hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ユビキチン・プロテアソーム経路によるCDKインヒビターp21の認識機構の解析

Cyclin kinase inhibitor p21のubiquitin化におけるp21分子上の制御領域の解析を継続して行った。p21は164アミノ酸残基から構成され、CDK2の基質となる98SPと130SP、および、Protein kinase Cの基質となる153SKRと160SKRが存在する。一般にubiquitinationは基質のリン酸化に制御されるので、C-terminalから順次それぞれのリン酸化siteを除去した1-128aa,1-147aa,1-157aaのHis-tag C-terminal truncated fragmentおよびHis-tag full length p12を真核細胞に発現させ、ubiquitinationの有無を検討した。すべてのdeletion mutantにおいて、Ni精製後のcell lysate中のWetern blot解析の結果、当該分子量の位置に、C-terminal truncated fragmentのbandを検出した。このなかで、full lenghおよび1-157aaの発現では、anti-p21 antibodyとanti-ubiquitin antibodyで検出される高分子量バンド、すなわち、ubiquitinated p21が検出された。この結果は、p21のubiquitinationには、C-terminalの153SKRを含む148-157aa領域がessentialであることを示す。さらにこの領域がubiquitin化される部位なのか、あるいは制御領域なのかを確認する目的で、156番目のLysをArgに変異させたmutant K156Rを作成し、ubiquitinationの有無が検討したところ、full lengthと同様にubiquitin化した。このことから、p21の148-157aa領域がubiquitin化の制御領域であると結論した。現在制御機構の解析を行なっている。今年度は、種々のp21 mutantの真核細胞による発現システムを用いて、DNA損傷後のS期進行制御に必須であるp21とCyclinAとの結合制御に焦点を置き、詳細な検討を行った。p21分子内には、N末端18-21aaにCyclin bindingmotif(Cy)1、49-71aaにCDK2 binding site、140-143aaにNuclear Localization signal(NLS)1、144-151aaにPCNA binding site、154-157aaにCy2、160-163aaにNLS2の構造を有する。これ以外にも、多くのリン酸化部位が明らかとなってきている。今回の研究では、これらの特徴的な構造をひとつずつ削除したmutantを作成し、それぞれ、N末端tag-mutantとC末端tag-mutantの発現プラスミドを構築した。2.発現とCyclinA結合解析p21 mutant発現プラスミドをヒト由来樹立株細胞であるDLD
硫化物太陽電池薄膜の低コスト・低温堆積に向けたホットウォールスパッタリング法

スパッタリング法によるCu2ZnSnS4薄膜の堆積においてホットウォール(高温の粒子反射壁)をターゲット-基板間に設置し,組成,構造,および物性の制御を試み,研究成果として以下を得た.●Zn比の減少,およびそれにともなうS比の増加を抑え,同時に結晶子サイズを,ホットウォールを使用しない場合の数-10 nmに比べて16-26 nmへと向上した.この時にバンドギャップは1.6-1.7 eVとなり,ホットウォールの使用による改善が達成された.●総括として,粒子反射壁の役割についての考察をおこない,粒子反射壁による組成,薄膜構造の改善結果などとともに成果を論文としてまとめた.ホットウォール(高温の空間分離隔壁)をターゲット-基板間に設置し,ZnあるいはSの蒸気圧を調整することを可能とした高周波マグネトロンスパッタリング法によりCu2ZnSnS4(CZTS)太陽電池光吸収層薄膜を,Cu2ZnSnS4(CZTS)焼結体ターゲットを用いて堆積し,その組成,構造,および物性を解析するとともに,さらにS雰囲気下における後焼成による組成の制御を試みた.平成25年度の研究成果として以下を得た.●ホットウォールを用いたCZTS薄膜堆積における薄膜構造組成の改善を試み,ホットウォール条件400°Cおよび基板温度条件200, 300, 400°Cの条件において結晶粒径が1624 nmとなる薄膜を堆積した.論文等で報告されているCZTS薄膜と比較して,十分に良い結晶性を示していると判断する.●上記条件において堆積されたCZTS薄膜は,2.1 eVのバンドギャップを示し,電気特性の最適化には至っていないと判断される.●ZnおよびS比を高めたターゲットを用い,ZnおよびS組成比を高くしたCZTS薄膜の堆積を試みたが,薄膜堆積時に再蒸発あるいは再スパッタリングが起こり,薄膜組成においてはZnおよびS組成比は高くならなかった.●基礎的な知見を得るためにS雰囲気下における後焼成をおこなった.S比が大きくなるとともに,結晶性が改善され, 1.8eV程度までバンドギャップが狭くなった.条件についてさらに検討し,これを一段階堆積法の成膜条件にフィードバックし,より良い薄膜特性をえることとする.●高いエネルギーを持つS負イオンが基板に入射し,薄膜にダメージを与えて結晶性を低くすると同時に,バンドギャップ等の物性にも影響を与えていることが,特に基板温度が低い場合に示された.スパッタリング法によるCu2ZnSnS4薄膜の堆積においてホットウォール(高温の粒子反射壁)をターゲット-基板間に設置し,組成,構造,および物性の制御を試み,研究成果として以下を得た.●Zn比の減少,およびそれにともなうS比の増加を抑え,同時に結晶子サイズを,ホットウォールを使用しない場合の数-10 nmに比べて16-26 nmへと向上した.この時にバンドギャップは1.6-1.7 eVとなり,ホットウォールの使用による改善が達成された.●総括として,粒子反射壁の役割についての考察をおこない,粒子反射壁による組成,薄膜構造の改善結果などとともに成果を論文としてまとめた.ホットウォール(高温の空間分離隔壁)をターゲット-基板間に設置し,ZnあるいはSの蒸気圧を調整することを可能とした高周波マグネトロンスパッタリング法により,Cu2ZnSnS4(CZTS)太陽電池光吸収層薄膜を,Cu2ZnSnS4(CZTS)焼結体ターゲットを用いて堆積し,その組成,構造,および物性を解析した.平成24年度の研究成果として以下を得た.●ホットウォールの設置が薄膜組成の制御に有効であり,さらに基板温度を高くした場合においてもホットウォールを用いることにより堆積された薄膜中のZnおよびSnを量論比に近い比率に保つことができること●ターゲットが,高いZnあるいはSn比を持つ場合には,ホットウォールを用いても薄膜の組成が化学量論比から大きくずれること●放電圧力を高くした場合には,低い放電電圧において薄膜を堆積した場合に比較して結晶性は悪くなるが,バンドギャップおよび抵抗率は改善されること●ホットウォールを導入することにより化学量論比に近いSを含有するCZTS薄膜の堆積が可能となること●ホットウォールの設置によりCZTS薄膜の結晶性が改善されること●ホットウォールを設置し基板温度を変化させ,堆積させた薄膜において、基板温度が高くなるとともに電気的・光学的特性が向上し,特にバンドギャップが小さくなることホットウォールの設置および放電圧力の影響の解析において,有用な実験データが得られており,CZTS薄膜のスパッタリング法による一段階成膜の可能性を十分なデータにもとづいて示した.学術的にも有為なデータが蓄積されていると判断できる.ホットウォール(高温の粒子反射壁)をターゲット-基板間に設置し,高い蒸気圧を持つZnあるいはS原子の基板への再入射を促進し,薄膜組成,構造,および物性を制御することを試み,研究成果として以下を得た.ホットウォールの使用により,ホットウォールを使用しない場合に比べて,特に基板温度を高くした場合にみられていたZn比の減少,およびそれにともなうS比の増加を抑えられることが明らかとなった.

