hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経変性疾患における精神症状発症機序の分子生物学的解明(歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症の遺伝子異常と遺伝子発現について)

歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症(DRPLA)は、日本人に多い常染色体優性遺伝性神経変性疾患であり、12番染色体短腕にあるDRPLA遺伝子のCAG繰り返し配列が異常伸張することによって生じる。この遺伝子変異と臨床症状との関連性については確認されたが、選択的神経細胞死が起こる分子的機構については未だ不明である。今回の私の研究では、本疾患の選択的細胞死に遺伝子転写系が関与していないかどうかを調べる目的で、DRPLA患者7名及び対照患者10名の剖検組織を用いてDRPLA遺伝子mRNAの発現を解析した。インフォームドコンセントを得た死亡患者の剖検組織からRNAを精製し逆転写酵素でDNAを作成したのちに、DRPLA遺伝子mRNA量をβ-アクチンの発現量を指標として調べた。その結果、1)ゲノムDNAのCAG繰り返し回数は細胞間、組織間で異なっており、脳では特にその繰り返し回数が多いことがわかっているが、その繰り返し回数は、ゲノムDNAとmRNAではほとんど同じでありよく保存されていた。2)DRPLAmRNAは諸組織で広く発現しており、CAG異常伸張対立遺伝子と正常対立遺伝子の発現量に差はなかった。3)DRPLAおよび対照患者脳では、共にDRPLAmRNAの発現量は他の組織に比べて高かった。4)DRPLA及び正常対照患者患者間のDRPLAmRNAの発現量の差を調べるために、4つの脳部位を用いてその発現量を比較したが、有意差を認めなかった。以上のことから、DRPLA遺伝子のCAG繰り返し配列の異常伸張はDNAからRNAにいたる転写段階では病的意義を与えず、DRPLAにおける選択的細胞死は、遺伝子転写以後の過程で起こるものと推定された。
タンパク質Ｎ末端アセチル化による選択的ミトコンドリア分解の制御

本研究はミトコンドリアを分解対象とした選択的オートファジー経路の一つであるマイトファジーのメカニズムの解明を目指しており、タンパク質N末端アセチル化酵素のNatAに着目して解析を行ってきた。採用年度の最終年では、NatAだけに留まらない新たなマイトファジーの制御機構を見出すことができ、研究を飛躍的に発展させることができた。NatA欠損細胞ではマイトファジーが強く抑制されるが、その一因として、マイトファジーの必須レセプター因子であるAtg32の発現レベルがNatA欠損細胞では低いことを既に明らかにしている。このことから、Atg32の発現量変化がマイトファジーの促進や抑制にクリティカルに作用していることが考えられる。そこで、Atg32の発現制御について詳細な解析を最終年度に試みた。野生型の酵母株が呼吸増殖した際、Atg32は対数増殖期に発現レベルが一過的に上昇し、培養時間が24時間を過ぎた頃から急激にそのレベルが減少する。しかし、ATG32のmRNAの量は呼吸増殖24時間以降も増加するため、この減少制御は転写に対する抑制ではなく、タンパクの分解制御が考えられる。タンパク質の分解制御はオートファジーの他にプロテアソームによる制御が広く知られており、分解対象のタンパク質がユビキチン化を受けることでプロテアソームに認識され、分解される。解析を行った結果、Atg32がユビキチン化され、プロテアソームより分解制御を受けていることが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は選択的ミトコンドリア分解(マイトファジー)のメカニズムの解明を目的としている。その中で、新規のマイトファジー制御因子の候補である、タンパク質N末端アセチル化酵素NatAとマイトファジーの関係性について解析を行っている。過去の解析により、NatAを欠損させた出芽酵母の細胞では、ミトコンドリアの分解が強く抑制されることはわかっていた。しかし、この分解抑制が、ミトコンドリアの液胞内へ取り込みが抑制されているかどうかは確認していなかった。そこで、ミトコンドリアの液胞への取り込みを調べるため、蛍光顕微鏡を用いた解析を行った。結果として、NatAを欠損させた細胞では、ミトコンドリアの液胞への取り込みは確認できなかった。よって、NatAがマイトファジーに影響するタイミングは、液胞への取り込み以前であるということが判明した。さらに、NatA欠損細胞ではマイトファジーの必須因子であるAtg32の発現誘導が部分的に抑制されることを確認し、特に転写レベルにおいて、ATG32のmRNAの発現レベルが顕著に減少していることがわかった。よって、NatAがAtg32の転写制御に関与している可能性が非常に高くなった。次に、NatA欠損細胞において、他のオートファジー関連経路への影響を調べた結果、バルクオートファジーや、タンパク質の選択的オートファジーであるCvt pathwayに関しては大きな影響は確認できなかった。一方で、ペルオキシソームを選択的に分解するペキソファジーは抑制されることを確認した。ミトコンドリアとペルオキシソームというオルガネラの分解が抑制されたことから、NatA欠損はオルガネラの選択的オートファジー共通の制御システムに、何らかの影響を及ぼしている可能性が考えられる。本年度の研究により、NatAがマイトファジーに関与していることがより確からしくなり、詳細な知見を得ることができた。本研究は出芽酵母を用いて、ミトコンドリアの品質管理機構の一つである選択的ミトコンドリア分解(マイトファジー)のメカニズムの解明を目指している。その中で、網羅的スクリーニングにより見出されたマイトファジーの新規制御因子の候補であるタンパク質N末端アセチル化酵素NatAに着目し、解析を行っている。これまで、NatAを欠損した細胞ではマイトファジーが強く抑制されることがわかっている。また、NatA欠損細胞ではミトコンドリアが液胞へ取り込まれないことも確認していた。そこで、NatAがマイトファジーのどこの制御に関与するか詳細な解析を行った。NatAのサブユニットであるNat1とArd1の発現量を調べたところ、両者とも呼吸増殖では、その発現量が減少することがわかった。このことからNatAがマイトファジーの初期段階の制御に関与していることが考えられ、ミトコンドリアが隔離膜で囲まれた構造体(マイトファゴソーム)の形成について解析を行った。結果として、NatA欠損細胞ではマイトファゴソームの形成が損なわれていることがわかった。よって、NatAがマイトファゴソーム形成の制御に関与していることが明らかとなった。次に、マイトファゴソーム形成に必須なAtg32について解析を行った。過去の解析からNatA欠損細胞ではAtg32の発現量が減少することを突き止めている。そこで、Atg32の局在と相互作用についても解析を行った。結果、NatA欠損細胞ではAtg32は野生型と同様のミトコンドリア局在とタンパク質間相互作用を示した。よって、NatAはAtg32の発現制御のみに関与していることが明らかとなった。また、NatA欠損細胞でAtg32の発現量を上昇させると、マイトファジーが部分的に回復したことから、NatA欠損によるマイトファジーの強い抑制は、Atg32の発現量の低下が一つの要因であることがわかった。本年度の研究において、NatAのマイトファジー制御に関与する詳細な知見をより得ることができた。

