hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広域仮想計算機基盤のための仮想ネットワークテストベッド構築に関する研究

本研究では、広域に分散するSDN (Software Defined Networking)サービスを複数相互接続し、仮想計算機基盤の構築と同時に、その仮想計算機基盤間をつなぐネットワークに関しても仮想化技術によってソフトウェアで完全に制御可能なネットワーク実験基盤(テストベッド)の構築を目指し、研究開発を実施している。当該年度は昨年度に引き続き、1)国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築を継続して行い、2)構築した仮想ネットワークテストベッド基盤上におけるアプリケーションを用いた実証的評価を行った。国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築にあたっては、昨年度までに構築済みであった日本3拠点、アメリカ3拠点、台湾1拠点、タイ1拠点に加え、マレーシア1拠点に拡張し、実証実験環境の充実を図った。アプリケーションを用いた実証的評価では、国際環境上におけるマルチパスを用いた高速データ転送システムを用いた評価、広域に分散してオブジェクトストレージサービスを配備する分散ストレージシステムを用いた評価を行った。また、昨年度に引き続き、複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの管理のためのOpenFlowネットワークモニタリングツールの実証的評価を継続した。本研究では、研究計画として、1) OpenFlow相互接続網の構築、2)複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築、3)複数管理ドメイン仮想化技術の実証実験、4)実アプリケーションを用いたネットワーク実験基盤の実証的評価という4つのマイルストーンを設定して進めている。当該年度では、研究計画通り、1)のOpenFlow相互接続網の構築を継続して実施しつつ、4)の実アプリケーションを用いたネットワーク実験基盤の実証的評価に取り組んできた。そのため、概ね当初の計画通り研究開発が推移していることから、順調に進展していると判断している。仮想計算機技術の発達により、地理的に分散する大学や組織が提供する計算機資源をソフトウェア制御技術により動的に多数確保し、仮想計算資源を共有するマルチサイト・クラウド実験基盤の構築技術は成熟しつつある。しかし、このような広域に分散する仮想計算機基盤と統合して活用可能なネットワークの実験基盤の整備はまだ発展途上にある。
介護予防としてのうつ伏せ姿勢の効果

軽度の要介護高齢者を対象にうつ伏せ姿勢を実施し、要介護の原因となっている廃用症候群に関連する心身機能の変化とリラクセーション効果について明らかにするために小規模多機能施設やデイサービスで研究を進めてきたが、継続的な実施が困難であった。そこで、平成28年度からシルバー人材センターに登録している高齢者に対象を広げて実施した。平成28-29年度の研究結果において、うつ伏せ姿勢による心身への負担は少なく多くの参加者はリラックスした状態であったと推察できた。また、安楽なうつ伏せ姿勢は身体柔軟性やバランス機能の維持・改善につながり、それは介護予防へもつながることが示唆された。そして、安楽なうつ伏せ姿勢の保持には、頸部の位置が大きく関与していることが明らかとなった。さらに、これまでの普及活動の中で、援助が必要な対象者の場合では、安全で安楽に援助を提供するのが難しいという意見があった。そこで、平成30年度は、安全で安楽なうつ伏せ姿勢を提供するために1体位変換と2安楽な頸部の位置について探求した。体位変換の方法としては、ベッド上での水平移動と、仰向けからうつ伏せへの変換時に生ずる上肢と肩への荷重・摩擦の改善を検討した。摩擦軽減シートやリフトを用いることで、安全で安楽な援助が可能になるのではないかと考え、デンマークで先駆的に実施されている摩擦軽減シートとリフトを用いた援助方法を学び技術を習得した。頸部の位置については、ひねりを最小限にするために、アリスベッドマット株式会社の協力を得て、頭部中央を30cm×35cmくりぬいたマットレスの検証と頭頸部の保持について検討した。27年度は、うつ伏せ姿勢の知識と援助技術の研鑽、具体的な実施方法の決定と実施施設の選定を実施した。研究協力者と月1回程度定期的に話し合いを開催し、研究テーマについての情報交換、検討を行った。また、研究協力者とともに文献レビューや国際学会の参加、うつ伏せ姿勢の援助に関する研修会を開催し、研究テーマに関する新しい知見や今後の展望について情報共有を図ることができた。学会参加や研修会開催については、これまでのうつ伏せ姿勢の効果に関する情報交換・情報発信も行なうことができた。さらに、定期的に実施している介護老人保健施設でのフィールドワークやうつ伏せ姿勢の実践を通して、自己の技術の研鑽に努めることができた。うつ伏せ姿勢の効果に関する具体的な測定方法の検討と実施のプロトコールを作成し、実施施設の候補を決定した。当初、現在フィールドとしている介護老人保健施設のデイケアでの実施を予定していたが、実施するスペースが取れないこと、対象者となる高齢者がいないことなどの課題が生じ、他の施設を検討することにした。ネットワークサンプリングで小規模多機能施設のデイサービスと介護老人福祉施設のデイサービスで実施の内諾が得られ、施設の法人で行なわれている倫理審査を受け、現在、その結果を待っている状況である。倫理審査の承認後、対象である軽度の要介護高齢者に参加を募り、承諾の得られた対象者から順次実施していく予定である。新たな施設での実施の目処や研究の協力体制が整ってきたので、おおむね順調に進展していると判断した。これまでのうつ伏せ姿勢の効果に関する成果を海外(北京)の学会で発信し、学会での交流を通して統合医療といった視点でのうつ伏せ姿勢の示唆を得ることができた。また、現時点で得られている成果について、書籍の共同執筆に携わり発信できた。研究の実施では、これまで実施してきた対象者への継続とともに、新たな研究参加者を募るための活動をしてきた。小規模多機能施設とデイケア、デイサービスで承諾が得られ、利用者から研究参加の同意を得ることができたが、施設のスケジュールと合わなかったり参加のタイミングが合わなかったりということが重なり、実施の継続には至らなかった。施設では、利用者個々に定着した一日の流れが既にできており、それを楽しみに通っている利用者も多いため、対象者の一日の流れを研究参加のために変更し、継続的に実施するのは困難であった。そこで、施設での募集も継続しつつ、できるだけ自由意思で高齢者に参加していただけるようシルバー人材センターに登録している高齢者を対象に参加を募ることとした。大学の倫理審査を受け承認を得た後、シルバー人材センターの職員と打ち合わせを重ねながら請負契約書を作成し契約を締結した。現在までで20名の募集があり、シルバー人材センターの一室を借りながら定期的な実施と測定が行える準備を整えている。4月からうつ伏せ姿勢の実施を継続的に開始し、5月から半年間データを収集していく予定ですでに着手している。軽度の要介護者だけでは継続的な実施が困難な状況であるため、介護予防の視点から在宅で自立して生活している高齢者も対象にデータを収集していくこととした。現在、順調に研究参加者の応募があり、来年度も同様に実施可能な状況であると判断したため。関東近郊のシルバー人材センターに登録している高齢者19名を対象に5月11月までの6か月間、自宅で1日1回週3回以上、食直後を避けた時間帯に腹臥位半腹臥位の間の楽な姿勢で15分30分間休息をとってもらった。そして、月に1度、シルバー人材センター内にある活動室に来てもらい、身体柔軟性とバランス機能を測定し、「介護予防のための基本チェックリスト」を記載してもらった。そして、6か月間経過後に腹臥位実施の感想についてグループインタビューを行った。データ分析は、腹臥位開始時と6か月後のデータをSPSS Ver20を用いてWilcoxonの符号付順位検定を行ない比較した。

