hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
上皮間葉転換(EMT)を標的とした特発性肺線維症治療薬の新規開発

近年、特発性肺線維症(IPF)における肺線維化の機序に上皮間葉転換(EMT)の重要性が示唆されているが、いまだにEMTを標的とした有効な治療法の開発には至っていない。本研究において、我々はヒト肺胞上皮由来であるA549細胞をTGF-βで刺激してEMTを誘導し、このIn vitroでのEMTを抑制する薬剤スクリーニングの結果、強い抑制効果を有するEMT阻害剤を同定した。本薬剤はブレオマイシン経静脈的投与によるIn vivo肺線維症マウスモデルにおいても肺線維化を有意に抑制した。EMT阻害剤は肺胞上皮細胞におけるTGFβ誘導性EMTを抑制することより、IPF治療に有用である可能性が示唆された。特発性肺線維症(Idiopathic pulmonary fibrosis; IPF)は、肺において高度に線維化が進行し、確立した有効な治療法が無い原因不明の難治性疾患である。近年、IPFにおける肺線維化の機序に上皮間葉転換(Epithelial mesenchymal transition; EMT)の重要性が示唆されているが、いまだにEMTを標的とした有効なIPF治療法の開発・臨床応用には至っていない。本研究では、In vitroで肺胞上皮細胞にEMTを誘導するシステムを確立し、EMT阻害作用を有する薬剤をスクリーニングし、これら薬剤のIn vitroでのEMT阻害効果を薬理学的に解析する。そして肺線維症モデルマウスにも投与し、In vivoでのEMT阻害・肺線維化抑制効果も検証し、治療効果の高い有望な薬剤を選定する。In vitroで肺胞上皮細胞にEMTを誘導するcell-based assayシステムを確立し、EMT阻害作用を有する薬剤スクリーニングの結果、現在までに約3000種類以上の既存薬や新規化合物の中から11種類の候補薬剤を同定している。我々はEMT阻害作用を有する薬剤Xを同定し、ヒト肺胞上皮細胞におけるTFGb誘導性EMTを著明に抑制すること、そしてIn vivoでもブレオマイシン肺線維症モデルマウスにおける肺線維化を著明に抑制することを見出している。肺胞上皮細胞のEMT阻害を示す薬剤スクリーニングを行い、現在までに複数の候補薬剤を同定している。そして現在、ブレオマイシン(BLM)肺線維症モデルマウスへの投与によりIn vivoでの肺線維化抑制効果も検証中である。新規IPF治療の薬剤スクリーニングを更に増やすと同時に、現在までに同定された候補薬剤のEMT阻害作用の薬理学的機序や標的因子を詳細に解析する。またブレオマイシン肺線維症モデルマウスを用いてIn vivo実験動物モデルによる生体内循環系を通じた薬効評価も行い、IPFに対して治療効果が期待される新規薬剤を同定・評価する。候補薬剤Aは中でも大変有望であり、In vitroおよびIn vivoでの解析を進めてゆく。現在、非活性側鎖にFGビーズを固定した薬剤Xを用いて薬剤標的蛋白分子を解析・同定中である。呼吸器病学これら薬剤スクリーニングを更に増やすと同時に、現在までに同定された候補薬剤のEMT阻害作用の薬理学的機序や標的因子を詳細に解析する。またブレオマイシン肺線維症モデルマウスを用いてIn vivo実験動物モデルによる生体内循環系を通じた薬効評価も行い、治療効果が期待される新規薬剤を同定・評価する。In vivo動物実験などに当初の予定よりも時間がかかったため、これらの実験を次年度に予定した。当初の予定よりも標的タンパク分子解析などが遅れてしまい、次年度に解析を行うため。他の学内研究費などが獲得できたことと、またIn vivo動物実験での肺線維化抑制の評価法の検討に当初の予定よりも時間がかかったため、これらの実験を次年度に予定した。引き続き、マウス実験やIn vitroの実験を継続してゆく。標的タンパク分子解析などに使用予定である。引き続きマウス実験やIn vitroでの発現解析などを継続してゆく。
標的細胞特異的 DDS技術を用いた免疫抑制siRNAによる移植臓器の免疫寛容誘導

ドナーをC57BL/10、レシピエントをCBAとしたマウス異所性心移植モデルでこのsiCD40/SPGの効果を検討したところ,siCD40/SPG投与群の移植心は全例が100日以上生着した。adoptive transferでの検討ではドナー特異的な免疫学的低応答が誘導された。βグルカン(SPG)とsiCD40の複合体を作成して機能性核酸キャリアとして用いた。受容体Dectin-1は抗原提示細胞(DC)に特異的に発現し,このSPG側鎖と結合してsiCD40-SPG複合体をDC内にエンドサイトーシスで取り込む。ドナーマウスをC57BL/10(B10)、レシピエントマウスをCBAとした異所性心移植モデルを用いた。移植心の拍動確認を生着と評価し、投与したsiCD40/SPGの有効性を確認した。前処置なしのコントロール群,siCD40投与群,siGAPDH/SPG投与群のレシピエントマウスにおいて移植心はそれぞれ7.3±0.6日(n=12),7.3±0.8日(n=7),8.9±4.9日(n=7)で拒絶されたのに対し,本研究目的のsiCD40/SPG投与群レシピエントマウスにおいて移植心は全例が100日以上生着した(n=16)。この長期生着した移植心の病理組織標本では,僅かな間質への炎症細胞浸潤を認めるのみで,心筋障害は認めなかった。このためsiCD40-SPG複合体はマウス心移植モデルにおいて長期生着を誘導すると考えられた。次にex vivoMLRを行った。siCD40/SPG投与群レシピエントマウスから取り出した脾細胞は,ドナータイプのB10由来のDCで再刺激しても増殖能が低下していたのに対し,third partyであるBalb/c由来のDCで刺激した場合は増殖能が保たれていた。さらに,siCD40/SPG投与群レシピエントマウスから取り出した脾細胞を別の無処置CBAマウスにadoptive transferした後に,ドナータイプのB10から心移植した場合は生着したが,third partyのBalb/cから心移植した場合は拒絶された。このことからsiCD40/SPG投与により,ドナー特異的な免疫学的低応答が誘導されることが示唆された。本年度は、激しい拒絶反応を生じるドナーBalb/c,レシピエントC57BL/6の組み合わせのマウス心移植モデルでさらに最適な投与スケジュールの検討を行った。、拒絶反応を制御し且つ免疫寛容を誘導するという目的を達するには、レシピエントT細胞の応答をある程度まで減弱させることが必要と考え、mTOR阻害剤(Everolimus)との併用法で確認した。結果、併用によってグラフト拒絶発生率がEverolimus単独投与群に対して約50%になった。またラット同所性腎移植モデルを用いて、腎移植モデルにおけるsiCD40/SPGの有効性を検討した。ラットsiRNAの配列選択とSPG複合体の最適化を行なった後、マウス有効配列ともホモロジーが高くマウスにも有効にRNAiが誘導されることを確認したSPG複合体を、ラット同所性腎臓移植モデルに投与した。このモデルでは、ドナーFisher左腎をレシピエントLewis左腎と置き換え、同時に右腎を摘出した。腎移植後の血清クレアチニン値は、siCD40/SPG投与群でコントロール群と比較して低下傾向であった。臓器移植研究計画通りに,順調に進展している。今後は,ラット同所性腎臓移植モデルを用いて,腎移植モデルにおけるsiCD40-SPG複合体の生着延長効果を確認する予定である。まず,ラットsiRNAの配列選択とSPG複合体の最適化を行う。ラット腎移植モデルにおいては、siRNA配列設計から行う必要がある。siRNA配列を少なくとも4種類設計し、最もCD40 mRNAを抑制し且つ加水分解しにくいものを選択する。その上でSPGとの複合体を作成し、物性評価・分子細胞学的評価in vitro RNAi活性評価を進めて最終剤型を確定する。設計したsiRNAをそれぞれラット尾静脈から投与してMLRを実施しアロ応答の減弱が果たされているか確認する最適化検討を行った後、ラット腎移植実験を開始する。ラット腎移植モデルは,ドナーラット(Fisher)左腎をレシピエントラット(Lewis)左腎と置き換え、5日後に右腎を摘出する。このモデルではレシピエントラットの生存をもって,移植腎の生着と判断できる。siCD40-SPG複合体の投与スケジュールは、マウス心移植実験の結果を参考に,種々の組み合わせを実施する予定である。また、尿量・尿タンパク・血清および尿中クレアチニン濃度,クレアチニンクリアランスなどを測定して、移植腎の機能(回復および不全)を観察する。
分泌組織特異的に発現する新規遺伝子の臨床応用に向けた解析

