hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者や障害者の読書環境を整備するための有効視野評価システムの開発

高齢者や障害者の中には、視機能の低下により読書が効率的に行えない場合があり、彼らのQOLを著しく低下させている。彼らに快適な読書環境を提供するには、それぞれの視覚特性に応じた条件整備が必要である。ところが、従来の視機能検査は基礎的な機能を問題としており、読書という高次の機能の予測は困難であった。本研究では、読書環境を整備することを第一義として読書のパフォーマンスを予測するための新しい評価システムとして、文字処理有効視野評価システムを試作した。このシステムは、文字視標を用いて視野を評価するものであり、網膜位置ごとに文字の認知閾を精神物理学的測定法により決定するものである。本研究では、(1)文字処理有効視野評価の必要性についてのフィールド調査、(2)最新のパソコンシステムで動作する評価プログラム(ソフト)の試作、(3)試作したプログラムの臨床実験を実施し、(4)その成果を学会等で発表した。その結果、(1)知的障害やコミュニケーション障害のある障害児・者に文字処理有効視野のニーズが高いことが明らかになった。また、(2)最新のパソコンで動作する評価プログラムを試作し、国立特殊教育総合研究所、国立身体障害者リハビリテーションセンター、特殊教育諸学校等で本ソフトの講習会を実施し、専門家に広く配布した(http : //www.econ.keio.ac.jp/staff/nakanoy/vfield/vfield.htm)。さらに、(3)特殊教育諸学校において、障害者や高齢者に本ソフトを適応し、臨床データを収集した。これらの研究成果は、(4)高齢者や障害者の教育やリハビリテーションを行っている団体の講習会・講演会で紹介したり、眼科関係の雑誌に投稿したり、学会発表(投稿中)を行ったりした。なお、これらの研究成果が認められ、来年度のロービジョン学会でシンポジストにも指名されることになった。本研究は、高齢者や障害者の読書の阻害要因を有効視野の観点から明らかにし、教育・福祉・医療的なケア場面で、簡便に利用できる信頼性の高い有効視野評価システムを構築することを目的にしている。また、読書環境の変化に対して有効視野がどのように変化するかを明らかにすることにより、高齢者や障害者の読書の阻害要因の特定を行うための評価システムを構築することにある。本年度は、汎用のパソコンを用いて有効視野評価システムの予備試作を行った。主な成果を以下に示す。(1)視覚障害の教育・リハの領域では未だMS-DOSユーザが多いことを考慮し、DOS版を最初に作成し、その後、ウインドウズ版の予備試作を開始した。(2)予備試作ソフトを用いて、フィールド実験を障害児・者に実施し、その有効性を確認した。その結果、眼科で通常に実施されている視野検査が適応できなかった幼児や知的障害を伴う障害児・者のケースにおいても、視野の評価が可能であることがわかった。(3)視覚障害リハビリテーションの専門家や特殊教育の専任教員を対象に有効視野評価の重要性を普及するための講習会・研修会を各地で実施した。また、予備試作ソフトを配布し、それぞれのフィールドでの長期試用実験を開始した。なお、講習会においては、視機能低下をシミュレートすることにより読書における視野評価の重要性を実験的に検証した。この試用実験の結果を踏まえ、来年度、第2次試作を行う予定である。
関節リウマチ特異的な免疫複合体のエピトープの精密特定と複合体形成制御薬の基礎開発

ここまでの基礎検討を踏まえ、TSP-1ならびにThrombin・Albumin (内標準)のエピトープを特定する検討を行った。免疫複合体中で抗体と結合する抗原のエピトープ領域以外を切断する消化酵素にはトリプシン、Lys-CおよびGlu-Cを採用し、これらを一度に使用する一斉消化、またはそれぞれの酵素消化を段階的に行う多段階消化について比較検討した。このなかで多段階消化については、使用する消化酵素の順番についても検討した。なお、ここでの検討は既報(Przybylski, PNAS 1990; Nat Med 2002)も参考に行った。その結果、エピトープ領域以外を消化し、ここで断片化されたエピトープ領域以外のペプチドを免疫複合体から除去するには、トリプシンとLys-Cの組合せが適していることがわかった。続いて、抗体の抗原決定基付近にあると予想されるエピトープ領域ペプチドの溶出を試みた。得られたトータルイオンクロマトグラムとベースピーククロマトグラムを確認したが、質量分析装置の検出感度以上のペプチド(エピトープに相当)シグナルは得られなかった。上記の基礎検討で認められた検出感度を考慮すると、モデル複合体の量が不十であった可能性が考えられた。今後は本研究で確立した条件・手順をもとに実際の患者検体(複合体量がより豊富な可能性がある)から再度、TSP-1免疫複合体を回収し、内標準を参考に関節リウマチでの疾患エピトープの精密特定を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。関節リウマチでの過剰な炎症と組織破壊は、自己抗原に対する自己抗体の産生とその免疫複合体形成から始まるとされている。しかし、この発病の上流を抑えられる治療薬はまだない。これまでに申請者は、免疫複合体中の自己抗原を一斉に同定するイムノコンプレキソーム解析法を開発し、この解析法で関節リウマチ患者に特異的な自己抗原(TSP-1)を発見した。さらに我々は、その免疫複合体が患者関節に沈着し炎症をおこすことも明らかにしている。そこで本研究では、TSP-1の免疫複合体形成と抗体産生を阻害して発病上流を抑える治療薬の基礎開発を行う。具体的にはまず、TSP-1の自己抗原化をおこすTSP-1内のエピトープを、質量分析結果で判明したアミノ酸変異を含むエピトープ候補ペプチドから精密に特定する。そして、エピトープを標的に免疫複合体の形成や抗体産生を阻害する薬物を作製し、評価する。本年度は回収した免疫複合体の抗原部分のみを溶出させる条件検討を行った。酸性条件またはパパイン消化により抗原部分のみを高効率に抽出できることが確認できた。また、免疫複合体のエピトープ部分以外を消化・除去するための基礎検討を開始した。免疫複合体のみの抽出条件の検討や免疫複合体エピトープ以外の酵素消化条件の検討が順調に進んでいるため。昨年度の検討結果から、免疫複合体抗原をより選択的・高感度に検出するために免疫複合体から抗原のみを選択的に溶出させる必要があると考えた。そこで、従来法(A)に加え、過去の文献(Yarmush, Biotechnol Prog 1992; Moorhouse, J Pharm Biomed Anal 1997)を参考にpHの低い溶出液を用いて抗原-抗体を解離させ抗原を溶出する方法(B)と、パパインで抗体のヒンジ部分を切断し、Fabと抗原を溶出する方法(C)を比較検討した。なお、ここでの検討には免疫複合体モデル(Myoglobin,抗Myoglobin抗体)とヒト血清を用いた。免疫複合体モデルの結果からPapain溶出法(C)が最も選択的に免疫複合体抗原を溶出することがわかった。さらに、ヒト血清での検討においても、Papain溶出法(C)が多量に含まれるタンパク質の影響を受けることなく、最も選択的に免疫複合体抗原を溶出し、これまで検出できなかった微量な免疫複合体抗原も検出できることが分かった。この検討結果をもとに、自己免疫疾患であるシェーグレン症候群の唾液検体の解析を行ったところ、既知の免疫複合体抗原に加え、未知の免疫複合体抗原を検出することに成功した。今回の改良で、唾液のようにタンパク量が非常に少ない検体からでも免疫複合体抗原を検出できることが示された。免疫複合体のエピトープ領域を消化・除去するための基礎検討がまだ終了しておらず、その後の患者自己抗体からのエピトープ配列の正確な絞込みの検討に進めていない。

