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古代日本における雅楽奏舞と儀式の関連およびその展開についての研究

古代日本の雅楽奏舞と儀式の関連や展開を研究の目的とし、雅楽の儀式での奏舞の実態や、どのように日本化し日本雅楽となっていったのかを史料的な根拠に基づいて検討した。この研究を進めるための史料収集の一環として「古代日本雅楽年表」を作成した。本研究成果の一端として、「真言密教と芸能」を執筆し、また宮廷儀式(相撲節会)での舞楽「抜頭」について全体的に改訂分析した「古代の抜頭」を藝能史研究会大会にて発表する。3年計画の初年度である本年度は、研究計画にのっとり、古代日本において雅楽が宮廷諸儀式の場でさかんに奏された様子をとくに記録類(貴族たちの日記)を中心に収集し、それに基づき、儀式と舞曲の関連の解明を行う基礎作業として年表作成を試みた。古代における雅楽と儀式の解明に資する史料収集や調査、および分析のためのデータ化は適宜改変させながら今後も継続するものである。研究実績としては、儀式と雅楽奏舞の密接な構造の見られる具体例として舞楽曼茶羅供の分析を行った。雅楽は仏教法会で必要な楽舞として伝来した経緯を持っており、古代雅楽を考えるうえで欠くことのできない構成要素を持っている。しかし、古代の史料からは具体的な様相が捉えにくいことから、試行的に法会の詳細な次第や楽人側からの史料が残される江戸期の法会と舞楽の分析を行い、東洋音楽学会で「江戸期の天野社舞楽曼茶羅供の構成」と題して発表した。また、今年度は研究内容に関わる催事(企画展・研究会)に恵まれたことから、現存する舞楽調査は最低限にし、(1)東寺宝物館「東寺法会の美」法会で使用された舞楽の蛮絵装束、(2)思文閣美術館「雅楽の変遷-古への音色を求めて-」康治3年(1144)の摺鼓胴・東大寺華厳会文書、(3)天理参考館「正倉院宝物のルーッと展開」漢代の楽人傭・新羅琴・乾漆伎楽面〔酔胡従〕、(4)奈良文化財研究所主催「宮中儀礼の復興による文化遺産の活用に関する研究会」等。これらの研究会や展示により儀式復元研究の方法のあり方、舞楽関係遺品の存在を確認閲覧できたことは古代雅楽研究を多角的に捉えるための大きな収穫になった。来年度は今年に引き続き、雅楽関連史料収集を進めつつ、雅楽奏舞年表を充実させるとともに、現遺存物・舞楽伝承の調査にも視野を広げ、収集データを分析していく。今年度は、昨年度に引き続き、関連記録類の調査収集を行った。また、これらの史料をもとに奏舞年表も継続して作成している。そして、これら奏舞と儀式に関する年表をデータ化している。これら3つの作業は、本研究上の大きな柱として来年度も継続して行っていく予定である。研究実績としては、収集を進めている史料を、今までの自身の研究内容に反映させ、「抜頭」奏舞と儀式の関係を再検討した。これによって、抜頭奏舞が11世紀後半より変遷していくというのが、単に院政期と無縁ではないのではないかとの認識から、院政を始めた白河上皇の働きかけがあった可能性があろうと考えるようになった。この内容については、歴博『研究報告』に「古代の抜頭」と題して投稿した。また、平安時代中期に限定した儀式と奏舞の特徴を「平安中期の儀式と音楽」と題して芸能史研究会にも投稿した。また本年度の調査は、奈良国立博物館で行われた「正倉院展」の開催にあわせ、奈良に出向いて行った。とくに、今回出品された「墨絵弾弓」は、古代日本および唐代の音楽・楽舞の形態や様子を伝えるものとして、自身の雅楽研究では大変注目してきたものである。これを間近に見学できたことは大変な収穫であった。この弾弓調査にあわせ古代日本で舞楽が奏されていた遺跡や寺院を訪ねた。平城京跡、大安寺、元興寺、薬師寺、東大寺、興福寺、氷室社などを巡り、出土遺物から雅楽奏舞の痕跡を求め、位置関係の把握、関連資料の調査を行った。本研究では、記録類を中心に関連資料を博捜してきたが、木簡や曼荼羅絵図などからも雅楽が奏されていることが確認され、今後の研究の糧として大いに参考になった。今後とも学会発表や論文として、研究成果を発表していくとともに、最終年度には研究内容を研究成果書としてまとめて公表する予定である。平成20年度は、本研究の要となる史料収集と初年度より作業を進めている『日本古代雅楽年表』の作成を続けた。年表の草稿は出来上がり、あとはデータ入力の残りを進めるだけである。この収集作成データにより古代日本雅楽の需要された場や奏された様相、雅楽の変遷過程などについても分析可能となった。今後も多角的に分析し、報告・執筆していく予定である。

今年度は研究成果の一端として、作成した史料年表データをもとに、密教法会での雅楽を分析し「密教法会と芸能」(『真言密教を探る』大正大学出版会、2009、印刷中)を執筆した。古代における法会は、舞楽四箇法要が古記録にも多く記されるが、密教法会はなかなか見出すことが出来なかった。しかし、年表作成をする過程で、密教法会で奏された雅楽の詳細な奏舞記録を修法次第の中に見出せたので、これらの史料を使いまとめたものである。こうした個々の演目の研究分析を『日本古代雅楽辞典』の各要素として構成し、雅楽実像の分析を今後も全演目にわたって進めていく。また、今までの研究を新たな視点で見直して改訂した論考「古代の抜頭」を執筆し、今年6月14目(日)京都同志社女子大学にて開催される藝能史研究会大会での報告が決まっている。報告後は、発表内容を充実させ、論文として公表を目指している。内容は、雅楽の曲目である抜頭は、元来相撲節会のみで演奏されてきたが、十一世紀中頃から仏教法会など相撲以外の儀式でも演奏されるようになる、などの基礎的事実を明らかにした。従来までの研究は、今回明らかにしたような各曲目の基礎的な説明さえ行われてこなかった点で、自身の進めてきた研究は新しい古代芸能史を開拓する重要な研究であると考えている。
関節リウマチ新治療戦略としてのサイクリン依存性キナーゼ4/6阻害療法

