hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
秘匿化・難読化のためのPLCプログラムのハードウェア化に関する研究

本課題では,シーケンス制御に用いられる制御用計算機であるPLC向けのプログラムを,FPGAを用いたハードウェアに変換することで,解析の困難さを高める手法について研究した.難読化手法を適用した上でハードウェア化することを検討したほか,そのためのソフトウェアインフラの構築を行った.また,プログラムの一部のみをハードウェア化し,残りをソフトウェアで実行することを見越して,汎用プロセッサ上のソフトウェア難読化・暗号化の技術についても研究した.本課題では,産業用機械などのシーケンス制御において広く用いられるPLC(Programmable Logic Controller)のプログラムをハードウェア記述へと変換するにあたり,より解析や盗用が困難なハードウェア記述を生成するための方法の提案と,それらを容易に適用できるインフラの構築を目的としている.平成26年度は,(1)難読化・ハードウェア化のためのソフトウェアインフラの構築,(2)ハードウェア化における難読化手法の適用・評価,について研究を行った.また,本研究をシステムに適用することを考慮して,(3)汎用プロセッサ上の機械語プログラムの難読化の要素技術についても,併せて研究を行った.(1)では,PLCプログラムを解析し中間形式へ変換するフロントエンド部と,中間形式をハードウェア記述へ変換するバックエンド部を含むツールチェーンを構築した.(2)では,Opaque Predicateとよばれる難読化手法を適用し,上記ツールチェーンにおける中間形式同士の変換ツールとして実装し,評価を通じて回路複雑化の効果を確認した.これらの結果については研究会発表を行った.(3)では,汎用プロセッサの機械語列を圧縮・難読化するための命令レジスタファイルという機構について,その効率を高める手法を提案した.本研究を適用したシステムを構築するにあたっては,プログラムの一部をハードウェア化し,残りの部分は汎用プロセッサ上で実行することも考えられる.そのためこの研究は本課題と大きく関連する.この研究の成果は英文論文「An XOR-based Parameterization for Instruction Register Files(命令レジスタファイルのXORを用いたパラメータ化)」として論文誌に採録された.本課題では,産業用機械などのシーケンス制御において広く用いられるPLC(Programmable Logic Controller)のプログラムをハードウェア記述へと変換するにあたり,より解析や盗用が困難なハードウェア記述を生成するための方法の提案と,それらを容易に適用できるインフラの構築を目的としている.平成27年度は,(1)難読化・ハードウェア化のためのソフトウェアインフラの改良,および(2)ハードウェア化における難読化手法の適用に関する検討を行った.また,(3)汎用プロセッサ上のソフトウェア難読化・暗号化の要素技術についても,併せて研究を行った.(1)および(2)では,平成26年度に構築したPLCプログラムをハードウェア記述へ変換するツールチェインを利用する方法に加え,一度Cプログラムを経由し,既存の高位合成ツールを用いてハードウェア記述へと変換する方法を新たに検討した.本研究を適用したシステムを構築するにあたっては,プログラムの一部のみハードウェア化し,残りの部分は汎用プロセッサ上で実行することが考えられる.そのため,提案する難読化手法が後者の方法でも実現可能なものであれば,よりスムーズなシステム構築が可能となる.(3)に関しては,平成26年度に行った命令レジスタファイルに関する研究を基に,これをソフトウェアの難読化に用いるためのいくつかの技術について提案した.この研究の成果は査読付国際会議で発表したほか,英文論文「Design and Implementation of Instruction Indirection for Embedded Software Obfuscation(組込みソフトウェア難読化のための命令間接化の設計と実装)」として論文誌に採録された.計画ではPLCプログラムを直接ハードウェア記述へ変換するツールチェインを構築することを検討していたが,よりスムーズなシステム構築のため,既存の高位合成ツールを用いた方法も用いることとした.この手法の検討に少し時間を要したが,今後,これらを用いた難読化手法の適用により成果をあげられる見込みである.一方で,(3)で述べた汎用プロセッサ上の難読化・暗号化の要素技術については,一定の成果をあげている.したがって,総合的には本研究は概ね順調に推移していると考えている.本課題では,産業用機械などのシーケンス制御において広く用いられるPLC(Programmable Logic Controller)のプログラムをハードウェア記述へと変換するにあたり,より解析や盗用が困難なハードウェア記述を生成するための方法の提案と,それらを容易に適用できるインフラの構築を目的とした.計画段階では,プログラムを直接ハードウェア記述へ変換するツールチェインを構築することを検討していたが,一度Cプログラムを経由し,既存の高位合成ツールと組み合わせてハードウェア記述を得る方法を新たに検討した.この場合,プログラムの重要な部分のみハードウェア化し,残りの部分は汎用プロセッサ上で実行することも考えられる.このことから本課題では,(1)難読化・ハードウェア化のためのインフラ構築,(2)ハードウェア化における難読化手法の適用,および(3)汎用プロセッサ上のソフトウェア難読化・暗号化の要素技術,について研究を行った.そしてこれらに関し,英文雑誌論文2件,査読付国際会議発表3件を中心とする研究発表を行った.平成28年度は,(1)に関して直接ハードウェア記述を得る方法と高位合成ツールを利用する方法とで,得られたハードウェア記述を定量的に比較した.その成果は査読付国際会議に採択され,近日発表予定である.また,これらで用いたインフラを用いて,(2)のための基礎データを得た.より具体的な比較・評価は今後の課題である.(3)に関しては,命令レジスタファイルとよばれるプロセッサ技術をソフトウェア難読化に用いるための手法の改良と,パス型ORAMとよばれるメモリアクセス秘匿化技術の改良について提案した.前者の成果は国内研究会等を経ており,英文論文として論文誌への投稿を予定している.

