hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙環境での利用機器保全のための汚染物質低減化技術

人工衛星に用いた接着剤などの使用材料から低分子シロキサン類などのガスが放出し、汚染物質として搭載機器に付着し不具合が生じることがあり、その発生抑制や低減は喫緊の解決課題である。本研究では、主な汚染物質としてシリコーン系シロキサンを選択し、その低減・除去に有効な吸着材料と対策手法を開発する。本開発手法により、宇宙の極限環境での運用機器の安心安全を確立するとともに、半導体製造開発分野や日常社会での先進清浄環境の構築を図る。
クリンカー骨材コンクリートの自己治癒性に関する研究

セメント製造での中間生成品であるクリンカの新たな活用方法として,コンクリート用細骨材(CLS)への適用を提案し,その可能性と問題点および実施工への適用性について,実験的に検証した.なお,クリンカは普通ポルトランドセメント用クリンカ(NCL)および原料として通常の2倍以上の廃棄物を原料とし,主成分がビーライトおよびゲーレナイトであるクリンカ(ビーライト・ゲーレナイト系クリンカ,GCL)を試製造し用いた.CLS混和モルタルにおいて,普通細骨材に対する置換割合が大きくなるとフレッシュ状態では流動性の低下・ブリーディングの増大,硬化性状では圧縮強度の増加・乾燥収縮ひずみの低減,中性化速度係数の低下,模擬ひび割れ間の漏水量低下等の自己治癒性向上などの特性を見出した.コンクリートの場合GCLを普通細骨材に対して25vol.%置換すると乾燥収縮ひずみは最小となり,モルタルの場合とやや傾向が異なった.なお,自己治癒性能については,硬化体を割裂して厚さ0.3mmの樹脂シートを挟み模擬ひび割れを設け,これを定水圧で通過する水量の減少割合の推移を評価の対象としたが,NCLおよびGCL混和モルタルの自己治癒性能は,幅0.3mm程度のひび割れを完全に埋める程ではないことがわかったため,別手法として凍結融解作用を与えることで生じる微細な破壊に対する治癒能力を評価した.その結果,破壊の程度により傾向が異なるもののNCLおよびGCLにて普通細骨材の一部を置換したコンクリートでは,一次共鳴振動数が測定出来ない程度の場合,置換率100vol.%では20°C水中静置による修復養生2週程度で相対動弾性係数は95%程度まで,置換率50vol.%では6575%程度まで回復し,修復養生8週後では圧縮強度を測定できた.なおGCLは高温環境での強度発現性が良好で製品工場での利用に適することを見出した.セメントの中間生成物であるクリンカーを骨材としたコンクリート・モルタルの特性評価およびひび割れ発生状態における自己治癒性能に関する評価を実施した。本年度は特に原料として廃棄物を多く活用した際に生成されるビーライト・ゲーレナイト系クリンカーを細骨材の粒度に破砕・粒度調整し、モルタルへ混和した際の物性・自己治癒性について評価した。その結果、強度特性は改善される傾向があるが、多量に使用した際に、ブリーディングが多くなり、材料分離抵抗性が低下すること、今回のクリンカー細骨材による自己治癒性は細骨材に対する置換割合によらず、同程度となり、長期間の水中浸漬による修復養生を行うことによりひび割れからの透水量は初期値に対して20%まで低減することがわかった。ひび割れの自己治癒を評価する方法について、その試験方法を再検討し、適切と思われるスペーサーを探査し、従来よりばらつきの小さい試験結果を得ることが可能となった。他機関での研究成果において、当方と同様の手法で自己治癒性を評価する場合に、模擬ひび割れ面に気泡が形成され、これが通水量を減少させる原因となっているとの指摘があり、この点について、別途検討する必要があることがわかった。セメントクリンカーを破砕し,コンクリート用細骨材の粒度に合わせた状態で,モルタルおよびコンクリートを製造し,物理性状を中心とした基本物性について検討した.本年度は,普通セメント用クリンカーに加え,クリンカーの原料として従来の約2倍に相当する産業廃棄物を使用したビーライト・ゲーレナイト系クリンカー(GCL)についても検討した.モルタルのフレッシュ性状では,普通細骨材に対するGCL細骨材を25%置換すると流動性は向上するが,100%置換では流動性を失った.50および75%置換では高性能AE減水剤添加量を増加しても無置換よりわずかに流動性が低下した.硬化特性では,GCL置換率の増加に伴い圧縮強度は増加した.これは置換したGCL細骨材が堅固であること,反応性を有する骨材の表面で遷移帯の改善があったこと,反応性微粉の増加により実質の水セメント比が小さくなったことが原因と考えられる.CGL置換により乾燥収縮ひずみは小さくなった.これは圧縮強度の場合と同様のことに加えGCL細骨材の弾性係数が大きいためと考えられる.促進中性化試験結果では,促進試験材齢26週において100%置換ではほぼ0mm,50%置換でも3mm程度となり,無置換の場合の約13mmと比較して中性化抑制効果が高い.また,ひび割れを通過する水量の変化により自己治癒性を評価した結果,3ヶ月の治癒養生期間を経過すると,ひび割れを設けた直後の通過水量に対して概ね15%程度まで減少することが明らかとなり,自己治癒性を有すると考えられる.また,コンクリートとして検討した結果,モルタルの場合と同様に,GCL細骨材の普通細骨材に対する置換率の増大に伴い,圧縮強度および静弾性係数の増加,および置換率25%において無置換のコンクリートの半分程度の乾燥収縮ひずみとなった.従って,各種性状に対し,GCL置換率には適切な値があると思われる.主たる材料として使用しているクリンカー骨材の製造元である,共同研究先の要望も有り,クリンカーの種類を普通セメント用だけで無く,産業廃棄物を約2倍含む原料により製造したビーライト.ゲーレナイト系ククリンカーを使用した場合の物性について追加検討することとなった.その結果,普通セメント用クリンカーを使用した場合と異なる知見が得られた.この試験結果を元に特許出願を行うこととなったため,これに伴う追加試験データの収集を優先したことによる.昨年度までの研究に引き続き,セメントクリンカーを破砕・粒度調整を行い,細骨材としてモルタルおよびコンクリートに適用した際のフレッシュおよび硬化性状,耐久性能について検討を行った.

