hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高信頼性電子機器のための放射光CT技術を基盤とした統合化ヘルスマネジメントの構築

実際の電子基板接合部における強度信頼性をマネージメントすることを目的として、放射光ラミノグラフィを適用したモニタリングの実用研究を行いました。繰返し通電加熱を受ける接合部における疲労き裂の発生から破断に至るまでの過程を、電子基板を破壊することなくその場モニタリングして、その余寿命を総合的に推定する技術を開発できました。この技術は、電子機器の信頼性の向上と新しい機器の開発に貢献するものです。エレクトロニクス実装基板(以下、基板)において、信頼性に最も大きな影響を与える因子である接合部を対象とし、放射光X線CT技術を適用した疲労き裂等の非破壊モニタリングに基づき、疲労破壊に対する健全性診断、余寿命評価技術、さらに基板の保守技術を統合化した新しい概念のヘルスマネジメント技術を開発している。この技術の実現のため、放射光X線CTを応用した二つの要素技術の実用化を進めた。すなわち、(1)放射光X線ラミノグラフィを適用したき裂観察技術、および(2) DIC(デジタル画像相関法)による3Dひずみ分布の可視化技術である。1.研究内容・成果(1)パワーモジュールの典型的な接合構造であるダイアタッチ接合部(厚さ約40 μmのはんだ層によってセラミックダイを基板に接合した構造)やチップ部品のはんだ接合部を対象とし、放射光X線ラミノグラフィ技術を用いた疲労き裂の不定期モニタリングを行った。その結果、疲労き裂(開口量0.1 μmオーダー)を3次元的に可視化することに成功し、その進展過程を定量化することで、非破壊での余寿命評価が実用可能なものとなった。(2)放射光X線ラミノグラフィによって得られた断層画像にDICを適用して、接合部の3Dひずみ分布の計測を試みた。Ag3Sn相等の特徴量が多い部分ではひずみ計測の目途をつけることができた。2.有用性・意義エレクトロニクス関連業界においては、機器の信頼性向上を目指し、基板の健全性を診断しようというヘルスモニタリングへの期待が高まっている。本研究で開発を目指している技術は、接合部における欠陥(き裂等)や損傷状況(ひずみ等)を3次元的、時系列的に捉えることができる高分解能を有する非破壊検査手法に基づいており、電子機器産業界のニーズにタイムリーに応えることができる。将来、関連企業製品の高度化、信頼性向上に大きく貢献することが期待できる。放射光X線ラミノグラフィ技術の開発を前倒しで実施し、基板を用いたき裂やボイドの表面積の計測結果に基づいて疲労寿命の推定が可能となっており、パワーモジュール等の接合部における実用的な信頼性評価が十分に可能なレベルに至った。一方、DICによるひずみ分布の可視化については、特徴量が多い部分的な領域に留まっている。3Dひずみ分布可視化アルゴリズムの完成度が十分ではなく、予定よりもやや遅れが出ている。研究全体としては、おおむね順調に進展していると言える。この技術の実現のため、本年度は、放射光X線CTを応用した二つの要素技術の実用化に目途をつけた。1.研究内容・成果(1)放射光X線ラミノグラフィ技術を適用して、繰返し通電状態にあるダイアタッチ接合部における疲労き裂をその場観察し、その進展過程を定量化する技術の実用化を試みた。疲労き裂のモニタリングの結果、通電状態であっても基板の温度分布が安定であれば、疲労き裂を3次元的に可視化し、その進展過程を定量化することが可能となった。本技術は、実用レベルに到達したといえる。得られた断層画像に対して、Ag3Sn相等の特徴量が多い部分ではひずみ計測が可能となった。放射光X線ラミノグラフィ技術の開発を前倒しで実施した。実際の試験基板に通電し、自己発熱している状態での疲労き裂やボイドの観察、評価が可能となっており、パワーモジュール等の接合部における実用的な信頼性評価が十分に可能な段階に至った。一方、DICによるひずみ分布の可視化技術については、観察したすべての領域に適用できる段階には至ってはいないが、特徴量が多い領域に対しては十分適用可能であり完成度は高まった。1.研究内容・成果エレクトロニクス実装基板

(以下、基板)において、信頼性に最も大きな影響を与える因子である接合部を対象とし、放射光X線CT技術を適用した疲労き裂等の非破壊モニタリングに基づき、疲労破壊に対する健全性診断、余寿命評価技術、さらに基板の保守技術を統合化した新しい概念のヘルスマネジメント技術の開発を試みた。最終年度においては、これまでの研究によって実用レベルに至った放射光X線ラミノグラフィを用いたモニタリング技術に基づき、種々の繰返し通電負荷によって接合部に発生した疲労き裂に対して、ヘルスマネジメントを実施した。具体的には、パワーモジュールの典型的な接合構造であるダイアタッチ接合部(厚さ約20-30 μmのはんだ層)を、モニタリングの対象とした。放射光X線ラミノグラフィ技術を適用して、通電状態のままで継続的にその場観察することにより、電流(温度範囲)や繰返し通電時間を変化させた種々の繰返し負荷によって発生した疲労き裂(開口量0.1 μmオーダー)の進展状況の違いを明確に可視化することができた。さらに、3次元的なき裂面積を継続的に計測することにより、負荷形態の違いによる疲労き裂進展速度を評価し、接合部の余寿命を推定し、信頼性を評価することが可能となった。本ヘルスマネジメントの適用可能性、有効性を示すことができた。2.有用性・意義エレクトロニクス関連業界においては、機器の信頼性向上を目指し、基板の健全性を診断しようというヘルスモニタリングへの期待が高まっている。本研究で開発を目指している技術は、接合部における欠陥(き裂等)や損傷状況(ひずみ等)を3次元的、時系列的に捉えることができる高分解能を有する非破壊検査手法に基づいており、電子機器産業界のニーズにタイムリーに応えることができる。将来、関連企業製品の高度化、信頼性向上に大きく貢献することが期待できる。実際の電子基板接合部における強度信頼性をマネージメントすることを目的として、放射光ラミノグラフィを適用したモニタリングの実用研究を行いました。繰返し通電加熱を受ける接合部における疲労き裂の発生から破断に至るまでの過程を、電子基板を破壊することなくその場モニタリングして、その余寿命を総合的に推定する技術を開発できました。この技術は、電子機器の信頼性の向上と新しい機器の開発に貢献するものです。(1)放射光CT技術を適用した放射光X線ラミノグラフィによる疲労き裂等の非破壊モニタリングを、自己発熱するデバイスを実装した実際の基板に適用する実験を行い、その完成度を高める。(2) DICによる、ひずみ分布の可視化技術を強力に推進するため、実績のある研究者を分担研究者として加える。これまでの実験で、良好な画像データが得られているので、このデータを用いてひずみ分布の可視化アルゴリズムを完成させる。(3)放射光X線ラミノグラフィを適用して不定期モニタリングで得られるひずみ3D分布データ、および疲労き裂の3D進展データに基づく余寿命推定技術の高精度化を図る。(1)放射光CT技術を適用した放射光X線ラミノグラフィによる疲労き裂等の非破壊モニタリングを、自己発熱するデバイスを実装した実際の基板に適用する実験を引続き行い、多くのモニタリングデータを蓄積して、その完成度を高める。(2) DICについては、これまでの実験で良好な画像データが得られているので、このデータを用いてひずみ分布の可視化を実用化レベルまで高める。
高負荷デ-タベ-スシステムに適した高多重ディスクアレイの構成法に関する基礎研究

