hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水素吸蔵合金充填層における応力発現解析モデルの開発と合金タンク設計最適化への応用

次に、有限要素法を用いて上記の圧縮試験を模擬した応力解析を実施し、充填層のひずみに対する上面の圧力の変化を算出した.実験結果より、圧縮過程における充填層のヤング率は充填率の変化に対して指数関数的に増加し、除荷過程におけるヤング率は一定の値を示すと仮定した。このヤング率の取り扱いによって得られた圧縮試験を模擬した解析の結果は、実験結果と良好に一致した。さらに、水素吸蔵時に合金容器に発現する応力を同様の手法で推算したところ、比較的精度よく発現する応力を推算することができた。以上より、水素吸蔵合金容器に発現する応力を、簡易な圧縮試験の結果を基に精度よく推算可能な手法を開発することができた。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。当初の予定では本年度シミュレータの開発に着手する予定であったが、幅広い合金種に適用できるモデルを構築することを考え、現象の把握に注力した.この結果,シミュレータの開発より実験に時間を割くこととなった.今後はシミュレータの構築に注力する。連続体としてみた充填層が容器の壁面を押した場合の挙動および粒子が充填層内で移動する挙動を再現するためのモデルのベースとして、既に有限要素法および離散要素法に習熟している.これまで得たレファレンスを基に,これを再現可能なモデルを構築していく.
東アジア地域における遺伝学的検査・生殖医療に関わる意識の調査研究

東アジアの国々の遺伝学的検査や生殖医療に対する意識を調査するために,ネパール,モンゴル,台湾と日本において,医育機関の学生に対して,生命倫理に関するアンケート調査を行った.アンケートには回答者の属性のほか,人工妊娠中絶の可否,ヒトの生命の始まる時期,さまざまな遺伝子検査の認容度が含まれていた.今回調査した全ての国々において,ほとんどの学生が臨床的,発症前,保因者,出生前,着床前の遺伝子検査の実施を認容できるものとして支持していた.1)台湾成功大学(台南市)医学部看護学科黄美智教授と研究打合せを行い,同大学所属の学生に対してのアンケート調査を行うことに対しての最終確認を行った.さらに,中国(中華人民共和国)での同様の調査の可能性について黄美智教授と論議した.現在のところ,このような倫理学的な調査は特に,中国での実施は困難な状況にある.2)モンゴル健康科学大学歯学部長ARIUNTUUL Garidkhuu教授の協力を得て,同大学所属の医学部・歯学部学生に対してアンケート調査を行うことの最終確認を行った.アンケート調査票は英文記載のものを叩き台として,加筆・修正の必要の有無について議論した.事前にどの程度の遺伝医学に関する情報提供を講義形式で行うかについて,重ねて検討を行った.3)ネパールTribhuvan University Teaching HospitalのRohit Pokharel准教授から,同大学医学部学生に対するアンケート調査を大学の許可を得て行った.その結果,70名からのアンケート回答を得ることができた.アンケート内容は直ちに集計・解析を行った.東アジアの国々の遺伝学的検査や生殖医療に対する意識を調査するために,ネパール,モンゴル,台湾と日本において,医育機関の学生に対して,生命倫理に関するアンケート調査を行った.アンケートには回答者の属性のほか,人工妊娠中絶の可否,ヒトの生命の始まる時期,さまざまな遺伝子検査の認容度が含まれていた.今回調査した全ての国々において,ほとんどの学生が臨床的,発症前,保因者,出生前,着床前の遺伝子検査の実施を認容できるものとして支持していた.1)台湾成功大学(台南市)医学部看護学科黄美智教授と研究打合せを行い,同大学所属の学生に対してアンケート調査を行う計画を策定した.黄美智教授自身が医療倫理学の専門家であることから,研究計画書を台湾成功大学の倫理委員会に提出することとした.2)モンゴル健康科学大学卒後研修センターARIUNTUUL Garidkhuuセンター長の協力を得て,同大学所属の学生に対してアンケート調査を行う計画を策定した.モンゴルにおいても,本研究計画書をモンゴル健康科学大学倫理委員会に提出することとした.また,アンケート内容のモンゴル語への翻訳の手続きを進めることとした.4)ネパールTribhuvan University Teaching HospitalのRohit Pokharel准教授を訪問し,同大学でのアンケート調査の可能性を検討した.その結果,Rohit Pokharel准教授が英語のアンケートをネパール語に逐語訳する形で実施することとなり,大学の許可を得て,現在までに200名程度のアンケートを終了している.結果は現在解析中である.5)上記の国以外に,韓国と中国でのアンケート実施を計画していたが,国際情勢の悪化に鑑み,本年度は国際共同研究の実施を留保した.中国との共同研究は依然困難な状態が続いているため,平成25年度も中国への渡航研究は難しいが,韓国には大田大学(大田広域市)看護学科Myung-Hee Jun教授を訪ねて,アンケート調査の実施に向けての検討を行う予定である.東アジア地域における先天性疾患ならびに遺伝子疾患の遺伝学的診断や生殖医療が,どのような意思決定により行われているかを調査することを目的として東アジア地域の現地医療施設を訪問してインタビュー調査を行ったほか,現地の大学に相当する医療教育機関の学生に対する生命倫理ならびに遺伝医療に関するアンケート調査研究を行った.当初の予定では,東アジア地域として,中国,台湾,韓国,モンゴル,ブータンの5カ国を想定していたが,国際情勢の影響も考慮して,今回は台湾,モンゴル,ネパール,ブータンの4カ国を訪問し,実地調査ならびに研究を行っている.なお,ブータンに関しては,まだ十分な医育機関が設立されていないことや,遺伝医療の普及が十分でないことなどから,生命倫理に関するインタビュー調査のみ施行し,アンケート調査や遺伝医療に関するインタビュー調査は行っていない.台湾,モンゴル,ネパールのうち,台湾は遺伝医療が急速に普及しており,新生児スクリーニング検査や,各種の遺伝子検査が盛んに行われている.こうした中で医育機関の学生の生命倫理に関する意識も高い.アンケート調査は2015年2月以降に実施されており,一部は継続実施中であり,結果の集計ならびに分析を2015年夏までに実施する予定である.モンゴルならびにネパールにおいては,遺伝医療は普及しはじめたばかりであり,まだ国外での遺伝子診断に依存している状況であるが,医育機関の学生の保因者診断,発症前診断,出生前診断,着床前診断を含む遺伝子診断技術に関する関心は高いことが判明した.調査結果の概要に関しては,アメリカ人類遺伝学会等で発表を行っているほか,台湾での調査終了後には台湾,モンゴル,ネパールに日本も含めた調査結果を論文発表する予定である.臨床遺伝学台湾ならびにモンゴルにおいては,アンケート実施に関しての倫理審査は問題ないとの結論となったが,対象とする学生の遺伝医学の知識レベルに関して,簡単な講義を事前に行うことが望ましいと考えられた.このため,この講義に資する資料を英文で作成し,両国の研究協力者と打ち合わせを行ったため,アンケートの実施がネパールに比べて遅れている.アンケートの実施は既に開始されており,26年度内に結果が得られ,解析できる予定となっている.

