hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイオカインの網羅的探索とそれにより発見されたＭＩＦの生理機能解明

運動は骨格筋への血中の単球の浸潤を促進させ、これはインスリン感受性の亢進に関与するがそのメカニズムは不明である。筆者はすでに単球遊走を促進するマクロファージ遊走阻止因子(MIF)が骨格筋細胞より分泌し、収縮によってその分泌が減少することを報告した。筋収縮によって骨格筋細胞はMIF以外にも単球遊走因子を分泌し、そのうち筋収縮によって分泌が増加するものが単球をを遊走すると仮説した。C2C12筋管を電気刺激によって4時間収縮させた。その後、培養液を回収し、Trans wellを用いて培養液側へのTHP-1単球細胞の遊走を測定した。収縮後の培養液は単球の遊走を増加させた。培養液の熱処理、Protenase K処理によって収縮による単球遊走の増加は抑制された。また、培養液を3kDa cut-offメンブレンによって濾過し、残余液(> 3-kDa)及び濾過液(< 3-kDa)による単球遊走を測定したところ、残余液のみが収縮による単球遊走の増加を維持した。ゆえに、収縮により筋管は代謝物ではなく分泌タンパク質によって単球を遊走した。収縮後の筋管におけるCCL2及びCXCL chemokine(CXCL1, 2, 5, 12)の発現を測定したところ、CXCL12以外のChemokineの発現は収縮によって増加した。これらchemokineの精製タンパク質のうち、CCL2及びCXCL12のみが単球の遊走を増加させた。ゆえに、CCL2は収縮によってその発現が筋管で増加し、また単球を遊走する唯一のchemokineであった。培養液中のCCL2濃度は収縮によって増加した。CCL2活性を抗体添加により抑制したところ、収縮による単球遊走の増加は抑制された。また、筋収縮は筋管の転写因子NFκBを活性化しが、NFκB inhibitorは筋管のCCL2発現及び分泌を抑制し、その結果収縮による単球遊走を抑制した。以上より、筋収縮はNFκBの活性化によりCCL2の発現及び分泌を増加させ単球遊走を促進する。26年度が最終年度であるため、記入しない。運動は多様な医学的な恩恵効果をもたらすが、そのメカニズムは不明な点が多い。近年発見されてきた骨格筋からの生理活性物質(myokine)は筋収縮によって分泌制御され、骨格筋自身やその他の細胞に作用することにより運動の恩恵効果をもたらす可能性がある。本研究ではmyokineを網羅的に探索するため、まずマウスの骨格筋からサテライト細胞を単離し、骨柊筋細胞に分化させた。その後、これに筋収縮を行わせて細胞を回収し、マイクロアレイにかけることによって筋収縮によって発現が変動する分泌タンパク質を現在探索中である。また、本研究では先行研究で発見されたmyokineであるmacrophage migration inhibitoryfactor (MIFの生理機能を解明した。C2C12由来筋管の筋収縮により、MIF分泌量は減少した。次に、筋収縮による生体骨格筋からのMIF分泌量の変化を検討した。MIFは骨格筋以外の組織からも分泌される。そこで、HA標調を付けたMIF (HA-MIF)を骨格筋に導入して骨格筋由来のMIFを区別した。その後回収した血清中にはHA活性が検出されたので、MIFは生体においても骨格筋から分泌されることが明らかになった。一方、MIF抗体によっては内因性のMIFの他にHA-MIFが検出されなかったことから、骨格筋から血液中に分泌されるMIFは他の組織由来のものに比べて非常に少ないと考えられた。ゆえに、骨格筋から分泌されるMIFはendocrineとして遠方の組織に働くのではなく、近傍の骨格筋自体に働く可能性が高い。骨格筋は血糖の主要な取り込み器官であることから、MIFの骨格筋自体への作用として糖取り込みに着目した。その結果、MIFはインスリンと筋収縮による骨格筋の糖取り込みを抑制した。本研究はmyokineが培養骨格筋細胞及び生体骨格筋の両者から分泌されることを初めて証明した。また、MIFはインスリン、筋収縮による骨格筋の糖取り込みを抑制した。筋収縮時にMIF分泌が減少することは、MIFの糖取り込み抑制作用が減少することにつながり、結果として筋収縮による糖取り込みの促進に貢献している可能性がある。また、筋収縮はインスリンによる糖取り込みを促進するのでMIFはこのメカニズムにも関与している可能性がある.運動は骨格筋への血中の単球の浸潤を促進させ、これはインスリン感受性の亢進に関与するがそのメカニズムは不明である。

ゆえに、収縮により筋管は代謝物ではなく分泌タンパク質によって単球を遊走した。収縮後の筋管におけるCCL2及びCXCL chemokine(CXCL1, 2, 5, 12)の発現を測定したところ、CXCL12以外のChemokineの発現は収縮によって増加した。これらchemokineの精製タンパク質のうち、CCL2及びCXCL12のみが単球の遊走を増加させた。ゆえに、CCL2は収縮によってその発現が筋管で増加し、また単球を遊走する唯一のchemokineであった。培養液中のCCL2濃度は収縮によって増加した。CCL2活性を抗体添加により抑制したところ、収縮による単球遊走の増加は抑制された。また、筋収縮は筋管の転写因子NFκBを活性化しが、NFκB inhibitorは筋管のCCL2発現及び分泌を抑制し、その結果収縮による単球遊走を抑制した。以上より、筋収縮はNFκBの活性化によりCCL2の発現及び分泌を増加させ単球遊走を促進する。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画ではサテライト細胞由来骨格筋細胞の上清中のmyokineをプロテオーム解析する予定であったが、解析に十分なタンパク質量が回収できなかったため、異なる方法として細胞のマイクロアレイによるmyokineの探索を現在行っている。筋収紬後の細胞のマイクロアレイの結果をin silico分析などを用いてさらに詳しく解析し、今後の研究対象としての価値の高いmyokineを発見する。また、一過性運動によるインスリン感受性の充進と骨格筋から分泌されるMIFや骨格筋に浸潤するM2マクロファージとの関係を明らかにする。
アマチュア合唱団表現力向上プロジェクト～J.S.バッハ声楽作品を題材に～

