hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
代謝状態の変換によるがん抑制効果

がん細胞は独特の代謝状態にあり、それを変換することにより細胞死を誘導できることから、本研究では、分岐鎖アミノ(BCAA)代謝促進による細胞死誘導効果と、その分子メカニズム、がん抑制効果について明らかにすることを目的とした。BCAA代謝を促進する薬剤のうち中鎖脂肪酸であるカプリル酸(炭素数8)を用いたところ、正常細胞に対する毒性が低い濃度でも、がん細胞に対して細胞死を誘導することを明らかにした。さらに、炭素数6から12の各種中鎖脂肪酸のがん細胞に対する細胞死誘導効果を調べたところ、炭素数12のラウリン酸で最も強い効果が示された。しかし、ラウリン酸のBCAA代謝促進効果はほとんどないことから、ラウリン酸による細胞死誘導は、BCAA代謝促進によるものではなく、別の経路により引き起こされる可能性が示唆された。さらに、ラウリン酸に不飽和脂肪酸を組み合わせることにより、細胞死誘導効果が促進されることを見いだした。この効果を様々ながん細胞を用いて調べたところ、がん細胞種により違いが見られ、また、活性化される細胞死誘導因子が異なることが示唆された。一方、それぞれの細胞に共通して脂肪滴の蓄積がみられたことから、その原因について解析したところ、ラウリン酸には長鎖脂肪酸の取り込みを促進する効果が認められた。また、ラウリン酸と様々な不飽和脂肪酸を用いて評価したところ、不飽和脂肪酸の不飽和度を大きくすることでがん細胞の生存率が著しく低下し、がん抑制効果が認められた。このことから、ラウリン酸と不飽和脂肪酸の組み合わせによる新たながん治療法として期待できる。がん細胞は独特の代謝状態にあり、それを変換することにより細胞死を誘導できることから、本研究では、分岐鎖アミノ(BCAA)代謝促進による細胞死誘導効果と、その分子メカニズムの解明、抗腫瘍効果について明らかにすることを目的とした。しかし、ラウリン酸のBCAA代謝促進効果はほとんどないことから、BCAA代謝促進による細胞死誘導とは別の経路により細胞死を誘導する可能性が示唆された。また、ラウリン酸に不飽和脂肪酸を組み合わせることにより、細胞死誘導効果が促進されることを見いだした。さらに、ラウリン酸と様々な不飽和脂肪酸を用いて評価したところ、不飽和脂肪酸の不飽和度を大きくすることでがん細胞の生存率が著しく低下した。様々ながん細胞を用いて、その効果を調べたところ、がん細胞種により違いが見られ、細胞死誘導反応が異なることを明らかにした。しかし、それぞれの細胞に共通して脂肪滴の蓄積がみられたことから、その原因を探ってみたところ、ラウリン酸には長鎖脂肪酸の取り込みを促進する効果が認められた。このことから、ラウリン酸には脂肪酸の取り込みを促進することで、ある特定のがん細胞を強力に死滅させることを明らかにし、脂肪酸の組み合わせによるがん治療法として期待できる。がん細胞は、グルコースのほとんどを解糖系でのみ利用し、ミトコンドリアでの酸素を利用した酸化的リン酸化による完全酸化がほとんど起こらない独特の代謝状態にある。このがん細胞特有の代謝状態を変換することにより、細胞死を誘導できることから、本研究では、分岐鎖アミノ酸(BCAA)代謝促進による細胞死誘導効果と、その分子メカニズムの解明、抗腫瘍効果について明らかにすることを目的とする。まず、BCAA代謝を促進する薬剤としてクロフィブレート、α-クロロイソカプロン酸を用いたが、がん細胞死誘導効果が見られた濃度では正常細胞に対しても毒性を示した。そのため、他のBCAA代謝を促進する薬剤として中鎖脂肪酸であるカプリル酸(炭素数8)を用いたところ、正常細胞に対する毒性が低い濃度でも、がん細胞に対して細胞死を誘導することを明らかにした。

しかし、ラウリン酸のBCAA代謝促進効果はほとんどないことから、BCAA代謝促進による細胞死誘導とは別の経路により細胞死を誘導する可能性が示唆された。一方、siRNAによるBCAA代謝阻害遺伝子(BDK)のノックダウンは、BCAA代謝を促進し、がん細胞の増殖抑制効果が見られるが、現在、正常細胞でのノックダウン効果、細胞毒性について検討中である。また、上記の実験でがん細胞死誘導効果が見られたラウリン酸について、がん細胞を移植したマウスに対するがん抑制効果を調べたところ、顕著な抑制効果が見られた。さらに、発癌誘発剤によりがんモデルマウスを作製したところ、肝がん、および大腸がん、それぞれ発症が確認できたことから、現在、これらのがんモデルマウスを用いたラウリン酸のがん抑制効果について、検討中である。当初計画していた薬剤では毒性が強く、予定した実験に用いることができなり、他の薬剤で再検討する必要があったが、その中で中鎖脂肪酸によるがん抑制効果という新たな知見が得られた。また、予定していたがんモデルマウスの作製も完了している。ラウリン酸による細胞死誘導の分子メカニズムを解明するため,がん細胞としてヒト子宮頸癌由来細胞HeLa、ヒト繊維芽肉腫由来細胞HT1080、正常細胞としてヒト正常2倍体繊維芽細胞MRC-5を用いて、ラウリン酸を含む培地で培養した後、TCA回路を介した酸化的リン酸化により産生される物質およびミトコンドリアの機能障害により誘導される細胞死誘導因子の活性化などを測定する。また、BCAA代謝促進による細胞死誘導効果とその分子メカニズムを解明するため,siRNAを用いてBCAA代謝を阻害する遺伝子(BDK)を正常細胞でノックダウンさせ、正常細胞に対する毒性について調べるとともに、がん細胞、正常細胞にsiRNAをトランスフェクションし、上記と同様の実験を行う。これらの実験で変化の見られた代謝物の合成・分解酵素、細胞死誘導因子の阻害剤、またsiRNAを用いた遺伝子ノックダウン法により、目的遺伝子の機能を抑制した場合のラウリン酸およびBCAA代謝促進による細胞死誘導効果に対する影響を調べる。肝がんおよび大腸がんモデルマウスを、標準食(AIN93G)または標準食に含まれる脂質成分中ラウリン酸を多く含む高ラウリン酸食を与え、一定期間おきに血液を採取し、血中腫瘍マーカー濃度を測定することにより癌の進行を調べる。また、一定期間後、各組織を採取し、その重量、腫瘍の数・大きさを調べるとともに、組織切片を作製し、病理解析および組織染色を行う。また、一部組織からタンパク質を抽出し、細胞死誘導因子の発現量、ならびにリン酸化量をWestern blottingにより調べる。主に消耗品として、ラウリン酸およびBCAA代謝促進による細胞死誘導の分子メカニズム解明のための各種細胞死誘導因子や代謝物の検出試薬・阻害剤等、がんモデル動物作製のための実験動物、がん誘発剤、実験飼料等および腫瘍マーカー等の検出試薬に使用する予定である。
口腔領域に発生する悪性リンパ腫の診断および治療法選択に関連する因子の探索

