hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ｘ線構造に基づくガレクチンと糖鎖プロセッシング酵素のヒト型分枝糖鎖認識機構の解明

部分を短くした安定型変異体も野生型と同様の生理活性を持つことから,2つの糖鎖結合ドメインは,リンカーの長さに関わらず,ドメイン間相互作用による安定な相対位置があると考えられる。2つのドメインを持つ安定型ガレクチン8・糖鎖複合体のX線結晶解析に成功し,2つのドメインの相対位置および糖鎖認識機構について解明した。また,安定型ガレクチン9についてもX線結晶解析を進めている。(2)病原性細菌糖鎖結合タンパク質・糖鎖複合体のX線結晶解析:ボツリヌス菌毒素複合体中には複数の糖鎖結合タンパク質がある。その1つ(HA70)について,シアリル化糖鎖複合体のX線結晶解析およびマイクロアレイ解析によりシアリル化糖鎖認識機構を明らかにした。また,ウェルシュ菌由来糖鎖プロセッシング酵素については,N-アセチルグルコサミニダーゼおよびガラクトシダーゼの結晶を得ることに成功しており,X線結晶解析に適した結晶化条件を探索中である。(3)ウェルシュ菌細胞壁分解酵素のX線結晶解析:ウェルシュ菌を研究する中で,ウェルシュ菌の細胞壁を特異的に分解するファージ由来の酵素(PSM)が発見された。PSM・単糖複合体のX線結晶解析に成功し,現在,PSMの立体構造と細胞壁認識機構およびペプチドグリカン加水分解機構との関係について,詳細な検討を行っている。先行していたガレクチンに関する研究では,すでに学会発表を行っており,論文投稿準備の段階にある。ウェルシュ菌糖鎖プロセッシング酵素に関する研究については,開始して1年あまりであるが,結晶を得ることに成功している。その他の研究成果も上がっており,総じて,「おおむね順調に進展している」と考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。「ガレクチン・糖鎖複合体のX線結晶解析」については,2つのドメインを持つ安定型ガレクチン8・糖鎖複合体のX線結晶解析により,シアリル化糖鎖認識機構を明らかにし,学術誌(FEBS J.)に報告することができた。本論文では,ガレクチン8のオリゴマー化の可能性にも言及しており,これを支持するデータとして,安定型ガレクチン8の好中球細胞接着活性測定結果も報告している。2つのドメインを持つ安定型ガレクチン9についてもX線結晶解析が進展しており,学会発表を予定している。「病原性細菌糖鎖結合タンパク質・糖鎖複合体のX線結晶解析」については,ボツリヌス菌毒素複合体中にある糖鎖結合タンパク質(HA70)・シアリル化糖鎖複合体のX線結晶解析,およびHA70のマイクロアレイ解析により,シアリル化糖鎖認識機構を明らかにし,学術誌(FEBS Letters)に報告することができた。ウェルシュ菌糖鎖プロセッシング酵素に関する研究については,X線結晶解析には至っていないが,いくつかの酵素については結晶を得ることに成功している。「ウェルシュ菌細胞壁分解酵素のX線結晶解析」については,比較的高分解能のX線データ(1オングストローム分解能)が得られており,PSMの立体構造と細胞壁認識機構およびペプチドグリカン加水分解機構解明に向けた進展が期待される。現在,学術誌への論文作成に着手している。総じて,「おおむね順調に進展している」と考えられる。
固体間の液架橋により生ずる振動系を利用した微小物体運動制御技術の確立

鉛直軸と水平軸の2軸が同期して数μm程度で振動するステージに微小物体を載せ,各軸の振動振幅と位相を変化させることで物体を任意の方向に任意の速度で移動させる運動機構を対象とした.この運動機構では,微小物体の運動が湿度の影響を強く受ける性質がある.これは大気中に含まれる水分が固体表面に微小な水滴として付着し,その液架橋の性質により生ずるものと判断している.しかし,その影響のメカニズムや影響量については十分には明らかにされていない.そこで本研究では,「液架橋の観察・測定」および「液架橋の力と振動駆動に必要な力との関係」について実験を通して評価した.液架橋の観察・測定としては,プリズム全反射特性を利用した液架橋の新たな観察手法を考案し,従来には計測できなかった接触面での液架橋の大きさを定量的に測定することを可能にした.また,振動駆動の最中における液架橋の挙動を観察できることから,液架橋が表面をずれながら運動する場合と,液架橋が切れて運動する場合とを明確に区別することができるようになり,それぞれの条件での運動の比較を行うことが可能になった.液架橋の力と振動駆動に必要な力との関係について,液架橋の観察を行いながら,液架橋がずれながら運動する場合,切れて運動する場合のそれぞれにおいて振動駆動に必要な振幅を測定することで,液架橋による吸着力を定量的に測定した.この結果,ずれながら運動する場合では,ほとんど液架橋の影響を受けず,切れる場合では,液架橋の面積にほぼ比例した吸着力が発生し,運動を妨げることが明らかになった.これらの結果から,液架橋がずれながら運動する経路を人為的に構成することで,液架橋の特性を利用した高精度な運動制御を実現できると考えられる.本研究の成果はこのような運動制御手法を実現する基礎技術といえる.鉛直軸と水平軸の2軸が同期して数μm程度で振動するステージに微小物体を載せ,各軸の振動振幅と位相を変化させることで物体を任意の方向に任意の速度で移動させる運動機構を対象とした.この運動機構では,微小物体の運動が湿度の影響を強く受ける性質がある.これは大気中に含まれる水分が固体表面に微小な水滴として付着し,その液架橋の性質により生ずるものと判断している.しかし,その影響のメカニズムや影響量については十分には明らかにされていない.そこで本研究では,「液架橋の観察・測定」および「液架橋の力と振動駆動に必要な力との関係」について実験を通して評価した.液架橋の観察・測定としては,プリズム全反射特性を利用した液架橋の新たな観察手法を考案し,従来には計測できなかった接触面での液架橋の大きさを定量的に測定することを可能にした.また,振動駆動の最中における液架橋の挙動を観察できることから,液架橋が表面をずれながら運動する場合と,液架橋が切れて運動する場合とを明確に区別することができるようになり,それぞれの条件での運動の比較を行うことが可能になった.液架橋の力と振動駆動に必要な力との関係について,液架橋の観察を行いながら,液架橋がずれながら運動する場合,切れて運動する場合のそれぞれにおいて振動駆動に必要な振幅を測定することで,液架橋による吸着力を定量的に測定した.この結果,ずれながら運動する場合では,ほとんど液架橋の影響を受けず,切れる場合では,液架橋の面積にほぼ比例した吸着力が発生し,運動を妨げることが明らかになった.これらの結果から,液架橋がずれながら運動する経路を人為的に構成することで,液架橋の特性を利用した高精度な運動制御を実現できると考えられる.本研究の成果はこのような運動制御手法を実現する基礎技術といえる.平らな面を持つ物体どうしを接触させると,巨視的には面接触であるように見えるが,微視的には接触している部分と,離れている部分とが存在する.2面の接触している部分付近に液架橋を構成させると,液架橋は2面をお互いに引き寄せる力を発生するので,接触している物体が液架橋力に対して適度の質量である場合には,バネ・マス系を構成することになる.このバネ・マス系の振動特性を利用することで微小な物体を運動制御する技術の確立を目的とする.この技術が確立されれば,自らがアクチュエータを搭載できない微小な物体を,外部からの振動で自由に運動制御できるようになる.本年度は,振動挙動の観察と周波数特性の測定を研究計画として掲げ,研究を実施した.まず,振動挙動の観察においては,2固体が相対運動で振動している状態において,液架橋がどのような挙動をしているのか,可視化するための実験方法および実験装置の開発を行った.可視化手法としては,複数の球状の表面から成る固体を座面とし,そこに接触させる固体をガラスプリズムにすることで,意図的に接触面を限定するようにしたうえで,接触面の大きさを,プリズムを通して観察する手法を考案した.この手法を実現する実験装置を開発し,振動中の液の挙動を高速度カメラによる映像として記録できるようになり,バネ・マス系の挙動を実測データからモデル化する準備を整えた.周波数特性の測定においては,直方体状のアルミ材をPZT素子で垂直方向と水平方法に同期して加振する装置を用い,アルミ材の上に樹脂で成形した固体を載せ,周波数に対する樹脂の移動方向の変化を観察することで,2固体間の相対運動の特性を評価した.まず液架橋の影響が少ない場合の実験を行い,樹脂の質量と,樹脂の撓みによって生ずるバネ特性とのバネ・マス系において共振により,周波数に応じて樹脂の移動方向が変化する挙動を確認した.

