hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
災害時コンビナート機能維持のための高度安全制御統合化環境の構築

工場集積地帯における災害時での機能維持のため,プラントの異常検出,防災対策,物流再計画,安全制御則,運転支援などの機能を持つ高度安全制御統合化環境を構築した.同環境の各機能は分散エージェント毎に実装され,各エージェントは,分散協調通信サーバを介してネットワーク化されている.エージェント構成のためのツールが用意され、各エージェントは容易に追加,変更が可能である.エージェント間の情報授受はIDEF0によるアクティビティモデルによって明確にされている.工場集積地帯における災害時での機能維持のため,プラントの異常検出,防災対策,物流再計画,安全制御則,運転支援などの機能を持つ高度安全制御統合化環境を構築した.同環境の各機能は分散エージェント毎に実装され,各エージェントは,分散協調通信サーバを介してネットワーク化されている.エージェント構成のためのツールが用意され、各エージェントは容易に追加,変更が可能である.エージェント間の情報授受はIDEF0によるアクティビティモデルによって明確にされている.本研究は,1)安全管理支援システム構築の研究,2)分散化制御・計画手法の研究,3)運転支援システムの構成の研究の3つの課題で研究を行っているが,本年度には各課題において次の研究を行った.課題1では,バッチプラントの安全管理統合システム(プロトタイプ)を実装した.このシステムは,ダイナミックシミュレータ,危険解析システム,異常診断システム,対応操作教示システムから構成され,設備異常に対応した異常進展予測,対応操作が教示可能である.また,災害時に予想される反応条件の急激な変化および非定常かつ断続的な条件変化に対する反応プロセスへの影響を調べる化学反応解析マイクロシステム構築のための設計要件を明らかにした.課題2では,生産システムの例として,製鉄所における原料不足など異常事態に対する複数高炉での生産量の最適配分調整シミュレータを開発した.さらに,石油の生産・物流計画に関し,分散エージェント法による急激な需要変動に対応できる生産および物流拠点の配置と運用最適化のための統合シミュレータを開発した.また,被災環境下における備蓄運用計画を強化学習法により自律的に導出するための要素技術を開発した.さらに,プラントの異常を事前に予知するための手法として,適応オブザーバを用いた異常診断手法を考案した.課題3では,コオペレータとしての運転支援システムの構成と必要機能の検討および運転員の視点や思考過程を認識する手法の検討として,プラント起動時やいくつかの異常時における運転員の情報取得行動を実験的に観察,測定および標準的な運転手順の分析をおこなった.さらに,災害発生時作業指示装置として,複合現実感を用いた情報システムの構成を行った.さらに,平成17年8月に開催の国際会議SICE 2005AnnualConferenceにおいて,当研究グループにより,オーガナイズドセッションを企画し,米国,および,カナダからの研究発表を加えて,本研究の成果の発表を行う.本研究は,1)全体のシステムとして安全管理支援システムの構築,本システムに統合する機能とすることを目的として,2)分散化制御・計画手法,および,3)運転支援システムの構成の3つの課題で研究を行い,検証ためのシミュレータの構成も行っている.本年度は次の研究を行った.課題1:バッチプラントに対しプロトタイプを実装した安全管理統合システムに統合するための危険解析システム,異常診断システムなどを構成し,DCSを有する実験シミュレータで一部機能を検証した.また,シミュレーション,マイクロ測定実験により化学反応解析マイクロシステムの反応条件を得,電気伝導度を測定する新手法を考案した.課題2:製鉄所原料ヤード原料鉱石の払い出し計画および石油生産物流について,分散エージェント法による物流搬送シミュレータを開発し,事故発生の場合に,自律的に代替経路を探索して搬送制御を行う機能について確認した.また,分散エージェントを複数コンピュータで実現するシステムを構築した.異常診断手法として適応オブザーバを用いた手法を実験装置に適用検証し,BSS手法,オペレータ理論を用いる方法,安全制御則も考案した.課題3:運転員支援情報の説明生成手法としてモデルベース推論に基づく手法を考案し,その対話インタフェースを構築し,模擬プラントDURESSにより検証した.災害発生時に初動活動を支援する装置を開発した.この装置は,被災現場-本部(指令側)の間において,災害時に被災現場の映像,作業者位置,作業指示をリアルタイムに通信できるシステムであり,水島コンビナート内の企業において運用試験を行った.8月の国際会議にはオーガナイズドセッションを企画し,10,11月に企業技術者との研究会,1月に海外より6名の安全問題の著名な講師を招聘し,第2回国際ワークショップを開催し水島コンビナートの企業技術者の参加も得て研究成果の発表,現場の実情とニーズに関して活発な討論を行った.本研究では1),安全制御統合化環境の構築.その機能として2),故障診断,分散化制御・計画手法,3),運転支援手法,同支援システムの構成の3課題の研究,検証実験装置,シミュレータの構成を行った.課題1:高度安全制御統合化環境を構築する分散協調システム上に,各サブシステムであるエージェントを効率的に開発するため,エージェントプログラムのスケルトンを整備し,アルミ板温度制御実験装置のエージェントに適用した.プラント情報記述データ,定性的な異常伝播解析について実験プラントによるケーススタディを行った.オンライン計測が可能なで容易で迅速な速度解析を可能とするマイクロリアクターを用いた反応速度の解析装置の開発を試みた.課題2:分散エージェント法の実プロセスへの応用として,製鉄所原料ヤードの搬送コンベア経路計画問題を解いた.同計画は自律的な代替経路探索機能,複数の下流側プラントからの非同期搬送要求に対応する機能を有する.故障診断手法として不確かさの多いシステムに対する適応オブザーバを用いた手法考案し,実験装置に適用検証し,オペレータ理論による方法,入力制約のある安全制御則も考案した.課題

