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サケ科魚癌ウイルスによる発癌・肝炎の病態解明

サケ科魚類に感染して基底細胞癌と肝炎を引き起こすOncorhunchusmasou virus (OMV; Salmonid herpesvirus 2)を対象に,宿主への腫瘍誘発機構を解明することを目的に包括的高感度遺伝子発現解析を展開するとともに,OMV感染による病態生理学的解析を行った。腫瘍組織におけるウイルス遺伝子の局在解析の結果,ウイルスが組織の広範囲に分布することを認め,腫瘍組織で発現亢進が認められる腫瘍関連遺伝子を見出した。加えて,OMV感染に起因する肝炎が血清化学成分値に影響を与えるとともに,腎機能障害および鰓機能障害も起きることを明らかにした。サケ科魚類に感染して肝炎と基底細胞癌を引き起こすOMV (Oncorhynchus masou virus; SaHV-2)を対象に,申請者が明らかにした全ゲノム情報をもとに感染魚における包括的高感度遺伝子発現解析を展開し,宿主の発癌誘起機構を解明することを目的とする。OMVはアロヘルペスウイルス科のウイルスで,魚類で初めて発見された癌ウイルスである。このウイルスは1978年に分離されて以来,わが国の増養殖現場で猛威を振ってきた。病気に強いシロサケに高い死亡率を示す唯一のウイルスであり,本ウイルスによる病原機構の解明は,サケ科魚類の増養殖における安定的生産に必須である。本年度は,サケ科魚ヘルペスウイルスOMVに感染し瀕死となったニジマスの病理観察および血液検査を行った。その肝臓で広範囲にわたる肝細胞の壊死を認めた個体において,肝機能障害の指標として用いられているGOTとGPTの上昇や,肝臓で合成されているHDLコレステロールや総コレステロールの減少が,健全個体に比し有意に生じており,ウイルス感染に起因する肝炎が血清化学成分値に影響を与えることを明らかにした。さらに,腎臓では核変性および細胞質の崩壊を認めた個体の血液では,腎機能障害の指標である尿素窒素の値が増加することを示した。加えて,鰓から吸収されるカルシウムおよびマグネシウムの濃度が血液中で減少していたことから,OMV感染では,腎機能障害に加えて鰓機能障害も起きている可能性を示した。本研究では,サケ科魚類に感染して肝炎と基底細胞癌を引き起こすOMV (Oncorhynchus masou virus; SaHV-2)を対象に,前回の科研(若手B,課題番号22780168)で明らかにした全ゲノム情報をもとに感染魚における包括的高感度遺伝子発現解析を展開し,宿主の発癌誘起機構の解明することを目的とした。本年度は,腫瘍が確認されたサクラマス(Oncorhynchus masou)親魚14尾の各臓器を対象にウイルス分離及び遺伝子の検出を行い、潜伏感染部位の推定を試みた。最も分離率の高い部位は腫瘍であり,脳も14尾中6尾から分離されたが,その他の臓器からの分離率は低かった。PCRでは全ての臓器からOMV特異遺伝子が検出されたが,陽性率は臓器毎に差が認められた。腫瘍が最も陽性率が高く,次いで脳や視神経で高い陽性率を示し,OMVが神経系に潜伏感染している可能性が示された。さらに腫瘍組織および脳におけるウイルス遺伝子の局在をin situハイブリダイゼーション法により明らかにした。加えて,腫瘍組織を対象にした包括的高感度遺伝子発現解析を実施するためのRNA-seqデータを取得した。本研究では,サケ科魚類に感染して肝炎と基底細胞癌を引き起こすOMV (Oncorhynchus masou virus; SaHV-2)を対象に,前回の科研(若手B,課題番号22780168)で明らかにした全ゲノム情報をもとに感染魚における包括的高感度遺伝子発現解析を展開し,宿主の発癌誘起機構を解明することを目的とした。このウイルスは1978年に分離されて以来,我が国の増養殖現場で猛威を振ってきた。本年度は,まず腫瘍が確認されたサクラマス(Oncorhynchus masou)の脳を対象に,whole-mount in situ hybridization (WISH)によるウイルス特異遺伝子の局在を観察した結果,終脳と小脳に強い陽性シグナルを認め,OMVが神経系に潜伏することを明らかにした。次いで腫瘍組織におけるウイルス遺伝子の局在解析の結果,ウイルス特異遺伝子は組織の広範囲に検出され,特に腫瘍外縁部に強い陽性シグナルが認められた。腫瘍組織を対象に包括的高感度遺伝子発現解析を実施した結果,腫瘍組織で発現亢進が認められる腫瘍関連遺伝子が見出された。

加えて,OMV感染に起因する肝炎が血清化学成分値に影響を与えるとともに,腎機能障害および鰓機能障害も起きることを明らかにした。腫瘍組織を対象にした包括的高感度遺伝子発現解析を実施するためのRNA-seqデータを取得済であり,本研究の目的である宿主の発癌誘起機構を明らかにするために解析を進めているところである。魚病学OMVサクラマス分離株およびギンザケ株を用いた感染試験により作出した感染耐過魚にも腫瘍の形成が確認され,同様の解析を実施する計画である。OMV感染耐過後,腫瘍が発現するまでに,魚種によって47ヶ月を要する。OMVサクラマス分離株,ギンザケ分離株およびニジマス分離株を用いてニジマスの感染試験を行い,感染耐過魚の作出に成功し,腫瘍形成に至るまで飼育を継続中である。平成26年次以降に予定していた肝炎の病態解明について先に取り組み,OMV感染や発病が魚類の血清化学成分値に与える影響について,病理組織学的な視点と合わせて検証した。感染耐過魚に発現する腫瘍を対象に,包括的高感度遺伝子発現解析を実施する。前年度3月に納品になった消耗品の支払いに充てる。
機能性キラル化合物の不斉触媒合成

