hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フィールドで高齢者の咀嚼運動を解析するためのシステムの開発

最近,米国において開発された加速度センサーを利用して顎運動を感知し,マイクロチップコンピュータでこれを制御しつつ,その出力データをパーソナルコンピュータに蓄積して解析するシステムの構築(機器開発およびソフトウエア開発)を本研究の目的とした。今年度は,新たに高性能な加速度センサーを得て,PICマイクロチップを用いたマイコンコントロール部,Windowsパソコン(本補助金を得て購入し解析速度の向上を見た)を用いたパソコン部の3部でシステムを製作構成し,所期の目的をほぼ達成できる計測が可能になった。ソフトウエアは,マイコンコントロール用と,パソコン側のデータ受信・蓄積用,および,データ解析用の3種類が必要であり,本補助金のLabView計測用ソフトをバージョンアップして作成できた。使用電子部品は,すべて民生用として市場に販売されているものを利用して組み立てを終了し比較的安定に動作させることができ,重力に対するシステムの忠実性,再現性を検討して,加速度運動が正しく計測できることを確認するための実験を継続した。その結果,本装置は装着に簡便であり,設置場所においても特別な準備は必要ないので,応用範囲が極めて広いことが確認された。また,計測方法の基準作りのための基準食品の開発については,現在食品メーカとの共同開発を模索中である。今後,実際に高齢者の咀嚼時の顎運動を計測記録する予定である。また,健康診断の現場で試験的に用いることによりフィールドでの応用法開発を進めることも計画している。本年度は,加速度センサを用いた加速度センサ部PICマイクロチップを用いたマイコンコントロール部,教室所有のWindowsパソコンを用いたパソコン部の3部でシステムを製作構成し,所期の目的をある程度達成できる計測が可能になった。ソフトウエアは,マイコンコントロール用と,パソコン側のデータ受信・蓄積用,および,データ解析用の3種類が必要であり,本補助金のLabView計測用ソフトによりプログラムを作成できた。使用電子部品は,すべて民生用として市場に販売されているものを利用して,組み立てて動作させることができた。現在,重力に対するシステムの忠実性,再現性を検討し,加速度運動が正しく計測できることを確認するための実験を継続中である。本研究を進めるうち,これまでにこのような方法で顎運動を記録することがほとんどなかったため,計測方法の基準作りが急務であることがわかり,特に,試験に使用する基準食品の開発が新しい研究テーマとして持ち上がりつつある。次年度以降,実際に顎に装着して,さまざまな食品の咀嚼運動時の顎運動を計測記録する予定である。その際サンプリング回数など「器械」の方で対応するべき点と,現場に応用する場合の基準的な計測方法を確立するための「人間」の方で対応するべき点について詳細に検討する必要がある。
E-セレクチン糖蛋白リガンド(gp150)の遺伝子クローニングとその機能の解明

ヒトプレB細胞表面にはシアリルルイス-X(sLe^X)糖鎖抗原が強発現し、細胞接着などに関与しているものと考えられている。プレB細胞表面sLe^X抗原構造は、糖脂質にもN-グリコシド型糖鎖にも載っておらず、O-グリコシド型糖鎖だけに発現する。しかも、同じO-型糖鎖でも、分子量150kDaのほとんど唯一の特定糖蛋白質(gp150)上のO-型糖鎖末端に好んで発現する。またプレB細胞の場合、表面sLe^X発現レベルは、コア2GlcNAc転移酵素(C2GnT)の律速調節を受けている。我々は、律速酵素C2GnTが好んで作用するこのgp150を、B細胞におけるE-セレクチン糖蛋白リガンドのキャンディデイトと考えて本研究を進め、次のことを明らかにした。1.C2GnTによる細胞表面sLe^X発現レベル調節は、プレB細胞のみならず、扁桃由来のB細胞活性化においても示された。2.