1)中国,韓国との国際情勢の悪化に伴い,平成24年度は両国の研究者を訪問し,両国研究者の所属大学学生に対するアンケート調査を行う計画を断念した.また,調査候補国として考えていたブータンにおいては,適切な調査対象となる医療関連学生が調査に必要な十分な数,存在しないことが判明したため,ブータンに代わってネパールでの調査研究を行う計画に変更した.2)平成24年度に調査研究打合せを行いアンケート調査の了承を得た,台湾,モンゴルにおいては,研究計画の倫理委員会への提出作業を行う一方,翻訳作業も行っている途中であり,実際の調査に関しては,平成25年度となる予定である.3)一方,ネパールにおいては,大学の許可が簡単に得られたため,既にアンケート調査は施行済みである.今後,解析を進め,解析結果については,国際学会等で発表予定である.当初予定していた韓国と中国の医療倫理に関するアンケートの実施が,国際関係から困難な状況となることが予想されたため,対象国を台湾ならびにモンゴルおよびネパールとして,研究を継続している.今後,中国国内で新たな研究協力者が得られれば,中国もアンケート対象としたい.アンケート結果は国際学会にて発表,もしくは論文化する予定である.1)台湾においては,台湾成功大学(台南市)医学部看護学科黄美智教授の協力のもと,研究計画倫理審査の通過を待ち,同大所属の200名前後の学生に対してアンケート調査を行う予定である.2)モンゴルにおいては,モンゴル健康科学大学卒後研修センターARIUNTUUL Garidkhuuセンター長の協力のもと,研究計画倫理審査の通過を待ち,同大学所属の100名前後の学生に対してアンケート調査を行う予定である.3)ネパールにおいては,既に回収しているアンケート結果に基づき,解析を行った上で,その解析結果のバックグラウンドとなっている文化背景や倫理観について,ネパールTribhuvan University Teaching HospitalのRohit Pokharel准教授と現地でディスカッションを行う予定である.4)韓国においては,まず大田大学(大田広域市)看護学科Myung-Hee Jun教授を訪ねて,アンケート調査の実施に向けての検討を行う予定である.5)中国に関しては,共同研究者である梁德生教授の属する中南大学長沙病院医学遺伝学研究部門のある長沙市では,反日暴動も起きており,研究国際情勢の好転化が認められない限り,研究中止も視野に入れて,共同研究を保留する.当初予算計画では,次年度予算はアンケート調査結果の解析結果の論文等の出版経費を計上していたが,アンケート結果の集計・解析が遅れている.このため,次年度はこの集計・解析結果の研究協力者との検討,学会発表ならびに論文等発表を行う予定とする.次年度は遅れているアンケート結果の集計・解析結果の研究協力者との検討,学会発表ならびに論文等発表に予算を使用する計画とする.
昆虫の外骨格を模倣した繊維複合材料の作製

キチン繊維とタンパク質のマトリックスからなる昆虫のクチクラは、強くて堅いが脆くなく、適度にしなやかさが付与された理想的な繊維複合材料であるといわれている。ところが、人工の繊維複合材料の場合は、極度に強いが脆いといった欠点を有する。本研究の目的はキチンとタンパク質かちなる天然の繊維複合材料の構造を明らかにし、その構造を模倣した材料を調製することである。そこで、キチン微結晶が一軸配向したスルメイカ(Todarodes pacificus)の腱を用い、その構造を解析した。まず、脱タンパク処理前後のFT-IRスペクトル解析ならびに広角X線回折から、この腱がβキチンとタンパク質の複合体であることを確かめた。次に、未処理試料の放射光小角X線回折を行った。そして、赤道にd=4.09nmのブロードな回折を観察した。これは、タンパクマトリックス中におけるキチン微結晶の配列に由来するものとして現在解析をしている。また子午線にはd=16.0nm,8.33nm,5.11nmの3つの回折が観察された。これは、イカの腱のタンパク質が、キチンの繊維周期(1.0nm)のおよそ16倍の周期を有することを示している。また、縦断面の透過型電子顕微鏡観察からもタンパクのこの周期に相当するおよそ16nm周期の縞状構造が観察された。現在、イカの腱に加え、ヒメバチ(Magarhyssa praecellens)の産卵管についてもタンパク質のアミノ酸分析、一次構造解析を進めている。また、繊維複合材料の調製のためその両末端にキチン微結晶への結合ドメインを持ったタンパク質を酵母の遺伝子組替え体を用いて合成中である。われわれの身の回りにはさまざまな繊維複合材料が存在するが、一般に人工の繊維複合材料の場合極度に強いが脆いといった欠点を有する。ところが天然の繊維複合材料である昆虫のcuticleの場合は、強くて堅いが脆くなく、適度にしなやかである。すなわち、理想的な繊維複合材料である。本研究の目的は、この昆虫のcuticleの構造を解明し、その構造を模倣した繊維複合材料を調製することである。初年度である今年は、キチン微結晶が一軸配向したヒメバチ(Megarhyssa praecellens)の産卵管とスルメイカ(Todarodes pacificus)のsquid penを用い、その構造を放射光X線小角散乱により解析した。ヒメバチの産卵管では、赤道の小角領域にd=6.44nm,3.73nm,3.39nmの3つの回折が観察できた。これより、タンパクマトリックス中においてキチン微結晶が直径7.5nmで六方細密充填していることが明らかになった。また繊維方向には、キチンの繊維周期1.03nmの3倍に相当する3.1nmのたんぱく質の周期が存在することがわかった。以上の結果をもとにキチン繊維とたんぱく質の複合構造モデルを構築中である。一方、スルメイカのpenでは、赤道の小角領域にd=4.09nmの幅広の回折が観察されただけであった。キチン微結晶の配列はヒメバチ産卵管と同様ではあるものの、乱れていることを示している。また子午線には、d=16.0nm,8.33nm,5.11nmに3つの小角散乱が現れた。この結果、キチンの繊維周期のおよそ16倍に相当するたんぱく質の周期が存在することが分かった。
有限シュバレー群環上におけるデイド予想