平らな面を持つ物体どうしを接触させると,巨視的には面接触であるように見えるが,微視的には接触している部分と,離れている部分とが存在する.2面の接触している部分付近に液架橋を構成させると,液架橋は2面をお互いに引き寄せる力を発生させ,物体間の相対運動に影響を及ぼす.ここで,平らなステージに微小物体を乗せ,ステージを振動させることによって微小物体を運動させる機構を対象とすると,運動物体が小さくなるほど液架橋の影響を大きく受ける.本研究は,この液架橋の影響を有効に利用して運動制御する技術の確立を目的としている.本年度は,微小振動による運動下において液架橋の真実接触面積とすべり摩擦との関係を定量化するとともに,振動駆動において液架橋を利用した運動制御が可能になる条件を導き出した.まず,初年度の研究において,微小な球面と直角プリズムとの接触状態をプリズム全反射光によって視覚的に捉える観察手法が開発されているので,この計測手法を利用して液架橋を含む接触面の真実接触面積を映像によって計測した.これと同時に,座面を振動させることにより直角プリズムを移動させる実験を行い,液架橋を含む接触面積とすべり摩擦との関係を測定した.この結果,直角プリズムの運動に伴って液架橋が接触面をずれて動く場合は,液架橋は運動にほとんど影響を及ぼさないのに対し,液架橋が切れて動く場合には,強い影響を及ぼすことが明らかになった.しかも,その影響は液架橋を含む接触面積が大きいほど強いことが分かった.この結果から,液架橋が特定の方向にずれながら運動するよう接触面の形状を工夫することで運動制御が可能であることが明らかになり,液架橋を利用した運動制御の方法として整理した.
食道癌の遺伝的ならびに環境的発生要因の日中比較研究

1.疫学的研究:中国河北省における食道癌の食生活上の危険因子を明らかにするために、食道癌高発地域住民404名、中発地域住民352名、低発地域住民400名および河北医学院第四病院の食道癌患者301名に対して食生活習慣に関する質問調査を行った。食道癌の高発地域住民の食習慣をみると、他の地域より食事の量は少なく、外食の頻度は少なく、熱い料理を食べるものが少なく、塩辛いもの、酸菜、古い穀類の摂取頻度は少なかった。また食道癌高発地域住民は他地域より栄養のバランスを考える者は少なかった。これらの食習慣は食道癌患者に類似していた。食道癌高発地域の住民は芋類や果物類の摂取量が少なく、同様の現象は食道癌患者にも見られた。これに伴い、これらの地域や癌患者はビタミンCやβカロチンの摂取量も低く、これらの要因が中国河北省の食道癌の一因と推察された。2.発癌物質の代謝酵素に関する研究:1)発癌物質であるベンツピレンの代謝に関与するグルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)とシトクロムP450(CYP)の食道癌患者41例の食道粘膜組織での発現を検討すると、すべての食道粘膜組織内にCYP1A2/1が、一部の食道粘膜組織内にCYP2B6とCYP3Aの発現が認められた。また食道粘膜にはGSTM1(41.5%)、GSTM3とGSTP(100%)、GSTA1/2(34.2%)が発現していた。これらの結果は食道粘膜上で発癌物質の活性化、解毒化が直接行われることを示している。2)CYP1A1およびGSTM1の遺伝子多型について食道癌患者で検討した。食道癌患者の癌部および非癌部でGSTM1のgenotypeとphenotypeの比較結果より癌化に伴いGSTμの欠落が起こる可能性は否定された。また食道癌患者89例および非癌患者61例のgenotypeの比較から食道癌患者でGSTM1(-)の頻度が高く、喫煙者食道癌ではさらに高頻度であることが判明した。さらにCYP1A1のVal/Valタイプの比率は癌患者で高く、喫煙者食道癌ではその傾向が強く認められた。以上より、GSTM1(-)タイプおよびCYP1A1のVal/Valタイプは喫煙者食道癌の危険因子である可能性が示唆された。3.食道癌におけるAllelotypeの研究:中国人48名、日本人45名の食道扁平上皮癌症例に対しSouthern法による常染色体でのLOHを検索し、その遺伝子変異の特徴を調べた。3p(35%)、3q(30%)、5q(36%)、9p(57%)、9q(60%)、10p(33%)、13q(43%),17p(62%)、17q(46%)、18q(38%)、19q(32%)、21q(37%)に高頻度のLOHを認め、食道扁平上皮癌の発生増悪における複数の癌抑制遺伝子の関与が示唆された。3p、9p、9q、10p、21qのLOHは新しい知見である。3p、9p、9qの領域には扁平上皮癌に共通する癌抑制遺伝子の存在する可能性がある。リンパ節転移が認められた症例では19qのLOHが有意に高く、女性症例では17qのLOHが有意に高かった。なお、LOHに民族差は認められなかった。4.臨床病理学的研究:信州大学第2外科で扱った胸部食道癌140例(信州群)と河北医学院第4病院胸部外科で扱った1164例(河北群)との間で外科臨床的比較検討を行った。臨床病理学的検討では、信州群で高齢者が多く、男性の頻度が高く、胸部下部食道癌の占める頻度が高かった。また、河北群では腫瘍の深達度が進行しているにもかかわらずリンパ節転移陽性例の頻度が低く、深達度別リンパ節転移陽性率は河北群で有意に低率であった。外科治療成績を比較すると、手術死亡率は河北群で低く、術後合併症の発生率は河北群で少なかった。深達度別累積生存率を比較するとすべての深達度で河北群の成績が良好であったが、stage別生存率では両群間に有意差はなかった。この術後成績の相違はリンパ節転移陽性例の頻度の相違により説明可能であると考えられた。以上より、両地域の食道癌にはリンパ節転移に関して大きな相違があり、これは両地域の食道癌の生物学的悪性度の相違に結び付くものと考えられた。