このgp150は、Pasteurellahaemolytica由来のO-sialoglycoproteinendopeptidase処理によって、抗sLe^Xモノクローナル抗体反応性が消失したことから、シアル酸を末端に持つO-型糖鎖に富んだシアロムチンタイプの糖蛋白質分子であることが示唆された。3.抗sLe^Xモノクローナル抗体を結合させたプロテイン-Gを用いてプレB細胞株NALL-1膜画分からgp150を調製し、ペプチドフラグメントを精製してアミノ酸一次構造を解析したところ、あるシアロムチンタイプの糖蛋白質分子であることが判明した。それはその蛋白質部分に対する抗体を用いた免疫染色によっても確認できた。また逆に、蛋白部分を認識する抗体を結合させたプロテイン-Gを用いて免疫沈降をして精製した蛋白を、抗sLe^X抗体で染色することによっても確認できた。4.さらにそのシアロムチンタイプの糖蛋白質をコードする遺伝子をアンチセンス方向にドライブして、プレB細胞sLe^X同発現株に発現させたところ、sLe^X抗原発現が有意にダウンレギュレーションし、E-セレクチンを介する細胞接着性が著しく低下した。ヒトプレB細胞表面にはシアリルルイス-X(sLeX)糖鎖抗原が強発現し、血管内皮細胞へのE-セレクチン依存性細胞接着に関与している。プレB細胞表面sLeX抗原構造は、どの糖鎖・どの蛋白質にも発現するというものではなく、糖脂質やN-グリコシド型糖鎖には載っておらず、O-グリコシド型糖鎖だけに発現する。しかも、同じO-型糖鎖でも、ほとんど唯一、分子量150kDaの特定糖蛋白質(gp150)上のO-型糖鎖末端に好んで発現する。また、sLeX発現は糖転移酵素を通した糖鎖遺伝子の間接支配を受けるが、プレB細胞の場合、表面sLeX発現レベルは、コア2GlcNAc移転酵素(C2GnT)の律速調節を受けている。我々は、律速酵素C2GnTが好んで作用するこのgp150を、B細胞におけるE-セレクチン糖蛋白リガンドのキャンディデイトと考え本研究を進めているが、現在までのところ次のことを明らかにしつつある。1.C2GnTによるsLeX発現レベル調節は、扁桃由来のB細胞活性化においても示された。

2.このgp150は、Pasteurella haemolytica由来のO-sialoglycoproteinendopeptidase処理によって、抗sLeXモノクローナル抗体反応性が低下したことから、シアル酸を末端に持つO-型糖鎖に富んだシアロムチンタイプの糖蛋白質分子の一つであることが示唆された。3.強力な発現ベクターpEF/BOSでドライブし、ホスト細胞293Tを用いて産生させたE-セレクチンーIg融合蛋白質を大量に調製して、アフィニティーカラムを作製した。また、抗sLeXモノクローナル抗体を結合させたアフィニティーカラムも調製した。これらを用いて、プレB細胞株NALL-1膜画分から、を均一にまで精製した。現在、ペプチドフラグメントを精製してアミノ酸一次構造を解析中である。ヒトプレB細胞表面にはシアリルルイスーX(sLe^X)糖鎖抗原が強発現し、細胞接着などに関与しているものと考えられている。プレB細胞表面sLe^X抗原構造は、糖脂質にもN-グリコシド型糖鎖にも載っておらず、O-グリコシド型糖鎖だけに発現する。しかも、同じO-型糖鎖でも、分子量150kDaのほとんど唯一の特定糖蛋白質(gp150)上のO-型糖鎖末端に好んで発現する。またプレB細胞の場合、表面sLe^X発現レベルは、コア2GlcNAc転移酵素(C2GnT)の律速調節を受けている。我々は、律速酵素C2GnTが好んで作用するこのgp150を、B細胞におけるE-セレクチン糖蛋白リガンドのキャンディデイトと考えて本研究を進め、次のことを明らかにした。1.C2GnTによる細胞表面sLe^X発現レベル調節は、プレB細胞のみならず、扁桃由来のB細胞活性化においても示された。2.このgp150は、Pasteurellahaemolytica由来のO-sialoglycoproteinendopeptidase処理によって、抗sLe^Xモノクローナル抗体反応性が消失したことから、シアル酸を末端に持つO-型糖鎖に富んだシアロムチンタイプの糖蛋白質分子であることが示唆された。