hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ケミカルゲノミックスを基盤とする活性天然物質の標的分子解析法の確立

cDNAライブラリー形質転換HeLa細胞や次世代シーケンサーを利用して、動物細胞などの真核生物に作用する活性天然物質の標的分子を明らかにする一般性のある方法論の確立を試みた。Topoisomerase I阻害剤camptothecinをモデル化合物に、HeLa細胞のcDNAをランダムに高発現する形質転換細胞から、camptothecin耐性細胞を選択して、導入されているcDNAを解析する方法の確立に成功した。次世代シーケンサーを使用して、化合物に自然耐性となったHeLa細胞のゲノム変異を解析する方法論を確立するため、camptothecin自然耐性HeLa細胞の取得を行いこれに成功した。本研究は、未だ確立された方法がない、活性天然物の標的分子を簡便かつ迅速に解析する方法論を確立することに挑戦するものである。今年度は主に、化合物の標的分子を高発現させた形質転換細胞は、化合物に対して耐性を示すという考えのもと、topoisomerase Iを阻害する抗がん剤camptothecinをモデル化合物に、cDNAライブラリーを活用する標的分子解析法の確立を目指した。すなわち、camptothecin自然耐性のHeLa細胞を樹立し、そこから得たmRNAを用いてcDNAライブラリーを作成した。またこれを一過的に高発現させた形質転換HeLa細胞から、camptothecinに耐性を示す細胞をスクリーニングし、プラスミドを抽出する方法を確立した。そして、予試験的にcamptothecinに対して耐性を与えるプラスミドの1つについて、そのcDNAの配列を解析した結果、Camptothecin-Topoisomerase I-DNA複合体の排除に寄与するubiquitinタンパク質をコードする遺伝子であることが明らかとなった。一方、同様な概念のもとすでに確立している、ゲノムDNAライブラリーを利用する抗菌物質の標的分子解析法についても、その有用性を明らかにするための検討を開始した。これまでに抗潜在性結核物質として見出したhalicyclamine Aをモデル化合物とする検討により、Mycobacterium属の機能未知遺伝子であるdedA遺伝子を高発現させた形質転換M.smegmatisが、halicyclamine A耐性となることを見出している。今年度は、halicyclamine AがdedAタンパク質と直接結合するか否かを確認するため、dedAタンパク質を大量に得るための発現プラスミドを構築した。またE.coli発現系において、dedAタンパク質が発現できることを確認した。本年度は、昨年度、化合物の標的分子を高発現させた形質転換細胞は、化合物に対して耐性を示すという考えのもと実施した、cDNAライブラリーを利用する動物細胞に作用する活性天然物の標的分子の解析方法を、さらに効率良く標的分子の解析が行える方法論に発展・改良させるため、動物細胞内でも複製され、安定形質転換細胞が簡便に作成できるepisomal型発現ベクターでcDNAライブラリーを作成した。また現在、作成したcDNAライブラリーを利用して、topoisomerase Iを阻害する抗がん剤camptothecinならびに研究代表者の研究グループが見出した、ピコグラムオーダでがん細胞の増殖を阻害するarenastatin Aに対して耐性を示すcDNAライブラリー形質転換細胞のスクリーニングを進めている。一方、同様な概念のもとすでに確立している、ゲノムDNAライブラリーを利用する抗菌物質の標的分子解析法についても、その有用性を明らかにするため、抗潜在性結核物質として見出したtrichoderin Aを用いて検討を行った。そして、結核菌のATP合成酵素のサブユニットであるAtpB,E,FおよびH遺伝子を含む領域を高発現させたMycobacterium smegmatis形質転換体が、trichoderin Aに対して耐性を示すことを明らかにした。
皮膚温測定に影響する諸要因の実験的研究

室温に放置したサーミスタを皮膚に装着して皮膚温の測定を行う場合に、サーミスタが皮膚から熱を奪い加温されてくることや、装着に際しサージカルテープ等でおおわれることによるうつ熱により、みかけ上測定値は測定開始時より上昇する可能性があり、それを実験操作に基く皮膚温の上昇とみあやまることが多い。この研究では、測定開始直後の測定値は真の皮膚温より低く、時間経過とともに上昇し真の皮膚温に近づくのではないかということを検討する目的で行った。73名の資料をえたが、前期実験の56名の資料はコンピュータの誤動作があったのですべて棄却し、装置を改良した後期実験の17名の資料のみを分析の対象とした。宝工業製の直径2mm,長さ12mmのサーミスタ(SZL-64)をサージカルテープで、前腕,手掌,手背,足底,膝,額に装着し、室温とともに宝工業製のサーミスタ温度データ集録装置でディジタル記録した。実験は5min間の安静閉眼につづき、各種刺激が提示される36.7±5.1minにわたった。室温は開始時22.0±1.6°C,終了時21.9±1.8°Cに空調されていた。測定開始時から4minまでに、手背,膝,額の3部位;4minから5minにかけて膝のみにではあるが測定値の有意な上昇がみられ、上述の可能性を暗示している。しかしこれらの間にあっても、前腕,手掌,足底では有意な上昇はみられず、断定するには至らなかった。5min以降,手掌,足底ではいちじるしい下降がみられた。両部位はいずれも精神性発汗部位であり、5min以降は刺激実験事態であるから、精神性発汗による皮膚温下降の可能性も考えられる。その他の部位も概して下降ぎみであり、少なくともうつ熱によるみかけの温度上昇の可能性は否定された。その他若干の考察を行った。
透析アミロイドーシス発症の分子機構解明

