hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロ引下げ法による高性能超磁歪合金結晶の育成

本研究では,振動発電用の材料として期待されているFe2(Dy0.73Tb0.27)合金に注目し,マイクロマイクロ引下げ法を用いて,ワイヤー状の単結晶を作製するための最適条件の探索および,その凝固特性や基礎物性を調査した.その結果,Ar+6%H2雰囲気でカルシアるつぼを用いることにより,最大引下げ速度30mm/hで直径2mmの単結晶を育成することに成功した.また,熱処理により飽和磁歪量が増加するが,1173K以上の温度で熱処理すると割れてしまうことを明らかにした.さらに,Zrの添加により飽和磁歪量が増加することを明らかとし,熱処理も加えることで飽和磁歪量は,最大で1900ppmにも達した.マイクロ引下げ用高周波炉を用いて,デバイスサイズの超磁歪単結晶を高速に育成するための最適条件について検討している.昨年度は,Fe-Tb-Dy3元系合金で,カルシアルツボとアルミナルツボを使用し,マイクロノズル径2mm, Ar+5%H2雰囲気,引下げ速0.5mm/minで結晶を育成し,約150mmの結晶がえられた.結晶の長手方向の成分偏析度をEPMAで測定した結果,Fe, Tb, Dyの組成は,平均組成から数%ずれているだけであり,成分的に均一な組成の結晶を得ることに成功した.これらの結晶の磁歪を測定したところ,カルシアルツボで作製したものは,良好な磁歪特性を示したが,アルミナルツボで作製したものは,磁歪特性が劣化していた.また,ミクロ組織を幾つかの断面で観察したが,結晶粒界はみられなかった.更に,TEMで組織観察を行ったが,双晶もみられず,単結晶であることが確認できた.本年度は,昨年度最適化した育成条件に基づいて,Zrを添加した合金のワイヤー状単結晶を作成を行い.Zr添加の最適量について検討を行った.その結果,Zr添加量が0.05までは,Zr添加とともに磁歪量が大きくなる傾向がみられ,最大の飽和磁歪量が1600ppmにもなった.しかし,それ以上の添加では,磁歪量が著しく低くなることが明らかとなった.TEM, X線回折によるミクロ組織観察を行った結果,Zr添加量が0.05以下では良好な単結晶が得られ,また,磁歪を阻害するFe3TbDyの量が減少していることが確認された.一方,0.05より多く添加した場合は,多結晶化しており,また,著しくZrが偏析していることが明らかとなった.本研究では,振動発電用の材料として期待されているFe2(Dy0.73Tb0.27)合金に注目し,マイクロマイクロ引下げ法を用いて,ワイヤー状の単結晶を作製するための最適条件の探索および,その凝固特性や基礎物性を調査した.その結果,Ar+6%H2雰囲気でカルシアるつぼを用いることにより,最大引下げ速度30mm/hで直径2mmの単結晶を育成することに成功した.また,熱処理により飽和磁歪量が増加するが,1173K以上の温度で熱処理すると割れてしまうことを明らかにした.さらに,Zrの添加により飽和磁歪量が増加することを明らかとし,熱処理も加えることで飽和磁歪量は,最大で1900ppmにも達した.マイクロ引下げ用高周波炉を用いて,デバイスサイズの超磁歪単結晶を高速に育成するための最適条件について検討した.カルシアルツボを使用し,マイクロノズル径2mm, Ar+5%H2雰囲気,引下げ速度0.5mm/minで結晶を育成した.約150mmの結晶がえられた.結晶の長手方向の成分偏析度をEPMAで測定した結果,Fe, Tb, Dyの組成は,平均組成から数%ずれているだけであり,成分的に均一な組成の結晶を得ることに成功した.また,アルミナルツボを用いて,同様の条件で結晶育成を行い,約150mmの結晶を得ることに成功している.この結晶についても成分偏析度を調べたところ,長手方向には,均一であったが,断面内では,外側と内側にも数%の組成差があるとともに,Alが24%確認された.これらの結晶の磁歪を測定したところ,カルシアルツボで作製したものは,良好な磁歪特性を示したが,アルミナルツボで作製したものは,磁歪特性が劣化していた.また,ミクロ組織を幾つかの断面で観察したが,結晶粒界はみられなかった.更に,TEMで組織観察を行ったが,双晶もみられず,単結晶であることが確認できた.マイクロ引下げ用高周波炉を用いて,デバイスサイズの超磁歪単結晶を高速に育成するための最適条件について検討した.昨年度までに、ルツボ、雰囲気、引下げ速度などの最適化を行っている。さらに、微量のZrを添加することにより、磁歪が大きくなることを確認している。本年度は、ミクロ組織の詳細な観察と最適な熱処理条件について検討を行った。結晶の成長方向は,<311>方向をむいており、Zrの添加量が多くなるほど飽和磁歪量が大きくなった。しかし、0.05Zr以上では、多結晶化のため、著しく磁歪量が減少した。ミクロ組織観察の結果、Fe3(Tb,Dy)の析出量がZr添加により減少していることがわかり、これが磁歪量増大の原因と考えられる。また、これらの結晶に1023-1223Kの温度範囲で熱処理を施すことにより、飽和磁歪量が増大することを見出した。

温度が高いほど飽和磁歪量が大きくなる傾向がみられた。熱処理後のミクロ組織観察の結果、as-grown材に見られたZrのミクロ偏析が軽減されていた。これが、飽和磁歪量増大の原因と考えられる。一方、1173K以上で長時間熱処理を施すと結晶が破壊してしまった。これは、熱処理温度が高くなるにつれて、(Td,Dy)-richの液相が生成するためと考えられる。作製した結晶で一番磁歪が大きかったものは、1400ppmであり、1173Kで2時間以上の熱処理が最適であることを明らかにした。金属材料学Fe-Tb-Dy合金へのZr添加の影響を調査したが,Zrを添加しても育成条件を大きく変化することなく,デバイスサイズの結晶を育成でき,最適Zr量が明らかになっただけでなく,その原因についても明らかにできた.超磁歪合金の単結晶は,カルシアルツボ,アルミナルツボの両方で得ることができたが,磁歪特性ということでは,不純物が少ないアルミナルツボが適していること明らかにできた.また,引下げ速度を変えた時,まともの形状の結晶が得られたのは,0.5mm/minだけであり,他では,結晶のブレイクアウトが生じてしまった.また,雰囲気は,Arだけでは,酸化がするためか,引抜くことができなかった.以上のように,超磁歪単結晶を得るための基礎的な育成条件は明らかにすることができた.Zrを添加することにより,磁歪量のすぐれた結晶を得ることに成功している.組織学的には,磁歪と関係ないFe3TbDyやZr偏析を減少させることが,更なる高磁歪量化に有効であると考えられる.そこで,熱処理によるミクロ組織改良を試みる.そのため,本年度は,様々な条件で熱処理を行い,組織変化と磁歪量変化を調査し,最適熱処理条件を明らかにするとともに,そのミクロ組織学的な因子について明らかにする.磁歪特性の優れた結晶をえるために,Ti, Zrなどの添加元素の効果を調査する.まず,結晶の育成条件を明らかにするとともに,添加元素の量を種々変えた結晶を育成し,組織学的な変化,磁性的特性の変化を調査し,その影響について明らかにするとともに,最適な添加量を見つける.小さな結晶の精密な切断を行うために,精密切断機約30万円を購入する予定である.
鉄炭化学の合成磁性に関する研究

