hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血小板―血管内皮相互作用を介した肝類洞再構築と肝修復制御機構

急性肝障害後の肝組織修復制御に血小板由来のトロンボキサンA2受容体(TP受容体)が重要な役割を果たしていることを解明するために、四塩化炭素(CCl4)によりTP受容体ノックアウトマウス(TP-/-)及び野生型マウス(WT)に肝障害を惹起させて検討した。肝類洞に接着した血小板数はWTにおいて肝修復期で増加し、肝微小循環は障害期に抑制された。TP-/-はWTに比較して、CCl4誘導肝障害からの肝修復が遅れ、また肝細胞増殖因子発現が遅延し、肝血管再生因子の発現が抑制された。TP受容体シグナルが肝類洞への血小板接着を介して肝血管再生を促進し、肝修復に寄与している可能性が示唆された。急性肝障害後の肝組織修復制御に血小板由来のトロンボキサンA2受容体(TP受容体)が重要な役割を果たしていることを解明するために、TP受容体ノックアウトマウス(TP-/-)及び野生型マウス(WT)に、四塩化炭素(CCl4)を単回投与して急性肝障害を惹起させて検討をすすめた。TP-/-はWTに比較して、CCl4誘導肝障害からの肝修復が遅れ、また肝細胞増殖因子発現が遅延した。この肝修復に血小板が関与している可能性を調べるために、TP受容体シグナルを介して血小板が肝類洞内皮に接着しているかどうかを生体顕微鏡を用いて解析した。すると肝類洞に接着した血小板数はWTにおいてTP-/-よりも、肝修復期において有意に増加した。さらにWTでは肝微小循環が障害期には抑制され、CCl4投与48時間後に肝微小循環障害のピークに達したが、それ以後肝微小循環は回復した。TP-/-ではCCl4誘導肝微小循環の回復が遅延した。肝組織修復には肝微小血管再構築が必須であると考え、肝組織における肝血管新生に関与する様々な成長促進因子(VEGF, VEGFR1, VEGFR2, FGF-2,など)を解析すると、TP-/-はWTに比較して肝血管再生因子の発現が抑制された。これらの結果から、TP受容体シグナルが肝類洞への血小板接着を介して肝血管再生を促進し、肝修復に寄与している可能性が示唆された。TP-/-はWTに比較して、CCl4誘導肝障害からの肝修復が遅れ、また肝細胞増殖因子発現が遅延していたが、血小板の類洞接着にも差があった。そこで、トロンボキサンからのシグナルの重要性を確認するために、トロンボキサンA2合成阻害薬(OKY046)、トロンボキサン受容体拮抗薬(S1452)、シクロオキシゲナーゼ-1阻害薬(aspirin)などを投与してその効果を調べた。すると、TP-/-と同様の効果がみられた。肝障害修復のメカニズムを解明するために肝修復因子として血小板由来の肝細胞増殖因子(HGF)を測定したところ、TP-/-はWTに比較して有意に減少した。さらにHGF投与により血管内皮から肝血管再生因子が産生されるかどうかをin vitro実験で確認した。これらの結果から、TP受容体シグナルが肝類洞への血小板接着を介してHGFを産生し肝血管再生を促進し、肝修復に寄与している可能性が示唆された。医歯薬学TP受容体ノックアウトマウス(TP-/-)を用い、急性CCL4誘導肝障害モデルにおいて、肝組織修復におけるTxA2産生,TP受容体発現を確認している。血小板ー肝類洞内皮相互作用の解析は、生体顕微鏡にて肝組織修復期に血小板が肝類洞内皮に接着を確認していることが確認できており、TP受容体アゴニスト(U46619)を用いて血小板を刺激し血小板活性化がTP受容体に依存しているかを検討している。また、肝組織修復の際における肝血管新生に関与する様々な成長促進因子(VEGF, VEGFR1, VEGFR2, bFGF, CD31, Ang-1, Ang-2など)をELISA,PCRにて測定し、さらに免疫染色で解析中である。本研究が、当初に立案した実験計画に沿って、ほぼ順調に遂行されている。

当初の実験計画に沿って、培養内皮細胞にTPアゴニスト(U46619)を添加し、血管新生因子の発現の確認実験を施行していくとともに、血小板由来ケモカインのマクロファージ集積との肝修復に果たす役割の解析と血小板由来肝再生因子とトロンボキサン受容体の役割を検討していく予定である。その後には、骨髄移植マウスを用いて、血小板由来TP受容体シグナルの血小板接着ならびに肝組織修復への関与の解析を進めていく。予定していた一般試薬の商品在庫不足にて、次年度以降で再度商品検討し購入することとしたため。今後も継続した実験用動物の購入および飼育費が必要となる。また、肝血管新生や肝再生因子の発現確認のためにPCR法施行や免疫染色による組織標本作製のための抗体購入、DNAプライマー等の購入に研究費を使用する予定である。培養内皮細胞にTPアゴニスト(U46619)を添加し血管新生因子の発現の確認実験を行っていくにあたり細胞培養試薬の購入を予定している。その他プラスチック類実験器具や生化学実験試薬等に関しては、今年度と同様に研究費の使用を予定している。
先端的ＩＣＴを活用した重症心身障害児（者）等の認知発達支援に関する研究