安楽に腹臥位を実施できた16名の高齢者は、身体柔軟性とバランス機能の双方が有意に改善した。「介護予防のための基本チェックリスト」は、統計的な有意差はみられなかったが、階段の手すりの使用にチェックをしていた6名のうち4名は手すりを使用しなくなった。また、終了時のグループインタビューでは、腹臥位が安楽だったという参加者は立位でのズボンの着脱が楽になったと話した。一方で、姿勢を検討しても頸部の違和感によって安楽な腹臥位が難しかった参加者が3名いた。これらのことから、安楽な腹臥位を日常生活に継続的に6か月間取り入れることによって、高齢者の身体柔軟性やバランス機能の維持・改善につながることが示唆された。今後の課題として、安楽な腹臥位姿勢の保持についてさらに検討していく必要がある。身体柔軟性とバランス機能の改善は、運動面における介護予防に大きく関わっており、今回の研究でうつ伏せ姿勢における身体柔軟性・バランス機能の改善が示唆できたため。軽度の要介護高齢者を対象にうつ伏せ姿勢を実施し、要介護の原因となっている廃用症候群に関連する心身機能の変化とリラクセーション効果について明らかにするために小規模多機能施設やデイサービスで研究を進めてきたが、継続的な実施が困難であった。そこで、平成28年度からシルバー人材センターに登録している高齢者に対象を広げて実施した。平成28-29年度の研究結果において、うつ伏せ姿勢による心身への負担は少なく多くの参加者はリラックスした状態であったと推察できた。また、安楽なうつ伏せ姿勢は身体柔軟性やバランス機能の維持・改善につながり、それは介護予防へもつながることが示唆された。そして、安楽なうつ伏せ姿勢の保持には、頸部の位置が大きく関与していることが明らかとなった。さらに、これまでの普及活動の中で、援助が必要な対象者の場合では、安全で安楽に援助を提供するのが難しいという意見があった。そこで、平成30年度は、安全で安楽なうつ伏せ姿勢を提供するために1体位変換と2安楽な頸部の位置について探求した。体位変換の方法としては、ベッド上での水平移動と、仰向けからうつ伏せへの変換時に生ずる上肢と肩への荷重・摩擦の改善を検討した。摩擦軽減シートやリフトを用いることで、安全で安楽な援助が可能になるのではないかと考え、デンマークで先駆的に実施されている摩擦軽減シートとリフトを用いた援助方法を学び技術を習得した。頸部の位置については、ひねりを最小限にするために、アリスベッドマット株式会社の協力を得て、頭部中央を30cm×35cmくりぬいたマットレスの検証と頭頸部の保持について検討した。現在、自律神経活動を測定するための器具が1台しかなく、データ収集に支障を来しているため、測定器具の台数を増やして一度の実施で数名のデータが収集できるように検討していきたい。軽度の要介護高齢者だけでなく自立して生活している高齢者も対象に入れて介護予防のためのうつ伏せ姿勢の研究を進めていく。研究結果をもとに学会や研修に参加し、発信していく。安楽なうつ伏せ姿勢が実施できるための方策について探求する。特に頸部のポジショニングに困難なケースがみられたので、安楽なうつ伏せ姿勢をとるために必要な枕などについて検討していく。
新しい鎮痛薬の脊髄レベルでの適用-脊髄内疼痛伝達に対するアデノシン受容体作動薬、ヒスタミン受容体拮抗薬およびシクロオキシゲナーゼ抑制薬の作用-

鎮痛薬であるシクロオキシゲナーゼ抑制薬、ヒスタミン受容体拮抗薬、およびアデノシン受容体作動薬の脊髄疼痛伝達系に対する抑制効果を、新生児ラット遊離脊髄標本を用い解析した。胸髄以下の脊髄を遊離し、酸素化した人工脳脊髄液で灌流した記録槽に固定した。腰髄後根の電気刺激により、前根に運動機能の指標となる単シナプス反射電位(MSR)と侵害受容反射である緩徐前根電位(sVRP)が誘発される。灌流液中に薬物を投与しMSRおよびsVRPの変化率を解析した。シクロオキシゲナーゼ抑制薬のインドメタシンおよびジクロフェナクは低濃度(50μM以下)ではMSRには影響せず、sVRPを用量依存性、可逆性に抑制し、その50%抑制濃度は、それぞれ58.9±6.9μMおよび49.7±2.9μMであった。この抑制はナロキソンで拮抗されなかったことからオピオイド受容体は関与していないと推測された。ヒスタミンH1受容体拮抗薬のジフェンヒドラミン(1100μM)およびH2受容体拮抗薬のラニチジン(1nMμM)はsVRPを用量依存性、可逆性に抑制した。アデノシンおよびアデノシン3燐酸(ATP)は低濃度(60nM以下)ではsVRPを用量依存性に抑制した。高濃度ではMSRも抑制した。この抑制は選択的A1受容体作動薬で誘発され、A2受容体作動薬では認められなかったことから、脊髄侵害受容の抑制にはA1受容体がより特異的に関与していることが解明できた。本研究により、シクロオキシゲナーゼ抑制薬、ヒスタミン受容体拮抗薬、アデノシン受容体作動薬は、脊髄レベルで侵害受容反射を直接抑制することにより鎮痛作用をもたらし、低濃度では運動機能に影響しないことが明らかとなった。今後、これら薬物の脊髄投与における安全性を検討する必要がある。
ナノ構造変換を伴う金属ナノ粒子のマイクロ抽出システムの創出

