hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一般住民において腸内細菌叢が潜在性動脈硬化の進展におよぼす影響

本研究では、滋賀県草津市の一般住民男性を対象とした前向きコホート研究において、669名の対象者の便検体から腸内細菌を同定した。胸部CT画像をもちいて標準的な方法でAgaston Scoreを算出し、10点以上を冠動脈石灰化と定義した。腸内細菌と冠動脈石灰化との関連を検討したところ、Lactobacillusは、冠動脈石灰化の有病リスク低下と関連していた(腸内細菌割合1標準偏差(9%)上昇あたりの多変量調整オッズ比0.84、95%信頼区間0.70-1.00)。Lactobacillusは、動脈硬化に予防的に働く可能性が示唆された。本研究の目的は、滋賀県草津市の一般住民男性を対象とした前向きコホート研究において、対象者から便検体を採取し腸内細菌を同定することである。さらに、得られた腸内細菌検査の結果を、既存のコホートデータ(社会経済的要因、生活習慣、血液・尿検査、CTで定量した腹部内臓脂肪、CTで評価した冠動脈および大動脈の石灰化、頭部MRIで評価した無症候性脳血管障害、超音波検査で評価した頸動脈硬化)と突合することにより、腸内細菌叢の組成と腹部内臓脂肪および部位別に見た潜在性動脈硬化との関連を詳細に検討する予定である。平成27年度は、以下の作業をおこなった。1倫理委員会の認可:本研究は、既存の前向きコホート研究において、新たに対象者の便検体から腸内細菌の検査をおこなうため、滋賀医科大学倫理審査委員会で追加検査の承諾をいただいた。2便検体収集:前向きコホート研究の対象者のうち約400名に協力を依頼し、同意の得られた対象者より便検体を採取した。3腸内細菌の同定:対象者の便検体よりDNAを抽出した。次に、細菌の16Sリボゾーム(r)DNAを特異的なプライマーを用いて増幅し、さらに特定の制限酵素で処理してできたDNA断片の大きさと量の情報を分析するTerminal-Restriction Fragment Length Polymorphism(T-RFLP)法を用いて、対象者の腸内に存在する細菌の属種とその量を判定した。4検体の保存:将来の詳細な検査のために、残存したDNA検体を保存した。5画像解析:胸腹部CT、頭部MRI、頸部超音波検査など画像解析がおこなわれた。6データベースの整備:腸内細菌検査などのデータ入力を継続しておこなった。外れ値や欠損値を随時確認することにより、データ・クリーニングした。前向きコホート研究の対象者のうち、平成27年度に予定していた約400名に協力を依頼することができた。さらに、同意の得られた対象者より便検体を採取し、腸内に存在する細菌の属種とその量を判定することができた。したがって、おおむね順調に進展していると考えられる。平成28年度は、以下の作業を行った。1便検体収集:前向きコホート研究の対象者のうち約500名に協力を依頼し、同意の得られた対象者より便検体を採取した。2腸内細菌の同定:対象者の便検体からDNAを抽出した。次に、最近の16Sリボゾーム(r)DNAを特異的なプライマーを用いて増幅し、さらに特定の制限酵素で処理してできたDNA断片の大きさと量を分析するTerminal-Restriction Fragment Length Polymorphism(t-RFLP)法を用いて、対象者の腸内に存在する細菌の属種とその頻度を判定した。3結果の返却:対象者の方々に、ビフィズス菌、乳酸菌、バクテロイド、プレボテラ、クロストリジウムの頻度に関する結果をお返しし、生活習慣に関するフィードバックを行った。4検体の保存:将来のために、残存したDNA体を保存した。5データベースの整備:腸内細菌検査などのデータ入力を継続しておこなった。前向きコホート研究の対象者のうち、平成28年度に予定していた役500名に協力を依頼することができた。さらに、同意の得られた対象者より便検体を採取し、腸内に存在する細菌の属種とその頻度を判定できた。本研究の目的は、滋賀県草津市の一般住民男性を対象とした前向きコホート研究において、対象者から便検体を採取し腸内細菌を同定し、腸内細菌検査の結果を既存のコホートデータと突合することにより、腸内細菌叢と潜在性動脈硬化およびその危険因子との関連を詳細に検討することである。

平成27-28年度に、前向きコホート研究対象者のうち、同意の得られた669名から便検体を収集、DNAを抽出し、Terminal-Restriction Fragment Length Polymorphism(T-RFLP)法をもちいて、各腸内細菌の頻度を判定していた。平成29年度は、以下の作業を行った。1データベースの整備および統合:腸内細菌検査結果のデータ入力およびクリーニングを終了した。その結果を、すでに固定データセットとして整備されているベースラインおよび追跡調査の成績および画像解析結果と統合し、統計解析用データセットを作成した。2統計解析および結果の公表:統計解析用データセットをもちい、統計解析ソフト(SAS、STATA、SPSS)を駆使して、腸内細菌叢と冠動脈石灰化、糖尿病、脂質異常症等との関連を検討した。その結果、Lactobacillusが冠動脈石灰化を予防する可能性が初めて明らかになり、その結果を第82回日本循環器学会学術集会で発表した。また、Bfidobacterium, LactobacillalesおよびClostridiumが糖尿病有病と関連し、糖尿病治療による腸内細菌叢の変化を反映している可能性があることを明らかにした成績は、第61回日本糖尿病学会年次学術集会で発表する予定である。さらに、LDLコレステロールが、Bifidobacteriumと負の関連、Prevotellaと正の関連を有することを明らかにした成績は、第54回日本循環器病予防学会学術集会で発表する予定である。本研究では、滋賀県草津市の一般住民男性を対象とした前向きコホート研究において、669名の対象者の便検体から腸内細菌を同定した。胸部CT画像をもちいて標準的な方法でAgaston Scoreを算出し、10点以上を冠動脈石灰化と定義した。腸内細菌と冠動脈石灰化との関連を検討したところ、Lactobacillusは、冠動脈石灰化の有病リスク低下と関連していた(腸内細菌割合1標準偏差(9%)上昇あたりの多変量調整オッズ比0.84、95%信頼区間0.70-1.00)。Lactobacillusは、動脈硬化に予防的に働く可能性が示唆された。今後も継続して前向きコホート研究の対象者から、便検体を採取し、T-RFLP法を用いて、腸内に存在する細菌の属種とその量を判定する。残存したDNA検体は、将来の詳細な検査のために保存する予定である。また、腸内細菌検査などのデータ入力を継続しておこない、既存のコホートデータ(社会経済的要因、生活習慣、血液・尿検査、CTで定量した腹部内臓脂肪、CTで評価した冠動脈および大動脈の石灰化、頭部MRIで評価した無症候性脳血管障害、超音波検査で評価した頸動脈硬化)と突合することにより、腸内細菌叢の組成と腹部内臓脂肪および部位別に見た潜在性動脈硬化との関連を詳細に検討する予定である。腸内細菌検査などのデータ入力を継続しておこない、既存のコホートデータ(社会経済的要因、生活習慣、血液・尿検査、CTで定量した腹部内臓脂肪、CTで評価した冠動脈および大動脈の石灰化、頭部MRIで評価した無症候性脳血管障害、超音波検査で評価した頸動脈硬化)と突合することにより、腸内細菌叢の組成と腹部内臓脂肪および部位別に見た潜在性動脈硬化との関連を詳細に検討する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。予防医学29年度が最終年度であるため、記入しない。
マイクログラム試料のアルゴン同位体比測定装置の製作