重症心身障害児(者)(以下、重症児(者)と示す)等の反応を複数の生理指標を用いて確認し、個々の状況に応じてリアルタイムで働きかけ、認知発達を促すことを目的とした情報システムについて検討した。対象者の負担の軽減を念頭に、接触式および非接触式の測定方法を併用したシステムを構築した。また、実際にシステムを活用し、システムの機能の実現を確認した。さらに、近年教育分野で普及が進んでいるタブレット端末の活用についても検討を行い、その効果を確認した。本年度は、重症心身障害児(者)(以下、重症児(者)と示す)等の反応を把握し、環境の側から人間の側に働きかけて認知発達支援を行うことを目的としたシステムのデザインに関する検討を中心に研究を実施した。システムデザインに関しては、1)重症児(者)等の反応把握に関する生理心理学的検討、および2)彼らへの働きかけのための環境デザインに関する検討、の2点から研究を実施した。前者については、従来までに実施してきた刺激に対する心拍反応に関する分析研究を進めるとともに、新たに脳波の活用に着目し、従来までに用いてきた生理指標との併用方法に関する検討を行った。一方、後者では主に視覚刺激の提示について研究を実施し、さらに他の感覚も含めた刺激提示および環境デザインに関して検討を行った。どちらに関しても、従来までに活用してきた方法自体に関する再検討も行い、それを踏まえて刺激提示のためのデバイスや、処理アルゴリズムなどの改善項目について方針を定めた。システムデザイン以外の内容としては、システム開発に関して、上記のシステムデザインの検討を踏まえてプロトタイプ作成のための設計仕様についての整理を行った。また、臨床応用の対象者に関する検討に関しては、連携研究者との協議を行い、対象として想定される重症児(者)等の条件や状況についての確認を行った。これらについては、平成23年度以降さらに具体的に進めるための方向性を確定することができた。本研究は、重症心身障害児(者)(以下、重症児(者)と示す)等の反応を把握し、環境の側から人間の側に働きかけて認知発達支援を行うための情報システムの設計、構築、および活用を目的としている。研究2年目である平成23年度においては、システムのデザイン、およびシステム開発に関する検討を中心に研究を実施した。システムのデザインに関しては、平成22年度の研究をもとに、環境デザインに関する検討をさらに進めた。具体的には、システムを活用する上での刺激呈示の方法について詳しく検討した。重症児(者)等の教育の場でよく用いられている刺激の呈示の仕方として、期待反応を確認するためのS1-S2パラダイムに基づいた刺激や、複数の選択肢を呈示してその中から選ぶという形の選択刺激などがある。これらを検討対象とし、本研究において活用する情報システムに機能として含めるための呈示手法や処理のアルゴリズムなどについて検討を行った。システム開発に関しては、平成22年度の検討や、上記のシステムデザインの検討をもとに、システムのプ白トタイプの設計および実装を行った。このプロトタイプは、心拍および他の生体信号(脳波等)を記録し、同時に対象者の状況を動画で記録することが可能な情報システムである。実装の後に動作の確認を行い、平成24年度以降に予定されているプロトタイプを用いたシステムの活用や検証において必要な機能の実現を確認することができた。本研究は、重症心身障害児(者)(以下、重症児(者)と示す)等を対象とし、彼らの認知発達支援を目的とした情報システムを設計構築し、実際に教育臨床場面で活用することを目的としており、平成25年度は研究4年目であった。情報システムの設計構築の点では、今までの検討を踏まえシステムの改善に関する検討を行った。さらに、教育臨床場面での活用も実施した。システムの設計構築に関しては、個々の状況への対応が課題となっていたが、対象者のニーズに応じて測定する生理指標の種類や測定方法等を変更して実践に活用することのできるように幅広い対応を実現することができた。また、近年注目されているタブレット型コンピュータを取り入れた教育環境での認知発達支援に関する検討を実施することもできた。上記の検討をもとに、複数のケースにおける教育臨床場面での活用を実施することができ、システムモデルの検証等が実施できた。また、タブレット型コンピュータを取り入れた教育実践に関しては、最先端の話題であり、教育関係者の情報ニーズが高いと考えられたため、本研究で想定している活用場面を含む様々な教育場面での活用例をまとめたミニハンドブックの作成を行った。これは、教育関係者への情報提供のために有用と考えられる。平成24年度は研究3年目であり、システムの試用を行ってシステムデザインについて検討するとともに、臨床ケースでの適用に関する検討を実施した。システムの試用においては、臨床ケースにおける教育的働きかけに平成22年度および平成23年度に検討したシステムのプロトタイプを活用した。

チャイム音をS1、呼名をS2とするS1-S2パラダイムにおける期待反応の生起等の確認を行った。その結果、平成23年度に実施したシステムの動作検証と同様に、必要な機能の実現を確認することができた。一方、本研究の対象児(者)等の教育場面でよく用いられる刺激の呈示として、複数の具体物やカード等を呈示して選択するといった方法もある。教育現場ではICTを用いた選択刺激の呈示も見られているが、特にこの数年、iPadに代表されるタブレット型コンピュータの活用が顕著になってきている。刺激が具体物やカードであれば、対象児(者)の全体像と一緒に動画記録を取ることが比較的容易であるが、タブレット型コンピュータを活用する場合は画面の状況の記録や確認に工夫が必要であるため、これに配慮したシステム改善の検討を行った。今後は、このような機能を含むシステムの実装および試用が課題である。本研究は、重症心身障害児(者)(以下、重症児(者)と示す)を対象とし、彼らの認知発達支援を目的とした情報システムを設計構築し、実際に活用することを目的としている。本年度は今までの結果を踏まえて最終的な検討を行い、特に教育臨床場面における活用を中心に取り組みを行った。最近の新しいICT活用の展開を踏まえて検討を進めることとしたタブレット型コンピュータの活用については、特別支援学校の児童生徒を対象にタブレット端末を取り入れた授業を学校関係者との協力で計画し、実際に実践を行った。その結果、主に教材提示、振り返り、コミュニケーション等においての効果が確認された。一部のケースでは、タブレット端末を用いた学習の状況を客観的に評価するため、ビデオ記録による動作分析や、唾液アミラーゼモニターによる学習時のストレスについても取り組むことができた。これらのデータを用いた分析は、学習の効果を確認する上で有効であることが推察された。重症児(者)等の働きかけに対する反応を客観的に確認するための検討においては、前年度の検討をさらに進め、複数の指標により反応を確認するためのシステムを構築した。その際、できるだけ重症児(者)にかかる負担を軽減すること、働きかけを行う関係者に反応がわかりやすくなることに留意した。今回検討したシステムでは複数の生体信号(脳波、筋電、心拍等)に加え、呼吸の状況もモニターできるように工夫した。実際に教育臨床場面でのシステムの活用を行い、その効果および課題について確認した。26年度が最終年度であるため、記入しない。総合領域26年度が最終年度であるため、記入しない。システムのプロトタイプの実装が予定通り行われ、平成24年度以降に予定している研究の準備ができたため。本年度はシステムの改善および教育臨床場面での試用が目的であった。システムの改善においては個々の状況への配慮が求められたが、対象者の状況に応じたシステムの運用が可能であった。また、近年注目されているタブレット型コンピュータを活用した教育実践や、その評価に関する検討も実施することができた。
近世為政者の武芸実践と武芸政策に関する文献学的研究

