hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光触媒作用を利用する水素ガスフリーなヘテロ結合の選択的開裂

C-O, C-N, C-Sなどの異種元素同士の結合を選択的に開裂させることは,有機合成化学において使用される重要な技術の1つである.その中でも,C-O結合の選択的な開裂は,木から取れるバイオマスである"リグニン"の分解して有用な物質を得るための重要な技術であるため,近年注目されている.本研究は金属ナノ粒子を担持した酸化チタン(M-TiO2)を光触媒として利用しC-O,C-N,C-S結合の選択的な切断を目的とするものである.平成28年度はC-O結合の光触媒的開裂反応に対してパラジウムのナノ粒子を担持したTiO2(Pd-TiO2)が高い活性を示すことを見出した.平成29年度は研究実施計画に従い,本反応系の反応条件を最適化し,様々な基質を使用したを行なった.また平成28年度に予定していたものの,異動に伴って推進が遅れていた金属ナノ粒子の合金化を検討した.これまでにC-O結合とシアノ基のような水素化されやすい官能基を有する化合物を基質として使用し,シアノ基を水素化することなくC-O結合のみを化学選択的に開裂させることに成功した.平成30年度は基質の拡張と置換基効果を検討し,以下の結果を得ることができた.1)これまでの結果をまとめた論文がChemical Communicationsに受理され、Inside Back Coverに選出された.2)基質にアルデヒド基を持つ化合物の化学選択的開裂はポテンシャル的に制御することは不可能であるが,溶媒などの条件を制御することで速度的に選択性を発言させることができた,3)例外はあるものの,電子吸引性基を有する化合物の開裂速度が高いことを見出した.様々な構造のC-O結合を持つ化合物を基質として使用し,高い化学選択性を発現させることに成功した.今年度の研究成果を化学道場(高知・サンピアセリーズ),日本化学会中四国支部大会(愛媛大学)で発表した.また,これまでの結果をまとめた論文がChemical Communicationsに受理され,Inside Back Coverに選出された.本年度の研究予定に速度解析を挙げていたのだが,置換基を変えるとマスバランスが崩れる,誘導基が発現するなどの結果が得られ,予想以上に複雑なメカニズムであることが示唆された.本年度はこれらを詳細に検討し,置換基効果に着目して解析を行う.また,リグニンを基質として使用した時の液相生成物の分析が少なくとも本学では予想以上に困難であるため,C-O結合の開裂に有効な触媒とリグニンからの水素生成反応に有効な触媒の相関の検討,C-S, C-N結合の開裂などを進め,Full Paperにまとめる予定である.本研究は金属助触媒担持型酸化チタン(TiO2)を光触媒として利用し,ヘテロ結合(C-O, C-N, C-S)の選択的な切断を目的とするものである.平成28年度は研究実施計画に従い,本反応に活性を示す触媒を検討し,以下の結果を得た.1)C-O結合を有するモデル化合物として,ベンジルフェニルエーテルを選択し,様々な金属ナノ粒子を助触媒として検討した.その結果,白金族金属;白金(Pt),ロジウム(Rh),ルテニウム(Ru),パラジウム(Pd)を担持したTiO2が本反応に活性を示し,トルエンとフェノールが1:1で生成した.中でもPdを担持したTiO2(Pd-TiO2)が非常に高い活性を示すことを見出した.2)溶媒兼正孔捕捉剤として様々な低級アルコールを検討し,2-プロパノールと水の混合溶液を使用した時に高い活性を示すことを見出した.メタノールを使用すると初期活性は高いものの,数時間の反応によって活性の低下がみられた.これに対し,2-プロパノール水溶液系では見られなかった.また,水の添加による活性の向上はメタノールでは見られす,現在は,水の効果と活性低下の原因について検討中である.3)数種類のブランク反応と,水素ガスを導入した実験により,本反応では光触媒的に生成した活性水素主による水素化と,光触媒的に生成した水素による熱触媒的な水素化が同時に起こっていることが示唆された.すなわち,室温では水素ガスによる水素化も進行することが明らかとなった一方,低温では熱触媒的水素化の速度が非常に遅いにもかかわらず光照射によって室温とほぼ同じ活性を示すことを見出した.大学の異動によって研究設備が大きく変わり,反応装置と分析装置を立ち上げるのに時間と資金がかかった.さらに,学生もついていなかったため当初の計画ほど研究を進めることができなかった.特に,気相雰囲気の分析や担持量の検討が遅れている.C-O, C-N, C-Sなどの異種元素同士の結合の選択的な開裂は,有機合成化学において使用される技術の一つである.中でもC-O結合の選択的な開裂は,リグニンの分解におけるキーテクノロジーであり,近年注目されている.本研究は金属助触媒担持型酸化チタン(M-TiO2)を光触媒として利用しC-O,C-N,C-S結合の選択的な切断を目的とするものである.平成28年度はC-O結合の光触媒的開裂反応に対してPd-TiO2が高い活性を示すことを見出した.平成29年度は研究実施計画に従い,本反応系の反応条件の最適化と基質拡張を行なった.また平成28年度に予定していたが異動に伴って推進が遅れていた,助触媒の合金化を検討し,以下の結果が得られた.1)Pd-TiO2に異種金属としてPtを様々な条件で添加したが,効果は得られなかった.

