hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
AFMによるタンパク質複合体の構造および構造変化の高分解能解析

モータ制御の顕微鏡試料ステージおよび手動制御のAFMヘッド用XYステージを微分干渉倒立顕微鏡に組み込んだ。これにより,AFM探針に対して0.1μmの精度で試料位置を制御可能となり,また,倒立顕微鏡に対して必要な精度でAFMヘッドの位置合わせが可能となった。本自動ステージを用い,フェリチン2次元結晶の分子イメージングが可能であることを確認した。これにより,透明試料をガラス基板上で光学顕微鏡観察しながらAFMイメージングを同時に行うことが可能となり,タンパク質1分子解析技術において有用な手段になると考えられる。原子間力顕微鏡(AFM)を使い、タンパク質-タンパク質、もしくは、タンパク質-他分子間の相互作用を生理条件下で高分解能イメージングすることにより、結合の有無および結合量の測定のみならず、結合分子種の判別、結合様式の解析、さらには分子構造変化を直接捉えることを目標とした。具体的には,1)ストレプトアビジン(SA)の2次元結晶膜化,2)タンパク質規則配列のAFMイメージング技術,3)SA2次元結晶膜へのビオチン化タンパク質の結合と固定,4)カバーガラスなどガラス基板上でのAFM1分子イメージング,5)倒立型光学顕微鏡上でのAFM1分子イメージング,について研究を進めてきた。16年度は,ガラス基板上にProtein AまたはProtein Gを吸着し,これにIgG抗体を結合させ,さらに抗原タンパクを結合させるなど,複合体構造の高分解能AFMイメージングを目指した。しかしながら,ガラス基板上にランダムに吸着した球状タンパク分子を再現性よくAFMイメージングし,高分解能のAFM像を得るのは困難であった。そこで元々の方針に立ち戻り,ビオチン化タンパク質をSA2次元結晶膜に特異的かつ安定に結合させる方法で高分解能1分子AFM像を得ることとした。結合タンパク分子をその形状から同定するには,結合基板であるSA2次元結晶膜の結晶性の高さと一様性が極めて大切であり,AFM観察領域(200500nm四方)から非結晶領域や多数の粒界を排除する必要があった。したがって,今年度は課題1)に逆戻りすることになったが,SA膜2次元結晶膜の最適化について再検討した。その結果,基板表面積の89割をSA2次元結晶で覆うことができるようになった。しかしながら,残りの12割は非結晶領域・粒界・露出した下地基板であり,SA膜をビオチン化分子結合基盤として利用するには,さらに2次元結晶による表面被覆率を高める必要があると結論した.
高度分離のための常圧から高圧まで適用できる溶液粘度推算用グループ寄与法の開発

また、純物質粘度のグループ寄与に基づく推算法を開発するために、先ず次のAndrade式を用い、lnη=B(1/T-1/T_0)式中の2定数BとT_0をニューラルネットワークで推算した。第一層にグループを与えるモデルを構築した。BとT_0の推算値と実測値との相関係数は0.9999と0.9998であった。このモデルを用いると、パラフィン、オレフィン、アルキン、芳香族炭化水素、塩化物、臭化物、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、アルデハイド、有機酸の粘度が推算出来る。またASOG-VISCOと組み合わせると、化学式のみから純物質と混合物の粘度が推算できる。(Molecular Simulation)常圧粘度データより、高圧粘度を推算するため、Peng-Robinson状態式と過剰自由エネルギー型混合則を用いる方法を提案し、3種のアルコール+水系の高圧粘度が2%の精度で推算できることを確かめた。グループ寄与法による溶液粘度推算法を構築するために、粘度の相関、推算、および測定に関する文献調査を行った。次に、常圧近傍のモノマー溶液の粘度を推算するASOG-VISCOを提案した。すなわち、活性化状態と平衡状態における過剰自由エネルギーを簡単な近似式で表し、式中のグループ対パラメータを粘度データより決定した。決定したパラメータはグループCH_2,ArCH,CyCH,OH,H_2Oを含むグループ対であり、決定したパラメータを用いると、パラフィン、芳香族炭化水素、シクロパラッフィン、アルコール、水などを含め2成分系および3成分系粘度を推算することが出来る。(Int.J.Thermophisicsに投稿中)また、本推算法をより一般化するために、純成分粘度のニューラルネットワーク法を用いる推算法を提案した。液体粘度と温度の相関式である修正Riedel式中の2定数を学習則にバックプロパゲーションを採用した3階層NNを用い、新たに定義した27のグループの数を入力情報とする推算法である。パラフィン、芳香族炭化水素、シクロパラフィン、アルコール、水の粘度を10%以内の精度で推算することが出来る。(化学工学会第68年会にて発表)また、純物質粘度のグループ寄与に基づく推算法を開発するために、先ず次のAndrade式を用い、lnη=B(1/T-1/T_0)式中の2定数BとT_0をニューラルネットワークで推算した。(Molecular Simulation, in press)
共通感覚の系譜学-その認識論的、美学的ならびに政治的射程についての総合的研究