フレッシュ性状では,モルタルおよびコンクリートのいずれにおいてもビーライト・ゲーレナイト系クリンカー細骨材の使用割合を増やすと,流動性は低下するため,セメントに対する高性能減水剤添加割合を増やすことによって目標とする流動性を確保することができた.また,普通セメントクリンカー細骨材では,使用割合を増加することにより,流動性が向上し,高性能減水剤使用割合を減じることで,目標とする流動性を得ることができた.硬化性状に関し,圧縮強度発現性については,20°C水中養生では,ビーライト・ゲーレナイト系クリンカー細骨材の使用割合を増加することにより,圧縮強度はやや増加する傾向を示した.普通セメントクリンカー細骨材使用時においても概ね同様の傾向を示した.また,普通セメントクリンカー細骨材を使用した場合の圧縮強度は,同一使用割合においてビーライト・ゲーレナイト系クリンカー細骨材を使用した場合よりもやや大きくなる傾向を示した.一方,養生条件を60°C温水養生とすることにより,ビーライト・ゲーレナイトクリンカーにおいては,使用割合の増加に伴い圧縮強度は大幅に増加し,ビーライト・ゲーレナイト系クリンカーの使用割合が0%(無使用)において55MPa程度,100%では80MPa程度を示し,使用割合の増加に伴い高温環境での強度発現性に優れるという新たな知見が得られた.なお,普通セメントクリンカー使用時にはこのような性状を示さなかった.耐久性に関し,耐凍害性においては,ビーライト・ゲーレナイト系クリンカーを使用したコンクリートでは,使用割合の違いは耐凍害性に有意な差異を示さなかった.検討対象となるクリンカー材料の提供元となる製造者でもある共同研究先の要望もあり,原料クリンカーに普通セメント用だけでなく,産業廃棄物を通常の2倍程度原料として加え焼成・製造したビーライト・ゲーレナイト系クリンカーを使用した場合の物性に関して追加検討することとなった.このため,当初予定の普通セメントクリンカーに加え,ビーライト・ゲーレナイト系クリンカーに関する評価を並行して行うこととなったこと,また,ビーライト・ゲーレナイト系クリンカー細骨材を使用したモルタルにおいて,普通セメントクリンカーを使用した場合と大きく異なる性状を示すことを見いだし,この結果を基に特許出願を行うこととなったため,これに伴う追加試験実施を優先させたことによる.なお,特許出願は昨年も1件行っており,本課題において2件目となる.目標とするフレッシュ性状を満たすために必要とする混和剤量はモルタルの場合ではビーライト・ゲーレナイト系クリンカー(GCL)の置換率に伴い変化した。コンクリートの場合では、配合による差は認められなかった。しかし、モルタルの場合でもGCL中の微粒分(0.15mm以下)を結合材として考えると,置換率50%以上において置換率の影響は認められなかった.GCLの置換率が増大すると圧縮強度は増加傾向を示した。乾燥収縮についてはGCL置換率が増大すると乾燥収縮は抑えられる傾向がみられた。また,モルタルにおいて養生温度が高いと圧縮強度は大きくなる傾向が見られた。一方、コンクリートにおいてGCLの置換率が25%のときに最も良い硬化性状を示した。中性化深さはGCLを混和することで小さくなる傾向がみられた。
東北アジア地域の実践的技術者育成のための英語教育システム開発

本研究は、平成20年と21年に参加した本校現代GP「東北アジア地区交流による実践的技術者育成」プロジェクトで意見交換したDIT,HITWH,KnASTUの英語教員と協力して、共通の環境保全技術者育成用の英文教材を作成し、更に国際的英語教育システムを構築することを目的として行われた。本研究の目的は、日本・極東ロシア・中国・韓国4ヵ国で構成する東北アジア地域の英語教育現場で運用可能なシステムを、実践的技術者育成のために開発することである。今年度は、具体的な活動として、提携校での学生のインターンシップに参加し、本プロジェクトを紹介する努力をした。各大学で、「アムール・オホーツクプロジェクト」という大規模な日中露による共同研究が実施され、「魚付林」の概念が重要であることを紹介した。9月18日の全国高等専門学校英語教育学会第34回研究大会で、「宇部高専での海外インターンシッププログラム構築について」というタイトルで発表した。実践的技術者育成のためには、「共通教科書」「共同研究」「共同作業」「共同活動」などをプログラムの中に組み込む必要がある。各大学及び学会での発表を通じて、海外インターンシップも有力な教育手段であることが再確認出来た。また、翻訳予定の「アムール漁」著者スミルノフ氏とも面談し、協力を依頼した。テキストの電子書籍化は終了している。翻訳ソフトによる初稿作成と、その修正を続けている。本研究の目的は、日本・極東ロシア・中国・韓国4カ国で構成する東北アジア地域の英語教育現場で運用可能なシステムを、実践的技術者育成のために開発することである。平成22年度に引き続き、今年度も、提携校での学生の海外インターンシップに参加し、本プロジェクトを紹介する努力をした。韓国釜山の東義科学大学では、e-情報系列の学生対象に、「Why don't you play active part in English?」という題目で、4国間の学生による共同学習の可能性を説明した。また、このシステムによって、「東北アジア地域の製造業現場で、PDCA(計画・実行・評価・改善)サイクルを英語で語れる高専生」を育成する。このPDCAに関する報告を、平成23年8月の全国高専教育フォーラムで実施した。タイトルは、「極東ロシアでの海外インターンシッププログラムとPDCAサイクルのモデル構築について」である。更に9月にはコムソモリスク工科大学ステパノーバ研究室を訪問し、彼女が主催する国際学会の説明を受けた。このプロジェクトに関する発表も可能であると認識できた。また、昨年同様、翻訳予定の「アムール漁」著者スミルノフ氏とも面談し、引き続き協力を依頼した。初稿作成は、120ページ中80ページ進み、その修正を続けている。教科書作成については、韓国東義科学大学の金先生と意見を交換した。電子書籍作成用のオーサリングシステムを利用する予定である。平成23年9月の海外インターンシップを踏まえ、加筆修正を加えて、PDCAサイクルに関する論文を、宇部工業高等専門学校紀要に寄稿した。タイトルは、「海外インターンシップのPDCAサイクルプログラムに関する考察」である。本研究の目的は、日本・ロシア・中国・韓国4ヵ国で構成する東北アジア地域の英語教育現場で運用可能な、【東北アジア地域の実践的技術者育成のための英語教育システム】を開発することである。具体的には、英語による共通の教科書作成を、宇部高専の学術提携校である、DIT(東義科学大学)、HITWH(大連工科大学威海分校)、KnASTU(コムソモルスク・ナ・アムーレ国立工科大学)の国際交流室員の協力を得て、編集作業を進めた。その作成過程の中で、どうすれば、日本の高専生が、「英語が使えない高専生」というレッテルから脱却し、「東北アジア地域の製造業現場で、PDCAサイクルを英語で語れる高専生」に成長できるのかを模索し、実現可能な授業システム構築を可能にしようと考えた。本年度は、A.スミルノフ著"АмурускаяРыбалка"(アムール漁)の英語訳が作業の中心となった。全95章のPPTファイルを作成後、全単語の語彙索引編集作業を実施した。その作業も含めて、本校主催の「特別教育研究費成果発表会」で、H21H24年度の4回のKnASTU及びASHUPでの海外交流成果と、環境第一主義に基づく釜山宣言(於H20年第5回国際水都会議)を背景とする、釜山市の人材教育について発表した。その後、KnASTU及びDITの国際交流室員と意見交換をし、H25年本校創立51周年目の活動として、相互交流実現のための下準備を実施した。その結果、H25年4月22日から1週間、KnASTUの学生2名が本校で学術交流活動を実施した。7月にはDITの学生も本校でインターンシップを実施する予定である。相互交流が本年度から始まることにより、相互教育システム構築に関するコミュニケーションを直接取る機会が増えた。今後は更に各大学国際交流室間の学生交流プログラムに関する協力関係を発展させる予定である。釜山の東義科学大学、ロシアのコムソモリスク工科大学でのインターンシッププログラムのPDCAに関与した。そして来日した中国大連工科大学威海分校の夏国際交流室長の学生発表の司会をし、今後の交流について意見交換出来た。また、翻訳の初稿も予定のページ数はクリアした。

