hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
左室Volume reduction therapyの心収縮力改善効果に関する研究

wall stressは,左室を回転楕円体とみなしたMirskyの式を用いた。[結果]EDP,Double productの変化は、両者とも200%拡張で著明に増加し,収縮とともに漸減した。flowは200%拡張の段階で激減したが,その後段階的に回復し、心筋壁の拡張が冠灌流を阻害していることが確認された。流入液,流出液のoxygencontentの濃度較差は全過程を通じて有意な変化は生じない。End-systolicwall stressは200%拡張で最大値を示し,収縮とともに徐々に低下し,140%拡張ではコントロールと有意差はなくなった。これまでの研究から、1)過度の容量負荷は左室内圧の上昇により心筋の微小循環ひいては冠灌流を阻害し,酸素消費量はむしろやや減少する。2)左室負荷容量とwall stressは正の相関を示し,約50%程度の縮小で効果的な減少が図れる、との結果が得られた。拡張型心筋症などの難治性心不全に対して、左室容積減少手術などの外科的な処置が有効であると報告されている。本研究は理論的な見地から本術式の左室壁ストレス軽減の効果について実験的に検討することを目的とする。家兎の摘出心をKrebs-Henseleit液によりLangendorff潅流し、左室内バルーンを挿入し左室内外膜側に超音波クリスタルを1対づつ留置する。バルーンにより前負荷を正常範囲200%まで増加させて左室圧、冠潅流量、酸素分圧、左室直径の変化などを検討した。さらに、バルーンの容積を変化させることにより、左室壁の張力と心筋の負荷の程度について検討したところ、左室容積が正常の1.4倍までは左室の酸素消費量の著明な上昇を認めず、左室の運動効率として炉ゆこうと考えられた。このことから、左室容量減少の目安として正常左室容量の1.4倍までの減少が効果的であると考えられた。
脳室帯外神経幹細胞を誘導したマウスにおけるMCPH遺伝子の機能解析

マウスにおいてoRGを人工的に生じさせるLGN変異下においてAspm変異の小頭症の表現型が重篤になる実験結果を補強するための実験を複数実施した。LGN変異と同様にマウスでoRGを人工的に誘導する方法として知られるmInscの過剰発現を利用し、条件的mInsc過剰発現マウスを作製してAspm変異の影響を調べたところ、LGN変異と同様に大量の細胞死が観察され、重篤な小頭症が引き起こされた。この結果は、oRGの誘導がAspm変異の表現型を強める原因であることを支持するものである。これまでAspm LGN二重変異マウスにおいては、神経産生期に大量の細胞死を観察していたが、より早い発生ステージにおける二重変異マウスを解析したところ、細胞死の誘導は認められなかった。LGN変異マウスは、あらゆる発生ステージにおいて紡錘体角度を擾乱する一方、早期発生ステージにおいては神経幹細胞の形態的可塑性が強いためにoRGの誘導は起こらない(Fujita, I., et al.,未発表)。この結果からも、Aspm LGN二重変異マウスで細胞死が誘導される原因が、紡錘体制御において両者が機能的に相互作用しているからではなく、oRGの誘導現象と関連することが示唆された。CRISPR/Cas9システムを子宮内エレクトロポレーション法で導入することにより、フェレットにおいてAspm遺伝子をノックアウトした。de novoノックイン技術により個別の幹細胞からの系譜をラベルし、クローンサイズを解析したところ、Aspmノックアウトによりクローンサイズが減少した。特に、一つのクローンあたりに含まれるニューロン数が激減した。フェレットにおける解析が有効であることが分かった。LGN変異やmInsc過剰発現を用いたマウスにおける小頭症の人工的誘導システムの検証実験は順調に行われ、これまでの結果を支持する結果が得られた。また、その前提となるLGN変異マウスの様々な発生ステージにおける性格付けについて、論文を投稿するまでに至っている。フェレットにおける実験は、対象としてよりふさわしい発生ステージや解析方法の再検討を行う必要があると考えられるが、ノックアウトが十分な効率で行われ、表現型が観察されることが分かったことは大きな進展であった。今後は、Aspm LGNノックアウトマウスおよびエレクトロポレーションを施したフェレットを用いたタイムラプス観察を重点的に行い、細胞の振る舞いを詳細に解析する。神経幹細胞特異的に微小管等を可視化するマーカーは、予備実験により選定済みである。さらに、シングルセル解析等によって、細胞死を引き起こす原因を分子・細胞レベルで明らかにする。また、Aspm以外の小頭症原因遺伝子について、LGN変異マウスもしくはmInsc過剰発現マウスを基にして、CRISPR/Cas9の導入により二重変異マウスを作製し、Aspmと同様の表現型が観察されるか調べる。本研究課題の開始直後、Aspm遺伝子をノックアウトしたフェレットを詳細に解析した論文(Johnson, et al., Nature, 2008)が発表された。本研究とはやや視点が異なるものの、小頭症が重篤になる原因について本研究とは結論に乖離がある。今後はそれらの検証も並行して実施する。神経幹細胞

特異的に微小管等を可視化するマーカーは、予備実験により選定済みである。さらに、シングルセル解析等によって、細胞死を引き起こす原因を分子・細胞レベルで明らかにする。また、Aspm以外の小頭症原因遺伝子について、LGN変異マウスもしくはmInsc過剰発現マウスを基にして、CRISPR/Cas9の導入により二重変異マウスを作製し、Aspmと同様の表現型が観察されるか調べる。本研究課題の開始直後、Aspm遺伝子をノックアウトしたフェレットを詳細に解析した論文(Johnson, et al., Nature, 2008)が発表された。本研究とはやや視点が異なるものの、小頭症が重篤になる原因について本研究とは結論に乖離がある。今後はそれらの検証も並行して実施する。当該年度においては組織学的解析を中心に行い、シングルセル解析やフェレットを用いた解析等、大きな費用を必要とする実験を次年度に重点的に実施することとしたため。
コールド・クル-シブルを用いた液体金属および合金の放射率の測定

