hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
休眠原始卵胞の人為的活性化技術を応用した新たな不妊治療法の開発

早発閉経や閉経前後の不妊患者では、卵胞が発育せず自らの卵子を用いた妊娠は非常に困難である。我々は最近、PTEN阻害剤とPI3K活性化剤を用いた休眠原始卵胞の人為的活性化に成功した。本法の臨床応用により、提供卵子による治療以外に確実な方法がないこれらの患者の卵巣の卵子形成能を再生させ、自らの卵子で妊娠する新たな治療法を確立するため、本研究では、ヒト原始卵胞活性化法の至適化、卵巣自家移植の最適部位の同定と移植卵巣の生着を促進させる因子の同定、ヒト初期卵胞発育を促進する因子の同定と初期卵胞発育の制御機構の解明、移植胚の着床率を高めるための対策を行った。申請者は最近、PTEN阻害剤とPI3K活性化剤を用いた休眠原始卵胞の人為的活性化に成功した。本研究は、本法の臨床応用により、提供卵子による治療以外に確実な方法がないこれらの患者の卵巣の卵子形成能を再生させ、自らの卵子で妊娠する新たな治療法を確立することが目的である。本年度は申請者が開発したヒト休眠原始卵胞の活性化技術を更に改良して、より効率良く原始卵胞を活性化する方法を見出すため、A)卵巣凍結・解凍方法の改良、B)培養に用いる卵巣断片の至適サイズの決定、C)PTEN阻害剤およびPI3K活性化剤の至適濃度、培養時間の決定を行った。早発閉経患者の原始卵胞の分布を組織学的に測定し、ガラス化法での卵巣凍結の際に適切な卵巣断片の厚さを決定した。また、種々の大きさのヒト卵巣断片を培養し、培養後の細胞死の状態を比較して卵巣断片の至適サイズを決定した。ヒト卵巣断片を用いて、PTEN阻害剤およびPI3K活性化剤による培養前後で組織学的検索を行い、各発育段階の卵胞数を比較することで至適培養条件を見出した。卵胞発育を促進するためにゴナドトロピン製剤が使用されているが、初期卵胞発育はゴナドトロピン非依存性であり、成長因子の関与が報告されているものの不明な点が多い。本年度は初期卵胞発育を促進する因子を網羅的に同定し、その発育制御機構を解明することを試みた。その結果、c-type natriuretic peptideとR-spondin2を新規初期卵胞発育促進因子として同定した。自家移植後の卵巣断片の生着の良否は本治療法の成績を大きく左右すると考えられる。そのため、移植卵巣断片の生着率を高めるために本年度は卵巣自家移植の最適部位の同定を行い、卵管漿膜下が最適であることを見出した。.早発閉経や閉経前後の不妊患者では、卵胞が発育せず自らの卵子を用いた妊娠は非常に困難である。本年度は、申請者が開発したヒト休眠原始卵胞の活性化技術を更に改良して、より効率よく原始卵胞を活性化する方法を見出すため、1.卵巣自家移植の最適部位の同定と移植卵巣の生着を促進させる因子の同定、2.ヒト初期卵胞発育を促進する因子の同定と初期卵胞発育の制御機構の解明, 3.移植胚の着床率を高めるための対策の確立を行った。前年度の研究で、卵巣自家移植の至適部位は卵管漿膜下であることが明らかになった。さらに卵巣の生着効率を高めるため、移植卵巣の生着を促進させる因子の同定を試みた。動物実験に置いて、移植卵巣をゲル内に導入した種々の血管新生因子とともに移植したところ、生着率が高まり多くの卵胞発育を認めた。DNAマイクロアレイを応用した初期卵胞発育の促進因子を網羅的同定を試み、候補因子を探索した。最終稿補因子の中から、C-type natriuretic peptide(CNP)およびR-spondin2を新規の初期卵胞発育を促進する因子として同定した。CNPは顆粒膜細胞より産生され、2次卵胞以降の発育を促進し、R-spondin2は卵子より産生され、1次卵胞以降の発育を促進した。また、卵巣を自家移植したこれらの患者において、適切な子宮内膜環境を構築するためのプロトコールの確立を行い、高い着床率を得ることができた。本年度は、初期卵胞発育を制御する因子の機能解析並びに相互作用の解明を完了した。

初期卵胞発育因子の網羅的探索の結果、C-type naturiuretic peptide, R-spondin2, CCN2, CCN3, CCN5, CCN6を新たな発育因子として同定し、初期卵胞の発育を促進することを明らかにした。当初の予想に反し、マイクロアレイで探索し同定した卵胞発育促進因子の機能解析を行っている際に、互いの卵胞発育促進因子が相互作用を有することが明らかとなった。研究遂行上、この作用の本質を見極めることが必要であるので、追加の卵胞発育促進因子の相互作用を解析する必要が生じたため。早発閉経や閉経前後の不妊患者では、卵胞が発育せず自らの卵子を用いた妊娠は非常に困難である。申請者は最近、PTEN阻害剤とPI3K活性化剤を用いた休眠原始卵胞の人為的活性化に成功した。本研究は、本法の臨床応用により、提供卵子による治療以外に確実な方法がないこれらの患者の卵巣の卵子形成能を再生させ、自らの卵子で妊娠する新たな治療法を確立することが目的である。我々は最近、PTEN阻害剤とPI3K活性化剤を用いた休眠原始卵胞の人為的活性化に成功した。本法の臨床応用により、提供卵子による治療以外に確実な方法がないこれらの患者の卵巣の卵子形成能を再生させ、自らの卵子で妊娠する新たな治療法を確立するため、本研究では、ヒト原始卵胞活性化法の至適化、卵巣自家移植の最適部位の同定と移植卵巣の生着を促進させる因子の同定、ヒト初期卵胞発育を促進する因子の同定と初期卵胞発育の制御機構の解明、移植胚の着床率を高めるための対策を行った。同定した卵胞発育促進因子の相互作用について機能解析を行い、実験結果の解析の上、成果を取りまとめる。27年度が最終年度であるため、記入しない。生殖医学本年度に完了を予定していたヒト原始卵胞活性化法の至適化(卵巣凍結・解凍方法の改良、培養に用いる卵巣断片の至適サイズの決定、PTEN阻害剤およびPI3K活性化剤の至適濃度、培養時間の決定)は既に終了している。研究計画に従い、ヒト初期卵胞発育を促進する因子の同定と初期卵胞発育の制御機構の解明を試み、新たに二つの因子を同定し報告した。卵巣自家移植の最適部位の同定も完了している。本年度に予定していた研究計画である、1.活性化卵巣自家移植法の確立、2.初期卵胞発育促進法の開発、3.移植胚着床促進法の開発、は順調に進行し、成果を得ている。次年度は予定していた、1.卵巣自家移植の最適部位の同定と移植卵巣の生着を促進させる因子の同定、2.ヒト初期卵胞発育を促進する因子の同定と初期卵胞発育の制御機構の解明、3.移植胚の着床率を高めるための対策の確立、4.胚の割球を用いた診断的アッセイの確立の項目について研究を進める。次年度は予定していた、1.活性化卵巣自家移植法の確立、2.初期卵胞発育促進法の開発、3.移植胚着床促進法の開発の継続研究をおこない、更に胚の割球を用いた診断的アッセイの確立を行う。本年度の研究計画で施行予定であったDNAマイクロアレイは、検体採取の都合により次年度に行う予定である。それに伴う予算を次年度に繰り越して使用する。次年度の予算に関しては、研究計画通り執行を予定している。
欧米分類学者の命名による日本産植物のオリジナル・マテリアル及びタイプの特定

