hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超広視野顕微鏡による原子核乾板読み出しの開発研究

3次元高分解能飛跡検出器である原子核乾板の読み出し速度を従来比で100倍に向上させる方法を開発研究した。その方法は従来比600倍の視野面積5mm×5mmの顕微鏡光学系を用い、GPUによる画像処理と高速な送り機構を持つ載台によるものである。これによって、大面積の原子核乾板を短時間に読み取ることが可能になることから、次世代の素粒子実験や革新的な放射線計測可能になると考えられる。本研究課題では、原子核乾板の3次元顕微画像(分解能1陣以下)として極めて高速(1秒/cm^2)に取得しリアルタイム処理する装置を研究開発し、到来方向検出による暗黒物質探索・ダブルベータ崩壊検出・ニュートリノ振動等の素粒子実験や非破壊検査に革新的な成果をもたらすことを狙う。5.1mm×5.1mmの視野もつ大型超広視野顕微鏡光学系を使用し原子核乾板画像を取得するにあたり、その視野間移動時間を最小にすることが、光学系及び撮像素子め利用効率を最大にすることになり極めて重要である。そのため、読み取る原子核乾板を固定する載物台を設計し製作した。3次元画像を取得するに必要な時間の70msecに対して、視野間の移動に要する時間を30msec以下にすることを可能にする。カウンターバランスを主載物台と同軸に設置し、また同じ特性のアクチュエーターで反対方向に駆動することとした。画像処理アルゴリズムについては、より高い飛跡弁別性能を得るため、従来のアルゴリズムを改良しつつ、本装置の光学系の特性に適合したものを開発する。特に従来はオフフォーカスな位置にある、飛跡銀粒子像を1次元FIRフィルターで除去していたが、本研究では最適化2次元フィルターによる抽出を行う。ただし、1撮像素子あたり毎秒600M画素の読み出しが行われるが、これを安価にリアルタイムで処理する必要があるため、従来使用していたFPGAに替わりGPUを用いた開発を行い毎秒500M画素の処理を達成した。新世代のGPUを使うことで当初の目標値が十分達成可能であることが明らかになった。本研究課題では、原子核乾板の3次元顕微鏡画像(分解能1mm以下)として極めて高速(1秒/cm2)に取得しリアルタイム処理する装置を研究開発し、到来方向検出による暗黒物質探索・ダブルベータ崩壊検出・ニュートリノ振動等の素粒子実験や非破壊検査に革新的な成果をもたらすことを狙う。5.1mm×5.1mmの視野もつ大型超広視野顕微鏡光学系を使用し原子核乾板画像を取得するにあたり、撮像素子の構造に起因する感度ムラを評価し、その補正を行うことでより高いS/Nを得ることができた。その過程で、現状では画素サイズが0.45micronであるが、画素補間を行うことで原子核乾板に記録された飛跡を構成する銀粒子の中心決定精度や、検出効率をより高めることが可能にする手法のヒントを得た。今後、画像処理アルゴリズムをGPUに実装しリアルタイムに行えるようにする。モザイク型撮像素子の高密度化の検討を行い、当初は、1/8の撮像素子数に間引いたものでの実現を試みたが、一撮像面に1.5倍の素子数を実装した(素子数1/6型)が可能であることが判明した。したがって5mm×5mmをワンショットで撮像することが可能になり、それに応じてビームスプリッターにより結像面を6にすることで、2倍のスループットが達成できる目処がたった。更に光学系の数値解析を行い、照明及び結像系にNAを制限するマスクを導入することで、分解能を20%程度の向上または、被写界深度の制御を可能にする手法を考案した。・原子核乾板載物台駆動方法の最適化および駆動アルゴリズムの最適化をおこない、載物台駆動アクチュエーターと反作用吸収用アクチュエーターの同期精度を10μm以下を達成し、当初目標値の隣接領域の移動時間を100ms以下とすることを確認した。・モザイク型撮像素子の高密度化当初計画では、一撮像面に1/8の撮像素子数に間引いたものを使用する計画であったが、1.5倍の素子数を実装した1/6型が可能になった。したがって5mm×5mmをワンショットで撮像することが可能になり、それに応じてビームスプリッターにより結像面数を6にすることで、2倍のスループットが達成できる目処がたち、その試作を行い精度の確認を行った。・従来の対物レンズの開口数0.85と比較して開口数が0.65と小さい光視野光学系に合わせた3次元画像フィルターを開発し、より効率的な飛跡銀粒子の2値化を行えるようにした。加速器ビームを照射したリファレンス乾板画像に同処理を行い、さらに飛跡認識を行い荷電粒子飛跡の認識効率が概ね95%を得られることを確認した。これは開口数が小さいにも関わらず、過去に開発した飛跡読取装置とほぼ同等の飛跡認識性能となっている。本研究における最大のポイントは、他に類を見ない5.1mm×5.1mmの視野サイズの紬像及び照明光学系による撮像こ品質であるが、十分な画質と分解能および画傑処理アルゴリズムの開発を行うことができた。

24年度が最終年度であるため、記入しない。原子核乾板載物台駆動方法の最適化より高スループットを得るために躯動アルゴリズムの最適化を引き統きおこない目標値の達成する。具体的には反作用吸収用アクチュエーターの学習制御を取り入れる等、より高度なものにする。また原子核乾板の交換時間減らすため、あらかじめ装置外で準備セットする交換方法を開発する。撮像素子読み出しインターフェースを効率的に構築、実現することを試みる。また読み出しインターフェースに必要な電力、廃然処理を適切に行うことも電要である。原子核乳剤の製法および現像手法を改良することで、本研究で開発した光学系および両像処理に相互に最適化を図る。
熱的ゆらぎを利用した熱物性計測法の研究