口腔領域には、様々な血液系の腫瘍が出現する。その中で最も多いのが、悪性リンパ腫である。本研究は、口腔領域に発生する悪性リンパ腫の特徴を見出し、検査・診断・治療に至るまでの簡潔かつ有用な治療ストラテジーを構築することを目的とする。研究手法は、過去に診療を行った口腔領域に発生する悪性リンパ腫を抽出し、その特徴を統計的に解析した上で、有用な検査項目を抽出する。さらに、治療法・予後と紐づけを行う。本研究の結果から、日常臨床で、口腔領域に発生する悪性リンパ腫の早期かつ簡便な鑑別診断法が構築できることが期待される。
オンチップ・テラヘルツ検出による量子ホール系の単一光子検出と光子数揺らぎの研究

本研究の目的は、量子ホール端状態を注入電流とした点光源と量子ドット単一光子検出器を利用して、オンチップ・テラヘルツ光学系を構築し、端状態を注入電流としたサイクロトロン発光を調べることである。本研究により、(1)端状態における発光の閾値電圧がIV特性における閾値電圧と一致する、(2)スピン偏極した端状態においてスピン分裂はバルクGaAsよりも20倍以上に増大する、ことが見出された。これらの結果は、スピンフリップを伴うサイクロトロン発光の可能性を強く示唆する。このことは、コヒーレントなスピン偏極電流によりスピン情報を光子へ転写できる可能性を示唆しており、量子情報デバイスとしての発展が期待される。本研究の目的は、強磁場中2次元電子系(2DES)で実現される量子ホール端状態を注入電流とした点光源と単電子制御による量子ドット単一光子検出器を利用して、固体上の電磁場を発生から伝送・検出まで完結して制御するオンチップ量子光学系を構築することである。特に本研究では上記点光源からコプレーナ導波路を用いてテラヘルツ光子を量子ドットに伝送することに着目する。平成25年度は、2.11 THzの周波数に設計したコプレーナ導波路(two-split line)を用いて量子ホール端状態からの発光を量子ドット単一光子検出器へ伝送するデバイスを測定した。測定系のノイズ低減により、さらに明確に発光閾値電圧およびIV特性における閾値電圧が明らかになり、発光の閾値電圧が5.2 Tで7 meVであり、サイクロトロンエネルギー(9 meV)に比べて2割ほど低いことを確証した。その原因は、交換相互作用によるスピン分裂の増大であると考え、閾値電圧に対して2次元電子層と磁場のなす角度依存性を測定した。その結果、サイクロトロンエネルギーと閾値電圧に相当するエネルギーとの差(スピン分裂と仮定している)について以下のことが判明した。(1)高次のランダウ準位ほど、エネルギー差は小さくなる、(2)磁場の大きさBtotに関してほぼ一定、(3)占有率3から2への遷移に対して、実験誤差を超えるBtot依存性が有意に観測される。(1)に関しては、ランダウ準位の縮退度を考慮すると理解できる。(2)に関しては端状態のcompressibleregionではすでにスピン偏極率は飽和しており、compressible regionとimcompressible regionの比率が磁場により異なるバルク状態とは異なることを示唆する。(3)についてはまだ未解明であり、面内磁場による効果の可能性がある。本研究の目的は、強磁場中2次元電子系で実現される電流揺らぎの抑制された量子ホール端状態を用いた点光源と単電子制御による量子ドット単一光子検出器を利用して、固体上の電磁場を発生から伝送・検出まで完結して制御するオンチップ量子光学系を構築することである。特に本研究では点光源の開発に焦点を合わせ、ノイズレス端状態を注入電流としたランダウレベル発光のメカニズムをスピン自由度を含めて総合的に解明する。これまで、ランダウレベルダイオードにおけるIV特性の閾値電圧(発光閾値電圧に相当)がサイクロトロンエネルギーより2割程度ずれることがわかっており、発光メカニズム解明にはその原因追求が必須であった。平成24年度は、ランダウレベル発光とスピン自由度の相関を調べるため、強磁場に対して試料を回転させてランダウレベルダイオードのIV特性における閾値電圧(発光閾値電圧に相当)とサイクロトロンエネルギーの差Δを測定した。その結果、エネルギー差Δは、1高次のランダウ準位にするほど単調減少する、22次元電子系と磁場のなす角を変えても印加磁場の大きさ|Btot|に関してほぼ一定である、3ランダウ準位間遷移v=3 -> 2についてΔの面内磁場依存性が観測された。これらの結果を先行研究と比較して解析したところ、閾値電圧のサイクロトロンエネルギーからのずれΔの原因はスピン交換相互作用による解析で説明できる、スピン交換相互作用を見積もると1 - 1.5meVであり、先行研究における評価と同程度であることが結論された。また、面内磁場依存性が観測されたことから、スピンー軌道相互作用による関与が示唆される。ノイズレスな量子ホール端状態におけるランダウレベル発光の解明は、基板上テラヘルツ光子制御へ発展させる上で極めて重要である。これまで、リング状メサ構造にトップゲートを施したランダウレベルダイオードの発光特性およびIV特性から、発光の光子エネルギーがサイクロトロンエネルギーから2割程度ずれていることが示唆される。そのエネルギー差Δの物理的メカニズムの候補はスピン分裂の増大であるが、これまで実験的な追及はされてこなかった。今回、試料を強磁場中で回転させることにより、エネルギー差Δについて2次元電子系と外部磁場のなす角の依存性を測定した。

これまで我々が示唆してきたスピン交換相互作用によるスピン分裂の増大(通常のGaAs系に比べて約20倍)モデルを支持する結果が得られた。これにより、本研究課題の目的のひとつを達成した。また、副産物として、従来の量子ホール系におけるスピン分裂の研究はバルク状態を対象としており、端状態におけるスピン分裂の測定・考察がほとんどないことに気がついた。これらの認識を基に解析をすると、先行研究との定性的振る舞いの違いについても説明することができた。さらに、条件によってはスピンー軌道相互作用の寄与が示唆されることは今後の研究にとって興味深い。平成24年度は当初計画どおり、試料回転により交換相互作用の寄与を確認することができた。また、電子スピン共鳴とサイクロトロン共鳴との結合状態を調べる実験セットアップも始めており、順調に研究が進展している。今後の計画を以下に述べる。(1)マイクロ波照射による電子スピン共鳴の効果とランダウ準位間遷移との結合による効果を調べ、スピン自由度のランダウレベル発光への寄与を明らかにし、光子放出のスピン制御の可能性を調べる、(2)光子エネルギーを実験的に明らかにするため、端状態発光部と量子ドットをテラヘルツ平面共振器で結合させる。(1)については、現在、3He冷凍機へのマイクロ波導入ラインを設置準備中である。低周波で振幅変調したマイクロ波を照射し、振幅変調周波数でランダウレベルダイオードの伝道度をロックイン検出することにより、電子スピン共鳴を観測する。また、電子スピン共鳴・非共鳴における光子放出率の変化を調べる。(2)については、電磁場シュミレーションにより、スプリットリング型の平面テラヘルツ共振器を設計する。サイクロトロン周波数および閾値電圧に相当する周波数それぞれにマッチングを取った共振器を用いて、ランダウレベル発光の光子エネルギーを特定する。該当なし
北陸地方の要支援高齢者における冬季の照度が睡眠、活動、心身の健康に及ぼす影響