本研究では、近世武芸や社会、武芸界に影響を与えたのは、武芸の達人・名人といった個人ではなく、政治を主導した時の権力者の武芸思想であるという立場から、為政者の武芸実践とそこで培われた思想、武芸政策について研究を進めた。特に8代将軍・徳川吉宗以降、改革期の老中には吉宗と定信の血統が名を連ねている。定信の養子先・久松松平家で実践された起倒流柔道を中心にその思想が受け継がれ、武士階級はじめ武芸界に様々な形で影響を与えていったことを明らかにした。徳川将軍家を頂点とする近世武家社会において、軍事政権の為政者がどのような武芸実践を行い、その結果どのような武芸思想を生み出し、それが政治に反映され、社会に発信され影響を与えていったのかを明らかにしていくために、時代を代表する為政者をピックアップし、その人物の残した武芸関係史料や行状の記された史料にあたり、解読分析を行う。平成19,20,21年度は、主に徳川幕府中興の祖徳川吉宗、松平定信、真田幸貫に関する史料の調査、蒐集、解読、分析などを行い、考察を進め、21年度からは『徳川實紀』にあたり、徳川吉宗までの徳川宗家の将軍の事蹟から武芸実践、政策について研究を進める。平成22年度は、徳川15代の将軍の武芸実践や政策とともに、時の権力者の武芸実践や打ち出した政策なども併せて調査研究を進め、近世武家社会が為政者の武芸実践、武芸嗜好、武芸観、武芸思想によってどのように影響をうけ、社会を形成してきたのか明らかにする一助とする。達人・名人の個人的武芸観や思想は、その関係流派にあっては大きな影響があったと考えられるが、当時の武芸界全体や全国の武士階級に直接多大な影響を与えたとは言えない。むしろ、当時の武士階級にもっとも影響力をもった為政者がどのような武芸嗜好や思想を持ち、武芸界や武士階級に対して、どのような施策を採り、影響を与えていったのかという近世の武芸研究の新たな視点にたって研究を進めている。当研究はこのような視点で、平成1618年度に採択された「近世改革期における為政者の武芸嗜好に関する文献学的研究」で明らかにしてきたものをさらに発展させ、三大改革期のみならず近世全般にわたる為政者を対象として研究を進めている。19年度は、研究実施計画にそって9月までに武芸実践を積極的に行ったとみられる将軍や為政者を選定し、その関係者の史料が所蔵されている可能性のある公的な所蔵機関に赴き、目録や台帳にあたった。その他、千葉県文書館や筑波大学所蔵の関係古文書のいくつかにあたり史料の確認、撮影などを行い、史料整理および一部解読作業を行った。また、6月より学会発表の為の準備を始め、8月には神戸学院大学・前林清和教授から専門知識の提供、古文書解読などの協力を得て史料の分類、分析などの作業を進め、史料整理を行った。9月の日本武道学会では分析・整理を行った史料を基に「『起倒柔道五巻其外口訣全』に関する一考察」と題し発表を行った。その他、活字化された文献として19年度予算にて徳川将軍前期(徳川本家の血脈が途絶える7代家継まで)分の『徳川實紀第一篇第七編』(國史大系38巻44巻)を購入したため、現在この史料から武芸実践の記述について抜き出し、整理分類作業を継続して行っている。むしろ、当時の武士階級にもっとも影響力をもった為政者がどのような武芸嗜好や思想を持ち、武芸界や武士階級に対して、どのような施策を採り、影響を与えていったのかという近世の武芸研究の新たな視点にたって研究を進める必要があると考えている。20年度は、19年度に引き続き、選定した将軍や為政者に関係する史料の所在にあたった。史料の所在が確認できた筑波大学などへ赴き、史料の確認、閲覧、撮影などを行った。これらの史料については、整理および一部解読作業を行い、8月、12月には神戸学院大学・前林清和教授から専門知識の提供、古文書解読などの協力を得て史料の分類、分析などの作業を進め、史料整理を行った。

6月より日本武道学会で一部研究成果を発表するために準備を始め、8月29日の日本武道学会第41回大会では分析・整理を行った史料の内、近世後期の大名も多く学んだ鈴木系起倒流柔道の伝書2編を比較検討することにより、「鈴木家『神武柔道秘録』と水野忠通著述『柔道秘録』にみる起倒流柔道の発展過程に関する一考察」と題し、当時の大名の武芸実践の様子やその思想について発表を行った。その他、活字化された文献として19年度予算で購入できなかった『徳川實紀第八篇第十編』(國史大系45巻47巻)と『績徳川實紀第一篇第五編』(國史大系48巻52巻)を購入し、19年度に引き続き、徳川将軍の武芸実践の記述について抜き出し、整理分類作業を継続して行っている。江戸時代は、徳川将軍を頂点とする軍事政権であることが前提であるが、200年以上も大きな戦乱もない比較的安定した社会の中で、為政者が武芸を単なる軍事力としての必要性を唱えるだけでは政治的にみて説得力に乏しい。一方で、武芸を平和時の武士階級の教養、教育、嗜みと位置づけるだけでは、軍事政権を前提とする近世社会において武芸の存在意義が曖昧である。本研究では、これまで紀州家から徳川宗家を相続し、「享保の改革」を断行して徳川幕府中興の祖と崇められている徳川吉宗とそれ以降の為政者を取り上げ研究を進めてきた。特に、徳川吉宗の血を受け継ぐ、松平定信(孫・幕府老中首座・白河藩主)、真田幸貫(定信の子、吉宗の曾孫・幕府老中、松代藩主)の両名は、「寛政の改革」、「天保の改革」に幕府老中として携わっていたこともあり、この3名の武芸実践の実際とその政策などとの関連は、近世武家社会において、為政者の武芸実践や武芸思想が、当時の政策や社会に多くの影響を与えていたことを示唆していた。21年度は、20年度までの研究を継続してさらに深めるとともに、補助金によって購入した『徳川實紀』を基本資料として、徳川吉宗以前の徳川将軍(徳川家康から宗家の血筋が続いた7代徳川家継まで)の武芸実践および武芸政策についての記述を抜き出し、人物ごとにデータを整理し、データベース化を行うことに力を注いできた。また、将軍以外にも当時の社会に多大な影響力を持つ権力者(大老や補佐役、老中、側用人など)の武術に関する記述についてもあたり、軍事政権としてスタートした徳川幕府が、為政者の武芸に対する取り組みや考え方によって、どのような経緯をたどって時代に必要とされる武芸を位置づけ、政策に反映させ、社会に発信していったのか研究を進めた。近世の武芸研究を進める場合、達人・名人の個人的な武芸観や思想は、関係流派にあっては直接影響があったと考えられるが、当時の武士階級や武芸界全体にわたって多大な影響があったとは一概にいえない。むしろ、当時の武士階級に最も影響力をもった権力者が、どのような武芸嗜好や思想を持ち、武芸界や武士階級にどのような影響や施策を行ったのか明らかにしていくことが必要であると考えている。21年度までは、江戸の三大改革時の権力者に着目し研究を進めてきたが、今年度は将軍の武芸実践の様子と三大改革以外の権力者にも目を向け研究を進めた。その結果、大きな実戦を経験している家康、秀忠には、戦場の技法につながる武芸の視点が見られるが、生まれながらに将軍家の跡取りとして養育された家光以降には、柳生新陰流に代表される将軍学としての武芸実践の位置づけが見て取れた。しかし、7代家継は6歳9ヶ月で死去し、家康・秀忠・家光と続いた徳川宗家の血統が絶えており、6代家宣を最後に将軍家は柳生家に誓紙を入れていない。吉宗以降、幕末までの将軍は全て吉宗の直系か、吉宗が立てた御三卿一橋家の人間である。
無気肺における肺組織低酸素がARDSの病態に与える影響についての前臨床的研究