これに伴い、これらの地域や癌患者はビタミンCやβカロチンの摂取量も低く、これらの要因が中国河北省の食道癌の一因と推察された。2.発癌物質の代謝酵素に関する研究:1)発癌物質であるベンツピレンの代謝に関与するグルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)とシトクロムP450(CYP)の食道癌患者41例の食道粘膜組織での発現を検討すると、すべての食道粘膜組織内にCYP1A2/1が、一部の食道粘膜組織内にCYP2B6とCYP3Aの発現が認められた。また食道粘膜にはGSTM1(41.5%)、GSTM3とGSTP(100%)、GSTA1/2(34.2%)が発現していた。これらの結果は食道粘膜上で発癌物質の活性化、解毒化が直接行われることを示している。2)CYP1A1およびGSTM1の遺伝子多型について食道癌患者で検討した。食道癌患者の癌部および非癌部でGSTM1のgenotypeとphenotypeの比較結果より癌化に伴いGSTμの欠落が起こる可能性は否定された。また食道癌患者89例および非癌患者61例のgenotypeの比較から食道癌患者でGSTM1(-)の頻度が高く、喫煙者食道癌ではさらに高頻度であることが判明した。さらにCYP1A1のVal/Valタイプの比率は癌患者で高く、喫煙者食道癌ではその傾向が強く認められた。以上より、GSTM1(-)タイプおよびCYP1A1のVal/Valタイプは喫煙者食道癌の危険因子である可能性が示唆された。3.食道癌におけるAllelotypeの研究:中国人48名、日本人45名の食道扁平上皮癌症例に対しSouthern法による常染色体でのLOHを検索し、その遺伝子変異の特徴を調べた。3p(35%)、3q(30%)、5q(36%)、9p(57%)、9q(60%)、10p(33%)、13q(43%),17p(62%)、17q(46%)、18q(38%)、19q(32%)、21q(37%)に高頻度のLOHを認め、食道扁平上皮癌の発生増悪における複数の癌抑制遺伝子の関与が示唆された。3p、9p、9q、10p、21qのLOHは新しい知見である。3p、9p、9qの領域には扁平上皮癌に共通する癌抑制遺伝子の存在する可能性がある。リンパ節転移が認められた症例では19qのLOHが有意に高く、女性症例では17qのLOHが有意に高かった。なお、LOHに民族差は認められなかった。4.臨床病理学的研究:信州大学第2外科で扱った胸部食道癌140例(信州群)と河北医学院第4病院胸部外科で扱った1164例(河北群)との間で外科臨床的比較検討を行った。臨床病理学的検討では、信州群で高齢者が多く、男性の頻度が高く、胸部下部食道癌の占める頻度が高かった。また、河北群では腫瘍の深達度が進行しているにもかかわらずリンパ節転移陽性例の頻度が低く、深達度別リンパ節転移陽性率は河北群で有意に低率であった。外科治療成績を比較すると、手術死亡率は河北群で低く、術後合併症の発生率は河北群で少なかった。深達度別累積生存率を比較するとすべての深達度で河北群の成績が良好であったが、stage別生存率では両群間に有意差はなかった。この術後成績の相違はリンパ節転移陽性例の頻度の相違により説明可能であると考えられた。以上より、両地域の食道癌にはリンパ節転移に関して大きな相違があり、これは両地域の食道癌の生物学的悪性度の相違に結び付くものと考えられた。1.遺伝子分析平成4年度中に食道癌組織を中国側から50例、本邦から10例入手出来た。第一段階として両群について大腸癌、胃癌でしばしば欠失がみられるAPC遺伝子の検索を行った。抽出したDNAを鋳型としてPCAを用いてAPC遺伝子のexon11の領域を増幅した。
携帯情報機器を用いた農業労働時間の調査手法の開発