本研究は、新しい磁気記録材料として期待される準安定相である鉄炭化物粒子および薄膜の合成法を確立し、その磁気特性を明らかにすることを目的としている。鉄炭化物粒子合成用の反応気体として、一酸化炭素(CO)ガスが有効であり、生成相の制御は、窒素ガスによるCOガス分圧の調節と反応温度の設定によって可能であることを見いだした。300°C以下では炭化反応は起こらず、300ー400°CではFe_5C_2が、400ー600°CではFe_3Cが生成することを明らかにした。超高圧下でのみ安定なFe_7C_3は、出発原料としての酸化鉄にアルカリまたはアルカリ土類金属を添加することにより合成が可能であることを見いだした。合成した鉄炭化物粒子の磁気特性は、飽和磁化値>100emu/g、保磁力は数百Oeであり、針状の鉄粒子を原料として合成した針状Fe_3C粒子の角形比は、約0.4であった。合成条件の制御により、現在の磁気記録システムに適合し、かつ飽和磁化値の大きな鉄炭化物粒子の合成が可能となった。また、Fe_7C_3は、Fe_5C_2より大きな角形比を有しており、Fe_7C_3の結晶磁気異方性係数は、Fe_5C_2よりも大きいことが初めて明らかになった。アルゴンガス圧力を調節した条件下でのマグネトロンパッタ法によって、Tc=220°C、飽和磁化値120emu/gの単相Fe_3C薄膜の合成が可能となった。このFe_3C薄膜は面内磁化膜であり、その結晶磁気異方性係数は、10^4 J/m^3であること、また、保磁力は250Oeであり、磁気記録ディスクに適した値を示すことが明らかになった。鉄系原料とCOガスの反応によるFe_3C,Fe_5C_2およびFe_7C_3粉末の生成挙動とその磁気的特性について以下のことを見出した。酸化鉄粉末を出発原料にし、300-400°CでFe_5C_2、450-600°CでFe_3Cの合成が可能となった。単相のFe_5C_2およびFe_3C粉末は、それぞれ350°Cと600°Cで得られた。鉄粉末を出発原料とすると、350°C以下では、未反応であり、400°C以上でFe_3Cの生成が認められ、500°Cでほぼ単相のFe_3C粉末が得られた。550°C以上では、Fe_3Cの生成量は減少し、600°Cでは炭化反応は起こらなかった。鉄粉末からはFe_5C_2は生成しなかった。このように、出発原料が生成する炭化鉄相に大きな影響を与えることを見い出した。また、得られた炭化鉄粉末は100emu/g以上の高い飽和磁化値を有していた。バリウムを出発原料に添加することにより、Fe_7C_3の合成が可能となった。得られた炭化鉄粉末は、Fe_7C_3とFe_5C_2が共存していた。350°Cの反応温度、および高いCO分圧下での炭化処理により、Fe_7C_3の生成量が増加した。それらの炭化鉄粉末の飽和磁化値は、Fe_7C_3生成量にかかわらず約110emu/gであった。保磁力および角形比は、Fe_7C_3生成量の増加と共に増加し約700Oeおよび0.41となった。したがって、単相のFe_7C_3粉末は、優れた磁気記録用材料となりうると考えられる。

酸化鉄薄膜を調製した後、COガスにより炭化することによって、炭化鉄薄膜が得られることが、見い出された。得られた炭化鉄薄膜はFe_3Cであり、その飽和磁化値は、約100emu/g、保磁力は、400Oeとなった。磁化方向は、ヒステレシスル-プより薄膜の面内方向であることがわかった。本研究は、新しい磁気記録材料として期待される準安定相である鉄炭化物粒子および薄膜の合成法を確立し、その磁気特性を明らかにすることを目的としている。鉄炭化物粒子合成用の反応気体として、一酸化炭素(CO)ガスが有効であり、生成相の制御は、窒素ガスによるCOガス分圧の調節と反応温度の設定によって可能であることを見いだした。300°C以下では炭化反応は起こらず、300ー400°CではFe_5C_2が、400ー600°CではFe_3Cが生成することを明らかにした。超高圧下でのみ安定なFe_7C_3は、出発原料としての酸化鉄にアルカリまたはアルカリ土類金属を添加することにより合成が可能であることを見いだした。合成した鉄炭化物粒子の磁気特性は、飽和磁化値>100emu/g、保磁力は数百Oeであり、針状の鉄粒子を原料として合成した針状Fe_3C粒子の角形比は、約0.4であった。合成条件の制御により、現在の磁気記録システムに適合し、かつ飽和磁化値の大きな鉄炭化物粒子の合成が可能となった。また、Fe_7C_3は、Fe_5C_2より大きな角形比を有しており、Fe_7C_3の結晶磁気異方性係数は、Fe_5C_2よりも大きいことが初めて明らかになった。アルゴンガス圧力を調節した条件下でのマグネトロンスパッタ法によって、Tc=220°C、飽和磁化値120emu/gの単相Fe_3C薄膜の合成が可能となった。このFe_3C薄膜は面内磁化膜であり、その結晶磁気異方性係数は、10^4J/m^3であること、また、保磁力は250Oeであり、磁気記録ディスクに適した値を示すことが明らかになった。
近現代テュルク諸語文献を中心とする内陸アジア歴史資料リソースの構築