本研究では、関節リウマチ(RA)に対する新たな治療法がサイクリン依存性キナーゼ群を標的とすることの妥当性を検証しつつ、阻害薬の開発を試みた。その中で、本報告書では、現時点で公表することが可能な低酸素状態が関節リウマチ滑膜細胞増殖に及ぼす影響をサイクリン依存性キナーゼ阻害因子活性化の観点から探索した研究結果について報告する。滑膜線維芽細胞(RASF)の無秩序な増殖はRAの病理的特徴である。またRA滑膜は比較的低酸素状態にあるとの報告があるので、低酸素状態がRA滑膜の増殖やサイクリン依存性キナーゼ(CDK)とその阻害因子(CDKI)に及ぼす影響を探索した。まず、低密度で培養したRASFは低酸素(1%O2)の影響を全く受けなかったが、高密度培養にすると、正常酸素分圧では接触阻害による成長抑制が認められたものの、低酸素ではその影響が認められなかった。この現象は、ヒト皮膚線維芽細胞では認められず、RASFのみで認められた。この現象は、抗腫瘍壊死因子α抗体やインターロイキン1受容体アンタゴニスト添加でも認められた。この際、正常酸素分圧ではサイクリン依存性キナーゼ阻害因子p27Kip1の上昇が認められたものの、低酸素下では認められなかった。また、低酸素はRASF上のN-カドヘリン発現を減少させた。抗N-カドヘリン抗体は低酸素と同様に高密度培養下でのRASFの増殖を抑制し、p27Kip1発現も低下させていた。RA滑膜組織の低酸素は、RASF増殖を促進することによって、RA病態を悪化させているようである。サイクリン依存性キナーセ(CDK)阻害因子のひとつp27KiplとHlVtatペプチドの融合蛋白を作成しえた。この融合蛋白は、変性条件下と非変性条件下で作成することができ、これらふたつは、実際に立体構造が異なるばかりか、非変性tat-p27Kiplのほうが滑膜線維芽細胞内での分解が遅かった。そのために、滑膜線維芽細胞内により多く蓄積し、細胞増殖抑制やセマトリックス・メタロプロテアーゼ3産生抑制なのどの生物学的効果もより強かった。実際に、非変性型tat-p27Kiplを関節リウマチモデル動物の関節に注射して治療実験を行ったところ有効であった。新たな生物学的製剤となることが期待される。一方、CDK抑制薬のひとつコンパウンドAは破骨細胞の分化を抑制したが、新たに入手した化合物では抑制作用を認めなかった。従って、コンパウンドAのオフターゲット効果である。にもかかわらず、CDKIp16INK4aの強制発現やCDKIp27Kiplタンパクの細胞内導入は、破骨細胞分化を抑制した。そのため、そのメカニズムを検討するために、上記、tat-p27Kipl分子に加えて、p16INK4a搭載レトロウイルスを作成した。新たなCDK抑制薬スクリーニングには、CDK4蛋白を準備し、この基質となるペプチドを見出すことが出来た。ELISAべースの簡便なスクリーニング系を構築することができる。マイクロRNAの解析では、炎症性サイトカイン刺激により発現量が増加ないし低下するものや、内内性p16INK4a発現を誘導するマイクロRAN分子候補をマイクロRNAアレイにて検索した。その後、定量的PCR反応によって、確実な発現量変化かどうかを検証したところ、アレイ結果と合致するものいくつかを見出した。関節リウマチ(RA)に対する新たな治療法がサイクリン依存性キナーゼ群を標的とすることの妥当性を検証しつつ、阻害薬の開発を試みた。この概要では、現時点で公表可能な低酸素状態が関節リウマチ滑膜細胞増殖に及ぼす影響をサイクリン依存性キナーゼ阻害因子活性化の観点から探索した研究結果について記す。

またRA滑膜は比較的低酸素状態にあるとの報告があるので、低酸素状態がRA滑膜の増殖やサイクリン依存性キナーゼ(CDK)とその阻害因子(CDKI)に及ぼす影響を探索した。まず、低密度で培養したRASFは低酸素(1%02)の影響を全く受けなかったが、高密度培養にすると、正常酸素分圧では接触阻害による成長抑制が認められたものの、低酸素ではその影響が認められなかった。この現象は、ヒト皮膚線維芽細胞では認められず、RASFのみで認められた。この現象は、抗腫瘍壊死因子α抗体やインターロイキン1受容体アンタゴニスト添加でも認められた。この際、正常酸素分圧ではサイクリン依存性キナーゼ阻害因子p27Kip1の上昇が認められたものの、低酸素下では認められなかった。また、低酸素はRASF上のN-カドヘリン発現を減少させた。抗N-カドヘリン抗体は低酸素と同様に高密度培養下でのRASFの増殖を抑制し、p27Kip1発現も低下させていた。RA滑膜組織の低酸素は、RASF増殖を促進することによって、RA病態を悪化させているようである。
小胞体ジスルフィド還元酵素ＥＲｄｊ５の還元メカニズムの解明

リボソームから合成される新生鎖は小胞体に挿入された後、様々な小胞体分子シャペロンによって正しく折りたたまれる。小胞体で新生鎖を折りたたむには、タンパク質の立体構造を安定化させるジスルフィド結合形成が重要であり、小胞体のレドックス環境はそのジスルフィド結合形成の触媒反応を促進するため、酸化的な環境に維持されている。このような環境にもかかわらず、ERdj5は小胞体で還元酵素としてはじめて同定され、その還元活性によって小胞体恒常性維持に重要な役割を果たしている。しかし、酸化反応が有利な小胞体でERdj5に還元力を供給するメカニズムは未解明のままであった。私は質量分析によってERdj5の還元ドナー候補タンパク質として小胞体酸化酵素Ero1を同定した。さらに、ERdj5がEro1によって還元されることを明らかにし、Ero1がERdj5の還元酵素であることを示した。Ero1は新生鎖の酸化酵素であるPDIを介して新生鎖から電子を奪い、奪った電子を分子状酸素へ受け渡し、過酸化水素を産生する。そこで、溶存酸素測定系を立ち上げ、Ero1による酸素消費に対するERdj5の影響を観察した。その結果、ERdj5はEro1の酸素消費を抑制し、Ero1から分子状酸素へ受け渡す電子を奪うことが見出された。細胞内では小胞体に挿入される新生鎖がEro1の電子供給源である。新生鎖の合成を阻害した細胞では、ERdj5のレドックス状態が阻害時間依存的に酸化型へ移行することを見出した。このことから、小胞体に挿入される新生鎖の電子はERdj5の還元力として利用されることが明らかになった。この発見は新生鎖と共役した新しい小胞体還元力供給機構であり、小胞体レドックス分野において大きなインパクトを与えると考えている。前年度、質量分析を用いた網羅的解析によってERdj5の還元ドナー候補因子として小胞体酸化酵素Ero1を同定した。免疫沈降実験により、Ero1はERdj5のTrx3とTrx4の活性中心に対して特異的に結合することを見出した。さらに、PEGシフトアッセイを用いて、ERdj5のTrx3とTrx4の活性中心がEro1によって特異的に還元されることを明らかにした。新生鎖から電子を奪ったEro1はその電子を分子状酸素へ放出し、酸素消費を行う。本年度、Ero1による酸素消費に対するERdj5の影響を観察するため、Ero1、PDIとERdj5のリコンビナントタンパク質を精製し、溶存酸素を測定した。まず、ERdj5のリコンビナントタンパク質は、哺乳類細胞安定発現株を用いて精製した。PDIとEro1は大腸菌発現系を用いて、精製した。Ero1の酸素消費を観察するには、還元型PDIが電子供給源として必要なため、還元剤であるDTTをPDIに処理し、還元型PDIを作製した。これらリコンビナントタンパク質を用いて、Ero1の酸素消費を観察した。還元型PDIと反応させた条件では、Ero1による効率の良い酸素消費が観察された。さらに、その系にERdj5を加えると、Ero1による酸素消費が著しく阻害される結果を得た。このことから、ERdj5はEro1が分子状酸素へ電子を移行するタイミングで、電子を奪うことが見出された。細胞内では、小胞体に挿入される新生鎖がEro1の電子供給源である。そこで、新生鎖がERdj5の電子供給源として利用されるのではないかと考え、新生鎖の合成阻害を行い、内在性ERdj5のレドックス状態を観察した。その結果、ERdj5のレドックス状態は新生鎖の合成阻害によって酸化型に移行した。小胞体に挿入される新生鎖はPDIを代表とする小胞体酸化酵素群によってジスルフィド結合が形成され、その形成過程で生じた電子はPDI-Ero1経路を介して分子状酸素へ受け渡される。このようにPDI-Ero1経路は小胞体の主要な酸化的フォールディング機構として役割を果たしている。現在までの進捗状況に記載した通り、Ero1は小胞体ジスルフィド還元酵素ERdj5に結合し、ERdj5の還元活性中心を特異的に還元することを見出した。さらに、ERdj5の還元力はEro1による新生鎖の酸化的フォールディングによって生じた電子から供給されることを見出した。これらのことから、小胞体に挿入される新生鎖の電子はERdj5の還元力として利用されることを見出した。今後の研究方針としては、新生鎖による還元力の導入を直接的に証明するため、一過的発現によりシステインを有する新生鎖の合成量を増やし、ERdj5のレドックス状態をPEGシフトアッセイにより測定する。また、ERdj5はEro1による過酸化水素の産生を抑制することが予測される。そこで、小胞体内の過酸化水素インジケーターであるER-hyperを用いて、Ero1による過酸化水素の産生に対するERdj5の影響を観察する。Ero1によるERdj5へ電子リレーの生物学的意義に迫るため、Ero1の過剰発現もしくはノックダウンを行い、ERdj5による小胞体関連分解やカルシウム制御機構への影響を観察する。これらの研究成果をまとめ、英文学術誌への投稿を目指す。さらに、Ero1によるERdj5への電子伝達を構造学的見地から観察するため、精製したERdj5-Ero1複合体のX線結晶構造解析に挑戦する。

