hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カプサイシンによる味覚修飾；軸索反射放出ペプチドの甘味受容経路に与える影響

特にこの増強は、近年発見された糖輸送体SGLT-1を介して生じることが示唆された。しかし、その分子機序の解明には未だ至っていない。仮にこのCAPによる甘味修飾はTRPV-1を介して生じるとすると、甘味受容細胞に発現するTRPV-1活性化による直接的な効果、あるいは三叉神経末端のTRPV-1活性化に起因する軸索反射で分泌されたペプチドを介した味細胞への間接的な影響に起因することが予想された。そこで、マウス味蕾を回収し、神経ペプチド受容体の発現を調べた。この結果、少なくともカルチトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)、およびアドレノメデュリン(AM)の受容体が発現していることを見出した。CGRPは甘味受容細胞を含む味蕾II型味細胞ではCGRP刺激によるCa応答や味神経への情報伝達に必要なATP分泌が生じないこと(Huang AY, Wu SY. 2015)が報告されている。一方で、AMは腸内皮細胞においてSGLT-1発現量の増加を生じる(Fernandez de Arcaya I et al. 2005)が、味覚受容機構へのAMの関与は現在に至るまで報告されていない。そこで、このAMに注目し、野生型マウスに静脈内投与後、鼓索神経応答に変化が生じるかを調べた。その結果、単糖や蔗糖で応答の増大が認められた。人工甘味料や他の味質では応答の変化は認められず、同様の結果は甘味受容体構成分子T1R3の遺伝子欠損マウスでも得られた。さらにこれらの効果は、AM受容体阻害薬AM22-52前処理により消失することが分かった。現時点までの結果から、CAPによる甘味応答の増強作用に、AMが関与していることが示唆された。神経ペプチド受容体のマウス味蕾での発現を調べるため、茸状乳頭、および有郭乳頭を回収し、RT-PCRを行なった。その結果、CGRP受容体構成分子であるreceptor activity-modifying protein (RAMP)1、AM受容体構成分子RAMP2、そして両受容体に共通する分子であるcalcitonin receptor-like receptor (CRLR)が発現していることが明らかになった。次に、野生型マウスにAMを静脈内投与し、鼓索神経応答解析を行った結果、単糖および蔗糖で味神経応答の増大が認められた。この効果は、同様に甘味物質である人工甘味料SC45647や、他の味質[塩味; NaCl(アミロライド依存性)、KCl(アミロライド非依存性)、苦味;キニーネ塩酸塩、酸味;HCl、うま味;グルタミン酸カリウム(MPG)]では認められなかった。これらの効果は、AM受容体阻害薬AM22-52の事前投与により消失した。以上の結果から、AMによる甘味応答の増強作用は、単糖や蔗糖を含む糖類から人工甘味料まで広く受容するT1R依存性甘味受容経路ではなく、人工甘味料を細胞内に取り込むことができない糖輸送体によるT1R非依存性の甘味受容経路を介して生じていることが予想された。甘味受容体構成分子T1R3遺伝子欠損マウスにAM投与を行った結果、単糖、蔗糖で増強が認められた。
一般集団とFAP患者の大腸腫瘍におけるAPC遺伝子変異の解析

家族性大腸腺腫症(FAP)患者について腺腫と癌の発生の機構を明らかにすること、また一般集団の癌について腺腫から悪性化した癌の頻度を推測することを目的として、大腸腫瘍におけるAPC遺伝子変異を調べた。FAP患者と一般集団の腫瘍組織および正常組織約270検体から抽出したDNAについて、PCR-SSCP法により異常を検出し、次にジデオキシ法を用いてその塩基配列を決定した。APC遺伝子を38の領域に分けそのうち12の領域について解析したところ、germlineで20、somaticで50、計70の変異が検出された。既に報告されているものもあったが、80%は全く異なるものであった。germlineでは20家系中15家系でcodon1309-1310における5base deletionが見られた。一方、somaticでは特に変異の集中したcodonはなかったが、同位置の変異が5検体で検出されたことから、この変異はホットスポットの1つであると思われる。今回、変異の著しい集中が見られた位置は一か所だけであったがAPC遺伝子の全領域の解析がまだ終了していないためであると考えられる。変異の様式は、germlineでは、欠失変異が90%、一塩基挿入が10%であり、somaticでは、欠失変異58%、一般基挿入10%、一塩基置換26%、塩基置換+欠失変異6%であった。これらは全て変異の起こった位置の近傍でstop codonを生じたことから、APC蛋白が不完全な状態で正常な抑制機能を果たせなくなることが、腫瘍や癌の発生の要因の一つとなっていると推測される。また、変異の様式や位置に関してFAP患者と一般集団の間に違いは認められなかったので、APC遺伝子の不活性化の機構は同じであると考えられる。低異型および高異型腺腫についての解析および他のAPC領域についての解析を続けている。
メタロリガンドの特異な機能創出に基づく高難度分子変換法の開発

本研究は、メタロリガンドの特異な機能創出に基づく高難度分子変換法の開発を目的としている。均一系触媒の開発において独創的な配位子の開発が重要な役割を演じてきたが、これまでに開発された配位子のほとんどは、pブロックの非金属元素を利用したものであった。本研究では、配位子のなかでも特に重要なホスフィンをはじめとするリン配位子に着目し、リン原子の置換基として光機能性、酸化還元活性、キラリティなどの複合的な機能を有するルテニウム金属ユニットを導入したメタロホスフィン配位子RuP2を開発した。RuP2の合成方法を確立するとともに、それを配位子とするロジウム、イリジウム、銅などの新規遷移金属錯体を合成し、それらの構造を単結晶エックス線構造解析や各種分光学的手法により明らかにした。触媒活性を検討することにより、RuP2を支持配位子とするイリジウムヒドリド錯体が、アセチレン類の立体選択的部分水素化反応の優れた触媒となることを見出した。本研究は、配位子の骨格内に金属元素を導入した「メタロリガンド」の特異な機能創出に基づく高難度分子変換法の開発を目的としている。配位子のなかでも特に重要なホスフィンをはじめとするリン配位子に着目し、リン原子の置換基として光機能性、酸化還元活性、キラリティなどの複合的な機能を有するルテニウム金属ユニットを導入したメタロホスフィン配位子RuP2を開発した。これまでにRuP2の合成方法を確立するとともに、それを配位子とするロジウム、イリジウム、銅などの新規遷移金属錯体を合成し、それらの構造を単結晶エックス線構造解析や各種分光学的手法により明らかにしている。また、得られた錯体の触媒活性を検討することにより、RuP2を支持配位子とするイリジウムヒドリド錯体が、アセチレン類の立体選択的部分水素化反応の優れた触媒となることも見出している。しかし、それらの反応においてRuP2が高活性をもたらす理由の解明には至っていない。また、RuP2に期待される光機能性を活用した新反応の開発にも成功していない。これらのことから研究の進展はやや遅れていると考えている。昨年度までに開発したメタロホスフィン配位子RuP2を用いた触媒の開発に取り組む。特にRuP2配位子の光化学および電気化学的特性を活用し、CO2の還元やフルオロホルムの資源化など現代の環境・エネルギー問題の解決に資する高難度な物質変換に取り組む。また、RuP2配位子が単純な二座リン配位子としてだけでなく、配位子骨格内の炭素原子やルテニウム原子をも配位原子とするPCP配位子やPRuP配位子として働くことを昨年度に見出しており、このような特異な配位形式に基づく反応性の開拓にも取り組む予定である。また、RuP2配位子が単純な二座リン配位子としてだけでなく、配位子骨格内の炭素原子やルテニウム原子をも配位原子とするPCP配位子やPRuP
形態形成シグナル伝達経路への異常シグナル流入が生じるkexin破壊株の解析

