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卓球一流選手の打球直前の動作修正における反応のメカニズム

本研究の目的は,ボールの視覚情報による卓球一流選手の瞬時の動作修正における反応のメカニズムについて,実験的に検討することであった.卓球選手2名を対象に、フォアハンドによるフリック打法とドライブ打法における,上肢の筋活動、手関節の動き,および動作に関する内観を測定した.試技は,配球者から送られる4m/s程度のスピードの無回転のボールに対する強打とした.配球には,公式ボール(レギュラーバウンド条件)と,イレギュラーバウンドが発生しやすいように表面を凹凸に加工したボール(イレギュラーバウンド条件)を用いた,加工ボールの存在については,被験者に事前に告知しなかった.結果および考察は以下の通り.(1)レギュラーバウンド条件において,被験者コートでのボールバウンドからインパクトまでの平均時間は,フォアハンドフリック打法の場合,被験者Aが205ms,被験者Bが208ms,フォアハンドドライブ打法の場合,被験者Aが243ms,被験者Bが303msであった.(2)イレギュラーバウンド条件における,被験者コートでのボールバウンドからインパクトまでの時間や,動作に関する内観から,手関節を中心とした小さな動きが主なフォアハンドフリック打法は,肩関節を中心とした大きな動きが主なフォアハンドドライブ打法と比べ,短時間での動作修正に適していると考えられた.このことから,動作修正に要する時間は,動作の力学的特性と関連していると推察された.(3)イレギュラーバウンド条件において打球直前の動作修正が知覚された場面では,上肢骨格筋に動作修正への関与が推察される放電パターンの観察される試技と,観察されない試技とがみられた.この筋放電パターンの観察されない試技については,瞬時の動作修正における筋の作用機序のさらなる検討が必要であると考えられた.本研究の目的は,ボールの視覚情報による卓球一流選手の瞬時の動作修正における反応のメカニズムについて,実験的に検討することであった.卓球選手2名を対象に、フォアハンドによるフリック打法とドライブ打法における,上肢の筋活動、手関節の動き,および動作に関する内観を測定した.試技は,配球者から送られる4m/s程度のスピードの無回転のボールに対する強打とした.配球には,公式ボール(レギュラーバウンド条件)と,イレギュラーバウンドが発生しやすいように表面を凹凸に加工したボール(イレギュラーバウンド条件)を用いた,加工ボールの存在については,被験者に事前に告知しなかった.結果および考察は以下の通り.(1)レギュラーバウンド条件において,被験者コートでのボールバウンドからインパクトまでの平均時間は,フォアハンドフリック打法の場合,被験者Aが205ms,被験者Bが208ms,フォアハンドドライブ打法の場合,被験者Aが243ms,被験者Bが303msであった.(2)イレギュラーバウンド条件における,被験者コートでのボールバウンドからインパクトまでの時間や,動作に関する内観から,手関節を中心とした小さな動きが主なフォアハンドフリック打法は,肩関節を中心とした大きな動きが主なフォアハンドドライブ打法と比べ,短時間での動作修正に適していると考えられた.このことから,動作修正に要する時間は,動作の力学的特性と関連していると推察された.(3)イレギュラーバウンド条件において打球直前の動作修正が知覚された場面では,上肢骨格筋に動作修正への関与が推察される放電パターンの観察される試技と,観察されない試技とがみられた.この筋放電パターンの観察されない試技については,瞬時の動作修正における筋の作用機序のさらなる検討が必要であると考えられた.本研究は,これまでの研究における実験方法上の問題を解消し,卓球一流選手を対象に,ボールの視覚情報による瞬時の動作修正のメカニズムを検討しようというものであった.検討課題は,以下の3つであった.1)卓球一流選手における,打球のおよそ160180ms前のイレギュラーバウンドへの対応時の上肢の筋活動,ラケットの動き,上肢の動き,およびラケットコントロールに関する内観と,それらの相互関係2)瞬時の動作修正と従来の運動制御理論との関係3)瞬時の動作修正を説明できる運動制御モデル3年計画の1年目にあたる本年度は,卓球経験者1名を対象とした予備実験を行ない,1.上肢の筋活動の測定法,および,2.ラケットの動きの測定法,の改良を以下のように行なった.1.上肢の筋活動の測定法の改良尺側手根伸筋,総指伸筋,円回内筋,および橈側手根屈筋を被験筋とし,表面双極誘導法により筋放電を導出する際,従来の装置ではノイズの除去が困難であった.そこで,EMGアンプを電極近傍に配置した表面筋電位測定装置を用いたところ,ノイズが少なくなり,その有効性が確認された.2.ラケットの動きの測定法の改良ラケット裏面に電磁位置角度検出用センサーを装着することにより,ラケット中心点の3次元位置およびラケット面の向き(基準座標軸に対するオイラー角)を測定する従来の方法では,センサーのコードが被験者の動きに支障をきたす場合もみられた.

そこで,2台の高速度ビデオカメラで測定する方法を用いたところ,従来の方法と比較して,実験準備の時間は多少長くなったものの,実際の競技場面と同じ動きを対象に高精度なデータが得られるようになり,その有効性が確認された.今後の展望来年度には,本年度の研究で有効性が確認された方法により卓球一流選手を対象とした実験を行ない,必要なデータの収集を終了する.再来年度には,研究成果をまとめる.本研究は,これまでの研究における実験方法上の問題を解消し,卓球一流選手の瞬時の動作修正のメカニズムを検討しようというものであった.検討課題は,以下の3つであった.1)卓球一流選手における,打球のおよそ160180ms前のイレギュラーバウンドへの対応時の上肢の筋活動,ラケットの動き,上肢の動きおよびラケットコントロールに関する内観と,それらの相互関係2)瞬時の動作修正と従来の運動制御理論との関係3)瞬時の動作修正を説明できる運動制御モデル3年計画の2年目にあたる本年度は,打球直前のラケットコントロールに深く関与する上肢骨格筋を明らかとするために,既存の実験データの分析を行った.分析の対象は,高速度カメラの映像において,打球直前のラケット面の向きのコントロールが観察された動作の筋活動とした.下回転と無回転の2種類のサービスに対する,卓球一流選手のフォアハンドフリック打法によるレシーブでは,打球直前15msの筋放電量において,尺側手根伸筋に2種類のサービス間で有意差が認められた(p<0.05).他の被験筋(総指伸筋,円回内筋および橈側手根屈筋)では有意差は認められなかったが,橈側手根屈筋では有意傾向(p<0.06)が認められた。打球直前30msの筋放電量においては,いずれの被験筋でも,2種類のサービス間で有意差は認められなかった.以上のことから,卓球一流選手のフォアハンドフリック打法において,打球直前15msというような,ラケット面の向きの最終的なコントロールのために,尺側手根伸筋と橈側手根屈筋が重要な役割を果たしていると考えられた.卓球の打球における瞬時の動作修正では,ラケット面の向きの最終的なコントロールが最も重要なため,来年度の最終実験では,これら2つの筋活動の測定が極めて重要であると考えられた.今後の展望来年度には最終実験を行い,研究成果をまとめる.本研究は,これまでの研究における実験方法上の問題を解消し,卓球一流選手の打球直前の動作修正のメカニズムを検討しようというものであった.3年計画の最終年にあたる本年度は実験と分析を行い,3年間の研究成果をまとめた.実験は,全国大会で優秀な成績を残している卓球選手2名を被験者として,通常のボール(レギュラーバウンド課題)と,イレギュラーバウンドが発生しやすいように,表面を凹凸に加工したボール(イレギュラーバウンド課題)を用いて行われた.試技は,卓球コーチから配球される4m/s程度のスピードの無回転ボールに対して,フォアハンドドライブ打法(大きなスイング)と,フォアハンドフリック打法(小さなスイング)により,各課題において各打法で10球ずつ強打することとした.打球動作とボールの動きについては,機械的に同期された2台の高速度ビデオカメラにより,250fpsで収録した.打球時の筋活動については,利き手の前腕及び上腕における4種の骨格筋の筋放電を導出した.
視線情報を用いた観光資源に対する潜在的注目度調査システムの開発に関する研究