植物学名の国際的命名法で、タイプ指定が要件になる1957年より以前に命名された学名にはタイプが特定されていないものがあり、日本産植物ではSiebold及びSiebold & Zuccariniのタイプ特定が研究上難問と予測されていた。理由は記載論文中に命名に用いられた標本の記述がなく、タイプに選ばれる可能性のある標本の特定が困難な点にあった。ライデン、ミュンヘン、東京に分散収蔵されるSiebold標本を精査し、裸子植物および被子植物の78科434種について、Siebold及びSiebold & Zuccariniにより研究に用いられたオリジナル・マテリアルを特定し、タイプを選定した。オリジナル・マテリアルの特定とタイプ選定が特に困難であると予想された、Siebold & ZuccariniならびにSieboldの命名による分類群を中心に研究を行った。1)標本の所在調査彼らが研究に用いた標本等の大半が収蔵されるオランダ国立植物標本館とバイエルン州立植物標本館を中心に調査を実施し、標本の一部が収蔵されるといわれる自然史博物館(ウィーン)においても調査した。対象となる標本の所在リストを作成し、標本の実態(同定)を明らかにするために顕微鏡等を用いて詳細な観察を行った。また、deBoissieuに関する予備調査をジュネーブ植物園およびバーゼル大学で行った。2)オリジナル・マテリアルの特定とタイプの選定1)で選出した標本を記載内容等と比較検討し、オリジナル・マテリテリアルの特定を行った。さらにそれぞれのタイプ(レクトタイプ)指定の提案を行った。3)成果の発表Seibold & Zuccariniの命名した分類群のうち、裸子植物の全種(36種)の研究成果を論文にまとめ、タイプの提案を行った。イヌマキについては別に1論文を発表した。被子植物であるカツラについては提唱者についての論考を発表し、タイプ選定を提案した。本研究での標本利用とタイプ選定については、関係する研究機関の承諾を得た。オランダ国立植物標本館とバイエルン州立植物標本館の実質的な標本管理の責任者であるGerard Thijsse博士(オランダ)とHans-Joachim Esser博士(ドイツ)には、主要な成果発表に際し、共著者に加わっていただいた。シーボルト・コレクションに詳しい田賀井篤平博士(東京大学名誉教授)、ならびに秋山忍博士(国立科学博物館)には、関係標本の所在や標本探索に関して研究をしていただき、秋山忍博士には成果発表に共著者として参画いただいた。1930年の「国際植物命名規約ケンブジッジ・コード」以前に発表された学名では、後代の研究者によるタイプの指定が必要である。タイプ選定に当たり、命名の基礎となったオリジナル・マテリアルの特定が必要となる。特定と選定の困難さが予想された、Sieboldらの命名による分類群を中心に研究を進めた。1)標本の所在調査彼らが研究に用いた標本等の大半が収蔵されるオランダ国立植物標本館とバイエルン州立植物標本館で調査を実施した。対象標本の所在リストを作成し、顕微鏡等を用いた詳細な観察により標本の同定を行った。3)成果の発表Seibold & Zuccariniの命名した分類群のうち、Engler分類法による被子植物のフトモモ科からマツブサ科に属する55種の研究成果を論文にまとめ、タイプの提案を行った。また、オリジナル・マテリアルを含むバラ科バラ属とアジサイ科アジサイ属の全コレクションの再同定を結果を3篇の論文にまとめた。また、SieboldコレクションでBlumeが記載したブナ科の新種のオリジナル・マテリアルの補遺を行い、1分類群についてタイプ選定の提案を行った。シーボルト・コレクションに詳しい田賀井篤平博士(東京大学名誉教授)、ならびに秋山忍博士(国立科学博物館)には成果発表の際、共著者に加わっていただいた。また、タイプ選定に当たり、命名の基礎となったオリジナル・マテリアルの特定が必要となる。1)標本の所在調査彼らが研究に用いた標本等の大半が収蔵されるオランダ国立植物標本館、バイエルン州立植物標本館及び首都大学牧野植物標本館で調査を実施した。さらに特定したオリジナル・マテリアルの中から1点をタイプ(レクトタイプ)指定する提案を行った。3)成果の発表Seibold & Zuccariniの命名した分類群のうち、Engler分類法による被子植物のシキミ科からトウダイグサ科に属する213分類群の研究成果を論文にまとめ、公表した。

また、オリジナル・マテリアルを含むクワ科カジノキ属とセンリョウ科チャラン属の分類を再検討を行い、ヒトリシズカの新学名の提唱を含む研究結果を論文にまとめた。本研究での標本利用とタイプ選定については、関係する研究機関の承諾を得た。オランダ国立植物標本館とバイエルン州立植物標本館の実質的な標本管理の責任者であるGerard Thijsse博士(オランダ)とHans-Joachim Esser博士(ドイツ)には、主要な成果発表に際し、共著者に加わっていただいた。複数の分類群を専門とする秋山忍博士(国立科学博物館)には成果発表の際、共著者に加わっていただいた。1930年に定められた「国際植物命名規約」(ケンブリッジコード)以降に発表された学名は命名者が指定したタイプを伴うが、それ以前の学名には後代の研究者によるタイプ(レクトタイプ)の選定が必要となる。また、タイプ選定では、命名の際に用いられたオリジナル・マテリアルの特定が欠かせない。日本植物研究に貢献をしたSiebold(共同研究者を含む)が命名した学名は、上記特定と選定がほとんどされていなかった。平成24年からSieboldらが命名した植物について上記の特定と選定についての研究を進めた。本年度は35科を対象とした。1)Sieboldらが研究に用いた標本等の大半が収蔵されるオランダ国立植物標本館(現在はナチュラリスに所属)、バイエルン州立植物標本館を訪問し、研究協力者であるG. Thijsse(オランダ)とH.-J. Esser(ドイツ)と共に、関連標本を1点ずつ精査し、分類学的な再同定を行った。また、首都大学東京牧野植物標本館で同様な調査をした。2)1)で選出した標本を原記載等と詳細に比較・考察し、オリジナル・マテリアルの特定を行った。3)特定したオリジナル・マテリアルの中から各分類群の特徴をよく表す標本1点を選びレクトタイプとする提案を行った。4)Sieboldらが命名した分類群のうち、被子植物イワウメ科からハイノキ科に属する分類群の研究成果をまとめ専門雑誌に投稿した。また、昨年度研究を行ったミカン科からセリ科の分類群について研究成果を3論文にまとめ公表した。本研究では、Siebold標本を収蔵する標本館の実質的な標本管理責任者であるG. Thijsse(オランダ)とH.-J. Esser(ドイツ)の協力を得、成果発表では共著者に加わっていただいた。複数の分類群を専門とする秋山忍(国立科学博物館)には成果発表の際、共著者に加わっていただいた。植物学名の国際的命名法で、タイプ指定が要件になる1957年より以前に命名された学名にはタイプが特定されていないものがあり、日本産植物ではSiebold及びSiebold & Zuccariniのタイプ特定が研究上難問と予測されていた。理由は記載論文中に命名に用いられた標本の記述がなく、タイプに選ばれる可能性のある標本の特定が困難な点にあった。
文章の時系列変化に関する研究

