hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多元的資本主義世界の成立過程-世界貿易統計の基礎的研究

世界資本主義の形成は、二つの段階をへて成立した。まず、19世紀に英国の工業製品が世界市場に輸出され、各地域に工業技術が伝播した。そうすると、西ヨーロッパと北米地域において英国工業製品に対抗する形で、資本主義的な国民経済が形成された。しかし、この国民経済に立脚した資本主義は相互に対抗的な措置をとったので、両大戦間期に世界経済全体の発展は停滞した。つぎに、第二次大戦後になって、IMF・GAT等の制度によって障壁の少ない世界市場が形成され、地域ごとの異なる条件を活用した多様な資本主義の成立が可能になった。これが、20世紀後半に世界資本主義が持続的に発展して要因である。平成20年度は国際連盟の貿易統計からのデータ抽出と東アジアの貿易統計の収集、およびそれらのコンピュータ入力作業を集中的期に行った。国際連盟のInternational Trade Statistics中から、データのそろっている1924年から1938年について約20カ国の輸出入を選択した。アジアについては、すでに申請者が集めている統計を、さらに補充する収集活動をおこなった。日本、中国、朝鮮、台湾、韓国、満洲国等についてほぼ満足のいく収集をおこなえた。これらをアルバイターによって、入力して電子形態化しデータベースを構築しつつある。現在の入力データ数は約70万である。さらに、これらのデータに国際連合の貿易分類SITC5桁と同産業分類BEC3桁によって、商品別コードを振る作業を進めている。初年度の研究は、ほとんどこの膨大な基礎的作業に費やした。このデータベース構築は未完であるので、その分析はまだ初発的な状況であるが、以下の点は明らかになりつつある。第一は、東アジアの特異性である。現在まで整理した20カ国の中で、日本と周辺アジア地域の貿易の伸びは傑出しており、他の地域においては類例がまったくない。第二に、アジアのなかでもインドと中国は、1920年代までは貿易の着実な発展が見られるが、その後はむしろ縮小している。この後は商品別分析を進めていく。平成21年度は、前年に引き続いて国際連盟の貿易統計からのデータ抽出と東アジアの貿易統計の収集、およびそれらのコンピュータ入力作業を集中的に行った。国際連盟のInternational Trade Statistics中から、データのそろっている1924年から1938年について約20ヵ国の輸出入を選択した。とくに、平成22年3月に米国へ資料調査旅行をおこない、米国公文書館において従来知られていなかった李氏朝鮮末期の海関による統計書Returns of Trade and Trade Reportsを発見することができた。それを手がかりに、米国英国等、アジアと早くから関わりを持っていた国々の図書館、研究所について、インターネットで新たに貿易統計の所在調査を進めつつある。これら収集した統計資料を、アルバイターによって、入力して電子形態化しデータベースの構築を進めている。現在の入力データ数は約110万である。そうして、これらのデータに国際連合の貿易分類SITC5桁と同産業分類BEC3桁によって、商品別コードを振る作業を進めている。今年は、この膨大な基礎的作業に費やした。まだ分析は初期段階であるが、以下の点は明らかになりつつある。第1は、東アジアの特異性である。現在まで整理した20ヵ国の中で、日本と周辺アジア地域の貿易の伸びは傑出しており、他の地域においては類例がまったくない。第2に、アジアのなかでもインドと中国は、1920年代までは貿易の着実な発展が見られるが、その後はむしろ縮小している。第3に、世界貿易全体の地域的な偏りが、両大戦間期から急速に進みつつある。これらの事実を踏まえ、引き続き分析作業を進めていく。今日まで資本主義世界の構造を明らかにしようとした研究は、世界中心からの資本主義の波及と覇権国家英国・米国の統合システムに焦点を当て、欧米以外の国家社会はそれに包摂されるとしており、近代世界はヨーロッパ資本主義の一方的な拡大過程としか把握されていない。しかし、実際には20世紀に、世界市場に被動的に組み込まれた国家社会のなかから、主体的に資本主義を構築する動きがでいた。それらの動きには、もっぱら自国内市場に依拠するものと、逆に世界市場を対象として工業化を進めるパターンがある。また、その資本源泉として、主に自国内資本が中心となる場合と、ほとんどを外国資本に依存するケースがある。実際には最初の資本主義である英国を除いて、その他の資本主義はすべてこれらのパターンの組み合わせによって、幾つかの累計に集約されることになる。

本研究では、19世紀半ば資本主義が真に世界を包摂した時点から、米国ドルの弱体化と第一次オイルショックによって世界経済が新しい段階に入った1970年までの1世紀について、世界各国・地域における資本主義形成のされ方を、貿易統計の分析を通じて明らかにしようとしている。そのために、まず各国の貿易統計を網羅的に収集整理し大規模な世界貿易データベースを構築した。そして、時期ごとに貿易品の構成とその増減趨勢を基準として、この世界貿易データベースを総合的に分析することによって、世界各地域・国家の資本主義化の類型を析出しその相互関係を明らかにしている。
羊膜由来神経幹細胞の移植による網膜組織の再建と視機能の再生

目的:ヒト羊膜間葉細胞(hAMC)は神経前駆細胞の性質を有し、in vivoで神経系細胞への分化誘導が可能である。網膜下hAMC移植後に細胞性免疫応答による拒絶が起きることを既に解明したが、更に異種hAMC移植における液性免疫応答を解析し、免疫不全宿主の網膜下でのhAMC長期生着と分化を評価した。方法:インフォームドコンセントのもとでヒト胎盤からhAMCを分離培養し、PKH26で生体染色し、免疫不全マウス(C.B17)と正常マウス(BALB/c)の正常眼網膜下に経強膜的に移植した。正常宿主から経時的に血清を採集し、総IgM、IgGをELISAで定量し、抗ヒトIgM、IgGをFACSで解析した(n=12)。陽性対照はヒトリンパ球で免疫したマウス血清とした。免疫不全宿主眼では移植後6ケ月にわたりPKH26陽性細胞の生着と網膜関連マーかーの発現を共焦点顕微鏡下で解析した(n=5)。結果:hAMC網膜下移植の宿主の血清中の総IgG量は移植後計時的に増加し、抗ヒトIgG値は有意に上昇した。免疫不全宿主の網膜下hAMCは、術後6ケ月にわたり網膜色素上皮層近傍に生着し、Galretinin、GSは陽性となった。結論:正常宿主へのhAMC網膜下異種移植後には液性免疫応答が誘導され、慢性拒絶反応が起きるリスクがある。免疫不全状態の宿主の網膜下でhAMCは長期生着し水平細胞、ミューラー細胞に分化する可能性がある。
わが国石炭産業撤退期の産炭地域における振興法の成果と社会・経済的疲弊の実態