研究内容に関しては、発表用スライドを作成し、国内外での学会発表を積極的に行う予定である。小胞体は膜・分泌タンパク質の合成の場であり、その恒常性は小胞体品質管理機構によって厳密に保たれている。小胞体品質管理機構にはタンパク質の恒常性、カルシウム調節と酸化還元環境が密接にクロストークし、維持されている。当研究室はその中心的な役割を担う世界で初めての小胞体還元酵素としてERdj5を同定し、小胞体恒常性維持において還元反応が重要であることを証明してきた。しかし、どのようなメカニズムで酸化的な環境である小胞体でERdj5に還元力が供給されるのかは未だわかっていない。そこで、私は質量分析を用い、ERdj5の還元酵素候補因子の探索をした。その結果、候補因子として小胞体酸化酵素Ero1を同定し、ERdj5と結合することを見出した。また、免疫沈降実験による詳細な解析から、Ero1はERdj5の還元活性のあるTrx3とTrx4に特異的に結合することが示唆された。一方、ERdj5はEro1が酸化活性を有しているシステインペアとは別の新たなシステインペアと結合し、その相互作用にはERdj5のダイナミックな構造変化が関与することが明らかになった。次に、Ero1によるERdj5の酸化還元状態の影響を観察するためPEGシフトアッセイをした。その結果、Ero1の過剰発現では特異的にERdj5のTrx3とTrx4が還元型に移行し、Ero1のノックダウンではERdj5が酸化型に移行することが観察された。Ero1は新生ポリペプチド鎖から奪った電子を、分子状酸素に受け渡し、過酸化酸素を発生させ、酸化反応を終結するのがこれまでの常識であった。上記一連の結果から、Ero1がERdj5の還元酵素であることを示しただけでなく、小胞体に挿入される新生鎖が小胞体での還元力である可能性を見出した。このことは小胞体還元力導入機構における新しい概念として、当分野において大きなインパクトを与えると考えている。小胞体酸化酵素Ero1によるERdj5の還元メカニズムを証明するため、免疫沈降実験及びドッキングシミュレーションによるERdj5とEro1の結合サイトの同定とPEGシフトアッセイによるEro1からERdj5への電子リレーの解析を重点的に進めた。ERdj5にはN末端から酸化還元反応を触媒するCys-X-X-Cys(CXXC)モチーフを含むチオレドキシン様ドメイン(Trx1Trx4)が4つあり、C末端側から2つのTrx3とTrx4に還元活性を有している。免疫沈降実験による解析から、Ero1はERdj5のTrx3とTrx4に特異的に結合することを明らかにした。一方、Ero1はいくつかの分子内ジスルフィド結合を有しており、PDIはEro1のシステインペアCys94-Cys99に電子を受け渡すことで基質の酸化反応を触媒する。しかし、ERdj5はそのシステインペアとは独立し、これまで機能未知とされていたシステインペアCys85-Cys391と結合した。さらに、東北大学稲葉教授との共同研究によるドッキングシミュレーションからもERdj5はEro1のCys85-Cys391近傍にTrx3とTrx4のCXXCモチーフが相互作用することが示唆され、その相互作用にはERdj5の構造変化が関与する可能性も明らかとなった。PEGシフトアッセイではEro1によるERdj5の各Trx14ドメインのレドックス状態への影響を観察した。
北欧極北民族における脂質関連がんの発生と環境・宿主要因の解明

現地における調査および詳細なノルウエー研究者との打ち合わせによってサーミ人は同じ地域に住むノルウエー人よりも多量の脂肪を摂取しているにもかかわらず、食道と胃のがんが多く、大腸、乳腺、前立腺、肺のがんが少ないことが明かになった。サーメ人男性ではエネルギーは12624±4036kJ(同じ地域に住むノルウエー人では10501±2456kJ、以下括弧のなかは同じ地域に住むノルウエー人を示す)、総脂質は125.4±60.6g(91.2±31.0g)、タンパク質は120.6±43.2g(95.1±19.6g)、炭水化物は342±98g(317±75g)摂取していた。女性ではエネルギーは7983±2175kJ(7583±2454kJ)、総脂質は69.5±29.2g(67.2±28.3g)、タンパク質は78.6±22.5g(69.4±21.2g)、炭水化物は240±67g(229±69g)摂取していた。サーメ人に関してはすでにノルウエーがん登録資料あるいはビジェルケ教授(ベルゲン大学)によってがんや心臓血管疾患の疫学的調査(ヤヌスプロジェクト)がかつておこなわれ、それらの研究の際に得られた血液サンプルやデータを利用可能であることも確認した。血清サンプルはすでにノルウエーがん登録資料に保存されており、それらは使用可能である。すなわちこれらの試料やデータはS.トレットリ教授(ノルウエーがん登録資料)を通じて入手可能となった。ノルウエーにおいて、この報告書作成時点で最終的な倫理審査を通過して許可が得られた。プロジェクトの内容を新聞に掲載して異義申し立てはなかった。輸送の準備が整いしだい、トレットリ教授自身が日本に運ぶこととなった。またE.ルンド教授(トロムソ大学)とも再度詳細な研究うちあわせをおこない、すでにサーメ人に関しては疫学的調査は進行中であり今後遺伝子の解析に重点を置いて研究を展開することとなった。厳しい自然に適応した独特な生活様式を持つサーメ人を調査し、同じ地域に住むノルウエー人よりも多量の脂肪を摂取しているにもかかわらず、食道と胃のがんが多く、大腸、乳腺、前立腺、肺のがんが少ないことを明らかにした。がんの発生や種類と食習慣と宿主(特に遺伝要因)因子を疫学的に解析すれば、急速に増加しつつある脂質関連がんの原因解明と予防法樹立の一助になると思われる。
ペロオキシソーム蛋白質の局在化機構の解析

