hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ピコ秒レーザによる単結晶ダイヤモンド工具刃先成形とテクスチャリングによる長寿命化

単結晶ダイヤモンド工具の加工は職人による研磨に頼っている.本研究では,ピコ秒レーザによる単結晶ダイヤモンド工具先端の成形とテクスチャリングの実現を試みた.さらに,すくい面へのテクスチャの付与が切削性能に及ぼす影響を検討した.実験により,レーザ照射条件が加工溝寸法に及ぼす影響を明らかにした上で,単結晶ダイヤモンド工具先端の成形を試みた.その結果,研磨では難しい複雑な形状でもピコ秒レーザにより,数ミクロンの精度で成形可能なことを明らかにした.さらに,アルミニウムの実切削により,すくい面にテクスチャを付与した単結晶ダイヤモンド工具は,工作物材料の凝着の低減に有利なことも明らかにした.精密切削用単結晶ダイヤモンドバイトの先端は,現在でも職人の手によるダイヤモンド砥粒を用いた研磨(研削)により製作ないし再研磨されている.本研究では,それ対する超短パルスレーザによるアブレーション加工の実用性を明らかにする.そこでは,得られたダイヤモンドバイトにより合金材料を実切削し,工具形状転写性や耐摩耗性などの性能評価も試み,本手法の有効性を明らかにする.さらに,潤滑性向上のために超硬工具などでは試みられている工具表面へのマイクロテクスチャリングを,超短パルスレーザを用いて単結晶ダイヤモンドバイト表面にも導入し,まだ検討も解明もされていないダイヤモンド切削工具表面におけるマイクロテクスチャリングの効果も明らかにする.H25年度は,まず,ピコ秒パルスレーザによる単結晶ダイヤモンドへの溝創成データベースの取得について検討した.それには所有のピコ秒パルスレーザ加工システムを用いるが,単結晶ダイヤモンドバイトの先端形状創成における位置決めを精密に行なう必要から,新たに精密XYステージを導入し,精密走査が可能なように改良した.そうした上で,パルスエネルギーおよび走査速度(パルス重複率),走査回数および焦点深さ方向への送りといった加工条件を変化させながら検討し,それらの条件が加工レートおよび溝の形状と寸法および精度に及ぼす影響を明らかにし,データベースを作成した.さらに,単結晶ダイヤモンド工具先端の成形の試行として,前述の加工データベースから,比較的加工レートが大きくかつ加工品位も良好となる条件を抽出し,実際に焦点深さや送りを変えながら無数に往復走査することにより,単結晶ダイヤモンドバイト先端の形状創成を試みており,単純なバイト先端形状であれば,十分に創成できることも明らかにしている.精密切削用単結晶ダイヤモンドバイトの先端は,現在でも職人の手によるダイヤモンド砥粒を用いた研磨(研削)により製作ないし再研磨されている.本研究では,それ対する超短パルスレーザによるアブレーション加工の実用性を明らかにする.そこでは,得られたダイヤモンドバイトにより合金材料を実切削し,工具形状転写性や耐摩耗性などの性能評価も試み,本手法の有効性を明らかにする.さらに,潤滑性向上のために超硬工具などでは試みられている工具表面へのマイクロテクスチャリングを,超短パルスレーザを用いて単結晶ダイヤモンドバイト表面にも導入し,まだ検討も解明もされていないダイヤモンド切削工具表面におけるマイクロテクスチャリングの効果も明らかにする.H26年度は,単結晶ダイヤモンドバイトのすくい面に対し,前年度に取得した加工データベースからの情報を参照しつつ,深さ数30ミクロン,幅860ミクロンの直線溝パターンを複数組み合わせた,複数の表面テクスチャを創成した.さらに,所有する3軸制御型精密加工装置上において,H25年度にピコ秒レーザを用いて先端を成形した単結晶ダイヤモンドバイトを用い,アルミニウムの切削実験を実施し,加工変質層の影響から,ある程度の初期摩耗は生じるものの,初期摩耗後は市販品と同等の転写性を示すことを明らかにするなどした.精密切削用単結晶ダイヤモンドバイトの先端は,現在でも職人の手によるダイヤモンド砥粒を用いた研磨(研削)により製作ないし再研磨されている.本研究では,それ対する超短パルスレーザによる液中アブレーション加工の実用性を明らかにする.そこでは,得られたダイヤモンドバイトにより合金材料を実切削し,工具形状転写性や耐摩耗性などの性能評価も試み,本手法の有効性を明らかにする.さらに,潤滑性向上のために超硬工具などでは試みられている工具表面へのマイクロテクスチャリングを,超短パルスレーザを用いて単結晶ダイヤモンドバイト表面にも導入し,まだ検討も解明もされていないダイヤモンド切削工具表面におけるマイクロテクスチャリングの効果も明らかにする.H27年度は、所有している3軸制御型精密加工装置上において,前年度に作成したマイクロテクスチャ付きの精密切削用単結晶ダイヤモンドバイトを用い,実施に純アルミニウム工作物の乾式切削における工具への工作物材料の凝着性を評価した.その結果,とくに切削方向に垂直なマイクロ直線溝テクスチャ(おもに,溝幅が数十マイクロメートル,溝深さが数マイクロメートル,ランド部分の幅が溝幅より若干広い程度)をすくい面に設けたダイヤモンド工具において,工作物の凝着が抑制され,その効果からテクスチャを設けない工具に比べ,凝着がある程度抑えられることが確認された.しかしながら,凝着の最小化に適当なテクスチャの寸法等を明らかにするには,さらに多くの検討が必要であるという課題も明らかになった.単結晶ダイヤモンド工具の加工は職人による研磨に頼っている.本研究では,ピコ秒レーザによる単結晶ダイヤモンド工具先端の成形とテクスチャリングの実現を試みた.さらに,すくい面へのテクスチャの付与が切削性能に及ぼす影響を検討した.実験により,レーザ照射条件が加工溝寸法に及ぼす影響を明らかにした上で,単結晶ダイヤモンド工具先端の成形を試みた.その結果,研磨では難しい複雑な形状でもピコ秒レーザにより,数ミクロンの精度で成形可能なことを明らかにした.

