hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
麹発酵生産物ブトキシブチルアルコールの筋肉生化学的研究

本研究では、ブトキシブチルアルコール(BBA)の作用を明らかにするために、(1)実験条件をそろえた精度の高い実験系を確立し、次に(2)その実験系でブロイラーの筋肉タンパク質代謝とエネルギー代謝に対するBBAの効果を調べ、最後に(3)BBAによる代謝連鎖機構について調べることとした。平成25年度は、主に上記(2)と(3)の一部を中心に研究を進め、すなわち、0日齢ブロイラー(オス、Ross、16羽)を供試し、基礎飼料給与の対照区、BBA添加飼料(30mg/kg基礎飼料)給与のBBA区に2区に分け、各試験飼料で27日齢まで飼育して屠殺・解体した。その結果、BBAには体重・筋肉重量の増加による成長促進効果、飼料効率の改善、ならびに、脂質過酸化とタンパク質酸化損傷の抑制、α-トコフェロール濃度上昇による酸化ストレス軽減効果があることを明らかにした。BBAによる成長促進効果、特に筋肉タンパク質代謝に対する影響に関しては、タンパク質分解の抑制だけでなくタンパク質合成能の上昇も関与した。これらはμ-calpainとatrogin-1 mRNA発現量の低下、さらにIGF-1 mRNA発現量の上昇の結果として捉えることができる。また、BBAによる飼料効率の改善効果は、ATPを必要とするユビキチン・プロテアソーム系(IGF-1とatrogin-1が関与)によるタンパク質分解抑制によってATPが節約され、その結果、エネルギー変換効率が上昇したとの仮説が成り立つ。一方、BBAが酸化ストレスを軽減することを考え合わせると、酸化ストレスの原因となる活性酸素を消去し、またはミトコンドリアでの活性酸素産生量を抑えることで酸化的リン酸化効率を高めている可能性も否定できない。このように、BBAはタンパク質代謝だけでなくエネルギー代謝にも影響し、それらが相互に連関して成長促進効果を発揮している可能性を明示した。(抄録なし)ブトキシプチルアルコール(BBA)は、焼酎粕の飼料化研究の中で発見された成長促進物質であり、麹発酵の過程で産生されると考えられている。本研究の目的は、BBAの作用機構をブロイラーの筋肉タンパク質代謝およびエネルギー代謝の両面から精査し、BBAによる代謝連鎖機構を明らかにすることである。本年度は筋肉タンパク質代謝に焦点を当てた。すでに、in vitroの実験系ではBBAが筋肉タンパク質分解を大きくは抑制しないとの事実を確認している。したがって、in vivoでは筋肉タンパク質分解を促進するホルモンである、グルココルチコイド(ブロイラーではコルチコステロン)の分泌および作用を抑制している可能性も考えられた。そこで、まず、血漿中のコルチコステロン濃度を調べたところ、合成BBA投与区で低下するという知見が得られた。続いて、焼酎粕および合成BBAの筋肉タンパク質代謝への影響について再度調査することとしたが、焼酎粕は入手サンプルの品質上と考えられる問題から、焼酎粕で観察されるはずの典型的な効果が再現できなかった。そこで、合成BBAに再度焦点を当てたが、BBAの作用が安定しないという問題が生じた。その原因として、BBAが不安定なヘミアセタールであり、アセタールの1,1-ジプトキシブタンに一部変換されているとの事実が判明した。そのため、当初の目的を達成するためにBBAのみを精製し、これがエタノール中では安定して存在することを確認した。さらに、ヘミアセタールおよびアセタールの相互変換についての調査中に、その構造変換はpHによっても規定されることが明らかとなった。BBAは弱酸性の甘藷焼酎粕中では安定して存在する。また、焼酎粕は抗酸化活性が高い。したがって、これらのことが、BBAの構造や作用の安定性に関係している可能性が考えられた。以上を考慮し、今後のさらなる研究展開のためには、より再現性の高い実験系を確立する必要性が生じた。ブトキシブチルアルコール(BBA)は、麹発酵産物の焼酎粕から発見された成長促進物質である。これまでの研究から、BBAには筋肉タンパク質分解速度の低下に伴う筋肉重量増加に加え、飼料効率の改善や酸化ストレス軽減の効果があることを明らかにしてきた。これらの効果は、BBAがタンパク質代謝だけでなくエネルギー代謝にも関与し、それらが相互に連関する可能性を示唆している。したがって、この点をさらに明らかにするため、BBA投与試験を行ってきた。しかし、BBAの効果の再現性がやや低いとの問題が生じ、さらなる精度の高い実験系の確立が望まれた。そこで、本研究では、まず(1)実験条件をそろえた精度の高い実験系を確立、次に(2)その実験系でブロイラーの(1)筋肉タンパク質代謝や(2)エネルギー代謝に対するBBAの作用をピンポイントで精査し、最後に(3)BBAによる代謝連鎖機構を考察することとした。平成24年度は(1)と(2)を中心に研究を展開した。0日齢ブロイラー(♂)を用い、BBA投与濃度は30mg/kg飼料で投与期間は14日齢までとし、対照区(A)、BBA単独(B)、BBAが安定して含まれ弱酸性の抗酸化活性の高い焼酎粕存在下BBA(C)、または、抗酸化活性の高い糖蜜存在下BBA(D)の筋肉重量および筋肉タンパク質分解に対する影響を調べた。なお、BBAは精製効率の高いものを使用し、エタノールに溶解してから飼料に添加した。その結果、A区に比べてB区で大腿部重量はやや増加し、さらに、筋肉タンパク質分解速度は低下することが示されたが、C、D区では差が認められなかった。次に、A、B区の2区を設定し、投与期間を27日齢まで延長した試験を行った。

