産総研など、ポストシリコン世代向け高品質Geプラットフォーム基板を実現

　

　産業技術総合研究所(産総研) ナノエレクトロニクス研究部門 新材料・機能インテグレーショングループ 安田哲二 研究グループ長および前田辰郎 主任研究員、板谷太郎 主任研究員らの研究グループは、住友化学と共同で、ポストシリコン世代に向けたGeプラットフォーム基板作製技術を開発した。同成果の詳細は、「2011 International Conference on Solid State Devices and Materials(SSDM 2011)」にて発表された。

　Geはフォトニックデバイスや高効率太陽電池用材料として用いられるだけでなく、近年、ポストシリコン世代の高性能トランジスタにおけるチャネル材料として研究が進められており、エレクトロニクスとフォトニクスを融合するための新たなプラットフォーム基板の材料として注目されている。しかし、単結晶Ge基板は高価で割れやすく、デバイス化に必要な高品質Ge単結晶層を安価で取り扱いやすいシリコン、ガラス、プラスチックなどの基板上に形成する技術の実現が求められていた。

　今回、産総研と住友化学は互いのGe系デバイスの試作技術とGeおよびIII-V半導体エピタキシャル成長技術を合わせることで、さまざまなデバイスの機能集積化に適した高品質Geプラットフォーム基板の作製に成功した。

　具体的なGeプラットフォーム基板の作製方法は、GaAsもしくはGe基板上にAlAs層を挟んで高品質なGe層(Epi-Ge)をエピタキシャル成長させる(Ge、GaAs、AlAsは、格子整合性に優れているため良質な薄膜Ge単結晶層を得ることができる)。次に、高品質Ge層を成長させた基板をシリコン基板や、透明なガラス、プラスチック基板など任意の基板に貼り合わせ、その後、AlAs層をフッ酸(HF)系の溶液で選択的に溶解させることで、GaAsもしくはGe基板を剥離し、任意の基板に高品質な薄膜Ge層を転写(トランスファ)するというもの。こうした手法は「エピタキシャルリフトオフ法」と呼ばれ、剥離後の高価なGeAs(Ge)基板を再利用できるという利点がある。

　高品質Ge層のトランスファ方法

　高品質Ge層を透明ガラス基板やフレキシブルなプラスチック基板にトランスファした例では、Ge層の面積は10mm×10mmで、さまざまなチップ、デバイスを作製、集積化するのに十分な大きさであったという。

　プラスチック基板(左)および透明ガラス基板(右)上の高品質Ge単結晶層

　また、100μmレベル以下の微細パターンに加工された高品質Ge層のトランスファにも成功しており、高品質Ge層を必要な場所に必要な大きさ、形状で作製できたという。

　微細加工した高品質Ge単結晶パターンのトランスファ

　さらに、単なる高品質Ge層のトランスファだけでなく、Geをベースとしたデバイスのトランスファにも有効であることも確認された。実際にガラス基板上にトランスファしたゲート長4μmのGeトランジスタを試作、その特性を調べたところ、成長したGe層はデバイス動作するのに十分な品質であるだけでなく、ガラス基板にトランスファ後もその特性に変化がない事が確認できたという。

　ガラス基板上にトランスファされたゲート長4μmのGeトランジスタ特性とその写真

　研究グループでは、今回開発された技術を用いて、GeトランジスタやGeを基にした太陽電池など多彩なデバイスを成長基板上に作製し、任意の基板に必要に応じて多数並べたり、積層させることで、従来デバイスとの集積化、混載化が可能となるとしており、エレクトロニックデバイスとフォトニックデバイスの1チップ化や太陽電池の軽量化など、従来の技術では不可能であった新機能の集積化、多機能化、高性能化などへの貢献に向けたGeプラットフォーム基板を今後、提供していく予定としている。

Cypress、ARM Cortexコアを搭載した第4世代タッチソリューションを発表

　

　Cypress Semiconductorは9月26日(米国時間)、同社のTrueTouchタッチスクリーンコントローラの第4世代(Gen4)ファミリを発表した。

　同ソリューションは対応パネルサイズは1.5～12.6型、36/40/65個のセンスI/Oを搭載した製品群で、タッチスクリーンデバイス、携帯電話、タブレットなどの機器ベンダやタッチパネルベンダなどをターゲットに、従来型のタッチスクリーンに加えてディスプレイとセンサを一体化したOn-Cell/In-Cell型のシステムでの活用も想定して開発された。