優れた機能をもったキラル分子を極微量のキラル触媒の制御により大量に合成できる不斉触媒反応の開発は、極めて重要な研究課題である。有機リチウムは基本的でかつ有用な反応剤であるが、その高い反応性のために通常、触媒的な活性化は必要でない。しかし非極性溶媒中ではアグリゲート形成により反応性が低下し、ドナー性の配位子による触媒的な活性化が可能になることを見い出した。この知見をもとに有機リチウケの反応をキラルジェーテルやアミノエーテル配位子の制御により不斉触媒化することを試みた。その結果イミンヘの有機リチウムの付加反応、不飽和エステルへの有機リチウムの共役付加反応、イミンヘのリチウムエノラートの付加反応において高収率、高選択的に付加体を得ることができ、不斉触媒化の新たな概念を確立することができた。これらの付加体はそれぞれ有用なキラル化合物であるが、なかでもリチウムエノラートの反応ではβ-ラクタムが1段階で得られた。本研究で得られた不斉触媒化の概念は全く新規なものであり、他の反応にも一般性高く拡張することができると考えている。不斉触媒反応は21世紀を間近に控えた現代有機合成化学の中心的課題である。また、機能性キラル化合物の効率合成はこの達成によって初めて成し遂げられる。本研究では、反応性に富み且つ極めて基本的な有機金属反応剤である有機リチウムを素材とし、触媒的不斉反応の開発とそのための基本原理の確立および医薬品候補物質等の機能性キラル化合物の不斉触媒合成を大きな目的とした。本年度は、概念的に新規な不斉触媒合成の第一歩として、有機リチウムを炭素求核剤とする触媒的不斉炭素-炭素結合形成反応、特に不斉1、4-及び不斉1、2-付加反応に的を絞って基本原理の発見・確立、さらにその分子論的基礎の構築を図ることを計画した。その結果、1.鎖状α,β-不飽和エステルと有機リチウムの1、4-付加反応を触媒する不斉配位子の設計・応用を検討し、キラルヒドロベンゾインジメチルエーテルが触媒として機能し、付加生成物を良好な不斉収率で与えることを見いだした。2.イミンへの不斉1、2-付加反応をキラルアミノエーテルが触媒し、90%以上の不斉収率が実現できた。3.リチウムエノラートを求核剤とする光学活性β-ラクタムの不斉触媒合成の可能性を拓くことが出来た。この知見をもとに有機リチウムの反応をキラルジエーテルやアミノエーテル配位子の制御により不斉触媒化することを試みた。その結果イミンへの有機リチウムの付加反応、不飽和エステルへの有機リチウムの共役付加反応、イミンへのリチウムエノラートの付加反応において高収率、高選択的に付加体を得ることができ、不斉触媒化の新たな概念を確立することができた。
cyclic ADP-ribose合成・分解酵素の活性発現に必須な一次構造の解明

研究代表者らが新しく見出した細胞内情報伝達物質cyclic ADP-ribose (cADPR)は、リンパ球の表面抗原であるCD38により合成・分解される。本研究の目的は、cADPR合成・分解酵素(CD38)の活性発現に必須な一次構造を明らかにすることである。平成7年度の研究計画は、計画どおりに進行し、以下の様に期待された成果が得られた。1.ヒト、ラット、マウスのCD38のアミノ配列および研究代表者らが決定したアメフラシのcADPR合成酵素のアミノ酸配列(Gene158, 213-218, 1995)を比較した結果、アメフラシ酵素に存在する10個のシステイン(Cys)がCD38でも保存されていた。この10個のCys以外にCD38間ではさらに2個のCysが保存されており、アメフラシ酵素ではこれら2個のCysに対応する配列はリジン(Lys)とグルタミン酸(Glu)であることが明らかとなった。2.研究代表者らはすでにヒトインスリノーマ由来のRNAを鋳型にしたPCR法によりヒトCD38 cDNAを、アメフラシ卵精巣のcDNAライブラリーよりcADPR合成酵素のcDNAを単離しているので、CD38およびアメフラシ酵素のcDNAの1.で同定した領域に、site-directed mutagenesisの手法を用いて変異を導入した。3.変異を導入したCD38およびアメフラシ酵素のcDNAをpSV2ベクターに組み込んだ後COS-7細胞に導入して、変異を持った酵素をCOS-7細胞に発現させた。4.ウェスタンブロット法により、変異cDNAを導入したCOS-7細胞中に酵素タンパクが発現していることを確認した。5.^<32>Pで標識したNADおよびcADPRを基質に、AG-MP1カラムを用いたHPLC法でcADPRの減少とADP-riboseの増大を指標にして、変異cDNAを導入したCOS-7細胞のホモジェネート中の酵素活性を測定した。その結果、CD38でのみ保存されている2個のCysをそれぞれLys, Gluに変異させたCD38はcADPR分解活性を失い、合成活性のみを示した。またアメフラシ酵素のLys, GluをどちらもCysに変異させると、アメフラシ酵素はcADPR合成活性に加えて分解活性も有するようになった。(Diabetes 1994, 244-246, 1995)6.研究代表者らはヒトCD38遺伝子を単離しその構造及び染色体座位を決定した(Cytogenetics and Cell Genetics, 69, 38-39, 1995)が、その結果ヒトCD38遺伝子からは選択的スプライシングによって上記の2個のCysを欠く変異体が生じることが明らかになった。この変異体のcDNAをCOS-7細胞に発現させたところ、cADPR合成・分解活性は認められなかった。以上の結果から、CD38の2個のCysがcADPR合成・分解活性に必須であることが明らかになった。(Diabetes 1994, 244-246, 1995)

6.研究代表者らはヒトCD38遺伝子を単離しその構造及び染色体座位を決定した(Cytogenetics and Cell Genetics, 69, 38-39, 1995)が、その結果ヒトCD38遺伝子からは選択的スプライシングによって上記の2個のCysを欠く変異体が生じることが明らかになった。この変異体のcDNAをCOS-7細胞に発現させたところ、cADPR合成・分解活性は認められなかった。以上の結果から、CD38の2個のCysがcADPR合成・分解活性に必須であることが明らかになった。
非コードRNAによる生殖細胞ゲノムの恒常性維持機構