得られたトータルイオンクロマトグラムとベースピーククロマトグラムを確認したが、質量分析装置の検出感度以上のペプチド(エピトープに相当)シグナルは得られなかった。上記の基礎検討で認められた検出感度を考慮すると、モデル複合体の量が不十であった可能性が考えられた。今後は本研究で確立した条件・手順をもとに実際の患者検体(複合体量がより豊富な可能性がある)から再度、TSP-1免疫複合体を回収し、内標準を参考に関節リウマチでの疾患エピトープの精密特定を進める。1)TSP-1のアミノ酸変異部位とエピトープ領域の決定、2)エピトープ候補に結合する患者自己抗体からのエピトープ特定、を進める。平成29年度に抗原選択的な同定・検出法を確立することができた。これは上記の基礎検討やエピトープ配列の絞込みを進めるうえで、重要な知見である。この方法を駆使して、平成30年度は効率的に研究を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
下腿皮下腓腹神経の高分解能MR像と同一標本の解剖像との対比

以前、我々は下歯槽神経と正中神経で同一標本による連続切片とMR像の対比を行い、MR画像の分解能が優れていることを報告してきた。今回、臨床で用いられている高分解能MRで下腿の腓腹神経の神経繊維束の数、神経繊維束と神経鞘の形態を撮像し、連続切片による組織像と比較検討した。実験には献体された屍体標本を用いた。潅流固定後に冷所にて保存されている屍体標本より、足関節上部を摘出する。標本を撮像3時間前に取り出し、室温に戻す。高分解能MR像:1.5Tの装置(Sierra,Yokogawa Medical Systems)で腓腹神経に対して水平断のTl、T2、プロトン強調像を得る。いずれもスピンエコー法で撮像する。腓腹神経の神経繊維束と神経鞘のコントラスト・形態を摘出し、神経繊維束の数・大きさ・形態を観察する。高分解能MR像と断面が一致するように連続切片を作成する。標本を24時間10%ホルマリンで固定した後、イオン交換樹脂(Dowex,Dow Chemical Co.,USA)で6週間脱灰する。標本をパラフィン包埋してマイクロトームにて薄切し、ヘマトキシリン・エオジン染色と脂肪染色などの特殊染色を行う。切片場で、神経繊維束と神経鞘が区別でき、神経繊維束の数、大きさ、形態を観察した。組織標本とMR画像の対比の中で脂肪の識別能に優れているので、脂肪を含有する神経組織の分解能1mm程度が得られた。侵襲的な検査として従来の単純X像やCT像では神経の微細構造の識別は困難であるので、軟部組織の解像力に優れるMR像による末梢神経の画像診断の有用性が判った。目的:潅流固定後、冷所保存されている足関節上部の標本を、室温にて臨床で用いられるMRI装置にて撮像した。使用した装置は、磁場強度1.5T(Sierra、横河社製)のT1強調画像である。撮像画は腓腹神経に対して、水平断である。また、同一撮像画を解剖学的に対比するため、パラフィン包装した標本をマイクロトームで同一切断を得て、H.E染色を行った。結果:MRIでの下腿の腓腹神経の抽出能は良いが、今回の実験において、神経線維束(14-24本、解像力2mm程度)の数の計測は可能であったが、撮像条件(繰り返し時間(TR)50.0msec、TE20msec、加算回数4回のスピンエコー法)では、神経線維束、神経鞘の微細な形態までの解析は、現在のルーチンのT1強調画像では困難であった。現在、T2強調画像、プロトン強調画像において、解析中である。
脳虚血のpyruvate dehydrogenase活性に及ぼす影響

目的:脳虚血および脳血流再開後におけるpyruvate dehydrogenase(PDH)の変動について、脳代謝諸量(ATP,PCr,lactate)と伴に検討を行う。PDHは細胞内のミトコンドリアにおいてピルビン酸が脱炭酸をうけてAcetyl CoAとなる過程を触媒し、TCA回路でのATP産生を律速する。またPDHは脳虚血において蓄積し細胞障害を惹起するlactateを減少させるkey enzymeでもある。従ってPDHは脳エネルギ-代謝および脳細胞障害と密接な関連を持つと考えられる。今回は虚血時間がPDH活性に及ぼす影響について検討を行う。また、PDH活性と脳代謝諸量との関連について検討を行う。方法:高血圧自然発症ラット(SHR)を用いて両側総頸動脈結紮(BLCO)により不完全脳虚血を作成し、虚血30、60分、2、6および24時間にてPDH活性および脳代謝諸量(ATP,PCr,lactate)をcortexおよびcaudateにて測定する。結果:現在、PDH活性および脳代謝諸量ともコントロ-ル値(無処置ラット)について検討中である。総括:コントロ-ル値のみならず虚血時の各時期におけるPDH活性の測定をすすめる予定である。
口腔癌におけるＩＮＫ４／ＡＲＦ遺伝子座の高次エピゲノムの解析と新規診断法の開発