非イオン性の界面活性剤による曇点抽出と球形の銀ナノ粒子を使用して,高濃度のナノロッドを形成する事に成功した。このナノロッドは,硫酸カルシウム結晶であることがわかり,次世代の医療用材料への応用が期待できる。銀ナノ粒子を添加することでマイクロメートルからナノメールまで広範囲かつ自在にサイズを制御することに成功した。本研究の目的は,ナノ粒子のナノ構造変換型の抽出システムの創出を目的として,温度変化だけで,ナノ粒子の形状変換と抽出濃縮を同時に実現できるシステムの構築を行った。本年度は,ナノ構造変換を伴うミクロ抽出システムの最適化,および,潜在力の探索を行った。これまで銀ナノ粒子を曇点抽出すると分光学的に抽出を示めす反応がなかったため,これまで抽出されないと考えられてきた。今回,抽出実験において,その濃縮相を透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影したところ,球形の銀ナノ粒子がロット状に形状転換を引き起こしていることが明らかになった。ナノ構造変換の要因となりうる界面活性剤の濃度,原料となるナノ粒子のサイズ,pHなどの条件を検討した。その結果,界面活性剤の濃度の影響が,他の因子よりも大きく形状効果に影響を与えていることが分かった。また,抽出後のナノ粒子の形状分布,サイズ分布を動的光散乱測定装置(DLS)および,TEMを用いて検討した。その結果,粒子の大きさに関わらず,ロット状の粒子が形成していることが明らかになった。一時期,実験に再現性がなくなり,諸条件を一から実験をやりなおした。理由が不明であるが,界面活性剤を新品にすることと温度変化を緩やかに行うことで,実験に再現性が出てくることがわかった。当初の計画よりは遅れているものの,実直に進めることができると予想している。本研究の目的は,ナノ粒子のナノ構造変換型の抽出システムの創出を目的として,温度変化だけで,ナノ粒子の形状変換と抽出濃縮を同時に実現できるシステムの構築を行っている。昨年度は,ナノ構造変換を伴うミクロ抽出システムの最適化,および,潜在力の探索,ならびにその評価を行うため,動的光散乱測定装置(DLS)および,透過型電子顕微鏡装置(TEM)を用いながら検討し,球形の銀ナノ粒子がロット状に形状転換を引き起こしていることが明らかにした。本年度は,最適条件を確定するとともに,昨年度,実験が不安定になる要因(再現性を担保する因子)が本研究の重要なキーになると考え,その点に注視して「球状からロッド状への転換機構」を解明するため,様々な実験を実施した。その結果,界面活性剤は,非イオン性で親水基がポリオキシエチレン鎖,かつ,疎水基にt-オクチルフェニルエーテル基を有する界面活性剤が最適であることが分かった。さらに,球状からロッド状への転換には,カルシウムイオンと硫酸イオンが大きく関係していることが分かった。銀ナノ粒子を添加したときのみに見られるロット状へのナノ構造変換において,銀ナノ粒子はエッチングされて極微少量に存在することがわかった。一方で,ナノロットの主成分は,TEMのエネルギー分散型エックス線分析(EDX)の結果から,硫酸カルシウムであることがわかった。その一方で,無添加のカルシウムと硫酸イオン,すなわち,意図的に添加していないそれらの元素が,溶解度積以下の条件でナノロッドを形成するのか,さらには,なぜ銀ナノ粒子を必要成分とするのかを検討している。昨年度,実験の再現性が保てなくなり,諸条件の検討を一からやり直した。その結果,諸条件の最適条件が確定され,同時に,ナノ構造転換の要因のひとつに,実際には添加していないカルシウムイオンや硫酸イオンが影響していることが分かった。このことは,昨年度,不安定であった実験の再現性を安定的にし,遅れていた研究を大きく進展させた。これらの理由からおおむね順調に進展していると考えられる。本研究の目的は,ナノ粒子のナノ構造変換型の抽出システムを創出することである。高濃度金属ナノロッドを凝集させることなく,製造・濃縮・抽出プロセスを一括で行うシステム開発を行った。初年度は,ナノ構造変換を伴うミクロ抽出システムの最適化を行った。抽出実験による透過型電子顕微鏡(TEM)の撮影の結果,球形の粒子がロット状に形状転換を引き起こしていることが明らかになった。ナノ構造変換の要因となりうる界面活性剤の濃度,原料となるナノ粒子のサイズ,pH等の条件を検討した。その結果,界面活性剤の濃度の影響が他の因子よりも大きく形状効果に影響を与えていることが分かった。また,抽出後のナノ粒子の形状分布,サイズ分布を検討した結果,粒子の大きさに関わらず,ロット状の粒子が形成していることが分かった。2年目は,再現性を担保する因子が重要になると考えて、球状からロッド状への転換機構を解明するための実験を実施した。その結果,界面活性剤は,非イオン性のポリオキシエチレン鎖とt-オクチルフェニルエーテル基を有する界面活性剤が最適であることが分かった。球状からロッド状への転換には,Caイオンと硫酸イオンが大きく関係した。銀ナノ粒子(AgNP)を添加したときのみに見られるロット状へのナノ構造変換において,AgNPはエッチングされて極微少量に存在した。一方で,ナノロットの主成分はエネルギー分散型エックス線分析(EDX)の結果から,硫酸カルシウムであることがわかった。最終年度は、ナノメートルサイズの物質の形態制御に着目した。AgNPを加えた場合,微小で一定形状,一定粒状のナノロッドを形成することができ,そのサイズは,長辺:89 ±15 nm,短辺:25 ±4 nmで高精度に制御することができた。

誰もが簡便にできるワンステップ抽出操作により,100 nmの硫酸カルシウムナノロッドの粒子径を揃えて合成できた。非イオン性の界面活性剤による曇点抽出と球形の銀ナノ粒子を使用して,高濃度のナノロッドを形成する事に成功した。このナノロッドは,硫酸カルシウム結晶であることがわかり,次世代の医療用材料への応用が期待できる。銀ナノ粒子を添加することでマイクロメートルからナノメールまで広範囲かつ自在にサイズを制御することに成功した。当初の計画通り,遅れていた項目等;抽出率,合成収率,抽出限界量,温度依存性を検討していきたい。当初の計画通り,合成収率,抽出限界量を検討するとともに,新に分かったカルシウムイオンと硫酸イオンの役割について検討する。濃縮分離科学本年度,一時期,研究成果の再現ができず,予定していた研究計画が遅れた。そのため,支出されるべき使用額に残額が生じた。来年度,購入予定の試薬が輸入品で時間がかかること,また,若干の予算をオーバーしているため,その他,実験計画と照らし合わせて計画的に実施するため,繰り越し来年度に購入することとした。再現実験もできるようになり,当初予定していた実験計画を進めている。予定よりも遅れているが,計画していた実施項目は予定通りであり,使用計画に基いて実施する予定である。銀ならびに金の化合物を購入予定。
呼吸様式の変化が海馬BDNF/TrkBシグナル制御に与える影響