その結果、B区で深胸筋と大腿部の重量は増加し、筋肉タンパク質分解速度は低下すること、また、飼料効率の改善などこれまでと同様の効果が再確認できた。したがって、BBA投与の実験系では、BBAの精製効率を高め、エタノールに溶解してから飼料に添加し、それの0日齢からの投与が重要であることが判明した。本研究では、ブトキシブチルアルコール(BBA)の作用を明らかにするために、(1)実験条件をそろえた精度の高い実験系を確立し、次に(2)その実験系でブロイラーの筋肉タンパク質代謝とエネルギー代謝に対するBBAの効果を調べ、最後に(3)BBAによる代謝連鎖機構について調べることとした。平成25年度は、主に上記(2)と(3)の一部を中心に研究を進め、すなわち、0日齢ブロイラー(オス、Ross、16羽)を供試し、基礎飼料給与の対照区、BBA添加飼料(30mg/kg基礎飼料)給与のBBA区に2区に分け、各試験飼料で27日齢まで飼育して屠殺・解体した。その結果、BBAには体重・筋肉重量の増加による成長促進効果、飼料効率の改善、ならびに、脂質過酸化とタンパク質酸化損傷の抑制、α-トコフェロール濃度上昇による酸化ストレス軽減効果があることを明らかにした。BBAによる成長促進効果、特に筋肉タンパク質代謝に対する影響に関しては、タンパク質分解の抑制だけでなくタンパク質合成能の上昇も関与した。これらはμ-calpainとatrogin-1 mRNA発現量の低下、さらにIGF-1 mRNA発現量の上昇の結果として捉えることができる。また、BBAによる飼料効率の改善効果は、ATPを必要とするユビキチン・プロテアソーム系(IGF-1とatrogin-1が関与)によるタンパク質分解抑制によってATPが節約され、その結果、エネルギー変換効率が上昇したとの仮説が成り立つ。一方、BBAが酸化ストレスを軽減することを考え合わせると、酸化ストレスの原因となる活性酸素を消去し、またはミトコンドリアでの活性酸素産生量を抑えることで酸化的リン酸化効率を高めている可能性も否定できない。このように、BBAはタンパク質代謝だけでなくエネルギー代謝にも影響し、それらが相互に連関して成長促進効果を発揮している可能性を明示した。本研究の遂行途上で、BBAの作用が安定しないという問題が生じた。そのため、当初計画していた筋肉タンパク質分解の抑制メカニズムの詳細を調べる前に、BBAの精製法を見直すとともに、BBAが安定して存在する条件を検討する必要性が生じた。本研究の遂行途上でBBAの効果、すなわち、筋肉重量の増加およびタンパク質分解の抑制効果の再現性がやや低いとの問題が生じた。そのため、当初計画していたBBAによる筋肉タンパク質代謝およびエネルギー代謝への影響を調べる以前に、BBAの実験条件をそろえた精度の高い実験系の確立を検討することとなったが、それを平成24年度で確立することができた。本研究の展開中に、BBAの作用が安定しないという問題が生じた。その原因として、BBAが不安定なヘミアセタールであり、アセタールの1,1-ジブトキシプタンに一部変換されているとの事実が判明した。
次世代景観シミュレーションシステムに必要な植物モデル技術の開発

本研究では,次世代景観シミュレーションシステムの開発を目的とした。さまざまな環境下での植物成長を予測し景観作成を行えるように,統計的モデルを用いて,植物成長モデルを作成し景観CG作成を行えるようにした。また,非常に詳細で,現実の景観と同レベルのCG景観の作成も行った。可視化された植物はインターネット上でも公開可能とするために,モデルをGoogle社の可視化ソフトウェアであるGoogleEarthで公開できる手法の開発を行った。本研究では、本年度まず汎用的な植物位相的構造と幾何的構造の記述モデルの開発および三次元可視化を行った。植物形状は,基本的な位相的(topological)構造モデルの上に,幾何的(geometrical)構造モデルが加わりモデリングが行われる。基本的な位相構造のモデル化は,葉・<葉の集合体<枝<数次にわたる枝の集合体<樹木に,樹木を分け,構造モデルを作成し記述した。位相構造に記述方法としては,簡単のために,葉と枝をひとつの単位として,樹木を表すモデルを作成した。これらのモデルは,Object orientedな記述方法が非常に適しており,C++言語により,クラスの作成を行うことによりソフトウェア開発を行った。また,次の段階の光合成生産モデルの例として,葉と枝を一つの単位と考え,楕円球で近似した形状の受光量から,枝の各単位の受光量を求め,それによる光合成量などを予測するモデルを作成した。以上のような樹木個体のモデルの作成後,個体間の競争のシミュレーションを,簡単化した個体群モデルにより行った。以上より,本研究の目的の一つである環境応答なども解析できる植物形状成長モデルの構築の基礎的な部分が構築できた。モデル作成と並行して,植物形状測定手法の開発も行った。現実の測定データの取得は,リアルなモデル作成に不可欠であり,効率的な植物形状の三次元形状の計測も同様に重要であるため,計測が用意な画像データから三次元形状を再構成する手法を開発した。以上のようなシミュレーションや形状測定の結果である植物形状の三次元形状の可視化には,可視化されたデータがインターネット上でも公開可能であることなどを考慮して,VRML (Virtual Reality Modeling Language)を用いた。また,景観用画像のコンピュータグラフィックス作成手法としては,レイトレーシングで画像作成を行った.本研究では,本年度汎用的な植物位相的構造と幾何的構造の記述モデルの開発および三次元可視化を行った。植物形状は,基本的な位相的(topological)構造モデルの上に,幾何的(geometorical)構造モデルが加わりモデリングが行われる。植物形状のモデリングを行う場合,第一に基本的な位相構造のモデル化を行う必要がある。前年度は,植物の受光量の計算のため主軸と一時軸からなる単純な位相構造について,計算できるモデルを作成したが,本年度は,この位相構造に幾何構造を付け加え,植物の具体的な形状をコンピュータグラフィックスで描画できるようにし,受光量に応じた植物の形状変化を視覚的に表すことができるようにした。本年度は,より実用的な景観モデル作成のための手法開発を行った。環境条件が異なる場合の樹木の形状がどのように異なるかについて研究した。北海道を対象地として,蓄積された樹木のデータ(樹種,胸高直径など)とさまざまな気象,地形条件についてのパラメータとの関連から,樹木の生長率,枯死率について統計的なモデルを作成し,パラメータのメッシュマップを作成することにより,あらゆる場所での樹木生長予測ができるようにした。また,予測を行うと同時に,景観の可視化も行った。景観用画像のコンピュータグラフィックス作成手法としては,VRML(VirtualRealityModelingLanguage)を用いた。これにより,ある程度植物形状モデルと物質生産モデルとを一体化が可能となった。本年度は、これまでに作成した植物モデルをもとに,植物の形状成長を高速に可視化する手法について研究を行った。植物の形状成長を可視化する場合,データが膨大になる傾向がある。個体を構成するポリゴン数は,既存のモデルでも数千から数百万に達しており,モデルの結果を表示して評価などを行う場合,迅速にコンピュータ上に三次元形状を表示する技術が不可欠である。高速表示のためには,多数のポリゴンをまとめて,一つのポリゴンへのテキスチャマッピングで表す手法が最も実用的であるため,この手法の改良を行った。三次元形状の可視化には,可視化されたデータがインターネット上でも公開可能であることなどを考慮して,本年度は,モデルをGoogle社の可視化ソフトウェアであるGoogleEarthで公開できる手法の開発を行った。GoogleEarthで使用している言語であるKML(keyhole Modeling Language)は,景観背景を用意する必要がないことや,描画の詳細レベルを変化させることにより高速に描画を行うグラフィックアルゴリズムを持っているため,本研究で目標とする高速描画が比較的容易に行えた。また,環境の植物の生長に対する影響を組み入れるため,植物形状モデルと物質生産モデルとを一体化のために,統計的モデルを作成してきたが,本年度は,メカニズム的な面を考えた物質生産モデルを組み入れる手法についても開発を行った。また,このような可視化は群落レベルで行えるようにした。

