hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本文化資源としてのゲームデータベースの継続的構築に関する基礎的研究

今後も増え続けていくことが想定されるデジタルゲームを、信頼性を担保した上で継続的に捕捉し、メタデータを継続的に更新していくための実現可能なスキームを展望するために、本研究は、書誌データ標準を踏まえたデジタルゲーム目録のためのデータモデルに関する研究と、ウェブクローラーによる継続的なデータ収集を行う。2年目となる本研究の課題及び成果は、下記の通りである。1)昨年度に引き続き、先行研究調査を通じたデジタルゲームの目録に求められる概念整理と要件定義を推進した。とりわけ、デジタルゲームの目録、すなわちドメインモデルに求められる機能要件について、目録作成実施者らへの聞き取りも踏まえ論点整理を実施し、国際会議での発表を行った。また、それらに基づくメタデータモデルの設計について、基礎部分を学術論文として国際会議において発表した。2)デジタルゲームの書誌データを持続的に収集するため、家庭用ゲーム・モバイルゲームのデジタルゲームプラットフォームを運営する企業により、5つのウェブサイトについて分析を実施し、それら課題から生じた要件を満たすウェブクローラーを制作した。これによりデータ収集という観点はほぼ目的が達成された。今後、これらの取得したデータを目録に反映するための更新系の開発が課題となる。3)立命館大学ゲーム研究センターの所蔵品であるデジタルゲームとその関連資料の目録作成実践と、その公開を目的としてLOD技術に基づくオンライン目録の設計と制作を進めた。設計した仕様はウェブサイトにおいて公開した。次年度には、オンライン目録を公開する予定である。上記の実績に関連して本研究の成果として、1件の国際学会論文、2件の学術雑誌論文、2件の図書論文、19件の研究ノート・ワーキングペーパーの刊行、4件の国際学会での発表、5件の国内研究集会での口頭発表などを行った。初年度の活動では、文献調査や予備調査による概念整理といった活動が中心であった。ここでの知見を基礎に、二年目の活動では、仕様の詳細化や実制作ならびに研究成果発信に注力した。1) FRBR及びIFLA LRMに基づくビデオゲームのための応用・解釈モデルの設計を進めた。このモデルについては、IFLA(国際図書館連盟)の国際会議にて論文を発表した。また、ビデオゲームの書誌に関連する責任主体の典拠ファイルや、ビデオゲーム特有の属性・関連となるプラットフォームや装置や年齢レーティングなどの統制語彙を策定した。さらにモデルの詳細仕様として記述セットプロファイル(DSP)を策定し、文書化したものをウェブサイトにおいて公開した。2)家庭用・モバイルゲームのプラットフォームを運営する企業による5つのウェブサイトをサンプルとして、メタデータの自動取得のためのウェブクローラーの開発を実施した。これらを通じて、データ取得のためにサービスごとに独自仕様が必要となること、書誌単位の定義に違いがあること、など課題が明らかになった。その上で、課題を解決するための要件を定義し、改良版のウェブクローラーを制作した。また、Wikidataなどの外部典拠データの自動取得の仕様検討もあわせて展開した。3)立命館大学ゲーム研究センターが所蔵する6,000本のビデオゲームの書誌データを作成した。さらにデジタルコレクションを公開するためのプラットフォームであるomekaを用いた、Linked Open Dataに対応した目録公開システムの設計・開発とそのためのデータ変換作業を実施した。ここで開発したシステムは次年度の公開を予定している。いずれの課題についても、研究と実践の両面において着実に進展があったと言える。これまでの実績を通じて、メタデータモデルの設計とデータ収集の方法論検討について、それぞれ進展があった。今後の研究の方針としては、収集したデータをメタデータモデルに適切にマッピングするための編集工程を確立し、ウェブ上のオンライン目録において機械可読性・再利用性の高いデータ形式で公開することが想定される。また、これらを通じて明らかになった知見を研究成果として発信していく。先の主要課題に沿って、具体的に記したものが下記である。1)設計を進めているビデオゲームを記述するためのメタデータモデルの機能要件と全体像について、研究成果を発信することを目的とする。また、ビデオゲーム特有の統制語彙の構築とWikidataなどの国際プラットフォームを通じた共同構築やさらにはデータ連携などを進める。2)ウェブクローラーを用いて複数の情報源から収集したメタデータを、先のメタデータモデルを通じて適切に集約するための方法を検討する。また、そのために必要となる、収集したメタデータに関する再検討と、その編集工程を設計する。3)作成した書誌データをLODデータとしてオンライン目録において公開する。ここでは大きく3つの研究方策を想定している。まず、データ加工の方法論に関する検討である。具体的には、目録作成を通じて作成されたデータの適切な値(例えばURLなどの制約値)への変換、さらには継続的にデータ変換が実施できるようにフレームワークを構築する。次に、ウェブサービスとしてのオンライン目録のユーザビリティの検討である。最後がオンライン目録を通じたメタデータの集約サービスへのデータ提供の方法論検討である。メディア芸術データベースとジャパンサーチを主要に想定している。文化資源として注目を集めつつある「デジタルゲーム」の保存には多様な社会的要請や目的が想定される。しかし、今後も増え続けていくゲームタイトルを継続的に捕捉し、さらにその信頼性を担保しつつ、継続的に更新していくための実現可能なスキームを展望し得ていない。本研究は、標準的なゲーム保存・管理のためのデータモデルに関する研究と構築を進めることを第一義的な目的として進められた。またあわせて、データ収集の継続性を担保するという観点から、メタデータの自動更新を最終目的としたウェブ上のゲーム関連情報を自動的に収集するための「ウェブクローラー」の開発とその実用可能性の検証もあわせて目的としている。研究初年度であった2017年度においては、以下の研究実績をあげることができる。