麹菌プロセッシングプロテアーゼであるkexinをコードする遺伝子kexBの破壊株は、形態形成異常を生じる変異株である。この破壊株のトランスクリプトーム解析の結果、キチン合成酵素であるchsB、chsC、グルカン転移酵素であるgelBなどの細胞壁合成酵素群の異常発現を引き起こすことが明らかになった。また、このような形態形成不全と細胞壁合成関連酵素の転写異常は、高浸透圧下で抑制されたことから、麹菌のkexB破壊はシグナル伝達経路の異常を引き起こしていると考えられた。そこで、酵母cell integrity経路のMAPKであるMPK1に相当するMplAの発現解析を行った。その結果、麹菌mpkAは、kexB破壊により高発現していた。高浸透圧処理によってこの転写量の増加は観察されなくなった。さらに、kexB破壊株では、特異的にMpkAのリン酸化が生じていることから、kexB遺伝子破壊は、cell integrity経路に異常をもたらしていた。一方、kexB破壊株の細胞壁の化学構造を明らかにした。その結果、kexB破壊株は野性株と比べグルカン含量が約半分に減少し、キチン含量が約1.5倍に増加していた。さらに詳細に検討したところ、アルカリ可溶画分にα-グルカンの顕著な減少が示された。α-グルカン合成酵素は、まだその遺伝子が同定されていないが、A.fumigatusにおいてその遺伝子を欠損させるとα-グルカンの合成量が減少するとされている遺伝子から推定されるアミノ酸配列のアミノ末端側にkexinに認識されると思われるKRサイトが見いだされ、この切断が生じないために、α-グルカンが減少しているのではないかと推定された。アルカリ抽出後の沈殿画分ではキチンの増加が観察され、実際にキチン合成活性を測定すると、キチン合成酵素活性が野生株の2倍程度に上昇していることが確認できた。これらの結果から、kexin欠損株は、α-グルカン合成を行うことができず、細胞壁に何らかの障害が現れたと感知し、その結果、cell integrity pathwayを活性化させキチン合成活性を上昇させ、細胞壁の弱体化しているのではないかと推測された。また、このような形態形成の異常と細胞壁合成関連酵素の転写異常は、高浸透圧下で抑制された。このことから、麹菌のkexB破壊はシグナル伝達経路の異常を引き起こしていると考えられた。酵母cell integrity経路は、細胞外のストレスによってRho1、Pkc1を経由しMAPEカスケードを活性化し、Rlm1等の転写因子を活性化する経路として知られている。そこで、酵母cell integrity経路のMAPKであるMPK1に相当するMp1Aの発現解析を行った。このことから、kexB遺伝子破壊は、cell integrity経路に異常をもたらすことが明らかとなった。

さらに、kexBの破壊がMpkAを恒常的活性化しているかどうかを確認するために、phospho-p44/42MAPkinase抗体を用いてMpkAのリン酸化を確かめた。その結果、kexB破壊株では、MpkAのリン酸化が生じてた。野性株では、MpkAのリン酸化は観察されなかった。以上のことから、kexB遺伝子の破壊は、cell integrityシグナル伝達経路の構成的活性化を引き起こし、これが原因となり細胞壁合成関連遺伝子の異常な転写が生じ、正常な形態形成が不可能になると考えられた。一方、細胞壁合成関連遺伝子の異常な転写によって、細胞壁にどのような変化が生じているかを明らかにするために、kexB破壊株の細胞壁の化学構造を明らかにした。その結果、kexB破壊株は野性株と比べグルカン含量が約半分に減少し、キチン含量が約1.5倍に増加してた。このことから、kexB破壊株は、グルカンの合成量が低下し、その部分をキチンで補っているのではないかと推定された。昨年度までに、Aspergillus oryzae kexB欠損株においてmpkAの転写量が増加しており、さらにそのコードされているタンパク質が野生株に比べて、リン酸化レベルが上昇していることを明らかにした。その結果、cell integritiy経路で異常なシグナル伝達が伝達され続けていることが示唆された。また、細胞壁の糖組成にも大きな変化を生じていることが明らかとなった。そこで、本年は、kexB破壊株においてこの各種の細胞壁糖鎖の生合成に関与するどのような酵素がkexin欠損の影響を受けているのかを明らかにすることとした。野生株と細胞壁を熱水アルカリ抽出し、各画分について検討した.その結果、アルカリ可溶画分にもっとも顕著な差が見られた。この画分について、解析を行ったところ、α-グルカンであることが示された。α-グルカン合成酵素は、まだその遺伝子の同定もされておらず、活性測定法も分かっていないが、A.fumigatusにおいてその遺伝子を欠損させるとα-グルカンの合成量が現象するとされている遺伝子から推定されるアミノ酸配列のアミノ末端側にkexinに認識されると思われるKRサイトが見いだされ、この切断が生じないために、α-グルカンが減少しているのではないかと推定された。一方、アルカリ抽出後の沈殿画分ではキチン合成量の増加が観察された。DNAマイクロアレイ解析やノザンブロット解析でキチン合成酵素の転写量が上昇していることが明らかとなった。キチン合成活性を測定すると、キチン合成酵素活性が野生株の2倍程度に上昇していることが確認できた。これらの結果から、kexin欠損株は、α-グルカン合成を行うことができず、細胞壁に何らかの障害が現れたと感知し、その結果、cell integrity pathwayを活性化させキチン合成活性を上昇させ、細胞壁の弱体化しているのではないかと推測された。
ポリネシア人の人類学的研究ー太平洋民族の起源を中心として