液体金属の放射率の値は、放射温度計の入力データとして、また、材料プロセッシングの伝熱過程に関する数学モデルの入力データとして重要である。本研究は、液体金属及び合金の放射率を温度及び波長の関数として統計的に測定すること、また液体金属の放射機構を考察し、放射率値を予測できる理論的モデルを構築することを目的として行った。まず、通常の抵抗加熱炉と光学系を組み合わせた放射率測定装置を作製し、溶融銅の近赤外分光放射率の測定を行った。放射率値は、融点付近においては波長に依存せず約0.55と測定された。しかし、この値は、文献値(約0.1)と比較して大きく、炉心管壁からの光の影響やるつぼによる試料の汚染の影響を受けていると考えた。これらの問題点を解消するために、コールド・クル-シブルを用いた測定装置を作製し、融点における固体及び液体銅の分光放射率を可視波長域550750nmで測定した。放射率の値は液体のほうが大きく、また、いずれの場合も波長が長くなるにつれ急激に小さくなり、液体銅で0.300.10、固体銅で0.250.06の範囲にあった。文献値の多くは本研究結果の固体と液体の値の中間に位置し、本測定法の妥当性が確認できた。ついで、融点における貴金属(金、銀、銅)の固体及び液体の分光放射率を近赤外波長域10002500nmで測定した。いずれの金属においても、放射率値は液体のほうが大きく、固体、液体ともに波長が長くなるにつれゆるやかに減少し、たとえば液体銅では0.0760.060、固体銅では0.0430.033の値を示した。以上の結果に基づいて放射機構を考察し、光の放射は、測定波長域においては、電子-フォノン、電子-電子及び電子-表面散乱とバンド間遷移によって起こると結論した。また、これらのファクターを考慮したモデルを構築したところ、測定結果を合理的に再現することができた。なお、本研究で作製した放射率測定装置は、他の金属や合金に適用することも可能である。非接触,非汚染の温度測定法として,放射温度計測の重要性がますます高くなっている.このためには,測温対象物の放射率の正確な値が必要となるが,データの蓄積量は十分とは言い難い.本研究は,固体および液体状態の金属および合金の放射率を温度および波長の関数として系統的に測定することを目的としている.本年度は,主に,(1)コールド・クル-シブルを導入した,コンタミネーション・フリーの放射率測定装置を作製することと,それを用いて,(2)銅の分光放射率を測定することを目的とした.作製した放射率測定装置は,コールド・クル-シブル,光学系及び分光器より成っている.コールド・クル-シブルでは,高周波誘導加熱によって試料のみを加熱できるので,試料以外からの放射光は分光器に紛れ込まない.したがって,放射率は,分光器によって測定される,試料からの放射強度と同一温度における黒体からの放射強度の比として決定できる.銅の放射強度は以下のように測定した.試料を融点以上の温度から冷却すると,融点では凝固潜熱の放出によって温度が一定になる停滞期が出現し,それに対応して放射強度も一定となった.この放射強度を融点における銅の放射強度とし,その値と予め測定した黒体の放射強度との比から放射率を算出した.また,分光器の校正用光源としては,銅の融点にある黒鉛製の定点黒体を用いた.銅の融点における分光放射率を550-850nmの波長範囲で測定したところ,550nmにおいて0.276,850nmにおいて0.090の値を得,放射率は,波長が長くなるとともに単調に減少した.この結果は,融点で測定された光学定数から求めた放射率の値と非常によく一致しており,本測定法の妥当性が確認できた.今後は,(1)融点以外の温度における銅の放射率の測定,(2)他の金属・合金系についての測定に研究を進める.ただし,その前に,(3)コールド・クル-シブルにおける温度測定技術を確立しておく必要がある.液体金属の放射率の値は、放射温度計の入力データとして、また、材料プロセッシングの伝熱過程に関する数学モデルの入力データとして重要である。

ついで、融点における貴金属(金、銀、銅)の固体及び液体の分光放射率を近赤外波長域10002500nmで測定した。いずれの金属においても、放射率値は液体のほうが大きく、固体、液体ともに波長が長くなるにつれゆるやかに減少し、たとえば液体銅では0.0760.060、固体銅では0.0430.033の値を示した。以上の結果に基づいて放射機構を考察し、光の放射は、測定波長域においては、電子-フォノン、電子-電子及び電子-表面散乱とバンド間遷移によって起こると結論した。また、これらのファクターを考慮したモデルを構築したところ、測定結果を合理的に再現することができた。なお、本研究で作製した放射率測定装置は、他の金属や合金に適用することも可能である。本研究は、固体及び液体状態の金属・合金の放射率を波長の関数として測定することを目的としている。昨年度は、主に、放射率測定装置の設計及び作製を行ったので、今年度は、融点における固体及び液体銅の分光放射率を測定することを目的とした。用いた放射率測定装置は、コールド・クル-シブル、光学系及び分光器より成っている。コールド・クル-シブルでは、高周波誘導加熱によって試料のみを加熱できるので、試料以外からの放射光は分光器に紛れ込まない。融点における液体及び固体銅の放射強度は以下のようにして測定した。試料を融点以上の温度から冷却し、試料からの放射強度を時間の関数として測定すると、放射強度が一定になる2つの時間帯が出現した。それと同時に凝固過程の銅表面を観察すると、この2つの時間帯では、固液共存状態における液体と固体銅からの放射強度を測定していることが分かった。したがって、これらの放射強度を融点における液体と固体銅からの放射強度とし、その値と予め測定した黒体の放射強度との比から放射率を算出した。なお、分光器は銅融点で黒鉛製の定点黒体を用いて校正した。銅の融点(1357K)における分光放射率を550-2100nmの波長範囲で測定した結果、固体銅の放射率は0.254(550nm)、0.108(650nm)、0.057(750nm)、0.035(2100nm)と波長とともに低下すること、また、液体銅の放射率も0.304(550nm)、0.167(650nm)、0.102(750nm)、0.067(2100nm)と波長とともに低下することがわかった。測定波長域においては、液体銅の放射率は固体よりも大きいが、これは、自由電子と銅原子の相互作用が液体状態においてより大きいため、自由電子の運動エネルギーがより多く放射エネルギーに変換するためであると解釈した。今後は、他の金属・合金系について、融点における固体及び液体の分光放射率の測定を行う。従来報告されている融点における金属の分光放射率値の多くは、可視波長域において測定された値である。ところが、材料製造プロセス設計及び制御のためには、近赤外波長域における分光放射率の値がプロセス・モデリングの入力データとして重要となる。しかしながら、それに関するデータの蓄積は十分とは言い難い。そこで本年度は、可視分光放射率測定用に一昨年度に製作した装置を赤外域にも適用できるように改造し、近赤外域(10002500nm)において、銅、銀及び金の液体・固体状態の分光放射率をそれぞれの金属の融点で測定した。分光器の検出器としてはPbS光伝導素子を用いた。貴金属から放射される微弱な赤外放射光の強度は、チョッパーを用いて信号電圧をロック・イン増幅することによって測定した。測定に用いた全ての金属について、その分光放射率は、液体、固体状態ともに負の波長依存性を示した。また、液体の分光放射率のほうが固体より大きい値を示した。
踵骨－下腿の運動連鎖が変形性膝関節症および外側ヒールウェッジ効果に与える影響