訪日外国人旅行者が年々増え続けるなか、小規模自治体ではマーケティングのノウハウや経験が不足しているため、自地域の観光資源に対する注目度を認識できず積極的なアピールなどの取り組みが積極的に行われていない。このような自治体が利用しやすい観光資源の注目度調査方法が確立できれば、観光政策の取り組みも向上すると推察される。本研究では、デジタルサイネージを利用して利用者の視線情報から観光資源に対する潜在的注目度を推定する手法を考案し、利用性の高い調査システムの開発を目指す。提案システムの調査データは、オープンデータとして共有することで周辺自治体との連携や差別化などの新たな観光政策への貢献を目指す。
静電レンズアレイを用いたナノ・マイクロパターニングと神経細胞ネットワークへの応用

ステンシルマスクを用いたエレクトロスプレーデポジション(ESD)法は,生体/有機高分子材料を広範囲にマイクロパターニングできるため注目されている.しかし,ステンシルマスク穴のナノ加工は難しく,粒子が詰まる可能性も高いためパターンの微細化には限界がある.本論文では,ESD法と静電場の制御が可能なステンシルマスクを用いた新たなパターニング手法を提案し,ステンシルマスク穴より小さいパターニングやパターンサイズの制御を目的とする.磁性体と絶縁体からなるステンシルマスクと磁力によるギャップ変化を用いた制御法,および,静電レンズを有するステンシルマスクと印加電圧の変化を用いた制御法を明確にした.エレクトロスプレーデポジション(ESD)法とステンシルマスクを組み合わせた手法は,生体材料を広範囲かつ精密にマイクロパターニングすることができる.ESD法により電気的に噴霧された材料溶液は,空気中で瞬時に乾燥し,乾いた状態で基板に堆積するため,理論上は粒子直径である数十nmのパターンを形成可能である.しかし,ステンシルマスクにおいて,穴のナノ加工は難しく,また,粒子が詰まる可能性も高いため,ナノスケールまでの微細化には至っていない.したがって,本年度には,ESD法の帯電粒子を静電レンズのように集束することでステンシルマスクの穴よりも小さいパターンを形成可能な新たな手法を開発することを目的に,(1)有限要素法によるシミュレーションに仕様の確定と,(2)静電レンズ機構を有するステンシルマスクの製作を行なった.有限要素法ソフトウェアであるCOMSOLを用いて,ステンシルマスクの穴まわりの電場に関するシミュレーションを行い,スプレー源を5.0kV,ステンシルマスクの下から一層目,三層目,五層目の電極にそれぞれ2.4,2.6,2.8kVを印加することで,ステンシルマスクの穴はは50μmに対して電気力線は基板上で約300nmの幅に集束されており,電気力線に沿って誘導されるESD法による粒子もこの範囲に堆積すると考えられる.このデバイスの製作方法として以下のプロセスを提案した.ガラスウェハに犠牲層となるPVAフィルムを貼る.その上に,別のステンシルマスクを用いてTiとCuをスパッタリングし電極の一層目(電極B)を作製する.次に,SU-8をスピンコートし,パターニングする.これを五層分繰り返す.最後に,ガラスウェハを脱イオン水中に浸すことでPVAフィルムを溶かしステンシルマスクを剥離する.このプロセスで製作したところ,歩留まり100%は得られなかったものの,実現可能性を示した.本年度は,静電気力で帯電された微粒子の軌道を制御できるステンシルマスクの提案と製作を目的としている.MEMS技術はフォトリソグラフィを用いた露光・現像プロセスを基本とするため,比較的2次元に近い構造体の形成は得意であるが,複雑な3次元マイクロ構造体を製作するのは容易ではない.また,マイクロの世界では部品の組み立てが容易でないため,すべての部品がMEMSプロセスだけで形成・組み立てできる複雑な3次元構造体のプロセスが必要不可欠である.厚膜フォトレジストによる鋳型と電鋳を用いた多層化MEMSプロセスにより複雑な3次元構造体であるマイクロ静電レンズアレイを製作することを提案した.静電レンズの電極の構造,寸法,印加電圧などについて,有限要素法ソフトウェアによるシミュレーションを行い,最適な寸法と形状を求めた.この結果をベースにし,ESD法の帯電粒子を静電レンズのように集束し,穴よりも小さいパターンを形成可能なステンシルマスクを設計,製作し,提案したプロセスにより所望の構造を作製できることを確認した.実現可能性を確認したものの,まだこのMEMSプロセスは不完全であるため,歩留まり100%になる製作条件を探す必要がある.ステンシルマスクを用いたエレクトロスプレーデポジション(ESD)法は,生体/有機高分子材料を広範囲にマイクロパターニングできるため注目されている.しかし,ステンシルマスク穴のナノ加工は難しく,粒子が詰まる可能性も高いためパターンの微細化には限界がある.本研究では,ESD法と静電場の制御が可能なステンシルマスクを用いた新たなパターニング手法を提案し,ステンシルマスク穴より小さいパターニングやパターンサイズの制御を目的とする.まず,磁性体絶縁マスクのMEMS技術を用いた製作プロセスを提案し,試作した結果,約0.05mmのギャップ変化が生じ,磁力によるギャップ制御性が示された.続いて,パターニングを行った結果,磁石の表面磁束密度が0.05T(ギャップ0.088mm)の場合,マスク穴幅0.5mmに対して,パターンの幅は0.393mmとなった.また,磁石を0.05Tから0.145Tに変化させることで,約0.043mmのパターンサイズの変化を達成した.この変化は先行研究と類似しており,磁力によるギャップ変化によってパターンサイズが変化する傾向にあることが示された.本実験の結果から,マスク形状の変更および電磁石の使用により高度なパターンサイズ制御の実現可能性を明らかにした.静電レンズの印加電圧の変化を用いた制御法については,まず,静電レンズマスクを提案し,静電場シミュレーションを行い,印加電圧によりパターンサイズの変化が可能な設計値を決定した.次に,静電レンズマスクとその製作に用いる電極層用シャドウマスクのMEMS技術による製作プロセスを提案し,試作した結果,どちらも製作誤差は約0.005mm以下となり,製作プロセスの妥当性が示された.最後に,パターニングを行った結果,電極の穴幅0.180mmに対して約0.0126mmのパターンが形成された.ステンシルマスクを用いたエレクトロスプレーデポジション(ESD)法は,生体/有機高分子材料を広範囲にマイクロパターニングできるため注目されている.

