hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複数の保健医療福祉系大学によるインタープロフェッショナル臨地実習の教育的効果

英国の保健医療福祉専門職連携教育(IPE : Interprofessional Education)の概念に基づく効果的なインタープロフェッショナル臨地実習(以下IP臨地実習)の枠組みを確立することを目的に,段階的な研究課題を設定して実施した。その結果「IP臨地実習」の教育的効果が実証されたが,英国の教育環境と専門職制度との比較検討から,わが国のIPEの発展性について多くの課題が明らにとなった。本研究は,英国の保健医療福祉専門職連携教育(IPE: Interprofessional Education)の概念に基づいた,効果的なインタープロフェッショナル臨地実習(以下IP臨地実習)の枠組みを確立することを目的に,次の研究課題を設定した。(1)IP臨地実習参加学生における意識変革と問題解決能力を明らかにする。(2)非参加学生群との比較から,IP臨地実習の効果を検討する。(3)今回開発される教育方法が一般化される条件設定を検討した。平成19年度は7月に英国のUniversity of Southampton, St. George's University of LondonのIPEチーム研究者3名を首都大学東京へ招へいし,3大学の教員向けIPEカンファランスと勉強会を実施した。8月はIPEによる症例検討による机上演習,IPE学生セミナーを開催した。対象は看護学科,理学療法学科,作業療法学科,放射線学科の学生,および医学生,薬学部の学生計26名で,セミナーの前後に学生評価を実施した。評価は,自己の専門性に対する意識,症例検討における多様な問題解決能力を基盤としたアンケート調査とスタッフによる学生グループの経過観察,VTR記録が用いられた。結果,学生の視野の拡大,他専門職への興味関心の向上,相互作用による学習刺激が確認された。9月には英国の4大学を訪問調査し,IP臨地実習関連の資料・データを情報収集した。その結果,IP臨地実習における評価では,わが国の保健医療福祉制度と実際の臨床場面を想定した「IPW-Aptitude Test(連携協働適性検査:仮称)」を開発する決定を下し,IPE学生セミナーのデータをもとに,IPW-Aptitude Test(ベータ版を)完成させた。多専門学生における相互作用を基盤とした意識変化と行動変容を基にセミナー(演習)形式をさらに進化させたInter-professional臨地実習(以下, IP臨地実習)を実施した。研究目的として, IP臨地実習参加学生の自己の専門性に対する意識の変化がどういった効果をもたらすのかを検証し(多様な問題解決能力,専門性における交互作用の観点から), IP臨地実習に参加していない学生群との比較から, IP臨地実習の教育的効果について分析を加える。研究の実施方法として,首都大学東京健康福祉学部の看護,理学療法,作業療法,放射線の4学科学生21名と,自治医科大学医学生1名,慶応義塾大学薬学部学生3名の混成による4グループを編成し,合同で5日間の病院・施設実習(IP臨地実習)を実施した。IP臨地実習の実施前後には,参加学生に対する一般的アンケートならびに今回開発されたInter-professional Aptitude Test(IPAT:連携適性検査)を実施した。評価内容は,(1)自己の専門性に対する意識,(2)臨床における多様な問題解決能力,などである。その結果,一般アンケートにおいて,参加しない学生群とは「自己の専門に対する意欲」「他の専門に対する理解と関心」で有意差がみられ,「自己表現」「修得した知識」ではやや複雑な結果を示したが,他の専門職とのグループワークを体験した自信と満足感が将来への期待と正相関を示した。IPATでは,その信頼性と妥当性が確認され,一般アンケートでは得ることが困難であった「学習の程度と理解」を明らかにすることが可能となった。保健医療福祉系大学において連携教育(IPE)が定着するための条件設定としては,教員の質的担保,教育予算・時間,カリキュラム構成の構造変化,などが挙げられ,今後の課題としては,教員の意識改革,特に各専門領域の閉鎖性と競争意識などが挙げられた。
マンナン結合タンパク質とマトリックスメタロプロテアーゼの相互作用とその生理的意義

種々の哺乳動物の血清中に存在するカルシウム依存性のレクチンであるマンナン結合タンパク質(MBP)は糖鎖を認識し結合することにより、先天性免疫に重要な役割を果たしている。本研究では、このMBPの生理的条件下での内在性リガンドとして腎臓に見出された、マトリックスメタロプロテアーゼであるメプリンとMBPとの相互作用の分子機構、次いで、その生理的役割を実験的虚血再灌流マウスの腎組織切片を用いて解明した。血清マンナン結合タンパク質(MBP)は、Man/GlcNAc/Fucに特異的なCa^<2+>依存性のレクチンであり、先天性免疫に働く。著者らはすでにマウス腎臓よりMBPの新規内在性リガンドとして高度に糖鎖付加されたマトリックスメタロプロテアーゼであるメプリンを単離同定している。本年度は、MBPによるメプリンのプロテアーゼ活性阻害機構の解析を行った。まず、カゼイン、副甲状腺ホルモン、コラーゲンIVおよびゼラチンを基質として、メプリンによる加水分解に対するMBPの影響を、SDS-PAGEにより調べた。その結果、これらの基質はいずれもメプリンによる分解を受けたが、その分解はMBPにより濃度依存的に阻害された。また、このMBPによる阻害は、マンノースの添加により解除された。次に、低分子合成基質であるsuccinyl-Ala-Ala-Ala-methylcoumarylamideを基質として、メプリンのアミダーゼ活性に対するMBPの影響を測定したところ、MBPはアミダーゼ活性を阻害しなかった。以上の結果は、基質がタンパク質の場合、MBPはメプリンの活性中心付近の糖鎖に結合することにより基質の活性中心への接近を阻害し、基質の分解を妨げるが、基質が低分子の場合には、MBPがメプリンの糖鎖に結合していても基質は活性中心に接近することができるため、MBPはメプリンの酵素活性を阻害できない、ことを示している。さらに、植物レクチン、ConA, PNA, LCA, AALについてメプリンのコラーゲンIV分解に対する影響を調べた。その結果、ConAにより、コラーゲン分解が阻害され、次いでAAL、LCAにより、ある程度阻害され、PNAは阻害効果を示さなかった。これらの結果はMBPによるメプリンのプロテアーゼ活性阻害にハイマンノース糖鎖、フコース糖鎖が関与していることを裏付けている。血清マンナン結合タンパク質(MBP)は、Man/GlcNAc/Fucに特異的なCa^<2+>依存性のレクチンであり、補体系を活性化するなど(レクチン経路)、先天性免疫に働く。本研究はこのMBPの生理的条件下での新規内在性リガンドとして腎臓に見出された、高度に糖鎖付加されたマトリックスメタロプロテアーゼであるメプリンとMBPとの相互作用を解析し、その生理的意義を解明することを目的としている。最近、MBPノックアウトマウスを用いた研究により、腎虚血によって尿細管壊死が引き起こされる過程に補体系が関与していることが示されている。しかし、腎虚血再灌流障害における補体活性化の詳細な機構は不明である。そこで、H21年度の研究においては、虚血性腎障害の原因解明を目的として、MBPとメプリンの相互作用による補体活性化について、まず、in vitroの系で検討した。プラスチックプレートにメプリンを固定化した後、MBP,MASPs(MBP-associated serine proteases)、補体成分C4,HRP標識したC4bに対する抗体を順に加え、HRPの発色基質によりC4bの沈着の程度を測定し、これを補体活性化の指標とした。その結果、メプリンとMBPの相互作用により補体系が効率的に活性化されることを明らかにすることができた。次いで、実験的腎虚血再灌流(IR)モデルマウスを作製した。マウスの両腎動脈血流を血管用鉗子で40分間停止させることにより賢臓を虚血状態にし、その後、鉗子を除去することにより再灌流を引き起こした。この際、腎動脈の血流を停止させなかったマウスをshamマウスとした。腎障害の指標として血中尿素窒素(BUN)を測定した。次年度は、BUNがshamの約3倍に上昇している虚血後6時間経過したマウスを用いて、免疫染色、タンパク質定量、mRNA発現量の測定等を行い、in vivoにおける補体活性化について解析する。本研究では血清マンナン結合タンパク質(MBP)と、MBPの生理的条件下での新規内在性リガンドとして腎臓に見出された、高度に糖鎖付加されたマトリックスメタロプロテアーゼであるメプリンとの相互作用を解析し、その生理的意義を解明する。前年度までの研究で、in vitroにおいてMBPとメプリンが相互作用することで効果的に補体系を活性化することを明らかにした。そこで、今年度は、虚血性腎障害のモデルとして用いられる腎虚血再灌流(I/R)マウスを作製し、腎障害にレクチン経路を介する補体活性化が関与しているかどうかを検討した。