当研究プロジェクトは、中国領中央アジア(新疆)において18-20世紀に作成されたテュルク諸語文献を対象として、史料研究を推進し、当該分野研究に資する書誌情報リソースの構築を試みるものである。4年間にわたる科研費の交付期間内に行った具体的な活動とその成果としては、個別研究成果に加え、(1)基本文献である現代ウイグル語雑誌のバックナンバーの網羅的収集ならびにデジタル化の推進、(2)史料学的研究を中心とする研究会の開催、(3)書誌データベースの構築と公開、(4)国内外の学会での成果報告などを実施した。内陸アジア地域を構成するテュルク系諸民族自身が残した現地語の諸文献は、当地域の歴史・社会・文化を研究するためのもっとも基本的な材料であるにも拘わらず、いまだ十分に活用されているとは言い難い状況にある。とりわけ14世紀以降から20世紀初頭までの長きにわたり当地域の文章語であったチャガタイ語の写本、ならびに現代語への移行期に著された様々な正書法を用いたテュルク系言語文献は、世界各地の図書館・研究機関そして民間に散在しており、それらに関する研究体制は依然遅れた段階にある。本研究課題はこのような現状に鑑みて、内陸アジア、とくに中国領新疆で近現代(18-20世紀)に作成されたテュルク諸語文献を対象として、その包括的な史料研究を推進し、当該分野の発展に寄与する文献リソースの構築を、オンライン・データベースの構築と公開、ならびに解題文献目録の出版により実現するものである。(1)収集(a)海外での調査・収集:中国・新彊ウイグル自治区で現地文献ならびに二次研究文献に関する調査を実施し、書誌情報取得するとともに重要なものに関しては複写物・実物(書籍)を取得した。また現代文芸に関しては作家へのインタビュウなども実施した。(b)国内での収集活動:図書館のレファレンス・ネットワーク等を活用してテユルク諸語文献史料・二次研究文献の複写物の入手に努めた。(2)研究(a)基礎研究:写本、リトグラフ、二次研究文献など収集・取得文献につき書誌研究を行いデータベースのコンテンツを増し加えた。とくに二次研究文献に関しては取得資料のデジタル化を重点的におこない、プロジェクトチーム内での利用環境を整備した。(b)研究会の開催:メンバー、大学院生などからなる文献資料研究会を組織。年度後期よりほぼ毎週現代ウイグル語文学作品(ゾルドゥン・サービルの『故郷』)の講読研究会を実施した。(3)総合(a)データベース構築:既存データの整備(記述の訂正、様式の統一)を図るとともに、新たに入手し書誌研究作業を経た史料、二次研究文献データ入力をおこなった。(b)書籍版解題参照目録の編纂企画:最終年度の目録出版に向け、その内容、具体的な執筆分担、出版形態等につき、同様の先行著作の構成を参照検討のうえ出版仕様の検討を行った(未完。次年度の仕様確定を目指す)。(4)発信(1)収集海外での調査・収集:中国・新彊ウイグル自治区で現地文献ならびに二次研究文献に関する再調査を実施し、書誌情報取得するとともに重要なものに関しては複写物・実物(書籍)を取得した。また現代文芸に関してはひきつづき作家へのインタビュウなどを実施した。(2)研究(a)基礎研究:写本、リトグラフ、二次研究文献など収集・取得文献につき書誌研究を行いデータベースを構成する基本情報の充実に努めた。二次研究文献に関してはひきつづき取得資料のデジタル化をおこない、収集逐次刊行物類のデジタル化を完了させた。(b)研究会の開催:2月8日に社会経済文書史料に関する公開セミナーをAA研共同研究プロジェクト(主査:中見立夫AA研教授)との共催で開催し、19-20世紀に作成されたチュルク語文書史料はじめ「中国における非漢語文書」の横断的な研究に関する意見交換を行った。(b)書籍版解題参照目録の編纂企画:最終年度の目録出版に向け、その内容、具体的な執筆分担、出版形態等につき、同様の先行著作の構成を参照検討のうえ出版仕様の検討を行い、大枠の仕様を決定した。(4)発信(1)収集海外での調査・収集:中国・新疆ウイグル自治区で現地文献ならびに二次研究文献に関する再調査を実施し、書誌情報取得するとともに重要なものに関しては複写物・実物(書籍)を取得した。

(b)研究会の開催:6月28日に社会経済文書史料に関する史料研究会を富山大学で開催し、19世紀の宗教財寄進(ワクフ)文書研究に関する意見交換を行った。(3)総合(a)データベース構築:ひきつづき既存データの整備(記述の訂正、様式の統一)を図るとともに、新たに入手し書誌研究作業を経た史料、二次研究文献データ入力をおこなった。(b)書籍版解題参照目録の編集執筆:最終年度の目録出版に向け、前年度策定した仕様に基づき初歩的な編集執筆作業に着手した。当該研究課題の活動は主として(1)収集(2)研究(3)総合(4)発信の4つのタスクからなる。まず(1)収集は、主としてネットワークを活用して書誌情報を取得するとともに、重要なものに関しては複写物を取得した。また関連する二次研究文献の探索も同時に行い、可能な限り複写物ないしは実物の入手に努めた。(2)研究は、(a)基礎研究として、写本、リトグラフ、二次研究文献など収集・取得文献につき書誌研究を継続し、データベースへの登録を行った。さらに同時に書籍版の編纂を目暗とした書誌情報の整理・研究を実施した。また(b)7月(東北大学)と3月(富山大学)にチャガタイ語文献資料研究会を開催し、史料学的研究成果のとりまとめをおこなった。そして(3)総合は、(a)昨年度までに収集した二次研究文献のデータを基礎とするデータベースへの入力作業を実施し、(b)同データベースに依拠した目録出版に向け、ひきつづきその編集作業を行った。さいごに(4)発信は、(a)本研究活動の活動内容とデータベースなどのリソース情報を中心とするウェブサイト(http://www.chaghatay.com)を構築し、公開した。また(b)平成21年10月にトロント大学(カナダ)にて開催された米国中央ユーラシア研究学会(Central Eurasian Studies Society-CESS)第10回年次大会において、記述された口承史料に関する近現代テュルク諸語史史料を扱ったパネルセッション"End of the Age of Epics?"を組織し、個別史料研究の成果を報告するとともに、当該課題研究の活動ならびにデータベース、リソースについても広報に努めた。
ヨウ化鉛系ペロブスカイト型低次元結晶の励起子・励起子分子に関する研究