さらに,アルミニウムの実切削により,すくい面にテクスチャを付与した単結晶ダイヤモンド工具は,工作物材料の凝着の低減に有利なことも明らかにした.H26年度の研究計画に記載したように,ピコ秒レーザによる単結晶ダイヤモンド工具すくい面へのテクスチャパターンの創成を実施し,複数のテクスチャ付き工具を製作できたとともに,前年度にピコ秒レーザ加工により成形した単結晶ダイヤモンド工具の切削性能評価実験に着手し,製作した工具について,初期摩耗を除けば市販品と同等の性能を示せることを見出していることから,おおむね順調に進行していると判断した.生産加工H26年度に,単結晶ダイヤモンドバイトのすくい面へのテクスチャ創成が行えたことから,H27年度の計画に示したように,テクスチャ付き工具によるアルミ系材料の切削を実施し,テクスチャの効果を明らかにしていく.H25年度の研究計画に記載したように,微小位置決めステージを配したピコ秒レーザ加工システムを構築した上で,単結晶ダイヤモンド試料に対し,エネルギーおよび走査回数,深さを変化させつつレーザ加工し,溝創成データベースを取得した.さらに,その知見をもとに,平バイト形状の工具を創成したことから,おおむね順調に進行していると判断した.H26年度の単結晶ダイヤモンド工具のレーザ加工結果を受け,H27年度にも追加のテクスチャ加工をした方が,より広範な条件に対する評価が行えるとみなされた.よって,一部の単結晶ダイヤモンド工具の購入および加工をH27年度に先送りした方が研究の発展上好ましいとみなされためである.H25年度に得られた加工データベースからの知見を生かし,先端形状創成が済んだ単結晶ダイヤモンドバイトのすくい面に対し,直線や格子溝などのテクスチャをレーザ加工する(深さ>10μm,溝幅>10μm,溝周期>100μmで数種の組合せを検討).次いで,H27年度にテクスチャ付き工具により実切削加工するための準備も兼ねて,H25年度(一部はH26年度に追加)に成型した単結晶ダイヤモンドバイトを用い金属の精密切削を行い,レーザ成型したバイトによる加工性能を評価する.比較的早期に単結晶ダイヤモンド工具を購入し,さらに広範なテクスチャ付き工具の製作と切削による評価を実施する.一つ目は,H25年度に購入予定していたものの,H25年度の研究結果をみてから倍率等を決定し導入した方が好ましい研究結果が得られると判断した対物レンズの購入である.二つ目は,その対物レンズを導入してから,H26年度に追加した方がよいと判断した一部の追加実験に対する学生アルバイトの利用である.対物レンズの購入,および学生アルバイトの利用により研究を遂行し,可及的速やかに予算執行する方針である.
トランスジェニックおよび遺伝子ノックアウト住血吸虫の確立とその応用

本研究では、マンソン住血吸虫スポロシストへの遺伝子導入に必要な技術基盤の確立を目的として、各種遺伝子導入法の有用性について検討した。平成15年度に引き続き、遺伝子銃を用いた遺伝子導入を試みたが、レポーター遺伝子である緑色蛍光蛋白質(GFP)遺伝子の発現は認められなかった。この結果は、当初発表された、遺伝子導入に成功したという報告(Wippersteg, et al.Mol Biochem Parasitol.2002 120:141-50)と矛盾し、その後別のグループから発表された、遺伝子銃を用いた遺伝子導入ではGFPは検出されないという報告(Heyers, et al.Exp Parasitol.2003 105:174-8)と一致する。遺伝子銃による導入法では、DNAをコートした微小金粒子をスポロシストに打ち込むが、スポロシストは多細胞体のため、金粒子が細胞内部ではなく体腔に移行した場合には発現は期待できず、また、仮に細胞内でレポーター遺伝子が発現したとしても発現レベルが非常に低く、GFPが検出されなかったことが想定される。そこで本年度は、遺伝子銃に加えて、スポロシスト体内に直接をDNAを注入することができるマイクロインジェクション法を用いて遺伝子導入の可能性について検討した。マンソン住血吸虫のtriose phosphate isomerase(TPI)遺伝子のプロモーター領域およびポリ(A)付加領域を含む非翻訳配列でGFP遺伝子を挟み込んだプラスミド(pTPI:GFP)を作製し、in vitroで転換したスポロシストにマイクロインジェクションを行なった。GFP特異的プライマーを用いたPCRにより、GFP遺伝子が確かにスポロシスト体内に導入されたことが確認された。しかしながら、蛍光顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察では、GFP蛍光と自家蛍光の判別が難しく、現在、他のレポーター遺伝子およびプロモーター領域を用いて解析を進めている。本研究結果は、住血吸虫への遺伝子導入が非常に困難であることを改めて示すものである。しかしながら、重要熱帯病の病原体であり、生物学的に未知の部分が多い住血吸虫に対して、分子生物学的・遺伝学的アプローチを可能にするためにも遺伝子導入技法を確立していく必要がある。本年度は、マンソン住血吸虫スポロシストへの遺伝子導入に必要な技術基盤の確立を主眼に、1)遺伝子導入に用いる組換えプラスミドDNAの調製、2)スポロシストのin vitro培養と中間宿主貝Biomphalaria glabrataへの移入、および3)遺伝子銃を用いた、組換えプラスミドの試験的導入、について検討した。1)マンソン住血吸虫のTriose phosphate isomerase (TPI)遺伝子の5'上流および3'下流の非翻訳領域(UTR)をPCRで増幅し、レポーター遺伝子である緑色蛍光蛋白質(GFP)遺伝子を挟み込んだプラスミド(pTPI:GFP)を作製した。また、マンソン住血吸虫のゲノムライブラリーよりパラミオシン遺伝子を単離し、5'および3'UTRの塩基配列を決定後、5'および3'UTRでGFP遺伝子を挟み込んだ組換えプラスミド(pPMY:GFP)を作製した。2)マンソン住血吸虫ミラシジウムをスポロシスト転換培地に移し、スポロシストに転換させた後、B. glabrata由来のBge細胞の非存在下で単独培養を行なった。この方法により運動性を持つスポロシストを1週間以上培養することができた。セルカリアへの発育はB. glabrata体内の方が勝るので、B. glabrataの軟体部および中腸を切開し、貝一匹あたり10隻の培養スポロシストを移入した。その結果、中腸部に移入した貝の約30%でセルカリアの形成が認められた。軟体部への移入では貝の死亡率が高く(70%以上)、約10%の貝でセルカリアが認められたのみだった。3)1)で作製した組換えプラスミドを直鎖状にし、遺伝子銃(BIO-RAD製、PDS-1000)を用いてスポロシストへの導入を行ない、蛍光顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡を用いてGFPの発現を検討した。文献的にはpTPI:GFPの導入によりGFPの蛍光が観察されたとあるが、本研究では蛍光は観察されず、またスポロシストは強い自家蛍光を持つことが明らかとなった。以上の結果を踏まえ、次年度は他のレポーター遺伝子を検討するとともに、導入遺伝子の転写レベルの検出、およびマイクロインジェクションによる遺伝子導入について検討する。