現在は,モデルの段階であり,仮想的な条件を与え,パラメータ変化によって,群落の状態や景観がどのように変化しているかのシミュレーションを行った。以上のように,次世代景観シミュレーションシステムとして,非常に有効な手法を開発できた。
インプリンティングの異常により発症する疾患の分子遺伝学的研究

Beckwith-Wiedemann症候群の原因遺伝子としてp57KIP2を特定したが、さらに症例を増やした。全症例数は共同研究を含め91名になり、変異を認めた患者が10名だったので頻度は11%になった。変異の傾向として常にQTドメインが欠失していることがわかった。そこで変異の機能解析を細胞レベルで行った。その為に、患者変異体を細胞に導入して解析した。その結果、患者変異体は欠失している領域によりリン酸化の阻害活性が失われている例、失われていない例があったが、両者共通に細胞質から核への移行ができないという形で正常に機能しないことがわかった。次に、p57KIP2及びそれに隣接する遺伝子群の胎児性腫瘍における変異について調べた。ウィルムス腫瘍患者のp57KIP2の解析を行ったが、欠失、再編等は見いだされなかった。ついで、50例につき直接シーケンスを行い、変異の観察を行ったが変異は見いだされなかった。ところがmRNAの発現は、少数例であるがほとんど発現していない例が半数以上を占めた。さらに、p57KIP2に近接して存在する遺伝子IMPT1,IPL,ORCTL2Sについて、胎児性腫瘍41例の変異解析を行ったところ、ORCTL2Sにはウィルムス腫瘍1例でミッセンス変異、肝芽腫1例と副腎腫瘍1例にLOHを認めた。次に、ヒト及びマウスp57KIP2遺伝子を含む周辺領域のメチル化の解析を行った。この遺伝子を含め約10kbの領域でのDNAのメチル化を制限酵素部位を用いて解析したところ、マウス遺伝子では予想通り遺伝子本体、上流を含め父方由来アリルのメチル化、母方由来アリルの非メチル化が観察された。一方、ヒト遺伝子では父方アリルのメチル化部位を明確に見いだすことができなかった。今までの研究によりサイクリンキナーゼインヒビターp57KIP2遺伝子がこの疾患の原因であることを突き止めた。今回の成果は、ベックウィズ・ウィードマン症候群患者の解析を国内でさらに15例、英国と共同でさらに約67名行った。その結果、前者で2名、後者で6名の患者にp57KIP2の変異が見つかった。今までの変異の結果をまとめると、患者ではC末付近に位置するグルタミン、スレオニンリッチなQTドメインが常に欠失しており、タンパクとしてこの領域が重要であることが示唆された。この事を細胞レベルで証明するために患者変異株を用いて機能解析を行なった。一つは変異株のp57KIP2タンパクを細胞で発現させ核移行を観察すること、さらにこれらの変異株にリン酸化の阻害活性があるのか観察することである。その結果、コントロールに用いたCdk阻害ドメインが欠失している変異株(N末にあるのでQTドメインも欠失している)では核移行能、リン酸化の阻害活性両方とも失われていることがわかった。一方、Cdk阻害ドメインは残り、QTドメインのみが欠失している変異株ではリン酸化の阻害活性はあるものの、核移行が行われないことがわかった。すなわち、QTドメインの変異は細胞レベルでも核へ移行できないという形で正常に機能しないことが証明された。p57KIP2遺伝子の発現制御機構を明らかにするために、周辺領域のゲノム解析を行った。ゲノム解析ではKip2遺伝子を含むP1クローンの整列化を始めた。その結果、約10kbセントロメア側に新たな遺伝子MH遺伝子、ILP遺伝子が見つかった。マウスにも同領域に同じ遺伝子があり、解析の結果非定型的にインプリントを受けていることがわかった。テロメア側は約30kbへだてて、KvLQT遺伝子が隣接している事がわかった。

ゲノムインプリンティングとは、両親から1コピーずつ受け継がれた対立遺伝子のうち一方の親由来の遺伝子のみ発現する現象で、正常な個体の発生・発育・成長に関与している。インプリンティングを受ける遺伝子は染色体上にインプリンティング・ドメインと呼ばれるクラスターを形成しており、ドメインレベルでインプリンティングが調節されていると考えられている。Beckwith-Wiedemann症候群の責任領域である11p15.5には、このようなインプリンティング・ドメインが存在する。また胎児性腫瘍において母由来11p15.5領域の欠失が優位に認められることから癌の発生・進展にも関与することが示唆されている。我々は、この領域に互いに隣接して存在するIMPT1,IPL,ORCTL2Sについて、胎児性腫瘍41例(Wilms腫瘍23例、横紋筋肉腫7例、肝芽腫6例、服腎腫瘍5例)における変異解析を施行した。IMPT1およびIPLの変異は認められなかったが、ORCTL2SではWilms腫瘍1例でミスセンス変異、副腎臓腫瘍1例と肝芽腫1例においてloss of heterozygosity(LOH)を認めた。一方、インプリンティングの状態について、IMPT1とIPLは母由来発現であることが判明しているが、ORCTL2Sについては未確認である。我々は、exon3内に存在する比較的高頻度の多型を同定したため、この多型を利用してこの遺伝子のインプリントの状態を検索した。ヒト胎盤においては両アリル発現であることが判明したが、インプリンティングは組織特異性があるため、現在他の組織についての検索を行っている。
B/R4RGSによる受容体選択的Gi制御

