hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東インドの農村貧困削減にむけて:農家家計データ分析と環境保全型稲作実験の試み

経済成長の著しいインドにおいて、成長の恩恵から見放されているかにみえる農村地域における貧困削減の実効を挙げるため、既存の家計調査データに基づく農家行動の叙述・分析を行うとともに、西ベンガル州の15カ所の村内の農民の圃場において「SRI」と呼ばれる稲作技術改良の実験的導入を試みた。その結果、SRI農法により収量を少なくとも3割程度は向上させる可能性が確認されたものの、今後SRI農法を西ベンガル地域で普及させる際に克服する必要のある課題がいくつかあることも同時に確認された。近年のインドでは、国民所得の著しい成長が見られる一方で、経済成長の恩恵をうける機会から見放されているかにみえる農村地域も存在する。その典型例が、東インドの「部族ベルト」ともいわれる天水稲作地域である。その厳しい自然・社会現状を把握すると共に、それらの悪条件を少しでも克服しつつ貧困削減の実効を挙げるために必要な条件を探り、より効果的な政策立案に資することを目標としている。より具体的には、1998年と2006年の家計調査データに基づくパネルデータを用いて(特に新品種導入の意思決定と非農業収入拡大の行動を中心に)貧困農家の行動を分析すると共に、インド統計研究所の協力により環境保全型の稲作技術改良の実験的導入の効果測定を目的とする。今年度は、まず既に収集済みの1996-2006年の家計パネルデータの分析を開始した。その結果、土地売買の市場が存在し、比較的活発であること、この10年の間に稲の反収が2割から3割程度増加したこと、このサンプル地域において稲の高収量品種(HYV)が急速に進んだことなどが見出された。また、本研究で新たに実施するよていである「環境保全型稲作技術導入」の実験の準備のため、12月にはインドを訪問し、まずインド統計研究所において共同研究者のP.Banik氏と詳細な打ち合わせを行った。その結果、実験的に導入する技術の候補として、堆肥の自家製造しそれを稲作に利用すること、牛の尿を農薬の代替品として利用するという、インドの他の地域での土着の技術を、東インドに導入すること、小規模な池を作ることによって、非灌漑稲作地域における乾季の稲作の水供給の安定を図ること、などが特定された。また、試験的に導入するべき地域についても、西ベンガル州の農村を数箇所訪問し、候補村を特定した。ただし、その候補村においては、今年は例外的な降雨と上流地域でのダムの放流による洪水被害のため、多くの農家で稲の収穫ができなかったことが判明したので、当初予定していた新技術導入前の稲の収量その他の予備的家計調査の実施が不可能であったため、これら追加的家計調査は1年後に実施した。また、東インドとの比較という観点から、インド中央部に位置するハイデラバードに数日間滞在し、周辺の農村を訪問した。今年度は、引き続き収集済みの1996-2006年の家計パネルデータの分析を継続した。さらに、本研究で新たに実施する予定である「環境保全型稲作技術導入」の実験の準備のため、12月にはインドを訪問し、まずインド統計研究所において共同研究者のP.Banik氏と打ち合わせを行った。実験的に導入する技術の候補について詳細に検討し、その結果System of Rice Intensificatlon(SRI)と呼ばれる稲作農法を実験的に導入することを決定した。具体的な介入の内容や、そのタイミング、介入前の家計調査についての打ち合わせ、調査対象の村の選定、調査対象家計のサンプル数やその選定方法、などについて詳細に検討した。新技術の導入に当たっては、その知識が村内で以下に伝搬するかを検証するため、村を単位として「介入村」と「対照群の村」をランダムに選定すること、実際の介入活動に当たっては、地元のNGOの協力を得ること、介入の前後に家計調査を行うこと、などを決定した。また、試験的に導入する対象地域である西ベンガル州の農村を数箇所訪問し、家計調査の質問票の決定、家計調査実施の手順などについて打ち合わせなどを行った。年度当初の計画通り、SRI(System of Rice Intensification)と呼ばれる稲作新技術(マダガスカルにおいて1980年代に開発された稲作技術で、田植えの際の稲の数を少なめにしかつ植える苗の間隔を大きめにとること、水田を常に潅水状態に保たずに、適宜水をぬくこと、などにより、収量を大幅に増加させる可能性が報告されている。)による稲作実験圃場を設定した農家・圃場を訪問し、戸別訪問による農家家計調査を行った。調査対象家計は、SRI農法導入実験の実験圃場の設営以前の時点で実施したベースライン家計調査の対象として各村からランダムに抽出された家計を再訪問することにより実施した。

具体的な調査項目としては、家族構成と家計構成員に関する個人属性(年生、性別、教育水準、職業等)、保有資産、保有農地とその属性、稲作に関する詳細な情報(肥料、薬品等各種投入物の使用量、各種作業種別-田植え、施肥、除草、収穫等--の労働力投入量、賃金率、収穫量)、周辺農家との間での耕作技術やその他農業に関する情報交換の実態、SRI実験圃場に関する知識や、現時点でのSRI農法に関する評価、将来的にSRI農法を採用する意向の有無、将来的にSRI農法を採用する際に必要な条件、等の項目を含む。調査の実施に際しては、地元西ベンガル州デブラ県に本拠を置<NGO、Chaplin Club(代表者:Rabindra Nath Pandit氏)に委託し、インド側の共同研究者である、インド統計研究所研究員Pabitra Banik氏が適宜調査の執行をモニターする形で実施した。今年度は、引き続き収集済みの1996-2006年の家計パネルデータの分析を継続するとともに、インド統計研究所(ISI)の共同研究者との間で、共同論文の打ち合わせを行った。さらに、SRI(System of Rice Intensification)と呼ばれる稲作新技術(マダガスカルにおいて1980年代に開発された稲作技術で、田植えの際の稲の数を少なめにしかつ植える苗の間隔を大きめにとること、水田を常に潅水状態に保たずに、適宜水をぬくこと、などにより、収量を大幅に増加させる可能性が報告されている)による稲作実験圃場を15箇村において(昨年度に引き続き)設定し、それら実験対象村におけるSRI農法による増収効果の評価を行った。乾季作の時期にあわせるため、不破が12月にインド統計研究所(ISI)及び調査対象地を訪問し、介入実施後のフォローアップ家計調査の打ち合わせ等を行った。不破の帰国後は、ISI側カウンターパートにより、実験農場における稲作についてのデータ収集が引き続き行われた。昨年度のSRI圃場においては、天候不順による影響や田植え時期の遅れ等のために、一部の村においては十分な増収効果が得られなかったが、今年度は、ほとんどの村において、ほぼ当初の予想通りのSRI農法による増収効果が確認された。また、実験圃場を設定した15カ村において、それぞれの村からランダムに抽出された20世帯の農家に対して、SRI農法に関する評価や意識調査を行った。
小児隠れ肥満による心血管系及び代謝系への影響