現時点で以下のような当初の目標性能をほぼ達成し、実際の試料分析への実用を開始した。なお、この装置の設置及び調整は独自に行われており、装置製作会社技術者の技術的援助は全くない。VG5400希ガス質量分析計及びガス抽出精製装置の改良・改造点1)イオン源の高感度化2)イオンコレクター部:独自に開発したイオンカウンティング・システムを装着、Dalyコレクターのノイズレベルの低減と安定化のためのイオン電流検出装置の改良、イオン電流検出とデータ処理ソフトの開発。3)質量分析計コントロール:コントロール電源の改良、独自に開発し既存装置に使用中のコントロールソフトの改良。4)抽出・精製装置の抜本的な改良による真空度の向上とバックグラウンドの低減、クライオ・トラップを用いた全希ガス相互の分離分析目標とした性能と現在の到達点( )内は目標性能3)装置全体の性能:測定可能希ガス量のダイナミックレンジが10^<-7>10^<-16>cm^3STPで、極めて微量の全希ガス同位体比測定が可能となり目標値をほぼ達成した(マイクログラム試料のAr同位体分析)4)通電加熱炉とレーザー加熱装置を組み合わせて、数グラムからマイクログラム程度の多様な試料分析が可能である現時点で上記性能を達成したが、希ガス含有量の極めて低い岩石・鉱物試料を分析しながら、更に高性能装置にするための改良を継続中である。二年計画で、この研究を達成するために、次のような事項を初年度に行った。主要機器購入にあたり、予定性能を達成するために以下のような標準仕様変更等をおこなった。1)希ガス質量分析計(VG5400):標準装備から不要または性能が劣るコンピュタ-及び質量分析計制御ソフトウェア、イオンカウンティング装置、ディジタルマルチメータ等を除外して購入。これらの機器に代えて、別途購入品及び独自に開発したものを装着する。更に、標準仕様に対して多数の設計変更箇所を要求し、納入装置に反映させることを合意した。2)計測コントローラー用コンピュータとしてHP715の採用を決定し、独自に開発し使用実績のあるプログラムを移植する。これにより、現在稼働中の質量分析計2台のコンピュータとのデータ交換がオンラインで行われ、新装置との性能比較とプログラム改良が容易になる。3)現有装置に装着している独自に開発したイオンカウンティング・システムを、新装置に装着するために必要な品物の設計と購入を行った。4)高岡により設計され、その後種々の改良を施され、充分な使用実績のある通電加熱型試料溶解炉の再設計を行った。5)電子衝撃型イオン源を新たに設計製作した。以上の購入品を組み合わせて初期の性能を有する質量分析装置を製作するために、現在コントロールプログラムの改良と現有装置を用いた種々のシミュレーション実験を行なった。二年計画の最終年度にあたり、希ガス測定装置の立ち上げと調整をおこなって、現時点で以下のような目標性能をほぼ達成し、実際の試料分析への実用を開始した。VG5400希ガス質量分析計及びガス抽出精製装置の改良・改造点1)イオン源の高感度化2)イオンコレクター部:独自に開発したイオンカウンティング・システムを装着、Dalyコレクターのノイズレベルの低減と安定化のためのイオン電流検出装置の改良、イオン電流検出とデータ処理ソフトの開発、3)質量分析計コントロール:コントロール電源の改良、独自に開発し既存装置に使用中のコントロールソフトの改良、4)抽出・精製装置の抜本的な改良による真空度の向上とバックグランドの低減、クライオ・トラップを用いた全希ガス元素相互の分離分析目標とした性能と現在の到達点( )内は目標性能3)装置全体の性能:測定可能希ガス量のダイナミックレンジが10^<-7>10^<-16>cm^3STPで、極めて微量の全希ガス同位体比測定が可能となり目標値をほぼ達成した(マイクログラム試料のAr同位体分析)

4)通電加熱炉とレーザー加熱装置を組み合わせて、数グラムからマイクログラム程度の多様な試料分析が可能である現時点で上記性能を達成したが、希ガス含有量の極めて低い岩石・鉱物試料を分析しながら、更に高性能装置にするための改良を継続中である。
7回膜貫通型オーファン受容体とG蛋白質との融合蛋白質を用いた新規リガンドの探索