3:ソフトウェアエージェント化した運転手順書に基づく動的操作パーミッションシステムのプロトタイプを開発し,大規模システムへの応用として加圧水型原子力プラントへ適用した.さらに,運転スキルに関して熟練者の視線傾向などに関する実験的検討を行った.防災活動支援装置の運用試験を民間企業1社,公的機関1施設においていて行った.同結果を受けて,現地作業員が装着する機器を小型化した.10月の国際会議にはオーガナイズドセッションを企画した.1月には第3回安全ワークショップを開催し水島コンビナートの企業技術者の参加も得て研究成果の発表と企業技術者からの講評を得た.本研究による成果で2件の学会賞を受賞した.高度安全制御統合化環境の構築に向けて、本年度は次の研究を行った.(1)プラント情報管理システム,危険解析システムの設計,一部のプログラム化、および、DCSにより制御される連続攪拌反応槽実験装置の運用実験を行った。(2)電気伝導度の測定しその変化から反応速度を解析するマイクロリアクターを開発に成功し、酢酸の加水分解反応速度について反応速度を解析し、既知の反応速度式とほぼ一致した結果を得て、本マイクロリアクターが反応解析に使用できることを実証した。(3)製鉄プラントおよび化学プラントにおける分散型生産計画・物流最適化システムの整備と適用実験を行った。また,分散エージェント機能の高度自律化と知能化の研究を行い,人間との対話機能と知識獲得支援システムの試作を行った。(4)不確かなシステム,入力制約系への安全制御系設計法の開発,故障診断法の開発とともに,アルミ板温度制御実験装置,プラント実験装置,鉄道模型制御実験装置をエージェント化して統合化環境サーバに接続し,安全制御系,故障診断に関して実験的検討を行った。(5)石油精製プラントに対する運転手順書に基づく動的操作パーミッションエージェントを実装し,いくつかの異常シナリオを対象として有効性を検証するとともに,操作の効果の定性的予測に基づく動的操作パーミッションシステムのアルゴリズム設計等を行い、プロトタイプシステムに対して評価を行った。(6)防災活動支援装置の運用試験を東京都日野市役所防災センターにおいて実施した,具体的には,日野市洪水ハザードマップに基づく地区内巡視および地区内での防災訓練に本装置を活用し,平成20年度からの実運用のための最終調整を済ませた.(7)統合化環境全体を運用するアクティビティモデルの検討、構成を行った。(8)1月末に第4回安全ワークショップを開催して、外部講師による講演とともに、本グループの研究成果の発表を行い、企業技術者等からのコメント等を得た。
わが国の下痢症ウイルス(ロタ,アテツ,小型球形など)の流行疫学と臨床に関する研究

わが国の札幌、東京、舞鶴、久留米から経年的に採取している糞便を用いてウイルスの検索を行った。(1)ロタウイルス,アテツウイルスのラテックス凝集法による迅速診断法の開発に続いてアステロウイルスについても臨床応用を可能とした(2)ウイルス遺伝子の増幅による診断・型別をわが国では他に先駆けて行い、アストロウイルス及び小型球形ウイルスの診断に用いた(3)遺伝子解析により、それぞれのウイルスで血清型内での変異,血清型間の変異が地域、時代を経て起こることをロタウイルス,アストロウイルス,小型球形ウイルスで示した。またヒト間のみならず動物を含めて起こり得ること(4)抗ロタウイルス薬の開発として茶のカテキンの他にカカオピグメントのポリフェノールにも有効性を見い出した。臨床的にはこの23年,冬季前半には小型球形ウイルスが主流を占めるようになって来たこと,ロタウイルスの流行が24月になって来たこと。小型球形ウイルスでも無熱性痙攣その他の合併症を持つことが明らかとなった。ロタウイルスではI型が主流であること,小型球形ウイルスはG2が主流であること,アテツウイルスでは41型が主流であること;.アストロウイルスではI型が主流であることがわかった。小型球形ウイルスでは年によって遺伝子の変異が強いことがわかった。アストロウイルスは従来電子顕微鏡での観察に止まっていたが、われわれを含めて1-7型の代表的なものについて遺伝子配列が決定されるようになった。これらの遺伝子配列をもとに今年度、1-7型の特異プライマーを設定することができた。すでに血清型が抗体を用いて決められている培養アストロウイルスに対してRT-PCRを用いた血清型を行ったところほぼ一致した結果を得た。4型についてはRT-PCRで検出可能な株と出来ない株があった。現在RT-PCR産物を遺伝子解析中である。舞鶴の1991-1994の非ロタウイルスの160便の約7%がアデノウイルスであった。冬にやや多いものの四季を通じて見いだされた。生後7カ月以降で陽性がみられた。ノ-ウォーク関連ウイルスに関してJiangらが開発したモノクローナル抗体およびプライマーをもちいたRT-PCRで検査した。舞鶴の1991-1993の160便で約5%に見いだした。やや冬期のロタウイルスよりも早い時期により多くみいだされた。RT-PCR産物の遺伝子解析を行い、ノ-ウオ-ク亜群よりスノーマウンテン亜群の方が多かった。今年度も昨年度に続き、札幌、東京、舞鶴、香川、久留米から下痢便を頂き、ウイルス学的検査の途中である。昨年10-11月にかけて軽症の下痢が流行した。ロタウイルスはほとんど見いだされなかった。アストロウイルス、ノ-ウォークウイルスもみいだされたがそれぞれ10%位で特に多いとの印象はなかった。ロタウイルスの1、2型のVP7遺伝子(1062bp)の解析による分子疫学に続き、3、4、型の解析をおこなった。3型は国内の12株で行い、株間の差が1、2型より大きかった。国外の株と比較を現在行っている。小児科受信下痢便からロタウイルス、アデノウイルスはラテックス凝集法、酵素抗体法を用いて診断と血清型を決定できるようになり、本年度も全国レベルで継続した。ロタウイルスはI型が主流で、地区によっては他の型が僅かにあった。血清型が決められなかった株ではRT-PCRを行いI型のみが見いだされた。アストロウイルスとノ-ウォーク関連ウイルスはRT-PCRによって診断と血清型(亜群)別が可能となった。また遺伝子解析も行った。アストロウイルスは1、3型が多く、ノ-ウォーク関連ウイルスはスノーマウンテン亜群が多かった。特に、1995年末の冬期に日本全国でノ-ウォーク関連ウイルスが一般外来で見いだされたが遺伝子解析では種々で、流行様式の解明は難しいと思われた。またプライマーも数種類が必要な状態で今後の検討課題であった。アストロウイルスは1型が頻度としては多い。1型を培養し、抗体を作製し、ラテックス凝集試薬を作ることができた。

パネルウイルスと反応させたところ1、3、6型で凝集を示した。2、3、5型とは反応しなかった。今後2型に対する抗体を作ることにより恐らくすべての型に利用可能なラテックス試薬が開発できると思われる。アストロウイルス、ノ-ウォーク関連ウイルスでもロタウイルスと同様に無熱性痙攣が見いだされた。またレイウス症状を強く示す症例があった。最近、小型球形ウイルスによる食中毒は問題となっており、これらのウイルスに対する診断法の開発が急務である。わが国の札幌、東京、舞鶴、久留米から経年的に採取している糞便を用いてウイルスの検索を行った。特徴的なのはこの2冬期において年末には小型球形ウイルスが流行し、2-4月にロタウイルスが流行していることである。地域での差は認められなかった。過去数年前までは小型球形ウイルスがこのような頻度では見いだされなかった。東京では小型ウイルスの頻度がロタウイルスとほぼ同数であった。ロタウイルスのみならず小型球形ウイルスでも無熱性痙攣等の神経症状を示しうることがわかった。ロタウイルスは1型が主流で2-4型はほとんど見られなかった。小型球形ウイルス(ノ-ウォーク関連ウイルス)はG2がG1より多かった。型内の遺伝子解析では5%-10%での変異は認められた。アストロウイルスは季節変動が少なく認められた。これらは食中毒との関係ははっきりせず、流行様式がまだつかめていない。診断法として、アストロウイルスのスクリーニングのためのラテックス凝集法、酵素抗体法を確立した。またアストロウイルスの型別、小型球形ウイルスの型別のためのプライマーの設定を行った。小型球形ウイルスのG1型は今冬期での検出が難しかったのはプライマー領域での遺伝子変異が見られたためである。抗ロタウイルス薬の開発として我々の先行研究の茶などのカテキンに続いて、カカオピグメントの作用を調べたところ、効果が認められた。
主竜類の繁殖戦略の進化史解明

