hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動量交換やエネルギー交換に基づく衝撃応答制御の体系化と月惑星探査機への応用

研究代表者らはこれまで,機械構造物に発生する衝撃応答制御の問題,特に衝撃を受ける際のリバウンドと加速度の抑制に着目し,運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法と,力学的エネルギーの交換に基づく手法について研究してきた.本研究では,衝撃エネルギーを粘性減衰により散逸させるのとは全く異なる,これら2種類の新理論に基づいた衝撃応答制御手法を発展させて,従来にはない厳しい仕様を満たす衝撃応答制御に関する体系的な方法論を確立することを目的とした.そして,主な応用対象として月惑星探査機の着陸機構を取り上げた.本年度は本研究の最終年度にあたり,これまで継続して考えてきた小型化・軽量化の観点でいくつかの解決の方向性が確かめられた.一つ目はモータなどの電磁アクチュエータに比べてはるかに小型軽量化が可能な形状記憶合金をアクチュエータとして本問題に活用する方法を提案し,基礎的なシミュレーションならびに実験によりその有効性を確認した.その成果は研究期間終了直後に国際会議AIAA SciTechで発表するとともに,現在AIAAのJournal of Spacecraft and Rockets誌に投稿中である.また,同内容は名古屋大学とJAXAの共同で特許出願も果たした.二つ目として,力学的エネルギー交換型手法の一定の完成版と見る,可変剛性型衝撃応答制御機構の提案を行った.これに関する学会発表で研究代表者・分担者らは第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会SI2018優秀講演賞を受賞した.また,月惑星探査機着陸機構以外への応用課題についても研究分担者の山田らの成果をまとめた論文が日本機械学会論文集に掲載決定している.これまで研究期間全体を通した一連の研究業績に対し,研究代表者の日本機械学会機械力学・計測制御部門2018年度パイオニア賞の受賞が確定している.平成29年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者らはこれまで,機械構造物に発生する衝撃応答制御の問題,特に衝撃を受ける際のリバウンドと加速度の抑制に着目し,運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法と,力学的エネルギーの交換に基づく手法について研究してきた.本研究では,衝撃エネルギーを粘性減衰により散逸させるのとは全く異なる,これら2種類の新理論に基づいた衝撃応答制御手法を発展させて,従来にはない厳しい仕様を満たす衝撃応答制御に関する体系的な方法論を確立することを目的とした.そして,主な応用対象として月惑星探査機の着陸機構を取り上げた.本年度は,運動量交換型ならびに力学的エネルギー交換型ともに多次元・多自由度への拡張をねらう研究を推進した.前者については,衝撃応答を緩和するためのダンパ質量の運動を並進方向から回転方向に変換することでダンパ質量飛翔にともなう不具合を解消する無飛翔型運動量交換衝撃応答制御機構(NF-MEID)を提案し,特に,斜面への着陸に対する有効性を確認した.後者については,斜面や段差のある着地面を前提に,着陸時の加速度緩和と転倒防止を実現する伸縮脚を用いた親機子機分離型着陸応答制御機構(TG-BESM)を導入し,シミュレーションのみならず実験的にもその有効性を明らかにした.また,運動量交換型については,あらゆる条件に対する設計パラメータの最適化を図る観点から,理論の一般化を目指し,2次元平面内での並進運動と回転運動の抑制問題を題材として,シミュレーションによる検討を進めた.さらに,来年度以降本格的に実施する発展的実験のためのシステム検討も行った.なお,研究分担者の山田(啓介)らを中心にして,月惑星探査機着陸機構以外の対象への応用検討も開始された.研究代表者らはこれまで,機械構造物に発生する衝撃応答制御の問題,特に衝撃を受ける際のリバウンドと加速度の抑制に着目し,運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法と,力学的エネルギーの交換に基づく手法について研究してきた.本研究では,衝撃エネルギーを粘性減衰により散逸させるのとは全く異なる,これら2種類の新理論に基づいた衝撃応答制御手法を発展させて,従来にはない厳しい仕様を満たす衝撃応答制御に関する体系的な方法論を確立することを目的とした.そして,主な応用対象として月惑星探査機の着陸機構を取り上げた.本年度,運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法については昨年度から引き続き,あらゆる条件に対する設計パラメータの最適化を図る観点から,理論の一般化を目指し,2次元平面内での並進運動と回転運動の抑制問題を題材として,シミュレーションによる検討を進めた.昨年度から本年度にかけてのこの検討内容を電子ジャーナル「航空宇宙技術」に投稿した結果,掲載が決定した(掲載時期は未定).一方,力学的エネルギーの交換に基づく手法については,子機を飛翔させない方法の一つとして,着陸時に得るエネルギーにより脚に付随した円盤を回転させて探査機本体に影響するトルクを得ることにより斜面着陸時の転倒を抑制する,「直動回転変換機構」を考案した.本機構の有効性はシミュレーションにより2次元の場合まで,実験的には1次元の場合について確認された.なお,研究分担者の山田(啓介)らを中心にして,月惑星探査機着陸機構以外の対象への応用検討も引き続き行われた.運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法については一般化の検討も十分に行われ,体系化の一部分にふさわしい成果が得られている.この内容は,現在在籍している大学院生の博士論文として28年度中にまとめられる予定である.