1.分泌組織特異的に発現する新規遺伝子Pi-aの解析我々が発見した分泌組織特異的に発現する新規遺伝子Pi-a(1013a.a.)の解析の第一段階として免疫組織学にPi-a蛋白の組織局在、細胞内局在を行う目的で、Pi-aに対する抗体を作成した。先ず、ヒトとマウスに共通のPi-a(C+961972)ペプチドに対する抗血清と組換え大腸菌で発現して精製した蛋白を用いてマウスpi-a全長/His tagに対する抗血清を作成した。これらの2種類の抗血清は各々免疫した抗原に対しては良好な抗体価が得られた。これらの抗体を用いて、マウスに対してウェスタン法により抗体の特異性を確認した。Pi-a mRNAの発現組織である下垂体と胃、腸に対してウェスタン法により抗体の特異性の確認を行ったところ、有意なシグナルは得られなかった。このため、新たな有用な抗体を得るべく、新たなペプチド抗体を作成した。次に、マウスPi-aの3カ所(154-168,519-533,999-1013)に対してペプチドを合成して、家兎抗血清を作成した。これらはペプチドaffinityカラムで精製をした後も、もとのペプチドとの反応性は良好であった。これらのペプチド抗体を用いてマウスで、Pi-aのmRNAが高発現する胃や膵臓と発現レベルの低い膵臓とでPi-aタンパクの発現をウエスタン法で比較したが、Pi-aと思われる臓器間で発現レベルの異なるシグナルは得られなかった。2.相同組換えによる遺伝子欠損マウスの作成遺伝子の機能を見るための遺伝子欠失マウスを作成するために、遺伝子データベースよりマウスとヒトのゲノム構造と転写単位を解析し、蛋白を欠失するような相同組換え用vectorを作成した。しかし、免疫組織学検討に有用な抗体が得られなかったことより、遺伝子欠損マウスの作成までは至らなかった。本年度は、我々が発見した分泌組織特異的に発現する新規遺伝子Pi-a(1013a.a.)の解析の第一段階として、Pi-a蛋白の組織局在、細胞内局在のために免疫組織学検討を行った。まず、ヒトとマウスに共通のPi-a(C+961972)ペプチド抗体と、大腸菌で発現させたマウスpi-a(1013a.a.)全長/His tagに対する抗体とを作成した。Pi-a(C+961972)ペプチドを合成してキャリア蛋白(KLH)とconjugateを作成後、ラットに免疫して抗血清の抗体価の上昇を確認後、ペプチドカラムで精製した。また、大腸菌で発現させたマウスpi-a全長/His tagについてはHis tagにより90%以上に精製後、ラットに免疫した。このため、新たな有用な抗体を得るべく、新たに3カ所のペプチドを合成し、家兎に免疫している。この他、遺伝子の機能を見るための遺伝子欠失マウスを作成するために、遺伝子データベースよりマウスとヒトのゲノム構造と転写単位を解析し、蛋白を欠失するような相同組換え用vectorを作成しているところである。本年度は、我々が発見した分泌組織

特異的に発現する新規遺伝子Pi-a(1013a.a.)を解析するため、昨年度に引き続き合成ペプチドを用いて家兎に免疫して作成した抗体の解析と、相同組換えによる遺伝子欠損マウスの作成を行った。抗体は、マウスPi-aの3カ所(154-168,519-533,999-1013)に対してペプチドを合成し、家兎に免疫した。免疫後得られた家兎血清は、元のペプチドに対するELISAでの反応性は良好であった。次に、これらの抗血清を各々の元のペプチドを用いたペプチドaffinityカラムを作成してaffinity精製をした。精製後、抗体価が下がるものもあったが、反応性は良好であった。これらのポリクローナルのペプチドカラム精製抗体を用いてマウスで、Pi-aのmRNAが高発現する胃や膵臓と発現レベルの低い膵臓とでPi-aタンパクの発現をウェスタン法で比較した。Pi-aと思われる臓器間で発現レベルの異なるシグナルは残念ながら得られなかった。そこで新たにマウスPi-aに対してもう一カ所(961-972)ペプチドを抗体を作成し、家兎に免疫した。精製後も元のペプチドに対するELISAでの反応性は良好であった。このポリクローナルのペプチドカラム精製抗体を用いてマウスの組織でPi-aタンパクの発現をウエスタン法で比較した。今回もPi-aと思われる臓器間で発現レベルの異なるシグナルは残念ながら得られなかった。相同組換えによる遺伝子欠損マウスの作成は、遺伝子データベースよりマウスとヒトのゲノム構造と転写単位を解析し、蛋白を欠失するような相同組換え用vectorを作成した。
胃神経内分泌細胞癌における新規バイオマーカーに関する研究