　従来型のタッチスクリーンのほか、次世代のディスプレイとセンサを一体化させたシステムへの対応も想定して開発された

　同社では同ソリューションには大きく3つの特徴があるとしている。1つは、今までの静電容量のタッチセンサの設計方法を大きく変えるもので、1チップで無制限にフィンガータッチをトラッキングすることが可能だという。2つ目は静電容量ではセンサラインに駆動電圧(Tx)をかけて容量の変化をみるわけだが、それが10Vと高くしたことから解像度が向上、S/N比(SNR)を従来品比で4倍に向上することに成功している。そして3つ目は、ディスプレイノイズが高いLCDや安価なバッテリで生じるノイズにおいても、静電容量方式のタッチデバイスを実現可能な機能「Display Armor」を搭載し、低コストなタッチアプリケーションを実現することが可能となった点である。

　駆動電圧を10Vと高くすることでSNRを向上させることに成功している

　DSPを内蔵したARM Cortexコアを搭載しており、400Hzのリフレッシュレートと独自アーキテクチャによる「look-for-touchモード」を活用した1kHzのスキャンレートにより、0.2mm(typ)の精度を実現しているほか、もっとも市場で低電力と言われる製品比で60%減となる2mWのアクティブ消費電力(2フィンガー/60Hz時)と、ディープスリープモード時1.8μWの消費電力を実現している。

　 ARM Cortexコアを搭載することで、400Hzのリフレッシュレートを実現した。なお、Cortexコアといっても、A/R/Mシリーズそれぞれで複数あるが、なにをどう用いているかについての詳細については非公開とのことであった

　また、Display Armorは、LCDとチップ間のシールド層やエアギャップを用意することなしにノイズキャンセラ機能により、プリセットされたレベルを超えるノイズを検出、除去することが可能な機能。これにより、さらなる機器の薄型化と高機能化を両立することが可能になるという。

　Display Armorを用いることで、従来以上に薄いタッチスクリーンシステムを実現することが可能となる

　さらに、独自機能として「自己+相互容量検出」やACノイズに対するノイズ耐性を提供する「Charger Armor」なども提供される。自己+相互容量検出は、1チップで自己容量と相互容量スキャンを動的に切り替えることが可能であり、これによりホバー、1mmスタイラス対応、防水などの機能が可能になるという。一方のCharger Armorは、最大95Vppのノイズ耐性を提供する機能で、これによりAT&T ZERO Chargerやその他のワーストケースのチャージャでも問題なく動作することが可能となる。

　加えて、設計の簡素化を目指した「TrueTouchホストエミュレータソフトウェア」も用意。これを用いることで、第3世代および第4世代のTrueTouchソリューションのスキャンレートやしきい値、フィルタ手法などをカスタマで設定することが可能となるほか、タッチの仕方により、どういった動きになるのかをシミュレーション上で確認することが可能となる。

　このほか、同社では「タッチパネル分野では特許紛争が起きてきているが、我々は静電容量式のタッチスクリーン技術のIPベンダとしては老舗であり、そうした心配はほぼないと考えてもらってよい。また、実際に機器ベンダ側の心配として、実際の環境で正常動作するのか、という不安があるが、そうしたニーズに対応する評価キットなども用意してある」と説明しており、今回のソリューションにしてもすでに25以上の特許を取得済みで、200以上の特許を申請中としている。

　なお、同ソリューションは、対応OSとしてWindows Phone 7、Windows 8、Androidとしており、2011年9月中のサンプル出荷を予定、量産出荷を2012年第1四半期をそれぞれ予定している。

東大、タンパク質「ミラクリン」が酸味を甘味に変換する仕組みを解明

　

　東京大学は9月27日、西アフリカ原産のミラクルフルーツ(画像1)の果実に含まれる味覚修飾タンパク質「ミラクリン」による、舌に馴染ませると酸っぱいものを甘く感じられるというの不思議な効果について、その仕組みを解明したと発表した。ヒト甘味受容体に結合したミラクリンが酸性になると、ヒト甘味受容体を活性化させることで、酸っぱいものが甘く感じられるという仕組みだ。東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命化学専攻の阿部啓子特任教授、三坂巧准教授、朝倉富子特任准教授らによる研究で、成果は「米国科学アカデミー紀要(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)」に掲載された。

　画像1。西アフリカ原産のミラクルフルーツ。それに含まれるミラクリンは味覚修飾タンパク質と呼ばれ、熱帯植物の果実に含まれるものとしてはもう1つ「ネオクリン」が知られている

　ミラクリンは無味だが、これを舌に馴染ませた後に酢酸やクエン酸といった酸味を呈するものを味わうと、驚くほど甘く感じるという不思議な効果を起こす。この効果は1時間以上も持続し、酸っぱいものを口に入れる度に何度も甘く感じることが可能だ。まるでミラクリンが酸味を甘味に変換しているように思えることから、昔の人たちがミラクルにちなんでミラクリンと名付けたという。

