hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高度安全性を目指したマルチリンク柔軟マニピュレータの衝突検出と制御に関する研究

本研究課題では以下のような成果を得た.非線形性の強い柔軟マニピュレータに対する衝突検出を出来るようにするため,非線形状態推定器であるunscentedカルマンフィルタ(UKF)を導入した.これにより多リンク柔軟マニピュレータの衝突検知が可能となった.衝突による衝撃力は未知外乱であるため,カルマンフィルタやUKFの状態推定精度を悪化させるため,衝突入力が状態推定に影響を及ぼさないようなロバストフィルタを導入して,衝突検出と推定制御それぞれに機能を振り分けたフィルタを用意することで,より安定的に停止制御が行えるような方法論を考案し,その有効性を示した.本研究課題では以下のような成果を得た.非線形性の強い柔軟マニピュレータに対する衝突検出を出来るようにするため,非線形状態推定器であるunscentedカルマンフィルタ(UKF)を導入した.これにより多リンク柔軟マニピュレータの衝突検知が可能となった.衝突による衝撃力は未知外乱であるため,カルマンフィルタやUKFの状態推定精度を悪化させるため,衝突入力が状態推定に影響を及ぼさないようなロバストフィルタを導入して,衝突検出と推定制御それぞれに機能を振り分けたフィルタを用意することで,より安定的に停止制御が行えるような方法論を考案し,その有効性を示した.平成21年度は,1リンク柔軟マニピュレータと並行構造2リンク柔軟マニピュレータに対する非線形制御と非線形フィルターを用いた衝突検知法の研究において具体的な成果が得られた.衝突検知法として,イノベーション過程を用いた手法は既に確立していたが,非線形性の強いマルチリンク柔軟マニピュレータに対する手法は確立できていなかった.状態推定器として線形のKalmanフィルタではなく,モンテカルロ法を基礎に置くUnscented Kalman Filter(UKF)を導入し,1リンクおよび2リンクの柔軟マニピュレータにおいて衝突検知法を確立することができた.UKFにおいてもイノベーション過程を定義することが出来,これを用いた衝突検知関数を定義し,その性能は数値シミュレーションにより検証した.マニピュレータの位置制御と衝突時の停止制御には,非線形制御法の1つである,Sliding Mode Controlを用いた.これにより2リンク柔軟マニピュレータに対しても,停止制御ができるようになった.また,停止制御自体は,追従制御を行うSliding Mode Controlの参照軌道を,衝突検知時点でのマニピュレータの位置に置き換えることで,実現した.これにより高い精度かつアームの振動を抑制しながらの停止が可能となった.UKFを用いたマニピュレータの状態推定と衝突検知は,1リンクマニピュレータおよび2リンクマニピュレータ何れにおいても有効であることが確認できた.平成22年度に予定していた並行構造2リンク柔軟マニピュレータの実験装置の駆動部にトラブルがあり,現時点で予定していた実験ができていない.しかしながら並行構造1リンク柔軟マニピュレータの実験は進んでいる.衝突検出にUKF (unscented Kalman filter)を用いた並行構造1リンク柔軟マニピュレータの衝突検知実験では,微弱な衝突を非常に高い感度で検出が可能であることを実証できた.また,柔軟マニピュレータの数学モデルが非線形であるため,UKFの適用が妥当かどうかを確認するため,数値実験により非線形変換の前後でGauss性が近似的に保たれているかの検証を行った.その結果,1リンクのマニピュレータでは近似的にGauss性が保たれることを確認した.実験装置としては,多リンク形式の柔軟マニピュレータとしてパラレルリンク機構の柔軟マニピュレータが稼働し始めた.これにより,従来行ってきたシンプルなマニピュレータよりも複雑な機構のマニピュレータに関する実験が可能となった.しかしながら,減速機のバックラッシュの影響が予想より大きく,これを制御アルゴリズムの範囲で軽減する検討を行い,バックラッシュの非線形性を含んだモデルを構築しステップ応答に対しては制御可能な簡便な手法を見つけた.非線形制御の導入に関しては,PDS制御の導入の検討を行い衝突検知機構を含むシステムに対して行ったが,有益な結果は現時点ではまだ出ていない本研究は,高い安全性の実現を念頭に置き,高度安全性を目指した柔軟マニピュレータの衝突検出と制御に関する研究を行った.平成23年度は,パラレルリンクマニピュレータの衝突検出,衝突時に停止させるときの安定性に関する検討を行った.パラレルリンク柔軟マニピュレータの動特性を集中定数系としてモデル化しイノベーション過程に基づく衝突検出アルゴリズムの構築を行った.手法としては,マルチリンク柔軟マニピュレータと同様のアプローチにより達成することができる.衝突時の停止制御の安定性に関する研究では,従来の手法で問題となっていた衝突前後で衝突検出に用いた状態推定器による推定状態ベクトルを用いて停止制御を行っていたため,衝突の瞬間および衝突後しばらくの間は推定誤差が大きく制御精度に問題を含んでいた.本研究では,衝突検出用に用いる状態推定器と制御に用いる状態推定器をそれぞれに用意し,制御用の状態推定器には未知外乱である衝突による衝撃力の影響が状態推定誤差に出ないロバストフィルタを導入した.これにより,衝突検出性能を悪化させずに停止制御を精度良く行うことが可能になり,衝突時にも制御系の安定性が確保できるシステムを構築可能となった.また,線形化したマニピュレータに対しては状態推定器として,Kalmanフィルタと線形ロバストフィルタを用い,非線形システムとしてモデル化した場合にはUKFおよびロバストUKFが有効であることも示した.