近年、副鼻腔炎やアレルギー性鼻炎といった鼻呼吸障害を有する児童は読解力や記憶力、学力が劣ることが報告されている。当研究では成長期鼻呼吸障害モデルマウスを用いて、記憶学習機能の中枢である海馬の変化や記憶学習機能を評価した。成長期鼻呼吸障害は血中酸素飽和度の低下やストレスの増加といった全身的な影響に加え、海馬において神経細胞の成長発達を司るBDNF/TrkB signalingの不調和や神経細胞数の低下といった器質的変化を誘発することが実証された。呼吸機能の変調は肺機能、高次脳機能、顎顔面領域の形態形成へ影響を与えることが示唆されており、記憶・学習機能を司る海馬にも変性をもたらすことが考えられる。そこで本研究は、鼻呼吸障害に伴う口腔領域の機能障害が行動学的に、そして海馬BDNF/TrkB signalingに生化学的・組織学的に障害を及ぼすメカニズムについて解明することを目的としている。本研究の先行研究として他施設の実験機器を借用して行った咬合刺激低下が記憶・学習機能に与える影響を行動学的、組織・生化学的に検討した研究の結果について学会にて報告を行った。本研究では、離乳期以降の液状飼料飼育による咀嚼刺激低下により、行動実験において、実験群は対照群と比較し、記憶・学習機能の有意な低下が認められ、実験群の海馬において、BDNFの発現の増加、TrkBおよびphospho-p44/42 ERKの発現の有意な減少が認められた。さらに、実験群の海馬CA1・CA3領域における神経細胞数の有意な減少が認められた。以上より、成長期における液状飼料飼育に伴う咀嚼刺激低下は、海馬におけるBDNFならびにTrkBの発現変化に起因するシナプス可塑性の減弱、p44/42ERKのリン酸化の低下および海馬神経細胞数減少を介し、記憶・学習機能を低下することが示唆された。以上の先行研究を参考に、初年度は、行動学的・生化学的・組織学的評価のいずれにおいても実験系の確立・セッティングを行った。並行して、鼻閉モデルラットを用いて、鼻閉に伴う舌の機能評価を行った。その結果、成長期の鼻閉による呼吸状態の変化は、成長期後の舌の突出力を有意に増加させるということが明らかとなった。本実験により実験モデルとして鼻閉モデルを確立した。初年度に実験セッティングを終え、実験を開始する予定であったが、すべての実験セッティングを初年度から開始しているため時間を要し、実験開始まで至らなかった。呼吸機能障害は、鼻咽腔疾患による鼻気道内の機能的・構造的問題によって呼吸、発音、嚥下などの生体にとって重要な機能に障害を誘発する。鼻閉(鼻呼吸障害)は頻度の高い上部気道疾患であり、ウイルス性・細菌性などの二次性の上部気道疾患や、顎顔面発育および高次脳機能への影響を誘発することが知られている。鼻呼吸障害を患う発育期の児童は読解力、数学力、working memoryが劣り、また、不十分な睡眠と呼吸機能障害を示す児童には学力の低下が認められるといった、呼吸機能障害と記憶・学習を司る海馬、高次脳機能との関連性についての報告が見受けられる。記憶学習機能障害は中枢神経系として海馬がその役割を担っている。海馬の成長・発達により記憶・学習能力は向上するが、それには、Neurotrophin familyの一種であるBrain-derived neurotrophic factor (BDNF:脳由来神経栄養因子)が重要な役割を果たしている5。BDNFは成長期および成人の末梢・中枢神経系においてニューロンの結合性を制御し、ニューロンの分化・生存を促進すことにより高次脳機能を獲得する。BDNFはTyrosine kinase B (TrkB) receptorと親和性が高く、BDNFとTrkBの結合により中枢神経系の神経細胞の成長・シナプスの機能が発達し、記憶・学習能力は向上する。口腔領域の機能障害が記憶・学習機能を司る海馬の機能変性に与えるメカニズムに関して、行動学的・生化学的・組織学的に総合的に評価することを目的とした。28年度は鼻呼吸障害マウスを用いて、行動実験、Western blotによる生化学的評価、神経細胞染色による組織学的評価を行った。行動学的、生化学的、組織学的実験を開始したが、鼻呼吸障害がもたらされていることを明らかとするSpO2の測定方法に不備があった。毛の色により酸素飽和度にばらつきが大きく、鼻呼吸障害のモデルの作成の成否が判断できなかったため。BDNFはTyrosine kinase B (TrkB) receptorと親和性が高く、BDNFとTrkBの結合により中枢神経系の神経細胞の成長

・シナプスの機能が発達し、記憶・学習能力は向上する。また、海馬はストレスに対して脆弱であり、ストレス付与により血中のコルチコステロンが上昇することが報告されている。口腔領域の機能障害が記憶・学習機能を司る海馬の機能変性に与えるメカニズムに関して、行動学的・生化学的・組織学的に総合的に評価することを目的とした。29年度は鼻呼吸障害モデルマウスは、SpO2の低下、コルチコステロンの増加、BDNF/TrkB signalingの低下、神経細胞数の低下、記憶学習機能の低下を呈することが明らかとなった。近年、副鼻腔炎やアレルギー性鼻炎といった鼻呼吸障害を有する児童は読解力や記憶力、学力が劣ることが報告されている。当研究では成長期鼻呼吸障害モデルマウスを用いて、記憶学習機能の中枢である海馬の変化や記憶学習機能を評価した。成長期鼻呼吸障害は血中酸素飽和度の低下やストレスの増加といった全身的な影響に加え、海馬において神経細胞の成長発達を司るBDNF/TrkB signalingの不調和や神経細胞数の低下といった器質的変化を誘発することが実証された。行動学的・生化学的・組織学的評価のいずれにおいても実験系の確立・セッティングが終了したため、初年度に予定していた実験を開始する。白毛のマウスは酸素飽和度測定に適していたため、そのモデルを用いて、モデルを作成している。そのモデルを用いて、27年度に確立している、実験系により、総合的に評価を行う。生理学実験のセッティングに時間を要したため、消耗品等の購入を予定していた分が次年度使用額となった。鼻閉による認知機能への影響を調べるため、行動実験を一つ追加する。さらに鼻閉によるストレスの影響の有無を調べるため、血液中のストレスマーカーであるコルチゾールの量を測定することとした。平成26-28年に継続して購入を予定していた「消耗品」を、研究計画に沿って、平成27,28年に購入し実験を遂行する。「旅費」に関しても、平成27,28年度に国内・国際学会での成果発表を集中させ、その機会を利した討議を行う。BALB/C雄性8日齢に鼻閉を行い、15週齡にて行動実験として受動回避試験、T字迷路を行う。その後、SpO2の測定と採血を行い、灌流後海馬を取り出す。採血した血液より血清を分離しコルチゾールの量を測定する。右脳はwesternblottingによりBDNFとTrkBとp44/42erkの蛋白量を比較、左脳はHE染色により海馬CA1、CA3領域の錐体細胞数を数える。
ＡＳＤ児の各感覚の特性と生活の困難さに関する研究