生殖細胞系列で転移と増殖を繰り返すレトロトランスポゾンは、生命の次世代継承にとって脅威である。非コード小分子RNA(piRNA)とPIWIタンパク質の複合体は、配列情報と相補的なレトロトランスポゾンを抑制し、ゲノムの恒常性を維持している。ショウジョウバエPIWIタンパク質のうち核に局在するPiwi-piRNA複合体は、標的トランスポゾン周辺にH3K9me3修飾やリンカーヒストンH1を特徴とするヘテロクロマチン構造を形成し、トランスポゾンの転写反応を抑制していることが知られている。しかし、その転写反応の抑制機構の詳細はわかっていない。そこで、Piwi-piRNA複合体の相互作用因子のひとつPanoramix(Panx)に着目した。これまで明らかとなっているPiwi-piRNA複合体の相互作用因子のうちPanxは最下流の因子であると考えられている(Yu et al., Science, 2015)。Panxに対するモノクローナル抗体を作製し、これを用いた免疫沈降により新たにNuclear export factor 2 (Nxf2)がPanxおよびPiwiと複合体を形成することを明らかにした。Nxf2は卵巣特異的に発現し、RNA核外輸送因子Nxf1と類似したドメイン構造をもつことが知られているが、その機能は未知である。ショウジョウバエ個体の解析結果から、Nxf2がPiwiと同様に不妊の原因遺伝子であることを見出した。さらに、培養細胞を用いたNxf2ノックダウン条件下でのRNA-seqおよびChIP-seq解析により、Nxf2はPiwi-piRNA経路でH3K9me3修飾を制御し、標的トランスポゾンを抑制することがわかってきた。現在、レポーター遺伝子を用いた解析により、Nxf2による標的遺伝子の転写抑制機構の解明を進めている。Piwi-piRNA経路によるトランスポゾン抑制のかなめと考えられるPanxに対してウェスタンブロッティング法と免疫沈降法が可能なモノクローナル抗体を作製した。ショウジョウバエ卵巣体細胞由来の培養細胞であるOSCを試料に、免疫沈降法により精製したPanx複合体をSDS-PAGEに展開し、銀染色により検出されたタンパク質を質量分析によって同定した。その結果、Piwiの他に新規Panx相互作用因子としてNxf2を同定した。Nxf2に対するモノクローナル抗体も作製し、免疫沈降法とウェスタンブロッティング法によりPanxとNxf2の相互作用を確認した。培養細胞OSCにおいて、Nxf2をノックダウン(KD)するとトランスポゾンの脱抑制が観察された。RNA-seq法を用いた網羅的解析によりNxf2-KDとPanx-KDで脱抑制されるトランスポゾンの種類と程度は同じであることがわかった。また、piRNAと相補的なトランスポゾンが脱抑制されることから、Nxf2とPanxはPiwi-piRNA経路の過程でトランスポゾン抑制に関与していることが強く示唆された。興味深いことにNxf2-KDによりPanxタンパク質の発現量も減少し、Panx-KDによりNxf2タンパク質の発現量も低下した。一方でRNAレベルでは互いに干渉しなかったことから、Nxf2-Panxの相互作用は互いのタンパク質安定性に重要であることが明らかとなった。Nxf2に対するshRNAを卵巣特異的に発現するショウジョウバエを用いた解析から、卵巣内においてもNxf2-KD条件下ではPanxタンパク質の発現量が減少することがわかった。また、Nxf2-KD条件下で産生された卵はふ化することがなかったことから、Piwiと同様にNxf2は不妊の原因遺伝子であることが明らかとなった。これまでの解析から、Nxf2はPanxとともにPiwi-piRNA経路においてトランスポゾン周辺にヘテロクロマチンを形成し、転写抑制に関与していることが明らかとなってきた。しかし、Nxf2-Panxがどのようにヘテロクロマチン関連因子をトランスポゾン上へリクルートしているかについてはわかっていない。その分子メカニズムを明らかとするため、ラムダファージ由来のラムダNタンパク質とboxB RNAの相互作用を用いた人工係留レポーターシステムを構築した。ユビキチン遺伝子プロモーターによって転写されるルシフェラーゼ遺伝子をレポーターとし、組み込んだイントロンへboxB配列を挿入する。ラムダNタンパク質を融合したNxf2はルシフェラーゼmRNAへ強制的に係留される。このレポーター遺伝子を培養細胞OSCのゲノムに挿入させた細胞株を樹立した。現在までにラムダNタンパク質を融合したNxf2はルシフェーラーゼ遺伝子の転写を抑制することがわかっている。今後、ChIP法を用いてレポーター遺伝子上に形成されるヘテロクロマチンの性状変化(H3K9me3、H3K4me3、リンカーヒストンH1、HP1a)や転写抑制変化の時間経過を詳細に検討する。また、これまでにPiwi-piRNA経路で転写抑制に関与していることがわかっているGtsf1やMael、H3K9メチル化酵素Eggless、H3K4脱メチル化酵素(LSD1)との相関関係を検討する。RNA polymerase II相互作用因子として報告されトランスポゾンの転写に関わるPAF1やRTF1への干渉についても検討する。さらに、係留されたNxf2に相互作用するタンパク質の同定を進めることで、転写抑制の新規分子実体の解明を試みる。

本研究ではPIWI-piRNA経路の解析を通じて、宿主が非自己であるレトロトランスポゾンを寛容・承認し、「ゲノムの恒常性を維持しつつ進化していく過程」の理解を目的としている。生殖細胞に発現するPIWI-piRNA経路の機能は、倫理的な問題からヒトでの解析は困難であり、マウスを使った場合でも試料の少なさから生化学的解析が遅れている。そこで、本研究では機能的PIWI-piRNA経路を保持するヒトまたはマウス培養細胞株の確立を目指している。Fred Gage博士の研究チームは、霊長類であるヒト、ボノボ、チンパンジーのiPS細胞を構築し、RNA-seqによる遺伝子発現パターンを比較した。その結果、ヒトiPS細胞では、他の二つの霊長類iPS細胞に比べて、PIWI遺伝子の一つPIWIL2の発現量が高いことが明らかとなった。我々もヒトiPS細胞内でPIWIL2のmRNAを検出できた。以上の結果から、ヒトiPS細胞は我々の求める「機能的PIWI-piRNA経路を保持する培養細胞株」の第一候補となっている。しかしながら、この報告を含めてこれまでにヒトPIWIL2-piRNA複合体の実体は検出されていない。そこでヒトPIWIL2に対するモノクローナル抗体を作製した。残念ながらヒト精巣抽出液を用いたウェスタンブロッティング法ではヒトPIWIL2の発現を確認できるものの、ヒトiPS細胞でヒトPIWIL2の発現は検出できなかった。現在、ヒト精巣腫瘍由来細胞株に着目してヒトPIWIL2-piRNA複合体を発現する細胞株の探索を続けている現在までに、ヒトPIWIL2に対するモノクローナル抗体の作製に成功している。ヒトiPS細胞ではmRNAレベルでヒトPIWIL2の発現は確認できたものの、タンパク質としては発現していないことが明らかとなった。したがって我々の求める機能的PIWI-piRNA経路を保持する培養細胞株の候補から、ヒトiPS細胞は外れることになった。一方で、ヒト精巣抽出液由来のヒトPIWIL2タンパク質の検出ができていることから、我々の求める機能的PIWI-piRNA経路を保持する培養細胞株の探索の準備は整った。生殖細胞系列で転移と増殖を繰り返すレトロトランスポゾンは、生命の次世代継承にとって脅威である。非コード小分子RNA(piRNA)とPIWIタンパク質の複合体は、配列情報と相補的なレトロトランスポゾンを抑制し、ゲノムの恒常性を維持している。ショウジョウバエPIWIタンパク質のうち核に局在するPiwi-piRNA複合体は、標的トランスポゾン周辺にH3K9me3修飾やリンカーヒストンH1を特徴とするヘテロクロマチン構造を形成し、トランスポゾンの転写反応を抑制していることが知られている。しかし、その転写反応の抑制機構の詳細はわかっていない。そこで、Piwi-piRNA
窒息死の診断に用いうる生化学的指標および遺伝子の検索