X線回折測定により,結晶子サイズを,ホットウォールを使用しない場合の数-10 nmに比べてホットウォール温度を400 Cとした場合に16-24 nmへと向上できることを示した.論文等で報告されているCZTS薄膜と比較して,十分に良い結晶性を示していると判断する.上記条件において堆積されたCZTS薄膜は,1.6-1.7 eVのバンドギャップを示し,ホットウォールの使用による改善が達成された.平成26年度においては,さらに物性を改善するためにS雰囲気下における後焼成をおこなった.S比が大きくなるとともに,結晶性が改善され,1.6 eV程度までバンドギャップが狭くなった.フッ化物あるいはZnS薄膜の堆積プロセスの解析より,高いエネルギーを持つS負イオンが基板に入射し,薄膜にダメージを与えて結晶性を低くすると同時にバンドギャップ等の物性にも影響を与えていることが示され,負イオン入射を抑制するために負イオン阻止機構を用い,薄膜物性の改善を試た.負イオン阻止により薄膜堆積速度が高くなることを見いだしたが,物性への影響を検討するには至らなかった.さらなる系統的な検討によりCZTSの薄膜物性を改善できると考える.総括として,ホットウォールによる薄膜組成および構造への影響,電気的・光学的物性の改善結果,ホットウォールの粒子反射壁としての役割についての考察を論文としてまとめた.薄膜堆積プロセス平成25年度における,主たる研究の目的(ゴール)は,ホットウォール条件およびターゲット組成の最適化による電気および光学物性の最適化であった.平成25年度の目標に対する達成度は60%である.未達の部分はCZTS薄膜の電気的特性の最適化である.以下に詳細を報告する.●ホットウォール条件の最適化達成度80%ホットウォールの設置により量論比を持つ薄膜の堆積を可能とした.ホットウォールの使用による構造の制御という応募時の計画をほぼ達成したと判断できる.ただし,ホットウォール温度が高いため,プラスチック基板への応用を考えると,さらにHW温度を低くした条件において組成および構造の最適化をおこなう必要がある.外部には発表していないが,基板温度を低くした場合にS負イオンが薄膜構造に損傷を与えいることが実験結果から示唆されている.少なくとも,エロージョン対向部において薄膜が再度エッチングされ,見かけの膜堆積速度が遅くなっていることは確認されており,H26年度に負イオンにおるエッチングが構造および物性に与える影響について検討をおこなう.●光学および電気的特性の評価および最適化達成度50%電気的特性の評価および最適化においては,太陽電池光吸収層に適した狭いバンドギャップを得ることができなかった.電気的・光学的特性を十分に改善できなかった原因は,組成の制御が不十分であったことと考えている.特にZn比を量論比より高くすることが,電気的特性の改善のためには必要であり,また,同時に薄膜あるいは界面の微細構造の制御が必要な段階に来ている.今後組成および構造と電気的特性の関係を再度評価し,組成と構造の制御による電気的特性の最適化を図ることが必須である.平成24年度における,主たる研究の目的(ゴール)は,ホットウォール条件およびターゲット組成の最適化であった.平成24年度の目標に対する達成度は70%である.未達の部分はCZTS薄膜を用いた素子のIーV特性評価およびターゲットS組成の影響の評価である.以下に詳細を報告する.●ホットウォール条件の検討●達成度:70%
広義の里山に生息する絶滅危惧昆虫の保全生態学的研究

稲作水系ではタガメ(絶滅危惧II類)などの水生昆虫について、水田や水路、ため池などの配置や水管理が生活に与える影響を野外調査により明らかにした。また、日本からは初記録となるコマユバチ科の寄生蜂Apanteles javensisが、水田周辺のイネ科草本で発見されたため、寄主や生息場所を含む生活史の概要を記載した。里山林については、大阪府北部の里山林において、チョウ類とガ類のインベントリー調査を実施し、下層植生の管理がチョウ類群集の種多様性に与える影響についても評価を行った。チョウ類群集については、里山林および周辺の農村集落、谷津田を含む「広義の里山」においてルートセンサス調査を行い、里山林の特性として、日本固有種や固有亜種を含む日華区系の種や1化性の種が多いこと、「広義の重山」の擁する異なる遷移段階の植生のモザイクが種多様性の保全に重要であることなどを明らかにした。また、神奈川県藤野町石砂山周辺の里山林のギフチョウ(絶滅危惧II類、神奈川県の天然記念物)について、寄主植物を異にする他の産地の成虫が導入されたという報告があったため、それらの外来個体群の定着可能性と在来個体群に与える影響についてのリスク評価を行った。その結果、外来個体群は石砂山の在来個体群の食草であるカントウカンアオイを利用して定着が可能であり、食草をめぐる幼虫の競争が生じることを予測した。さらに、幼虫がさまざまな植物の葉に潜る「絵描き虫」として知られ、森林の生物指標として注目されているツヤコガ科について、日本産の徹底した調査を行い、指標化に向けて分類学的な再検討を行った。里山草地については、大阪国際空港周辺のシルビアシジミ(絶滅危惧I類)個体群について生息状況調査を行い、かつての採草地や畦畔草地のように人為により管理された滑走路周辺の広大な草地に同種がよく保全されていることを明らかにした。本研究では、里山林、里山草地、稲作水系において特に衰退の著しい昆虫類のうち典型的なものを選定し、それらの個体群が里山の半自然環境における自然-人間系の中で維持されてきた生態学的メカニズムを解明することにより、今後の里山環境の保全方法を探ることを目的としている。ギフチョウについては、大和葛城山の里山林(大阪府河南町)を選び、46月にかけて生息調査を実施した。また、東日本の同種の3個体群について、生活史形質の比較をするために、飼育を開始した。里山林のインベントリーについては、大阪府能勢町の三草山において、チョウ類、ガ類、オサムシ類、アリ類等を対象に調査を行つた。ガ類については、2003年6、7、9月にライトトラップ調査を行い、約3,000個体を採集した。得られたガ類はすべて乾燥標本とし、同定の結果、34科642種が確認されているが、さらに未同定種や群集構造について解析を行つている。オサムシ類および土壌性コウチュウ類についても、それぞれピットフォールトラップとツルグレン装置によるサンプリングを行い、同定・解析中である。ヒョウモンモドキについては、世羅台地(広島県)で生息調査を行い、幼虫・蛹を飼育した。さらに、成虫期(67月)に、同種の生息地の植生調査を実施し、蜜源植物や寄主植物の種構成と密度などを、同種の生息しない畦畔と比較した。タガメ、ゲンゴロウの野外調査は、それぞれ大阪府能勢町、奈良県都祁村の棚田において、マーキング法を採用し、稲作水系における生活場所利用の実態と寿命、移動・分散の範囲を調査した。