1.先行研究調査を通じたデジタルゲームの目録に求められる概念整理と要件定義の策定と、それらに基づくメタデータモデルの設計をテーマとする研究成果の発表2.メタデータの機械的収集に関する仕様設計のための社会調査と、それら仕様に基づくウェブクローラーの試作3.立命館大学ゲーム研究センターの所蔵品を対象とする目録作成とオンライン目録の公開といった実践を通じた検証上記の成果、実績を踏まえた上で、研究チームとして、6件の国際学会・研究集会での口頭発表、2件の国内学会における予稿掲載と発表、3件の国内研究集会での口頭発表、6件のワーキングペーパーの刊行などを行った。先に述べた研究実績毎に以下に記す。実績1については、デジタルゲームの目録作成ならびにメタデータに関する先行研究について文献調査を行なった。ここでは、デジタルゲームの書誌情報についてその特性を踏まえた記述方法について議論が進展している。中心的論点となっているのは書誌データを記述するための標準的要件とされるFRBRであり、その合理性を評価する研究と、それを批判に捉え専用モデルの開発を志向する研究がある。本事業では2017年に国際図書館連盟が承認したFRBRと関連モデルを統合した書誌データモデル開発のためのハイレベルの概念モデルであるIFLA LRMの適用モデルとして、ゲーム目録のためのモデル設計を進めている。初年度は、とりわけ「作品」や「資料」の記述方法に着目し研究を進めた。本方策はゲーム目録のためのモデリングとしては、新規性の高いアプローチである。実績2については、3社のゲーム企業へのメタデータの公開仕様に関するインタビュー調査を実施した。調査を通じてLOD技術の普及の進展と仕様策定方針が明らかになった。同技術はサーチエンジン最適化のための構造化データとして理解され、急速に普及が進みつつある。ただし、記録する項目とりわけその内容の標準化については、議論が不十分である。再利用性が高く、目録作成を協力に支援する方策である本技術に着目し、継続的に検討を進める必要性が明らかになった。またこれらLOD技術を踏まえたウェブクローラーの試作を実施した。実績3に関しては、自律的また継続的な目録作成のための方法論構築とそこでの課題の抽出を目的として、立命館大学ゲーム研究センターの所蔵品をサンプルとして用いてカタロギングを進めた。デジタルゲーム目録作成のためのマニュアルと共に、4,000件の書誌データが作成された。さらに書誌データはオンライン目録(RCGS-OPAC)で公開を実施している。
基本解近似解法による流体現象の高精度数値解析

本研究課題では,基本解近似解法に基づいた流体方程式に対する高精度数値解法を構築することを目標としている.本年度は,Hele-Shaw問題ならびに点渦力学系に対して,以下の通り進捗を得た.(1)矢崎成俊氏(明治大学)との共同研究により,Hele-Shaw問題に対して,漸近的な意味で幾何学的変分構造を保存する数値解法を構築することに成功した.また,以前に考えられていた,境界条件の修正により真に幾何学的変分構造を保存する数値解法は,実際にはうまく機能しないことも確認できた.さらに,応用先の拡張という観点では,古典的なHele-Shaw問題以外にも,例えばセルの間隙が時間変化する問題に対しても,体積保存を満たす数値解法を構築することに成功した.更には,この数値解法を修正しつつ,Hele-Shawセル内の磁性流体の指状不安定性を調べるための研究も開始した.更に,数学解析の観点では,運動のクラスをクリスタライン運動に限定した時に,解が時間局所的に存在することを証明した.(2)清水雄貴氏(京都大学)との共同研究により,境界付き多様体,より具体的には極小曲面の境界と標準領域の境界の間の対応が事前に分かっている場合に,基本解近似解法に基づいた高速・高精度な数値解法を構築することに成功した.また,回転体として得られる多様体上では,流体力学的Green函数が解析的に得られるが,その場合に,渦環などの厳密解と数値解との挙動が一致することも示した.Hele-Shaw問題については,幾何学的変分構造を保存する数値解法を構築し,更に適用範囲を拡張することに成功した.点渦力学系については,当初の研究計画通りに,基本解近似解法に基づいた流体力学的Green函数,Robin函数,Hamiltonianの構成に成功した.Hele-Shaw問題については,数値解法の適用範囲の拡大とともに,その数学解析にも取り組み始める.点渦力学系については,極小曲面に対応する標準領域の数値計算法を調べ,より広いクラスに対応できる数値解法の構築を目標とする.本研究課題では,基本解近似解法に基づいた流体方程式に対する高精度数値解法を構築することを目標としている.本年度は,Hele-Shaw問題ならびに点渦力学系に対して,以下の通り進捗を得た.(1)矢崎成俊氏(明治大学)との共同研究により,Hele-Shaw問題に対して,漸近的な意味で幾何学的変分構造を保存する数値解法を構築することに成功した.また,以前に考えられていた,境界条件の修正により真に幾何学的変分構造を保存する数値解法は,実際にはうまく機能しないことも確認できた.さらに,応用先の拡張という観点では,古典的なHele-Shaw問題以外にも,例えばセルの間隙が時間変化する問題に対しても,体積保存を満たす数値解法を構築することに成功した.更には,この数値解法を修正しつつ,Hele-Shawセル内の磁性流体の指状不安定性を調べるための研究も開始した.更に,数学解析の観点では,運動のクラスをクリスタライン運動に限定した時に,解が時間局所的に存在することを証明した.(2)清水雄貴氏(京都大学)との共同研究により,境界付き多様体,より具体的には極小曲面の境界と標準領域の境界の間の対応が事前に分かっている場合に,基本解近似解法に基づいた高速・高精度な数値解法を構築することに成功した.また,回転体として得られる多様体上では,流体力学的Green函数が解析的に得られるが,その場合に,渦環などの厳密解と数値解との挙動が一致することも示した.Hele-Shaw問題については,幾何学的変分構造を保存する数値解法を構築し,更に適用範囲を拡張することに成功した.点渦力学系については,当初の研究計画通りに,基本解近似解法に基づいた流体力学的Green函数,Robin函数,Hamiltonianの構成に成功した.Hele-Shaw問題については,数値解法の適用範囲の拡大とともに,その数学解析にも取り組み始める.点渦力学系については,極小曲面に対応する標準領域の数値計算法を調べ,より広いクラスに対応できる数値解法の構築を目標とする.当初は,研究に必要となる計算機環境を整える予定であったが,その必要がなくなった.そこで,そこで計上していた費用の半分を旅費に回し,より積極的に情報収集を行うことにしたために,次年度使用額が生じた.次年度は,この繰り越した費用を有効活用し,積極的に情報収集する予定である.
成人前期女性のキャリア形成と生涯学習の役割-日・英・蘭・の比較研究より-

