hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内での異常な核酸分子挙動の解析

本研究では、モレキュラービーコン(MB)を用いて、細胞内を模した分子クラウディング環境でMBに対する核酸のハイブリダイゼーション速度(結合速度定数)を評価した。またMBを修飾したナノニードルを用いることによって、細胞内で直接mRNAの結合速度定数を評価することを試みた。20wt%PEGにより分子クラウンディング環境を模した緩衝液中で結合速度定数は大きく、またDNAと比較してs-oligoの結合速度定数が大きいことが明らかとなった。細胞内での試験結果は、前述のいずれの結合速度定数を上回るものであり、過去の報告例と比較して細胞質におけるmRNAの拡散係数が大きいことが示唆された。細胞内の分子挙動を知ることは、生命活動そのもののダイナミクスを解き明かすことに直結する。オルガネラや、巨大分子によって作り出される分子クラウンディングと呼ばれる細胞内環境は、緩衝液中と全く異なり、水の活量は著しく低下していると考えられている。細胞内で核酸分子がどのように振る舞うか、その挙動を解析するため、核酸と配列特異的にハイブリダイゼーションするモレキュラービーコンを用い、細胞内の分子挙動を詳細に調査することが本研究課題の目的である。平成26年度の研究では、モレキュラービーコン修飾ナノニードルを用い、細胞内のmRNAのin situ検出を行い、細胞内のmRNAの結合速度定数がin vitroと比較して増大することを見出した。一方、分割蛍光タンパク質の蛍光回復試験を行った結果、むしろ細胞内の方が、結合速度定数が小さいことがわかり、分子種によってその挙動が異なることが明らかとなった。平成27年度の研究では、DNAのリン酸の酸素原子の1つが硫黄原子に置き換わったS-オリゴに注目し、モレキュラービーコン修飾シリコン基板を用い、in vitroの結合速度定数をDNAと比較検討した。DNA及びS-オリゴの結合速度定数を算出したところ、DNAは4889 /Ms、S-オリゴは9893 /Msであった。また、20wt%ポリエチレングリコールを用いて分子クラウディング環境による排除体積効果を再現した緩衝液中では、双方ともにさらに速度が上昇し、DNAは6648 /Ms、Sオリゴは13069 /Msであった。我々は、細胞内で核酸の結合速度が増大する要因は、リン酸周辺に発生するハイパーモバイル水であると推測している。ハイパーモバイル水とは、分子の表面の拘束水の外側に存在する誘電率の低い水分子のことである。誘電緩和スペクトル測定によって、DNAとS-オリゴのハイパーモバイル水の量を測定しているが、S-オリゴの方が、ハイパーモバイル水が多いと推測している。ヒト細胞内のハウスキーピング遺伝子であるGAPDHのmRNAを標的とし、モレキュラービーコン修飾ナノニードルを用いたハイブリダイゼーション解析を行った。モレキュラービーコンの5'末端には蛍光検出のためのalexa488が、3'末端側には表面修飾のためのビオチンが修飾されており、アビジンビオチン結合によりナノニードル表面にモレキュラービーコンの固定化を行った。モレキュラービーコン修飾ナノニードルをヒト子宮頸癌細胞HeLa細胞に挿入し、共焦点蛍光顕微鏡を用いて蛍光強度の経時変化を観察した。in vitroの対照試験は、20wt%PEG200を含む細胞質模擬緩衝液(pH 7.4)中で、1 μMのssDNAを用いて行った。HeLaのGAPDH mRNAは約2500分子存在することがわかっているので、細胞体積を1 pLとし、細胞内のGAPDH mRNA濃度を4 nMと見積もった。またin vitroの試験の結果、標的ssDNAを含まない緩衝液に交換後も蛍光強度の低下が観察されないことから、解離速度定数はゼロとして回帰を行った。その結果、in vitroで得られた結合速度定数と比較して、細胞内では5倍程度大きいことが示された。一方、ナノニードルを用いて分割蛍光タンパク質の蛍光回復を観察する試験により、結合速度定数の測定を同様に行った結果、細胞内の結合速度定数はin vitroのそれの1/7程度であることが明らかとなった。細胞内は巨大分子が非常に混みあった分子クラウディング環境であり、排除体積効果が結合速度の増大に寄与すると考えられるが、本検出系では細胞内で遠位にあるmRNA分子も針表面に到達しなければならないため排除体積効果では説明出来ない。

むしろ分割蛍光タンパク質のように拡散阻害が起こることが予想される。得られた結果は、分子種によってその挙動が異なることを示唆している。ナノ細胞工学我々は核酸のリン酸エステルが細胞内の分子挙動に影響を与えると考えている。まずは、in vitroの試験により、リン酸エステルが結合速度に与える影響を調べる。モレキュラービーコンの標的配列のssDNAに対して主骨格のリン酸エステルがホスホロチオエートに置換されたS-オリゴと、ペプチドに置換したペプチド核酸(PNA)を用い速度解析を行い、リン酸エステルが分子挙動に与える効果を調べる。まず、シリコン表面にモレキュラービーコン修飾し、細胞模擬緩衝液中のS-オリゴ、PNAの2種類の標的核酸分子とモレキュラービーコンとの結合速度定数を求める。その後、HeLa細胞にそれぞれの標的核酸分子を導入し、続いてモレキュラービーコン修飾ナノニードルを細胞へ挿入することで細胞内での結合速度解析を行う。試験した標的核酸分子間で顕著な差違が観察された場合には、DNA、S-オリゴ、PNAの誘電緩和スペクトル解析を行う。H27年度研究において、誘電緩和スペクトル測定のための試料が40mg必要である。そのための費用を留保した。S-オリゴ40 mgの合成費用に充当する。
酸素消費量に基づく人工心臓流量制御法の開発と評価

