hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
枯草菌機能未知必須遺伝子の機能解析

機能未知必須遺伝子の機能を解明するために、遺伝学的手法を用いて解析を行った。枯草菌の機能未知必須遺伝子の一つであるyneSについて温度感受性変異株(Ts株)をPCRにより変異を導入した株をスクリーニングすることによって取得した。そして、このTs株を非許容温度で生育させることによって、この変異に対する抑圧変異株を取得した。この抑圧変異の位置を同定した結果、glpD (glycerol-3-phosphate dehydrogenase)への挿入変異によって引き起こされたフレームシフトによって遺伝子が破壊されていることが明らかとなった。glpDは非必須遺伝子で、この破壊株ではグリセロール-3-リン酸(G3P)の細胞内濃度が上昇することが報告されている。従って抑圧変異株ではglpDの細胞内濃度を上昇させることによって温度感受性を抑制していることが考えられた。実際にG3Pもしくはグリセロールを培地に添加することによってTs株は高温での生育が可能となった。しかし、yneSを減少させた場合にはG3Pもしくはグリセロールを添加した場合でも生育できなかった。yneSの機能をG3Pが代替することは不可能であったことからG3P合成後の段階に関与していることが示唆された。G3Pはリン脂質合成経路の最初の基質であることから、yneSはこの経路へ関与していると考えられる。この経路は細胞にとって必須の経路であるが最初の段階で働く酵素だけは現在まで枯草菌を含む多くの生物では明らかとなっていない。^<32>Pを用いてリン脂質のin vivo標識実験を行った結果、yneSのTs株では非許容温度においてリン脂質の合成が最初の段階から停止していた。したがって、これらの結果からもyneSはリン脂質合成経路の最初の段階から関与していることが強く示唆された。なお、本研究の成果に関しては現在論文発表の準備を進めている。機能未知遺伝子の機能を明らかにするために、第一次スクリーニングとして酵母two-hybrid法(Y2H)による蛋白質間相互作用解析を行った。枯草菌の機能未知必須遺伝子(yacA,ydiB,ydiC,ykqC,ylaN,yloQ,ymdA,yqeI,yqjK,ywlC)のORF全長を用いたベイトクローンを作製した。また膜貫通ドメインの存在は擬陽性を増加させる傾向があるため、ymdAは膜貫通ドメインを除いたC末端(25-520aa)を用いたベイトも作製した。作製した11個のベイトと超音波破砕法により作製したゲノムライブラリーを用いてY2H法によるスクリーニングを行い59組の相互作用を検出した。そして、その結果をベイト間での出現頻度、オーバーラップの有無等を指標として分類したところ、いくつかの興味深い相互作用が見いだされた。そこで今回はその中でも信頼度の高かったYmdA-YkuA、YlaN-EzrAについて解析を行った。それぞれのライブラリープラスミドを酵母から回収し、数種のベイトと組み合わせたマトリックスアプローチによる相互作用の確認を行ったところ、どちらの相互作用も自己活性化や非特異的な相互作用ではないことが確認された。そこで、ライブラリープラスミドに含まれるYkuAとEzrAの挿入断片からベイトを作製し再びライブラリースクリーニングを行った。その結果、YlaNについてはEzrAとの相互作用は確認されなかったが、YmdAはYkuAをベイトとした場合にもYmdAとの相互作用が検出された。スクリーニングによって双方向からの相互作用が検出されたためY2Hの結果としては非常に信憑性が高い結果だと考えられる。YkuAは細胞壁を合成するペニシリン結合タンパク質の一種であると予想されているため、YmdAは細胞壁の合成に何らかの関与をしている可能性が示唆された。
水惑星学創成に向けた太陽系探査

本計画研究は、「第1段階(H29・30年度):はやぶさ2探査での観測データの取得準備、近傍観測」、「第2段階(H31・32年度):微惑星・水惑星・氷衛星の水・物質循環に関する地球科学データの抽出」、「第3段階(H33年度):微惑星・水惑星・氷衛星の水・物質循環モデルの構築」からなる。はやぶさ2探査が予定通り進行していることにより、本年度は、小惑星リュウグウのリモートセンシング観測およびそのデータ解析に従事した。得られたリモートセンシングデータから、リュウグウが、小惑星帯に存在した母天体の衝突破壊による破片の再集積で形成されたラブルパイル天体であり、その母天体は水ー岩石反応を生じていることが明らかとなった。これらの結果は、査読付き原著論文としてScience誌(Kitazato et al. 2019; Sugita et al. 2019; Watanabe et al. 2019)やAstrophysical JournalLetters誌(Hirabayashi et al. 2019)に掲載されることとなった。リュウグウの解析に加え、計画班では、将来の火星地下県探査のためのツール開発も行っている。火星には凍土層や水-岩石反応で形成された含水鉱物層が地下に広域的に分布しており、地下圏探査の重要性が示唆されている(Usui et al. 2017 Nature)。我々は、レーダーサウンダー技術を応用し、地下水圏の露出部分であるクレーター壁や渓谷から内部へと続く、地下水圏の水平分布(右図のシンボル部分)を取得する技術を開発した。本技術を火星全域に展開することにより、これまで推察の域を出なかった火星地下水圏マップが作成され、表面地質マップとの対比により、火星表層(大気圏)と内部(水圏)との相互進化解明の鍵を握る地下圏進化への理解へと発展することが期待される。はやぶさ2探査が計画通りに進んでいるため、その解析および成果発表とも予定通り進んでいる。はやぶさ2探査で獲得したデータ解析の技術や知見を、他の太陽系天体観測へと展開すべく、はやぶさ2に従事していたPDの一部を段階的に、火星および氷衛星の探査データ解析プロジェクトへと移行していく。本計画研究は、「第1段階(H29・30年度):はやぶさ2探査での観測データの取得準備、近傍観測」、「第2段階(H31・32年度):微惑星・水惑星・氷衛星のの水・物質循環に関する地球科学データの抽出」、「第3段階(H33年度):微惑星・水惑星・氷衛星の水・物質循環モデルの構築」からなる。H29年度は小惑星リュウグウへの到着に備えた観測・データ処理準備を行った。(1)熱物性・地形観測チームは、観測データの処理・解析ツールの準備模擬訓練に加え、熱物性モデルおよび天体形状モデルの構築準備を行った。さらに米国アリゾナ大学・カリフォルニア工科大学と共同で、画像処理技術と形状モデル作成技術を改良した。(2)衝突実験チームは、リュウグウの表面状態を模擬した試料を用い衝突実験を行った。模擬試料に含まれる構成粒子の種類・サイズ・空隙率・結合強度を系統的に変化させた実験を行い、衝突クレーター孔のサイズと放出物の速度分布の標的依存性を決定した。(3)可視・近赤外分光チームは、観測データの処理・解析ツールの準備・模擬訓練に加え、リュウグウ模擬試料および、存在が予想されうる全ての鉱物種に関し、実験室内においてレファレンスとなる分光データを取得した。