小容量のディスクを多数台並置することによってメインフレ-ム用大容量ディスクをはるかに越える性能を達成すべく,本研究では,小型ディスク集合体としてのディスクアレイア-キテクチャの研究を行った。本研究では大容量バルクデ-タの達続した入出力(レイド-3)ではなく小容量デ-タの高トラヒックアクセスをどのように効率よく実現するかについて検討を進めた。すなわちレイド-5ならびにパリティストライピングのシミュレ-タを作成するとともに各種方式の評価を行った。ディスクアレイではオンラインリカバリを実現する為にパリティドライブを用意する。この為デ-タ書き込みはこのパリティブロックのコンフリクトが大きな問題となるり,おおむね台数効果が60%程度に低下するることが判明した。これを解決するため,ノンボラタイルメモリを用いた間接ブロックマッピングを導入することによりレイテンシ-を大きく短縮可能であるという知見が得られた。しかし,一方でアルゴリズムはかなり複雑化することも避けられない。また,デ-タベ-ス応用ではログデ-タの更新等,小容量アクセスデ-タの一括処理が多用されるが,これらに関するスケジュ-リングについては従来殆ど考慮されていなかった。本研究においてディスクアレイの書込み場所ログリストを解析することにより,大きな性能向上を見込めることが判明した。又,ディスクアレイア-キテクチャのハ-ドウェア規模は相当複雑になると予想され,今後より詳細な検討を進めてゆく予定である。
流体運動におけるエネルギーの流れの考察

水などの多くの流体運動は,偏微分方程式である非圧縮Navier-Stokes方程式により記述されることが知られている.このNavier-Stokes方程式により記述される3次元流体乱流におけるエネルギーなどのマクロ量の挙動を明確に記述することは困難であることが知られている.そこで,近年様々な分野で利用されている機械学習に着目し,マクロ変数だけを用いて時間発展を記述するようなモデルを作成することを試みる.水などの多くの流体運動は,偏微分方程式である非圧縮Navier-Stokes方程式により記述されることが知られている.このNavier-Stokes方程式により記述される3次元流体乱流におけるエネルギーなどのマクロ量の挙動を明確に記述することは困難であることが知られている.そこで,近年様々な分野で利用されている機械学習に着目し,マクロ変数だけを用いて時間発展を記述するようなモデルを作成することを試みる.
離島の教育と大学教育を相互に支援する交流システムの構築とその評価に関する研究

本研究では、鹿児島大学教育学部と鹿児島県内離島の学校とをインターネット及びテレビ会議システムで結び、それを用いて、両者の教育をお互いに支援する「相互支援型の交流システム」を構築し、それを運用して評価し、その有用性を明らかにした。研究成果の概要を以下に述べる。1.離島の学校と教育学部との交流に関する研究三島村立三島小中学校(硫黄島)と和泊町立和泊小学校(沖永良部島)を対象校として、以下の交流を行った。(1)離島の学校の教員と教育学部の学生が交流する。(2)離島の学校の授業の様子を教育学部側で観察する。(3)授業実践に関する教員研修及び相談業務を実施する。(4)離島の学校の児童・生徒と大学側の専門家が交流する。各実践において、交流後に教員、学生の双方から意見を聴取し評価した。その結果、本システムの有用性が概ね検証された。2.小学校教師の活動をサポートする環境についての調査・分析本システムは、教師の活動をサポートする手段の一つでもある。そこで、教師が様々なサポート手段を実際に利用している状況と、利用したいという意識の双方を調査した。またそれに関連して教師の心理的ストレスの諸側面を調査し、サポート手段の利用パターンとの関連を探った。3.交流のノウハウの検討交流する際の事前準備から実践までのノウハウを、明らかにすることができた。本研究では、鹿児島大学教育学部と鹿児島県内離島の学校をインターネット及びテレビ会議システムで結び、それを用いて、(1)授業実践に関する教員研修及び相談業務、(2)離島の学校の児童・生徒への大学側からの授業、(3)離島の学校の授業を教育学部側で観察、(4)離島の学校の教員・児童・生徒と教育学部の学生との交流、などを行う「相互支援型の交流システム」を構築し、それを運用して評価し、その有用性を明らかにすることを行っている。平成15年度は、次のことを行った。(1)パソコンとインターネット、及びビデオカメラを用いたテレビ会議システムを導入し、いつでも離島の学校と交流できるように設定した。(2)離島や県本土の教員を対象に調査紙による調査を行い、このような交流システムの必要性や意義を明らかにした。(3)離島の学校の中でも、極小規模校の三島小中学校(三島村硫黄島)と、中規模校の和泊小学校(沖永良部島)を対象とし、上述の研究内容のうち、特に(1)(4)を行った。そのためにまず、研究代表者(園屋)及び研究分担者(関山)の2名が両校を訪問し、教育環境、教員の意識、パソコンやインターネットの設備等を調査した。また、(1)については、教育学部教育実践総合センターと和泊小学校をテレビ会議システムで結び、関山と県総合教育センターの専門家が担当して特別な教育的支援を必要とする児童に関する教員研修を行った。その結果、学習障害児に対する対応方法についての助言などが研修に参加した教員に好評であった。さらに(4)については園屋の授業の中で、学生と三島小中学校教員とがテレビ会議システムで交流し、学生が三島小中学校の教育について学んだ。授業後の調査結果では、学生が離島の教育についてよく理解できたことがわかった。本研究では、鹿児島大学教育学部と鹿児島県内離島の学校とをインターネット及びテレビ会議システムで結び、それを用いて、両者の教育をお互いに支援する「相互支援型の交流システム」を構築し、それを運用して評価し、その有用性を明らかにすることを行っている。平成16年度は、主として次の研究を行った。1.離島の学校と教育学部との交流に関する研究16年度に新たに、離島の学校の授業を教育学部側で観察することを行い、その有用性を調べた。学生は特に複式学級の授業を観察する機会が少ないので、三島小学校の5・6年生複式授業を、教育学部の「教育工学」の授業の中でテレビ会議システムで中継して観察させた。その結果、「複式学級の授業の進め方を知る」という目標は概ね達成されたことがわかった。