ボディマス指数で判定される肥満は小児においても心血管系及び代謝系障害の危険因子とされている.ボディマス指数が正常であるが,体脂肪率が高い状態を「隠れ肥満」といい成人では肥満と同様にメタボリック症候群に関連するするとされるが,小児における知見はない.本研究では, 1)体脂肪率が高いほど小児におけるメタボリック症候群の頻度が増加する, 2)小児「隠れ肥満」例は正常体格例と比較して心血管系及び代謝系障害の指標に異常を認める,という2つの仮説を検証する.本研究により「隠れ肥満」が心血管系及び代謝系障害に関連することが判明すれば,検診体制の変更,「隠れ肥満」例の健康に関する認識変更の啓発,更には食事・運動・薬物療法の発展が期待される.平成30年度は,当院小児科を受診,あるいは当院小児科へ検査目的で入院した症例を対象とし,総合的身体測定(ボディマス指数,腹囲,臀囲,除脂肪体重,体脂肪率)・生理学的検査・血液性化学検査(総コレステロール,中性脂肪,高密度リポ蛋白コレステロール,低密度リポ蛋白コレステロール,アポリポ蛋白A1,アポリポ蛋白B,インスリン産生能,インスリン抵抗性,レプチン,高感度C反応性蛋白)・断層超音波検査(左心室拡張末期容積係数,左心室心筋重量係数,動脈コンプライアンス, Tei index,頸動脈内膜中膜複合体厚)を前年度に引き続き施行した.初年度と次年度に対象となった例は約400例であり,全研究期間中の目標が1,000例であることから,更に多くの例を集積する必要がある前々年度及び前年度と同様に検査を継続し,データ量を増加する.当院と連携関係にある県内の医療機関を受診中の症例を追加対象とする.データ収集に際しては,研究者が各医療施設へ赴き施行する.また,医療県内の小学校,中学校,高等学校でのボランティアの募集を行う.ボディマス指数で判定される肥満は,小児においても心血管系及び代謝系障害の危険因子とされている.ボディマス指数が正常であるが,体脂肪率が高い状態を「隠れ肥満」といい,成人では肥満と同様に、メタボリック症候群と関連するとされるが,小児おける知見はない.本研究では, 1)体脂肪率が高いほど小児におけるメタボリック症候群の頻度が増加する, 2)小児「隠れ肥満」例は正常体格例と比較して心血管系及び代謝系障害の指標に異常を認める,という2つの仮説を検証する.本研究により「隠れ肥満」が心血管系及び代謝系障害に関連することが判明すれば,検診体制の変更,「隠れ肥満」例の健康面に関する認識の啓発,更には食事・運動・薬物療法への発展が期待される.平成29度は研究対象となる症例の問診・総合的身体測定(ボディマス指数,腹囲,臀囲,除脂肪体重,体脂肪率)・生理学的検査・血液生化学検査(総コレステロール,中性脂肪,高密度リポ蛋白コレステロール,低密度リポ蛋白コレステロール,アポリポ蛋白質A1,アポリポ蛋白質B,インスリン産生能,インスリン抵抗性,レプチン,高感度C反応性蛋白)・断層超音波検査(左心室拡張末期容積,左心室心筋重量, 1回心拍出量,動脈コンプライアンス, Tei index,頸動脈内膜中膜複合体厚)を施行した.秋田大学医学部附属病院小児科を受診あるいは検査目的で入院した症例が対象となる.初年度に対象となった例は200例であり,全研究期間中の目標が1,000例であることより,更に多くの例を集積する必要があるボディマス指数で判定される肥満は小児においても心血管系及び代謝系障害の危険因子とされている.ボディマス指数が正常であるが,体脂肪率が高い状態を「隠れ肥満」といい成人では肥満と同様にメタボリック症候群に関連するするとされるが,小児における知見はない.本研究では, 1)体脂肪率が高いほど小児におけるメタボリック症候群の頻度が増加する, 2)小児「隠れ肥満」例は正常体格例と比較して心血管系及び代謝系障害の指標に異常を認める,という2つの仮説を検証する.本研究により「隠れ肥満」が心血管系及び代謝系障害に関連することが判明すれば,検診体制の変更,「隠れ肥満」例の健康に関する認識変更の啓発,更には食事・運動・薬物療法の発展が期待される.平成30年度は,当院小児科を受診,あるいは当院小児科へ検査目的で入院した症例を対象とし,総合的身体測定(ボディマス指数,腹囲,臀囲,除脂肪体重,体脂肪率)・生理学的検査・血液性化学検査(総コレステロール,中性脂肪,高密度リポ蛋白コレステロール,低密度リポ蛋白コレステロール,アポリポ蛋白A1,アポリポ蛋白B,インスリン産生能,インスリン抵抗性,レプチン,高感度C反応性蛋白)

・断層超音波検査(左心室拡張末期容積係数,左心室心筋重量係数,動脈コンプライアンス, Tei index,頸動脈内膜中膜複合体厚)を前年度に引き続き施行した.初年度と次年度に対象となった例は約400例であり,全研究期間中の目標が1,000例であることから,更に多くの例を集積する必要がある前年度と同様に検査を継続し,データ量を増加する.目標症例数への到達が困難な場合,当院と連携関係にある県内の医療機関を受診中の症例を追加対象とする.正常対照群が不足する場合は,医療圏内の小学校,中学校,高等学校でボランティアの募集を行う.当院受診者以外のデータ収集に際しては,研究者が各医療施設へ赴き施行し,正常ボランティアでは当施設へ来院していただく予定である.前々年度及び前年度と同様に検査を継続し,データ量を増加する.当院と連携関係にある県内の医療機関を受診中の症例を追加対象とする.データ収集に際しては,研究者が各医療施設へ赴き施行する.また,医療県内の小学校,中学校,高等学校でのボランティアの募集を行う.物品費として計上した超音波検査用ワークステーションの購入を次年度に延期したため物品費として計上した超音波検査ワークステーションの購入を,超音波診断装置の交換に伴い次年度に延期したため
生体肝移植ドナーとその候補者に対する包括的ケアの開発に関する基礎的研究

