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2013 年度 実績報告書

粉末による細菌の凝集システム構築とレーザー照射に起因した殺菌機序解明に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23792169
研究機関金沢大学

研究代表者

古本 達明  金沢大学, 機械工学系, 准教授 (60432134)

キーワードレーザー / レーザー誘起衝撃応力 / 酸化チタン粉末 / 殺菌効果 / 一次元弾性応力波理論 / 赤外線輻射温度計
研究概要

最終年度は,酸化チタンを含有させた菌浮遊液に対して条件を変えながらレーザー照射を行い,照射後の細菌を電子顕微鏡で観察して形態学的変化について調べた.また,レーザー照射後の菌浮遊液について,適宜稀釈してMS寒天培地に接種・培養した後,一定時間経過後に生じた集落数を測定した.その結果,生菌数はレーザーエネルギが大きくなるにつれて,レーザー照射時間が長くなるにつれて直線的に減少することが明らかとなった.また,レーザーエネルギーが大きくなるにつれて次第に細菌の細胞壁輪郭が不明瞭となり,菌体表面が融解し長軸方向に伸び,ないしは形態が崩壊し無定形物質に変化することがわかった.
一昨年までの研究成果から,菌浮遊液中にレーザー照射すると照射に起因して温度が上昇すること,および,誘起衝撃応力が発生することが明らかとなっている.また,細菌は菌浮遊液中の酸化チタン粉末に凝集しやすい性質を有していることがわかっている.したがって,酸化チタン懸濁液中で生じる殺菌効果の発現メカニズムは以下のように考えることができる.
懸濁液に対してレーザー照射すると,レーザーは懸濁液中の酸化チタン粉末に吸収され急激に温度上昇する.この温度上昇にともなって懸濁液全体の温度も上昇する.このとき,酸化チタン粉末の気化蒸散にともなって瞬間的な体積膨張が生じ,これによって懸濁液内部に誘起衝撃応力が発生する.酸化チタン粉末とレーザー照射の併用による殺菌効果の発現は,レーザー照射によって生じる熱的作用と誘起衝撃応力によって生じる物理的作用が相まり,酸化チタン粉末周辺に凝集した細菌に対して効果的に作用しながら殺菌に至ると考えられる.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] The temperature measurement of human enamel surface during CO2 laser beam irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      S. Henmi, T. Furumoto, A. Hosokawa, T. Koyano and T. Ueda
    • 雑誌名

      Proceedings of ICPE2014

      巻: - ページ: 発行待ち

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of re-solidified layer on the surface of dental hard tissue by Er:YAG laser irradiation2013

    • 著者名/発表者名
      T. Hayashi, T. Furumoto, T. Ueda and A. Hosokawa
    • 雑誌名

      Proceedings of LEM21

      巻: - ページ: 63-66

    • 査読あり
  • [学会発表] レーザを用いた歯科治療に関する研究,異種レーザを用いた酸化チタン塗布歯面の溶融層形成2014

    • 著者名/発表者名
      西出晃大,古本達明,上田隆司,細川晃,小谷野智広,林鉄也
    • 学会等名
      第43回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      20140307-20140307
  • [学会発表] CO2レーザ照射時の歯質表面温度特性,象牙質表面温度が炭化に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      辺見慎吾,古本達明,細川晃,小谷野智広,上田隆司
    • 学会等名
      2013年度精密工学会北陸信越支部学術講演会
    • 発表場所
      福井大学
    • 年月日
      20131123-20131123
  • [学会発表] レーザ照射による歯質除去時の温度測定と除去形態の関係2013

    • 著者名/発表者名
      辺見慎吾,古本達明,細川晃,小谷野智広,上田隆司
    • 学会等名
      第56回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      20131116-20131117
  • [図書] 金沢大学ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー年報20122013

    • 著者名/発表者名
      古本達明
    • 総ページ数
      27- 30
    • 出版者
      金沢大学先端科学・イノベーション推進機構

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公開日: 2015-05-28  

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