成分の濃度は一致せず、これら物質は主要な活性寄与物質ではないと考えられた。さらに二次元GC飛行時間型質量分析計を用いた試料中ダイオキシン様活性物質の網羅検索・同定に関する基礎的検討を行った。

加えてGCxGC-ToFMSによる土壌試料の網羅分析を行い、ミックスハロゲン化ジベンゾフラン(PXDFs)を高濃度で検出するとともに、それらが未知活性物質の一部であることを明らかにした。CALUXを用いたヒト母乳試料のスクリーニング調査でも、e-waste処理地域のリサイクル作業従事者から高いダイオキシン様活性を検出した。またDRCsの化学分析により、ヒトの母乳から初めて臭素化ジベンゾフラン(PBDFs)を検出するとともに、ダスト経由の取込がPBDFsの主な曝露ルートであることを示唆した。乳児に対する一日当りのTEQ取込量は最大33 pg/kg/dと試算され、大半の母乳はWHOの許容摂取量を超過していたことからリスクが懸念された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に予定していた主な研究実施項目は、1)ベトナムのリサイクル処理現場における調査の実施と試料採取、2)CALUXバッテリーを用いた試料中内分泌撹乱活性のスクリーニング、3)検出された活性に関連する化学物質の測定、4)二次元GC飛行時間型質量分析計等を用いた活性物質の検索・同定手法の開発、などである。上記の研究成果はこれらを満たすものであり、国内外の学会・シンポジウム等で一部成果を発表した。初年度の調査、研究成果に基づき、ベトナムのリサイクル処理現場における追加的な調査と試料採取を実施する。また、内分泌撹乱・ダイオキシン様活性に寄与する既知物質群や同定された活性物質の測定について、ガスクロマトグラフー質量分析装置や液体クロマトグラフータンデム型質量分析装置を用いた高感度・ハイスループットな分析手法を適用し、バイオアッセイによる各遺伝子転写活性化能の測定結果と統合して、各種環境媒体やヒト血清試料等に含まれる化学物質の活性寄与プロファイルを明らかにする。
エージェント組織の状態推測型動作制御機構に関する研究

本研究は、種々の変化に能動的に対処しながら安定的かつ永続的に稼働するマルチエージェント応用システムの構築技術に関するものである。すなわち、システム動作の自由度や柔軟性を表す特徴量を導入し、その特徴量の変化からシステムが不安定化する状況を検知して、当該状況を緩和/回避するための動作制御方式を提案し、マルチエージェント応用システムの事例を用いた実験により提案機構の有効性を実験的に検証した。エージェント組織の状態推測型動作制御機構の設計に係る機能要件を整理し、同機構の適用対象として想定しているエージェントシステム/マルチエージェントシステム応用事例の調査・検討を行うと共に、その設計実装の基盤となるマルチエージェントフレームワークの環境整備を行った。すなわち、状態推測型動作制御機構の基盤として、マルチエージェントシステムの動作制御モデルをもとにエージェントシステムの動作状況を観測方法について検討し、エージェント組織を構成する各エージェントの動作情報(推論実行時間、メッセージ送受信数、或いは、これらの単位時間平均値など)を最も基本的な動作情報として収集・蓄積する。そして、これをもとにエージェント組織レベル、及び、エージェントシステムレベルの動作情報を加工・生成する方式とし、こうしたエージェント動作情報の収集・蓄積のための機能要件を整理した。これと並行して、動作制御機構を適用するエージェント応用システムの事例として、マルチエージェント型ネットワーク監視・管理システム、及び、マルチエージェント型マイクログリッドを選定し、これらの現行アーキテクチャを精査すると共に、動作制御機構を組み込むための方法を検討し、一部機能の試作と実験を行った。更に、前述したエージェント動作情報の収集・蓄積の処理をエージェント自身で行わせるために、その設計・実装・運用の基盤となっているマルチエージェントフレームワーク(エージェントシステム開発・利用ツール)の機能改良について検討した。23年度は、状態推測型動作制御機構の基本設計と部分試作に係る以下の項目について検討した。(1)エージェント動作情報の収集・蓄積機能の設計と実装リポジトリ型マルチエージェントフレームワークを基盤としたウェアエージェントを利用して構成されるマルチエージェント応用システムを対象とした動作制御機構では、システムを構成する個々のエージェントの動作特性、及び、それらをもとに導出されるシステム全体としての動作特性の計測を行う方式を検討している。そこで本年度は、個々のエージェントの動作特性の指標となるメッセージ送受信数や推論処理時間(エージェント内部のルール型推論機構の実行時間など動作指標)を計測する機能を設計すると共に,これをリポジトリ型エージェントフレームワークの処理系に埋め込む作業を実施した。これにより、マルチエージェント応用システムの稼働中に、当該システムを構成するエージェントの動作指標の時系列データを収集してシステム外部に蓄積できるようにした。(2)エージェント組織レベルの動作状況推測方式の設計前項で実現した機能を利用して収集される動作記録をもとに、システム全体としての動作特性を計測する方法として、スペクトル解析による方法、及び、RIS解析による方法を検討し、今年度は,前者のスペクトル解析による方法の設計と実装、並びに、その妥当性を評価するための予備実験を行った。なお、実験結果の評価・分析は完了しておらず、次年度に継続して行う予定である。また、本手法は、システム稼働後に収集した時系列データを、システム停止後にオフラインで解析してシステムの動作特性を得るものであるため、今後、これをシステム稼働中に行えるよう拡張する予定である.マルチエージェントシステムは、協調的に動作する複数のエージェントを組織化して構成されるシステムである。しかし、システム設計時に稼働時の動作や性能を正確に予想することは難しく、また、システム基盤となる分散環境では、変動する環境からの影響を直接的/間接的に受けて、システムの動作や特性に不規則な変動や劣化が生じるなどの問題があり、これに対処するための方策が要請されている。そこで、本研究では、発展型エージェントシステムの考え方に基づいて、システムに影響を及ぼす変動に対処しながら継続的かつ安定的に稼働するマルチエージェントシステムとその動作制御機構について検討した。すなわち、マルチエージェントシステムの挙動を観測し、システムに不都合な状況(性能低下や動作停止など)が生じる場合には速やかに警報を発する、また、可能な場合には、当該状況を緩和/回避するためにエージェント組織の調整・再編等の処理を自律的に実行するマルチエージェントシステムとその制御機能について検討し、次の成果を得た。(1)発展型エージェントシステムの動作制御モデルに基づくシステム特性の特徴量を提案し、その効果を実験的に検証した。(2)エージェントシステムの理論モデルの解析と実システムを用いた実験により、ゆらぎの分散がシステム特性の変化を捉える際の特徴量となる可能性を示した(3)リポジトリ型マルチエージェントフレームワークに基づくエージェント応用システムのためのシステム動作情報の監視(収集・観測と分析)機能を実現した。また、上記項目に関する検討と並行して、既存のマルチエージェントアプリケーションをもとに動作制御機構の実現方法についても検討し、その構築技術に関する知見を得た。23年3月11日の東日本大震災とその復旧・復興の影響で、当初の予定が変更となったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。諸般の事情により予定通りに進捗していない部分もあるが、目標機能等の絞り込みを行うなどして、提案する方式の中核部分の実現と評価が可能となるよう研究を進めてゆく。
急性期病院におけるせん妄予防管理の標準化に向けたクリニカルパスの開発及び効果検証