1 G蛋白質共役受容体のリガンド探索法として、受容体とG蛋白質G16のαサブユニット(G16α)との融合蛋白質をCHO細胞に発現させ、融合させたG16αを介した細胞応答(細胞内Ca^<2+>上昇及びプロスタグランジンE_2(PGE2)産生)を測定することにより、簡便に大量のリガンド候補物質の検索ができる方法を開発した。この方法は、リガンド検索に使い易い方法がないGi共役受容体に特に適しており、受容体とG16αを共発現させる方法よりも感度が高い。Gi、Gq及びGs共役受容体で適用可能なため、共役するG蛋白質の予測が困難なオーファン受容体にも有用である。Gs又はGi共役受容体の場合、導入した受容体のサブタイプが細胞に内在性に存在しても、G16αを介する細胞応答のみを観測できるため、サブタイプ特異的リガンド探索にも適している。具体的には、Gi共役受容体(CX3Cケモカイン受容体(CX3CR)、m2ムスカリン受容体)の場合、受容体単独発現では、アゴニスト刺激に伴う細胞応答はほとんど見られなかったが、融合蛋白質では、著しい細胞応答が観測され、融合させたG16αとの共役が示された。また、融合蛋白質では、受容体とG16α共発現より感度が高く、共発現では観測し難い場合でも著しい細胞応答を観測でき、G16αとの共役効率が高いことが示唆された。Gq共役受容体(ウロテンシンII受容体(UIIR)、m1ムスカリン受容体)の場合、受容体単独で大きい細胞応答が観測されたが、融合蛋白質では、受容体単独や共発現と同程度か、さらに大きい細胞応答が観測された。2 CX3CR-G16α融合蛋白質のPGE2産生に関与する分子種を明らかにした。3 UIIRの新規リガンド(ペプチド1種、低分子3種)を同定した。4オーファン受容体(新規12種、既知11種)をcDNAクローニングした。上述の方法を用いてリガンド探索を行う予定である。1 G蛋白質Gi/oと共役する7回膜貫通型受容体のリガンド探索法であまり有用なものは報告されていない。そこで、Gi/oと共役するCX3Cケモカイン受容体(CX3CR)とG蛋白質αサブユニット(Gα)との融合蛋白質を用いて、リガンド探索の指標になる細胞応答を探した。CHO細胞に、CX3CR、CX3CR-Gi2α融合蛋白質、CX3CR-G16α融合蛋白質をそれぞれ単独で発現、又はCX3CRとG16αを共発現させて、CX3CRのリガンド(フラクタルカイン)で刺激し、細胞内Ca^<2+>の上昇、ホルスコリンで上昇させたcAMPの抑制、MAPキナーゼ活性、プロスタグランジンE_2(PGE2)の産生を測定した。その結果、Gi/oと共役する受容体のリガンド探索法として、G16αとの融合蛋白質をCHO細胞に発現させ、細胞内Ca^<2+>又はPGE2産生を測定する方法が有効であることが判明した。このPGE2産生には、イノシトールリン脂質3キナーゼ、Srcキナーゼ、MAPキナーゼ、細胞質ホスホリパーゼA_2、シクロオキシゲナーゼ-2の伝達系、及びGi/oやカルモデュリンキナーゼ等の関与が示唆された。β2アドレナリン受容体(Gs共役)、m1ムスカリン受容体(Gq共役)、m2ムスカリン受容体(Gi/o共役)、ウロテンシンII受容体(Gq共役)についても同様の研究を行っている。2(1)新規システイニルロイコトリエン受容体をcDNAクローニングした(DDBJに登録:AB041644)。しかし、昨年他のグループより、CysLT2として報告された。(2)ウロテンシンII受容体(AB012210,AB029611)を発現させたCHO細胞の細胞内Ca^<2+>上昇を指標として、別の内在性アゴニストを同定した。

また、融合蛋白質では、受容体とG16α共発現より感度が高く、共発現では観測し難い場合でも著しい細胞応答を観測でき、G16αとの共役効率が高いことが示唆された。Gq共役受容体(ウロテンシンII受容体(UIIR)、m1ムスカリン受容体)の場合、受容体単独で大きい細胞応答が観測されたが、融合蛋白質では、受容体単独や共発現と同程度か、さらに大きい細胞応答が観測された。2 CX3CR-G16α融合蛋白質のPGE2産生に関与する分子種を明らかにした。3 UIIRの新規リガンド(ペプチド1種、低分子3種)を同定した。4オーファン受容体(新規12種、既知11種)をcDNAクローニングした。上述の方法を用いてリガンド探索を行う予定である。
ヒストン修飾異常に起因する精神病態のマルチスケール解析による構成的理解

神経回路の発達過程の障害によって発症する自閉スペクトラム症や統合失調症等の精神疾患に関連する多くの候補遺伝子が同定されており、それらの遺伝子の発現制御機構としてエピジェネティック因子の役割が注目されている。本研究では、これらのうちで精神疾患との関係が多く報告されているヒストン3リジン4メチル化・脱メチル化に着目し、マウスを用いて、同部位のヒストン修飾がシナプス機能や精神疾患類似行動を含めた行動にどのように影響するかを精査する。これにより、精神疾患の病態基盤を成すと考えられる神経回路の発達と機能の障害に関する理解を推進することを目指す。
ひび割れた天盤梁の安定性に関する研究

本研究は世界の炭鉱で問題となっている坑道天盤の崩落メカニズムを解明するための基礎研究である。最近はシステムロックボルトが坑道支保の主流になりつつある。しかし、数年前、不幸にもイギリスの炭鉱で天盤の大崩落が発生した。システムロックボルトへの過信が生んだ不幸な事故であり、システムロックボルト坑道において危険を予知する技術の必要性が再認識された。そこで、本研究では、天盤梁の挙動について改めて岩盤力学に立脚した解析を試みた。得られた結果を要約すると以下のようである。1)天盤の崩落の原因は3通りに分類された。1つは支承面の摩擦力の不足による崩落であり、これは坑道のスパンを長くすることにより解決できる。2つ目は天盤梁の座屈による崩落である。3つ目は支承面の圧砕による崩落である。2)2つ目の天盤梁の座屈による崩落に関して、天盤梁の理論的座屈条件はそのたわみ量で記述できることを明らかにした。3)3つ目の支承面の圧砕による崩落に関して、天盤梁の破壊条件を解析するNo-tensionモデルを提案した。また、天盤梁の軸方向の引張強度を零と仮定したモデルを用いて解析した天盤梁の破壊条件結果と実験結果は良い一致を示すことを明らかにした。4)天盤梁を構成する岩盤のヤング率と圧縮強度の比が天盤梁の安定性を評価する上で重要なパラメータであることを明らかにした。本研究は、世界の炭鉱で問題となっている坑道天盤の崩壊メカニズムを解明するための研究であり、岩盤力学に立脚した解析を試みた。本研究で得られた結果をまとめるとつぎのようである。1)これまでに報告されている岩盤梁の破壊モードを分析し、岩盤梁の破壊モードは3つのタイプに分類できることを明らかにした。すなわち、第1のタイプは、支承面近くに存在する節理に沿って滑り落ちるタイプであり、第2のタイプは、圧縮応力の働いている個所で岩石が破砕され、その結果、岩石ブロックの回転が可能となって崩壊するものであり、第3のタイプは、岩石ブロックが回転できる程度までたわんで起こる弾性的ないし塑性的な座屈である。2)節理が岩盤梁に垂直ないし急角度に存在している場合に限定して構造力学的に解析する方法を提案した。3)提案した解析方法において、岩盤梁の軸方向の引張強度を零と仮定すると、比較的簡単なイテレーションによって岩盤梁のたわみ解析が可能であることを明らかにした。1つは支承面の摩擦力の不足による崩壊であり、これは坑道のスパンを長くすることにより解決できる。2つ目は天盤梁の座屈による崩壊である。
カロテノイドの炎症制御機構に着目した高機能型食品創出のための研究開発

