hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スマートバイオマテリアルとしての生体分子応答性ゲルの創製とその応用

本研究では,ドラッグデリバリーシステム(DDS)や医療診断センサーに利用できる新規なバイオマテリアルとして,様々なシグナル生体分子に応答する生体分子応答性ゲルの合成を試みた。特に,抗原やDNAなどに応答して膨潤収縮する生体分子応答性ゲルの合成方法を確立し,その構造と応答挙動との関係を明らかにした。さらに,このような生体分子応答性ゲルの自律応答型DDSや診断システムなどへの応用を検討した。本研究では,ドラッグデリバリーシステム(DDS)や医療診断センサーに利用できる新規なスマートバイオマテリアルとして,様々なシグナル生体分子に応答する生体分子応答性ゲルの合成を試みた。本年度は,主に二種類の方法でゲル内に生体分子を導入したバイオコンジュゲートゲルの合成を行った。まず,複合体形成させた状態で生体分子をゲルネットワーク内に組織化することにより,生体分子を認識して応答する生体分子架橋ゲル(a)の合成を試みた。また,生体分子をリガンドとした生体分子インプリント法を提案し,それらのリガンド生体分子を組織的に配置することによって,厳密に生体分子を認識して構造変化する生体分子インプリントゲル(b)を合成した。本年度合成を試みたゲルについて以下にまとめる。(a)生体分子架橋ゲル二本鎖DNAを形成させた状態のビニル基導入DNAと親水性モノマーとを共重合することによって二本鎖DNA架橋ゲルの合成を行った。標的DNAの溶解した緩衝液中で二本鎖DNA架橋ゲルは膨潤し,DNA応答性を示すことが明らかとなった。(b)生体分子インプリントゲル標的DNAと二本鎖を形成することができるDNAをリガンドとして用いた生体分子インプリント法によって,DNAインプリントゲルの合成を行った。DNAインプリントゲルは標的DNAを認識して収縮するDNA応答性を示すことが明らかとなった。さらに,内分泌攪乱化学物質の疑いのあるビスフェノールA(BPA)に対するリガンドとしてシクロデキストリンを導入したBPAインプリントゲルの認識応答挙動についても検討し,BPAとその類似体を認識して異なる収縮挙動を示すことがわかった。本年度は,クロモフォアを導入した二種類のDNA応答性ゲルの合成を行った。一つは応答膨潤型のクロモフォア導入DNA架橋ゲルであり,もう一つは応答収縮型のクロモフォア導入DNAインプリントゲルである。それらのクロモフォア導入DNA応答性ゲルについて以下に研究成果をまとめる。(a)生体分子架橋ゲル(クロモフォア導入DNA架橋ゲル)蛍光ドナーとアクセプターを導入したアクリロイル化DNAを二本鎖形成させた状態で親水性モノマーおよび架橋剤モノマーとを共重合することによってクロモフォア導入DNA架橋ゲルを合成した。このゲルは,標的DNAの溶解した緩衝液中で膨潤するDNA応答性を示した。さらに,標的DNAに応答して膨潤する際にDNAに結合した蛍光ドナーとアクセプターとの距離が変化し,蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)挙動が変化することによってゲルの蛍光強度が顕著に変化した。(b)生体分子インプリントゲル(クロモフォア導入DNAインプリントゲル)前年度と同様に生体分子インプリント法によって,標的DNAに応答して収縮するDNAインプリントゲルの合成を行った。さらに,リガンドとして用いたDNAに蛍光ドナーとアクセプターを導入したクロモフォア導入DNAインプリントゲルも合成した。このゲルは,標的DNAを認識して収縮する際にリガンドDNAに結合した蛍光ドナーとアクセプターの距離が近づき,FRETによってゲル蛍光強度が変化することがわかった。様々な生体分子応答性ゲルを合成し,その応用を目指して,1.新規な生体分子応答性ゲルの合成,2.生体分子応答性ゲルの応用について検討し,以下のような研究成果が得られた。1.新規な生体分子応答性ゲルの合成標的生体分子として抗原やDNAなどを選択し,従来と同様にポリアクリルアミド(PAAm)を主鎖とする生体分子応答性ゲルを合成した。このときの架橋剤濃度やリガンド濃度などを変化させ,ゲル構造と生体分子応答挙動との関係を検討し,リガンド濃度によってその生体分子応答性が大きく変化することを明らかにした。また,生体分子応答性ゲルの応答挙動を向上させるため,主鎖として温度応答性を示す高分子鎖を用いて生体分子応答性ゲルを合成した。温度応答性成分を導入した生体分子応答性ゲルは温度によって異なる応答性を示した。しかし,生体分子の非特異的吸着によってその生体分子応答性は阻害された。2.生体分子応答性ゲルの応用DNA応答性ゲルのリガンドDNAに蛍光ドナー分子とアクセプター分子を導入し,標的DNA存在下でゲルが膨潤する際に蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)によって蛍光強度が変化するクロモフォア導入DNA応答性ゲルを合成した。塩基配列の異なるDNAに対するクロモフォア導入DNA応答性ゲルの膨潤率変化と蛍光強度変化を調べ,DNAの塩基配列によって膨潤率と蛍光強度が大きく変化することが明らかとなった。また,同様の方法で抗原に応答して体積変化する抗原応答性ゲル膜を調製し,抗原存在下におけるモデル薬物の透過挙動を調べた結果,抗原濃度に応答して薬物放出がコントロールできた。したがって,生体分子応答性ゲルを用いることによって,新規な診断
抗悪性腫瘍薬の合成化学的創製研究