わが国における20万人以上の透析患者の内、多くが透析アミロイドーシスを発症するが、その病態解明、及び治療法の開発が急務となっている。本研究では試験管内透析アミロイド線維形成反応系並びに開発中の透析アミロイドーシスのトランスジェニックマウスモデルを用いて(1)β2-ミクログロブリン(β2-m)からのアミロイド線維形成過程を解明すること、(2)種々の生体分子の線維形成・分解過程への影響を解析し発症の分子基盤を解明すること、(3)線維形成・分解過程を修飾する治療薬を探索することを目的として研究を遂行し、以下の成果を得た。1.中性pH域の生理的条件下でβ2-mアミロイド線維(fAβ2M)を伸長させる因子を探索した。(1)ヘパリンで安定化させたアミロイド線維およびβ2-mを、低濃度のトリフルオロエタノール存在下に中性pH域で反応させると線維伸長が起こり、また、ヘパリンなどのグリコサミノグリカンが形成した線維を安定化させて線維伸長を促進させることを見出した(2)さらに生体条件に近い伸長促進因子を探索し、生体界面活性物質アナログと考えられるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を臨界ミセル濃度程度添加すると、中性pHでfAβ2M伸長効果を有することを見出した。この際SDSはβ2-mの立体構造を部分的に変化させ、また、線維構造を安定化すること等を解明した。(3)SDSと同様の効果を有する生体内界面活性物質の探索の結果、親水基に陰性荷電を持つリゾフォスファチジン酸など数種類のリゾリン脂質が線維伸長促進効果を有することを見出した。2.マウス由来のβ2-mをノックアウトしたヒトβ2-mトランスジェニックマウス(hβ2M Tg^+,mβ2m^<KO/KO>)の作成に成功し、血清β2-m濃度が患者血清の数倍にまで達することを確認した。現在、透析アミロイド症に類似した組織病変が生じることを解析している。われわれは、試験管透析アミロイド線維形成反応系を駆使し反応機構を解析し、また生体分子及び種々の有機化合物が線維形成に及ぼす影響を解析して来た。本研究では試験管レベル並びに開発中の透析アミロイドーシスのトランスジェニックマウスモデルを用いて1.β2-ミクログロブリン(β2-m)からのアミロイド線維形成過程を解明すること、2.種々の生体分子の線維形成・分解過程への影響を解析し発症の分子基盤を解明、3.線維形成・分解過程を修飾する治療薬を探索することが目的である。これまでの試験管内伸長反応系は至適pHが酸性であり、生理的条件下において生体分子が線維形成に及ぼす影響の評価が難しかった。本年度の実績;1.中性pH域でアミロイド線維を伸長できる系を2通り開発した。(1)ヘパリンで安定化させたアミロイド線維およびβ2-mを、低濃度のトリフルオロエタノール(TFE)存在下に中性pH域で反応させると線維伸長が起こり、この際β2-mがTFEにより部分変性しアミロイド原性に変化すること、ヘパリンなどの陰性荷電を有するグリコサミノグリカン(多糖)が形成した線維を安定化させて線維伸長を促進させることを見出した(Yamamoto, S.et al.,J.Am.Soc.Nephrol.15(1):126-33,2004)。

(2)次いで、TFEに代わる線維伸長因子を探索した結果、ある種の界面活性剤が臨界ミセル濃度付近で作用したときのみ、同様の効果を有することを見出した(論文投稿中)。現在、生体中の界面活性物質が透析患者体内で同様に作用し線維伸長を促進していると考え、探索を行っている。2.トランスジェニックマウスは現在作成が進行している。わが国における20万人以上の透析患者の内、多くが透析アミロイドーシスを発症するが、その病態解明、及び治療法の開発が急務となっている。われわれは、試験管透析アミロイド線維形成反応系を駆使し反応機構を解析し、また生体分子及び種々の有機化合物が線維形成に及ぼす影響を解析して来た。本研究では試験管レベル並びに開発中の透析アミロイドーシスのトランスジェニックマウスモデルを用いて(1)β2-ミクログロブリン(β2-m)からのアミロイド線維形成過程を解明すること、(2)種々の生体分子の線維形成・分解過程への影響を解析し発症の分子基盤を解明すること、(3)線維形成・分解過程を修飾する治療薬を探索することが目的である。本年度は以下の成果を得た。(1)β2-mアミロイド線維(fAβ2M)の試験管内伸長において従来は酸性条件下で伸長反応を行ってきたが、昨年度、中性pHにおいてトリフルオロエタノールが線維伸長作用を有し、ヘパリンなどがこれを促進することを示した。本年度は、より生体条件に近い伸長促進因子を探索した結果、生体界面活性物質アナログと考えられるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を臨界ミセル濃度程度(0.2-1.0mM)になるように添加すると、中性pHでfAβ2M伸長効果を有することを見出した。この濃度領域のSDSはβ2-mの立体構造を部分的に変化させていること、線維構造を安定化すること、SDSの陰性荷電が伸長促進効果に必須であることを解明した。(2)生体内においてSDSと同様の効果を有する界面活性物質の探索を行うため、極性基と脂肪酸鎖長の異なるリン脂質を系統的に蒐集し、これらを用いて線維伸長活性測定を行っている。(3)ヒトβ2-mトランスジェニックマウス作成には成功し、現在、透析アミロイド症に類似した組織病変が生じることを解析している。1.β2-mアミロイド線維(fAβ2M)の試験管内伸長の際にβ2-mの立体構造を部分的に変化させ、また同時に線維構造を安定化する必要があり、中性ではドデシル硫酸ナトリウム(SDS)等がこの効果を有することを見出してきた。今回、SDSに類似した構造を持つ生体分子であるリゾリン脂質について、β2-mアミロイド線維伸長効果を解析した。疎水基である脂肪酸の炭素数が1418で、中性pHで親水基に陰性荷電を持つ、リゾフォスファチジン酸など数種類のリゾリン脂質は、200μM以上の濃度でβ2-mアミロイド線維の伸長促進効果を示した。
骨格筋の発生・再生におけるオートファジーの役割