1.特殊線形群については、低次のものに対して(5次以下)、鍵となる素数が定義体の標数を割る場合にデイド予想が成立することが検証された。さらに、ブロックごとに検証することにより、射影特殊線形群についても低次のものに対し予想が検証された。2.上記の結果では、やはり、放物型部分群の巾単部分の表現の放物型部分群の作用による軌道分解の解析が重要であった。そこで、この軌道の解析結果を一般化することを試み、かなりの軌道について満足のいくパラメトリゼイションを得た。特に、巾単部分の自明な表現の軌道から得られる(放物型部分群の)表現の個数について比較的簡明な関係式を得た。このことは、アルペリン-マッケイ予想とも関連し、興味深い。3.交代群の場合、必要な議論の複雑度は、対称群の場合と比較にならない程増すが、対称群の場合に用いられた方法を相当一般化し、特殊線形群の場合の結果を応用すれば、この場合も検証できると予想される。これについては、対称群の場合の議論の最終の2,3ステップを残して一般化を完了し、かつ、特殊線形群の場合の結果を応用し易いよう改良を試みた。したがって、交代群の場合の検証に至る議論もかなり進んだといえる。個々のステップにおいては、組合せ論的、整数論的、代数幾何学的考察、また、計算機の運用が有益であった。また、デイド予想について数多くの場合を検証しているアン博士(ニュージーランド、オ-クランド大学)を研究の中間段階で日本に招へいし、助言を得たことも大きな影響を与えた。上記の結果についての詳細の発表は、現在準備中である。
妊卵着床、維持における脱落膜組織由来のサイトカインの役割

受精卵(胚)は支給の脱落膜に着床しそこで生育していくが、その初期には脱落膜から、その後絨毛より栄養を取り入れている。我々は妊娠初期脱落膜にはNK細胞やマクロファージなどが多数浸潤しており、その部位での活発なサイトカイン、特にG-CSFの産生を明かとし、それが絨毛の増殖に働いていることを認めてきた。そこで今回はまず妊娠経過にともなうG-CSFの動態を抹消血レベルで検討した。その結果妊娠とともにG-CSFは有意に上昇が認められた。しかし異常妊娠(胎児発育不全、妊娠中毒症など)との明確な関連は現在のところ見いだされていない。次いで受精環境および胚の成熟における子宮内膜間質細胞の役割を検討すべく、マウスの体外受精を子宮内膜間質細胞との共培養で行うとともに、胚との共培養を行った。その成績は受精率、および分割率で検討したが、受精率には影響を与えなかったが分割率の亢進が認められた。この内膜間質細胞由来の胚成熟促進因子に関しては現在検討中である。さらに受精卵の着床の部位である子宮内膜の脱落膜化におよぼすサイトカインの影響につき検討を加えた。用いたサイトカインはG-CSF,N-CSF,GM-CSFなどである。その結果、これらのサイトカインはいずれも問質細胞の増殖に関与していた。特にG-CSFは増殖期から分泌期、さらに黄体ホルモンにて脱落膜化をさせる過程で、細胞の増殖促進に働いた。さらに脱落膜細胞の機能を検討する目的でプロラクチンの分泌能を検討したところG-CSFがプロラクチンの産生も促進した。その結果、脱落膜細胞の増殖、および分化、すなわちプロラクチンの産生にG-CSF、およびM-CSFが重要な役割を発揮していることが判明した。さらにM-CSFに焦点をしぼり、脱落膜細胞におけるM-CSFのreceptorであるc-fmsの発現を免疫組織学的に検討したところ、脱落膜細胞にその発現が認められた。以上より胚の成熟から、着床、そして胚芽の発育の過程にG-CSFやM-CSFなどのサイトカインが重要な役割を果たしていることが認められた。
有限変形弾塑性有限要素法とカルマンフィルタを利用したガ-ソン材特定値の同定

ガ-ソン材を用いた界面き裂からの延性破壊や混合モード荷重下の延性破壊の解析において,特性値が解析結果におよぼす影響について考察した後,有限変形弾塑性有限要素法とカルマンフィルタの併用による逆解析を行って空孔発生に関するガ-ソン材特性値を推定する方法を提案し,数値実験により本方法に適した試験片形状および変位測定位置を決定した.すなわち,中央に円孔を持つ平板と外側切り欠きを持つ平板の2種類の試験片の合計4ヶ所における変位を5つの変形段階において測定すれば,本手法により空孔発生に関するガ-ソン材特性値の推定が可能であることを明らかにした.この結果を材料学会誌およびComputational Mechanics誌に発表した.また,本手法の対象を変形のひずみ速度依存性を考慮に入れたガ-ソン材に拡張するために,母材が弾/粘塑性体で表されるとして変形のひずみ速度依存性を特徴づける二つのパラメータの同定を行った.この逆解析にも本手法を用いてた.逆解析の入力として,スプリット・ホプキンソン棒試験装置における入力棒と出力棒上のひずみゲージの出力を用いた.弾/粘塑性体の構成式として,Symonds and Tingの式を採用し,まず,数値シミュレーションを行って,衝撃棒の衝突速度が異なった2種類のデータを観測量として用いれば,推定結果が初期値に依存し難くなるという結果を得た.つぎに,この結果に基づいて2個の銅の試験片を用いて2回の実験を行い,実験結果を入力として逆解析を行った.この結果を機械学会論文集に発表した.国際会議'WCCM4'においても発表する予定である.さらに,将来本手法を拡張して衝撃破壊特性の同定に用いるという着想から,衝撃問題における逆解析に関する内外の研究を展望した.その結果,この分野には材料の特性値の同定ばかりでなく,本手法を有効に適用できそうな多様な逆問題が存在していることを明らかにした.この結果を機械学会論文集に発表した.ガ-ソン材を用いた界面き裂からの延性破壊や混合モード荷重下の延性破壊の解析において,特性値が解析結果におよぼす影響について考察した後,有限変形弾塑性有限要素法とカルマンフィルタの併用による逆解析を行って空孔発生に関するガ-ソン材特性値を推定する方法を提案し,数値実験により本方法に適した試験片形状および変位測定位置を決定した.すなわち,中央に円孔を持つ平板と外側切り欠きを持つ平板の2種類の試験片の合計4ヶ所における変位を5つの変形段階において測定すれば,本手法により空孔発生に関するガ-ソン材特性値の推定が可能であることを明らかにした.この結果を材料学会誌およびComputational Mechanics誌に発表した.また,本手法の対象を変形のひずみ速度依存性を考慮に入れたガ-ソン材に拡張するために,母材が弾/粘塑性体で表されるとして変形のひずみ速度依存性を特徴づける二つのパラメータの同定を行った.この逆解析にも本手法を用いてた.逆解析の入力として,スプリット・ホプキンソン棒試験装置における入力棒と出力棒上のひずみゲージの出力を用いた.弾/粘塑性体の構成式として,Symonds and Tingの式を採用し,まず,数値シミュレーションを行って,衝撃棒の衝突速度が異なった2種類のデータを観測量として用いれば,推定結果が初期値に依存し難くなるという結果を得た.つぎに,この結果に基づいて2個の銅の試験片を用いて2回の実験を行い,実験結果を入力として逆解析を行った.この結果を機械学会論文集に発表した.国際会議'WCCM4'においても発表する予定である.さらに,将来本手法を拡張して衝撃破壊特性の同定に用いるという着想から,衝撃問題における逆解析に関する内外の研究を展望した.その結果,この分野には材料の特性値の同定ばかりでなく,本手法を有効に適用できそうな多様な逆問題が存在していることを明らかにした.この結果を機械学会論文集に発表した.有限要素法とカルマンフィルタの併用による逆解析を行って空孔発生に関するガ-ソン材特性値を推定する方法を提案し、数値実験により本方法に適した試験片形状および変位測定位置を決定した。本数値実験においては、まずガ-ソン材特性値を適当に仮定して、有限変形理論に基づいた弾塑性有限要素法により種々の荷重における試験片各部の変形量を計算する。この変形量に適当な誤差(測定にはノギスを用いることを想定)を与えて、模擬測定値とする。つぎに、この模擬測定値を入力としてカルマンフィルタにより、ガ-ソン材特性値の推定を行い、正しく推定される条件(測定を行う変形段階、試験片の形状および変位測定位置)を求めた。その結果、中央に円孔を持つ平板と外側切り欠きを持つ平板の2種類の試験片の合計4ヶ所における変位を5つの変形段階において測定すれば、本手法により空孔発生に関するガ-ソン材特性値の推定が可能であることが分かった。この結果を、アイルランドのダブリン市で開催されたIUTAM国際会議で講演発表するとともに、材料学会誌に論文発表した。また、本研究補助金により材料試験機を購入し、実験の準備を行った。来年度には実際の測定値を用いて本手法により、いくつかの材料の特性値を推定する予定である。さらに、本手法の対象を変形のひずみ速度依存性を考慮に入れたガ-ソン材に拡張するための準備として、母材がマルバーン形構成式で表されるとしてその特性値の推定も試みた。