北陸地方の要支援高齢者が健康を保つために必要な照度を明らかにするため、北陸地方のA県内の地域包括支援センターに協力を依頼し、A県の要支援高齢者44名の冬季の照度の実態と、睡眠、活動、心身の健康について調査し、照度が睡眠、活動、心身の健康に及ぼす影響を分析した。活動時間帯と就床時間帯の照度比が大きい程、老年期うつ病評価尺度簡易版の得点が有意に低く、また屋内で過ごす時間帯の平均照度が201lxと低かったことから、起床後の活動時間帯に明るい照度を浴び、就床時には暗い照度下で休むことが出来る明暗サイクルのある照度環境を整えることが要支援高齢者の精神的な健康を保持していくことに繋がる可能性が示唆された。今年度は、昨年度までに実施してきたアクティグラフを用いて睡眠を計測した対象者のデータの分析を行った。このデータは睡眠の質を測る本研究と比較検討するためのデータとなる。このデータの一部を元に照度の測定方法の妥当性と要支援高齢者の照度と精神的な健康との関連に関する論文を1本投稿し、Onlineで既に掲載されている。また、照度の解析について、より生活実態を反映した定量化となるように、現在これまでの解析方法以外の方法も検討中である。様々な定量化方法を試みながら、要支援高齢者の生活への具体的な示唆を示すことができるような解析方法を模索し、健康との関係についての再分析を行っている。睡眠の質を測る簡易脳波計(夢眠計)による測定は対象者が装着する際に介助を要する等、調査を進める上で実施が難しいことが分かっており、現在、計画を見直し中である。実施方法のみならず、実施可能な施設あるいは対象者についても再度検討をしているところである。平成24年度にOnlineで公開されていた照度の測定方法の妥当性と要支援高齢者の照度と精神的な健康との関連に関する論文が雑誌に掲載された。また、対象者数を増やした照度と対象者の基本属性や心身の健康との関係を解析した結果を国際学会にて発表した。課題となっていた睡眠の客観的な測定については、脳波の測定は本研究で対象とする在宅の虚弱な高齢者(要支援1・2の認定を受けた高齢者)では本人の負担が大きく、やはり実施が難しい状況であった。そこで照度と睡眠の関係を研究している研究者と相談し、脳波の代わりに体動を計測して睡眠中の身体的状態を定量化する方法を採用することとした。これまで日中の活動量を測定する方法として用いていた活動量計の夜間の値と、手首に装着したアクティグラフの計測値を用いて、就床中の体動を新たに定量化し、3種類の体動値を算出した。さらに、照度については活動時間帯と就床時間帯のそれぞれを定量化した値のみでなく、両方の平均照度の比を新たに算出することで、活動時間帯と就床時間帯の両方の照度を加味した変数とした。以上の睡眠中の状態を体動を用いて客観的に測定したデータと新たな照度のデータを分析変数に加えて、対象者における照度と睡眠・心身の健康との関係を分析した。今年度はこれまでに調査していた対象者のデータを用いて、従来の調査方法から得られたデータによる照度と睡眠・活動・心身の健康の関係の分析を行い、調査方法の妥当性の検討を行った。また、その調査結果を英文雑誌へ投稿するため論文作成を行った。さらに、今年度冬季においては、調査データの更なる蓄積のため、北陸地方の地域包括支援センター2か所に依頼し新たに6名の調査を行った。次年度以降調査を拡大し、また信頼性の高い調査結果の蓄積を行っていけるように、調査員への調査方法の研修も行い単独で調査が行えるようにした。これにより研究者と調査員とがそれぞれ個別に調査に出られるようになった。さらに、睡眠の計測についてはこれまでのアクティグラフだけでなく次年度以降は睡眠の質を測る簡易型脳波計(夢眠計)を用いる予定であるため、夢眠計を用いた睡眠調査の予備調査を行った。予備調査から、現調査対象者においては機器の装着時に補助が必要になることが判明した。これまでは、研究者もしくは調査員が訪問調査時に必要な機器を全て対象者に装着していたが、この脳波計は就寝時に装着する必要がある。そのため、装着を対象者自身に依頼する必要があるが、装着動作には電極のシールをはがすといった巧緻動作が含まれるため装着手順をわかりやすく示しても対象者自身が正しく装着することが難しいと考える。就寝時間に合わせた訪問は対象者の負担になる可能性があり、実施が難しい。これらのことを踏まえ、調査方法の検討もしくは、調査対象者の認知レベル・身体レベルの限定等の研究計画の見直しを行っていく必要性が明らかになった。また、睡眠の質に関するデータを用いた分析方法についても今後予備調査の結果を分析した上で決定していく必要がある。睡眠を体動を用いて客観的に測定したデータと照度のデータを用いて論文を作成するため、照度と睡眠についての研究を行っている京都工芸繊維大学の教授と打ち合わせを繰り返し、国際誌に投稿する論文とするための分析方法等についての検討を重ねた。国際誌に投稿したが、Major Rivisionの返答であったため投稿を取り下げ、現在他誌への投稿を計画中である。