本研究では、新しい時間測定および記録の手段である携帯情報機器を使った場合における農業労働時間の調査手法の開発を目指した。研究課題としては、第1に、複数の農業経営を対象にして実際の農作業の現場で携帯情報機器を用いた時間調査を試験的に実施し、実用性・適応性を確認した。第2に、作業日誌による従来の方法での作業時間の把握を並行して行い、携帯情報機器による調査方法と比較検討した。試験に供した携帯情報機器のICレコーダー(携帯型のボイスレコーダー)は、手のひらサイズで衣服のポケットに入れて持ち運びやすく、また、録音操作時に自動的に録音の時刻をメモリに記録する仕様のため、作業名と作業場所等を音声入力するだけで作業の記録ができる。2戸の農家に対して、数日間、ICレコーダーを用いた作業の記録を依頼し、試験的な作業時間調査を実施した結果、ICレコーダーは、農作業のように屋外での作業であっても、作業中の時間の測定および関連情報の記録装置として十分な実用性をもっていたことがわかった。上記の2戸の農家に対しては、稲作の期間を通して作業日誌を記帳してもらったうえで、記憶に頼る作業日誌の時間記録と、現場で入力するICレコーダーの時間記録とを比較検討した。作業場所と作業名を録音する限りでは、入力時間そのものは数秒が多く、測定誤差は概ね30秒以内に収まるとみなされる。作業日誌と同様に第三者の計時でなく自己記帳の方式であっても、作業日誌では正確に分離し得ない移動時間などの作業要素の時間の分離・識別が可能であり、自己記帳では従来把握できなかった実作業率等を高い精度(2桁の有効数字)で正確に推定できる方法であることが実証された。ただし、作業中の入力(録音操作)のため遺漏が発生しやすく、一定の熟練がないと正確な記録ができない難点も明らかになり、この対策として特別にマニュアルを作成した。平成9年度は、当初計画では予備調査、ソフトウェア作成を行う予定であった。労働時間配分について留意しなければならない協業型の複数の営農集団を対象に、測定方式の設計の指針を得るために現地調査を実施した。営農集団において労働日誌を記録するに至った当初の理由は、賃金支払い金額の根拠を確定するたであるが、記帳記録は農作業の省力化のための基礎資料として利用されるようになっていた。また、特定の農家の出役者に仕事が集中しているかどうかを明らかにする目的もあった。このように、賃金支払い以外では農作業の合理化、公平化の目的も付加されていた。このことは、現地で導入にあたって、単純に開始から終了までの作業時間だけを測定すれば良いのではなく、無駄な作業ないし非効率な作業の特定ができるように、移動、待ち時間等の区分(時間分類)の設定が必要であること、さらに、作業者別時間管理ができるようになっていることが望ましいことを示している。また、組作業の場合、作業全体の時間の把握と、個々の作業者の時間の把握を平行して行う必要があるが、途中で計測を他の人にバトンタッチできるようにしておくことも考慮しなくてはならない。なお、営農集団へのヒアリングから、分単位の測定精度が保たれれば、ほ場別の投下労働時間の把握が可能となることも判明した。ソフトウェア作成では、市販の携帯情報端末に日本語環境の不備の問題があって今年度中には果たせていないが、次の平成10年度には試作して実際に作業現場で時間測定装置としてPDAを使ってみる予定である。本研究の目的は、従来にない測定手段である携帯情報機器を使った作業時間の調査手法を開発することにある。

平成10年度の当初計画では、(1)特定の作目を有する複数(できれば大量観察ができる戸数)の農家を対象にして携帯情報機器を用いた時間調査を試験的に実施すること、加えて、(2)作業日誌の記帳による従来方式の作業時間の把握を並行して行い、携帯情報機器を用いた作業時間調査方法と比較検討することの2点を課題としていた。前者の課題については稲作を営む2戸の農家に対して、一定期間、携帯情報機器の一種である携帯型のボイスレコーダー(ICレコーダー)を用いた作業の記帳を依頼し、試験的な作業時間調査を実施した。試験に供したICレコーダーは、手のひらサイズで衣服のポケットに入れて持ち運びやすく、また、録音操作時に自動的に録音の時刻をメモリに記録する仕様のため、作業名と作業場所等を音声入力するだけで作業時間の記録ができる。ICレコーダーを用いることで農作業のように屋外での作業であって、しかもトラクター等の農業機械の運転中であっても、作業中の作業時間の自己記帳が正確にして簡便なかたちで可能であることが実証できた。後者の課題については、3戸の農家に稲作の期間を通して作業日誌を記帳してもらい、さらに内2戸についてICレコーダーによる記帳を実施してもらい、作業日誌記帳では正確に分離し得ない移動時間などの作業要素の時間を記録できることが実証できた。ストップウォッチによる第三者の計時によらなくても、従来不正確にしか把握できなかった実作業率等をかなり推定できる方法であることが明らかになった。ただし、作業中の記帳(録音操作)のため遺漏が発生しやすく、作業日誌記帳に比べると一定の熟練がないと正確な記帳(記録)ができない難点も明らかになった。この対策としてICレコーダーによる時間記帳のための簡便なマニュアルを作成した。
吸着の影響を受けにくい酵素活性のON-OFF制御型グルコースセンサーの開発

導電性ポリピロールを用いてグルコース酸化酵素を白金電極表面に固定したグルコースセンサーでは、グルコース濃度測定範囲が0200mg/dlであった。この測定範囲は、糖尿病患者の血糖値の上限である500mg/dlに対して十分ではなかった。このため、基盤電極を白金電極からフェロセンを混合したカーボンペースト電極に代えたところ、グルコース濃度測定範囲が01100mg/dlとなり、高濃度まで応答することが確認された。電極に混合したフェロセンが、電極に電位を印加することにより酸化されてフェリシニウムイオンとなり、電極から酵素固定膜内に拡散する。このイオンが、グルコースを酸化して還元体となった酵素を再酸化する。このように、フェロセンが電子運搬体として働くことにより、酵素と電極間の導電体としてポリピロールのみを用いる場合よりも、酵素と電極間の電子移動がスムーズになったためと考えられる。基盤電極として、フェロセンを混合したカーボンペースト電極を用いることにより、糖尿病患者の血糖値を充分測定できることが示唆された。しかし、同一のセンサーを繰り返し使用した場合、測定回数の増加とともに、応答電流に低下がみられた。この原因としては、電極からイオンとなって酵素固定膜内に拡散したフェロセンが、膜内から溶液中に拡散してしまい、電極内のフェロセンの混合比が低下してしまうためであると考えられる。測定後の溶液をICP発光分析法にて分析を行ったところ、Feが検出された。このことから、フェロセンが溶出していることが確認された。今後、フェロセンを固定化する方法の確立が必要である。
リスクスコアに基づく経済的エンリッチメントデザインの構築