バンレイシ科アセトゲニン類は1から3個のテトラヒドロフラン環とα,β-不飽和-γ-ラクトン環が長い脂肪鎖で連結された特異な構造を持つポリケチドであり、ミトコンドリアの複合体Iを阻害することにより抗腫瘍活性を示すことが知られている。研究代表者らは、アセトゲニン類と呼吸鎖阻害系殺虫剤の構造的及び生物学的な類似性に着目し、それらのハイブリッド分子を合成したところ、チオフェン誘導体が強いヒトがん細胞増殖抑制活性を示すことを見出した。また、ラクトン環上C35位メチル基にフッ素原子を導入した誘導体も合成した結果、導入する個数によりその活性が顕著に変化することを見出した。化学療法剤による「がん」の治療は、外科手術、放射線治療と並ぶ、代表的な治療法の一つであるが、正常細胞と元は正常細胞であったがん細胞を薬剤に区別させるのは困難であり、副作用が多いことが問題点の一つである。このことから、新たな作用メカニズムを有する抗がん剤の開発が望まれている。研究代表者らは、熱帯・亜熱帯産のバンレイシ科植物より単離される抗腫瘍活性を示すポリケチドであるアセトゲニン類に着目し、それらをシードとする新規抗がんリード化合物の開発研究に取り組んでいる。これまでに、アセトゲニン類由来のテトラヒドロフラン環部分と、呼吸鎖阻害系殺虫剤由来の含窒素複素環を連結させた含窒素複素環含有アセトゲニン類を設計し、それを化学合成することに成功している。その結果、合成した含窒素複素環含有アセトゲニン類は天然物を凌駕する強いヒトがん細胞増殖抑制活性を有することを見出している。平成22年度は、導入する複素環を含窒素複素環に限定せず、様々な複素環を有する誘導体を合成することにより、複素環部位の構造活性相関研究を展開することにした。まず、様々な複素環を有するアセトゲニン誘導体の汎用的な合成経路の開発を検討し、それを確立することに成功した。確立した経路により、様々な複素環を有するアセトゲニン誘導体を合成し、それらのヒトがん細胞に対する増殖抑制活性を評価した。その結果、フラン環を導入した誘導体も、含窒素複素環を導入したものよりは弱いが、天然物よりは強い活性を有することが明らかになった。また、チオフェン環を導入した誘導体は、含窒素複素環を導入した誘導体に匹敵する強いヒトがん細胞増殖抑制活性を示すことを見出した。アセトゲニン類のラクトン環部分は酵素と相互作用する部位であると考えられており、その部位へフッ素原子を導入した誘導体を合成し、その生物活性を評価すれば、新規な抗がんリード化合物の創出に繋がるだけでなく、アセトゲニン類の作用機序の解明の一助になることが期待された。そこで平成23年度は、アセトゲニン類のラクトン環部分C35位のフッ素化アナログの合成に取り組んだ。C35ーフッ素化アナログは、テトラヒドロフラン環部分とラクトン環部分、そして両者を繋ぐリンカー部分をそれぞれ合成した後、連結する収束的な経路で合成することにした。まず、環上メチル基にフッ素原子を導入したラクトン環フラグメントの合成を検討し、市販の含フッ素ビルディングブロックを有効利用することにより効率的に合成することに成功した。次に、既に合成法を確立しているテトラヒドロフラン環部分とリンカー部位の連結を行った後、それに含フッ素ラクトン環フラグメントを結合させ、数工程を経て、目的のC35位にフッ素原子を有する3種のフッ素化アナログ(C35-CH2F-solamin、C35-CHF2-solamin C35-CF3-solamin)の合成に成功した。化学療法剤による「がん」の治療は、外科手術、放射線治療と並ぶ代表的な治療法の一つであるが、正常細胞と元は正常細胞であったがん細胞を薬剤に区別させるのは困難であり、副作用が多いことが問題点の一つである。研究代表者らは、熱帯・亜熱帯産のバンレイシ科植物より単離され抗腫瘍活性を示すポリケチドであるアセトゲニン類に着目し、それらをシードとする新規抗がんリード化合物の開発研究に取り組んでいる。

アセトゲニン類のラクトン環部分は酵素と相互作用する部位であると考えられており、その部位へフッ素原子を導入した誘導体を合成し、その生物活性を評価すれば、新規な抗がんリード化合物の創出に繋がるだけでなく、アセトゲニン類の作用機序の解明の一助になることが期待された。このような背景のもと、研究代表者らは前年度までに、ラクトン環上のC35位メチル基にフッ素原子を導入した3種のフッ素化アナログ(C35-fluoro-solamin、C35-difluoro-solamin、C35-trifluoro-solamin)の新規合成経路を確立することに成功した。平成2425年度は、まず、確立した経路により生物活性試験に必要な量の化合物の合成を検討した結果、充分量のサンプルを得ることに成功した。また、C34位の立体化学が生物活性に及ぼす影響を調査することを目的に、2種の誘導体(C34-epi-solamin、C34-epi-C35-trifluorosolamin)も合成した。合成した5種の誘導体のミトコンドリア複合体I阻害活性を評価した結果、フッ素原子一つの導入は酵素活性の向上をもたらす一方で、複数個の導入は減弱を招くこと、また、C34位の立体化学の反転は顕著な活性低下をもたらすことが明らかになった。更に、ヒトがん細胞に対する増殖抑制活性についても評価した結果、酵素阻害活性の結果と同じ構造活性相関を示す結果を得た。C35ーフッ素化アセトゲニン誘導体の合成経路の確立に予定通り成功したため。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度、確立することができた合成経路を用いて、生物活性試験に必要な量のサンプルの合成を行う。また、合成した誘導体を用いる研究分担者との共同研究により、ミトコンドリア複合体I阻害活性の評価、及びヒト培養がん細胞に対する増殖阻害活性の評価を実施する。
伝播現象におけるバースト性の役割：理論的解明と多様な伝播現象への応用

伝播現象とは、感染症、意見や情報、金融市場における取引など、イベントが次のイベントの発生を引き起こす現象の総称である。これらの現象は、ネットワークを通して社会または金融市場に伝播していく。これまでの研究で、ネットワーク構造が伝播現象に与える効果が明らかにされてきた。しかしながら、伝播現象はネットワーク構造だけでなく、接触や取引のタイミングにも依存する。タイミングとして最も重要な概念はバースト性である。本研究では、バースト性が伝播現象に与える効果を理論的に解明する。
新規バイパス変異体を用いたＨｓｋ１キナーゼの染色体動態制御における機能解析