HDR処理を用いた感圧塗料による圧力計測の高分解能化

亜音速域に対する感圧塗料を用いた物体表面圧力計測法は,大気圧付近の微小な圧力変化を捉える必要があるものの,感圧塗料の圧力分解能が低いために計測が困難とされている.そこで,感圧塗料を用いた表面状態計測に不可欠な発光画像の取得に際し,異なる露出条件で取得した複数の画像を組み合わせるHDR(ハイダイナミックレンジ)処理を導入することによってS/N比を向上させ,バックグラウンドノイズに埋もれた微小圧力変化を捉えることを可能とし,圧力分解能を向上させることが本研究の目的である.平成30年度は,計測模型の発光情報を異なる露出条件で同時に取得するための分岐光学系を構築し,この光学系を用いた画像撮影とHDR画像の合成を行うことによって,提案手法の実現可能性を評価した.その結果,構築した分岐光学系を用いることで1つの撮影対象物を3台のカメラで同時に撮影し,得られた露出条件の異なる画像からHDR画像を合成することが可能であることが確認された.さらに,分岐光学系を用いることで励起光をカメラと同一の光軸で照射することが可能となり,励起光の照射ムラに伴って生じる発光の不均一性を抑制する効果があることが確認された.また,これまでに感圧塗料の発光色素として活用されているルテニウム錯体は,紫外光に対して良好な発光情報が得られることが知られているが,構築した分岐光学系を用いて紫外光を照射することは光学素子の特性からやや困難であった.そこで,可視光を用いて励起が可能な発光色素について,その特性を評価した.その結果,波長405nmのレーザーにより励起可能なポルフィリン錯体が圧力感度を有し,表面圧力計測に利用可能であることが確認された.令和元年度以降は,これらのシステムを用いて模型表面の圧力計測を試みる予定である.平成30年度は実験環境の構築に主眼を置き,画像取得に必要な光学系の構築と,この光学系に適した発光色素の評価を行った.その結果,令和元年度以降の実験に適した環境を構築できたと考えている.今後,発光色素を定着させた模型を製作し,平成30年度に構築した実験系を用いて発光情報の取得とHDR処理を行い,提案手法の効果を実験的に評価する予定である.具体的には,圧力チャンバーを用いた発光量変化に対する計測結果の信頼性評価を行うと共に,風洞実験による模型表面の圧力分布計測を進める予定である.亜音速域に対する感圧塗料を用いた物体表面圧力計測法は,大気圧付近の微小な圧力変化を捉える必要があるものの,感圧塗料の圧力分解能が低いために計測が困難とされている.そこで,感圧塗料を用いた表面状態計測に不可欠な発光画像の取得に際し,異なる露出条件で取得した複数の画像を組み合わせるHDR(ハイダイナミックレンジ)処理を導入することによってS/N比を向上させ,バックグラウンドノイズに埋もれた微小圧力変化を捉えることを可能とし,圧力分解能を向上させることが本研究の目的である.平成30年度は,計測模型の発光情報を異なる露出条件で同時に取得するための分岐光学系を構築し,この光学系を用いた画像撮影とHDR画像の合成を行うことによって,提案手法の実現可能性を評価した.その結果,構築した分岐光学系を用いることで1つの撮影対象物を3台のカメラで同時に撮影し,得られた露出条件の異なる画像からHDR画像を合成することが可能であることが確認された.さらに,分岐光学系を用いることで励起光をカメラと同一の光軸で照射することが可能となり,励起光の照射ムラに伴って生じる発光の不均一性を抑制する効果があることが確認された.また,これまでに感圧塗料の発光色素として活用されているルテニウム錯体は,紫外光に対して良好な発光情報が得られることが知られているが,構築した分岐光学系を用いて紫外光を照射することは光学素子の特性からやや困難であった.そこで,可視光を用いて励起が可能な発光色素について,その特性を評価した.その結果,波長405nmのレーザーにより励起可能なポルフィリン錯体が圧力感度を有し,表面圧力計測に利用可能であることが確認された.令和元年度以降は,これらのシステムを用いて模型表面の圧力計測を試みる予定である.平成30年度は実験環境の構築に主眼を置き,画像取得に必要な光学系の構築と,この光学系に適した発光色素の評価を行った.その結果,令和元年度以降の実験に適した環境を構築できたと考えている.今後,発光色素を定着させた模型を製作し,平成30年度に構築した実験系を用いて発光情報の取得とHDR処理を行い,提案手法の効果を実験的に評価する予定である.具体的には,圧力チャンバーを用いた発光量変化に対する計測結果の信頼性評価を行うと共に,風洞実験による模型表面の圧力分布計測を進める予定である.光学系の構築を優先させ、その他の物品の購入を見合わせたために残額が生じた.残額は次年度の物品費として使用する予定である.
CNPおよび疾患特異的iPS細胞を用いた新たな顎変形症治療の開発

軟骨無形成症(Ach)モデルマウスのμCT画像を解析したところ、ヒトと同様に中顔面の矢状方向の劣成長や大後頭孔の狭窄を認めた。Achマウスの頭蓋底の軟骨系都合部の肥大軟骨細胞層・増殖細胞層はともに狭小化しており、さらに中心部に血管新生やアポトーシスを伴った早期骨化を認めた。Achマウスで認められていた中顔面の劣成長や大後頭孔の狭窄は、CNPの血中濃度上昇により、有意に改善することが出来た。CNPの投与は頭蓋骨の軟骨結合部の内軟骨性骨化を促進させることにより、軟骨無形成症で認められる顎顔面形態異常を改善しうる可能性が示唆された。今年度は軟骨無形成症モデルマウスの顎顔面形態解析を中心に研究を行った。軟骨におけるFGFR3過剰発現マウスを軟骨無形成症モデルマウスとして使用した。3ヶ月齢の軟骨形成不全モデルマウスの頭蓋骨のμCT撮影を行い(島津社製inspeXioSMX-90CT)上顎27ヶ所の計測点をμCT上でとり、それぞれの直線距離を計測し比較を行ったところ軟骨無形成症モデルマウスは野生型マウスに比べ、明らかな中顔面の劣成長を認めた。その原因を調べるために、上顎骨の成長に重要な蝶後頭軟骨結合部(Spheno-occipital synchondrosis;SOS)の組織学的解析を行った。2週齢の軟骨無形成症モデルマウスのSOSはその中心部に骨化の促進を認め、早期の癒合を認めた。また、上顎骨の成長に重要とされている鼻中隔軟骨を採取し、3次元培養をしたところ、軟骨無形成症モデルマウスから採取した軟骨細胞は野生型マウスと比較し、細胞のサイズが小さく、また厚みも薄かった。さらに培養した軟骨組織からRNAを採取し、realtimePCRを施行したところ、軟骨基質を構成するアグリカンや軟骨細胞の肥大化のマーカーである10型コラーゲンの発現が低下していた。