1966年の産炭地域振興法の制定以来、政府・道県庁・自治体や地域住民による地域振興の政策がいかに実施され達成されたか、全国の産炭地域市町村の35年間の成果を検証した。産炭地域指定市町村について、国勢調査・工業統計調査などの地域資料の収集と分析、「地域振興についての自治体の自己評価」を尋ねる郵送式アンケート調査によって、炭鉱稼働時から現在までの「人口の回復状況」「自治体の財政力状況」「企業誘致の状況」「住民の社会経済的状況」「地域振興の総合的評価」を、「6条地域」「2・10条地域」「旧産炭地域」や「その他の町村」と相互に比較して把握した。その結果、「2・10条地域」「旧産炭地域」では、「閉山から長期間がたち、立地条件も恵まれて再活性化が順調にいっている」ため、疲弊がほとんど解消されていた。しかし「6条地域」のうち、企業誘致・基盤整備では一定の成果があげられてはいるが、「閉山から長期間がたつものの、立地条件に恵まれず依然として大きな問題を抱えている自治体」や、「1980年代後半の「なだれ閉山」の影響を受け、再活性化が進まない自治体」が存在し、大きく2極分化していることが判明した。また特に問題を抱える地域について、国・道・県・自治体の機関、および当該地域への進出企業経営者に対する聞き取り調査を行った。そして、産炭地域行政にあっては国の機関:「特別な支援をする時代は終わった」、地方の機関:「特別な支援は必要」というジレンマ、雇用創出にあっては行政当局・住民側:「良い仕事がない」、進出企業経営者側:「良い働き手がいない」というジレンマが生じていることが明らかとなった。最後に、1986年に閉山した長崎県三菱高島炭鉱のケースを事例に、職員-鉱員-組夫という炭鉱労働者三階層グループごとに、炭鉱の閉山が彼らにどのような影響を与えどのように閉山を克服していったかを、明らかにした。3年計画プロジェクトの1年目にあたる本年度には、次年度以降の市町村行政当局・商工会議所・進出企業にインタビュー調査・アンケート調査を行うための基礎的作業を行った。すなわち、全国の産炭地域市町村について、国勢調査・事業所統計調査・商業統計調査・工業統計調査・生活指標調査などを用いて、炭鉱稼働時から現在までの「地域経済状況の変遷」「住民の社会経済的状況の変遷」を把握し、それらに主成分分析法を用いて産炭地域の類型化分析を行った。その結果、産炭地域振興法の成果が十分に現れ疲弊が解消され、地域振興が図られた地域と、振興法の成果がまだあらわれず疲弊が解消されない地域に、二極分化していることが明らかとなった。この二極分化現象は、産炭地域生活圏間でも、産炭地域生活圏内でもみられた。また産炭地域の現状について、北海道通産局・九州通産局、北海道庁・福岡県庁、および夕張市・美唄市・飯塚市・大牟田市などの行政担当者、当該地域への進出企業経営者に対する聞き取り調査を行った。さらに申請者が総務庁統計局より提供され独自集計していた「就業構造基本調査」原調査票資料(昭和57年・62年分)を用いて、統計的手法による分析を行った。

そして、職員-鉱員-組夫という炭鉱労働者三階層グループごとに、炭鉱労働者・離職者および家族における職歴・学歴・労働意識・生活意識に、有意な違いが存在することを明らかにした。3年計画プロジェクトの2年目にあたる本年度には、国勢調査・事業所統計調査・商業統計調査・工業統計調査・生活指標調査などを用いて、1987年4月1日以前に指定されていた旧産炭地域地域について、「地域経済状況」「住民の社会経済的状況」の資料収集・分析作業を行った。その結果、87年4月以降も指定されていた産炭地域とは違って、同じ県内の過疎地域よりも、旧産炭地域は「企業進出」「製造業活動」「人口増加率」「地方自治体の財政力」の点で、地域振興の成果があげられていることが明らかになった。そして、昨年度に引き続き、九州通産局・長崎県庁・福岡県山田市・長崎県高島町などの産炭地域振興担当者および元担当者に対して、聞き取り調査を行った。そして、1)国による産炭地域振興の目標レベルが、「一般の過疎地域なみ」に達したかどうかであること、2)昨年度明らかにした産業立地条件の悪い産炭地域では、生活基盤の整備・福祉制度の整備に重点を置いた生活地域をめざす地域振興の計画が主流になりつつあること、3)しかしその政策を進める上で、かつて産炭地域であることのイメージの悪さが問題になっていること、4)産炭地域には、住民に社会的疲幣の後が根強く残っていることが明らかになった。さらに申請者が総務庁統計局より提供され独自集計していた「就業構造基本調査」原調査票資料(昭和57年・62年分)を用いて、炭鉱労働者・炭鉱離職者のうち、今年度は特に、その家族について統計的手法による分析を行った。そして、職員-鉱員-組夫という炭鉱労働者三階層グループごとに、家族にいても職歴・学歴・労働意識・生活意識に、有意な違いが存在することを明らかにした。3年計画プロジェクトの最終年にあたる本年度には、産炭地域自治体への聞き取り調査・郵送式アンケート調査を行うとともに、外国事例との比較研究、および報告書のとりまとめを行った。聞き取り調査では、北海道美唄市・歌志内市を選び、炭鉱閉山の地元への影響及び企業誘致の実績について調査した。近接しながらも立地条件が大きく違う美唄市と歌志内市とでは、再活性化に大きな差異が生じていた。1996年4月1日現在、産炭地域に指定されていた自治体について、「地域振興政策の柱の変遷」「企業誘致の実績」「当該地域における進出企業数と撤退企業数」「企業の立地条件についての評価」「主要な地域振興プロジェクト」「地域振興についての自治体の自己評価」「現時点でなお抱える問題点」「問題点の原因」を尋ねる郵送式アンケート調査を実施した。回収率(発送数169件)は47%であった。その結果、1)元々炭鉱の影響が少ない自治体、2)閉山から長期間がたち、立地条件も恵まれて再活性化が順調にいっている自治体、3)閉山から長期間がたつものの、立地条件に恵まれず依然として大きな問題を抱えている自治体、4)1980年代後半の「なだれ閉山」の影響を受け、再活性化が進まない自治体の4タイプが存在し、(1)ほとんどの産炭地域自治体では、「一般の過疎地域なみ」に達していること、(2)地域振興の柱が、産業振興から生活基盤・福祉制度の整備に重点が移りつつあること、(3)産炭地域のイメージの悪さを払拭しきれていないこと、(4)少数の自治体には、住民に社会的疲弊の後が根強く残っていることが明らかになった。
外力支援近接場照明バイオセンサを用いた革新的疾病マーカー検査技術の開発

