hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近藤半導体のコヒーレンスとスピン相関

T=Pt(x=0.12,0.2)ではCeNiSnと類似のスピン緩和が起こるが、T=Cuではx=0.1で既にスピングラス的振る舞いが0.9K以下で見られた。Cu置換によって磁性が発達するのは、3d電子状態密度が増加するからであると結論された。3.極低温での比熱及び磁化CeNi0.9Cu0.1Snのスピングラス的振る舞いは0.86Kでの比熱の折れ曲がりとしても観測された。さらに、x=0.05では25mKまで比熱/温度と帯磁率が降温と共に上昇し続けるという、非フェルミ液体的挙動が見出された。梅尾はCe_7Ni_3の非フェルミ液体的挙動の起源を明らかにする目的で、カ-ルスルーエ大学H.v.Lohnysenの研究室で高圧下の比熱を0.08Kまで測定した。反強磁性の消える臨界圧力0.33GPaの下の0.29Gpaでは比熱/温度は0.4Kで折れ曲がるが、0.33GPaでは0.2Kで緩やかな山を成す事が判った。この結果は比熱/温度が低温で一定になるというスピン揺らぎの理論の予想とは反する。圧力下でのスピン励起を明らかにするために、現在、中性子散乱実験を進めている。近藤半導体のギャップ形成機構を解明する為に、CeNiSn,Ce_7Ni_3,YbB_<12>の中性子散乱とミュオンスピン緩和の実験を、広島大学で育成された単結晶試料を用いて、それぞれグルノ-ブル(仏)のラウエ・ランジュバン研究所とラザフォード研究所(英)で行なった。1.中性子非弾性散乱(1)CeNiSnのa軸方向に12テスラの強磁場を印加すると、波数(00.51)の4meVの励起ピークは巾が広がり低エネルギーのスピンギャップを埋めるだけでなく、波数空間でも広がる。(2)Ce_7Ni_3に圧力を印加すると4kbarで反強磁性が潰れる。臨界圧力付近での磁気励起スペクトルは(E/T)でスケールすると一つの関数で表される。これは以前UCu_4Pdについて報告された非フェルミ液体的スケール則である。(3)^<11>B同位元素を用いて作製されたYbB_<12>単結晶について非弾性散乱実験が行われた。スピン励起が立方晶の<111>方向に強い異方性を持つことが判った。2.ミュオンスピン緩和(1)CeNil_<-x>Cu_xSnでは_x=0.05と0.08の間で非磁性からスピングラス的状態へと転移する。(2)Ce_7Ni_3では1.8Kで起こるスピン密度波転移が1次の相転移であり、Ceの磁気モーメントはc軸方向から傾いている。3.共同研究の成果のとりまとめと発表平成9年7月までの成果は、磁性国際会議ICM97において招待講演として高畠によって発表された。ミュエスアールの実験結果のとりまとめは、A.Kratzerを広島に招いて行った。
可塑性遺伝子の単離とその構造解析およびシナプス可塑性における生理的役割の解明

シナプス活動による神経の可塑的変化は、発達期における神経回路網の形成だけではなく、記憶や学習などの脳の高次機能の素子過程と考えられる。シナプスの可塑性には伝達効率の変化だけでなく、シナプス結合の形態学的変化の伴い、特に記憶の長期的保存(LTPの第3相)には後者の方が重要な役割を果していると考えられる。本研究ではそれらの新しい遺伝子(可塑性遺伝子)を単離し、遺伝子産物の生理学的機能を明らかにすることを目的とする。海馬のcDNAライブラリーから、subtraction-differential hybridization法を用いて、電撃痙攣刺激後、急速に誘導される新しいlmmediate Early Gene(lEGs)を見いだした。これらは電気ショックだけではなく、LTPを誘導するテタヌス刺激やNMDA受容体遮断薬で発現量が調節されることから、可塑性遺伝子と考えられる。15EA03:今年度は新しい可塑性遺伝子二つを解析した。一つはarc(activity-regulated cyoskeleton associated protein)と名付けた遺伝子で、スペクトリンに相同性のある蛋白質をコードし、F-actinと共沈した。またmRNA、蛋白質共にに海馬の樹状突起層で誘導されることから、樹状突起の新しい細胞骨格調節蛋白質と考えらた。さらにコカインやアンフェタミン投与でも線条体を中心に誘導され、てんかんや薬物依存で見られる異常なシナプス結合の形成に関与していると考えられた。Arcの生理機能をより明らかにするために、yeastのtwo-hybrid systemを用いて、結合蛋白質のcDNAを海馬のライブラリーからクローニングした。Arc蛋白質と結合するcDNAの翻訳産物は、Arc抗体でArcとともに共沈した。このcDNAは250個のアミノ酸からなる、分子量27,832、等電点4.8の蛋白質をコードし、DNA結合蛋白質との相互作用が認められた。Arc蛋白質は樹状突起だけではなく、核内でも発現しており、DNA結合蛋白質との相互作用を介して転写のmodulaterとして機能している可能性も示された。また、別の遺伝子♯8については、現在シークエンスを解析中である。
ハイブリッドシミュレーションに基づく探査ロボットの総合型遠隔操作システムの開発

