hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳内在性テトラヒドロイソキノリン類の合成とドパミン細胞の神経保護作用の研究

(R)-及び(S)-1-MeTIQの合成は、市販品として入手可能な(R)若しくは(S)-ベンジルアミンを出発物質として用い、全6工程、総収率48%、光学純度100%で合成した。また、1-BnTIQの合成は、ベンゾフェノンを出発物質として、全7工程、総収率55%で合成した。これらのことから、Pummerer型環化反応を利用したTIQ類の合成は、市販品の原料から、短工程、好収率かつ高光学活性でTIQ類を合成できることを明らかにした。BnTIQ(80mg/kg)の反復投与によっても明らかなbradykinesiaの発現が認められたが、TH陽性細胞数の減少はわずかで、線条体DA含量は有意に増加した。このことから、1-BnTIQはPD様症状を行動学的に誘発するが、黒質TH陽性細胞と線条体DA含量の減少作用を認めなかった。1-BnTIQは線条体における[^<11>C]CFT-DAT結合能に影響を与えず、ドパミン2受容体への結合を変化させなかった。1-BnTIQ投与30分後において[^<11>C]raclopride結合はわずかに低下させ、(S)-1-MeTIQは[^<11>C]raclopride結合を低下させたのに対して(R)-1-MeTIQの前投与による作用は弱かった。これらの結果から1-BnTIQのパーキンソン病様症状の誘発作用は弱いことが示された。BnTIQ(80mg/kg)の1日2回、4日間の反復投与は,線条体における[^<11>C]CFT-DAT結合能に影響を及ぼさなかった。TIQの代謝物と推測される2-MeTIQ投与群にも結合能の低下傾向が見られたが、有意差は認められなかった。1-BnTIQは[^<11>C]CFT-DAT結合能に対して影響を及ぼさなかった。1-BnTIQはDAT遮断薬のGBR12909により[^<11>C]CFTの結合を低下させたときにおいても[^<11>C]racloprideのD2Rへの結合を変化させなかった。1-BnTIQは投与30分後に[^<11>C]radlopride結合をわずかに低下させ、1-MeTIQ(40mg/kg)前投与において(S)-1-MeTIQは[^<11>C]raclopride結合を低下させたのに対して(R)-1-MeTIQの作用は少なかった。これらの結果から1-BnTIQはTIQと類似したドパミン神経細胞死を誘発すると考えられるが、1-BnTIQのパーキンソン病様症状の誘発作用は弱いことが示された。
先天性肺低形成の生化学的,形態学的特徴とその要因に関する研究

新生児肺低形成は死亡率も極めて高く、その主因として羊水漏出症による羊水過少症や先天性横隔膜ヘルニアが知られている。しかし、肺低形成の病態生理とくにサ-ファクタントの生成面から検討した研究はほとんどみられない。我々は妊娠22日目の妊娠家兎を用い子宮壁に設置したチュ-ブにより羊水腔と母体腹腔をシャントして慢性羊水漏出症を作成した。その結果、妊娠28日目の胎仔の肺重量および肺DNA量の有意な減少かみられ、この手術により肺低形成が生じることを確認出来た。また、サ-ファクタントの肺内含有量はヒトにおける成績とは違い肺低形成群において対照よりむしろ増加していることが判明した。これと同様の実験においてシャント手術を受けた胎仔の呼吸圧量曲線が対照より改善されるという報告にも一致し、慢性羊水漏出による肺低形成においては肺サ-ファクタントの生成能は促進こそすれ、障害をうけることがないことを示唆している。今後さらに圧量曲線記録装置を用いて検討を加えてゆきたい。肺低形成は横隔膜ヘルニアにも合併する。横隔膜ヘルニアの影響についても検討した。ヘルニアモデルの作成は妊娠23日目の家兎胎仔の左胸腔内へのシリコン注入によった。妊娠29日目に帝切にて胎仔を取り出し、胎仔肺重量と肺組識中のサ-ファクタントを測定した。肺組識総DNA量と胎仔体重比の比較からヘルニアモデルで肺低形成が認められた。また、肺組識単位DNA濃度あたりの飽和レシチン量に変化がなく、さらに、肺組識の電顕学的検索においても肺胞II型細胞の発育や一個のII型細胞中のラメラ体の数及び面績においても変化がなかった。まだ実験胎仔数が少なく結論は出来ないが、この実験条件ではヘルニアによる肺低形成があっても、肺サ-ファクタントの生成能の低下が必ずしも認められないことを示唆している。胎仔数を増やしてさらに検討する予定。実験的羊水過少症作成による胎仔肺の発育ならびに生化学的、形態学的発達におよぼす影響について検討した。妊娠23日目の家兎を開腹し、子宮壁と卵膜を一部切開後、羊膜膣にペンロ-ズドレ-ン(約3cm)を設置し、羊水を母体腹膣内に漏出させた。このシャント術を施行しした胎仔を手術群とし、同腹の非手術胎仔を対照群とした。妊娠29日目に経腹的に胎仔を取り出し、羊水量と胎仔重量を測定後、胎仔肺、脳および肝臓を摘出した。なお、使用した妊娠家兎は計8羽、手術群および対照群の胎仔数は各々17、22匹であった。各臓器について総リン資質、総レシチン、L/S化およびdisaturated phosphatidyholine(DSPC、肺surfactantの主成分)を測定した。以下、括弧内の数字はmean±S.Eを表す。手術群では対照群に比較して、羊水量の著名な減少が認めらた(11±6vs1010±84μl)。