EFA-NIバイオセンサの高度化については、性能評価のための対照実験系の立ち上げをまず行った。これまでに測定実績のあったノロウイルス様粒子・インフルエンザウイルスのうち、RNAを持つインフルエンザウイルスに注目し、EFA-NIと同等の検出力を持ち、現状のウイルス検出のゴールドスタンダードであるリアルタイムqPCR装置を導入、同一のサンプルをEFA-NIとPCR双方で評価する系を立ち上げた。この対照評価系を用いて、本研究の目標の一つである全血・尿等の体液サンプルでのEFA-NIの能力を比較検討することが可能になった。これらの内容については、「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウムにおいて報告している。体液サンプル系の測定にむけ、EFA-NIに蛍光を導入する手法を開発した。マーカー粒子を散乱体から蛍光粒子に変えることで、よりノイズに強い検出が実現できると考えられた。この開発には、これまでに散乱体での開発実績があったノロウイルス様粒子検出系及びインフルエンザウイルス検出系を使用した。この蛍光を利用した検出系の構築に成功した旨を、第79回応用物理学会秋季学術講演会にて報告した。また、複数種類の蛍光色素の導入を視野に、一枚のセンサチップ上で複数波長の光を増強する導波路チップ系の開発を行い、多重染色した細胞の蛍光観察像をとることでその性能を評価、論文発表した。EFA-NIバイオセンサへの蛍光の導入や、全血・尿等の体液の1000倍希釈サンプルでの検出という目標設定に対し、順調に検出系の立ち上げを実現しており、おおむね順調と言える。特に尿中物質検出については、目標よりもはるかに厳しい夾雑環境となる10倍希釈ヒト尿に添加したノロウイルス様粒子の検出にも成功しており、EFA-NIバイオセンサを体液系サンプルに対しても適用するための知見を多く得ている。ダイナミックレンジの拡張については、単純な拡張には難航しているが、プロトコル開発側でエンドポイント測定法の導入などによりこれを補う手法が提案されるなど、成果が上がりつつある。総じて、おおむね順調に進展していると言える。昨年に引き続き、体液系サンプル中でのEFA-NI適用に関する開発を中心に進める。特に蛍光利用系の安定化に関するプロトコル開発を進める。また、並行してPSAなどの最終目標に掲げた検出対象の検出系立ち上げを行う。プロトコル開発側からは、時間短縮に必要なパラメータの探索やダイナミックレンジ拡張のための手法開発を行う。
大規模分子シミュレーションによるヘモグロビンの新たな四次構造変化の提唱と実証

スーパーコンピュータと独自に開発したソフトウエアCOSMOS90を駆使して、大規模なシミュレーションを可能にし、ヘモグロビンの新たな四次構造変化を明らかにした。COSMOS90は、開発者である筆者が自ら、スーパーコンピュータ上でベクトル化と並列化とを行って高速化した。それによって、ヘモグロビンのような巨大な蛋白質を全原子、全自由度、全相互作用を考慮して、リアルな条件下で長時間シミュレーションすることを可能にした。これまで、ヘモグロビンに対してこのような研究は行われていなかった。ヘモグロビンは、生体内で酸素分子を運搬する重要な蛋白質である。ヘモグロビンは、X線結晶構造によって得られた立体構造をもとに、ダイマー間のねじれ角を変化させることによって効率よく酸素分子の吸着をしていると考えられてきた。我々の研究の目的は、これまで見過ごされてきたヘモグロビンの二つのダイマーα1β1-α2β2間の距離もまた、新たな四次構造変化の指標になりうることを提唱し、分子動力学シミュレーションによって実証することであった。ダイマー間の距離が、四次構造変化の新たな指標であることを実証するには、すでにシミュレーションが終了したOxyT構造に加えて、更に以下の3種類のシミュレーションをする必要があった。(1) OxyR構造(2) DeoxyR構造(3) DeoxyT構造。20年度には、計画通りOxyR構造の本格的なシミュレーションを50ナノ秒実行することができた。Deoxyヘムについては、シミュレーションに適した力場が発表されていなかった。そのため、代表者と研究分担者は、Deoxyヘムの力場を既存のOxyヘムの力場を修正することによって準備した。19年度に引き続き、20年度9月まで、地球シミュレータを利用した。しかし、その後は、地球シミュレータの入れ替えにより利用を中止せざるを得なくなり、計算科学研究センターの共同利用のスーパーコンピュータPrimequestを利用した。すでに、COSMOS90をPrimequestに移植ずみであったので、計算は予定通り順調に継続することができた。ヘモグロビンは、X線結晶構造解析によって得られた立体構造をもとに、ダイマー間のねじれ角を変化させることによって、4つの酸素分子を効率よく吸着していると考えられてきた。ダイマー間の距離が、四次構造変化の新たな指標であることを実証するには、すでにシミュレーションが終了したOxyT構造とOxyR構造に加えて、更に以下の2種類のシミュレーションをする必要があった。(1)DeoxyR構造(2)DeoxyT構造。21年度には、Deoxyヘムの力場を既存のOxyヘムの力場を修正することによって準備して、計画通りDeoxyT構造の本格的なシミュレーションを50ナノ秒実施することができた。21年度は、計算科学研究センターの共同利用のスーパーコンピュータPrimequestを利用した。すでに、COSMOS90をPrimequest(64プロセッサコア)に移植ずみであったので、計算は予定通り順調に継続することができた。また、21年度には、本研究費を使ってPCクラスタを増強した。8ノード(64プロセッサコア)をInfiniBandで結合したPCクラスタ(PCC7)を構築して、テスト計算だけでなく、長時間の本格的な計算にも使えることを確認した。ヘモグロビンは、生体内で酸素分子を運搬する重要な蛋白質であり、2つの二量体(α1β1とα2β2)からなる四量体である。これまでのX線結晶構造解析による知見から、ヘモグロビンは2つの二量体間のねじれ角を変化させることによって、4つの酸素分子を効率よく吸着して運搬すると考えられてきた。我々の研究の目的は、これまで見過ごされてきた2つの二量体間の距離もまた、新たな四次構造変化の指標になりうることを提唱し、分子動力学シミュレーションによって実証することであった。これを実証するために、4種類の異なる四次構造のヒトヘモグロビン(OxyT、OxyR、DeoxyT、DeoxyR)についてシミュレーションを行う計画であった。21年度までに、OxyT構造とOxyR構造そしてDeoxyT構造のシミュレーションが完了した。これらのシミュレーション結果を解析したところ、β鎖のC端のヒスチジンの電荷状態が四次構造変化に及ぼす影響を調べる必要が生じた。22年度は、そのためのシミュレーションを追加で実施した。また、ヒトヘモグロビンのDeoxyR構造がX線結晶構造解析によって明らかにされていないために、02を徐々に消去するシミュレーションを行ってDeoxyR構造を作り出した。長時間のシミュレーションを行う準備を整えることができた。計算は、主に計算科学研究センターの共同利用のスーパーコンピュータPrimequest(64プロセッサ)を利用して行った。

また、本研究費を使って独自に構築した高速PCクラスタPCC7を活用して、シミュレーションの初期データの準備やシミュレーション結果の解析を迅速に行った。
石炭の構造パラメータを用いた石炭燃焼時の窒素酸化物の推算定量化に関する研究