1. I/Rモデルマウスの腎臓の組織切片を用いて、メプリン、MBP、補体成分の局在を免疫組織染色により調べた。メプリンは、正常な状態で発現がみられる皮質のみならず、髄質においても観察された。また、近位尿細管の形態変化が観察された。これらは損傷を受けた近位尿細管細胞の刷子縁が脱落し、下流に流されたためであると考えられた。また、MBPおよび補体成分C3は、I/Rマウスにおいて、主に皮質の近位尿細管に、一部が髄質に観察され、これらの一部がメプリンと共局在していた。この結果より、in vivoにおいてもメプリンとMBPが相互作用し、補体系を活性化することが示唆された。2. I/Rモデルマウスの腎臓における、MBP mRNA発現量の変化についてリアルタイムPCRを用いて調べた。コントロールであるshamマウス(開腹後、腎動脈のクランプをしないで閉じる)とI/Rマウスの間でMBP mRNAの発現量に差異は認められなかった。したがって、I/Rによる腎臓におけるMBPタンパク質の量の増加は腎臓におけるMBPの発現量の増加や糸球体を素通りしたMBPが尿細管に沈着したことによるのではなく、近位尿細管周辺に張り巡らされた血管から流出したMBPが尿細管に沈着したことによると推定された。
正常ヒト造血幹細胞における細胞内シグナル伝達機構の解析

正常ヒト造血幹細胞(CD34陽性細胞)を用いた解析から、特定のMAPキナーゼサブタイプカスケード(MEK-ERK、MKK3/6-p38及びMKK4/7-JNK)がサイトカイン(SCF、G-CSF、TPO、GM-CSF、IL-6/sIL-6R、IL-3、IL-1β、TNFα、IFNα及びIFNγ)特異的に活性化され、また、STAT3、STAT5a、STAT5b及びSTAT1がこれらのサイトカイン特異的にチロシンリン酸化されることを明らかにした。さらに、SCF、IL-6/sIL-6R及びG-CSFを用いて、STAT3のセリンリン酸化を詳細に解析すると、SCFはERK、IL-6/sIL-6RはH7感受性キナーゼ、G-CSFはERKとH7感受性キナーゼを介してSTAT3のセリンリン酸化を誘導していることが判明した。また、STAT3のセリンリン酸化はPI-3キナーゼによっても制御されていた。さらに、これらのサイトカインを用いて、CD34陽性細胞に対する増殖、生存及び細胞周期への導入を解析し、ERKとSTAT3の協調件用によりCD34陽性細胞の生存、細胞周期への導入及び増殖が相乗的に促進されることを明らかにした。これらの解析から正常ヒトCD34陽性細胞において特定のサイトカインにより活性化される細胞内シグナル伝達系の一覧表を作製することができた。これらの結果は、細胞株を用いて得られた結果とは多くの点で相違が認められ、正常細胞を用いた解析が白血病化の解明に極めて重要であることを示している。今後は、これらの結果を踏まえて、それぞれのシグナル伝達系の機能解析、細胞分化に伴うシグナル伝達系活性化の変化とその機能的役割、これらのシグナル伝達系のクロストークとその機能並びに骨髄性白血病芽球における異常を明らかにしたいと考えている。
紫外光電子放射を利用した大気下での半導体表面分析法の研究

光電子放射分光分析装置にダブルモノクロメーターを導入、測定系を改良して半導体試料の高分解能スペクトル測定をおこなった。半導体試料としては、最も広く利用されているシリコンウエハーを対象とし、表面を清浄化した試料についてスペクトル測定を行った。その結果、シリコン中への不純物ドープによるp型、n型の物性の相違、および不純物濃度による光電子放射しきいエネルギーの変化、スペクトル構造の変化を見出すことができた。また、シリコン表面の面方位によってスペクトルの形状が特徴的に変化することを明らかにした。これらの変化は、表面付近でのバンドの曲がりやシリコン表面の表面準位の状態を反映していることがわかった。これらの結果より、本方法により大気下での半導体表面の分析、評価が可能であることを示すことができた。さらに、本方法では大気中での紫外光電子検出が可能であることを利用して、シリコン表面の大気中での表面酸化過程をその場測定した。その結果、シリコン(100)面では従来から提唱されているLayer by Layerの酸化過程が起こっていないことがわかった。また、本方法の表面分析深さについて知見を得た。さらに、水面上にRu錯体を展開し、水面上でのLB単分子膜の高分解能紫外光電子放射スペクトル測定を行ない、水面上での錯体濃度と光電子放射しきいエネルギーの関係を明らかにした。光電子しきいエネルギーは、表面張力の変化によく対応しており、水面上での錯体分子の2次元集合状態を本方法により評価できることがわかった。さらに幅広い試料に本方法を適用し、本方法の有用性を明らかにする予定である。平成13年度は、現有の光電子放射分光分析装置による半導体試料のスペクトル測定と、この装置の改良を中心に研究を行った。半導体試料としては、最も広く利用されているシリコンウエハーを対象とし、シリコン中への不純物ドープによる光電子放射しきいエネルギーの変化、スペクトル構造の変化を見出すことができた。装置の改良としては、分光計器製ダブルモノクロメータを紫外光電子放射分光器の紫外線照射系に組み入れ、従来の装置で測定上の問題であった迷光による光電子の放射を抑え、光電子の放射しきいエネルギー付近のスペクトル構造を正確に測定するための改良を行った。購入した照射紫外光分光のためのダブルモノクロメータに2つのステッピングモータを取り付け、それぞれを独立に駆動して照射紫外線の分光を効率良く行えるようにした。パーソナルコンピュータによる機器の制御と測定の自動化を行うため、ステッピングモータの制御には、I/Oインターフェイスを、空気カウンターの制御や光電子のカウントなど入力には、RS-232Cインターフェイスを、照射紫外線強度のモニターなどには、GPIBインターフェイスを用いる必要があるため、これらを効率良くまた、総合的に制御可能な機器制御用ソフトウエア"Lab View 6.0i"を購入し、制御系を構築した。平成14年度は、前年度に改良した高分解能光電子放射分光分析装置による半導体試料のスペクトル測定と、水面上の錯体LB膜のスペクトル測定を行った。その結果、シリコン中への不純物ドープによる光電子放射しきいエネルギーの変化、スペクトル構造の変化を見出すことができた。これらの結果より、本方法により大気下での半導体の分析、評価が可能であることを示すことができた。さらに、本方法では大気中での紫外光電子検出が可能であることを利用して、シリコン表面の大気中での酸化過程をその場測定した。