力学的エネルギーの交換に基づく手法についても,一長一短があるもののさまざまな有用な着陸機構の提案に結びついている.しかしながら,小型化やモジュール化の方法論についてはあまり進んでいない.研究代表者らはこれまで,機械構造物に発生する衝撃応答制御の問題,特に衝撃を受ける際のリバウンドと加速度の抑制に着目し,運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法と,力学的エネルギーの交換に基づく手法について研究してきた.本研究では,衝撃エネルギーを粘性減衰により散逸させるのとは全く異なる,これら2種類の新理論に基づいた衝撃応答制御手法を発展させて,従来にはない厳しい仕様を満たす衝撃応答制御に関する体系的な方法論を確立することを目的とした.そして,主な応用対象として月惑星探査機の着陸機構を取り上げた.本年度は,運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法について,昨年度の一般化の議論を一層進めて,月惑星探査機に限らない幅広い応用に資する共通の力学的知見をまとめてJournal of Vibration and Controlに投稿した結果,採択された.さらに,力学的エネルギーの交換に基づく手法については,昨年度考案した「直動回転変換機構」の3次元斜面落下実験まで実施し,提案した機構の有効性を確認した.3次元的な斜面落下実験による考察が行えたのは,本研究課題の前課題である基盤研究(B)から本課題まで通して初めてである.なお,研究分担者の山田(啓介)らを中心にして,月惑星探査機着陸機構以外の対象への応用検討も引き続き行われた.具体的には,電磁石とコンデンサを用いた運動量交換型衝撃吸収ダンパ機構の実験的研究を実施し,提案した機構の有効性を確認した.運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法では,力学的に一般化された議論が進みハイレベルな国際誌に論文が採択された.また,力学的エネルギーの交換に基づく手法でも3次元での実験的研究に進むなど,本課題の目的にあった「2種類の新理論に基づいた衝撃応答制御手法の発展」はほぼ完成の域に届きつつある.一方で,小型化やモジュール化の議論は進んでいない.次年度は最終年度として,この点への対処に目途を付けて研究期間を終了したい.研究代表者らはこれまで,機械構造物に発生する衝撃応答制御の問題,特に衝撃を受ける際のリバウンドと加速度の抑制に着目し,運動量交換型衝撃吸収ダンパに基づく手法と,力学的エネルギーの交換に基づく手法について研究してきた.本研究では,衝撃エネルギーを粘性減衰により散逸させるのとは全く異なる,これら2種類の新理論に基づいた衝撃応答制御手法を発展させて,従来にはない厳しい仕様を満たす衝撃応答制御に関する体系的な方法論を確立することを目的とした.そして,主な応用対象として月惑星探査機の着陸機構を取り上げた.本年度は本研究の最終年度にあたり,これまで継続して考えてきた小型化・軽量化の観点でいくつかの解決の方向性が確かめられた.一つ目はモータなどの電磁アクチュエータに比べてはるかに小型軽量化が可能な形状記憶合金をアクチュエータとして本問題に活用する方法を提案し,基礎的なシミュレーションならびに実験によりその有効性を確認した.その成果は研究期間終了直後に国際会議AIAA SciTechで発表するとともに,現在AIAAのJournal of Spacecraft and Rockets誌に投稿中である.また,同内容は名古屋大学とJAXAの共同で特許出願も果たした.二つ目として,力学的エネルギー交換型手法の一定の完成版と見る,可変剛性型衝撃応答制御機構の提案を行った.
界面重合反応を利用したゾルゲル法による光導波路用高純度ガラス膜の作製

界面重合反応を用いた光導波路用の高品質のシリケートガラス薄膜の作製について、より低温で焼結・無孔化するための作製条件を明らかにすることを主眼に研究を行った。初年度では、界面重合反応によるゲル膜生成メカニズムを明らかにする目的で、前駆体としてシリコンエトキシドの誘導体であるエチルシリケート40のヘキサン溶液を用い、ヘキサンに対する溶解度が異なる種々触媒の存在下での膜の生成速度を定量的に調べた。その結果、ゲル膜を構成するシリカ微粒子の核生成と成長は、界面に接した有機溶媒中で進行し、ヘキサンに対する溶解度の高い塩基性触媒のトリエチルアミンを用いることが有効ということが示唆された。トリエチルアミンを用いた成膜の調査では、前駆体濃度20%(容積)、前駆体/触媒比(容積)0.2-0.8、室温で24時間反応させると90%以上の収率で再現性よく膜が得られることが分かった。得られた膜の微細構造を走査型電子顕微鏡で観察したところ、膜を構成する粒子は大きく、シリコン基板上に形成した後に焼結・無孔化を行うのは困難であるため、ホウ素やゲルマニウムを添加して焼結温度を下げる必要があることがわかった。前年度の結果から、第2成分にホウ素を取り上げ、添加によるゲル膜の生成・焼結温度の変化について調査した。テトラメトキシシラン、トリメチルボレートを部分加水分解させてSi-O-B結合を有する前駆体を作製し、トリエチルアミンを触媒として用いて成膜したところ、組成・膜圧など再現性の高いゲル膜が得られた。原子間力顕微鏡による観察では、ゲル表面は優れた平滑性を有していることも分かった。ゲル膜は1100°Cで無孔化・焼結することが確認され、ホウ素成分の添加は、焼結温度の低下に有効であることがわかった。今後、焼結過程でのゲルの収縮の抑制など、良質なガラス膜を得るための最適化が検討課題として挙げられた。界面重合反応を用いたゾルゲル法により、光導波路用の高品質のガラス厚膜を作製する技術を確立するために、より低温で焼結・無孔化するのに適した細孔構造をもつゲルを得るための条件を明かにすることを主眼に研究を行った。まず界面重合反応によるゲル膜生成メカニズムの詳細を明かにする目的で、前駆体としてシリコンエトキシドの誘導体であるエチルシリケート40のヘキサン溶液を用い、ヘキサンに対する溶解度が異なる種々の塩基触媒(アンモニア、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム等)および酸触媒(酢酸、ギ酸、塩酸等)の存在下での膜生成速度を定量的に調べた。その結果、ゲル膜を構成するシリカ微粒子の核生成と成長は、界面に接した有機溶媒中で進行することが明かになった。これをもとに、ヘキサンに対する溶解度の高い有機の塩基触媒であるトリエチルアミンを用いて、前駆体濃度、触媒濃度、反応時間等の異なる種々の条件下でゲル膜を作製し、作製条件と膜生成速度、再現性、収率、膜の微細構造の調査を行った。その結果、前駆体濃度が20%(容積)でかつ前駆体に対する触媒の比率(容積)が0.2-0.8の場合に、室温で24時間反応させると90%以上の収率で再現性良く膜が得られることがわかった。得られた膜の微細構造を走査型電子顕微鏡で観察したところ、膜を構成する粒子は当初の予想よりはるかに大きく、シリコン基板上に形成したあとに焼結・無孔化を行うのは困難であるため、ホウ素やゲルマニウムを添加して焼結温度を下げる必要のあることが分かった。

界面重合反応を用いた光導波路用の高品質のシリケートガラス薄膜の作製について、より低温で焼結・無孔化するための作製条件を明らかにすることを主眼に研究を行った。初年度では、界面重合反応によるゲル膜生成メカニズムを明らかにする目的で、前駆体としてシリコンエトキシドの誘導体であるエチルシリケート40のヘキサン溶液を用い、ヘキサンに対する溶解度が異なる種々の触媒の存在下で膜の生成速度を定量的に調べた。その結果、ゲル膜を構成するシリカ微粒子の核生成と成長は、界面に接した有機溶媒中で進行し、ヘキサンに対する溶解度の高い塩基性触媒のトリエチルアミンを用いることが有効ということが示唆された。トリエチルアミンを用いた成膜の調査では、前駆体濃度20%(容積)、前駆体/触媒比(容積)0.2-0.8、室温で24時間反応させると90%以上の収率で再現性よく膜が得られることがわかった。得られた膜の微細構造を走査型電子顕微鏡で観察したところ、膜を構成する粒子は大きく、シリコン基板上に形成した後に焼結・無孔化を行うのは困難であるため、ホウ素やゲルマニウムを添加して焼結温度を下げる必要があることがわかった。前年度の結果から、第2成分にホウ素を取り上げ、添加によるゲル膜の生成・焼結温度の変化について調査した。テトラメトキシシラン、トリメチルボレートを部分加水分解させてSi-O-B結合を有する前駆体を作製し、トリエチルアミンを触媒として用いて成膜したところ、組成・膜厚など再現性の高いゲル膜が得られた。原子間力顕微鏡による観察では、ゲル表面は優れた平滑性を有していることも分かった。ゲル膜は1100°Cで無孔化・焼結することが確認され、ホウ素成分の添加は、焼結温度の低下に有効であることがわかった。今後、焼結過程でのゲルの収縮の抑制など、良質なガラス膜を得るための最適化が検討課題として挙げられた。
ヒト癌細胞におけるRBとp53の相互作用及びその細胞周期調節機構の比較解析