【目的】窒息死を診断するための客観的方法・指標がないのが現実である。そのため、窒息死、特に遷延性窒息死のための、解剖所見以外の客観的指標が求められてきた。その目的のために低酸素状態において発現が誘導される遺伝子、ならびにその遺伝子産物(蛋白質)に着目し、それらを指標に用いて、窒息特に遷延性窒息の診断を試みることを目的として実験を行った。その中で種々の予備実験から血管内皮細胞増殖因子(VEGF)に注目してヒト臓器組織について検討した。【結果】各種臓器の内,肝,腎,肺では死後,VEGF値は死後急激に増大し,約20時間後にピークに達した。その後は臓器差は認められるものの,同様に急激に減少し,36時間後からはほぼ平坦になった。一方,脳については,測定点が少ないため,ハッキリしないが,約40時間後にピークに達した後,じょじょに減少し,約72時間後からはほぼ平坦になった。なお,24時間までの死後経過時間と各臓器のVEGF値との関係を調べた所,肝,腎,肺,脳で正の高い相関性(R2=0.7800.897)を示した。しかし,心については相関しなかった。【考察と結論】死後経過時間の推定はは法医学の分野のみならず,医学の分野においても大変重要な課題である。現在までに幾つかの報告があるが,それぞれ問題点(例えば誤差範囲が広い,例数が少ない等)がある。生化学的な指標として,VEGF値を測定した。その結果,死後20時間までは直線的に増加し,その後急激に減少するが,この減少は,タンパクの分解などが関係しているものと考えられる。1日前後の短時間の死後経過時間の推定には肺,腎が特に有用であった。以上の結果から,VEGF測定法は初期の死後経過時間推定法として有用であると考えられる。窒息死を診断するための客観的方法・指標がないのが現実である。そこで、低酸素状態において発現が誘導される遺伝子、ならびにその遺伝子産物(蛋白質)に着目し、それらを指標に用いて、窒息特に遷延性窒息の診断を試みることを目的として実験を行った。その目的のために低酸素状態時に誘導される遺伝子を数多く同定してきた。その中にはエリスロポエチン(EPO)、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、インターロイキン-α(IL-1a)、エンドセリン等のサイトカイン、チロシンヒドロキシラーゼ(TH)、オルニチン脱炭酸酵素等の酵素、HIF-1、NF-KB、Fos/Jun等の転写因子が含まれる。原核生物の酸素センサーFixLでは、ヘム鉄が酸素の着脱に関与していることが想定されたので、理化学研究所・生体物理化学研究室との共同研究により、ヘムを固定しているアミノ酸残基を決定した(Nakamura et al.,1998)。さらに、ヘム鉄を含んだ酸素センサーFixLを結晶化し(Miyatake et al.,投稿中)、立体構造を解明することに成功した(Miyatake et al.,投稿準備中)。Differential ScreeningやmRNA Differential Display等の技術を用いて、低酸素状態や金属暴露よって発現が誘導される遺伝子群(酸素・金属応答遺伝子スーパーファミリー)の存在を明らかにした。そして、全遺伝子の約1%が、このスーパーファミリーに属するものと考えられ、おそらく数百種類の遺伝子があるものと推定している。さらに、それらの中から新規の遺伝子を見い出した(Okada et al.,投稿中)。

エリスロポエチン遺伝子のプロモーター領域が低酸素状態において活性化される現象は、細胞系列に特異的であることを解明した(Kambe et al.,1998)。さらに、エリスロポエチンの遺伝子発現は、2種類の転写因子(HNF-4とHIF-1)の相互作用によって制御されていることを解明した(Zhang et al.,投稿準備中)。現在司法解剖された検体の脳・肺・肝・腎・脾などについて、遺伝子産物に対する検体を用いてウエスタン・ブロッティング法で、予備的実験を行っている。数種の抗体は既に作製済である。窒息死を診断するための客観的方法・指標がないのが現実である。そのため、窒息死、特に遷延性窒息死のための、解剖所見以外の客観的指標が求められてきた。そこで、低酸素状態において発現が誘導される遺伝子、ならびにその遺伝子産物(蛋白質)に着目し、それらを指標に用いて、窒息特に遷延性窒息の診断を試みることを目的として実験を行った。その目的のために低酸素状態時に誘導される遺伝子を数多く同定してきた。その中にはエリスロポエチン(EPO)、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、インターロイキン-α(IL-1a)、エンドセリン等のサイトカイン、チロシンヒドロキシラーゼ(TH)、オルニチン脱炭酸酵素等の酵素、HIF-1、NF-KB、Fos/Jun等の転写因子が含まれる。本年度は昨年度に継続して実験を実施した。1.転写因子(HIF-1とHNF-4)は、低酸素状態において活性化される。そのモデルとして、根粒菌の酸素センサーFixLについて、ヘムを固定しているアミノ酸残基を同定した(BBRC,1998,247,427-431)。そして、ヘムを含んだFixLを結晶化し(AC,1999,D55,1215-1218)、立体構造を解明することにも成功した(投稿中)。また、低酸素状態において発現が誘導されるEpoの新たな産生細胞を見い出した(Blood,1998,91,1185-1195)。さらに低酸素応答に関与する転写因子(HIF-1とHNF-4)の機能は、分子間相互作用によって制御されていることも解明した(JHG,1999,44,293-299)。一方、プロモーター領域のDNAのメチル化が、転写活性に及ぼす影響についても解明した(JBC,1999,274,37240-37250)。2.剖検時に得られたヒト臓器組織(死因が窒息例および乳幼児急死例など)を試料として、ウェスタンブロッティング法を用いて低酸素状態で活性化される遺伝子産物に対する抗体との反応を試みたところ、検出が可能であった。1.窒息死を診断するための客観的な方法を見いだすための実験をこれまでに行ってきた。その中種々の予備実験から、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)に主として注目してヒト臓器組織について検討した。2.剖検時に得られたヒト臓器組織(脳、肝、腎、心、肺)(死因が窒息例および乳幼児急死例、失血死例、対照群として内因性急死例など)を試料とし、VEGF値をVEGFイムノアッセイキットを用いてウエスタン・ブロット法にて測定した。なお対照としてHep3B細胞を用いた。3.臓器中のVEGF値の濃度:各種臓器のうち、肝、腎、肺では死後、VEGF値は死後急激に増大し、約20時間後にピークに達した。
シェイクスピアの視覚的表象の研究