30年度は当初の計画案を軸としながら、BWV4、BWV64、BWV121を取り上げて研究を進めた。BWV4は復活節、BWB64とBWV121は共にクリスマス用のカンタータであるが、これらに共通するのは、合唱の四声の各パートに対しトランペット1本とトロンボーン3本が合唱の各パートに重なる点であり、両者の関係性についてを演奏の実践を通して明らかにしていった。また29年度に続き言葉の抑揚と器楽との関わりについての理解も深めていった。弦楽器や管楽器が合唱の旋律と重なることは、市民参加型合唱団の補助的作用のみならず、拍節感、和声感から導かれる各パートの響きと役割がより鮮明なものへと繋がっていった。当初の予定とは異なり、初年度でピリオド楽器を使用した演奏形態を実践したことで、参加者がバロック時代の唱法や様式感について早い段階で知識を深めることができたが、このことは30年度の研究の進捗効率を高めるうえで大いに有効であった。参加者は年間60回にわたる研究会において、ドイツ語における言葉のニュアンスを特徴づけるための色彩の表出の仕方について試行錯誤を繰り返し、また初年度の活動をもとに各旋律におけるアーティキュレーションの考え方について意見交換を行い、様々な表現のあり方を探求、実践した。参加者及び器楽共演者、また演奏会場の都合により予定していた東京での公演に至ることはできなかったが、昨年と同様に参加者の地元において演奏会形式での成果発表を行った。同じく共演の器楽奏者及びソリストによる合唱参加者へのレクチャーが行われた。30年度は基本的には前年度の合唱参加者を母体としつつ、新たなメンバーを募り活動をスムーズに再スタートできた。共演者には、初年度の古楽スタイルを踏まえつつ現代楽器での新たな演奏スタイルを見出す過程であること、また合唱に弦楽器及び金管楽器を重ねることによって生まれる新たな響きの追求するという活動方針を示し、実践的な協議を重ねた。上記概要でも触れた60回に及ぶ研究会においては、本研究で明らかにしようとする、「バッハの受容の歴史及び今後の方向性」「言葉の理解と色彩を出すために必要な知識」の理解や、「バッハ作品に適した発声の在り方について」を理解し実践できる能力の向上という点で大きな成果が見られた。国内外で活動する共演者との演奏やレクチャーにより、バッハの声楽曲の特徴や歴史的背景についての理解が初年度からさらに深まることとなった。また新たな試みとして中四国における音楽交流を行い、様々な演奏スタイルの中から本研究における演奏スタイルの位置づけを再認識するに至った。予定に対して80パーセント程度の研究を進めることが出来ていると感じている。29年度及び30年度の実績を踏まえた上で、引き続き当初の計画案を軸に研究を進める予定である。最終年度の演奏のテーマを「時代に即した演奏様式と現代的な生命感に溢れた表現との融合」と設定し、締めくくりの活動を行う。扱う曲目はヴァイマル時代に作曲された棕櫚の主日のためのカンタータBWV182、及びライプツィヒ時代にバッハが初めて取り組み始めたジャンルであるルター派ミサ曲(小ミサ曲)の中からBWV233を取り上げる。言葉、目的、スタイルの異なる二つの作品を比較しながら、参加者及び共演者と音楽的な協議を重ねる。成果の発表は、30年度諸事情により実現できなかった東京での演奏会を企画している。広い範囲の聴衆を対象に活動の成果を発表し意見の聴取を行うことで3年間の実践を中心とした活動の検証を行う。29年度は合唱参加者の音楽経験及びパートのバランスを考慮の上、BWV225とBWV182を取り上げて研究を進めることとした。これらの曲目を実践するにあたり、言葉の持つ色彩感の表出の仕方、旋律を美しく保った上でのアーティキュレーションの考え方、また拍節感及び和声感から導かれるパートの響きと役割について特に焦点を当て、練習プログラムを検討、参加者にこれらを提示した上で器楽奏者との合わせを含めて約60回の研究会において反復的に試行した。これらのプログラムを年単位の十分な時間をかけ繰り返すことは、ドイツ語における言葉のニュアンスを特徴づけるための色彩の表出、それを実現するための発声メカニズムの理解へと繋がった。曲目及び器楽共演者の選定の過程において、本来30年度に計画していたピリオド楽器を使用した演奏形態を本年度に実践することとした。このことは結果的に合唱参加者がバロック時代の歌唱法や様式感について早い段階で知識を深めることに繋がり、本研究全体の進捗の効率を高めたと言える。共演者の日程の都合により、公開レッスン及びワークショップを開催に至ることはできなかったが、代わりとして行った公開リハーサルでは、演奏家が高い技術、表現によって芸術性を高める過程を間近にすることで、出席者は様々な技術知識を得ることのみならず、アンサンブルの重要性について改めて理解を深めることができた。また、合唱参加者を対象にした、共演者によるレクチャーでは、古楽器の特徴や歴史的背景、演奏論などについて学ぶことができた。ここまでの活動を通じて、本研究の全体の目的である、アマチュア合唱団がバッハ演奏に関して曲目をどのように受容していくかの理解、そのために必要な表現力向上についての具体例を示すことができたと考えている。29年度は当初の計画のとおり、バッハ演奏の受容についての再検証を、多くの録音が残るマタイ受難曲を中心に行い本研究の方向付けを経た上で、練習プログラムを作成検討、年間約60回の研究会、演奏会における成果発表を行う中で、微力ではあるがアマチュア合唱団のバッハ演奏における表現力向上に貢献できたと考えている。

バッハ・コレギウム・ジャパンや東京バッハカンタータアンサンブルなど、国内外で活動を行う器楽奏者、独唱者とは本研究の趣旨を説明の上で、現代におけるバッハ演奏のあり方について、テンポ、アーティキュレーション、ニュアンスなどの音楽の方向性について意見交換を重ねてきた。特に歌における言葉の抑揚と器楽との関わりについてお互いの理解を深め演奏を実践できたことは大変有意義であったと感じている。曲目の選定過程において、30年度に行う予定であったピリオド楽器を用いた現代の古楽スタイルの追求を29年度に前倒しした点は、実績の概要でも触れた通り、むしろ本研究全体の進捗の効率を高めたと言える。次年度の新たな参加者の層の拡大を狙った、一般市民向けの公開レッスン及びワークショップは今回は日程上の都合で実現は出来なかったが、それに代わりリハーサルを公開とし、更に器楽奏者によるレクチャーを行うことで、参加者はこの分野についての理解を深めることができたと考えている。以上、すべてが当初の計画の通りとは言えないが、予定に対して概ね80%程度研究を進めることが出来ていると感じている。30年度は当初の計画案を軸としながら、BWV4、BWV64、BWV121を取り上げて研究を進めた。BWV4は復活節、BWB64とBWV121は共にクリスマス用のカンタータであるが、これらに共通するのは、合唱の四声の各パートに対しトランペット1本とトロンボーン3本が合唱の各パートに重なる点であり、両者の関係性についてを演奏の実践を通して明らかにしていった。また29年度に続き言葉の抑揚と器楽との関わりについての理解も深めていった。弦楽器や管楽器が合唱の旋律と重なることは、市民参加型合唱団の補助的作用のみならず、拍節感、和声感から導かれる各パートの響きと役割がより鮮明なものへと繋がっていった。当初の予定とは異なり、初年度でピリオド楽器を使用した演奏形態を実践したことで、参加者がバロック時代の唱法や様式感について早い段階で知識を深めることができたが、このことは30年度の研究の進捗効率を高めるうえで大いに有効であった。参加者は年間60回にわたる研究会において、ドイツ語における言葉のニュアンスを特徴づけるための色彩の表出の仕方について試行錯誤を繰り返し、また初年度の活動をもとに各旋律におけるアーティキュレーションの考え方について意見交換を行い、様々な表現のあり方を探求、実践した。参加者及び器楽共演者、また演奏会場の都合により予定していた東京での公演に至ることはできなかったが、昨年と同様に参加者の地元において演奏会形式での成果発表を行った。同じく共演の器楽奏者及びソリストによる合唱参加者へのレクチャーが行われた。30年度は基本的には前年度の合唱参加者を母体としつつ、新たなメンバーを募り活動をスムーズに再スタートできた。共演者には、初年度の古楽スタイルを踏まえつつ現代楽器での新たな演奏スタイルを見出す過程であること、また合唱に弦楽器及び金管楽器を重ねることによって生まれる新たな響きの追求するという活動方針を示し、実践的な協議を重ねた。
精子幹細胞の移植を用いたニワトリ発生工学研究基盤の構築