以上のことから軟骨無形成症モデルマウスに生じた上顎の劣成長は、SOSの骨化および、顎顔面を構成する軟骨組織における内軟骨性骨化の抑制により生じたことが考えられた。軟骨無形成症モデルマウスの顎顔面形態解析については順調に施行できた。軟骨無形成症モデルマウス(Achマウス)の顎顔面形態解析を行ったところ,ヒトと同様に中顔面の矢状方向への劣成長や大後頭孔の狭窄を認めた.中顔面の成長には,頭蓋底における成長中心である蝶形骨間軟骨結合部(ISS)と蝶後頭軟骨結合部(SOS)の内軟骨性骨化による成長が重要とされている.組織学的解析において,AchマウスのISSとSOSの肥大化軟骨細胞層・増殖軟骨細胞層はともに狭小化しており,さらに,SOS中心部に血管新生やアポトーシスを伴った早期骨化を認めた.また,大後頭孔の成長には,前後頭骨軟骨結合部(AIOS)後後頭内軟骨結合部(PIOS)の内軟骨性骨化による成長が関与するとされているが,AchマウスではAIOSの狭小化とPIOSの早期骨化を認めた.Achマウスに認められた顎顔面形態異常に対し,CNPの血中濃度上昇により改善できるかどうかを検討するために、Achマウスと血中濃度上昇型CNPトランスジェニックマウスとの交配実験を行った.CNPの血中濃度上昇により,Achで認められていた,中顔面劣成長や大後頭孔の狭窄は有意に改善することができた.組織学的解析の結果,SOS,PIOSで生じていた早期骨化についてはCNPの影響は認めなかったものの,ISS,SOS,AIOSの内軟骨性骨化の促進により、軟骨細胞の肥大化や基質賛成の増大を認めていた.以上のことより,CNPの投与は,頭蓋骨の軟骨結合部の内軟骨性骨化の促進させることにより,軟骨無形成症で認められる顎顔面異常を改善しうる可能性が示唆された軟骨無形成モデルマウスとCNPトランスジェニックマウスの交配実験が順調に進んだ。これまで、Achマウスと血中濃度上昇型CNPトランスジェニックマウスとの交配実験により、CNPの血中濃度上昇により,Achで認められていた,中顔面劣成長や大後頭孔の狭窄は有意に改善することを確認してきた.今年度は特に大後頭孔の狭窄の改善について組織学的な解析をおこなった。頭蓋骨大後頭孔の大きさは,前後頭骨軟骨結合部(AIOS)後後頭内軟骨結合部(PIOS)の内軟骨性骨化による成長が関与するとされているがAchマウスではAIOSの狭小化とPIOSの早期骨化を認めた.組織学的解析の結果,PIOSで生じていた早期骨化についてはCNPの影響は認めなかったものの,AIOSの内軟骨性骨化の促進を認めた.生後1日目のAchマウスから採取した後頭骨を器官培養したところ、CNP添加により内軟骨性骨化の促進し、AIOSとPIOSの肥大化層が厚くなり、それによりAIOSとPIOSの幅が厚くなっていた。このことは、CNPがAIOSとPIOSが骨化するまでに作用することにより大後頭孔の狭窄を改善させたことが考えられた。

Achマウスで認められていた中顔面の劣成長や大後頭孔の狭窄は、CNPの血中濃度上昇により、有意に改善することが出来た。CNPの投与は頭蓋骨の軟骨結合部の内軟骨性骨化を促進させることにより、軟骨無形成症で認められる顎顔面形態異常を改善しうる可能性が示唆された。今後は軟骨無形成症モデルマウスとCNP過剰発現マウスを交配させることにより、CNPの顎変形症治療への有効性を検討する。軟骨無形成症患者から樹立したiPS細胞への軟骨分化誘導およびCNP添加実験を行っていく。口腔外科学わずかであるが29230円の繰越となった論文の投稿になどに充てる予定である。
DNA-タンパク質相互作用の光制御を利用した遺伝子回路への光分子スイッチの導入

新規ケージドヌクレオシドとして、1-(2-ニトロベンジル)-2'-デオキシシュードウリジンを設計し、それを含むDNAの化学合成とその三リン酸体の合成とT7-RNAポリメラーゼ反応への適用を検討した。まず、上記ヌクレオシドを2'-デオキシシュードウリジンから合成し、ホスホロアミダイトへと誘導した後、DNA自動合成機を用いてDNAを合成した。合成したDNAと相補鎖DNAからなる光ケージされたDNA二重鎖を用いてT7-RNAポリメラーゼによる転写反応を行った。その結果、光ケージされたDNA二重鎖と2-ニトロベンジル基を光で除去したDNAを比較すると、後者の方がより効率的に転写されることが分かった。これにより、光照射により転写効率を制御することのできる人工DNAを開発することができた。またこれらの結果からDNAのメジャーグルーブ側につきだした芳香環が効率的にDNA結合タンパク質と相互作用する可能性が示唆されたため核酸塩基の7位に芳香環を導入した誘導体を種々合成し、その性質を調べたところベンゾフラン-2-イル基を導入した誘導体が蛍光特性を有し、かつその蛍光がDNA結合タンパク質の結合によりOn-offされるあらたな知見も見出した。また上記ヌクレオシドを三リン酸体への変換し、DNA鎖へのKlenowフラグメントによる取り込み反応を検討したところ、合成したヌクレオシド三リン酸はチミジン三リン酸の替わりにDNA鎖に組み込まれることが分かった。上記ヌクレオシドはチミジン三リン酸の代替基質として、アデニンの相補的位置に取り込まれる事もわかった。以上の結果から、今回合成した1-(2-ニトロベンジル)-2'-デオキシシュードウリジンとその三リン酸はDNA合成酵素によりDNA鎖に取り込むことができ、かつT7-RNAポリメラーゼの転写効率を制御する新規光ケージドヌクレオシドであることが分かった。27年度が最終年度であるため、記入しない。DNA化学合成や試験管内タンパク質合成を利用し、DNA-RNA-タンパク質の協働現象を試験管内で再現するin vitro遺伝子回路が注目されている。本研究では光で除去される保護基を用い、DNA-タンパク質相互作用を制御する独自技術を発展させ、in vitro遺伝子回路に任意のタイミングで、複数遺伝子をOn/OFFする摂動を導入する基盤技術を開発する。平成26年度は光ではずせる保護基として、2ーニトロベンジル基と、4ーヒドロキシフェナシル基をえらびそれらをデオキシシュードウリジンの1位に導入することに成功した。また、得られた化合物をホスホロアミダイト化し、オリゴヌクレオチドも合成した。これらの光による脱保護を検討したところ、2ーニトロベンジル基は350nmの光を照射することで除去できることが明らかとなった。また、このオリゴヌクレオチドとウラシルDNAグリコシラーゼとの相互作用の安定性についてもゲル電気泳動を用いて評価したが、ゲル電気泳動の条件下では複合体が解離することが示唆された。目的とする光保護基を導入したオリゴヌクレオチドの合成に成功しその光脱保護とタンパク質との相互作用を評価できたことでおおむね予定通りに進捗している。平成27年度は合成したオリゴヌクレオチドを用いてウラシルDNAグリコシラーゼとの相互作用を表面プラズモン共鳴や酵素拮抗反応を用いて評価する。また、他のタンパク質との相互作用も評価し、その光制御と転写制御への応用を検討する。