前年度に引き続き、分析対象とするテキストの整備を中心に作業を進めた。ここで整備とは、テキストの電子化とOCR化(デジタル化)を指す。この意味で、テキスト種の1つとしての小説については、ほぼ整備を終えることができた。この他、論文などの散文テキストについては、さらにデータ整備を進める必要が残っている。整備済みテキストデータ(小説)については、具体的に統計量を抽出し、その分布を確認する試行を行った。具体的には、文長に占める文字数や漢字数、さらに品詞数について、単独での出現を単位とした場合や、前後のペアを単位とした場合のそれぞれ別々に分布の確認を行った。これらの統計量はテキストそのものとは独立にデータベース化した。本研究では文長の分布そのものが中心的な関心ではなく、その時系列の規則性を解明するのが目的である。そこで抽出した統計量について分布を確認した上で、その時間軸に沿った変化をモデル化することが中心的な課題である。本年度の試行では、時系列の流れについて、これを単純にモデル化するには、伝統的な時系列解析手法は適切ではないことを確認した。文章の長さは平均値や分散が安定しておらず、伝統的な時系列解析を適用するには、もとデータ(原系列)の差分を求める必要がある。ただし、そのような差分に基づく統計量を、自然言語によるテキストの流れと関連付けて解釈するのが難しいことが改めて浮き彫りになった。この点については、国際的な研究でも報告はなく、本研究独自の発見であると言える。そこで、状態空間モデルによって時系列をフィッティングするのが、少なくとも結果を解釈するという観点からは自然と考えられる。最終年度に向けては、状態空間モデルを中心に分析を試みる。状態空間モデルを適用するにあたっての技術的・理論的問題を検討するための関連文献については引き続き取得する。分析対象とするテキストデータの収集について、ジャンルの一部のデータベース化がやや遅れている。これは、研究協力者の勤務の都合などによるものだが、遅れている分は、整備が完了したジャンルに対して統計的分析を実行する作業にあてている。その意味で、全体としては研究の進行に問題は生じていない。ジャンルとして整備が残っているテキスト種のデータベース化を早急に完了した上で、収集した全テキストについて、各種統計量の算出と分布の確認、そして時系列データとしてのモデリングを総合的に行う。文長の統計量に時系列をあてはめるについては、状態空間モデルを適用することで正確なフィッティングができると想定している。この結果によって求められた時系列を統計学的な観点から考察するが、これが、個別テキストの内容的な流れ(昔から言われる起承転結などのメリハリ)と適合することが確認されれば、国際的にも確認されていない成果であり、最終年度は、この適合性の発見を目的として分析を行う。暫定的であっても、相応の成果が得られれば、学会、ないし学会誌などの著作物で報告する。本年度の目標の1つは本研究遂行の基本データを収集することであった。このため、和書として小説およびその研究書を中心に10冊を購入し、これを裁断しスキャンにかけ、OCR化してデジタルデータとした。この際、研究協力者2名を採用した。また著作権の失効した作家の小説約50本を青空文庫からダウンロードし、本研究用のデータとして加工する作業を行った。これらの作業は想定したどおりに遂行できたと考える。そして本年度の目標の2つ目として、整備したデータの一部を使って、各種統計量を抽出する作業を行った。具体的にはテキストデータを文単位で分割し、さらに各文章を文字、単語、節に分解したデータを作成した。続いて、このそれぞれを最小単位として頻度を測る作業を行った。実際に作業を行ってみると、文・単語・節単位へ分割するアルゴリズムを統一することは難しく、現段階ではいずれの単位に分割するにもヒューリスティックに決めるほかはなかった。しかし再現可能な研究成果を目指すためには、このアルゴリズムを確定させる必要がある。この点は次年度以降の課題とすることを決めた。データの最小単位の決定に不確定性が残っているが、この段階で、文長のそれぞれの単位を入力として、その時系列の確認を行った。具体的にはトレンドの有無、平均や分散の同一性、季節性の有無などを確認した。これらの統計的指標を抽出するのは難しくないが、試行的な分析結果から分かることは、こうした統計量は個々のデータ、また分析単位の選択に強く依存するということであった。このこと自体は、本研究の遂行前から予測されたことで、特に意外性は無いが、念のため、再確認をシステマティックに遂行できたことは1つの成果であった。本年度の主目的は研究データの整備であったので、この点においては当初の目的を100%達成することができた。ただし、データの加工処理にやや手間取ったため、データの予備的分析に割く時間がやや少なくなってしまった。とはいえ、データの最小単位ごとに集計、分布を確認するなどの作業は遂行できたため、翌年度、詳細な分析アプローチを実行するための準備を整えることはできたと考える。