三年間の本研究課題の最終年度である本年度の主な成果は、これまでの二年間の研究成果を主に口頭発表のかたちで公にしたことである。その過程で関連研究者とも有意義な意見交換を交わすことができ、日本学術振興会特別研究員として研究を進めた三年間の成果を今後のさらなる研究へとつなげていくにあたって重要な指針を得ることができた。まず、前年度より引き続き、今年度の4月まで、フランス、パリ第七大学に渡航して進めていた精神分析に関する研究をめぐっては、その最初の成果を学会発表「フロイトのメタ心理学の身体論的読解」において発表した。本発表は、フロイトが一連のメタ心理学の論文において精神分析の基礎づけを試みる過程のなかで潜在的に提示していた身体をめぐる形而上学的な認識の現代的な射程を確定しようと試みるものである。20世紀初頭の諸言説における美学=感性論的な構築を言説分析の手法で分析し、その現代的意義を明らかにする本研究課題にとって、フロイトによる精神分析学の理論的構築に内在する感性論的認識の問題は重要な位置を占める。本発表は、そうした研究の方向性の最初の一歩であり、人文研究者のみならず精神医学者も多く参加するフロイト思想研究会での発表と討議から得たものを今後の研究に活かしていきたい。次に、学会発表「形式主義と批評言語の心理学化」においては、同じく20世紀初頭の美学的言説のうち、ウィーン学派を中心とする世紀転換期ドイツの美術史におけるフォーマリズムおよび、20世紀前半に英語圏で確立され、文学批評の主流の言説としての地位を占めたニュークリティシズムを扱った。これら二つの批評言語はそれぞれ、造形芸術および文学に対する批評言語に強力な形式主義の方法を導入したが、とりわけその初期の理論家には、形式主義を基礎づけるにあたっての心理学主義への傾倒が顕著に確認される。本研究はそうした形式主義と心理学主義との関係を分析することで、芸術作品に対する美学的理解がどのようなかたちで同時代の<こころ>をめぐる科学的言説の影響を被っていたかを明らかにする試みである。本研究が課題として掲げた「共通感覚の系譜学」は、もとより広範囲の言説を対象とした調査を必要としており、三年間の研究期間において扱うのはそのうちの時代的にも領域としても限定された一部分であることは当初の研究計画にも明記したことであるが、本研究も、上記の精神分析関連の業績とあわせて、今後本研究を継続し、さらなる成果を上げていくにあたっての出発点としてたしかな礎を築きえたものと捉えている。本年度は、本研究課題を受託する以前から続けてきたマーシャル・マクルーハンについての研究を博士論文としてまとめるとともに、本研究課題のうちでこれまでの研究との連続性の強い領域について一定の成果にまとめる作業に傾注した。とりわけ重点をおいたのは、マクルーハンにおける美学=感性論的認識と、20世紀初頭の文学理論との関わりである。具体的な対象は、マクルーハンがその経歴の初期、1940から50年代に残した文学批評のテクストであり、それらを読解することで、彼が強い影響化にあったT・S・エリオットやジェイムズ・ジョイスなどのモダニズムの文学や、I・A・リチャーズなどのニュー・クリティシズムの文学理論から、マクルーハンがどのようなかたちで感性論的認識を引き継いでいるかを明らかにするとともに、それが60年代のメディア研究にもたらした影響を考察した。とりわけモダニズムの文学における「意識の流れ」と呼ばれる手法をめぐっては、その哲学的な背景であるウィリアム・ジェイムズの感覚理論を再検討し、そこに見られる哲学的な認識がモダニズムの作家たちの言語表現における美的態度と通底していることを、明らかにした。第二にマクルーハンと構造主義との関わりにも考察を進めた。とりわけ着目したのはマクルーハンが晩年に考案した「テトラッド」と呼ばれるメディア分析のための理論的図式であり、この理論が60年代のマクルーハンの感性論的認識をどのように発展させたものであるかを明らかにするとともに、それと相同的な図式をフランスの構造主義者たちが多用したクライン群に見出し、比較検討した。最後に、「共通感覚」概念の現代的意義を明らかにするという本研究の最終的な課題に向けては、7月にUCLAのFilm and Television Archiveに渡航、60年代のテレビ番組を集中的に視聴し、現代における感性論的な価値の変容を戦後アメリカという文化的コンテクストのもとで考察するための準備作業を進めた。本年度は、本研究課題のうち、報告者のこれまでの研究との連続性が強いメディアに関わる領域について、前年度に引き続き研究を進めるとともに、本研究課題が中心的に扱う20世紀前半の感覚をめぐる理論的言説にとって欠かせない重要性を持つ精神分析理論について、基礎的な調査を開始した。まず、第一の点をめぐっては、博士論文としてまとめたメディア理論家マーシャル・マクルーハンについての研究を引き継ぎながら、マクルーハンの理論を批判的に受け継ぎながら展開されたその後のメディア理論に、メディアに媒介された感性的な経験の消滅という理論的契機が様々なかたちで見出しうることを指摘した。次に第二の点をめぐっては、20世紀後半より精神分析運動の国際的な中心地であり続けているパリに今年度後半より研究滞在している。パリにおいてはパリ第七大学精神分析学科ポール=ローラン・アスーン教授のもとで精神分析の認識論的な系譜について研究を進めながら、精神分析に関連する大学・研究機関で開催されているセミナーや学会などに積極的に参加し、当地の研究者との交流を広げている。パリでの研究成果については、日本を離れているという理由から、また、基礎的な調査という研究の性格も手伝い、本年度中に研究成果として公にすることができていない。

フランスには2008年度初旬まで滞在する予定であり、日本に帰国後、フランスでの成果を具体的な研究業績へとつなげていくことを計画している。三年間の本研究課題の最終年度である本年度の主な成果は、これまでの二年間の研究成果を主に口頭発表のかたちで公にしたことである。その過程で関連研究者とも有意義な意見交換を交わすことができ、日本学術振興会特別研究員として研究を進めた三年間の成果を今後のさらなる研究へとつなげていくにあたって重要な指針を得ることができた。まず、前年度より引き続き、今年度の4月まで、フランス、パリ第七大学に渡航して進めていた精神分析に関する研究をめぐっては、その最初の成果を学会発表「フロイトのメタ心理学の身体論的読解」において発表した。本発表は、フロイトが一連のメタ心理学の論文において精神分析の基礎づけを試みる過程のなかで潜在的に提示していた身体をめぐる形而上学的な認識の現代的な射程を確定しようと試みるものである。20世紀初頭の諸言説における美学=感性論的な構築を言説分析の手法で分析し、その現代的意義を明らかにする本研究課題にとって、フロイトによる精神分析学の理論的構築に内在する感性論的認識の問題は重要な位置を占める。本発表は、そうした研究の方向性の最初の一歩であり、人文研究者のみならず精神医学者も多く参加するフロイト思想研究会での発表と討議から得たものを今後の研究に活かしていきたい。次に、学会発表「形式主義と批評言語の心理学化」においては、同じく20世紀初頭の美学的言説のうち、ウィーン学派を中心とする世紀転換期ドイツの美術史におけるフォーマリズムおよび、20世紀前半に英語圏で確立され、文学批評の主流の言説としての地位を占めたニュークリティシズムを扱った。これら二つの批評言語はそれぞれ、造形芸術および文学に対する批評言語に強力な形式主義の方法を導入したが、とりわけその初期の理論家には、形式主義を基礎づけるにあたっての心理学主義への傾倒が顕著に確認される。本研究はそうした形式主義と心理学主義との関係を分析することで、芸術作品に対する美学的理解がどのようなかたちで同時代の<こころ>をめぐる科学的言説の影響を被っていたかを明らかにする試みである。本研究が課題として掲げた「共通感覚の系譜学」は、もとより広範囲の言説を対象とした調査を必要としており、三年間の研究期間において扱うのはそのうちの時代的にも領域としても限定された一部分であることは当初の研究計画にも明記したことであるが、本研究も、上記の精神分析関連の業績とあわせて、今後本研究を継続し、さらなる成果を上げていくにあたっての出発点としてたしかな礎を築きえたものと捉えている。
新人看護師の臨床判断力を育成するシミュレーション教育プログラムの開発

本研究は新人看護師の臨床判断に至るまでの思考力の鍛錬にむけたシミュレーション教育プログラムの開発と評価を行い、その有用性を検証することを目的とする。2019年度はシミュレーション教育プログラムの作成にむけて、新人看護師が困難を抱いたことがある臨床判断場面とその場面の臨床判断プロセスを把握するために、新人看護師を対象にインタビューを実施し結果を質的帰納的に分析する。2020年度以降は質的研究の結果をもとにシミュレーション教育プログラムを作成する。新人看護師を対象にプログラムを実施し、評価を行う。
モモ亜属の栽培化に伴うゲノム進化機構の解明