その結果、シリコン(100)面では従来から提唱されているLayer by Layerの酸化過程が起こっていないことがわかった。さらに、水面上にRu錯体を展開し、水面上でのLB単分子膜の紫外光電子放射スペクトル測定を行ない、水面上での錯体濃度と光電子放射しきいエネルギーの関係を明らかにした。光電子しきいエネルギーは、表面張力の変化によく対応しており、水面上での錯体分子の2次元集合状態を本方法により評価できることがわかった。これらの結果は、論文誌に投稿中である。
『老子』の注釈史及び受容史を中心とした中国学術史及び思想史の研究

伝・顔師古撰『玄言新記明老部』について、その作者問題と『老子』注釈史上の位置づけについて一定の見通しを得た。特に、科段説と章指についての見解から、『明老部』が六朝より唐初の老学史について、貴重な情報を提供する資料であることを確かめた。『明老部』によれば、斉・梁以来、『老子』注釈書は儒仏二教同様に科段を採用したが、該書はそれに反対しつつ、章序の意義を説く章指は温存する、過渡的性格を持つ注釈書である。六朝隨唐における『老子』解釈史研究の一端として、伝顔師古撰『玄言新記明老部』(敦煌文書ペリオ2462号)の『老子』理解を主に形式面から検討した。まずその作者について顔師古『漢書注』に示された『老子』解釈と比較をおこない、顔師古の真撰ではないと推測した。古典解釈の方法論から見た『明老部』の特徴としては、六朝以来の科段説に反対しつつ章旨や章序を明記することを挙げ、この形式は後の玄宗『御製道徳真経疏』に継承されたこと、ひるがえって同時代の成玄英『老子義疏』は六朝の遺風をのこした保守的な注釈方法を用いていることを明らかにした。また、『老子』解釈において章序や科段を重視し、篇や章の配列のすべてに意味を見出そうとする姿勢は、老子の神格化や『老子』の宗教典籍化に並行する現象なのであって、たとえ同じ形式の採用とはいえ仏教や儒教とは異なった意味を持っていたことをも指摘し、三教交渉史研究に新たな視角を提唱した。これらの研究成果は、「2006漢学研究国際学術研討会」(2006年10月27、28日、於雲林科技大学)において発表しており、訂正稿は『敦煌学』第27輯に掲載予定である。また『老子』注釈の形式に大きく影響した仏典注釈の研究の一環として、中央研究院所蔵の「敦煌文献」の中から188104「維摩手記」、188105「維摩経科文」の2点を取り上げた。まず前者については、これまで「維摩手記」とのみ知られていた注釈が、実は押座文や関連するメモ書きを伴った複雑な写本であることを分析した。次に後者の内容について、それが『浄名経集解関中疏』と密接な関わりを持つ『維摩経』科文であって、「維摩経釈前等小抄」とする従来の擬題が不適当であることを指摘した。これらについては、「中央研究院歴史語言研究所傅斯年図書館蔵「敦煌文献」漢文部分叙録補」(『敦煌写本研究』創刊号掲載予定)で詳細に論じた。19年度は、前年度に口頭発表した「伯希和2462《玄言新記明老部》初探-《老子》的義疏学」(2006漢学研究国際学術研討会)の成果をふまえ、『老子』注釈史における章序、分章、および科段への関心のありようを引き続き検討した。本研究では、儒仏二教の注釈学との関連を重要課題として、これらの問題を考察することととし、「中央研究院歴史語言研究所傅斯年図書館蔵「敦煌文献」漢文部分叙録補」(『敦煌写本研究年報』創刊号)では仏典の注釈書における科段説の広がりについて一定の知見を得ることができた。傅斯年図書館蔵敦煌文献188105(鄭阿財目録31)は従来「維摩経釈前等小抄」と呼ばれてきたが、筆者の読解により、実際には道液『維摩経集解関中疏』から科段を指示する文のみを抽出した作品であることが判明した。あるいは、常暁『常暁和尚請来目録』(839年)に著録される「維摩経関中疏科文」であるかも知れない。当該文書には「河西節度使道場文」が連写されており、帰義軍期の写本であると推定される。本研究の明らかにしたところによれば、『老子』注釈における科段説の適用には初唐の『玄言新記明老部』がすでに無用な穿鑿であるとの批判をおこなっており、その後の李栄や玄宗の注でも科段説は採用されず、章序や章指への関心も大きく後退していたのであった。だが傅図188105号文書の存在は、仏教の注釈学においては唐末に至っても依然として科段説が有効な方法として人気を集めていたことを示している。そもそも科段は仏典の注釈から『老子』注に取り込まれた方法と想定されるが、『老子』本文のスタイルに必ずしも合致しないそれは早くに廃れ、いっぽう本家の仏教では長く命脈を保ったものとおもわれる。