NatA欠損細胞ではミトコンドリアが隔離膜で囲まれるマイトファゴソーム形成に障害があることが明らかとなり、NatAが作用するマイトファジーの制御ステップを詳細に突き止めた。そのマイトファゴゾーム形成に必須のタンパク質であるAtg32の機能制御についても、前年度よりさらに踏み込んだ解析を行った。その結果、NatA欠損細胞ではあAtg32の局在や相互作用に影響はなく、発現量のみが影響を受けることがわかった。NatA欠損細胞ではAtg32の発現レベルが低下する。反対に、NatA欠損細胞でAtg32の発現量を上げるとマイトファジーが部分的に回復することもわかり、NatAがAtg32の発現制御を介してマイトファジーのコントロールに関与していることが確からしくなった。よって今期までの研究で、NatAのマイトファジーへの作用ポイント、そしてその分子メカニズムの一端を解明することができた。そしてこれらの研究成果は原著論文として国際学術雑誌のJournal of Biological Chemistryに掲載された。このように、当初に計画していた予定よりも、早く研究が進んでいると考えられる。本研究はミトコンドリアを分解対象とした選択的オートファジー経路の一つであるマイトファジーのメカニズムの解明を目指しており、タンパク質N末端アセチル化酵素のNatAに着目して解析を行ってきた。採用年度の最終年では、NatAだけに留まらない新たなマイトファジーの制御機構を見出すことができ、研究を飛躍的に発展させることができた。NatA欠損細胞ではマイトファジーが強く抑制されるが、その一因として、マイトファジーの必須レセプター因子であるAtg32の発現レベルがNatA欠損細胞では低いことを既に明らかにしている。このことから、Atg32の発現量変化がマイトファジーの促進や抑制にクリティカルに作用していることが考えられる。そこで、Atg32の発現制御について詳細な解析を最終年度に試みた。野生型の酵母株が呼吸増殖した際、Atg32は対数増殖期に発現レベルが一過的に上昇し、培養時間が24時間を過ぎた頃から急激にそのレベルが減少する。しかし、ATG32のmRNAの量は呼吸増殖24時間以降も増加するため、この減少制御は転写に対する抑制ではなく、タンパクの分解制御が考えられる。タンパク質の分解制御はオートファジーの他にプロテアソームによる制御が広く知られており、分解対象のタンパク質がユビキチン化を受けることでプロテアソームに認識され、分解される。解析を行った結果、Atg32がユビキチン化され、プロテアソームより分解制御を受けていることが示唆された。マイトファジーに重要な役割を果たすNatAとその欠損変異体の解析を進めた結果、詳細な知見と新たな知見の両方を得ることができ、今後の研究をより具体的な方向へと推し進めることが可能となった。NatA欠損細胞において、ミトコンドリアの液胞への取り込みが確認できなかったことから、NatAがマイトファジーの初期段階に関与していることが示唆された。このことから、今後の解析範囲を限定することができたと考える。また、マイトファジーの必須因子
13-14世紀ペルシア語文化圏における時間計測の精密化について

当該研究最終年度となった本年度は、これまでの研究成果を形にすることに力を注いだ。12月にイスタンブルで開催された国際会議が、この研究の成果を、13-14世紀のペルシア語文化圏の歴史学ー特に科学史ーを専門とする専門家たちの前で、自らの研究成果を公表する機会となった。そこで、この時代のペルシア語文化圏においては、その西方のアラビア語文化圏において大いに発展を見せた礼拝時間計測のための学である、計時学の発展を示すような文献およびその担い手に関する記述が見出されないこと、そしてその所以がこの時期のイスラム教文化圏東西(西:マムルーク朝、東:イル・ハン朝)の政治的分裂に起因する天文学研究の差異化にあることを論じた。この発表を聞いた専門家たちは、東方のペルシア語文化圏において、計時学文献や計時官が見られないのは非常に面白い現象であり、それについて分析する必要・価値が大いにあるとする一方で、この種の研究はいまだ途に就いたばかりであり、特に中東諸国にはいまだに手つかずの文献が数多く眠っており、今後の史料の発見次第では、この議論が覆る可能性があること、原典研究をさらに進めていかねばならないことを指摘した。そうしたうえで特に研究が必要とされる文献ジャンルとして、ペルシア語のズィージュ/天文表が挙げられた。これは当時のペルシア語文化圏を代表する天文書のジャンルであり、この精査なくして、この地域の天文学史研究の進展は望めないということであった。まずはその基礎研究が必要とされており、特に信頼できる校訂テキストの刊行が挨たれている。こうした議論も意識しつつ、イル・ハン朝期に非常に影響力を持った『イル・ハン天文表』に見える中国暦の校訂英訳注を行い、前近代科学史研究についての国際誌SCIAMVSにて発表した。(抄録なし)(抄録なし)23年度は、そのほとんどをイランのテヘラン大学科学史研究所で過ごし、来年度以降の研究の基盤形成に力を注いだ。具体的には、首都のテヘランを中心として、イラン各地にある図書館を回り、天文学関係の写本を収集した。その他、イランの学術機関を巡り、当地の研究者との交流を通じて研究の視野を広げ、それを自らの研究に反映させていった。研究面では、主題である13-14世紀のペルシア語文化圏の天文学の状況をより通時代的に捉えるため、まずは近代以降のペルシア語天文学文献に注目した。具体的には現在知られる限りでは最も早く西洋の新天文学を反映させたペルシア語天文訳書である『形象学訳稿Tarjome-ye Hei'at』(1818年)の孤写本を研究した。この作品は従来からその存在は知られていたものの、学術的な研究の対象になったことはなかった。今年度の学術成果は主にこの史料の読解・研究から得られた知見を基に組み上げられたものである。後に外務大臣を務めることになるミールザー・マスウード(1791-1849年)によって著された『形象学訳稿』はガージャール朝期(1796-1925年)のイランにおける近代天文学受容の端緒であり、しかも孤立した存在ではなく、それと後代の天文学者や天文書との間の繋がりを見出すことのできるものであった。