まず、石炭中に含まれている含窒素化合物の形態分析をX線光電子分光法(XPS)により定性、定量を行った。また、試料炭のキュリーポイント熱分解実験(不活性雰囲気下、500-1100°C)、燃焼実験(酸素気流下、1500°C)を行い、生成する含窒素ガスを定量した。これらのデータの検討を行った結果、XPSによる各化合物の分布および熱分解実験の結果を基にすると、燃焼時のNOx生成量を予測可能であることをしめした。次に石炭燃焼やディーゼル排気中のすすとNOの同時除去との関連から、炭素とNOの反応についての検討を行った。同位体標識を用いた過渡応答法により、反応機構に関する検討を行い、反応速度は炭素中に取り込まれた含窒素化合物の量および気相NO濃度の一次に比例することがわかった。この結果ならびに過渡応答実験の結果から、炭素表面の含窒素化合物と気相のNOが反応してN_2が生成することを明らかにした。流動層燃焼時のNOx・N_2Oの発生量を抑制するためには、乾留後のチャー中の窒素をいかに効率よく無害なN_2に転換できるかが重要と思われる。そこで、4種類の亜歴青炭や歴青炭を850°Cでチャー化した試料を用いて、20%O_2気流中700850°Cで流動層燃焼を行った。その結果、炭種に依らず、供給したO_2のほぼ全てが消費され、多量のCOが発生した。このような燃料過剰の条件下では、いすれの温度においてもNOxやN_2Oは全く検出されず、微量のNH_3やHCNが発生するだけであり、含窒素ガスの約99%はN_2であった。反応初期においては、N_2の生成速度は炭素のガス化速度とほぼ等しかったが、後半では、炭素の反応が優先し、その結果、窒素が残存チャー中に濃縮されることが明らかとなった。大阪大学とKNラボアナリシスでは共同研究として、褐炭から瀝青炭までの7炭種を対象にXPS分析を行い、これらの石炭中の窒素は主にピロール型として存在していることを確認した。また、急速昇温熱分解分析についても検討を行っており、含窒素低分子化合物(窒素、アンモニア、シアン化水素)の生成を確認している。これらの結果をもとに各含窒素化合物の熱分解メカニズムについて検討を行い、石炭中の各化合物の分布と、熱分解時に生成する含窒素ガスとの間に相関があることを認めた。東北大学では、石炭のガス化、燃焼時に生成するNOと石炭との再反応についての検討を行っており、そのモデルとして純粋な炭素と窒素酸化物の反応を取り上げている。その結果、炭素とNOの反応で炭素表面に含窒素化合物が生成することをXPSを用いてはじめて立証した。さらに窒素化合物とNOガスとの反応機構を解明するにあたって、同位体のC,NO,O_2を反応物質として用いることにより、これまで全く不明であった炭素上の含窒素化合物とNOガスの相互作用などに関するきわめて明解な情報を得ることができた。

また、加熱速度を大きく変化できるように赤外線イメージ炉を付属した石英製の流通式固定床反応装置を製作して、炭化度の異なる数種の石炭を10%CO_2-He中で昇温ガス化し、窒素化合物の脱離挙動を調べ、600°C以下の熱分解域では、NH_3が主生成物でHCN発生量は少なく、800°C以上のガス化進行領域になると、NH_3はほとんど発生せずN_2が主な生成物となり、石炭中の窒素量の大部分がN_2に転化されることを明らかにしている。まず、石炭中に含まれている含窒素化合物の形態分析をX線光電子分光法(XPS)により定性、定量を行った。また、試料炭のキュリーポイント熱分解実験(不活性雰囲気下、500-1100°C)、燃焼実験(酸素気流下、1500°C)を行い、生成する含窒素ガスを定量した。これらのデータの検討を行った結果、XPSによる各化合物の分布および熱分解実験の結果を基にすると、燃焼時のNOx生成量を予測可能であることをしめした。次に石炭燃焼やディーゼル排気中のすすとNOの同時除去との関連から、炭素とNOの反応についての検討を行った。同位体標識を用いた過渡応答法により、反応機構に関する検討を行い、反応速度は炭素中に取り込まれた含窒素化合物の量および気相NO濃度の一次に比例することがわかった。この結果ならびに過渡応答実験の結果から、炭素表面の含窒素化合物と気相のNOが反応してN_2が生成することを明らかにした。流動層燃焼時のNOx・N_2Oの発生量を抑制するためには、乾留後のチャー中の窒素をいかに効率よく無害なN_2に転換できるかが重要と思われる。そこで、4種類の亜歴青炭や歴青炭を850°Cでチャー化した試料を用いて、20%O_2気流中700850°Cで流動層燃焼を行った。その結果、炭種に依らず、供給したO_2のほぼ全てが消費され、多量のCOが発生した。このような燃料過剰の条件下では、いずれの温度においてもNOxやN_2Oは全く検出されず、微量のNH_3やHCNが発生するだけであり、含窒素ガスの約99%はN_2であった。反応初期においては、N_2の生成速度は炭素のガス化速度とほぼ等しかったが、後半では、炭素の反応が優先し、その結果、窒素が残存チャー中に濃縮されることが明らかとなった。
温度変化による生体機能の変化に寄与するプロリン異性化酵素Pin1の役割