後者の成果は査読付国際学会で発表したほか,現在英文論文として論文誌へ投稿中である.本課題では,シーケンス制御に用いられる制御用計算機であるPLC向けのプログラムを,FPGAを用いたハードウェアに変換することで,解析の困難さを高める手法について研究した.難読化手法を適用した上でハードウェア化することを検討したほか,そのためのソフトウェアインフラの構築を行った.また,プログラムの一部のみをハードウェア化し,残りをソフトウェアで実行することを見越して,汎用プロセッサ上のソフトウェア難読化・暗号化の技術についても研究した.計画では難読化手法適用の段階としてハード・ソフトの区分を用い,これらに順々に手法を適用することを検討していた.この区分は,(1)において拡張性を高めるために中間形式を経由したツールチェーンを構築したことにより,現在はやや曖昧になっている.しかしながら,(2)で適用した手法はソフトウェア同士の変換,あるいはそれをハードウェア化する際に適用するものと位置付けられる.このため,本研究は概ね計画通り進行していると考えている.引き続き,ハードウェア化における難読化手法の適用・評価を早急に進めるとともに,汎用プロセッサ上の難読化・暗号化の要素技術についても,継続して研究を行う.これらの知見をもとに,PLCプログラムのハードウェア化による秘匿化・難読化手法,およびそれを実現するインフラについて提案し,必要に応じ成果発表を行う.計算機システム引き続き,ハードウェア化における難読化手法の適用・評価を早急に進める.これらの知見をもとに,PLCプログラムやそのハードウェア化された記述の特徴について整理し,それを活かした独自のハードウェア秘匿化・難読化手法について検討する.また,ソフトウェアインフラの改良や研究成果の発表についても適宜行っていく.研究動向調査のために参加を予定していた国際会議について,所属組織内での予定との折り合いがつかず不参加となった.また,ワークステーションの部品更新代として計上した費用については,平成27年度に一式を購入するために平成26年度の支出を見送った.FPGAへの論理回路の合成・実装には多くの計算時間やメモリ資源を要する.また,大規模な評価を行うにあたっては,複数台の計算機を用いてパラメータの異なる回路を並行して合成することが適切である場合がある.そのため,平成26年度分と合わせて計算機を一式購入する予定である.また,動向調査および積極的な成果発表のための旅費,英文論文誌への掲載を見据えた校閲料と論文掲載料を計上している.
共形場理論と量子可解模型

空間の次元が低くなると、ボソンとフェルミオンの中間の統計性を持つ分数統計粒子が重要な働きをする。分数統計粒子は、空間次元が2次元の場合は、分数量子ホール効果でその存在が実験的に確かめられ、また高温超電導を説明する候補として注目を集めた。空間1次元でもその様な概念が存在する事は古くから知られていたが、1次元では統計性という概念が他の次元ほど明らかでない為、あまり注目されていなかった。しかし最近になって、1次元系の理解に分数統計的な見方が非常に有効な見方となりうる事が分かってきた。この研究では、1次元で分数統計粒子の理想気体を記述しているCalogero-Sutherland模型(長距離相互作用をする可解模型、以下CS模型)を軸に、共形場理論及び関係する物理を新しい視点から議論した。特に議論したのはc=1の共形場理論である。よく知られているようにc=1、半径1のポソンは自由フェルミオンのフォック空間で理解できる。CS模型を使うことでこのポソン-フェルミオン対応がポソン-エニオン対応に拡張することができた。相互作用係数がmのCS模型は、熱力学的極限で半径が√<m>のボソンで記述される。このことから、このc=1のボソンの状態空間は、統計性がθ=π/mの分数統計粒子のフォック空間で理解できる事がわかる。またこれを使うことによりc=1のボソンの指標の新しい表式も得られた。
心臓交感神経の虚血性機能障害における蛋白質リン酸化酵素の関与に関する研究

これまで冠動脈の短時間閉塞・再灌流後に心臓交感神経に一過性機能障害を生じ、これにはadenosineなど虚血性代謝因子が重要であること、神経成長因子(NGF)や副腎皮質ホルモンが保護作用を有することを報告してきた。中枢神経系においてはtumor necrosis factor-α(TNF-α)の神経保護作用が報告されているが、心臓交感神経においては不明であり、本研究ではこの点に関して検討をおこなった。成犬を麻酔、開胸、両側迷走神経を切断、propranorolを投与。suction-cup式のDopplerprobe装着により左前下降枝(LAD)と回旋枝の冠動脈血流速度を測定し、両側胸部交感神経を電気刺激時の交感神経性冠動脈収縮反応を冠動脈抵抗の変化率(%ΔCVR)を算出することにより評価した。LAD内に生食(対照群1、n=5)ないし抗TNF-α250pg/kg/min(TNF-α群、n=6)を投与下に15分同枝閉塞・再灌流を行った。また、生食(対照群2、n=5)ないしTNF-α抗体60nl/kg/min(抗TNF-α抗体群,n=6)を投与下に7分同枝閉塞・再灌流を施行した。再灌流前後のSS及びNE時%ΔCVRの推移を評価した。1)対照群1ではLADの15分閉塞・再灌流後、同枝の%ΔCVRが有意に減弱したが、TNF-α群では保持された。2)対照群2ではLADの7分閉塞・再灌流前後に%ΔCVRの変化を認めなかったが、抗TNF-α抗体群では有意に低下した。各群ともNEに対する%ΔCVRは不変だった。3)左室壁長変化率(%SL)は15分冠閉塞中、両群とも同等に低下したが、再灌流後、TNF-α群で速やかな回復を示した。また、7分冠閉塞にて低下した%SLは対照群2に比し、抗TNF-α抗体群で遷延した。これまで我々は、イヌ冠動脈の15分閉塞・再潅流が心臓交感神経に機能的脱神経を生じること、神経成長因子(NGF)がこの虚血性神経障害に対して保護的作用をもつことを示した。近年、副腎皮質ステロイドがNGF産生に促進的に作用することが報告されている。副腎皮質ステロイドの虚血性心臓交感神経障害に対する効果を解明する目的で実験を実験を行った。【方法】イヌをα-chloraloseで麻酔・開胸後、両側迷走神経を切断し、propranololを投与。超音波クリスタル法による左室壁長変化率(%SS)とともに左前下行枝(LAD)と回旋枝(LCX)の冠動脈血流速度をドプラーprobeを用いて測定した。両側胸部交感神経節を10V、10Hzで10秒間電気刺激時の交感神経性冠動脈収縮反応を冠動脈抵抗の変化率(%ΔCVR)を算出することにより評価した。イヌ各々5頭で生食またはhyrocortisone(0.04mg/kg/min)をLAD投与下に同枝中枢側を15分間閉塞・再潅流し、この前後での交感神経刺激時の%ΔCVRの変化を検討した。またNorepinephrine(NE)0.1μgを冠動脈内投与時の%ΔCVRの変化も同様に検討した。【結果】