こうした事実を東京大学東洋文化研究所で行われたセミナーにおいて発表した。さらに、イラン地域における近代天文学受容の在り方を他地域のそれと比べる試みも行った。比較対象としたのは日本である。日本では18世紀後半にオランダ語文献を通じてケプラー以降の近代天文学の成果が移入される。地理的にも遠く離れ、天文学的伝統も相当に異なっていた両国であったが、近代天文学の導入には幾つもの興味深い共通点を指摘することができる。異なる天文学的伝統を持つ両地域が、同時期に似たような形で西欧科学に引き付けられていく。こうした現象を「近代の引力」と表現し、それを題名とした報告を行った。本年度は前年のイラン滞在で収集した史料を解析し、作業仮説を提示、各地の学会でその成果を報告することとなった。前年度のイラン滞在において、同地に所蔵される13-14世紀に記された天文学関係の文献は本科研のテーマである時間計測の精緻化に直接関係のある「計時学」に関するものは圧倒的に少なく、逆に天の構造を幾何学モデルによって説明しようとする「形象学」関係の文献が多いことが分かった。こうした「計時学」関連の文献の不在と「形象学」関連の文献叙述の隆盛をどのように説明すればよいのか。この問いに基づいて、本年度の研究は展開された。イスラム教普及地域の西側にあたるアラビア語文化圏で「計時学」に根本的な変化が起こり、礼拝時間の決定に数理天文学が用いられるようになった13-14世紀において、同様の変化を東側のペルシア語文化圏で看取することは困難であった。こうした天文学の差異化の所以を、13世紀にはじまるモンゴルの侵攻に求めた。1260年のアイン・ジャールートの戦いでの敗北によってモンゴルの侵攻はシリアで食い止められ、以後イル・ハン朝とマムルーク朝とのシリアにおける政治境界がアラビア語・ペルシア語両文化圏を隔てる文化的境界ともなった。知的領域においてスンナ派イスラムの優位に疑う余地が無かったアラビア語文化圏においてはイスラム法学の枠組みの中で天文学も研究され、法学における天文学的議題は礼拝時間やラマダンの終了時、礼拝方向の決定であった。

こうした法学との強い結びつきの中で天文学の一分野である「計時学」も大いに発展し、この時代以降に時間計測の精緻化を生むこととなる。翻って、東のペルシア語文化圏ではアッバース朝の滅亡とその後のモンゴルという異教の王の支配によってスンナ派が正統の地位から滑り落ち、百家争鳴の様相を呈する。この地において天文学は、こうした宗教論争の「武器」として神学や哲学と結びつきを強め、宗教・宗派の根本にかかわる世界の成り立ちを説明するものとして天文学のなかでも「形象学」が重視され大いに研究される。このような他の学問との結びつきの違いによる天文学の差異化、そして、その原因をモンゴルの侵攻に求めることはこれまで語られてこなかった新知見であり、こうした成果を学会で問うた.当該研究最終年度となった本年度は、これまでの研究成果を形にすることに力を注いだ。12月にイスタンブルで開催された国際会議が、この研究の成果を、13-14世紀のペルシア語文化圏の歴史学ー特に科学史ーを専門とする専門家たちの前で、自らの研究成果を公表する機会となった。そこで、この時代のペルシア語文化圏においては、その西方のアラビア語文化圏において大いに発展を見せた礼拝時間計測のための学である、計時学の発展を示すような文献およびその担い手に関する記述が見出されないこと、そしてその所以がこの時期のイスラム教文化圏東西(西:マムルーク朝、東:イル・ハン朝)の政治的分裂に起因する天文学研究の差異化にあることを論じた。この発表を聞いた専門家たちは、東方のペルシア語文化圏において、計時学文献や計時官が見られないのは非常に面白い現象であり、それについて分析する必要・価値が大いにあるとする一方で、この種の研究はいまだ途に就いたばかりであり、特に中東諸国にはいまだに手つかずの文献が数多く眠っており、今後の史料の発見次第では、この議論が覆る可能性があること、原典研究をさらに進めていかねばならないことを指摘した。そうしたうえで特に研究が必要とされる文献ジャンルとして、ペルシア語のズィージュ/天文表が挙げられた。これは当時のペルシア語文化圏を代表する天文書のジャンルであり、この精査なくして、この地域の天文学史研究の進展は望めないということであった。まずはその基礎研究が必要とされており、特に信頼できる校訂テキストの刊行が挨たれている。こうした議論も意識しつつ、イル・ハン朝期に非常に影響力を持った『イル・ハン天文表』に見える中国暦の校訂英訳注を行い、前近代科学史研究についての国際誌SCIAMVSにて発表した。当初より初年度に当たる23年度においては、イランのテヘラン大学科学史研究所に滞在し、今後の研究に必要な史料を収集すること、および当地の研究者との交流を通じて情報収集を行い、研究に対する自らの視野を拡げることを目標としていた。1年におよぶ当地での研究を経て、天文学関係の写本を中心に多くの史料を収集することができ、また今後の研究に資する情報や人脈を獲得することができた。そうしたことから、初年度を終えた段階ではおおむね順調に進展しているとの自己評価を下した。本年度は、前年に行ったイランでの資料調査に基づき、それを分類・解析したうえで、その成果を学会で問うことを目標としていた。結果として、海外・国内併せて5つの場所で自らの成果を発表することが出来、そこでの議論を通じて、自らの仮説をさらに深めることが出来た。従って、本年度の成果は来年度に目標としている、成果の論文化のための重要なステップとなるものであり、その意味で計画はおおむね順調に進展しているといえる。(抄録なし)
２型糖尿病での膵ラ氏島内マクロファージ浸潤の分子機構の解明とその予防戦略の構築

2型糖尿病での膵β細胞からのインスリン分泌不全の成因について、膵ラ氏島へのマクロファージの浸潤を惹起するMCP-1分泌動態を検討したところ、高濃度のパルミチン酸負荷による増大を認めた。一方で抗酸化物質のアスタキサンチンはこの増大を抑制するとともに、膵β細胞内小胞体ストレスも減弱させた。したがって、飽和脂肪酸負荷によって生じる内因性酸化ストレスの増大を抑制することが、膵β細胞の機能保護につながる可能性が考えられた。2型糖尿病の発症機構の一つに、膵β細胞からのインスリン分泌不全の存在が知られているが、その成因の一部に糖尿病状態下での膵ラ氏島へのマクロファージの浸潤が関与する可能性が指摘されている。私達のこれまでの検討のなかで、この浸潤に関連すると考えられるMCP-1や、血管新生因子のVEGFが膵β細胞に発現しており、これらの放出が糖尿病状態下に増加することを見出している。そこで、なかでもVEGF放出増大のメカニズムを明らかにする目的で、まず膵β細胞と同様にVEGFを強く発現し放出することが知られている3T3L1脂肪細胞を用いて、以下の検討を加えた。