胃神経内分泌細胞癌(Neuroendocrine carcinoma; NEC)は腺癌に比べて有意に遺伝子変異数が多く、特にTP53の変異率が高いことが判明した。計104例の胃癌切除検体の全エクソン解析、全遺伝子発現解析を行なった。全エクソン解析はIon Protonを用い、全遺伝子発現解析はMicroarrayを用いた。104例のうち胃神経内分泌細胞癌(Neuroendocrine carcinoma; NEC)9例のプレパラートを確認し、腺癌の混在のないNECのみを検体として採取できている7例を抽出した。またコントロールとして腺癌15例を抽出した。遺伝子解析の結果、Microsatellite instability (MSI)であった症例(NEC 1例、腺癌2例)を除外した。最終的にNEC 6例、腺癌13例の合計19例を対象として、NECと腺癌の遺伝子変異、発現を比較した。遺伝子変異解析の結果、NECは腺癌に比べて有意に遺伝子変異数が多かった(98.0 ±32.7 vs 62.6 ±75.7, p=0.023)であった。また両群とも最も多い変異遺伝子はTP53であったが、NECの方が腺癌よりも有意に変異率が高かった(100% vs 46%, p=0.044)。TP53以外に、NECに共通してみられる遺伝子変異は認められなかった。しかし、NECのみで変異を認めた遺伝子には、神経に関連する遺伝子が多かった。遺伝子発現解析結果を用いてOPLS-DA法で判別モデルを作成した結果、NECと腺癌を明確に分離することが可能であった。Sプロットで可視化し、NECに特徴的に発現している35遺伝子を同定した。これらの遺伝子の多くは神経に関係する遺伝子であった。このうちCPLX-2(Complexin-2)は免疫組織学的染色で、NECの腫瘍細胞に特異的な蛋白が発現していることが確認された。研究計画で予定していた、胃腺癌と胃NECの遺伝子変異・遺伝子発現の比較を終了した。NECは遺伝子変異数が腺癌と比較して多いという特徴は認められたが、NECの特徴的な遺伝子変異は同定できなかった。新たに得られた症例を追加し遺伝子変異候補の検証を行う予定である。遺伝子発現解析では、NECと腺癌が明確に分離されることを示し、それに関与する遺伝子群を同定した。またこれらのうちCPLX-2が実際の腫瘍細胞でNECに比較的特異的な蛋白発現を示すことを確認した。胃神経内分泌細胞癌(Neuroendocrine carcinoma; NEC)はその希少性のため、悪性度が高いにも関わらず未だ有効な治療・診断法が存在しない。そこで胃NECの新たなマーカーを探索する目的で、網羅的遺伝子変異並びに発現解析を行った。計104例の胃癌切除検体のIon Protonを用いた全エクソン解析、Microarrayを用いた全遺伝子発現解析を行った。104例のうち腺癌の混在のないNECのみを検体として採取できている6例と腺癌13例の合計19例を対象として、NECと腺癌の遺伝子変異、発現を比較した。遺伝子変異解析の結果、NECは腺癌に比べて有意に遺伝子変異数が多かった(98.0 ±32.7 vs 62.6 ±75.7, p=0.023)。TP53以外に、NECに共通してみられる遺伝子変異は認められなかったが、NECのみで変異を認めた遺伝子には、神経に関連する遺伝子が多かった。NECに特徴的に発現している35遺伝子を同定し、これらの遺伝子の多くは神経に関係する遺伝子であった。このうちCPLX-2 (Complexin-2)は免疫組織学的染色で、NECの腫瘍細胞に特異的な蛋白が発現していることが確認された。さらに過去の胃癌切除標本のうちNECと診断もしくは強く疑われる55症例を抽出し、神経内分泌マーカーとCPLX-2の染色をしたところ、43例(78%)がCPLS-2陽性であり、染色陽性率は他の神経内分泌マーカーよりも高く、CPLX-2はNECの診断マーカーとなりうることが示唆された。昨年度までの研究でCPLX-2が新しい診断マーカーの可能性があることを示した。今後、過去に得られた当院のパラフィン固定組織標本を用いてNECと腺癌のCPLX-2の免疫組織学的染色を行い、診断マーカーとしての有用性を検討する。診断が見落とされているNECを洗い出すため、過去の腺癌の組織標本の見直しを行い、最終的にNEC約50例及び対象の腺癌約50例に対してCPLX-2の免疫染色を行う予定である。CPLX-2発現と腫瘍の進行度、生存転帰との関連についても検討する。さらに、新たに得られた症例を追加し症例数を増やして、遺伝子変異・発現解析を行う。発現解析により新たな候補遺伝子が同定できた場合、同様にNEC,腺癌の免疫組織学的染色を行い蛋白発現を検証する。遺伝子変異解析により候補遺伝子を同定し、過去に得られたNECのパラフィン固定組織標本を用いてPCR法・Sanger法により変異の有無を確認する予定である。外科学予定よりも試薬などの購入金額が低かったため。

計画よりも症例数と免疫組織学的染色の遺伝子増やして研究を続行する。また研究成果を発表するため、国内外の学会への旅費や論文の印刷代などに使用する予定である。
血管病発症の分子メカニズム解明と、革新的天然成分による予防的治 療法の開発