3.抗sLe^Xモノクローナル抗体を結合させたプロテイン-Gを用いてプレB細胞株NALL-1膜画分からgp150を調製し、ペプチドフラグメントを精製してアミノ酸一次構造を解析したところ、あるシアロムチンタイプの糖蛋白質分子であることが判明した。それはその蛋白質部分に対する抗体を用いた免疫染色によっても確認できた。また逆に、蛋白部分を認識する抗体を結合させたプロテイン-Gを用いて免疫沈降をして精製した蛋白を、抗sLe^X抗体で染色することによっても確認できた。4.さらにそのシアロムチンタイプの糖蛋白質をコードする遺伝子をアンチセンス方向にドライブして、プレB細胞sLe^X高発現株に発現させたところ、sLe^X抗原発現が有意にダウンレギュレーションし、E-セレクチンを介する細胞接着性が著しく低下した。
皮膚感覚の対人調整機能の検討－概念メタファーの観点から－

今年度は、心的メタファの活性化による対人関係調整機能に関して、1くすぐったさ、痒みといった皮膚感覚、2物の形といった2つの観点から研究を行った。1「痒み」と「くすぐったさ」は類似した感覚であるとされているものの、それぞれ「隔靴掻痒・歯痒い(もどかしさや欲求不満感)」、「褒められてくすぐったい(気恥ずかしさ)」のように異なったメタファが存在することから、これら2つの類似した皮膚感覚が異なる認知や行動を生みだす可能性が示唆される。本研究ではくすぐったさと痒みのそれぞれと対人関係との関連について、対人距離の観点から検討した。その結果、くすぐったさと痒みに関してそれぞれメタファ一致効果(メタファと一致した形で、具体概念の処理が抽象概念の処理に影響を及ぼすこと)が生じ、くすぐったさは対人距離を遠ざけ、痒みはそれを近づけることが示唆された。2「年を取って丸くなる」や「四角四面」という表現が示す通り、対人認知に関してメタファ一致効果が生じる可能性がある。本研究では丸や四角をプライミング刺激に用いて他者および自己のパーソナリティ評定に及ぼす影響を検討した。その結果、丸い形は温かさ認知を促進し、四角い形は有能さ認知を促進することが明らかとなった。さらに丸い形は物理的な温かさ推定を促進させるという形と温度のクロスモーダルな連合も明らかとなった。さらに形に対する一般的な好みや性差を考慮した分析も行っている。研究計画から大幅に遅れることなく研究を実施できた。また、論文化も行うことができたのでおおむね順調と考える。引き続き研究計画に従い研究を実施する。また同時並行で論文化の準備も行う。
非アルコール性脂肪肝疾患に対する新規ビタミンEエステル型プロドラッグの効果

1.肝細胞癌HepG2にパルミチン酸を添加して作製したin vitro脂肪肝モデルにおいて、トリグリセリド(TG)量は、コントロールと比較して40 μMのすべての薬物添加群で有意に減少した。総コレステロール(TCHO)量は、コントロールと比較して10 μMにおいてはγ-T3DMG添加群のみ有意に減少し、40 μMでは、すべての薬物添加群において有意に減少した。2. 8週齢TSODマウスに対して薬物の連日強制経口投与を行った。γ-T3DMG経口投与によりTSODマウスの皮下脂肪量、後腹膜脂肪量、血漿中ALT活性、血漿中TG濃度及び肝臓中TCHO濃度は有意に減少した。TSODマウスのγ-T3DMG投与群の肝臓中のγ-T3量は、γ-T3投与群と比較して約1.5倍に高くなっていた。γ-T3DMGは、γ-T3投与よりも効果的にγ-T3を肝臓へ送達し、α-Tocおよびγ-T3よりも優れたALT活性抑制効果及び脂肪抑制効果を有することが明らかとなった。肝細胞癌HepG2にパルミチン酸(PA)を添加して作製したin vitro脂肪肝モデルを用いて、本研究室で開発したγ-トコトリエノール(γ-T3)の水溶性プロドラッグである2R-γ-Tocotrienyl N,N-dimethylglycinate hydrochloride (γ-T3DMG)のトリグリセリド(TG),総コレステロール(TCHO)生成に対する効果及びその効果発現メカニズムを評価した。