アベノミクスと日本経済の理論的・実証的分析

本研究では、アベノミクス下で時々刻々と入ってくるデータを精査・分析することで、現在の日本経済を短期的な観点と中長期的な観点の両方から理論的・実証的に検証し、それに対する政策的な処方箋を提言することを目的とした。研究では、社会実験アベノミクス下で起こっている現象を、研究期間中に入手可能となるさまざまな新しいデータを精査しながら標準的な経済理論に基づいて客観的に事実確認し、それにオーソドックスなマクロ経済や金融論の分析手法を応用することで、現在の日本経済の課題を短期的な観点と中長期的な観点の両方から理論的・実証的に分析した。本研究では、時々刻々と入ってくるマクロ経済データや金融市場のデータを精査・分析することで、現在の日本経済を短期的な観点と中長期的な観点の両方から理論的・実証的に検証し、それに対する政策的な処方箋を提言することを目的とする。第2次安倍内閣が打ち出した経済政策「アベノミクス」へのこれまでの評価は、アベノミクス開始以降のデータの蓄積が十分にない段階で行われたものが大半である。このため、本研究では、社会実験アベノミクス下で起こっている現象を、研究期間中に入手可能となるさまざまな新しいデータを精査しながら標準的な経済理論に基づいて客観的に事実確認し、それにオーソドックスなマクロ経済や金融論の分析手法を応用することで研究を遂行している。すでに2014年度の入手できたマクロ経済データや金融市場のデータを精査・分析を行うことで、いくつかの論文も書き上げて、学会報告を行うと同時に出版の準備を進めている。また、次年度以降の分析に備えて、重要なマクロ変数およびファイナンスのデータは何かの特定を行い、各研究協力者と連携しながら、データ・ベース構築の方針をたてた。アベノミクスのもと、今後のさらなる経済成長が一部で期待されると同時に、これまで以上にリスクも同時に高まっているという懸念は有力である。特に、国債残高が異常な水準にまでに積み上がっている中で、短期的にはその金融市場への影響を、また中長期的には世代間の不平等の問題を心配する声は少なくない。そこで、本研究では、今日の日本経済が潜在的に抱えるリスクとはどのようなものかを理論的・実証的に考察することが重要となる。特に、金融市場への影響に関する分析では、経済学的視点だけでなく、制度的な視点も加え、危機の再発を予防するためのプルーデンス政策のあり方や危機が発生した場合の破綻処理などの政策対応のあり方も検討したいと考えている。本研究では、アベノミクス下で時々刻々と入ってくるデータを精査・分析することで、現在の日本経済を短期的な観点と中長期的な観点の両方から理論的・実証的に検証し、それに対する政策的な処方箋を提言することを目的としている。アベノミクスへのこれまでの評価はデータの蓄積が十分にない段階で行われたものが大半で、必ずしも学術的な観点から十分な検証が行われてきたとは言い難い段階にある。本研究では、社会実験アベノミクス下で起こっている現象を、研究期間中に入手可能となるさまざまな新しいデータを精査しながら標準的な経済理論に基づいて客観的に事実確認し、現在の日本経済を短期的な観点と中長期的な観点の両方から理論的・実証的に分析した。短期的な分析では、intra-daily dataなど高頻度のデータを利用して、金融市場を分析した。高頻度のデータを使った金融市場の分析は、先行研究でも研究の蓄積が多い研究分野である。しかし、本研究では、伝統的なファイナンス理論で前提となっていた「効率市場仮説」とは異なり、国内投資家と外国人投資家の違いなど、投資家間の異なる見方が、アベノミクス下での金融市場の価格形成にいかなる影響を及ぼすかに注目した。特に、一日の異なる時間帯(東京市場、ロンドン市場、ニューヨーク市場)で金融市場の価格形成がどのようなメカニズムで行われ、どのような影響を他の金融市場に及ぼしてきたのかに関する実証分析を、研究協力者らとともに取り組んだ。また、長期的な分析では、金融面に注目することで、日本経済の中長期的な成長可能性を考察した。特に、研究協力者らとゾンビ企業の判別に関する新手法を応用するなど、アベノミクス以降に日本経済で金融面において何らかの大きな変化が生まれているかどうかを検証し、今日の日本経済が潜在的に抱えるリスクとはどのようなものかを理論的・実証的に考察した。日本経済を短期的な観点からの理論的・実証的分析は、すでに論文が複数、国際学術誌に刊行されるなど、当初の予定以上の大きな成果が上がっている。一方、中長期的な観点の理論的・実証的分析は、まだ論文が国際学術誌に刊行される段階には至っていないが、分析に向けたデータベースが順調に整備されるなど、論文の完成に向けて当初の予定通りの成果が上がっている。第2次安倍政権の経済政策「アベノミクス」が2012年末に開始されて以降、日本経済に対する新たな関心が、日本国内だけでなく、世界各国の研究者の間でも大きく高まっている。GDPなど日本の景気はアベノミクスでまずは回復基調にあるものの、それによってこれまで指摘されてきた日本経済の構造的な問題が根本的に解決されたわけではない。そうしたなかで、それまで低迷していた市場(株式市場や外国為替市場)がなぜ急に大きく反応したのか、今後日本経済が中長期的に順調に回復していけるのかなど、最重要課題であるにも関わらず、学術的に未知のことは少なくない。最近の日本経済で行われている政策とそのドラスティックな効果・影響を分析することは、通常は社会実験が困難な経済学にあって、格好の研究課題や貴重な社会実験データを活用できる稀有な機会といえる。