本研究は、成人前期の女性たちのキャリア形成とその実現のための学習機会の提供をテーマとして取り組まれた。初年度は、日・英・蘭で計47名に対するインタビュー調査を実施した。対象となったオランダの女性たちはワークシェアリングの方針を支持し、明確なキャリアアップの方法を考えており、イギリスの女性たちは「家庭第一主義」を堅持しつつキャリア構築に対して楽観的であるのに対し、日本の女性たちは「漠然とした社会に対する不安」を持っているために将来展望がやや不明確であるという点が顕著な特徴として認められた。2年次の日本におけるアンケート調査(471名回答、平均年齢25、9歳)でも、女性たちの約87%が将来に対する「不安」を感じていることがわかった。中身としては、「経済的な困難」(54.0%)が傑出しており、「結婚」や「出産、子育て」ができない不安、「自分のやりたいことが見つからない」不安が続いた。未婚率上昇の理由については、「自分と同じ価値観を持つパートナーを見つけにくい」が最上位の理由として支持されており、これも「不安」をもたらしている原因の一つとして確認された。学習に対する希望は全般的に強く見られ、「資格や免許」の取得と並んで、「自分の本当にやりたいことを見つけるための学習」への希望が85%強あった。20歳代ではそれがまだ見つかっていないということを物語っている。以上より、女性たちの「不安」を軽減し、キャリア展望を実現できるようにするためは、経済的な自立を実現できるような政策が急務であり、資格やスキルにかかわる生涯学習の機会をさらに充実する必要性はもちろんのこと、「自分のやりたいことを見つける」というやや漠然とした希望にこたえられるような、総合的なキャリアガイダンスや学習機会を、いったん社会人としての生活経験を持った成人前期に改めて設定する必要性があることが明らかになった。1、本研究は成人前期女性のキャリア形成と、そのための学習支援のあり方の探求をテーマとするものである。本年度は、当該女性自身がどのようなキャリア展望を持っているのかについて日本、イギリス、オランダにおけるインタビュー調査を行った。2、調査は20歳代前半から30歳代前半の女性を対象とし、イギリスで16名、オランダで17名、日本で14名の計47名に対して実施した。主な質問項目としては、1)現在の仕事の状況と仕事の選択(キャリア・カウンセリング)について、2)将来のキャリアに対する展望とそれを実現するための学習について、あるいは獲得しようとしている資格について、3)社会的な条件について、4)将来設計における優先事項、特に、結婚や出産等についてはどのように考えているか、という点を中心にインタビューを実施した。3、イギリスの女性たちへのインタビューに当たっては、高等教育振興政策の推進によって高等教育機関への進学がとりわけ女性において著しく上昇していることから、高等教育を受けた女性を主な対象として選定した。インタビューの結果については、大学、大学院修了どちらの女性においても、「ファミリー・ファースト(家庭第一主義)」を基本的なポリシーとして掲げる女性が多かった点が特徴である。この原則をおきつつ、高等教育機関で学んだ専門を生かして、子育て等でいったん中断した後に再度柔軟なキャリア形成を目指すという回答が目立っている。したがって、家族の形成、出産についても積極的なイメージを抱いている。4、オランダの場合、1980年代からの労働政策の展開により、パートタイムを含むさまざまな働き方のコンビネーションによって労働を分かち合ってゆこうとする社会的な風土が見られることから、あえて多様な教育的背景を持つ女性タイへのインタビューを実施した。結果はやはり多様なキャリア展望を聞くことができた。そうした展望を実現するための手段として、各種職業教育への信頼が高いということも特徴として明らかになった。

5、日本におけるインタビュー結果の特徴を一言で表現するならば、「漠然とした社会に対する不安」が将来展望を不明確なものにしているという点である。以上の結果をもとにして更に考察を深め、次年度はキャリア展望を実現するための生涯学習機会の提供についての研究を進める予定である。成人前期の女性がどのようなキャリア展望を抱いており、その実現のために生涯学習はいかなる役割を果たす必要があるのかを明らかにすることが本研究の目的であった。平成16年度は、日・英・蘭にて合計47名の女性にインタビュー調査を実施した。その結果、日本の女性たちには他の2国とは異なる「不安」が見られることと、20歳代後半から30歳代にかけてキャリアを再構成する希望が強いことが明らかになった。こうした結果を基に、平成17年度は、成人前期女性へのアンケート調査を実施した。回収数は471名(平均年齢25.9歳)であり、結果の概要は以下の通りである。1、キャリア展望としては、職業と家庭生活の両立の希望が最も多く(46.7%)、次に中断再就職(36.1%)を望んでいる。また、育児休業制度の利用希望も過半数を超える。2、未婚率上昇の理由については、「男性との価値観の相違」が支持されており、「忙しくて付き合う時間がない」等の理由はあまり支持されていない。3、現在の職業については「不満」はそれほど高くないが、将来に対する「不安」は強い。その中身としては、「経済的な困難」(54.0%)が傑出しており、「仕事を続けられるか」(35.5%)がそれに続く。こうした「不安」は不安的な雇用形態にあるものほど強い傾向が見られた。4、学習に対する希望は全般的に強く見られ、「資格や免許を取るための学習」「一般教養を高めるための学習」「自分の本当にやりたいことを見つけるための学習」が85%強あり、パソコンやコミュニケーションスキルがそれに続く。以上より、資格にかかわる学習機会を充実する必要性はもちろんのこと、「自分のやりたいことを見つける」というやや漠然とした希望にこたえられるような、総合的なキャリアガイダンスや学習機会を、いったん社会人としての生活経験を持った成人前期に改めて設定する必要性があると考えられる。
発音指導における指標開発のための評価研究

これまで第二言語学習者の発話を対象とした評価研究では、教師の評価特性が十分に解明されておらず、発音特徴の分析が不十分であったため、得られた知見の音声教育への応用が困難であった。そこで本研究ではこうした背景をふまえ、以下2点を明らかにする。1日本語学習者の日本語音声に対する教師の評価実態2「学習者の日本語音声と日本語の音声の関係」と「教師による発音評価」の関連上記2点を明らかにすることで、学習者の母語を問わず、日本語音声教育における発音指導の難易度の指標を開発することを目指す。それにより指導に苦手意識を抱える教師が多く、指導が教師個人の裁量に任されてきた日本語音声教育の現状を改善する。
援助トータル・システムによる教育援助分析に関する研究-インドネシア・米国・世

