hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ファゴサイトーシス誘発作用に基づく制がん性PS二量等価体の創製

本研究では、“ホスファチジルセリン(PS)を二量化すればセリンリン酸部が常に細胞表面に露出してファゴサイトーシスを誘発する"との作業仮説に基づき、PS二量等価体を設計・合成し、実際にファゴサイトーシス誘発作用を有することを明らかにすることを期待した。その結果、合成したPS二量体含有リポソームをがん細胞へ取り込ませた結果、期待した通りにPS自体よりも効果的にPSを露出させることに成功した。細胞膜脂質二重層は非対称であり、その構成成分の一つであるホスファチジルセリン(PS)は通常細胞膜内側に存在する。従って、その極性頭部(セリンリン酸部)は細胞内に配向しているが、アポトーシスの際には外側の細胞膜表面に露出することで、ホスファチジルセリンを誘発する。本研究は、“PSを二量化すればセリンリン酸部が常に細胞表面に露出してファゴサイトーシスを誘発する"との作業仮説に基づき、PS二量等価体を設計・合成し、実際にファゴサイトーシス誘発作用を有することを明らかにする。開発するPS二量等価体は、アポトーシス/ファゴサイトーシス機序の解析のための薬理ツールとして有用であり、さらに、新規作用機序に基づく制がん薬創出の端緒となることを目指すものである。通常のリン脂質様の飽和または不飽和脂肪酸を二量化したのみでは、疎水性部の折れ曲がりが生じ、二つのセリンリン酸部がどちらも細胞内に配向することが懸念される。そこで、このような折れ曲がりを防ぐ目的で、疎水鎖中央部に直線性の剛直構造を導入することにした。剛直構造としては、ベンゼン環が4つ連結したクアトロフェニル構造を選択し、PS二量等価体を設計した。目的物の合成を進めた過程で、溶解性が劣悪であり、合成、特に高純度精製が困難であることが判明した。この劣悪な溶解性はベンゼン環が連結することによる平面性によって、強力な分子間スタッキング相互作用が生じるためと推察した。そこで、このような平面性を打破するべく、ベンゼン環上にメチル基を有するクアトロフェニル構造を導入したPS二量等価体を新たに設計した。現在、その合成を鋭意進めているが、中間体の比較では期待通り溶解性の大幅な向上が認められている。開発するPS二量等価体は、アポトーシス/ファゴサイトーシス機序の解析のための薬理ツールとして有用であり、さらに、新規作用機序に基づく制がん薬創出の端緒となることを目指して研究を実施した。通常のリン脂質様の飽和脂肪酸を二量化したPS二量等価体とともに、疎水性部の折れ曲がりが生じ、二つのセリンリン酸部がどちらも細胞内に配向するこの懸念から、折れ曲がりを防ぐ目的で、疎水鎖中央部に直線性の剛直構造としてベンゼン環が4つ連結したクアトロフェニル構造を選択し、PS二量等価体を設計した。ベンゼン環が連結することによる平面性によって強力な分子間スタッキング相互作用が生じるため溶解性が劣悪であることが合成過程で判明したので、平面性を打破するべくベンゼン環上にメチル基を有するクアトロフェニル構造を導入したPS二量等価体を新たに設計した。今年度は2種のPS二量等価体の合成を完了し、ファゴサイトーシス誘発作用を検討した。その結果、PSに比較して2倍近く強力なファゴサイトーシス誘発作用を有する事が判明し、作業仮説の正当性が証明された。創薬化学予想外の劣悪な溶解性から、分子設計を再検討する必要が生じた。しかしながら、現在順調に合成は進捗しており、近々に最初の目的物の合成が達成されるものと考えている。さらに、評価系の構築も順調に進んでいる。本年度は前半期にPS二量等価体の合成を完了し、その後、細胞系での評価を実施する。現在、キラーT細胞の活性化を検討する評価系の構築を検討しており、近々確立するものと考えている。同系での評価でキラーT細胞に対する評価を確認した後、ファゴサイトーシス誘発能を調べる予定である。時間的にさらに余裕がある場合には、若干の構造ー活性相関の検討を実施する。ほぼ、当初の予定通り使用したが、試薬使用量において計画と若干の違いが生じたため、約5万円を次年度使用とした。全額合成試薬の購入にあてる。
近世社会における宗教的秩序の構造と特質

平成23(2011)年度、私は近世仏教教団の編成・運営や神仏をめぐる諸思想の社会的展開について究明を進めるべく、資史料の調査を各地で実施すると共に、その成果を盛り込みつつ論文の作成・投稿や学会での報告を行った。まず調査活動については、京都大学・龍谷大学図書館で史料・図書の調査を頻繁に実施すると共に、国立国会図書館・国立公文書館・国文学研究資料館・本願寺史料研究所・山口県文書館・山口県立山口図書館・岩国徴古館・光福寺(岩国市門前町)・三重県立図書館・神宮文庫・大宝院(津市)・金沢市立玉川図書館近世史料館・本興寺(尼崎市開明町)・専光寺(熊本市坪井)・元正寺(荒尾市川登)などでの調査を、日時を定めて集中的に実施した。これらを通じて新史料の発見もあり、研究の進展にとって有意義な調査活動となった。以上の成果を活かしつつ、論文投稿・学会報告を行った。本年度学会誌への掲載が決まった論文には、「「長州清光寺一件」における末寺請書-近世寺院の組合をめぐって」(『本願寺史料研究所報』41、2011年)、「三業惑乱研究の可能性」(『龍谷大学仏教文化研究所所報』35、2012年)、「近世後期「捨世派」僧侶の布教と地域民衆-大日比西円寺の法岸・法洲・法道に着目して」(『仏教史研究』49、2012年)の3本がある。これらにおいては、具体的な事例に即して教団の編成・運営や諸思想の展開を論じている。一方、6月12日には山口県地方史研究大会において「安政期清光寺一件」と題する報告を行い、次いで7月27日には日本史研究会近世史部会において「安政期清光寺一件にみる教団自治と藩行政」と題する報告を行い、以て教団自治と幕藩寺社行政との関係の一端を提示した。また、10月30日には日本思想史学会大会のパネルセッションで「真宗僧侶による護法の社会的展開」と題して報告し、護法思想の社会的展開を跡付けた。
結晶中における生体高分子ダイナミクスの精密計測