そこで本研究では、社会実験アベノミクス下で刻々と入ってくるデータを取り入れることで、現在の日本経済を短期的な観点と中長期的な観点の両方から理論的・実証的に分析した。短期的な観点からの研究では、国内投資家と外国人投資家の違いなど投資家間の異なる見方がアベノミクス下での金融市場の価格形成にいかなる影響を及ぼすかに注目し、アベノミクス以降の日本経済へのインプリケーションを導いた。長期的な分析では、特に金融面に注目することで、日本経済の中長期的な成長可能性を考察し、国債残高が異常な水準にまでに積み上がっている中で、中長期的な観点から世代間の金融面での所得移転の問題を分析し、今日の日本経済が潜在的に抱えるリスクとはどのようなものかを理論的・実証的に検証した。いずれの分析結果も、学術論文の形でまとめて学会誌に投稿中である。短期的な観点からは高頻度データを用いて金融市場の価格決定メカニズムの検証が終わっており、学術論文の形でまとめて学会誌に投稿中である。また、中長期的な観点からの分析においても、月次データを中心にマクロ変数データの蓄積が進んでおり、本格的な分析に取り掛かっている。こちらの分析も、最終年度までに学術論文の形でまとめて学会誌に投稿する見通しが立っている。本研究では、アベノミクス下で時々刻々と入ってくるデータを精査・分析することで、現在の日本経済を短期的な観点と中長期的な観点の両方から理論的・実証的に検証し、それに対する政策的な処方箋を提言することを目的とした。研究では、社会実験アベノミクス下で起こっている現象を、研究期間中に入手可能となるさまざまな新しいデータを精査しながら標準的な経済理論に基づいて客観的に事実確認し、それにオーソドックスなマクロ経済や金融論の分析手法を応用することで、現在の日本経済の課題を短期的な観点と中長期的な観点の両方から理論的・実証的に分析した。短期的な分析では、intra-daily dataなど高頻度のデータを利用し、金融市場の分析を行った。研究では、伝統的な「効率市場仮説」とは異なり、国内投資家と外国人投資家の違いなど、投資家間の異なる見方が、アベノミクス下での金融市場の価格形成にいかなる影響を及ぼすかに注目した。分析手法(GARCHモデルやイベント・スタディーなど)に投資家の見方の異質性などを組み込むことで、アベノミクス以降の日本経済へのインプリケーションを導いた。長期的な分析では、特に金融面に注目することで、日本経済の中長期的な成長可能性を考察した。特に、分析では、事業再生やリスクマネーの供給といった企業金融の側面に注目した。研究では、日本経済で金融面において何らかの大きな変化が生まれているかどうかをまず検証し、そのうえで、国債残高が異常な水準にまでに積み上がっている中で、中長期的な観点から世代間の金融面での所得移転の問題を考察し、今日の日本経済が潜在的に抱えるリスクとはどのようなものかを理論的・実証的に考察した。
構造用ケーブルの高減衰化に関する開発研究

構造物の長大化に伴い,軽量,高強度のケーブルが使用される機会は増大しつつある。しかし,構造用ケーブルは振動減衰能が極めて小さいことから,風等の作用によるケーブル部材や全体構造の振動が問題とされることが多い。有害なケーブル振動に対しては各種制振対策が施されることになるが,既往の制振対策は各構造物,各現象に対して対処療法的に広義のダンパーを付加することに留まっており,構造や外力,あるいは振動発生メカニズムに依存しない,汎用性の高い制振対策が望まれるところである。このような背景にあって,本研究では構造用ケーブルそのものの振動減衰能を高める工夫を試み,汎用的な高減衰ケーブルを開発することを目的とした。本研究の内容および成果は以下のとおりである。1.粘弾性減衰材をケーブル内に挿入することによって内部減衰そのものを高める方法を検討した。一つは振動時変動ひずみを大きくするための構造的工夫に関する数値解析的検討,もう一つはヒステリシスループの膨らみを大きくするための材料的工夫に関する数値解析および模型実験による検討である。2.ヒステリシスループの膨らみを大きくするための材料的工夫としてケーブルと被覆管との間に粘弾性材を挿入することを想定し,そのケーブルの等価口スファクターを解析的に求めて高減衰化のための条件を求めた。3.丸鋼棒に粘弾性材を巻いた試験体を用い,粘弾性材による高減衰化の可能性に関する実験的検討を行った。粘弾性材の巻き方を螺旋状にするなどいくつか工夫を試みたが,極端な高減衰化は難しいことが明らかとなった。4.粘弾性材による高減衰化が簡単ではないことが明らかになったため,2次ケーブルによるケーブル振動制御,およびケーブル支点付近でのアクティブ波動制御について,その減衰効果を実験及び解析により検討した。構造用ケーブルは振動減衰能が極めて小さいことから、風等の作用によるケーブル部材や全体構造の振動が問題とされることが多く、各種制振対策が施されている。しかし、既往の対策は各問題に対して対処療法的に、広義のダンパーを新たに付加することに留まっている。本研究では、構造用ケーブルそのものの振動減衰能を高める工夫を試み、汎用的かつ実用的な高減衰ケーブルを開発することを最終目的として、構造用ケーブルの高減衰化のための要件、可能性を検討した。今年度に行った具体的な研究内容は以下のとおりである。1.振動時変動ひずみを大きくするための構造的工夫を数値パラメータ解析によって検討した。2.ヒステリシスループの膨らみを大きくするための材料的工夫を数値パラメーター解析により検討した。つまり、ケーブルと被覆管との間やソケット部に、そのせん断変形が大きくなるように粘弾性材を挿入した場合を考えて、そのロスファクターを解析的に求めることを試みた。同時に、複素剛性法と複素固有値解析によるモード減衰算定法を再検討している。3.丸鋼棒に粘弾性材を巻いた試験体を用いた、粘弾性材による高減衰化の可能性に関する実験的研究の、予備的検討を行った。4.PWSケーブル製造過程における粘弾性材挿入の可能性、問題点を検討した。次年度は、これらの検討結果をもとに実験的研究を進める計画である。構造用ケーブルは振動減衰能が極めて小さいことから,風等の作用によるケーブル部材や全体構造の振動が問題とされることが多く,各種制振対策が施されている。しかし,既往の対策では各問題に対して対処療法的に,広義のダンパーを新たに付加することに留まっている。本研究では,構造用ケーブルそのものの振動減衰能を高める工夫を試み,汎用的かつ実用的な高減衰ケーブルを開発することを目的とした。1.ヒステリシスループの膨らみを大きくするための材料的工夫を数値パラメータ解析により検討した。

つまり,ケーブルと被覆管との間やソケット部に,そのせん断変形が大きくなるように粘弾性材を挿入した場合を考えて,そのロスファクターを解析的に求めた。同時に,複素剛性法と複素固有値解析によるモード減衰算定法を再検討した。2.丸鋼棒に粘弾性材を巻いた試験体を用い,粘弾性材による高減衰化の可能性に関する実験的検討を行った。粘弾性材の巻き方を螺旋状にするなど,いくつか工夫を試みたが,極端な高減衰化は難しいことが明らかとなった。3.粘弾性材による高減衰化が簡単ではないことが明らかになったため,2次ケーブルによるケーブル振動制御について,その減衰効果を実験及び解析により検討した。4.ケーブル支点付近でのアクティブ波動制御についても,その可能性を数値実験により検討した。
中耳常在菌叢データベース構築と、難治性慢性中耳炎メタゲノム解析による新規治療開発