肥満や過栄養の状態では、脂肪細胞からの熱産生が低下し、基礎代謝が下がることで、一層、肥満が助長されるという悪循環が生じることが知られている。肥満の成因は、食事で摂取したカロリー量だけではなく、個人個人の基礎代謝の高低も大きく影響している。基礎代謝には体内からの熱産生が大きく関与するが、その熱産生を担うUCP-1を有するのは、脂肪細胞の内、褐色脂肪細胞やベージュ脂肪細胞である。今まで、肥満に伴って、脂肪細胞からの熱産生が低下するメカニズムは解明されていなかった。脂肪細胞からの熱産生を担うUCP-1の発現上昇は転写共役因子であるPRMD16が重要な役割を担っている。我々は、高脂肪食負荷等による過栄養状態の脂肪において、Pin1と名付けられたプロリン異性化酵素の発現が顕著に増加することを見出した。増加したPin1は細胞内の転写共役因子PRDM16に結合して分解を誘導することで、熱産生に関与するUCP-1の発現が抑えられることが明らかとなった。この機序によって、基礎代謝低下により、肥満や脂肪肝の憎悪が助長される。実際、Pin1遺伝子を脂肪細胞で特異的に欠損させたマウス(Pin1 KOマウス)は、通常食では体重に差を生じないが、高栄養の食事を与えても肥満や脂肪肝を発症しないことを見出した。また、Pin1 KOマウスは、4°Cの低温下に24時間おいても、体温が低下しにくいことが判明した。本研究の成果により、過剰なPin1の機能を阻害し、基礎代謝の増加を導くことによって、肥満や糖尿病等の生活習慣病の改善に応用できる可能性が示唆された。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。プロリン異性化酵素は、ターゲット蛋白のプロリンとその前のアミノ酸とのペプチド結合をtrans formにすることで、タンパクの機能や細胞内分布等を変化させる酵素の総称である。その中で、Pin1は、プロリンの前のアミノ酸がリン酸化セリンあるいはリン酸化トレオニンとなる配列(pSer/Thr-Pro containing motif)に結合する特徴を有する。我々は、Pin1と代謝調節との関連について研究を進める中で、脂肪細胞からの熱産生に着目している。脂肪細胞は、従来は、栄養の貯蔵を主な役割とする白色脂肪細胞と、熱産生に関わる褐色脂肪細胞の2種類に大別されていたが、両者は異なった前駆細胞に由来している。我々は、Pin1がベージュ細胞への分化や熱産生に関わっている可能性を推測し、マウスに4度で24時間の寒冷刺激を与えてみると、興味深いことに、脂肪細胞におけるPin1タンパクの発現が劇的に増加することを見出した。また、寒冷刺激によって、脂肪細胞では熱産生に関わるUncoupling protein-1 (UCP-1)発現量が増加するが、Pin1 KOマウスでは体温低下が軽度で、寒冷刺激によるUCP-1の発現増加量が顕著に高いことも見出された。これらの結果は、哺乳類における温度調節においてPin1が重要な役割を果たしていることを示している。脂肪細胞からの熱産生はUCP1の発現量に依存しているため、Pin1がUCP1の発現調節に関与するメカニズムを解明する。さらに、脂肪組織からの熱産生には、脱共役タンパク質(UCP-1)の発現量およびUCP-1を活性化する遊離脂肪酸の生成が重要である。この脂肪酸生成へのPin1の役割についても解明する。脂肪特異的Pin1 KOマウスは高脂肪食負荷に対して高い抵抗性を示すとともに、低温環境下での体温低下が少ないことを見出した。これは、熱産生に関わるUCP1の発現量が、脂肪特異的Pin1 KOマウスで非常に増加しているためであった。また、UCP1の発現調節に関わっているPRDM16にPin1が結合し、その分解を促進していることも突き止めた。従って、実験は順調に進行している。

本研究の成果により、過剰なPin1の機能を阻害し、基礎代謝の増加を導くことによって、肥満や糖尿病等の生活習慣病の改善に応用できる可能性が示唆された。(1)Pin1を介した熱産生制御と肥満との関係解明:脂肪特異的Pin1 KOマウスは高脂肪食負荷に対して高い抵抗性を示すが、Pin1は内臓脂肪の分化にも影響するため、熱産生と肥満との関係を明らかにするうえで、最適とはいえない。そこで、次の2通りの方法でPin1を介した熱産生抑制と肥満との関係を評価する。(2)温度変化によって変化するPin1標的タンパクの網羅的同定:Pin1のWWドメインは、温度変化によって立体構造に変化が生じる可能性が報告されている。そこで、温度変化によるPin1結合タンパクの変化は、まず、Pin1による代謝等の機能が認められる脂肪細胞に関して行い、順次、重要性が高いと考えられる臓器に進めていく。(3)温度依存性のPin1タンパク量変化のメカニズムの解明:上記のように高脂肪食負荷や長時間寒冷刺激時にはPin1の発現が増加するが、mRNAレベルでは変化が認められないため、我々はPin1の分解が抑制されるために、Pin1の発現が増加すると推測している。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
ソフトCPUコアを用いた組込みシステム実験-手作りマイコンボードの設計・製作-

【研究目的】本学5年の実験において、MC6809を用いたマイコンボードの設計・製作実験を行っている。実験検証時にパソコン上でアセンブリ・プログラムを作成、ダウンロードして、バス信号の測定とボードを用いたI/Oのインターフェース制御回路の設計・製作を行うことで、コンピュータアーキテクチャー、周辺LSIの機能を理解することができる。実験検証に時間をかけているが、最近の学生において、誤配線等による異常動作時のトラブル・シューティングの困難度が高くなり、検証時間を十分にとるのが難しくなっている。そこで本研究ではこれを改善するため、設計・製作時間の短縮と回路変更やデバック作業を効率よく行うことができるVHDLと現在のシステムLSI設計において主流になっているIPコアを用いたCPUを設計・製作し、それを取り入れた新たなマイコンボードの設計・製作実験を開発する。【研究方法】使用するCPUコアにはAltera社の「Nios」を用いる。コア内部は実験で使用することを考慮し、PIO等の基本的なモジュールのみを組込む。まず、仕様に沿ったマイコンボードを試作し、終了後、1)プリント基板CADを用いて、工学実験に最適なマイコンボードを製作する。2)EDAツールを用いて、カスタマイズしたCPUコアの書込みを行う。3)テストプログラムを作成して各モジュールの動作と仕様を確認しながら製作時間、トラブル・シューティング時の困難の度合い等を検討し、教育効果を高めていく。【研究成果】・仕様に沿ったマイコンボードを試作し、Nios評価版を書込み各入出力についての動作検証を行った。・基板CADソフト'OPUSER'で実装部品ライブラリと回路パターンの作成を行い、基板製作を行った。この研究では、基板製作とCPUの書込みまでを行った。今後、製作したボードでの教育効果を検討する。
清朝中期満洲地域社会の研究：旗人・民人間の社会関係