タンパク質結晶中での構造変化を溶液中のものに対応させて機能に密接に関連した構造変化として議論するために、光学密度の高い結晶試料のスペクトル測定が可能な顕微分光装置を製作した。加えて、各種の色素含有タンパク質について分光測定に都合が良い平板状の結晶作成条件を確立し、可視吸収スペクトルを測定した。これらのタンパク質結晶のX線結晶構造解析においては、X線損傷の影響を低減することで詳細な構造変化を捉えることができた。また、光合成に関与する新規な色素含有タンパク質の結晶構造を決定することができた。本研究においては、結晶中の生体高分子(タンパク質)の反応状態を時間分解顕微分光法により測定してX線結晶構造解析結果と組み合わせることで、従来のX線結晶構造解析だけでは観測困難な機能発現に関連する動きを解明して生体高分子の構造と機能の相関を考察することを目的とする。従来のタンパク質構造解析はタンパク3000プロジェクトに代表されるように形の記述のみに大きな労力を注いできた。多くの新規構造の発見などタンパク質の機能解析への影響には大きなものがあったが、静的な構造情報の限界も認識された。本研究では、X線結晶構造解析と反応に沿った状態変化を解明できる時間分解顕微分光を組み合わせて、結晶中での分子運動を解明する。したがって、従来のタンパク質結晶構造解析が与える静的な構造情報とタンパク質本来の動的な特性の間の溝を埋めることが可能となり、タンパク質をはじめとする生体高分子の構造機能相関の研究に大きく寄与する。本年度は、光学密度の高い結晶試料を分光測定するために必要不可欠な顕微分光装置を製作した。装置の仕様は以下のとおりである。既存の光学顕微鏡と今回購入したダブルモノクロ型可視分光装置白色光(日本分光・V660)を自作アダプターにより石英製光ファイバー(直径1.0mm)で連結して、分光した後の単色光を結晶に照射し、照射後の光を再び別の光ファイバーにより分光装置に戻し検出できるようにした。白色光ではなく単色化された光を使用することで、測定光によるタンパク質の損傷や構造変化などの意図しない影響を大幅に回避できるようになった。また、顕微鏡の空間分解能と操作性、分光装置の波長分解能を両立させることが可能となった。これまでに多くのタンパク質の構造が解明されてきたが、従来のタンパク質構造解析から得られる静的な構造情報の限界も認識され始めている。そこで本研究では、結晶中の生体高分子(タンパク質)の反応状態を時間分解顕微分光法により測定してX線結晶構造解析結果と組み合わせることで、従来のX線結晶構造解析だけでは観測困難な機能発現に関連する動きを解明して生体高分子の構造と機能の相関を考察することを目的とする。従来のタンパク質結晶構造解析が与える静的な構造情報とタンパク質本来の動的な特性の間の溝を埋めることが可能となり、タンパク質をはじめとする生体高分子の構造機能相関の研究に大きく寄与する。結晶中ではタンパク質が密に充填され光学密度が高くなって分光測定が困難となる問題点が明らかとなった。そこで本年度は、これまでに作成した顕微分光装置を改良して迷光を除去して光学密度の高い(OD>3)試料の測定を可能とした。また、バクテリオロドプシンやシトクロムb5還元酵素、ABC-ATPase、高電位鉄イオウクラスタータンパク質などについて分光測定に都合が良い平板状の結晶作成条件を確立した。本研究では、結晶中の生体高分子(タンパク質)の反応状態を時間分解顕微分光法により測定してX線結晶構造解析結果と組み合わせることで、従来のX線結晶構造解析だけでは観測困難な機能発現に関連する動きを解明し生体高分子の構造と機能の相関を考察することを目的とする。本年度は、作成した顕微分光装置を使用して色素含有タンパク質(高電位鉄イオウタンパク質、プロトン輸送タンパク質、光合成調節因子)の結晶から可視吸収スペクトルとその変化を測定した。スペクトル測定には光学密度が適切な(OD1)結晶を使用することが重要であった。また、これらのタンパク質結晶のX線結晶構造解析をおこない、詳細な構造変化を捉えることができた。高電位鉄イオウタンパク質の解析は0.7Å分解能という大変に高い精度で行なうことができた。また、光合成調節因子の結晶構造はこれまで全く報告がなかったが、色素近傍の構造も精密に決定することができた。
ダイニン運動制御機構の構造基盤解明

