hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
冠動脈造影における超高精細ＤＳＡ法の開発

通常のX線透視像に比較して血管が明瞭に描出できるDSAが冠動脈造影で実現できれば、従来に比べてさらに少量の造影剤で詳細な血流分布および血管分布などが観察可能となり、診断精度の向上や冠動脈に起因する疾患の新たな病態解明等に寄与することが期待できる。また、近年、機械学習の方法論が進歩しコンピュータの性能の向上により、高い性能を発揮することがわかってきた。そこで、本研究では機械学習を用いて冠動脈造影におけるDSA法開発の実現可能性を検討することを目的とした。データセットは冠動脈造影画像から血管領域と、その他の領域を作成した。続いて教師データを造影後のROIとし、造影後のROIを入力データとして、出力画像が血管のないマスク画像となるようにニューラルネットワークを用いて学習を行った。多くの症例において良好な結果が得られた。また本手法は動きの大きい症例に有効であることが確認された。しかし、動きの少ない場合に従来DSA法では生じない骨の輪郭がアーチファクトとして現れた。機械学習が冠動脈DSAに有効であることが示唆された。DSAは造影前後の画像を減算し血管を抽出する手法である。しかし冠状動脈などの心臓領域で用いることはほとんど行われていない。理由は臓器の動きや呼吸移動が大きく、アーチファクトが避けられないためである。もしDSAが冠動脈造影で実現できれば、従来より少量の造影剤で詳細な血流分布および血管分布などが観察可能となり、診断精度の向上や冠動脈に起因する疾患の新たな病態解明等に寄与することが期待できる。本研究では冠動脈造影に対して、アーチファクト低減し、DSAを心臓領域に適用できる方法を開発することを目的とした。どの症例に対しても良好な結果が得られた。特に撮影系が動いたケースに対して良好な結果が得られた。一部マスク画像に細い血管が含まれているため、コントラストの増強が困難となっている。これらは、造影剤注入前(マスク画像)と注入後(フレーム画像)を引き算する際のマスク画像作成過程に問題があることがわかっている。これをもとに、さらにアーチファクトを取り除き、狭窄部の細く淡い血管の強調ができるよう改良及び発展させた。加えて、これらの問題を改善するため、人工的にフレーム画像に合った造影前の血管の写っていない構造物のみのマスク画像を作成するにあたり、機械学習を使用した。機械学習の中でも一番認識性能の優れた学習法の一つであるサポートベクターマシン(Support vector machine:SVM)を使用し、血管と血管以外の構造の分離を試みた。このSVMのパラメータ設定と特徴量項目の決定に時間を要している。血管とその他の構造の分離にサポートベクターマシーン(SVM)を使用すると、特徴量の項目が結果に大きく影響を及ぼすことがわかった。そのため、シンプルな深層学習に変更した。そこで、今後は深層学習を用いて血管とその他の分離を行い、その結果を用いて、より高解像度の血管画像を得るためのDSA法の開発を行う。医用画像処理工学2014年度はサポートベクターマシン(Support vector machine:SVM)を使用して、血管とその他の構造の分離を試みた。
単純な制約条件群の充足解探索問題に対するランダム局所探索法の研究

本研究の目標は,各種確率的手法に対し,一般の制約解探索問題への有効性を検証することである.具体的な制約解探索問題としては,疎行列パリティ検査符号の復号問題LD-PCCD,ならびに論理式の充足解探索問題SATを対象とした.まず,LDPCCDに対しては,Belief Propagation法とランダム局所探索法に注目しその解析を行なった.その結果,Belief propagation法に対しては,それがアルゴリズムとして優れていることを理由付けるような統計力学的な意味付けを与えることができた.一方,ランダム局所探索法に対しては,その平均的な振舞いを解析する手法を提案することができた.次に,SATに関しては,既存のランダマイズド局所探索法を解析した結果をもとに,それを改良する方法を提案することができた.また,一般の制約解探索問題の難しさについての理論的な研究も行った.その結果,解が唯一つの場合における問題の難しさを特徴付けることができた.また,SAT問題では,分布の微妙な変化に応じて平均的な難しさが大きく変わることを証明した.本研究の目標は,各種確率的手法に対し,一般の制約解探索問題への有効性を検証することである.具体的な制約解探索問題としては,疎行列パリティ検査符号の復号問題LD-PCCD,ならびに論理式の充足解探索問題SATを対象とした.まず,LDPCCDに対しては,Belief Propagation法とランダム局所探索法に注目しその解析を行なった.その結果,Belief propagation法に対しては,それがアルゴリズムとして優れていることを理由付けるような統計力学的な意味付けを与えることができた.一方,ランダム局所探索法に対しては,その平均的な振舞いを解析する手法を提案することができた.次に,SATに関しては,既存のランダマイズド局所探索法を解析した結果をもとに,それを改良する方法を提案することができた.また,一般の制約解探索問題の難しさについての理論的な研究も行った.その結果,解が唯一つの場合における問題の難しさを特徴付けることができた.また,SAT問題では,分布の微妙な変化に応じて平均的な難しさが大きく変わることを証明した.本研究では,各種確率的手法に対し,一般の制約解探索問題への有効性を試みることを主な目的としている.その研究手段として,まずは,疎行列パリティ検査符号に対する確率的復号法(とくにBelief Propagation法)に注目し,その解析を行った.渡辺のグループでは,ランダマイズド局所探索法とBelief Propagation法の関連を調べるため,疎行列パリティ検査符号に対する復号法のうち,ランダマイズド局所探索法の理論的解析を行った(現在論文を準備中).また,ランダマイズド局所探索法を代表的な制約解探索問題3SATに応用する場合の初期値の選び方についての理論的研究を行い,これまで知られている性能を改善する結果を得た(研究発表の最初の文献).また,実験的な研究では,パソコンによる小規模クラスターシステムを構築し,その上での実験環境を整え,疎行列パリティ検査符号に対するランダマイズド局所探索復号法の小規模なシュミレーション実験を行った.一方,樺島のグループでは,Belief propagationがアルゴリズムとして優れていることの起源を解明するために,その導出に関する統計力学的意味付けの研究を行った(研究発表の2番目,3番目の文献).また,疎行列パリティ検査符号へ適用した際の性能評価も行った(研究発表の46番目の文献).また,疎行列パリティ検査符号が有するアルゴリズムに依存しない性質を解明するための統計力学的評価法の開発,およびそれを用いた評価も行った.本研究では,各種確率的手法に対し,一般の制約解探索問題への有効性を試みることを主な目的としている.具体的には,疎行列パリティ検査符号に対する各種確率的復号法(とくにBelief Propagation法とランダム局所探索法)に注目し,その解析を行った.渡辺のグループでは,今年度はランダマイズド局所探索法の平均的な性能の解析を中心に研究した.昨年度の計算機実験の結果から,これまでの理論的な解析では平均的な性能を十分評価できないことが判明し,新たな解析手法を試みた.その結果,ある種の確率的近似を仮定することにより,ランダマイズド局所探索法を素直に解析することができることを発見した(研究発表の最初の文献).これは,この種のアルゴリズムの解析に対する強力な解析手法の基礎となるものと期待される.また,これらの研究とは独立に,平均的な性能の解析の基礎研究も行った(研究発表の2番目の文献).一方,樺島のグループでは,Belief propagationの性能について,昨年度に引き続いた研究を行った.また,Belief propagationとランダマイズド局所探索法の中間に位置するアルゴリズムに対しても,その性質を統計力学的手法で解析した.(研究発表の3番目5番目の文献).
サイトカイン作用の多様性とSTAT5