平成18年度は3年計画の2年目であることから、昨年度の検討を踏まえ調査の実施に向け全国の移植施設への研究協力の調整を行うと共に、調査票に健康関連QOLの変化や生活や家族関係上の困難などを記述する自由回答の項目が必須であることから、近年このような自由回答によるデータの分析方法として着目されているテキストマイニング法に関する検討を進めることとした。テキストマイニング法については、市販されている幾つかの分析ソフトの中から、比較的安価で保健・医療・福祉分野での研究実績があるWordMiner(日本電子計算株式会社製)を用いることが、本研究の分析においても有用となることを確認することができた。また本学研究倫理安全審査委員会への申請と承認を得たうえで、生体肝移植実施施設への研究協力の打診を行い約30施設から前向きな回答を得たが、症例数の多い施設が独自に生体肝移植ドナーを対象とする調査を行う予定があり協力が得られないことが判明した。これにより統計学的にみて十分な標本数を得るためには年間数件の症例数の施設、数十施設から協力を得る必要が生じた。また同時期に研究代表者の健康上の問題も生じ、多数の施設に協力を依頼し、各施設の倫理委員会の申請手続き等を行うことには限界があると考えられた。更にこうした手続きに時間がかかることから、対象者の追跡可能な期間も減少することなど、総合的にみて本調査の実施により十分な成果をあげることが難しいとの結論に至り、対象者への倫理的配慮の面も考慮し、やむなく本年度末にて本研究を中止することとした。この2年間の成果として、研究協力施設との調整ができれば、実施可能な段階まで準備はできており、今後、調査を実施できるよう努めたい。平成17年度は、3年間の研究計画の初年度として、研究を実施するための体制作り、研究デザインの再検討、調査票の作成、個人情報保護施行後の研究倫理的問題への対応を調査対象者向け説明書等に反映させることと平行して、研究協力移植施設の検討・打診を行った。研究目的である生体肝移植ドナーや候補者、家族の健康状態の推移や生体肝移植における経験の把握のため、今年度より調査を始める予定であったが、年度途中にQOL測定におけるレスポンスシフト現象を共分散構造モデルにて解析する手法が新たに発表されたため、再度、研究デザインや測定・分析方法の再検討を行ったこと、また4月より個人情報保護法が施行され、当初想定よりも協力をいただく医療機関においてもより慎重な対応が必要となっている状況等を受け、これらの対応を再検討した。これらを踏まえた調査票や対象者向け説明書を再度作成し、次年度早々には学部内の研究倫理安全審査委員会での審査承認を経ると共に、各協力施設にも実施へのご協力をお願いしているところである。また最終年度に予定している面接調査の分析の質の向上のため、国内の看護研究においてはまだ活用されていない質的分析用コンピューターソフト(CAQDAS)を用いた方法についての検討を進め、文献検討と共に、他の研究者からの助言を得て、本研究におけるデータ分析における活用の可能性や限界について一定の理解を得た。以上をまとめると、今年度の研究活動により、まだ具体的な研究成果が挙げられているとはいえないが、平成18年度・平成19年度の調査の実施等、研究運営の基盤が整備された。
フォーモングした金属薄膜の負性抵抗と発光・電子放出現象

(1)光学顕微鏡と組み合わせた高真空AFM走査電位計の作製発光・電子放出現象はフォーミングにより生じた亀裂内の局所的な電界集中に起因していると考えられる。高真空中でフォーミッグし、生じた亀裂内で電位分布を測定するために、導電性AFM探針を使用して電位分布を測定する装置の開発製作を行った。なお、現在装置の調節段階である。(2)負性抵抗・発光の観察厚さ約7nmの金を蒸着した低抵抗膜が連続的なフォーミングにより、いったん高抵抗になりその後に特徴的な負性抵抗を示し、発光も観察された。SEMで観察した結果、亀裂が入りその中に微粒子島状膜が出来ていた。負性抵抗の形はフォーミング処理する過程に依存することが発見された。フォーミングの過程で微粒子の大きさと分布が変化するためと考えられる。(3)負性抵抗の原因電極間に島が二次元的に配列していて、電界に逆行にている経路があるとき負性抵抗が生じる場合があることを、モンテカルロシュミレーションにより示すことができた。計算の仮定と手続きは以下の通りである。(1)片方の電極から他方の電極への電子の移動は、電子が島に注入されて、その電子が他方の電極にトンネルしていくか、あるいは中性の島から電子が電極に逃げ、正に帯電した島に隣の中性の島から電子のトンネルが起こるホールが支配する伝導過程であること、電極の両側で電子の注入と、ホールの発生が起こったばあい、電極間の電界に逆行した場所で、電子とホールによる電界が大きくなり、逆行した電界が負性抵抗に寄与しなくなるのを防ぐためにこれらの仮定が必要である。(2)電子の移動に伴い各島の電位が変化するのを鏡像法を用いて正確に解いた。
非線形波動粒子相互作用による放射線帯電子フラックスの生成・消失過程の研究

近年のVan Allen Probesのデータから、ホイッスラーモードコーラス放射(コーラス放射)による100keV電子の急激な加速とそれによる放射線帯電子フラックスの生成が判明した。この急激な加速は従来の準線形拡散モデルでは説明できないことから、非線形過程も考慮したシミュレーターによる定量的評価と理論的な検証が必要となる。Omura et al. [JGR, 2015]が提唱するGreen's function methodであれば非線形効果も含めた上で広いエネルギー範囲の加速課程とそれによるフラックス変動を定量的に評価できる。Omura et al.による従来の手法では地球を取り囲むように経度方向全域にコーラス放射が励起しているという仮定がを用いられており、"コーラス放射は夜明けから昼側にかけて発生しやすい波である"という統計解析の結果から、定量的に放射線帯電子フラックスを評価するには不適当であることが判明している。本研究では波の局所的発生を考慮できるようにGreen's function methodを改良し、局所的に発生したコーラス放射による放射線帯電子の加速過程を調べた。以上の結果は、本分野の代表誌であるJGR (Journal of Geophysical Research)に投稿中である。またVan Allen Probesから得られた波動および粒子フラックスのデータより、コーラス放射の生成に非線形効果が大きく寄与していることを明らかにした。この結果はJGRにて発表済みである。29年度が最終年度であるため、記入しない。地球を取り巻くように形成されている『放射線帯』、その電子群を散乱させ地球大気圏へ降下させる要因であるEMICトリガード放射とのサイクロトロン共鳴について、京都大学の所有するスーパーコンピューターを使用した大規模並列計算を行い定量的に評価した。2010年から提唱され、観測・シミュレーション検証の両面から立証された『EMIC波の非線形成長理論』に基づいて現実に則した波モデルを作成し、そのモデル化したEMICトリガード放射との相互作用による放射線帯電子のピッチ角散乱及び大気圏消失過程を運動方程式の逐次計算により定量的に求めた。本年度は理論的に散乱要因に大きく影響を与えることが分かっているパラメーター(背景プラズマ密度・周波数バンド)に着目し、人工衛星の観測結果と照らし合わせて複数の波モデルを構築した。そしてそれぞれの波によって降下した電子の割合を定量的に示した。これにより放射線帯電子の降下するエネルギーの特徴は背景プラズマ密度と波の周波数バンドによって大きく変動することを実証できた。また大気圏に降下した電子の軌跡を逐一確認したところ、先行研究で判明した放射線帯電子の効率的なピッチ角散乱要因(非線形粒子捕捉)とは全く別の新たな散乱プロセスがあることが判明した。この散乱プロセスは検証したどの波モデルにおいても確認できた。その定量評価と理論的な解析を行ったことにより、非線形粒子捕捉と新たな散乱機構が発生し得る粒子の領域(エネルギーとピッチ角)を判別することができ、この2つの領域を横断して散乱する場合に、急激な電子の大気圏降下現象が発生することを示せた。当初の予定では放射線帯変動の定量評価を数値解析シミュレーションで行うことのみを目標としていたが、数値解析による定量評価から既存の理論では説明できない新たな非線形散乱機構を発見し、その説明も理論的に行うことに成功した。この結果は上記【研究実績の概要】にて述べた通り“検証したどの波モデルにおいても確認"できたことから、より一般的な非線形波動粒子相互作用による散乱プロセスの物理的解明・発展に貢献することが期待できる。更に本年度の後半にはアメリカ・アイオワ大学に4ヶ月間留学し、人工衛星Van Allen Probesのデータ解析に従事した。放射線帯の生成に寄与するホイッスラーモードコーラス放射の内、Upper-bandコーラス放射の生成過程について研究を進めてきた。大振幅なUpper-bandコーラス放射は準並行伝播であったことから、『EMIC波の非線形成長理論』と同様の成長過程が大振幅なUpper-bandコーラス放射でも成り立っている可能性があると考え、理論式との比較・検討を行った。人工衛星の波動観測結果と人工衛星の粒子データからパラメーター設定した線形成長及び非線形成長を比較したところ、大振幅なUpper-bandコーラス放射は線形成長でノイズから非線形成長の閾値まで成長し、その後非線形成長へと切り替わり急激に成長するために発生している可能性が示せた。以上のことから、本研究は想定以上の進展が認められ、海外からも多くの期待が寄せられている。

