hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多重時空間スケールで適応する多自由度ロボットのノンストップ運動計画

変化する環境に多重時間・空間スケールで多自由度ロボットの動作経路を適応させることが可能な、ノンストップ運動計画システムを確立した。まず、運動を支配する「支配自由度」を有効に利用し、経路の計画と実行を並列に行って環境変化に空間的に適応させる機能を実現した。次に、巨視的な時間計画と微視的な軌道変形を用いた時間的適応手法を構築した。時空間における階層ロードマップ構造を用いて時空間適応機能を統合し、異なる種類のロボットで有効性を実証した。平成21年度は、ケーススタディを通じて、多自由度ロボットシステムの時空間における微視的・巨視的特性に関する解析と、ノンストップ運動計画のためのデータ構造の考察を行った。まず空間的適応手法では、多自由度ロボットの支配・詳細自由度間の対応関係を解析した。多自由度ロボットとして、手首に冗長自由度を追加した持つヒューマノイドの歩行と上半身動作を同時に行う全身運動計画を例にこの解析を行った。ここでは、ヒューマノイドの足の着地位置列の計画を、足に接続された仮想的なリンクで結ばれた冗長マニピュレータの計画とみなし、一般化逆運動学を適用して全身運動を導出する方法を構築した。作業の目標とする腕の先端部の目的位置が支配自由度に相当し、またリンクでモデル化した歩行動作が詳細自由度に相当する。歩行動作を明示的に操作せずに、支配自由度による作業を設定することで、歩行まで含めたロボットの動作計画を行うことができた。さらに、歩行中の自己干渉などの制約を考慮して実行可能な動作を導出する方法を構築した。また、時間的な適応手法については、環境変化に応じて巨視的な時間スケールで逐次的に適用できる手法として、計画した経路に最適化手法を適用して時間軸を付与し、柔軟に変形する手法をモデル化した。階層ロードマップについてはそのデータ構造について考察し、ロードマップのノードに階層構造を持たせることで,巨視的な支配自由度と微視的な詳細自由度を対応付けるデータ構造の仕様を定義し、このような構造に適用可能なロードマップを用いて運動計画と必要に応じた軌道変形を行うソフトウェアのプロトタイプを構成した。結果の一部をHumanoids 2009で発表し、Best paperaward finalistを受賞した。平成22年度は、検出された環境変化に適したスケールで時間的・空間的適応を行う機構を構築した。まず、空間的な適応では、経路の再計画と変形の効率的な統合により、予期しない障害物により、実行中の軌道の実行が不可能となった場合、ロードマップを用いた再計画手法による大域的な経路計画能力と経路変形の高い応答性の両方の利点を活用できるオンライン経路再計画手法を構築した。これにより、大域的な計画手法のみによる不必要な探索や頻繁な経路の切り替え、また逆に、局所的な変形のみでは解決できない環境の大幅な変化など、移動障害物が存在する環境におけるこれまでの手法の問題点を解決し、状況に応じて適切な手法を適用して滑らかな干渉回避を行う枠組みを新たに構成した。時間的な適応としては、微視的時間スケールで経路のトポロジーを大きく変化させずに移動できる範囲である「実行可能軌道集合」を、軌道長を増加させずに変形が可能な場合のみ、局所的変形により軌道を伸縮する形で陰に表現し、応答性の高い適応動作を実現した。経路変形の計算は、干渉回避方向をロボットのヤコビ行列の逆行列を用いずに求めることで高速に行うことができる上、ロードマップを用いる経路の再計画は必要がない限り呼び出されないため、ロードマップもコンパクトに維持することも可能である。作業空間上のエンドイフェクタの目標位置を支配自由度、またロボットのコンフィグレーション空間を詳細自由度と捉え、これらを、微小動作を表現するヤコビ行列により結びつける階層的なロードマップを構築し、環境変化に応じてノンストップで動作する運動計画器のプロトタイプを実装した。冗長マニピュレータを用いたシミュレーションで有効性を検証した。平成23年度は、これまでに構築したノンストップ時間・空間適応の枠組みをさらに強化した。空間的適応においては、移動が検出された障害物がロボットの近傍にある場合に経路の再計画が必要であることを考慮して経路の探索範囲を絞り込み、不必要な大域的経路計画を避けることで計画アルゴリズムの高速化を行った。また時間的適応では、ロボットが障害物に近い距離を通らなければならない場合など、厳しい条件での干渉回避において、減速・停止を考慮して、滑らかに到達地点を前後させる時間的な伸縮を行う機能を実現した。これらの空間的・時間的に適応する計画手法を、より効率的なノンストップ計画手法として有機的に統合する枠組みを構築した。作業空間上のエンドイフェクタの作業空間での目標位置を支配自由度、コンフィグレーション空間を詳細自由度と捉え、微小動作を表現するヤコビ行列により結びつける階層的な経路表現ロードマップを探索のデータ構造として用い、これらの計画手法を実現した。さらに、異なるロードマップ生成アルゴリズムに基づく動作計画器を接続できるよう、独立に動作する計画器と制御器を、オープンソースのロボットソフトウェア用インタフェースとして産総研で開発されているRTミドルウェアを用いて実装した。

構築したノンストップ動作計画手法を、移動障害物が存在する環境での冗長マニピュレータの軌道再計画に適用し、さらに手法の汎用性を検証するために人間型ロボットの歩行経路やリーチング動作も例にとって、シミュレーションや実際のロボットによる実験を行ってその有効性を確認した。海外研究協力者が在籍するKarlsruhe工科大学を訪問し、視覚を用いた手法を中心に、オンライン動作計画に関して新たな知見が得て、これを本研究の動作再計画部分に反映させた。
光と強結合する無機ハイブリッドナノ構造の光による創製

本研究では,貴金属ナノ構造の局在プラズモンを利用し,光と強結合する無機ハイブリッドナノ構造を検証する。この背景には,申請者がこれまで行った以下の研究内容が関係する。すなわち,single-molecule-Ramanに相当する分子数1-4個のラマンスペクトル測定を可能にした,巨大な表面増強効果をもつ金ナノ構造体を創製した。この増強効果をシリコンナノ結晶の発光の強度増加に活用する。高効率で紫外光の三原色領域で発光するシリコンナノ結晶の波及効果は大きく,ICチップへのシリコンフルカラー発光デバイスの搭載や,生体に優しいバイオマーカー(量子ドット)としての利用がある。それらの実現には,発光効率の増加が重要である。本年度は,レーザーアブレーションで生成した金なの構造体を増強基板に用い,同じくレーザーアブレーションで生成した発光性Si量子ドットの発光スペクトルの増強効果を検証した。測定は,溶液中に分散したSi量子ドットの発光スペクトルを顕微分光測定にて検証した。すなわち,顕微分光測定により単一金ナノ粒子を探し,顕微鏡直下で金ナノ粒子近傍のSiの発光スペクトルを測定した。その結果,Si量子ドットの発光強度は,金ナノ粒子が存在することで10^3-10^5増強されることが明らかとなった。特に,巨体金ナノ球上に低次元ナノチェーンが存在する,メデューサ型金ナノ粒子が,巨大な増強効果を与えた。この増強効果は,可視領域の広範な領域で増強効果を与えたが,波長により増強される領域が強いところと弱いところがあることが明らかとなった。本研究では,貴金属ナノ構造の局在プラズモンを利用した,光と強結合する無機ハイブリッドナノ構造を創製する。本年度は,金とシリコンのレーザーアブレーションで生成した生成物の光物性測定,構造解析を主に行った。その結果,金においてはラマンスペクトルの増強が10^9とワールドレコードクラスの増強度の金ナノ構造体が得られた。シリコンでは,流体の種類を変えて実験を行い,生成物の形状,電子状態が異なることが明かとなった。また,金を使いシリコンの発光増強も初めて観測された。
微量な水のマントル物性への影響－アセノスフェア軟化の解明－