2)C-O結合とシアノ基やカルボニル基のような水素化されやすい官能基を有する化合物を基質として,Pd-TiO2による開裂反応を2-PrOH中で行なった場合,シアノ基が水素化されることなくC-O結合の開裂のみが化学選択的に進行することを見出した.3)基質の拡張性を検討し,脂肪族と芳香族がC-O結合で繋がっている化合物にも有効であることを見出した.4)以上の結果を第120回触媒討論会,2017年日本化学会中四国支部大会・鳥取大会で発表し,論文としてまとめてChemical Communicationsに投稿中である.研究計画に記載していた検討すべき項目である「金属ナノ粒子の合金化」や「反応条件の最適化」を行うことができた.反応メカニズムの解明が遅れているものの,反応条件を検討する中で,シアノ基やカルボニル基を有する化合物のC-O結合だけを化学選択的に開裂反応が可能であることを見出した.特にシアノ基とC-O結合を有する化合物に対する化学選択性は,転化率が100%になった後さらに反応時間を延長してもほぼ100%のままであった.これらの結果を第120回触媒討論会,および日本化学会中四国支部大会にて発表することができた.さらに論文としてまとめ,Chemical Communicationsに投稿中である.C-O, C-N, C-Sなどの異種元素同士の結合を選択的に開裂させることは,有機合成化学において使用される重要な技術の1つである.その中でも,C-O結合の選択的な開裂は,木から取れるバイオマスである"リグニン"の分解して有用な物質を得るための重要な技術であるため,近年注目されている.本研究は金属ナノ粒子を担持した酸化チタン(M-TiO2)を光触媒として利用しC-O,C-N,C-S結合の選択的な切断を目的とするものである.平成28年度はC-O結合の光触媒的開裂反応に対してパラジウムのナノ粒子を担持したTiO2(Pd-TiO2)が高い活性を示すことを見出した.平成29年度は研究実施計画に従い,本反応系の反応条件を最適化し,様々な基質を使用したを行なった.また平成28年度に予定していたものの,異動に伴って推進が遅れていた金属ナノ粒子の合金化を検討した.これまでにC-O結合とシアノ基のような水素化されやすい官能基を有する化合物を基質として使用し,シアノ基を水素化することなくC-O結合のみを化学選択的に開裂させることに成功した.平成30年度は基質の拡張と置換基効果を検討し,以下の結果を得ることができた.1)これまでの結果をまとめた論文がChemical Communicationsに受理され、Inside Back Coverに選出された.2)基質にアルデヒド基を持つ化合物の化学選択的開裂はポテンシャル的に制御することは不可能であるが,溶媒などの条件を制御することで速度的に選択性を発言させることができた,3)例外はあるものの,電子吸引性基を有する化合物の開裂速度が高いことを見出した.様々な構造のC-O結合を持つ化合物を基質として使用し,高い化学選択性を発現させることに成功した.今年度の研究成果を化学道場(高知・サンピアセリーズ),日本化学会中四国支部大会(愛媛大学)で発表した.また,これまでの結果をまとめた論文がChemical Communicationsに受理され,Inside Back Coverに選出された.
プロスタシンの生理的役割の検討及び情報伝達経路の解明

ヒト副腎腺腫細胞にリコンビナントプロスタシンを添加すると、濃度依存性にアルドステロンの分泌が増加することが判明した。また、アルドステロン負荷腎障害誘発ラットや5/6腎摘ラットにおいて、セリンプロテアーゼ阻害薬であるカモスタットが腎不全進行を抑制することを示し、その機序について検討した。カモスタットは既に本邦で膵炎への経口治療薬として使用されているため、早期の臨床応用が可能と考えられる。私たちは、プロスタシンの高血圧、組織障害に関する研究を続けているが、以前プロスタシンが腎尿細管に存在する上皮型Naチャネル、ENaCを活性化し、血圧調節に関与する可能性を報告した。これに加え、アデノウイルスベクターを用いてラットにプロスタシン遺伝子を導入した実験より、プロスタシンはアルドステロン濃度を上昇させることによっても血圧を上昇させる可能性が示唆された。プロスタシンは一本鎖の非活性型で産生され、途中で切断されて軽鎖と重鎖に分離後S-S結合にて結合し、活性型となるが、私たちはプロスタシンcDNAの切断部位にエンテロキナーゼ切断部位を組み込み、蚕のsf9細胞を使用して、活性型リコンビナントプロスタシンを作成した。また、プロスタシンの活性中心であるHis、Ser、Asp残基をAlaに置換したprotease-deadリコンビナントプロスタシンも作成し、両者を精製した。そしてプロスタシンのアルドステロン産生誘導の可能性を確かめるべく、ヒト副腎腺腫細胞H295R細胞に、アルドステロン産生酵素であるCYP11B2のpromoter-luciferase constructをtrallsfectionし、プロスタシンを添加したところ、濃度依存性にluciferase活性が上昇し、また上清中のアルドステロン濃度も増加することが判明した。この効果は、protease-deadプロスタシンにても同様に観察され、またプロテアーゼ阻害薬にて阻害されず、プロスタシンによるアルドステロン誘導作用は、そのプロテアーゼ活性に非依存的なものと考えられた。現在その情報伝達経路について検討中である。そこでアルドステロン産生酵素であるCYP11B2のpromoter-luciferase constructをtransfectionしたヒト副腎腺腫細胞H295R細胞を用い、リコンビナントプロスタシンがCYP11B2の誘導を行い、アルドステロンの産生、分泌を促成することを証明し、引き続きその情報伝達経路を検討している。また本年度はアルドステロンによる腎障害のメカニズム解明のために、アルドステロンと食塩を負荷して腎障害を誘導したラットに、セリンプロテアーゼ阻害剤であるメシル酸カモスタットを投与しその効果を検討したところ、メシル酸カモスタット投与群において血圧上昇の抑制および腎障害軽減が認められ、アルドステロンによる腎障害にセリンプロテアーゼが大きな役割を果たしていることが示された。さらに、このアルドステロン及び塩分負荷ラットの腎組織中に、メシル酸カモスタットにより阻害される何らかのセリンプロテアーゼの活性が亢進していることが判明し、現在このプロテアーゼを同定中である。我々は臓器特異的プロスタシンノックアウトマウスの解析を進め、今まで全く想定されていなかった、意外かつ非常に重要なin vivoにおけるプロスタシンの新しい役割を発見し、現在投稿準備を行っている。また我々は、慢性腎不全モデルである5/6腎摘ラットにおいて、セリンプロテアーゼ阻害薬であるカモスタットが腎不全進行を抑制することを示したが、カモスタット群では酸化ストレスマーカーが挿制されていた(投稿中)。カモスタットはプロテアーゼ阻害薬であり抗酸化作刷ま有しておらず、プロテアーゼ活性を阻害することにより、醸化ストレスを軽減し、腎障害を軽減したことになる。これまで酸化ストレスによる、MMPをはじめとするプロテアーゼの活性調節については多くの報告があるが、プロテアーゼによる酸化ストレス調節についての報告はなく、これもセリンプロテアーゼの、臨床につながる新しい役割を示す至のとなる。またこのモデルにおいて、カモスタットは腎不全への進行を抑制するのみならず、蛋白尿についても著明な効果を示し、免疫組織学的検討により、糸球体上皮細胞への保護効果を示すことが分めめた。カモスタットは既に本邦で膵炎への経口治療薬として使用されているため、早期の臨床応用が可能と考えられ、今回の発見は腎不全治療における非レニン・アンジオテンシン・アルドステロン系薬剤の発見という意味において、臨床的に非常に重要なものであると考えられる。
末梢神経の再生と萎縮筋に対する物理刺激ならびに各種増殖因子の影響

