hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラメラ液晶相の流動誘起構造転移・構造破壊のダイナミクスと粘弾性

本研究課題では、具体的に1.複合二分子膜ラメラ相のずり誘起オニオン相転移、2.ブロック共重合体ラメラ相のずり誘起構造転移、の2課題に焦点をあてた。研究課題1では、界面活性剤とブロック共重合体から成る複合二分子膜ラメラ相のオニオン相形成挙動について、ずり流動による欠陥密度増加、臨界ずり応力の物理的意味の観点から研究を進めた。研究課題2では、これまで独立の研究課題であった流動場によるラメラ相の構造転移挙動(オニオン転移、配向転移)を非平衡構造形成の基本原理という統一の視点から理解するために動的相図を作成することを第一の目標とした。得られたずり誘起構造転移の動的相図作成を出発点とし、流動光散乱やX線散乱を粘弾性測定と組み合わせた実験手法により構造形成過程、構造破壊過程がどのような基本原理の下に進行するのか調べた。複合二分子膜ラメラ相のオニオン相形成については、ラメラ相における欠陥密度の増加がオニオン相形成を誘起するために必須であること、また欠陥構造から球状ベシクル(オニオン)への構造転移は、二分子膜の曲げ弾性率を超えるずり応力が与えられた時に生じることを明らかにした。この結果は、流動場下における構造転移が、与えられるずり速度と系の緩和時間の比のみによって決まるのではなく、力学特性が重要な因子となることを示している。ブロック共重合体ラメラ相について粘度測定と流動小角光散乱測定を行い、ラメラ配向転移とオニオン転移の動的相図を作成した。得られた相図より、オニオン転移の臨界ずり速度とラメラ配向転移の臨界ずり速度には一桁以上もの大きな差があること、また、高ずり速度ではオニオン相は破壊され再びラメラ相を再形成することが明らかになった。この結果はオニオン相形成とラメラ配向転移は異なる物理メカニズムにより達成されることを示唆する。本年度は1.複合二分子膜ラメラ相のずり誘起オニオン相転移、2.複合二分子膜系のラメラ/スポンジ相転移、3.ブロック共重合体ラメラ相のずり誘起構造転移、の3課題について進めた。界面活性剤とブロック共重合体から成る複合二分子膜ラメラ相の膜弾性特性はブロック共重合体を構成する親水鎖・疎水鎖の組成比によって決まり、親水鎖の重合度が大きいほどオニオン相形成が促進され、疎水鎖が大きいほど阻害されることを実験的に明らかにした。つまり水相の親水鎖が大きいほど親水鎖の配位エントロピー増大により二分子膜は大きくゆらぐのに対し、膜内にある疎水鎖が大きい場合には疎水鎖のエントロピー弾性のために膜のゆらぎが抑制されることが示唆される。同様の系についてずり速度に代わり温度を変数とした場合にはラメラ/スポンジ相転移が生じ、ラメラ/ラメラ相分離するようなブロック共重合体濃度ではスポンジ相へと転移する際にゲル化することが明らかになった。これはブロック共重合体を多く含むラメラ相がゲル化するためであると考えら、興味深いことに転移点近傍においてシアシックニング挙動が観測された。ブロック共重合体ラメラ相はずり流動下において配向転移、オニオン相転移を示す。粘度測定と流動小角光散乱測定により、溶媒組成比を変えたとき、オニオン転移の臨界ずり速度がラメラ配向転移の臨界ずり速度へと連続的に変化することを見出した。この結果はオニオン相転移と配向転移との間に相関関係があることを示唆し、ずり誘起相転移を統一的に記述できる可能性があることを示す。また、拡散波分光装置にシアセルを組み込んだ装置を自作し、流動下における自己相関関数測定を可能にした。
精神神経疾患の診断・治療を目指した、巨大分泌蛋白質リーリンの特異的分解機構の解明

脳の形成に必須な役割を担う分泌タンパク質リーリンは、プロテアーゼにより2カ所(N-t、及びC-t site)で特異的な分解を受ける。しかし、リーリン分解のメカニズムや生理的意義はほとんど分かっていない。本研究では、N-t分解部位をアミノ酸レベルで決定し、N-t分解はリーリンの生理活性持続時間や、その効果範囲を制御することを明らかにした。また、神経細胞培養上清からリーリン分解酵素を同定し、このプロテアーゼは、胎生期大脳皮質においてリーリン分解を担う主要なプロテアーゼであることが分かった。本研究では、脳の形成と機能に必須な役割を担う分泌蛋白質リーリンの、プロテオリシスによる機能制御機構を解明することを目的とした。リーリンは、2カ所(N-t、及びC-t site)でプロテアーゼによりプロテオリシスを受ける。N-t siteでのリーリン分解は、細胞外及びエンドソーム内で起こるが、エンドソーム内でのリーリン分解の意義は不明であった。前年度に作製したN-t siteに点変異を導入したリーリン(PDリーリン)は、培養上清中及びエンドソーム内のプロテアーゼに対して抵抗性を持つこと、またPDリーリンは、エンドソームに取り込まれた後も持続した生理活性を示すことが分かった。さらに抗非分解型リーリン抗体を作製し、リーリンの分解断片が、リーリン産生細胞から離れたところにも存在することも分かった。以上からエンドソーム内におけるリーリンの分解は、リーリンの生理活性持続時間やその効果範囲を制御する役割を持つことが示唆された(Koie et al.,2014)。前年度同定したリーリン分解活性を持つプロテアーゼのノックアウトマウスを入手し、胎生期脳におけるリーリン分解断片量を調べたところ、このマウスではN-t siteにおけるリーリン分解が著しく低下することが分かった。このことから我々が同定したプロテアーゼは、生体内においてリーリン分解を担う主要なプロテアーゼであることが示唆される。さらに、このマウスは出生直後に死に至ることが分かった。今後、floxマウスを作製し、成体におけるリーリン分解意義の解明を試みる予定である。また、我々が最近見いだした新規リーリン分解についての研究も進め、この分解を受けていないリーリンと結合する分子が、生後海馬の錐体細胞に多く存在することが分かった。今後、このリーリン結合分子の同定及び生理的意義の解明を行う予定である。本研究課題では、脳の形成に重要な役割を担う巨大分泌蛋白質リーリンの特異的分解機構の解明することを目的とした。リーリンは、分子内の2カ所(N-t及びC-t site)で特異的分解を受け、精神神経疾患患者ではN-t site分解が亢進することが報告されている。我々は、リーリンのN-t siteに点変異を導入することで、分解を受けない(非分解型)リーリンを作製することに成功した。培養神経細胞にリーリンを添加し、非分解型リーリンの下流シグナル活性能を調べたところ、野生型リーリンに比べ、非分解型リーリンは分解されにくく、その生理活性は持続しやすいことを見いだした。非分解型リーリンは、リーリン機能が低下した病態の治療に応用できるかもしれない。また、非分解型リーリンを特異的に認識する抗体を利用することにより、非分解型リーリンはリーリン産生細胞の周辺にのみ局在することが分かった。これらのことから、N-t siteの分解は、リーリンの活性や局在を調節することが示唆された(投稿中)。リーリンを分解する活性を持つプロテアーゼとしてADAMTS-4を同定し、その分解活性は、ADAMTS-4のアイソフォーム間で異なることを論文として発表した(Hisanaga et al., FEBS letter, 2012)。さらに、最近ADAMTS-4よりも、リーリン分解活性が強いプロテアーゼを神経細胞培養上清中から同定することに成功した。現在、このプロテアーゼに対する抗体を作製中であり、今後脳内における発現部位を調べる。本研究は、巨大分泌蛋白質リーリンの特異的分解による機能制御機構を解明し、リーリン分解に異常をきたす精神神経疾患の診断や治療を目指す研究課題である。本年度は、リーリンの特異的分解部位の同定、非分解型リーリン、及び非分解型リーリン特異的抗体を作製する事に成功した。これらの知見及びツールを用いる事により、リーリンは特異的分解により、その生理活性や局在が制御されることが判った。非分解型リーリンは、野生型リーリンに比べ、生理活性が持続しやすいので、リーリン機能が低下した病態におけるリーリン補充療法への応用が期待できる。また本年度は、リーリン分解を担うプロテアーゼの有力な候補を同定することに成功した。今後、生体内におけるこのプロテアーゼの意義を調べることで、生体内におけるリーリン分解の意義の解明や、プロテアーゼ阻害剤(リーリン機能増強剤)の開発にもつながることが期待できる。以上の点から、本年度の研究は、期待以上に進んだと考えられる。

