hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高分子ヘテロ接合場における電荷再結合

前年度に確立した本研究の基盤装置である高感度過渡吸収測定システムのノイズ対策を詳細に行った結果、サブマイクロ秒から秒にわたる広い時間領域に対して10^-6の吸光度変化の検出を実現した。これにより、電荷再結合過程をほぼ全時間領域に対して観測することが可能となった。本年度は、改良した同システムを用いて、1)ポリパラフェニレンビニレン(PPV)とフラーレン誘導体(C60)からなるヘテロ接合膜、2)TiO_2多孔膜とポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)からなる有機-無機ハイブリッド系ヘテロ接合膜における電荷再結合過程を研究対象とした。1)については、交互吸着法により構築したPPV/C60の平面ヘテロ接合膜においても電荷再結合過程はべき乗則にしたがい、バルクヘテロ接合膜と同様に再結合過程は単純な二分子過程ではなく脱トラップ過程律速による二分子反応であることを見出した。また、参照系として用いたバルクヘテロ接合膜では、フラーレンのアニオンのみならずカチオンが生成していることを示唆する結果を前年度に見出した。過渡吸収法の利点を活かし定量解析を行った結果、フラーレンの重量組成が80wt%のブレンド膜では、ブレンド膜に生成した正孔の80%がフラーレンカチオンとして存在することを分光学的に明らかにした。この結果は、フラーレンは電子輸送剤として機能するという従来の考えを覆す興味深い結果である。2)については、TiO2表面への色素修飾効果を過渡分光法によりヘテロ界面での電荷再結合の観点から検討した。その結果、色素修飾によりピコ秒の時間領域でのヘテロ界面での対再結合が効果的に抑制されていることを明らかにした。さら、マイクロ秒から秒にわたる広い時間領域に対しても電荷再結合は抑制されており、色素修飾による光電流の増加は初期の対再結合のみならず長時間領域でのバルク再結合を効果的に抑制した結果、電荷の回収効率が向上したためであることを明らかにすることができた。本研究を遂行する上で基幹となる「ナノ秒過渡吸収測定システムの高感度化」を早期に着手した。過渡吸収測定では微少なモニター光強度変化を検出する必要があるので、試料からの発光や迷光をできる限り除去する必要がある。そのため、本年度の物品として分光器を2台購入し、試料の前後にそれぞれ配置した。試料と検出器の間に1台配置するのが一般的な光学系であるが、試料前にも配置することにより試料の励起を極力避けることができ、試料からの微弱な発光や散乱光を大幅に低減することができた。検出器にはプリアンプを内蔵したSiフォトダイオードを使用し、電気的なバンドパスフィルターにより観測時間域を2桁程度に限定してから、メインアンプによって信号を増幅した。以上の改良により、わずか0.000010.000001の吸光度変化を感度よく検出できるようになり、これまでのシステムに比べて千倍から一万倍の感度向上に成功した。これにより、厚さわずか100nmの高分子薄膜の過渡吸収測定を広い時間範囲に対して行うことができるようになった。この高感度過渡吸収システムを用いて、1)共役高分子-低分子ブレンド薄膜、2)金属ナノ粒子-共役高分子ハイブリッド膜、からなる高分子ヘテロ接合場における電荷再結合を検討した。1については、ポリフェニレンビニレン系高分子(MDMO-PPV)とフラーレン誘導体(PCBM)のブレンド膜を対象とし、種々の組成に対して測定を行った。その結果、電荷再結合はべき乗則にしたがい、電荷キャリアの脱トラップが律速過程である再結合が支配的であることを見出した。さらに興味深いことに、PCBM組成が80wt%のブレンド膜では、PCBMアニオンだけではなくPCBMカチオンが生成していることを示唆する結果を得た。2についても、観測された電荷再結合の時間減衰はべき乗則にしたがい、同様に電荷キャリアの脱トラップが律速過程であることが明らかとなった。また、金属ナノ粒子表面に色素を化学吸着すると、生成キャリア量が増加するとともに電荷再結合速度が低下することを見出し、ヘテロ接合界面での化学修飾が電荷再結合に大きな影響を及ぼすことを実証した。

2)については、TiO2表面への色素修飾効果を過渡分光法によりヘテロ界面での電荷再結合の観点から検討した。その結果、色素修飾によりピコ秒の時間領域でのヘテロ界面での対再結合が効果的に抑制されていることを明らかにした。さら、マイクロ秒から秒にわたる広い時間領域に対しても電荷再結合は抑制されており、色素修飾による光電流の増加は初期の対再結合のみならず長時間領域でのバルク再結合を効果的に抑制した結果、電荷の回収効率が向上したためであることを明らかにすることができた。
SRC長柱の耐力評価法

本研究の目的は、SRC長柱の現行設計式を実験および解析により検討すること、より精度の良い耐力評価式を提案すること、である。本研究の前に著者らはコンクリート充填鋼管長柱の耐力評価法に関連してコンクリート柱の耐力評価式を示した。さらに、そのコンクリート柱の耐力と、鉄筋を鉄骨と置換して鉄筋部分の耐力を算定し、両者を長柱の累加強度式に基づいて累加してRC長柱の耐力を評価することを提案している。本研究では、すでに提案したこのRC長柱の耐力と内蔵鉄骨の耐力を長柱の累加強度式に基づいて累加することにより、SRC長柱の耐力を評価することを提案している。精密な弾塑性解析により得られた耐力との比較、およびわが国で行われた既往の実験耐力との比較により、提案したSRC長柱の耐力評価法の有効性を確かめた。また、現行の設計式は材長が長くなると耐力をかなり小さめに評価し、不経済な設計となる事を示した。さらに、偏心圧縮の実験を系統的に行うことにより、提案した耐力式の精度を検討した。実験変数は、座屈長さと断面せいの比、圧縮力の偏心距離、曲げ軸(強軸曲げ、弱軸曲げ)で合計36体の実験を行った。実験耐力と提案した耐力評価法による耐力の比較により、提案した耐力評価法は充分な精度で実験耐力を評価できることを示した。なお、提案した耐力評価法は、式が多少煩雑である。その原因は、コンクリート柱の耐力評価式が煩雑であることによる。本研究では、コンクリート柱の簡便な耐力評価式も提案しており、今後これを用いれば、精度良くまた比較的簡単にSRC長柱の耐力評価が可能となると考えられるが、今後の検討課題としたい。本研究は鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)長柱の現行設計式を,既往の実験および本研究で行う実験により検討し,より合理的なSRC長柱の耐力評価式を提案することを目的とする.現在は座屈長さ・断面せい比,圧縮力の偏心量,鋼材の配置を実験変数とした試験体36体を製作している段階である.座屈長さ・断面せい比の値は4,8,12,18,24,30の6種類を選び,圧縮力の偏心量は断面の核半径の0倍(中心圧縮),1倍,3倍,5倍を設定している.内蔵のH形鋼は強軸曲げとなる配置を基準としているが,一部,弱軸曲げとなる場合も加えている.また,SRC長柱の実験に関して既往の実験データの収集と整理を行い,データベース化しており,今後の設計式の検討に用いる準備を行っている.解析では,等偏心の圧縮力を受けるSRC柱の耐力を,座屈長さ・断面せい比,コンクリートの圧縮強度,引張鉄筋比を解析変数として求めた.内蔵鉄骨はH形鋼で強軸に配置している.解析耐力とSRC規準による耐力を比較すると,長柱域で偏心量の小さい場合に,SRC規準による耐力はかなり安全側の耐力評価をすることがわかった.耐力評価法として,筆者らが鉄筋コンクリート長柱に対して提案した耐力と,内蔵鉄骨に対して鋼構造塑性設計指針に示されている耐力を用いて,Pδ効果を考慮した現行の累加強度式を用いれば,解析耐力を精度良く評価出来ることを明らかにしている.今後,実験との対応,H形鋼が弱軸に配置された場合の耐力評価を検討する予定である.本研究の目的は,SRC長柱の現行設計式を実験および解析により検討すること,より精度の良い耐力評価式を提案すること,である.