三量体G蛋白質のGサイクルをチューニングするRGSの中で、特に我々が独自に同定したRGS8に注目して、G蛋白質以外の相互作用因子を探索し、生体内での機能発現機構、その調節機構、さらに特異性決定機構の分子基盤の解明を進めた。Two hybridスクリーニングによる探索の結果、明らかな3種の核蛋白質を含む12種のRGS8結合蛋白質を発見した。1.RGS8がそのN端配列のMPRRを介してprotein phosphatase1結合蛋白として同定されていた足場蛋白spinophilin (SPL)に結合すること、この相互作用により同一部位に結合していたM1ムスカリン受容体がRGS8からはずれること、しかしM1受容体・SPL・RGS8の新しい複合体が形成されることを発見した。しかも、電気生理解析の結果このSPLを含む複合体の方が高効率でG蛋白質シグナルを調節できることを見出した。さらに、受容体の細胞表面分布も複合体形成の結果、大きく変化する事が判明した。SPLは、RGS2及び16にも結合した。これまで報告されていたRGSの受容体の直接および間接認識の関係が初めて明らかになった。2.RGS8が微小管モーターKiflaに結合することが判明した。さらにRGS8上の結合部位は、受容体/SPL結合部以外である事が判明し、RGS8を介して特定の受容体が微小管モーター上を輸送されるというシステムの存在が考えられた。Kiflaは、RGS2にも結合した。3.RGS8が低分子G蛋白質活性化因子RGL3に結合することが判明した。RGS8上の結合部位は、N端1-5残基MAALLで、RGL3のRal活性化ドメインに結合することが判明した。これらの蛋白質の相互作用ネットワークが働き、RGS8の作用調節、特異性決定、さらにシグナル系連結が行われていると考えられる。これ程大規模にRGS結合蛋白質群が判明して来たのは初めてで、内容の一部は米国EB2008シンポジウム「第3回RGS Colloquium」で発表した。RGSタンパクは、GαのGAP能をもつG蛋白質共役受容体系の調節因子である。そのうち、両親媒性のN端のみを特徴とするプロトタイプ的なRGSが、B/R4ファミリーである。RGSタンパクは、これまでその生化学的性質からRGSドメインでG蛋白質に結合してG蛋白質選択的に作用するとされてきたが、最近の研究から、このB/R4RGSタンパクは、何らかの機構で特定の受容体系を識別・選択して、その下流のG蛋白質を制御するファミリーであることが分かってきた。我々が研究を進めているB/R4メンバーの小脳特異的なRGS8のGq系の調節では、Gq受容体との選択的直接結合が受容体選択性の決定機構の一つであることが明らかになり、さらに海外のグループも同様の報告を行い、一般的なB/R4の作用機序であると考えられつつある。しかし、直接結合出来ない受容体の系もB/R4は選択して調節する。即ち、直接結合以外に、受容体を間接的に識別するシステムがあると考えられる。これらRGS8の選択性を決定するシステムの全貌を解明するのが本研究の目標である。平成18年度は、Two hybridスクリーニングで間接識別に寄与する候補因子の探索を行った。その結果、(1)Gi受容体に結合する足場タンパクspinophilin(SPL)が見出され、詳しく結合解析を行うと、興味深い事にRGS8上のSPL結合部位は前述のGq受容体結合部と全く同一である事が明らかになった。即ち「RGS8は、細胞膜上でSPLの関与如何によって制御する受容体系がスイッチする」という全く新しい機構が示唆されることになった。現在、生理学的解析によって、この新しい受容体調節の機構の解明を進めている。(2)また、RGS8が微小管モーターKif1aに結合することが判明した。そこで、RGS8上の結合部位をサーチすると、受容体/SPL結合部以外である事が判明し、RGS8を介して特定の受容体が微小管モーター上を輸送されるというシステムの存在が考えられる。これまで、神経機能に重要なチャネルが微小管上を輸送されて機能部位に至る機構は報告されているが、もしG蛋白共役系がRGSを介して微小管モーターに結合し機能部位に輸送されるのであれば、RGSがG蛋白系を抑制しながら輸送が行われることになり実に合理的である。現在、その実体を明らかにする為、培養小脳細胞を用いた検討を行っている。(3)また、RGS8が低分子G蛋白質活性化因子RGL3にも特異的に結合することが判明した。そこで、結合部位を特定すると、RGS8は、受容体/SPL結合部及びKif1a結合部を使わずに、N端1-5残基で、RGL3のRal活性化ドメインに結合することが分かってきた。現在、この相互作用によってどうシグナル調節が行われるのか解析を行っている。(4)まだ、未解析の候補因子が10クローン残っており、真の結合因子か検討を進めている。今後は、RGS8がその結合蛋白質群を使って、どのような仕組みで小脳内のG蛋白質シグナルを様々な選択性で調節・統合しているのか、その反応ネットワークの機構を分子レベルで解明していく予定である。

Two hybridスクリーニングによる探索の結果、明らかな3種の核蛋白質を含む12種のRGS8結合蛋白質を発見した。1.RGS8がそのN端配列のMPRRを介してprotein phosphatase1結合蛋白として同定されていた足場蛋白spinophilin (SPL)に結合すること、この相互作用により同一部位に結合していたM1ムスカリン受容体がRGS8からはずれること、しかしM1受容体・SPL・RGS8の新しい複合体が形成されることを発見した。しかも、電気生理解析の結果このSPLを含む複合体の方が高効率でG蛋白質シグナルを調節できることを見出した。さらに、受容体の細胞表面分布も複合体形成の結果、大きく変化する事が判明した。SPLは、RGS2及び16にも結合した。これまで報告されていたRGSの受容体の直接および間接認識の関係が初めて明らかになった。2.RGS8が微小管モーターKiflaに結合することが判明した。さらにRGS8上の結合部位は、受容体/SPL結合部以外である事が判明し、RGS8を介して特定の受容体が微小管モーター上を輸送されるというシステムの存在が考えられた。Kiflaは、RGS2にも結合した。3.RGS8が低分子G蛋白質活性化因子RGL3に結合することが判明した。RGS8上の結合部位は、N端1-5残基MAALLで、RGL3のRal活性化ドメインに結合することが判明した。これらの蛋白質の相互作用ネットワークが働き、RGS8の作用調節、特異性決定、さらにシグナル系連結が行われていると考えられる。これ程大規模にRGS結合蛋白質群が判明して来たのは初めてで、内容の一部は米国EB2008シンポジウム「第3回RGS Colloquium」で発表した。
ハイブリッド型モーターによる高精度・高速度・高出力のパワートレーニング機器の開発

