コンタクトレンズの装用はミリ波ばく露誘発眼障害を増悪させるか

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K12209
• Research Institution: Kanazawa Medical University
• Principal Investigator: 小島 正美 金沢医科大学, 看護学部, 教授 (40183339)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ミリ波曝露 / 眼障害 / ソフトコンタクトレンズ / 熱輸送遅延作用 / 眼内熱輸送の可視化

Outline of Annual Research Achievements

１．正常有色家兎の水晶体上皮細胞の分裂期細胞の出現状態
ミリ波曝露による眼障害は、角膜で吸収・発熱した熱が房水の対流により水晶体に輸送され、水晶体上皮細胞が熱障害を受ける。この細胞死をミリ波誘発による眼障害発生の指標にすることを本研究で計画した。一方で、実験に使用する有色家兎はクローズドコロニーで繁殖されており、種雄の異常により、先天白内障を誘発することを明らかにし、実験動物のブリーダーとの共同研究で異常雄家系の淘汰を行ってきた。昨年までの種雄家兎の異常のスクリーニング調査で白内障の既往がなかった雄家系の子孫に先天性白内障があることを、今年度に発見した。追跡検索の結果、雌の家系に以前に異常を認めた雄の先祖が関与していたことが判明した。以上により、瞳孔領における水晶体上皮細胞の分裂期細胞の存在の有無を、ミリ波曝露による微細な眼障害発生の指標とするには、実験開始前に家兎を生体下で水晶体上皮細胞の分裂期細胞の存在の有無を非侵襲的に検出する必要がある。しかし、現時点で水晶体細胞の状態を非侵襲的に観察する技術は世界的にも存在しない。従って、分裂期細胞の存在の有無を眼障害の微細な障害発生の指標とする研究案は断念せざるを得ないと結論した。

２．コンタクトレンズ装用によるミリ波曝露眼熱障害軽減効果
眼内での熱輸送を可視化する目的で感温液晶カプセル（温度変化で色調が変化する微粒子）を手術的に眼内（前房）に注入・浮遊させた状態で76 GHzミリ波（自動車衝突防止装置用に国際的に指定された周波数）を曝露した。コンタクトレンズ非装用では、曝露開始5秒で角膜直下の房水が38℃程度に加温され、曝露開始20秒で瞳孔領中央部が38－39℃、前房上部では40－42度℃まで上昇することを認めた。一方、ソフトコンタクトレンズを装用することにより、前述の温度上昇を若干遅延させる作用があることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

正常であるべき実験動物の瞳孔領の水晶体上皮細胞に異常を認める家兎の存在が明らかとなった。我が国で有色家兎を供給するブリーダーが2社あり、そのどちらにも共同研究に依頼を行ったが、1社のみの共同研究が許諾された。共同研究の許諾があった実験動物のブリーダーとの研究により、クローズドコロニーで飼育・繁殖される種雄家兎の水晶体を精査し、異常を持つ種雄家兎を淘汰することを続けてきた。昨年度の研究終了時点で、種雄に異常を認める個体は完全になくすことができたが、本年度に入って、新たな先天白内障家兎の存在が明らかとなった。その後の追跡調査により、先天白内障が見つかった雄家系には異常は認めなかったが、雌家系の先祖に以前に異常を認めたすでに淘汰した種雄の子孫であることが判明した。
報告者は使用する実験動物はすべて、細隙灯顕微鏡で水晶体の異常の有無をチェック後に使用しているため、先生白内障の家兎が実験群に混じることは無い。しかし、生体家兎の水晶体細胞を非侵襲的に観察できる機器は存在せず、実験開始前に水晶体上皮細胞の正常性を確認する方法は現在ない。従って、瞳孔領内における水晶体上皮細胞の分裂期の細胞の有無を眼障害発生の微細な指標とするには、実験動物の正常性が大前提となる。
本研究の進捗状況を鑑み、実験動物ブリーダーが保有するすべての種雌家兎の家系の正常性を網羅的に調査する時間的余裕はなく、本研究での「瞳孔領での分裂期の水晶体上皮細胞の存在」を微細な眼障害発生の指標とする実験は断念せざるを得ないと考える。

Strategy for Future Research Activity

１．家兎に通常のソフトコンタクトレンズ（以下、SCL）または着色ソフトコンタクトレンズ（以下、CCL）装用し、76 GHz 200 mW/cm2ミリ波（眼障害出現曝露量）を曝露し、曝露中のコンタクトレンズ表面の温度を赤外線サーモグラフィで測定し、両者の表面温度を比較検討することにより、眼熱障害を及ぼす程度を検討する。
２．SCLまたはCCLを家兎に装用し、ミリ波曝露中の前房内熱輸送状態を可視化することにより、ミリ波曝露による眼内への熱輸送の両者の差の有無を比較検討する。
３．SCLまたはCCL表面にミリ波、テラヘルツ波イメージング装置にて両コンタクトレンズによるミリ波吸収の度合いを比較検討することにより、実験1の結果ともにミリ波による熱の影響を検討する。
４．SCL又はCCL表面にミリ波を曝露し、コンタクトレンズ表面からの蒸散量を可視化し、両者の相違を比較検討する。
5．家兎眼にSCLまたはCCLを装用した状態でミリ波を曝露し、外眼部対流観察チャンバーを使用して、眼部外に蒸散する熱を可視化し、両者の比較検討する。

Causes of Carryover

赤外領域、ミリ波領域、テラヘルツ領域での研究の動向調査をIR-MMW-THz学会に参加して実施した。その際の学会参加費用として使用する予定であったが、学会参加費用には足りなかったため、次年度に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

物品費（実験用消耗品等）に使用予定。