交感神経刺激時のLADの冠動脈抵抗増加率%ΔCVRは、生食投与群では冠閉塞・再潅流後に40.1【plus-minus】10.5%より15.3%【plus-minus】4.6%へと有意に低下したが、hydrocortisone投与群では保持された。また、冠動脈内NE投与時の%ΔCVRは両群とも保たれ以上、虚血性neural stunningはhydrocortisoneの投与により抑制された。近年、副腎皮質ステロイドのNGF産生増強効果が報告されており、hydrcortisoneの効果はNGF産生を介した可能性が考えられる。これまで冠動脈の短時間閉塞・再灌流後に心臓交感神経に一過性機能障害を生じ、これにはadenosineをはじめとする虚血性代謝因子が重要であること、神経成長因子(NGF)が保護作用を有することを報告してきた。また、中枢神経系においては副腎皮質ステロイドがNGFの産生を増加させることや、tumor necrosis factor-α(TNF-α)が神経保護的に作用することが報告されているが、心臓交感神経においてはいまだ不明であり、本研究ではこの点に関して検討をすすめた。成犬を麻酔、開胸、両側迷走神経を切断、propranorolを投与。suction-cup式のDopplerprobe装着により左前下降枝(LAD)と回旋枝の冠動脈血流速度を測定し、両側胸部交感神経を電気刺激時の交感神経性冠動脈収縮反応を冠動脈抵抗の変化率(%△CVR)を算出することにより評価した。コントロールの諸標を測定後、LADの15分間冠閉塞を行い、再灌流15分、および60分後に同様に各指標の記録を繰り返した。1)対照群(N=5)では交感神経刺激によるLADの%△CVRは15分冠閉塞・再灌流後37.5±4.8より%16.3±2.1%へと有意に減弱したが、hydrocortisone(0.025mg/kg/min)をLAD内投与した群(N=6)では減衰をみなかった。また、hydrocortisoneに抗NGF抗体(0.86ng/kg/min)を併用投与した群(N=7)でも再灌流後に有意の変化を認めなかった。TNF-αをLAD内投与した群(N=6)でも15分冠閉塞・再灌流後に%△CVRは有意の変化を示さなかった。以上より、hydrocortisoneおよびTNF-αは虚血性交感神経障害に対して保護効果を有すること、hydrocortisoneの効果はNGF非依存性の機序を介することが示唆された。これまで冠動脈の短時間閉塞・再灌流後に心臓交感神経に一過性機能障害を生じ、これにはadenosineなど虚血性代謝因子が重要であること、神経成長因子(NGF)や副腎皮質ホルモンが保護作用を有することを報告してきた。中枢神経系においてはtumor necrosis factor-α(TNF-α)の神経保護作用が報告されているが、心臓交感神経においては不明であり、本研究ではこの点に関して検討をおこなった。suction-cup式のDopplerprobe装着により左前下降枝(LAD)と回旋枝の冠動脈血流速度を測定し、両側胸部交感神経を電気刺激時の交感神経性冠動脈収縮反応を冠動脈抵抗の変化率(%ΔCVR)を算出することにより評価した。LAD内に生食(対照群1、n=5)ないしTNF-α250pg/kg/min(TNF-α群、n=6)を投与下に15分同枝閉塞・再灌流を行った。また、生食(対照群2、n=5)ないし抗TNF-α抗体60nl/kg/min(抗TNF-α抗体群,n=6)を投与下に7分同枝閉塞・再灌流を施行した。再灌流前後のSS及びNE時%ΔCVRの推移を評価した。1)対照群1ではLADの15分閉塞・再灌流後、同枝の%ΔCVRが有意に減弱したが、TNF-α群では保持された。
表面認識特性の制御に基づくリポソーム動態の至適化と遺伝子・薬物デリバリー

リポソーム製剤は、薬物および遺伝子医薬品のキャリアとして注目を集めているが、今後ゲノム創薬などにより開発される微量で強い薬理作用を示す医薬品においては、効率的かつ標的細胞選択的な機能を有する製剤技術が不可欠となっている。本研究では、細胞特異的デリバリーなど高度な機能特性を発揮する第三世代のリポソーム製剤の開発をリードするため、細胞特異的認識素子の表面導入、あるいは各種生体成分との相互作用の制御の指針となる総合的な設計戦略を確立し、同時に実用性の高い各種表面制御技術を開発することを目的とし、新規表面修飾リポソームを開発し、薬物および遺伝子デリバリーの評価を行った。受容体介在性ドラッグデリバリーのアイデアを演繹するためのプロトタイプとして、コレステロールをアンカーとし、ガラクトースまたはマンノースを末端に有するコレステロール誘導体を合成した。培養細胞を用いたin vitroによる競合阻害や温度依存性の実験により、各糖修飾リポソームが特異的な認識を介するエンドサイトーシスにより細胞へ効率的に取り込まれていることを明らかとした。静脈内投与後、各種糖修飾リポソームは効率的かつ肝細胞選択的に移行し、in vivoにおいても有用な薬物キャリアであることが示された。また、遺伝子デリバリー機能を評価したところ、各種糖修飾カチオン性リポソーム/プラスミドDNA複合体は、in vivoにおいて特異的な認識を介するエンドサイトーシスにより肝細胞選択的に取り込まれ、肝細胞選択的な遺伝子発現を示すことを明らかにした。また、効率的な遺伝子発現には、リガンドの導入だけでなく脂質組成および複合体の電荷密度の選択が重要な因子であることも明らかにした。以上の研究を通じて、我々は薬物および遺伝子の体内動態を高度に制御するための新規キャリアを開発に成功し、次世代型リポソーム製剤設計開発の基盤が確立された。本研究では、生体内で細胞特異的デリバリーなど高度な機能特性を発揮する第三世代のリポソーム製剤の開発をリードするため、細胞特異的認識素子の表面導入、あるいは各種生体成分との相互作用の制御の指針となる総合的な設計戦略を確立し、同時に実用性の高い各種表面制御技術を開発することを目的とし、in vitroおよびin vivo実験を行った。受容体介在性ドラッグデリバリーのアイデアを演繹するためのプロトタイプとして、糖鎖構造を認識素子とするリポソームの開発を行った。ここでは、コレステロールをアンカーとし、ガラクトース、マンノース、あるいはフコースを末端に有するコレステロール誘導体を合成した。各種糖修飾リポソームをそれぞれリガンドとして認識する細胞を用いて、リガンドとレセプターの相互作用をin vitro実験で評価し、阻害実験や温度依存性の実験により各糖修飾リポソームがそれぞれ特異的な認識を介してエンドサイトーシスの機構により取り込まれていること、および各レセプターは必ずしも単一の糖を認識するのではなく、それぞれが固有の基質認識パターンを示すことが明らかとなった。また、培養細胞を用いたin vitro実験において、リポソーム表面の糖の密度のみならず、リポソームを構成する脂質の組成がレセプターを介した取りこみに影響し得ることを見出した。さらに、包含した薬物とリポソームマーカーとの体内動態をin vivoで評価したところ、脂質の組成はリポソームの薬物保持特性に大きく関与し、蛍光偏光解消法による実験との対応関係から脂質流動性が高いほどin vivoでの薬物放出も高くなることが示された。本研究では、生体内で細胞特異的デリバリーなど高度な機能特性を発揮する第三世代のリポソーム製剤の開発をリードするため、細胞特異的認識素子の表面導入、あるいは各種生体成分との相互作用の制御の指針となる総合的な設計戦略を確立し、同時に実用性の高い表面制御技術を開発することを目的とし、ガラクトースおよびマンノースリポソームを用いた、遺伝子デリバリーの評価をin vitroおよびin vivo実験によりおこなった。

