hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離散的手法とカーネル法の融合による構造設計法

本研究ではグラフアルゴリズムなどの離散的手法と機械学習手法の一つであるカーネル法を組み合わせることにより新規構造、特に新規化学構造を設計するための方法について研究を行った。その結果、パスの頻度からなる特徴ベクトルの上下限を入力として与えた場合の(i)木状化合列挙アルゴリズム、(ii)ベンゼン環を含む木状化合物列挙アルゴリズム、(iii)任意の環1個を含む木状化合物列挙アルゴリズムの開発、そのいくつかを新たに実装したWebサーバー(EnuMol Version 2)の再構築、化学構造比較の計算量解析などの成果を得た。今年度は以下を中心に研究を行った。(1)立体異性体を区別できるカーネル関数の開発以前より立体異性体を区別できるカーネル関数を開発してきたが、その成果を論文としてまとめた。(2)外平面的グラフ構造を持つ化学構造に対する立体異性体の列挙木構造を持つ化学構造に対する立体異性体の列挙アルゴリズムを論文としてまとめるとともに、外平面的グラフ構造を持つ化学構造に対するアルゴリズムの詳細をつめ完成させた。(3)特徴ベクトルの上下限を与えた場合の木状化学構造の列挙アルゴリズムこれまでの定式化では制約が強く解が存在しない場合が数多くあるため、特徴ベクトルの各要素の上下限を与えるというより弱い制約のもとで、その制約を満たす木状化学構造を列挙するアルゴリズムを開発した。計算機実験の結果、予想していたものより大きな化学構造に対応できることが示唆された。(4)WEBサーバーEnuMolへの機能追加以前より開発してきた化学構造の数え上げを行うWEBサーバーの詳細な機能について改良を図るとともに、木状化合物の数え上げ機能を追加した。この他にもRNA二次構造予測および木状構造からのパターン抽出法などの研究を行った。ただし、計画していた課題のうち、スコア関数の学習および最適化法、核となる構造を与えたもとでの構造の推定・列挙については十分に研究を進展させることができなかったため、23年度に再び取り組むことにした。(1)ベンゼン環を含む木状化合物の列挙ベンゼン環を持つ場合には、オルト、メタ、パラなどの異性体を区別する必要があり、これまで開発してきた木状化学構造の数え上げアルゴリズムへのその機能の追加に継続的に取り組んできた。今年度の研究によりその機能を完成することができ、開発してきたEnuMolサーバーにも組み込んだ。(2)特徴ベクトルの上下限を与えた場合の木状化学構造の列挙アルゴリズムこれまでの定式化では制約が強く解が存在しない場合が数多くあるため、特徴ベクトルの各要素の上下限を与えるというより弱い制約のもとで、その制約を満たす木状化学構造を列挙するアルゴリズムを昨年度より開発してきたが、それを完成させ論文として発表した。さらに、二重結合を含む場合の同様の列挙を高速化するために二段階法を開発して、その有用性を計算機実験により確認した。(3)EnuMolサーバーの新バージョンの開発以前より開発してきた化学構造の数え上げを行うWEBサーバーのユーザインターフェースを一新するとともに、上下限を与えた場合の木状化学構造の列挙、ベンゼン環を含む木状化合物の列挙の両機能を追加した。これらの大幅な改良を行ったため、WEBサーバーをEnuMol Version 2として新たに公開した。この他にも、整数計画法を用いたRNAの擬似ノットつき二次構造予測法の開発、マルコフ確率場を用いたタンパク質相互作用予測、最大クリークと動的計画法を用いた無順序木の効率的比較法などを開発した。(1)環を1個、および、複数個含む化学構造の列挙アルゴリズムの開発。昨年度より開発していた環を1個含む化学構造の列挙アルゴリズムに関する研究を完成させ、Journal論文を投稿した。また、環を複数個含む場合のアルゴリズムについても検討を行い開発を続けた。(2)幅優先探索による木状化合物の列挙アルゴリズムの開発。昨年度より開発してきた幅優先探索順で木状化学構造を拡大していくという方法論による列挙アルゴリズムを完成させた。計算機実験の結果、特に多重構造を含まない場合には既存手法と比較して高速に列挙可能である場合が多いことを示すことができた。そして、このアルゴリズムに関する成果をまとめて論文として発表した。(3)ベンゼン環を含む場合の木状化学構造の列挙。木状の化学構造において頂点がベンゼン環となることを許した場合(ただし、オルト、メタ、パラなどの配置は区別できるものとする)のアルゴリズムを2種類開発した。1種類は動的計画法に基づくものであり、もう1種類は分枝限定法に基づくものである。両者とも既存手法と比較して、高速に列挙できることを確認した。さらに、後者はナフタレン環にも適用可能なように拡張を行った。今後、より詳細な計算機実験および論文化を行う予定である。(4)関連研究。代謝ネットワークの遺伝子ノックアウトに対する新たな影響度指標の開発、および、2個もしくは3個のタンパク質からなる複合体の予測手法の開発を行った。

今年度は以下を中心に研究を行った。(1)環を1個含む化学構造の列挙アルゴリズムの開発。昨年度までは木構造を持つ化学構造(木状化合物)の列挙を中心に研究を行ってきたが、対応できる化合物のクラスを広げるための研究を行った。具体的には、パス頻度に基づく特徴ベクトルの上下限制約のもとで、(ベンゼン環以外にも)環を1個含む構造まで許した化学構造を列挙するアルゴリズムを開発した。計算機実験の結果、出力構造1個あたりの計算時間は木状化合物の場合と同程度であることがわかり、開発手法の有用性を確認することができた。(2)幅優先探索による木状化合物の列挙アルゴリズムの開発。これまでは深さ優先探索により木状化合物を数え上げるという方法論を用いてきたが、別のアプローチも検討するために、幅優先探索に基づく木状化合物の列挙手法を開発した。深さ優先探索の場合と異なり計算量に関する理論的な解析はできておらず、また、特徴ベクトルによる制約への対応もできていないが、分子式のみを与えての列挙については計算機実験の結果、深さ優先探索に基づく手法と同程度以上の速度で動作することを確認することができた。(3)化合物の最大共通部分構造検出問題の計算論的解析。2個の化合物の構造比較の定式化の一つとして、最大共通部分グラフ検出問題がある。この問題は一般にはNP困難であるが、木に類似した構造(次数制約つきalmost k-tree)については多項式時間で計算可能であることが知られていた。しかしながら、他のクラス、特に多くの化合物を含むグラフのクラスについては、その計算複雑度が知られていなかった。研究の結果、この問題は、次数制約のある外平面的グラフについて多項式時間で解け、一方、k≧11の部分k木については次数制約があってもNP困難であることが判明した。数理生物情報学構造列挙アルゴリズム自体の開発は順調に進展しているが、スコア関数の学習および最適化法、核となる構造を与えたもとでの構造の推定・列挙には今年度も本格的に取り組むことができなかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。構造列挙アルゴリズム自体の開発は木状化合物以外への対応が可能になりつつあるなど順調に進展しており、また、化学構造比較の計算複雑度に関して新たな知見を得るなど計画以外の有用な成果も得られたが、スコア関数の学習および最適化法については今年度も有効な結果を得ることができなかった。平成24年度はこれまで十分に取り組むことのできなかった課題、特に、スコア関数の学習および最適化法、および、木より広いクラスの化学構造の列挙を中心に取り組むとともに、これまでに開発してきた数え上げ手法、および、WEBサーバーの改良も行う。また、化合物設計のためには標的となるタンパク質などの生体高分子や代謝ネットワークなどの生物情報ネットワークの解析も重要であるので、これらの研究も継続して行う。
環境エネルギーハーベスティングのための無機ナノプレート-有機複合熱電薄膜の創成