対照薬物としてγ-T3と、現在臨床でNAFLD治療に使用されるα-トコフェロール(α-Toc)を用いた。1. in vitro脂肪肝モデルにおいて、細胞増殖抑制を起こさない薬物添加時間及び濃度の検討を行った結果、薬物添加24時間及び40μM以下の濃度で効果評価を行うことに決定した。2. in vitro脂肪肝モデルにおいて、PAの非添加群に対してPAを添加したコントロール群では、細胞内のTG及びTCHO量が有意に増加した。TG量は、コントロールと比較して、α-Toc, γ-T3及びγ-T3DMGの10μM添加群に差は見られなかったが、40μM添加では、すべての薬物添加群において有意に減少した。TCHO量は、コントロールと比較して10μMにおいては、γ-T3DMG添加群のみ有意に減少し、40μMでは、すべての薬物添加群において有意に減少した。トリグリセリド及びコレステロールを主な構成成分とする脂肪滴の生成量に及ぼすγ-T3DMGの効果評価が必要であると考え、Oil red Oを用いた脂肪滴染色実験を追加したため、当初計画していたリアルタイムRT-PCR法及びウエスタンブロット法を用いた効果発現メカニズムの解明実験にやや遅れが生じた。追加実験に関して下記の結果が得られた。in vitro脂肪肝モデルにおいて、パルミチン酸(PA)の非添加群に対してPAを添加したコントロール群では、細胞内の脂肪滴が有意に増加した。コントロールと比較して、薬物添加24時間後においてγ-T3DMG 40μM添加群の脂肪滴は有意に減少した。In vivo脂肪肝モデル(TSODマウス及び対照モデルのTSNOマウス)を用いて、本研究室で開発したγ-トコトリエノール(γ-T3)の水溶性プロドラッグである2R-γ-Tocotrienyl N,N-dimethylglycinate hydrochloride (γ-T3DMG)の脂肪肝抑制効果及びその効果発現メカニズムを評価した。7週齢マウスを搬入後、8週齢より連日強制経口投与を行った。また、初回通過効果を回避できγ-T3DMG本体の効果を確認できる腹腔内投与による評価も行った。1. γ-T3DMG経口投与によりTSODマウスの皮下脂肪量、後腹膜脂肪量、血漿中ALT活性、血漿中トリグリセリド(TG)濃度及び肝臓中総コレステロール(TCHO)濃度は有意に減少した。2. γ-T3DMG腹腔内投与によりTSODマウスの体重、皮下脂肪量、後腹膜脂肪量、血漿中ALT活性及びTCHO濃度は有意に減少した。In vivo脂肪肝モデルにおけるγ-T3DMG投与がγ-T3投与よりも優れた脂肪肝抑制効果を示した原因として、γ-T3DMG投与はγ-T3投与よりもγ-T3を肝臓中に効率的に送達したのではないかと仮説を立てた。この仮説を明らかにするために肝臓中の薬物量の測定実験を追加したため、当初計画していたリアルタイムRT-PCR法及びウエスタンブロット法を用いた効果発現メカニズムの解明実験にやや遅れが生じた。TSODマウスのα-Toc投与群のα-Toc量は他の群と比較して約8倍程度有意に高くなった。一方で、TSODマウスのγ-T3投与群及びγ-T3DMG投与群のγ-T3量は、vehicle群と比較してそれぞれ約20倍、約30倍に高くなった。

1.肝細胞癌HepG2にパルミチン酸を添加して作製したin vitro脂肪肝モデルにおいて、トリグリセリド(TG)量は、コントロールと比較して40 μMのすべての薬物添加群で有意に減少した。総コレステロール(TCHO)量は、コントロールと比較して10 μMにおいてはγ-T3DMG添加群のみ有意に減少し、40 μMでは、すべての薬物添加群において有意に減少した。2. 8週齢TSODマウスに対して薬物の連日強制経口投与を行った。γ-T3DMG経口投与によりTSODマウスの皮下脂肪量、後腹膜脂肪量、血漿中ALT活性、血漿中TG濃度及び肝臓中TCHO濃度は有意に減少した。TSODマウスのγ-T3DMG投与群の肝臓中のγ-T3量は、γ-T3投与群と比較して約1.5倍に高くなっていた。