本研究で得られた成果は以下のようにまとめられる。(1)熱的ゆらぎに励起された表面波リプロンからの微弱な散乱光を検知するために,100μmの回折格子を用いた光ヘテロダインの光学系を設計・製作した。試料として常温のn-ペンタンを用いて実験した結果,リプロンからの散乱光信号を十分検知できることが明らかになった。(2)表面へのレーザーの入射角や使用する回折光の次数などについて,実験的検討を行い最適な条件を得ることができた。この条件で測定された散乱光のパワースペクトルの中心周波数より表面張力が,半値幅より動粘性率が原理的に計算できることが確認された。(3)高温融体測定のための第一歩として,BN(窒化硼素)製のるつぼの設計を行った。また,赤外線イメージ炉を利用した約1600°Cまで使用可能な実験装置の設計を行った。上方からのレーザの光路を確保しかつ十分に温度が上昇するような配慮をした。(4)リプロンの波数選択の方法として,回折格子を使用しているが,よりリプロンからの散乱光強度を強くするために,従来の100μmの回折格子から200μmに変更した。その結果,従来に比べ非常にS/N比の良いスペクトルが得られ,表面張力,動粘性率の再現性を向上させることができた。常温の水の測定の場合の再現性は,表面張力については±0.4%,動粘性率については±11%であった。(5)再現性の向上により,ばらつきの少ないデータが得られるようになった結果,表面の汚染のために表面張力が時間とともに少しづつ減少していく様子を捉えることが可能になった。本年度の研究成果は以下のようにまとめられる。1.熱的ゆらぎに励起された表面波リプロンからの微弱な散乱光を検知するために,100μmの回折格子を用いた光ヘテロダインの光学系を設計・製作した。試料として常温の水とn-ペンタンを用いて実験した結果,リプロンからの散乱光信号を十分検知することができた。2.液面へのレーザーの入射角や,使用する回折光の次数などについて,実験的検討を行い,垂直入射および±1次光が適切なことが明らかになった。3.測定された散乱光パワースペクトルの中心周波数より表面張力が,半値幅より動粘性率が原理的に計算できることが確認された。4.表面張力と動粘性率を算出する分散関係式について検討を加え,通常より高次の項まで考慮した式を使用しないと,特に動粘性率では10%以上の誤差を生じることがわかった。5.回折光がよりシャープに液面上に投影されるように,高精度のアクロマートレンズを使用した光学系を試み,このことにより表面張力の再現性が向上することが確認された。(1)高温融体測定のための第一歩として,BN(窒化硼素)製のるつぼの設計を行った。設計における重要なポイントは,溶融シリコンとBNの接触角を考慮して,結果的に自由な液面がなるべく平面に近くなるように鋭角な面を持ったフタをつけたところである。(2)さらに高温での測定を実現させるために,赤外線イメージ炉を利用した約1600°Cまで使用可能な実験装置の設計を行った。

(3)リプロンの波数選択の方法として,回折格子を使用しているが,よりリプロンからの散乱光強度を強くするために,従来の100mumの回折格子から200mumに変更した。その結果,従来に比べ非常にS/N比の良いスペクトルが得られ,表面張力,動粘性率の再現性を向上させることができた。常温の水の測定の場合の再現性は,表面張力については±0.4%,動粘性率については±11%であった。(4)再現性の向上により,ばらつきの少ないデータが得られるようになった結果,表面の汚染のために表面張力が時間とともに少しづつ減少していく様子を捉えることが可能になった。
ディープラーニングニューラルネットワークを用いた網膜厚からの視野感度推定

中心10度網膜では上下半視野において、視野の各測定点が対応する視神経の位置が上下非対称であることを確認し、ハンフリー10-2視野(SITA standard法)測定並びに光干渉断層計(ニデック社)による黄斑部、傍視神経乳頭部の網膜神経節細胞層厚、網膜神経線維層厚、視細胞層厚の測定をハンフリー視野10-2視野測定の前後3か月以内に、186例186眼の緑内障を測定した。これらの症例には視力、眼軸長(IOLマスター、Carl Zeiss Meditec)を用い視神経乳頭周囲の網膜神経線維層の厚みと視野の構造機能連関を検討した。(Invest Ophthalmol Vis Sci. 2018Jun 1;59(7):2801-2807.doi: 10.1167/iovs.17-23485.)また、Bayes法と相互情報量を利用して視野を推定することがより正確な視野予測を行えることがわかった。データ取得が完了し、モデル構築とも順調に進行しているため。光干渉断層計による黄斑部、並びに傍視神経乳頭部の網膜神経節細胞層厚、網膜神経線維層厚、視細胞層厚の、都合400程度のパラメーターを入力し、出力は0から約40dB程度の数値変数を選択する。今研究では入出力データとも遥かに複雑なデータとなるため、様々な関数を用い比較検討する、データ構築に用いるデータを用い、一個抜き内部交差検定を行うことで最適な関数を明らかとする。二回の視野の感度の差が視野の再現性データとなる。光干渉断層計測定結果から予測される視野感度の予測誤差がこの再現性よりも小さければ、臨床的に有用な予測モデルと判断することが可能となる。本年に緑内障眼約1,500眼で撮影された全ての光干渉断層計(ニデック社RS3000)による黄斑部、傍視神経乳頭部の画像を取得し、それぞれ網膜神経節細胞層厚、網膜神経線維層厚、視細胞層厚の生データ、およびハンフリー視野結果を取得した。これらのデータを用いて、光干渉断層計の測定結果およびハンフリー視野結果の特徴量を各々別個に独立して抽出するモデルを構築した。予備検証として、網膜神経節細胞層厚と網膜神経線維層厚に加えて視細胞層厚も勘案した方が、視野感度の推測に有利であることを確認し、論文投稿中である。更に、中心10度網膜では上下半視野において、視野の各測定点が対応する視神経の位置が上下非対称であることを確認し、ハンフリー10-2視野(SITA standard法)測定並びに光干渉断層計(ニデック社)による黄斑部、傍視神経乳頭部の網膜神経節細胞層厚、網膜神経線維層厚、視細胞層厚の測定をハンフリー視野10-2視野測定の前後3か月以内に、40例80眼の緑内障を測定した。これらの症例には視力、眼軸長(IOLマスター、Carl Zeiss Meditec)の計測を行い、現在論文投稿中である(2018年国際視野学会発表予定)。同時に、Bayes法による視野進行予測、且つ相互情報量を利用して視野を測定することが高速且つ正確な視野測定に有用であることが分かった(論文投稿中、2018年国際視野学会発表予定)。データ取得、モデル構築とも順調に進行しているため。引き続き光干渉断層計(ニデック社RS3000)による黄斑部、並びに傍視神経乳頭部の網膜神経節細胞層厚、網膜神経線維層厚、視細胞層厚、ハンフリー視野計を用いた視野測定の測定を行い、症例数の増加を図る。Bayes法による視野進行予測を利用し、且つ相互情報量を利用して測定順を最適化した視野計測プログラムによる視野実測検証を行う。解析に用いるデータの環境整備、成果発表、英文校正費として使用する。
土器製作技術に関する属性の資料化による弥生土器の研究