モモ亜属(Amygdalus subgenus)の植物96種に対して約9000ローカスのSNPsタイピングを行い,全ゲノムワイドな遺伝的構造解析を行った.現在の栽培モモ品種群は,野生品種とは明らかに異なる,歴史的な人為的選抜を受けた複数のクラスター群を形成する事が示唆された.クラスター間における多様性度の推移を比較することにより,各クラスターに特徴的なゲノム部分領域へのselective sweepを検出した.観賞用ハナモモ,および主要食用モモのクラスターにおいて,特定のゲノム領域に人為的選択圧が見られ,それぞれのクラスターの特徴と非常に関連性の考えられる遺伝子群が存在していた.これらの遺伝子は各モモ品種群の特徴を維持し,栽培化の原動力となった重要遺伝子であると考えられた.モモ亜属(Amygdalus subgenus)の植物96種に対して約9000ローカスのSNPsタイピングを行い,全ゲノムワイドな遺伝的構造解析を行った.現在の栽培モモ品種群は,野生品種とは明らかに異なる,歴史的な人為的選抜を受けた複数のクラスター群を形成する事が示唆された.クラスター間における多様性度の推移を比較することにより,各クラスターに特徴的なゲノム部分領域へのselective sweepを検出した.観賞用ハナモモ,および主要食用モモのクラスターにおいて,特定のゲノム領域に人為的選択圧が見られ,それぞれのクラスターの特徴と非常に関連性の考えられる遺伝子群が存在していた.これらの遺伝子は各モモ品種群の特徴を維持し,栽培化の原動力となった重要遺伝子であると考えられた.モモ亜属に属するモモ品種群、アーモンド品種群、野生種群およびモモ亜属以外の代表的なサクラ属種に対して約9000ローカスをカバーするSNPsチップを用いたジェノタイピングを行った。これまでに100品種以上のタイピングが終了し、特に約80のモモ品種群については7500ローカス以上の詳細なSNPsタイピングが完了した。この情報を用いて集団の構造解析を行い、現在栽培されているモモ品種群は、野生種とは明らかに隔離された状態で進化を行い、その原因は遺伝的浮動すよるものではなく、栽培化・育種化に対応した歴史的な人為的選抜によるものである可能性が示唆された。この選抜はモモの用途に応じて独立して複数回起こっている事が明らかになり、選抜後の集団がそれぞれ特異なクラスターを形成していることが示唆された。また、各クラスター間およびクラスターと在来野生品種群の間での遺伝子交流は非常に少なく、栽培・育種の強いセレクションを受けてそれぞれのクラスターで独自の進化が進んだ可能性が考えられた。クラスター間において、SNPs情報から全ゲノムレベルでの多様性度の推移を検出して比較することにより、各クラスターに特徴的なゲノム部分領域へのselective sweepを検出し、そのゲノム領域から選択の原因となった遺伝子群の探索を行った。選抜の原因となった遺伝子は言い換えると、各クラスターの特徴を反映する原動力となった遺伝子である。特に観賞用の花モモ、および一部の生食用のモモクラスターにおいて、特定のゲノム領域に特異な選択の痕跡が見られ、それらの領域にはそれぞれのクラスターの特徴と非常に関連性の考えられる遺伝子群が存在していた。これらの結果により、モモ品種群の栽培化において、人為的選抜を受け、現在の多様化したモモの各特徴を示す原動力となる重要遺伝子群が同定される可能性が示された。
非線形振動子を用いたニューラルネットワークの解析と応用

理論的に解析可能な位相振動子モデルを用いて、振動子ニューロンの得失を評価した。1.発火タイミングを考慮した連想記憶モデルの基本的性質の解析周期的な発火状態にあるニューロンの相互作用系を考え、タイミングまで含めた発火パターンの連想記憶モデルを構成し、その処理能力を理論的に求め、従来の静的素子と比較した。発火のタイミングを位相に、発火強度を振幅に対応させた振動子モデルにより、特に以下の諸性質の理論的に明らかにした。(1).自己想起と相互想起過程のダイナミクス高次相関も取り入れた巨視的なダイナミクスの方程式を解くことにより、振動子ニューラルネットの場合には、相互想起では記憶容量が自己想起の約5倍になることがわかった。これは、従来のホップフィール型の約2倍に比べて大きいといえる。(2).結合破壊に対する耐性ニューロン間の結合を一定の割合で切り、記憶容量の低下率を調べた。結合の対称性を保ったまま切る場合は、レプリカ法により理論的に求められ、ホップフィール型と比較し、記憶容量の低下が少ない(90%切断で記憶容量が約半分)ことが示された。非対象結合の場合でも、同様の傾向を数値的に確認した。(3).振幅自由度を持つ振動子ニューラルネットの解析発火・非発火を含む連想記憶モデルとして、位相と振幅自由度を持つ系を解析した。この場合、リアプノフ関数が存在し、安定な想起が保証された。2.振動子ニューラルネットの応用今年度は、多肢ロボットの歩行学習を行った。そのために、まず実機の四脚ロボットを製作した。各脚は3関節からなり、腰関節を含めた全13関節を持つが、ここでは各関節に周期的運動を仮定し、その引込みにより歩行を実現する。即ち、一脚の運動はその3関節の引込みにより、ロボットの歩行は4脚と腰関節の引込みにより実現される。スタティックな総合作用モデルにより歩行学習を確認した。
新規ペプチドベクターを用いたファブリー病マウスの遺伝子治療法の開発