はやぶさ2探査が計画通りに進んでいるため、その解析および成果発表とも予定通り進んでいる。はやぶさ2探査で獲得したデータ解析の技術や知見を、他の太陽系天体観測へと展開すべく、はやぶさ2に従事していたPDの一部を段階的に、火星および氷衛星の探査データ解析プロジェクトへと移行していく。はやぶさ2の解析が本格化するため、PDを当初の予定通り、H30年からは4名に増加し、探査運用およびデータ解析の効率化を図る。分担者は引き続き、はやぶさ2に関連したデータ解析業務に集中する。
遷移金属錯体とルイス酸による新規有機金属化合物の合成とその触媒反応への応用

有機化学において遷移金属およびルイス酸それぞれがここに果たす役割は非常に大きい。しかしその両者を有効に組み合わせて新たな反応を構築している例はほとんどない。一方、重合反応においては遷移金属錯体触媒とルイス酸との組み合わせは最も一般的な触媒系として使用されているが、合成反応にこの触媒系を応用しようという試みはなされていなかった。これまでに、合成化学的に効率の良い結合形成反応が重合反応に応用されることがあってもその逆はなかったことに着目し、遷移金属錯体触媒とルイス酸という組み合わせを検討し研究計画の立案を行った。すなわち、重合反応において鍵中間体である有機金属化合物を実際に遷移金属錯体とルイス酸から合成、あるいは発生させる一般性の高い方法を確立しその構造、反応性を明らかにすることを目的としている。そしてこれらの研究により得られた知見をもとに遷移金属とルイス酸との組み合わせから生じる有機金属錯体を鍵中間体とする触媒的合成反応の構築を行う。すでにη^2-エノンパラジウム錯体と種々の典型金属ルイス酸との反応から、η^3-1-メタロキシアリル錯体を合成、単離しており、これらの反応性も詳細に検討している。また、昨年度には、シリルトリフラートを用いることで、η^3-シロキシアリルパラジウム錯体が発生することを確認し、系中で発生したこの錯体をジシランで捕捉することによりジシランのエノンへの触媒的共役付加反応の構築に成功している。そこで平成15年度は、典型金属ルイス酸、ケイ素親電子剤といった金属ルイス酸から、ブレンステッド酸や炭素親電子剤へと展開し、新たな結果を得た。ブレンステッド酸としてトリフルオロメタンスルホン酸を用いて実験を行ったところ、η^3-1-ヒドロキシアリルパラジウムおよび白金錯体が合成、単離できた。η^3-1-ヒドロキシアリル構造を有する遷移金属錯体は、これまでに報告例がない。なお、この系に関する予備的な結果は既に平成14年度に得ていたが、今年度は、ヒドロキシアリル錯体の生成経路に関する知見を得たほか、ヒドロキシアリル白金錯体のβ-ケトアルキル錯体への異性化とその反応機構に関する考察を加えることができた。また、炭素親電子剤を用いた場合には、脱離基の性質によりカルボニル酸素への新電子付加によってη^3-1-アルコキシアリル錯体を与える場合と、酸化的付加によりアルキル錯体を与える場合とがあることを見いだした。なお、白金錯体を用いることによりエノン錯体-ルイス酸付加体に関するより詳しい知見が得られると考え、η^2-エノン白金錯体と典型金属ルイス酸との反応を行ったところ、パラジウムの場合と同様に白金のルイス酸付加体を得ることができ、NMRおよびX線構造解析の結果を詳しく検討することでさらなる知見を得ることができた。有機化学において遷移金属およびルイス酸それぞれが個々に果たす役割は非常に大きい。これまでに合成化学的に効率のよい結合形成反応が重合反応に応用されることがあってもその逆はなかったことに着目し、遷移金属錯体触媒とルイス酸という組み合わせを検討し研究計画の立案を行った。すなわち、重合反応の素反応において鍵中間体である有機金属化合物を実際に遷移金属錯体触媒とルイス酸から合成、あるいは発生させる一般性の高い方法を確立しその構造、反応性を明らかにすることを目的としている。すでにη^2-エノンパラジウム錯体と種々の典型金属ルイス酸との反応から、双性イオン構造をしたη^3-1-メタロキシアリル錯体を合成、単離しており、これらの反応性も詳細に検討している。そこで平成14年度は、ルイス酸のかわりにブレンズデッド酸を用いることでη^3-ヒドロキシアリル錯体が合成できるのではないかと考え、これを検討した。ブレンステッド酸としてトリフルオロメタンスルホン酸を用い反応を行った結果、期待した錯体が生成することが確認できた。η^3-ヒドロキシアリル構造は、これまでに全く報告例がない。白金のエノン錯体を用いてもパラジウムの場合と同様にη^3-ヒドロキシアリル白金錯体が合成できた。さらに、シリルトリフラートを用いるとη^3-シロキシアリルパラジウム錯体が生成し、系中で発生させたこの錯体をジシランで捕捉することによりジシランのエノンへの触媒的共役付加反応を構築できた。

そしてこれらの研究により得られた知見をもとに遷移金属とルイス酸との組み合わせから生じる有機金属錯体を鍵中間体とする触媒的合成反応の構築を行う。すでにη^2-エノンパラジウム錯体と種々の典型金属ルイス酸との反応から、η^3-1-メタロキシアリル錯体を合成、単離しており、これらの反応性も詳細に検討している。また、昨年度には、シリルトリフラートを用いることで、η^3-シロキシアリルパラジウム錯体が発生することを確認し、系中で発生したこの錯体をジシランで捕捉することによりジシランのエノンへの触媒的共役付加反応の構築に成功している。そこで平成15年度は、典型金属ルイス酸、ケイ素親電子剤といった金属ルイス酸から、ブレンステッド酸や炭素親電子剤へと展開し、新たな結果を得た。ブレンステッド酸としてトリフルオロメタンスルホン酸を用いて実験を行ったところ、η^3-1-ヒドロキシアリルパラジウムおよび白金錯体が合成、単離できた。η^3-1-ヒドロキシアリル構造を有する遷移金属錯体は、これまでに報告例がない。なお、この系に関する予備的な結果は既に平成14年度に得ていたが、今年度は、ヒドロキシアリル錯体の生成経路に関する知見を得たほか、ヒドロキシアリル白金錯体のβ-ケトアルキル錯体への異性化とその反応機構に関する考察を加えることができた。また、炭素親電子剤を用いた場合には、脱離基の性質によりカルボニル酸素への新電子付加によってη^3-1-アルコキシアリル錯体を与える場合と、酸化的付加によりアルキル錯体を与える場合とがあることを見いだした。なお、白金錯体を用いることによりエノン錯体-ルイス酸付加体に関するより詳しい知見が得られると考え、η^2-エノン白金錯体と典型金属ルイス酸との反応を行ったところ、パラジウムの場合と同様に白金のルイス酸付加体を得ることができ、NMRおよびX線構造解析の結果を詳しく検討することでさらなる知見を得ることができた。
高次情報抽出のためのモデル融合型統計解析手法の開発研究