我々は、血管攣縮(血管の異常収縮)に代表される致死的な血管病の原因分子として、スフィンゴシルホスホリルコリン(SPC)とFynを同定し、その病的シグナル伝達経路の一部を明らかにしてきた。本研究では、血管異常収縮の詳細な分子メカニズムを解明することを目的とし、病的シグナル伝達の反応の場と考えられる細胞膜上のマイクロドメイン「膜ラフト」と血管異常収縮の関連性について検討した。また、血管病の予防的治療法を開発するため、血管の正常収縮には影響を与えず、SPCによって引き起こされる異常収縮のみを特異的に抑制する物質の機能解析を行った。心筋梗塞や脳卒中などの血管病は、我が国死因の上位を占めており、解決すべき最重要課題である。我々は、その主因である血管攣縮(痙攣したように突発する血管の異常収縮)の原因分子として、スフィンゴシルホスホリルコリン(SPC)を同定し、SPC/Fyn/Rhoキナーゼ系による病的シグナル伝達経路を明らかにした。さらに、我々は、病的シグナル伝達にコレステロールおよび膜ラフトが必要であることを世界で初めて発見した。血管病の危険因子として有名なコレステロールは、細胞膜に均一に分布するのではなく、細胞膜上のマイクロドメインである膜ラフトに限局して蓄積する。しかしながら、細胞内における膜ラフトの機能や構造は不明瞭な点が多く、特に、血管機能における報告は皆無である。そこで、本研究の第一の目的として、独自に開発したハイブリッドリポソームを応用して、膜ラフトの動態変化を経時観察すると共に、血管異常収縮を引き起こす病的シグナル分子の多因子・同時可視化を行い、分子間相互作用を定量的・経時的に評価する事を目的としている。一方、我々は、血管病発症後に作用する治療薬ではなく、血管の異常収縮そのものの予防法を開発するため、多種多様な構造を有する数多くの天然物をスクリーニングし、in vitro系においてSPCによる血管異常収積を特異的に抑制する新規成分YuKを発見した。そこで、本研究の第二の目的として、新規成分YuKの生体レベルでの検証を行い、有効血中濃度とこれに必要な経口摂取量の決定を目指している。上記の目的を達成するため、平成22年度は以下の検討を行った。(1)膜ラフトと病的シグナル分子との相互作用を純粋な実験系で検討するために必要なハイブリッドリポソームの最適化を試みた。これにより、今後、膜ラフトと病的シグナル分子との相互作用解析をスムーズに進行できる。(2)膜ラフトの挙動解析を行うため、走査型電子顕微鏡(SEM)、及び、原子間力顕微鏡(AFM)の観察条件を検討し、直接的視覚化の予備検討を行った。(3)SPCによって引き起こされる異常収縮に対して、新規成分YuKの抑制効果について調べた。同様に、正常収縮に対する新規成分YuKの影響についても調べ、両者の効果を比較検討した。脳梗塞や心筋梗塞などの血管病は、我が国死因の上位を占めており、解決すべき最重要課題である。通常、血管は、細胞質Ca^<2+>依存性に収縮し、血圧や血流を一定に保っている(正常収縮)が、血管病の本態である血管の異常収縮は、Rhoキナーゼを介したCa2+非依存性の収縮によって引き起こされる。申請者らは、この血管異常収縮の原因分子としてスフィンゴシルホスホリルコリン(SPC)を世界で初めて同定し、病的シグナル伝達にコレステロールおよび膜ラフトが必要である事を世界で初めて発見した。そこで、本研究では、ラフトモデル膜を応用して、血管異常収縮を引き起こす分子メカニズムを解明し、分子間相互作用を定量的・経時的に評価することを目的としている。さらに、血管異常収縮そのものを予防するため、SPCによる異常収縮のみを選択的に抑制できる天然成分の生体レベル検証を行うことも目的としている。1.モデル膜の電子顕微鏡観察を行ったところ、ラフトでない膜(リン脂質のみで構成)は表面形状が凸凹であるが、コレステロールやスフィンゴ脂質を含むラフト膜では、表面形状がなだらかになっていることを明らかにした。また、これらのモデル膜にSPCを添加すると、膜全体が隆起したが、他のスフィンゴ脂質の添加では見られなかった。2.天然成分の生体レベルでの検証を進めるため、野生型マウスを用いて、脳血管攣縮を誘発させる技術を確立した。3.脳血管攣縮モデルマウスに与える天然成分の評価のため、抽出条件の異なる分画を用いて張力測定を行った。すなわち、血管の正常収縮を抑制することなく、SPCによる異常収縮のみを選択的に抑制できることを評価した。

通常、血管は、細胞質Ca2+依存性に収縮し、血圧や血流を一定に保っている(正常収縮)が、血管病の本態である血管の異常収縮は、Rhoキナーゼを介したCa2+非依存性の収縮によって引き起こされる。我々は、この血管異常収縮の原因分子としてスフィンゴシルホスホリルコリン(SPC)を世界で初めて同定し、病的シグナル伝達にコレステロールおよび膜ラフトが必要である事を世界で初めて発見した。しかしながら、細胞内における膜ラフトの機能や構造は不明瞭な点が多く、特に、血管機能における報告は皆無である。本研究では、(1)ラフトモデル膜を応用して、血管異常収縮を引き起こす分子メカニズムを解明し、分子間相互作用を定量的・経時的に評価すること、(2)血管異常収縮そのものを予防するため、SPCによる異常収縮のみを選択的に抑制できる天然成分の生体レベル検証を行うこと、を目的とした。1.平成22・23年度において、独自開発のハイブリッドリポソームを用いて走査型電子顕微鏡および原子間力顕微鏡による膜表面の経時的動態変化観察に成功した。この詳細な条件検討を応用し、平成24年度は、実際の血管平滑筋細胞を用いた膜表面の構造解析を行い、平常時及び血管攣縮時の細胞膜表面像の撮影に成功し、入澤宏・彩記念若手研究奨励賞(日本生理学会)を受賞した。2.天然成分の生体レベルでの検証には、血管攣縮モデル動物の確立が不可欠であり、平成22・23年において、遺伝子操作が可能なマウスを用いた脳血管攣縮の誘発に成功した。平成24年度は、高い確率でマウスに脳血管攣縮を誘発させ、また、脳血管攣縮の組織学的確認を行い、脳切片の神経細胞が細胞質に凝集し、細胞数が減少している事を確認した。本研究は、血管病発症の分子メカニズム解明と、天然成分による予防的治療法の開発、という2つの目標を挙げており、いずれにおいても、研究代表者(加治屋)と研究分担者(岸)が協力し合い、研究計画に沿って研究を遂行できている。具体的には、1)電子顕微鏡による膜ラフトの視覚化については、観察条件の検討およびモデル膜での観察を行い、新たな知見を得る事ができた。2)天然成分の生体レベル検証に向け、脳血管攣縮モデルマウスの作成に成功した。以上より、本研究は、概ね順調に進展していると評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞表面の電子顕微鏡観察では、培地中の塩が画像取得の妨げとなる。そのため、培地中の塩を除去する必要があるが、除去操作による細胞表面の変形は好ましくない。現在、細胞全体を被膜する新しい手法を取り入れ、鮮明な膜表面像の取得準備を進めている。
口腔扁平苔癬の病因解明のための基礎的研究-PIXE法による汚染元素を中心とした病変粘膜微裏元素分析-