ER流体クラッチおよびDDモータを用いたハイブリッドパワートレーニングの設計・製作を行った.ERクラッチはトルクの伝達にER流体を用いたものである.このアクチュエータは一定速度で駆動するよう制御されているため,仮にERクラッチへの制御信号が暴走したとしても手先では30[rpm]の回転速度に制限され,人体への安全性が確保しやすい.また,本装置では,手先で最大100[Nm]のトルクが呈示可能となっており,運動部に所属する競技者にも適用できる.従来にない負荷,可変インピーダンス呈示が可能となり,高速・高出力・高精度な筋力トレーニング装置を開発することができた.さらに本装置は,被験者の関節角度を計測するロータリーエンコーダおよび被験者に加わる負荷トルクを計測するトルクセンサーを組み込んでいる.これらのセンサーにより,本トレーニング装置は被験者に負荷を与えるだけではなく,被験者の発揮した関節トルク,関節周りの角度,角速度,角加速度をリアルタイムに計測できる.この特徴を利用して,本装置をトレーニングの評価装置としても利用できる.また,筋機能特性をより詳細に検討するために,関節角度,速度,力またはパワーの要素を取り込んだ三次元データを用いた体積による解析法を構築した.定量的評価指標として,全体の体積および3パターンの基準平面(角速度一トルク(パワー)平面,角度一トルク(パワー)平面,角度一角速度平面)で区切った断面積・体積を用いる方法を提案した.本研究ではこれらの評価指標を用いて,異なる競技種目の特異性がみられるかどうかを比較・検討した,被験者は女子陸上部に所属する短距離競技者5名および長距離競技者5名を対象とし,肘屈曲動作の測定を行った.その結果,両競技種目問において三次元的な特性の違いが定量的に示された.ER流体クラッチおよびDDモータを用いたハイブリッドパワートレーニングの設計・製作を行った.ERクラッチはトルクの伝達にER流体を用いたものである.このアクチュエータは一定速度で駆動するよう制御されているため,仮にERクラッチへの制御信号が暴走したとしても手先では30[rpm]の回転速度に制限され,人体への安全性が確保しやすい.また,本装置では,手先で最大100[Nm]のトルクが呈示可能となっており,運動部に所属する競技者にも適用できる.従来にない負荷,可変インピーダンス呈示が可能となり,高速・高出力・高精度な筋力トレーニング装置を開発することができた.さらに本装置は,被験者の関節角度を計測するロータリーエンコーダおよび被験者に加わる負荷トルクを計測するトルクセンサーを組み込んでいる.これらのセンサーにより,本トレーニング装置は被験者に負荷を与えるだけではなく,被験者の発揮した関節トルク,関節周りの角度,角速度,角加速度をリアルタイムに計測できる.この特徴を利用して,本装置をトレーニングの評価装置としても利用できる.また,筋機能特性をより詳細に検討するために,関節角度,速度,力またはパワーの要素を取り込んだ三次元データを用いた体積による解析法を構築した.定量的評価指標として,全体の体積および3パターンの基準平面(角速度一トルク(パワー)平面,角度一トルク(パワー)平面,角度一角速度平面)で区切った断面積・体積を用いる方法を提案した.本研究ではこれらの評価指標を用いて,異なる競技種目の特異性がみられるかどうかを比較・検討した,被験者は女子陸上部に所属する短距離競技者5名および長距離競技者5名を対象とし,肘屈曲動作の測定を行った.その結果,両競技種目問において三次元的な特性の違いが定量的に示された.平成16年度は,ER流体クラッチおよびDDモータを用いたハイブリッドパワートレーニングの設計・製作および学会発表(Dynamics & Design Conference 2004)を行った.本装置は,被験者が握るL型ハンドルアームにER流体クラッチおよびDDモータが直列に結合されている.被験者はこのハンドルを握り,肘関節回りに力を発揮することで負荷を受ける.本装置の特徴は,被験者に与える負荷のほとんどを受動要素であるER流体クラッチが担うことで,高負荷,高応答性を確保しつつ,安全なトレーニング装置を実現しているところである.さらに本装置は,被験者の関節角度を計測するロータリーエンコーダおよび被験者に加わる負荷トルクを計測するトルクセンサーを組み込んでいる.これらのセンサーにより,本トレーニング装置は被験者に負荷を与えるだけではなく,被験者の発揮した関節トルク,関節周りの角度,角速度,角加速度をリアルタイムに計測できる.この特徴を利用して,本装置をトレーニングの評価装置としても利用できる.平成17年度は,本装置を用いて筋力トレーニング実験を実施する.対象とする部位は,上肢である.負荷様式として予定しているものは,従来から筋力トレーニングに用いられている,等張性負荷,等速性負荷,粘性負荷,弾性負荷と,従来にはない,これらを組み合わせた複合負荷(以下,インピーダンス負荷という)である.これらの負荷トレーニングを異なる運動部に在籍する選手に対して実施し,競技間の筋特性の差異の有無を明らかにする.また,インピーダンス負荷を用いたトレーニング(以下,インピーダンストレーニングという)が従来のトレーニングに対して異なる影響を筋に与えられるかを検証するとともに,インピーダンストレーニングを用いた新たな筋力トレーニング手法を提案したいと考えている.本年度はDDモータを用いた機械的インピーダンス負荷呈示装置を開発し,その精度検証を行った.本装置は機械的インピーダンス(慣性・粘性・弾性)の各要素を呈示可能であり,特に粘性および弾性そしてそれらの複合負荷を呈示可能であった.アクチュエータにはDDモータを用いている関係上,安全装置は特に注意して製作されている.具体的には被験者が持つハンドルアームの運動範囲をアルミ製のブロックで機械的に制限した.

さらにそこには非常停止用のスイッチが仕掛けられており,仮にDDモータが暴走しても被験者が持つハンドルアームはアルミブロックにより運動を制限されると同時に非常停止回路が作動し,DDモータの駆動が電磁ブレーキにより強制的に停止させられる.加えて,実験中,被験者は常に非常停止スイッチを片手に把持しており,自らの意思でいつでも自由に装置の駆動を停止させることが出来る.本トレーニング装置の精度は,目標呈示負荷に対して概ね±10%以内に納まっている.本装置で用いている制御則はPDフィードバック制御であり,ゲインチューニングによってさらに精度を上げることは理論上可能である.本装置はこれまでに筋力トレーニングの負荷として単独で用いられてきた負荷様式の慣性・粘性・弾性筋肉への適応とは異なる結果を生起する可能性があると考える.本研究成果については,2005年9月に開催された国際会議APCST2005において発表を行っている.筋機能特性をより詳細に検討するために,関節角度,速度,力またはパワーの要素を取り込んだ三次元データを用いた体積による解析法を構築した.定量的評価指標として,全体の体積および3パターンの基準平面(角速度-トルク(パワー)平面,角度-トルク(パワー)平面,角度-角速度平面)で区切った断面積・体積を用いる方法を提案した.本研究ではこれらの評価指標を用いて,異なる競技種目の特異性がみられるかどうかを比較・検討した.被験者は女子陸上部に所属する短距離競技者5名および長距離競技者5名を対象とし,肘屈曲動作の測定を行った.その結果,両競技種目間において三次元的な特性の違いが定量的に示された.この研究成果については,2007年のアメリカスポーツ医学会にて報告する.また,トレーニング装置開発の方は,昨年度までのDDモーターを利用した装置から改良を加え,ERクラッチとDDモーターを組み合わせた装置を開発した.ERクラッチはトルクの伝達にER流体を用いたものである。このアクチュエータは一定速度で駆動するよう制御されているため,仮にERクラッチへの制御信号が暴走したとしても手先では30[rpm]の回転速度に制限され,人体への安全性が確保しやすい.また,本装置では,手先で最大100[Nm]のトルクが呈示可能となっており,運動部に所属する競技者にも適用できる.従来にない負荷,可変インピーダンス呈示が可能となり,高速・高出力・高精度な筋力トレーニング装置を開発することができた.
in vivo共焦点顕微鏡システムによるドラッグデリバリーシステムの生体内評価