γ-T3DMGは、γ-T3投与よりも効果的にγ-T3を肝臓へ送達し、α-Tocおよびγ-T3よりも優れたALT活性抑制効果及び脂肪抑制効果を有することが明らかとなった。今後は、in vivo脂肪肝モデルにおけるγ-T3DMGによる効果を明らかにする目的で、TSODマウス及びその対照モデルであるTSNOマウスを用いて効果評価を行っていく予定である。また、今現在遅れているin vitro脂肪肝モデルにおけるリアルタイムRT-PCR法及びウエスタンブロット法を用いた効果発現メカニズムの解明実験も併行して行う予定である。今後は、今現在遅れているリアルタイムRT-PCR法及びウエスタンブロット法を用いたin vivo脂肪肝モデルにおけるγ-T3DMGの効果発現メカニズムの解明実験を行う予定である。リアルタイムRT-PCR法及びウエスタンブロット法を用いた効果発現メカニズムの解明実験にやや遅れが生じ、それに合わせて関連する試薬の購入を遅らせたため。次年度使用額が生じた理由は、当初計画していたリアルタイムRT-PCR法及びウエスタンブロット法を用いた効果発現メカニズムの解明実験にやや遅れが生じたためであり、次年度それらの実験に使用する試薬を購入するための費用として全て使用する予定である。次年度の物品費として、試薬購入費用に充てる予定である。
不斉識別ミセル反応場の構築

1.糖由来の界面活性化合物の合成N-アセチル-D-グルコサミンを出発物質として、1位水酸基のメチル化後、DMF/n-ヘキサン混合溶媒中、ドデシルアルデヒドジメチルアセタールとのアセタール交換反応により、4,6-O-ドデシリデン誘導体を合成した。ここで得られた生成物はα-及びβ-アノマーの混合物からなり、これらの分離はシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより行った。得られたα-及びβ-アノマーを脱アセチル化して2-アミノ誘導体を得、これとヨウ化メチルを炭酸ナトリウム存在下で反応させて、第四級アンモニウム塩型界面活性化合物へと誘導した。2.界面物性及びミセル触媒作用の検討合成した界面活性化合物のクラフト点はいずれも0°C以下で、良好な水溶性を示すことがわかった。α-メトキシル基を有する化合物は、対応するβ-体よりも優れたミセル形成能を示した。一方、表面張力低下能に関しては、α-体とβ-体間で差は認められなかった。次に、これらの化合物のミセル存在下でp-ニトロフェニルα-(及びβ-)グルコシドのアルカリ加水分解反応を行った。反応は、糖の水酸基と親油性のエステル化合物を形成して基質のミセル内への取り込みを促進させる効果を持つフェニルホウ酸存在下、pH11のリン酸緩衝液中で行い、加水分解により生成するp-ニトロフェノラートアニオン量をUVスペクトル(λ=400nm)で追跡することにより擬一次速度定数を求めた。また、比較界面活性化合物として塩化ヘキサデシルアンモニウム(HTAC)を用いて同様に基質の加水分解反応を行った。いずれの界面活性化合物を添加した場合でも、β-グルコシドに対するα-グルコシドの加水分解選択性の向上が観測された。また、合成した第四級アンモニウム塩型化合物を用いた時、HTAC添加時を上回る選択性が得られることがわかった。特に、β-メトキシル基を有する化合物は検討した化合物の中で最も高い選択性、つまり、ミセル不在系の3倍以上のα/β選択性を示すことがわかった。
パーキンソン病原因遺伝子産物PINK1が形成するシグナル系の最先端プロテオミクス