主竜類(ワニ類・恐竜類・鳥類)の繁殖方法の変遷を探るため,3つの研究テーマ(「鳥類に近縁な獣脚類恐竜の大型化と営巣行動の変化」,「恐竜類の胚の成長率の推定」,そして「多変量解析を用いた繁殖戦略の進化史推定」)に取り組んでいる.平成30年度は,一つ目のテーマを完了させ、論文発表・プレスリリースを行った.さらに残りの二つのテーマのデータ収集・解析を進めた.一つ目のテーマは,昨年度、重点的にデータ収集・解析・執筆を行った研究である.本研究では,鳥類に近縁なオヴィラプトロサウルス類恐竜に焦点を当て,巨大化と抱卵行動の関係を調査した.これまで大型恐竜は,その重い体重ゆえに抱卵できないと考えられていたが,本研究により,大型種も抱卵した可能性が示され,従来の常識を覆す発見となった.論文は2018年5月,Biology Letters誌(王立協会発行)に掲載され,プレスリリースを行った.残りの二つのテーマは,データ収集を重点的に行った.恐竜の胚(孵化前の個体)の成長率は,孵化後の親の子育て度合いにも関連する重要な形質である.恐竜胚の成長率は,これまで曖昧にしか議論されてこなかったが,本研究では,胚の骨の微細構造を用いて定量的に評価する計画である.現在,各成長段階の鳥類胚を揃え,胚骨の多孔質度を分析中である.データが蓄積されつつあり,手法を軌道に乗せることで,恐竜の胚化石に応用できる.さらに,繁殖戦略を推定する研究では,恐竜類の卵の大きさと産卵数を推定する研究を行っている.卵の大きさや産卵数は,繁殖戦略の根本となる重要な形質である.本年度は,国内外の博物館で化石種・現世種の標本調査を行った.データ収集はほぼ完了しており,現在,データの解析作業に着手している.興味深い結果が得られつつあり,近いうちの発表を期待している.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。主竜類(ワニ類・恐竜類・鳥類)の繁殖方法の変遷を探るため,平成29年度は主として,3つの研究テーマのうちの一つ(「鳥類に近縁な獣脚類恐竜の大型化と営巣行動の変化」)を重点的に取り組んだ.また,別のテーマ(「多変量解析を用いた繁殖戦略の進化史推定」)のデータ収集を進めた.前者の研究テーマに関して,標本が豊富で,小型種から大型種まで発見されているオヴィラプトロサウルス類恐竜に焦点を当てて研究を行った.中国から産出したオヴィラプトロサウルス類の卵・巣化石標本の形態や微細構造を分析し,営巣方法の復元を試みた.その結果,小型種と大型種では巣の形態に違いがあり,営巣時,体サイズに合わせた適応があったと推測できる.これまで,大型獣脚類恐竜は,その重い体重ゆえに抱卵できないと考えられていたが,本研究により,大型種でも営巣様式を工夫することで,抱卵できる可能性が示された.本研究は現在,論文を投稿中である.また,後者の研究テーマに関して,平成29年度は,主竜類の卵サイズのデータ収集を行った.相対的な卵のサイズは繁殖に関わる重要な形質であるため,主竜類の繁殖戦略の進化史解明には必要不可欠な要素である.様々な系統の主竜類の卵サイズを推定するため,北米・アジアの博物館を主として標本の計測を行った.卵化石が発見されていない恐竜のグループに関しては,骨格標本を使って卵サイズを推定する手法を現在開発中である.本研究により,多様な恐竜類の卵サイズが明らかになりつつある.平成29年度は,3つの研究テーマのうち,一つ目の研究をほぼ完了することができた.該当研究は現在,論文を投稿中である.また,同時に進めていた別の研究テーマに関しても,今後さらなる標本調査・分析が必要であるものの,良好な成果が得られつつある.本研究に関しては次年度以降の完了を目指している.主竜類(ワニ類・恐竜類・鳥類)の繁殖方法の変遷を探るため,3つの研究テーマ(「鳥類に近縁な獣脚類恐竜の大型化と営巣行動の変化」,「恐竜類の胚の成長率の推定」,そして「多変量解析を用いた繁殖戦略の進化史推定」)に取り組んでいる.平成30年度は,一つ目のテーマを完了させ、論文発表・プレスリリースを行った.さらに残りの二つのテーマのデータ収集・解析を進めた.一つ目のテーマは,昨年度、重点的にデータ収集・解析・執筆を行った研究である.本研究では,鳥類に近縁なオヴィラプトロサウルス類恐竜に焦点を当て,巨大化と抱卵行動の関係を調査した.これまで大型恐竜は,その重い体重ゆえに抱卵できないと考えられていたが,本研究により,大型種も抱卵した可能性が示され,従来の常識を覆す発見となった.論文は2018年5月,Biology Letters誌(王立協会発行)に掲載され,プレスリリースを行った.残りの二つのテーマは,データ収集を重点的に行った.恐竜の胚(孵化前の個体)の成長率は,孵化後の親の子育て度合いにも関連する重要な形質である.恐竜胚の成長率は,これまで曖昧にしか議論されてこなかったが,本研究では,胚の骨の微細構造を用いて定量的に評価する計画である.