扁平苔癬患者粘膜と対照である健常者口腔粘膜の分析を行った。本来生体に不要な非必須元素(汚染元素)については、両者からアルミニウム、チタン、ガリウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、銀、スズ、金、水銀、鉛の11種類を検出した。これらの汚染元素のうち、アルミニウムと鉛は健常群、扁平苔癬群共に100%の検出率であった。この元素を組織濃度でみると、アルミニウムは対照群で71.5μg/gで、扁平苔癬群は66.3μg/gであった。また、鉛は対照群5.6μg/gで、扁平苔癬群6.14±5.53μg/gであった。さらに、100例の健常口腔粘膜についての微量元素分析を行い、ナトリウム、珪素、亜鉛、パラジウムなどの25種類の必須元素と14種類の汚染元素の口腔粘膜含有元素の標準値表を作成した。このうち汚染元素で、検出率の高かったアルミニウムと鉛についも、性別、年齢別の口腔粘膜含有量分布を報告した。現在、扁平苔癬患者粘膜と対照である健常者口腔粘膜の分析を行っている。汚染元素に注目すれば、今のところ、両者からAl、Ti、Ga、Sr、Zr、Nb、Ag、Sb、Au、Hg、Pbの11種類を検出している。これらの汚染元素のうち、Al、Ti、Pbは検出率が高く、Alは対照群で100%、扁平苔癬群で68.2%の検体にみられた。Tiは対照群で86.0%、扁平苔癬群で86.4%であり、Pbは両群共に100%の検出率であった。この元素を組織濃度でみると、Alは対照群で71.52±64.19μg/gで、扁平苔癬群は66.32±49・69μg/gであり、Tiは対照群で6.11±6.87μg/gで、扁平苔癬群は5.34±2.58μg/g、Pbは対照群5.58±7.10μg/gで扁平苔癬群6.14±5.53μg/gであった。現在の所、検体数が少ないためもあるが、汚染元素では健常粘膜と扁平粘膜の両者に有意な差はみられていない。今後、検体数を増やして、より精度の高い比較を行う予定である。生体元素は生命維持に必要な必須元素とそれ以外の汚染元素に分類される。現代日本人の体内にはAl、Ti、Pbなどの汚染元素は高頻度に侵入していることが判明した。これらの元素は粘膜病変の病因としても注目されるが、汚染元素の口腔粘膜への進入経路の解析は学術的にも意義があると思われる。今後は、唾液、血清の元素分析を行うことで、汚染元素の経路についても解析してゆく予定である。本年度の結果の一部は第12回日本口腔粘膜学会で発表した。汚染元素に注目すれば、今のところ、両者からアルミニウム、チタン、ガリウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、銀、スズ、金、水銀、鉛の11種類を検出している。本年度は、これら口腔粘膜含有元素の健常値を算出するために、100例の健常粘膜についての微量元素分析を報告した。また、このうちの本来生体に不要な元素(汚染元素)で、検出率の高かったアルミニウムと鉛について、性別、年齢別の口腔粘膜含有量分布を報告した。

この元素を組織濃度でみると、アルミニウムは対照群で71.5μg/gで、扁平苔癬群は66.3μg/gであった。また、鉛は対照群5.6μg/gで、扁平苔癬群6.14±5.53μg/gであった。さらに、100例の健常口腔粘膜についての微量元素分析を行い、ナトリウム、珪素、亜鉛、パラジウムなどの25種類の必須元素と14種類の汚染元素の口腔粘膜含有元素の標準値表を作成した。このうち汚染元素で、検出率の高かったアルミニウムと鉛についも、性別、年齢別の口腔粘膜含有量分布を報告した。
平滑筋細胞におけるオートファジーの機能解析

動脈硬化の過程において、プラークの破綻は、心筋梗塞などの発症に関与していることから、そのメカニズムを解明することは、重要な課題である。本年度は、Chen YCの開発した破綻モデルを使用し、平滑筋細胞のオートファジーのプラーク不安定性に対する影響を検討した。Atg7f/fマウスにSM22α-Cretgマウスを交配し、血管平滑筋特異的Atg7欠損マウスを作製した。さらに、血管平滑筋特異的Atg7欠損マウスにapoE欠損マウスを交配し、平滑筋特異的ATG7欠損・apoE欠損マウス(KO)とコントロールapoE欠損マウスを作製した。10週令のマウスに麻酔後、頸部を切開し、右総頚動脈を露出し,針金を総頸動脈にそわせた。針金と血管をまとめて6-0ナイロン縫合糸で、分岐部の手前とそこから遠位部の2カ所を結紮した。針金を引き取り、縫合糸のみを残すことにより、血管狭窄モデルの作製が終了した。術後、5週間、高脂肪食で飼育し、右頸動脈を摘出した。組織検体に関してH.E染色、p62染色、鉄染色であるベルリン青染色などを行った。術後5週の右総頸動脈では、コントロールマウスでもアテローマ性動脈硬化の進展に伴い、オートファジーの機能低下のマーカーであるP62の発現が増加していた。一方で、コントロールマウスよりアテローマ性動脈硬化が進展していたKOマウスでは、P62の発現はより増加していた。また、管腔内狭窄率もKOマウスの方が増加していた。さらに、KOマウスにのみ管腔内血栓を認め、アテローマの存在の有無を問わない場合、血栓の形成はKOマウスのみで確認された。ベルリン青染色陽性であった数は、KOマウスで有意に多かった。この病変は、プラーク内出血によるものと考えられた。本研究の結果、血管平滑筋細胞のオートファジーの機能低下はプラークの不安定性に関与していることが明らかになった。我々は既にプラーク破裂をきたす血管狭窄モデルの作成するための技術の習得に成功している。具体的には、マウスの頸部を切開し、右総頚動脈を露出し、直径150&micro;mの針金を総頸動脈にそわせる。針金と血管をまとめて6-0ナイロン縫合糸で、分岐部の手前とそこから近位に3mmの部位で2カ所を結紮する。針金をふき取り縫合糸のみを残すことにより血管狭窄モデルが作成できる。このモデルマウスに高コレステロール食を負荷することによりプラーク病変を有する動脈硬化層が形成される。この技術を応用し、平滑筋特異的ATG7欠損・apoE欠損マウスとコントロールapoE欠損(ATG7KOapoE、Control)の血管狭窄モデルを作製した。結果としては、術後5週後の血管狭窄部位での出血は、平滑筋特異的ATG7欠損・apoE欠損マウスでは、14匹中12匹、コントロールapoE欠損では14匹中3匹と平滑筋特異的ATG7欠損・apoE欠損マウスで有意に増加していた。従って、平滑筋細胞のオートファジーは、プラークの破綻に保護的に働いている可能性がある。また、血管狭窄モデルのapoEマウスにmTOR阻害薬であるラパログを投与し、オートファジーを誘導させた際に、プラークの破綻が抑制できるかを検討する。動脈硬化における血管平滑筋細胞のオートファジーの新たな分子機構を発見することで、オートファジーをターゲットとした新しい動脈硬化抑制薬の開発につながる可能性があり、臨床上も極めて意義の高い研究になると自負しており、今後も実験を継続していきたい。血管狭窄モデルに関しては順調に進んでいる。人員不足もあり、AngII誘導性大動脈瘤モデルにおける血管平滑筋細胞のオートファジーの役割に関しては十分に進んでいない面もあるが、概ね順調であると考える。Atg7f/fマウスにSM22-Cretgマウスを交配し血管平滑筋特異的Atg7欠損マウス(SM22-Cre;Atg7f/f)を作製した。次に、SM22-Cre;Atg7f/fマウスとapoE欠損マウスを交配させ、平滑筋滑筋特異的Atg7欠損・apoE欠損マウスとコントロールapoE欠損(以下ATGKO、WT)を作製した。本年度は、初代培養されたSM22-Cre;Atg7f/fマウスとコントロール(Atg7f/f)の血管平滑筋細胞を用いて、動脈硬化の過程で増加する酸化コレステロールを負荷して血管平滑筋のアポトーシスにおけるオートファジーの役割を検討した。酸化コレステロールを負荷するとコントロールに比較してSM22-Cre;Atg7f/fマウスの平滑筋細胞では、p53経路の活性化により、アポトーシスが増加し、細胞の老化も亢進していた。このような老化が亢進したSM22-Cre;Atg7f/fマウスの平滑筋細胞では、MCP-1の発現が増加し、動脈硬化促進的に働いていることが明らかとなった。10週令のATGKOとWTに血管狭窄術を施行した。術後5週の右総頸動脈では、管腔内狭窄率はKOマウスの方が増加していた。さらに、KOマウスにのみ血栓の形成を認めた。