本研究はラット肝臓のペルオキシソーム蛋白質の局在化機構を分子レベルで解明する。目的遂行の第一歩として申請者はアシル-C_oAオキシダーゼ(AOX)を高度に純化したラット肝臓ペルオキシソームに取り込ませる系(試験管内インポート系)を確立し、AOXのカルボキシル末端3残基Ser-Lys-Leu-COOH(SKL配列)がペルオキシソーム局在化シグナルの最小単位であることを証明してきた。本年度はカルボキシル末端にSKL類似配列であるSer-Arg-Leu-CooH(SRL配列)を持つウリカーゼについて同じく試験管内インポート系を確立した。さらにこの系を利用してAOXのカルボキシル末端3残基を含む合成デカペプチドが効率良くウリカーゼのペルオキシソームへの移行を阻害することからウリカーゼはAOXと同じ経路でペルオキシソームへ移行することを示唆すると同時に、oligo-directed mutagenesisによりSRL配列を欠失した変異蛋白質や、ArgをGluに置換した変異蛋白質はペルオキシソームへの移行が出来なくなることからウリカーゼにおいてもカルボキシル末端3残基SRL配列がペルオキシソーム局在化シグナルとして機能していることを証明した。以上のウリカーゼに関する仕事は現在、Eur.J.Biochemに投稿中である。一方、試験管内インポート系がウリカーゼについても確立されたことによりSKL配列、SKL類似配列の受容体の解析ならびに蛋白質の局在化に関与する未知の因子の検索のための有力な戦略手段を構築できたものと評価される。
イネの種子形成過程における胚と胚乳の相互作用に関する遺伝育種学的研究

イネ種子を構成する主要な器官である胚と胚乳は、種子形成過程でその大きさ、形態、両器官の配置等が厳密に制御されているまた、通常、我々が食用とする部分は胚乳であり、胚芽の部分は精米過程で取り除かれるしかし、胚は次世代の個体を育成する必須の器官であることから、種子生産における胚と胚乳の形成過程を遺伝的に制御することは育種上極めて重要であるそこで、本研究では、胚のサイズに関わる突然変異体を用いてこれら変異体の解析を通して胚と胚乳の形成過程における相互作用性について検討したまず、粒形、粒大の異なる品種の胚と胚乳の重量比を用いて胚のサイズを比較したところ、正常品種の胚乳に対する胚の割合は23%の範囲に分布したのに対し、巨大胚変異体系統では67%、小胚、無胚性突然変異系統では10%であった胚のサイズに関し、このような両方向の変異を示す突然変異体が存在することは、イネ育種において種子中の胚と胚乳の大きさを遺伝的に制御できる可能性を示しているいっほう、巨大胚性を支配する遺伝子(ge)は、球状胚型変異体等との交雑実験から胚のサイズを直接支配する遺伝子ではなく、胚乳の形成異常を通じて表現型を間接的に決定していることが判明したまた、無胚性(eml1-1)変異体は、受精後の生育温度に反応して無胚から発芽能力を示す正常胚を形成することが可能であった。つぎに、これら変異体の遺伝関係を調査したところ、これらの変異体の遺伝子間には無胚性遺伝子(eml)>小胚遺伝子(re)>巨大胚遺伝子(ge)の順で上位性が認められた従ってこれらの変異体遺伝子は、胚乳形成過程の同一の制御に関して拮抗的に作用していると推定されたこれら変異体の一部を用いて、胚と胚乳の形成過程を組織学的に解析した結果、変異体の胚近傍では、胚乳細胞の分裂が制御されるのではなく、胚乳における澱粉などの貯蔵顆粒の蓄積が制御されていることが判明したイネ種子を構成する主要な器官である胚と胚乳は、種子形成過程でその大きさ、形態、両器官の配置等が厳密に制御されているまた、通常、我々が食用とする部分は胚乳であり、胚芽の部分は精米過程で取り除かれるしかし、胚は次世代の個体を育成する必須の器官であることから、種子生産における胚と胚乳の形成過程を遺伝的に制御することは育種上極めて重要であるそこで、本研究では、胚のサイズに関わる突然変異体を用いてこれら変異体の解析を通して胚と胚乳の形成過程における相互作用性について検討したまず、粒形、粒大の異なる品種の胚と胚乳の重量比を用いて胚のサイズを比較したところ、正常品種の胚乳に対する胚の割合は23%の範囲に分布したのに対し、巨大胚変異体系統では67%、小胚、無胚性突然変異系統では10%であった胚のサイズに関し、このような両方向の変異を示す突然変異体が存在することは、イネ育種において種子中の胚と胚乳の大きさを遺伝的に制御できる可能性を示しているいっほう、巨大胚性を支配する遺伝子(ge)は、球状胚型変異体等との交雑実験から胚のサイズを直接支配する遺伝子ではなく、胚乳の形成異常を通じて表現型を間接的に決定していることが判明したまた、無胚性(eml1-1)変異体は、受精後の生育温度に反応して無胚から発芽能力を示す正常胚を形成することが可能であった。つぎに、これら変異体の遺伝関係を調査したところ、これらの変異体の遺伝子間には無胚性遺伝子(eml)>小胚遺伝子(re)>巨大胚遺伝子(ge)の順で上位性が認められた従ってこれらの変異体遺伝子は、胚乳形成過程の同一の制御に関して拮抗的に作用していると推定されたこれら変異体の一部を用いて、胚と胚乳の形成過程を組織学的に解析した結果、変異体の胚近傍では、胚乳細胞の分裂が制御されるのではなく、胚乳における澱粉などの貯蔵顆粒の蓄積が制御されていることが判明したイネの種子の主要部分は胚と胚乳で結成されるが、これらの器官のサイズ比がどのような遺伝的制御のもとで決定されているかを明らかにすることは、種子生産を目的とするイネの育種にとっても極めて主要である。しかし,このような観点からの研究は、これまでほとんど行われて来なかった。そこで、本研究では、発生過程における両器官の相互作用性に注目し、これに関与していると思われる多数の突然変異体を用いて遺伝育種的観点から研究を進めた。まず、粒形、粒大の異なる品種、系統を加えた正常品種を用いて重量比から胚と胚乳のサイズ比に見られる変異を推定したところ、正常品種の多くでは胚の占める割合が23%(重量比)の範囲に分布した。一方、巨大胚系統では67%小胚、無胚系統では1%0%であった。胚のサイズに関係する突然変異体のうち、巨大胚遺伝子(ge)の作用性を粒大の異なる遺伝的背景下で調査したが、胚の巨大化とシンクサイズとの間における相互作用性は観察されなかった。次に、巨大胚、小胚、無胚性突然変異体を用いて相互交雑実験により遺伝子間のエピスタシスを検討した。本研究で申請した装置を用いてF_2およびF_3世代の種子における表現型を調査したところ、実験に用いた全ての組合せにおいて、例外なく胚のサイズを小さくする方向が上位に働くことが判明した。

