hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌免疫逃避機構における腫瘍血管内皮細胞の抑制性抗原提示細胞機能の解析

我々は昨年度までに、TECが抗原提示に必要なクラスII分子や免疫チェックポイント分子であるPD-L1を発現すること、B16-OVAメラノーマ腫瘍株を皮下移植した担癌マウスモデルを用いて、腫瘍内皮細胞がCD8+T細胞に対して腫瘍抗原特異的抗原提示を行うこと、また同時にPD-L1分子を介した腫瘍抗原特異的増殖抑制および細胞傷害性抑制を発揮することを確認した。本年度は同モデルを用いてさらにCD4+T細胞との相互作用を解析した。OT-II transgenicマウスから分離したOVA特異的CD4+T細胞とB16-OVA担癌マウスから分離したTECを共培養後、培養から分離したCD4+T細胞をOVAパルスした骨髄由来樹状細胞の共培養下に、OT-I transgenicマウスから分離したOVA特異的CD8+T細胞と共培養を行ったところ、TECと共培養したCD4+T細胞はOVA特異的CD8+T細胞の増殖および細胞傷害性を抑制した。またOVA特異的CD4+T細胞とB16-OVA担癌マウスから分離したTECの共培養ではOVA特異的CD4+T細胞の増殖は抑制されなかったが、IL-10およびTGF-bの分泌上昇を認め、これらのサイトカインブロックにより、前述のTECと共培養したCD4+T細胞のCD8+T細胞に対する増殖および細胞傷害性抑制作用がキャンセルされたことにより、TECによるIL-10およびTGF-bを介した抑制性CD4+T細胞誘導作用が示唆された。現在、PD-L1ノックアウトマウスを用いて、in vivoでのTECの免疫抑制作用を検証中である。昨年度は1担癌マウスモデルを用いた腫瘍血管内皮細胞のCD8+T細胞への腫瘍抗原提示能および抗原特異的免疫抑制能の検証、2免疫抑制能における分子機構の解明を行った。本年度は、さらに同システムを用い、腫瘍血管内皮細胞とCD4+T細胞の相互作用の解析を行い、上記の結果を得た。PD-L1ノックアウトマウスを用いた解析は現在行っており、やや遅れていると言える。H31年度は上記結果に基づき、研究計画に沿って、ノックアウトマウスを用いたin vivoでの検証、及び、臨床ヒト癌組織での組織学的腫瘍血管内皮細胞フェノタイプ解析及び予後相関の病理・統計学的検討を進める予定である。具体的にはPD-L1ノックアウトマウスをホストとして、担癌マウスモデルを作製し、腫瘍の増大の差を検証すると同時に、同様のin vitro assayを行い、TECの癌免疫抑制能におけるPD-L1の寄与を再度検証する。また臨床腫瘍切除標本におけるCD31陽性細胞のmicrovessel density (MVD)およびPD-L1発現を免疫染色またはRT-PCRにて定量し、臨床予後と比較検討を行う。現在PD-L1ノックアウトが海外の協力研究施設より輸送完了、メイティングを行っており、すでに使用可能である。癌微小環境などの特殊環境では免疫抑制能をもつ抑制性抗原提示細胞が誘導され、癌の免疫逃避に関わっていることが最近明らかにされつつある。我々は最近、in vitroにおいて癌とのクロストークを介して腫瘍血管内皮細胞(Tumor Endothelial Cells; TEC)に免疫抑制能が誘導される知見を得た。さらにTECが抗原提示に必要なクラスII分子や免疫チェックポイント分子であるPD-L1を発現することを明らかにした。本年度はTECの解析モデルとして,C57BL/6マウスに異種タンパクであるOVAを遺伝子導入したB16-OVAメラノーマ腫瘍株を皮下移植した担癌マウスモデルを作成した。本モデルではOVAは癌抗原の模擬蛋白として解析を進めた。腫瘍からTECを採取し、これらの細胞のOVA関連蛋白(SIINFEKL)のクラスI上発現をOVA関連蛋白/クラスI複合体を認識する抗体で染色し、癌抗原提示能を検証した。TECは腫瘍の発現するOVAをエンドサイトーシスし、自身のクラスIにその蛋白を提示することが明らかとなった。さらにOT-I transgenicマウスから分離したOVA特異的CD8+T細胞とOVAパルスした骨髄由来樹状細胞の共培養下に、B16-OVA担癌マウスから分離したTECを用いたsuppression assayを行うことで癌抗原特異的抑制能を検討したところ、TECはOVA特異的にT細胞増殖抑制作用を有することが明らかとなった。さら上記suppression assayにおいて、抗体でのPD-L1ブロッキングにより、TECのもつ特異的T細胞抑制能はキャンセルされた。これらの結果は、TECは自身の表出するPD-L1により、特異的T細胞を抑制していることを示唆する。今後、PD-L1ノックアウトマウスを用いてin vivoでこれらの結果を検証する予定である。H29年度は1担癌マウスモデルを用いた腫瘍血管内皮細胞の抗原提示能および抗原特異的免疫抑制能の検証(in vitro)、2腫瘍血管内皮細胞の癌免疫抑制機構の解析(免疫チェックポイント分子など)を目的とした。マウスモデルを用い、in vitroにてこれらの解析を行い、上記の結果を得た。ここまでは概ね計画どおりといえる。OT-II transgenicマウスから分離したOVA特異的CD4+