本研究の目的は、自閉症スペクトラム症の感覚特性から行動と生活との関連を明らかにすることである。平成30年度は、フィールドノートおよび画像データから得られたデータを逐語録におこし、質的データに変換した。また、感覚プロファイルのデータを集計し、象限、各感覚の特性データを導いた。参加観察および画像データから得られた質的データと感覚プロファイルのデータを参照し、対象児毎に特性を導いた。それらのデータについて、対象児の養育者および研究協力施設の保育担当者に対象児の感覚特性と行動についての情報提供を行った。実際の保育における感覚特性に由来する行動は、測定した感覚プロファイルとのズレが生じたり、プロファイルから予測できない行動も観察されていた。また、対象児の感覚特性の一部である視覚特性をより明らかにするために、分析に耐えうる動画場面の抽出方法、動画撮影方法を検討したが、参加観察時に得た動画データから測定場面を選定するには相当な時間を要し、場面の視線計測には対象児の記憶にも依拠することから客観的なデータを得るための方法を新たに検討している。視線計測によって得る予定であったデータ収集方法について見直す必要が生じた。また、職場異動に伴う環境調整や業務増大によって、研究時間の確保が困難であったことと、新規調査フィールドの開拓が必要であり、更なるデータ収集に向けて予想以上に時間を要している。感覚の中でも、視覚、聴覚、触覚から客観的なデータを収集できる方法を検討する。新規調査フィールドとして親の会等へアクセスし、研究趣旨説明と同意を経て、新たに研究協力対象児を得ていく予定である。また、既に得た対象児のデータ分析を進め、論文投稿する予定である。ASDの半数以上に何らかの感覚の特性があり,生活の困難さが伴っている可能性が高いことやASD児の母親は,乳幼児期早期から感覚の特性に由来する「育てにくさ」を感じている可能性が高いことから,これまでASD児の感覚の特性に関する研究に取り組んできた.本研究の目的は,これまでの研究成果を発展させ,自閉スペクトラム障害(Autism pectrum Disorder:以下ASD)児の各感覚(前庭覚,固有受容覚,聴覚,視覚,触覚,味覚,臭覚)の特性(過敏さと鈍麻)を明らかにし,その要因の除去あるいは緩和することによってASD児の生活の困難さの改善を図ることである.初年度となる平成28年度は,本研究の基盤となっているこれまでの研究成果について論文投稿(自閉症スペクトラム研究,印刷中)を行い,海外検索サーバーからASDの感覚と関連する文献収集を行い,検討を行っている.さらに次年度に予定している参加観察によるデータ収集・分析上必要となる感覚に関するアセスメント指標を得るため,ASDの感覚に関する実践およびアセスメントが網羅されている海外書籍の翻訳を行った.本研究は,これまで取り組んできたASDの感覚特性と行動との関連に関する研究を発展させたものであるため,研究成果の学会誌への投稿を継続させている.また本研究のアセスメントの指標となる海外文献の翻訳作業を進めることができ,参加観察によるデータ収集分析の準備を行うことができた.本研究の目的は,自閉スペクトラム症の感覚特性から派生する行動と生活との関連を明らかにすることであり,研究期間は5年の予定である.平成29年度は,2年目にあたり,大学倫理委員会にて倫理審査の承認を受けた.対象児は,親の会を通じて募った.その結果,重度の自閉症を含む5名の研究協力児が得られた.保護者への研究説明を行い,研究への同意および対象児の研究代諾を得た.また対象児の在籍する施設へも研究趣旨の説明を行い,研究協力を得ることができた.データ収集は,以下の3点から行った.1保護者および保育担当者から感覚特性に関するアンケート調査を行った.2研究者が保育場面を参加観察し,対象児の感覚特性と関連する行動のデータを質的に収集した.3研究者が参加観察すると同時に.施設の損壊や園児の活動を妨げない事を条件に小型ビデオカメラを設置し,対象児の行動を動画データとして収集した.データ分析は,1のアンケート調査から量的データ,2の参加観察からフィールドノートへの記述データに3の動画データを参照し,質的データの記述・分析を行っている.対象児の感覚プロファイルでは,保育者の報告は保護者の報告よりも同程度かそれ以下に低く,環境調整等によって感覚特性による影響が抑えられている可能性が考えられた.事例個々の感覚特性は,個別性が極めて高い結果だった.特に重度の対象児では,感覚特性が多く見られ,その事が生活や行動に大きく影響していることが明らかとなった.場面の観察からは,視覚特性および聴覚特性が行動に影響していた.データ分析において,動画データを補完することによって質的記述データの精度を高めるため,動画データから質的データに変換する作業に予想以上に時間が費やされている.また,動画データから特徴的な場面を切り取った動画データを使用し,視線計測データを得る計画であったが,ビデオカメラの設営場所の制限から使用可能な動画の抽出が困難であった.さらに重度の対象児が多く,作業手順に関する理解を得ることが困難であることから視線計測データに関する収集方法を再検討せざるを得ず,時間を要している.本研究の目的は、自閉症スペクトラム症の感覚特性から行動と生活との関連を明らかにすることである。

それらのデータについて、対象児の養育者および研究協力施設の保育担当者に対象児の感覚特性と行動についての情報提供を行った。実際の保育における感覚特性に由来する行動は、測定した感覚プロファイルとのズレが生じたり、プロファイルから予測できない行動も観察されていた。また、対象児の感覚特性の一部である視覚特性をより明らかにするために、分析に耐えうる動画場面の抽出方法、動画撮影方法を検討したが、参加観察時に得た動画データから測定場面を選定するには相当な時間を要し、場面の視線計測には対象児の記憶にも依拠することから客観的なデータを得るための方法を新たに検討している。視線計測によって得る予定であったデータ収集方法について見直す必要が生じた。また、職場異動に伴う環境調整や業務増大によって、研究時間の確保が困難であったことと、新規調査フィールドの開拓が必要であり、更なるデータ収集に向けて予想以上に時間を要している。2年目となる平成29年度は,以下の予定での実施を想定している.1.所属する大学での倫理審査を受ける.2.研究協力児および協力施設を得る:発達障害児親の会等を通じて,ASD児の保護者へアクセスし,対象児を得る.また本研究は,ASD児の保育園などの集団生活と関連する感覚特性と行動を明らかにする事から対象児の在籍する施設の協力が不可欠である.これまでの研究成果からご協力いただける施設の選定に時間を要する可能性が高いため,状況によっては,対象児を選定する地域を広範囲とする事も検討する.3.保護者および保育者に対象児の感覚に関するアンケートの実施:対象児およに協力施設を得ることが確定後,対象児の感覚特性の概観把握のため実施する4.協力施設でのデータ収集・分析:対象児の在籍するクラスでの参加観察からデータ収集を行う.対象児1例当たり,最低1カ月を要すると想定している.分析は,対象児1例ごとに参加観察から得られたデータを逐語録として記述し,感覚の観点から質的に分析を行う.得た事例データの分析を進め,発表および投稿する予定である.同時に対象数が少ないため,調査対象地域を拡大し,対象児を得ていく.また,視覚特性を明らかにする目的で行う視線計測は,手順について理解できる対象に限定し,素材となる動画や画像の選定を再検討する.感覚の中でも、視覚、聴覚、触覚から客観的なデータを収集できる方法を検討する。新規調査フィールドとして親の会等へアクセスし、研究趣旨説明と同意を経て、新たに研究協力対象児を得ていく予定である。また、既に得た対象児のデータ分析を進め、論文投稿する予定である。平成29年度以降のデータ収集に向け,視線計測器を用いてデータの精度を高めることを重視し,研究費使用計画の見直しを図った.その結果,当初予定していた海外視察を取り止め,視線計測器,室内固定用小型アクションカメラの購入として計画を練り直したため変更が生じた.計測機器購入のため,前倒し請求を行った.次年度は,残金で執行する予定である.データ収集方法の見直しが生じたことに加え、研究者の異動に伴い研究環境調整の必要が生じ、研究時間の確保が難しかったため、使用額に変更が生じている。
ヒルシュスプルング病及び類縁疾患の原因遺伝子に関する臨床分子遺伝学的研究