PDCAサイクルシステム構築は順調に進んでいると言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。スミルノフ著「アムール漁」の英訳修了を目指すと同時に、「東北アジア地域の製造業現場で、PDCAサイクルを英語で語れる高専生」育成に資する教科書編成を実施する。電子書籍オーサリングシステムを利用する予定である。韓国釜山の東義科学大学の金先生と協同作業する。ロシアコムソモリスク工科大学のステパノーバ教授と面談し、アムール川に関する記事編集の協同作業をする。また、アムール・オホーツクプロジェクト概要の記事の編集作業も実施する。また、編集終了後、海外インターンシップに参加する宇部工業高等専門学校4年以上を対象とする通年の英語演習で使用する教科書として利用できるように準備する。中韓露の大学での柔軟な利用方法についても意見交換する予定である。
イネの環境シグナルの受容と相転移メカニズムの分子学的解析と育種への応用

植物の環境シグナル受容経路と相転移経路のシグナル伝達経路の相互関係を分子学的に明らかにすることを目的に研究を行った。極晩生イネ変異体を用いた研究から、変異体は14時間明期の長日条件下、10時間明期の短日条件下の両人工日長下では開花が認められないが、14時間明期をピークとした自然日長下では開花が認められるという新しい表現型を示すことが明らかとなった。また遺伝子発現解析から、Hd3a遺伝子の発現が全ての条件下で認められないことも確認された。シロイヌナズナを用いた研究では、野生型に塩処理を行った場合に未処理の個体と比較して開花が早まること、開花経路で機能するGIGANTEA遺伝子が機能欠失すると塩ストレスに感受性になることを明らかにした。以上のようにイネとシロイヌナズナにおいて、環境シグナルや環境ストレスから相転移への新しい相関関係を生理学的、分子学的に明らかにした。本年度は、日本晴を背景に持つ遅咲き変異体の解析を中心に研究を行った。日本晴野生型と遅咲き変異体を自然日長下、長日条件下(14時間明期・10時間暗期)、短日条件下(10時間明期・14時間暗期)の3つの条件下で生育させ、開花までの日数を調査した。その結果、野生型では長日条件下で100日前後、短日条件下では60日前後で開花するのに対して、遅咲き変異体では長日条件下、短日条件下の両条件下で230日以上経過しても開花する事はなかった。しかし、自然日長下では150日程度で開花が認められた。この事から、遅咲き変異体は14時間以上の暗期が必要である事が明らかになった。また、遅咲き変異体では、これら3つの条件下での開花関連遺伝子の発現解析からHd3aの発現がすべての条件に置いて認められなかった事から、Hd3a自体に変異がある、あるいはその調節機構に変異がある可能性が認められた。野生型と変異体の間の葉の展開速度に差異は認められない事から、この変異体は新規な変異体である可能性が考えられた。本年度はシロイヌナズナ野生型、GIGANTEA(GI)変異体(gi-3)を用いたストレス処理と開花経路のクロストークについて分子学的な解析を行った。シロイヌナズナ野生型を長日条件(16時間明期/8時間暗期)においてMS培地上で生育させ、31日後に0mM・150mM・200mM・250mMの塩ストレス処理を3日間行い、その後に塩を含まない培地に戻して開花までの葉数(ロゼット葉)を測定した。その結果、野生型では塩処理を施した場合にロゼット葉の枚数が減少し、開花が早まることを明らかにした。野生型とgi-3変異体に250mMの塩処理を行ったところ、gi-3変異体では野生型と比較して塩処理に感受性が高いことを見いだした。また、塩処理後30分・1時間・2時間・5時間と経時的に葉をサンプリングし、ストレス特異的に発現上昇するrd29A遺伝子の発現を調査したところ、野生型では処理時間に応じて発現上昇が確認されたが、gi-3変異体においては野生型の数倍数十倍の高い発現が確認された。これによりgi-3変異体では塩処理によるストレスシグナル経路が野生型よりも活性化されており、塩ストレスに対して非常に感受性が高まっていることが予想された。同様に低温処理(4°C)によるrd29Aの発現パターンを確認したが、野生型との差異は見られなかった。以上より、GI遺伝子は塩ストレスに特異的に機能しており、開花経路とストレス経路のクロストークに機能している可能性が示唆された。
奈良盆地およびその周辺域の景観と環境の保全に関する基礎的研究

本研究では,奈良盆地とその周辺域における景観・環境保全の実態と変遷過程について、特に第二次世界大戦後を中心に検討した。奈良盆地とその周縁部では、高度成長期以降の1980年代末まで里山的な林地や、水田を中心とする耕地の減少が目立った。1980年代前半は、既存市街地に近い地域の減少が中心であったが、1980年代後半には、それが周縁部に広がり、耕地というよりは林地の減少が目立つようになり、1990年代に入ると、林地や耕地の減少は、かなり鈍化した。このような変化と軌を一にして、地域住民とため池や河川・水路などの水辺空間や、その他の文化的景観との関係性も大きな変容を遂げてきたことが明らかとなった。本研究では,奈良盆地とその周辺域を対象として,次の3つの事項について明らかにしたいと考えている.(1)自然地理学と環境社会学との協力により,盆地周縁部の里山や盆地内部の里川・ため池・屋敷森がどのような現況におかれ,住民生活とどのような関わり方をしているのかを明らかにし,保全の可能性を探る.(2)自然地理学・歴史地理学・経済地理学の協力により,文化財の多い奈良市を中心として,歴史的景観の保全と経済活動との共存の可能性を探る.(3)民俗地理学・文化地理学・社会地理学が協同して,盆地内部の都市住民の日常生活が,景観や環境とどのように絡み合い,どのような役割を果たし,持続性や保全の観点から今後どのような役割を果たしうるのかを明らかにする.なかでも、住民生活の安全性・快適性や活性化と景観・環境との関係性の検討が課題となる.初年度は、奈良盆地とその周辺域の景観や環境のうち、各種保全対象の実態を、主に、分布とその経年変化などの面から検討すべく、データ収集を行った。また、それらのデータ解析の手始めとして、データもとにした分布図等の作成に向けた作業を進めた。初年度中にはまとめ切れなかった部分については、次年度も引き続き作業を進める。また、速報的にホームページで研究成果の概要を公表できるよう、関連データのデジタル化等の作業も行った。次年度中には、一部の成果を実際にHP上で公表する予定である。本年度は、各担当者の行った研究成果を、奈良女子大学(文学部)なら学プロジェクト編『大学的奈良ガイドーこだわりの歩き方』昭和堂、2009年3月発行、ISBN978-4-8122-0851-9、296頁の中で、一部、公表した。その内容は以下のとおりである。松本博之:女子大生の奈良一外と内の場所のイメージー.41-59頁.高田将志・相馬秀廣:奈良周辺の景観に見る自然の歴史.41-59頁.内田忠賢:レジャーランドと奈良.41-59頁.吉田容子:敗戦後の奈良.41-59頁.帯谷博明:消えた川の記憶--ならまち率川物語.41-59頁.その他にも、後述11に記載のように、著作物や国際会議発表などの形で、成果の一部を公表した。また、奈良盆地とその周辺域の景観や環境のうち、一部の保全対象の実態について、収集したデータにもとづき、いくつかの分布図を作成した。これらのうち、異なる年次の分布図を作成したものについては、その経年変化についてもいくつかの知見を得ることができた。
鼻粘膜肥満細胞発育因子に関する研究