ダイニンは,ATP加水分解を利用して微小管上を滑り運動する巨大なモーター蛋白質複合体で,そのモーター活性は細胞内物質輸送,細胞移動,細胞分裂,鞭毛・繊毛運動など広範な細胞運動の駆動に必須である.しかし,これら多様な細胞内機能を発揮するために重要な「ダイニンの運動活性を制御するメカニズム」はいまだに謎に包まれている.研究代表者らは,本研究課題において,ダイニン不活性化複合体の構造解析を行い,この巨大分子モーターの制御機構について,その仕組みの一端を明らかにした.ダイニンは,ATP加水分解を利用して微小管上を滑り運動する巨大なモータータンパク質複合体で,そのモーター活性は細胞内物質輸送,細胞移動,細胞分裂,鞭毛・繊毛運動など広範な細胞運動の駆動に必須である.しかし,これら多様な細胞内機能を発揮するために重要な「ダイニンの運動活性を制御するメカニズム」はいまだに謎に包まれており,その解明は生物物理学・細胞生物学分野の重要な研究課題のひとつである.本研究課題は,ダイニンの機能面での解析を進めるとともに,構造面での研究を強力に推進することで,その運動活性制御メカニズムの全貌を原子レベルで明らかにすることを最終目標としている.本年度の研究では,ダイニン制御に重要な役割を果たすと考えられている「ダイニン中核領域(ダイニンMD)内の複数のATP加水分解部位」について機能解析及び構造解析を進めた.ダイニンMDはATP加水分解部位を3個内包するが,そのうち2個(AAA3とAAA4)はモーター活性制御部位だと推測される.そこで本研究では,まず点変異導入により各部位のATP加水分解をブロックし,その影響を前定常状態速度論解析により評価した.その結果,AAA3もしくはAAA4は,ダイニンの化学力学変換サイクルを変調させることでモーター活性のオン・オフを制御する特殊なATP加水分解部位であることが明らかになった.次に,その構造基盤を解明するために,これらの変異体について結晶構造解析を試みた.発現精製系の最適化と結晶化条件の網羅的な検討を行うことで,異なるヌクレオチド結合状態にトラップしたダイニン変異体について,各々の結晶化条件を複数確立することに成功した.得られた結晶の回折分解能は現時点では10Å程度であり,構造解析が可能な4Å以上に結晶の質を改善していくことが今後の課題である.ダイニンは,ATP加水分解を利用して微小管上を滑り運動する巨大なモーター蛋白質複合体で,そのモーター活性は細胞内物質輸送,細胞移動,細胞分裂,鞭毛・繊毛運動など広範な細胞運動の駆動に必須である.しかし,これら多様な細胞内機能を発揮するために重要な「ダイニンの運動活性を制御するメカニズム」はいまだに謎に包まれており,その解明は生物物理学・細胞生物学分野の重要な研究課題のひとつである.本研究課題は,ダイニンの機能面での解析を進めるとともに,構造面での研究を強力に推進することで,その運動活性制御メカニズムの全貌を原子レベルで明らかにすることを最終目標としている.本年度の研究では,ダイニンの細胞内制御に重要と考えられている二量体不活性化複合体の構造解析に向けた諸検討を進めた。まず,二量体ダイニンの発現・精製系の集中的な検討を行うことで,結晶構造解析に必要な量(ミリグラムオーダー)の複合体を高純度で得られる系を確立した。次に,溶液条件とダイニンコンストラクトの網羅的検索を行うことで,不活性化複合体の安定形成条件を見出した。さらに,得られた二量体不活性化複合体について予備的な結晶化検討を行った結果,複数の独立条件で複合体の単結晶を得ることに成功した。また,本研究では,近年劇的な進歩を遂げているdirect detectorを搭載したクライオ電子顕微鏡を用いることで,ダイニン制御複合体の溶液条件での高分解能構造解析も目指している。本年度の研究では,大阪大学・超高圧電顕センターに設置されているTitan Krios/Falcon2を用いて,ダイニン複合体およびダイニン-微小管複合体についてクライオグリッド作成条件の予備検討を行い,良好な電子顕微鏡像取得条件を見出すことに成功した。本年度の研究では,ダイニン運動制御機構の構造基盤解明に向けて,第二の課題である「ダイニン二量体不活性化複合体の構造研究」について,一定の成果を上げることができた。しかし今年度は,研究代表者の異動に伴い,新たに研究室を立ち上げる必要が生じたため,当初の予定よりも研究進行に若干の遅れが生じている。そのため上記評価とした。ダイニンは,ATP加水分解を利用して微小管上を滑り運動する巨大なモーター蛋白質複合体で,そのモーター活性は細胞内物質輸送,細胞移動,細胞分裂,鞭毛・繊毛運動など広範な細胞運動の駆動に必須である.しかし,これら多様な細胞内機能を発揮するために重要な「ダイニンの運動活性を制御するメカニズム」はいまだに謎に包まれており,その解明は生物物理学・細胞生物学分野の重要な研究課題のひとつである.本研究課題は,ダイニンの機能面での解析を進めるとともに,構造面での研究を強力に推進することで,その運動活性制御メカニズムの全貌を原子レベルで明らかにすることを最終目標としている.本年度の研究では,昨年度に引き続き,ダイニンの細胞内活性制御において中心的役割を果たすと考えられている「二量体不活性化複合体」の構造解析に向けた諸検討を行った。具体的にはまず,ダイニンの二量体不活性化状態を強く安定化するタンパク質因子の同定に成功した。この因子とダイニン二量体の複合体を形成させることで,従来よりもはるかに高い効率で不活性化複合体を調製することが可能となった。次に当該複合体について単結晶を安定して得られる条件を確立した。

しかし,得られた結晶の現時点での最高回折能は12-14 Å程度と構造解析を行うには不十分であり,今後の結晶改良もしくは新たな結晶化条件の探索が必要な状況である。また,本研究では結晶構造解析と並行して,クライオ電子顕微鏡法による構造解析も進めている。本年度の研究では,二量体不活性化複合体について,ネガティブ染色電顕像二次元単粒子解析を行い,タンパク質サンプルが構造解析に適する性状を持つことを確認した。さらに,ダイレクトCMOS検出器搭載クライオ電子顕微鏡(Titan Krios + Falcon2)による予備的な電顕イメージの取得も順調に進めることができた。本研究の主要な海外共同研究者が病気のため引退することとなった。そのため,共同研究として行っていたクライオ電子顕微鏡解析の系を,研究代表者が所属する組織内で新たに立ち上げる必要があり,本研究課題の一部の進捗がやや遅れる状況となっている。ダイニンは,ATP加水分解を利用して微小管上を滑り運動する巨大なモーター蛋白質複合体で,そのモーター活性は細胞内物質輸送,細胞移動,細胞分裂,鞭毛・繊毛運動など広範な細胞運動の駆動に必須である.しかし,これら多様な細胞内機能を発揮するために重要な「ダイニンの運動活性を制御するメカニズム」はいまだに謎に包まれており,その解明は生物物理学・細胞生物学分野の重要な研究課題のひとつである.本研究課題は,ダイニンの機能面での解析を進めるとともに,構造面での研究を強力に推進することで,その運動活性制御メカニズムの全貌を原子レベルで明らかにすることを最終目標としている.本年度の研究では,昨年度に引き続き,ダイニンの細胞内活性制御において中心的役割を果たすと考えられている「二量体不活性化複合体」の構造解析を集中的に行った。具体的にはまず,電子顕微鏡解析を研究代表者が所属する組織内で単独で行えるように,各過程(ダイニンサンプル調製・グリッド作成・EM像撮影・構造解析系)全ての立ち上げを行った。次に,この系を用いてEM像を大量に取得し,二次元および三次元での単粒子解析を行った結果,二量体不活性化複合体には著しい構造多形が存在することを見出した。さらに,得られた構造情報を基に,ダイニン分子が,どのような仕組みで不活性化状態から,微小管上を歩行運動し積荷を輸送する活性化状態へと遷移するかについて,新たな構造モデルを構築することに成功した。ダイニンは,ATP加水分解を利用して微小管上を滑り運動する巨大なモーター蛋白質複合体で,そのモーター活性は細胞内物質輸送,細胞移動,細胞分裂,鞭毛・繊毛運動など広範な細胞運動の駆動に必須である.しかし,これら多様な細胞内機能を発揮するために重要な「ダイニンの運動活性を制御するメカニズム」はいまだに謎に包まれている.研究代表者らは,本研究課題において,ダイニン不活性化複合体の構造解析を行い,この巨大分子モーターの制御機構について,その仕組みの一端を明らかにした.ダイニン運動制御機構の構造基盤解明に向けて,その最初の課題である「ダイニンMD内の複数のATP加水分解部位」の構造・機能解析について,ほぼ予定通り研究を進展させることができたため上記評価とした.ダイニン運動活性のオン・オフ制御は様々な階層で起こるが,特に重要だと考えられるのは次の4点である:
ウェーブレットによる推定フラクタル次元を用いた合成開口レーダ画像の解析