胎仔体重、脳、肝重量は量群間に差はなかったが、手術群は対照群に比し、肺湿重量(0.6±0.04vs0.8±0.04g、P<0.01)肺湿重量(g)/体重(g)比×1000(240±1.0vs30.0±1.0、P<0.000)および肺1個あたりの蛋白量(29.1±1.7vs36.1±2.0mg、P<0.02)ともに有意な低下を認めた。また、手術群と対照群の肺組織における総レシチン(88.6±7.1vs66.8±2.9μg/mg protein、P<0.01)、DSPC濃度(40.0±3.3vs30.9±2.4μg/mg protein、P<0.005)およびL/S比(5.1±0.3vs4.2±0.2、P<0.002)は全て手術群において有意な増加を認めた。しかし、脳、肝においては両群間に差は認められなかった。以上の結果から、羊水過少症は特異的に肺の組織の重量の低下、肺の低形成を招くが、個々の肺胞の生化学的成熟はむしろ促進される結果を得た。実験的羊水過少症作成による胎仔肺の発育ならびに生化学的発達におよぼす影響について検討した。「方法」妊娠23日目の家兎を開腹し、子宮壁と卵膜を一部切開後、半膜にペンロ-ズドレ-ン(約3cm)を設置し、羊水を母体腹内に漏出させた。このシャント術を施行した胎仔を手術群とし、同腹の非手術胎仔を対照群とした。妊娠28日目に経腹的に胎仔を取り出し、羊水量と胎仔重量を測定後、胎仔肺、脳および肝臓を摘出した。なお、使用した妊娠家兎は計8羽、手術群および対照群の胎仔数は各々22、17匹であった。各臓器について総リン脂質、総レシチン、L/S比およびdisaturated phosphatidylcholine(DSPC、肺surfactantの主成分)を測定した。なお以下括弧内の数字はmean+S.Eを表す。「結果」手術群では対照群に比較し、羊水量の著明な減少が認められた(11+5.9vs1010+184ul)。胎仔体重、脳、肝重量は両群間に差はなかったが、手術群は対照群に比し、肺湿重量(0.6+0.04vs0.8+0.04g、p<0.01)肺湿重量(g)/体重(g)比1000(24.0+1.0vs30+1.0、p<0.001)および肺一個あたりの蛋白濃度(29.1+1.7vs36.1+2.0mg、p<0.02)ともに有意な低下を認めた。また、手術群と対照群の肺組織における総レシチン(88.6+7.1vs66.8+2.9ug/mg protein、p<0.01)、DSPC濃度(40.0+3.3vs30.9+2.4ug/mg protein、p<0.05)およびL/S比(5.1+0.3vs4.2+0.2、p<0.02)は全て手術群において有意な増加を認めた。しかし、脳、肝においては両者間に差は認められなかった。以上の結果から、羊水過少症は特異的に肺の組織重量の低下、すなわち肺の低形成を招くが、個々の肺胞の生化学的成熟はむしろ促進されることが判明した。平成元年及び2年度の研究成果は以下の如くである。すなわち、妊娠22日目の妊娠家兎を用い子宮壁に設置したチュ-ブにより羊水を母体腹腔に誘導するシャント術を施行して慢性羊水漏出症を作成し、胎仔肺の発育および肺サ-ファクタントの含有量に与える影響について検討した。その結果、胎仔の肺重量および肺DNA量の有意な減少がみられ、この手術により肺低形成を作ることに成功した。また、この実験の条件下においては、サ-ファクタントの肺内含有量は手術を受けなかった対照の胎仔よりむしろ増加していることが判明した。これと同様の実験においてシャント手術を受けた胎仔の呼吸圧量曲線が対照より改善されるという他の報告にも一致し、慢性羊水漏出による肺低形成においては肺サ-ファクタントの生成能は促進こそすれ、障害をうけることがないことが判明した。今後は胎仔肺の圧量曲線の測定を行いさらに検討することが必要である。
膵がん細胞を特異的に認識する放射性ナノ金属薬剤の合成および評価

本研究は、ナノ粒子系中に効率よく放射性核種で標識し、生体中低分子および生体高分子を導入する方法を見出すことで今後の放射性ナノ薬剤の分子設計に役立つことを目的とする。今年度は主に放射性ナノ粒子の調製を試み、まずジルコニウム-89を用いた検討を行った。ジルコニウム-89を含むシュウ酸水溶液、よう化ジルコニウムをネオデカン酸ナトリウム水溶液に加えて反応を行った。反応液の一部にデスフェリオキサミンを加えてRadio-TLCにて反応を追跡したが目的物はほとんど得られなかった。ジルコニウム-89を含むシュウ酸水溶液を中和してから同様の操作を行ったがほとんど反応は進行していなかった。次に銅-64を用いた検討を行った。銅-64水溶液に塩化銅を添加し種々の還元剤を加えた検討を行った。反応液の一部にエチレンジアミン4酢酸水溶液を加えてRadio-TLCにて反応を追跡した。還元剤としてアスコルビン酸を用いて検討したところ銅-64が20%前後導入していることを確認した。またイオンクロマトグラフィーを用いた検定も併せて行った。ジルコニウム-89と銅-64は当研究所で製造した。ジルコニウム-89はシュウ酸溶液に溶解したものを使用した。ジルコニウム-89溶液を超純水で希釈した放射能量370KBqとよう化ジルコニウム(1mM)をネオデカン酸ナトリウム水溶液(10mM)に加えた。反応の追跡は未反応のジルコニウム-89をデスフェリオキサミンで錯形成した後、TLC(展開溶媒:酢酸エチル)を用いて行った。反応温度および反応濃度を変化させて検討を行ったがジルコニウム-89の導入量は1%未満であった。次に銅-64を用いたナノ粒子の調製を検討した。銅-64水溶液を超純水で希釈した放射能量370KBqに塩化銅水溶液(1mM)を加えた。次に還元剤として、水素化ホウ素カリウム(2mM)、ヒドラジン(2mM)またはアスコルビン酸(5mg/mL)を添加し反応を行った。反応の追跡はエチレンジアミン4酢酸水溶液を用いて未反応の銅-64をTLCにて確認した。その結果、還元剤としてアスコルビン酸、反応温度60度、反応時間2時間で20%前後の銅-64導入量であった。遠心分離を行って沈殿物を超純水で洗浄する工程を2回繰り返し、化合物を得ることに成功した。ジルコニウム-89を用いたナノ粒子の調製について、コールド体のジルコニウムの種類を変えて検討する。具体的に酸化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウムまたはジルコニウムイソプロキシドを用いる。銅-64を用いたナノ粒子の調製はさらに銅-64導入量を向上するための検討および表面修飾の検討を行う。ナノ粒子に、アミノ基またはチオール基を有するPEG鎖で表面を修飾する。アミノ基であればEDC法、チオール基であればマレイミド法による導入、および非金属Click反応を用いた導入を行う。使用するペプチドとしては環状RGDペプチドおよび環状isoDGRを用いる。ナノ粒子への導入するための環状isoDGRの前駆体合成も併せて検討する。

その結果、還元剤としてアスコルビン酸、反応温度60度、反応時間2時間で20%前後の銅-64導入量であった。遠心分離を行って沈殿物を超純水で洗浄する工程を2回繰り返し、化合物を得ることに成功した。ジルコニウム-89を用いたナノ粒子の調製について、コールド体のジルコニウムの種類を変えて検討する。具体的に酸化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウムまたはジルコニウムイソプロキシドを用いる。銅-64を用いたナノ粒子の調製はさらに銅-64導入量を向上するための検討および表面修飾の検討を行う。ナノ粒子に、アミノ基またはチオール基を有するPEG鎖で表面を修飾する。アミノ基であればEDC法、チオール基であればマレイミド法による導入、および非金属Click反応を用いた導入を行う。使用するペプチドとしては環状RGDペプチドおよび環状isoDGRを用いる。ナノ粒子への導入するための環状isoDGRの前駆体合成も併せて検討する。多種多様なペプチドおよびナノ粒子を合成するために高純度な試薬およびガラス機具などを購入する。さらに成果を発信するため論文発表および学会に参加する費用に使う。
核磁気共鳴法を用いたネプツニウム化合物超伝導体における特異な超伝導混合状態の研究