リーリンの分解を担う候補プロテアーゼに対する抗体を作製し、マウス脳内における候補プロテアーゼの局在を明らかにする。免疫染色に使える抗体が得られなかった場合は、In situ hybridization法によりmRNA発現部位を明らかにする。さらに、候補プロテアーゼの過剰発現や、RNAi法により発現抑制した際、リーリン分解が促進、減少することを確認する。アデノウィルスベクターを用いて、野生型もしくは非分解型リーリンを脳内で過剰発現し、非分解型リーリンが生体内でも分解されないことを確認する。さらに、リーリン欠損マウスにリーリンを過剰発現した際に、脳の形成や機能が回復するか否かを調べる。以上の実験により、生体内におけるリーリン分解の意義を解明する。さらに生体内でリーリン活性を増強した際の効果を明かにする。次年度の研究は、当研究施設に備わる設備で全て遂行可能であるので、研究経費は消耗品及び旅費に充てる。
リステリアの病原性発現におけるDnaKシャペロンの役割

細菌が宿主に侵入した後の諸段階において,各々の宿主内環境に応じた遺伝子の発現を制御することは感染の成立に重要であると考えられる。我々はこれまでにリステリア(Listeria monocytogenes)の主要なストレス蛋白質であるDnaKの遺伝子をクローニングし,その変異株を作成した。その変異株の性状からリステリアの鞭毛合成にDnaKが関与していること,さらにDnaKがflagellinの遺伝子flaAの発現に転写の段階で関与していることが明らかとなった。これらの結果を基に,本研究においてDnaKがリステリアの病原性に関する遺伝子の発現に関与している可能性を検討した。DnaK変異株のマクロファージ内増殖能および上皮細胞内への侵入は野生株と同様であることから,これらに関与した病原遺伝子の発現にDnaKは関与していないと考えた。そこで遅延型過敏症を惹起する因子LmaAをコードする遺伝子ImaAおよび貧食に関与するp60をコードする遺伝子であるiapに着目し,dnak変異株におけるこれらの遺伝子のmRNAの量およびプロモーターからの転写活性を野生株と比較した。mRNA量はノーザンブロット解析により,またプロモーターからの転写活性はiap上流およびlmaBの上流にあるプロモーター領域をルシフェラーゼ遺伝子に連結させたレポーターアッセイ系を構築しルシフェラーゼ活性を用いてそれぞれ比較した。その結果,iapの転写はdnaK変異の影響を受けなかった。一方,lmaAのmRNA量およびプロモーターからの転写はdnak変異株において顕著に低下していることが明らかとなった。これらの結果からDnaKがlmaAの転写を制御することにより,リステリアの病原性に関わっている可能性が示唆された。細菌が感染を成立し,病原性を発現するまでにはいくつかの段階があり,病原遺伝子の発現がその段階ごとに制御されることが考えられる。我々はこれまでにグラム陽性桿菌であるListeria monocytogenesのストレス蛋白質DnaKの遺伝子をクローニングし,その変異株を作成した。性状を解析しところ,dnaK変異によってL.monocytogenesの鞭毛合成量が低下することが明らかとなった。DnaKはストレス存在下のみならず、ストレス非存在下においても合成される主要なストレス蛋白質の一つである。DnaKはシャペロンとしての機能をもち,GrpE,DnaJと共に,熱などのストレスによる凝集阻止,および再生さらに新生ポリペプチドの正常な折り畳みなどを担っていることが知られている。ストレス蛋白質のもつシャペロン機能はきわめて多彩であり,大腸菌においては熱ショック遺伝子のプロモーターを認識するRNAポリメラーゼのσサブユニットであるsigma32のanti-sigma factorとして働き,熱ショック遺伝子を負に制御していることが知られている。本研究においてL.monocytogenesの病原性に関与する遺伝子の発現にDnaKが関与している可能性を検討する目的で,dnaK変異株における種々の病原性に関与する遺伝子の発現を野生株と比較した。その結果,鞭毛を構成する蛋白質であるflagellinの遺伝子flaAおよび遅延型過敏症を惹起する因子であるLmaAの遺伝子ImaAの発現が顕著に低下していることが明らかとなった。これらの遺伝子は25度付近で最も多く発現し,37度では殆ど検出されないという共通の転写制御様式をもつ。これらの事実から,現在,温度依存の発現におけるDnaKの役割を検討中である。
最適化手法の情報学的諸問題への適用に関する研究