マントルに水が存在すると岩石の融点を下げるだけでなく、マントルの物性に多大な影響を与えることが指摘されてきた。マントルの進化・ダイナミクスを考慮する上で水のマントルの物性への影響の理解は重要である。特にマントルの力学的に柔らかい部分であるアセノスフェアの軟化の成因における水がどのような役割を果たしているかは重要なトピックとなっている。しかしながら、どの程度の量の水が、どのようにマントルの物性へ影響しているかを特定することは簡単ではない。本研究では、微量な水を含むマントル鉱物中の水の物性への影響を、水の量、酸素雰囲気の関数として、弾性定数、減衰(Q値)、電気伝導度、熱起電力を高圧実験の手段によって決定し、地球物理学的な観測データと比較することにより、地球のマントルに存在する水の量と分布の定量化を行うことを目的とする。本年度は、極微量な水を含むマントル物質の物性測定を開始した。H-D相互拡散実験による水素自己拡散係数の決定を行い、オリビンの電気伝導度への水の影響の見積もりを行なった。含水フォルステライトの電気伝導度測定をSiO2バッファー化で合成した含水試料とMgOバッファーの環境で合成した含水試料について行った。本研究課題で導入した全真空型顕微赤外分光器を用いて合成オリビン試料の赤外吸収スペクトルから、SiO2バッファー試料とMgOバッファー試料のスペクトルは異なっており、SiO2バッファー試料はより低端数側にピークを持ち、水の量に対してより大きな依存性を持ち、電気伝導度の活性化エネルギーが大きくなることが分かった。このことから、マントル中の水を定量化するためには、バッファー環境を制御する必要があることが分かった。強制振動実験の放射光その場観察から、少量の水が存在するとフォルステライト多結晶体はより減衰する傾向が認められた。本年度は、昨年度に引き続き微量な水を含むオリビンを合成し、物性測定の開発および測定を多角的に行なってきている。含水フォルステライトの電気伝導度測定をフォルステライトをSiO2バッファーして合成した含水試料とMgOバッファーして合成した含水試料についての研究をさらに推進した。また、鉄を含む軽水素と重水素をドープした含水オリビン単結晶を用いて水素のH-D相互拡散実験を行い、電気伝導度の推定を行った。その結果、ネルンスト・アインシュタインの関係から電気伝導度を見積もったところ、申請者が報告した電気伝導度とよく合うことが分かった。微量の水は含水オリビン中の電気伝導度に寄与するがその影響は小さいことが分かった。放射光施設のSPring-8で行なっている強制振動のその場観察実験では、含水試料と比較的無水の試料との弾性特性と減衰特性のデータを取得し始めており、計画通り研究は推移している。本研究課題で開発する世界でも稀な高温高圧下での温度差を制御した熱起電力測定について、グラファイトやシリコンなどいくつかの導電性の高い物質に関してはゼーベック係数の測定に成功した。当初の計画は着実に遂行していると評価することができる。今後はゼーベック係数の測定による含水オリビンの電荷の移動機構の特定、地震波減衰、弾性定数への水の影響に関する実験を本格的に開始する。電気伝導度測定は概ね完了したので、本課題で技術開発を行なったデュアル加熱系統によるゼーベック係数の決定を含水系について測定を開始し、含水オリビンの電荷を運ぶ主要な核種を特定を目指す。熱電測定では、含水試料の脱水を避けるために通常使用される貴金属のジャケットが測定上の都合で使用できないため、脱水を減じる方策が必要となる。1つは脱水のほとんど起こらない低温での測定あるが、電気抵抗が高い試料では十分なシグナルを得られない可能性がある。そこで、抵抗を下げるために鉄の多い試料の測定が有効であることが期待されることから、鉄の量が多いオリビンの測定を行うことも考えている。本年度の研究から、地震波減衰への微量な水の影響に関する研究で微量な水が減衰へ影響している予察的なデータを得たことから、来年度は粒径、温度、圧力を制御して測定を行う。また、放射光施設SPring-8の大容量プレス高圧ビームラインBL04B1では試料の超音波弾性波速度測定や変形実験もその場観察実験で可能であることから、それらの物性への水の影響も同時に調査する。これらの総合的なデータを取得することにより、微量な水のマントル物質への影響を明らかにし、地球物理学的観測データとの比較により、アセノスフェアの軟化の原因を解明していく。マントル中の水は岩石の融点を下げるだけでなく、マントルの物性に多大な影響を与えるため、マントルの進化・ダイナミクスを考慮する上の鍵となる。しかしながら、どの程度の量の水が、どのようにマントルに分布しているかは未だに定量化することには成功していない。本研究計画は、微量な水を含むマントル鉱物中の水の物性への影響を、水の量、酸素雰囲気の関数として、弾性定数、減衰(Q値)、電気伝導度、熱起電力を高圧実験の手段によって決定し、地球物理学的な観測データと比較することにより、地球のマントルに存在する水の量と分布の定量化を行うことを目的とする。本年度は、極微量なマントル鉱物中の水を測定するため、2月に全真空型フーリエ変換赤外分析装置を導入し、ppmレベルの水を検出することができるシステムを構築した。上部マントルで最も豊富に存在するオリビン中の水素配置の解明に向け、高圧その場IR実験を行った。