重い電子系超伝導体NpPd_5Al_2においてA^^<27>l NMRの核スピン格子緩和時間1/T^^<27>_1の測定を0.7-11Tの磁場下で行った。1/T^^<27>_1は3T以下の磁場において強い磁場依存性を示し、この振る舞いはN^^<237>p-A^^<-27>l間の交差緩和を起源とすることがわかった。交差緩和の解析から、N^^<237> pの緩和時間1/^<237>τを5f電子系において初めて見積もることができた。1/^<237>τは6×10^7 s^<-1>程度であり、ほとんど温度依存性を示さないことがわかった。この緩和時間の値はNMRの時間分解能以下であるため、常伝導状態においてはN^^<237> p NMRの直接観測は難しいと考えられる。超伝導状態において1K程度であれば観測は可能であると予想できる。NpPd_5Al_2は重い電子系超伝導体であり、超伝導転移温度は比較的高い。また、大きなパウリ効果を示すことから上部臨界磁場(H_<C2>)近傍での新奇な超伝導混合状態が期待されている。スペクトル測定が容易なc軸磁場方向においてH_<c2>近傍の強磁場(14T)においてNMR測定を行ったところ、核スピン格子緩和時間(1/T_1)が磁場に依存性し、低温において低磁場側で著しく増大することがわかった。1/T_1の磁場依存性を詳細に測定した結果、この著しい磁場依存性は^<237>Np核と^<27>A1核との間の交差緩和によることがわかった。通常の1/T_1は励起した^<27>Al核系が電子系にエネルギーを放出することで緩和する時定数であるのに対して、交差緩和とは励起した^<27>Al核が^<237>Np核スピン系にエネルギーを放出することで緩和する希有な現象である。これは、^<237>Npの存在比が100%であること、比較的大きな核磁気モーメント(γ_n=4.78MHz/T)を持つこと、5f電子の大きな超微細相互作用定数に起因すると考えられる。また、低磁場では交差緩0和による1/T_1への付加的な寄与があるため、強磁場での方が純粋な電子系の1/T_1を測定していることを示している。強磁場での1/T_1の解析を行った結果、常伝導状態のスピン揺らぎは大きな異方性を示し、a軸磁場方向ではスピン揺らぎが著しく押さえられていることがわかった。スピン揺らぎに関する結果はJPSJ 79 053704 (2010)に掲載されている。本研究の対象物質であるNpPd_5Al_2はT_c=5Kの重い電子系超伝導体である。この新しい超伝導体では、強いパウリ常磁性効果を起源とする特異な超伝導混合状態(例:FFLO状態)の可能性が示唆されている。本研究の目的は、NpPd_5Al_2において核磁気共鳴測定法により上部臨界磁場(H_<c2>)付近で生じている超伝導一次転移に伴う特異な超伝導混合状態を同定し、H_<c2>近傍の混合状態のHvsT相図を明らかにすることを目的としている。本物質における超伝導HvsT相図を明らかにするためには、磁化、比熱の温度、磁場依存性等、多面的に検証する必要があると思われる。NMR測定においてはナイトシフトや1/T_1の測定を温度と磁場をパラメータとして詳細に行う必要があると考えられる。前年度までで、常伝導状態において核スピン格子緩和時間(T_1)の温度依存性と磁場依存性を測定したところ、低磁場で1/T_1が急激に増大し、また低温ほど1/T_1の増大が顕著であることがわかった。この振る舞いはNpO_2やPr化合物において報告されている磁性イオンサイトとリガンドサイト間の交差緩和であると考えられる。本年度は1/T_1の解析を行い、本機構を支配する揺らぎが^<237>Np核揺らぎのz成分であることがわかった。現在この成果についてまとめた論文を執筆中である。

本研究の対象物質であるNpPd_5Al_2はT_c=5Kの重い電子系超伝導体である。この新しい超伝導体では、強いパウリ常磁性効果を起源とする特異な超伝導混合状態(例:FFLO状態)の可能性が示唆されている。本研究の目的は、NpPd_5Al_2において核磁気共鳴測定法により上部臨界磁場(H_<c2>)付近で生じている超伝導一次転移に伴う特異な超伝導混合状態を同定し、H_<c2>近傍の混合状態のHvsT相図を明らかにすることを目的としている。本物質における超伝導HvsT相図を明らかにするためには、磁化、比熱の温度、磁場依存性等、多面的に検証する必要があると思われる。^<27>Al NMR測定においてはナイトシフトや1/T_1の測定を温度と磁場をパラメータとして詳細に行う必要があると考えられる。常伝導状態においてナイトシフトの磁場依存性がない一方で、核スピン格子緩和時間(T_1)の温度依存性と磁場依存性を測定したところ、低磁場で1/T_1が急激に増大し、また低温ほど1/T_1の増大が顕著であることがわかった。この振る舞いはNpO_2やPr化合物において報告されている磁性イオンサイトとリガンドサイト間の交差緩和による振る舞いと類似している。1/T_1の磁場、温度依存性を解析したところ、^<27>Alと^<237>Np間の交差緩和でこの振る舞いをうまく説明することができ、低温低磁場では^<27>AlのT_1の機構には^<237>Np核スピン揺らぎのz成分が大きく寄与していることを解明した。また、本研究より237NpのT、は1Kにおいて2us程度と見積もることができた。本研究成果はPhys. Rev. B 84, 094402 (2011).に掲載されている。
植物に吸収されたカドミウムの器官間における移行抑制に関する分子機構の解析