非アルコール性脂肪肝炎(NASH)は、異所性脂肪蓄積から生じるインスリン抵抗性や慢性炎症を病態基盤とし、肝硬変・肝がんへと進行する。本研究では、身近な食品素材で強い抗酸化作用を持つカロテノイドのβ-クリプトキサンチンとアスタキサンチンに着目し、NASHへの有効性と安全性を検証した。独自に開発したモデル動物に対し、β-クリプトキサンチンは、肝臓のクッパー細胞やT細胞の浸潤抑制という炎症への作用を主として、アスタキサンチンは肝臓の脂質過酸化の抑制を主たる作用として、NASHを抑制した。カロテノイドは治療法の確立されていないNASHを予防・抑制する新たなNutraceuticalとして期待される。身近な食品素材で体内吸収が良く、強い抗酸化作用を発揮するカロテノイド系化合物の炎症抑制作用に着目し、慢性炎症を病態基盤とするメタボリック症候群や脂肪肝炎の予防効果を基礎的研究とヒト臨床試験の両面から明らかにすることを本研究の目的としている。平成25年度は、脂肪組織や肝臓に炎症が惹起され、メタボリック症候群または脂肪肝炎を自然発症する新規モデル動物(自然発症モデル)としてノックアウトマウスの作成を行い、その表現型を解析した。この開発したモデル動物では、体重の増加に伴い、脂肪組織のマクロファージの浸潤が増加し、メタボリック症候群・糖尿病の表現型を有していること、肝臓のマクロファージ/クッパー細胞の数が増加し、炎症惹起性M1へと極性が変化しており、脂肪肝炎の表現型を有していることが明らかとなった。β-クリプトキサンチンとアスタキサンチンという二つのキサントフィル類カロテノイドは、食餌性肥満モデルや脂肪肝炎モデルにおいて脂肪組織や肝臓のマクロファージの量を減少させること、また、マクロファージの極性を炎症抑制性M2にシフトすることにより、脂肪組織や肝臓の炎症が軽減し、インスリン抵抗性、糖尿病、脂肪肝炎を抑制することを明らかにした。また、脂肪肝炎患者に対するアスタキサンチンの有効性と安全性をヒト介入臨床試験(金沢大学倫理委員会承認済み)を開始した。被験者として脂肪肝患者をリクルートし、プラセボ群とアスタキサンチン群の2群に割り付けを行い、書面による同意取得を得て、介入試験を開始し、被験者のエントリーは順調に進んでいる。平成26年度は、脂肪組織や肝臓に炎症が惹起され、メタボリック症候群または脂肪肝炎を自然発症する新規モデル動物(自然発症モデル)としてノックアウトマウスの作成を行い、その表現型を引き続き解析した。このモデル動物では、体重の増加に伴い、脂肪組織や肝臓のマクロファージ/クッパー細胞の数が増加し、炎症惹起性M1へと極性が変化しており、脂肪肝炎の表現型を有していることが明らかとなった。β-クリプトキサンチンとアスタキサンチンという二つのキサントフィル類カロテノイドは、食餌性肥満モデルや脂肪肝炎モデルにおいてマクロファージの極性を炎症抑制性M2にシフトすることにより、脂肪組織や肝臓の炎症が軽減し、インスリン抵抗性、糖尿病、脂肪肝炎を抑制することを明らかにした。プラセボ群とアスタキサンチン群の2群に割り付けを行い、書面による同意取得を得て、各群10例程度の介入試験が終了した。引き続き、被験者のエントリーを行っている。平成28年度は、β-クリプトキサンチンとアスタキサンチンという二つのキサントフィル類カロテノイドは、脂肪肝炎モデルの発症を予防し、また治療効果があることを明らかにした。β-クリプトキサンチンは、NASHモデルの肝臓のマクロファージの量を減少させること、また、マクロファージの極性を炎症抑制性M2にシフトすることにより、肝臓の炎症が軽減し、インスリン抵抗性、脂肪肝炎を抑制することを明らかにした(Ni Y et al, Endocrinology 156, 987-999)。また、アスタキサンチンは、このような肝臓マクロファージへの量の低下と極性をM2有意にシフトさせる作用に加えて、過酸化脂質の蓄積を顕著に抑制し、NASHを抑制することをモデル動物で明らかにした。さらに、脂肪肝炎患者に対するアスタキサンチンの有効性と安全性をヒト介入臨床試験(金沢大学倫理委員会承認済み)により検証し、肝生検による肝病理組織像において、プラセボ対照群に比し、アスタキサンチンは、肝臓の脂肪化を有意に抑制することを明らかにした(Ni Y et al, Sci Rep 5,17192, 2015)。

独自に開発したモデル動物に対し、β-クリプトキサンチンは、肝臓のクッパー細胞やT細胞の浸潤抑制という炎症への作用を主として、アスタキサンチンは肝臓の脂質過酸化の抑制を主たる作用として、NASHを抑制した。カロテノイドは治療法の確立されていないNASHを予防・抑制する新たなNutraceuticalとして期待される。基礎研究では独自に作成したモデル動物に対するカロテノイドの炎症や糖脂質代謝への効果を解析し、一定の研究成果を得た。臨床研究は各群10例以上、介入試験がすでに開始されて、解析を行うことが可能な状況にある。27年度が最終年度であるため、記入しない。内分泌代謝学、食生活学本研究は順調に進捗しており、次年度は、モデル動物において免疫学的解析を更にすすめ、臨床試験を完了する予定である。基礎研究ではモデル動物の作成とその表現型の解析、また、カロテノイドの炎症や糖脂質代謝への効果を解析し、一定の研究成果を得た。臨床研究は試験がすでに開始されており、次年度以降、解析を行うことが可能な状況にある。本研究は順調に進捗しており、次年度以降は、炎症への作用をフローサイトメトリーによる免疫学的解析を中心に進める予定である。動物実験のための消耗品がわずかに余剰となった。次年度継続する動物実験の消耗品として使用する。
終末期がん患者の在宅ケアへの移行を困難にしている医療従事者側の要因-看護者が認知している問題の分析を通して-