この病変は、プラーク内出血によるものと考えられた。本研究の結果、血管平滑筋細胞のオートファジーの機能低下はプラークの不安定性に関与していることが明らかになった。これらの研究成果は、血管平滑筋細胞のオートファジーをターゲットとした新しい動脈硬化抑制薬の開発につながる可能性があり、今後も研究を継続していきたい。1血管平滑筋細胞のオートファジー機能不全による細胞死の増加の機序の解明2プラーク破綻に対する平滑筋細胞オートファジーの役割に関する検討のプロジェクトに関しては、順調に進んでいる。3アンギオテンシンII(AngII)誘導性大動脈瘤モデルにおける血管平滑筋細胞のオートファジーの役割に関しては、人員不足もあり、やや進行が遅れている。今後、新たに大学院生が研究に参加する予定であり、研究を進めていきたい。動脈硬化の過程において、プラークの破綻は、心筋梗塞などの発症に関与していることから、そのメカニズムを解明することは、重要な課題である。本年度は、Chen YCの開発した破綻モデルを使用し、平滑筋細胞のオートファジーのプラーク不安定性に対する影響を検討した。Atg7f/fマウスにSM22α-Cretgマウスを交配し、血管平滑筋特異的Atg7欠損マウスを作製した。さらに、血管平滑筋特異的Atg7欠損マウスにapoE欠損マウスを交配し、平滑筋特異的ATG7欠損・apoE欠損マウス(KO)とコントロールapoE欠損マウスを作製した。10週令のマウスに麻酔後、頸部を切開し、右総頚動脈を露出し,針金を総頸動脈にそわせた。針金と血管をまとめて6-0ナイロン縫合糸で、分岐部の手前とそこから遠位部の2カ所を結紮した。針金を引き取り、縫合糸のみを残すことにより、血管狭窄モデルの作製が終了した。術後、5週間、高脂肪食で飼育し、右頸動脈を摘出した。組織検体に関してH.E染色、p62染色、鉄染色であるベルリン青染色などを行った。術後5週の右総頸動脈では、コントロールマウスでもアテローマ性動脈硬化の進展に伴い、オートファジーの機能低下のマーカーであるP62の発現が増加していた。一方で、コントロールマウスよりアテローマ性動脈硬化が進展していたKOマウスでは、P62の発現はより増加していた。また、管腔内狭窄率もKOマウスの方が増加していた。さらに、KOマウスにのみ管腔内血栓を認め、アテローマの存在の有無を問わない場合、血栓の形成はKOマウスのみで確認された。ベルリン青染色陽性であった数は、KOマウスで有意に多かった。平滑筋細胞のオートファジーは、プラークの破綻に保護的に働いている可能性が見出されたため、今後は、このメカニズムに関しては詳細に検討していきたい。まず、in vivoで。動脈硬化層のネクローシス、fibrous capの厚さ、脂肪沈着、コラーゲン線維、マクロファージ数などをHE染色や免疫染色等で比較検討する。平滑筋細胞のオートファジーは平滑筋細胞のアポトーシスに対して保護的に働いている可能性がある。実際に、初代培養されたATGKOとWTの血管平滑筋細胞を用いて、通常のFCS培養下において細胞死を細胞死検出キットで測定したところ、WTに比較して、ATGKOの平滑筋細胞では、細胞死が亢進していた。また、電子顕微鏡では、ATGKOで膨化したミトコンドリアなど形態異常が確認できた。
乳歯由来線維芽細胞におけるニューロトロフィンの機能的役割

線維芽細胞増殖因子は線維芽細胞の増殖に深く関与していることが知られている。しかしながら、線維芽細胞においてニューロトロフィンのような他の成長因子における影響を見たものは少ない。本研究の目的は線維芽細胞の増殖におけるニューロトロフィンNGF,BDNF,NT-3およびIGF-Iの影響を検討するものである。さらに我々はBSOおよびビンクリスチンによる線維芽細胞へのアポトーシスに対するこれら4つの成長因子の影響を検討した。10%FBSを含んだ培地においてNGFは4872時間反応させたが30nMまでの濃度で細胞の増殖率に変化は見られなかった。血清を含まない培地においてもNGFは細胞の増殖率に変化を与えなかった。BDNFおよびNT-3も同様に細胞の増殖率に変化は見られなかった。対照的に、IGF-Iは血清を含まない培地において48時間と72時間反応後ではIGF-Iの濃度依存的に細胞の増加が認められた。血清のある状態では48時間後において細胞の増加が認められたが72時間後では変化は認められなかった。また、BSOを反応させることにより線維芽細胞のグルタチオンが洞渇し、細胞死が引き起こされた。さらに、抗癌剤であるビンクリスチンにおいても線維芽細胞の細胞死を引き起こした。血清のない状態でIGF-Iのみビンクリスチンによる線維芽細胞の細胞死を抑制した。しかしながら、血清のある状態ではビンクリスチンあるいはBSOによる線維芽細胞の細胞死に全ての薬物は変化を与えなかった。これらの結果はNGF,BDNFおよびNT-3は線維芽細胞の増殖に変化をおよぼさないが、IGF-Iは増加させることが示唆された。ニューロトロフィンは神経栄養因子の一つのファミリーであり、神経細胞に特異的に作用する液性因子として発見された。さらに、神経栄養因子の別のファミリーである線維芽細胞成長因子が線維芽細胞の増殖に必須であるなど、ニューロトロフィンを含めた多くの神経栄養因子が非神経栄養因子である脂肪組織や免疫担当細胞からも産生されていることがわかりつつあり、神経細胞以外への影響についても明らかにされつつある。したがって、本研究では線維芽細胞に焦点を当て、炎症性サイトカインと活性酸素種の産生について、ニューロトロフィンとの関連性を追及する。初年度はニューロトロフィンとして、神経成長因子、脳由来神経栄養因子およびニューロトロフィン-3を乳歯歯髄由来線維芽細胞の代わりにヒト胎児肺由来線維芽細胞に処置した後、まず増殖率に対する影響について検討を行った。その結果、神経成長因子、脳由来神経栄養因子およびニューロトロフィン-3いずれも著明な変化は示さなかった。次に、グルタチオン枯渇剤であるBSOおよび抗がん剤であるVincristineを線維芽細胞に処置し、増殖率に対する影響について検討を行った。その結果、いずれの薬物に対しても増殖率の有意な低下が認められた。さらに線維芽細胞をBSOおよびVincristineで処置後、神経成長因子、脳由来神経栄養因子およびニューロトロフィン-3を添加し、細胞増殖率への影響を検索した。その結果、いずれのニューロトロフィンも細胞増殖率に変化を及ぼさなかった。次に、Insulin like growthfactor(IGF)の線維芽細胞の増殖率に及ぼす影響を調べた。その結果、細胞の増殖率は有意に増加した。
光電気化学プロセスを利用した窒化ガリウム超平坦面作製技術の開発

