hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一酸化炭素の体内動態に与える組織ヘムタンパクの役割

センサーガスクロマトグラフィーを用いて、一酸化炭素炭素ヘモグロビン飽和度測定に応用したところ、十分な感度と特異度が得られ、血液以外の試料にも適用可能であった。剖検例での検討では、左右心室内血液と末梢血との間に濃度差がないことが明らかになった。さらに、死後変化により血液試料が濃縮された場合でも、試料を希釈することで正確な一酸化炭素炭素ヘモグロビン飽和度の測定が可能なことを明らかにした。法医学の実務においては、一酸化炭素(CO)中毒は、高頻度に遭遇する病態のひとつであり、火災や中毒死の事例における死因や死亡に至るプロセスを評価する上で、血液中の濃度(飽和度)データは欠かせない。一方、死後経過の長い例では血液が採取できない場合もあり、代替検査法の確立が課題となっており、基礎的データとしての臓器分布や体内動態評価が求められる。今回の検討では、電気化学式センサーを装着したガスクロマトグラフ装置の実務への応用をすすめている。昨年度は、CO飽和度の測定に際して、装置自体の安定性の問題や、試料の適切な前処理法の確立のために時間を要したが、今年度に様々な追加検討を行った結果、安定性については、周囲の温度、湿度をほぼ一定にすることで問題が解消した。また、前処理法についても、血液試料については比較的安定した結果を得ることができた。これらの知見、成果については、法医学会の学術全国集会で発表し、いくつかの研究者から高い関心が示された。現在、血液に活用した試料の前処理方法を応用して、他の組織についても検討を進めている。組織中の濃度を測定する方法として、現在用いている手法は有用ではあるものの、すべての組織についての安定した結果が得られておらず、次年度においてもこの点をクリアする必要がある。CO飽和度の測定には、従来から検討を行っているオキシメータを併用しているが、再現性の高い結果を得ることができ、実務での有用性が改めて明らかになった。一酸化炭素(CO)は、我が国の中毒死の原因として最も多く、法医学領域では中毒死事例や火災の事例などでCOの関与した事例を取り扱う頻度が高い。COの死因への関与の度合いは、現在、オキシメータを用いて血液のCO飽和度を基に、主に血液のヘモグロビン飽和度から判断しているが、詳細な死因の判断を行う上で、COの体内動態についての詳細かつ十分な知見が必要であり、今回の検討を行った。今回新たに測定に用いている電気化学式一酸化炭素センサーは、ガスクロマトグラフィーの技術を応用した装置で、COに特異性が高くかつ高感度であり、比較的低濃度の試料においても良好な結果が得られ、動物実験のみならず法医学実務への応用の可能性も示唆された。現在は実験動物によるCOの体内動態の評価を行っているが、一連の実験では血液試料のCO飽和度の評価は、従来から用いられてきたオキシメータや分光光度計による吸光度測定を併用した。現在検討している筋組織のミオグロビンに結合したCO飽和度の測定では、これまでの検討から、同様の分光法による方法は困難であることが明らかになった。そこで、蛋白から遊離させたCOを測定することでミオグロビンと結合したCOを評価する方法に方針を変え、現在はその測定条件の検討にあたっている。なお、実験の過程で併用しているオキシメータによる測定は、再現性の高い結果が得られており、実務面での有用性がより一層明らかになった。一酸化炭素(CO)中毒は、日本での中毒死の原因として最も多く、その対応は社会的に大きな問題である。法医学実務においても、CO中毒、あるいは火災関連死などでCOの吸入がある事例では、死因の判断や死への関与を評価する上で、一酸化炭素ヘモグロビン飽和度(%CO-Hb)の測定が不可欠であるとともに、その病態についての理解が必須である。通常は剖検時に血液試料を採取し、評価に用いるが、死後変化による影響で血液の濃縮が生じたり、事例によっては血液試料が得られないこともある。従来から用いている分光光度法やオキシメータではこれらに対応できない場合もあり、今回、簡便な方法として、電気化学式センサーを装着したセンサーガスクロマトグラフを活用した簡便で高精度な測定法の開発と活用について検討した。昨年までの検討で、試料の前処理法について検討を行い、安定した結果を得ることができた。特に、今回は密封したバイアル内に試料を入れ、リン酸と反応させることで遊離したCOを高精度で測定することが可能となった。従来用いているオキシメータと比較しても再現性も高く、また他の臓器等への応用も可能であった。COは呼吸により摂取することから、体内での拡散も比較的早い。動物実験ではスケールが小さいために死体の呼気データを十分に活用することはできなかったが、各臓器からのCO検出は、今後これらのデータについての法医学的活用の可能性が示唆された。

法医学CO濃度(飽和度)の測定に際して、装置がまだ開発途上であることもあり、安定性を維持することに苦心し、温度、湿度といった環境条件の設定のための工夫や、試料の適切な前処理法の確立に時間を要したが、血液試料については比較的安定した結果を得ることができた。現在、これらの結果を基に、筋肉を含む他の組織への応用をすすめているが、まだ改良の余地があるが、それぞれの問題は解決しつつある。ミオグロビンに結合したCO飽和度の測定が困難である可能性については、当初の計画の際にも想定されていた事項である。測定が困難であった場合の計画に沿って、実験条件の修正を行っていく。計画の上では極端に大きな遅延はないが、機器の高感度化に伴う安定性の問題など、計画段階では想定していなかったような問題点も実験を行っている上でいくつか明らかになった事項があり、問題解決のためそれぞれについて対策を講じている。今年度については、測定装置に関する問題はほぼ解決すると思われる。動物実験での多数の試料を得ることで,予定した体内動態の評価を行うことが可能となると考えている。CO吸入後の動態は、短時間で平衡に達すると考えられるが、死亡後の体内分布変化や濃度変化の推移を詳細に検討する予定である。ミオグロビンに結合したCO飽和度の測定については、遊離させたCOの測定条件の設定を早急に行い、全体の実験計画に影響しないよう対応していく。機器の安定性の問題については、分離カラムの変更などの方策により、改善は可能と考える。今年度については、CO吸入後の体内動態の検討とともに、死亡後に体内分布の変化とそれに伴う試料の濃度変化、いわゆる死後拡散についても検討する。CO濃度(飽和度)の測定に際して、装置の安定性維持のための改良や、適切な前処理法の確立に時間を要し、動物実験がやや遅れたことによる。現在、実験のがやや遅れた問題は解決しつつあり、今年度の動物実験を集中して行うことで、対応可能と考える。今年度については、ミオグロビンに結合したCO飽和度の測定が困難で、測定法の変更とその検討に時間を要し、当初の予定に比べ、動物実験にやや遅延が生じたため、次年度に使用する予定の研究費が生じた。次年度については、早急な測定条件の設定と追加の動物実験を行うことで、実験計画として予定している事項、つまり体内動態の検討とともに、死亡後に体内分布の変化とそれに伴う試料の濃度変化についても検討する。
MIセンサーを応用した高感度ベクトル磁力計の開発