カチオン性リポソームに各種糖修飾を施しプラスミドDNAと静電的相互作用により複合体を調整した。それぞれリガンドとして認識する細胞を用いて、リガンドとレセプターの相互作用をin vitro実験で評価した。各レセプターに対する競合阻害実験により、各種糖修飾リポソーム・プラスミドDNA複合体がそれぞれ特異的な認識を介してエンドサイトーシスの機構により細胞へ取り込まれていることが明らかとなった。さらに、マウスを用いたin vivo実験で評価したところ、各種糖修飾リポソーム・プラスミドDNA複合体を生体内に投与後、それぞれ特異的な認識を介してエンドサイトーシスの機構によりそれぞれレセプターが高発現している細胞選択的に取り込まれ、高い遺伝子発現に至っているとが明らかとなった。また、糖修飾リポソームの脂質組成が生体内での遺伝子導入効率に大きく影響することを明らかにし、カチオン性リポソームへのリガンドの導入だけでなく脂質組成の選択が遺伝子の導入効率に重要な因子であることを示した。さらに、生体内に投与後、複合体は赤血球との相互作用によりその物性が大きく変化し、体内動態に影響を与えることも明らかにした。
生気象学を用いた顎関節症および舌痛症の発症予測システムの開発

本研究では,顎関節症,舌痛症および歯周病の急性期症状の発症(急発)と気象との関係を調べることを目的とした。顎関節症,舌痛症および歯周病の急発と診断された患者が選ばれた。口腔内診査を行い,アンケート調査,自律神経バランス測定,唾液中のコルチゾール濃度,気象データを用いて分析した。顎関節症と舌痛症では,気象との関連がみられなかったが,自律神経バランスは急発時と安定時で変化がみられた。慢性歯周炎の急発を経験した患者153人では,ARIMAモデル分析の結果,気圧低下の毎時変化の大きいこと,気温上昇の毎時変化の大きいことが急発と関係していた。本研究では,顎関節症や舌痛症の発症が気象や気候変動と関連するか否かを検討する。平成25年度では,顎関節症や舌痛症を訴えて来院した患者を対象に,症状の発現と気象との間に関連性があるか否か,横断調査を行う。さらに,気象による顎関節症や舌痛症の発症メカニズムの解明のために,自律神経バランスと精神的・身体的ストレスの観点からも検討を加える。平成26・27年度では,患者数を増やして,縦断研究も行う。そして,平成25年度に設定した仮説の検証を行なう。平成25年度では、岡山大学病院の予防歯科を定期受診している患者の中から顎関節や舌の異常を訴えて来院した患者を対象に,以下の項目について調査した(年齢、性、居住地、職業、顎や舌の異常の起こった年月日、顎や舌の異常の種類、異常が起こる前の自覚症状)。各患者の異常が起きた日時の前後1週間(計2週間)の気象データを気象庁から入手した。また、加速度脈波装置を用いて,自律神経バランスを評価して、唾液中のコルチゾール濃度を測定することにより,ストレスの大きさを測定した。症例数は2例ではあるが、自律神経バランスの乱れや唾液中のコルチゾール濃度の顕著な高値は認められなかった。気象との関連も見られていないため、今後N数を増加する必要がある。顎関節症や舌痛症を訴えて来院した患者を対象に,症状の発現と気象との間に関連性があるか否か,横断調査を行う。平成26年度では,患者数を増やして,追跡調査を行った。舌痛症1名、顎関節症2名を加えて分析した。気象との関連は明確には得られなかった。自律神経バランスが、顎関節症の発症時には乱れる傾向があったが、唾液中のコルチゾールには一定の傾向が認められなかった。本古くから病気と気象との関係を調べる学問は,「生気象学(biometeorology)」として発達してきた。医科領域では,気象の変化は,自律神経のバランスや身体的・精神的ストレスの発症に関わることが分かってきている。口腔領域においても,「気象や季節の変化」に連動する自律神経や心理的状態の変化が身体的・精神的ストレスを介して「口腔内の不定愁訴」に影響を与えることが予想される。症例数が少なったが,顎関節症と舌痛症では,気象との関連がみられなかった。一方,顎関節症の急発を経験した患者において,自律神経バランスでは,急発時と安定時との間に変化が観察された。迷走神経の活動を反映するHF (normalized unit [n.u.])は,急発時に有意に減少した。自律神経バランスLF/HFは急発時に有意に増加した。唾液中のコルチゾール濃度は,急発時と安定時との間に有意な差はなかった。しかし,すべての患者において,急発時に増加していた。慢性歯周炎の急発を経験した患者153人では,ARIMAモデル分析の結果,気圧低下と気温上昇が急発と関連していた。すなわち,気圧低下の毎時変化が大きかった日の2日後,気温上昇の毎時変化が大きかった日の1日後に歯周病の急発が発生しやすかった。歯周炎は歯を失う原因の一つであるため,慢性歯周炎の急発を予測することは,歯の保存のためにも重要と考えられる。気圧低下や気温上昇の毎時変化がどの程度あれば慢性歯周炎が急発するのかなど,慢性歯周炎の急発の予報に寄与できる可能性がある。

顎関節外来と連携をするものの、該当患者数が少なく、予想通りの人数がリクルートできていないため。社会歯学引き続き専門外来との連携をはかり、症例数を増加する。また、歯周病の急性変化を主訴とする患者が一定数いるため、今後の分析対象に加えて、気象との関連を検討する。症状が急発する対象患者が少なく、データを解析できた症例数が予定人数に達していないためである。他科と連携しながら、対象患者数を増加する予定である。また、今回得られた患者の安静時のデータも採取して、比較検討する予定である。
電気化学的リチウムインターカレーションによる新しい超伝導物質の創製