野外調査と並行して、ゲンゴロウ類の室内飼育を行った。本研究では、里山林、里山草地、稲作水系において特に衰退の著しい昆虫類のうち典型的なものを選定し、それらの個体群が里山の半自然環境における自然-人間系の中で維持されてきた生態学的メカニズムを解明することにより、今後の里山環境の保全方法を探ることを目的としている。ギフチョウについては、大和葛城山の里山林(大阪府河南町)を選び、46月にかけて生息調査を実施した。また、東日本の同種の3個体群について、生活史形質の比較をするために、飼育を継続して行っている。里山林のインベントリーについては、大阪府能勢町の三草山において、チョウ類、ガ類、オサムシ類、アリ類等を対象に調査を行い、標本作製、同定、データ解析を進めている。ガ類については、2003年の調査で採集した約3,000個体について、原則として乾燥標本とし、同定を行った。34科642種が確認されているが、さらに未同定種や群集構造について解析を行っている。オサムシ類および土壌性コウチュウ類についても、それぞれピットフォールトラップとツルグレン装置によるサンプリングで得られた標本について同定・解析中である。ヒョウモンモドキについては、世羅台地(広島県)で生息調査を行い、幼虫・蛹を飼育した。さらに、成虫期(67月)に、同種の生息地の植生調査を実施し、蜜源植物や寄主植物の種構成と密度などを、同種の生息しない畦畔と比較した。タガメ、ゲンゴロウの野外調査は、それぞれ大阪府能勢町、奈良県都祁村の棚田において、マーキング法を採用し、稲作水系における生活場所利用の実態と寿命、移動・分散の範囲を調査した。ギフチョウについては、大和葛城山の里山林(大阪府河南町)内にコドラートを設定し、46月に食草(ミヤコアオイ)や蜜源植物(カタクリ)の密度、天空率、高木層や下層植生の状態などの林内環境と成虫の行動、卵・幼虫の密度と生存率の関係について調査を行った。本種については、大阪・新潟両個体群を対象に生活史形質の比較をするために飼育を継続するとともに、蛹の耐寒性について、発育段階ごとに過冷却点の測定を行った。また、気候の温暖化が本種の長い蛹期間における生存率や羽化タイミングに及ぼす影響を明らかにするために、10°C程度の穏やかな低温での蛹の飼育と定期的な発育確認の実験を行った。里山林のインベントリーについては、大阪府能勢町の三草山、深山、妙見山、竜王山、猪子峠の里山林において、里山性チョウ相の定性調査を実施した。また、三草山から半径60km以内にある近畿地方の10ヶ所の里山林を選び、チョウ類のトランセクト調査を1年間実施し、調査対象の里山林内および半径2.5km以内の植生構造とチョウ類群集の種多様性との関係について解析を行った。今年度は水生昆虫のインベントリー調査も大阪府および和歌山県の金剛・生駒・和泉山脈山麓の稲作水系において実施した。この調査では、PHや水温、電気伝導度、植生、他の水生動物などについても調査し、現在、水生昆虫の種多様度と生物・非生物要因との関係を解析している。
北海道における越冬食の系譜と変遷に関する研究

この研究は寒冷地である北海道の冬の生活にとって重要な要素であった冬期保存食について、1)伝統的な日本の食習との関連.2)東北地方にうけつがれた救荒食との関連.3)開拓使による欧米文化の導入に伴なう洋食との関連.4)アイヌ民族の冬期食物との関連の四項目によって調査を実施し、北海道における食習の基本的性格を明らかにすることを目的とした。このため北海道を、近世からの歴史をもつ函館市を中心とした道南地方及びこれに続く漁村部、欧米文化の導入の影響を大きくうけた札幌市を中心とする道央地方、寒冷な気候のなかで稲作定着させた旭川市を中心とする道北地方、さらに畑作農業を発展させた帯広市を中心とする十勝地方の四つに分け、冬期保存食の種類、保存法、加工法などの調査を実施した。また伝統的な日本の食習との関連を、酒田市、輪島市など近世北前船の主要港であった地方、さらに移住農村との対比として富山県礪波市、秋田市などで同様の調査を実施した。この調査によって、北海道各地の冬期保存食及び保存法の形式と変遷が明らかとなり、これまで同種と考えられていた農村部においても稲作地帯と畑作地帯では極めて大きな違いを示すことが判明している。また、地域による系譜をみるとどの地方でも東北、北陸地方の冬期保存食をうけついでいるが、時代や生業形態によってそのうけつぎに大きな差がみられる。このほか北海道独自のものとしては、干鮭などアイヌ民族の冬期保存食が移住者の冬期食物としてとり入れられていたこと、三平汁など北海道の名物料理の多くが冬期保存食の調理法が原点であったこと。生野菜の保存が難しいため沢庵漬など一種類の漬物を大量に用意したこと、札幌市など都市部の冬期食物の保存に比較的早くから欧米の保存食の影響があったことなどが明らかとなっている。1.東北、北陸地方における伝統的な冬期保存食の調査(1)青森、秋田、新潟、富山、石川、福井の各県立図書館における食〓関係の基本的文書資料及び文献の調査を実施した。(2)石川、秋田、青森の各県立博物館及び鶴岡政道博物館、金沢百万石江戸村、両津市立博物館等における越冬食保存法に関する調査を実施した。(3)秋田県藤田秀司氏、青森県八幡秀男氏など食生活研究家及び古老から、保存食の種類、保存場所、保存法について聞取り調査を実施した。2.東北地方における救荒食に関する調査(1)岩手県立図書館、八戸市立図書館、弘前市立図書館等において同地方の飢饉及び救荒食に関する基本的文献の調査を実施した。(2)同地方における救荒食の種類、保存方及び調理法に関する調査を実施した。3.北海道各地における越冬食保存法の実際についての調査(1)函館市、帯広市、十勝清水町、旭川市、北見市、網走市、利尻町において、昭和初期頃を中心とした伝統的な越冬食の保存法及び調理法について古老から聞取調査を実施した。(2)また、同地方の図書館、博物館において文献、実物資料等基本的資料の調査を実施した。4.開拓後の欧米文化導入に伴う洋式保存法の調査道立図書館、道立文書、市立函館図書館において、缶詰、びん詰、くん製など洋式食物保存法の導入と実施に係わる基本的文献及び資料の調査を実施した。
計算機の中の惑星探査: 計算機の中の惑星リングの実現にむけて