本年度は、昨年度の検討を踏まえ、せん妄予防のためのクリニカルパスを実際に運用し、また、そのクリニカルパス導入の前後比較による効果検証を行うことができるように、データの収集を行うことのできる環境の整備を行った。本研究の対象病院においては、それぞれ電子カルテのベンダーが異なり、また電子クリニカルパスのデータを二次利用するためのシステムについても異なることから、クリニカルパス運用前に、各研究対象病院とともに、これらのシステム基盤の整備の検討を行った。特に、電子クリニカルパス導入前の簡便なデータ抽出に向け、看護記録やフローチャートなどのデータを二次利用できる仕組み(マスターの作成など)、電子クリニカルパス上のバリアンス分析からデータを取得できる仕組みなどを検討した。しかしながら、それぞれの電子カルテや電子クリニカルパスシステムには特性があり、システム改修を行わなければ自動的にデータを収集できない課題も生じたため、その場合には、DPCデータを活用したり、別の新たな簡便なデータを収集する仕組みについても検討を重ねた。さらに、せん妄予防クリニカルパスの運用において、他の有害事象防止のためのアセスメント項目、他のクリニカルパスやフローチャートなどの観察項目と重複するものについては、重複記録となり、業務を増やすことになるため、それらの取り扱いや運用についても、対応を検討した。また、クリニカルパスを運用する前に、せん妄予防管理に向けてのスタッフの教育が必要になることから、スタッフ向けのせん妄予防管理に関する勉強会なども企画し、開催した。せん妄予防クリニカルパスの運用前に、電子クリニカルパス化をしたり、その導入前後でのデータを抽出できる仕組みを講じることに時間を要し、データクリニカルパスの運用開始が次年度となった。次年度は、整備したシステムを活用し、せん妄予防管理クリニカルパスを本格運用し、データ抽出を行い、本研究の目的を達成する予定である。せん妄予防管理のクリニカルパスの作成にあたり、せん妄予防に係る薬物療法・非薬物療法とそれらの効果について文献レビューを行った。またクリニカルパスの適応基準・除外基準を設定するためにせん妄を引き起こすリスクファクターについても文献レビューを行った。またこれらのことについて、専門家からヒアリングを行った。加えてせん妄状態を評価するためのツールやその妥当性についても、同様に文献レビューも行い、クリニカルパスで活用するツールについての検討も行った。続いて、文献レビュー、専門家パネルや臨床現場のスタッフの意見に基づいて、せん妄をスクリーニングするためのアセスメントツール、せん妄状態の有無を評価するための観察項目、せん妄予防のための薬物療法(メラトニン受容体作動薬、オレキシン受容体拮抗薬)や非薬物療法(全身状態の管理、環境調整、感覚遮断を減らすケア、不眠への対応、心理的不安の緩和など)をクリニカルパスに設定した。またせん妄発生時のバリアンス対策として、せん妄発生の対応のためのプロトコル、身体拘束を原則として行わないことを前提とした、身体拘束をやむ得ず行う場合における身体拘束の適応可否を判断するための基準を作成し、フローチャート化した。また、クリニカルパスを活用して、PDCAサイクルをまわすことができるように、プロセス指標やアウトカム指標の設定についても検討を行った。またこれらのプロセス指標やアウトカム指標をバリアンス分析を行うための指標として用いることができるように、バリアンス判定基準の作成も行った。初年度の計画は、せん妄予防管理のためのクリニカルパスを作成し、それが運用できるように準備を行うことであった。当初の予定通り、クリニカルパスを作成し、また運用に際して必要となるバリアンス発生時の対応策についての整備も図っており、おおむね順調に進展している。本年度は、初年度に作成した、せん妄予防管理のクリニカルパスの運用精度を向上するための検討をおこなった。具体的には、現在、わが国の急性期病院で実際に用いられている、せん妄予防・対応のためのフローチャートやせん妄のリスク評価などに関する情報収集を行った。また、これらを活用することでのメリットや困難な点などについて、現場のスタッフからヒアリング調査を実施した。その結果、メリットとして、せん妄症状の観察やせん妄の判断に関して、標準化されたアセスメント項目や臨床判断ツールを利用することにより、せん妄症状の見逃しを予防し、早期対応を図り、せん妄症状の重症化を防止できることなどがあげられた。困難な点としては、多職種でせん妄の予防・対応をしていくことが望まれるが、対応手順や各職種の役割をマニュアル化しても、記録の中でそれらの実施状況と患者の状態が一元化管理されていないと、チーム内で情報共有できず、チーム医療が機能しにくいといったことなどがあげられた。課題としては、せん妄が発症した場合に、医療安全の観点から身体拘束を行わざるをえないといったスタッフの意識を変えること、せん妄のリスク要因のアセスメント能力と予防的ケアの実施能力およびせん妄症状に対する観察力を教育・研修などを通じて向上していくことの重要性があげられた。これらの点を踏まえ、クリニカルパスを通じて情報の一元管理を行い、多職種で患者の状態、プロセスの実施やアウトカムの達成状況に関する情報を共有し、協働しあいながらせん妄の防止・対応に努められる工夫を講じることの検討を行った。またクリニカルパスの運用において活用できる教育資料の作成を行った。今年度は、クリニカルパスの運用を開始し、データを収集する予定でいたが、パスの運用精度の向上に係る検討と調査対象施設の確保に留まり、次年度にデータ収集を開始することとなった。