完全埋め込み型全人工心臓の開発は、ついに動物を生かすまでに至ったが、生体内での生理的な駆動法は、未だ確立されていない。本研究では、人工心臓の流量は生体の要求に応じて調節すべきである、との考えから、酸素消費量に基づく制御法を開発した。概要は、「人工心臓に装着した光センサーを用いて動脈血、混合静脈血酸素飽和度(SaO2,SvO2)をモニターし、拍出量の情報と合わせて、Fick法により酸素消費量を求める。その値に応じて目標拍出量を見積もり、駆動を制御する。」という方法である。本研究では、まず、計測・制御に必要なパラメータの特性を検討するために、正常仔牛を用いた動物実験で、運動負荷を行ない、心拍出量とSvO2、酸素消費量の関係を検討した。また、ステップ運動負荷を行い、心拍出量とSvO2の反応速度を検討した。その結果、運動強度と心拍出量、SvO2、酸素消費量には高い相関関係を認め、また、心拍出量とSvO2はほとんど同じ時間遅れで反応することが見出され、生理的な反応速度での制御が可能であることが示された。次に、正常動物での結果に基づいて、空気駆動型全人工心臓、電気油圧駆動型全人工心臓を対象に、SvO2に基づく制御、酸素消費量に基づく制御法のプログラムを作製した。さらに、空気駆動型全人工心臓を埋め込んだ動物で、運動負荷を行ない、SvO2に基づく制御法のin-vivo評価を行なった。SvO2に基づく制御法は、対照の定値駆動下での場合より、運動量、血行動態、酸素代謝面で明らかに優れていることが証明され、可能性と有効性が示された。酸素消費量に基づく制御法はさらに有効な酸素代謝へと調節できる可能性があり、例数を重ねての検討と、実用化へ向けての発展が期待される。」という方法である。本研究の目的は、生理的な全人工心臓駆動制御法を確立することである。そのために、光センサーを用いて混合静脈血酸素飽和度(SvO2)をモニターし、Fick法により求めた酸素消費量を応じて人工心臓の駆動を制御することで、生体の酸素要求量に応じた拍出流量を実現する方法を考案し、開発に着手した。98年度は、正常動物2頭の基礎データ採取を行い、酸素消費量に基づく流量制御に必要な特性を検討した。正常仔牛に超音波流量計、オプティカルカテーテルをそれぞれ肺動脈に装着し、心拍出量、SvO2の持続測定を行った。運動負荷試験での酸素消費量と酸素供給量のデータ解析を行い、心拍出量とSvO2、酸素消費量と酸素供給量の関係式を検討した。また、制御の反応速度を検討するため、運動のステップ負荷を行い、心拍出量とSvO2の反応性を検討した。その結果、運動負荷試験では、心拍出量とSvO2には良好な相関が得られ、酸素消費量と酸素供給量では、さらに高い相関が得られた。このことは、正常動物では酸素消費に応じた酸素供給、心拍出量のコントロールが行われていることを示唆し、酸素消費量に基づく流量制御法の生理的適合性が示された。反応速度の検討では、心拍出量とSvO2、酸素消費量はほとんど同じ時間遅れで反応することが見出され、酸素消費量に基づく流量制御法は、反応速度的にも十分生理的な速さを有することが示された。以上の正常動物の運動時での結果に基づいて、プログラム作製に必要なサンプルの採取、処理方法、最適な制御への組み込み方を決定し、空気駆動型全人工心臓用のプロトタイプ駆動プログラムの作製、コンピュータシミュレーション、in vitro試験での検証に着手した。

また、作製された制御プログラムで人工心臓を駆動するための慢性動物実験を計画中である。完全埋め込み型全人工心臓の開発は、ついに動物を生かすまでに至ったが、生体内での生理的な駆動法は、未だ確立されていない。本研究では、人工心臓の流量は生体の要求に応じて調節すべきである、との考えから、酸素消費量に基づく制御法を開発した。概要は、「人工心臓に装着した光センサーを用いて動脈血、混合静脈血酸素飽和度(SaO_2,SvO_2)をモニターし、拍出量の情報と合わせて、Fick法により酸素消費量を求める。その値に応じて目標拍出量を見積もり、駆動を制御する。」という方法である。本研究では、まず、計測・制御に必要なパラメータの特性を検討するために、正常仔牛を用いた動物実験で、運動負荷を行ない、心拍出量とSvO_2、酸素消費量の関係を検討した。また、ステップ運動負荷を行い、心拍出量とSvO_2の反応速度を検討した。その結果、運動強度と心拍出量、SvO_2、酸素消費量には高い相関関係を認め、また、心拍出量とSvO_2はほとんど同じ時間遅れで反応することが見出され、生理的な反応速度での制御が可能であることが示された。次に、正常動物での結果に基づいて、空気駆動型全人工心臓、電気油圧駆動型全人工心臓を対象に、SvO_2に基づく制御、酸素消費量に基づく制御法のプログラムを作製した。さらに、空気駆動型全人工心臓を埋め込んだ動物で、運動負荷を行ない、SvO_2に基づく制御法のin-vivo評価を行なった。SvO_2に基づく制御法は、対照の定値駆動下での場合より、運動量、血行動態、酸素代謝面で明らかに優れていることが証明され、可能性と有効性が示された。酸素消費量に基づく制御法はさらに有効な酸素代謝へと調節できる可能性があり、例数を重ねての検討と、実用化へ向けての発展が期待される。
重車両慣性エネルギ回生利用のための高性能活性炭パワーキャパシタの開発

本研究では,エネルギ回生デバイスとして活性炭電気二重層キャパシタを活用したハイブリッドディーゼルカ-の発現,ひいては重車両に起因する深刻な環境汚染の大幅な低減を目指し,キャパシタの静的蓄電能力および速度特性に関し検討を行い,以下の研究成果を得た.1.測定手法:常用法である定電流充放電試験の問題点を明らかにするとともに静的特性と動的特性を明確に分割して検討するための測定系および測定手法を確立した.2.静的蓄電能力:種々の細孔特性・表面特性を持つ活性炭を電極として用いたキャパシタについて静的容量を実測した.窒素吸着に基づく解析から得た細孔径,表面積等を指標に総括すれば,電極活性炭の単純な比表面積の増加は静的蓄電量に対して顕著な効果は与えない一方,表面酸素官能基量は容量を有意に増加させ得ることがわかった.3.速度過程解析:種々の活性炭及び電解質の組み合わせで過渡応答実験を行い,多孔質電極内のイオン種の泳動の速さを表現する「有効電導度」を取り入れたモデルにより実測挙動を解析しこれを得た.有効電導度は細孔径約0.7nmを境に大幅に異なることが見出された.これは移動イオン種の水和直径が0.7nm程度であることと照らし,荷電種の移動が水和水を伴った状態で生じていること,およびその移動過程に細孔の立体障害が多大に寄与していることを示唆するものであり,動的挙動に与える電極細孔特性の重要性が明らかとなった.4.総合的視点:急速充放電を目指すならば,容量と速度の中位である細孔径0.80.9nm程度で,酸素官能基を付与した電極を用いるべきである.これ以上の高賦活化が初期電流挙動の向上に与える効果は小さく,またこれより低い賦活度では容量は同程度有するもののイオン移動抵抗が急激に増加するからである.ただし,表面酸素官能基を付与した電極の耐久性については未知の部分が多く,今後の検討が望まれよう.1.静的蓄電能力の検討昨年度まで用いていた参照電極,作用電極,対極を用いた三極方式の実験装置を作用電極,対極のみを用いる二極式に改良した.これにより作用電極にかかる電位を簡単に設定できるようになり,実験の簡略化が実現した.拡散層の影響を取り除くため,作用電極に用いる活性炭をフェルト状のものから短繊維状のものに変更した.これにより細孔内のみのイオンの挙動を充放電実験結果から捉えることができるようになった.セル内の電解液液温が25°Cに保つことができるようヒーターと温調を取り付けた恒温槽を用いることにした.また外界からの電磁波の影響を直接受けると測定する電流値が乱れてしまうため,シールドを作成し電磁波を遮断した.以上の改良を加えた実験装置とインピーダンス測定装置を用いて電極の界面に交流電圧を流し,測定したインピーダンスから系の等価回路を決定した.この回路の解析を進めればキャパシタの静電容量および細孔内における拡散係数が決定できるため,ただいま検討中である.2.速度過程解析作用電極に短繊維状の活性炭を用いているため,従来のフェルト状の作用電極に対して使用したポゼ-の式(電気量の経時変化を表したモデル式)を変更して,新しい円柱モデル式を導出した.式中のフィッティングパラメーターを決定するためのプログラムを作成し,ワークステーションを用いてフィッティングを行い,実験値から計算された値の妥当性より装置およびモデル式が正しいことを確認した.本研究では,エネルギ回生デバイスとして活性炭電気二重層キャパシタを活用したハイブリッドディーゼルカ-の発現,ひいては重車両に起因する深刻な環境汚染の大幅な低減を目指し,キャパシタの静的蓄電能力および速度特性に関し検討を行い,以下の研究成果を得た.1.測定手法:常用法である定電流充放電試験の問題点を明らかにするとともに静的特性と動的特性を明確に分割して検討するための測定系および測定手法を確立した.2.静的蓄電能力:種々の細孔特性・表面特性を持つ活性炭を電極として用いたキャパシタについて静的容量を実測した.窒素吸着に基づく解析から得た細孔径,表面積等を指標に総括すれば,電極活性炭の単純な比表面積の増加は静的蓄電量に対して顕著な効果は与えない一方,表面酸素官能基量は容量を有意に増加させ得ることがわかった.3.速度過程解析:種々の活性炭及び電解質の組み合わせで過渡応答実験を行い,多孔質電極内のイオン種の泳動の速さを表現する「有効電導度」を取り入れたモデルにより実測挙動を解析しこれを得た.有効電導度は細孔径約0.7nmを境に大幅に異なることが見出された.これは移動イオン種の水和直径が0.7nm程度であることと照らし,荷電種の移動が水和水を伴った状態で生じていること,およびその移動過程に細孔の立体障害が多大に寄与していることを示唆するものであり,動的挙動に与える電極細孔特性の重要性が明らかとなった.4.総合的視点:急速充放電を目指すならば,容量と速度の中位である細孔径0.80.9nm程度で,酸素官能基を付与した電極を用いるべきである.これ以上の高賦活化が初期電流挙動の向上に与える効果は小さく,またこれより低い賦活度では容量は同程度有するもののイオン移動抵抗が急激に増加するからである.