そこで、教師が様々なサポート手段を実際に利用している状況と、利用したいという意識の双方を調査した。またそれに関連して教師の心理的ストレスの諸側面を調査し、サポート手段の利用パターンとの関連を探った。調査自体は15年度末に行っているが、分析を16年度に詳細に行った。その調査結果は、「11.研究発表」に記載した文献に発表した。3.離島の情報環境等の調査今後の継続的利用のために、これまで研究対象としていた離島(硫黄島、沖永良部島)以外の学校(種子島の小・中学校三校)を訪問し、情報環境等を調査した。
プライミングリン酸化反応の制御機構とその破綻による病態解明

我々は、DNA傷害による細胞死誘導キナーゼであるDYRK2が、プライミングキナーゼとして働き細胞周期を調節し、乳癌の進展や浸潤に重要な機能を果たしていることを明らかにした。本研究では、引き続きこれまで得られた知見を基盤として、DYRK2によるプライミングリン酸化がさらにどのような細胞応答を制御しているかを明らかにし、その機能不全が乳癌の病因に関与するか検証することを目的として研究を進めた。本年度は、DYRK2が転写因子snailをプライミングリン酸化し、引き続くGSK3によるリン酸化並びにユビキチン化による分解を通して、その標的分子E-cadherinの発現を制御していることを見出した。この現象について、特に乳癌細胞に焦点を絞って機能解析を進めた。具体的には、snailのプライミングリン酸化状態をモニターし、ユビキチン化やE-cadherin発現との相関性を検証した。またE-cadherinの発現は上皮間葉転換(EMT)を制御していることから、DYRK2によるsnailプライミングリン酸化を嚆矢とするE-cadherin発現制御がEMTにどのように影響を与えているかについて、乳癌細胞株を用いてin vitroによるinvasion assayや、in vivoによるxenograftを用いた遠隔転移モデルなどにより明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。c-Junやc-Mycは細胞周期制御に必須な転写因子である。c-Junやc-Mycはプライミングリン酸化を受けると、引き続いてGSK3betaによるリン酸化が誘導され、さらにユビキチンリガーゼFBXW7がリクルートされてc-Junやc-Mycの分解を促すことが知られている。このリン酸化を起点とした分解はG1期からS期への遷移に重要であり、分解異常が発癌や癌の進展と密接に関与していることが報告されている。我々はDYRK2と呼ばれるリン酸化酵素が、c-Junやc-Mycのプライミングリン酸化を担っていることを見出した。興味深いことに、DYRK2をノックダウンするとc-JunやcMycのプライミングリン酸化が顕著に減弱し、それに伴いc-Junやc-Mycの分解異常による蓄積が観察され、G1期の顕著な短縮に伴う細胞増殖が亢進した。さらにDYRK2を恒常的にノックダウンした乳癌細胞をマウスに移植し造腫瘍効果を調べたところ、コントロール細胞と比較して、明らかな造腫瘍能の増強が観察された。次に、ヒト乳癌組織におけるDYRK2の発現を検証したところ、乳管内乳癌と比べて浸潤性乳癌ではDYRK2の顕著な発現低下が認められ、一方でc-Junやc-Mycは発現上昇しているという逆相関現象が観察された。以上より、DYRK2はDNA損傷に応答して細胞死を誘導する一方で、G1/S期の遷移を制御することで細胞周期調節にも寄与しており、発癌抑制に貢献している可能性が示唆された。目標としていたDYRK2の基質を同定し、その機能解析を進め、論文発表できたから。DYRK2の新規基質の同定を推進すると共に、プライミングリン酸化で制御されている新たな基質の同定も進めていきたい。
ネフローゼの病態に置ける脱ユビキチン化酵素USP40の関与

ユビキチン・プロテアソーム系は細胞機能維持において必須である。今回の我々の研究により、近年新規糸球体発現分子として報告されたUbiquitin specific protease 40(USP40)は、ユビキチン・プロテアソーム系において、細胞周期に調節する分子histidine triad nucleotide-binding protein 1(HINT1)を基質蛋白とした脱ユビキチン化酵素として機能することが考えられた。HINT1は従来の報告より、p27kip1を介し細胞周期を制止すること、腎糸球体ではポドサイトのみに発現することが判明している。このことからUSP40が糸球体形成過程で必須な役割を果たす新規分子であること、その機能はHINT1の分解抑制により発揮される可能性があることが判明した。(2)USP40抗体の作成ヒトと齧歯類に共通するアミノ酸配列を認識する特異抗体の作成を試みた。ヒト腎cDNAライブラリーからヒトUSP40のアミノ酸756-901に相当する部分のcDNAをサブクローニングし、大腸菌発現ベクターに挿入した後、大腸菌にて産生させたリコンビナントタンパクを作成した。これを抗原とした精製ラビットポリクローナル抗体を作成した。(2)の抗体の特異性を、(1)のUSP40安定発現株化を用いた免疫蛍光染色とwestern blotで蛋白の発現を確認した。USP40の細胞内局在は細胞質にびまん性に観察され、その分子量は150kDaであった。次にこの抗体を用いて、マウス各臓器に置けるUSP40の局在を検討した。USP40は肺、脳、肝臓、心筋において、毛細血管と小動脈の内皮細胞の細胞質に観察された。特に腎臓においては、糸球体内皮に強く発現し、間質部位の血管における発現は弱く観察された。(4)糸球体発生期におけるUSP40の発現日齢12のマウス胎児腎を用いた検討から、USP40は間質血管およびS期糸球体の侵入血管において既に観察された。(5)USP40の細胞内結合因子の同定Full-lengh USP40とヒト腎ライブラリーを用いたyeast two-hybridスクリーンを行ったが、baitであるUSP40の発現が弱く、陽性データは得られなかった。平成23年度研究計画1)USP40conditional knockout mouseの作製前年度まで結果から、USP40の発現が血管内皮細胞であったことから、vascular endothelial cadherinをプロモーターとするcre-mouseを作製した。しかし、その表現形はwild typeと有意差を認めなかったことから、全身Creをプロモーターとしたknockout mouseの作製を開始した。2)USP40リガンドの機能解析Yeasttwo-hybrid screenによりhistidine triad nucleotide binding protein 1(HINT1)がリガンドの一つとして挙った。HINT1の蛋白発現の解析として、USP40発現細胞株と培養ポドサイトを材料にWestern blot法で、USP40発現細胞とマウス新生児腎を材料に免疫蛍光染色を行った。発生腎における局在様式はUSP40と同様に観察され、USP40存在下でHINT1の発現が細胞質において強くなることが確認された。HINT1はサイクリン依存性キナーゼ阻害分子p27KIP1の分解抑制により細胞周期を制止すること、胎生期からポドサイトに発現することが判明している。USP40はHINT1を気質蛋白とする脱ユビキチンか酵素と推測される。今後USP40-HINT1の蛋白相互作用の機能解析を行う。血管内皮の発現するVE CadherinをプロモーターとしたKOの表現形では生下時の尿蛋白は陰性であったが、腎臓組織光顕像でwild typeに比して糸球体径の縮小とメサンギウム細胞および基質の増殖を呈した。今後表現形の変化を追視する。更に全身Cre-ERをプロモーターとしたconditional KOを作製したが、生下時の表現形はwild typeと差がなかったことから、同様に追認をする方針である。またタモキシフェンの誘導を必要としない全身CreをプロモーターとしたUSP40 KOの作製、解析を進める。2) USP40のリガンドの機能解析Yeasttwo-hybridscreeningによりHistidine triad nucleotide binding protein 1(HINT1)がリガンドの一つとして挙がった。HINT1はサイクリン依存キナーゼ阻害分子p27KIP1の分解抑制により細胞周期を制止すること、胎生期からポドサイトに発現していることが判明している。ヒトUSP40とヒトHINT1を強制発現させたHEK293細胞からUSP40とHINT1は共沈降され、2つの蛋白は結合することが判明した。