本研究プロジェクトでは、(1)遺伝性ならびに散発性のヒルシュスプルング病におけるRET proto-oncogeneの遺伝子変異を検索することによってヒルシュスプルング病及び類緑疾患の発性に関与する遺伝学的背景を明らかにし、(2)ヒルシュスプルング病縁疾患、特にhypoganglionosis等における遺伝子変異を検索し、ヒルシュスプルング病ならびに類縁疾患の分子遺伝学上の共通点と相違点を明らかにすることを目的として行った。ヒルシュスプルング病ならびに類縁疾患患者100名に関する家族歴を、H病のほか皮膚白斑や虹彩色素異常、内耳性難聴の有無等に着目して検討した。その結果、ヒルシュスプルング病のみならずMEN第2A型やWaardenburg症候群など複数の多彩な病態の発生の合併が明らかになった。これらの臨床的特徴をもとに臨床分子遺伝学的研究に移った。患児末梢血液よりDNAを抽出しRET proto-ooncogene,GDNF,Endothelin gene等の遺伝子変異についてPCR(polymerase chain reaction)ならびにdirect sequence法を主体に遺伝子解析を進めた。その結果、ヒルシュスプルング病およびMEN第2A型、第2B型の各家系においてRET proto-oncogneのgermline mutaitionを見い出した(exon 5,7,10,111,13,15,16,1,17)。これらの変化は病態の発生と密接に関わりを持つものと考えられ、今後臨床への応用が可能と考えられた。本年度の研究では,ヒルシュスプリング病の家系解析ならびにゲノムDNAの抽出と調整に重点をおいて研究を施行した.(1)家系解析/遺伝形式の検討:現在診療中のヒルシュスプリング病(以下H病)ならびに類縁疾患患児(術後患児を含む)145名に関する家族歴を、H病のほか皮膚白斑や虹彩色素異常、内耳性難聴の有無等に着目して検討した。現在までに遺伝性のH病5家系で特に詳細に家族歴を調査した。また、散発例55例においても入念な調査を行った。PCR法による遺伝子の増幅ならびにSSCP法による遺伝子変異のスクリーニングを行い,一部の症例で異常バンドを証明した.本研究プロジェクトでは、(1)遺伝性ならびに散発性のヒルシュスプルング病におけるRET proto-oncogeneの遺伝子変異を検索することによってヒルシュスプルング病及び類縁疾患の発生に関与する遺伝学的背景を明らかにし、(2)ヒルシュスプルング病類縁疾患、特にhypoganglionosis等における遺伝子変異を検索し、ヒルシュスプルング病ならびに類縁疾患の分子遺伝学上の共通点と相違点を明らかにすることを目的として行った。ヒルシュスプルング病ならびに類縁疾患患児100名に関する家族歴を、H病のほか皮膚白斑や虹彩色素異常、内耳性難聴の有無等に着目して検討した。その結果、ヒルシュスプルング病およびMEN第2A型、第2B型の各家系において、RET proto-oncogneのgermline mutaitionを見い出した(exon5,7,10,111,13,15,16,1,17)。
在宅重症児の母親に与えるレスパイトケアの効果短期入所通所サービスに焦点をあてて

レスパイトサービスの効果を明らかにするため、在宅で障害のある子どもを養育する主介護者361名に質問紙調査を行った。その結果、レスパイトサービスはその多くの利用者に休息・リフレッシュをもたらすなど良い影響を与えていた。しかしサービス利用の有無群における主介護者の介護負担感尺度得点に有意な差はなく、介護負担感の軽減までには至っておらず、それらのよい影響は一時的なものであると推測される。一方、施設型サービス利用や利用したいときに利用できたなど利用の仕方により介護負担感軽減に繋がっていた。サービス絶対数の不足などの問題も明らかになり、それらの問題が利用の妨げとなり介護者のニーズにあった利用が進んでおらず、そのため介護負担感軽減など介護者へ十分な効果を与えるまでの機能を果たしていないことが示唆された。サービス供給量の増加が早急に望まれると同時に、少ない資源の中で介護者のニーズに合わせた効果的な利用ができるよう調整を図っていく必要があると考える。H22年6月A大学医の倫理委員会からの承認が得られたのちアンケートを作成。調査内容は、研究目的であるレスパイトサービス利用の意義・必要性とレスパイトサービス利用の背景要因を明らかにするため、基本属性、レスパイトサービスの利用の有無、その利用状況、介護負担感、育児による精神的ストレス(介護負担感、精神的ストレスは既存の尺度を使用)とした。8月H23年1月にかけて、A市特別支援学校1校、肢体不自由児父母の会1団体及び訪問介護ステーション・居宅介護事業所1か所を通じ、肢体不自由児または重症心身障害児を在宅で養育している主介護者を対象にアンケートを配布した。配布数は361通、回収数は173通(回収率47%)であった。アンケート回収後、データを入力しデータベース化、その後分析を開始した(子どもの年齢は19歳以下とし、有効回答139を対象に分析)。3月までにアンケート内容全ての記述統計を終了した。現時点での分析の結果、子どもの年齢は平均10.6歳(SD4.27)、医療的ケアは65名(46.8%)が有、また136名(97.8%)が身体障害者手帳を有しており、うち128名(92%)が1、2級であった。さらに詳しく介護の必要性についても聞いたが、ほとんどの子どもがいつも介助が必要な状態であった。また、139名中120名が在宅支援サービスを利用しており、そのうち71名がレスパイトの目的でサービスを利用していた。レスパイトとして利用がみられるサービスの種類は短期入所やディサービス、訪問介護など様々であったが、サービスを利用している人の85%以上がその利用により時間の確保、休息、リフレッシュができたと回答しており、なんらかの効果はみられていることが示唆された。今後は、レスパイトサービス利用の有無、またその利用状況と介護負担感およびストレスとの関連について分析を進めていく予定である。在宅で障害のある子どもを養育する主介護者を対象に、レスパイトサービスの利用の現状等についてアンケート調査を実施した。361名に配布し、回収は173名(回収率47%)、そのうち139名を対象に分析した。<結果>対象の属性は、子どもの年齢は平均10.6歳(SD4.27)、医療的ケアは約半数が有していた。主介護者は133名(95.7%)が母親であった。在宅支援サービスの利用者120名(86.3%)のうちレスパイトの目的でサービスの利用があるのは71名(59.2%)であった。レスパイトサービス利用の効果については、レスパイトサービス利用の有無群における介護負担感尺度に有意な差はみられなかったが、サービス利用者の85%以上が時間確保に繋がった、休息できた、リフレッシュできたと答えた。また日中一時支援を利用している、調整者がいる、利用したい時に利用できたなど利用の仕方によって介護負担感尺度得点が有意に低い結果であった。一方、利用時に困ったことの自由記述から、サービス絶対数の不足や希望日時にあった柔軟な対応をしてくれない、子どもの状態によって利用に制限があるなどが明らかとなった。以上の結果から、本研究において以下のことが考察された。レスパイトサービスは、その利用により介護者の時間確保に繋がり、休息できるなど良い影響を与えることが明らかとなった。