INK4/ARF遺伝子座の3つの抑制遺伝子(p15/ARF/p16)は癌化において重要な因子あり、本研究ではINK4/ARF遺伝子座の高次エピゲノムの解析と口腔扁平上皮癌の病態と関連するエピジェネティクス・プロファイルに基づいた新たな診断法を確立することを目的とし、エピゲノムの解析を行った。3Cアッセイにより、口腔扁平上皮癌細胞株ではINK4/ARF遺伝子座のクロマチン高次構造がダイナミックに変化してることが分かった。また、DNAメチル化解析からはMGMT、TFAP2EのDNAメチル化は術前治療の治療効果との相関が見られ、OSCCの薬剤感受性を予測するマーカーとなり得る可能性が示唆された。今年度は口腔扁平上皮癌(OSCC)の細胞株(SAS、Ca9-22等)を用いて、INK4/ARF遺伝子座の遺伝子発現、CTCF結合量、DNAメチル化、クロマチンの高次構造についての実験を中心に行った。まず、OSCC細胞株におけるINK4/ARF遺伝子座の3つの遺伝子(p15、ARF、p16)のmRNAの発現状態を定量的RT-PCR法で調べた。その結果、OSCC細胞株においてはp16の発現が抑制されていることが分かった。次にCTCFの結合量の変化をすでの他の細胞株において結合することが分かっている3カ所のCTCF集積部位(IC1、IC2、IC3)についてクロマチン免疫沈降-定量的PCR法にて調べた。結果として、OSCC細胞株においては線維芽細胞と比較してIC3にてCTCF結合が低下していることが分かった。OSCC細胞株においてはp16の発現が著明に抑制されていたため、p16のプロモーター領域において、DNAメチル化状態を定量的MSP法にて解析した。2種類のOSCC細胞株(SAS、Ca9-22)ともp16のプロモーター領域は高度にDNAメチル化を受けており、p16抑制のメカニズムのひとつとしてDNAメチル化が関与していることが分かった。次にOSCC細胞株におけるINK4/ARF遺伝子座の高次クロマチン構造についてChromosome conformation capture(3C)アッセイを行った。線維芽細胞と比較し、SASやCa9-22においては高次クロマチンの構造が変化しており、IC3のCTCF結合量の低下やp16領域のDNAメチル化が高次クロマチン構造の変化に関与していることが考えられた。脱メチル化剤である5aza-dcを用いるとp16のDNAメチル化の低下や発現上昇が認められるため、今後、3Cアッセイにて脱メチル化された際のクロマチン高次構造について解析を行う予定である。今年度は前年度の解析を継続し、OSCC細胞株(SAS、Ca9-22)におけるINK4/ARF遺伝子座の高次クロマチン構造についてChromosome conformation capture(3C)アッセイを行った。線維芽細胞と比較し、OSCC細胞株においてはクロマチン高次構造が変化していることが分かった。前年度の解析より3か所のCTCF集積部位(IC1、IC2、IC3)のうち、IC3にてCTCF結合が低下しており、またp16のプロモーター領域は高度にDNAメチル化を受け、p16の発現抑制に関与していることが分かっている。それらのエピジェネティックな変化が高次クロマチン構造の変化に関与していると考えられた。続いて今年度はOSCC組織におけるDNAメチル化と臨床病理学的特徴とを併せて解析し、その臨床学的意義を解明するため、OSCC組織よりDNAを抽出し、バイサルファイト処理を行った後、INK4/ARF遺伝子を含めた癌抑制遺伝子やMGMT、TFAP2E等の薬剤感受性に関与する遺伝子のDNAメチル化状態を定量的MSP法にて解析した。結果として、p16はOSCC組織においてもDNAの高メチル化を受けているサンプルも見られたが、S-1を併用した術前の化学放射線療法の治療効果やその他の臨床病理学的特徴との関連は見られなかった。一方、MGMT、TFAP2Eに関しては術前治療の治療効果との関連が見られ、両者の高メチル化症例は治療効果が乏しくなることが分かった。これらの結果より、DNAメチル化異常はOSCCの治療抵抗性に関与するエピジェネティクス異常のひとつと考えられ、今回対象とした遺伝子のDNAメチル化はOSCCの薬剤感受性を予測するマーカーとなり得る可能性が示唆された。今後さらに研究を継続し、OSCCの病態に関連するエピジェネティクス・プロファイルに基づいた癌の新規診断法の開発および個別化治療の実現を目指していきたいと考えている。今年度はOSCC細胞株を用いたINK4/ARF遺伝子座の高次エピゲノムの解析を行う研究計画を立てていたため、OSCC細胞株を用いた、INK4/ARF遺伝子座の遺伝子発現解析、CTCF結合量の解析、DNAメチル化解析、クロマチンの高次構造についての解析を施行し、おおむね研究計画に応じた実験の遂行ができたと思われる。

まだ、データが不十分な項目やヒストン修飾、脱メチル化剤処理後のクロマチン高次構造の解析などの未解析項目もあるため、今後さらに実験を遂行し、口腔扁平上皮癌の発生や進展に関与するINK4/ARF遺伝子座の高次エピゲノムの特性を解明したいと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後はOSCCにおけるINK4/ARF遺伝子座のエピジェネティクス・プロファイルとその臨床的意義の解析を中心に進める予定であり、研究代表者の所属分野に保管してあるOSCCの臨床検体を用いて実験を遂行する予定である。臨床検体は治療前の生検時のサンプルを用い、p15/ARF/p16の発現解析、INK4/ARF遺伝子座のDNAメチル化解析、ヒストン修飾状態の解析、クロマチン高次構造の解析を行っていく予定である。また、DNAメチル化解析に関しては、当所属分野で樹立した5FU-耐性の口腔扁平上皮癌株を用いて、抗癌剤耐性とDNAメチル化の関与についてDNAメチル化アレイ等も施行していきたいと考えている。そこから得られた情報を基に、臨床検体のサンプルを用いて、関連する遺伝子のDNAメチル化に関しても同時に解析を行う予定である。これらの解析結果によりOSCC組織におけるエピジェネティクスプロファイリングを行い、臨床病理学的特徴と併せその臨床学的意義を解明する。臨床病理学的特徴としては、TNM分類、Stage分類、浸潤様式、再発・後発転移の有無、生存、術前治療の治療効果(抗癌剤、放射線感受性)等の項目について検討を行う予定である。以上の解析を遂行し、本研究の目的であるOSCCの病態と関連するエピジェネティクス・プロファイルに基づいた新たな診断・治療法の確立を目指したいと考えている。
発達異常大脳視覚野におけるシナプス可塑性の調節分子機構

発達初期にケオリンを大槽内に注入することによって、ネコの水頭症モデルを作成した。脳室の拡大、大脳皮質の薄層化は顕著であったが、脳室-腹腔内シャント手術を施行することによって、脳の解剖学的異常を維持した状態で、モデル動物を維持することができた。内因性信号の光学計測法を用いて、第一次・第二次視覚野における方位選択性カラムを視覚化する実験を行い、全体的なカラム形成パターンは、ほぼ正常に維持されていることを明らかにした。微小電極を薄層化した大脳視覚野に刺入し、細胞外誘導にて光反応を調べたところ、正常な受容野特性を有する細胞が存在していることも明らかになった。しかし、ほとんどの細胞は、単眼性細胞で、正常ネコ視覚野に特徴的な両眼性細胞は、ほとんど記録されなかった。スライスを用いたin vitroの実験から、異常発達した視覚野のニューロンは、脱分極通電により、正常に活動電位を発生することができた。細胞内染色によって、細胞の形態を調べたところ、明らかに樹状突起に異常が認められた。さらに、モデル動物の脳全体の代謝を調べる目的で、フッ素18で標識されたフルオロデオキシグルコースをトレーサーに用いたPETイメージングを行った。その結果、薄層化した大脳皮質の中でも、正中領域では、比較的高いグルコースの取り込みが認められたが、後頭視覚領野の代謝は、低下していることが明らかになった。以上の結果から、発達異常脳においては、機能再編が誘導され、構造や代謝に異常が認められるにもかかわらず、個々の神経細胞の機能やカラム構造レベルでの機能が正常に維持されるように可塑的変化が生じることが明らかになった。中枢ノルアドレナリン系の活性化によりシナプス可塑性レベルが増大し、神経活動に依存したシナプス可塑性によって、機能再編が誘導された可能性が示唆された。発達初期のケオリンの大槽内注入によってネコの水頭症モデルを作製した。脳室の拡大、大脳皮質の薄層化は顕著であったが、脳室-腹腔内シャント手術を施行することによって、脳の解剖学的異常を維持した状態で、成獣まで維持することができた。光学計測法により、視覚野における方位選択性カラムを視覚化したところ、異なる方位選択性カラムの収束点であるsingulalityの密度が水頭症モデル動物で有意に低下していることが明らかになった。一方、全体的なカラム形成パターンはほぼ正常に維持されていた。同様なモデル動物の第一次視覚野から単一細胞外記録を行った。その結果、記録されたほとんどのニューロンが、通常の受容野特性を維持していることがわかった。これらの結果から、発達異常大脳視覚野においても、方位選択性に関する機能構築は、ほぼ正常に維持されることが証明された。発達期の大脳皮質の神経回路には、驚くべき冗長性と可塑性が備わっていることが示唆された。同様に責任遺伝子は、未だ不明であるが、高頻度で水頭症を自然発症するHTX-系ラットを用いて、T-メイズを用いた明暗弁別学習能力について検討した。その結果、水頭症により、大脳皮質が薄層化しているにもかかわらず。正常な学習成績を示す動物が見いだされた。最初期遺伝子の発現をマーカーにしたNeuronal Activity-Mapping法で、学習中に活性化されている脳内領域を検索したところ、大脳皮質の活動が、全体的に上昇していることが見いだされた。今後他の代謝マッピング法を適用して、中枢視覚系の構造異常を補う脳内領野についてより詳細に検討する事を考えている。