平成30年度は平成29年度に実施した割合をエンドポイントとした場合の感度・特異度を利用した予測治療効果に基づく試験デザインに続いて、生存時間をエンドポイントとした場合の試験デザインについて検討を進めた。諸事情が発生したため、予定通り研究を進めることが困難であったため、スケジュールを修正せざるを得なかった。生存時間をエンドポイントとしたとき既知の感度・特異度を持つバイオマーカーを利用した場合の予測治療効果推定の文脈から、データが順序性のある3層に層別され、中間層の治療効果が未知のとき、他の層の点推定値と信頼区間の情報のみから補完する方法を議論した。この手法は治療群、層に割り当てられたスコア、それらの交互作用から成るCox比例ハザードモデルに基づき簡便な式で予測効果を推定可能にするものである。数値シミュレーションの検討により、本手法はバイオマーカーのリスク分類能に強く影響を受ける可能性が示唆された。このことは裏を返せば分類能が弱いバイオマーカーの場合には頑健な手法と解釈することもできる。また、データが比例ハザード性を持つのかどうか、打ち切りの程度、各層に属する症例数の関係などの関係性について研究を継続している。さらに、他のアプローチとして生存時間が従う分布を仮定することで直接推定を行う方法と、重み付き平均から推定する方法も想定され、それぞれ必要な仮定と推定できるパラメータに差異がある。そのため各提案法間のアドバンテージとディスアドバンテージを整理し、何をしたいときにはどの方法で接近すべきか議論を深める必要がある。今年度は、まずそれらの点を明らかにし学会発表、論文発表に向けて研究を進める。本研究はバイオマーカーを利用しなかったときの治療効果と当該マーカーの感度・特異度の情報から予測治療効果を推定し、その予測効果を検出するために必要な症例数を算出するための試験デザインを提案することであった。本年度は生存時間エンドポイントに対するエンリッチメントデザインの症例数設計について議論する中で、特に予測治療効果推定の方法の議論を深めることが出来た。諸事情により研究期間延長をせざるを得なかったことと、本来は最終年度であったことを鑑みて現在までの進捗状況は「やや遅れている」と判断した。はじめに前年度に議論した内容について国内学会ならびに論文発表を進める。その後、生存時間エンドポイントを用いたときのエンリッチメントデザインについてまとめる。平行して、実臨床での応用について医師とのディスカッションも深める。ソフトウェアの開発まで見越して活動を行うが、仮に方法論開発で予期せぬ困難が生じた場合は、方法論の整備をまず行い課題解決へ努める。これまでの臨床試験は,選択基準・除外基準を満たした患者全員に一律,割り付けられた治療をして治療効果を評価してきたが,昨今のリスクスコア開発によって,イベントを起こしやすい症例は比較的高い感度・特異度で同定することが出来るようになってきた.患者をリスクスコアを用いて予め高リスク集団に絞る(エンリッチメントする)ことが出来れば,臨床試験の効率化,低コスト化が実現する.本研究では,従来(一律,全員治療)の方法で評価された試験結果から想定される群間差と,リスクスコアの感度・特異度の情報からエンリッチメントデザインを構築するシステムを開発することを目的とする.初年度は想定されるエンドポイントの中で比較的扱いやすい割合をエンドポイントとしたときの症例数設計方法の開発を行った。Treatment群とControl群の並行群間ランダム化比較試験を考え、エンドポイントは有効割合とし、治療効果を予測することが既知の感度・特異度で可能となるマーカーがある状況を想定し、さらにマーカーを考慮しない場合(all comer)でのTreatment群とControl群の治療効果がパイロット研究で分かっているとする。この設定のもとで、想定されるエンリッチメント後の予測治療効果の導出式を求め、その予想治療効果差を有意水準α、検出力1ーβで検出するための症例数設計式を導出した。この成果は国内の2つのシンポジウムおよびフォーラムにて発表し、生物統計学および機械学習の研究者からの示唆を受けることが出来た。割合に関する方法論開発は完了したものの、実際の臨床試験の場では生存時間に基づく議論も重要である。現在、ハザードに関する方法論開発が進展中であり、多少の進展はみられるものの、成果としての報告には至っていない。次年度は生存時間に関する方法を開発し、アプリケーションの開発へ進む計画である。本研究はリスクスコアの感度・特異度の情報,全患者に対して適用して得られた群間差の情報から,エンリッチメントデザイン実施に必要な症例数設計方法を開発することが目的である。研究の第1段階として、本研究に至るきっかけとなった問題と、エンドポイントを割合に設定したときの開発手法について、国内シンポジウム(室谷健太.基礎研究で発見された複数の予後予測マーカーのintegrated panel開発ー臨床医との共同研究からー統計学・機械学習若手シンポジウム「大規模複雑データに対する統計・機械学習のアプローチ」2017/9/15-17名古屋工業大学)および国内フォーラム(室谷健太.割合をエンドポイントとしたときのエンリッチメントデザインのための症例数設計第16回久留米大学バイオ統計学フォーラム2017/9/29アクロス福岡)にて発表し、国内研究者との意見交換を行った。研究の進展に関する重要な示唆を受けることが出来た。当初の計画では初年度に方法論開発を進めることになっており、割合に関しては完了し、現在その次の方法について研究を進めているため、概ね計画通り進んでいると判断した。

諸事情が発生したため、予定通り研究を進めることが困難であったため、スケジュールを修正せざるを得なかった。生存時間をエンドポイントとしたとき既知の感度・特異度を持つバイオマーカーを利用した場合の予測治療効果推定の文脈から、データが順序性のある3層に層別され、中間層の治療効果が未知のとき、他の層の点推定値と信頼区間の情報のみから補完する方法を議論した。この手法は治療群、層に割り当てられたスコア、それらの交互作用から成るCox比例ハザードモデルに基づき簡便な式で予測効果を推定可能にするものである。数値シミュレーションの検討により、本手法はバイオマーカーのリスク分類能に強く影響を受ける可能性が示唆された。このことは裏を返せば分類能が弱いバイオマーカーの場合には頑健な手法と解釈することもできる。また、データが比例ハザード性を持つのかどうか、打ち切りの程度、各層に属する症例数の関係などの関係性について研究を継続している。さらに、他のアプローチとして生存時間が従う分布を仮定することで直接推定を行う方法と、重み付き平均から推定する方法も想定され、それぞれ必要な仮定と推定できるパラメータに差異がある。そのため各提案法間のアドバンテージとディスアドバンテージを整理し、何をしたいときにはどの方法で接近すべきか議論を深める必要がある。今年度は、まずそれらの点を明らかにし学会発表、論文発表に向けて研究を進める。本研究はバイオマーカーを利用しなかったときの治療効果と当該マーカーの感度・特異度の情報から予測治療効果を推定し、その予測効果を検出するために必要な症例数を算出するための試験デザインを提案することであった。本年度は生存時間エンドポイントに対するエンリッチメントデザインの症例数設計について議論する中で、特に予測治療効果推定の方法の議論を深めることが出来た。諸事情により研究期間延長をせざるを得なかったことと、本来は最終年度であったことを鑑みて現在までの進捗状況は「やや遅れている」と判断した。次年度は、はじめに生存時間に関する方法論をまとめ、国内外の学会発表と論文発表を中心に行う。その過程で複数のシチュエーションにおける数値シミュレーションを実施し、本開発手法が有効な場面とあまり効果を示さない状況を明らかにし、実臨床ですぐに役立つ情報を探索する。方法論開発と並行して計算プログラムを誰もが使いやすい形でオープンにするための方法についても考える。具体的には、実際にアカデミアで臨床研究を計画・実施している臨床医とのディスカッションを通じて現場が求める情報が網羅されるよう努める。ただし、方法論開発を第1に進めることとし、おおよその目途がついたタイミングで臨床医の施設訪問を行い、具体的なアウトプットイメージ共有を進めていくこととする。仮に、方法論開発における数理的な側面で困難が生じた場合は、数理の専門家との意見交流のために施設訪問を行い、具体的な問題点の共有をし、ディスカッションを行い問題解決に努める。
高比重リポ蛋白（HDL）機能を制御する脂質クオリティ