月惑星探査ロボットの遠隔操縦の研究を行うため,脚車輪型ハイブリッド移動ロボットのテストベッドLEON,および実時間ダイナミクスエンジンを持つモジュール統合型遠隔操作プラットフォームを開発し,その評価実験を行った.移動探査ロボットテストベッドLEONは六角形のボディーを持ち,対照的に6本の脚が取り付けられている.凹凸の激しい岩質の不整地では,これら6本の脚を用いて歩行移動する.特に重力が小さい環境では,脚によって岩石の表面にしがみつくことによって,ロボットの安定性を保つために有効である.一方,砂状の平坦地においては,特別な形態を持つ2本の客を折りたたむことにより車輪へと変形し高速で車輪走行することが可能となる.脚の先端には様々なツールを装備することが可能であり,センサーの位置決め,岩石表面の掘削,研磨およびサンプルの採集やハンドリングなどの作業を行うことができる.車輪型に変形した後も4本の脚が残されているため,上記の作業は可能である.LEONはバッテリー駆動であり,オンボード計算機としてSONY PSPを搭載している.PSPのワイヤレス機能を使って遠隔操縦を行うことが可能であり,後述する遠隔操作シミュレータと同期をとりながら,様々な歩行経路,歩行パターンについて不整地走行実験を行い,車輪モードおよび脚モードのそれぞれにおいて,不整地移動特性が十分に高いことを検証した.また,LEONの行動計画を立てるため,ダイナミクスシミュレーションに基づいて,複数の指標評価が可能な行動計画エンジンを開発した.3次元の地形モデルが与えられた場合,この行動計画エンジンがLEONの最適探査経路を探索する.さまざまなケーススタディの結果,車輪のみあるいは脚のみによる探査よりも,車輪と脚を適切に使い分けて探査することが,時間,距離,エネルギー消費の各観点で,有利であることが確認された.本研究では,以下の3点について,人が容易に近づくことのできない場所において探査活動を行うためのロボットシステムの遠隔操作システムの研究開発を行う.(1)各サブシステムをモジュラー化し,モジュラー間にserver-clientの関係に基づくアーキテクチャを導入する.遠隔ロボット(スレーブ)と操縦用入力デバイス(マスター)との間で仮想モデルを共有し,同期を取ることによって,通信経路に時間遅れがある遠隔制御システムにおいても,安定で確実な遠隔操作システムを実現する方法を明らかにする.(2)開発された遠隔操作システムの実用性を評価するため,災害地でレスキューのための情報収集活動を行う遠隔制御型ロボット,および将来の惑星探査に適用することを目指したきわめて伝送時間遅れが大きい不整地移動ロボットをテストベッドとして,具体的な実装を行い,ハイブリッドシミュレーションの手法を用いて評価試験を行う.(3)これらの探査ロボットが過酷な未知不整地環境において,さまざまな伝送時間遅れに対しても,環境モデルの構築,操縦者への臨場感提示,および操縦者からのコマンド入力とその実行において実用性が高いことを,評価試験によって明らかにする.平成18年度には研究開発の初年度として,まず,高速高性能のテスクトップコンピュータを購入し,提案するモジュラー型遠隔操縦系のためのソフトウェア開発,およびコンピュータ上でのシミュレーション解析を行った.ロボット周囲の未知環境を認識するシステムとしてレーザー測域センサを想定し,センサモジュールによる計測結果を3次元環境モデル(Digital Elevation Map)として抽象化し,VRMLモデルとして遠隔操縦者に提示する方法,およびロボットの移動に伴って3次元環境モデルを更新・拡張する方法について,ソフトウェア開発を行った.月惑星探査ロボットの遠隔操縦の研究を行うため,脚車輪型移動ロボットのテストベッドLEON,および実時間ダイナミクスエンジンを持つモジュール統合型遠隔操作プラットフォームを開発した.遠隔操作プラットフォームは,実時間動力学シミュレーション,ユーザーインターフェース,3Dグラフィクス表示,遠隔通信,スーパーバイザリ・コントロールなどの各機能を持つモジュールを統合したシステム構成とした.対象となる探査ロボットのモデルを与えると,ダイナミクスエンジンによりオフラインでの動作シミュレーションを実施し,予想されるロボットの動作を3Dグラフィクスとしてリアルタイムで描くことができる.モジュールをハードウェア・コントローラに切り替えると,そのまま実機の制御に用いることができ,ロボットの実動作と同期しながらシミュレーションおよび3Dグラフィクス描画を行うこともできる.実際の月惑星探査において直面する通信時間遅れの様子も模擬することができる.また同プラットフォームは,フランス国立研究機関INRIA(Institute for Research in Computer Science)が定めるInterplanetary Protocol(宇宙探査のための通信プロトコル)に適合するように開発された.2007年11月に開催されたSuperComputing2007では,フランスINRIAの研究チームがInterplanetary Protocolを用いて,米国Renoの会場からインターネット経由で東北大学(仙台)に置かれているLEONの遠隔操縦を行った.このデモンストレーションでは,さまざまな伝送遅れ,および通信の一時的な遮断が生じたが,これらの問題に対し,動力学シミュレーションと3Dグラフィクス表示による操縦者支援機能が効果的に機能することが確認できた.月惑星探査ロボットの遠隔操縦の研究を行うため,脚車輪型ハイブリッド移動ロボットのテストベッドLEON,および実時間ダイナミクスエンジンを持つモジュール統合型遠隔操作プラットフォームを開発し,その評価実験を行った.移動探査ロボットテストベッドLEONは六角形のボディーを持ち,対照的に6本の脚が取り付けられている.凹凸の激しい岩質の不整地では,これら6本の脚を用いて歩行移動する.

特に重力が小さい環境では,脚によって岩石の表面にしがみつくことによって,ロボットの安定性を保つために有効である.一方,砂状の平坦地においては,特別な形態を持つ2本の客を折りたたむことにより車輪へと変形し高速で車輪走行することが可能となる.脚の先端には様々なツールを装備することが可能であり,センサーの位置決め,岩石表面の掘削,研磨およびサンプルの採集やハンドリングなどの作業を行うことができる.車輪型に変形した後も4本の脚が残されているため,上記の作業は可能である.LEONはバッテリー駆動であり,オンボード計算機としてSONY PSPを搭載している.PSPのワイヤレス機能を使って遠隔操縦を行うことが可能であり,後述する遠隔操作シミュレータと同期をとりながら,様々な歩行経路,歩行パターンについて不整地走行実験を行い,車輪モードおよび脚モードのそれぞれにおいて,不整地移動特性が十分に高いことを検証した.また,LEONの行動計画を立てるため,ダイナミクスシミュレーションに基づいて,複数の指標評価が可能な行動計画エンジンを開発した.3次元の地形モデルが与えられた場合,この行動計画エンジンがLEONの最適探査経路を探索する.さまざまなケーススタディの結果,車輪のみあるいは脚のみによる探査よりも,車輪と脚を適切に使い分けて探査することが,時間,距離,エネルギー消費の各観点で,有利であることが確認された.
運動療法が心不全での骨格筋委縮とミオスタチンに及ぼす影響に関する研究