本研究では、土星リングに代表される惑星リングに関する諸問題(構造形成や起源)の解決を図るために、これまでにない大粒子数を用いた惑星リング全系のN体シミュレーションを可能とする方法を確立し、その手法を用いたシミュレーションを実施し、その有用性を実証することを目的とする。本年度は計算手法を検討し、その結果に基づいた数値計算コードの開発を行った。検討課題の一つは、重力計算で用いられるツリー法のアルゴリズムの改良である。リングはほぼ2次元的な円盤形状で、かつ、リングの幅が軌道半径に比べて小さいため、通常のデカルト座標を用いた空間分割が不適切、また、リング粒子はケプラー回転に移動するため、デカルト座標を用いた空間分割では粒子はすぐに領域外に移動してしまう。結果、それらに起因するノード間通信が発生する。この問題を解決するために、円筒座標系と粒子と回転座標系を導入し、リング系に適合するようにアルゴリズムを改良した。このアルゴリズムに基づいた重力計算を加速するために、PEZY社が開発したPEZY-SC2向けへの実装を行った。また、ミドルウェア(FDPS)への実装も行い、そららを用いた数値計算コードを開発した。現在、コードの検証作業を行っている。また、リング全系計算に向けた計算の一環として局所系の計算を行った。土星リングはいろいろな大きさの粒子からなるが、小さい粒子の量はサイズ分布から期待された量より少ないことがカッシーニの観測などにより示唆されている。その理解として粘着力が提案されている。その効果を調べるために局所系のN体シミュレーションを行い、粒子間の衝突速度を調べた。土星メインリングでの粒子間衝突は、大きい粒子の表面にくっついた小さい粒子を再放出するには小さいことなど、観測結果を説明することが出来ることなどを明らかにした。これらの成果については研究会や学会等で発表を行った。研究代表者の体調不良により予定していた研究打ち合わせができず、また、開発した数値計算コードの検証作業も遅れているため、進展はやや遅れているとした。さらに、計算機環境の変化により想定していた計算機を使用することができなくなったため、大規模計算を行うためには計算機の選定を行う必要がある。引き続き、開発したコードの検証をおこなう。検証には、まずは、光学的に薄いリングの計算結果との比較を行う。検証結果を踏まえ、必要に応じて、アルゴリズムの更なる改良、アクセラレータコードの改良を行う。現状、1億粒子程度の計算を行える状況にある。この粒子数で計算可能な状況を設定してリング全系の計算を行う。計算機環境の変化があったので、大規模計算が可能な計算機の検討を行う。状況に応じてGPUクラスターなどの使用も検討する。研究代表者の体調不良により予定していた研究打ち合わせができなかったため、次年度使用が生じた。この分は、今年度の研究打ち合わせに使用する。
データマイニングのビジネスへの応用における効果的かつ効率的情報システムの研究

今年度の研究では、1)実際の企業における業務系システムについて、我々の提唱する履歴ベースシステムとリレーショナルデータベースによってシステムを実装し、その比較を行うこと、そして、2)履歴ベースにおけるユーザインターフェースの構築、の二つを目的とした。まず1)については、ある肉の卸問屋における受発注システムを対象に研究をすすめていった。そこでは、業務分析、リレーショナルデータベースの構築、履歴ベースの構築、業務処理プログラムの開発を行った。実際のシステムを実装する中で履歴ベースに関する利点・欠点が、リレーショナルデータベースとの比較において明確になり、履歴ベースのさらなる改善に貢献できた。この研究成果はビジネスマイニングワークショップにて報告を行った。この会議では企業からの参加も多く、履歴ベースに対する関心は高く、今後の導入も含めて実際に利用したいとの申し出が多くあり、履歴ベースの今後の更なる普及へのステップとして期待できる。また履歴ベースを用いたデータマイニグ研究の研究も同時に継続して進めていき、履歴ベースを基礎とした新しいデータマイニグツールの開発をおこなった。その成果はSSGRRW(イタリア)にて報告をおこなった。また2)についてであるが、まずは、テキストベースでの簡単なユーザインターフェースの構築を行った。これは本格的なGUI構築における詳細仕様を確定するためにおこなった。しかしながら、本格的なGUIの開発には専門技術を有した人間との共同開発が必要であり、実現には至っておらず、今後の課題としたい。以上のソフトウェア開発に関する成果は全て以下のホームページにて公開した。ビジネスにおけるデータマイニングをより効果的に実施するにあたっては、企業の履歴データを従来のリレーショナルデータベース(RDB)もしくはデータウエアハウスによって蓄積するのではなく、XMLに基づいたより詳細なデータ構造によって蓄積することが重要となり、その理論的枠組みの構築およびソフトウェア技術(履歴ベースシステム)の実装を本研究の目的としている。今年度は、その元になるデータを実企業から提供してもらった。しかしながら、そのデータは従来のテーブル構造に基づいたもので、そのデータをXMLに変換する必要があった。収支報告における謝金は、その変換業務で使用した。さらに、そのXMLデータ構造を処理するソフトウェアとして、ビジネスで必要となる処理に特化してUNIXコマンドとして実装をおこなった。設備備品費や消耗品費は、これらの開発活動の中で消費された。2000年の夏に、米国の共同研究者である南カリフォルニア大学のIp教授を訪問し、RDBに基づいたデータウェアハウスの構築を完了した。さらに、我々のシステムを用いてデータマイニングを共同で実施し、マイニングの成果とともに基礎システムとして履歴ベースシステムの有効性を検証することができた。外国旅費は、この一連の活動のために用いた。反省点として、今年度の計画ではRDBと履歴ベースシステムの理論的比較を目標の一つとしていたが、履歴ベースの開発に時間をとられ、実施に至っておらず、来年度の課題として早急に取り組みたい。研究成果は、履歴ベースシステムに関しては『発見科学とデータマイニング』において、さらに部分的ではあるがACIS学会において発表を行った。また、履歴ベースに基づいたデータマイニングの成果に関してはACISおよびDS2000において発表を行った。さらに、ソフトウェア技術に関しては、全ての実装が終了し次第、ホームページ上に公開する予定である。(800文字)今年度の研究では、1)実際の企業における業務系システムについて、我々の提唱する履歴ベースシステムとリレーショナルデータベースによってシステムを実装し、その比較を行うこと、そして、2)履歴ベースにおけるユーザインターフェースの構築、の二つを目的とした。
転写因子に注目した樹状細胞による抗腫瘍免疫分子機構の解明

