hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モノクローナル抗体フラグメントカクテルを応用した新しい食道癌の診断と治療-臨床応用への基礎的研究-

2種類の食道癌モノクローナル抗体KYSM-1とKIS-1を用い、各々の抗体のfragmentを作製して腫瘍集積性の向上について検討したところ、以下の結果を得た。KYSM-1 fragmentの免疫活性は28%の減弱を、KIS-1 fragment活性はF(ab')_2で22%の減弱、またFabでは61%の著明な減弱を認めた。次にIntact抗体とfragment抗体をRI標識して生体内分布をみると、KYSM-1 fragmentでは平均腫瘍/血液比はいずれも2以下の低値で推移した。一方KIS-1の生体内分布では、Intactは投与後5-7日にかけての腫瘍の%ID/gは有意な高値を示し特異的集積を認めた。KIS-1 F(ab')_2では投与後3日で既に腫瘍部は有意な高値を示し特異的集積を認めたがKIS-1 Fabでは腫瘍部の特異的集積性は認められず、腫瘍/血液比も1.72の低値を示した。以上の結果より、以降の実験はKIS-1 fragmentのみで施行した。画像診断では、intact抗体は皮下腫瘍のみに集積像が認められたのに対しF(ab')_2では皮下及び鎖骨下腫瘍も鮮明に抽出された。一方Fabは移植腫瘍内に集積は認めるものの他臓器にも多くの集積がみられ、血中からの消失率も早期より高値を示し腫瘍特異的集積性を認めなかった。Fagmentカクテルによる生体内分布では、投与後3日以後の腫瘍%ID/gはIntact単独投与に比べて若干高値を示したが、F(ab')_2投与と比べて差はなかった。最後に^<131>I標識抗体の抗腫瘍効果について検討したところ、Intact抗体単独群、F(ab')_2単独群、IntactとFragmentの両者群を作製し担癌ヌードマウスに投与してradioimmunotherapyを試みたところ、分子量の異なるIntact抗体とFragment抗体の両者投与群が最も顕著な腫瘍増殖抑制効果を示した。これらの結果から、臨床におけるtumor imagingにはF(ab')_2が、またtumor targeting therapyとしては^<131>I-intact抗体と^<131>I-F(ab′)_2抗体の両者を同時投与することが最も有効性が高いことが示唆され、臨床的にも十分応用可能と思われた。本年度の研究計画は、我々が作製した2種類の抗ヒトマウス型モノクローナル抗体(KYSM-1,KIS-1)のfragment(F(ab)'2,Fab)をRI標識し、それらの生体内分布を検索することであるが,これらの目標は以下の結果の如く一応達せられた。1)RI標識fragmentを、ヒト食道癌移植ヌードマウスに投与し、Well型γ-counterで生体内分布を測定した。モノクローナル抗体フラグメントとRI(125-I)との標識は、ヨードゲン法により行った。サブクラスがIgMのモノクローナル抗体KYSM-1のフラグメントは、F(ab)'2を作製したが、生体内分布の測定までには至らず、次のimagingのみ施行した。

また、サブクラスがIgG1のKIS-1抗体は、F(ab)'2とFabの2種類のフラグメントを作製し、125-IとRI標識して用いた。125-I標識KYSM-1F(ab)'2の生体内分布をみると、投与後3日目では、腫瘍以外の臓器は、いずれも%ID/gが0.05以下の低値を示し、腫瘍では0.20.25の値であり、腫瘍/血液比は2.8の値であった。一方KIS-1Fabでは、投与後3日目では血液が最も高値(%ID/g=0.28)を示し、ついで腫瘍部は0.230.17の値で、その他の臓器と比べて高値を示したものの腫瘍/血液比は0.60.8と低値であったた。2)これらフラグメントを131-Iで標識し、再度生体内投与してピンホール型scintiration counterで腫瘍imagingを行ったが、KYSM-1F(ab)'2では、投与後5日目に微かに腫瘍部のイメージ像を得たが、良好なものではなかった。一方、131-I-KIS-1F(ab)'2のimagingでは、投与後3日目には腫瘍部のみに選択的にRIの集積像を認め、良好な画像を得ることができた。131-I-KIS-1Fabのimagingでは、投与後3日目では、肺や肝臓部にRIの集積が強く、腫瘍部の選択的集積像は認められなかった。3)Macroautoradiographyの結果は2)で得られた結果と同様であった。本年度の研究実施計画は、われわれが作製した2種類のマウス型抗ヒト食道癌モノクローナル抗体をパパイン処理によりフラグメント化し、F(ab′)2及びFabフラグメントをRI標識して、1)食道癌移植担癌ヌードマウスに投与してこれら標識抗体の生体内分布について検討すること、2)RI標識抗体を用いて腫瘍イメージングを行うこと、3)マクロ及びミクロオートラジオグラフィーによるRI標識抗体の体内分布並びに腫瘍部への移行を形態学的に検討すること、の3点であるが、これらの計画は以下の如くほぼ達成された。1)^<125>I標識MYSM-1 F(ab′)2及びFabフラグメントは、分子量が小さくなったにも拘らず腫瘍部への特異的集積を認めなかった。一方、^<125>I標識KIS-1F(ab′)2は投与後3日目で既に腫瘍部のみに特異的な集積を示しIntact抗体と比べて腫瘍部への集積性が速やかであり有用性が示唆された。しかし、Fabフラグメントは、肝・腎・脾などへの集積が強く、腫瘍部に特異的な集積性を示さなかった。そこで更に核種を^<11l>Inに変更して再度検討を行ったが、同様に腫瘍部への特異的な集積を認めなかった。2)シンチグラフィーによる腫瘍イメージングでは、先の1)の結果と同様に、^<131>I標識KIS-1 F(ab′)2のみが極めて良好な腫瘍抽出を呈した。3)オートラジオグラフィーでも同様に、^<125>I標識KIS-1 F(ab′)2が腫瘍部並びに癌細胞内に特異的な集積を示した。一方、^<125>I標識KIS-1 Fabは肝・腎・脾への取り込みが強いものの腫瘍組織内にも高い移行性を示した。本年度の研究計画は、我々が作製したモノクローナル抗体の1つであるKIS-1を用いて分子量の異なるフラグメントを作製し、それらのカクテルによる生体内分布を検討することであるが、この目標は以下の如く一応達成された。Intact kis-1抗体とF(ab′)
なめらかな粒度の情報を扱うユビキタス・インタフェースの研究