T細胞とB16-OVA担癌マウスから分離したTECを共培養後、培養から分離したCD4+T細胞をOVAパルスした骨髄由来樹状細胞の共培養下に、OT-I transgenicマウスから分離したOVA特異的CD8+T細胞と共培養を行ったところ、TECと共培養したCD4+T細胞はOVA特異的CD8+T細胞の増殖および細胞傷害性を抑制した。またOVA特異的CD4+T細胞とB16-OVA担癌マウスから分離したTECの共培養ではOVA特異的CD4+T細胞の増殖は抑制されなかったが、IL-10およびTGF-bの分泌上昇を認め、これらのサイトカインブロックにより、前述のTECと共培養したCD4+T細胞のCD8+T細胞に対する増殖および細胞傷害性抑制作用がキャンセルされたことにより、TECによるIL-10およびTGF-bを介した抑制性CD4+T細胞誘導作用が示唆された。現在、PD-L1ノックアウトマウスを用いて、in vivoでのTECの免疫抑制作用を検証中である。昨年度は1担癌マウスモデルを用いた腫瘍血管内皮細胞のCD8+T細胞への腫瘍抗原提示能および抗原特異的免疫抑制能の検証、2免疫抑制能における分子機構の解明を行った。本年度は、さらに同システムを用い、腫瘍血管内皮細胞とCD4+T細胞の相互作用の解析を行い、上記の結果を得た。PD-L1ノックアウトマウスを用いた解析は現在行っており、やや遅れていると言える。H30年度は上記結果に基づき、研究計画に沿って、ノックアウトマウスを用いたin vivoでの検証、他の癌細胞ラインを用いた検証、及び、臨床ヒト癌組織での組織学的腫瘍血管内皮細胞フェノタイプ解析及び予後相関の病理・統計学的検討を進める予定である。具体的にはPD-L1ノックアウトマウスをホストとして、上記担癌マウスモデルを作製し、腫瘍の増大の差を検証すると同時に、同様のin vitro assayを行い、TECの癌免疫抑制能におけるPD-L1の寄与を再度検証する。さらにメラノーマ以外の固形がんモデルである大腸癌や肝癌細胞ラインを用いて同様の検証を進める。また臨床腫瘍切除標本におけるCD31陽性細胞のmicrovessel density (MVD)およびPD-L1発現を免疫染色またはRT-PCRにて定量し、臨床予後と比較検討を行う。現在PD-L1ノックアウトは入手できていないが、海外の協力研究施設より輸送の段階に入っており、年度内には使用可能になると思われる。H31年度は上記結果に基づき、研究計画に沿って、ノックアウトマウスを用いたin vivoでの検証、及び、臨床ヒト癌組織での組織学的腫瘍血管内皮細胞フェノタイプ解析及び予後相関の病理・統計学的検討を進める予定である。具体的にはPD-L1ノックアウトマウスをホストとして、担癌マウスモデルを作製し、腫瘍の増大の差を検証すると同時に、同様のin vitro assayを行い、TECの癌免疫抑制能におけるPD-L1の寄与を再度検証する。
ハマダラカ唾液抗体価を指標とした「マラリア感染危険度」評価法の開発

2018年はインドネシアに赴き共同研究者であるSyafruddin博士のエクマン研究所(ジャカルタ市)で研究ミーティングを行った。ハサウディン大学(マカッサル市)にも訪問し、共同研究者であるYenni Yusuf博士、Isra Wahid博士と研究ミーティングを行った。同時にハサウディン大学で医学部学生を対象としたセミナーを開催し、学生と交流を図り、本プロジェクトの次の世代を担う若手研究者に本共同研究の意義を説明した。さらに、マカッサル市郊外のスラベシ島熱帯雨林地域でIsra Wahid博士と共同でマラリア媒介蚊のフィールド調査を実施した。この調査にはインドネシア若手研究者が中心となってライトトラップによる蚊の捕獲を合計5ヶ所で行い、ハマダラカの種類を鑑別した。2016, 2017年に収集したインドネシアの血清サンプル200検体はインドネシアとの取り決めに従いインドネシア留学生の研究テーマの一部として解析を開始した。AAPPおよび各種マラリア特異抗体価のELISAによる検出については、大腸菌で発現した組換えタンパクを高純度で精製し実験に供したが、日本人から得られた陰性血清とは異なり、現地住民の血清中には大腸菌産物との非特異的反応が生じており、これを抑えることには至っていない。現在は引き続き大腸菌発現系とは異なる小麦胚芽無細胞系での抗原タンパクの発現・精製を試みている。すでにミニスケールでの発現は確認している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。マラリア調査予定地であるバングラデシュは、治安当局によるイスラム過激派に対する摘発等のテロ対策が進められているものの,依然として全土にテロの脅威があり、外務省からの通達としてバングラデシュ全土レベル2(不要不急の渡航は中止)のため中止。当初の計画に従い、インドネシア島嶼群に調査地を絞り、共同研究先のインドネシアEijkman研究所(ジャカルタ)のSyafruddin博士のグループが採取したマラリア感染者の血清サンプル約3000検体を入手した。血清サンプルに含まれる抗体を検出するために、ELISA抗原6種(ハマダラカ唾液タンパクの組換え体およびヒトスジシマカのAegyptin)を大腸菌で発現・精製した。血清3000検体のELISAでの抗体価の測定の途中経過として、雨季の蚊の発生が多い時期には、抗AAPP抗体価は乾季のそれと比較して優位に上昇していた。特に、熱帯熱マラリアに感染している住民血清にはその上昇が顕著であった。興味深いことに、三日熱マラリア感染者間では低い上昇であった。これは、三日熱マラリアに特有のヒプノゾイトによる再燃感染が原因であると推察している。以上の結果から、抗AAPP抗体価を追跡調査する事によりハマダラカに対する暴露、さらにはマラリア感染アウトブレイクを予想することが可能となると期待される。追加実験項目として、ハマダラカ唾液タンパクに対する抗体価とマラリア感染の関連を動物モデルで検証することを開始した。上述の組換えタンパクおよび蚊唾液腺をマウスに免疫し、その後にネズミマラリア原虫P. berghei感染ハマダラカの吸血チャレンジ実験を行う計画で有り、現在マウスに各種タンパクを免疫中である。バングラデシュへのマラリア調査は、治安当局によるイスラム過激派に対する摘発等のテロ対策が進められているものの,依然として全土にテロの脅威があり、外務省からの通達としてバングラデシュ全土レベル2(不要不急の渡航は中止)のため中止。当初の計画に従い、インドネシア島嶼群に調査地を絞り、インドネシア研究所との打合わせを行い、血清サンプルを入手した。血清サンプルに含まれる抗体を検出するために、ELISA抗原6種を大腸菌で発現・精製した。29年度の研究目標は、インドネシア島嶼群のマラリア疫学調査および三日熱マラリアワクチンの抗原性評価に着手し、日本ーインドネシア二国間の永続的研究協力体制を確立することであった。インドネシア島嶼部(スンバ島)では未だ年間10%前後がマラリアに罹患する中程度マラリア流行地域であり、寄生虫感染症のコントロールが求められている。その対策として殺虫剤含有の蚊帳や蚊取り線香によるマラリアベクターコントロール(媒介蚊の制御)が試みられているが、効果を判定する適正な方法がない。そこでハマダラカがマラリア原虫を伝搬する際に必ず注入する唾液タンパクに注目し、それに対する宿主の免疫応答をベクター暴露率とみなす新規のバイオマーカーを開発することを目標とした。スンバ島住人延べ3,000人を対象とした先行研究では、蚊の増える雨季に本応答が増強することが明らかとなっており、このことから継続的な研究が必要であると考えられる。2017年8月20-30日の11日間、日本側研究者氏名5名がインドネシア島嶼群のマラリア感染地域であるスンバ島に滞在し、相手国研究者とともにマラリア感染流行地域での疫学調査を行った。共同研究者、看護師及び顕微鏡義姉からなるマラリア研究グループのフィールド調査に同行し、現地住人の体温測定、採血、マラリア迅速診断キット及び血液塗抹標本によるマラリア感染有無の評価ならびに一般血液検査などを実施した。調査後の会議において共同研究者とともに血清調査の進捗情報を共有する一方で、渡航期間ならびに2017年に採取されたマラリア感染者血清(100名分)ならびに非感染者血清(60名分)の提供を受けた。薄・濃血液塗抹標本を作製しギムザ染色を行い、現在マラリア感染率を再度確認中である。計画通り、インドネシアスンバ島でのマラリアフィールド調査をインドネシア政府研究機関と共同で実施した。