合成開口レーダ(SAR)リモートセンシングにおける多くのアプリケーションにおいて,SAR画像の統計的性質を理解することが重要となっている.SAR画像の濃度はスペックルとテクスチャの乗法的な相互作用によって空間的に大きく揺らぐが,このうちテクスチャは撮像される表面の多様性に由来し,ターゲットに関する多くの情報を含んでいる.本研究では,テクスチャ特徴量としてフラクタル次元をとりあげ,その有効性を考察した.まず,SAR画像を統計的フラクタルの代表的なモデルである非整数ブラウン運動でモデル化し,ウェーブレット変換に基づく多重解像度解析により,そのフラクタル次元を推定した.多重解像度解析によるフラクタル次元の推定法は,1次元信号に対して既に提案されている(P.Flandrinによる).我々はこれを2次元画像に対して拡張し,1次元の場合と全く同様の手続きでフラクタル次元を推定できることを数学的に示した.次に,上の推定法を実際のSAR画像に適用した.その結果,対象SAR画像は非整数ブラウン運動によってよくモデル化され得ること,また,SAR画像のフラクタル次元は周波数や偏波により異なることなどが明らかになった.フラクタル次元は,撮像された表面の起伏の激しさや複雑さを捉えるものであると考えられるが,この結果は,波長の長短や偏波の相違によってこれらの複雑性の記述のされ方が異なることを示唆している.さらに,分解能とテクスチャの関係についても考察をすすめた.昨今,SARの分解能は数mオーダーに向上しているが,このような高分解能なシステムが供するデータの統計モデルは,未だ十分に確立されていない.そこで,高分解能SAR画像に対し,(フラクタル次元を考える前に)従来のスペックルとテクスチャの積モデルの妥当性を検証した.検証においてはポラリメトリック(多偏波)なデータを使用し,テクスチャと偏波の関わりについても検討した.合成開口レーダ(SAR)リモートセンシングにおける多くのアプリケーションにおいて,SAR画像の統計的性質を理解することが重要となっている.SAR画像の濃度はスペックルとテクスチャの乗法的な相互作用によって空間的に大きく揺らぐが,このうちテクスチャは撮像される表面の多様性に由来し,ターゲットに関する多くの情報を含んでいる.本研究では,テクスチャ特徴量としてフラクタル次元をとりあげ,その有効性を考察した.まず,SAR画像を統計的フラクタルの代表的なモデルである非整数ブラウン運動でモデル化し,ウェーブレット変換に基づく多重解像度解析により,そのフラクタル次元を推定した.多重解像度解析によるフラクタル次元の推定法は,1次元信号に対して既に提案されている(P.Flandrinによる).我々はこれを2次元画像に対して拡張し,1次元の場合と全く同様の手続きでフラクタル次元を推定できることを数学的に示した.次に,上の推定法を実際のSAR画像に適用した.その結果,対象SAR画像は非整数ブラウン運動によってよくモデル化され得ること,また,SAR画像のフラクタル次元は周波数や偏波により異なることなどが明らかになった.フラクタル次元は,撮像された表面の起伏の激しさや複雑さを捉えるものであると考えられるが,この結果は,波長の長短や偏波の相違によってこれらの複雑性の記述のされ方が異なることを示唆している.さらに,分解能とテクスチャの関係についても考察をすすめた.昨今,SARの分解能は数mオーダーに向上しているが,このような高分解能なシステムが供するデータの統計モデルは,未だ十分に確立されていない.そこで,高分解能SAR画像に対し,(フラクタル次元を考える前に)従来のスペックルとテクスチャの積モデルの妥当性を検証した.検証においてはポラリメトリック(多偏波)なデータを使用し,テクスチャと偏波の関わりについても検討した.本研究は、ウェーブレット解析を用いて合成開口レーダ(SAR)画像のフラクタル次元を推定し、ターゲットの特徴量としてのフラクタル次元の有効性を考察するものである。本年度の研究では、まず、SAR画像を統計的フラクタルの代表的なモデルである非整数ブラウン運動でモデル化し、ウェーブレット変換に基づく多重解像度解析により、そのフラクタル次元を推定した。多重解像度解析によるフラクタル次元の推定法は、1次元信号に対して既に提案されている(P.Flandrinによる)。我々はこれを2次元画像に対して拡張し、1次元の場合と全く同様の手続きでフラクタル次元を推定できることを数学的に示した。次に、上の推定法を多重観測パラメータを有するSAR画像に適用した。実際に使用したデータは、NASA/JPL所有の航空機搭載SAR(AIRSAR)が取得した多周波(P,L,Cバンド)、フルポーラリメトリックなものであり、HH,VV,HVの代表的な偏波の画像を生成して、対象画像とした。また、スペックル低減の前処理を施した画像も対象に加えた。この結果、以下のことが明らかになった。1.対象SAR画像は非整数ブラウン運動によりよくモデル化され、これをフラクタル的に解析する意義は確保されている。2.SAR画像のフラクタル次元は、観測パラメータ(周波数、偏波)により異なる。3.SAR画像のフラクタル次元は、スペックルの有無には不感である。SAR画像におけるフラクタル次元は、撮像された地表面の起伏の激しさ、複雑さを捉えるものである。上の2.は、SARの波長の長短や偏波の相違により、これらの複雑性の記述のされ方が異なることを示唆する。

このことは、フラクタル次元が多周波・多偏波なSAR画像のターゲット理解に新たな視点を与える量であることを意味し、3.のスペックルとの関係と合わせ、高精度な土地被覆分類/領域分割手法の特徴量となると考えられる。合成開ロレーダ(SAR)リモートセンシングにおける多くのアプリケーションにおいて,SAR画像の統計的性質を理解することが重要となっている.SAR画像の濃度はスペックルとテクスチャの乗法的な相互作用によって空間的に大きく揺らぐが,このうちテクスチャは撮像される表面の多様性に由来し,ターゲットに関する多くの情報を含んでいる.本研究では,テクスチャ特徴量としてフラクタル次元をとりあげ,その有効性を考察した.まず,SAR画像を統計的フラクタルの代表的なモデルである非整数ブラウン運動でモデル化し,ウェーブレット変換に基づく多重解像度解析により,そのフラクタル次元を推定した.多重解像度解析によるフラクタル次元の推定法は,1次元信号に対して既に提案されている(P.Flandrinによる).我々はこれを2次元画像に対して拡張し,1次元の場合と全く同様の手続きでフラクタル次元を推定できることを数学的に示した.次に,上の推定法を実際のSAR画像に適用した.その結果,対象SAR画像は非整数ブラウン運動によってよくモデル化され得ること,また,SAR画像のフラクタル次元は周波数や偏波により異なることなどが明らかになった.フラクタル次元は,撮像された表面の起伏の激しさや複雑さを捉えるものであると考えられるが.この結果は,波長の長短や偏波の相違によってこれらの複雑性の記述のされ方が異なることを示唆している.さらに,分解能とテクスチャの関係についても考察をすすめた.昨今,SARの分解能は数mオーダーに向上しているが,このような高分解能なシステムが供するデータの統計モデルは,未だ十分に確立されていない.そこで,高分解能SAR画像に対し,(フラクタル次元を考える前に)従来のスペックルとテクスチャの積モデルの妥当性を検証した.検証においてはポラリメトリック(多偏波)なデータを使用し,テクスチャと偏波の関わりについても検討した.
日本人の健康寿命延伸の鍵を解明する包括的スポーツ科学研究