我々は、16S rRNAメタゲノム解析手法を用いて、人間の中耳はこれまで考えられていたよりも多くの細菌種が存在することが明らかにしてきた。耳管は中耳と上咽頭を繋ぐ管であり、その機能は、慢性中耳炎など中耳疾患発症機序と大いに関連している。以下3つの項目より、中耳ー鼻咽腔細菌叢関門としての耳管機能について考察した。1小児の中耳常在菌叢と上咽頭常在菌叢を比較:小児上咽頭常在菌は、Firmicutes門(F門)が78%を占め最も多く、Bacteroidetes門(B門)8%、Proteobacteria門(P門)5%、Actinobacteria門(A門)3%と続く。小児中耳常在菌叢は、P門が57%と最も多く、A門28%、F門8%、B門4%と続く。小児での上咽頭常在菌と中耳常在菌は、全く異なる構成となっている。2大人の中耳常在菌叢と上咽頭常在菌叢を比較:大人の上咽頭常在菌でも、F門が75%と最も多く占め、B門12%、A門4%、P門3%と続く。小児と大人で上咽頭常在菌に有意な差は認めない。一方、大人の中耳常在菌叢では、P門47%、A門29%、F門19%、B門3%となり、F門が増えることで、有意に小児中耳常在菌叢と異なる構成に変化する。3中耳常在菌叢を乳突蜂巣の発育程度で検討:乳突蜂巣の発育の悪いMC0-1では、P門76%、A門21%、F門3%であり、発育の良いMC2-3ではP門58%、A門15%、F門25%とF門の割合が増えていた。これらの結果から、中耳常在菌叢はP門が優位であり、F門が優位である上咽頭常在菌叢とは、全く違う細菌環境である、2上気道炎などを契機に、F門が耳管と通じて中耳に入っていくこと、が考察される。中耳細菌叢中のF門の割合が、その人のこれまでの耳管機能を表しているのではないかと推測される。本研究の全体構想は『中耳常在菌叢データベースの構築と、難治性慢性中耳炎におけるメタゲノム解析による新規治療開発を目指す』である。具体的な目的として次の4点をあげている。1)中耳常在菌叢データベースの構築、2)難培養微生物も含めた慢性中耳炎病的細菌叢の検出同定、3)中耳特異的な細菌検査キットの新規開発、4)慢性中耳炎の細菌叢を正常化する新規治療の開発、である。平成28年度に実施した研究の成果として1)の世界初の中耳常在菌叢データベース構築が上げられる。人間の体には、多種多様な細菌叢が存在するが、その多くが従来の培養法による細菌検査では同定困難な難培養微生物とされる。次世代シークエンサーを用いた16S rRNAメタゲノム解析では、難培養微生物も含めた全ての細菌叢に含まれるDNAを丸ごと解析し、細菌を検出・同定することが可能である。目的1)の中耳常在菌叢を明らかにするため、中耳に炎症の無い耳科手術(聾に対する人工内耳、耳硬化症に対するアブミ骨手術、ベル麻痺に対する顔面神経減荷術、中耳奇形に対する鼓室形成術)を行った66症例から中耳スワブサンプルを採取し、16S rRNAメタゲノム解析を完了した。いずれのサンプルからも細菌の存在を示す16S rRNA領域がPCRより得られた。小児の中耳常在菌叢は、門レベルでProteobacteria 62%、Actinobacteria 33%、Bacteroidetes 2%、Firmicutes 2%という結果であった。成人の中耳常在菌叢は、門レベルでProteobacteria 55%、Actinobacteria 29%、Firmicutes 12%、Bacteroidetes 2%という結果であった。属レベルでは62菌種が中耳常在菌として明らかになった。本研究の全体構想は『中耳常在菌叢データベースの構築と、難治性慢性中耳炎におけるメタゲノム解析による新規治療開発を目指す』であり、具体的な4つの目的として、1)中耳常在菌叢データベースの構築、2)難培養微生物も含めた慢性中耳炎病的細菌叢の検出同定、3)中耳特異的な細菌検査キットの新規開発、4)慢性中耳炎の細菌叢を正常化する新規治療の開発、をあげている。平成28年度の研究成果として、目的1)の中耳常在菌叢を明らかにするため、中耳に炎症の無い耳科手術(聾に対する人工内耳、耳硬化症に対するアブミ骨手術、ベル麻痺に対する顔面神経減荷術、中耳奇形に対する鼓室形成術)を行った66症例から中耳スワブサンプルを採取し、16S rRNAメタゲノム解析を完了しており、研究は概ね順調に進展している。目的2の慢性中耳炎の細菌叢を明らかにするため、慢性中耳炎患者から手術時に中耳スワブサンプルの採取も、順調に進んでいる。

本研究の目的1は世界で初めて人の中耳常在菌叢を明らかにすることである。目的2は慢性中耳炎の患者を対象に中耳細菌叢を明らかにすることである。研究デザインは、中耳に炎症のない耳科手術症例と、慢性中耳炎の鼓室形成術症例から、中耳粘膜スワブを試料とし、16S rRNAメタゲノム解析を行う観察研究である。16S rRNAメタゲノム解析はサンプルよりDNA抽出後16S遺伝子の可変領域V4を含む領域のPCR増幅およびシークエンスを行い、それぞれの配列間の類似度から菌種の特定や菌叢全体の構造を解析した。目的1の中耳常在菌叢を明らかにするため、中耳に炎症の無い耳科手術(聾に対する人工内耳、耳硬化症に対するアブミ骨手術、ベル麻痺に対する顔面神経減荷術、中耳奇形に対する鼓室形成術)を行った66症例から中耳スワブサンプルを採取し、16S rRNAメタゲノム解析を完了した。目的2の慢性中耳炎の細菌叢を明らかにするため、慢性中耳炎患者88例より手術時に中耳スワブサンプルを採取し、16S rRNAメタゲノム解析を完了した。人間の中耳は、これまで考えられていたよりも多くの細菌種が存在することが明らかになった。また細菌叢の変化が、活動性中耳炎と関連していることが明らかになった。研究計画では平成29年度から、難治性慢性中耳炎動物モデルを用いてその中耳細菌叢解析を行う予定であった。しかしながら、過去の論文(A new experimental model of acquired cholesteatoma. Laryngoscope 2005;115:481-5.)で報告されている真珠腫性中耳炎を作成する動物モデルでは、安定した真珠腫性中耳炎の作成が困難であった。そのため、難治性慢性中耳炎動物モデルを用いた中耳細菌叢解析は遅れている。一方、人の真珠腫性中耳炎を対象とした中耳細菌叢解析は順調に進展している。我々は、16S rRNAメタゲノム解析手法を用いて、人間の中耳はこれまで考えられていたよりも多くの細菌種が存在することが明らかにしてきた。耳管は中耳と上咽頭を繋ぐ管であり、その機能は、慢性中耳炎など中耳疾患発症機序と大いに関連している。以下3つの項目より、中耳ー鼻咽腔細菌叢関門としての耳管機能について考察した。1小児の中耳常在菌叢と上咽頭常在菌叢を比較:小児上咽頭常在菌は、Firmicutes門(F門)が78%を占め最も多く、Bacteroidetes門(B門)8%、Proteobacteria門(P門)5%、Actinobacteria門(A門)3%と続く。小児中耳常在菌叢は、P門が57%と最も多く、A門28%、F門8%、B門4%と続く。