hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無細胞液性因子による損傷脊髄の再生の促進―臨床応用を目指して―

これらの再生軸索はシュワン細胞によって囲まれており、末梢神経系のパターンを示した。同時に、歩行運動も著明に回復した。歩行運動は培養上清の投与1週後からすでに有意の差があり、投与4週後まで観察した限り有意な差を示した。この結果は論文に発表した。次に、神経突起伸長能を指標にして、ヘパリンアフィニティー、イオン交換、ゲルろ過、逆相などの液体クロマトグラフィーを組み合わせて、培養上清から、神経突起伸長活性を有する分画の分離精製を行った。一連のカラムワークにより得られた精製標品は、質量分析計を用いて同定を行った。これらの解析を通して、培養上清には神経再生に関わる因子が複数存在し、これらが協調して神経再生に携わっていると考えられる。これらの因子の性質が明らかになってきている。当初の計画通りに進んでいる。培養上清の投与によって、脊髄損傷ラットの歩行運動が著明に回復した事は特筆に値する。また損傷部に再生神経が多数伸び出した事実は、培養上清が、脊髄の内因的な再生能力を高めたためと考えられる。一方、培養上清中に含まれる神経再生因子の精製に予想以上に多大な時間がかかることが分かってきた。しかし、これは栄養因子の分離についての一般的なレベルである。全体的に見て想定内である。これまで、脊髄損傷に対してラット骨髄間質細胞移植の効果を調べてきた。その結果、歩行機能の改善とともに、脊髄損傷部の組織学的な修復と再生軸索の伸長が確認された。しかし移植細胞は移植後2週前後で消失した。得られた効果は移植細胞自体が組織修復の足場として働くためではなく、移植細胞から放出される何らかの有効因子によるためであると推察できる。そこで本研究では骨髄間質細胞の培養上清を投与することでその効果を調べた。ラットで脊髄損傷を作成後直ちに、Alzet osmotic pumpによって、脳室の髄液経由で培養上清を持続的に4週間投与した。ラットの行動はBBBスコアに基づいて毎週1回、2名の研究員で判定した。結果は、ラットのBBBスコアが顕著に増加し、歩行機能の目覚ましい改善が見られた。歩行の改善はこれまでの細胞移植による場合よりも顕著であった。組織修復に関してはこれまでと同じで、損傷中心部にはアストロサイトは侵入せず、代わりに1型コラーゲンとラミニンを主体とするマトリックスが基盤となり、多数の再生軸索が伸長していた。軸索はシュワン細胞によって囲まれていた。これらの結果は、脊髄損傷ラットでは、培養上清に含まれる何らの因子の複合的な働きによって機能的な改善がなされることを示している。また組織学的には、中枢神経系組織の再生ではなく、末梢神経的な修復によって再生軸索を伸ばし、シナプスを形成しているものと考えられた。中枢組織の修復が末梢神経と同じ状態で行われることは驚きでもある。これらの結果は、基礎的にも臨床的にも注目に値する結果である。なお、培養上清に含まれる栄養因子はいくつか同定しているが、それらの単体投与では培養上清投与の場合ほどの効果は示さない。研究計画通りに着実に進行しているので、既定の研究計画に沿って今後も続ける。
InAs系ヘテロ極微構造における量子輸送現象とデバイス応用

InAs/AlGaSbヘテロ構造は、高い電子移動度と大きな伝導帯オフセット、量子井戸における強い電子の閉じ込め効果などの特徴がある。また強い閉じ込め効果とInAs井戸中の電子の有効質量が小さいことから、閉じ込められた電子系の量子効果が比較的高い温度で観測されることが期待できる。これらの特徴に着目し、極微構造における低次元電子輸送特性を測定するとともに、比較的高い温度で動作する量子効果デバイスの可能性を探求することを目的として研究を行った。分子線エピタキシ-(MBE)法により作製したInAs/AlGaSbヘテロ構造を、フォトリソグラフィおよびウエットエッチングを用いた微細加工によって二次元表面超格子を作製し、4.2Kにおける磁気抵抗測定を行った。その結果、一般の磁気抵抗効果の他に、表面超格子の周期を反映したワイス振動が低磁場で観測された。その解析の結果、InAsチャネル中の電子は23μmのバリスティック長を有することが分かった。このヘテロ構造を用いた高速電子デバイスの開発を目指し、超伝導弱結合デバイスを作製した。電子ビーム露光とリフトオフ法によって超伝導電極間隔Lad=0.41μm、ゲート長Lg=0.17μmの超伝導トランジスタを作製した。Lsd=0.75μmの超伝導弱結合素子において、InAs/AlGaSbヘテロ構造中のバリスティック輸送に反映した多重アンドレフ反射が観測された。InAsヘテロ接合を用いた超伝導トランジスタの開発には、さらにInAsと超伝導電極の接触抵抗の軽減等が必要である。本年度の成果を基礎として、InAsを基本構造にもつ量子効果デバイスの開発を進める計画である。
高次視覚における視覚的注意と視覚的短期記憶の寄与の研究