(1)ヒト癌細胞にRB and/or p53の組み合わせで安定性導入した株について、それぞれの遺伝子の活性化の程度を経時的かつ定量的に測定するシステムを検討した。7つの細胞株にRBあるいはp53遺伝子を再構築したパネルの中で、DNA損傷によりG1停止とアポトーシスに関連した表現型の変化を示すものが明らかになってきている。具体的には、膀胱癌(HTB9)、口腔癌(KOSC3)、骨肉腫(Saos-2)、線維肉腫(Hs913T),大腸癌(WiDr)において、G1停止とアポトーシスの誘導に関する変化が著明に認められた。この中で、RBとp53の両者の遺伝子導入が終了していないものについては、さらに、安定性導入実験を継続する。導入遺伝子発現の誘導可能なプラスミドで追加導入株を得た。HTB9はRB(-)p53(-)であり、それぞれの遺伝子を再構築したクローンが得られている。(2)G1停止とアポトーシスの評価についてはFACSと形態学的解析およびレーザスキヤニングサイトメータで行った。特に後者では単細胞レベルでの細胞周期と形態学的変化を評価した。p53の発現量はNorthemプロットと定量的RT-PCRを併用し、RBについてはWestemプロットでリン酸化の程度を含めて発現量を評価した。RBが活性化されてG1停止を起こす場合には、むしろp53依存性アポトーシスにはなりにくいことが明らかとなってきた。またRBが不活化されている細胞では、p533の発現亢進が十分に強ければアポトーシス誘導に至る。(3)上記RB(+)の細胞については、G1ブロックをした場合にアポトーシスが回避できるが、この際にp53特異的反応経路の活性化が変化するかどうかを調べた。すなわち、RBに非依存性に働くことを検証するために上記クローンについて同様に発現レベルを解析をした。
小児後天性脱髄性疾患に対するオーダーメイド治療の遺伝学的基盤の確立

エキソーム解析による責任遺伝子の同定については、炎症性疾患患者から3名を選択し、エキソーム解析(HiSeq2000, Illumina社)を行った。アミノ酸置換を伴う変異については複数の機能予測プログラムを元に遺伝学的重要性を評価し、常染色体劣性遺伝で複合ヘテロ変異を想定して候補遺伝子の絞り込みを行った。候補遺伝子を20個程度に絞り込み、多数検体を用いた確認実験を計画している。神経細胞への分化実験として、健常対照由来iPS細胞を用いて実験を行った。NestinおよびPAX6陽性細胞が確認でき、適切な培養条件下でロゼッタ形成を確認した。神経幹細胞のマーカーとしてSOX2の発現を確認した。遺伝子解析は候補遺伝子の絞り込みに着手している。多数検体での解析は時間を要する。iPS細胞の樹立および神経細胞への分化まで確認できた。患者由来細胞での分化を確認する予定。実験に用いる試薬については別プロジェクトと共有したため
隕石中の超微量有機化合物の同位体的キャラクタリゼーションと分析技術開発

昨年度行った研究「炭素質隕石中の不溶性高分子有機物(IOM)の固体^<13>C-NMR分析」では、IOMの構造特徴が隕石母天体で受けた水熱変成の度合を反映している可能性を示した。本成果に引き続き、本年度は、IOMへの水熱変成の影響またIOMと抽出性有機分子との関係をさらに理解するために、隕石母天体でのIOM水熱変成模擬実験を行った。Murray隕石粉末試料をHF/HClおよびCsF/HF溶液で脱塩し、IOMを精製した。IOMと水(3回蒸留)を金カプセルに入れ、アルゴン雰囲気下でカプセルを溶接して封じ、高温高圧を施した。その後カプセルからIOMを取り出し、IOMから放出された有機化合物を水続いて有機溶媒で抽出し、各抽出溶液を濃縮してガスクロマトグラフィー-質量分析計(GC-MS)で分析した。水抽出画分からは数種の含窒素・酸素環状化合物および直鎖ジカルボン酸が検出された。有機溶媒抽出画分からは、過去の研究(e.g.,Sephton, et al.,1998,2000,2004)により既に報告されている多環式芳香族炭化水素(PAHs)の他、多種の含窒素・酸素・硫黄芳香族化合物が検出された。また、反応前後のIOMを固体^<13>C-NMRで分析し、熱水変成を受ける構造部位を決定した。これらの結果は、炭素質隕石から普遍に検出される有機化合物の幾種かは、隕石が変成を受けることによってIOMから放出された可能性を示した。本研究は、研究代表者の海外渡航先、アリゾナ州立大学(アメリカ合衆国)を主要拠点として行われた。第一に、隕石不溶性有機物の官能基組成から隕石が受けた熱変成度を評価する目的で、炭素質隕石中の不溶性有機物について、固体CP/MAS 13C-NMRにより芳香族・脂肪族組成(Aro/Ali)を明らかにした。3種の南極隕石、Murchison隕石の各粉末状試料にHCl/HF処理を施し鉱物除去を行い不溶性有機物を得て、各々の元素分析、固体NMR分析(CMX300,75MHz)を行った。結果、芳香族(130ppm)・脂肪族(35-40,12ppm)の比較的大きな2つのシグナルが得られた隕石と、芳香族シグナルのみ大きく、脂肪族のそれは非常に小さい隕石に分かれた。またシグナル面積より得られたAro/Ali比を縦軸に、元素分析より求めたH/C比を横軸にプロットしたところ、Aro/Ali値が比較的小さくH/C値が大きい隕石とAro/Ali値が比較的大きくH/C値が小さい隕石の2タイプに分かれた。これらから、前者の隕石より後者の方がより大きな熱変成を受け、それにより抽出性有機物は消失し、不溶性有機物中の脂肪族成分は芳香族化していった可能性が示唆された。第二に、隕石中のn-alkanesの起源を解明する目的で、Murchison隕石中のn-alkanes(C_<13-21>)の安定炭素・水素同位体分析を行った。粉末試料(約3g)をジクロロメタン/メタノール抽出し、抽出溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分画、ヘキサン画分を溶出した後、尿素アダクトを施してm-alkanesを得、GC/C/IRMSおよびGC/TC/IRMSで分析を行った。その結果、δ13C=-27.138.7‰、δD=-34.8-109.1‰の値が得られた。これらの値は地球物質中の有機物が示す同位体値であったことから、Murchison隕石中のn-alkanesは地上からの汚染が混入していることが明らかとなった。
SIRNA搭載多重型ナノ構造体の開発と2型糖尿病関連遺伝子群の機能解析