本研究では満洲地域をフィールドとして、八旗を構成する旗人と一般の人びと(民人)との間に取り持たれる社会関係について研究した。その内容は主に以下の3つに分けられる。1各地方による旗人社会の差異。2地域社会において両者の間に取り持たれる社会関係の考察。3旗人と民人の間に発生した紛糾を解決する為に、地域社会のどのような種類の首長が活動したのかを考察した。並びにその首長の地域的な分布の違いについて検討した。周知の通り平成24年度に日中関係が険悪化したことにより、政治経済のみならず文化活動の交流もまた停滞を余儀なくされた。その余波を受け本研究においても、平成25年度に実施を計画しているフィールド調査に対して、協力機関並びに協力者より難色を示された。そこで平成24年度の研究は文献調査並びに情報収集に務めるとともに、平成25年度以降のフィールド調査不首尾の場合に備えた次善の策を講じた。台湾の国家図書館並びに中央研究院等には大陸各地の文史資料が集積されている。ここでの調査を通じて碑文、伝承などの史料を集めることができた。フィールドにてオリジナルの史料を調査する必要は減じてはいないが、その欠を補う成果を上げつつある。族譜史料の有効性についても認識が深まり、満洲地域において旗人が重要な構成要素であることが改めて明らかになった。さらに平成24年度の後半にはモンゴル関係の研究者、及び東北アジア史研究者との意見交換を重ねることができた。本研究テーマの旗人ー民人という満洲地域の社会構成上のカテゴリーに加えて、満洲・モンゴル・漢民族というエスニックの区分にも着目し、これらをクロスさせる必要性を指摘された。それを踏まえて検討を加え、平成25年度以降の研究の対象とする地域を、遼寧省北西部から吉林省南西部、内モンゴル自治区にかけた地域へと限定することとした。遼寧省阜新県等が満蒙漢というエスニックの交わる地域であるとともに、旗人と民人という二つの社会が重層的な構造を形成している故である。今年度五月に山東・臨沂大学にて開催された国際シンポジウム『大店庄氏家族歴史与地域文化国際学術研討会』において「十九世紀華北的社会動乱与大店庄氏」を発表した。報告の中で大店庄氏という家族の十九世紀から二十世紀にかけての歴史について考察を行った。加えて議論の中で、山東青州の駐防八旗に対しても分析を加え、当地における満洲人を含めた八旗と漢人との社会関係について検討した。この点に関してシンポジウムの中で情報収集を行うことも出来た。また南京についても、旗人と旗地に関する知見を広げることが出来た。市街地に混在する旗地、並びに市外の長江中洲に存在する旗地の情況、在地社会での満洲人と漢人の関係を考察した。同時に市街地の零細な旗地や郊外の荘園に依拠して暮らす旗人の様態に関する史料を収集することが出来た。以上、山東と南京の八旗について理解を深めることで、本研究テーマである満洲の旗人と漢民族との比較考察が可能になったと考えられる。今年度二月には台湾で主に文献収集調査を目的とする調査を実施した。中央研究院並びに国家図書館漢学研究中心に所蔵される満洲地域各県の文史史料を網羅的に閲覧することが出来た。加えて地方志史料についても収集した。さらに調査の過程において中華人民共和国初期の満族村落に対する民族調査を見出すことが出来た。国内においては愛知大学などで東北地方の新地方志史料を閲覧し、特に各資料の「民族」の項目に対する考察を行った。平成23年度は『琿春副都統衙門档案』という清代満洲地域の琿春地方の行政文書を重点的に研究した。本史料は乾隆年間では満洲語で書かれており、従来一部の研究者を除いて注目を集めてこなかった。その満洲語档案には、18世紀の満洲の辺境における満洲人と漢人の関係について生彩に富む具体像が描かれていることが分かった。当該年度は本科研の準備期間に位置づけられる。主として取り組んだ文献収集も順調に進行した。名古屋ならびに京都において、主に近代の旗人関係の史料を閲覧した。本研究は対象時期を清朝中期に重点を置くものであるが、近代からも接近していく必要性があると言える。加えて満洲地域の三姓や寧古塔の档案もまたマイクロフィルム化され利用に供されていることが判明した。本研究の場合、むしろこれらの史料を精査することで清代中期満洲地域の研究を推進していくことが妥当ではないかと考えられる。これらの満洲語史料を視野に入れた検討によって従来の史料からだけでは分からない満洲地域の具体像が浮き上がってくるのである。その他の基本的な史料の購入も進展した。特に19世紀末に東北地方と山東省の一部で刊行されていた新聞、及び地方史を中心に充実を図った。

清末の段階ではこれらの細部には旗人をめぐる社会関係の実例が記されており、今後の研究に有用であることが分かる。本年度の成果は近現代東北アジア地域史研究会の刊行する『ニューズレター』に発表した。本稿は上述の琿春地方の档案を用いて当地の旗人と民人の実態について考察したものである。本年度は成果をまとめる作業をおこなった。まず満洲地域の文史資料、碑文資料(遼陽地区)、地方志、档案史料から郷村組織の首長についてのデータを収集し、旗人村落と民人村落の差異に当てはめて分析した。この作業により遼寧省中部に旗人村落の集中がみられるが、この内部に民人が入り込むことによって民人関係の役職が増加していることが分かった。具体的に言えば、19世紀前半、本来は「守堡」と呼ばれる旗人村落の首長が地域社会の最下層のまとめ役であったが、ここに「郷約」と呼ばれる民人系統の役職が増えていったことが明らかになった。また遼寧省西部では保甲制度、吉林などのフロンティアではより大きな権限を持った「郷地」、つまり「郷約」と「地方」の合称、という複合的役割を担う首長が出現していた。旗人、民人という分類はその所属する社会の違いに基づく属人主義的編成原理である。対して19世紀初頭には、守堡という旗人系統、郷約という民人系統にかかわらず、その管轄地域内の旗人、民人を問わず住民を統御するという性格へと変容している。すなわち属人主義から属地主義への移行を見出すことが出来るのである。これらの成果は、学会発表「嘉慶年間満洲地域郷村社会の首長:郷約、保長、守堡」ならびに論考「嘉慶年間南満洲地域の郷村統治に関する史料」に結実した。続いて副次的な成果として、史料を収集する中で東亜同文書院の編纂した大旅行誌を基にして近代満洲の民族関係に関する考察を行うことが出来た。それらは学会発表「東亜同文書院大旅行誌から見た満洲の日本人」、論考「東亜同文書院生の見た満洲の娘子軍」という成果となった。中国近現代史平成24年度は、台湾の国家図書館と中央研究院での文献調査に重点をおいた研究を行った。文史資料などの郷土資料を積極的に収集し、加えて族譜史料の利用についても見通しを建てることが出来た。具体的に今後の考察の対象を遼寧省阜新県等の地域へと絞り込むことが出来た。上述の通り当該年度には日中関係が険悪化した。そのあおりを受け平成25年度以降の現地調査が不可能となる可能性も否定できない。それに対する次善の策を講じることが出来た。その内容は「12.今後の研究の推進方策等」に記す通りである。以上の作業の進展、並びに今後の方針の確定を踏まえるならば、平成24年度の研究は「概ね順調に進展している」と評価することが出来る。当初計画に盛り込んでいた遼寧省でのフィールドワークは、2012年の暴動、並びにそれに基因する受入機関の態度変化によって頓挫を余儀なくされた。そこから台湾での文史史料、地方志史料の収集へと方針転換した。この調査実施の中で、これまであまり知られていなかった中華人民共和国初期の民族調査を閲覧、収集することが出来たのが成果の一つである。さらに既述の通り南京地区の旗人、華北山東省の旗人についての情報を得ることが出来、満洲地域との比較研究を行う材料を手に入れることが出来た。以上のことから現在までの達成度はおおむね順調に進展していると考えられる。
実験室マウスの社会行動に対する隔離飼育の影響を媒介している機構に関する研究