これまでに数多くの植物について重金属耐性植物の選抜を行った結果、体内Cd濃度が特異的な分布をする植物がいくつかあることを明らかにした。このような器官における移行抑制機構を明らかにすることができれば、その応用により汚染土壌で栽培しても可食部に有害な重金属を移行しない作物の作成が可能になると考えている。特に野生植物のミゾソバは、Cd耐性でしかも茎特異的なCd集積をすることから、その器官特異的なCd集積と無害化機構の解析を行っている。これまでにミゾソバの茎特異的Cd集積部位が細胞壁と細胞質であること、無害化にニンヒドリン陽性物質が関与していることを明らかにしているがその実体や両者の関係については不明である。そこで集積の実態と無害化物質との関係についてさらに検討を行った。ミゾソバをCd含有水耕液で処理し、Cdを十分に集積させた後に節位毎の細かい部位別Cd分析を行った。その結果、Cdは茎の中でも下位ほど高く、上位にいくほど濃度が低いことが明らかとなった。また、節と節間では、節で高く、場合によっては数1000ppmにも達した。しかし、それほど高濃度Cdを含有する節から出ていても葉中Cd含有率は低いままで、茎から葉へCdを移行しないための仕組みがあると思われる。そこで集積に関与すると思われる細胞壁成分を節位別に分析したところ、Cd含有率の高い下位ほどペクチン量が増加していた。これまでに細胞壁成分の中でもペクチンのCd含有率が高いことを明らかにしており、集積への関与の大きさが推測される。一方、無害化物質と考えているニンヒドリン陽性物質も茎節位別にその存在量を検討したところ、Cd含有率の高い下位の茎、特に節で多く、上位の茎ではあまり多くないことが明らかとなった。今後さらに検討を進め、ニンヒドリン陽性物質の実体を明らかにするとともに移行抑制の仕組みを遺伝子レベルで明らかにしたいと考えている。有害な重金属を含有する土壌で栽培しても可食部である葉、果実あるいは子実へ重金属が移行しない作物があれば、重金属を含有する農用地でも安全な食料を生産が可能になると考え、Cd移行性に特徴のある植物を選抜し、その移行抑制機構の解析を行っている。これまでに体内Cd濃度が特異的な分布をするいくつかの植物を明らかにしており、中でもミゾソバは茎に高濃度のCdを集積し、葉への移行が少ない植物であることからCd処理した植物の茎を樹脂固定し、Cd蛍光プローブでその集積部位を調べたところ、導管およびその周辺細胞の細胞壁にCdが集積していることを明らかにした。さらにSEM-EPMAによる解析からCdは節および葉柄付根部分に多く集積しており、そのため葉への移行が少ないと思われる。今後は、細胞壁の分画やSEM-EPMA、蛍光X線解析により、さらに詳細な集積部位を特定する予定である。また、フダンソウは根のCd含有率が高いことから地上部へのCd移行抑制機構の存在が推測されたが、これはCd処理に伴って根の生理活性が著しく低下するためにCdが根から茎へ移行出来ないことも明らかにした。一方、茎に高濃度のCdを集積するミゾソバは同じにCd無害化機構も有していると考え、Cd結合タンパク質(ペプチド)生成の有無をゲルろ過クロマトグラフィーにより調べたがこれらの生成は認められず、ミゾソバはこれとは別な耐性機構を有することが示唆された。そこで導管液をTLCで展開しニンヒドリン反応をみたところ、Cd処理で増大、誘導される複数のスポットを確認した。ニンヒドリン陽性物質は導管液だけでなく茎搾汁液中にも多量に存在し、Cd処理に伴って大量に生成されており、これが無害化に関与しているものと推察している。今後H^+-NMR、LC/MS/MS等の機器分析手法によりこれらの構造を明らかにする予定である。有害な重金属を含有する土壌で栽培しても可食部に重金属が移行しない作物があれば、重金属を含有する農用地でも安全な食料生産が可能になると考えた。そこで器官特異的なCd集積植物の選抜を行ったところ、野生植物のミゾソバはCd耐性でCdを茎に特異的にしかも高濃度に集積できることを明らかにし、その器官特異的なCd集積およびCd無害化機構について解析を行っている。これまでにミゾソバは茎にCdを高濃度集積するが、その集積が節および導管とその周辺細胞の細胞壁であることを明らかにしている。そこで茎から細胞壁を抽出して各成分に分画し、Cd分析を行うことでさらに詳細なCd集積部位を検討した。その結果、Cd含有率はペクチンでもっとも高く、ヘミセルロース、セルロースの45倍であった。またペクチン量はセルロース、ヘミセルロースロースと比べると存在量は少ないものの、Cdが集積している下位の茎ほど多い傾向が認められ、茎におけるCd集積にペクチンの関与が示唆された。今後は、茎節位毎の細胞壁成分分析やCdとの結合状態等を明らかにしていく予定である。一方でミゾソバにはメタロチオネインやフィトケラチンによらない無害化機構の存在も示唆されている。

ミゾソバの導管液や茎搾汁液中にはCd処理で増大、誘導される複数のニンヒドリン陽性物質が大量に生成されており、これが無害化に関与しているものと推察し、この物質の同定を試みた。Cd処理した茎から搾汁液を採取し、TLC展開してCd処理で最も増加する物質のF1スポットを分離・回収後H^+-NMRおよびFAB-MS解析した。その結果、分子量約300でグルタミンとフルクトースを含む物質であることが推定されたが、不純物が存在したため同定することが出来なかった。今後、他のニンヒドリン陽性物質とあわせてさらに精製したもので解析を行い、無害化機構の実体を明らかにしていく予定である。これまでに数多くの植物について重金属耐性植物の選抜を行った結果、体内Cd濃度が特異的な分布をする植物がいくつかあることを明らかにした。このような器官における移行抑制機構を明らかにすることができれば、その応用により汚染土壌で栽培しても可食部に有害な重金属を移行しない作物の作成が可能になると考えている。特に野生植物のミゾソバは、Cd耐性でしかも茎特異的なCd集積をすることから、その器官特異的なCd集積と無害化機構の解析を行っている。これまでにミゾソバの茎特異的Cd集積部位が細胞壁と細胞質であること、無害化にニンヒドリン陽性物質が関与していることを明らかにしているがその実体や両者の関係については不明である。そこで集積の実態と無害化物質との関係についてさらに検討を行った。ミゾソバをCd含有水耕液で処理し、Cdを十分に集積させた後に節位毎の細かい部位別Cd分析を行った。その結果、Cdは茎の中でも下位ほど高く、上位にいくほど濃度が低いことが明らかとなった。また、節と節間では、節で高く、場合によっては数1000ppmにも達した。しかし、それほど高濃度Cdを含有する節から出ていても葉中Cd含有率は低いままで、茎から葉へCdを移行しないための仕組みがあると思われる。そこで集積に関与すると思われる細胞壁成分を節位別に分析したところ、Cd含有率の高い下位ほどペクチン量が増加していた。これまでに細胞壁成分の中でもペクチンのCd含有率が高いことを明らかにしており、集積への関与の大きさが推測される。一方、無害化物質と考えているニンヒドリン陽性物質も茎節位別にその存在量を検討したところ、Cd含有率の高い下位の茎、特に節で多く、上位の茎ではあまり多くないことが明らかとなった。今後さらに検討を進め、ニンヒドリン陽性物質の実体を明らかにするとともに移行抑制の仕組みを遺伝子レベルで明らかにしたいと考えている。
骨モデリング時の形態形成を担うコラーゲンネットワークの新たな役割の解析