Sr_2CuO_2X_2もAB_2M_3O_<10>(M=Nb,Ta)も元素の部分置換によっては、超伝導が出現するだけの電子キャリアドープは不可能である。したがって、Liインターカレーションは新超伝導物質の探索には有効な手段である。層状ペロブスカイト型鋼オキシブロマイドSr_2CuO_2Br_2に対して、電気化学法を用いて、Liをインターカレーションすることにより、超伝導転移温度T_c=8Kの新超伝導体Li_xSr_2CuO_2Br_2の合成に成功した。銅酸化物高温超伝導体の母体は絶縁体であり、超伝導化するには母体に適当な量の電子かホールをドープする必要がある。経験則から、伝導面であるCuO_2面のCuの上下に陰イオンがあるときはホールドープ系の、無いときは電子ドープ系の超伝導体になると考えられてきた。したがって、今回着目したSr_2CuO_2Br_2は、ホールドープ系の超伝導体になる可能性があると考えられていた。しかし、Sr_2CuO_2Br_2では、CuO_2面内のCuとOの距離が長く、しかも、Cuの上下にある陰イオンが-2価の酸素ではなく-1価の臭素であることから、負の電荷をもつ電子がCuにドープされやすい状況にある。この点に気が付いたことがこの発見に到った1つ目の要因である。また、電気化学という強力な還元力を利用することにより電子キャリアのドーピングが可能になったことが2つ目の要因である。これまでに発見された数十種類にのぼる銅酸化物高温超伝導体の多くはホールドープ系であり、電子ドープ系は2種類しかない。また、電子ドープ系鋼酸化物高温超伝導体のT_cはホールドープ系のT_cに比べて比較的低い。このT_c。の違いの原因を明らかにすることは、高温超伝導の発現機構を解明する上で、非常に重要であるが、これまでは、両系では結晶構造が異なるという問題があった。しかし、Li_xSr_2CnO_2Br_2は典型的なホールドープ系超伝導体であるLa_<2-x>Sr_xCuO_4と同じ結晶構造をとるため、この物性を調べれば、電子ドープ系とホールドープ系との比較が単純になり、高温超伝導の発現機構の解明に有力な情報を引き出すことができる。層状ペロブスカイト型銅オキシハライドSr_2CuO_2Cl_2,Sr_2CuO_2I_2に対して、電気化学法を用いてLiインターカレーションを行なった結果、超伝導転移温度Tc=4.5Kの新超伝導体Li_xSr_2CuO_2I_2を発見した。一方、Sr_2CuO_2Cl_2については、ほとんどLiはインターカレーションされなかった。以前た発見した超伝導体Li_xSr_2CuO_2Br_2を含めて考えると、ハロゲンのイオン半径が大きくなり、a軸長が大きくなるとともに、Liはインターカレートされやすい傾向にある。a軸長が大きいと、Cuが電子を受け入れやすいため、また、Liがインターカレートされるハロゲン二重層間距離が大きくなり結合が弱くなるためと思われる。また、Dion-Jacobson化合物KCa_2Nb_3O_<10>は、銅酸化物高温超伝導体と同じく、層状ペロブスカイト型の結晶構造を有する。NbO_6八面体が3つ連なった構造を有するが、Kが欠損したKO_2層を有する。その欠損サイトにLiイオンを挿入することが可能である。以前、我々は、電気化学法(定電圧法)によりLiインターカレーションを行い、同じ結晶構造を有する新超伝導体Li_xRbSr_2Nb_3O_<10>, Li_xCsSr_2Nb_3O_<10>を発見した。しかし、Liの不均一のため超伝導体積分率が3%と小さかった。そこで、定電流法でLiインターカレーションを行なった結果、均一にLiがインターカレートし、超伝導体積分率は23%まで増加した。磁場侵入長を考慮すると試料のほぼ全体が超伝導化したと考えられる。さらに、同じ結晶構造を有するCsSr_2Ta_3O_<10>、BaLa_2Ti_3O_<10>に対してもLiインターカレーションに成功した。しかし、超伝導は出現しなかった。その原因は、ポーラロン半径が小さいからだと結論した。
血管内皮増殖因子の修飾による脳浮腫形成機序の解明と治療応用に関する研究

脳虚血や心臓手術後にみられる脂肪塞栓ではしばしば脳浮腫が生じる。脳浮腫の病態には血液脳関門(BBB)を形成する血管内皮と内皮細胞相互のtight junction, basal laminaおよびアストロサイトのendfeet、水チャネルのアクアポリン(AQP)4などが関わる。最近の研究では脳虚血や脳外傷後の脳浮腫の増強・進展に血管内皮増殖因子(VGEF)の関与が注目されている。局所脳虚血及び脂肪塞栓において、脳浮腫・脳水分量の変化、アストロサイトの形態学的変化、AQP4の発現、basal laminaの変化、及びVGEFの発現を検討した。Wistarratを用い、イソフルラン麻酔下に実験を行った。脳虚血はモノフィラメント糸による中大脳動脈閉塞(MCAO)を2時間行った。脂肪塞栓は右外頚動脈断端から総頚動脈分岐部にカテーテルを留置し、99%triolein 2μLを5分かけて注入し作成した。各々障害後2時間、1日、3日後に免疫染色を行い評価した。脳脂肪塞栓では浮腫が2時間で形成・完了し、AQP4の染色性が障害早期から周辺部で更新し、VGEFは2時間からアストロサイトで染色され24-72時間で著明となった。basallaminaの染色性は2時間から低下した。早期から水チャネルAQp4を介したcytotoxic edemaとVGEFの発現とbasal laminaの破綻を介したvasogenic edemaが生じていることが示された。これらの変化は脳虚血MCAOモデルでは著明ではなかった。脂肪塞栓に伴う脳障害において脳浮腫が関与する割合は高く、2時間と早期に完成される。これらの病態にAQP4やVEGFが発現関与している。今後これらの修飾を行うことにより脳浮腫の治療の応用とすることが可能となると考えられる。脳虚血や心臓手術後にみられる脂肪塞栓ではしばしば脳浮腫が生じる.脳浮腫の病態には,血液脳関門(BBB)を形成する血管内皮と内皮細胞相互のtight junction, basal laminaおよびアストロサイトのendfeet,水チャネルアクアポリン(AQP)4などが関わっており,最近の研究では,脳虚血や脳外傷後の脳浮腫の増強/進展に血管内皮増殖因子(VEGF)の関与が注目されている.本年度は脳虚血時および脂肪塞栓の脳浮腫における脳水分量,basal lamina変化,およびAQP4,VEGFの発現変化を検討した.Wistar ratを用い,イソフルラン麻酔下に実験を行った.脳虚血はモノフィラメント糸による中大脳動脈閉塞(MCAO)2時間で作成した.脂肪塞栓は右外頚動脈断端から総頚動脈分岐部にカテーテルを留置し,99% triolein 2μLを5分かけて注入し作成した.脳乾燥重量法による脳水分量は,脳虚血では数日経過して増加するのに対し,脂肪塞栓では2時間後から著明な増加がみられた.AQP4については,脂肪塞栓で早期から傷害周辺部での染色性亢進がみられ,Glial fibrillary acidic protein (GFAP)の染色性も傷害部周辺で軽度亢進した.Type IVコラーゲン抗体によるbasal laminaの染色性は低下して,脳脊髄関門の障害が早期からおこることが示唆された.これらの変化は脳虚血後では脂肪塞栓に比べ緩やかな傾向を示した.