本研究は、肝臓、筋肉、脂肪組織などの主要標的組織において2型糖尿病発症の前後で遺伝子発現が変動している遺伝子群の中で、サンプリングが容易な白血球においてもその変動を反映する遺伝子群を診断用候補遺伝子として網羅的に探索した。同時に、静脈内投与により、肝臓で高い遺伝子発現を誘導できる革新的送達システムの開発に成功した。さらに、ナノ粒子が血管内皮細胞を透過する過程を定量的に評価する系世界に先駆けて確立し、トランスサイトーシス可能なリガンドの探索にも成功した。本研究においては、肝臓、筋肉、脂肪組織などの主要標的組織において2型糖尿病発症の前後で遺伝子発現が変動している遺伝子群の中で、サンプリングが容易な白血球においてもその変動を反映する遺伝子群を診断用候補遺伝子として網羅的に探索することを第一の目的とする。候補遺伝子群の診断用遺伝子としての妥当性を検証するためには,in vivo機能解析が必須である。現在、筋肉や脂肪組織などへのデリバリーシステムは血管内皮細胞がバリアーとなり、高度な戦略と技術を必要とするため、現在まで開発されてこなかった。本申請研究は、血管内皮細胞を超えることができるin vivoデリバリーシステムを開発し、上記により絞り込んだ候補遺伝子群に対するsiRNAを用いてin vivo機能解析を行なうことを目的とする。平成18年度は、I)DNAアレイによる候補遺伝子群の網羅的探索(脂肪組織)と、II)in vivo選択的な遺伝子デリバリーシステムの開発(多重型MENDの開発)、を同時に推進した。1)脂肪組織における候補遺伝子の網羅的探索糖尿病発症前の網羅的解析:本年度は,標的組織を脂肪組織へ拡張した。KKYマウスを用い、2型糖尿病発症前の血液と脂肪組織からmRNAを抽出し、DNAマイクロアレイにより網羅的解析を行った。また、血液と肝蔵についてすでに網羅的解析を行っていたが、この結果から、2型糖尿病遺伝子診断候補遺伝子として170個の遺伝子を見い出すことに成功した。a)ハイドロダイナミクス法による解析:すでに解析を終了している血液と肝臓における網羅的遺伝子発現解析により候補として選ばれた遺伝子の中から複数個の遺伝子を選び、siRNAをを合成した。培養細胞でsiRNA搭載MENDを投与し、標的遺伝子のmRNAをreal time PCRで測定することにより遺伝子発現抑制効果を判定し、十分な効果を示すものをin vivo実験に採用した。その結果、siRNAにより遺伝子発現をノックダウンすることで、糖尿病発症時の血糖値を減少することができる遺伝子を見い出すことに成功した。b)R8-MENDによる解析:R8-MENDにsiRNAを搭載し、静脈内投与により肝臓で発現している内因性の遺伝子発現を抑制すべく、現在検討中である。A.白血球、肝臓、筋肉、脂肪組織における候補遺伝子の網羅的探索OLETF/LETOラットを用いて、標的組織を筋肉と脂肪組織へ拡張し、糖尿病の発症前後(6週齢、24週齢)において、DNAアレイによる遺伝子発現の網羅的解析を行なった。脂肪組織では他の3組織に比べて発現変動差が大きく、発現変動遺伝子数が多かった。特に糖尿病発症前の段階では、脂肪組織で合成される分泌タンパク質(アディポネクチン)をコードする遺伝子の発現量が低下しており、白血球、肝臓、筋肉組織のアディポネクチン関連シグナルパスゥェイに影響を与えている可能性が示唆された。糖尿病発症前の段階において、siRNAをハイドロダイナミクス法により静脈内投与し、標的遺伝子(Asns、Gdpd3、S100a10)の発現をノックダウンして糖尿病発症の抑制効果を測定した。その結果、Asns、Gdpd3では有意な血糖値の低下傾向が確認され、新規2型糖尿病感受性遺伝子である可能性が示唆された。C.IRQ-ペプチドによるカベオラ介在性エンドサイトーシスIn vivoファージディスプレイ法により探索したIRQ-ペプチドの機能解析を行なった。その結果、IRQ-ペプチドはカベオラを介して細胞内へ取り込まれることが明らかとなった。IRQ-ペプチドによりトランスサイトーシスの経路を透過できる可能性が示唆された。(1)白血球、肝臓、筋肉、脂肪組織における候補遺伝子の網羅的探索: 2型糖尿病発症前の段階で糖尿病発症を予測する目的で、肝臓、脂肪組織、骨格筋の遺伝子発現量の変化を網羅的に解析した。その結果、既知の糖尿病関連遺伝子が4遺伝子(肝臓)、4遺伝子(脂肪)、2遺伝子(筋肉)が有意に発現変動しており、転写レベルで糖尿病の進行が進んでいた。そして白血球と糖尿病関連組織で合計57遺伝子が共に変動しており、白血球の遺伝子発現プロファイルの診断マーカーとしての有用性を示した。(2)肝臓を標的とする人工遺伝子デリバリーシステムの開発:これまでは、ハイドロダイナミクス法によりsiRNAを肝実質細胞へ送達し、in vivo機能解析を行なってきた。しかしながら、繰り返し投与を行なうためには、安全かつ有効な人工遺伝子デリバリーシステムの開発が不可欠である。そこで、我々がこれまで開発してきたオクタアルギニン(R8)修飾-多機能性エンベロープ型ナノ構造体(MEND)の肝臓指向性を利用し、肝実質細胞で効率的に遺伝子発現可能なシステムの開発を行なった。