また、睡眠のアセスメント指標として当初は簡易脳波計による脳波測定を計画していたが、本研究の対象者である在宅の虚弱な高齢者にとって機器の装着が当初の想定以上に負担をかけるものであることがわかり、既に取得済みであった腕と腰の体動データを活用して睡眠のアセスメントを行う方法へと切り替え、H28年度はその体動データの分析と結果のまとめを行った。本研究に限らず、虚弱高齢者の睡眠確保は心身の健康やうつ、活動性に影響するため重要であり、睡眠の質の簡便な計測方法の開発が必要である。就床中の1分毎の腕と腰の体動データの定量化方法として先行研究をもとに就床中の体動の持続静止時間を用い、腕と腰の持続静止時間と心身の健康との関連を分析した。その結果、眠剤の有無により睡眠と心身の健康の指標の関係性が異なり、眠剤内服無しの者では腕と腰の持続静止時間が長いほど老年期うつ病評価尺度(GDS15)の得点が高いことが明らかになった。虚弱な高齢者においては、就床時に体動が少なすぎる者で精神的な健康が良くない可能性が示唆された。本研究で用いた腕と腰の体動データについては両者を比較することで睡眠をアセスメントする指標となり得る可能性がある。今後妥当性の検証が必要であるが、対象者に負担をかけない客観的な睡眠アセスメント指標の測定方法として活用していく提案ができたと考える。北陸地方の要支援高齢者が健康を保つために必要な照度を明らかにするため、北陸地方のA県内の地域包括支援センターに協力を依頼し、A県の要支援高齢者44名の冬季の照度の実態と、睡眠、活動、心身の健康について調査し、照度が睡眠、活動、心身の健康に及ぼす影響を分析した。活動時間帯と就床時間帯の照度比が大きい程、老年期うつ病評価尺度簡易版の得点が有意に低く、また屋内で過ごす時間帯の平均照度が201lxと低かったことから、起床後の活動時間帯に明るい照度を浴び、就床時には暗い照度下で休むことが出来る明暗サイクルのある照度環境を整えることが要支援高齢者の精神的な健康を保持していくことに繋がる可能性が示唆された。睡眠の客観的データとして体動を定量化し、そのデータを用いた論文作成を行っている。現在掲載誌を探し投稿予定である。また、主観的な睡眠と心身の健康と照度との関係について、国際誌に投稿している。地域看護結果の公表のため、現在作成している論文および投稿中の論文の掲載を目指し作業を進めていく。簡易脳波計を用いて睡眠の質を測る実現可能な方法がまだ確定しておらず、対象施設、対象者の選定も含めて現在模索中である。そのためまだ調査に至れていない現状である。要支援高齢者との関わりが多い、現場の看護・介護職からのアドバイス等をもらい、実現可能な方法を決める必要がある。調査方法の工夫・および変更が確定した上で研究計画の倫理審査となるため、倫理審査を受けることも次年度へ持ち越しとなっており、現在進行が遅れている状況である。課題となっていた睡眠を客観的に測定する実現可能な方法について、照度と睡眠の研究を行っている研究者から助言をもらい、これまでに測定していたデータの中の就床時の体動を定量化するという方法を確立した。この方法を用いて新たに3種類の就床時の体動値を算出し、睡眠中の状態の客観的データとすることが出来た。また照度も活動/就床時両方の照度を加味した変数として新たに活動/就床時間帯の平均照度比を算出し、照度と客観的な睡眠中の状態および心身の健康についての関係を分析した。これまでのデータによる分析および調査方法の妥当性の検討を行った。また、簡易脳波計の予備調査を行ったが、分析方法の検討はこれからである。倫理審査について次年度に持ち越しとなっている。
乳腺におけるＬＧＲ４の機能解析

Wnt/β-cateninシグナルは細胞分裂や分化、発生など様々な細胞機能に関わる経路である。7開幕貫通型受容体leucine-rich repeat containing G protein-coupled receptors 4 (Lgr4)は、近年新たなWnt/β-cateninシグナル制御因子として注目されている。しかしLGR4によるWnt/β-cateninシグナルの制御が、生体内においてどのような役割を担っているかについては依然として不明な点が多く残されている。本研究では乳腺組織におけるLGR4の機能を解析することを目的とし、Lgr4欠損の影響を解析するために、組織特異的なコンディショナルKOマウスであるKeratin5-Cre;Lgr4-/fx (以下Lgr4K5 KO)を用い研究を行った。加えて皮膚腫瘍形成におけるLGR4の機能解析を行った。Lgr4K5 KOではpubertyにおける乳腺身長遅延と枝分かれ数の減少、妊娠時における乳腺房構造の発達不全、加齢に伴うサイドブランチング構造の減少といった表現型が観察された。CD24、CD49fマーカーを用いた細胞分画解析により、Lgr4K5 KOで24-25週齢においてCD24high、CD49flowの内腔上皮未分化細胞画分の割合が減少し、13か月齢においてはCD24high、CD49flowの内腔上皮未分化細胞画分とCD24middle,CD49fhighの乳腺幹細胞画分の割合が減少していた。これらの結果からLGR4は乳腺幹細胞画分で発現し、乳腺組織の発達と維持、乳汁産生能の獲得に寄与することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。LGRs(leucine-rich repeat containing G-protein coupled receptors)は膜外ドメインにロインシンリッチリピートを持つ受容体ファミリーである。LGR4はR-spondinと結合することでWntβ-cateninシグナルを制御することが明らかとなっている。乳腺は哺乳類に特徴的なミルクを生産する器官であり、樹枝状の管腔構造を形成する上皮性組織である6マウスにおいては胎児期に発生した乳腺原基から、第二次性徴期のホルモン刺激を受け樹枝状の管腔組織が枝分かれと伸長を繰り返し発達していく。この過程で乳腺細胞は上皮内腔細胞と筋上皮細胞の2種類の細胞へと分化し二重の管構造をとる。更に妊娠時にはホルモン分泌の変化を受け、ミルクを生産するalveolarと呼ばれる組織が分化する。本研究ではKeratin5-CreTgマウスを用いたLg4 conditiGnal KOマウス(Lgr4 cKOマウス)を用いて乳腺組織の発生・分化におけるLGR4の機能を解析した。Lgr4cKOマウスは第二次成長期にあたる4週齢から8週齢において乳腺管構造の伸長遅延およびブランチング形成の低下を示した。また妊娠時においてalveolarの発達不全を呈し、授乳能が失われていた。これらの結果からLgr4は生後の乳腺発達に関わる機能を有することが明らかとなった。またFACSを用いた乳腺細胞の分画解析により、Lgr4 cKOマウスでは細胞画分の比率に変化が見られた。このことはLGR4が乳腺細胞の分化に関わることを示唆する。LGRs (leucine-rich repeat containing G-protein coupled receptors)は膜外ドメインにロインシンリッチリピートを持つ受容体ファミリーである。LGR4はR-spondinと結合することでWnt β-cateninシグナルを制御することが明らかとなっている。乳腺は哺乳類に特徴的なミルクを生産する器官であり、樹枝状の管腔構造を形成する上皮性組織である。マウスにおいては胎児期に発生した乳腺原基から、第二次性徴期のホルモン刺激を受け樹枝状の管腔組織が枝分かれと伸長を繰り返し発達していく。本研究ではKeratin5-CreTgマウスを用いたLg4 conditional KOマウス(Lgr4 cKOマウス)を用いて乳腺組織の発生・分化におけるLGR4の機能を解析した。加えて乳腺初代細胞の3次元培養を行い、R-spondin/LGR4シグナルがコロニー形成能を亢進する事を見出した。

本研究では乳腺組織におけるLGR4の機能を解析することを目的とし、Lgr4欠損の影響を解析するために、組織特異的なコンディショナルKOマウスであるKeratin5-Cre;Lgr4-/fx (以下Lgr4K5 KO)を用い研究を行った。加えて皮膚腫瘍形成におけるLGR4の機能解析を行った。Lgr4K5 KOではpubertyにおける乳腺身長遅延と枝分かれ数の減少、妊娠時における乳腺房構造の発達不全、加齢に伴うサイドブランチング構造の減少といった表現型が観察された。CD24、CD49fマーカーを用いた細胞分画解析により、Lgr4K5 KOで24-25週齢においてCD24high、CD49flowの内腔上皮未分化細胞画分の割合が減少し、13か月齢においてはCD24high、CD49flowの内腔上皮未分化細胞画分とCD24middle,CD49fhighの乳腺幹細胞画分の割合が減少していた。これらの結果からLGR4は乳腺幹細胞画分で発現し、乳腺組織の発達と維持、乳汁産生能の獲得に寄与することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。申請書に記載した1年目の研究計画のうち、乳腺組織におけるLGR4の発現局在解析は計画通りに進行し、十分なデータを得ることができた。加えて、二年目の研究計画に予定していた解析についても既に先行して行っている。申請書に記載した2年目の研究計画のうち、in vitro培養を用いた乳腺上皮細胞の機能解析を行い、十分なデータを得ることができた。これまでの結果からLGR4は細胞非自立的なメカニズムによって乳腺上皮細胞の分化や維持を制御している可能性が示唆されている。今後の解析ではフローサイトメーター分離したLGR4発現細胞やLGR4欠損細胞の遺伝子発現パターンをマイクロアレイによって解析することで、LGR4による乳腺上皮細胞の制御メカニズムの詳細を明らかにする。R-spondin/LGR4シグナルの機能について、Wntβ/cateninシグナルとの関わりや、下流のターゲット遺伝子について詳細な解析を進めていく。
MHCとペプチドの相補的会合の研究