レトロウイルスによる発現クローニング法にPCRによる任意点変異導入法を組み合わせて同定した恒常的活性型STAT5(Onishi et al. Mol Cell Biol,1998;Ariyoshi et al. J. Biol Chem,2000)を利用してサイトカインの多様な作用のメカニズムを研究している。STAT5はさまざまな遺伝子の発現を誘導することが知られているが我々は以前に恒常的活性型STAT5を利用した実験によってSTAT5がpim-1、socs-1、P21の発現誘導を介して同じ細胞において増殖、アポトーシス、分化誘導という多彩な作用を有することを示した(Nosaka et al.EMBO J,1999)。今回、我々は恒常的活性型STAT5がM1細胞のマクロファージ系への分化を誘導するメカニズムを解析してSTAT5の下流でIL-6の発現が誘導されオートクライン機構を介してM1細胞の分化を誘導することを示した(Kawashima et al. J. Immunol,2001)。興味深いことにIL-6遺伝子の発現誘導はNFκB活性化を介していることが判明した。さらにこのメカニズムを解析中であるが現在までにSTAT5活性化により誘導される分泌蛋白質により二次的にIL-6発現が誘導されることが明らかになった(Nakamura et al. J Biol Chem,2002)。現在、この分泌蛋白質の精製および同定を試みている。レトロウイルスによる発現スクリーニング法にPCRによる任意点変異導入法を組み合わせて同定した恒常的活性型STAT5(Onishi et al. Mal Cell Biol, 1998 ; Ariyoshi et al. J.Biol Chem, 2000)を利用してサイトカインの多様な作用のメカニズムを研究している。STAT5はさまざまな遺伝子の発現を誘導することが知られているが我々は以前に恒常的活性型STAT5を利用した実験によってSTAT5がpin-1、socs-1、p21の発現誘導を介して同じ細胞において増殖、アポトーシス、分化誘導という多彩な作用を有することを示した(Nosaka et al.EMBO J, 1999)。今回、我々は恒常的活性型STAT5がM1細胞のマクロファージ系への分化を誘導するメカニズムを解析してSTAT5の下流でIL-6の発現が誘導されオートクライン機構を介してM1細胞の分化を誘導することを示した(Kawashima et al. J. Immunol, 2001)。興味深いことにIL-6遺伝子の発現誘導はNFKB活性化を介していることが判明した。さらにこのメカニズムを解析中であるが現在までにSTAT5活性化により誘導される分泌蛋白質により二次的にIL-6発現が誘導されることが明らかになった(Nakamura et al. J Biol Chem, 2002)。レトロウイルスによる発現クローニング法にPCRによる任意点変異導入法を組み合わせて同定した恒常的活性型STAT5 (Onishi et al. Mol Cell Biol, 1998; Ariyoshi et al. J. Biol Chem, 2000)を利用してサイトカインの多様な作用のメカニズムを研究した。STAT5はさまざまな遺伝子の発現を誘導することが知られているが我々は以前に恒常的活性型STAT5を利用した実験によってSTAT5がpim-1、socs-1、p21の発現誘導を介して同じ細胞において増殖、アポトーシス、分化誘導という多彩な作用を有することを示した(Nosaka et al.EMBO J, 1999)。
介護看護等の対人援助活動における「適切さ」に関する研究