その結果、MENDの脂質組成とエンドソーム脱出素子としてGALA(pH-感受性膜融合ペプチド)のコレステロール誘導体を用いることで、強力な遺伝子発現が可能となった。(3)血管透過型遺伝子デリバリーシステムの開発:我々が探索したIRQペプチドは、マウスの肺血管内皮細胞を選択的に認識することがあきらかとなった。そこで、IRQペプチドを標的リガンドとしてsiRNAを搭載したIRQ-MENDの細胞内動態を解析したところ、IRQ-MENDは膜融合を介さずにエンドソームを脱出し、遺伝子発現抑制効果を表すことが明らかとなった。本研究は、肝臓、筋肉、脂肪組織などの主要標的組織において2型糖尿病発症の前後で遺伝子発現が変動している遺伝子群の中で、サンプリングが容易な白血球においてもその変動を反映する遺伝子群を診断用候補遺伝子として網羅的に探索することを第一特の目的とした。その結果、DNAアレイ用いた網羅的解析により、肝臓では503遺伝子、脂肪組織では1432遺伝子、骨格筋では314遺伝子が発症前にもかかわらず遺伝子発現変動していることが明らかとなった。同時に、in vivoで機能する、肝臓や脂肪組織への遺伝子デリバリーシステムの開発を行った。その結果、静脈内投与により、肝臓で高い遺伝子発現を誘導できる革新的送達システムの開発に成功した。さらに、脂肪組織への遺伝子送達を確立するためには、脂肪組織の血管内皮を選択的に認識できるリガンドと、血管内皮細胞を透過可能なデリバリーシステムの開発が不可欠となる。本研究では、脂肪組織の血管内皮の初代培養に成功し、選択的なリガンドの開発が可能となった。また、ナノ粒子が血管内皮細胞を透過する過程を定量的に評価する系を世界に先駆けて確立し、トランスサイトーシス可能なリガンドの探索にも成功した。本研究により、肝臓はもとより、脂肪組織への遺伝子デリバリーシステムの開発を成功に導くための基盤技術が確立した。
感覚変化による顔面表出の看護学的検討

筋活動を視覚的に捉える手法として、筋電位トポグラフィ法があり、筋活動の部位や強さを色の濃淡で識別することができる。これを表情筋へ応用することにより、表情変化に伴う筋活動の変化を可視化することで、看護師の患者理解に対する客観性を高めることができるのではないかと考える。これまでに、筋電位トポグラフィを顔面電位トポグラムの色彩と位置の変化から、個別の表情の特徴を客観的に捉えるものとして活用してきたが、トポグラムの変化をどのように分類して評価するか課題となっていた。本年度は、無表情・作為的な幸福表情・作為的な嫌悪表情の表出に伴うトポグラムについて、統計学的解析を検討した。顔面上に配置した19個の電極から得られた筋電位について、基本統計量、主成分分析(principal component analysis:PCA)、階層的クラスター分析を行った。筋活動の視覚化について、高速フーリエ変換により周波数帯域ごとのトポグラムを作成した。幸福の表情のトポグラムでは、中間部分から下縁部分にかけて変化がみられ、作り笑顔の特性として、顔面の下半分に強い反応が表現された可能性が示された。嫌悪の表情について、PCAのスコアを基にクラスター分析を行った結果、4つのグループに分類された。嫌悪は不快感情の一つである。嫌悪の表情を指示された場合、悲しみや怒りなどの他の不快感情も影響したとことが、トポグラムの多様性につながった可能性がある。なお、幸福の表情と比較して表出の程度が弱く、表情発信の強弱についても明確となった。本年度は、トポグラムの変化について、統計学的分析を用いることにより、これまでの視覚的評価よりも、客観性が増し一定の結果を得られた。国際誌へ論文を投稿しているが論文作成等に期間を要した。なお、当初、脳波計購入を予定したが、予算上、他の測定機器の検討が必要になり、購入には至らなかったことから、やや遅れていると考える。補助事業の目的をより緻密に達成するため、期間を見直した。生体計測機器を検討すると共に、匂い適用時の表情を計測し、データの収集を行う。なお、本年度、顔面電位トポグラムの統計解析手法についての方針を明確にできた。今後、感情や程度の違いに伴うトポグラムの分析について、検討する。筋活動を視覚的に捉える手法として、筋電位トポグラフィ法(Myogenic potential topography)がある。この手法は、筋活動の部位や強さを色の濃淡で識別することができ、周波数帯域別の分析が可能である。基本的な感情の作為的表情表出に伴う顔面筋活動の部位や強さの変化を視覚的に捉えることを目的に、顔面電位トポグラフィ法(facial myogenic potential topography)を用い、表情との関連性について検討した。電極は、脳波測定で用いられる国際式10ー20電極法を参考とし、鼻背の中央を中心として20個の電極を同心円状に顔面上に配置した。基準電極に両耳朶を用い、単極基準電極導出法により電位を導出した。電位の測定および高速フーリエ解析には、EEG-9100(日本光電)を使用した。被験者18名に対し、無表情、笑顔、不快表情の指示を行い、トポグラムを作成し解析を行った。無表情では、全被験者において電位変化はみられなかった。笑顔では顔面下部に、不快表情では上部に電位変化がみられ、トポグラム上では色彩変化により可視化された。表情の種類にかかわらず、被験者によって、表情の表出が弱い、片方のみに変化が表れる場合が確認された。被験者2名は、不快表情の表出の指示で、トポグラムの下部に高い電位変化がみられ、笑顔と同様の表出パターンを示した。被験者1名は、笑顔と不快表情の表出のどちらにおいても、特異的な電位変化は観察されなかった。これらの結果は、顔面電位トポグラムの色彩と位置の変化から、個別の表情の特徴を客観的に評価できることを示した。被験者によっては、一般的な表情の表現型が異なる可能性も示唆された。今後、感情刺激に応答する顔面の筋肉の活動について、トポグラムを用いて評価し、自然に表出される表情について、看護学的視点から検討したい。現在、感情喚起画像の適用によるトポグラムの変化について、感情喚起の影響を丁寧に調べるために、追加実験を行う計画を立てている。これまでに収集したデータと突き合わせ、一定の結果を得られることから、おおむね順調に進展していると考える。これまでに、無表情、笑顔、不快表情の作為的表情表出の指示を行い、顔面筋電位トポグラムを作成し解析を行った。笑顔では顔面下部に、不快表情では上部に電位変化がみられた。顔面電位トポグラムの色彩と位置の変化から、個別の表情の特徴を客観的に捉えていると考えられた。そこで、本年度は、実際の感情の程度とその感情をどの程度表出した表情であるかについて、被験者にVASによる評価を実施し、表情が感情の程度をどのくらい反映しているかパイロットスタディーを行った。