情報学において解決すべき多くの最適化問題の中から、以下の課題について、主にアルゴリズムの立場から研究を行った。1.グラフ・ネットワークにおける最適化:グラフ・ネットワークの基本問題の一つである最小カット問題に対し,まず,与えられたグラフGを互いに素な森に分割する線形時間O(n+m)(但し,nは節点数,mは枝数)のアルゴリズムを与える事に成功し,続いてその結果を用いてO(mn+n^2logn)時間でネットワークの最小カットを求めるアルゴリズムを得た。2.非線形システムの最適化:目的関数や制約条件に含まれる非線形性があまり強くなく,しかも疎構造をもつ問題に対し,疎構造を保ったまま大規模な問題を解く事をねらって,一つの逐次線形化アルゴリズムを提案した。更に,微分可能でもなく凸性も持たない非線計画問題について,ある分解構造の下で逐次2次計画アルゴリズムを与えた。3.確率システムの最適化:多数の確率的サーバーが並列に動作するモデルにおいて,到着するジョブをサーバーに割り振る問題を考え,待ち行列長の情報が得られていないという前提の下では,巡回的割り付けが平均コストを最小にするという意味で最適である事を示した。4.分散システムの最適化:分散システムの相互排除の一つの実現法であるコテリーの概念をとりあげ,その数学的性質をブール代数を用いて明らかにした。次にその結果を用いて,故障する可能性のあるリング状のネットワークで,可用性を最大にするコテリーを求める多項式時間アルゴリズムを与えた。5.演繹データベースにおける最適化:複数個の結合演算を実行する際の最適順序を求める問題を考察し,比較的簡単な場合でもNP困難ある事を示すと共に,多項式時間で解けるいくつかの場合も与えた。また閉包演算に要する計算量の近似的評価,同世代問題に対する新しいアルゴリズムを与えた。本年度はまず科研費を利用してSPARCワ-クステ-ション一式を購入し研究室に設置した。イ-サネットとの接続等のため、設置時期に若干の遅れが生じたが、ようやく稼働できる状態になった。研究面では、情報学における多くの問題の中から、以下の研究を進めた。(1)デ-タベ-スシステムの最適化に関する研究:CADなどにみられる協調的トランザクションに対応したモデルを提案し、その制御の最適化について考察した。(茨木、増山)(2)VLSI最適設計に関する研究:VLSIの設計に現れるほとんどの問題は典型的な組合せ最適化問題である。この種の問題に利用される基本的アルゴリズムとして、ネットワ-ク上の多品種流問題に対し新しい高速アルゴリズムを提案した。(茨木、福島、永持)(3)問題解決手法の高効率化に関する研究:問題解決手法は、エキスパ-トシステムに代表される人工知能応用の実現の鍵をにぎるものである。とくに演繹デ-タベ-スの質問処理アルゴリズムを中心に最適化理論を援用して、その高効率化を図った。また、提案した必要な計算量の評価を行なった。(茨木、大西)(4)資源の最適配分に関する研究:現実の問題にしばしば登場する離散資源の最適配分問題を数学的に定式化すると共に効率よいアルゴリズムの開発を進めた。(茨木、福島)(5)最適スケジュ-リング問題に関する研究:限られた資源上で最適な処理順序を求めるスケジュ-リング問題について、動的計画法と遺伝的アルゴリズムに基づく近似解法を提案した。(茨木、永持)情報学において解決すべき多くの最適化問題の中から以下の4課題を選び、主に基礎的研究とアルゴリズムの開発を進めた。1.分散処理・分散デ-タベ-スの最適化に関する研究:分散処理における相互排除のメカニズムとして用いられるコテリ-の概念に対し,ブ-ル代数を利用した理論的特性づけに成功した。

これにより,コテリ-の理論的性質が明示化され,その最適化の定数および方法がはっきりとした。現在,基礎となるネットワ-クがリング状である場合について最適コテリ-の構造が明らかにされている。2.VLSIの最適設計に関する研究:この分野に現れるほとんどの問題は典型的な組合せ最適化問題である。本年度は関連するグラフ理論の問題のうち,グラフに最大個数のチェインを重ねることなく詰める問題、およびグラフの2分割問題において,得られる節点集合の位数に制約がある場合について研究を行い,それぞれ問題の複雑さとアルゴリズムに関する知見を得た。3.問題解決手法の高効率化に関する研究:本年度は演繹デ-タベ-スの質問処理アルゴリズムを中心に研究を進め,処理にともなう計算量を簡単に評価できる近似式を提案するとともに,効率的処理法の一般的枠組として緩和法を提案した。4.最適スケジュ-リング問題に関する研究:動的計画法に基づく1機械スケジュ-リング問題の最適化アルゴリズムを開発し,その効率の良さを計算実験でたしかめた。また,より実用性のあるジョブショップ問題についても研究を進め,ボトルネック機械に注目した近似アルゴリズムを開発した。情報学において解決すべき多くの最適化問題の中から,以下の課題について,主にアルゴリズムの立場から研究を行った.1.分散処理の最適化に関する研究:分散処理における相互排除のメカニズムとして用いられるコテリーに対し,ネットワークが故障する可能性がある場合,信頼度を最大にするという意味で最適であるものの条件を明らかにすることを試みた.一般には,きわめて難しい問題であることが知られているが,ネットワークがリング状である場合について,最適コテリーを求める効率よいアルゴリズムを得ることに成功した.2.演繹データベースの質問処理の最適化に関する研究:演繹データベースの各演算の計算量を近似的に評価することを試み,元になる関係表が,一般確率分布にしたがって独立に生成されたとの前提の下に,評価式を導出した.また,マジックセット法にかわる質問処理手法として緩和法を提案しているが,この実現法のまとめと,その効果を調べるための計算実験を行った.3.グラフの分割に関する研究:グラフを互いにほぼ独立ないくつかの成分に分割する問題は,VLSIの設計やその他の広範な応用でしばしば見うけられる重要なテーマである.本年度は,先に提案した最小カットを求める新しいアルゴリズムについて,その効果的な実現法を調べ,現在最も高速とされているPadbergとRinaldiのアルゴリズムより格段に速いアルゴリズムを得ることができた.また,グラフをk個の成分に分割する問題,2個の成分に分けるが各成分の大きさがK以上であるような問題についても考察し,それぞれ近似アルゴリズムを与えた.4.スケジューリングに関する研究:無人配送車のスケジューリングを扱うため,K-サーバ問題を一般化し,そのオンラインアルゴリズムの性能を評価した.
ピリジニウム型樹脂を用いる水中微生物の新しい除去方法