ホプキンソン棒試験を想定して、数値実験を行い正しく特性値が推定できることを確認した後、試験装置を他の研究室から借用し銅の試験片を用いて実験し、その特性値を実際に推定した。この結果は、機械学会において発表予定である。有限要素法とカルマンフィルタの併用による逆解析を行って空孔発生に関するガ-ソン材特性値を推定する方法を昨年度に提案した。本年度は本手法の対象を変形のひずみ速度依存性を考慮に入れたガ-ソン材に拡張するために、母材が弾/粘塑性体で表されるとして材料のひずみ速度依存性を特徴づける二つのパラメータの同定を行った。この逆解析にも本手法を用いた。逆解析の入力として、スプリット・ホプキンソン棒試験装置における入力棒と出力棒上のひずみゲージの出力を用いた。弾/粘塑性体の構成式として、Symonds and Tingの式を採用した。まず、数値シミュレーションを行って、衝撃棒の衝突速度が異なった2種類のデータを観測量として用いれば、推定結果が初期値に依存し難しくなるという結果を得た。つぎに、この結果に基づいて2個の銅の試験片を用いて2回の実験を行い、実験結果を入力として逆解析を行っった。こうして得られたパラメータの値を用いて、有限要素法により出力棒の応力を計算した結果は実測結果とよく一致しており、この手法の有効性が確かめられた。この方法には、試験片にひずみゲージを貼る必要がないこと、試験片の不均一変形が考慮されること、観測誤差が合理的に処理されること、衝撃速度を変えて同様の試験を多数回行う必要がない(2回で十分である)こと等の利点があるので、本研究の主題であるガ-ソン材の母材の特性値同定という目的ばかりでなく、一般の弾/粘塑性体特性値の推定に便利に使用できる。この内容をまとめて機械学会論文集に発表した。さらに、将来この手法を拡張して衝撃破壊特性の同定に用いるという着想から、衝撃問題における逆解析に関する内外の研究を展望し、展望結果を機会学会論文集に発表した。
発達障害の傾向のある子どもに対する医療と教育を結ぶための情報共有シートの開発

本研究の目的である発達障害傾向のある子どものよりよい支援に向けた医療と教育を結ぶ情報共有シートの開発に先立ち教師に質問紙調査を実施した。その結果,困難感以外にも長期的視点からの医療の必要性と連携ツールの要望,連携の難しさの具体的内容が明らかになった。これらを踏まえ専門家と教師との協議後子どもの状態を共有するシートを作成した。5モデル校で実施後のアンケートでは4回以上使用した教師はその有効性を高く評価し,モデル校からは校内での共通理解と医療連携に役立つと報告を受けた。以上より,本シートは校内支援体制を構築しながら医教連携による医学的見地に基づいた支援を行うための一方略となり得ることが示された。医療を受診する発達障害(傾向)を持つ子どものよりよい支援のために,医療と教育の連携構築の架け橋になる情報共有シートの開発を目的として以下を実施した。1文献研究:発達障害の傾向のある子どもに関する医療と教育の連携について国内を中心に文献を整理した。2質問紙1(「発達障害における小学校教師の医療に関する意識」)の作成と実施:教師の医療に対する意識と困難感を同定し次年度以降のシート作成の手がかりとするため質問項目を作成し,小学校教師約500名を対象に実施した。その結果,医療機関や保護者との連携に多大な困難感を抱えていること,基本的知識をある程度保持していること,医療的知識に対する不足感を有していること,医療の必要性を感じていること等の特徴が見出された。また,医療意識と発達障害研修会の参加回数について校務分掌の役割ごとに相関分析を行い日本発達心理学会にて発表した。更に,新規尺度の妥当性検討のため,年度末に2度目のアンケートを実施した。3情報共有シートの開発と実施:脳神経小児科医師4名・小学校教師3名・小学校校長4名とシートの教育項目を中心に試案を作成後,1校の協力校で実施した。4質問紙2(「情報共有シート使用前後のアンケート」)の作成と実施:シートの有用性を確認する質問紙を作成し,協力校の担任及び支援員に対し実施したところ,子ども理解の深まりと情報の整理と焦点化等の有用性と記入欄に関する課題の言及があった。5担当の医師(研究協力者)と協力校での関係者会議に出席しシート使用に関する具体的検討により,記入が容易になると子どもの特徴が掴みやすくなること,シート内容の検討から話し合いの回数が増えより有効な支援が増加し子どもの肯定的変化につながったこと等の意義と最初の記入方法の提示の必要性等課題が確認できた。6協力校と協力地域で特別支援教育講演を実施し現段階での研究成果を教育現場に還元した。情報共有シートの開発に向けた準備段階での情報収集と検討に時間をかけ各専門分野の方から丁寧に意見を聞き取り,教育項目を中心に試案を作成し実施した。その後,協力者に実施前後でアンケートを依頼し直接感想を聞くことができたため,次年度のシートの改善につながった。また,シート開発の手がかりとなる質問紙1(「発達障害における小学校教師の医療に関する意識」)の実施は,当初1度の質問紙調査の実施計画であったが新規に作成した質問紙項目であったため信頼性と妥当性の確認および分析の幅を拡大する目的で,予定を超え自治体の全面的な協力を得て2度目の質問紙調査を実施した。対象人数も,当初の予定である370人を上回り,前半509名,後半515名と増加した。また,次年度予定のデータ入力及び分析の一部を前半のみ前倒しで実施できた。医療機関を受診する発達障害(傾向)を持つ子どものよりよい支援のために,医療と教育の連携構築の架け橋になる情報共有シートの開発を目的として以下を実施した。1質問紙1(「発達障害における小学校教師の医療に関する意識」)のデータ入力と分析:医療と教育に対する教師の意識傾向と子どもの対応の困難感との関連を明らかにするため,各変数の相関と偏相関とを算出し困難感に至るまでの媒介変数の存在が示唆された(日本教育心理学会)。また,困難感と医療との関連を明らかにするため仮説モデルを生成し共分散構造分析により各影響を検討した(日本発達心理学会)。2情報共有シート(学校用・医療用)の作成・修正と実施:学校用シート:教育委員会,小学校校長,通級担当,脳神経小児科医とともに,シートの検討・修正を行った。その結果,通常学級担任の負担感を軽減し活用しやすくするため簡易版シートを作成した。以降,3校の小学校のニーズに合わせ簡易版も使用した。この結果を,ICP(国際心理学会)で発表した。また,要望に応え保育園用シートも作成し,1保育園で実施した。医療用シート:医療用シートを3名の脳神経小児科医,2名の小学校教師,2名の小学校校長と作成した。研究は2つの総合医療機関に依頼し,この医療機関を受診する子どもの保護者,小学校校長,担任,通級担当の承諾と協力を得て2小学校で実施した。3質問紙2(「情報共有シート使用前後のアンケート」)の実施:実施後,記入者(担任/通級担当)に質問紙を依頼した。4情報共有シート(学校用・医療用)実施後の情報収集:協力校の教師に感想,記入した医師に意見を求めた。シートの使用状況や意見の検討のため1小学校1保育園が開催する支援会議に3回参加した(うち保育園参加1回)。5シートの修正:シート開発・修正・実施及び検討を同時進行で行っていくため,連携研究者と随時検討会を設けシートの修正を行った。