研究代表者は、初年度において「王弼の見た『老子』」(『中国の思想世界』イズミヤ出版、2006)と題し、『老子』王弼注の文献学的考察をおこなったが、その際、篇序や章序への意義づけなど、『老子』注釈の基本的態度が課題としてのこった。その後の研究の継続により、顔師古撰と伝えられる『玄言新記明老部』(敦煌文献ベリオ2462)が、注釈方法の問題が集中的に表れた貴重な資料であることを発見し、その成果を「伯希和2462《玄言新記明老部》初探-《老子》的義疏学」(『敦煌学』第27輯、柳存仁先生紀念専号、2008年)として発表した。『玄言新記明老部』は『老子』に科段を設けることについて、斉梁以来の悪弊として反対している。しかし一方では、八十一章の章序に意味を見出し前後の連関を明らかにする注釈作成に意を注いでもいる。科段にしても章序にしても、六朝期儒仏二教の義疏学の影響を濃厚に受けた注釈法とおもわれるが一方には賛成し、一方には反対の立場を取っているのである。これは、『玄言新記明老部』が六朝義疏学の学風を継承しつつ、より『老子』そのものに即した注釈法を模索する、過渡的な注釈書であることを意味しているだろう。また、本研究成果は、同時代の成玄英『道徳経義疏』への理解にも再考を迫っている。『道徳経義疏」は詳細な科段を附しており、少なくとも形式上は保守的な注釈書ということになる。成玄英は、自分の信念を記すよりは、六朝以来の通説をあつめて一種の標準解釈を学界に提出することに意を砕いていたのである。
地下水流動と汚染物質移動の並列コンピュータによる数値解析に関する研究

地盤材料のようなひずみ軟化特性を示す材料の境界値問題はひずみの局所化、数値的不安定性など多くの困難を抱えている。有限要素の大きさに依存するひずみ軟化特性を与える定式化によりこの問題の解決を図り、解析の客観性を得る方法を開発した。非関連流れ則を考慮した弾塑性有限要素解析手法を用いて模型実験を解析し、砂の強度の異方性,応力レベルの依存性,ひずみ軟化および剪断帯の発生をすべて考慮した解析により、はじめて実験結果を良好に再現できることが明らかになった。非線形解法についても新たな手法の開発を行った。Explicit型の解法を適用した動的緩和法は、並列処理方式の解法に適しており、さらに地盤のような内部摩擦を有する材料に対しても有効である。しかし、Explicit型の解法では、地盤と金属製の構造物の相互作用解析などでは、解の収束性が落ちることも見出された。この問題を解決するために、さらにImplicit-Explicit型の三次元動的緩和法を開発し、擁壁状の抗土圧構造物の実験と比較した。Implicit-Explicit型の解法は崩壊時の挙動も実験とよく一致する結果を与えることが検証された。地盤における浸透水の流動に伴う浸透力で構造物基礎が崩壊する事例が多いことから、浸透流及び弾塑性構成モデルを用いた有限要素解析手法を適用して、浸透破壊解析を行い、室内モデル実験と比較した。開発した解析手法を室内実験に適用し、解析結果と実験結果が良く一致することが確認された。一面剪断試騨、斜面安定問題に開発した弾塑性解析手法を適用した。特に斜面安定問題について、二次元解析と三次元解析の結果を比較したところ、実験とほぼ一致した崩壊荷重が得られた。粘着力を有する湿潤斜面の崩壊については、斜面端部にフーチング荷車を作用させた実験を行い、弾塑性有限要素解析が有効であることが確認され。今後より詳しく斜面崩壊の検討を進めていく上で高い適用性があると思われる。環境に関わる問題は多くの場合非線形現象が関わっており、二次元、三次元の非線形解析を実現していくためには、大規模計算が必要となる。したがって、環境問題の解明には並列処理コンピュータの利用技術の開発がますます重要となっている。Visual Technology社のVT-PC Clusterを導入し、既存の並列化されたプログラムを用いて、導入したシステムの動作確認を行った。MPI並列処理プログラミングを適用したプログラムで並列化の効果を調べた。すなわち、CPU使用数を1-8台に増やし、実効速度を測定した。その結果、並列化により、8CPUは1CPUの4.6倍の効果を挙げることがわかった。MPI並列処理プログラミングは並列処理ソフトの可搬性をかなりの程度実現しているシステムであり、これを用いてフォートラン言語による有限要素解析プログラムの開発を行うための開発環境の準備が整った。非線形解析の有限要素解析では、地盤分野で多用されている一面せん断試験そのものを境界値問題として解析し、開発した手法がせん断帯の発達までを良くシミュレートできる結果を得ることができた。また、このことによって一面せん断試験装置が一定の条件を備えていれば、境界部の摩擦などによってあまり影響を受けず信頼できる強度定数を提供できることを示すことができた。さらに、擁壁状の構造物の有限要素法による安定解析手法を開発した。模型実験と比較し、掘削段階から、地震時までの挙動(今回は震度法を対象とした)について、変形から、崩壊までを連続的に解析することができることを検証した。

環境に関わる問題は多くの場合非線形現象が関わっており、有限要素法を用いて二次元、三次元の非線形解析を実現していくためには、大規模計算が必要となる。本年度は固定矢板の背後地盤で生じる地下水流動による浸透破壊現象について検討した。有限要素法による飽和浸透流解析を行い、浸透力を外力として、剪断帯の発生を考慮した弾塑性解析を行うことで、浸透破壊までを解析する手法を開発した。また、浸透破壊現象を精度よく調べるための実験装置を試作し(幅100cm、奥行き20cm、高さ50cmの実験槽)、豊浦標準砂を用いた飽和均一地盤で実験を行った。飽和地盤の作成においては、架橋部とホッパーから成る降砂装置を用いて、水を張った状態で標準砂を空気中から水中に落下させ、砂が水中を沈降する間に、気泡をとるようにした。このことにより、かなりの程度に飽和度を上げることができた。実験の成否は飽和度を上げること、及び均一で一様な砂地盤を作成することにあるため、これらに最大限の注意を払い、慎重に地盤作成を行った。この方法では緩い地盤しか作成できないものの、再現性のある実験結果を得ることができた。実験と解析結果を比較することにより、両者が非常によく一致することが確認され、開発した方法が浸透破壊解析に有望であることが示された。本年度は、まず固定していない矢板の背後地盤で生じる地下水流動による浸透破壊現象について検討した。非固定矢板の浸透破壊については、適切な解析法が存在しないため、実験との比較を行った。緩い地盤と中密地盤を作成し、再現性のある実験結果を得ることができた。実験と解析結果を比較することにより、両者が一致することが確認され、開発した方法が浸透破壊解析に有望であることが示された。また、矢板を含む抗土圧構造物の三次元解析を行い、大小のスケールを変えた実験と比較した。特に実験装置の側面摩擦の効果がスケールによって異なることが明らかになった。さらにフィルダムの動的解析についても振動実験との比較を行い、弾塑性構成式を取り入れた解析が水平及び上下動を作用させた実験結果をよく再現できることが示された。
胎児期からの慢性炎症予防戦略および食事・ストレスの関わりについての疫学研究

生活習慣病発症のリスクである慢性炎症状態と出生情報や食事、ストレスとの関わりを明らかにすることは、その後の健康維持のために重要な知見となる。本研究では、コホート研究に参加している日本人中高年を対象に、胎児期環境および成人後の食事・ストレス状況の慢性炎症状態への相互作用を疫学的アプローチにより解明する。
医薬品の新しい分子標的に対する制御分子の合成化学的研究