骨格筋の再生・形成におけるオートファジーの役割を解析した。再生の実験では、骨格筋の損傷後すぐにLC3などオートファジーに必要な蛋白質の発現量が増え、小さな小胞を形成した。再生後は損傷前と同じくらいに発現量は減少した。骨格筋形成時は筋芽細胞の時はほとんどオートファゴソームが見られなかったが、分化誘導後オートファゴソームが見られるようになり、筋管細胞を形成するときにはオートリソソームの形成が目立っていた。これらのことより骨格筋の再生・形成にオートファジーは重要な役割をしていることが分かった。前年の結果より筋芽細胞から筋管細胞への分化のときにオートファジーが活性化することが分かった。そこでさらに詳しく調べるために、筋芽細胞株C2C12を用いてオートファジーの阻害剤である3-メチルアデニンを添加して筋管細胞への分化の影響を調べた。C2C12細胞は4日目から筋管細胞を形成を始めることが知られていることから、まず1-3日目まで3-メチルアデニンを添加したもの、4-6日目まで3-メチルアデニンを添加したもの、何も添加をしないもので比較した。3-メチルアデニンを添加したものではいずれも筋管細胞への分化が阻害されていた。さらに詳しく調べるために、分化後1-6日それぞれで3-メチルアデニンを加えてそれぞれ分化の違いを比較した。1-6日目いずれの時に3-メチルアデニンを添加したときも分化が阻害されることが分かった。このことによりオートファジーは筋芽細胞から筋管細胞への分化にいずれの段階でも重要であることが示唆された。次にオートファジーの促進剤であるラパマイシンを用い、筋管細胞への分化の影響を調べた。まず1-3日目までラパマイシンを添加したもの、4-6日目までラパマイシンを添加したもの、何も添加をしないもので比較した。ラパマイシンを添加したものではいずれも筋管細胞への分化が阻害されていた。さらに詳しく調べるために、分化後1-6日それぞれでラパマイシンを加えてそれぞれ分化の違いを比較した。1-6日目いずれの時にラパマイシンを添加したときも分化が阻害されることが分かった。これらの実験により、オートファジーを阻害しても促進しても筋芽細胞から筋管細胞への分化がうまくできないことから、筋の分化過程においてオートファジーは厳密に制御されている可能性が示唆された。発生後の筋細胞内のオートファジーの働きを見るため、発生3,5,10日においてのオートファジーのマーカーLC3及びオートファジーの基質p62の発現と局在をウエスタンブロッティング及び蛍光抗体で観測した。ウエスタンブロッティングにより発生後のLC3の発現量は緩やかに減少する事が分かった。また定常状態ではLC3の活性型のバンドはいずれの時期もほとんど見られなかった。細胞内の局在もあまり目立ったシグナルは得られなかった。このことより発生後の定常状態の筋細胞内ではほとんどオートファジーが働いていない事が分かった。さらに筋分化時のオートファジーの働きを観察するためにマウス筋芽細胞株C2C12を用い、筋繊維の形成途中のLC3及びp62の発現量及び局在をウエスタンブロッティング及び蛍光抗体法を用い観察した。ウエスタンブロッティングにより分化前に比べ分化誘導後はLC3の発現量は増え、p62の発現量は減ることが分かった。筋分化の指標になるdesminは分化誘導後徐々に増えたものの、LC3活性型及び不活性型の誘導後の発現量は特に変化は見られなかった。蛍光抗体法により分化誘導後すべての培養細胞でオートファジーが活性化されているわけでは無い事が分かった。特に多核化したものや長細く伸びた細胞の両極の端にLC3は局在していた。このことにより筋芽細胞の融合時または筋菅細胞の形態形成などにオートファジーが重要な働きをしているのではないかという事が考えられた。まず骨格筋損傷時にオートファジーが活性化しているかどうかを調べた。カルジオトキシン(CTX)は骨格筋の細胞膜を破壊することが知られている。これを前脛骨筋に注入して1-4週目の修復過程におけるオートファジーの動態を抗LC3及びp63を用いて観察した。まず、注入前の筋では特にLC3の集積、p63の発現増加などはほとんど観察されなかった。次にCTX注入後の再生初期に当たる1-2週目において損傷を受け再生途中の中心核になっている筋にLC3が細胞質全体に強く染色され、さらに核の周りにきわめて強いドット状のシグナルを観察することが出来た。また、p63に関しては中心核になっている骨格筋がすべて強く染色される訳ではなく、中心核になっている骨格筋の中のごく一部だけが強く染色されることが分かった。また、再生後期に当たる3-4週目においてはLC3とp63の動態はCTX注入前と特に変化は見られなかった。

このことにより骨格筋の損傷によりオートファジーが活性化され、再生初期において筋修復に必要である事が示唆された。次に筋分化過程におけるオートファジーの活性を見るために筋分化モデルとして筋線維芽細胞株C2C12を用い、GFP及びRFPのついたLC3を遺伝子導入した。RFPはライソゾームなどpHの低い場所では蛍光を発さないことからオートファゴソームがライソソームと融合しているかを調べることが出来る。分化前の観察では特にオートファゴソームのような小胞状のLC3は観察されず細胞質全体にGFP-RFP-LC3が存在していた。分化開始1-3日ではLC3は核近傍に小胞状にオートファゴソームとして集まって存在していた。分化開始5-7日では筋管細胞も筋管細胞になっていない細胞もLC3の多くがオートファゴソームに存在しており、少しオートリソソームにも観察できた。いずれも核近傍に集まっていた。骨格筋の細胞生物学現在、分担しているノックアウトを使った研究のまとめ時期にありそちらに大きく時間をとられている。しかし電子顕微鏡の技術習得など、これから当研究に必須な手法の習得なども行った。またC2C12の筋管細胞の形成時に核の周囲にオートファゴソームが蓄積することが電顕レベルで分かっており、これからの研究の道しるべになると考えている。また小胞体ストレスをかけると筋管細胞の分化が促進されるとされていたが、当研究室では再現が出来なかった。その代替になる高分化能をもつC2C12細胞の単離方法を新たに発見した。大腸菌用のペトリディッシュで培養することで高分化能を有するC2C12細胞を容易に分離できることが分かった。これにより特殊な試薬や培養をせずに高分化能のC2C12を簡便に得られる。ディープフリーザーの故障により凍結した切片試料の保存が不安定になったので、当初は初年度に予定していたマウス個体での解析を延期し、今年度は培養細胞による解析を進めた。そのため、今年度の予算の繰り越しを多めにし、次年度にディープフリーザーを購入する。これにより当初は初年度に行う予定だったマウス個体での解析を次年度に行うこととした。培養細胞での解析はオートファジーの活性が高い時期を特定する事ができ、マウス個体での解析をスムーズに進める助けになる。また、薬剤によるオートファジーの促進と抑制の実験も条件検討を行っており、次年度、最終年度に行う実験を前倒しにして行っている。以上の理由により当初の予定よりやや計画は遅れている。骨格筋形成・再生時におけるオートファゴソームを観察する:筋の形成・発生における未成熟なマウス胎仔、及び成体マウスの障害後の筋を採取する。筋発生では、中胚葉由来の大切から筋芽細胞が出現する。出生時の骨格筋には中心核を持つ未熟な骨格筋細胞が多く存在する。筋再生では成体の骨格筋をカルジオトキシンで傷害すると、誘導される。傷害後、約1ヶ月の間に筋衛星細胞の活性化から骨格筋成熟までを観察できる。上記のような骨格筋形成・再生過程における未成熟な骨格筋でオートファゴソームのマーカーであるLC3の発現と分布を明らかにする。培養筋芽細胞内でのLC3の局在と活性を視覚的に観察する:培養筋芽細胞は分化の際、決して一様とは言えず、さまざまな分化のステージにある細胞の混合培養になっている。
半導体表面Rashba電子系の電子・スピン輸送物性