家族性パーキンソン病の原因遺伝子産物として、セリン/スレオニンキナーゼPINK1とユビキチン連結酵素Parkinが知られている。近年、PINK1とParkinが協調して損傷ミトコンドリア上にリン酸化ユビキチン鎖を形成することにより、損傷ミトコンドリア特異的なオートファジー分解を引き起こすことが明らかになった。しかしながら、PINK1のミトコンドリアでの複合体形成やPINK1の下流シグナル伝達系については不明な点が多い。そこで本年度は、免疫沈降-質量分析(IP-MS)法により、PINK1と相互作用する因子を網羅的に同定することを試みた。その結果、1,053種類のタンパク質の同定と定量に成功し、PINK1自身やTom複合体構成因子などと共に、キナーゼシャペロンであるCdc37や様々なミトコンドリアタンパク質を新たなPINK1相互作用因子の候補として見出した。さらに一部の因子については、免疫沈降物のウェスタンブロットによってPINK1と相互作用することを確認した。この中には昨年度に大規模定量リン酸化プロテオミクスによって見出したPINK1基質候補とオーバーラップするものがあった。そこで本因子とPINK1を細胞内に共発現させることにより、両者が相互作用することと本因子がPINK1依存的にリン酸化されることを再確認した。次年度は本因子を中心として、ミトコンドリアの損傷に伴うPINK1の複合体形成への影響やPINK1によるリン酸化の機能的意義を明らかにする予定である。PINK1との相互作用因子を網羅的に同定するために、磁気ビーズを用いた免疫沈降、ビーズ上酵素消化、LC-MS/MS、ラベルフリー定量解析のシステムを確立することができた。その結果、約1千種類もの相互作用因子の候補を同定・定量することに成功した。この中でミトコンドリア損傷によるPINK1の安定化に依存して相互作用が増加するタンパク質には、Tom20やTom40などのTom複合体の構成因子が含まれていたため、本方法の妥当性が確認できた。この網羅的な相互作用解析法は他のタンパク質にも適用可能な汎用性の高い方法である。ミトコンドリアの損傷に依存してPINK1と相互作用し、かつPINK1によってリン酸化されるミトコンドリアタンパク質を同定することができたため、このリン酸化の機能的意義およびミトコンドリアの損傷に伴うPINK1の活性化・局在変化・安定化・複合体形成などにおける役割を明らかにする。最近、PINK1とParkinが協調して損傷ミトコンドリア上にリン酸化ユビキチン鎖を形成することにより、ミトコンドリア特異的なオートファジー分解を引き起こすことが明らかになった。しかしながら、PINK1の下流シグナル伝達系については不明な点が多い。そこで本年度は、様々な最先端プロテオミクス解析技術を組み合わせることにより、PINK1の標的基質を網羅的に同定することを試みた。PINK1を安定発現するHeLa細胞および親株のHeLa細胞に対し、無処理または脱共役剤で処理してから抽出液を調製した。まず我々が開発したIMACと2D-DIGEを組み合わせた方法により(Kosako et al., Nat. Struct. Mol. Biol., 2009)、既知のPINK1基質であるユビキチンがPINK1活性依存的にリン酸化されることを確認した。次に抽出液をトリプシン消化後にペプチドを10種類のTMT (tandem mass tag)試薬で標識した。標識ペプチドを混合後、IMACによってリン酸化ペプチドを精製し、さらにbRP (basic pH reversed phase)分画を行ってからLC-MS/MS解析を行った。その結果、約2万種類のリン酸化ペプチドの同定と定量に成功し、ユビキチンやPINK1自身と共に、Rabファミリータンパク質やオートファジーに関与するミトコンドリアタンパク質などを新規PINK1基質候補として見出した。さらにこのRabファミリータンパク質が細胞内でPINK1によってリン酸化されることをPhos-tagウェスタンブロット法によって確認した。PINK1の下流基質を網羅的に同定するために、TMT標識、IMACによるリン酸化ペプチドの精製、およびbRP分画を組み合わせたリン酸化プロテオーム解析法を確立することができた。その結果、約2万種類ものリン酸化ペプチドを同定・定量することに成功した。その中でPINK1の活性化に依存してリン酸化が増加するペプチドには、既知のPINK1基質であるユビキチンやPINK1自身が含まれていたため、本方法の妥当性が確認できた。この大規模解析法は他のリン酸化シグナル伝達系にも適用可能な汎用性の高い方法である。