視覚的注意は,視覚的気づき(awareness)ないし意識にアプローチするための重要な手掛かりとして、多くの研究が行なわれている。その本質は「意識の焦点化と集中」であり、同時に存在する多くの認識や思考対象の中から、特定のものを鮮明にとらえるための選択機能のことを意味する。視覚的注意を定量的に実験するための主要な精神物理学的手法に視覚的探索がある.ところで,視覚探索課題を用いた多くの研究では,'目標刺激の検出成績を規定する要因が,一提示画面内で議論されてきた.しかし,これらの実験では通常,被験者に数十から数百にわたる課題試行を連続して遂行させるため,前後の試行に対する記憶ないし期待が課題成績に影響を及ぼす可能性が考えられる.事実,ポップ・アウト(pop-out)と呼ばれる視覚探索課題では,既に修了した試行の知覚過程の履歴効果を受けることが報告されており(ポップアウト・プライミング),その影響は直前の試行ばかりでなく,5から10試行前からも持続している可能性が示唆されている.しかし被験者は,顕在的には1試行前に提示された刺激しか想起できない.卒業研究より続く一連の研究では,Memory Kernel Analysisと呼ばれる統計手法を用いて,上記のポップアウト・プライミングが一種の潜在的な短期記憶に媒介されており,過去5から10試行分という数字はそこに保持可能な目標刺激事象数に相当することを明らかにした.また,この記憶表象は被験者の眼球運動によって消滅しない等,高次視覚の情報処理特性と考えられている特徴を複数有していることを示した.さらに,従来ある種のプライミング効果に欠如が報告されてきた高齢者群においても,ポップアウト・プライミングは観察され,記憶保持容量も変化が少ないことを発見した.今年度は,この研究発表の論文を心理学研究誌に受理された.また同様の研究の追加実験をPerception & Psychophysics誌に投稿し,現在審査中である.また,これらの行動実験から導き出された幾つかの仮説を直接検討するために,近年進展著しい脳機能イメージング法を用い,ポップアウト・プライミング等の視覚的注意と視覚的短期記憶の関連を示す幾つかの知見を検討した.現在ほぼ全ての実験を終了し,データ解析を続行中である.結果の一部は,2003年のVision Sciences Society, European Conference on Visual Perceptionで発表予定した.視覚的注意は,視覚的気づき(awareness)ないし意識にアプローチするための重要な手掛かりとして、多くの研究が行なわれている。視覚的注意を定量的に実験するための主要な精神物理学的手法に視覚的探索がある.ところで,視覚探索課題を用いた多くの研究では,目標刺激の検出成績を規定する要因が,一提示画面内で議論されてきた.しかし,これらの実験では通常,被験者に数十から数百にわたる課題試行を連続して遂行させるため,前後の試行に対する記憶ないし期待が課題成績に影響を及ぼす可能性が考えられる.事実,ポップ・アウト(pop-out)と呼ばれる視覚探索課題では,既に修了した試行の知覚過程の履歴効果を受けることが報告されており(ポップアウト・プライミング),その影響は直前の試行ばかりでなく15から10試行前からも持続している可能性が示唆されている.しかし被験者は,顕在的には,色や位置といった単一の刺激特徴次元に対して,最近の3±1試行程度に示された刺激しか想起できない.卒業研究より続く一連の研究では,Memory Kernel Analysisと呼ばれる統計手法を用いて,上記のポップアウト・プライミングが一種の潜在的な短期記憶に媒介されており,過去5から10試行分という数字はそこに保持可能な目標刺激事象数に相当することを明らかにした.今年度は,従来ある種のプライミング効果に欠如が報告されてきた高齢者群においても,ポップアウト・プライミングは観察され,記憶保持容量も変化が少ないことを発見し,この研究成果に関する論文を心理学研究誌に受理された.また,同様の研究の追加実験をPerception & Psychophysics誌に投稿し,現在審査待ちの状態である.さらに,これらの行動実験から導き出された幾つかの仮説を直接検討するために,近年進展著しい脳機能イメージング法を用い,健常若年者のポップアウト・プライミング中の脳活動に関して検討した.その成果の一部は,2003年のVision Sciences Society, European Conference on Visual Perceptionで発表予定であり,前者に関しては現在,発表を受理された段階である.視覚的注意は,視覚的気づき(awareness)ないし意識にアプローチするための重要な手掛かりとして、多くの研究が行なわれている。視覚的注意を定量的に実験するための主要な精神物理学的手法に視覚的探索がある.ところで,視覚探索課題を用いた多くの研究では,'目標刺激の検出成績を規定する要因が,一提示画面内で議論されてきた.

しかし,これらの実験では通常,被験者に数十から数百にわたる課題試行を連続して遂行させるため,前後の試行に対する記憶ないし期待が課題成績に影響を及ぼす可能性が考えられる.事実,ポップ・アウト(pop-out)と呼ばれる視覚探索課題では,既に修了した試行の知覚過程の履歴効果を受けることが報告されており(ポップアウト・プライミング),その影響は直前の試行ばかりでなく,5から10試行前からも持続している可能性が示唆されている.しかし被験者は,顕在的には1試行前に提示された刺激しか想起できない.卒業研究より続く一連の研究では,Memory Kernel Analysisと呼ばれる統計手法を用いて,上記のポップアウト・プライミングが一種の潜在的な短期記憶に媒介されており,過去5から10試行分という数字はそこに保持可能な目標刺激事象数に相当することを明らかにした.また,この記憶表象は被験者の眼球運動によって消滅しない等,高次視覚の情報処理特性と考えられている特徴を複数有していることを示した.さらに,従来ある種のプライミング効果に欠如が報告されてきた高齢者群においても,ポップアウト・プライミングは観察され,記憶保持容量も変化が少ないことを発見した.今年度は,この研究発表の論文を心理学研究誌に受理された.また同様の研究の追加実験をPerception & Psychophysics誌に投稿し,現在審査中である.また,これらの行動実験から導き出された幾つかの仮説を直接検討するために,近年進展著しい脳機能イメージング法を用い,ポップアウト・プライミング等の視覚的注意と視覚的短期記憶の関連を示す幾つかの知見を検討した.現在ほぼ全ての実験を終了し,データ解析を続行中である.結果の一部は,2003年のVision Sciences Society, European Conference on Visual Perceptionで発表予定した.
新規ミトコンドリア作動薬のミトコンドリア品質管理機構の解明