心不全患者における血清マーカーと運動耐容能および四肢骨格筋量との関連を明らかにすること。心肺運動負荷試験でのPeakVO2(運動耐容能)、換気指標(VE/VCO2 slope)と血清ミオスタチン濃度、BDNF値を測定して相関を検討した。研究1では四肢骨格筋量と運動耐容能力との間には正相関があることが示された。また研究2ではミオスタチン値と筋量の関連を検討したが有意な相関は見られなかった。しかし性別に差がある可能性が示唆された。研究3では血清BDNF値とPeak VO2およびVE/VCO2 slopeとの関連を検討したところVE/VCO2 slopeとBDNFには有意な負の相関を認めた。中等度以上の慢性心不全における運動リハビリテーションによる効果を半てするためにパイロット研究として、本年度は6例の慢性心不全患者(年齢70±3歳、左室駆出率35±12%)NYHA心機能分類II度)に対して心肺運動負荷試験(CPX)と四肢骨格筋の筋量を測定する目的でDual X Ray absorptionmetry(DEXA)を施行した。また今後の運動療法による骨格筋萎縮予防の生物学的マーカーの変動を確認するため、血清採血を行い今後3,6ヶ月と1年後に血清ミオスタチンを測定し経時変化を観察する予定であるが、その第1回目の採採血を行った。本年度の研究成果としては、四肢骨格筋量(mass volume =MV,上肢および下肢)のタイ表面積補正値と心肺運動負荷試験によって得られる指標との関連はこれまで明らかにされていないが、現在6例の例数で検討すると、最大酸素摂取量(Peak VO2)とMV/BSAには強い正の相関があることを見出した。(相関係数r=0.92, p=0.0295%CI 0.23-0.99)この相関は強いものであり、四肢骨格筋量が直接換気指標と相関することはあたらしい知見であると考えられた。そのほか慢性心不全の予後予測指標といわれるVE/VCO2との関連も検討したが、こちらは有意ではなかった。(r=-0.569 p=0.36)しかしながら測定のプロットを検討するとサンプル数が少ないために有意でなかった可能性があり、基本的には負の相関が予測され、これもまた新しい知見であると考えられる。いずれ筋量が減少しいわゆるるい痩(Cachexia)になると、心不全の強力な予後予測因子であるPeak VO2は低下し、VE/VCO2は上昇することを考るとこの結果は妥当性があり、今後結果が出てくる血清マーカーとの関連とも合わせ非常に興味深い結果と考えられた。中等度以上の慢性心不全患者における運動リハビリテーションの効果を判定するために昨年度までにpilot試験として13例を登録した。運動耐容能を心肺運動負荷試験(CPX)で測定したpeak VO2および骨格筋量を測定するためにDualEnergy X-Ray absorptiometry(DEXA)から得られる骨格筋量(Appendicular skeletal muscle mass ;ASM)との関係について検討を行った。昨年度の報告では6例についての検討であったが症例数を加えて考察を行った。四肢骨格筋量については身長の2乗で筋量を除するASMが論文では一般的に用いられておりこちらを採用した。Peak VO2とASMの間には正の相関がみられた。(r=0.63,p=0.01,95%CI 0.12-0.87)また四肢筋量と筋力もまた正の相関があることも確認した。(上肢握力;r=0.75, p=0.009,95%CI 0.23-0.94)下肢大腿部筋力(r=0.67 ,p=0.02 ,95%CI 0.08-0.91)また血清ミオスタチンの濃度に関してはこれらのpeak VO2または四肢筋量との関連は見られなかった。血清ミオスタチンはTGFーβのsuper familyである骨格筋萎縮関連蛋白であるが、慢性心不全における骨格筋萎縮との関連においては遅筋と速筋の別に萎縮作用がことなるという知見もあり、本研究で血清ミオスタチン値とpeak VO2が相関を示さなかったことはについての説明につながる可能性がある。また本研究では登録後3ヶ月後、6ヶ月後の運動耐容能の有意差がみられず運動強度設定に問題があった可能性がある。現在30例の一時点での血清ミオスタチン値とCPX測定を終了しておりまず血清ミオスタチンの値と骨格筋量の関連を年齢性別の補正を行い確認する予定である。慢性心不全症例における監視型リハビリテーション、および在宅運動療法の運動処方の前段階として20例のパイロット研究を行う予定であった。採血マーカーとDEXAによる骨格筋量の測定を行った。

入院の患者において慢性心不全の入院および退院時の採血測定値から血清ミオスタチン濃度測定とDEXAの測定を5例について行った。その結果約2週間の心不全加療の期間において血清ミオスタチン濃度は前後で低下を示し、心不全加療により血清ミオスタチン値が改善することが示された。DEXAによる筋量に関しては変化を認めなかった。ミオスタチンは慢性心不全における四肢骨格筋または心筋そのものの萎縮に関連する蛋白であり、入院後の心不全加療にて血清値が低下することは慢性心不全の進行に伴う羸痩の進行をとどめる可能性があると考えられ興味深い所見と考える。DEXAの筋量は短期間では変動しなかったものと考えられ、従来の予定通り、約6っか月での変化まで見る必要があると考えられる。しかし、筋萎縮関連蛋白としてしられるミオスタチンについてはELSA法により測定する血清濃度と骨格筋量またはPeak VO2の間には相関は見られなかった。しかし四肢骨格筋量については性差も本来存在するため2014年に報告した結果ではn=11の例において統計的な有意性は認められないものの、男性にて負の相関の傾向が示唆された(r=-0.17 , p=0.70)。この結果は例数がすくないため結果としては可能性のみであるが、先行研究として慢性閉塞性肺疾患(COPD)の症例においてやはり男性のみで血清ミオスタチン濃度と骨格筋の間に負の相関があるという報告があり、cahexiaまたはmuscle wastingをきたす慢性疾患に共通の関連性があることが示唆された。しかし血清ミオスタチン値自体の意義については未だ意見が集約されておらず、慢性心不全における四肢骨格筋の萎縮の本態は速筋から遅筋への編成、繊維化であることから循環している血清ミオスタチン値との関連は明確なものは未だ示されていない。しかし運動療法や補助人工心臓装置の介入で心筋レベルや骨格筋レベルのmRNAの蛋白発現が減少することも報告されており今後の研究課題と考えられる。リハビリテーション現在パイロット試験が行われているがパイロット試験を学会報告し論文化後、ランダム化への進展が当初の予定であったことから達成度としては遅れている。遅延理由としては監視型リハビリにエントリー可能な患者数の獲得が十分に進まない理由が考えらる。現在の進捗から今年(2013年)内にはパイロット研究を終了させることは可能であると考える。その結果によりランダム化の症例数の再検討を行う予定である。心不全入院後退院した症例について監視型リハビリテーションを継続できる症例数に限界があり登録が大幅に遅延したことが大きい。また監視型リハビリテーションの強度設定にも運動耐容能の改善がみられなかったことを考慮すると問題があったと考えられる。従来の計画では20例のパイロット研究を行う予定であったが、外来慢性心不全安定患者が集約できなかった点が挙げられる。慢性心不全安定患者は症候性心不全を発症しない入院患者にも存在するため、除外適応に該当しなければ入院慢性心不全患者も対象にして計画を進める2013年内にパイロット研究の登録を完了し(6月までに完了)6ヶ月までの登録後経過観察、検査、採血を完了させる予定である。パイロット予定は20例であるためこれまでの6例登録を考えると可能は数値である。期間延長を行い
バクテロデスフィラムに位置する細菌の菌体外蛋白質分泌機構の解明