層状トポロジカル絶縁体の従来の成膜方法として、チェンバー汚染を伴わない新手法を考案し、結晶性のよいBi2Te3を単層成長させることに成功した。得られたBi2Te3膜の電子状態、電気伝導度測定を行い、両者の間の対応関係を解明した。Si表面上の(4x1)-In単原子層について、4x1相の相転移にともなう電気伝導度変化の観測に成功し、相転移の機構を明らかにした。rect-In相の電気伝導度の温度依存性を測定し、金属フタロシアニン分子を吸着させることにより伝導度の温度勾配が変化することを見出した。また、実在が疑問視されていたhex相の合成に成功し、これが単原子層金属であることを明らかにした。重元素カルコゲナイド系のトポロジカル絶縁体の典型物質であるBi2Te3について、精密な膜厚制御をすることにより、単層単位での製膜を実現し、その電子構造、電気伝導について研究した。主な成果は以下の通りである。(1)Bi2Te3の新たな単層単位製膜手法の開発。従来、Bi2Te3等の金属カルコゲナイドの製膜においては、過剰のカルコゲン蒸気中で金属蒸着を行う方法が取られてきた。しかし、真空槽内がカルコゲンにより汚染される問題があった。特に、シンクロトロン放射光施設など共用施設での研究に大きな制約があった。本研究では、予め合成したBi2Te3を分解温度以下に加熱し、(Bi2Te3)x蒸気を発生させ、ビーム状に基板表面に照射することによりBi2Te3単層を得た。蒸着中の背圧は10の-8乗Pa程度であり、チェンバーの汚染はない。これによりBi2Te3が単層ごとに結晶成長することを確認した。この手法は他の金属カルコゲナイド等にも応用可能であり、この分野の今後の発展に寄与するものと考えている。(2)Bi2Te3の単層成長に伴う電子状態発展。最初の単層において、Bi層に局在した半導体的バンドが生じること、第2層が成長すると、そのバンドギャップが縮小するとともに、隣接単層間のTe-Te界面に局在した伝導帯が形成されること、第3層形成により初めてトポロジカル絶縁体に転移することを明らかにした。(3)単層5層のBi2Te3の電気伝導度測定に初めて成功した。従来は1020層以上の薄膜の測定しかなかった。Biに局在した電子状態の寄与と、Te-Te界面に局在した電子状態の寄与を確認した。また、電子フォノン結合定数を決定した。(4)関連して、Si(111)上のInナノワイヤの電気伝導を測定し、一次相転移に伴うヒステリシスを観測した。また、相転移の高温側の「汚れた金属相」の電子輸送を明らかにした。トポロジカル絶縁体Bi2Te3を単層単位で精密に層成長させることに成功し、その電子状態と電気伝導の発展過程を詳細に解明することができた。特に、隣接するBi2Te3層間の相互作用について、Biに局在した電子状態、Teに局在した電子状態の各々について明らかにすることができたことは重要である。また、絶縁体を挟んだ2層構造について検討し、相対するトポロジカル金属層間の相互作用を生じさせるためには、絶縁体層の厚さをごく小さく(1原子層程度以下)する必要があることを明らかにした。相転移を示す擬一次元In単層の電気伝導についても、一次転移に伴うヒステリシスの直接観測、汚れた金属相の電気伝導について明らかにすることができ、単層2次元金属系についての新しい知見を得ることができた。(2)rect-In層上に鉄フタロシアニン(FePc)を吸着させると表面を隙間無く埋め尽くす。このときの電気伝導度の温度異存性はやはり金属的電気伝導性を示した。すなわち、FePc層は2原子層rect-Inの金属性を破壊しない。(3)一方、FePcが吸着したrect-Inの電気伝導を裸のrect-Inのそれと比較すると、(i)残留抵抗が増大し、その一方、(ii)電子格子散乱が減少する、しかし、(iii)角度分解光電子分光により観測されるフェルミ面には変化が見られない。これらのことは、単層金属物質の電子格子相互作用を分子吸着により制御できることを示している。(4)Si(111)-In系では、STMや電子回折の定性的観察結果等から、もう一つの(√7x√3)相であるhex-Inが存在すると言われてきた。しかし、これまでhex-Inをマクロサイズで作製することはできなかった。本研究では、数mmサイズのhex-Inを再現性よく作製することに成功し、その角度分解光電子分光測定により、hex-Inの2次元フェルミ面を決定した。実験的に得られた2次元フェルミ面は、従来提案されていたhex-In構造に対する第一原理計算の結果とは一致しない。実測された2次元フェルミ面を再現するようなhex-Inの真の原子構造を決定すれば、単層物質の原子配列の違いによる物性変化について新たな知見が得られるものと考えられる。(5)Si(111)上の1原子層厚さのIn相における相転移について、昨年度につづき電気伝導度による研究を行い、高温相、低温相それぞれのキャラクタリゼーション、一次相転移の機構、相転移を支配するギブズエネルギーバランスに対する表面ステップの局所的効果について明らかにした。

本年度は、Si(111)上の金属インジウム単層物質について系統的な研究を展開し、いくつかの重要な成果を得ることができた。とりわけ、研究開始時の予想を超えて、2原子層rect-Inについて、その金属的電気伝導性が分子吸着によって制御できることを見出したことは重要であると考える。マクロな系であれば、金属導線に有機物の絶縁被覆を施しても電気伝導性に変化は生じない。しかし、2原子層程度の単層物質においては、弱く吸着するπ電子系分子の吸着によってさえも、電子格子散乱が変化(大きく減少)するのである。このことは、他の単層物質においてもその電子格子散乱を吸着分子により制御することが可能であることを示唆するものであり、電子格子散乱が超伝導などの物性発現において重要な因子であることを踏まえると、In層に限らずさまざまな単層金属物質の研究において重要な意味を有する新たな発見である。(1)Si(111)表面上にインジウムを吸着させた時に生成する(√7×√3)-rect構造については既に構造解析がなされており、2原子層構造を有するとされている。もう一つの(√7×√3)-hexについては、その存在を示唆する報告はあったが、構造はおろかその存在も確立していなかった。本研究では、In蒸着量と基板温度を精密制御することにより、再現性よく(√7×√3)-hexを作製することに成功し、この系の2次元フェルミ面を測定した。測定された2次元フェルミ面は、1.4 MLのIn層からなる構造モデルに対する計算結果とよく一致することを確認した。これにより、SI(111)-(√7×√3)-hex-In表面は、本研究者らが以前に発見したGe(111)-(√3×√3)-β-Pbと並ぶ単原子層自由電子金属(世界で最も薄い金属箔)であることを明らかにした。(2)SI(111)-(√7×√3)-hex-Inは230 K以下で(√7×√7)-Inに相転移し、同時にフェルミ面が消失することを見出した。すなわち、(√7×√3)-hex-Inは低温で金属から絶縁体に転移する。(3)SI(111)-(√7×√3)-rect-In表面上へのCuPc分子の吸着過程について低速電子回折で検討した。低被覆率においては分子間の斥力が働く。被覆率を上げるとともに隣接分子間距離が減少し、ある閾値まで達すると並進対称性を有する2次元結晶に転移することを明らかにした。(4)Au/Si(001)において観測される表面状態バンドの状態密度はフェルミエネルギー付近でべき乗則に従って減衰する。よく似た振る舞いは、従来、類似系であるAu/Ge(001)において観測されており、朝永-Luttinger液体性の根拠とされていた。本研究では、Au/Si系のべき乗則的な振る舞いが表面の不規則性によって定量的に説明できることを示した。層状トポロジカル絶縁体の従来の成膜方法として、チェンバー汚染を伴わない新手法を考案し、結晶性のよいBi2Te3を単層成長させることに成功した。得られたBi2Te3膜の電子状態、電気伝導度測定を行い、両者の間の対応関係を解明した。Si表面上の(4x1)-In単原子層について、4x1相の相転移にともなう電気伝導度変化の観測に成功し、相転移の機構を明らかにした。rect-In相の電気伝導度の温度依存性を測定し、金属フタロシアニン分子を吸着させることにより伝導度の温度勾配が変化することを見出した。また、実在が疑問視されていたhex相の合成に成功し、これが単原子層金属であることを明らかにした。
神経・筋伝達機能の臨床的評価に関する研究