遺伝子を混ぜた分枝両親媒性ペプチド・カプセル(BAPC)は、細胞毒性を示さず発現したが、その導入効率はマウスの遺伝子治療に使えるほど高くなかった。そこでDNAとペプチド網を形成する分枝両親媒性陽イオン・ペプチドの生物物理学的特性とトランスフェクション効率について検討を行った。二重鎖プラスミドDNAを加えた場合、BAPCを形成されず、2つの会合タイプが観察された。ペプチド/DNA電荷比の低い場合プラスミドはナノサイズの圧縮構造を取り、ヒーラー細胞で非常に高い感作効率を示した。DNAプラスミドを高効率に運び細胞毒性も少ない既存の物に代わる新しいプラスミドDNA/ペプチド複合体の調製法を見つけた。ナノベシクルペプチドベクターの粒径を動的光散乱法で測定した結果、直径と20μmと160 nmの大小ベシクルが観測され、その大小の分布比は17:3を示し、大半は160 nmのベシクルであることが分かった。メチル水銀を30%標識したh5とh9分枝ペプチドを添加し形成したベシクルを詳細に調べるため走査透過型電子顕微鏡(STEM)で測定した。その結果、直径はおよそ200 nmを示した。またニ分子膜で形成されるベシクルは構造上両層に検出されるはずだが、メチル水銀は外膜層にのみ検出され内膜層には検出されなかった。このことはベシクル形成のメカニズムを知るうえで重要な知見を与えた。Tatエピトープの修飾率の異なるペプチドベクターを293A細胞株に加え発現したGFP蛍光強度をフローサイトメトリーで測定し評価した。その結果Tatエピトープの修飾効果はこの細胞株では顕著に修飾効果を示さなかった。今後は培養細胞株の種類に依存するかについて検討を行う予定である。h5、h9分枝ペプチドベクター表面のポリカチオンに起因する細胞毒性を検討するため、ペプチドベクター濃度とプラスミドDNA量に関して検討を行った。その結果、12 pmolのプラスミドDNAを含む160μMのペプチドベクターが導入率として最適であることが分かった。また1 mMのペプチドベクターを投与すると50%の細胞がダメージを受けることが分かった。25年度に予定しているペプチドベクター投与による免疫反応で惹起されるマウス血清中IgGの定性と定量法を前倒して検討した。その結果、電気泳動法とLC-MS/MSを用いたプロテオミクスを用いた高精度なIgG定量法を確立した。またペプチドベクターに起因するIgGかどうかをタンパク質相互作用により確認するため、血清中IgGの分取システムを分子篩クロマトグラム法を用い確立した。昨年度導入率を最適化した条件でベクター(α-ガラクトシダーゼ+γGFP)にペプチドh5とh9を当量ずつ加え作成したナノペプチドベシクルを293A培養細胞株に加えその発現をフローサイトメトリーで確認した。また酵素活性は4ーMU蛍光試薬をラベルした基質を用いて計測した。その結果、コントロール群に比べナノベシクルベクター投与群の酵素活性は上昇を示し、明らかにペプチドベクター投与による遺伝子治療が機能していることを確認した。しかし酵素の発現率が低値であるため動物実験の移行は無意味と判断し、遺伝子導入率のさらなる向上策について検討を行った。ペプチドナノサイズカプセルの大半は160 nmのベシクルであるが、時間の経過とともにベシクル同士が融合を繰り返し、nmからμmレンジへとサイズが変化していくことを観察した。このためによる細胞への取り込みや発現率の低下などが疑われた。そこで脂質リポソームの場合にサイズをコントロールするために使用する穴の大きさが違うポリカーボネートフィルターを用いてサイズのコントロールを検討した。その結果カプセルを100 nmや30 nmのフィルターに通すことで直径2060 nmや2030 nmのサイズに変えることが可能と成った。2mMの蛍光試薬eosinYを包み込んだペプチドカプセルを用いて洗浄操作やカプセルの融合挙動について蛍光測定により検討を行った。その結果4°Cで保存すればカプセル同士の融合は起きず安定した状態でナノスケールサイズを保持することが分かった。またこのeosinY溶液を包み込んだカプセルは容易に上皮細胞に取り込まれ、運ばれたeosinYは核周辺部に溜まった。ナノスケールの大きさをコントロールできる安定したカプセルの調整法を確立した。さらに様々な溶液や薬物を運べる生体適合性のある魅力的な運搬材料のペプチドカプセルの可能性も明らかにした。23年度は震災の後遺症による電力不足から、思うように実験は進まなかった。まず最初に実験材料となるナノベシクルを構成する新規にデザインした分枝両親媒性ペプチドの合成を試みた。しかし空調の悪化に伴い特に湿度に敏感な化学反応の収率は低下し、ペプチド合成に関しては多大な影響を受けた。そのため、研究環境の改善が見込める湿度の低い冬よりペプチドの合成を開始した。

このため研究実施計画の変更を行い夏場には24年度に計画していたファブリー病遺伝子治療成果の検証に必要な診断マーカーGL3定量分析手法の開発を前倒しして行った。その結果LCーMS/MSを用いたMRM法により組織や尿中の診断マーカーGL3の経時変化を追うことが可能となった。今後の動物実験におけるファブリー病の遺伝子治療効果の評価に役立つ手法となった。ファブリー病はα-ガラクトシダーゼAの遺伝子異常によるα-ガラクトシダーゼA酵素活性の欠損または低下が原因であるため、遺伝子治療は有効な手段である。しかし有効な手段にするためには研究目的の遺伝子導入率の向上と従来法より安全性の高い遺伝子治療法を開発する必要がある。この目的のために治療用遺伝子としてeGFPとα-ガラクトシダーゼAとのハイブリット型治療用遺伝子cDNAプラスミドを調整した。この遺伝子が機能するかどうか293A細胞株のGFPの蛍光測定と4MU基質の酵素活性測定により、作成したハイブリットプラスミドが機能することを確認した。この結果より、調製したハイブリットプラスミドはファブリー病の治療用遺伝子として使用可能であることが判明した。パイロット的に様々なナノベシクルを形成する分枝両親媒性ペプチドの合成を固相合成法により開始した。合成した粗ペプチドをHPLCで精製し、質量分析器でそのシークエンスや質量などの特性評価を行った。デザインどうりのペプチドが合成できたことを確証した。昨年度最適化した条件で4.7kbのeGFP二重鎖プラスミドDNA(pDNA)をペプチドに加えナノペプチドカプセルの形態観察を大気圧電子顕微鏡で行ったが、数10nmのカプセルは見つからなかった。そこでモデリング法により直径20nmのカプセルに必要なペプチド数を計算した。また遺伝子の高発現が可能なモデルは一つのカプセルに一分子のpDNAが含くまれれば良い。この時のペプチドの陽イオン数(P)とDNAの陰イオン数(N)の電荷比(P:N)を計算すると65.5を示した。そこで電荷比65.50.65を示すぺプチドDNA複合体を調整しその溶液を透過型電子顕微鏡で観察した。電荷比10.4では密集したnano構造、電荷比65.5ではnanofiberが観察された。電荷比を調節すると異なる構造複合体が形成されるが、ペプチドカプセルは作られない事が判った。次に原子間力顕微鏡で電荷比10.4複合体のサイズを求めた結果高さ85nm横250nmを示した。複合体を精査するため調製試料を0.8%アガロースゲル電気泳動で解析した。電荷比2.6と10.4のバンドは負電荷が減ったため本来より上方にシフトし20.8は泳動されずペプチドがDNA表面を覆ったため臭化エチジウムは中に侵入できずバンドは検出できなかった。同様の理由でデオキシリボヌクレアーゼ-1を加えたがDNAの分解は起こらなかった。電荷比10.4の試料をヒーラー細胞に6h培養し形質移入した細胞をFACSで測定した結果、高効率30%と無毒性を示した。
専門性の高い看護師の訪問看護師への症状マネジメント支援：効果検証とシステム開発

本研究は、専門性の高い看護師による、症状マネジメント困難事例に関する訪問看護師への支援の効果を検証すると共に、訪問看護師が専門性の高い看護師を探索し相談可能なシステムの開発・試行・評価を通してシステムの普及方法について検討することを目的とする。本研究の特徴は、在宅療養者において特に有病率の高い褥瘡・疼痛に着目して、その症状マネジメント困難事例に対する訪問看護師への支援の効果を、非ランダム化較試験にて実証的に検証することである。また、専門性の高い看護師の症状マネジメント支援をあらゆる在宅療養の場に発展させていくための相談システムを開発し、その普及方法も検討し、社会への実装を目指す。
環境負荷低減を目指した酸化エチレン型に替わる新規非イオン性界面活性剤の開発