しかし,ステンシルマスク穴のナノ加工は難しく,粒子が詰まる可能性も高いためパターンの微細化には限界がある.本論文では,ESD法と静電場の制御が可能なステンシルマスクを用いた新たなパターニング手法を提案し,ステンシルマスク穴より小さいパターニングやパターンサイズの制御を目的とする.磁性体と絶縁体からなるステンシルマスクと磁力によるギャップ変化を用いた制御法,および,静電レンズを有するステンシルマスクと印加電圧の変化を用いた制御法を明確にした.平成28年度に構築したプロセスの製作条件を向上させ,静電レンズ機構を有するステンシルマスクを完成させる.このマイクロ静電レンズアレイとマイクロノズルを融合し,バイオ材料などが固定化できるナノ・マイクロパターニングシステムを提案・製作する.静電霧化されたナノパーティクルは非常に軽いため,ケースが必要であるものの真空などの特殊環境にする必要はない.このシステムを実現し,実験的にその原理の確認を行なう.また,このデバイスシステムを神経細胞ネットワークへ応用する.最初に細胞接着,器官形成,神経再生,血管新生などの機能があるタンパク質である,Lamininをナノ・マイクロパターニングする.次に神経細胞をLamininのパターンが形成された基板上で培養し,神経細胞ネットワークの形成・評価を行なう.神経細胞ネットワークの実験データを生化学を専門とする研究者らへ公開し,異分野からの新たなニーズに応え,新領域を創成する.マイクロメカトロニクス
球面上の半安定点のなすモジュライ空間のトポロジー

平成9年度はユークリッド平面内の等辺多角形のなす空間のホモロジーを決定したのだが、平成10年度はユークリッド空間内の等辺多角形のなす空間のホモロジーを決定することができた。また、この空間のsymplectic volumeを計算することもできた。以下ではその概略を説明する。1. M_nでユークリッド空間R^3内の等辺多角形のなす空間をあらわす。M_nのトポロジーについては、nが奇数のときは滑らかな複素多様体であり、nが偶数のときは特異点があることが報告者により1996年に証明されていた。なおM_nは球面上の半安定点のなすモジュライ空間と同一視されることに注意する。さて、nが奇数のときはM_nの有理係数ホモロジーはKirwanにより決定されていた。この計算が可能な本質的理由はM_nが特異点を持たないことである。しかしnが偶数のときは特異点のため、上の方法は適用されない。そこで平成10年度は全く新しい方法により、nが偶数のときのM_nの有理係数ホモロジーを決定した。2. M_nについて以下のことも研究した。nは偶数、奇数何れでも良いものとする。M_nはsymplectic manifoldであることがKapovich-Millsonにより知られていた。ω_nをsymplectic formとする。M_nのsymplectic volume ν_n=∫_M_nω^<n-3>_nの決定は様々な研究者の試みにも拘わらず、部分的な結果しか得られていなかった。そこで平成11年度のもう一つの成果として、υ_nを完全に決定した。証明はDuistermaat-Heckmanの定理を用い、R^<n-3>内のpolytopeの体積を計算することに帰着させるという、新しい視点から行われた。この一年間の研究により、配置空間にトポロジーに二つの進歩を与えることができた。1.M_nでS^1上のsemistable-pointsのなすmoduli spaceをあらわす。M_nのトポロジーについては、nが奇数のときは滑らかな多様体であり、nが偶数のときは特異点があること、およびM_nのオイラー数が報告者により1996年に決定されていた。このたびM_nの整係数ホモロジーが完全に決定できた。しかも、全く異なる二つの証明方法を与えることができた。一つはM_nにセル分割を与え、Lerayスペクトル系列を用いる方法であり、もう一つの方法は次の通りである。まずM_nと(S^1)^<n-1>にLefschetzの超平面切断定理の類似が成立することをモ-ス理論により証明する。次に加藤氏のpartial Poincare duality theoremを用いるのである。2.Rat_kでS^2からそれ自身への基点を保つdegree-kの正則写像全体の空間とする。Segalにより、Rat_kはΩ^2S^3を近似することが証明され、その後、報告者およびCohen-Cohen-Mann-MilgramによりRat_kのstable splittingが与えられていた。その結果はSnaithによるΩ^2S^3のstable splittingを用いて表現される。E:S^2→ΩS^3をFreudenthal suspensionとし、そのhomotopy fiberをWとする。すると、Ω^2S^3→W→S^2なるfibrationが存在し、しかも上記の様にΩ^2S^3はRat_kで近似されるのである。このたびRat_kの一般化である空間X_kを定義し、それがWを近似することを証明した。さらにX_kのstable splittingも与えることができた。Rat_kがSnaithによるΩ^2S^3のstable splittingを用いて表現されるのに対し、X_kのstable splittingはWongによるWのstable splittingを用いて表現される。なお、この結果はF.Cohen氏の予想の解決である。

そこで平成11年度のもう一つの成果として、υ_nを完全に決定した。証明はDuistermaat-Heckmanの定理を用い、R^<n-3>内のpolytopeの体積を計算することに帰着させるという、新しい視点から行われた。
蛋白質リン酸化系による胃壁細胞プロトンポンプの調節機構