本研究の前に著者らはコンクリート充填鋼管長柱の耐力評価法に関連してコンクリート柱の耐力評価式を示した.さらに,そのコンクリート柱の耐力と,鉄筋を鉄骨と置換して鉄筋部分の耐力を算定し,両者を長柱の累加強度式に基づいて累加してRC長柱の耐力を評価することを提案している.本研究では,すでに提案したこのRC長柱の耐力と内蔵鉄骨の耐力を長柱の累加強度式に基づいて累加することにより,SRC長柱の耐力を評価することを提案している.精密な弾塑性解析により得られた耐力との比較,およびわが国で行われた既往の実験耐力との比較により,提案したSRC長柱の耐力評価法の有効性を確かめた.また,現行の設計式は材長が長くなると耐力をかなり小さめに評価し,不経済な設計となる事を示した.さらに,偏心圧縮の実験を系統的に行うことにより,提案した耐力式の精度を検討した.実験変数は,座屈長さと断面せいの比,圧縮力の偏心距離,曲げ軸(強軸曲げ,弱軸曲げ)で合計36体の実験を行った.実験耐力と提案した耐力評価法による耐力の比較により,提案した耐力評価法は充分な精度で実験耐力を評価できることを示した.なお,提案した耐力評価法は,式が多少煩雑である.その原因は,コンクリート柱の耐力評価式が煩雑であることによる.本研究では,コンクリート柱の簡便な耐力評価式も提案しており,今後これを用いれば,精度良くまた比較的簡単にSRC長柱の耐力評価が可能となると考えられるが,今後の検討課題としたい.
準格子整合系異族半導体新ヘテロ構造の物性とデバイス応用に関する研究

本研究は、ZnSe/GaAs超格子等、高品質の異族半導体ヘテロ構造の結晶成長技術を確立すること、またその新しい物性の探求を通じて、その特徴を活かした新光・電子デバイスへの展開を図ることを目的として行った。得られた成果を以下に示す。1.GaAs上ZnSeの界面特性を電流電圧特性、容量電圧特性などの電気的な測定手法によって調べ、ZnSSeによる格子整合をとること、GaAsバッファ層を用いることにより界面の高品質化を達成した。逆のZnSe上GaAsの界面特性については、550°C以下の低温で成長すること、大きなV/III原料供給比で成長することにより、高品質の界面が得られることがわかった。2.ZnSe/GaAs超格子の光物性を調べ、吸収が波長に対してブロードに生じるという、各層の物性の重ね合わせからは説明できない新しい効果を見いだした。また、ZnSe上のGaAsの成長条件を制御することで、きわめて大きい量子閉じ込め効果をもつ量子ドットを作製しうることを明らかにした。3.異族半導体ヘテロ構造によるデバイス作製に向けて、窒素添加と熱処理が従来問題となってきたZnSe層のp型化を達成しうること、SBW溶液によるエッチングが表面層の安定化に望ましいことなど、必要なプロセスを明らかにした。4.異族半導体ヘテロ構造デバイスの動作を解析する上で必要なバンド構造について、LCAO理論と歪ポテンシャルを用いた計算方法を確立した。5.ZnSe/GaAsヘテロ構造によるトンネル効果、光起電力効果、電気伝導機構を調べた。イオン性の異なるヘテロ構造でありながら、理想係数11.4という良好な接合特性が得られることがわかり、また広い波長域に光起電力効果をもつなど、新しい光・電子デバイスに向けた基礎的知見と見通しを得た。
バイオマーカーとしてのＴ細胞免疫機能評価システムの構築

免疫チェックポイント剤の登場でがん治療が大きく変わり、T細胞免疫機能評価の重要性が増している。申請者はPD-1のリガンドを同定し、PD-1阻害剤ニボルマブの開発を行ってきた。PD-1阻害剤の奏効率は約20%で、有効例を見分けるバイオマーカーの確立が急務となっている。申請者はbsPD-L1という血中因子を見出し、特異的に検出できるシステムを開発した。本研究では、がんをはじめとするT細胞免疫関連疾患を対象に、疾患の予後・治療効果予測におけるバイオマーカーとしての有用性について検討を行う。
メダカ転移因子による遺伝子改変系の構築:mRNA卵内注入による転移の活性化

我々がTol-2と呼んでいるメダカのトランスポゾンは、当研究室が世界にさきがけて1996年に発見した脊椎動物で初めてのDNA型トランスポゾンである。今日の生物学でモデル生物として成功をおさめているものの多く、ショウジョウバエ、センチュウ、シロイヌナズナなどは、トランスポゾンによる遺伝子改変系を持ち、遺伝子ヌギングが可能である。今回メダカでTol-2が発見されたが、これを利用すれば脊椎動物で初めてのトランスポゾンによる遺伝子改変系が期待できる。そのためこの2年間ではTol-2由来のmRNAを分離し、これがトランスポゼースをコードする事を明らかにした。またTol-2を含むベクター系を開発し、これを用いることにより転移活性を量的に測定することが可能となった。人工合成したmRNAをこのベクターと共にメダカ卵内に注入し、転移活性を測定した所、約7倍の活性上昇がみられ、mRNAの発現により転移がひきおこされる事が明らかとなった。メダカ転移因子はTol-2は全長4.8kbのDNA型トランスポゾンである。転移活性をもつ転移因子として1996年に発見された脊椎動物で初めてのトランスポゾンである4.8kb内部には4つのORFが存在するが,今回このORFはORF14までとORF24までの2種類のmRNAに情報発現している事が確認された。これらはいずれもトランスポゼース(転移酵素)をコードするmRNAであった。このmRNAを大量に得るためmRNAをcDNA化し,このcDNAを大腸菌プラスミドに組みこみ,mRNAの人工的な大量発現率を構築した。メダカのAc様トランスポゾンは、当研究室が世界にさきがけて1996年発見した脊椎動物で初めてのDNA型転移因子である.このトランスポゾン(Tol-2と命名)と利用すれば脊椎動物で初めてのトランスポゾンによる遺伝子改変系が期待できる。まずそのために、ゲリム内での転移頻度を測定する系を構築した。これはlac-Z遺伝子の中にTol-2を人工的に挿入し、この切り出しをコロニーの色によって測定する系である。またトランスポゾンの上のTPaseのmRNAを人口合成し、このmRNAとlac-Z-Tol-2系を2細胞期の受精卵に注入した。その結果、mRNA注入により明らかに10倍程度の転移活性上昇の系が得られた。
分子系統学的視点から見たPolycystineaの細胞内共生の研究