水素の結合状態を高圧下でのその場IRスペクトル観察に世界で始めて成功し、FTIRスペクトルのバンドの波数の圧力依存性を発見した。含水フォルステライトの電気伝導度測定をSiO2バッファーして合成した含水試料とMgOバッファーして合成した含水試料について行った。オリビン中の水素が結晶サイトに束縛されないプロトンとして電荷を運ぶのか、陽イオンサイトの水素が移動することによって、相補的に陽イオンサイトの欠陥が電荷を運ぶのかを特定するのに有効であると考えられる熱起電力測定技術の開発を行った。試料に鉄を富むフェロペリクレース・ファヤライトに関しては、ゼーベック係数を測定することに成功した。本年度は、微量な水を測定することが可能な全真空型フーリエ変換赤外分光装置の導入を行った。含水フォルステライトの電気伝導度測定をフォルステライトをSiO2バッファーして合成した含水試料とMgOバッファーして合成した含水試料についての研究を計画通りに行った。オリビンの高圧相であるワズレアイトは水をより多く含み、含水ワズレアイトは高い電気伝導度を有することが知られており、水の移動を捉えやすいことからこの系で水素自己拡散実験を行い、電気伝導度の推定を行った。その結果、ネルンスト・アインシュタインの関係から電気伝導度を見積もったところ、既存の申請者が報告した電気伝導度とよく合うことが分かった。このことは、ワズレアイト中の水素のほとんどが電気伝導度に寄与していることを示唆する。DACと外熱加熱システムを用いて高圧力下でのその場赤外観察に成功し、OH基に由来した吸収スペクトルの圧力依存性を見出した。本研究課題で世界でも稀な高温高圧下での温度差を制御した熱起電力測定について、デュアル加熱系を構築することにより、試料の両端に制御された条件で温度差を生成することに成功した。当初の計画は着実に遂行していると評価することができる。マントルに水が存在すると岩石の融点を下げるだけでなく、マントルの物性に多大な影響を与えることが指摘されてきた。マントルの進化・ダイナミクスを考慮する上で水のマントルの物性への影響の理解は重要である。特にマントルの力学的に柔らかい部分であるアセノスフェアの軟化の成因における水がどのような役割を果たしているかは重要なトピックとなっている。しかしながら、どの程度の量の水が、どのようにマントルの物性へ影響しているかを特定することは簡単ではない。本研究では、微量な水を含むマントル鉱物中の水の物性への影響を、水の量、酸素雰囲気の関数として、弾性定数、減衰(Q値)、電気伝導度、熱起電力を高圧実験の手段によって決定し、地球物理学的な観測データと比較することにより、地球のマントルに存在する水の量と分布の定量化を行うことを目的とする。本年度は、極微量な水を含むマントル物質の物性測定を開始した。H-D相互拡散実験による水素自己拡散係数の決定を行い、オリビンの電気伝導度への水の影響の見積もりを行なった。含水フォルステライトの電気伝導度測定をSiO2バッファー化で合成した含水試料とMgOバッファーの環境で合成した含水試料について行った。
プロテオーム解析を用いた膵癌に関する発癌メカニズムの解明

近年、シグナル伝達系阻害剤のなかで最も注目されている分子標的薬の一つであるEpidermal growth cell receptor inhibitor(erlotinib)を用いた膵癌に対するテーラーメイド医療に向けたバイオマーカーの探索、および新しい分子標的薬併用療法の開発に向けて、下流シグナルのP13K/AktやERK/MAPK pathwayに影響を及ぼす他の因子の活性化に着目した。個々の症例のシグナルの活性化パターンの違いとerlotinibの有効性との関連を調べるため、膵癌細胞株(AsPC-1,BxPC-3,HPAC,MIAPaCa-2,PANC-1)におけるタンパク質プロファイリングパターンの網羅的解析を行った。その結果、erlotinib低感受性細胞株は高感受性細胞株と比較しP13K/AktやERK/MAPK pathwayに関与するFocal adhesion kinase(FAK)が高発現していることが判明した。次にsiRNAを導入してFAKの抑制実験を行い、erlotinib投与後の抗腫瘍効果をMTT assayにて測定し、またMAPK/ERKやP13K/AKT pathwayの活性化をWestern blotにて分析した。erlotinib高感受性株はerlotinib投与後AKTとMAPKが抑制されるにもかかわらず、低感受性株はerlotinib投与後もAKTとMAPKが活性化されていた。しかし、FAK siRNAの導入により、AKT、MAPKはともに抑制され、抗腫瘍効果の増強が認められた。これによりFAK発現の有無はerlotinibの有効性に関与し、erlotinib感受性を示す新たなバイオマーカーとなりうるほか、EGFRとFAKを同時にターゲットとした併用療法の可能性が示唆された。膵癌の切除率は向上しているものの,生命予後の改善は充分ではなく,手術以外の治療法である化学療法や放射線療法を含めた集学的な治療が必要である。また,膵癌患者それぞれの腫瘍細胞の特性に応じた治療法を選択していくため,抗癌剤の有効性について検討する必要があるものと思われる。一方,画像解析とともにタンパク質抽出後の二次元電気泳動手技の確立および安定化が必要である。このため,臨床検体の解析に先立ち,膵癌細胞株を用いた二次元電気泳動によるタンパク質プロファイリングパターンの画像化を開始した。膵癌細胞株はそれぞれの細胞毎に塩酸ゲムシタビンに対する感受性が異なるため,その感受性に応じて膵癌細胞株を分類し,それぞれの細胞株からタンパク質を抽出し,二次元電気泳動によるプロファイリングパターンの画像化を行っている。今後,これらの画像を解析し,プロファイリングパターンの差異について検討し,塩酸ゲムシタビンの感受性を予測し得るタンパク質発現について検索する予定である。また,現在,塩酸ゲムシタビンに対する耐性株を作製中であり,耐性株作製終了次第,親株と耐性株のタンパク質プロファイリングパターンの差異を解析し,抗癌剤耐性獲得によるタンパク質発現について検索する予定である。なお,手技の安定化が得られ次第,臨床検体より膵癌組織,その他の膵腫瘍組織,正常膵管上皮,過形成細胞などの組織を抽出し,二次元電気泳動によるプロファイリングパターンを画像化し,解析を行う予定である。膵癌の切除率は向上しているものの,生命予後の改善は充分ではなく,化学療法を含めた集学的治療が必要である。また,膵癌における発癌並びに癌の増殖には様々なシグナル伝達経路が関与し,その経路は多種多様で複雑な相互作用により成り立っている。さらに症例により異なるシグナル因子が活性化しており,これらの作用機序を解明する上で相互作用を解析することが重要である。本研究では、膵癌の発癌および癌の増殖に強く関与し,近年,分子標的薬としても注目されているEGFRとその下流シグナルに着目し,シグナルネットワーク,相互作用機序をプロテオーム解析を用いて明らかにし,機序の解明および新たな分子標的因子の探究を目的とした。