非イオン性界面活性剤は、酸化エチレンを用いたポリエチレングリコール型がほとんどであり、トイレタリーや化粧品など各種工業製品に使われている。本研究では、この酸化エチレンを用いない環境負荷低減型の新規界面活性剤として、鎖長分布をもたない単一鎖長のポリオキシエチレン型およびポリオキシプロピレンーポリオキシエチレン型の非イオン界面活性剤の合成を行い、水溶液中における物性評価や分子集合体の構造解析を行った。非イオン性界面活性剤は、親水基がエチレンオキシド(CH2CH2O)のポリエチレングリコール型がほとんどであり、乳化、洗浄、浸透など種々の機能を有することから、トイレタリーや化粧品など各種工業製品に使われている。しかし、合成で使用されるエチレンオキシド(酸化エチレン)は、人体に対して毒性が強く、眼や上気道の粘膜刺激が強烈で発ガン性物質であることが最近指摘されている。環境に対する排出抑制対策も問題であり、一部の外国ではエチレンオキシドの使用を制限する動きも見られ、エチレンオキシドから作られるポリエチレングリコール型非イオン性界面活性剤の見直しは今後重要な課題である。本研究では、出発原料にエチレンオキシドを用いたポリエチレングリコール型の非イオン性汎用界面活性剤に替わる新しい非イオン性界面活性剤の開発を行った。1.ポリエチレングリコールーポリプロピレングリコール系単鎖型非イオン性界面活性剤の合成任意の重合度をもち、分布有または無のポリエチレングリコールのナトリウム塩と臭化アルキルを反応させ、さらに、このポリエチレングリコールアルキルエーテルの臭化物とポリプロピレングリコールのナトリウム塩を作用させて、ポリエチレンポリプロピレングリコールアルキルエーテル(CnEOxPOy)を合成した。2.界面化学的性質の評価界面化学的性質を、静的および動的表面張力と界面粘弾性の測定により調べ、気/液界面での吸着・配向性について検討した。また、水溶液中で形成する会合体のナノ構造を、動的光散乱、蛍光、低温透過型電子顕微鏡、X線小角散乱(兵庫県佐用郡のSPring-8を利用)により調べた。本研究では、出発原料にエチレンオキシドを用いたポリエチレングリコール型の非イオン性汎用界面活性剤に替わる新しい非イオン性界面活性剤の開発を行うことを目的としている。平成27年度は次の研究を実施した。(1)ポリエチレングリコールーポリプロピレングリコール系単鎖型非イオン性界面活性剤の合成任意の重合度をもち、分布をもたないポリエチレングリコールのナトリウム塩と臭化アルキルを反応させ、さらに、このポリエチレングリコールアルキルエーテルの臭化物とポリプロピレングリコールのナトリウム塩を作用させて、ポリプロピレンポリエチレングリコールアルキルエーテル(CnPOxEOy)を合成した。同様に、ポリエチレングリコールのナトリウム塩と臭化アルキルから、ポリエチレングリコールアルキルエーテル(CnEOy)を合成した。(2)界面化学的性質の評価合成した非イオン性界面活性剤の界面化学的性質を、静的および動的表面張力と界面粘弾性の測定により調べ、気/液界面での吸着・配向性について検討した。また、水溶液中で形成する会合体のナノ構造を、動的光散乱、蛍光、低温透過型電子顕微鏡、X線小角散乱により調べた。単一鎖長のポリエチレングリコールーポリプロピレングリコール系単鎖型非イオン性界面活性剤は、収率にやや課題が残されているものの、精製法が確立し高純度で目的物を得ることができた。アルキル鎖長は10、12、14、16、ポリオキシエチレン鎖長は4、6、8、ポリオキシプロピレン鎖長は1、2、3の目的物を合成できた。合成したこれらの非イオン性界面活性剤の界面化学的性質および水溶液中での会合体特性に関して、静的表面張力、動的表面張力、界面粘弾性、動的光散乱、蛍光、低温透過型電子顕微鏡、X線小角散乱の測定はすでに終わっており、界面活性剤の構造と物性との関係や水中で形成するミセルのナノ構造との関係について明らかにした。また、動的表面張力の測定により、バルク中からサブ表面への拡散ならびにサブ表面から気ー液界面への吸着について調べ、界面活性剤の構造と拡散係数との関係について明らかにした。さらに、水晶発振子を用いたステアリン酸汚れモデルによる洗浄評価や油にスクワランを用いた乳化特性についての検討も行った。以上の研究成果から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。

本申請では、出発原料にエチレンオキシドを用いたポリエチレングリコール型の非イオン性汎用界面活性剤に替わる新しい非イオン性界面活性剤の開発を行った。合成した新規非イオン性界面活性剤の界面化学的性質を、静的および動的表面張力と界面粘弾性の測定により調べ、気/液界面での吸着・配向性について検討した。また、水溶液中で形成する会合体のナノ構造を、動的光散乱、蛍光、低温透過型電子顕微鏡、X線小角散乱(兵庫県佐用郡のSPring-8を利用)により調べた。SAXSの測定は、大型放射光施設SPring-8に設置のX線小角散乱装置(ビームラインBL40B2)を用いて行い、集合体のナノ構造の解析を行った。洗浄や塗料、化粧品分野などの工業的展開を図るには、新規界面活性剤の界面吸着および会合体形成の特徴を把握する必要があり、高い界面活性を得るためにアルキル鎖長、ポリグリセリンまたはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールの重合度および分布の制御を試みた。非イオン性界面活性剤は、酸化エチレンを用いたポリエチレングリコール型がほとんどであり、トイレタリーや化粧品など各種工業製品に使われている。本研究では、この酸化エチレンを用いない環境負荷低減型の新規界面活性剤として、鎖長分布をもたない単一鎖長のポリオキシエチレン型およびポリオキシプロピレンーポリオキシエチレン型の非イオン界面活性剤の合成を行い、水溶液中における物性評価や分子集合体の構造解析を行った。当初は出発物質にグリセリンを用いて、ポリグリセリン系単鎖型非イオン性界面活性剤の合成も行う予定であったが、合成、精製がうまくいかず、もう一つの計画であった単一鎖長ポリエチレングリコールを用いたポリエチレングリコール系単鎖型非イオン性界面活性剤の合成を先に進めた。後者は合成に成功し、その付加体であるポリエチレンポリプロピレングリコール系単鎖型非イオン性界面活性剤の合成も順調に行うことができた。合成した2タイプの非イオン性界面活性剤の界面化学的性質は、静的および動的表面張力と界面粘弾性の測定により調べ、水溶液中で形成する会合体のナノ構造は、動的光散乱、蛍光、低温透過型電子顕微鏡、X線小角散乱により調べ、高い界面活性を得るためにアルキル鎖長、ポリグリセリンまたはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールの重合度および分布の制御に成功した。これらの研究成果から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。単一鎖長のポリエチレングリコールーポリプロピレングリコール系単鎖型非イオン性界面活性剤とポリエチレングリコール系単鎖型非イオン性界面活性剤の水溶液中での会合体のナノ構造について、X線小角散乱(SAXS)の測定により、散乱プロファイル(散乱ベクトルと散乱強度の関係)を得るところまではすでに終えており、ギニエ解析を行っただけである。今後は詳細なナノ構造を追跡するために、散乱プロファイルよりフィッティングを含めたモデル解析を行い、会合体の形状やサイズについて明らかにする。また、SAXSより得られた結果について、すでに実施済みの動的光散乱や低温透過型電子顕微鏡、粘度の結果と比べて検討し、考察を行う。
超細粒度並列計算機(シストリック・アレイ)の実用化に向けての基礎的研究

