hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域経済における地域情報通信網についての研究

本報告では地域活性化の基盤としての情報通信ネットワークを対象としている。今年度は地域活性化の起爆剤としての情報通信網の可能性を検討するため、二つの側面からの調査、研究を行った。最初に地域活性化に情報通信網と並び重要な要因である道路、交通網に着目し、その整備が地域経済や地域間交流に及ぼす影響の検討を行う。道路網、鉄道網などの基盤整備により新たに創出されるヒト、モノの交流について検討することは、情報通信網の基盤整備によりもたらされる地域間交流の変化とそれに伴う地域活性化を予測するための具体的な手がかりとして重要である。そこでネットワークとしての高速道路の役割を主要都市間の時間距離とアクセス時間の変化として定量化し、高速道路網整備による東北地域の太平洋軸、日本海軸、東西軸それぞれの地域連携と地域間交流の影響を検討した。さらに鉄道網に着目し、山形新幹線開業による沿線への波及効果をアンケートを基に分析し、高速鉄道網が地域活性化へもたらす効果として地域住民生活、経済活動について分析である。次に地域基盤としての情報通信網そのものを取り上げる。ここでは大きく分けて、3つの方向からの調査、検討を行った結果について報告する。まず本報告の主な対象である山形市の代表的な情報通信網基盤である固定電話網の現状とその将来動向について報告し、各地方自治体で地域情報化への取り組みについて、その成功例である山田村と、他の県より先駆けてプロジェクトを進めている岡山県、高知県の例について調べ、今後地方自治体がどのように情報化をしていくのかまとめる。さらに望ましい地域情報通信網を検討するための別方向からのアプローチとして、地域密着型の情報通信網の形をより具体的な形で検討を行っている。ここでは実際に山形市を例に、市内の公共施設(学校、公民館、図書館)間を相互に接続するような通信網を地域独自で構築した場合、どのような形のネットワークとなるのか、その具体的なネットワークの形状を検討した結果について報告する。地域に根ざした通信網を考える場合、それを構築する予算コスト、維持運営していく場合の人的、組織的なネットワークの形成、どのような住民サービスを行っていくか、など様々な側面を考慮する必要がある。特に人口構成の高齢化に対応した福祉、医療などの行政サービスの一環として情報通信網の活用が注目され、期待が高まっている。本報告では災害時の利用に限定し、独自のネットワークを構築する場合を想定したが、今後はより多様な住民サービスを前提に検討を行っていく必要があると考えている。最後に近年著しい普及をみた移動体通信に着目し、その基地局設置政策についてもモデル化を行い、コンピュータシミュレーションを行った。ここでは従来の固定網にみられない移動通信網が持つ特徴を取り上げ、それをどのようにモデルに組み込むべきかについて考える。そして、地域住民が時間帯ごとにさまざまな場所に移動するのに伴い需要分布が変動したり、基地局によってカバーされる領域によって実際の需要の生起が影響されるような場合、どのような政策で基地局を設置していくべきか、について検討を行った。そして、具体的な地域として山形市を実際に取り上げ、どのように基地局を配置するべきか、という観点から情報通信網を考え、従来の数学的な取り組みからは見えてこないユーザの視点からのいくつかの評価尺度を提示する。

本報告では災害時の利用に限定し、独自のネットワークを構築する場合を想定したが、今後はより多様な住民サービスを前提に検討を行っていく必要があると考えている。最後に近年著しい普及をみた移動体通信に着目し、その基地局設置政策についてもモデル化を行い、コンピュータシミュレーションを行った。ここでは従来の固定網にみられない移動通信網が持つ特徴を取り上げ、それをどのようにモデルに組み込むべきかについて考える。そして、地域住民が時間帯ごとにさまざまな場所に移動するのに伴い需要分布が変動したり、基地局によってカバーされる領域によって実際の需要の生起が影響されるような場合、どのような政策で基地局を設置していくべきか、について検討を行った。そして、具体的な地域として山形市を実際に取り上げ、どのように基地局を配置するべきか、という観点から情報通信網を考え、従来の数学的な取り組みからは見えてこないユーザの視点からのいくつかの評価尺度を提示する。本研究は、高信頼性で低コストの通信網を構築するために、どのような政策をもって基幹となる管路を構築するべきか、という問題意識に基づいている。そのために実際の地方都市の通信網の実態を調査し、ここから得られた情報に基づいたモデル構築するを目指す。初年度は、基礎的な調査を山形市を中心に、加入者と局とを結ぶ加入者系の特に地下化された部分の実態や網の構築コストについて、電話会社および地方自治体の協力のもと、聞き取り調査を中心に行った。また、筆者らはこのような生長する加入者系をモデル化し、高信頼性、低コストな網を構築するためには、事前に基幹となる管路を構築することが効果的であることを示したが、事前敷設をどのように行うべきかについては未解決であった。そこで、将来の潜在需要を見越した事前敷設をどのように行うべきか考える。先のモデルで示した信頼性とコストの評価指標を用い、全領域に加入者が発生するまで網を生長させた場合、信頼性指標として回線が切断された場合の影響を評価した社会影響Sのみ注目すればよい。そこで、全領域に加入者を発生させた場合に、どのような形状の網が社会的影響が小さくなるか調べ、網の信頼性が局のごく周辺の管路の形状に左右されることを明らかにした。局の東西南北のごく周辺の領域を観察すると、社会的影響Sの最小となるナットワークの構造的特徴として、1サイズ小さなS最小の網を成長させると求めることが可能であること。任意のサイズのSが細小な網の回線数分布などが求めることができること、などの幾つかの仮説を得た。これらは理論的証明には至っていないが、信頼性の高い網を構築するための事前敷設として有効なのは下優先型の事前敷設であること、また新しい加入者を既存の網に接続するときの経路が高々一回しか曲がらない、というモデルの仮定が結果に大きく影響していることが明らかになった。本研究は地域活性化の基盤としての情報通信ネットワークを対象としている。今年度は地域活性化の起爆剤としての情報通信網の可能性を検討するため、二つの側面からの調査、研究を行った。
脳動脈瘤治療のための形状記憶合金による血管補修方式の基礎的開発