昨年度までにLPS誘導性肺傷害ラットにおいてドライビングプレッシャーを一定の条件に保った上で,背側無気肺が生じる人工呼吸管理と比較し,肺胞リクルートメント及びPEEPをかけるopen lung approach(OLA)を施行することで肺傷害を軽減することができることを明らかにしていた.本年度はさらに食道内圧を測定することで経肺圧を測定した.結果として全体的な経肺圧はOLA群で増加しているが,経肺ドライビングプレッシャーについては両群で違いがないことが示され,OLAがドライビングプレッシャーに依存せずに肺保護効果を持つことを明らかにすることができた.これらの結果について論文発表を行った.また,無気肺が形成される条件下で,それぞれ30, 60, 100%の吸入酸素濃度で人工呼吸管理を行うことが,無気肺の組織低酸素及び肺傷害に与える影響を検討した.低酸素領域をピモニダゾール染色にて検出した結果,たとえ吸入酸素濃度を100%とした場合でも,低酸素領域が残存することが明らかになった.また,OLAを行うことで肺組織のHIF-1αが低下する一方,吸入酸素濃度を変化させてもHIF-1αに有意な変化が見られないことが明らかになった.さらに,気管支肺胞洗浄液中の蛋白濃度や組織傷害マーカー,組織学的な肺傷害の程度にも変化は見られなかった.これらの結果から,ARDSにおいて無気肺が生じる条件下では吸入酸素濃度を変化させても,組織低酸素を改善することはできず,肺傷害を軽減することもできないことが示唆された.本課題は無気肺における低酸素誘導性炎症が急性呼吸促迫症候群(ARDS)動物モデルに与える影響を検討することを目的としている.当初には分離肺換気モデルを用いた実験を最初に行うという計画をたてていたが,clinical relevancyの観点から,最初から背側無気肺形成モデルを構築した上で,それを用いて研究を行うこととした.まず,ラットに対するLPS気管内投与ARDSモデルを構築した.5mg/mlのLPS(O111, B4)溶液を500μl経気管投与したところ半数以上のラットが1日以内に死亡した.そのため1mg/ml及び5mg/mlのLPS溶液を300μlずつ経気管投与した上で,24, 48時間後に全身麻酔をかけた上で,人工呼吸下に動脈血液ガス分析を行うとともに,気管支肺胞洗浄液(BALF)中のタンパク,MPO濃度,好中球数を測定した.この結果,5mg/mlのLPS溶液を投与された動物でより強い変化が見られることがわかった.また,24時間後の時点でBALF中のMPOや好中球数の著名な増加が見られ,48時間後には低下してくるものの,動脈血酸素化は48時間後に低下していることが明らかになった.これを踏まえて,LPS5mg/ml 300μlを経気管投与後24時間後のラットにおいて,呼気終末陽圧をかけない(ZEEP)設定で,人工呼吸を6時間行う背側無気肺形成モデルを作成することした,パイロット実験を行った所,動脈血酸素分圧が低下し,背側に無気肺が形成されることが確認できた.また,人工呼吸中の吸入気酸素濃度を40%未満とすると,著名な低酸素血症が生じるため,40%以上で換気を行う必要があることが明らかになった.当初の計画から変更を行ったものの,clinical relevancyのあるモデル構築ができた.無気肺における低酸素誘導性炎症が急性呼吸促迫症候群(ARDS)動物モデルに与える影響」を明らかにするという目的にむけて概ね順調に進展していると感がられる.昨年度までの研究で5mg/mLのLPS溶液300μLをラットに気管内投与することでARDSモデルを作成し,24時間後に呼気終末陽圧(PEEP)をかけずに人工呼吸を行うことで背側無気肺が形成されることを確かめた.本年度はこれを踏まえてこのモデルに肺胞リクルートメント及びPEEPをかけるopen lungapproach(OLA)を施行することで肺傷害が軽減することができるか検討をおこなった.ARDSモデルラットを呼気終末陽圧をかけないコントロール群とOLA群に分けた上で,6時間の人工呼吸を行い,一定時間で動脈血液ガス,肺CT,病理組織像,及び気管支肺胞洗浄液の解析を行った.肺駆動圧(driving pressure:⊿P)の変化による影響を除外するためにどちらの群も⊿Pが15cm水柱となるように,一回換気量を調節しながら人工呼吸を行った.OLA群ではコントロール群と比較して無気肺が減少し,動脈血酸素分圧が高く,動脈血二酸化炭素分圧が低かった.6時間の人工呼吸後に,可逆的な無気肺をリクルートメント手技で改善させたが,それでもOLA群の酸素化,ガス交換はコントロール群よりも良好であり,コントロール群においては無気肺の形成に留まらない傷害が起きている可能性が示唆された.それを裏付けるように病理組織像,気管支肺胞洗浄液中のタンパク濃度,組織障害マーカーがOLA群で低下しており,網羅的なメディエーター測定の結果血小板由来ケモカインCXCL-7の濃度がOLA群で著明に低かった.以上から,背側無気肺の形成が血小板の活性化に伴う肺組織の傷害を増加させること,OLAがその傷害を軽減できることが明らかになった.無気肺の形成が肺傷害の増悪に寄与する可能性を明らかにすることができたが,その解析を詳細におこなうのに時間をようしたため,当初予定していた吸入酸素濃度の影響まで検討することができなかった.