本研究課題では、骨形成期におけるコラーゲン線維の立体再構築を行うことを主として研究を始めた。その過程でFocused Ion Beam-Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM)を用いて、骨中のコラーゲン細線維を1本単位で観察し、その方向性についても情報を得ることができた。さらに、コラーゲン細線維が集束してできる数マイクロ径のコラーゲン線維と骨基質中の骨細胞も同時に観察することに成功した。そして、集束したコラーゲン線維が骨細胞突起の方向性を規定しているような所見(細胞突起がコラーゲン線維を避けて伸長している)が数々観察されたので、まず、コラーゲン線維の架橋阻害剤であるBAPNで前処置したニワトリ胚頭蓋骨をSecond Harmonic Generation(SHG)で観察した。その結果、BAPNがコラーゲン線維形成の阻害を確認すると同時にファロイジンで蛍光標識された骨細胞ネットワークは、方向性を欠いた未成熟なネットワークを示していた。これらのことからコラーゲン線維形成を操作することで二次的に骨細胞ネットワーク形成を改編することができる新たな知見を得た。現在、これらの知見をまとめた論文を投稿準備中である。さらに、E. Jager博士と共同研究で開発している骨内機械的刺激装置の取付まで現段階では行うことができた。通電することで3ー5パーセントの膨張を得ることができる特殊樹脂を用いた本装置は、その装置自体の微妙な振動も機械的刺激として骨内に伝わることから、その微小振動に対応すべく機器の設定、生サンプル刺激の条件設定を調整している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.骨内機械的刺激負荷装置の開発E. Jager博士と具体的な装置の作製について研究打ち合わせをスカイプを用いて行った。その後、骨内機械的刺激負荷装置(IOLA:IntraOsseus Loading Appliance)の起動部分(可動部)の詳細な構造についてメール会議を行った。その結果、今回試料として用いるニワトリ胚頭蓋骨への取り付け基部の開発が必要であることがわかった。また、ニワトリ胚頭蓋骨は、場所により骨モデリングの程度が明確に異なることがアリザリンレッド染色した像からわかることから、骨形成初期から、石灰化が進み成熟した部分までを観察対象部位として特定することができるようになった。IOLAの起動部分は、タングステン針を用い、表面を金メッキしたのちに、光成形でチップの先にPolypyrroleをコーティングすることによって作製することとした。この起動部分を目的とする場所に差し込み取り付けることによって、同一試料での異なる成長部位での様々な様式の機械的刺激が同時に可能となった。IOLAの固定には、マイクロインジェクターシステムを用いて検討している。2.異なる骨成長部位におけるコラーゲンネットワーク3次元再構築まず最初に、異なる成長部位でのコラーゲンネットワークの形成、コラーゲン線維の集束度の測定を形態計測的に行った。物質・材料機構に設置されている直交型FIB-SEMは、従来の傾斜型FIB-SEMでのSEM観察が、FIB加工面に対して、傾斜してなされるために画像の解像度に大きな問題が生じていたが、これを原らが飛躍的に改善したものである。我々は、この直交型FIB-SEMにより、コラーゲン線維を認識できる解像度(1ピクセル=25nm)をもち1辺が25μmの立方体の領域に存在する骨系細胞も同時に立体構築でき、この研究の論文発表を準備している。予定通り、Edwin Jager先生との研究打合せを行い、IOLAの起動部分の設計について議論を行った。また、平成29年度中に来日を依頼しており具体的な装置の作製について詳細な検討を行う予定である。また、コラーゲン線維劣化モデルマウスについては、加来先生とも研究打合せを2017年4月に行う予定である。さらに、コラーゲン線維の形態計測については、現在論文投稿の準備を行っている。用意した装置の起動部分は設置するのに更なる改良を要するために、再度デザインについて議論がなされた。順次、スウェーデンからサンプルを送ってもらう予定である。研究分担者の加来賢先生とは、研究打合せを2017.4.21に行い、劣化コラーゲン線維モデルをニワトリ胚頭蓋骨で作成することの議論がなされた。上記教室ホームページに加来先生との打合せと同時に特別講演を賜ったことを紹介している。この研究打合せでBAPNを用いてニワトリ胚頭蓋骨の器官培養を行えば劣化コラーゲン線維モデルを作成できることが確認された。また、コントロール群に比べて有意にコラーゲン線維ネットワークの形成が劣っていることがSHG (second harmonic generation)顕微鏡により確認された。その確認には愛媛大学飯村忠浩教授の協力を頂いた。連携研究者の安達泰治教授とは、骨組織での骨細胞の機械的刺激に対するカルシウム応答を3次元的に解析する方法を確立して、国際誌Journal of Bone and Mineral Metabolism (IF: 2.423)にその成果を報告した。昨年度の報告書に予定と示したEdwin Jager先生との共同研究の実施ならびに加来先生との劣化コラーゲン線維モデルの作成を実施することができた。さらに、原徹先生との共同研究であるコラーゲン線維の形態計測については、国際誌への発表を行った。また、連携研究者の安達先生との共同研究も国際誌への発表を行った。また、成果を国内ならびに海外の学会に報告した。

その過程でFocused Ion Beam-Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM)を用いて、骨中のコラーゲン細線維を1本単位で観察し、その方向性についても情報を得ることができた。さらに、コラーゲン細線維が集束してできる数マイクロ径のコラーゲン線維と骨基質中の骨細胞も同時に観察することに成功した。そして、集束したコラーゲン線維が骨細胞突起の方向性を規定しているような所見(細胞突起がコラーゲン線維を避けて伸長している)が数々観察されたので、まず、コラーゲン線維の架橋阻害剤であるBAPNで前処置したニワトリ胚頭蓋骨をSecond Harmonic Generation(SHG)で観察した。その結果、BAPNがコラーゲン線維形成の阻害を確認すると同時にファロイジンで蛍光標識された骨細胞ネットワークは、方向性を欠いた未成熟なネットワークを示していた。これらのことからコラーゲン線維形成を操作することで二次的に骨細胞ネットワーク形成を改編することができる新たな知見を得た。現在、これらの知見をまとめた論文を投稿準備中である。さらに、E. Jager博士と共同研究で開発している骨内機械的刺激装置の取付まで現段階では行うことができた。通電することで3ー5パーセントの膨張を得ることができる特殊樹脂を用いた本装置は、その装置自体の微妙な振動も機械的刺激として骨内に伝わることから、その微小振動に対応すべく機器の設定、生サンプル刺激の条件設定を調整している。本年度、Edwin Jager博士は、JSPSのBridge fellowshipのAlumni Assiciationが主催する海外在留奨学金に申請しており、その助成を受けることができれば、再び直接IOLAの起動部分についての具体的な研究を進めることができる。また、さらに平成28年度計測可能となったコラーゲン線維の形態計測方法については、投稿準備を行う。さらに、コラーゲン劣化モデルについては、研究分担者の加来先生との研究打合せを2017年4月に行い具体的なマウスのモデルについて検討をすすめることとしている。計画書の予定では、Ascorbic Acid合成能欠如ラットを用いた劣化コラーゲンモデル動物を用いる予定であったが、その後の加来先生との研究打合せにより、BAPNを食餌に加えることによって、成長期のラットで同様のモデル動物を作成することを教えて頂いた。よって、今後はこのモデルマウスを用いてコラーゲン生成と機械的刺激への応答能について研究を進めていく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
世界トップレベルを目指す科学教育の中核を担う統計基礎教育カリキュラムの研究と提案