本研究では,モバイル/ユビキタス環境において,なめらかな粒度の情報を傍受/操作できる新しいインタフェース技法の構築を目指す。本年度は,こうしたコンセプトに基づく具体的な応用例として,「WillCam:撮影者の興味を視覚化するデジタルカメラ」や,「イルゴール:家庭を奏でるオルゴール」などを提案した。WillCamは,時間・位置・温度・撮影者の表情といった周辺的なコンテキスト情報と,ユーザの興味の対象をアイコン化した上で,詳細な写真と一緒に保存するデジタルカメラである。さらに,シャッターを押す強さを圧力センサで検出し,写真や周辺情報への興味の強さを手軽に記録することができる。イルゴールは,家庭内に多数のセンサが組み込まれたユビキタスホーム環境において,オルゴールのメタファを用いて家庭の様子を音で表現する情報提示システムである。ユーザは,オルゴールのふたを開くことで,さまざまな生活音(e.g.話し声,ドアの音,キッチンの調理音)を通して家庭内の雰囲気を感じることができる。さらに,ふたの開閉度合いによって生活音の粒度(e.g.大きさ,数,種類)を制御したり,ぜんまいを回すことで過去の生活音を段階的に遡って鑑賞することもできる。今後は,システムの評価・改良を通して論文執筆や実用化を進めると共に,なめらかな粒度の情報提示/操作に着目したさまざまなユビキタス・インタフェースについて随時模索し,提案/試作を行っていく。本研究では,モバイル/ユビキタス環境において,アンビエント情報から詳細情報まで,なめらかな粒度の情報を傍受/操作できる新しいインタフェース技法の構築を目指し,「なめらかな粒度の情報を伝える傘型情報提示機構:PhantomParasol」と,「日常的な動作で情報の粒度を制御するインタフェース技法:AfterTouch」を提案した.PhantomParasolは,複数のLEDアレイとジャイロセンサ,およびマイコンから構成される傘型情報提示機構である.傘をさした状態では上から淡い光が降るようなアンビエント情報を,くるりまわした状態ではグラフィカルな詳細情報を提示するといったなめらかな粒度の情報提示機構を実現する.AfterTouchは,ID認識装置とさまざまなセンサを組み合わせて,IDを認識した後にユーザの日常的な動作(押す,まわす・・・etc)を続けて行うことで,単機能のIDシステムから複雑な操作へと,情報の粒度をなめらかに切り替えられる入力インタフェース群である.日常生活の場面に応じて,適切な追加操作は異なるため,複数のAfterTouchデバイスを提案した.その一つ,Touch&Downは,RFIDリーダーと圧力センサを組み合わせたシステムであり,RFIDタグ(カード)を置いて,それを押し込むことで,単純なIDシステムを拡張するアプローチである.たとえば,現在のEdyなどの電子マネーシステムは1bitの入力装置であり,カードを置くまでは何が起こるかわからず,気づけば課金されていた,という状況が起こりうる.Touch&Downを利用すれば,Edyを置くと課金金額のプレビューを行い,そのまま押し込むことで課金を完了するシステムを構築できる.こうした操作は,印鑑を紙に当てて押し込むという一般的なメタファを用いて,ユーザの意思確認のプロセスを追加できるため,より直感的で使いやすい認証機構として機能すると考えられる.今後は,これらの成果を基盤としつつ,なめらかな粒度の情報提示/操作に着目したさまざまなユビキタス・インタフェースについて随時模索し,提案/試作を行う.本研究では,モバイル/ユビキタス環境において,なめらかな粒度の情報を傍受/操作できる新しいインタフェース技法の構築を目指す。
福岡県と沖縄県の中学生の生活習慣と排便習慣および体質と腸内細菌叢の関連

沖縄県の中学生の生活習慣と排便習慣および体質と腸内細菌叢の関連研究期間は、平成30年4月7月、対象:沖縄県I村の中学生で同意が得られた25名。調査内容は、1)日常の食事や食習慣に関する実態調査、2)食物摂取頻度調査票による食生活調査は3日間の料理を秤量法で調査し栄養価計算した、3)排便記録調査は2週間の排便の状況を記録、4)排便習慣における意識調査、5)腸内細菌叢の分析。採便後、腸内細菌叢の解析は、(株)テクノスルガ・ラボに依頼し次世代シーケンス(NGS)・アンプリコン解析を行った。腸内細菌叢の解析は、JMP (SAS Institute Inc, USA)を用いた。栄養価はエクセル栄養君Ver.8で算出した。解析は、統計解析ソフトSPSS Statistics ver.22を用い、χ2検定を行った。その結果、対象者の食生活習慣は日常の野菜類の摂取頻度が高く、よく噛んで食べて好ましい結果であった。対象者の栄養素の摂取状況は、生徒で60%の人が基準値を満たしていない栄養素は、エネルギー、たんぱく質、炭水化物、食物繊維であり、ビタミン類で、ビタミンA、ビタミンB1、ビオチンであった。栄養摂取状況では、まさに飽食の現代における「新型栄養失調」と考えられる。腸内細菌の多様性については、野菜を意識して食べる、朝排便する時間がある、食物繊維を多く摂取することも関連することが明らかとなった。今後、学校現場で腸内細菌の多様性を高めるための食育を推進していくことが重要であると考えられる。本研究結果より、沖縄県の長寿を支えた伝統食や郷土料理が敬遠され、食の欧米化が進行していたためか、先に報告した福岡県の中学生の腸内細菌叢との結果と地域による差が認められなかった。今後の食教育において各地域における食文化や郷土料理を伝承させることも重要であると考えられる。平成30年度までに福岡県と沖縄県両県の中学生を対象とした調査の解析および腸内細菌叢の分析は完了し、その関連についての解析も終了している。(1)腸内環境改善のための中学生の日本型薬膳食育プログラムを開発する。(2)腸内環境改善の食育プログラムは、マルチ・プロジェクターを使用して、ビデオやカメラの映像を視覚で学ばせる。プログラム内容を作成し、実施後効果の評価をする。食育プログラムの行動目標に到達させるために、食育資料の作成、保護者の啓発、食習慣が改善するように指導する。(3)プログラムの評価中学生を対象に実施した食事や食習慣に関する実態と活動、排便習慣と腸内細菌との関わりについて明らかにし、腸内環境改善のための日本型薬膳プログラムを腸内細菌叢と排便状況について評価を行う。平成29年度は日本の福岡の中学生を対象に、健全な心身成長を図るための要因分析実態調査と体質診断調査を実施し、さらに、腸内細菌叢の分析を行い、その関連について研究を進めている。<研究実績>(1)被験者の選定は本研究代表者と分担者は福岡県K町より食育推進のアドバイザーの任命を受けて、食育条例を作成し、各ライフステージに対応した食育プログラムを計画し実施しているので、共同研究の基盤はできていたので福岡県のK町中学生を対象とすることができた。(2)研究方法期間は平成29年6月10月、対象:福岡県の中学生としていたが、対象の中学校が69月は運動クラブの中体連と重なり、その後1月2月に変更したが、今度はインフルエンザが流行し、生徒が罹患したり学級閉鎖などがあり、3月から保護者と生徒の説明会を行い、その後食育講演会などを実施したため70名の同意書を集めることができた。内容は、同意が得られた対象者と保護者に調査を依頼し実施している。1)中学生の日常の食事や食習慣に関する実態と活動に関する調査票を作成し実施している。2)食事摂取については、3日間の朝食、昼食、夕食、おやつ、夜食を秤量法にて調査を行い、その後、栄養価計算(エクセル栄養君)にて解析している。3)排便記録調査は1週間の排便の状況を記録した。4)排便習慣における意識調査は、排便回数、目安量、排便の日間変化、時刻、量、色、硬さ、形状、爽快感など15項目について調査した.4)腸内細菌叢の分析。採便後、腸内細菌叢の分子生物学的な分析は外部に依頼している。5)中学生の食生活、食習慣と排便習慣について、腸内細菌叢を用いて評価し、問題点を抽出している。本研究を実施するにあたり中学校の学校現場の行事を把握していなかった事、また予期せぬインフルエンザ流行により調査日を変更したが、おおむね予定通り研究は進んでいる。平成29年度は日本の福岡の中学生を対象に、健全な心身成長を図るための要因分析実態調査と体質診断調査を実施しているので、腸内細菌叢の分析を行い、その関連について研究を進めている。