現在,各成長段階の鳥類胚を揃え,胚骨の多孔質度を分析中である.データが蓄積されつつあり,手法を軌道に乗せることで,恐竜の胚化石に応用できる.さらに,繁殖戦略を推定する研究では,恐竜類の卵の大きさと産卵数を推定する研究を行っている.卵の大きさや産卵数は,繁殖戦略の根本となる重要な形質である.本年度は,国内外の博物館で化石種・現世種の標本調査を行った.データ収集はほぼ完了しており,現在,データの解析作業に着手している.興味深い結果が得られつつあり,近いうちの発表を期待している.次年度以降は,現在着手している研究(「多変量解析を用いた繁殖戦略の進化史推定」)のデータ収集・分析を完了させ,研究を完成させることが目標となる.具体的には,北米や南米,そしてアジアでの標本調査が中心となる.さらに,3つのテーマのうちの残りの一つも着手し始める予定である.このテーマでは,現生種を含め,主竜類の胚骨格標本の微細構造を観察する予定である.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。(一般向け雑誌への投稿)田中康平. 2017.卵化石から探る恐竜の営巣方法.現代思想, 45: 159-167.(一般講演)田中康平. 2017.演題「恐竜たまごの玉子焼きは何人前か」,名古屋大学博物館公開シンポジウム「最新研究でよみがえる古生物・古人類のくらし」;田中康平. 2018.演題「世界最大の恐竜卵を探せ!」,北海道大学総合博物館シンポジウム「絶滅動物化石の最新研究2018」翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
近代日本形成期における「議論」の歴史的研究

本研究では、近代日本形成期において、議事機関における議論がどのように行われていたかについての研究を進めた。具体的には明治初年の議事機関である公議所を対象として、三田藩・喜連川藩などの公議人の動向を分析し、公議所で議論がどう進められていたかを明らかにすることにつとめた。結果として、明治初年の議論は、「衆論」とよばれるような議論を経たうえで政治的な正当性が承認されるあり方と、数の多寡とは関係なく原理的に正当であるとするあり方との相克に特徴があることを明らかにした。平成22年度は、公議所での「議論のあり方」について、これまでの研究をさらに精緻化するために、公議人が公議所における「議論」をどのように考えていたかについての意識を探ることを目的としたサンプルデータの収集につとめ、次年度の本格的な分析に備える準備を整えた。具体的には、栃木県公文書館に収蔵されている「秋元家文書」と「三田家文書」の調査を行い、公議人が書いた日誌や、関係する史料の調査を行った。とくに喜連川藩の公議人をつとめた秋元与助が記した日誌は、当時の公議所がどのように運営されていたかを知ることができる貴重な内容を含んでおり、公議所の実態を明らかにすることができるものである。また、国立国会図書館において幕末維新期において「議論」がどのように考えられていたかについての史料調査を行った。具体的には大久保一翁文書・三条家文書・西周関係文書の調査を行い、「公議」概念や「議論のあり方」に関連する史料の調査と蒐集を行った。ほかには、(1)佐倉藩の公議人をつとめた依田学海が記した『学海日録』のなかから公議所関係の記事を抽出、(2)三田藩公議人をつとめた九鬼求馬関連の資料が含まれる兵庫県三田市九鬼家資料の調査、(3)『元老院会議筆記』『明治前期地方官会議史料集成』、兵庫・埼玉の明治12年の県会議事録、兵庫県内地方新聞の調査も並行して行った。これら、公議人関係史料と明治前期議事機関関係史料を総合的に検討することで、より立体的に維新期の「議論」の様相が明らかになり、さらにそれが近代日本における「議論のあり方」をさぐるひとつの基準になるのではないかという見通しを得た。平成23年度は、昨年度に蓄積したデータの分析を進めつつ、さらに追加の史料調査を行った。具体的には昨年度調査を行った「秋元家文書」「三田家文書」の調査を進めるとももに、刊行されている『学海日録』や『三田市史』資料編第5巻の調査を行った。追加の史料調査としては、埼玉県立文書館において「埼玉県行政文書」・「根岸家文書」・「長谷川家文書」・「小林家文書」における明治前期の政治史関係史料を目録から抽出し、そのなかでも当時の「議論」にかかわる史料を調査した。また、国立国会図書館において公議所関係の書籍・史料を調査した。なお、当初国立国会図書館で予定していた明治12年度の各府県の議事録調査及び「議論のあり方」にかかわる翻訳本・著作の調査は、国立国会図書館近代デジタルライブラリーを中心に調査を行った。昨年度および今年度調査研究の結果まとめられた研究成果は、『三田市史』第2巻通史編2近代・現代(2012年3月発行)において、「公議所の開設」「三田藩公議人・九鬼求馬」などの項目にまとめることができた。これらの研究成果では、調査した全国各地の公議人の動向を参考にしながら、全国の公議人の動向に比して、独自性をもっていた三田藩公議人(九鬼求馬)の動向を詳細にまとめるとともに、全国公議人の「議論」イメージと三田藩公議人の「議論」イメージを比較検討することにより、当該期の「議論のあり方」がもっている意味にもふみこみ執筆することができた。
老年期うつ症状を改善する脳由来神経栄養因子を増加させる薬用植物由来の化合物の探索

現代の社会人や老年期のうつ症状は社会的に問題になっている。また抗うつ薬は薬効が出るまで数週間かかるため、副作用や基礎疾患の悪化が懸念されている。最近、うつ病患者やうつ様モデル動物において、脳由来神経栄養因子(BrainーDerived Neurotrophic Factor、BDNF)が低下し、抗うつ剤によってBDNFの発現が増加することが報告されている。そこで本研究では、薬用植物を含んだ天然物からBDNF発現を増加する化合物を探索し、その化合物によるうつ様症状の改善を検証することを目的とした。ヒトのBDNFプロモーターは11個存在し、その中pBDNF IVをノックダウンしたマウスはうつ様症状を示すことから、pBDNF IVはBDNFによる抗うつ作用に最も重要であることが示唆された。したがって、hBDNF promoter IVをマウスの神経芽細胞腫細胞(Neuro2A)に挿入した安定細胞株を作成し、約11,600種の植物抽出物を用いスクリーニングを行った。その結果、8種の抽出物が約2倍のpBDNF IVの転写活性を示した。その中から、タデ科の植物とマメ科植物を用い、pBDNF IVの転写活性を指標としながらシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよびHPLCにより分離・精製を行った結果、タデ科の植物から5種およびマメ科植物からは9種の化合物が単離された。これら14種の化学構造はNMRやMSスペクトルデータの解析により同定された。単離された化合物についてpBDNF IVの転写活性を測定した結果、タデ科の植物から一つの化合物が、マメ科植物からは三つの化合物がpBDNF IVの転写活性が示した。今後、これらの化合物を用いBDNFタンパク質の発現について検討を行う。pBDNF IVの転写活性のスクリーニングのため、実験方法の工夫により現在順調に進んでいる。Neuro2A細胞に標的遺伝子を挿入した安定細胞株を用いることで、安価でスクリーニングを行った。さらに、科研費の申請の時より多い約11,600種の植物抽出物を用いpBDNF IVの転写活性のスクリーニングを行った。約11,600種の植物抽出物を96 wellプレートに用意し、細胞が撒いてある96wellプレートにサンプルを添加し、効率よく11,600種のスクリーニングができた。選抜された抽出物はシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび大量に分取できるカラムを用い分離・精製を行い、化合物の単離ができた。得られた化合物についてはNMRやMSのスペクトルデータの解析により容易に化合物の構造の同定ができた。初年度の実施計画通りに進め目標達成ができたと考え、概ね順調に進展していると判断した。単離された化合物がマウスの神経芽細胞腫細胞(Neuro2A)においてpBDNF IVの転写活性を示したことが確認されたため、これらの化合物を用い、様々な神経細胞におけるpBDNF IVの転写活性やBDNFタンパク質の発現を確認する。さらに、化合物によるBDNF発現における作用点の確認のため、BDNF発現経路に関わるタンパク質の発現を検証する。その後、マウスを用いた実験をするために、マイルドなストレスの与え方や行動試験の条件含め予備実験を行う。約11,600種の植物抽出物を96 wellプレートに用意し、細胞が撒いてある96well