　この不思議な効果を解明するため、研究グループではヒト甘味受容体を発現させた培養細胞を用いてpHを変化させた時の甘味強度の測定を行った。まず、ヒト甘味受容体を発現させた細胞にミラクリンを投与した後に、酸性溶液で刺激を行ったところ、細胞応答が観察された(画像2)。酸性溶液投与による細胞応答は、pHが下がるに従って強くなった。

　画像2。pHが酸性になると、ミラクリンはヒト甘味受容体を繰り返し活性化する

　また、繰り返しの酸刺激においても観察された。ヒト甘味受容体を発現していない場合にはこのような現象は見られなかったことから、ミラクリンはヒト甘味受容体が酸性になると活性化することが判明したのである。

　この時に使用したミラクリンの濃度は100nM(1リットル当たり約0.004g)以下という非常に低い濃度であり、これまで知られているヒト甘味受容体を活性化する甘味物質の中で、最も低い濃度で作用する物質であることも確認された。

　一方、あらかじめ中性条件下でミラクリンを投与したヒト甘味受容体に、ほかの甘味物質を投与したところ、投与した甘味物質の活性を協力に阻害することも判明(画像3)。このことは、ヒト甘味受容体分子の細胞外に露出している領域にミラクリンが結合し、これによってヒト甘味受容体が活性制御されることを示唆している。

　画像3。不活性型ミラクリンが結合すると、ほかの甘味物質に対する応答を阻害する

　以上により、ミラクリンが酸味を甘味に変換する現象は、ヒト甘味受容体に結合したミラクリンが、酸性条件下でヒト甘味受容体を活性化するということが確認されたというわけだ。

　なお、ミラクリンの示す甘味は、上品で非常に心地よい甘味として感じられるのが特徴。カロリーのないものを甘く感じるということは、生活習慣病に悩む現代人への福音ともなり得るので、味覚修飾タンパク質は、産業的にも非常に注目されているという。

ホビーロボットコロッセオで、ギネス級の12対12のロボットサッカー実現!

　

　9月3日・4日に静岡県コンベンションアーツセンター「グランシップ」で開催された、日本中のほぼすべてのホビーロボットイベントを集めた「ホビーロボットコロッセオ」で、史上初の12対12のロボットサッカーが行われた。大会全体についてのリポートは既に掲載されているが、今度はその競技「ROBO-SOCCER」のみをピックアップしてお届けする。

　2足歩行ロボットによるサッカーは、国内では全国各地のホビーロボットによる競技が活発な地域で行われているが、通常は3対3。多くても4対4である。これまで、2010年12月に秋葉原で開催された「アールティ主催ロボットサッカー」のエキジビションマッチで7対7というのが行われたことがあるが、さすがに11対11は実現していない。そこで、今回のお祭りイベントで実現してしまおうということになったわけだ。

　ただし、実をいうと開催前はエントリーが少なめで、11対11の開催は危ぶまれていた。大会初日になっても、最初は「多脚型もOKにするかもしれない」という、2足歩行ロボットによる11対11のサッカーは幻となりそうな雰囲気だったのである。しかし、事前エントリーなしでも参加できることにした結果、お祭りということもあって参加ロボットユーザーが増え、なんと目標を超えて12対12が実現したのである。日本一の参加台数であることは間違いなく、おそらく、世界でもホビー用の2足歩行ロボットでロボットサッカーをするようなユーザーが多くいる国はないと思われるので(ゼロとはいいきれないが)、世界記録の可能性もある。

　そんな24体の戦場となるフィールドは、最初から参加台数が多いことから、従来にない大型のものを用意。サイドラインが20m、ゴールラインが10mという、小学校のプールに近いようなサイズだ。このサイズもロボットサッカーでの新記録だろう(2足歩行意外のロボットによるサッカーの競技会なら、学生対象の国際ロボット競技大会「ロボカップ」の中型リーグが18m×12mで、面積的には広い)。ともかく、この20m×10mというサイズは、下は20cm前後から上は50～60cmぐらいのロボットたちにとっては20体以上入っても広く、スペースが空いているのがすごい(画像1)。

　画像1。フィールドの広さはこれぐらい。22体(撮影時点ですでに2体が不調で離脱)がいても狭さを感じることもなく、とてもサッカーらしい雰囲気。ちなみに、一部重なっていてわかりにくいが、この画像には22体のロボットすべてが写っている