細菌の病原因子の多くは、細菌のもつ分泌機構により分泌される分泌タンパク質である。従って、細菌の分泌装置の制御は病原性の制御につながることから、様々な病原細菌において分泌装置の解析が行われてきた。本研究では、これまで未知であった、ポルフィロモナスジンジバリスを代表とする歯周病原細菌の分泌装置関連分子を明らかにするとともに、その分泌装置の発現調節に関わる分子をも明らかにした。歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisは強力なプロテアーゼでるジンジパイン分泌る。このジンジパインは自身も病原因子となるだけでなく,線毛、赤血球凝集素などの成熟化にも関わる重要な因子である.本研究はジンジパインの菌体内輸送機構を明らかにすることを目的とする。平成21年度の目的:新たに同定されたジンジパイン輸送関連因子PorP,PorK,PorL,PorM,PorN局在を明らかにし、それらが複合体を形成しているかを検討すること、については,これら因子に体する抗体を作製、また、抗体ができない因子についてはタグをつけた融合タンパクをP.gingicalis内で発現させ,タグに対する抗体を用いたイムノブロット法にて検討した。菌体を可溶性画分,内膜画分、該膜画分に分画後,上記のイムノブロット法でそれぞれの局在を検討したところ,PorP,PorK,PorNは外膜に、PorL,PorMは主に内膜に局在することが明らかとなった.Blue-Native PAGEを用いたイムノブロットにて、これら5因子は複合体を形成している可能性が示唆された.これら5分子Flavobacterium johnsoniaeの滑走運動関連因子のオーソログであり,P.gingivalisのジンジパイン分泌機構との基本構造の類似性が示唆される.そこで、P.gingivalisのジンジパイン関連因子porTのF.johnsoniaeにおけるオーソログsprT変異株を作製した.F.johnsoniae sprT変異株は滑走運動能がなくなり、キチナーゼの培養上清への分泌が抑制されていた.これらの結果はP.gingivalisのジンジパイン分泌装置とF.johnsoniae滑走運動装置が類似性のある基本構造をもつことを示唆する。Proc Natl Acad Sci U.S.A.107,276-281(2010)に報告した。Pophyromonas gingivalisは代表的な歯周病原細菌であり、多くの病原因子を分泌する。なかでもプロテアーゼであるジンジパインは自身も病原因子となるだけでなく、本菌の病原因子の成熟化にも関わる重要な因子である。他の多くの病原細菌でタンパク質分泌装置が病原性の発揮に重要な役割を果たすことから、P.gingivalisの病原性の制御を目的としてジンジパイン分泌装置の探索にのりだした。本研究の目的はジンジパイン分泌装置に関わる分子の同定と機能解析である。P.gingivalisの近縁細菌との遺伝子比較および遺伝学的解析から、ジンジパイン分泌に関わる分子を明らかにし、Por secretion system (PorSS)と命名した。このPorSSは7タイプに分類される既知の細菌の分泌装置とは相同性をみない新奇の分泌機構であり、PorSS関連分子は(1)膜タンパク質と(2)遺伝子制御の分子に相同性をもつタンパク質の2つに分類された。(1)PorSSの膜タンパク質の多くは外膜に局在し、特に、Blue-Native PAGE解析からPorK,PorL,PorM,PorN膜タンパク質は複合体を形成して機能していることが示唆された。(2)細菌の二成分制御系のレスポンスレギュレータおよびセンサーキネースに相同性をもつ、それぞれPorXおよびPorYタンパク質は、マイクロアレイ解析、Q-PCR解析からPorSSの膜タンパク質をコードするporT porUおよびporK-Nクラスターの遺伝子発現を正に制御していることが明らかとなった。また、P.gingivalisと同じBacteroidetes phylumに属する滑走運動菌Flavobacterium johnsoniaeはPorK,PorL,PorM,PorNのオーソログをもち、これらの分子はF.johnsoniaeにおいてもキチナーゼタンパク質および滑走運動関連分子のタンパク質分泌に関わっていることが示唆された。PorSSはBacteroides phylumに属する菌に見られるシステムであり、この分泌装置の制御はBacteroides phylumに属する他の病原細菌の制御にも応用できるものと考えられる。
DNA修復機構欠陥モデルマウスの神経変性機序に関する病理組織学的研究

色素性乾皮症(XP)およびコケイン症候群(CS)は、いずれもDNA修復機構に異常のみられる疾患であり、進行性かつ重篤な精神神経症状を呈する。本研究では、A群XP遺伝子をノックアウトしたXPA^<-/->マウスとB群CS遺伝子をノックアウトしたCSB^<-/->マウスを交配、そこから生まれたマウスについて神経病理学的に解析した。対象は生後12日の幼若マウス11匹。このうち3匹は体重(平均3.79g)、脳重(平均0.26g)ともその他の8匹(それぞれ平均6.09g、0.32g)より小さく(それぞれP=0.0001,p=0.0005)、また瞼を閉じ、歩行が不安定という症状をした(遺伝学的にXPA^<-/->CSB^<-/->であった)。全11匹について、大脳、脳幹、小脳および髄を組織学的に観察したが、全例で皮質、白質、神経核等の構造に、また種々の部位における神経細胞の形態、配列にも明らかな異常は指摘できなかった。免疫組織化学的には、neurofilament、FAPを指標に軸索、アストロサイトの変化を、さらにsynaptophysinでシナプスの密度を、また近年、パーキンソン病で問題とされているα-synuclein、ならびに歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症の原因遺伝子タンパクであるatrophin-1の分布について検索したが、全11匹に明らかな質的異常は見出せなかった。以上、XPA^<-/->CSB^<-/->マウスは有意に脳が小さい(microcephaly)という興味ある所見を呈するが、シナプス等を指標とした脳タンパクについてはその分布・密度に明らかな異常は認られなかった。このうち3匹は体重(平均3.79g)、脳重(平均0.26g)ともその他の8匹(それぞれ平均6.09g、0.32g)より小さく(それぞれP=0.0001、P=0.0005)、また瞼を閉じ、歩行が不安定という症状を示した(遺伝学的にXPA^<-/->CSB^<-/->であった)。全11匹について、大脳、脳幹、小脳および脊髄を組織学的に観察したが、全例で皮質、白質、神経核等の構造に、また種々の部位における神経細胞の形態、配列にも明らかな異常は指摘できなかった。免疫組織化学的には、neurofilament、GFAPを指標に軸索、アストロサイトの変化を検索したが、全11匹に明らかな質的異常は見出せなかった。また、synaptophysinでみたシナプス末端の密度も個々のマウス相互間にとくに差異は指摘できなかった。今回、XPA^<-/->CSB^<-/->マウスについて免疫染色を用いて光顕的に検索したが、明らかな異常は指摘できなかった。しかし、これらマウスでは有意に脳が小さい(microcephaly)ということは重要な事実であり、問題の遺伝子は神経発生初期の母細胞の分裂増殖・細胞死に何らかの重要な役割を担っており、その欠如は脳細胞の減少に帰結することが示唆された。また、歩行障害等の症状については、今回の検索からでは看破できない超微形態レベルの異常、あるいはある種の神経機能蛋白への影響を考えられ、次年度はこれらの点を検討、吟味したい。