Hsk1はDNA複製開始に重要な蛋白質りん酸化酵素で細胞の生存に必須である。我々はMrc1やRif1遺伝子が欠失すれば、Hsk1の機能無しで細胞が生存することを見出し、Mrc1とRif1の働きを解析した。Mrc1の98アミノ酸のHBS領域を欠失した変異では、チェックポイント機能は正常だが、hsk1変異が生存できた。Mrc1はHBSよりC末領域とよりN末側領域が分子内結合しDNA複製開始に阻害型となり、N末側のりん酸化あるいはHBS欠失変異では分子内結合が壊れ、許容型になると示唆された。また、Rif1のゲノム結合部位に特異的なDNA配列がありこの配列に依存してRif1が結合し働く事が分かった。真核細胞のDNA複製はゲノム上に多数散在するoriの中の実際には一部から開始する。ゲノム領域によりS期内で複製開始される時期も異なり、S期初期、中期、後期複製領域に区分できる。Cdc7は複製開始の部位とタイミングを決める重要な因子と考えられるが、その作用機序は大部分不明である。我々はHsk1(分裂酵母のCdc7ホモログ)変異を相補するMrc1(高等動物Claspinの機能的ホモログ)とRif1の変異を同定し、Rif1とMrc1はそれぞれ異なる機構で複製開始部位選択を制御することを示した。これら制御機構を具体的に解明する目的でH25年度もMrc1とRif1の部分欠失および点変異を作成し解析した。Mrc1の782-879aa配列(HBS)を欠失した変異株は、HU耐性(正常なcheckpoint機能)を示し、かつhsk1-89変異を部分的に相補する。Mrc1ΔHBSはHsk1結合能を欠失している。H25年度はMrc1のcheckpoint機能に必要なSQ/TQ配列3箇所が変異した3A変異とΔHBS変異を同時に持つMrc1変異を作成したところ、hsk1変異相補能はそれぞれの単独変異より強く、Mrc1がcheckpoint依存的機能と非依存的機能の両方でhsk1変異を阻害することを確かめた。Hsk1結合にはSQ/TQ領域は不要で、両側200aaずつの配列(HBSを含む)があれば強く結合した。Rif1機能に関して、ごく最近複数の別のグループがRif1はプロテインホスファターゼ1(PP1)を介してCdc7機能を阻害することを報告した。我々も、分裂酵母のRif1が分裂酵母の二つのPP1(Dis2とSds21)と強く結合することを確かめた。一方で、Rif1の強発現による細胞増殖阻害能はPP1とは別の機構によることを示唆する結果を得ており、その機構の解明を引き続き進める予定である。真核細胞のDNA複製はゲノム上多数散在するoriの中、実際には一部から開始し、ゲノム領域によりS期内で複製開始される時期も異なり、S期初期、中期、後期複製領域に区分できる。Cdc7は複製開始の部位とタイミングを決める重要な因子と考えられるがその作用機序は大部分不明である。我々はこれまで分裂酵母のCdc7ホモログであるHsk1の変異を相補する変異としてMrc1(高等動物Claspinの機能的ホモログ)とRif1を同定し、Rif1とMrc1はそれぞれ異なる機構で複製開始部位選択を制御することを示唆する結果を得ている。これら制御機構の具体的な解明を目的にH24年度はMrc1とRif1の部分欠失および点変異を作成した。Mrc1(1,019 aa)の782-879aa配列(HBS)を欠失させた変異Mrc1のみゲノム上に持つ株は、HU耐性(正常なcheckpoint機能)を示し、かつhsk1-89変異を部分的に相補し、Mrc1のHBS領域がCdc7/Hsk1機能のバイパスに重要であることを確かめた。Mrc1はHsk1と結合しHU処理により高度にリン酸化されるが、HBS欠失Mrc1はHsk1との結合が見られず、HU処理時の高リン酸化も起きない。一方HBS中のSer/ThrをすべてAlaに変異した変異Mrc1株でもHU処理時の高リン酸化が見られることからHsk1がHBSを含む領域に結合し、HBSの外部をリン酸化することがHU処理時のMrc1の高リン酸化に重要であることが考えられた。Rif1機能に関連する遺伝子を単離するためRif1強発現による増殖阻害を抑圧する変異をLEU2断片およびkanR断片のゲノムへのランダム挿入法によりスクリーニングし、これまでに多数の候補を単離し、現在それらを解析中である。またRif1の強発現による細胞増殖阻害能にはRif1のC末140アミノ酸は不要であった。

真核細胞のゲノム上には多数のoriが散在し、実際のDNA複製はその中の一部から開始する。更にゲノム領域によりS期内で複製開始される時期も異なり、S期初期、中期、後期複製領域に区分できる。Cdc7はこの複製開始の部位とタイミングを決める重要な因子と考えられる。我々はHsk1(分裂酵母のCdc7ホモログ)変異を相補する変異としてMrc1(高等動物Claspinの機能的ホモログ)とRif1を同定し、それらはお互い異なる機構で複製開始部位選択に働くことを示した。本研究ではこれら制御機構の分子メカニズムを解明する目的で解析した。Mrc1のC末に近い782-879aa配列(HBS)を欠失したMrc1ΔHBS株は、正常なcheckpoint機能を示し、かつhsk1-89変異を部分的に相補する。ΔHBS変異とMrc1のcheckpoint機能に特異的に欠陥を示す3A変異とを同時に持つMrc1変異のhsk1-89変異相補能はそれぞれの単独変異より強く、HBSがcheckpoint非依存的な機能を持つことを示した。H26年度はMrc1がHBSを含むC末領域とHBSよりN末側の領域とで分子内結合を形成しDNA複製開始およびhsk1変異に対する阻害活性を持つ構造となり、HBSを介したHsk1によるN末側領域のりん酸化により、あるいはΔHBS変異により分子内結合が壊れると許容型になることが示唆された。また、質量分析法により、HBS依存的にMrc1と結合する因子も同定した。Rif1機能に関しては、ChIP-seqにより分裂酵母ゲノム上の結合部位を決定し、それらに共通に見られるコンセンサス配列を同定し、この結合配列が複製タイミングの制御に重要なことを示した。今後はこの研究課題で得られた結果を更に発展させ、Mrc1とRif1による複製開始調節の分子機構をより詳細に解明する予定である。分子生物学・細胞生物学、生物科学・分子生物学Mrc1あるいはRif1欠損によってHsk1変異が相補されるメカニズムと複製起点選択メカニズムの分子レベルでの解明を目的に、Mrc1およびRif1の変異体を作製し、Hsk1変異を抑圧するのに必要な領域(変異するとバイパスできる領域)を決定しようとしている。前年度Mrc1の782-879aa配列(HBS)を欠失するmrc1ΔHBS変異株を作成し、この変異は正常なcheckpoint機能を保持しつつhsk1-89温度感受性変異を部分的に相補し、Mrc1のHBS領域がCdc7/Hsk1機能のバイパスに重要であることを確認し、またHBS領域がMrc1-Hsk1結合に必要であることも示した。Mrc1は、HU処理によりHsk1依存的に高リン酸化を受け、mrc1ΔHBSはこの高リン酸化が見られないが、一方でHBS内のリン酸化可能配列の変異では高リン酸化は正常に起きた。そこで、今年度はHBSより前方のcheckpoint機能に重要なSQ/TQ領域のSQ/TQ以外のリン酸化可能な配列に変異を入れたところ、HU依存的に増殖阻害を示した。更にこの増殖阻害にはMrc1のHBS以降の配列が重要であることが分かった。現在、この増殖阻害に必要な領域を狭め、その分子機構を明らかにしようとしている。Rif1機能に関しては、最近海外の複数のグループからRif1がプロテインホスファターゼ1(PP1)を介してCdc7機能を阻害するという報告があった。我々も、分裂酵母のRif1が分裂酵母の二つのPP1(Dis2とSds21)と強く結合することを確かめた。
非均質・非等方材料中の欠陥同定のための受動型および能動型電気ポテンシャルCT法