放散虫類(Radiolaria)は,従来,棘針綱(Acantharea),多泡綱(Polycystinea),濃彩綱(Phaeodarea)の3綱に分類されてきた.これらの綱は,形態的特徴に基づいて定義されているが,各綱間の系統関係は,化石による古生物学的な証拠からだけでは,十分に類推することができないのが現状である.近年,多くの生物群で,DNAの塩基配列に基づく系統解析が行われ,形態学的特徴とDNA塩基配列の,双方からのアプローチによる系統関係類推の有効性が示されている.しかし,放散虫類における分子系統の研究はあまり進んでいない.これまで,Zettler et al.(1997)とLopez-Garcia et al.(2002)は,PolycystineaとAcanthareaの2綱の系統関係について論議を行っているが,彼らによって解析されたPolycystineaは,群体性もしくは殻を持たないSpumellatia目の種のみであり,化石においても現生においても多産する珪質の殻を持つ単体性の種は,いまだ解析されていない.本研究では,有殻単体性のSpumellaria目に属する放散虫の分子系統解析を行うことを目的とし,沖縄県瀬底島沖合にて採集した試料を用い,PCR法およびクローニングを経て,塩基配列解析を試みた.その結果,Spongodiscidae科に属するDictyocoryne profunda Ehrenberg, Dictyocoryne truncatum (Ehrenberg), Spongaster tetras Ehrenbergの18S rDNAの塩基配列を決定することができた.これらの塩基配列と国際塩基配列データベースから得た既知の放散虫の塩基配列に基づき,近隣結合法,最大節約法,および最尤法を用いて系統樹を構築し,その系統学的位置について考察を行った.その結果,これまで一つのグループにまとめられてきたPolycystinea綱は,大きく2つのクレードに分けられることがわかった.これらは側系統の関係になる.また,Polycystinea綱のなかで,本研究対象となった有殻単体性のSpongodiscidae科数種は,これまでに放散虫に属さないとも考えられてきたAcantharea綱と単系統をなすこともわかった.Polycystinea綱は珪酸質の,Acantharea綱は硫酸ストロンチウムの殻と,まったく殻形質が異なっているものどうしが(分子による再検討で)単系統群を形成したことは,現行の放散虫の分類体系を改訂する可能性を示唆するものかもしれない.放散虫類(Radiolaria)は,従来,棘針綱(Acantharea),多泡綱(Polycystinea),濃彩綱(Phaeodarea)の3綱に分類されてきた.これらの綱は,形態的特徴に基づいて定義されているが,各綱間の系統関係は,化石による古生物学的な証拠からだけでは,十分に類推することができないのが現状である.近年,多くの生物群で,DNAの塩基配列に基づく系統解析が行われ,形態学的特徴とDNA塩基配列の,双方からのアプローチによる系統関係類推の有効性が示されている.しかし,放散虫類における分子系統の研究はあまり進んでいない.これまで,Zettler et al.(1997)とLopez-Garcia et al.(2002)は,PolycystineaとAcanthareaの2綱の系統関係について論議を行っているが,彼らによって解析されたPolycystineaは,群体性もしくは殻を持たないSpumellatia目の種のみであり,化石においても現生においても多産する珪質の殻を持つ単体性の種は,いまだ解析されていない.本研究では,有殻単体性のSpumellaria目に属する放散虫の分子系統解析を行うことを目的とし,沖縄県瀬底島沖合にて採集した試料を用い,PCR法およびクローニングを経て,塩基配列解析を試みた.その結果,Spongodiscidae科に属するDictyocoryne profunda Ehrenberg, Dictyocoryne truncatum (Ehrenberg), Spongaster tetras Ehrenbergの18S rDNAの塩基配列を決定することができた.これらの塩基配列と国際塩基配列データベースから得た既知の放散虫の塩基配列に基づき,近隣結合法,最大節約法,および最尤法を用いて系統樹を構築し,その系統学的位置について考察を行った.その結果,これまで一つのグループにまとめられてきたPolycystinea綱は,大きく2つのクレードに分けられることがわかった.これらは側系統の関係になる.また,Polycystinea綱のなかで,本研究対象となった有殻単体性のSpongodiscidae科数種は,これまでに放散虫に属さないとも考えられてきたAcantharea綱と単系統をなすこともわかった.Polycystinea綱は珪酸質の,Acantharea綱は硫酸ストロンチウムの殻と,まったく殻形質が異なっているものどうしが(分子による再検討で)単系統群を形成したことは,現行の放散虫の分類体系を改訂する可能性を示唆するものかもしれない.2000年6月および10月の2回にわたり,沖縄本島外洋にて,琉球大学海洋実験船上からプランクトンネットにより放散虫サンプルを採取,雑多なプランクトン群集の中から放散虫をピックアップし生態観察およびPCRクローンニングを行った.1.生態観察倒立顕微鏡を用いた標準的な可視光による生態観察のほかに,落射型蛍光顕微鏡・共焦点レーザー顕微鏡等を使用して,葉緑体と核の自家蛍光を観察することによって,共生藻の分布と核の位置確認をおこなった.