平成30年度では、電解重合法、ドロップキャスト、スタンプコート、スピンコートで複合薄膜を作製・評価を行い、より良い条件と製造法を模索した。このとき、材料単体での熱電性能を向上させるために、各試料へUV、EB照射を行った。また、熱電性能を向上させるキーとして無機材料の分散性が重要であると考えたため、プラズマ照射を行い、カルボキシル基の付与が効果的であるかを調査した。この結果、ホモジナイザーを使用することで、複合膜中のナノプレート分散性は高まるものの、熱電性能を向上させることができなかった。そこで、材料をカーボンナノチューブとPEDOTに変更しての積層薄膜を作製した。ITO基板上にカーボンナノチューブを塗布し、これを電極兼熱電材料として、PEDOT薄膜を電解重合法で成膜した。この結果、従来のPEDOT単体の電解重合膜の10倍以上の性能を持つものが得られた。フレキシブル薄膜熱電デバイスの設計について、同様な設計をビスマステルル系めっき膜を用いて試作した。従来の薄膜熱電デバイスでは面内方向に自発的に温度差を生じさせることが難しい.そこで本研究では薄膜熱電デバイスに傾斜型のブロックを組み合わせることで、効果的に温度差を生じさせることに成功した。また、デバイスに発生する温度分布を数値計算を使って評価し、傾斜角度と熱電性能の関係性を評価した。n型Bi2Te3ナノプレートとp型Sb2Te3ナノプレートをソルボサーマル法で作製した.オートクレーブ中にエチレングリコール,原料粉末とアルカリを入れて,攪拌しながら200°C程度の高温保持することで,ナノプレートを合成した.原料粉体の量や比,アルカリの種類(KOH,NaOH,LiOH, Ba(OH)2),保持温度の最適化を図った.ナノプレートの構造はアルカリの種類に大きく依存することが判明した.KOHとNaOHを使用した場合には六角形のナノプレートが合成されたが,LiOHとBa(OH)2ではナノプレートが合成できなかった.ナノプレートの分析には, X線回折による結晶性,SEM(走査型電子顕微鏡)による表面観察,TEM(透過型電子顕微鏡)による表面観察を実施した.この結果,Bi2Te3とSb2Te3の結晶構造が確認でき,直径がサブミクロンサイズの単結晶ナノプレートが得られた.次にp型PEDOT有機薄膜を電解重合法で作製した.EDOT(3,4-エチレンジオキシチオフェン),LiClO4をアセトニトリルに溶解し電解重合溶液を準備した.陰極(Pt基板)-陽極(ITO/ガラス基板)間に電界を印加することで陰極基板上にPEDOT薄膜を形成した.上記のLiClO4は薄膜中にClO4-として取り込まれ,ドーパントとして電気伝導率の向上に寄与している.本研究ではその他のドーパント材としてPF6-やBF4-を使用することで電気伝導率の向上を試みた.PEDOT薄膜の分析には,FT-IRによる構造分析,熱電特性として電気伝導率とゼーベック係数を測定した.FT-IRの分析結果から,どのドーパントにおいても得られた薄膜はPEDOTであることが確認できた.また,熱電特性はドーパントの種類に大きく依存しないことが判明した.N型とP型ともにナノプレートの合成を行うことができ,PEDOT薄膜の電解重合にも成功したため,研究はおおむね順調に進展していると考えられる.平成29年度では、PEDOT薄膜の高性能化(電子線照射など)、複合型電解重合膜の生成、フレキシブル熱電デバイスの設計を実施した。まず、PEDOT薄膜の高性能化において、電子線照射と熱処理温度の最適化を実施した。電子線照射では、短時間の電子線照射(2.5分)では膜中の欠陥密度が低減し、熱電性能が向上することが判明した。しかし、長時間の電子線照射は膜中欠陥密度を増大させ、熱電性能が悪化させた。熱処理では、80°Cから140°Cの範囲で実施した結果、80°Cの熱処理で最も性能が高く、それ以上の温度では、ゼーベック係数の低下による熱電性能の低下が観測された。なお、電子線照射と熱処理の研究成果はそれぞれ論文発表されている。複合式電解重合法を用いたナノプレート/PEDOT熱電薄膜の作製について、p型とn型の両方について実験を行った。しかし、現時点で良好な複合膜は得られていない。この原因は電解液中でナノプレートが均質に分散できないためであると考えられる。平成30年度では、ホモジナイザーを使用することで分散性を高める予定である。その他の方法として、カーボンナノチューブ/PEDOTの2層薄膜を作製した。フレキシブル熱電デバイスの設計について、同様な設計をビスマステルル系めっき膜を用いて試作した。この方法はめっき法と転写法を組み合わせたものである。この研究で明らかになったことは転写時に薄膜にクラックができることによる電気抵抗の増加である。今後、デバイス性能を高めるためには、クラックを極力抑制する必要があることが判明した。平成29年度に計画した実施項目をおおむね達成できたと判断した。但し、n型の有機熱電膜の生成には成功していない。