1.2-3次元結晶2次元結晶(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4の最低励起子がほぼ理想に近い2次元ワニア励起子であることを初めて実験的に証明した。また,その束縛エネルギーはいわゆる誘電性閉じ込め効果によって増強されていることも同時に示した。2-3次元結晶においては,サイズ依存性を系統的かつ定量的に調べ,空間的閉じ込めと誘電性閉じ込めが有効に作用していることを明らかにした。さらに,群論に基づいて詳細な解析とバンド計算によって,この物質の電子構造の全容をほぼ解明することができた。巨大振動子を有する励起子の下に偏光選択則の異なる励起子と光学禁制な三重項励起子が存在すること,これらが励起子分子の緩和に影響を与えていることも見出した。2.1次元結晶点共有1次元結晶[CH_3CS(=NH_2)NH_2]_3PbI_5の光学スペクトルを測定し,きわめて1次元性の強い励起子が存在することを示すとともに,群論に基づいた考察によって偏光選択則を含めほぼすべての準位の帰属を明らかにした。また,励起子が自己束縛し,きわめて大きなストークスシフトが観測されること,励起子の電子正孔間の交換積分の大きさが70meVときわめて大きいことがあきらかとなった。また,バンド計算の結果と比較することによって,ヨウ化鉛八面体の一次元鎖を形成する際の共有様式の違いや格子の歪みがバンドギャップの大きさに影響を与えていることがわかった。以上の研究項目を通じて,ヨウ化鉛系低次元結晶の励起子・励起子分子の特性について多くの新しい知見を得,この物質群の物性の統一的理解へ前進できたと考えている。1.励起子物性臭化鉛系3次元結晶の磁気光吸収測定の結果から,この系の励起子が典型的な3次元ワニア励起子であり,その束縛エネルギーが75meVとヨウ化鉛系3次元結晶の1.5倍になっていることがわかった。これは誘電率の違いによるものである。また,井戸層厚が減少するにともない,励起子束縛エネルギーが急速に大きくなること,いずれの層厚でも臭化鉛系はヨウ化鉛系よりも束縛エネルギーが大きいことがあきらかとなった。さらに,(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4の電場変調分光と二光子励起スペクトルの測定によって,励起子のワニア系列(n=1,2)とバンド端をはじめて分離することができた。これから,この結晶の励起子が理想的な2次元ワニア励起子であることが示せた。2.励起子分子物性(C_6H_<13>NH_3)_2PbI_4の二光子吸収分光をおこない,励起子分子二光子共鳴において顕著な二光子吸収が起こることをはじめて示した。さらに,二光子吸収係数スペクトルを測定し,励起子準位への一光子共鳴によって二光子吸収係数の共鳴増大が起き,その値はχ^<(3)>にして10^<-9>esuにもなることがわかった。また,偏光依存性の測定から,励起子分子がJ=0であること,J=±1の励起子間の緩和(角運動量緩和)の時定数が300fs程度であることがあきらかとなった。また,その束縛エネルギーはいわゆる誘電率閉じ込め効果によって増強されていることも同時に示した。2-3次元結晶においては,サイズ依存性を系統的かつ定量的に調べ,空間的閉じ込めと誘電率閉じ込めが有効に作用していることを明らかにした。

さらに,巨大振動子を有する励起子の下に偏光選択則の異なる励起子と光学禁制な三重項励起子が存在すること,これらが励起子分子の緩和に影響を与えていることも見出した。2.1次元結晶点共有1次元結晶[CH_3CS(=NH_2)NH_2]_3PbI_5の光学スペクトルを測定し,きわめて1次元性の強い励起子が存在することを示すとともに,偏光選択則を含めほぼすべての準位の帰属を明らかにした。また,励起子の電子正孔間の交換積分の大きさが70meVときわめて大きく,これも系の1次元性を強く反映しているものと考えられる。また,バンド計算の結果と比較することによって,格子の歪みがバンドギャップの大きさに影響を与えていることも示せた。
翼まわり流れの組織構造と騒音発生機構について

送風機やファンなどのターボ機械の内部流動は、層流から乱流への遷移領域にある事が多い。この場合、翼まわりの流れに現れる周期的変動現象は翼に及ぼす影響が大きく騒音、振動の原因になる。したがって、周期的変動現象の構造や特性を明らかにする事が重要であるが従来依然として不明な点が数多くある。本研究では、流動状況と騒音の圧力や流速などの定量的把握のみでなく、流れの可視化実験を行う事によって、流動状況の組織構造を明らかにした。可視化実験では、従来の低速でのみ用いられた方法を実験装置を最適化する事によって高速流に適用し、ビデオにより連続的な変化の把握を行いコンピュータによる処理を施す事によって現象の把握を行っている。以下に、研究結果の一部をまとめる。1)後流渦例が発生する場合、すなわち周期的な流れの変動現象が現れる場合においても明確な離散周波数騒音が発生する場合とそうでない場合がある。これは後流の周期変動が直接翼面上の圧力変動を誘起するものではない事を示すものである。2)離散周波数騒音が現れる場合は後流渦の発生が後緑直後から起こり、直接翼面上の流れの変動を引き起こす。一方、現れない場合は後流渦が翼後方から発生し翼面上の流れの変動を引き起こさない。
縄文文化「続縄文期」における海獣狩猟集落の研究

本年度は、当初の計画では本研究の最終年度にあたるために、研究の中心となる礼文華遺跡の発掘調査においてこれまでに残された課題と解明できなかった課題とを解決し、またその結果をふまえて本研究全般をカバーする発掘調査研究報告書を刊行するとともに、その成果を遺跡のある地元に還元するための研究発表を現地で実施することを目的とした。残された課題は遺跡が所在する土地の地権者との関係でこれまでに実施することができなかった遺跡の北側への広がりを確定するための確認調査の実施である。これまでに解明に至らなかった課題とは、本研究の開始にあたって当遺跡がイルカを集中的に捕獲した集落の可能性を予測したが、イルカを捕獲した直接的な活動痕跡が未だに確定できていない点である。発掘調査によって多くのイルカ骨は発見できたが、その捕獲ないしは解体処理した地点が不明である。これらの具体的な課題への取り組みを発掘調査の実施によって進めていたところ、調査期間の中盤で北海道胆振東部地震が発生し(2018年9月6日)、発掘調査の続行が不可能になり中断した。そのために補助事業期間の延長を申請したところである。それまでに実施できた発掘調査では、頭部を切断して埋納したと推測されるイルカ頭骨を発見でき、イルカの捕獲場所(当時の海岸近くを想定)及び解体処理場所ではないが、イルカとの関わり方を解明するための新たなデータを得ることができた。また、遺跡の北側への広がりの確認調査は緒についたばかりで中断となったが、当時この集落のランドマークであったことが推測される柱状の岩塊周辺で同時期の活動痕跡を発見することができた。当初予測したイルカ捕獲集落といった側面にとどまらず、本遺跡の性格と地域社会における役割についてのより具体的な様相が明らかになりつつある。本研究において未解決の課題を解明するための発掘調査を2018年度に予定していたが、2018年9月6日に発生した北海道胆振東部地震のために調査を中断することになった。そのために本研究の最終年度に刊行する予定であった発掘調査研究報告書の作成に取りかかれなかった。今後同様の事態が生じた際には、これまでに実施してきた発掘調査の結果と関連する研究の成果をもって同報告書を作成する予定である。不慮の事態が起こらなければ、当初の計画通りに遺跡の北側への広がりを確認し、また旧海岸線の近くに遺存している可能性があるイルカの捕獲・解体処理場所の探索を行う。銛猟の主要な道具である骨角製銛頭の研究は、本研究の発掘調査で発見された新型式の資料を含めた総合的な研究を進めており、その成果の一部は既に論文でも公表している。それと関連して、漁労具の一種である魚形石器(疑似餌機能の石器)の新型式の発見もあり、それらを総括してイルカ猟の具体的な内容の検討を道具面の分析からも進めている。発掘調査の成果を論文や学会発表にだけで終わらせずに、遺跡のある地元で遺跡の保全と合わせて実施するための取り組みは、当地の教育委員会や遺跡周辺の住民の方々と話し合いながら今後の計画を検討している。1遺跡の北側への広がりを確認する。(2018年度は該当する土地で調査を行うことが地主から許可を得ているので、2019年度も実施可能であると判断している。)2当集落のラウンドマークの可能性が推測される柱上の岩塊(通称:立岩)と集落の居住域との空間的な関係を明らかにする。(試掘をともなう確認調査、測量調査の実施。)3イルカの捕獲・解体処理場所を特定する。しかし、それができない場合は、イルカの骨格各部位の出土状況を整理して、イルカと集落とのかかわりを明確にする方向で、これまでの研究成果をまとめる予定である。4当地域で前科研補助事業から引き継いで実施している「噴火湾北岸縄文エコミュージアム」活動の一環として、野外ではサテライトとなる遺跡の整備・保存のための準備に取り組み、出土遺物・データについては将来的にガイダンス施設となるコア・ミュージアムで展示を行う整理・準備を行う。(地元教育委員会、地元ボランティアの方々と計画を立て、本科研終了後も持続的にエコミュージアムを運営できる仕組みづくりを行う。)本研究は、北海道南西部、噴火湾北岸の海岸河口部に立地するイルカ猟を生業とする母村的集落遺跡と、屹立する断崖直下の海蝕洞窟に立地する季節的なオットセイ猟をおこなうキャンプサイト的遺跡との遺跡間関係を分析し、続縄文期における海浜部での漁撈活動、特に海獣狩猟活動の実態と地域社会の構成を明らかにするものである。5年計画の第1年次目の研究実績は以下の3点である。1礼文華遺跡の発掘調査(範囲確認調査):これまでの調査で遺跡の広がりの南限・西限はほぼ明らかになっているので、遺跡の北側・東側への広がりを確定するための範囲確認調査を実施し、遺跡北側の東側への広がりを確認することができた。しかし北側に関しては私有地であり、当該年度は地権者からの調査許可の同意が取れず、北限を確認することはできなかった。2遺跡の地形測量調査:当初は下草が枯れ、樹木が落葉する11頃に測量調査を実施する予定でいたが、9月に実施した範囲確認調査の際の下草の伐採が予定以上に捗ったために、並行して実施し、遺跡の北側において今回確認できた遺跡の広がりの東限よりも約300m先の範囲まで地形測量を実施できた。3発掘調査概報の作成:発掘調査概報を作成し、学術雑誌に投稿・掲載した。