そこで本年度は、遺伝子銃に加えて、スポロシスト体内に直接をDNAを注入することができるマイクロインジェクション法を用いて遺伝子導入の可能性について検討した。マンソン住血吸虫のtriose phosphate isomerase(TPI)遺伝子のプロモーター領域およびポリ(A)付加領域を含む非翻訳配列でGFP遺伝子を挟み込んだプラスミド(pTPI:GFP)を作製し、in vitroで転換したスポロシストにマイクロインジェクションを行なった。GFP特異的プライマーを用いたPCRにより、GFP遺伝子が確かにスポロシスト体内に導入されたことが確認された。しかしながら、蛍光顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察では、GFP蛍光と自家蛍光の判別が難しく、現在、他のレポーター遺伝子およびプロモーター領域を用いて解析を進めている。本研究結果は、住血吸虫への遺伝子導入が非常に困難であることを改めて示すものである。しかしながら、重要熱帯病の病原体であり、生物学的に未知の部分が多い住血吸虫に対して、分子生物学的・遺伝学的アプローチを可能にするためにも遺伝子導入技法を確立していく必要がある。
単純ヘルペスウイルスの潜伏感染とプロテインキナーゼに関する研究

単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)による感染症は口腔領域で最も頻度の高いウイルス感染症である。HSV-1にはリン酸化蛋白とHSV-1固有のプロテインキナーゼ(PK)の存在が知られているが、ウイルス蛋白リン酸化の意義については十分明らかにされていない。ATP拮抗型チロシンキナーゼ(PTK)阻害剤のゲニステインとプルネチンを用いてHSV-1増殖への影響を検討した結果、濃度依存的にHSV-1増殖が阻害された。PTK阻害作用のない類似体ゲニスチン、ダイドゼインでは阻害はなかった。基質拮抗型PTK阻害剤チルホスチン9、47、B42、B46もHSV-1に抑制的であり、チルホスチン9は最も強いHSV-1増殖阻害効果を示した。また、ホスホチロシンホスファターゼの阻害剤であるバナデイト処理ではHSV-1のプラック形成が促進された。したがって、蛋白チロシンリン酸化はHSV-1増殖に必要と考えられた。HSV-1感染細胞においてはHSV-1蛋白ICP6、17/18、19/20、25が主なチロシンリン酸化ウイルス蛋白であり、そのうちICP19/20の合成とリン酸化はチルホスチン9にて最も強く抑制された。ICP19/20はペピチド抗体と反応性からUL47遺伝子産物であることが判明した。プロテインキナーゼC(PKC)阻害剤H-7にも抗HSV-1作用があること、PKC活性化剤TPAには細胞融合能をもつHSV-1HF株による細胞融合を促進する効果のあることも明らかとなった。また、今回の研究にてハムスター、マウスを用いた動物実験系を確立したので、今後PK阻害剤のHSV-1潜伏感染と腫瘍形成に対する影響を検討することが可能となった。ヒトに感染する8種類のヘルペスウイルスのうち,単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)による感染症は口腔領域で最も頻度の高いウイルス性疾患である.HSV-1感染における細胞性プロテインキナーゼの関与についてはいまだ十分研究されていない.本研究では,各種プロテインキナーゼ阻害剤を用いてHSV増殖に及ぼす影響につき検討した.Vero細胞でのHSV-1の増殖,一部ウイルス蛋白の合成は,10μMのプロテインキナーゼC特異的阻害剤H7にて抑制された.プロテインチロシンキナーゼ(PTK)阻害剤としては基質拮抗型の合成阻害剤チルホスチンを用いて検討した.3種類のチルホスチン1,9,47のうち9で最も強いHSV-1増殖阻害作用が認められ,そのID_<50>は40nMであった.PTKを阻害しない化合物であるチルホスチン1は,HSV-1増殖に影響を及ぼさなかった.^<35>Sメチオニンならびに^<32>Pの取込みにてウイルス蛋白の合成とリン酸化を検討した結果,ウイルス蛋白ICP6,11,17/18,19/20,25,29,33,39でリン酸化が確認された。そのうち,抗ホスホチロシン抗体との反応で,ICP17/18,19/20,25が主要なチロシンリン酸化を受けるHSV蛋白であった.チルホスチン9処理にて,蛋白合成ならびに蛋白リン酸化が抑制されたが,ICP19/20が最も強く影響を受けた.

この蛋白はわれわれが作製したUL47遺伝子産物に対する抗体との反応性を示すことから,UL47遺伝子産物であるVP13/14蛋白に相当することが判明した.HSV-1には少なくともウイルスに特異的な2種類のプロテインキナーゼが知られている.HSV蛋白のin vitroでのリン酸化反応に対してチルホスチン9による影響がみられなかったことから,チルホスチン9にはHSV-1プロテインキナーゼ阻害作用はないものと思われる.チルホシチン9は細胞性酵素を介してウイルス蛋白リン酸化に影響を与えるものと考えられる.単純ヘルペスウイルスI型(HSV-1)による感染症は口腔領域で最も頻度の高いウイルス感染症である。HSV-1にはリン酸化蛋白とHSV-1固有のプロテインキナーゼ(PK)の存在が知られているが、ウイルス蛋白リン酸化の意義については十分明らかにされていない。ATP拮抗型チロシンキナーゼ(PTK)阻害剤のゲニステインとプルネチンを用いてHSV-1増殖への影響を検討した結果、濃度依存的にHSV-1増殖が阻害された。PTK阻害作用のない類似体ゲニスチン、ダイドゼインでは阻害はなかった。基質拮抗型PTK阻害剤チルホスチン9、47、B42、B46もHSV-1に抑制的であり、チルホスチン9は最も強いHSV-1増殖阻害効果を示した。また、ホスホチロシンホスファターゼの阻害剤であるバナデイト処理ではHSV-1のプラック形成が促進された。したがって、蛋白チロシンリン酸化はHSV-1増殖に必要と考えられた。HSV-1感染細胞においてはHSV-1蛋白ICP6、17/18、19/20、25が主なチロシンリン酸化ウイルス蛋白であり、そのうちICP19/20の合成とリン酸化はチルホスチン9にて最も強く抑制された。ICP19/20はペピチド抗体と反応性からUL47遺伝子産物であることが判明した。プロテインキナーゼC(PKC)阻害剤H-7にも抗HSV-1作用があること、PKC活性化剤TPAには細胞融合能をもつHSV-1HF株による細胞融合を促進する効果のあることも明らかとなった。また、今回の研究にてハムスター、マウスを用いた動物実験系を確立したので、今後PK阻害剤のHSV-1潜伏感染と腫瘍形成に対する影響を検討することが可能となった。
難治性悪性腫瘍根絶へ向けた免疫賦活RNAウイルス療法の体系化基盤研究