このため,ヒト膵癌細胞株を用いて,EGFR inhibitor(Erlotinib)の高感受性細胞株と低感受性細胞株よりリン酸化タンパクを抽出し,二次元電気泳動によるタンパク質プロファイリングパターンの違いを解析し,質量解析装置によるタンパク質の同定を行った。同時に,それら活性化タンパクの発現をウェスタンブロット法にて再確認し,それぞれの因子のinhibitorを用いて下流シグナルおよび細胞増殖への影響を測定した。その結果,EGFR inhibitor低感受性細胞株ではEGF刺激に関係せずPl3Kとその下流シグナルすてが活性化されており,高感受性細胞株と比較してEGFR inhibitor投与後の抑制効果は有意に少なかった。この低感受性細胞株にPl3K inhibitor(LY294002)投与した結果,高感受性細胞株にEGFR inhibitor投与した際と同様の細胞増殖抑制が認められた。以上の結果をもとに,現在,二次元電気泳動によるタンパク質のリン酸化パターンの解析をすすめており,EGFR以外のPl3K活性化因子を検索中である。今後は発癌ならびに癌の増殖におけるシグナル因子の相互作用機序,ならびにEGFR阻害剤に加えた個々の症例に適した新たな分子標的因子の確立を目指している。近年、シグナル伝達系阻害剤のなかで最も注目されている分子標的薬の一つであるEpidermal growthcell receptor inhibitor(erlotinib)を用いた膵癌に対するテーラーメイド医療に向けたバイオマーカーの探索、および新しい分子標的薬併用療法の開発に向けて、下流シグナルのPl3K/AktやERK/MARKpathwayに影響を及ぼす他の因子の活性化に着目した。個々の症例のシグナルの活性化パターンの違いとerlotinibの有効性との関連を調べるため、膵癌細胞株(AsPC-1,BxPC-3,HPAC,MIA PaCa-2,PANC-1)におけるタンパク質プロファイリングパターンの網羅的解析を行った。その結果、erlotinib低感受性細胞株は高感受性細胞株と比較しP13K/AktやERK/MARK pathwayに関与するFocal adhesion kinase(FAK)が高発現していることが判明した。次にSiRNAを導入してFAKの抑制実験を行い、erlotinib投与後の抗腫瘍効果をMTTassayにて測定し、またMARK/ERKやP13K/AKT pathwayの活性化をWestern blotにて分析した。erlotinib高感受性株はerlotinib投与後AKTとMARKが抑制されるにもかかわらず、低感受性株はerlotinib投与後もAKTとMARKが活性化されていた。しかし、FAK SiRNAの導入により、AKT、MARKはともに抑制され、抗腫瘍効果の増強が認められた。これによりFAK発現の有無はerlotinibの有効性に関与し、erlotinib感受性を示す新たなバイオマーカーとなりうるほか、EGFRとFAKを同時にターゲットとした併用療法の可能性が示唆された。
都市政策ニーズ対応の地震被害想定手法の開発―住宅再建問題に着目して―

本研究は,自治体の地域防災計画策定時において,住宅再建支援政策を検討する際に必要な情報を提供しうる地震被害想定手法を提案することを目的としている.住宅再建問題の発生メカニズムを分析し,これを反映させた地震被害想定手法を開発した.具体的には,以下の研究を行った.(1)復興期における政策課題の理解と復興期における住宅再建及び復興問題の構造分析,(2)復興期における政策課題に対応した想定すべき災害様相の抽出,(3)地震被害想定手法の開発及びそれに必要な調査の実施,(4)ケーススタディによる地震被害想定手法の有効性の実証.まず,これまでの申請者の研究蓄積をベースに,文献調査,復興関係者や復興をテーマとする研究者との議論を通して復興期における住宅再建問題を,(1)仮設住宅供給のあり方,(2)恒久住宅供給のあり方,(3)復興まちづくりのあり方,(4)自力再建に対する支援のあり方,の4つの観点から再整理した.次に,阪神淡路大震災の住宅再建問題の構造を分析し,住宅再建問題を規定する変数を抽出した.被害の地域分布,及び,被災者の社会階層分布と,仮設住宅や恒久住宅政策の地域分布や社会階層分布とに差異が生じていることが明らかになった.さらに本研究と並行して開発を行っている地震被害想定システム上に必要なデータを入力・整備し,地震被害想定システムの中に住宅再建方策が検討できるアウトプットをだす建物被害想定手法を組み込んだ.なお,ここでは,ある自治体の協力を得て,実際のデータを整備し,関係職員とのディスカッションを通して本手法の有効性を検証しているところである.本年度は以下の作業を行った.(1)阪神淡路大震災における復興期の政策課題の理解と自治体における復興計画の課題の抽出研究の準備段階として既存の研究蓄積に加えて(1)仮設住宅供給のあり方,(2)恒久住宅供給のあり方,(3)復興まちづくりのあり方,(4)自力再建に対する支援のあり方,の4つの観点から阪神淡路大震災の復興政策の整理を行った.また,震災後制定された生活再建支援法に関する議論,また最近議論が行われている住宅再建支援法案に関わる議論を整理した.また,鳥取西部地震において鳥取県が独自に行った住宅再建資金の直接助成に関しても情報整理を行った.これらの作業により,住宅再建支援方策を検討する枠組みが構築された.最適な住宅再建施策は,地域特性,被害特性,被災者の社会属性に依存するものであり,十分な検討が必要とされることが再確認された.(2)住宅再建問題に関係する諸変数の抽出阪神淡路大震災の住宅再建問題の構造を分析し,住宅再建問題を規定する変数の抽出を行った.今回の作業は第一段階の作業と位置づけ,今後の研究の進捗にあわせ,細分化,或いは,統合する予定である.また,海外(主としてアメリカ,トルコ,台湾)の住宅再建問題に関する文献レビュー,実際の被災者支援の実態調査を通して,海外における住宅再建問題の構造を把握した.各国の社会状況,都市の空間特性が大きくことなるため,海外の事例から直接学ぶという視点からは分析が困難であったが,日本の政策の特殊性を知る上では非常に重要な知見が得られた.日本では,阪神淡路大震災において自力再建の原則が堅持され,社会的弱者に対する福祉政策的な意味合いで住宅再建施策が講じられたが,必ずしもこの自力再建の原則は普遍性のあるののではない.また論理化されたものではないことが海外調査を通して明らかになった.今後は,さらに考察を深め,日本の住宅再建問題に深く切り込みたい.本研究は,自治体の地域防災計画策定時において,住宅再建支援政策を検討する際に必要な情報を提供しうる地震被害想定手法を提案することを目的としている.住宅再建問題の発生メカニズムを分析し,これを反映させた地震被害想定手法を開発した.具体的には,以下の研究を行った.(1)復興期における政策課題の理解と復興期における住宅再建及び復興問題の構造分析,(2)復興期における政策課題に対応した想定すべき災害様相の抽出,(3)地震被害想定手法の開発及びそれに必要な調査の実施,(4)ケーススタディによる地震被害想定手法の有効性の実証.まず,これまでの申請者の研究蓄積をベースに,文献調査,復興関係者や復興をテーマとする研究者との議論を通して復興期における住宅再建問題を,(1)仮設住宅供給のあり方,(2)恒久住宅供給のあり方,(3)復興まちづくりのあり方,(4)自力再建に対する支援のあり方,の4つの観点から再整理した.次に,阪神淡路大震災の住宅再建問題の構造を分析し,住宅再建問題を規定する変数を抽出した.被害の地域分布,及び,被災者の社会階層分布と,仮設住宅や恒久住宅政策の地域分布や社会階層分布とに差異が生じていることが明らかになった.さらに本研究と並行して開発を行っている地震被害想定システム上に必要なデータを入力・整備し,地震被害想定システムの中に住宅再建方策が検討できるアウトプットをだす建物被害想定手法を組み込んだ.なお,ここでは,ある自治体の協力を得て,実際のデータを整備し,関係職員とのディスカッションを通して本手法の有効性を検証しているところである.
ラン色光合成細菌を用いた光合成装置形成過程の研究