HINT1のユビキチン化にUSP40が脱ユビキチン化酵素として関与することが示唆され、更なる解析を行う。3)後天性糸球体疾患におけるUSP40の関与ラットを用いたPAN腎症において腎糸球体上皮細胞におけるUSP40の発現が増強していた。その作用機序については今後さらなる解析を行う。リガンドが判明し、新規糸球体特異的転写産物としてのUSP40の機能解明に前進していると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)USP40 knockout mouseの作製-プロモーターの変更(2)リガンドとの蛋白相互作用の解析(3)後天性糸球体疾患との関与の解析24年度が最終年度であるため、記入しない。
高IgE症候群モデルマウスを用いた黄色ブドウ球菌易感染性メカニズムの解明

高IgE症候群患者の特徴である黄色ブドウ球菌に対する易感染性の原因を解明する為に、高IgE症候群モデルマウスを作製した。このマウスを解析したところ、野生型マウスに比べて黄色ブドウ球菌接種部位での好中球遊走因子の産生低下と、それに伴う好中球浸潤数の減少が観察されるとともに、CD3+TCRγδ+細胞とCD3+CD4+細胞からのIL-17A産生低下が見られた。黄色ブドウ球菌に対する感染防御に好中球ならびにIL-17Aが重要な役割を果たしていることから、これらのことが高IgE症候群患者での黄色ブドウ球菌に対する易感染性に関与している可能性が考えられる。高IgE症候群は黄色ブドウ球菌に対する易感染性などの症状を呈する、人の先天性免疫不全症である。近年、私たちはその責任遺伝子としてSTAT3を同定し、STAT3のドミナントネガティブ(dominant negative; DN)変異がその主要な原因であることを発見した。しかし、黄色ブドウ球菌に対する易感染性の病態形成に、STAT3の分子異常がどの様なメカニズムで関与しているかは明らかではない。そこで、当研究室で樹立したSTAT3のDN変異体を全身に発現する高IgE症候群モデルマウスに黄色ブドウ球菌を感染させ、黄色ブドウ球菌に対する易感染性の病態形成のメカニズムの解明を試みた。具体的には、高IgE症候群モデルマウスの皮膚に黄色ブドウ球菌を接種し、接種部皮膚に形成される膿瘍の肉眼的大きさを計測、さらに皮膚を採取し、皮膚ホモジネート液を作製後、培地にまき、生えてくる黄色ブドウ球菌のコロニー数を計測した。また、フローサイトメーターを用いて、接種部位への浸潤細胞集団の解析を行い、各種染色による病理組織学的検索を行った。その結果、高IgE症候群モデルマウスでは、野生型マウスに比べて、黄色ブドウ球菌感染病巣の増大化が見られ、接種7日後の接種部位での検出菌数の増加がみられた。さらに、接種部位での好中球遊走因子の産生低下と、それに伴う好中球浸潤数の減少が観察された。昨年に引き続き、STAT3のDN変異体を全身に発現する高IgE症候群モデルマウス(STAT3-DNマウス)を用いて、高IgE症候群患者でみられる黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)に対する易感染性の病態形成メカニズムの解明を試みた。具体的には、STAT3-DNマウスの皮膚にS. aureus,表皮ブドウ球菌(S. epidermidis),化膿連鎖球菌(Streptococcus pyogenes)を接種し、接種部皮膚に形成される病巣の肉眼的大きさを計測し、さらに皮膚ホモジネート液を作製後、コロニー数を計測した。その結果、S. epidermidisまたはS. pyogenes接種時には、病巣の大きさ、コロニー数ともに、野生型(WT)マウスとSTAT3-DNマウスとで有意差は認められなかったが、S. aureus接種時には、WTマウスと比較してSTAT3-DNマウスにおいて、感染病巣の増大化が見られ、接種7日後の接種部位での検出菌数の増加がみられた。さらに、S. aureus接種部位での好中球遊走因子(Cxcl1,Cxcl2)の産生低下と、それに伴う好中球浸潤数の減少が観察されるとともに、CD3+TCRγδ+細胞とCD3+CD4+細胞からのIL-17A産生低下が見られた。S. aureusに対する易感染性が成立するためには、全身にSTAT3のDN変異体が発現する必要があるのか、それとも特定の細胞に発現すれば病態が成立するのかを解析するために、好中球特異的、またはケラチノサイト特異的STAT3-DNマウスにS. aureusを接種したが、WTマウスと比較して、両者とも感染病巣の増大化は見られず、また接種7日後の接種部位での検出菌数の増加も認められなかった。高IgE症候群モデルマウスの皮膚に黄色ブドウ球菌を感染させたところ、高IgE症候群患者でみられるように黄色ブドウ球菌に対する易感染性の病態が認められた。野生型マウスと比較し、黄色ブドウ球菌接種部位での浸潤細胞と発現因子に違いが見られたことから、これらをもとに黄色ブドウ球菌に対する易感染性の病態形成に関わる原因細胞・因子の候補を絞ることができると考えている。免疫学今後は、任意のX細胞特異的Stat3-DN発現マウスを用い、野生型マウス、X細胞特異的STAT3-DNマウス、STAT3-DNマウスの3者の比較を行い、どの細胞にSTAT3-DN変異体が発現する事で易感染性の病態が起きるのか、病態に関わる責任細胞の同定を試みる。また、シグナル欠損マウス、サイトカイン欠損マウス等とも交配することで、易感染性の病態に関わるシグナル・サイトカインについても詳しく解析する。
マルチメディア配信ネットワークの性能向上、並びにそのユビキタス拡張に関する研究