データから有用な情報を抽出するためには,統計解析が必要不可欠である.統計解析はその目的から大きく2種類に分けることができる.1つ目は将来を予測する解析,2つ目はデータ間の関係性を把握する解析である.これらの解析を行うための方法論は,その目的が異なるという性質上,これまでそれぞれ独立に発展してきた.本研究では,予測と関係性把握を同時に行うための統計解析手法を開発するとともに,開発した手法を様々な実データへ適用し,新たな知識発見を狙う.データから有用な情報を抽出するためには,統計解析が必要不可欠である.統計解析はその目的から大きく2種類に分けることができる.1つ目は将来を予測する解析,2つ目はデータ間の関係性を把握する解析である.これらの解析を行うための方法論は,その目的が異なるという性質上,これまでそれぞれ独立に発展してきた.本研究では,予測と関係性把握を同時に行うための統計解析手法を開発するとともに,開発した手法を様々な実データへ適用し,新たな知識発見を狙う.
上皮性ガン細胞の増殖・接着におけるカルパイン・カルパスタチン系の役割

カルパインは、細胞質内に存在し、カルシウムによって活性化されるシステインプロテアーゼである。その生理機能の解明は端緒についたばかりである。本研究では、細胞の形態形成や接着との関係に着目し、細胞内でカルパインの作用を受ける接着関連分子の検索を行うとともに、カルパインの細胞への作用を検討するためにカルパイン高発現株(上皮性ガン由来KB細胞)を樹立し検討した。その結果、インテグリンβ3鎖の細胞質領域がカルパインによって特異的に切断されることを見いだした。さらに、細胞質領域に相当する合成ペプチドを用いて、切断部位を同定した。細胞レベルでも同様の反応が生じていることを検討するために、この情報を用いて分解産物特異的抗体を調製し、用い細胞レベル(血小板)においてもカルパインの活性化に伴って限定分解が生じることを示した。既に、接着現象がカルパイン活性化に影響を与えることを見いだしており、接着とカルパイン活性化は直接・間接に相互作用していると考えられる。また、KB細胞にカルパインcDNAを導入することにより、カルパイン高発現株を樹立した。その結果、カルパインは細胞の進展性・移動性を昂進させる作用のあることを見いだした。また、これはアクチンフラメントの制御を等した形態形成・接着を介した作用であることを示唆する結果が得られた。
牛白血病の発症機転と発症抑制因子の探索

地方病性牛白血病(EBL)は牛白血病ウイルス(BLV)感染に起因する。本病はわが国では東北地方において地域的に多発し、BLV感染牛もかなり高率にみられ、その経済的損失も大きい。また第二の側面として、BLVと人の成人T型白血病の原因ウイルスであるHTLVがpX遺伝子を始め全ての遺伝子領域において近似性を有することが判明し、人類の悪性疾患のモデルとして多大の期待が寄せられている。しかしBLV感染から発がんにいたる機序、生体内のリンパ器官の動態など不明な点が多い。BLVに感染した牛のごく一部は、非常に長い潜伏期間を経て白血病となる。感染動物のうち多くは、BLVに感染し抗体陽性となるが、健康であり無症候キャリアーである。病態が進むと、3035%の感染動物は持続性リンパ球増多症を呈する。この時期の牛では特殊なB細胞集団、すなわちBoCD5陽性B細胞(B1a細胞)が増殖し、B1a細胞でのBLVプロウイルスの保有率は劇的に増加し、ウイルス遺伝子の発現も増加する。感染動物の1%以下のものは、さらに病態が進行し白血病を発症し(腫瘍形成し)、死に至る。4年間の研究で、ウイルスのtax遺伝子の活性型の違いはヒツジの病原性に影響しないこと、ヒツジにおける主要組織適合抗原(MHC)の違いは感受性や病原性と関連があり、MHCが抵抗性であるヒツジではウイルスに対して強い液性および細胞性免疫が誘導されること、ウイルスに感染したヒツジではリンパ球のアポトーシスの抑制が見られ、リンパ球の増殖が促されること、および持続性リンパ球増多症や腫瘍期の牛では、腫瘍壊死因子受容体II型の発現の亢進が見られた。以上、EBLの発症と抑制に関連する因子の一端が明らかになった。【目的】ヒツジMHC(OLA)クラスII遺伝子群の中でβ鎖をコードするDRB1は高度に多型性に富み、さらに、疾患との関連性も強く示唆されている。我々は、DRB1の第2エクソンがコードするβ鎖の70/71位のアミノ酸残基がR/Kであるアリルをヘテロで保有する個体は牛白血病ウイルス(BLV)誘発性の白血病発症に抵抗性に、一方、70/71位がS/Rであるアリルを保有する個体は感受性を示すことを報告している。今回我々は、ヒツジを用いたBLV実験感染を行い、抵抗性と感受性のアリルによって誘導される免疫応答の差異について比較検討した。【方法:結果】OLA-DRB1第2エクソンの70/71位のアミノ酸残基がRK/RKおよびRK/SRである個体を各2頭ずつ選抜し抵抗性群、SR/SRである個体を4頭選抜し感受性群とし、各々にBLV感染牛の血液1mlを皮下接種した。接種後51週目までに、両群においてウイルス動態に明確な差は認められず、そのレベルは低く維持されていた。抵抗性群では、IgM陽性細胞の増加と中和抗体の上昇が観察された。一方、感受性群は、リンパ球幼若化試験においてBLV抗原に対して高反応性を示した。またBLV由来ペプチドを添加した結果、TcおよびBエピトープペプチドに対し高反応性を示したが、Thエピトープペプチドに対しては反応は認められなかった。さらに、感受性群においてBLV抗原によって誘導されるリンパ球幼若化反応系に単クローン性抗体(MHCclassI、classII、CD4、CD8)を添加した。これらの全ての抗体により濃度依存性に増殖反応が抑制されたことから、BLV抗原に対する増殖反応はMHC依存性であることが証明された。【考察】