世界的に注目されている疾病であるインフルエンザ、痴呆症および臓器移植時に使用する新規治療薬としての可能性がある天然物の全合成研究を行った。抗インフルエンザAウイルス剤であるスタキフリン、痴呆症等の治療薬となりうるスキホスタチン、および免疫抑制剤であるカンデラリドA-Cの計5種類の天然物において、世界に先駆けてこれらの初めての全合成を達成した。この研究結果は、新規治療薬の開発における基礎となる成果である。平成18年度に以下の研究実績が得られた。(1)中性スフィンゴミエリナーゼ阻害剤スキホスタチンの構造活性相関に関する研究1997年、糸状菌より単離されたスキホスタチンは,非常に強力かつ特異的な中性スフィンゴミエリナーゼ(N-SMase)阻害活性を示し(現在知られているN-SMase阻害剤の中で最強の活性)、多くの生化学・薬理学研究者から注目を集めている。平成18年度は、申請者らが確立したスキホスタチンの全合成経路を基軸として類縁体合成を行った。その結果、課題であったスキホスタチン自体の化学的不安定性を大きく改善し、構造-活性相関研究を可能にする類縁体を数種類合成することに成功した。(2)抗インフルエンザAウイルス活性物質スタキフリンの合成研究1997年、Stachybotrys sp.から単離されたスタキフリンは、非常に強い抗インフルエンザウイルス活性を示す(IC_<50>=0.003μM)。スタキフリンは既存のインフルエンザ治療薬とはまったく異なる作用機序を有しており、次世代のインフルエンザ治療薬あるいは予防薬としての可能性が示唆されている。平成18年度は、申請者が開発したエポキシドの「新規カスケード型反応」によるデカヒドロベンゾ[d]キサンテン骨格の一段階合成法を応用して、スタキフリンの全合成研究を行い、すべての不斉炭素と官能基を有するスタキフリン前駆体の合成に成功した。今後は、脱保護条件の検討を行うことにより全合成を達成できる見込みである。平成19年度に以下の研究実績が得られた。(1)免疫抑制物質カンデラリドBの合成研究2001年、Sesquicillium candelabrumより単離されたカンデラリド類は、カリウムイオンチャンネルKv1.3阻害活性を示し新規免疫抑制剤としての有用性が示唆されている。平成19年度は、申請者らが確立したカンデラリドAおよびBの全合成経路を基軸として、同類で最も生物活性が強く、より多官能基化されたカンデラリドBの合成を行った。その結果、重要中間体であるエポキシ体に対してピリジニウム炉p-トルエンスルポナート(PPTS)を作用させると分子内エーテル環化反応が進行し、epi-カンデラリドBが得られることがわかった。現在、本法を天然型カンデラリドBの全合成に向けて応用・検討している。(2)抗インフルエンザAウイルス活性物質スタキプリンの合成研究1997年、Stachybotrys sp.から単離されたスタキブリンは、非常に強い抗インフルエンザウイルス活性(IC_<50>=0.003mM)を示し、次世代のインフルエンザ治療薬あるいは予防薬としての可能性が示唆されている。本年度は、申請者が開発したエポキシドの「新規カスケード型反応」によるデカヒドロベンゾ[d]キサンテン骨格の一段階合成法を応用して、イソインドリノン環をp-メトキシベンジル(PMB)基あるいは2,3-ジメトキシベンジル(DMB)基で保護したメチルスタキブリンの合成を達成した。一方、モデル化合物によるイソインドリノン環上のDMB基の脱保護条件検討により、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)(CAN)あるいは[ビス(トリフルオロアセトキシ)ヨード]ベンゼン(PIFA)が有効であるという結果を得ており、現在、本法を応用してスタキブリンの全合成に向けて検討している。(1)免疫抑制物質カンデラリドBの合成研究2001年、Sesquicillium candelabrumより単離されたカンデラリド類は,カリウムイオンチャンネルKv1.3阻害活性を示し新規免疫抑制剤としての有用性が示唆されている。本年度は、申請者らが確立したカンデラリドAおよびCの全合成経路を基軸として、同類で最も生物活性が強く、より多官能基化されたカンデラリドBの全合成に成功した。すなわち、重要中間体であるエポキシ体に対してPPTSを作用させると分子内エーテル環化反応が進行し、12-epi-カンデラリドBが得られることがわかった。さらに、12位水酸基をTPAP酸化後、NaBH_4で還元して立体反転させることで天然型カンデラリドBの全合成を達成した。(2)抗インフルエンザAウイルス活性物質スタキフリンの合成研究1997年、Srachybotrys sp.から単離されたスタキフリンは、非常に強い抗インフルエンザウイルス活性(IC_<50>=0.003μM)を示し、次世代のインフルエンザ治療薬あるいは予防薬としての可能性が示唆されている。

本年度は、申請者が開発した「新規カスケード型-エポキシ開環/カルボカチオン転位/エーテル環化反応」によるデカヒドロベンゾ[d]キサンテン骨格の一段階合成法を応用して、スタキブリンの全合成に成功した。すなわち、イソインドリノン環(DE環)を2,3-ジメトキシベンジル(DMB)基で保護したメチルスタキフリンを合成し、BuSLiによる脱メチル化後、[ビス(トリフルオロアセトキシ)ヨード]ベンゼン(PIFA)による脱DMB化を行い、光学活性(+)-スタキフリンの初めての完全化学的全合成を達成した。
組織球増殖性疾患の病態解析と骨髄移植を含めた治療プロトコールに関する研究

【目的】組織球増殖性疾患のうち、ClassIIとClassIIIを中心とする血球貧食症候群(HPS : hemophagocytic lymphohistiocytosis)の予後は不良であり、重症度を反映するマーカーとそれに応じた治療法の確立が急務である。今回、(1)これまで明らかにした炎症性サイトカインに匹敵するマーカーを見いだし、(2)重症例には末梢血幹細胞移植術(PBSCT)を試みその臨床効果を検討して、HPSの治療プロトコール作成をめざすことを目的とした。【対象と方法】HPS9例(男5,女4)の増悪期と寛解期の血清IL-1β、可溶性IL-2受容体、IL-6、TNF、IFNγ、フェリチンなどを測定して、血清Neuron Specific Enolase (NSE)の値と比較した。この他重症の2例(ClassIIとClassIII)に多剤併用療法であるEVAC(VP16,ビンクリスチン,アドリアマイシン,シクロフォスファミド)をくりかえし、PBSCTを行った。【結果】増悪期の血清ハプトグロビンは低下せず溶血のないことが示唆された。増悪期のNSEは平均32.0ng/mlとすべて高値を示し、これは寛解期に有意に低下した(p<0.005)。増悪期の血清NSEの平均値は軽症群12.3、中等症群27.9、重症群41.5ng/mlであり重症度を反映した。増悪期のNSEは、血清IFNγ(r=0.754,p<0.005)およびLDH(r=0.771,p<0.005)との間に正の相関を認めたが、その他のパラメーターとは相関しなかった。骨髄のNSE染色の結果3例中1例が陽性であった。重症例のうち1例はPBSCT後30か月以上寛解を維持しているが、1例は移植6か月後に再発した。【考察】HPS患者の血清中には炎症性サイトカインより安定であるNSEが活性化した組織球から産生されて上昇し、これが病勢を反映することが示唆された。EVACはHPSに対する有効な化学療法であり、重症例にはPBSCTも試みるべき治療法のひとつであることが示唆されたが、今後症例を重ねて検討が必要である。
太陽磁場活動の中長期的変動を予測するセルフ・コンシステントなモデルの開発