またVan Allen Probesから得られた波動および粒子フラックスのデータより、コーラス放射の生成に非線形効果が大きく寄与していることを明らかにした。この結果はJGRにて発表済みである。■シミュレーション解析---ホイッスラーモードコーラス放射による数分単位の生成過程(2015年学術論文にて発表済)及び本年度の研究成果であるEMICトリガード放射による数分単位の消失過程の両方を組み込んだシミュレーターを今後、作成する予定である。両波による数時間から数時間スケールでの大局的な変化を追跡するため、すでに求めているホイッスラーモードコーラス放射同様、EMICトリガード放射においてもグリーン関数を作成し、畳み込み積分を行う。粒子分布関数と数値グリーン関数の畳み込み積分を行う頻度や経度範囲を適宜変えることで波の発生頻度や発生範囲を観測結果に合わせ、より現実に近い放射線帯モデルの構築を目指す。■データ解析---本年度に人工衛星Van Allen Probesのデータ解析を通して学んだ手法を用いて昨年12月に日本で打ち上げた放射線帯探索衛星『あらせ』の観測データの解析を行う予定である。また『あらせ』を含む多衛星による同時観測(Van Allen Probes, THEMIS, MMS)から放射線帯の大局的な変動を観測からも検証したいと考えている。■理論解析---上記2つの手法を用いて導いた非線形波動粒子相互作用を考慮した放射線帯全域の変動結果を準線形拡散モデルと比較検討するため、準線形拡散モデルの第一人者であるニューファウンドランド・メモリアル大学Danny Summers教授を短期訪問する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
アミノ酸トランスポーターを介する代謝制御・細胞機能制御機構と阻害薬作用機序の解明

がん細胞特異的に高発現するアミノ酸トランスポーターLAT1は、多くの必須アミノ酸をがん細胞に供給する主要な膜輸送体である。本研究では、LAT1選択的高親和性阻害薬を使用し、LAT1により取り込まれたアミノ酸、特にロイシンがもつシグナルとしての機能と、それによる多彩な代謝制御・細胞機能制御の解明に取り組んだ。成果として、リン酸化プロテオミクスにより制御される複数のシグナル系を特定したほか、LAT1と腫瘍血管新生・がん転移との関連性を明らかにした。本研究は、アミノ酸トランスポーター及びアミノ酸シグナルに関する重要な知見を得たことで、抗腫瘍薬としてのLAT1阻害薬の作用機序の理解を進展させた。LAT1によるロイシン取り込みの細胞刺激効果を、リン酸化プロテオミクスにより検討した。平成27年度は、HeLaS3細胞、膵がん由来MIA PaCa-2細胞、膵がん由来PANC-1細胞を用いて解析を進めた。ロイシン取り込み阻害には、LAT1非選択的低親和性競合阻害薬および選択的高親和性非競合阻害薬を用いた。大きな変動が見られるシグナル経路は、非選択的低親和性競合阻害薬と選択的高親和性非競合阻害薬で共通していることが明らかになった。LAT1が腫瘍血管新生に寄与していることを実証するために以下の実験を行った。ヌードマウスを用いて作製したヒト腫瘍ゼノグラフにおいて、腫瘍内に侵入したマウス由来の腫瘍血管内皮におけるLAT1の発現を免疫染色により確認し、ヒトがん患者の病理切片においても、腫瘍血管内皮にLAT1が発現していることを明らかにした。HUVEC細胞を用いたin vitro血管新生アッセイにおいて、LAT1阻害薬およびLAT1遺伝子ノックダウンが、有意に血管新生を抑制することを確認した。次年度に予定していたex vivoの大動脈リング法を前倒しで実施し、LAT1阻害薬による血管新生抑制効果を確認した。また、HUVEC細胞におけるLAT1の発現変動解析から、血管新生促進因子がLAT1の発現を誘導することを見出した。局在解析に必要な、蛍光タンパク質融合型LAT1発現プラスミドを作成し、共焦点レーザー顕微鏡による予備検討的な観察を実施した。また、次年度以降のin vivo解析に重要な血管内皮特異的・時期特異的なLAT1コンディショナルノックアウトマウスの系統を樹立した。さらにMIAPaCa2、PANC-1細胞を用いたMigration assayにより、がん細胞株のLAT1抑制による細胞遊走能へ影響を明らかにした。リン酸化プロテオミクスによる検討については、解析手法の網羅性及び正確性のさらなる向上に成功し、当初より網羅性及び正確性の高いデータセットの取得が可能になった。したがって、解析した細胞株数は計画を下回ったものの、得られた情報の量と質は当初の計画を上回っている。血管新生に関連した解析については概ね計画通り実施できた。当初実施を予定していなかったが、マウスを用いた結果を受け、重要な解析であるヒトがん病理切片中の血管内皮におけるLAT1の発現の確認をおこなうことができた。またex vivoの血管新生アッセイ系を用いた解析を一部前倒しして進めることができた。さらに次年度に計画を予定していた、細胞周期との関連やin vivo転移モデルの作製についても、前倒しをして予備検討を進めた。以上のように、解析系の著しい性能向上も得られ、さらに一部の解析については研究計画を前倒しするかたちで進めることができている。また、得られた実験結果に基づき、適宜計画の変更をおこないながら研究を進めている為、当初予定していなかった解析を実施する必要も生じているが、これらは研究全体としての進捗に大きく貢献している。したがって研究は概ね順調に進展しているものと考える。平成28年度は、HeLaS3細胞、MIAPaCa2細胞、PANC-1細胞に加えて、H520細胞, BXPC-3細胞とT24細胞における条件検討を行い、H520細胞の網羅的解析を行った。また、LAT1阻害薬とmTOR阻害薬による細胞刺激効果の違いを網羅的に解析するため、条件検討を進めた。腫瘍血管新生との関連については、マウス皮下に注入したマトリゲル内への血管侵入を解析するマトリゲルプラグ法により、LAT1阻害薬が示す血管新生抑制効果をin vivoの実験系において確認した。また、今後のLAT1の局在・動態解析に向けて重要なツールとなる蛍光タンパク質融合型LAT1について、アフリカツメガエルの卵母細胞の発現系においてアミノ酸輸送活性を示すことを確認した。昨年度作製した血管内皮特異的・時期特異的LAT1コンディショナル遺伝子ノックアウトマウスを用いて、血管内皮細胞に発現させたCre-ERT2タンパク質の核内移行を誘導するタモキシフェンを投与し、遺伝子ノックアウト誘導の条件検討をおこなった。膵がん細胞、肺がん細胞株、悪性黒色腫細胞株を用いた遊走アッセイ及び創傷治癒アッセイにより、LAT1阻害薬による細胞遊走・浸潤能への影響を明らかにした。その機序についてもLAT1の抑制により引き起こされる新たな細胞応答を見出した。さらに、ヒト肺がん転移モデル及びマウス肺転移モデルにおいて、LAT1阻害薬による転移抑制効果をin vivoでも確認した。LAT1の細胞遊走・浸潤能への寄与をin vivoモデルでさらに検証すること目的とし、LAT1ノックダウン細胞株を構築した。LAT1によるロイシン取り込みの細胞刺激効果を、リン酸化プロテオミクスにより解析し、これまで、HeLaS3細胞、MIAPaCa2細胞、PANC-1細胞に加えて、H520細胞, BXPC-