色素性乾皮症(XP)およびコケイン症候群(CS)は、いずれもDNA修復機構に異常のみられる疾患であり、進行性かつ重篤な精神神経症状を呈する。本研究では、A群XP遺伝子をノックアウトしたXPA^<-/->マウスとB群CS遺伝子をノックアウトしたCSB^<-/->マウスを交配、そこから生まれたマウスについて神経病理学的に解析した。対象は生後12日の幼若マウス11匹。このうち3匹は体重(平均3.79g)、脳重(平均0.26g)ともその他の8匹(それぞれ平均6.09g、0.32g)より小さく(それぞれP=0.0001、p=0.0005)、また瞼を閉じ、歩行が不安定という症状を示した(遺伝学的にXPA^<-/->CSB^<-/->であった)。全11匹について、大脳、脳幹、小脳および脊髄を免疫組織化学的に検索した。指標とした脳タンパクは、近年、パーキンソン病で問題とされているα-synuclein、ならびに歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症の原因遺伝子産生タンパクであるatrophin-1である。全11匹においてこれらのタンパクはシナプス末端に局在して認められ、その密度についても個々のマウス相互間にとくに差異は見いだせなかった。今回、XPA^<-/->CSB^<-/->マウスについてヒト変性疾患で最近問題とされている脳タンパクについて免疫組織化学的検討を行ったが、明らかな異常は指摘できなかった。昨年度、これらのマウスは有意に脳が小さい(microcephaly)ということを報告したが、今後は培養系なども駆使して神経細胞やダリア細胞の発生初期の形態など、in vivoでは捉えにくい異常などの吟味が必要であると思われた。以上、XPA^<-/->CSB^<-/->マウスは有意に脳が小さい(microcephaly)という興味ある所見を呈するが、シナプス等を指標とした脳タンパクについてはその分布・密度に明らかな異常は認められなかった。
サケ科魚類における雄の降海性と降海型雄の繁殖形質の関係：進化生態学からの検証

性淘汰とオスの繁殖形質の進化的関連性を野外生物において検証するため,サクラマスの国内5個体群を対象に,降海型オス成魚に対する性淘汰圧の代替指標とみなせる降海型成魚の性比(オス成魚の割合)と降海型オス成魚の体サイズおよび代表的な二次性徴(上顎長と背高)の発現程度に正の相関がみられるか調べたが,そのような関係性は認められなかった。一方,標本数が比較的多かった2個体群において上顎長に年間差が認められたことから(体サイズと背高に年間差はなし),海洋での成育条件に応じて繁殖成功への貢献度が相対的に低い二次性徴(上顎長)の発現程度を柔軟に変化させるというオスの生活史戦略の存在が示唆された。今年度の春季調査(サクラマスのスモルト調査)は主に本州北部の太平洋側に位置する音部川および石浜沢)で行い,本研究課題に係る降海型幼魚(スモルト)の性比等のデータを得ることができた。各河川におけるスモルトの雌の割合は下記の通りである(括弧内は測定尾数):音部川,92.5% (53);石浜沢,86.4% (22)。秋季のサクラマス親魚調査は本州北部太平洋側の音部川および関口川に加え,北海道の茂初山別川および天塩川水系名寄川支流において行った。音部川では計10尾の遡上親魚(降海型親魚)が捕獲されたが全て雌であり(平均尾叉長57.4cm),雄の親魚は河川残留型のみ見られた。関口川で捕獲された親魚は全て河川残留型(雄77尾,雌12尾)であった。茂初山別川で捕獲した28尾の遡上親魚のうち,25尾が雌(平均尾叉長46.7cm)であり,雄は3尾のみ(平均尾叉長43.0cm)確認された。名寄川支流において捕獲した遡上親魚14尾中5尾が雄(平均尾叉長約44cm)であった。以上のように,概して雄の遡上親魚の捕獲数は少なかった。なお,本研究課題に係る成果発表として,玉手「降海型サクラマスにおける死亡率の性差と体サイズの性的二型の関係:個体群間比較による検証」(第35回魚類系統研究会),玉手「進化生態学の見地から死亡率の性差と体サイズの性的二型の関係を探る:サクラマスを対象とした一連の研究紹介」(第14回東日本魚類生態研究会)などがある。今年度の春季調査(スモルト調査)は本州北部の太平洋側2河川(音部川および石浜沢)および北海道の3河川(別々川,床丹川,茂初山別川)の計5河川で行い,降海型幼魚(スモルト)の性比等の本研究課題に係るデータを得た。主要な結果として,各調査河川におけるスモルトの雌の割合は下記のとおりであった(括弧内の数字は測定尾数。なお,別々川ではスモルトの採集尾数が少なかったため,当河川については記述しない)。音部川94.1%(34),石浜沢94.7%(38),床丹川66.7%(33),茂初山別川63.6%(77)。これらの性比は,各河川の降海型雄にはたらく性淘汰圧の程度を示唆するデータとして有益である。秋季の繁殖期調査(親魚調査)は,上述の本州河川(音部川および石浜沢)および北海道の茂初山別川において行った。音部川および石浜沢においては,想定より降海型親魚の遡上数が少なかった(産卵床数からの推定)等のため,捕獲調査は実施しなかった。両河川の昨年の遡上群は東日本大震災の年の降海群にあたることから,ひょっとしたら,大津波の何らかの影響があったのかもしれない。茂初山別川においては予定どおり捕獲調査を行い,計23尾(雌19尾,雄4尾)の体サイズ等のデータを得た。雌の平均尾叉長は43.9cm,雄では38.8cmであり,雌の方が大きい個体群であること(すなわち,降海型雄に作用する性淘汰圧は弱いこと)が示唆された。降海型雄の二次性徴については今年度のサンプル数が少なかったため,来年度以降のデータも併せて分析・評価する予定である。なお,本研究課題に係る成果発表として,森田・玉手・黒木・永沢「水温上昇がサクラマスの生活史と個体群動態に及ぼす影響」(第60回日本生態学会大会)がある。今年度の春季調査(サクラマスの降海期調査)は主に本州北部の太平洋側に位置する三河川(女遊戸川,音部川,石浜沢)で行い,本研究課題に係る降海型幼魚(スモルト)の性比等のデータを得ることができた。各河川におけるスモルトの性比(雌の割合)は下記のとおりである(括弧内は測定尾数):女遊戸川,76.9% (13);音部川,94.3% (53);石浜沢,93.2% (59)。秋季のサクラマス親魚調査は上述の女遊戸川,音部川に加え,北海道東部・太平洋側の当縁川水系において重点的に行った。女遊戸川では計5尾の遡上親魚(降海型親魚)を採捕し,うち雌4尾(平均尾叉長56.1cm),雄1尾(尾叉長56.0cm)であった。