通常のモデルでは乱流起電力は大規模磁場とその微係数の線型函数で表現される.本研究では,大規模不均一流れの乱流起電力への効果を集中的に調べた.流れの非一様性は,大規模渦運動と結びつくクロス・ヘリシティ(速度=磁場相関)効果として乱流起電力に現れる.太陽の周期的活動を説明するため,クロス・ヘリシティ効果を組み入れた簡単なダイナモ・モデルを提案した.そこでは,磁場誘導方程式に加えて,乱流クロス・ヘリシティの発展も自己無撞着に解かれる.モデル方程式系の固有値解析によって,平衡周期解の存在が示された.解析により,磁場極性の反転は乱流クロス・ヘリシティの符号反転によって引き起こされることが確認された.従来のダイナモ理論・モデルでは平均場方程式とゆらぎ場方程式で,平均速度の取り扱いに著しい不均衡がある.平均磁場の方程式中で平均速度の非一様性は「差動回転効果」あるいは「Ω効果」として重要視されている.その一方で,ゆらぎ方程式の中では平均速度の非一様性は完全に無視されている.このため,ゆらぎ速度とゆらぎ磁場の相関で定義される乱流起電力の表式中で,平均渦度(すなわち平均速度の非一様性)とカップルする乱流クロス・ヘリシティの効果は一切無視され,平均磁場とカップルするヘリシティあるいはα効果のみが議論されてきた.クロス・ヘリシティ効果を組み入れたモデルの構築という前年度までの成果を承け,本年度は,クロス・ヘリシティによるダイナモ・モデルを太陽磁場に適用した.平均磁場のトロイダル成分とポロイダル成分という従来のモデル方程式(Parker方程式)に加え,乱流クロス・ヘリシティの発展方程式も組み合わせた太陽磁場のモデル方程式を構成し,そこでの磁場の基本的ふるまいを調べた.モデル方程式の固有値解析の結果,α効果の磁場の作用によって乱流クロス・ヘリシティが振動的ふるまいを示し,クロス・ヘリシティの符号反転に引き続いて太陽磁場の極性反転が起こるという極性反転のメカニズムが示された.この成果は,従来のモデルを大きく書き換えるもので,現在論文にまとめられている.その他の関連研究として,平均場の非一様性による乱流輸送の促進と抑制が爆発的なリコネクションに寄与しうることを初めて示した論文がPhysical ReviewLettersとPhysics of Plasmasで公刊された.また,時間スケールの変動が乱流粘性を抑制するモデルによって金星のスーパー・ローテーションの維持機構を説明した論文がGeophysical and Astrophysical Fluid Dynamicsから公刊された.通常のモデルでは乱流起電力は大規模磁場とその微係数の線型函数で表現される.本研究では,大規模不均一流れの乱流起電力への効果を集中的に調べた.流れの非一様性は,大規模渦運動と結びつくクロス・ヘリシティ(速度=磁場相関)効果として乱流起電力に現れる.太陽の周期的活動を説明するため,クロス・ヘリシティ効果を組み入れた簡単なダイナモ・モデルを提案した.そこでは,磁場誘導方程式に加えて,乱流クロス・ヘリシティの発展も自己無撞着に解かれる.モデル方程式系の固有値解析によって,平衡周期解の存在が示された.解析により,磁場極性の反転は乱流クロス・ヘリシティの符号反転によって引き起こされることが確認された.太陽の大規模磁場は乱流起電力を含む誘導方程式に支配される.乱流起電力の表現として,大規模な流体渦・回転運動とカップルする乱流クロス・ヘリシティの効果を研究した.太陽の周期的磁場活動を記述するモデルにクロス・ヘリシティの効果を組み入れ,さらに乱流輸送係数と直結する乱流クロス・ヘリシティの発展方程式もモデルに組み込んだ.その時間発展の数学的および数値的解析により,従来の理論の枠を超えて太陽活動の中・長期的変動を記述するモデルの原型を構成する事に成功した.これらの成果は論文"Cross helicity and related dynamo"にまとめられ,雑誌Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamicsから公刊された(2013年3月).この論文は世界的に注目され,公刊後ひと月で既に当雑誌の歴代のMost read articlesの首位にランクされている.さらに,運動方程式を考察し,乱流の効果が現れる,レイノルズ応力,マクスウェル応力,平均場のローレンツ力の表式を求めた.乱流の効果を含む運動方程式は,歪み振動など太陽内部の流体運動について重要な情報を与える.この考え方を発展させ,乱流ダイナモ的な視点から,磁場の繋ぎ替え現象について理論モデルを構築した.これは,天体,宇宙,プラズマなどで基本的な現象である磁気リコネクションに対する乱流効果についての新しいアプローチとして各方面から注目されている.この成果は二つの論文にまとめられ,Physical Review Letter(PRL)とPhysics of Plasmas(PoP)に投稿中である.太陽の周期的活動を表現する新しいモデルを構築した.従来のダイナモ・モデルでは,差動動回転による「Ω効果」が平均磁場の発展に重要な役割を果たすと考えられている.