具体的には、文長に占める文字数や漢字数、さらに品詞数について、単独での出現を単位とした場合や、前後のペアを単位とした場合のそれぞれ別々に分布の確認を行った。これらの統計量はテキストそのものとは独立にデータベース化した。本研究では文長の分布そのものが中心的な関心ではなく、その時系列の規則性を解明するのが目的である。そこで抽出した統計量について分布を確認した上で、その時間軸に沿った変化をモデル化することが中心的な課題である。本年度の試行では、時系列の流れについて、これを単純にモデル化するには、伝統的な時系列解析手法は適切ではないことを確認した。文章の長さは平均値や分散が安定しておらず、伝統的な時系列解析を適用するには、もとデータ(原系列)の差分を求める必要がある。ただし、そのような差分に基づく統計量を、自然言語によるテキストの流れと関連付けて解釈するのが難しいことが改めて浮き彫りになった。この点については、国際的な研究でも報告はなく、本研究独自の発見であると言える。そこで、状態空間モデルによって時系列をフィッティングするのが、少なくとも結果を解釈するという観点からは自然と考えられる。最終年度に向けては、状態空間モデルを中心に分析を試みる。状態空間モデルを適用するにあたっての技術的・理論的問題を検討するための関連文献については引き続き取得する。分析対象とするテキストデータの収集について、ジャンルの一部のデータベース化がやや遅れている。これは、研究協力者の勤務の都合などによるものだが、遅れている分は、整備が完了したジャンルに対して統計的分析を実行する作業にあてている。その意味で、全体としては研究の進行に問題は生じていない。本年度も引き続きデータの収集を行うが、その前に昨年度収集したデータの性質を再度確認し、本研究を遂行するのに十分な範囲のデータが揃っているかをまず確認する。そのため昨年度に引き続き、すでに収集したデータの統計的性質を確認する作業を継続して行う。これを1,2ヶ月の間に完了し、結果を確認の上、改めて収集すべきデータの選定を行う。本年度についてもデータの収集には研究協力者に依頼する。新規データの収集と並行して、既存のデータの分析を行う。本年度は、最近の時系列分析で注目されている状態空間モデルを文長の分布に適用する。状態空間モデルは、従来の時系列分析とは異なり、データの背後に潜在的な要因を仮定することができる。また推定手法についてもベイズの方法を援用している。このため、文長のように曖昧で不安定なデータから、その時間軸に沿った規則性を発見するのに有効だと考えている。ただし、前年度の試行からも明確になっていることだが、文長の基本単位の設定に分析アプローチも結果も大きく左右される。ただし、現段階ではどのような選択肢の組み合わせが妥当かつ合理的であるかは分からない。そこで、本年度は、コンピュータ上ですべて組み合わせを総当りで検討するシミュレーションを行う。本年度後半はこれらのシミュレーションの結果を個別に検討することに時間を割く予定である。
モレキュラーフォトダイオードの製造に関する研究

本研究は光合成の初期過程での光電荷分離機構を模した分子レベルでのフォトダイオードを作ることを目的としている。原理は2枚の透明電極の間に電子受容体(A)、増感色素(S)、電子供与体(D)を電極面に垂直方向にこの順に配置し、Sの光励起により生成した電子と正孔をそれぞれAとDに渡し、ベクトル的に電荷分離し、さらにこれらを電極で取り出し光電変換を達成するものである。この空間配置は、A、S、Dの機能部位を有するそれぞれの両親媒性化合物をLB法で順次積み重ねるか、1分子内にA、S、D部位を有する両親媒性化合物を単分子膜として向きを揃えて並べて達成する。本研究では、Sとして励起寿命の長いピレンとルテニウムトリスビピリジン錯体を選び、LB膜積層系では、Aとしてビオロゲン、Dとしてフェロセンおよびフェロセンのアシル化誘導体部位を有する膜分子を用い、分子内単分子膜系では、A、S、Dとしてビオロゲン、ピレン、フェロセンを用い、その光電変換能について以下の項目について検討した。1.A/S/D又はD/S/A型累積LB膜のフォトダイオードの作成。2.AAA/SSSS/DDDなど各成分を多層化したLB膜から成るフォトダイオードの作成。3.A/SおよびS/D間の光誘起電子移動速度のナノ秒レーザーによる評価。4.上記電子移動速度のエネルギーギャップ則の検討。5.一分子内にA、S、D部位を有する折れ曲り型および直線型AーSーD三つ組両親媒性化合物の合成。6.折れ曲り型および直線型AーSーD三つ組分子の単分子膜によるフォトダイオードの作成。7.AーSおよびSーD二つ組両親媒性化合物の合成とこれらの化合物の光誘起電子移動速度のナノ秒およびピコ秒レーザーによる評価。8.A、S、D間の主としてビシクロ環による硬い結合による結合の合成化学的検討。原理は2枚の透明電極の間に電子受容体(A),増感色素(S),電子供与体(D)を電極面に垂直方向にこの順に配置し、Sの光励起により生成した電子と正孔をそれぞれAとDに渡し、ベクトル的に電荷分離し、さらにこれらを電極で取り出し光電変換を達成するものである。この空間配置は、A,S,Dの機能部位を有するそれぞれの両親媒性化合物をLB法で順次積み重ねるか、1分子内にA,S,D部位を有する両親媒性化合物を単分子膜として向きを揃えて並べて達成する。本年度はSとして励起寿命の長いピレンとルテニウムトリスビピリジン錯体を選び、LB膜積層系では、Aとしてピリジニウム,アントラキノン,ビオロゲン,テトラシアノキノジメタン部位を、Dとしてフェロセン部位を有する膜分子を用いた。分子内単分子膜系では、A-S-Dとしてビオロゲン-ピレン-フェロセン系を合成し、その光電変換能を検討した。後者の三組分子ではそれぞれの部位間の距離はメチレン鎖の長さにより調節した。透明電極としては、石英板上に金属を蒸着したものを用いた。安定な蒸着膜を得るために超高真空蒸着装置を購入した。光電荷分離効率を向上させるためには、i)A-S、又はD-S間の距離、ii)励起色素の酸化あるいは還元電位に対するA又はDの標準酸化還元電位、が如何にA-S,D-S間の電子移動速度定数、kgに影響を及ぼすかを明らかにしなければならない。