1.外科的切除された下甲介粘膜を0.1%プロテアーゼで24時間培養の後、表層を擦過することにより得られた上皮細胞をコラーゲン膜上にのせ培養すると、培養皿には3日間で1層の上皮細胞の膜が形成された.2.この培養上皮細胞から全RNAを抽出分離しオリゴdTプライマーを用いてcDNAを合成し、これを鋳型としてアクチン用とSCF用のプライマーでPCR反応を行ったところ、SCF mRNAが発見された.この発現は非アレルギー、アレルギー性鼻炎例共に見られたが、SCF/アクチン比は後者に高く見られた.3.同時に鼻粘膜上皮細胞培養上清液中のSCF量をELISA法で測定したところ、培養3日より増加し7日でプラトーに達した.このSCF量は非アレルギーよりアレルギーで有意に多かった.4.鼻粘膜の擦過により1症例から5つの検体を得てその重量を測定した.2検体はメイ-ギムザ染色後総細胞数、肥満細胞数を測定.1検体はヘペス緩衝液中で1時間培養しヒスタミン含有量を測定した.残りの2検体は検体1mgあたり0.5mlの培養液中で7日間培養し上清液中のSCF量をELISA法にて測定した.以上によって得られたSCF産生量は肥満細胞数、ヒスタミン含有量と強く関係しており、SCF産生量の多かったアレルギー性鼻炎症例では肥満細胞数、ヒスタミン含有量共に高値を示した.5.外科的に切除された下甲介粘膜よりえられた培養上皮細胞をプレドニゾロン、シクロスポリAを含んだ培養液中で3日間ば培養し、上清液中のSCF量をELISA法にて測定した.両薬剤ともに濃度依存性にSCF産生量を抑制した.1.外科的切除された下甲介粘膜を0.1%プロテアーゼで24時間培養の後、表層を擦過することにより得られた上皮細胞をコラーゲン膜上にのせ培養すると、培養皿には3日間で1層の上皮細胞の膜が形成された.2.この培養上皮細胞から全RNAを抽出分離しオリゴdTプライマーを用いてcDNAを合成し、これを鋳型としてアクチン用とSCF用のプライマーでPCR反応を行ったところ、SCF mRNAが発見された.この発現は非アレルギー、アレルギー性鼻炎例共に見られたが、SCF/アクチン比は後者に高く見られた.3.同時に鼻粘膜上皮細胞培養上清液中のSCF量をELISA法で測定したところ、培養3日より増加し7日でプラトーに達した.このSCF量は非アレルギーよりアレルギーで有意に多かった.4.鼻粘膜の擦過により1症例から5つの検体を得てその重量を測定した.2検体はメイ-ギムザ染色後総細胞数、肥満細胞数を測定.1検体はヘペス緩衝液中で1時間培養しヒスタミン含有量を測定した.残りの2検体は検体1mgあたり0.5mlの培養液中で7日間培養し上清液中のSCF量をELISA法にて測定した.以上によって得られたSCF産生量は肥満細胞数、ヒスタミン含有量と強く関係しており、SCF産生量の多かったアレルギー性鼻炎症例では肥満細胞数、ヒスタミン含有量共に高値を示した.5.外科的に切除された下甲介粘膜よりえられた培養上皮細胞をプレドニゾロン、シクロスポリAを含んだ培養液中で3日間ば培養し、上清液中のSCF量をELISA法にて測定した.両薬剤ともに濃度依存性にSCF産生量を抑制した.ヒトの肥満細胞には粘膜型、結合織型の2つの亜型が存在する。鼻アレルギー発症においては特に粘膜型肥満細胞が鼻粘膜上皮層より固有層の表面に増多し臨床像と相関する。最近ヒト肥満細胞に対する唯一の増殖因子としてstem cell factor(SCF)が注目されている。今回の研究目的は鼻粘膜分離上皮細胞からSCFが産生されているか否かを鼻粘膜培養上皮細胞を用いSCF産生が行なわれているか否か、SCFメッセンジャーRNAの発現を逆転写ポリメラーゼ連鎖反応によって確認することにあった。1.鼻腔整復術のために外科的に切除された下鼻甲介粘膜を0.1%プテアーゼと24時間培養の後、表層を軽く擦過することにより得られた上皮細胞をコラゲン膜上にのせ、培養すると培養皿には3日間で一層の上皮細胞の膜が形成された。2.この培養上皮細胞から全RNAを抽出分離し、オリゴdTプライマーを用いてcDNAを合成し、このcDNAを鋳型としてアクチン用とSCF用のプライマーでPCR反応を行なったところ、SCF mRNAが発現された。この発現は非アレルギー、アレルギー性鼻炎例共に見られたが、SCF/アクチン比は後者に高く見られた。3.同時に鼻粘膜上皮細胞培養上清液中のSCF量をELISA法で測定したところ、培養3日より増加し7日でプラトーに達した。また培養上清液中のSCF量は非アレルギーよりアレルギーに有意に多かった。前年度は、外科的に切除された下甲介粘膜よりえられた上皮細胞を培養し、その培養上皮細胞でのstem cell factor(SCF)mRNA発現をRT-PCR法にて確認した.