ミトコンドリアはエネルギー代謝やATP産生を行う重要なオルガネラで、ミトコンドリアの機能異常はATP産生低下による様々な臓器障害を引き起こす。申請者らは現在までに治療法の確立されていないミトコンドリア病に対し、細胞内ATP産生促進作用を持つ化合物Mitochonic acid-5(MA-5)を同定し、様々な遺伝子異常を持つミトコンドリア病患者由来皮膚線維芽細胞に対するMA-5の細胞保護効果と作用メカニズムに関する研究を行ってきた。申請者はMA-5の更なる作用機序解明および薬理作用検証を進めてきたが、昨年度における研究経過として、1)MA-5投与によりミトコンドリア病遺伝子変異率(heteroplasmy)が変化するかは、MELAS (m.3243A>G)とLHON (m.11778 G>A)を有する皮膚線維芽細胞を用いて、DMSO投与の細胞と比較しMA-5投与の細胞が継代によりミトコンドリア遺伝子の変異率に変化が起こるかを実験中である。継代数による変異率の変化については、継代毎にDNAを抽出しRFLP法とダイレクトシークエンスによるサンガー法を用いて検証を行う。2)現在行っているミトコンドリア病患者に対する皮膚生検による線維芽細胞培養は、採血と比較しやや侵襲性が高いものであり、小児によっては静脈麻酔を必要とする。Seahorseによるミトコンドリア呼吸能の測定を行う際に、より簡便に患者由来の測定検体が得られないか検討し、患者由来のリンパ球による呼吸能の測定を試みた。その結果、購入したリンパ球においても、また白血病リンパ球のJurkatリンパ球においてもミトコンドリア呼吸能の測定を行うことが可能であった。今回は実際に患者由来の血球からリンパ球を抽出し実験に用いたのではないので、今後は当施設内で患者の血球からリンパ球を抽出する方法まで行う技術の確立を目指していく。申請者は当初、ミトコンドリアの品質管理機構であるfusion and fissionに対してMA-5が何らかの影響を及ぼしているのではないかと考えた。その理由として線維芽細胞に対しMA-5を投与しtime-lapse法で観察したところ、ミトコンドリアdynamicsがコントロールとの比較で明らかに促進されていたこと、さらにMA-5投与群の皮膚線維芽細胞を電子顕微鏡で観察を行ったところ、コントロール群との比較で明らかに内部構造が同心円状をしたミトコンドリアがより多く観察されていたことである。これらはミトコンドリアの機能が低下するとfissionにより排除されリソソームによるmitophagyが促進される過程ではないかと考えていた。そのためミトコンドリア病患者由来皮膚線維芽細胞にMA-5を投与後、経時的に線維芽細胞よりタンパクを回収し、western blotting法を用いてタンパクの泳動を行った。泳動後にfusionを起こすタンパク質Opa1、Mfnに対する抗体、さらにfissionを起こすタンパク質Drp1に対する抗体を用いて得られるバンドの濃さの観察を行ったが、コントロール群との比較で明らかに差は認められなかった。この点に関しては、今後方法等を含めて改善の必要があると考えられる。MA-5によるミトコンドリア遺伝子変異率(heteroplasmy)変化についての実験に関しては、Leigh脳症由来の細胞だけではなく、MELAS、LHONなど別の細胞種やn数を増やし実験を継続する。また実験精度を向上させるためにRFLP法だけではなくサンガー法による実験も行う。次にヒト血球由来のリンパ球によるSeahorseを用いたミトコンドリア機能解析では、実際にリンパ球を用いたSeahorse実験を行い、解析可能なことは実証済みである。今後当施設の検査科にリンパ球のみの抽出が技術的に可能かどうかの確認を行う。可能な場合は今後、患者由来の血液検体が得られた際にリンパ球のみの抽出を行い、購入した正常人由来のリンパ球とのミトコンドリア呼吸能の解析を実施する。最後にミトコンドリア品質管理に関わるfusion and fissionの問題に関しては、MA-5暴露時間、MA-5投与の濃度など条件を再検討する。解析の方法としては蛍光抗体を用いた画像、電子顕微鏡を用いた撮影、mRNAなど多方面からの解析を加える予定である。

Seahorseによるミトコンドリア呼吸能の測定を行う際に、より簡便に患者由来の測定検体が得られないか検討し、患者由来のリンパ球による呼吸能の測定を試みた。その結果、購入したリンパ球においても、また白血病リンパ球のJurkatリンパ球においてもミトコンドリア呼吸能の測定を行うことが可能であった。今回は実際に患者由来の血球からリンパ球を抽出し実験に用いたのではないので、今後は当施設内で患者の血球からリンパ球を抽出する方法まで行う技術の確立を目指していく。申請者は当初、ミトコンドリアの品質管理機構であるfusion and fissionに対してMA-5が何らかの影響を及ぼしているのではないかと考えた。その理由として線維芽細胞に対しMA-5を投与しtime-lapse法で観察したところ、ミトコンドリアdynamicsがコントロールとの比較で明らかに促進されていたこと、さらにMA-5投与群の皮膚線維芽細胞を電子顕微鏡で観察を行ったところ、コントロール群との比較で明らかに内部構造が同心円状をしたミトコンドリアがより多く観察されていたことである。これらはミトコンドリアの機能が低下するとfissionにより排除されリソソームによるmitophagyが促進される過程ではないかと考えていた。そのためミトコンドリア病患者由来皮膚線維芽細胞にMA-5を投与後、経時的に線維芽細胞よりタンパクを回収し、western blotting法を用いてタンパクの泳動を行った。泳動後にfusionを起こすタンパク質Opa1、Mfnに対する抗体、さらにfissionを起こすタンパク質Drp1に対する抗体を用いて得られるバンドの濃さの観察を行ったが、コントロール群との比較で明らかに差は認められなかった。この点に関しては、今後方法等を含めて改善の必要があると考えられる。MA-5によるミトコンドリア遺伝子変異率(heteroplasmy)変化についての実験に関しては、Leigh脳症由来の細胞だけではなく、MELAS、LHONなど別の細胞種やn数を増やし実験を継続する。また実験精度を向上させるためにRFLP法だけではなくサンガー法による実験も行う。次にヒト血球由来のリンパ球によるSeahorseを用いたミトコンドリア機能解析では、実際にリンパ球を用いたSeahorse実験を行い、解析可能なことは実証済みである。今後当施設の検査科にリンパ球のみの抽出が技術的に可能かどうかの確認を行う。可能な場合は今後、患者由来の血液検体が得られた際にリンパ球のみの抽出を行い、購入した正常人由来のリンパ球とのミトコンドリア呼吸能の解析を実施する。最後にミトコンドリア品質管理に関わるfusion and fissionの問題に関しては、MA-5暴露時間、MA-5投与の濃度など条件を再検討する。解析の方法としては蛍光抗体を用いた画像、電子顕微鏡を用いた撮影、mRNAなど多方面からの解析を加える予定である。所属変更があり、その間に経費が使用できませんでした。次年度、経費残金を合わせて研究に使用する予定です。
助触媒の厳密制御による可視光応型答水分解光触媒の高機能化