このためにkqをA又はDの存在下でのSの蛍光寿命測定より評価し、これらの因子とkqとの関係を定量的に把握し、フォトダイオード特性の最適化を図ることを試みた。これらの関係はある程度理論的予測と一致したが、いわゆるinverted regionでのkqの挙動については、更に多くのA又はDを用いて検討する必要がある。本研究は光合成の初期過程での光電荷分離機構を模した分子レベルでのフォトダイオードを作ることを目的としている.原理は2枚の透明電極の間に電子受容体(A),増感色素(S),電子供与体(D)を電極面に垂直方向にこの順に配置し, Sの光励起により生成した電子と正孔をそれぞれAとDに渡し,ベクトル的に電荷分離し,さらにこれらを電極で取り出し光電変換を達成するものである.この空間配置は, A, S, Dの機能部位を有するそれぞれの両親媒性化合物をLB法で順次積み重ねるか, 1分子内にA, S, D部位を有する両親媒性化合物を単分子膜として向きを揃えて並べて達成する.本年度もSとして励起寿命の長いピレンとルテニウムトリスビピリジン錯体を選び, LB膜積層系では, Aとしてピリジニウム,アントラキノン,ビオロゲン,テトラシアノキノジメタン部位を, Dとしてフェロセン部位を有する膜分子を用いた.分子内単分子膜系では, AーSーDとしてビオロゲンーピレンーフェロセン系を合成し,その光電変換能を検討した.後者の三組分子ではそれぞれの部位間の距離はメチレン鎖の長さにより調節した.透明分子ではそれぞれの部位間の距離はメチレン鎖の長さにより調節した.透明電極としては,石英板上に金属を蒸着したものを用いた.前年度に引き続き光電荷分離効率を向上させるために,エネルギーギャップ則を,各種電子受容体の単分子膜とピレンまたはルテニウムトリスビピリジン錯体の単分子膜との距離を一定に保って,この累積LB膜系の蛍光寿命の測定により検討した.AーSーD三組分子に関しては,光電変換効率におよぼす以下の因子についてより詳細に検討した. i)表面圧による配向制御の効果, ii)電極ー水溶液系での電極電位依存性, iii)AーS, SーD間の距離の効果iv)電子供与体がないAーS二組分子とAーSーD三組分子の比較による電子供与体の存在の効果.また直線状AーSーD分子の合成を主として,フリーデルクラフツ反応を利用して行った.本研究は光合成の初期過程での光電荷分離機構を模した分子レベルでのフォトダイオードう作ることを目的としている。原理は2枚の透明電極の間に電子受容体(A)、増感色素(S)、電子供与体(D)を電極面に垂直方向にこの順に配置し、Sの光励起により生成した電子と正孔をそれぞれAとDに渡し、ベクトル的に電荷分離し、さらにこれらを電極で取り出し光電変換を達成するものである。この空間配置は、A、S、Dの機能部位を有するそれぞれの両親媒性化合物をLB法で順次積み重ねるか、1分子内にA、S、D部位を有する両親媒性化合物を単分子膜として向きを揃えて並べて達成する。本年度もSとして励起寿命の長いピレンとルテニウムトリスビピリジン錯体を選び、LB膜積層系では、Aとしてビオロゲン、Dとしてフェロセンおよびフェロセンのアシル化誘導体部位を有する膜分子を用い、分子内単分子膜系では、A、S、Dとしてビオロゲン、ピレン、フェロセンを用い、その光電変換能について以下の項目について検討した。1)A/S/D又はD/S/A型累積LB膜のフォトダイオードの作成。2)AAA/SSSS/DDDなど各成分を多層化したLB膜から成るフォトダイオードの作成。3)A/SおよびS/D間の光誘起電子移動速度のナノ秒レーザーによる評価。
耐熱性細菌胞子における蛋白質-蛋白質間相互作用による発芽酵素の活性調節機構

枯草菌及び他の胞子形成最近における胞子発芽時における「key enzyme」である胞子ペプチドグリカン分解酵SleB及びその類似酵素を中心として、発芽装置の全構成蛋白質の物質論的同定及び各々の構造解析と各成分間の相互作用の検討を通した発芽誘起物質の受容から発芽関連酵素の活性化までの全容解明、また胞子形成期における発芽装置の形成過程の物質論的記述を最終目的とし、本研究計画期間内では休眠時や発芽時に発芽関連酵素と相互作用する蛋白質分子の検索と相互作用様式の検討、及び発芽酵素の活性制御機構の解明を具体的目標とした。その結果、以下の研究成果が得られた。1.Clostridium perfringens胞子発芽における[key enzyme」である胞子ペプチドグリカン分解酵SleCの不活性型前駆体を発芽時特異的にプロセシングして活性型に変換するプロテアーゼの同定に成功し、その性質を明らかにするとともに当該プロテアーゼ群をコードする遺伝子構造を明らかにした。2.コルテックス分解時に生じるムロペプチドの解析から、SleCがアミダーゼとトランスグリコシダーゼ活性を有する多機能酵素であることを示唆すると共に、SleCがコルテックス構造を局所的に弛緩させるのみで分解物を遊離させないことを明らかにした。3.枯草菌発芽特異的酵素をコードするsleB遺伝子とオペロンを形成するypeB遺伝子は、そのコードする蛋白質の推定一次構造が既知のペプチドグリカン分解酵素とは全く相同性を示さないものの、ypeB欠損株胞子におけるSleBの存在様式に影響を与えることを明らかにし、発芽時におけるSleB活性化との関連を示唆した。本年度においては、以下の研究成果が得られた。1.Clostridium perfringens胞子発芽における「key enzyme」である胞子ペプチドグリカン分解酵SleCの不活性型前駆体を発芽時特異的にプロセシングして活性型に変換するプロテアーゼの同定に成功し、その性質を明らかにするとともに当該プロテアーゼ群をコードする遺伝子構造を明らかにした。2.枯草菌発芽特異的酵素をコードするsleB遺伝子とオペロンを形成するypeB遺伝子は、そのコードする蛋白質の推定一次構造が既知のペプチドグリカン分解酵素とは全く相同性を示さないものの、ypeB欠損株の表現型がsleB欠損株のそれと全く同一であることからSleBの活性制御に関与する可能性が考えられた。そこで、YpeBの休眠胞子における様態について調べるための抗体作成に用いる抗原として、組換え体を大腸菌に発現させた。また、sleB遺伝子及びypeB遺伝子の欠損した枯草菌SL-1株に部位特異的変異を起こさせた両遺伝子を再導入するための準備段階として、野生型sleB-ypeBオペロンをSL-1株のamyE遺伝子に再導入して、得られた菌株の胞子が正常に発芽することを確認した。枯草菌及び他の胞子形成

最近における胞子発芽時における「key enzyme」である胞子ペプチドグリカン分解酵SleB及びその類似酵素を中心として、発芽装置の全構成蛋白質の物質論的同定及び各々の構造解析と各成分間の相互作用の検討を通した発芽誘起物質の受容から発芽関連酵素の活性化までの全容解明、また胞子形成期における発芽装置の形成過程の物質論的記述を最終目的とし、本研究計画期間内では休眠時や発芽時に発芽関連酵素と相互作用する蛋白質分子の検索と相互作用様式の検討、及び発芽酵素の活性制御機構の解明を具体的目標とした。その結果、以下の研究成果が得られた。1.Clostridium perfringens胞子発芽における「key enzyme」である胞子ペプチドグリカン分解酵SleCの不活性型前駆体を発芽時特異的にプロセシングして活性型に変換するプロテアーゼの同定に成功し、その性質を明らかにするとともに当該プロテアーゼ群をコードする遺伝子構造を明らかにした。2.コルテックス分解時に生じるムロペプチドの解析から、SleCがアミダーゼとトランスグリコシダーゼ活性を有する多機能酵素であることを示唆すると共に、SleCがコルテックス構造を局所的に弛緩させるのみで分解物を遊離させないことを明らかにした。3.枯草菌発芽特異的酵素をコードするsleB遺伝子とオペロンを形成するypeB遺伝子は、そのコードする蛋白質の推定一次構造が既知のペプチドグリカン分解酵素とは全く相同性を示さないものの、ypeB欠損株胞子におけるSleBの存在様式に影響を与えることを明らかにし、発芽時におけるSleB活性化との関連を示唆した。
郷土作家から学ぶ地域教育研究