しかし介護者の介護負担感を軽減するまでには至っておらず、つまりこれらの良い影響はサービス利用時の一時的なものにとどまり、長期的な視点から捉えた時に介護負担感を軽減するまでの十分な機能を果たしていないと推測できる。このことはサービスの絶対数の不足など体制の不十分さにより家族のニーズに合った利用ができていない現状が背景にあると考えられ、十分な支援体制の整備が早急に望まれると同時に、限られた資源の中で効果的にサービスが利用できるよう、看護職は家族のニーズに合わせたサービス利用の調整を図っていく必要があると考える。
非接触での分布触覚提示が生体に及ぼす効果の系統的解明と応用展開

平成30年度は以下の3項目において研究を行った。1.空中超音波基礎デバイスとアルゴリズムの開発---新構造デバイス開発においては、静電駆動型での発音構造の最適化を行った。数値的検討と実験試作を行い、現行超音波素子と同程度の音圧生成を確認するとともに、フェーズドアレイによる動作確認を行った。また基礎アルゴリズムにおいては、反射物体の存在を前提とし、物体表面に所定の圧力分布を実現する素子駆動信号の計算方法を確立した。反射の扱いを明確化した上で問題を定式化し、最適化手法によって実用的な解を求める。さらに表面での圧力分布だけでなく、物体の微小変位に対する復元力までも設計する方法を示し、境界ホログラムとして確立した。2.分布触覚が人間に与える作用の系統的理解---皮膚表面の一点に刺激を与える際、その固定点での圧力を変化させる方法に対し、その刺激スポットの中心位置を皮膚に沿って振動させる方法(Lateral Modulation)の方が、刺激をより強く感じることを実験的に発見した。この発見に加え、人間の手の自然な誘導を可能にするHaptic Pursuitを発見した。人間の手掌部に超音波放射圧による触覚刺激を提示し、それを手掌部の面に沿って移動させると、強く意識を集中することなくそれを手で追従することができる。3.3次元ユーザインタフェース---人間は、ほぼ無意識に3次元物体を持ち上げたり動かしたりすることができる。高品位3次元映像に同期しながら指先の超音波放射圧分布を制御することによって、この把持感覚を再現できるか検証する実験を行った。この他、動作誘導の手法として、定常的な超音波ベッセルビームを用い、目的地点まで手を誘導するシステムを提案・実証するとともに、空中浮遊型インタフェースとして、ヘリウムガスを封入した軽量物体を、超音波で3次元制御する手法を確立した。大規模フェーズドアレイの実現性が、本研究課題の第一の不確定要因であったが、無事開発を完了し、同期動作による干渉の実現までを確認することができた。またセンサを搭載することによる自動キャリブレーションも実現し、フェーズドアレイのユニットをフレキシブルに組み合わせて動作させることにも成功した。また、ハードウエアと同時に、音場再現の基本アルゴリズムも確立することができた。特に今年度は、上記ハードウエアを用い、高品位裸眼立体映像とのリアルタイムインタラクションに触覚を付与し、空中物体映像の把持・操作感を再現するシステムを世界に先駆けて実現することができた。また、薄型、高効率の超音波デバイスの検討を行い、研究開始時のイメージ通りのデバイス、すなわち量産性も期待でき、デバイス表面での音響エネルギ密度においても優れた発音構造を見出すことができた。順調なハードウエア開発の進展と、3Dインタフェースのシステム実現に加え、Haptic PursuitやLateral Modulation、音響流の制御方法と、それを活用した冷覚提示なども実証されているが、これらは研究開始時には全く想定されていなかったものである。これらの発見によって実用的な動作誘導や有毛部への空中触覚刺激が可能となった。また機械学習による触感推定など新しい切り口も見え始めており、今後の発展が期待できる。以上より、当初の目標を越える進展があったものと自己評価している。残りの期間においては、当初の計画通り、基礎デバイスの開発を継続しつつ、開発されたデバイスを用いた触覚の解明と、それらの知見を組み込んだシステム開発、応用研究を進める。触覚の解明としては、人間が無意識に行っている能動的な把持を再現する研究を継続する。また、これと同時に視聴覚での方法論にならって系統的・数理的に受動触覚の知覚特性を解明する研究を進める。例えば聴覚であれば、各周波数成分の位相変動に対する感度や、各成分に必要とされる量子化精度、視覚情報であれば、空間変動成分ごとの知覚特性や、視覚情報を表現する最適基底の選択などの知見が蓄積されており、それらが視聴覚情報の圧縮と高効率伝送・蓄積を可能にしている。触覚においてはこのような系統的取り組みはほとんど行われてこなかったが、残りの研究期間でこのような基本的な特性を明らかにする。例えば皮膚上の一定距離離れた地点に振動刺激を与え、その強度を時間的に変化することで、連続移動が感じられることが知られているが(ファントムセンセーション、仮現運動)、仮現運動に際して触感がどのように変化するか、あるいはウエアラブルのデバイスで正味必要とされる触覚提示の空間解像度はどのように見積もれるか、など、触覚活用のために必須となる基本特性を明らかにする。さらに今後は快・不快や触覚を伴うコミュニケーションの効果などにも切り込んでいく予定であり、「触覚を解明するとともに、3次元インタフェースとコミュニケーションの新しい姿を提案する」という当初の目的に沿って研究を進めていきたい。さらには触覚による警告のシステムや、医療・健康応用にも活用の可能性を探っていきたい。1.空中超音波基礎デバイスの開発においては、当初の計画通りの空中超音波フェーズドアレイユニット、すなわち、複数ユニット間を1usで同期動作でき、かつ100Mbpsで情報伝送可能な通信機能を有するとともに、高機能プロセッサを搭載したユニットの開発に成功した。複数ユニットの連携動作と、1msでの圧力分布更新を確認するとともに、ボード上の発熱の確認等も終了し、29年度予定されている大規模開発の準備が整った。2.軽量薄型の実用デバイス設計においては、当初の予定通り、フレキシブル基板と実装技術をベースとした静電気駆動の超音波フェーズドアレイの設計と実験的検証を行い、良好な結果を得た。