本研究の目的は神経筋伝達機能分析装置の原理の違い、すなわち力測定、加速度測定、筋電図測定により得られた指標に臨床的な意味の相違がないかを検討することである。これを実施するため、力測定と筋電図、加速度測定と筋電図をそれぞれ同時に対象の同一部位で測定を行った。対象はコンセンサスを得たASAリスクの判定基準IIIの定例手術患者を選んだ。麻酔はセボフルランまたはイソフルランで施行し、筋弛緩薬はベクロニウムを用いた。同側の手の拇指に既有のマイオグラフ2000^<TM>のトランスジューサを、拇指内転筋には本研究費で購入した筋電図式分析装置(デーテックスAS-3およびM-NMT^<TM>)を装置し力の変化と筋電図の変化を同時測定した。一方、加速度の変化と筋電図の変化の測定には同様に加速度トランスデューサと筋電図式分析装置で同一部位、同一時相で測定した。指標の比較は四連刺激に対する最初の反応高(T_1)と四連反応比(TOF比)を比較した。その結果、前者の比較では力による値(X)、筋電図による値(Y)の関係は、T_1ではY=0.880X+4.972、γ^2=0.952、n=245、TOF比はY=0.923X+4.885、γ^2=0.942、n=314であった。次に加速度による値(X)、筋電図による値(Y)の関係は、T_1ではY=0.861X+7.584、γ^2=0.940、n=253でTOF比はY=0.882X+1.05、γ^2=0.903、n=337でありいずれも高い正の直線的相関関係を見出すことができた。以上、本研究ではデーターの高い信頼性、臨床的に操作が簡便であることから筋電図式神経筋伝達機能分析装置は外科的筋弛緩レベルでの筋弛緩モニターとして臨床的有用性が高いとの結論を得た。本研究の目的は神経筋伝達機能分析装置の原理の違い、すなわち力測定、加速度測定、および力や加速度を発生させる際の筋肉の電気的変化(筋電図)の測定によって得られた指標に臨床的な意味の相違があるかどうかを調べるためそれぞれ力と筋電図、加速度と筋電図を同一の筋肉において測定を行い、神経筋伝達時のメカニカルな反応と電気的な反応の対応の程度を評価分析することである。研究実施にあたって、コンセンサスを得たASAリスクの判定基準IIIの定例手術患者を対象にセボフルラン、イソフルランまたはプロポフォール麻酔下に非脱分極性筋弛緩薬ベクロニウムを投与し、その時の神経筋伝達機能の変化を同側の拇指内転筋に既有のマイオグラフ2000^<TM>と筋電図式神経筋伝達機能分析装置(AS/3,M-NMT^<TM>)を装置し、筋弛緩の全相において単一刺激反応、四連刺激(TOF)反応を測定した。それぞれの装置で定量評価する際の筋電図式の対象としては力測定トランスデューサと加速度式トランスデューサを用いた。

このようにして同時に求めた誘発反応測定値を単純回帰分析を行ったところ前者のT_1値およびTOF反応比の関係はそれぞれY=0.880X+4.972(γ^2=0.952,n=245)、Y=0.923X+4.885(γ^2=0.942,n=314)であった。後者ではそれぞれ,Y=0.861X+7.584(γ^2=0.940,n=253)、Y=0.882X+1.05(γ^2=0.903,n=337)であった。これらの結果より、筋電図式神経筋伝達分析装置の示す指標はメカノマイオグラム装置の示す指標と臨床的には同一の価値を有すると結論づけた。なお、この研究成果の一部は、1997年8月2224日パリにおいて行われた第6回国際神経筋肉会議において発表し高い評価を得た。さらにこの会議では今後の研究展開のための情報を得ることができた。本研究の目的は神経筋伝達機能分析装置の原理の違い、すなわち力測定、加速度測定、筋電図測定により得られた指標に臨床的な意味の相違がないかを検討することである。これを実施するため、力測定と筋電図、加速度測定と筋電図をそれぞれ同時に対象の同一部位で測定を行った。対象はコンセンサスを得たASAリスクの判定基準IIIの定例手術患者を選んだ。麻酔はセボフルランまたはイソフルランで施行し、筋弛緩薬はベクロニウムを用いた。同側の手の栂指に既有のマイオグラフ2000^<TM>のトランスジューサを、栂指内転筋には本研究費で購入した筋電図式分析装置(デーテックスAS-3およびM-NMT^<TM>)を装置し力の変化と筋電図の変化を同時測定した。一方、加速度の変化と筋電図の変化の測定には同様に加速度トランスデューサと筋電図式分析装置で同一部位、同一時相で測定した。指標の比較は四連刺激に対する最初の反応高(T_1)と四連反応比(TOF比)を比較した。その結果、前者の比較では力による値(X)、筋電図による値(Y)の関係は、T_1ではY=0.880X+4.972、γ^2=0.952、n=245、TOF比はY=0.923X+4.885、γ^2=0.942、n=314であった。次に加速度による値(X)、筋電図による値(Y)の関係は、T_1ではY=0.861X+7.584、γ^2=0.940、n=253でTOF比はY=0.882X+1.05、γ^2=0.903、n=337でありいずれも高い正の直線的相関関係を見出すことができた。以上、本研究ではデーターの高い信頼性、臨床的に操作が簡便であることから筋電図式神経筋伝達機能分析装置は外科的筋弛緩レベルでの筋弛緩モニターとして臨床的有用性が高いとの結論を得た。
造血幹細胞の自己複製制御のエピジェネティクス