本研究は開頭手術に代わる脳動脈瘤の新しい血管補修方式として、カテーテル内に挿入可能な形状記憶合金を用いた補修材を病変部位に留置して、脳動脈瘤の血栓化を行う血管補修方式の基礎的開発を行うものであり、以下の項目について実施した。1.開頭手術に代わる低侵襲で脳動脈瘤を治療するための血管補修方式の開発本血管補修方式の開発は形状記憶合金を用いた補修材、補修材の切り離し機構、形状回復用カテーテル、形状回復温度制御装置について行った。補修材の留置部位は動脈瘤の根元の動脈壁とし、桑軟性のある血管内で強固に固定するために剛性がある0.15mmのTiNi系形状記憶合金ワイヤーを用い、形状はコイル状とした。補修材はコイル状に記憶熱処理させた後、カテーテル内に挿入するため直線状にする必要があり、さらに生体内でコイル形状に回復させる。以上の考慮した熱処理実験を行い、示差走査熱量計による変態温度測定結果から熱処理温度350°C、熱処理時間3.5時間に決定した。カテーテル内に挿入し、目標部位で形状回復した後のガイドワイヤー切り離し機構を開発した。形状回復用カテーテルはバイポーラ高周波電源により、カテーテル先端に取り付けた2個の白金電極に通電し、電極と血液の接触抵抗を利用して発熱させる方式とした。以上開発した構成によって、生体疑似モデル実験から生理食塩水中の各構成部品の可視化を行い、カテーテルの最適形状、コイル状補修材の形状、最適電圧、通電時間、送り出し速度を決定した。また形状回復温度制御装置は生体内許容電流を考慮した安全対策を施した。2.脳動脈瘤治療に付随する血管損傷に対する補修カバーの開発脳動脈瘤切除や術中の血管損傷に対する従来の止血方法に代わって、加熱することにより止血剤を容易に固定する補修カバーを開発した。補修カバーは形状記憶合金ワイヤーと手術用ナイロン縫合糸により、ガ-ゼ状に平織りしたものを開発した。血管装着用アプリケータは、止血鉗子型と動脈瘤クリップ型にヒ-タを取り付けたものを開発した。形状回復温度はハイパーサーミヤの条件から55°C、30秒とし、犬による動物実験を実施し、切開した頚動脈の止血がほとんどなく臨床に十分対応できることを確認した。本研究は脳動派瘤の新しい血管補修方式として,カテ-テル内に挿入可能な形状記憶合金細線による血管内ステントの開発と臨床応用を行うもので、平成3年度は以下の項目について実施した。1.形状記憶合金の基本特性として、供試細線の変態温度計測と生体温度付近における材料挙動を調べ、生体内での使用の関して十分対応できることを確認した。2.形状記憶熱処理を施したステント(血管補修材)を生体温度付近で形状回復させるために、熱処理実験から形状記憶温度を決定した。3.脳動派瘤の根元の動派内壁や動派瘤内にステントを留置するためのステント形状と補修方式を決定するにあたり、医学の研究分担者の助言と形状回復メカニズムのシミュレ-ションから、形状と補修方式を決定した。またカテ-テルからステントを目標部位まで送り出し、位置決めの確認をシミュレ-ションにより行った。

4.形状記憶合金によるステントを目標部位で形状回復する方法として、通電加熱を実験により検討したが、供試材料の体積固有抵抗値が高いため形状回復には高い電流値が必要となり、生体内での通電加熱は不可能であることが判明した。このため新たな形状回復方法として、カテ-テル先端部にマイクロヒ-タ-を埋め込んだ方式で、ステントを順次加熱することをモデル実験により求め、ステントの送り出し量と形状回復挙動の関係を調べた。平成4年度は、形状回復デ-タの再現性の充実をはかるとともに、開発したステントの挿入用カテ-テルの試作,ステントを目標部位はでアプロ-チさせる方法,及びガイドケ-ブルとステントの接続解除機構の検討、さらに形状回復温度制御システムとの組み合せにより、生体モデル基礎実験と動物による臨床実験を実施する計画である。本研究は開頭手術にかわる脳動脈瘤の新しい血管補修方式として、カテーテル内に挿入可能な形状記憶合金による血管補修材及び方式の開発を行うもので、平成4年度は以下の項目について実施した。(1)形状記憶合金の動作解析及び回復特性として、試作した血管補修材の形状回復挙動の可視化実験を行い,回復速度と方向を測定するとともに、回復ひずみデータの畜積により再現性のある回復特性が求められた。この結果により、動物を用いた臨床実験に応用できる血管補修材の形状を決定することが可能となった。(2)血管内ステントや補修材をカテーテル挿入途中での回収は、従来は押し出すのみで回収は不可能であった。そこで血管補修材をガイドケーブルに接続した状態で接続部を解除する機構を開発した。この機構は形状記憶合金の特性を利用するもので、カテーテル内の挿入過程で回収できるとともに、血管補修材が目標部位に留置後、接続解除できることを確認した。(3)形状回復温度制御システムとの構成によるモデル実験では、生体凝擬似モデルによる血管補修材の回復挙動の可視化実験を実施し、血管補修材が留置後に血流によって流れない形状について検討した。(4)血管補修材を形状回復させるために、電極付きマイクロカテーテルを試作した。生理食塩水中での実験では、バイポーラにより加熱し、形状回復状態を調べるとともに、最適な形状回復条件を求めた。(5)動物による臨床実験では、試作した動物実験用カテーテルにより血管補修材を動脈に留置することを試みた。平成5年度は、血管補修材を動脈内に留置した場合の動脈内壁の狭窄に対する影響と、動脈瘤内留置の場合の血栓化時間を動物による臨床実験により明らかにし、脳動脈瘤の血管補修方式を確立する計画である。本研究は開頭手術に代わる脳動脈瘤の新しい血管補修方式として、カテーテル内に挿入可能な形状記憶合金を病変部位に留置して脳動脈瘤の血栓化を行う血管補修方式の基礎的開発を行うものであり、平成3、4年度に引き続き平成5年度は以下の項目について実施した。1.血管補修材の留置部位は、最近の学会等の報告で動脈瘤内留置を行った場合は動脈瘤内の圧力が高くなり、破裂を起こす危険性が判明した。このため、他の留置部位として動脈瘤の根元の動脈壁留置に血管補修材を留置させる方向で研究を実施した。2.現在、外科的治療が極めて困難な海綿静脈洞内内頸動脈の動脈瘤を対象とした補修方式において、内頸動脈壁に留置した血管補修材の状況を把握するために、血管の動脈と生体温度を考慮した生体疑似モデルにより血管補修材の形状回復状況の可視化実験を実施した。
断熱モード単一磁束量子回路の導入によるサブμＷマイクロプロセッサの研究