本研究は、いかにして士器に内在する情報を分析に耐えるものとして資料化するかを課題とし、その実現と資料の収集によって、土器製作時の属性を考古学的解釈へ結びつける方法を確立することを目的とした。このために、昨年度から引き続き近接撮影写真による資料の収集を行う一方、学内資料のレプリカ法による資料化技術の確立とその実践を行った。また、資料化したデータの整理と分析を継続中である。近接撮影資料は、本務の多忙化により出張の機会を確保できなかったため、思ったように資料の増加ははかれなかったが、東京都および山梨県下の若干の資料を加えることができた。また、今年度新たに大容量ハードディスクを導入したことによって、保存媒体をMOと併用しながら画像資料の整理を円滑に行うことができるようになった。また、レプリカ法については、前年度に行ったいくつかの印象材を使用する方法によって、本学で所蔵する考古資料については型取り実験に成功するようになった。これにより、細かな土器製作技術の立体的な資料化が可能になり、特にハケ目を用いた土器の調整や装飾についていくつかの知見を得ることができた。しかしながら、発表するための資料とするにはさらにマクロな写真撮影が必要であると判断され、顕微鏡を用いた撮影方法の技術を習得中である。また、デジタルビデオカメラの導入によって、動画資料が多角度からの映像や過程的な情報を含むために、保存資料としてはかなりの情報量が見込めることが判明した。しかしながら、公開や発表においてこれらの資料化した資料をどう表現していくか、つまりどう二次元(印刷物)化していくかという課題が今後残っている。本年度の本研究の過程において各種の技術を確立し得たことは大きな財産となった。今後はこれを応用しながら資料の収集と分析を継続し、解釈と理論の確立につとめたい。本研究は、いかにして土器に内在する情報を分析に耐えるものとして資料化するかを課題とし、その実現と資料の収集によって、土器製作時の属性を考古学的解釈へ結びつける方法を確立することを目的とする。このために今年度は、近接撮影写真による資料の収集とレプリカ法による資料化技術の確立を基礎的な作業として行った。近接撮影は、マイクロレンズとマクロスピードライトの購入によって、35mmフィルムによる実物と1:1縮尺の撮影が可能になり、さらにフイルムスキャナによってフイルム画像を取り込むことによって、画像資料の管理効率が飛躍的に増した。主に、静岡県内および神奈川県内の資料を撮影収集したが、特に弥生土器の縄文施文原体の属性について新知見を得ることが出来た。また、レプリカ法については、歯科用に用いられるアルギン酸塩印象材およびビニルシリコーン印象材を使用して、本学で所蔵する考古資料の型取り実験を繰り返し行ったほか、切断法を用いる際の各印象材の特性などについて実験を行った。これにより、それぞれの印象材の凝固時間や剥離技術についての経験的データや技術を得て、この方法で、各地の考古資料の属性を資料化していく目処が立った。今後は、レプリカ法と写真技術を組み合わせた資料化の方法をさらに確立させていくとともに、顕微鏡を用いた撮影によって、新たな資料化の領域を模索する予定である。本年度の本研究の過程で知り得た知見の一部は、本学人文学部紀要にその一部を掲載したが、本年度の研究の重点は技術の確立と資料の収集にあったため、考古学的な解釈に関わる成果は多くない。来年度はこうした目標に接近するために、解釈や理論の問題についても研究考察していきたい。
性同一性障害の全ゲノム解析法(GWAS)を用いた遺伝学的解明

性同一性障害(Gender Identity Disorder: GID)患者において、脳の形態学的変化が報告されていることから、生物学的要因が発症に関与していることは明らかである。臨床遺伝学的研究で一般の発症率と比較して家族内集積性が高いことから、同障害における遺伝学的要因の関与が強く想定されている。しかし、未だ疾患感受性遺伝子は同定されていない。今回我々は最新の分子遺伝学的手法を用いてGIDの病因を解明することを目的とし、世界中のGIDの対象者に対して生物学的な基盤を示すことで精神的なトラウマからの解放を目指す。
ゲージ・ヒッグス統一模型

2012年7月4日にLHCによってスカラー粒子が発見された。この粒子の性質を調べる事により、現在のエネルギーよりも高いエネルギースケールでの新しい物理を調べることができる。私が新しい物理として取り扱うものは、余剰次元である。余剰次元が存在したとき、その空間構造によって余剰次元ゲージ場が真空期待値を持ち(Aharonov-Bohm効果)、自発的に対称性を破る機構(細谷機構)を用いて、高エネルギー領域での物理を模索する。私たちの模型におけるヒッグス粒子が2012年に発見された新粒子であるならば、実験データよりヒッグスの質量は126GeVとなる。しかし、そのようなヒッグスは私の模型では存在しないので、模型を改良する必要があった。そこで、模型に新たなフェルミオンを加える事で、質量126GeVのヒッグス粒子を作ることし、それに成功した。この時に、新たなuniversalityが発見された。新たに加えたフェルミオンの数にかかわらず、余剰次元ゲージ場の真空期待値と余剰次元に起因する粒子の特徴的な質量が1つの曲線上にプロットされることがわかった。また、ヒッグス粒子の3点と4点の結合定数も同様にフェルミオンの数によらないことがわかった。この模型には、標準模型には存在しない新たな粒子が現れる。それは余剰次元が存在することにより現れる。そこで、その粒子が今後、加速器実験にて検証可能かどうか、実験ではどのようなsignalとして現れるのかについて研究した。また私たちの模型には暗黒物質の候補となる物質も含まれており、暗黒物質の残存量を再現し、暗黒物質の直接観測と同じ結果が得られるかを調べた。26年度が最終年度であるため、記入しない。私の模型におけるヒッグス粒子が昨年発見された新粒子であるならば、実験データよりヒッグスの質量は126GeVとなる。しかし、そのようなビッグスは私の模型では存在しないので、模型を改良する必要があった。新たに加えたフェルミオンの数にかかわらず、余剰次元ゲージ場の真空期待値と余剰欠元に起因する粒子の特徴的な質量が1つの曲線上にプロットされることがわかった。そこで、その粒子が今後、加速器実験にて検証可能かどうか、実験ではどのようなsignalとして現れるのかについて研究している。研究目的である私の研究している模型の改良・実験との整合性に関して1つ結果が出ており、それについて現在論文にまとめている。現在出ている結果を論文として発表する。今後続けて、私の研究している模型での精密測定実験への制限をつける研究へとむかう。まず、精密測定実験に最も強く寄与してくる粒子に関する計算結果を出し、次に寄与してくる粒子との比較を行う。
スケジューリングと計算リソース量を柔軟に制御できる投機計算を考慮した分散計算環境