分散メモリアーキテクチャを持つ超細粒度SIMD型並列計算機は,中粒度MIMDと並び超並列処理に最適な並列計算機アーキテクチャのひとつと考えられる。本研究では,細粒度SIMD型並列計算モデルのひとつと考えられるシストリックアレイに焦点を当て,その実用化をめざし,細粒度プロセッサ間通信方式,耐故障性,並列アルゴリズムの設計,同期方式など超細粒度SIMDアーキテクチャにおける問題点を理論的側面から解明研究することを目的としていた。まず,1970年代のセルラオートマトンから1990年代におけるSIMD型商用並列計算機にいたる超並列計算機アーキテクチャとそのためのアルゴリズムについて調査し,その全体像の正確な把握に成功する。これらの結果は1991年末,共立出版より刊行した「超並列計算機アーキテクチャとそのアルゴリズム」に成果としてまとめた。本書は細粒度SIMDアーキテクチャとそのアルゴリズムについて著述された国内で最初の成書であり,世界的にも類書は極めて少ない。次に細粒度メッシュアーキテクチャにおけるグローバルバス結合とローカルバス結合の役割分担について考察し,グローバルバスの計算能力,アルゴリズム設計並びに検証時のグローバルバスの有用性を明らかにする。さらに耐故障性を備えた最適時間同期方式を提案する。最後に現有設備である256個のトランスピュータから構成される並列計算機上に,プロセッサ間通信並びに処理に要する時間をモニタするシステムを構築した。モニタリング結果はグラフィックディスプレイ上に表示され,良好なパラレルプログラミング環境を提供している。当システムを利用して,細粒度並列アルゴリズム設計におけるグローバルデータ転送と局所計算における両者のバランスの検討が容易になり,今後シストリック・アーキテクチャの効率評価が進むものと期待される。これらの研究成果については現在論文としてまとめている段階である。分散メモリ・ア-キテクチャをもつ超細粒度SIMD型並列計算機は,中粒度MIMDと並び,超並列処理に最適な計算機ア-キテクチャと考えられている。本研究では,超細粒度SIMD計算モデルのひとつと考えられるシストリック・アレイに焦点をあて,その実用化を目指し,プロセッサ間通信方式,耐故障性,並列アルゴリズムの設計など超細粒度SIMDア-キテクチャの理論的諸側面の解明を研究目的とする。まず,1970年代のセルラ・オ-トマンから1990年代におけるSIMD型商用並列計算機にいたるパラレル・ア-キテクチャとそのアルゴリズムについて調査し,その全体像の正確な把握に成功する。これらの結果は,1991年末共立出版より刊行した「超並列計算機ア-キテクチャとそのアルゴリズム」に成果としてまとめられた。本書は,細粒度SIMDア-キテクチャとそのアルゴリズムについて著述された国内で最初の成書であり,世界的にも類書は極めて少なく,価値ある存在と考えられる。次に細粒度メッシュ・ア-キテクチャにおけるグロ-バル・バス結合とロ-カル・バス結合の役割分担について考察し,グロ-バル・バスの計算能力,アルゴリズム設計並びに検証時の有用性を明らかにする。さらに,耐故障性を備えた最適時間一斉射撃アルゴリズムの開発を行なう。これらの結果は,イタリアで開催されたParallel Computing国際会議並びに東北大通研シンポジウムで発表された。本年度の研究では,まずグローバル・バスを利用した超細粒度並列アルゴリズムの設計手法を1次元シストリックアレイ上にて確立し,並列アルゴリズムの設計が非常に簡潔になることが明らかになった。同時に同手法を利用して設計された並列アルゴリズムの正当性も容易に証明することができる。2次元アレイ上でも同様なことが成立すると予想されるため,線形計算及びグラフ問題を効率よく解決する並列アルゴリズムの設計において,グローバル・バスを利用することを前年度に引き続き検討中である。2次元アレイ上では,連結要素ラベリングアルゴリズムの設計においてグローバル・バスの利用が有効なことが判明し,現在その結果をまとめている段階である。さらに耐故障性に関しては,前年度に得られた1次元アレイ上での耐故障性同期化アルゴリズムをさらに改良し,より一般的な故障パターンを有する場合でも非常に小さなオーバヘッドで同期可能なことが判明した。

この結果は1993年1月ドイツ国Dagstuhlで開催された“Dagstuhl International Seminar on Automata Theory:Distributed Models"にて研究発表された。2次元メシュ上でも同様な耐故障性同期アルゴリズムの設計を試みているが最終段階には至っていない。最後に現有設備である256個のトランスピュータから構成される並列計算機上に,プロセッサ間通信並びに処理に要する時間をモニタするシステムを構築した。モニタリング結果はグラフィックディスプレイ上に表示され、良好なパラレルプログラミング環境を提供している。当システムを利用して,細粒度並列アルゴリズム設計におけるデータ転送と局所計算における両者のバランシングの検討が容易になり,シストリック・アーキテクチャの効率評価が進むものと思われる。本研究の最終年度である平成5年度はこれまでの2年間の研究結果をふまえ,得られた成果を広く公表するとともに,シストリック・アレイの実用化に向けての研究を終了した。今年度は次の結果を得た。(1)複数個の故障プロセッサを含む1次元アレイ上での効率の良い同期化アリゴリズムが得られているが,本年度はこれを2次元アレイ上に拡張し,メッシュアーキテクチャへの対応も可能にした。しかしながら得られたアルゴリズムは最適時間のものでないため,改良の必要性がである。耐故障性を備えた同期化アルゴリズムに関しては、1993年9月フランス国で開催されたInternational Conference on Parallel Computing'93にて研究発表を行った。(2)ウエハー上での占有面積を最小にする2次元グローバル・バスの埋め込み法についても考察し、時間遅れが比較的少ない埋め込み法を考案した。これに関しては現在必要面積並びに通信時間など各種のパラメータを評価している段階である。(3)現有設備である256個のトランスピュータから構成される並列計算機上に,プロセッサ間通信並びに処理に要する時間をモニタするシステムを構築中であったが、本年度はこれが完成し並列計算機アーキテクチャの各種パラメータを評価できるようになった。モニタリング結果はグラフィックディスプレイ上にダイナミックに表示され、良好なパラレルプログラミング環境を提供するとともに,ユーザにどのような並列プログラムを書けば性能が上昇するかなどと行った情報を提供することが可能である。
マンネンタケ水抽出物に含まれる酵素の発現挙動および酵素化学的解析