平成21年4月に新規導入したNikon A1R高速共焦点顕微鏡システムを基盤としたin vivoイメージングへの応用に取り組んだ。顕微鏡そのものの改造、小動物用マウントなど特注品の設計と改良、麻酔器や手術用実体顕微鏡など周辺機器の整備を次々と行い、in vivoイメージングに最適化したシステムを構築した。またモデルマウスの構築、マウスを長時間安定した麻酔をかける条件、観察対象となる臓器、組織の固定方法などの条件設定を行い、in vivoイメージングにおける技術的な課題を解決した。これまでにマウスの脳、肝臓、脾臓、腎臓、皮膚、皮下腫瘍などの観察に成功している。研究成果の画像は、第51回科学技術週間第5回科学技術における「美」パネル展に出展され、またサイエンスポータルでも紹介された(http://scienceportal.jp/today/100409_art.html)。In vivo共焦点顕微鏡は細胞レベルでのin vivo観察が必要となる全ての診断、機能評価系に応用可能であり、その医学、医療全般に寄与する意義は大きい。現在はこのin vivo共焦点顕微鏡システムを活用し、ドラッグデリバリーシステムの血中安定性、標的指向性、環境応答性、遺伝子発現、細胞内メカニズムなどの各項目について検討を行っている。平成21年4月に新規導入したNikon AlR高速共焦点顕微鏡システムを基盤としたin vivoイメージングへの応用に取り組んだ。顕微鏡の改造、小動物用マウントなど特注品の設計と改良、麻酔器や手術用実体顕微鏡など周辺機器の整備を次々と行い、in vivoイメージングに最適化したシステムを構築した。このin vivo共焦点顕微鏡システムを活用し、ドラッグデリバリーシステムの血中安定性、標的指向性、環境応答性、遺伝子発現、細胞内メカニズムなどの各項目について検討を行った。当研究室で開発しているナノミセル型ドラッグデリバリーシステムが血中で安定に存在し、標的細胞に取り込まれた後に内包薬剤を放出する様子を画像として捉えることに成功した。またカチオン性ポリマーとDNAの複合体は血中に投与された直後から凝集し、その凝集体は次々と血小板と付着するのに対して、生体適合性ポリエチレングリコールを外殻に持つミセルは血中で凝集せず、かつ血小板とも相互作用しないことを証明した。これらの得られた成果については招待講演を含む国内外の学会で発表し、かつ論文として公表した。In vivo共焦点顕微鏡はドラッグデリバリーシステムの開発だけでなく、細胞レベルでのin vivo観察が必要となる全ての診断、機能評価系に応用可能であり、その医学、医療全般に寄与する意義は大きい。
脊椎動物の器官再生能力の違いを規定するゲノム配列と構造

これまで、shh遺伝子発現のエピジェネティック制御が形態再生能力と相関することを示してきたが、shh遺伝子発現がないアフリカツメガエル四肢再生過程においてshhシグナルカスケードを強制的にONにすることにより、形態再生を不十分ながら起こせることを示した。この内容を論文にまとめた(Yakushiji et al., 2009)。さらにトランスジェニック技術を用いてより完全な形態再生を行わせるための実験系をshh-limb-enhancerを用いて作出した。Prx1エンハンサーについてはさまざまなdeletionコンストラクトを用いて解析を進め、再生特異的エンハンサー領域の候補を絞りだした。形態再生不全のもう一つの要因がHoxA遺伝子群の発現調節異常にあることを見出し、その発現異常が細胞の性質や細胞分化に影響を与えることを示した。またその上流で働く遺伝子カスケードの候補としてRAシグナリングの解析を行い、そのつながりについて考察し論文として発表した(Ohgo et al., 2010)。以上の結果を、本研究課題遂行内容全体から得られた新しい概念を含めた。脊椎動物全体について再生能力がゲノム構造にどのように刻まれていて、さらにどのように呼び出すか、また呼び出し能力の差(エピジェネティックな制御とジェネティックな制御)が再生能力の差にどのように結びつくかを考察できたことは、今後の器官再生研究への展開につながる大きな意義をもつ。これらの内容は総説としてまとめ発表した(Tamura et al., 2010)。まず、アフリカツメガエル四肢再生時に活性化されるマウスPrx1エンハンサーについて解析を行った。四肢を再生することのない哺乳類の四肢特異的エンハンサーが両生類の四肢再生時に活性化されるために重要と考えられるいくつかのエレメントと転写因子結合配列をin silicoの解析から見出した。実際、このエレメントは両生類だけではなく魚類においても機能し活性を持つことをトランスジェニックゼブラフィッシュを用いた解析により明らかにした。爬虫類を用いた実験を行うためにソメワケササクレヤモリの繁殖コロニーと分子生物学的な手法を用いた解析を行う基盤を築き論文として報告した(Noro et al., 2009)。現在Prx1四肢エンハンサーを導入したトランスジェニックマウスも作成しており、さまざまな動物種を用いた解析(Yonei-Tamura et al., 2008)を今後も展開する計画である。一方でゲノム配列の呼び出しの状態をさまざまな動物の器官再生過程で比較解析した。その結果、両生類の中でも有尾類と無尾類ではDNAメチル化の状態が各臓器および時期によって異なることを、これまでよりも詳細な解析によって明らかにし、またそのメチル化状態を変更するだけで再生時に発現できなかった遺伝子発現を誘導することが可能であることを示した(yakushiji et al., 2009)。
廃棄物で造られた埋立地盤の液状化強度について

本研究の目的である焼却灰で埋め立てられた液状化強度特性、動的変形特性を当該年度で求めることができた。焼却灰の液状化強度は他の砂(同じ粒土分布を有するもの)と比較すると大きな値を示す。しかし、この焼却灰にれき分が混入されると小さい繰り返し荷重でも液状化の発生する可能性があることが明らかとなった。また、動的変形特性は等価ヤング率と減衰係数を求めた。等価ヤング率は他の砂(同じ粒土分布を有するもの)と比較すると値は小さく動的荷重により変形しゃすいことが明らかとなった。また、減衰係数は他の砂(同じ粒土分布を有するもの)と比較すると大きな値を示し、塑性変形の傾向を示すことが明らかとなった。また、等価ヤング率は繰り返し荷重を10回程度受けるまで、値が急激に減少するがそれ以降は値が一定値を示す。また、減衰係数は排水条件の時は、繰り返し荷重を50回程度受けるまで減少するがそれ以降は一定値を示す。しかし、非排水条件の時は、繰り返し荷重を20回程度までは減少するが、そのあとは、一定値を示さず増減を繰り返す特性がある。また、この焼却灰で注目することは微少な繰り返し荷重でも沈下が生じることが明らかとなった。すなわち、圧縮強度が引っ張りより弱いため構造物を焼却灰で埋め立てられた地盤に建造しても繰り返し荷重によって沈下が生じやすいことが予想される。このように焼却灰は他の砂とはかなり異なった動的特性を示し、埋立の際は突固めを行うだけでは、有効利用することは困難である。そこで、これからの研究は焼却灰にセメントや石灰を混ぜて地盤改良をする方向である。
電子欠乏性ホスフィン配位子の開発と触媒反応への応用