3細胞とT24細胞における条件検討を行い、HeLaS3細胞、MIAPaCa2細胞、PANC-1細胞およびH520細胞の網羅的解析を行った。得られた解析結果に対して、統計処理を行い、パスウェイ解析を行った。また、LAT1阻害薬とmTOR阻害薬による細胞刺激効果の違いを明らかにするため、網羅的解析条件の検討を進めた。腫瘍血管新生については、昨年度の結果と併せて、in vitro、ex vivo、in vivoの血管新生アッセイ系で一貫してLAT1の阻害あるいは発現抑制により血管新生が抑制されることを示した。血管内皮特異的・時期特異的なLAT1コンディショナルノックアウトマウスについては、高効率でノックダウンを誘導する条件の検討を進めている。蛍光タンパク質融合型LAT1の輸送活性の評価が完了し、今後の局在・動態解析に向けた準備ができた。様々ながん細胞株においてLAT1の阻害が細胞遊走・浸潤能に影響を与える事を確認した。またその機序の一端が明らかになりつつある。LAT1ノックダウン細胞株の構築も完了し、次年度以降、細胞遊走・浸潤能へのLAT1の寄与をさらに詳細に検討することが可能になった。LAT1により取り込まれたロイシンによる細胞刺激効果の機序を明らかにすることを目的として、LAT1阻害薬存在下と非存在下で細胞をロイシンで処理し、リン酸化プロテオーム解析を実施した。培養腫瘍細胞株を用いたin vitro実験系において、約2500分子のリン酸化タンパク質の網羅的定量を行い、リン酸化の変動データを統計処理、パスウェイ解析することにより、ロイシンより細胞に生じる細胞応答の全体像と細胞株間における共通機構と差違を検討した。これまでLAT1阻害薬によって検証してきたLAT1の血管新生への寄与については、新たに構築したLAT1遺伝子コンディショナルノックアウトマウスを用いたex/in vivoの血管新生評価系においてもこれを確認した。また、LAT1の局在・動態解析に向けて、蛍光タンパク質融合型LAT1の構造の最適化をおこない、安定発現培養細胞株を取得した。蛍光タンパク質の挿入箇所として最適な場所を検討するため、輸送活性および細胞内局在への影響の有無を確認した。前年度に構築した悪性黒色腫細胞株のLAT1ノックダウン株を用いて、LAT1のがん細胞遊走・浸潤能への寄与をin vitroおよびin vivoモデルで引き続き検証した。細胞遊走アッセイ、浸潤能アッセイ、肺転移モデルを用いた解析などを実施し、LAT1発現抑制によって細胞遊走・浸潤能の低下がみられ、転移抑制効果が得られることを確認した。がん細胞特異的に高発現するアミノ酸トランスポーターLAT1は、多くの必須アミノ酸をがん細胞に供給する主要な膜輸送体である。本研究では、LAT1選択的高親和性阻害薬を使用し、LAT1により取り込まれたアミノ酸、特にロイシンがもつシグナルとしての機能と、それによる多彩な代謝制御・細胞機能制御の解明に取り組んだ。
高機能濃縮-吸光検出系からなる半導体用超純水の簡易品質モニタリング機器の開発