用水および廃水の殺菌と消毒は公衆衛生の重要な課題である。現在最も普及している方法は塩素消毒法である。しかし最近この操作過程において、トリハロメタンをはじめ有機塩素化合物などの有害な物質の副生することが指摘され、これらの物質が発ガン性などの毒性を有し、生物濃縮を受けて環境を汚染することが問題になっている。このため有害物質を副生せず環境汚染問題も起こさない微生物除去方法の開発が緊急を要する課題となっている。筆者は不溶性ピリジニウム型樹脂が水中の微生物細胞を強力に捕捉することを見出した。本研究の目的はこの樹脂の機能を利用した新しい微生物除去方法について、実用化を目ざして具体的に検討することである。この樹脂の微生物細胞捕捉作用は樹脂に含まれるピリジニウム基の量を増すと強くなることが分かった。ピリジニウム基の中ではN-ベンジルピリジニウム基が最も効果的であった。樹脂マトリックスの親水性の強さおよび水中での膨潤性が樹脂の細胞捕捉作用を強くすることも明らかになった。この樹脂のバクテリア捕捉作用はバクテリアの種類にも大きく依存し、バクテリア細胞の疎水性が強い場合には細胞の表面電荷が大きくなるとこの樹脂による捕捉作用が強くなった。従ってこの場合には細胞と樹脂表面との間の疎水性相互作用と静電気的な相互作用が重要であると思われた。しかしバクテリア細胞の親水性が強い場合には細胞の表面電荷とこの樹脂による捕捉作用との間の相関性は不明確で、水が媒介する何らかの作用が重要であると思われた。一方橋かけしていないポリマーである可溶性ピリジニウム型ポリマーは、水中微生物に対する強力な殺菌作用を示し、効果的な凝集剤となることも見出された。ピリジニウム型ポリマーの強力な細胞捕捉作用が反映されたものと思われ、顕著な高分子効果を示した。このように不溶性ピリジニウム型樹脂は水中微生物を除去する優れた材料であることが分かった。用水および廃水の殺菌と消毒は公衆衛生の立場からみると重要である。しかし最近この操作過程において、トリハロメタンをはじめ有機塩素化合物などの有害な物質の副生することが指摘され、これらの物質が発ガン性などの毒性を有し、自然界において生物濃縮を受けることが問題になっている。このため有害物質を副生せず環境汚染問題も起こさない効果的な微生物除去方法の開発が緊急を要する課題となっている。筆者はこの問題を深刻に受けとめ、樹脂による水中微生物の新しい除去方法の開発に取組み、不溶性ピリジニウム型樹脂が水中の微生物細胞を強力に捕捉することを見出した。本研究の目的はこの高分子材料の機能を利用した新しい微生物除去方法について、実用化を目ざして具体的に検討することである。まずはじめに、不溶性ピリジニウム型樹脂の微生物細胞捕捉作用に及ぼす樹脂の化学構造および高次構造の影響について検討した。この作用は樹脂に含まれるピリジニウム基の量を増すと強くなった。このほか、樹脂マトリックスの親水性の強さおよび水中での膨潤性が、樹脂の細胞捕捉作用を強くすることが明らかになった。不溶性ピリジニウム型樹脂のバクテリア細胞捕捉作用が、バクテリアの種類にも大きく依存するので、この問題についても詳細に検討した。バクテリア細胞の疎水性が強い場合には、細胞の表面電荷が大きくなると不溶性ピリジニウム型樹脂による捕捉作用が強くなった。

従ってこの場合には細胞と樹脂表面との間の疎水性相互作用と静電気的相互作用が重要であると思われた。しかしバクテリア親水性が強い場合には、細胞の表面電荷と樹脂による捕捉作用との間の相関性は不明確であった。従ってこの場合には水が媒介する何らかの作用、あるいは水力学的的な作用などが重要であると思われた。昨年度の研究によって可溶性ピリジニウム型ポリマーが水中のバクテリアに対して強力な殺菌作用を示すことが見出された。この種の殺菌の第1段階は殺菌剤の細胞表面への吸着であると考えられ、ピリジニウム型ポリマーが細胞に対して強い親和性を示すので、これが殺菌力の強さとして現われたものと思われる。そこで本年度の研究では、可溶性ピリジニウム型ポリマーが水中微生物に対する凝集剤として作用するかどうかについて検討を行った。凝集剤の場合も微量の添加によってその目的を達することができるので、表面だけが利用される吸着捕捉剤の場合と異なりポリマーを有効に活用することが可能である。ピリジニウム型ポリマーの細胞付着作用が他の材料と比較すると著しく強いので、凝集剤として用いた場合にもこの機能は発揮されるものと期待した。これまでにも水中微生物を凝集沈殿法によって除去する試みはなされているが、いずれの場合においても粘土質の懸濁物質の凝集沈殿を併用しないと効果がないと報告されている。懸濁物質の凝集沈殿に伴なう形で微生物も除去されている。可溶性ピリジニウム型ポリマーとしてポリーNーベンジルー4ービニルピリジニウムブロミドを用いた。微生物として4種類のグラム陽性バクテリア、5種類のグラム陰性バクテリア、および2種類の酵母を用いた。これらの微生物の懸濁液に210mg/lの可溶性ピリジニウム型ポリマーを添加すると、微生物がフロックを形成して白濁しやがて沈降した。凝集剤の効果は生成したフロックの沈降速度によって評価した。粘土質の懸濁物質を併用することなく微生物の凝集沈殿に成功したのは世界ではじめてである。この作用は化学構造のよく似た対応する低分子モデル化合物には全く認められず、顕著な高分子効果のあることが分った。しかし重合度を2501300と変化させても、その凝集作用には大差は認められなかった。微生物の簡便な除去方法として、今後の展開が期待される。
生活支援と運転・移動支援を繋ぐ見守りシステムの開発

本研究は,住居内の生活支援システムと運転・移動支援システムを繋ぐことにより,外出時の移動中に求められる情報を事前に提供し,移動中は安全な歩行や運転行動を阻害しない情報提供を行う見守りシステムの開発を目的とする.具体的な方法としては,幅広い年代の人達の生活必需品として利用され始めて広まったスマートフォンやIoTなどを用いたスマートハウス技術を用いて住居内の生活支援システムと,カーナビゲーションシステムやGPSセンサなどを応用したスマートフォンにより実現している簡易ナビゲーションシステムを連携させ,利用者に対する効率的な情報提供利用者を見守るシステムを提案する.本研究は,住居内の生活支援システムと運転・移動支援システムを繋ぐことにより,外出時の移動中に求められる情報を事前に提供し,移動中は安全な歩行や運転行動を阻害しない情報提供を行う見守りシステムの開発を目的とする.具体的な方法としては,幅広い年代の人達の生活必需品として利用され始めて広まったスマートフォンやIoTなどを用いたスマートハウス技術を用いて住居内の生活支援システムと,カーナビゲーションシステムやGPSセンサなどを応用したスマートフォンにより実現している簡易ナビゲーションシステムを連携させ,利用者に対する効率的な情報提供利用者を見守るシステムを提案する.
地震波干渉法による都市型ノイズを利用した地中探査法の開発