水分解光触媒の実用化に向けた、それらの高機能化に関する研究が盛んに行われている。助触媒の制御はそのうちの一つであり、近年では、その粒径のみならず、合金化による高機能化も数多く取り組まれている。しかしながら、そうした助触媒への異原子ドーピング効果について深い理解を得て、それにより、高機能化に対する明確な設計指針を確立するためには、助触媒の化学組成が厳密に制御された光触媒を対象に研究を行うことが不可欠である。本研究では、液相合成された精密合金クラスターを前駆体に用いることで、最先端光触媒の一つであるBaLa4Ti4O15上に、金25量体クラスター(Au25)の一つのAuをPdもしくはPtに置換した、Au24Pd及びAu24Ptを精密に担持させることに成功した。そうして原子精度にて制御された助触媒の担持された光触媒について研究を行うことで、助触媒の異原子ドーピングに関して、次の3つを明らかにした;1) Pdは金属クラスター表面に位置し、Ptは金属クラスターと光触媒の界面に位置する、2) Pdドーピングは水分解活性の低下、Ptドーピングは水分解活性の向上を誘起する、3)こうしてPdとPtの間でドーピング効果が逆となることには、異原子のドープ位置が大きく関係している。さらに、PtドーピングとCr2O3膜による助触媒表面保護を組み合わせると、Ptドーピングだけの光触媒よりも、さらに高活性かつ高安定性を有する光触媒を創成することが可能であることも明らかにした。これらの知見は、水分解光触媒の実用化に向けた、高活性かつ高安定性を有する水分解光触媒創成に対する明確な設計指針に繋がると期待される。本研究の目的は1)助触媒クラスターを厳密に担持する方法を確立する,2)可視光応答型水分解光触媒における助触媒クラスターの化学組成及び電子/幾何構造と水分解活性の相関を明らかにする,3)高活性化に適した金属クラスターを新たに設計・合成し,それらを助触媒として活用する,4)可視光応答型水分解光触媒を高活性化する上での明確な設計指針を確立すると共に,実際に,高活性な可視光応答型水分解光触媒を創出するであり、初年度の研究により、1)と2)を達成した。これは当初の計画通りであるため、本研究課題は順調に進行していると判断する。担持金属クラスターの電子/幾何構造の解明,高活性化へのキーファクターの解明,及び更なる高活性化の創出に取り組む。具体的には,電子/幾何構造が光触媒活性に与える影響について知見を得るため,担持金属クラスターの電子/幾何構造を明らかにする。電子構造については,拡散反射分光などを利用する。常温下での測定では,振動励起に起因して,多くの遷移が重なった複雑かつブロードなピークを有するスペクトルのみが得られる。本研究では,低温(&#12316;10 K)にて測定を行うことで,スペクトルのブロード化を抑え,電子構造の詳細の観測を実現する。また,広域X線吸収微細構造解析により,担持金属クラスターの電荷状態の詳細や幾何構造に関する情報を得る。こうした放射光実験については,それらを得意とする研究者と連携しながら研究を進める。また、以上の実験にて得られた情報をつきあわせることにより,担持金属クラスターの化学組成及び電子/幾何構造と水分解光触媒活性の相関を明らかにするとともに,そうした情報より,活性向上に対するキーパラメータを炙り出す。こうして得られた知見をもとに,高活性化に適した合金クラスターを創案・合成し,再度,一連の実験を行う。これらの一連の実験を繰り返すことで,可視光応答型水分解光触媒の飛躍的な高活性化を実現する。本研究の目的は1)助触媒クラスターを厳密に担持する方法を確立する,

2)可視光応答型水分解光触媒における助触媒クラスターの化学組成及び電子/幾何構造と水分解活性の相関を明らかにする,3)高活性化に適した金属クラスターを新たに設計・合成し,それらを助触媒として活用する,4)可視光応答型水分解光触媒を高活性化する上での明確な設計指針を確立すると共に,実際に,高活性な可視光応答型水分解光触媒を創出するであり、初年度の研究により、1)と2)を達成した。これは当初の計画通りであるため、本研究課題は順調に進行していると判断する。担持金属クラスターの電子/幾何構造の解明,高活性化へのキーファクターの解明,及び更なる高活性化の創出に取り組む。具体的には,電子/幾何構造が光触媒活性に与える影響について知見を得るため,担持金属クラスターの電子/幾何構造を明らかにする。電子構造については,拡散反射分光などを利用する。常温下での測定では,振動励起に起因して,多くの遷移が重なった複雑かつブロードなピークを有するスペクトルのみが得られる。本研究では,低温(&#12316;10 K)にて測定を行うことで,スペクトルのブロード化を抑え,電子構造の詳細の観測を実現する。また,広域X線吸収微細構造解析により,担持金属クラスターの電荷状態の詳細や幾何構造に関する情報を得る。こうした放射光実験については,それらを得意とする研究者と連携しながら研究を進める。また、以上の実験にて得られた情報をつきあわせることにより,担持金属クラスターの化学組成及び電子/幾何構造と水分解光触媒活性の相関を明らかにするとともに,そうした情報より,活性向上に対するキーパラメータを炙り出す。こうして得られた知見をもとに,高活性化に適した合金クラスターを創案・合成し,再度,一連の実験を行う。これらの一連の実験を繰り返すことで,可視光応答型水分解光触媒の飛躍的な高活性化を実現する。
メタボローム解析で拓く癌細胞の代謝生物学