BLV感染羊においてMHCのアリル間おいて免疫応答に差異があること、特に、抵抗性群ではBLVに対する中和抗体が強く誘導されることが明かとなった。以上のほかBLV感染羊由来末梢血単核球のex vivo培養においてCD5陰性B細胞が特異的にアポトーシスの抑制を誘導することを見いだした。この抑制にはFasレセプターの発現抑制が関与している可能性が示唆された。【目的】腫瘍壊死因子(TNF)は多機能をもち、その作用機序はI型受容体(TNFR I)またはII型受容体(TNFR II)への結合によって規定されている。すなわち、TNFR Iへの結合ではアポトーシス、TNFR IIへの結合では抗アポトーシス作用という相反する応答が誘導される。今回我々は、TNF-αおよびTNF受容体が牛白血病ウイルス(BLV)誘発性白血病の病態進行にどのように影響しているか否かを検討する目的で、BLV感染牛の末梢血単核球(PBMC)の組み換え牛TNF-αへの応答性を検討し、TNFレセプター発現性との関係について検討した。【方法・成績】無症状キャリアー(AL)期32頭、持続性リンパ球増多症(PL)期21頭および腫瘍形成期5頭の各ステージのBLV感染牛および対照牛20頭におけるTNF-α応答性を検討した結果、対照群は低反応性を示したが、BLV感染牛、とくに(PL)期のPBMCはTNF-αに対し高反応性を示した。また、各ステージ牛のPBMCにおけるTNFR IおよびTNFR IIの発現について検討した結果、TNFR Iの発現に明らかな差は認められなかったが、TNFR IIの発現はPL期では、対照群に比べ高いことが認められた。さらに、BLV感染発症牛(腫瘍期)の腫瘍組織(リンパ節)のTNFR IおよびTNFR IIの発現について検討した結果、正常組織にくらべ腫瘍組織のTNFR II発現の上昇が認められた。【結論】BLV感染牛の異なる感染ステージにおいてTNF-α応答性に差異があること、特に、PL期および腫瘍期では増殖反応が強く誘導されることが明らかとなった。PL期や腫瘍期のPBMCや腫瘍組織においてTNFR IIの発現亢進が認められたことから、TNFレセプターI、IIの発現バランスがBLV感染症の病態進行に重要なかかわりを持つこと〓1.目的:CD4細胞のBLVに対する反応性をリンパ球幼若化反応によって測定する。2.材料および方法:BLV感染実験ヒツジ4頭に関して、以下の方法でCD4細胞の幼弱化反応を測定した。PBMCからマグネチックビーズ法によりCD4細胞を分離した。抗原提示細胞として、同じ個体のPBMCを予め24時間培養し、mitomycin Cで20分間処理した。これと分離したCD4細胞とNon-CD4細胞とを混合し、不活化BLV抗原を加え6日間培養を行い、最後の16時間に3H-Tymidineを添加してセルハーベスターにて細胞を回収し、液体シンチレーションカウンターにて放射活性を測定した。3.結果および考察:CD4陽性T細胞の活性が病態の進行が認められているヒツジ(No.279)においては測定されたが、新たに感染させたヒツジ(Nos.55,194,199,200)においてはまだBLV抗原に対しての反応が認められなかった。リンパ球のSubpopulationにおいては多少の変動はあったが、接種前およびコントロールのヒツジに比べ有意差は認められなかった。今回の実験でCD4細胞はin vitroにおいて活性が測定された。しかし、BLV抗原に対する抗原特異性反応とは言えなかった。
任意形状の微視構造を有する構造材料力学挙動の新しい数値解析

複数の介在物を含んだ複合材料の局所的な材料挙動および平均的な材料特性については,介在物が楕円体である場所を除き,解析的な解が存在しない.したがって有限要素法や境界要素法などの数値手法が用いられるが,両者はいずれも局所的材料挙動のみの把握を,しかも各論的にしか行なえない.ここではHashinとShtrikmanの変分原理を用い,有限要素法的な近似解法を採用した数値解析法が提案された.これを用いると,弾性で介在物が楕円体ではない場合はもちろん,非弾性の場合にも簡単に応用・解析ができ,さらに対象物が無限体であるとして,その平均挙動を求めることも,任意形状の介在物を含む物体に対して容易なはずである.数値解の精度を検討するために,楕円体等の解析解との比較を行い,かなり荒い要素分割でも十分な精度で局所的な応力および平均弾性が求まることを明らかにできた.また,複数の介在物が存在する場合に,その距離と介在物同志の相互作用を定量的に示し,体積比率あるいは介在物の代表寸法との比率でどのくらいの範囲なら,いわゆる森・田中理論的な相互作用の評価で十分であるのかを明らかにした.また,介在物形状が多角形である場合,近年一部の研究者で言われているように,奇数角形の場合の内部応力の強い非一様性を定量的に示し,確かに偶数角形の内部応力はほぼ楕円体のそれで近似しても工学的には十分な結果が得られることを数値的定量的に示すことができた.これにより,いわゆる楕円体の場合のEshelbyのテンソルの多角形の場合の補正係数のようなものを算定できるようになった.もちろん,通常の砂粒や骨材ぐらいの形状であれば,楕円体による解析で工学的には十分な答えが得られることも定量的に示すことができた.複数の介在物を含んだ複合材料の局所的な材料挙動および平均的な材料特性については,介在物が楕円体である場所を除き,解析的な解が存在しない.したがって有限要素法や境界要素法などの数値手法が用いられるが,両者はいずれも局所的材料挙動のみの把握を,しかも各論的にしか行なえない.ここではHashinとShtrikmanの変分原理を用い,有限要素法的な近似解法を採用した数値解析法が提案された.これを用いると,弾性で介在物が楕円体ではない場合はもちろん,非弾性の場合にも簡単に応用・解析ができ,さらに対象物が無限体であるとして,その平均挙動を求めることも,任意形状の介在物を含む物体に対して容易なはずである.数値解の精度を検討するために,楕円体等の解析解との比較を行い,かなり荒い要素分割でも十分な精度で局所的な応力および平均弾性が求まることを明らかにできた.また,複数の介在物が存在する場合に,その距離と介在物同志の相互作用を定量的に示し,体積比率あるいは介在物の代表寸法との比率でどのくらいの範囲なら,いわゆる森・田中理論的な相互作用の評価で十分であるのかを明らかにした.また,介在物形状が多角形である場合,近年一部の研究者で言われているように,奇数角形の場合の内部応力の強い非一様性を定量的に示し,確かに偶数角形の内部応力はほぼ楕円体のそれで近似しても工学的には十分な結果が得られることを数値的定量的に示すことができた.これにより,いわゆる楕円体の場合のEshelbyのテンソルの多角形の場合の補正係数のようなものを算定できるようになった.もちろん,通常の砂粒や骨材ぐらいの形状であれば,楕円体による解析で工学的には十分な答えが得られることも定量的に示すことができた.
重金属類による地圏環境のリスクを客観的に評価するための新たな方法論の開発および社会工学問題への適用