ただし,表面酸素官能基を付与した電極の耐久性については未知の部分が多く,今後の検討が望まれよう.本研究では,活性炭電気二重層キャパシタの,重車両エネルギ回生デバイスとしての展開を目指し,電極活性炭の細孔特性や表面特性を制御したサンプルを用いて静的蓄電能力および速度論的特性に関し実験的及び理論的検討を行い,以下のような研究成果を得た.1.静的蓄電能力:種々の市販品をベースに,マッフル炉を用いて賦活及び表面改質を行い特性の異なる活性炭を調整した.これらのサンプルを用いたキャパシタの静的な容量を,昨年度種々の改良を加えた測定系において実測した.窒素吸着に基づくキャラクタリゼーションから得た細孔径,表面積等を指標に総括すれば,電極活性炭の単純な比表面積の増加は静的蓄電量に対して顕著な効果は与えなかった.一方,表面酸素完納基量は容量を有意に増加させ得ることがわかった.2.速度過程解析:数種の活性炭電極及び数種の電解質溶液の組み合わせで過渡応答実験を行った.多孔質電極内のイオン種の泳動の速さを表現する「有効伝導度」を取り入れたモデルにより実測挙動を解析し,パラメータフィッティングによりこれを得た.その結果,t-plot法で得られる細孔径で約0.7nmを境に,有効伝導度が大幅に異なることが明らかとなった.これは移動イオン種の水和直径が0.7nm程度であることと照らし,荷電種の移動が水和水を伴った状態で生じていること,およびその移動過程に細孔の立体障害が多大に寄与していることを示唆するものである.3.総合的視点:急速充放電を目指すならば,容量と速度の中位である細孔径0.80.9nm程度で,酸素官能基を付与した電極を用いるべきである.これ以上の高賦活化が初期電流挙動の向上に与える効果は小さく,またこれより低い賦活度では容量は同程度有するもののイオン移動抵抗が急激に増加するからである.ただし,表面酸素官能基を付与した電極の耐久性については未知の部分が多く,今後の検討が望まれよう.
mRNA翻訳機構によるmTOR阻害剤の抗がん作用への抵抗性獲得メカニズムの解明

これまでに申請者は、mTORC1/4E-BPシグナル伝達経路が、mRNA翻訳を刺激することによってタンパク質合成およびミトコンドリアの機能の活性化を引き起こし、がん促進に関与していることを明らかにしてきた。このmTORC1に対する阻害剤は抗がん剤として開発が進められているが、そのほかの分子標的薬と同様に抗がん効果に対するがん細胞の抵抗性の獲得が問題となっている。本研究課題では、がん細胞のmTORC1阻害剤に対する抵抗性獲得の分子メカニズムをmRNA翻訳の観点から明らかにしたいと考えている。2018年度は、mTORC1阻害剤であるInk128とRapamycinに対して抵抗性を持つ肥満誘導性がんのマウスを、4E-BP遺伝子を欠損することによって作製することができた。また培養細胞においても、mTORC1阻害剤に対して抵抗性を示す肝臓がん細胞HepG2・Huh7や腎臓がん細胞786-O細胞を、阻害剤下において長期培養することにより単離した。予定していたように2018年度は、これらのがんモデルマウスや細胞を用いてポリソームプロファイリングを行い、抵抗性に関わるmRNA群を単離しRNA-seqによる同定を試みた。現在は、カロリンスカ研究所の共同研究グループにRNA-seqデータの解析を依頼している。また、以前に報告したmTORC1によるミトコンドリア機能の制御メカニズムを元に、mTORC1阻害剤等のキナーゼ阻害薬をミトコンドリア阻害薬と併用することによってキナーゼ阻害薬の抗がん作用を増強することに成功した。これらの結果を論文としてCell Metabolism誌に発表することができた。今後は、上記のRNA-seqの結果をもとに抗がん剤抵抗性のメカニズムを明らかにし、抗がん作用を増強する薬剤併用の組み合わせをさらに探索する予定である。以上のように、本研究課題の進捗状況は概ね順調である。本研究課題では、トランスレイトーム解析をもとに、がんの抗がん剤への抵抗性の獲得分子機構を明らかにしたいと考えている。計画初年度においては当初予定していたように、mTORC1阻害剤に対して抗がん作用をしめすがん細胞や、がんマウスモデルの作製に成功することができた。これらのがんからトランスレイトーム解析によってRNAを単離することができ、予定よりも早くRNA-seqを行うことができた。現在は、共同研究先とRNA-seqの解析について議論を進めている。次年度においては、これらのデータをもとに抵抗性の獲得分子メカニズムの一端を明らかにできると考えている。さらに、以前の論文の結果をもとにmTORC1阻害剤といったキナーゼ阻害薬とミトコンドリア阻害薬を併用することにより、抗がん作用を増強することができ、その増強の分子機構を代謝制御の視点から明らかにすることができた。これらの結果はCell Metabolism誌というトップジャーナルに筆頭著者として発表することができた。このことは当初の期待以上の結果であり、予想以上に研究計画が進展していることを証明している。現在投稿中の論文も2019年度中に発表できると考えられ、さらに研究計画を推し進めていきたいと考えている。研究計画は、予定していた以上に進んでおり、初年度にも関わらず筆頭著者として論文も発表することができている。今後は予定していたように、トランスレイトーム解析を推し進める予定である。さらに、免疫染色法や免疫ブロット法を遺伝子改変技術と組み合わせることにより、抗がん剤抵抗性獲得の分子メカニズムを詳細に明らかにできると期待している。これらの結果の一部は既に論文として投稿されており、今年度中に発表できると考えている。さらに、共同研究者との議論を推し進め、抗がん剤への抵抗性を減弱させる薬剤の併用療法を探索し、mTORC1阻害薬の抗がん作用を増強する新たな療法の可能性を示せればと考えている。