発達初期にケオリンの大槽内注入によって、ネコの水頭症モデルを作成した。脳室の拡大、大脳皮質の薄層化は顕著であったが、脳室-腹腔内シャント手術を施行することによって、脳の解剖学的異常を維持した状態で、成獣まで維持することができた。内因性信号の光計測法を用いて、第一次・第二次視覚野における方位選択性カラムを視覚化する実験を行い、全体的なカラム形成パターンはほぼ正常に維持されてることを明らかにした。微少電極を薄層化した大脳視覚野に刺入し、細胞外誘導にて光反応を調べたところ、正常な受容野特性を有する細胞が存在していることも明らかになった。スライスを用いたin vitroの実験から、異常発達した視覚野のニューロンは、脱分極通電により、正常に活動電位を発生することができた。細胞内染色によって記録細胞の形態を調べたところ、明らかに神経突起の異常が認められた。さらに、モデル動物の脳全体の代謝を調べるために、フッ素18で標識されたフルオロデオキシグルコースをトレーサーに用いたPETイメージングを行った。その結果、薄層化した大脳皮質のなかでも、正中領域では、比較的高いグルコースの取り込みが認められたが、後頭視覚領野の代謝は、低下していることが、明らかになった。以上の結果から、発達異常脳においては、機能再編が誘導され、構造や代謝に異常が認められるにもかかわらず、個々の神経細胞の機能やカラム構造レベルでの機能が正常に維持されるように可塑的変化が生じることが明らかになった。
乱流モデルとしての離散渦法に関する研究

乱流の数値シミュレ-ションは広い分野にわたり重要な課題として近年多数の研究者によって開発的研究がなされ、乱流モデルを用いて運動方程式を解く方法、LES法およびNS方程式の直接解法など、おもに差分法による解析法が試みられてきたが、乱流の本質的特性を工学的レベルで解析可能な状況に至っているとは言いがたい。このような背景のもとに本研究では、これまでに非定常剥離流れの比較的簡便な数値計算法としてその有効性が確かめられていた離散渦法を、差分法に比べて簡便でしかも乱流の渦構造をも表現し得る工学的に有用な乱流解析法として発展させることを目的とし、2次元自由せん断流れおよび軸対称自由噴流を対象に粘性核構造を有する渦系モデルを適用して非定常流れ解析による乱流特性のシミュレ-ションを試みた。2次元せん断流れの解析においては、2次元的な渦度の層をモデル化する直線的渦系列に3次元の周期的微小外乱を加えることにより、非2次元的な渦度の発生を示すいわゆる縦渦構造の形成をシミュレ-トすることができ、乱流遷移の初期的過程の解析モデルとして本モデルが有効であることが明らかとなった。軸対称噴流の解析においては、噴出される軸対称渦度層をリング状の渦系列によりモデル化し、さらに渦度粘性核に微細化条件を加えることにより、噴出口近傍における軸対称の大規模渦構造の形成過程、その下流における渦の拡散および合体の過程、乱流の乱れ強さ分布、速度変動成分のスペクトル密度分布などについて、実際の流れと定性的に良く一致する結果が得られた。以上の結果から、離散渦法が比較的簡便に乱流の諸特性をシミュレ-トする計算法として有効であることが明らかとなり、さらに定量的にも優れた解析法としての発展が大いに期待できることが確認された。
体験型環境教育としてのエコツーリズムの手法開発