本研究は、現代の中学・高校生を対象に、郷土岡山出身の作家・坪田譲治の作品から、発表された時代や作家としての成長を、その背景として読み解き、郷土への愛着と文学に対する新たな認識を育むための教育研究である。岡山で暮らす現在の中学・高校生が、言語芸術としての坪田譲治の作品を読み親しむことで、郷土の風土、文化を自覚し、自分の成長について考えを深めることをめざした。以下の内容で、坪田譲治作品の教材としての可能性を検証した。a.:アンケートによる坪田譲治受容及び郷土理解の実態調査・アンケート作成、アンケート実施(無記名、6月26日に実施)(配布総数614件、内容回収596件回収率97%)・アンケートを集約して、次の結果を得た*大半の生徒が名前も作品も知らない、郷土作家であることも知らない*名前だけ知っている生徒も、作品を読んでいる生徒は少なく、地域への関心が薄いb.:坪田譲治作品の教材応用研究・坪田譲治の人生、坪田譲治作品資料調査(国会図書館等での文献調査:東京等)により未収録作品を多く発見した資料収集(関係図書購入)と関連資料整理により、坪田譲治と地域を結ぶ傍証を多く得た譲治の三男・坪田理基男氏への取材調査(東京)への取材により、作品の持つ郷愁を理解・坪田譲治文学にみる郷土、風土と文化の抽出とその背景研究調査や取材結果から、譲治の生きた時代の地域情報を抽出した(データ処理→教材へ)c.:教材制作と研究授業の実施・Power Poin「坪田譲治の時代:岡山」.作成、他、提供を受けた映像素材数点を利用・研究授業の実施(校内12/7)、公開授業(岡山市デジタルミュージアム11/8,9,15,12/6)・成果のまとめ(12/17市民講座で成果報告、5月予定の県高等学校教育研究会で配布予定)本研究は、現代の中学・高校生を対象に、郷土岡山出身の作家・坪田譲治の作品から、発表された時代や作家としての成長を、その背景として読み解き、郷土への愛着と文学に対する新たな認識を育むための教育研究である。a.:アンケートによる坪田譲治受容及び郷土理解の実態調査・アンケート作成、アンケート実施(無記名、6月26日に実施)(配布総数614件、内容回収596件回収率97%)・アンケートを集約して、次の結果を得た*大半の生徒が名前も作品も知らない、郷土作家であることも知らない*名前だけ知っている生徒も、作品を読んでいる生徒は少なく、地域への関心が薄いb.:坪田譲治作品の教材応用研究・坪田譲治の人生、坪田譲治作品資料調査(国会図書館等での文献調査:東京等)により未収録作品を多く発見した資料収集(関係図書購入)と関連資料整理により、坪田譲治と地域を結ぶ傍証を多く得た譲治の三男・坪田理基男氏への取材調査(東京)への取材により、作品の持つ郷愁を理解・坪田譲治文学にみる郷土、風土と文化の抽出とその背景研究調査や取材結果から、譲治の生きた時代の地域情報を抽出した(データ処理→教材へ)c.:教材制作と研究授業の実施・Power Poin「坪田譲治の時代:岡山」.作成、他、提供を受けた映像素材数点を利用・研究授業の実施(校内12/7)、公開授業(岡山市デジタルミュージアム11/8,9,15,12/6)・成果のまとめ(12/17市民講座で成果報告、5月予定の県高等学校教育研究会で配布予定)
鋳物衝突吸収部品の開発

静的荷重下および動的荷重下おける,入り込み型吸収部材の軸圧潰に生じるピーク応力,平均応力に対する形状因子,材料因子などの影響を明らかにした.衝撃力のピークおよびエネルギー吸収能率を決定するパラメータである,衝撃力の平均値の予測手法や,それらの指標を支配する主な形状幾何および材料のパラメータなどを明らかにした.静的荷重下および動的荷重下おける,入り込み型吸収部材の軸圧潰に生じるピーク応力,平均応力に対する形状因子,材料因子などの影響を明らかにした.衝撃力のピークおよびエネルギー吸収能率を決定するパラメータである,衝撃力の平均値の予測手法や,それらの指標を支配する主な形状幾何および材料のパラメータなどを明らかにした.申請者は今年度,軽量かつ優れた衝撃吸収性能を持つ自動車用鋳造部材の開発について一連の研究を行い,従来の薄肉吸収部材の体系とは異なる新しい荷重制御型衝撃エネルギー吸収部材を提案するとともに,そのメカニズムを明らかにするために,理論的ならびに解析的な研究を行った.とくに,衝撃エネルギー吸収に影響を及ぼす各因子を解明してゆくためには,エネルギー吸収に伴う変形問題に対して高速計算機による数値シミュレーションを行い,その結果に基づいて形状因子,材料因子などによる影響を系統的に調べ,静的荷重下および動的荷重下おける,入り込み型吸収部材の軸圧潰に生じるピーク応力,平均応力に対する形状因子,材料因子などの影響を明らかにした.また,薄肉筒体における隔壁の役割や圧潰モードにおける表面波の役割について検討を行った.さらに,材料の加工硬化特性を考慮した場合の,衝撃エネルギー吸収部材の圧潰荷重の評価に関する予測についてもシミュレーション解析研究を行った.これらの研究に基づいて,小円錐を複数組み合わせて構成され,主に圧縮-膨張変形によってエネルギーを吸収する入り込み型吸収部材の衝突エネルギーの吸収メカニズムを明らかした.具体的に,入り込み型吸収部材の衝撃エネルギー吸収部材について,衝撃力のピークおよびエネルギー吸収能率を決定するパラメータである,衝撃力の平均値の予測手法や,それらの指標を支配する主な形状幾何および材料のパラメータなどを明らかにした.また,変形モードや潰れ代(潰れきる変形量)などについて検討を行い,変形モードと設計の関連性を指摘しながら,設計に指針を与えるための,変形モードを提案した.申請者は今年度,従来の薄肉吸収部材の体系とは異なる新しい荷重制御型衝撃エネルギー吸収部材のメカニズムを明らかにするために,理論的ならびに解析的な研究を行った.とくに,薄肉筒体における隔壁の役割や圧潰モードにおける表面波の役割について検討を行った.これらの研究に基づいて,小円錐を複数組み合わせて構成され,主に圧縮-膨張変形によってエネルギーを吸収する入り込み型吸収部材の衝突エネルギーの吸収メカニズムを明らかした.具体的に,入り込み型吸収部材の衝撃エネルギー吸収部材について,衝撃力のピークおよびエネルギー吸収能率を決定するパラメータである,衝撃力の平均値の予測手法や,それらの指標を支配する主な形状幾何および材料のパラメータなどを明らかにした.また,変形モードや潰れ代(潰れきる変形量)などについて検討を行い,変形モードと設計の関連性を指摘しながら,設計に指針を与えるための,変形モードを提案した.とくに,入り込み型吸収部材の軸圧潰におけるピーク応力,平均応力を支配する形状因子,材料因子について検討を行い,(a)形状因子(部材の肉厚,外径および傾斜角度)による影響,(b)材料因子(部材の塑性降伏や加工硬化特性)による影響,などを明らかにし,さらに検討結果に基づき,入り込み型吸収部材のピーク応力および平均応力を支配するマスターカーブを作成した.また,慣性力や材料のひずみ速度依存性による影響を明らかにするために,衝撃荷重に対する衝撃速度の影響を考慮した数値シミュレーションを実施すると同時に,変形モードに対する衝撃速度の影響を考慮した同様の数値シミュレーション,および隔壁をつける場合の衝撃速度の影響を考慮した同様の数値シミュレーションを実施した.吸収部材の軸圧潰における割れの発生を防ぐためには,2つの問題を明らかにしなければならない.1つは,部材の軸圧潰における最大ひずみを支配する形状因子,材料因子による影響を把握することである.もう1つは,その最大ひずみによる割れの発生と材料の伸びとの関係を把握することである.そのため,申請者は,まず,計算機による数値シミュレーションを実施し,上記2点の問題について明らかにした.すなわち,数値シミュレーションによる割れの生成に関する検討として,入り込み型吸収部材の軸圧潰における最大ひずみを支配する形状因子,材料因子について調べ,軸圧潰変形において,周方向ひずみの最大値の発生位置と発生時間,一つの座屈しわに関与する有効座屈波長と周方向ひずみの最大値の関係,入り込み型吸収部材の厚さや半径など幾何的寸法と周方向ひずみの最大値の関係,また材料因子(降伏応力,加工硬化特性)による影響などを明らかにした.また,提案する型吸収部材の準静的軸圧潰実験を行い,数値シミュレーションとの整合性も検討した.とくに,部材の表面に予め格子を描きビデオカメラの撮影および画像処理によって圧潰過程における各点のひずみの変化を調べ,その最大ひずみについて検討を行い,また,マイクロフォーカスX線CT装置を用いた断面撮影により,割れの起点について検討を行った.
構造ルールの相互影響を考慮する構造型データマイニングシステム