本研究課題では、トランスレイトーム解析をもとに、がんの抗がん剤への抵抗性の獲得分子機構を明らかにしたいと考えている。計画初年度においては当初予定していたように、mTORC1阻害剤に対して抗がん作用をしめすがん細胞や、がんマウスモデルの作製に成功することができた。これらのがんからトランスレイトーム解析によってRNAを単離することができ、予定よりも早くRNA-seqを行うことができた。現在は、共同研究先とRNA-seqの解析について議論を進めている。次年度においては、これらのデータをもとに抵抗性の獲得分子メカニズムの一端を明らかにできると考えている。さらに、以前の論文の結果をもとにmTORC1阻害剤といったキナーゼ阻害薬とミトコンドリア阻害薬を併用することにより、抗がん作用を増強することができ、その増強の分子機構を代謝制御の視点から明らかにすることができた。これらの結果はCell Metabolism誌というトップジャーナルに筆頭著者として発表することができた。このことは当初の期待以上の結果であり、予想以上に研究計画が進展していることを証明している。現在投稿中の論文も2019年度中に発表できると考えられ、さらに研究計画を推し進めていきたいと考えている。研究計画は、予定していた以上に進んでおり、初年度にも関わらず筆頭著者として論文も発表することができている。今後は予定していたように、トランスレイトーム解析を推し進める予定である。さらに、免疫染色法や免疫ブロット法を遺伝子改変技術と組み合わせることにより、抗がん剤抵抗性獲得の分子メカニズムを詳細に明らかにできると期待している。これらの結果の一部は既に論文として投稿されており、今年度中に発表できると考えている。さらに、共同研究者との議論を推し進め、抗がん剤への抵抗性を減弱させる薬剤の併用療法を探索し、mTORC1阻害薬の抗がん作用を増強する新たな療法の可能性を示せればと考えている。
温度応答性高分子ブラシ界面でのタンパク質のアフィニティ制御

本研究では、固定化金属イオンアフィニティによるタンパク質の吸・脱着制御を温度変化のみで実現する新しい界面の調製を目指し、温度応答性高分子に金属イオンのリガンドを導入した界面の調製とタンパク質との相互作用の解析を検討した。昨年度までに、イミノ二酢酸基を側鎖に有する温度応答性高分子をガラス表面に導入し、その界面物性を解析したが、本年度は引き続き、イミノ二酢酸基を持つ高分子修飾表面の調製と、本表面上におけるタンパク質の吸着挙動を検討した。イミノ二酢酸基にニッケルイオンを配位させ、37°C、20°Cの各条件でヒスチジンを1ユニット有するリゾチームの吸着挙動を比較したところ、37°Cでリゾチームが表面に吸着したことが蛍光修飾リゾチームを用いた実験から明らかとなった。このリゾチームの大部分は20°Cで脱着することを確認した。つまり、温度変化のみで、温度応答性鎖の水和-脱水和に伴う鎖の伸長・収縮変化がタンパク質のリガンドへの配位・脱離を制御したものと考えられる。一部は、20°Cでの静置だけでは脱離しなかったことから、温度応答性表面への非特異的吸着が起こっているものと考えられた。さらに、His-tagタンパク質の分離に利用されるニトリロ三酢酸基(NTA)を持つ温度応答性高分子を原子移動ラジカル重合(ATRP)で調製した。この反応をガラス界面で行い、NTA基を側鎖に持つ温度応答性表面を構築し、リゾチームの吸着実験を行った。本表面での温度変化に伴うリゾチーム吸着実験から37°Cで吸着したリゾチームが20°Cで脱着することがわかった。本表面では、温度応答性鎖を鎖長を制御して導入できることから、今後、鎖長制御に伴うタンパク質の吸・脱着制御を詳細に解析することで、効果的なタンパク質分離材料の構築が可能となることが示唆された。本研究では、タンパク質のヒスチジン残基と配位結合しうるイミノ二酢酸基(IDA)を側鎖に有する温度応答性高分子を界面に修飾し、本界面でタンパク質との相互作用のうち、配位結合性の親和性制御を温度変化のみで実現する新規な分離・分析デバイスの設計とその検討を目的としている。本年度は、メタクリロイル基を導入した表面でIPAAmモノマーとIDAモノマーのラジカル共重合を行う方法と、原子移動ラジカル重合(ATRP)により導入する方法の2通りを検討した。まず、文献に従い、p-クロロメチルスチレンとIDAとのカップリング反応を行い高収率でIDAモノマーを得た。次に、メタクリロイル基を導入したカバーガラス表面上で、IPAAmモノマーとIDAモノマーとのラジカル共重合を行いガラス表面にIDA基を含有する温度応答性高分子層を構築できた。次に、ガラス表面上での温度応答性高分子の密度と鎖長を制御する目的で、ガラス表面にm, P-クロロメチルフェニルエチルトリクロロシランを導入し、この表面上で、CuCl、CuCl_2、Tris((N, N-dimethylamino)ethyl)amine(Me_6TREN)を触媒に用い、蒸留水中でATRP反応を行った。表面へのポリマーの導入は、温度を変化させながら水に対する接触角変化を調べることで確認できる。ラジカル重合により調製した表面では、温度変化に伴って接触角が変化する傾向が確認されたが、ATRPで調製した表面では温度応答性が確認されなかった。そこで、溶液重合で確認したところ高分子が調製できていないことが確認され、これは、IDA基が触媒である銅イオンと配位結合するために重合反応が適切に進行しない可能性が考えられた。