本研究の目的は、現在著しく低いニワトリ精子幹細胞の移植効率を実用可能なレベルまで引き上げることである。我々はこれまでにマウスをモデルとして用いて、精子幹細胞の移植効率を引き上げるためには、宿主自身が保有する生殖細胞の除去に加えて、宿主生殖巣の環境を制御してドナー精子幹細胞の自己複製能を引き出すことが効果的であることを発見した。これらの発見に基づき、1効率的かつ効果的な生殖細胞除去法の開発、2ドナー精子幹細胞由来の精子だけを産生するキメラニワトリの作出、3レチノイン酸合成阻害を利用したニワトリ精子幹細胞の移植効率を向上させる技法の開発、によって目標達成を目指す。1効率的かつ効果的な生殖細胞除去法の開発:放卵直後のニワトリ胚にアルキル化剤であるブスルファンを100μgずつ投与することによって、初期胚生殖巣における内在性生殖細胞がほとんど完全に除去された。しかし、精細管内移植する時期に相当する6ヶ月齢では配偶子形成が再生している個体が一部で認められた。2ドナー精子幹細胞由来の精子だけを産生するキメラニワトリの作出:全身性にGFPを発現する遺伝子導入ニワトリを作製するために、ニワトリ始原生殖細胞を培養・株化に取り組んだ。これまでに白色レグホーンならびに横班プリマスロックの始原生殖細胞の株化に成功した。3レチノイン酸(RA)合成阻害を利用したニワトリ精子幹細胞の移植効率を向上させる技法の開発:マウスからヒトとまで多くのほ乳類において精巣特異的に作用する可逆的なRA合成阻害剤WIN18,446の作用性をニワトリで検討した。その結果、精巣の組織形態に変化はなく、これまでのところWIN18,446の作用性は認められなかった。本研究において使用したニワトリ始原生殖細胞の培養液は特注であり、製造・納品に時間を要した。これに伴い、始原生殖細胞への遺伝子導入が予定より遅れている。2019年度には以下のように研究を推進する。1効率的かつ効果的な生殖細胞除去法の開発: X線あるいはガンマ線照射による内在性生殖細胞の除去に取り組む。この他にも、遺伝子改変技術を利用した生殖細胞の除去個体の作出に挑戦する予定である。2ドナー精子幹細胞由来の精子だけを産生するキメラニワトリの作出:始原生殖細胞への遺伝子導入により、恒常的にRFPを発現する遺伝子導入ニワトリを作出する。このニワトリより調整した生殖細胞を、1で作出した宿主ニワトリに移植する。宿主ニワトリの精子形成を、RFPの発現と組織形態を指標に評価する。3レチノイン酸(RA)合成阻害を利用したニワトリ精子幹細胞の移植効率を向上させる技法の開発: 2018年度に引続き、精巣特異的に作用する可逆的なRA合成阻害剤WIN18,446の作用性をニワトリで検討する。WIN18,446を様々な濃度で投与し、精巣の組織形態を指標に作用性を評価する。

このニワトリより調整した生殖細胞を、1で作出した宿主ニワトリに移植する。宿主ニワトリの精子形成を、RFPの発現と組織形態を指標に評価する。3レチノイン酸(RA)合成阻害を利用したニワトリ精子幹細胞の移植効率を向上させる技法の開発: 2018年度に引続き、精巣特異的に作用する可逆的なRA合成阻害剤WIN18,446の作用性をニワトリで検討する。WIN18,446を様々な濃度で投与し、精巣の組織形態を指標に作用性を評価する。
高次反応制御に必要な立体配座柔軟性キラル自己組織化触媒の精密設計

生体酵素に匹敵する高度な機能性人工触媒を小分子レベルで自在に創製するには、従来の有機合成の触媒設計の切り口を変える必要がある。従来の静的な単一分子触媒の限界を乗り越えるために、本研究では複数の小分子に酸点と塩基点を適切に配置し、酸・塩基の配座柔軟かつ動的な親和性相互作用を駆動源とするキラル超分子触媒を創製した。従来の単一分子触媒には不向きな分子包接効果の発現を鍵とした高次不斉触媒反応の開発を行なった。「限りなく反応効率を高める」または「合成不可能を可能にする」立体配座柔軟性キラル超分子触媒の創製とそれを用いた不斉触媒反応の開発を行う本研究の目的を達成した。従来の静的な単一分子触媒の限界を乗り越えるために、本研究では複数の小分子に酸点と塩基点を適切に配置し、酸・塩基の配座柔軟かつ動的な親和性相互作用を駆動源とするキラル超分子触媒を創製する。従来の単一分子触媒には不向きな分子包接効果の発現を鍵とした高次不斉触媒反応の開発を目指す。「限りなく反応効率を高める」または「合成不可能を可能にする」立体配座柔軟性キラル超分子触媒の創製とそれを用いた不斉触媒反応の開発を行うことが、本研究の目的である。具体的に、本研究では従来の単一分子触媒よりも遥かにシンプルな小分子パーツから成るキラル超分子触媒を開発する。基質一般性が広く効率の高い実用的な不斉触媒反応を開発するほか、単一分子触媒では実現が困難な分子包接効果による基質選択性や、位置および立体選択性を発現するテーラーメイド触媒による高次選択的不斉触媒反応を開発する。具体的には、(1)ブレンステッド酸・ブレンステッド塩基複合触媒、(2)ルイス酸・ルイス塩基複合触媒、(3)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒、(4)ブレンステッド酸・ルイス塩基複合触媒、の4種類にタイプ分けして、システマティックにそれゾレの触媒に適応した不斉触媒反応を開発している。具体的には、(1)ブレンステッド酸・ブレンステッド塩基複合触媒、(2)ルイス酸・ルイス塩基複合触媒、(3)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒、(4)ルイス酸・ブレンステッド塩基複合触媒、の4種類にタイプ分けして、システマティックにそれぞれの触媒に順応した不斉触媒反応を開発している。(3)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒の開発リン酸はブレンステッド酸であると同時に共役構造のP=O部位がルイス塩基としての性質を持っている。従って、このルイス塩基部位に適切なルイス酸を作用させれば、H+酸周辺に嵩高い立体効果を与えるとともに共役構造を介してH+酸部位を活性化できると考えた。従来のリン酸触媒は、塩基性の強いイミンの活性化を得意とするが、相対的に塩基性の弱いカルボニル化合物には適用困難だった。それとは対照的に、研究代表者のルイス酸複合型キラルリン酸触媒はキラルリン酸とルイス酸を混ぜるだけの簡便な操作でin situで調製でき、触媒最適化も迅速に行うことができた。本触媒を用いて、アルデヒド、エステルを用いる不斉Diels-Alder反応を検討した。その結果、MacMillan触媒では適用不可能なα置換アクロレインやα置換アクリル酸エステルにも適用可能であった(最高99% ee)。塩基性部位を持ち、酸触媒では失活が起きてしまうためジヒドロピリジンは、これまでほとんど開拓されていないをジエノフィルである。幸運にも本触媒はジヒドロピリジンにも適用可能であり、多点配位を伴う柔らかい超分子触媒の反応場の長所を活かして、これまでの触媒では不可能だった不斉Diels-Alder反応を開発できた。反応場は理論計算化学を用いてその構造解析を行った。また、得られた生成物をもとに、アロカサランチンやイボガミンなどの光学活性アルカロイドの高効率合成にも成功し、アメリカ化学会誌(JACS)に掲載された。