1.援助行動発動時における社会的スキル,共感経験,援助行動経験の影響について援助行動を経験したことがある者とない者とでは,次の同様の場面で援助行動を起こすのかどうか,とくに失敗や不適切な援助経験をした者が,次の機会に援助行動をしない理由について分析した.また援助行動経験とその援助が成功したのか否かで次の援助場面での援助意思にどのような影響があるか,援助経験,社会的スキル,共感経験等の影響について調べた.応用心理学研究第31巻2号掲載.2.援助行為についての援助者側と被援助者側との認識の違いについての研究同じ援助場面でも,援助者と被援助者とで状況分析が異なることを実証した.援助者側の方が状況を軽く見ているが,援助者の行為について被援助者側は好意的に評価していることが明らかとなった.さらに状況認識の相違について,パーソナリティ変数を入れて再分析した結果,一部パーソナリティの影響が明らかになった.これにより援助場面において,援助者が行う援助が,必ずしも被援助者に対する適切な援助につながっていない可能性があることが示唆された.東海心理学研究第2巻掲載.3.不適切な援助を受けた場合の被援助者の感情についての研究必ずしも適切とは言えない援助の行動を受けた際に,被援助者は援助を受けることで感謝等の肯定的感情を持つ一方で,否定的な感情も生起すると考えられる.不適切援助を受けた際の否定的感情の構造を明らかにした.中部大学人文学部研究論集17号掲載.4.大学生の介護看護場面における感情について援助者-被援助者関係に関する研究として,介護看護場面における両者の感情の錯綜について検討した.大学生を対象として,介護や看護の経験をたずね,その際の相手に対する感情状態をたずねた.また相手が援助者である自分に対してどのように感じているか推測させた.援助者側である介護や看護の立場にある者が,被援助者側の感情状態を推測することの難しさが示された.本研究のデータについては,日本社会心理学会第47回大会発表論文集pp.548-549掲載された.1.援助行動発動時における社会的スキル,共感経験,援助行動経験の影響について援助行動を経験したことがある者とない者とでは,次の同様の場面で援助行動を起こすのかどうか,とくに失敗や不適切な援助経験をした者が,次の機会に援助行動をしない理由について分析した.また援助行動経験とその援助が成功したのか否かで次の援助場面での援助意思にどのような影響があるか,援助経験,社会的スキル,共感経験等の影響について調べた.応用心理学研究第31巻2号掲載.2.援助行為についての援助者側と被援助者側との認識の違いについての研究同じ援助場面でも,援助者と被援助者とで状況分析が異なることを実証した.援助者側の方が状況を軽く見ているが,援助者の行為について被援助者側は好意的に評価していることが明らかとなった.さらに状況認識の相違について,パーソナリティ変数を入れて再分析した結果,一部パーソナリティの影響が明らかになった.これにより援助場面において,援助者が行う援助が,必ずしも被援助者に対する適切な援助につながっていない可能性があることが示唆された.東海心理学研究第2巻掲載.3.不適切な援助を受けた場合の被援助者の感情についての研究必ずしも適切とは言えない援助の行動を受けた際に,被援助者は援助を受けることで感謝等の肯定的感情を持つ一方で,否定的な感情も生起すると考えられる.不適切援助を受けた際の否定的感情の構造を明らかにした.中部大学人文学部研究論集17号掲載.4.大学生の介護看護場面における感情について援助者-被援助者関係に関する研究として,介護看護場面における両者の感情の錯綜について検討した.大学生を対象として,介護や看護の経験をたずね,その際の相手に対する感情状態をたずねた.また相手が援助者である自分に対してどのように感じているか推測させた.援助者側である介護や看護の立場にある者が,被援助者側の感情状態を推測することの難しさが示された.本研究のデータについては,日本社会心理学会第47回大会発表論文集pp.548-549掲載された.1.不適切な援助を受けた場合の被援助者の感情についての研究必ずしも適切とは言えない援助の行動を受けた際に,被援助者は援助を受けることで感謝等の肯定的感情を持つ一方で,否定的な感情も生起すると考えられる.不適切援助を受けた際の否定的感情の構造を明らかにした(日本社会心理学会第46回大会にて発表.発表論文集p.484-485.2005年9月).また,2005年度中に,同研究の感情の評定を基本的感情の次元に置き換えたものを使用し,さらに不適切な援助場面を系統的に整理し直して,筆者の2005年度のゼミ学生の卒業研究として再度データを収集した(2006年度の社会心理学会で発表を予定している).2.援助行動発動時における社会的スキル,共感経験,援助行動経験の影響について援助行動を経験したことがある者とない者とでは,次の同様の場面で援助行動を起こすのかどうか,とくに失敗や不適切な援助経験をした者や経験したことがない者が,次の機会に援助行動をしない理由について分析した.また援助行動経験とその援助が成功したのか否かで次の援助場面での援助意思にどのような影響があるか調べた.援助経験,社会的スキル,共感経験等があり,その援助が成功であった者ほど次回の援助意思が高いことがあきらかになった.応用心理学研究第31巻2号掲載決定(現在印刷中)

.3.援助行為についての援助者側と被援助者側との認識の違いについての研究同じ援助場面でも,援助者と被援助者とで状況分析が異なることを実証した.援助者側の方が状況を軽く見ているが,援助者の行為について被援助者側は好意的に評価していることが明らかとなり,援助場面における両者の関係性を記述することができた.さらに状況認識の相違について,パーソナリティ変数を入れて再分析した結果,一部パーソナリティの影響が明らかになった.本研究については,論文にして投稿し,現在審査中である.1.援助行為についての援助者側と被援助者側との認識の違いについての研究同じ援助場面でも,援助者と被援助者とで状況分析が異なることを実証した.援助者側の方が状況を軽く見ているが,援助者の行為について被援助者側は好意的に評価していることが明らかとなり,援助場面における両者の関係性を記述することができた.さらに状況認識の相違について,パーソナリティ変数を入れて再分析した結果,一部パーソナリティの影響が明らかになった.これにより,援助場面において,援助者が行う援助が,必ずしも被援助者に対する適切な援助につながっていない可能性があることが示唆されたと言える.本研究については,2006年12月刊行の東海心理学研究第2巻,pp3-19.に掲載された.2.大学生の介護看護場面における感情について援助者-被援助者関係に関する研究として,介護看護場面における両者の感情の錯綜について検討した.大学生を対象として,介護や看護の経験をたずね,その際の相手に対する感情状態をたずねた.さらに相手が援助者である自分に対してどのように感じているか推測させた.とくに後者の相手の感情の推測は難しく,援助場面における戸惑いが現れている.これにより,援助者側である介護や看護の立場にある者が,被援助者側の感情状態を推測することの難しさが示された.被援助者側の感情状態をどのように的確に読み取っていくかというスキルについては今後の検討課題である.本研究のデータについては,日本社会心理学会第47回大会にて学会発表した.日本社会心理学会第47回大会発表論文集pp.548-549に掲載.
国内淡水魚の遺伝子かく乱予測モデルの開発―共存関係に基づくリスク評価

本研究においてモツゴの遺伝子かく乱の現状調査を実施した結果、多摩川水系では大陸型および西日本型の個体の移入が確認され、特に、大陸型の遺伝子を有するモツゴが多かった。荒川では、場所により、大陸型と西日本型の遺伝子を有するモツゴが確認された。利根川水系(手賀沼と印旛沼)では、一部のモツゴで大陸型の遺伝子が確認されたものの、多くは東日本型の遺伝子を有しており、遺伝子かく乱の進行は進んでいない可能性が示唆された。同水域には、多くの国内外来魚が定着していることから、より詳細な調査が必要である。また、モツゴの移入種としての生理生態的特性を、捕食特性実験により評価し、体サイズの影響等を確認した。初年度は、既に、構築済みの淡水魚類データベースの充実するために、新規調査地点の追加、遺伝子かく乱ポテンシャル評価用データの作成等に注力した。続いて、広域スケールでの解析に重要である標高や勾配、土地利用等に関する情報を数値地図から抽出した。そして、過去の調査結果をデータベース化することにより、遺伝子かく乱マップを作成し、遺伝子かく乱データを補強した。これに合わせて、遺伝子かく乱度の高精度モデリングと保全対象地区の選定に向けた解析方法について検討した。今年度は、関東の主要河川のうち、多摩川(9地点地点)、荒川(3地点)、利根川(8地点)の各水系における計20地点において、モツゴの遺伝子かく乱の現状調査を実施した。各地点10個体の遺伝子分析の結果、多摩川水系では大陸型および西日本型の個体の移入が確認され、特に、大陸型の遺伝子を有するモツゴが多かった。利根川水系では、手賀沼および印旛沼において調査したが、結果として、一部のモツゴで大陸型の遺伝子が確認されたものの、多くは東日本型の遺伝子を有しており、遺伝子かく乱の進行は進んでいないことが示唆された。以上の分析結果を総魚種数や移入種数と比較したところ、明瞭な関係性はみられず、水域ごとに特徴づけられる結果となった。これは、外来遺伝子の移入が、他魚種(例えば、商業価値の高いアユ等)の放流に付随して発生したことを示唆している。すなわち、商業価値の高い魚種の放流履歴(時期と放流量)によって各調査地点における遺伝子かく乱度を特徴づけられる可能性がある。しかしながら、捕食-被食等の種間関係も考慮する必要があり、遺伝子かく乱のメカニズムの解明には更なる研究が必要である。その他、モツゴが海外においては侵略的外来種として認識されていることから、モツゴが有する移入種としての特性を評価するために、functional responseの一つとして捕食特性を実験的に評価した。結果として、餌生物や地域ごとに捕食特性が異なることが明らかになり、体サイズによって捕食量が異なることが確認できた。個体数の影響は限定的であった。対象生物であるモツゴの採捕が遅れたため、研究期間を延長することになったが、着実に成果が出てきており、今後の定量的な評価結果によって、遺伝子かく乱リスクの高精度モデリングの基盤が強化できる。本研究では、関東の主要河川のうち、多摩川、荒川、利根川の各水系において、モツゴの遺伝子かく乱の現状調査を実施した。利根川水系では、手賀沼および印旛沼において調査したが、結果として、一部のモツゴで大陸型の遺伝子が確認されたものの、多くは東日本型の遺伝子を有しており、遺伝子かく乱の進行は進んでいない可能性が示唆された。同水域には、多くの国内外来魚が定着していることから、より詳細な調査が必要であると考えられる。これらの成果は、国内外の会議および学術誌に発表する予定である。