プレートにサンプルを添加し、効率よく11,600種のスクリーニングができた。選抜された抽出物はシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび大量に分取できるカラムを用い分離・精製を行い、化合物の単離ができた。得られた化合物についてはNMRやMSのスペクトルデータの解析により容易に化合物の構造の同定ができた。初年度の実施計画通りに進め目標達成ができたと考え、概ね順調に進展していると判断した。単離された化合物がマウスの神経芽細胞腫細胞(Neuro2A)においてpBDNF IVの転写活性を示したことが確認されたため、これらの化合物を用い、様々な神経細胞におけるpBDNF IVの転写活性やBDNFタンパク質の発現を確認する。さらに、化合物によるBDNF発現における作用点の確認のため、BDNF発現経路に関わるタンパク質の発現を検証する。その後、マウスを用いた実験をするために、マイルドなストレスの与え方や行動試験の条件含め予備実験を行う。当研究室の物品や試薬および有機溶媒を使ったことやキャンペーン中に購入するなどの工夫により予定した助成金より繰越し金が生じたが、翌年の使う予定の抗体や実験動物の購入に当てる予定である。
担癌宿主におけるSTAT3阻害剤(GRIM-19)を用いた抗腫瘍効果の研究

最近、担癌宿主において癌局所でのSTAT3の活性化が癌の進展や癌環境の免疫抑制誘導に深く関与していることが報告されている。そこで我々は転写因子STAT3を分子標的とした新たな治療を確立すべく、STAT3の阻害剤として最近報告されたGRIM-19分子を使い、抗腫瘍効果について検討した。過去我々は、R9-PTD(protein-transduction domain)というpolypeptideによるタンパク質細胞内導入法を用いて、in vitroおよびin vivoでの様々な細胞内への導入効果を検討し、その安全性と高い導入効率を報告してきた。我々はこの技術を利用して、癌局所におけるSTAT3に対する分子標的薬(rR9-GRIM19)の開発に成功し、この阻害薬によるin vitroおよびin vivoでの抗腫瘍効果について検討した。in vitroにおいてrR9-GRIM19は濃度依存性にDNA(binding site)に対するpSTAT3の直接的結合阻害効果を示し、これをpSTAT3発現株に導入させると、転写阻害、増殖抑制効果が認められた。また、in vivoにてA20腫瘍(マウスB細胞リンパ腫)塊にrR9-GRIM19を3日間連続接種(day9,10,11)すると腫瘍の完全消失を認めた。このマウスはA20のrechallengeで再拒絶を示し、かつCTL活性が確認された。一方、nude miceを用いたA20腫瘍塊への同様の接種では拒絶効果が認められなかった。最近の報告では、STAT3が腫瘍環境において活性化されると樹状細胞の未熟化、Tregの誘導、CTLの機能不全などが生じることが知られている。腫瘍とSTAT3は最近のトピックスであり、STAT3シグナルを阻害することで免疫抑制解除し抗腫瘍効果をもたらすという点で、注目すべき観点と思われる。
視覚的注意特性の個人差の定量化

本研究の目的は、視覚的注意特性の観点から、各個人の注意による情報収集能力の集中と広がりを定量的に調べるために、認識対象が呈示される視野部位に注意が向いている場合と向いていない場合とで対象の検出感度を測定し、そのデータを基にして視覚的注意特性の個人差の類型化を行うことである。本研究の主実験として、二重課題条件と単一課題条件の二つの条件の実験を行った。二重課題条件では被験者は中心課題刺激に対して応答し、これが正答した場合のみ検出刺激に対して応答する。単一課題条件では中心課題刺激を無視して検出刺激のみに対して応答する。これにより、検出刺激に注意が払われない場合と払われた場合の検出感度の変化が測定できることになる。検出刺激は輝度コントラストガボール刺激を用い、その空間周波数は0.5、1、2、4、8、16cpdであり、被験者は10人であった。実験装置については、より精微なコントラスト感度を測定することが必要であり、6面ミラーを用いた長視距離実験ブースを新たに構築した。結果として求まった空間的コントラスト感度関数には、全被験者で、中心課題あり条件の方が、中心課題なし条件よりも感度が低くなり、検出刺激部位に注意が払われなくなると検出感度が低下する特性が見出された。さらに、感度低下の空間周波数特性には個人差があった。この個人差を類型化すると、1.感度変化が大きく、高空間周波数で感度変化が大きい、2.感度変化が大きく、空間周波数選択性がない、3.感度変化が小さく、中空間周波数で感度変化が比較的大きい、4.感度変化が小さく、空間周波数選択性が見られない、となり、個人差にはいくつか類型があることがわかった。本研究の目的は,各個人の感覚特性,特に現代の情報機器使用の際に重要な特性である視覚的注意に焦点を当て,この個人差の定量化を行い,さらに視覚的注意の個人差を生じさせる機構のモデルを構築することである.本年度は,まず個々人の視覚的注意特性を定量的に調べるために,認識対象が呈示される視野部位に注意が向いている場合と向いていない場合の対象の検出感度を測定する実験手法及び装置を確立,構築した.1.実験手法の確立検出課題としては,視覚情報処理の最も基礎となる特性の一つであり,定量的評価が容易であることからガボール刺激に対するコントラスト感度を測定することとした.これに対し,視覚的注意の強度及び範囲を統制するために,二重リング刺激による中心注意課題を用いることで被験者の注意状態を一定に統制しながら,視覚的注意がかかっている場合とかかっていない場合のコントラスト感度を測定し,両者の比較により視覚的注意の個人差を定量的に評価することが可能となった.2.実験装置の構築実験装置については,より精緻なコントラスト感度を測定することは一般的なコンピュータディスプレイでは困難であるため,6面ミラーを用いた長視距離実験ブースを新たに構築することで,最大16cpd (cycle per degree)の精密なガボール刺激を呈示可能とした.なお,一般的なコンピュータディスプレイは経時変化により刺激特性が大きく変化してしまうため,導入した色彩輝度計により随時キャリブレートすることで,長期の実験期間においても刺激の特性を一定に保つことが可能となった.3.覚的注意特性データの収集本年度は被験者としてまず3名採用しデータの収集を行った.これにより,ガボール刺激の効果的な実験条件を1,2,4,8,16cpdへと絞り込んだ.また,収集データから被験者間の個人差特性に大きな違いがある可能性が示唆された.本研究の目的は、視覚的注意特性の観点から、各個人の注意による情報収集能力の集中と広がりを定量的に調べるために、認識対象が呈示される視野部位に注意が向いている場合と向いていない場合とで対象の検出感度を測定し、そのデータを基にして視覚的注意特性の個人差を類型化を行うことである。