しかし一方で,乱流の発展では平均速度の非一様性はしばしば無視される.通常のダイナモ理論で乱流による起電力が平均磁場とその微係数の線形結合で表現されると仮定することに対応している.本研究では,乱流発展においても不均一平均速度を考慮し,直接的結果として乱流クロス・ヘリシティ(ゆらぎの速度=磁場相関)を輸送係数として平均渦度に比例する効果を乱流起電力の表現に導き,平均磁場の発展を議論する.さらに,磁場反転に伴って速度=磁場相関が反転することから,クロス・ヘリシティの発展は磁場反転と密接に関連する.クロス・ヘリシティの発展方程式を構成し,平均磁場と同時に解く.平均磁場は乱流クロス・ヘリシティに依存し,同時に後者は前者の配位に依存するため,平均場と乱流場の間の非線型ダイナミクスを解くことになる.簡単化したモデルの固有値解析を行い,平均磁場や乱流クロス・ヘリシティが平衡周期ダイナモ解をもつパラメータを求めた.(i)乱流クロス・ヘリシティが最初に発展し,それに応じてトロイダル磁場が生成される;(ii)トロイダル磁場からアルファ効果によってポロイダル磁場が生成される;(iii)アルファ効果によるポロイダル磁場が元と逆符号のクロス・ヘリシティを生成しはじめ,クロス・ヘリシティの符号反転が起きる;(iv)トロイダル磁場の反転がクロス・ヘリシティの反転に続いて起きる;以上のような過程で磁場活動の周期的反転が生じる.このように構築したモデルとその固有値解析の結果について,さまざまな太陽関連研究機関で講演するとともに,欧州地球科学連合総会(2015年4月ウィーン)などで発表した.研究成果をまとめた論文が近日中に投稿される.乱流の物理学太陽磁場の基本的変動を記述する新しいダイナモ・モデルを構成した.このモデルの固有値解析をDieter Schmitt(ドイツ・Goettingen・Max-Planck太陽系研究所)とValery Pipin(ロシア・Irkutsk・太陽地球物理研究所)の協力を得て,数値的に行った.その結果,クロス・ヘリシティの変動→トロイダル磁場の変動→ポロイダル磁場の変動という因果関係を示すふるまいが明示された.太陽磁場活動の発展を記述する最も簡潔なモデルを構成し,基本的なふるまいについて解析することができている.そのモデルの詳細なふるまいは数値計算の結果を俟たねばならない.線型化したモデル方程式は固有値問題として解くことが可能である.その分野でよく知られたDieter Schmitt(Max-Planck太陽系研究所)との共同研究が既に始まっており,早晩数値的な結果は得られると思われる.また,従来のモデルとの比較も行なわれている.本件のモデルは,輸送係数の方程式を解くという点が従来のモデルと大きく違う点である.いくつかある輸送係数のうち,太陽磁場活動の変動にとって最も本質的な部分,すなわちクロス・ヘリシティ(速度=磁場相関)を選択し,その発展方程式を解く.実際,クロス・ヘリシティが振動的なふるまいをすることは,予備的な計算でも示されている.以上の点で,これまでのところ,研究はおおむね順調に進展していると言える.従来の研究と比較して本研究で決定的に重要な役割を果たすのは,クロス・ヘリシティの時間的・空間的振る舞いである.特にクロス・ヘリシティの境界条件についてはまだ研究の余地がある.世界各国の数値的研究グループと協力しつつ,さまざまな幾何条件での直接数値計算データを利用して,乱流クロス・ヘリシティの境界条件についての知見を得ていく.太陽磁場の二重極と四重極のモード間結合は,実際の太陽磁場の不規則変動を記述する鍵となる.二重極や四重極を与えるクロス・ヘリシティの空間分布と境界条件についての理解を進めていく.
メゾスコピック走査ホールプローブ顕微鏡の開発-極微小領域における不均質磁束密度分布の定量解析に向けて-

1.量子化磁束線の観察:主としてY123被膜導体および多結晶体中の数個の結晶粒を含む局所領域の磁界分布を精密に計測し、粒界弱結合領域の磁界の乱れを直接観察することに成功した。さらにBi2223テープ材における数μm数10μmスケールの磁束分布の不均一性を検出し、試料のメゾスケール微細組織との相関を検討した。さらに中性子小角散乱強度、磁界中の超伝導特性との関連を調べた。2.磁界/電流密度変換プログラムの開発:2種類のプログラムを開発した。(解析I)測定磁界分布から電流密度分布へ変換する方法。薄い試料に対して2次元磁界分布をBiot-Savartの法則のもとフーリエ変換することにより電流密度分布を求める。(解析II)理論電流密度分布から磁界分布へ変換し、実測の磁界と比較する。いずれのプログラムも現在実験の解析に用いられている。3.磁束動的挙動の解明:高空間分解能型機能を利用して局所的磁束密度分布を精密に計測するとともに、SQUIDにより磁束測定を行い、YBCOおよびNdBCO試料中に形成されたピンニング中心との相関から磁束のピンニング機構と磁束クリープ現象を解明した。4.臨界電流密度に不均質分布の解明:Bi系テープ線材を用いて、高時間分解能型機能を利用してサブミリメータスケールの磁束密度分布を計測し、それにより変換された局所的輸送臨界電流の不均質分布と微細組織との相関を明らかにした。1.メゾスコピック走査ホールプローブ顕微鏡の開発(1)要素開発と設計:サブミクロンスケールの磁気に関する空間情報を得るためのホール素子の構成、ホール電圧の増幅と信号回路の構成、試料移動の機構と走査範囲、試料冷却方式等の各要素について検討し、顕微鏡を分解能に従って2台の装置構成からなるシステムにする仕様を決定した。(2)組立と初期性能試験:本システムにより次の機能が総合的に発揮できるよう組立・整備をした。すなわち0.1μm×0.1μmの空間分解能をもつ1ホール素子を用いて約70μm×70μmの空間を走査する高空間分解能型機能、0.1mm×0.1mmの空間分解能をもつホール素子の集合体により10mm×10mmの大面積空間の局所磁束密度分布を短時間に計測できる高時間分解能型機能をもつ2台の顕微鏡システムを設置した。2.量子化磁束線格子の観察(1)Bi2223テープ材中の数個の結晶粒を含む局所領域における1100mTの範囲の磁束線格子を観察した。(2)局所領域の磁界分布を精密に計測し、単結晶回路中の磁束線の運動や粒界弱結合領域の磁界の乱れを直接観察した。(3)単結晶薄膜およびテープ材における残留磁束密度の時間変化を短時間に計測できることを検証した。(4)テープ材における数μm数10μmスケールの磁束分布の不均一性を検出し、試料のメゾスケール微細組織との相関を検討した。さらに磁界中の超伝導特性との関連を調べた。ミクロンスケールの磁気に関する空間情報を得るため新たに構築した高分解能ホールプローブ顕微鏡は、ホールプローブ、接近・走査機構、エレクトロニクス、コンピューター、冷却装置の5つの部分から成り立っている。本2次元磁場分布測定システムの特性は(1)センサー感度:7.5μV/G(77K)、(2)最小測定可能磁場:約0.1G、(3)最大走査範囲:13×13μm^2(77K)、(4)空間分解能:1μmであった。さらに100μmの空間分解能をもつ低倍率のシステムも同時に整備した。Y123超伝導体薄膜を用いた観察結果は次ぎのようなものであった。