電子的チューニングのための置換基導入が容易で,かつ,π電子欠乏性であるトリアジンをリン配位子へと組み込むことで高活性な金属錯体触媒を開発することが研究目的である.平成30年度の研究成果は以下の通りである.これまでの成果に基づき電子欠乏性トリアジニルホスフィン配位子を用いて,Stilleカップリング反応以外の金属触媒反応の検討を行った結果,トリアジニルホスフィンによる触媒反応の活性化向上が見られた.また,トリアジン環上の置換基変換が容易であるため,触媒の電子的なチューニングを行い,金属触媒の反応性を検討したところ,置換基によって反応性が変化することを明らかとした.これを踏まえ,研究機関全体を通じて実施した研究成果は以下のようになる.安価に入手できる塩化シアヌルを出発原料とし,2つの置換基を導入後にトリアジニルグリニャール試薬とし,リン原子を組み込むことでトリアジニルホスフィン配位子とすることに成功した.この合成した配位子を評価するため,金属触媒反応としてStilleカップリング反応などを行った.その結果,トリフェニルホスフィンや電子不足なホスフィン配位子として知られているトリス(2ーフリル)ホスフィンを用いた場合と比較して,収率の改善が見られ,また,反応速度が加速することがわかった.また,トリアジニルホスフィンが金属中心に与える電子不足性を見積もるため,一酸化炭素とトリアジニルホスフィンが配位子した1価ロジウム錯体のIRの波数, 31P NMRにおけるロジウムーリンのカップリング定数,X線結晶構造解析における金属ーリン結合長から,トリアジン環が与えるリン原子の電子的影響を明らかとすることができた.また,トリアジン環上の置換基による電子的なチューニングによって,金属触媒の反応性が変化することを明らかとした.本結果は,触媒開発分野の発展に大きく寄与するものと期待される.電子的チューニングのための置換基導入が容易で,かつ,π電子欠乏性であるトリアジンを,リン配位子へと組み込むことで高活性な金属錯体触媒を開発することが研究目的である.上記配位子の合成,およびそれを用いた触媒反応を試み,以下のような成果を得た.安価に入手できる塩化シアヌルを出発原料とし,グリニアル試薬と反応させることで2つのアリール基をトリアジン環に導入した.このアリール基は,電子的チューニングを可能とすると考えられる.その後,トリアジン環にリン原子を導入してトリアジニルホスフィン配位子とすることに成功した.この合成した配位子を評価するため,金属触媒反応としてStilleカップリング反応を選択し,その評価を行った.その理由は,本反応の律速段階がトランスメタル化にあり,電子不足なリン配位子を用いることで反応が促進されることがわかっているためである.その結果,トリフェニルホスフィンや電子不足なホスフィン配位子として知られているトリス(2ーフリル)ホスフィンを用いた場合と比較して,収率の改善が見られ,また,反応速度が加速することがわかった.本結果は,触媒開発分野の発展に大きく寄与するものと期待される.また,本課題の元来の研究目的ではないが,上記トリアジンの研究で得られたトリアジンのπ電子不足性に関する知見を利用して,新しいアシル化剤,アルキル化剤の開発,および医薬品に多く見られるトリアジニルアンモニウム塩の効果的な脱離反応などの開発に至った.研究実績に記した通り,今年度の研究の中心であるトリアジンを導入したリン配位子の合成に成功し,その金属触媒反応における有用性を示すことに成功した.得られた成果は,金属触媒反応において学術的に重要な知見となると思われ,その波及効果が高いと期待される.以上の理由からおおむね順調であると判断した.電子的チューニングのための置換基導入が容易で,かつ,π電子欠乏性であるトリアジンをリン配位子へと組み込むことで高活性な金属錯体触媒を開発することが研究目的である.前年度までに上記配位子の合成,およびそれを用いたStilleカップリング反応について検討を行った.当該年度は高反応性となった配位子の理由を解明すべく,その電子状態について調査研究を行い,以下のような成果を得た.塩化シアヌルから調製されるグリニアル試薬と求電子性リン試薬とから得られる電子欠乏性リン配位子を用いて,1価ロジウム錯体を合成した.本ロジウム錯体には一酸化炭素が配位子している.リン配位子の電子欠乏性が強く金属中心からリン配位子への逆供与が大きくなる場合,一酸化炭素への逆供与は弱くなり,一酸化炭素の三重結合性は強くなる.その結果,IRの振動波数は大きくなる.合成したロジウム錯体において,リン原子に導入したトリアジンの個数に応じてIRの波数は大きくなり,その電子欠乏性を見積もることができた.また,31P NMRにおけるロジウムーリンのカップリング定数は,そのリン配位子の電子欠乏性が増すことで,大きい値となることが知られている.このことは,電子欠乏性配位子を用いた場合に金属中心からの逆供与が大きくなることで金属ーリン結合長が短くなることによる.IRの場合同様,トリアジン環数が増えるに従ってカップリング定数は大きくなり,その電子欠乏性を示すことができた.最後に,逆供与による金属ーリン結合長が短くなることをX線結晶構造解析によって確かめた.