従来の静的な単一分子触媒の限界を乗り越えるために、本申請研究では複数の小分子に酸点と塩基点を適切に配置し、酸・塩基の配座柔軟かつ動的な親和性相互作用を駆動源とするキラル超分子触媒を創製する。従来の単一分子触媒には不向きな分子包接効果の発現を鍵とした高次不斉触媒反応の開発を目指す。「限りなく反応効率を高める」または「合成不可能を可能にする」立体配座柔軟性キラル超分子触媒の創製とそれを用いた不斉触媒反応の開発を行うことが、本研究の目的である。具体的に、本研究では従来の単一分子触媒よりも遥かにシンプルな小分子パーツから成るキラル超分子触媒を開発する。基質一般性が広く効率の高い実用的な不斉触媒反応を開発するほか、単一分子触媒では実現が困難な分子包接効果による基質選択性や、位置および立体選択性を発現するテーラーメイド触媒による高次選択的不斉触媒反応を開発する。具体的には、(1)ブレンステッド酸・ブレンステッド塩基複合触媒、(2)ルイス酸・ルイス塩基複合触媒、(3)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒、(4)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒、の4種類にタイプ分けして、システマティックにそれぞれの触媒に順応した不斉触媒反応を開発している。生体酵素に匹敵する高度な機能性人工触媒を小分子レベルで自在に創製するには、従来の有機合成の触媒設計の切り口を変える必要がある。従来の静的な単一分子触媒の限界を乗り越えるために、本研究では複数の小分子に酸点と塩基点を適切に配置し、酸・塩基の配座柔軟かつ動的な親和性相互作用を駆動源とするキラル超分子触媒を創製した。従来の単一分子触媒には不向きな分子包接効果の発現を鍵とした高次不斉触媒反応の開発を行なった。「限りなく反応効率を高める」または「合成不可能を可能にする」立体配座柔軟性キラル超分子触媒の創製とそれを用いた不斉触媒反応の開発を行う本研究の目的を達成した。(1)ブレンステッド酸・ブレンステッド塩基複合触媒の開発ブレンステッド酸の認識に特に優れているイミン類を基質とするMannich型反応やStrecker反応など、生理活性物質の中心骨格を形作る重要な反応を検討した。研究代表者は、キラルな酸にアキラルな塩基を組み合わせる超分子触媒設計(タイプA触媒)や、キラルな塩基にアキラルな酸を組み合わせる超分子触媒設計(タイプB触媒)を行なった。タイプA触媒では、塩基の量や種類の組合せが多様である。超分子構造による立体効果と同時に電子的制御を加えて最適な酸性度を調節する。タイプB触媒では、キラルジアミンを用いてアキラルな酸を多点配位で構造制御し、タイプAと対照的なソフト・キラル超分子触媒を創製した。(2)ルイス酸・ルイス塩基複合触媒の開発塩基部位を有するキラルルイス酸にアキラルルイス酸を組み合わせる触媒設計を行う。キラルルイス酸部位は、3,3'位に塩基部位を含むキラルビナフトール、活性ルイス酸中心となるアリールボロン酸またはリン酸からなるため、本超分子触媒は全部で3種類のパーツから構成される。モル比や溶媒を的確に制御すれば、混ぜるだけで自己組織化して系中で簡単に単一種として調製できることが特長である。特に、嵩高いルイス酸配位子それ自身は、キラルビナフトールの塩基部位の酸素原子とホウ素原子の間の動的な配位結合で保たれており、深く狭いキラルな空洞に立体配座柔軟性を与える。それと同時に、嵩高いルイス酸配位子のフッ素原子の強い電子求引性に基づいて共役結合を介して超分子化により中心酸部位の触媒活性を増大できた。
蛋白質の凝集を防止する低分子化合物の構造解析への応用と新規合成