口腔扁平上皮癌を対象とし、CE-TOFMSを用いて、解糖系、ペントースリン酸回路、クエン酸回路、アミノ酸代謝経路に関わる代謝物の網羅的解析(メタボローム解析)を試みた。本研究によって、口腔扁平上皮癌のメタボローム解析手法が確立され、口腔扁平上皮癌は他の癌と同様に解糖系の亢進(ワールブルグ効果)が生じていること、さらに、エネルギー源として糖に加えグルタミン等のアミノ酸が利用していることが示唆された。1.癌組織の採取:平成23年度に引き続き、東北大学大学院歯学研究科研究倫理委員会の承認のもと、口腔扁平上皮癌組織の一部および癌組織切除の際に不可避的に付随して切除される癌組織周辺の健全組織を、本研究試料として採取した。試料は液体窒素を用いてその場で急速凍結し、その後、ディープフリーザー(ー80°C)にて保存した。2.癌組織の調整とメタボローム解析:平成23年度に引き続き、癌組織試料から細胞内に含まれる代謝中間体を抽出した。試料抽出液は、キャピラリー電気泳動ー飛行時間型質量分析計(CE-TOFMS;既存設備)に供し、糖代謝中間体(解糖系、ペントースリン酸回路、クエン酸回路)およびアミノ酸・アミノ酸代謝中間体を対象として網羅的分析を行った。3.バイオインフォマティクス:平成23年度に引き続き、代謝中間体データベース(既存設備)およびデータ比較ソフトウエア(既存設備)を用いて癌組織と正常組織のメタボロームプロファイルを比較した。4.その結果、口腔扁平上皮癌においても、解糖系の亢進を示唆するグルコースの減少と乳酸の増加(Warburg効果)が確認された。さらに、アミノ酸代謝解析からグルタミンの減少が明らかになり、癌細胞におけるエネルギー源として糖に加えグルタミンなどのアミノ酸が積極的に利用されていることが示唆された。本研究の成果は、国際歯科研究学会(2012年6月、イグアス、ブラジル)および日本口腔外科学会(2012年10月、横浜)にて発表され、後者においては優秀ポスター賞を受賞した。1.癌組織の採取:東北大学大学院歯学研究科研究倫理委員会の承認のもと、インフォームドコンセントを得た東北大学病院口腔外科にて口腔扁平上皮癌の切除を受ける患者より、当該癌組織の一部および癌組織切除の際に不可避的に付随して切除される癌組織周辺の健全組織を、本研究試料として採取した。2.癌組織の調整とメタボローム解析:癌組織試料は冷却型ビーズ式細胞破砕装置(新規購入)にて可及的に破砕し、次いでメタノールにて細胞内に含まれる代謝中間体を抽出した。試料抽出液は、種々の方法で夾雑物を除去した後、キャピラリー電気泳動ー飛行時間型質量分析計(CE-TOFMS;既存設備)に供し、糖代謝中間体(解糖系、ペントースリン酸回路、クエン酸回路)およびアミノ酸・アミノ酸代謝中間体を対象として網羅的分析を行った。3.バイオインフォマティクス:代謝中間体データベース(既存設備)を用いて、糖代謝中間体(解糖系、ペントースリン酸回路、クエン酸回路)およびアミノ酸・アミノ酸代謝中間体の同定・定量を行った。さらに、データ比較ソフトウエア(既存設備)を用いて癌組織と正常組織のメタボロームプロファイルの比較を行うことで、癌組織特異的な代謝中間体および代謝経路の推定を行った。4.ここまでの研究成果を取り纏め、国際歯科研究学会にエントリーした(2012年6月発表予定)。おおむね当初の研究計画通りに進捗しているため。平成23年度に得られた結果を基に次の研究を進める。1.代謝基質および代謝産物の定量:試料中に含まれる代謝基質としてのグルコース、代謝産物としての各種有機酸およびアンモニアを定量する。2.代謝酵素活性および活性調節の検討:メタボロームプロファイルから推測される癌組織特異的な代謝酵素活性および代謝調節を、実際の酵素活性を測定することで検討する。3.以上の結果から、酵素の性質の相異が、癌組織の代謝変換や新規代謝経路の機能発現をもたらす可能性について考察する。4.ここまでの研究成果を取り纏め、国内外の学会に発表し、さらに学術論文として纏めて公表する。次年度の研究費使用計画として、物品費として500,000円、旅費として200,000円、人件費・謝金として100,000円、その他(とくに論文投稿費)として1000,000円をと予定している。
Enatamoebaのシスト形成に関する研究

赤痢アメーバのシスト形成のモデルとして重要なEnatamoeba invadensの無菌シスト形成系を用い以下の実験を行った。1.シスト形成とDNA合成との関連:核中DNAポリメラーゼの抑制剤アフィディコリンは細胞周期をS期とG1期の境界で止める作用があることが知られているが、この薬剤処理によりシスト形成が抑制された。アフィディコリンで前処理した栄養型をアフィディコリン存在下でシスト形成させたところ、対照に比し、より強く抑制を受け、シストはほとんど形成されなかった。この結果から、シスト形成の開始前にDNA合成が必要であることが判明した。2.シスト形成過程におけるDNAポリメラーゼ活性:シスト形成に伴い細胞分裂は停止するが、シストの成熟過程で2回の核分裂が起こる。この過程のDNAポリメラーゼ活性を測定した結果、活性の低下が認められ、この過程は減数分裂の過程であることが確認された。3.シスト形成に伴うシスト特異的蛋白質の発現:栄養型からシストへの変化に伴う虫体蛋白の変動をSDS-ゲル電気泳動(SDS-PAGE)及びイムノブロッティングにより調べた。SDS-PAGEにより比較した両者のバンドパターンはほぼ同様であったが、PAS染色によりシストに特異的な250kDaと88kDAの糖蛋白が検出された。抗栄養型抗体により多くのシスト蛋白も免疫染色された。一方、栄養型蛋白で吸収した抗シスト抗体により培養1日目のシストの88kDa蛋白が最も強く染色され、その反応性は2日目以降弱くなった。この88kDa蛋白の局在を調べたところ、不溶性分画に存在しシスト壁との関連が示唆された。4.シスト形成におけるアクチンミクロフィラメントの関与:アクチンの重合阻害剤であるサイトカラシンDのシスト形成に及ぼす効果について調べた。その結果、サイトカラシンDは栄養型の増殖を抑制するとともにシスト形成をも抑制した。サイトカラシンD存在下で培養した栄養型は多核になり3核以上の核を持つ虫体は71%に達した。また、多核になった栄養型は多核のシストを形成した。サイトカラシンDで処理した栄養型のシスト形成は無処理の栄養型に比し、サイトカラシンD存在下ではより抑制され、非存在下では形成率が低かった。これらの結果から、サイトカラシンDによる栄養型の多核化はシスト形成抑制的に作用することが明らかになった。赤痢アメーバのシスト形成モデルとして重要なEntamoeba invadensの無菌シスト形成系について、その再現性をまず検討した。その結果、シスト形成培養液として47%LGを用いた場合、再現性、シスト形成率ともに良好で、以後この系を用いて実験を行った。

(1)アフィディコリンによるシスト形成の抑制:アフィディコリンは核中DNAポリメラーゼの抑制剤として知られており、またこの抑制剤で処理された細胞はDNA合成のS期に入れなくなり、S期とGl期の境界に集積することが高等動物細胞において明らかになっている。このアフィディコリンが栄養型の増殖のみならず、シスト形成も抑制することが明らかになった。この効果は可逆的であり、アフィディコリンを除くことにより増殖およびシスト形成ともに回復した。アフィディコリンで前処理した栄養型をアフィディコリン存在下でシスト形成させたところ、前処理をしていない栄養型に比し、より強く抑制を受け、シストはほとんど形成されなかった。この結果から、シスト形成の開始前にDNA合成が必要であることが明らかになった。(2)シスト形成過程におけるDNAポリメラーゼ活性:栄養型からシストへの変化にともない細胞分裂は停止するが、シストの成熟過程で2回の核分裂が起こることが知られている。そこで、シスト形成過程におけるDNAポリメラーゼ活性の変動を調べた。培養1-4日後にシストを調製し、その抽出液中のDNAポリメラーゼ活性を測定した。その結果、栄養型に比し、培養2日後で25%、4日後で70%の活性の低下が認められた。シストの成熟過程における核分裂はDNA合成をともなわないという報告があることから、今回の結果はこの報告と相関することが示唆された。赤痢アメーバのシスト形成のモデルとして重要なEntamoeba invadensの無菌シスト形成系を用い以下の実験を行った。1.シスト形成に伴うシスト特異的蛋白質の発現:栄養型からシストへの変化に伴う虫体蛋白の変動をSDS-ゲル電気泳動(SDS-PAGE)及びイムノブロッテイングにより調べた。SDS-PAGEにより比較した両者のバンドパターンはほぼ同様であったが、PAS染色によりシストに特異的な250kDaと88kDaの糖蛋白が検出された。抗栄養型抗体により多くのシスト蛋白も免疫染色された。一方、栄養型蛋白で吸収した抗シスト抗体により培養1日目のシストの88kDa蛋白が最も強く染色され、その反応性は2日目以降弱くなった。この88kDaの局在を調べたところ、不溶性分画に存在しシスト壁との関連が示唆された。2.シスト形成におけるアクチンミクロフィラメントの関与:アクチンの重合阻害剤であるサイトカラシンDのシスト形成に及ぼす効果について調べた。その結果、サイトカラシンDは栄養型の増殖を抑制するとともにシスト形成をも抑制した。サイトカラシンD存在下で培養した栄養型は多核になり3核以上の核を持つ虫体は71%に達した。また、多核になった栄養型は多核のシストを形成した。サイトカラシンDで処理した栄養型のシスト形成は無処理の栄養型に比し、サイトカラシンD存在下ではより抑制され、非存在下では形成率が低かった。これらの結果から、サイトカラシンDによる栄養型の多核化はシスト形成に抑制的に作用することが明らかになった。
有機高分子で構成された文化財の熱的挙動