ラットの尻尾をつるして後肢を非荷重の状態(後肢懸垂)にすると下腿筋に廃用性萎縮が起こる。後肢懸垂中に足関節を最大屈曲位(HSP)またはは最大伸展位(HSD)でギプス固定を行い,ギプス固定を行わない群(HS)と比較すると,速筋成分が多い前脛骨筋では,固定された筋長が長いほど筋萎縮は抑制されたが,遅筋成分が多いヒラメ筋では,筋長が短いHP群の方がH群よりも筋萎縮の程度が軽減されていた。これは筋萎縮が筋長だけでなく,別の要素,例えば筋収縮の種類や拮抗筋との相互関係に影響される可能性を示唆している。筋萎縮に伴うミオシン重鎖アイソフォームの変化を電気泳動で調ベると,後肢懸垂によって,速筋である前脛骨筋ではIIb(速筋型)の割合が低下し,IIxやIIa(幼若型)の割合が増加する。一方,遅筋のヒラメ筋ではI(遅筋型)の割合が低下し,IIa,IIx,IIbが出現し,前脛骨筋ではミオシン重鎖の幼若化,ヒラメ筋ではミオシン重鎖の幼若化と速筋化が起こる。後肢懸垂中に,下腿後面に磁気刺激を与えると,ヒラメ筋ではI型線維の萎縮だけででなく,ミオシン重鎖の幼弱化や速筋化が抑制された。これは筋線維の種類によって筋萎縮のパターンや磁気刺激の効果が異なることを示唆している。正常な末梢神経では,免疫組織化学的に神経成長因子(NGF)はほとんど観察されないが,損傷を与えると,損傷部付近にNGFの免疫反応が出現する。損傷12日後に,損傷部に磁気刺激を与えると,NGFの免疫反応がさらに増強し,これは線維芽細胞やシュワン細胞の細胞質や基底膜,再生軸索内の小胞膜に沿って観察される。神経再生に対する磁気刺激の促進効果との関係をさらに追跡中である。末梢神経再生の研究中に、坐骨神経切断後5日目頃から、多くのマウスの踵部に褥瘡様の皮膚病変が生じることに気付いた。褥瘡は難治性であることから、臨床面で非常に重要である。しかし、動物実験モデルで褥瘡を発症させる方法はまだ確立されていない。坐骨神経切断によって、正常では接地しない踵部が接地するようになり、そのために褥瘡が生じたものと考えられ、これまでの方法に比べて、より優れた実験モデルになりうる可能性が高い。今後さらに、皮膚病変の経時的変化を観察するとともに、発症予防に向けた各種物理刺激の影響や創傷治癒に対する影響を明らかにする予定である。(研究発表1)神経再生や筋萎縮予防には末梢の血液循環が大きく作用する。しかし、急性期にはギプス固定や疼痛のため、外傷部に直接治療を施すことが困難な場合も多い。傍脊柱組織に電気刺激を与えることによって、刺激部位から遠く離れた手指における循環血液量を増加させることが明らかになった。この方法は外傷直後から行うことが可能で、神経再生を促進したり、廃用性筋萎縮を予防する上で効果が期待される。今後、さらに臨床応用に向けた基礎的研究を進めていく予定である。(研究発表2)骨格筋損傷後の筋再生に対する各種物理療法の影響を調べて行く上で、骨格筋線維の局所的修復過程を超微形態的に観察した。骨格筋線維が切断されると、数時間以内に筋線維の開放部が修復され、膜系によって開放部は閉鎖される。

この過程は、以後の炎症反応や衛生細胞の増殖・分化と密接に関係しており、筋の再生に重要な意味を持っている。今後、この修復過程に対する各種物理刺激の影響を明らかにしていく予定である。(研究発表3)これらの実験に加えて、現在、末梢神経損傷部における神経成長因子の発現と、これに対する磁気刺激の影響を免疫組織化学的、生化学的に観察している。後肢縣垂によってラットの後肢を非荷重状態にすると下腿筋に廃用性萎縮が起こる。後肢懸垂中に足関節を最大屈曲位(HP)あるいは最大伸展位(HD)でギプス固定を行いギプス固定を行わない群(H)と比較すると,速筋成分が多い前脛骨筋では,固定された筋長が長いほど筋萎縮は抑制されたが,遅筋成分が多いヒラメ筋では,筋長が短いHP群の方がH群よりも筋萎縮の程度が軽減されていた。これは筋萎縮が筋長だけでなく,別の要素,例えば筋収縮の種類や拮抗筋との相互関係に影響される可能性を示唆している。筋萎縮に伴うミオシン重鎖アイソフォームの変化を電気泳動で調べると,後肢懸垂によって,速筋である前脛骨筋ではIIb(速筋型)の割合が低下し,IIxやIIa(幼若型)の割合が増加する。一方,遅筋のヒラメ筋ではI(遅筋型)の割合が低下し,IIa,IIx,IIbが出現し,前脛骨筋ではミオシン重鎖の幼若化,ヒラメ筋ではミオシン重鎖の幼若化と速筋化が起こる。後肢懸垂中に,下腿後面に磁気刺激を与えると,ヒラメ筋ではI型線維の萎縮だけでなく,ミオシン重鎖の幼弱化や速筋化が抑制された。これは筋線維の種類によって筋萎縮のパターンや磁気刺激の効果が異なることを示唆している。正常な末梢神経では,免疫組織化学的に神経成長因子(NGF)はほとんど観察されないが,損傷を与えると,損傷部付近にNGFの免疫反応が出現する。損傷12日後に,損傷部に磁気刺激を与えると,NGFの免疫反応がさらに増強し,これは線維芽細胞やシュワン細胞の細胞質や基底膜,再生軸索内の小胞膜に沿って観察される。神経再生に対する磁気刺激の促進効果との関係をさらに追跡中である。
資源と時間の論理に基づいたプログラミング言語の設計と処理系の構築