慢性骨髄性白血病はその原因遺伝子であるBCR-ABLが転写因子IRF8の発現を抑制することで樹状細胞分化を阻害する。従ってこの抑制経路を阻害すれば、樹状細胞分化が回復し、それにより失われていた抗腫瘍免疫応答が復活すると予測される。そこでBCR-ABLがIRF8の発現を抑制する機構を明らかにするため、さまざまな種類のヒストン修飾のChIP-seq解析を行い、候補分子を複数同定した。それらの分子の関与を検討した結果、C/EBPbetaにIRF8の発現抑制能があることが示された。次に、C/EBPbeta欠損マウスを用いた慢性骨髄性白血病マウスモデルの解析を行ったところ、C/EBPbeta欠損マウスではBCR-ABLによる樹状細胞分化の抑制が一部解除され、樹状細胞数が回復することが示された。また、マイクロアレイおよびChIP-seqデータの再解析から、BCR-ABLが様々な免疫抑制細胞分子の発現を誘導していること、さらにそれらの分子の遺伝子座近傍に新規エンハンサーを形成していることなどが示された。また、その中には免疫チェックポイント療法において標的となるような分子も含まれていた。C/EBPbetaの強制発現はこれらの分子の発現を誘導することから、C/EBPbetaの阻害は樹状細胞の分化の回復(アクセルの回復)と免疫抑制分子の発現上昇の阻害(ブレーキの解除)という二つの効果を持つ、新たな観点の慢性骨髄性白血病治療法となる可能性が示された。これまでの慢性骨髄性白血病モデルは免疫非存在下での解析であったため、免疫の影響を十分に評価できなかった。現在、免疫残存CMLモデルを構築し、より患者に近い状態での解析を行う準備を行っている。27年度が最終年度であるため、記入しない。CD8陽性DCは生体内でクロスプレゼンテーションを行うことができる唯一の古典的樹状細胞サブセットである。CD8陽性DCのマイクロアレイおよびChIP-seqの検討から、IRF8によって制御される新たな抗腫瘍免疫応答関連分子の候補の探索を行った。その結果、8つの候補分子の同定を行うことができた。その候補分子の一つにおいて、アゴニストおよびアンタゴニストを用いることにより、部分的に樹状細胞のサイトカイン産生やクロスプレゼンテーション能の変化が見られることが確認された。しかしながらその変化は微弱であり、今後さらなる実験条件の検討が必要であると考えられる。また、その他の分子においては受容体ではないため、ノックダウンを行う必要があった。そこでレンチウィルスを用いたshRNAによるノックダウン法を確立した。さらに、死細胞におけるクロスプレゼンテーション実験の確立も行った。今年度に確立した実験法を用い、詳細に抗腫瘍免疫分子機構を解析していく予定である。また、申請者の研究室では、慢性骨髄性白血病の原因遺伝子であるBCR-ABLがIRF8の樹状細胞分化を阻害しており、IRF8の発現を回復させるとその抑制が解除されることを見出していた。申請者がさらにこの点について解析を進めたところ、IRF8の強制発現によって回復したBCR-ABL陽性の樹状細胞は、通常の樹状細胞に比べ強い炎症性サイトカインの産生と、クロスプレゼンテーション能を持つことが明らかとなった。以上より、IRF8に加え、BCR-ABLもまた樹状細胞の抗腫瘍免疫応答を制御する分子であることが明らかとなった。今後はBCR-ABLによる抗腫瘍免疫応答の制御機構も解析する予定である。CD8陽性DCは効率良く生体内でクロスプレゼンテーションを行うことができる唯一の古典的樹状細胞サブセットであり、抗腫瘍免疫応答の中枢を担うことが知られている。転写因子IRF8はこの樹状細胞の分化に重要な役割を果たしていることが、ヒトおよびマウスの研究でわかっている。また、慢性骨髄性白血病患者においては、がん遺伝子BCR-ABLがIRF8遺伝子の発現を抑制し、樹状細胞分化を抑制していることが知られている。従って、IRF8遺伝子の発現制御機構は、抗腫瘍免疫応答の制御、あるいは慢性骨髄性白血病の新規治療法の開発に非常に重要である。本年度はこのIRF8発現がどのように抑制されているかを理解するために、独自に樹立した樹状細胞前駆細胞株用いて、様々な角度からIRF8の発現制御機構の解析を行った。その結果、ChIP-seq解析により、今まで知られていなかった新規の巨大なエンハンサー領域を同定した。興味深いことに、このエンハンサーの形成はBCR-ABLの導入により著しく抑制された。また、レポーターアッセイにより、細分化したエンハンサーどの領域がIRF8の発現を制御しているかを解析したところ、複数の領域にその活性が見出された。さらに、転写因子PU.1のChIP-seq解析結果から、このエンハンサーを制御している可能性がある転写因子が複数同定された。上記に加え、今年度はヒストンおよび転写因子のChIP-seqに加え、マイクロアレイ、プロテオミクス、レポーターアッセイなどにより今後につながるデータを大量に得ることができた。

次に、C/EBPbeta欠損マウスを用いた慢性骨髄性白血病マウスモデルの解析を行ったところ、C/EBPbeta欠損マウスではBCR-ABLによる樹状細胞分化の抑制が一部解除され、樹状細胞数が回復することが示された。また、マイクロアレイおよびChIP-seqデータの再解析から、BCR-ABLが様々な免疫抑制細胞分子の発現を誘導していること、さらにそれらの分子の遺伝子座近傍に新規エンハンサーを形成していることなどが示された。また、その中には免疫チェックポイント療法において標的となるような分子も含まれていた。C/EBPbetaの強制発現はこれらの分子の発現を誘導することから、C/EBPbetaの阻害は樹状細胞の分化の回復(アクセルの回復)と免疫抑制分子の発現上昇の阻害(ブレーキの解除)という二つの効果を持つ、新たな観点の慢性骨髄性白血病治療法となる可能性が示された。これまでの慢性骨髄性白血病モデルは免疫非存在下での解析であったため、免疫の影響を十分に評価できなかった。現在、免疫残存CMLモデルを構築し、より患者に近い状態での解析を行う準備を行っている。IRF8により誘導され、抗腫瘍免疫応答を制御する分子の同定に関しては研究が停滞してしまったものの、IRF8自体の発現制御機構の解析に非常に大きな進展があった。それに加え、さまざまな実験手法によりデータが着実に蓄積されており、今後の飛躍的な研究の進展が期待される状態にある。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに蓄積された樹状細胞前駆細胞におけるChIP-seq,マイクロアレイ、プロテオミクス、レポーターアッセイのデータを統合的に解析し、IRF8の発現制御機構を明らかにしていく。特にバイオインフォマティクスをふんだんに取り入れて解析を行い、仮説を立て、それを実験的に証明して行く予定である。当初の検討では候補分子のノックダウンを行い、すでに抗腫瘍免疫応答の制御分子を同定する予定であったので、その点は達成できなかった。しかしながら代わりにがん遺伝子あるBCR-ABLの予想外の機能を明らかにすることができたので。総合的に見て大むね順調に進んでいるとした。問題点は解決済みであり、あとは順次進めていく状態となっている。BCR-ABLによるクロスプレゼンテーションの制御に関しては、プロテオミクス解析によりBCR-ABLの標的となる基質を同定し、いかにして樹状細胞の機能が制御されるかを明らかにしていく予定である。
副甲状腺ホルモン関連蛋白(PTHrP)の生理学的機構の解明