いくつかの放散虫種について観察を行った結果,放散虫は種によって共生藻を保持している部位が異なる.属種を越えてその多様性は大きく,それは系統分類上の制約を受けていないように見える.これは,珪酸質の殻の形態をもとにした分類と,共生藻の獲得という系統進化上の事件(分子系統)とが整合一致しない可能性を示すと考えられる.2.PCRクローンニングPCRクローンニングについては,上記生態観察をおこなった数種について試みた.共生藻を持つものは,単一種について数十個体を単離し,骨格を切断,内部にある共生藻をかきだしてPCRを試みた.増幅しようと試みている部位は,18S-rDNAで,現在まで,1種,Didymocyrtis tetrathalamusについて18S-rDNAの領域内約600bpを読みとることができた.次年度以降はさらにPCRの手法について改善し,多くの種で18S-rDNAの塩基配列を読みとる努力をする.2001年3月および10月の2回にわたり,沖縄本島外洋にて,琉球大学海洋実験船上からプランクトンネットにより放散虫サンプルを採取,雑多なプランクトン群集の中から放散虫をピックアップしPCRクローニングを行った.PCRクローニングについて,本年度は新たにシングルセルによるPCRを試み,放散虫一個体からの塩基配列よみとりがルーチンワークとして確立できた.有殻単体性放散虫の塩基配列のよみとりは,未だ世界でも報告がなく,今後はこの手法により本研究が飛躍的に進むことになるであろう.増幅しようと試みている部位は,18SrDNAで,現在まで,Polycystinea綱に属するDidymocyrtis tetrathalamus・Dictyocoryne profunda・Euchitonia spA.・Spongodiscus tetrasの4種について,18SrDNAの領域内約6001800bpを読みとることに成功している.その結果,これまでの殻や細胞内の構造による分類と分子による分類とは異なった系統樹が構築された.従来,放散虫は,Polycystinea綱・Acantharia綱・Phaeodaria綱の3綱に分類されてきたが,今年度の結果は,このうちのPolycystinea綱の分類の見直しが必要であることを示唆している.本科研最終年度はさらに多くの種,あるいは属,ないし綱のレベルで多数の種の18SrDNAの塩基配列を読みとり,放散虫の分類体系の見直しを完成させる予定である.さらには,有殻単体性放散虫特有のプライマを設計することを当年度の目標とする.放散虫類(Radiolaria)は,従来,棘針綱。(Acantharea),多泡綱(Polycystinea),濃彩綱(Phaeodarea)の3綱に分類されてきた.これらの綱は,形態的特徴に基づいて定義されているが,各綱間の系統関係は,化石による古生物学的な証拠からだけでは,十分に類推することができないのが現状である.近年,多くの生物群で,DNAの塩基配列に基づく系統解析が行われ,形態学的特徴とDNA塩基配列の,双方からのアプローチによる系統関係類推の有効性が示されている.しかし,放散虫類における分子系統の研究はあまり進んでいない.
極微細ハイブリッド多層配線の高信頼化に関する研究

多層銅配線のビアチェーン構造にて、直流及び交流パルスエレクトロマイグレーション寿命評価を行った。直流パルスEM評価においては、周波数領域10-20MHzに相当する高周波にて、パルスオンタイムを50nsec一定として、パルスオフタイムを25,50,100nsecと変えた評価を行った。その結果、パルスオフタイムを増加すると共に、配線の平均EM寿命が著しく増加することを見出した。原子空孔の一次元ドリフト拡散方程式に基づく解析により、これは電流オフ時に原子空孔の濃度勾配に起因するバックフローにより回復過程が数十ナノ秒という短い時間でも存在するためであることが明らかとなった。また、交流パルスEM評価においては、電流平均値がゼロであっても、配線不良が起こることが明らかとなった。一次元ドリフト拡散方程式に基づく解析では、配線寿命は無限大となることが予測されるので、その原因はエレクトロマイグレーションのみではないことが結論される。不良箇所の分布及び不良モードは、やはり直流パルス条件とは異なっていることが判明した。それより、交流パルス試験で不良要因は、配線内部に生じた温度勾配に起因するサーモマイグレーションがその主要な原因であることが推測された。ULSI微細多層金属配線構造におけるジュール発熱の定量評価及び予測を行い、特にジュール発熱が顕在化した場合のエレクトロマイグレーション不良現象への影響を明らかにすることに注力した。まず、局所でジュール発熱が起き易くなるような配線パターンを形成し、赤外線CCDカメラ及び走査サーマル顕微鏡、さらには三次元熱対流シミュレーションを用いて、温度分布の高分解能測定をAl合金配線、Cu配線等に関して行った。シミュレーションを実験結果と対応させるためにパラメタ調整を行い、その元で、今度は実験的には実現できない材料構成での発熱による温度分布の予測を行った。まず、ジュール発熱による平均温度増加は電流密度のほぼ2乗に比例することを確認したが、実際には配線内部に温度勾配が生じるため、高電流密度では著しい温度勾配が形成されることを確認した。また、配線が絶縁膜により被覆された場合には、温度上昇は絶縁膜の熱伝導係数に極めて敏感であり、熱伝導率が低い絶縁膜材料では著しい温度上昇が起きることを確認した。さらに、走査サーマル顕微鏡による表面温度分布測定は、空間分解能0.1μmが達成できたが、内部の配線の温度分布に関しては何ら検知できないため、正確な三次元的な温度分布評価においては、実験的観測とシミュレーションとの対応による総合的な解析が必要であることを再確認した。またさらに、高電流密度下で発熱が支配的となった条件下でエレクトロマイグレーション評価を行ったところ、ボイドが蒸発する不良モードの発生頻度が増加した。その詳細な機構に関しては更なる解析を必要としている。本研究の最終目的は、ULSI微細多層金属配線構造におけるエレクトロ・サーモマイグレーション現象を明らかにし、またそれを抑制する配線材料および構造を提案することである。14年度は、直流パルスエレクトロマイグレーションでの数十メガヘルツ領域の信頼性評価を、多層銅配線に関して行った。特にパルスオンタイムを一定として、オフタイムを変化させた場合の配線寿命のオフタイム依存性を評価し、またその逆の場合であるオンタイム依存性についても評価した。配線寿命は、オフタイムの増加に対して明らかな増加を示した。この実験結果を解釈するに当たり、一次元ドリフト-拡散モデルに基づいた配線寿命の推定法を確立し、このモデルに従った数値計算法により実験結果を半定量的に説明することができた。この手法では、配線が不良にいたる応力値を与えることにより、任意のパルス電流でのEM寿命が推定できるものであり、今後実LSI配線での寿命予測の指針となるものである。以上の評価においては、主要設備である「エレクトロマイグレーション評価チャンバーシステム」を用いた。また、多層銅配線に多端子電極を取り付けた評価パターンを用いて、通電加熱時の微細配線抵抗分布の経時変化をモニターしつつ、またボイド形成と抵抗変化挙動との対応を定量的に調べ、不良機構及び配線寿命の評価を行った。本評価は長時間かかるために、未だまとまった結果は得られておらず、15年度も引き続き継続していく予定である。
確率的マルチスケール法の理論体系化と応用探索ならびに実用的システム開発