小児での上咽頭常在菌と中耳常在菌は、全く異なる構成となっている。2大人の中耳常在菌叢と上咽頭常在菌叢を比較:大人の上咽頭常在菌でも、F門が75%と最も多く占め、B門12%、A門4%、P門3%と続く。小児と大人で上咽頭常在菌に有意な差は認めない。一方、大人の中耳常在菌叢では、P門47%、A門29%、F門19%、B門3%となり、F門が増えることで、有意に小児中耳常在菌叢と異なる構成に変化する。3中耳常在菌叢を乳突蜂巣の発育程度で検討:乳突蜂巣の発育の悪いMC0-1では、P門76%、A門21%、F門3%であり、発育の良いMC2-3ではP門58%、A門15%、F門25%とF門の割合が増えていた。これらの結果から、中耳常在菌叢はP門が優位であり、F門が優位である上咽頭常在菌叢とは、全く違う細菌環境である、2上気道炎などを契機に、F門が耳管と通じて中耳に入っていくこと、が考察される。中耳細菌叢中のF門の割合が、その人のこれまでの耳管機能を表しているのではないかと推測される。今後は、慢性中耳炎の細菌叢を明らかにするため、慢性中耳炎患者88例より手術時に中耳スワブサンプルを採取し、16S rRNAメタゲノム解析を完了する。耳漏のない乾燥した非活動性
景観構成要素が地域ブランド構築のための感性価値創造に果たす役割

本研究は、生活空間を構成する人工物エレメントのデザインが特色ある地域の景観つまりは地域ブランドの構築において、感性価値創造に果たす役割と効果に着目しその関連性を明らかにすることを目的に進めた。その結果、ケースタディ地域におけるエレメントが地域景観や地域ブランドに与える影響と効果について調査・分析そして考察を行い、地域ブランド構築に貢献する景観形成のためのエレメントの計画設計の方法構築のための指標を導きだすことができた。本研究は,特色ある地域の景観と,その景観を構成する要素(アーバンエレメントや生活エレメント等の人工物エレメント)のデザインとの関係性を感性価値の視点から明らかにし,景観構成要素が地域景勧および地域ブランド構築に果たす役割と効果を明らかにすることを目的とし,特色ある地域景観の創造のためのエレメントデザインの指針を導くことを試みたものである。これまでの経過として,景観評価に腰する文献を収集し,テキストマイニングの手法を応用して景観の持つ感性価値について調査したところ,楽しさ・審美性・歴史性などといった,合計12種類の感性価値を抽出することができ,この結果から景観に対する評価基軸を作成した。また,同調査にて,景観の感性価値を形成しているとみられる要素(感性価値形成要素)として,道路形状・植物・建築物(建築ファサード)など,合計11種類の要素を抽出した。なお,この感性価値形成要素には,景観内に確認できる要素,つまりは景観を物理的または現象的に構成している景観構成要素の他に,評価者(観測者)が当該地域に対して持つ先入観やイメージ,知識や訪問経験などといった景観内には確認できない要素が存在すると考えられた。次に,西日本における政令指定都市のうち,名古屋市,京都市,大阪市,神戸市,広島市の5都市をケーススタディ地域として選定し,それぞれの都市における各種の政策等によってシンボルロードと位置付けられている6つの街路を実態調査の対象に選定した。そして,調査対象として選定した各街路へ赴き,それぞれの景観構成要素および周辺地域等の現況調査を行い,その結果をまとめたところ,整備時期や地区計画等の違いによって,同じ街路でも構成要素が大きく異なる場面(景観シーン)が多数確認された。最後に,これらの事態調査の結果から,街路景観の評価対象として合計18の景観シーンを選定した。本研究は,特色ある地域の景観と,その景観を構成する要素(アーバンエレメントや生活エレメント等の人工物エレメント)のデザインとの関係性を感性価値の視点から明らかにし,景観構成要素が地域景観および地域ブランド構築に果たす役割と効果を明らかにすることを目的とし,特色ある地域景観の創造のためのエレメントデザインの指針を導くことを試みたものである。これまでの経過として,景観評価に関する文献を収集し,テキストマイニングの手法を応用して景観の持つ感性価値について調査したところ,楽しさ・審美性・歴史性などといった,合計12種類の感性価値を抽出することができ,この結果からに景観に対する評価基軸を作成した。本研究は,生活空間を構成する構成要素(アーバンエレメントや生活エレメントなどの人工物エレメント)のデザインが特色ある景観つまりは地域ブランドの構築において,感性価値創造に果たす役割と効果に着目し,その関連性を明らかにするとともに,エレメントが景観形成において創出する感性価値とその評価方法の構築及び,景観構成要素としてのエレメントデザインの指針を導きだすことを目的とする。また,本研究は,エレメントが地域景観や地域ブランドに与える影響と効果について考察し,ケースタディ地域での景観形成シミュレーションを通して,今後,地域ブランド構築に貢献する景観形成のためのエレメントの計画設計の方法構築のための指標を明らかにするものである。平成22年度はケーススタディ選定地域に対する第2次イメージ調査と,景観に対する言語を用いた感性評価(略して景観評価と呼ぶ)調査の第2次調査を行い,双方の結果を比較し,さらに平成20年度のエレメントの配置などの現状調査結果並びに平成21年度に実施したケーススタディ選定地域の第1次調査と本年度第2次調査の比較分析から,エレメントとそれらが構成する景観及び,地域イメージとの関係性を分析し,特色ある地域景観の形成におけるエレメントの役割と効果について考察した。
銀ナノ粒子の魚類生態毒性に関する網羅的な詳細リスク評価

DNAマイクロアレイの結果,118の遺伝子が発現上昇,117の遺伝子が発現減少した。そこから形態形成に係る5つの遺伝子を選び,qRT-PCR解析を行った結果,ctslおよびtpm1は発現抑制,atp2a1およびhoxb6bは発現昂進, rbpでは顕著な差は見られなかった。発現抑制した遺伝子において,RNAiを行った結果,頭部および眼の形態形成異常,脊索の湾曲,血栓および虚血の個体を得た。ctsl,tpm1およびrbpの3遺伝子がSNCsの標的遺伝子である可能性が明らかになった。SNCsの毒性影響は,解離した銀イオンが高く寄与していることも明らかにした。化学物質の取込みに与える浸透圧影響を評価するために,ERM(メダカ胚飼育液;1.14 g/Lの塩を含む)濃度を1-30×ERMとした改変ERMにSNCを10 mg/Lとなるように添加してメダカ受精卵を加えて曝露培養した。メダカ受精卵内の浸透圧は,改変ERMの塩濃度に依存して増加した。受精胚における銀の取込みは1×から20×ERMの範囲では,3.0から3.7 ng/mg-eggの間でほぼ一定であったが,30×ERMにおいて8.3 ng/mg-eggに増加した(ANOVA, p<0.01)。