本研究課題において、対象とする淡水魚類(モツゴ等)の遺伝子かく乱に関する情報が集積されつつある。また、高精度モデリングに影響を及ぼす要因に関する解析事例等も集積されており、研究計画の目標どおりに、順調に進展している。今後は、これまでの成果をとりまとめ、遺伝子かく乱予測モデルを構築するとともに、捕食特性に関する成果のとりまとめと論文化を進める。予測モデルの構築の際には、ランダムフォレスト等の高精度な機械学習を援用し、変数の重要度や応答曲線等により、支配要因等に関する定量的な情報を抽出する。地域環境工学・計画学今後とも対象魚類の遺伝子かく乱に関する情報集積を継続するとともに、初年度の成果を受けて、遺伝子かく乱度の高精度予測に向けた具体的な解析を開始する。その際、ランダムフォレストやサポートベクターマシン等の高精度な機械学習を援用するとともに、一般化線形モデルや一般化加法モデルのような一般的な解析手法を併用し、遺伝子かく乱に影響を及ぼす要因等について数理的に解析する。本研究では、研究対象であるモツゴを多摩川水系、荒川水系、および利根川水系で採捕し、遺伝子解析を進める予定だったが、当初予定していた期間中にほとんど採捕できなかったため、調査期間を9月まで延長した。また、Functional responseに関する実験を追加したため、その成果発表のためにも期間の延長が必要である。本年度は、学内研究資金が十分にあったため、本研究課題の一部に充当することができた。遺伝子解析の結果から、遺伝子かく乱予測モデルのプロトタイプを構築し、成果を発表する。また、Functional responseの成果をとりまとめ、学術誌に発表する。初年度に得られた研究成果の公表と国内外来種問題の理解深化に向けた研究展開を計画している。具体的には、初年度の成果について学会発表するとともに、国内外来魚として遺伝子かく乱が危惧される魚種について、追加調査を実施する。
C型肝炎ウイルスコア蛋白と肝細胞内シグナル伝達制御

平成13年度:申請者はHB-EGFの機能に特に注目し、解析を行った。HCVコア蛋白を安定的に発現するHepG2細胞(HepΔNCTH細胞)を24時間血清除去した後、培養上清中の可溶性HB-EGF分画をELISA法にて測定した。HepΔNCTH細胞の培養上清中の可溶性HB-EGF分画量は、親株HepG2細胞の培養上清に較べ有意に増加していた。HepΔNCTH細胞にHCVコア蛋白遺伝子のアンチセンスRNA発現プラスミドを導入すると培養上清中の可溶性HB-EGFは低下することから可溶性HB-EGFの増加はHCVコア蛋白発現に特異的であり、さらにHepΔNCTH細胞の培地中にPD08059(選択的MEK阻害剤)を添加すると培養上清中の可溶性HB-EGFは低下することから可溶性HB-EGFの増加はHCVコア蛋白発現に伴うRaf-1キナーゼ活性化によるものと考えられた。既報によると、Raf-1キナーゼ活性化による可溶性HB-EGFの増加は二次的なc-Jun NH2-terminus kinase(JNK)経路の活性化をもたらすことが知られている。そこで申請者はHCVコア蛋白発現に伴うJNK経路の活性化について検討した。24時間血清除去したHepΔNCTH細胞の細胞抽出蛋白と抗リン酸化特異的c-Jun抗体を用いたwestern blot法による検討では、リン酸化c-Jun蛋白量は親株HepG2細胞の細胞抽出蛋白に較べ有意に増加していた。培養上清より抗ヒトHB-EGF抗体を用いて可溶性HB-EGF分画を吸着すると細胞抽出蛋白中のリン酸化c-Jun蛋白量は有意に低下することから、HCVコア蛋白発現に伴うJNK経路の活性化は可溶性HB-EGF発現量の増加による二次的な活性化である可能性が示唆された。申請者はC型肝炎ウイルス(以下HCV)コア蛋白発現にて影響を受ける肝細胞内シグナル伝達経路について、HCVコア蛋白発現によるRaf/MEK/MAPキナーゼ(ERK)経路の活性化に伴いc-fos・c-myc・heparin-binding EGF-like growthfactor(HB-EGF)mRNA発現量が変化していることを見出した(平成12年度科学研究費補助金実績報告書)。特に申請者はHB-EGFの機能に注目し、現在解析を進めている。まずHCVコア蛋白を安定的に発現するHepG2細胞(HepΔNCTH細胞)を10cm培養ディッシュにて80%confluentまで培養し、24時間血清除去した後、培養上清(培地)中の可溶性HB-EGF分画をELISA法にて測定した。またHepΔNCTH細胞にHCVコア蛋白遺伝子のアンチセンスmRNA発現プラスミドを導入すると培養上清中の可溶性HB-EGFは低下することから、可溶性HB-EGFの増加はHCVコア蛋白発現に特異的であると考えられた。さらにHepΔNCTH細胞の培地中にPD08059(選択的MEK阻害剤)を添加すると培養上清中の可溶性HB-EGFは低下することから、可溶性HB-EGFの増加はHCVコア蛋白発現に伴うRaf-1キナーゼ活性化によるものと考えられた。