量子化磁束を情報担体とする単一磁束量子(Single Flux Quantum: SFQ)回路は、高速動作が可能でありながら、その消費電力は半導体に比べて34桁小さい。本研究では、高速低消費電力で知られるSFQ回路の極限的な低消費電力化を目指した。断熱モード動作など、低消費電力化への回路的ブレイクスルーを中心に、アーキテクチャ、プロセスも含めすべての知見を導入して低消費電力化を図った。これにより、SFQ回路の消費電力を従来の1/1000に低減することが可能となった。本研究では、学術的にも未踏領域となる高性能サブμWマイクロプロセッサを実現するための基盤技術を確立した。本年度は、単一磁束量子(SFQ)回路の低消費電力化のための基本提案の原理実証と基本技術の確立を行なった。横浜国大では、断熱モードSFQ回路の消費電力の理論的検討を行い、数値シミュレーションにより断熱動作が可能な回路パラメータ条件と消費電力の関係を明らかにした。これにより、従来下限とされていたジョセフソン結合エネルギーよりも十分小さな動作エネルギーで回路が動作可能であることを示した。更に断熱モードSFQ回路を用いた多段インバータゲートを試作し、回路動作の正常動作を実験的に検証した。また、ゲート間PTL配線技術を1mmプロセスに導入したPTL直結型基本セルの開発を行なった。名古屋大では、バイアス抵抗での電力消費を低減するために、LRロード法(インピーダンスを保ったままバイアス抵抗値を低減)と低電源電圧法(接合に並列のシャント抵抗での電力消費も低減)を数値的、実験的に解析した。また接合の臨界電流の低減化も図った。これらは、いずれも低電力化に大きな貢献があった。低電源電圧法では、SFQ回路の信号のエネルギーが従来下限とされていたジョセフソン結合エネルギーよりも小さくなっていることが確認された。ISTECおよびAISTは共同でプロセス面からのSFQ回路低消費電力化の検討を行った。ジョセフソン接合(JJ)面積を縮小し臨界電流を低減することによる低消費電力効果を検討し、最小JJ面積を現在の1mm角から面積1/5の臨界電流0.2mAに相当する0.5mmFに縮小することにより、比較的容易に実現できる電源電圧1/10減少と組み合わせることで、SFQ回路の消費電力を現在の1/120に低下できることを示した。0.5mmFのJJを実現するためにCMPによるJJ上部露出方法などの検討を行い、良好な特性を有する微細JJが形成できる見通しが得られた。本年度は、昨年度に引き続きSFQ回路の低消費電力化のための基礎技術の確立を行なった。横浜国立大学では、断熱モードSFQ回路の動作速度、動作余裕度ならびに消費電力などの基本性能を数値シミュレーションにより評価し、回路パラメータとこれら基本性能との関係を明らかにした。その結果、±30%の動作余裕を持つ断熱モードSFQ回路のパラメータ条件を明らかにした。また、熱雑音を考慮した回路シミュレーションを行いて断熱モードSFQ回路のエラーレトを評価する方法を確立した。断熱モードSFQ回路による各種論理ゲートを提案し、それらの動作性能を評価するとともに、実験により動作機能の検証を行なった。名古屋大学ではインダクティブバイアス法によるSFQ回路の低消費電力化法を確立するための基礎研究を行った。数値解析及び実験で、電源電圧、バイアス抵抗、バイアスインダクタンスを変化させ、シフトレジスタ等の動作余裕、動作周波数、誤り率などを調べた。その結果、適切な回路パラメータでは、消費電力1/10としても十分低い誤り率で45GHz程度まで正常動作が得られることが分かった。ISTECとAISTでは、低消費電力回路を可能とする微細Nb接合技術の確立を行なった。微細化に際してコンタクトホールにより接合と上部配線との超伝導コンタクトを取ることが困難となるため、CMP平坦化によりコンタクトを取る方法を検討した。この結果、面積0.3μm^2の接合に対して58mAの臨界電流値を持つ超伝導コンタクトを形成でき、この方法が微細Nb接合形成に対して有効であることを確認した。また、横浜国立大学および名古屋大学が設計した低消費電力回路の作製を行った。これまでに得られたSFQ回路の低消費電力化のための各種基本要素技術を結集し、セルライブラリを完成させた。更にセルライブラリを用いて各種演算回路を試作し、低消費電力型SFQ回路用セルライブラリの有効性を評価した。横浜国大では昨年度までに得られた断熱モードSFQ回路の動作余裕度、入力感度、回路バラツキに対する耐性に基づいて、基本ゲートの回路パラメータを決定した。またこのパラメータに基づいてNOTゲート、Majorityゲートを試作し、その正常動作を確認した。以上に基づき断熱モードSFQ回路のセルライブラリを構築した。また、セルライブラリを用いて1b全加算器を設計試作し、十分に広い動作マージンでの回路の正常動作を実証した。加えて断熱型SFQ回路を用いたフリップフロップを提案し、回路の動作実証を行なった。

名古屋大ではインダクティブロード技術を導入し、駆動電圧を従来の1/5である0.5 mVまで低減化した単一磁束量子回路を用いてビットシリアルアーキテクチャの8ビットマイクロプロセッサを設計した。また、受動線路技術を駆使して、必要なジョセフソン接合を削減した。産総研のADP2プロセスを利用し、試作・測定した結果、消費電力は従来の1/7の170μW、動作周波数は2倍の30GHzに向上した。また、CMOSアンプを60Kステージに設置できるよう冷凍機の改造を進めた。現在特性評価中である。産総研では、面積従来比1/5のジョセフソン接合を集積回路プロセスに適用するにために均一性、再現性の面から最も適した作製方法の検討を行った。CMP平坦化を用いる方法は、面積従来比1/10以下の極微細接合を作製可能であるが、所望の均一性、再現性を得るためにはより高度な装置が必要であることがわかった。一方、コンタクトホール結合型円形接合は、面積従来比1/5レベルの接合作製において集積回路に適用可能なレベルの均一性、再現性が得られることを明らかにした。本年度は、SFQ回路の低消費電力化のための各種基本要素技術を確立し、低消費マイクロプロセッサを作成するための基盤技術となるセルライブラリ構築のための知見を得た。横浜国立大学では、昨年度に引き続き断熱モードSFQ回路の動作速度、誤り確率ならびに消費電力などの基本性能を数値シミュレーションにより評価し、回路パラメータとこれら基本性能との関係を明らかにした。また、熱雑音を考慮した回路シミュレーションに基づいて、断熱モードSFQ回路の消費電力に下限値がないことを明らかにした。更に、超伝導共振法を用いて断熱モードSFQ回路の消費電力を実測により評価し、理論と実験が一致することを示した。一方で、断熱モードSFQ回路の基本ゲートならびに演算回路を設計試作し、それらの動作を実験的に検証した。これらを基に次年度以降の断熱モードSFQ回路用セルライブラリの構築に向けた研究指針を得た。名古屋大では、(i)インダクティブロード技術の導入、(ii)ゲート間受動線路(PTL)配線技術の積極導入、(iii)微細化によるジョセフソン接合の臨界電流の低減の3つの方法によりSFQ回路の低電力化を推進した。最終目標となるマイクロプロセッサの実証に向け、各論理ゲートのセルライブラリ化、またそれを用いた算術演算回路(ALU)の設計・評価を行った。消費電力を1/10としたALUにおいて目標とする30GHzまで比較的大きな動作マージンが得られた。産総研では、露光条件、反応性イオンエッチング条件の最適化を行い、面積の異なるJJでの露光、エッチング工程におけるJJ直径の縮小値を求めた。これにより、JJ面積を従来比28%の0.28 μm^2まで縮小できることがわかった。また、サブミクロンJJにおいてもリーク電流の増大など顕著な特性劣化は見られなかった。1000個シリーズμm^2 JJで測定したIcの標準偏差は、1σ=3.4%であった。
カメの甲の新規形態パターンをもたらした発生機構の変化