本年度は,情報共有シートの予定通りの実施に加え,情報共有シートの開発と修正における意見収集を教育委員会,小学校校長,脳神経小児科医,通級担当,通常学級担任等から幅広く行った。その中で小学校校長から,簡易版学校用シートの要望があったため予定を超えて今回新たに作成した。保育園からの要望により,予定を超えて保育園用シートを作成し,1保育園で実施した。医療用シートは,試作段階から数回にわたり脳神経小児科医と検討を重ねて作成した。2つの医療機関から研究協力を得て医療用シートを2小学校で実施できた。両シート実施後に,記入者(担任・通級担当)から質問紙2の他,担当医も含めた意見を直接聞くことができた。さらに次年度の最終版シートの完成に向けて支援会議を含め多方面から検討した。医療機関を受診する発達障害(傾向)を持つ子どものよりよい支援のために,医療と教育の連携構築の架け橋になる情報共有シートの開発を目的として以下を実施した。1質問紙1(「発達障害における小学校教師の医療に関する意識」)の再分析:自由記述を分析した結果,教師は受診後に医学的見地から指導方法への直接的助言を医師に求めていることが明らかになった。2情報共有シート(学校用・医療用)の最終版の完成と実施:学校用シートは,教師の意見を参考に最終版を実施した。医療用シートは,1の結果と小中学校教師4名,小学校長3名からのニーズを反映した項目を追加し,3モデル校・2総合医療機関で実施された。3実施手引書の作成(医療用・学校用)。手順に関する説明書を作成し,依頼時に使用した。4メインモデル校における事例検討:シートの使用プロセスの確認及び事例検討を3年間メインモデル校で行った。その結果,教師からの意見と使用状況を把握できた。5質問紙2(「情報共有シート使用前後のアンケート」)の実施:シートを使用した7名の教師(21事例)に対し,質問紙2を依頼した。その結果,最も平均値が高かったのが,「子ども像がより明確になった」であった。本シートの使用により子どもの多角的理解が促進されながら教育と医療の連携が行われたと考えられた。6情報共有シートの最終検討(研究協力者,教育委員会,校長・教師):発達障害傾向のある子どもに対する学校現場の対応と医療連携の難しさは大きな課題であり,今後使用範囲の拡大を希望する意見が出された。実施校の教師からは,「校内支援会議でも使用し役立っている」「医師に尋ねたい項目が多い」「医療との連携がしやすくなった」との意見が出された。以上より,最終年度の情報共有シートの実施・検討を通して,本シートの使用は多角的視点による子どもの共通理解及び医療と教育との連携構築に有効であることが示された。本研究の目的である発達障害傾向のある子どものよりよい支援に向けた医療と教育を結ぶ情報共有シートの開発に先立ち教師に質問紙調査を実施した。その結果,困難感以外にも長期的視点からの医療の必要性と連携ツールの要望,連携の難しさの具体的内容が明らかになった。これらを踏まえ専門家と教師との協議後子どもの状態を共有するシートを作成した。5モデル校で実施後のアンケートでは4回以上使用した教師はその有効性を高く評価し,モデル校からは校内での共通理解と医療連携に役立つと報告を受けた。以上より,本シートは校内支援体制を構築しながら医教連携による医学的見地に基づいた支援を行うための一方略となり得ることが示された。
がん細胞の転移と浸潤の分子生物学