本研究はエコツアーを体験型環境教育ツールとして利用するための方法論の確立を目的とし、得られた主な成果は以下の通りである。1)エコツアー先進事例の批判的に解析した結果、ツアーのテーマ設定と容易な理解を促すコンテクスト化、良質かつ十分数のインタープリターの必要性が明らかとなった。2)人口増による西アフリカの砂漠化、農業近代化による中央アジアの生態系破壊をテーマとして環境教育教材としてのエコツアーを開発した。3)座学およびモニターツアーの実施に基づいたエコツアー環境教育効果を評価した結果、実体験により裏付けられた当事者意識が醸成され、将来の持続的社会構築のための自発的行動への発展が示唆された。本研究はエコツアーを体験型環境教育ツールとして利用し、一般市民に対してこれまでの研究成果を平易な表現により地球・地域環境問題の原因、プロセス、軽減と防止手法、ひいては社会の持続的発展のあり方を考究する「時と場」を提供するための方法論の確立を目的としている。本年度は以下の項目について研究を実施した。1)環境教育理念の整理と実践における位置づけの検討:「環境倫理学の父」とも言われるAldo Leopoldならびにその基盤となったHenry D. Thoreauの思想が現在の環境教育に及ぼしている影響を、米国ウィスコンシン州ならびにマサチューセッツ州における自然ならびにその管理・教育システムから検討し、初等・中等教育のみならず生涯教育においても、当該思想が大きな位置を占めていることが明らかとなった。2)環境教育教材の開発:砂漠化をテーマとしたエコツアー「体験!砂漠化」の補助教材(かつ、バーチャルエコツアーのための主要教材)として、プロモーションDVDならびにガイドブックを作成するとともに、スマートフォン用アプリケーション(Soilなう)の改良方針について検討した。3)環境教育効果の把握と検証:2)を大学学部教育科目(本年度は「自然・文化ツーリズム入門」)の教材として利用し、アンケートによる環境教育効果を把握・検証した結果、70%以上の学生に対して環境保全に関する意識を喚起することに成功した。4)エコツアー第2弾「水田にされた砂漠:なぜアラル海は消えねばならなかったのか?」の企画:当該テーマに関して主として文献調査ならびに研究者・関係者への聞き取りにより、その原因が不適切な灌漑農業にあり、エコツアーには、単なる環境問題の表面現象と修復策のみが語られるべきではなく、当該問題の社会的不可避性と意思決定者の責任にも言及することの重要性が明らかとなった。本研究はエコツアーを体験型環境教育ツールとして利用し、一般市民に対してこれまでの研究成果を平易な表現により地球・地域環境問題の原因、プロセス、軽減と防止手法、ひいては社会の持続的発展のあり方を考究する「時と場」を提供するための方法論の確立を目的とした。1)座学による環境教育の実施:前年度までに得られた成果に基づき、中央アジア・カザフスタンの灌漑農業によるアラル海生態系の破壊と農耕地土壌の劣化をテーマとして、その原因、現状、今後の対策について、大学学部1年生を対象として、座学により教育を行うとともに自発的な情報収集と解析をさせた結果、学生に基礎的な情報を理解させ、学生自身の興味を発掘することに成功した。2)エコツアーを含む環境教育教材の開発:上記の問題をテーマとしたエコツアーを、現地調査により得られた研究結果に基づき、具体的に企画・立案するとともに、環境問題を取り扱うエコツアーの一般市民(学生を含む)への周知をより効果的に実施するためのツールとして広報DVDを開発した。3)エコツアーの環境教育効果の評価:1)の学生を対象として、2)で開発されたエコツアー「水田にされた砂漠:なぜアラル海は消えねばならなかったのか?」を実施した結果、1)に加えて、参加者の環境保全、自然保護、持続的社会の構築などへの潜在的関心をより強く喚起するとともに、実体験により強烈に裏付けられた当事者意識が醸成され、将来のより良い社会の構築のための参加者の自発的・自律的行動へと発展する環境教育効果が大きいと考えられた。4)受賞:本研究の一部に対して2013年度日本土壌肥料学雑誌論文賞ならびにSSPN Awardが授与された。1)エコツアーの先進事例の批判的解析:米国中西部において、観光資源としての地質、地形、農業、土壌の博物館などにおける展示やガイドの説明情報を収集した結果、それら相互の「関連性」を、ツアー参加者へ平易に解説する重要性が明確になった。一方、視認困難な環境問題(土壌侵食や汚染など)は、「図・表・アニメーション」を多用しての解説が不可欠であることが痛感された。

フランス西部地域では地形、地質、ワイン生産との関連性が良く解説されていたが、そのためには長年にわたる環境モニタリングが必要であり、そのような体制を整備することができる地域は限定的であることが分かった。イタリア中部地域では、博物館などの歴史・文化資源と農村観光との有機的な結合がツアー参加者の強い興味を喚起することが明らかとなった。2)ニジェールの砂漠化をテーマとしたエコツアーのためのコンテンツの整備:砂漠化防止農法(耕地内休閑システム、都市ゴミ施用による地力回復など)、NPOによる現地農民と野生動物のための水資源確保、砂漠化防止と農村の内発的発展を支援する小口金融支援のコンテンツを収集し、1)の批判に基づき、それらを<問題設定ー砂漠化の原因ー地域社会への影響ー対策>というコンテクスト化に沿って、エコツアー教材を作成した。3)エコツアーを補助するスマートフォン用アプリケーションの開発:i-phoneを用いて環境情報(土壌)を容易に、かつ、常時参照できるようなアプリ「Soilなう」を開発した。1)環境保全・保護の主要な理論的背景を構築しているAldo LeopoldならびにHenry D. Thoreauの思想を歴史的に解析し、現在の環境教育におけるそれらの影響を明らかにすることにより、本課題の本質を理解させるための基盤が良く整備された。2)砂漠化をテーマとしたエコツアー「体験!砂漠化」を広く理解させるためのツールとしてのプロモーションDVDやガイドブックを試作し、授業を通して、その環境教育効果を試験的に評価し得たのみならず、当該教材の今後の改良への指針を得ることにも成功した。3)本研究のもう一つの課題であるエコツアー第2弾「水田にされた砂漠:なぜアラル海は消えねばならなかったのか?」の具体化に向けて、基礎情報を収集・整理し、問題点の明確化、コンテンツのコンテクスト化を推進することが出来た。米国・フランス・イタリアにおけるエコツアー先進事例の解析からは地形、地質、産業、文化と環境資源利用を相互に連携するようなコンテクスト化がよく理解できたものの、本研究のテーマであるサヘル地域の砂漠化に応用するためには、基礎情報が不足している側面が明らかとなり、そのための追加的情報整備が不可欠であることが明らかとなった。一方、砂漠化の防止と修復に関する現地での先進研究に関しては、最新の情報を収集することができ、先例を見ない新鮮かつ具体的なツアーコンテンツを整備できたと高く評価できる。さらに、これらのコンテンツのコンテクスト化に関して具体的な考え方を整理する一方で、環境情報をスマートフォンにより手軽に参照できるようなアプリケーションを試作でき、今後の研究を進展させるための具体的な方向性が定まったと考えられる。以上のような実績から、本研究が順調に進捗しており、今年度の目標は十分達成されたと判断される。次年度は第2課題であるエコツアー「水田にされた砂漠:なぜアラル海は消えねばならなかったのか?」に関する研究をより重点的に実施するとともに、第1課題「体験!砂漠化」の環境教育効果の評価を継続し、その教材の改良を行う。具体的な項目は以下のとおりである。
ファゴサイトーシスと自然抵抗性関連マクロファージ蛋白質NRAMP1の機能解析