構造ルールは,複数の関連しあうルールとして定義され,単独のルールに比較してまとまった意味を表し,ユーザが興味を抱く場合がより多いと期待される.本研究では,発見候補となる構造ルールの集合とユーザが与えた構造ルールの集合が発見プロセスにおいて相互に影響し合うと仮定し,このような相互影響を考慮して興味深い発見対象を絞り込む汎用データマイニングシステムを確立した.まず,所属クラスを望ましいクラスに変更するために可変属性値の変更を提案する行動ルールを発見対象の表現として選択し,発見方式を考案してプロトタイプシステムとして実装した.このシステムは,行動属性などに関する領域知識を考慮して,ディスク上の巨大データから,悪いクラスを良いクラスに変更するための実現性が高い行動ルールを発見する汎用データマイニング手法となっている.各行動ルールの実現可能性は,両クラスに属す例集合から学習した素朴ベイズ分類子を用いて評価される.米国国勢調査データなどを用いた実験により,提案手法の有効性を示した.次に,構造型知識として自然と考えられる部分線形リストを,領域知識の種類を指定することなく情報圧縮に基づき発見する構造型データマイニングの着想を得た.この着想を,領域知識を考慮して例空間の一部分を説明する知識を発見することを補助する拡張最小記述原理とそのための探索手法として具体化した.探索方式は,3種類の発見的探索法を試み,最も記述長が短い仮説を返す方法である.これをプロトタイプシステムとして実装し評価したところ,高いノイズ耐性など種々の興味深い結果が得られた.なお,提案手法の基盤となる関連データマイニング手法や探索手法の開発も行った.構造ルールは,複数の関連しあうルールとして定義され,単独のルールに比較してまとまった意味を表し,ユーザが興味を抱く場合がより多いと期待される.本研究では,発見候補となる構造ルールの集合とユーザが与えた構造ルールの集合が発見プロセスにおいて相互に影響し合うと仮定し,このような相互影響を考慮して興味深い発見対象を絞り込む汎用データマイニングシステムを確立した.まず,所属クラスを望ましいクラスに変更するために可変属性値の変更を提案する行動ルールを発見対象の表現として選択し,発見方式を考案してプロトタイプシステムとして実装した.このシステムは,行動属性などに関する領域知識を考慮して,ディスク上の巨大データから,悪いクラスを良いクラスに変更するための実現性が高い行動ルールを発見する汎用データマイニング手法となっている.各行動ルールの実現可能性は,両クラスに属す例集合から学習した素朴ベイズ分類子を用いて評価される.米国国勢調査データなどを用いた実験により,提案手法の有効性を示した.次に,構造型知識として自然と考えられる部分線形リストを,領域知識の種類を指定することなく情報圧縮に基づき発見する構造型データマイニングの着想を得た.この着想を,領域知識を考慮して例空間の一部分を説明する知識を発見することを補助する拡張最小記述原理とそのための探索手法として具体化した.探索方式は,3種類の発見的探索法を試み,最も記述長が短い仮説を返す方法である.これをプロトタイプシステムとして実装し評価したところ,高いノイズ耐性など種々の興味深い結果が得られた.なお,提案手法の基盤となる関連データマイニング手法や探索手法の開発も行った.構造ルールは,複数の関連しあうルールとして定義され,単独のルールに比較してまとまった意味を表し,ユーザが興味を抱く場合がより多いと期待される.本研究の目的は,発見候補となる構造ルールの集合とユーザが与えた構造ルールの集合が発見プロセスにおいて相互に影響し合うと仮定し,このような相互影響を考慮して興味深い発見対象を絞り込む汎用データマイニング手法を確立することである.本年度は,構造ルールの相互影響を考慮して構造ルールの集合を発見する構造型データマイニング手法を開発してプロトタイプシステムとして実装し,比較的小規模な米国国勢調査データを用いてその有効性を評価した.最初に,入手済みのデータを用い,構造ルールの相互影響を考慮する場合の利点と課題について調査し,基礎データを得た.次に,調査と基礎データに基づき,可変属性の値を変更することにより所属クラスを変更する型のルールを興味深い構造ルールの知識表現として選択し,構造ルールが提案する属性値変化の影響を考慮する評価規準,および発見プロセスを実現可能にする効率的探索手法を考案・開発した.次に,考案・開発した手法群をプロトタイプシステムとして計算機に実装した.最後に,実験と結果分析のサイクルを繰り返し,開発した手法と構築したプロトタイプシステムの有効性をユーザ実験で評価し,有望な結果を得た.購入した開発実験用計算機は期待通り高性能であり,研究を遂行する上できわめて有用であった.なお,提案手法の基盤となる関連データマイニング手法や探索手法の開発も行った.構造ルールは,複数の関連しあうルールとして定義され,単独のルールに比較してまとまった意味を表し,ユーザが興味を抱く場合がより多いと期待される.本研究の目的は,発見候補となる構造ルールの集合とユーザが与えた構造ルールの集合が発見プロセスにおいて相互に影響し合うと仮定し,このような相互影響を考慮して興味深い発見対象を絞り込む汎用データマイニング手法を確立することである.本年度は,昨年度開発した手法とプロトタイプシステムを分析し,効率向上を主目的に再開発を行い最終システムとした.このシステムは,行動属性などに関する領域知識を考慮して,ディスク上の巨大データから,悪いクラスを良いクラスに変更するための実現性が高い行動ルールを発見する汎用データマイニング手法となっている.各行動ルールの実現可能性は,良いクラスに属す例集合から学習した素朴ベイズ分類子を用いて評価される.米国国勢調査データなどを用いた実験により,提案手法の有効性が示された.分析の際,構造型知識として自然と考えられる部分線形リストを,領域知識の種類を指定することなく情報圧縮に基づき発見する構造型データマイニングの着想を得た.