昨年度、琥珀および漆について再現性の得られる条件を検討した結果、一定の条件で再現性のある結果を導くことが可能であることがわかった。そこで、この条件でまず琥珀の熱分析を行なった。その結果、標準琥珀では久慈市産といわき市産は比較的似通った変化を示したが、銚子市産は異なった結果となった。これは赤外分光分析の結果とも一致した。次に、同様の条件で出土琥珀の熱分析を行なった。その結果、縄文時代および古墳時代の琥珀ともそれぞれの曲線は異なるが大きく数グループに分けることが可能であることがわかった。すなわち、DTA曲線で400、550°C付近にピークが見られるグループと450°C付近にピークの見られるグループおよびその2つのピークの強度の高低によりグルーピングできることがわかった。これらは構成成分の違いによる可能性が高いと考えられた。また、それぞれのグループは標準琥珀に見られる2タイプと完全に一致はしないが、それぞれの傾向は似通っていることもわかった。これらの結果が標準琥珀に見られる産地の違いによるものか、劣化状態の違いによるものかについては今後、さらに多くの出土遺物の分析を行ない、データを蓄積する必要がある。また、少量の産出地および外国の琥珀についてもデータを収集し比較検討することが必要である。今後、標準琥珀を劣化させたものについても、同様に分析を行ない比較したい。さらに、有機高分子化合物である漆および膠などについても多くのデータを蓄積し熱的挙動を調べ、これらの劣化機構を探っていきたい。一年目は、琥珀・漆の両者についてそれぞれに現代の標準試料および出土試料を下記に示す様々な条件で分析を行ない、その結果を比較検討した。(1)試料の形状(塊のまま、細かく砕き粉状にしたものなど)(2)試料の重量(ごく微量(1mg以下)、その10倍量)(3)昇温時間(毎分20°C、毎分10°C、変化の現れる温度領域については毎分1°C)その結果、試料の形状によって熱量の変化に違いが生じることがわかった。粉末と塊では明らかにTGA曲線およびDTA曲線に変化が見られた。TGA曲線は重量減少変化が粉体の場合では変極点が不明瞭で徐々に減少が見られるのに対し、塊では400°C付近から急激に減少が見られた。また、DTA曲線でも形状が小さくなるほどそのピークはなだらかで、塊になるほどは鋭く、ピーク位置も高温側にシフトした。なお、重量や昇温時間についてはピーク位置が若干ずれるもののその形状にほとんど差は見られなかった。TGA曲線については、減少率がマイナスになってしまう場合があり原因は今のところ不明である。また、同一の資料であっても部分的に劣化状態に差がある場合も熱量の変化に差が生じることがわかった。これらの差をどのように解析するかは現在検討中である。今後様々な状態の遺物を上記の条件で測定を行い、その結果を蓄積し、分析方法の方向性および結果の応用方法を導き出したい。さらに得られた基礎データから劣化状態を把握することで、文化財の適切な保存に役立てると考える。
健康行動を規定する社会的ネットワークの解明：構造と媒体の視点からの検討

本研究では、地域サロンを通じて形成される高齢者の社会的ネットワーク(2モードネットワーク)と、社会調査の各回答者が持つ少人数から成る親密圏ネットワーク(エゴセントリックネットワーク)の、2つの社会的ネットワークの分析を通じて、ネットワークによる健康行動(喫煙、飲酒、運動など)への影響を明らかにする。各ネットワーク分析において、ネットワーク内の誰が行動に影響力を持つのかを、ネットワーク上の位置や構造などのネットワーク指標、およびつながりの媒体(オンラインorオフライン)の観点から明らかにし、地域内および親密圏ネットワークへの公衆衛生学的介入に有用な実践的インプリケーションを導出する。
近現代都市における貧困の重層化プロセスと社会政策に関する歴史社会学的研究

本研究では、20世紀前半の「都市化」の時期と、21世紀の「再都市化(再開発)」の時期の2度にわたって、貧困層が集積しがちな地域が形成される現象に着目し、近現代社会において貧困の重層化が生じる要因を考察した。国内では東京都心部、国外ではイギリスのヨーク市の2カ所を調査対象地とした。いずれも歴史的アーカイブを用いた質的調査方法によって、貧困の重層化が生じるプロセスを明らかにした。どちらの地域においても近代の都市化の時期に、遷移地帯で貧困層が集積した。そのような地域で貧困対策が実施されたことによって、極貧状況は解消されたが、低所得層の集積は存続した。居住環境の地理的特徴などにより、狭小区画などが存続し、居住人口は流動しているが、低所得層を吸引する要因が持続した。東京都心部で具体的に分析したのは、渋谷区本町4丁目・5丁目である。「再都市化遷移地帯」に貧困層が居住し、アンダークラスの流入が確認できた。かつての「戦前都市化」第二段階で形成された「条件不良地域」が「再都市化遷移地帯」の「非遷移エリア」として負の条件を重層化させていた。「戦前都市化」第一段階で、各基盤拠点は大規模区画を確保して、産業基盤が集積するコアが出現した。やや離れた地域は農村的基盤のままで、基盤改良の公的資金は投入されない。第二段階で周辺に集積効果が波及した。ただし、正負両面の効果があり、農村基盤のままのスプロール開発は多重「条件不良」地域を形成した。大規模区画の条件良好地域は、「再都市化」の対象となり、公的資金が投入されて、高機能空間に生まれ変わったが、その周辺の条件不良地域は再開発にコストがかかりすぎるため、条件不良のまま改良の資源投入から疎外され、放置された条件不良地域に負の条件が重層化されている。上記の研究実績の内容に基づいて、学会報告を4回、単著の著書を1冊、発表・刊行した。貧困地域の変容過程、重層化の実態を詳細に調査し、国際比較のデータを整える予定である。
最小超対称標準模型のヒッグス質量、CPの破れとバリオン数生成