高濃度(0.3mmol/l)パルミチン酸存在下に3T3L1脂肪細胞を48時間培養すると、その肥大化ならびに内因性酸化ストレスの増大とともに、細胞からのVEGF放出は1.4倍へと有意に増加した。また細胞内情報伝達系の検討では、AκtのSer473のリン酸化の増強を認めたが、このリン酸化の増強とVEGF放出増加は、ともにPI3K阻害薬のLY294002やwortmanninにより有意に低下した。以上により、これらの機構の制御には、少なくとも内因性のPI3K依存性経路が関与している可能性が考えられた。そしてこの機序は、慢性炎症に関与する代表的なケモカインの1つとして、脂肪細胞より同様に内因性酸化ストレスの増大にて放出が増加することを私達が数年前に見出した(Am. J. Physiol. 294 : E898-E909, 2008)、MCP-1の制御に関与しているJNK-ならびにIκB依存性経路とは、明らかに異なっていた。したがって、上述の脂肪細胞と同様の内因性機序が、膵β細胞においても作動していることが考えられることから、今後は膵β細胞株のMIN6細胞や単離膵ラ氏島を用いて、MCP-1ならびにVEGF放出増加の機序の解明と、その変化に対する予防戦略の構築を進める必要がある。2型糖尿病の膵ラ氏島では、マクロファージの浸潤に伴い慢性的な炎症が惹起され、インスリン分泌不全が生じると想定される。一方で、抗酸化物質のAstaxanthin(AX)は脂肪組織において慢性炎症を改善させると報告されている。そこでβ細胞株MIN6にパルミチン酸(PA)を負荷し、慢性炎症惹起の鍵因子であるMCP-1の分泌動態を解析するとともに、これに対するAXの影響とその機序を検討した。方法としては、(1)MIN6細胞を10μMのAXにて前処置した後、0.3mM PA、0.3mM H2O2を添加し24時間後のMCP-1分泌量を解析した。(2) MIN6細胞をJNK阻害剤のSP600125にて前処理後PAで刺激し、MCP-1の分泌量を解析した。またAXで前処理後、PA刺激によるJNKのリン酸化も評価した。その結果、(1)対照群と比しPA添加群においてMCP-1分泌量は1.5倍へと増大したが(p<0.05)、AX処理により減少した(p<0.05)。またH2O2刺激によりMCP-1分泌量は1.4倍に増大したが(p<0.05)、AX処理で減少した(p<0.05)。(2) PAで増大したMCP-1の分泌はSP600125処理で減少した(p<0.01)。また、PAにより1.4倍へ増大したJNKのリン酸化(p<0.05)もAX処理により減少した(p<0.01)。したがって、(1)パルミチン酸はMIN6細胞においてJNK経路の活性化を介しMCP-1分泌を増大させる。よって、糖尿病状態下ではβ細胞からのMCP-1分泌が増大することで膵ラ氏島へのマクロファージ動員が生じると考えられた。(2)Astaxanthinは内因性酸化ストレスの減弱によるJNK経路の不活化を介してMCP-1分泌を低下させ、膵保護作用を発揮する可能性が推測された。2型糖尿病に認められるインスリン分泌不全の成因の1つとして、膵ラ氏島へのマクロファージの浸潤に伴う慢性的な炎症の惹起による膵β細胞機能不全が想定されている。そこでβ細胞株MIN6に飽和脂肪酸の0.3mMパルミチン酸(PA)を24時間にわたり負荷し、慢性炎症惹起の鍵因子であるMCP-1の分泌動態を検討したところ、内因性酸化ストレスの増大(p<0.01)とともにMCP-1分泌の増加を認めた(p<0.05)。次にMIN 6細胞を抗酸化物質である10μMAstaxanthin (Ax)で前処理したところ、PA負荷で増大したJNKのリン酸化(p<0.05)の有意な抑制(p<0.01)とともに、MIN 6細胞からのMCP-1分泌の減少を認めた(p<0.05)。

さらに、細胞内小胞体ストレスのマーカであるCHOPの発現についても、PA負荷にて有意に増大(p<0.05)したものの、Ax前処理で明らかな減少を示した(p<0.05)。一方で、細胞防御系としてのオートファジー機構のマーカーであるlight chain (LC)3-IのLC3-IIへの変換について検討したところ、PA負荷により代償的な変換の増強を認めた(p<0.01)。またこの増強は、Ax前処理により明らかに解除された(p<0.01)。同様にp 62発現についても検討を加え、PA負荷による有意な増強(p<0.05)と、Ax前処置によるその抑制を認めている(p<0.05)。以上の結果より、(1)膵β細胞へのパルミチン酸の長時間曝露は、JNK経路の活性化を介してMCP-1分泌を増大させる。(2)AstaxanthinはJNKの不活化を介してMCP-1分泌を低下させるとともに、細胞内小胞体ストレスを減弱させる。(3)一方で、細胞防御系のオートファジー機構に対しては、パルミチン酸負荷への代償的な増強機転を、Astaxanthinは解除する方向に作用した。2型糖尿病での膵β細胞からのインスリン分泌不全の成因について、膵ラ氏島へのマクロファージの浸潤を惹起するMCP-1分泌動態を検討したところ、高濃度のパルミチン酸負荷による増大を認めた。一方で抗酸化物質のアスタキサンチンはこの増大を抑制するとともに、膵β細胞内小胞体ストレスも減弱させた。したがって、飽和脂肪酸負荷によって生じる内因性酸化ストレスの増大を抑制することが、膵β細胞の機能保護につながる可能性が考えられた。膵β細胞に発現している多くのサイトカインの放出機構の解明と、糖尿病状態やそれにともなう慢性炎症の存在、あるいは内因性酸化ストレスの増大が、これらの放出に及ぼす影響を検討することを本研究の目的としている。今回は膵ラ氏島へのマクロファージの浸潤を促進するMCP-1に焦点を絞り、内因性酸化ストレス増大との関連を検討した。しかしながら、他の多くのサイトカインに関する検討が引き続き早急に必要である。内科学、糖尿病学膵β細胞株(MIN6)を用いて得ることが出来た今回の成績が、糖尿病状態下あるいは2型糖尿病モデル動物からの単離膵ラ氏島を用いた検討においても再現されることを次に確認する。さらに今回の研究計画では、糖尿病状態下のmetabolic profileを改善することが知られているHSP72の役割を明らかにすることが主な目的であるため、41°Cの温熱刺激による膵β細胞でのHSP72の増加を確認するとともに、この改善効果のメカニズムを多画的に検討していくこととする。膵β細胞に発現している多くのサイトカインの放出機構の解明と、糖尿病状態やそれにともなう慢性炎症が、これらの放出に及ぼす影響を検討することを本研究の目的としている。当初よりこれらの細胞系や単離膵ラ氏島での検討を開始する予定としていたが、その前に予備的な検討を、同様に多くのサイトカインを放出し、これらが2型糖尿病の病態に関与することが知られている脂肪細胞でまず開始し、膵β細胞での検討のための基礎データとすることとした。これらの知見は研究の発展にともない、膵β細胞での機構との共通点や相違点を明らかにする予定であることから、今後とも2型糖尿病の発症機序や病態の解明に重要な役割を果たすものと予想される。当初より3年間にわたる研究計画であり、また予定通りの予算執行となったため、3年目の研究に使用するための助成額として計上している。脂肪細胞を用いて得ることが出来た予備的な成績をもとにして、今年度からは膵β細胞系や単離膵ラ氏島を用いた本格的な検討を進める。当初の予定において、平成25年度より開始することとしていた研究計画を、今年度から順次実施する。