単一素子の試作において、実用可能な発生音圧と、電気-音響変換効率が達成されており、フェーズドアレイ化のための回路設計も目途が立った。3.3次元ユーザインタフェースにおいては、小規模超音波フェーズドアレイを用いた3次元UIとして、当初の予定どおりVR型、操作誘導型、物体浮遊型、の3種類の取り組みを行った。VR型UIとしては、3次元映像ディスプレイと超音波フェーズドアレイを組み合わせた装置を試作し、空中触覚刺激によって3次元物体をどの程度円滑にハンドリング(移動、回転、変形)できるかを評価する実験を継続している。操作誘導型UIについては、限られたワークスペースの中で、無意識に(強く意識することなく)手が誘導される空中触覚刺激が可能であることを確認し、現在その結果をまとめる作業を行っている。物体浮遊型UIにおいては、波長より大きい物体を安定に保持する音場分布が生成できることを理論的に示し、軽量物体を空中で一定時間保持することに成功した。空中超音波基礎デバイスの開発においては、当初計画通りの仕様をみたす基本ユニットを開発することができ、一部で実用化も始まっている。軽量薄型の実用デバイスは、順調に開発が進展しているだけでなく、当初の想定を上回る電気-音響変換効率が達成できている。3次元ユーザインタフェースの研究においても、想定されていた研究項目を全て実施することができた。行動誘導において当初の予想を上回る良好な結果を得るとともに、物体浮遊においても、波長より大きな物体の浮遊保持を達成することができた。平成29年度は以下の3項目において研究を行った。1.空中超音波基礎デバイスの開発:昨年度設計した空中超音波フェーズドアレイユニット、すなわち、複数ユニット間を1usで同期動作でき、かつ100Mbpsで情報伝送可能な通信機能を有するとともに、高機能プロセッサを搭載したユニットを用い、上半身の自由な動きに対応できる触覚提示環境の開発に成功した。ユニット間の相対位置を自動計測する手法を開発し、良好な焦点形成が可能であることを確認した。2.軽量薄型の実用デバイス設計:昨年度提案・確認した超音波発生方式、すなわち、フレキシブル基板と実装技術をベースとした静電気駆動の超音波フェーズドアレイについて、駆動回路の設計と試作に成功し、8×8サイトフェーズドアレイの基板設計および回路素子実装を終了した。単一基板の片面に電子回路を集積し、もう一方の面に発音部を形成する。現在までに回路が正常動作していることを確認している。3.3次元ユーザインタフェース:小規模超音波フェーズドアレイを用いた3次元UIとして、当初の予定どおりVR型、操作誘導型、物体浮遊型、の3種類の取り組みを行った。VR型UIとしては、超音波刺激によって現実の触感をリアリティ高く再現する問題に取り組んだ。
細胞内ATP調節による造血幹細胞制御機構の解明

多くの組織幹細胞が静止期に存在する状況において、細胞内ATP濃度の調節は幹細胞の寿命や振る舞いを制御する上で重要な因子として考えられる。本研究課題においてはエネルギーセンサーとして機能するLKB1-AMPKシグナルに着目し、LKB1およびAMPK欠損造血幹細胞について解析を行った。その結果、これらの分子は造血幹細胞の維持に寄与していることを明らかにした。本研究課題では細胞内ATP濃度調節による恒常性維持システムの解明を目指し、Lkb1-AMPK-mTORシグナルによる造血幹細胞の維持・増殖・分化の制御機構について理解することを目的としている。平成23年度は、Lkb1は造血幹細胞の維持に必須であること、正常造血幹細胞におけるAMPKはin vitroでのグルコース濃度の環境変化に応じてその活性化状態が変化すること、正常造血幹細胞は異なるグルコース濃度の環境下においても幹細胞機能を維持していることを明らかにした。最終年度は、in vivo正常造血幹細胞におけるAMPK活性化の解析、ATPプローブを用いた正常造血幹細胞内ATP濃度の解析、AMPK&#61537;1&#61537;2ダブルfloxマウスの解析を行った。まず絶食処理を行った正常マウス骨髄より造血幹細胞および前駆細胞を分取してリン酸化AMPK抗体を用いた免疫染色法によりAMPK活性化の解析を行った。その結果、両細胞共にAMPKの活性化が亢進しており、また前駆細胞の細胞周期がG0期へとシフトしていることを明らかにした。次に正常造血幹細胞にATPプローブを導入し、in vitroでの様々なグルコース濃度下における造血幹細胞内ATP濃度の解析を行った。その結果、各グルコース濃度環境に応じて造血幹細胞内のATP濃度は変化していることを明らかにした。しかしin vivoにおいてはATPプローブの検出感度以下となり、十分に観察することができなかった。AMPK&#61537;1&#61537;2ダブルfloxマウスの解析に関してはAMPK&#61537;1&#61537;2遺伝子の欠損を誘導した結果、貧血および脾腫の観察、造血幹細胞の機能解析ではin vivo、in vitro共に緩やかな機能低下があることが明らかとなった。本年度はAMPKfloxマウスの準備を進めると同時に、Lkb1floxマウスの解析・正常造血幹細胞のATP濃度測定・正常造血幹細胞におけるLkb1-AMPKシグナル活性化の解析を行った。まずLkb1floxマウスを用いて解析を行った。タモキシフェン投与によりLkb1遺伝子欠損後の解析を行った結果、遺伝子欠損1週間後では対照マウスとの差が見られなかったものの2週間後において血液細胞の急激な減少が認められ死亡することが確認された。Lkb1flox造血幹細胞を正常マウスに移植後に遺伝子欠損を誘導しても同様の現象が確認された。さらに骨髄内の解析を行った結果、造血幹細胞画分が減少していることが明らかとなった。次に、正常造血幹細胞における細胞内ATP濃度の測定を行った。定常状態において造血幹細胞の細胞内ATP濃度は、培養細胞株などのそれと比較して非常に低濃度であった。続いて正常造血幹細胞におけるLkb1-AMPKシグナルの活性化について、リン酸化AMPK抗体を用いた造血幹細胞の免疫染色法により解析を行った。本年度は細胞外のグルコース濃度の影響によるAMPK活性化の変化を解析した。低グルコースから高グルコース環境まで濃度を変化させて解析を行った結果、低グルコース環境下においてAMPKの活性化亢進が認められ、高グルコース環境下ではAMPKのリン酸化の程度は低下することが明らかとなった。さらに、それぞれのグルコース環境下で一定期間培養した正常造血幹細胞をマウスに移植し、幹細胞機能の変化について解析を行った。その結果、それぞれ異なるグルコース環境下においても幹細胞機能を維持していることが明らかとなった。当初の計画であったAMPK欠損マウスを用いた解析においてはAMPK欠損マウスの準備に予定よりもやや時間が掛かっているが、Lkb1欠損マウスの解析および正常造血幹細胞での細胞内ATP濃度測定やAMPK活性化については予定通り進んでいるため。AMPK欠損マウスを用いた解析を進めるとともに、当初の実施計画通りに研究を進める。次年度の研究費は、主に実験動物であるマウスやプラスチック製品、試薬などの消耗品の購入に充てる。また、成果発表のための旅費、実験動物飼育費にその他の費用として使用する予定である。