終末期がん患者の在宅ケアへの移行および在宅ケアの継続を困難にしている現状と課題を明らかにすることを目的として、終末期がん患者を5年以上ケアした経験のある看護者、がん専門看護師、訪問看護を担当している看護者を対象として、半構成的面接法を用いてデータ収集を行い、質的・帰納的分析方法を用いて分析した。平成13年度は、がん看護専門看護師を中心に、平成14年度は、15名の終末期がん患者を5年以上ケアした経験のある看護者、訪問看護を担当している看護者からデータ収集を行った。その結果、患者側の要因、家族側の要因、医療従事者の要因、組織としての要因が明らかになった。I.患者側の要因(1)家族に対する遠慮や気兼ねがあったこと、(2)医療従事者に自分の意向をうまく伝えられなかったこと、(2)症状コントロールが困難であったこと、(2)予測していなかった症状が出現したことなどII.家族側の要因(1)実行できない介護スケジュールであったこと、(2)自分の生活パターンと介護スケジュールの調整が困難であったこと、(3)家族が自分の介護能力以上の介護をしたいと考えていること、(4)ヘルパーの導入に対して抵抗がみられたこと、(5)親類の在宅ケアについての否定的な言動があったこと、(6)家族間での協力が上手くできなかったこと、(7)介護の不安が増大したことなどIII.医療従事者側の要因(1)病院で行っていたケアスケジュールをそのまま退院指導して家族に指導していたこと、(2)緊急時の連絡先に対する情報が少なかったこと、(3)緊急時のバックアップ体制がとられていなかったこと、(4)在宅ケアへの準備期間が不足していたこと、(5)退院後の生活状況が予測できなかったこと、(6)看護者が病院の方がいいという判断をしていたこと、(7)終末期のがん患者の在宅ケアは難しいというとらわれなどIV.組織側の要因(1)短期間でも退院させようとするプレシャーにより、在宅が可能かどうかのアセスメントができていなかったこと、(2)医療従事者間での連携不足、(3)地域との連携システムがないなどこれらの結果からの示唆をもとに、在宅ターミナルケアに関する地域ネットワークシステムを構築する上での、医療従事者、組織の問題と課題について、がん看護専門看護師らと共に考察した。終末期がん患者の在宅ケアへの移行及び在宅ケアの継続を困難にしている現状と課題を明らかにすることを目的として、終末期がん患者を5年以上ケアした経験のある看護者、がん看護専門看護師、訪問看護を担当している看護者を対象として、半構成的面接法を用いてデータ収集を行い、質的・帰納的分析法を用いて分析を行った。その結果、在宅ケアの移行や在宅ケアの継続を困難にする患者側の要因として、(1)症状コントロールが困難であったこと、(2)予測していなかった症状が出現したことの2点が抽出された。家族側の要因として、(1)実行できない介護スケジュールであったこと、(2)自分の生活パターンと介護スケジュールの調整が困難であったこと、(3)家族が自分の介護能力以上の介護をしたいと考えていること、(4)ヘルパーの導入に対して抵抗がみられたことの4点が抽出された。医療従事者側の要因として、(1)病院で行っていたケアスケジュールをそのまま退院時指導として家族に指導していたこと、(2)緊急時の連絡先に関する情報が少なかったこと、(3)緊急時のバックアップ体制がとられていなかったこと、(5)在宅ケアへの準備時間が不足していたこと、(6)退院後の生活状況が予測できなかったことの6点が抽出された。さらに、組織側の要因として、(1)短期間でも退院させようとするプレッシャーにより、在宅ケアが可能かどうかのアセスメントができていなかったこと、(2)地域との連携システムがないの2点が抽出された。I.患者側の要因(1)家族に対する遠慮や気兼ねがあったこと、(2)医療従事者に自分の意向をうまく伝えられなかったこと、(2)症状コントロールが困難であったこと、(2)予測していなかった症状が出現したことなどII.家族側の要因(1)実行できない介護スケジュールであったこと、(2)自分の生活パターンと介護スケジュールの調整が困難であったこと、(3)家族が自分の介護能力以上の介護をしたいと考えていること、(4)ヘルパーの導入に対して抵抗がみられたこと、(5)親類の在宅ケアについての否定的な言動があったこと、(6)家族間での協力が上手くできなかったこと、(7)介護の不安が増大したことなどIII.医療従事者側の要因(1)病院で行っていたケアスケジュールをそのまま退院指導して家族に指導していたこと、(2)緊急時の連絡先に対する情報が少なかったこと、

(3)緊急時のバックアップ体制がとられていなかったこと、(4)在宅ケアへの準備期間が不足していたこと、(5)退院後の生活状況が予測できなかったこと、(6)看護者が病院の方がいいという判断をしていたこと、(7)終末期のがん患者の在宅ケアは難しいというとらわれなどIV.組織側の要因(1)短期間でも退院させようとするプレシャーにより、在宅が可能かどうかのアセスメントができていなかったこと、(2)医療従事者間での連携不足、(3)地域との連携システムがないなどこれらの結果からの示唆をもとに、在宅ターミナルケアに関する地域ネットワークシステムを構築する上での、医療従事者、組織の問題と課題について、がん看護専門看護師らと共に考察した。
脂肪細胞増殖・分化調節因子としてのFGF10の生理的・病態生理的意義に関する研究

【背景・目的】Fibroblast growthfactor10(FGF10)は胎生期において四肢や肺、脂肪組織の形成に必須の増殖因子であるが、成体においては主に脂肪組織において発現が認められ、成体の脂肪組織においてFGF10が重要な役割を担っている可能性が示唆される。一方、FGF10ホモ欠損マウスは肺の形成障害により出生後早期に死亡する。本研究では肥満および肥満合併症の発症におけるFGF10の病態生理的意義を検討するために、FGF10ヘテロ欠損マウス(FGF10+/-)を用いて解析を行った。【方法・結果】標準食飼育下においてFGF10+/-と野生型マウス(FGF10+/+)の体重に有意差は認められなかった。しかしながら、10週齢より高脂肪食負荷を行ったところ両者において体重増加を認め、負荷後4週よりFGF10+/+はFGF10+/-と比較して有意に高体重を示した。負荷後8週目のFGF10+/-(31.5±2.7g)とFGF10+/+(41.8±2.5g)における糖代謝を検討したところ、血糖値に有意差は認められなかったが、血中インスリン濃度はFGF10+/-で低値を示した。糖負荷試験およびインスリン負荷試験においてFGF10+/+と比較しFGF10+/-で良好な耐糖能およびインスリン感受性が認められた。また負荷後8週目におけるFGF10+/-の脂肪組織重量はFGF10+/+の約1/2に減少していたが、組織学的には脂肪細胞の大きさに明らかな差は認められず、FGF10+/-とFGF10+/+の脂肪組織重量の差は脂肪細胞の数の差によると考えられた。【考察】FGF10は高脂肪食による脂肪細胞の増殖を促進し、高脂肪食負荷による肥満に伴う糖尿病発症を促進する可能性が示唆された。
近代東北の西洋文化受容と国際交流-津軽のメソジスト派宣教活動を中心に-