都市型ノイズを用いた地震波干渉法の探査手法を検討した。地下鉄直上に測線を設定することにより,地震波干渉法が利用でき,地下構造イメージングが可能であることを確認した。また,都市型ノイズを地震波干渉法で利用する際には,S波成分の利用が有効であることを確かめた。橋梁部の交通振動を用いた地震波干渉法試験探査を行い,通常の探査と同様な褶曲構造の検出に成功し,都市型ノイズを用いた地震波干渉法の有効性が確かめられた。はじめに,地震波干渉法理論に基づき,ランダム地上震源の利用により都市環境ノイズ下で十分なS/N比を有する記録が得られるか,弾性波数値シミュレーションで解析した.同条件で通常の反射法地震探査記録も計算し,両者を比較した.その結果,都市環境ノイズにより通常の反射法地震探査と同様な地下断面が得られることが確認された.次に,地下鉄による地下浅層に直線上に集中分布する都市型特有の震源を設定し,弾性波数値シミュレーションにより波動伝播記録を取得した.地震波干渉法処理に適した振動波形となるためには,振動間隔がランダムである方が望ましいことが判明した.また,新規に設計製作したモデル試験用水槽の最適な仕様設計を水槽内の波動伝播をシミュレーションで再現し検討した.塩化ビニル製の内壁に対し,金属枠で補強する設計とした.さらに,実際の都市域において,都市型ノイズの記録を行った.京都盆地内の地下を走行する京阪電車の振動を測定し,地震波干渉法により解析処理を行った.電車の振動は自然地震と比べると微弱であり,深部地下構造の解析には向かないため,浅部構造の解析を行った.P波探査では,過去に京都市が行った反射法探査で確認される基盤岩の傾斜傾向と同様な反射構造を捉えることに成功した.また,3成分受振器によって得られた水平成分のS波を用いた計測結果が良好であり,観測記録を相互相関して得られた擬似ショット記録からは明瞭な反射イベントを確認でき,都市型ノイズを利用した反射法地震探査の実現性が確かめられた.都市型ノイズを利用した反射法地震探査の実証試験を行った.反射波のイメージング理論はSeismic Interferometory理論に基づき構築した.実証試験はシミュレーションと水槽を用いたモデル試験,および現場試験で行った.地表面に特有のノイズが多く,通常の反射法地震探査の適用が困難な都市域において,逆にそのノイズを利用して地下イメージングを行う手法の開発を行った.本研究ではSeismiec Interferometory法の都市域探査への応用を検討した.本年度は,実証試験を現場探査による実用化試験を行った.現場探査は群馬県の利根川支流神流川河川敷でおこなった.測線は深谷断層系の神川断層を横断している.また,新幹線,在来線,高速道路,国道が河川橋にて横断しており,都市型の交通環境ノイズが卓越している.昨年度の解析結果により,都市型の環境ノイズの利用は卓越するS波の利用が望ましいとされたため,受振は主にS波を受信した.また,約100mごとに, 3成分振動も記録した.測線長は2230mとした.また,横断測線を3測線および平行測線を2測線設けた.全区間で10m間隔で受振を行い,受振点数は300点となった.通常の地震波干渉法では,地下断面を捉えることはできなかった.しかし,横断測線を用いた波動到来方向の検知による相互相関記録の取捨選択により,擬似ショット記録からは反射イベントを確認でき,都市型ノイズを利用した反射法地震探査の実現性が確かめられた.通常のS波反射法探査も合わせて行い,結果を比較した.通常の反射法記録と同等の記録を得るにはさらなる工夫を要する.
下垂体および脳神経ペプチド受容体の発現調節機序の解析

脳に広範に存在する神経ペプチドである、ソマトスタチン(SS)や甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン(TRH)は、細胞膜7回膜貫通型受容体に働き下垂体腺分泌の調節や、多彩な中枢神経作用を示す。私達はこれまで、下垂体の受容体活性がホルモンによって調節されること、SS受容体のサブタイプの存在、脳の発育過程や神経細胞の分化との関連性を示唆する結果を示してきた。本研究はこれらの受容体の発現調節機序や機能を分子レベルで解析することを目的としている。本年度の研究から次に示す結果を得た。(1)SS受容体遺伝子は、この2年間に5種類のサブタイプcDNA(SSTR1-SSTR5)が単離されている。そこで、RT-PCR法による解析から下垂体GH_3細胞で発現しているサブタイプは4種類であることが分かった。SSTR2について、568bpのcDNA断片をクローニングしこれをプローブとしてmRNAレベルについて調べた。SS受容体活性に影響するホルモンは、mRNAレベルの変動をきたし、その発現を調節していることを明かにした。一方、マウス神経芽腫瘍株化NS20Y細胞の分化をDMSOで促した時のSS受容体活性の低下もmRNAレベルの変化と相関していることを明かにした。この系は、神経細胞の移動、増殖、分化におけるSS受容体発現の生理的意義を明かにするためにもよいモデルになり得る。(2)下垂体GH_3細胞のTRH受容体mRNAレベルがエストロゲンの作用によって増強されるメカニズムを明かにするため、TRH受容体cDNA(3687bp)を単離し、これを用いて細胞核run-onアッセイ系を確立し、エストロゲン作用を調べたところ、TRH受容体の転写率を高めることを明かにした。一方、脳のTRH受容体は、大脳、脳幹、脊髄において生後発育の初期から発現が認められたが、小脳では低い発現を示した。その生理的意義や末梢ホルモンによる制御機構の有無については現在検索中である。
生体膜リン脂質脂肪酸組成の生物学的意義の解明