本研究に先行して2012年から開始している礼文華遺跡の発掘調査(第3次調査第1・2シーズン)の結果も合わせて検討し、その成果(遺跡の堆積構造の全体像を把握できた点)も掲載した。また、小幌洞窟遺跡出土遺物との比較検討を行い、両遺跡の継続期間の重複の程度を確認できた。昨年度までの調査で明らかになった礼文華遺跡の広がりと遺跡の中心部に関する知見に基づいて、当該年度は土坑墓や住居址、貝塚などが集中している区域に、9m×9mのグリッドを設定して発掘調査を実施した。礼文華遺跡はオットセイ猟のキャンプ地である小幌洞窟遺跡の母村的性格の強い遺跡であることを予測して、本研究を計画し実施しているが、昨年度までの調査では、礼文華遺跡はそのような母村的性格に加えて、イルカ猟を盛んに実施していた可能性が高まった。当該年度の発掘調査においては、その点を明らかにすることを第一の目標として調査を進めた。発掘の結果、3基の土坑墓を発見し、その覆土(坑を埋める土)の途中まで掘り下げた状態で、当該年度の発掘調査は終了し、次年度の調査へと引き継ぐ予定である。1960年代に実施された礼文華遺跡第1次調査の成果に基づくと、土坑墓には海獣狩猟に関連する骨角製漁撈具が副葬されている可能性が高く、その内容を検討することによって当該被葬者がイルカ猟、あるいはオットセイ猟にどの程度関与していたかの推測が可能になる。また当該発掘では、撹乱層から出土した資料であるが、本来は土坑墓に副葬されていた可能性も考慮する必要がある骨製銛頭資料1点が発見された。それは新型式の銛頭であり、その分析・研究の結果、従来の研究において前提とされてきた銛頭における「回転」機能に関しては、その第一義的な有効性について否定され、むしろ「カエシ」によって対象物(獲物)の体内で「引っ掛かる」機能が重要であり、それによって形態的特長が作り出されている可能性が高いことを明らかにした。昨年度までに、礼文華遺跡の広がりについては、北側への広がりを除き、ほぼ確認できた。地権者との関係で、遺跡の北側への広がりを未だ確認できていないが、次年度も引き続き交渉を続け、範囲確認調査も当初の予定通り進めてゆきたい。当該年度は、遺跡の中心域と推定されるところに発掘調査区を設定して、発掘を開始した段階である。現在、3基の土坑墓と貝塚1地点、竪穴住居址1基の存在を確認し、3基の土坑墓を発掘中である。そのうちの1基からは埋葬人骨も発見されており、人骨の取り上げは次年度に実施する予定である。出土資料の整理・分析も順調に進んでおり、骨製銛頭の研究においては新たな知見と成果を上げることができた。本年度の研究の主要課題である礼文華遺跡の発掘調査(第5シーズン)は、前年度の調査に引き続き遺跡範囲の北寄りの遺構が密集する地点(土坑墓群、住居址、貝塚が集中する地点)で実施した。昨年度設定した発掘調査区(9×9mのグリッド)を南西側に拡張し、全体の発掘面積は43m2である。これまでに確認していた貝層及び土坑3、副葬土器のある土坑墓1、イルカ頭骨が出土した土坑墓2の発掘を実施した。調査の結果次の点が明らかになった。(1)貝層の時期は続縄文期初頭の時期であると推測される。(2)土坑1からは石製銛頭などの大量の副葬品が発見され、漁撈活動に関連した人物の墓址であることが確かめられた。
周産期の脳傷害がもたらす中枢神経発達障害の解明と治療