ハサウディン大学(マカッサル市)にも訪問し、共同研究者であるYenni Yusuf博士、Isra Wahid博士と研究ミーティングを行った。同時にハサウディン大学で医学部学生を対象としたセミナーを開催し、学生と交流を図り、本プロジェクトの次の世代を担う若手研究者に本共同研究の意義を説明した。さらに、マカッサル市郊外のスラベシ島熱帯雨林地域でIsra Wahid博士と共同でマラリア媒介蚊のフィールド調査を実施した。この調査にはインドネシア若手研究者が中心となってライトトラップによる蚊の捕獲を合計5ヶ所で行い、ハマダラカの種類を鑑別した。2016, 2017年に収集したインドネシアの血清サンプル200検体はインドネシアとの取り決めに従いインドネシア留学生の研究テーマの一部として解析を開始した。AAPPおよび各種マラリア特異抗体価のELISAによる検出については、大腸菌で発現した組換えタンパクを高純度で精製し実験に供したが、日本人から得られた陰性血清とは異なり、現地住民の血清中には大腸菌産物との非特異的反応が生じており、これを抑えることには至っていない。現在は引き続き大腸菌発現系とは異なる小麦胚芽無細胞系での抗原タンパクの発現・精製を試みている。すでにミニスケールでの発現は確認している。H29年度は、精製したELISA抗原6種を用いてマラリア感染率とAAPP抗体価の変動を数値化し、相関性を明らかにする。インドネシアからの留学生の協力を得て、血清サンプルを収集したインドネシアスンバ島においてフィールド調査を実施し、マラリア感染患者からの血清サンプルの収集と住民への聞き取り調査および地図情報を記録、それぞれの家の構成人数・マラリア発症歴・保有動物種数を調査する。渡航期間ならびに2017年に採取されたマラリア感染者血清(100名分)ならびに非感染者血清(60名分)の薄・濃血液塗抹標本を作製しギムザ染色を行い、現在マラリア感染率を再度確認する。また別の時期に相手国研究者が収集したマラリア患者からの血清サンプル200検体を用いて、日本研究代表者が開発した新規ワクチンプラットフォームの抗原性を評価を実施する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
学習者コーパスの量的研究と質的研究を結びつける学習者を観察単位とした分析法の開発

本研究の目的は、統計的に有効な学習者コーパスの量的研究と質的研究を有機的に結び付ける分析法を開発することである。学習者コーパスはデータを採取した学習者数が少なく、無作為抽出も行われていない。このため、従来の分析法ではわずか数人の外れ値で分析結果が歪んでしまう。それにも関わらず、先行研究では均衡コーパスと同様の方法で統計的な分析を行ってきた。本研究では学習者を観察単位にすることによって、統計的に有効な分析を行うとともに、その分析結果の特徴を質的に解明する分析法の開発を目指す。
動物実験によるLombard Reflex誘発神経回路の解析

発声連動の形成には聴覚フィードバック情報に基づく内喉頭筋活動の制御が関与すると推測されている。大脳皮質などの上位中枢が離断された除脳ネコの中脳中心灰白質(PAG)に連続微小電気刺激を加えると発声運動が誘発できる。PAG刺激によって誘発された発声運動中において、除脳ネコに聴覚刺激を加えると発声音や内喉頭筋および呼気筋活動が増強する(Neuroscience Res 29(1997)283-289)。この成績は上位中枢が離断された実験動物でもLombard Reflex様の反応が誘発され、本実験動物がLombard Reflexの誘発機序の解明に有用なモデルであることを示す。Lombard Reflexでは声門閉鎖筋と呼気筋の活動が同時に増大することから、本反射の形成にはauditory-laryngeal reflexとauditory-spinal reflexの両者が統合されて誘発されることが重要である。本研究では聴覚フィードバック機構の働きを調べるために、平成10-11年度にLombard Reflexを形成する神経経路を電気生理学的手法を用いて解析した。その結果、1)聴覚刺激を加えると内喉頭筋に誘発される喉頭反射の大きさは増大し、内喉頭筋連動ニューロンの興奮性が増大することを明かにした。2)聴覚中継核の中で内喉頭筋連動ニューロンに線維投射する神経核を探すため、疑核への電気刺激に応答する中継核を探索した。そして、外側毛帯核に(LLD)で誘発電位が記録された。3)LLDに神経細胞を興奮させるグルタミン酸を注入すると、あたかも聴覚刺激を加えた場合と同様に喉頭反射の大きさが増大することを証明した。これらの結果はLLDが疑核に直接的あるいは間接的に投射し、LLDの興奮が内喉頭筋運動ニューロンの興奮牲を増大させることを示唆する。4)呼気筋である外腹斜筋で記録されるL2脊髄神経刺激の誘発反射の大きさは、聴覚刺激を加えた際とLLDにグルタミン酸を微小注入した際に、ともに増大することも証明された。すなわち、LLDへのグルタミン酸注入は内喉頭筋および呼気筋の運動ニューロンの活動牲を増大することを示す。したがって、lombard Reflexを構成するauditory-laryngeal reflexとauditory-spinal reflexの形成にはLLDが関係すると推測された。発声運動の形成には聴覚フィードバック情報に基づく内喉頭筋活動の制御が関与する。大脳皮質などの上位中枢が離断された除脳ネコの中脳中心灰白質(PAG)に連続微小電気刺激を加えると発声運動を誘発できる。また、PAG誘発発声運動中の除脳ネコに聴覚刺激を加えると発声音や内喉頭筋、呼気筋活動が増強する。この成績は実験動物でもLombard Reflexが誘発され、除脳ネコがLombard Reflexの誘発機序の解明に有用なモデルであることを示す。Lombard Reflexで声門閉鎖筋と呼気筋活動が増大することより、本反射を構成する要素としてauditory-laryngeal reflexとauditory-spinal reflexが存在することは明らかである。