本研究は,半導体製造工業用を主用途とする高純度水の品質管理において,最も問題となっいてるケイ酸およびシリカの計測技術を構築するために行われたものである.高機能流れ濃縮-吸光検出システムの開発にあたり,2つの着想があった.1.ケイ素をモリブドケイ酸青に変換して検出するが,この化合物は近赤外領域830nmに吸収を持つので,光半導体測光系に基づいた非常に安価な検出機を作成,利用できる.2.モリブドケイ酸青は陰イオンであるのでイオン交換吸着-イオン対溶離法を適用して高機能前段濃縮システムを組むことができる.平成6年度:モリブドケイ酸青の生成条件と濃縮システムの最適化の検討を中心に研究を進め,第一号試作機の組立を行った.この時点で使用していた送液ポンプの脈流や流量安定性の低さがモリブドケイ酸青のシグナル検出に重大な障害を与えることを知り,新たなポンプシステムを導入して問題の解決を図った.平成7年度:改良型装置の組み上げとその最適化を行った.試料溶液30mlからモリブドケイ酸青をオクチルトリメチルアンモニウムイオンとのイオン対としてアッシュレスパルプ充填カラム上に捕集し,80%アセトニトリル-水混合溶媒にて溶離することによって,0.5ppbのケイ酸を計測できた.検出器の応答特性も良好である.半導体製造工場や発電所等で試作機の実地運転を実施中である.本機は当初の予定通り総額150万円程度で作製が可能であることも明かとなった.現時点において未解決の点は,モリブドケイ酸青の溶出シグナルが溶媒組成変化に伴うベースライン変動の影響を受けやすいことである.これに関しては,分離ミニカラムを捕集カラムと検出器の間に挟み,モリブドケイ酸青の溶出を遅らせて溶媒ピークと分離することを検出し,好感触を得ている.半導体製造用高純度水中の超微量ケイ酸イオンをリアルタイムモニタリングするための機器開発を目的とし,本年度はケイモリブデンブルー発色反応,前段濃縮法,および流れ反応・検出系に関する基礎的な検討と最適化を行った.その要点は:(1)発色反応系は,塩酸酸性(pH2.5),アスコルビン酸還元法を用いる簡便法を採用する.(2)前段濃縮系はアッシュレスパルプ(セルロース)を吸着媒体とするイオン交換吸着-イオン対溶離法を用いる.(3)検出器は安価な発光ダイオード(830nm)-フォトダイオードシステムを採用し,高精度ポンプの使用によってベースラインノイズ軽減を図る.以上の検討結果に基づき,試作機を作製した.これによれば1ppb/5mlサンプル程度の微量ケイ酸イオンを連続的にモニターできる.この試作機は半導体メーカーおよび発電所における水質管理システムとして実地試験中である.これらの成果については,汎用実用機器の設計製作が目的であるので,特許等の関係上学会等での発表や学会誌等への公表は行っていない.本年度の研究成果より来年度の研究方針が確立された.すなわち,(1)パルスレスポンプを採用してノイズレベルの低減を図る,(2)前段濃縮の高効率化とくにイオン交換吸着系(吸着剤および第四級アンモニウム塩の選択)の更なる最適化を行う.これによって,0.010.1ppbレベルの検出性能を持ち,かつよりシンプルな機器の組み上げを行う.本研究は,半導体製造工業用を主用途とする高純度水の品質管理において,最も問題となっいてるケイ酸およびシリカの計測技術を構築するために行われたものである.高機能流れ濃縮-吸光検出システムの開発にあたり,2つの着想があった.1.ケイ素をモリブドケイ酸青に変換して検出するが,この化合物は近赤外領域830nmに吸収を持つので,光半導体測光系に基づいた非常に安価な検出機を作成,利用できる.2.モリブドケイ酸青は陰イオンであるのでイオン交換吸着-イオン対溶離法を適用して高機能前段濃縮システムを組むことができる.平成6年度:モリブドケイ酸青の生成条件と濃縮システムの最適化の検討を中心に研究を進め,第一号試作機の組立を行った.この時点で使用していた送液ポンプの脈流や流量安定性の低さがモリブドケイ酸青のシグナル検出に重大な障害を与えることを知り,新たなポンプシステムを導入して問題の解決を図った.平成7年度:改良型装置の組み上げとその最適化を行った.試料溶液30mlからモリブドケイ酸青をオクチルトリメチルアンモニウムイオンとのイオン対としてアッシュレスパルプ充填カラム上に捕集し,80%アセトニトリル-水混合溶媒にて溶離することによって,0.5ppbのケイ酸を計測できた.検出器の応答特性も良好である.半導体製造工場や発電所等で試作機の実地運転を実施中である.本機は当初の予定通り総額150万円程度で作製が可能であることも明かとなった.現時点において未解決の点は,モリブドケイ酸青の溶出シグナルが溶媒組成変化に伴うベースライン変動の影響を受けやすいことである.これに関しては,分離ミニカラムを捕集カラムと検出器の間に挟み,モリブドケイ酸青の溶出を遅らせて溶媒ピークと分離することを検出し,好感触を得ている.本研究は,半導体製造工業用を主用途とする高純度水の品質管理において,最も問題となっているケイ酸およびシリカの計測技術を構築するために行われたものである.高機能流れ

濃縮-吸光検出システムの開発にあたり,2つの着想があった.1.ケイ酸をモリブドケイ酸青に変換して検出するが,この化合物は近赤外領域830nmに吸収を持つので,光半導体測光系に基づいた非常に安価な検出器を作成・利用できる.2.モリブドケイ酸青は陰イオンであるのでイオン交換吸着-イオン対溶離法を適用して高機能前段濃縮システムを組むことができる.初年度主に行ったモリブドケイ酸青の生成条件と濃縮システムの最適化の成果に基づき,本年度は実際の装置の組み上げとその最適化を行った.試料溶液30mlからモリブドケイ酸青をオクチルトリメチルアンモニウムイオンとのイオン対としてアッシュレスパルプ充填カラム上に捕集し,80%アセトニトリル-水混合溶媒にて溶離することによって、0.5ppbのケイ酸を計測できた.検出器の応答特性も良好である.半導体製造工場や発電所等で試作機を実地運転する予定である.現時点において本装置の不十分な点は,モリブドケイ酸青の溶出シグナルが溶媒組成変化に伴うベースライン変動の影響を受けやすいことである.この点を解消するために,分離ミニカラムを捕集カラムと検出器の間に挟むことを検討中である.
認知的関連性のモデル化と文理解実験に基づく実証的研究