工業用磁気センサーとして用いられている磁気インピーダンス(MI)センサーを、地磁気測定用高感度ベクトル磁力計へ応用すべくその開発を試みた。思索した磁力計から得られた結果は、地磁気の主磁場に対しては感度を持った出力が得られたものの、日変化や地磁気擾乱などの微小な地磁気変化の検出には至らなかった。ただしMIセンサーの地磁気測定用磁力計への活用方法にはなおも追求すべき課題が複数存在することが具体的に判明した。一軸方向の磁場の強さに応答するMIセンサーを地磁気の精密測定に用いるために、センサーの感度やノイズの特性をテストした。センサーの構造上の特徴として、電圧出力の増幅率を上げると負帰還の強度が下がるトレードオフがあるため、地磁気観測のための0.01nTを目標とする高分解能を達成させるためにセンサーの磁場変化への応答の増幅率を上げて負帰還を弱めたセンサーを用い、負帰還の強度を弱めたことによる影響の温度ドリフト等としての現れ方にテストの際には着目した。東京大学地震研究所八ヶ岳地球電磁気観測所にてセンサーを設置して出力を取り、観測所において得られる地磁気データとの比較を行った。MIセンサーからの出力データは地磁気データ以外に並行して測定された気温のデータと対照したが、比較測定の結果は、MIセンサーの温度依存性が顕著で、気温1度の変化に対して磁場強度換算で約2000nTに相当することが分かった。また周期数秒程度の短周期ノイズが顕著なことも分かった。一方、数十nT程度の振幅の地磁気日変化をMIセンサーを用いて検出するにはいたらなかった。以上から、分解能が1nTよりも更に高分解能の磁力計を開発する上で、1)センサーの温度依存性を低減するために負帰還の強度を上げ、これにより低減するセンサー出力の増幅率を増幅回路の追回によって向上する必要があること、2)周期数秒程度の短周期ノイズの除去のためにアクティブフィルターを新たに追加する必要があること、が明らかになった。1)はセンサー製造業者に仕様を提示し、当初の増幅及び負帰還の回路に改良を施した。磁気インピーダンス(MI)センサーを用いて地磁気ベクトルを0.01nTの分解能で毎秒計測するベクトル磁力計の廉価な製作を試みた。同程度の仕様のベクトル磁力計の市場価格が一台あたり300万円程度のところ、本研究では2年間で計90万円の研究資金により、ベクトル磁力計二台分のセンサー及び計測回路部品、データ収録装置の構成を購入できた。試作した磁力計により、MIセンサーの感度は地磁気水平成分(中部日本で30, 000nT程度)に対して100mV程度の電圧出力が得られ、センサーの公称の感度と同程度であることが確認できた。ただし毎秒計測で得られる電圧出力には、振幅が磁束密度強度に換算して数十nT相当の0.1mV程度の、10秒前後の周期を持つノイズが重畳することが分かった。この振幅は地磁気の日変化のそれと同程度であること、MIセンサー出力の温度補正のために同時計測している温度にはそのような周期のノイズが混入しないこと、などから前記のノイズはMIセンサーの計測値に固有のノイズであると判断され、その低減はセンサーの駆動回路の低ノイズ化や直流電源からの交流成分の除去など、アナログ回路の工夫を要するものと推測される。本研究ではMIセンサーの出力電圧を5Hzのサンプリング周波数で24ビット分解能でAD変換し、2秒平均値を取ることで、地磁気強度に換算する出力電圧の毎秒値を得る構成とした。その際、正確な測定時刻を得るために電波時計を用い、連続的デジタルデータの平均値の出力を電波時計が出力する毎秒信号に同期させた。電波時計から得られるタイムスタンプを平均化デジタルデータにつけ、時刻データと電圧値データとを結合した一つのパケットをRS232出力する、正確な時計をもった汎用AD変換出力器を自作した。今後は、磁力計の高精度化だけでなく、この汎用AD変換出力器の他用途での活用も可能である。
医用画像通信の標準規格に関する研究

まず第一には、ISDN回線(64Kbit)のリモートログインによる医用画像転送のプロトコールとしてAppletalk、TCP/IPでの2つのルーティングを計画し、NTTのISDN回線関係の配線以外は、ルーティングの設定は、すべて自分で行いネットワークの確立を目指して、実行に移した。Appletalkでは、一方のル-タを岡山に設置し、他方のル-タを東京都足立区の川原での平成8年9月1日の防災訓練において利用してもらい画像転送を試みた。TCP/IPの実験例としては、通法どうりDICOM formatによるデモで、平成8年9月中旬の第37回日本歯科放射線学会総会の展示会場(札幌駅前)からのISDN回線を約60Km離れた場所(美唄)の専修大学北海道短期大学に飛ばし、CT、デジタル、パノラマや骨盤像を所見入りで、九大と東京医科歯科大学との間で行った。このデモ実験で仮設に引いたISDN回線(バルク128Kbit)で充分実用化になるし、第二のワークステーションとエックス線装置のLANとの接続もこの様にリモートアクセスの混在する環境で充分機能を果たすことが示せた。また、今回示したデジタル画像に簡単な所見も加えることができるため、院内に形成されたミニPACSとの完成と考えられる。また、動作環境としてUNIXワークステーション上のSolaris Ver.2.5.1上のOSで完全な画像通信や画像表示として動作が確認された。この結果、フィルムレスが完成し、患者情報が所見付きで観察できるし、遠距離検索の可能性を示し、省力化と利用者の便利が向上したものとなった。第三、に医科のデジタルメディアに対抗して、歯科応用したい"′′のMDデータは、昨年12月の始めやっとwindows95のドライバーソフトが特定者に公開された。また、ノートブックに使われるPCカードのSCSIドライバーがやっと公開された。MDデータの使用に関しては、windowsやMAC版はどちらも問題無く使用できたが、一枚のメディアで両方読めるハイブリッドフォマットを要望したが、現在までは、両方読めるメディアは入らないことがわかった。このため、診療室でのWINDOWSかMACユーザーかそれとも混在した利用形態にするのかの方法論の問題が生じた。この様に臨床サイドの要求のもとにTeleradiology、ミニPACSのための技術の確立をめざしたものである。まず第1には、綿密な通信用のプロトコールの調査としてfree wareのリソースの入手のために、米国においてRSNA'93の相互接続でもちいられたCTN(Center Test Node)のソフトウエアを開発したセントルイス市のマリンクロット放射線学研究所のデーターベースのIPアドレス、データーベース容量等を調べた。平成7年8月上旬ワークステーションを入手後、コンピュータメーカーと共同で、外部容量の動作を保証する外付けのHDDやMO製品のソフトのインストールとその装置の電気的なチェックは、メーカーサイドで行た。第2に、これからが本学サイドの作業になるが、小型軽量のためワークステーションのインターネット関係の設定(HOST、IP、DNS、NIS等)は自分で行った。米国ならびにEUにおける医用画像通信の標準規格のDICOM3のリソースの入手は、学内LANを経由して、インターネットの相互乗り入れ関係から、米国セント・ルイスのワシントン大学のマリクロット放射線学研究所よりTELNETプロトコール(FTP)によって入手した。このコンピュータ通信によって、DICOM規格によるCTN(Cetral Test Node)のソフトウエアのプログラミングを始めた。