このSCF mRNAはアレルギー性鼻炎例で有意に高く発現していた.今年度の研究はSCFが鼻粘膜上皮層の肥満細胞数、ヒスタミン含有量にどのような影響を与えるのか、またプレドニゾロン、シクロスポリンAがSCF産生を抑制するか否かを目的とした.1.鼻粘膜の擦過により1症例から5つの検体を得て、その重量を測定した.その内2検体については、細胞を拡散後メイ-ギムザ染色を行い総細胞数、肥満細胞数を測定した.1検体はヘペス緩衝液中で1時間培養しヒスタミン含有量を測定した.残りの2検体は検体1mgあたり0.5mlの培養液中で7日間培養し上清液中のSCF量をELISA法にて測定した.以上によって得られたSCF産生量は肥満細胞数、ヒスタミン含有量と強く関係しており、SCF産生量の多かったアレルギー性鼻炎症例では肥満細胞数、ヒスタミン含有量共に高値を示した.2.外科的に切除された下甲介粘膜よりえられた培養上皮細胞をプレドニゾロン、シクロスポリAを含んだ培養液中で3日間ば培養し、上清液中のSCF量をELISA法にて測定した.両薬剤ともに濃度依存性にSCF産生量を抑制した.
病変をもたらすCキナーゼ活性化因子の追求-過酸化ジアシルグリセロールのBiologically Accessible PMAとしての可能性-

初年度(平成8年)では、動物細胞に含有されるジアシルグリセロール(DAG)の過酸化物(DAG-OOH)、酸化物(DAG-OH)、未酸化物(DAG)のラット脳プロテインキナーゼC(PKC)に対する活性化作用を検討した結果、過酸化、過酸化DAGは、未酸化DAGに比較して強い活性化作用を有することが明らかとなった。本年度(平成9年)は、精製したPKC分子種6種に対するDAG-OOH、DAG-OH、DAGの活性化作用を比較検討し、DAG-OOHによって特異的に活性化されるPKC分子種を明らかにした。実験には、1-stearoyl-2-linoleoylglycerol(SLG)の過酸化物(SLG-OOH)、酸化物(SLG-OH)、未酸化物(SLG)を代表的なDAG分子種として用いた。その結果、PKCαとδが、DAG-OOHによって特異的に強く活性化されることが明らかとなった。その他のPKC分子種(β、γ,ε、ζ)は、DAG-OOH、DAG-OH、DAGによる活性化に差は認められなかった。また、α分子種ではDAG-OHによる活性化作用がDAGに比較して強かったのに対して、δ分子種では、DAG-OHとDAGの活性化作用は同等レベルであった。細胞内には、過酸化脂質の還元酵素であるグルタチオンペルオキシダーゼ(GSH-PO)が存在しており、一種の過酸化脂質であるDAG-OOHが還元されてDAG-OHとなる可能性がある。実際、PC-OOHを還元可能なphospholipidhydroperoxide GSH-PO(PHGSH-PO)がDAG-OOHを還元できることを本研究においても確認している。この結果から、細胞内抗酸化酵素(GSH-PO)によるDAG-OOHの作用制御が行われている可能性が強く示唆され、酸化ストレスによる細胞内情報伝達増強においてGSH-POが抑制的な役割を果たしていることが推察された。また、神経系の細胞(ラット副腎髄質褐色細胞腫由来のPC12)に対するDAG-OOH、DAG-OH、DAGの傷害作用を検討した結果、DAG-OOHにおいてのみ傷害作用が観察され、DAG-OH、DAGには全く傷害作用は認められなかった。このことは、上記のδ分子種がDAG-OOHのみに強く活性化されたこととの関連性が疑われる(酸化ストレス傷害におけるδ分子種の重要性)。今後、δ分子種の酸化ストレス傷害における役割、意義の追求が重要な課題となるものと思われる。酸化ストレス傷害を与えた組織、細胞、細胞膜中において発生するであろう過酸化DAG(diacylglycerol)を実験的に証明し、過酸化DAGの産生→PKC(protein kinaseC)の過度の活性化→病変発生といった一連のカスケードを実証することが本研究の目的である。平成8年度は、(1)肝臓に強力な脂質過酸化反応を引き起こす四塩化炭素をラットに投与し酸化ストレスモデル動物を作製した。このモデルを用い過酸化DAGの抽出、同定、定量を含めたアッセイ系を確立を試みた。その結果、生体中からの過酸化DAGの抽出、同定が可能となった。また、過酸化DAGは生体内では経時的に還元、減少されていることが判明し、その原因として生体中に存在するグルタチオンペルオキシダーゼ(GSH-PO)などの過酸化脂質還元酵素の関与が推測された。実際に、過酸化DAGに精製したGSH-POを作用させるとその還元物が生成されてくることを証明した。現在、生体中から抽出、同定した過酸化DAGの分子種をGC-マススペクトロメトリーにより同定中である。(2)実際に動物細胞内で生じ得る過酸化DAGは、含有される脂肪酸の違い(例えばアラキドン酸、リノール酸など)により多様な分子種を含んでいると考えられる。それら各々異なった分子種が皆、同様の強力なPKC活性化作用を持つかどうかは明らかではない。そこで動物細胞由来のDAGに最も多く含有されることが予想されるDAG分子種を作製した(主にアラキドン酸、リノール酸を含む物)。このDAGとその酸化物のPKCに対する活性化作用の検討した結果、我々が基礎実験で用いたリニール酸のみを含有する“植物"過酸化DAGと同様、PMAと匹敵するPKC活性化作用を持つことを明らかにした。実験には、1-stearoy1-2-1inoleoylglycerol(SLG)の過酸化物(SLG-OOH)、酸化物(SLG-OH)、未酸化物(SLG)を代表的なDAG分子種として用いた。その他のPKC分子種(β、γ、ε、ζ)は、DAG-OOH、DAG-OH、DAGによる活性化に差は認められなかった。

また、α分子種ではDAG-OHによる活性化作用がDAGに比較して強かったのに対して、δ分子種では、DAG-OHとDAGの活性化作用は同等レベルであった。細胞内には、過酸化脂質の還元酵素であるグルタチオンペルオキシダーゼ(GSH-PO)が存在しており、一種の過酸化脂質であるDAG-OOHが還元されてDAG-OHとなる可能性がある。実際、PC-OOHを還元可能なphospholipidhydroperoxideGSH-PO(PHGSH-PO)がDAG-OOHを還元できることを本研究においても確認している。この結果から、細胞内抗酸化酵素(GSH-PO)によるDAG-OOHの作用制御が行われている可能性が強く示唆され、酸化ストレスによる細胞内情報伝達増強においてGSH-POが抑制的な役割を果たしていることが推察された。また、神経系の細胞(ラット副腎髄質褐色細胞腫由来のPC12)に対するDAG-OOH、DAG-OH、DAGの傷害作用を検討した結果、DAG-OOHにおいてのみ傷害作用が観察され、DAG-OH、DAGには全く傷害作用は認められなかった。このことは、上記のδ分子種がDAG-OOHのみに強く活性化されたこととの関連性が疑われる(酸化ストレス傷害におけるδ分子種の重要性)。今後、δ分子種の酸化ストレス傷害における役割、意義の追求が重要な課題となるものと思われる。
非正規教員の任用実態とその特質に関する研究―常勤・非常勤講師「不足」をめぐって―