音部川においては計9尾の降海型親魚が捕獲され,うち雌8尾(平均尾叉長56.1cm),雄1尾(尾叉長51.5cm)と性比は大きく雌に偏っているように思われた。一方,当縁川水系で採捕した降海型親魚22尾のうち,雌9尾(平均尾叉長49.6cm),雄13尾(平均尾叉長43.4cm)と本州北部河川と比較し,降海型親魚に占める雄の割合が高い傾向にあった。最終年度の野外調査は秋季のサクラマス親魚調査を重点的に行った。その主な調査河川は前年度と同様,北海道東部太平洋側に位置する当縁川と三陸中部の女遊戸川および音部川である。当縁川では計29尾の遡上親魚(降海型親魚)が採捕され,うち雌15尾(平均尾叉長50.9cm),雄14尾(同46.4cm)と,昨季同様,本種個体群における遡上親魚の性比としては雄の割合が高かった。一方,女遊戸川で捕獲した遡上親魚3尾は全て雌(同52.4cm)であり,音部川で採捕した遡上親魚9尾中8尾が雌(同52.5cm,雄の尾叉長は68.0cm)と,昨季同様,これらの三陸中部河川における遡上親魚の性比は雌に偏っていた。以上のような最終年度までに得られた野外データを用い,総括的な解析・検証を行った(下段参照)。なお,今年度の論文・学会等の成果発表として,Tamate (2015, Zool Sci),玉手(2015,第37回魚類系統研究会)等がある。本課題では,北海道から三陸にかけての5程度の個体群における野外データを得ることができた。データ解析の結果,雄の降海性(スモルトや降海型親魚の性比で評価)と降海型雄親魚の体サイズおよび代表的な二次性徴形質(上顎長と背っぱりの高さ)との間に予想したような関係性は認められなかった。その理由の1つとして,本課題では結果的に調査個体群数が少なくなってしまったため,雄の降海性は降海型雄親魚にはたらく性淘汰圧の良い指標ではなかった可能性が考えられた。一方,降海型雄親魚のサンプルサイズが比較的大きかった北海道太平洋側の個体群において(個体群内において),雄親魚の体サイズと背っぱりの高さに年間差はなかったが上顎長に有意な年間差が認められたことから,海洋での成育条件に応じて繁殖成功に対する貢献度が相対的に低い形質(上顎長)を柔軟に変化させるという雄の生活史戦略の存在が示唆された。性淘汰とオスの繁殖形質の進化的関連性を野外生物において検証するため,サクラマスの国内5個体群を対象に,降海型オス成魚に対する性淘汰圧の代替指標とみなせる降海型成魚の性比(オス成魚の割合)と降海型オス成魚の体サイズおよび代表的な二次性徴(上顎長と背高)の発現程度に正の相関がみられるか調べたが,そのような関係性は認められなかった。一方,標本数が比較的多かった2個体群において上顎長に年間差が認められたことから(体サイズと背高に年間差はなし),海洋での成育条件に応じて繁殖成功への貢献度が相対的に低い二次性徴(上顎長)の発現程度を柔軟に変化させるというオスの生活史戦略の存在が示唆された。雄の降海型親魚が比較的多い北海道東部河川のデータを概ね狙いどおり得ることができたため。動物(魚類)生態学次年度の調査においても特に降海型親魚の十分なサンプル数の確保を目指し,可能なかぎり多くの調査を行う予定である。雄の遡上親魚のデータ(サンプル数)が十分とはいえないため。遡上親魚数の少なさ等から,本州河川における親魚の捕獲調査を実施できなかったことが主な理由である。当初の想定より旅費が少なく済んだため。次年度の調査は,新たな調査河川として割合的により多くの雄の遡上親魚がいると思われる北海道東部河川を加えて行う予定である。次年度以降の野外調査では,秋季の繁殖期調査の遂行を特に重視し,降海型親魚に関するデータを着実に得ていきたい。そのためには,調査日数を増やすといった調査努力量の増大が必要であろう。次年度使用額については,出張(旅費)や消耗品の購入などに充てる予定である。バッテリーなどの捕獲機器(電気ショッカー)関連品の消耗が想定より少なく,それらの購入を控えたため。次年度使用額については,出張(旅費)や捕獲機器関連品などに使用する予定である。
浮沈式生簀での養成を目標とした養殖クロマグロの遊泳行動の分析

本研究は、国内のクロマグロ沖合養殖を実現させるために必要不可欠な情報となる、浮沈式生簀内のクロマグロ養魚の遊泳行動を明らかにすることを目的に、行動記録計を使用して養魚の3次元遊泳行動の可視化、および、長期にわたる遊泳深度のモニタリングを行った。可視化された養魚の3次元遊泳行動から、生簀衝突に深く関与する昼夜の旋回行動を比較したところ、日中では鋭く旋回し夜間では緩やかに旋回していた。また、遊泳深度の計測値を相対エントロピーで分析し、摂餌行動や通常ではない行動を検出できた。浮沈式生簀によるクロマグロ養殖で問題となる、養魚の生簀への衝突死軽減に資する行動情報を本研究で取得できた。本研究は、国内のクロマグロ沖合養殖を実現させるために必要不可欠となる、浮沈式生簀内の養殖クロマグロの遊泳行動を明らかにすることを目的としている。平成24年度では、平成23年度に実施した養殖クロマグロの3次元遊泳行動の分析を行い、曲率を用いた旋回行動の評価を実施し、現在、結果をまとめている状況にある。3次元遊泳経路の可視化では、養魚の浮沈式沖合生簀内の空間利用を明確に把握できたが、計測機器の電池容量の限界で2日間のデータ取得に留まり、季節傾向など長期にわたる行動や環境刺激に対する反応行動について把握するには困難があった。そこで、遊泳深度と摂餌行動を10ヶ月間と長期にわたるデータを取得できる新しく開発されたアーカイバルタグを用いた行動計測を開始した。本行動計測方法は、3次元遊泳経路と比較して取得できる行動推定パラメータが少ない計測方法であるため、23年度に提案した情報量(相対エントロピー)を用いた行動評価手法を用いて、遊泳深度の行動情報のみから通常時と異常時の遊泳行動の分離を試みた。これにより、情報量から通常遊泳、通常ではない遊泳に分離することが可能になり、さらに遊泳深度の情報から摂餌行動を検出できる可能性を示唆できた。また、沖合生簀特有の現象である、養成空間の減少等の環境変化に対する反応行動を、情報量を用いた行動分析により可視化することに成功した。現在、長期間にわたるクロマグロ養魚の行動計測を実施しており、次年度にはデータの取得が完了し、分析が可能となる予定である。また、浮沈式沖合生簀内の養魚の行動の特徴を把握するため、現用の養殖クロマグロ生簀においても行動実験およびヒアリング調査を実施し浮沈式生簀と現用生簀との行動の違いを明らかにするための調査を開始した。本研究は、国内のクロマグロ沖合い養殖を実現させるために必要不可欠となる、浮沈式生け簀内の養殖クロマグロの遊泳行動を明らかにすることを目的としている。平成25年度では、これまでに実施した浮沈式生け簀内の養魚の3次元遊泳データの詳細な行動解析および学術発表を行った。記録されたクロマグロ養魚の遊泳速度、深度、方位から3次元遊泳経路を可視化し、遊泳速度と旋回行動を昼夜で比較して、主な斃死原因となる衝突死に繋がる行動を推察した。行動計測の結果から、供試魚は昼夜共におおよそ巡航速度で遊泳していたが、夜間に突進遊泳が頻繁に確認される一方で、夜間では日中よりも緩やかな旋回行動を示した。昼夜の行動の違いは、暗環境下でのクロマグロ養魚の網の視認性に依存するものと考えられた。衝突死を改善する適切な夜間照度環境を作り出すことで衝突による斃死を低減できる可能性を示した。また、24年度に実施した、高いサンプリング周波数で10ヶ月間の長期データを記録できるアーカイバルタグを使用した行動計測実験では、放流1年後に個体が回収されるも、アーカイバルタグの製造過程の不具合でデータ回収が叶わなかった。しかし、計測期間中に生け簀網に衝突死した養魚をはじめ、1ヶ月程度の短期間で回収されたアーカイバルタグについてはデータ回収が出来たことから、生け簀への衝突死する過程の貴重なデータを回収することに成功した。以上、得られた成果をまとめて研究成果報告書を提出する予定である。本研究の目的は、国内のクロマグロ沖合養殖を実現させるために不可欠な情報となる、浮沈式生簀内の養殖クロマグロの遊泳行動を明らかにすることである。平成23年度では、浮沈式生簀内で遊泳する養殖クロマグロの3次元遊泳経路を可視化するために、動物搭載型小型記録計をクロマグロに装着し、沖合域に設置された直径50mの浮沈式生簀に放流した。