本研究で、生体膜リン脂質の脂肪酸組成が変わる分子メカニズム、その意義に関して解析を行った。まず、リン脂質のsn-1位の脂肪酸を分解する酵素の候補として、iPLA1aとiPLA1gに着目し、HeLa細胞をモデル細胞として、この細胞におけるiPLA1aとiPLA1gをRNA干渉法で抑制した際の脂肪酸組成を解析した。その結果、両酵素特に、iPLA1aは、リン脂質のsn-1のリモデリングに関与することが明らかとなった。また、iPLA1a発現抑制細胞では、ミトコンドリアの形態以上が観察された。以上より、iPLA1aによるリン脂質sn-1位のリモデリングがミトコンドリアの機能に重要であることが示された。細胞膜リン脂質脂肪酸の多様性を理解するために、本年度は、リン脂質sn-1位の脂肪酸のリモリングの分子機構の解析を行った。脂肪酸リモデリングとは、ホスホリパーゼA1(PLA1)あるいはPLA2によってリン脂質のsn-1あるいはsn-2位の脂肪酸が分解され、リゾリン脂質アシルトランスフェラーゼ(LPLAT)が脂肪酸を導入する反応である。これまでsn-2位の脂肪酸リモデリングを担う酵素群が数多く同定され、sn-2位のリモデリングが生体にとって重要な機能を発揮していることが明らかとなってきた。一方、sn-1に関してはホスファチジルイノシトール(PI)についてのみ一部、明らかとなっている。線虫において、細胞内型PLA1(ipla1)とLPLAT(acl-8, 9, 10)がPIのsn-1の脂肪酸リモデリングを担う。脊椎動物においては、acl-8, 9, 10のホモログであるlycatがPIのsn-1に脂肪酸を導入する。線虫ipla1の脊椎動物ホモログは3種類(iPLA1α, γ)存在する。まず、ヒトiPLA1をHeLa細胞に過剰発現させたが、1ーアシル、2ーアシルリゾリン脂質ともに変化は見られなかった。蓄積が認められない原因として、産生されたリゾリン脂質が速やかに再アシル化反応によって消去されているためであると考え、次にLPLAT阻害剤(CI-976)に着目した。細胞にCI-976を投与したところ、1ーアシルだけでなく2ーアシルリゾリン脂質(LPE, LPC, LPS, LPG, LPI)の顕著な蓄積が認められた。lycatのノックダウンでは、2ーアシルリゾリン脂質の蓄積は認められなかった。CI-976投与時に見られた2ーアシルリゾリン脂質の蓄積はiPLA1α, γのノックダウンにより抑制され、過剰発現により蓄積が増加した。本研究により、lycat以外にもsn-1に脂肪酸を導入するアシルトランスフェラーゼが存在すること、iPLA1α、γは細胞内において様々な種類の2ーアシルリゾリン脂質の産生に関わることが示唆された。生体膜の主成分であるリン脂質は脂肪酸組成の異なる多数の分子種から構成される。近年、リン脂質の脂肪酸の代謝回転に関与する酵素が同定され、リン脂質脂肪酸分子種の多様性を作り出す機構の一端が解明されてきている。しかしながら、リン脂質分子種の多様性の意義はほとんど解明されていない。本研究において、膜タンパク質の機能、特にGタンパク質共役型受容体(GPCR)に着目して生体膜のリン脂質の脂肪酸分子種の意義の解明を試みることとした。平成24年度は、リン脂質の分析系の構築、脂肪酸組成を変動させた培養細胞の作製、GPCRの活性化検出系の構築を行った。始めに、液体クロマトグラフィー質量分析計(LC-MS/MS)を用いた順相カラム分離によるリン脂質分析系を確立した。本手法は、特に酸性リン脂質の測定において既存の手法より優れていた。次に、不飽和脂肪酸(リノール酸やアラキドン酸、ドコサヘキサエン酸)をHEK293細胞の培養上清へ添加により、これら脂肪酸が取り込まれることを確認した。HEK293細胞に不飽和脂肪酸を取り込ませることで、生体組織のリン脂質組成と比較的類似した状態を作ることができた。興味深いことに、両アシル基とも不飽和脂肪酸に置換されたリン脂質が顕著に増加することがわかった。同様に、パルミチン酸やステアリン酸も培養上清へ添加することで、リン脂質に取り込まれることを確認した。不飽和脂肪酸とは異なり、両アシル基とも飽和脂肪酸置換されたリン脂質はわずかにしか増加しなかった。最後に、GPCRの活性化を高精度に検出する手法として、トランスフォーミング増殖因子アルファ(TGFα)のエクトドメイン切断を指標とした新規アッセイ系(TGFα切断アッセイ)を導入した。TGFα切断アッセイを用いると、約9割ものGPCRに関してその活性化を検出することが可能であった。

あたらなGPCR測定系を構築し、その評価系を用い、生体膜脂質組成の意義を明らかにしつつあるGPCRの機能が細胞膜組成に大きく影響を受ける可能性を示すことができた。より一般かが出来るかが今後の課題に一つである。平成25年度は、確立した研究ツールを利用して、細胞膜状態により影響を受けるGPCRを同定するとともに、TANGOシステム(Invitrogen)を用いた活性化イメージング法の構築を目指す。
インド聖典解釈学における統合理論の基礎的研究

本年度は,「古典学の再構築」最終年度にあたるため,公募研究をまとめ成果報告として提出すると共に,総括班研究報告,及び所属するA02班(本文批評と解釈)全体の成果報告にも寄稿した。まず公募研究の成果報告は,「クマーリラによる読者意識の二つの次元」という副題のもとに,第I期公募研究においてその存在を明らかにしたクマーリラの解釈学の二つの側面,即ち,個人の行為分析とヴェーダを構成する文相互の階層性分析という二つの側面の相互の関わりを更に明確化するため,『原理の評釈』第2巻第3章部分を主とした研究により,クマーリラが,祭式文献を読む読者個人の意識を支えるものとして,二つの次元を想定していることを明らかにした。即ち,クマーリラ以前から聖典解釈学派で意識されていた,テキストを読み進むにつれ既有知識をもとに新規知識を拡大していくテキスト認識の次元と,クマーリラが新たに導入した,行為の前提となる所与の状況設定と目的達成のために行使する手段との対比による,個人の実践にかかわる次元である。総括班研究報告では,「古典学の歴史」のうち「インド学の現状(第2次大戦後)」を担当した。世界的に見ると,戦前までのインド学はヴェーダ学が中心であったが,戦後急速に,叙事詩とヒンドゥー教聖典,法典と文法学,及び哲学思想の種々の流派への関心が高まり,原典校訂と翻訳,更に内容の研究が盛んにおこなわれてきた研究史の概要を報告した。A02班全体の成果報告では,「インドにおける本文批評と解釈の特色」のうち,「ミーマーンサー学派のテキスト解釈法」の1節を担当した。ミーマーンサー学派において,或る文の記述対象となっている祭式構成要素が,祭式を構成する他のどの要素が完成するために用いられるのかを確定する解釈の基準を,どのように考えていたのかを紹介した。本年度は,『原理の評釈』(Tantravarttika)及び『評釈補遺』(Tuptika)の中でクマーリラが特に「生きている限り人は祭式するべし」という教令(yavajjiva教令)の解釈をめぐって行なっている,解脱と関連付けての定期祭の意義付けを研究した。定期祭によって何が現実化するのかという問いには,ミーマーンサー学派では伝統的には「死後に天界に昇ることが現実化する」と答えられていた。またヴェーダの宗教においては本来,罪を犯した人を罪から浄めるのは定期祭ではなく,種々の贖罪であった。そして更に,解脱の思想はヴェーダ時代の後期に祭式を巡る思弁が深まっていくなかで誕生したものであって,解脱を志向する者も祭式を行うべきだという意見は既にヴェーダーンタ学派の根本綱要『ブラフマ・スートラ』の中に収録されており,クマーリラが言い出したことではない。クマーリラの独創性は,「生起しないこと」と「消滅すること」とを峻別して,当時有力であった「或る者たち」の見解を批判しながら,「罪の消滅が現実化すること」を祭式行為の直接の目的として据えることによって,定期祭の意義付けのなかにbhavana理論を組み込んだことにある。クマーリラは,「存在」ないし「現実化すること」(bhava)と「非存在」ないし「現実化しないこと」(abhava)とを峻別して,人間の行為の本質とは「現実化させる働き」(bhavana)であるから,存在に関わる活動のみが「行為」と呼ぶに値するのであり,非存在にかかずらってばかりいても「行為した」とは言えないのだと確信し,存在論と行為論とを緊密に連結したことにある。これによってクマーリラは,ブラフマニズムの制約のなかでではあるが,咎を受けるのを避けようとするばかりの事勿れ主義から訣別し,個人が自らの欠点を改めていくことを含めて積極的に生きることを提起したのである。