本研究では,研究代表者らが開発した均質・等方材料に対する直流電気ポテンシャルCT法を拡張して,材料の非均質性あるいは非等方性を考慮した,非均質・非等方電気ポテンシャルCT欠陥同定法を構築した.さらに,従来の電気的負荷を加えたときの電気ポテンシャルの分布を使用する従来の能動型の手法に対して,ピエゾ材料の使用により電気的負荷を加えることなく電気ポテンシャル分布を生じさせ,スマートマテリアルにも通じる受動型の電気ポテンシャルCT法を提案した.まず異種接合材における界面欠陥を同定する能動型電気ポテンシャルCT法を構築し,これを用いて3次元異種接合体の界面に存在するき裂を同定した.するため,2次元走査解析と3次元解析からなる階層的解析手法を適用した.数値シミュレーションと実験を行い,表面き裂および内部き裂の同定が可能であることを明らかにした.直交異方性材料における欠陥を同定する能動型電気ポテンシャルCT法を構築し,炭素繊維積層複合材料について,複合材料の表面上の電気ポテンシャル分布より,積層界面で生じる剥離を推定する数値シミュレーションを行い,はく離の同定が可能であることを明らかにした.ピエゾ材料を用いた受動型電気ポテンシャルCT法を構築した.力学的負荷をうける試験片の表面にピエゾ材料を貼付し,ピエゾ材料の表面上に現れる,受動的な電気ポテンシャル応答とき裂の位置および形状との関連を明らかにした.ピエゾ材料上の電気ポテンシャル分布より,き裂の位置と大きさを推定する数値シミュレーション,ならびにナノボルトメータおよび表面電位計を用いた実験を行い,き裂の同定が可能であることを示した.本研究では,研究代表者らが開発した均質・等方材料に対する直流電気ポテンシャルCT法を拡張して,材料の非均質性あるいは非等方性を考慮した,非均質・非等方電気ポテンシャルCT欠陥同定法を構築した.さらに,従来の電気的負荷を加えたときの電気ポテンシャルの分布を使用する従来の能動型の手法に対して,ピエゾ材料の使用により電気的負荷を加えることなく電気ポテンシャル分布を生じさせ,スマートマテリアルにも通じる受動型の電気ポテンシャルCT法を提案した.まず異種接合材における界面欠陥を同定する能動型電気ポテンシャルCT法を構築し,これを用いて3次元異種接合体の界面に存在するき裂を同定した.するため,2次元走査解析と3次元解析からなる階層的解析手法を適用した.数値シミュレーションと実験を行い,表面き裂および内部き裂の同定が可能であることを明らかにした.直交異方性材料における欠陥を同定する能動型電気ポテンシャルCT法を構築し,炭素繊維積層複合材料について,複合材料の表面上の電気ポテンシャル分布より,積層界面で生じる剥離を推定する数値シミュレーションを行い,はく離の同定が可能であることを明らかにした.ピエゾ材料を用いた受動型電気ポテンシャルCT法を構築した.力学的負荷をうける試験片の表面にピエゾ材料を貼付し,ピエゾ材料の表面上に現れる,受動的な電気ポテンシャル応答とき裂の位置および形状との関連を明らかにした.ピエゾ材料上の電気ポテンシャル分布より,き裂の位置と大きさを推定する数値シミュレーション,ならびにナノボルトメータおよび表面電位計を用いた実験を行い,き裂の同定が可能であることを示した.本研究の目的は,研究代表者らが開発した均質・等方材料に対する直流電気ポテンシャルCT法を拡張して,材料の非均質性あるいは非等方性を考慮した,非均質・非等方電気ポテンシャルCT欠陥同定法を構築することにある.すなわち,まず非均質材料として異種接合材における界面あるいはその近傍の欠陥を同定する手法を構築する.次に非等方材料として直交異方性材料に対する電気ポテンシャルCT法を提案する.さらに,ピエゾ材料を組み込んだ非均質材料を作成し,外部電流を加えることなくいわば能動的な電気ポテンシャル応答を積極的に取り出す,新しい欠陥モニタ法を開発する.平成10年度に得られた主な研究成果は,以下の通りである.1.ピエゾ材料を導入し,力学的負荷をかけたときに表面上に現れる,能動的な電気ポテンシャル応答より,き裂の位置と大きさを推定する数値シミュレーションを行い,同定が原理的に可能であることを示した.2. 3次元異種接合体の界面に存在するき裂を同定するため,2次元走査解析と3次元解析からなる階層的解析手法を適用した.数値シミュレーションの結果,表面き裂および内部き裂の同定が可能であることを明らかにした,3次元界面表面き裂を有する異種接合体について電気ポテンシャル測定を行い,その結果をもとにき裂同定を行い,手法の適用性を実験的に示した.3.導電率の異方性が大きい炭素繊維積層複合材料について,界面の剥離を表面上の電気ポテンシャル分布より推定する数値シミュレーションを行った.導電率の異方性を利用することにより,等方性材料よりも精度よくき裂が同定できることを明らかにした.本研究の目的は,研究代表者らが開発した均質・等方材料に対する直流電気ポテンシャルCT法を拡張して,材料の非均質性あるいは非等方性を考慮した,非均質・非等方電気ポテンシャルCT欠陥同定法を構築することにある.すなわち,まず非均質材料として異種接合材における界面あるいはその近傍の欠陥を同定する手法を構築する.次に非等方材料として直交異方性材料に対する電気ポテンシャルCT法を提案する.さらに,ピエゾ材料を組み込んだ非均質材料を作成し,外部電流を加えることなくいわば能動的な電気ポテンシャル応答を積極的に取り出す,新しい欠陥モニタ法を開発する.平成11年度に得られた主な研究成果は,以下の通りである.

1.ピエゾ材料を貼付した資料に力学的負荷をかけたときにピエゾ材料表面上に現れる電気ポテンシャル分布の応答より,き裂の位置と大きさを推定する数値シミュレーションと実験を行い,数値シミュレーションに表れたものと同じ形の電気ポテンシャル分布が実験でも現れ,これをもとにき裂を同定することが可能であることを明らかにした.2.3次元異種接合体の界面に存在するき裂を同定する数値シミュレーションと実験を行い,表面き裂および内部き裂の同定が可能であることを明らかにした.3.導電率の異方性が大きい炭素繊維積層複合材料について,複合材料の表面上の電気ポテンシャル分布より,積層界面で生じる剥離を推定する数値シミュレーションを行った.電気伝導率の異方性は境界要素法解析の中に組み込み考慮した.導電率の異方性を利用することにより,等方性材料よりも精度よくき裂が同定できることを明らかにした.本研究の目的は,研究代表者らが開発した均質・等方材料に対する直流電気ポテンシャルCT法を拡張して,材料の非均質性あるいは非等方性を考慮した,非均質・非等方電気ポテンシャルCT欠陥同定法を構築することにある.すなわち,まず非均質材料として異種接合材における界面あるいはその近傍の欠陥を同定する手法を構築する.次に非等方材料として直交異方性材料に対する電気ポテンシャルCT法を提案する.さらに,ピエゾ材料を組み込んだ非均質材料を作成し,外部電流を加えることなくいわば能動的な電気ポテンシャル応答を積極的に取り出す,新しい欠陥モニタ法の開発を行った.平成12年度に得られた主な研究成果は,以下の通りである.1.ピエゾ材料を貼付した試験片に力学的負荷をかけたときにピエゾ材料表面上に現れる電気ポテンシャル分布の応答より,き裂の位置と大きさを推定する数値シミュレーションと実験を行った.二次元き裂および三次元表面き裂のパラメータが表面上の電気ポテンシャル分布に及ぼす影響を,数値シミュレーションにより明らかにした.ピエゾ材料の表面上に現れる電気ポテンシャル分布をナノボルトメータで計測したところ,有限要素解析結果と同様の分布形状が得られたが,その絶対値は解析によるものと大きく異なっていた.表面電位計を適用したところ,解析結果に近い大きさの電気ポテンシャル分布が計測できた.この電気ポテンシャル分布を用いてき裂のパラメータを推定することができた.2.導電率の異方性が大きい炭素繊維積層複合材料について,複合材料の表面上の電気ポテンシャル分布より,積層界面で生じる剥離の検出が可能であることを示した.
ハイブリッド電気光学導波路による広帯域光変調器の作製