ゲーム木探索に代表される大規模探索問題を解くために重要な、複雑かつ動的なスケジューリングに対応した分散計算プログラミング処理系の実現を目指した。十分な領域依存知識を用いた実アプリケーションであるコンピュータ将棋プレイヤ「激指」を用いて、処理系に望まれる機能を整理した。さらに、分散環境において動的なスケジューリングを可能にする処理系を構築し、実アプリケーションを用いた実験を通してその有効性を検証することができた。必ずしも全ての計算が必要にならない、投機的な計算を含む問題を、大規模な分散計算環境を用いて効率よく解くことは難しい。そのためには(1)部分計算のスケジューリング(2)利用する計算リソース量、の2つを適切に設定することが必要となるが、現在の汎用的な分散プログラミング環境ではこれらを十分に制御できない。そこで本研究では、投機的計算を含む大規模探索問題を対象とし、スケジューリングと使用リソース量を柔軟に制御できる分散計算フレームワークを構築し、動的な計算機環境で大規模問題を解くための技術を開発することを目的とした。ゲーム木探索を実アプリケーションの例として、(1)(2)の要素をプログラマが柔軟に指示できるような分散プログラミング環境を設計、構築した。さらに、作成したフレームワークを用い、大規模計算環境で巨大な問題を解くことで提案手法の実用性を検証することを目指した。提案手法の実装に際して、実用的なアプリケーションによる検討を行うために、ゲーム木探索問題の性質をより精緻に理解する必要がある。このため、分散計算が適用しやすいゲーム木探索アルゴリズムに関して研究を行い、その一部について「横山大作, "ベイジアンアプローチに基づくモンテカルロ木探索アルゴリズムの将棋への適用",ゲームプログラミングワークショップ2013, pp.58-65, 2013」として発表を行った。また、利用リソース量を適切に設定する機能に関して、その要求を精緻化するために実問題及び実環境で研究を行い、一部が「横山大作,喜連川優,"電力を考慮したアプリケーション構築のための計算機システムの提案",情報処理学会論文誌:コンピューティングシステム(ACS), Vol. 6, No. 4, pp. 72-82, 2013」として採録された。これらの知見をもとに、対象問題の要求機能を精緻化し、詳細設計と実装を行うことができた。そこで本研究では、投機計算を多用するゲーム木探索問題を例題とし、(1)(2)の要素をプログラマが柔軟に指示できるような分散プログラミング環境を設計、構築し、大規模探索問題の分散計算による高速化実現を目的としている。これに対し、平成24年度には、投機的な計算を持つプログラムモデルを対象とした分散計算フレームワークを設計し、試験実装を行った。設計に際しては、ゲーム木探索問題の性質を深く理解して要求を精緻化する必要がある。このため、種々のゲーム木探索の分散計算アルゴリズムに関して研究を行い、その一部について「横山大作, "モンテカルロ木探索アルゴリズムの将棋への適用",第17回ゲームプログラミングワークショップ, pp. 76--83, 2012」として発表を行った。また、利用リソース量を適切に設定する機能に関して、その要求を精緻化するために実問題及び実環境で研究を行い、一部を「横山大作,田浦健次朗,喜連川優, "電力を考慮したプログラミングのためのシステム構築に関する検討",第90回プログラミング研究会, 2012」として発表を行った。また、その発展を「横山大作,喜連川優,"電力を考慮したアプリケーション構築のための計算機システムの提案"」としてSACSIS2013に投稿し、採録が決定している。これらの知見をもとに、対象問題が必要とする機能を理解し、設計を行うことができた。本年度の研究計画は、投機的な計算を持つプログラムモデルを対象とした分散計算フレームワークを設計し、試験実装を行う、というものであり、これを達成することができた。平成25年度には、24年度の成果である設計を元に提案手法の本格実装を行ない、性能面の評価と改善を行う。また、成果物の公開に向けた整備を行なう。さらに、より大規模かつ実世界に近い動的な実験環境での評価、大規模な実問題への応用を通して、実用性の評価と向上を行う。次年度では、本格実装の性能評価を行うため、大規模な実問題に提案フレームワークを適用し、大幅に計算環境規模を変えつつ長時間に渡って解き続ける実験を行う必要がある。この実験に伴う開発、及び大規模計算機を時折借用しつつ大規模問題を継続的に解き続けるために継続的に占有して利用する計算機として、大規模データを処理可能な計算機が必要になる。また、最新の研究成果を素早く反映し、本提案の有用性を向上させるために、国際学会、国内学会への参加も必要である。
ロシア十月革命とアメリカ・レフトウィング運動

アメリカ・レフトウィング運動とロシア十月革命との関係を示す、或いは前者自体の博士論文10点を購入し、すべてに目を通し、数点は精読した。その中で特にJ・スティパノヴィチの南スラブ系移民労働者運動の研究(1900ー18年)が、従来からのいわゆるコンセンサス史観の克服をめざした、換言すれば、アメリカ社会主義運動の移民労働者も取込んで捉えようとする先駆的研究であることを確かめえた。その新たな視点は、ロシア十月革命直後のレフトウィング運動を「外」からの移入ではなく、よりアメリカの脈絡に沿っての運動であったと捉える私の仮説を補強しうると考える。関係洋書も16冊購入したが、殆どは当該テ-マに関する最新の文献目録と人名辞典で、早速該当するものだけの検索は済ませた。そして新たに収集する必要の出てきた文献のうちいくつかは、東京に出張し、関係図書館で当時の社会主義並びに共産主義文献の検索・複写を果たすついでにコピ-入手に努め、残りは新たに発注し、目下引き続き収集中である。今回の主研究である『米国司法省調査ファイル:アメリカ共産堂』28リ-ルの分析は、当初出版社の違約によるガイド・ブック未着のため遅れた。現物が国立公文書館の生史料のマイクロフィルム化であるためガイドなしの検索作業は捗らず、ようやく2月初めに届いたガイド・ブックをもとに目下精力的にその検索並びに複写を行い、同時に分析も進めている最中である。政府関係史料であるために細心の注意を必要とするものでそれはあるのだが、公刊史料・文献では知りえないレフトウィング運動・組織などについての豊富なデ-たが集められつつある。主研究は予定より約半年次年度にずれ込みそうだが、目下4割方原稿作成済みの論文(シリ-ズ論文第V篇)の中に本研究成果を組み入れて本年9月中に完成、投稿し、明年3月に公表する予定である。
温度制御した金属クラスターの表面反応

オクタポールイオンガイド付きの2重質量分析装置を用いて、クラスターイオンと気体分子との衝突反応について研究し、その絶対反応断面積を測定した。以下に成果を要約する。(1)アルゴンクラスターイオン、Ar_n^+、と希ガス原子との衝突反応について研究した。その結果、蒸発、電荷移動、融合の3とおりの反応過程が観測された。蒸発過程の断面積はAr_n^+の幾何学的大きさの程度であり、Ar_n^+と標的原子とが直接衝突する場合に起こることを明らかにした、一方、融合過程は、Ar_n^+と標的原子とが正面衝突するときのみ起こることが分かった。以上の実験事実は、分子動力学を用いたシミュレーションによって再現された。(2)メタノールクラスターイオン、(CH_3OH)_nH^+、の希ガス原子を標的とする衝突誘起反応を研究し、蒸発反応断面積の衝突エネルギー依存性を測定した。その結果、衝突による内部励起の過程は標的原子がクラスターイオン内のある1個のCH_3OH分子と相互作用することによって始まること、および反応断面積はクラスターイオンと標的原子との幾何学的大きさを反映した剛体球衝突モデルで説明できることが分かった。(3)加熱蒸発を用いて金属クラスターイオンを生成する装置を製作した。現在のところ、最も単純な系としてナトリウムクラスターイオン、Na_n^+、の衝突誘起反応について検討をすすめた。その結果、蒸発反応の断面積がクラスターの電子状態を反映した顕緒なサイズ依存性はあることが分かった。
非線形偏微分方程式の実解析学的取扱いの研究