蛋白質の非特異的な凝集を防止するとともに安定性を向上させる低分子化合物やその使用法を開発し,構造生物学研究を推進することを本研究の目的とした.蛋白質が凝集すると質の良い結晶ができないだけでなく,溶液NMRの感度や分解能が著しく低下する.NDSB (non-detergent sulfobetain)という一群の化合物は蛋白質の凝集を防ぐ事が知られているので,NDSBのNMRや膜蛋白質の結晶化への応用を検討した.1.NDSBの酵素活性への影響:NDSBが酵素活性や蛋白質・蛋白質相互作用を阻害すると立体構造解析には応用しにくい.そこで,NDSBが酵素活性等に及ぼす影響について調べた.調べた限りでは1Mの濃度でプロテアーゼ活性を50%阻害したのが最大で,その1例以外は,阻害は殆ど無視できた.そこで,NDSBは様々な蛋白質に応用できると期待される.2.レセプター部分ペプチドとG蛋白質との相互作用の解析へのNDSBの応用:m4レセプターの部分ペプチドはGiを特異的に活性化できるので,m4レセプターの良い低分子モデルとなるが,Giと混ぜると沈殿してしまう問題があった.この系にNDSBを添加したところ,沈殿が防止でき,フリーのペプチドでは観測されなかったTRNOEシグナルが観測できるようになった.3.NDSBの膜蛋白質への応用:膜蛋白質を結晶化するためには,膜蛋白質を高い効率で可溶化し,また,その可溶化物が安定である必要がある.NDSBは界面活性化剤依存的に膜天白質の可溶化や安定化を促進する事がわかった.蛋白質の非特異的な凝集を防止するとともに安定性を向上させる低分子化合物やその使用法を開発し,構造生物学研究を推進することを本研究の目的とした.蛋白質が凝集すると質の良い結晶ができないだけでなく,溶液NMRの感度や分解能が著しく低下する.NDSB(non-detergent sulfobetain)という一群の化合物は蛋白質の凝集を防ぐ事が知られているので,NDSBの結晶化やNMRへの応用を検討するとともに,新規なNDSBを合成した.(1)NDSB自身の凝集:NDSBは界面活性化剤と異なりミセルを形成しないと予想されていたが,確認はされていなかった.動的光散乱で検討したところ,NDSB水溶液には大きな凝集体が残っている事,その凝集体は0.2μm程度のフィルターを通したり加熱する事で解離する事が明らかになった.(2)NDSBによるNMRスペクトルの改善:蛋白質の凝集を防ぐために150mM程度の塩がNMRでは添加されるが,塩を加えると極低温プローブの感度が低下する事が知られている.塩の代わりにNDSBを加えると感度を低下させる事なく,凝集を防止できる事がわかった.(3)NDSBによる蛋白質のゲル化の防止:蛋白質は濃度を上げたり低温にしたりするとゲル化する事がある.これらのゲル化は結晶作成やNMR測定で大きな障害になるが,NDSBは低濃度で蛋白質のゲル化を防止する事がわかった.その結果,今まで全くNMRスペクトルが測定できなかったサンプルについて良好なスペクトルが得られた.(4)新規なNDSBの合成:市販されているNDSBは重水素化物を合成する事が非常に困難であるので,重水素化が可能な新規なNDSBを合成した.新規なNDSBは従来のNDSBと同様に蛋白質の凝集を防止する事が確認された.また,その重水素化物も合成した.蛋白質の非特異的な凝集を防止するとともに安定性を向上させる低分子化合物やその使用法を開発し,構造生物学研究を推進することを本研究の目的とした.蛋白質が凝集すると質の良い結晶ができないだけでなく,溶液NMRの感度や分解能が著しく低下する.NDSB (non-detergent sulfobetain)という一群の化合物は蛋白質の凝集を防ぐ事が知られているので,NDSBのNMRや膜蛋白質の結晶化への応用を検討した.1.NDSBの酵素活性への影響:NDSBが酵素活性や蛋白質・蛋白質相互作用を阻害すると立体構造解析には応用しにくい.そこで,NDSBが酵素活性等に及ぼす影響について調べた.調べた限りでは1Mの濃度でプロテアーゼ活性を50%阻害したのが最大で,その1例以外は,阻害は殆ど無視できた.そこで,NDSBは様々な蛋白質に応用できると期待される.2.レセプター部分ペプチドとG蛋白質との相互作用の解析へのNDSBの応用:m4レセプターの部分ペプチドはGiを特異的に活性化できるので,m4レセプターの良い低分子モデルとなるが,Giと混ぜると沈殿してしまう問題があった.この系にNDSBを添加したところ,沈殿が防止でき,フリーのペプチドでは観測されなかったTRNOEシグナルが観測できるようになった.3.NDSBの膜蛋白質への応用:膜蛋白質を結晶化するためには,膜蛋白質を高い効率で可溶化し,また,その可溶化物が安定である必要がある.NDSBは界面活性化剤依存的に膜天白質の可溶化や安定化を促進する事がわかった.
癌細胞の産生するセリンプロテアーゼインヒビターの生物学的意義

癌細胞の産生するserine proteinaseinhibitor(SPI)は何らかの形で、がんの進展に寄与している可能性が予測されている。今回、癌細胞の産生するSPI、特にalpha-l-antitrpsin(AAT)のがんにおける生物学的意義をさぐるため、AAT高産生癌細胞株の樹立、癌細胞の産生するAATの性状の解析、AATの癌細胞増殖及び運動能への影響を検討した。先ず、これまでに樹立したAAT産生癌細胞株に加えて、新たにAAT高産生肺腺癌細胞株LC-2/adを樹立し、その性状を検討し、報告した。次に、これらの細胞株の産生するAATの生化学的性状を検討したところ、癌由来AATは正常血清中のものに比しやや分子量が大きいことが示され、その違いは糖鎖の違いによることを明らかにした。すなわち、癌由来AATの糖鎖はCon A Iectin親和性を失い、逆に、DSA Iectin,Lotus Iectinに対する親和性を増しており、糖鎖を除去したペプチドの分子量は正常のものと同一であった。また、これらの癌細胞培養上清中には低分子化したAAT断片とAAT分解活性が存在していることもあわせて示し、報告した。最後に、AATの癌細胞増殖に対する影響と運動能に対する影響を調べたところ、明らかな細胞増殖作用は認められなかったが、AAT及びその断片は癌細胞遊走因子として作用する可能性を示す結果が得られた。今後は、AAT、特にAAT断片の癌細胞遊走因子としての作用のさらなる解析と癌細胞培養上清中のAAT分解活性の同定を行ないたい。また、癌細胞由来AATにみられた糖鎖異常は今後、がんの診断に役立つ可能性があると思われた。
レジリエンスにおける注意機能の重要性に着目したトレーニング課題の構築