近年は、マルチメディアコンテンツ配信の需要が高まってきている。しかし、どのように、負荷が少なく、ネットワーク高速回線を有効活用し、低遅延、高品質を保ちながらユーザに配信するかが重要な課題になる。本研究では、上記の問題点について、1)マルチメディア配信ネットワークにおける一貫性を用いたコンテンツ複製配信プロトコル、2)Hybrid的な配信方法とP2Pマルチメディア配信ネットワークにおける分散経路配信プロトコル、3)ネットワーク内高速回線のTCP輻輳制御について、提案した。研究目的近年、ブロードバンドの普及に伴い動画や音声などのマルチメディアコンテンツへの需要が増加してきた。そのため、動画像や音声、オーディオのようなマルチメディアストリームを、いかに効率よく、遅延を少なく、最低限の許容品質を保ちながらユーザに配信するかが重要な課題になる。このような背景から、申請者は、以下の研究を行った。研究方法と研究成果1)モバイルコンテンツネットワークにおいて優先度付きの新たな更新方法:モバイルコンテンツネットワークにおいて異なる複製に対する一貫性を管理するアルゴリズムの性能向上について提案した。提案方式は、オリジナルコンテンツの変更の際に各コンテンツの優先度をそれぞれ分析し、更新すべき複製を決定し、最適な更新場所を選択した。そして、シミュレーションにより従来手法との比較を行い、提案方式の有効性を実証した。2) Hybrid的な配信手法によるユビキタス環境拡張:近年のモバイル端末の利用増加やセンサーネットワークの研究活性化により、ユビキタス分散情報ネットワークに向けた研究開発の重要性が高まっている。本研究計画は、まず、クライアント側のアクセスを分析し、それに関する数学モデルを構築し、ネットワークのトラフィックの分散を行った。次に、グループ化し、パスとクライアントアクセスの最適化によるHybrid的な配信する方法を提案した。最後は、実機実験を用いて、配信の遅延とシステム管理の評価結果で提案の有効性を示した。研究方法と研究成果1)ネットワーク内高速回線のTCP輻輳制御:ネットワークの高速化に対して、現在標準的に用いられているTCP-Renoでは回線帯域を十分に使い切ることが困難であるという問題が顕在化している。本研究計画においては、ハイブリッド輻輳制御方式であるTCP-Fusionに基づいて、ロスベース、遅延ベース、ハイブリッドの理想的な挙動に関するモデル化の検討を行い、続いてTCP-Fusion方式のモデル化の検討した。さらには、遅延ベース方式の解析モデルに基づく、新たなTFRC方式の検討し、ネットワーク的には高速回線を有効活用した。2)Hybrid的な配信手法によるユビキタス環境拡張:近年のモバイル端末の利用増加やセンサーネットワークの研究活性化により、ユビキタス分散情報ネットワークに向けた研究開発の重要性が高まっている。本研究計画は、まず、Client側のアクセスを分析し、それに関する数学モデルを構築し、ネットワークのトラフィックの分散を行った。次は、surrogateグループし、パスとクライアントアクセスの最適化によるHybrid的な配信する方法を提案した。
骨粗鬆症関連骨折の予防と治療に関する研究

1.骨粗鬆症関連骨折危険因子の検討橈骨遠位端骨折を対象に、患者対照研究からその危険因子を明らかとした。その結果、外出頻度が多いこと(や、休まずに歩ける距離が長いことが有意な骨折の危険因子であった。さらにベッドではなくふとんでの就眠は予防的な因子であった。同様の調査を行った上腕骨近位端骨折では、橈骨遠位端骨折とは対照的に歩行能力が高いことが有意な予防的な因子であった。しかしいずれの骨折においても易転倒性は有意な骨折危険因子であった。2.骨粗鬆症患者のQOLの検討骨粗鬆症性骨折を生じた45歳以上の女性115例(平均73.5歳)を対象とした。骨折の内訳は脊椎骨折(VF群)35例(全例保存的治療)、大腿骨頚部骨折(HF群)35例(全例観血的治療)、橈骨遠位端骨折(RF群)45例(保存的治療20例、観血的治療25例)である。QOL評価にはEuroQol(EQ-5D)を用い評価した。その結果、椎体骨折群のQOL値は骨折前平均0.89が、骨折後0.50、3カ月後0.75、6カ月後0.74、さらに12カ月後にも前値に復していなかった。大腿骨頚部骨折群では骨折前平均0.74が、骨折後0.39、3カ月後0.60、6カ月後0.60で、脊椎骨折と同様に、12カ月後にも前値に復していなかった。橈骨遠位端骨折群では骨折前平均0.91が、骨折後0.70、3カ月後0.83、6カ月後0.80で、骨折によって23%低下し、6カ月の時点で16%低下していたが、12カ月後にはほぼ骨折前値に復していた。3.骨折治療費の調査上記症例のうち、レセプトベースで治療費調査が可能であった施設で治療に際して要した入院費用を算出した。その結果、大腿骨頚部骨折の入院治療費(平均)はVF群480千円、HF群1,736千円、RF群98千円であった。1.骨粗懸症関連骨折危険因子の検討骨粗懸症関連骨折である擁骨遠位端骨折、上腕骨近位端骨折について、患者登録を行った。これらの患者に対して、生活歴、既往歴、ライフスタイル、食生活に関するアンケート調査を施行した。主な調査内容はi骨折時の受傷状況(受傷原因、時刻、場所)、ii受傷前の活動性:歩行障害の有無、移動能力、老人性痴呆の有無など、iii治療の生活歴・既往歴:職歴、スポーツ歴、糖尿病・脳血管疾患・骨粗懸症・てんかんなどの既往、iv若年時からこれまでの食生活:カルシウムの摂取、飲酒・喫煙、食糧難の経験の有無、V出産歴および閉経:出産児数、授乳歴、初経年齢、閉経年齢、vi生活環境:転倒を誘発するような住宅環境、洋式・和式の生活、都市部・郡部での生活である。同様の調査を、同時期に治療を行った骨折以外の患者を対照として調査した。