カメの甲の背側半は、脊柱と肋骨の変形により出来ている。その進化過程を説明するため、スッポンを選び、発生生物学的、ゲノム学的研究を行った。発生上カメの肋骨は単に拡張するのみならず、体壁が内側へ折れ曲がり、その際肩甲骨が胸郭に取り込まれる。この折れ曲がりのラインに相当するのがカメ胚独自の甲稜である。スッポンのゲノムプロジェクトにより、甲稜の要となる上流因子がWnt5aであることが分かった。またカメ類が主竜類の系統に属することも確認した。甲稜にWnt5aを新たに発現させ、独自の肋骨の拡張と、それに伴う肩甲骨の覆い被せが、カメのパターンをもたらしたのであろう。カメ類特有の甲は、現生脊椎動物の中でも極めてユニークな形態学的パターンを持ち、この構造がどのような分子発生プログラムの進化的変更により成立したのかはいまだ明らかではない。そこで本研究プログラムにおいては、カメと同じ主竜類に属するニワトリ胚とスッポンPelodiscus sinensis胚の包括的分子発生プログラムの比較解析を行い、甲の発生にとって必要な肋骨の限局的発生、甲陵の発生と機能に関わる遺伝子発現の同定を通じ、その進化的変更の内容を明らかにすることを目的とする。本研究は包括的分子発生プログラムの比較解析が主軸となるが、非モデル生物とされてきたスッポンは解析の基本情報となるゲノム情報や遺伝子配列情報が決定的に不足している。そこで我々はスッポンゲノムプロジェクトを立ち上げ、今年度はまずスッポンのメス(性染色体Z/W)一個体のSurvey Map解析を行った。超並列シーケンサーにて計910億塩基以上のDNA配列決定とその解析を行ったところ、ゲノムサイズが約2.01Gb、GC含量が4050%であることが推定された。また、GC含量とカバー率の散布図から一倍体DNA領域の存在が示唆され、スッポンがZ/Wの性染色体を持つことと良く一致する結果となった。さらに我々は、胚発生期において発現している遺伝子配列同定も行い、平均長1023bpのmRNA配列を28000以上得ることに成功した。これらゲノム及び遺伝子配列情報は、カメの甲の進化的起源を明らかにするうえで重要となるだけでなく、いまだ謎とされているカメの進化的系譜の解明や鳥類進化研究の基盤となることが期待される。またこれは、整備が遅れている爬虫類・鳥類ゲノム情報にとっても重要な一歩である。来年度以降は世界に先駆けてスッポンのドラフトゲノム配列決定を行い、ニワトリとの比較解析に耐える高精度のゲノム配列を得る予定である。脊椎動物の中でもカメの甲は解剖学的パターンの抜本的変化により成立している。この新規パターンの成立には発生プログラムの大幅な進化的変更が必要であったと想像されるが、未だその全容解明には至っていない。さらに、関連した問題としてカメ類の進化系統的位置についても未だコンセンサスは得られていない。我々の過去の分子遺伝学的解析によれば、カメはワニ・トリなどの主竜類と近縁であるという結果が得られているが、今回、全ゲノムレベルでの系統解析を行うことにより強固な証拠を得る予定である。それを踏まえ、カメと比較的近縁なニワトリとスッポン(Pelodiscus sinensis)の胚の包括的分子発生プログラムの比較解析を行い、カメの甲の発生にとって必要な肋骨の特異な発生パターン、甲陵の発生と機能に関わる遺伝子発現の同定を通し、甲の進化発生的起源を明らかにすることを目的とする。今年度は、昨年度より遂行中の国際スッポンゲノムプロジェクトをさらに押し進め、物理depthにして約105のshort read(100bp Paired)ゲノムシーケンシングを行い、N50値3.33Mbのscaffoldを得ることに成功。また、strand情報を保持したRNAseqデータも合わせ、スッポンゲノム中の遺伝子数として、平均的な脊椎動物とほぼ同じ2万1千個という推定値を得た。現在、これら基本情報をもとに解析を進めており、解剖学的に特異なカメですら、脊椎動物の基本形であるファイロタイプを発生時期に通りうる可能性などが示されつつある。今後さらなる解析を進めることで、カメの甲の進化的起源を明らかにし、いまだ謎とされているカメの進化的系譜の解明や鳥類進化研究の基盤となることが期待される。カメの甲およびそれに付随する筋骨格系のパターンは、この系統の共有派生形質であり、脊椎動物の進化史における新規形質とも目される。我々のグループは、この形質の獲得を導いた発生機構の変化、およびその背景となるゲノムレベルでの進化を明らかにすることを目指している。