ミーマーンサー学派において,或る文の記述対象となっている祭式構成要素が,祭式を構成する他のどの要素が完成するために用いられるのかを確定する解釈の基準を,どのように考えていたのかを紹介した。
激変する社会に対応できるグローバル物流システムの開発

状況の変化やトラブルに頑強な物流計画の立案するためには、需要など将来の状況を正確に予測するモデルが必須となる。そして、そのモデルを理解するためには、複雑な状況をシンプルに表現するための変数選択が重要である。そのため、VIF基準による変数選択問題を混合整数2次計画問題として解く手法を開発した。時系列を考慮した予測手法として、再帰型ニューラルネットワークが知られている。しかし、時系列内で不変な情報も含めてRNNを適用すると、属性情報を重視しすぎた学習をしてしまい高精度な予測ができないという問題が生じる。そこで、この問題に対処できるようにRNNを改良した部分再帰型ニューラルネットワークを提案した。また、POSデータから相性値の算出するモデルとして、潜在的意味解析のモデルであるLatent Dirichlet Allocation(LDA)をベースに、より安定した結果を出せるように改善したEnsemble LDAを提案した。これにより、単純な判別モデルでは表現できない潜在的な嗜好性などが潜在トピックとして抽出可能になる。状況の変化やトラブルに頑強な非線形な制約のもとで最適化を行う枠組みとして、hybrid evolutionary-simplex search methodを提案し、その有効性を検証した。また、クラスタリングを用いてスケジューリング問題に対する規模に影響を与えにくい実用的な解法を提案し、数値実験により検証を行った。さらに、不完全な観測データに対して、Doubly Robust Predictionを用いたアップリフトモデリング法を提案し、その性能の検証を行った。これらの成果を専門分野の研究者に紹介し、学術交流を通じてその意義を明らかにするため、6本の査読付き論文と2本の査読なし論文として発表した。また、7件の国内学会・国際学会での発表を行なった。本研究では、状況の変化や諸問題解決に短時間かつフレキシブルに対応できる実用的かつ汎用的な物流システムの構築を目指す。そのため、不確実性を考慮した意思決定モデルの提案、物流モデルに特化した効率的な最適化アルゴリズムの研究と実装、実務家が直感的に操作可能なユーザインタフェイスの開発を行うことが目的である。平成26年度は次の研究を行なった。複数の物流会社にヒアリングを行い、現状の物流の問題点と展望について意見交換を行ない、プロトタイプとなる物流システムのモデリングを行なった。また、そのモデルを解くための最適化アルゴリズムについて調査の後、幾つかの予備実験を行なった。幾つかの現実問題に対し、それを効率良く解くためのモデル化とアルゴリズムの開発を行なった。具体的には、キークレーン配置問題に対して、ラグランジュ緩和を適用して近似解を求める手法を提案した。また、汎用的な労働条件を考慮したスタッフスケジューリングに対するワークスケジューリング最適配分問題に対して問題の適切な分割法や効率的な解法の提案を行なった。現状を分析するための線形回帰において説明変数間に強い相関があったり、一次従属な変数関係がある場合、数値誤差の影響を強く受けて推定量の信頼度が低下する。相関係数行列の条件数に注目して、条件数に上限の制約を与えた変数選択問題を混合整数半正定値計画問題として定式化し、切除平面法による解法を提案した。また、条件数以外の指標に制約を与えた変数選択問題に対しても適用可能な厳密解法を提案した。また、様々な条件を含んだ行列近似問題を効率良くアルゴリズムを提案した。これらの成果を専門分野の研究者に紹介し、学術交流を通じてその意義を明らかにするため、2本の査読付き論文を発表した。4件の国内学会での発表を行なった。平成27年度は次の研究を行なった。現実のデータを使用した事例研究を行なった。具体的には、故障予知問題に対してデータの特性を考慮した判別モデルを提案し、さらにBoosted Random ForestにAdaC1を適用することで精度の高い故障予知モデルを構築することに成功した。また、実務的な労働条件を考慮したスタッフスケジューリングに対して効率的な解法の提案を行なった。そして、その性能の検証を行なった。さらに、これまでに得られた理論・実装両面での知見をベースにし、実用的なモデル化と近似アルゴリズムについて統一的な立場から整理し、それを論文にまとめた。また、個別販促システムの「商品販促効果」と顧客固有の「購買意欲」が商品購買数に与える影響を分解して分析する時系列モデルを提案した。提案モデルによる分析の結果、反復購買度と販促効果の2軸から各商品の購買特性を明らかにすることができた。また商品販促効果によって顧客を分類し、各顧客群に対して有効な販促施策を提案することができた。さらに、行列補完を利用して半正定値問題を解く際、新しい行列の分解法を提案し、それを利用した内点法を実装することで計算効率を向上させるアルゴリズムを開発した。また、数値実験によりその性能の検証を行なった。これらの成果を専門分野の研究者に紹介し、学術交流を通じてその意義を明らかにするため、2本の査読付き論文と2本の査読なし論文として発表した。また、5件の国内学会での発表を行なった。当初の計画では、平成27年度は物流システムの整理と最適化アルゴリズムの研究を行いアルゴリズムの実装を始めるものであった。複数の物流会社からのヒアリングに基づいたプロトタイプとなる物流システムの詳細なモデリングを行なった。

また、故障予知とスタッフスケジューリングと個別販促システムを解決するためのアルゴリズムを提案・実装を行ない、様々な知見が得られた。以上より、おおむね順調に進展しているといえる。本研究では、状況の変化や諸問題解決に短時間かつフレキシブルに対応できる実用的かつ汎用的な物流システムの構築を目指す。そのため、不確実性を考慮した意思決定モデルの提案、物流モデルに特化した効率的な最適化アルゴリズムの研究と実装、実務家が直感的に操作可能なユーザインタフェイスの開発を行うことが目的である。平成28年度は次の研究を行なった。現実を反映させた待ち行列モデルの提案と、そのモデルを実装した待ち行列シミュレータの作成を行った。このシミュレータによって、待ち行列の状況を精緻に再現できる。そして、ポアソン回帰によって様々な情報から時間ごとの到着数の予測を行った。これらを組み合わせることにより、待ち時間分布を高精度に予測することが可能となった。これらの予測を基に不確実性を考慮した最適な意思決定を行う方法の提案を行なった。近年、さまざまな分野において、遠隔監視技術を活用した予防保守の考え方が浸透してきている。そこで遠隔監視で得たデータを活用してトラブルを事前に予測するトラブル予兆検知の判別モデルを提案した。ただし、より信頼性の高い結果を得るために、トラブルと予測するか、しないかかだけでなく、「不明」という判断も含めた3クラスの判別モデルとしている。既存の半正定値計画緩和を用いたレイアウト分割手法に対し、擬似的なスティッチ辺を加えることで確率的丸め法で得るレイアウトの初期分割を改善し、緩和問題の最適解からの乖離度を考慮して初期分割を逐次改善する手法を提案した。これらの成果を専門分野の研究者に紹介し、学術交流を通じてその意義を明らかにするため、3本の査読付き論文と2本の査読なし論文として発表した。また、8件の国内学会・国際学会での発表を行なった。当初の計画では、平成28年度は最適化アルゴリズムの研究を行いアルゴリズムの実装を始めるものであった。実際に待ち行列シミュレータの実装と遠隔監視で得たデータを活用したトラブル予兆検知モデルの提案・実装を行い、様々な知見が得られた。需要など将来の状況を正確に予測するための重回帰分析では、複数の説明変数の間に強い線形従属性が存在すると、回帰式の推定が数値的に不安定になり、分析結果の信頼性が低下する。このような多重共線性を回避するため、多重共線性を回避する制約条件の下で回帰式の残差二乗和を最小化する変数選択問題を、最適化ソルバーで直接求解可能な混合整数最適化問題に帰着する手法の提案を行なった。精度が高く偏りが小さくなるような意思決定推薦システムを構築した。
UAVと省電力無線センサノードを用いたインフラモニタリングに関する研究