本年度は、昨年度の検討を踏まえ、せん妄予防のためのクリニカルパスを実際に運用し、また、そのクリニカルパス導入の前後比較による効果検証を行うことができるように、データの収集を行うことのできる環境の整備を行った。本研究の対象病院においては、それぞれ電子カルテのベンダーが異なり、また電子クリニカルパスのデータを二次利用するためのシステムについても異なることから、クリニカルパス運用前に、各研究対象病院とともに、これらのシステム基盤の整備の検討を行った。特に、電子クリニカルパス導入前の簡便なデータ抽出に向け、看護記録やフローチャートなどのデータを二次利用できる仕組み(マスターの作成など)、電子クリニカルパス上のバリアンス分析からデータを取得できる仕組みなどを検討した。しかしながら、それぞれの電子カルテや電子クリニカルパスシステムには特性があり、システム改修を行わなければ自動的にデータを収集できない課題も生じたため、その場合には、DPCデータを活用したり、別の新たな簡便なデータを収集する仕組みについても検討を重ねた。さらに、せん妄予防クリニカルパスの運用において、他の有害事象防止のためのアセスメント項目、他のクリニカルパスやフローチャートなどの観察項目と重複するものについては、重複記録となり、業務を増やすことになるため、それらの取り扱いや運用についても、対応を検討した。また、クリニカルパスを運用する前に、せん妄予防管理に向けてのスタッフの教育が必要になることから、スタッフ向けのせん妄予防管理に関する勉強会なども企画し、開催した。せん妄予防クリニカルパスの運用前に、電子クリニカルパス化をしたり、その導入前後でのデータを抽出できる仕組みを講じることに時間を要し、データクリニカルパスの運用開始が次年度となった。急性期病院3施設(内科系2病棟、外科系2病棟)に入院した患者を対象とし、クリニカルパス導入前の臨床的・経済的側面からの効果を検証することのできるデータを収集する予定である。また調査対象病院において、作成したクリニカルパスが活用できるように、クリニカルパスの様式の整備を行うとともに、必要に応じて修正を行う。本調査の対象施設の研究協力者とデータ抽出担当者と連携をとり、当初の予定通りにデータの収集・分析が行われるよう、研究を進めていく予定である。次年度は、整備したシステムを活用し、せん妄予防管理クリニカルパスを本格運用し、データ抽出を行い、本研究の目的を達成する予定である。初年度に海外諸国のせん妄予防管理プログラムに関する訪問調査を実施する予定であったが、その調査を次年度にまわしたため、外国旅費の消化に至らなかった。データ収集や開発したクリニカルパスを運用するための諸経費を次年度にまわしたため、当初の予定予算の消化には至らなかった。クリニカルパスの本格運用、データ収集などが次年度になったため、そのための予算が繰り越しとなった。次年度に、初年度に実施できなかった海外訪問調査を実施し、外国旅費を使用する予定である。
高分子マイクロスフェアの薬剤徐放システムによる増殖性硝子体網膜症の治療

1.ポリ乳酸を基剤として、5ーFU、アドリアマイシンを含むマイクロスフェアを液中乾燥法にて作成した。薬剤放出検査において、5ーFUは7日間で約75%、アドリアマイシンは14日間で約80%が放出され、マイクロスフェアによる徐放作用が証明された。2.有色家兎眼PVRモデルを作成し、右眼に、アドリアマイシンを含むマイクロスフェアを、アドリアマイシン量で10ug、眼内に入るように硝子体注入し、左眼に、薬剤を含まないマイクロスフェアを硝子体注入し、眼底所見を観察した。注入4週間後、左眼では、50%に牽引性網膜剥離を認めたのに対し、右眼では、10%しか認めず、アドリアマイシン含有マイクロスフェア注入眼では、有意にPVRの発生が抑制されていた(p<0.05)。3.毒性実験では、10ugアドリアマイシン注入眼では、網膜の剥離や壊死を認め、ERG検査において、b波の振幅の低下を認めたが、アドリアマイシン(10ug)含有マイクロスフェア注入眼では、異常は認めなかった。光学顕微鏡的観察において、前者では、神経網膜及び網膜色素上皮細胞に変性を認めたが、後者では、特に異常は認めなかった。4.以上の結果より、アドリアマイシン(10ug)含有マイクロスフェアは、PVRの抑制に有効であると考えられた。5.現在、5ーFU、デキサメサゾンに関しても、それぞれのマイクロスフェアを作成し、そのPVRに対する抑制効果について検討中である。
性分化異常におけるSRY遺伝子の研究

これまでにXY男性については計25例を解析、内2例でXY転座を検出、1例でSRY遺伝子のHMGボックスと呼ばれる進化的に保存された部分に塩基置換を認めた。コドン7のTGG(トリプトファン)がTAG(停止コドン)に変化していたのである。他の例では異常を認めなかったが、イ)SRYにより調節される下流の遺伝子の異常がある。ロ)SRY遺伝子の上流の調節領域などHMGボックスの外の異常という2種の可能性が考えられる。イ)についてはMIS(AMH、抗ミュラー管ホルモン)及びX染色体上のDAX-1座位に絞って解析を進めている。ロ)については、SRYを含むYACを拾い出し、FISHによりキメラの存在を否定、コスミドライブラリを起こすなど次のステップの分析を開始している。他に、XX男性の解析により外陰部正常例ではXY転座がほぼ必発であるが、尿道下裂の合併例では転座を認めない事、前者のグループ8例の転座区間をXX真性半陰陽においてXY転座を認めた1例と比べたところ、後者では明らかに転座区間が短いことを明らかにした。切断点付近の詳細な欠矢地図の作製を終り、詳細な解析のためコスミドライブラリのスクリーニングなどを行っている。
グラフェンのテーラーメイド合成とその展開