平成25年度は、スッポン(Pelodiscus sinensis)のゲノム解読をもとにした成果を論文として出版し(Nat Genet)、その中で(1)カメの系統が約2億6800ー4800万年前(後期ペルム紀ー前期三畳紀)に主竜類から分岐したこと、(2)胚発生でカメの背甲の外側縁、甲稜にWnt5aが発現すること、(3)カメ特異的な発生プログラムは脊椎動物の基本設計が揃うファイロティピック期の後に発動すること等を報告した。加えて、(4)スッポン背甲の骨形成過程を詳細に観察することにより、縁辺部以外の背甲骨格は肋骨と椎骨が変形した内骨格要素のみからなること、(5)背甲骨格の形態学的特徴の一部はカメの姉妹群に当たる化石種にも備わっていた可能性を報告した(Nat Commun)。現在、須磨海浜水族園の協力の下、スッポン以外のカメ胚を得、胚発生において肋骨原基が傍軸部に停まり体壁部に侵入しない現象(axial arrest)についても解析を進めている。その結果、他のカメ類と異なり、スッポンでは鱗板や縁辺部の背甲骨格要素は二次的に失われているため、そのような付属構造の影響を除いて甲の発生過程を分析するのにスッポンはむしろ適しているということがあらためて示唆された。本研究では、形態進化の中で新規形質が獲得される過程の極端な一例としてカメの甲の進化に注目し、この新規形質の獲得を導いた発生プログラムの変化を明らかにすることを目指した。本研究でこれまでに解読したゲノム配列をもとにした遺伝子発現情報の解析により、胚発生過程ではまず脊椎動物のボディプランが成立し、その後カメ独自の発生過程により甲を備えた形態パターンが生じることが分かっていた。一方、2013年度から2014年度にかけて複数種のカメと他の羊膜類の胚発生を比較したところ、甲稜と呼ばれる背側体壁の側方への突出が生じるまでの過程の中に、カメの甲の新規形態パターンの獲得を導いた発生機構の変化が生じたことが示唆された。同時に、詳細に遺伝子発現パターンを観察し、他の羊膜類では腹側体壁で発現するWnt5aがカメでは甲稜予定領域で甲稜の形成に先んじて発現することを発見した。これをふまえて対象とする発生ステージを絞り、スッポン胚における甲稜と他の組織の間、およびスッポン胚と他の羊膜類(ニワトリ)の胚における各組織間において、RNA-seqによる比較トランスクリプトーム解析を進め、甲の発生を司る遺伝子制御ネットワークに含まれる候補分子を探した。結果、ニワトリ胚の背側体壁と比べてスッポン胚の甲稜で、Wnt経路、細胞移動,細胞間コミュニケーションに関与する遺伝子の発現上昇が検出された。Wntリガンド受容体としては、唯一、古典的Wnt経路に含まれるFzd10の発現上昇が甲稜で認められた。だが、上述のWnt5aは非古典的Wnt経路に関わる遺伝子であり、Fzd10と結合することはこれまで知られていない。したがって、甲の初期進化で生じた発生プログラムの変化の本質は、単純なWnt5aの異所的発現だけでなく、Wnt5aやFzd10を含む遺伝子制御ネットワークの再配線もともなっていた可能性が考えられる。脊椎動物の中でもカメの甲は解剖学的パターンの抜本的変化により成立している。この新規パターンの成立には発生プログラムの大幅な進化的変更が必要であったと想像されるが、未だその全容解明には至っていない。本研究では、カメドラフトゲノムの決定に加え、カメの甲の発生にとって必要な肋骨の特異な発生パターン、甲陵の発生と機能に関わる遺伝子発現の同定を通し、甲の進化発生的起源を明らかにすることを目的とする。
バクテロイデス・ジンジバリス由来のSH依存性コラゲナーゼに対する血清成分の影響

成人型の辺縁性歯周炎患者の歯周ポケットより高頻度に分離されるBacteroides gingivalisの培養上清より, SH依存性のコラゲナーゼを抽出し,精製を試みた結果,タンパク当りの比活性で115倍にまで部分精製された.部分精製酵素に対する血清成分の影響を調べたところ, γーグロブリンのみならずアルブミンによっても阻害を受けることが判明した.以上の結果が前年度までに得られた結果であり,本年度は,このデータを取りまとめて報告を行なった.成人型の辺縁性歯周炎患者の歯周ポケットより高頻度に分離されるBacteroides gingivalisが,培養上清中にSH依存性コラゲナーゼ等の酵素を分泌することを以前に報告し,本酵素がB.gingivalisの有力な病原因子の一つであることを示唆した.ヒト血清中には, α_2-Macroglobulin(α_2-MG)を含む種々のプロテアーゼインヒビターが存在し,コラゲナーゼ等の酵素による組織や細胞の破壊に対し防御反応を示していると考えられているが,本菌が生息する歯周ポケット内にも唾液成分の他に種々の血清成分が存在しているため,今回の研究では本酵素の歯周ポケット内での動態をより明らかにする目的で, SH依存性コラゲナーゼがこのような血清成分により如何なる影響を受けるかを検討した.B.gingivalisのコラゲナーゼは培養上清のアセトン分画・ゲル炉過・イオン交換によって抽出・部分精製し,その結果,比活性は培養上清に比べ115倍にまで上昇した.血清成分として, Human γ-glooulin(H-γG), Rabbit-γG(R-γG), H-α_2-MG, R-Albumin(R-A), anti Bacterbides gingivallis381R-γG(anti381R-γG)を用いた結果,本酵素活性はグロブリン画分だけでなく,アルブミン画分でも同様に阻害されることが明らかとなった.このことは,口腔内での生体防御機構により歯肉溝侵出液中に存在する血清成分が,本酵素活性を著しく阻害するという興味深い結果が得られた.しかしながら, B.gingivalisはコラゲナーゼと同時にα_2-MGにより阻害を受けないプロテアーゼを産生し, IgAを含む種々の血清成分を分離させることなどから,歯周ポケット内の動態は多数の因子の相互作用により成り立っているため,さらに研究を進めていく必要があると考えている.成人型の辺縁性歯周炎患者の歯周ポケットより高頻度に分離されるBacteroides gingivalisの培養上清より, SH依存性のコラゲナーゼを抽出し,精製を試みた結果,タンパク当りの比活性で115倍にまで部分精製された.部分精製酵素に対する血清成分の影響を調べたところ, γーグロブリンのみならずアルブミンによっても阻害を受けることが判明した.以上の結果が前年度までに得られた結果であり,本年度は,このデータを取りまとめて報告を行なった.歯周病の病原菌と考えられるBacteroides gingivalisが、培養上清中にSH依存性コラゲナーゼ等の酵素を分泌することを以前に報告し、本酵素がB.gingivalisの有力な病原因子の一つであることを示唆した。ヒト血清中には、種々のプロテアーゼインヒビターとともに【α_2】-Macroglobulin(【α_2】-MG)が存在し強いコラゲナーゼ阻害剤として知られ、組織や細胞の直接の破壊に対し防御反応を示すのではないかと考えられている。今回、Bacteroides gingivalisの産生するコラゲナーゼに血清成分がどのような影響を及ぼすか検討した。
現代の情動の哲学の知見を踏まえた、合理性の向上による道徳エンハンスメントの可能性