本研究では,線形論理と時相論理の特徴を融合した直観主義時相線形論理の体系ITLLの設計,この体系に基づいた論理型プログラミング言語TLLPの設計,およびそのコンパイラ処理系の開発を行った.直観主義時相線形論理の体系ITLLは,直観主義線形論理の演算子に加え,次の時刻に一回だけ利用可能な資源を表す様相演算子○,現在以降の任意の時刻に一回だけ利用可能な資源を表す様相演算子□,現在以降の任意の時刻に任意の回数利用可能な資源を表す様相演算子!を含んでいる点を特徴とする.直観主義論理,直観主義線形論理,直観主義時相論理は,このITLLに埋め込み可能である.直観主義時相線形論理型言語TLLPは,この直観主義時相線形論理の体系ITLLに基づいており,Prologおよび直観主義線形論理型言語LLPのスーパーセットとなっている.ちょうど一度しか利用できないという線形論理型言語でのリソース概念に加え,どの時刻でリソースを利用できるかという時相性を記述できる点を特徴としている.TLLPの計算モデルは,Millerのユニフォーム証明,HodasのIOモデル,LLPのレベル付きIOモデルをITLL用に拡張することによって与えられる.TLLPのコンパイラ処理系は,この拡張したレベル付きIOモデルに基づいており,TLLPプログラムの効率的な実行が可能である.また,時相線形論理型言語の効率良い実装方式の検討のため,直観主義線形論理型言語のJavaへのトランスレート方式に関する研究,古典線形論理型言語の静的解析に関する研究を行った.本研究では,線形論理と時相論理の特徴を融合した直観主義時相線形論理の体系ITLLの設計,この体系に基づいた論理型プログラミング言語TLLPの設計,およびそのコンパイラ処理系の開発を行った.直観主義時相線形論理の体系ITLLは,直観主義線形論理の演算子に加え,次の時刻に一回だけ利用可能な資源を表す様相演算子○,現在以降の任意の時刻に一回だけ利用可能な資源を表す様相演算子□,現在以降の任意の時刻に任意の回数利用可能な資源を表す様相演算子!を含んでいる点を特徴とする.直観主義論理,直観主義線形論理,直観主義時相論理は,このITLLに埋め込み可能である.直観主義時相線形論理型言語TLLPは,この直観主義時相線形論理の体系ITLLに基づいており,Prologおよび直観主義線形論理型言語LLPのスーパーセットとなっている.ちょうど一度しか利用できないという線形論理型言語でのリソース概念に加え,どの時刻でリソースを利用できるかという時相性を記述できる点を特徴としている.TLLPの計算モデルは,Millerのユニフォーム証明,HodasのIOモデル,LLPのレベル付きIOモデルをITLL用に拡張することによって与えられる.TLLPのコンパイラ処理系は,この拡張したレベル付きIOモデルに基づいており,TLLPプログラムの効率的な実行が可能である.また,時相線形論理型言語の効率良い実装方式の検討のため,直観主義線形論理型言語のJavaへのトランスレート方式に関する研究,古典線形論理型言語の静的解析に関する研究を行った.線形論理は,環境が動的に変化するソフトウェアを表現するための論理として非常に有望である.しかしながら,線形論理では「動的に変化する環境」を表現することはできるが,「時間経過とともに動的に変化する環境」を表現しきれているとは言えない.これは線形論理には時間の概念が直接的には入っていないからである.そこで本研究では,線形論理と時相論理の特徴を融合した直観主義時相線形論理の体系,およびこの体系に基づいた論理型プログラミング言語についての研究を行った.この直観主義時相線形論理の体系ITLLは,著者らのグループによって考えられたものであり,直観主義線形論理の演算子に加え,次の時刻に一回だけ利用可能な資源を表す様相演算子○,現在以降の任意の時刻に一回だけ利用可能な資源を表す様相演算子□,現在以降の任意の時刻に任意の回数利用可能な資源を表す様相演算子!を含んでいる.この直観主義時相線形論理の体系ITLLに対して,Millerのユ二フォーム証明の考えを適用することによって,直観主義時相線形論理型言語TLLPを設計し,HodasのIOモデルの考えを適用することによって,効率的な計算モデルを与えた.TLLPでは,ちょうど一度しか利用できないという線形論理型言語でのリソース概念に加え,どの時刻でリソースを利用できるかという時相性を記述できる点を特徴としている.また,時相線形論理型言語の効率良い実装方式の検討のため,直観主義線形論理型言語のJavaへのトランスレート方式に関する研究,古典線形論理型言語の静的解析に関する研究を行った.本研究では,線形論理と時相論理の特徴を融合した直観主義時相線形論理の体系ITLLの設計,この体系に基づいた論理型プログラミング言語TLLPの設計,およびそのコンパイラ処理系の開発を行った.直観主義時相線形論理の体系ITLLは,直観主義線形論理の演算子に加え,次の時刻に一回だけ利用可能な資源を表す様相演算子○,現在以降の任意の時刻に一回だけ利用可能な資源を表す様相演算子□,現在以降の任意の時刻に任意の回数利用可能な資源を表す様相演算子!を含んでいる点を特徴とする.直観主義論理,直観主義線形論理,直観主義時相論理は,このITLLに埋め込み可能である.直観主義時相線形論理型言語TLLPは,この直観主義時相線形論理の体系ITLLに基づいており,Prologおよび直観主義線形論理型言語LLPのスーパーセットとなっている.

ちょうど一度しか利用できないという線形論理型言語でのリソース概念に加え,どの時刻でリソースを利用できるかという時相性を記述できる点を特徴としている.TLLPの計算モデルは,Millerのユニフォーム証明,HodasのIOモデル,LLPのレベル付きIOモデルをITLL用に拡張することによって与えられる.TLLPのコンパイラ処理系は,この拡張したレベル付きIOモデルに基づいており,TLLPプログラムの効率的な実行が可能である.また,時相線形論理型言語の効率良い実装方式の検討のため,線形論理型言語の静的解析に関する研究も行った.
マイクロスラリー内の熱・振動伝搬相互作用の解明と能動制御