炭素原子からなる究極的な二次元シートであるグラフェンは、透明電極、タッチパネル、光・磁気・バイオセンサー、高周波トランジスタなど多様な応用が可能であることから、大きな注目を集めている。本研究では、CVD法によるグラフェン成長の理解と制御を、より高いレベルで推し進め、高品質のグラフェンを層数、さらには積層様式まで制御したテーラーメイドな合成へと発展させ、他には追随できないレベルの高いクオリティの膜を実現することを目指している。さらには、半導体やエネルギー応用に向けた基盤研究も同時に推進することを目的としている。初年度である平成30年度は、主にグラフェンのCVD合成技術の向上に努めた。単層グラフェンの合成では、サファイア上に製膜したCu(111)薄膜を触媒として用いるが、Cu(111)膜の結晶性が十分ではなかった。そこで、様々な製膜条件と後処理の検討を通じて結晶性向上に重要な知見を得ることができた。さらに、この高品質Cu(111)薄膜を用い、配向したグラフェンの粒界の状態について検討を行った。グラフェンシートの通電時に発生する微小な発熱をロックインサーモグラフィーで観察することで、グラフェンの粒界について新しい結果を得ることができた。本結果はプレス発表も行っており、特筆すべき成果といえる。その他、単層グラフェンの応用研究を進める上で重要な結果も得つつある。二層グラフェンについても、二層の割合を90%以上に保ちながら、回転積層を抑制してAB積層を選択的に合成する研究にも着手し、興味深い結果が得られつつあり、論文を準備中である。また、CVDで合成する大面積の二層グラフェンにインターカレーションして機能付与する研究も着実に進んでいる。二層グラフェンのトランジスタや他の電子デバイスへの応用も共同研究を含めて進めており、次年度以降に向けて着実に成果が得られる状態にある。平成30年度は初年度であったことから、グラフェンの合成技術のブラッシュアップを中心に進めた。単層グラフェンの品質向上、粒界構造の解析などに関して着実に結果が得られつつあり、これを更に進めていくことで今後への展開が期待される状態にある。二層グラフェンについても、合成法の改良や成長メカニズムの理解が進んできており、目的達成に向けて研究は順調に推移している。インターカレーションによる機能化、二層グラフェンの半導体デバイス応用についても平成30年度に着手済みであり、今後、研究を継続することで新たな結果が得られるものと期待される。さらにはグラフェンのガスバリア性についても共同で検討を行い、3枚のグラフェンを重ねた際には粒界の影響がなくなり、非常に高いガスバリア膜として機能することを見出し、論文発表を行っている。また大学の研究グループをはじめ、企業を含め多くの共同研究者にグラフェン試料を提供しており、本研究で合成するグラフェン研究の成果の発展、社会への貢献という意味でも大きな役割をはたしているといえる。今後は、単層グラフェンのクオリティの向上、粒界に関する詳細な検討、そしてCVDグラフェンでの極めて高いキャリア移動度の実現などへと展開していく。それに加え、転写プロセスなど、グラフェン研究を大きく支える基盤技術もさらに構築していく。二層グラフェンについても、二層の割合、AB積層の割合がともに高度に制御された究極的な大面積二層グラフェンを合成する技術を開発するとともに、モアレ効果など新たな展開も目指していく。上記の単層、二層グラフェンを用い、太陽電池、トランジスタ、電池等への応用の可能性を引き続き検討していくことで、テーラメイド合成したグラフェンが種々の応用に有効であることを実証したいと考えている。

単層グラフェンの品質向上、粒界構造の解析などに関して着実に結果が得られつつあり、これを更に進めていくことで今後への展開が期待される状態にある。二層グラフェンについても、合成法の改良や成長メカニズムの理解が進んできており、目的達成に向けて研究は順調に推移している。インターカレーションによる機能化、二層グラフェンの半導体デバイス応用についても平成30年度に着手済みであり、今後、研究を継続することで新たな結果が得られるものと期待される。さらにはグラフェンのガスバリア性についても共同で検討を行い、3枚のグラフェンを重ねた際には粒界の影響がなくなり、非常に高いガスバリア膜として機能することを見出し、論文発表を行っている。また大学の研究グループをはじめ、企業を含め多くの共同研究者にグラフェン試料を提供しており、本研究で合成するグラフェン研究の成果の発展、社会への貢献という意味でも大きな役割をはたしているといえる。今後は、単層グラフェンのクオリティの向上、粒界に関する詳細な検討、そしてCVDグラフェンでの極めて高いキャリア移動度の実現などへと展開していく。それに加え、転写プロセスなど、グラフェン研究を大きく支える基盤技術もさらに構築していく。二層グラフェンについても、二層の割合、AB積層の割合がともに高度に制御された究極的な大面積二層グラフェンを合成する技術を開発するとともに、モアレ効果など新たな展開も目指していく。上記の単層、二層グラフェンを用い、太陽電池、トランジスタ、電池等への応用の可能性を引き続き検討していくことで、テーラメイド合成したグラフェンが種々の応用に有効であることを実証したいと考えている。
霊長類の季節性繁殖と松果体の機能連関

昭和61年度における本研究は条件設定の点から前期と後期に分けることができる。前期の研究は1984年9月末に開始し、1986年4月末で終了した。この間、雌ニホンザル4頭を用いて、人工気象室(室温22°C)にて、短日(8L16D)及び長日(16L8D)条件を4ケ月毎に交互に負荷し、性ホルモンの分泌動態から生殖内分泌機構に対する光周期の影響を解析した。また、別の3頭には上記環境条件とともに、松果体ホルモンであるメラトニンを持続投与し、松果体の関与についても検討した。その結果、日長操作と卵巣活動の間に明瞭な関係は認められず、原則的には自然条件下における年周リズムが継続した。無排卵期の長さは比較的安定しており、4頭中3頭で215,218,220日とよく一致した。(他の1頭は277日であった)。即ち、早く卵巣活動を停止した個体は次の繁殖期が早く到来する傾向があった。また、メラトニン投与の効果は不明瞭で、1頭では不規則に排卵が継続したが、他の2頭は無処置群と同様であった。上記の結果から、ニホンザルの季節繁殖リズムは光周期を単独支配環境因子として成立しているのではないとの結論を得たので、次に日長条件とともに温度条件も同時に負荷して研究を継続した。即ち、1986年14月の短日・恒温条件に引き続き、58月までの短日・低温条件(8L16D+12°C)を、912月まで長日・高温条件(16L8D+30°C)を負荷した。その結果、短日・低温条件下で全頭ある程度の卵巣機能の活性化が伺われたが、前記約7ケ月の無排卵期を短縮させて繁殖期を回帰させたのは1頭のみ(無排卵期の長さは110日)で、他は無排卵期の長さで、218,221,177日後の910月に長日・高温条件下で繁殖期を回帰させた。以上のことから、ニホンザルの季節繁殖リズムは、日長や温度のような環境要因以外にも、おそらくは社会要因のような他の要因が組み合わさって成立していると考えられる。
進化機械の基礎研究