そこで、IDA基のカルボキシル基を保護基として、ATRP反応を行うことにし、保護化したIDAモノマーの調製を行った。次年度は、この保護モノマーを用いてIPAAmモノマーとのATRPを行い、温度応答性表面を構築し、この表面と生体分子との相互作用を評価する予定である。本研究では、固定化金属イオンアフィニティによるタンパク質の吸・脱着制御を温度変化のみで実現する新しい界面の調製を目指し、温度応答性高分子に金属イオンのリガンドを導入した界面の調製とタンパク質との相互作用の解析を検討した。昨年度までに、イミノ二酢酸基を側鎖に有する温度応答性高分子をガラス表面に導入し、その界面物性を解析したが、本年度は引き続き、イミノ二酢酸基を持つ高分子修飾表面の調製と、本表面上におけるタンパク質の吸着挙動を検討した。イミノ二酢酸基にNi^<2+>イオンを配位させ、37°C、20°Cの各条件でヒスチジンを1ユニット有するリゾチームの吸着挙動を比較したところ、37°Cでリゾチームが表面に吸着したことが蛍光修飾リゾチームを用いた実験から明らとなった。このリゾチームの大部分は20°Cで脱着することを確認した。つまり、温度変化のみで、温度応答性鎖の水和-脱水和に伴う鎖の伸長・収縮変化がタンパク質のリガンドヘの配位・脱離を制御したものと考えられる。一部は、20°Cでの静置だけでは脱離しなかったことから、温度応答性表面への非特異的吸着が起こっているものと考えられた。さらに、His-tagタンパク質の分離に利用されるニトリロ三酢酸基(NTA)を持つ温度応答性高分子を原子移動ラジカル重合(ATRP)で調製した。この反応をガラス界面で行い、NTA基を側鎖に持つ温度応答性表面を構築し、リゾチームの吸着実験を行った。本表面での温度変化に伴うリゾチーム吸着実験から37°Cで吸着したリゾチームが20°Cで脱着することがわかった。本表面では、温度応答性鎖を鎖長を制御して導入できることから、今後、鎖長制御に伴うタンパク質の吸・脱着制御を詳細に解析することで、効果的なタンパク質分離材料の構築が可能となることが示唆された。
疾患特異的な腸管栄養素センシング機構の解明と特殊栄養食品の開発基盤の確立

本研究では、疾患特異的な腸管栄養素センシング機構の解明と特殊栄養食品の開発基盤の確立を目的とし、腎不全時の腸管変動遺伝子の網羅的解析による統合的データベースの構築、疾病予防または治療の標的となる疾患特異的な栄養素センサー遺伝子群の同定を行った。また、腎不全モデル動物へのリン制限食の投与は、カルシウム代謝異常や異所性石灰化の発症を予防し、腎性貧血の予防にも有効であることを見出した。本研究では、疾患特異的な腸管栄養素センシング機構の解明と特殊栄養食品の開発基盤の確立を目的とし、腎不全時の腸管変動遺伝子の網羅的解析による統合的データベースの構築、疾病予防または治療の標的となる疾患特異的な栄養素センサー遺伝子群の同定を試みた。生活習慣病モデルにおける腸管栄養素センサーの同定として、腎不全、糖尿病モデルを用いトランスクリプトーム解析により構築した腸管遺伝子データベースをもとに、平成24年度は、疾患進展の予防に有効な栄養成分、特にミネラルの一つであるリンに着目した。実際、腎不全モデル動物へのリン制限食の投与は、カルシウム代謝異常や異所性石灰化の発症を予防し、さらに興味深いことに腎性貧血の予防にも有効であることを見出し。これら研究成果は、平成24年米国腎臓病学会で報告した。さらに、リン制限食は、腎不全で生じる亜鉛欠乏にも抑制的効果を有し、実際、腸管の亜鉛トランスポーターの発現変動を確認した。糖尿病モデルにおいては、腎臓でのビタミンD異化酵素CYP24遺伝子の発現亢進により、血中活性型ビタミンD濃度の低下が生じることを見出しただけでなく、選択的スプライシングにより産生されるデコイ型CYP24タンパクが増加することも見出した。糖尿病モデル動物においてもリン制限食がビタミンD代謝異常を改善する効果を観察した。以上のことから、本課題研究により腎不全および糖尿病モデル動物を用いた腸管栄養素センシング機構の解析により、疾患の進展予防に効果を有する栄養素を特定することができ、特殊栄養食品の開発基盤を確立することが可能になった。本研究では、疾患特異的な腸管栄養素センシング機構の解明と特殊栄養食品の開発基盤の確立を目的とし、腎不全時の腸管変動遺伝子の網羅的解析による統合的データベースの構築、疾病予防または治療の標的となる疾患特異的な栄養素センサー遺伝子群の同定を試みている。1)生活習慣病モデルにおけるメタボロミクス解析および腸管栄養素センサーの同定として、平成23年度は、腎不全、糖尿病モデルにおける腸管遺伝子データベースを構築した。論文報告に従い、アデニン誘導性腎不全モデルおよび5/6腎摘出腎不全モデル、糖尿病のラットを作成し、正常および疾患動物の腸管粘膜組織より全RNAを抽出し、本学の総合支援研究センターの協力を得てDNAマイクロチップ(Affymetrix社)を用いトランスクリプトーム解析を行った。さらにパスウエイ解析、Gene Ontology解析を行い栄養代謝に重要な変動遺伝子群を同定した。腎不全ラットの腸管にいては、鉄や亜鉛、ビタミンCの吸収や代謝に関連する遺伝子が同定され、それら遺伝子が、疾患時に著しく低下することを確認した。また、糞中のミネラルを測定した結果、亜鉛および鉄の排泄量が有意に増加したことから、腎性貧血の原因には、エリスロポエチンの低下だけでなく、鉄および亜鉛吸収率の低下も原因と考えられた。さらに、糖尿病モデルにおいては、腎臓でのビタミンD異化酵素CYP24遺伝子の発現亢進により、血中活性型ビタミンD濃度の低下が生じるため、腸管カルシウム吸収関連遺伝子のTRPV6が低下することを見出した。実際、糖尿病群においては、血中カルシウム濃度の低下が観察された。今年度、腎不全および糖尿病のモデル動物を用いて腸管変動遺伝子の網羅的解析を行い、データベースの構築を行った。その成果として、ミネラルやビタミンの吸収や代謝に関連する遺伝子群が見出されたため、これら遺伝子の発現を指標とした栄養療法の試験を予定している。今後の研究の推進方策としては、生活習慣病モデルの腸管において変動する遺伝子群のデータベースをもとに、リンやカルシウムのミネラルバランス、また、ビタミンDの摂取、抗酸化作用を有するフラボノイド摂取による影響を観察する。物品支払いの遅れが理由で、繰越金(130,221円)が生じた。次年度の研究費の使用計画としては、昨年度からの繰越金と次年度の物品費を合わせ、初年度と同様、疾患モデル動物の作成に必要な動物、飼料および遺伝子発現解析に必要な分子生物学研究試薬の購入を予定している。また、学会での成果発表を予定しているため、旅費10万円を計上している。
児童文学における翻訳・再話とジェンダー意識