その結果、同じ上肢の骨折であっても、僥骨遠位端骨折では活動性が高いことが、骨折発生危険因子となり、上腕骨近位端骨折では逆に予防的因子であった。さらに、ベッドを使わないで布団を使う生活習慣は、両骨折に共通した予防因子であった。2.骨粗籟症患者のQOLの検討骨粗懸症にて通院加療中の患者を対象に、QOL調査を行った。その結果、JOQOLの評価点は年齢と有意な負の相関を認め、特に加齢に伴うADL評価点の低下が著しかった。JOQOLの痛み評価点は他のドメインのうちADLとの相関がもつとも高く、中でも家事評価点数との相関が高かった。また、痛み評価点と総合評価点との有意な相関を認めたが、他のドメインに比較して総合評価点への影響は小さかった。EQ-5DのQOLスコアはJOQOL評価点と高い相関を認め、中でも痛み、ADL、総合評価点との相関が高かった。1.骨粗鬆症関連骨折危険因子の検討橈骨遠位端骨折を対象に、患者対照研究からその危険因子を明らかとした。その結果、外出頻度が多いこと(Odds比3.20)や、休まずに歩ける距離が長いこと(Odds比1.53)が有意な骨折の危険因子であった。さらにベッドではなくふとんでの就眠は予防的な因子(Odds比0.55)であった。同様の調査を行った上腕骨近位端骨折では、橈骨遠位端骨折とは対照的に歩行能力が高いことが有意な予防的な因子(Odds比0.14)であった。しかしいずれの骨折においても易転倒性は有意な骨折危険因子であった。2.骨粗鬆症患者のQOLの検討骨粗鬆症性骨折を生じた45歳以上の女性を対象としてQOLの経時的変化を観察した。対象患者の年齢は4891歳(平均73.5歳)で、骨折の内訳は脊椎骨折26例、大腿骨頚部骨折23例、橈骨遠位端骨折29例で、受傷前に独歩可能な症例を対象とした。QOL評価にはEuroQol(EQ-5D)を用い、移動の程度、身の回りの管理、ふだんの活動、痛み/不快感、不安/ふさぎ込みの5項目について3段階で評価した。その結果、椎体骨折群のQOL値は骨折前平均0.89が、骨折後0.50、3ヵ月後0.75、6カ月後0.74で、骨折によって44%低下し、6ヵ月の時点でも17%低下していた。大腿骨頚部骨折群では骨折前平均0.74が、骨折後0.39、3ヵ月後0.60、6ヵ月後0.60で、骨折によって48%低下し、6カ月の時点でも20%低下していた。橈骨遠位端骨折群では骨折前平均0.91が、骨折後0.70、3ヵ月後0.83、6ヵ月後0.80で、骨折によって23%低下し、6ヵ月の時点で16%低下していた。2.骨粗鬆症患者のQOLの検討骨粗鬆症性骨折を生じた45歳以上の女性115例(4891歳、平均73.5歳)を対象とした。骨折の内訳は脊椎骨折(VF群)35例(全例保存的治療)、大腿骨頚部骨折(HF群)35例(全例観血的治療)、橈骨遠位端骨折(RF群)45例(保存的治療20例、観血的治療25例)で、受傷前に独歩可能な症例を対象とした。QOL評価にはEuroQol(EQ-5D)を用い評価した。その結果、椎体骨折群のQOL値は骨折前平均0.89が、骨折後0.50、3カ月後0.75、6カ月後0.74、さらに12カ月後にも前値に復していなかった。大腿骨頚部骨折群では骨折前平均0.74が、骨折後0.39、3カ月後0.60、6カ月後0.60で、脊椎骨折と同様に、12カ月後にも前値に復していなかった。
戦後保育・幼児教育法制の成立と占領政策の関係に関する研究

本研究は、戦後保育・幼児教育法制の成立過程と占領政策の関係を明らかにすることを目的にしたものである。戦後保育・幼児教育法制に関しては、これまで日本側の資料と当事者の回想に基づいて行われたものが中心であったが、本研究においてはこれを、GHQ/SCAP文書を使用しながら明らかにしたものである。研究の結果、特に保育要領の形成過程の全体像を明らかにすることができた。保育要領は日本で最初の「保育内容の基準書」であるが、その保育要領制定の重要なポイントが、「学術的な教育書」を保育実践の「国家基準」として機能させようとした点にあることを明らかにした。戦後保育・幼児教育法制成立過程について、GHQ/SCAP(占領国軍総司令官総司令部)文書を活用して研究を進めてきたが、保育要領作成過程に関する資料を中心に、新たな資料を発見することができた。特にCIE(民間情報教育局)のカンファレンス・レポートの分析により、旧来の通説の反証となる資料を得ることができた。また、在米資料収集を米国議会図書館を中心に行った結果、占領政策に影響を与えたと紹介されてきた“A Good Start in School"等、新たな資料を発掘することができ、戦後保育・幼児教育制度改革研究に新たな事実を加えることができた。平成25年度の研究においては、これらに加え沖縄占領文書の検討も進めてきたが、これについては、収集した資料の整理を進めるとともに、戦後沖縄の保育の実態について総合的に調査を進める準備をしているところである。これまで明らかになった事実を中心に、平成25年度においても研究成果をまとめ、公表してきたところであるが、新発見資料を中心とした研究結果については、現在論文にまとめているところである。特に保育要領作成経緯に関する研究を中心に、平成26年度中にその成果をまとめ、公表していく計画である。また、沖縄占領下の保育・幼児教育制度改革に関しては、実態調査を含めて総合的に研究を展開し、本土との比較研究を行う過程で、戦後日本の保育・幼児教育制度改革の実態を総合的に明らかにしていく研究に発展させていく計画である。国立国会図書館憲政資料室、国立教育政策研究所、沖縄県立図書館、沖縄県公文書館等に収蔵されている戦後保育・幼児教育制度改革に関する資料を調査・収集し、4年間の研究の基礎となる資料の整理・分析を行った。今年度は特にGHQ/SCAP資料のうち、CIE文書とヘレン・ヘファナン文書を中心に調査を行うとともに、沖縄における戦後幼稚園制度の確立と実際に関する資料の収集を行った。また、収集した資料の一部について電子入力を行い、広く資料の活用を可能にする準備を実施しているところである。沖縄において戦後幼稚園の準義務化が制度化された背景に、直接戦闘を経験し、米軍の直接統治下に置かれた住民が、幼児の安全を願い、幼稚園への就園促進を希望した事実があると記した資料を発見したり、学校教育法案・学校基準法案、調査局調査課が1947年11月にまとめた「最近における幼稚園・託児所の概観」等、戦後保育・幼児教育改革における議論の内容を裏付ける資料を収集することができた。以上のとおり、今後の研究を進める上で基礎となる資料の収集・整理を中心に今年度の研究は進めてきたが、これに並行する形でCIEにおける議論の過程を記録したカンファレンス・レポートの日本語への翻訳作業も進めているところである。と同時に、これまで集めた資料を基に、戦後保育・幼児教育制度改革の全体像をまとめる作業も併行して進めてきたが、新たな資料の発掘で、より精緻に議論の過程を跡づける可能性が広がりつつあるとともに、資料発掘に関する新たな課題も明らかになったところである。戦後保育・幼児教育制度改革に関する研究を、国立国会図書館憲政資料室に所蔵されているGHQ・SCAP文書を中心とした調査・資料収集、米国調査で収集した資料の分析、沖縄における戦後保育・幼児教育制度改革に関する調査・資料収集という3つの課題を中心に実施した。この内、GHQ・SCAP文書に関しては、とりわけ保育要領編纂過程を示すCI&E(民間情報教育局)カンファレンス・レポートを中心に関係資料を収集することができた。保育要領形成過程に関して、旧来の研究では触れられてこなかった新資料を発見することができ、その形成過程の概要を明らかにすることができた。現在、その成果を論文にまとめているところである。また米国調査で収集した資料に関しては、CI&E初等教育担当官として活動したHelen Heffernanが日本の担当者に提示し、戦後保育・幼児教育改革に影響を与えたといわれるAGood Start in School等の翻訳作業を進め、HeffernannをはじめとするCI&Eの影響について検証作業を展開しているところである。今年度はこれに加えて占領期沖縄の保育・幼児教育制度改革に関する調査活動を実施した。沖縄の幼稚園・保育所・認定こども園に資料の存在に関する調査を実施するとともに、関係者からの聞き取り調査を実施し、その実相を明らかにする研究を展開した。占領期幼稚園・保育所の実態を示す資料を収集するとともに、その実相について関係者から聞き取ることができた。またこれらの研究に併行して、戦後保育・幼児教育制度改革の全体像を明らかにする目的で、資料に基づきながらその歴史を整理する研究を展開した。「戦後保育・幼児教育法制の成立と占領政策の関係に関する研究」の最終年として、これまで収集してきた資料の補足調査をGHQ/SCAP(連合国軍総司令官総司令部)文書(国立国会図書館憲政資料室所蔵)を中心に行い、その結果を『戦後保育・幼児教育制度形成・成立過程資料集』(2000部)にまとめた。GHQ/SCAP