未熟児の脳室内出血後の病態に近似したモデルとしてHeat shocktranscription factorのknockout mouseの神経症状を観察した。このマウスは陸上での四肢の動きは正常マウスと差がなく、一見は健康に見える。ところが水槽に入れると泳ぎ方がぎこちなく、Morris water mazeではplat formに到達するまでの時間は有意に長かった。また同じ条件で繰り返し泳がせると学習速度は遅かったが、最終的な学習到達度は正常マウスと同じだった。次にこのマウスの脳室から髄液を排除して実験を行った。術後にはplat formに到達するまでの時間が短縮したが、正常マウスでも同様の変化が観察され、その改善度には差がなかったことから、水頭症の治療効果は無いと思われた。前年度の実験で髄液の停滞による一種の特発性正常圧水頭症モデルの可能性があることが示唆されたが、その治療効果は少なくとも短期的には現れないと思われた。この結果もまた、未熟児の脳室内出血後にみられる変化とよく似ている。軽症脳損傷後の病態を解明するため、出血周囲脳の浮腫・炎症・グリア反応を確認した。ラットの右caudoputamenに血腫を作成した。摘出した脳には脳浮腫が広がり、多核白血球、macrophage、astrocyteが浸潤していた。これらの変化は血腫の周辺だけではなく、そこから離れた脳室周囲にも観察された。脳出血において、thrombinが二次的悪影響を及ぼすことが示されており、血腫周囲の脳浮腫と炎症はthrombinの影響である。本実験では脳室周囲にもこれらの二次的変化が観察されたことから周生期脳損傷後の脳室拡大と発達障害は、急性期のthrombinによる組織障害がその後の脳形成を障害する可能性が示唆された。周産期の脳障害がもたらす代表的な脳形態は、脳室の拡大である。当初の実験はピグレットを使用して行う予定であったが、不成功に終わったため、入手した新しい先天性脳室拡大マウスを使用した。マウスの生後4適および6週での脳冠状断、矢状断の標本を作成し、その形態学的特徴を観察した。側脳室と第3脳室の拡大が著明で、第4脳室の拡大は軽度だった。それらの程度は4週よりも6週で進行していた。その形態から、中脳水道の狭窄または閉塞による水頭症と考えられるが、現在まで中脳水道の閉塞は確認できていない。むしろ脳実質の変化(脳室周囲での基底核神経細胞と神経線維の喪失が特徴的で、脈締叢の萎縮も認められた)からは交通性水頭症または脳形成不全と思われる。先天性の脳室拡大をみるとき、それが髄液の循環障害に基づくものか、脳の形成不全によるものか、あるいはその両者かを判定することは重要であるが、しばしば困難である。その理由は、いずれかの病態が先行しても二次的に他方の病態を併発することが多いためである。現在このマウスの脳室にインクを投与し、そのインクが頭蓋内クモ膜下腔や頭蓋外リンパ節に導かれる速度を測定している。これまで得られている範囲の結果からは、大脳、特に白質の形成不全が脳室拡大の主たる原因と推測される。中枢神経の発達過程のうち、白質神経線維のミエリネーションが行われるのは周産期であることから、このモデルが当初行う予定の周産期脳傷害による中枢神経発達障害の実験に有用であると期待する。マウスの脳室拡大モデルを脳損傷モデルとして用いた。マウスのHeat shocktranscription factorは脳室壁のneural precursor cellを支援する働きを持つと推定されている。したがってこのknockout mouseは中枢神経の形成を傷害する。出生から経時的に脳の形態を観察したところ、出生から3-4週間までは正常とそれほど変わるところがなかった。5週ごろから脳室が徐々に大きくなり、脳萎縮のような変化がみられるようになった。これは未熟児の脳室内出血後にみられる変化とよく似ている。すなわち皮質神経細胞が比較的残り、白質の形成不良になった状態である。このマウスは四肢の動きは正常マウスと差がなく、一見は健康に見える。ところがMorris water mazeで調べるとplat formに到達するまでの時間は有意に長く、また同じ条件で繰り返し泳がせても学習効果が少ないことがわかった。次に脳室にインクを注入して髄液循環速度を測定した。Heat shocktranscription factor knockout mouseは髄液循環路の閉鎖蔀位はない。しかし髄液の循環速度は正常個体に比べると遅延している。髄液循環は髄液の産生から通過・吸収の過程が単にbulk flowとして行われるのではなく、脳の拍動によって運搬されるものである。大脳の容積が減少すると、水頭症でもそうでなくても髄液を運搬する力が弱まり、これを正常圧水頭症ということもある。われわれのモデルに用いた脳室拡大は、第一には脳室周囲組織を形成する細胞ないし、神経線維の脱落によるものであり、第2に髄液の停滞による、一種の特発性正常圧水頭症モデルといえる。本モデルによる実験は胎児期ないし新生時期にうけた脳損傷の病態にきわめて近いものであり、残りの1年で脳室壁の軽微な損傷が脳全体に及ぼす影響ををさらに追及する予定である。

ところが水槽に入れると泳ぎ方がぎこちなく、Morris water mazeではplat formに到達するまでの時間は有意に長かった。また同じ条件で繰り返し泳がせると学習速度は遅かったが、最終的な学習到達度は正常マウスと同じだった。次にこのマウスの脳室から髄液を排除して実験を行った。術後にはplat formに到達するまでの時間が短縮したが、正常マウスでも同様の変化が観察され、その改善度には差がなかったことから、水頭症の治療効果は無いと思われた。前年度の実験で髄液の停滞による一種の特発性正常圧水頭症モデルの可能性があることが示唆されたが、その治療効果は少なくとも短期的には現れないと思われた。この結果もまた、未熟児の脳室内出血後にみられる変化とよく似ている。軽症脳損傷後の病態を解明するため、出血周囲脳の浮腫・炎症・グリア反応を確認した。ラットの右caudoputamenに血腫を作成した。摘出した脳には脳浮腫が広がり、多核白血球、macrophage、astrocyteが浸潤していた。これらの変化は血腫の周辺だけではなく、そこから離れた脳室周囲にも観察された。脳出血において、thrombinが二次的悪影響を及ぼすことが示されており、血腫周囲の脳浮腫と炎症はthrombinの影響である。本実験では脳室周囲にもこれらの二次的変化が観察されたことから周生期脳損傷後の脳室拡大と発達障害は、急性期のthrombinによる組織障害がその後の脳形成を障害する可能性が示唆された。
関節リウマチにおける制御性T細胞とTh17細胞の関与

目的:関節リウマチ(以下RA)の病態に制御性T細胞およびTh17細胞が関与していることが最近報告され、私たちも活動性RAでは末梢血CCL20が高値であることを報告した(Kawashiri S, J Rheumatol 36 : 2397, 2009)。制御性T細胞分画の標識マーカー(FOXP3)は細胞内染色が必要であり、その手技は煩雑で臨床応用には不向きとされていた。そこで、細胞表面マーカーによる簡便な標識マーカーの検討を行うとともに、それらの細胞とRAとの関連を検討した。方法:制御性T細胞の大部分はCD4+CD25+であり、最近の報告ではCD127が低発現であると報告された。そこで末梢血単核球を用いて、CD4、CD25、CD127による簡易なフローサイトメトリー解析を行った。サンプルはRA患者48人と健常人の14人から得た。RA患者は抗リウマチ薬(DMARDs)ナイーブ群(13人)、治療後に活動性持続群(19人)、寛解群(16人)に分けて検討した。以上の結果はThe Journal of Rheumatologyに投稿中である。また、関連してRAと治療反応性・寛解に関する下記の論文を発表した。
非天然型リジン誘導体をプローブとしたケミカルバイオロジー