歩行などの足部への荷重動作時において、踵骨が回内すると下腿の内旋が、踵骨が回外すると下腿の外旋が伴って生じる(以下、踵骨ー下腿の運動連鎖)。この運動連鎖の機能は、足部の前額面運動と下腿の水平面運動のトルク変換であり、下肢の力学的ストレスに関与すると推論される。変形性膝関節症の発症および進行の一因として、膝関節への力学的ストレスの増加が指摘されており、踵骨ー下腿の運動連鎖もこれに関与する可能性がある。したがって、踵骨ー下腿の運動連鎖と膝関節の力学的ストレスとの関係性に着目しつつ変形性膝関節症の病態運動を明らかにすることを主眼に置いて研究を開始した。本研究では、将来的に大規模な計測機器のない臨床現場において変形性膝関節症者の動作解析を行うための前段階として、健常者を対象に三次元動作解析装置と慣性センサの同期計測を行ない、慣性センサによる計測手法の信頼性を確認した。その結果、概ね問題ないと判断されたため、当該年度では変形性膝関節症者の動作計測に着手した。それと並行して、健常者における計測結果をまとめ、踵骨ー下腿の運動連鎖の動態の個人差や年齢差・性差・左右差、動態を決定する足部の解剖学的要因、足関節肢位による動態変化などについて明らかにした。歩行時に生じる運動連鎖と膝関節の力学的ストレスの関係については、現在解析を進めているところであり、今後関連学会で発表予定である。変形性膝関節症者の計測データはまだ十分な数が揃っていないため、今後も計測および解析を進める計画である。変形性膝関節症の対象者の収集が当初の計画よりも遅延しているため。研究者の職場異動に伴い、研究環境および研究協力機関との連携に再調整が必要となったため。健常者における踵骨ー下腿の運動連鎖の動態解析の結果は概ね発表したため、今後は健常者における歩行時に生じる運動連鎖と膝関節の力学的ストレスについて解析を進める。それとともに、変形性膝関節症者の計測および解析をさらに進める計画である。足部への荷重環境下において、踵骨回内には下腿内旋が、踵骨回外には下腿外旋が伴って生じる(以下、踵骨ー下腿の運動連鎖)。この運動連鎖の機能は、足部の前額面運動と下腿の水平面運動のトルク変換であると捉えられる。したがって、踵骨ー下腿の運動連鎖の動態は、荷重動作時の下肢関節ストレス、ひいては変形性膝関節症などの関節変性疾患および外側ヒールウェッジなどの足底板の効果にも関与する可能性がある。研究者はこれまでに、光学式三次元動作解析手法を用いて健常者の立位での足部回内外運動時における踵骨回内外角度と下腿回旋角度を計測した結果、両者が直線的な関係をもって連動することを明らかにした。このことから、踵骨回内外に対する下腿回旋の連動の比は運動連鎖の動態の指標として捉えられることに着目し、これに大きな個人差や性差があることを明らかにした。当該年度では、将来的に大規模な計測機器のない臨床現場において変形性膝関節症者を対象とした実験を行うための前段階として、慣性センサを用いた手法の信頼性を確認すべく、健常者を対象に三次元動作解析装置との同期計測を行なった。計測の内容は、これまでの研究と同様の足部の回内外運動に加え、裸足での歩行および足底板(3条件)を装着した歩行である。計測結果は現在解析中であり、慣性センサによる計測値の信頼性が担保され次第、変形性膝関節症者の動態計測に着手する計画である。また、解析結果は次年度の関連学会において発表予定である。慣性センサを用いた下肢運動の計測は、センサを貼付した体表部位の揺れの影響を受ける。特に本研究において重要となる下肢の長軸回りでの下腿や大腿の軟部組織の揺れは大きく、こうしたアーチファクトを低減するために計測手法の工夫が必要となったため。また、踵骨ー下腿の運動連鎖の動態評価において使用を検討していた機器の特注が困難となり、計測動作を変更したため。

変形性膝関節症者の計測データはまだ十分な数が揃っていないため、今後も計測および解析を進める計画である。変形性膝関節症の対象者の収集が当初の計画よりも遅延しているため。研究者の職場異動に伴い、研究環境および研究協力機関との連携に再調整が必要となったため。三次元動作解析装置および慣性センサを用いて当該年度に計測した、健常者における踵骨ー下腿の運動連鎖の動態および歩行時の下肢運動のデータの解析を進める必要がある。これとともに、慣性センサによる計測の信頼性が担保され次第、変形性膝関節症者の計測に着手する計画である。健常者における踵骨ー下腿の運動連鎖の動態解析の結果は概ね発表したため、今後は健常者における歩行時に生じる運動連鎖と膝関節の力学的ストレスについて解析を進める。それとともに、変形性膝関節症者の計測および解析をさらに進める計画である。応募時に購入を計画していた筋電計(小沢医科器械社製,EMGマスター)は、交付額決定後に予算の関係上、購入を断念せざるを得なかった。しかし、データ収集の優先順位が低いフィルム圧力センサの購入を取り止めたこと、外側ヒールウェッジを当初の計画よりも安価に購入できたこと、計測ウェアや反射マーカーを所属機関の研究費で購入することができたことにより、これの購入が予算上可能となった。交付額決定後の研究計画では、筋電計は所属機関のものを持ち出して使用する予定としたが、他の研究者との共用による制約をうけるため、本研究を速やかに進めるには購入することが望ましいと考える。出席する学会を次年度に開催されるものに延期したことや、計測の対象者や協力者への謝礼金の一部を所属機関の研究費から捻出することができたため。次年度には研究成果の発表を目的に国際学会への出席を予定している。
非摂動QCDから摂動QCDへの移行領域におけるクォークカウンティング則の検証