副甲状腺ホルモン(Parathyroid hormone related peptide:PTHrP)の生理学的意義を検討するために、産褥婦人における乳汁中のPTHrPの測定を行った。PTHrPの測定はN端(1-87)またはC端(109-141)を認識する両測定系を用いて行った。その結果、分娩後よりN端、C端PTHrPともに直線的に増加し産褥10日目にはそれぞれ平均13865pmol/l、56393Pmol/lを示した。その後N端PTHrPはほぼその値で経過したのちに産褥6カ月目にやや低下する傾向を示したのに対して、C端PTHrPは産褥1カ月目から徐々に低下した。さらに同時に乳汁中のカルシウム濃度や乳汁分泌量を測定したところ、乳汁中のカルシウム濃度はC端PTHrP濃度と有意な相関を認めたのに対して、1日の乳汁分泌量はN端PTHrP濃度と有意な相関が認められた。このことにより、PTHrPのN端部には乳汁分泌維持作用が、C端部にはカルシウムを乳汁中に輸送する作用のある可能性が示唆された。さらに産褥ラットの乳腺組織における培養実験を行い、経時的に上清中のPTHrP濃度を測定したところ、培養開始48時間まで徐々に増加を認め、その後はプラトーに達した。さらにこれらの調節因子について検討するため、この培養系に各種ホルモンあるいは生理活性物質を添加し上清中のPTHrP濃度を測定したところ、エストロゲンおよびビタミンDではコントロール群に比較して差が見られず、プロゲステロンおよびデキサメサゾンによって上清中のPTHrP濃度は有意に抑制された。このことによりPTHrP濃度はプロゲステロンおよびデキサメサゾンといったホルモンによって影響をうけている可能性が示唆された。産褥婦人について分娩後産褥6カ月にわたって乳汁を採取しPTHrPの推移について検討した。PTHrPの測定についてはN端(1-87)のみでなく,最近そのユニークな作用が注目されているC端(109-141)を認識する測定系も用いて行った。乳汁中のPTHrP濃度はN端,C端ともに分娩直後は低く産褥10日頃までほぼ直線的に増加しそれぞれ13,865±2,401pmol/L(mean±SE),56,393±11,306pmol/Lに達した。その後N端はほぼそのレベルを長期にわたって維持し産褥6ヵ月でやや低下した。C端は産褥30日目から産褥6ヵ月にかけて徐々に低下する傾向を認めた。ほとんどのホルモンや成長因子が初乳中に高濃度に含まれるのに対して乳汁中のPTHrP濃度は初乳中で低く産褥経過に伴い増加するという独特な推移をとることがわかった。また乳汁中の蛋白やミネラル成分(カルシウムやリン)の濃度や乳汁分泌量とPTHrPとの関連性等についても検討した。乳汁中の蛋白濃度は産褥経過にともない減少し乳汁中のPTHrP濃度と相関を認めなかった。乳汁中Ca濃度はC端PTHrPとは相関を認めたが(r=0.422),N端PTHrP濃度とは相関を認めなかった。また乳汁中PTHrP濃度と乳汁分泌量の間にも相関は認めなかった。さらに妊娠中から産褥期にかけての婦人の骨量を超音波にて測定するとともに血液,尿中の骨代謝に関連するホルモン(PTHrP,PTH,エストロゲン等)および骨吸収・骨形成マーカーを測定し,骨動態をみた。

ヒト乳汁中に高濃度で存在する副甲状腺ホルモン関連蛋白(PTHrP)の生理的意義を解明する目的で,分娩後長期にわたり乳汁中のN端,C端両フラグメントの濃度の推移を測定するとともに,それらと乳汁中の総蛋白,Ca濃度等との相関や乳汁分泌量との関係について検討した。その結果,N端PTHrP(1-87)濃度は分娩直後は低く,産褥10日目までほぼ直線的に増加し,その後は同レベルを長期間維持し産褥6カ月目でやや低下した。またC端PTHrP濃度の推移はN端部と同様の傾向を示したが,そのレベルは25倍程度高かった。乳汁中の総蛋白濃度は産褥10日目まで減少しPTHrP濃度の推移と並行しなかったが,乳汁中のCa濃度およびCa量はC端PTHrP濃度およびC端PTHrP量と有意な相関を示した。さらに一日乳汁分泌量はN端PTHrP濃度と有意な相関を示した。今回の検討から,乳汁中のPTHrP濃度の推移は総蛋白濃度の推移に伴う二次的なものではなく,初乳で低濃度であり,その後増加して,乳汁分泌確立後にほぼ一定となり,離乳開始とともに減少するという推移をとり,N端部が乳汁分泌に関与する可能性が示唆された。またC端部が乳汁中へのCaの輸送を担っている可能性が示唆された。次に,産褥ラットの乳腺組織を摘出し,酵素処理とパーコール遠心分離により上皮細胞層のみを回収し,コラーゲン・ゲル上にて乳腺上皮細胞の初代培養系を確立し得た。この培養系を用いて,まずPTHrPの基礎分泌状態を知るために,培養開始後経時的にその上清を採取し,上清中のPTHrP濃度を測定した。その結果,上清中のPTHrP濃度は培養開始後48時間後まで経時的に増加し,その後はプラトーに達した。また非妊娠,妊娠ラットの乳腺についても同様の検討を試みたが,上清中のPTHrP濃度は測定感度以下であった。産褥ラットの全乳腺組織を摘出し,コラゲナーゼ処理とパーコール遠心分離により上皮細胞層のみを回収し,コラーゲン・ゲル上にて乳腺上皮細胞の初代培養系を確立し得た。次に乳汁中のホルモンや成長因子の多くが初乳に高濃度に含まれるのに対して,PTHrPは初乳で低濃度で産褥経過に伴い増加することと,妊娠ラットの乳腺ではその発現が非常に弱いが,産褥ラットの乳腺では発現が増強することから,胎盤由来のホルモンや成長因子がPTHrpの産生・分泌に抑制的に作用する可能性を想定し,産褥ラットの乳腺上皮細胞の初代培養系に,エストロゲン,プロゲステロン,ビタミンD,デキサメタゾン等のホルモンを添加して,24時間後に上清を回収し,そのPTHrP濃度を測定し,コントロール群と比較検討した。その結果,エストロゲン,ビタミンD添加ではコントロール群と差がなく,プロゲステロンあるいはデキサメタゾン添加によって有意に抑制された。今後はさらにその作用機序を知るために,受容体阻害剤の添加によりこれらの抑制が解除されるかどうか等を検討していく予定である。
歯胚発生過程における骨誘導蛋白質(BMP)-2,4,7遺伝子の局在変化と定量解析

その結果,間葉組織におけるBMP-2の発現パターンは,成熟した象牙芽細胞に強くシグナルが認められ歯乳頭組織にもシグナル認められた。一方,BMP-4の発現パターンは,前象牙芽細胞に強くシグナル認められ,機能分化した成熟象牙芽細胞においてシグナルの減弱が認められた。上皮におけるBMP-2の発現は,機能分化したエナメル芽細胞のみに認められたものの,BMP-4は内エナメル上皮細胞全体に認められた。以上より,BMP分子は歯胚発生における歯原性上皮と間葉組織の相互作用を媒介するシグナルタンパク質であることが示唆された。さらに,マウス下顎第1臼歯歯胚(胎生17日)から歯乳頭組織(前象牙芽細胞までの分化段階)のみを分離して,ウシ骨由来のBMP-2を含む部分精製物とともに6日間培養した結果,前象牙芽細胞の機能細胞への形態分化と象牙前質様基質の産生が認められ,BMP-2は象牙芽細胞の最終分化を修飾する重要な形態形成因子であることが示唆された。
大規模コホートによる認知症の環境・生活習慣リスク要因の解明