情報化・グローバル化が進展する中、国際社会において今後も我が国がトップを走り続けるためには、統計基礎教育の知識を十分に備えた人材の育成が欠かせない。このような目的意識のもと、これからの日本における統計教育のあり方を模索するとともに、ICTを活用し、生きたデータを用いた統計教育を行っていくために必要な学習支援(データアーカイブ、教材、ソフトウェア、授業ワークシートなど)について検討し、その環境づくりを行った。我が国の統計基礎教育カリキュラムの提案に向け,当該年度は主としてその基礎作りとして次の研究を行った。1.諸外国の初等・中等数学教育における統計教育カリキュラムの比較研究として次の研究を行った。(1)先行研究として行ったニュージーランド現地調査による情報を基にニュージーランドのカリキュラムをまとめた。(2)中国の教育カリキュラムについて、指導要領と教科書を基に詳細を調査しまとめた。(3)フィンランドの数学教科書の収集を行った。(4)オーストラリアの現地調査を実施し,小中高大それぞれの教員へのヒヤリングを通してカリキュラムと教育教材の情報を得た。また教科書などの資料収集を行った。(5)先行研究で調査した諸外国(シンガポール、アメリカ、イギリス、韓国、オーストラリア)を含めたカリキュラムの教育内容の比較表を作成した。2.玉川学園中学年(小5-中2)の統計教育カリキュラムを検討し、統計教育の可能性を検討しながら教育実践を行った。また成果を雑誌への投稿を通して公開した。詳細は次のとおりである。(1)カリキュラム実施に向けての勉強会の開催(5-7月の問に3回)。(2)実施カリキュラム案の作成(ニュージーランドの教科書を基に本学園向けの内容に修正)。(3)テキストの作成(中学1・2年生用)。(4)7月(2年生)と9月(1年生)に統計教育を実施。(5)来年度に向けて東京都グラフコンクールへの参加を前提とした勉強会を開催(11月、講師:成瞑大学・中西寛子教授)。(6)雑誌・教育科学「数学教育」2008年2月号(明治図書)で授業実施の成果を発表(伊部敏之「統計教育へのチャレンジ」)。今年度の研究成果を来年度に引き継ぎ、さらに発展させていく予定である。小・中学校における新しい学習指導要領で、これまで以上に統計教育を重視する方向が示されたことを受け、平成20年度は、昨年に引き続き、これからの日本における統計教育のあり方を模索するとともに、算数・数学の分野では新指導要領の前倒し実施が行われるため、その学びのために必要な学習支援環境の提供の準備作業を行った。新しい時代に応じた統計教育を先駆的に導入し、成功を収めた国々、例えばニュージーランドやイギリスの教材開発・提供サイトの内容について、把握・紹介(翻訳)・啓蒙に努めた。この中で、特に注目した動きが三つある。一つは多くの英連邦諸国が参加する、児童・生徒参加型の、データアーカイブ作成機能を持つシステムCensus At Schoolである。本年は、日本の児童・学生がこのシステムに参加し、データアーカイブを作成する枠組みづくりの動きに協力を行った。また、既に運用している国々で、このシステムで得られたデータがどのように教材として利用され、統計を生きた形で学ぶことに役立っているか、このシステムの可能性について、広く啓蒙活動を行った。二つ目に、英国のデータにもとづく教材提供サイトstats4 schoolsである。このサイトは、データのみならず、それを用いて統計を活用した授業を行っていく上での様々な支援ツール(教材やワークシート等)の提供を行っている。本年は、このサイトの内容や方向性を咀嚼し、日本に導入した際の可能性、問題点について検討を行った。その上で、日本におけるデータ提供サイトの方向を見い出し、その実現に向けて教材開発を開始した。三つ目は、フリーのオープンソースソフトウェアであるデータ解析環境「R」である。本年は、Rによる日本語教材ツールサイトを開設するために、各国ですでに開発された教材の選定および日本語化作業を進め、また、Rに組み込まれた教育開発用機能を利用した、日本の環境に即した独自の教育用パッケージの開発を進めた。実施計画に基づき、本年度は(1)昨年に引き続き、統計教育に関し先駆的な諸外国の教材・実践例の情報収集を行った。今後、webページを通じて紹介していく。(2)日本版Census At Schoolのwebページが作成され、実働できる状態となった。このページの紹介に努め、また小中学生を対象とするセミナーを行い、実際に日本版Census At Schoolを利用してもらい、データ分析に親しんでもらう機会を設けた。(3)データを利用し、実践的に統計学を学んでいく上で、コンピュータやソフトウェアの利用は欠かせない。従来、市販の表計算ソフトを用いて統計教育を行う試み、あるいは独自のソフトウェア環境を準備し統計教材とする試みがなされてきたが、前者では費用の問題が生じ、後者では汎用性に欠ける。そこで、本研究では、オープンソースでフリーのソフトウェアであるデータ解析環境「R」を利用することを考えた。費用の問題は生じないし、開発のスピードが速く、日本のみならず諸外国で開発された成果をも利用していくことができる。

また近年、Rの利用者は世界中で急増していることから、グローバル化が進む中、将来性のあるソフトウェアと考えられる。本年は、Rに組み込まれた教育開発用機能を利用し、小中学生用教材の開発に着手した。算数・数学のみならず、社会や理科の授業でも利用可能なように、児童・生徒にとって身近なデータが組み込まれすぐに利用できる、統計を生きた形で学んでいくことのできる教材であるRコマンダー上で動くプラグイン、RcmdrPlugin. DAToolsforKidsの開発を行った。このプラグインは、その利用法やRに関するさまざまな情報とともに、webページで公開していく。
何が咬みしめ習癖における疼痛過敏化のトリガーになっているのか？