本研究は3年間でシェイクスピアの言葉のレトリックが描き出す視覚的な表象の手法を明らかにすることを第一の目的とし、さらにシェイクスピア自身の劇作における時間的推移の中で、絵画的な手法が変容してゆく状況をテクストの言語を分析することにより示してゆく。初年度は、1600年頃(『ハムレット』が執筆される頃)までの主にイングランドで出版、及び流入したと考えられる視覚表象に関する文献を大英図書館で検索し収集した。収集した資料の多くは、当時の絵画("L'Art de Devises", Vasariの"Lives of the Most Excellent Painters", Arbertiの"On Painting"など)やエンブレム(Whitney, Wither, Peachamなどによるエンブレムブックetc.)、さらには宗教的な絵画の与える影響などについて(Bibleの挿絵、George L'Oyseletによる"Godly contemplation for the unlearned"など)の当時出版された一次資料であるが、それらは単独での資料の価値があるのみならず、調べてゆくと、より広範な波及効果を持って詩や演劇文化にも関わり得た可能性があることがわかってきた。こうした資料とそれに対する分析・検討により、シェイクスピアは初期から中期の劇に至るまでは、主にエクフラシスという言語により絵画的な場面を描こうとする手法により観客の想像力を喚起していることが明らかになってきた。本年度、研究代表者は学会発表と著書(共著)の出版を行った。また著名なシェイクスピア学者である東京工業大学名誉教授・玉泉八州男氏を招聘し『十二夜』を中心とする講演会を開催したことにより、時代と文化の中でのシェイクスピア独自の劇表象の特異性が明らかになり、大きな収穫を得た。これまでのところ、当初の計画通り、当時のマニュスクリプトの数点を確認し、また現代の批評書としても、視覚表象と宗教の関係についてはMarcus Nordlundの"The Dark Lantern", Ernest Gilmanの"Iconoclasm and Poetry in the English Reformation"などの比較的入手が困難な書籍を検討することができた。また他にも、視覚的な表象が当時の社会的習慣や特に宗教的な信念(偶像破壊による宗教画の破壊)によりいかに影響を受けたかを文献から分析・検討をかなり進めることができた。さらに、視覚芸術である絵画やエンブレムがどの程度当時のイギリスの詩や特にシェイクスピアの劇と密接な関係性があったかについては、テクストとの詳細な照応をすることで確認できるものもあった。また、当時の劇場の構造からどのような視覚表象があり得たかなどについて、バーミンガム大学・シェイクスピア・インスティチュート教授のTiffany Stern氏が早稲田大学の招聘により来日し講演を行なった際に交流し、知見を得られたことも有益であった。なお、本年度得られた知識・論考を今後論文にするつもりだが、今期は半年という時間的な制約もあったため、次年度に活字化する予定である。今後は、引き続き視覚表象に関する資料を大英図書館などで収集し、分析・検討を進める。また、こうした第一次資料の詳細な検証をもとに、視覚文化・表象に関する現代批評の理論を再検証することで、これまで盲点となっていた新たな論、即ち、シェイクスピアの1600年以降の劇におけるマニエリスム的な要素を検討する。さらに宗教との関係性についてもより深く分析・検討を進める。また、シェイクスピア時代のエンブレム研究を専門とする研究者とシェイクスピア時代の表象文化に詳しい研究者を招聘し、講演会を開催する予定である。さらに、これまでに得られた成果は、発表及び論文として出版する予定である。

また他にも、視覚的な表象が当時の社会的習慣や特に宗教的な信念(偶像破壊による宗教画の破壊)によりいかに影響を受けたかを文献から分析・検討をかなり進めることができた。さらに、視覚芸術である絵画やエンブレムがどの程度当時のイギリスの詩や特にシェイクスピアの劇と密接な関係性があったかについては、テクストとの詳細な照応をすることで確認できるものもあった。また、当時の劇場の構造からどのような視覚表象があり得たかなどについて、バーミンガム大学・シェイクスピア・インスティチュート教授のTiffany Stern氏が早稲田大学の招聘により来日し講演を行なった際に交流し、知見を得られたことも有益であった。なお、本年度得られた知識・論考を今後論文にするつもりだが、今期は半年という時間的な制約もあったため、次年度に活字化する予定である。今後は、引き続き視覚表象に関する資料を大英図書館などで収集し、分析・検討を進める。また、こうした第一次資料の詳細な検証をもとに、視覚文化・表象に関する現代批評の理論を再検証することで、これまで盲点となっていた新たな論、即ち、シェイクスピアの1600年以降の劇におけるマニエリスム的な要素を検討する。さらに宗教との関係性についてもより深く分析・検討を進める。また、シェイクスピア時代のエンブレム研究を専門とする研究者とシェイクスピア時代の表象文化に詳しい研究者を招聘し、講演会を開催する予定である。さらに、これまでに得られた成果は、発表及び論文として出版する予定である。若干の未使用金額が出たが、次年度に図書費の一部として使用する予定。バーミンガム大学とその大学院であるシェイクスピア・インスティチュートと早稲田大学文学学術院は2017年よりシェイクスピアの分野で研究連携しているが、平成30年11月にシェイクスピアの主に舞台に関するシンポジウムを早稲田大学にて開催した。学内外に告知し大規模に行ったが、本研究代表者は、このシンポジウムの企画・司会進行・閉会挨拶などを行った。
太陽光・風力発電の大量連系と電力需給バランスを考慮したCO2削減効果の推計