昨年度までにLPS誘導性肺傷害ラットにおいてドライビングプレッシャーを一定の条件に保った上で,背側無気肺が生じる人工呼吸管理と比較し,肺胞リクルートメント及びPEEPをかけるopen lung approach(OLA)を施行することで肺傷害を軽減することができることを明らかにしていた.本年度はさらに食道内圧を測定することで経肺圧を測定した.結果として全体的な経肺圧はOLA群で増加しているが,経肺ドライビングプレッシャーについては両群で違いがないことが示され,OLAがドライビングプレッシャーに依存せずに肺保護効果を持つことを明らかにすることができた.これらの結果について論文発表を行った.また,無気肺が形成される条件下で,それぞれ30, 60, 100%の吸入酸素濃度で人工呼吸管理を行うことが,無気肺の組織低酸素及び肺傷害に与える影響を検討した.低酸素領域をピモニダゾール染色にて検出した結果,たとえ吸入酸素濃度を100%とした場合でも,低酸素領域が残存することが明らかになった.また,OLAを行うことで肺組織のHIF-1αが低下する一方,吸入酸素濃度を変化させてもHIF-1αに有意な変化が見られないことが明らかになった.さらに,気管支肺胞洗浄液中の蛋白濃度や組織傷害マーカー,組織学的な肺傷害の程度にも変化は見られなかった.これらの結果から,ARDSにおいて無気肺が生じる条件下では吸入酸素濃度を変化させても,組織低酸素を改善することはできず,肺傷害を軽減することもできないことが示唆された.平成28年度に構築したモデルを用いて,1無気肺における低酸素領域の同定2無気肺が肺の炎症や肺水腫に与える影響の検討を行っていく.本年度の成果について論文,学会発表を行うとともに,吸入酸素濃度を変化させることで無気肺に伴う肺傷害の増悪を軽減できるか検討を行う.当初の計画から変更し,LPS誘導性のARDSモデルラットにおいて背側無気肺形成モデルを作成し,研究を行うこととした.そのため,モデル構築にやや時間がかかり,低酸素領域の免疫染色,転写因子等の解析を当該年度に行なうことができなかったため.無気肺に伴う肺傷害の増悪を吸入酸素濃度を増加させることで軽減できるのか検討することができず,次年度にその実験をおこなうこととなったため.また,論文の出版にまで至らなかったため.背側無気肺形成モデルラットの肺組織における低酸素領域の免疫染色,サイトカイン,転写因子の解析を行うための試薬購入費および動物購入費に充てる.
大規模仮想化人体データベースの構築とその認識理解に基づく診断治療の融合的支援

本研究課題では大規模仮想化人体データベースを構築し、それを基に医用画像の認識理解を行うことで、診断や治療を融合的に支援する手法を検討する。特に、大規模仮想化人体データベースに基づいた新しい医用画像認識理解手法について取り組む。本研究では、600例程度の仮想化人体データベースを構築した。また、仮想化人体データベースを利用して、臓器形状の差異を画像クラスタリングを利用して分類し、その結果を用いて腹部CT像から主要臓器を認識理解する手法を実現した。さらに、その結果を内視鏡手術の診断治療支援に利用する方法を検討した。本研究の目的は、(1)人体構造そのものをメディア情報とみなした大規模仮想化人体データベースの構築(コンテンツデータベース),(2)個体差(バリエーション)を含めた解剖学的構造理解手法の実現(コンテンツ記述),(3)仮想化人体データベースを利用した多次元医用画像認識理解による内視鏡下手術のための診断治療プロセスの融合的支援(画像からのコンテンツ記述自動生成とその医学的応用)である。この研究は、大規模仮想化人体データベースを構築し、そのデータベースを基に個々の患者の解剖学的構造を計算機が理解することで、診断から治療(手術)に至るまでの過程を融合的に支援する手法の確立を目指す。具体的に、内視鏡手術を行う上で必要となる診断(手術計画立案)から実際の手術までを融合的に支援する画像認識理解手法を実現する。本研究は、特にコンテンツ生成と利用の観点から研究を進めるものである。本研究の目的は、(1)人体構造そのものをメディア情報とみなした1000例以上の大規模仮想化人体データベースの構築(コンテンツデータベース),(2)個体差(バリエーション)を含めた解剖学的構造記述手法の実現(コンテンツ記述),(3)仮想化人体データベースを利用した多次元医用画像認識理解による内視鏡下手術のための診断治療プロセスの融合的支援(画像からのコンテンツ記述自動生成とその医学的応用)である。本年度は以下の検討を行った。(A)仮想化人体データベース仕様検討:本研究課題で開発する大規模仮想化人体データベースの仕様設計を行う。特に、「解剖学的構造データベース」「解剖学的構造バリエーションの記述」を核として、大規模仮想化人体データベースを検討した。(B)解剖学的構造記述法の検討:腹部領域における臓器・血管・リンパ節といった解剖学的構造とそのバリエーションを記述する手法を検討した。ここでは、グラフ表現、木構造などの数理的記述法と、血管が支配する臓器・領域などの生体機能的記述の両方を表現可能な解剖学的構造記述法を検討した。(C)解剖学的構造自動抽出手法の検討と実現:入力される3次元CT/MRI像から各種臓器を精度よくセグメンテーションする手法を検討する。ここでは、レベルセット法などこれまでに画像処理分野で研究されてきた手法とともに、データベースに格納されている臓器位置情報などを参照するなど、大規模仮想化人体データベースを利用したセグメンテーション法を検討した。(D)仮想化人体データベースのための解剖学的構造入力システム実現:仮想化人体データベースは単なる多次元医用画像の集合ではなく、解剖学的構造を記述したデータも含まれる。そのために、分岐パターン、解剖学的名称などの解剖学的構造を効果的に入力可能なシステムを実現し、仮想化人体データベース構築に利用した。(E)仮想化人体データベースのための画像収集:名古屋大学付属病院にて撮影される内視鏡下手術支援用CT像を収集した。本研究の目的は、(1)人体構造そのものをメディア情報とみなした大規模仮想化人体データベースの構築(コンテンツデータベース),(2)個体差(バリエーション)を含めた解剖学的構造記述手法の実現(コンテンツ記述),(3)仮想化人体データベースを利用した多次元医用画像認識理解による内視鏡下手術・治療のための診断治療プロセスの融合的支援(画像からのコンテンツ記述自動生成とその医学的応用)である。本年度は以下の研究を行った。(1)診断治療支援情報統合提示法の検討大規模仮想化人体データベースに基づく診断治療支援情報統合提示における情報を提示すべきかを検討した。(2)仮想化人体データベースに含まれる画像からの臓器領域セグメンテーション仮想化人体データベースに含まれる画像から各臓器領域をセグメンテーションし、その結果をデータベースに付加する作業を行った。(3)解剖学的構造自動抽出手法の拡充仮想化人体データベースをより積極的に利用して個人毎の3次元医用画像から主要臓器を自動的に抽出するアルゴリズムの開発を行った。抽出率は症例によって20%-70%と低い場合もあるが、ほぼ自動的に画像セグメンテーションを行うアルゴリズムの構築を行った。(4)仮想化人体データベースのための画像収集内視鏡下手術・治療支援用CT像/MRI像を合計82画像収集し、(2)における処理を行い、次年度以降の研究で利用できるように整備した。(1)臓器個体差理解手法の実現各臓器情報を基に解剖学的構造の個体差を計算機が理解する手法を確立した。