最近の免疫学の進歩により抗腫瘍免疫における樹状細胞(DC)の重要性が明確になり、進行がんを中心にDCを用いた免疫療法が検討されているが、その治療成績は十分なものではない。特に、腹水がんにおいてはDC療法に耐性であり、その治療レジメの確立が強く望まれている。まず我々は、最適化を行ったサイトカインカクテル(GM-CSF+ SCF)を用い、浮遊培養を行うことで、進行がん患者末梢血を材料としたDCの体外大量増幅技術の開発に成功した。得られたDCは通常法で培養されたミエロイド系DCと同様の形態を示し、抗原取込み能、抗原提示に必要な分子群の発現、サイトカインの産生、T細胞増殖刺激能を備えていることが確認された。治療モデルについて、CT26(マウス大腸がん細胞株)を用いた検討により、腹水がんに対するrSeV/DC療法はほぼ無力であったが、その原因となる物質がVEGFであることが明らかになった。加えて、ヒト腹水及びマウス腹水において、VEGFがそのデコイレセプターであるsFLT-1に比して高濃度となっていることが明らかになった。そこで、SeVを用いて内因性sFLT-1を発現するDCを腹腔内へ投与することで、腹水がんに対するDC療法の治療成績を飛躍的に向上させることに成功した。また、それはCTLの寄与が大きいことが明らかになった。現在以上の知見をもとに、臨床試験用GMP製剤の準備を開始している。1.末梢血由来単核球細胞からの樹状細胞大量増幅技術:これまで、商業的に入手可能であるヒト臍帯血由来CD34陽性細胞から、従来法と比較して1,000-10,000倍のDC増幅システムの構築に成功した。本法の特徴として、以下が挙げられる。(2)この条件で培養するだけで、特殊な操作無く次第にCD11c陽性DCの比率が増えていくこと、(3)抗原刺激に伴うT細胞の活性化作用は、従来法で得たDCと同等以上であること、(4)途中から培養条件を従来法ヘスイッチすると、さらにT細胞刺激能が増強されること。初年度は上記を踏まえ、健常人ボランティアの末梢血から、同様の方法でDC増幅が可能であるか、またその機能は遜色ないか(表面マーカー、サイトカイン発現、抗原貪食能、アロMLRなど)について、詳細な検討を加えた。その結果、増幅効率は約200倍と低下するものの、DCとしての性質は従来法、あるいは臍帯血増幅DCと全く遜色が無いことが明らかとなった。2.腹水がんモデルにおける治療レジメの最適化これまでCT26(マウス大腸がん)を用いて検討してきたが、皮下腫瘍には顕著な効果を示すにも関わらず、腹水がんになるとSeV/DC治療は無効であり、その理由としてVEGFが重要かつ、SeVを用いて内因性sFLT-1を発現するDCを腹腔内へ投与すると、腹水量が減るだけでなく、生存期間を延長し、また腫瘍特異的CTL誘導能が回復することも明らかにした。初年度は、この系をさらに追求し、SeV/DCが最大効果を発揮する細胞数、投与間隔等、臨床応用の際に最も重要となるパラメータについて、徹底的に最適化を行った。その結果、(1)体重比はヒト換算で10^9細胞以上、(2)毎週の投与、(3)末梢でのワクチンではなく腹腔内投与、が最も有効であることが明らかとなった。(784字)1.末梢血由来単核球細胞からの樹状細胞大量増幅技術これまで、商業的に入手可能であるヒト臍帯血由来CD34陽性細胞から、従来法と比較して1,000-10,000倍のDC増幅システムの構築に成功した。

その結果、増幅効率は約200倍と低下するものの、DCとしての性質は従来法、あるいは臍帯血増幅DCと全く遜色が無いことが明らかとなった。2年目は、九州大学医系学部倫理委員会における承認のもと、進行悪性腫瘍患者の末梢血単核球より同様の検討を実施した。その結果、増幅効率、DCとしての機能共に、健常人と比較して遜色が無いこと、従って十分に実葉に耐えうることが明らかとなった。2.腹水がんモデルにおける治療レジメの最適化CT26(マウス大腸がん)による腹水がんについて、初年度はSeV-sFLT1/DCが最大効果を発揮する細胞数、投与間隔等、臨床応用の際に最も重要となるパラメータについて、徹底的に最適化を行った。その結果、(1)体重比はヒト換算で10^9細胞以上、(2)毎週の投与、(3)末梢でのワクチンではなく腹腔内投与、が最も有効であることが明らかとなった。2年目は、そのメカニズムについて検討を加え、myeloid-derived suppressor cells (MDSCs)の誘導を高度に抑制していることが明らかとなった。1.末梢血由来単核球細胞からの樹状細胞大量増幅技術:これまで、商業的に入手可能であるヒト臍帯血由来CD34陽性細胞から、従来法と比較して1,000-10,000倍のDC増幅システムの構築に成功し、英文原著論文として報告した(Harada Y, et al.Sci Rep 2011)。上記を踏まえ、健常人ボランティアの末梢血から、同様の方法でDC増幅が可能であるか、またその機能は遜色ないか(表面マーカー、サイトカイン発現、抗原貪食能、アロMLRなど)について、詳細な検討を加えた。さらに九州大学医系学部倫理委員会における承認のもと、進行悪性腫瘍患者の末梢血単核球より同様の検討を実施した。以上の成績を特許として申請した。2.腹水がんモデルにおける治療レジメの最適化CT26(マウス大腸がん)による腹水がんについて、初年度はSeV-sFLTI/DCが最大効果を発揮する細胞数、投与間隔等、臨床応用の際に最も重要となるパラメータについて、徹底的に最適化を行った。そのメカニズムについて検討を加え、myeloid-derived suppressor cells (MDSCs)の誘導を高度に抑制していることが明らかとし、英文原著論文として公表した(Sugiyama M, et al.Mol Cancer Ther 2011)。
同一ゲノムを重複させたハスカップの同質遺伝子倍数体作出による倍数性育種基盤の構築