ポリマー変調器のさらなる広帯域化を加速化することを目的に、シリコン導波路を用いたハイブリッド構造を応用し、広帯域化と超高速伝送レートの動作実証につなげる。光変調器は高速光伝送のコアデバイスであり、イーサネットなど大容量通信技術ではシンボル・レートが100G以上の光デバイス集積技術の開発が望まれている。一方、既存の光変調器は帯域限界のため、複数チャネルを用いた信号の多値化や並列化によって伝送レートを高めている。このようなシステムの複雑化と消費電力の増加に対して、本研究で目指す高性能変調器は未来の超高速光伝送への応用に向け新しいデバイス技術の創成につながることが期待できる。本研究では、高速光伝送のコアデバイスである光変調器をシリコン導波路とEOポリマーを用いたハイブリッド構造により、光波とマイクロ波の速度整合性を実現し、広帯域化(100GHz)と超高速伝送レート(100Gbit/s)の動作実証を行う提案である。ハイブリッドEO導波路変調器の帯域拡大のために、光波とマイクロ波の速度整合性を一致させるところに技術的創造性がある。本研究で目指す高性能EOポリマー変調器は未来の超高速光伝送への応用に向けた新しいデバイス技術の創成につながるものと期待できる。
天然物由来の脂質・膜タンパク質複合体が見せる協奏作用と分子機能の解明

細胞膜モデル系である脂質二重膜内において、複数の膜タンパク質分子および周囲の脂質分子によって作られる活性状態と、その分子レベルのメカニズムを解明することを目的とした。支持脂質二重膜(SLB)を用い、培養細胞系と無細胞タンパク質合成系それぞれにより取得したチャネルタンパク質を再構成し、その分布と構造を観察した。SLB内において細胞膜由来の成分が独立したドメインを形成すること、その再構成過程における膜内微小ドメインの役割を明らかにし、再構成機構を説明するモデルを提案した。無細胞合成で発現したチャネルタンパク質の膜内分子配向が、再構成過程に依存して変化することを明らかにした。細胞膜モデル系である脂質二重膜内において、1つのタンパク質分子が活性化されることで周囲の複数のタンパク質分子に活性状態が伝播する現象について、そのメカニズムを分子レベルで解明することを目的とする。培養細胞系と無細胞タンパク質合成系を併用して制御下での複雑化を行い、複合体としての機能構造とその際に働く分子間相互作用を明らかにする。平成28年度は以下の2つの課題に取り組んだ。1).天然物由来の脂質二重膜中の純粋なチャネルタンパク質:無細胞合成により発現した電位依存性K+チャネル(KAT1)の、大豆由来粗精製脂質(asolectin)支持脂質二重膜(SLB)への再構成およびAFM観察を行った。マイカ基板上に形成したasolectin-SLBへのKAT1含有プロテオリポソーム(PL)を融合、およびKAT1-PLを用いたSLB形成によって、KAT1を包含するSLBを作製する条件を確立した。KAT1を含むSLBの原子間力顕微鏡(AFM)観察においては高さ1 - 2 nmのprotrusionが観察され、これらの高さの分布が約1.3 nmとおよび約2.0 nmの2つの成分からなること、これらの存在比がSLB形成過程に依存して変化することを見出した。2).細胞から抽出した膜タンパク質のSLBへの再構成:hERGチャネルを発現した培養細胞の膜画分をSLB系へ再構成し、蛍光顕微鏡およびAFM観察を行った。蛍光顕微鏡観察では、膜画分由来の成分が相分離したままSLBに再構成する様子をその場観察して捉えた。膜画分再構成前後のAFM観察から、SLB内に存在するサブミクロンサイズのドメインが膜画分の融合サイトとして働いていることを明らかにした。実施計画に記述した2つの課題について、上述の通り順調に研究成果を挙げることができている。支持脂質二重膜(SLB)を用いて培養細胞系と無細胞タンパク質合成系を併用して制御下での複雑化を行い、複合体としての機能構造とその際に働く分子間相互作用を明らかにする。平成28年度は培養細胞系と無細胞タンパク質合成系で得たK+チャネルを用いて以下の2つの課題に取り組んだ。1.hERGチャネルの帰属と膜内分布の評価培養細胞(CHO細胞)から抽出した膜画分は細胞が持つ全ての膜タンパク質および糖脂質等を含むため、どれが目的とするhERGチャネルでどの程度含まれているかを識別するために、抗hERG抗体による標識を行った。蛍光標識hERG抗体を用い、非特異的吸着を抑制しつつhERG抗体を標識できる抗体濃度とブロッキング剤などなどの実験条件の検討を行い、SLB内の膜画分ドメインのほとんどにhERGチャネルが含まれていることが示された。また、膜電位感受性色素をSLBに導入して膜電位計測を行うために、蛍光顕微鏡に実験系を構築して予備実験を行った。2.KAT1分子構造の観察ホモ4量体としての分子質量が約30,000 DaのKAT1について、水中AFM観察により詳細な分子構造の観察を試みた。また、KAT1はpHに依存して長時間開状態または閉状態を取ることが知られているため、溶液のpHを変化させてKAT1の分子構造観察を行った。SLB内でKAT1の4量体構造を可視化することはできなかったが、酸性条件下でKAT1クラスターが現れることを見出し、その内部構造を観察することに成功した。また、AFM観察下でpHを中性条件から酸性条件に変化させ、その前後で個々のKAT1分子を観察した。膜外領域の大きさが変化し、閉構造から開構造への変化に対応していることが示唆された。実施計画に記述した2つの実験課題について、上述の通り順調に研究成果を挙げることができている。細胞膜モデル系である脂質二重膜内において、複数の膜タンパク質分子および周囲の脂質分子によって作られる活性状態と、その状態が周囲に伝播する現象について、分子レベルのメカニズムを解明することを目的とした。支持脂質二重膜(SLB)を用い、培養細胞系と無細胞タンパク質合成系それぞれにより取得したカリウムチャネルタンパク質(hERGチャネル、KAT1)を再構成し、その分布と構造を観察した。平成29年度はhERGチャネルとKAT1の分子構造観察に加えて、膜タンパク質の再構成に関わる膜内ドメインの帰属と膜電位感受性色素をSLBに導入するための予備実験を行った。前年度までに、培養細胞から抽出したプロテオリポソーム(PL)をphosphatidylcholine (PC) + phosphatidylethanolamine (PE) + Cholesterol (Chol)からなるSLBに融合させる際に、PC+PE+Chol-SLB内にPLの融合サイトとして働く微小ドメインが存在することを見出してた。