これまでに蓄積された画像群から、形状の際に応じて自動的にクラスタリングする手法を開発し、その結果を入力画像のセグメンテーション処理に利用する手法を開発した。ここで、別途開発された高速画像レジストレーション法を利用することで、画像のクラスタリングならびにセグメンテーションを行った。これによって個体差をある典型例に分類する一手段の実現を図った。(2)臓器構造理解結果を利用した情報提示機構の開発個人毎の解剖学的構造を可視化するとともに、内視鏡下手術に必要な診断治療を支援するために最も適した情報を患者毎に自動選択する手法を実現した。解剖学的構造の理解結果と仮想化人体データベースを利用して、アプローチ経路、切除範囲、リンパ位置等を自動的に術者に提示する手法を開発した。また、高速に可視化するために、GPGPUとよばれる専用プロセッサを利用した高速描画法を開発し、臨床の場における評価を開始した。(3)仮想化人体データベース検索法の開発仮想化人体データベースを高速に検索する手法を検討した。(4)仮想化人体データベースのための画像収集名古屋大学付属病院・愛知県立がんセンターにて撮影される内視鏡下手術支援用CT像/MRI像を収集した。また、収集画像には対して手動で解剖学的構造情報を付加した。これらの画像は、臓器個体差理解手法ならびに情報提示機構の検討に利用した。(1)臓器個体差理解手法の実現各臓器情報を基に解剖学的構造の個体差を計算機が理解する手法を確立した。これまでに開発した臓器形状に応じて自動的に画像群をクラスタリングする手法において、臓器形状の違いをより多く反映する類似度指標やクラスタリング手法を導入した。その結果を入力画像のセグメンテーション処理に利用することで、より正確に個体差をある典型例に分類する一手段を実現した。ここで、画像のクラスタリングならびにセグメンテーションには別途開発された高速画像レジストレーション法を使用した。(2)臓器構造理解結果を利用した情報提示機構の開発個人毎の解剖学的構造を可視化するとともに、内視鏡下手術に必要な診断治療を支援するために最も適した情報を患者毎に自動選択する手法を検討した。解剖学的構造の理解結果と仮想化人体データベースを利用して、アプローチ経路、切除範囲、リンパ位置等を術者に提示する手法を開発した。また、高速な可視化を実現するため、GPGPUとよばれる専用プロセッサを利用した高速描画法を検討した。(3)臨床の場における試験運用開発したシステムの臨床の場における試験運用を実施し、システムの問題点を洗い出した。また、得られた知見によりシステムを改良した。(4)仮想化人体データベースのための画像収集名古屋大学付属病院・愛知県立がんセンターにて撮影される内視鏡下手術支援用CT像/MRI像を268例収集した。
脳前交通動脈におけるクモ膜下性動脈瘤発生に対する流体力学的影響の解明

主要な血管病変である脳細動脈の前交通動脈における(クモ膜下性)動脈瘤発生に対する流体力学および病態生理学的な要因を検討した.対向する2つの前大脳動脈が合流すると同時に,合流する流れに直角な同一方向の2つの流れに分岐する前交通動脈は特異な幾何形状の動脈である.流量の不均衡および動脈瘤発生に伴う血管壁へ接線方向に作用する壁せん断応力および垂直方向に作用する動圧を調査し,病変発生および進展に対応して流体力学および生理学的検討を行った.(1)脳前交通動脈に動脈瘤を持つX線撮影像やCT画像をもとに,健常な動脈モデルと,一方の合流流れが流れ分割点に衝突し,結果的に初期動脈瘤が発生した2種類の前交通動脈の基本形状を取り上げ,管径,長さおよび合流角度を決定した.健常および初期動脈瘤の発生に伴う流体力学的要因の影響を検討した.(2)流れ様相の基本構造を把握するため,流路モデルの対称面にライトシートを照射し,二次元流れ構造を把握した.(3)管内速度分布を光ファイバー型LDV流速計により計測し,測定した壁近傍の速度分布から.血管壁に直に作用する壁せん断応力の分布およびその勾配を評価した.(4)健常な流路,さらに初期動脈瘤回りの壁せん断応力の急変により病変の進展が著しく,十分な因果関係の存在することを示した.とくに,合流管の流れ分割点回りの動圧の絶対値,壁せん断応力およびその勾配を評価し,病変例との対応から流体力学および病態生理学的検討を行った.主要な血管病変である脳細動脈の前交通動脈における(クモ膜下性)動脈瘤発生に対する流体力学および病態生理学的な要因を検討した.対向する2つの前大脳動脈が合流すると同時に,合流する流れに直角な同一方向の2つの流れに分岐する前交通動脈は特異な幾何形状の動脈である.流量の不均衡および動脈瘤発生に伴う血管壁へ接線方向に作用する壁せん断応力および垂直方向に作用する動圧を調査し,病変発生および進展に対応して流体力学および生理学的検討を行った.(1)脳前交通動脈に動脈瘤を持つX線撮影像やCT画像をもとに,健常な動脈モデルと,一方の合流流れが流れ分割点に衝突し,結果的に初期動脈瘤が発生した2種類の前交通動脈の基本形状を取り上げ,管径,長さおよび合流角度を決定した.健常および初期動脈瘤の発生に伴う流体力学的要因の影響を検討した.(2)流れ様相の基本構造を把握するため,流路モデルの対称面にライトシートを照射し,二次元流れ構造を把握した.(3)管内速度分布を光ファイバー型LDV流速計により計測し,測定した壁近傍の速度分布から.血管壁に直に作用する壁せん断応力の分布およびその勾配を評価した.(4)健常な流路,さらに初期動脈瘤回りの壁せん断応力の急変により病変の進展が著しく,十分な因果関係の存在することを示した.とくに,合流管の流れ分割点回りの動圧の絶対値,壁せん断応力およびその勾配を評価し,病変例との対応から流体力学および病態生理学的検討を行った.主要な血管病変である脳細動脈の前交通動脈における(クモ膜下性)動脈瘤発生に対する流体力学的および病態生理学的な要因を検討する.対向する2つの前大脳動脈が合流すると同時に,合流する流れに直角な同一方向の2つの流れに分岐する前交通動脈の特異な幾何形状,および流量の不均衡による血管壁へ接線方向に作用する壁せん断応力および垂直方向に作用する動圧を調査し,病変例との対応から流体力学および病態生理学的検討を行う.(1)脳前交通動脈に動脈瘤を持つX線撮影像やCT画像をもとに,正常な動脈モデルと,一方の合流流れが流れ分割点に衝突し結果的に初期動脈瘤が発生した二種類の前交通動脈の基本幾何形状,すなわち管径,長さおよび合流角度を決定した.定常流における二種類のモデルを用い,動脈瘤発生に対する流体力学要因の影響を検討するため,流れ場の基本流動形態および速度分布を測定した.(2)流れ様相の基本構造を把握するため,流路モデルの対称面にライトシートを照射し,二次元流れ構造を把握した.(3)管内速度分布を光ファイバー型LDV流速計により計測し,測定した壁近傍の速度分布から.血管壁に直に作用する壁せん断応力の分布およびその勾配を評価した.(4)初期動脈瘤発生に伴う流れ構造,とくに合流管の流れ分割点回りの動圧の絶対値,壁せん断応力およびその勾配を評価し,病変例との対応から流体力学および病態生理学的検討を行った.主要な血管病変である脳細動脈の前交通動脈における(クモ膜下性)動脈瘤発生に対する流体力学および病態生理学的な要因を検討した.対向する2つの前大脳動脈が合流すると同時に,合流する流れに直角な同一方向の2つの流れに分岐する前交通動脈は特異な幾何形状の動脈である.流量の不均衡および動脈瘤発生に伴う血管壁へ接線方向に作用する壁せん断応力および垂直方向に作用する動圧を調査し,病変発生および進展に対応して流体力学および生理学的検討を行った.(1)脳前交通動脈に動脈瘤を持つX線撮影像やCT画像をもとに,健常な動脈モデルと,一方の合流流れが流れ分割点に衝突し,結果的に初期動脈瘤が発生した2種類の前交通動脈の基本形状を取り上げ,管径,長さおよび合流角度を決定した.健常および初期動脈瘤の発生に伴う流体力学的要因の影響を検討した.(2)流れ様相の基本構造を把握するため,流路モデルの対称面にライトシートを照射し,二次元流れ構造を把握した.