本研究では、様々な炎症反応・生体防御に重要な役割を担うマクロファージとHDLとの相互作用に注目した研究を行ってきた。マクロファージと、健常人HDLまたは動脈硬化症例HDLをインキュベーションさせた後、マクロファージから産生される脂質代謝物を解析した。包括的脂質代謝物解析によって、マクロファージから産生される強力な炎症性脂質LTB4は、健常人HDLを添加したときのみ低下することが明らかとなった。次にHDL-マクロファージ相互作用を観察すると、健常人HDLはマクロファージにクラスリン依存性エンドサイトーシスによって能動的に取り込まれ、その後活性化マクロファージで増加している5-LOを分解、また炎症収束に関わる12/15-LOを活性化することで、抗炎症・炎症収束作用を持つマクロファージを誘導することが明らかとなった。一方で、動脈硬化症例においては、エクソソームを由来とするLTB4産生酵素群がHDL上に存在し、HDL自身がde novoにLTB4を産生していることを見出した。この結果、マクロファージのエンドサイトーシスが阻害され、動脈硬化症例HDLはマクロファージに取り込まれなくなり、健常人HDLに見られる抗炎症・炎症収束作用が発揮できなくなることを明らかとした。29年度が最終年度であるため、記入しない。#臨床検体バンクからの健常群HDLならびに冠動脈疾患群HDLの精製:神戸大学循環器内科臨床検体バンクより健常群血漿ならびに冠動脈疾患群血漿を取得し、超遠心法によってHDLを分取精製した。分取精製されたHDLの純度は、電気泳動後クマシー染色することによって確認した。#HDL由来脂質低分子代謝物(脂質メディエーター)の解析:重水素ラベル化脂肪酸を基質とし、分取精製されたHDLとincubationさせ、産生される重水素ラベル化脂質メディエーターをLC/MS/MS解析で定量することにより、HDL粒子の脂質代謝に対する酵素活性を評価した。具体的には1uMの重水素ラベル化アラキドン酸・エイコサペンタエン酸(EPA)・ドコサヘキサエン酸(DHA)を基質とし、HDL10ug(総蛋白量)と30分間incubationさせた。本実験により、HDL粒子は重水素ラベル化プロスタグランジン・ロイコトリエン・レゾルビン群を産生する酵素活性を持っていることが明らかとなった。さらに健常群ヒトHDLと比較して、冠動脈疾患群HDLではロイコトリエン(LTB4)生成量が高まっていることを見出した。HDL粒子に含有される蛋白質を評価すると、冠動脈疾患群HDLには5-lipoxygenase, LTA4-hydrolaseが含有されており、LTB4産生に必要な機構が備わっていると考えた。#HDL-細胞間相互作用の解明:マクロファージは、生体内において「掃除役」として働き、その機能や分化様式が生体における炎症収束に重要な役割を担っている。そこで本研究では、マクロファージを、健常群HDLならびに冠動脈疾患群HDL存在下で培養し、マクロファージから産生される脂質メディエーター・マクロファージ中の蛋白質発現・マクロファージの貪食能等に着目した機能評価を進めており、HDLの違いによるマクロファージ機能の差異を見出した。当初の研究計画では、平成28年度計画として「機能不全HDLに特徴的な脂質クオリティを明らかにする」という目標のもと、(1)臨床検体バンクからの機能不全HDLの精製(2)HDL構成脂質の解析(3)HDL由来脂質低分子代謝物(脂質メディエーター)の解析を計画した。また、平成29年度計画として「再構成HDLを用いて、HDL機能の分子機序を解明する」という目標のもと、(4)人工再構成HDLの作製(5)膜脂質クオリティとコレステロール逆転送機能との関連を検証する(6)HDL-細胞間相互作用の解明を計画した。現在の進捗状況では、計画(1)(3)はほぼ完了した。計画(2)に関しては、神戸大学のみでは脂肪酸解析・脂質メディエーター解析しか分析系が動いていない。このため、HDLリン脂質の包括的解析を領域内共同研究者に依頼し、解析を進める予定であり、当初計画よりやや遅れている部分である。一方、現在、平成29年度計画の(6)について、先行してデータ取得が進んでおり、この部分では、当初計画以上に研究が推進している。総合的に判断すると、進捗状況は概ね順調に進行しているものと判断できる。