これもトリアジン数が増すにつれ,結合距離は短くなった.以上のことにより,トリアジン環が与えるリン原子の電子的影響を明らかとすることができた.本結果は,触媒開発分野の発展に大きく寄与するものと期待される.研究実績に記した通り,今年度の研究の中心であるトリアジンを導入したリン配位子の性質を明らかとし,その金属触媒反応における有用性がどこにあるのかを示唆する結果を得た.得られた成果は,金属触媒反応において学術的に重要な知見となると思われ,その波及効果が高いと期待される.また,本課題の元来の研究目的ではないが,上記トリアジンの研究で得られたトリアジンのπ電子不足性に関する知見を利用して,新しいアシル化剤,アルキル化剤の開発,および医薬品に多く見られるトリアジニルアンモニウム塩の効果的な脱離反応などの開発に至った.以上の理由からおおむね順調であると判断した.電子的チューニングのための置換基導入が容易で,かつ,π電子欠乏性であるトリアジンをリン配位子へと組み込むことで高活性な金属錯体触媒を開発することが研究目的である.平成30年度の研究成果は以下の通りである.これまでの成果に基づき電子欠乏性トリアジニルホスフィン配位子を用いて,Stilleカップリング反応以外の金属触媒反応の検討を行った結果,トリアジニルホスフィンによる触媒反応の活性化向上が見られた.また,トリアジン環上の置換基変換が容易であるため,触媒の電子的なチューニングを行い,金属触媒の反応性を検討したところ,置換基によって反応性が変化することを明らかとした.これを踏まえ,研究機関全体を通じて実施した研究成果は以下のようになる.安価に入手できる塩化シアヌルを出発原料とし,2つの置換基を導入後にトリアジニルグリニャール試薬とし,リン原子を組み込むことでトリアジニルホスフィン配位子とすることに成功した.この合成した配位子を評価するため,金属触媒反応としてStilleカップリング反応などを行った.その結果,トリフェニルホスフィンや電子不足なホスフィン配位子として知られているトリス(2ーフリル)ホスフィンを用いた場合と比較して,収率の改善が見られ,また,反応速度が加速することがわかった.また,トリアジニルホスフィンが金属中心に与える電子不足性を見積もるため,一酸化炭素とトリアジニルホスフィンが配位子した1価ロジウム錯体のIRの波数, 31P NMRにおけるロジウムーリンのカップリング定数,X線結晶構造解析における金属ーリン結合長から,トリアジン環が与えるリン原子の電子的影響を明らかとすることができた.また,トリアジン環上の置換基による電子的なチューニングによって,金属触媒の反応性が変化することを明らかとした.本結果は,触媒開発分野の発展に大きく寄与するものと期待される.これまでの成果に基づいて,合成したリン配位子を用いた異なる金属触媒反応の検討を行う.また,触媒の電子的なチューニングを行うことで,より高活性な触媒を見出し,その理由を明らかとしてゆく.これまでの成果に基づき,電子欠乏性リン配位子を用いて,これまでとは異なる反応形式の金属触媒反応の検討を行う.また,トリアジン環上の置換基変換が容易であるため,触媒の電子的なチューニングを行い,より高活性な触媒を見出す.また,その高活性な理由を明らかとしていく.平成28年度途中での本研究課題の採択となったため,本来計画していた予算執行ができなかった.そのため,平成29年度は精力的に研究を遂行していく予定である.
放射量周波数選択化による導波管スロットアレーアンテナの低干渉化の研究

フィルタ設計理論による2×2素子導波管スロットアレーを設計した.設計するアンテナを等価回路で表し,その等価回路のパラメータをフィルタの回路合成理論より導出する.次に回路パラメータと各コンポーネントの物理構造の関係を算出し,得られた関係からアンテナ全体の物理構造を決定する.一例として比帯域5%のChebyshev特性で2×2素子スロットアレーを設計し,等価回路と同程度の反射特性が得られた.本アンテナをサブアレーとするE帯4x4素子アンテナをアルミ積層薄板導波管で試作した.反射特性は所望の帯域幅を実現していることを確認した.また,放射特性は広範囲に渡って設計値と同様の特性を実現しており,寸法誤差が少ないことを確認した.一方で利得の周波数特性は解析値より低下しており,その原因を解明していく必要がある.構造簡素化検討として垂直方向並列給電4層平行平板45度偏波スロットアレーアンテナを設計した.本アンテナは4層構造となっており,下から給電回路を含む結合開口層,誘電体付き放射スロット層,寄生スロット層及び付加スロット層からなる.ここで付加スロットだけは,所望の偏波を形成するため主軸に対して45度の傾きをもたせる.なお,各層の間には空気層が設けられており,電気的接触はない.解析の結果,60GHz帯16×16素子アレーにおいて,VSWR<1.5の帯域幅12.9%,動作利得1dB低下帯域幅12.7%,設計周波数におけるアンテナ効率78%を実現した.現在までの研究進捗状況は順調に進んでいる.フィルタ設計理論に基づく一意的設計法の一例として,帯域幅5%の単共振の設計法の確立に成功した.アンテナを試作し,設計理論の妥当性を実験で確認した.また,構造簡素化検討として45度偏波スロットアレーアンテナを設計したため.構造簡素化検討に関して,当初の目標とする性能を実現するアンテナの設計に成功しているため.当初の計画では2年目前半に設計が終わる予定であったが想定以上に進捗している.以上の理由により本研究課題はおおむね順調に進展している.当初の計画通り,二周波数帯で動作するアンテナの簡易構成設計法を確立する.初年度に確立した設計法を適用し,その有効性を確認する.構造簡素化検討に関しては,既に設計が完了しているため,実験により性能が得られているかの検証を行う.一方で,初年度のアンテナ試作より,導電率が低いことが推測され,この評価方法を確立する.フィルタ設計理論による2×2素子導波管スロットアレーを設計した.設計するアンテナを等価回路で表し,その等価回路のパラメータをフィルタの回路合成理論より導出する.次に回路パラメータと各コンポーネントの物理構造の関係を算出し,得られた関係からアンテナ全体の物理構造を決定する.一例として比帯域5%のChebyshev特性で2×2素子スロットアレーを設計し,等価回路と同程度の反射特性が得られた.本アンテナをサブアレーとするE帯4x4素子アンテナをアルミ積層薄板導波管で試作した.反射特性は所望の帯域幅を実現していることを確認した.また,放射特性は広範囲に渡って設計値と同様の特性を実現しており,寸法誤差が少ないことを確認した.一方で利得の周波数特性は解析値より低下しており,その原因を解明していく必要がある.構造簡素化検討として垂直方向並列給電4層平行平板45度偏波スロットアレーアンテナを設計した.本アンテナは4層構造となっており,下から給電回路を含む結合開口層,誘電体付き放射スロット層,寄生スロット層及び付加スロット層からなる.ここで付加スロットだけは,所望の偏波を形成するため主軸に対して45度の傾きをもたせる.なお,各層の間には空気層が設けられており,電気的接触はない.解析の結果,60GHz帯16×16素子アレーにおいて,VSWR<1.5の帯域幅12.9%,動作利得1dB低下帯域幅12.7%,設計周波数におけるアンテナ効率78%を実現した.現在までの研究進捗状況は順調に進んでいる.フィルタ設計理論に基づく一意的設計法の一例として,帯域幅5%の単共振の設計法の確立に成功した.アンテナを試作し,設計理論の妥当性を実験で確認した.また,構造簡素化検討として45度偏波スロットアレーアンテナを設計したため.構造簡素化検討に関して,当初の目標とする性能を実現するアンテナの設計に成功しているため.当初の計画では2年目前半に設計が終わる予定であったが想定以上に進捗している.以上の理由により本研究課題はおおむね順調に進展している.当初の計画通り,二周波数帯で動作するアンテナの簡易構成設計法を確立する.初年度に確立した設計法を適用し,その有効性を確認する.構造簡素化検討に関しては,既に設計が完了しているため,実験により性能が得られているかの検証を行う.一方で,初年度のアンテナ試作より,導電率が低いことが推測され,この評価方法を確立する.既存の校正キットでも高性能な測定が出来ることを確認したため節約できた.今年度はアンテナ試作費及び測定用冶具,学会発表のための旅費,論文投稿に使用する計画である.