本研究では、地圏環境における汚染物質、特にヒ素やクロムなどの重金属の有害化学物質を対象として、土壌、地下水および飲料水の汚染調査および化学分析データに基づいて、実際の汚染問題に適用するための融合科学的な研究を行った。この手法をもとに、実際の汚染サイトの調査データを用いて曝露・リスク評価を行い、地下水・土壌汚染による地域住民への健康影響について検討した。また、これらの環境問題を緩和するためのリスク低減の方策について検討し、実際に行うべき環境対策について社会工学的な研究を行った。本年度は、上記の研究を実施するため、地下水汚染の現場調査および化学分析、曝露・リスク評価手法の開発を行い、地下水汚染に使用可能なリスク評価システムを作成した。また、地下水汚染の現場調査では、ヒ素やクロムなどの有害化学物質を対象として、国内では山形県および長野県内の地下水および飲料水の現場調査を行い、地下水試料を採取するとともに、重金属類を中心とした化学分析を行い、汚染情報データを解析した。重金属類の分析には、簡易水質分析器および水質試験用パックテストなどを使用し、数十にわたる地下水サンプルを分析した。また、分析データや地理情報システムを用いた解析には、具体的な汚染フィールドを設定して、GISデータの解析を行った。社会工学的なリスク分析手法については、東京工業大学他の専門家と研究打ち合わせを行い、最適なリスク低減措置のあり方にっいて検討した。さらに、パキスタン国内の地下水汚染の実態把握および研究成果の発表のため、ラホール大学やパキスタン女子大学などを訪問し、本研究で得られた様々な知見や方法論を汚染現場に適用する場合に必要となる社会工学的な資料やデータ類を取得することができた。
脳血管障害発症後尿失禁を有する男性に対する骨盤底筋トレーニングの有効性の検討

本研究の目的は、脳血管障害発症後尿失禁を有する男性患者において、尿失禁に対する複合的骨盤底筋トレーニングが尿失禁症状及び生活の質(Quality of Life:QOL)の改善を促進させる効果を明らかにすることで、男性において脳血管障害発症後の骨盤底筋機能回復を促進させるためのリハビリテーションプログラムの基盤を構築することである。本研究では、「脳血管障害発症後の尿失禁患者に対する骨盤底筋トレーニングは、症状緩和及びQOL改善を促す。」と仮説を立てた。仮説検証のために、下記の2項目の研究を実施する。1骨盤底筋機能の再獲得。保持を促進させる骨盤底筋トレーニングの最適な条件を探索する。2骨盤底筋トレーニングに伴う骨盤底筋機能改善とその他の運動を併用した場合の効果を比較する、2項目の研究を計画している。申請者は、男性の脳血管障害患者の骨盤底筋機能回復を促進させるリハビリテーションプログラムの開発を目指し、その方法として電気刺激を用いた骨盤底筋トレーニングと膀胱トレーニングの併用による尿禁制回復の促進効果を明らかにする。加えて、男性に対する骨盤底筋トレーニングのモデルとして、骨盤底筋収縮練習を実施している。これまでの中高齢男性を対象とした予備的研究により、次のような知見を得ている。骨盤底筋トレーニングの直接的な効果である骨盤底筋の筋力を、直腸圧を用いることによって、最大骨盤底筋収縮力である最大直腸圧及び、直腸圧を経時的に評価する曲線下面積を測定することによって、骨盤底筋筋力を多面的に評価する。骨盤底筋の特徴として視覚的に捉えにくい筋肉であるため、トレーニングをする際には正しい収縮ができるかどうかを確認し、理解することが必要である。電気刺激を用いた骨盤底筋トレーニング及び膀胱トレーニングを併用することによって、脳血管障害発症後における尿禁制回復の促進に貢献する可能性が期待される。2018年度は健常男性の肛門直腸圧測定の検者内及び検者間再現性を検討した。腟圧プローブを用いた腟圧測定によって、腟圧測定は骨盤底筋最大収縮力や持続力を表す指標として女性の尿失禁患者において使用されてきた。「骨盤底筋の筋力は、おしっこを締めるように、できるだけ強い力で尿道、腟、肛門を締めてください。」との口頭指示後に、被検者自身が随意的に骨盤底筋を収縮させる時の腟圧を測定する。男性においては、腟圧測定の代替として肛門直腸圧を測定する。本研究においても、研究計画立案時より、肛門直腸圧を用いることによって、最大肛門直腸圧及び、経時的に評価する肛門直腸圧の曲線下面積を測定することを検討している。しかしながら、男性における肛門直腸圧の測定に関しては、信頼性が得られておらず、信頼性の検証が必要であると考えた。そのため、2018年度は健常男性に対して肛門直腸圧測定(最大肛門直腸圧、収縮持続時間、平均肛門直腸圧、最大収縮時間までの速さ、肛門直腸圧の曲線下面積)の検者内及び検者間信頼性の検討を実施した。本検討においては、2019年5月10-13日までに開催されたWorld confederation for Physical Therapyにおいて、Women's and men's pelvic healthセッションのPlatform Classic(口述演題)に選出され、5月13日月曜日、10:45-12:15@RoomFにて発表を行った。本研究では、当初の対象者としては脳血管障害後の男性に対する骨盤底筋トレーニングの施行を計画していた。しかしながら、計画がやや遅れており脳血管障害後の男性患者の取り込みが難しいことが予想される。そのため、本年度は男性における尿失禁が最も頻繁に見られる前立腺癌全摘除術後の患者における骨盤底筋トレーニングの実施を検討している。前立腺癌全摘除術後の研究への組込みに関しては、共同研究者である北海道大学泌尿器科の橘田岳也医師に依頼し、組込みが始まっている段階である。前立腺癌全摘除術後の患者数は、年間30名40名程度であり、本年度の組込みも例年と同様に予想される。前立腺癌全摘除術後の患者に対する干渉波治療機器の利用は安全性の確証がえられておらず、治療機器の使用が難しい可能性が考えられる。そのため、介入は理学療法士による個別の骨盤底筋トレーニングを検討している。その場合は、肛門直腸圧のバイオフィードバック機器、筋電計を用いた評価とともに、より詳細な骨盤底筋機能について検討する。」と仮説を立てた。