関連性理論の中心的な概念である関連性の認知原理および関連性の伝達原理のうち、認知的関連性の数学的性質について研究を行った。その結果、回帰係数の特性を持った多値論理の枠組みが適切であり、情報の既定性と関連性が日常推論や日本語の様々な条件文の理解過程に重要な影響を与えていること、また各種認知バイアスが特に否定情報のフレームの大きさに強く影響されていることを明らかにした。また、この主観的確率の生成過程に関する数学的性質から、先入観や固定観念といった誤りの信念形成や、事実であっても信じられない現象について、その事実を排除してしまう数学的な性質の一部も解明できた。本年度から研究を開始するに当たり、関連性の認知原理の機能を、日常的推論およびその言語的表現である条件文の性質から探る研究を行った。日本語の条件文は注目すべき複数の形式を持っており(有田1993,益岡2000,坂原1985ほか)、関連性の認知原理に関する実証研究を行う上で最もよい題材の一つである.例えば、「景気が{回復すれば/回復すると/回復したら/回復するなら}、生活は少し楽になる」という表現は、いずれも論理的にはほぼ等価な条件文と思われる。しかし、「君が行くなら、僕も行くよ」という自然な文に対し、「*君が行くと、僕も行くよ」は不適切な表現である。このことは、日常推論が論理的含意を超える性質を持っていることを示唆している。この点に関して、条件文の文理解に関する実験を、セルフペースト・リーディング・タスクおよび文理解確認実験を通して行った。実験の結果、「AならB」という条件表現を使った場合は「論理的に誤りである」誘導推論が生じ易いのに対し、「AするとB」という表現からは誘導推論が生じにくいことが明らかとなった。同時に、用いた単語が「有アクセント語」の場合と「無アクセント語」の場合とでも、実験結果に有意差が現れた。このことは、条件文を理解する際に、イントネーションや強調といったプロソディも強く影響し、プロソディによって同一の言語表現であっても誘導推論の起こり方が異なるとことを意味している。この点を考慮し、音調と焦点情報(情報価)の相互作用に関するモデル化についても研究を行い、意味的・統語的情報と、韻律構造の間に一定の関係が存在することを確認した。昨年度の研究に引き続き、関連性の認知原理の機能を、日常的推論およびその言語的表現である条件文の性質から探る研究を行った。日本語の条件文は注目すべき複数の形式を持っており(有田1993,益岡2000,坂原1985ほか)、関連性の認知原理に関する実証研究を行う上で最もよい題材の一つである。例えば、「景気が{回復すれば/回復すると/回復したら/回復するなら}、生活は少し楽になる」という表現は、いずれも論理的にはほぼ等価な条件文と思われる。本年度は、とくに「ト形」の条件文について、セルフペースト・リーディング・タスクおよび文理解確認実験を用いた実験を集中的に行い、「ト形」の条件文理解が論理学における「連言」計算の延長として行われていること、またオンライン処理として一種の再解釈が行われていることを確認した。このオンライン処理の過程は、「AならB」という条件表現を使った場合は誘導推論が生じ易いのに対し、「AするとB」という表現からは誘導推論が生じにくいこともうまく説明する。また、これらの結果を回帰係数を使った数理モデルとLoose SymmetryModelを使ったモデルによってシミュレートし、前者がより妥当なモデルであることを論じた。また、他にイントネーションや強調といったプロソディの影響についても研究を行った。これは「ト形」の理解について、特に局所的な連言計算と命題間をつなぐ非局所的な連言計算の違いに一定の影響を及ぼすことが分かった。この実験結果は、統語・意味処理と音韻処理のインターフェースを考える上でも興味深い点であり、次年度もこの相互作用について継続して研究を行う予定である。本研究は、関連性理論(Sperber and Wilson, 1986)における関連性の認知原理に関する数学的性質について考察を行ったもので有る。関連性の認知原理とは、関連のある情報を限定し、それにのみ注意を払うシステムのことである。研究の結果、関連性の認知原理の数学的性質として最も適切な枠組みは、統計学で言う回帰係数に近いものであり、また各部分情報はロジスティック関数によって表現できることが明らかとなった。これらの数学的性質により、日常言語における推論形式である「条件文」の理解過程の一端を捉えることができると共に、Wason選択課題に代表される思考推論に関する心理実験の結果をも妥当に説明できることがわかった。

特に、「ト形式」を持つ条件文理解の特異性は、関連性の認知原理を表す数式の逆関数を解く過程に相当し、それによって解釈可能な文脈が限定されることを明らかにした。また、定量的な性質を持つ物理的性質が「言語」という差異に基づく二値的な訂正的性質を持つ単位に変換されることも、ロジスティック関数の性質から説明できると共に、固定観念や先入観という誤った信念形成の成立過程についても、関数式の持つ各パラメータの性質から理解できることを示した。こうした代数的な性質を、多値論理の真理値として用いることで、意味論と語用論を統合する動的意味論の枠組みを若干簡易なものに置き換えることができる。関連性理論が持つ2つの原理(関連性の認知原理と伝達原理)のうち、関連性の認知原理に関しては詳しく研究されてこなかったが、この性質が回帰的な性質を持つことから、因果関係の絡む思考における原因と結果の対称性、逆の論理に関する論理的錯誤の発生過程についても、その一部が明らかとなった。本年度は日本語条件文の「理解過程」において、情報の既定性(有田2007)がどのような影響を及ぼしているかという問題について、Wason選択課題の実験手法を用いた検証を行った。情報の既定性とは命題の真理値が定まっていることを指し、日本語では一般に時制節の違いによって既定性の有無が示される。さらに、この既定性の違いに基づいて日本語の条件文は、予測的条件文・認識的条件文・反事実的条件文に分類される。有田(2007)では「話し手」の知識における情報の既定性に基づいて定義づけが行われているが、既定性が時制性として明示されることから、この性質が「聞き手」の文理解にも影響を与えると考えられる。本年度は、こうした既定性に基づく条件文理解過程について研究を行った。実験の結果、「PならばQ」という条件文を理解する過程において、情報の既定性が所与の条件文である「PならばQ」の真理値と、その部分否定形である「PならばQでない」という条件文の真理値を峻別可能か否かが条件文の理解傾向・バイアスの生起に重要な影響を与えることが分かった。例えば、前件肯定の既定性が明確な情報は「PならばQ」と「PならばQでない」の真理値を常に分離可能であるため、確証バイアスかマッチングバイアスを生じさせる。一方、前件否定あるいは後件否定の情報が既定的であった場合には、「PならばQ」と「PならばQでない」の真理値は常に分離不可能であるため、こうした情報は無視される。興味深いことに、後件肯定の既定性が明確である時は、前件が真である時のみ「PならばQ」と「PならばQでないという条件文の真理値に違いが出るため、確証バイアスを生じさせやすくなる。この実験結果は、情報の既定性と共に、語用論計算の影響が日常推論におけるバイアスを生じさせていることを意味しており、興味深い結果といえるだろう。条件文の文理解実験により、認知的関連性および日常推論の特質を説明するという当初の計画通りの研究が実施できている。特に、「ト形」と他の条件文形式の違いがどのような文理解過程から生じるかが明らかになってきた。ただし、「レバ形」「ナラ形」の違いについては、心理実験で有意差が見られておらず、今後検討の必要がある。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画通り、日本語の「れば」
グルタチオンの介する生体情報機構を探るプローブ合成-生体内グルタチオンレベルを制御する特異的阻害剤の開発-