このため、n型ナノプレートとPEDOT(p型)を配分を変えて複合化することで、n型の複合膜を生成するように計画を変更する予定である。また、カーボンナノチューブとPEDOTの2層構造で高い熱電性能が得られることが判明した。平成30年度にはこれをフレキシブル熱電デバイスの作製に取り入れる予定である。平成30年度では、電解重合法、ドロップキャスト、スタンプコート、スピンコートで複合薄膜を作製・評価を行い、より良い条件と製造法を模索した。このとき、材料単体での熱電性能を向上させるために、各試料へUV、EB照射を行った。また、熱電性能を向上させるキーとして無機材料の分散性が重要であると考えたため、プラズマ照射を行い、カルボキシル基の付与が効果的であるかを調査した。この結果、ホモジナイザーを使用することで、複合膜中のナノプレート分散性は高まるものの、熱電性能を向上させることができなかった。そこで、材料をカーボンナノチューブとPEDOTに変更しての積層薄膜を作製した。ITO基板上にカーボンナノチューブを塗布し、これを電極兼熱電材料として、PEDOT薄膜を電解重合法で成膜した。この結果、従来のPEDOT単体の電解重合膜の10倍以上の性能を持つものが得られた。フレキシブル薄膜熱電デバイスの設計について、同様な設計をビスマステルル系めっき膜を用いて試作した。従来の薄膜熱電デバイスでは面内方向に自発的に温度差を生じさせることが難しい.そこで本研究では薄膜熱電デバイスに傾斜型のブロックを組み合わせることで、効果的に温度差を生じさせることに成功した。また、デバイスに発生する温度分布を数値計算を使って評価し、傾斜角度と熱電性能の関係性を評価した。当初の研究計画から大きな変更はなく,29年度にはPEDOT薄膜の電子線照射・熱処理による高性能化および無機・有機複合膜の作製を行う.30年度では複合膜のフレキシブル熱電デバイスの作製を目指す.上記の現在までの進捗状況に記述したように、n型有機熱電薄膜の作製が困難であるため、n型ナノプレートとPEDOT(p型)を配分を変えて複合化することで、n型の複合膜を生成するように計画を変更する。また、カーボンナノチューブとPEDOTの2層構造で高い熱電性能が得られたことから、フレキシブル熱電デバイスの作製に取り入れる予定である。デバイス作製において、転写プロセスで膜中にマイクロクラックが発生することが分かっており、これを極力抑制する方法を検討し、実行に移す予定である。次年度使用額が生じた理由は消耗品の価格に変動があったためである。この費用は次年度の消耗品の購入に充当したいと計画している。
指尖容積脈波による無酸素性代謝閾値の非侵襲的検出法

この研究は,糖尿病,高血圧症,脂質異常症の予防と治療のための最適な運動強度とされている無酸素性代謝閾値を検出する非侵襲的で簡易な手法の開発とそのメカニズムの解明を目指しています。この手法では,指先の血流の容積変動を捉える光学式指尖容積脈波を用いて得られた時系列情報を利用します。
軸糸ダイニンの周期的配列機構

真核生物鞭毛繊毛軸糸のダイニンには内腕ダイニンと外腕ダイニンが存在し、内腕は96nm、外腕は24nmの周期で配列しているが、それらの周期性がどのようにして発生するのかは、まだわかっていない。本研究では外腕の周期的配列の機構を探ることを目的にし、その根元を微小管につなぎとめる複合体(Outer Dynein Arm Docking Complex ; ODA-DC)の構造と微小管との結合性を解析した。これまでの研究では、ODA-DCの3つのサブユニットのうち、微小管との結合に重要なDC1とDC2を培養細胞中で組換え体として共発現させると1:1の複合体を形成し、精製した複合体がin vitroで細胞質微小管上に24nm周期で結合することを明らかにしてきた。今年度は超遠心分析により、DC1とDC2が溶液中でヘテロダイマーを形成することを明らかにした。また、ロータリーシャドウ法による電子顕微法では、ODA-DCが全長約50nmのひも状構造をとることが観察されていたが、この事実と微小管上における24nm周期の結合の関係は説明が困難であった。今回、化学固定した試料を用いたところ、ODA-DCがひも状ではなく、全長20-25nmの、折りたたまれた構造を取ることが観察された。また、微小管と結合したODA-DCの電子線トモグラフィ観察により、24nm周期の結合が確認されるとともに、その結合がこれまで考えられていたような直線状ではなく、分子が微小管の周囲に巻き付いている可能性が示唆された。さらに、軸糸微小管上でODA-DCの結合位置を決定する機能を持つタンパク質の検索を行って、その候補の同定に成功した。これらの発見により、ダイニン外腕が特定の位置で周期的に結合する機構についての知見が大きく前進したと考えられる。本研究では外腕の周期的配列の機構を探ることを第一の目的にし、その根元を微小管につなぎとめる複合体(Outer Dynein Arm Docking Complex ; ODA-DC)の構造と微小管との結合性を解析した。これまでの研究で3つのサブユニットのうち、微小管との結合に重要なDC1とDC2を培養細胞中で組換え体として共発現させると1 : 1の複合体を形成し、精製した複合体がin vitroで細胞質微小管上に24nm周期で結合することを明らかにした。今年度は、組み換えODA-DCの溶液中の状態を明らかにする目的で超遠心分析を行い、DC1とDC2がヘテロダイマーを形成していることを明らかにした。DC1, DC2ともにαへリックス長は20-30nmと予想されているので、DC1-DC2複合体がどのように結合して50nmの長さを持つのか興味深い。また、吉川雅英博士(京都大学)との共同研究により、細胞質微小管と結合したりODA-DCを電子線トモグラフィで解析する研究を開始した。まだ十分高分解能の画像は得られていないが、24nmごとの結合が確認されるとともに、その結合がこれまで考えていた単なる直線状のものではなく、微小管の周囲に巻き付くような様式である可能性がでてきた。今後、軸糸微小管上における存在様式とあわせて、詳細に検討する予定である。
異種間キメラ動物を利用してミクロからマクロに至る秩序形成の仕組みを探る