1.実験結果の整理本研究の研究期間中に得られたすべての実験に関して,実験結果の再整理ならびに再検討を行なった.特に,粉体スラリーおよび微粒子懸濁液内の温度・振動場の伝搬特性の相互関係に関して重点的に検討・整理を実施した.2.シミュレーションの実施と結果の解析前年度まで実施した数値シミュレーションを継続して遂行し,総合報告のための解析データの整備を行った.3.研究結果の総合的整理・検討ならびに報告書の作成微細粒子懸濁液を含め,マイクロスラリー内の熱・振動伝搬相互作用に関して,当該研究の全期間で得られたすべての実験結果および数値解析の結果を総合して検討を行い,その機構を解明するとともに能動制御方法に関する提案を行なった.また,本研究結果を総合して最終報告書を作成した.4.懸濁液などの微細粒子スラリーは,微小な加振動などによってその内部にせん断応力が生じると,内部構造(粒子や懸濁物質)の状態,特に相互接触状態が影響を受け,その結果熱移動特性に影響を及ぼすことが明らかとなった.1.実験結果の整理本研究の研究期間中に得られたすべての実験に関して,実験結果の再整理ならびに再検討を行なった.特に,粉体スラリーおよび微粒子懸濁液内の温度・振動場の伝搬特性の相互関係に関して重点的に検討・整理を実施した.2.シミュレーションの実施と結果の解析前年度まで実施した数値シミュレーションを継続して遂行し,総合報告のための解析データの整備を行った.3.研究結果の総合的整理・検討ならびに報告書の作成微細粒子懸濁液を含め,マイクロスラリー内の熱・振動伝搬相互作用に関して,当該研究の全期間で得られたすべての実験結果および数値解析の結果を総合して検討を行い,その機構を解明するとともに能動制御方法に関する提案を行なった.また,本研究結果を総合して最終報告書を作成した.4.懸濁液などの微細粒子スラリーは,微小な加振動などによってその内部にせん断応力が生じると,内部構造(粒子や懸濁物質)の状態,特に相互接触状態が影響を受け,その結果熱移動特性に影響を及ぼすことが明らかとなった.1.粉体層実験装置の製作:粉体を封入し,内部ガスの組成や圧力を制御できる構造の円筒形密閉・耐圧試験容器を製作した.試験容器内中央には加熱部を設置し,また,熱移動による温度分布状態を測定するため,内部に熱電対を設置した.試験容器内部には,振動モジュールを取り付け,低周波振動から超音波域までの振動を任意に粉体層に付与できる構造とした.また,粉体層の振動状態を測定するため,層内各所には感圧素子を設置し,その出力をデジタルオシロスコープで記録した.試験容器外部には,加熱による熱量を除去し温度制御を行うための冷却装置を取り付けた.粉体層全体の振動状態を把握するため,レーザー光学系による振動解析装置を構築し振動場を可視化した.2.実験の遂行および諸因子の効果の検討と整理:供試粉体には,微細ガラス粉およびパーライト粉を採用し,種々の粒子径について常圧および被加圧のそれぞれの場合の温度場を測定し,熱移動特性に及ぼす粉体および周囲気体の条件の影響に関して検討した.また,振動場に関しても同様に種々の粉体条件に対して,振動周波数を変化させ振動伝播特性に関して実験を行った.なお,平成15年度においては,温度場および振動場に関しては連携させずに独立して実験を行なった.さらに同様の実験を,供試粉体によるスラリーを実験媒体として行った.実験観察結果に基づいて,粉体層内の温度・振動場の伝搬特性に及ぼす諸条件の効果に関して整理・検討を行い,平成16年度に実施を計画している,温度場と振動場が相互に連成して影響する場合の実験計画を検討した.1.実験の遂行および諸因子の効果の検討と整理平成15年度に製作した実験装置を用いて,供試スラリーには,微細ガラス粉やパーライト粉など様々な種類および粒子径の粉体を用いたスラリーを採用し,常圧気体中および加圧気体中のそれぞれの場合において,熱移動特性に及ぼす粉体および周囲雰囲気の条件に関して各因子の影響の検討をおこなった.振動場に関しても,同様に様々な粉体の条件に対して,振動周波数を変化させ振動伝播特性を実験的に把握した.また,温度場および振動場の伝播特性に及ぼす諸因子の効果に関して,温度場と振動場が相互に連成して影響する場合の実験結果の蓄積とその検討を行った.2.温度場と振動伝搬の相互関係に関する検討振動伝搬と熱移動の相互作用に関して,上記1の結果の整理・検討を行い,熱移動を主にスラリーを形成する粉体粒子が支配する場合,粒子層の振動により粒子の接触状態が影響を受け,その結果熱移動性能が低下する場合があることを明らかにした.これらの検討の結果,影響を及ぼす制御因子として,粒子素材の熱物性のみならず,その弾性率や密度による層内の固有振動数と加振振動数の関係などが大きく影響することが明らかとなった.3.シミュレーションモデルの構築上記の検討結果に基づいて,微細粒子スラリー中の熱および振動伝播に関する数値シミュレーションを実施するため,解析モデルの構築を行った.本解析モデルの妥当性の検証および数値解析の遂行は,平成17年度において実施する.1.温度場と振動伝搬の相互関係に関する検討

振動伝搬と熱移動の相互作用に関して,前年度までに得られた研究成果の整理・検討を行い,熱移動を主にスラリーを形成する粉体粒子が支配する場合,粒子層の振動により粒子の接触状態が影響を受け,その結果熱移動性能が低下する場合があることを明らかにした.これらの検討の結果,影響を及ぼす制御因子として,粒子素材の熱物性のみならず,その弾性率や密度による層内の固有振動数と加振振動数の関係などが大きく影響していることを明らかにした.2.シミュレーションモデルの構築および実施これまでに得られた成果ならびに検討結果に基づいて,微細粒子スラリー中の熱および振動伝播に関する数値解析モデルの構築を行った.微細粒子群を1次元球体モデル群に置換し,1次元に運動を拘束して端部より振動を付与した際の各粒子の衝突頻度および衝突時間を算出し,接触による熱伝導の計算を行った.加振端の振動数や振幅,粒子密度,温度条件などを様々に変化させてシミュレーションを実施した結果,加振時の振幅の増加に伴って有効熱伝導率は増加するが,振動数に関しては,諸条件に依存して,有効熱伝導率が急激に低下する振動数があることを見出した.これは,振動条件によって各粒子同士の接触頻度が最小になる条件があることによるものと推定される.1.マイクロスラリー内の振動と熱移動に関する実験の実施:粉体スラリーおよび微粒子懸濁液内の温度・振動場の伝搬特性の相互関係に関して重点的に実験およびデータの検討・整理を実施した.2.シミュレーションの実施と結果の解析:非流動媒体内の振動伝播と熱移動特性に関して数値シミュレーションを遂行し,種々の条件に対する解析データの蓄積・整備を行った.3.研究結果の総合的整理・検討:微細粒子懸濁液を含め,マイクロスラリー内の熱・振動伝搬相互作用に関して,当該研究の全期間で得られたすべての実験結果および数値解析の結果を総合して検討を行い,その機構を解明するとともに能動制御方法に関する提案を行なった.懸濁液などの微細粒子スラリーは,微小な加振動などによってその内部にせん断応力が生じると,内部構造(粒子や懸濁物質)の状態,特に相互接触状態が影響を受け,その結果熱移動特性に影響を及ぼすことが明らかにした.その際,内部構造の差異に依存して,振動が伝熱促進(熱伝導率の増加)として作用する場合,振動による効果がない場合,微振動によって内部構造の接続が断たれることにより実効熱伝導率が低下し伝熱阻害になる場合があることがわかった.従って,物質の種類や内部構造などに応じて,振動を加えることにより熱移動の制御が可能であることを明らかにした.
トライボ化学反応制御に基づく大気中無潤滑下での超低摩擦システムの開発