根管内破折したニッケルチタンファイルを腐食させることで除去を容易にする方法の確立

NiTiファイル破折片の腐食溶解に要する時間は、溶液温度の上昇・溶液への通電で短縮することが明らかとなった。そして、間欠的な浸漬でも腐食溶解が認められ、臨床における1回の治療時間を考慮した場合でも、ファイル破折片の腐食溶解が可能であることが明らかとなった。また、ファイルの表面性状は、NaClOを含む溶液による腐食溶解の開始に影響を及ぼし、NaFを含む溶液には影響を及ぼさないことが示唆された。【目的】申請者はこれまでの研究によって、2種類の溶液への324時間の浸漬によってNiTiファイル破折片を腐食溶解することを明らかにした。しかし、3時間という長さを考えた場合、臨床における1回の治療時間としては長すぎるため、臨床応用に適しているとは言い難い。そこで平成22年度の研究では、適切な溶液温度の条件を模索し、ファイルの腐食溶解に要する時間の短縮について検討した。【方法】未使用である3種類のNiTiロータリーファイルを使用した。それぞれ先端から5mmの部位をバイスで固定し、回転して破断させたものを試料とした。浸漬薬剤には、10%(w/v)次亜塩素酸ナトリウム溶液に19%(w/v)塩化ナトリウムを加えて調製した薬液(以下NCN)と、pH4.5に調整したリン酸酸性2%(w/v)フッ化ナトリウム溶液(以下APF)を、それぞれ1試料当たり5ml用いた。薬液温度は、25、37、45、60°Cの4条件を設定し、NCNおよびAPFにそれぞれの温度条件で浸漬した。そして、1、3、6、24時間後の経時的な重量変化を測定し、さらに3時間後における破断側についてSEM像および3次元表示による観察を行った。[結果]NiTiファイル破折片は、NCNおよびAPFにおいて、薬液温度の上昇にともない重量減少が速く認められた。また、25°CのNCNに浸漬したファイルは溶解が認められなかった。SEM像および3次元表示による観察では、薬液温度を上昇させたものほど溶解速度が促進した様相が認められた。[結論]以上のことから、NCNおよびAPFにおいて、薬液温度を上昇させることは、浸漬させたNiTiファイル破折片の腐食溶解に要する時間を短縮させることが明らかとなった。破折ファイルの除去法を確立するためには、臨床における治療時間の短縮が不可欠であり、本年度の結果は極めて重要である。[目的]申請者はこれまでの研究によって、2種類の薬液への324時間の浸漬によってNiTiファイル破折片が腐食溶解することを明らかにした。しかし、臨床における1回の治療時間としては長すぎるため、臨床応用に適しているとは言い難い。そこで平成23年度の研究では、より臨床的な条件として、ファイルの表面状態が腐食溶解に及ぼす影響と、間欠的な浸漬がファイルの腐食溶解に及ぼす影響を検討した。[方法]未使用の表面状態が異なる2種類のNiTiロータリーファイルを使用した。先端から5mmの部位において回転して破断させたものを試料とした。浸漬薬液には、10%(w/v)次亜塩素酸ナトリウム溶液に19%(w/v)塩化ナトリウムを加えて調製した薬液(以下NCN)と、pH4.5に調整したリン酸酸性2%(w/v)フッ化ナトリウム溶液(以下APF)を、1試料当たり5ml用いた。薬液温度は37°Cに設定し、NCNおよびAPFにそれぞれ浸漬した。そして、1、3、6、24時間後の経時的な重量変化を測定し、SEMによる観察を行った。また、NCNおよびAPFに1時間ごとに間欠的に浸漬し、経時的な重量変化を測定した。[結果]NiTiファイル破折片は、NCNへの浸漬において、ファイル表面が電解研磨処理されているものは腐食溶解を示さなかったが、APFにおいてはファイルの表面状態によらず腐食溶解を示した。また、間欠的な浸漬を行った場合においても、連続的に浸漬した場合と同様の腐食溶解が認められた。[結論]ファイルの表面性状は、NCNによる腐食溶解の開始に影響を及ぼし、APFには影響を及ぼさないことが示唆された。また、臨床における1回の治療時間を考慮した場合でも、ファイル破折片の腐食溶解が可能であることが明らかとなった。破折ファイルの除去法を確立するためには、臨床応用に適した条件が必要であり、本年度の結果は極めて重要である。[目的]申請者はこれまでの研究によって、2種類の薬液への324時間の浸漬によってNiTiファイル破折片が腐食溶解すること、薬液温度の上昇で腐食溶解にかかる時間が短縮すること、間欠的な浸漬においても連続的な浸漬と同様の効果があることを明らかにしている。しかし、臨床応用するためにはより効果的・効率的な腐食溶解が求められる。そこで平成24年度の研究では、腐食溶解に要する時間をより短縮するために、薬液およびNiTiファイルへの通電が腐食に及ぼす影響を検討した。

[方法]NiTiファイルはProTaper(Dentsply Maillefer)F2を使用した。浸漬薬液には、10%(w/v)次亜塩素酸ナトリウム溶液に19%(w/v)塩化ナトリウムを加えて調製した薬液(以下NCN)と、pH4.5に調整したリン酸酸性2%(w/v)フッ化ナトリウム溶液(以下APF)を、37°Cに設定し1試料当たり3ml用いた。陰極には白金線(直径0.4mm)を使用した。試料はそれぞれ先端から5mmを各薬液に浸漬して陽極とし、直流で2mAを通電させた。そして、20、40、60および80分後の重量を測定し、SEMによる観察を行った。[結果]NiTiファイルをNCNに浸漬し通電させた場合、通電しない時と比較してわずかに腐食溶解に要する時間が短縮した。APFの場合、通電しない時と比較して大幅に腐食溶解に要する時間が短縮され、80分以内に浸漬部分がすべて溶解した。[結論]NiTiファイルを薬液に浸漬して通電させた場合、腐食溶解に要する時間は短縮し、特にAPFでは大幅に短縮することが明らかとなった。臨床における治療時間を考慮した場合には、NiTiファイル破折片の短時間での腐食溶解が必要であり、破折片の除去法を確立し臨床応用するために、本年度の結果は極めて重要である。当初の計画では、今年度は腐食溶解における通電の影響を検討予定であったが、臨床における通電方法の課題があり計画を見直した。そして、臨床における1回の治療時間を考慮した場合でも、ファイル破折片の腐食溶解が可能であることが明らかとなった。このことは破折ファイルの除去法を確立するために重要であり、おおむね順調に進展しているといえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。NiTiファイルを効率的に腐食溶解するために、これまでの研究で行ってきた薬液温度条件・間欠的な浸漬に加え、NCNとAPFを相互使用する条件を含めた、総合的な条件を設定することで、破折ファイルの除去法の確立を目指していく。