1984年,ビショップ博物館(ハワイ・オアフ島)に収蔵されている約400個体のミクロネシア人骨の調査を行ったが,今回は同博物館においてポリネシア人骨の調査を行う.この一連の調査の目的は,太平洋民族と東アジア諸民族との類縁性を分析し,太平洋民族の解明をすることにある.昭和62年10月から11月にかけて,ホノルル市ビショップ博物館でポリネシア人骨について人類学的調査を行った.調査の内容は,「2.研究組織:役割分担」の項に記載したとおりである.今回は,昭和59年に同博物館で実施したミクロネシア人の研究結果と比較するため,オアフ島モカプ遺跡で1930年代に発掘されたポリネシア人骨より種々のデータをとった.これらの人骨は考古学的研究により,白人との接触以前のものであることが分かっているので,時代はすでに調査したミクロネシア人骨とほぼ同年代であると考えられる.現在のところ,データをコンピューター・ファイルとして入力し,写真を整理した段階なので明確なことはいえないが,およそ次の点が明らかになった.1)頭骨の形態はミクロネシア人と共通する特徴を示すが,ポリネシア人ー少なくともモカプ遺跡人特有の形態がみられ,ミクロネシア人とは明らかに異なる点がある.一方,ミクロネシア人とともに,東アジア人と共通する点もあるので,今後詳細な分析を進めるとともに,他のポリネシア人と比較する必要もある.2)歯の形態は,ミクロネシア人よりやや小さく,多少進歩的な特徴を示す.しかし,縄文時代以来の日本人と比較すると,かなり多くの古代的特徴を持つ.3)古病理学的には,太平洋民族に多くみられるヨウ(一種の細菌感染症)が多数例に認められるが,骨肉腫も比較的多い.また,骨折等の外傷もかなり多くの個体に発見される.ハンセン氏病については,現在分担者・鈴木隆雄が資料を整理中である.1984年,ビショップ博物館(ハワイ・オアフ島)に収蔵されている約400個体のミクロネシア人骨の調査を行ったが,今回は同博物館においてポリネシア人骨の調査を行う.この一連の調査の目的は,太平洋民族と東アジア諸民族との類縁性を分析し,太平洋民族の解明をすることにある.昭和62年10月から11月にかけて,ホノルル市ビショップ博物館でポリネシア人骨について人類学的調査を行った.調査の内容は,「2.研究組織:役割分担」の項に記載したとおりである.今回は,昭和59年に同博物館で実施したミクロネシア人の研究結果と比較するため,オアフ島モカプ遺跡で1930年代に発掘されたポリネシア人骨より種々のデータをとった.これらの人骨は考古学的研究により,白人との接触以前のものであることが分かっているので,時代はすでに調査したミクロネシア人骨とほぼ同年代であると考えられる.現在のところ,データをコンピューター・ファイルとして入力し,写真を整理した段階なので明確なことはいえないが,およそ次の点が明らかになった.1)頭骨の形態はミクロネシア人と共通する特徴を示すが,ポリネシア人ー少なくともモカプ遺跡人特有の形態がみられ,ミクロネシア人とは明らかに異なる点がある.一方,ミクロネシア人とともに,東アジア人と共通する点もあるので,今後詳細な分析を進めるとともに,他のポリネシア人と比較する必要もある.2)歯の形態は,ミクロネシア人よりやや小さく,多少進歩的な特徴を示す.しかし,縄文時代以来の日本人と比較すると,かなり多くの古代的特徴を持つ.3)古病理学的には,太平洋民族に多くみられるヨウ(一種の細菌感染症)が多数例に認められるが,骨肉腫も比較的多い.また,骨折等の外傷もかなり多くの個体に発見される.ハンセン氏病については,現在分担者・鈴木隆雄が資料を整理中である.
トロンボモジュリンの線溶系抑制作用の機構解析

トロンボモジュリンはトロンビン依存性プロテインC活性の補酵素として作用し,活性化を受けたプロテインC(activated protein C)は血液凝固反応カスケードの進行に必須な凝固VaとVIIIa因子を分解・不活性化することから,生体内では血液凝固阻害因子として機能していると一般的に考えられている.しかし,本研究報告人はトロンボモジュリンが凝固阻害因子として機能するだけでなく,線溶阻害にも機能していることを見出し,その機序を以下のように明らかにした.1線溶(フィブリンの溶解)はフィブリンの末端リジン残基にプラスミノゲンが結合し,ウロキナーゼヤ組織プラスミノゲン活性化因子(t-PA)がフィブリン固相上でプラスミノゲンを限定分解して活性化し,プラスミンを産生する.そのプラスミンがフィブリンを消化・分解して線溶が完了する.2トロンボモジュリンは新たに発見されたプロ・カルボキシペプチダーゼB様酵素をトロンビンが活性型に変換するのを強力に促進する.3生じた活性化型カルボキシペプチダーゼB様酵素はフィブリンの末端リジン残基を切断除去するため,プラスミノゲンをフィブリンに結合させず,プラスミン産生を阻害する.4すなわち,トロンボモジュリンはトロンビンのプロ・カルボキシペプチダーゼB活性化を促進し,プラスミン産生を阻害するため,線溶を阻害することが明らかとなった.本研究結果は抗血栓薬として開発が進められているトロンボモジュリンが,出血を伴うことなく,血栓症を予防・治療できる裏付けとなるばかりでなく,線溶系酵素の活性亢進が深く関与している癌細胞の組織浸潤や転移を抑制するための基礎研究としても意義深い.トロンボモジュリンはトロンビン依存性プロテインC活性の補酵素として作用し,活性化を受けたプロテインC(activated protein C)は血液凝固反応カスケードの進行に必須な凝固VaとVIIIa因子を分解・不活性化することから,生体内では血液凝固阻害因子として機能していると一般的に考えられている.しかし,本研究報告人はトロンボモジュリンが凝固阻害因子として機能するだけでなく,線溶阻害にも機能していることを見出し,その機序を以下のように明らかにした.1線溶(フィブリンの溶解)はフィブリンの末端リジン残基にプラスミノゲンが結合し,ウロキナーゼヤ組織プラスミノゲン活性化因子(t-PA)がフィブリン固相上でプラスミノゲンを限定分解して活性化し,プラスミンを産生する.そのプラスミンがフィブリンを消化・分解して線溶が完了する.2トロンボモジュリンは新たに発見されたプロ・カルボキシペプチダーゼB様酵素をトロンビンが活性型に変換するのを強力に促進する.3生じた活性化型カルボキシペプチダーゼB様酵素はフィブリンの末端リジン残基を切断除去するため,プラスミノゲンをフィブリンに結合させず,プラスミン産生を阻害する.4すなわち,トロンボモジュリンはトロンビンのプロ・カルボキシペプチダーゼB活性化を促進し,プラスミン産生を阻害するため,線溶を阻害することが明らかとなった.本研究結果は抗血栓薬として開発が進められているトロンボモジュリンが,出血を伴うことなく,血栓症を予防・治療できる裏付けとなるばかりでなく,線溶系酵素の活性亢進が深く関与している癌細胞の組織浸潤や転移を抑制するための基礎研究としても意義深い.
5-ALAを用いた光線力学的手法に基づくヒトiPS細胞の腫瘍化防止技術の確立