本研究の目的は,短波長発光素子や次世代の高周波パワーデバイス用材料として期待されている窒化ガリウム基板の高精度平坦化加工技術の開発である.窒化ガリウム基板の新しい加工技術として,基板表面に紫外光を照射することにより酸化膜を形成し,その酸化膜を固体酸触媒により除去するプロセスを開発した.開発した加工技術により,市販窒化ガリウム基板の研磨傷を完全に除去し,表面粗さが0.3nm Ra以下の平坦な表面を作製することに成功した.また加工後の表面は市販基板表面よりも高い発光特性や電気特性を有していることが確認された.本研究の目的は,短波長発光素子や次世代の高周波パワーデバイス用材料として期待されている窒化ガリウム基板の高精度平坦化加工技術の開発である.窒化ガリウム基板の新しい加工技術として,基板表面に紫外光を照射することにより酸化膜を形成し,その酸化膜を固体酸触媒により除去するプロセスを開発した.開発した加工技術により,市販窒化ガリウム基板の研磨傷を完全に除去し,表面粗さが0.3nm Ra以下の平坦な表面を作製することに成功した.また加工後の表面は市販基板表面よりも高い発光特性や電気特性を有していることが確認された.本研究では次世代の光・電子デバイス用材料として期待される窒化ガリウム(GaN)の表面を,光電気化学プロセスと固体酸性触媒を用いた新規加工技術により,高精度に平坦化加工することを目的としている.平成21年度においては,(1)再現性よくかつ安定的に平坦表面作製する加工条件の最適化,および(2) 2インチGaNウェハ全面平坦化加工装置の開発,に関する研究を行った.(1)については,加工溶液が加工時間と共に変質する減少を見出し,その結果から平坦表面作製に溶液へのGaイオン添加が効果的であることが明らかとなった.また,ウェハ表面への光照射強度や加工圧力,回転速度が加工速度に及ぼす影響を評価した.また各条件における加工後表面形状を評価し,加工条件の最適化を行った.(2)については,2インチウェハの全面を触媒表面に接触することが可能なウェハホルダとして,裏面からエアバッグにより加圧を行うシステムを企業と共同で開発した.これまでウェハ表面の一部分しか加工が行われなかったが,開発したウェハ保持・加圧システムを導入した結果,ウェハ全面という大面積にわたって加工が可能となった.さらに,触媒の作製法に関する検討を行った.これまで硬質の触媒定盤を用いていたため,加工後表面にスクラッチが導入される危険性があった.そこで,軟質の基材上に触媒材料を成膜したパッドを新たに作製した.その結果,スクラッチの導入や触媒表面の形状転写のない平坦な表面(rms<0.3nm)を安定的に作製することに成功した.平成22年度では1.「提案加工技術により平坦化した窒化ガリウム(GaN)表面上に直接作製したデバイス性能の評価」,および2.「加工速度の向上」に関する研究を実施した.1.平坦化したGaN表面上に作製したデバイス性能評価本研究により開発した加工技術により市販GaN基板表面に存在するスクラッチを除去し,表面粗さを0.2nmRa程度にまで平坦化を行った.この平坦化したGaN表面に金属電極(Ni)を真空蒸着し,簡易的なショットキー構造を加工表面上に直接作製した.このショットキー構造の電流-電圧特性(I-V特性)や容量-電圧特性(C-V特性)などの電気特性を評価し,市販GaN基板の特性と比較を行った.その結果,市販基板表面と比較して逆方向の電流電圧特性が改善し,リーク電流の低減が確認された.また順方向の電流電圧特性から算出した理想化係数が平坦化加工を行うことにより理想値の1に近づき,また各電極間のバラつきも低減され,電気特性が大幅に向上することがわかった.2.加工速度の向上開発した加工技術によるGaN表面の加工速度はおよそ0.03μm/hであり,産業応用を視野に入れた場合10倍程度の加工速度の向上が必要である.そこで基板表面に対する光照射に加え,電圧を印加し電気エネルギーを補助的に与えることにより加工速度の向上を図った.まず,研磨盤である触媒プレートに溝加工を施し,そこに金属のワイヤーを埋め込むことでGaN基板に光照射と電圧印加を同時に行うことができる研磨装置を開発した.開発した装置を用い,印加電圧や加工時間などのプロセス条件の最適化を行った.その結果,市販基板表面のダメージを除去し,所定の粗さを得るのに光照射のみでは30時間要していたのに対し,電圧印加プロセスを導入することでトータル加工時間を30分にまで短縮することに成功した.
保育士の早期離職を防ぐ園内体制モデルの構築

近年、保育士の早期離職が問題視されており、これは保育の質の低下にもつながる深刻な課題となっている。早期離職の理由の第一位は職場の人間関係であり、保育園内で早期離職を防ぐ体制を整える必要がある。しかし、園内体制に焦点づけた研究は少なく、保育分野においては経営管理や人材マネジメントといった視点での研究も十分蓄積されていない。そこで本研究では保育士の早期離職を防ぐ園内体制モデルを構築することを目的とする。2018年度は、以下の2つを実施した。1)一般企業や看護現場の早期離職に関する先行研究レビュー保育士の早期離職に関する先行研究レビューはすでに終えていたため、一般企業や看護現場で早期離職防止策がどのように研究されているのかを整理した。特に、保育現場における支援体制につながる取り組みを明らかにするために入職後の職場での取り組みに焦点をあてると、看護分野での豊富な研究蓄積が確認できた。その中で、職場の環境改善(中でも、上司からの支援や職場内の人的資源、人間関係)が離職防止につながることが示されており、具体的な対策についても参考になる研究がみられた。これらの結果は、2018年度の日本乳幼児教育学会で発表した。2)アンケート調査の実施と分析関西圏の私立保育施設(687か所)の管理職を対象としたアンケート調査を実施した。306か所から回答を得て、その中で過去3年間で在職3年以内の離職者がいた施設は242か所(79.1%)であった。2017年度、2016年度、2015年度の年度ごとでは、169か所(56.5%)、165か所(55.6%)、152か所(51.0%)と毎年度50%程度であり、そのうち半数が1名のみの離職ではあるが、中には単年度で16名もの早期離職者がいたとする回答もあった。本調査結果については、2019年度の日本乳幼児教育学会で発表する予定である。2018年度中に予定していた3つの研究のうち、2つ(先行研究レビューとアンケート調査)は、予定通り実施することができた。しかし、アンケート調査の結果分析が途上であり、予定していた3つ目のインタビュー調査の実施にまでは至っていない。1)アンケート調査の分析を2019年5月までに終え、その結果を10月の学会で報告し、論文として投稿することを予定している。2)インタビュー調査協力園については、アンケート回答園の中から複数候補が見つかったため、予定していた3者(管理職・新人保育者・新人教育担当者)へのインタビューが可能な園に依頼をし、学内の倫理審査等を経て2019年6月頃からデータ収集を開始する。3)上記に並行してインタビューデータの分析を行う。アンケート調査の結果では、管理職は様々な離職対策を実施しているとする回答が多かったが、実際には複数の離職者が出ている状況があったため、管理職の意識のみならず、新人保育者自身が管理職の実施する対策に対してどのような影響を受けていると感じているかについても焦点づけて分析を行う。