しかし、無胚性突然変異件(em1)では、geの作用を抑制する効果は完全ではなく、em1の有する温度反応性を利用した実験では、正常胚ないしeml単独のホモ型より、ge、eml二重劣性型におけるemlの作用が明らかに低下する傾向を示したことから、geとem1座の間には何らかの拮抗的な相互作用性が存在することが示唆された。イネ種子を構成する主要な器官である胚と胚乳は、種子形成過程でその大きさ、形態、両器官の配置等が厳密に制御されている。また、通常、我々が食用とする部分は胚乳であり、胚芽の部分は精米過程で取り除かれる。しかし、胚は次世代の個体を育成する必須の器官であることから、種子生産における胚と胚乳の形成過程を遺伝的に制御することは育種上極めて重要である。そこで、本研究では、胚のサイズに関わる突然変異体を用いてこれら変異体の解析を通して胚と胚乳の形成過程における相互作用性について検討した。まず、粒形、粒大の異なる品種の胚と胚乳の重量比を用いて胚のサイズを比較したところ、正常品種の胚乳に対する胚の割合は23%の範囲に分布したのに対し、巨大胚変異体系統では67%、小胚、無胚性突然変異系統では10%であった。胚のサイズに関し、このような両方向の変異を示す突然変異体が存在することは、イネ育種において種子中の胚と胚乳の大きさを遺伝的に制御できる可能性を示している。いっぽう、巨大胚性を支配する遺伝子(ge)は、球状胚型変異体等との交雑実験から胚のサイズを直接支配する遺伝子ではなく、胚乳の形成異常を通じて表現型を間接的に決定していることが判明した。また、無胚性(eml1-1)変異体は、受精後の生育温度に反応して無胚から発芽能力を示す正常胚を形成することが可能であった。つぎに、これら変異体の遺伝関係を調査したところ、これらの変異体の遺伝子間には無胚性遺伝子(eml)>小胚遺伝子(re)>巨大胚遺伝子(ge)の順で上位性が認められた。従ってこれらの変異体遺伝子は、胚乳形成過程の同一の制御に関して拮抗的に作用していると推定された。これら変異体の一部を用いて、胚と胚乳の形成過程を組織学的に解析した結果、変異体の胚近傍では、胚乳細胞の分裂が制御されるのではなく、胚乳における澱粉などの貯蔵顆粒の蓄積が制御されていることが判明した。
周術期アナフィラキシーの診断精度向上と発生機序解明：好塩基球活性化試験を用いて

申請者らは、周術期にアナフィラキシー症状が出現した患者に好塩基球活性化試験(BAT:basophil activation test)を行い、その有用性について報告してきた。本研究では、1BAT用に採取した血液検体の保管時間や温度が結果に与える影響、2周術期アナフィラキシーの発生メカニズムを調べる。この研究により、BATに用いる検体の取り扱い方法を最適化できるため、診断精度の向上が期待できる。さらに、アナフィラキシーの発症プロセスにおけるIgE関与の有無を調べることで、特異的IgE抗体測定による原因薬同定の可否が判明する。
非天然物質分解系酵素の遺伝生態学的研究

遺伝生態という新分野を発展させるためには、生態系の観察、記述、及び数学的シミュレーションといった分野に加えて、モデル生態系中で着目した遺伝子の動的挙動を解明し遺伝子分布を定量的に解析することが必要である。このために、遺伝背景の良く判った微生物から新たな代謝能力を獲得した菌株を実験室内進化系で取得し、進化の過程を実験的に捉えることを目指した。Pseudomonas aeruginosa PAO1株からナイロンオリゴマーを分解する菌株を既に実験室内での進化実験で取得している。そこで、新たに環境汚染問題物質のジベンゾチオフェン、カルバゾール分解能力の付与を試みた。PAO1株のロイシン要求性変異株(PAO1101)を親株とし、グルコースをC源、塩化アンモニウムをN源、硫酸マグネシウムをS源とした培地(M9-Glu)で前培養を行った。前培養液を塩化アンモニウムの代わりにカルバゾムルを唯一のN源とした培地(M9-Car)、硫酸マグネシウムの代わりにジベンゾチオフエンを唯一のS源とした培地(M9-DBT)へ1%植菌し、各々の培地で生育できる菌株を選択した。10-30日の選択培養により目的菌株が取得できたので、ジベンゾチオフェン、カルバゾールの分解活性をTLCで確認した。我々は、現在、遺伝背景の良く判った微生物からナイロン誘導体を分解する菌株を実験室内進化系で取得し、進化の過程を実験的に捉えることを目指して研究を行っている。これらの研究は、環境ストレスのもとで、適応に有利な変異がどのように蓄積し、新しい機能の発生に繋がるのかという問題に迫るものと思われる。そこで、本研究を通じて微生物における新規機能の発生、定着に関する知見を深めることを計画した。Pseudomonas aeruginosa PAO1株からナイロンオリゴマーを分解する菌株を実験室内進化実験ですでに取得しているので、本年度は、その中の1菌株PAO5502から細胞抽出液を調製し、DEAE-セファデックスカラムクロマトグラフィーにより精製した。その結果、6-アミノカプロン酸環状2量体に作用する酵素(E1)と同直鎖状2量体に作用する酵素(EII)の少なくとも2種類の酵素が存在することが判明した。また、これらの酵素の分子量を高速ゲル濾過クロマトグラフィーにより分析した結果、両酵素とも120kDaであることが明らかになった。さらに、Flavobacterium sp.KI72株の精製EI酵素に対する抗血清(anti-F-EI)を用いてオクテロニ-試験により免疫性を検討したところ、PAO5502株の両酵素とも免疫反応は認められなかった。同様に、K172株のEIIに対する抗血清(anti-F-EII)はPAO5502株の両酵素に対して免疫反応を示さなかった。
洋上大型風車ブレードの海水を用いた雷保護手法の検討