(2)研究方法期間は平成29年6月10月、対象:福岡県の中学生としていたが、対象の中学校が69月は運動クラブの中体連と重なり、その後1月2月に変更したが、今度はインフルエンザが流行し、生徒が罹患したり学級閉鎖などがあり、3月から保護者と生徒の説明会を行い、その後食育講演会などを実施したため70名の同意書を集めることができた。内容は、同意が得られた対象者と保護者に調査を依頼し実施している。1)中学生の日常の食事や食習慣に関する実態と活動に関する調査票を作成し実施している。2)食事摂取については、3日間の朝食、昼食、夕食、おやつ、夜食を秤量法にて調査を行い、その後、栄養価計算(エクセル栄養君)にて解析している。3)排便記録調査は1週間の排便の状況を記録した。4)排便習慣における意識調査は、排便回数、目安量、排便の日間変化、時刻、量、色、硬さ、形状、爽快感など15項目について調査した.4)腸内細菌叢の分析。採便後、腸内細菌叢の分子生物学的な分析は外部に依頼している。5)中学生の食生活、食習慣と排便習慣について、腸内細菌叢を用いて評価し、問題点を抽出している。沖縄県の中学生の生活習慣と排便習慣および体質と腸内細菌叢の関連研究期間は、平成30年4月7月、対象:沖縄県I村の中学生で同意が得られた25名。調査内容は、1)日常の食事や食習慣に関する実態調査、2)食物摂取頻度調査票による食生活調査は3日間の料理を秤量法で調査し栄養価計算した、3)排便記録調査は2週間の排便の状況を記録、4)排便習慣における意識調査、5)腸内細菌叢の分析。採便後、腸内細菌叢の解析は、(株)テクノスルガ・ラボに依頼し次世代シーケンス(NGS)・アンプリコン解析を行った。腸内細菌叢の解析は、JMP (SAS Institute Inc, USA)を用いた。栄養価はエクセル栄養君Ver.8で算出した。解析は、統計解析ソフトSPSS Statistics ver.22を用い、χ2検定を行った。その結果、対象者の食生活習慣は日常の野菜類の摂取頻度が高く、よく噛んで食べて好ましい結果であった。対象者の栄養素の摂取状況は、生徒で60%の人が基準値を満たしていない栄養素は、エネルギー、たんぱく質、炭水化物、食物繊維であり、ビタミン類で、ビタミンA、ビタミンB1、ビオチンであった。栄養摂取状況では、まさに飽食の現代における「新型栄養失調」と考えられる。腸内細菌の多様性については、野菜を意識して食べる、朝排便する時間がある、食物繊維を多く摂取することも関連することが明らかとなった。今後、学校現場で腸内細菌の多様性を高めるための食育を推進していくことが重要であると考えられる。本研究結果より、沖縄県の長寿を支えた伝統食や郷土料理が敬遠され、食の欧米化が進行していたためか、先に報告した福岡県の中学生の腸内細菌叢との結果と地域による差が認められなかった。今後の食教育において各地域における食文化や郷土料理を伝承させることも重要であると考えられる。平成30年度までに福岡県と沖縄県両県の中学生を対象とした調査の解析および腸内細菌叢の分析は完了し、その関連についての解析も終了している。平成30年度は、長寿県沖縄県の中学生を対象とした調査は早めにスタートした。平成30年の2月から沖縄県の中学校の保護者会で研究の目的、方法などを説明して同意書を集めることができた。研究の具体的方法は、期間:平成30年6月、対象:沖縄県I村の中学生3月に同意が得られた対象者と保護者に調査を依頼し実施する。内容は福岡県内で実施した調査票の同一のものを実施する。1)中学生の日常の食事や食習慣に関する実態と活動に関する調査を実施。
アブダクション理論による創造性の育成に関する研究