本研究では、マンネンタケ(Ganoderma lucidum)の水抽出物に含まれる酵素に着目し、酵素遺伝子のクローニング、そして生育ステージおよび収穫後の保存期間における遺伝子発現解析を行った。その結果、グルタミン酸プロテアーゼおよびβ-1,3-グルカナーゼの完全長cDNA配列情報を取得した。また、遺伝子発現量解析の結果、グルタミン酸プロテアーゼ遺伝子は、菌糸体、子実体原基、成熟前の子実体、収穫後4週目の子実体で相対的に高い発現を示すことが明らかとなった。β-1,3-グルカナーゼ遺伝子は、菌糸体から成熟子実体における発現は低く、収穫後の子実体において高い発現が確認された。マンネンタケ(Ganoderma lucidum)は機能性が着目されるきのこであり、本年度は、機能性に関与すると考えられる酵素について、遺伝子のクローニング、完全長cDNA配列情報の取得、生育ステージにおける発現量解析を試みた。その結果、液体培養菌糸体からのgDNA抽出とその増幅に成功した。得られたgDNAを鋳型にして、プロテアーゼおよびグルコシダーゼのクローニングを試みた。その結果、グルタミン酸プロテアーゼおよびエンド-β-1,3-グルカナーゼのクローニングに成功した。さらにシークエンシングにより、これらの遺伝子配列情報を取得した。得られた配列情報をもとに、培養菌糸体における遺伝子発現を確認した。その結果、グルタミン酸プロテアーゼ遺伝子の発現を確認した。そこで、グルタミン酸プロテアーゼの完全長cDNA配列情報の取得を試みた。液体培養菌糸体から得られたtotal RNAからcDNAを合成し、完全長cDNA配列情報を取得した。一方、菌糸体粗酵素抽出液中にプロテアーゼ活性も確認した。マンネンタケ水抽出物に含まれる酵素の発現挙動の解析は、子実体水抽出物のプロテオーム解析が背景となっている。しかしながら、子実体水抽出物でのプロテアーゼおよびグルコシダーゼ活性は確認していない。そこでマンネンタケ子実体水抽出物におけるプロテアーゼおよびグルコシダーゼ活性について確認した。その結果、グルコシダーゼ活性はおいては、ラミナリンを基質として、その活性が確認された。また、プロテアーゼ活性においても、カゼインを基質として、その活性が認められた。次いで子実体における発現量解析のために、マンネンタケ子実体の実験室スケールでの人工栽培を試みた。50mL容量のプラスティックチューブに木粉培地を充填し、菌糸体を培養した。現在、子実体原基形成を試みている。本年度は、グルタミン酸プロテアーゼおよびエンド-β-1,3-グルカナーゼを中心に研究を推進した。また、実験室スケールでの人工栽培に成功した。実験室スケールでの人工栽培に関して、子実体栽培に成功した。その結果、菌糸体から子実体収穫後までの各ステージおよび部位別のtotal RNAを回収でき、酵素遺伝子の各ステージにおける発現解析が可能となった。グルタミン酸プロテアーゼに関して、取得した完全長cDNA配列情報を解析した。また、RT-PCR法を用いて、菌糸体から子実体収穫後まで遺伝子発現解析を行った。その結果、本酵素遺伝子のアミノ酸配列は、JGIデータベースの55731Ganoderma sp cDNAと比較して94%の相同性を示した。また、Dichomitus squalensのacid proteinaseに対しては87%、Trametes versicolorのaspergillopepsinに対しては72%、そして、Dichomitus squalensのaspergillopepsinに対しては70%の相同性を示した。これらの結果から、本グルタミン酸プロテーゼは硬質きのこにおいて高く保存されている遺伝子であることが明らかになった。その結果、菌糸体から成熟した子実体までその発現が確認された。一方、収穫後では発現は確認されなかった。エンド-β-1,3-グルカナーゼに関しては、各ステージおよび部位別での遺伝子発現解析をRT-PCR法を用いて行った。その結果、子実体収穫後1週間でその発現が確認された。一方、菌糸体から子実体成熟までの発現は収穫後のそれと比較して弱かった。この結果から、本酵素が子実体収穫後の自己消化に関与していることが示唆された。本研究は平成27年度の研究の推進方策に従い、おおむね順調に進展していると思われる。大きな目標であった各ステージにおけるtotal RNAの収集に成功し、目的とする両酵素において、各生育ステージにおける遺伝子発現を確認した。研究の進展が困難であった点としては、エンド-β-1,3-グルカナーゼにおいて、発現解析におけるPCR条件の検討(プライマー設計も含む)が必要であった点と、実験室スケールでの人工栽培への取り組みにおいて、子実体原基から子実体形成への栽培条件を検討した点があげられる。本年度は、グルタミン酸プロテアーゼの発現解析およびβ-1,3-グルカナーゼの遺伝子構造および発現解析を中心に研究を推進した。リアルタイムPCR法を用いて、グルタミン酸プロテアーゼ(GlGPA)の各生育ステージおよび保存期間における遺伝子発現解析を行った。その結果、GlGPAは、菌糸体、子実体原基、成熟前の子実体、そして、収穫後4週間目の子実体の4ステージで比較的高い発現を示した。本研究の結果から、GlGPAが、菌糸体形成、子実体発生、胞子成熟、そして、収穫後の老化(自己消化)に関与していることが示唆された。