引き続きレジリエンスと注意機能の特性との関係について検討している。注意機能は空間的注意に加え,時間的注意もレジリエンスと関連していることを証明した。注意の瞬き課題(Attentional Blink;AB)を用い,短時間における注意とレジリエンスとの関係を検討した。本課題では,刺激として表情刺激(怒り,中性,笑顔)を用いることで,高いレジリエンスの特性を持つ者が感情処理において感情情報の検出や短時間での再評価処理(Most & Junge, 2008)にどのような特徴を持っているのかを示した。結果として,レジリエンスの尺度得点と怒り顔においてABマグニチュードとの間に有意な正の相関を示した。このことは,レジリエンスが低い者ほど深い刺激を見落としにくく,注意が向きやすいことを示す。このような感情情報への注意バイアスは感情調整と関係しており,感情調整はレジリエンスにおける中核的な機能であるため生じると考えられる(Tugade & Fredrickson,2004)。また,不快な感情状態にある者や不快感情を普段から経験している者は不快な感情情報への注意バイアスが生じやすい(Beevers & Carver, 2003など)。したがって,レジリエンスの低いものは不快情報に注意が向くことで不快な感情が喚起されやすく,その不快感情を調整できないことでストレスからの回復が阻害されている可能性があるといえる。成果は,感情心理学研究及び基礎心理学会第35回大会,第9回Society for Tokyo Young Psychologistsにて発表された。今年度は研究の中断があり,進捗としては遅れている状態である。継続して実験及びトレーニング課題の効果検証,及び研究成果の学会発表及び論文出版を行う予定である。心的回復力であるレジリエンスと,注意機能との関係を検討した。レジリエンスの機能には個人差がある。その個人差を決定する要因の1つに注意機能があると仮定した。ストレスと注意機能が関連することは先行研究により示されている(Sato et al.,2013)。また,レジリエンスとストレスの機能も関連することが示されている。年度の前半では,Sato et al.(2013)で用いられたフランカー課題を用い,レジリエンスと注意機能,特に,注意の切り替え機能との関係を検討した。嫌なものや問題からうまく注意を抑えることができればダメージからの回復も早くなると考えられる。ここでは,レジリエンスが高いものは注意の切り替えをうまく出来ると仮定した。結果として,レジリエンスの高低によってフランカー課題の成績は異なることが示された。知覚負荷が高いとき,レジリエンスが高いものは妨害刺激をうまく抑制できたのに対し,レジリエンスが低い者は負荷が高くても低くてもうまく抑制できなかった。つまりレジリエンスが高い者では注意量が多いことを示唆する。この成果は,国内研究会2件で口頭発表された。また,年度の後半ではレジリエンスと注意の範囲についても検討した。Grol & de Raedt(2014)とFredrickson(2005)の課題を組み合わせ,Grol & de Raedt(2014)の結果を追試した。この実験課題は現在も継続中である。昨年度に引き続き心的回復力であるレジリエンスと注意機能都の関係を検討した。こころの回復に個人差があるのは,人間のもつ注意機能が関係すると仮定した。本研究ではレジリエンスの個人差をもたらす要因のひとつとして注意機能を取り上げる。注意はポジティブ感情と関わっており心の回復のために大きく役立つと思われる。Grol and De Raedt (2014)はレジリエンスと注意の拡散との関係を取り上げ,レジリエンスが高い群ほどポジティブ感情を喚起しやすく注意の範囲も広いことを示した。さらに,Sato et al. (2013)では,ストレス処理と注意処理との間に共有する部分があることが示された。レジリエンスはストレス対処に関わる機能であり(Bonano & Galea 2007;平野,2012),ストレス処理とレジリエンス,そして注意処理との間にも共有される資源が存在することが予測される。本研究では,レジリエンスと注意処理との関係を検討した。ここでは,選択的注意の機能に着目し,Sato et al. (2013)にて用いられたフランカー課題を用いた。本研究では,フランカー刺激の他に妨害刺激を用い,知覚負荷を操作した。その結果,レジリエンスが高いグループはどの条件のときにも課題の処理に時間がかかり,妨害刺激の干渉があったことが示された。これは,レジリエンスが低いグループに比べ,高いグループにおいて注意の範囲が広く,多くの処理を行うことが可能なためではないかと考えられる。また,レジリエンスが低いグループにおいては知覚負荷が高いときにフランカー効果が見られず,課題の処理のスピードは速かった。これはレジリエンスが低いほうが注意能力が優れているというわけではなく,膨大な処理を行うことが不可能なため選択的注意の範囲を縮小させ標的のみを処理しているのではないかと考えられた。今年度は,昨年度引き続きレジリエンスと注意の関係を検討した。その成果は日本心理学会79回大会で発表された。また成果をまとめた論文を執筆中であり,投稿予定である。レジリエンスとは,精神疾患から心を防御する個人の特性や状況の変化に適応していくための活性化プロセスであり,一般にストレス対処能力とされる。本年度も引き続きレジリエンスと注意の関係について検討した。昨年度はフランカー課題を用いて,注意の空間的側面を検討した(井隼・河原, 2015)。

その結果,レジリエンスが高いものは注意の範囲が広く,低いものは狭いということが示された。しかしながら,注意機能には空間的側面に加え,時間的側面もあり,レジリエンスと時間的側面に関してはまだ検討されていない。そこで本研究は,注意の時間的側面を反映する注意の瞬き(attentional blink; AB)を用いてこの問題を検討した。高速逐次視覚呈示される倒立顔の写真の中から,2つの標的として正立顔を探す課題を実験参加者に課した。第1標的は性別判断,第2標的は表情判断であった。レジリエンス尺度得点を目的変数,各表情(中性表情,怒り顔,笑顔)のAB強度を説明変数とした重回帰分析を行った結果,怒り顔のAB強度とレジリエンス得点との間に有意な正の関連が示された。このことから,レジリエンスには不快情報への一時的な注意バイアスが関係していることが示唆された。以上のことから,レジリエンスが異なることで,注意機能の時空間側面両方に違いが生まれることが示唆された。このことは当初予測したとおり,レジリエンスと注意機能とか一部共有するリソースを用いていることを示すものである。今年度は,注意の瞬き課題を用いてレジリエンスと注意の時間的側面を検討した。成果は,日本基礎心理学会第35回大会において発表された。また,本課題の一連の成果は,The 6th Asian Congress of Health Psychology (ACHP2016)のシンポジウムにて発表された。しかしながら,今年度は研究代表者の所属変更及び業務の関係上,研究成果を出版するには至らなかった。現在,1本の投稿論文の修正及び執筆を行っているが,早急に成果を出版できるようにしたいと考えている。本年度も昨年度までと引き続き,レジリエンスと注意機能の特性との関係について検討した。これまで,注意機能は空間的注意とレジリエンスとの関係を検討していたが,昨年度から引き続き,本年度は時間的注意との関係を検討した。課題には,注意の瞬き(attentional blink; AB)を用いた。こうした短期間の時間的注意とレジリエンスとの関係を調べることで,レジリエンスが高い者が感情処理における感情情報の検出や短時間での再評価処理(Most & Junge, 2008)にどのような特徴を持っているのかを知ることができる。今回,ABの刺激として表情刺激(怒り,中性,笑顔)を用いた。結果は,レジリエンスの尺度得点と怒り顔においてABマグニチュードとの間に有意な正の相関を示した。つまり,レジリエンスが低い者ほど不快刺激を見落としにくく,注意が向きやすかったことが示された。感情情報への注意バイアスは感情調整と関係しており,感情調整はレジリエンスにおける中核的な機能である(Tugade & Fredrickson, 2004)。
歯科鋳造用Ti-Cu系三元合金の開発