その際、顔面筋電位トポグラフィ法を用い、基本的な感情の作為的表情表出に伴う顔面筋活動の部位や強さの変化を視覚的に捉え、感情ごとにどのような特徴的な筋活動がみられるか検討した。その結果、被験者が思っているよりも表情に出やすい感情、表情に出にくい感情について、客観的指標を併せて評価することが可能となった。表情筋では、前頭筋、皺眉筋、笑筋、大頬骨筋などの活動が活発であり、基本的な感情の観察の際に、特に重要であると考えられた。また、単一の感情を抱くことは難しく、感情の混同する結果もみられた。看護場面などから患者の内面を評価する際に、重要な事象であると思われ、今後、探求していきたいと考える。感情を表出する側の感情の程度と表出の程度に視点を当てて、顔面筋活動の部位や強さを検討することで、より個別に迫ることができているとみられる。これまでに収集したデータをまとめ、一定の結果を得られることから、おおむね順調に進展していると考える。筋活動を視覚的に捉える手法として、筋電位トポグラフィ法があり、筋活動の部位や強さを色の濃淡で識別することができる。これを表情筋へ応用することにより、表情変化に伴う筋活動の変化を可視化することで、看護師の患者理解に対する客観性を高めることができるのではないかと考える。これまでに、筋電位トポグラフィを顔面電位トポグラムの色彩と位置の変化から、個別の表情の特徴を客観的に捉えるものとして活用してきたが、トポグラムの変化をどのように分類して評価するか課題となっていた。本年度は、無表情・作為的な幸福表情・作為的な嫌悪表情の表出に伴うトポグラムについて、統計学的解析を検討した。顔面上に配置した19個の電極から得られた筋電位について、基本統計量、主成分分析(principal component analysis:PCA)、階層的クラスター分析を行った。筋活動の視覚化について、高速フーリエ変換により周波数帯域ごとのトポグラムを作成した。幸福の表情のトポグラムでは、中間部分から下縁部分にかけて変化がみられ、作り笑顔の特性として、顔面の下半分に強い反応が表現された可能性が示された。嫌悪の表情について、PCAのスコアを基にクラスター分析を行った結果、4つのグループに分類された。嫌悪は不快感情の一つである。嫌悪の表情を指示された場合、悲しみや怒りなどの他の不快感情も影響したとことが、トポグラムの多様性につながった可能性がある。なお、幸福の表情と比較して表出の程度が弱く、表情発信の強弱についても明確となった。本年度は、トポグラムの変化について、統計学的分析を用いることにより、これまでの視覚的評価よりも、客観性が増し一定の結果を得られた。国際誌へ論文を投稿しているが論文作成等に期間を要した。なお、当初、脳波計購入を予定したが、予算上、他の測定機器の検討が必要になり、購入には至らなかったことから、やや遅れていると考える。今後、作為的表情によるトポグラム分析だけではなく、感覚変化による顔面表出を検討するために、感覚刺激の素材を選定する。味覚や嗅覚などの感覚は、個人の記憶や好みなどが影響することが知られる。感覚刺激を適用し、顔面電位トポグラムの分析を行い、これらの結果についてまとめる予定である。今後、感情の程度と表出の程度を比較して、顔面電位トポグラムと突合せ、看護学的検討を行う。
複数の反応拡散系の弱い結合による高次パタンの形成に関する研究

生物組織上の化学反応を記述する反応拡散方程式は,生物の模様や構造の形成モデルとして注目され,数学的にも一様で定常な非線形系の内で取扱の容易な例として極めて重要である.しかし反応拡散系の生成できる模様は現段階では縞模様や斑点など単純なものに限られ,実際の生物の複数な模様や高次の構造を再現することはできていない.本研究では,複数の系を組み合わせて,より高次の複雑なパタンを生成する理論を構築した.まず高次のパタンを生成するためのいわば部品となる基礎的なパタンを生成する反応拡散系を二つ作る.つぎにふたつの系の間に微弱な相互作用を設定する.この相互作用は二つの系の各々が本来持っているパタンを殆ど変化させず,相互の位置関係だけにゆるやかな変化を起こす.これは反応拡散系が一様であるために,全ての安定定常解が波形安定性を持つからである.この現象は自励的な非線形振動子間の位相同調とよく似ているため,このアナロジーを利用した理論解析が可能であり,どのような相互作用がどの様な位置関係を安定化するかを予測することができる.我々はまず,この理論を斑点と針の引き込みに応用して,ハリセンボンの針と斑点の分布の間に見られる対応関係を,一見例外のように見られる現象まで含めて無理無く説明した.つぎに同じ理論を斑点と縞模様の引き込みに応用して,いままで生成が不可能とされていた,アメリカスジハタリスの美しい模様を生成することに成功した.生物組織上の化学反応を記述する反応拡散方程式は,生物の模様や構造の形成モデルとして注目され,数学的にも一様で定常な非線形系の内で取扱の容易な例として極めて重要である.しかし反応拡散系の生成できる模様は現段階では縞模様や斑点など単純なものに限られ,実際の生物の複数な模様や高次の構造を再現することはできていない.本研究では,複数の系を組み合わせて,より高次の複雑なパタンを生成する理論を構築した.まず高次のパタンを生成するためのいわば部品となる基礎的なパタンを生成する反応拡散系を二つ作る.つぎにふたつの系の間に微弱な相互作用を設定する.この相互作用は二つの系の各々が本来持っているパタンを殆ど変化させず,相互の位置関係だけにゆるやかな変化を起こす.これは反応拡散系が一様であるために,全ての安定定常解が波形安定性を持つからである.この現象は自励的な非線形振動子間の位相同調とよく似ているため,このアナロジーを利用した理論解析が可能であり,どのような相互作用がどの様な位置関係を安定化するかを予測することができる.我々はまず,この理論を斑点と針の引き込みに応用して,ハリセンボンの針と斑点の分布の間に見られる対応関係を,一見例外のように見られる現象まで含めて無理無く説明した.つぎに同じ理論を斑点と縞模様の引き込みに応用して,いままで生成が不可能とされていた,アメリカスジハタリスの美しい模様を生成することに成功した.
ニューロン樹状突起の維持を制御する分子基盤の遺伝学的研究