H^+,K^+-ATPase N-末端領域のリン酸化の生理的役割を明らかにするために、細胞及び組織レベルでのリン酸化とATPase活性の相関・H^+,K^+-ATPase標品中(G1)に存在する内在性プロテインキナーゼ及びプロテインフォスファターゼの同定及びH^+,K^+-ATPase N-末端領域と相互作用する蛋白質の検索等について研究を行った。ラット・ウサギ胃H^+,K^+-ATPaseのリン酸化について検討した結果、これらの動物においてもブタと同様にN-末端領域特異的にチロシンリン酸化が起こることが明らかになった。また、これら3種の動物の胃組織をPervanadate処理によってフォスファターゼを不可逆的に阻害したところ、H^+,K^+-ATPaseのチロシンリン酸化量が増加することが明らかになった。このことは、胃組織においてH^+,K^+-ATPaseのチロシンリン酸化が生理的条件下て起こっていることを示唆している。内在性チロシンキナーゼの同定に関しては、特異的抗体との反応性・基質特異性等からc-SRCチロシンキナーゼである可能性が強く示唆されたが、c-SRCそのものであると確認するには至らなかった。内在性チロシンフォスファターゼに関しては、G1画分にPTP-δとSHP-2に対する特異的抗体と反応する蛋白質の存在が明らかになったが、これらフォスファターゼはH^+,K^+-ATPaseのTyr^7とTyr^<10>を脱リン酸化することはできなかった。H^+,K^+-ATPaseのTyr^7とTyr^<10>を特異的に脱リン酸化するフォスファターゼを3種のカラムクロマトグラフィーでブタ胃から精製したところ、精製酵素標品は主要な成分として分子量140kDaと65kDaの蛋白質を含んでいた。これら蛋白質のN-末端アミノ酸配列を解析したところ、65kDa蛋白質はブタ血清アルブミンであることが明らかになった。140kDa蛋白質のN-末端アミノ酸配列と相同性を示す蛋白質はこれまでに報告されていなかった。これらの結果から、胃壁細胞にはH^+,K^+-ATPaseのTyr^7とTyr^<10>を特異的に脱リン酸化する新規フォスファターゼが存在することが示唆された。H^+,K^+-ATPase N-末端領域と相互作用をする蛋白質因子の検索を行ったところ、胃組織に特異的に発現している分子量約35kDaの蛋白質がチロシンリン酸化依存的にH^+,K^+-ATPase N-末端領域と結合することを示唆する結果が得られた。

ラット胃より壁細胞を調製し、^<32>Pで標識後、HK-ATPaseのリン酸化について検討したが、リン酸化を検出することはできなかった。そこで、ラット及びウサギ等の小動物の胃粘膜層から調製したHK-ATPase標品について、内在性蛋白質リン酸化酵素によるリン酸化が検出されるか否かについて検討した結果、これらの小動物においても、ブタと同様のリン酸化が起こることが確認された。また、N末端のアミノ酸配列の分析結果より、分解を非常に受けやすいHK-ATPaseのN末端領域の切断が起こっていることが明らかとなった。これらの実験結果より、単離ラット胃壁細胞でリン酸化を観察することができなかったのは、HK-ATPaseを免役沈降操作等で精製する過程で混入していた蛋白質分解酵素を完全に抑制することが不可能なため、分解を非常に受けやすいHK-ATPaseのN末端領域の切断が起こっていることが原因であると推定された。HK-ATPaseのN末端領域のセリン^<27>をリン酸化する内在性酵素は、Ca^<2+>要求性・TPAによる活性化・阻害剤の特異性等からPKCであることが示唆された。特異的抗体を用いて検討したところ、PKCが胃粘膜層より調製したHK-ATPase標品に含まれていることが確認された。また、HK-ATPaseのN末端領域のチロシン^<10>及びチロシン^7をリン酸化する酵素については、融合蛋白質を使った基質特異性の検討及び特異的な抗体を用いたイムノブロットによって、ある種のc-Src様キナーゼであることが示唆された。H^+,K^+-ATPaseN-末端領域のリン酸化の生理的役割を明らかにするために、細胞及び組織レベルでのリン酸化とATPase活性の相関・H^+,K^+-ATPase標品中(G1)に存在する内在性プロテインキナーゼ及びプロテインフォスファターゼの同定及びH^+,^+-ATPaseN-末端領域と相互作用する蛋白質の検索等について研究を行った。ラット・ウサギ胃H^+,K^+-ATPaseのリン酸化について検討した結果、これらの動物においてもブタと同様にN-末端領域特異的にチロシンリン酸化が起こることが明らかになった。また、これら3種の動物の胃組織をPervanadate処理によってフォスファターゼを不可逆的に阻害したところ、H^+,K^+-,-ATPaseのチロシンリン酸化量が増加することが明らかになった。このことは、胃組織においてH^+,K^+-ATPaseのチロシンリン酸化が生理的条件下で起こっていることを示唆している。内在性チロシンキナーゼの同定に関しては、特異的抗体との反応性・基質特異性等からc-SRCチロシンキナーゼである可能性が強く示唆されたが、c-SRCそのものであると確認するには至らなかった。内在性チロシンフォスファターゼに関しては、G1画分にPTP-δとSHP-2に対する特異的抗体と反応する蛋白質の存在が明らかになったが、これらフォスファターゼはH^+,K^+-ATPaseのTyr^7とTyr^<10>を脱リン酸化することはできなかった。H^+,K^+-ATPaseのTyr^7とTyr^<10>を特異的に脱リン酸化するフォスファターゼを3種のカラムクロマトグラフィーでブタ胃から精製したところ、精製酵素標品は主要な成分として分子量140kDaと65kDaの蛋白質を含んでいた。これら蛋白質のN-末端アミノ酸配列を解析したところ、65kDa蛋白質はブタ血清アルブミンであることが明らかになった。140kDa蛋白質のN-末端アミノ酸配列と相同性を示す蛋白質はこれまでに報告されていなかった。
細胞由来リポソームを用いたトランスポーター型膜タンパク質の機能解析技術