本研究は、在来電源発電機の起動停止-経済運用(Unit Commitment with Economic Load Dispatching)の簡易モデルを作成し、2030年の西日本地域に太陽光発電を62GW,風力発電を24GW導入し、再エネ電力の地域間送電とデマンドレスポンスを実施する場合について、電力需給バランス、CO2削減効果、石炭発電削減効果を推計した。具体的には、電力需要10%抑制、原子力発電非稼働、石炭火力発電の設備容量の極力削減、再エネ電力の地域間送電、LFC調整力の地域間融通、再エネ出力に応じた揚水発電の揚水運転、電気自動車充電とヒートポンプ(heat pump)加温稼働を活用する場合について、需給バランスの簡易推計を行った。九州、四国、中国の管区では、5月に大規模な電力過剰=出力抑制が必要になるが、8月の電力不足のリスクは小さい。他方、関西と中部の管区では、原発非稼働の場合、8月に電力不足リスクが残る。これを回避するには、関西と中部の管区では、電力需要を15%程度削減する必要がある。再エネ電力比率45%を達成するには、九州ー中国、中国ー関西の連系線容量を拡張し、夏季夕方の需要削減、揚水発電の揚水運転と電気自動車充電のタイミングに整合性を確保することが必要であると確認した。発電機の起動停止-経済運用モデルは、社会科学研究者に使用可能な簡易モデルを目指して作成した。太陽光出力に応じた揚水運転、電気自動車充電、調整力の地域間融通について、基本モデルを作成できた。研究成果を、Solar Integration Workshopや国際会議Grand renewable 2018、風力エネルギー利用シンポジウムで発表した。今後は、再エネ電力の広域送電に関して、OCCTOの送電線潮流データから、送電線活用実態を分析する必要がある。発電機の起動停止ー経済的運用モデルについて、基礎的な設計を作ることができた。揚水発電の運転モデルについて、基本的なモデルを作成することができた。Solar Integration Workshop、および風力エネルギー利用シンポジウムなどを通じて、専門研究者と交流することができ、モデルの改良点について、有益なアドバイスを得ることができた。地域連系線の送電データについて、データの扱い方等について、有益なアドバイスを得た。西日本地域のうち、北陸管区を除く地域について、発電機にかかる基礎的なデータの整備を進めることができた。Matlabの操作について、習熟が進んだ。これらにより、概ね、作業は順調に進んでいる。西日本地域の電力需給について、北陸管区を除いて、解析の方法及び手順を概ね作ることができた。Matlabのデータ入力と出力、複数のエリアの計算について、できるだけ計算を自動化させることが必要であるが、この点で、まだ改良すべき課題が残っている。さらに、石炭火力削減を評価するためのモデル改良が必要であること、電源種類サブグループの変数を増やす必要がある。揚水発電の運転モデルについても、電力管区と季節により、運転パターンと時間パターンを変更する必要があり、この改良に時間がかかっている。電気自動車の充電行動に関して、時間別データの入手が課題である。調整力地域間融通を簡易に概算するモデルについても、より精緻化が必要である。電気学会の先行研究の検討を進めて、必要なパラメータについて整理すること、地域内送電網の仕様について、データの整備を行う必要がある。今年度は、これらの課題について、取り組む。今後は、1再エネ電力の広域送電に関して、OCCTOの送電線潮流データから、送電線活用の実態分析を進める。2西日本の電力管区について、地域内送電線の系統混雑を評価するモデルを試みる。これには、電気工学研究者の助力が不可欠であるため、立命館大学理工学部の研究者から協力を得る。電気工学研究者との協力により、地域内送電線の活用実態の分析を進める。3火力発電機の起動停止ー経済的運用については、石炭火力設備容量の削減規模、および、必要なベース電源規模を評価できるものに改良する必要がある。これについても、電気工学の研究者からの協力を得る。4風力および太陽光電力の地域間送電について、地域間送電線の容量拡張の効果を評価できるように改良する。5揚水運転モードと、太陽光出力に対応した電気自動車充電タイミングの整合性を改良する。これらの改良により、6西日本地域について、2030年の電力需給推計、CO2削減効果、石炭火力削減規模、ベースロード電源発電の削減効果、燃料費への影響について、まとめをおこなう。変動性電源(風力・太陽光(PV))を電力網システムに大量連系して、2030年の電力システムの脱炭素化シナリオを考察した。火力発電機の起動停止・経済的運用(Unit Commitment and Economic Load Dispatch: UC-ELD)の簡易モデルを作成し、西日本の管区の需給バランスを分析した。UC-ELDモデルは、1風力・PVの大量連系、2簡易な太陽光出力予測の組み込み、3原子力発電の廃止、4PV出力予測に応じた石炭火力の稼働台数・稼働時間の最大限の削減、5再生可能エネルギー電力の優先的地域外送電、6PV出力予測に対応した揚水発電の揚水運転、7ヒートポンプ昼間運転によるデマンドレスポンス、8LFC調整力の地域間融通を考慮して、電力需給バランスと脱炭素化効果を解析した。UC-ELDモデルの制約条件について、PV出力予測に対応させて、揚水発電の運転、ヒートポンプの稼働プログラム、石炭火力の柔軟運転プログラムの改良を行った。調整力の地域外投入モデルを改良した。軽負荷期(5月)と重負荷期(8月)を分析した。揚水発電の開始時間と夕方需要ピークのタイミングの取り方が難しい。

西日本の系統では、上記対策を講じても、軽負荷期(5月、休日)に、PVから大量の過剰電力が発生する。火力機の最低出力限界(いわゆる下げ代不足)により、石炭火力、原子力発電の稼働台数が少ない方が変動性再エネ電力の給電量を拡大できる。重負荷期(8月)には、晴天でない日でも十分なPV出力があるため、供給力不足のリスクは少ない。風力・PVの連系容量の拡大に応じて予測誤差規模が拡大するため、調整力が不足傾向になる。特に下げ調整力が不足する。対策には、調整力の地域間融通が効果的である。風力・PVの出力抑制を下げ調整力に活用することが有効である。研究成果を風力エネルギー利用シンポジウムで発表した。(1)MatlabによるUC-ELDプログラム作成が計画通り順調に進んでいる。制度改変の要素をモデルに組み込む作業で進展した。調整力の地域間融通、変動性再エネ電力の地域間送電について、簡易モデルを試作できた。太陽光発電(PV)出力予測に応じた揚水発電の昼間揚水運転のプログラムを作成した。風力エネルギー利用シンポジウム、Japanese-German Renewable Energy Workshop (ドイツ航空宇宙局DLR、Stuttgart大学主催)のworkshopで発表した。(2)関西管区と中部管区を連合管区として、九州、四国、中国、北陸管区からの再エネ過剰電力の地域間送電を解析するモデルについて、現在、改良中である。地域間連系線の運用容量を考慮し、かつ、調整力の地域外投入を考慮した地域間送電の簡易モデルについて、基本的な内容を作成できた。(3)ドイツおよびオーストリーの再生可能エネルギー研究者、長期シナリオ研究者との交流により、長期シナリオ設計に関して、有効なアドバイスを得た。脱石炭・石油、脱原子力を実現するシナリオを考察している。太陽光発電(PV)の過剰電力対策として、電気自動車の充電パターン、風力・PV連系容量と揚水発電の運転パターンについて、改良を行っている。(4)PV・風力発電が集中的に立地する地域における送電網の混雑、系統増強の必要箇所について、ドイツRostock大学の電力網解析の研究者の協力を得た。風力、PVの地理的偏在が送電網の局地的混雑に与える影響を推定するため、西日本の一部の管区について、地内送電網の潮流解析の簡易モデルを試作している。いまだ試作の段階であり、改良が必要である。合わせて、PV・風力の大量連系が地域間送電に与える影響について、各管区を一つの母線に単純化して、地域間送電線の潮流を解析するモデルも試作した。引き続き、改良を行う。
南アジアにおける宗教教育の達成度に関する公式・非公式教育システムをめぐる比較研究