工業材料や生体組織にみられる階層構造のマルチスケールモデリングにおいて、ミクロスケールの情報に含まれる不確かさ・ばらつきを考慮した確率的マルチスケール法の体系的な数理モデル記述法を見出し、その解法として一次漸近展開に基づく確率均質化法を核としたシミュレーション法を確立した。球状多孔質材料、コーティング粒子分散型複合材料ならびに多孔質な生体海綿骨にそれぞれ適用し、マクロ特性の分散の予測、確率的感度解析に基づくロバスト設計への発展、実験データが得られた際の予測更新の手法を提案し、有効性を確認した。多孔体に限るが市販ソフトウェアVOXELCONによる解析を可能とし、実用化の基礎を構築した。不均質なミクロ構造を有する3次元弾性体の静的問題に対し、漸近展開型の確率均質化法を基に、不均質材料のマイクロCT画像を用いたイメージベースモデリング(画像処理)における不確かさを考慮した確率的イメージベース均質化法の開発に成功し、海綿骨への適用を行った。さらに、他者の論文で報告された多数の実験データを表現できるように手法を発展させた。これにより、実験データが乏しいケースの予測にキャリブレーションされたパラメータを外挿して適用する応用可能性が拓けた。上記手法の妥当性確認の手段として、画像相関法(DIC)ひずみ計測システムを慶應大に導入し、多孔平板の引張試験を筑波大と共同で行った。試験片はレーザ加工機にて製作した。孔まわりのひずみ分布が計測できるリガメント寸法に関する知見を得ることができ、実験の準備が整った。同時に、実験・計測における誤差要因と不確かさの要因を整理した。また、孔の配置のばらつきを考慮したシミュレーションを実施した。領域分割型の確率重合メッシュ法についても理論構築ならびにプロトタイプソフトウェアを開発し、多孔質薄膜と界面き裂を想定した例解析を実施した。計算コスト削減のため、ズーミング法を併用する手法を考案した。動的解析に関して、椎体海綿骨の大規模解析とモルフォロジー分析に成功し、応力波伝播の可視化法を提案した。昨年度にヒト椎体海綿骨に対して開発した確率均質化法を、一般的なミクロ構造モデルに適用できるよう、理論を修正した。ミクロ応力の確率分布に関する予備解析ならびに計算理論の考察を行い、多孔質材料とヒト下顎海綿骨に適用した。多孔質材料の成形に起因する球状気孔の幾何的ばらつきがマクロ特性に与える影響が大きいこと、ミクロ応力にはさらに大きなばらつきが出ることを定量的に示した。下顎海綿骨については、口腔インプラント手術時のドリリング荷重の患者別個体差をシミュレーションする手法を確立した。計算された荷重を装置にて再現し、臨床歯科医により臨床例と近い力覚が得られることを実証した。さらに、確率均質化法を多孔質材料のミクロ構造設計に適用する手法と事例解析を行った。さらに多相の複合材料へ拡張可能なソフトウェアを開発した。炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の成形法、成形条件に起因する疲労強度のばらつきについて情報収集を行った。画像相関法(DIC)ひずみ計測システムを用いた実験を行い(試験総数は約100)、レーザ加工機によるわずかな加工誤差、チャッキングの影響およびDIC用のスプレーテクスチャの濃淡が試験結果のばらつきに与える影響を調査した。プレートフィン型平板については、実験とシミュレーションの比較も行った。モンテカルロシミュレーションに関しては、低頻度の事象を効率的かつ漏れなく予測する数理手法ならびにソフトウェアを開発した。また、Windows8タブレット上の実用的ソフトウェア開発に向け、変形図、応力図のGUIとポストプロセッサを開発した。上記の歯科医による試用も行い、良好な評価を得た。普及活動として2013年12月にシンガポールで開催されたAPCOM2013にてミニシンポジウムを企画し、研究メンバーを含め8件の発表があり、多くの聴講者を得て活発な討論がなされた。[1]確率均質化法の開発と不均質材料への適用:不均質材料の一般的な確率的マルチスケールモデリングの理論的体系化を完成し、多孔質材料の解析は市販ソフトウェアVOXELCONでの実行が可能となったほか、実験データが与えられた場合の確率予測更新手法も提案した。コーティング層を有する粒子分散型3相複合材料の解析では、確率的感度解析に基づくミクロ構造設計法を提案した。[2]確率均質化法の生体力学問題への適用と検証法の検討:口腔インプラント手術時のドリリング荷重の予測において、偶発症の事例を含み、個体差に起因する大きなばらつきの予測と検証用の力覚体感装置を開発した。[3]画像相関法によるひずみ計測とシミュレーションの連携:多孔平板の引張試験において、画像相関法により加工誤差ならびに初期破壊荷重を計測し、モンテカルロシミュレーションにより初期破壊荷重のばらつきの予測に成功した。また、積層ずれを有する多孔平板の引張問題において、均質化モデリングの妥当性確認を行うことができた。[4]応用探索:平織GFRPのハンドレイアップ成形による積層板を対象とし、成形パラメータとミクロ構造の代表寸法パラメータの定量的統計量の取得を行い、[1]で開発したモデル化手法の応用が有用であることを示した。[5]モンテカルロシミュレーション法に関する研究:裾野確率に焦点を当てたサンプリング法としてSLS法を確立した。多パラメータを考慮した[3]の多孔平板の引張試験における初期破壊荷重のばらつきの予測に成功した。(高野・松田)[6]普及活動:日本計算工学会に不確かさのモデリング・シミュレーション法に関するWGを設置し、活動した。同学会計算工学講演会と日本学術会議安全工学シンポジウムでOSを開催した。1.3相複合材料としてコーティング粒子分散型