薬剤刺激によりヒトリンパ球細胞から生成された細胞サイズのリポソーム(細胞外ベシクル)を用いて、トランスポータ型膜タンパク質を解析するための新規マイクロデバイスを開発した。SiN(窒化シリコン)製ダイアフラムに形成した微小孔上にリポソームを固定化した後に、界面活性剤を作用させてリポソーム膜を部分的に溶解した。これにより、微小孔がリポソーム膜切片で覆われた状態を作り出すことに成功した。そして、リポソーム膜上に存在するグルコーストランスポータ1(GLUT1)により輸送される蛍光標識グルコース(2-NBDG)を、FRET(蛍光共鳴エネルギー移動)を用いて検出することに成功した。ヒトBリンパ球細胞の薬剤刺激により取得した細胞由来リポソームを、MEMS加工により製作した微小孔上に展開固定する技術を構築した。まず、微小孔を有するダイアフラムを以下のようにして製作した。プラズマCVDによりシリコン基板の両面にSiN膜を形成した。次に、プラズマエッチングによりSiN膜を部分的に除去することで、片面に直径2 μmの微小孔を、他面にエッチング用の窓を形成した。そして、TMAH溶液を用いてシリコンの結晶異方性エッチングを行い、基板が貫通するまでエッチングを進め、微小孔を有するSiN製のダイアフラムを形成した。次に、以下の手順でリポソーム膜を微小孔上に展開固定した。まず、微小孔を有するSiNダイアフラム表面にAPTESを反応させ、アミノ基を有する自己組織化単分子膜を形成した。次に、このアミノ基に細胞膜アンカーを結合させた後に、リポソームを播種し固定化した。そして、界面活性剤Triton X-100を作用させてリポソーム膜を部分的に溶解し、リポソーム膜の一部を細胞膜アンカーで保持した状態で微小孔上に取得した。その際に、リポソーム膜及び膜タンパク質の損傷を最小限に抑えるために、界面活性剤の濃度をできるだけ低く、作用時間をできるだけ短くする必要があることが分かった。この観点から、最適な界面活性剤の濃度及び処理時間を導出した。さらに、リポソーム膜が溶解しその一部が微小孔上に残留したことをより明確化するために、リポソーム膜を蛍光色素DiIで染色し、リポソーム内部に蛍光色素Calceinを包含させた後に、このリポソームを固定化し、界面活性剤を作用させた。界面活性剤の作用後にCalceinの蛍光強度が低下したことから、リポソーム膜の溶解を確認した。一方、DiIの蛍光強度の低下は極めて小さく、このことからリポソーム膜が基板上に残留したことを確認した。ヒトBリンパ球細胞の薬剤刺激により取得した細胞由来リポソームをSiN製ダイアフラムに形成した微小孔上に展開固定し、リポソーム膜上に存在するGLUT1(グルコーストランスポータの一つ)により輸送される2-NBDG(蛍光標識グルコース)を検出する技術を構築した。本研究の実験系では透明なリポソーム膜に垂直な方向から蛍光観察を行うことになるので、2-NBDGの蛍光を直接観察したのでは、GLUT1を通過する前の2-NBDGがバックグラウンドで蛍光を発するため、GLUT1を通過した後の2-NBDGのみを観察することが困難であると予想された。そこで、2-NBDGが発する蛍光によって励起し得る蛍光色素Dylight 680を選定し、両分子間の蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を利用することで、GLUT1を通過した後の2-NBDGのみを観察した。まず、リポソーム膜を保持したSiNダイアフラムの上下にPDMS製マイクロ流路を取り付けた。次に、上部流路をDylight 680/PBS溶液で満たし、下部流路に2-NBDG/PBS溶液を導入した。励起光を照射して2-NBDG分子を励起すると、上部流路内ではGLUT1を通過した2-NBDGとDylight 680分子との間でFRETが起き、励起されたDylight 680分子が蛍光を発した。このDylight 680の蛍光強度を測定することで、GLUT1を通過し上部流路に達した2-NBDGのみを検出することに成功した。下部流路に導入する2-NBDGの濃度と蛍光強度の関係を定量的に評価した。さらに、GLUT1の直接阻害剤であるフロレチンを2-NBDG/PBS溶液中に添加したところDylight 680の蛍光強度の減少が見られ、すなわちGLUT1のグルコース輸送能の低下を本計測系により確認することに成功した。最終年度においては、リポソーム膜を微小孔上に展開固定する技術の再現性と確実性を向上させることを目的に、リポソームの展開時に作用させる界面活性剤の濃度や流速などの条件を導出するとともに、その作用時間を制御するための流体操作技術を構築した。まず、ヒトリンパ球細胞に蛍光色素カルセインを内包させた後に、酪酸ナトリウムで化学的な刺激を行うことでカルセインを内包した細胞由来リポソームを生成した。次に、細胞膜アンカー分子を介してマイクロ流路の壁面上にリポソームを固定し、界面活性剤Triton X-100を含有するPBSを一定流速でマイクロ流路内に導入し、その作用によりリポソーム膜を部分的に溶解することでリポソームを展開した。リポソームに内包したカルセインが展開時に放出され、その蛍光強度が急激に低下することを確認し、これによりリポソーム展開を判定することに成功した。

さらに、微小孔下のマイクロ流路内に3層流から成るシースフローを形成し、3層流の流量比を調整することで界面活性剤の作用時間を制御する技術を構築した。蛍光ビーズを用いて流れを可視化し、流量や出口圧力の条件を導出した。研究期間全体の成果として、リポソーム膜上に存在するグルコーストランスポーターGLUT1のグルコース輸送能を評価する技術を構築した。まず、SiN製ダイアフラム内に形成した微小孔上にリポソーム膜を展開固定した。次に、微小孔の下部に配置したマイクロ流路内に蛍光標識グルコース2-NBDGを導入し、GLUT1を通過し上部流路に達した2-NBDGのみを蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)により検出する技術を構築した。下部流路に導入する2-NBDGの濃度と蛍光強度の関係を定量的に評価した。さらに、GLUT1の直接阻害剤であるフロレチンを添加することでGLUT1のグルコース輸送能が低下することを確認することに成功した。薬剤刺激によりヒトリンパ球細胞から生成された細胞サイズのリポソーム(細胞外ベシクル)を用いて、トランスポータ型膜タンパク質を解析するための新規マイクロデバイスを開発した。SiN(窒化シリコン)製ダイアフラムに形成した微小孔上にリポソームを固定化した後に、界面活性剤を作用させてリポソーム膜を部分的に溶解した。これにより、微小孔がリポソーム膜切片で覆われた状態を作り出すことに成功した。そして、リポソーム膜上に存在するグルコーストランスポータ1(GLUT1)により輸送される蛍光標識グルコース(2-NBDG)を、FRET(蛍光共鳴エネルギー移動)を用いて検出することに成功した。細胞由来リポソーム上に存在するトランスポーター型膜タンパク質により輸送される生体分子を計測する技術の構築に成功し、当初目標としていた成果を得ることができたため。バイオマイクロデバイスリポソーム膜を微小孔上に展開固定する技術の再現性と確実性を向上させるとともに、展開固定したリポソーム膜をより直接的に観察する手法を構築する。現状のデバイスには多数の微小孔が形成され、この全ての微小孔をリポソーム膜で覆うことが困難であるため、微小孔から漏れ出た蛍光標識グルコースが観察に影響を及ぼす問題が生じている。また、より高精度の計測を行うためには100倍油浸レンズなどの高倍率レンズで観察する必要があるが、現状では下部流路が深いため焦点深度の浅い高倍率レンズを使用することができない。今後、デバイスの構造や製作法を改善することでこれらの問題点を解決し、計測の高精度化を目指す。前年度までにグルコース濃度が高い場合のグルコーストランスポーターの輸送能を評価することに成功したが、今後は上述した計測の高精度化により低濃度領域におけるグルコース輸送能を評価することが可能になると思われる。よって、今後はより広範な濃度における輸送能を評価することで、トランスポーターによるグルコース輸送が促進拡散により行われ、その輸送速度がミカエリス・メンテン式に従うことを実証する。さらに、グルコーストランスポーターの直接阻害剤であるフロレチンを作用させる実験を継続して実施し、その濃度や輸送能変化などとの関係を導き、本手法がトランスポーター阻害薬の薬効評価等に応用可能であることを示す。さらに、蛍光測定法以外の手法として、電気化学計測法などの可能性を探る。具体的には、リポソーム膜を固定化した微小孔近傍に微小電極を構築し、グルコース酸化酵素による酵素反応で発生する過酸化水素を電気化学的に計測することを試みる。
中国国民党政権における政治体制の研究