1.バクテリオファージの連続培養装置セルスタットを改良した。制御用コンピュータを現代化し操作性のよいものにした。回分培養用ネフェロメータと連続培養用ネフェロメータを連立化し、ポンプ類を全てコンピュータオンライン化したため、回分培養から連続培養まで、全自動培養システムとなった。2.fdファージの点突然変異体であるfdTや、過去の連続培養中に出現したfdU1と、SAファージ、f1ファージの競争連続培養を行い、それらの淘汰係数を測定した。われわれの標準実験条件下、fdTはfdに対して淘汰係数-0.031,fdU1はfdに対し淘汰係数+0.035をもつ。fdの自然集団中にこの程度の淘汰係数をもつ突然変異体の分布があることを強く示唆しているこれらのデータは、塩基配列空間上の淘汰値曲面の形状が、ダーウィンの自然淘汰の原理に基づいて生体高分子の機能最適化を行おうとする進化機械の実現にとって好都合な形をしていることを示す。3.fdの遺伝子【VIII】(約200ヌクレオチド)をぎりぎりに含むような断片を切り出すために、部位特異的突然変異誘発により、fdにEcoRI切断部位を導入した。これにより切り出された小遺伝子に集中的にランダム突然変異をin vitroで誘発させることにより、ハミング距離3以内の全ての突然変異タンパクをセルスタット中で淘汰させることができるようになった。4.in vivo人為淘汰型進化機械においては多数のクローンのもつ酵素の機能をスクリーニングしなければならない。そのためにセンサーとして、ISFETバイオセンサーの適用性をモデル系で検討した。無機ピロホスファターゼによるピロリン酸分解反応は40μlのスケールで十分な応答が得られることがわかった。ちなみに従来、この反応に対し出されていた【H^+】放出モデルは誤りで、【H^+】は吸収される。
常緑広葉樹の分布を説明する機能・機構の研究

植物の分布がどのように決まっているかを理解すること、また、来る温暖化に対して植物がどのように応答するかを予測することを目的とし、主として常緑広葉低木アオキの生理生態および個体群動態を調査した。1)東北大学実験圃場にてアオキを育成し、光合成特性および葉の解剖学的特性の季節変化を調べた。アオキは冬に窒素含量や葉緑体体積が大きくなり、葉緑体を収容できるようにあらかじめ厚い葉を作っていることが明らかとなった。論文をまとめ、現在改訂稿が査読されている。2)異なる温度環境に育成するアオキが遺伝的に異なる性質を持っているか否かを調べるため、熊本と宮城にてアオキ実生を採取し、東北大学圃場と熊本県立大学のそれぞれにおいて熊本エコタイプと宮城エコタイプを同時に育成した。光合成能力や窒素含量の季節変化は両エコタイプで異なり、遺伝的な分化が起こっていることが明らかとなった。3)熊本県水俣市の照葉樹林にてアオキ実生の微地形分布を調べ、アオキが斜面に多く分布していることなどを明らかにした。4)常緑広葉樹の葉のルビスコ量が冬に増加する理由の仮説としてルビスコが貯蔵タンパク質として蓄積されているという説が出されていた(Warren and Adams 2004)。この仮説を検証するため、約10種の常緑種の葉のルビスコ活性を2月と9月に測定した。その結果ルビスコ活性化率は夏と冬で大きな違いはなく、冬のルビスコは単なる貯蔵ではないことが示唆された。5)この他、オオバコやブナの地理変異についても調査を行った。結果は現在解析中である。東北大学理学部植物園内の異なる光環境に生育する常緑広葉樹アオキの葉光合成特性の季節変化の研究をまとめ、出版した(Muller et al.2005)。この研究では、生育温度と光環境がアオキの葉光合成特性に同等の影響を持つことがあきらかとなった。宮城県仙台市と熊本県水俣市という異なる緯度に生育するアオキ集団から実生を採取し、仙台市(東北大学)と熊本市(熊本県立大学)で育成実験をスタートさせた。光合成特性や成長特性に関するエコタイプ間の違いを明らかにする予定である。研究は2月から始めたばかりで、実験は進行中である。すでに、熊本から得た植物が耐低温性が低いことなどが明らかになりつつある。この他、単純なモデル実験系として一年草シロザを用いた、温度順化の研究を行っている。シロザ個体を低温から高温へ、あるいは逆に高温から低温へ生育条件を変えたときに葉の光合成系や解剖学的特性がどのように変化するかを調べる研究に着手した。第一段階として生育条件をそろえることと葉の基礎的性質の測定を行った。その結果低温から高温に移した場合光合成能力は上昇するが、葉内CO2コンダクタンスは増加しないことを見出した。これらの実験結果をまとめるとともに、本研究の主目的である常緑広葉樹の研究への応用を目指す。常緑広葉樹アオキについて、宮城に分布するエコタイプと熊本に分布するエコタイブを、宮城・熊本の両方に移植し、成長を比較した。実験は継続中であり全ての結果を整理したわけではないが、熊本で育てた場合、宮城エコタイプと熊本エコタイプで二度伸びの有無が異なるなど、成長様式にエコタイプ間で様々な違いがあることを明らかにした。さらに光合成測定や葉の解剖学的解析を行った。宮城・熊本それぞれにおいて現地に生育しているアオキ光合成特性の解析を行った。データは現在解析中である。エコタイプ間比較については、オオバコについても研究を行い、低温域での光合成速度の律速段階がエコタイプによって異なることを発見し、論文を投稿中である。同様な違いがアオキでも起こっているかを解析中である。このほか、温度-光合成曲線の生育環境に依存した変化についてレビューを発表し、イネやミズナラについて光合成の温度依存性の解析を行った。
動きベクトルを用いた領域分割にもとずく動画像符号化アルゴリズムの研究