本研究では、援助トータル・システムを教育援助の分析枠組みとして、2国間援助では米国、多国間援助では世界銀行、受取り国としてインドネシアを事例として取り上げ調査研究した。本研究は教育援助を受取り国または供与国といった単一のアクターではなく、複数のアクターによる「複合相互依存状況」のなかで分析して正確に把握しようとするものである。各3者の国内・機関内システムを調べ、それらが教育援助政策・方針構築にどのような影響を与えるのかを分析した。同時に3者の国際関係が教育援助に与える影響を分析し、インドネシアにおける教育援助がどのような過程により実施されているのかを検証した。世銀では、教育機関建設・配置プロジェクトを事例として取り上げ、このプロジェクトが教育費関数を基に決定されていることから、教育援助政策決定過程と経済分析との関連を分析した。これから世銀の教育援助政策策定は教育セクター自体の要因というよりも開発経済学アプローチによる「一般化」という特質をもつ世銀の援助体制そのものに規定されることを論じた。米国では、対外援助は外交政策の下位政策として位置付けられており、外交政策策定過程が援助政策策定の大きな要因となっている。米国の教育援助も援助政策の一環として政治(外交)的動機が強く働いており、米国と援助受取り国の2国間関係を機軸とした政策環境(policy environment)により規定されている。また、インドネシアではスハルト政権という、いわば「開発独裁政権」が経済開発戦略をとっていることから、教育開発政策も経済政策に従属しており、教育援助要請も供与国・機関との関係により規定されていると論じた。このように教育援助は途上国側の教育セクターの発展を中心に展開されているわけではなく、国内(機関内)システムや国際関係に規定される度合が高いことが明らかにされた。本研究では、援助トータル・システムを教育援助の分析枠組みとして、2国間援助では米国、多国間援助では世界銀行、受取り国としてインドネシアを事例として取り上げ調査研究している。このように本研究は教育援助を受取り国または供与国といった単一のアクターではなく、複数のアクターによる「複合相互依存状況」のなかで分析して正確に把握しようとするものである。今年度前半は各アクターの政策決定過程に関する資料収集を中心に行った。現地調査で収集したインドネシアの資料は翻訳などを含めて資料整理している段階である。米国のUSAID(国際開発庁)と世界銀行については教育援助各担当者から資料を受領した。また、途上国と世界銀行の援助全般及び教育援助についての海外の著作物、論文も収集、整理した。後半においては、収集した資料をもとにインドネシア及び世銀についての援助政策決定過程を分析している。世銀では、教育機関建設・配置プロジェクトを事例として取り上げ、このプロジェクトが教育費関数を基に決定されていることから、教育援助政策決定過程と経済分析との関連を分析している。インドネシアについては第6次国家開発計画(REPELITA VI、1994-98)の資料を整理し、開発計画における教育開発の位置付けの分析をしている。来年度は2国間援助としての米国をその対外政策と教育援助の関連から教育援助政策決定過程を分析し、更にこれらのアクターが援助トータル・システムのなかでどのような相互作用を行って、現実に教育援助が規制・実施されているかを把握する予定である。

世銀では、教育機関建設・配置プロジェクトを事例として取り上げ、このプロジェクトが教育費関数を基に決定されていることから、教育援助政策決定過程と経済分析との関連を分析した。これから世銀の教育援助政策策定は教育セクター自体の要因というよりも開発経済学アプローチによる「一般化」という特質をもつ世銀の援助体制そのものに規定されることを論じた。米国では、対外援助は外交政策の下位政策として位置付けられており、外交政策策定過程が援助政策策定の大きな要因となっている。米国の教育援助も援助政策の一環として政治(外交)的動機が強く働いており、米国と援助受取り国の2国間関係を機軸とした政策環境(policy environment)により規定されている。また、インドネシアではスハルト政権という、いわば「開発独裁政権」が経済開発戦略をとっていることから、教育開発政策も経済政策に従属しており、教育援助要請も供与国・機関との関係により規定されていると論じた。このように教育援助は途上国側の教育セクターの発展を中心に展開されているわけではなく、国内(機関内)システムや国際関係に規定される度合が高いことが明らかにされた。
単離心筋細胞と非心筋細胞とのcocultureを用いた覚醒剤の心毒性に関する研究

覚醒剤とその乱用者にしばしば見られる心臓病変発症との関係をラットの単離心筋細胞(ARC)と心血管内皮細胞(CVEC)の実験モデルを用いて研究を行った。我々のこれまでの報告では、覚醒剤であるmethamphetamine(MA)はARCに対して0.1mMで細胞肥大様を促進し、0.5mM以上の濃度で細胞障害を生ずることを示してきた。今回は、MAがCVECを介してARCにどの様な影響を及ぼすかを調べるためにラットの心臓から単離したCVECにMAを曝露した。その結果、0.5mMMAの曝露群では2日目より細胞質内に顆粒様構造物が出現し始め、4日目で顕著となり核の輪郭が明確となった。この顆粒様構造物はMAのwashout後24hrで消失した免疫組織学的に微小管構造を観察すると、曝露4日目で一点が強く濃染されここから密となったnetwork構造が特徴的となった。次にMAのCVECに対する変化が特異的なものか否かを調べるため、MAの代わりにp-methoxyamphetamine(PMA)及び4-methylthioamphetamine(4-MTA)を曝露した。その結果、PMAはMAとほぼ同様な変化を示した。4-MTAでは、その変化は著しく、CVECの萎縮、細胞の隆起、アクチン線維の凝集が観察され、4日目には細胞死を起こし浮遊する細胞も見られた。4-MTA曝露群では、washoutしてもその変化は維持された。従って、CVECに見られた変化は、phenylisopropylamine類共通のものであることが考えられた。更に、cocultureモデルの実験として、先ずCVECに変化を及ぼした4日目の培養液を13日間培養したARCの培養液と交換し、48時間の観察を行った。その結果、0.5mM MA曝露した培養液を交換したARCは、48時間後に細胞内のMAP kinaseリン酸化を伴って萎縮した形態に変化した。以上の結果より、MAはARCに対して細胞肥大を促進するが、CVECが存在することによりMAがCVECに作用してARCの形態を萎縮に導く因子を分泌する可能性が示唆された。我々はこれまでに覚醒剤の直接的な心毒性について、単離心筋細胞を用いて研究を重ねてきた。平成13年度初年度の研究計画では、単離心筋細胞への覚醒剤の直接作用を更に検討しつつ、加えて、覚醒剤が体内に吸収された後、最初に影響を及ぼすと考えられる心臓血管内皮細胞とのco-culture系を用いて覚醒剤曝露実験を行い、単独培養系で見られた変化と比較することにより覚醒剤の心毒性機序を解明することを目的とした。これまでの新たな知見としては、心筋細胞単独培養に覚醒剤を0.05及び0.1mMで曝露したときに見られた経時的な細胞面積の増加促進に伴って、細胞内MAP kinaseのリン酸化が上昇した。しかしながら、面積増加の見られなかった0.5mMでは、曝露後11日目ではリン酸化の上昇は見られなかった。高濃度での長時間曝露で細胞障害も観察されていたことより、cell survivalに関連した細胞内シグナル伝達Aktタンパクの変化を観察した。