既報によると、Raf-1キナーゼ活性化による可溶性HB-EGFの増加は二次的なc-Jun NH2-terminus kinase(JNK)経路の活性化をもたらすことが知られている。そこで申請者はHCVコア蛋白発現に伴うJNK経路の活性化について検討した。24時間血清除去したHepΔNCTH細胞の細胞抽出蛋白と抗リン酸化特異的c-Jun抗体を用いたwestern blot法による検討では、リン酸化c-Jun蛋白量は親株HepG2細胞の細胞抽出蛋白に較べ有意に増加していた。また24時間血清除去したHepΔNCTH細胞の培養上清より抗ヒトHB-EGF抗体を用いて可溶性HB-EGF分画を吸着すると細胞抽出蛋白中のリン酸化c-Jun蛋白量は有意に低下することから、HCVコア蛋白発現に伴うJNK経路の活性化は可溶性HB-EGF発現量の増加による二次的な活性化である可能性が示唆された。
脳梗塞から生還するためのタイムリミット拡大を目的とした血栓溶解薬の応用法

本申請課題の目的である「マイクロバブル化したt-PAが脳出血誘発リスクを低下させ、更にはt-PA治療の制限時間を延長することができるのか」を明らかにするために、脳梗塞モデルマウスを用いて以下の実験14を期間内に実施する。【1】マイクロバブル破裂の条件を決定する【2】マイクロバブル化したt-PAの脳梗塞有効投与量を明らかにする【3】t-PAとマイクロバブル化したt-PAの治療効果、出血の有無、制限時間を比較する【4】マイクロバブル化したt-PAの出血リスクが低下するメカニズムを解明する本申請課題の目的である「マイクロバブル化したt-PAが脳出血誘発リスクを低下させ、更にはt-PA治療の制限時間を延長することができるのか」を明らかにするために、脳梗塞モデルマウスを用いて以下の実験14を期間内に実施する。【1】マイクロバブル破裂の条件を決定する【2】マイクロバブル化したt-PAの脳梗塞有効投与量を明らかにする【3】t-PAとマイクロバブル化したt-PAの治療効果、出血の有無、制限時間を比較する【4】マイクロバブル化したt-PAの出血リスクが低下するメカニズムを解明する
外的要因による蝸牛器官の遅発性細胞死に関する研究

新生児呼吸障害の既往児に生後数ヵ月で完全な難聴を呈する群がいることを報告してきた。本群は聴性脳幹反応(ABR)が無反応との特徴を持つ。本研究は周産期の外因による幼弱蝸牛器官(内耳細胞、ラセン神経節細胞)、脳幹聴覚路の細胞障害を明らかにすることを目的にした。幼若ウサギ(2-3週齢)に1)一過性(5%O_2:5分)2)軽度持続性(10%O_2:120分)3)高度持続性(5%O_2:120分)低酸素負荷を与えた。以後経時的にABR、Otoacoustic emission(OAE)反応を計測した。ストレス応答はHSP-72を蝸牛ラセン神経節細胞、橋聴覚路核下丘細胞で免疫組織的に検討し、細胞骨格蛋白MAP-2を免疫組織化学および免疫ブロット法で検討した。結果:1)ABRは高度持続群P1-P5波間潜時の延長がみられ、P5振幅も高度持続群で有意に減少した。OAE反応は高度負荷でも急性変化は少なかった。2)免疫組織学所見:HSP-72発現は高度負荷群3例で強く、陽性細胞は高度持続群のラセン神経節、上オリーブ核と臓側蝸牛神経核に多かった。下丘のMAP-2染色性は高度負荷でわずかに減少した。蝸牛のラセン神経節細胞にもストレス応答が出現していた。3)免疫ブロット:高度持続群では橋及び延髄で72kDaのバンドが検出された。橋が下丘や延髄よりも強いHSP-72の発現がみられた。神経節細胞の核崩壊は得られなかった。ABR変化は低酸素・虚血とアシドーシスによる変化と一致し、上部脳幹での細胞骨格の障害とストレス応答が低いことによってもたらされた可能性がある。本研究により蝸牛器官のうちラセン神経節細胞は短期間では低酸素抵抗性があることが判明した。今後、内耳有毛細胞の遅発性障害の有無について検討を進める必要がある。
二次元的運動性を有する zig-zag ポリマーの開発と機能開拓