本研究では,洋上風力発電設備の回転翼の雷保護対策において,海水を吹掛ける手法の有効性を見出すことを目的としています。本手法の有効性については,ブレードに多く使用されているGFRP製の板に塩水を吹きかけ,高電圧印加時の沿面放電の状況を調べました。塩水吹掛けは,沿面放電開始電圧を低下させました。最終的にブレードの雷保護において海水吹掛けの効果を示唆する可能性が示されました。また,落雷等の実態を把握するための調査も実施しました。風力発電所への落雷現象,ブレード等への雷撃様相と雷被害の有無などについて検討分析するために,内灘風力発電所(石川県内灘町:日本海に面した標高約40mの砂丘の上に立地),稲葉山風力発電所1号機(富山県小矢部市:標高約340mの山頂部に立地),上越風力発電施設1号機(新潟県上越市:直江津港に隣接した標高数mの公園内に立地),上越風力発電施設2号機,3号機(新潟県上越市:沿岸部で小高い山に囲まれた標高約90mの丘陵地に立地)の日本海側の4地点で風車への落雷観測を実施した。観測項目は落雷電流観測とカメラを用いた光学観測である。年度末にまとめて観測データを回収し,今後データ解析を行う。また観測期間中に上記4地点より既に回収したデータの分析・検討を実施した。その結果,4地点の風力発電施設への落雷は,多くが冬季に発生し,上向き放電であることが確認できた。一冬に数十回の落雷を受けている地点があることも判明した。また,電流値100 kA,電気量100 Cを超える落雷の発生,厳しい環境下に風車があることも明らかにできた。風車ブレードの汚損状況調査については,現在模擬ブレード設置場所を調整中である。小型GFRP板を用いての放電実験では,当初考えていた放電装置より高電圧を発生できる装置を用いて実験を行うことが可能になったため,装置の調整等も含めての実験を開始した。平成27年度の中ごろに本学電気学科で500kVクラスの衝撃電圧発生装置(中古品)を購入することになった。当初の予定では,平成27年度に小型の衝撃電圧発生装置(20kV程度)を購入し,小さい試料片で基礎実験を実施,データ取得解析し,平成28年度はより大きい衝撃電圧発生装置施設(120kV程度)を借用して実験,研究を遂行する予定であったが,上記の学科購入の衝撃電圧発生装置(中古品)を利用する方が経済的であり,また,当初の予定より高い電圧まで実験を行えることが可能なため,研究実験の進め方を少し変更することにした。今回の電気学科購入の衝撃電圧発生装置は中古品であり,一部の部品の交換が必要であった。これらは,特注品であったため納期時間がかかり,またその後の装置の微調整等にも時間がかかった。そのため,当初予定より,進捗はやや遅れている状況である。風力発電所への落雷現象,ブレード等への雷撃様相と雷被害の有無などについて検討分析するために,内灘風力発電所(石川県内灘町),稲葉山風力発電所1号機(富山県小矢部市),上越風力発電施設1号機,2号機,3号機(新潟県上越市)の日本海側の4地点で風車への落雷観測を実施。年度末にまとめて観測データを回収し,過去のデータも含めて解析を実施中。また解析では,上越市名立風力発電施設での観測データ(雷サージカウンタでの計測データ)も得られたため,このデータも含めて解析を実施。上越地区の観測結果解析からは,1風車への多地点同時落雷が全体の約3.5%ある事,2風車への落雷(ほとんどが冬季)のうち,約40%が両極性および正極性の落雷であった,3電気量が200Cを超える落雷の多くは両極性であった,結果が得られた。稲葉山風力発電所での観測結果解析からは,1落雷はブレードが頂点に達した後にその先端に着雷するケースが多い,2正極性雷では電流値と電気量とに,負極性雷では継続時間と電気量とに相関性がみられる,結果が得られた。内灘風力発電所での観測結果解析からは,ほぼ同じ高さの避雷塔(わずかに風車より高い)がある状況で,年によって違いはあるが,避雷塔と風車への落雷数の比が約2:1となっている事が判明した。風車ブレードの汚損状況調査については,模擬ブレードの設置が困難であったため,汚損調査用にPP板を風車近くの構造物等に複数設置し,冬季の天候環境下おいて暴露させ,冬季終了後(年度末)に一部を回収した。今後汚損程度を順次調べる。小型GFRP板を用いての放電実験では,当初考えていた放電装置より高電圧を発生できる装置を用いて実験を行うことが可能になったため,装置の調整等も含めての実験を実施中。平成27年度の中ごろに本学電気学科で500kVクラスの衝撃電圧発生装置(中古品)を購入することになりました。平成28年度はより大きい衝撃電圧発生装置施設(120kV程度)を借用して実験,研究を遂行する予定であったが,上記の学科購入の衝撃電圧発生装置(中古品)を利用する方が研究遂行に追いて,経済的であり,また,当初の予定より高い電圧まで実験を行えることが可能なため,研究実験の進め方を少し変更することにしました。

今回の電気学科購入の衝撃電圧発生装置は中古品であり,一部の部品を交換しましたが,特注品であったため納期時間がかかりました。またその後新たな調整も必要なことが判明し時間がかかっています。そのため,当初予定より,進捗はやや遅れている状況です。風力発電所への落雷現象,ブレード等への雷撃様相と雷被害の有無などについて検討分析するために,内灘風力発電所(石川県内灘町:日本海に面した標高約40mの砂丘の上に立地),上越風力発電施設1号機(新潟県上越市:直江津港に隣接した標高数mの公園内に立地),上越風力発電施設2号機,3号機(新潟県上越市:沿岸部で小高い山に囲まれた標高約90mの丘陵地に立地)の日本海側の3地点で風車への落雷観測を実施した。観測項目は落雷電流観測とカメラを用いた光学観測である。観測データを回収し,過去のデータも含めて解析を実施した。上越地区の観測結果の解析においては,11月,12月の観測期間中に7例を観測し,1最大電流値は,20.23kAとIEC規格で示される50%値程度の値であるが,2継続時間は4例が100msを越えており,3電気量は最大のものは300Cを超えている。また,高速カメラで記録された画像上の雷道径の変化より,電流波形の推定を試み,条件付きで可能性のあることも判明した。内灘風力発電所での観測結果の解析においては,観測期間の12月末までに4例の落雷電流を観測し,いずれもほぼ同じ高さの避雷塔(わずかに風車より高い)で記録されている。また,夏季に1例(6月に記録)のデータも得られている。また,稲葉山風力発電所1号機(富山県)の結果についても引続き検討した。風車ブレードの汚損状況調査については,模擬ブレードの設置が困難であったため,汚損調査用にPP板を風車近くの構造物等に複数設置し,冬季の天候環境下おいて暴露させ,冬季終了後回収した。見た目では,山間部より海岸地域にあるものが汚損されている状況であり,がいしの汚損調査法を利用し,汚損調査を行っている。GFRP板を用いての放電実験では,当初考えていたものより大きいGFRP板を用いて,放電実験を行っている。本研究では,洋上風力発電設備の回転翼の雷保護対策において,海水を吹掛ける手法の有効性を見出すことを目的としています。本手法の有効性については,ブレードに多く使用されているGFRP製の板に塩水を吹きかけ,高電圧印加時の沿面放電の状況を調べました。塩水吹掛けは,沿面放電開始電圧を低下させました。最終的にブレードの雷保護において海水吹掛けの効果を示唆する可能性が示されました。また,落雷等の実態を把握するための調査も実施しました。当初の予定より大型の衝撃電圧発生装置が利用可能となったため,初期の予定より大きいGFRP板を用いて,より高い印加電圧まで調査を行う。4地点の風力発電施設で行った平成27年度の雷観測データについて分析検討を行う。また過去のデータとの比較検討も行い,風車への雷放電様相を分析検討する。汚損調査については,風車タワーなどの汚損状況を調査し,ブレードの汚損を推測する。現在のブレードは大型化し,軽量対策のためにCFRPも用いた複合材も使用され始めている。そのためCFRP材についての実験的調査も検討する。当初の予定より大型の衝撃電圧発生装置が利用可能となったため,初期の予定よりより大きいGFRP板を用いて,より高い印加電圧まで調査を行う。
津波による浮遊物輸送と浮遊物が海岸の構造物へ及ぼす衝撃力を評価するモデルの作成