北海道におけるハスカップの野生遺伝資源を対象に、同一ゲノムを重複させたハスカップの倍数体(本研究では、同一ゲノムを重複させて倍数体のことを“同質遺伝子倍数体と呼ぶ")作出について検討を行った。北海道には、二倍体と四倍体のハスカップが自生し、二倍体は主に北海道東部に分布していることが報告されている。倍数体作出の材料を二倍体に求め、北海道東部におけるハスカップの分布状況について調査を行った。採取許可を得たのちに、白糠町、厚岸町、浜中町、根室市、別海町等のハスカップ野生集団からサンプルを収集し、倍数性についてフローサイトメーターで解析した。その結果、根室市で四倍体集団が見出されたほか、厚岸町、浜中町、根室市において、二倍体と四倍体が混在する集団がみつかった。白糠町、厚岸町、浜中町、別海町では、二倍体のみで構成されているハスカップ野生集団を特定することができた。同質遺伝子倍数体の作出のために、厚岸町のハスカップ二倍体集団から果実を採取し、種子を得た。これらの種子を無菌播種し、コルヒチン処理の材料とした。これまでのコルヒチン処理実験では、ハスカップの実生全体をコルヒチン液に浸して処理を行うと、根がダメージを受けて植物体が枯死してしまう問題点があった。そこで、無菌的に誘導した実生の根をゲランガムで固化した培地中に挿して根を保護し、培地上にコルヒチン液を入れてシュート部にコルヒチンを処理する方法を考案した。コルヒチン処理に供試する実生は、本葉展開時に本葉を切除し、脇芽を誘導したものを用いた。コルヒチン処理後、腋芽が成長したものから、腋芽ごとに識別してフローサイトメーターで倍数性を判定した。その結果、二倍性、二倍性と四倍性のキメラ、四倍性のシュートが得られた。同一実生から得られた二倍性のシュートと四倍性のシュートを継代することで、数系統の同質遺伝子倍数体を作出することができた。これまで行なったハスカップの倍数体作出の研究では、高次倍数体において当初目的としていた顕著な果実の大型化などが見られなかった。その原因として、これらの倍数体は、倍数体間交雑等によって作出していたため、倍数体の各個体間で遺伝型が異なり、倍数化の効果を正しく把握できていない可能性が考えられた。そこで、本研究では同一の遺伝子型を持つ倍数体シリーズを作出し、倍数化の影響を受けて果実の大型化などの形質が得られやすい系統を選定することを目的に研究を進めた。北海道に自生するハスカップの野生系統は、二倍体と四倍体があり、その多くは四倍体であることが分かっている。二倍体を出発点として倍数性シリーズを作出するために、二倍体の野生集団に由来するハスカップの種子の採取を行った。これらの種子を対象に実験を行った。湿らしたろ紙上またはgellan gumで固化した1/2MS培地上に無菌播種して実生を得た。実生の成長段階と倍数体を誘導するためのコルヒチンの処理濃度をパラメーターとして、倍数体誘導実験を行った。その後、コルヒチン処理後の実生は、養生して生育を促し、本葉が数枚展開したところで、フローサイトメーターで倍数性の解析を行った。内部標準として、二倍性のハスカップとピークが重ならないことが分かっているピーマンの品種`京波'の葉を用いた。ピーマンの品種`京波'は、ハスカップの葉と同時に剃刀で刻み、核を抽出後にDAPIでDNAを染色後にフローサイトメーターで相対的なDNA量を測定して倍数性を判定した。その結果、数系統の実生で四倍性のピークが見られた。これらの実生系統から、四倍性のシュートを分離し、同一の遺伝子型を持つ倍数体シリーズを誘導する予定である。同一の遺伝子型を持つ倍数性シリーズを作出という当初の予定通り、二倍体のハスカップの実生から四倍性を示すシュートを獲得することができた。木本性植物であるハスカップは、成長がやや緩慢であることから、播種からコルヒチン処理までに時間を要するが、実験スケールを工夫し、できるだけ多くの試験区を設定して、効率的な倍数性シリーズ作出の条件設定を進めている。同一の遺伝子型を持つハスカップ(クロミノウグイスカグラ)の倍数体を作出するために実験を進めた。北海道の野生のハスカップの多くは四倍体であり、二倍体は北海道東部の一部にのみ分布していることが分かっている。倍数体誘導の起点となる倍数体は二倍体とし、二倍体から高次倍数体を作出する計画を立てた。前年度の研究において、コルヒチン処理による倍加の効率が低かったため、北海道東部の野生の二倍体集団を調査し、その遺伝的多様性を解析して、コルヒチン処理による倍数体誘導の適した材料の探索を行った。北海道東部のチライカリベツ川流域のハスカップの自生地を調査し、個体ごとにGPS(global positioning system:Oregon 450TC, Garmin)で地理情報を記録した。成木から1-2枚の葉を採取し、フローサイトメーター(Ploidy Analyzer PA)で倍数性の判定を行った。また、花の各器官のサイズ、果実サイズ、果実のBrix、pH、種子数を測定した。

チライカリベツ川流域のハスカップ自生地では、調査した全ての個体が二倍体だった。さらに内陸の別集団の倍数性を解析したところ、多数の二倍体個体の中に少数の四倍体が含まれる集団もあった。花の各器官のサイズ、果実サイズのデータから、その多様性を解析した。雄蕊の長さと雌蕊の長さの比率に多様性があり、果実サイズと相関もみられた。二倍体果実の平均果実重は新鮮重で0.28 gであった。これは札幌市の北海道大学・北方生物圏フィールド科学センター・生物生産研究農場で栽培した四倍体の平均果実重1.41 gよりも小さな値であった。チライカリベツ川流域から採取した1果実の平均種子数は7.49だった。個体ごとの種子を識別し、無菌播種を行い、コルヒチン処理のための材料の育成を進めている。当初計画したコルヒチン処理による倍数体誘導の効率が低かったため、コルヒチン処理の対象となる二倍体集団の遺伝的多様性の解析とコルヒチン処理に適した材料の探索が必要であると考えた。そのため、2017年度についてはハスカップの野生集団の調査に注力したため、全体計画の中ではやや遅れていると判断した。北海道におけるハスカップの野生遺伝資源を対象に、同一ゲノムを重複させたハスカップの倍数体(本研究では、同一ゲノムを重複させて倍数体のことを“同質遺伝子倍数体と呼ぶ")作出について検討を行った。北海道には、二倍体と四倍体のハスカップが自生し、二倍体は主に北海道東部に分布していることが報告されている。倍数体作出の材料を二倍体に求め、北海道東部におけるハスカップの分布状況について調査を行った。採取許可を得たのちに、白糠町、厚岸町、浜中町、根室市、別海町等のハスカップ野生集団からサンプルを収集し、倍数性についてフローサイトメーターで解析した。その結果、根室市で四倍体集団が見出されたほか、厚岸町、浜中町、根室市において、二倍体と四倍体が混在する集団がみつかった。白糠町、厚岸町、浜中町、別海町では、二倍体のみで構成されているハスカップ野生集団を特定することができた。同質遺伝子倍数体の作出のために、厚岸町のハスカップ二倍体集団から果実を採取し、種子を得た。これらの種子を無菌播種し、コルヒチン処理の材料とした。これまでのコルヒチン処理実験では、ハスカップの実生全体をコルヒチン液に浸して処理を行うと、根がダメージを受けて植物体が枯死してしまう問題点があった。そこで、無菌的に誘導した実生の根をゲランガムで固化した培地中に挿して根を保護し、培地上にコルヒチン液を入れてシュート部にコルヒチンを処理する方法を考案した。コルヒチン処理に供試する実生は、本葉展開時に本葉を切除し、脇芽を誘導したものを用いた。コルヒチン処理後、腋芽が成長したものから、腋芽ごとに識別してフローサイトメーターで倍数性を判定した。その結果、二倍性、二倍性と四倍性のキメラ、四倍性のシュートが得られた。同一実生から得られた二倍性のシュートと四倍性のシュートを継代することで、数系統の同質遺伝子倍数体を作出することができた。本研究の目的としている同一の遺伝子型を持つ倍数性シリーズを誘導するために、二倍体の実生から誘導した四倍性のシュートの成長を促し、四倍性シュートのみを分離して挿し木を行う。二倍体個体を維持しつつ、四倍性シュートを分離することが必要であるが、キメラを伴うこと予想されることから、成長を促しながら定期的にフローサイトメーターで倍数性を調査し、真性の倍数体個体を誘導する計画である。また、異なる遺伝子型の影響を解析するために、二倍体実生へのコルヒチン処理を行い、より多くの倍数体系統を作出する予定である。
理工系公開学習資源を活用した高専生向け英語学習教材の開発法