　そしてチーム名は、静岡県ということで、Jリーグのご当地チームであるジュビロ磐田と清水エスパルスから名前を借りて、ジュビロとエスパルスとして対決。ジュビロ所属は頭などに青い付箋を、エスパルス所属は黄色の付箋を貼って闘った。

　チーム分けに関しては、時間的に余裕がなかったことが残念なところ。本来は、ロボットサッカーを得意とする操縦者2名をキャプテンにして、戦力的にイーブンになるようにジャンケンで味方をひとりずつ選んでいくといった方式を採れればよかったのだが、ホビーロボットコロッセオ全体のスケジュールの都合もあってあまり時間的に余裕がなく、ジャンケンでザックリと2チームに分けるという形になった。そのため、戦力的に偏りが出て、初日は特にだったが、2日間ともサッカーを得意とするロボットがジュビロに多く集まった形である。ちなみに、初日はエスパルス側のロボットが2体、調子が悪くてスタート早々に戦線離脱してしまい、さらに戦力差ができてしまったという点も惜しかった。といっても、始まったらカオス状態で、エスパルスが攻める時間帯もいくらでもあったのだが。

　参加ロボットの顔ぶれは、もう体重別クラスも何もないので、なかなかカオス的である。1kg以下級の小型機(画像2)もあれば、2kg後半から3kg以上の中～大型機(近年、1m大のロボットも作られているので、どこからが「大型」なのか定義が難しい)もあるという具合(画像3)。走力やキック力に大きな差があり、小学校低学年から大人までが混在しているような形となった。

　画像2。中央の赤い機体「サイコロ1号」はROBO-SOCCER参加ロボットの内の最も小型の1台。ボールを追って移動するだけでも大変で、大型クラスにぶつかられた日には簡単に転ばされてしまう

　画像3。中央の機体は、参加ロボット中1、2を争う大きさの「Cavalier」。隣の画像の小型機サイコロ1号などと比較すると、倍以上の身長がある

　ルールに関してはオフサイドなしで、とにかく相手のゴールにボールを蹴り込めば1点。ファールに関しても、よほど悪質な行為でない限りはあまり採らないような感じだったが、1回だけイエローカードも出て笑いを誘っていた(画像4)。また、試合時間は前後半10分ずつ、ハーフタイムは5分。

　画像4。2試合通して、1回だけ出たイエローカード。エキジビションなので「アマアマ」ジャッジということだったが、パンチやキックを相手ロボットに与えてしまう攻撃にはカードを出すということで、シュートを空振りしてうっかりジュビロのキーパーの蹴ってしまった「クロムキッド」にイエローが出されていた

　サッカーの試合としてどうだったかというと、さすがにダイレクトパスをつなぐとか、サイドチェンジをする、なんていうアクションはちょっと無理。もちろん、やたらと決定率の高い名前つきの必殺シュートなどもない。よく見かけたのは、ボールが転がっていったところに元から多数のロボットがいて、そこに機動力のあるロボットたちが駆けつけてきて、混戦になるという感じ(画像5)。

　何台ものロボットが集まっていても、ロボットは人間のように軟らかく微妙なキックができないので、みんなそろって次々とキックを空振りするようなこともあれば、バランスを崩してバタバタと自ら倒れていくような面白おかしいシーンも続出である(画像6)。

　画像5。ゴール前で密集している様子。この画面では大多数がエスパルス側のロボットなのだが、なかなか自分でやるようにはボールをさばけないので、みんなであたふたという感じ

　画像6。フィールドのちょっとした凹凸でバランスを崩してしまったり、ロボット同士でぶつかってはじき飛ばされたりなど、20体以上もいると、ロボットが倒れてない時間帯を探す方が難しいほど。決して、PKを誘っているシミュレーションではない

　特にゴール前は、攻撃に参加できるほどの移動速度のないロボットがディフェンスとして待っていたりするため、そこに両チームの機動力のあるロボットが駆けつけてくると、一気にグチャグチャッとなる。中には絡みまくる時もあり、それはそれで楽しい光景だった(画像7)。

　画像7。1台が転んだところに重なるようにしてほかのロボットが転んでしまうこともあり、ロボットは人と違って絡まりやすいため、ロボットの山ができてしまうことも。これは主審が絡まっているところを外している場面

　その一方で、サッカーらしい場面も多数見られた。ゴール前の混戦をくぐり抜けてゴールに押し込んだり(画像8)、単独でサイドを上がっていって超ロングシュートを決めたり(画像9)、パスを出す姿が決まっていたり(画像10)、キーパーのゴール死守したり(画像11)といった場面も。