窒化炭素膜を用いた摩擦システムにおけるトライボ化学反応機構並びに摩耗機構の解明,及び大気中での無潤滑超低摩擦システムの開発を最終的な目的とする本研究において,2年目の本年は,窒素ガス環境での窒化炭素膜の摩擦・摩耗特性を実験的に解明し,超低摩擦発現のためのトライボ化学反応を明らかにした.さらに,超低摩擦発現時には,厚さ5 nmの炭素ベース層(ナノ界面)が自己形成し続けることを実験的に明示し,ナノ界面自己形成機構を提案した.得られた具体的な結果は以下の通りである.1.窒化炭素膜と水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて0.05以下の低摩擦係数が得られている時,窒化炭素膜は100-300 nmほどのオーダで摩耗し続けており,低摩擦発現ナノ界面が自己形成することを明らかにした.2.窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて,真空中にて0.01以下の超低摩擦係数が得られている時,重水素ガス,重水素化メタンガス,重水素化エチレンガス,重水素化エタンガス,重水素化アンモニアガスが摩擦界面から発生することを明らかにした.3.窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおける超低摩擦発現時には,重水素含有窒化炭素膜由来の重水素及び炭化重水素が窒化炭素膜表層に吸着することを明らかにした.4.重水素化エチレンガスは低摩擦発現時にのみ生成していることから,エチレンに代表される不飽和炭化水素の生成が超低摩擦ナノ界面自己形成に寄与することを明示した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。窒化炭素膜を用いた摩擦システムにおけるトライボ化学反応機構並びに摩耗機構の解明,及び大気中での無潤滑超低摩擦システムの開発を最終的な目的とする本研究において,窒素ガス環境中に含まれる酸素及び水分子が窒化炭素膜の摩擦・摩耗特性に大きな影響を与えることを実験的に明らかにした.本年度に得られた具体的な結果は以下の通りである.1.窒素ガス環境中の酸素濃度及び相対湿度の増加(0.01-21 vol.%,3-21 %RH)に伴い,窒化炭素膜同士の組み合わせにおける摩擦係数及び比摩耗量(Ws)がそれぞれ増加する(0.01-0.4,1x10-8 mm3/Nm-2x10-7 mm3/Nm)ことを明らかにした.2.窒化炭素膜同士の組み合わせにおいて0.05以下の相対的に低い摩擦係数が得られる際には,CNx膜付ボールの比摩耗量が3x10-8 mm3/Nmを下回ることを明らかにした.3.窒化炭素膜と水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて0.01ほどの低摩擦係数が得られる際は,相互の膜由来の炭素が摩擦界面で行き来しており,両者の表面で炭素及び水素が化学結合していることを明らかにした.4.窒化炭素膜と水素含有窒化炭素膜の組み合わせを用いることにより,窒素ガス環境中の酸素濃度及び相対湿度の増加(0.01-21 vol.%,3-21 %RH)に関わらず,0.05以下の低摩擦係数が得られることを明らかにした.5.窒化炭素膜と水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおける超低摩擦発現時には,膜由来の水素ガス及び炭化水素ガスが生成することを明らかにした.In-situトライボ化学反応分析システムにより窒化炭素膜のトライボ化学反応及び化学摩耗機構を明らかにすることを目的とする本年度において,超低摩擦発現時には膜由来の水素ガス及び炭化水素ガスが生成することを明らかにした.これはトライボ化学反応に起因した摩耗生成物であると考えられる.以上の結果より,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる.窒化炭素膜を用いた摩擦システムにおけるトライボ化学反応機構並びに摩耗機構の解明,及び大気中での無潤滑超低摩擦システムの開発を最終的な目的とする本研究において,2年目の本年は,窒素ガス環境での窒化炭素膜の摩擦・摩耗特性を実験的に解明し,超低摩擦発現のためのトライボ化学反応を明らかにした.さらに,超低摩擦発現時には,厚さ5 nmの炭素ベース層(ナノ界面)が自己形成し続けることを実験的に明示し,ナノ界面自己形成機構を提案した.得られた具体的な結果は以下の通りである.1.窒化炭素膜と水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて0.05以下の低摩擦係数が得られている時,窒化炭素膜は100-300 nmほどのオーダで摩耗し続けており,低摩擦発現ナノ界面が自己形成することを明らかにした.2.窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて,真空中にて0.01以下の超低摩擦係数が得られている時,重水素ガス,重水素化メタンガス,重水素化エチレンガス,重水素化エタンガス,重水素化アンモニアガスが摩擦界面から発生することを明らかにした.3.窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおける超低摩擦発現時には,重水素含有窒化炭素膜由来の重水素及び炭化重水素が窒化炭素膜表層に吸着することを明らかにした.4.重水素化エチレンガスは低摩擦発現時にのみ生成していることから,エチレンに代表される不飽和炭化水素の生成が超低摩擦ナノ界面自己形成に寄与することを明示した.今後は,水素ガス環境におけるCNx膜を用いた超低摩擦発現機構を解明する.そのために,水素ガス中の酸素及び水分をppbオーダで制御可能な試験機での摩擦試験において,水素ガス環境におけるCNx膜の摩擦に及ぼす酸素と水分子の影響を解明する.29年度が最終年度であるため、記入しない。
気相プロセスによる多成分系ナノ粒子の合成と付着・配列

本年度は、本研究の最終年度として、前年度までに検討してきた、単成分系ナノ粒子の合成に関する生成過程の評価の研究をもとにして、主に球形ナノ粒子合成を目的としてプロセスの最適化をはかった。気相プロセスはクリーンで大量の微粒子が合成できるプロセスとして注目されているが、生成粒子の凝集が大きな問題となっている。そこで、本年度は凝集の緩和に重点をおいて研究を行った。具体的には、静電噴霧法を利用して生成する単極荷電イオンを原料ガスとともに、反応炉内へ導入した。そのさい、生成粒子が単極荷電イオンと衝突する、もしくは、イオンを核として粒子が生成するというメカニズムを経て、単極荷電した粒子が生成するために粒子間に静電反発力が働き、粒子間の凝集が緩和されるというものである。本手法はElectrospray Assisted Chemical Vapor Deposition (ES-CVD)法と呼ぶ。このES-CVD法によって、非凝集で球形のシリカ、チタニア、ジルコニアといった各種酸化物のナノ粒子が合成できた。しかも、供給原料濃度を変化させることで40nmから10nmの範囲で粒子径が制御できた。このES-CVD法は非凝集球形ナノ粒子合成のためのひとつの手段として有効な手法であると考えられる。さらに生成粒子はあらかじめ単極荷電粒子であるため、静電気力を利用した静電粒子捕集器により基板上へナノ粒子を付着できた。粒子付着および配列形成に関する研究では、当初、外部の荷電装置および微分型静電分級器の利用によって単極荷電粒子を製造する予定であったが、ES-CVD法により、これらを用いることなく粒子発生装置から粒子付着装置まで一連のプロセスとして扱うことができる。以上のように、本年度は、これまでの粒子合成の評価を基礎とした粒子形態制御と、静電気力による粒子付着制御までのシンプルなプロセスを提案できた。
胎盤絨毛血管の構築特性と異常妊娠との関連について