理工系公開学習資源を活用した高専生向け英語学習教材の開発法を研究した。先進的なOERレポジトリと、収蔵されている理工系の公開学習資源の調査研究を行い、その結果に基づき、理数系の基礎的な知識や概念を英語で表現できるようにすることをコンセプトとする教材を開発した。教材で扱う理数系の10トピック(37サブトピック)と高専高学年や専攻科での英語論文作成の基礎となる67個の文法事項および表現を精選し、それらを組み合わせた37個の学習オブジェクトを作成し、テキストにまとめた。OERが世界的な規模で急速に拡大する中、OERレポジトリは、コンテンツへのメタデータの付与や標準化による相互運用性の向上、OERを利用した教育実践例や課題を共有する場の創設など、コンテンツの収蔵からコンテンツと利用者をつなぐ役割へと機能が変化しつつあることがわかった。調査結果の概要は以下の通りである。1)北米のMERLOTやOER Commonsは、ポータルやゲートウエイとしての機能を果たし、特に、MERLOTは、教材制作用ツールや多言語翻訳機能の提供、peer-reviewによるコンテンツの品質保証など、様々な障壁を超えた持続可能なOERレポジトリとしての機能している。2)Rice大のConnexions発のOpen Textの出版は、種類も増え、CCライセンスによる講義用テキストが、Open Textbook Libraryから、誰でも無料でダウンロードして利用できるようになった。3)研究開始当初は本格稼働していなかった英国では、英国版MOOCであるOpen University(OU)が講義配信を開始し、高等教育機関向けのOERレポジトリであるJorumも格段に充実した。OUには、BBCと共同制作プログラムがあり、テキストのような静的な素材ばかりではなく、動画や音楽、ゲームなどの多様な媒体で提供されている。レポジトリの調査に並行して行ったOERの利用方法の調査では、1既存の教材への追加、2既存教材との置き換え、3OERをベースに新たなOERを作成して使用、4本来とは異なる目的での使用などがあることがわかった。今年度は、理工系OERを英語の学習教材化するためのメタデータとしての文法項目の抽出(3と4)、自律学習支援のためのOERの利用(1と2)についての研究を行った。次年度より、レポジトリ調査によって得た理工系OERのリストに基づき、それらを実際の授業に組み込んで利用する方法について、メタデータの項目やモジュールの粒度など、より具体的な研究を行う予定である。理工系のOER(公開教育資源)を英語LO(単位教材)へと再構築するために行った本年度の実績は、LOの題材と扱う文法項目および機能表現の決定とモデルLOの試作、および、OERの質保証に関する情報収集である。以下にそれぞれの概要を示す。1内容(題材)の決定:信頼できる海外の配信元による公開教育資源(OER)や、近年、注目を集め始めたCLII(Content Language Integrated Instruction)のテキストを調査し、日本の中学校で使用されている理科の教科書との比較し、中学レベルの数学、物理、化学、生物、地学の5つの分野から20タイトル(各タイトルは35のサブタイトルからなる)を決定した。2文法項目・言語機能:多くの高専の1、2年次で使用されている検定教科書と、高校生向けの文法参考書の分析を行い、高専の高学年や専攻科生が論文執筆の際に必要となる文法や表現を中心に項目を決定した。3モデルLOの試作:1の題材の中に2の項目を探し出し、解説と練習問題を作成した。学習者がつまずきやすいとされる文法項目や機能表現が、高専生にとって親和性の高い理数系の文脈で導入することにより、日本語訳にとらわれることなく、高専生の英語運用目的に適った教材を作成した。例としては、図形やグラフ説明や数式の条件を表す文脈で多用される関係代名詞や関係副詞、化学実験の記述中の分詞構文、天体や地学の記述に使われる仮定法などが挙げられる。4OERの質保証に関する情報収集:学術提携先のハワイ大学のカウアイコミュニティカレッジ(KCC)を訪問し、教務担当副学長から、講義のオンラインオープン化が加速する中、オープンエデュケーションの認証評価について、米国西部の全ての大学が適用を受けるWASCの4つの規準について、具体的な事例を交えた情報提供を受けた。分担者を1名増員したこともあり、概ね順調に進展している。初年度の調査により、OER(公開教育資源)レポジトリは、教材の収蔵に加え、メタデータ付与や標準化による相互運用性の向上、OERを利用した教育実践例や課題を共有する場の創設など、コンテンツと利用者をつなぐ役割へと機能が変化しつつあることがわかった。2年目は、レポジトリの調査と平行して行っていたOERのカスタマイズの形態の調査に基づき、理工系OERを英語LO(単位教材)へと再構築するために、文法項目、機能表現、および扱うテーマをリストアップした。また、教材の質保証の観点から、オープンエデュケーションの認証評価に関する情報収集を行った。最終年度は、過去2年間の実績に基づき、技術英文を書く際の基礎となる高専生が習得すべき文法事項、言語機能および、内容を英語で知っておくべきテーマを決定したのち、研究代表者らで英文を書き下ろし、高専生のための理工系基礎英語テキスト「Fundamental Science in English」を出版した。リストから10のテーマを精選し、合計67のLOで構成され、学習者のレベルに応じた練習問題やアクティビティを複数の媒体で用意した。同テキストは、高品質なSTEM(Science, Technology, Engineering, Mathの頭字語)OERを英語LO化するためのモデルを示すものと言えよう。