マウスでは細胞内寄生性病原体に対する自然抵抗性を担う遺伝子座位としてLsh/Ity/Bcgが知られており、ここからNramp1遺伝子が単離されている。この研究では、ヒトNRAMP2cDNAを大脳皮質mRNAに由来するライブラリーから単離した。さらに、ヒトNRAMP2遺伝子をゲノムライブラリーから単離し、その全領域のDNA塩基配列を決定した。-246+145塩基対の領域にプロモーター活性を証明した。ヒトNRAMP2遺伝子の全構造を決定する過程において、2塩基配列の反復構造を発見し、非常に多型性に富む遺伝子マーカーとしての重要性を示した。分裂酵母のゲノムの中にヒトNRAMP遺伝子の相同遺伝子を発見し、この遺伝子を相同遺伝子組換え法によって破壊した。この酵母pdt1株の表現系を調べたところ、二価金属キレート剤及び酸性pHに感受性に変化していた。この株に、ヒトNRAMP1又はNRAMP2を発現させ、NRAMP分子の生物学的活性測定法の確立を目指した。同時に、NRAMP1とNARMP2の間で機能ドメインと推定される領域の遺伝子工学的な交換を行い、活性に必要な構造の割り出しを試みた。その結果、NRAMP2は酵母pdt1株のキレート剤/pH感受性を完全の相補することが出来たが、一方でNRAMP1には全くその活性が検出できなかった。さらにNRAMP2のN末端細胞内ドメインをNRAMP1のものと入れ替えるだけで相補活性を失ってしまうことが明らかにした。ヒトNRAMP1は膜蛋白と推定され、この分子ドメインの機能を解析した。このドメインには微小管に結合活性があることを共沈殿法によって証明した。そこで、NRAMP1は新たな微小管結合蛋白ファミリーの一員であることを示唆した。また、この微小管結合活性は、NRAMP2の相同領域には存在しないことを明らかにした。BCG菌、サルモネラといった細胞内寄生性病原体による感染に対する抵抗性/感受性を抑制する遺伝子座位がマウス第1染色体に位置し、natural resistance associated macrophage protein 1:Nramp1がこの座位から単離された。申請者はヒトNRAMP1遺伝子を単離し、自然抵抗性関連マクロファージ蛋白質と名付け、この情報をもとに抗ヒトNRAMP1ポリクローナル抗体を作製した。この抗体と健康成人由来の末梢血細胞を用いてFlow Cytometry解析を行ったところ、単球系細胞に最も強い発現が観察された。同様に成熟リンパ球ではT/Bともに発現が検出できたが、顆粒球系細胞にはほとんど検出できなかった。また、NRAMPは遺伝子ファミリーを形成していることが判明したので、ヒトの大脳皮質由来cDNAライブラリーからの単離を試みた。NRAMP1cDNAをプローブとしてスクリーニングしたところ、数種のクローンの単離に成功し、その構造解析を行った。その結果、ヒトNRAMP2cDNAをクローン化した。予想されるポリペプチドは561アミノ酸からなり、その配列の解析の結果、NRAMP2蛋白の分子構造はNRAMP1のそれと酷似していることが明らかになった。現在、NRAMP1分子のN末端部分のGST融合蛋白質を用いて、細胞内蛋白とのprotein-protein interactionを調べていたところ、チュブリンと結合する能力があることを証明している。そこで、in vitro再構成系での実験を試みている。〈目的〉結核菌などの細胞内

寄生性細菌に対する感染初期の生体防御機構を担っている遺伝子として自然抵抗性関連マクロファージ蛋白Natural Resistance-Associated Macrophage Protein1(NRAMP1)が同定された。我々はNRAMP1分子の単球系細胞での発現、細胞膜への局在化を証明するとともに、N末端細胞内ドメインの微小管との結合能を示し、新たなMAP分子の一つであることを明らかにしてきた。最近、マウスNramp2の変異が遺伝性鉄欠乏性貧血を引き起こし、鉄などの二価イオン輸送体であることが示された。そこで、ヒトNRAMP2の機能解析を進めた。〈方法〉NRAMP1 cDNAをプローブとしてNRAMP2のcDNAとゲノムを単離し、全構造を決定した。また、NRAMP2分子の細胞内ドメインと予想されるN末端部分とGST融合蛋白を作製し、蛋白分子間相互作用を解析した。さらに、この融合蛋白を抗原として抗体を得た。〈結果と考察〉NRAMP2のNRAMP1との相同性は64%に及び、その遺伝子構造はNRAMP1遺伝子に類似しており、膜貫通ドメインとエクソンとの一致が観察された。しかし、プロモーターも含めたN末端部分の遺伝子構造に類似性はなく、機能の違いが推定された。GST-NRAMP2の融合蛋白に対する抗体を用いて各種株化細胞における発現を調べた結果、上皮系及び単球系細胞において64kDaのNRAMP2分子が検出された。しかし、NRAMP2分子の発現のない細胞株でもその転写産物は存在した。そこで、その細胞株を用いてプロモーターの活性を調べている。また、N末端細胞内ドメインの蛋白分子間結合能をNRAMP1分子と比較検討している。ヒトNRAMP2遺伝子の全構造を決定する過程において、第3イントロンの中に2塩基配列の反復構造を発見した。そこで、この領域の両端を挟むようなPCRプライマーペアを作製し、ヒトゲノムDNAを鋳型としてPCR解析を行った。70人の健康な成人日本人から得られたDNAを調べたところ、この領域は非常に多型性に富むことが明らかになり、遺伝子マーカーとしての重要性を示すことができた。ゲノムプロジェクトの進行とともに分裂酵母のゲノム構造が明らかになり、その中にヒトNRAMP遺伝子の相同遺伝子を発見することができた。この遺伝子は、分裂酵母のゲノム上一個しかなく、これを相同遺伝子組換え法によって破壊することに成功した。この酵母をpdt1株と名付けて表現系を調べたことろ、二価金属イオンのキレート剤に感受性になり、さらには酸性pHにも感受性に変化していた。この株に、ヒトNRAMP1又はNRAMP2を強制発現させる系をつくり、NRAMP分子の生物学的活性測定法の確立を目指した。
農畜産業排出温室効果ガス削減システムの環境影響評価と排出権取引の可能性