合成が困難なラダーポリマーの基礎研究や機能開拓は今なお高分子科学における未開拓の領域として残されている。本研究では(1)ラダーポリマーのアニオン交換膜としての応用と、(2)フレキシブルにコンフォメーション変化を起こす新規ラダーポリマーの開発を行った。(1)では、剛直なラダーポリマーをアニオン交換膜の基盤物質として用いることにより、膜にミクロ多孔性が付与され良好なアニオン伝導度を実現できることを見出した。(2)では、Troeger'sbase骨格を有するラダーポリマーに対する高分子反応により柔軟性という新しい構造特性を持つラダーポリマーを簡便に合成する手法を見出した。本研究では、2次元のみの運動性を有する、剛直な平面ユニットをフレキシブルな2本の糸で連結した、構造明確なラダーポリマーである「zig-zagポリマー」を開発し、その運動性の抑制に基づく物性を探索することを目的としている。初年度となる平成26年度には、zig-zagポリマーの合成法の開発を行った。具体的には、既知化合物であるビスホルミルジベンゾ24クラウン8エーテル(DB24C8)から、5段階反応でシリル基で保護された環状のテトラオールモノマーを合成した。得られたモノマーはKFの存在下、重合反応をおこなうことにより、シリル基を系中で脱保護しながら重合を進行させることができ、目的とするポリマーを得ることができた。しかし得られたポリマーは溶解性に乏しく、溶解性を向上させる工夫も必要であることが明らかとなった。また、上記の二重芳香族求核置換反応を鍵としたzig-zagポリマー合成法の開発に加え、近年新たに報告されたPIM合成方法であるトレガー塩基形成反応を利用した重合方法を活用したzig-zagポリマー合成法の開発についても検討した。トレガー塩基骨格は歪んだ構造をしておりたzig-zagポリマーの構成ユニットとしては適切ではない。しかしトレガー塩基骨格はNアルキル化後、塩基で処理することによりアミナール炭素が求核攻撃され開環し、折れ曲がり構造の無いジアゾシン構造を形成することが知られている。このモデル反応として、既報に従い合成したトレガー塩基骨格含有PIMをメチル化し、水酸化ナトリウム水溶液で処理を行うと、定量的にトレガー塩基開環体を与えることを見出した。この結果はこのトレガー塩基開環反応を用いて目的のzig-zagポリマーが容易に合成できる可能性を示唆している。本研究では、2次元的運動性を有する構造明確なラダーポリマー「zig-zagポリマー」を合成し、その機能・物性の探索を目的としている。初年度(平成26年度)には、zig-zagポリマーの効率的な合成経路の探索を行った。その結果、トレガー塩基形成反応を利用した重合反応により得られるPIM(Polymer of Intrinsic Microporousity)類に対して、N-アルキル化後に塩基を作用させることにより、トレガー塩基骨格のアミナール炭素が開環し、ジアザシクロオクタン構造へと変化することを見出した。この反応前後ではラダー構造を保ったまま、剛直なトレガー塩基骨格が、コンフォメーションの自由度を有するジアザシクロオクタン構造へと変化するため、この手法で得られるラダーポリマーは2次元的運動性を有するフレキシブルなラダーポリマーとなりうる。平成27年度は、この反応で得られるラダーポリマーの運動性に関する評価を行った。トレガー塩基骨格を有するポリマーは分子動力学(MD)計算を行ってもほとんどコンフォメーション変化を起こさず、固体状態でミクロ多孔性を有することを特徴とする。一方、ジアザシクロオクタン構造を有するラダーポリマーのモデルオリゴマーの分子動力学(MD)計算を行うと、ジアザシクロオクタン部位でコンフォメーションが自由に変化する様子が観測された。さらに、固体状態で窒素ガス吸着測定を行った結果、非多孔性物質特有の吸着等温線を示した。これらの結果は、ジアザシクロオクタン構造を有するラダーポリマーはフレキシブルなラダーポリマーであることを示唆している。また、このポリマーに対する高分子反応による修飾反応も可能であることを見出した。平成27年度には、新規ラダーポリマーであるジアザシクロオクタン構造を有するラダーポリマーの運動性に関する評価を行い、そのフレキシブル性を示唆する結果を得ることができた。研究当初の目的とする構造明確なポリマーの合成に成功し、物性調査に着手しているものの、物性調査はまだ基礎的なものにとどまっているため、やや遅れていると評価した。本研究では2次元運動性を有する構造明確なラダーポリマー「zig-zagポリマー」の合成と物性探索を目的として研究を行ってきた。平成27年度では、研究当初予定していた合成手法とは異なる、トレガー塩基の分解反応を鍵とするラダーポリマーを得る画期的な合成ルート新手法を見出すに至った。平成28年度では、得られたラダーポリマーの一次構造の完全決定を行った。ラダーポリマーの繰り返し単位に対応する種々の低分子化合物を合成し、種々の多次元核磁気共鳴(NMR)測定による1H NMRスペクトルの完全帰属を行い、ラダーポリマーの1H NMRスペクトルと比較することで、幾つかのラダーポリマーの構造を決定した。またサイズ排除クロマトグラム多角度光散乱(SEC-MALS)により、各修飾段階での分量低下が無い、すなわち、各反応は非常に効率的に進行し、高分子主鎖を切断するような副反応は起こっていないことが示唆された。幾つかの追加実験は必要であるが、本成果をまとめた学術論文を執筆中である。

当初の予定よりも研究は遅れてしまったものの、研究の過程で当初の計画よりも効率的な合成手法を見出すことができ、最終的にはより優れた手法の開発につながったと言える。また上記検討の過程で、その合成中間体である4級アンモニウム塩構造を有するミクロ多孔性ラダーポリマーは、高いアニオン伝導性を持つことを見出した。現在全固体アルカリ燃料電池の実現のため、高いアニオン伝導性を持つ高分子膜の需要が急速に高まっている。そこで平成28年度では前述の知見に基づいた、新たなアニオン交換膜を開発することにした。具体的には、スイロビスインダン骨格を持つラダーポリマーに4級アンモニウム塩構造を導入した誘導体を合成しその膜が比較的高い水酸化物イオン伝導度と、高い燃料バリア性を示すことを見出し、その結果を学術論文に投稿し受理された。合成が困難なラダーポリマーの基礎研究や機能開拓は今なお高分子科学における未開拓の領域として残されている。本研究では(1)ラダーポリマーのアニオン交換膜としての応用と、(2)フレキシブルにコンフォメーション変化を起こす新規ラダーポリマーの開発を行った。(1)では、剛直なラダーポリマーをアニオン交換膜の基盤物質として用いることにより、膜にミクロ多孔性が付与され良好なアニオン伝導度を実現できることを見出した。(2)では、Troeger'sbase骨格を有するラダーポリマーに対する高分子反応により柔軟性という新しい構造特性を持つラダーポリマーを簡便に合成する手法を見出した。平成26年度は当初の計画通りのモノマー合成を行うことができたが、得られたポリマーの溶解性を向上させる工夫が必要であることが分かった。さらに、トレガー塩基含有ポリマーの分解反応という新たなzig-zagポリマー合成法も見出すことができた。このように、初年度にzig-zagポリマーの合成方法の開発に成功したと言えるため、概ね順調に進展していると判断した。最終年度である平成28年度には、まずは得られたラダーポリマーの熱的物性と力学的物性について調査する。柔軟性を有するラダーポリマーは、ラダーポリマーの高い熱的安定性を保持したまま、特異な力学的物性を示す可能性が高い。また、化学構造の異なるモノマーからのラダーポリマー合成を行い、本手法が様々なラダーポリマー合成に有効であることを示してゆく。さらに、高分子反応による修飾反応についても検討し、論文としてまとめる予定である。高分子化学トレガー塩基骨格開環反応を用いたzig-zagポリマー合成法を確立する。得られたzig-zagポリマー関して、その二次元運動性に基づく物性を以下の手法により調べる。1. Zig-zagポリマーの動的性質溶液中におけるzig-zagポリマーの挙動について、希薄溶液を用いた静的光散乱(SLS)・動的光散乱(DLS)、濃厚溶液を用いた動的粘弾性測定(DMA)などにより多角的に調べ、運動性の抑制がポリマーの動的挙動に与える影響を明らかにする。ポリマー単体の性質に加えて、カーボンナノチューブなどに対する巻付き挙動なども調べる。2. Zig-zagポリマーの静的性質
地方における公立学校行政と私立学校行政の連携に関する調査研究