1.光合成装置の形成に果たす分子シャペロンの機能本研究では、ラン色細胞から直接シャペロニンの遺伝子をPCR法によってクローニングし、これを用いてラン色細胞シャペロニンの発現系を構築した。そして、GroEL2とGroESの共発現系を構築することに成功した。この発現系と各種の光合成膜蛋白質の発現ベクターを同時に大腸菌に形質転換し、シャペロニンシステムが硬蛋白質の'正常な'発現を補助できるかどうかを調べた。共発現によって可溶性画分に発現するタンパク質が見られるようになるという顕著な効果が見られた。2.ATP合成酵素の機能発現に果たすサブユニット間相互作用の重要性ATP合成酵素複合体内の個々のサブユニットの機能と複合体形成の詳細を明らかにするために、CF_1のin vitro再構成系を構築し、変異サブユニットを作成してin vivoでの実験系に適用することを目指した。Γサプユニットについては、各種の変異体の作成を行い、これらを好熱菌ATP合成酵素由来のα,βサブユニットと機能的に再構成することに成功した。また、このようなサブユニットの互換性をさらに詳細に検討する実験をStrotmann研究室で行った結果、好熱菌F_1由来のεサブユニットは膜タンパク質部分CF_0と物理的に相互作用可能であることがわかった。CF_0と接触する部分がCF_1由来、他は好熱菌F_1由来のキメラγサブユニットを作成して再構成実験を行い、機能釣な再構成に必要な領域をある程度特定することが出来た。3.まとめ本共同研究により、これらのタンパク質複合体の研究をラン色細菌を用いて細胞レベルに拡張する道筋を関くことが出来た。また、光化学系複合体の分子集合補助因子のリコンビナントタンパク質を得ることについても、分子シャペロンの研究を合わせて進めることで前進をみた。さらに、これまでそれぞれ生化学的に独立の研究対象であったATP合成酵素とシャペロニンを生理的なレベルで結ぴつける可能性を見出した。本年度は、ラン色細菌と緑藻クラミドモナスの光合成系を担う複合体群に変異を導入して機能低下・欠損を誘導し、その変異が一連の複合体群の活性・発現量などに及ぼす影響を調べ、各々の複合体の相互の連関を探ることを目的として、その準備となる実験系の整備を行った。久堀は、11月14日から1月7日まで渡独し、ハインリヒ・ハイネ大学Strotmann研究室のKroth博士と共同で、緑藻クラミドモナスの形質転換に必要な遺伝子操作技術の習得、クラミドモナス葉緑体DNAの調製、及び形質転換に必要な標的遺伝子断片の調製を行った。また、ルール大学Matthias Rogner研究室では、ラン色細菌の形質転換実験について情報交換を行い、変異導入を行う標的となる光合成装置蛋白質複合体の選定、今後の実験計画を調整した。その結果、形質転換実験操作のやり易さなどを勘案して、当面、久堀とハインリヒ・ハイネ大学Kroth博士が中心となって、緑藻クラミドモナスのATP合成酵素の構成サブユニットを変異導入に標的とする実験を先行して実施することにした。本研究では、特に電子伝達との共役が不全になったATP合成酵素複合体の変異体を作成し、その細胞全体に与える影響について検討することにした。2月17日から3月21日まで、ハインリヒ・ハイネ大学Kroth博士が来日し、東京工業大学資源化学研究所において緑藻クラミドモナスの形質転換実験に必要な遺伝子の調製、および形質転換実験を共同で行った。また、光合成の電子伝達系の末端で電子を受け取るチオレドキシンの遺伝子操作実験について、準備実験を行った。

本年度は、ラン色細菌の光合成系複合体の形成に重要な役割を担っていると考えられる分子シャペロン群、光合成系の機能・発現の調節に重要と考えられるチオレドキシンの解析を中心に、研究を行った。吉田は、7月7日から8月17日まで渡独し、ボッフム市ルール大学Matthias Roegner研究室で、ラン色細菌分子シャペロンに関する予備調査を行った。久堀は、8月16日から25日まで渡欧し、ハンガリー・ブダペストで開催された第11回国際光合成会議において、昨年度本共同研究として行った研究成果をハインリヒ・ハイネ大学Strotmann博士・Kroth博士と共著で発表し、合わせてデュッセルドルフ市で研究の進捗状況の確認を行った。さらに、久堀は11月8日から11月23日まで渡独し、ルール大学Matthias Roegner研究室で、ラン色細菌分子シャペロンであるGroEL-GroES系の遺伝子のクローニングを行い、ハインリヒ・ハイネ大学Strotmann研究室のKroth博士と共同で、その発現系の構築を行った。また、ルール大学Matthias Rogner研究室では、ラン色細菌の形質転換実験について情報交換を行い、変異導入を行う標的となる光合成装置蛋白質複合体の選定、今後の実験計画を調整した。この計画に基づいて、久堀は、平成11年3月1日から16日までルール大学Matthias Roegner研究室を再度訪れ、ラン色細菌GroEL-GroES系を大腸菌体内で他の光合成装置遺伝子と共発現させることによって、機能を持った光合成装置を得ることができるか否かの基礎実験を行う。1999年度は、細胞内での複合体形成に重要な役割を果たすと考えられる分子シャペロン、GroEL/ES系の機能の精査の研究を行った。一般にラン色細菌の光合成装置を複合体として大腸菌で生産させる試みは上手く行かない。そこで、GeoEL/ES系との共発現系が、これらの機能発現を補助できるか否かを検討した。また、ATP合成酵素を光合成装置複合体のモデルとして、チラコイド膜上での再構成実験を行い、この酵素が膜状にアセンブリするのに必要なサブユニットの同定、機能の維持に重要なサブユニット間相互作用を調べた。まず、研究代表者の久堀は、10月17日から11月22日までドイツを訪問し、ハインリヒ・ハイネ大学Strotmann研究室においてStrotmann教授、Kroth博士と共に、チラコイド膜からのATP合成酵素の除去とリコンビナント蛋白質を用いた再構成実験を行い、膜酵素のアセンブリに必要なサブユニット群の考察を行った。また、1998年度に作成したラン色細菌のGroEL/ES発現系を用いて、ルール大学Kruip博士らが調整した光合成装置のアセンブリに重要ないくつかの膜タンパク質因子の発現系との共発現を行い、ラン色細菌のGroEL/ESシステムの補助能力を調べた。この研究には、東京工業大学資源化学研究所生物資源部門所属・日本学術振興会奨励研究員山田康之君を同行した。さらに、11月22日から26日までスイス連邦・チューリヒ大学のPluecksum教授を訪問し、蛋白質フォールディングに関して最新の情報を収集した。
イオン液体とポリイオンとの特異的相互作用を利用した二重鎖DNAの液液抽出系の創製