これまでの中高齢男性を対象とした予備的研究により、次のような知見を得ている。骨盤底筋トレーニングの直接的な効果である骨盤底筋の筋力を、直腸圧を用いることによって、最大骨盤底筋収縮力である最大直腸圧及び、直腸圧を経時的に評価する曲線下面積を測定することによって、骨盤底筋筋力を多面的に評価する。骨盤底筋の特徴として視覚的に捉えにくい筋肉であるため、トレーニングをする際には正しい収縮ができるかどうかを確認し、理解することが必要である。電気刺激を用いた骨盤底筋トレーニング及び膀胱トレーニングを併用することによって、脳血管障害発症後における尿禁制回復の促進に貢献する可能性が期待される。2018年度は健常男性の肛門直腸圧測定の検者内及び検者間再現性を検討した。腟圧プローブを用いた腟圧測定によって、腟圧測定は骨盤底筋最大収縮力や持続力を表す指標として女性の尿失禁患者において使用されてきた。「骨盤底筋の筋力は、おしっこを締めるように、できるだけ強い力で尿道、腟、肛門を締めてください。」との口頭指示後に、被検者自身が随意的に骨盤底筋を収縮させる時の腟圧を測定する。男性においては、腟圧測定の代替として肛門直腸圧を測定する。本研究においても、研究計画立案時より、肛門直腸圧を用いることによって、最大肛門直腸圧及び、経時的に評価する肛門直腸圧の曲線下面積を測定することを検討している。しかしながら、男性における肛門直腸圧の測定に関しては、信頼性が得られておらず、信頼性の検証が必要であると考えた。そのため、2018年度は健常男性に対して肛門直腸圧測定(最大肛門直腸圧、収縮持続時間、平均肛門直腸圧、最大収縮時間までの速さ、肛門直腸圧の曲線下面積)の検者内及び検者間信頼性の検討を実施した。本検討においては、2019年5月10-13日までに開催されたWorld confederation for Physical Therapyにおいて、Women's and men's pelvic healthセッションのPlatform Classic(口述演題)に選出され、5月13日月曜日、10:45-12:15@RoomFにて発表を行った。本研究では、当初の対象者としては脳血管障害後の男性に対する骨盤底筋トレーニングの施行を計画していた。しかしながら、計画がやや遅れており脳血管障害後の男性患者の取り込みが難しいことが予想される。そのため、本年度は男性における尿失禁が最も頻繁に見られる前立腺癌全摘除術後の患者における骨盤底筋トレーニングの実施を検討している。前立腺癌全摘除術後の研究への組込みに関しては、共同研究者である北海道大学泌尿器科の橘田岳也医師に依頼し、組込みが始まっている段階である。前立腺癌全摘除術後の患者数は、年間30名40名程度であり、本年度の組込みも例年と同様に予想される。前立腺癌全摘除術後の患者に対する干渉波治療機器の利用は安全性の確証がえられておらず、治療機器の使用が難しい可能性が考えられる。そのため、介入は理学療法士による個別の骨盤底筋トレーニングを検討している。その場合は、肛門直腸圧のバイオフィードバック機器、筋電計を用いた評価とともに、より詳細な骨盤底筋機能について検討する。
コレステロールエステル化酵素阻害薬によるアルツハイマー病治療薬開発の基盤研究

コレステロールのエステル化酵素であるACAT1選択的阻害剤K-604が、脳特異的オキシステロールにより誘導される神経細胞死を抑制することや、アルツハイマー病(AD)発症に関わるアミロイドβ産生を減少させることを明らかにしてきた。そこで本研究では、細胞死やアミロイドβ産生に対するK-604の詳細な阻害機構の解明を目指し、我々がこれまで樹立してきた方法を用いて解析する。またオキシステロールが引き起こす非典型的な細胞死誘導機構について小胞体ストレス応答という観点から明らかにすることを目的とする。本研究によりK-604のドラッグリポジショニングとして、前臨床試験に進むための基盤研究を行う。
磁束収束形電磁ポンプの実用規膜を目指した構成の研究

本研究は、申請者らが先に開発した「磁束収束形電磁ポンプ」を電磁界数値解析,ならびに試作機によりその動的特性を把握し,高速増殖炉の液体ナトリウム循環用の大型電磁ポンプへの適用に向け研究を行った。1.二重励磁構造の磁束収束形電磁ポンプの設計磁束収束形電磁ポンプを大容量化へと発展させる二重励磁構造を考案し,内部励磁部の放熱,コイルの接続,液体金属の管構造,流体抵抗の減少法,組み立て手順,組み立て金具等多大な労力により完成させた。2.低融点金属Uアロイによる実験系製作と実験の遂行Uアロイによる温度70度定温とした動特性測定(流量,流速,推力,温度等)の可能な循環系を製作した。製作した電磁ポンプを系に接続し,シミュレーション結果と比較し,特性の改善を確認した。3.有限要素法による電磁ポンプの動特性の解析有限要素法に基づいたシミュレーション結果により,ナトリウム等の銅の導電率の10%程度の高導電率の液体金属では170%の推力改善が得られることが明らかになった。また,磁束収束形電磁ポンプの3次元解析を行った。この結果は,前年度における2次元による簡易計算との結果をうらずけるものである。4.ナトリウムでの電磁ポンプの特性動力炉・核燃料開発事業団の共同研究による磁束収束形電磁ポンプのナトリウムを用いた1年間の実験結果をまとめた。この結果,ポンプ性能として,印加電圧約400V,電流27Aにおいて,最大流量約520l/min,最大吐出圧2.6kg/cm^2が得られた。また,ポンプ効率は11%であり,従来の同程度の流量を持つポンプと比較し約2倍程度の改善があった。本研究は,主に高速増殖炉における冷却材(ナトリウム)ならびに溶融金属用の電磁ポンプの大型化に対する構造を検討し,試作モデルを実現するものである。この電磁ポンプとして,磁束収束作用と2重励磁構造によるアニュラリニア形電磁ポンプを提案した。この電磁ポンプに対して,以下の項目について試作および検討を行った。1.二重励磁構造の磁束収束形電磁ポンプ大ギャップを磁気回路に持つ電磁ポンプの特性の限界を渦電流による磁束収束効果により,磁界分布を制御し画期的に改善した磁束収束形電磁ポンプを大容量化へと発展させる二重励磁構造を考案した。2.設計・試作の完成二重励磁構造の磁束収束形電磁ポンプのモデル装置を設計・製作した。製作にあたって,内部励磁部の放熱,コイルの接続,液体金属の管構造,流体抵抗の減少法,組み立て手順,組み立て金具等多大な労力により完成することができた。3.低融点金属Uアロイによる実験系製作と実験の遂行Uアロイによる温度70度定温とした動特性測定(流量,流速,推力,温度等)の可能な循環系を製作した。詳細な検討は次年度継続して測定する。4.シミュレーションによる確認提案した電磁ポンプの比較による検討のため,電磁界数値解析によるシミュレーションにより検討を行った。有限要素法に基づいたシミュレーション結果により,ナトリウム等の銅の導電率の10%程度の高導電率の液体金属では70%の推力改善が得られるが明らかになった。本研究は,申請者らが先に開発した「磁束収束形電磁ポンプ」を電磁界数値解析,ならびに試作機によりその動的特性を把握し,高速増殖炉の液体ナトリウム循環用の大型電磁ポンプへの適用に向け研究を行った。