現在さらにアストロサイトにおけるVEGFと、血管側でのVEGF受容体(Flk-1/KDR),およびコラーゲン分解酵素matrix metalloproteinase (MMPs)2,9の経時的発現の検討を行っており,これらの観点から脂肪塞栓と脳虚血の病態の相違を確認し,治療法の展開を目指す予定である.脳虚血や心臓手術後にみられる脂肪塞栓ではしばしば脳浮腫が生じる。脳浮腫の病態には血液脳関門(BBB)を形成する血管内皮と内皮細胞相互のtight junction, basal laminaおよびアストロサイトのendfeet、水チャネルのアクアポリン(AQP)4などが関わる。昨年は局所脳虚血及び脂肪塞栓において、脳浮腫・脳水分量の変化、basal laminaの変化、AQP4の発現を検討した。脳虚血に比べて脳脂肪塞栓では浮腫が2時間で形成・完了し、AQP4の染色性が障害早期から周辺部で更新し、basal laminaの染色性は低下し、早期から水チャネルAQP4およびbasal laminaの破綻を介した脳浮腫が生じていることを示した。本年は血管内皮増殖因子(VEGF)の病態への関与を示すため、同様に局所脳虚血及び脂肪塞栓モデルにおけるVEGFの発現を検討した。Wistar ratを用い、イソフルラン麻酔下に実験を行った。脳虚血はモノフィラメント糸による中大脳動脈閉塞(MCAO)を2時間行った。脂肪塞栓は右外頚動脈断端から総頚動脈分岐部にカテーテルを留置し、99%triolein 2μLを5分かけて注入し作成した。各々障害後2時間、1日、3日後に免疫染色を行い評価した。VEGFは脂肪塞栓群では2時間後から染色され1日、3日と染色性は増加した。脳虚血群では2時間後の染色は明らかではなかったが、1日、3日と染色性は増加した。VEGFは脂肪塞栓および脳虚血において発現しており脳浮腫の形成に関与している可能性が示唆されたが、脂肪塞栓では早期の脳浮腫形成に関与している可能性があることがわかった。
超地球生命体を解き明かすポストコッホ生態学

本総括班は、本領域研究の支援と領域の運営を行う。特に、モデル圃場の運営、環境コンテキストデータの取得支援、土壌試料および各研究によって得られたデータの共有化の研究支援を行う。また、班会議・領域会議の主催、共同研究体制の構築支援、アウトリーチ活動、研究評価、公募と公募班の運営、若手研究者教育の領域運営を行う。また、海外での成果発表、若手の育成、国際共同研究の推進の国際活動を支援する。
公開鍵暗号メカニズムと情報量的安全性構築メカニズムの共存と限界に関する研究

高機能暗号の危殆化に備えて、計算量的安全性と情報量的安全性の高機能性がそれぞれどのような数理構造に基づいているのか明らかにすることで、両安全性の共存可能性を解析した。なお、その高機能性には、タイムリリース機能、無効化機能、検索機能等が含まれる。また、上記の数理構造の解析から、公開鍵暗号メカニズムが危殆化した場合でも、情報量的安全性だけでセキュリティ機能をそのまま保つ構造は、ある種の追加の仮定がなければ実現困難であるという知見も得られた。本研究では、現存の公開鍵暗号メカニズム(計算量的安全性)を基盤にして長期間の高い安全性をどれだけ達成し得るかのメカニズムを解明することを目的にしている。具体的には、以下の2つの研究テーマに挑戦することである。(1)公開鍵暗号メカニズムの中に情報量的安全性構築メカニズムを共存させることにより、公開鍵暗号メカニズムが危殆化したときにも重要なセキュリティ機能を保てる高機能暗号の仕組み及びその実現可能性を解明する。(2)計算量的安全性から情報量的安全性への暗号学的移行メカニズムを探求する。初年度である平成26年度は、高機能暗号の各種構築法に関して、基礎機能(暗号化等)以外の高機能がどのような構造で実現されているのかについの分析と調査研究を行った。特に、高機能暗号の高機能性の解析に関しては、アクセス構造の解析が重要と考えた。そこで、アクセス構造を象徴する秘密分散法を通して、アクセス構造の解析を行った。その結果、秘密分散法に関連するいくつかの研究成果を生むことができた。特に、高機能の1つであるタイムリリース性をもつ秘密分散法に関しては、計算量的安全性と情報量的安全性をそれぞれ実現する構造を明らかにし、国内外の会議で発表した。また、秘密分散法のアクセス構造を動的に変化させる場合や、秘密分散法自体の安全性を従来の定式化から変化させる場合(推測確率に基づく安全性の定式化)についても構造解析し、その過程で得た独創的成果を論文発表した。今後は、これらアクセス構造に関わる構築法が、計算量的安全性の枠組みの中でどのように共存でき得るのか、出来るだけ一般的立場から明らかにしたいと考えている。これら研究の成果及び方向性は本研究課題の最初のステップであり、次年度からは、これら研究で得た知見をもとにして、本格的に上記の2つの研究課題(1)及び(2)に取り組む計画である。本研究課題では、現存の公開鍵暗号メカニズム(計算量的安全性)を基盤にして長期間の高い安全性をどれだけ達成し得るかのメカニズムを解明することを目的にしている。(1)公開鍵暗号メカニズムの中に情報量的安全性構築メカニズムを共存させることにより、公開鍵暗号メカニズム自体が危殆化したときにも重要なセキュリティ機能を保てる高機能暗号の仕組み及びその実現可能性を解明する。平成27年度は、本研究課題の解決を目指す上で、計算量的安全性と情報量的安全性の高機能性がそれぞれどのような数理構造に基づいているのか明らかにすることで、両安全性の共存可能安全性を解析した。なお、平成26年度はアクセス制御を主体に解析していたのに対し、平成27年度はその範囲を大幅に拡張し、様々な高機能性に関して深く解析した。その結果、計算量的安全性と情報量的安全性それぞれの高機能性が、どのような数理構造から実現できるかに関して、多くの解析結果と有用な知見を得た。そして、この解析結果と知見を生かして、それぞれの安全性のもとで様々な高機能暗号技術の構成法を示し、その成果について国内外の学会等で論文発表した。現時点では、これらの成果は、未だ本研究課題の本質的解決に直接つながるような成果というわけではないため、今後はこれら結果をもとに両安全性メカニズムの共存と限界について更に深く解析する予定である。平成27年度は、前年度の解析対象(主としてアクセス制御機能)を拡大し、更に幅広い高機能性に関して解析した。そして、そこで得た多くの解析結果と知見を生かして、計算量的安全性と情報量的安全性それぞれのもとで様々な高機能暗号技術の構成法を示し、その成果について国内外の学会等で論文発表した。しかしながら、これらの成果は、未だ本研究課題の本質的解決に直接つながるような成果というわけではないため、当初の計画から見ると、やや遅れていると判断した。平成28年度は、前年度までに得られた成果を更に発展させ、計算量的安全性と情報量的安全性の高機能性がそれぞれどのような数理構造に基づいているのか明らかにすることで、両安全性の共存可能安全性を解析した。その成果として、前年度までよりもかなり広範に計算量的安全性と情報量的安全性それぞれの高機能性がどのような数理構造から実現可能なのかについて多くの知見を得ることができた。