慢性的口腔顔面痛の疼痛過敏状態を引き起こしている病因に関して検討を行った。特に様々な顎運動について、その疼痛過敏化への関与を検討した。単独の実験的低強度かみしめは、それだけでは疼痛過敏を誘発せずむしろ疼痛抑制効果を示した。Eccentric運動を事前負荷することで、その後のかみしめ運動後に疼痛過敏状態を誘発できること、事前負荷するeccentric運動のレベルにより疼痛感受性の変化が異なる可能性があることが示された。顎口腔機能評価方法としての食塊粒度計測法の特徴、および口腔内感覚と頚部筋活動の関連に関しても検討した。本研究は低強度持続かみしめ習癖等の顎口腔系の運動と口腔顔面領域の慢性疼痛発現との関連を調査することを目的に計画された。低強度かみしめ習癖は疼痛の過敏化にも緩和にも働く可能性が示唆されている。本年度は低強度かみしめが疼痛過敏効果を発現するきっかけとしてなる因子としてEccentric運動に着目し研究を進行させた。Eccentric運動負荷に伴う顎運動および負荷圧力等の記録を実施できるように特別に製作したEccentric運動負荷装置に各種センサーの設置および動作確認を行っている。また本研究では負荷運動開始位置の変動および運動負荷距離の変動の影響を検討する必要がある。現在これらの条件を変化させた状態で負荷運動を円滑に実施できるように予備実験を行っている。一方、運動負荷に伴う疼痛の評価方法として連続電気刺激による時間的加算効果を用いることを検討している。この連続刺激は深部組織と表面組織では効果が異なることが示唆されているが、これまではヒトの実験で非侵襲的に刺激深度を変化させることは困難であった。そこで今回新たに考案した表面電極を用いて、異なる記録深度における応答の違いを検討した。歯科用シリコンを用いた疑似組織における記録において、電極間距離を変化させると、記録深度の違いにより刺激効果が異なることが示された。侵襲を伴う針電極とは異なり表面刺激の影響を完全に取り除くことはできいが、電極間距離を変化させることで効率的に深部組織を刺激することができる可能性が示された。また顎運動に伴う筋硬度を評価するために硬度計の応用を検討し、硬度計の特性および顎筋への応用時の注意点に関して検討した。本研究は低強度持続かみしめなどの口腔習癖に関連する顎口腔系の運動と口腔顔面領域における慢性疼痛発現との関連を調査する事を目的に計画された。低強度かみしめや上下歯列接触習癖などの低レベルの咀嚼筋活動は一般的に疼痛の過敏化に関与するという報告が多い。しかし本研究計画で得られた結果では、低強度かみしめは中枢性に疼痛感受性を和らげ、疼痛緩和に関与する場合がある事が示された(本結果は国際誌に掲載された)。すなわち低強度かみしめ習癖は疼痛の過敏化にも緩和にも関与する可能性が示唆された。これらの相反する効果が生じる原因としてeccentric運動に着目し、eccentric運動負荷装置を用いて条件刺激として運動負荷を行ない、その後、テスト運動負荷としてかみしめ運動を負荷するプロトコールの検討を行なっている。本年度は負荷運動装置のセンサーの設定条件や動きの不具合を改善し円滑に負荷運動が実施できる様に対策を行なった。また同心円電極を用いて非侵襲性に深部組織を電気刺激する方法も確認され、半径の大きい電極を用いる事で深部組織を効率的に刺激できる事が分かった。現在、運動強度や負荷時間の長さを検討し、条件刺激としてのeccentric運動の負荷レベルを検討している。今後のリハビリテーション応用を考慮し最大咬合力の20%で1分×2セットで条件負荷運動を実施したが、その後のかみしめテスト運動の疼痛感受性には認知できるような影響を及ぼさなかった。条件負荷運動の強度を20-30%、合計6分で実施したところテスト運動後の疼痛感受性に検出できる程度の変化を認めたため、今後はこの強度を1つの基準としてデータの収集を進めていく。本研究は低強度持続かみしめなどの口腔習癖に関連する顎口腔系の運動と口腔顔面領域における慢性疼痛発現との関連を調査することを目的に計画された。低強度咬みしめや上下歯列接触習癖などの低レベル咀嚼筋活動は一般的に疼痛の過敏化に関与するという報告が多い。しかし本研究で得られた結果では低強度かみしめにより中枢性に疼痛感受性が減少し、実験的な低強度持続的低強度かみしめは、むしろ疼痛の緩和に関与する場合があることが示された(結果を国際誌に発表した)。ただし本結果の疼痛評価は電気刺激による時間的加重効果を評価したものであり、解釈に注意を要する。単純な単発刺激による疼痛誘発ではかみしめによる効果が見られなかったことから、末梢と中枢に対する効果の違いを今後の課題として検討する必要がある。このようなかみしめ効果の二面性(疼痛悪化/疼痛緩和)がみられた原因としてeccentric運動の関与に注目し、eccentric運動負荷装置を用いて同運動負荷後の疼痛感受性変化を検討した。事前運動の運動負荷条件として最大咬合力の20%で1分×2セットのeccentric運動負荷を2名の被験者で実施した。3日後のかみしめ負荷後に電気刺激による時間的加重を用いて疼痛感受性を評価したが疼痛感受性の変化は無かった。そこで事前のeccentric運動負荷条件を2分×3セットで再度実施したところ、4日後のかみしめ負荷後の時間的加重による疼痛感受性が著しく増加した。