その結果、経時的にAktのリン酸化は僅かに上昇する傾向であったが、0.5mMの高濃度では、曝露後7日及び11日目でその傾向は見られず、逆にAktタンパクの消失が見られた。細胞死との関連について今後検討する予定である。また現在、非心筋細胞である心血管内皮細胞および線維芽細胞の単離及びこれらの心筋細胞とのco-cultureについては、良好な単離条件が確立できていない。酵素のロット等を検討し単離とco-cultureの条件を確立し、覚醒剤の曝露実験を進める予定である。これまでに覚醒剤の心筋細胞への影響として、血清添加培養液で培養することにより惹起される心筋細胞の肥大現象が、培養液中に覚醒剤が存在することにより増強され、覚醒剤は心毒性に直接影響を及ぼすことを報告してきた。本研究では、さらに覚醒剤の心臓への作用を調べるため、覚醒剤が心筋細胞に到達する前に接触する血管内皮細胞について心筋細胞の存在下で培養した内皮細胞に覚醒剤を曝露し、心筋細胞の変化を観察することを目的とした。先ず始めに、ラットの心臓から心臓血管内皮細胞を酵素的に単離し20%FCS存在下で培養し、subcultureしたものにつき覚醒剤を曝露して、内皮細胞の形態変化を観察した。その結果、覚醒剤曝露後2日目より0.5mMの濃度で細胞質内に空胞様形成及び顆粒状構造の出現が見られ、微小管を免疫染色すると、これらの細胞では微小管のnetworkが密となりcentrosome様構造が顕著となっていた。また、コネクシン43を染色すると、細胞質内にも多く発現していた。この内皮細胞への覚醒剤曝露培養液を13日間10%FCS含有培養液で培養した心室筋細胞の培養液と交換して12,24,48時間毎に心筋細胞を可溶化して細胞内のMAPkinaseのリン酸化の程度をWestern Blot法で観察した。control及び曝露群のリン酸化は、経時的に増加するが、それぞれ曝露群の方がcontrolに比しリン酸化が上昇していた。一方、内皮細胞曝露をせずにそのまま覚醒剤を心筋細胞に曝露したものでは、殆どリン酸化は進まなかった。この内皮細胞への覚醒剤曝露培養液を心筋細胞に更に長期間曝露することにより、0.5mMの濃度では心筋細胞のatrophyが観察された。以上これまでの結果から、覚醒剤は直接内皮細胞に変化を与え、その培養液中には心筋細胞の細胞内シグナル伝達系をup-regulateする因子を含む可能性が示唆された。平成15年度には、これらの因子の解明を行う予定である。これまでに覚醒剤(MA)は、単離心筋細胞(ARC)に直接作用して培養することによって生ずるARCの肥大現象を促進することを報告してきた。更に覚醒剤中毒死症例に見られる心病変のメカニズムを解明するため、単離心臓血管内皮細胞(HVEC)にMAを曝露し、その培養液を2週間培養したARCに作用させ、その形態変化等を観察した。その結果、MA存在下で長期間培養したHVECの培養液を作用させたARCは、細胞内のMAPkinaseのリン酸化を促進しながら形態の変化を示し、特に0.5mM MA曝露群で細胞は萎縮傾向を示した。その際、0.5mMの濃度で曝露されたHVECは細胞質内に空胞様形成及び顆粒状構造の出現が見られ、微小管のnetworkがコントロールに比べより明確となり、核近傍に密度の濃いcentrosome様構造が顕著となっていた。これらの結果は、MAが直接HVECに変化を与え、その培養液中にARCの細胞内シグナル伝達系をup-regulateする因子を分泌する可能性が示唆された。
不斉材料界面構造の評価と構築

生体分子の殆どはキラルな構造・配置を持ち,その機能性発現に重要な役割を果たしている.触媒反応に極めて重要である表面や界面のキラリティに着目し,和周波発生(SFG)振動分光法によって実現することを目指す.本研究ではキラリティ測定のためにブロードバンドSFG計測システムの最適化を行った.これまでに以下の二つの分子系について検討してきた.(1 )ビナフトール系(BN)キラル分子:キャスト法で作製されたBN薄膜から強いキラルSFG信号を観測したが,薄膜の表面とバルクの両方から発生されるものと考える.偏光制御でアキラルSFG信号との干渉により,R体とS体のBN分子のキラリティも区別できたことから,SFG測定によりキラリティを検出できることが分かった.一方,チオール結合を含むビナフトール誘導体を新規に合成し,金表面に自訴組織化単分子膜として修飾した.単分子膜レベルの界面キラリティの高感度に検出を試みたが,金基板からの非共鳴信号の影響が大きく,現時点では十分なS/NのキラルSFG信号が得られなかった.(2)リン脂質系キラル分子:細胞膜の骨格構造となる(L)または(D)のジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)の脂質分子を,キャスト法またはLB法により超薄膜を研究対象とした.L体とD体のDPPCのキャスト膜から強いキラルSFG信号が観測できたと同時に,そのサインを区別することもできた.LB法で作製した単分子膜からのキラルSFG信号も得られるようになった.従来の円二色性や振動円二色性分光法などの線形キラル分光法より優れていることを示す.いま,その安定検出にさらに努めている.さらに,脂質分子の不斉炭素に接するエステル結合の加水分解反応を触媒するホスホリパーゼの酵素反応の速度論と反応機構について,L体とD体のからなるDPPC二分子膜を持って詳しく調べた.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。生体分子の殆どはキラルな構造・配置を持ち,その機能性発現に重要な役割を果たしている.触媒反応に極めて重要である表面や界面のキラリティに着目し,和周波発生(SFG)振動分光法によって実現することを目指す.本研究ではキラリティ測定のためにブロードバンドSFG計測システムの最適化を行った.これまでに以下の二つの分子系について検討してきた.(1 )ビナフトール系(BN)キラル分子:キャスト法で作製されたBN薄膜から強いキラルSFG信号を観測したが,薄膜の表面とバルクの両方から発生されるものと考える.偏光制御でアキラルSFG信号との干渉により,R体とS体のBN分子のキラリティも区別できたことから,SFG測定によりキラリティを検出できることが分かった.一方,チオール結合を含むビナフトール誘導体を新規に合成し,金表面に自訴組織化単分子膜として修飾した.単分子膜レベルの界面キラリティの高感度に検出を試みたが,金基板からの非共鳴信号の影響が大きく,現時点では十分なS/NのキラルSFG信号が得られなかった.(2)リン脂質系キラル分子:細胞膜の骨格構造となる(L)または(D)のジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)の脂質分子を,キャスト法またはLB法により超薄膜を研究対象とした.L体とD体のDPPCのキャスト膜から強いキラルSFG信号が観測できたと同時に,そのサインを区別することもできた.LB法で作製した単分子膜からのキラルSFG信号も得られるようになった.従来の円二色性や振動円二色性分光法などの線形キラル分光法より優れていることを示す.いま,その安定検出にさらに努めている.さらに,脂質分子の不斉炭素に接するエステル結合の加水分解反応を触媒するホスホリパーゼの酵素反応の速度論と反応機構について,L体とD体のからなるDPPC二分子膜を持って詳しく調べた.生体分子の殆どはキラルな構造・配置を持ち,そのキラルな分子からなる材料の立体構造及びその表・界面の構造解明は,分子レベルでその機能性の理解において重要であり,機能性触媒やバイオセンサーなどの応用面にも欠かせない.本研究では,このような不斉表面・界面のキラリティの高感度検出及び分子配向の決定を,和周波発生(SFG)分光法,原子間力顕微鏡(AFM),走査型トンネル顕微鏡(STM)などによって実現することを目指す.これまでにビナフトール分子から不斉界面の構築を試み,薄膜からキラリティの測定に成功した.アキラル信号との干渉により,R体とS体の差分キラルSFGスペクトルが逆向きのピークとして明確に区別できるようになった.チオール結合を含むビナフトール誘導体を新規に合成し,金基板表面に自己組織化単分子膜(SAM)の構築を試みた.Au(111)表面に構築されたビナフトール誘導体のSAMの構造をSTMで観察したところ,秩序的な配列構造が観測されず,非常に乱れた表面構造となったが,キラルSFG信号が未だ得られていなかった.