1児童文学で明治期から移入され、知名度の高い作品についてのジェンダー意識の検証をまずは重点的に行った。具体的には、以前から研究を継続していたウィーダ『フランダースの犬』と、バーネット『小公子』を取り上げた。前者に関しては、テレビアニメや映画など映像化された再話への変容過程を追った。その結果、脇役アロアの「少女」性が日本における再話の重層化の中で、「聖性」を帯びたイメージを作られるといった特徴を指摘しえた。また、後者については加藤武雄が大正期の童話雑誌と、昭和初期の婦人雑誌に掲載した再話を対照させて検討した。読者対象が「子ども」か「女性」かによって、原作との懸隔や物語の構造そのものに明らかな差違が見られる一方、男性作家・再話者の、両者に対する教化のまなざしの重なりも見られた。2より広く児童文学における「子ども」意識を拙屋していく中で、「けなげ」という概念を一つの鍵にしていけるのではないか、との見通しを持つにいたった。たとえばマルコ、レミ、ネロなど明治期からたびたび翻訳・再話されてきた代表的作品の主人公たちは、一方で「いたいけ、いじらしさ」を、他方で「強さ、勇気」を含意するこの語を体現したものと認定できる。また、『家なき子』のように、読者の性別を問わずそれが規範として提示されることもあった。ただし、とくに少女を対象読者とする場合、ディケンズ『骨董屋』に基づく「ネル」再話のように、再話者の工夫に関わらず、「けなげ」のいたましさを増幅させやすい傾向も見られる。3その他現代のカニグズバーグ作品や、「アラビアン・ナイト」の再話など、幅広くジェンダー意識を探る中で、地域・時代を越えた普遍的な問題と日本における特殊な問題の双方が、それぞれに明確化されえた。それらをふまえてさらに広く、大衆的な文化状況の中での「子ども」とジェンダーの問題を追究したい。1従来から研究を継続している『フランダースの犬』に関しては、今回とくに重要な脇役であるアロアの<少女>性について、映像化された作品とさらにその派生的再話に注目した。新たな読み替えが、実は聖性を帯びたイメージの枠をそこに作ってしまう例が見られること、重層化されるなかでむしろ原作に近くなる場合もあったり、いったん閉じ込められたイメージが再度解放されることもあることなどの発見があった。2(1)大阪国際児童文学館での資料収集では、とくに、すでに知られている再話(菊池幽芳「家なき児」)の、少年むけと少女むけ雑誌への同一掲載という例に着目した。すでに「名作」と認知されたものが、男女を問わぬ読者すべてに、「常識」の基準として提供されており、理想とされる「子ども」像が、とくに大衆的な雑誌の場などで、意外なほどに、ジェンダーの枠を越えていた実態の一端が明らかになった。(2)上記の場合、挿絵については二誌それぞれに、別の画家が担当している。これは、視覚イメージと関わる児童文化のジェンダー問題を考える手がかりとなりうるだろう。3(1)グリムやアンデルセンなどの初期翻訳については資料を入手し、検討を続けている。どのような話題が好まれていったか、主人公の性別等とそうした紹介がいかに関わるかを、他の同時代の翻訳・再話と関わらせて慎重に検討を続けていきたい。(2)女性の翻訳家たちのなかでは、若松賤子の文体や母親イメージの造型に着目している。

とくに『小公子』がのちに、子ども向け雑誌のみならず婦人雑誌に再話されている例から、「子ども」と「女性」の読者としての位置関係を、検討中である。1いわゆる「名作」の代表である『小公子』に関して、加藤武雄が大正期の童話雑誌と昭和初期の婦人雑誌に掲載した再話作品を比較検討した。その結果、読者対象が「子ども」か「女性」かによって、原作との懸隔や物語の構造そのものに明らかな差違がみられることが判明した。その一方、男性作家・再話者の「子ども」「女性」に対する教化のまなざしの重なりも指摘できる。今後、作品成立と対象読者意識の一回性の関係をより明確に把握していく一歩となろう。2(1)大阪国際児童文学館などでの資料収集では、ディケンズの『骨董屋』に由来する<少女ネル>関連の翻訳・再話作品の流れに着目した。もともと英語圏でもダイジェスト等の普及があり一般にセンチメンタルな作品と捉えられがちだが、たとえば明治末期には羽仁もと子が主人公の造型を「勇気」という観点からみて再話している。後の多くの男性翻訳者・再話者が清純さや哀憐に焦点を当てる傾向がみられることと対照的である。(2)ディケンズの<ネル>を念頭につくられたドストエフスキーの<ネル>(『虐げられた人々』中の人物)も、ほとんど類似の訳題で第二次大戦後に紹介されており、両者を関連させて検討していくと、各言語で縦割りに考えられがちな翻訳・再話が抱える問題に、新たな切りこみをすることが可能となろう。3女性の翻訳家への注目という点では、上記の例のほか、カニグズバーグ作品の訳出の問題もある。すなわち、同性であっても各々の訳者によって、たとえば男性登場人物の会話の文体等にかなり大きな違いがみられることが瞥見される。性別以外の翻訳・再話に関わる要因を一方で整理しながら、他方、作者・訳者・登場人物の性別がどのように組み合わさる中でジェンダー意識が問題として浮上するか、引き続き検討していきたい。1(1)ディケンズ「骨董屋』に基づく「ネル」再話群について、マンガや絵物語になったものも含めて、前年度からの検討を取りまとめた。そこではとくに、羽仁もと子、松本恵子、池田宣政の三人の再話に注目し、「勇気」や「働く意欲」など、前向きな「けなげ」の側面が再話者によって強化される場合もあること、それにもかかわらず、別の面である「いたましさ」などが結果的に効力を増してしまうことなどの知見を得た。(2)「ネル」再話は、1950年代から60年代にかけての時期に、ドストエフスキー『虐げられた人々』に基づく「ネリー」を主人公とする再話群と、いわゆる名作全集等の中では混交されがちである実態が明確になった。このことは、「少女」を主人公とする作品群、再話群の類似化といった問題を考える端緒ともなろう。2現代アメリカを代表する児童文学作家の一人、カニグズバーグの作品に登場する「少年」「少女」の造型について、検討を加えた。初期の作品群においては、むしろ日本の多くの事例と同様、「中世」乃至「無性」として描かれ、それによって普遍的な思春期の問題を浮かび上がらせる傾向が見られる。しかし、最近の『13歳の沈黙』などでは、セクシュアリティの面に踏み込んだ問題追求の姿勢が見られる点が興味深い。3児童文学に移入された「アラビアン・ナイト」関連作品の検討をする機会を得た。とくに「アリ・ババと40人の盗賊」に着目した結果、登場するモルジャーナの描写等で、通常忌避されがちな性に関わる表現が、年少読者を対象とする場合も挿絵で許容されている例がいくつも見られた。これは、「西洋」に対するものとは違う、日本における「東洋」観として、今後より深く追究しうる課題である。
パルスレーザーによるキャビテーションの発生機構と表面微細加工への応用