この結果、マクロファージのエンドサイトーシスが阻害され、動脈硬化症例HDLはマクロファージに取り込まれなくなり、健常人HDLに見られる抗炎症・炎症収束作用が発揮できなくなることを明らかとした。#HDL構成脂質の解析:構成脂質としてのリン脂質・中性脂肪・コレステロールそれぞれの組成の多様性を機器分析により解析する。LC-MS/MSによる解析は、総括班との共同研究・技術指導の元に実施する。また構成脂肪酸の鎖長・不飽和度のみならず、位置異性体ならびに幾何異性体も脂質多様性においては重要な因子であることから、固相抽出によって分子種ごとに分取した後、GC/MSによる分析も実施する。神戸大学質量分析総合センターでは、高い分離能を示す脂肪酸分析用カラムを用いた脂肪酸解析が運用されている。GC/MSを用いた位置異性体・幾何異性体情報も含む脂肪酸分析は、LC-MS/MSによって得られる情報と相補的であり、より包括的な脂質クオリティ評価に有用である。#人工再構成HDLの作製:HDL構造蛋白(アポ蛋白)であるApo-AI蛋白と、任意の濃度・組成のリン脂質、コレステロールを組み合わせて再構成HDLが作製できる。リン脂質中に含まれるω6, ω3多価不飽和脂肪酸組成比、cis/trans脂肪酸組成比(オレイン酸/エライジン酸等)、リン脂質/コレステロール組成比を段階的に調整した再構成HDLを準備する。#膜脂質クオリティとコレステロール逆転送機能との関連を検証する:これらの再構成HDLを用い、さまざまな膜の脂質多様性を実験的に再現することによって、膜脂質クオリティがHDL機能にどのように関わっているか解明する。コレステロール逆転送機能評価に関しては篠原らがシスメックス株式会社と共同開発した系を用いて評価する。#HDL-細胞間相互作用の解明:マクロファージを、健常群HDLならびに冠動脈疾患群HDL存在下で培養すると、HDLの違いによるマクロファージ機能の差異を見出した。その機序の解明を今後進める方針である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
特定外来種ツマアカスズメバチの食性と繁殖性を利用した防除の検証試験

ツマアカスズメバチの繁殖行動の観察調査により、在来スズメバチの女王バチと本種の雄バチとの種間交尾の可能性が示唆されたため、分子生態学的解析手法により分析を行った。ツマアカスズメバチから開発してあるマイクロサテライトDNAマーカーを利用して、巣の個体から女王バチの交尾頻度(回数)、必要精子数、近交係数、働き蜂による雄生産の有無等の解析し、不妊化雄放飼による防除に必要な雄数の推定に利用したところ、対馬市では在来スズメバチのオオスズメバチ、キイロスズメバチ、ヒメスズメバチ、コガタスズメバチの4種の女王バチのうち、キイロスズメバチの女王バチとツマアカスズメバチの雄バチとの種間交雑が確認された。スズメバチにおける種間交雑は、はじめての発見である。対馬ではキイロスズメバチの減少が確認されていることから、帰化した外来種により繁殖干渉が起こり、在来種の減少している可能性が初めて確認された。新たに大分市で侵入が確認されたツマアカスズメバチの起源についてミトコンドリアDNAの全長解析から推定したところ、中国が起源であること、これまで日本に侵入していた系統と同じ遺伝子型であることを明らかにすることができた。本種特異的な駆除試験では、設置場所は落葉広葉樹の樹冠部20m以上で駆除数が最大化していた。捕殺器の誘引用餌には、これまで花や果実で採餌行動を観察することができた植物種の芳香成分を入れた発酵糖液が最も高い誘引効果があることがわかった。食性解析は、巣内にいた幼虫の胃内容物からDNAを単離し、DNAバーコーディング法により被食生物種を特定したところ、樹冠部に生息する昆虫種が多く、ミツバチや希少種の補食量は少ないことが明らかになった。また不妊化処理条件をキイロスズメバチ雄バチで特定することができた。前年度から引き続き現地での防除効果の検証を進めながら、捕殺器の形状の改良、設置場所、設置高度、誘引用の餌飼料および忌避用の匂い成分等について各種条件を変えた比較試験を行い、ツマアカスズメバチの女王バチ特異的かつ捕殺数について前年度よりも良い条件を見つけることができた。また、交尾頻度、交尾場所、交尾条件の特定を進め、室内試験による不妊化雄放飼に必要な雄数や効果の予測を行い、不妊化処理の条件についても前年度から同様に継続したことで不妊に必要な処理条件を確認することができた。さらに対馬島で在来スズメバチのうちキイロスズメバチが顕著に減少しているが、ツマアカスズメバチの雄バチとキイロスズメバチの女王バチとの間で繁殖干渉が起きていることが減少要因の1つであることを明らかにすることができた。現地での防除効果の推定には、前年度と同じように個体群密度データに加えて、飼養されているニホンミツバチの働きバチを捕食にくるツマアカスズメバチの働きバチ数、開花植物への飛来個体数、巣の駆除依頼件数、誘引捕殺器により捕獲されたツマアカスズメバチの女王バチ個体数と、過去の分布域・密度等のデータと比較したところ、より多くの捕獲数および個体数の減少を確認することができた。対馬島内における帰化状況については、継続して記録を取ることも計画通りにできている。最終年度については、前年度までに見つけた最適条件による女王の捕殺効果について全島内に捕殺器を設置して検証を行う準備も順調に進められていることから、概ね順調に進展している。対馬島での誘引および防除効果の検証を進めながら、捕殺器の形状の改良、設置場所、設置高度、誘引用の餌飼料および忌避用の匂い成分等について各種条件を変えた比較試験を行い、本種特異的かつ捕殺数の多い最適条件を見つけ完成を目指す。ツマアカスズメバチの交尾頻度、交尾場所、交尾条件の特定については、開発したマイクロサテライトDNAマーカーと観察法により解析を進める。対馬では在来スズメバチのうちキイロスズメバチの女王バチとツマアカスズメバチの雄バチ繁殖干渉が確認されたため、在来種のオオスズメバチ、キイロスズメバチ、ヒメスズメバチ、コガタスズメバチで繁殖干渉の継続調査および女王バチの交尾頻度、交尾場所、交尾条件の特定を試みながら、種間比較を行い繁殖干渉の回避方法について考察する。さらに在来スズメバチを使用した室内試験による不妊化雄放飼に必要な雄バチ数や効果の予測も行う。不妊化処理の条件についても前年度から同様に在来スズメバチのキイロスズメバチを使用して継続する。現地での防除効果の推定には、密度データに加えて、飼養されているニホンミツバチを捕食にくるツマアカスズメバチおよび在来スズメバチの働き蜂数、開花植物への飛来個体数、巣の駆除依頼件数、誘引捕殺器により捕獲された女王個体数と、過去の分布域・密度等のデータと比較し、選択的ツマアカスズメバチの防除効果について検証する。対馬島、壱岐島および九州各地に侵入したツマアカスズメバチ個体群の侵入元の可能性の高い韓国・台湾・中国の個体については、ミトコンドリアDNAの遺伝子型解析を行い、日本への侵入起源の推定を行う。北九州市、大分市、日南市、壱岐市ではその後の帰化状況についても継続して現地での分布調査を行う。本種特異的な捕殺器の効果を検証した。設置場所は、落葉広葉樹の樹冠部に生息する昆虫を捕食していることが明らかになっているので、地上から30mまでの高さの木に5mごとに誘引捕殺器を設置し、高さによる効果の相違を検証した。