目的MHCの遺伝的多型性は、進化の過程を通じて維持されてきた。この理由として、異なるMHCが異なるペプチドを提示し、多様な病原体への対応を可能にした可能性があげられる。そこで我々は、ベプチドライブラリーを用いてそれぞれのMHC分子が提示できるベプチドのレパートリーを予想する試みを行った.成果3種のマウスMHCクラスI分子(Kd,Db,Ld)について特異性を調べた。自然のCTLエビトープは親タンパク質中に存在するすべての9残基ベプチドの中で、2SD(標準偏差)以上の予想スコアーを示した。また、60余りのベプチドについて予想結合能と実際の結合能を比較したところ、ばらつきは大きいものの両者の間には直線的な関係がみられた。また、任意のベプチドの80%余りについて、解離定数を一桁以内に予想することができた。この予想能の範囲内でKb,Db,Ldに結合するペプチドのレパートリーを比較したところ、相互の重なりはわずかあった。2.2種の可溶性リコンビナントMHC分子の作製目的単一のTCRにより同様に認識される二つの異なるMHC-ペプチド複合体の結晶構造を比較するため、酵母を用いて可溶性のMHC,Kb,Ldを作製する。成果膜貫通部分に停止コドンを導入したKb,LdのcDNAをそれぞれへテロダイマーを形成するパートナーであるβ2mのcDNAと共に酵母に導入した。目的遺伝子が両者ともマルチコピーに導入されたリコンビナント酵母をPCR法を用いてスクリーニングした。
酸化物ナノアーキテクチャーの光学的ハーモニー

超高純度・超高結晶性ウイスカー合成のためのCVD装置で、高純度原料を用いてナノアーキテクチャーを作製した。次に電界放射走査型電子顕微鏡(FE-SEM)で試料を観察した。さらにFE-SEMに組み込んだカソードルミネセンス画像解析装置でアーキテクチャーの発光画像化をおこなった。対象とする試料は、紫外線発光用ではZnOウイスカー、ZrO_2-HfO_2ウイスカー、Y_2O_3:RE(RE:希土類)ウイスカーさらにSr_xA_yO_<25>:Euである。ZnOでは結晶全面から380nmの紫外線が発光していることがわかった。結晶が完全性をもつであろう滑らかな結晶面では一様に発光しているものの、結晶欠陥となる双晶の結合部位などで発光が弱いところが見受けられた。一方、ZrO_2-HfO_2ウイスカーでは室温での発光強度が大変弱く、明確な画像は得られなかった。しかしながら、低倍率像において結晶全体から280nmの紫外線発光が得られているということがわかった。さらに220nmに自由励起子によるとおもわれる発光がわずかに観察された。ZrO_2-HfO_2ウイスカーからは280nmを中心とする強い紫外線発光が得られるが、X線回折実験の結果、波長の変化と結晶の格子定数の間に相関があることを見出した。とくにZrO_2-HfO_2の組成を変化させると、格子定数が極端に大きくなる組成があり、そのようなところで発光波長の長波長化が確認された。以上の現象を検討した結果、ポーラロンによる発光機構が示唆された。Y_2O_3,:Euの発光サイト解析を行った結果、発光に適切な位置にRE原子が入ることで発光輝度が増大することがわかった。ストロンチウムアルミネート系酸化物であるSr_xA_yO_<25>:EuとAl_2O_3の固相反応を利用して、多重波長型(ハーモニー)蛍光体の合成に成功した。Sr_xA_yO_<25>:Euのx,y組成を変化することにより発光波長が変わり、さらにそれを垂直方向に積層することにより、ハーモニー型蛍光体の合成に成功した。その様子を世界で初めてカソードルミネセンス画像で可視化した。まず超高純度・超高結晶性ウイスカー合成のためのCVD装置を設計・試作し、高純度原料を用いてナノアーキテクチャーを作製した。次に走査型電子顕微鏡で試料を観察し、蛍光スペクトルを測定し、そのデータを基に発光解析をおこなった。受入試薬を精製し不純物金属を誘導プラズマ発光分光(ICP)法で定量した。数ppm以下に抑える。CVD装置を利用してY_2O_3,ZnO,HfO_2ナノアーキテクチャーを合成した。合成したナノアーキテクチャーを保証分解1.0nmのFE-SEMで観察した結果、Y_2O_3,HfO_2ウイスカーをZnOナノウイスカーレベルの美しい形態形成に仕上がったことがわかった。Y_2O_3:RE(RE:希土類)ウイスカーの発光サイト解析を行った結果、発光に適切な位置にRE原子が入ることで発光輝度が増大することがわかった。

ZnOウイスカーでは、不純物が混入しない条件で380nmの紫外線発光が増大することがわかった。さらにHfO_2ウイスカーからはごく微量のZrが検出された。Zrの添加を積極的に行うことで、280nmの紫外線発光が得られることがわかった。ZrがHfO_2ウイスカーの発光中心を占めることがわかった。まず超高純度・超高結晶性ウイスカー合成のためのCVD装置で、高純度原料を用いてナノアーキテクチャーを作製した。次に電界放射走査型電子顕微鏡(FE-SEM)で試料を観察した。さらにFE-SEMに組み込んだカソードルミネセンス画像解析装置でアーキテクチャーの発光画像化をおこなった。現有のFE-SEMに購入したカソードルミネセンス画像化装置を装着し、ルミネセンスを視覚化した。対象とする試料は、紫外線発光用ではZnOウイスカーとZrO_2-HfO_2ウイスカーである。これらを超高純度・超高結晶性ウイスカー合成のためのCVD装置で合成した。ZnOでは結晶全面から380nmの紫外線が発光していることがわかった。結晶が完全性をもつであろう滑らかな結晶面では一様に発光しているものの、結晶欠陥となる双晶の結合部位などで発光が弱いところが見受けられた。一方、ZrO_2-HfO_2ウイスカーでは室温での発光強度が大変弱く、明確な画像は得られなかった。しかしながら、低倍率像において結晶全体から280nmの紫外線発光が得られているということがわかった。さらに220nmに自由励起子によるとおもわれる発光がわずかに観察された。引き続き超高純度・超高結晶性ウイスカー合成のためのCVD装置で、高純度原料を用いてZrO_2-HfO_2ウイスカーからなるナノアーキテクチャーを作製した。この物質の蛍光特性を調査した。さらに、固相法にて酸化物粉末を原料として酸化物ナノアーキテクチャーを作製した。次に試料の断面を原子レベルで平坦に加工して、それを電界放射走査型電子顕微鏡(FE-SEM)で観察した。ZrO_2-HfO_2ウイスカーからは280nmを中心とする強い紫外線発光が得られるが、X線回折実験の結果、波長の変化と結晶の格子定数の間に相関があることを見出した。とくにZrO_2-HfO_2の組成を変化させると、格子定数が極端に大きくなる組成があり、そのようなところで発光波長の長波長化が確認された。以上の現象を検討した結果、ポーラロンによる発光機構が示唆された。一方、ストロンチウムアルミネート系酸化物であるSr_xA_yO_<25>:EuとAl_2O_3の固相反応を利用して、多重波長型(ハーモニー)蛍光体の合成に成功した。Sr_xA_yO_<25>:Euのx, y組成を変化することにより発光波長が変わり、さらにそれを垂直方向に積層することにより、ハーモニー型蛍光体の合成に成功した。その様子を世界で初めてカソードルミネセンス画像で可視化した。
緑膿菌アルカリプロテアーゼのプロセシング,活性化及び分泌に関する分子遺伝学的研究