本研究は、グルタチオンの関与する生体情報機構を調べるためのプローブとして、グルクチオン生合成の律速酵素であるγグルタシルシステイン合成酵素(γ-GCS)を特異的に阻害し、生体内グルタチオンレベルを人為的に制御しうる化合物の設計と合成を目的としたものである。そこで、本酵素反応の過程で基質L-Gluのアシルリン酸中間体がL-CySによって攻撃されペプチド結合が生成する段階の遷移状態アナログとして相当するホスフィネート及びスルホキシミンを合成した。両化合物はいずれもATPの存在下で酵素を徐々にしかも不可逆的に失活させる強力な阻害剤として作用し、推定した遷移状態並びに反応機構が正しいことが裏付けられた。また、酵素の失活がATPの存在下でのみ起こることから、酵素の活性中心内で阻害剤のP-O-酸素或いはS=NH窒素がATPによるリン酸化をけ実際の遷移状態と極めて類似した分子種を生じる、所謂mechanismbased enzyme inactivationが起こっていることが推察され、化学合成したリン酸スルホキシミンの阻害活性を調べることにより証明された。更に、スルホキシミンのキラルなS原子に由来するジアステレオマーを合成した所、R配置のS原子を持つ化合物のみがATP依存性の強い阻害活性(Ki=39nM)を示したのに対し、S原子のS体は可逆的で弱い阻害活性しか示さなかった。即ち、酵素はイオウ原子上のキラリティーを厳密に認識し、R配置のスルホキシミンにのみリン酸化が行われているものと思われる。このR体は、これまで本酵素の特異的阻害剤として汎用されて来たブチオニンスルホキシミンの1000倍以上の阻害活性を有し、生体内グルタチオンレベルを制御する物質として、強力な薬剤となることが証明されつつある。また、本酵素を不可逆的に失活させる自殺基質を反応機構から推定し、L-グルタミン酸-γ-ヒドロキサム酸がATPの存在下でRossen転位様の反応を起こし、本酵素を不可逆的に失活させることを明らかにした。
高出力フォトニック結晶レーザに関する研究

本年度は、フォトニック結晶レーザの高出力化に向けて、これまで構築してきた3次元結合波理論の更なる高度化を図り、高出力化動作に適したフォトニック結晶レーザ構造の設計を行った。フォトニック結晶レーザは2次元周期構造であるフォトニック結晶を共振器として利用しているため、フォトニック結晶の孔形状、深さや周期数などのパラメータが、光取り出し効率や出力パワーを決定する。本研究開始段階において、研究代表者は、フォトニック結晶孔の垂直方向の設計自由度に着目した研究を進め、孔の側壁に非対称性を導入することで、光取り出し効率が従来の垂直側壁の場合の約10倍増大し、高出力動作に適応できる重要な設計指針を見出した。この設計に基づいて作製した試料では、理論通りの安定した単一発振モードが得られ、室温連続条件にて光出力0.5Wまで、ビーム品質M21をもち、さらに光出力1.5Wまで、ビーム拡がり角が3°以下という優れた特性を実現していた。本年度は、高出力時のモード不安定化の要因について分析した結果、面内の光回折効果が強すぎるために、基本モードと高次モードの閾値利得差が小さくなり、単一モード安定性を低下させることを明らかにした。さらに、面内の光フィードバック効果を抑制する構造として、新たに二重格子点構造を提案し、モード安定性を従来の構造よりも10倍以上向上させられることを見出した。すでに、具体的なデバイス構造の解析を発展させ、5W以上まで単一モードを維持する高出力デバイスの設計に成功した。また、設計した二重格子点構造について、初期的な実験結果との比較を行い、理論と対応する発振モードの変化や面内回折の抑制効果を確認した。これら理論解析及び関連の成果は、科学雑誌Nature Photonics, Physics ReviewLetters, Optics Lettersなどにおいて発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。
高性能マイクログルーブ蒸発器の熱輸送機構及びその促進技術

マイクログルーブ蒸発器は、μmmmオーダーの溝(グルーブ)を多数に彫った伝熱面に、駆動力として毛管力を利用して冷媒を供給し、その冷媒の蒸発による、発熱体の熱を除去する冷却装置である。このようなグルーブ蒸発器は,比較的低い温度で大量の熱輸送が可能となり、また伝熱面積の縮小,つまり装置自体の小型化が出來、様々な電子機器に応用可能な伝熱素子になる。しかし、マイクログルーブ蒸発器の冷却性能は、グルーブ内へ供給される液体の液面形状(メニスカス)、毛管力の大きさ、冷媒の種類,伝熱面の材質に大きく依存する。今まで国内外の関連研究では、グルーブ内液体のメニスカスの形状における蒸発の影響を考慮せず、メニスカスを円形で仮定しており、完全開放型マイクログルーブ蒸発器の熱輸送限界の実験値が予測値より大幅に低下することが分かる。またその伝熱限界を向上させる考案は全く提案されていない。本研究は、まず、グルーブ断面内に二次元複合伝熱による液体界面蒸発過程をVOF法で数値シミュレーションし、固体面温度(又は熱流束)がメニスカスの形状に大きな影響を与えることが分かった。つまり、伝熱面(又は熱流束)が高ければ、気液界面が平坦になり、グルーブの軸方向に液体の総供給力は小さくなる。従って、実際の平均熱輸送限界が、メニスカスの形状変化を考慮しない場合より大きく下回ることが分かる。また、マイクロ毛管グルーブにおける相変化伝熱の実験研究を行った。限界熱流束に達するまでマイクログルーブの伝熱性能が沸騰伝熱より大きく促進されることが分かった。更に、完全開放型のグルーブにおける軸方向の液面曲率変化が小さいという欠点(毛管力の低下)を克服するため、微細金網をグルーブ上に付ける。この組合せにより、冷却素子の開放性を保持すると同時に、グルーブ軸方向の毛管力の増強によって、熱と液体の輸送限界を大幅に向上することができ、実用的な応用技術と製品を開発することが期待できる。開放型のグルーブ蒸発器について、従来の研究がメニスカスの変形を考慮せず、予測値(特に熱流束が大きい又はグルーブ幅が小さい場合)は信頼できない。本研究では、まず、VOF法を用い、グルーブ断面内に二次元複合伝熱による液体界面蒸発過程を数値シミュレーションした。ここで、メニスカス近傍の蒸発機構及びメニスカス形状における固体面温度(又は熱流束)の影響を注目し、固体面温度(又は熱流束)の増加による液面が平坦化することが分かった。その原因は、伝熱量増加と共にメニスカス近傍での流動抵抗が増加し、その流動抵抗を克服するため三相界線近傍でのメニスカスの曲率が急変化することになるのである。次に、現在完全開放型のグルーブ蒸発器における伝熱特性の三次元数値シミュレーションを行ない、メニスカス近傍の曲率が急変化による流体主流の駆動力(毛細力)が弱め、液体のドライアオトによるヒートシンクの伝熱限界が大きく制限されることを理論的に解明する。更に、現在完全開放型のグルーブ蒸発器における伝熱特性の実験研究を行なっている。