非摂動QCDから摂動QCDへ移行する23GeVの光子ビームを用いて、ハドロン光生成反応断面積のエネルギー依存性を測ることで、この領域でのクォークカウンティング則の検証を行うため、大型放射光施設スプリングエイトのレーザー電子光施設LEPS-1と新たに建設された施設LEPS-2にて実験を行っている。LEPS-1ではすでにデータ収集が終了しており、現在水素標的と重水素標的のデータ解析を他大学の研究者と議論をしつつ行っている。検出器の性能評価が完了し、エネルギー・運動量の較正を進め、物理の結果を得るに十分な統計と性能が得られていることがわかった。LEPS-2では、新たに1台ドリフトチェンバーを導入し、その試験を行い、正常に動作することを確認した。タイムプロジェクションチェンバーの改良を行い、シリカエアロジェルカウンターの設計・試験も進めることができた。MPPCを用いたタギングカウンターについては、MPPCの読み出し回路であるEASIROCの試験を行った。高圧電源の供給と、高レートへの耐久性に問題があることがわかり、これらの問題をもとに改良された新たなチップを導入したEASIROCを本年度購入予定である。試験用の90Sr線源を購入しMPPCを取り付けた小型シンチレーションカウンターで電子の運動量測定を行った。LEPS2で用いる運動量よりも低い運動量での試験ではあったが、動作確認ができた。また、MPPCはLEPS-2のスタートカウンターの光センサーとしても使用しており、こちらでもビーム実験を行うことで性能評価ができた。160ピコセカンドの時間分解能が達成できたが、場所依存があり、改良が必要であることがわかった。また、複数個のMPPCの接続方法にもかいりょの余地があることがわかり、今後改良し試験を行う。LEPS-1の解析については、検出器や読み出し回路の経年劣化により、キャリブレーションが困難になっていることが判明した。しかし、データを精査し、プログラムの改良を行うことで、これまで通りの性能が得られる見通しがたち、おおむね順調である。LEPS-2の実験の進捗状況は、各検出器の宇宙線での動作試験が行われ、ビームを用いたコミッショニングランが進行している。データ収集も行われ、そのデータを用いた性能評価や解析プログラムの開発も進めている。MPPCを用いた検出器開発は、主に読み出し回路の試験を行った。当初予定した通りに動作しなかったため、進捗が遅れたが、問題点も明らかになり、線源を用いた小型シンチレーション検出器の試験を行うことができた。さらに、MPPCは他の検出器にも利用できるとこがわかり、スタートカウンターや、ビームプロファイルモニターの開発も手掛けた。MPPCアレイを用いた直線偏極光ビームのプロファイルの測定も行い、ビームプロファウルのモニターにも使用でき、汎用性に優れた検出器であることがわかった。LEPS-1のデータ解析は順調に進み、今後、このデータを用いて陽子光生成反応とπ中間子光生成反応を抽出し、断面積とビーム偏極量を求める物理解析を行う。まだ、観測されていない反応も解析し、今後物理解析を進めていく予定である。MPPCの開発に関しては、改良された読み出し回路EASIROCを購入し、試験を行う。まず、宇宙線にて試験を行い、その後、新型タギングカウンター制作に向けて開発を進める。また、円偏向光子ビームの実験を予定しており、64個のMPPCを向見合わせたMPPCアレイでビームプロファイルを測定する計画を考案中である。円偏向の取り出し、そのビームを用いた実験は初めての試みで、MPPCアレイを用いたビームプロファイルモニターによって、ビームの性質を知り、実験データの収集やデータ解析での多粒子の交点の計算に用いることができる。LEPS-2実験が本年度から物理データの収集が開始される予定で、本研究に必要なデータが収集される。そのデータの解析を始める計画である。

160ピコセカンドの時間分解能が達成できたが、場所依存があり、改良が必要であることがわかった。また、複数個のMPPCの接続方法にもかいりょの余地があることがわかり、今後改良し試験を行う。LEPS-1の解析については、検出器や読み出し回路の経年劣化により、キャリブレーションが困難になっていることが判明した。しかし、データを精査し、プログラムの改良を行うことで、これまで通りの性能が得られる見通しがたち、おおむね順調である。LEPS-2の実験の進捗状況は、各検出器の宇宙線での動作試験が行われ、ビームを用いたコミッショニングランが進行している。データ収集も行われ、そのデータを用いた性能評価や解析プログラムの開発も進めている。MPPCを用いた検出器開発は、主に読み出し回路の試験を行った。当初予定した通りに動作しなかったため、進捗が遅れたが、問題点も明らかになり、線源を用いた小型シンチレーション検出器の試験を行うことができた。さらに、MPPCは他の検出器にも利用できるとこがわかり、スタートカウンターや、ビームプロファイルモニターの開発も手掛けた。MPPCアレイを用いた直線偏極光ビームのプロファイルの測定も行い、ビームプロファウルのモニターにも使用でき、汎用性に優れた検出器であることがわかった。LEPS-1のデータ解析は順調に進み、今後、このデータを用いて陽子光生成反応とπ中間子光生成反応を抽出し、断面積とビーム偏極量を求める物理解析を行う。まだ、観測されていない反応も解析し、今後物理解析を進めていく予定である。MPPCの開発に関しては、改良された読み出し回路EASIROCを購入し、試験を行う。まず、宇宙線にて試験を行い、その後、新型タギングカウンター制作に向けて開発を進める。また、円偏向光子ビームの実験を予定しており、64個のMPPCを向見合わせたMPPCアレイでビームプロファイルを測定する計画を考案中である。円偏向の取り出し、そのビームを用いた実験は初めての試みで、MPPCアレイを用いたビームプロファイルモニターによって、ビームの性質を知り、実験データの収集やデータ解析での多粒子の交点の計算に用いることができる。LEPS-2実験が本年度から物理データの収集が開始される予定で、本研究に必要なデータが収集される。そのデータの解析を始める計画である。読み出し回路EASIROCの動作試験に時間がかかり、使用に問題が発覚したため、本年度内に購入できなかった。電圧を供給する回路に問題があり、試作品の修理等に時間がかかった。また、そのため、岐阜大学内での試験が多く、SPring8でのビーム実験を行うことができず、使用した旅費が当初の計画より少なくなった。
音声・画像符号化認識システムの情報理論的評価に関する研究

本研究は、電話番号の数字系列のように冗長性のほとんどない情報から一般会話音声のように10倍程度の冗長性を持つ情報もある。本研究では、このように広範囲な情報源をベクトル量子化を主体とした1つのユニバーサルな符号化器で処理し、さらに符号化とその後の情報の認識を情報理論的観点から評価した。具体的には、以下の項目に関する検討・評価をそれぞれ行なった。1.システム総合歪の定義情報を高能率に且つ目的に応じてアナログ波形またはデジタル記号として再生できるシステムにおいて、情報源と再生されたアナログ・デジタル情報の相互情報量I(X,Y_a),I(X,Y_d)と量子化歪・通信路歪・認識誤りに係る歪等を一般化した“総合歪"を定義し、その検討を行った。2.非対称誤り訂正符号による認識率の改善冗長性の乏しい情報源記号に誤り訂正符号の手法を適用し認識率の改善をはかるため、誤り訂正符号として光通信等に利用される完全非対称誤り訂正符号を拡張した一般化非対称誤り訂正符号を提案し認識率改善を検討した。3.画像認識システムへの限定誤り訂正符号の応用画像データとしては冗長度の非常に大きい手書き数字は、数字系列として考えると冗長性が乏しい。このような情報源に対して限定誤り訂正符号と最適な符号構成法を明かにして認識率の改善を検討し、ワークステーション上でプロトタイプシステムを構築し、その有効性を確認した。各種情報源を冗長性という観点から考えると、電話番号のように冗長性のない情報から一般会話音声のよう10倍程度の冗長性を持つ情報もある。本研究では、このように広範囲な情報源をベクトル量子化を主体とした1つのユニバ-サルな符号化器で処理し、さらに符号化とその後の情報の認識を情報理論的観点から評価を行った。(1)ベクトル量子化手法に基づく符号化に関し、再生点インデックスの最適2元符号化を行った。フルカラ-表示可能なカラ-プリンタを購入し、インデックス最適2元符号化の結果が一般画像でどのように現われるかを主観的に評価した。さらに、インデックスのスクランブル化による伝送画像のセキュリティを検討した。衛星放送等で利用されている従来型のスクランブルでは確率的探索法であるシミュレ-テッドアニ-リング法で画像が復元可能なこと、これに対し新しく提案したインデックス和方式では実用上十分にセキュリティが確保できることを確認した。(2)数字系列や単音アルファベットのような小語彙音声に対し、本研究で提案するモ-メント法により認識実験を行なった。すなわち、情報源を小語彙音声や文字画像に限定すると、再生点インデックスの分布は情報記号ごとで明確な差異が生じる。したがって、分布のモ-メントを計算するだけで情報記号を認識できることが確認された。冗長性が完全に欠如する情報源の例として、手書き郵便番号に対してプリコ-ディングを行ない冗長性付加の有効性を評価検討した。平成3年度は冗長性が欠如する情報源に対するプリコーティングによる冗長性付加の有効性を検討した。今年度はこの研究結果をもとに、1)システム総合歪の定義情報を高能率に且つ目的に応じてアナログ波形またはデジタル記号として再生できるシステムにおいて、情報源と再生されたアナログ・デジタル情報の相互情報量I(X,Ya),I(X,Yd)と量子化歪・通信路歪・認識誤りに係る歪等を一般化した"総合歪"を定義し、その検討を行った。(2)非対称誤り訂正符号による認識率の改善冗長性の乏しい情報源記号に誤り訂正符号の手法を適用し認識率の改善をはかるため、誤り訂正符号として光通信等に利用される完全非対称誤り訂正符号を拡張した一般化非対称誤り訂正符号を提案し認識率改善を検討した。