研究代表者は翻訳終結因子欠損大腸菌およびピロリジルtRNA合成酵素(PylRS)・tRNA(Pyl)システムを用いてメチルリジン誘導体BocKme1をヒストンH3タンパク質の複数カ所、K4、K9、K27、K36、K79の位置に導入したのち、Boc基を脱保護することでモノメチルリジンを複数含むタンパク質を数mg数十mgオーダーで調製することに成功した。本研究におけるモノメチルリジン含有ヒストンタンパク質の調製法を利用することでエピジェネティクス研究の進展が期待される。有用な官能基を有する非天然型アミノ酸を部位特異的にタンパク質に導入する方法は生命科学研究において重要な基盤技術となってきている。メタン古細菌由来のピロリジルtRNA合成酵素(PylRS)/tRNAPylペアは大腸菌や酵母、哺乳類細胞、線虫、ショウジョウバエなど多くの生物の宿主由来アミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)、tRNAと交差反応しない理想的な非天然型アミノ酸導入システムである。代表者らはPylRSの結晶構造を解明すると共に様々なリジン誘導体をタンパク質に導入できる特異なaaRS/tRNAの組み合わせであることを見いだした。現在では世界各国の研究室で改良が進められタンパク質の翻訳後修飾、蛍光ラベル化、局在検出、相互作用検出、抗体医薬などタンパク質が関わる研究に広く利用される系へと進化を遂げている。本研究課題では理研SSBC(現CLST)拡張遺伝暗号システムチームで作製された翻訳終結因子RF1欠損大腸菌株を用いてアセチルリジン、メチルリジン誘導体、アジド基、アルキン含有リジン誘導体などをタンパク質中の一カ所および複数カ所に導入することを試み、幾つかの非天然型リジン誘導体については既に成功している。現在非天然型リジン誘導体のタンパク質への導入効率を上げると共に、導入したリジン誘導体をプローブとした翻訳後修飾、タンパク質間相互作用、X線結晶構造解析等のケミカルバイオロジー研究や医薬産業分野等への展開を進めている。蛍光基、反応性官能基、クロスリンカー、重原子など有用な官能基をもつ非天然型アミノ酸をタンパク質に導入しタンパク質機能の高度化、有用タンパク質生産、生命現象のメカニズム解明などに利用する方法は生命科学において重要な基盤技術となってきている。ピロリジルtRNA合成酵素(PylRS)-tRNAPylのペアは大腸菌、酵母、ショウジョウバエ、線虫、ヒト細胞等多くのモデル生物において宿主由来アミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)-tRNAと交差反応しない(オルソゴナルな)理想的な非天然型アミノ酸導入システムである。代表者らはPylRSの結晶構造を解明すると共に様々なリジン誘導体をタンパク質に導入できる特異なaaRS/tRNAの組み合わせであることを見い出してきた。現在では導入系の改良、効率化や新規非天然型アミノ酸開発が世界中で進められ、タンパク質の翻訳後修飾、蛍光ラベル化、局在検出、相互作用検出、抗体医薬などに広く利用されるシステムへと進化を遂げている。本研究課題では理研SSBC(現CLST)拡張遺伝暗号システムチームで作製された翻訳終結因子RF1欠損大腸菌株を用いて翻訳後修飾に関わるリジン誘導体、新規の有用性官能基含有非天然型リジン誘導体をタンパク質中の複数カ所に導入することを試み、幾つかのものについては既に成功している。更なる非天然型リジン誘導体の開発、新規バイオオルソゴナル反応の開発、タンパク質への導入の効率化と共に、タンパク質に導入したリジン誘導体を分子プローブとしてケミカルバイオロジー研究や医薬産業分野等への展開を進める予定である。有用官能基を有する非天然型アミノ酸を部位特異的に導入する方法は生命科学研究において重要な基盤技術となっている。ピロリジルtRNA合成酵素(PylRS)/tRNA(Pyl)ペアは多くの宿主由来のアミノアシルtRNA合成酵素、tRNAと交差反応しない優れた非天然型アミノ酸導入システムである。現在では更なる改良が進められ翻訳後修飾、ラベル化、局在検出、相互作用検出、抗体医薬など生命科学研究に広く利用される系へと進化を遂げた。一般的にヒストンタンパク質などでは複数のアミノ酸残基が翻訳後修飾を受けているため、翻訳後修飾関連アミノ酸の複数導入が望まれているが、一方でタンパク質内の複数カ所へ非天然型アミノ酸を導入することはUAGコドンで拮抗する翻訳終結因子RF1が存在する野生株では困難であった。これまでに申請者らのグループは理研で作製されたRF1欠損大腸菌株を用い、有用官能基を含む非天然型アミノ酸や非標準アミノ酸をタンパク質内の複数カ所に導入することを試みてきた。アセチルリジンについてはRF1欠損株の無細胞タンパク質合成系においてヒストンタンパク質の修飾サイトである4カ所のリジン残基の位置に導入することに成功している。更に本研究ではRF1欠損株の細胞発現系、無細胞タンパク質合成系、およびPylRS/tRNA(Pyl)を利用してヒストンH3タンパク質のK4、K9、K27、K36、K79の位置にメチルリジン誘導体BocKme1を部位特異的かつ効率的に導入し、Boc基を化学的に脱保護することでモノメチルリジンを複数含むタンパク質を数mg数十mgオーダーで調製することに成功した。研究代表者は翻訳終結因子欠損大腸菌およびピロリジルtRNA

合成酵素(PylRS)・tRNA(Pyl)システムを用いてメチルリジン誘導体BocKme1をヒストンH3タンパク質の複数カ所、K4、K9、K27、K36、K79の位置に導入したのち、Boc基を脱保護することでモノメチルリジンを複数含むタンパク質を数mg数十mgオーダーで調製することに成功した。本研究におけるモノメチルリジン含有ヒストンタンパク質の調製法を利用することでエピジェネティクス研究の進展が期待される。新規非天然型リジン誘導体を開発すると共に幾つかの非天然型リジン誘導体についてはタンパク質内への複数導入に成功しており、更なる導入効率化を目指している。現在新規バイオオルソゴナル反応の開発や非天然型リジン誘導体を分子プローブとしたケミカルバイオロジー研究などへ展開を進めている。化学生物学、構造生物化学PylRS-tRNA(Pyl)は多くの宿主由来のaaRS-tRNAと直交し、様々な非天然型アミノ酸誘導体をタンパク質に導入できる非天然型アミノ酸導入系として優位な特性をもつが、歴史が古く系が最適化されているチロシルtRNA合成酵素(TyrRS)-tRNA(Tyr)と比較してまだまだ発展途上のシステムである。アミノアシル化活性の低さ故に、複数カ所への導入において導入効率、収量の点で問題となることが多い。PylRS構造に最適化された新規非天然型リジン誘導体の設計および合成、新たな非天然型アミノ酸導入用大腸菌株、発現効率の高いプラスミドやアミノアシル化活性の高いPylRS変異体の作製等、まだまだ創意工夫が必要である。幾つかの非天然型リジン誘導体についてはタンパク質内の自由な位置に複数導入することに成功しており、その技術を用いて更なる応用研究へと展開を進めている。平成26年度に新規の反応性官能基含有非天然型アミノ酸の導入を行うと共に、この非天然型アミノ酸を利用した新規のバイオオルソゴナルな化学反応を発見した。そこで当初の計画を変更し、追試実験、および当化学反応を軸とした蛍光ラベル化、蛍光測定、相互作用分析などの実験を組むことにしたため未使用額が生じた。PylRS-tRNAPylは様々な官能基をもつアミノ酸誘導体をタンパク質に導入することができ、かつ多くの生物のaaRS-tRNAとorthogonal(直交性)という優位性をもつが、歴史が古く系が最適化されているチロシルtRNA合成酵素(TyrRS)-tRNATyrと比較してまだ発展途上の非天然型アミノ酸導入システムである。特に複数導入の場合には導入効率、収量の点で問題となることが多い。よりPylRSに最適化された構造をもつ新規非天然型リジン誘導体の設計および合成、新たな非天然型アミノ酸導入用大腸菌株、発現効率の高いプラスミドやアミノアシル化活性の高いPylRS変異体の作製等、まだまだ工夫が必要である。このため、この新規バイオオルソゴナル反応を用いたタンパク質に関しては蛍光ラベル化や相互作用解析を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとした。高額な非天然型アミノ酸を購入するために、平成25年度分の残りを平成26年度に回しそのための費用に当てることにした。非天然型アミノ酸の購入に使用する予定である。
３次元線量分布解析システムを用いた金属修復物とスペーサーの線量分布への影響の解明