複合材料をとりあげ、物理パラメータと幾何的パラメータの両者にばらつきを考慮した確率的マルチスケールシミュレーションを行った。加えて、確率的感度解析によるロバスト設計手法の提案を行い、従来の確定論的解析とは異なる結果が得られることを示した。2.ガラスクロス4層複合材料積層板のハンドレイアップ成形に起因する幾何的ばらつきのパラメータ化、統計データ取得ならびに確率マルチスケール解析用モデルの作成方法の提案を行った。3.多孔質材料の例として、骨欠損部に用いるスキャフォールド(足場材)の金属3D造形品を対象として、確率的マルチスケール解析と予測更新の提案手法を適用するために、幾何的ばらつきのパラメータ化、統計データ取得ならびに解析モデルの作成から市販ソフトウェアVOXELCONを用いた解析を行った。また、画像相関法(DIC)によるひずみ計測を用いて、多孔平板の引張試験時のばらつきの要因分析、ミクロ・マクロスケールの変位・ひずみの同時検証を行うことができた。4.裾野分布に焦点を当てた独自のMC解析用サンプリング法をFRPのRTM成形シミュレーションに適用し、市販ソフトウェアPAM-RTMに実装することにより、実用的システムの開発に成功した。5.バイオメカニクス分野と先進工業材料の両分野に共通に適用できる確率的マルチスケール法の体系化を行うことができ、書籍の執筆企画のラフな案をまとめた。先進工業材料では、幾何的パラメータの抽出方法とパラメータの性質に応じた計算手法の選択について体系的な手法論を確立することができた。また、2016年度開催の国内外の講演会でのOS, MSの企画を行った。工業材料や生体組織にみられる階層構造のマルチスケールモデリングにおいて、ミクロスケールの情報に含まれる不確かさ・ばらつきを考慮した確率的マルチスケール法の体系的な数理モデル記述法を見出し、その解法として一次漸近展開に基づく確率均質化法を核としたシミュレーション法を確立した。球状多孔質材料、コーティング粒子分散型複合材料ならびに多孔質な生体海綿骨にそれぞれ適用し、マクロ特性の分散の予測、確率的感度解析に基づくロバスト設計への発展、実験データが得られた際の予測更新の手法を提案し、有効性を確認した。多孔体に限るが市販ソフトウェアVOXELCONによる解析を可能とし、実用化の基礎を構築した。まず、主眼の確率均質化法を核とした確率的マルチスケールモデリング法について、素材の特性のばらつきの体系的な分類と定式化ならびにプロトタイププログラムを完成することができた。特に、多孔質材料の解析は市販ソフトウェアVOXELCONでの解析を可能とし、実用的システム開発の計画を達成することができた。さらに、確率的感度解析の手法とミクロ構造設計への応用、ならびに、設計後に得た実験データに基づく確率予測の更新とモルフォロジーの予測の手法も提案することができた。
個人史追跡の手法による離島および山村における生業と平等性の変容に関する研究

本研究は,これまで比較的隔離されてきた山村ならびに離島の漁村において,およそ昭和の初期から現在まで,人々の生活を支えてきた生業の変遷を個人の歴史ならびに個人の生業活動の視点から描き出すこと,そして生業と社会経済情勢の変容の流れのなかで社会原理としての平等性が個人と共同体の共存原理としてはたしてきた役割を検証した。資料収集のための現地調査を兵庫県佐用郡佐用町海内ならびに,沖縄県島尻郡知念村久高島においておこなった。兵庫県海内においては,イノシシやシカなどを対象とした狩猟や炭焼き,コンニャク栽培などの生業を通して今日まで深く自然とかかわってきた人々の自然観や自然利用について調べ,平等意識の変化について調査した。沖縄県の小離島である久高においては,社会・経済的変動にともなう沿岸漁業の時代的変遷とそのプロセスにおける人々の生き方の選択を調べ,競争と個人主義が共同漁と平等性の追及にとってかわる過程を調べた。また沿岸における海浜採集などにも時代の要因が大きく作用し,自然利用の変容をもたらしてきたことを明らかにした。一方,畑作を中心とした陸上の土地利用のあり方とその変遷を調査し,地割り制度などの社会慣行が土地利用の平等性につよく関わっている点について調べた。かつて山村や小離島という限られた社会・経済的および自然的環境のもとで人々の生活の基本を支えてきた社会原理としての平等性は,経済や技術の発展にともなう生業構造の変容にともない急速に変容している。しかしながら平等性に代わるものはいまだに不明瞭であることも明らかになった。今後,ますます変動の度合いを強める社会状況において,どのような形で平等性が存続し,機能してゆくか注意深く見きわめていく必要がある。本研究は,比較的隔離された山村ならびに漁村において,時代としてはおよそ,昭和初期の近過去から現在まで,山村や離島の人々の生活を支えてきた生業の変還史を個人の歴史の追跡の中から描き出し,また,生業と社会経済情勢の近代化の流れの中で社会原理としての平等性が果たしてきた機能を検証しようとするものである。今年度は基礎資料収集のための現地調査を主体とした研究をおこなった。山村に関しては,主たる調査地として,兵庫県の中央部に位置する中国山地の小村,兵庫県佐用群佐用町海内を選んで,1994年6月,11月,1995年2月の3回にわたって現地調査をおこなった。また,漁村としては,沖縄県島尻群知念村の一離島である久高島において1995年3月に現地調査をおこなった。海内では,昭和初期から現代まで,コンニャク栽培と炭焼きを中心とした生業の移り変わりと村人の生活の変化,価値観,社会組織の変化などを,観察と聞き込みで調べ,また冬期の山野におけるシカやイノシシの猟などの,副次的ではあるが当の個人にとっては大変重要な生業活動(マイナ-サブシステンス)についてもデータの収集をおこなった。このような多彩な生業と生態系のバランスを維持するためのよりどころとしての平等性のあり方が追求された。久高島では,小型漁船による沿岸漁業ならびに自家消費のための多彩な作物を主体とした畑作などの主たる生業についての観察と聞き込みをおこない,また沿岸採集やエラブウナギ採集活動などの諸活動についての調査をおこなった。久高島では,離島という条件のもとで共有制と地割りを基本とした耕地制度,階層的社会組織,神事組織などにきわめて特徴的なものが多く見られるが,それらの様々な組織と制度を横断して,組織原理としての平等性がつよく機能してきたことが分かってきた。今後,このようなトータルな生活原理としての平等性を追求してゆく必要がある。