(3)管内速度分布を光ファイバー型LDV流速計により計測し,測定した壁近傍の速度分布から,血管壁に直に作用する壁せん断応力の分布およびその勾配を評価した.(4)健常な流路,さらに初期動脈瘤回りの壁せん断応力の急変により病変の進展が著しく,十分な因果関係の存在することを示した.とくに,合流管の流れ分割点回りの動圧の絶対値,壁せん断応力およびその勾配を評価し,病変例との対応から流体力学および病態生理学的検討を行った.
フリップ-フロップを介した物質輸送

フリッパーゼは膜を横切る脂質の移動を触媒するタンパク質である。動物細胞形質膜にはホスファチジルセリンに特異性の高いフリッパーゼが存在していることが知られている。フリッパーゼの機能は分かっていない。我々は培地に加えたホスファチジルセリンがフリッパーゼを介して細胞へと取り込まれることを示唆するデータを得ている(Kobayashi,T.and Arakawa,Y.(1991)J.Cell Biol.113,235-244)。最近我々は高濃度のホスファチジルセリンには細胞毒性があることを見いだした。細胞毒性はホスファチジルセリンに特異的なものでありホスファチジルコインは毒性を示さない。ホスファチジルセリンに特異的な細胞毒性はホスファチジルセリンに特異的な、フリッパーゼを介した脂肪への取り込みに起因するものであることが予想された。そこで変異剤処理したCHO細胞からホスファチジルセリンに耐性の変異株を取得し、細胞表面のフリッパーゼ活性を測定したところ、得られた変異株の40%で活性の低下が見られた。次に変異株での高分子の取り込みについてHorseradish peroxidase(HRP)を用いて測定したところ、取り込み活性は親株の半分程度に減少していた。一方低比重リポタンパク質(LDL)の取り込みは親株と変異株の間で大きな差はなく、フリッパーゼは液性のエンドサイトーシスに関与していることが示唆された。
ディラック電子系物質における熱電効果の理論