本研究は、非正規教員の増加/不足の事態に鑑み、なぜ教員供給は失敗したのかという教員人事行政の観点から、非正規教員の任用実態とそこに見られる特質を明らかにするものである。教員供給の失敗は教職の専門職性や「大学における教員養成」制度に大きな影響を与えるだけでなく、子どもの学習権をも侵害することが懸念される。本研究では、非正規教員の任用実態をデータベース化し、任用をめぐる各教育委員会・学校の対応まで射程に入れ考察することで、教員供給に関する議論の基礎を構築することを目指すものである。
カンナビノイド依存性シナプス可塑性のメカニズム

本研究では、カンナビノイド依存性シナプス可塑性の誘導に必要な、内因性カンナビノイドの持続的放出をもたらす条件について検討した。protease-activated receptor-1 (PAR1)は、その活性化によりカンナビノイドの放出を誘導しうることが証明された。また、I型代謝型グルタミン酸受容体やM1/M3受容体の活性化によりカンナビノイドが持続的に放出される場合があるが、受容体-G_q-PLCβまでのステップの持続的活性化の関与は低いことが、明らかとなった。カンナビノイド依存性長期抑圧(LTD)の誘導においてカンナビノイド受容体CB1が10分程度持続的に活性化されることが必要であると報告されている。そこで、神経活動により内因性カンナビノイドが10分程度持続的に放出されるメカニズムについて検討した。内因性カンナビノイド(eCB)の放出を引き起こすことが知られているこれまでの条件(脱分極による細胞内Ca^<2+>濃度上昇、I型代謝型グルタミン酸受容体やM_1/M_3ムスカリン性受容体などのGq共役型受容体の活性化)では、eCB放出は1分程度しか持続せずこの条件には合致しない。そこで、活性化が持続されうる受容体として、protease-activated receptor-1 (PAR1)に注目した。この受容体はGq共役型であるためeCB放出を誘導する可能性がある。また、細胞外に露出しているN末端ペプチド鎖がプロテアーゼにより切断されると新しく作り出されたN末端構造がリガンドとして働き受容体が持続的に活性化される。実験材料としては培養海馬ニューロンのカンナビノイド感受性抑制性シナプスを用いた。PAR1アゴニストを投与すると、抑制性シナプス後電流(IPSC)の振幅が低下した。この抑制効果はCB1アンタゴニストの前処理により消失した。以上より、PAR1の活性化はeCB放出を誘導することが明らかとなった。また、抗PAR1抗体を用いてその分布を調べたところ、ニューロンの細胞体および樹状突起に多く分布していることが確認された。神経活動による様々なプロテアーゼの活性化が報告されている。ニューロンのPAR1が神経活動依存的に活性化されるなら、カンナビノイド依存性LTDを誘導する可能性がある。CB1受容体が持続的に活性化されるメカニズムとしては、(1)内因性カンナビノイド(eCB)の合成系が促進されeCBが持続的に放出されるようになる、(2)eCBの取り込みや分解系が抑制され放出されたeCBが長時間細胞外に留まるようになる、(3)アゴニスト非依存的にCB1受容体が活性化され続けるようになる、の3つの可能性がある。そこで、まず、これらの可能性について検討した。我々はすでに、ラット培養海馬ニューロンのカンナビノイド感受性抑制性シナプスを用い、I型代謝型グルタミン酸受容体やM_1/M_3ムスカリン性受容体などのG_q共役型受容体の活性化により、シナプス伝達が一過性に抑制される場合と持続的に抑制される場合とがあることを見出し、この持続的抑制がCB1受容体の持続的活性化によることを確認している。そこでこの現象をLTDのモデル系として用い上記3つの可能性について検討した。その結果、eCB合成酵素の一つであるジアシルグリセロールリパーゼ(DGL)の阻害剤を投与するとシナプス伝達が持続的抑制から回復することを見出し「eCBの合成系の促進」の可能性が示唆された。そこで次に、eCBの合成径路(受容体-G_q-PLCβ-DGL)の中のどのステップが亢進するのかを調べるために、受容体-G_q-PLCβまでのステップを定量化するアッセイ系を探した。これまでのところ、K^+コンダクタンスの変化の大きさを指標として、受容体-G_q-PLCβの経路をモニターすることが可能であることを確認している。今後はこのアッセイ系を用いて、受容体-G_q-PLCβまでのステップが亢進するのか、それともDGLが亢進するのか、を明らかにする予定である。カンナビノイド依存性長期抑圧の誘導のメカニズムを明らかにする目的で、培養海馬ニューロンのカンナビノイド感受性シナプスを用いて行った昨年度の研究により、I型代謝型受容体およびM1/M3ムスカリン性受容体を活性化させると、内因性カンナビノイドの合成促進が長時間持続する場合があることが判明した。そこで本年度は、内因性カンナビノイド2-AGの合成に関与することが知られている二つの酵素、ホスホリパーゼCβ(PLCβ)とジアシルグリセロールリパーゼ(DGL)、の内の最初のステップとなるPLCβが持続的に亢進する可能性について検討した。培養海馬ニューロンでは、I型代謝型受容体およびM1/M3

ムスカリン性受容体を活性化させると、PLC依存的にK^+コンダクタンスの減少が起こることを確認することができた。また、K^+コンダクタンス減少の大きさは、細胞内外のカルシウム濃度の影響を受けることが示され、受容体を介するPLCβ活性化のカルシウム濃度依存性が確認された。そこで、このコンダクタンス変化の時間経過を指標とし、PLCβの持続的亢進の可能性について検討した。I型代謝型受容体アゴニスト(DHPG)およびムスカリン性受容体アゴニスト(oxo-M)投与によるK^+コンダクタンスの変化を種々条件下で調べたところ、どの実験条件においても、K^+コンダクタンスの減少は多くの場合一過性であり、内因性カンナビノイド量の変化の時間経過とは一致しなかった。よって、内因性カンナビノイド合成の持続的亢進は、DGLの持続的亢進、あるいは、他の合成経路の賦活、などのPLCβ以外の要因によるものである可能性が高いと考えられた。
次数2の非正則ジーゲル保型形式に対するフーリエ・ヤコビ展開の研究