本研究は戦時下の中国国民党の政治体制の諸特徴を解明することを目的とし、本研究期間においては、戦時下の党政軍関係と政策決定、戦時下の中央ー地方関係の解明に注力した。検討の結果、(1)地方軍事指導者に対する中央政府の影響力が限定的であること、(2)戦時体制の構築において軍と指導者個人への集権化を進め、(3)指導者と少数幕僚による政策決定を実現することによって、平時の政策決定における問題を克服したことを明らかにし、成果として刊行した。本年度の研究計画は研究環境の整備を行うことに留意しながら基礎資料の収集、未公刊史料の収集、収集資料の整理・データベース化を目標としてきた。第一に、基礎資料については、当初掲げた『蒋中正総統档案ー事略稿本』、『蒋中正先生年譜長編』、『中華民国史档案資料彙編』などの資料集などはおおむね入手するとともに、『中国現代政治史資料彙編』、等入手の困難な史料集なども一部入手することができ、研究活動の環境を著しく向上させることができた。第二に、未公刊史料の収集については、当初予定していた台湾の国史館が閲覧規則を変更したことにより混乱が続いていたため、第二年度に予定していたスタンフォード大学フーバー研究所、コロンビア大学稀覯書および手稿図書館を含む米国での調査を前倒しで実施した。米国の調査においては、蒋介石日記のほか、孔祥熙文書、宋子文文書、熊式輝文書など研究課題と関連する文書を調査、収集し、指導者の認識に関する史料を入手することができた。台湾での調査については次年度の実施を予定しており、閲覧規則の変更による混乱が収まり、具体的な手続きが定まり次第執り行う予定である。第三に、収集資料の整理・データベース化については28年度の米国における調査実施分については終了した。また、あわせて29年度に国史館等で収集予定の史料の検討、検索を実施した。また、以上の準備を土台として収集資料の分析を逐次実施中であり、現在29年度の投稿に向けて論文を執筆中である。第一に、基礎資料の収集については、当初収集を予定していた資料をほぼ収集することができ、研究に必要な環境が整えられた。さらに、入手が困難な資料についても入手できたことから、この点については当初の計画以上に進んでいるといえる。第二に、未公刊史料の収集については、当初予定の台湾での史料館訪問が規則変更によって見通しが不明瞭となったため、米国への調査へと変更した。分量からいえば、台湾で予定していたの調査の方が多いため、米国調査との入れ替えは進捗に多少の遅れをもたらしたが、台湾での調査は事前に机上で実施できることから、全体として、遅れは軽微なものにとどまった。収集資料の整理・データベース化についても調査の米国への変更にともなう影響はあったものの、台湾については机上調査が可能であったため、結果として想定より進捗している。以上から、計画全体としておおむね順調に進展している。昨年度に研究環境がほぼ整えられたことから、本年度は昨年米国で収集した蒋介石日記のほか、中国国民党文書、孔祥熙文書、宋子文文書、熊式輝文書等の史料の本格的分析に着手した。当初予定していた台湾国史館の閲覧規則変更により、第二年度に予定していたスタンフォード大学フーバー研究所、コロンビア大学稀覯書および手稿図書館での調査を先に実施した関係で、国史館での調査対象であった地方統治に関する史料の分析が第二年度以降でなければ実施できないことから、計画において課題とした、戦時下の党組織と運営、戦時下における社会変容と地方統治政策、戦時下の政軍関係と政策決定、戦時下の中央ー地方関係のうち、戦時下の政軍関係と政策決定、戦時下の中央ー地方関係から検討することとした。これらの分析を通じて、日中戦争開始直後の中央政府と地方政府である冀察政務委員会の関係と実態、ならびに日中戦争開始後の党・政・軍の関係と対日戦に関する具体的な政策決定過程を明らかにし、北京と台北のシンポジウムで報告するとともに、そこでの指摘を踏まえて論文として刊行した。年度の後半においては、閲覧規則変更の混乱が落ち着いたことを踏まえ、当初の計画を実施するために必要な未公刊史料の収集のため、台北の国史館、中国国民党党史館、国家档案管理局において調査を実施した。以上により、当初の研究計画は達成したが、引き続きこれらの史料の整理・データベース化を進めつつ、次の課題として戦時下の党組織と運営、戦時下における社会変容と地方統治政策について検討を進める。次年度については、台湾での調査を実施するとともに、それらの成果を整理、分析したうえで、年度内の論文執筆と投稿を目指す。台湾での調査が第二年度にずれ込む可能性については、計画当初から一定程度予想しており、その対策として事前の机上調査を行うことを予定していたため、進捗に対する影響は軽微である。

可能な限り年度の前半に台湾調査を実施し、同時並行して前年度の収集資料の分析と突き合わせながら年度内の論文執筆および投稿を目指したい。29年度が最終年度であるため、記入しない。政治学29年度が最終年度であるため、記入しない。
高時間分解能一酸化炭素測定器の高精度化