そして、ソフトの完成時期は、学会での使用を目指した。第3に、通法どうりDICOM formatによるデモとしては世界の歯科界では初ての、平成7年9月末第36回日本歯科放射線学会総会の展示会場にて、このワークステーションからの、画像転送実験を行った。総会会場のデモで、CT、デジタルデンタルやパノラマ画像転送は、九大と東京医科歯科大との間で行った。平日の午後5時頃のたいへん通信量の多い時間帯でも、CT画像1枚が最大約5分以内で転送できた。現在までの医療ではレントゲン写真の搬送しか無い時期に、医療画像通信の標準規格であるDICOM規格を利用することで、テレラジオグラフィーをも確立することが出来た。まず第一には、ISDN回線(64Kbit)のリモートログインによる医用画像転送のプロトコールとしてAppletalk、TCP/IPでの2つのルーティングを計画し、NTTのISDN回線関係の配線以外は、ルーティングの設定は、すべて自分で行いネットワークの確立を目指して、実行に移した。Appletalkでは、一方のル-タを岡山に設置し、他方のル-タを東京都足立区の川原での平成8年9月1日の防災訓練において利用してもらい画像転送を試みた。TCP/IPの実験例としては、通法どうりDICMO formatによるデモで、平成8年9月中旬の第37回日本歯科放射線学会総会の展示会場(札幌駅前)からのISDM回線を約60Km離れた場所(美唄)の専修大学北海道短期大学に飛ばし、CT、デジタル、パノラマや骨盤像を所見入りで、九大と東京医科歯科大学との間で行った。このデモ実験で仮設に引いたISDM回線(バルク128Kbit)で充分実用化になるし、第二のワークステーションとエックス線装置のLANとの接続もこの様にリモートアクセスの混在する環境で充分機能を果たすことが示せた。また、今回示したデジタル画像に簡単な所見も加えることができるため、院内に形成されたミニPACSとの完成と考えられる。また、動作環境としてUNIXワークステーション上のSolaris Ver.2.5.1上のOSで、完全な画像通信や画像表示として動作が確認された。この結果、フィルムレスが完成し、患者情報が所見付きで観察できるし、遠距離検索の可能性を示し、省力化と利用者の便利が向上したものとなった。第三に医科のデジタルメディアに対抗して、歯科応用したい2"のMDデータは、昨年12月の始めやっとwindows95のドライバーソフトが特定者に公開された。また、ノートブックに使われるPCカードのSCSIドライバーがやっと公開された。MDデータの使用に関しては、windowsやMAC版はどちらも問題無く使用できたが、一枚のメディアで両方読めるハイブリッドフォマットを要望したが、現在までは、両方読めるメディアは手に入らないことがわかった。
マングローブ植物の組織培養に関する研究

本研究ではRhizophora stylosaとBruguiera gymnorrhizaの2樹種を材料にもちいて、カルス細胞の誘導、継代培養、および再分化をこころみた。Rhizophora stylosaとBruguiera gymnorrhizaの健全な未熟繁殖子を殺菌し、胚をとりだし外植体として用いた。MS培地にオーキシンの2,4-DおよびNAA、サイトカイニンのBAPおよびKinetinを組み合わせて添加した。培養は28°Cのカルチャーボックスでおこなった。Rhizophora stylosaのカルスは、kinetinと2,4-Dを含むMS培地で2週間で発生しはじめた。Bruguiera gymnorrhizaは維管束組織付近でリング状にカルスが発生した。生成したカルスが直径約10mmの大きさに生長したところで、3-4個に分けて継代培養した。Rhizophora stylosaのカルスは、培養初期ほど生長が速かった。顕微鏡による観察で、Rhizophora stylosaのカルスには、球状の細胞と円筒状の細胞が混在していることがわかった。増殖したカルスは再分化を試みるために、サイトカイニンだけを含む培地、オーキシンとサイトカイニンを組み合わせた培地に移植した。培養条件は28°C恒温、5700lx・12時間、暗黒下・12時間の条件下においた。2,4-Dとkinetinを含むMS培地で培養していたカルスの頂上部分に、多数の毛状突起構造が発生したが、その後さらに増殖をつづけ、8週間後には周辺部のカルスとみわけられなくなった。Bruguiera gymnorrhizaの三分胚軸を砂上に植え付けた実験でカルスからシュートが分化した。このことから、Bruguiera gymnorrhizaの胚軸細胞は全能性を持っていることが確認された。1-2mmに切断した胚軸断面から細胞が増殖することが確認できたので、今後、小さなBruguiera gymnorrhiza断片から植物体を得る可能性があると結論することができる。
アルミニウム含有食品添加物の摂取による卵白アルブミン特異的なアレルギー反応の誘導