本年度は昨年度に引き続きデータの収集を行い、その結果を基にして視覚的注意の個人差の定量化および類型化を行った。実験は二重課題条件と単一課題条件の二つの条件で行う。二重課題条件では被験者は中心課題刺激に対して応答し、これが正答した場合のみ検出刺激に対して応答する。単一課題条件では中心課題刺激を無視して検出刺激のみに対して応答する。これにより、検出刺激に注意が払われない場合と払われた場合の検出感度の変化が測定できることになる。検出刺激は輝度コントラストガボール刺激を用い、その空間周波数は0.5、1、2、4、8、16cpdであり,被験者は10人であった。結果として求まった空間的コントラスト感度関数には、全被験者で、中心課題あり条件の方が、中心課題なし条件よりも感度が低くなり、検出刺激部位に注意が払われなくなると検出感度が低下する特性が見出された。さらに、感度低下の空間周波数特性には個人差があった。この個人差を類型化すると、1.感度変化が大きく、高空間周波数で感度変化が大きい、2.感度変化が大きく、空間周波数選択性がない、3.感度変化が小さく、中空間周波数で感度変化が比較的大きい、4.感度変化が小さく、空間周波数選択性が見られない、となり、個人差にはいくつか類型があることがわかった。
ヘミン誘導体から構成される免疫活性化剤の開発

平成29年度は研究実施計画に従い、合成したヘミン誘導体の免疫活性化能の評価を進めた。前年度までの細胞を用いた評価では、新規に合成したヘミン誘導体を免疫細胞を含むヒト由来末梢血単核細胞(PBMC)に添加することで、免疫活性化の指標となるインターロイキン6ならびにインターフェロンγの発現が誘導されることが示されている。この結果より、ヘミン誘導体がB細胞の増殖促進、ナイーブT細胞のTH1細胞への分化を誘導することが期待された。平成29年度はヘミン誘導体がアジュバントとして機能するかどうかをマウスを用いて評価することを中心に研究を行った。具体的にはヘミン誘導体と抗原となるオブアルブミンをマウス尾静脈に一週間おきに2回投与し、ヘミン誘導体投与から2週間後にマウス血液を回収し、血液中に分泌される抗オブアルブミンIgG1, IgG2a, IgG2b, IgEの定量を行った。また、脾臓細胞を回収して細胞培養を行い、培養中にオブアルブミンを添加した際のインターロイキン6ならびにインターフェロンγの誘導量を測定した。また、ヘミン誘導体の物質としての特性について詳細な解析をすすめた。まず、合成したヘミン含有ポリマー中のヘミンの含有量に誘導結合プラズマ原子発光分光分析により解析を行った。また、可視紫外分光スペクトル解析により、ポリマーがヘム特有のソーレ帯の吸収をしめしたことからポリマーにヘムが含まれていることが明らかとなった。さらにはフーリエ変換赤外分光光度計を用いた解析においてもポリマー中のヘミンの存在を明らかとした。その他、ゲル浸透クロマトグラフィーによりヘミン含有ポリマーの分子量を測定した。成果について特許出願(特願2017-171231)を行った。研究実施計画に従って成果が得られていることから順調に進展していると判断する。計画に従い実験を進めた結果、ヘミン誘導体は免疫活性化能を示すものの、その活性化経路が当初の予測とは異なり、未知の活性化経路の可能性が示された。そのため、補助事業期間延長を申請し、ヘミン誘導体による免疫活性化経路の解析を推進することとする。本件研究では免疫活性化能を有するヘミンから構成される誘導体を新規に合成し、その作用機構を明らかとすることを目的とする。2010年に阪大の審良教授らによってマラリアに感染した場合にマラリア原虫によって産出される代謝物であるヘモゾインがトール様受容体9(TLR9)のリガンド分子であることが報告された。ヘモゾインはヘミンの結晶であり、水に不溶であるため、TLR9とヘモゾインの相互作用は未解明のままである。本研究では、水溶性ヘミン誘導体を合成し、水溶性ヘミン誘導体とTLR9の相互作用からTLR9のヘモゾインによる活性化の機構を解明する。平成27年度は研究実施計画に従い、(1)ヘミン含有ポリマーの作成、(2)ヒトTLR9とヘミンとの相互作用の解析を行った。(1)においては、C=C二重結合を有するモノマー分子とヘミンを混合し、ラジカル重合反応によりヘミン含有ポリマーを合成した。合成したポリマーの免疫活性化能を免疫細胞を含むヒト末梢血単核細胞を用いて評価した。ヒト末梢血単核細胞に合成したヘミン含有ポリマーを添加し、各種サイトカインの分泌量をELISA法により調べた結果、合成したポリマーの一つがヒト末梢血単核細胞においてインターフェロンガンマの発現を誘導した。インターフェロンガンマは免疫活性化刺激を受けたNK細胞やT細胞から産出されることから、ヘミン含有ポリマーが免疫活性化能を有することが示された。(2)においては、トール様受容体9発現HEK293細胞と未発現293細胞を用いて、ヘミン含有ポリマーによる転写因子NFκBの活性化をレポーターアッセイにおいて解析した。実施計画に従い研究を進め、成果も得られていることからおおむね順調に進展していると判断する。実施計画においては、表面プラズモン共鳴分光法を用いたTLE9とヘミンとの相互作用の定量解析を予定していたが、こちらについては新装置(Biacore X100)を平成27年度に導入し、動物細胞に発現させたトール様受容体9を精製し、センターチップに固定することで、申請者らが新しく合成した水溶性ヘミン誘導体であるPEGヘミンに対する解析を行っている。平成28年度は研究実施計画に従い、(1)トール様受容体9(toll like receptor 9; TLR9)のヘミン認識機構の解明、(2)ヘミン誘導体の免疫活性化能の評価を実施した。(1)TLR9のヘミン認識機構の解明一昨年までの研究で、ヘミン誘導体の免疫活性化がTLR9以外のTLRが起因している可能性が示された。そこで本研究では、マウスマクロファージ細胞株であるRAW 264.7ならびにヒト単球由来の細胞株THP-1を用いてこれらの細胞内でのTLRを介した免疫活性化能を評価した。核内因子(nuclear factor-kappa B; NFk-B)ならびにactivator protein 1(AP-1)誘導性のプロモーター制御下で分泌型アルカリフォスファターゼ(secreted embryonic alkaline phosphatase; SEAP)を発現する安定株RAW-BlueならびにTHP1-XBlueにヘミン誘導体を添加した際のSEAPの発現を調べたところいずれに株においてもSEAPの顕著な発現は観察されなかった。このことからヘミン誘導体はTLR以外のレセプター分子により認識されている可能性が示された。