1)緑膿菌アルカリプロテアーゼ(PAと略)の部位特異的変異プラスミドpAPE1(PA構造遺伝子aprAをpUC18に挿入)の変異相当部分を含むKpn1-Pst1フラグメント(1.3Kb)をM13mp18に挿入、一本鎖DNAを調製した。次いで、Kunkel法により、Zn結合部位(H176→L),触媒部位(E177→Q),Ca結合部位(D356→A、D365→A)の部位特異的変異を行なった。DNAシーケンシングにより確認。2)大腸菌でのPA分泌に及ぼす部位特異的変異の影響PAの分泌に必要な遺伝子群(aprD/E/F)の構築をPCR法を用いて試みたが、失敗した。そこで、仏CNRSのDr. Murgierに要請し、下記2種類のプラスミドの譲与をうけた。上記部位特異的変異の分泌に及ぼす影響を調べる為に、pAGS7+変異PA遺伝子を用いてE. coliC-600又はJM109の形質転換を行なった。PA分泌はスキムミルク含有LB寒天培地に菌を接種し、菌周辺部の透明環の有無により判定した。その結果、コントロールとして使用したpJUEK72或いはpAGS7+pAPE1により形質転換した菌株では透明環の生成を認めたが、変異遺伝子によるそれらには見られなかった。培養上清のPAGE及びWestern blottingを行ない、活性部位の変異によりPA(50KDa)より稍分子量の大きい生成物を認めたが、Ca結合部位のそれでは分子量の小さい加水分解物の生成を認めた。現在、それらの同定を急いでいる。1)Kunkel法による部位特異的変異AP構造遺伝子、1.9KbフラグメントをpUC19(2.67Kb)とライゲートして構築したpAPE1を、Ps1-Kpn1消化、得られた1.3Kbフラグメント(AP構造遺伝子)をm13mp19(7.25Kb)とライゲートしてmp19APKP(9.10Kb)を構築。タカラキットを用いてKunkel法により以下の部位特異的変異を行った。(アミノ酸番号の右側に変換するアミノ酸の種類を示す)構築した変異AP遺伝子を用いて、大腸菌にて形質転換後、菌体抽出液についてプロテアーゼ活性の測定を行い、いずれも活性の消失を認めた。H-176及びE-177が酵素活性に関与することを支持する。一方、D-356とD-365はCaと結合してβ-構造を保持しているが、その構造破壊は酵素活性の消失に関連するようである。Westernblottingの結果,APよりやや分子量の大きいあるいは小さいスポットを見い出した。それら蛋白とAPとの関連については現在検討中である。2)大腸菌でのAP分泌発現系の構築APの分泌に必要なaprD,aprE,aprF,aprAを含むDNA断片をクローニングし、APの大腸菌での分泌発現系を構築した。aprDとaprEを含むフラグメントはPCR法によって調製した。一方、aprFとaprAを含むフラグメントはプラスミドpASP93より常法により調製した。両フラグメントはライゲーションした後pUC18に挿入、E. coliJM109を用いて形質転換する。現在、分泌の有無について検討中である。1)大腸菌での緑膿菌アルカリプロテアーゼ(PAと略)分泌発現系の構築PAの分泌に必要な遺伝子群(aprD/E/F)の構築をPCR法を用いて試みたが、結局失敗した。そこでフランスCNRSのDr.Murgierより次の2種類のプラスミドの譲与をうけた。2)大腸菌でのPA分泌に及ぼす部位特異的変異の影響平成7年度に、PA遺伝子(pAPE1,1.9Kb)の部位

特異的変異を行ない、次の変異遺伝子(1.9Kb)を構築した上記部位特異的変異の分泌に及ぼす影響を調べる為に、pAGS7+変異PA遺伝子(例えばpAPE1-L176)を用いてE.coli C-600又はJM109の形質転換を行なった。PA分泌はスキムミルク含有LB寒天培地に菌を接種し、菌周辺部の透明環の有無により判定した。その結果、コントロールとして使用したpJUEK72或いはpAGS7+pAPE1により形質転換した菌株では透明環の生成を認めたが、変異遺伝子によるそれらには見られなかった。培養上清のPAGE及びWestern blottingを行ない、活性部位の変異によりPA(50KDa)より稍分子量の大きい生成物を認めたが、Ca結合部位のそれでは分子量の小さい加水分解物の生成を認めた。現在それらの同定を急いでいる。
転写伸長機構におけるRNAポリメラーゼIIのDNA損傷回避機構の解析