ディラック電子系におけるスピンホール伝導度(SHC)と反磁性について詳しく調べ,SHCと反磁性を結ぶ厳密な公式を見出した.BiにおけるSHCはPtのおよそ100倍にも達することが示された.物質におけるスピン軌道結合効果についての精緻な理論を構築し,熱電材料として知られるBi, PbTe, SnTeのスピン軌道結合効果を詳しく調べた.Biでは,スピン軌道結合に関する50年来の謎が存在したが,今回新たに開発した相対論的k.p理論を用いることで,この謎の完全解明に初めて成功した.新たなアプローチに基づく今回の成功により,結晶スピン軌道結合効果を定量的に評価する新たな測定方法の道が拓けた.研究計画に従い,(A)理想ディラック模型における熱電効果,(B)異方的ディラック模型における輸送現象,について研究を行った.(A)等方的Wolff模型における電気伝導度,ゼーベック係数,電子熱伝導度についての統一的表式を久保公式に基づいて導出した.これらを用いて,各輸送係数の温度依存性および化学ポテンシャル依存性を計算した.その結果,温度と化学ポテンシャルを調整することにより,熱電性能指数ZTが4を超えうることが分かった.(B)異方的Wolff模型における輸送現象の研究を行った.本年度は特にスピンホール伝導度について調べた.結果,異方性は全てバンド分散のガウス曲率によって表現され,本質的な性質は等方的Wolff模型と共通であることが分かった.また軌道磁化率を計算すれば,これも異方性はガウス曲率で表されることが分かった.このことより,スピンホール伝導度と軌道磁化率を関係付ける表式(以前等方的Wolff模型では証明した関係式)が,異方性を考慮しても成立することが明らかとなった.さらにこの関係式から,ビスマスにおけるスピンホール伝導度を見積もったところ,従来Ptのおよそ100倍にもおよぶ巨大なスピンホール効果が得られることが分かった.当初の研究計画を超える研究として,PbTeをはじめとする鉛塩(PbTe, PbSe,PbS,SnTe,GeTe)の電子状態を計算した.PbTeは代表的熱電物質であるが,平均価数がビスマスと同じ5価で,結晶構造も近いことから,ビスマス中ディラック電子系との類似性が期待できる.計算の結果,多くの鉛塩でディラック電子的バンド分散が得られることが分かった.仮想結晶近似により,合金の電子状態も計算したところ,Pb1-xSnxTe等いくつかの合金でギャップが非常に小さい,理想的なディラック電子が得られることが分かった.当初計画通り,平成26年度は(C)実際の物質に対する有効模型の構築を行った.古くから熱電材料として知られるBiやBi2Se3では,従来理論に基づく有効模型では全く理解できない謎が存在していた.それは,有効ゼーマンエネルギーとサイクロトロンエネルギーの比(ゼーマン比;M)が極端に大きくて(M2)異方的であることである.我々は本研究で目指す有効模型構築の有効性を確認するテスト課題として,この問題を取り上げた.(1)まず当初計画通りWolff-Dirac模型(2バンド模型)に基づいてゼーマン比を計算したところ,いかなる異方性を考慮しても常にM=1となり,このままでは実験を説明できないことが分かった.次にk.p理論に基づいてさらに高エネルギーのバンドを考慮した3バンド模型を構築し,ゼーマン比を計算すると,むしろM<1となることを得た.そこで一般にNバンドを考慮したマルチバンド模型をk.p理論に基づいて有効質量テンソルとg因子を求める一般的な公式を導き,これを用いてゼーマン比を求めると,M>1になりうることが分かった.(2)次にBiの具体的なバンド計算から出発し,T点におけるマルチバンドk.p模型を構築,得られたk.p変数を(1)の一般公式に代入し,BiのT点におけるゼーマン比を見積もった結果,M=2.08という値を得た.これは実験で得られていたM=2.12と非常によく一致する.(3)さらに,BiにSbをドープした場合およびBiを加圧した場合についても上記理論的枠組みに則してゼーマン比を計算したところ,これも実験と定量的によく一致する結果を得た.以上のことから,(i)様々な物質に対応できる汎用性の高い有効模型としてマルチバンドk.p模型を構築,(ii)有効質量やg因子はもとより,これまで困難であったゼーマン比も定量的に正確に見積もることを立証した.前年度までにBiに対する有効模型の構築を行ってきた.当初計画通り,平成27年度はその他のディラック電子系物質であるIV-VI族ナローギャップ半導体PbTe, SnTe,及びその合金に対する有効模型構築を行い,(C)実際の物質に対する有効模型の構築および(D)さらに高いZTの可能性を探る研究を行った.(1)第一原理計算(OpenMX)により,PbTe, SnTeのバンド構造を計算し,実験値と一致するエネルギーギャップ値を得た.さらに最局在ワニエ軌道を用いて強束縛模型を構築することで,等エネルギー面の微細構造を調べられるようにした.その結果,PbTeとSnTeでは等エメルギー面のトポロジーが異なることを明らかにした.このことはIV-VI族半導体での超伝導機構に重要な情報をもたらす.(2)Lentらによる相対論的強束縛近似をPbTeとSnTeに適用し,スピン軌道相互作用を自由に変化させることでその影響を明瞭にした.

輸送係数の計算から,電気伝導度,ゼーベック係数,熱伝導度の物理量の計算を行い,それらから熱電性能指数ZTを計算し,その温度依存性及び化学ポテンシャル依存性を調べた.PbTeではスピン軌道相互作用によりZTが抑制されていること,一方でSnTeではスピン軌道相互作用によりZTが増強されていることを明らかにした.(3)前年度までに開発したマルチバンドk.p理論をPbTe,SnTe及びその合金に適用し,これらの物質における結晶スピン軌道結合の効果を調べた.ゼーマン分裂とサイクロトロンエネルギーの比Mを計算し,PbTeではM<1, SnTeではM>1となり,それらの合金でバンド反転する組成でちょうどM=1となることを解析的にも数値的にも明らかにした.これにより,トポロジカル結晶絶縁体への転移がMのバルク測定のみで決定できることを示した.ディラック電子系におけるスピンホール伝導度(SHC)と反磁性について詳しく調べ,SHCと反磁性を結ぶ厳密な公式を見出した.BiにおけるSHCはPtのおよそ100倍にも達することが示された.物質におけるスピン軌道結合効果についての精緻な理論を構築し,熱電材料として知られるBi, PbTe, SnTeのスピン軌道結合効果を詳しく調べた.Biでは,スピン軌道結合に関する50年来の謎が存在したが,今回新たに開発した相対論的k.p理論を用いることで,この謎の完全解明に初めて成功した.新たなアプローチに基づく今回の成功により,結晶スピン軌道結合効果を定量的に評価する新たな測定方法の道が拓けた.当初計画で本年度は物質固有の有効模型を構築することであった.特に,Bi, BiSb, Bi2Te3, Bi2Se3についての有効模型を予定しており,これらについては概ね順調に進展した.この他にも,PbTe, SbTeをはじめとするIV-VI半導体にも結晶構造が異なるにもかかわらず本有効模型が適用できることが確認でき,当初の予定以上に広範囲の物質群に適用できることが明らかになった.さらに,この有効模型の特性を活かし,g因子を計算した結果,Biにおいて長年の謎であった,異方的で大きいg因子の謎が定性的のみならず定量的にも解決することに成功できたのは,計画の枠を超える大きな成果であった.物性理論本年度は本研究の最終目標である(D)さらに高いZTの可能性を探る.これまでに得てきた理論を有限温度に拡張し,熱電性能指数の計算に対処できるようにする.一般に有限温度では化学ポテンシャルが温度とともに変化するが,BiやBi2Te3等の少数キャリア半金属・半導体では,この変化が非常に大きく,熱電性能指数に大きな影響を与える.加えて,半金属では電荷中性条件を満たすためにさらに化学ポテンシャルが変化する.こうした問題点を適切に考慮した理論を構築する.その上でさらに磁場,圧力,ドーピングなどの条件を変化させてシミュレーションを行い,さらに高いZTを持つ条件を見出す.理論を展開する道中において,磁場中ゼーベック係数の測定データをフィードバックすることで理論の定量性を確保する.当初計画の通り,(A)理想ディラック模型における熱電効果の計算は完了し,熱電性能指数がどのような場合に大きな値を取るのかを明らかにした.また,(B)異方的ディラック模型においても,異方性はガウス曲率にのみ反映され,本質は理想ディラック模型と共通であることも明らかになった.