1推論についての研究探究の過程におけるアブダクション、インダクション、ディダクションに関する三段論法の分類について、パースの分類に検討を加え、整理した。また、アブタクションについての分類をはじめ、アブダクション理論と創造性の関係について明確にした。2創造性育成に関する統合理論アブタクション理論の心理的側面について考察し、アナロジーとの関係を整理した。発想に関する方法論について、分類整理し、アブダクション理論の立場からの考察を加えた。そして、アブダクションに関するいくらかの点を明らかにし、「創造性育成」の方法を示し、児童生徒の学習に対する興味・関心を高め、論理的思考力を育成するための具体的ないくつかの指導方法についての提示を行った。3アブダクション理論に関する実践的研究全国理科教育センター研究協議会において行ったアンケート調査の分析を行った。また、教員研修等において、アブダクション理論に基づく実験・実習等を行い、その結果を分析した。創造性を育成する教材として理科教材を開発し、その展開についてアブタクション理論の適応を試みた。また、科学教育に関する課題研究における創造性の育成及び思考の分析についての調査を進めた。また、高校生を対象に一部調査を行った。1研究基礎理論の構築パースの理論に基づき,思考の分類及び研究の経済性についての枠組みを作成した。特にアブダクションの分類,構造等については,認知心理学,人工知能理論等の知見も取り入れながら検討し,アブダクション理論の構築を試みた。現在,思考の分類については,その概要をほぼ完成させた。教員研修において,試行的にその理論に基づく実験・実習等を行い,細部を修正しつつ,理論構築を進めている。2教員研修における調査研究基礎理論に基づく基礎調査及びその分析についての計画を企画した。現在,科学教育に関する課題研究における創造性の育成及び思考の分析についての調査を進めている。来年度以降は,より広い領域での調査も計画中である。3教育活動に関する展開創造性を育成する教材として,物理教材を開発し,その展開について,研究基礎理論の適応を一部試みた(研究成果参照)。現在,生物,数学等についても開発中であり,より効果的な研修方法について研究を進めている。以上,今年度は基礎的研究を重点的に行い,領域は科学教育に関する思考及び創造性を主とした。来年度以降は理論の実証に重点を移すことを考えている。1研究基礎理論の構築探究の過程におけるアブダクション,インダクション,ディダクションに関する三段論法の分類について,パースの分類に検討を加え,整理した。また,アブタクションについての分類の精緻化をはじめ,発想に関する方法論について,分類整理し,アブダクション理論との関連から考察した。その結果,アブダクション理論が発想法の考察に関して有効であるとの感触を得た。今後,さらに検討し,考察・分類を進めるとともに,教員研修等において,試行的にその理論に基づく実験・実習等を行いたい。2教員研修における調査全国理科教育センター研究協議会において,アンケート調査を行った。その結果,種々の課題が浮かび上がり,現在その課題について考察中である。また,科学教育に関する課題研究における創造性の育成及び思考の分析についての調査を進めた。引き続き,研究を進めるとともにより広い領域での調査も計画中である。3教育活動に関する展開教員研修において,アブダクション理論に基づく研修を行った。また,創造性を育成する教材として物理教材を開発し,その展開について研究基礎理論の適応を一部試みた(研究成果参照)。
金属結合タンパク質を用いた電子顕微鏡で観察できる1分子ラベリングの研究

本研究は、電子顕微鏡で観察可能な細胞内分子標識法を開発することを目的とした。昨年度は、金属結合タンパク質であるメタロチオネイン(MT)3分子をラベルとして標的タンパク質であるPSD-95に融合させ(PSD-95-3MT)、Cd^<2+>と結合させたタンパク質を電子顕微鏡で黒い粒として確認した。本年度は、この標識タンパク質の細胞内での観察を試みた。まず、添加するCd^<2+>が細胞毒性を示さない濃度と添加時間を決定した。同時に海馬初代培養細胞での発現効率が高いアデノウイルス(AdPSD-95-3MT)を用いた遺伝子導入系を確立した。Cd^<2+>を結合したPSD-95-3MT由来のコントラストを見逃さず捉えるために、細胞は重金属等による染色を行わない状態でPSD-95-3MTを高発現した神経細胞を電子顕微鏡で観察した。その結果、細胞内に黒い塊が多数認められた。無処置、AdPSD-95-3MT処置のみ、またはCd^<2+>処置のみの神経細胞では、このような黒い塊は認められなかった。以上の結果より、細胞内で発現しCd^<2+>を結合したPSD-95-3MTは、電子顕微鏡で観察することが可能であることが分かった。次に、3MTとの融合がPSD-95のシナプスに集積する性質や、NMDA受容体NR2Bサブユニット、Kv1.4および神経型一酸化窒素合成酵素と結合する性質に及ぼす影響について検討した。その結果、PSD-95-3MTはPSD-95と同様に、シナプスに集積し、本来の結合パートナーと結合できることが確認できた。こうして、標的タンパク質に融合させた金属結合タンパク質による金属クラスターが、ラベルとして使用できるかどうかの実証的な実験を行い、電子顕微鏡法における新規の分子標識手法として確立できた。これらの結果を2報にまとめ、Journal of Electron Microscopyに投稿中である。今年度は、金属結合タンパク質であるメタロチオネイン(MT)を標識として融合させた標的タンパク質が大腸菌で発現可能であるか、また培養液中に加えた金属イオンを細胞質内で発現したMTが取り込むことができるか、さらにMTによって形成された金属クラスターが電子顕微鏡で観察可能であるか、検討を行った。まず、マウス腎臓のcDNAライブラリーからMTをクローニングした。MTを15個直列につなげ、MTのN末端側で標的タンパク質と融合させたコンストラクトを大腸菌発現用のベクターに組み込んだ。標的タンパク質としては、神経細胞の後シナプス膜肥厚部の足場タンパク質であるPSD95を用い、精製を容易にするためにC末端側にFLAGタグをつけた。MT融合PSD95はいずれも、カドミウム(Cd)を添加した培養液中でも、低温下で大腸菌を培養することにより、大量に発現させることができた。電子顕微鏡で観察可能な金属クラスターの形成には、Cdの場合少なくともMTが3分子以上必要であるという予測を立て、PSD95-3MT-FLAGに関して詳細な検討を行った。Cdを含む培養液中にて大腸菌で大量発現させたPSD95-3MT-FLAGを、抗FLAG抗体カラムと陰イオン交換カラムを用いて精製した。この精製PSD95-3MT-FLAGの吸光度を測定したところ、CdがMTに結合したときに見られる254nmのピークを確認することができた。さらに、実際に何個のCd原子がMTに結合しているかを確認するために、原子吸光光度法により精製したタンパク質に含まれるCdの濃度を定量したところ、MT1分子当たり平均4.5個のCd原子が含まれていることが分かった。そして、精製PSD95-3MT-FLAGを電子顕微鏡で、無染色状態で観察したところCd原子クラスター由来と思われる黒い粒を確認することができた。

こうして、標的タンパク質に融合させた金属結合タンパク質による金属クラスターが、ラベルとして使用できるかどうかの実証的な実験を行い、電子顕微鏡法における新規の分子標識手法として確立できた。これらの結果を2報にまとめ、Journal of Electron Microscopyに投稿中である。
新構成の角棒状リニアハイブリッドモータの開発とその実用化に関する研究