回収された行動記録計からデータをダウンロードし遊泳速度,遊泳方位と遊泳深度の記録を得て実験個体の3次元遊泳経路の推定し、3次元遊泳経路を可視化した。養殖クロマグロが生簀内を周回する行動や,生簀網に対して鋭角に旋回する行動が確認できた。本研究では、3次元遊泳経路の推定に大きく影響を及ぼす潮流成分を除去する手法を新たに考案した。これにより先行研究と比較して経路の推定精度が大きく向上し、個体の周回行動や旋回行動などの遊泳行動を確認出来るようになったが、稀に生簀から遊泳経路が突き抜けるなど、誤差成分の除去方法に改善の余地があると考えられる。しかし、この手法を用いた浮沈式生簀内での養殖クロマグロの行動様式の解明は十分可能であると考えられる。また、実験個体はエネルギーセーブための遊泳法であるグライドを生簀内で頻繁に行っていた。全遊泳時間内でグライドを行っている時間の割合を、養殖個体と天然個体で比較することで、養殖個体が養殖施設内で天然個体と遜色ない行動を行っているのか指標を得ることが今後期待できる。平成23年度、平成24年度に浮沈式生簀へ放流した養殖クロマグロには行動記録計が装着されており、大部分は回収され、長期計測が可能なアーカイバルタグについては、現在もタグを装着した実験個体が浮沈式生簀内を遊泳しており、次年度中には回収される予定である。また、一部回収されたデータについては、解析も順調に進んでおり、当初の予定通り研究は進行している。平成23年度に浮沈式生簀内へ放流した養殖クロマグロには行動記録計が装着されており、現在も順調に測定を継続している。これら一部の行動記録計は既に回収されており、平成24年度ではこれの詳細な分析を進めて行く予定であることから、本研究は当初の予定通り順調に進展している。平成25年度では平成24年度に引き続き、平成23、24年度に計測されたクロマグロの遊泳経路から生簀壁面に対する旋回行動を分析し、生簀の大きさの違い、養魚のサイズの違い、昼夜の違いを中心に比較し、また、生簀内の空間利用を定量評価して、クロマグロ養魚の行動の視点からみた浮沈式沖合生簀の評価を行う予定である。また、平成24年度に実施した長期行動モニタリングが可能なアーカイバルタグの回収が平成25年度に見込めるため、タグの回収次第分析し年度内に浮沈式生簀内で頻繁に発生する養成空間の減少、水温変化および浮沈操作時の行動の質を情報量で評価し、養魚の異常行動を検出する予定である。また、他の現用生簀のヒアリング調査および行動計測結果を比較し、浮沈式生簀特有の問題が明確になればそれについても言及する予定である。平成24年度では、平成23年度に測定されたクロマグロの遊泳経路から壁面に対する旋回行動を分析し、通常遊泳、グライディングなどの行動カテゴリに分類し、それぞれの行動カテゴリの時間配分を分析する予定である。また、データの頑健性を得るために、平成23年度と同様に行動計測実験を引き続き実施する予定である。浮沈式生簀の浮沈操作は台風通過時や荒天時に行われ、通常数日にわたって海面下に沈下する。平成23年度の実験方法によるクロマグロの3次元行動計測では2日間の行動モニタリングが限界であり、浮沈式生簀の浮沈操作に対するクロマグロの反応行動のモニタリングには困難であることが予想される。このことから、平成24年度の研究計画として、深度情報のみから実験個体の通常行動・異常行動を検出する方法を模索し、比較的長期間にわたって計測可能な深度情報に焦点をあてた養殖クロマグロの行動実験を実施し、浮沈操作がクロマグロに与える影響を評価する。平成25年度では、平成23、24年度に実施した研究成果を国内学会・国際学会に発表するための旅費が研究費の多くを占め、また、現用生簀と浮沈式生簀との比較のために実施しているヒアリング調査のための旅費、成果をまとめるための英文校閲料やPC周辺機器や事務用品を中心に研究費を執行する予定である。
超流動液体ヘリウム非平衡沸騰混相流の複雑性流動に関する研究