最終年度には、高専専攻科生用の英文要旨(800字程度)作成を支援するLOも作成した。受講生とともに収集した英語による先行研究や関連記事から、論文構成要素の展開方法や研究分野特有の英語表現を蓄積し、7つの研究テーマ別LOが完成した。今後は、理工系基礎英語テキストをテクニカルライティング用のアクティブラーニング教材として利用するための研究と、ライティングプロセスの可視化による無理なく英語論文作成技能を学べる教材を開発することになっている。理工系公開学習資源を活用した高専生向け英語学習教材の開発法を研究した。先進的なOERレポジトリと、収蔵されている理工系の公開学習資源の調査研究を行い、その結果に基づき、理数系の基礎的な知識や概念を英語で表現できるようにすることをコンセプトとする教材を開発した。教材で扱う理数系の10トピック(37サブトピック)と高専高学年や専攻科での英語論文作成の基礎となる67個の文法事項および表現を精選し、それらを組み合わせた37個の学習オブジェクトを作成し、テキストにまとめた。大学の講義の公開であるOpenCourseWareから始まった北米系のOERと、UNESCOによるOpen Educationの流れが合流したことにより、OERの流通量が急速に増え、当初予定していた理工系OERのリスト作成が追い付かなかったため。さらに、OER研究の焦点が質の保証や効果的な利用方法へと変化し始め、OERのライフサイクルに関する情報収集が必要となってきたため。最終年度の研究は、以下の3点を中心に行う。1決定した題材と文法項目に基づくLOの充実:2年間でほぼ確立できた理工系OERを英語LOへと再構築する手法に従い、未完成のテーマについてLOを完成させる。また、達度評価の基準を明示するルーブリックの作成し、それに沿った練習問題を充実させる。2LOの評価と改善:教員が作成したLOを授業で使用し、学生による評価をもとに改善する。3学習者によるLOの作成:教員が作成したLOをサンプルとし、理工系専門分野のOERやOA(オープンアクセス)論文等を素材とするオリジナルのLOを作成する。4素材となる理工系専門分野のOREや研究者によるセルフアーカイビング、OAジャーナルの閲覧方法、および、オープンエデュケーションの質保証についての情報を収集する。英語教育今年度に蓄積した理工系OERに基づき、英語学習コンテンツへの再構築するためのシラバストピックの決定と、英語学習コンテンツへの再構築に必要なノウハウであるメタデータの作成および小規模のインストラクショナルデザインの蓄積を行う。前年度に引き続いて行うレポジトリの研究は、高専への留学生の派遣元であるアジア諸国と高専との交流協定提携校のある国を対象とし、高専の英語教育におけるより実践的な情報を収集するものとする。難民問題による治安への懸念から、情報収集のために訪問予定であった欧州の学術協定締結先の教育機関への出張を見送ったため、次年度使用額が生じた。
産後うつ病および産後愛着障害の早期発見システム構築と援助方法の開発

生後4ヵ月児健診において,産後愛着尺度(Postpartum Bonding Questionnaire(PBQ)およびエジンバラ産後うつ病自己評価票(EPDS)を実施した.その結果,産後愛着尺度について原版の4因子構造は確認されず,1因子を抽出した.新たに15項目からなる短縮版産後愛着尺度を作成した.産後愛着尺度とEPDSとの間には,中程度の相関が認められた.短縮版産後愛着尺度は,乳幼児健診などの場で有効に活用できるスクリーニング尺度であることが示された.生後4ヵ月児健診において,産後愛着尺度(Postpartum Bonding Questionnaire(PBQ)およびエジンバラ産後うつ病自己評価票(EPDS)を実施した.その結果,産後愛着尺度について原版の4因子構造は確認されず,1因子を抽出した.新たに15項目からなる短縮版産後愛着尺度を作成した.産後愛着尺度とEPDSとの間には,中程度の相関が認められた.短縮版産後愛着尺度は,乳幼児健診などの場で有効に活用できるスクリーニング尺度であることが示された.分析の結果,オリジナル版の4因子構造ではなく,1因子構造となっていることを明らかにした.また,1因子構造とした場合,項目をおおよそ10項目程度削減できることを明らかにした.これらの結果を,実施先の保健センターにフィードバックし,日本語版の短縮版PBQの作成に入ることが確認された.これらの結果については,2010年度開催予定のWorld Association for Infant Mental Health 12th World Congress, Leipzig, Germany (WAIMH)にて発表する予定である.なお,ケース処遇会議では,EPDSおよびPBQの得点とつきあわせながら,対象者への支援のあり方について,保健センターのスタッフと意見交換を行った.その結果,EPDSおよびPBQをスクリーニングの手段として用いることに,一定の効果が認められることが,再度確認された.2010年度は,2009年度までに採取したデータに加えて,新たなデータ採取を行った.愛知県内の保健センターと協同して,母親の抑うつを測定する尺度として,エジンバラ産後うつ病自己評価票(Edinburg Postnatal Depression Scale ; EPDS)と,母親から子どもへの愛着を測定する尺度として,産後愛着尺度(Postpartum Bonding Questionnaire ; PBQ)への回答を,生後4ヵ月時健診に来訪した母親に求めた.その結果,これまでに1800名にわたるデータを得ることが出来た.分析の結果,オリジナル版の4因子構造ではなく,1因子構造となっていることが,再度明らかとなった.大規模なデータを取り扱ったことにより,頑健性の高い結果を得ることが出来た.また,1因子構造とした場合,項目をおおよそ10項目程度削減できることを明らかにした.これらの結果を,実施先の保健センターにフィードバックし,日本語版の短縮版PBQの作成に入ることが確認された.これらの結果については,2010年度に開催された12th World Congress of the World Association for Infant Mental Health, Leipzig, Germany (WAIMH)にて発表した.なお,ケース処遇会議では,EPDSおよびPBQの得点とつきあわせながら,対象者への支援のあり方について,保健センターのスタッフと意見交換を行った.その結果,EPDSおよびPBQをスクリーニングの手段として用いることに,一定の効果が認められることが,再度確認された.
名取新宮寺一切経本を中心とした『続高僧伝』の総合的研究

唐・道宣の編纂した中国の仏教史書『続高僧伝』玄奘伝について、テキストと内容の双方について総合的に研究する。テクスト研究としては宮城県の名取新宮寺一切経本について日本古写経諸本との関係を明らかにし、新宮寺一切経全体の解明の布石ともする。内容については、中国思想・歴史・文学、インド考古学、僧伝文学など分野横断的な記述をもつ玄奘伝の資料価値を最大限に発揮して考察をおこなう。
実数と時間の概念を備えた汎用高水準プログラミング言語