本研究の目的は、新構造を有する誘導-同期リニアハイブリッドモータを開発し、その実用化を図ることである。近年、産業界での電動機の採用は、誘導機、同期機に代表される高安定な交流機が主要となりつつある。誘導機と同期機は互いの長短が相補関係にあるものの、運転時の効率低下のために既存の回転構造によるハイブリッド化は困難であった。そこで、申請者らはリニアモータの直線的構造に注目し、同一巻線上に誘導機と同期機を並行運転できる角棒状リニアハイブリッドモータを提案し、その実用化に向けて詳細な検討をおこなった。まず、基礎的検討として、提案機器の特徴である対称構造により不必要な磁気吸引力の相殺が可能であること、同期モータの界磁側にPWMの時間高調波思考に基づく分割磁極を採用して空間高調波を効果的に削減できること、同期作用に誘導作用をハイブリット化することで自己始動と乱調防止に効果的な誘導推力を発生可能としたこと等を実現した。さらに、試作機に基づいて静特性のみならず、その過渡特性として走行実験にも重点をおいて研究を進めた。その結果、提案モータでは同期機が苦手とする運転周波数での始動・同期化が可能であること、提案モータにおいて運転周波数より高い周波数を持つ始動用の電源を用意することで、運転周波数による始動や周波数をランプ的に増加させる方法と比較して、振動を抑えかつ短い距離での同期化を実現できること等を明らかにし、提案機器の有効性を示すことに成功した。今後リニアモータの分野では、複数の特性の兼ね合わせるハイブリットモータの開発がより進むものと考えられる。このハイブリットモータでは各モータの特性比率がモータ全体としての特性を決定するため、各二次側部の独立性を有する角棒状構造は、所望のモータ特性を得るために非常に有効であろうと思われる。本研究の目的は,新たな角棒状構成を有するリニア誘導-同期ハイブリッドモータを開発し,実験及び解析による詳細な検討を行うことでその実用化を図ることである。提案角棒状構成は,2つの一次鉄心を左右背中合わせにし,それぞれの鉄心に対向して設けられた同期モータ用の二次側を機械的に連結させたものである。また,一次鉄心が背中合わせになっている試作機製作の都合上必然的に生じるスペースに誘導モータ用の鉄心を設けることで,両モータの並列運転を可能にしている。さらに,励磁巻線として歴史的な環状巻線を採用することで,すべての鉄心に同じコイルを共有させるようにしている。提案モータの特長は,側面に対称構造を用いることにより片側式モータで問題となっている磁気吸引力の相殺を図ったことと,安定運転を実現する上で重要な要素である自己始動と乱調防止に働く誘導モータを前述の同期モータ間に設けたことである。なお,同期モータの界磁側には分割磁極を適用することで,磁束の空間空調波削減を図ると同時に,磁石間に制動導体を設けている。得られた結果を以下に示す。1.左右の同期モータの空隙中で発生する磁束密度の大きさを比較することで,対称構成の採用による磁気吸引力の相殺を確認することができた。2.同期モータの界磁側にPWMの時間高調波思考に基づく分割磁極を採用することで,第5,第7,第11,第13空間高調波を削減することができた。なお,第3高調波は一次巻線の三相結線で対処する。3.試作機製作の都合上生じる同期モータ間のスペースに誘導モータを配置することにより,自己始動と乱調防止に働く誘導推力を発生させることができた。また,分割磁極の採用による磁石間にも塊状導体を配置することで,制動効果の更なる向上を実現した。

4.環状巻を採用しすべての鉄心を共有させることで,電源効率の向上が達成できた。以上,本年度は研究期間を通して予定通り研究を進めることができた。本研究の目的は、新構造を有する誘導-同期リニアハイブリッドモータを開発し、その実用化を図ることである。近年、産業界での電動機の採用は、誘導機、同期機に代表される高安定な交流機が主要となりつつある。誘導機と同期機は互いの長短が相補関係にあるものの、運転時の効率低下のために既存の回転構造によるハイブリッド化は困難であった。そこで、申請者らはリニアモータの直線的構造に注目し、同一巻線上に誘導機と同期機を並行運転できる角棒状リニアハイブリッドモータを提案し、その実用化に向けて詳細な検討をおこなった。これまでの研究により、基礎的検討がおこなわれた二次構成を角棒状構造に取り入れ、誘導作用と同期作用のハイブリッド化に向けて試作機による静特性を調べることで、提案構造の有効性を確認している。本年度では、これまでの解析結果に基づいて製作した実験機を用いてその走行実験に重点をおいて研究を進めた結果、提案モータでは同期機が苦手とする運転周波数での始動・同期化が可能であり、誘導機と同期機のハイブリット化が効果的に実現できることを明らかにした。また提案モータにおいて、運転周波数より高い周波数を持つ始動用の電源を用意することで、運転周波数による始動や周波数をランプ的に増加させる方法と比較して、振動を抑えかつ短い距離での同期化を実現できる始動方法を提案し、その有効性を明らかにした。さらに今後の超伝導機器への拡張を視野に入れ、実機中に設置したバルク超伝導体の振る舞いを、実験と数値シミュレーションの両面から明らかにした。今後リニアモータの分野では、複数の特性の兼ね合わせるハイブリットモータの開発がより進むものと考えられる。このハイブリットモータでは各モータの特性比率がモータ全体としての特性を決定するため、各二次側部の独立性を有する角棒状構造は、所望のモータ特性を得るために非常に有効であろうと思われる。
高齢期の生理機能および老化に及ぼす運動の影響に関する疫学研究