転写反応が活性酸素で生じるDNA損傷に遭遇したときの挙動を解析し、転写における損傷回避機構(損傷乗り越えRNA合成)を発見した。また色素性乾皮症A群結合蛋白質が細胞内で蛋白質複合体を形成し、これがスプライシング因子として機能すること、さらにこれに加えて色素性乾皮症G群蛋白質が転写因子と蛋白質複合体を形成し、基本転写に直接関与することを見いだした。ヌクレオチド除去修復機構(NER)と塩基除去修復機構(BER)は生体内で生じたDNA損傷を除去する典型的な2つの修復系である。これらの修復系には、2つの経路が存在することが示唆されている。一つは損傷を受けたゲノムDNA全体を修復する経路(GGR)、もう一つは転写が行われている領域の転写鋳型になっているDNA上の損傷を優先的に修復する経路(TCR)である。このTCRにはNER及びBERどちらの場合も,一つの中心的モデルが存在する。1)RNAポリメラーゼIIが、DNA鋳型領域に生じたDNA損傷に出会う。2)RNAポリメラーゼIIはこの損傷を乗り越えることができずに転写合成を一時停止する。3)RNAポリメラーゼIIの停止が一つのシグナルとなってそれぞれの損傷にあった修復蛋白質をリクルートし損傷を修復するというのものである。一方、修復とは異なり、停止したRNAポリメラーゼは損傷を回避する方法として、損傷を乗り越えるという方法をとる可能性がある。事実、申請者はRNAポリメラーゼIIが転写伸長因子TFIIS存在下で酸化DNA損傷を乗り越えることを発見した。この現象は、現在のところSII存在においてのみ観察されているが、他にもRNAポリメラーゼIIに作用して、損傷を回避する方法が存在していると考えられる。また修復蛋白質のXPAに結合し、RNAポリメラーゼIIにも結合できる蛋白質XAB2は、複合体として精製され、スプライシングに関与することが示唆された。このことは転写伸長機構において修復、転写およびスプライシングが共同して正確な転写反応に必要であることを報告した。ヌクレオチド除去修復(nucleotide excision repair : NER)機構と塩基除去修復(base excision repair: BER)機構は生体内で生じたDNA損傷を除去する典型的な2つの修復系である。NER機構は紫外線照射やシスプラチンなどの薬剤処理によって生じる大きなDNA損傷を含んだオリゴヌクレオチド単位で除去できる。一方、BER機構は電離放射線照射やアルキル化剤などの薬剤処理により生じる小さなDNA損傷のみをその塩基損傷を含むグリコシド結合を切断することで取り除く。これらの修復機構によりゲノム全体に生じたDNA損傷は修復される。一つは損傷を受けたゲノムDNA全体を修復する経路(Global genome repair;GGR)、もう一つは転写が行われている領域の転写鋳型になっているDNA上の損傷を優先的に修復する経路(trancription-coupled repair;TCR)である。このTCR機構には、RNAポリメラーゼII(polII)により損傷認識機構がなされることで、修復が行なわれていると考えられている。申請者は、転写伸長中のpolIIがメチル化損傷である06メチルグアニンおよび04メチルチミンにおいて停止するかどうか調べた。06メチルグアニンの場合、polIIは停止したが,04メチルチミンでは、polIIは損傷を乗り越えた。またそれぞれの損傷はGC to ATおよびTA toCGトランジション転写変異を起こしていた。06メチルグアニンは転写と共役したDNA修復によって修復される可能性を、またそれぞれの損傷は、転写変異を引き起こす可能性を示唆していた。
東京左連に関する基礎的研究

1.<東京左連関係資料を中心としたデータベース化>我々は2年間にわたりパーソナルコンピューターを使用して共通のデーターベース・プログラムにより、購入したハードディスクにそれまで個々人が収集していた資料、新たに収集した資料の共有化・データベース化を行った。この作業は本研究の目的、性格に鑑みて最も成果が期待される部分である。これまでの作業の結果、我々は左連研究全体に不可欠な基礎資料<新文学史料>(2192件)をはじめ、「東京左連を中心とした留学生運動年譜」(仮称)(498件)、「同依拠資料一覧」(178件)、「胡風年譜」(196件)、「胡風来往書信リスト」(554件)、「楼適夷年譜」(82件)等のデータベース化を行い、各資料の目録、検索、情報提供等を可能にした。またこの他に東京左連関係者である葉以群、住鈞、謝泳瑩の年譜、<文芸新聞>「東京通訊目録」等を作成中である。2.<東京左連関係、関連資料の収集>・<資料の集中>天理大学、京都大学、広島大学、関西大学、実藤文庫等に赴き、各研究期間が個別に所蔵している稀覯書<大衆文化>、<文海>、<外事警察報>、『中華留日学生名簿』等の資料を収集し、埼玉大学に集中した。以上の結果、今後の本格的な東京左連研究に足場が築かれ、他の便宜に供せられる体制が初歩的にではあるが整った。我々は可能な限り必要とされる方々への提供の便を図るつもりである。3<成果の取りまとめ>「東京左連の成立、及び成立期の東京左連について」「東京美術学校に在籍した中国人留学生名簿」「中国左翼作家連盟東京支部の機関誌『雑文』創刊号について」等の論文を収めた<左連研究>第3輯を発行する。なお学会誌等における論文発表等は別記の通りである。今年度は本研究の目的、研究計画に従って資料の収集と集中、その分析を中心に作業を行った。1.〈東京左連関係資料整理を中心としたデ-タベ-ス化〉ハ-ドデイスクに共通のデ-タベ-ス・プログラムを使用して、左連研究全般にとって不可欠な基礎資料である〈新文学史料〉のデ-タベ-ス化を行うと共に、東京左連の関係資料を整理し、そのデ-タベ-ス化を行ッた。これによって関係資料の自動検索等が可能になり、初歩的ではあるが、他の便宜に供せられるようになった。2.〈東京左連関係の資料収集〉東京左連のメンバ-が関係した諸雑誌〈プロレタリア詩〉、〈詩精神〉等を購入した。さらに京都大学、天理大学等に赴き東京左達関係の雑誌〈留東学情〉等の調査、収集を行い、今後の本格的作業に方途を得た。3.関連資料の調査・収集〉広島大学、実藤文庫、日本近代文学館、増田渉文庫、國學院大学等に赴き、東京左連日本人関係者秋田雨雀、藤森成吉等に関する資料収集、『留日中華学生名簿』等の基礎的資料を調査、収集した。4.〈資料の集中〉以上の作業で収集した資料を埼玉大学に集中し、初歩的段階ではあるが、他の便宜に供せられる体制を整えた。5.〈成果の取まとめ〉本年度(92年度)内に小冊子〈左連研究〉を発行し、成果の一部を公表する。

本年度は研究の最終年度であり、研究計画に従って前年度からの継続である資料の収集、新資料の発掘、集中、その分析を行うと同時に、研究の取りまとめを中心に作業を進めた。1.〈東京左連関係資料を中心としたデータベース化〉共通のデータベース・プログラムを使用して、共同で、左連研究全般に不可欠な基礎資料〈新文字史料〉、東京左連の活動を軸とした仮称「留学生運動年譜」、「同・依拠資料一覧」などのデータベース化を行い、現在も引き続きその作業を継続している。これによって初歩的段階だが、各資料の著者別索引、目録、検索、情報提供等が可能になった。2.〈東京左連関係の資料収集〉東京左連のメンバーが関与し、その活動を掘り起こす上で重要な〈プロレタリア科学〉等の雑誌、関係図書を購入した.更に広島大学、國學院大学、東洋文庫等に赴き、東京左連関係の〈文化闘争〉等の諸雑誌の調査、収集を行った。この間、東京左連のメンバーが寄稿している雑誌〈読書月刊〉を突き止めた。また、東京左連関係の動向を伝える〈外事警察報〉等の記事を発見した。3.〈関連資料の調査・収集〉東北大学、実藤文庫、東京大学東洋文化研究所等に赴き、〈日華学報〉等の関連資料を調査、収集した。また、東京芸術大学、法政大学等に赴き東京美術学校に在籍した中国人留学生に関する資料等を調査、収集した。4.〈資料の集中〉以上の作業の結果得た資料を埼玉大学に集中し、初歩的段階だが、他の便宜に供せられる体制を整えた。5.〈成果の取りまとめ〉東京左連の成立に関する論文、東京左連の機関誌〈雑文〉に関する研究等を収める冊子〈左連研究〉を発行する。
強誘電強磁性探針を用いた磁気力顕微鏡の時間分解能の向上