本研究の目的は、バングラデシュ、インドそしてパキスタンのムスリム社会において、イスラーム宗教学校(マドラサ)が、教育課題解決の促進にどの様に潜在的に関与しているのかを調査するものであった。複数の国における状況を比較する事により、南アジアでのムスリムの社会生活におけるマドラサの意味を研究するものであった。この研究により、教育の文化的価値が、マドラサの順応性における大きなインパクトを持ち続けている事が判明した。また一方では、国が主導するこれらの学校への近代化政策は、マドラサにおける人間開発に関する意向と、国による教育制度との違いにより、未だ成功とは言えない状況である事も判明した。2012会計年度には、インドのウタルプラデシュのハープル地区の小さな村でフィールドワークを行った。初年度は、インドのフィールドワークを大きなイスラーム宗教学校で行ったが、今年度は、コミュニティー・レベルにおけるイスラーム学校(マドラサ)教育に関する実質的なデータを集めた。さらに、私は、バングラデシュのダッカ市でフィールドワークを行い、承認されていないイスラーム宗教学校の教育委員会から重要な資料を集めることができた。これらのフィールドワークのデータに基づき、学会8th Biennial Conference of the Comparative Education Society of Asiaで報告を行った。さらに、私はウィスコンシン大学マディソン校で行われた国際会議で論文について報告を行った。研究計画では、パキスタンでフィールドワークを行うことを予定していたが、国の治安上の問題などにより実施することができなかったため、この部分の現地調査は来年度に繰り越すこととした。ただこの間、以下に示すように、パキスタンのマドラサについては文献研究を行い、しかるべき研究機関に投稿している。本研究の個別の研究成果については、以下のようなタイトル・計画のもとで順次論文として刊行されている。研究の初年度となる2011会計年度には、インドとバングラデシュの、二つのフィールド・ワークの実施を計画した。くわえて、研究上の発見について国際会議において発表を行った。研究の理論的強化のため、さまざまな学術論文の収集も行った。国家による改革の取り組み、非公式のイスラーム宗教学校への草の根の支援、それら施設へのより大規模な宗教集団および諸派閥からの外的支援という三つの見地から、特にイスラーム宗教学校に注目しながら、インドのマイノリティであるムスリムの教育の発展の問題点と可能性についての分析に取り組み、その成果の一部は、カナダのウェスタン・オントリオ大学で開催されたイスラームと民主主義に関する国際会議において発表されている。宗教的に教育されたムスリム学者の社会的・政治的な含意に焦点を当てたこの報告は、ケンブリッジ出版の会議録として編纂、出版される予定である。以上のように、今年度においては、インドとバングラデシュにおけるフィールド調査と並行して、海外の国際会議での研究発表を進め、当初の計画に沿って研究業務を遂行することができた。これらの研究成果は研究プロシーディングとして近日公刊される予定である。このように、今年度の研究計画全体において、初年度に予定した研究プランに沿って順調に業務を遂行することができた。研究活動として、私は3つの異なる国ーバングラデシュ、インドおよびパキスタンでフィールドワークを行うことを計画していた。フィールドワークの目的は、それぞれのイスラーム宗教学校の持つ多様性ー国の教育システムを越えて機能しているイスラーム宗教教育の多様性を調査することであった。なぜ南アジアのイスラーム教徒は、国家システムによって承認されないイスラーム宗教学校を好んで選ぶのか。これまで、私はインドとバングラデシュで2回のフィールドワークを行った。私のインドでの最初のフィールドワークは、主としてラクナウ、ウタルプラデシュでイスラーム宗教学校の教育委員会などのさまざまな関係機関に焦点を当て調査を行った。2回目のフィールドワークでは、イスラーム教徒の住人が多数を占める村に焦点を当て調査を行った。その一方で、バングラデシュでのフォローアップ・フィールドワークによって、これまでの研究成果を補強する結果を得ることができた。計画当初、パキスタンでフィールドワークをすることを予定していたが、治安上の理由に加え、現在の状況の中でイスラーム宗教学校(マドラサ)の研究がセンシティブな側面を持っているため、調査を行うことができなかった。また、私はバングラデシュでフィールドワークを行った。これらの調査を通して、これまでに、本質的な研究データを集めることができた。これらに基づき、私はタイ、米国およびカナダで研究報告を行った。私の研究成果のいくつかは論文として刊行される予定で、その他にも、論文が既に受理されたものがある。本研究の初年度には、インドのニューデリーとラクナウの二地域においてフィールド・ワークを実施した。それらの地域において、学校教育に携わる複数の公的組織とイスラーム宗教学校(マドラサ)への現地調査を実施した。このフィールド調査資料に依拠し、現在、非公式のイスラーム学校に見られる宗教性の存立構造について検討を深めると共に、それらが現代インドの近代的・世俗主義的な学校教育機関とどのように競合/共存しうるのか、というテーマのもとに論文を執筆した。

これにより、これら非公式の教育機関に対しては形式上の承認が与えられているにもかかわらず、いくつかの学校は、ジャミア・ミリア・イスラミア大学やジャワハルラル・ネルー大学のような公立大学の入学試験の受験資格をもつ学生として受け入れていることが分かった。さらに、さまざまな宗教集団と諸派閥がインドにおいていくつかのイスラーム学校を運営しているという事実も判明した。州ごとに状況が異なっているにもかかわらず、インド政府はこれらの機関を対象とした改革に着手している。ラクナウを拠点とするウッタル・プラデシュ州にある「マドラサ教育協議会」への訪問中、コミュニティ・レベルの教育施設を州政府の望む形で改革へ導くための、州によるイスラーム宗教学校支援という最近の試みを調査した。これについては、次回の日本南アジア学会で発表する予定である。また、インドにおけるいくつかのイスラーム宗教学校への訪問中、これら教育機関への在地コミュニティによる支援について理解を深めた。インドにおいてマイノリティであるムスリムは、彼らの文化と教育を維持していくためにも宗教教育を営む権利があるとの認識を高め、それを学校教育の現場に投影している現状が明らかとなった。この研究事業はさらに一年間継続の予定である。2012年会計年度において、インドとバングラデシュにおいて調査を行い、研究データを集めることができた。2013年の最終会計年度には、前年度調査ができなかったパキスタンのフィールド調査を継続し、パキスタンにおいてフィールド調査を実施する予定となっている。そして、これまでの研究調査を通して集めたインド、バングラデシュ、そして今年度調査を行って収集予定であるパキスタンのデータの比較分析を行う予定である。昨年はフィールド調査のために多くの時間を費やしたが、今年も、南アジアにおける三年間におよぶ研究活動から得られた研究上の発見に基づいて、研究成果の還元、本の出版に向けた努力を継続していく予定であるこの研究事業はさらに二年間継続の予定である。研究計画に従えば、2012会計年度にはパキスタンとインドにおいてフィールド調査を実施する予定となっている。さらに、国際会議や国内研究会において研究報告を行う予定であり、また研究成果の公刊に向けた努力を継続し行う次第である。2013年の最終会計年度には、パキスタンのみのフィールド調査を継続し、国際会議および国内のシンポジウムにおいて研究成果の発表を行う予定である。昨年はフィールド調査のために多くの時間を費やしたが、今年も、南アジアにおける三年間におよぶ研究活動から得られた研究上の発見に基づいて、研究成果の還元、本の出版に向けた努力を継続していく予定である。
YAGレーザによる歯科治療の照射温度に関する研究