サイバーフィジカルシステムにおける計算とプログラミングの基盤の確立に向けて,連続量と時間を的確に扱うことのでき汎用の高水準プログラミング言語が備えるべき言語要素と意味論の詳細検討を推進した.目標とする言語は並行処理や通信機能を有する並行プログラミング言語であり,かつ連続量とその不確定性を扱うことのできる制約プログラミング言語でもあるという作業仮説に立ち,既存の言語に対する詳細検討を通じて,(1)制約階層概念とその意味論,(2)時間概念,(3)データ領域,(4)動的に進化する並行系の記述,の各側面を中心に,目標とする言語の理論基盤と備えるべき機能の多くを明らかにした.時間などの連続量を的確に表現するプログラミング言語の要素技術の確立のために,第1年度はまず,研究代表者が中心となって設計し検討と開発を進めてきたハイブリッドシステムモデリング言語HydLaの設計・実装・問題記述の経験を出発点とした基礎検討を行った.具体的には,(1)連続量を精度保証数値計算によって区間近似した場合の意味論の設計要件,(2)微小量を記号的に扱う機能の有用性と応用,(3)プログラムの性質記述と検証のための枠組,(4)時間の扱い,特にhyperedense timeの必要性,などの検討を進めてきた.これらの準備を踏まえ,2016年3月に,サイバーフィジカルシステムのための高級モデリング言語のもう一つの研究拠点であるHalmstad大学(スウェーデン)のWalid Taha教授のグループを,研究協力者3名(助手1名,大学院生2名)とともに訪問し,1週間にわたって先方の教員および学生と集中討議を行った.同大学で開発中のモデリング言語Acumenと研究代表者らのHydLaの開発経験についての情報交換と討論を繰り返し,以下の項目について詳細な比較対照を進めた: (i)言語の基本設計原理,(ii)言語が提供する基本概念(時間概念を含む),(iii)言語の使用経験から得た知見,(iv)言語が提供するデータ型,(v)言語が提供する制御構造,(vi)言語が提供する抽象化機能,(vii)プログラムの基本構成要素とその結合子,(viii)入出力機能,(ix)意味論,(x)実装技術.これらの擦り合わせを踏まえて,AcumenおよびHydLaの共通要素の抽出を含む今後の研究方針を立て,本研究課題が目標とする新たな言語の設計に役立てることとした.本研究目標を達成するための個別要素技術の洗い出しを進めることができ,有用な知見を蓄積することができた.一方,数年間の研究開発歴をもつAcumenやHydLaの枠を超えた新たな汎用言語の全体像をある程度具体的に描く段階にはまだ達していない.AcumenやHydLaは実数と時間の概念を備えた数少ない高水準言語であるが「汎用プログラミング言語」とは位置付けられておらず,世界的にも関連研究が多くはないため,探索研究を続けている段階である.時間を含む連続量を的確に表現するプログラミング言語の確立のために,第1年度に引き続き,研究代表者が開発を進めてきたハイブリッドシステムモデリング言語HydLaと,研究協力者Walid Taha教授(Halmstad大学,スウェーデン)のAcumen言語を軸とする検討を行った。その一環として,2016年1112月および2017年3月にTaha教授のグループを訪問して共同研究を実施した。1. HydLaの統一原理である制約概念は本研究の目標言語の設計指針ともなるが,後者に必要となる計算効率の観点の導入法を検討した。HydLaとAcumenとの違いの一つが微分代数方程式を許容するか否かである点に着目し,微分方程式のみを許容するHydLaサブセットと,そのAcumentとの関連の検討を進めた。2. HydLaが他のハイブリッドシステム記述体系と異なる点に,superdense timeの概念を持たないことがあるが,制約概念に基づくHydLaでは通常の時間概念の下でも同等のモデル記述力があることを,例題記述を通じて確認した。3.制約言語の特徴は変数間の依存関係が狭義半順序になるとは限らないことだが,これはプログラムの挙動の理解を困難にする一因ともなっている。そこで,制約プログラムの依存解析について,例題の蓄積の進んでいるHydLaをベースに検討を進めた。4.モデリング言語が検証を重要な用途にもち,計算結果の精度保証が必要となるのに対し,プログラミング言語では処理系の計算誤差を許容することも必要となる。この場合の正当性概念の確立に向けて,ハイブリッドシステムにおけるconformance概念の調査を進めた。5.実用言語にとってはデータの構造化機能が重要である。制約概念を実数領域だけでなくデータ構造領域にも適用することで,データ構造概念を自然に導入する可能性について検討を始めた。目標とする言語のデザインスペースが広大であるため,研究はいまだ探索的であるものの,徐々に方向性が得られつつある。具体的には,「目標とする言語は制約言語でありかつ並行言語である」という当初の作業仮説に準拠しつつ,記述可能な制約のクラスを求解可能性や求解効率の観点から適切に制限すること,逆にデータ構造化の観点から適切に拡張すること,などの方針が明らかになってきた。また,HydLa,Acumen,本研究の目標言語などの間の相互変換技術とその基盤をなす理論を整備しつつ,言語の階層を構築することが有用であるという見通しもついてきた。時間を含む連続量を的確に表現する汎用高水準プログラミング言語の確立に向けて,前年度に引き続き,言語を構成する基本概念の検討を行った。目標の言語が制約言語でありかつ並行言語であるという作業仮説のもと,今年度は動的な並行性の導入に範囲を拡げた検討を行った。

2017年7月にはHalmstad大学で開催されたSummer School of Cyber-Physical Systemsにおいて,サイバーフィジカルシステムのための高水準言語についての集中講義と議論を各国からの代表的研究者と行った。2018年3月には再度同大学を訪問し,研究協力者Walid Taha教授のグループとの集中討議を行った。本年度の主な成果は以下のとおりである。1.目標言語のベースとなるHydLaの宣言的意味論の詳細化を行った。HydLaが採用した制約階層と極大無矛盾制約集合の考え方は有用だが,複数の極大無矛盾集合をもつ場合の挙動について,より強い仮定が必要であることを見出した。2. HydLaとAcumenの宣言的意味論の設計の詳細な比較を行った。後者のデータ領域は前者よりも強い連続性の仮定をもつが,それがもたらす表現力は,HydLaでは言語レベルでの連続性の仮定で実現されていることが,Zeno挙動をもつモデルの分析を通じて判明した。3.構成要素が動的に増加するハイブリッドシステムの記述を可能にするための変数の動的生成機能と制約階層の動的生成機能について,構文と意味論の設計を行い試験実装を行った。4.構成要素が動的に消滅するハイブリッドシステムを適切に記述するための枠組の基礎検討を行った。プロセス計算において動的消滅が自然に記述できることに着目し,並行言語の枠組をハイブリッドシステムに適応させるために必要な概念の整理を進め,同期型言語のフェーズの考え方が大きく参考になるという知見を得た。サイバーフィジカルシステムにおける計算とプログラミングの基盤の確立に向けて,連続量と時間を的確に扱うことのでき汎用の高水準プログラミング言語が備えるべき言語要素と意味論の詳細検討を推進した.目標とする言語は並行処理や通信機能を有する並行プログラミング言語であり,かつ連続量とその不確定性を扱うことのできる制約プログラミング言語でもあるという作業仮説に立ち,既存の言語に対する詳細検討を通じて,(1)制約階層概念とその意味論,(2)時間概念,(3)データ領域,(4)動的に進化する並行系の記述,の各側面を中心に,目標とする言語の理論基盤と備えるべき機能の多くを明らかにした.新たなプログラミング言語に向けた検討の推進には集中討議が大変重要であり,再び機会を設けたい.また,ベンチマーク例題の記述実験が検討の推進力となることがわかったので,今後も例題記述を軸として検討を進める.ベンチマーク例題は,ハイブリッドシステムの古典的例題であるbounding ball(いくつかの変種を含む)のような大変基本的な例題でも十分有効であることが過去の議論からわかっている.言語機能については,今年度の成果概要に述べた諸側面に加え,最適化(目的関数最小化)のための機能の検討も行いたい.また意味論については,表示的意味論や関数包囲に基づく意味論を射程に含めてゆく予定である.新たなプログラミング言語の検討の推進には集中討議が大変重要であり,最終年度も共同研究や合宿の機会を設ける予定である。