本研究の目的は、ヒトiPS細胞(hiPSc)とhiPSc由来分化細胞との間のProtoporphyrin IX (PpIX)蓄積能力の違いを利用した両者の識別、さらには未分化iPS細胞の特異的な除去方法の開発にある。5-ALAの蓄積には、細胞内やミトコンドリア内への取り込み/5-ALAからPpIXへの代謝の各ステップ/ミトコンドリア内や細胞内からの排出のそれぞれが関与し、三者のバランスによって決定される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
農山村における各種水域が水生生物の生息場所として果たす機能の研究

栃木県芳賀郡市貝町内の谷津田、休耕田、用水路、ため池、湧水などの各種水域において、付着珪藻類と底生無脊椎動物の採集、および水質調査を行った。付着珪藻類については、水域の種類に応じて異なった種組成の群集が成立することが示された。休耕田や、人工化の程度が小さなため池においては、Pinnularia属やEunotia属の種類など湿原性の種を含む多様な種の生息が認められたが、水質の富栄養化や水際の人工化が進むにつれて、種組成が単調になる傾向が認められた。また、谷の源頭に近い部分を中心に、用水路では、Meridion属など湧水に多く見られる種が多産することが観察された。過去の文献や、地形や地下水の状況から考えて、こうした種組成は同じ水田でも谷津田に特徴的なものである可能性が高い。以上の結果から、本来の環境条件を残す谷津田は、付着珪藻類にとっても多様な種の生育を保証することが可能な空間であることが示されたと言えよう。底生無脊椎動物については、流水域である用水路においても小河川とは異なった種組成が認められ、特にトンボ類の優占度が高いことが特徴的であった。谷津田の水環境の本来の状態が保たれていることを示す指標種とされるゲンジボタルについてその分布状況を分析した結果、水路の人工化の程度や水際の植被の状況、および電気伝導度などの水質条件が分布を規定する主要な要因であることが示された。水路の人工化部分が流程の5090%に達すると、ゲンジボタルの個体数は大きく減少していた。溶存酸素濃度はおよそ8ppm、電気伝導度はおよそ18mS/mを境にして、これよりも水質が悪化(溶存酸素濃度は低下、電気伝導度は上昇)した場所ではゲンジボタルの数が少なくなっていた。このほか、局所的には水深や流速、広域的には後背地の土地利用状況が、ゲンジボタルの生息に関与している可能性が示唆されたが、その影響度の十分な解明には、適切な空間スケールにおける調査を通じたより詳細な分析が必要である。同時に、水生生物の生息や水生昆虫が成虫になった後の移動に密接に関連すると予想される、水際の植生についても調査を行った。調査は、平成13年6月および平成14年12月に実施した。調査の結果、水域の形状に応じて異なった種組成の付着珪藻群集が観察され、珪藻類の種多様性を保全するためには、その生育場所である水域の多様性を保全することが不可欠であることが示唆された。とりわけ休耕田では、いわゆる湿原性の種として認識されているPinnularia属やEunotia属の種類が特徴的に見られ、腐植と適度な水分が安定的に供給される休耕田の環境が、こうした種の生育に適しているものと考えられた。これに対して耕作水田ではEunotia属が見られなくなり、代わってSurirella属やRhopalodia属、Hantzschia属、Bacillaria属の優占度が増大していた。これは、いわゆる土壌性の種にとって水田の環境が適していることを示すものと考えられた。用水路の場合、U字溝化されたものでは、種組成の単調な群集が観察される傾向が認められたが、素堀の水路や湧水起源の自然の流路では、Cymbella属やGomphonema属など、流水環境に適した種を多く含む群集がみられた。また、大分県杵築市内の19のため池で付着珪藻類の調査を行ったところ、湿原性の種を含む多くの種の生息場所となっていることが確認された。但し、富栄養化や岸の人工化が進んだ一部の池では、種多様性の明らかな減少が認められた。

水路の人工化部分が流程の5090%に達すると、ゲンジボタルの個体数は大きく減少していた。溶存酸素濃度はおよそ8ppm、電気伝導度はおよそ18mS/mを境にして、これよりも水質が悪化(溶存酸素濃度は低下、電気伝導度は上昇)した場所ではゲンジボタルの数が少なくなっていた。このほか、局所的には水深や流速、広域的には後背地の土地利用状況が、ゲンジボタルの生息に関与している可能性が示唆されたが、その影響度の十分な解明には、適切な空間スケールにおける調査を通じたより詳細な分析が必要である。
病理解剖報告書の検討による死亡時画像診断の有用性の予測