今年度は、次数2の実シンプレクティック群G=Sp(2,R)のジーゲル極大放物部分群から誘導された主系列表現に対するフーリエ・ヤコビ型球関数に対する研究、および、フーリエ・ヤコビ型球関数と類似の球関数の明示的な研究に必要となるgl(3)の有限次表現に対するクレブシュ・ゴルダン係数の研究を行った。前者については、これまでの研究と同様な方法で、Gの包絡環の中心の元および幾つかのシュミット作用素の合成によってフーリエ・ヤコビ型球関数が満たすべき微分方程式を構成した。しかしながらこの作用は複雑であり、これを明示的に書き下すことは今後の課題である。後者では、gl(3)の有限次表現とスタンダード表現とのテンソル積の既約表現への分解を、ゲルファント・ツェルヴェンスキー基底を用いて表示した。gl(n)の有限次表現のテンソル積の記述には、ゲルファント・ツェットリン基底を用いたものがよく知られているが、我々が用いたゲルファント・ツェルヴェンスキー基底はキャノニカル基底とも呼ばれ、ゲルファント・ツェットリン基底よりも球関数の明示公式に適していると考えられるものである。本研究ではスタンダード表現に対するクレブシュ・ゴルダン係数をリー環の作用の具体的な計算によって求め、これを2回繰り返すことで(2,0,0)型の表現に対するクレブシュ・ゴルダン係数を計算した。一般の表現に対するクレブシュ・ゴルダン係数、およびこれらの結果の球関数への応用は今後の課題である。今年度は、次数2の実シンプレクティック群G=Sp(2,R)の極小放物部分群から誘導された主系列表現に対するフーリエ・ヤコビ型球関数に対する研究を行った。既約許容表現の一般論から、フーリエ・ヤコビ型球関数に対するGのリー環の包絡環の中心の元の微分作用はスカラーであることは容易にわかる。しかしながらこの作用は複雑であり明示的に書き下すのに適当とは言えない。本研究では上記の作用素にかわって、球関数の空間上に作用するシュミット作用素と呼ばれる1階の微分作用素の幾つかの合成によってフーリエ・ヤコビ型球関数に対するスカラー作用素を構成した。また、これを明示的に書き下し、フーリエ・ヤコビ型球関数が必要条件として満たしている合流型4階微分方程式を具体的に構成した。さらに、この微分方程式の解空間を決定し、フーリエ・ヤコビ型球関数のメイジャーのG-関数による表示を得た。特に、動径成分上緩増大である球関数に対する重複度1定理を示した。この結果から、ヤコビ放物部分群から誘導された主系列表現に対するフーリエ・ヤコビ型球関数は、対応する表現の埋め込みから得られるものとそうでないものとに分類されることが観察された。埋め込みから得られないものは古典的なSL(2,R)上の保型形式および正則ヤコビ形式に対応する表現の場合であり、重要であると思われる。一方、埋め込みから得られるものは非正則保型形式に対応する表現の場合であり、非正則保型形式の間の対応はさらなる研究が必要である。
電気化学的手法による高機能薄膜析出素過程および機能発現機構の解明

電気化学的成膜法(電析法・無電解析出法など)は,物理的成膜法(蒸着・スパッタ等)では困難な精密成膜が原理的に可能であるが,析出過程が複雑で不明点が多い.そこで本研究では電気化学的手法による薄膜析出過程を素過程レベルから解析すると共に,形成された膜の機能発現機構を明らかにすることにより,本手法による機能薄膜材料分野に新たな可能性を拓くことを目的としている.前年度の検討より析出反応機構素過程の分子軌道論的モデルおよび薄膜物性(微細構造と機能特性の相関)に関する基本的知見が得られているので.本年はこれらをより精密化させながら,得られた結果全体の体系化を目指した.まず無電解析出反応柔過程(特に還元剤分子種の酸化反応過程)の非経験的分子軌道法のよる解析について,次亜リン酸や三塩化チタンなどの分子種を対象に検討を行った.その結果,次亜リン酸の場合,前年度検討を行ったジメチルアミンボランと同様に,5配位型の中間体構造をとりながら進行する反応素過程がエネルギー的に安定であることが明らかとなった.一方,三塩化チタンについては,電子放出が反応の最終段でおこることが示唆された.次に,これらの反応に対し触媒性を有する,析出表面における活性サイトについて,原子間力顕微鏡(AFM)によるキャラクタリゼーションを試みた,前年度行った無電解NiP薄膜系の結果を基に,無電解CiNiP磁性膜を対象に検討した.その結果,活性サイトの活性度には,溶液中に存在する遊離アンモニウムイオンの濃度が影響し,これが高い場合,サイトに対するブロッキングが起こり,結晶粒成長が阻害される結果,微細な粒子から成る保磁力の低い膜が成長することが明らかとなった.以上得られた結果を総合して,無電解析出反応膜成長機能特性発現の相関を系統的に明らかにし,新しい機能を有する無電解薄膜材料を設計する指針を得た.電気化学的成膜法(電析法・無電解析出法など)は,均一成膜性や単原子層レベルの選択析出などの精密成膜が原理的に可能であるが,析出過程が複雑で不明点が多いため,機能薄膜分野で広く用いられるには至っていない.そこで本研究では本手法による薄膜析出過程を素過程レベルで解析すると同時に形成された膜の機能発現機構を解明することにより,本手法による薄膜の機能・微細構造の設計指針を確立し,機能薄膜材料分野に新たな可能性を拓くことを目的としている.本年度の研究により得られた成果は以下のようにまとめられる.まず無電解析出反応に用いられる代表的還元剤であるジメチルアミンボラン(DMAB)を対象に,非経験的分子軌道法を用いて析出反応素過程の解析を試みた.DMABの反応過程は,従来中間体として三配位構造をとる説と五配位構造をとる説が提案されていたが,本検討の結果,後者,すなわちアキシャル位に水酸基が配位したバイピラミダル構造を経る方がエネルギー的に安定であるということを明らかとした.さらにこの五配位化合物ではジアニオンよりもアニオンの方が安定であることを確認し,このことから水酸基の配位と同時に電子を放出することが予想された.さらにこのような反応の金属(すなわち析出素地)表面での進行についても基礎検討を行い,表面への特異な安定吸着構造を見出すなど,次年度への足がかりを得た.次に,このような反応を触媒する析出表面における活性サイトの膜形成プロセスへの影響について,原子間力顕微鏡(AFM)を用いた解析を行った.この検討には無電解NiP薄膜系を用い,ポリイミド基板表面へのPd触媒活性サイト形成状態を種々変化させてAFM観察を行った.その結果,膜成長状態は析出基板表面における活性サイトの分布密度に大きく影響され,またその影響が数百nm厚程度まで及ぶことを明らかとした.電気化学的成膜法(電析法・無電解析出法など)は,物理的成膜法(蒸着・スパッタ等)では困難な精密成膜が原理的に可能であるが,析出過程が複雑で不明点が多い.そこで本研究では電気化学的手法による薄膜析出過程を素過程レベルから解析すると共に,形成された膜の機能発現機構を明らかにすることにより,本手法による機能薄膜材料分野に新たな可能性を拓くことを目的としている.前年度の検討より析出反応機構素過程の分子軌道論的モデルおよび薄膜物性(微細構造と機能特性の相関)に関する基本的知見が得られているので.本年はこれらをより精密化させながら,得られた結果全体の体系化を目指した.まず無電解析出反応柔過程(特に還元剤分子種の酸化反応過程)の非経験的分子軌道法のよる解析について,次亜リン酸や三塩化チタンなどの分子種を対象に検討を行った.その結果,次亜リン酸の場合,前年度検討を行ったジメチルアミンボランと同様に,5配位型の中間体構造をとりながら進行する反応素過程がエネルギー的に安定であることが明らかとなった.一方,三塩化チタンについては,電子放出が反応の最終段でおこることが示唆された.次に,これらの反応に対し触媒性を有する,析出表面における活性サイトについて,原子間力顕微鏡(AFM)によるキャラクタリゼーションを試みた,前年度行った無電解NiP薄膜系の結果を基に,無電解CiNiP磁性膜を対象に検討した.その結果,活性サイトの活性度には,溶液中に存在する遊離アンモニウムイオンの濃度が影響し,これが高い場合,サイトに対するブロッキングが起こり,結晶粒成長が阻害される結果,微細な粒子から成る