胎盤絨毛血管は胎児の発育に不可欠な存在であるが、その形成や組織構築の特性については、なお、不明な点が多い。そこで妊娠各時期の胎盤組織について血管形態因子別に観察すると共に種々の組織化学的方法で定量的に絨毛血管の構築の特性を明らかにすることを目的とした。また、これらが妊娠中毒や糖尿病合併などの母体環境変化、あるいは胎児異常とどのように相関するかについて検討を加えた。1.研究方法:研究材料は生理的な発育を示す妊娠14週より妊娠40週に至る胎盤の絨毛幹動脈である。これらはすべて10%中性ホルマリンで固定し、一部の例についてはグルタールアルデヒドおよびオスミウム酸による二重固定を行い、組織化学的検索並びに電顕的検索に供した。組織化学的検索方法:平滑筋細胞にはAzocarmin染色、エラスチンにはWeigert染色、コラーゲンにはVan Gieson染色、酸性ムコ多糖類にはAlican Blue染色、糖蛋白にはPAS染色、細胞核にはSchiff染色を行った。これらにつき1検体当り平均20カウントスキャンニングをMMSPによって特性波長で吸光度で測定し、吸光度をコンピューター処理後、X-Yプロッターで分析した。2.研究成績:(1)平滑筋細胞:正常妊娠14週時では平均20%Eで、妊娠が進むにつれて増量し続けた。一方、中毒症胎盤では平滑筋細胞の異常増生がみられ、正常例に比べて明らかな変値を示した。(2)エラスチン:正常妊娠14週では平均3.6%Eで、その後も増量を続けた。一方、中毒症でも正常例と大差は認められなかった。(3)コラーゲン:正常妊娠14週では僅か13%Eに過ぎないが、妊娠末期では60%Eに達した。一方、中毒症例では正常例を大幅に上まわって増加していた。(4)酸性ムコ多糖類:正常例に比し、中毒症例は増加していた。〔まとめ〕中毒症胎盤動脈は正常胎盤絨毛動脈の加齢の域をこえて、動脈硬化に至っていることが判明した。
ゼブラフィッシュを用いた嗅覚神経回路形成の分子メカニズムの解析

前年度までに樹立したトランスジェニックゼブラフィッシュ(嗅細胞軸索をGFP誘導体で可視化したもの)を軸索ガイダンスリセプターであるRobo2の機能欠損変異体(astray)と交配し、軸索の伸長過程を詳細に解析することで、嗅細胞軸索の糸球特異的投射の分子機構について以下の知見を得た。1.Robo2は発生初期の嗅上皮に一過的に発現し、その機能欠損変異体astrayでは初期の嗅細胞軸索が本来の経路からそれて嗅球以外の脳の領域に侵入する。2.Robo2のリガンドである軸索反発性因子Slitはゼブラフィッシュでは4種類存在し、それぞれ異なる発現パターンを示すが、それらはすべて嗅細胞軸索の伸長経路を取り囲むように局在している。3.内在性のSlit濃度勾配を打ち消すために、ヒートショックプロモーター用いてSlit2を体全体で強制発現させると、嗅細胞軸索はastray変異体と類似の投射異常を示す。すなわち、発生初期の嗅細胞軸索が本来の経路からそれて嗅球に正しく到達することができずに脳の他の領域に侵入する。4.astray変異体の稚魚では、嗅細胞軸索が投射する嗅球内の糸球前駆体の形成が不全である。5.嗅細胞は神経細胞の中でも例外的に生涯を通じて新生するにもかかわらず、astray変異体の発生初期の投射異常はその後の成熟過程で修復されず、成魚でも嗅上皮と嗅球を結ぶ神経配線様式に異常が認められる。これらの知見は、Robo-Slitシグナルが発生初期の嗅細胞軸索を正しく嗅球へと導くために必須であることを示すと共に、「発生初期の神経接続が、正しい神経ネットワーク構築のための"足場"となる」という概念を支持するものである。嗅覚神経回路の形成過程を詳細に解析するために、嗅神経軸索を可視化したトランスジェニックゼブラフィッシュの作製を行った。脊椎動物で嗅細胞特異的に発現することが知られているolfactory marker protein (OMP)のゼブラフィッシュorthologを同定し、OMPプロモーターの制御下に膜移行型yellow fluorescent protein (YFP-mem)を発現するトランスジェニック系統を樹立した。リポーターの発現を解析したところ、受精後24時間でolfactory placode内の、樹状突起を持たないパイオニアニューロンで発現が観察された。30時間前後からolfactory pitへ樹状突起を伸ばした感覚神経細胞(嗅細胞)での発現が観察され、その数は発達に伴って増加した。嗅神経軸索は脳内に侵入する前に一端集束し、侵入後に嗅球全体に分散して糸球体様の構造を形成した。受精後3日目までには、複数の糸球体構造がはっきりと観察された。以上のように、得られたトランスジェニック系統は、嗅神経軸索の嗅球への投射過程を生きたまま詳細に観察することができ、嗅神経回路形成の分子メカニズムを解析する上で有用であることが示された。また、特定の匂い分子受容体を発現する嗅細胞の投射パターンを解析するために、匂い分子受容体遺伝子クラスターを含む約100kbのBAC(bacterial artificial chromosome)クローンを単離し、大腸菌を用いた相同組み換え法により特定の匂い受容体をリポーター遺伝子に置換した。得られたBACトランスジーンを受精卵にマイクロインジェクションしたところ、一部の嗅細胞でリポーター遺伝子が発現し、それらの軸索は特定の糸球体サブセットに投射した。現在、BACトランスジーンをゲノムに組み込んだトランスジェニック系統の樹立を行っている。哺乳類では、繊毛を持つ嗅細胞(繊毛細胞)は嗅覚器に存在し、微絨毛を持つ嗅細胞(微絨毛細胞)は別の感覚器である鋤鼻器に存在する。一方魚類では鋤鼻器は存在せず、繊毛細胞および微絨毛細胞は単一の嗅覚器に混在する。これらの機能的に異なる嗅細胞サブセットの軸索投射パターンを解析するために、嗅細胞サブセット特異的プロモーターの制御下に蛍光蛋白質リポーター(YFP)を発現するトランスジェニックゼブラフィッシュの作製を行った。まず、in situ hybridization法により、olfactory marker protein(OMP)とtransient receptor potential(TRP)チャネルがそれぞれ特定のサブセットに発現することを見いだした。前年度までに樹立したOMP-YFPトランスジェニックフィッシュを解析したところ、YFPによって可視化された繊毛細胞の軸索は嗅球の特定の糸球サブセットに投射することが明らかになった。さらに、TRPチャネルプロモーターをクローニングし、TRP-YFPトランスジェニックフィッシュを樹立して軸索の投射パターンを解析した。TRP-YFPでラベルされた微絨毛細胞の軸索は嗅球のOMP-YFP糸球とは異なる糸球サブセットヘ投射することが明らかになった。樹立した2種類のトランスジェニック系統は、嗅細胞軸索の嗅球への投射過程を生きたまま観察することができ、嗅神経回路形成の分子メカニズムを解析する上で有用である。そこで、既知の突然変異体と嗅神経可視化トランスジェニック系統を交配して軸索投射の過程を観察した。その結果、免疫グロブリンスーパーファミリーに属する軸索ガイダンスリセプターの変異体において、嗅細胞軸索の投射異常が起こることを見いだした。現在、この変異体における詳細な軸索伸長過程の観察と分子メカニズムの解析を行っている。前年度までに樹立したトランスジェニックゼブラフィッシュ(嗅細胞軸索をGFP誘導体で可視化したもの)を軸索ガイダンスリセプターであるRobo2の機能欠損