病理解剖前の死亡時画像診断にいかなる有用性があるかについて以下2つの方法により検討した。(1)、病理解剖施行症例について死亡直前(3日以内)に撮影されたX線CT画像、および臨床検査データを比較し検討した。X線CT画像にて体内の肉眼的レベルにおける占拠性病変を指摘することは可能であり、これら画像診断単独で死因を特定できる場合は血管性イベントによる出血死の診断には有用と判断された。死亡時画像診断は出血性病変に限っては、解剖前のガイド的役割として有用であると考えられた。しかし、出血性病変が指摘可能であっても、当該病変の原因がミクロレベルのイベントによる場合は推定の域を超えないことも死亡時画像診断の限界と考えられた。また、空気塞栓の診断は病理解剖では見逃されやすく、X線CT検査による診断が特に有用であった。それゆえ、空気塞栓を疑う場合には解剖前死亡時画像診断が必要である事を指摘したい。(2)、来院時心肺停止症例においてX線CT検査が施行された症例について検討したところ、心臓・肺・脳に出血などの占拠性病変があった場合に確実に診断が可能であり、逆に体内に占拠性病変がなく、その他の臨床データからも死因を特定できる異常が指摘されない場合には、臨床的に致死性不整脈と診断され、病理解剖まで至らない症例も多く存在していた。X線CTによる死亡時画像診断は解剖前または解剖の承諾が得られない症例に関しては死因の特定の一資料として有用であることが指摘できる。研究過程において、X線CT検査にて出血性ショック症例における脾臓の萎縮がみとめられる、新知見を得たので、エビデンスの確立目的で研究を遂行した。まず、死亡症例の死因別に出血性ショック症例とその他の症例について脾臓の体積を用手的トレースにて比較し統計解析したところ特に有意な差がある事が証明された。そこで、出血性ショック時と離脱後の脾臓の体積を比較すべく出血ショック時と寛解時の2点における脾臓の体積を比較し統計解析を行ったところ、やはり特に有意な差があることが判明し、脾臓の萎縮が指摘された場合は出血性ショックのエビデンスとなることがわかったことを報告する。
C型肝炎ウイルス糖ペプチドを用いた中和抗体作製と、新規診断技術への応用

E2糖タンパクのアミノ酸配列は、C型肝炎ウイルス(HCV)株間で保存性が小さく多様性に富んでいるため,この部分を抗原とする抗体ができれば,株間に依存しないHCV迅速検出系の開発や有用なHCV中和抗体の創出が期待できる。本研究では,E2の中でもアミノ酸配列の保存性が高い糖鎖付加領域に着目し,糖ペプチド部を認識する抗体の開発を目指した。我々の有する糖鎖を抗原とした免疫法用いた抗原キャリアを導入した5糖10残基ペプチド体の合成を進めたところ非常に困難をみたが,最終的にはマイクロ波利用固相法により達成できた。そして、この抗原を使って免疫を進め、抗体の取得研究を進めた。目的とする抗体の作製のための免疫に必要な抗原となる,C型肝炎ウイルス表面の糖タンパク質の部分構造である糖ペプチド誘導体の合成研究をおこなった。この抗原の作製は,1)単糖含有糖ペプチドの合成,2)糖鎖の伸長,3)抗原キャリアの導入の3ステップで完成する。糖ペプチドの合成では,まず清水らによってグルコサミン含有アスパラギン誘導体の調製研究を行った。実際には,グルコサミンのアノマー位ヒドロキシル基をアミノ基に変換し,これをアスパラギン酸側鎖位に導入することで目的とする糖アミノ酸合成シントンを得た。この際,マイクロ波を利用した効率よい合成法の開発に成功した。合成した糖アミノ酸を利用し,マイクロ波利用糖ペプチド固相合成法により,単糖含有糖ペプチドの10mgスケール合成に成功した。糖鎖の伸長研究は,ハイマンノース型コア4糖構造を合成ターゲットに設定し,分担者の松尾らが中心となって遂行した。はじめにガラクトシルグルコサミン2糖ユニットを合成し,引き続きガラクトース部の3位と6位にマンノース誘導体をα-グリコシド選択的に導入した。得られた4糖のガラクトース部2位と4位のヒドロキシル基を反転させることにより,目的とするハイマンノース型糖鎖へと導いた。そして,清水らが調製した試薬(CDMBI)を用いて松尾らが調製した4糖体をイミダゾール化した。現在清水らが合成した糖ペプチドへのEndo-M酵素を用いた糖鎖伸長反応を検討中である。抗原キャリアの導入については,単糖含有糖ペプチドでは定量レベルで成功しているが,5糖含有糖ペプチド体では成功していない。2)と3)については相補的に関連している様であるので,複合的な検討を進めている。また,各分担者は本研究課題の基盤となる基礎研究を進めた。スペースの都合上詳細には記載しないが,例えば清水らはマイクロ波利用酵素反応制御について知見を得た。C型肝炎ウイルス(HCV)の表層糖タンパクE2のアミノ酸配列はHCV株間で保存性が小さく多様性に富んでいるため,汎用的なE2検出抗体は確立されていない。しかし,表層抗原のため抗体検出が容易であること,更にはHCV中和抗体の主要なエピトープを含むことから,目的抗体が開発できれば株間に依存しないHCV迅速検出系の開発や,有用なHCV中和抗体の創出が期待できる。本研究では,E2の中でもアミノ酸配列の保存性が高い糖鎖付加領域に着目し,当領域の糖ペプチド抗原をデザインすることで目的を満たす特異性の高いモノクローナル抗体の開発を目指し,さらにHCV診断法の確立を指向した基盤研究展開を計る。目的とする抗体の作製のためには,まず免疫に必要な糖鎖ペプチド抗原を供給する必要がある。昨年度は単糖ペプチド抗原の合成には成功した。そこで今年度はまず,昨年度に引き続き分担者の松尾と研究代表者の清水らが中心に糖鎖ペプチド抗原の合成研究をすすめた。平行して,抗体評価やデバイス開発の基盤研究を展開した。当初は平成26年度中に糖ペプチド抗原の合成を行い,さらに平成27年度に予定していた抗体作製と抗体評価を前倒しで進める計画であった。しかし,糖ペプチド抗原の合成は非常に困難をみたため,一時は抗体作製方法から見直して抗原のデザインを変更することも考えたが,研究を進めるうちにいろいろな知見が蓄積し,最終的には「困難であるが不可能ではない」と結論づけ,平成26年度の事業を9ヶ月間延長して,精力的に糖ペプチド抗原の合成研究を進めた。抗原の作製は,1)単糖ペプチドの合成,2)糖鎖の伸長,3)抗原キャリアの導入の3ステップで完成する。当初は,酵素による糖鎖伸長にコスト的収量的な制限が生じると予想したことから,1)3)2)の順で糖鎖ペプチド抗原の合成を検討した。しかし合成した抗原キャリアを導入した単糖ペプチド基質は水に溶けず,物性の問題で糖鎖伸長酵素反応が全く進行しなかった。そこで,脂溶性の基質に対する酵素反応で清水らが報告した,有機溶媒混在系やシクロデキストリン混在系、マイクロ波利用など様々な条件下での酵素反応の検討を進めた。その結果,様々な知見を得ることに成功したが,目的とする糖鎖ペプチド抗原の合成には至らなかった。一方,抗原作製の順番を2)1)3)とする研究も進めた。すなわち,まず糖アミノ酸に糖鎖伸長反応を施し,これを合成シントンとして糖鎖ペプチドを合成,引き続き抗原キャリアを導入するというものである。酵素による糖鎖伸長反応は収率的には改善の余地があったが問題なく進行し,引き続きの糖鎖ペプチド合成,抗原キャリアの導入も反応条件を精査して成功した。最終物である糖鎖ペプチド抗原の精製には課題を残したが,糖鎖ペプチド抗原の合成自体には成功した。