イオン液体-水二相系における電気化学的概念の導入およびイオン液体構成カチオンの設計により、二重鎖DNAの新規液液抽出系が構築可能であることが明らかとなった。サケ精子やウシ胸腺の高分子量二本鎖DNAがイオン液体|水界面を横切る移動をイオン移動サイクリックボルタンメトリー(CV)により確認した。イオン液体の構成カチオンとして親水性アニオンと相互作用することが分かっているoctadecylisoquinoliniumを用い、親水性の多価アニオンである二本鎖DNAとの特異的な相互作用を期待した。イオン移動CVには二本鎖DNA由来のイオン液体|水界面を横切るイオン移動電流が確認された。また、界面イオン移動に先だって、二本鎖DNAがイオン液体|水界面に吸着することによる電流も見られた。イオン液体構成カチオンに、バルキーで親水性アニオンと相互作用しないtrihexyltetradecylphosphoniumを用いた場合にはこれらの電流は観測されず、二本鎖DNAは水からILに移動しなかった。上記の電気化学測定結果を踏まえて、octadecylisoquinolinium系のイオン液体を用いて二本鎖DNAの液液抽出実験を行った。イオン液体構成イオンの液液分配により界面電位差を制御することで、水中の二本鎖DNAをイオン液体に定量的に抽出できること、さらに、イオン液体に抽出された二本鎖DNAを水相に定量的に逆抽出できることを見出した。イオン液体-水二相系における電気化学的概念の導入およびイオン液体構成カチオンの設計により、二本鎖DNAの新規液液抽出系が構築可能であることが明らかとなった。本年度は、以下の研究を行った。1.トリオクチルメチルアンモニウムイオン(TOMA+)によるdsDNAの促進イオン移動サイクリックボルタンメトリ-(CV)2.エチジウムイオン(Et+)によるdsDNAの促進イオン移動CV3.蛍光測定による二本鎖DNA (dsDNA)とイオン液体構成カチオンの相互作用の評価1では、前年度にdsDNAの促進イオン移動を起こすことを見出したoctadecylisoquinolinium (C18Iq+)の特異性の有無を明らかにすべく、アニオンとイオン対を形成しやすく相間移動触媒として用いられるTOMA+を構成イオンとするイオン液体(IL)を用いて、前年度と同様に、IL|水(W)界面を横切るイオン移動CVを記録した。W相中にdsDNAが存在してもCVに変化がないことから、TOMA+とdsDNAの相互作用はC18Iq+とdsDNAのそれよりも弱いことが示唆された。2では、インターカレーターでありdsDNAと強く相互作用するEt+を構成イオンとするILの調製を試みた。常温で固体のEt塩が得られたため、他のILにEt塩を溶解してIL|W界面におけるイオン移動CVを記録した。促進イオン移動電流が観測されたが、Etの疎水性が大きくないため、IL中のEt+のWへの移動がdsDNAに促進されている可能性が示唆された。3の蛍光測定では、C18Iq+の疎水性が大きく水にほとんど溶解しないため、疎水性が小さく、C18Iq+と同じ芳香環部位を持つbutylisoquinolinium (C4Iq+)を用いた。C4Iq+からの蛍光強度のdsDNA濃度依存性より、C4Iq+ひとつあたり相互作用する平均dsDNA塩基数およびその平衡定数を見積もった。isoquinoliniumのdsDNAとの相互作用はEt+よりは弱く、TOMA+よりは強いことが明らかとなった。
人間-機械共存環境下での知覚-行為概念の自律的組織化による動的協調系の設計

人間中心の自動化を実現するべく,人間と機械の間に介在してその間で交わされるインタラクションを観察したり自らがインタラクションを重ねながら,単純な刺激と応答による条件づけの学習に始まり,いくつか先の段階を正確に予測する能力を段階的に獲得していくこのできる能力を備え,人間-機械の共存下で協調を創出していくことのできる知的システムの構築が求められている.そこでは雑多な作業環境の中から適宜注視点や焦点を絞り込むことができ,必要に応じて人間の作業を代行したり人間との協調的な関係を組織化し維持していけなければならない.以上のような研究背景をもとに本研究では,複雑大規模な工学システムの監視にあたる人間や,人間と共存する場で活動を求められる搬送ロボット・介護ロボットのようなマシンシステムが,他者を含む作業環境との間で相互作用を繰り返す過程において新しい認識世界を常に創造しそれに基づいて新たな行為を発動できる,いわば環境との自発的な同調を可能にする人間-機械共存下での協調系の設計原理に関する究明を行なった.第1年度は人間作業者による熟練技能の工学モデルの開発として,とくに雑多な対象のなかから的確に意味ある情報のみを選別し抽出できる環境認識と概念生成の能力,さまざまな形態の知識の動的合成と学習,さらにはその効率的な運用に関わる部分の実現,の諸側面に対して焦点をあて研究を行なった.とくに近年創発計算の手法として注目を集めている遺伝アルゴリズムや遺伝プログラミングの学習手法を用いて,雑多な情報を数多く含む環境から的確に意味ある情報のみを選別し,共通な反応を出力するための環境を適切に見たてる概念生成と高度にコーディネートされた流暢な振る舞いの組織化を可能にする方法論の確立を目指した.第2年度には前述のモデルの具体的応用として,変動する環境に適応するための自律移動ロボットの行動形成と知覚情報を動的に更新することで人間の『作業環境』への協応を促す知的インタフェースシステムを対象として上記研究課題を遂行した.人間中心の自動化を実現するべく,人間と機械の間に介在してその間で交わされるインタラクションを観察したり自らがインタラクションを重ねながら,単純な刺激と応答による条件づけの学習に始まり,いくつか先の段階を正確に予測する能力を段階的に獲得していくこのできる能力を備え,人間-機械の共存下で協調を創出していくことのできる知的システムの構築が求められている.そこでは雑多な作業環境の中から適宜注視点や焦点を絞り込むことができ,必要に応じて人間の作業を代行したり人間との協調的な関係を組織化し維持していけなければならない.以上のような研究背景をもとに本研究では,複雑大規模な工学システムの監視にあたる人間や,人間と共存する場で活動を求められる搬送ロボット・介護ロボットのようなマシンシステムが,他者を含む作業環境との間で相互作用を繰り返す過程において新しい認識世界を常に創造しそれに基づいて新たな行為を発動できる,いわば環境との自発的な同調を可能にする人間-機械共存下での協調系の設計原理に関する究明を行なった.第1年度は人間作業者による熟練技能の工学モデルの開発として,とくに雑多な対象のなかから的確に意味ある情報のみを選別し抽出できる環境認識と概念生成の能力,さまざまな形態の知識の動的合成と学習,さらにはその効率的な運用に関わる部分の実現,の諸側面に対して焦点をあて研究を行なった.とくに近年創発計算の手法として注目を集めている遺伝アルゴリズムや遺伝プログラミングの学習手法を用いて,雑多な情報を数多く含む環境から的確に意味ある情報のみを選別し,共通な反応を出力するための環境を適切に見たてる概念生成と高度にコーディネートされた流暢な振る舞いの組織化を可能にする方法論の確立を目指した.第2年度には前述のモデルの具体的応用として,変動する環境に適応するための自律移動ロボットの行動形成と知覚情報を動的に更新することで人間の『作業環境』への協応を促す知的インタフェースシステムを対象として上記研究課題を遂行した.人間中心の自動化を実現するべく,人間と機械の間に介在してその間で交わされるインタラクションを観察したり自らがインタラクションを重ねながら,単純な刺激と応答による条件づけの学習に始まり,いくつか先の段階を正確に予測する能力を段階的に獲得していくこのできる能力を備え,人間-機械の共存下で協調を創出していくことのできる知的システムの構築が求められている.そこでは雑多な作業環境の中から適宜注視点や焦点を絞り込むことができ,必要に応じて人間の作業を代行したり人間との協調的な関係を組織化し維持していけなければならない.以上のような研究背景をもとに本研究では,複雑大規模な工学システムの監視にあたる人間や,人間と共存する場で活動を求められる搬送ロボット・介護ロボットのようなマシンシステムが,他者を含む作業環境との間で相互作用を繰り返す過程において新しい認識世界を常に創造しそれに基づいて新たな行為を発動できる,いわば環境との自発的な同調を可能にする人間-機械共存下での協調系の設計原理に関する究明を行なう.とくに近年創発計算の手法として注目を集めている遺伝アルゴリズムや遺伝プログラミングの学習手法を用いて,雑多な情報を数多く含む環境から的確に意味ある情報のみを選別し,共通な反応を出力するための環境を適切に見たてる概念生成と高度にコーディネートされた流暢な振る舞いの組織化を可能にする方法論の確立を目指す.