強磁性と強誘電性を併せ持つ複合材料を成膜した探針は、電場による磁化の制御等、従来と異なる入出力特性を有するので、将来の機能デバイス材料として注目されている。本研究では、新規な高周波磁気力顕微鏡の重要課題である時間分解能の高い探針の作製に必須となる磁歪合金・圧電体複合薄膜の作製を目的として、RFマグネトロンスパッタリング法を用いてFeCo/PZT系で検討したものであり、主要な結果は以下の通りである。(1)ペロブスカイト型構造を有するPZT単相薄膜を、ターゲット材の組成調整、成膜条件、熱処理方法を最適化することにより作成できた。PZT単相が得られた膜厚の最小値は440nm程度であり、電場印加により膜が変位することを圧電応答顕微鏡により確認した。(2)(1)で得られたPZT単相薄膜にさらにFeCoを成膜した複合薄膜を作製し、電場印加により膜が変位することを確認した。したがってFeCo薄膜部分では圧電歪みを介した磁歪による磁化変化が予想できる。(3)(1)、(2)では膜にクラックが発生しているが、探針サイズより大きなスケールであった。以上の研究結果は、最終目的である電場で磁化を制御可能な磁気力顕微鏡探針の開発につながる結果であり、さらに磁歪合金・圧電体複合薄膜の作製に関する基礎的知見を与えられるものであると考えられる。今後の展望として、PZT膜厚が2040nmの薄膜で同様の結果が得られれば更なる時間分解能の向上が期待できる。
高推力密度で製造・分解の容易な永久磁石なし多層型超精密高速平面モータ

永久磁石を用いず,多層構造により高い推力-可動部質量比を有する精密・高速平面モータを実現することを目的に,まず基本となるアクチュエータ構造の課題を調べ,次にその結果を基礎に2種類の新たなアクチュエータ構造を提案し,その有効性を検証した.その結果,摩擦力低減の課題はあるが,それらが高い推力-可動部質量比を有する平面モータ用電磁アクチュエータや,簡易で応用範囲の広いアクチュエータとして利用できることがわかった.永久磁石を用いず,多層構造により高い推力-可動部質量比を有する精密・高速平面モータを実現することを目的に,まず基本となるアクチュエータ構造の課題を調べ,次にその結果を基礎に2種類の新たなアクチュエータ構造を提案し,その有効性を検証した.その結果,摩擦力低減の課題はあるが,それらが高い推力-可動部質量比を有する平面モータ用電磁アクチュエータや,簡易で応用範囲の広いアクチュエータとして利用できることがわかった.本研究の目的は,永久磁石を用いずに,多層構造により高い推力密度をもつ超精密・超高速平面モータを実現することにある.そのために,提案した新しい電磁アクチュエータユニットの有効性を,磁場解析により既に示しているが,実現に際しては,利用できるコア用積層鋼板の厚さや物性に制約があり,潤滑特性の影響を調べ,従来にない構造をもつ電磁アクチュエータの加工・組立て方法を明らかにする必要がある.そこで本年度は,それら試作上の制約の影響や今後の課題を明らかにするために,多層構造の電磁アクチュエータユニットを利用した1軸機構を設計,試作し,基本特性の測定を通して,目的達成のための課題を調べた.得られた結果は次の通りである.1.電磁アクチュエータユニットを含む1軸機構の設計と試作入手可能な磁性材料を調べ,電磁アクチュエータのコアユニットを設計,試作した.コアの一部は市販品を利用したが,最も重要な部分は,加工・組立て方法を検討し,新たに試作した.可動子・固定子には,低摩擦化とギャップ低減を目指して薄膜フィルムを用いたが,製作時のフィルム変形が大きくかつ十分な精度で可動子コアを配置ができなかった.そのため少なくとも可動子については,今回の結果を基礎に,加工・組立て方法等を含め,再検討する必要があることがわかった.2.試作1軸機構の静特性・駆動特性評価駆動信号を適切に設定することにより,基本的な動作は可能で,可動子,固定子の積層数を増加させることにより,推力向上が可能であることを確認した.しかし可動子・固定子間の摩擦の影響が大きく,印加電流の殆どが,摩擦に起因する起動推力発生のために使われている.そのため摩擦の影響を低減して潤滑特性を向上させことが,本モータの実用化のために極めて重要であることが明らかになった.本研究の目的は,永久磁石を用いずに,多層構造により高い推力密度をもつ超精密・超高速平面モータを実現することにある.本モータでは基本的に可動子・固定子間のギャップが小さいことが重要であるが,前年度の製作方法では製作精度が不十分であるためギャップを大きくせざるを得ず,性能劣化の大きな要因となっていた.そこで本年度は,下記のことを行った.1.可動子の製作方法や構造の改良樹脂で封入し,可動子の変形抑制し固定子との接触面を滑らかにすることを試みた.そのために専用の治具を製作し,試作を繰り返して評価を行った.これまでに滑らかさの向上,変形抑制が可能であることを確認している.但し,試作機評価へ進むには改良が必要であり,来年度の完成に向けてさらに改良を進めている.これとは別に,磁性体の変形を許容し,汎用で高い製作精度を得やすい技術を利用できる可動子を考案した.2.固定子構造・製作方法の改良同一の大きさでも高い推力が得られ,製作が容易な固定子構造を発案し,製作方法を検討し,滑らかな固定子表面を製作可能となった.3.潤滑油の選定本モータに適した潤滑油を選定した.4.新しいモータ構造の検討前年度より検討しているモータは,可動子のピッチよりも,可動子・固定子間ギャップを小さくして性能向上を図るように設計されている.原理的には問題ないが,製作上の課題が生じている.そこで,そのような制約を受けにくい新しいモータ構造を考案した.現在,最適な構造について数値解析的に検討を進めている.2011年度と2012年度は,永久磁石を用いない単純な平面構造をもつ部品を積層することにより,レアアースに伴う問題の回避と製作容易で良好な応答性をもつ電磁アクチュエータユニットを構成し,そのユニットを利用した平面モータを実現することを目的に,次のことを行った.(1)2010年度まで検討を進めていた磁気回路構造を基礎し,製作容易性を高めた改良型電磁アクチュエータユニットを提案し,実際に試作して製作容易性を確認するとともに,1自由度機構として,その性能を評価した.1自由度機構は,推力は小さいものの応答性は多くのリニアモータ同程度(速度280mm/s以上,加速度3m/s2以上)であった.また多層化により,高い性能向上が可能であることを確認した.さらに,その製作容易性と薄い構造から,従来の検査装置等に容易に組み込め,可動子を消耗品として扱うことも可能となり,これまでにない利用方法が採用できることが分かった.(2)上記(1)のアクチュエータユニットよりも,高い推力-可動子質量比が得られる新ユニットを設計するとともに,それを利用した平面モータの具体的な設計も行った.