極低温下において複雑性を有する超流動液体ヘリウム非平衡混相流の基礎流動特性および熱伝達特性の解明を目的とし、オリフィスを有する二次元鉛直円管内における液体ヘリウム沸騰二相流に関して、多流体モデルに基づく超流動性を考慮に入れた基礎方程式系の定式化を行うとともに数値解析による理論的検討を行い、以下の知見を得た。(1)液体ヘリウム沸騰二相流におけるボイド率分布ならびに圧力分布の時間発展解を数値的に求めることにより、液相から気相への相変化の過程で液相から蒸発潜熱が奪われ液相温度がλ点以下となることによりHe IからHe IIへの相転移が生じ、特に高ボイド率領域においてはHe II生成に基づく流動特性の大幅な変化が発生することを明らかにした。(2)液相から気相への相変化が顕著である高ボイド率領域においては、He IからHe IIへの相移転(λ転移)が促進され、さらに超流体の常流体に対する対向流が誘起されることにより液相圧力こう配が変化し、気相ダクトの全領域にわたって散在する分布となって現れることを明らかにした。さらに、超流動液体ヘリウム管内沸騰二相流の可視化計測装置を設計・試作し、高速度ビデオカメラを用いた流動場の二次元的観測を行い、液体ヘリウムの相変化速度が液体窒素のそれよりもかなり大きいことを確認するとともに、管軸方向の二相圧力・温度分布を計測し、蒸気相発生に基づくHe IからHe IIへの相転移を含む基礎流動特性に関する詳細な知見を得た。また、二相化により生じた液体ヘリウムの蒸気泡流は非常に微細な球形状を有し、超微細気泡雲となってダクト内に停留しスリップ比の大きい流動場を形成することを確認した。
ＩｏＴ環境におけるスケーラブルな経路制御手法に関する研究

多数のセンサーやアクチュエータなどのInternet of Things (IoT)デバイスを用いた環境モニタリングや交通制御などの様々な種類の社会アプリケーションが提案されている。将来これらのIoTデバイスの台数は、数兆台規模に達すると予想されており、すべてのデバイスの状態を常時管理するアンカーノードを用いた従来の移動管理手法の適用が困難である。本研究では、この課題に対して、数万数兆台規模の移動可能なIoTデバイスを取り扱うことのできるスケーラブルな経路制御の実現を目的としている。最終年度までに、提案する経路制御手法を含む移動管理アーキテクチャを設計し、基礎的な評価を完了した。提案アーキテクチャは、1)経路制御ベースの移動管理と2) LTEのD2D通信を利用したIoTゲートウェイ探索機構から構成される。1)では、コアネットワークにおけるマクロモビリティを管理し、管理構造を持たないIoTデバイスIDをBloom Filterを用いて集約することで、デバイス数に対する拡張性を有する移動管理を実現する。2)では、IoTデバイスをその周囲のスマートフォンをゲートウェイとしてセルラー網に収容し、IoTデバイスの間欠的な通信パターンと低移動性に着目し、IoTデバイスとゲートウェイの接続状態をeNBにおいてソフトステートで管理するアーキテクチャを設計した。IoTデバイスへの着信時には、LTEのD2D通信の利用と過去のゲートウェイとの接続状況を用いてIoTデバイスを局所的に探索することで探索オーバーヘッドを削減する。シミュレーションによりアーキテクチャの実現可能性を評価した。これらの成果を整理し、論文誌として発表した。29年度が最終年度であるため、記入しない。将来これらのIoTデバイスの台数は、数兆台規模に達すると予想されており、すべてのデバイスの状態を常時管理するアンカーノードを用いた従来の移動管理手法の適用が困難となる。本研究では、この問題を解決するために、数万数兆台規模の移動可能なInternet of Things (IoT)デバイスを取り扱うことのできるスケーラブルな経路制御の実現を目的として研究を行なっている。本年度は、(1)膨大な数のIoTデバイス群への経路情報をルータにおいて管理可能にするために、空間効率の良いデータ構造であるBloom Filter (BF)を経路表に用いる経路集約機構の設計、および(2)経路情報の更新に必要な通信量の削減が可能なBFの定期的な更新と集約に基づく移動管理機構の設計、および(3) (1)と(2)で設計した経路表の集約・管理機構をベースとするIoT向けのスケーラブルな経路制御機構の設計と性能評価を行った。シミュレーションによる性能評価により、設計した移動管理・経路制御機構は、98%以上の高いIoTデバイスへのパケット配送率を達成しつつ、それぞれのルータで管理する経路表のサイズを数十キロバイト程度にまで抑えることが可能であることを示した。本年度は、Bloom Filter (BF)を用いた経路集約機構の設計と併せて、2年目以降の計画で予定していた、各ルータにおけるBFの定期的な更新と集約による分散的なIoTデバイスの移動管理機構の設計を行い、その性能をシミュレーションにより確認できた。これらの研究成果は、国際会議や国際論文誌において公開している。以上のことから、本研究は「当初の計画以上に進展している」といえる。膨大な数のセンサーやアクチュエータなどのInternet of Things (IoT)デバイスを必要とする環境モニタリングや交通制御などの社会アプリケーションが提案されている。将来、このようなIoTデバイスの台数は、数億数兆台規模に達すると予想されており、すべてのデバイスの状態を常時管理するアンカーノードを用いた従来の移動管理手法の適用が困難になる。本研究では、この問題を解決するために、数億数兆台規模の移動可能なIoTデバイスを取り扱い可能なスケーラブルな経路制御・移動管理機構を含む、IoT環境向けの次世代ネットワークアーキテクチャの実現を目的としている。本年度は、多くの社会アプリケーションが利用する、地理的に広範囲に設置された多数のIoTデバイスを、昨今広く普及しているスマートフォンを利用することで、デバイスの移動管理や無線資源の管理に係る制御オーバヘッドを抑えつつセルラーネットワークに収容する方式を設計した。具体的には、Wi-Fiのみを持つIoTデバイスの利用を想定し、その近傍のWi-Fiとセルラーネットワーク双方のインタフェースを具備するスマートフォンをモバイルゲートウェイとして利用することで、IoTデバイスのセルラーネットワークへの間接的な収容を実現した。その際、モバイルゲートウェイとなるスマートフォンが移動することから、端末間通信アーキテクチャの1つであるProSeを用いて、セル内のスマートフォンを対象に宛先IoTデバイスと接続しているスマートフォンを動的に探索する機構も併せて設計した。シミュレーションによる性能評価により、設計したスマートフォンの探索機構が、95%以上の高いIoTデバイスへのパケット配送率と1分に1回程度の実用的なスマートフォンの平均被探索頻度を同時に達成できることを示した。本年度は、Bloom Filterを経路表のデータ構造に用いたIoTデバイス台数に対してスケーラブルな経路制御・移動管理方式と端末間通信ProSeを利用したIoTデバイスのモバイルゲートウェイトなるスマートフォンの探索機構を含む新しいネットワークアーキテクチャ全体の設計と性能評価を行い、その成果を論文誌に投稿することができた。しかしながら、当初予定していた、フォグコンピューティング技術などの提案アーキテクチャへの応用については、今年度は達成することができなかった。以上のことから、本研究は「やや遅れている。」といえる。