昨年度の研究実績の報告に基づき、Ti-5.0mass%CuおよびTi-10.0mass%Cu合金にクロム(Cr:0.5,1.0,3.0,5.0 mass%)を添加した試作チタン合金を作製し、これら鋳造体の機械的性質の測定を行った結果Ti-5.0Cu合金では0.5および1.0%クロムの添加で伸びが有意に向上し、またTi-10.0Cu合金では0.5,1.0および3.0%のクロム添加で伸びが向上することが明らかとなった。本研究において比較的伸びが大きかった試作合金鋳造体の引張試験後の破断面におけるSEM観察では、所々にデンドライド像が認められるものの、おおむね、へき開破面像を呈していた。微細組織観察ではTi-5.0mass%Cu合金では、クロムの添加量が増加するにしたがい結晶粒が微細になっている像が観察されたが、Ti-10.0mass%Cuへクロムを添加した試料では結晶粒の微細化は認められず、Ti-Cuの析出層と思われる像が確認できた。さらにTi-10.0mass%Cu合金にジルコニウム(Zr:1.0,3.0,5.0mass%)を添加した試作三元合金の機械的性質の評価を行った。1.0%ジルコニウム添加により耐力は減少傾向を示し、3.0,5.0%添加では増加する傾向を示した。伸びは、1.0,3.0および5.0%の添加により有意に減少する傾向を示した。また鋳造体表層からのビッカース硬さの変化は、各添加試料ともに鋳造体表層から50μm付近の硬さが最も大きい値を示し、表層から200μm以上では各試料ともに変化は認められなかった。SEM観察ではジルコニウムの添加量にかかわらず、へき開破面像を呈していた。よってTi-Cu合金へのジルコニウムの1.05.0%の添加は耐力および引張強さの顕著な向上は認められず、伸びが低下したことから機械的性質の向上には効果的でないことが示唆された。本研究において、5.0%程度の伸びを示したTi-5.0mass%Cuに0.51.0%クロムを微量添加した試作合金が、歯科鋳造用合金として応用可能であることが示唆された。しかしながら、融点の低下効果や快削性を考慮するとTi-10.0mass%Cu合金にクロムを微量添加した合金も有用と考えられるが、熱処理などによる延性の改善が必要であると思われた。Ti-3.0CuおよびTi-5.0Cu合金に1.0%Siを添加すると耐力は有意に増加したが(p<0.05)、Ti-10.0Cuでは逆に減少した。また1.0%Crの添加は、Ti-3.0Cu合金では有意に耐力は増加したが、Ti-5.0CuおよびTi-10.0Cuでは1.0%Cr添加による耐力の増加は認められなかった。伸びは、各Ti-Cu合金への1.0%Siの添加により減少する傾向を示したが、Ti-5.0CuおよびTi-10.0Cu合金では1.0%Crの添加により増加傾向を示した。Ti-3.0CuおよびTi-5.0Cuへの1.0%SiおよびCrの添加によりビッカース硬さは有意に大きくなった。またTi-10.0Cuへの1.0%Siの添加により硬さは大きくなったが、1.0%Crの添加では有意に小さな値を示した。本研究において比較的伸びが大きかったTi-3.0Cu系合金の破断面のSEM観察では、おおむねデンドライト像を示した。一方、比較的伸びの小さな結果を示したTi-10Cu系合金では所々にデンドライト像が認められるものの、おおむね、へき開破面像を呈していた。またTi-3.0Cu合金に1.0%SiおよびCrを添加した試料では、Ti-3.0Cu合金の組織像と比較して結晶粒が細かくなっている様子が確認できた。本研究において、Ti-3.0Cu合金への1.0%SiおよびCrの添加により引張強さが大きくなることは、このような結晶粒の微細化が寄与しているものと考えられる。またTi-10.0Cu合金では、Ti-3.0Cu合金の組織とは異なり明瞭な微細な組織は確認できなかったが、等軸晶の結晶粒とその粒界にTi-Cuの析出層と思われる二層が認められた。本研究において、Ti-Cu合金への1.0%Siの添加は伸びの向上は認められなかったが、Ti-5.0CuおよびTi-10.0Cu合金へのCrの添加は、伸びの向上に期待できる添加元素であることが示唆された。今後、Crの添加量を増加させさらなる検討を行っていく予定である。微細組織観察ではTi-5.0mass%

Cu合金では、クロムの添加量が増加するにしたがい結晶粒が微細になっている像が観察されたが、Ti-10.0mass%Cuへクロムを添加した試料では結晶粒の微細化は認められず、Ti-Cuの析出層と思われる像が確認できた。さらにTi-10.0mass%Cu合金にジルコニウム(Zr:1.0,3.0,5.0mass%)を添加した試作三元合金の機械的性質の評価を行った。1.0%ジルコニウム添加により耐力は減少傾向を示し、3.0,5.0%添加では増加する傾向を示した。伸びは、1.0,3.0および5.0%の添加により有意に減少する傾向を示した。また鋳造体表層からのビッカース硬さの変化は、各添加試料ともに鋳造体表層から50μm付近の硬さが最も大きい値を示し、表層から200μm以上では各試料ともに変化は認められなかった。SEM観察ではジルコニウムの添加量にかかわらず、へき開破面像を呈していた。よってTi-Cu合金へのジルコニウムの1.05.0%の添加は耐力および引張強さの顕著な向上は認められず、伸びが低下したことから機械的性質の向上には効果的でないことが示唆された。本研究において、5.0%程度の伸びを示したTi-5.0mass%Cuに0.51.0%クロムを微量添加した試作合金が、歯科鋳造用合金として応用可能であることが示唆された。しかしながら、融点の低下効果や快削性を考慮するとTi-10.0mass%Cu合金にクロムを微量添加した合金も有用と考えられるが、熱処理などによる延性の改善が必要であると思われた。
大腸鋸歯状病変の画期的な存在・質的診断方法の開発

大腸洗浄液の中に含まれるDNAメチル化解析が大腸腫瘍診断法として臨床応用しうるか検討を行った。miR-124-3, LOC386758, SFRP1は、高感度に大腸癌を検出可能であった(miR-124-3, 71.8%; LOC386758, 79.5%; SFRP1, 74.4%)。これら3遺伝子のメチル化を点数化した診断パネル(M-score)を用いることで、さらに大腸癌検出能を向上させることが可能であった(感度82%、特異度79%、AUC 0.834)。大腸洗浄液のメチル化解析が大腸癌スクリーニングに臨床応用可能であることが示唆された。大腸鋸歯状病変の腫瘍洗浄液を用いた分子診断法の開発を目的として、研究計画申請時に既に有していた、内視鏡下に採取した大腸鋸歯状病変(Sessile serrated adenoma/polyp (SSA/P))を含めた腫瘍生検組織・腫瘍洗浄液を用いて、複数の候補遺伝子における異常メチル化をPyrosequence法にて測定した。生検組織を用いた解析ではSSA/Pに特異的にメチル化が生じるとされているCIMPマーカーのメチル化を測定することで、高精度にSSA/Pの分子診断が可能であったが、腫瘍洗浄液では腫瘍由来のDNAが検体中に十分採取できておらず、測定は困難であった。腫瘍洗浄液でもメチル化解析が可能となるよう、検体採取方法、メチル化解析の手法や候補遺伝子の再検討を現在行っている。また、腫瘍洗浄液の検討では大腸癌病変では腫瘍由来のDNAの採取が腫瘍洗浄液でも可能であり、非癌病変(腺腫や鋸歯状病変)の腫瘍洗浄液では検出不能な生検組織で確認できる異常メチル化の検出が可能であった。これに加えて、大腸内視鏡検査開始時に直腸で回収した腸管洗浄液でも、多くの大腸癌で異常メチル化されている遺伝子のメチル化検出が可能であった。この事象から、直腸で回収される腸管洗浄液を用いたメチル化解析は大腸癌の新たな存在診断法として有用である可能性を考えた。現在までに有している、腸管洗浄液約500検体(大腸癌50検体を含む)を用いて、現在、診断に有用なマーカー遺伝子の同定や検出方法の検討も大腸鋸歯状病変の腫瘍洗浄液による分子診断法の開発と並行して行っている。腸管洗浄液を用いた非侵襲的な大腸癌の新規存在診断法の有用性を明らかとした。またCTコロノグラフィーなどの従来の大腸がんスクリーニング法と組み合わせることで、より効率的にスクリーニングできることを示した。SSA/Pに特徴的な遺伝子メチル化を様々な鋸歯状病変の洗浄液で調べたところ、SSA/P由来の洗浄液から検出可能という実験結果が得られた。腸管洗浄液のDNAメチル化解析は存在かつ質的診断への応用が期待でき、重要な成果が得られたと考える。消化器病研究計画時に考えていたよりもSSA/Pの腫瘍洗浄液からの腫瘍細胞由来のDNA採取が容易ではなく、メチル化解析の検討が十分に行えていない。また、研究開始後に新たな腫瘍洗浄液の採取が十分な検体数で行えておらず、検体採取方法やメチル化解析方法の十分な再検討が行えていない。一方で、新たに発見された事象である直腸で回収される腫瘍洗浄液を用いたメチル化解析での大腸癌検出法の検討に関しては、良好な成績が得られており、さらに分子マーカー等の検討を行うことで検査精度の向上が期待できると考えている。大腸鋸歯状病変の腫瘍洗浄液による分子診断法の開発は、検体採取方法等から再検討する必要があり、今後前向きに新たな洗浄液検体を多数収集し、再度メチル化解析可能なDNA採取が可能かどうかの評価から行っていく必要がある。腸管洗浄液を用いた大腸癌の存在診断法の開発は、既存の検体数も十分収集できており、遺伝子解析を中心とした具体的な分子診断方法の検討を進めていく予定である。当初予定した検体数の収集ができておらず、メチル化を中心とした遺伝子解析(メチローム解析等)による検討がまだ未施行であるため。今後、遺伝子解析が可能な十分な検体数を収集後に網羅的なメチル化解析等を行っていく。
PZTを利用した超微小変位機構の開発