(3)画像認識システムへの限定誤り訂正符号の応用画像データとしては冗長度の非常に大きい手書き数字は、数字系列として考えると冗長性が乏しい。このような情報源に対して限定誤り訂正符号と最適な符号構成法を明かにして認識率の改善を検討し、ワークステーション上でプロトタイプシステムを構築し、その有効性を確認した。
マルチメディア民族誌の研究

平成7年度に実施した「マルチメディア民族誌の研究」をひきつぎながら、その機能と内容を以下の3点について発展させた。第一に、パノラマ視座によって三次元空間を疑似的に再現する技術をもちいて、民族住居の仮想空間化を行なった。コンピュータ上に実現されている住居空間について、構成原理、家具の配置、名称、特徴、利用方法などさまざまな民族学的情報をリンクさせて提供する。このように編集された情報の提示によって、民族住居そのものが仮想博物館化されたことになる。第二に、さまざまな角度から疑似的に立体視できる技術をもちいて、物質文化の仮想空間化を行なった。物質文化に関する民族学的情報をリンクすることによって、実際の博物館でも見ることのできない角度から物質を見ながら、さらなる理解を促進することができる。仮想博物館でこそ可能となる学習方法を提供しているといえる。具体的には、現在国立民族学博物館に展示されているモンゴル族の天幕(ゲル)およびその中に収められた展示品を事例として採用した。今後は、現地に存在する民族住居や物質文化をあるがままに撮影し、その映像を用いることによって、展示品として現実の博物館に収蔵することなく、民族住居と物質文化の仮想博物館化が可能になることは明かである。収蔵品や展示品という枠組みを越えることができるという意味で、本研究の試みはきわめて重要であろう。第三に、こうしたマルチメディア民族誌がネットワークを通じて利用できるように環境を整備した。「情報の共有化」という観点にたって、一般のユーザーに民族学的情報を提供するばかりでなく、現地の博物館との交流を果して、恒常的に情報を更新してゆくシステムを今後、構築してゆく必要があろう。
海水ウナギの飲水行動を調節する脳内神経回路:ホルモン受容から食道収縮まで

ウナギの延髄のArea postrema(AP1)のニューロンはAngiotensin II(ANGII)によって興奮させられ、AP1の興奮はGlossopharyngeal-vagal motor complex(GVC1)の神経活動を抑制する。一方Atrial natriuretic peptide(ANP)はAP1でのANG IIの効果を抑える。AP1でのANG IIとANPの作用は哺乳類の飲水中枢であるSubfornical organ(SFO)での作用と良く似ているので、ウナギの飲水調節ホルモンはAP1に作用していると思われる。またANG IIによるAP1の興奮がGVC1を抑制することはウナギの飲水促進に対応している。本年度は、広島大学で使用していた電気生理学の機器を、すべて東京大学海洋研究所に移し、ウナギの脳の電気的活動を記録する装置を組み上げた。海水ウナギの飲水行動は、血中で生じたAngiotensin II(ANG II)によって促進され、心房からのAtrial natriuretic peptide(ANP)によって抑えられる。これらのホルモンの脳内受容部位を同定することが本年度の主要目標であるが、ウナギから摘出した直後の脳は、全体が興奮しており、ペプチドを作用させてもその効果が判別しづらい。しかしクモ膜を剥離し、4°Cで一晩置くと、ニューロン発火は規則的になり、ホルモンに対してきれいに反応する。この標本にANG IIを作用させると、視索前野と最後野のニューロンは興奮した。特に最後野の第4脳室から脊髄の中心管に移行する部位では、ANG IIによって最初強く興奮させられるが、この興奮は数十秒しか持続せず、その後強い抑制が数分間続くことを見つけた。この反応パターンは、ウナギの血中にANG IIを注射したときに見られる飲水パターンと良く似ており、最後野のニューロンが飲水行動の調節に係っている可能性を示唆している。またこの最後野のニューロンは解剖学的にも判り易い位置にあるので、次年度以降はこのニューロンに的を絞ってANG IIとANPの相互作用を調べる。本年度は海洋研究所の移転と重なり、また竹井教授から「海水ウナギの腸におけるGuanylinの作用の解明」を依頼されたので、本研究課題のエフォートは30%程度に低下した。しかし依頼された課題はあと数例の実験で3編の論文として纏るし、新キャンパスへの移転も終了し、装置のセットアップもほぼ完了したので、次年度からは本研究課題に集中できる。海水ウナギの飲水行動は、血中で生じたアンギオテンシンII(ANG II)によって促進され、心房からの心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)によって抑えられる。これらのホルモンが作用できる脳部位として、大細胞性視索前核(PM)、前隆起核(NAT)、最後野(AP)が考えられるが(Mukuda et al., 2003)、最近、腹側視索前野(PAV)も血液脳関門がルーズであることが分かってきた(Mukuda,未発表)。そこでこれら4個所にANG IIとANPを作用させて、これらホルモンの脳内受容部位を同定した。PMとNATではこれらペプチドの効果は全く見られなかったが、APの前部(AP1と命名)のニューロンはANG IIによって強く興奮させられた。しかしこれら興奮させられたニューロンの一部は、ANPで弱く抑制され、一部は影響を受けなかったことから、AP1のANG II感受性ニューロンには少なくとも2種類あると考えられる。またPAVの基部(PAV2と命名)には、ANG IIの影響を受けないがANPによって抑えられるニューロンが見つかった。昨年度からクモ膜剥離脳標本を用いることにより、ユニットスパイクが取れるようになり、ペプチドの効果を判断するのが容易になった。しかしAP領域は組織像を見てもニューロンが少なく、スパイクが取れる確率はそんなに高くない。それに金属電極の形状やウナギの状態がスパイクの型に微妙に影響するので、結論を出すのにはもう少し例数が必要である。海水ウナギの飲水行動は、血中で生じたアンギオテンシン(ANG II)によって促進され、心房からの心房性ナトリウム利尿ペプチドチド(ANP)によって抑えられる。これまでの結果から、延髄最後野(AP)のニューロンはANG IIに対して比較的安定した反応を示すことを見ている。そこで本年度はAPに焦点を絞って、このニューロンでのANG IIとANPの効果を調べた。ウナギの脳のクモ膜を剥離した後に、正中線で縦断すると、APの矢状断面がみえる。APの前部で脳室に近い部位(AP1と命名)のニューロンはANG IIによって一過性に興奮するが、この興奮はANP前処理後には見られなくなる。この結果はラットの脳弓下器官(SFO,ANG IIの作用部位で渇きの中枢と考えられている)での結果と良く似ており、ウナギでも哺乳類のSFOと良く似たニューロンがAP1にあることを示唆している。