疫学研究によって身体不活動、座りすぎ、低体力などの健康寿命の延伸を阻害するリスク因子が特定されているが、リスク因子の背後に存在しているメカニズムの多くは不明なままである。これは、疫学研究によってリスク因子が特定されてきたものの、これまでの疫学研究では複数のリスク因子を対象とした網羅的な研究がなされてこなかったことや、リスク因子に関する詳細な測定が実施されていないことが原因と考えられる。そこで、本研究はリスク因子に関する網羅的で詳細な測定を実施する疫学研究によって、健康寿命の延伸を阻害しているさまざまなリスク因子の影響度や背後に存在しているメカニズムを明らかにする。
空間反転対称性の破れたナノ超伝導体のスピン分解フェルミオロジー

本研究は,空間反転対称性の破れに起因するナノ構造体のスピン分裂バンド構造について,スピン・角度分解光電子分光,高分解能角度分解光電子分光,および低温走査型トンネル顕微鏡を用いて明らかにすることを目的として行った。その結果,ビスマス単結晶のバルク状態のスピン状態の観測,タリウムや鉛吸着半導体表面における巨大なスピン分裂バンドの観測,さらには新しいトポロジカル絶縁体の発見など数々の顕著な成果が得られた。本研究は,ナノ超伝導体を人工的に作成し,空間反転対称性の破れに起因するスピン分裂バンド構造およびその準粒子の振る舞いについて,スピン・角度分解光電子分光(SR-ARPES),高分解能角度分解光電子分光,および低温走査型トンネル顕微鏡を用いて明らかにすることを目的としている。今年度は,既存のSR-ARPES装置に液体ヘリウムを用いて冷却可能な極低温クライオスタット付き高精度多軸回転マニピュレータ(i-GONIO)を購入した。現在装置を組み立てているところであるが,今後試料冷却テストおよび実験室光源と標準単結晶試料を用いた試験を行う予定である。また,研究代表者はイギリスで行われたヨーロッパ表面会議(ECOSS25)に出席し,現行装置を用いた成果の発表に加え,SR-ARPES実験の世界の動向について調査を行った。実験研究としてはBi(111)単結晶表面,Sb/Si(111),Tl/Si(111)などの半導体吸着表面について現行装置を用いた実験を行った。特にTl/Si(111)については,ブリルアンゾーンの境界に位置する波数において、スピンが垂直に向く現象を世界で初めて明らかにした(11.研究発表参照)。これは今後ナノ超伝導体についても適用できるアイデアと考えられ、重要な成果であると位置づけられる。本研究に関して中国新聞(3月4日社会28面),北國新聞(3月4日社会27面),日刊工業新聞,科学新聞に成果が報道された。今年度は,平成20年度に設置した極低温クライオスタット付き高精度多軸回転マニピュレータを用いてSb/Si(111), Bi/Si(111), Pb/Si(111), Bi/W(110)等を対象としたスピン・角度分解光電子分光(SR-ARPES)実験を行った。また,研究代表者はイタリア・パルマで行われたヨーロッパ表面会議(ECOSS26)に出席し,最近の成果発表に加え,SR-ARPES実験の世界の動向について調査を行った。さらには,第11回電子分光と構造(ICESS-11,奈良市)および第449回Wilhelm and Else Heraeus Seminar(バドネフ,ドイツ)にて招待講演を行い,当該分野において世界第一線で活躍する研究者と有益な意見交換を行うことができた。特に,Bi/Si(111)に関する実験結果では,時間反転対称性を持たない場合でもラシュバ効果が現れるというまったく新しい物理概念を見いだすことができ世界中の注目を集めた(11.研究発表参照)。本研究は中国新聞(2009年10月6日社会面)に成果が報道された。平成22年度は,空間反転対称性の破れに起因するスピン分裂バンド構造について,スピン・角度分解光電子分光(SR-ARPES),高分解能角度分解光電子分光(HR-ARPES),および低温走査型トンネル顕微鏡(LT-STM)を用いて明らかにすることを目的として研究を行った。その結果,いろいろな目覚ましい成果が得られた(11.研究発表参照)。まずは,ビスマス単結晶のバルク状態においてラシュバ型のスピン分裂が現れることを初めて発見した。また鉛吸着半導体表面にて巨大なラシュバ型スピン分裂を伴った金属的なバンドを世界で初めて発見した[日刊工業新聞(2010.5.18),産経新聞(2010.5.18)]。さらにトポロジカル絶縁体ビスマス・セレナイドの表面状態のフェルミ面が六角形に変形していることをつきとめた[日刊工業新聞(2010.8.30),科学新聞(2010.9.3)]。また3元化合物のタリウム・ビスマス・セレナイドが新しいトポロジカル絶縁体であることを発見し,従来よりも理想的な表面状態が形成されていることを明らかにした[中国新聞(2010.9.22)]。これらの成果を国内外の学会にて発表し,高い評価をうけた。実際に,第30回表面科学学術講演会において講演奨励賞を受賞し,日本表面科学会放射光表面科学部会シンポジウムでは最優秀ポスター賞を受賞するに至った。さらには社会への情報発信としてこれらの成果につきプレスリリースを行い,複数の新聞に掲載された(上記参照)。
シリコン検出器を用いた陽子線断層写真実用化のための基礎的研究