積極的な健康作りおよび高齢期の成人病予防における運動の意義を評価することを目的として、継続的な運動の実践が人体の生理機能、特に体力にどの様な影響を与えるかを疫学的に観察した。第1の研究では、全国8ヶ所の健康増進センターの利用者3,132名を対象にライフスタイル(特に運動習慣)に関する質問調査、体力測定、臨床検査を実施した結果、体力水準の高いものは、若年時も現在も運動する習慣のあることが明らかになった。また、これらのものは、来所時に測定した血糖値が低く、肺機能が高いことがわかり、運動の成人病予防への効果が期待された。第2の研究では、全国7ヶ所の健康増進センターを受診した7,286名を対象に質問票による追跡を実施した。追跡期間は1人平均7.1年間、観察人年は44,318人年で死亡者数は164名である。調査開始時の体力検査および臨床検査と追跡終了時の全死因および死因別死亡との関連を観察した。その結果、体力水準の高いものは全死因および心血管系疾患死亡が少なかった。また皮下脂肪厚が厚く、血糖値が高いものは全死因死亡が多かった。皮下脂肪厚が厚く、境界域・高血圧のものは心血管系疾患死亡が多かった。体力水準が健康増進に重要な役割を果たしていることが明らかになった。第3の研究は食生活に関する項目と体力水準との関係を観察し、ついで食生活に関する項目のうち牛乳・乳製品の摂取状況、魚・肉の摂取状況、食塩摂取状況と主要観察項目との関係をみた。その結果、食品摂取状況と体力とは密接な関係があり、食品摂取状況は運動習慣および成人病リスクファクターとも深くかかわっていることがわかった。1.健康増進センタ-受診者の追跡全国7ケ所の健康増進センタ-を1982年から1987年まで受診した7,286名について1991年3月まで追跡調査した。アンケ-ト調査により6,214名が追跡できた。このうち転出により1度も生存、死亡の情報が確認できなかった240名を除いた5.974名について、調査開始時の体力検査成績(握力反復横跳び、垂直跳び、立位体前屈、上体おこし)および臨床検査成績(皮下脂肪厚、血糖、血清総コレステロ-ル、血圧、%肺活量)について追跡終了時における死亡の相対危険を計算した。その結果、全死因による死亡の相対危険が高い体力検査成績は、反復横跳び低値、垂直跳び低値、上体おこし低値であった。このうち死因が心血管疾患のみについてみると、垂直跳び低値のものの相対危険が高い。また、全死因による死亡の相対危険が高い臨床検査成績は、血糖値120mg/d1以上であった。死亡原因が心血管疾患のみについてみると、血糖値120mg/d1以上、血清総コレステロ-ル240mg/d1以上、境界域高血圧・高血圧のものの相対危険が高い。以上より、健康増進センタ-受診者の追跡調査を実施し、男では体力検査成績、臨床検査成績と全死亡、心血管疾患死亡の関連が示唆された。2.食生活の体力総合水準への影響の測定健康増進センタ-を利用した1,015名を対象に、6項目の体力テストの5段階評価を行い、その値を総合化して、総合体力水準を計算した。この値と質問票によって得た食生活状況との関係を観察した結果、体力水準の高いものは、エネルギ-、タンパク質、脂肪、カルシウム、ビタミンA、B1、B2、C、の摂取量が多い、摂取食物では、肉類、緑黄色野菜が多く、両者が密接な関係を有することがわかった。体力水準と死亡の関連性を明らかにする目的で、1982年から1987年までの間に全国7ヶ所の健康増進センターを受診した7,286名を対象に質問票による追跡を実施した。

1992年1月までに6,259名(85.9%)を追跡することができた。追跡期間は1人平均7.1年間、観察人年は44,318人年、追跡期間内に発生した死亡者数は164名であった。調査開始時に握力、反復横跳び、垂直跳び、立位体前屈、上体おこし等5項目の体力検査と皮下脂肪厚、血糖、血清総コレステロール、%肺活量、血圧等5項目の臨床検査を実施し、追跡終了時までに観察された死亡者について全死因および死因別死亡との関連を観察した。体力検査の成績と死亡との関係を性別にみると、男では全死因の相対危険は反復横跳び低値群2.62、垂直跳び低値群1.86、上体おこし低値群1.80、握力低値群1.77が高かった。また心血管系疾患死亡の相対危険は垂直跳び低値群5.43が高かった。女では体力検査と死亡に関係が見られるものはなかった。臨床検査成績と死亡との関係を性別にみると、男では全死因の相対危険は皮下脂肪厚40mm以上群1.88、血糖120mg/dl以上群1.81で高かった。心血管系疾患死亡の相対危険は皮下脂肪厚40mm以上群4.00、境界域・高血圧群2.31で高く、悪性新生物の相対危険は%肺活量100%未満群2.05で高かった。女では臨床検査と死亡に関連がみられるものはなかった。健康増進センター受診者にはわが国の一般人口集団に比べて健康水準の高いものが集まるという偏りを考慮しなければならないが、体力水準が健康増進に重要な役割を果たしていることが示唆された。
躁うつ病におけるWntシグナル系と生物時計システム

躁うつ病患者では気分調整の異常に加えて生物時計の調節障害が併存しており、気分調節と生物時計の両システム機能障害に共通したシグナル系が関わっていると考えられている。培養細胞系での薬理実験によりWntシグナル系が概日リズム調節に深く関わっていること、また、個人の末梢細胞中の時計遺伝子発現リズムを測定することで生物時計機能特性を評価できることを明らかにした。躁うつ病には生体リズム異常が高頻度に併存する。本研究は、躁うつ病患者の末梢組織を用いて、気分調節と生物時計の両システムの機能障害にWntシグナル系が介在するか検証する。患者および健常被験者の生体組織由来の初代培養細胞系で、1)細胞内時計遺伝子発現リズムをリアルタイム測定するシステムを構築し、躁うつ病に特徴的な生物時計の障害特性を同定する。同システムを用いて、2)気分および生物リズム調節の両作用を持つリチウムがヒト生物時計システムに及ぼす影響を明らかにする。ついで、3)Wntシグナル系の阻害が時計遺伝子転写サイクルに及ぼすリチウムの効果を修飾するか検証する。これらの課題を通じて、Wntシグナル系がリチウムの細胞作用パスウェイと時計遺伝子群の転写制御にどのように関わっているか明らかにする。健常男性被験者15名から樹立した初代線維芽培養細胞に概日リポーター遺伝子Bmal1::Lucを導入し、培養細胞中における発光リズムを測定した。その末梢時計リズム特性を決定したところ、日周指向性が夜型の被験者では中間型の被験者に比べ、長めの周期を示すことが明らかとなった。さらに、Wntシグナル系の選択的阻害化合物を初代線維芽培養細胞に投与すると、概日リズム性が阻害された。このことは、Wntシグナル系がリズム形成に関わっていることを示唆している。健常男性被験者18名から樹立した初代線維芽培養細胞に概日リポーター遺伝子Bmal1::Lucを導入し、培養細胞中における発光リズムを測定した。その末梢リズム周期は、個人の生物時計機能や睡眠特性と有意に相関することが明らかどなった。さらに、Wntシグナル系の選択的阻害化合物は末梢リズムを阻害・変化させた。このことは、Wntシグナル系がリズム形成に深く関わっていること、ならびに、リズム特性に影響を及ぼすことが明らかとなった。
NK細胞受容体KIRによる感染症制御機構の解明