人間の道徳能力を人為的に向上させることは、「道徳エンハンスメント」と呼ばれる。本研究は、道徳エンハンスメントの通常とは別様の方法の可能性とその限界を探る。従来、道徳エンハンスメントの方法として、気分や情動に働きかけることで、道徳性を改善しようとする方針が主に論じられてきている。本研究は、心の科学と哲学の成果を取り入れた最新の情動の哲学の知見を踏まえながら、合理性と情動の関係を再考することで、合理性の増大による道徳エンハンスメントの可能性を探究するものである。
分子クラスター表面における光誘起反応のダイナミクスに関する研究

平成8年度には、光解離および光電子分光装置を製作し、以下に挙げる研究成果を得た。1.二酸化炭素のクラスター負イオンの電子構造(CO_2)_n^-(2≦n≦16)の光電子スペクトルを測定し、n=7および14において負イオンコアがC_2O_4^-とCO_2^-との間で置き換わることを見い出した。このイオンコアのスイッチングは、n=7および14において各々CO_2^-とC_2O_4^-の周りに安定な殻構造|CO_2^-...(CO_2)_6|および|C_2O_4^-...(CO_2)_<12>|が形成されることによって誘起されるものと考えられる。また、(CO_2)_6^-においては電子構造異性体間で|C_2O_4^-...(CO_2)_4|【double arrow】|CO_2^-...(C0_2)_5|という熱平衡が成立していることをホールバーニング分光法によって明らかにした。二酸化炭素のクラスター負イオンの反応性(CO_2)_N^-をCH_3Iと気相で反応させた結果、|(CO_2)_nCH_3I|^-(n=1-3,n≧7)を主生成物として検出した。光電子分光法および光解離分光法を用いて生成物の電子構造を調べた結果、n=1-3では分子負イオン|CH_3CO_2I|^-をイオン芯として持つのに対し、n≧7ではCO_2^-をイオン芯として持つことが明らかになった。その他のヨウ化アルキルRI(R=C_2H_5,2-C_3H_7)との反応において立体効果が観測されたことから、|CH_3CO_2I|^-はCO_2^-とCH_3Iとの求核置換反応によって生成するものと結論した。これに対してn≧7では、CH_3Iが(CO_2)_n^-クラスター負イオンの表面に吸着した構造を持つものと推察される。これらの結果は、J.Phys.Chem.誌に投稿中である。
ミニブタモデル動物作出用の遺伝子改変核ドナー細胞作製に関する基礎的研究

鹿児島大学で開発されたクラウン系ミニブタ(近交系)の遺伝子改変(ジーン・ターゲティング)を行うために、ゲノムDNAより候補遺伝子を単離し、ターゲティング・コンストラクトを作製、ミニブタ胎児細胞に導入して検討した。遺伝子導入後、PCR産物のサザンブロットでは候補細胞が存在したが、ジェノミックサザンでさらに確認したところ目的とする細胞はないと判断された。この結果に基づいて、コンストラクトおよびターゲティングアリル検出方法の再検討をおこなった。移植を含めた外科領域や医療器具の開発においては、げっ歯類とヒトを結ぶ中大型実験動物の必要性が強調されている。高付加価値の医用ミニブタを遺伝子改変動物として開発することを最終的な目的として、本研究課題ではミニブタモデル動物作出のため、新しいタイプの遺伝子改変核ドナー細胞作製をめざして研究を開始した。鹿児島大学で開発されたクラウン系ミニブタは近交化された中大型の実験動物として貴重な存在である。このミニブタのジーン・ターゲティングを行うために、糖転移酵素の遺伝子をクラウン系ミニブタのゲノムDNAより単離し、選択マーカーとつないでターゲティング・コンストラクト作製した。(1)これらの遺伝子領域がジーン・ターゲティングのホモロジー・アームとして適しているか、(2)ターゲティングされたアリルの検出法は適当か、などについて、実際にミニブタ細胞に導入して検討した。遺伝子導入後、薬剤(G418)耐性(ポジティブ選択)と蛍光タンパクの発現消失(ネガティブ選択)を指標にして候補となる細胞クローンの選択をおこない、PCRとサザンブロットによって遺伝子の解析をおこなった。PCR産物のサザンブロットではポジティブと判断されるシグナルが検出されるクローンが存在したが、これらの細胞をさらに増殖させジェノミックDNAのサザンブロットをおこなったところ、目的とする細胞はないと判断された。現在、上記の(1)(2)を含めて、ターゲティング・コンストラクトおよび実験方法の再検討をおこなっているところである。このミニブタのジーン・ターゲティング法を確立することを目的に、初年度より研究を開始した。昨年度は糖転移酵素遺伝子のクラウン系ミニブタゲノムDNAよりの単離、ターゲティング・コンストラクト作製、および、ターゲティング・コンストラクト導入ミニブタ細胞の選別ならびに確認をおこなった。昨年度の実験結果では、PCR(PCR産物のサザンプロット)よる選別ではポジティブと判断される細胞クローンが存在したが、これらの細胞をさらにジェノミックDNAのサザンプロットで最終確認をおこなったところ、目的とする細胞はないと判断された。このことは遺伝子導入後、薬剤(G418)耐性細胞からジーン・ターゲティングされた細胞クローンの選択する際に用いているPCR法およびPCRサザンプロットに問題のあることを示している。そこで本年度はこの点の解決を目指して研究を進めた。文献の検索を含め再検討した結果、これまで用いてきたPCRの方法、すなわちターゲティング・コンストラクトのホモロジー・アームをはさむ形のPCRは擬陽性の出現する可能性が高いと判断された。このため、既報の論文を参考に両側のホモロジー・アームの外側にプライマーを設定し、より長い増幅を行う方法をミニブタゲノムDNAを用いて検討した。また、PCR産物のコンタミネーションの防止についても再度検討確認をおこなった。これらの結果に基づいて、引き続きコンストラクトの改良およびミニブタ細胞への導入実験を進行中である。
多重パーティ計算の安全性,故障耐性,効率に関する研究