本研究では高エネルギー物理学分野で開発・発展させられてきたシリコンストリップ検出器を用い、粒子線による画像診断装置の実用化の可能性を探ることを目標としている。本年度は、昨年度に作成した検出器とPCを結ぶプロトタイプのインターフェース回路の不備を改良し、プリント基板におこし、多数枚のシリコン検出器に対応できるようにした。また、シリコン検出器のアセンブルも継続して行い、予定通り8枚のシリコン検出器を作成した。ベータ線源を用いたオフラインでのテストを行い、ベータ線を測定できることを確認した。また、アンプゲイン等のASICのパラメーターの設定を容易にするために、設定値を読み取るためのADコンバーターを付加した。完成した装置を国立がんセンター東病院の陽子線治療施設においてオンラインでのテストを行った。実験の実施においては、本装置のデータ収集の計数率が非常に低いため、ビーム強度を極限まで落として実験に望んだ。しかし残念ながら、陽子線を検出することは叶わなかった。オフラインでは動作する物がオンラインで動作しない原因として、多量に発生するであろうX線や加速器運転にともなう電磁ノイズがインターフェース回路を誤動作させているのではないかと考えている。その後、がんセンター東病院の陽子線施設は改修工事に入ったため、再実験を行う事はできなかった。装置の主要部は完成しているので、今後、X線や電磁波、電源ノイズ等の対策を行い、オンラインでの測定を成功させねばならないと考えている。今年度はプロトタイプ検出器を作成し放射線源を用いた動作テストを行った。即ち、1.読み出しASICを用いた電子回路の作成、2.読み出し回路とシリコンストリップ検出器をワイヤーボンディングにより電気的に接続し、また機械的にも接合、3.検出器からの信号をコンピューターに読み込むため、汎用のDAQボードを用いた読み込みプログラムの作成、4.β線源を用いた動作テスト、をおこなった。使用したシリコンストリップ検出器は228μm毎に384本のストリップからなる約9cm角の物であるが、今回はこのストリップを一本おきに中心部の3cm程度の64本を読み出した。一本置きに読み出した場合、間の接合されていないストリップに集まった電荷は隣の配線されたストリップから読み出されることになる。テストの結果、期待された通りASICに搭載されたマルチプレクサ回路により時分割された信号の読み出しが確認された。また、GEANT4を用いた陽子線断層写真のシミュレーションを行い、鮮明な画像を得るためには散乱陽子線の影響を補正する必要があることなどが分かった。今後、このプロトタイプを基に細部の微調整を加えて複数枚作成し、粒子線の軌跡を測定するシステムとして完成させる予定である。シミュレーション技術に関しても、より鮮明な画像を得るべく研究を進める予定である。
半導体素子上に培養した神経細胞の回路形成に関する研究

半導体素子上に神経細胞を培養し、その軸索伸長を人工的に制御して神経回路を形成させる技術について研究を行う。そして将来は「神経インタフェース」や「バイオチッブ」の開発へと発展させる計画である。これまでITO(indium tin oxide)や白金など、生体適合性が比較的高いといわれる金属材料を用いて作製した微小電極アレイ上に神経細胞を培養し、その軸索誘導を試みてきた。しかし電極アレイ上に細胞を直接培養しようとすると、細胞が培養途中で死滅してしまうため、ポリリジンや細胞外マトリクス分子で電極アレイ表面をコーティングする必要があった。しかしコーティングはインピーダンスを増加させるため、細胞への電気刺激ならびに細胞からの電気記録には好ましくない。したがって生体組織との適合性および導電性の低下を同時に解決する必要がある。そこで我々は、導電性高分子の一つであるポリピロールを材料とすることにより、高い生体適合性と導電性を持つ電極アレイが作製できると考えた。そこで本年度は、ポリピロールのマイクロパターン作製と、培養細胞を用いた生体適合性の評価を行なった。パターン作製には、酸化重合剤の光反応性を利用したフォトリソグラフィを用いた。その結果、マスクパターンの露光時間やピロールの重合時間を最適に設定すれば、最小線幅3μmのポリピロールパターンを作製できることが判明した。またポリピロール上に細胞を培養した結果、培養細胞は突起を伸展して成長し4週間にわたって生存した。これらの結果より、電極アレイに適用可能な微小サイズまでポリピロールパターンを微小化できることが示された。またポリピロールは高い生体適合性を持つことが示された。
霊長類の発声メカニズムの多様性とヒト発声の進化プロセスに関する医工生物学融合研究

本応募研究課題は、サル類の発声メカニズムの変異を理解することを目的とした。テナガサルは朗々とうたい、ニホンザルは穏やかに声をやり取りし、マーモセットはホイッスルのような耳をつんざく声を発する。そのような音声の多様性をかんがみみて、解剖学とEGG解析、計算モデル研究とを組み合わせて、種それぞれの音声の特徴に合致した発声の音声生理的メカニズムをみいだそうとした。声帯振動のEGG解析により、ニホンザルは音声の種類により異なる声帯振動パターンを使い分けていること、コミュニケーションには歌声のパターンを用いることを示した。また、音声と手の操作の条件付け訓練過程の比較というユニークな解析で、発声の訓練には長期間を要し、かつ発声の随意制御が手のものとは異なる認知的、神経科学的メカニズムでなされていることを示した。ヒトでは両者に大きな違いがない。つまり、発声の随意制御機構の違いもあって、声帯振動パターンの特性やその操作性に進化的変化が存在することが示唆された。また、テナガザルの喉頭器官の解剖学的研究では、声帯を構成する筋が貧弱である一方、声帯の弾性を大きく高める外喉頭筋は発達していることを示した。後者の作用は、ヒトでは歌声の声帯振動の操作に主としてはたらくことから、テナガザルにみられる解剖学的特徴は歌声的な発声への適応と考えられる。このように、サル類にみられる発声の多様性を、個体内、種間それぞれに、異なる手法を併用して示すことに成功した。また、ブタをモデルにした仮声帯振動の音源への影響や、テングザルにおける外鼻共鳴によるフォルマント変化、ヒトの声帯モデルを用いた声帯振動の工学的研究等の成果により、サル類の発声の多様性をうみだす多様な機構について明らかにした平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。高解像度MRIによるサル類の喉頭標本の画像データを収集した。テナガザル4属、チンパンジー、オランウータン、アカゲザル等のデータを収集し、その軟骨と筋、靭帯の構造を比較分析した。高音で大音量の音声が特徴的なテナガザル類の分析では、声帯構造自体はむしろそのような音源を生成するのに不適な形態学的特徴が認められた。声帯膜等の声帯本体以外の音源が示唆された。音声の条件付け訓練を施したニホンザルの訓練過程の分析により、サル類における音声の随意発声メカニズムがヒトと異なることを示した。従来から指摘されているサル類の音声条件付けの困難さの神経科学的要因について示唆を得た。また、声帯振動のEGG分析では、生体から3種の音声の声帯振動モードと音声データの同期観測に成功し、摘出喉頭標本の吹鳴実験とあわせて、ニホンザルの声帯振動の制御機構に関する予備的成果を得た。サル類にもヒトの声区に当たるものを認めるとともに、音声の多様性が限られた運動パラメーターにより実現することが示唆された。また、構音運動のX線テレビによる観測分析では、ニホンザルは音声を発するのに、喉頭の位置を大きく下げる運動をしていることを確認した。喉頭が低いヒトでは声道共鳴の制御は舌の運動によっているのに対して、喉頭が高いニホンザルでは喉頭の上下によっていることを示した。ヘリウム実験では、構音運動の随意的調整をうかがわせるデータを得た。新たな吹鳴実験設備の設計に取り掛かり、準備を進めた。また、良質な摘出喉頭サンプルの収集を進めた。年度当初に計画した研究項目が、おおよそ計画通りに進んでいる。また、次年度に向けた準備も滞りなく進んでいる。発声器官である喉頭の軟骨と筋、靭帯の構造を比較分析するために、高解像度MRIを用いて、テナガザル等の画像データを収集した。高音で大音量の音声が特徴的なテナガザル類は、他のサル類に比べて、声帯を構成する声帯筋が貧弱であるが、声帯を大きく伸長させる効果がある外側輪状甲状筋と後輪状披裂筋が発達していることを見出した。これらの形態学的特徴は、その特徴的な音声生成に適応的な変異であると考えられる。この成果を、学会発表し、論文化に着手した。ニホンザルの音声の条件付け訓練過程の分析により、サル類における音声の随意発声メカニズムがヒトと異なることを示した成果を論文化し投稿した。また、ニホンザルの生体ならびに摘出喉頭の声帯振動のEGG分析により、その多様な音声をつくる発声メカニズムを明らかにした。声帯振動は、声帯の内外転および呼気流の強弱により調整されており、ごくわずかな変化によって異なる音声タイプへと遷移することを示した。また、その声帯振動は,おおよそヒトの7歳児でみられるものに類似した。これらの結果は,ヒトを含む霊長類における発声メカニズムの共通性を示す。また、ウィーン大学より研究協力者を招聘し、新たな吹鳴実験装置を構築した。それを用いたマカクザルの摘出喉頭による吹鳴実験では、声帯と同時に、仮声帯を振動させうることを示した。それにより、基本周波数を大きく下げる効果があることが示された。数値シミュレーション分析による仮声帯の振動メカニズムの分析を進めた。X線テレビによる観測分析では、ニホンザルは音声を発するのに、喉頭の位置を大きく下げることを確認し、喉頭が下降しているヒトとは異なる声道形状変化の運動があることを論じた。サル類に見られる喉頭の大きな運動は、声帯振動の安定性を損なうと考えられる。