ナチュラルキラー細胞(NK細胞)の受容体の一つであるKiller Immunoglobulin-like Receptor (KIR)は、NK細胞の活性化制御に重要な役割を担っている。本研究で、KIRと結合するリガンドの探索を試みたところ、KIR2DS4が特定のウィルス感染細胞に結合する事が明らかとなった。KIR2DS4リガンドの同定は、生体における感染症制御メカニズム解明につながる可能性が考えられる。ナチュラルキラー細胞(NK細胞)の受容体の一つであるKiller Immunoglobulin-like Receptor(KIR)は、NK細胞の活性化制御に重要な役割を担っている。KIR遺伝子は全部で17種類存在しているが、興味深いことに個体間での遺伝子座数に大きな違いがみられる。近年、ある特定のKIRを保有することが疾患感受性と関係があるという証拠が相次いで報告されている。しかしながら、KIRの多くはリガンドが未知であり、疾患感受性の分子細胞メカニズムは不明である。そこで本研究では、KIRのリガンドを探索することによって、疾患感受性のメカニズム解明へつなげることを目的とする。KIRと結合するリガンドを探索するために、KIRの細胞外部分とヒトイムノグロブリンのFc部分との融合組換えタンパク質(KIR-Ig)を作製した。すでにHLA-C2がリガンドであることが判明しているKIR2DL1-IgをHLA-C2が発現している細胞で染色したところ、結合する事が確認できたことから、機能するKIR-Ig融合タンパク質が得られた。作製したKIR-Igを用いて、ウィルス感染細胞、原虫、細菌等の様々な感染細胞および病原体を染色したところ、KIR2DS4-Igが特定のウィルス感染細胞に結合することが明らかとなった。これは特定のウィルス感染細胞上にKIR2DS4のリガンドが発現していることを示している。KIR2DS4は、個人間で遺伝子の数が異なり、日本人の約20%がNK細胞上に発現しておらず、機能的な遺伝子を保有していない。また、集団間においても機能的なKIR2DS4の遺伝子頻度が異なる。KIR2DS4のリガンドを同定し、その細胞生物学的な意義を見出す事は、生体における感染症制御メカニズム解明につながる可能性が考えられる。
軟骨の形態形成機構:キメラ胚による解析と、培養細胞によるモデル実験系の確立

1.体節の頭側半、尾側半はそれぞれ椎骨のどの部分を形成するか?従来、一個の体節に由来する椎板は、まず頭側半と尾側半とに2分し、それぞれが、頭側で隣接する体節由来の椎板の尾側半、尾側で隣接する体節由来の椎板の頭側半と癒合し、この癒合物が一個の椎骨を形成する、と言われてきたが、実験的証明はなかった。そこで、孵卵2.5日ニワトリ胚の一個の体節の頭側半あるいは尾側半を、同時期のウズラ胚のそれらで置換し、その移植片の発生運命を調べた。孵卵9.5日キメラ胚の連続切片上で、移植ウズラ体節片由来の細胞を同定し、椎骨内の分布を立体的に再構築した。この同定は、ウズラ細胞に特有な核小体の形態、またはウズラ軟骨細胞特異的モノクロ-ナル抗体(青山、浅本、1989年日本解剖学会総会)によった。1個のウズラ体節を2つに分けて移植したキメラ胚5対、合計10のキメラ胚について移植片由来の細胞の分布を調べた。各体節断片の椎骨に占める部分はほぼ一定しており、体節の頭側半は、棘突起、椎弓、椎体の尾側部になり、横突起にはならない。逆に、体節の尾側半は、棘突起、椎弓、椎体の頭側部、および横突起となる。2.四分割した体節断片の発生運命は変化するか?体節断片の発生運命が決定されているかどうかを知るために、2.5日ウズラ胚体節断片を、頭側と尾側、内側と外側、の4つに分け、ニワトリ胚の隣接する2個の体節と神経管との間に付加的に移植し、その発生をたどる。1と同様にして、体節頭側断片を移植した3個体、体節尾側断片を移植した7個体について調べると、体節の各断片は、ほぼ、その元の発生運命に従って発生していた。以上の結果は、Aoyama & Asamoto,Development,104,15-28,で報告した、軟骨の形態形成を支配する体節の頭尾軸が、体節の個々の細胞、あるいはその小集団の決定されたものの集積であることを示唆している。
リーシュマニア症の発症に及ぼす体内環境因子の影響評価とその解析

本研究の目的はリーシュマニア症の発症や重症化の危険因子となりうる体内環境因子を同定・評価し、その機序を科学的に解明することにある。腸管蠕虫に感染したマウスや栄養不良状態のマウスを準備し、Leishmani majorを感染させたが、各群間で有意差は認められなかった。バングラデシュでのフィールド調査から、脂質と感染感受性・抵抗性の関連が示唆されるデータが得られているので、今後はその辺りの関連を研究していく予定である。リーシュマニア症は発展途上国の貧しい人々が罹患する風土病であり、21世紀のNeglected Diseasesとも呼ばれる。研究代表者が着目するのは、リーシュマニア原虫に感染しながらも発症に至らない多数の住民の存在である。内蔵型リーシュマニア症(カラ・アザール)の発症の有無にはヒトの遺伝形質に加えて、栄養不良状態・腸管内蠕虫感染・家屋や寝床の形態などの体内環境因子が大きく影響していることが示唆されている。本研究の目的は上記体内環境因子のリーシュマニア症の発症に及ぼす影響を科学的に評価し、そのメカニズムを解明することにある。本年我々は、腸管寄生線虫Heligmosomoidespolygylus感染マウスの経口感染モデルを確立し、一定期間後にLeishmania majorを感染させ、その病態・臓器内原虫数・免疫応答の変化を経時的に測定した。その結果、H.polygylusの腸管寄生はL.majorによって引き起こされる皮膚型リーシュマニア症の病態には影響しないことが示唆された。カラ・アザールを引き起こすL.donovaniに関しては、マウスにおける病原性が低いため、放射線照射によって免疫不全状態にしたマウスやスナネズミで継代することによって、病原性の高い原虫を得ようと努力しているところである。Vitamin A、Zinc、Iron欠乏食などは既に入手済みで、これら飼育試料を使ってマウスの飼育を始めたところである。H.polygylusの感染型第3期幼虫を200雙経口感染させたC57BL/6マウスでは感染12日目から糞便中に虫卵が観察されるようになり、その後、2ヶ月以上の持続感染に移行した。これらのマウスでは血清IgG1やIgEのレベルが上昇しており、Th2タイプ免疫応答の惹起が示唆された。これらのマウスにL.majorを感染させて足蹠の腫脹を観察したが、コントロール群と有意差は認められなかった。この知見はリーシュマニア抵抗性のC57BL/6マウスだけでなく、リーシュマニア感受性のBALB/cマウスでも認められた。腸管でTh2応答が誘導されているにもかかわらず、Th1免疫応答の誘導が不可欠なリーシュマニア原虫に対する感染防御が影響されないというのは新知見である。これはL.majorが足蹠とその所属リンパ節に限局した局所感染であることと関連するものかもしれない。次年度はこの現象の普遍性に関して研究を深める予定である。一方、栄養に関しては、Iron欠乏の感染防御に与える影響を調べたが、現時点で有意な差は認められていない。次年度は、Vitamin A、Zinc欠乏が感染防御に与える影響を解析する。リーシュマニア症の発症や重症化には腸管内蠕虫感染や栄養不良状態などの体内環境因子の関連が予想される。本研究の日的は、その体内環境因子が同症の発症に及ぼす影響を評価し、その機序を科学的に解明することにある。リーシュマニア症の発症・重症化に影響すると考えられる環境をミミックするものとして、腸管蠕虫感染や栄養不良状態におかれた状態のマウスを飼育・準備した。腸管寄生蠕虫としてマウス線虫H.polygylusを経口感染させ、栄養不良状態としてVitamin A、Iron欠乏食群などで飼育されたマウスを準備した。次いで、その影響の度合いを評価するために、宿主の栄養状態や免疫状態の変化をモニタした。H.polygylus感染ではIL-4、IL-5やIL-13の産生に代表されるTh2タイプの免疫応答が認められ、好酸球の増加、腸管杯細胞の過形成が認められた。Iron欠乏食を投与したマウスにおいては血清鉄の低下ならびに鉄欠乏性貧血が、Vitamin A欠乏食を投与したマウスにおいては皮膚状態の変化が認められた。このようなマウスにL.majorを皮下感染させた。これらのマウスにLeishmania majorを感染させた。各実験群ではLeishmania感染後にコントロール群と同様の足部腫脹、免疫応答が観察され、各群間で有意差は認められなかった。バングラデシュICDDR,B.の共同研究者らのフィールド調査から、脂質と感染感受性・抵抗性の関連が示唆されるデータが得られているので、今後はその辺りの関連を研究していく予定である。
Si表面の電子線励起反応に関する研究