本研究の目的は微動を与える変位アクチュエータとして圧電素子(PZT)を利用して,広範囲の位置決めを高精度かつ確実に行う方法を探求することである.広範囲の微動を可能にするという点ではこれまでにも数多くの変位拡大機構が提案されているが変位量は大きくなるもののその反面,変位分解能は荒くなるという欠点をもつ.本所究ではこの点に着目し,1年目は一つのはりにてこ機構を用いて変位の拡大と縮小を併せ持った機構をつくり,縮小に対して拡大時に生じるオーバーシュートや整定時間が長くなるといった問題を制御方法を工夫することで解決できることを提案した.2年目は実用性を考えて変位の拡大,縮小を連係的に制御し,変位拡大時の位置決め精度の低下を変位縮小によって補完し,変位拡大を実現しつつ,位置決め精度も向上させる機構を考案した.いずれの研究に対しても装置を試作し,微動特性を調べた.変位特性を知るために行った計算値と実験値は良好に一致し,十分実用性があることが確認できた.また,微小な変位を高精度に測定する方法として,はりに生じるひずみを検出し,これを変位量に換算する方法をとった.この方法はあわせて,微動制御時に電圧に対して発生するヒステリシスを避けることができるという長所もある.実際,フイードバック制御で確実に微動を行う際もこのひずみを用いることで,位置決めを高精度に実現できた.この2年間の研究で広範囲の位置決めを高精度かつ確実に行う方法の基礎的な知見を十分に得ることができた.今後も本研究をもとに微小変位機構の研究を発展させていきたい.本研究の成果については精密工学会にて2件の口頭発表をさせていただいた.研究内容がまとまり次第,論文にも投稿する予定である.近年,微動の変位分解能はサブミクロンからナノメータオーダーが要求されている.微動要素として多用され圧電素子(PZT)は高精度な位置決めができるが,微動範囲が狭く,使用条件が限られる.これを拡大機構に組み込んで微動範囲を広げる試みが行われているが,変位分解能は荒くなるという欠点がある.本研究では,前述の点をふまえ,PZTを用い,広範囲かつ高分解能を有する微動装置の開発に取り組んだ.その装置はてこの原理を応用したもので,片持ち梁に3個のPZTを配する.このことにより,駆動するPZTによって本来のPZTの変位に対して,拡大,微小,等倍の変位を発生することが確認できた.また,厚さ一様の板では全体が弾性変形し,非線形的な変位が発生してしまう.そこで支点に近い部分に切り欠きを設け,その部分のみに曲げモーメントが作用するように工夫をした.実験により,各変位は線形的に変位することが確認できた.当然,本装置の変位特性を知るために,理論計算による変位量の推定を行ったが,これと実験値は,良好に一致することが確認できた.ただ,わずかに一致しないことがあったが,これは装置の剛性不足が考えられ,改良の余地を残している.通常,微動変位量の測定は静電容量型非接触変位計などが用いられるが,これは振動などの外乱の影響を受けやすく,安定的な測定を行うのは困難である.そこで,切り欠き部に歪みゲージを貼り付け,変位を歪み値の換算値として,測定する方法を考えた.実際に測定を行ったところ,非常に安定した測定値を得た.この方法は他に大きい微動変位でも測定できる,歪み値と変位量は一義的に求められるという利点もある.そのため,PZTによるヒステリシスの影響を考慮する必要がない.高精度な変位制御には工夫が必要だが,この点については検討中である.本研究の目的は微動を与える変位アクチュエータとして圧電素子(PZT)を利用して,広範囲の位置決めを高精度かつ確実に行う方法を探求することである.広範囲の微動を可能にするという点ではこれまでにも数多くの変位拡大機構が提案されているが変位量は大きくなるもののその反面,変位分解能は荒くなるという欠点をもつ.本所究ではこの点に着目し,1年目は一つのはりにてこ機構を用いて変位の拡大と縮小を併せ持った機構をつくり,縮小に対して拡大時に生じるオーバーシュートや整定時間が長くなるといった問題を制御方法を工夫することで解決できることを提案した.2年目は実用性を考えて変位の拡大,縮小を連係的に制御し,変位拡大時の位置決め精度の低下を変位縮小によって補完し,変位拡大を実現しつつ,位置決め精度も向上させる機構を考案した.いずれの研究に対しても装置を試作し,微動特性を調べた.変位特性を知るために行った計算値と実験値は良好に一致し,十分実用性があることが確認できた.また,微小な変位を高精度に測定する方法として,はりに生じるひずみを検出し,これを変位量に換算する方法をとった.この方法はあわせて,微動制御時に電圧に対して発生するヒステリシスを避けることができるという長所もある.実際,フイードバック制御で確実に微動を行う際もこのひずみを用いることで,位置決めを高精度に実現できた.この2年間の研究で広範囲の位置決めを高精度かつ確実に行う方法の基礎的な知見を十分に得ることができた.今後も本研究をもとに微小変位機構の研究を発展させていきたい.本研究の成果については精密工学会にて2件の口頭発表をさせていただいた.研究内容がまとまり次第,論文にも投稿する予定である.