組織化学と樹幹の振動現象による心材形成過程のモニタリング

樹木の心材の形成機構を解明するために、組織化学と樹幹の振動現象を利用して心材形成過程を的確かつ効率的にモニタリングするための技術開発をおこなった。我が国における代表的な林業樹種であるスギとカラマツを材料として、1)放射柔細胞の細胞死における核の形態的・質的変化、2)カラマツ主要心材成分の堆積過程、3)力学的振動と交流電流による樹幹内水分量変化、4)心材形成に伴う細胞壁の形態的・質的変化、の四種類の心材形成過程について観察・測定法を開発し、心材形成について新規の知見を得ることができた。心材の形成機構を明らかにするために心材の形成過程を総合的にかつ詳細に解析することを目的に、本研究では心材の形成に伴い木部に生じる変化を四要素に大別して各要素に対するモニタリング技術の開発を行う。23年度はスギとカラマツを材料にモニタリングの手法開発を中心に研究を行った。1放射組織柔細胞の細胞死の過程の組織化学的可視化核の形態、貯蔵物質(デンプン及び脂質)の存在、心材成分の分布の同時モニタリングのために、各種染色法と自家蛍光による観察を行った。自家蛍光により心材成分もしくはその前駆体と考えられる物質が観察され、各種染色法によって観察できる心材化の進行と整合した。GC-MS等により、心材成分の樹幹内放射方向分布の定量と心材成分の決定を行い、その化学構造から前駆体及び誘導体を予測し、それらの標品を用いてin situ localizationのための基礎データを得た。3樹幹の振動現象による水分状態の変化の非破壊モニタリング樹幹の振動を強制的に励起して振動を観測する方法について、メーカーデモ等により機器の選定のための基礎データの収集を行った。さらに、既存のモニタリング手法である横打撃共振法による実用的な高精度化を試みた。交流電圧を利用して生立木樹幹のインピーダンスを測定することによる水分状態モニタリング手法開発に着手し、モニタリングを実施した。4細胞壁の変化における芳香族物質堆積過程の動的追跡仮道管及び放射柔細胞の細胞壁、特に壁孔壁への芳香族物質の堆積とその物質の輸送体の観察を、高解像度電子顕微鏡・紫外線顕微鏡・共焦点レーザー走査顕微鏡・組織化学的染色法を利用して行った。カラマツでは、壁孔壁上の堆積物が主要心材成分であるフラボノイドとは異なることが示唆された。前年度に引き続き25年度も樹幹の振動現象を利用した非破壊計測と定期的材料の破壊的採取を並行して行い、心材形成の各要素の季節的変化のモニタリングを継続した。採取した試料を用いて組織化学的分析を行った。1 24年度の研究結果の共有と25年度の研究の進め方を協議するために年度当初にミーティングを実施した。2 3ヶ月に一度の伐採と1ヶ月に一度の成長錐による定期的な試料採取を7月まで継続した。採取試料の組織化学的分析を行った。3供試材料の開葉・落葉などの季節変化の観察、月2度の樹幹振動による非破壊モニタリング、月1度の電気インピーダンスによる非破壊モニタリング及び水ポテンシャル測定を3月まで継続した。4本年度に得られた成果の共有と3年間の研究成果の総括のために年末にミーティングを実施した。25年度には、振動及び電気インピーダンスによる非破壊モニタリングの解析、カラマツの心材主要成分であるタキシホリン及びカツラニンの組織化学的検出法の確立、スギの放射柔細胞の細胞死における核の形状とその他の特徴の経時的関係性の精細な観察、カラマツ心材物質のサブセルラーレベルでの局在についての新規知見、などについての成果を得ることができた。24年度は、樹幹の振動現象を利用した非破壊計測と平行して、定期的な材料の破壊的採取を行い心材形成の各要素の季節的変化を観察した。1 23年度の研究結果の共有と24年度の研究の進め方を協議するために年度当初にミーティングを実施した。2 3ヶ月に一度の伐採と1ヶ月に一度の成長錐による定期的な試料採取を行った。採取試料は共有してそれぞれの担当する組織化学的分析に供試した。3開葉落葉などの季節変化の観察、月2度の樹幹振動による非破壊モニタリング、月1度の電気インピーダンスによる非破壊モニタリング及び水ポテンシャル測定を実施した。水ポテンシャル測定では、成長錐での試料採取によりサイクロメータで測定した木部の日中の水ポテンシャルにスギとカラマツで類似した季節変動パターンが認められた。

ところが、カラマツでは辺材にくらべ常に心材の水ポテンシャルが低いのに対し、スギでは辺材にくらべ心材の水ポテンシャルが春は高く秋は低いという傾向が認められた。4カラマツ心材成分のin situ localization観察のために標品を使った実験をすすめるなど、23年度に引き続き組織化学的手法の開発に取り組んだ。同時に継続的に採取した試料を用いて心材形成の季節変動をモニタリングした。東日本大震災の影響により補助金の入金や研究の進行が遅れるなどの障害があったものの、モニタリング手法の開発のための基礎データの収集が達成できた。よって、24年度からモニタリングの本格的実施が可能となったため、おおむね順調と評価した。25年度が最終年度であるため、記入しない。継続的な非破壊測定と材料採取、及び採取した材料の組織化学的観察により、心材形成の各要素の季節変化を順調にモニタリングすることができているため。定期的な非破壊での樹幹振動測定と試料のサンプリングを実施する。23年度に引き続き組織化学的観察手法の検討を進め、さらにサンプリング試料の観察を実施して心材形成の季節変化のモニタリングを行う。細胞死と心材成分in situlocalizationの同時観察の可能性が高いことがわかったため、木材細胞イメージングの専門家を新たに研究分担者として加え、精力的に研究を進めることとする。また電気的な樹幹水分非破壊モニタリングのため、新たに連携研究者を加えることとする。定期的な非破壊での樹幹振動及び電気的測定と試料のサンプリングを継続する。23年度及び24年度の成果を元に組織化学的観察手法の検討をつづけるとともに、採取した材料を用いて心材形成の季節変化をモニタリングする。24年度に導入した樹幹振動解析システムにより、振動を利用したモニタリング手法の高精度化のための検討を進める。25年度は研究計画最終年度にあたるので、これまでの成果を取りまとめ、心材形成の四要素の相互関係を考慮しつつ、心材の形成過程を総合的に解析する。樹幹の振動現象による非破壊測定の結果と定期的サンプリングによる組織化学的分析結果をあわせた総合的な解析を行う。ここで、比較と総合により単一項目のみでは解決できない問題の解決を図る。総合考察を経て心材形成のモニタリング技術の開発を達成し、これまでに得られたデータから心材形成の季節性を考察する。