文書の調査を通して新たに発見された『保育要領』作成過程を示すカンファレンス・レポート、『保育要領』審査過程で作成された英訳版『保育要領』、米国対日教育使節団報告書作成過程で実施された講義内容をまとめたYochien and Kokumin Gakko(翻訳版「幼稚園と国民学校」を含む)、戦後保育内容行政の形成過程に深くかかわったヘレン・ヘファナンの「最終報告書」、文部省青少年教育課長として戦後保育行政の確立に責任を負った坂元彦太郎に大きな影響を与えたと指摘されるA Good Start in Schoolを含む、戦後保育・幼児教育制度改革の基本資料が、この資料集には収集整理されている。また、これまで調査してきた内容を基に、「歴史の中の戦後保育・幼児教育法制」「保育要領の形成過程に関する研究」と題する論文をまとめた。特に後者に関しては、本研究の過程で新たに発見したCI&Eカンファレンス・レポートを基に整理した論文であり、戦後保育・幼児教育史の内容に新たな史実を提案するものとなっている。日本保育学会学会誌『保育学研究』(第54巻第1号)に掲載されることが決定している。さらにこうした研究とは別に、本研究において実施した沖縄県の保育・幼児教育制度改革に関する基本資料を整理した。本土と沖縄の保育・幼児教育制度に関する比較研究に関しては、さらに深めるべき課題を残しているが、戦後初期保育・幼児教育制度改革の全体像を示す基本資料を、沖縄の資料を含めてまとめることができた。本研究は、戦後保育・幼児教育法制の成立過程と占領政策の関係を明らかにすることを目的にしたものである。戦後保育・幼児教育法制に関しては、これまで日本側の資料と当事者の回想に基づいて行われたものが中心であったが、本研究においてはこれを、GHQ/SCAP文書を使用しながら明らかにしたものである。研究の結果、特に保育要領の形成過程の全体像を明らかにすることができた。保育要領は日本で最初の「保育内容の基準書」であるが、その保育要領制定の重要なポイントが、「学術的な教育書」を保育実践の「国家基準」として機能させようとした点にあることを明らかにした。平成26年度に計画していた資料収集と資料の整理に関しては、概ね計画通りに進行している。とりわけ占領期沖縄の保育・幼児教育改革に関する資料は、関係者からの聞き取り情報も含めて収集することができた。日本の保育・幼児教育制度改革史の中に沖縄の歴史を位置づける上で、価値ある資料を収集することができた。またCI&Eカンファレンス・レポートも、新たな資料を発見することができ、資料収集の上で前進することができた。基本資料の整理に向けた作業も、概ね予定通り進んでいる。以上のことから、研究は全体として概ね計画通り進んでいると評価することができる。教育学これまで収集した資料を「戦後保育・幼児教育制度改革資料集」として整理する作業を進めるとともに、研究成果を発表する。とりわけ保育要領の作成経緯に関しては、新資料の発見を基礎に研究論文にまとめ、発表していく計画である。
複素解析的葉層構造の特異点の研究

申請書に記した研究目的のうち、1番目の余次元1の葉層構造芽の問題に関しては、フランスDijion大学のCerveauの共同研究を行い、申請者が先に証明した有限既定性定理を応用することにより、ある種の葉層構造芽のmoduli空間の有限性を証明した。また申請者の方法を用い、葉層構造芽の積分因子に関する種々の考察を行った。2番目の研究目的に関しては、偏微分方程式論において大きな変革をもたらした。D(線型偏微分作用素の芽の層)-加群の理論を(大域的)複素解析的葉層構造の特異点の研究に用いることを試みた。これは研究実施計画に記したNash改変を考える代りに余法空間(conorwal space)を考えると自然に必要となってくるものである。一般に複素多様体上の(特異)葉層構造は接層の積分可能なcoherent部分層として与えられ、それに付随した自然なD-加群(法方向の偏微分作用素)が考えられる。これに対に種々の不度量を考えたいわけであるが、このD-加群はいわゆるholonomic子系とはならないので、たとえば柏原の局所index定理のようなものは、そのままでは意味をなさない。ところがMalgrange,Angeniol-LejeuereによるD-加群のRiemann-Rochの定理を用いると、大域的なindex定理を得る。これを種々の場合に適応し、興味深い結果を得た。
異波長超短パルスレーザーでのジッターフリーポンプ・ブローブ分光法の開発