動画像の内容に即した符号化アルゴリズムとして、連続するフレーム間での物体の動きを検出、その動き量(動きベクトル)にもとずいて画像の領域分割を行い、領域ごとに最適な符号化を行うアルゴリズムに関し、以下の研究項目について検討を進めた。(1)動きベクトル検出の最適化サブバンド分割画像に大して階層的にブロックマッチング法を適用することにより、検出精度が高められることを確認した。ベクトル検出のための閾値など、パラメータ最適化を行うとともに、半画素精度でのベクトル検出とブロックサイズの関係を明らかにし、動きの細かい画像では小さいブロックサイズを使用するのが有効であるのに対してパニング画像など激しい動きの画像では半画素精度でのベクトル検出が効果的であるとの知見を得た。(2)画像の領域分割と輪郭抽出・大ブロックから順次ブロックサイズを小さくして動きベクトルを求め、最終的に画素レベルでの動きベクトルを検出することにより静領域と動領域を分離し、その境界線から動物体輪郭を抽出するアルゴリズム・ブロック単位に動きベクトルから輪郭候補となるブロックを先ず求め、次にブロック内の色(相)情報の分布から輪郭線を求めるアルゴリズムの双方について検討し、前者が雑音の影響による誤検出が生じるのに対し、後者では時間的情報と空間的情報をうまく利用することによる検出の正確さが得られた。輪郭情報の符号化にはチェインコードなどの適用が考えられるが今後の検討課題に残された。(3)サブバンド画像符号化上記研究課題に関連して、サブバンド画像間において信号電力が分布する位置の相関性を利用した符号化法の検討を行い、高周波成分画像をアドレス情報を必要とせず選択的に符号化・伝送する高能率符号化アルゴリズムを開発した。また、オクターブ分割したサブバンド画像にゲイン・シェイプベクトル量子化を適用することにより、演算量を軽減でき、同時に圧縮率の向上も図れることを確認した。1.動きベクトル検出の最適化サブバンド分割画像に対して階層的にブロックマッチング法を適用することにより、検出精度が高められることを確認した。ベクトル検出のための閾値など、パラメータ最適化を行うとともに、階層数については3層が適当であり、これ以上に階層を増やしても特性が飽和することを確認した。また、半画素精度でのベクトル検出とブロックサイズの関係を明らかにし、動きの細かい画像では小さいブロックサイズを使用するのが有利であるのに対し、パニング画像など激しい動きの画像では半画素精度でのベクトル検出が効果的であるとの知見を得た。2.画像の領域分割と輪郭抽出大きいブロックサイズから順次ブロックサイズを小さくして動きベクトルを求め、最終的に画素レベルでの動きベクトルを検出することにより静領域と動領域を分離し、その境界線から動物体輪郭を抽出するアルゴリズムの検証を行った。画像中の雑音による輪郭の誤検出,輪郭線の途切れ等の不完全性が残るが、フィルタ操作によりある程度改善されることを確認した。輪郭抽出の精度を高めるために、動きベクトルに加えて濃淡レベルあるいは色差レベル等を用いたアルゴリズムの改善が今後の検討課題である。サブバンド画像符号化サブバンド分割された画像間において信号電力が分布する位置の相関性を利用した符号化法の検証を行い、高周波成分画像をアドレス情報を必要とせず選択的に符号化・伝送する高能率符号化アルゴリズムを開発した。また、オクターブ分割したサブバンド画像にゲイン・シェイプベクトル量子化を適用することにより、演算量を軽減でき、同時に圧縮率の向上を図るアルゴリズムの検討を進めた。(1)動きベクトル検出の最適化サブバンド分割画像に対して階層的にブロックマッチング法を適用することにより、検出精度が高められることを確認した。

ベクトル検出のための閾値など、パラメータ最適化を行うとともに、半画素精度でのベクトル検出とブロックサイズの関係を明らかにし、動きの細かい画像では小さいブロックサイズを使用するのが有効であるのに対し、パニング画像など激しい動きの画像では半画素精度でのベクトル検出が効果的であるとの知見を得た。(2)画像の領域分割と輪郭抽出・大ブロックから順次ブロックサイズを小さくして動きベクトルを求め、最終的に画素レベルでの動きベクトルを検出することにより静領域と動領域を分離し、その境界線から動物体輪郭を抽出するアルゴリズム・ブロック単位に動きベクトルから輪郭候補となるブロックを先ず求め、次にブロック内の色(相)情報の分布から輪郭線を求めるアルゴリズムの双方について検討し、前者が雑音の影響による誤検出が生じるのに対し、後者では時間的情報と空間的情報をうまく利用することによる検出の正確さが得られた。輪郭情報の符号化にはチェインコードなどの適用が考えられるが今後の検討課題に残された。(3)サブバンド画像符号化上記研究課題に関連して、サブバンド画像間において信号電力が分布する位置の相関性を利用した符号化法の検討を行い、高周波成分画像をアドレス情報を必要とせず選択的に符号化・伝送する高能率符号化アルゴリズムを開発した。また、オクターブ分割したサブバンド画像にゲイン・シェイプベクトル量子化を適用することにより、演算量を軽減でき、同時に圧縮率の向上も図れることを確認した。
急性心筋梗塞患者のセルフケア能力の獲得を目指した双方向型教育プログラムの開発