1.レーザー誘起液中プラズマの緩和過程レーザー誘起衝撃波の発生に先立って水溶液中にマイクロメートルオーダーサイズのプラズマ状態が生成することは良く知られているが、その緩和により発生する温度、圧力に関する情報は十分ではない。NaClなどのアルカリ金属塩水溶液でのプラズマ発光の時間分解測定により、アルカリ金属の原子発光が観測されることを確認した。このとき、プラズマ状態と原子励起状態が共存する時間領域では原子発光線がDoppler拡がりでは説明できない異常なブロードニングを示すことを見出した。このことは、プラズマ状態/高温ガスが微小領域中、非常に高密度にあるために強いStark効果を受けることを示唆している。固体中および気液、固液界面での発光スペクトル測定もプラズマ状態/高温ガスの閉じ込め効果を支持した。また、Li原子の2つの発光線(3^2D→2^2P、2^2P→2^2S)の発光強度比の時間変化から高温ガスの温度の時間変化を見積もり、プラズマ発光およびNa原子発光の干渉フィルターを用いた分光写真撮影から、プラズマが緩和した高温・高圧ガスの温度降下は断熱膨張によるものではないことを明らかにした。2.レーザー誘起衝撃波による分子の移動高分子やタンパク、あるいは色素J会合体などの大きな分子、分子集合体を含む水溶液中にレーザーを集光し、衝撃波を発生させると、発生点から200μm程度離れた溶液中の位置からの蛍光強度は、衝撃波発生用レーザーパルスからの遅延時間に対して増加・減少の変化を示した。ピラニンなどの小分子ではこのような時間変化を示さず、衝撃波の伝播に伴い大きな分子が移動し、局所濃度が変化するものと結論した。この現象は、マイクロ流路と組み合わせた分子注入および分子や微粒子の分離・分析手法の基本原理としても意義深いものであると考えられる。平成17年度には、顕微鏡下にYAGレーザー基本波パルスを試料水溶液中に集光し、衝撃波を発生させ、その分子オーダーにおける影響を検討することを計画した。そのための衝撃波発生-時間分解蛍光分光測定装置を開発し、ピラニンやピレン・γ-シクロデキストリン2:2包接体などのいくつかの分子および分子集合体水溶液中の衝撃波に対する蛍光挙動の影響を調べることに成功した。その結果、ピレン・γ-シクロデキストリン2:2包接体などの分子集合体では、衝撃波発生後、発生点から200-300μm離れた観測点における蛍光強度は、時間とともに増大した。しかし、ピラニンでは蛍光強度は衝撃波の影響を受けなかった。このことから、衝撃波発生点から分子が衝撃波の進行方向に移動し、その速度は分子の流体力学的半径が大きい程大きいことが示唆された。このときの速度は概算すると、およそ1000m/s程度の亜音速になる。このことについて、現在、特許出願および論文投稿の準備中である。一方、スペクトルの変化については、1-アニリノナフタレン-8-スルホン酸・β-シクロデキストリン1:1包接体について、衝撃波が観測点に到達する時刻付近で圧力によるものと思われるわずかな変化が見られた。その他、ガラス表面上のアルキルシラン単分子膜やポリエチレンテレフタレートフィルムについて表面の加水分解が衝撃波により促進されることを見出した。これらの結果についても論文投稿準備中である。
東アジア諸国の自由貿易協定戦略の一般均衡論的評価

世界各地域で締結されている自由貿易協定(FTA)は、近年急速にその数を伸ばしている。FTAが地球規模の自由貿易を促すのか、或いは妨げるのかという問題を巡っては熱い論争が繰り広げられているが、WTOを中心とする多国間の貿易自由化交渉があまり進展していないのも事実である。本研究では、20012015年の期間をカバーした10地域・26部門の動学的な計算可能一般均衡(CGE)モデルによって、「ASEAN・中国」、「ASEAN・日本」、「ASEAN・韓国」、「日中韓」、「ASEAN+3」、「ASEAN・EU」の自由貿易協定(FTA)のシミュレーションを行い、多国間の完全貿易自由化(GTL)と比較した。主な結果は、以下の通りである。1.これらのFTAシナリオにおいては、すべての加盟国に恩恵がもたらされるが、GTLと比較した場合、経済厚生の上昇率は比較的小さい。FTAのシナリオの中では、ASEAN+3 FTAの影響が最も大きく、東アジアにGTLの恩恵の56%をもたらし、世界全体にGTLの恩恵の23%をもたらすという結果を得た。2.東アジア諸国にとって、経済成長率および輸入増加率の高い中国とFTAを締結することが一層有益で、世界貿易自由化に到達するまでの飛び石となるという予備段階の結果を得た。3.現在行われているFTAの交渉では、農産品の多くが関税撤廃の対象ではない。すべての財・サービスが加盟国間で自由化されたケースと比較して、農産品が自由化されないと仮定したシナリオの下での経済厚生の改善は、5075%減少する。4.ASEAN+3 FTAの下で、日本は、繊維・化学製品・鉄鋼・金属製品・機械製品・自動車などの生産量が増加し、農産品・化石燃料・加工食品・衣類・皮革製品・その他の輸送機械の生産量が減少する。この結果は、一部の産業を除き、GTLが個別部門に与える影響に極めて類似する。本年度は、19972015年の期間をカバーした9地域・18部門の動学的な計算可能一般均衡(CGE)モデルによって、「ASEAN-中国」、「ASEAN-日本」、「ASEAN+3」、「ASEAN-EU-中国」、「日米中」の自由貿易協定(FTA)のシミュレーションを行い、多国間の完全貿易自由化のケースと比較した。1.これらのFTAシナリオにおいては、すべての加盟国に恩恵がもたらされるが、多国間の完全貿易自由化のケースと比較した場合、一部の特別なケースを除き経済厚生の上昇率は小さい。5つのFTAのシナリオの中では、ASEAN+3 FTAの影響が最も大きく、世界全体の経済厚生を2015年までに2,310億USドル増加させる。一方、多国間の完全貿易自由化の場合、世界の経済厚生は2015年までに7,320億USドル増加するという結果を得た。2.非加盟国の経済厚生は殆どのケースで減少するが、減少率は非常に小さい。3.東アジア諸国にとって、経済成長率および輸入増加率の高い中国とFTAを締結することが一層有益で、世界貿易自由化に到達するまでの飛び石となるという予備段階の結果を得た。4.現在行われているFTAの交渉では、農産品の多くが関税撤廃の対象ではない。すべての財・サービスが加盟国間で自由化されたケースと比較して、農産品が自由化されないと仮定したシナリオの下での経済厚生の改善は、5474%減少する。