現在、府県段階で公立学校行政と私学行政を一元化している秋田、青森、茨城、岐阜の4県の実態を調査した結果、いずれの県でも知事が私学を所轄し、教育委員会が公立学校行政を担当するという現行の法制度の範囲内で、教育長が知事の業務を補助執行していることが明らかになった。そのため、この4県で公立学校と私学行政が一元化されているととらえるのは正確ではない。このような措置への移行を決定した事情は各県によりさまざまであり、相互に関連があるとはいえないと判断できる。またこの4県では私学の数が少なく、このような措置によって私学の自主性が損なわれるという危惧はほとんど生じなかった点も付記しておきたい。一方、近畿圏および首都圏のように私学のシェアが相対的に高い地域では、教育委員会と知事部局のあいだに効率的な行政を実施するための各種の連携を試みる工夫がなされている。具体的には公私間の情報の伝達、高校入学定員の調整、職員の人事移動などである。わが国の場合、近代化を達成するために明治以後とくに国および地方が積極的に学校を設置していった。これにより学校教育は短期間のうちに全国的に普及するにいたったが、公的機関が教育を独占することになり、民間の試みは前者を補充・補完ととらえられた。このような公私間の役割分担は現在でもみられるために、公私行政の一元化によって量的に優勢な公立学校部門に私学が吸収されていく可能性が高い。私学の自主性を尊重し、公立部門と私学部門とが互いに競争していくことができるように、公私間の行政部門がより連携を深めていくことが望ましいと考えられる。本研究は、現行の地方教育行政のなかで教育委員会が所管する公立学校行政と、知事部局の所轄する私学行政とがどのような相互関係を持ちながら、実務を処理しているのかを明らかにし、あわせてこの両者の今後のありかたを探ろうとするものである。現行制度がこのような仕組みになっているものの、青森、秋田、茨城、岐阜の四県における私学行政はこれを教育長による補助執行とし、教育委員会の一部門がこれを担当する形態をとっている。そのため本年度は青森、秋田両県での実態を仔細に検討するため、直接現地に赴き担当部局の関係者から行政実務の現状、公立部門と連携の状況、県内の世論等に関して聞き取り調査をおこなった。同時に当該県において補助執行にいたった経緯に関する資料を議会および教育委員会議事録等を閲覧することによって収集した。さらに私立学校法の制定時における私学行政の位置付けを明確にするために、戦後の教育改革期の制度資料を収集した。第二には、私学の占める比率が比較的高い首都圏において、私学行政と公立学校行政との連携状況を面談および資料の収集によって現状の把握に努めた。これらはいずれも次年度の研究活動の基礎資料として活用する予定である。第三には、私立学校行政と公立学校行政の連携について考察を進めるためには、その本質となる私立学校と公的統制・管理の在り方に関する視点を不可欠とする。そのため、この問題を理論的に解明し公私行政の将来を展望することを目的として、研究分担者と鋭意分担しながら関係する先行研究を素材にして、検討を加えてきた。現在、府県段階で公立学校行政と私学行政を一元化している秋田、青森、茨城、岐阜の4県を調査した結果、いずれの県でも知事が私学を所轄し、教育委員会が公立学校行政を担当するという現行の法制度の範囲内で、教育長が理事の業務を補助執行していることが明らかになった。そのため、この4県で公立学校と私学にかかる行政が一元化されているととらえるのは正確ではない。このような措置への移行を決定した事情は各県によりさまざまであり、相互に関連あるとはいえないと判断できる。

またこの4県では私学の数も少なく、このような措置によって私学の自主性が損なわれるという危惧はほとんど生じなかったことも指摘されなければならない。一方、近畿圏ならびに首都圏のように私学のシェアが相対的に高い地域では、教育委員会と知事部局の間に効率的な行政を実施するための各種の連携策が講じられている。具体的には公私間の情報の伝達、高校入学定員の調整、職員の人事移動などである。わが国の場合、近代化を達成するために明治以後とくに国と地方が積極的に学校を設置していった。これにより、学校教育は短期間のうちに全国的に普及するにいたったが、公的機関が教育を独占することになり、民間の試みは前者の補充・補完ととらえられた。このような公私間の役割分担が現在でもみられるために、公私行政の一元化が行なわれると、量的に優勢な公立学校部門に私学が吸収されていく可能性が高い。私学の自主性を尊重し、公立学校と私立学校が互いに競走していくことができるように、公私間の行政部門がより一層連携を強めていくことが望ましいと考えられる。
アセチルアセトン錯体を用いた熱フィラメントCVD法による透明導電膜の合成

大気圧熱CVD装置のノズルと石英基板の間に金属ロジウム線の熱フィラメントを設置し,原料錯体としてトリス-アセチルアセトナト-インジウム用い,そのキャリヤ-ガスとして窒素ガスを使用した。フィラメントの形状をコイル状にして流束を横切るように設置した場合,2dm^3min^<-1>以上の流束でないと基板へは製膜されなかった,そのため以後,直線状の熱フィラメントを用いた。熱フィラメント温度770°C,溶融石英基板の表面温度250°C以上において可視光透過率80%以上の透明な酸化インジウム膜が形成可能であった。この250°Cという表面温度は,TG-DTAによる熱分析から求めたアセチルアセトナト-インジウムの熱分解酸化開始温度である315°Cよりも約60°C低かった。しかし,250°Cで製膜した膜はX線的にアモルファスであり,膜は高抵抗であった。そのため,本研究の目的である250°C以下での透明導電膜の作成は達成できなかった。今後,安全なアセチルアセトン錯体を用いた化学気相析出法において,250°Cよりも低い基板温度で良質な膜を得るためには大気圧プラズマまたはレーザーを用いた製膜方法を研究する必要があると考えられる。しかし,熱フィラメント温度1000°C,基板表面温度350°Cにおいては,熱フィラメントを用いることにより抵抗率が1×10^<-3>Ω・mとなり以前の熱フィラメントを用いなかった場合の1×10^<-1>Ω・mと比べ2桁も低下していた。これはSEM観察の結果,結晶粒径が以前の熱フィラメントを用いなかった場合の30nmよりもはるかに大きい500nmという大きな結晶粒になっていたため粒界抵抗が減少し抵抗率が低くなったと考えられる。現在のところ良質な膜は得られていないが,熱フィラメントを用いることにより結晶粒の大きい膜が得られることが明らかとなったので条件等を最適化することにより良質な膜が得られる可能性があると思われる。
サイトカインの法医診断学への応用―ショック及び薬物中毒を中心に