我々は、胚盤胞にES細胞を注入した後に偽妊娠の雌に移植することによりマウスとラットのキメラ動物が生まれることを示した。これまでの観察ではキメラ動物は外見上マウスとラットの中間ではなく胚盤胞を提供した種に類似し、あたかもES細胞が別の種の細胞や組織として振る舞うことを認めた。マウスとラットは大きさが異なるにも関わらず、キメラを作製すると極めて調和のとれた個体を形成する。また興味あることに個体の大きさはマウス又はラットのどちらかに偏ったものができる。そこでこのマウス・ラットキメラの系を用いて個体の大きさすなわち細胞の増殖すべき限界というものがどこでどのように決められ、また制御されているのかについて検討した。平成26年度は個体発生の経過を追って体の大きさを検討した。個体の大きさを決めるの因子が胚胎の中の一部の細胞が担っているのか、あるいは胎盤あるいは母体側が担っているのかについて検討した。2細胞期のマウス胚を電気刺激により融合させてテトラプロイドとした。このような細胞は胚体の細胞には分化できず胎盤にしか寄与できないことが知られている。一方でES細胞は胎盤には分化しないことが知られている。ラットのES細胞をマウスのテトラプロイド胚に打ち込むことにより胚体部分は完全にラット由来の胚を作製し、これをマウスに移植し、発生の推移を観察した。マウスとラットは発生の様子が異なり、マウスのほうが成長が早いためマウスのほうが発生初期のある時期では大きくなる。マウスの胎盤とマウスの母体により生育を続けるラット胚の大きさを観察したところマウスに近似することが判明した。発生は途中で停止したため最終的にマウス母体からから完全なラットを産ませることはできなかったが少なくとも成長過程にある胎児の大きさを決める役割を担っているのは、胚体の細胞ではなく、胎盤あるいは母体側の因子であることが判明した。26年度が最終年度であるため、記入しない。現在のところ、マウスとラットの異種キメラの作製を報告しているのは、我々と同時期に成功した他の一研究室のみである。このような独創的な系を用いることにより、古くから疑問に思われてきながら、これまでほとんど手付かずの状態で解明がなされていない、動物はどのようにして固有のボディサイズを決定しているのかという問題に切り込める可能性が出てきた。即ち、マウスとラットは成熟すると体重が10倍くらい異なる。我々は異種キメラの作製が出来ないのは胎盤に異種の動物の細胞が存在することが問題ではないかと考えて、胎盤に分化することがないES細胞に着目し、マウスの受精卵にラットのES細胞を注入することによりマウス・ラットキメラを作製することに成功した。その結果、マウス・ラットキメラのサイズはマウスとラットの中間サイズのになるのではなく、キメラ作製に使用する卵子がマウスであればラットの細胞が体中に分布していても、その大きさはマウスと同じになり、逆にラットの卵子を使用してマウスのES細胞を注入してキメラを作製した時には、マウスの細胞が体中に分布していても、ラットの大きさの個体ができ、ラットの体型になることを見出した。このように異種キメラを作製することによりマウスとラットの細胞が共存や相互作用をする場合に統一されたボディープランの元に発生、成長することを利用してボディープランを指令する時期、あるいは場所が存在するのではないかということを示唆しつつある。出生時から成熟期まで秩序ある体のバランスを取りながら成長し臓器や体を形成する仕組みは、生物の発生という観点から極めて重要な問いであり、我々はこの問に正面から挑戦している。

発生は途中で停止したため最終的にマウス母体からから完全なラットを産ませることはできなかったが少なくとも成長過程にある胎児の大きさを決める役割を担っているのは、胚体の細胞ではなく、胎盤あるいは母体側の因子であることが判明した。26年度が最終年度であるため、記入しない。キメラ動物中における異なる種の細胞が細胞レベルにおいて種としてのアイデンティティーを保っているかどうかについてまず検討した。そのためにマウスとラットでは精子の形や大きさが異なるので、その特異的な形を有する精子に着目して観察を行った。マウスあるいはラットのいずれかあるいは両方を異なる蛍光タンパク質を発現するようにしてキメラの識別を容易にするような工夫をしてキメラを作製した。異種キメラの精巣中には蛍光タンパク質の発現からマウス由来及びラット由来の両者の精原細胞が共に存在し、しかも共に精子形成を行っていることが認められた。この時、これらの精子は元来の種の形を保ち、マウス型及びラット型の精子がひとつの精巣内にセグメントを作って共存していることが確認された。次いで、このように共存する精子に受精能があるか否かを検討するために細胞質内精子注入法(ICSI法)を用いてそれらの受精能力を検討した。キメラ動物に存在するラット型の精子はマウス型に比べて少ないが、これらはラットの卵子を正常に受精させることが出来ることが確認された。即ち形の上でも機能的にもキメラ動物中の精子は種としての特異性を維持していることが明らかになった。キメラ動物中における種のアイデンティティーは維持されていることを示す一例である。一方、筋肉は筋原細胞が融合して成熟型の多核筋細胞を形成するが、マウス・ラットキメラの場合、マウスとラットの筋原細胞が融合している部分があることが観察された。この場合には種の独自性を超えて細胞融合し、共存することが示された。このように異種融合細胞が個体内で生存、機能していることが示されたのは世界でもはじめてのことであり、種の特異性を考える上で大きな進展につながると考えられる。マウス・ラット異種キメラにおける体型の決定(体や臓器のサイズ)が発生の何処かの時点でマウス型あるいはラット型に決定され、細胞のオリジンがマウスであれラットであれ、この決定がラットであればラットのマウスであればマウスのボディープランに従って細胞は行動する。これがどのような機構で制御されているのかについては現在のところ手がかりは一つだけである。即ち、ボディープランは必ず受精卵側に決定されるということである。ES細胞は卵子に注入された後のいずれかの時期に「卵子」の一部の細胞としてのリプログラミングを受ける必要があるが、その際に卵子から種としてのボディープランに関する指令を受けると考えると説明がつく。この仮説に従って研究を進めたい。マウスの2細胞期の卵子を電気的に融合させて4倍体の核を持つ細胞を作ると4倍体となったマウスの卵細胞は胚胎にはほとんど分布できないが胚胎外の胎盤には分化できる。このような卵子にラットのES細胞を移植すると胚胎部分はほぼラットのES細胞だけでできあがることになる。この時の発生の様子をラットそのものの場合やマウス・ラットキメラにした場合と詳細に比較検討を行うことにより、ボディープランの制御を指令している部分が胚体外に存在するか否かを検証してゆきたい。ES細胞が分化できない胚胎外細胞部分から指令が出ているという可能性については別のアプローチも行う予定である。
意志と自由の系譜学 I