アルミニウムを含む食品添加物であるみょうばんの摂取が、アレルギーの発症や進行に関与するかを明らかにすることを目的に、動物実験と調査研究を行った。マウスを用いた実験では、みょうばんの経口投与は、消化管付属リンパ節の樹状細胞を活性化させた。さらに、卵白アルブミン(OVA)と共にみょうばんを摂取させたマウスでは、OVAに対する抗体産生やT細胞免疫反応が過剰に誘導され、みょうばんがアレルギー誘導に関与することが明らかになった。一方、調査研究によって、アレルギー疾患を有する女性は、パンやラーメンといったみょうばんを含むことが多い食品の摂取頻度が高いことが示唆された。本研究によって、みょうばんのようなアルミニウムを含む食品添加物は、免疫反応を増加させ、アレルギーの発症や促進に関与する可能性が示された。6週齢のBALB/cメスマウスに、卵白アルブミン(OVA)10mgのみ、またはOVA10mgと共にみょうばん(硫酸アルミニウムカリウム)10mgを5回経口投与し、その後、OVAと水酸化アルミニウムアジュバントの腹腔投与による全身性免疫を2回行った。これらのマウスから末梢血を採取し、血清中の抗OVA IgG1、IgG2a、IgG2b、IgE抗体価を測定すると共に、脾臓と腸間膜リンパ節を摘出し、採取したT細胞におけるOVA特異的増殖反応を検討することにより、タンパク抗原に対するアレルギー反応の誘導について観察した。そうしたところ、OVAと共にみょうばんを経口投与したマウスの血清中抗OVA IgG1とIgE抗体価は、OVAのみを経口投与したマウスの値に比べ、有意に高い値であった。また、OVAと共にみょうばんを経口投与したマウスの脾臓と腸間膜リンパ節のT細胞のOVA特異的増殖反応は、OVAのみを経口投与したマウスの値に比べ、著しく高い値を示した。この時特に、腸間膜リンパ節由来のT細胞の増殖反応の値は、脾臓由来T細胞の値よりも目立って高い値であった。以上のことより、タンパク抗原と共にみょうばん(硫酸アルミニウムカリウム)をマウスに経口投与した場合、その後の全身性免疫刺激によって、タンパク抗原に対する過剰な免疫反応(アレルギー)が誘導されることが明らかになった。みょうばんのような、アルミニウムを含有する食品添加物は、食物アレルギーの誘導や進行に関与する可能性が示唆された。6週齢のBALB/cメスマウスに、卵白アルブミン(OVA)10mgのみ、またはOVA10mgと共にみょうばん(硫酸アルミニウムカリウム)10mgを5回連日経口投与し、その後、毎週一回同様な経口免疫を4回行った。これらのマウスから末梢血を採取し、血清中の抗OVA IgG1、IgG2a、IgG2b、IgE抗体価を測定すると共に、脾臓と腸間膜リンパ節を摘出し、採取したT細胞におけるOVA特異的増殖反応を検討することにより、OVAに対するアレルギー反応の誘導について観察した。その結果、OVAと共にみょうばん経口投与をくり返したマウスの血清中抗OVA IgG1、IgG2a、IgG2b抗体価は、OVAのみを経口投与し続けたマウスの値に比べ、高い値であった。また、OVAとみょうばんの経口投与をくり返したマウスの脾臓のT細胞のOVA特異的増殖反応は、OVAのみを経口投与し続けたマウスの値に比べ、高い値を示した。一方、血清中抗OVA IgE抗体価と腸間膜リンパ節のT細胞増殖反応のマウス間の差はみられなかった。以上のことより、タンパク抗原と共にみょうばん(硫酸アルミニウムカリウム)をくり返しマウスに経口投与した場合、それだけで、タンパク抗原に対する抗体産生や特異的T細胞が活性化されることが明らかになった。しかし、タンパク抗原のみをくり返し経口投与しても、抗体産生や特異的T細胞が活性化されることはなかった。みょうばんのような、アルミニウムを含有する食品添加物をくり返し頻繁に摂取することは、食物アレルギーの誘導や進行を促す可能性が示唆された。昨年度までは、マウスに卵白アルブミン(OVA)と共に硫酸アルミニウムカリウム(みょうばん)を経口投与した場合、OVAに対する抗体産生とT細胞増殖反応が誘導されることを明らかにした。これらの免疫反応が起こる原因として、樹状細胞(DC)のような抗原提示細胞が活性化している可能性が考えられる。そこで今年度は、みょうばんを経口投与した場合の、DCの変化について解析した。マウスの腸間膜リンパ節(MLN)においては、CD11c陽性のDCが存在する。マウスにOVAのみを経口投与してもMLNのCD11c^+DCの割合に変化はないが、みょうばん10mgを経口投与した場合、MLNにおけるCD11c^+DCの割合は明らかに増加した。

これらCD11c^+DCにおける、CD80・CD86といった共刺激分子やMHCクラスII分子のような、T細胞を活性化する分子の発現を観察したところ、みょうばんを経口投与したマウスのCD11c^+DCにおける、CD80・CD86・MHCクラスII分子の発現は著しく増加していた。このことより、みょうばんをマウスに経口投与した場合、消化管付属リンパ節におけるDCが著しく活性化することが示された。これらのDCの活性化により、MLNや全身のT細胞が活性化され、食物抗原特異的な過剰な免疫反応が誘導される可能性が示唆された。一方、20代女性を対象にアンケート調査を行い、食物アレルギーやアトピー性皮膚炎などのアレルギー疾患を有する女性と、アレルギーがない女性における食生活を調べた。そうしたところ、パンやラーメンといった、みょうばんを食品添加物として含むことが多い食品の摂取頻度は、アレルギー疾患を有する女性において明らかに高いものであった。以上、動物実験と調査研究により、みょうばんの過度の摂取は、アレルギー反応を誘導・促進する可能性があることが示された。
前障と大脳皮質多領野間の構造的・機能的結合を介した脳情報動態機構の解明

前障(Claustrum)は哺乳類の大脳皮質の内側に位置する薄いシート状の神経核であり、すべての感覚情報(視覚・聴覚・嗅覚・味覚・体性感覚)が入力する感覚統合ハブとして考えられているが、その機能や詳細な神経接続については全く解明されていない。私たちは最近、前障ニューロン特異的にDNA組換え酵素Creを発現するトランスジェニックマウス系統(Cla-Creマウス)の樹立に成功した。すなわち、Cre/loxP依存的に様々な外来遺伝子(蛍光蛋白質、光・薬理遺伝学プローブ、神経回路トレーサーなど)を前障特異的に発現誘導することができ、前障ニューロンの詳細な形態と神経回路の可視化、神経活動イメージング、さらには光遺伝学・薬理遺伝学を駆使しての神経興奮・抑制の誘導などの遺伝学的神経活動操作を行うことが、世界で初めて可能となった。このような遺伝学的手法を、in vitro及びin vivo電気生理学、神経行動学と組み合わせることにより、末梢感覚情報の統合における前障の役割と意識との関連を明らかにすることを本研究の目的とした。平成30年度においては、前障ニューロンの遺伝学的可視化による神経解剖学的解析を主に行った。まず、様々なマーカー分子による前障ニューロンの詳細な分類を行い、Creを発現する前障の細胞がをグルタミン酸作動性興奮性ニューロンであることを明らかにした。次にCla-Creマウスに、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いて様々な蛍光蛋白質(tdTomato, synaptophysin-EGFP,膜移行型GFPなど)を発現させ、前障ニューロンの投射領域の可視化に成功した。さらに改変型狂犬病ウイルスとAAVを組み合わせた前シナプス性ニューロンの同定を行い、前障への入力細胞の可視化に成功した。これらの知見は次年度に行う電気生理学的及び神経行動学的実験の重要基盤となる。晩年のフランシス・クリックが『意識』に相関した脳活動の考察において、前障が意識現象を司る脳部位であるという大胆な仮説を提唱した。またこれまでに、他の多くの研究者たちによって前障の機能に関する多くの考察がなされてきたが、前障の薄い不規則な構造、さらにはマーカー分子・遺伝学的ツールの欠如などが障壁となり、この興味深い仮説の実験的検証には未だ至っていなかった。私たちは一部の前障ニューロン特的にCre組換え酵素を発現するトランスジェニックを作製し、AAV等のウイルスベクター技術を駆使することで前障ニューロンの選択的可視化および遺伝学的操作が可能となった。平成30年度においては、Creを発現する前障ニューロンの詳細な神経解剖学的解析を行い、前障へシナプスを入力するニューロン及び前障が軸索を投射する脳部位の包括的可視化に成功した。このように本研究課題はおおむね順調に進行している。前障が大脳皮質のほぼすべての領域と双方向性の神経接続を有するという古典的神経解剖学の先行研究と、前障ニューロンの刺激が大脳皮質の広汎な領域における神経活動の静止状態を誘導するという私たちのグループの予備実験結果を基にして、『前障が末梢から入力するすべての感覚情報を統合し、大脳皮質全体の活動を制御することで意識レベルを調節することによって、特定の末梢感覚入力への選択的注意・認知を高め、思考・情動・記憶・意思決定などの高次脳機能の発現に重要な役割を果たす』という作業仮説を立て、その検証を行う。平成31年度においては、電気生理学・光遺伝学・薬理遺伝学的手法を駆使することによって、前障の機能を生理学的に解析する。具体的には、前障ニューロンの光遺伝学・薬理遺伝学的活動操作システムの確立、in vitro電気生理学的手法による前障ニューロンの性状・機能解析、さらにはin vivo電気生理学的手法による前障ニューロンの機能解析を行い、前障の機能解明へと挑む。