具体的には変動する環境に適応するための自律移動ロボットの行動形成と知覚情報を動的に更新することで人間の『作業環境』への協応を促す知的インタフェースシステムを対象として上記研究課題を遂行した.主な研究成果としては以下の通りである.・進化型計算によるユーザ挙動の観察に基づく概念の洗練化・進化型学習手法を用いた自律移動ロボットの注視点形成と行動獲得・資源制約下でのマンマシンインタラクションの知的支援・協調設計環境における組織学習と知識創造プロセスの解析本研究では,複雑大規摸な工学システムの監視にあたる人間や,人間と共存する場で活動を求められる搬送ロボット・介護ロボットのようなマシンシステムが,他者を含む作業環境との間で相互作用を繰り返す過程において新しい認識世界を常に創造しそれに基づいて新たな行為を発動できる,いわば環境との自発的な同調を可能にする人間一機械共存下での協調系の設計原理に関する究明を行なった.とくに近年創発計算の手法として注目を集めている遺伝アルゴリズムや遺伝プログラミングの学習手法を用いて,雑多な情報を数多く含む環境から的確に意味ある情報のみを選別し,共通な反応を出力するための環境を適切に見たてる概念生成と高度にコーディネートされた流暢な振る舞いの組織化を可能にする方法論の提案を行った.具体的には変動する環境に適応するための自律移動ロボットの行動形成と知覚情報を動的に更新することで人間の「作業環境」への協応を促す知的インタフェースシステムを対象として上記研究課題を遂行した.個別の研究テーマとしては,・進化型計算によるユーザ挙動の観察に基づく概念の洗練化・進化型学習手法を用いた自律移動ロボットの注視点形成と行動獲得・資源制約下でのマンマシンインタラクションの知的支援・マルチエージェントシステムにおける社会性の創発・タスクの同型性に基づく自律移動ロボット遠隔操作のための生態学的インタフェース設計・協調設計環境における組織学習・再帰型ニューラルネットワークによるマンマシンインタラクション系列からの分節境界の抽出・資源制約下での人間-人工物のインタラクションにおけるチェーン・ダイナミクスの8つのサブ研究テーマについて研究を遂行した.
親潮周辺海域における春季珪藻ブルームの形成機構と長期変動

珪藻類は、海水の混合が盛んで下層から表層への栄養塩が豊富に供給される沿岸域・湧昇域における主要な基礎生産者であり、ブルームを形成する。北太平洋西部亜寒帯域の親潮域では、春季に高密度の珪藻ブルームが沿岸域から外洋域にわたり広域に形成される。この大規模な珪藻ブルームにより、親潮域では高い生物生産が維持され、世界有数の漁場が形成されている。近年、親潮域周辺海域の春季珪藻ブルームの形成維持には、鉄分を含む豊富な栄養塩類の供給プロセスとともに、供給された栄養塩を効率的に利用し活発に増殖する珪藻種細胞の供給プロセスも不可欠であることが示唆されてきた。本研究は、珪藻各種個体群の動態に着目し、ブルーム形成期の珪藻各種の細胞供給過程と増殖過程の解析により親潮域周辺海域の春季珪藻ブルーム形成機構とその長期変動過程の解明を目的としている。今年度は、ブルーム形成性珪藻の鍵種であるThalassiosira nordenskioeldiiと亜寒帯太平洋域で広域に分布するNeodenticula seminaeに着目し、親潮域周辺海域におけるブルーム形成珪藻の生存環境の解析、冬季混合期からブルーム形成期の細胞供給過程の解析、春季ブルームにおける現場での増殖過程の解析を行った。その結果、対象二種はそれぞれ異なる機構によりブルームを形成することが示唆された。T.nordenskioeldiiは早春期に沿岸親潮域から増殖を開始し、春季には沖合の親潮域まで拡大し大規模なブルームを形成する。ブルーム形成後沖合では亜表層下に速やかに沈降し、水柱から個体群が消失する。一方、N.seminaeは、主に沖合の親潮域に生存し、春季になるとその場で浮遊していた細胞が増殖しブルームを形成する。その後亜表層下へ個体群の一部は沈降するが、来春のブルーム期まで年間通じて沖合の親潮域の水柱内に個体群が維持される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、珪藻各種個体群の動態に着目してブルーム形成期の珪藻各種の細胞供給過程と増殖過程の二点を解析することにより、親潮域周辺海域の春季珪藻ブルームの形成機構とその長期変動過程の解明を目指している。本年度は、細胞供給過程については、気象庁の親潮周辺海域におけるPHライン定線観測の海洋環境と表層の珪藻群集種組成の長期データベースを用いて、各珪藻種の個体群の季節変動を解析し、春季ブルーム形成の鍵種を抽出した。次にブルーム形成時の各鍵種の生存環境を海洋環境データより明らかにした。さらに冬季混合期のブルーム形成珪藻種の動態の把握のため2017年3月にAライン上で現場観測、培養実験を行った。増殖過程については、2016年5月にAライン上の親潮域で形成が見られた珪藻ブルームを対象にブルーム周辺海域の物理環境と珪藻群集構造の把握のためグリッド観測を行った。また、溶存鉄供給に対する珪藻各種の増殖応答の把握のため、過去のAライン観測において得られた溶存鉄データ、海洋環境、植物プランクトンの群集組成のデータを整理し、データセットを作成した。本研究は、親潮域周辺海域の春季珪藻ブルーム形成を珪藻各種個体群の動態に着目し、ブルーム形成期の珪藻各種の細胞供給過程と増殖過程の二点を明らかにすることによりブルーム形成機構とその長期変動過程の解明を目指している。本年度は、1)珪藻各種の生存環境の解析、2)春季珪藻ブルーム形成過程の解析、3)冬季混合期のブルーム形成珪藻種の個体群動態の解析を行い、どの項目においても当初の計画通り順調に研究をすすめることができた。