宮川は全空間における非半縮粘性流体の定常解と非定常解の漸近挙動を研究した。全空間の定常流では任意の閉曲面上で流束の総和がゼロになることに中も置くし、無限遠方での解の減衰度が予想されるよりも大きいことを示した。また遠い定常流の安定性を論じ、初期摂動の時間減衰度が、一般非有界領域の場合よりも大きくなる場合があることを示した。いずれの研究においてもHardy空間の実解析的理論が本質的役割を果した。またこの理論を援用することにより、摂動の時間減衰度に上限が存在する理由を明確に記述することが出来た。これらの結果は最近論文として出版された。川島は輻射気体の一次元モデルである双曲・楕円型方程式系に対し、衝撃波解を作り、その安定性条件を導いた。また安定性解析も行い、初期摂動の不連続点が時間とともに伝播する様子を完全に記述することに成功した。このことにより、双曲型保存系に対して知られた結果と手法が、双曲・楕円系にまで拡張された。不連続点の伝播と摂動の減衰の研究では、エントロピー関数を用いる微分不等式の方法が有効に使われた。以上の結果そのものは既に発表されているが、議論の詳細を載せた論文は現在印刷中である。宮川は全空間における非圧縮性Navier-Stokes方程式の初期値問題の弱解の時間減衰を論じた。解の有界性やなめらかさの問題が未解決のため,点ごとの減衰の代わりに,空間方向に解を積分して得られるLpノルムの時間減衰を調べた.従来はp>1の場合だけが取り扱い可能だったが,Hardy空間の理論を有効に用いて,本研究によって初めてp=1の場合を扱い,通常の熱方程式の場合とは異なり,弱解がL^1においても常に減衰することを証明した。結果は次頁の二篇の論文に発表された.さらにまた宮川は,上記の結果をn/(nh)<p(nは空間次元)にまで拡張し,指数p=n/(n+1)がこの問題における臨界値であることを示したが,これについては現在論文を投稿中である.川島は1次元輻射気体の初期値問題について古典解の大域的存在問題と爆発問題を研究し,それぞれに対して結果が成り立つための十分条件を得た.さらに爆発点の時間空間分布を調べ,それが一直線上にあることを示し,双曲型保存則に対して知られた結果をこの方程式の場合に拡張した.これらの結果は次頁記載の論文に発表の予定である.宮川は全空間における非半縮粘性流体の定常解と非定常解の漸近挙動を研究した。
歯根膜特異的分子PLAP-1によるFGF-2誘導性歯周組織再生の活性化機構解明

本研究においては、まず、マウスにおける歯周組織再生モデルを確立するため、当研究室で確立されている絹糸誘導性マウス実験的歯周炎モデルを野生型(WT)マウスに適用し、絹糸除去後の自然治癒過程を観察した。すなわち、WTマウスの上顎第二臼歯に絹糸を結紮し、2週間留位することで歯周炎を惹起した。絹糸結紮2週間後には著明な歯肉の炎症所見に加え、micro Computed Tomography (μCT)解析の結果、当該歯の周囲は根尖付近にまで及ぶ著しい歯槽骨の吸収を認めた。その後、絹糸を除去すると歯周炎は徐々に自然消退し、絹糸除去から2週間程度で概ね結紮前の状態にまで治癒することが明らかとなった。次に、同治癒過程の詳細について解析するため、エナメル質脱灰後、歯周組織の切片を作製し、HE染色による歯周組織の構造解析を行った。さらに、遺伝子発現解析のため、同組織からRNAを抽出した。次に、歯周組織再生モデルとして、0.3%FGF-2を局所投与することを試みた。本研究により、絹糸誘導性マウス実験的歯周炎モデルにおける絹糸除去後の自然治癒過程が明らかとなり、またマウスにおけるFGF-2投与による歯周組織再生誘導モデルが構築されつつある。将来的には、FGF-2による歯周組織再生誘導の詳細な分子メカニズムの解明や、PLAP-1とFGF-2を併用した新規歯周組織再生療法の開発に寄与するものと考えられる。
学校における成果主義の受容と変容に関する日英共同研究の企画調査

本企画調査では、平成19年度から「成果主義の受容と変容-新しい学校経営管理様式に関する日英共同研究」を本格的に実施するために、企画会議を開催して研究計画の検討をするとともに、日英の共同研究者の組織化を行った。具体的には、研究代表者と研究分担者が数次にわたり企画会議を開催して、共同研究の目的、実施計画、予想される成果について検討を進め、共同研究の日英二ヶ国語の研究計画書とバックグランド・ペーパーを作成した。それに基づいて、共同研究者の組織化を進めた結果、日本ではRobert Aspinall(滋賀大学、政治学)、金子真理子(東京学芸大学、教育社会学)、藤田英樹(東洋大学、経営学)、イギリスではJohn Clarke(Open University、社会政策学)、Denis Gleeson(Warwick University、教育社会学)、David Marsden(London School Economics and Political Sciences、労使関係論)の参加を得ることができた。このように学際性に富んだ研究組織によって、平成19年度から平成21年度の3年間、科学研究費基盤研究(B)の交付を得て、研究を推進することになっている。なお、本企画調査と密接に関連するものとして、共同研究者の一人であるDenis Gleeson教授を6月末からの2週間、日本学術振興会外国人招へい研究者(短期)制度により招へいし、企画会議を開催することができた。Denis Gleeson教授は研究代表者が事務局長を務める日本教育政策学会の第13回大会(7月1日・2日)において記念講演を実施し、学会員との研究交流も行った。平成19年度からの研究においても、国際セミナーの開催のほか、学会レベルでの国際交流をはかる予定である。
イオン注入法による接合界面の組成・構造変化と接合特性に関する研究