実際、それぞれの安全性単独もしくは両者を共存させることにより、様々な高機能暗号システムに対する構成法を示し、これらの研究成果は国内外の学会または論文誌等で発表した。その一方で、これらの構成法の数理構造を解析してみると、公開鍵暗号メカニズム自体が危殆化したときにでも、情報量的安全性だけでセキュリティ機能をそのまま保つ構造は、さらに追加の仮定がなければ実現困難であるという知見も得ている。今後の研究活動では、どのような合理的な仮定があればそのような構造を実現可能なのか解明していきたい。また、そのような構造を実現することは、暗号学的移行メカニズムを探求するという課題の解にも繋がると考えられるため、このテーマに関しても今後の研究活動で解明していきたいと考えている。高機能暗号の危殆化に備えて、計算量的安全性と情報量的安全性の高機能性がそれぞれどのような数理構造に基づいているのか明らかにすることで、両安全性の共存可能性を解析した。なお、その高機能性には、タイムリリース機能、無効化機能、検索機能等が含まれる。また、上記の数理構造の解析から、公開鍵暗号メカニズムが危殆化した場合でも、情報量的安全性だけでセキュリティ機能をそのまま保つ構造は、ある種の追加の仮定がなければ実現困難であるという知見も得られた。本研究課題の研究計画において、初年度である平成26年度の目的は、主として高機能暗号における高機能実現法に関する分析と調査研究であった。特に、高機能性の実現法に関しては、アクセス構造の実現法が重要であると考えている。したがって、アクセス構造を中心とする高機能実現法に関する分析と調査研究に関しては、十分な知見が得られたと考えている。特に、その研究過程で得た知見をもとに、独創性があると考えられる関連研究内容に関しては国内外の会議で論文発表を行うことができたため、全体として順調であると考えられる。これまでの研究成果により、計算量的安全性と情報量的安全性それぞれの高機能性がどのような数理構造に基づいて実現されているかに関して多くの解析結果を得たため、今後はこれら結果をもとに両安全性メカニズムの共存と限界について更に深く解析する予定である。暗号理論初年度である平成26年度に得られたアクセス構造に関わる高機能(情報理論的安全性)の実現法が、基礎機能の実現法(計算量的安全性)の枠組みの中でどのように共存でき得るのか、出来るだけ一般的立場から明らかにすることを計画している。これにより公開鍵暗号の危殆化に対してどのような効果があるのかを理論的立場から明確に示すことを目指す。また、これと並行して、計算量的安全性から情報量的安全性への移行メカニズムの研究にも着手し、危殆化耐性メカニズムと安全性移行メカニズムの理論的関係性に関しても研究をすすめる。当初の計画よりも、人件費・謝金を節約できたため、約90,000円の残額が生じ、その分は次年度予算とあわせて有効に使用する計画である。当初の計画よりも旅費を若干節約できたため30000円の残額が生じ、その分は次年度の予算とあわせて有効に使用する計画である。次年度への繰越分は、研究成果を国内外の学会で発表するための旅費に充てる計画である。次年度への繰り越し分は、書籍・論文集等の購入に充てる計画である。
NHK日本民謡大観事業にみる民謡調査の歴史と民謡の真正性に関する問題

本研究はNHK(日本放送協会)による日本民謡大観事業の関連資料の収集・整理を通して、民謡調査の意義と調査方法の変容の過程を明らかにするとともに、これらの変容の過程を手掛かりに民謡研究における古典的な問いである民謡の真正性を再興することを目的とする。30年度は以下の調査を行うとともに成果を発表した。1明治以降における「民謡」の定義と研究の変遷について文献調査を行った。その成果は、音楽之友社のWEB連載「21世紀のふるさとの歌を訪ねて」(第2回「民謡」という言葉のはじまり、第4回「民謡」が民謡になるまで、第5回本当の民謡)に発表した。2メディアと民謡の関係についての資料収集と文献調査を行った。この成果の一部は、WEB連載「21世紀のふるさとの歌を訪ねて」(第6回フィールドワーカーの横顔、第7回NHKと日本民謡大観)に発表したほか、NHKラジオ「音で訪ねるニッポン時空旅」の番組の一部にも資料した。3NHKから借用している日本民謡大観事業の関連資料のうち、内田順子国立歴史民俗博物館准教授が行った歴博所有のNHK音源資料の対照作業資料の提供をうけて、音響資料の整理を行った(途中まで)。また、NHKアーカイブスの新しい担当者と借用している資料の今後の取り扱いと保管について検討を行った(次年度へ継続することになった)。4日本民謡協会における町田嘉章のレコード資料を閲覧と資料収集を行った(途中まで)。明治時代以降の「民謡」研究の調査資料を収集と考察に集中し、近代以降の民謡研究の概観が見えてきた。その反面、NHKから借りている『日本民謡大観』関連資料の整理が予定よりも進まなかった。明治時代以降の「民謡」研究の調査資料を収集と考察を引き続き行うとともに、NHKから借りている『日本民謡大観』関連資料の整理を進める。ノートPCを購入する予定だったが購入しなかったため、使用額が低くなった。今年度中にノートPCを購入する予定である。
経頭蓋磁気刺激がヒト大脳皮質の大域的位相同期ネットワークとその機能に及ぼす影響

経頭蓋磁気刺激(TMS)-脳波測定システムを構築し、ヒト大脳皮質自発活動の位相同期ネットワークの機能的意義についての操作的な解明を行った。健常成人被験者10名において開眼、閉眼時に左半球運動野に95%運動閾値強度でTMSを加えながら脳波を測定した。TMSによる脳波アーチファクトの軽減に成功した。脳波の時間周波数解析を行い、特に2-5Hz帯域においてTMSによる自発活動の位相リセッティング、振幅の上昇が確認された。また刺激した運動野から全頭の広い領域上の脳波電極に渡って位相リセッティングと振幅の上昇の伝搬が観察された。開眼時には閉眼時に比べてより後頭部の電極まで含んだ広く強い伝搬パターンがみられ、より大域的で視覚関連の領野まで含んだ機能的な位相同期ネットワーク結合の存在が示された。TMSは位相同期ネットワークに干渉可能であり、TMS-脳波測定は脳活動ダイナミクスと脳機能との関係を解明する操作的手法として有効であることが明らかになった。測定環境を整えて基本実験を行った。具体的には、ヒトにTMSを加えて脳波を同時に測定するシステムを構築し、TMS時の脳波測定を安静状態で行った。TMS-脳波測定の最大の技術的な問題としてあげられるのはTMSの瞬間に脳波信号に混入するアーチファクトである。この影響要因を検討し、アーチファクトにより解析できない区間を10msec程度にすることに成功した。これによりTMSによる脳波ダイナミクスの変化をTMS直後から高い精度で測定解析することが可能となった。安静時の運動野へのTMSによる脳波の自発活動の位相リセッティング現象を確認した。さらにMRI解剖画像を用いた個人脳に対応できるTMSコイルのナビゲーションシステムを用いることにより皮質刺激部位の特定を行った。このナビゲーションシステムを用いることで、特定皮質領野を再現性高く刺激することが可能になった。脳波解析方法論についてはwaveletあるいは解析信号を用いた脳波の解析プログラムを開発整備した。このプログラムではまず脳波データを瞬時位相、瞬時振幅、それぞれの時系列信号に変換する。具体的には脳波の生時系列データに事後的に周波数帯域フィルターをかけ、ヒルベルト変換を用いた解析信号化、あるいはウェーブレット変換によって瞬時位相信号及び瞬時振幅信号を抽出する。さらに個々の電極の瞬時位相信号や瞬時振幅信号を解析し、TMSによる位相リセッティング、瞬時振幅の変化を定量化することができる。また異なる二つの電極から得られる位相信号の位相同期度等の定量化も可能である。このようにTMSにより操作される脳活動を脳波ダイナミクスの観点から定量化できるプログラムを整備した。以上のように測定環境、解析方法論を整備し、知覚、反応等の脳機能と脳活動ダイナミクスとの因果関係をTMSで操作的に検証することが可能になった。本研究では経頭蓋磁気刺激により非侵襲的にヒトの大脳皮質の自発活動に干渉し、脳波測定解析により周波数特異的な振動同期ネットワークと脳機能との関連を調べた。被検者は健常成人10名で、安静・座位で、開眼、閉眼時に経頭蓋磁気刺激を行い、同時に脳波を測定した。左半球の第一運動野を刺激し、右指第一背側骨間筋より筋電図を導出し、運動誘発閾値(100%)を刺激強度とした。脳波は国際10-20法に基づいて19チャンネルで導出し、経頭蓋磁気刺激による脳波アーチファクトを軽減することに成功した。得られた脳波データの時間周波数解析を行った。具体的には解析信号法を用いて、2-50Hzの帯域で1Hzきざみで瞬時位相、瞬時振幅を算出して経頭蓋磁気刺激による脳活動の周波数特異的な変化様相を解析した。その結果、2-7Hzにおいて経頭蓋磁気刺激による自発活動の位相リセッティング、振幅の上昇を観察した。またその自発活動の位相リセッティング、及び振幅の上昇は刺激部位である運動野から全頭の広い領域に渡って伝搬することが明らかになった。また開眼時には閉眼時に比べてより後頭部の電極まで含んだ広く強い伝搬パターンが観察された。この結果は開眼時には閉眼時に比較するとより大域的で後頭皮質の視覚関連の領野まで含んだネットワーク結合が存在し、そのネットワーク結合は周波数特異的な特性をもつことを示唆する。