本研究は、日本の近代化の過程において、東北地方がどのように西洋文化と向き合ったのかという問題を、宣教師の活動を中心に考察していこうとするものである。本研究期間においては、プロテスタント、メソジスト派マイクロフィルムの宣教師文書調査解読、及び本研究に於いて中心的研究対象であった宣教師ジョン・イングの出身地を中心とする現地調査を行った。その結果、これまで知られていなかったイング晩年の様子など、その人物像を描く史料を発掘した。また明治初期に津軽地方からアメリカに留学した人物たちの活動歴や彼らが残した一次史料を掘り起こすことができた。これにより、明治初期の津軽地方を中心とした、東北の西洋文化受容及び国際交流の様相をより明らかにできたと考えている。本年度の研究活動は、前回の科学研究費補助金によって入手した資料解読、およびその考察に主眼をおいた。具体的には、明治期に日本で活躍したメソジスト派の宣教師および婦人宣教師に関連するマイクロフィルムの解読を進めるため、画像処理能力を補強したパソコンを用意し、本研究内容に関連する資料を収集している。特に本研究の主眼である、津軽地方におけるメソジスト派の活動については、キーパーソンであるジョン・イングの資料解読をさらに進めると同時に、彼らが日本に滞在していた当時の、外国人たちを巡る動向を知る一環として、同時期に刊行されたジャパン・ウイークリー・メイルについても、調査をすすめている。こうした視点は、これまで、日本側の資料に偏りがちであった、地方における文明開化期の外国人たちの活動の実情を明らかにするものであり、特に東北地方における近代黎明期の姿を明らかにすることにつながるものと考えている。また、宣教師ではないが、やはり津軽地方の近代化に尽力した人物である、アーサー・コリンズ・マックレーの著書についても注目しており、その執筆の背景を考察するために、やはりジャパン・ウイークリー・メイルの中の関連資料調査を進めている。これも、比較的早い時期のジャパノロジストの姿を明らかにすることにつながると考えている。また本年度は、アメリカ、インディアナ州グリーンキャッスルのデポー大学のRoy.O.West Library 2FのArchives & Special Collectionにおいて、同大学卒業生で、明治初期の津軽地方で教育および宣教活動を行ったプロテスタントメソジスト派宣教師ジョン・イング、および彼の教え子で同大学に明治期留学していた学生たちについての資料調査を行い、調査対象人物たちが所属していたLiterary SocietyであるPlatonian Societyおよび、Philological Societyの活動記録のうち、1860年代から1880年代にかけての資料部分を精査した。また、ジョン・イングと留学生珍田捨己、那須泉が所属していたFraternityである、Delta Kappa Epsilon Psi Phi Chapterの資料調査も行い、直筆の一時資料を多数見いだすことができた。さらに、ジョン・イングが晩年を過ごしたイリノイ州ベントンでも調査を行い、1918年の地図からイングが最晩年を過ごした農場の場所も見いだして、現地調査および撮影を行った。本年度は、東北各地で活動した宣教師について、メソジスト派宣教師文書を解読することで、活動内容を項目別に整理した。以上に加えて、同大学所在地のローカル新聞であるグリーンキャッスルバンナー紙のマイクロフィルムの中から、関係資料を精査する作業を継続的に行った。これらの史料は、明治初期の地方と地方との草の根的な日米交流の姿を明らかにするものと考えている。渡米調査(イリノイ州ベントンなど)を行った。延期した主な理由は調査先の事情による。その結果、本研究において中心的存在だった宣教師ジョン・イングの直系子孫を見いだすことができ、インタビューも行った。イングは津軽地方の近代化に影響を及ぼした宣教師だが、子孫の存在はこれまで知られていなかったもので、イング晩年の様子も含めて、さまざまな情報を得ることができた。これらの成果は今後、イングの他の史料とあわせて、人物研究を中心とした評伝の形でまとめていきたいと考えている。また、本年度の調査では、上記のイリノイ州調査の他、プリンストン大学に所蔵されている、アーサー・コリンズ・マックレー関係資料調査も行った。マックレーが1886年に著したA Budget of Letters from Japan : Reminiscences of Work and Travel in Japan, A. C. Armstrong & Son, 1886.に関連する資料を収集した。
集積化複合機能FETバイオセンサの実用化に関する研究

病気の診断,治療のために,体液中に存在する各種微量有機物を小量の検体(血液,尿など)のもとに,迅速かつ高感度に計測する手段が望まれている.本研究では集積回路技術と酵素固定化膜技術を用い,小型かつ複合機能化したバイオセンサの開発を行なった.まず,水素イオン感応性ISFET表面にウレアーゼを固定化し,尿素センサを作製した.これは,ウレアーゼが尿素を分解した際起こすpH変化をISFETで検出するセンサである.グルコースおよび尿酸のセンサは,光感応性PVA(Poly Vinyl Alcohol)の酵素固定化膜と金薄膜のH_2O_2電極を使い実現した.すなわち,ガラス基板上に3個の金薄膜電極を蒸着し中央は共通カソード,左右をアノードとした.アノード上には,アセチルセルロース膜と酵素膜を積層した.グルコース検出にはグルコース酸化酵素,尿酸検出にはウリカーゼを使った.両酵素はグルコースおよび尿酸を酸化し, H_2O_2を発生する. H_2O_2はアノード上で酸化され,このときの電流よりH_2O_2発生量,さらにグルコースおよび尿酸の濃度を知ることができる.アセチルセルロース膜はH_2O_2を選択的に透過させ,体液中の還元性物質(例えばビタミンC)がアノード上に到達し,酸化され妨害電流が発生するのを防ぐ.このセンサチップを試料溶液に浸したときの応答を調べたところ,両センサはグルコースおよび尿酸に選択性高く応答し,直線感度範囲は,それぞれ050mg/dl, 05mg/dlであった.臨床計測用には若干高濃度側の感度が不足するが,膜構造を改善すれば充分使用できるものになる.最後に,これらのセンサの実用性をチェックするために簡易なフロー試験装置に組み込み実用試験を行い,自動測定装置に本センサを使うための基礎実験を行なった.さらに,ホームヘルスケア用グルコースセンサの開発を試み,商業化のためのプロトタイプを作製した.以上により,集積回路技術を使った小型バイオセンサの実用化に見通しを得た.病気の診断,治療のために,体液中に存在する各種微量有機物を小量の検体(血液,尿など)のもとに,迅速かつ高感度に計測する手段が望まれている.本研究では集積回路技術と酵素固定化膜技術を用い,小型かつ複合機能化したバイオセンサの開発を行なった.まず,水素イオン感応性ISFET表面にウレアーゼを固定化し,尿素センサを作製した.これは,ウレアーゼが尿素を分解した際起こすpH変化をISFETで検出するセンサである.グルコースおよび尿酸のセンサは,光感応性PVA(Poly Vinyl Alcohol)の酵素固定化膜と金薄膜のH_2O_2電極を使い実現した.すなわち,ガラス基板上に3個の金薄膜電極を蒸着し中央は共通カソード,左右をアノードとした.アノード上には,アセチルセルロース膜と酵素膜を積層した.グルコース検出にはグルコース酸化酵素,尿酸検出にはウリカーゼを使った.両酵素はグルコースおよび尿酸を酸化し, H_2O_2を発生する. H_2O_2はアノード上で酸化され,このときの電流よりH_2O_2発生量,さらにグルコースおよび尿酸の濃度を知ることができる.アセチルセルロース膜はH_2O_2を選択的に透過させ,体液中の還元性物質(例えばビタミンC)がアノード上に到達し,酸化され妨害電流が発生するのを防ぐ.このセンサチップを試料溶液に浸したときの応答を調べたところ,両センサはグルコースおよび尿酸に選択性高く応答し,直線感度範囲は,それぞれ050mg/dl, 05mg/dlであった.臨床計測用には若干高濃度側の感度が不足するが,膜構造を改善すれば充分使用できるものになる.最後に,これらのセンサの実用性をチェックするために簡易なフロー試験装置に組み込み実用試験を行い,自動測定装置に本センサを使うための基礎実験を行なった.さらに,ホームヘルスケア用グルコースセンサの開発を試み,商業化のためのプロトタイプを作製した.以上により,集積回路技術を使った小型バイオセンサの実用化に見通しを得た.本研究の目的は、半導体技術を用いて複数のバイオセンサを同一基板上に集積化し、量産可能な低コストの臨床検査用小型センサを開発することである。本年度は、固体化グルコースセンサの研究を集中的に行った。これはガラス基板上に金の薄膜電極による【H_2】【O_2】電極を製作し、光感応性のPVA膜によりグルコース酸化酵素を電極上に固定化したセンサである。この方法により、酵素を含むPVA膜をスピナコーティング法により基板上に均一に塗布したのち、電極上のみ酵素膜をホトリソグラフィーにより残すことができる。この工程を繰り返せば数種類の酵素膜を所定の電極上に固定化でき、複合機能バイオセンサを大量生産することができる。本研究者によりこの方法がグルコースセンサに有効であることが示されていた。そこで、本年度は選択性向上を目指した。その結果、基板上に二組の金電極を作り、活性な酵素と失活させた酵素の膜をそれぞれの電極上に固定化し、両電極の差動信号を取れば、陽極反応を起こす物質(アスコルビン酸等)が起こす妨害信号を除去できること分かった。この成果により、安価で、撰択性の高いグルコースセンサの実用化が可能になったと考えている。尿素FETセンサについては、従来の研究により一応の特性が得られていたが、更に高濃度の尿素に対する感度を得るために、LB法による酵素の固定化を試みた。