本研究に用いたPC、PEはいずれも卵白由来で、実験を行った25 °Cでは流動相にあり完全混合する。原子間力顕微鏡で観察されたSLBの高さとPE濃度依存性から、微小ドメインがPE-richで液体無秩序相様であることを示した。また、今年度からはKAT1に加えてhERGチャネルについても無細胞合成による発現と精製を行うことが可能になった。無細胞合成によって発現したhERGチャネルのPC+PE+Chol-PLを用いてSLB形成を行い、hERGチャネルの分子像をAFMで観察することができた。培養細胞系から抽出したPLと異なり、夾雑物の少ない系で観察を行うことが可能であることが示された。KAT1もPC+PE+Chol-PLとして発現し、asolectin-PLを用いた場合との比較を行った。細胞膜モデル系である脂質二重膜内において、複数の膜タンパク質分子および周囲の脂質分子によって作られる活性状態と、その分子レベルのメカニズムを解明することを目的とした。支持脂質二重膜(SLB)を用い、培養細胞系と無細胞タンパク質合成系それぞれにより取得したチャネルタンパク質を再構成し、その分布と構造を観察した。SLB内において細胞膜由来の成分が独立したドメインを形成すること、その再構成過程における膜内微小ドメインの役割を明らかにし、再構成機構を説明するモデルを提案した。無細胞合成で発現したチャネルタンパク質の膜内分子配向が、再構成過程に依存して変化することを明らかにした。平成28年度も引き続きasolectin-SLB中でのKAT1、hERGチャネル発現膜画分含有SLBの2つの実験系を用いて、AFM観察による構造および環境に依存した構造変化の観察を行う。KAT1についてはpH依存および膜電位依存を観察することを目指し、必要に応じて溶液セルの改良を行う。hERGチャネルについては抗体標識を行うことで、膜画分中に存在する他の大量のタンパク質からhERGチャネルを同定することを目指す。膜電位感受性色素のSLBへの導入および表面修飾よる膜電位制御のための要素技術を確立する。平成29年度も引き続きasolectin-SLB中でのKAT1、hERGチャネル発現膜画分含有SLBの2つの実験系を用いて、AFM観察による構造および環境に依存した構造変化の観察を行う。1. hERGチャネルの帰属と薬剤応答評価培養細胞から抽出した膜画分をSLBに融合させて形成されるドメイン中にhERGが存在することが確かめられたので。今年度はAFM観察下でのhERG抗体の添加により、膜画分中に含まれる多数のprotrusionの中からhERGチャネル認識することを目指す。必要に応じて非特異的吸着を防ぐためにブロッキング剤を添加する。これらのhERGチャネル分子に対して、チャネル活性の阻害効果を示すことが知られている薬剤を添加することによって構造変化の有無を観察する。2. KAT1分子構造の高分解能観察KAT1は低pH環境下で電位刺激を印加しなくても開状態を取ることが知られている。ホモ4量体であるKAT
多機能触媒を活用する実用的不斉分子変換

本研究では、多機能不斉触媒の多点制御能を活用してラセミ体としての合成も難しい、多置換・多官能性キラル有機化合物群を触媒的かつエナンチオ選択的に合成する。そして不斉触媒をリサイクル可能な固定化触媒へと導き、省資源・環境調和型不斉反応プロセスへと展開する。さらに金属触媒と有機分子触媒が融合した新しい固定化触媒を開発し、より複雑な多成分連結反応へと適用する。生物活性天然物や医薬原料の供給に有効な実用的不斉分子変換法の確立を目指す。今年度は、反応基質の多点制御活性化が可能な多機能有機分子不斉触媒を用い、不斉環化反応を基軸とする第四級不斉炭素や四置換不斉炭素の構築を試みた。第四級不斉炭素や四置換不斉炭素は立体的に込み合った構造であり、その合成には高い反応エネルギーを必要とする。目的の鏡像異性体以外の副生成物も生じやすく合成難易度は高い。ケチミンや四置換オレフィンを反応基質とする不斉付加反応が適用できればキラル四置換炭素の直接的構築法となる。しかしながら、例えばケチミンはアルジミンと比べ電子的・立体的要因で反応性・面選択性が乏しく不斉反応への展開が難しい。検討の結果、以下の3つの成果を得た。1)バリンから誘導した新規酸塩基型有機分子不斉触媒をアクリロイルクロリドとアミノジエノンに作用させると、アミド化/Rauhut-Currier連続反応が進行して、キラル四置換及びキラル第四級炭素を連続で有するα-メチリデン-γ-ブチロラクタムが高収率・高エナンチオ選択的に得られることを見出した。2)エナンチオ選択的藤原-守谷反応に、SPRIX配位子を用いるとキラル第四級炭素を有するTetrahydrocyclopenta[b]indoleが簡便に合成できることを見出した。3)キラル四置換炭素を有するヒドロインドール及び、ヒドロベンゾフラノンの合成に有効な、極性転換型ダブルマイケル反応の開発に成功した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は、二核バナジウム触媒や酸塩基有機分子触媒などの多機能不斉触媒の開発に成功している。本触媒を2-ナフトールのラジカルカップリング反応やエノンとカルボニル化合物との炭素ー炭素結合形成反応である森田-Baylis-Hillman(MBH)反応に適用すると高効率で反応が進行する。触媒を構成する複数の活性化部位による基質の多点配向制御が重要な役割を担っており、酵素的作用機序を持つ触媒として数多くの知見を得ている。そこで本研究では、多機能不斉触媒の多点制御能を活用してラセミ体としての合成も難しい、多置換・多官能性キラル有機化合物の骨格の触媒的かつエナンチオ選択的構築を検討した。生物活性天然物や医薬原料の供給に有効な実用的不斉分子変換法の確立を目指した。その結果、市販化成品から短工程かつアトムエコノミカルに、抗菌作用を有するsorazolon E2やelacomine analogue、多官能性ヘテロ環状化合物の触媒的不斉合成に成功した。ハイブリッド型キラルバナジウム触媒を用いることで光学活性なオキサ[9]ヘリセンの効率的な触媒的不斉合成を達成した。Rauhut-Currier (RC)/[3+2]反応による三連続不斉炭素の構築を伴う多官能性三環式複素環の効率的合成を展開し、バッチ法ではアレン酸エステルのオリゴマー化が主反応となり、目的の三環式化合物は39%(80% ee)と低収率となる本反応を、フロー合成する事で触媒と反応基質の効果的な混合が可能となった結果、目的の三環式化合物の収率向上(70%収率, 94% ee)を達成した。現在、固定化触媒を用いたフロープロセスを構築している。

1)バリンから誘導した新規酸塩基型有機分子不斉触媒をアクリロイルクロリドとアミノジエノンに作用させると、アミド化/Rauhut-Currier連続反応が進行して、キラル四置換及びキラル第四級炭素を連続で有するα-メチリデン-γ-ブチロラクタムが高収率・高エナンチオ選択的に得られることを見出した。2)エナンチオ選択的藤原-守谷反応に、SPRIX配位子を用いるとキラル第四級炭素を有するTetrahydrocyclopenta[b]indoleが簡便に合成できることを見出した。3)キラル四置換炭素を有するヒドロインドール及び、ヒドロベンゾフラノンの合成に有効な、極性転換型ダブルマイケル反応の開発に成功した。申請者が開発したバナジウム金属触媒、酸塩基複合有機分子触媒、及び金属・有機分子ハイブリッド触媒等の多機能不斉触媒を活用することで、光学活性オキサヘリセンや連続キラル四置換炭素を含む複素環、軸性キラリティーを有するアルカロイドなど、ラセミ体として得るのも困難な複雑化合物の短工程合成が可能となってきている。今後は、多機能触媒が促進する連続反応をさらに集積化し、既存法(バッチ法)では合成が困難な多置換・多官能性キラル骨格の触媒的かつエナンチオ選択的構築法を開拓する。触媒をリサイクル可能な固定化触媒へと導き、省資源・環境調和型不斉反応プロセスへと展開する。複雑な多成分連結反応をマイクロフロー合成に組み込むことで、生物活性天然物や医薬原料の供給に有効な実用的不斉分子変換法の確立を目指す。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
2色光干渉式高速高精度三次元形状測定器の開発