本研究では聴覚フィードバック機構の働きを調べるために、平成10年度にはLombard Reflexを形成する神経経路を電気生理学的手法を用い解析した。その結果、1)聴覚刺激を加えると内喉頭筋に誘発される喉頭反射の大きさは増大し、内喉頭筋運動ニューロンの興奮性が増大した。2)聴覚中継核の中で内喉頭筋運動ニューロンに線維投射する神経核を探すため、疑核への電気刺激に応答する中継核を探索した。そして、外側毛帯核(LLD)で誘発電位が記録された。3)LLDに神経細胞を興奮させるグルタミン酸を注入すると、聴覚刺激を加えた場合と同様に喉頭反射の大きさが増大すること、などが解明された。これらの結果はLLDが疑核に直接的あるいは間接的に投射し、LLDの興奮が内喉頭筋運動ニューロンの興奮性を増大させることを示している。すなわち、Lombard Reflexを構成するsuditory-laryngeal reflexの形成にLLDが関与するものと推測された。発声運動には聴覚フィードバック情報に基づく内喉頭筋活動の制御が関与する。上位中枢が離断された除脳ネコの中脳中心灰白質(PAG)に連続微小電気刺激を加えると発声運動が誘発できる。PAG誘発発声運動中において、除脳ネコに聴覚刺激を加えると発声音や内喉頭筋および呼気筋活動が増強する(Neuroscience Res 29(1997)283-289)。この成績は上位中枢が離断された実験動物でもLombard Reflex様の反応が誘発されることを示す。Lombard Reflexでは声門閉鎖筋と呼気筋の活動が同時に増大し、本反射の形成にはauditory-laryngeal reflexとauditory-spinal reflexの両者が誘発されることが重要である。本研究では聴覚フィードバック機構の働きを調べるために、平成10-11年度にLombard Reflexを形成する神経経路を電気生理学的手法を用いて解析した。その結果、1)聴覚刺激は内喉頭筋に誘発される喉頭反射の大きさを増大させ、内喉頭筋運動ニューロンの興奮性を増大させることを示した。3)LLDに神経細胞を興奮させるグルタミン酸を注入すると、聴覚刺激を加えた場合と同様に喉頭反応の大きさが増大することを証明した。このことはLLDの興奮が内喉頭筋運動ニューロンの興奮性を増大させることを示す。4)呼気筋である外腹斜筋で記録されるL2脊髄神経刺激の誘発反射の大きさは、聴覚刺激を加えた際とLLDにグルタミン酸を微小注入した際に、ともに増大することも証明した。すなわち、LLDへのグルタミン酸注入は内喉頭筋および呼気筋の運動ニューロンの興奮性を増大させることを示す。したがって、Lombard Reflexを構成するauditory-laryngealreflexとauditory-spinal reflexの形成にLLDが関係すると推測された。
脂質修飾酵素を用いる超臨界流体中での酵素反応

本研究は、脂質修飾糖加水分解酵素を用いて炭酸超臨界流体中での位置選択的グリコシド転移反応を行うことを目的として行い、以下の成果を得た。圧力と温度を変えることにより超臨界流体の密度と極性が自由に制御できるので、種々の反応条件下で酵素反応速度を検討したところ、酵素を失活させることなく反応性を自在にコントロールすることができた。受容体としてのアルコール分子(R-OH)を変えて様々な有用配糖化合物を合成した。リパーゼによるエステルの加水分解反応において、超臨界流体は水とミクロエマルジョンを形成することから、従来の含水有機溶媒系よりも加速効果が認められた。また、糖加水分解酵素であるβ-ガラクトシターゼを脂質で修飾し超臨界流体中でさまざまなアルコール分子へのガラクトース基の転移反応を行った。超臨界流体では、圧力や温度を変化させることにより媒体の物性(密度や極性)をかなり自由に変化することができた。配糖化反応は、難水溶性の薬物に水溶性や対生分解性を与えたりすることができる反応として有用であった。
けいれん後の海馬神経細胞傷害の制御メカニズムにおけるミクログリアの役割

けいれん発作後の神経細胞傷害に対する細胞間制御メカニズムとして、血管内皮細胞におけるプロスタグランジンE2(PGE2)合成酵素(mPGES-1)の発現機序、アストロサイトにおけるPGE2レセプターEP3の発現機序にはミクログリアで産生されるInterleukin-1β(IL-1β)が関与し、特にEP3については、IL-1βレセプターType1(IL-1R1)を介する可能性が示唆された。一方、IL-1βは、神経細胞、アストロサイト、血管の基本的な構造構築にも関与する可能性があり、さらに詳細な検討が必要であることがわかったけいれん発作後の神経細胞傷害に対する細胞間制御メカニズムとして、血管内皮細胞におけるプロスタグランジンE2(PGE2)合成酵素(mPGES-1)の発現機序、アストロサイトにおけるPGE2レセプターEP3の発現機序にはミクログリアで産生されるInterleukin-1β(IL-1β)が関与し、特にEP3については、IL-1βレセプターType1(IL-1R1)を介する可能性が示唆された。一方、IL-1βは、神経細胞、アストロサイト、血管の基本的な構造構築にも関与する可能性があり、さらに詳細な検討が必要であることがわかったこれまでの研究から、野性型海馬スライス初期培養においては、カイニン酸(KA)刺激によって膜型PGE合成酵素(mPGES-1)が血管内皮細胞だけで誘導され、スライス中のプロスタグランジンE2(PGE2)濃度の上昇が認められたことより、増加したPGE2の産生場所は血管内皮細胞であると考えられた。しかし、今回、まず血管内皮細胞の初期培養を行ったところ、KA刺激によってmPGES-1の誘導は増加しなかった。この結果から、KA刺激後の血管内皮細胞のmPGES-1の誘導はKAの直接作用ではなく、間接作用であることが明確となった。一方、野性型海馬スライス初期培養のKA刺激によって、ミクログリアは非常に活性化されることが確認できた。ミクログリアの活性に伴いミクログリアではインターロイキン1β(IL-1β)が産生されることがわかっているので、血管内皮細胞の初期培養にIL-1β刺激を加えたところ、mPGES-1の誘導が増強された。これらの結果から、本研究の最初の予測通り、血管内皮細胞におけるmPGES-1の誘導にはIL-1βが関わる可能性が示唆された。そこで、IL-1βが血管内皮細胞のインターロイキン1レセプター1(IL-1R1)を介してmPGES-1の誘導に関わるという予測のもと、IL-1R1遺伝子欠損マウスの海馬スライス初期培養に対しKA刺激を加えたところ、予想に反してmPGES-1の誘導は増加した。一方で、アストロサイトにあるPGE2受容体EP3は増加しなかった(野生型マウスの海馬スライス初期培養ではKA刺激でアストロサイトのEP3は増加する)。以上より、血管内皮細胞におけるmPGES-1の誘導には、IL-1β刺激が関わるがIL-1R1を介していない可能性とIL-1β以外の物質も関わっている可能性が示唆された。また、アストロサイトにおけるEP3の誘導にはIL-1R1を介したIL-1β刺激が強く関わる可能性が示唆された。これらの結果は、血管内皮細胞で産生されたPGE2が神経細胞傷害を増強するメカニズムとして重要な知見と考えられる。けいれん後の海馬神経細胞傷害におけるインターロイキン1βレセプター1(IL-1R1)を介したインターロイキン1β(IL-1β)の修飾作用を検証するために、野生型マウスとIL-1R1遺伝子欠損マウスを用いて、カイニン酸(KA)投与後の痙攣行動と海馬神経細胞脱落を比較した。まず、野生型マウス(4匹)とIL-1R1遺伝子欠損マウス(4匹)にKA20mg/kgを腹腔内投与し、投与後4時間の痙攣行動を観察し、10分ごとに6段階に分類して評価した。続いて、別の野生型マウス(4匹)とIL-1R1遺伝子欠損マウス(4匹)にKA30mg/kgを腹腔内投与し、同様に評価を行った。KA20mg/kg、KA30mg/kgのいずれにおいても、4時間以内に全身痙攣は認められず、それ以下の行動に関しても両群に有意な差は認められなかった。KA投与後のIL-1βの産生は24時間がピークと考えられているため、数時間以内の痙攣行動に差がないことは、妥当な結果と考えられた。次に、野生型マウス(3匹)と1L-1R1遺伝子欠損マウス(3匹)を用いて、KA2ug/2ulを海馬内に微量注入し48時間後の脳組織をニッスル染色し、海馬の残存神経細胞数から神経細胞脱落を評価した。今回、両群に有意差は認めらなかったが、個体数が少なかったことから結論を出すに至っていない。しかし、培養細胞の実験結果と合わせて検証すると、海馬神経細胞傷害にはIL-1R1を介さないIL-1βやIL-1β以外の関与も考えられたため、今後多方面からさらに検証が必要と思われる。これらの結果は、血管(そこで産生されるプロスタグランジンE2)が神経細胞傷害を制御するメカニズムとして重要な知見になると考えられる。Interleukin-1 beta(IL-1b)