4Gの磁場を印加しながらT=83Kまで冷却し試料を超伝導状態にした後の磁場分布の様子は4つのドット状のピークが観察され,そのピーク間の平均間隔は超伝導体の磁束格子の間隔2.4μmにほぼ一致した。この一つのドットを積分してみると、量子化磁束の値2.07×10^<-15>Wbの約90%となった。この結果から磁場のイメージでドット状に見えている部分は量子化磁束であると考えられる。この結果は本研究の目的である局所的な磁束分布、さらには電流密度分布を観察する実験的手法を確立したことを示すものであり、今後超伝導体中の量子化磁束線格子の観察を実施してゆく予定である。1.量子化磁束線の観察:主としてY123被膜導体および多結晶体中の数個の結晶粒を含む局所領域の磁界分布を精密に計測し、粒界弱結合領域の磁界の乱れを直接観察することに成功した。さらにBi2223テープ材における数μm数10μmスケールの磁束分布の不均一性を検出し、試料のメゾスケール微細組織との相関を検討した。さらに中性子小角散乱強度、磁界中の超伝導特性との関連を調べた。2.磁界/電流密度変換プログラムの開発:2種類のプログラムを開発した。(解析1)測定磁界分布から電流密度分布へ変換する方法。薄い試料に対して2次元磁界分布をBiot-Savartの法則のもとフーリエ変換することにより電流密度分布を求める。(解析II)理論電流密度分布から磁界分布へ変換し、実測の磁界と比較する。いずれのプログラムも現在実験の解析に用いられている。3.磁束動的挙動の解明:高空間分解能型機能を利用して局所的磁束密度分布を精密に計測するとともに、SQUIDにより磁束測定を行い、YBCOおよびNdBCO試料中に形成されたピンニング中心との相関から磁束のピンニング機構と磁束クリープ現象を解明した。4.臨界電流密度に不均質分布の解明:Bi系テープ線材を用いて、高時間分解能型機能を利用してサブミリメータスケールの磁束密度分布を計測し、それにより変換された局所的輸送臨界電流の不均質分布と微細組織との相関を明らかにした。
軸対称偏光炭酸ガスレーザーによる炭素繊維強化樹脂(CFRP)加工

代表者が開発した「トリプルアクシコン(T-axicon)光共振器」を用い,軸対称偏光で発振するパルス炭酸ガス(CO2)レーザーを開発した.開発したレーザーを用いて炭素繊維強化プラスチック(CFRP)加工の基礎研究を行った.ラジアル偏光,アジマス偏光,ランダム偏光の3種類の偏光のパルスレーザーで0.45mm厚の2層CFRP板の穴あけを行ったところ,アジマス偏光のみ25%小さいエネルギーで穴あけが可能であった.切断試験の結果は,ラジアル偏光,アジマス偏光の両方がランダム偏光に対して2倍の速度で切断可能という結果を得た.本研究は,申請者が発明した「トリプルアクシコン光共振器」を用い,軸対称偏光で発振するパルス炭酸ガス(CO2)レーザーを開発するとともに,開発したレーザーを用いて炭素繊維強化プラスチック(CFRP)加工の基礎研究を行うものである.本年度の目標は,軸対称偏光で発振するパルスCO2レーザーの開発である.当初は市販の大気圧放電CO2レーザーをベースに改造する予定であったが,補助金支給額が減額され購入不能となった.そこで,山梨大学の宇野助教に協力を仰いだ.急遽体制を組み直し,宇野助教を共同研究者に据えた.宇野助教が開発したパルスCO2レーザーは低圧の軸方向放電励起方式をとるが,ガス組成のコントロールによりTEAレーザーと遜色ない短パルスが得られるという特徴があり,本研究の目的とも合致する.宇野助教が開発したレーザー本体に申請者が開発したトリプルアクシコン光共振器を組み合わせ,軸対称偏光でのレーザー発振に成功した.パルスエネルギーは繰り返し3Hzのとき約20mJで,当初目標とほぼ同じ水準である.パルス幅はサブμsの先頭パルスに数十μsのテールを伴う.これは,ガス組成がCO2:N2:He=1:1:2と出力優先の組み合わせを選んだためで,ガス組成を変えればテールフリーのパルスが得られることは宇野助教の先行研究より明らかである.ZnSeブリュースタ窓からの反射光を利用した偏光解析器を用いて,レーザーがアジマス偏光で発振していることを確認した.ビーム品質の解析からM2は約2.0で,レーザーが理論通りTEM01*モードで発振していることを確認した.また,光共振器のリアミラーを球面鏡に変え発振させたところ,ランダム偏光のTEM01*モードで発振した.すなわち,リアミラーを交換するのみで,ランダム偏光とアジマス偏光を選べるパルスCO2レーザーが完成したことになる.本研究は,申請者が発明した「トリプルアクシコン光共振器」を用い,軸対称偏光で発振するパルス炭酸ガス(CO2)レーザーを開発するとともに,開発したレーザーを用いて炭素繊維強化プラスチック(CFRP)加工の基礎研究を行うものである.本年度は,昨年度開発に成功したレーザーを用いて,CFRPを含む各種樹脂への穴あけ加工を実施した.実験は,単レンズ(f=50mmまたは127mm)を用い,レーザーを材料表面へ照射して,レーザーが材料を貫通するまでの時間を評価する方法で行った.パルスエネルギーは18mJ,繰り返しは3Hzである.多くの材料で,ラジアル偏光,アジマス偏光,ランダム偏光による貫通時間に差が見られたが,その差は材料異存で一貫していない.ただし,本研究申請時に指摘したように,アジマス偏光による加工が1.5倍ほど他の偏光より早い材料が多かった.CFRPの穴あけ加工においては特異な現象が観測された.厚さ0.5mm,2層CFRPをf=50mmのレンズを用いて穴あけ加工したところ,アジマス偏光は数秒で貫通したが,ラジアル偏光,ランダム偏光は120秒かかっても貫通できない場合があった.ただし,これらの偏光でも10秒以内で貫通したケースもあり,貫通時間のバラつきは大きい.ラジアル,ランダム偏光の平均貫通時間は約40秒で,ラジアル偏光の10倍ほどであった.CFRP穴あけ加工に見られた,ラジアル偏光のみが特異的に穴あけ性能が優れる理由は未だわかっていない.今後は現象を説明できるモデルを構築し,軸対称偏光CO2レーザーがCFRP加工に有効であることを実証する.本研究の主たる目的は,アジマス偏光CO2レーザーがCFRP加工に有利であることを示すことにある.昨年度見出された,アジマス偏光のみが特異的に穴あけ性能が良い現象は,我々の予想を大きく越えるどころか,当惑させるに充分なものであった.一般に,レーザー加工の早さは,平均パワーが同じなら材料への吸収率に左右される.ラジアル偏光とアジマス偏光の材料に対する吸収率が10倍というのは考えられないこともないが,ランダム偏光は全ての方向の偏光をまんべんなく含むため,第一次近似ではアジマス偏光の半分程度の加工性能を期待しても良い.しかし,観測された現象は,ランダム偏光の加工性能もまたアジマス偏光の1/10であった.本研究は,申請者が発明した「トリプルアクシコン光共振器」を用い,軸対称偏光で発振するパルス炭酸ガス(CO2)レーザーを開発するとともに,開発したレーザーを用いて炭素繊維強化プラスチック(CFRP)加工の基礎研究を行うものである.昨年度発見された,アジマス偏光でのみ穴あけ性能が特異的に良い理由が判明した.特異的であったのはレーザーエネルギーがちょうど穴あけのしきい値に近い値であったことが原因である.