初年度に測定器のハードウエア基本部分の構築を行い、次年度は測定誤差の発生源の探求とその改善方法の検討を行い、最終年度は改善方法を実験機に組み込んで性能改善を試み、現在は世界最高といえる性能を実現できるようになっている.行った内容を以下に時間経過順にて示す.1.白色干渉形状測定装置は形状計測精度に優れるものの,垂直走査スピードの高速化は達成しにくい.そこで2個のクセノンフラッシュランプ(中心波長は483nmと576nm)による干渉縞を2重露光カメラで取り込み,干渉位相を抽出する方法で,垂直ステップ走査長を0.78μm(位相シフト量は両波長で6π±π/2)としても高精度に形状計測できる方法を開発した.2.フラッシュランプに代えて高輝度LEDを用いることで,高速点灯と干渉画像の高速交互読み取りを導入し,8μm/秒の走査速度での3次元形状計測を実現した.また,用いる2波長の適正条件を検討した.3.対物レンズの開口が影響する高さ測定値の真値からのずれが観測されたが、これを測定時に取り込んだ画像データを用いて独自に補正できる方法を組み込み、標準段差試料を用いた実験で、ずれが正しく補正される事を確認した.4.超高輝度LEDを用い,点灯時間を2msとして110Frame/sの高速画像取り込みモード下で、2色の干渉画像を交互に取込みZ軸走査スピード46μm/秒で3次元形状測定できるようにした.この速度はサブナノメートルの測定精度を実現している市販されている高速測定装置(同じ取り込み速度のカメラを用いる)の約4倍のスピードであり、世界最高速度である.5.白色干渉下での位相抽出では単色干渉を用いる場合に比べ、光路差の増加に伴うコントラスト減衰が非常に大きく、これが抽出位相の誤差となる.しかし、これまでは単色を前提にしている位相抽出法しか利用されてこなかった.本研究では、コントラスト減衰があることを前提とした精度の良い位相シフト法を開発した.初年度に測定器のハードウエア基本部分の構築を行い、次年度は測定誤差の発生源の探求とその改善方法の検討を行い、最終年度は改善方法を実験機に組み込んで性能改善を試み、現在は世界最高といえる性能を実現できるようになっている.行った内容を以下に時間経過順にて示す.1.白色干渉形状測定装置は形状計測精度に優れるものの,垂直走査スピードの高速化は達成しにくい.そこで2個のクセノンフラッシュランプ(中心波長は483nmと576nm)による干渉縞を2重露光カメラで取り込み,干渉位相を抽出する方法で,垂直ステップ走査長を0.78μm(位相シフト量は両波長で6π±π/2)としても高精度に形状計測できる方法を開発した.2.フラッシュランプに代えて高輝度LEDを用いることで,高速点灯と干渉画像の高速交互読み取りを導入し,8μm/秒の走査速度での3次元形状計測を実現した.また,用いる2波長の適正条件を検討した.3.対物レンズの開口が影響する高さ測定値の真値からのずれが観測されたが、これを測定時に取り込んだ画像データを用いて独自に補正できる方法を組み込み、標準段差試料を用いた実験で、ずれが正しく補正される事を確認した.4.超高輝度LEDを用い,点灯時間を2msとして110Frame/sの高速画像取り込みモード下で、2色の干渉画像を交互に取込みZ軸走査スピード46μm/秒で3次元形状測定できるようにした.この速度はサブナノメートルの測定精度を実現している市販されている高速測定装置(同じ取り込み速度のカメラを用いる)の約4倍のスピードであり、世界最高速度である.5.白色干渉下での位相抽出では単色干渉を用いる場合に比べ、光路差の増加に伴うコントラスト減衰が非常に大きく、これが抽出位相の誤差となる.しかし、これまでは単色を前提にしている位相抽出法しか利用されてこなかった.本研究では、コントラスト減衰があることを前提とした精度の良い位相シフト法を開発した.今年度は装置のハードウエアを組み上げ,提案する測定法が正しく形状を測定できることを確認し,測定精度や速度の上限は何で制限されるのかを中心に調べた.以下に実施した研究開発内容を示す.1.購入したZ軸超精密アクチュエータを用いて光路差を高精度で定速走査できるようにした.2.光路差が所定の位相シフト量{≒(2n+1/2)π}に相当する距離を変化し終えた時,電気的なトリガーパルス信号を正確に発生できるようにした.3.その信号を基に,ディジタルカメラに画像蓄積指示信号を送り,一方で,フラッシュ光源を(長波長バンドパスフィルター付きと短波長バンドパスフィルター付き)を交互に瞬間点灯させる電子回路を作製した.4.購入した干渉顕微鏡を改造し,2個のフラッシュ光源とダイクロイックミラーを組み込み、必要なタイミングで交互にフラツシユイングしながら照明できるようにした.