　画像8。ゴール前の混戦をこじ開けるようにして劣勢のエスパルスに1点をもたらした「クロムキッド」。隣の「ワンダースリー」はホビーロボットバトルのバイブル的コミック「プラレス3四郎」の作者・神矢みのる先生の機体「ワンダースリー」。キーパーではないので、さすがに手で使って押さえることはできず

　画像9。現在、間違いなく日本のロボットサッカーで1、2を争うストライカー(というかディフェンスからフォワードまでキーパー以外はすべてをこなすオールラウンドプレイヤー)の「サアガ」。慣性質量を減らすためにあえて軽量小型に作られたコンセプトの機体だ。しかし、とてもパワフルで足も速い。この後に蹴ったボールは見事にエスパルスゴールに吸い込まれた

　画像10。高校生サッカーの強豪校が多いことで有名な九州は、ロボットサッカーも行われている。この「オートモ03(Sandann)」も九州勢の強豪ロボットの1台で、とてもサッカー選手らしいキックモーションを披露

　画像11。近藤科学が主催する関東のロボットサッカー「KONDO CUP」のKHRクラスで強すぎたため、無差別級のオープンクラスにしか参加できなくなった強豪チーム「バンブーブリッジ」のキャプテンでキーバーの「あずさ2号F型」。ロボット系ライターの梓みきお氏のロボットで、今回もジュビロのキーパーとして活躍

　ともかく、20体以上のロボットが動き回っているのは、とてもカオスな感じである。周囲で観ている人も面白かっただろうけど、だけでも楽しそうだったので、実際に参加している選手は我を忘れて楽しめたのではないだろうか。正直、参加してみたいと思ったほどである。

　通常の3対3のロボットサッカーだと、優勝を狙うには当然ながらひとりひとりの責任が重い。チームワークの良さ、戦術の理解度、もちろんロボットそのものやモーションの完成度、指揮を執れるキャプテンの存在(これが意外と大きい)など、優勝を狙うには必須となる要素が複数あるわけだが、今回はあまりそういことを気にせず「ボールいったぞー!　とにかく蹴れー!(笑)」みたいなノリだったので、あまり深く考えずに楽しめたのではないだろうか。

　なお、試合は1日1回ずつ行われ、2日目は初日で帰った人たちもいたために10対10と少なくなったが、どちらもジュビロが勝利を飾った(メンバー編成はそれぞれ異なる)。初日は2対1、2日目は3対1である。

　Video streaming by Ustream

　初日の12対12の様子のUSTREAM中継映像。小学生サッカー全開かと思うかも知れないが、意外とサッカーっぽいのがわかるはず

　Video streaming by Ustream

　2日目の10対10の中継映像。2日目は、前日よりも戦力バランスがイコールに近くなったチーム分けとなったが、この2日間はジュビロに運があったという感じ

　直接今回のROBO-SOCCERとは関係ないが、前述したロボカップは西暦2050年には人のサッカーチームと試合をして勝てるロボットの開発を目指しているわけで、それが西暦2050年よりも前になるか後になるかわからないが、おそらくいつかは間違いなく実現する時が来ることだろう。もしそうなった時にロボットサッカーの歴史を振り返って、2011年9月3日に史上初の11(+1)対11(+1)の2足歩行ロボットサッカーが行われたということも、ぜひトピックにしてほしいものである。そんなわけで、ここに楽しくも歴史的なロボットサッカーが行われたことを記しておく。

豊田自動織機、電気も化石燃料も使わない空気エンジン車を開発

　

　豊田自動織機は9月22日、圧縮空気を動力とする空気エンジン車「KU:RIN(クーリン)」を開発したことを発表した。

　これは、自由な発想を持ってモノづくりに挑戦する若手技術者を育むことを目指して同社が2006年12月に立ち上げた「夢の車工房」の部員の成果。同工房には、同社のさまざまな事業部および専門分野の若手技術者40名が集い、夢の車をテーマに新たなコンセプトのクルマの企画や製作活動を行ってきた。

　今回開発された空気エンジン車は、同社のカーエアコン用コンプレッサの技術を応用し、コンプレッサを圧縮機ではなく膨張機として用いることで、圧縮空気が膨張する力のみを動力源とする空気エンジンを開発した。この空気エンジンは、小型軽量で高出力、瞬発力に優れるなどの特長があり、KU:RINは、化石燃料も電気も動力としない新しいタイプのエコカーと同社では説明している。なお、KU:RINは2011年9月9日に日本自動車研究所の城里テストコース(茨城県)にて時速129.2kmを記録しており、同社ではこれを空気エンジン車のギネス世界記録として申請する予定としている。

　今回開発された空気エンジン車「KU:RIN」