対流圏における大気汚染物質の化学過程・輸送過程を定量的に研究するためには、航空機観測により一酸化炭素(CO)濃度を高精度・高時間分解能で測定することが必要である。これまで、真空紫外共鳴蛍光法を用いた高時間分解能CO測定器の開発を行ってきた。この方法は、共鳴線ランプという特殊光源から放射される光を試料空気に照射し、COからの共鳴蛍光を検出することにより濃度を決定するものである。本研究では、このCO測定器を高精度化・小型化するための様々な改良を行った。平成13年度に引き続き、本年度に達成された研究実績について以下に記す。(1)航空機内の温度・湿度が急激に変化した場合、結露等により検出器の信号強度が不安定になるケースが見られた。その対策として、検出器の温度をコントロールするとともに、パージガスとして乾燥空気を導入する機構を整備した。(2)蛍光セルの構造を改良し、セル壁面での反射・散乱に起因するバックグラウンド光を減少させてS/N比を向上させた。(3)測定器の消費電力を最小限に抑え、直流電源を小型化・軽量化した。(4)較正に用いるCO標準ガスを、世界的に信頼を得ているアメリカ海洋大気庁の標準ガスと比較し、両者が2%以内で一致することを示した。これら様々な改良を経て、航空機観測においてCO濃度を高速(1秒)・高精度(1%)で測定できる安定なシステムを完成させた。開発した装置を用いて西太平洋域で航空機観測を実施し、汚染物質の化学過程・輸送過程解明のための貴重なデータを得ることに成功した。一酸化炭素(CO)は、対流圏化学において重要な役割を果たす物質である。その光化学過程・輸送過程を定量的に研究するためには、航空機観測によりCO濃度を高精度・高時間分解能で測定することが必要である。本研究では、このCO測定器を高精度化するための様々な改良を行った。本年度に達成された研究実績について以下に記す。(1)共鳴線ランプは直流放電を用いている。その放電特性を決定する重要な要素であるニクロムメッキの方法・厚さの最適化を行った。室温条件下では極めて安定な放電状態を達成することが可能となった。(2)水蒸気(H_2O)の干渉要因となる短波長の光を除去するために、ランプ窓材に結晶石英(Crystalline quartz)を使用することを独自に考案した。実際に加湿空気を測定器に導入し、H_2Oによる干渉がCOの信号強度に対して無視し得る大きさであることを実証した。(3)試料空気が導入される蛍光セル内の圧力を一定に保つための高感度な圧力コントロールシステムを開発した。外気圧が300hPaより高い条件において1%以内の精度でコントロール可能であるという結果を室内実験により得た。(4)測定器を航空機に搭載し、実大気中における観測を行った。対流圏における典型的なCO濃度に対して、1-2%の精度で定量可能であることを実証した。また、観測データを詳細に検討した結果、航空機搭載型としてさらなる高精度化を達成するためには、(1)機内温度が変化した場合の信号強度の安定化、(2)測定器の小型化・軽量化、(3)較正用CO標準ガスの比較検証、等が必要であることが分かった。
NO合成酵素機能ドメインと細胞内活性制御分子との相互作用

神経型一酸化窒素合成酵素nNOSの機能ドメインとカルモジュリン(CaM)、カベオリンなどの生体分子によるNOSの反応の制御機構を解明するために、nNOSの変異体を作成し、分子内電子伝達機構を解析をおこなった。さらにnNOSの機能ドメインとCaMあるいはカベオリンの反応に対する効果を解析した。さらにラットカベオリンの大腸菌での発現系を構築し、GST融合タンパク質あるいはHis-tag付きのタンパク質として発現、精製した。これらの精製タンパク質を用いて、タンパク-タンパク間相互作用を検討した。その結果(1)カベオリンのscaffolding domainのペプチド(CaV1p1)の完全長のnNOSの活性に対する効果を調べたところ、CaV1p1は濃度依存的に(IC50=1.8μM)CaMに依存するNO合成活性とNADPH酸化活性を阻害するが、この阻害はCaMの過剰量の添加によって部分的に拮抗された。(2)次に、nNOSに存在する推定カベオリン結合配列中に保存されているアミノ酸(F584、W587)の変異体を作成し、CaV1p1阻害効果を調べたところ、変異体でもカベオリンペプチドによる活性阻害が見られた。したがって、血管内皮細胞型NOS(eNOS)の場合と異なり、nNOSは推定結合配列以外の部位でもカベオリンと相互作用することが示唆された。(3)また、還元酵素ドメインのシトクロームc還元活性はCaV1p1によって90%以上阻害されるのに対し、フェリシアン化カリウム還元活性は50%未満しか阻害されなかった。このことから、カベオリンペプチドは、nNOSではNADPHからFADまでの電子移動に影響せずFADからFMNさらにFNMからヘムへの電子移動を阻害すると考えられる。(4)免疫沈降法等により、カベオリンはnNOSのオキシゲナーゼドメインのみおよび還元酵素ドメインのみと結合出来ることがわかった。(5)さらにnNOS還元酵素ドメインの種々の欠失変異体を作成し、カベオリンとの相互作用を検討したところ、相互作用にはFMNドメインのみで充分であることがわかった。以上のことから、nNOSの血管内皮型のeNOSの場合と異なる活性制御様式が明らかになった。本研究では、神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の活性やヘムの還元速度に対するカルモデュリン(CaM)や細胞内膜構造蛋白質であるカベオリンの添加効果および蛋白-蛋白相互作用を解析することによってNOS活性の生体内分子による制御機構を明らかにすることを目的としている。NOSは、神経細胞や血管内平滑筋等の情報伝達物質のNOの合成を触媒する重要な酵素であり、ヘムを含むオキシゲナーゼドメインと還元酵素ドメインの二つのドメインからなる複合酵素である。NOSの反応活性は、両ドメインの間に存在するCa2+/CaM結合部位へのCaMの結合によって制御されている。また最近カベオリンが、G蛋白やSrcやRas,三量体G蛋白質などのシグナル伝達物質に結合すると同様に、NOSにも結合しその機能を制御していることがわかった。本研究では、nNOSの機能ドメインとCaM、カベオリンなどの生体分子によるNOSの反応の制御機構を解明するために、nNOSの変異体を用いて、分子内電子伝達機構を解析をおこなっている。