多重パーティ計算は,多数の計算機でネットワークが構成されているような分散システムにおいて,このネットワークを利用する複数のユーザ(またはグループ)のデータを引数の値として1つの関数を計算し,その結果を各ユーザに知らせることである.この問題の目的は,このネットワーク上で敵対者数,敵対者に支配されたユーザ数,そしてネットワーク上または計算機で生じる故障数が前もって定めた数より少ない場合に,ユーザのデータを漏洩することなく計算を行い,結果をすべてのユーザに知らせ,計算結果の正当性と安全性を保障することである.このため,多重計算パーティ計算の基本となるプロトコルの設計とその解析を行った.プロトコルの解析では安全性,故障耐性,効率等の検証に必要な数値実験を本科研費で購入した計算機と既存の計算機を用いて分散ネットワークを構築して行った.この分散システムは実計算機台数以上の計算機台数を仮想的に構築することにより,大規模な分散システムに対する実験を行える.本研究ではネットワークトポロジをハイパーリングネットワークとセミハイパーリングネットワークに限定し,設計したプロトコルの解析を行った.これらのネットワークトポロジはTom Altman教授により詳細な解析が行われている.しかし,実施計画であった多重パーティ計算のインターネットへの応用やプライベートデータベースに関連したトランザクションへの応用等の検討を行うことができず,残念ながら有用な研究成果を得られなかった.多重パーティ計算は,多数の計算機でネットワークが構成されているような分散システムにおいて,このネットワークを利用する複数のユーザ(またはグループ)のデータを引数の値として1つの関数を計算し,その結果を各ユーザに知らせることである.この問題の目的は,このネットワーク上で敵対者数,敵対者に支配されたユーザ数,そしてネットワーク上または計算機で生じる故障数が前もって定めた数より少ない場合に,ユーザのデータを漏洩することなく計算を行い,結果をすべてのユーザに知らせ,計算結果の正当性と安全性を保障することである.このため,多重計算パーティ計算の基本となるプロトコルの設計とその解析を行った.プロトコルの解析では安全性,故障耐性,効率等の検証に必要な数値実験を本科研費で購入した計算機と既存の計算機を用いて分散ネットワークを構築して行った.この分散システムは実計算機台数以上の計算機台数を仮想的に構築することにより,大規模な分散システムに対する実験を行える.本研究ではネットワークトポロジをハイパーリングネットワークとセミハイパーリングネットワークに限定し,設計したプロトコルの解析を行った.これらのネットワークトポロジはTom Altman教授により詳細な解析が行われている.しかし,実施計画であった多重パーティ計算のインターネットへの応用やプライベートデータベースに関連したトランザクションへの応用等の検討を行うことができず,残念ながら有用な研究成果を得られなかった.多重パーティ計算は,多数の計算機でネットワークが構築されているような分散システムにおいて,このネットワークを利用する複数のユーザ(またはグループ)のデータを引数の値として1つの関数を計算し,その計算結果を各ユーザに知らせるごとである.この問題の目的は,このネットワーク上で敵対者数,敵対者に支配されたユーザ数,そしてネットワーク上または計算機で生じる故障数が前もって定めた数より少ない場合に,ユーザのデータを漏洩することなく計算を行ない,結果をすべてのユーザに知らせ,計算結果の正当性と安全性を保証することである.このため,本年度は多重パーティ計算の基本となるプロトコルの設計とこのプロトコルの安全性と効率を検証に必要な数値実験を行なうための環境構築とライブラリの作成を行なった.多重パーティ計算の数値実験は本科研費で購入した計算機と既存の計算機によるネットワークで分散システムを構築した.しかし,計算機台数が少ないため大規模な分散ネットワークを構築することができないので,各計算機は複数のタスクを同時に実行できるようにし,仮想的に多数の計算機を用いることにした.ネットワークのトポロジとしてハイパーリングネットワークとセミハイパーリングネットワークを考え,このネットワーク上で効率的な多重パーティ計算プロトコルの設計を検討した.残念ながら効率的なプロトコルの設計ができなかったが,多重パーティ計算を行なうための環境を構築することができた.多重パーティ計算は,多数の計算機でネットワークが構成されているような分散システムにおいて,このネットワークを利用する複数のユーザ(またはグループ)のデータを引数の値として1つの関数を計算し,その結果を各ユーザに知らせることである.この問題の目的は,このネットワーク上で敵対者数,敵対者に支配されたユーザ数,そしてネットワーク上または計算機で生じる故障数が前もって定めた数より少ない場合に,ユーザのデータを漏洩することなく計算を行い,結果をすべてのユーザに知らせ,計算結果の正当性と安全性を保障することである.このため,多重計算パーティ計算の基本となるプロトコルの設計とその解析を行った.プロトコルの解析では安全性,故障耐性,効率等の検証に必要な数値実験を本科研費で購入した計算機と既存の計算機を用いて分散ネットワークを構築して行った.この分散システムは実計算機台数以上の計算機台数を仮想的に構築することにより,大規模な分散システムに対する実験を行える.本研究ではネットワークトポロジをハイパーリングネットワークとセミハイパーリングネットワークに限定し,設計したプロトコルの解析を行った.しかし,残念ながら有用な研究成果を得られなかった.このため,平成16年度の実施計画であった多重パーティ計算のインターネットヘの応用やプライベートデータベースに関連したトランザクションへの応用等の検討を行うことができなかった.
石垣島における小降雨乾燥期間の流域水文特性に関する研究

石垣島の真栄里ダム流域、沖縄県本島の奥川および報得川、タイ国ピン川の4流域においてタンクモデルを用いて流出解析し、真栄里ダム流域と他の流域の解析結果を比較することにより石垣島の河川の流出特性について検討した。真栄里ダム流域は、森林地帯で、流域面積は4.82km^2と小さく、しばしば梅雨がおわり台風の季節まで小降雨期間が続く。このような真栄里ダム流域との比較のために選んだ三流域は次のような特徴を持つ。奥川は、流域面積は5.44km^2、森林地帯であり一年を通して雨が多い。報得川は、流域面積17.52km^2、畑地帯であり一年を通して雨が多い。ピン川は、流域面積6355km^2、11月から3月まで半年の乾期を持つ。上のような4流域についてタンクモデルを用いて流出解析し次のような結果を得た。(1)真栄里ダム流域は奥川流域と同様に最上段タンクの浸透孔が報得川のものより大きく、森林地帯での浸透能の大きさを表している。(2)沖縄県の河川とピン川の比較においては、小流域では基底流出が少ないため、最下段タンクの流出孔が大流域のものより大きく減衰が速い。また、小流域では最上段タンクの流出孔が大きく洪水のピークが鋭く速く終わることを表している。(3)ピン川流域は半年の乾季を持ち、雨季の初めは損失雨量が多く流出率は低い。真栄里ダム流域においても、約1ケ月の小降雨期間のあとには同様の現象が見られた。以上より、真栄里ダム流域は沖縄県の他の河川流域と大きな違いはないが、小降雨期間後には半年の乾季を持つ流域と同様の流出特性を示すことが認められた。
超深海性ヨコエビの高水圧耐性機構の解明