心筋梗塞患者のセルフケア測定尺度の信頼性と妥当性の検討を行い、心筋梗塞患者のセルフケアに関連する要因を明らかにした。心筋梗塞患者のセルフケアは、「心臓を守る日常生活上のセルフケア」、「習慣的な運動と運動の調整」の2因子で構成され、心臓を守る日常生活上のセルフケア、習慣的運動と運動の調整、配偶者のサポート、家族のサポート、身体的QOL、精神的QOL、BMI、PCI回数の8因子の因果関係が示すモデルが得られた。運動は、身体的と精神的QOLの改善、PCIの減少に影響していた。心臓を守る日常生活上のセルフケアはBMIの改善に影響していたが、身体的QOLは悪化させていた。心筋梗塞患者のセルフケア測定尺度の信頼性と妥当性の検討を行い、心筋梗塞患者のセルフケアに関連する要因を明らかにするために、心筋梗塞の発症経験のある外来通院中または検査入院している患者を対象とし、質問紙調査を実施した。前年度までの面接調査の結果を整理し、心筋梗塞患者のセルフケアに関する自記式の質問紙を作成し、調査した。さらに、ソーシャルサポート尺度、セルフエフィカシー尺度、自尊感情尺度、タイプA型判定表、健康関連QOLの包括尺度SF-36日本語版の既存尺度も使用した。また、年齢、性別、身長、体重、同居家族、就労状況の有無、発症からの経過期間、治療、検査データなどの個人的要因とした。実施時倫理審査委員会の許可を得た。分析は、心筋梗塞患者のセルフケアは、最尤法プロマックス回転による因子分析を行い、概成概念妥当性を確認し、Cronbachのα係数を算出した。計192名から有効回答が得られた。因子分析の結果、心筋梗塞患者のセルフケアは、「心臓を守る日常生活」、「習慣的な運動と運動の調整」の2因子(28項目)で構成され、構成概念妥当性が得られ、Cronbachのα係数は、0.86以上で内的整合性が確認された。セルフケア測定尺度は、信頼性と妥当性を有することが示され、測定に用いることができる。セルフケアとセルフケアに関連する要因との関係について、共分散構造分析を行っており、最適モデルを探索している途中である。急性心筋梗塞患者が、退院後に実施しているセルフケア行動の内容を明らかにするために、急性心筋梗塞を発症後1カ月以上経過した患者21名、急性期病院の外来部門および病棟で急性心筋梗塞患者のセルフケア教育に関わる看護師15名の計36名にオープンエンドの面接調査を行った。面接調査で得られたデータをもとに逐語録を作成し、内容分析を行った。心筋梗塞患者のセルフケアの内容は59コードに分類され、さらに31のサブカテゴリーに分類した。さらに、類似するサブカテゴリーをまとめ、【食事管理】【水分管理】【服薬管理】【運動管理】【活動と休息の管理】【ストレス管理】【嗜好品の制限】【受療行動】【日常生活の管理】の9のカテゴリーに分類された。セルフケアには、急性心筋梗塞患者に特有なセルフケアが多く認められ、また行動の実践や継続が困難内容も多く含まれたため、個々の患者のセルフケアを把握し、重要なセルフケア内容から実践し、さらに継続していくためのサポートが重要であるといえる。看護師の捉えている急性心筋梗塞患者のセルフケアの内容は39コードに分類され、さらに24のサブカテゴリーに分類した。さらに、類似するサブカテゴリーをまとめ、【食事管理】【水分管理】【服薬管理】【運動管理】【活動と休息の管理】【ストレス管理】【嗜好品の制限】【受療行動】【日常生活管理】【体調把握】の10カテゴリーに分類された。主に、患者と同様のカテゴリーであったが、看護師の評価の視点からの内容が多く含まれていた。また、【体調把握】は看護師特有のカテゴリーであり、その他のセルフケアの動機づけや自身の実践したセルフケアの自己評価につながる重要な内容であると考えられる。患者のQOLの向上を目指したセルフケアのためには、看護師が患者の実践しているセルフケアを把握し、動機づけの強化や自己評価や再調整を促すサポートしていく重要性が示唆された。研究者が開発したセルフケア測定尺度を用い、心筋梗塞患者のセルフケアモデルを検討し、セルフケアに関連する要因を明らかにした。対象は、外来通院又は検査入院の心筋梗塞患者225名であった。方法は、無記名自記式質問紙で、外来又は入院中に依頼した。調査内容は、開発した心筋梗塞患者のセルフケア測定尺度(「心臓を守る日常生活上のセルフケア」「習慣的な運動と運動の調整」の2因子計38項目)、堤らの地域住民用ソーシャルサポート尺度(以下ソーシャルサポート尺度)、山本らの自尊感情尺度、前田のA型傾向判別表、福原らの健康関連QOLの包括尺度SF-36日本語版(以下SF36)を使用した。個人的要因として、年齢、性別、経過期間などを調査した。分析は、セルフケアに関連する要因について、共分散構造分析を行った。SF36のスコアは、身体的側面のQOLのサマリースコアを身体的QOL、精神的側面のQOLのサマリースコアを精神的QOLとして、使用した。個人的要因とセルフケアに関連する要因との関連は、t検定および一元配置分散分析を行った。192名から有効回答(91.0%)を得た。

共分散構造分析を行い、心臓を守る日常生活上のセルフケア、習慣的運動と運動の調整、ソーシャルサポート、身体的QOL、精神的QOL、BMI、PCI回数の8因子の因果関係が示すモデルが得られた。習慣的な運動と運動の調整は、身体的QOLと精神的QOLの改善、PCI回数の減少に影響していた。心臓を守る日常生活上のセルフケアはBMIの改善に影響していたが、身体的QOLは悪化させていた。セルフケアモデルに関連する個人的要因は、年齢、性別、経過期間などであった。心臓を守る日常生活を過度に実施することで生活が制限され、QOLの低下が考えられた。QOLの向上には、患者に可能な運動を見極め、運動の継続を支援することが重要である。平成25・26年度の結果から、心筋梗塞患者の患者教育プログラムに使用するツールを開発し、研究協力機関の看護師や医師などの医療従事者にヒアリングを実施している段階である。教育ツールの作成に時間がかかっており、医療者へのヒアリングが十分におこなえていない。また、ヒアリングの結果からの修正が十分に実施できていない。平成25・26年度の研究結果から、心筋梗塞患者のセルフケアを支援する教育プログラムとして、webを活用した教育ツールを作成した。作成したツールは、患者が自身のセルフケアの実践を自己でチェックできる機能、患者がセルフケアに必要な情報を得ることができる機能、患者が自身のセルフケアや体調のデータを管理できる機能といった3つの内容から構成した。それらの3つの内容について、研究協力機関の看護師等の医療従事者にヒアリングを実施した。ヒアリングの結果を踏まえ、ツールの内容の追加や修正を行った。また、ツールの管理運営体制についても、ヒアリングを行った。その結果、患者にとって理解しやすい教育内容が追加され、また患者が利用しやすいツールが開発できた。また、ツールの運用管理面についても精錬することができ、このツールを使用することで、患者のセルフケアについて患者と医療者が双方向での情報交換が可能となり、セルフケアの支援に有効なツールとなると考える。心筋梗塞患者のセルフケア測定尺度の信頼性と妥当性の検討を行い、心筋梗塞患者のセルフケアに関連する要因を明らかにした。心筋梗塞患者のセルフケアは、「心臓を守る日常生活上のセルフケア」、「習慣的な運動と運動の調整」の2因子で構成され、心臓を守る日常生活上のセルフケア、習慣的運動と運動の調整、配偶者のサポート、家族のサポート、身体的QOL、精神的QOL、BMI、PCI回数の8因子の因果関係が示すモデルが得られた。運動は、身体的と精神的QOLの改善、PCIの減少に影響していた。予定通りに、研究者が作成したセルフケア測定尺度を使用し、心筋梗塞患者のセルフケアに関連する要因とセルフケアの因果関係モデルを明らかにすることができた。ヒアリングの結果から、教育ツールを修正し、プログラムの運用体制を検討する。看護学明らかにされた心筋梗塞患者のセルフケアに関連する要因と因果関係モデルをもとに、心筋梗塞患者のセルフケアをサポートするプログラムを開発し、運用体制などを検討する。計画通りに、質問紙調査を実施した。また、統計的な処理により、心筋梗塞患者のセルフケアの測定尺度として、本尺度は、信頼性と妥当性を有することが示され、測定に用いることができる。
高速シリアル通信機構の超低消費電力化に関する研究