このようなサル類の特徴から、ヒトの話しことばに対する発声制御の適応的変化を考察した。ウィーン大からの研究者招聘もあり、日本側での吹鳴実験装置の開発が予定より早く進展し、実験推進スピードが飛躍的に向上した。また、テナザザルでの声帯近辺の形態学的分析が進み、その機能適応が明らかにされた。このように、実験ならびに形態学的研究の分析手法が確立したので、所期の目的である声帯振動を含む発声機構のヒト化の解明が進んだ。本応募研究課題は、サル類の発声メカニズムの変異を理解することを目的とした。テナガサルは朗々とうたい、ニホンザルは穏やかに声をやり取りし、マーモセットはホイッスルのような耳をつんざく声を発する。そのような音声の多様性をかんがみみて、解剖学とEGG解析、計算モデル研究とを組み合わせて、種それぞれの音声の特徴に合致した発声の音声生理的メカニズムをみいだそうとした。声帯振動のEGG解析により、ニホンザルは音声の種類により異なる声帯振動パターンを使い分けていること、コミュニケーションには歌声のパターンを用いることを示した。また、音声と手の操作の条件付け訓練過程の比較というユニークな解析で、発声の訓練には長期間を要し、かつ発声の随意制御が手のものとは異なる認知的、神経科学的メカニズムでなされていることを示した。ヒトでは両者に大きな違いがない。つまり、発声の随意制御機構の違いもあって、声帯振動パターンの特性やその操作性に進化的変化が存在することが示唆された。また、テナガザルの喉頭器官の解剖学的研究では、声帯を構成する筋が貧弱である一方、声帯の弾性を大きく高める外喉頭筋は発達していることを示した。後者の作用は、ヒトでは歌声の声帯振動の操作に主としてはたらくことから、テナガザルにみられる解剖学的特徴は歌声的な発声への適応と考えられる。このように、サル類にみられる発声の多様性を、個体内、種間それぞれに、異なる手法を併用して示すことに成功した。また、ブタをモデルにした仮声帯振動の音源への影響や、テングザルにおける外鼻共鳴によるフォルマント変化、ヒトの声帯モデルを用いた声帯振動の工学的研究等の成果により、サル類の発声の多様性をうみだす多様な機構について明らかにした次年度に向けた準備がおおむね整ったので、計画通り進めていく。実験装置と手法が確立したので、データの収集をさらに加速し、早期の成果とりまとめに向けて研究を推進する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
交尾における射精・オーガズム様運動静止と求愛抑制の神経機構

昆虫の交尾行動は,これまで雌では,ホルモンによる交尾受容性や交尾後の行動変化といった観点からの研究が多く,一方雄では,雌を獲得するための交尾戦略といった観点からの研究ばかりで,交尾そのもののメカニズムに関する研究はほとんどなかった。筆者は,雄コオロギが哺乳類に比べても,遜色ない交尾のレパートリーをもち,しかも人為的に精包を放出させうるという利点を生かし,以下のことをあきらかにした。雌雄生殖器の結合後,雄の交接器内部にある機械感覚毛が雌の交尾乳頭によって刺激されると精包の鉤状部を収納する背側嚢が,これを支配するただ1つの運動ニューロンのバースト状の活動によって収縮し,精包の放出がおこる。ついで,3つの交接器運動ニューロンの活動によって腹葉と正中嚢への体液の流入がおこり,これによって両者が膨張し,放出された精包は押し上げられて,雌の産室に挿入される。これで交尾は完了するが,このとき雄の全身の筋緊張がとける。これは,筋電図の観察から証明された。この後,雄は精包準備をした後,約1時間求愛をしない状態に入るが,これをつくっている生殖のタイマーは,局所神経冷却法によって,最終腹部神経節に局在していることを明らかにした。また,このタイマーは,体液性のホルモン物質を介することなく働くことも生体内環流実験で明らかにした。以上の研究成果はきわめてオリジナルの高いものであり,トップジャーナル数編に報告した。コオロギの交尾行動、とくに雌雄交接器の結合後、精包の放出と受け渡しに関わる生殖器の形態と機能および神経支配を調べ、さらに実際の交尾行動時における運動ニューロンの細胞外記録をおこなった。精包放出に関わる背側嚢は4つの筋肉に覆われ、精包放出の際に大きく変形することによって精包を押し出すが、支配ニューロンはただ1つ(DPMN)であり、精包放出時にのみ集中発火した。その後約6秒に1回の周期的バースト発火をするが、この周期的バースト発火は侵害刺激によって中断する一方で、末梢からのフィードバックの遮断による影響は見られなかった。したがって、DPMNは脳から抑制の影響を受けるが、バーストのパターンは最終腹部神経節内で作られているといえる。次に精包準備行動であるが、それに先立ってDPMNのバースト頻度が上昇し、精包準備行動後には活動を停止する。一方、膜状構造をした外部生殖器のうち、腹葉は、精包放出前に精包の球状部分を左右から包み込んでいるが、精包受け渡しの際には体液の流入によって左右に大きく開き、精包を雌の産室に受け渡す手助けをする。また、精包準備行動の際には流れ出てくる精包材料を受け止めるような形で突出し、精包の球状部分の鋳型となる。この腹葉は2つのニューロンに支配されており、それぞれ筋肉の弛緩と緊張を司ると考えられる。もう1つの膜状構造の外部生殖器である正中嚢は、精包受け渡しの際に膨張して精包を押し上げ、その後は空になった背側嚢の内側をうめるように収まる。ほぼ、左右に約5秒に1回の頻度で周期運動しているが、これに同期して23個のニューロンから構成されるスパイク群が左右交互に発火した。以上のことから雄コオロギの生殖行動のうち、精包の放出と精包の形成は、中枢プログラム方式で行われており、最終腹部神経節内のパターン発生器に支配されていることが示唆された。