変異体(astray)と交配し、軸索の伸長過程を詳細に解析することで、嗅細胞軸索の糸球特異的投射の分子機構について以下の知見を得た。1.Robo2は発生初期の嗅上皮に一過的に発現し、その機能欠損変異体astrayでは初期の嗅細胞軸索が本来の経路からそれて嗅球以外の脳の領域に侵入する。2.Robo2のリガンドである軸索反発性因子Slitはゼブラフィッシュでは4種類存在し、それぞれ異なる発現パターンを示すが、それらはすべて嗅細胞軸索の伸長経路を取り囲むように局在している。3.内在性のSlit濃度勾配を打ち消すために、ヒートショックプロモーター用いてSlit2を体全体で強制発現させると、嗅細胞軸索はastray変異体と類似の投射異常を示す。すなわち、発生初期の嗅細胞軸索が本来の経路からそれて嗅球に正しく到達することができずに脳の他の領域に侵入する。4.astray変異体の稚魚では、嗅細胞軸索が投射する嗅球内の糸球前駆体の形成が不全である。5.嗅細胞は神経細胞の中でも例外的に生涯を通じて新生するにもかかわらず、astray変異体の発生初期の投射異常はその後の成熟過程で修復されず、成魚でも嗅上皮と嗅球を結ぶ神経配線様式に異常が認められる。これらの知見は、Robo-Slitシグナルが発生初期の嗅細胞軸索を正しく嗅球へと導くために必須であることを示すと共に、「発生初期の神経接続が、正しい神経ネットワーク構築のための"足場"となる」という概念を支持するものである。
くさび状欠損の発現機序と効果的な新接着修復技法の開発

主に不適切な歯ブラシ磨耗により歯冠の頬舌側歯頚部に頻発する実質欠損は、ほとんどの症例が臨床的には無症状に経過するが、冷水に対する過敏を訴えたり、実質欠損が歯牙を破折するほど拡大したり、欠損歯質が強く着色した場合には、食物の貯留や審美障害を改善するために当然修復操作が必要になる。従来、このような症例には接着性コンポジットレジンが最も広く用いられてきた。本研究では、歯頚部欠損を構成する象牙質に対する接着性を健全象牙質と比較検討した。口腔内で形成されたと推測される歯頚部欠損を有する技去歯、および、健全な歯牙の歯頚部に試作ダイヤモンドポイントを用いて楔状の実質欠損を作成した窩洞を、EDTAによるコンディショニングの後にglyceryl mono-methacrylate水溶液によるプライミングを行い、Clearfil Photo Bondを塗布してSilux Plusを填塞した。コンポジットレジン硬化直後に窩洞断面を作成し、断面上で観察されたコントラクションギャップの最大幅を計測した。その結果、試作デンティンボンディングシステムを用いた場合には、いずれの窩洞においてもギャップはまったく観察されず、完全な窩洞適合性が観察された。しかしながら、デンティンプライミングを省略すると、健全象牙質窩洞ではすべての試片でギャップが形成されたのに対して、歯頚部欠損を有する窩洞では、10本の試片のうち7本の試片ではギャップが全く観察されなかった。走査型電子顕微鏡による観察では、歯頚部欠損を有する窩洞では象牙細管がさまざまな形状を示す沈着物によって閉塞し、物質透過性が低下している構造が観察された。すなわち、デンティンボンディングの成立には、象牙質の透過性を抑制する効果が重要な因子となり、プライミングは、透過性をさらに低下させることがその作用機序であると推測された。歯冠の歯頚部に多発する楔形の実質欠損は、単純に歯ブラシを主とする機械的な磨耗が主因と考えられてきた。しかしながら、近年、歯頚部に集中した咬合圧が歯質を崩壊させることによって実質欠損を形成する、いわゆるアブフラクション説が報告され、従来の予防法や修復法では解決しきれない症例が見られることが確認されている。本年度の研究成果では、実験的な繰り返し荷重によって実際に歯頚部に実質欠損が形成できるか否かについての結論は得られなかった。しかしながら、実際に歯頚部に欠損を有する患者は欠損を持たない患者よりも有意に歯ブラシ圧が高いことが明らかになった。さらに、このような実質欠損を、コンポジットレジンを主とする接着修復物を用いて修復し、その性能を検討した結果、フッ素を除放する材料では、耐酸性の層が形成されるのに対して、コンポジットレジンを用いると、このような層は形成されないこと、欠損部表層のコラーゲン層が接着を阻害すること、さらに欠損部歯質への接着性が低下していることが明らかになった。しかしながら、一方では、このような歯質、いわゆる硬化象牙質に対するレジンの接着性は健全象牙質よりも優れているという結果も得られており、最終的な評価は結論付けられていない。また、修復材料として、flowable resin compositeの有効性が確認された。

本研究では、歯頚部欠損を構成する象牙質に対する接着性を健全象牙質と比較検討した。口腔内で形成されたと推測される歯頚部欠損を有する抜去歯、および、健全な歯牙の歯頚部に試作ダイヤモンドポイントを用いて楔状の実質欠損を作成した窩洞を、EDTAによるコンディショニングの後にglyceryl mono-methacrylate水溶液によるプライミングを行い、Clearfil Photo Bondを塗布してSilux Plusを填塞した。コンポジットレジン硬化直後に窩洞断面を作成し、断面上で観察されたコントラクションギャップの最大幅を計測した。その結果、試作デンティンボンディングシステムを用いた場合には、いずれの窩洞においてもギャップはまったく観察されず、完全な窩洞適合性が観察された。しかしながら、デンティンプライミングを省略すると、健全象牙質窩洞ではすべての試片でギャップが形成されたのに対して、歯頚部欠損を有する窩洞では、10本の試片のうち7本の試片ではギャップが全く観察されなかった。走査型電子顕微鏡による観察では、歯頚部欠損を有する窩洞では象牙細管がさまざまな形状を示す沈着物によって閉塞し、物質透過性が低下している構造が観察された。すなわち、デンティンボンディングの成立には、象牙質の透過性を抑制する効果が重要な因子となり、プライミングは、透過性をさらに低下させることがその作用機序であると推測された。