宇宙初期に起こったとされる電弱相転移の時期にバリオン数を生成する可能性が指摘されたが、現在実験で最も検証されている最小標準模型では電弱相転移が一次転移であること(非平衡状態の存在)や十分なCP対称性の破れといった必要条件を満たすことが出来ない。最小超対称標準模型はこの困難を避けることの出来る模型であり、二つのヒッグス二重項を含むことからその相対位相が十分なCPの破れを生じる可能性がある。我々は、有限温度の有効ポテンシャルを調べることにより、電弱相転移が一次転移となるような模型のパラメータ領域を特定した。また、その領域内でヒッグス場の相対位相が後に我々の世界になる非対称相では中性子の電気双極子モーメントの観測と矛盾しないほど小さいが相転移期に形成される電弱泡の近傍で大きくなるメカニズム(transitional CP violation)が起こり十分な宇宙のバリオン数が生成される可能性を指摘した。またこのメカニズムが起こる場合の、最も軽いヒッグス粒子の質量や二つのヒッグス場の期待値の比(tanβ)の値を求め、軽い方のトップ・スクォークの質量がトップ・クォークと同程度以下であることを見いだした。このメカニズムでCPの破れが起こり、charge transport mechanismでバリオン数が生成される場合、hyper-chargeを対称相に運ぶ粒子のうちタウ・レプトンの寄与が最も大きいことも示した。
平面曲線の特異点の配置と補集合の基本群

PhoはCanadaのWilfrid Laurier UniversityのI.S.Kotsiereas教授との共同研究により,平面代数曲線の交点数を効率よく求めるアルゴリズムを開発した.これはPhoによるMaple package "SCURVE"のコマンドの一つとして実現されている.一般の4次の平面曲線の双対曲線の次数は12次であり24個の通常尖点をもつ.この双対曲線の定義方程式が,4次式fの3乗と6次式gの2乗の和として書き表されること,つまりトーラスタイプであることを示し,もとの4次曲線の定義方程式からfとgを求める簡単で美しい公式を見いだした。この定理の系として,非特異4次曲線の双対曲線の補集合の基本群から(4,6)-型のトーラスタイプの群への全射が存在することがわかる.上記の定理は,双対曲線のアフィン部分の定義方程式が1変数の4次式の判別式の引き戻しとして得られるという簡単な事実から証明される.この事実をもちいることにより,現在,平面曲線の双対曲線の補集合の基本群を計算中である。4次の平面曲線が4次のflex points(つまりその点における接線は曲線に4次の重複度をもって接する)を持つ場合,双対曲線にはE_6型の特異点が現れる.4次のflex pointsの個数の可能性.および個数が多い場合の4次曲線の定義方程式の標準型はすでに求められている.個数が多い場合の4次曲線の双対曲線の定義方程式をもとめ,その補集合の基本群のアレクサンダー多項式を計算した.その結果,ザリスキペアの新しい例を発見した.Phoは、トーラスタイプの6次曲線上にあらわれる特異点を,都立大学の岡睦雄教授と研究し,侍異点の完全なリストと,定義方程式の標準形を求めた.副産物として,通常2重点ではない,興味深い特異点もつ6次曲線の例を,明示的な定義方程式とともに,数多く得ることができた.これらの6次曲線は,補集合の基本群をもとめるプログラムを開発するうえで格好のテストケースとなることが期待される.6個の通常劣点をもつ6次曲線のモジュライが,すくなくともふたつの連結成分をもつというZariskiの1930年代の発見が,平面曲線の特異点と補集合の基本群の関係についての研究の出発点である.しかし,ではその連結成分の正確な個数はいくつなのかという問題はいまだに未解決である.われわれは,通常2重点のみを特異点としてもつ6次曲線のモジュライの連結成分の個数を,K3曲面の周期写像に関するトレリの定理を用いて,計算機を使いすべて求めること,およびそれらのメンバーの明示的な定義方程式を得ることを目標とした.その準備として,K3曲面のピカール格子の計算に関するいくつかのアルゴリズムを書いた.特に,トーラスタイプとしては存在が知られている6次曲線に,対応するノントーラスタイプのものが存在するかという問題は,アレクサンダー不変量と関連して興味深い.Phoは,もし存在するならばそのアレクサンダー不変量がどうなるかを調べた.PhoはCanadaのWilfrid Laurier UniversityのI.S.Kotsiereas教授との共同研究により,平面代数曲線の交点数を効率よく求めるアルゴリズムを開発した.これはPhoによるMaple package "SCURVE"のコマンドの一つとして実現されている.一般の4次の平面曲線の双対曲線の次数は12次であり24個の通常尖点をもつ.この双対曲線の定義方程式が,4次式fの3乗と6次式gの2乗の和として書き表されること,つまりトーラスタイプであることを示し,もとの4次曲線の定義方程式からfとgを求める簡単で美しい公式を見いだした。4次の平面曲線が4次のflex points(つまりその点における接線は曲線に4次の重複度をもって接する)を持つ場合,双対曲線にはE_6型の特異点が現れる.4次のflex pointsの個数の可能性.および個数が多い場合の4次曲線の定義方程式の標準型はすでに求められている.個数が多い場合の4次曲線の双対曲線の定義方程式をもとめ,その補集合の基本群のアレクサンダー多項式を計算した.その結果,ザリスキペアの新しい例を発見した.
レーザスペックル法に画像処理を援用した金属材料の疲労損傷の検出