経頭蓋磁気刺激は脳の状態依存的な大域的振動同期ネットワークに操作的に干渉可能であり、同時に脳波測定を行うことで振動同期ネットワークの様相を解析することが可能となり、脳機能との関連を研究する手法として本研究の手法は非常に有効であることが明らかになった。
次世代DVD光源になる大容量情報処理用GaInN青色面発光レーザ

MOVPE法(有機金属気相成長法)やMBE(高真空ビーム成長法)によりGaN, GaInN, AlGaNや新しくGaInNAsなどの高品質化に成功し、通常のレーザウエハと遜色ない、フォトルミネッセンスを得ることができ、それぞれの結晶性が高品質であることを示した。SiO_2や面発光レーザの反射鏡になる誘電体多層膜反射鏡(SiO_2/ZrO_2)をマスクとして選択成長を行ない、これにより横成長によるハイブリッド構造の提案と実現、この選択成長の技術による電流狭窄構造の製作とその性能の評価を行った。また、電流狭窄構造に誘電体を使用すると誘電体の熱抵抗が大きいため、悪影響を与えるので、その熱抵抗を下げる工夫として、誘電体の代わりにAlNを使った、埋め込み型電流狭窄構造の提案と試作を行った。また、面発光レーザに欠かせない、半導体多層幕反射鏡(DBR)の製作とともにこのDBR反射鏡の付いた面発光レーザ構造において光り励起により半値幅の狭い発光を得た。GaInN系半導体は、通常サファイア基板上に成長しているため、極微小共振器構造の面発光レーザを製作する際、サファイア基板がエッチングなどで除去しにくいためにこの基板の剥離方法を考察した。その方法は、YAGレーザを照射することによりGaNを2Ga+N_2に変化させ、金属のGaメタルを塩酸などにより除去し、剥離するものである。この新しい試みによりGaInN/AlGaN半導体レーザ構造からサファイア基板を剥離に成功した。また、基板剥離によるダメージの影響を調べるために基板剥離前後のフォトルミネッセンス強度を測定し、影響が少ないことを確認した。この方法を利用して、2つの誘電体多層膜で、共振器を構成したGaInN面発光レーザ構造を製作し、光励起により発光を得た。また、大容量の情報通信のための面発光レーザの光源となる可能性を秘めた材料である、GaAs基板上に成長できるGaInNAsが、発光デバイスとして実現可能かを調べるために、実際にデバイスを製作し、検証した。平成14年度は、これまでの技術を使って、MOVPE法(有機金属気相成長法)によりGaN, GaInNやAlGaNなどの単層の成長を行い、成長条件の把握と、最適化を行った。また、面発光レーザに必要不可欠な高反射率反射鏡の設計を行うとともに、電子ビーム蒸着装置により、実際にSiO_2/ZrO_2を使った誘電体多層膜反射鏡の製作を行い、再現生よく、必要な高反射率が得られるようになった。そこで、これらのSiO_2や面発光レーザの反射鏡になる誘電体多層膜反射鏡(SiO_2/ZrO_2)をマスクとして選択成長を行った。これにより横成長によるハイブリッド構造の提案と実現、この選択成長の技術による電流狭窄構造の製作とその性能の評価を行った。このように14年度は、高反射率の反射鏡や電流狭窄構造の製作に力を入れ、.研究を行った。15年度は、活性層(光を発生するもの)や電極などの研究を重点的に進め、GaInN青色面発光レーザの実現を目指していく予定である。

平成15年度は、MOVPE法(有機金属気相成長法)やMBE(高真空ビーム成長法)によりGaN, GaInN, AlGaNや新しくGaInNAsなどの成長を行い、成長条件の把握を行った。GaInN系半導体は、通常サファイア基板上に成長することが多く、我々の研究グループもこの基板上に成長を行っているが、この基板は電気を流すことができず、上部から電極を取っている。また、極微小共振器構造の面発光レーザを製作する際、サファイア基板がエッチングなどで除去しにくいためにこの基板の剥離方法を考察した。その方法は、YAGレーザを照射することによりGaNを2Ga+N_2に変化させ、金属のGaメタルを塩酸などにより除去し、剥離するものである。この新しい試みによりGaInN/AlGaN半導体レーザ構造からサファイア基板を剥離に成功した。また、基板剥離によるダメージの影響を調べるために基板剥離前後のフォトルミネッセンス強度を測定し、影響が少ないことを確認した。この方法を利用して、2つの誘電体多層膜で、共振器を構成したGaInN面発光レーザ構造を製作し、光励起により発光を得た。また、大容量の情報通信のための面発光レーザの光源となる可能性を秘めた材料である、GaAs基板上に成長できるGaInNAsが、発光デバイスとして実現可能かを調べるために、実際にデバイスを製作し、検証した。