また、捕殺器の誘引用餌には、これまで花や果実で採餌行動を観察することができた植物種の芳香成分を入れた糖液を利用し、誘引効果の高い芳香成分の特定を試みた。9月11月までの繁殖個体の羽化および交尾時期には、捕殺器試験とともに、交尾場所の特定のためミツバチ用交尾行動観察用装置を使用して特定を試みた。その結果、雄バチは樹冠上部で比較的多く捕獲することができたため、交尾場所は樹冠である可能性が高いことが明らかになった。特定を行うことができたため、将来不妊化雄バチと効率的に女王バチと交配させるための知見を得ることができた。また、本種からマイクロサテライトDNAマーカーの開発に成功した。駆除により捕獲された巣の個体から女王の交尾頻度、必要精子数、近交係数、働きバチによる雄バチ生産の有無等の解析を行い、不妊化雄バチ放飼による防除に必要な雄バチ数の推定に利用することができるようにした。食性解析は、巣内にいた幼虫の胃内容物からDNAを単離し、DNAバーコーディング法により被食生物種の同定に成功した。捕殺器の効果の推定には、飼養されているニホンミツバチを捕食にくる働きバチ数、開花植物への飛来個体の観察、巣の駆除依頼件数、誘引捕殺器により捕獲された女王バチの個体数と、これまで測定していた過去の分布域・密度等のデータと比較して、捕殺器の効果を検証したところ、市販品と比較して有意に捕獲できることが明らかになった。対馬での帰化状況について継続して記録を取ることができた。さらに壱岐島で侵入個体の捕獲し、遺伝子解析をしたところ対馬・韓国・北九州と同じ遺伝子型であった。捕獲器の高さを変えた捕獲効率に関する試験については、本種の生態的特徴である樹冠上部での活動性が高いことを利用することで、上部で効果的に捕獲できることを確認することができた。さらに交尾に関しても同じように樹冠上部で行われていることを明らかにすることができたため、本種の駆除に利用する情報を得ることができた。ミトコンドリアDNAの全長解析に成功し、本種の起源推定に関しては、中国の個体が韓国経由で対馬に侵入したことを証明することができた。さらに次世代シーケンス解析データによるマイクロサテライトDNAのマーカー開発にも成功し、本種の交尾頻度や繁殖生態について分析が可能な状態にすることができた。幼虫の胃内容物のDNAバーコーディング法により、被食生物種の同定に成功し、本種が好む餌を明らかにすることができたため、効果的な誘因物質の作成に利用する知見を得た。以上の結果から当初の計画通りにおおむね実験およびデータの収集に成功していると判定した。また、調査中に壱岐島に侵入した個体を確認し、韓国・対馬島・北九州市と同じ遺伝子型であることまで特定できたことは計画よりも大きく進展した結果の一つである。ただし、大型台風の影響により一部調査期間が延期となったが、これは次年度に行うことで解決可能であるため問題ではない。論文等の成果報告についてもおおむね計画通りに作成が進んでいる。ツマアカスズメバチの繁殖行動の観察調査により、在来スズメバチの女王バチと本種の雄バチとの種間交尾の可能性が示唆されたため、分子生態学的解析手法により分析を行った。
回転対称構造解析用局所一次元FDTD法の開発とマイクロ波素子設計への応用

回転対称構造を効率よく解くための局所的一次元法に基づく差分時間領域(BOR-LOD-FDTD)法を開発した。回転方向の高次モードさえも扱える、より一般的な定式化を行った。結果として、空洞共振器の高次モード解析において、従来の陽的な法に比べ計算時間を28%にまで短縮できた。加えて、LOD-FDTD法を3次元(3-D)問題が扱えるように拡張した。さらに、周波数依存型の3-D LOD-FDTD法の開発も行った。回転対称構造を扱うためのBody of Revolution(BOR)FDTD法に局所的一次元(LOD)法を導入し、効率良い時間領域計算手法を開発した。従来の交互方向陰解(ADI)法に基づく手法に比べ、差分式の右辺の計算数の著しい低減と、それにともなう計算時間の短縮を示した。具体的には、ADI法に比べ30%、古典的な陽解法に比べ70%の計算時間削減を果たした。研究成果をIEEE Microwave and Wireless Components Letters(2009年2月)に発表した。この論文では、円筒空洞共振器の回転方向に界の変化のない最低次モードを扱っていた。そこで、回転方向に界の正弦的変化のある高次(ハイブリッド)モードの解析を詳細に行った。高次モードの解析においても、計算精度を維持しつつ同様に計算時間を短縮できることが分かった。結果は、電子情報通信学会総合大会で発表した。次年度で3次元円筒座標系LOD-FDTDを開発するため、初年度ではワークステーションの立ち上げも行い、研究環境を整備した。3次元円筒座標系を扱う際に問題になるのは、周期境界条件を組み込む必要のある点である。従来の直交座標系LOD-FDTD法に周期境界条件を組み込めば、周期構造を効率良く取り扱うことが出来る。そこで、円筒座標系での定式化に先立ち、周期境界条件を組み込んだ直交座標系LOD-FDTD法を開発した。研究成果を、シンガポールで開かれたAsia-Pacific Microwave Conferenceで発表し、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters(2009年8月)で公表した。LOD-BOR-FDTD法が完成したので、3次元円筒座標系LOD-FDTD法の構築に取り掛かった。同時にワークステーションの立ち上げを行った。しかしながら、3次元円筒座標系において中心軸の取り扱いが極めて困難であり、中心軸上の界の破綻が避けられなかった。そこで、まず3次元直交座標系(3-D)LOD-FDTDの開発に取り掛かった。3-D LOD-FDTDでは空間刻み幅を大きく選べる場合、従来の手法に比べて効率の良い計算を行うのが困難であった。これは数値分散誤差の増加が原因であった。そこで、分散制御パラメーラを導入することで、中心波長付近での分散誤差を大幅に低減できることを明らかにした。さらに、金属媒質を含むデバイスを解析できるように、3-D LOD-FDTD法を周波数依存の手法に拡張した。ワークステーションの利用が大きなプラズモニックデバイスの解析に役立った。結果として、極めて効率よく3次元デバイスの解析が行えるようになった。以上、3-D LOD-FDTD法の2つの成果をまとめ、学術論文に投稿した。3次元円筒座標LOD-FDTD法の開発が残った。引き続き検討を行っていく。