その結果、従来のPVA膜を用いた場合は【10^(-4)】【10^(-2)】g/mlの濃度に感度があり、それ以上の濃度に対しては出力が飽和してしまった。これに反し、酵素の分子を脂肪酸に吸着させ分子膜とし、LB法によりFET上に累積させると【10^(-2)】3×【10^(-1)】g/mlの濃度範囲に感度を示した。加えて、応答時間が10秒以内と従来のセンサの1/3以下に短縮される事が分かった。来年度以降はこれ等の成果の上に立ち、各センサを同一基板上に集積化し本研究の目的遂行を図る所存である。本研究では集積回路技術と酵素固定化膜技術を用い、小型かつ複合機能化したバイオセンサの開発を行なっている。本年度は、臨床化学検査用のグルコースおよび尿酸のセンサを同一基板上に集積化し、複合センサを実現した。ガラス基板上に3個の金薄膜電極を蒸着し中央は共通カソード,左右をアノードとした。アノード上には、アセチルセルロース膜と酵素膜を積層した。グルコース検出にはグルコース酸化酵素,尿酸検出にはウリカーゼを使った。両酵素はグルコースおよびウリカーゼを酸化し、過酸化水素(【H_2】【O_2】)を発生する。【H_2】【O_2】はアノード上で酸化され、このときの電流より【H_2】【O_2】発生量、さらにグルコースおよび尿酸の濃度を知ることができる。アセチルセルロース膜は【H_2】【O_2】を選択的に透過させ、体液中の還元性物質(例えばビタミンC)がアノード上に到達し、酸化され妨害電流が発生するのを防ぐ。このセンサチップを試料溶液に浸したときの応答を調べた。グルコースセンサはグルコースに応答し、尿酸に対する応答は微弱であった。同様に尿酸センサは尿酸に選択性高く応答することが確認された。また、グルコースおよび尿酸センサの直線感度範囲は、それぞれO50mg/dl,05mg/dlであった。血液中のこれらの正常濃度を計測するためには若干高濃度の感度が不足するが、膜構造を改善すれば臨床検査用センサとして充分使用できるものになると考えられる。今後、簡易な試験装置に組み込んで実用試験を行う所存である。
マイクロマテリアルの機械的特性制御(面内及び厚さ方向傾斜薄膜材料の創製)

本研究では、実用に耐えるマイクロマシン及びマイクロデバイスを創製するため、マイクロマテリアルの薄膜材料の構造とその機械的特性の相関を解明し、薄膜積層材料の機械的特性の制御を実現するための基礎研究である。本研究は下記の2つの内容から成っている。1)薄膜材料の内部構造を考慮した材料試験方法の構築スパッタやCVDにより作成された薄膜材料の総合試験法を考案するとともに、積相した薄膜間での材料拡散の測定を行った。考案した総合試験方法及び試験片は、1層の薄膜の材料特性を測定することが可能であるとともに、積層材料間における拡散層が薄膜材料の機械的特性に及ぼす影響についても測定可能である。また、材料拡散の測定結果から、MEMSで多く用いられる電極材料が、エッチング処理に用いるSiO2の中に拡散することを明らかにした。2)マイクロマシンプロセスの特徴を考慮した傾斜機能の構築上記で求めた材料の拡散の影響を用いて傾斜材料を作成することは、材料創製技術として通常用いられる方法であるが、薄膜の面内方向に機械的特性を拡散させた傾斜材料を作成することは薄膜作成プロセスから考えると困難である。従来の薄膜の研究では薄膜の電気的特性と結晶構造に着目されてきたが、本研究では機械的なひずみが薄膜の特性に及ぼす影響を明らかにし、機械的ひずみを制御することで、面内厚さ方向に機能を制御した薄膜材料を創製することが可能であることを示した。また、MEMSにおいて薄膜を微小機械の構造部品と考えると、薄膜を材料的に傾斜させるのではなく構造的視点から傾斜させることが可能である。すなわち、面内に膜厚分布を持たせることで面内の傾斜機能材料としての変形特性を実現することが可能であることを示した。所望の傾斜機能を発揮する膜厚分布を求めるため、遺伝的アルゴリズムを用いた数値解析理論を構築した。解析により求めた傾斜膜を薄膜プロセスで作成し、分布膜が所望の形状に変形することを示した。本研究の目的は「マイクロマシン及びマイクロデバイスの構造材料としての簿膜材料の機械的特性の制御の実現」である。研究において、膜構造と機械的性質の関係を解明し、面内・厚さ方向の傾斜材料を創出する基礎とする。これにより新たな、マイクロマシンの可能性を生むことが可能にする。第10年度においては、スパッタ装置(現有)を用いて単一層膜及び2層膜を作成し、薄膜内部の構造分析(拡散層の厚さ及びその組成と膜内部の残留応力分布等)をAESを用いて分析するとともに、マイクロ引っ張り試験装置を開発するとともに引っ張り試験片を作成し弾性定数の測定を行った。その際、成膜条件による影響につしても検討した。膜の変形特性に関しては、上記の静的な変形特性のみならず、動的な変形特性についても実験的に求めた。また、薄膜の動的挙動解析理論を開発し、それによる解析の結果、薄膜の動的挙動に及ぼす流体の影響等を明らかにした。本研究では、実用に耐えるマイクロマシン及びマイクロデバイスを創製するため、マイクロマテリアル薄膜材料の構造とその機械的特性の相関を解明し、薄膜積層材料の機械的特性の制御を実現するための基礎研究である。1)薄膜材料の内部構造を考慮した材料試験方法の構築スパッタやCVDにより作成された薄膜材料の総合試験法を考案するとともに、積層した薄膜間での材料拡散の測定を行った。