遺伝子欠損マウス(IL-1bKO)と野生型マウス(WT)を用いて海馬の組織培養を行い、カイニン酸(KA)投与による神経細胞傷害をNeu-Nの免疫染色とpropidium iodide (PI)染色により比較したところ、WTの海馬では、コントロールに比べて、KAを投与したものはCA3領域を中心にPIの取り込みは強まり、Neu-Nの染色は弱まることが確認された。しかし、IL-1bKOの海馬では、コントロールですでにCA3領域のNeu-Nの染色はCA1領域の染色に比べ極端に弱く、またCA1領域の染色が通常以上に強まっていることがわかった。この傾向は、KAを投与した場合も変化は見られなかった。PIの取り込みはKAでやや強まる傾向を示したが、WTと比べるとその変化は小さかった。このように、コントロールの状態で、IL-1bKOとWTの神経細胞の分布形態に変化が見られたことから、アストロサイトの分布や血管走行をGFAP、Tomato Lectinで染め分け観察した。その結果、IL-1bKOの海馬組織ではWTで見られるような構築を維持しておらず、ランダムなアストロサイトの増殖と血管構築の乱れが認められた。mPGES-1の発現は、WTではKAを投与した場合はコントロールに比べ、Tomato Lectin染色部分で染色の増強が認められたが、IL-1bKOでは、KAを投与による増強は観察されなかった。EP3の発現は、WTではKAを投与した場合はコントロールに比べ、GFAP染色部分で染色の増強が認められたが、IL-1bKOでは、コントロール、KA投与いずれにおいても染色されなかった。本研究結果は、IL-1bがmPGES-1とEP3の発現制御に関わる可能性を示唆したが、神経細胞、アストロサイト、血管の組織的な構造構築にも関与することが示唆された。IL-1R1遺伝子欠損マウスの繁殖も順調に進み、目的に示した目的と研究実施計画に沿って研究を進められたと考えられるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初から予想していた海馬神経細胞傷害におけるIL-1βの作用については、関与を示唆するデータを得ているものの、IL-1R1を介したIL-1βの作用に限定すると、メカニズムの一部に対する関与に留まる可能性が出ている。今後は、IL-1βが海馬神経細胞傷害のメカニズムにどのように関わるのかを検証した上で、IL-1R1を介したIL-1βの作用についても追究する予定である。
Society5.0人材育成のためのセンサベースIoT学修システムの開発

Society5.0の実現には,IoT・ロボット等の先端技術に関する幅広い知見と個々の専門分野でそれらを活用する実践力を併せ持つ人材育成が必要であり,このような知見と実践力をいかに涵養するかが課題である.簡単な操作で所望するIoTシステムを手軽に構築し,計測データを一括管理できる「センサベースIoT学修システムSILS(Sensor based IoT Learning System)」を開発する.SILSによる授業実践を行い,学習効果の検証,学習時の身体的・心理的メカニズムを明らかにし,基礎/実践的ICT学習やIoTシステム異分野活用学習等に関する授業案策定を行う.Society5.0の実現には,IoT・ロボット等の先端技術に関する幅広い知見と個々の専門分野でそれらを活用する実践力を併せ持つ人材育成が必要であり,このような知見と実践力をいかに涵養するかが課題である.簡単な操作で所望するIoTシステムを手軽に構築し,計測データを一括管理できる「センサベースIoT学修システムSILS(Sensor based IoT Learning System)」を開発する.SILSによる授業実践を行い,学習効果の検証,学習時の身体的・心理的メカニズムを明らかにし,基礎/実践的ICT学習やIoTシステム異分野活用学習等に関する授業案策定を行う.
マトリックスメタロプロテイネイス-9発現調節を介した皮膚疾患治療への基礎的研究