このことは事前のeccentric運動負荷条件の違いがその後の運動による疼痛誘発パターンに影響を与える可能性を示したものと考える。今後はデータ数を増やし、本研究事業で得られたデータを有効に活用して、慢性疼痛で苦悩する患者群の治療方法開発に向けて更なる検討を続ける所存である。慢性的口腔顔面痛の疼痛過敏状態を引き起こしている病因に関して検討を行った。特に様々な顎運動について、その疼痛過敏化への関与を検討した。単独の実験的低強度かみしめは、それだけでは疼痛過敏を誘発せずむしろ疼痛抑制効果を示した。Eccentric運動を事前負荷することで、その後のかみしめ運動後に疼痛過敏状態を誘発できること、事前負荷するeccentric運動のレベルにより疼痛感受性の変化が異なる可能性があることが示された。顎口腔機能評価方法としての食塊粒度計測法の特徴、および口腔内感覚と頚部筋活動の関連に関しても検討した。本年度の前半では負荷運動装置が円滑に作動せず運動負荷にかなり抵抗力が生じていた。そのため動作改善を行う必要があった。装置に組み込んだ咬合力計の動作では装置のわずかな遊びの問題により圧力感受性に影響が生じる事がわかったので、それに対する対策に予想よりも時間を要した。現在は問題はほぼ解決されたため、運動強度や負荷時間の長さを検討し、条件刺激としてのeccentric運動の負荷レベルを検討している。補綴系歯学・顎口腔機能本年度は、前述のようにテスト運動後の疼痛感受性に検出できる程度の変化を生じるような条件刺激としてのeccentric負荷運動のレベルがわかってきたため、今後はこの強度を1つの基準としてデータの収集を進めていく。また今後のリハビリテーションへの応用を考慮し、疼痛を生じさせる強度だけではなく疼痛緩和に対して効果が期待できる強度や負荷条件についても検討していく。さらに運動負荷時の筋長もeccentric運動後の効果に影響を及ぼすことが予想されるため、この点に関しても実験条件の考慮にいれてデータ収集を行なう。当初利用を予定していた顎運動記録装置が故障し新規に準備する必要性が生じたこと、および本研究で使用する運動負荷装置を設定した状態では、通常の方法で顎運動記録装置を併用することは困難であり、顎運動記録装置の設置に改善が必要であることが判明したため。本年度は人件費に頼らず可及的に研究代表者と分担者で相互に協力して負荷運動装置の動作改善や予備的データ収集を実施した。これは次年度に少しでも多くの被験者データを収集できるように人件費を節約したためであり、少額であるが次年度使用額が生じた。今回刺激深度の変化に有効性が確認できた刺激電極を用いて負荷運動に伴う疼痛感受性の変化を評価する。また当初は負荷運動開始時点と運動負荷距離の両方を変化させることを検討していたが、それぞれの効果の違いを検討するためにそれぞれ2つの条件に分けて検討を行う。次年度の人件費として少しでも多くの被験者データを収集するために活用する。使用を予定していた既存の顎運動記録装置が故障し修理不可能な状況となった。本研究費のみでは新規購入が困難であり、他の研究費と合算して次年度の購入となったため。次年度への繰越金は翌年度請求分と合わせて顎運動記録装置の購入資金の一部として用いる。
ナノカーボン電子源による革新的原子分解能電界放出顕微鏡の基礎と低速顕微鏡への展開

当初計画では,今年度に(1)カーボンナノチューブ(CNT)表面に吸着した分子の動的挙動と原子分解能観察,および(2)電子線の干渉実験装置の設計と製作を行なう予定であったが,以下に述べるように,進捗が遅れている。一方,次年度に実施予定の(3)低速電子投影型電子顕微鏡による有機分子の高分解能観察については前倒しで予備な測定を実施し,その準備が進行している。これまで得られたそれぞれの研究実績を以下に述べる。(1)CNT表面に吸着した分子の動的挙動と原子分解能観察:この測定に用いるFEM装置を旧所属の研究室から移設し,立上げと蒸着装置の取り付けを行なったが,超高真空環境で安定した観察を行なうのに必要な10-8Paオーダーの真空圧力を得る事が困難の状況が続いている。漏れ探しを行なったが,明確な漏れ箇所を特定するに至っていない。真空条件が多少不十分な10-7Pa台の真空においては,閉端CNTの五員環とそこに吸着した残留ガス分子を観察することは出来ている。(2)電子線の干渉実験装置の設計と製作:現有の小型走査顕微鏡(SEM)の試料室を改造して, CNT電子エミッタ取付用のピエゾ駆動3軸マイクロマニピュレータ,バイプリズム(あるいは試料)ホルダー,予備観察用の蛍光スクリーンをこのSEM試料室に配置した。CNTエミッタとバイプリズムホルダーは,互いに独立に真空外から操作可能であり,これらの動きをin-situ(その場)でSEMが可能である事を確認した。(3)低速電子投影型電子顕微鏡の設計と製作:上記のCNT電子エミッタと試料ホルダーを試料室に組込んだSEMを用いて,低速電子投影型電子顕微鏡撮影の予備実験を行なった。CNT電子エミッタと試料(マイクログリッド)の間の間隔をSEMにより観察しながら調整を行い,低倍率(3000倍)ではあるが,投影型電子顕微鏡像を撮影することが出来た。CNT表面に吸着した分子の動的挙動と原子分解能観察の実施が遅れているが,その原因は,この測定に用いる電界放出顕微鏡(FEM)装置を旧所属の研究室から新しい所属機関に移設し,立上げるのに時間を要したことにある。このFEM装置への有機分子導入のための装置の改造を行なったところ,超高真空環境で安定した観察を行なうのに必要な10-8Paオーダーの真空圧力を得る事が困難の状況が続いた。しかし,真空環境は多少不十分ではあるが,10-7Pa台の真空においては,閉端CNTの五員環とそこに吸着した残留ガス分子を観察することは出来ている。(1)電界放出顕微鏡(FEM)装置の真空改善および有機分子蒸着源の製作:CNTエミッタ表面の吸着分子の挙動を明瞭に観察するには,FEMの真空チャンバーを超高真空(10ー8Pa以下の圧力)に維持することが望ましいが,昨年度は,装置の移転により真空が改善しなかったため,当初の計画であった吸着分子の動的挙動と原子分解能観察が出来なかったので,本年度は,真空の改善を図り,当初計画の測定を実施する。有機分子のソースとして,クヌーセンセル型蒸発源および昇華型ガス供給装置を設計・作製し,FEMに装着する。(2)吸着分子の動的挙動と原子分解能観察:ナフタレン,ペンタセン,フタロシアニンなどの有機分子をCNTエミッタ表面に吸着させ,それらのFEM像を観察し,分子の形との間の関係およびFEM像の起源を明らかにする。また,グラフェンからは,端のπ電子軌道を反映したFEM像が得られるが,ここに,有機分子を吸着させ,その分子像を観察する。分子が炭素六角網面(CNT表面)に吸着する場合とグラフェン端に吸着する場合で得られる分子像を比べることで,吸着分子とエミッタ下地との相互作用がFEM像に及ぼす効果を明らかにする。(3)低速電子投影型電子顕微鏡の改良:CNT電子エミッタの位置調整用のマイクロマニピュレータに使用されている永久磁石が電子ビームの軌道に影響を及ぼしている可能性が見えてきたので,その磁気シールド,マニピュレータ位置の変更などを行なう。また,エミッタと試料を設置する試料室の真空排気が不十分であるので,ターボ分子ポンプにより直接排気する改造を行ない,試料室圧力を高真空領域(10ー7Pa)に下げることにより,安定した電子放出を確保する。低速電子投影型電子顕微鏡像を観察するためのマイクロチャネルプレートとその電源を購入する。