東北地万太半洋沖地震津波は、海岸堤防や海岸林、家屋が次々と破壊され大量の浮遊物を巻き込みながら内陸ならびに河川を遡上した。従来の津波シミュレーションでは抗力などその一部がモデル化されているものの浮遊物の発生・流失・輸送・衝突といった一連のプロセスを含むものにはなっていない。そのため、比重の異なる浮遊物(コンクリートブロック、流木)がもたらす衝突力に関する実験を行った。平成25年度は、1)コンクリートブロックの輸送モードに関する基礎実験、2)津波による浮遊物群(特に流木群)が及ぼす衝撃力に関する水理実験, 3)浮遊物群が流れのエネルギー損失に与える影響の評価、を行った。1)では、形状が輸送モードに大きく影響を与えることに着目し、浮遊物の軌跡、流速、浮遊物の輸送モードによる衝撃力の相違、について解析を行っている。また、浮遊物サイズによる衝突確率について研究を行っている。2)では、群体での衝撃力の評価に必要な力積方程式の未知項を解明する実験をおこない、衝突確率、付加質量、流体力に占める衝突力の比に関する知見を得た。特に、流木などの浮遊物群が緩く連結している状態を想定し、衝撃力に与える影響を解明した。浮遊物群については、H24に開発した「非線形長波方程式+浮遊物輸送モデル」を浮遊物群の連結状態を考慮した数値モデルへと改良するためのプログラム設計を行なった。3)については、東日本大震災の事例から、建物が崩壊した後の平均的な抵抗を見積もるとともに、浮遊物群が多い場合に、建物の流失限界に与える影響を解明した。計画書のうち、同じ比重の単一浮遊物および浮遊物群については、津波石の現地調査に基づく解析結果を口頭発表し、また海外学術雑誌へ投稿するなど順調である。流木などの軽い浮遊物群についても概ね順調な結果を得ている。しかし、衝突力の評価や群体によるエネルギー損失については、物体輸送と流れ場の関係を見極める必要があったため、やや遅れている。1,2年目において実験・解析手法を確立しているため、実施にあたっての大きな課題はないが、外国人特別研究員に加え、学部4年生2人、博士前期課程の学生1人が共同で実験を行い、鋭意、研究計画を進める予定である。東北地方太平洋沖地震津波は、海岸堤防や海岸林、家屋が次々と破壊され大量の浮遊物を巻き込みながら内陸ならびに河川を遡上した。そのため、浮遊物がもたらす衝突力に関する実験を行った。平成24年度は、1)津波による浮遊物(特に流木)が及ぼす衝撃力に関する水理実験,2)浮遊物による衝撃力を考慮した二次元津波解析モデルの構築と解析、を行った。具体的には、衝撃力の評価に必要な力積方程式の未知項を解明する実験をおこない、衝突確率、付加質量、流体力に占める衝突力の比に関する知見を得た。浮遊物群については、第一段階として同じ比重の浮遊物群(流木群)を解析する運動方程式を、津波解析用の非線形長波方程式と連動させて解くモデルを開発した。比重の重い物体群として津波石の解析では、東北地方の津波石(約11-167トン)に関する現地調査(摂待、唐桑地方)を行い、津波石の発生位置を現地状況、航空写真、生存者へのヒアリングなどで特定し、津波石の挙動をシミュレート(最長のもので600m移動)し、比重の重い物体の挙動を精度よく表現するモデルを開発した。発生箇所別、発生形態別に運動形態のモデル化を行うことで精度向上を行った。同モデルにより、現地調査地点の津波流速に関する知見を得た。また、1611年の慶長津波の同地点における規模の推定を行った。

しかし、異なる比重のものについては単一を踏まえてから実験計画を立てる必要があること、特別研究員の開始が11月であったことからやや遅れている。計画書のうち、同じ比重の単一浮遊物および浮遊物群については、津波石の現地調査に基づく解析結果を口頭発表し、また海外学術雑誌へ投稿するなど順調である。流木などの軽い浮遊物群についても概ね順調な結果を得ている。しかし、衝突力の評価や群体によるエネルギー損失については、物体輸送と流れ場の関係を見極める必要があったため、やや遅れている。1年目において解析手法を確立しているため、実施にあたっての大きな課題はないが、外国人特別研究員に加え、博士前期課程の学生2人が共同で実験を行い、鋭意、研究計画を進める予定である。1,2年目において実験・解析手法を確立しているため、実施にあたっての大きな課題はないが、外国人特別研究員に加え、学部4年生2人、博士前期課程の学生1人が共同で実験を行い、鋭意、研究計画を進める予定である。
火山噴火を想定した新たなRFID探索システムの開発および評価に関する研究