考案した総合試験方法及び試験片は、1層の薄膜の材料特性を測定することが可能であるとともに、積層材料間における拡散層が薄膜材料の機械的特性に及ぼす影響についても測定可能である。また、材料拡散の測定結果から、MEMSで多く用いられる電極材料が、エッチング処理に用いるSiO2の中に拡散することを明らかにした。2)マイクロマシンプロセスの特徴を考慮した傾斜機能の構築上記で求めた材料の拡散の影響を用いて傾斜材料を作成することは、材料創製材料として通常用いられる方法であるが、薄膜の面内方向に機械的特性を拡散させた傾斜材料を作成することは薄膜作成プロセスから考えると困難である。従来の薄膜の研究では薄膜の電気的特性と結晶構造に着目されてきたが、本研究では機械的なひずみが薄膜の特性に及ぼす影響を明らかにし、機械的ひずみを制御することで、面内厚さ方向に機能を制御した薄膜材料を創製することが可能であることを示した。また、MEMSにおいて薄膜を微小機械の構造部品と考えると、薄膜を材料的に傾斜させるのではなく構造的視点から傾斜させることが可能である。すなわち、面内の膜厚分布を持たせることで面内の傾斜機能材料としての変形特性を実現することが可能であることを示した。所望の傾斜機能を発揮する膜厚分布を求めるため、遺伝的アルゴリズムを用いた数値解析論を構築した。解析により求めた傾斜膜を薄膜プロセスで作成し、分布膜が所望の形状に変形することを示した。
複合材料の非接触超音波映像化探傷技術に関する研究

繊維強化複合材料のための非接触超音波映像化探傷技術の確立を目的として、レーザーによる超音波励起と空中(空気伝搬)探触子による受信を用いた、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)板を伝搬する数百kHzの超音波Lamb波(板波)信号の映像化に関し研究を行った。様々な条件での実験により映像化データを蓄積し、この方法の実用化に有益な以下のような知見を得た。(1)映像化に適した超音波励起用レーザービーム径及びエネルギーレベルが明らかになった。(2) CFRPの繊維配向が、励起信号強度、最適受信角度、及び層間はく離検出特性に対して大きく影響することが分かった。(3)受信角調整によりLamb波モードの選択的映像化が可能であること、及びはく離の厚さ方向での位置により検出に適切なモードと周波数が異なることが判明した。(4)低周波の40 kHzでの映像化も可能で、広範囲を粗いピッチで概観する場合に適することが分かった。(5)円筒形試験体では、円周方向伝搬波の映像化により照射・受信範囲外の欠陥も検出可能であることが明らかとなった。(6)CFRPと金属の接合部の伝搬波映像化と、それによる接着不良検出が可能であることが示された。今年度は、レーザー励起と空中(空気伝搬)探触子受信を用いた超音波非接触映像化探傷技術を繊維強化複合材料に適した技術として確立するためのポイントを明らかにすることを主な目的として、CFRP試験体を対象に以下のような研究を行った。(1)レーザー励起及び空中受信に対するCFRPの繊維配向の影響の研究CFRPの繊維配向がレーザーによる励起特性及び空中受信に与える影響について実験的に調べた。その結果、レーザーによる励起には試験体の表層の繊維配向が大きな影響を及ぼすこと、及び繊維配向が板波の音速に影響するのでこれに対応して空中探触子の受信角を適切に設定の必要があることが分かった。(2)空中受信の際のモード選択特性の研究CFRPで複数の板波モードが存在する周波数において受信角を変化させて映像化を行った。その結果、理論分散曲線から予想される複数の受信角で受信振幅が極大を示し、各々の受信角毎に異なる映像を得た。すなわち、受信角を適切に選択することによりモード別の映像化が可能であることが分かった。(3)最適なレーザー励起条件の研究試験体に損傷を与えない範囲で励起振幅を最大化する観点から、レーザーのビーム径及びエネルギーと、試験体の損傷及び励起超音波振幅との関係について調べた。その結果、レーザーのビーム径を小さくすると試験体の損傷が顕著となる割には励起超音波振幅の上昇は小さく、試験体に損傷を与えない範囲でなるべく大きな受信振幅を得る観点からは、ビーム径を大きく取る方が望ましいことが分かった。ただし、ビーム径が大きくなるに従い分解能の低下が予想されるので、必要な分解能や検出目標とする欠陥に対応したレーザービーム径とエネルギーの最適な選択については、更に精査が必要である。レーザー励起/空中受信による、繊維強化複合材料のための非接触超音波映像化探傷技術の確立を目的として、CFRP試験体を対象に以下のように研究を進めた。1.欠陥(層間剥離のモデルとして埋め込んだテフロンシート)の映像と繊維配向との関係について調べた。その結果、表層(レーザー照射側)の繊維方向と映像化した板波の進行方向が直交する場合の方が平行な場合に比べて低雑音の鮮明な映像が得られるが、一方で欠陥による映像変化は後者の方が顕著であり剥離検出感度が高いことが分かった。2.空中探触子の受信角調整による板波モード選択性の活用に関し、前項と同じ欠陥の入った試験体について、多種のモードが存在する800kHz帯においてモード別映像化を試みた。その結果、モード別の映像化が可能であったが、完全なモードの分離には至らず多少他のモードが映像に混入するため、モード数の少ない低周波に比較すると映像がやや複雑となることが分かった。