申請者らは、Ink4a-ArfダブルノックアウトマウスとInk4a-Arf-Bmi1トリプルノックアウトマウスの造血幹細胞(Lineage-IL-7R-c-Kit+Sca-1+: IL-7R-KSL)を純化し、DNA microarray解析により、Bmilが特異的に制御する遺伝子群をプロファイリングした。意外にもInk4a-Arf-Bmi1トリプルノックアウトマウスの造血幹細胞においては一連のB細胞関連遺伝子の発現が脱抑制しており、造血幹細胞分化が明らかにB細胞系に偏っており、T細胞分化が抑制されていることが明らかとなった。この過程に重要なBmi1の直接的な標的遺伝子はB細胞分化のマスター制御遺伝子であるEBF2とPax5であることが確認された。したがって、Bmi1はこれらの分化制御遺伝子の発現を抑制することにより、造血幹細胞の未分化性・多能性を維持するとともに、造血幹細胞の分化を適正に制御するものと考えられる。さらに、HoxC遺伝子群が複数脱抑制していることも確認され、造血幹細胞におけるこれらの遺伝子の異所性の活性化がどのような細胞生物学的意義を有するのか、解析を進めている。Bmi-1による造血幹細胞制御において重要な標的遺伝子がCdkn2a(Ink4a/Arf)遺伝子座であり、異なる読み枠から翻訳されるp16^<Ink4a>とp19^<Arf>の2つの蛋白をコードしている。これらの遺伝子はBmi-1により発現が抑制的に制御されており、Bmi-1遺伝子欠損マウスにおいては著明な発現の亢進がみられる。主な機能として、Rb、p53の経路を介した細胞周期やアポトーシスの制御が有名である。本研究において、Bmi-1欠損マウスにおける造血幹細胞の長期骨髄再構築能、in vitroでの増殖・分化能はInk4aとArf遺伝子の両方を欠損した場合(Bmi-1^<-/->Ink4a-Arf^<-/->)においてほぼ正常に回復し、Bmi-1によるInk4a/Arf遺伝子の発現抑制が造血幹細胞の自己複製能の維持に必須であることが確認された。Ink4a/Arfの発現亢進は細胞周期進行の抑制、アポトーシスの亢進に加え、細胞老化(cellular senescence)にも関与する。Bmi-1欠損造血幹細胞を培養した際に、細胞老化の特徴である細胞の肥大化や、そのマーカーであるsenescence-associated b-galactocidase (SA-b-gal)陽性細胞の著明な増加が認められ、これはInk4a/Arfの欠損によって回復した。したがって、Bmi-1の欠損により造血幹細胞の細胞老化(premature senescence)が誘導される可能性が強く示唆され、さらなる解析を進行中である。また、Bmi-1に会合する分子としてDmap1を同定した。Dmap1はBmi-1標的遺伝子座の多くでBmi-1依存性にリクルートされ、Bmi-1と協調して遺伝子発現の抑制に関与するものと考えられる。実際に、Hox遺伝子の多くはDmap1ノックダウンにおいて発現抑制が解除されることを確認した。Bmi-1による遺伝子発現抑制にどのようにDmap1が関与するのか、また、造血幹細胞機能にどのように関わるのか、解析を継続している。申請者らは,Ink4a-ArfダブルノックアウトマウスとInk4a-Arf-Bmi1トリプルノックアウトマウスの造血幹細胞(Lineage-IL-7R-c-Kit+Sca-1+IL-7R-KSL)を純化し,DNA microarray解析により,Bmi1が特異的に制御する遺伝子群をプロファイリングした。意外にもInk4a-Arf-Bmilトリプルノックアウトマウスの造血幹細胞においては一連のB細胞関連遺伝子の発現が脱抑制しており,造血幹細胞分化が明らかにB細胞系に偏っており,T細胞分化が抑制されていることが明らかとなった。したがって,Bmi1はこれらの分化制御遺伝子の発現を抑制することにより,造血幹細胞の未分化性、多能性を維持するとともに,造血幹細胞の分化を適正に制御するものと考えられる。

さらに,HoxC遺伝子群が複数脱抑制していることも確認され,造血幹細胞におけるこれらの遺伝子の異所性の活性化がどのような細胞生物学的意義を有するのか,解析を進めている。
細胞機能発現における分子シャペロンの役割

動物細胞サイトソルのhsp70-dj1またはdj2分子シャペロン系がNOによるアポトーシスを抑制することを明らかにした。C末アンカー型外膜タンパク質Tom5のターゲティングシグナルを解析し、C末の膜貫通領域の疎水性度とその下流の3つの塩基性アミノ酸の位置が重要であることを示した。ミトコンドリアタンパク質プレ配列中のミトコンドリア移行シグナルが受容体Tom20により認識される仕組みをNMR解析により明らかにした。小胞体における品質管理に関与する新しいタンパク質EDEMをクローニングし、その機能解析を行った。分泌タンパク質のジスルフィド結合の形成がEro1L要水性の過程と非要水性の過程からなることを見いだした。Hsc73がERのペプチド輸送体TAP分子と会合し、小胞体への抗原ペプチドの移送を制御することを明らかにした。哺乳動物のunfolded protein responseに関与する膜結合性転写因子ATP6にαとβの2種類があり、ホモ2量体またはヘテロ2量体で働くことを示した。γ-カルボキシル化不全プロテインCの小胞体内からの逆行輸送の仕組みを解析した。シャペロン活性を持つ大腸菌のプロテアーゼFtsHによる膜タンパク質の分解開始には、細胞質に20残基以上N端領域が露出していることが必要であることを明らかにした。FtsHによる熱ショック転写因子のσ32の変異体の速かな分解にもDnaKシャペロン系が必要であることを見いだした。各種アミロイド線維核をマウスに投与し、多くの組織にアミロイド誘発を確認した。精巣特異的シャペロンであるカルメジンと相互作用する精巣特異的なタンパク質の同定を進めた。チロシンキナーゼZAP70の変異体の分解に高く新規分解系の存在を示唆した。葉緑体タンパク質前駆体の輸送が光や酸化還元状態により制御されていることを見いだした。1.哺乳動物におけるタンパク質のミトコンドリアインポートに働くhsc70のパートナーシャペロンを検索し、DnaJホモログの一つであるHSDJが関与することをin vitroの系で明らかにした。(森)2.新生コラーゲンとコラーゲン特異的分子シャペロンhsp47との相互作用を培養細胞の系で解析した。またヒトの熱ショック因子に属するが転写促進活性を持たない新しい因子HSF4を発見し解析した。(永田)3.大腸菌細胞膜プロテアーゼ複合体を解析し、HflKCがFtsHと複合体を形成してSecYの分解を調節していることを明らかにした。(伊藤)4.精製前駆体と精製分子シャペロンを用いるin vitroのインポート系を用いて、前駆体のミトコンドリア移行にMSFを用いる経路とhsp70を用いる経路があることを示した。(三原)5.酵母のDnaJ様シャペロンJEMlpの性質と働きを解析し、JEMlpが小胞体に存在し、核の融合に働くことを明らかにした。(遠藤)6.酵母のSecl2の小胞体局在機構を解析し、膜貫通ドメインを必要とし、Rerlpを介するretrieval(逆輸送)によるものと、細胞質領域を必要としRerlpを介さないretension(保持)によるものがあることを明らかにした。(中野)・哺乳動物のDnaJホモログの中dj2(HSDJ/hdj-2)がhsc70のパートナーシャペロンとして、タンパク質のミトコンドリア輸送および変性タンパク質のフォールディングに関与することを明らかにした。