Glycoside Hydrolase Family 128に属するβ-1,3-グルカナーゼ遺伝子(GlGH128A)について、RACE法を用いて、完全長cDNA配列情報を取得し、遺伝子配列解析を行った。その結果、予想開始コドンおよび終始コドンを含む塩基配列情報の取得に成功した。GlGH128Aの予想アミノ酸配列は、22残基のシグナルペプチドを含む全271残基からなり、活性残基と推測される2つのグルタミン酸残基および2か所のジスルフィド結合に関与すると推測されるシステイン残基が保存されていた。リアルタイムPCR法を用いて、GlGH128Aの各生育ステージおよび収穫後の保存期間における遺伝子発現解析を行った。その結果、GlGH128Aの発現は、菌糸体から成熟子実体において低い一方で、収穫後の子実体において高いことが確認された。本研究の結果から、これらのプロテアーゼ及びグルカナーゼは、きのこにおける形態形成や老化に深く関与していることが示唆され、これらの酵素の働きを明らかにすることは、きのこにおける鮮度保持などに大きく貢献するものと考えられる。本研究では、マンネンタケ(Ganoderma lucidum)の水抽出物に含まれる酵素に着目し、酵素遺伝子のクローニング、そして生育ステージおよび収穫後の保存期間における遺伝子発現解析を行った。その結果、グルタミン酸プロテアーゼおよびβ-1,3-グルカナーゼの完全長cDNA配列情報を取得した。また、遺伝子発現量解析の結果、グルタミン酸プロテアーゼ遺伝子は、菌糸体、子実体原基、成熟前の子実体、収穫後4週目の子実体で相対的に高い発現を示すことが明らかとなった。β-1,3-グルカナーゼ遺伝子は、菌糸体から成熟子実体における発現は低く、収穫後の子実体において高い発現が確認された。培養菌糸体からのgDNA抽出において高純度のgDNAの取得が困難であったこと、十分量のgDNAを取得するためにgDNA増幅を行う必要が生じたことなど、条件検討が必要となったことが理由としてあげられる。また、クローニングにおいて、プライマー設計も含めたPCR条件の検討が必要となった点があげられる。子実体水抽出物および菌糸体でのプロテアーゼおよびグルコシダーゼ活性の確認が必要となり、実験を追加した点も理由としてあげられる。そして、これらの条件検討や実験追加により、マンネンタケ子実体の実験室スケールでの人工栽培への取り組みがやや遅れる結果となった。今後もグルタミン酸プロテアーゼおよびエンド-β-1,3-グルカナーゼを中心に研究を推進する予定である。グルタミン酸プロテアーゼに関しては、リアルタイムPCRを用いて各ステージにおける発現量解析をおこなう。さらに得られたcDNAを大腸菌に組み込み、組換えタンパク質として目的酵素の取得、機能解析を試みる。エンド-β-1,3-グルカナーゼにおいては、RACE(rapid amplification of cDNAends)法を用いて、完全長cDNA配列情報の取得を試みる。
センサーソフトウェア工学の確立に関する研究

本研究では、センサーを利用した各種のアプリケーション・ソフトウェア(以下、センサーソフトウェアと呼ぶ)に適用ドメインを限定した場合に、どのようなソフトウェア工学的手法が有効であるかを究明するとともに、センサーソフトウェアの開発に有効なソフトウェアについての研究を進め、公開することにより、多くの利用者に実際に利用してもらうことを目的とした。まず、ソフトウェア自動生成技術としては、システム開発の設計記述表現にコンピュータが解釈可能な「モデル」を採用することで高品質のソフトウェアを実現しようとするモデル駆動開発(MDD: Model-Driven Development)技術に焦点を絞った。モデル駆動ソフトウェア開発は、現時点では、一般的には十分な実用性を有しているとは言い難い。これに対して、センサーソフトウェアという限定を加えることにより、どこまで実用可能になるのかを、本研究において明らかにしていった。そこでは、物理的影響も含めたソフトウェア・システムの構造・振舞いのモデル化をすることが必要となり、この点も研究において、追求しなければならない点であった。次に、ソフトウェア再利用技術については、センサーソフトウェアに対して、さまざまなオブジェクト指向再利用技術を応用しながら、それらを1つのセンサーソフトウェア開発環境として統合して利用者に提供することを実現した。特に、以下について、詳細な研究を行った。(1)センサーソフトウェア向けモデル指向ソフトウェア生成に関する研究(2)センサーソフトウェアパターンに関する研究(3)プロダクトラインを利用した体系的なソフトウェア再利用平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。センサー技術・アクチュエータ技術の発達により、物理世界と密に連携したアンビエントシステムを実現する基盤が整いつつあり、高信頼なアンビエントシステムを実現するための開発手法を研究する必要性は高い。本研究では、センサーを利用した各種のアプリケーション・ソフトウェア(以下、センサーソフトウェアと呼ぶ)に対して、どのようなソフトウェア工学的手法が有効であるかを究明するとともに、センサーソフトウェアの開発に有効なソフトウェアについての研究を進め、公開することにより、多くの利用者に実際に利用してもらうことを目的としている。本年度は、センサーソフトウェア向けモデル指向ソフトウェア生成に関する研究に焦点を絞って研究を行った。センサーソフトウェア開発者は、データ計測、データ処理を複数のセンサーノードが存在するネットワーク上での分散処理として実現する必要がある。一方、個々のセンサーノードの振舞いを実装するためには、センサーノード間の通信、センサーノードへのタスクの割当てを決定する必要があり、データフローとセンサーノードの振舞いとの間に乖離が存在する。この乖離が、センサーソフトウェアの開発を困難にする一つの要因となっている。この乖離による困難さを低減するため、データフローからセンサーノードの振舞いを段階的に決定可能なモデル駆動開発の研究を行なった。提案した開発プロセスでは、データフローを記述するモデル、データフローをネットワーク内でのまとまったノードグループの処理として記述するモデル、ノードグループの処理を個々のノードの振舞いとして記述するモデルを導入し、データフローからノードの振舞いを段階的に決定可能なプロセスを実現した。また、モデル間の変換規則を導入することにより、モデルの詳細化の支援を行った。センサー技術・アクチュエータ技術の発達により、物理世界と密に連携したアンビエントシステムを実現する基盤が整いつつある。このようなシステムは、不具合が生じた場合の社会的な影響が大きいため、従来のシステムと比べて、より高い信頼性が求められる。従って、高信頼なアンビエントシステムを実現するための開発手法を研究する必要性は高い。本研究では、センサーを利用した各種のアプリケーション・ソフトウェア(以下、センサーソフトウェアと呼ぶ)に適用ドメインを限定した場合に、どのようなソフトウェア工学的手法が有効であるかを究明するとともに、センサーソフトウェアの開発に有効なソフトウェアについての研究を進め、公開することを目的としている。本研究では、ソフトウェア自動生成技術としては、システム開発の設計記述表現にコンピュータが解釈可能な「モデル」を採用することで高品質のソフトウェアを実現しようとするモデル駆動開発(MDD: Model-Driven Development)技術に焦点を絞る。すなわち、アプリケーション全体で実現するデータフローを個々のセンサーノードの振舞いとして分割して実装する必要がある。しかし、個々のセンサーノードの振舞いを実装するためには、センサーノード間の通信、センサーノードへのタスクの割当てを決定する必要があり、データフローとセンサーノードの振舞いとの間に乖離が存在する。本研究では、センサーを利用した各種のアプリケーション・ソフトウェア(以下、センサー・ソフトウェアと呼ぶ)に適用ドメインを限定した場合に、どのようなソフトウェア工学的手法が有効であるかを究明するとともに、センサー・ソフトウェアの開発に有効はソフトウェアについての研究を進め、公開することにより、多くの利用者に実際に利用してもらうことを目的とする。これまでの成果の主たるものは、下記の論文にまとめられている。これに加え、本年度は、今後のセンサー・ソフトウェアにとって必要不可欠なセキュリティ技術やGUI技術についての研究を進めた。進捗状況を最も明確に示しているのは、「研究実績の概要」の項で述べたように、成果の一部が、IEEEのTransactionに採録されたことである。これ以外に、本年度注力したセンサー・ソフトウェアに対するセキュリティ技術やGUI技術についての研究についても精力的に進めた。