メガラヤ・バングラデシュ・ミャンマー地域に豪雨をもたらす渦状低気圧の実態解明

夏季バングラデシュ周辺では渦状低気圧が発生し大雨をもたらす.この研究課題は,これまで未解明であったバングラデシュ周辺の渦状低気圧の実態,三次元構造及び発生環境と発達過程を明らかにした.渦状低気圧は水平規模が約600km,高度は9000mに達し,上層に暖気核,下層に冷気核を持つ.内部に螺旋状の降水帯を伴い,背の高い積乱雲が発達する.バングラデシュ周辺では降水量が1020日周期で変動し,降水活発期の約60%がこの低気圧による降水でもたらされる.渦状低気圧の発生にはベンガル湾北部で下層大気の低気圧性シアが強く,鉛直シアが小さい環境が重要である.低気圧の発達には凝結の潜熱が重要であることが分かった.今年度は、高精度降水量データ(APHRODITE、TRMM3B42)と大気再解析データ(JAR25)を用いて、夏季バングラデシュ周辺で発生し大雨をもたらす渦状低気圧の動態と空間構造を解析した。夏季バングラデシュでは、降水変動に約2週間周期で活発期と不活発期を繰り返す季節内変動が卓越する。19792007年の統計的な解析から、降水活発期の約60%に渦状低気圧が存在することが分かった。バングラデシュ周辺に渦状低気圧が発生・発達する時は、強い下層の西風が北緯20度付近までしか進入せず、北緯20度から25度の領域は風が弱い。一方、降水活発期の残りの約40%は、低気圧性循環を伴った強い西南西風が北緯25度付近まで侵入し、バングラデシュ周辺に流入する。渦状低気圧を伴う季節内変動の活発期には、バングラデシュ西部の平野部で降水量が増大するが、低気圧を伴わない活発期には北東部と東部を中心に降水量が増大する。渦状低気圧の発生と経路追跡解析より、この低気圧はバングラデシュ周辺で発生・発達し、停滞する傾向があることが分かった。また、渦状低気圧の合成図解析より、バングラデシュ周辺で発生する渦状低気圧は、水平規模が約600 kmで、高度は約9000mに達する背の高い鉛直構造を持ち、上層に暖気核、下層に冷気核を持つことが分かった。渦状低気圧の強い下層収束域と降水域は、低気圧の東から南東側に存在する特徴がある。さらに低気圧の北東部から東側にかけて、メガラヤ高原やアラカン山脈などの領域規模の地形が存在することが、低気圧を停滞させる一因であると考えられる。これらの結果は、この渦状低気圧の発生・発達が、バングラデシュの夏季総降水量の年々変動を左右する季節内振動の振幅を決定する重要な役割を持っていることを示している。また、今後の高解像度のモデルシミュレーションに対する、詳細な観測事実を示すことができた。今年度は、夏季バングラデシュ上で発生・発達し、平野部に大量の降水をもたらす、渦状低気圧の発生環境を調査した。この低気圧の発生は、夏季アジアモンスーン域で卓越する2つの季節内変動である準2週間周期変動(QBW)と3060日周期変動(BSISO)の時空間的な位相関係に強く依存することが分かった。従来、バングラデシュ上の降水量変動はQBWが支配的でBSISOのシグナルは非常に弱いため、QBWの変動プロセスの理解が重要であると考えられてきた。しかし、渦状低気圧の発生条件にはQBWよりも時空間的に大きな構造を持つBSISOも同様に重要であることが分かった。具体的には、BSISOが赤道インド洋から北東進し、その低気圧性循環偏差がベンガル湾からインド亜大陸に存在する時に、南シナ海から西進するQBWの高気圧性循環偏差がインドシナ半島西部からベンガル湾東部に到達すると、ベンガル湾北部からバングラデシュ南部にかけての西風の低気圧性シアが非常に強くなり、渦状低気圧が発生しやすくなる。これは、夏季バングラデシュ上の低気圧の発生予測と、南アジアの気候システムの理解向上に資する重要な知見である。次に、渦状低気圧の詳細な構造を解析するため、雲解像モデル(CReSS)による再現実験を行った。夏季バングラデシュ周辺のヒマラヤ・チベット山塊を含む比較的数値計算の難しい領域で、雲解像モデル(水平解像度5km)を用いて、渦状低気圧を再現する実験は世界初の試みである。実験は典型的な渦状低気圧が発生した2003年6月21日の事例について、6月15日00UTCを初期値にして10日間計算を行った。CReSSは渦状低気圧に伴う平均的な降水量分布や低気圧の空間構造をよく再現した。さらに、低気圧内部にらせん状の降水帯とその降水帯の中に強い降水強度(時間降水量100mm以上)をもつセル状の降水システムが再現された。研究は概ね順調に進展している。当初計画では、平成27年度に、数値モデルによる渦状低気圧の再現実験を重点的に行う予定であったが、平成26年度の後半に行った低気圧の発生環境場の初期解析結果に非常に興味深い結果が示されたため、平成27年度の前半から中盤は引き続き発生環境場の研究を深化した。これらの内容は引き続く数値モデルの再現実験の実験設定で十分生かされており、研究課題全体としてはほぼ順調に進んでいると考える。今年度は、夏季バングラデシュ周辺で発生・発達し、平野部に大量の降水をもたらす渦状低気圧の発生環境の研究をさらに進展させた。この低気圧の発生は、夏季アジアモンスーン域で卓越する2つの季節内振動である準2週間周期振動(QBW)と3060日周期振動(BSISO)の時空間的な位相関係に依存する傾向がある。

BSISOが赤道インド洋から北東進し、その低気圧性循環偏差がベンガル湾からインド亜大陸に存在する時に、南シナ海から西進するQBWの高気圧性循環偏差がインドシナ半島からベンガル湾に到達すると、ベンガル湾北部からバングラデシュ南部にかけての下層の西風の低気圧性シアが非常に強くなる。さらに、ベンガル湾北部からバングデシュにかけて風の鉛直シアが非常に弱く、対流圏中層も湿っており、渦状低気圧が発生・発達しやすい環境がもたらされる。注目すべきは、QBWとBSISOの時空間変化に統計的に有意な関係があることである。具体的には、BSISOの低気圧偏差によりベンガル湾上で西風偏差が強化されると、渦状低気圧を形成しやすいQBWの構造が選択的に出現する傾向がある。より大規模な時空間構造を持つBSISOがQBWの背景場となり、QBWの空間構造に影響を及ぼしている可能性がある。これらの結果は国際誌に受理された。また、昨年度に引き続き、雲解像モデル(CReSS)で再現された渦状低気圧を解析した。モデルでは低気圧内部にらせん状の降水帯とその内部に降水強度の強いセル状降水システムが再現された。