細胞外マトリックスは多細胞生物の組織構造を維持する為の物理的な骨組みであると同時に細胞増殖・機能制御にも重要な役割を果たす。組織の機能維持、損傷の修復や発生過程での組織改編を伴う器官形成時には細胞外マトリックス成分の合成と分解が必要であり、厳密に制御されている。がんではその両方に異常が有り、細胞外マトリックスの分解の亢進と不完全な産生が認められ、がんの浸潤・転移を容易にする。本研究では特に細胞外マトリックス分解系の亢進によるがん浸潤の実体を明らかにし、その制御法を開発することを目指している。膜貫通構造を持つ新しいマトリックスメタロプロテアーゼ等による潜在型マトリックスメタロプロテアーゼの細胞の表層での活性化機構の解析等を手がかりとして、特定の細胞が細胞外マトリックス改変の引き金を引き機構を解明する。また、その生物学的な役割を明らかにすると同時にがん細胞においてはどのような制御異常が有るのかを解明する。1.模型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)の活性化酵素がfurinであることが明らかになった。2.MT1-MMPのリコンビナント酵素を用いて活性測定システムが確立し、細胞外基質分解の特異性が明らかになった。3.MT1-MMPの癌組織に於ける発現の検索が更に進んだ。特に、ヒト乳がん組織ではMT1-MMPがMT2-MMPおよびMT3-MMPに対して最も高頻度に発現していることが明らかになった。4.カルポンニン遺伝子のノックアウトマウスが作成され、平滑筋細胞の形態維持や線維芽細胞及び骨芽細胞の増殖抑制が観察された。5.ラットNDPキナーゼ/Nm23アイソフォームの結晶構造が明らかとなった。aアイソフォームに特徴的なV1領域はNDPキナーゼのG蛋白質依存性の桿体外節膜との相互作用に重要であることが明らかとなった。がんの転移浸潤の分子的な基盤を明らかにし、有効な制御法を開発することはがんの治癒率を向上させるうえでも最も成果が期待されているアプローチの一つである。しかし、がんの転移浸潤は多細胞生物に於ける組織構築の基本原理に関する異常に根ざしており、未解明の部分が多いこの領域で分子レベルでの理解を深めるための道具立ては必ずしも豊富とは言えない。そこで本研究では転移浸潤能に関わる新規遺伝子を単離することにより、転移浸潤研究の新しい局面での理解を進展させることを基本的な戦略としながら、その成果を転移制御法の開発へと応用することを目的とする。本年度は新しく同定した膜貫通構造を持つMMP-2活性化酵素(MT-MMP)や他のマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)による細胞外マトリックス分解ががん悪性形質にどのように反映するかを組織学的及び実験生化学的手法で解析した。また、がん細胞の浸潤能を規定する遺伝子産物の機能を細胞生物学及び生体工学的手法で解明する試みを開始する。1.MT-MMP遺伝子配列から予想された膜貫通部位は細胞表面への酵素の局在とMMP-2活性化能に必須であった。MMPの構造的、生化学的特性を明らかにするために大腸菌での大量発現系を作った。2.MT-MMPをがん細胞株に発現させると細胞の実験的浸潤能を亢進させた。胃がん及び肺がん組織でもMT-MMPが発現し、MMP-2活性化が認められた。MMP-2活性化率と組織内浸潤およびリンパ管侵入との間に正の相関が見られた。MMP-9活性化率は胃壁浸潤とは相関が認められたがリンパ管や血管への侵入とは相関が見られなかった。MMP-11の発現はマウスの浸潤性絨毛型胎盤及び子宮で発現が高く、シバヤギの非浸潤性胎盤では発現が低かった。4.MT-MMPのトランスジェニックマウス及びアクチン、カルボニン遺伝子のターゲッテイングマウスの作成が進行中である。細胞外マトリックスは多細胞生物に特有な構造であり、組織構造を維持する為の物理的な骨組みであると同時に細胞増殖・機能制御にも重要な役割を果たす。組織の機能維持、損傷の回復や発生過程での組織改変を伴う器官形成時には細胞外マトリックス成分の合成と分解の調節が重要である。がん細胞ではその両方に異常が有り、細胞外マトリックスの分解の亢進と不完全な産生が認められ、がんの浸潤の原因となる。1、膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT-MMP)はIV型コラーゲン分解酵素であるgelatinase Aの活性化因子であり、肺がん、胃がん、脳腫瘍など広範ながん組織で発現していることが明らかとなった。2、MT-MMPの発現はがん組織におけるgelatinase Aの活性化率とよく相関し、組織レベルでも活性化因子として機能していることが推察された。4、浸潤性胎盤を形成するマウスのトロフォブラストでもMT-MMP発現が見られた。5、大腸菌におけるマトリライシンの大量発現系が確立できた。6、ラットの転移抑制遺伝子nm23のアイソフォーム遺伝子を用いた転移モデル実験でアイソフォーム特異的な転移抑制が見られた。7、カルポニン欠失マウスを作成する事により、血管機能と転移との関連を調べるモデル系ができた。

組織の機能維持、損傷の修復や発生過程での組織改編を伴う器官形成時には細胞外マトリックス成分の合成と分解が必要であり、厳密に制御されている。がんではその両方に異常が有り、細胞外マトリックスの分解の亢進と不完全な産生が認められ、がんの浸潤・転移を容易にする。本研究では特に細胞外マトリックス分解系の亢進によるがん浸潤の実体を明らかにし、その制御法を開発することを目指している。膜貫通構造を持つ新しいマトリックスメタロプロテアーゼ等による潜在型マトリックスメタロプロテアーゼの細胞の表層での活性化機構の解析等を手がかりとして、特定の細胞が細胞外マトリックス改変の引き金を引き機構を解明する。また、その生物学的な役割を明らかにすると同時にがん細胞においてはどのような制御異常が有るのかを解明する。1.模型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)の活性化酵素がfurinであることが明らかになった。2.MT1-MMPのリコンビナント酵素を用いて活性測定システムが確立し、細胞外基質分解の特異性が明らかになった。3.MT1-MMPの癌組織に於ける発現の検索が更に進んだ。特に、ヒト乳がん組織ではMT1-MMPがMT2-MMPおよびMT3-MMPに対して最も高頻度に発現していることが明らかになった。4.カルポンニン遺伝子のノックアウトマウスが作成され、平滑筋細胞の形態維持や線維芽細胞及び骨芽細胞の増殖抑制が観察された。5.ラットNDPキナーゼ/Nm23アイソフォームの結晶構造が明らかとなった。aアイソフォームに特徴的なV1領域はNDPキナーゼのG蛋白質依存性の桿体外節膜との相互作用に重要であることが明らかとなった。
表面配位空間の電子機能シミュレーション