当初は平成27年度に予定していた抗体作製研究を前倒ししてはじめたいと考えていたが,抗原の合成が非常に困難をみたため,基盤となる研究を進めるに留まった。C型肝炎ウイルス(HCV)の表層糖タンパクE2のアミノ酸配列はHCV株間で保存性が小さく多様性に富んでいるため,汎用的なE2検出抗体は確立されていない。しかし,表層抗原のため抗体検出が容易であること,更にはHCV中和抗体の主要なエピトープを含むことから,目的抗体が開発できれば株間に依存しないHCV迅速検出系の開発や,有用なHCV中和抗体の創出が期待できる。本研究では,E2の中でもアミノ酸配列の保存性が高い糖鎖付加領域に着目し,当領域の糖ペプチド抗原をデザインすることで目的を満たす特異性の高いモノクローナル抗体の開発を目指し,さらにHCV診断法の確立を指向した基盤研究展開を計る。目的とする抗体の作製のためには,まず免疫に必要な糖鎖ペプチド抗原を供給する必要がある。その合成は大変困難を見たが,昨年度までに当初の予定を改良して合成可能なことを見出した。本年度は,大量合成に向けて糖アミノ酸調製を予定していた酵素法から化学法に変え,引き続き糖鎖ペプチド抗原の合成を行った。最終物の精製は依然困難を見ているが,合成純度を向上させることで精製せずに免疫に利用できると考えている。平成27年12月までは,平成26年度事業を延長して,平行して研究を進めた。当初は平成26年度中に糖ペプチド抗原の合成をおこない,抗体作製と抗体評価を平成27年度に先駆けて前倒しで進める計画であった。しかし,糖ペプチド抗原の合成は非常に困難であったが,平成26年度中にはその合成法を確立することに成功した。そして平成27年度には、糖鎖合成部分を当初予定していた酵素法から大量合成可能な化学法に変更し、免疫抗原として必要量の調製を行った。今年度はまず,糖鎖ペプチド合成の重要なシントンである糖アミノ酸の合成をおこなった。当初は,汎用のN-グリカン単糖アミノ酸(GlcNAc-beta-Asp)を基質として酵素法によりハイマンノース型5糖を構築する計画であった。しかし,糖鎖ペプチド抗原の合成ルートの変更に伴い,大量スケールでの糖鎖導入が必要となったため,化学合成法にて5糖N-グリカンを合成した。引き続き,マイクロ波利用ペプチド合成機を利用して糖鎖ペプチドを固相上で合成し,さらに抗原キャリアの導入をおこなった。その後,固相担体から切り出して,目的とする糖鎖ペプチド抗原を現在約40mg得ている。そして得られた糖鎖ペプチド抗原の精製を試みたが,同一分子内に脂溶性部と水溶性部が共存しているため大変困難であり,通常のHPLC精製では大幅な収量ロスが生じた。一方,マイクロ波を利用したアミノ酸伸長を行っているため,合成純度が非常に高く糖鎖ペプチドが得られていると考えられることから,粗精製物でも免疫に十分な純度が得られている可能性も高い。この点については,現在検討中である。
ワイドバンドギャップ半導体シリコンカーバイドを用いたフォトニック結晶に関する研究

昨年度までの研究において、'新たなワイドバンドギャップ材料SiCを用いたフォトニック結晶共振器がハイパワー応用あるいは可視光領域へ応用可能であることを示してきた。一方で、SiCは比較的大きな二次の非線形係数をもつことが知られており、共振器内に高エネルギーの光を閉じ込めることが可能なことから、二次の非線形現象の一種である第二高調波発生などの光波混合が顕著に現れると期待される。さらにSiCは可視領域においても透明であり、光波混合による波長変換後の光をも吸収なく扱えるため、高効率な波長変換素子として利用可能であると期待できる。しかしながら、ナノ共振器において光波混合を実証する上で、設計・作製の最適化が必要であり、かつ本研究室において前例がないため、その評価法なども新たに確立しなければならなかった。そこでまず、第二高調波発生の観測に向けたフォトニック結晶の設計・作製の最適化を行った。第二高調波発生などの非線形現象は、一般にフォトニック結晶共振器のQ値が高ければ高いほど、効率よく得られることが知られている。そのため、設計・作製の両面において、SiCフォトニック結晶共振器のg値を向上させた。続いて、第二高調波発生の観測のため、入力光となる赤外光領域の光と、発生する可視光領域の高調波を同時に扱える測定手法を確立した。また発生した高調波に関して、入射強度依存性や効率、偏光特性、放射パターン等についても調べ、FDTD法を用いた計算により理論的に考察を加えた。最後に発展として、SiCフォトニック結晶共振器の複数の共振モードを利用することで、その和周波発生をも観測することに成功した。以上の結果は、間接遷移型半導体であるSiCに対して、波長変換などのアクティブ機能も付与可能であることを示す結果であり、その学術的な重要性は高いと言える。本年度は、SiCフォトニック結晶共振器においてハイパワー光に対する安定動作の実証を行った。従来材料のフォトニック結晶共振器では、Q値(光の閉じ込めを表す指数)が高くなればなるほど、二光子吸収などの非線形現象が顕著になり、光の損失が大きくなってしまう。一方、今回提案するSiCでは十分大きいエネルギーギャップを有するため、高Q値ナノ共振器においてもこのような光の損失が起こらず、安定した動作が期待できる。しかしながら、現在実証しているSiCナノ共振器のQ値はまだ数百程度であり、これは従来のSiにおいても非線形現象が問題となるようなQ値ではない。そのため、まずはSiCフォトニック結晶共振器のQ値を増大させる必要があった。共振器の高Q値化のための手法として、異なる格子定数を階段状に接続することにより、共振モードの電界分布の包絡線を制御すればよいことが知られている。この構造をSiCフォトニック結晶共振器に適応し、設計パラメータを最適化することで、最高でQ値10,000をもつSiCナノ共振器を作製することに成功した。このようにして得られた高Q値ナノ共振器に対して、非常に大きなピークパワーをもつ超短光パルスレーザを入射し、共振器特性を評価およびSiナノ共振器のそれと比較・検討を行った。その結果、従来のSiフォトニック結晶の100倍に相当する高エネルギー光に対しても、二光子吸収効果の抑制を実証することに成功した。本成果は、光通信帯域のハイパワー光をも取り扱える、安定な波長分合波デバイスや光バッファメモリ等の実現につながり、非常に有用である。さらに本研究の過程で、SiCフォトニック結晶共振器における第二高調波発生の観測にも成功しており、非線形現象を積極的に応用した波長変換などの新たなナノフォトニクスの分野を切り拓くという意味においても、大変意義深い。本年度は、可視光領域で動作するSiCフォトニック結晶を新たに実証するべく、可視領域フォトニック結晶の設計・作製の最適化および測定方法の開発について取り組んだ。一般に、スケーリング則にあるように、可視領域フォトニック結晶を実現するには、赤外領域におけるフォトニック結晶の基本的な設計はそのままで、サイズを縮小するだけでよい。しかし、サイズを小さくすることで作製がより困難になるため、微細加工技術をさらに向上させる必要がある。これに関して、具体的にはマスクの薄膜化やプラズマエッチングの条件の最適化を行った。また、構造ゆらぎなどの損失や屈折率の波長依存性なども考慮しなければならず、それらを含めてフォトニック結晶の設計の最適化を行う必要があった。さらに、可視光領域におけるフォトニック結晶の測定方法はまだ確立されていなかったため、広帯域な光が得られるスーパーコンティニウム白色光源を適応し、可視フォトニック結晶の測定方法を開発した。このような取り組みによって、申請者は最終的に、一枚の基板に様々な格子定数(150-600nm)をもつSiCフォトニック結晶共振器を作製し、550-1,450nmという可視光領域を含めた非常に広い波長帯域において、共振器のドロップ動作を実証することに成功した。この結果は、単に従来のフォトニック結晶材料では成し得なかった可視光線の制御を可能にしたというだけでなく、将来的には可視光でのみ利用できる純粋な量子発光体である孤立原子やN-v ceneter、高効率コロイド量子ドットなどと、ナノ共振器との相互作用の実現につながるなど、量子力学的な興味の観点からも非常に意義深い。