農畜産分野の排出温室効果ガス(以下GHG)については、国内排出分は僅少で、漸減傾向にあり、削減義務はなく、排出権取引の対象外である。畜産分野からの排出GHG削減による途上国と先進国の間で認められたCDM(クリーン開発メカニズム)への利活用については、CDMのMonitoringとVerificationに必要とされる方法としてはベースライン法だけがさだめられ、個別の方法については申請者に一任されている。GHGの指標価格については、ロンドンのECEの当限価格が実質的な指標価格となっており、価格変動が激しく、途上国の畜産農家への安定的な利益となりにくい。農畜産業排出温室効果ガス(GHG)は僅少であり、削減目標が存在しない現状では、削減可能GHGの利活用法として小規模クリーン開発メカニズム(CDM)が有効なツールである。本研究・調査の目的は、農畜産業からのGHG削減目標が存在しない京都議定書の枠組みのもとで、農畜産業からのGHG削減効果について(1)環境影響評価を実施し、(2)畜産排出GHGの削減ツールであり途上国と先進国との間で認められたCDMと排出量取引参加の可能性を検討することである。農畜産業排出温室効果ガス(GHG)削減について、5件のシナリオを比較した。シナリオ1は、国内養豚業の糞尿処理過程へ間欠曝気法を導入。シナリオ2は、ブラジルから、原油50万トンの代替えエネルギーとしてサトウキビ由来エタノールを輸入。シナリオ3は、畜産物輸入について公海上の輸送距離を短縮。シナリオ4は、肉牛肥育期間短縮。シナリオ5は、濃厚飼料輸入先一部変更と休耕地活用。シナリオ2については、化石燃料の代替えエネルギーとしての植物由来エタノール導入による温暖化への影響を試算した。公海上での輸送に伴い発生する化石燃料燃焼に起因するGHGは、京都議定書体制ではGHG計算の対象外であることから、輸送による排出GHGはゼロとして計算した。シナリオ2の採択により、CO2換算量で130万トン程度、シナリオ1を国内飼養豚数の50%で採択すれば、43万程度の削減が見込める。シナリオ4,シナリオ5,シナリオ3は、それぞれ26万トン、8万トン、4万トン程度の削減が見込めると試算された。輸送距離短縮の環境影響について、輸入先の変更にともなう輸送距離の短縮による環境影響は小さかった。ブラジルでのサトウキビ生産とエタノール生産および中東での原油採掘と輸送による環境影響を考慮しない場合、農畜産分野ではサトウキビ原料のエタノールを原油に代替えした場合のGHG削減効果が最大となった。また、Baseline策定のため、IPCC defaultsを使用して、タイ王国の、養鶏業と養豚業から発生するGHG量を概算した。04年の排出GHGは、2006IPCC defaultsによれば、豚生産180.3万トン、ブロイラー生産46.2万トンと試算された。国連CDM理事会から小規模クリーン開発メカニズム(CDM)の認定を得るためには、精確なインベントリーデーターを収集し、ベースライン策定を行う必要がある。畜産排出温室効果ガス(GHG)の削減ツールであり途上国と先進国との間で認められたCDM(クリーン開発メカニズム)の可能性について、2007年8月27日の時点でのCDM理事会の承認を得て国連に登録されたCDMプロジェクトの登録件数と削減可能なGHG量の推移と採択状況を2004年11月18日の登録第1号以降について検討した。また、GHG指標価格形成について、米国とヨーロッパにおける価格情報を収集し検討した。さらに、タイ王国養鶏業を対象とした温室効果ガス削減の可能性をベースライン法により検討した。1.CDM登録件数の多くは、鶏糞・豚糞処理によるGHG削減技術の途上国への導入であり、そのインベントリデータは不十分である。ベースライン策定に必要なインベントリデータを、現地で収集する必要がある。2.2006年から5月から2007年5月にかけて、欧州気候取引所(ECX)の当限価格は100分の1以下に下落し、GHG指標価格形成の場は現物市場から先物市場へ移行したものと推察された。3.農畜産分野からの排出GHG削減可能量の概算を、タイ王国の養鶏産業を対象に行った。GHG削減技術としては鶏糞処理技術を対象とした。ベースラインを天日乾燥処理によるものとして、2006IPCCガイドラインのTier1法によるデフルト値による計算をおこなった。導入技術は鶏糞の火力乾燥処理と焼却処理とした。その排出係数は2006年版日本国温室効果ガスインベントリ報告書を使用した。火力乾燥による鶏糞の乾燥処理法を採択した場合、ベースラインである天日乾燥法の採択より、GHG排出量の57%が削減可能と試算された。鶏糞の焼却処理法の場合、ベースラインよりGHG排出量が17%増加すると試算された。

クリーン開発メカニズム(CDM)について、市場メカニズムは環境問題にも機能することが実証されつつあるが、農業分野の登録CDM件数は僅少である。ポスト京都議定書の枠組みのもとでも農畜産業からの排出温室効果ガス(GHG)削減ツールとして存続がみこまれる農業分野でのCDMの可能性を検討するため、ASEAN8ヵ国の養鶏・養豚業の糞尿管理についてGHG削減の可能量を試算し、GHG発生抑制等の技術導入のコスト計算等,従来技術との経済性についての検討に必要な、GHGの指標価格であるEuropeanClimate Exchangeの当限価格によるASEAN8ヵ国のブロイラー・養豚産業排出GHGの市場規模を試算し、IPCCガイドラインのTier1法とTier2法を比較することで、タイ王国のブロイラー・養豚産業の排出GHG量の算出方法を検討した。ASEAN8ヵ国のブロイラー・養豚産業排出GHG量については、糞尿処理法の導入により削減可能性が見込める。ASEAN8ヵ国のブロイラー・養豚産業の消化管発酵・糞尿処理による排出GHG量の市場規模は、1997年から2002年にかけて微増した。タイ王国ブロイラー・養豚産業の消化管発酵と糞尿処理からの排出GHG量については、消化管発酵由来より糞尿処理由来が多いと見込まれた。養鶏業についてはthermal drying of broiler manureの導入により、養豚業についてはliquid/slurry on manureへdrylot systemの導入により、排出GHG量削減の可能性がみこまれた。タイ王国ブロイラー・養豚産業の排出GHG量の試算結果は、算出方法(IPCCガイドラインのTier1法とTier2法)によって大きく異なった。畜産排出GHGの糞尿処理についての技術移転によるGHG削減は、登録件数の少ない地域へむけて実現の可能性はある。ふん尿処理からの削減GHGの利活用をめざすCDMは、MonitoringとVerificationに必要とされる方法としてベースライン法が定められ、個別の方法は申請者に一任されている。畜産ふん尿処理等技術の適用事例について、GHG削減とCDMの可能性の観点から、タイ東北部(イサーン・サコンナコン)の稲作・豚・鶏の生産農家での典型的なふん尿処理施設で聞き取り調査を実施した。対象農家としては、当該地区で一般的な、豚と水禽(アヒル)とそのふん尿を餌としたテラピア(養魚)を行う家族経営の畜産農家とした。RMUTIのふん尿処理・メタン発酵施設での聞き取り調査の結果、Registrationされた後、CDMの削減GHGとして認証されるためには農家段階での長期間にわたる毎日の厳密なふん尿計量を求めるモニタリング作業が必要であり、大学などの研究施設では毎日のふん尿モニタリング作業が比較的可能であるのに対し、個別農家レベルを対象にすることは困難であることを確認した。家畜ふん尿処理による削減GHGは、モニタリングの困難性から、CDMに必要な認証排出削減量であるCER(Certified Emission Reduction)の発行に至らず、排出量取引の対象とならない傾向がある。将来の排出量取引の可能性を高めるには、モニタリングの労力と精度向上にむけ、GHG排出量に影響を及ぼすパラメーター(ふん固形物量、気温など)の検討が必要と考える。
柔軟な行動制御を司る前頭連合野神経機構の解明

グループ逆転学習課題を遂行中のサルの前頭連合野の諸領域(背外側部(DLPFC)、背側部(DPFC)、腹外側部(VLPFC))の神経活動を、低頻度反復経頭蓋磁気刺激(低頻度rTMS)によって抑制したときの、課題遂行行動の変化を調べた。グループ逆転課題は、我々が独自に開発した課題であり、モデルベースおよびモデルフリーの行動制御過程を分離することができる。8つの抽象図形によって構成される刺激セットを、4つの刺激からなる2群に分け、それぞれの群は異なる結果(ジュースあるいは食塩水)を予告する条件刺激として、パブロフ型条件づけを行った。数十試行ごとに、刺激と結果の関係をすべて逆転させる「全体逆転」を繰り返すと、サルは常に同じ意味をもつ4つの刺激を「カテゴリ」(刺激の等価性に基づいたグループ)として認識するようになり、1つの刺激について逆転を察知すると、その他の刺激については、あらかじめ結果との関係が逆転することを予測して行動するようになった(モデルベース行動)。一方で、8つの刺激のうち4つしか刺激と結果の関係を逆転させない「部分逆転」においては、このカテゴリの情報が使えず、個別の刺激について新たに刺激と結果の関係を、時間をかけて学習するストラテジーをとった(モデルフリー行動)。DLPFC、VLPFCに低頻度rTMSを与えた時には、全体逆転における課題成績が低下したが、部分逆転の課題成績には影響がなかった。一方、DPFCに低頻度rTMSを与えた時に、全体逆転、部分逆転ともに、課題成績への影響は認められなかった。この結果により、DLPFCおよびVLPFCは、モデルベース行動の制御に重要な役割を持っていることが明らかになった。一方、モデルフリー行動の制御には、前頭連合野を必要としないことが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。
新規ジルコニア切削器具の考案と切削法の確立