表面配位空間の電子機能として、金属電極間に挟まれた金属錯体の電気伝導特性、分子表面の形状解析、CdSナノクラスターの光学特性、Au表面からのピリジンチオール類の電気化学的還元脱離などに関する電子状態シミュレーション研究を行った。金属電極間に挟まれた金属錯体の電気伝導特性としては、金属電極間に挟まれたPtアセチリド錯体の電流-電圧特性を非平衡グリーン関数により解析した。金属電極として鎖状の金電極およびLi電極を考慮した場合について検討した結果、鎖状金電極の場合は電流値が極めて大きくなることを見出した。この挙動は、電極のフェルミレベルがPt錯体のHOMOとほぼ一致することが原因であると思われる。分子表面の形状解析としては、イオンをプローブとしてその位置を変えながら注目する分子との相互作用を電子状態計算により調べて分子表面の形状を定義する方法を考案し、クラウンエーテルのような環状化合物の内部表面の形状を明らかにした。CdSナノクラスターについては、本特定領域研究公募班員である北大・小西克明准教授との共同研究として、クラスター表面上に有機分子が形成する配位空間によってナノクラスター自身の光吸収特性がどのように変化するかを解析した。Au表面からのピリジンチオール類の電気化学的還元脱離については、熊本大・西山勝彦准教授との共同研究としてAu表面とピリジンチオール類の結合エネルギーを評価し、電気化学的還元脱離のピークとよい相関を有することを明らかにした。本研究プロジェクトでは、これらの研究に加えて、金属クラスター錯体の電子状態と励起スペクトル(共同研究者:東大・西原寛教授)、非ヘムモデル錯体であるFeサレン錯体の構造解析(共同研究者:分子研・藤井浩准教授)、亜硝酸還元酵素の反応中心であるCu錯体とNO2分子の相互作用構造と結合エネルギーの評価(共同研究者:阪大・山口和也准教授)などを行った。密度汎関数法による電子状態計算を用いて、金属錯体と金属表面からなる分子ワイヤの電気特性に関する理論的解析を行なった。検討した分子ワイヤは、Pt(II)アセチリド錯体である。電極としては、金電極およびリチウム電極を用いた場合を検討した。得られた計算結果は実験を比較的良く再現することを確認でき、用いた計算方法の妥当性が検証された。本研究では、形状と種類の異なる金属電極に関する検討を行なったが、その結果、それらの違いによって、同一分子であっても分子ワイヤの電気特性が大きく異なることを予測する結果を得た。一方、分子ワイヤの電気特性を支配する電子論的因子の一つである固体-分子間の電子カップリングの強さを、クラスターモデルに対する励起状態計算によって評価する研究も実施した。本研究では、Nitzanにより提案された電子移動速度とコンダクタンスを関係づける理論式に基づいて解析を行なった。モデル系としては、4つのAu原子からなるクラスターモデルの表面に、ベンゼンジチオールおよびその誘導体がメチレン鎖を介してAuクラスターに結合した系に注目した。励起状態計算を時間依存密度汎関数法で行なったところ、吸着分子の種類および金属表面に結合する非共役系部位の長さに依存して、ワイヤ系でのコンダクタンスが変化する結果を得た。これらの理論計算による知見は、分子ワイヤにおける電気特性を制御する上で重要な示唆を与えるものと思われる。加えて、光電変換素子として注目されている色素増感太陽電池に用いられる色素材料に関する励起状態計算を行ない、光電流発生を支配する色素の光吸収特性に関する理論解析を行なった。その結果、色素材料の光吸収特性は電解質溶液を構成する溶媒の極性によって大きく変化していることが明らかとなった。この知見は表面配位空間における光電変換特性において、溶媒の最適化および溶媒効果を考慮した色素材料の設計が必要であることを示唆する。

配位空間の化学的特徴のひとつとして、分子あるいは空間の形状を明確にすることは重要である。本研究では、電子状態計算を利用して分子の表面形状を決定するアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは、あるイオンをプローブとの相互作用エネルギーによって、注目する物質の空間的な形状を定義するものである。この計算アルゴリズムを採用すれば、分子表面における化学的相互作用の強弱をあらわにマッピングでき、分子形状を物理的に意味のある量として解析することが可能となる。本研究では、生体系でのリガンド-レセプター間相互作用を念頭におき、水素結合的相互作用を反映する分子形状を解析する目的で、H^+とF^-をプローブイオンとして採用した。電子状態計算はMP2法を用いて行った。水、アセチレン、二酸化炭素など代表的な小分子の形状を調べたところ、lone pair軌道、π軌道などの特徴を反映する形状が得られた。従って、本研究で開発したアルゴリズムを用いると、単に原子球のかさねあわせではない、化学的に意味のある分子形状を定義できることがわかった。この研究と平行して、同じ特定領域研究に参加している実験グループとの共同研究として、実際に合成された金属錯体の反応性、構造、光学特性に関する理論的解析を行った。具体的には、電子状態計算を実施して、亜硝酸還元酵素モデルとなるCu錯体でのNO_2の配位構造と安定な電子状態の解析(阪大との共同研究)、アゾベンゼン部位を有するフォトクロミック金属錯体の励起状態の帰属(東大との共同研究)、CoRu多核錯体の励起状態と結合性に関する解析(東大との共同研究)を行った。分子や固体の表面は分子認識の場となる。その化学的性質を理解し、構造を設計するためには、表面での配位空間の形状とその機能に関する検討が必要と考えられる。この観点から、本研究では化学的に重要と考えられる配位空間の形状を定義する理論的概念を提唱し、その概念に従った電子状態計算をおこなうことによって形状を定量的に解析する研究を行った。具体例として、水、二酸化炭素など、代表的な小分子の分子表面に関する形状の定量化を行った。これらの計算結果から、本手法により得られる分子形状は、非共有電子対のような電子状態的特徴を反映したものになることがわかった。また、内部空孔を有する化合物としてクラウンエーテルに注目し、それに捕獲されることが知られているナトリウムイオンに影響を与える空間形状を決定した。さらに、配位空間化学で最重要課題と考えられている水素分子の吸蔵に関する材料設計を意識して、水素分子の形状解析とそれを捕獲(収着)するための分子材料の設計と数値計算による検討を行った。さらに、分子形状解析に関する理論手法を応用することによって、理論計算から配位空間構造を設計する手法を新たに提唱した。加えて、本特定領域研究で実施されている実験研究を支援する目的で、CdSeナノ微粒子の電子状態、RhMo多核錯体の構造と電子状態、Feサレン錯体の構造解析に関する共同研究を実施した。電子状態状態理論を駆使した計算シミュレーションを行い、分子表面の配位空間に関する以下の3つの課題について検討した。
IoTデバイス向けの軽量でモジュラーなJavaScript処理系