高速シリアル通信機構における通信は部分的に発生することが多いことから,通信部を小刻みに停止させることにより省電力化が期待できる.本研究では,通信が発生した場合のみ起動し,通信が完了したら速やかに停止できるような新たな回路方式を開発することで,細粒度な完全自動電力制御を可能とし,高速シリアル通信機構の平均電力消費を大幅に削減することを目指した.本年度は,28nmプロセスを選択し,該当するプロセスデザインキット(PDK)およびスタンダードセルライブラリを入手した上で,10Gbps動作可能な,提案方式と従来方式の回路設計を行った.この際,特に提案手法においては以下の2点を実現した.(1)通信の発生を検出し,パワーダウンされている受信部を起動する機構については,採用したプロセスを用いて再設計し,その部分の待機電力を大幅に削減した.また,高速化も同時に達成し,レイアウトしたチップレベルシミュレーションにおいて,約800psで受信部の起動が可能となった.(2)埋め込まれたクロック信号を抽出するVSA(Voltage Shifting Amplifier)の回路構成を大幅に見直し,LA(Limiting Amplifier)の考えを使い,R負荷の差動アンプとactive loadの差動アンプをシリーズに接続する構成を開発した.これにより,伝送路での波形の乱れに対する耐性が大幅に改善した.この提案方式と従来方式を詳細に比較・評価するために,2x3mmサイズのダイ上にそれぞれをレイアウトした.なお,該当プロセス用に用意されたスタンダードIOセルには10Gbpsの伝送性能を有するものが存在しなかったため,送信部と受信部をチップ内部で接続した両方式もレイアウトし,さまざまな伝送速度での評価が可能とした.最終的にチップレベルでのHSPICEシミュレーションで,所望の動作を確認した.平成29年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。高速シリアル通信機構における通信は部分的に発生することが多いことから,通信部を小刻みに停止させることにより省電力化が期待できる.そこで,本研究では,通信が発生した場合のみ起動し,通信が完了したら速やかに停止できるような新たな回路方式を開発することで,細粒度な電力制御を可能とし,高速シリアル通信機構の平均電力消費を大幅に削減することを目指している.本年度は,130nmプロセスを用い,低速版の4値ドライバ,受信フロントエンド部,非同期式回路用インタフェースのトランジスタレベル詳細設計を行った.また,そのSPICEシミュレーションにより動作確認を行った.4値ドライバは,従来のPAM-4方式で用いられている方式を元に,無効データ時には全トランジスタをoffとするパワーゲーティング機能を実現した.受信フロントエンド部としては,異なる電圧レベルを部分的に増幅し,CMOS閾値レベルにシフトするVSA(Voltage Shifting Amp.)を開発するとともに,4値のレベルの符号語を整形して,ディジタルデータの取得を行うための回路を開発した.非同期式回路用インタフェースでは,グローバルクロックを用いないため,通信プロトコルで用いるリクエスト信号からパスル列を作り,それをタイミング信号として使用している.一方,これらを統合して低速版実証用チップを開発しようとしたところ,当初の想定に反し,受信フロントエンド部で十分なノイズマージンを確保できていないことが判明したため,受信フロントエンド部の再検討を行った.そのため計画が8ヶ月ほど遅れたが,繰越により最終的に130nmのCMOSプロセスを用いてのチップ試作,評価を行うことができた.130nmプロセスの低速版において,提案する手法のトランジスタレベル詳細設計を完了し,そのSPICEシミュレーションにより動作確認を行うことができた.これは,次の28nm等の最新プロセスを用いた10Gbps程度の高速版への準備段階として,当初から計画していたものであり,重要な基礎データが得られたと考えている.低速版チップ試作の際には,想定外の問題も生じ,その解決にはやや時間を要したが,繰越によりチップ試作も行うことができた.これらのことから,おおむね順調に進展していると考える.高速シリアル通信機構における通信は部分的に発生することが多いことから,通信部を小刻みに停止させることにより省電力化が期待できる.そこで,本研究では,通信が発生した場合のみ起動し,通信が完了したら速やかに停止できるような新たな回路方式を開発することで,細粒度な電力制御を可能とし,高速シリアル通信機構の平均電力消費を大幅に削減することを目指している.本年度は,まず130nm CMOSプロセスでの低速版試作チップを評価するための評価ボードを開発した.さまざまな状況を調査できるように,各バイアス電圧を個別に調整可能なように多数のトリマーを実装した.次に,本年度中頃に届いた試作チップをこの評価ボードに搭載し,非常に低い伝送速度から始め,各部の機能を確認しながら評価を行った.チップが利用できるようになるのがやや遅れたため,まだ評価は完全に行えていないが,徐々にデータが取れており,並行して行っている下記高速版設計へのフィードバックを行っている.高速版の設計については,40nm CMOSプロセスを選択し,上記のフィードバックを参照しつつ,トランジスタサイズやバイアス電圧等の調整・再設計を行っている.また,高速伝送時における伝送路の信号劣化に対処するため,送信側でのプリエンファシス,受信側での連続時間リニアイコライザを設計するとともに,従来方式との比較のために,従来手法の実現に必須なPLL回路を設計した.ただし,現状ではこのPLL回路の高速化にやや問題があり,28nm CMOSへの変更を検討中である.初年度における,130nmプロセスの低速版チップ開発がやや遅れ,チップ入手が本年度中頃となったため,その評価,および,関連するフィードバックがやや遅れている.