雌雄生殖器の結合後,雄の交接器内部にある機械感覚毛が雌の交尾乳頭によって刺激されると精包の鉤状部を収納する背側嚢が,これを支配するただ1つの運動ニューロンのバースト状の活動によって収縮し,精包の放出がおこる。ついで,3つの交接器運動ニューロンの活動によって腹葉と正中嚢への体液の流入がおこり,これによって両者が膨張し,放出された精包は押し上げられて,雌の産室に挿入される。これで交尾は完了するが,このとき雄の全身の筋緊張がとける。これは,筋電図の観察から証明された。この後,雄は精包準備をした後,約1時間求愛をしない状態に入るが,これをつくっている生殖のタイマーは,局所神経冷却法によって,最終腹部神経節に局在していることを明らかにした。また,このタイマーは,体液性のホルモン物質を介することなく働くことも生体内環流実験で明らかにした。以上の研究成果はきわめてオリジナルの高いものであり,トップジャーナル数編に報告した。
客観的動作からスポーツ技術を定量化できるか

本研究は,剣道の応じ技について,上級者と初級者を比較検討したものではなく,技術レベルの向上に伴って現れる共通性や個別性から技術的差異を明らかにすることを目的とした.モーションキャプチャシステムで計測したデータはPCへ取り込んだ後,スティックピクチャ化した.その結果から,各被検者で肘,膝の動作様式に技術的な差が見られ,それらが右手首変位へ間接的に影響を及ぼすことが示唆された.平成25年度の目的は、高校生、大学生を対象に、初心者から上級者まで幅広く被検者を募集し、剣道の基本動作である「正面素振り」、応じ技である「面返し胴」、の3次元動作解析および筋電図を用いた筋活動解析をおこない動作の共通性や個別性を明らかにすることである。なお、本年度は動作に対する基礎的データを収集することであり、まずプロジェクト1として「正面素振り」、「面返し胴」に対する3次元動作解析をおこなった。【方法】3次元動作解析システムVICONを用いて、「正面素振り」および「面返し胴」の動作解析をおこなった。その際、表面筋電図を用いて、上肢の筋活動も観察した。その際の被検者は大学生とした。測定されたデータは、高橋ら(2002)、横山ら(2001)、Ae et al(1997)の研究を参考に動作開始から終了までをいくつかの局面へ分割し、局面を100%として規格化し、規格時間1%ごとにデータを平均した。また、平均化されたデータの標準偏差を比較するために、変動係数:{(標準偏差/平均値)×100}を算出した。測定項目は以下のとおりとした。I.動作解析項目(VICON):上肢各関節角度及び股関節角度、上肢関節角速度、重心変位。II.動作解析項目(加速度計):竹刀先端速度及び変位、左右上肢の肩峰、肘頭、手根部の変位。III.筋活動解析項目(EMG):三角筋、大胸筋、上腕二頭筋、上腕三頭筋、広背筋、尺側手根屈筋、尺側手根伸筋。【結果及び考察】先行研究では、竹刀先端スピードは経験年数が高いほど速く、また竹刀最高速度が検出されてから竹刀停止までの時間が短いことを報告していた。本研究でもそれを支持する結果となった。同様に竹刀先端の加速度データは段位が上がるほど相関が高くなる結果となっていた。また、動作様式をみると段位の違いで大きな差は見られなかった。平成25,26年度は、高校生、大学生を対象に、初心者から上級者まで幅広く被検者を募集し、剣道の基本動作である「正面素振り」、応じ技である「面返し胴」、の3次元動作解析および筋電図を用いた筋活動解析をおこない動作の共通性や個別性を明らかにした。プロジェクト1:「正面素振り」、「面返し胴」に対する3次元動作解析3次元動作解析システムVICONを用いて、「正面素振り」および「面返し胴」の動作解析をおこなう。測定されたデータは、高橋ら(2002)、横山ら(2001)、Ae et al(1997)の研究を参考に動作開始から終了までをいくつかの局面へ分割し、局面を100%として規格化し、規格時間1%ごとにデータを平均する。平成26年度は、プロジェクト1で収集した測定データを基に標準的3次元動作モデルをコンピューター上で可視化させ、それらを技術レベルに分け、そのモデルの妥当性を検討した。プロジェクト2:標準的3次元動作モデルの作成プロジェクト1で算出されたデータを各技術レベルに分け、コンピューターの画面上で連続的な動きとして可視化させ、標準的モデルを作成した。今後は、そこからコンピューターシミュレーションの基本的モデルとしても有効であるかも検討する予定である。コーチング支援ツールを開発する場合、ある特定の優れた選手の技術を学習モデルとして課すよりも、優れた選手に共通に内在する運動過程を標準的モデルとすることが重要であると考えられている。また、動作の規格化・平均化の方法を用いることで、運動の一般的傾向を捉えることを容易にするとともに、個人差の大きさや差の生じる局面が明らかになり、より合理的に技術を究明するための資料として役立つことが指摘されている。武道の中でもとりわけ剣道は、その独特な運動様式から熟練度によって技術的な差が明確に出現するだけでなく、それらを評価することは難しい。しかし、これまで剣道におけるバイオメカニクス的研究は基本的な動作を2次元的に処理したものが多く、3次元的解析は非常に少ない。最近、3次元的な研究も進んできてはいるが、それらも基本的な動作の解析であり、より複雑な動作である応じ技を対象としたものではない。そこで本研究は「面返し胴」を対象動作とし、経験者の段階的な技術レベルでの共通動作と技術的な差を明らかにし、定量化することを目的とした。研究結果から、3つのグループの特徴を比べると、Aグループの選手は右手首の上下動が少ない。それは相手の打突を受ける際、右膝を屈曲させて素早く相手の懐へ入り打突することができるのではないかと考えられた。Bグループは相手の打突を受ける際に右手首の上下動が大きいため、より相手と遠い間合いで素早く手首を返し、右肘を伸展させながら打突できるのではないかと考えられた。