1.二重励磁構造の磁束収束形電磁ポンプの設計磁束収束形電磁ポンプを大容量化へと発展させる二重励磁構造を考案し,内部励磁部の放熱,コイルの接続,液体金属の管構造,流体抵抗の減少法,組み立て手順,組み立て金具等多大な労力により完成させた。2.低融点金属Uアロイによる実験系製作と実験の遂行Uアロイによる温度70度定温とした動特性測定(流量,流速,推力,温度等)の可能な循環系を製作した。製作した電磁ポンプを系に接続し,シミュレーション結果と比較し,特性の改善を確認した。3.有限要素法による電磁ポンプの動特性の解析有限要素法に基づいたシミュレーション結果により,ナトリウム等の銅の導電率の10%程度の高導電率の液体金属では170%の推力改善が得られることが明らかになった。また,磁束収束形電磁ポンプの3次元解析を行った。この結果は,前年度における2次元による簡易計算との結果をうらずけるものである。4.ナトリウムでの電磁ポンプの特性動力炉・核燃料開発事業団の共同研究による磁束収束形電磁ポンプのナトリウムを用いた1年間の実験結果をまとめた。この結果,ポンプ性能として,印加電圧約400V,電流27Aにおいて,最大流量約520l/min,最大吐出圧2.6kg/cm^2が得られた。また,ポンプ効率は11%であり,従来の同程度の流量を持つポンプと比較し約2倍程度の改善があった。
イオンビーム誘起電荷による炭化ケイ素半導体上の酸化膜破壊機構に関する研究

炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体(MOS)デバイスの重イオン誘起酸化膜破壊(SEGR)の機構解明を目的に、SiC MOSキャパシタに酸素やニッケルといった重イオンを入射し、誘起電荷の挙動とゲート印加電圧の関係を明らかにした。加えて、イオン照射中のゲート酸化膜からのリーク電流を評価することで、イオンのエネルギー付与(LET)が大きい場合は、多量に発生した電荷が引き金となりSEGRが発生することを明らかにした。n及びp型4H-及び6H-SiCエピ基板上に乾燥酸素や水蒸気、さらに酸化後熱処理を用い、MOSキャパシタを作製した。作製したMOSキャパシタの電気特性(容量-電圧特性、電流-電圧特性)を評価した後、MOSキャパシタへMeV級のエネルギーを有する酸素(O)イオンを入射し、ゲート酸化膜を介して観測される誘起過渡電流を計測した。また、結晶損傷がイオン誘起電荷に及ぼす影響を調べるため、n型Sic基板上に作製したpnダイオードに電子線を照射することで結晶損傷を導入し、Oイオン入射により誘起される電荷の変化を調べた。具体的な成果を以下に示す。1.1180°Cでの乾燥酸素による酸化後に、800°Cで水蒸気処理を行い作製したゲート酸化膜を有するMOSキャパシタは、酸化膜のリーク電流がpAオーダー以下であり、イオン照射試験に利用可能な試料を作製することが出来た。2.Oイオン入射によってMOSキャパシタのゲートから観測されるイオン誘起過渡電流のピーク値が、入射Oイオン数の増加と共に減少すること、更に、照射後、MOSキャパシタに順方向バイアスを印加することで、過渡電流ピーク値が元に戻ることが判明した。このことから、ピーク値の低下は結晶損傷による永久的なものではなく、帯電している深い界面準位が、イオンにより誘起された電荷により中性化することが原因であることが示唆された。3.SiC中の炭素(C)イオンのみをはじき出す200keVの低エネルギー電子線照射を行い、収集電荷量に及ぼす変化を評価したところ、電子線の照射量の増加と共に電荷量が低下した。これより、電荷収集量を低下させる欠陥としてC関連欠陥が関与すると結論できた。n型及びp型4H及び6H-SiCエビ基板上に、乾燥酸素での酸化(1180°C)及び、その後の水蒸気処理(800°C)により金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタを作製し、電気特性(容量-電圧特性、電流-電圧特性)を評価した後、MOSキャパシタへMeV級のエネルギーを有する酸素(O)イオンを入射し、ゲート酸化膜を介して観測される誘起過渡電流を計測した。更に、MOSキャパシタへ^<60>Coガンマ線を照射し、その後、同様なMeV級Oイオン照射実験を行うことで、誘起過渡電流に及ぼすガンマ線照射の効果を調べた。具体的な結果は以下の通りである。1.p型エビ基板上のMOSキャパシタにおいても、これまでにn型MOSキャパシタで確認されていた、Oイオン入射によってMOSキャパシタのゲートから観測されるイオン誘起過渡電流のピーク値が、入射Oイオン数の増加と共に減少すること、更に、照射後、MOSキャパシタに順方向バイアスを印加することで、過渡電流ピーク値が元に戻ることが判明した。これにより、p型においても、深い界面準位等の帯電等がイオン誘起過渡電流に影響を及ぼすことが分かった。2.n型エビ基板上のMOSとp型のMOSを比較すると、p型の方が、過渡電流のピーク値が急激に低下することが見出された。収集される電荷が少数キャリアであることから、p型ではn型に比べ移動度の大きな電子が、この振る舞いに関与しているためと結論できる。3.52.2kGyのガンマ線照射前後で過渡電流のピーク値を比較したところ、ガンマ線照射後の方が、ピーク値が小さくなることが判明した。しかしながら、得られたピーク値の低下は、電気特性測定の結果から見積もられるガンマ線照射により酸化膜に発生した電荷が原因の電圧変動では説明することができず、深い界面準位が関与することを示唆するものとなった。4H及び6H-SiCエビ基板上に金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタを作製し、電気特性(容量-電圧特性、電流-電圧特性)を評価した後、MOSキャパシタへMeV級のエネルギーを有する酸素(O)やニッケル(Ni)イオンを入射しイオン照射中のMOSキャパシタの容量やゲート酸化膜からのリーク電流の変化を評価した。1.、H22年度までの研究で、Oイオン入射によってMOSキャパシタのゲートから観測されるイオン誘起過渡電流のピーク値が、入射イオン数の増加と共に減少すること、更に、照射後、MOSキャパシタに順方向バイアスを印加することで、過渡電流ピーク値が元に戻ることが判明している。