また、本成果は米科学誌Applied Physics Lettersにおいて公表され、かつ同誌の表紙を飾るなど、世界的にも大きな注目を集めていることからも、その重要性は明らかであると言える。昨年度までの研究において、'新たなワイドバンドギャップ材料SiCを用いたフォトニック結晶共振器がハイパワー応用あるいは可視光領域へ応用可能であることを示してきた。一方で、SiCは比較的大きな二次の非線形係数をもつことが知られており、共振器内に高エネルギーの光を閉じ込めることが可能なことから、二次の非線形現象の一種である第二高調波発生などの光波混合が顕著に現れると期待される。さらにSiCは可視領域においても透明であり、光波混合による波長変換後の光をも吸収なく扱えるため、高効率な波長変換素子として利用可能であると期待できる。しかしながら、ナノ共振器において光波混合を実証する上で、設計・作製の最適化が必要であり、かつ本研究室において前例がないため、その評価法なども新たに確立しなければならなかった。そこでまず、第二高調波発生の観測に向けたフォトニック結晶の設計・作製の最適化を行った。第二高調波発生などの非線形現象は、一般にフォトニック結晶共振器のQ値が高ければ高いほど、効率よく得られることが知られている。そのため、設計・作製の両面において、SiCフォトニック結晶共振器のg値を向上させた。続いて、第二高調波発生の観測のため、入力光となる赤外光領域の光と、発生する可視光領域の高調波を同時に扱える測定手法を確立した。また発生した高調波に関して、入射強度依存性や効率、偏光特性、放射パターン等についても調べ、FDTD法を用いた計算により理論的に考察を加えた。最後に発展として、SiCフォトニック結晶共振器の複数の共振モードを利用することで、その和周波発生をも観測することに成功した。以上の結果は、間接遷移型半導体であるSiCに対して、波長変換などのアクティブ機能も付与可能であることを示す結果であり、その学術的な重要性は高いと言える。当初の計画どおり、可視領域フォトニック結晶の設計・作製の最適化や測定方法の開発を行い、5501,450nmという可視光領域を含めた非常に広い波長帯域において、SiCフォトニック結晶共振器のドロップ動作を実証することに成功している。しかしながら、その短波長化にはまだ150nmほど余地が残されており、また多波長分合波デバイスのような応用に向けても、理論・実験の両面から研究開発を進める必要がある。上述のように、今回得られた可視領域フォトニック結晶をさらに発展させ、可視領域における超小型分合波デバイスの開発を行う。また、発光効率の高いコロイド量子ドット(CdSe/ZnS)やN-V centerと呼ばれる特異な欠陥準位などの可視光のみに発光ピークを有する発光体とSiCフォトニック結晶を融合し、電子・光子相互作用の物理の解明や新たなデバイス応用を目指して研究を行う。
パッチクランプ法による気道分泌細胞情報伝達の機構の解析

気道上皮細胞はその粘膜側と漿膜側間で、イオン輸送が行われており、とくにC1イオンの輸送は水分の移動を伴い、気道分泌に深く関与している。本研究の目的は、健常人あるいは気管支喘息患者における気道上皮細胞の分泌機構に関して、バッチクランプ法を用いて解析しようと試みたものである。気管支続を用いて、ヒト気管支粘膜切片を採取し、Growth factorsを含む培養液中の斜面培地上で培養し、この培養細胞のイオンチャネルをバッチクランプ法を用いて解析した。以前の我々の研究から、イヌ培養気道上皮細胞を用いて、その粘膜側におけるイオンチャネルの動態を解析したが、水分の移動は、non-selective channelを通して細胞内へ流入し、K channelを通して細胞外へ流出することが明らかとなった。一方、ヒト培養気道上皮細胞においては、C1チャネルが主体であり、気道分泌はそのC1チャネルが開閉することによりイオン輸送が行われ、二次的に水分が移動するものと考えられた。正常者から得られたヒト培養気道上皮細胞においては、その培養手技が難しく、他の細胞や組織からの影響が多く、細胞固体差がきわめて大きく、イオンチャネルの計測に一定した結果が得にくかった。また気道分泌液の多い気管支喘息患者においては、感染を合併していることが多く、そのチャネルの開確率は非常に測定しにくいものであった。チャネルの開確率は、細胞内Ca濃度が増加することにより増加することより、Ca依存症の可能性が示唆されたが、その他の細胞内情報伝達系については明らかにされなかった。以前の研究で、イヌ培養気道上皮細胞においては、細菌感染時には開確率が増加することがわかっているため、今後これらのヒト培養気道上皮細胞における研究の課題として、現在検討中である。
高機能熱電デバイス設計のためのトポロジー最適設計法の構築