対侵入者行動に対する雌との同居および隔離飼育の影響ICR雄マウスを7週齢から2週間単独あるいは雌と飼育し,侵入者テストを連続9日間暗期に行った.攻撃および社会行動の双方について,隔離飼育と雌との同居ではその影響に違いがあることが居住者-侵入者手続きにおいても確認された.若齢期の社会的接触経験の違いによる隔離飼育効果の変容ICR雄マウスを以下の条件で4週齢から5週間飼育後,出会わせテストを行った.(1)単独飼育,2匹の雄を(2)透明塩ビ,(3)2mm角の金網,(4)8mm角の金網の仕切りを隔てて,(5)仕切りなしで同居させた.攻撃は(1)と(2)で多く,(3)と(4)で減少,(5)ではほとんど出現しなかったが,相手の接近・接触に対する臆病反応は(1)(4)で増加した.攻撃と臆病反応では関与する経験が異なることが示唆された.若齢期隔離飼育の行動的影響の個体差と脳内モノアミン系ICR雄マウスを(1)4週齢から5週間単独で,(2)7週齢から2週間雌と,(3)3週齢から集団で飼育し,9週齢で出会わせテストを行った.その47日後脳を摘出し,モノアミンとその代謝物を測定した.隔離はモノアミンを減少,中脳ドーパミン系を亢進させた.攻撃あるいは臆病反応のいずれかが優勢な隔離個体ではアドレナリンとセロトニンの減少が大きく,同じ攻撃的な個体でも隔離と雌との同居では影響が異なった.若齢期隔離飼育が他個体遭遇時の雄マウスの脳活動に及ぼす影響ICR雄マウスを4週齢から単独または集団で飼育し,1011週齢時に,金網製小型ケージに相手を入れ身体接触を排除して出会わせテストを行った.テスト直後に脳を灌流固定し,c-Fos発現を指標にテスト時の脳活動を調べた.その結果,(1)隔離飼育によって特に主嗅覚経路に敏感化が生じている可能性と,(2)扁桃体およびその投射領域におけるc-Fos発現量が隔離雄においてのみ他個体遭遇時に増加したことから,扁桃体の易興奮性が隔離雄の社会行動変容をもたらす重要な要因である可能性が示唆された.対侵入者行動に対する雌との同居および隔離飼育の影響ICR雄マウスを7週齢から2週間単独あるいは雌と飼育し,侵入者テストを連続9日間暗期に行った.攻撃および社会行動の双方について,隔離飼育と雌との同居ではその影響に違いがあることが居住者-侵入者手続きにおいても確認された.若齢期の社会的接触経験の違いによる隔離飼育効果の変容ICR雄マウスを以下の条件で4週齢から5週間飼育後,出会わせテストを行った.(1)単独飼育,2匹の雄を(2)透明塩ビ,(3)2mm角の金網,(4)8mm角の金網の仕切りを隔てて,(5)仕切りなしで同居させた.攻撃は(1)と(2)で多く,(3)と(4)で減少,(5)ではほとんど出現しなかったが,相手の接近・接触に対する臆病反応は(1)(4)で増加した.攻撃と臆病反応では関与する経験が異なることが示唆された.若齢期隔離飼育の行動的影響の個体差と脳内モノアミン系ICR雄マウスを(1)4週齢から5週間単独で,(2)7週齢から2週間雌と,(3)3週齢から集団で飼育し,9週齢で出会わせテストを行った.その47日後脳を摘出し,モノアミンとその代謝物を測定した.隔離はモノアミンを減少,中脳ドーパミン系を亢進させた.攻撃あるいは臆病反応のいずれかが優勢な隔離個体ではアドレナリンとセロトニンの減少が大きく,同じ攻撃的な個体でも隔離と雌との同居では影響が異なった.若齢期隔離飼育が他個体遭遇時の雄マウスの脳活動に及ぼす影響ICR雄マウスを4週齢から単独または集団で飼育し,1011週齢時に,金網製小型ケージに相手を入れ身体接触を排除して出会わせテストを行った.テスト直後に脳を灌流固定し,c-Fos発現を指標にテスト時の脳活動を調べた.その結果,(1)隔離飼育によって特に主嗅覚経路に敏感化が生じている可能性と,(2)扁桃体およびその投射領域におけるc-Fos発現量が隔離雄においてのみ他個体遭遇時に増加したことから,扁桃体の易興奮性が隔離雄の社会行動変容をもたらす重要な要因である可能性が示唆された.雄マウスにおける隔離飼育の影響が他個体との身体的接触の欠如から生じるという考えがある.隔離飼育された雄マウスでは触刺激に対してのみ過敏反応が生じたという報告がある.隔離飼育による攻撃増加は,このような触刺激に対する過敏反応によって個体間の社会的相互作用がより激しくなった結果生じるという説明が提出された.しかし一部の研究者は,雌との同居によっても隔離個体と同等かそれ以上の攻撃が生じることから,触刺激の単なる欠如による説明は不十分であると指摘した.ところが,雄間の社会的相互作用について隔離飼育による変化と雌との同居による変化が異なるという報告が複数あり,そうした批判それ自体が的はずれである可能性がある.

そこで,今年度は,攻撃を含めた雄間の社会的相互作用について,隔離飼育と雌との同居による変化を居住者-侵入者手続きを用いて比較検討した.ICR/JCL雄マウスを7週齢の時点で隔離あるいは雌との同居の2条件に分け,2週間飼育した後,連続9日間,暗期に赤色照明下で侵入者テストを行なった.侵入者は集団飼育したICR/JCL雄マウスであった.テスト時間は10分で,攻撃潜時および25種類の行動項目の生起頻度をビデオ記録から調べた.その結果,攻撃潜時は雌との同居条件において2-4日目で減少し,隔離条件に比べより短くなった.また有意差はなかったものの,攻撃量についても雌と同居した雄で多く,すべてのテストで攻撃を示した個体数も隔離条件の0匹に対して,雌との同居条件では8匹中6匹にのぼった.さらに,臭い嗅ぎ,社会的毛づくろい,追従といった社会行動成分は隔離雄で多く,すくみ反応は6日目以降隔離条件で増加し,雌との同居条件より多くなった.このように,隔離飼育と雌との同居ではその社会行動に対する影響に違いがあることが居住者-侵入者手続きにおいても確認された.実験1他個体との接触経験の違いによる隔離飼育効果の変容本実験では,雄ICRマウスを対象に4種の飼育条件を設け,隔離飼育によって剥奪される経験の質を検討した.4週齢から5週間,(1)単独飼育(I群),あるいは2匹の雄を,(2)透明塩ビ製(P群)または(3)金網製の仕切りを隔てて(S群),(4)仕切りなしで(N群)同居させた.9週齢時に同週齢の集団雄と出会わせ,社会行動を評価した.攻撃成分はI群とP群で多く,S群とN群ではほとんど出現しなかった.ところが,相手の接触に対する臆病反応,中でもすくみ反応は,I群,P群,S群で大きく増加し,N群ではほとんど出現しなかった.この結果は,攻撃反応と臆病反応では関与する剥奪経験の質が異なっている可能性を示唆した.実験2隔離飼育の行動的影響の個体差と脳内モノアミン隔離飼育では攻撃的な個体も臆病な個体も出現する.雌との同居では攻撃的な個体は出現するが,臆病な個体はほとんど出現しない.本実験では,そうした行動の個体差と脳内モノアミンの関係について調べた.雄ICRマウスを,(1)4週齢から5週間単独飼育(I群),(2)7週齢から2週間雌と同居(C群),あるいは(3)離乳時から同腹仔で集団飼育(G群)し,9週齢時に遭遇テストを行い,社会行動を評価した.遭遇テストの47日後,脳を摘出し,大脳皮質や海馬など7部位に分け,HPLC-ECDでモノアミンとその代謝産物を測定した.遭遇テストの結果に基づき,I群を攻撃的な個体,臆病な個体,攻撃/臆病双方の反応が多い個体に分け,モノアミンと代謝産物の含量をC群やG群と比較した.G群に比べてI群では,モノアミン含量は総じて少なかったが,中脳ドーパミン系は亢進していた.また攻撃反応あるいは臆病反応のどちらかを支配的に示す隔離個体ではノルアドレナリンとセロトニン含量の減少が大きく,I群とC群の攻撃的な個体は神経化学的に異なっていた.今年度は,c-Fos免疫組織化学的染色法を用いて,他の雄との遭遇時の隔離雄の脳神経活性化部位の解析を行った.[方法]ICR系雄マウスを4週齢から単独または集団で飼育した.1011週齢時に金網製の小型ケージに入れた同週齢の集団飼育雄と身体接触を排除した遭遇テストを行った.60分間の遭遇テスト後,脳を灌流固定し,c-Fos免疫染色を行い,嗅覚情報処理および情動反応に関わる脳部位についてc-Fos陽性細胞数を計測した.[結果]隔離雄では,集団雄との遭遇の有無に関わらず,集団雄と比較して,c-Fos陽性細胞数が全般に増加する傾向が認められた.主嗅球では隔離飼育によってc-Fos陽性細胞数が増加した.
新しいポテンシャル制御量子井戸の巨大電界屈折率効果による光制御