神経システムが機能的に働き続けるためには、一旦形成された神経突起の受容野が維持される必要がある。ニューロンがその受容野を積極的に維持する機構については、近年その一端が明らかにされつつあるが、未だ未解明な部分が多い。そこで、当研究では、ショウジョウバエ感覚神経をモデル系として用い、その樹状突起が如何にして維持されているのかを、特に樹状突起と上皮細胞との相互作用に着目して解析を行ってきた。樹状突起と上皮細胞との相互作用を媒介することにより樹状突起の維持を行う分子を同定するために、誘導型RNAiライブラリー系統を用いた遺伝子スクリーニングを行った。具体的には、樹状突起を可視化するために蛍光蛋白質GFPを発現するトランスジェニック系統において、上皮細胞特異的な遺伝子発現抑制を誘導し、GFP蛍光を観察することにより、樹状突起の維持に異常を引き起こすか否かを検証した。現在、スクリーニングにより特定した候補遺伝子群について、さらに遺伝子欠損変異体において同様の樹状突起の維持異常が生じるのかを検証している。一般に、感覚神経は周囲組織と密接に相互作用をすることにより外界からの感覚情報を受容する。つまり、神経突起と周囲組織との相互作用は機能的な観点から考えると非常に重要であることは想像に難くない。本研究では、さらに、樹所突起の維持という構造的な観点においても、神経突起と周囲組織(本研究においては上皮細胞)との相互作用の存在が重要であることが示唆された。今後、その分子実体および調節機構を解明する必要がある。本年度実施した研究成果について、以下の2項目を挙げる。1.樹状突起の維持に必要なDyslexin蛋白質の機能ドメインの解析Dyslexin蛋白質細胞外領域に存在する五つのPKDドメインのうち、樹状突起の維持に必要な機能部位の絞り込みを行った。具体的には、始めに、五つのPKDドメインの各一つずつを欠損した変異Dyslexin蛋白質を発現するトランスジェニック系統を樹立した。次に、樹立した系統を用いて、各変異蛋白質がDyslexin変異体における樹状突起の維持異常に対するレスキュー能を有するかを検討した。その結果、最もC末端側のPKDドメインが、Dyslexin蛋白質の機能への寄与が最も大きいことを見出した。この成果の意義は、Dyslexinによる樹状突起維持メカニズムを分子レベルで理解できたことにある。さらには、本年度に得られた知見は、今後Dyslexin蛋白質が細胞外環境と相互作用する分子メカニズムを解明するための重要な足がかりとなる。2.ニューロン樹状突起におけるDyslexin作用メカニズムの解明樹状突起において、Hpoキナーゼの活性化部位とDyslexin局在部位に相関が有るか否かを抗体染色により検証した。具体的には、Hpoキナーゼの活性化が自身のリン酸化に依存することを利用し、Hpoキナーゼの活性化状態を抗リン酸化Hpo抗体による免疫染色により検出した。樹状突起の維持ステップである幼虫後期において、抗リン酸化Hpoキナーゼ抗体と抗Dyslexin抗体による二重染色を行った結果、両者が樹状突起先端部において共局在していることを見出した。この成果の最大の意義は、Dyslexinによって認識された細胞外環境の情報が細胞内に伝達される機構を、時空間的に詳細に捉えることができたことにある。1.樹状突起の維持に必要なDyslexin蛋白質の機能ドメインの解析Dyslexin蛋白質が樹上突起へと効率的に局在化する分子機構を明らかにするために、膜蛋白質であるDyslexin蛋白質の細胞内領域に存在することが予想される「樹上突起局在化配列」の探索を行った。具体的には、始めに、細胞内領域を部分欠損させた変異蛋白質をショウジョウバエ感覚ニューロンに発現誘導するためのトランスジェニック系統を樹立した。樹立したハエ系統を用いて、各変異蛋白質が効率的に樹上突起へと局在化するか否かを検証した。その結果、細胞内領域の大部分を欠損した変異蛋白質において、樹上突起局在能が顕著に失われることを見出した。また、この変異蛋白質は、Dyslexin変異体において引き起こされる樹上突起の維持異常を回復させる能力をも失っていた。この成果の最大の意義は、Dyslexin蛋白質による樹上突起維持において、樹上突起側に自身の突起構造を積極的に維持する機構が存在することを分子レベルで明らかにしたことにある。2.誘導型RNAiライブラリーを用いた解析樹上突起維持を制御する上皮細胞側の因子を同定するために、上皮細胞特異的に遺伝子発現抑制を誘導し、感覚ニューロンの形態を観察した。具体的には、始めに、前年度に特定した上皮細胞特異的に遺伝子発現を誘導可能なGAL4ドライバー系統に対して、感覚ニューロン特異的に蛍光蛋白質GFPを発現するマーカー遺伝子を導入した系統を作製した。続いて、誘導型RNAiライブラリー系統を用いて上皮細胞特異的にRNAiを誘導し、感覚ニューロンの樹上突起形態に影響を与える遺伝子のスクリーニングを行い、複数の候補遺伝子を同定した。この成果の意義は、Dyslexinが認識する細胞外環境の分子実体について、その候補遺伝子を少数に絞り込むことに成功したことにある。

そこで、当研究では、ショウジョウバエ感覚神経をモデル系として用い、その樹状突起が如何にして維持されているのかを、特に樹状突起と上皮細胞との相互作用に着目して解析を行ってきた。樹状突起と上皮細胞との相互作用を媒介することにより樹状突起の維持を行う分子を同定するために、誘導型RNAiライブラリー系統を用いた遺伝子スクリーニングを行った。具体的には、樹状突起を可視化するために蛍光蛋白質GFPを発現するトランスジェニック系統において、上皮細胞特異的な遺伝子発現抑制を誘導し、GFP蛍光を観察することにより、樹状突起の維持に異常を引き起こすか否かを検証した。現在、スクリーニングにより特定した候補遺伝子群について、さらに遺伝子欠損変異体において同様の樹状突起の維持異常が生じるのかを検証している。一般に、感覚神経は周囲組織と密接に相互作用をすることにより外界からの感覚情報を受容する。つまり、神経突起と周囲組織との相互作用は機能的な観点から考えると非常に重要であることは想像に難くない。本研究では、さらに、樹所突起の維持という構造的な観点においても、神経突起と周囲組織(本研究においては上皮細胞)との相互作用の存在が重要であることが示唆された。今後、その分子実体および調節機構を解明する必要がある。
退職者の健康管理の軌跡に関する質的研究