本研究では,微視構造に着目することで,従来に無い材料特性を伴った高機能熱電デバイス設計のための最適設計法の構築を目的としている.本研究は,従来の最適設計法ではほとんど扱われてこなかったサブミクロン,ナノメートルオーダーと呼ばれるような微視構造設計に着目するものであり,微視構造内特有の熱伝導を考慮した最適設計法の構築が本研究課題の最も重要な部分になる.昨年度は主にボルツマン輸送方程式に基づく微視系熱伝導問題を対象とした設計感度の導出方法を構築した.その続きとして,今年度前半には,様々な目的を扱えるような,より一般的な設計感度の導出方法の構築を行い,数値例を通し,提案した手法の妥当性および有効性の検証を行った.その成果の一部について,中国の大連で開かれたACSMO2018にて口頭発表を行った.その後,最適設計法への拡張を行うために,微視系熱伝導を対象とした設計問題の中で最も単純な温度最小化を目的とした構造最適設計法の構築を行った.そして,数値例を通し,本手法の妥当性の検証を行った.本成果については,アメリカのニューヨークで開催された"the 13th WCCM"にて口頭発表を行った.以上,今年度の前半では本課題達成のための基礎となる構造最適設計法の構築を行った.そして,今年度の後半からは実際の熱電デバイスの高性能化を目的とした最適設計法の構築を行った.熱電デバイスの性能向上には,系内における高温部と低温部の温度差を大きくする必要がある.そのため,本研究ではレベルセット法を用いた微視系熱伝導における系内の温度差最小化を目的とした構造最適設計法の構築を行い,本成果を関西大学で開催された「2018年度日本機械学会年次大会」の招待講演にて発表を行った.以上が今年度の研究実績の概要である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,微視構造に着目することで,従来に無い材料特性を伴った高機能熱電デバイス設計のための最適設計法を構築する.本研究は,従来の最適設計法で扱われてこなかったサブミクロン,ナノメートルオーダーと呼ばれるような微視構造に着目するものであり,本研究課題を達成するためには,微視構造内特有の熱伝導を考慮した最適設計法の構築が必要不可欠となる.微視構造内における熱伝導の特徴として,巨視系熱伝導がフーリエ則に従う拡散的な熱伝導であるのに対し,微視系では熱が弾道的に伝導し,微視構造内の材料界面において温度が不連続となることが挙げられる.このような微視系熱伝導問題の数値解析手法にボルツマン輸送方程式に基づくものがあり,本研究にも本方程式に基づく最適設計法の構築を行っていく.本年度は主に,ボルツマン輸送方程式に基づく微視系熱伝導問題を対象とした設計感度解析手法の構築を行った.まず初めに,最も単純な温度最小化を目的とした最適化問題を対象とした感度解析手法の構築を行い,その後,実際の熱電デバイスの高性能化を達成するために,熱伝導率最小化も考慮可能な,より一般的な感度解析手法の構築を行い,数値例を通し,本提案手法が微視系熱伝導問題の最適設計法構築に有効であることを確認した.そして,現在,この感度解析手法をもとに,レベルセット法に基づく構造最適化法の構築に取り組んでいる.レベルセット法を用いることで,従来の密度法に基づく構造最適化では扱うことが難しかった,構造界面における影響を考慮しながら最適化を行うことができる.そのため,本手法は材料界面において温度が不連続となる微視系熱伝導問題を対象とした構造最適化に最も適した手法の一つである.本手法に基づく構造最適化法の構築を現在取り組んでおり,ベンチマークとなる温度最小化を目的とした構造最適化については数値例を通し妥当性の検証を行った.微視構造に着目した構造最適化法構築のためには,材料界面の不連続性を考慮した設計感度の導出が必要不可欠となる.これに対し本年度は,微視系熱伝導問題を対象とした設計感度解析手法の構築を行った.本提案手法により,微視構造内の熱設計において最も重要な界面での温度の不連続性を考慮し最適設計法を構築することが可能となった.そして,本提案手法およびレベルセット法に基づく微視系熱伝導問題を対象とした構造最適設計法の構築を現在行っている.本研究では,微視構造に着目することで,従来に無い材料特性を伴った高機能熱電デバイス設計のための最適設計法の構築を目的としている.本研究は,従来の最適設計法ではほとんど扱われてこなかったサブミクロン,ナノメートルオーダーと呼ばれるような微視構造設計に着目するものであり,微視構造内特有の熱伝導を考慮した最適設計法の構築が本研究課題の最も重要な部分になる.昨年度は主にボルツマン輸送方程式に基づく微視系熱伝導問題を対象とした設計感度の導出方法を構築した.その続きとして,今年度前半には,様々な目的を扱えるような,より一般的な設計感度の導出方法の構築を行い,数値例を通し,提案した手法の妥当性および有効性の検証を行った.その成果の一部について,中国の大連で開かれたACSMO2018にて口頭発表を行った.その後,最適設計法への拡張を行うために,微視系熱伝導を対象とした設計問題の中で最も単純な温度最小化を目的とした構造最適設計法の構築を行った.

そして,数値例を通し,本手法の妥当性の検証を行った.本成果については,アメリカのニューヨークで開催された"the 13th WCCM"にて口頭発表を行った.以上,今年度の前半では本課題達成のための基礎となる構造最適設計法の構築を行った.そして,今年度の後半からは実際の熱電デバイスの高性能化を目的とした最適設計法の構築を行った.熱電デバイスの性能向上には,系内における高温部と低温部の温度差を大きくする必要がある.そのため,本研究ではレベルセット法を用いた微視系熱伝導における系内の温度差最小化を目的とした構造最適設計法の構築を行い,本成果を関西大学で開催された「2018年度日本機械学会年次大会」の招待講演にて発表を行った.以上が今年度の研究実績の概要である.今年度は,微視構造における熱伝導問題を対象とした構造最適設計法の構築を行ってきたが,今後は,本研究課題を遂行するために,本提案手法を微視系電気伝導問題への設計問題,微視構造における熱・電気伝導のマルチフィジクス問題への拡張を行う予定である.これらの問題は全てボルツマン輸送方程式に基づいたものであり,今年度得られた知見をもとに拡張可能であると考えられる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。