来年度は、産業部門を3035に増やし、FTAの部門別の影響を詳細に分析する予定である。世界各地域で締結されている自由貿易協定(FTA)は、近年急速にその数を伸ばしている。FTAが地球規模の自由貿易を促すのか、或いは妨げるのかという問題を巡っては熱い論争が繰り広げられているが、WTOを中心とする多国間の貿易自由化交渉があまり進展していないのも事実である。本研究では、20012015年の期間をカバーした10地域・26部門の動学的な計算可能一般均衡(CGE)モデルによって、「ASEAN・中国」、「ASEAN・日本」、「日中韓」、「ASEAN+3」、「ASEAN・EU」の自由貿易協定(FTA)のシミュレーションを行い、多国間の完全貿易自由化(GTL)と比較した。主な結果は、以下の通りである。1.これらのFTAシナリオにおいては、すべての加盟国に恩恵がもたらされるが、GTLと比較した場合、経済厚生の上昇率は比較的小さい。5つのFTAのシナリオの中では、ASEAN+3FTAの影響が最も大きく、東アジアにGTLの恩恵の56%をもたらし、世界全体にGTLの恩恵の23%をもたらすという結果を得た。2.東アジア諸国にとって、経済成長率および輸入増加率の高い中国とFTAを締結することが一層有益で、世界貿易自由化に到達するまでの飛び石となるという予備段階の結果を得た。3.現在行われているFTAの交渉では、農産品の多くが関税撤廃の対象ではない。すべての財・サービスが加盟国間で自由化されたケースと比較して、農産品が自由化されないと仮定したシナリオの下での経済厚生の改善は、5075%減少する。4.ASEAN+3FTAの下で、日本は、繊維・化学製品・鉄鋼・金属製品・機械製品・自動車などの生産量が増加し、農産品・化石燃料・加工食品・衣類・皮革製品・その他の輸送機械の生産量が減少する。この結果は、一部の産業を除き、GTLが個別部門に与える影響に極めて類似する。
超音波基板励振によるコーティング膜の残留応力制御法の開発

本研究は基板励振による薄膜の残留応力を圧縮側から引張側へ連続的に制御できる方法を発案し,その有効性を検討したものである.また,本研究は作製した基板励振システムを用いて,励振条件,残留応力制御のメカニズムおよび残留応力制御による機械的性質の変化について明らかにした.以下に検討した内容及び結論を述べる.・励振条件は振動数よりも振幅に依存して残留応力が大きく変化した。また,結晶性の薄膜についてのみ残留応力制御可能であった.膜厚,基板の結晶性には依存性が見られなかった.・基板励振による振幅を増加させることで,薄膜の結晶粒が微細化し,さらに,柱状構造の間の空隙が増加した.結晶粒の微細化により,結晶粒に働く表面エネルギーが増加し,これを抑えるために結晶粒同士が合体するための力が働く.また,柱状構造間の空隙の増加により柱状組織間の収縮が起こる.これらの二つの効果により,圧縮側の残留応力が引張側へと連続的に制御できることが明らかになった.・残留応力に対する硬さ・弾性係数は低下した.残留応力1GPa当たり硬さがいずれの膜も0.5GPa,弾性係数はTiN薄膜では約8GPa, Ti薄膜では約20GPaであった.摩擦係数は残留応力によらず一定値0.3であった.摩耗特性は硬さと同様に,残留応力が圧縮側から引張側へ変化すると摩耗量は増加した.圧縮側,引張側ともに残留応力の値が小さい薄膜の剥離に対する耐久性は高かった.破壊特性は残留応力の変化に伴い亀裂間隔,TiN薄膜では亀裂の長さが変化した.亀裂間隔は密着性に起床し,亀裂の長さは残留応力制御に伴う結晶の配向性の変化により,破壊特性が脆性的から延性的に変化したことに起因する.・基板励振により残留応力制御された薄膜の応用の例として,トライボロジ特性に優れるC-N薄膜の中間層に応用したときの破壊特性について検討した.基板励振により残留応力を制御した薄膜を中間層に用いた薄膜において,TiN薄膜の破壊形態に関わらずC-N薄膜は破壊が発生しなかった.また,中間層の残留応力制御を行うことで密着性を向上させることができた.本研究は基板励振による薄膜の残留応力を圧縮側から引張側へ連続的に制御できる方法を発案し,その有効性を検討したものである.また,本研究は作製した基板励振システムを用いて,励振条件,残留応力制御のメカニズムおよび残留応力制御による機械的性質の変化について明らかにした.以下に検討した内容及び結論を述べる.・励振条件は振動数よりも振幅に依存して残留応力が大きく変化した。また,結晶性の薄膜についてのみ残留応力制御可能であった.膜厚,基板の結晶性には依存性が見られなかった.・基板励振による振幅を増加させることで,薄膜の結晶粒が微細化し,さらに,柱状構造の間の空隙が増加した.結晶粒の微細化により,結晶粒に働く表面エネルギーが増加し,これを抑えるために結晶粒同士が合体するための力が働く.また,柱状構造間の空隙の増加により柱状組織間の収縮が起こる.これらの二つの効果により,圧縮側の残留応力が引張側へと連続的に制御できることが明らかになった.・残留応力に対する硬さ・弾性係数は低下した.残留応力1GPa当たり硬さがいずれの膜も0.5GPa,弾性係数はTiN薄膜では約8GPa, Ti薄膜では約20GPaであった.摩擦係数は残留応力によらず一定値0.3であった.摩耗特性は硬さと同様に,残留応力が圧縮側から引張側へ変化すると摩耗量は増加した.圧縮側,引張側ともに残留応力の値が小さい薄膜の剥離に対する耐久性は高かった.破壊特性は残留応力の変化に伴い亀裂間隔,TiN薄膜では亀裂の長さが変化した.亀裂間隔は密着性に起床し,亀裂の長さは残留応力制御に伴う結晶の配向性の変化により,破壊特性が脆性的から延性的に変化したことに起因する.・基板励振により残留応力制御された薄膜の応用の例として,トライボロジ特性に優れるC-N薄膜の中間層に応用したときの破壊特性について検討した.基板励振により残留応力を制御した薄膜を中間層に用いた薄膜において,TiN薄膜の破壊形態に関わらずC-N薄膜は破壊が発生しなかった.また,中間層の残留応力制御を行うことで密着性を向上させることができた.薄膜の実用化に際して最も重要となる亀裂の防止や密着性の向上は,成膜時に不可避に高い残留応力が発生するため容易にコントロールすることは困難で,これまでは成膜温度,ガス分圧などの成膜条件の最適化,基材表面あらさの調整,中間層形成など母材-薄膜材料の組み合わせに応じ,その都度経験的に解決してきた.そのため,実用コーティング膜として期待されるものの,密着性等が乏しいために工業的に商品化が不可能で,革新的な技術発展を滞らせる要因になっている.従って,成膜条件とは独立に自由に薄膜の残留応力の制御を容易に行なえ,望みの密着性,耐久性と機械的性質を任意に薄膜に与えることのできる画期的手法の開発が切望されている.本研究はこれまで困難であった残留応力の自由制御を,基板の超音波励振による手法の確立と,そのメカニズムの解明を目的とした.本研究期間内での研究業績の概要は以下である.(1)高真空成膜チャンバー中での励振システムの開発