レーザによる治療では,照射によって歯質を溶かし蒸発させる除去形態をとることから,患部は瞬間的にせよ相当の高温になると考えられる,発熱が大きすぎると,歯髄の温度が上がり,痛みを感じるだけでなくその変質をまねき,時には歯髄は死んでしまう.本研究は,光ファイバ型2色温度計を用いて,歯にパルスレーザ照射した際のフラッシュ温度測定を行う方法について検討するとともに,歯における熱伝導現象を工学的な立場から検討することにより,レーザによる歯の治療を安全にかつ効率よく行う方法を確立することを目的としておこなった.得られた主な結果をまとめると次のようになる.(1)本温度測定法により,歯のレーザ照射部の温度を計測することができる.(2)照射するレーザエネルギーが一定の場合,短時間に強いレーザパワーを与えた方が照射温度は高くなる.(3)照射するレーザの強さ(パワー)が一定の時,照射時間を長くすれば,照射温度は高くなる.(4)う蝕部と健全部のレーザ吸収率の差から,条件を適当に選べば400°C近い温度差を生じさせることが可能であり,う蝕部のみを除去する治療の可能性が十分にある.(5)歯組織の熱伝導率が小さいため,温度勾配が急となり内部への影響は小さくなるが,エナメル質に比べて吸収率が大きく透光性のよい象牙質では,熱が深部にまで到達するため注意を要する.(6)Er-YAGレーザは水に対する吸収率が大きいことから,大部分が歯表面で吸収され,歯髄に及ぼす熱の影響はNd-YAGレーザよりもはるかに小さく抑えられる.このため,レーザエネルギーを上げて,大きな除去量を得ることも可能である.(7)Nd:YAGレーザで歯の割れが生じる原因について調べたところ,熱応力によるひび割れはEr-YAGレーザでも起こる.また,レーザの照射方法に工夫すればNd:YAGレーザにおいても熱亀裂を防ぐことができる.レーザによる治療では,照射によって歯質を溶かし蒸発させる除去形態をとることから,患部は瞬間的にせよ相当の高温になると考えられる,発熱が大きすぎると,歯髄の温度が上がり,痛みを感じるだけでなくその変質をまねき,時には歯髄は死んでしまう.本研究は,光ファイバ型2色温度計を用いて,歯にパルスレーザ照射した際のフラッシュ温度測定を行う方法について検討するとともに,歯における熱伝導現象を工学的な立場から検討することにより,レーザによる歯の治療を安全にかつ効率よく行う方法を確立することを目的としておこなった.得られた主な結果をまとめると次のようになる.(1)本温度測定法により,歯のレーザ照射部の温度を計測することができる.(2)照射するレーザエネルギーが一定の場合,短時間に強いレーザパワーを与えた方が照射温度は高くなる.(3)照射するレーザの強さ(パワー)が一定の時,照射時間を長くすれば,照射温度は高くなる.(4)う蝕部と健全部のレーザ吸収率の差から,条件を適当に選べば400°C近い温度差を生じさせることが可能であり,う蝕部のみを除去する治療の可能性が十分にある.(5)歯組織の熱伝導率が小さいため,温度勾配が急となり内部への影響は小さくなるが,エナメル質に比べて吸収率が大きく透光性のよい象牙質では,熱が深部にまで到達するため注意を要する.(6)Er-YAGレーザは水に対する吸収率が大きいことから,大部分が歯表面で吸収され,歯髄に及ぼす熱の影響はNd-YAGレーザよりもはるかに小さく抑えられる.このため,レーザエネルギーを上げて,大きな除去量を得ることも可能である.(7)Nd:YAGレーザで歯の割れが生じる原因について調べたところ,熱応力によるひび割れはEr-YAGレーザでも起こる.また,レーザの照射方法に工夫すればNd:YAGレーザにおいても熱亀裂を防ぐことができる.本研究の目的は,歯における熱伝導現象を工学的な立場から検討することにより,レーザによる歯の治療を安全にかつ効率よく行う方法を確立するための基礎的研究を行うことである.本年度は,基礎的なデータを得ることを目的として実験を主体にして研究を行った.(1)本研究費で購入するEr:YAGレーザ発振装置に精密移動台を取り付け,パソコンで駆動する加工装置を構築した.(2)Er:YAGレーザのエネルギー分布,パルス形状など基本的なデータを取り,レーザ光の性質に関する基礎データを得ることができた.(3)Er:YAGレーザを歯に照射したとき,照射部分の温度を計測するため,新たな温度計を製作した.(4)歯組織の分光吸収率など光学的な特性を測定することができた.しかし,Er:YAGレーザを稼働するのに時間がかかり,このため,温度解析・熱応力計算に必要な歯組織の熱物性や機械的特性を計測することができなかった.来年度はこれら材料物性の計測から研究を始めることにしている.レーザによる治療では,常にその発熱が問題となる.照射によって歯質を溶かし蒸発させる除去形態をとることから,患部は瞬間的にせよ相当の高温になると考えられる.発熱が大きすぎると,歯髄の温度が上がり,痛みを感じるだけでなくその変質をまねき,時には歯髄は死んでしまう.本研究は歯における熱伝導現象を工学的な立場から検討することにより,レーザによる歯の治療を安全にかつ効率よく行う方法を確立するための基礎的研究を目的としておこなった.

前年度は,温度計測,歯の物性値の測定など本研究を行う上で必要な基礎的なデータを測定することに主眼を置いたが,本年度は解析に主力をおいて研究を行った.具体的には,(1)有限要素法温度解析を行い,測定結果と比較することにより,歯組織内の熱の流れを詳細に検討する事が出来た.これにより,安全なレーザ照射を行うために必要な基礎的な基準を設けることが出来た.(2)Er-YAGレーザによる有効なレーザ照射方法について検討した.その結果,Er-YAGレーザは水に対する吸収率が大きいことから,大部分が歯表面で吸収され,歯髄に及ぼす熱の影響はNd-YAGレーザよりもはるかに小さく抑えられることがわかった.このため,レーザエネルギーを上げて,大きな除去量を得ることも可能である.(3)熱応力の計算をおこない,Er:YAGレーザの結果と比較検討することにより,Nd:YAGレーザで歯の割れが生じる原因について調べた.その結果,熱応力によるひび割れはEr-YAGレーザでも起こること,レーザの照射方法に工夫すればNd:YAGレーザにおいても熱亀裂を防ぐことができること,がわかった.