2)インタビュー調査協力園については、アンケート回答園の中から複数候補が見つかったため、予定していた3者(管理職・新人保育者・新人教育担当者)へのインタビューが可能な園に依頼をし、学内の倫理審査等を経て2019年6月頃からデータ収集を開始する。3)上記に並行してインタビューデータの分析を行う。アンケート調査の結果では、管理職は様々な離職対策を実施しているとする回答が多かったが、実際には複数の離職者が出ている状況があったため、管理職の意識のみならず、新人保育者自身が管理職の実施する対策に対してどのような影響を受けていると感じているかについても焦点づけて分析を行う。2018年度はインタビュー調査を実施予定であったが、そこまで至らなかったため、インタビュー調査のテープ起こし等にかかる人件費・謝金や交通費を2019年度に使用することとした。また、2018年度に実施したアンケート調査のデータ入力を学内のオフィスに依頼することでその分の予算を削減することができた。その分を2019年度にアンケート調査報告書の印刷費として支出する予定である。また、インタビュー調査を効率よく進めるための質的研究ソフトの購入を予定している。
インパルスレーダー用小型広帯域アンテナの開発

インパルスレーダー用送信アンテナとして、直方体キャビティ内部に取り付けた、抵抗装荷アクティブモノポールアンテナの開発を行った。アンテナの特性解析には、FDTD法に基づく電磁界解析シミュレータFidelity(Zeland社製)を用い、パルス波生成回路と増幅回路の解析には、回路シミュレータS-nap(MEL社製)を使用した。その結果、直方体キャビティの大きさを48mm×44mm×44mmとし、その内部に長さ36mm、幅36mmの板状モノポールアンテナを配置し、アンテナ先端とキャビティ壁の間に抵抗68Ωを接続したときに、アンテナの入力インピーダンス、指向性利得が周波数0.5GHz4.5GHzでほぼ平坦となることを明らかにした。アンテナの入力インピーダンス計算値は、測定値とよく一致した。また、矩形波パルス生成回路に、シリコントランジスタ2SC5761を用いた増幅回路を接続することで、増幅回路とアンテナ間のインピーダンス整合を改善し、増幅回路とアンテナを組み合わせた動作利得計算値が0.5GHzで20dB、4.5GHzで10dB、その間ではほぼ直線的に変化することを明らかにした。動作利得計算値は、従来の構造のものに比べて、15dB以上増加しており、インパルスレーダー用送信アンテナとして、小型で広帯域特性を実現することができた。次に、このアンテナを受信アンテナとして使用し、その後段にリニアIC μPC32151T増幅回路を採用して、受信特性を計算した。また、送信アンテナと同じ構造のアンテナを受信に用いて、送受信アンテナ間の配置を変えて、送信アンテナからの直接波が受信アンテナにどう影響するかを数値計算により明らかにした。現在、送受信回路まで一体化した送受信アンテナの試作を行っている。今後、アンテナから放射される電磁波パルス波形及び受信波形の時間応答、周波数を測定する予定である。インパルスレーダー用送信アンテナとして、直方体キャビティ内部に取り付けた、抵抗装荷アクテイブモノポールアンテナの開発を行った。次に、送信アンテナと同じ構造のアンテナを受信に用いて、送受信アンテナ間の配置を変えて、送信アンテナからの直接波が受信アンテナにどう影響するかを数値計算により明らかにした。また、このアンテナを受信アンテナとして使用し、その後段にリニアICμPC32151T増幅回路を採用して、受信特性を計算した。現在、送受信アンテナの試作を行っている。研究成果の一部は、電子情報通信学会アンテナ・伝播研究会、映像情報メディア学会無線・光伝送研究会で発表し、平成14年6月に開催されるIEEE International Symposium on Antennas and Propagationでも発表する予定である。

インパルスレーダー用送信アンテナとして、大きさ48mm×44mm×44mmの直方体キャビティ内に置かれた、長さ36mm、幅36mmの抵抗装荷板状モノポールアンテナに、パルス生成回路、シリコントランジスタ2SC5761増幅回路を接続した構造について、その入力インピーダンス、放射特性、動作利得を周波数0.5GHz4.5GHzで数値解析した。また、矩形波パルス生成回路及び増幅回路を試作し、その出力パルスの特性を測定した。動作利得の計算では、アンテナに装荷した抵抗で放射効率がどれだけ低下するかを明らかにした。動作利得計算値は、2GHz4.5GHzで0dB以上となり、広帯域特性を得ることができた。しかし、2GHz以下では、アンテナが波長に比べて小型となるために、アンテナ先端の抵抗に流れ込む電流が無視できず、動作利得が低下した。増幅回路の出力端でのパルス波電圧の振幅スペクトルは、振動しているものの、0.5GHz4.5GHzでほぼ平坦な周波数特性が得られた。現在、アンテナから放射されるパルス波形の特性を測定し、インパルスレーダとしてどれだけの帯域幅が必要であるかを検討しているところである。また、送信アンテナと同じ形状のアンテナの給電点にリニアIC μPC32151T増幅回路を接続した受信アンテナを試作したが、回路の試作に手間取り、受信特性の測定まで行うことはできなかった。送受信アンテナの前方に大きさ10cm×10cmの導体板を置いて、受信アンテナ給電点に誘起する電流分布を計算した。研究成果の一部は、平成14年6月に開催されたIEEE International Symposium on Antennas and Propagation、映像情報メデイア学会無線・光伝送研究会、電子情報通信学会総合大会で発表した。今後、電子情報通信学会アンテナ・伝播研究会で発表する予定である。