しかし脳の正中断では、AP1ニューロンが傷ついている可能性が高く、いいニューロンに当たればきれいな結果(ユニットスパイク)が得られるが、大部分は神経活動が記録できない。そこで今年度の後半から、クモ膜剥離のwhole brainを用いることにした。この標本だとAP1の小さい活動電位しか取れないが、ANG IIによる一過性の興奮とANPの抑制効果が高い確率で観察できるようになった。未だ1例しか取っていないが、ANG IIでAP1を刺激しながら迷走神経運動核(GVC)の神経活動をサーベイすると、obexの前部のGVCニューロン(GVC1)の活動が抑えられた。免疫組織化学的にAPニューロンはカテコールアミン合成酵素を持っており、カテコールアミンはGVCニューロンの活動を抑えるので(Ito et al., 2006)、この結果は実際にAP1からGVC1に神経連絡があることを実証したことになる。
鎖状芳香族化合物の光駆動多電子移動化学

導電性高分子であるポリパラフェニレン(PPP)あるいはポリピリジンの電子構造は無機化合物半導体に類似した挙動をし、価電子帯と伝導帯とから構成されるバンド構造で記述することができる。これらは、トリエチルアミンを電子供与体とし、二酸化炭素、水分子、有機不飽和化合物の還元反応に対する可視光下における光触媒作用を発現する。極めてネガティブな還元電位を有するCO_2を1電子還元するためには、高いLUMOを有する光触媒が必要であり、光触媒として鎖長が4以下のオリゴパラフェニレンでなければ、CO_2還元反応は進行しない。しかし、これらは紫外光しか吸収せず、可視光利用系構築のためにはLUMOの電位は低いが、共役系の長いポリマーを用いなければならない。我々は可視光を吸収するポリパラフェニレン(PPP)を用いたCO_2固定系として、ペンゾフェノンに対するCO_2固定反応系を見いだし、PPPの光触媒機構における連続2電子移動を明らかにした。ペンゾフェノンおよびTEAのDMF溶媒にPPPを分散し、CO_2を飽和した後、400nm以上光を照射するとグリコール酸が生成した。^<13>CO^2を反応基質として用いることにより、ベンジル酸中のカルボキシル基が確かに気相のCO_2に由来するものであることを確認した。ベンジル酸以外に、ペンズヒドロール、ベンズピナコールが生成することがわかった。反応系をさらに詳細に分析したところ、上記の3生成物の他に1,1-ジフェニル-1,2-プロパンジオールの生成が確認された。PPPをナトリウム還元し、EPR観察したところラジカルアニオンおよびさらに1電子還元されたジアニオンの生成が確認された。このジアニオンがべンゾフェノンを連続2電子還元することにより生成するジアニオンがCO_2固定の反応中間体であることを提案した。
一側性前庭機能障害症例における頭振負荷重心動揺検査の研究

迷路機能の不均衡が潜在する場合、頭振の後に眼振が出現することはよく知られている。しかし、頭振後の身体の平衡については未だ報告が少ない。そこで、頭振後の眼振と身体偏奇の関連をみるために、頭振後眼振の認められた一側性迷路機能障害例を対象として頭振後の重心動揺を調べた。正常例は、めまいの既往のない者50名とした。一方、一側性迷路機能障害例はフレンツエル眼鏡を用い水平方向左右90度、1HZ、7往復の頭振を行って眼振が認められた症例16例とした。内訳は、聴神経腫瘍6例、前庭神経炎4例、迷路瘻孔3例、メニエール病2例、外傷性内耳障害1例であった。コントロールとして、閉眼下に直立ロンベルグ姿勢で重心動揺検査を行い、次に水平方向左右90度、1HZ、7往復の頭振をおこなった後にもう一度閉眼下に直立ロンベルグ姿勢で重心動揺検査を行い比較検討した。検査にはアニマ重心動揺解析システムG5500を使用した。測定時間は30秒とし、最大左右径、最大前後径、総軌跡長、軌跡面積の4項目を測定した。その結果、めまいのない正常例では、頭振を負荷することは重心動揺検査結果に有意な差をもたらさなかった。しかし、頭振後眼振の認められた一側性迷路機能障害例では、頭振を負荷することで最大前後径、軌跡面積において重心動揺検査結果に有意な差を認めた。潜在的な眼振がある症例では、頭振負荷によって潜在的な身体平衡異常があらわれることがわかった。振り向く、左右を確認する、動作に伴うふらつきは従来の静的な検査ではとらえ難かったが、頭振を負荷することで他覚的に知ることができると思われた。
高臨場感音場再生のための未知２入力２出力系の逆同定の深化