今年度は、ブルーム形成性珪藻の鍵種であるThalassiosira nordenskioeldiiと亜寒帯太平洋域で広域に分布するNeodenticula seminaeに着目し、親潮域周辺海域におけるブルーム形成珪藻の生存環境の解析、冬季混合期からブルーム形成期の細胞供給過程の解析、春季ブルームにおける現場での増殖過程の解析を行った。その結果、対象二種はそれぞれ異なる機構によりブルームを形成することが示唆された。T.nordenskioeldiiは早春期に沿岸親潮域から増殖を開始し、春季には沖合の親潮域まで拡大し大規模なブルームを形成する。ブルーム形成後沖合では亜表層下に速やかに沈降し、水柱から個体群が消失する。一方、N.seminaeは、主に沖合の親潮域に生存し、春季になるとその場で浮遊していた細胞が増殖しブルームを形成する。その後亜表層下へ個体群の一部は沈降するが、来春のブルーム期まで年間通じて沖合の親潮域の水柱内に個体群が維持される。本研究では、親潮周辺海域の珪藻種による春季ブルーム形成機構を細胞供給過程と増殖過程の二点に着目して解析を進めている。今後は、細胞供給過程については、当海域における珪藻個体群の空間分布の季節変動を中心に、増殖過程については、ブルーム形成時の鉄分の供給過程と珪藻種の鉄分供給に対する応答過程を中心に解析を行う。最後に、得られた知見を総括し、春季珪藻ブルームの形成機構と長期変動過程の解析を行う。1.ブルーム形成性の珪藻種の細胞供給過程:引き続き気象庁のPH-lineの長期データベースを用いて、ブルーム形成性の珪藻鍵種の通年の生存環境を解析し、生存環境と水塊構造の関係を解析する。さらに、これまでにA-ライン観測で取得した海洋環境と植物プランクトン群集組成の長期データを用いて、鍵種の動態をより詳細な空間スケールで明らかにし、ブルーム形成時における細胞供給過程を考察する。また、親潮域の定点において既に1年以上にわたり採取されたセジメントトラップの試料の分析を進め、親潮域におけるブルーム形成性の珪藻鍵種の沈降過程の解析を行う。2.珪藻種の春季ブルームにおける現場での増殖過程:本年度のAライン上で行われた春季珪藻ブルームの観測データをとりまとめ、ブルーム形成過程の解析を行う。また、整理したA-ライン上の溶存鉄濃度と珪藻群集組成のデータセットを用いて、溶存鉄濃度に対する各種珪藻個体群の細胞密度の変化を解析し、ブルーム形成時における各種珪藻の鉄分供給に対する増殖応答過程を検証する。3.春季珪藻ブルームの形成機構と長期変動過程の解析:本研究で得られた知見を総括し、親潮周辺海域における春季珪藻ブルーム形成機構を考察する。さらに、PHラインとAラインの珪藻群集構造の長期データを対象に、同海域における春季珪藻ブルームの長期変動過程を珪藻各種の個体群動態と海洋環境の変化に着目して解析する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
石灰基質穿孔機構の解明:環形動物多毛類スピオ科の穿孔開始と孔道拡大のメカニズム

環形動物スピオ科に属する多毛類は、さまざまな石灰基質に穿孔する種がいる。本研究は、有用貝類に穿孔することにより防除・駆除の対象となるスピオ科多毛類について、包括的に「穿孔」という特性を捉え、穿孔機構の解明を目指すものである。スピオ科多毛類の石灰基質穿孔機構に関連していると推察される第5剛毛節の球状物質について解析を行った。その結果、穿孔する種はすべて第5剛毛節に球状物質が出現した。また、球状物質と幼生の浮遊期の有無との関連を調べた結果、球状物質は浮遊幼生が基質に定着するために関係する物質ではないことが推察された。球状物質は、貝殻定着前の後期幼生から出現し、定着して穿孔開始まで存在していた。また、特定の時期にのみ出現する球状物質は、各体節にある粘液腺とは組織化学的には異なることがわかった。スピオ科多毛類の石灰基質穿孔機構について解析を行った。生体の観察と走査型電子顕微鏡を用いた観察の結果より、多毛類の体全体から分泌される物質によって最初に貝殻の有機成分の結合が弱まり、腹足肢剛毛や第5剛毛節剛毛による物理的な磨耗が加わり、孔道全体の伸長と拡大が進むと推察された。多毛類は孔道の伸長方向に対し、上下運動と回転運動の両方を行って穿孔していることが推察された。多毛類の体全体から出る物質は、酸であることが示唆された。スピオ科多毛類の第五剛毛節は進化において重要な意味を持ち、進化の方向としては、第五剛毛節が変形し穿孔を有する方向に向かったと考えられた。環形動物スピオ科に属する多毛類Polydoridsは、さまざまな石灰基質に穿孔する種と、岩盤のすきま、砂泥底等に生息する穿孔しない種がいる。穿孔するかしないかということは、穿孔という一つの能力をもつかもたないかによりただ単に生息タイプが異なるのみならず、進化の方向をも示唆する大きな特性であることが考察されている。本研究は、有用貝類に穿孔することにより防除・駆除の対象となるスピオ科多毛類の生物学的特性を明らかにし、包括的に「穿孔」という特性を捉え、その穿孔機構の解明を目指すものである。今回、「穿孔開始」との関連が強く示唆されている第5剛毛節の球状物質について、穿孔種3種(Polydora brevipalpa,P.curiosa,Polydora sp.)と非穿孔種2種(Polydora cornuta,Boccardia proboscidea)の定着・変態期前後の幼生、穿孔開始前後の幼若個体を採集・飼育し、その有無、大きさと消長を調べた。その結果、穿孔する種はすべて第5剛毛節に球状物質が出現する一方、穿孔しない種には球状物質は出現しなかった。また、球状物質と幼生の浮遊期の有無との関連を調べた結果、球状物質を有する3種のうち浮遊幼生期の存在するのは2種で、また、球状物質を有しない2種のうち浮遊期が存在するのは1種であることがわかった。このことから、球状物質は浮遊幼生が基質に定着するために直接関係のある物質ではないことが推察された。球状物質の消長については、球状物質の存在する3種すべてにおいて、貝殻定着前の後期幼生から出現し、定着して穿孔開始まで存在していた。穿孔後は次第に大きさが小さくなった。環形動物スピオ科に属する多毛類は、さまざまな石灰気質に穿孔する種と、岩盤の隙間、砂泥底等に生息する穿孔しない種がいる。