マトリックスメタロプロテイネイス(matrix metalloproteinase (MMP))-9発現の炎症など皮膚疾患病態への関わりが示され、またMMP-9遺伝子promoter中のKRE-M9がrepressorとしてdifferentiation repressing factor (DRF)-1と結合し、代謝に関わることが研究代表者により発見され、MMP-9および関連分子発現の制御による治療への基礎的研究を行なった。1.DRF-1、MMP-9に対するRNAi、KRE-M9に対するdecoy oligonucleotide(ONs)の効果についての検討- HT1080やヒトケラチノサイト(KC)の培養細胞に対してDRF-1、またMMP-9に対するRNAiを施行したところ、前者ではアポトーシスが誘導されたのに対して後者では逆に抑制された。またMMP-9についてのdecoy ONsを遺伝子導入した結果、MMP-9発現が亢進し、アポトーシスが誘導された。2.MMP-9発現阻害物質、および疾患モデルについての検討-転写因子関連蛋白などの核外移送を制御するレプトマシシンBを投与した結果、1)KCでは、MMP-2と比較してMMP-9発現を選択的に抑制し、本転写活性抑制にはKRE-M9など多領域が関わることが判明し、2)紫外線照射マウスヘの本剤の投与により、表皮での異常角化および真皮、皮下組織の炎症性細胞浸潤の抑制、およびMMP-9発現誘導の抑制を確認、本剤の有用性が示唆された。3.皮膚疾患でのMMP-9の関わりについての検討-1)中毒性表皮類壊死症罹患者血中で、病初期に、MMP-2と比較してMMP-9発現の亢進を認めた。2)n situ zymograph法で、MMP-9活性によると考えられる酵素活性を有棘細胞癌の腫瘍浸潤部と角化亢進部に検出した。3)通常MMP-2のみを分泌しMMP-9を分泌しない線維芽細胞でアポトーシスや炎症を惹起するサイトカインでMMP-9分泌誘導を確認した。マトリックスメタロプロテイネイス(matrix metalloproteinase (MMP))-9が異常角化や炎症時に発現、promoter中のKRE-M9がrepressorとして、differentiation repressing factor (DRF)-1と結合し組織代謝に関わることが研究代表者により見い出されており、MMP-9および関連分子の発現を制御して皮膚疾患を治療するための基礎的研究を行った。1.Decoy治療の可能性についての検討-培養ヒトケラチノサイト(KC)、ヒト線維肉腫細胞株(HT1080)にKRE-M9および4塩基置換させたKRE-M9(S4)を含むoligonucleotide(ON)を添加、遺伝子導入させ、MMP-9およびその関連分子発現について検討した。結果、アニーリングさせた2本鎖ONでは、KRE-M9(S4)導入と比較して、KRE-M9導入細胞では、MMP-9発現の増加を認め、アポトーシス反応の増強を認めた。しかし1本鎖では、むしろ逆の結果となり、DRF-1が2本鎖のdecoy ONと結合する反面、1本鎖ではむしろ核内でDRF-1がより働く可能性があり、現在、原因をさらに検討中である。2.RNAiによる治療についての検討

-DRF-1、MMP-9、もう一種のジェラチネイスであるMMP-2、またMMPsの生体内inhibitorであるtissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP)-1、2およびヒトに存在しないgreen fluorescence protein (GFP)について各々25塩基対の2本鎖RNAを作成、KCおよびHT1080に対して遺伝子導入した。GFPをコントロールとしたRNAiの結果、DRF-1についてはMMP-9発現の増加とアポトーシス反応の増強、MMP-2、9ではアポトーシスの減弱、逆にTIMP-1、2では増強反応を認めた。3.Leptomycin B投与治療についての検討-本剤によりKC由来MMP-9発現がpromoter中のKRE-M9とTRE、また他領域を介しMMP-2と比較して選択的に抑制され、これは炎症性サイトカインやKC分化刺激時でも生じることを確認した。マトリックスメタロプロテイネイス(matrix metalloproteinase(MMP))-9発現が炎症時など皮膚疾患の病態に関わることが示されている。またMMP-9 promoter中のKRE-M9がrepressorとして、differentiation repressing factor(DRF)-1と結合し組織代謝に関わることが研究代表者により見い出されており、MMP-9および関連分子の発現を制御して皮膚疾患を治療するための基礎的研究を行なった。1.DRF-1遺伝子、MMP-9遺伝子に対するRNAi治療の可能性についての検討-培養ヒトケラチノサイト(以下KC)に対してDRF-1、またMMP-9に対するRNAiを施行したところ、前者ではアポトーシスが誘導されたのに対して後者では逆に抑制された。2.KRE-M9に対するdecoy oligonucleotide(ONs)による効果についての検討-KCに対してKRE-M9についてのdecoy ONsを遺伝子導入した結果、MMP-9発現が亢進しアボトーシスが誘導された。3.MMP-9発現阻害物質、および疾患モデルについての検討-転写因子関連蛋白などの核外移送を制御するleptomycin Bを投与した結果、1)KCでは、MMP-2と比較してMMP-9発現を選択的に抑制し、本転写活性抑制にはKRE-M9など多領域が関わることが判明し、2)紫外線、ultraviolet(UV) B照射マウスへの本剤の投与により、表皮および皮下組織の炎症反応、およびMMP-9発現誘導の抑制を確認、本剤投与が皮膚炎症性疾患で有用である可能性が示唆された。4.炎症性疾患でのMMP-9の関わりについての検討-
特異偏微分方程式の解空間の構造