この着想を,領域知識を考慮して例空間の一部分を説明する知識を発見する拡張最小記述原理とそのための探索手法として具体化した.探索方式は,大きく分けて全探索法と発見的探索法に分けられ,全探索法の速度を向上するための分岐限定法も考案・実装した.このアプローチに基づく手法も開発し,プロトタイプシステムとして実装した.このプロトタイプシステムを用いた初期実験により,高いノイズ耐性など種々の興味深い結果が得られた.なお,提案手法の基盤となる関連データマイニング手法や探索手法の開発も行った.
パケット通信に基づくチップ内高速多値データ転送VLSIの開発

近年の大規模集積回路(VLSI)は,高性能ハイエンドマイクロプロセッサにおいて数十億個のトランジスタが集積できるまでに微細化技術が発展してきている.これらは,モジュールやIPコアといったある機能でまとまった形でチップの一部の領域を占めている.プリント基板上でも1チップ上でもシステムのアーキテクチャはほぼ同じで,そのシステムを制御するCPUが存在し,各機能ブロックや内部メモリのデータ転送や制御を行う.各ブロックはデータのやり取りのため,ある幅を持つ配線の束,すなわちバス,で接続されている.データ転送頻度と占有面積の効率のよい共通バス形式では,CPUの負担を軽くするためDMA方式が取られていたが,この方式にも改善の余地があり,前年度までに多値回路を活用した新しいパケット転送を模したデータ転送方式を提案し,シミュレーションによりその効果を実証してきた.本年度は,さらなる高性能化のアプローチとして多値回路の高性能化を目指した.すなわち,アナログ回路等でオペアンプやメモリのセンスアンプ等,利得の高い増幅器として使用されている差動増幅器(差動対回路)に着目し,これを多値入力の識別およびスイッチングに活用することで高性能化を図っている「多値差動ロジック」にっいて研究をさらに推し進めた.低消費電力化のために演算時にのみ電流源をアクティブにする動的電流源制御や,仮想接地の役目をするゲート容量を挿入することで貫通パスのないダイナミック電流源を提案し,その有用性を示してきた.また,特にバスで問題となると考えられる近接配線に伴うクロストークに起因するノイズ除去機能を持った新しい回路方式も提案し,チップ上でその効果を明らかにした.これらの成果は,チップ内高速データ転送のみならず,演算回路の高性能化等に活用が可能であるため,本課題の研究結果は,他の集積回路技術に広く水平展開できるものと考えられる.本年度は,まず,従来のチップ内バスデータ方式の問題点の洗い出しを行った.すなわち,ダイレクト・メモリ・アクセス(DMA)方式における2つの転送ボトルネックについての考察を行った.(1)アドレスバスおよびデータバスにバス配線資源を機能的に分けアドレスとデータの組を1回のデータ転送で送受信しているため,限られた配線資源においては,データの配線に占める割合が低下してしまう.(2)DMAコントローラ(DMAC)がバス転送の集中管理を行っているため,データ転送がDMACを介在した2ステップとなり,転送速度が低下してしまう.以上の転送ボトルネックが発生していることを明らかにした.次いで,パケット通信プロトコルを活用した新しいチップ内データ転送方式を考案した.すなわち,限られたバス資源を時分割で機能割当てを行い,また,制御を各モジュールに分散させることで転送ステップを減少させる方式を提案した.(1)ブロックデータの開始アドレス,データサイズ等のアドレス情報をバス幅最大で転送を行う.さらにバス幅最大でデータのみの転送を連続して転送完了まで実行する.以上のことから,バスに対するデータ密度が最大で2倍に増加できる.(2)DMACのようなバスの集中管理を各モジュールで分散して行うことで,データ転送に要するステップ数を1ステップに減少させた.これにより,最大で2倍の高速化が実現できる.(3)1本のバスに2値データを転送するのではなく,4値データを活用することで最大2倍の転送量増加が見込める.以上の3点の方式を融合による相乗効果で,従来方式に比較して最大8倍の高速転送が実現できる.この方式に関する研究成果は,多値論理研究で最も権威のあるISMVL(多値論理国際シンポジウム)に2004年に採録され,また,電子情報通信学会の英文誌Cに2004年に発表された.本年度は,チップ内データ転送を高速化するために必要な多値回路技術の高性能化を行った.現在の半導体チップは,動作周波数の向上による高速演算も重要であるが,高密度化による消費電力増大の問題の解決も必須である.そのため,ダイナミック動作に基づく多値差動ロジックを提案し,その評価を行った.この手法は2つあり,(1)電流源を動的に制御し無駄電力を低減させる方法,および(2)差動ロジック自身がダイナミック動作し,電流パスをカットし低電力化を達成する方法がある.まず,(1)について,54ビット乗算器に活用したところ,従来2値CMOS回路に比較して演算速度を保つよりむしろ1.3倍の高速化を達成しつつも,消費電力を約75%削減できた.(2)について,Signed-Digit数全加算器に活用したところ,従来2値CMOS回路に比較して演算速度を同等に保ったまま,60%以上の消費電力削減に成功した.また,回路の信頼性について多値回路技術においては,2値回路に比較してノイズマージンが小さいといった性質があり,さらに近年の微細化に伴いシグナル・インテグリティ問題が顕著化し,特に隣接配線のクロストークノイズによる誤動作が問題となっている.そこで差動対回路を2個相補動作させさらに差動シュミット・トリガ回路を並列に動作させることにより,パルス状の同相ノイズが印加されても,ほぼそのノイズを除去できる回路技術を提案した.これにより,データ転送時に発生が予想されるクロストークノイズ問題を解決できるものと考えている.従来までの多値回路の研究では,記憶動作はダイナミック形であり,パイプライン等に向いていた.しかしながら,静的な記憶要素であるスタティックラッチやフリップフロップ等の実現は困難であった.ここで,ダイナミック差動ロジックとインバータループを組み合せることで,高速かつ低消費電力な4値フリップフロップの構成に成功した.