静止気象衛星の雲画像解析から、らせん状の雲システムが確認されており、低気圧全体としての雲システムは概ね再現できていると考えられる。詳細な降雨特性を調べるため、17年分のTRMM-PRデータによるバングラデシュ周辺の観測事例を調査したが、渦状低気圧を観測している事例がなく、CReSSによる降雨特性の再現性を検証できなかった。本年度は、昨年度に引き続き、低気圧の発生環境場の解析を中心に研究を行った。発生環境に関する研究は、昨年度よりさらに深化され、結果を国際誌に投稿し受理された。低気圧の発生環境に関する研究は、当初の計画よりも大幅に進展した。一方、雲解像モデルによる渦状低気圧の構造の解析が予定よりも遅れており、全体の進捗状況としては"やや遅れている"と判断した。そのため、補助事業期間延長の申請を行い、平成29年度に追加の解析を行う予定である。今年度は,夏季ベンガル湾で発生しバングラデシュとインドに豪雨をもたらすモンスーンdepression(以降,モンスーン低気圧とする)の発達過程を理解するため,雲解像モデルCReSSを用いた数値実験を行った.対象は2016年8月17日にベンガル湾最北部で発生したモンスーン低気圧である.この低気圧は8月16日から17日かけてバングラデシュ至近のベンガル湾最北部で急発達し,モンスーンdepressionになった.降雨観測衛星(GPM)と雲観測衛星(CloudSat)の観測により,この低気圧の発生期にはベンガル湾北部で背の高い対流性の降水システムが観測された.また,発生後の低気圧内部には,局所的に強い降水を伴う螺旋状の降水帯が観測された.雲解像モデルCReSS(水平解像度5km)を用いて,この低気圧の発生・発達の再現実験を行った.初期値には8月14日12UTCの大気再解析データを与え,その後7日間はCReSSの物理過程のみで計算を行った.CReSSによる低気圧の中心気圧の変化は,観測されたモンスーン低気圧の発生・発達のタイミングを良く再現していた.また,観測された降水分布の特徴も概ね再現できた.低気圧の急発達に対する雲・降水活動の潜熱の効果を調べるため,CReSSの雲微物理過程をオフにした感度実験を行った.その結果,モンスーン低気圧は発生も発達もしなかった.
高集光長焦点深度ビームを駆使したレーザーアブレーションによるマイクロドリル加工

昨年に引続き高集光長焦点深度ビームを用いたレーザー加工に特有なリング状の表面ダメージの低減を試みた.ステンレスや銅を加工対象とした場合,リング状の加工痕が観察される一方で,アルミを加工対象とした際には観察されなかったことから,酸化の際に生じる着色による吸収率の増加がリング状の表面ダメージをもたらすと考え,酸素が少ない状況での加工を試みた.アルゴンや窒素なのどアシストガスを吹きつけながら加工を行い,アシストガスを適用しない大気中での加工結果(表面ダメージを中心として)と比較検討した.大気中およびアシストガス吹き付け時における加工の共通点として,照射エネルギー密度が低くなるにつれて照射側表面のリング状の痕や黒く変色している範囲が小さくなる様子が観察された.アシストガスを適用して加工を行うことにより,副次ロブに起因する広範囲の変色やリング状の溶融痕を大幅に低減することができた.アシストガスの適用により加工の際に生じる酸化が抑えられるため変色を低減できたものと考えられる.また変色を抑えることができた結果,試料表面における光吸収率の増加も併せて抑えられ副次ロブのパルスエネルギーによる溶融も低減できたものと考えられる.可視光による金属材料の加工とは加工現象が異なる紫外光を用いた高分子材料の加工も併せて行った.その結果,マイクロスケールのドリル加工が可能であったことから,加工現象が異なる系でも高集光長焦点深度ビームをマイクロドリルに適用できることが分った.今年度は高集光長焦点深度ビームを用いたマイクロドリル加工を行うための光学系の構築から始めた.合成石英製のアクシコンレンズを集光素子とした光学系を光学常盤上に構築した.ステンレス箔に対するマイクロドリル加工にて,高集光長焦点深度ビーム特有のリング状の加工痕が観測されたこと,またワークディスタンスをミリメートルオーダーで変化させてドリル加工を行っても,厚さ20μmのステンレススチール箔に対して開口径が数マイクロメートルの貫通穴を形成できたことから,高集光長焦点深度ビームを発生出来ていると見なした.また,ナノ秒パルスYAGレーザーの第二高調波を用いて発生させた高集光長焦点深度ビームを用いたマイクロドリル加工における加工特性や加工ダメージを検討するため,加工対象金属の材質を変えてドリル加工を行った.円錐形状アクシコン(半頂角77.5°)を用いたステンレススチール・銅・アルミ箔へ貫通穴を形成したドリル加工では,貫通穴形成における照射エネルギー密度のしきい値は試料の厚みに依存し,試料の厚みが20μmから80μmに増すに従い平均アブレーションレートが低下する傾向が観測された.ステンレススチールおよび銅の入射側には軸状集光ビームのリング状の副次ピークと同様な加工痕が観測されたが,これはビームの副次ピークのエネルギーによって溶融しその後凝固したものと考えられる.この多重リング構造の加工痕に加えて黒く変色している領域が観測されたが,これは試料表面の温度上昇による酸化が起きたためと考えられる.ステンレススチールや銅とは対照的にアルミの表面にはリング状の加工痕や酸化による変色また溶融したと思われる痕が観測されなかった.昨年に引続き高集光長焦点深度ビームを用いたレーザー加工に特有なリング状の表面ダメージの低減を試みた.ステンレスや銅を加工対象とした場合,リング状の加工痕が観察される一方で,アルミを加工対象とした際には観察されなかったことから,酸化の際に生じる着色による吸収率の増加がリング状の表面ダメージをもたらすと考え,酸素が少ない状況での加工を試みた.アルゴンや窒素なのどアシストガスを吹きつけながら加工を行い,アシストガスを適用しない大気中での加工結果(表面ダメージを中心として)と比較検討した.大気中およびアシストガス吹き付け時における加工の共通点として,照射エネルギー密度が低くなるにつれて照射側表面のリング状の痕や黒く変色している範囲が小さくなる様子が観察された.アシストガスを適用して加工を行うことにより,副次ロブに起因する広範囲の変色やリング状の溶融痕を大幅に低減することができた.アシストガスの適用により加工の際に生じる酸化が抑えられるため変色を低減できたものと考えられる.また変色を抑えることができた結果,試料表面における光吸収率の増加も併せて抑えられ副次ロブのパルスエネルギーによる溶融も低減できたものと考えられる.可視光による金属材料の加工とは加工現象が異なる紫外光を用いた高分子材料の加工も併せて行った.その結果,マイクロスケールのドリル加工が可能であったことから,加工現象が異なる系でも高集光長焦点深度ビームをマイクロドリルに適用できることが分った.