照射野内の歯科用金属は口腔粘膜炎の悪化や線量分布の不確かさをもたらし、スペーサーは口腔粘膜炎の悪化を予防し放射線治療の精度を高めるが、これらについて詳細に検討した研究はない。歯科用合金とスペーサー素材による放射線治療の線量分布への影響を電離箱、EBTフィルム、モンテカルロシミュレーションを用いて検証した。合金による後方散乱線と側方散乱線はそれぞれ6 mm以内、3 mm以内で消失し、後方散乱線による線量増加は原子番号、密度に相関し、推定式は0.077√原子番号+0.79であることが示された。また、スペーサーの至適な素材は原子番号、密度ともに低く、厚みは6 mmであることが明らかになった。本年度は基礎データーを基に材質として歯列に近接した頬脂肪体に近い密度と実効原子番号を持つものは低密度エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(ERKOFLEX®・ERKODENT社)であることが判明した。加えて、本年度は過去の報告から歯冠修復物からの散乱線の飛距離は5mmで程度であったことから、5mm厚の低密度エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(ERKOFLEX®・ERKODENT社)を利用し、金属歯冠修復物と近接した18頬粘膜に対し放射線粘膜炎の増悪緩和効果の臨床評価を行った。同部は44-60Gy(中央値45Gy)照射された。また、12例中9例は5FUとCDDPの化学療法が併用されていたが、40Gyの時点まですべてgrade 1以下、60Gyの時点ですべてgrade 2以下の粘膜炎であり、放射線治療中にスペーサーを使用できなくなった症例やスペーサーによると思われる有害事象は全治療期間を通して認められなかった。本邦では照射野に歯冠修復物が含まれる場合、修復物の除去が選択されることが多く、これは散乱線による粘膜炎悪化を防ぐ反面、修復物除去後にテンポラリークラウンの作成が必要となり患者の負担が大きく、照射野に含まれるという理由で十分機能している修復物が除去されることが多く、放射線治療後に再製作が必要となることから無駄な医療費かかることになる。一方、本研究でのスペーサーは、散乱線による粘膜悪化を防ぐだけでなく、医療費抑制効果も期待できる歯科技術であり、現在急速に進んでいるがん医科歯科連携においての早期の活用が必要であると考えられた。歯科金属修復物による放射線粘膜炎増悪の緩和を目的とした散乱線防護用スペーサーを、頭頸部放射線治療患者に使用し、放射線粘膜炎の臨床経過を調査し考察した。対象は頭頸部放射線治療患者9例で、散乱線防護用スペーサーを作製し、照射野内の歯科金属修復物に近接した頬粘膜の状態の放射線治療中の変化を観察した。粘膜炎の評価には、日本臨床腫瘍研究グループで利用されている共通有害事象評価規準ver.3を用いた。50Gyの時点で、照射野内の歯科金属修復物に近接した頬粘膜の放射線粘膜炎は、全てGrade 1-2であり、Grade 3以上は認められなかった。重篤な放射線口腔粘膜炎は口内痛により患者QOLをさげるだけでなく、時に放射線治療の休止や中断を余儀なくさせる。放射線粘膜炎は線量依存性に増悪し、線量上昇の一因として照射野内の歯科金属修復物からの散乱線がある。放射線線量は距離の2乗に比例して減衰するので、散乱線防護用スペーサーにより散乱線による口腔粘膜線量増強を回避できることは明白であり、今回の我々の結果はそれを裏付ける結果となった。歯科用合金の後方散乱線による口腔粘膜線量増加を予防するデンタルデバイスの設計を提示することを目的に3次元線量分布解析システムを作製し合金とデバイスによる線量分布変化の関係を解析した。合金とデバイス素材に広く利用されている金パラ合金とEVA、TPO、PETを採用した。合金による最大線量増加率は後方が44%、側方が7%であり、4-5mmで増加率は0%になったが、5mm以上離れると後方線量が漸増した。EVA、TPOの線量曲線は合金のみとほぼ一致したが、PETは厚みが5mmを超えると合金のみよりも線量が増加し、増加率は厚みとともに大きくなった。PETの密度はEVA、TPOの1.5倍であり、結果は密度を反映していると思われ、密度の大きいデバイスは自身の散乱線により粘膜炎の悪化が懸念された。これは、後方散乱線だけでなく素材による放射線の減衰を考慮しなければならないことを示唆し、より最適なデイバイス設計のためには素材や合金による深部線量分布の検討が必要であると思われた。また、PETはEVA、TPOより薄い厚みで線量増加がなくなり、PETは3mm以下、EVA、TPOは3-5mmの厚みが最適と考えられた。上記、検証はフィルム、電離箱、MCシミュレーションで行ったが検証方法で差はなかった。本研究で提示されたデバイス設計の妥当性を検証するため12例の患者にデバイスを使用し粘膜炎の発生率と重篤度を調査した。使用前は後方散乱線による粘膜炎の悪化が50%に認められたが、使用例は0%であった。現在、多くの施設で照射野に合金が含まれる場合、除去かそのまま治療が行われることが多い。除去は合金による粘膜炎悪化を防ぐが、照射野に含まれるという理由だけで問題のない合金が除去され治療後に再製作を要し余計な医療費がかかる。一方、デバイスは粘膜炎悪化を防ぐだけでなく合金除去が不要で医療費を抑制する。