退職者の健康管理が退職後にどのように変化していくかについて、大企業(健康管理システムが社内に確立されている企業)を退職した男性労働者を対象に質的に明らかにするため、インタビュー調査を実施した。都市部に在住する、大企業に就労していた高齢男性の健康管理にかかわる行動については、昨年の聞き取り調査を通じて明らかにしたが、本年度は同様の調査を、地方都市において実施した。昨年と同様、大企業を定年退職した男性労働者を対象に、聞き取り調査を実施し、その結果、都市部における調査結果と同様、退職後、再就職したものに関しては、職業生活が変化していく中で、その形態を変えつつ健康管理がなされていた。また、職業生活が終焉に近づくと共に、健康について自己管理をしなければならない部分が増加していた。日常生活については、退職前に比べ退職後のほうがよりゆとりを持った、いわゆる「健康的な」生活が送れるようになっていた。利用している医療機関については、大都市部においてはその企業に就労している間は、企業の医療機関を利用しているものが多かったが、都市部と比べ地方都市においては企業の医療機関数が少なく、アクセスが悪い場合も多く、退職前から近くの医療機関を利用しているものも多かった。企業の医療機関を活用していたものに関しても、その後、近くの開業医もしくは自分の在住する地域の拠点病院へと健康管理の場を動かしていた。本研究においては、調査対象となった企業は企業規模の大きい、在職中に関しては、健康管理体制が整っている企業であったが、今後は、企業規模、かつての企業の健康管理体制の差等を考慮しつつ、退職者の退職後の健康管理状況について検討を重ねていきたい。本年度は当初の計画に基づき、第1には文より退職者の健康管理に関わる研究の動向を明らかにするために、文献の検討を行った。その結果、退職者と健康に関わる研究の多くが、退職が健康に与える影響および健康状態が職業生活の継続に与える影響について検討している。また、日本における職業保健看護が活動の特徴として、欧米における職業保健看護活動が職業由来性の疾患の管理に焦点を当てているのに対し、日本においては、職業人の健康一般、特に成人病対策にその活動の焦点をあてているものが多い傾向にある。また、成人病対策の活動は、従来の結核管理方式で行っている場合が多く、労働者の健康管理に対する自己管理能力を高めるような健康管理を行っている場合は少ない。都市部に存在する、かつて大企業で就労していた高齢男性の健康管理にかかわる行動について、面接調査により、その健康管理行動がどのように変化してきたかについて明らかにした。その結果、企業に就労していた間は、その健康に関わる問題に関しては企業の健康管理部門の指示に従う形で、健康管理をしていた。その職業生活が変化していく中で、就労している企業規模が縮小すると共に、健康については自己管理しなくてはならない部分が増加してくる。また、利用している医療機関についても、大企業に就労している際には、企業の医療機関を利用し、その後は職場近くの医療機関を利用する場合が多いが、就労形態が、常勤から非常勤へと変化するにつれ、居住地近くの医療機関を活用する場合が多くなっている。その際の、医療機関を決定する情報源としては、より地域に密着した生活を送っている妻から情報を得ることが多いことが明らかになった。また、現在の所健康問題がないとしている者については、居住地付近の健康管理に関する社会資源の存在について知識のない者もおり、また依然として就労していた企業の健康管理サービスを活用している者もおり、職業生活上の変化が生じても、健康管理については、以前の状況を維持している者もいた。今後さらに、企業規模、かつての企業の健康管理体制の差等を考慮しつつ、退職者の退職後の健康管理状況について検討を重ねていきたい。
メタ計算系における型導入によるプログラム変形導出

プログラムはある計算系の項の集合と考えることができる。計算系として有効性が広く認められているものに、ラムダ計算に基づく関数型計算系や、一階述語に基づく論理型計算系、項書え計算系などがある。これらの計算系を融和するシステムを本研究ではメタ計算系とよび、理論上、あるいは、メタプログラミングシステムとしての有用性に検討を加えた。われわれのアプローチは、様々な計算系を一つの計算系へと統合するのではなく、複数の計算系が一様な表現によって共存し、しかも計算系相互の接続を容易にする機構を作り出すものである。メタ計算系では、プログラムの変形導出が各固有の計算における計算(例えば、簡約化、反駁)と同等の意味を有する。われわれの研究では、型に関する知見を活用しつつ、プログラム変換技法の開発を行った。本研究によってえられた成果は次の4つに分類できる。(1)プログラム変換のアルコリズムに関して、LISPとラムダ計算に基づく関数型言語のプログラムの変換を考え、それを、LISPのコンパイラに組み込み実用的処理系を構築した。(2)プログラム変換のための計算系の形式化に関して、計算系の性質の分析と形式化が重要であることが明らかになり、言語処理系から抽象マシンに至るまで、統一的な形式化を行った。(3)型の扱いに関しては、多相型推論アルゴリズムのLISP処理系への適用を行った。(4)メタプログラミングの方法論をプログラミング変換に応用し、その結果として、メタ計算系のあり方に関する知見を得た。今年度はメタ計算系における一つの主要な要素である関数型言語におけるプログラム変形に焦点を当てた研究を行った.プログラム変形はプログラムのコンパイルにおける重要な処理であり,その理論を整備し,処理の高速化を計ることは実用さき重要な課題となっている.われわれのとったアプローチはカルテシアン閉カテゴリ(Cartesian Closecl Category,以下CCCと略す)とよぶ体系の表現を中間のプログラム表現にとり,この体系を計算の体系として活用しようとするものである.CCCは型付きラムダ計算のモデルとして,その有効性が理論計算機学者らによって指摘されているが,われわれの研究はそれを一歩すすめて,プログラム変形やコンパイル処理に応用したものである.具体的には, CCCを用いたコンパイラはCOMMON LISPに準拠したLISPのコンパイラとしてまとめられている.LISPコンパイラは大型計算機上で,メタ計算系の一つのモジュールとして稼働しており,十分に実用に耐えうる高速なコードを生成することが確かめられている.このコンパイラは型の取り扱いに,サブタイプの処理が不十分であり,これからも型の理論の検討と,実装のためのアルゴリズムの検討が必要である.次年度の研究は,上の研究の現状をふまえ, CCCの対象(型)の構造を有効に生かした型検証システムの構築を予定している.さらに,従来から行われているプログラムのデータ依存性の解析や抽象解釈の結果を,われわれのアプローチから見直しを計ることを予定している.プログラム変換導出のための計算系の形式化と型推論システムの構築を本年度は行った。前者に関しては、前年度の研究により、メタプログラミングのための計算系(これをメタ計算系とよぶ)の部分的な構築が行なわれたが、本年度は、この研究成果を基礎に、理論的な考察と構築された体系の形式化を行った。理論的な考察では、表示的意味論を用いてLISPシステムの形式的記述を行い、LISPの計算機構を明らかにした。これにより、プログラム変換をより形式的な枠組で行うことが可能となった。また、翻訳系についても、同様の形式的な記述を行い、LISPを含めた関数型プログラムの翻訳におけるプログラム変換の有効性を明らかにした。後者の型推論システムに関しては、対象言語をLISPにとり、型を集合論的に扱うことにより、型のとりうる範囲を明らかにする型推論システムの構築を行った。この型推論システムは、翻訳系に対する前処理プログラムとして機能し、型情報を含んだプログラムを生成する。この2つの研究の接点としてのメタプログラミングシステムの考察が将来の研究課題として考えられる。