この現象の起源を調べるため、イオン照射中のMOSキャパシタの容量変化を調べた結果、イオン入射数の増加とともに容量が増加することが判明した。このことは、イオン照射により空乏層幅が徐々に短くなっていることを意味し、イオン入射により発生する電荷が酸化膜/半導体界面に集まることで空乏状態から反転状態になること、また、界面欠陥に正の電荷が捕獲されていることに起因すると結論できた。2.SiCMOSキャパシタのゲート酸化膜のイオン入射による絶縁破壊を観察するために、イオン照射中のゲート酸化膜のリーク電流変化を調べた。18MeV-Oイオン照射の場合は8MV/cm程度でゲート酸化膜絶縁破壊が観測され、イオン未照射との差異は見られなかったが、18MeV-Niイオン入射の場合は7.5MV/cmで絶縁破壊が発生した。18MeV-Oの線エネルギー付与(LET)は10MeV.cm^2/mg以下であるのに対し、18MeV-Niは25MeV.cm^2/mg程度であり、Niの場合、多量の電荷が誘起されることからイオン誘起絶縁破壊に至ったと結論できた。
マイクロ・プロセッサのアーキテクチャ設計教育環境の試作

本研究では、マイクロ・プロセッサのアーキテクチャ設計教育環境の構成方法について検討を行ない、設計教育環境を試作した。本研究の主要な研究項目の研究成果を以下に示す。(1)アーキテクチャ情報の管理方法設計の再利用およびディープ・サブミクロン技術に適応したハードウェア・モデルとしてFHM(Flexible Hardware Model)を提案した。次に、FHMを管理するためのデータベースおよびそのPI(Procedural Interface)の仕様を決定し、試作システムをFIRフィルタ等の応用に適用した。(2)アーキテクチャ記述の入力方法アーキテクチャ記述の入力系および命令セット・レベルのシミュレーション・モデル生成系を試作し、設計の記述工数の削減、リソース接続情報の抽出およびシミュレーション・モデルの自動生成ができることが確認された。(3)ハードウェア記述の生成方法動作的意味記述を用いて論理合成可能なハードウェア記述を生成する方法を検討し、動作的意味記述からデータパスと制御記述を生成するシステムを試作し既存のプロセッサの設計を行なった。(4)最適化設計支援環境の構成方法低消費電力プロセッサ・アーキテクチャの設計手法、DRAM等のオンチップ化を想定した高性能メモリ・システムの最適化設計手法、VLIW(Very Long Instruction Word)プロセッサの演算器構成の最適化手法、等を提案し、手法の有効性を評価した。(5)応用プログラム開発環境の自動生成VLIWプロセッサに対応したコンパイラおよびシミュレータを自動生成するシステムを試作した。本システムは、演算器の個数、演算器の種類と実行サイクル数、レジスタの個数を入力とし、指定されたVLIWアーキテクチャに対応した並列化スケジューリング機能を有する最適化コンパイラとシミュレータを生成する。平成7年度は,次の項目について研究を行なった.(1)設計対象とするマイクロ・プロセッサのアーキテクチャ・モデルの範囲,アーキテクチャの記述方法および入力方法について検討を行なった.また,アーキテクチャの記述の検証系についても検討を行なった.(2)与えられたアーキテクチャ記述および応用プログラム(ベンチマーク・プログラム)から,論理合成後のハードウェアのゲート数,性能,消費電力などを予測する方法について検討を行なった.(3)上記(1)のアーキテクチャ・モデルの記述から,ハードウェアの論理合成可能なHDL記述を生成する方法について検討を行なった.(4)上記(1)のアーキテクチャ・モデルの記述から,コンパイラ,アセンブラ,命令レベルのソフトウェア・シミュレータを生成する方法について検討を行なった(5)本システムで生成されるマイクロ・プロセッサを,フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(FPGA)を用いて実装し,その性能評価が短時間で行なえる環境を構築しつつある.本年度は特に上記(1)を中心に研究を行ない,アーキテクチャ・モデルの記述方法について検討した.その結果,設計の効率化を考慮してアーキテクチャ,リソース,命令仕様の形式で記述することとした.また,この形式に基づいてアーキテクチャ・モデルの入力を行うためのGUI(Graphical User Interface)を試作し,評価を行った.平成8年度は,次の項目について研究を行なった.(1)ユーザ・インタフェースの試作:マイクロ・プロセッサのアーキテクチャの記述を入力するユーザ・インターフェースの試作を行なった.(2)PIの試作:アーキテクチャ情報の管理,および他のサブシステムからのアクセスを実現するためのPI(Procedual Interface)を試作した.(3)性能指標評価系の試作:与えられたアーキテクチャのハードウェア量(ゲート数等)および性能等を予測するアルゴリズムを設計し,評価システムを試作した.(4)アーキテクチャ記述検証系の検討:アーキテクチャ記述の検証を行なうシステムの検討を行なった.(5)ハードウェア記述生成系の検討:アーキテクチャ情報を基にハードウェア記述を生成するアルゴリズムを設計し,生成システムの検討を行った.本年度は特に上記(1),(2)および(3)を中心に研究を行い,アヘキテクチャ・モデルの記述,アーキテクチャ情報の管理,アーキテクチャ見積もりを行うシステムの試作を行った.その結果,試作したシステムを用いることにより,GUI(Graphical User Interface)を使ったシステムではアーキテクチャ入力が,PIの使用によりサブシステム間の情報交換が,また性能指標評価系ではアーキテクチャのハードウエア量,性能予測を効率良くできるようになり,マイクロプロセッサ設計の効率化の可能性が明らかとなった.平成9年度は,次の項目について研究を行った.

(1)基本ソフトウェアの生成:アーキテクチャ記述から,コンパイラなどの基本ソフトウェアを自動生成する方法についての検討,処理系の試作.(2)設計品質指標の評価環境の整備:論理合成後のハードウェア記述の配置配線を行いゲート数および動作周波数の見積もりを行う環境の整備.(3)有効性評価:本手法の有効性を,理論面および実際の設計例を用いた設計試行実験を通じての評価.本研究を実施するために,エンジニアリング・ワークステーション2台を静岡大学,豊田工業専門学校に購入し,ハードウェア記述言語のシミュレーション環境および論理合成システムを実装することとなった.本年度は特に,パイプライン・アーキテクチャとして標準的だと思われるMIPS社R3000準拠のプロセッサを,本システムを用いて設計することを考慮して,アーキテクチャ記述,ハードウェア生成等の有効性評価実験を行った.評価実験の結果,アーキテクチャ記述は,その実現しようとするプロセッサの方式を陽に指定することで,R3000プロセッサの生成を行うことが可能であることには目処がついた.本システムを利用することにより,プロセッサ設計の早期の段階であるアーキテクチャ設計段階において,生成されるプロセッサの概要を知ることが可能となる.今後の課題は,本研究を通して作成された個別に作られている各処理系の統合があげられる.システムの統合が終了すれば,アーキテクチャ記述を行うことにより,プロセッサの生成が可能となり,アーキテクチャ設計のための教育環境を提供できることとなる.