さらに改変型狂犬病ウイルスとAAVを組み合わせた前シナプス性ニューロンの同定を行い、前障への入力細胞の可視化に成功した。これらの知見は次年度に行う電気生理学的及び神経行動学的実験の重要基盤となる。晩年のフランシス・クリックが『意識』に相関した脳活動の考察において、前障が意識現象を司る脳部位であるという大胆な仮説を提唱した。またこれまでに、他の多くの研究者たちによって前障の機能に関する多くの考察がなされてきたが、前障の薄い不規則な構造、さらにはマーカー分子・遺伝学的ツールの欠如などが障壁となり、この興味深い仮説の実験的検証には未だ至っていなかった。私たちは一部の前障ニューロン特的にCre組換え酵素を発現するトランスジェニックを作製し、AAV等のウイルスベクター技術を駆使することで前障ニューロンの選択的可視化および遺伝学的操作が可能となった。平成30年度においては、Creを発現する前障ニューロンの詳細な神経解剖学的解析を行い、前障へシナプスを入力するニューロン及び前障が軸索を投射する脳部位の包括的可視化に成功した。このように本研究課題はおおむね順調に進行している。前障が大脳皮質のほぼすべての領域と双方向性の神経接続を有するという古典的神経解剖学の先行研究と、前障ニューロンの刺激が大脳皮質の広汎な領域における神経活動の静止状態を誘導するという私たちのグループの予備実験結果を基にして、『前障が末梢から入力するすべての感覚情報を統合し、大脳皮質全体の活動を制御することで意識レベルを調節することによって、特定の末梢感覚入力への選択的注意・認知を高め、思考・情動・記憶・意思決定などの高次脳機能の発現に重要な役割を果たす』という作業仮説を立て、その検証を行う。平成31年度においては、電気生理学・光遺伝学・薬理遺伝学的手法を駆使することによって、前障の機能を生理学的に解析する。具体的には、前障ニューロンの光遺伝学・薬理遺伝学的活動操作システムの確立、in vitro電気生理学的手法による前障ニューロンの性状・機能解析、さらにはin vivo電気生理学的手法による前障ニューロンの機能解析を行い、前障の機能解明へと挑む。
難治性血圧調節失調を克服するためのバイオニック圧受容器の開発

バイオニック圧受容器は瞬時血圧をスケーリングして頸動脈洞刺激に変換する制御則を用い、動脈圧テレメトリ、頸動脈洞刺激電極、シーベル、制御則を実行するPCで構成した。血圧変動が増大し、かつ頸動脈洞刺激が可能な改変SADモデルを確立した。バイオニック圧受容器を改変SADモデルに用い、バイオニック圧受容器が降圧および血圧変動抑制に有効であることを覚醒自由行動下の改変SADモデルラットで検証した。平均血圧、血圧変動ともにバイオニック圧受容器ONで改善した(平均血圧:OFF 123.9±12.1、ON 107.9±8.1mmHg)、(血圧変動:OFF 13.9±1.5、ON 8.1±2.2 mmHg)本研究は動脈圧反射障害に起因する血圧調節失調(それによって引き起こされる心血管イベント)を治療・予防する、バイオニック圧受容器システムを実用化するための基礎研究である。先に提出した研究計画書には1.植え込み型バイオニック圧受容器の開発、2.圧反射不全モデルラット(覚醒)の確立、3.モデルラットにおけるバイオニック圧受容器の検証試験が段階的目標として記載されている。1.植え込み型バイオニック圧受容器の開発:当初は完全植え込み型のデバイスを機器工作メーカーに発注する予定であった。しかし、作成に大幅な時間を要し、調達コストが超過するリスクがあること、後の機器調整に柔軟性がないことから、神経刺激装置+制御器はシーベルを用いて外部PCと接続し制御するほうが柔軟かつ迅速に開発を進められると判断した。平成27年度前半にこの半植え込み型デバイスを完成した。一方、大動脈減圧神経を慢性的に刺激する手技、電極の確立は困難を極めた。ラットの大動脈減圧神経は数100μmほどの直径であり、自由に動く覚醒したラットで神経損傷を起こすことなく神経を長期間刺激することは極めて困難であった。この手技はいうまでもなく世界でもいまだに確立していない手技であるが、平成27年中期までにこれを確立した。2.研究計画書で予定した通り、片側は圧反射にかかわる神経を除神経し、神経刺激電極を設置する対側は総頚動脈を結紮することで、圧反射不全をもつ覚醒モデルラットが再現され、血圧の長期記録によりモデルが検証に耐えることをすでに確認している。3.2で確立した圧反射不全モデルラットに1で開発したバイオニック圧受容器を用いることで、血圧調整失調が回復することを平成27年度後半に確認している。尚、この試験は試験前段階を終え、平成27年度末から本試験に着手している。当初の計画では1.完全植え込み型圧受容器デバイスの開発2.圧反射不全モデルラットの確立3.開発した圧受容器デバイスをモデルラットで検証の3点が計画されていたが、平成27年度において13までの計画すべてが完遂されている。3についてはさらに試験数を増やして統計学的に確実な結果を示す必要性があるが、これまでの前試験において、バイオニック圧受容器デバイスが動脈圧反射機能を回復できる印象をもっている。1.については完全植え込み型デバイスを開発する予定であったが、半植え込み型デバイス(制御部分は体外に設置)への変更をおこなったものの、覚醒ラットで使用可能であり、達成しようとする研究目標には影響を与えない。また、大動物や臨床研究へ移行する際にはこの研究で得られた機器設定を完全植え込みデバイスに移植するだけであるため、将来の実現可能性にも全く悪影響はない。この研究計画の変更によってデバイス開発の柔軟性やデバイス作成時間の短縮が得られ、平成27年度全体の研究スピードを加速させたため、妥当な判断であったと考えている。本研究は動脈圧反射障害に起因する血圧調節失調を治療するバイオニック圧受容器システムを開発し、実用化を見据えて基礎研究を進めることが目的である。当初提出した本研究の計画書には以下の3項目を計画し、すべてを達成した。しかし、作成に大幅な時間を要すうえ、調達コストが超過するリスクがあること、後の機器調整に柔軟性がないことなどから、神経刺激装置+制御器はシーベルを用いて汎用PCと刺激電極で柔軟に刺激を変えられるセットアップに変更した。一方、大動脈減圧神経を慢性的に刺激する手技の確立は世界でもいまだ確立していない手技であったが、試行錯誤ののちに平成27年中期までにこれを確立した。2.研究計画書で予定した通り、片側は圧反射にかかわる神経を除神経し、神経刺激電極を設置する対側は総頚動脈を結紮することで、圧反射不全をもつ覚醒モデルラットが再現されることを植え込み型の血圧測定テレメトリによって確認した。3.2で確立した圧反射不全モデルラットに1で開発したバイオニック圧受容器を用いるパイロット試験を平成27年度後半から開始し、フィージビリティを確認したのちに、平成28年度から、覚醒圧反射不全モデルラットに対するバイオニック圧受容器の血圧制御検証試験を行い、バイオニック圧受容器デバイスが血圧失調を回復させることを確認した。現在、本結果を公表すべく論文作成に着手している。また、本研究代表者は動脈圧反射障害に起因する血圧調節失調が心不全患者における肺水腫イベントの原因であることを世界に先駆け発表しており(AJP Heart Circ Physiol 2016)、本デバイスを用いて左室拡張末期圧の制御を回復させることも検証した。バイオニック