保磁力の低い膜が成長することが明らかとなった.以上得られた結果を総合して,無電解析出反応膜成長機能特性発現の相関を系統的に明らかにし,新しい機能を有する無電解薄膜材料を設計する指針を得た.
電子ビーム直描による耐タンパ性を備えた個人認証用ビアプログラマブルデバイスの研究

本研究では,電子ビーム直描を用いて多品種少量生産システムLSIを低コストで設計・製造できる手法に関する研究を行った.具体的には,23層のビア工程を変更するだけで,任意のロジックを構成することが可能な,ビアプログラマブルASICアーキテクチャVPEXを考案し,標準的なASICとの性能・コストの比較を行った.この結果,性能指標である面積・遅延積(AD積)は,ASICの約2倍であり,数万個以下の生涯生産個数のLSIではASICより低コストであることが明らかになった.本研究では,電子ビーム直描を用いて多品種少量生産システムLSIを低コストで設計・製造できる手法に関する研究を行った.具体的には,23層のビア工程を変更するだけで,任意のロジックを構成することが可能な,ビアプログラマブルASICアーキテクチャVPEXを考案し,標準的なASICとの性能・コストの比較を行った.この結果,性能指標である面積・遅延積(AD積)は,ASICの約2倍であり,数万個以下の生涯生産個数のLSIではASICより低コストであることが明らかになった.多品種少量生産システムLSIを経済的に設計・製造できる手法として,電子ビームを用いてビア2層のパターンを変更することでフォトマスクコスト無しに,任意の論理を実現できるビアプログラマブルデバイスVPEX(Via Programmable logic device using EXor Array)の研究を行っている.今年度は下記の4項目の研究を行い,上記技術の実現のための要素技術の確立を行った.1.VPEX技術を使用して,ローム0.18μmCMOSのデザインルールを用いてレイアウト作成を行い,チップ試作をおこなった.試作したチップは,FPGAボードを用いて正常動作・電気的特性の評価を行った結果,基本論理素子の正常動作を確認した.2.VPEXの改良型アーキテクチャVPEX2の検討を行い,ディジタル回路の構成に必須なD-FFの面積を半減するロジックエレメントを採用することで,平均チップ面積を20%削減できることを示した.3.VPEXを使ったチップ作成のための設計自動化ツールの検討を行い,ロジックエレメントへの自動配置およびロジックエレメント間の配線を行う自動設計ツールのプロトタイプを完成させた.4.VPEX技術の応用アプリケーションとして,暗号処理回路を検討しているが,暗号処理を実行している際の消費電力を解析することによりその暗号処理に使用している暗号鍵を推定するという「電力差分攻撃(DPA)によるサイドチャネルアタック」対策が問題となっている.われわれの提案する「ドミノ型RSL(Random Switching Logic)回路」回路がサイドチャネルアタックに耐性があることをシミュレーションにより確認した.多品種少量生産システムLSIを経済的に設計・製造できる手法として,電子ビームを用いてビア2層のパターンを変更することでフォトマスクコスト無しに,任意の論理を実現できるビアプログラマブルデバイスVPEX(Via Programmable logic device using EXor Array)の研究を行っている.今年度は下記の4項目の研究を行い,上記技術の実現のための要素技術の確立を行った.(1)VPEXの改良型アーキテクチャVPEX2では,レイアウトの最適化およびロジックエレメント構成素子の追加により,目的とする回路を構成したときのチップ面積の削減および演算性能の向上を実現した.本VPEX2アーキテクチャのロジックエレメント構造を特許出願するとともに,査読付き国際会議で発表した.(2)VPEX2に対応した設計自動化ツール(HDL記述よりレイアウトを自動生成するための自動配置配線ツール)を作成した.本ツールを使用して,VPEX2の配線アーキテクチャの検討を行った.(4)VPEX技術の応用アプリケーションとして,暗号処理回路を検討しているが,暗号処理を実行している際の消費電力を解析することによりその暗号処理に使用している暗号鍵を推定するという「電力差分攻撃(DPA)によるサイドチャネルアタック」対策が問題となっている.本サイドチャネル攻撃に対する耐性すなわち「耐タンパ性」に対して検討を行い,われわれの考案した「ドミノRSL回路」を用いることにより耐タンパ性が実現できることをFPGA評価ボード上で検証した.多品種少量生産システムLSIを経済的に設計・製造できる手法として,電子ビームを用いてビア2層のパターンを変更することでフォトマスクコスト無しに,任意の論理を実現できるビアプログラマブルデバイスVPEX(Via Programmable logic device using EXor Array)の研究を行っている今年度は下記の4項目の研究を行い,上記技術の実現のための要素技術の確立を行った(1) VPEXの新改良型アーキテクチャVPEX3のアーキテクチャを考案した.ロジックエレメント構成素子の削減とレイアウトの抜本的見直し,およびプログラムレイアウトしてビア3層を使用することにより,目的とする回路を構成したときのチップ面積が昨年度のVPEXと比較して約1/3に削減できることが明らかになった,本新アーキテクチャは英文論文誌に投稿・査読中である(2) VPEX3に対応した設計自動化フロー(HDL記述よりレイアウトを自動生成するための自動配置配線ツール)を構築した.カナダのUniversity of British Columbiaとの研究交流により,アメリカの大学が開発した自動配置ツールCapoと概略配線ツールFGRをVPEX3の設計フローに取り込むことが可能になり,VPEX3アーキテクチャの性能評価を正確に行うことができるようになった(3)ビアプログラマブルロジックにおいては,配線経路中のビア個数の増大に伴う抵抗の増加,配線経路上以外の余分な冗長配線上の寄生容量によって,ASICと比較して,配線における信号遅延が増加する.この影響を定量的に評価するために,ローム社0.18μmCMOSプロセス上で配線遅延評価テストチップのリングオシレータにより評価を行った.

その結果と,上記CADツールを用いて作製したチップレイアウトから,ビアプログラマブルロジックの配線遅延の定量的評価を行い,通常のASICに対して,約1.5倍の仮想配線容量を持つことを明らかにした