昨年度に引き続き、今年度も「意志と自由の系譜学」構想の基盤形成に注力した。具体的には、『モンテーニュー魂の軌跡』と題するモンテーニュに関するモノグラフの執筆である。一般に、モンテーニュは自由意志の問題と縁遠いようにみなされる傾向にあるが、モンテーニュの直面した問題は、中世から近世そして近代以降、いわゆる自由意志論が質的に変化してゆく過程をたどる上で、避けては通れないものであると本研究代表者は考えている。問題とは、第一に、人間の「自然性(本性)」をいかに捉えるかという問題であり、第二に、宗教に帰されるいわゆる「信仰」と哲学的な「知」の分離をいかに再構成するかという問題である。第一の問題について考える上で大きな鍵になるのがモンテーニュによるソクラテス受容であり、その受容形態を正しく評価するために、本年度は、プラトンを筆頭とするソクラテス関連の歴史記述を幅広く精査した。第二の問題については、ルターによる宗教改革のインパクトを、一方で中世の唯名論者オッカムに遡り、他方で16世紀フランスの人文主義と突き合わせ、同時にルター自身による農民弾圧の経緯を狭義の西洋史研究に学びつつ、測定する作業を進めた。いずれの問題に関しても、『エセー』に展開されてるモンテーニュ自身の思想との擦り合わせを念頭に置きながら調査を進めて来た。その結果として、日仏を問わず、従来提出されたことのないモンテーニュ像および『エセー』解釈が徐々に出来上がりつつあるという感触を得ている。「意志と自由の系譜学」構想の基盤形成にモンテーニュ論が必要になるという一昨年度に得た判断自体は極めて正当であったことが、モンテーニュ研究を続けて明らかになった。他方で、「研究実績の概要」に記した二つの問題ーモンテーニュ研究を通じて初めてその具体相に触れることになった二問題ーが予想を大きく越えて広く、また深いものであることに気付いたのは実に今年度の研究進捗の過程においてであった。いずれも中途半端に切り上げてよい問題ではないため、『モンテーニュー魂の軌跡』完成ともども、まだ時間が必要となることは避け難い。結果的に、デカルトによる自由意志論をライプニッツ経由でドイツ観念論へと辿る作業に再度着手することはできなくなるかもしれないが、それでも、現在遂行中の研究と執筆が、そのための基礎作業であることに変わりはない。基盤をより堅固にし、本研究当初の予定よりも射程の長い研究を実現するための過程を踏んでいるという意味で、研究自体は「おおむね順調に進展している」ものと考えている。以上のように、今年度は思想史探索の蓄積と思索のための年度であり、その結果としていわゆる成果物としての論考や発表はないが、そのことに消極的な意味合いはないという点も付記しておきたい。モンテーニュのモノグラフ執筆を通して上に述べた二つの問題に取り組むことを基本方針とする。同時に、より射程の長い系譜学構想を実現するために、現代のいわゆる英米分析系哲学による自由意志論ないし行為論を、アリストテレスの倫理学および古代ストア派の自由意志論に突き合わせながら、検討する作業も開始する。前者に関してはG. E. M. Anscombeによる『Intention』を、後者に関してはM. Fredeによる『A Free Will』を最初の素材として、すでに検討に着手している。28年度の主要目的は、近世哲学を代表する思想家の一人であるG. W.ライプニッツによる自由意志論を、意志と自由の系譜学という本研究の枠組みにおいて、考究する点にあった。折から、ライプニッツ自由意志論を具現する『弁神論』に関するフランス語・ドイツ語の重要な研究書が複数公刊されたため、複数の研究者によるさまざまな解釈を詳しく検討し、自説の確立に注力した。独立した論考として最終的な立場を示すにはいましばらくの時間が必要である。また、上記のように進化拡大を目指しているライプニッツ理解と並行して、16世紀フランスの思想家モンテーニュに関する研究をいっそう進める必要性が新たに認識された。本研究代表者は『西洋哲学史IIIポストモダンの前に』(講談社選書メチエ)においてモンテーニュ論を公表し、本研究の基盤となる自著『意志と自由一つの系譜学』(知泉書館)でもモンテーニュ的「自然」概念の重要性を強調したが、人間の意志の出処とその働き方に関するモンテーニュの記述はさらなる考察に値いし、そのためには主著『エセー』の包括的な分析が必要であることが分かった。この点に関する研究の進捗は、本年度、実に大きなものがあった。日仏哲学会主催のモンテーニュに関するシンポジウムでも提題として自説を公にし、この提題をブラッシュアップしたモンテーニュ論がまもなく公刊される『フランス哲学・思想研究』誌に掲載される予定である(4月30日現在校了)。「研究業績の概要」に記したモンテーニュに関しては、本研究の申請段階ではさほどの比重を予想していなかったため、その研究に相当の時間を割いた結果として、ライプニッツ論の進行は計画よりもやや遅れている。しかし、自由意志論そのものの理解のために(とりわけ本研究代表者の自由意志論の核をなすデカルトの自由意志論をより深く理解するために)モンテーニュ研究が欠かせないことが明瞭に認識され、実際に『エセー』の分析作業が相当に進んだことの意義は大きいと認識している。ひいてはライプニッツ論を深めることに必ずや繋がるからである。その点からして、研究全体としては「おおむね順調に進展している」と判断する。平成28年度の研究を通して、「意志と自由の系譜学」を構築する上で、16世紀後半フランスの思想家

モンテーニュの『エセー』を精査する必要のあることが明らかになった。28年度、この点に関する論文を上梓したが、29年度はこの論文を拡張し、モンテーニュに関する単著を完成させるべく尽力した。モンテーニュを十分に論ずるためには、一方で宗教改革からパウロ、場合によってはイエスまで遡り、他方でソクラテスに遡る、二重の遡行作業が必要であり、これは個別論文の容量を遥かに越えているためである。簡潔に言えば、信仰と知の問題と自由意志の問題は切り離し難いということである。この点まで視野に含めた現時点での研究成果の一部を、NPO法人日本論文教育センター主催の講演会(平成30年5月12日)で発表する予定である。29年度はまた、デカルト『情念論』を包括的に論ずるための準備にも多くの時間を費やし、その成果を東洋大学における招待講演のかたちで発表した(2月17日)。デカルト的道徳についてはフランスでの研究も少なくないが、いずれも、断片的なものにとどまっている憾みはぬぐい難い。引き続き、上記発表を土台として、一つの明確なデカルト道徳論を仕上げるべく努力する所存である。なおまた、共著『哲学することー松永澄夫への異議と答弁』に寄稿した論考は、意志と自由の系譜学を最終的に現代社会の諸問題(就中精神疾患の問題)へと接続することを意図して執筆したものであることも加えたい。28年度から29年度、そして30年度にかけて行なっているモンテーニュを中心とした研究は、意志と自由の系譜学構築という当初計画の土壌となるものであり、その視野をしかるべく拡大するものである。「研究実績の概要」に記した通り、モンテーニュ研究は、意志と自由をめぐる形而上学を宗教ないし信仰の問題に、そしてギリシャ哲学の本丸であるソクラテスとプラトンに、接続することを可能にするものだからである。他方で、デカルトの『情念論』について体系的に論ずる用意が整いつつあり、これが、上記系譜学の出発点になるであろう。以上から、いわゆる形而上学領域の自由意志論を通史的に検討する作業はペンディング状態にあるものの、広い視野で綜合的に見れば、研究は「おおむね順調に進展している」と認識している。昨年度に引き続き、今年度も「意志と自由の系譜学」構想の基盤形成に注力した。具体的には、『モンテーニュー魂の軌跡』と題するモンテーニュに関するモノグラフの執筆である。一般に、モンテーニュは自由意志の問題と縁遠いようにみなされる傾向にあるが、モンテーニュの直面した問題は、中世から近世そして近代以降、いわゆる自由意志論が質的に変化してゆく過程をたどる上で、避けては通れないものであると本研究代表者は考えている。問題とは、第一に、人間の「自然性(本性)」をいかに捉えるかという問題であり、第二に、宗教に帰されるいわゆる「信仰」と哲学的な「知」の分離をいかに再構成するかという問題である。第一の問題について考える上で大きな鍵になるのがモンテーニュによるソクラテス受容であり、その受容形態を正しく評価するために、本年度は、プラトンを筆頭とするソクラテス関連の歴史記述を幅広く精査した。第二の問題については、ルターによる宗教改革のインパクトを、一方で中世の唯名論者オッカムに遡り、他方で16世紀フランスの人文主義と突き合わせ、同時にルター自身による農民弾圧の経緯を狭義の西洋史研究に学びつつ、測定する作業を進めた。
口腔衛生が免疫チェックポイント阻害薬の奏功性に及ぼす影響