人工的に臨場感を再現する方法としては、距離による音量の減衰、両耳間の強度差、音波が到達する時間差などを用いて音像定位を再現する方法があるが、バイノーラル録音はこれらの情報をすべて記録することができる。バイノーラル録音した音源をヘッドフォンで聴取した場合は、聴取者に負担が掛ると共に閉塞感を与え、音響特性にも影響を与える。この解決策として、バイノーラル音源を2つのスピーカーを用いて左右の耳元で再現するトランスオーラル再生がある。聴取者の両耳に音源を正確に再現するためには、スピーカーと聴取者の間の伝達系を補正する必要がある。しかし、従来法では、スピーカーと聴取者の実際の位置と想定した位置の違い、スピーカーの特性、再生する部屋の反射や残響の影響などで補正を正確に行うことが非常に困難であった。我々の先行研究では、この問題の解決策として、高速H∞フィルタ(FHF)を用いて、未知2入力2出力系の逆システムを実時間で直接同定する4経路同時直接逆同定法を考案した。本研究では、我々が独自に考案した4経路同時直接逆同定法における未知2入力2出力系の逆同定のメカニズムを理論的に解明・深化することに成功した。これにより、生活環境下でトランスオーラル再生の性能をin situで評価する順・逆同時同定法や、低音特性を大幅に改善した高臨場感音場再生システムの開発につながった。さらに、この研究成果は未知M入力M出力系(M>2)の直接逆同定の可能性を開いた。この同定結果から得られるMxMトランスオーラル再生を用いれば、複数の人が同じ高臨場感を共有したり、同じ空間でそれぞれの人が異なったコンテンツを聞くことができ、多様な形で音楽鑑賞やスポーツ観戦などが楽しめる豊かな社会の実現が近づくであろう。直接逆同定法(4経路同時逆同定法)によって左右のスピーカから両耳のマイクロフォンへの未知伝達系の逆システムがなぜ直接得られるのか、そのメカニズムを確率的無相関性と直交性を用いて証明した。また、そのメカニズムが成り立つための左右の入力信号SL、SRが互いに無相関である必要があるが、それぞれの信号自体は白色(時間方向に無相関)である必要はないことを明らかにした。そこで、4経路同時逆同定法の入力信号特性への依存性を調べるため、左右の入力信号SL、SRが白色雑音、2次、16次のAR信号、音声信号である場合について、それぞれ高速H∞フィルタと、従来のNLMSアルゴリズムやアフィン射影アルゴリズムによる適応フィルタの同定性能を比較した。その際、左右の音源と耳元での再生音の比較による評価と、補正フィルタと伝達系の合成システムの4経路のインパルス応答による評価を行った。その結果、いずれの信号に対しても高速H∞フィルタを用いたときの方がトランスオーラル性能が高かった。直接逆同定法においてなぜ高速H∞フィルタが従来の適応フィルタよりも優れているか。この性能の差は、H∞理論を用いた適応フィルタの統一的な枠組からNLMSアルゴリズムのロバスト性の低さが起因していると推測される。上記のメカニズムの理論的な解析は、各チャンネルの適応フィルタが収束することを前提にしている。高臨場感音場再生のための4経路同時逆同定法を深化し、未知2入力2出力系の逆同定理論の確立を目指すためには、今後、各チャンネルの適応フィルタが収束することを証明する必要がある。直接逆同定法(4経路同時逆同定法)によって左右のスピーカから両耳のマイクロフォンへの未知伝達系の逆システムがなぜ直接得られるのか、そのメカニズムを確率的無相関性と直交性を用いて証明することができたので、初年度の研究計画はおおむね順調に進展したと判断した。また、そのメカニズムが成り立つためには左右の入力信号SL、SRが互いに無相関である必要があるが、それぞれの信号自体は白色(時間方向に無相関)である必要はないことが明らかにできた。今年度は検証機能付高臨場感音場再生装置を委託開発した。平成23年度科研費で開発した高臨場感音場再生装置は、左右のスピーカから出力した互いに無相関な白色雑音を左右のマイクロホンで観測しつつ高速H∞フィルタを用いて未知の2入力2出力の音響系の逆システムを同定した。同定後は、得られた逆システムと音源を畳み込んだ信号を左右のスピーカから出力してトランスオーラル再生し、試聴で臨場感を評価した。そのため、逆同定で得た未知2入力2出力系の逆システムのインパルス応答の推定精度を評価していなかった。そこで、今回、未知2入力2出力系の同定と逆同定を一緒に行い、それらの合成システムの各経路のインパルス応答(対角経路は単位インパルス、反対角経路は0が理想)を評価する方法を考案した。この方法であれば任意の未知2入力2出力系に対する逆同定の精度を評価できる。開発した装置では、同定直後に合成システムの各経路のインパルス応答が表示できた。これより、トランスオーラル再生の試聴による評価と逆同定の精度の関係が明らかになると共に、実環境でトランスオーラル再生の妥当性の検証が可能となった。また、未知2入力2出力系の同定に高速H∞フィルタを正しく適用するための条件を明らかにした。これより、未知系への二つの入力信号の相関行列がブロック対角化可能かどうかが高速H∞フィルタを適応する上で重要であることを明らかにした。一方、高速H∞フィルタのフィルタゲインの計算において入力信号に白色性の仮定を導入し、簡略化したフィルタの適応性能に関しても評価した。

さらに、多入力多出力系の逆同定を実時間で実行する方法に関する基本的なアイデアを発明した。未知2入力2出力系の同定と逆同定を一緒に行い、トランスオーラル再生の妥当性が検証できる検証機能付高臨場感音場再生装置の開発に成功した。これより、本年度の研究計画はおおむね順調に進展したと判断した。開発した装置で得られた合成システムの各経路のインパルス応答から、トランスオーラル再生の性能評価が可能となった。これより、左のスピーカから左のマイクへ、右のスピーカから右のマイクへの200Hzから20000Hzの伝達特性の補正が良好に行われていることが分かった。一方、試聴では十分な臨場感があったが、クロストークキャンセルは帯域によってばらついていることが分かった。特に、200Hz以下では特性が大幅に悪化した。人工的に臨場感を再現する方法としては、距離による音量の減衰、両耳間の強度差、音波が到達する時間差などを用いて音像定位を再現する方法があるが、バイノーラル録音はこれらの情報をすべて記録することができる。バイノーラル録音した音源をヘッドフォンで聴取した場合は、聴取者に負担が掛ると共に閉塞感を与え、音響特性にも影響を与える。この解決策として、バイノーラル音源を2つのスピーカーを用いて左右の耳元で再現するトランスオーラル再生がある。聴取者の両耳に音源を正確に再現するためには、スピーカーと聴取者の間の伝達系を補正する必要がある。しかし、従来法では、スピーカーと聴取者の実際の位置と想定した位置の違い、スピーカーの特性、再生する部屋の反射や残響の影響などで補正を正確に行うことが非常に困難であった。我々の先行研究では、この問題の解決策として、高速H∞フィルタ(FHF)を用いて、未知2入力2出力系の逆システムを実時間で直接同定する4経路同時直接逆同定法を考案した。本研究では、我々が独自に考案した4経路同時直接逆同定法における未知2入力2出力系の逆同定のメカニズムを理論的に解明・深化することに成功した。これにより、生活環境下でトランスオーラル再生の性能をin situで評価する順・逆同時同定法や、低音特性を大幅に改善した高臨場感音場再生システムの開発につながった。さらに、この研究成果は未知M入力M出力系(M>2)の直接逆同定の可能性を開いた。この同定結果から得られるMxMトランスオーラル再生を用いれば、複数の人が同じ高臨場感を共有したり、同じ空間でそれぞれの人が異なったコンテンツを聞くことができ、多様な形で音楽鑑賞やスポーツ観戦などが楽しめる豊かな社会の実現が近づくであろう。平成29年度は、平成28年度に行った理論解析とシミュレーションによる評価を実際の生活環境下で実証するため、4経路同時逆同定法を実装した高臨場感音場再生装置とソフトウエアを委託開発する。未知系の各径路のインパルス応答長が1024以上とするためサブバンド処理を採用する。サブバンド数は組み込むCPUの性能に応じて適切に選択する。CPUは市販の最新のものを使用する。開発するソフトウエアでは、未知2入力2出力系の逆システムの同定だけでなく、未知2入力
炎症制御による移植免疫寛容誘導の確立