(1)係数が境界に特異性を持つ楕円型方程式について,ディリクレ境界条件の下で解の存在を証明した.滑らかな正値解が少なくとも1つ存在すること及び符号変化する解が無限に多く存在することを証明した.(2)係数関数が境界に特異性を持つ1次元pラプラス方程式に対して,解の分岐が起きることを証明した.(3)無限大ラプラス作用素を持つ放物型方程式の解が時刻無限大で減衰することを証明し,その減衰度を詳細に調べた.本研究の目的は,準線形楕円型偏微分方程式及び準線形放物型方程式の解空間の構造を明らかにすることである.特に,以下のような3種類の特異偏微分方程式を研究する(1)係数が境界に特異性を持つ楕円型方程式についての研究を行う.係数が領域の境界に特異性を持っていても零ディリクレ境界条件のため,滑らかな解の存在が期待できる.従来の研究は,領域が単位球の場合であり,係数関数がべき乗の特異性を持つものであった.これを一般の領域に拡張し,さらに一般の特異性を持つ係数関数を考察することが本研究の目的である(2)係数関数が特異性を持つ1次元pラプラス方程式に対して,解の分岐が起きることを証明する.微分作用素が準線形であるため,リアプノブ・シュミットの方法が使用しづらい.そのため写像度を利用し,Rabinowitzの大域分岐理論を使って分岐を示す(3)無限大ラプラス作用素を持つ放物型方程式は,粘性解の理論により,解の存在・一意性・大域的存在が既に知られている.この方程式の解が時刻無限大で減衰することを証明し,その減衰度が時刻の負べき乗であることを証明し,それが最良指数であることを示す.さらに解の漸近挙動及び適当な変数変換の下での定常解の安定性を調べる(1)係数が境界に特異性を持つ楕円型方程式について,ディリクレ境界条件の下で解の存在を証明した.滑らかな正値解が少なくとも1つ存在すること及び符号変化する解が無限に多く存在することを証明した.(2)係数関数が境界に特異性を持つ1次元pラプラス方程式に対して,解の分岐が起きることを証明した.(3)無限大ラプラス作用素を持つ放物型方程式の解が時刻無限大で減衰することを証明し,その減衰度を詳細に調べた.1.劣線形楕円型偏微分方程式の正値解に対して,領域の境界の滑らかさを仮定しないで,比較定理が成り立つことを証明した.これにより正値解の一意性を導いた,さらに,領域が大きくなるほど,正値解も大きくなることを証明した.2.無限大ラプラス佐用素を含む放物型偏微分方程式に対して,領域が全空間の場合と有界領域の場合に,比較定理とバリアー関数の理論を用いて,粘性解の漸近挙動を研究した.変数分離解と自己相似解の表現公式を与えた.さらにこれを利用して,時刻無限大のときに放物型偏微分方程式の解が定常解に収束することを証明した,このとき与えられた減衰評価は最適なものであることを証明した.1.劣線形楕円型偏微分方程式に対して,領域の厚みを使って,解の大きさを評価した.これによって,領域が薄くなるとき,解がどのように小さくなっていくかについての詳細な情報が得られた.2.無限大ラプラス作用素を含む放物型偏微分方程式に対して,領域が全空間の場合と有界領域の場合に,比較定理とバリアー関数の理論を用いて,粘性解の漸近挙動を研究した.さらに,時刻無限大のときに放物型偏微分方程式の解が定常解に収束することを証明した.3.係数が特異性を持つような,劣線形1次元p-ラプラシアンの解の分岐を研究した.各固有値から分岐が起きることを証明し,さらにその分岐した解の大域的な挙動を詳細に調べた.1.係数関数が境界に特異性を持つような1次元p-ラプラシアンを考察し,ディリクレ境界条件の下でのスペクトルを調べ,離散固有値が存在する事を証明した.また各固有空間は1次元であり,固有関数が1回連続微分可能であることを証明した.さらに,別の条件を満たす係数関数について,固有値が連続的に分布することを証明した.この結果は,特異性を持つ1次元p-ラプラス方程式の固有値問題について,従来知られていた結果を改良したものとなっている.また今まで扱われていたものより特異性の強い方程式にまで応用できる2.係数関数が符号変化して,境界で発散するときのディリクレ境界条件の下での優線形楕円型偏微分方程式の滑らかな解の存在を証明した.正値解が少なくとも一つ存在する事,及び正値と限らない解が無限に多く存在する事を証明した.さらに係数関数の滑らかさに応じて,符号変化する解の1回連続微分可能性解と2回連続微分可能性を証明し,正値解の無限回微分可能性を証明した.証明は,変分法を用いて行われる.境界での解の特異性を処理するために新しいハーディー・ソボレフ型の不等式を導入している.1次元のハーディーの不等式を利用して,覧界近傍での解のハーディー型不等式を構成し,これとソボレフの不等式を補間して,境界近傍での解の正則性を証明している.さらにこの不等式と峠の補題を用いて正値解の存在を証明している.またリュステルニク・シュニーレルマンの定理を用いて無限に多くの解の存在を証明している.従来の研究では,領域が球であり,係数関数が球対称な関数の場合のみが扱われていた.

しかし今回の研究結果は,一般の領域を扱い,任意の特異係数関数を研究対象としていて.さらに正値解の無限向微分可能性までも証明している1.任意の有界領域において劣線形楕円型偏微分方程式をディリクレ境界条件の下で考察した.係数関数が境界において強い特異性を持つ場合において,正値解の存在と一意性を示し,符号変化する解が無限に多く存在することを証明した.また,これらの解が正則性を持つことを証明した.係数関数の滑らかさに応じて,解の1回連続微分可能性と2回連続微分可能性を証明し,正値解の無限回微分可能性を証明した.証明は,変分法を用いて行われる.境界での解の特異性を処理するために新しいハーディー・ソボレフ型の不等式を導入している.1次元のハーディーの不等式を利用して,境界近傍での解のハーディー型不等式を構成し,これとソボレフの不等式を補間して,境界近傍での解の正則性を証明している.2.1次元pラプラス方程式をディリクレ境界条件の下において考察した.係数関数が境界に強い特異性を持つ場合において解の分岐を研究した.このような特性を持つ方程式の研究は,従来から行われてきている.しかしながら,ここで得られた成果は,従来の方程式よりもさらに特異性が強い方程式を扱っている.正値解及び符号変化する解の多重存在及び非存在についての詳細な結果が得られた.また,分岐した解の大域的挙動及び解の零点の個数についての精密な評価が得られた.n番目の固有値から分岐する解は,n-1個の零点を持つことが示されている.また,係数関数と固有値との関係により,分岐した枝がどのような方向に延びるかについての詳細な結果が得られている.さらに分枝の非有界性が示されている.このような結果は,従来の結果を特異性の強い方程式にまで拡張したものであり,特異微分方程式の解の研究において重要な成果となっている.これらの結果は,変分法,局所分岐理論,大域分岐理論,関数解析,エネルギー法,写像度,常微分方程式のスツルムの比較定理及び,Picone等式などを組み合わせて証明されている.
ミリ波帯漏洩波を利用した位置情報検出システムの構築