「口腔内衛生環境の改善が全身の抗腫瘍免疫の改善に役立つのか」と言う問いに解答を出そうとするものであり、1口腔内衛生環境と全身自然免疫系チェックポイントとの関連を明らかにし、2口腔内衛生環境の癌の進展への影響を免疫系との関連性から解明する。3さらに、口腔内衛生環境が獲得免疫系チェックポイント阻害剤の効果に影響を与えることを明らかにし、4最終的には、殺菌作用を有する含嗽剤の使用による口腔衛生の保持が、自然免疫系チェックポイント・獲得免疫系チェックポイントの両者の制御に有用であることを示すことを目的とする。
DNA損傷回復制御機構の解明:細胞は如何にしてDNA損傷から回復するのか?

遺伝情報を保存している染色体DNAの損傷は細胞生存に有毒なため、DNAに損傷が加わると損傷応答システムが起動し修復にあたる。しかし、損傷が修復された後は起動していたシステムを終了させる必要がある。本研究は、どうやって細胞がDNA損傷応答システムを終了させて元通りに回復していくか仕組みを明らかにした。さらにこの回復を妨げる薬剤が癌細胞の増殖を妨げることを見いだした。これらの発見は新しいタイプの抗がん剤の開発につながると期待できる。細胞は染色体DNAが損傷を受けた場合、チェックポイントを活性化して細胞周期を停止すると同時にDNA修復を行うが、修復が完了すれば再び細胞周期を再開させる。この細胞周期を再開させる仕組み(細胞周期回復機構)についてはほとんどわかっていない。本研究は、この細胞周期回復機構の分子メカニズムの解明を目指す。このために、本研究課題では、1)細胞周期回復機構に関与する分子を同定し、2)その生理的役割の解析および3)回復機構の制御による抗腫瘍効果の検討を企図している。本年度は細胞周期機構に関与する分子の同定のためにハイスループットケミカルスクリーニングを行った。12,000種以上の低分子化合物についてスクリーニングを行い、DNA損傷チェックポイントの回復経路を阻害する候補化合物33種類を同定することが出来た。これらの化合物の多くは、癌細胞株に対して著明な増殖抑制効果を有していた。さらに、最終候補化合物についてケミカルデータベースを用いた検索の結果、複数の化合物が同一の酵素を阻害する可能性が高いことが判明したので、この酵素に着目して解析を進めた。この酵素に対する特異的阻害剤がDNA損傷回復を著明に抑制すること、この酵素の発現をRNAi法によって抑制するとDNA損傷回復が遅延することから、この酵素が細胞周期回復機構を制御していることが明らかとなった。この結果より、この酵素がDNA損傷回復機構の制御分子の有力な候補であると考え、現在詳細な機能解析を進めている。このために、本研究課題では、1)細胞周期回復機構に関与する分子を同定し、2)その生理的役割の解析および3)回復機構の制御による抗腫瘍効果の検討を行っている。前年度に行った細胞周期機構に関与する分子の同定のために12,000種以上の低分子化合物についてのケミカルスクリーニングから同定したDNA損傷チェックポイントの回復経路を阻害する候補化合物33種類について、本年度は解析を進めた。癌細胞株に対する細胞増殖抑制能を調べた結果、これらの化合物の多くは、著明な増殖抑制効果を有していた。抑制効果の高い少数の化合物について解析を進めた結果、この腫瘍細胞増殖抑制はDNA複製時のDNA損傷チェックポイントが亢進するためであることが分かった。また、前年度から行っているDNA損傷回復経路の制御候補因子についてさらに解析を進めた。阻害剤、RNAiによりこの因子を抑制するとDNA損傷回復が遅延した。この遅延効果はDNA修復反応には非依存的であった。この結果からこの酵素がDNA損傷チェックポイントの非活性化による細胞周期回復機構を制御していることが明らかとなった。細胞は染色体DNAが損傷を受けた場合、DNA損傷チェックポイントを活性化して細胞周期を停止すると同時にDNA修復を行うが、DNA修復が正常に完了した後は、再び細胞周期を再開させる。この細胞周期を再開させる仕組み(細胞周期回復機構)は、その分子機構がほとんどわかっていない。本研究は、この細胞周期回復機構の分子メカニズムの解明を目指した。12,000種の低分子化合物についてケミカルスクリーニングを行い、前年度までに細胞周期回復機構を阻害する候補化合物33種類を同定している。本年度は候補化合物について詳細な解析を行った。候補化合物のケミカルデータベース解析から細胞周期回復機構の制御候補因子を同定した。候補因子の特異的阻害剤は、DNA二本鎖損傷およびDNA複製ストレスによるDNA損傷チェックポイントの回復を著明に阻害した。RNAi法により候補因子の発現を抑制するとDNA二本鎖損傷によるDNA損傷チェックポイントの回復が著明に遅延した。この阻害効果はDNA修復反応には非依存的であった。これらの結果からこの候補因子がDNA損傷からの細胞周期回復機構を特異的に制御する分子であることがが明らかとなった。また、最終候補化合物による腫瘍細胞増殖抑制能を調べた結果、DNA損傷チェックポイントの回復を阻害する化合物の多くは、単独で著明な腫瘍細胞増殖抑制効果を有していた。解析を進めた結果、この腫瘍細胞増殖抑制はDNA複製時にDNA損傷チェックポイントの活性化が亢進されたためであることが分かった。さらに、マウス癌移植モデルを用いた解析から候補化合物のうち、個体レベルで腫瘍増殖を抑制する化合物を同定することができた。