圧受容器は瞬時血圧をスケーリングして頸動脈洞刺激に変換する制御則を用い、動脈圧テレメトリ、頸動脈洞刺激電極、シーベル、制御則を実行するPCで構成した。血圧変動が増大し、かつ頸動脈洞刺激が可能な改変SADモデルを確立した。バイオニック圧受容器を改変SADモデルに用い、バイオニック圧受容器が降圧および血圧変動抑制に有効であることを覚醒自由行動下の改変SADモデルラットで検証した。平均血圧、血圧変動ともにバイオニック圧受容器ONで改善した(平均血圧:OFF 123.9±12.1、ON 107.9±8.1mmHg)、(血圧変動:OFF 13.9±1.5、ON 8.1±2.2 mmHg)平成27年度は当初の計画を上回るスピードで研究を実行することができ、現段階で予想通りの成果が得られている。平成28年度には確立したデバイスおよびモデルラットを用いたバイオニック圧受容器の検証結果をより堅実なものとするため、統計学的に裏付けの得られるだけの試験数を行う予定である。すべての検証試験が終わった段階で学会発表および論文作成を行う。それと並行して知財を確保するための特許出願、取得を行う。これらのタスクに係る技術的障害は現段階でみあたらない。一方、本研究が将来に見据える最終目標はバイオニック圧受容器の実用化、製品化である。そのためには本デバイスが動脈圧反射機能を回復させることのみならず、それによって心血管イベントを予防できること、すなわち臨床的アウトカムを改善することを示す研究が、重要である。期間内にすべての計画を完遂できた場合、今回開発したバイオニック圧受容器デバイスにより心血管イベントを発症する圧反射不全モデルで心血管イベントの発症抑制ができること示す研究を追加する予定である。現在、想定している研究としては1.冠動脈結紮で心筋梗塞を作成した易心不全発症モデルラット2.自然脳梗塞発症モデルとして用いられるSHRSPラットの2つのモデルであり、これらに今回の研究で確立した圧反射不全手術を付加して、1では心不全、2では脳梗塞発症率が増加すること、それがバイオニック圧受容器デバイスによって治療できることを検証する実験系などを想定している。これらの研究にはいまだ着手していないが、いずれの病態モデルも我々の施設で使用実績があるためモデルの作成・入手に障害はない。循環器内科学
カプセル状分子集合体を形成する環状三核錯体を用いた新規磁性イオン液体の開発