1.MoSi_2/Ti/グラファイト系接合:超高温材料の接合を可能にすると共に表面を改質する目的から、Ti箔を介在させMoSi_2とグラファイトを放電プラズマにより接合実験し、Ti薄膜を接合界面に介在させると界面でのSiC形成を抑制でき、曲げ特性、耐酸性共にの優れた特性の接合ができた。2.イオン注入過程での界面組織変化・制御:セラミックス(Al_2O_3),半導体Siに室温で種々のイオンを注入し,ステンレス鋼の粒界界面及び表面構造変化を調べた。各材料においてイオン注入過程で二次欠陥が発達した。中でも、Al_2O_3では注入量の増加に伴い、粒界・界面から非晶質化した。3.Mo/Si異種元素材料の界面制御:Mo/Si_2層物質を用いイオンミキシング実験を行い、2層界面の接合界面変化を観察すると共に、相互拡散過程を検討した。イオン照射過程で導入された点欠陥により、低温度で両元素の拡散が促進され、さらにイオンによる押し込み効果による照射促進拡散が起こりこれを利用し低温接合が可能である。4.Si/酸化膜界面構造と欠陥組織:Bイオンを酸化膜/Siの2層界面近傍に注入後の瞬間焼鈍した場合の欠陥分布とそれに及ぼす界面効果を検討した。その結果、界面に発生する応力場が欠陥の界面への拡散流入を促進させ、2次欠陥形成が抑制されることが認められ、界面はイオン注入で導入された点欠陥の優先的なシンクサイトであり、界面接合に対し重要な役割を有することが示唆された。以上、超高温材料の接合には耐熱金属を介在させプラズマ放電法により短時間に接合ができると共にイオン照射法により低温接合が可能である。今後、イオン注入法とプラズマ放電法を併用することにより広範囲の特殊材料の接合が可能である。1.イオン注入による内部構造の変化セラミックス(Al_2O_3,TiC)、半導体(Si)、合金(316ステンレス鋼)に室温で多種のイオンを注入し、その表面層の構造変化を検討した。その結果、共有結合性の材料は容易に非晶質化したのに対して、イオン結合性あるいは金属結合性の材料は、照射二次欠陥が発達した。したがって、材料の種類によって目的の表面改質のための注入温度、イオン種を選択する必要があることが判明した。2.金属/半導体界面の界面の変化Mo/Siの2層材料にイオンミキシングを行い、その混合層の発達を測定した。Moは短時間に基盤中に移動し、非晶質のMo/Si混合層を形成した。この混合量を、拡散係数と同等に評価した結果、400°C以下では明確な促進拡散が生じ、温度依存を示さないことがわかった。これは、イオンミキシングによると、上記の比較的低温でも、異種原子を混合できることが判明した。3.金属シリサイドの耐酸化特性評価形成表面層の耐酸化性評価のために、プラズマ焼結によって作成したMoSi_2/Cの材料の耐酸化実験を行った。耐酸化特性は、O_2分圧に強く依存することなどが判明した。以上の事項から、本研究の初期段階は達成されたと判断された。1. Mosi_2/Ti/グラファイト系接合:超高温材料の接合を可能にすると共に表面を改質する目的から、Ti箔を介在させMoSi_2とグラファイトを放電プラズマにより接合実験し、Ti薄膜を接合界面に介在させると界面でのSiC形成を抑制でき、曲げ特性、耐酸性共に優れた特性の接合ができた。2.イオン注入過程での界面組織変化・制御:セラミックス(Al_2O_3),半導体Siに室温で種々のイオンを注入し,ステンレス銅の粒界界面及び表面構造変化を調べた。

3. Mo/Si異種元素材料の界面制御:Mo/Si_2層物質を用いイオンミキシング実験を行い、2層界面の接合界面変化を観察すると共に、相互拡散過程を検討した。イオン照射過程で導入された点欠陥により、低温度で両元素の拡散が促進され、さらにイオンによる押し込み効果による照射促進拡散が起こりこれを利用し低温接合が可能である。4. Si/酸化膜界面構造と欠陥組織:Bイオンを酸化膜/Siの2層界面近傍に注入後の瞬間焼鈍した場合の欠陥分布とそれに及ぼす界面効果を検討した。その結果、界面に発生する応力場が欠陥の界面への拡散流入を促進させ、2次欠陥形成が抑制されることが認められ、界面はイオン注入で導入された点欠陥の優先的なシンクサイトであり、界面接合に対し重要な役割を有することが示唆された。15EA05:以上、超高温材料の接合には耐熱金属を介在させプラズマ放電法により短時間に接合ができると共にイオン照射法により低温接合が可能である。今後、イオン注入法とプラズマ放電法を併用することにより広範囲の特殊材料の接合が可能である。
ミツグミン53に関する研究

我々のグループにより分子同定されたミツグミン53(MG53)は、心筋と骨格筋に特異的に発現し、細胞表膜近傍に局在するタンパク質である。MG53の一次構造中には、Ring, B-box, Coilded-coilのドメインが存在し、新規のRBCCファミリーに属することが明らかにされた。RBCC分子群はユビキチンE3リガーゼとしての機能が構造上から推定されているものの、その実体はまったく不明である。MG53の生理機能を明らかにすることにより、RBCC分子群の共通の生理的役割を解明することが重要である。作製されたMG53欠損マウスでは、心臓機能が低下しており、電気生理学的解析から電位依存性カリウムチャネルの機能が極端に低下していることが、明らかになった。現在遂行中の実験において、MG53はある種の電位依存性カリウムチャネルの細胞膜とエンドソームとの間の移動を促進することが示されつつある。この小胞輸送にカリウムチャネルのユビキチン化が関与することも示唆される。また、サルカルメニン(SAR)は骨格筋と心筋細胞に特異的に発現し、小胞体内に分布しCa2+結合タンパク質として機能するものと考えられている。SAR欠損マウスを解析し、その生理機能を明らかにする試みも行った。SAR欠損骨格筋において、弛緩時間の延長、小胞体のCa2+取り込み活性の低下、Ca2+ポンプ量の低下が観察された。SAR欠損心筋においては、収縮と弛緩時間の延長、Ca2+トランジェントの低下が観察された。また、心電図、心エコー、心カテーテルによる実験において、SAR欠損マウスの心機能の低下が示された。これらは、SARが筋細胞の小胞体Ca2+貯蔵量を規定する因子であり、Ca2+ポンプの安定性にも寄与しており、個体レベルにおいては特に心臓機能の向上に寄与していることを示している。我々のグループでは、骨格筋細胞と心筋細胞の細胞表層膜の細胞質側に局在する新規タンパク質としてミツグミン53(MG53)を見い出した。MG53一次構造中には疎水性領域がなく、細胞膜上での他の分子との相互作用によりその局在が規定されると予想される。また、分子内ドメイン構造解析からMG53は新規のRBCC/TRIMファミリーの一員であることが判明し、RINGフィンガー構造を有するその分子群にはE3ユビキチンリガーゼの機能が推定される。本研究における目的は、MG53の機能を明らかにすることであり、平成15年度は以下の実験を遂行した。MG53の細胞膜上の結合パートナーと基質タンパク質の分子同定に向けて、酵母two-hybrid系での分子探索を行ったが、生理的な相互作用候補分子は残念ながら得られなかった。また、組み換えMG53融合タンパク質を用いたartificialな系ではあるが、MG53のE3リガーゼ活性を示唆する予備実験の結果が得られた(臨床研田中研究室との共同研究)。一方、MG53のノックアウトマウスの作製には成功し、現在その解析を行っている。MG53欠損マウスには高頻度で運動能力低下個体が含まれ、徐脈傾向や不整脈が観察されている。従って、現在までの研究成果としては、分子機能は依然不明であるものの、MG53は心臓機能に極めて重要であると結論される。また、その欠損マウスは不整脈などの心疾患のモデル実験系としての有用性も期待される。来年度も継続して、MG53の生理的機能の実体に、迫りたいと考えている。
平安期緑釉陶器・緑釉瓦生産の多分野協働型研究