(2)ヘミン誘導体の免疫活性化能の評価合成したヘミン誘導体がヒト末梢血単核細胞においてインターロイキン6ならびにインターフェロンγを誘導していたことから、インフラマソームによりこれらの因子が誘導されているかどうかを調べた。その結果、ヘミン誘導体はインフラマソームを活性化させないことが示された。研究実施計画に従って成果が得られていることから順調に進展していると判断する。平成29年度は研究実施計画に従い、合成したヘミン誘導体の免疫活性化能の評価を進めた。前年度までの細胞を用いた評価では、新規に合成したヘミン誘導体を免疫細胞を含むヒト由来末梢血単核細胞(PBMC)に添加することで、免疫活性化の指標となるインターロイキン6ならびにインターフェロンγの発現が誘導されることが示されている。この結果より、ヘミン誘導体がB細胞の増殖促進、ナイーブT細胞のTH1細胞への分化を誘導することが期待された。平成29年度はヘミン誘導体がアジュバントとして機能するかどうかをマウスを用いて評価することを中心に研究を行った。具体的にはヘミン誘導体と抗原となるオブアルブミンをマウス尾静脈に一週間おきに2回投与し、ヘミン誘導体投与から2週間後にマウス血液を回収し、血液中に分泌される抗オブアルブミンIgG1, IgG2a, IgG2b, IgEの定量を行った。また、脾臓細胞を回収して細胞培養を行い、培養中にオブアルブミンを添加した際のインターロイキン6ならびにインターフェロンγの誘導量を測定した。また、ヘミン誘導体の物質としての特性について詳細な解析をすすめた。まず、合成したヘミン含有ポリマー中のヘミンの含有量に誘導結合プラズマ原子発光分光分析により解析を行った。また、可視紫外分光スペクトル解析により、ポリマーがヘム特有のソーレ帯の吸収をしめしたことからポリマーにヘムが含まれていることが明らかとなった。さらにはフーリエ変換赤外分光光度計を用いた解析においてもポリマー中のヘミンの存在を明らかとした。その他、ゲル浸透クロマトグラフィーによりヘミン含有ポリマーの分子量を測定した。成果について特許出願(特願2017-171231)を行った。表面プラズモン共鳴分光法を用いたトール様受容体9(TLR9)とヘミンとの相互作用の定量解析では、現在用いている水溶性ヘミン誘導体であるPEGヘミン以外にも本研究で合成したヘミン含有ポリマーに対する相互作用解析を進め、ポリマーの種類や分子量によるTLR9のヘミン認識能の違いを明らかとすることで、免疫活性化を効果的に行うヘミン含有ポリマーを設計する。また、野生型のTLR9に加えて、リガンド認識部位に変異導入したTLR9変異体を用いることで、TLR9のヘミン認識部位を明らかとする。この結果、我々の体内でヘミン結晶体であるヘモゾインがどのようにTLR9に認識され免疫活性化が行われているかを明らかとする。また、合成したヘミン含有ポリマーが臨床応用できる特性を有することを示すために、(1)血清中での安定性の評価、(2)免疫細胞への取り込み評価を行う。
末端酸化酵素の基質酸化特異性とプロトン輸送能の研究

大腸菌のbo型オキシダーゼや好熱性細菌caa3型オキシダーゼはSoxM型に属し、プラトン輸送活性を持つ。一方、SoxB型のもののアミノ酸配列の保存性はややひくいので、これらの型のオキシダーゼのについて次の研究をおこなった。1。好熱性バシラス属細菌はcaa3型オキシダーゼとbo型のキノールオキシダーゼ以外にSoxB型に属するbo3型シトクロムcオキシダーゼを持つが、その存在量はすくない。B.stearothermophilus野生株K-1041に酵素のオペロンを持つプラスミドを形質転換したところ1-2nmol/mg proteinの本酵素が発現された。これをDEAEセルロースとハイドロキシアパタイトカラムにより純粋にした。2。このbo3型オキシダーゼを大豆リン脂質と共にリポソーム小胞に再構成し、還元型シトクロムc-551を小量加えたところ、低いながらもH+ポンプ活性を検出することができた。3。一方、caa3型シトクロムオキシダーゼbd型キノールオキシダーゼの両方を欠くmutantではこのbo3型オキシダーゼが主に働いているので、この休止菌を用いて嫌悪的条件でO2パルスをすることにより、H+/0を測定したところ5.0-5.3となった。これは野生株のそれ(6.0-6.5)よりやや低いが、4.0までは低下しないので、bo3型オキシダーゼは効率はひくいながらプロトンポンプであることが判明した。4。bo3型オキシダーゼのESRスペクトルはCuAと高スピンヘムOと低スピンヘムBがSoxM型のオキシダーゼのものと類似している。またこのCuAに由来するg=2付近の微細装置はこの銅原子がN2O還元酵素と共通する構造を持つことを示した。RRスペクトルはヘムOが高スピン型、ヘムBが低スピン型であることを示すとともに、Feに配位するCOの配置がやや異なることを示した。5。プラスミド上の遺伝子に部位特異性変異を導入してそれを発現して得た変異蛋白質を作成した。1。2。3。4。5。
新たな治療薬の開発に向けた膀胱癌の分子機構の解明と膀胱内注入療法への応用

膀胱がんの大部分を占める筋層非浸潤膀胱がんは膀胱内再発の頻度が30-50%と高く、抗がん剤の膀胱内注入療法が広く行われている。私は転写因子NF-κBに着目し、正常尿路上皮よりも膀胱がんの組織で優位にNF-κBが発現していることを見出した。本研究では、NF-κB阻害薬による膀胱内注入療法が膀胱がんの再発、進展を抑制する機序を解明することで、筋層非浸潤膀胱がんの治療薬の開発につながることを期待する。
波長スペクトル分断を抑制する弾力性のある光ネットワーク制御技術