本研究は、村上コホート研究の枠組みにおいて、認知症発症を新たなエンドポイントとして把握し、認知症の環境・生活習慣に関連したリスク要因を解明することを目的とした。コホート追跡調査により認知症新規症例120例を得た。さらにサブコートとして1,814人にMMSEによる認知機能検査を行い、112例の認知機能障害を得た。認知機能障害に関連する人口統計学的および生活習慣関連のリスク要因を解析した。認知症患者の増加が世界的に問題となっている。認知症の増加は、個人や介護する家族の生活の質(QOL)を低下させると共に、認知症関連医療・介護費用の増加に拍車をかける。本研究は、大規模疫学研究(村上コホート研究, 2011年開始,40-74歳対象,ベースラインn=14,397)の枠組みにおいて認知症の発生を新たなエンドポイントとして把握し、認知症の環境・生活習慣に関連したリスク要因を解明することにより、その一次予防に資するエビデンスを得ることを目的とする。平成26年度は、コホート調査開始から平成25年度末までの情報を収集した。二次保健医療圏の2医療機関の診療情報からは、それぞれ27、24例の認知症新規発生を把握した。コホート調査開始後に要介護認定された対象者は村上市71人、関川村31人、粟島浦村2人であった。介護認定における主治医意見書の情報から、認知症高齢者の日常生活自立度判定(※)で自立以外のものは、村上市で44人(I12,IIa 5,IIb 11,IIIa 7,IIIb 2,IV6,M 1),関川村で16人(I3,IIa 3,IIb 3,IIIa 4,IIIb 1,IV2,M 0),粟島浦村2人(I1,IIa 1,IIb 0,IIIa 0,IIIb 0,IV0,M 0)であった。うち、サブコホート対象地域の関川村16人について、認知症と診断名がついているものは7例であった。現在、収集したデータ整理(入力・クリーニング)を行っている。本研究は、大規模疫学研究(村上コホート研究, 2011年開始,40-74歳対象,ベースラインn=14,397)の枠組みにおいて認知症の発生を新たなエンドポイントとして把握し、認知症の環境・生活習慣に関連したリスク要因を解明することにより、その一次予防に資するエビデンスを得ることが目的であった。本研究の対象地域である村上保健所管内市村の二次保健医療圏のうち、現在5医療機関から協力が得られている。村上コホート研究開始から平成27年度末までに、医療機関における認知症の新規発生119例の情報を収集した。また、行政からは、新規要介護認定情報の提供を受けており、現在集計中である。更に、サブコホートに設定した地域については、要介護認定における主治医意見書の情報から、認知症高齢者の日常生活自立度判定(※)および診断名について収集し、データ整理(入力・クリーニング)を行っているところである。行政・医療機関の協力を得て、順調にデータ収集できているため。本研究は、大規模疫学研究(村上コホート研究, 2011年開始, 40-74歳対象,ベースラインn=14,397)の枠組みにおいて認知症の発生を新たなエンドポイントとして把握し、認知症の環境・生活習慣に関連したリスク要因を解明することにより、その一次予防に資するエビデンスを得ることが目的であった。本研究の対象地域である村上保健所管内市村の二次保健医療圏のうち、現在7医療機関から協力が得られている。村上コホート研究開始から平成28年度末までに、医療機関における認知症の新規発生143例の情報を収集した(軽度認知障害を含む)。また、行政からは、要介護認定情報の提供を受けており、新規要介護認定者は254人で、うち認知症高齢者の日常生活自立度判定のランクは、自立103-人、I-39人、IIa-25人、IIb-36人、IIIa-26人、IIIb-10人、IV-11人、M-3人であった(順に重症度が増す)。更に、サブコホートに設定した地域については、要介護認定における主治医意見書の情報から、診断名について収集し、データ整理を行っているところである。また、本研究計画では対象者の認知機能のレベルを考慮した解析ができないことから、2016年度は解析の補助データとするために、認知機能検査を追加調査として計画し、協力が得られた1,814人の村上コホート研究参加者に実施した。この検査結果と環境・生活習慣との関連についての解析結果は、現在論文投稿中である。全体の結果については現在データを解析中であり、今後成果報告する予定である。平成28年度の前半には行政・医療機関より前年度分の情報を収集し、後半にデータ解析と最終のまとめを行う予定である。

また、本研究計画では対象者の認知機能のレベルを考慮した解析ができないことから、今年度は認知機能検査の追加調査を研究対象者に実施し、解析の補助データとする予定である。衛生学・公衆衛生学平成27年度の前半には行政・医療機関より前年度分の情報を収集し、後半にデータ解析を行う予定である。データ収集や整理にかかる人件費が当初予定より少なくなったため。当初の予想より新規発生する認知症例数が少なく、データ収集や整理にかかる人件費が当初予定より少なくなったため。本研究計画では対象者の認知機能のレベルを考慮した解析ができないことが弱点である。この点を補うため、今年度は認知機能検査を追加で実施する。そのため、調査にかかる消耗品購入や調査員・データ整理補助員のための人件費にあてる予定である。データ整理(入力・クリーニング)のための人件費にあてる予定である。
国際関係の構造的変動と日本の立ち位置の変遷が医療保険制度の展開に与えた影響

外交・国際関係分野と医療保険(社会保険)分野という二つの異なる学問分野を融合したことが本研究の特色・独創的な点であり、この研究成果は新たな学域設定の可能性を秘めている。国際社会における日本の地位の変遷という外交・国際関係分野で主に取り扱われてきた事象と、日本医療保険制度史という社会保障・社会福祉史分野で主に取り扱われてきた事象を統合的に分析することにより、内政と外交の包括的理解への視点を提供することが可能となるところに、本研究の学術的独自性と創造性がある。
変形ポテンシャル量子マイクロ構造の光物性と光制御デバイスへの応用