また,試験液中に含まれる銀イオンの量も改変ERMの塩濃度に依存して増加した。卵膜の電気抵抗は塩濃度の増加とともに減少した。毒性影響については,孵化率,眼球直径および心拍数は,それぞれ20×ERM,および30×ERMにおいて減少し(p<0.01),体サイズは15×,20×および30×ERMにおいて短くなっていた(p<0.01)。孵化日数は1×ERMにおいて平均6.8日であったが,20×ERMおよび30×ERMではともに9.3日以上であり孵化遅延が確認された。化学物質の物理的な卵膜透過性を検証するために,メダカ受精卵の卵膜表面を顕微鏡観察したところ,カレイ卵膜表面には小孔が存在するのに対して,メダカ卵膜表面には同様な小孔は全く観察されなかった。またメダカ受精卵を改変ERMで培養した場合でも卵膜の構造および膜の厚さに差異は見られなかった。動的散乱光顕微鏡観察の結果,卵周縁部ではSNCは観察されるものの,卵内部ではSNCは観察されなかった。本研究の結果,SNCは異なる浸透圧によるメダカ受精卵の卵膜の小孔サイズの変化によって卵膜を透過するのではなく,SNCが高塩濃度においてより多くの銀イオンを解離することで銀イオンが卵膜を透過して受精卵の胚発達毒性を引き起こすことが明らかになった。遺伝子レベルでの毒性発現解明のために,DNAマイクロアレイ解析を行った。メダカ受精胚ステージ21からSNCs 0.05mg/Lで48時間曝露し,SNCsの遺伝子発現に対する影響を網羅的に調べた。そこから哺乳動物で既知である形態形成に係る5つの重要な遺伝子,ctsl,tpm1,rbp,atp2a1およびhoxb6bを抽出した。これら5遺伝子の発現への影響を,ステージ21から孵化まで,SNCs 0.05 mg/Lで曝露し,定量的リアルタイムPCR(qRT-PCR)を用いて再確認した。これまで高濃度のSNCs曝露で見られたような形態形成異常の表現形を得るために,発現減少の遺伝子でsiRNAを,1細胞期の受精胚にマイクロインジェクションし機能解析実験を行った。毒性発現メカニズム解明のため行ったDNAマイクロアレイの結果,118の遺伝子が発現上昇,117の遺伝子が発現減少した。また,それらの遺伝子を機能別にグループ分けしたところ,発現上昇,発現減少ともに上位4グループを,タンパク質合成,細胞周期,シグナル伝達および転写が占めていることがわかった。そこから形態形成に係る5つの遺伝子を選び,定量的リアルタイムPCR法を行った結果,対照区と曝露区を比較して,ctslおよびtpm1は発現抑制,atp2a1およびhoxb6bは発現昂進, rbpでは顕著な差は見られなかった。このqRT-PCRの結果から,DNAマイクロアレイ解析結果を支持する強固なデータを得た。そこで,DNAマイクロアレイ解析で発現抑制した遺伝子において,siRNAを用いた機能解析実験を行った。その結果,ctsl,tpm1およびrbpの3遺伝子に対するsiRNAをインジェクションした個体で,頭部および眼の形態形成異常,脊索の湾曲,血栓および虚血の個体を得た。この表現型の異常が,高濃度のSNCsで曝露した際の表現型に類似している点から,ctsl,tpm1およびrbpの3遺伝子がSNCsの標的遺伝子である可能性が高いことが明らかになった。

本研究は,塩濃度およびpHに起因する銀ナノ粒子の挙動を明らかにして,メダカ受精卵を用いて銀ナノ粒子の生態影響が粒子に由来するものか銀イオンに由来するものかを明らかにするものである。ERM中におけるpH4, pH7およびpH9での凝集体径は,超純水中におけると同様にpH4において最大であった。また,pH7かつ0.5倍ERMにおけるゼータ電位および凝集体径は,それぞれ-29.3±4.3 mVおよび573.2±42.0 nmであった。さらにERM濃度を30倍まで増加させた場合,凝集体径は超純水における値と比較して最大約8倍に増大した。銀イオンのみを曝露させることができる「銀ナノ粒子固相化ウェルプレート(SNPP)」を新規に開発し,試験水(ERMまたは超純水;pH4,7または9)を添加した後,孵化までの経過を観察した。孵化後は,また銀ナノ粒子として銀ナノコロイド(SNC)を使用した。SNPP試験区において,試験水にERMを使用した胚では,心拍数低下,孵化遅延,眼球などの発達阻害が確認された。一方,超純水を使用した胚では,曝露12時間後に全個体で死亡が確認された。SNC試験区において,ERMを使用した胚では,pH4において心拍数の低下および孵化遅延が確認された。pH7およびpH9においても心拍数の低下が確認された。また超純水を使用した胚では,pH4において12時間後に全個体が死亡し,pH7において心拍数の増加,孵化遅延,死亡率の増加などが確認され,pH9において心拍数の増加,早期孵化,死亡率の増加などが確認された。毒性については,pH4において最も高い毒性を示したが,ERM使用時には毒性が緩和される傾向を示した。低pHにおいて銀から解離する銀イオン量が増加することを確認した。毒性は酸性pH依存性を示すとともに,SNCの毒性には銀イオンが大きく寄与していると推察された。平成24年度は,1銀ナノ粒子または銀イオン(銀ナノ粒子固相化ウェルプレートを使用)のメダカ受精胚への曝露影響について,2卵膜透過メカニズム,3遺伝子発現レベル,4個体(臓器形成)レベルおよび5個体群レベルにおいて詳細な検討を行うこととしている。このうち1および2については,研究が終了している。3については実験そのものは終了して現在解析を行っている。4については現在検討が順調に進んでいる。5についてはほぼ検討が終了しつつある。当初の計画は,1)環境要因による銀ナノ粒子の挙動研究,2)銀ナノ粒子固相化ウェルプレートを用いた環境要因と毒性研究,3)メダカマイクロアレイ研究,であった。3)については,限界解析中であることから当初の計画を達成している。それ以上に現在は次年度計画である,1)卵膜透過メカニズム,2)遺伝子発現メカニズム,3)個体群レベルにおける影響などを行っている。以上のことから,本研究は当初の計画以上に進展していると評価した。従来,化学物質による水生生物影響は,致死を中心とした評価であったが,最近は個体群増殖速度解析および多様性評価へとより生態学的評価にシフトしつつある。しかし毒性評価と生態学評価の間には,大きな隔たりがあり,毒性評価を生態学評価に直結できる評価手法はない。問題は生き残って生理生体に異常をきたしている個体(群)を正しく評価する毒性学的知見が不足しているからである。本研究を通じて,そのギャップが明らかになることが期待されている。例えば,遺伝子発現から形態異常のシグナルを見出すこと,それが個体群への影響を予測できるかを考えること。