以上の結果から、本研究では細胞周期回復機構に関与する分子の同定に成功し、阻害剤による腫瘍増殖抑制効果から細胞周期回復機構が新しい抗癌剤ターゲットとなる可能性を示すことが出来た。DNA損傷回復を抑制する低分子化合物のスクリーニングを終了し、標的候補分子の同定とその機能解析の大部分を終了した。また、候補化合物によるinvitro系での腫瘍抑制効果判定を終了した。当初の研究目的の約80%を達成しており、おおむね順調に進展していると評価できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題を遂行する上での大きな問題点はないため、当初の研究計画通り本研究の実施期間中に全ての研究目的を達成することが可能であると考えている。次年度ではin vitro系で評価を終えた低分子化合物について引き続きマウス個体を用いたin vivo抗腫瘍効果についての評価を行い、分子創薬へ繋がる基盤研究を行う予定である。また、本研究により得られた知見を学術専門誌、学術集会で発表を行う予定である。
木質細胞壁の構築

木質細胞壁は、高等植物が生きていく上で必須のものであり、生理学的観点からその生成機構、存在意義を理解することは極めて重要である。また、木質細胞壁は、バイオマスの最大の供給源であることから、その構造を正しく理解することは、資源の有効利用あるいはバイオテクノロジーを用いた有用植物の開発につなげる上でも重要である。循環型社会構築のために、資源・エネルギーを木質バイオマスに転換していく動きが急速に高まっている昨今、木質細胞壁の正しい理解は時代が求める最優先課題であるといっても過言ではない。本企画調査研究では、木質細胞壁の構築に関わる最新の情報を集め、今後の動向を予測、戦略的に研究を展開していくことを目的とした。2度の全体会議を行い、木質細胞壁の生合成、構造、抽出成分、心材化、異常材形成にかかわる、重要な発見、現在受け入れられている学説、発展の歴史的な経緯を研究組織全員で分担してまとめた。そして、現在、問題となっている項目、論争点など整理して今後の課題として総括した。得られた成果は、近い将来、大型プロジェクト研究の申請・発足に向けての準備資料となるものと期待できる。また、成果の一部は、木質細胞壁研究における20世紀の総決算と21世紀の展望を記した教科書「木質の形成」として次年度に出版(海青社)することとした。現在、初稿が集まり、順調に編集作業が進んでいる。
健常成人における長期ノロウイルス不顕性感染の大規模追跡研究

【背景と目的】本邦におけるウイルス性急性腸炎の中で,ノロウイルスによる感染は最も頻度が高い.ノロウイルス感染症は,現在年間100万件を超える報告があり,2,500人を超える死者を出している重要な疾患である.常者におけるノロウイルスの不顕性感染が報告されており,ヒトからヒトへのノロウイルス感染の原因になりえることが示唆される.しかしながら,成人健常者におけるノロウイルス不顕性感染の研究データは限られており,更なる研究が望まれる.我々はすでに、課題番号:16K19261:感染拡大予防を目的とした、健常成人におけるノロウイルス不顕性感染の大規模調査】にてノロウイルス陽性となり不顕性感染であるものを横断的に調査した。本研究ではさらに発展させ、健常者におけるノロウイルス不顕性感染の実態をコホート研究にて行うことを目的とする.また,ノロウイルス不顕性感染と患者背景,基礎疾患や検査所見との関連を調査する.その解明により,不顕性感染健常者から発生する大規模感染の予防手段を確立する.【課題番号:16K19261:感染拡大予防を目的とした、健常成人におけるノロウイルス不顕性感染の大規模調査】にてノロウイルス陽性となり不顕性感染と診断した222名に対し、年齢・性別を1:3の割合でマッチさせた対照666名、計888名に本研究参加依頼書を送付した。うち297名より研究参加の意志が認められた。同患者より現在便検体を収集中であり、280件を超える検体を集めることができた。これは想定された返却率と同定とであり、研究進行が順調であることを示す。また継時的計画と照らし合わせても順調であると言える。今後同便検体に対してポリメラーゼ連鎖反応を行い、ノロウイルスの有無及び遺伝子グループを調査する。陽性・陰性結果により、ノロウイルスが長期陽性になるものの特徴及び新規に発生する割合を検討することができる。研究参加依頼に対する参加率も当初の予定をやや上回っている。加えて、継時的な計画と照らし合わせても順調に進んでいるため。現時点では特段課題点は認めていない。ポリメラーゼ連鎖反応用の試薬を今後発注予定であるため物品費に余剰が出た。また海外学会への参加は来年度に見送るため旅費に余剰が出た。しかしいずれも来年度に使用予定である。
歯周組織構成細胞分化誘導に関連する特異的転写因子の解析