カイコウオオソコエビは、水深10,000m付近で棲息する超深海性ヨコエビの一種である。その外骨格には、炭酸カルシウムの結晶(カルサイト)が存在し、外骨格の表面は水酸化アルミニウムゲルが覆っている。通常、結晶性炭酸カルシウムは、水深5,000mより深い海域では、水圧により分解することが知られいる。カイコウオオソコエビに存在するカルサイトは、水酸化アルミニウムゲルにより反故されているため、存在できると予想された。そこでカイコウオオソコエビの外骨格に存在する水酸化アルミニウムゲルの機能について、検証を行った。カイコウオオソコエビから外骨格を剥離後、二等分して、片方はミリQ水にて洗浄し、アルミニウムの除去を行った。外骨格をミリQ水で洗浄すると、アルミニウムは除去されることは、電子顕微鏡を用いた特性X線解析で、確認済みである。これを三個体用いて、それぞれ外骨格試料を試料を準備した。外骨格試料はカイコウオオソコエビの生育環境である100MPa、2度という条件で、加圧実験を行った。その結果、水酸化アルミニウムゲルを除去した外骨格試料から、外界水相へのカルシウムの溶出が認められた。外骨格表層に存在する水酸化アルミニウムゲルは、形態維持に必要な結晶性炭酸カルシウムが水圧による溶解を阻害し、カイコウオオソコエビの超深海環境への適応機構の一つであることがわかった。水酸化アルミニウムゲルは胃粘膜の保護剤にも用いられており、炭酸カルシウムの分解に必要な二酸化炭素の透過を阻害していると考えられる。炭酸塩補償深度より深いところに生息するカイコウオオソコエビの外骨格に存在する結晶性炭酸カルシウムの保存に、外骨格表面に存在するアルミニウムが関与していることを明らかにした。カイコウオオソコエビの深海適応機構がの一つが解明されたことが、理由である。アルミニウムゲルがどの程度結晶性炭酸カルシウムの保存に有効か定量化するため、in vitroで結晶性炭酸カルシウムとアルミニウムを用いて、加圧実験を行う。当該年度で、カイコウオオソコエビ外骨格表層に存在するアルミゲルが、結晶性カルシウム保存に重要な役割を持つことが明らかとなった。そのため、予定していた油成分の解析は行なう必要が無くなり、次年度使用額が生じた。今後は、アルミニウムゲルの影響のみならず、油成分についても検討する予定であり、油成分の分析実験、定量実験に使用する予定である。
反応性水素プラズマによる選択励起有機金属を用いたAl選択成長の研究

超LSIは、微細化により高速化、高密度化を実現してきた。最小寸法がサブミクロン以下になるに従って、高信頼性確保のため配線金属Alへの要求は、ますます厳しくなっている。高信頼Al配線には、ビアホ-ルを完全に平坦化して堆積する技術とAl膜の膜質向上が必要である。我々は、原料ガスに有機金属TMA[Al_2(CH_3)_6]と水素を用いて、電子温度、電子密度を制御した水素プラズマでTMAを表面で反応し易いAl(CH_3)_2やAl(CH_3)に選択的に励起する「選択励起プラズマビ-ムCVD法」を開発し、高純度Al堆積、導電性基板表面上への選択堆積を実現してきた。本年度は、原料ガスにHを含み、且つCH_3基の数の少ないDMAH[(CH_3)_2AlH]を用いた単結晶Al選択成長、及びプラズマを用いた選択/非選択成長制御によるビアホ-ル完全平坦化堆積を実現した。<(1)単結晶Al選択成長>___ー結晶性、表面モルフォルジ-ともに優れたAlは反応管圧力1.2Torr、基板温度270°Cの時得られた。Al膜中には炭素、酸素不純物は含まれず、Al膜の抵抗率は3μΩcmであった。熱CVDでは、AlはSi基板上のみに選択的に堆積し、孔径約0.8μm、深さ約1μmのビアホ-ルを完全にAlで埋め込むことができた。Alをビアホ-ル深さ以上に意識的にoverーgrowthさせたところ、overーgrowth部分は単結晶を端的に示す結晶面が現れ、AlとSi基板の方位関係は、(100)Al/(111)Si、(111)Al/(100)Siであった。また、新たに開発した走査形μーRHEED顕微鏡でも、選択成長Alが単結晶であることを確認した。<(2)プラズマを用いた選択/非選択成長制御によるビアホ-ル完全平坦化>___ー本研究では、SiO_2等の非導電性基板表面上にAlを堆積する方法として、プラズマを用いる方法を見い出した。水素雰囲気中でウエハを加熱し、H_2とDMAHを流した状態でプラズマを発生させ、プラズマを停止後、DMAHとH_2による熱CVD法でAlを堆積させるという手法である。SiO_2上へAlを堆積させるために必要なプラズマ電力は、0.040.4W/cm^3、印加時間は10秒以上である。プラズマ印加時に非導電性表面全体に、Alの積薄層もしくは核が形成され、この極薄層または核を基にして、その後熱CVD法でAlが堆積する。プラズマを用いた非常に簡単な方法で、初めて選択/非選択堆積制御することが可能となった。Al選択成長と非選択成長を連続的に行い、サブミクロンビアホ-ルの完全平坦化堆積を実現した。さらに、Al選択成長メカニズムとして、基板表面の自由電子の関与した表面電気化学反応による表面タ-ミネ-ト水素原子が遺伝的に伝達するモデルを提案した。以上、研究計画に沿って研究を遂行し、サブミクロン超LSI用高信頼Al配線堆積技術を開発した。

SiO_2上へAlを堆積させるために必要なプラズマ電力は、0.040.4W/cm^3、印加時間は10秒以上である。プラズマ印加時に非導電性表面全体に、Alの積薄層もしくは核が形成され、この極薄層または核を基にして、その後熱CVD法でAlが堆積する。プラズマを用いた非常に簡単な方法で、初めて選択/非選択堆積制御することが可能となった。Al選択成長と非選択成長を連続的に行い、サブミクロンビアホ-ルの完全平坦化堆積を実現した。さらに、Al選択成長メカニズムとして、基板表面の自由電子の関与した表面電気化学反応による表面タ-ミネ-ト水素原子が遺伝的に伝達するモデルを提案した。以上、研究計画に沿って研究を遂行し、サブミクロン超LSI用高信頼Al配線堆積技術を開発した。