本研究では位置情報検知システムの簡易構築を目的に、まず、1次元方向のビーム走査が周波数掃引により容易に行える漏洩波アンテナの高機能化を図った。前方から後方に連続放射が可能なバランス条件を満たす右手/左手系複合線路アンテナについて、平面回路線路ではバランス点の周波数制御が可能な単位セル形状を、また導波管では遮断TEおよびTMモード区間を縦続接続した単位セル形状を開発し、実験的にもそれらの有用性を検証した。さらにスタブ付漏洩導波管アンテナを用いて2元走査のためのアレイ化による相互結合の影響、アンテナ入力端の低損失化、物体検知の数値的、実験的検討行い、システム化に向けての基礎基礎データを示した。スタブ装荷リッジ漏洩導波管をアレイ化した場合の相互結合特性の数値的検討を行った。その結果、スタブリッジ導波管の断面横幅で定まるアレイの最少間隔を想定した場合でも、アンテナ長10波長に対して空間を介した結合量は-30dB以下であり、この種のアレイアンテナの設計時には相互結合の影響は無視しても問題ないことが明らかとなった。今後、独立したアンテナがアレイ化したものとして設計をすすめていくことにする。もう1つの研究目的としている右手系/左手系複合平面回路回路線路については昨年度の成果として得られた右手系と左手系両漏洩領域の間に存在する阻止域のないバランス条件を満たす単位セル形状構築の等価回路論的な考え方をさらに発展させ、バランス条件を満足しつつ漏洩の生じる動作周波数を制御できる単位セル形状を開発した。この形状はマイクロストリップ線路で構成される主線路を凹型にし、2つの突起部分に各々方形ホールを設けたもので、単位セルの周期で周波数を制御したのち、2つのホール幅を調整することでバランス条件を満たせることを数値計算結果ならびに10Ghz帯で試作した3種類の漏洩波アンテナからの放射特性の測定結果から検証した。以後平面回路線路のアンテナとしてはこの新たに開発したアンテナを使用していく。また導波管を用いた右手系/左手系複合線路として遮断導波管内に誘電体基板付金属パッチを単位セルに用いる形状についても検討を進め、良好な結果を得ており、今後、漏洩波アンテナとして使用の可能性について更なる数値的検討および実験的検討を行っていく。最後にアンテナ周辺回路として新たに減衰極を複数、所望の周波数に設定可能なCul-de-Sac結合行列に基づくフィルタ構成について検討行い、2層構造の5段オープンループマイクロストリップ共振器フィルタを開発した。スタブ装荷リッジ漏洩導波管をアレイ化した場合の相互結合について理論的検討を行っており、現在定式化を終えプログラムの作成の段階である。プログラムが完成次第、特性計算を行い、実験結果との比較を行う予定である。また、実験は理論検討と同時に進めており、平行2本の漏洩導波管を試作し、まず10GHz帯で実験を行った。隣接導波管との間隔を中心周波数10GHzで0.55波長離して測定した結果とアンテナ開口での相互結合の影響をFDTD法により計算した結果との比較から、アンテナアレイ化の妥当性を実験的に検証した。実験についても今後、更なるアレイ化を進めるとともに導波管間隔を変えることにより、相互結合の影響を実験的にも検討していく。もう1つの研究目的としている右手系/左手系複合平面回路線路を用いた漏洩波アンテナについては右手系、左手系両方の漏洩領域を用いることで、前方、後方に幅広くビームをスキャンすることができるが、両漏洩領域間に存在する阻止帯域をなくす、いわゆるバランス条件のもとにアンテナを動作させることが重要となる。そのバランス条件をうまく調整する1つの方法を新たに見出している。それは右手系/左手系複合線路の直列インダクタンスを構成する導体ストリップを格子状の直並列ストリップに分割することで、バランス条件を満足する直列インダクタンスを容易に構成することを可能にしたものである。また、平面回路線路漏洩波アンテナの減衰定数は、セル数の変化と透過電力の変化をもとに導出する方法が最も精度の良いことを確かめ、今後のアンテナ設計に用いることとした。最後にアンテナ周辺回路の1つのして、ラットレース回路の小型化とスプリアス抑制を同時に行える新な回路についても検討を行い、標準の回路の約31%の大きさで、5次のスプリアス応答まで抑制できる回路を提案し、理論値と実験値との比較からその有用性を検証した。スタブ装荷リッジ導波管に関しては前年度にアレイ化の際に隣接アレイ間の相互結合の影響はなく、アレイファクターのみで設計可能なことが明確になったことから、実際のアレイ化に向けて励振部の影響および実験的検討を進めた。その結果、標準導波管からスタブ装荷リッジ導波管への変換部の反射損失を-30dB以下に抑制することが簡易的な変換部形状では困難であり、物体検知の形状、距離においても制約範囲が大きく実用的には問題のあることが計算結果および測定結果から明らかとなった。それゆえ、励振部の低損失化を精力的に進めていく。さらに導波管については新たにTEおよびTM遮断モードの円筒導波管を交互に組み合わせることで右手/左手系複合伝送線路を構築することを提案し、その伝送、漏洩特性を明らかにした。この形状はTM01モードを用いることで同軸線路からの励振を容易にしており、また円筒導波管を複数個周方向に分割したリッジ扇形導波管のTE基本モードを用いることで、漏洩波アンテナを構成する際に必須となるバランス条件を満足させている。円筒導波管の管壁に設けるスロット開口の形状および周方向の数を調整することで放射方向を制御できる特徴を持つことから、周波数掃引によるビーム走査と組み合わせて具体的な応用に向けての放射特性の検討を進めていく。

また、右手/左手系複合平面回路線路については前年度にバランス条件を満たしつつ、単位セルの周期を変えることで周波数掃引の中心周波数をシフトできる形状を明らかにしたが、本年度は形状の簡易化の検討を行った結果、前年度の形状のように凹型突起部に方形ホールを設けなくても同様の特性が得られることを見出し、実験的にもその特性を確認した。最後にアンテナ周辺回路としてマイクロストリップ線路を用いたオープンループ帯域通過フィルタおよび3dbラットレース回路の特性改善も行った。本システムによる位置情報検出のアンテナの1つとして、右手系伝送領域と左手系伝送領域の間に存在する伝送阻止帯域のないバランス条件を満足した右手/左手系複合伝送線路漏洩波アンテナを用いる。昨年度開発した平面回路線路に基づく漏洩波アンテナではマイクロストリップ給電線との不整合による反射損失の増加が課題であったので、スタブによる整合回路を開発し、位置情報検出感度の上昇を図った。同様の問題がスタブ装荷漏洩導波管アンテナにおいても課題であったことから、励振部に新たなテーパ形状を考案し、従来のものに比べて帯域全体にわたり20dB以上の反射損失の抑制に成功した。また、これを用いて矩形導体からの検出出力の数値計算を行い、1cm角の導体面を物体とした場合、アンテナから25cmの距離で検知可能であることをレーダ方程式の基づく近似計算から示すとともに、この結果と有限要素法による電磁界シミュレータHFSSでのアンテナと物体を含む系全体の解析結果との一致を確かめることで、レーダ方程式の基づく近似計算の妥当性を裏付けた。さらに、漏洩波アンテナの試作を行い、提案変換器の有用性を反射電力の測定から検証し、本アンテナ使用の位置情報検出システムの有用性を示した。最後に昨年度開発した円形導波管による後方への漏洩放射が可能なCRLH導波管に続き、本年度は方形導波管を用いて同様の特性を有するCRLH導波管を提案した。この構造は遮断TM基本モード区間と導波管内にH型導体仕切り板を装荷した遮断TEモード区間の縦続接続したものであり、その伝送特性を明らかにした。本研究では位置情報検知システムの簡易構築を目的に、まず、1次元方向のビーム走査が周波数掃引により容易に行える漏洩波アンテナの高機能化を図った。前方から後方に連続放射が可能なバランス条件を満たす右手/左手系複合線路アンテナについて、平面回路線路ではバランス点の周波数制御が可能な単位セル形状を、また導波管では遮断TEおよびTMモード区間を縦続接続した単位セル形状を開発し、実験的にもそれらの有用性を検証した。さらにスタブ付漏洩導波管アンテナを用いて2元走査のためのアレイ化による相互結合の影響、アンテナ入力端の低損失化、物体検知の数値的、実験的検討行い、システム化に向けての基礎基礎データを示した。スタブ装荷リッジ導波管に関しては物体検知の数値計算および測定を進めた結果、本年度の目的の1つである低サイドローブ化、アレイ化以前の問題として励振部形状の低損失化が浮上し、この問題の解決に時間を要し、現状では-30dBの反射損失を達成しているが、更なる低損失化が必要である。