本研究では,三角ピラミッド構造を有する三核錯体をカプセルモジュールとして用い,これをイオン液体化することでカプセル構造を動的に制御する研究を行った。架橋性5座配位子を用いて結晶性のMn(III)2Cu(II)ヘテロ金属三核錯体を得た。モル電気伝導度測定から本錯体は1:1電解質であることが確認された。アニオン性錯イオン構造を有するイオン性化合物であることが確認されたがイオン液体化に至らなかったため,一回り小さな類似三核錯体を用いてイオン液体化に取り組んだところ,高粘度ではあるが[Mn3(L)3(O)(MeOH)3](TFMSI)の組成を持つ磁性流体の調整に成功した。平成2325年度の基盤研究において明らかにした,架橋性5座配位子による一辺約1.5nmの三角ピラミッド型三核金属錯体の自己組織化によるカプセル状分子集合体の構築および磁性分子包接によるカプセルユニットの磁性制御を動的に制御することを目的とし,本研究ではカプセル状錯体のイオン液体化または磁性流体化を目指す。初年度は,まずカプセルユニット部にII価金属イオンを含むアニオン性錯体の合成と構造・磁性の解明に取り組んだ。カプセルユニットである三核Mn(III)錯体中のMnイオン一つをCu(II)に置換したMn-Cuヘテロ金属錯体の合成に成功した。結晶が得られていないため分子構造はまだ確定していないが,元素分析値は予想組成と一致しており,またアセトニトリル中での電気伝導度測定からは1:1電解質であることが示唆され,目的のアニオン性ヘテロ金属錯体であることが確かめられた。また,この錯体の組成の特徴であるテトラブチルアンモニウムイオンやCuイオンの存在は,IRスペクトルやESRスペクトルにおいて,相当するシグナルがそれぞれ検出されていることから確認された。磁化率の温度変化挙動を2-300Kの範囲で測定したところ,極低温部でわずかに磁気モーメントが低下し金属イオン間の非常に弱い反強磁性的相互作用の存在が確認された。三核モデルに基づく理論式による解析から得られたJ値はこれまで報告している三核Mn錯体の値に非常に似ており,錯体がカプセル構造を形成していることが示唆された。今年度はピラミッド型三核Mn(III)錯体中のMnイオンの一つをNi(II)に置換したMn-Niヘテロ金属錯体の合成と磁気的性質の解明を中心に研究を進め,また新たな試みとして目的錯体よりも分子サイズが小さく,Mnイオン間にスピンフラストレーションに基づく強い強磁性的相互作用が働いているN-(2-ヒドロキシメチルフェニル)サリチリデンイミンを配位子とする正三角形型三核Mn(III)錯体の陰イオン交換によるイオン液体化に取り組んだ。Mn-Niヘテロ金属系三核錯体は次の手順で合成した。まず,架橋型5座配位子と塩化ニッケル六水和物をピリジン中で反応させることで,多核Ni(II)錯体[Ni(L5-Br)(py)(H2O)]nを得た。この錯体とピラミッド型三核Mn(III)錯体[Mn(L5-Br)(py)]3をピリジン中,モル比1:2で反応させることによりNi:Mnの分析比が1:2となる(NBu4)[Mn2Ni(L5-Br)(py3)]を得ることができた。この錯体の磁気的性質をSQUID法による調べた結果,金属イオン間にはほとんど相互作用が働いていないことが示唆された。これは,従来得られている三核Mn(III)錯体や昨年度合成した三核Mn(III)2Cu(II)錯体の性質とは大きく異なっていた。残念ながら単結晶X線結晶構造解析が可能な単結晶を得るには至っていないため構造に関する議論は行えないが,ピラミッド型構造ではない直線あるいは折線型構造をとっているものと考えられる。新たに始めた別種のMn(III)錯体,[Mn3(OH)(L1-H)3(solvent)3]Clの陰イオン交換によるイオン液体化を検討した。検証した対イオンの中では,ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを陰イオンとして用いた場合に,本錯体を油状物質とすることができることを発見した。今後,この油状物質の凝固点や含水量を定量してイオン液体であるかどうかを明らかにしていく。今回合成したピラミッド型ヘテロ金属Mn2Ni三核錯体は,磁気的性質を調べることはできたものの,いまだ錯体分子構造が明らかになっていないため構造と磁性の関係に関する議論が曖昧であり,また陽イオン交換による低融点化もいまだ実現できていない。一方で,新たに取り組み始めた小型三核Mn(III)錯体の陰イオン交換では,まだ同定には至っていないものの室温で高粘度の油状の形態をとっているため低融点化には成功していると思われる。いずれにせよ,はっきりとしたイオン液体を得るに至っていないため現在の進行状況は「やや遅れている」と判断せざるを得ない。これまでの実績から軌道修正を図ってカプセル構造の構築を確実にするために,今年度は新たな試みとして,1従来と異なるN-(2-ヒドロキシメチルフェニル)サリチリデンイミンを用いた三核Mn錯体ユニットの合成,2静電相互作用を最大限に利用するためのユニット錯体の電荷制御,これらを目的として研究に取り組んだ。

カプセル構造のベースとなる三核Mn錯体には溶媒分子が単座配位している配位部位が存在するが,この部分はハロゲンイオン等の単純な単座配位子で置換可能と考えられる。そこで,この配位溶媒をハロゲンイオンで置換した三核錯体の合成と,この錯体を利用したヘテロ金属カプセル型錯体の合成を行った。配位MeOHを減圧下で加熱乾燥することにより取り除き,その錯体を非配位性溶媒中でテトラブチルアンモニウムブロミド(NBu4Br)を反応させ,Br-イオンの配位を吸収スペクトルにより調べた。NBu4Brの添加量の増加とともにスペクトルは変化し,Br-イオン配位による新たな吸収帯が出現することから,Brイオンの配位が示唆された。塩化物イオンを用いた場合も同様の傾向が見られ,固体微結晶を単離することができた。現在のところ分子構造は不明であるが,カプセルユニット構造を維持したイオン性化合物であると考えられるため,陽イオン交換によるイオン液体化や,2価遷移金属との反応による[Mn3(L)Cl(solv.)2]-M(II)-[Mn3(L)Cl(solv.)2]の組成で表されるカプセル型ヘテロ金属錯体の合成への展開が期待できる。本研究では,三角ピラミッド構造を有する三核錯体をカプセルモジュールとして用い,これをイオン液体化することでカプセル構造を動的に制御する研究を行った。架橋性5座配位子を用いて結晶性のMn(III)2Cu(II)ヘテロ金属三核錯体を得た。モル電気伝導度測定から本錯体は1:1電解質であることが確認された。アニオン性錯イオン構造を有するイオン性化合物であることが確認されたがイオン液体化に至らなかったため,一回り小さな類似三核錯体を用いてイオン液体化に取り組んだところ,高粘度ではあるが[Mn3(L)3(O)(MeOH)3](TFMSI)の組成を持つ磁性流体の調整に成功した。今年度は対イオンを有するアニオン性錯体の合成に取り組んだ結果,II価金属イオンを一つ含む新規ヘテロ金属錯体の合成に成功した。単結晶が得られていないため分子構造は確定していないものの,元素分析や磁気測定の解析結果などから三角カプセル構造を有するアニオン性ヘテロ金属錯体であることが推定される。この錯体をベースとして,次年度の目的であるイオン液体化を進めることが可能である。新たに取り組み始めたN-(2-ヒドロキシメチルフェニル)サリチリデンイミンを配位子とする正三角形型三核Mn(III)錯体の修飾に集中的に取り組み,1単純に長鎖フルオロ系置換基を有する適当な陰イオンを選別する,2錯体にハロゲンもしくは擬ハロゲンイオンイオンを配位させることでアニオン性錯体とし,これと各種イミダゾリウムイオンを組み合わせることでイオン液体化を図る。無機化学本年度はヘテロ金属錯体によるアニオン性錯体を合成したが,まだ結晶構造が得られていないため,単結晶化を図ってCCD単結晶X線構造解析装置により構造を確定し,構造ー磁性相関の知見を得る。そして,種々の対イオンを用いてカチオン交換を行い,磁性イオン液体化を図る。また,電解還元によるアニオン性錯体の単離も戦略の一つとして残っているので,こちらに関しても展開を考えている。初年度の全世界的なヘリウム供給不足の結果生じた液体ヘリウム代金の残額分が,ほぼそのまま残ったためである。液体ヘリウムを用いたSQUID測定を2回予定していたが,世界的なヘリウム不足問題の影響で液体ヘリウム調達が年度内に間に合わず,2回目の測定が行えなかったためである。最終年度は液体ヘリウム見積額がもともと少なかったため,残額分を使えば前年度と同様の測定が行える。測定サンプルも十分な本数が揃っているため当初配分計画よりも効率の良い使い方ができると考えられる。
投手の傷害を予防するための投球制限の指標に関する研究