1.外傷性ショックモデルにおけるサイトカイン及びケモカインの遺伝子発現マウスの両側後肢を90分間圧迫後、開放するいわゆる緊縛性ショックによる外傷性ショックモデルを作成したところ、48時間以内に約90%以上のマウスが死亡した。血清中の肝臓逸脱酵素(ALT)及び尿素窒素(BUN)は、緊縛解放後2時間から著明に上昇した。病理組織学的には、肺、肝臓及び腎臓で好中球の著明な浸潤を確認した。さらに、肝臓及び肺におけるサイトカイン(IL-1α、TNFα)、ケモカイン(MCP-1,MIP-1α、MIP-2、KC)及び接着因子(VCAM-1)遺伝子発現を検索したところ、いずれの物質も、緊縛解放後2時間で最も強い遺伝子発現が観察された。以上のことから、外傷性ショックでは、これらサイトカイン、ケモカイン及び接着因子が重要な役割を果たしていることが明らかとなり、法医実務的にこれらの遺伝子発現を検索することが外傷性ショックを診断する際に、有用となる可能性が示された。2.アセトアミノフェン肝障害とサイトカイン野生型マウスとI型TNFレセプター欠損(KO)マウスにアセトアミノフェン(600mg/kg)を腹腔内投与し、急性肝障害モデルを作成した。Aアセトアミノフェン投与後、各マウスの血清ALT値を測定したところ、KOマウスでは、野生型マウスに比べて、肝障害の程度が軽減していた。さらに、病理組織学的に、肝細胞の壊死の程度、白血球浸潤の提訴(好中球、マクロファージ、Tリンパ球)が、KOマウスでは減弱していた。さらに、肝臓におけるサイトカイン、ケモカイン及び接着因子の遺伝子発現も同様に、KOマウスで減弱していた。以上のことから、アセトアミノフェン肝障害ではTNF-I型TNFレセプターを介したシグナルが重要であることが判明した。1.外傷性ショックモデル材料及び方法:8週齢のBALB/cマウスの両側後肢の基部を輪ゴムで2時間緊縛したのち再潅流し,外傷性ショックモデルを作成した.緊縛解放後の生存率は,12時間で約34%,48時間で約6%であった.ALTは,緊縛解放直後では各々有意な上昇は認められなかったが,緊縛解放後2時間よりより有意に上昇していた.病理組織学的には肺及び肝臓で著明なうっ血と好中球浸潤が観察され,各臓器のMPO活性は,緊縛解放後2時間より有意に上昇していた.一方,肺及び肝臓におけるIL-1β,TNFα,MCP-1,MIP-1α,MIP-2,KC, VCAM-1の各遺伝子発現レベルは,いずれも緊縛解放直後では有意な増加は認められなかったが,緊縛解放後2時間でピークに達し,緊縛前の発現レベルより顕著に増加していた.以上から,緊縛性ショックの病態に,これらサイトカイン,ケモカイン及び接着因子の関与が示唆された.2.アセトアミノフェン中毒モデル材料及び方法:8週齢のBALB/cマウスに750mg/kgのアセトアミノフェンを腹腔内投与し,中毒モデルを作成した.アセトアミノフェン投与後6時間よりALT値は有意に上昇し,24時間以内に約50%のマウスが死亡した.病理組織学的に,長命な出血と小葉中心性の肝細胞壊死を認めた.肝臓におけるIL-1β,TNFα,MCP-1,MIP-1α,MIP-2,KC, VCAM-1の各遺伝子発現レベルは,投与後10及び24時間で顕著に増加していた。以上から,アセトアミノフェン中毒の病態に,これらサイトカイン,ケモカイン及び接着因子の関与が示唆された.1.外傷性ショックモデルにおけるサイトカイン及びケモカインの遺伝子発現マウスの両側後肢を90分間圧迫後、開放するいわゆる緊縛性ショックによる外傷性ショックモデルを作成したところ、48時間以内に約90%以上のマウスが死亡した。
熱電用電力変換回路の定性的性質の解明と最大電力整合

本研究は、排熱発電システムに用いられる電力変換回路の定性的性質を解明し、回路理論の発展および将来的な排熱発電システムの実用化に資する取り組みである。電源に熱電池を有するDC-DCコンバータ(熱電用電力変換回路)は、電源と負荷をインピーダンスマッチングさせ、熱電池から最大電力を取り出す電力整合機能が求められる。2018年度は、熱電池の低電圧・高電流出力特性に鑑み、電流制御DC-DCコンバータに焦点を絞り、回路パラメータの変化に伴い本回路に生じる分岐現象の解析を行うことを主目的として取り組んだ。以下、具体的な取り組み内容と得られた成果について報告する。参照電流値およびスイッチング周波数を分岐パラメータに選び、本回路に生じる分岐現象の解析・分岐構造の解明を行った。まず、当該年度予算で新たに購入した熱試験装置を用い、KELK社製熱電池に280度の温度差を設けて出力特性を計測し、モデル化した。次に、熱電池を接続したDC-DCコンバータの回路方程式を導出し、解軌道をクロック周期毎に離散化したポアンカレ写像を定義した。ポアンカレ写像に基づき、参照電流値またはスイッチング周波数を分岐パラメータとした1次元および2次元分岐図を計算し、本回路の動的挙動を広いパラメータ空間から可視化可能な数学的枠組みの構築を完了したとともに、回路動作を検証した。また、電流制御DC-DCコンバータ全般に適用可能な、モノドロミ行列を用いた汎用的安定性解析手法を提案した。得られた研究成果は、学術論文および国際会議にて発表した。当該年度の目標は、(1)参照電流値およびスイッチング周波数を分岐パラメータに選び、本回路に生じる分岐現象の解析・分岐構造の解明を実施(2)熱電池を接続したDC-DCコンバータに適用可能な安定性解析手法の構築であった。(1)の分岐現象の解析・分岐構造の解明については、熱電池を接続したDC-DCコンバータの解軌道をクロック周期毎に離散化した離散写像をベースに、参照電流値またはスイッチング周波数を分岐パラメータとした1次元および2次元分岐図を計算し、本回路に生じる分岐現象と分岐構造を調査した。得られた研究成果は、当該年度中に国際会議にて発表済みであり、現在は継続的に学術論文への成果発表準備段階にあり、当初目標を達成したと考えている。(2)の熱電回路に適用可能な安定性解析手法の構築については、解軌道の摂動に注目したモノドロミ行列を用いた安定性解析手法を構築し、学術論文にて得られた成果を報告した。本手法は回路方程式が常微分方程式で記述することができない場合についても回路の安定性を解析可能な汎用的手法であるため、熱電池を接続したDC-DCコンバータにも十分適用可能な安定性解析手法であり、当初目標は達成されたと考える。2018年度の取り組みを経て、熱電池を接続した電流制御DC-DCコンバータの分岐構造が明らかになり、熱電池から最大電力を得るための最適な参照電流値とスイッチング周波数が推定できるようになった。これらの2018年度に得られた研究成果を、国際会議または学術論文にて報告する。他方、熱源の温度変化に伴い、熱電池の出力電力は変化するため、これに合わせて参照電流値の最適値は、適宜更新する必要がある。したがって、2019年度は熱電池から最大電力を取り出すための最大電力整合アルゴリズムを提案・実装する。本手法は、出力電力算出ステップ、回路動作安定化ステップ、出力電力調整ステップからなる。本手法を計算機実装し、有効性を確認することを達成目標に設定する。また、本取り組みにおいて有用な成果が得られた場合には国際会議または学術論文における成果発表を行うこととする。