【(A)既往の発掘成果の詳細な再調査】については石井(研究代表者)を主担当、市川(研究分担者)を副担当として実施した。具体的には石作窯跡と同様の緑釉陶器焼成の小型三角窯である亀岡市騎馬ケ谷7号窯の資料調査、同西山1号窯の資料調査を実施するとともに、小形三角窯の再現実験へ参画し、検討を進めた。また、緑釉陶器最終段階である東海(東濃)での資料調査を実施した。石井は上記に関連して「小型三角窯の復元-現代によみがえる緑釉陶器窯-」(古代学協会『土車』)を公表した。【(B)緑釉陶器と緑釉瓦の総括的比較検討】については、分担者である網・植山・高橋を中心に実施した。前年度の吉志部窯跡資料見学を踏まえて第4回研究会で、網「平安初期の緑釉瓦生産の与察」、植山「平安時代中期の緑釉瓦」の研究発表おこなう。また資料調査では緑釉陶器とともに瓦を焼成した篠西山1号窯の資料検討をおこなう。【(C)理化学的分析の推進と方法論の検証】については、研究分担者である白石を中心に実施した。平成30年度は平成29年度に実施した滋賀県資料とともに、新たに篠騎馬ケ谷窯跡、法成寺・栗栖野瓦窯の蛍光X線分析による分析をおこない、第5回研究会で「緑釉陶器の胎土分析」として研究発表をおこなった。また研究分担者である田中は継続して緑釉陶器の色調計測を実施しており、その成果「緑釉陶器の色調の検討」を第5回研究会で発表した。【(D)協働型研究会の開催】については、研究分担者である山田を中心に企画し、3回の研究会を実施した。【(E)研究成果の公開】については研究成果を公開するためのホームページを公開し、研究成果の発信、および社会還元を図っている。当初の研究計画に対し、ほぼ遅れなく進行しているため。研究に遅れが出ないよう、常に研究計画を参照しながら推進するようにする。また参画する研究者間の意思疎通や議論をより活発に行いたいと考えている。【(A)既往の発掘成果の詳細な再調査】については、石井(研究代表者)を主担当、市川(研究分担者)を副担当として実施した。具体的には、(公財)古代学協会が発掘調査を実施した石作窯について、遺物実測や器種構成比率の算出などの基礎整理と、それらをもとにした操業年代の再検討などを進めた。その検討状況については、平成29年12月23日(土)に専門家による検討会を実施し、検証を行っている。また緑釉陶器生産における特色である小型窯については、近年の良好な類例を踏まえた検討を行うとともに、亀岡市における小型三角窯の再現実験へ参画したことの知見も活かして、検討を進めた。石井は、上記の諸検討をもとに「緑釉陶器生産の再検討:平安京近郊窯を中心にして」と題した論文を公表した。【(B)緑釉陶器と緑釉瓦の総括的比較検討】については、研究分担者である網・植山・高橋を中心として実施した。平成29年度は、瓦陶兼業窯と評価されている大阪府吹田市所在の吉志部瓦窯出土遺物について、未報告資料を含めた綿密な調査を実施した。その結果、従来知られていなかった知見を得ることができている。【(C)理化学的分析の推進と方法論の検証】については、研究分担者である白石を中心として実施した。平成29年度は基礎データの収集に努め、京都府所在の栗栖野・灰方窯跡、滋賀県所在の春日北窯跡・作谷窯跡について、蛍光X線分析による分析を実施した。【(D)協働型研究会の開催】については、研究分担者である山田を中心として企画し、3回の研究会を実施している。【(E)研究成果の公開】については、研究成果を公開するためのホームページを公開し、研究成果の公開の発信、および社会還元を図っている。当初の研究計画に対し、ほぼ遅れなく進行している。

また研究分担者である田中は継続して緑釉陶器の色調計測を実施しており、その成果「緑釉陶器の色調の検討」を第5回研究会で発表した。【(D)協働型研究会の開催】については、研究分担者である山田を中心に企画し、3回の研究会を実施した。【(E)研究成果の公開】については研究成果を公開するためのホームページを公開し、研究成果の発信、および社会還元を図っている。当初の研究計画に対し、ほぼ遅れなく進行しているため。研究に遅れが出ないよう、常に研究計画を参照しながら推進するようにする。また参画する研究者間の意思疎通や議論をより活発に行いたいと考えている。当初予定していた旅費の執行が、調査先の都合により延期になったことなどによる。次年度において再度日程を調整し、執行する予定である。予定していた資料調査で調査先と日程が調整できないものがあり、残額が生じた。また次年度に比較的大きな支出(シンポジウムの開催、報告書の刊行など)があり、当初予定よりも多く費用がかかる見込みであるため、今年度は全体的に支出を抑制した。
後腸発酵動物の大腸内容物貯留機能と微生物消化との関連性に関する研究