本研究は次世代の超微細構造デバイスの作製に必要とされる原子層スケール結晶成長をIV族半導体に適用する研究の一環として企画した。その中で、電子線励起反応を利用したSi_2H_6/Si(001)系の原子層スケール結晶成長を取り上げた。研究代表者はこの系が原子層スケール結晶成長を可能とする系として先に初めて指摘している。始めに、結晶成長技術の探索の基礎となる熱励起反応機構を調べた。その結果、広い温度範囲および圧力範囲で、吸着反応、吸着種の熱分解反応、表面泳動反応およびエピタキシャル成長反応との関係を明らかにし、表面反応機構を理解する上で、また、結晶成長技術の展開に基盤となる重要な知見を得た。この結果、サブ原子層を成長単位としたSiの原子スケールディジタルエピタキシ-技術を見い出し、実際に多層膜の作製に成功した。この方法をサブ原子層エピタキシ-法と名付け、IUMRS(Tokyo,1993)の国際学会等で発表した。これらの研究を通して、水素の離脱機構、表面泳動機構、およびエピタキシャル成長機構との関係が明確となり、他の系の原子スケールディジタルエピタキシ-技術を展開する上で重要な指針を得た。この結果を基に、原子スケールディジタルエピタキシ-のキ-プロセスである電子線励起による水素の脱離を試みた。この研究のため、新たに電子線と反応ガスとの同時照射を可能とするシステムの構築に取り組み、その実現に成功した。このシステムを用いて、電子線照射によってSiが成長することを確認し、電子線照射が水素の離脱および結晶成長に効果のあることを示した。この研究によって、電子線照射表面励起法が、今後のエピタキシャル成長技術への新しい展開を促す端緒を得たといえる。Siの原子層スケール結晶成長の探索の一環として、先の論文(Y.Suda et al.:J.Vac.Sci.Technol.A8,61(1990))でその可能性を示唆したSi_2H_6/Si(100)2x1系を取り上げ、まず、RHEED(反射型高速電子線回折)による表面構造解析の手段を用いて、基板温度を室温から975Kの範囲の時の吸着反応および初期成長反応について明らかにした。525K以下では、吸着したSiがダイマーを形成せず、下地の2x1周期が保存され、且つ、1原子層未満で飽和し、自己停止機能を発現することを明らかにした。525K575Kでは、弱い三次元成長が見られ、水素の引き抜き反応の結果に因るとして解釈した。575K以上ではテラス成長が次第に広がり、水素の脱離、ダイマー形成およびSi原子の泳動の結果として解釈した。つぎに、飽和吸着面の熱励起反応過程を解析した。およそ975K以上では原子が平面方向に泳動しダイマーを形成してエピタキシャルに成ることを示した。さらに、飽和吸着とこのような熱励起プロセスを交互に繰り返すと、2サイクルでおよそ1原子層成長することを示した。この結果は、(1)飽和吸着量がおよそ1/2原子層であること、(2)サブ原子層を単位としてエピタキシャル成長が可能と考えられること、(3)熱励起反応を制御することでSi原子を移動させ表面を平坦化できると考えられること、を明らかにした。これらの解析結果を基に、熱励起反応にAr^+レーザーを用いて、0.44原子層/サイクルのSiのデジタル成長に成功した。この結果、サブ原子層を単位とする新しいデジタル成長法(サブ原子層エピタキシー)提案し、さらに、電子線励起への応用を図っている。これらの成果は学会、シンポジュムで3件発表した。

平成5年度では前年度の成果を基に、始めに熱励起によるSi_2H_6照射面の平坦化機構を調べた。このため、熱励起過程における表面構造の時間変化を、CCDカメラを用いたRHEEDパターンの撮影によって観測した。この結果、サブ原子層吸着したSiが表面泳動により凝集してテラスを形成し、その後、このテラスが拡大して、原子的に平坦な表面になると解釈できることを明らかにした。この成長過程は活性型の反応機構を示しており、その活性エネルギーも得られた。さらに、この活性化エネルギーは最近接格子点への移動エネルギーと最近接格子点間の結合エネルギーからなるとして評価できた。また、この熱励起による表面泳動過程の初期には水素の熱脱離過程を含むと解釈できることが分かった。以上、熱励起による水素の熱脱離過程と表面平坦化過程が明かとなり、平坦化に要する時間と表面温度との関係も明かとなった。この結果を基に、熱励起にAr^+レーザー用いてSi_2H_6照射とレーザー照射を多数回繰り返し行い、サブ原子層を成長単位としたディジタルエピタキシャル成長が可能であることを実際に確認した。この方法をSALE(Sub-Atomic-Layer Epitaxy、サブ原子層エピタキシー)と名付けIUMRS(Tokyo,1993)の国際学界で発表した。これらの結果を基に、平成4年度で構築した電子線励起システムを用い、電子線励起による水素脱離の可能性について調べるために、電子線照射をしながら連続CVD成長を試みた。この結果、成長膜を確認し、電子線照射の効果があることが分かった。現時点においては再現性に乏しく条件の把握は不十分であるが、今後のエピタキシャル成長技術への新しい展開を示す端緒を得たと言える。以上、IV族半導体を主体としたエピタキシャル成長技術およびディジタルエピタキシャル成長技術を展開する上での重要な知見および手法が得られたと考える。