本研究は,これまで比較的隔離されてきた山村ならびに離島の漁村において,およそ昭和初期の近過去から現在まで,人々の生活を支えてきた生業の変遷を個人の歴史ならびに個人の生業活動の視点から描き出すこと,そして生業と社会経済情勢の変容の流れのなかで社会原理としての平等性が個人と共同体の共存原理としてはたしてきた役割を検証しようとするものである。昨年度に引きつづき,基礎資料収集のための現地調査を主体にした研究をおこなった。山村については中国山地の小村である兵庫県佐用郡佐用町海内の集落を中心として聞き込みと直接観察による調査をおこなった。とくに山村の重要な生業であった炭焼きとイノシシやシカを中心とした狩猟についてデータの収集をした。これらの生業がいかに自然に密着しながらも時代の要請のなかでおこなわれてきたかを明らかにし,また,生業のもう一つの柱であったコンニャク栽培との相違などを浮き彫りにするためのデータを収集した。漁村に関しては沖縄県の一離島である久高島において,沿岸漁業,自給的農業,海浜採集などの諸活動に関する調査をおこなった。とくに,小離島というかぎられた社会経済的ならびに自然的空間のなかで,社会原理としての平等性をたもちながら人々がいかに個人の生活の追求としての生業活動を組み立てているかを調べた。人間社会における平等性の基礎研究を,霊長類社会との比較も視野に入れながら,文献分析などをとおしておこなった。平等性は人間社会の原理としてきわめて重要であるが,その働きや役割を無限定的に取り扱うことはかえって問題の所在を不明瞭にする。したがつて,いろいろな変異のなかで平等性をとらえること,そのためには具体的なデータをもとにした研究が重要であることがあらためて浮き彫りにされた。本研究は,これまで比較的隔離されてきた山村ならびに離島の漁村において,およそ昭和の初期から現在まで,人々の生活を支えてきた生業の変遷を個人の歴史ならびに個人の生業活動の視点から描き出すこと,そして生業と社会経済情勢の変容の流れのなかで社会原理としての平等性が個人と共同体の共存原理としてはたしてきた役割を検証しようとするものである。本年度はデータの整理と現地調査を主体とした研究をおこなった。資料収集のための現地調査を兵庫県佐用郡佐用町海内ならびに,沖縄県島尻郡知念村久高島においておこなった。兵庫県海内においては,イノシシやシカなどを対象とした狩猟や炭焼きなどの生業を通して今日まで深く自然とかかわってきた人々の自然観や自然利用について調べ,平等意識の変化について調査した。沖縄県の小離島である久高においては,社会・経済的変動にともなう沿岸漁業の時代的変遷とそのプロセスにおける人々の生き方の選択を調べ,競争と個人主義が共同漁と平等性の追求にとってかわる過程を調べた。また沿岸における海浜採集などにも時代の要因が大きく作用し,自然利用の変容をもたらしてきたことを明らかにした。一方,畑作を中心とした陸上の土地利用のあり方とその変遷を調査し,地割り制度などの社会慣行が土地利用の平等性につよく関わっている点について調べた。かつて山村や小離島という限られた社会・経済的および自然的環境のもとで人々の生活の基本を支えてきた社会原理としての平等性は,経済や技術の発展にともなう生業構造の変容にともない急速に変容している。しかしながら平等性に代わるものはいまだに不明瞭であることも明らかになった。今後,ますます変動の度合いを早める社会状況において,どのような形で平等性が存続し,機能してゆくか注意深く見きわめていく必要がある。
スーパパイプライン論理方式による超並列処理機構とそのシステム記述体系の研究

本研究は、現状のVLSIプロセッサ構成技術の延長では実現困難な領域の性能を達成する、新しい情報処理機構への革新的な展開を目的としている。即ち、決定論的・非決定論的処理が混在する領域を対象として、アルゴリズム水準から極限集積回路の水準に至るまで徹底的に分割統治型に設計し実現できる、新しいシステム構成方式の基礎技術を、申請者らが提唱している自己同期型スーパパイプライン論理(SPL)方式を基礎として、実証的手法によって明らかにした。1.スーパパイプライン論理方式による超並列処理機構:複数の自己タイミング型パイプライン処理機構間での相互作用を活用した自律分散型の超並列処理機構の基本的な構成法を提案し、大規模データベース処理や遺伝的アルゴリズムなどへの具体的な応用分野への適用可能性を実証した。さらに、そのコアプロセッサとなるデータ駆動型プロセッサに関してさらなる集積化を進め、4BOPSの映像信号処理性能を達成するVLSIプロセッサDDMPを完成した。2.統合的なシステム記述体系:ハードウエア・ソフトウエア等の実現法を問わずに、統合的にシステムの構造や機能を自然な形式で記述する体系の研究を進め、これらの記述から実行可能なデータ駆動型プログラムを自動生成する手法を明らかにした。具体的には、必ずしも形式的ではないこれらの図的仕様記述から高度並列・分散型実行可能なデータ駆動型プログラムへ変換するために本質的に必要な、振舞いあるいはデータ構造などの補助的な情報を同じくこれらの図的表現から対話的に獲得する方法を明らかにした。本手法では、仕様記述と実行機械の間の中間的な水準に、抽象データ駆動プログラムを導入して、この水準で仕様の分析や検証行う方法を採用した。特に、多次元映像信号、すなわち、多次元ストリームデータを対象とする応用分野に適用し、本プログラム生成手法の有効性を示すことができた。即ち、決定論的・非決定論的処理が混在する領域を対象として、アルゴリズム水準から極限集積回路の水準に至るまで徹底的に分割統治型に設計し実現できる、新しいシステム構成方式を、申請者らが提唱している自己同期型ス-パパイプライン論理(SPL)方式を基礎として、実証的手法によって明らかにしようとしている。この目的の達成には、ハードウェア実現法並びにその最適構成法とシステム記述体系に関する研究を有機的に実施することが不可欠である。研究初年度である本年度には、基礎的なシステム構成原理の基盤を確立する観点から検討を進めた。これらの成果は以下のように要約される。a)SPL方式による汎用基本処理機構の検討:データ駆動型プロセッサへの分散型緩衝記憶機構の導入によって、データ流量の変動に耐性のある基本処理機構を構成可能であることを定量的に示した。b)汎用基本処理機構の多次元結合方式の検討:エラスティック・パイプライン間の柔軟な相互作用の能力の活用によって、知的な機能要素を構成する方策を探索した。具体的には複数のパイプライン型リングが相互接続した触媒リング構造が、遺伝的アルゴリズムの実現に有効であることを明らかにした。c)SPL方式による超並列アルゴリズムの視覚的記述法の検討:信号処理分野を対象として、ハードウェア・ソフトウェアを統合したシステム全体の記述からデータ駆動型プログラムを生成する体系を定式化し、そのプロトタイプを設備備品として購入したWS上に構築した。d)SPL方式の評価手法の検討:基本処理機構としてのデータ駆動型プロセッサのデータ流量の数学的見積もり手法を定式化し、既設のデータ駆動型プロセッサQv-xの評価システム上での性能の比較により本手法の有効性を確認した。