一方,重要な生体分子であるDPPCやDOPCなどのリン脂質分子のキャスト薄膜から,キラリティと表面構造に対応するSFG信号がそれぞれ観測できた.差分キラルSFGスペクトルでは,(L)-DPPCと(D)-DPPCのピークの向きがほぼ逆向きになったが,ラセミ体の膜ではキラルSFG信号は殆ど見られず,脂質分子薄膜からのキラリティの評価ができた.さらに,本研究ではリン脂質分子の不斉炭素に接するエステル結合の加水分解反応を選択的に触媒できるホスホリパーゼの酵素反応の反応速度論と反応機構過程の解明について調べた.L型脂質分子のみと触媒作用する酵素の立体選択の特性を利用し,脂質二分子膜の加水分解に伴う膜表面のキラリティ変化についてその場追跡した.キラル分子の薄膜からキラリティや界面構造を高感度に評価するために,これまでにSFG,AFMおよびSTM計測系について最適化を行い,その測定がほぼ実現できたため,概ね順調に進展していると判断する.(1)ナフトール系不斉分子の研究について,キャスト法やスピンコーティング法で作成したナフトール薄膜からキラリティの測定に成功した.(R)-,(S)-またはラセミ体のビナフトール薄膜のキラリティについて明確に区別できるようになった.一連の測定からキラル信号の強度は薄膜内のビナフトールの結晶状態との関連性が示唆される.また,チオール結合を含むビナフトール誘導体を新規に合成し,金基板表面に自己組織化単分子膜(SAM)を構築し,単分子膜レベルの検出を試みた.しかし,未だに秩序的な配列構造が得られず,キラルSFG信号が得られていなかった.(2)リン脂質系キラル分子:キャスト法で作製した(L)または(D)の脂質分子のからのキラリティのSFGキラル信号の検出に続き,種々の飽和と非飽和リン脂質分子を用い,キャスト量を減らしSFG信号強度および膜表面形状との関係についても検討した.これらの脂質分子薄膜からのキラリティが評価できた.LB法で作製した単分子膜レベルの計測では,膜表面からのアキラル信号が同程度に得られたものの,キラル信号が非常に弱く,キラルSFG信号の絶対符号の決定にはまだ至らなかった.このようにキラル分子薄膜のキラルとアキラル信号の計測が実現でき,さらに高感度の測定を目指しているところではあるが,概ね順調に進展していると判断する.さらに,本研究ではリン脂質分子の不斉炭素に接するエステル結合の加水分解反応を選択的に触媒できるホスホリパーゼの酵素反応の反応速度論と反応機構過程の解明や温度依存性について調べたため,概ね順調に進展していると判断する.(1)ビナフトール系キラル分子:アルキル鎖をもつビナフトール誘導体(R体とS体)を新規に合成し,金基板表面に自己組織化単分子膜(SAM)としてその構造を評価する.STM測定により,高い分解能性でその配列構造を調べる.単純なビナフトール分子から形成されたSAM膜構造の違いとの比較からその界面不斉構造について議論する.SFG分光測定により,ビナフトール誘導体のSAM膜やキャスト薄膜からのキラリティと界面分子構造について調べる.共焦点レーザー顕微鏡で表面形状を観察し,キラリティ発生の関係について検討する.単分子膜レベルの界面キラリティの高感度検出を試みる.(2)リン脂質系キラル分子:キャスト法で作製した(L)または(D)のの脂質分子のからのキラリティのSFGキラル信号の検出に続き,種々の飽和と非飽和リン脂質分子を用い,キャストの量を減らし,キラルSFG信号強度と膜表面形状(結晶度)との関係について検討する.これまでに使用してきた親水基板のほかに,生体適合性の高分子薄膜や高分子電解質多層膜(PEM)の基板使用や,基質材料へ脂質分子への分散も検討し,より均一かつ薄く分散したキラル分子の薄膜の構築を試み,SFG分光法によりそのキラリティ構造と界面分子構造を追跡する.引き続き脂質二分子膜からのキラリティの測定に挑戦したい.
タンデム型2ポアカリウムチャネル作用薬超高効率探索システムの創成