本年度は次の項目について研究を行った。(1)レーザスペックルを得るための光学系の設定および画像処理システムの構築,(2)レーザスペックルの強度分布の評価法の考察,(3)材料の表面性状とスペックルの強度分布の関係の観測,(4)金属材料の疲労による表面性状の変化とスペックルの強度分布との関係の検討。(1)出力5mW,ビーム径1mmのHe-Neレーザを用いて材料表面に照射し,前面に置かれたすりガラス上にスペックルパターンを形成する。そしてスペックルパターンをCCDカメラを用いて画像処理システムに入力し解析を行う。画像処理システムとしては32ビットの高速CPUを持つ画像処理ボードをパーソナルコンピュータに装着したものを用いた。(2)レーザスペックルの強度分布の評価法として,強度分布の重心位置を中心とした一定半径内の輝度データと全画面の輝度データとの相関関数を求め,半径方向の分布の1/4価幅を用いて強度分布を評価することによりばらつきの少ない結果が得られることがわかった。(3)金属材料の表面についてエメリーペーパで研磨した場合と塑性変形を加えた場合について表面性状とスペックルの分布との関係を調べた。その結果スペックルの強度分布は表面あらさには必ずしも対応しておらず,表面の断面曲線の周波数の統計的分布と対応して変化することがわかった。(4)鉄鋼材料の試験片に一定振幅の繰返し荷重を加えた結果,繰返し数の増加につれて表面のすべり帯の密度が増加することがわかった。そして,すべり帯の密度の増加に対応してレーザスペックルの強度分布が広がっていくことがわかった。スペックルの広がりは繰返しの初期に比較的変化が大きくその後変化が少なくなった後,破壊の前に再び変化が大きくなる傾向があることがわかった。繰返し数に対するスペックルの強度分布の変化の割合は応力振幅が大きくなるほど大きくなることがわかった。この現象を用いて疲労損傷の度合を非接触で検出できる可能性があることがわかった。今度疲労損傷の評価法を導くことと,損傷とスペックルの強度分布との間の関係をさらに詳細に調べる必要があろう。
表面低温電子顕微鏡法の開発とその固体ガス吸着研究への応用

表面顕微鏡法は表面の構造とそのへんかを高い空間分解能で明かにする手法として,ここ数年大きく進歩した.しかし,これまでの観察はおもに高温でなされた.一方低温の表面は未開拓の分野であった.最近,低温でのアルカリ金属吸着等興味ある結果が報告されつつあり,急速に関心がたまっている.本研究計画は,低温表面を観察する目的で特殊試料ホールダーを作製し,それをガス吸着の研究に応用することにある.本研究計画のうち最も困難が予想されるのは,試料ホールダーの作製である.従来,低温ホールダーさえ作るのが困難で,色々試みられており,まだ基本的な解決がなされていない.しかし,ここでは試料加熱も併せて行う必要がある.基本的な困難さは,加熱時に試料を熱的に浮かせ,冷却時に試料を低温熱浴に接触させることにある.われわれは,サファイアが高温で熱絶縁がよく, 50K位では銅に匹敵するほど熱伝導がよいことに着目して,ホールダーを設計した.表面観察のためには,われわれが以前試験研究で開発した反射観察用ホールダーを基本とした.冷却は,フロータイプで,ステンレスのパイプをサファイアに通し,それに電極-試料という順で冷却される.従って,加熱時の熱の逃げも少なくおさえられる.予備的な実験として,これまで研究してきたSi表面に,酸素分子ガス,水素原子を吹き付け吸着構造とそのときのステップの形状の変化を観察した.水素原子の場合δ7×7構造を作るが,そのときステップの形状変化はない.加熱によって清浄な7×7構造に回復するときも同様であった.酸素の場合, 7×7スポットに強度変化があるが,ステップの変化はない.加熱によってSiOまたはSiO2の形成とそれらの昇華によって表面にはくぼみが出来る.今後希ガスの吸着などに応用する.表面顕微鏡法は表面の構造とそのへんかを高い空間分解能で明かにする手法として,ここ数年大きく進歩した.しかし,これまでの観察はおもに高温でなされた.一方低温の表面は未開拓の分野であった.最近,低温でのアルカリ金属吸着等興味ある結果が報告されつつあり,急速に関心がたまっている.本研究計画は,低温表面を観察する目的で特殊試料ホールダーを作製し,それをガス吸着の研究に応用することにある.本研究計画のうち最も困難が予想されるのは,試料ホールダーの作製である.従来,低温ホールダーさえ作るのが困難で,色々試みられており,まだ基本的な解決がなされていない.しかし,ここでは試料加熱も併せて行う必要がある.基本的な困難さは,加熱時に試料を熱的に浮かせ,冷却時に試料を低温熱浴に接触させることにある.われわれは,サファイアが高温で熱絶縁がよく, 50K位では銅に匹敵するほど熱伝導がよいことに着目して,ホールダーを設計した.表面観察のためには,われわれが以前試験研究で開発した反射観察用ホールダーを基本とした.冷却は,フロータイプで,ステンレスのパイプをサファイアに通し,それに電極-試料という順で冷却される.従って,加熱時の熱の逃げも少なくおさえられる.予備的な実験として,これまで研究してきたSi表面に,酸素分子ガス,水素原子を吹き付け吸着構造とそのときのステップの形状の変化を観察した.水素原子の場合δ7×7構造を作るが,そのときステップの形状変化はない.加熱によって清浄な7×7構造に回復するときも同様であった.酸素の場合, 7×7スポットに強度変化があるが,ステップの変化はない.加熱によってSiOまたはSiO2の形成とそれらの昇華によって表面にはくぼみが出来る.今後希ガスの吸着などに応用する.表面顕微法は表面の構造とその変化を原子レベルの分解能で明らかにしてくれる手法として大変有益である。これによって今迄Si表面やPt表面の構造や動的変化が明らかにされて来た。本研究の目的はこれ迄室温以上の温度で行なわれていた表面電子顕微鏡法で室温以下の温度領域に広げて観察することを目的として立案された。特に最近では低温での表面の構造、吸着構造に興味ある物性、構造変化などが観察されているからである。初年度は、低温加熱ホールダーの試作を行った。これは表面清浄化のための加熱と、観察のための冷却と相反する性能を1体にしなければならないという困難さが伴う。性能としては-16°C(冷却が可能となった。この温度ではまだ不十分で次年度以降に改良を行う予定でいる。装置を使った成果は得られていないが、本研究計画において重要となるガス導入による表面構造の変化の研究を試作を行っているときと並行して行ったので、その成果をのべる。Si(111)表面と酸素ガス:Si(111)7×7【→!←】1×1相転移において【υ_2】を導入すると表面にvacancyが導入されるが、このとき7倍構造の領域が減少するという興味深い結果を特た。これは7×7構造がDASモデルであるとしてある程度定性的に理解される。Si(111)表面と水素ガス:室温で水素を解離させて吸着させると87×7構造に変った。興味あることはこの際ステップの移動は全くおこらない点である。この構造は加熱によって1×1または7×7構造に変態する。