即ち、決定論的・非決定論的処理が混在する領域を対象として、アルゴリズム水準から極限集積回路の水準に至るまで徹底的に分割統治型に設計し実現できる、新しいシステム構成方式を、申請者らが提唱している自己同期型ス-パパイプライン論理(SPL)方式を基礎として、実証的手法によって明らかにしようとしている。この目的の達成には、ハードウェア実現法並びにその最適構成法とシステム記述体系に関する研究を有機的に実施することが不可欠である。本年度は、研究初年度の基礎的成果を発展させる観点から検討を進めた。これらの成果は以下のように要約される。a)SPL方式による汎用基本処理機構の検討:データ駆動型プロセッサヘの多語長データパケットの導入によって、ハードウェアコストの大幅な増大なしに実効的に性能向上が図れることを示した。b)汎用基本処理機構の多次元結合方式の検討:エラスティック・パイプライン間の柔軟な相互作用の能力の活用によって、知的な機能要素を構成する方策を探索した。その一応用例として、マルチメディア信号処理用プロセッサDDMP内でパケット交換を行うメディアル-タを設計した。約200Mパケット/秒のデータ転送能力を有している。c)SPL方式による超並列アルゴリズムの視覚的記述法の検討:信号処理分野を対象として、ハードウェア・ソフトウェアを統合したシステム全体の記述からデータ駆動型プログラムを生成する体系を応用して、視覚的シミュレーション環境の構成法を検討した。本研究は、現状のVLSIプロセッサ構成技術の延長では実現困難な領域の性能を達成する、新しい情報処理機構への革新的な展開を目的としている。即ち、決定論的・非決定論的処理が混在する領域を対象として、アルゴリズム水準から極限集積回路の水準に至るまで徹底的に分割統治型に設計し実現できる、新しいシステム構成方式を、申請者らが提唱している自己同期型スーパパイプライン論理(SPL)方式を基礎として、実証的手法によって明らかにしようとしている。研究最終年度に当たる本年度は、昨年度までの基礎的研究の成果をより発展させて、本システム構成原理の基礎を確立する観点から検討を進めた。1) SPL方式による汎用処理機構の検討:データ駆動型プロセッサへの多語長データパケットとそのSIMD型汎用演算機構の導入によって、ハードウェアコストの大幅な増大なしに実効的に性能向上が図れることを示した。2)汎用処理機構の多次元結合方式の検討:エラスティック・パイプライン間の柔軟な相互作用の能力の活用によって、知的な機能要素を構成する方策を探索した。その一応用例として、マルチメディア信号処理用プロセッサDDMP内でパケット交換を行うメディアルータを設計した。
磁気ナビゲーションによる画像融合技術を用いた乳腺超音波装置の開発

(1)手術可能乳癌の乳房温存手術の適応および切除範囲の決定に際して、造影MRIで追加病変を検出した症例の体表面での乳癌進展範囲の評価および切除予定線のマーキングに、US画像とMRI画像との画像融合技術(Real-time Virtual Sonography:RVS)を併用することの有用性を検証した。(2)乳癌術前薬物療法施行症例の体表面における残存腫瘍の評価および温存切除予定線のマーキングに、薬物療法後のリアルタイムのUS画像と薬物療法前のUS/MRI画像との画像融合技術を併用することの有用性を検証した。1MRI-RVSを用いた乳腺画像診断の確立と臨床応用(1)MRI造影病変のRVSガイド下針生検乳癌治療前やハイリスク女性のスクリーニングなどの目的で施行したMRIで造影偶発病変を認めた場合で、従来の2nd-lookUSでその病変を同定できなかった場合に、MRI-RVSを用いて同定およびRVSガイド下針生検を施行し、その精度を検証した。(3年間で計30例の予定のうち平成24・25年度で計18例施行)(2)手術可能乳癌の拡がり診断と至適切除範囲の決定:従来のモダリティで乳房温存手術の適応と判断された乳癌症例にMRIとMRI-RVSによる評価を加え、切除範囲を決定し手術を施行。切除標本組織所見より乳癌手術におけるMRI-RVS評価の有用性を検証した。(平成24・25年度93例)(3)乳癌術前薬物療法施行例の治療効果判定と至適切除範囲の決定:MRI-RVSを用いて乳癌術前薬物療法前後の乳癌進展範囲を評価し、治療効果判定と至適切除範囲の決定を行い、手術を施行。乳癌術前薬物療法症例におけるMRI-RVSの有用性を検討した。(平成24・25年度10例)2過去のUSボリュームデータとリアルタイムUS画像を融合させたUS-RVSの開発:乳癌術前薬物療法施行前にUSボリュームデータを作成し、治療中・後でUS-RVSを用いて病変部位を同定し、経時的形態変化を観察する。治療効果判定におけるUS-RVSの有用性を検証した(平成24・25年度15例)1MRI-RVSを用いた乳腺画像診断の確立と臨床応用(1)MRI造影病変のRVSガイド下針生検乳癌治療前、ハイリスク女性のスクリーニングなどで施行したMRIで偶発造影病変を認めた場合、MRI-RVSを用いて同定およびRVSガイド下針生検を施行し、その精度を検証した。(3年間で計30例予定のうち平成24年度9例施行)(2)手術可能乳癌の拡がり診断と至適切除範囲の決定:従来のモダリティで温存手術適応と判断された症例にMRIとMRI-RVSによる評価を加え、切除範囲を決定し手術を施行。(平成24年度45例)(3)乳癌術前薬物療法施行例の治療効果判定と至適切除範囲の決定: MRI-RVSを用いて乳癌術前薬物療法前後の乳癌進展範囲を評価し、治療効果判定と至適切除範囲の決定を行い、手術を施行。乳癌術前薬物療法施行例におけるMRI-RVSの有用性を検証した。(平成24年度5例)2過去のUSボリュームデータとリアルタイムUS画像を融合させたUS-RVSの開発:乳癌術前薬物療法施行前にUSボリュームデータを作成し、治療中・後でUS-RVSを用いて病変部位を同定、経時的形態変化を観察する。治療効果判定におけるUS-RVSの有用性を検証した。(平成24年度10例)(1)MRI造影病変のRVSガイド下針生検の精度検証:乳癌治療前やハイリスク女性のスクリーニングなどの目的で施行した乳房造影MRIで造影偶発病変を認めた場合で、従来の2nd-lookUSでその病変を同定できなかった場合に、MRI-RVSを用いて同定およびRVSガイド下針生検を施行し、その精度を検証した。(平成24・25年度で18例施行。平成26年度からは、同内容の多施設共同研究に参加することになり、単一施設のみでの検証は平成24・25年度で終了とした)(2)手術可能乳癌の拡がり診断と至適切除範囲の決定:従来のモダリティで乳房温存手術の適応ありと判断された乳癌患者133例に対して、乳房造影MRIとMRI-RVSによる評価を追加、至適切除範囲を決定し、手術を施行。全133例中55例の患側乳房内に61追加病変を検出し、これらの追加病変の2nd-lookUSによる検出率が従来のUS(B-mode)では51%であったのに対し、RVSの併用により92%に上昇した。2nd-look US±針生検の評価に基づき、133例中45例で切除範囲を拡大し、最終的に乳房温存手術を施行した110乳房における浸潤成分の不完全切除は3例(3%)のみであった。乳癌手術における至適切除範囲の決定に際して、MRI-RVSの評価が有用である可能性を学会で報告した。(3)乳癌術前薬物療法施行症例における至適切除範囲の決定:平成2426年度で計10例の乳癌術前薬物療法施行症例に対して、MRI-RVSを用いて、乳癌術前薬物療法前後の病変の進展範囲を評価したのち、至適切除範囲を決定し、乳房温存手術を施行した。全10症例のMRI上の最大腫瘍