歯周組織再生療法の確立は歯周組織構成細胞の生物学的特性を理解する事が重要である。ヒト歯根膜細胞(HPDL)を用いて、歯周組織で特異的に発現している転写因子をノックダウンする事で、HPDLがどのような表現型の細胞に分化誘導されるか検索した。歯周組織で特異的に発現している転写因子(KLF12, Twist2およびPax9)をノックダウンした結果、Sox5mRNA発現量が増加し、Sp7mRNA発現量は減少した。以上の結果からHPDLは軟骨細胞に分化誘導される可能性が示唆された。歯周組織再生療法の確立は各々の歯周組織(歯槽骨、歯根膜、歯肉およびセメント質)に存在する細胞(歯周組織構成細胞)の生物学的特性を理解する事が重要である。今回、患者から採取したヒト歯周組織構成細胞(セメント芽細胞、歯根膜細胞、骨芽細胞および歯肉線維芽細胞)を用いて、各々の細胞で発現している転写因子を検索することにより、各々の細胞が表現型を維持するために重要な転写因子を明らかにすることを目的とした。ヒトセメント芽細胞(HCEM)、ヒト骨芽様細胞(HAB)、ヒト歯根膜細胞(HPDL)、ヒト歯肉線維芽細胞(HGF)およびヒト骨肉腫由来骨芽細胞(Saos2)は37°C、5%CO2インキュベーター内で培養し、HCEM、HABおよびSaos2は10%ウシ胎児血清および抗生物質(100unit/mlペニシリンおよび100ng/mlストレプトマイシン)を含むMinimum essential medium alpha medium (αMEM)、HPDLおよびHGFは10%ウシ胎児血清および抗生物質(100unit/mlペニシリンおよび100&#61549;g/mlストレプトマイシン)を含むDulbecco's modified Eagle's medium (DMEM)培養液を用いた。100mmデイッシュに播種し、コンフルエント後、細胞を回収し、全RNAを抽出し、Real-time PCRにて各種転写因子のRNAの発現量を検索した。Saos2およびHABに比較してHCEM、HPDLおよびHGFではKLF12、Twist2およびPax9mRNA発現量が高かった。今回、患者から採取したヒト歯根膜細胞(HPDL)を用いて、歯周組織で特異的に発現している転写因子をノックダウンする事で、HPDLがどのような表現型の細胞に分化誘導されるか検索した。HPDLは37°C、5%CO2インキュベーター内で培養し、10%ウシ胎児血清および抗生物質(100unit/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシン)を含むDulbecco's modified Eagle's medium (DMEM)培養液を用いた。平成25年までの研究で歯周組織で特異的に発現している転写因子(KLF12, Twist2およびPax9)を同定した。そこで35mmディッシュにHPDLを播種し、3つの転写因子のsiRNAをオリゴフェクタミンを用いて72時間トランスフェクションし、細胞を回収し、全RNAを抽出後、Real-time PCRにて各種転写因子のRNAの発現量を検索した。3つの転写因子をノックダウンするとSox5mRNA発現量が増加し、Sp7mRNA発現量は減少した。歯周治療学ヒト骨芽様細胞(HAB)以外の歯周組織構成細胞は線維芽細胞で重要な転写因子を多く発現していた。このことから多くの歯周組織構成細胞は線維芽細胞に類似している事が示唆された。しかしながら線維芽細胞で重要な転写因子を阻害した時にどのような変化を示すかはまだ解明されていない。ヒト骨芽様細胞(HAB)以外の歯周組織構成細胞は線維芽細胞に類似している事から、線維芽細胞に重要な転写因子(KLF12、Twist2およびPax9)をsiRNAを用いてノックダウンすることで各々の歯周組織構成細胞がどのような細胞に分化誘導されるかについてReal-time PCRおよびWestern Blotを行い検索していく予定である。多くの歯周組織構成細胞および多くの転写因子の発現を検索したため、特異的な転写因子の検索に時間がかかり、Real time PCR用試薬およびReal time PCR用Primerのみの購入となったため。各々の歯周組織構成細胞特異的な転写因子をノックダウンするためにsiRNAを購入する。又、ノックダウン後に回収した細胞にて、特異的転写因子およびReal-time PCRにて変化を認めた転写因子についてタンパク質量を検索するためWestern Blot法で使用する抗体を購入する。
ハンマー叩打動作におけるハンマーの形状・重量の変化が身体に及ぼす影響について

本年度の研究課題は,ハンマーの叩打動作における,振り下ろす上肢の肩,肘,手関節の角加速度とハンマーの叩打力の関係を明らかにすること.更にハンマーの重量の変化が叩打力と振り下ろされるハンマーの軌跡に及ぼす影響について検討することである.対象は健常男性12名,平均年齢は20.9±2.1歳である.叩打に用いたハンマーは木製で重量0.55Kgと重量0.80Kgの2種類のハンマーを用いた.ランドマークは,ハンマーの側面中央部,手関節,肘関節,肩峰突起,上前腸骨棘の5ヶ所につけ,ハイスピード・ビデオ・カメラ(ナック社製HSV-400)で撮影し,振り下ろし動作を0.05秒間隔に分割して,各座標点を求めた.更に各座標点の経時的変化からハンマーの運動加速度(a)を求め,ハンマーの重量(m)との積によってハンマーの叩打力(F=ma)を算出した.重量0.55Kgのハンマーの叩打力は38.2±26.2N,重量0.80Kgのハンマーの叩打力は48.6±30.6Nで有意な差を認めた.一方,振り下ろしの軌跡について見ると,重量0.55Kgのハンマーは,重量0.80Kgのハンマーの軌跡に比べ,振り上げの高さが低く,小さな弧を描きながら振り下ろす様相を示した.また叩打力は互いに高い相関関係(r=0.87)を示し,すなわちハンマーの重量を変化に関わらず,叩打力の強い者は強打し,弱い者は弱く打つことが示された.振り下ろし動作を前期,中期,後期の3期に分類し,各期ごとの加速度変化について比較すると,叩打力の強い者の特徴は,前期,中期で肩関節と肘関節による落下運動に,後期で肘関節と手関節の回転運動が加わり,ハンマーの加速度を最大にさせ,叩打していることが明らかとなった.以上の点から,臨床場面において患者に効率的な振り下ろし方や,力強い叩打力を引き出すための具体的な訓練方法が示唆された.本年度の研究課題は,ハンマーの叩打動作における,振り下ろす上肢の肩,肘,手関節の角加速度とハンマーの叩打力の関係を明らかにすること.更にハンマーの重量の変化が叩打力と振り下ろされるハンマーの軌跡に及ぼす影響について検討することである.対象は健常男性12名,平均年齢は20.9±2.1歳である.叩打に用いたハンマーは木製で重量0.55Kgと重量0.80Kgの2種類のハンマーを用いた.ランドマークは,ハンマーの側面中央部,手関節,肘関節,肩峰突起,上前腸骨棘の5ヶ所につけ,ハイスピード・ビデオ・カメラ(ナック社製HSV-400)で撮影し,振り下ろし動作を0.05秒間隔に分割して,各座標点を求めた.更に各座標点の経時的変化からハンマーの運動加速度(a)を求め,ハンマーの重量(m)との積によってハンマーの叩打力(F=ma)を算出した.重量0.55Kgのハンマーの叩打力は38.2±26.2N,重量0.80Kgのハンマーの叩打力は48.6±30.6Nで有意な差を認めた.一方,振り下ろしの軌跡について見ると,重量0.55Kgのハンマーは,重量0.80Kgのハンマーの軌跡に比べ,振り上げの高さが低く,小さな弧を描きながら振り下ろす様相を示した.また叩打力は互いに高い相関関係(r=0.87)を示し,すなわちハンマーの重量を変化に関わらず,叩打力の強い者は強打し,弱い者は弱く打つことが示された.振り下ろし動作を前期,中期,後期の3期に分類し,各期ごとの加速度変化について比較すると,叩打力の強い者の特徴は,前期,中期で肩関節と肘関節による落下運動に,後期で肘関節と手関節の回転運動が加わり,ハンマーの加速度を最大にさせ,叩打していることが明らかとなった.以上の点から,臨床場面において患者に効率的な振り下ろし方や,力強い叩打力を引き出すための具体的な訓練方法が示唆された.