(1)nNOSの変異体作製:nNOSの様々な変異体の大腸菌発現系を構築した。nNOSのカルモデュリン(CaM)結合部位を含むあるいは含まないオキシゲナーゼドメインのみのタンパク質や還元酵素ドメインのみのタンパク質、さらにはCaM結合に対する自己阻害配列の部位特異的変異体、C末端のある欠失変異体の発現プラスミドを作製した。また、カベオリンの認識配列といわれるドメインの点変異体を作成した。それぞれ変異体タンパク質を、大腸菌で発現し、各種アフィニテイ-クロマトを用いて精製した。(2)変異体の反応解析とCaMおよびカベオリンの効果:nNOSの野生型と変異体のNO合成活性や還元酵素活性,嫌気ボックス内でのヘム還元速度などの活性に対するカベオリンペプチドやCaMの添加効果を調べた。特に欠失変異体のCaM存在下あるいは非存在下での活性に対するカベオリンペプチドの阻害効果をみることによって、NOSの反応のどこの段階をカベオリンが阻害しているかを解析した。その結果、血管内皮型のeNOSの場合と異なる阻害様式が明らかになった。また、カベオリンはCaMの結合ドメインの存在には無関係に、オキシゲナーゼドメインにも還元酵素ドメインにも結合することが示唆された。今年度は、nNOSの機能ドメインとCaMあるいはカベオリンとの相互作用と反応に対する効果を解析した。ラットカベオリンのcDNAを単離し、その大腸菌での発現系を構築し、GST融合タンパク質あるいはHis-tag付きのタンパク質として発現、精製した。さらにnNOSの自己阻害配列部分の欠失変異体やオキシゲナーゼドメインおよび還元酵素ドメインのみのタンパク質の大腸菌での発現プラスミドの構築を行った。これらの精製タンパク質を用いて、免疫沈降法等によりタンパク-タンパク間相互作用を検討した。その結果(1)カベオリンはnNOSのオキシゲナーゼドメインのみおよび還元酵素ドメインのみと結合出来ることがわかった。(2)カベオリンのscaffolding domainのペプチド(CaV1p1)の完全長のnNOSの活性に対する効果を調べたところ、CaV1p1は濃度依存的に(IC50=1.8μM)CaMに依存するNO合成活性とNADPH酸化活性を阻害するが、この阻害はCaMの過剰量の添加によって部分的に拮抗された。(3)次に、nNOSに存在する推定カベオリン結合配列中に保存されているアミノ酸(F584、W587)の変異体を作成し、CaV1p1阻害効果を調べたところ、変異体でもカベオリンペプチドによる活性阻害が見られた。したがって、血管内皮細胞型NOS(eNOS)の場合と異なり、nNOSは推定結合配列以外の部位でもカベオリンと相互作用することが示唆された。(4)また、還元酵素ドメインのシトクロームc還元活性はCaV1p1によって90%以上阻害されるのに対し、フェリシアン化カリウム還元活性は50%未満しか阻害されなかった。このことから、カベオリンペプチドは、nNOSではNADPHからFADまでの電子移動に影響せずFADからFMNさらにFNMからヘムへの電子移動を阻害すると考えられる。
オブジェクト指向ソフトウェアからのコンポーネントの自動抽出・検索に関する研究

コンポーネントとは,あるサービスを提供する,独立して交換可能なソフトウェア構成単位であり,これをちょうどレゴ・ブロックを組み立てるように組み合わせることによって,ソフトウェアを開発することを究極的なソフトウェア開発手法として目指している。近年,コンポーネントを開発・運用するためのコンポーネントアーキテクチャ体系が成熟しつつあるのに対して,既存のコンポーネントを適切に再利用する仕組み・方法論は未成熟である。従って,コンポーネントの再利用は限定的な種類・利用法に留まってしまっている。我々は,この未成熟の理由には,提供されるコンポーネントの不足,コンポーネントを開発するための技術・ツールの不足,コンポーネントを利用するために技術・ツールの不足等さまざまな要因を解決することを研究の目的としている。本研究では、コンポーネントの自動抽出・検索を行うシステムを開発し、その評価を行うとともに,その過程で発見されるであろう欠陥を修正した。いくつかの実際に用いられているJavaプログラムのソースコード集合を対象として,コンポーネント抽出・検索の適用実験を行った。適用対象として、Junit(総クラス・インタフェース数:181)、Regexp(16)、TableExample(18)、Metalworks(32)を選んだ。これらに対するコンポーネント抽出実験として,適用対象ソースコード集合から抽出できたコンポーネント数を測定した。抽出元プログラム毎の結果について,強/弱コンポーネント数と,コンポーネントあたりの平均構成クラス・インタフェース数,オブジェクト指向メトリクスとして広く知られているDIT・SCCrのそれぞれについて測定値が信頼区間に該当したコンポーネントの数,および,両測定法のどちらの測定値も信頼区間に該当したコンポーネントの数などを計測し、良好な結果が得られた。ソフトウェアの再利用をソフトウェア開発活動の中心におく方法論として、コンポーネントベース開発がある。コンポーネントベース開発では、特定のソフトウェアアーキテクチャに基づいて、ソフトウェアを機能単位で部品に分解し、ソフトウェア部品(コンポーネント)を組み合わせることによって開発を進める。コンポーネントベース開発は、開発コストの削減とソフトウェア全体の信頼性の向上を実現することを目的とする。コンポーネントベース開発を進めるにあたっては、必要なコンポーネントが既に存在する必要がある。しかし、再利用可能なコンポーネントを全ての状況に応じて事前に準備することは不可能である。一方、目的とする機能要件を部分的に満たすプログラムが存在することは一般にあるが、プログラム全体のままでは用いるべき部分を特定するのが困難であり、利用者が開発したものでなければ効果的に再利用できない。そこで、既存のオブジェクト指向プログラムから、目的に合致する部分をコンポーネントとして抽出できれば、プログラム資産を生かしたコンポーネントベース開発を実現可能となる。また、抽出された部品のソースコードだけを参照して、部品の実行条件や利用方法を推測することは困難である。従って、部品を抽出する際に、抽出される部品の利用例を得られることが望ましい。本研究では、JAVAプログラムを対象として、ソースコード集合を静的に解析して得られるクラス関連グラフを示した。続いて、クラス関連グラフを用いて、オブジェクト指向プログラムからコンポーネントを抽出し、抽出元のプログラムについて、抽出されたコンポーネントを利用するための変更作業を行う手法を提案した。提案した手法は、抽出元プログラムの外部に対する振舞いを変更しないため、リファクタリングの一種として捉えることができる。

本研究では、コンポーネントの自動抽出・検索を行うシステムを開発し、その評価を行うとともに,その過程で発見されるであろう欠陥を修正した。いくつかの実際に用いられているJavaプログラムのソースコード集合を対象として,コンポーネント抽出・検索の適用実験を行った。適用対象として、Junit(総クラス・インタフェース数:181)、Regexp(16)、TableExample(18)、Metalworks(32)を選んだ。これらに対するコンポーネント抽出実験として,適用対象ソースコード集合から抽出できたコンポーネント数を測定した。抽出元プログラム毎の結果について,強/弱コンポーネント数と,コンポーネントあたりの平均構成クラス・インタフェース数,オブジェクト指向メトリクスとして広く知られているDIT・SCCrのそれぞれについて測定値が信頼区間に該当したコンポーネントの数,および,両測定法のどちらの測定値も信頼区間に該当したコンポーネントの数などを計測し、良好な結果が得られた。