・コラーゲン特異的シャペロンHSP47と基質であるコラーゲンの協調的発現のしくみを解析し、HSP47遺伝子のプロモーターに加えて、イントロン部分にある93bpのエレメントが重要であることを明らかにした。・シャペロン活性を有する大腸菌の膜結合型ATRase/プロテアーゼであるFtsHが、他の膜タンパ質HflKCと複合体を形成すること、HflKCがFtsHの活性を制御することを明らかにした。・ミトコンドリア外膜のインポート受容体Tom70とTom20のサイトソル領域と前駆体との結合におよぼすサイトソルシャペロンMSFおよびhsp70の役割を明らかにした。・酵母小胞体内腔に新規DnaJホモログとしてJemlpを発見し、核の融合に働くことを明らかにするとともに、emlpのJドメインが必須であることを示した。マウス老化アミロイド線維(AApoAII)は正常なapoAIIタンパクを連鎖反応的に線維構造に変化させるシャペロン様活性をすが、proapoIIが線維形成の鍵となることを明らかにした。・トランスフエリンを用いて小胞体内での構造構築に関与するシャペロンを解析し、糖鎖を介した基質とレクチン様シャペロンであるカルネキシン、カルレテイクリンの相互作用を明らかにした。・分子シャペロン細胞増殖制御機構の関係を解析し、HSC73が細胞周期調節タンパク質pRbと結合し、その働きを調節することを明らかにした。・FtsHとサイトソルシャペロンによる遺伝子発現制御を解析し、転写因子のσ32の不活性化にDnaKシャペロン系が必要であることを明らかにした。・小胞体膜タンパク質の小胞体局在化機構を解析し、Rer1PがSec63pをも認識し、COP1依存的にゴルジ体から小胞体に送り返すことを明らかにした。新しく見出されたサイトソルシャペロンdj3がhsc70と共にタンパク質のフォールディングとミトコンドリア輸送に働くことを明らかにした(森正敬)。HSP47のノックアウトマウスを作成し、HSP47がコラーゲン特異的分子シャペロンとして働くことを分子レベルで示した(永田)。多数のSecA変異体を単離し、SecYとの特異的な相互作用を詳細に解析した(伊藤)。スタイロスポリンとdATPに依存してミトコンドリアからシトクロムCを輸出するサイトソル因子を精製し、それが20Sプロテアソームであることを発見した(三原)。変性ルシフェラーゼを基質としてミトコンドリア内hsp70のシャペロン機能をin vitroで再構成し、その分子機構を解析した(遠藤)。マウスアミロイドーシスを用いて外部より侵入したアミロイド線維が鋳型となり内在性アミロイドタンパク質の線維へ構造変換を引き起こすことを明らかにした(樋口)。新生分泌蛋白質のチオール基の酸化はサイトソル側の因子を必要とせずに生合成直後に完了し、S-S shufflingにはグルタチオンとシステインが利用されることを見出した(和田)。抗原ペプチドのあるものはhsc73と会合し、hsc73とTAPの会合を会して小胞体に輸送されることを示した(佐藤)。FtSH(AAA ATPase)で高温に保存された残基の機能について解析し、オリゴマーを形成する隣の分子がATPの加水分解に重要であるという「分子間触媒モデル」を提唱した(小椋)。
ホートリーの総合社会科学:その哲学・社会哲学・経済学の体系的研究

当該研究計画は、戦間期ケンブリッジを代表する経済学者の一人であるラルフ・ホートリーについて、彼が哲学・社会哲学・経済学を総合的にとらえようとした社会科学者であることを明らかにしようとするものである次に手がけたのは、ホートリーの哲学をめぐる研究である。主として彼の未刊の哲学書Thought and Thingsを中心に考察をめぐらせてきている。現在、関連論考を執筆中であり、近い将来、国際学会での報告とジャーナルへの投稿を行う予定をしているなお、ホートリーの経済学については、当該研究計画以前に研究を行ってきている。したがって、哲学の領域での研究が一段落した後、全体をまとめるかたちで総合社会科学者ホートリーの全体像を明かにするという最終目的に向かうことにしたいなお付随的な仕事であるが、上記の未刊の著作2点を、何らかのかたちで公刊することを考えている。これまでケンブリッジ大学チャーチル・カレッジならびに公文書館(PRO)所蔵のホートリー文書を多数収集してきており、それらをも考慮に入れながら、公刊できればなお一層望ましいと考えている当該研究計画は、戦間期ケンブリッジを代表する経済学者の一人であるラルフ・ホートリーについて、彼が哲学・社会哲学・経済学を総合的にとらえようとした社会科学者であることを明らかにしようとするものである次に手がけたのは、ホートリーの哲学をめぐる研究である。これまでケンブリッジ大学チャーチル・カレッジならびに公文書館(PRO)所蔵のホートリー文書を多数収集してきており、それらをも考慮に入れながら、公刊できればなお一層望ましいと考えている当該年度、主として取り組んだのは、ホートリーの未刊の著作Right Policyで展開されている社会哲学の構造を解明するという点である。こればかりではなく、ホートリーはこの分野で2冊の著作を刊行しているものの、今日にあっては彼の社会哲学が検討されるということはほとんどなされていないため、その解明は容易なものではない。この目的のために、当該年度、3つの国際学会で発表を行ってきた。最初は6月末にコロラド大学デンバー校で開かれたHESで、続いて9月上旬にマンチェスター大学で開かれたUK-HETで、そして今年の3月末アムステルダム大学で開かれたESHETで、学会報告を行った。もちろん、それまでの報告で受けたコメントや自らの検討作業を通じて改良されたものを、というかたちで、である。この途中、私はJournal of the History of Economic Thoughtに投稿をしている。現在、レフェリーからのコメントを受けて、書き直したものを再提出済みである。夏前には、ホートリーの社会哲学をめぐる論稿を執筆し、編著『市場社会論のケンブリッジ的展開』(日本経済評論社)のなかに収録・刊行した。9月には、ケンブリッジ犬学のチャーチル・カレッジに行き、ホートリー文書の収集に当たった。当該研究計画「ホートリーの総合社会科学-その哲学・社会哲学・経済学の体系的研究」は、戦間期ケンブリッジを代表する経済学者の一人であるラルフ・ホートリーについて、彼が哲学・社会哲学・経済学を総合的にとらえるようとしていたことを、具体的に明らかにする(構築する〕ことを最終的な目的としている。本年度はホートリーの未刊の社会哲学書Right Policy(ケンブリッジ大学チャーチル・カレッジ所蔵)を対象に執筆した英文論文をアメリカの学会誌に投稿した(現在2度のレフェリーを経て、ほぼオッケーの段階になり、形式的修正を施したうえで、最終決定待ちの状況にある)。3月にグラーツ大学(オーストリア)で開催されたシンポジウムにおいて、同論文を報告する機会があった。なお、このシンポジウムに参加するまえに、ケンブリッジ大学チャーチル・カレッジに赴き、ホートリー文書の調査研究を行い、貴重な資料を入手することができた。ホートリーの文書については、前年度にも大量の資料を調査しているが、それをデジタル化する作業を継続している。そしてデジタル化された文書をもとにホートリーの社会哲学、ならびに哲学の構造を解明するべく研究を続けている。ホートリーの未刊の哲学書Thought and Thingsについての探究も続けてきている。現在、それをもとに英文論考を執筆中であり、何らかのかたちで公表する予定でいる。同時に、これまでケンブリッジ大学チャーチル・カレッジに所蔵のホートリー文書ならびに国立公文書館(PRO)所蔵のホートリー文書から多数の貴重な資料をデジタル・コピーしてきているが、それらのうちとくに重要なものについては、デジタル化を行ってきている。これらをもとに、経済学者としての側面しか知られることのないホートリーを全方位的に明らかにすることを目指している。また戦間期ケンブリッジをめぐる国際セッション(学会やコンファランス)で報告を行うことで、多くの知見を得ることができたのも、大きな収穫であった。
弾性表面波デバイスに関する研究