本研究ではまずはじめに,後腸発酵動物(モルモット,デグー,オオミミマウス,マーラ,ヌートリア,ハムスター,ハタネズミ,ラット,ウサギ)のADF消化率と消化管内容物滞留時間との関係を検討した.その結果,繊維の消化能力は微生物発酵槽である大腸の内容物貯留能に支配されるが,それぞれの動物の消化管によって異なる貯留機能が備わっており,繊維消化能はその機能に応じて異なることが示された.また,ウサギの消化管機能は飼料の物理性,特に粒子サイズに大きく影響され,飼料繊維の消化率の変動は他の後腸発酵動物とは異なった要因によってもたらされることが明らかになった.次に,異なる大腸内容物貯留機能と繊維消化能力を備えた動物種間で,消化管内微生物活性にどのような違いがあるかを検討するために,同一飼料を与えたラット,モルモット,オオミミマウスの大腸内容物中の繊維分解菌数,有機酸組成,大腸内微生物の繊維分解活性等を調べた.繊維分解菌数は繊維消化能力の高いモルモットが必ずしも多くなく,短鎖脂肪酸組成,短鎖脂肪酸総量,セルロース分解活性にも動物種間差が認められ,これら3動物種の盲腸内セルロース分解菌の種類と性質に差異があることが示された.しかしながら繊維の消化能力とこれらの微生物に関わる測定結果との一定の関係はつかめなかった.以上のように本研究で調べた齧歯類間の繊維消化能力の違いは,動物の持つ盲腸内セルロース分解菌数と活性からだけでは説明することはできないことが示唆された.繊維分解の動物種間差は,セルロース分解菌群が存在する発酵槽(盲腸)へ流入する内容物(基質)の質的な違い,セルロース分解菌を効率よく保持できる消化管構造と機能の有無などによってもたらされるものと考えられる.本研究ではまずはじめに,後腸発酵動物(モルモット,デグー,オオミミマウス,マーラ,ヌートリア,ハムスター,ハタネズミ,ラット,ウサギ)のADF消化率と消化管内容物滞留時間との関係を検討した.その結果,繊維の消化能力は微生物発酵槽である大腸の内容物貯留能に支配されるが,それぞれの動物の消化管によって異なる貯留機能が備わっており,繊維消化能はその機能に応じて異なることが示された.また,ウサギの消化管機能は飼料の物理性,特に粒子サイズに大きく影響され,飼料繊維の消化率の変動は他の後腸発酵動物とは異なった要因によってもたらされることが明らかになった.次に,異なる大腸内容物貯留機能と繊維消化能力を備えた動物種間で,消化管内微生物活性にどのような違いがあるかを検討するために,同一飼料を与えたラット,モルモット,オオミミマウスの大腸内容物中の繊維分解菌数,有機酸組成,大腸内微生物の繊維分解活性等を調べた.繊維分解菌数は繊維消化能力の高いモルモットが必ずしも多くなく,短鎖脂肪酸組成,短鎖脂肪酸総量,セルロース分解活性にも動物種間差が認められ,これら3動物種の盲腸内セルロース分解菌の種類と性質に差異があることが示された.しかしながら繊維の消化能力とこれらの微生物に関わる測定結果との一定の関係はつかめなかった.以上のように本研究で調べた齧歯類間の繊維消化能力の違いは,動物の持つ盲腸内セルロース分解菌数と活性からだけでは説明することはできないことが示唆された.繊維分解の動物種間差は,セルロース分解菌群が存在する発酵槽(盲腸)へ流入する内容物(基質)の質的な違い,セルロース分解菌を効率よく保持できる消化管構造と機能の有無などによってもたらされるものと考えられる.後腸発酵動物の大腸機能、特に微生物消化にとって重要な内容物貯留能について、動物種間で比較し、繊維消化能力及び盲腸内発酵パタ-ン(短鎖脂脂酸組成)の違いとの関連性を調べることを目的として、以下の点を検討した。1.アルファルファを50%含有する飼料を与えたウサギ、モルモット、ヌ-トリア、デグ-、オオミミマウスの飼料繊維等の消化率の測定、ならびに消化管内容物マ-カ-用いて測定した、内容物通過速度および大腸の内容物貯留機能の動物間比較:本研究で用いた動物は、ウサギを除いてすべて南米原産の齧歯類である。これらの動物種は、繊維の消化率は体重の大きな動物ほど高く、消化管のvolumeは体重にほぼ比例するので、消化管は単一の貯留槽で、内容物は均一に混合され貯留されることが示唆された。しかしながら、ウサギは特異な内容物貯留機能を持ち、低い繊維消化率を示した。上記の動物について調べた消化管内容物滞留時間に、組成の同じ飼料でこれまでに調べたラット、ハタネズミ、マ-ラおよびハムスタ-のデ-タを加えて検討した結果、繊維の消化能力は微生物発酵槽である大腸の内容物貯留能に支配されるが、大腸の貯留機能は必ずしも体重に密接に関連するものではなく、それぞれの動物に独特の貯留機能が備わっており、繊維消化能もその機能に応じて異なることが明らかになり、後腸発酵動物の消化管を単一のモデルとして解析することは不可能であることが示された。2.同一飼料条件下で飼育した動物間の、消化管(特に大腸)内の低級脂肪酸の濃度、量および組成の比較:盲腸内の有機酸の大部分を占める短鎖脂肪酸は、動物種によってその組成が異なり、消化管機能の違いを反映することが推察された。異なる繊維消化率を呈する動物種間で、大腸内微生物の繊維分解活性が内容物貯留機能の違いと関連した差異があるかどうかを検討するために以下について検討した。1.大腸内微生物のin vitro

繊維分解活性同一飼料条件下で飼育したモルモット、ラット、オオミミマウスの大腸内容物からイノキュラムを調製し、基質としてセルロ-スを用いて嫌気培養し、基質の残存量から分解率を算出した。なお培養手順はMann(1967)の方法を一部改良したものに準じた。培養に用いた培地は、その中に微生物体を除いたル-メン液を加えたものと加えないものの2種類用いた。セルロ-スの分解活性は同一動物種内で培地の組成によって異なり、動物によって高い活性を示す培地が異なった。このことは、セルロ-ス分解活性を同一条件下で比較することは困難であるが、各動物の大腸内微生物叢が、同一飼料で飼育しても異なることを示しており、腸管の内容物貯留機能と関連した動物種間差と推察できる。ラットでは今回の大腸内容物をイノキュラムにしたin vitro繊維分解活性は高い値を示したが、前年度の試験で示されたように、3種の動物の中では繊維の消化率が最も低いことから、大腸での内容物の移行様式が微生物消化に不利なパタ-ンであることが推察される。2.産生された短鎖脂肪酸の比較前項で示した培養後に培地中に蓄積された短鎖脂肪酸は、その組成が動物種間で異なり、その差異はセルロ-ス分解活性と関連するように考えられた。また、この同一培地内での動物種間差は、動物種による微生物叢の違いを示すものと考えられる。大腸の繊維分解菌数に動物種間で違いがあるかどうか確かめるために,同一飼料を与えたラット,モルモット,オオミミマウスそれぞれの大腸内容物からイノキュラムを調製し,ロールチューブ法によって繊維分解菌数を測定した。同時に採取した大腸内容物中の有機酸組成を液体クロマトグラフィーによって調べ,動物間で比較した。盲腸内セルロース分解菌数は,オオミミマウスとラットがほぼ同じで,モルモットは他の2種の動物よりも少なかった。また,生成した短鎖脂肪酸総量およびプロピオン酸量はラットが最も多くオオミミマウス,モルモットの順であった。また酢酸/プロピオン酸比はモルモットが最も高くオオミミマウス,ラットの順で動物種間差が認められた。この盲腸内短鎖脂肪酸の組成はモルモットの盲腸内発酸が繊維分解を主体としたものであることを示唆している。前年度までの研究結果は、モルモットは非常によく発達した盲腸を持ち,明らかにラット,オオミミマウス,ウサギ,ハムスターより繊維消化率が高いことを示している。しかしながら本実験結果は,セルロース分解菌の種類と性質が他の動物に比べて特別なものではないものと見なすことができる。したがって,モルモットの繊維消化能力は大腸内での長い内容物滞留時間と共に,盲腸内セルロース分解菌数や活性が高いレベルになくても,繊維消化を効率よく行えるような,何らかのメカニズムが備わっていることが考えられる。以上のように本研究で調べた齧歯類間の繊維消化能力の違いと,大腸内セルロース分解菌数および活性との関係は薄く,発酵部位での内容物滞留時間と流入する繊維以外の基質の種類や量が,繊維消化と関連するものと推察される。