炎症反応は獲得免疫の指向性に重大な影響を及ぼす。臓器移植においては、移植臓器の拒絶反応制御に、感染症においては、生体内のウイルス制御に影響を与えることが報告されている。本研究は、「炎症制御による移植免疫寛容誘導の確立」を目的とする。炎症反応が免疫抑制を誘導する機序を解析し、これらの刺激による自然免疫機構を介した移植抗原特異的な免疫(獲得免疫)抑制方法の確立を、アロ臓器移植モデル等を用いて検討する。本年度は抗炎症制御能および制御性免疫反応を誘導することが知られているヘム合成の前駆体である5-アミノレブリン酸(5-ALA)の全身性硬化症(SSc)対する効果を検討した。SScは、皮膚、内臓および血管に影響を及ぼす臨床的に不均一なリウマチ性自己免疫疾患であり、炎症反応および免疫反応がその病態発症に深く関与している。しかしながら現時点ではSScの病態メカニズムは明らかではなく効果的な治療法も確立されていない。本研究では、リンパ球をドナーマウス(B10.D2)からRag-2欠損レシピエントBALB/cマウスに静脈内注射して、GvHD誘発性強皮症(scl-GvHD)を作製し、scl-GvHDに対する5-ALAの効果を調べるために、5-ALAとクエン酸第一鉄ナトリウム(SFC)をレシピエントマウスに9週間経口投与した。5-ALA/SFC処置は、皮膚および耳における進行性の炎症および線維症を有意に減少させた。さらに、5-ALA/SFCは、TGFーβ、I型コラーゲンおよび炎症性サイトカインのmRNA発現を抑制した。これらの結果は、5-ALA/SFC併用治療が、マウスのscl-GvHDの病態発症を抑制すること、その抑制効果には、炎症反応の制御が関与していることを示している。また、5-ALA/SFCがSScの治療に対する可能性の高い治療方法であることを示唆するものである。全身性強皮症における5-ALAの治療有効性を明らかにすることができた。この効果は5-ALAによる炎症制御を介した制御性免疫反応誘導によるものと考えられる。一方、遺伝子解析が遅れている。遺伝子解析を進める炎症反応は獲得免疫の指向性に重大な影響を及ぼす。遺伝子解析を進める遺伝子解析の進み具合が遅れており、そのための金額が使用出来なかった。翌年度に使用予定である。
樹木の根粒形成と成長に及ぼす非共生窒素固定菌の影響

マメ科の植物では根粒の表面に種々の微生物が生息し、植物の生育や根粒形成に何らかの影響を及ぼすことが知られている。本研究では根粒を形成する非マメ科の樹木を対象とし、根粒の表面に生息する非共生窒素固定菌の分布とその樹木に対する影響を検討した。1.非マメ科植物の根粒表面における窒素固定菌の分布東京大学北海道、秩父および愛知の各演習林、および山梨県富士山五合目御庭の各所に生育するハンノキ属の樹木より根粒を採取し、その表面より窒素固定菌を分離した。採取した地点(樹木)によって窒素固定菌の分布には差があり、東京大学の各演習林の試料(ケヤマハンノキ,ヤシヤブシ)からは窒素固定菌が分離されたが、富士山五合目ミヤマハンノキの根粒からは分離された。2.ハンノキに対する窒素固定菌接種の効果無菌栽培したハンノキの幼植物の根に分離した窒素固定菌を接種して栽培し、生育に及ぼす最近接種の効果を検討した。非接種の植物は裁判2か月頃になって枯死したが、細菌を接種して栽培した植物では、細菌によっては枯死せず、健全な生育を続けた。有効な細菌はすべて根粒表面より分離したもので、根粒に近接した根より分離した細菌は接種の効果がなかった。根圏生息性の窒素固定菌Azospirillumも健在な生育に有効であった。3.単離した細菌の菌学的性質ハンノキの健全な生育に有効な細菌の性質を検討した。供試した9株の窒素固定菌のうち、7株はEnterobacteriaに属する可能性が示唆された。これらの研究を通じて非マメ科樹木の根粒表面における"根粒圏"の存在が推定された。目的と方法:樹木と根およびその周辺土壌に生息する根圈微生物との関係については,根粒や菌根のように植物根に明らかな形態変化を生じる場合を除いて,詳しい研究が行われていない.本研究では,根粒を形成する非マメ科植物を材料として,樹木と放線菌との共生関係を根粒表面に生息する細菌をも含めた窒素固定に関する共生系とみなし,共生放線菌以外の細菌の系における役割りを明らかにすることを目的とした.本年度はその第一段階として,東京大学の北海道,秩父,愛知の各演習林および富士山五合目においてハンノキ属の樹木の根粒を採取し,その表面に生息する細菌を窒素化合物の量を制限したRennieの半流動寒天培地(炭素源としてショ糖,マニトールおよび乳酸,窒素源として酵母エキスを含む)で分離した.さらに,分離株について若干の菌学的性質を検討した.結果:上記培地によって分離された菌株の総数は90であった.そのうち,アセチレン還元法で窒素固定活性を示す菌株が分離されたのは北海道(富良野)のケヤマハンノキ,秩父(栃本)のヤシヤブシ,および愛知(犬山)のヤシヤブシのそれぞれの根粒からであったが,富士山五合目のミヤマハンノキ根粒から分離された細菌はいずれも窒素固定活性を示さなかった.分離された細菌の性質について予備的検討を行った結果,炭素源の資化性や粘質物生成の有無から,分離株はいずれも,従来植物の根とゆるい共生関係を持つことによって植物の生育を促進することで知られている非共生窒素固定細菌Azospiri IIumとは異っていた.1.無菌栽培したハンノキ幼植物の生育に及ぼす非共生窒素固定細菌接種の影響前年度は種々の地域より採取したハンノキ属樹木の根粒とそれに近接する根の表面における非共生窒素固定細菌の分布についての調査を行った。この実験を通じて単離された窒素固定細菌を用い、本年度は無菌栽培したハンノキの幼植物の根に単離した細菌を接種して、ハンノキの生育に及ぼす接種の効果を検討した。幼植物の生育は接種後およそ2か月間は順調であった。