ジルコニアフレームの切削効率の向上と高い切削耐久性を有する歯科用バーの開発を目的に本研究を行った。ジルコニアは審美性に優れ、生体親和性や高い機械的性質を有するため近年オールセラミック修復のコーピング材料として多用されてきた。しかし、高い物性ゆえに技工操作における微調整や臨床においての除去等での切削が極めて困難であった。そのためこれまでジルコニア切削に適しているとされながら、客観的評価の無かった歯科用および技工用バーについてその切削効率と耐久性を解析し、ジルコニア切削に最も適する粒子や形状について検討した上、新規バーの開発に取り組んだ。ジルコニアは、優れた審美性や生体親和性、機械的性質を有することからオールセラミック修復のコーピング材料として広く用いられてきた。しかし、その高い物性ゆえに切削しにくく、技工操作における微調整や臨床におけるジルコニアフレームの除去は大変困難であり、切削効率の向上が求められている。近年、ジルコニアをより効率的に切削するためのバーが開発されているが、これらの切削効率についての客観的評価はまだ無いのが現状である。そこで、本研究では歯科用ダイヤモンドポイント及び回転切削器具の違いがジルコニアの切削効率に及ぼす影響について評価した。被削材にはイットリア部分安定化ジルコニア(セルコン、デンツプライ)を使用し、評価する歯科用切削バーには、2種のダイヤモンドポイント;RD-31(MD、メリーダイヤ)とスムースカットK2(GC、ジーシー)を用いた。また、回転切削器具としてエアータービンハンドピース(AT);Ti-Max X600,NSK、380,000rpmと5倍速マイクロモーターハンドピース(MM);Ti-Max X95L(NSK、200,000rpm)を用いた。各群におけるジルコニア試料の切削性能は、切削性能測定試験機(東医歯大生材研試作)にて測定し、Wilcoxonの順位和検定と符号付順位検定を用いて危険率5%にて検定を行った。その結果、ジルコニアに対するダイヤモンドバーの切削性能はGCを用いた場合、5倍速マイクロモーター(MM)に比べエアータビン(AT)において高い切削性能を示した。一方でMDを用いた場合では、ATとMM間に有意な差は認められなかった。またエアータビン(AT)を用いた場合、GCはMDよりも高い切削性能を示すことが分かった。以上の結果から、ATとMMの切削効率はバーの種類によって異なり、またバーの種類によりジルコニアに対する切削性能に違いが認められることが分かった。そのため申請者はこれまでジルコニア切削に適しているとされながら、これまで客観的評価の無かった歯科用および技工用バーについてその切削効率と耐久性を解析し、ジルコニア切削に最も適する粒子や形状について検討した上、新規バーの開発に取り組む。本研究では第一段階として歯科用ダイヤモンドポイント及び回転切削器具の違いがジルコニアの切削効率に及ぼす影響について評価した。被削材にイットリア部分安定化ジルコニア(セルコン、デンツプライ)を使用し、歯科用ダイヤモンドポイント2種;;RD-31(MD、メリーダイヤ)とスムースカットK2(GC、ジーシー)を2種の回転切削器具;エアータービンハンドピース(AT);Ti-Max X600, NSK、380,000rpmと5倍速マイクロモーターハンドピース(MM);Ti-Max X95L(NSK、200,000rpm)に装着した場合、切削にどのような違いが生じるかについて実験したところ、切削効率、耐久性ともに回転切削器具の周速度やバーの砥粒のサイズ、電着方法の違いなどが影響していることが示唆された。この結果から、本年度では被削材にイットリア部分安定化ジルコニアだけでなく比較対象としてポーセレン(GNセラム)を加え、ダイヤモンドポイントに関しては、三種類のメッシュを使用し電着することでダイヤモンド粒子の粗さが異なるテスト用ダイヤモンドバーを試作し、実験を行うことでジルコニア切削にさらに適した粒子のサイズを検証した。そのため申請者はこれまでジルコニア切削に適しているとされながら、これまで客観的評価の無かった歯科用および技工用バーについてその切削効率と耐久性を解析し、ジルコニア切削に最も適する粒子や形状について検討した上、新規バーの開発に取り組んだ。

本研究では第一段階として歯科用ダイヤモンドポイント及び回転切削器具の違いがジルコニアの切削効率に及ぼす影響について評価した。被削材にイットリア部分安定化ジルコニア(セルコン、デンツプライ)を使用し、歯科用ダイヤモンドポイント2種;;RD-31(MD、メリーダイヤ)とスムースカットK2(GC、ジーシー)を2種の回転切削器具;エアータービンハンドピース(AT);Ti-Max X600, NSK、380,000rpmと5倍速マイクロモーターハンドピース(MM);Ti-Max X95L(NSK、200,000rpm)に装着した場合、切削にどのような違いが生じるかについて実験したところ、切削効率、耐久性ともに回転切削器具の周速度やバーの砥粒のサイズ、電着方法の違いなどが影響していることが示唆された。この結果から、被削材にイットリア部分安定化ジルコニアだけでなく比較対象としてポーセレン(GNセラム)を加え、ダイヤモンドポイントに関しては三種類のメッシュを使用し電着することでダイヤモンド粒子の粗さが異なるテスト用ダイヤモンドバーを試作して実験を行った。これによりジルコニア切削にさらに適したダイヤモンド粒子のサイズを検証することができた。被削体であるジルコニアが強靭な機械的強度を有するため、実験に適応する形状の試料を作るため予想以上の時間を費やした。ジルコニアの削合に適したダイヤモンドブレードを入手し、使用することで現在は順調に実験が進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画に変更はないが、強靭なジルコニアを試料作りのために均一な厚みに切り出すことができる方法が見つからず実験準備に予想以上の時間がかかった。現在は効率よく削合できる方法が見つかり順調に試料作りが進行している。今後は厚さを0.8mmに調整したジルコニアとポーセレンを被削体とし、三種の電着されたダイヤモンド粗さの異なる試作ダイヤモンドバーを使用して、切削効率測定装置(東京医科歯科大学生体材料工学研究所所有)を用い切削効率の評価を行う。