半導体超薄膜構造である量子井戸において、長距離光通信波長帯である1.55ミクロン波長帯において、大きな電界屈折率変化が得られる構造を新たに提案し、その特性の理論的および実験的な研究を行った。その結果、理論予測に近い特性が得られることがわかり、その有用性を実証した。また、マッハ・ツェンダー干渉計型光変調器を作製し、低駆動電圧化を実現した。この成果は、次世代大容量光通信ネットワークの構築に大いに資するものと期待される。本研究は,上記の新しい動作原理に基づくポテンシャル制御量子井戸として,非対称三重結合量子井戸(ATCQW)を提案し,理論的に予測された極めて優れた電界誘起屈折率変化特性を実証するとともに,干渉型光変調デバイスを試作し,その有用性を示すことを目的とする.平成18年度は,以下の成果が得られた.1.GaAs/AlGaAsATCQWの電界誘起屈折率効果の詳細な特性解析を行った.計算方法としては,k・p摂動法により全て準位の価電子帯構造を計算した.次に,非変分法的手法により励起子の束縛エネルギー等の計算を行い,価電子帯の非放物線性を考慮しつつ,ATCQWの電界誘起屈折率変化特性特性計算を構造の最適化と詳細な特性解析を行った。その結果,電界強度3040kV/cm付近できわめて大きな屈折率変化率(dn/dF)が得られ,位相変調器やマッハ・ツェンダー型光変調器,光スイッチ用材料として有望であることが分かった.2.単一GaAs/AlGaAsATCQWの位相変調器作製に向けて,光導波路構造の見直しと作製プロセス条件の改善を行った.すなわち,従来,順メサ方向に光導波路を形成していたが,逆メサ方向に変更することにより光閉じ込めをより強くする構造の作製し,電極形成上の問題が生じたが,解決の見通しが立った.現時点では,どちらの導波路が良い特性が得られるかは検討中で,結論は出ていない.また,コア層及びクラッド層の層厚等の構造最適化を行った.残念ながち,結晶成長装置等のトラブルにより,高品質な位相変調器の作製には至らなかった.本研究は,上記の新しい動作原理に基づくポテンシャル制御量子井戸として,非対称三重結合量子井戸を提案し,理論的に予測された極めて優れた電界誘起屈折率変化特性を実証するとともに,干渉型光変調デバイスを試作し,その有用性を示すことを目的とする.平成19年度は以下の成果が得られた。1.GaAs/AlGaAs非対称三重結合量子井戸構造の分子線エピタキシー法による作製と評価:昨年度に設計を行った非対称三重結合量子井戸を実際に分子線エピタキシー法により作製し,評価を行った.低温フォトルミネセンス法により量子井戸層の構造評価を行い,ほぼ設計通りの構造ができていること,界面平坦性も良好であることがわかった.次に,室温光吸収電流測定を行い,理論計算で予測された非対称三重結合量子井戸特有の急激な吸収係数変化が生じており,本構造が有望であることがわかった.これにより,光制御デバイス化の見通しがついた。2.長波長系InGaAs/InAlAs五層非対称結合量子井戸構造の作製:GaAs非対称三重結合量子井戸と関係の深い構造として,InGaAs/InAlAs五層非対称結合量子井戸構造を分子線エピタキシー法により作製を行った.低温フォトルミネセンス法による評価を行い半値幅10meVと良好な構造が作製されていることがわかった.室温光吸収電流測定も行い,理論計算で予測された五層非対称結合量子井戸構造に特有な軽い正孔に関する吸収係数変化が生じていることがわかった.このことから,InGaAs/InAlAs材料系でも,良好な非対称三重結合量子井戸構造が作製可能であることが示唆された.本研究は,上記の新しい動作原理に基づくポテンシャル制御量子井戸として,非対称三重結合量子井戸を提案し,理論的に予測された極めて優れた電界誘起屈折率変化特性を実証するとともに,干渉型光変調デバイスを試作し,その有用性を示すことを目的とする.平成20年度は以下の成果が得られた.1. GaAs/AlGaAs五層非対称結合量子井戸マッハ・ツェンダー変調器の作製と評価:分子線エピタキシー法により作製し,その変調特性の評価を行った.その結果,半波長電圧・位相変調部長積(VpiL)は波長850nmで5.4Vmmと優れた特性を実現した.この値は,同時に作製した通常の量子井戸マッハ・ツェンダー変調器の約3倍の位相変調効率で,五層非対称結合量子井戸の有用性が実証された.波長依存性も測定し,830870nmの波長で屈折率変化量は,長波長側へいくほど小さくなるものの,理論予測と同様,大きな屈折率変化が生じることを明らかにした.2.長波長系InGaAs/InAlAs

非対称三重結合量子井戸構造の設計:長距離光通信波長帯である1.55ミクロン帯でも本構造を利用すべく,InGaAs/InAlAs非対称三重結合量子井戸構造の設計を行った.その結果,|dn/dF|=1.33×10-3 cm/kVと,InGaAs/InAlAs五層非対称結合量子井戸現構造の約2倍の屈折率変化が期待できることが明らかになった.すなわち,GaAs/AlGaAs材料系のみならず,長波長帯用InGaAs/InAlAs非対称三重結合量子井戸構造も極めて有望であることがわかった.