本研究では、イオンチャネル標的創薬のための大規模高効率探索法の開発・実用化を目的とした。申請者らが独自に確立した独自のセルベースアッセイ系「1発の活動電位発生により確実に死ぬ細胞(PCT/JP2011/064967)」に対して、低濃度Ba2+を投与することで活動電位をより簡便に誘発する手法を開発した(特願2016-214685)。創薬標的チャネルとして様々な疾患発症に関わる2ポアドメインK+(K2P)チャネルを選択した。K2Pチャネルを上述の細胞に発現させたところ、K2Pチャネルの活性変化を細胞の生死で測定することに成功した。化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを進行中である。1Ba2+超感受性新規変異型K+チャネルの作成:Kir2.2のBa2+感受性はKir2.1と比較して10倍高いこと(それぞれ2 μMと16 μM、Schram et al., 2003)。KirファミリーにおいてBa2+感受性に寄与すると報告されているアミノ酸残基のうち、Kir2.2に保存されている残基について点変異導入を行った。得られた変異体のうち1つをHEK293細胞に導入し、ホールセルパッチクランプ法によりBa2+感受性を調べたが、有意な変化は見られなかった。2Ba2+超感受性新規試験細胞系の樹立:Kir2.2+Nav1.5の定常発現試験細胞を作製して、MTT法によりBa2+感受性の検討を行ったところ、IC50はおよそ2μMであり、従来のKir2.1+Nav1.5発現試験細胞(36μM)より10倍程度Ba2+感受性が高いことが判明した。3タンデム型2ポアK+チャネル開口あるいは阻害作用を示す化合物の高効率探索細胞系の確立:タンデム型2ポアK+(K2P)チャネルは、1チャネル分子内に2つのイオン孔を有し、2分子が会合して1つのチャネルを形成する。背景電流として静止膜電位調節に寄与しているものが多く、現在15種類のサブファミリーが知られている。TREK1やTASK1を始め、多くのK2Pチャネルが創薬標的として高い注目を集めているものの、特異的かつ選択的に有効な新規化合物は未だ報告されていない。TREK1を定常発現させたKir2.1+Nav1.5発現試験細胞において、24ウェルプレートにて電気刺激による細胞死判定を行った。その結果、阻害薬によって細胞死が再誘発されたことからK2Pチャネルが本スクリーニング系に応用できることが明らかになった。また、24ウェルプレートにて、TASK1, TASK2, TASK3, TREK1を一過性あるいは定常的に発現させた試験細胞に対してBa2+による新規法を応用した。その結果、各チャネルの活性化もしくは阻害によって細胞死の割合が想定どおりの変化を示し、新規法が有効であることが判明した。1Ba2+超感受性新規変異型K+チャネルの作成には至っていないが、Kir2.2+Nav1.5の定常発現試験細胞が、従来のKir2.1+Nav1.5発現試験細胞より10倍程度Ba2+感受性が高いことが判明した。また、従来のKir2.1発現細胞において、他のK+チャネル(特にK2Pチャネル)に影響を及ぼさない濃度で、標的チャネルへの薬物の作用を評価することが可能であったため、K2Pチャネル特異的開口あるいは阻害薬のスクリーニングを行う上で支障にはならないと考えられる。224ウェルプレートにおいて、手動操作の電気刺激およびBa2+による細胞死誘発によって、パッチクランプ法と同等の正確性でK2Pチャネル(TASK1, TASK2, TASK3, TREK1)作用薬アッセイが可能であることが判明した。再現性のある結果が得られていることから、96あるいは384ウェルプレート上での自動操作によるスクリーニングにつながる成果であると考えられる。タンデム型2ポアK+(K2P)チャネルは、1チャネル分子内に2つのイオン孔を有し、2分子が会合して1つのチャネルを形成する。K2Pチャネル開口あるいは阻害作用を示す化合物の高効率探索細胞系の確立を目的として研究を行った。TASK1とTASK3を一過性あるいは定常的に発現させた試験細胞(Kir2.1+Nav1.5 IFM/Q3)に対してBa2+による新規法を応用した。試験細胞ではBa2+によって、持続的な膜脱分極が起こり、細胞死が誘導された。一方、TASK1あるいはTASK3発現細胞では、Ba2+による膜脱分極および細胞死は有意に抑制された。さらに、各チャネルの活性化(細胞外pHのアルカリ化)もしくは阻害(阻害薬の投与)によって、細胞死の割合が想定どおりの変化を示した。本アッセイ系を用いて、既知化合物であるML365(TASK1阻害薬)とPK-THPP(TASK3阻害薬)のIC50値を求めた。その結果、電気生理学的手法によって得られたIC50値と同等の値を得ることができた。大規模スクリーニングへの応用のため、96ウェルプレート上での自動操作化を試みた。細胞の播種、薬物の投与・洗浄を全て自動化し、アッセイ系としてのクオリティーをZ'値で評価した。

その結果、0.5を超えるZ'値が再現性良く得られたことから、本アッセイ系はスクリーニング系として有用であることが明らかになった。現在、論文作成中であるのと同時に、東京大学の創薬オープンイノベーションセンターの大規模化合物ライブラリー(1000検体程度)を用いて、スクリーニングを行っている。本研究では、イオンチャネル標的創薬のための大規模高効率探索法の開発・実用化を目的とした。申請者らが独自に確立した独自のセルベースアッセイ系「1発の活動電位発生により確実に死ぬ細胞(PCT/JP2011/064967)」に対して、低濃度Ba2+を投与することで活動電位をより簡便に誘発する手法を開発した(特願2016-214685)。創薬標的チャネルとして様々な疾患発症に関わる2ポアドメインK+(K2P)チャネルを選択した。K2Pチャネルを上述の細胞に発現させたところ、K2Pチャネルの活性変化を細胞の生死で測定することに成功した。化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを進行中である。1引き続き既存の報告を基にして、Kir2.2をベースにしたBa2+超感受性新規変異型K+チャネルの作成を行う。Ba2+を用いた新規法をK+チャネルのみならず他のイオンチャネルにも応用するためには、使用するBa2+濃度を減らす必要がある(現在100μMで使用している)。そのために、Kir2.2+Nav1.5定常発現試験細胞に対して標的チャネルを定常発現させた細胞を作製する。2これまでのところ、24ウェルプレート上での手動操作によって、再現性よく良好な結果が得られている。大規模スクリーニング系への応用には96あるいは384ウェルプレート上での自動操作による薬効評価が必須であるため、スクリーニング系の大規模化・自動化を行い、手動操作と同様の結果が得られるかを明らかにする。大規模化・自動化に成功した後は、東京大学の創薬オープンイノベーションセンターの大規模化合物ライブラリー(1万検体程度)を用いて、シード化合物の発見を目指す。3創薬標的となるK2Pチャネル定常発現試験細胞のバリエーションを増やし、随時大規模化・自動化を行って、化合物ライブラリー(1万検体程度)を用いて、シード化合物の発見を目指す。薬理学12016年度に、Ba2+超感受性新規変異型K+チャネルや、Kir2.2+Nav1.5定常発現試験細胞に対して標的チャネルを定常発現させたモデル細胞を作製する予定であった。しかし、従来のKir2.1発現細胞でも、Ba2+を用いた新規法により、K2Pチャネル特異的開口あるいは阻害薬のスクリーニングを行うことが可能であることが判明した。そのため、上述の予定よりも従来のKir2.1+Nav1.5定常発現試験細胞を用いた研究を優先し、当初使用する予定だった予算を使用しなかった。224ウェルプレート上での手動操作による新規法のバリデーションに想定以上の時間を費やしてしまった。そのため、大規模化・自動化を目的とした東京大学の創薬オープンイノベーションセンターとの共同研究の開始が遅れてしまい、当初使用する予定だった予算を使用しなかった。1Ba2+超感受性新規変異型K+チャネルや、Kir2.2+Nav1.5定常発現試験細胞に対して標的チャネルを定常発現させたモデル細胞を作製する。
情報サービス産業のモジュール化の比較調査と生産性分析モデルの構築