本研究では組込みシステム向けに,アプリケーションに特化したコンパクトなJavaScript仮想機械(VM)の構成法を研究した.特に,アプリケーションに合わせてJavaScriptの演算子が扱うオペランドのデータ型を制限したり,特定のデータ型に特化した演算子を自動的に合成して,高速化と小型化を実現する方法を中心に研究した.また,研究成果を実装してJavaScript VMを自動生成するフレームワークや専用コンパイラを開発した.平成30年度は,対象となるアプリケーションから,VMに実装するべきデータ型を決定する手法を開発した.この成果を,平成29年度までに開発してきたデータ型が制限されたVMを生成する技術と組み合わせることで,アプリケーションから半自動的に,それに特化したVMを生成できるようになった.さらに,平成30年度に,特定のデータ型に特化した演算子を合成する手法も実装し,効果を確認した.これに加え,平成29年度までに開発してきたデータ型が制限されたVMを自動的に生成する技術を改良し,ある基準で無駄なコードが作られないことが証明されたVM生成のアルゴリズムも開発した.これらの成果により,アプリケーションに特化したJavaScript VMを自動生成できるようになった.平成29年度までには,組込みシステムに特化したごみ集め(GC)の研究も行った.この研究ではGCのアルゴリズムだけでなく,GCを含むシステムプログラムの検証技術の研究も行った.特に,組込みシステムでよく用いられる弱いメモリモデルのプロセッサ上でGCが正しく動作することを,モデル検査によって検証した.平成30年度は,GCの実装を検査するために,ソースコードのパタンマッチによる手法を試し,有効であることを示した.このプログラム検証に関する知見は,他のシステムプログラムにも応用できる.本研究の目的は,組み込みシステムで動作する高性能なJavaScript処理系を研究することである.そのために,システム毎にそのシステムで実行されるプログラムに特化したVMを作れるような仕組みを研究開発している.研究代表者と分担者らがサーバサイドJavaScript処理系として開発してきたJavaScript仮想機械(VM)とコンパイラをもとにして,(1)VMの仕様からプログラムに特化したVMのインタプリタを合成する仕組の開発,(2)ガベージコレクション(GC)等の機能のモジュール化を行う計画である.平成28年度の成果は次のとおりである.まず,プログラムに合わせたデータ型の表現方法を指定して,そのように表現されたデータを扱うインタプリタをVMの仕様から合成する仕組みを試作した.例えば,配列を頻繁に使うプログラムであればポインタに参照先が配列であることを示すタグを付けることで高速化するというようなVMの実装の変更が容易に行える.この成果はプログラミングシンポジウムで発表した.次に,本研究に利用できるように研究代表者と分担者らが開発してきたJavaScript処理系の整備を行った.その成果の一部は電気関係学会四国支部連合大会で発表した.また,これまでライブラリに依存していたGCを実装した.実装したGCは単純なマークスイープGCであるが,一時的なオブジェクトを多く使うプログラムのために世代別GCのモジュールを開発するなど,今後の拡張が容易になるようにVMとGCのインタフェースを設計している.最後に,組み込みシステム向けCPUであるARM等の弱いメモリモデルのCPUで開発したVMが正しく動作することを検証するために,モデル検査器用のライブラリを開発し,弱いメモリモデルを考慮したモデル検査を可能にした.この成果はソフトウェア工学の基礎ワークショップで発表した.平成28年度に計画していた4つの研究項目について,(1)IoTデバイスで動作する既存のJavaScript処理系の調査は順調に進んでいる.また,(2)研究代表者と分担者らが開発してきたJavaScript処理系の整備も順調に進んでおり,特に重要と考えていた独自のGCを搭載し,GCライブラリであるlibgcを不要にする改修は完了している.さらに,(3)インタプリタの仕様を記述するドメイン特化言語(DSL)の試作も完了し,計画を前倒ししてDSLからインタプリタを生成するツールの試作も完了している.ただ,(4)メッセージパッシングモデルの通信ライブラリの試作は,他の研究項目に注力したため遅れている.この他,計画にはなかったが,GCなどアルゴリズムが複雑なVMの主要機能の信頼性と開発効率を高めるためにモデル検査が有用であると考え,ソフトウェアモデル検査のためのライブラリを開発した.以上より,計画より遅れている項目もあるものの,全体としては計画と同等以上に進展している項目が多く,特に研究の中心的なテーマのひとつである上記(3)が計画を前倒ししているため,計画以上に進展していると判断する.本研究の目的は,組み込みシステムで動作する高性能なJavaScript処理系を研究することである.そのために,システム毎にそのシステムで実行されるプログラムに特化したVMを作れるような仕組みを研究開発している.研究代表者と分担者らがサーバサイドJavaScript処理系として開発してきたJavaScript仮想機械(VM)とコンパイラをもとにして,(1)VMの仕様からプログラムに特化したVMのインタプリタを合成する仕組の開発,(2)ガベージコレクション(GC)等の機能のモジュール化を行う計画である.平成29年度の成果は次のとおりである.(1)平成28年度に行ったDSLで記述されたVMの仕様からインタプリタを生成するツールの試作の経験を基にして,実用に耐えうるVM自動生成ツールを設計し実装した.具体的にはアプリケーションが利用するデータ型を指定し,それに基づき最適化された型ディスパッチコードを自動生成する仕組みを実現した.(2)コピー方式のGCモジュールを実装し,既存のマークスイープ方式と選択可能にした.

オブジェクトを移動する仕組みを導入することにより,世代別GCの実現に向けて道筋を付けた.(3)コンパイラにコード最適化機構を実装した.定数伝播などの一般的な最適化に加えて,JavaScript特有のarguments配列の削減や引数やローカル変数をレジスタに割り付ける最適化を実現した.(4)今後の信頼性の高いGCの開発に備えて,ARMのような弱いメモリモデルでGCのモデル検査をするためのライブラリを開発した.平成29年度に計画していた3つの課題に対して,以下のような進捗が得られている.(1) VMの自動生成機構に関してはユーザによる型割り当て情報,各命令に与えられる型情報から最適化されたVMソースコードを自動的に生成するフレームワークを実現した.この成果は定評ある国際会議に採択された.(2) GCと通信機構のモジュール化に関しては,GCについていくつかのアルゴリズムを実装したモジュールを提供し選択可能とする仕組みを達成した.(3)コンパイラに関しては,研究実績の概要で述べたような最適化機構を実装した.モデル検査に関しても,弱いメモリモデルでのGCの振舞いを検証し,広く知られているGCに誤りを発見した.その成果は一流の国際会議OOPSLA2017で発表した.また,モデル検査をするためのライブラリを開発し,その論文は英文論文誌に採択された.本研究では組込みシステム向けに,アプリケーションに特化したコンパクトなJavaScript仮想機械(VM)の構成法を研究した.特に,アプリケーションに合わせてJavaScriptの演算子が扱うオペランドのデータ型を制限したり,特定のデータ型に特化した演算子を自動的に合成して,高速化と小型化を実現する方法を中心に研究した.また,研究成果を実装してJavaScript VMを自動生成するフレームワークや専用コンパイラを開発した.平成30年度は,対象となるアプリケーションから,VMに実装するべきデータ型を決定する手法を開発した.この成果を,平成29年度までに開発してきたデータ型が制限されたVMを生成する技術と組み合わせることで,アプリケーションから半自動的に,それに特化したVMを生成できるようになった.さらに,平成30年度に,特定のデータ型に特化した演算子を合成する手法も実装し,効果を確認した.これに加え,平成29年度までに開発してきたデータ型が制限されたVMを自動的に生成する技術を改良し,ある基準で無駄なコードが作られないことが証明されたVM生成のアルゴリズムも開発した.これらの成果により,アプリケーションに特化したJavaScript VMを自動生成できるようになった.平成29年度までには,組込みシステムに特化したごみ集め(GC)の研究も行った.この研究ではGCのアルゴリズムだけでなく,GCを含むシステムプログラムの検証技術の研究も行った.