本研究では、エラスティック光ネットワークにおいて、発着ノード間の複数の独立経路にかかるスペクトルスロットの使用量を最小化する経路選択方式を提案する。光パス経路の冗長化を図るためには、同じリンクを共有しない2つの独立経路を用意しなければならない。このようなネットワーク冗長化技術に1+1 path protectionがある。1+1 path protectionによって、通信で使われているリンクが故障したとしても、そのリンクを使用していないもう一つの経路に即座に切り替えることで通信を中断することなく続行することが可能である。従来の独立経路選択方式として、発着ノード間の複数の独立経路の合計距離が最小となる経路選択方式がある。この経路選択方式では、経路長と使用するスペクトルスロットの数が非線形な関係であるという理由により、複数の独立経路で使用する合計のスペクトルスロット数が必ずしも最小化されるとは限らない。H29年度で合計使用スペクトルスロット数を最小化する独立経路選択方式に基づき、H30年度では、スペクトルの空きスロット状況を考慮して、合計使用スペクトルスロット数を最小化する独立経路選択方式に拡張する。拡張した提案方式で用いる独立経路選択問題を最適化問題として定式化する。提案方式を用いて、German 17ネットワーク、COST 239ネットワークを対象として、最適化ソルバーを用いて、独立経路を選択する。提案方式は、従来方式と比較して、実用的なネットワークに対して、スペクトルスロットの使用量の削減効果を確認した。提案方式を用いた場合、最適化問題を解く計算時間を評価し、実用的な時間で計算できることを確認した。エラスティック光ネットワーク(EON: Elastic Optical Network)において,帯域フラグメンテーションは,サブキャリアスロットのセットにおける未使用である未整列・非連続のサブキャリアの存在によって生じる。コネクションが使用する波長は,連続したサブキャリアスロットに割り当てられなければならないので,これらの未整列・非連続サブキャリアスロットは,帯域ブロッキングの原因となる。本研究は,エラスティック光ネットワークにおけるスペクトル分断を抑制するスペクトル割り当てを提案する。2つ方式,サブキャリアスロット分割方式とfirst-last-exact fit割り当てポリシーをが提示する。1つ目の方式には,1つの同一のリンクを共有していないコネクションは同じパティションに割り当てられて,同一のリンクを使用するコネクションは別のパティションに割り当てる。また,奇数インデックスのパティションはfirst fit波長割り当てポリシーを採用して,偶数インデックスのパティションはlast-fit波長割り当てポリシーを採用する。2つ目の方式には,1つの同一のリンクを共有していないコネクションはfirst-exact fit波長割り当てポリシーを採用して,同一のリンクを使用するコネクションはlast-exact fit波長割り当てポリシーを採用した。提案方式は,より多くの整列・連続したサブキャリアスロットを生成し,帯域ブロッキングを低減する。シミュレーション結果により従来方式と比べ,帯域ブロッキングを削減することが定量的に示した。エラスティック光ネットワークにおけるスペクトル分断を抑制するスペクトル割り当てを提案した。性能評価によって,提案方式は,より多くの整列・連続したサブキャリアスロットを生成し,帯域ブロッキングを削減する。ただし,提案方式の性能評価において,より十分なデータを収集した後に,国際会議に投稿するように方針を変更した。1重化のみの光パスを設定するエラスティック光ネットワークを想定し,無瞬断デフラグメンテーションのための経路分割方式を提案する。提案方式では,スペクトルのリチューニングのためにスペクトルを移動する際に,可能な限り他の光パスとの衝突を回避できるように,異なるスペクトル割当ポリシーに応じた経路群を分割する。従来の無瞬断デフラグメンテーションは,ファーストフィット割り当てを用いているので,デフラグメンテーションが有効的に進行しないという問題が生じる。ファーストフィット割り当てはスペクトルを下の方へと詰める。これはリチューニングされる必要がある多くの光パスをもたらし,それぞれの光パスが他のスペクトルのリチューニングを妨げることがある。提案方式は,スペクトル割当ポリシーとして,ファースト・ラストフィット割当ポリシーを採用する。ファースト・ラストフィット割当ポリシーでは,1つの経路群に対しては,ファーストフィット,他方の経路群に対しては,ラストフィットを用いる。異なる分割に割り当てられる光パスは他の光パスを妨げることはない。したがって,経路分割はリチューニングの際に光パス間の干渉を回避することができる。経路分割問題は全体の干渉を最小化するように経路を分割する問題であり,これを整数線形計画問題として定式化する。定義された経路分割問題は,NP完全であることを証明する。次に,経路分割問題は全体の干渉を低減する発見的手法を導入する。発見的手法として,最小カットを用いた負荷分散経路選択アルゴリズムについて述べる。性能評価により,提案方式は従来方式よりも,光パスのブロッキング率を低減させ,全体の許容トラヒック量を増加させることを示す。1重化のみの光パスを設定するエラスティック光ネットワークを想定し,無瞬断デフラグメンテーションのための経路分割方式を提案した。提案方式を実現するために,経路分割問題を導入した。この経路分割問題は全体の干渉を最小化するように経路を分割する問題であり,これを整数線形計画問題として定式化した。定義された経路分割問題は,NP完全であることを証明した。エラスティック光ネットワークにおけるネットワーク資源の一つとして、スペクトルスロットがある。エラスティック光ネットワークにおいて光パスを設定する際、情報を乗せたスペクトルをスペクトルスロットに割り当てる。光パスを設定する際には変調が伴う。エラスティック光ネットワークでは,ユーザの要求する帯域や光パスの経路長に応じて,変調方式を適切に選択することができる。

本研究では、エラスティック光ネットワークにおいて、発着ノード間の複数の独立経路にかかるスペクトルスロットの使用量を最小化する経路選択方式を提案する。光パス経路の冗長化を図るためには、同じリンクを共有しない2つの独立経路を用意しなければならない。このようなネットワーク冗長化技術に1+1 path protectionがある。1+1 path protectionによって、通信で使われているリンクが故障したとしても、そのリンクを使用していないもう一つの経路に即座に切り替えることで通信を中断することなく続行することが可能である。従来の独立経路選択方式として、発着ノード間の複数の独立経路の合計距離が最小となる経路選択方式がある。この経路選択方式では、経路長と使用するスペクトルスロットの数が非線形な関係であるという理由により、複数の独立経路で使用する合計のスペクトルスロット数が必ずしも最小化されるとは限らない。合計使用スペクトルスロット数を最小化する独立経路選択方式は、これまで示されていない。そこで、提案方式で用いる独立経路選択問題を最適化問題として定式化する。経路長からスペクトルスロットの使用量を求める際に、非線形なテーブルを参照する部分を、線形化して表現することにより、この最適化問題を、整数線形計画問題に定式化する。性能評価により、提案方式は、従来方式と比較して、基本的なスペクトルスロットの使用量の削減効果を確認した。平成29年度までにで波長スペクトル分断を抑制する方式の性能について、シミュレーション評価を行い、その考察に基づいて、国際会議と学術論文に投稿する予定であったが、シミュレーション条件を見直す必要が生じ、見直したシミュレーション条件で性能評価を行うこととしたため、研究に遅れが生じた。1+1 path protectionによって、通信で使われているリンクが故障したとしても、そのリンクを使用していない