「弾性表面波振動子」及びその応用である「弾性表面波皮膚感覚ディスプレイ」「弾性表面波モータ」の高性能化を検討した.弾性表面波振動子においては,弾性表面波アクチュエータへの応用のために,間接励振を用いた際の弾性表面波振動子についての高性能化を図り,アクチュエータに適した構成方法および材料の組み合わせを実証した.また,圧電材料から非圧電材料への伝搬効率を向上させるために音響結合材を導入した.従来の直接励振と比較した結果,各方式にはそれぞれ利点が存在するものの,アクチュエータに応用する際に特に有効な方式は圧電材料に電極を形成し,音響結合材を用いて接触させる方式であることがわかった.また,提案した方式が予圧を必要としない簡素な構成であるため,弾性表面波振動子の利点である薄型を活かしつつ,直接励振と同等の振動速度を得ることができることを実験的に示した.弾性表面波皮膚感覚ディスプレイにおいては,振動源から140mm以上離れた地点でもアクチュエータとして十分に利用できる波の伝搬を確認し,市販のコンピュータモニタなどに十分応用可能であることを見出した.また,間接励振を利用することによる設計の自由度の高さを活かし,周回形弾性表面波振動子を用いた皮膚感覚ディスプレイを製作した.周回構造とすることで板状の振動子と比較すると同入力電流時に2倍以上の振動振幅が得られることを確認した.また,それを触覚マウスに応用した.振動出力を有するコンピュータマウスとなり,触感を提示できることを実験的に示した.弾性表面波モータへの応用については,ガラス製ステータ振動子を用いた場合でも,従来のものと同等の性能を発揮できることを実証した.さらに間接励振を応用して,平面モータの実現も行い,間接励振の可能性を示した.今後,大面積を有する平面モータや効率改善のための周回形弾性表面波振動子を用いたモータも実現可能であると考えられる.「弾性表面波皮膚感覚ディスプレイ」及び「弾性表面波モータ」に関連する研究を行った.「弾性表面波皮膚感覚ディスプレイ」においては,コンピュータインターフェースに適用するための皮膚感覚提示面積の大きい振動子の製作を計画していた.従来は74×20mm^2のサイズであったが,90×60mm^2まで大型化でき,提示面積を約4倍増やすことに成功した.また,従来のディスプレイと同様に皮膚感覚が提示できること確認している.現在,弾性表面波の励振方法を再検討し,更なる大型化を検討中である.ステータ振動子にガラスを用いることにより,サイズだけではなく形状に関しても自由度が上がったため,板状ではない形状の振動子も製作した.周回構造を有した弾性表面波振動子を提案し,弾性表面波の励振・伝播に成功した.さらに皮膚感覚ディスプレイに応用し,皮膚感覚の提示を行っている.この振動子を用いて新しいアプリケーションを開発している.また摩擦係数の変化を利用して皮膚感覚を再現する原理を採用しているが,基板表面の振動振幅と摩擦係数の詳細な関係は明らかになっていなかった.そこで摩擦係数を計測するための実験装置を新たに製作し,その関係を調査し明らかにした.「弾性表面波モータ」においては,これまで弾性表面波モータはLiNbO_3という特殊な材料を用いており,サイズや形状が制限されるなどの問題が生じていた.この問題を解決するために,ガラス基板をステータ振動子に用いた弾性表面波モータを開発した.駆動周波数が4.8MHzの振動子と板状のガラス基板を用いて駆動に成功した.入力電流2.1A_<0-p>として駆動を行い,最大速度430mm/sで駆動させるごとができた.これはLiNbO_3のみで構成されたモータと同程度の速度で駆動できたことになる.今後,従来の弾性表面波モータとの比較を行う.また,ガラスの設計の自由度を活かし,弾性表面波皮膚感覚ディスプレイで開発した周回型弾性表面波振動子を弾性表面波モータに応用し,駆動の実現を行う予定である.「弾性表面波振動子」及びその応用である「弾性表面波皮膚感覚ディスプレイ」「弾性表面波モータ」の高性能化を検討した.弾性表面波振動子においては,弾性表面波アクチュエータへの応用のために,間接励振を用いた際の弾性表面波振動子についての高性能化を図り,アクチュエータに適した構成方法および材料の組み合わせを実証した.また,圧電材料から非圧電材料への伝搬効率を向上させるために音響結合材を導入した.従来の直接励振と比較した結果,各方式にはそれぞれ利点が存在するものの,アクチュエータに応用する際に特に有効な方式は圧電材料に電極を形成し,音響結合材を用いて接触させる方式であることがわかった.また,提案した方式が予圧を必要としない簡素な構成であるため,弾性表面波振動子の利点である薄型を活かしつつ,直接励振と同等の振動速度を得ることができることを実験的に示した.弾性表面波皮膚感覚ディスプレイにおいては,振動源から140mm以上離れた地点でもアクチュエータとして十分に利用できる波の伝搬を確認し,市販のコンピュータモニタなどに十分応用可能であることを見出した.また,間接励振を利用することによる設計の自由度の高さを活かし,周回形弾性表面波振動子を用いた皮膚感覚ディスプレイを製作した.周回構造とすることで板状の振動子と比較すると同入力電流時に2倍以上の振動振幅が得られることを確認した.また,それを触覚マウスに応用した.

振動出力を有するコンピュータマウスとなり,触感を提示できることを実験的に示した.弾性表面波モータへの応用については,ガラス製ステータ振動子を用いた場合でも,従来のものと同等の性能を発揮できることを実証した.さらに間接励振を応用して,平面モータの実現も行い,間接励振の可能性を示した.今後,大面積を有する平面モータや効率改善のための周回形弾性表面波振動子を用いたモータも実現可能であると考えられる.