本研究では、国際的な分業体制が進む情報サービス産業の標準化・モジュール化とその生産性に対する寄与を分析するために、オープン化を変数として導入したモデルを構築した。そしてこのモデルを使って労働生産性の計測を行った。その結果、日本の情報サービス業の労働生産性成長率が2000年代に入って大きく低下して負の値を示しており、また残差の低下によって技術革新の成果を生み出せていないことが明らかになった。日本のソフトウェア開発過程に特徴的な情報サービス産業の委託・受託の連鎖構造や、さらにオフショアを通じた国際的な委託・受託の連鎖構造(組込システム開発スタイル)についての経済産業省「特定サービス産業実態調査」や「組込みソフトウェア産業実態調査報告書」、「日本のITアウトソーシング市場調査データ」などの実態調査・統計データの収集を行った。また、中国(清華大学)やベトナム(ハノイ工科大学)の研究者へのヒアリングを基に、現地での日本IT企業からのアウトソーシング市場についての資料収集を行った。これらの調査結果から、日本のソフトウェア開発行程に特徴的な情報サービス産業の委託・受託の連鎖構造や、さらにオフショアを通じた国際的な委託・受託の連鎖構造の数値化を行い、生産性と連関した分析モデルの構築を進めている。また、日本を含む国際的なネットワーク上で多数の企業、開発者の参加によって進められるオープンソース・ソフトウェアの開発スタイルについても、生産性と連関した分析モデルの中に組み入れていくために、欧米を中心としたオープンソース・ソフトウェアの生産性に関する最新の理論動向をサーベイし、国内の学会(日本社会情報学会)や、情報通信・オープンソース・ソフトウェア関係のカンファレンス(Swedenで開催されたThe 5th International Conference on Open Source SystemsでのWorkshopなど)で発表し、国内外の学術雑誌に投稿を行いながらしながらレビューを受けて研究へのフィードバックを行っている。本研究では、国際的な分業体制が進む情報サービス産業の標準化・モジュール化と生産性との関連を、日本を中心にした組込システム開発スタイルと、日本を含め世界的に進むオープンソース・ソフトウェアの開発スタイルの比較調査で進めている。2010年度は、国際的な分業体制が進む情報サービス産業の標準化・モジュール化と生産性との関連を、日本を含め世界的に進むオープンソース・ソフトウェアの開発スタイルの統計データ分析と実態分析による比較調査を行った。オープンソース・ソフトウェアの開発に見られる企業・組織の枠を超えたオープンな開発手法は、国際的なネットワーク上で多数の企業、開発者の参加によって進められる標準化と生産から組織まで含めたモジュール化として捉えられる。そこで、既に昨年度構築を進めた日本のソフトウェア開発行程に特徴的な情報サービス産業の委託・受託の連鎖構造や、さらにオフショアを通じた国際的な委託・受託の連鎖構造を生産性と連関した分析モデルに、オープン化を変数として導入してモデルの精度を高める準備を進めた。2011年度は、日本と海外の比較調査を通じて行い、情報化の概念規定を明確にし、それに基づいて情報通信産業を分類、それぞれの部門における労働生産性及びマクロ経済成長に対する寄与を分析するために、オフショアを通じた国際的な委託・受託の連鎖構造を生産性と連関した分析モデルに、オープン化を変数として導入したモデルを構築した。そしてこのモデルを使ってJIPデータベースを基に労働生産性の計測を行った。その結果、日本の場の情報サービス業(インターネット付随サービス業)の労働生産性成長率が2000年代に入って大きく低下して負の値を示しており、また残差の低下によって技術革新の成果を生み出せていないことが明らかになった。
ファイバ集積型マイクロ光スイッチの作製とメカニズムの解明

ファイバ集積型マイクロ光スイッチの高効率化のためには、IIIV族化合物半導体活性層からの発光を特定の方向にのみ導く構造の形成が重要である。これには3次元(3D)フォトニック結晶の応用が有用である。我々は、rfバイアススパッタリング法にはある条件のもとでは基板上の凹凸パターンを複製する効果があることを発見し、これを自己クローニング(autocloning)と名付け、3Dフォトニック結晶の作製に利用している。本研究では、3D周期ナノ構造の作製メカニズムを解明し3Dフォトニック結晶中の光導波路を初めて実現した。以下、それについて述べる。1. 3D周期ナノ構造の作製と形成メカニズム(a)作製方法電子ビームリソグラフィとドライエッチングにより、石英基板上に丸い孔を三角格子状に形成する。孔のピッチと直径は、典型的な例ではそれぞれ0.5μm、0.2μmである。この上に条件を整えたrfバイアススパッタリング法によりa-Si/SiO_2多層膜(各層の厚さ0.2μm)を積層する。以上の作製プロセスを確立した。(b)自己整形・自己クローニングのメカニズム積層の形状は、バイアススパッタリングにおける物理現象を(1)中性粒子の拡散入射、(2)垂直入射イオンによるスパッタエッチング、(3)材料粒子の再付着の三つの数学モデルを使った推積シミュレータによりほぼ正確に予測することができることが分った。2.導波路の作製と評価フォトニック結晶の一部に線状にに周期を乱したいわゆるdefect領域を設ければ、光導波路とすることができる。まず、面垂直導波路を作製した。これは、3Dフォトニック結晶中に最初に形成された光導波路としての最初の例である。透過特性はFDTD法による計算値とも合っている。本年度はサンプルの作成法の改善に重点をおいて研究を行った。1.IIIVヘテロ構造サンプルの作成MBE装置で,井戸層がInGaAs,障壁層がInGaAlAsから成る歪み格子多重量子井戸(MQW)の成長条件の最適化を図った。井戸層の圧縮歪みを障壁層の伸張歪みで補償しながら厚いMQWを成長させるためにはMBE材料のフラックスを成膜の間一定に保つことが重要で,このための条件の探索を行った。80150周期に及ぶ歪み格子MQWの成長を行い,歪み緩和がないことを確認することができた。X線回折や分光透過特性による評価を行い,MQWの厚膜化による欠陥が生じていないことも確認した。2.共振型構造の設計・作成共振型構造とすることで,シングルパスにおける小さな作用を,波長帯域を大きく損なわずに増幅させることができる。設計に基づいて,ミラーの構成方法の最適化を図った。(1)DBR(分布ブラッグ反射型)ミラーを用いるもの連続してエピタキシャル成長ができるという利点があるが,従来は,基板側の厚いミラーのために,厚いMQWを成長させた時に歪み緩和が起きやすいという欠点があった。本年度は,より屈折率の大きいInGaAlAsをDBRミラーの構成材料とすることでトータルの厚さを従来の80%程度にすることができ,歪み緩和のないサンプルを成長させることができた。(1)InP基板を除去してミラーとするものInP基板を除去することで,構造を簡単にし,厚膜化プロセスにおける欠陥を低減することができる。これに必要なInP基板の選択エッチングの条件をほぼ確立することができた。ファイバ集積型マイクロ光スイッチの高効率化のためには,IIIV族化合物半導体活性層からの発光を特定の方向にのみ導く構造の形成が重要である。