本研究では,無線センサネットワーク(WSN)と無人航空機(UAV)の協調によって多数存在する老朽化インフラを効率的に維持管理するシステムの実現を目指している.省電力WSNのセンサノードは,我々が提案している待機電力ゼロ型センサノードとする.UAVは対象インフラと配置された複数個のセンサノードからなる3Dマップ上の経路を進むことによって,実際のインフラを点検する.本年度は,(1) UAVとセンサノードの位置合わせ技術の開発と(2)複数センサノード起動による自動巡回の高速化が目的であった.(1)に関しては,市販のドローン(Parrot社Bebop2)をNode-jsとBebop2制御用パッケージのnode-bebopを用いて自動飛行させるに至っていたが,ドローンファームウェアの更新により,node-bebopが非対応状態になったため,新たにドローンTelloとPythonの組み合わせで自動飛行できる状態までにした.位置合わせまでは完了しなかったが,ビデオストリームと画像処理で実現できる見込みである.(2)に関しては,開発済みのひずむゲージを用いた待機電力ゼロ型センサノードを,同時に,2個まで起動してセンシングデータを集計できるまで確認した.起動時に,ドローンは赤外線LEDからセンサノードに向けて赤外線パルスを照射する.センサノードは,フォトダイオードで赤外線パルスを受光し,発生した起電力によってセンサノードのグランドラインを切断するトランジスタをオンして,起動する.ある程度離れた距離でも,十分に強い赤外線パルスを発生できる赤外線LEDの選定と発光機構の開発を行った.また,受光フォトダイオードも,距離によって減衰する赤外線パルスによって,起動に必要な起電力が発生できる素子の選定と構成法の工夫を行った.本年度は,(1) UAVとセンサノードの位置合わせ技術の開発と(2)複数センサノード起動による自動巡回の高速化が目的であった.(1)に関しては,当初使用していたドローン制御パッケージの開発が中断されており,ドローンのファームウェア更新に伴って,使用ドローンと開発環境の変更を余儀なくされた.現在は,現状で盛んに使用されているドローンと開発環境に変更し,コマンドリストベースでドローンが自動巡回できる状態まで復帰できた.ただ,センサノードをランドマークとした画像処理による位置合わせは取り掛かった段階であり,開発の遅れが生じている.(2)に関しては,期待通り,ドローンが,複数個のセンサノードを起動して,同時に複数個のセンシングデータを集計できたので,進捗は順調といえる.新しいドローンと開発環境を用いて,センサノードをランドマークとした画像処理による位置合わせを実現する.その後,自動巡回の実証実験:実環境に近い環境下の実証実験を通して自動巡回手法をリファインする.さらに,実際のアプリケーション(橋梁モニタリング,トンネルモニタリング,道路モニタリングなど)への適用実験を通して,実用化に向けた検討を実施する.本研究では,無線センサネットワーク(WSN)と無人航空機(UAV)の協調によって多数存在する老朽化インフラを効率的に維持管理するシステムの実現を目指している.そして,省電力WSNの実現に向けて,センサノードは,我々が提案している待機電力ゼロ型センサノードとする.本年度は,(1)UAV自動巡回の手法確立と(2)均一なインタフェースを備えたセンサノードの実現が目的であった.(1)は,一般的にUAVの自動飛行にはGPSが使用されるが,トンネルや橋の下,建物の影などでは使用できないため,GPSに依存しない自動巡回手法を確立するためである.(2)は, UAVから見た対象ごとの検査手法の違いを,均一なインタフェースによって統一化する待機電力ゼロ型センサノードを開発するためである.(1)に関しては,ドローンの飛行を指示するコマンドリストをベースにした自動飛行機構を試作した.試作システムでは,市販のドローン(Parrot社Bebop2)を使用した.そして,JavaScriptのインタプリタであるNode-jsと,Bebop2制御用パッケージであるnode-bebopを組み合わせた統一的なコマンドリストの実現を図った.基礎実験を通して,開発したコマンドリストに沿って,ドローンが正しく飛行できることを確認した.(2)に関しては,インフラのひずみモニタリングで一般的に使用されているひずみゲージを用いた待機電力ゼロ型センサノードを開発した.今まで,ひずみゲージを待機電力ゼロ型センサノードに用いた例はなく,初めても試みであった.そのため,ひずみゲージを使うにあたって考慮すべき温度ドリフトの影響に関して,待機電力ゼロ型センサノード上での検討を行った.その結果,待機電力ゼロ型センサノードの必然的な間欠動作によって,自己発熱によるドリフトはほとんど影響ないことを確認した.本年度は,(1)UAV自動巡回の手法確立と(2)均一なインタフェースを備えたセンサノードの実現が目的であった.(1)に関しては,JavaScriptによる統一的なコマンドリストとそれによる自動飛行が実現できたので,順調といえる.(2)に関しては,過去の温度計・湿度計,光量計などに加えて,インフラモニタリングで主要なセンサであるひずみゲージを用いたひずみ計が待機電力ゼロ型センサノードで実現可能であることを確認でき,順調といえる.本研究では,無線センサネットワーク(WSN)と無人航空機(UAV)の協調によって多数存在する老朽化インフラを効率的に維持管理するシステムの実現を目指している.省電力WSNのセンサノードは,我々が提案している待機電力ゼロ型センサノードとする.UAVは対象インフラと配置された複数個のセンサノードからなる3Dマップ上の経路を進むことによって,実際のインフラを点検する.本年度は,(1) UAVとセンサノードの位置合わせ技術の開発と(2)複数センサ