2014年9月に御嶽山で噴火が起こり,多くの犠牲者がでた.火山噴火の際により早く捜索できる方法が必要とされている.本研究では指向性制御可能なアンテナをRFIDに適用することで,新たな探索システムを開発することを目的としている.本研究では,探索システムを開発するため,火山灰がRFID通信へ与える影響を明らかにした.火山灰を配置することで予想以上に受信強度が低下したため,通信特性の改善方法について検討した.その結果,アンテナにFSSを付加することで受信強度が向上し,通信特性を改善できることが確認できた.本研究では、物品管理などに使用されているRFID通信に着目し、指向性制御可能なアンテナを用いることで、火山灰中でも利用可能である新たな探索システムを開発することを目的としている。そのため、平成27年度には、火山灰の種類、厚さ、粘度がRFID通信の受信強度へ与える影響を明らかにすることを課題として掲げていた。しかし、火山灰中にRFIDタグを埋め込み、受信強度を測定した結果、予想以上に通信特性の劣化が見られた。本研究の目的である探索システムの実現のためには、ある程度の通信距離が必要となる。そのため、平成27年度の課題をより優先度の高いRFIDの通信距離向上へ変更した。RFIDの通信特性を向上させるため、周波数選択板(FSS:Frequency Selective Surface)を使用した。FSSは対象周波数の波長に対して十分小さい金属素子を狭い間隔で複数素子配置することで実現でき、特定の周波数の波を反射または透過させるという性質を示す。そのため、アンテナの利得を向上させることができ、その結果、通信距離を向上させることができる。今回使用したRFIDモジュールはUHF帯のものであり、対象周波数において利得が上がるようFSSの設計を行った。設計・試作したFSSをRFIDモジュールのアンテナへ付加し、RFIDの通信距離を測定した。その結果、FSSを付加することで通信距離が向上することがわかった。つまり、新たな探索システムを開発する際に、火山灰による特性劣化を解決できる可能性があることが明らかとなった。当初の予定では、火山灰の種類、厚さ、粘度がRFID通信の受信強度へ与える影響を明らかにすることを予定していた。しかし、火山灰中にRFIDタグを埋め込み、受信強度を測定したところ、予想以上に通信特性の劣化が見られた。そのため、今年度はRFIDの通信距離の向上を課題として研究を進めた。その結果、FSSを使用することで通信距離を向上させることができることが明らかとなった。当初の研究計画とは予定が変更されたが、最優先事項である新たな探索システムに向けて着実に研究が進んでいる。本研究では、物品管理などに使用されているRFID通信に着目し、指向性制御可能なアンテナを用いることで、火山灰中でも利用可能である新たな探索システムを開発することを目的としている。平成27年度には、火山灰によって予想以上に通信特性が劣化することがわかり、その解決策について検討した。その結果、周波数選択板(波長に比べ十分に小さい金属素子を周期的に配置したもの)を使うことで通信距離の向上を実現した。平成28年度には、1)既存のRFIDシステムにおける通信可能距離の調査、2)指向性切り替えアンテナの設計、3)位置推定精度の明確化の3点を実施計画に掲げていた。1)については、学会発表[1]にまとめており、アンテナおよびタグ間に灰がある場合、受信信号強度が低くなり、タグの認識率が落ちることが明らかとなった。しかし、火山灰の堆積量を増やすにつれ、受信信号強度が上昇する現象も確認されている。これは大変興味深い結果であり、原因の解明や通信距離への影響について今後も検討する必要がある。また、灰が電波に与える影響を調べるため、灰の比誘電率の測定も行った。比誘電率を測定する方法のうち、共振器法を用いた。その結果は学会発表[2]にまとめた。2)については、学会発表[3]にまとめており、指向性切り替えアンテナを設計したところである。測定は出来ていないため、次年度は試作および測定を行う予定である。3)についても次年度に行う。初年度は予想以上の通信特性の劣化がみられ、研究課題を変更した。そこで、今年度は当初予定していた実施内容に加え、初年度の実施内容も行うこととなった。そのため、当初掲げていた平成28年度における3つの課題のうち、1つは達成することができなかった。しかし、アンテナの設計および市販RFIDモジュールの通信特性の把握はしっかりと実施できており、それらは合計3件の発表にまとまられている。また、堆積量を増やすにつれ、受信信号強度が上昇するという大変興味深い現象も確認されており、最優先事項である新たな探索システムの実現に向けて、着実に研究が進んでいる。本研究では,物品管理などに使用されているRFID通信に着目し,指向性制御可能なアンテナを用いることで,火山灰中でも利用可能である新たな探索システムを開発することを目的としている.平成27年度には,火山灰によって予想以上に通信特性が劣化することがわかり,周波数選択板(波長に比べ十分に小さい金属素子を周期的に配置したもの)を使うことで通信距離の向上を実現した.平成28年度には,既存のRFIDシステムにおける通信可能距離の調査および指向性切り替えアンテナの設計を行った.また,火山灰がRFID通信へ与える影響を明らかにする中で,火山灰の堆積量を増やすことで受信強度が向上することがある,という興味深い結果が得られた.

平成29年度には火山灰中で探索可能なRFID探索システムの提案および評価を目的としていたが,前年度課題が残っていたため,引き続き「火山灰がRFID通信へ与える影響」について検討した.前年度明らかとなった受信強度が向上するという結果が,周囲の環境によるものである可能性もあったため,電波暗室内にて前年度と同様の測定を再度行った.その結果,ある特定の厚さの火山灰を通信アンテナ間に配置することによって受信強度が向上するという現象が昨年度と同様に見られた.この原因を解明するため,火山灰表面で反射した波の振幅・位相から火山灰の誘電率を明らかにすることを試みたが,平成29年度内に実施することは出来なかった.その他,探索システム用に設計したアンテナを試作し、反射特性を測定した.本研究で見られた通信特性の向上は,火山灰表面で反射され火山灰中のタグへ届かなかった電磁波の存在によるものと考えている.今後は火山灰の誘電率を明らかにし,火山灰中での多重反射を定式化し,探索システムの開発を進めたい.2014年9月に御嶽山で噴火が起こり,多くの犠牲者がでた.火山噴火の際により早く捜索できる方法が必要とされている.本研究では指向性制御可能なアンテナをRFIDに適用することで,新たな探索システムを開発することを目的としている.本研究では,探索システムを開発するため,火山灰がRFID通信へ与える影響を明らかにした.火山灰を配置することで予想以上に受信強度が低下したため,通信特性の改善方法について検討した.その結果,アンテナにFSSを付加することで受信強度が向上し,通信特性を改善できることが確認できた.平成27年度の研究成果によって、RFIDの通信距離を向上させることができたが、様々な環境下でどの程度の距離まで通信可能かというのは明らかになっていない。そのため、当初は初年度に実施する予定であった「火山灰の種類、厚さ、粘度がRFID通信の受信強度へ与える影響を明らかにすること」を平成28年度の課題とする。既に数種類の火山灰を収集済みであり、今後は測定環境の構築および測定を行う。アンテナ設計や市販RFIDモジュールの通信特性把握など、新たな探索システムを構成するための準備は整った。今後はそれらの技術を組み合わせ、探索システムを実現する。また、位置推定精度を明らかにし、提案システムの評価を行う。平成28年度には、1)既存のRFIDシステムにおける通信可能距離の調査、2)指向性切り替えアンテナの設計、3)位置推定精度の明確化の3点を実施計画に掲げていた。1)では、火山灰の堆積量を増やすにつれ、受信信号強度が上昇する現象が確認されている。これは大変興味深い結果であり、原因の解明や通信距離への影響について今後も検討する必要がある。2)については、指向性切り替えアンテナを設計したものの、測定は出来ていないため、今後は試作および測定を行う予定である。実施できなかった3)についても行う予定である。また、これらの内容に加え、当初予定していた新たな探索システムの実地検証を行う必要がある。アンテナ工学