以下で述べる分光法の現地は申請時の研究計画で述べた原理とは多少異なるが、実際に種々の実験した結果以下の原理に基づいた方法の方がより優れていると判断し実行した。2台のレーザーからのフェムト秒パルスは時間的に全く独立(非同期)であるため、これらを使ってポンプープローブ分光を行うには同期指せる必要は無いが2つのパルスの時間関係がはっきりしていなければならない。そこでポンプ光側レーザーのパルス幅を回析格子で130fsから60psまで伸延し、非線形結晶上でプローブ光と混合し和周波光を発生させた。伸延されたパルスは角度分散により時間によってそのkベクトルが異なるため和周波光はポンプ光とプローブ光とが時間的に結晶上一致したときのみ発生しそのkベクトルは一致したじかんにより異なる。すなわち時間を空間に変換できる。プローブ光には試料からの信号を含んでおり、従って和周波光にも信号成分が含まれる。和周波光のスポットの位置が時刻に、検出した強度が信号強度となる。実験では和周波光をCCD検出した。空間軸の直線性と空間分解能で時間軸の精度が決定され時間分解能が現状では2psであった。しかしこのままでは両方のパルスが全く同期していないので測定したい時間スケールに関係なくパルス周期を最大遅延時間とする測定となる。特に短時間領域の観測では測定能率が低下する。そこで広げたポンプ光パルス幅内に必ずプローブ光が到達する様、両レーザーに粗い同期えおかけた。この粗い同期は両パルスの折り返し周波数の差を検出して一方のょうのレーザーに取り付けたピエゾ素子を介して負帰還を加え共振器長を制御することにより達成した。今後の課題として時間分解能をパルス幅(130fs)程度まで向上させることが挙げられる。本方法では和周波光のスポットの大きさで時間分解能が制限されるため、プローブ光ビーム径を小さくする一方、回折格子ーレンズ間距離、およびレンズ焦点距離の最適化が必要である。
グルタミン酸イメージングによる加齢性難聴の病態解明

本研究では加齢性難聴モデルとしてC57BL/6Jマウス等を用い、若齢群と加齢群に分けて内耳・内有毛細胞および外有毛細胞のシナプス伝達機能を細胞レベルで比較する。このために興奮性シナプスの神経伝達物質であるグルタミン酸に結合する蛍光プローブを活用して、内耳にある内・外有毛細胞と蝸牛神経間のシナプスを対象としてグルタミン酸の開口放出を可視化する。そして若齢群と加齢群の神経伝達物質放出様式を比較し、「加齢に伴い有毛細胞シナプスにおける神経伝達物質放出量が減少する」という仮説を検証して加齢性難聴の病態を解明する。以下に平成30年度の研究成果を記す。1.若齢・加齢C57BL/6Jマウスの蝸牛・内有毛細胞リボンシナプスを対象としてグルタミン酸イメージング実験を継続している。内有毛細胞からのグルタミン酸放出に伴う蛍光シグナル変化は検出可能であるものの、時間解像度が秒単位と十分とは言えない。2.蝸牛と同様のリボンシナプス構造を有する網膜双極細胞リボンシナプスを対象としてグルタミン酸イメージング実験を行い、そこから得られたノウハウを蝸牛の実験に還元する方策を取った。シナプスリボンに特異的に結合するペプチドを用いて神経伝達物質放出部位を標識した上で、グルタミン酸蛍光プローブにより神経伝達物質放出をリアルタイムで高速記録(時間解像度:20ミリ秒)することに成功した。前年度に引き続き、C57BL/6Jマウスの蝸牛・内有毛細胞リボンシナプスを対象としてグルタミン酸イメージング実験を行った。内有毛細胞からのグルタミン酸放出に伴う蛍光シグナル変化は検出可能であったが、時間解像度が秒単位に留まるという問題点を解決することができなかったため、蝸牛と同様のシナプス構造を有する網膜双極細胞リボンシナプスを対象としてグルタミン酸イメージング実験を行い、そこから得られたノウハウを蝸牛の実験に還元する方策を取った。シナプスリボンに特異的に結合するペプチドを用いて神経伝達物質放出部位を標識した上で、リボンシナプス用に最適化したグルタミン酸蛍光プローブを用いて、神経伝達物質放出をリアルタイムで高速記録(時間解像度:20ミリ秒)することに成功した。また、これらの実験と並行して、難聴遺伝子Otoferlinの新規機能に関する原著論文を国際誌に発表した。網膜双極細胞リボンシナプスの実験で得られたノウハウを蝸牛有毛細胞リボンシナプスの実験に還元し、加齢性難聴における有毛細胞シナプス障害のメカニズムを解明することを目指す。我が国の総人口に対しての65歳以上の高齢者人口は26%となり、今後も高齢者人口の増加が見込まれる。加齢に伴い加齢性難聴が生じるが、病態生理は十分に解明されていない。本研究では加齢性難聴モデルとしてC57BL/6JマウスおよびDBA2/Jマウスを用い、若齢群と加齢群に分けて内耳・内有毛細胞および外有毛細胞のシナプス伝達機能を細胞レベル(in vitro)で比較する。平成28年度の研究計画は、若齢マウス有毛細胞における神経伝達物質放出をグルタミン酸イメージングにより測定して正常聴力モデルにおけるシナプス機能を評価する、というものであった。以下に平成28年度の研究成果を記す。1.若齢C57BL6/Jマウス(生後2週前後)の内耳・内有毛細胞を対象として、グルタミン酸蛍光プローブの最適化を行った。2.若齢C57BL6/Jマウス(生後2週前後)の内耳・内有毛細胞を対象として、シナプス伝達機能の指標となるカルシウム電流およびそれに膜容量変化の測定を行い、先行研究(Beutner & Moser T. J Neurosci. 21:4593-4599, 2001)と同様の結果を得た。グルタミン酸蛍光プローブは内耳・有毛細胞と蝸牛神経に結合するものの、脱分極刺激に対する明確な応答が確認できていない。この原因として、1有毛細胞の活性に問題がある、2グルタミン酸蛍光プローブが十分に機能していない、等が考えられる。そこで、シナプス伝達機能の指標となるカルシウム電流および膜容量変化を測定したところ、先行研究(Beutner & Moser T. J Neurosci. 21:4593-4599, 2001)と同様の結果を得たため、1ではなく2が問題となっているという結論に至った。本研究では加齢性難聴モデルとしてC57BL/6JマウスおよびDBA2/Jマウスを用い、若齢群と加齢群に分けて内耳・内有毛細胞および外有毛細胞のシナプス伝達機能を細胞レベルで比較する。