5.干渉画像データから各波長での干渉位相を抽出するための位相計算(ハリハラン法)を行うプログラムを作成した.また,2波長での位相データの差から光路差ゼロの状態がいつの時点で発生していたかを計算し,これから形状データを計算するプログラムを作って本開発装置が高精度形状を測定できることを確認した.6.測定精度と測定速度の向上で進める上で考慮しなければならないのは,対物レンズの焦点深度と干渉光のコレーレンス長,用いる2色光源の中心波長(波長差)と垂直移動ステップ長であることを確認した.昨年度の研究では製作した装置を用いて本計測方法の原理確認やその測定精度の評価を行った.今年度はその評価結果を基に,その測定誤差が何によって与えられるかを分析し,より高精度化を実現するための方法を調べた.以下に実施した研究開発内容を示す.1.形状計測の誤差を解析したところ,(1)一つは等価波長の整数倍の飛び,(2)1つは波長の整数倍の飛び,(3)もう一つはランダムな幅を持つ飛びであった.これを解析したところ改善するためには,(1)には光源の帯域幅をある程度広く維持すること,(2)には等価波長をあまり長くしないこと,(3)には光源光量を2波長共になるべく稼ぐ必要があることが分かった.2.等価波長を短くするためになるべく大きく波長が異なる光を用いる場合,色収差(両者のピントを同時にあわせにくくなる)を考慮しなければならないこと.しかし用いたレンズでは540nm前後を挟む2波長を用いることでこれを改善できることが分かった.3.位相抽出に応用できるものには4画面,5画面,7画面位相シフト法と色々あるが,広帯域光源(短コヒーレンス光となる)を用いるコントラストが変動する干渉の場合,それらを応用した時に得られる抽出特徴と精度限界を調べた.その結果,高精度形状計測には何らかの方法でこれを改良しなければならないことが分かった.4.高精度形状評価においては対物レンズの開口が測定結果に影響することが分かった.しかし,これを補正するための実効波長確認方法が開発できた.5.フラッシュ光源の代わりに高輝度LED光源が利用可能であることも分かった.この場合はZ軸移動毎の発光(画像取込)を2色で交互に行う必要があるが,計測装置をコンパクトで無音にできることが分かった.初年度で主に測定器のハードウエア基本部分の構築を行い、次年度は測定誤差の発生源の探求とその改善方法の検討を行い、最終年度(今年度)は改善方法を実験機に組み込んで性能改善を試み、現在は世界最高といえる性能を実現できるようになっている.今年度行った改善内容を以下に示す.1.超高輝度LED光源を日本国内だけでなく広く調査してその製品を導入し、干渉画像のS/Nの改善を試みた.また用いる2波長の最適値を計算し、導入した超高輝度LED光源とバンドパスフィルターと組み合わせて光源の最適化を図り、測定精度の向上を実現した.2.アポリクロマッテック設計された顕微鏡光学系であっても、実際に用いた2波長(503nm、591nm)では色収差が発生した.この収差を補正できる光学系を開発し顕微鏡上部に組み込んで、測定結果に色収差が殆ど影響しないようにし、測定精度向上を実現した.3.対物レンズの開口が影響する高さ測定値の真値からのずれが観測されたが、これを測定時に取り込んだ画像データを用いて独自に補正できる方法を組み込み、標準段差試料を用いた実験で、ずれが正しく補正される事を確認した.4.110Frame/sの高速画像取り込みモード下で、Z軸走査スピード46μm/秒で形状測定できるようにした.土の速度はサブナノメートルの測定精度を実現している現在市販されている高速測定装置(同じ取り込み速度のカメラを用いる)の約4倍のスピードであり、世界最高速度である.
平板型アクセント動詞否定形の非平板化に関する基礎的研究

東京方言の平板型アクセント動詞否定形アクセントを調査した。東京区部生育の東京方言話者54名(1920年1995年生まれ)を対象に起伏型アクセント動詞4語・平板型アクセント動詞4語、各31の例文を読んでもらったところ、平板型アクセント動詞否定形文末言い切りのアクセントに年齢差が見られた。戦前生まれの話者は平板型使用率に個人差があるが、戦後生まれとくに1967年以降に生まれた話者は全員が90%以上平板型を使う。「地元度」という指標を用いて話者の属性を数値化し否定形アクセントとの相関を見ると、地元度の高い人のほうが平板型を使う割合が高いという緩い相関があった。東京方言における動詞の否定形について、原則として旧東京市15区内で生育した昭和一桁生まれの高年齢層の話者27名を対象に、平板型アクセント動詞と起伏型アクセント動詞各4語のアクセント調査を行った。その結果、戦前に東京区部で言語形成期を過ごした話者の間に、平板型アクセント動詞否定形について伝統的アクセントと伝統的でないアクセントの両方が出現することがわかった。起伏型動詞否定形は調査項目(否定形言い切り、+終助詞、+接続助詞、+助動詞等、全31の形式)のほとんどの項目で話者間で高いアクセント核の一致度を示した。平板型アクセント動詞ではアクセント核の一致率が形式によって異なる。動詞否定形末尾に低くつく助詞類(ノ、カ、ノカ、カラ、ノデ等)の場合、動詞+ナ↓イのようにナの後ろに下がり目を持つの回答がほとんどで、話者間の一致率も高い。それに対して、言い切り、断定、可能形、使役形、ヨ、ネ、ト等計14形式の場合、伝統的アクセント通りに動詞否定形が平板型になる話者と、伝統的でない動詞ナ↓イの形になる話者とがあった。平板型アクセント動詞4語の上記の14形式ほとんどすべてで平板型で答えた10名の話者は、自身が東京15区内出身and/or両親のうち一方が15区内出身の人が多く、両親とも東京外の出身の人は1名だった。14形式のほとんどすべてでナ↓イの形で答えた話者には両親とも東京外出身の人が多いようである。ナの後ろにアクセントの下がり目のあるアクセントは、動詞否定形末尾に助詞が低くつく場合のアクセントとも一致する。後続の助詞等によってアクセントの位置が変わる伝統的アクセントより規則的で、助動詞類を除いたすべての項目に適用できる。そのことが平板動詞否定形でナの後ろで下がる形式が用いられる要因になっているのではないかと考えている。昨年度の調査により東京アクセント保持には親の本人ばかりでなく親の成育地も関係あるとみられるところから、26年度は本人が東京23区成育で、少なくとも一方の親も23区内成育の話者を選び調査し、1945年から1995年に生まれた11名の話者の協力を得ることができた。年齢的には60代4名、50代1名、40代2名、30代なし、20代3名、10代1名(年齢は調査時)の計11名であり、前年度より若い。東京3代目以上の話者である。平板型での実現が期待される14の形式について回答を見ると、極端に平板型の回答が少ない話者はいなかった。「着ない」を例にとれば、11名の回答は平板型が8個から13個の中に納まる。東京3代目は、おしなべて伝統的東京アクセントをある程度保持しているといえる。しかし、2013年度調査で伝統的東京アクセントを保持している人だけを見れば、1935年より以前に生まれた人のほうが、2014年度に調査したそれより10歳以上若い人より伝統的東京アクセントを保持していると見ることができる。2013年度調査では、調査した平板型動詞4語すべてで14形式全部平板型の話者が複数いたが、2014年度調査では14形式すべて平板型だったのは1語で回答者は一人であった。他の語では13形式が最高であった。年齢による違いは接続助詞「と」が後接するとき(「もう行かないと。」「今行かないと、行けないよ。」等)にイカナ↓イトという回答が多いといったところに現れる。そのほかに、前年度80歳以上に人に見られた、動詞+助動詞のまとまりの後部要素にアクセントの下がり目と置く「行かないだろ↓う」「行かないと言った↓ら」という言い方が戦後生まれには見られなくなっている。東京方言では平板型アクセント動詞の否定形は平板型と言われてきた。現時点での平板型動詞否定形アクセントの様相を明らかにするため、1920年から1995年に生まれた話者(戦前は15区内生育、戦後は23区内生育)計54名に、動詞否定形言い切りのほか、助動詞、終助詞、接続助詞が後接する形式について、例文読み上げによるアクセント調査を実施した。その結果、1平板型動詞否定形が平板型で実現する形式は限られている。2動詞否定形アクセントには年齢による差が見られるの2点が分かった。年齢による差は否定形を含む述語部分をどこまで平板にいうかに現れる。年齢の高い話者は、動詞否定形+接続助詞、助動詞、引用の「と」に続く述語等、平板型を取る範囲が広い傾向にある。