投手のリハビリプログラムにおける強度の指標として、球速や投球距離が有効であるかどうかを調べるために、全力投球時および球速、投球距離を変化させた時の、上腕二頭筋、上腕三頭筋、三角筋、大腿直筋、大腿四頭筋の筋電図積分値を比較することを目的とした。被検者にはあらかじめ実験の趣旨と危険性を十分に説明した上で承諾を得、同意書に署名した大学生投手3名を用いた。結果は全力投球時の各筋肉の単位時間あたりの筋電図積分値を100%として比較した。その結果、球速において全力投球時のスピードの90%では、平均で上腕二頭筋は87%、上腕三頭筋は89%、三角筋は78%、大腿直筋は93%、大腿四頭筋は85%の放電であった。70%の球速ではそれぞれ、85%、79%、70%、85%、80%の放電であった。50%の球速では、68%、66%、50%、50%、55%の放電であった。また、全力遠投時の各筋肉の単位時間あたりの筋電図積分値を100%として比較した場合、90%の距離では、平均で上腕二頭筋は95%、上腕三頭筋は93%、三角筋は88%、大腿直筋は94%、大腿四頭筋は96%の放電であった。70%の距離では、それぞれ72%、82%、65%、77%、81%であった。50%の距離では、それぞれ65%、61%、55%、50%、52%であった。30%の距離では、45%、55%、50%、39%、33%であった。これらのことから、筋放電は球速や距離に応じて低下することが認められたが、その低下の割合は必ずしも、球速や距離の減少に伴わないことが認められた。被検者には大学野球1部リーグに所属する投手5名を用いた。被検者に対してはあらかじめ実験の趣旨および危険性を十分に説明し、同意を得た。被検者の筋力を等速性筋力測定装置(メラック:SONY製)を用いて測定した。測定は十分なウォーミングアップを行わせた後、角速度毎秒30度、90度、180度および300度で、膝屈曲、膝伸展、肩屈曲、肩回旋および肘屈曲の筋力を測定した。この値を各投手の投球前の筋力とした。その後1週間以上の間隔をあけ、1イニング15球の投球を6分間の休息を挟んで合計9イニング行わせたあと、同じ筋力測定を行った。投手によって球速の変化、筋力の低下部位など一様な傾向を示さず、投手によって疲労のパターンが違うことが明らかになった。等速性筋力においては角速度の違いによる投球前後の筋力変化の違いは見られなかった。投手Aは、球速は有意な低下を示さなかったが、等速性筋力においては膝屈曲、膝伸展、肩屈曲の各項目において投球後有意に低下していた。投手Bについては、1イニング目と9イニング目を比較すると平均で7 km/h有意に低下していた。等速性筋力では膝屈曲、膝伸展力が有意に低下した。投手Cでは、球速は有意に低下しなかったが、膝屈曲力が有意に低下した。投手Dでは、平均球速が5km/h有意に低下し、筋力では、肘屈曲力が35%低下した。投手Eでは、球速は有意な変化を示さなかったが、膝伸展力が有意に低下した。本年度は、投球前後の関節筋力の変化を調べ、投球後にどのように筋力が低下するかを明らかにした。被検者には、大学野球一部リーグに所属する投手5名を用いた。被検者には充分なウォーミングアップの後、等速性筋出力測定装置を用いて、肩内旋力、肩伸展力、肘伸展力、膝屈曲力、膝伸展力を角速度180°/secで測定した。筋力測定後少なくとも1週間以上の期間をおいた後、6イニングからなる90球の投球テストを行い、その後同じ筋力測定を行った。すべての投球について捕手後方の肩口より、スピードガン(DECATUR ELECTRONICS製)を用いて初速を計測した。90球投球テスト終了直後に前記の等速性筋力測定を行った。また90球投球テスト後、少なくとも1週間以上の期間をおいた後、同じプロトコールで9イニングからなる135球の投球テストを行った。135球の投球テスト直後にも前記と同じ等速性筋力測定を行った。被検者5名の投球前、90球投球テスト後、135球投球テスト後の等速性筋出力の平均値の変化は、投球前の各筋力の平均値を100%とした時、肩伸展力は90球投球後で91.7%(N.S)、135球投球後で77.8%(p<0.05)、肩内旋力はそれぞれ87.9%(N.S)、75.8%(p<0.05)、肘伸展力は85.0%(N.S)、72.7%(p<0.05)、膝屈曲力は93.4%(p<0.05)、88.6%(p<0.05)、膝伸展力は91.4%(N.S)、85.9%(p<0.05)であった。

その結果、90球投球後では膝屈曲力にのみ有意な低下が見られたが、135球投球後では肩伸展力、肩内旋力、膝屈曲力、膝伸展力に有意な低下が見られた。これらのことから投手が疲労することなく一日に投球できるのは90球前後ではないかと考えられる。投手のリハビリプログラムにおける強度の指標として、球速や投球距離が有効であるかどうかを調べるために、全力投球時および球速、投球距離を変化させた時の、上腕二頭筋、上腕三頭筋、三角筋、大腿直筋、大腿四頭筋の筋電図積分値を比較することを目的とした。被検者にはあらかじめ実験の趣旨と危険性を十分に説明した上で承諾を得、同意書に署名した大学生投手3名を用いた。結果は全力投球時の各筋肉の単位時間あたりの筋電図積分値を100%として比較した。その結果、球速において全力投球時のスピードの90%では、平均で上腕二頭筋は87%、上腕三頭筋は89%、三角筋は78%、大腿直筋は93%、大腿四頭筋は85%の放電であった。70%の球速ではそれぞれ、85%、79%、70%、85%、80%の放電であった。50%の球速では、68%、66%、50%、50%、55%の放電であった。また、全力遠投時の各筋肉の単位時間あたりの筋電図積分値を100%として比較した場合、90%の距離では、平均で上腕二頭筋は95%、上腕三頭筋は93%、三角筋は88%、大腿直筋は94%、大腿四頭筋は96%の放電であった。70%の距離では、それぞれ72%、82%、65%、77%、81%であった。50%の距離では、それぞれ65%、61%、55%、50%、52%であった。30%の距離では、45%、55%、50%、39%、33%であった。これらのことから、筋放電は球速や距離に応じて低下することが認められたが、その低下の割合は必ずしも、球速や距離の減少に伴わないことが認められた。