1)短波長(0.8μm)帯完全偏光無依存光変調器の開発:GaAs基板上に,GaAsより格子定数の大きいInGaAs疑似基板を,GaAs/InGaAs歪み超格子バッファーを介してエピタキシャルに形成し,その上に質量依存幅構造GaAs伸張歪み量子井戸を作製することに成功した.このウェーハを光強度変調器に加工し,変調特性を観察したところ,波長0.8μm帯で波長幅28nmにわたって,異偏光間で変調特性がアナログ的にも一致した,消光比10dB以上の完全偏光依存動作が得られた.2)長波長(1.55μm)帯完全偏光無依存光変調器に向けたエピタキシャル成長技術:上と同じ原理を利用した完全偏光無依存光変調器を,光通信用の1.55μm帯で実現すべく,InP基板上のInGaAs/InAlAs歪み量子井戸の分子線エピタキシャル成長条件を研究した.成長基板温度の最適化,インジウム原料および基板の吟味を通じて,良質な歪み量子井戸の成長が可能となった.続いてダブルヘテロ構造を形成し,リッジ導波路に加工して,伝搬損失をファブリーペロ-干渉法により測定評価した.3)低挿入損失面型光スイッチの研究:面型光双安定素子SEEDについて,結合量子井戸の吸収端の等価的ブルーシフトを使って残留損失の低減化を図った.非対称三重結合量子井戸を用いると,残留損失のみならずコントラストも改善できることを理論と実験で示した.また,対称結合量子井戸においては,低電界領域の大きな吸収係数変化を利用することが可能となった.変形ポテンシャル非対称結合量子井戸を応用した透過型S-SEEDを試作し,光双安定動作を得ることに成功した.4)進行波型量子井戸超高速光変調器:コプレーナ構造の進行波電極を有する方向性結合器型GaAs光変調器を試作し,Swept Frequency法による光変調実験の結果,変調帯域として22GHzが得られた.5)変形ポテンシャル5段階非対称結合量子井戸:吸収端のレッドシフトを伴わず,低電界で大きな屈折率変化をもたらす新たな標記の量子井戸構造を見い出した.1)短波長(0.8μm)帯完全偏光無依存光変調器の開発:GaAs基板上に,GaAsより格子定数の大きいInGaAs疑似基板を,GaAs/InGaAs歪み超格子バッファーを介してエピタキシャルに形成し,その上に質量依存幅構造GaAs伸張歪み量子井戸を作製することに成功した.このウェーハを光強度変調器に加工し,変調特性を観察したところ,波長0.8μm帯で波長幅28nmにわたって,異偏光間で変調特性がアナログ的にも一致した,消光比10dB以上の完全偏光依存動作が得られた.2)長波長(1.55μm)帯完全偏光無依存光変調器に向けたエピタキシャル成長技術:上と同じ原理を利用した完全偏光無依存光変調器を,光通信用の1.55μm帯で実現すべく,InP基板上のInGaAs/InAlAs歪み量子井戸の分子線エピタキシャル成長条件を研究した.成長基板温度の最適化,インジウム原料および基板の吟味を通じて,良質な歪み量子井戸の成長が可能となった.続いてダブルヘテロ構造を形成し,リッジ導波路に加工して,伝搬損失をファブリーペロ-干渉法により測定評価した.3)低挿入損失面型光スイッチの研究:面型光双安定素子SEEDについて,結合量子井戸の吸収端の等価的ブルーシフトを使って残留損失の低減化を図った.非対称三重結合量子井戸を用いると,残留損失のみならずコントラストも改善できることを理論と実験で示した.また,対称結合量子井戸においては,低電界領域の大きな吸収係数変化を利用することが可能となった.変形ポテンシャル非対称結合量子井戸を応用した透過型S-SEEDを試作し,光双安定動作を得ることに成功した.4)進行波型量子井戸超高速光変調器:コプレーナ構造の進行波電極を有する方向性結合器型GaAs光変調器を試作し,Swept Frequency法による光変調実験の結果,変調帯域として22GHzが得られた.5)変形ポテンシャル5段階非対称結合量子井戸:吸収端のレッドシフトを伴わず,低電界で大きな屈折率変化をもたらす新たな標記の量子井戸構造を見い出した.1)短波長(0.8μm)帯完全偏光無依存光変調器の開発:GaAs基板上に,GaAsより格子定数の大きいInGaAs疑似基板を,GaAs/InGaAs歪み超格子バッファーを介してエピタキシャルに形成し,その上に質量依存井戸幅構造GaAs伸張歪み量子井戸を作製することに成功した.このウェーハを光強度変調器に加工し,変調特性を観測したところ,波長0.8μm帯で波長幅28nmにわたって,異偏光間で変調特性がアナログ的にも一致した,消光比10dB以上の完全偏光無依存動作が得られた.2)長波長(1.55μm)帯完全偏光無依存光変調器に向けたエピタキシャル成長技術:上と同じ原理を利用した完全偏光無依存光変調器を,光通信用の1.55μm帯で実現すべく,InP基板上のInGaAs/InAlAs歪み量子井戸の分子線エピタキシャル成長条件を求めた.成長基板温度の最適化,インジウム原料およびInP基板の吟味を通じて,良質な歪み量子井戸の成長が可能となってきている.この成長技術に基づいて,現在光変調器を試作中である.3)低挿入損失面型光スイッチの研究:面型光双安定素子SEEDについて,結合量子井戸の吸収端の等価的ブルーシフトを使って残留損失の低減化を図っている.

これまでに,非対称三重結合量子井戸を用いると,吸収端のブルーシフトの逆バイアス電圧依存性が大きい領域を利用できるようになるので,残留損失のみならずコントラストも改善できることを理論と実験で示した.また,対称結合量子井戸においては,シヨットキ-接触を用いることによってビルトイン電圧を下げ,低電界領域の大きな吸収係数変化を利用することが可能となった.現在,これら結合量子井戸を応用した透過型S-SEEDアレイを試作中である.4)進行波型量子井戸超高速光変調器:量子井戸超高速光変調器に関し,現在進行波電極構造の設計を行っている.また予備実験として,バルク活性層を用いた進行波光変調器を試作し,光変調評価実験を行っている.1)長波長(1.55μm)帯完全偏光無依存光変調器に向けたエピタキシャル成長技術:本研究で昨年度開発された,質量依存幅量子井戸と伸長歪みを組み合わせた完全偏光無依存光変調器を,光通信用の1.55μm帯で実現すべく,InP基板上のInGaAs/InAlAs歪み量子井戸の分子線エピタキシャル成長条件を研究した.成長基板温度の最適化,インジウム原料およびInP基板の吟味を通じて,良質な歪み量子井戸の成長が可能となってきている.この成長技術に基づいてダブルヘテロ構造を形成し,ポリイミドを利用したリッジ導波路に加工して,伝搬損失をファブリーペロ-干渉法により測定評価した.2)低挿入損失面型光スイッチ:面型光双安定素子SEEDについて,結合量子井戸の吸収端の等価的ブルーシフトを使って残留損失の低減化を図っている.本年度は,変形ポテンシャル非対称結合量子井戸を応用した透過型S-SEEDを試作し,光双安定動作を得ることを成功した.3)進行波型量子井戸超高速光変調器:コプレーナ構造の進行波電極を有する方向性結合器型GaAs光変調器を試作し,マイクロ波測定から良好な速度整合の得られていることがわかった.Swept Frequency法による光変調実験の結果,変調帯域として22GHzが得られたが,これは主にマイクロ波の伝搬損失に制限されている.量子井戸を使った素子の短縮化を図っている.4)変形ポテンシャル5段階非対称結合量子井戸:吸収端のレッドシフトを伴わず,低電界で大きな屈折率変化をもたらす新たな標記の量子井戸構造を見い出した.これを利用したマッハツェンダー干渉計型光スイッチを試作中である.