その結果、1,053種類のタンパク質の同定と定量に成功し、PINK1自身やTom複合体構成因子などと共に、キナーゼシャペロンであるCdc37や様々なミトコンドリアタンパク質を新たなPINK1相互作用因子の候補として見出した。さらに一部の因子については、免疫沈降物のウェスタンブロットによってPINK1と相互作用することを確認した。この中には昨年度に大規模定量リン酸化プロテオミクスによって見出したPINK1基質候補とオーバーラップするものがあった。そこで本因子とPINK1を細胞内に共発現させることにより、両者が相互作用することと本因子がPINK1依存的にリン酸化されることを再確認した。次年度は本因子を中心として、ミトコンドリアの損傷に伴うPINK1の複合体形成への影響やPINK1によるリン酸化の機能的意義を明らかにする予定である。PINK1との相互作用因子を網羅的に同定するために、磁気ビーズを用いた免疫沈降、ビーズ上酵素消化、LC-MS/MS、ラベルフリー定量解析のシステムを確立することができた。その結果、約1千種類もの相互作用因子の候補を同定・定量することに成功した。この中でミトコンドリア損傷によるPINK1の安定化に依存して相互作用が増加するタンパク質には、Tom20やTom40などのTom複合体の構成因子が含まれていたため、本方法の妥当性が確認できた。この網羅的な相互作用解析法は他のタンパク質にも適用可能な汎用性の高い方法である。本研究により、PINK1の新たな下流基質を見出すことができたため、PINK1はリン酸化ユビキチン鎖の形成を介したミトコンドリア特異的なオートファジー分解とは別の役割も有していると考えられた。これらの新規PINK1基質とミトコンドリア機能やパーキンソン病などとの関連について、生化学・細胞生物学的な検討を進める予定である。また、ミトコンドリアの損傷に伴うPINK1の活性・局在・安定性などの調節機構について明らかにするために、PINK1が形成する複合体を免疫沈降/質量分析法によって大規模に同定する予定である。ミトコンドリアの損傷に依存してPINK1と相互作用し、かつPINK1によってリン酸化されるミトコンドリアタンパク質を同定することができたため、このリン酸化の機能的意義およびミトコンドリアの損傷に伴うPINK1の活性化・局在変化・安定化・複合体形成などにおける役割を明らかにする。高額な消耗品を必要とする網羅的定量リン酸化プロテオーム解析法の確立が予想以上にスムーズに進展したため、次年度使用額が生じた。次年度にはPINK1複合体を同定するための免疫沈降/質量分析に必要な消耗品に使用する予定である。免疫沈降-質量分析法によってPINK1との相互作用因子を網羅的に同定する実験は、条件検討のために繰り返し行う予定であった。しかしながら、2度目の実験で信頼性の高い結果が得られたため、当該実験にかかる費用が当初予定よりも少なくなった。次年度に持ち越した研究費は新たに同定したPINK1シグナル関連因子の機能解析の費用に充当する予定である。
大学数学科の代数系の教育にCAIの手段を用いる研究

研究成果の概要は以下の通りである。1.大学の代数学の指導における新しい視点代数学の理論は、情報科学のような応用分野における概念形成・理論構成の手本としても重要である。その教育にコンピュ-タが果たす役割の根幹は次の2つであることが結論された。(1)具体から理論化への試行錯誤を体験させる。(2)完成された理論からヒュ-リスティックスを抽出し、人工知能的な立場から、一般の問題解決への戦略の適用を考察する。1.の前段階として、代表者寺田文行がすでに提唱しているCSCの考えに基づき、高等学校で実践を行った。3.評価理論の数学教育への応用教育的立場に立った場合、コ-スウェア・ハ-ドウェアなどの教育的効果を検証する事は肝要であり、とくにコンピュ-タを用いる優れた教育を考えると、評価・分析は不可欠である。そこで2.で述べたCSCの実践に対する意味構造分析による評価・分析を行った。4.問題解決プロセスの分析及び問題解決支援システムこれまで寺田らが開発したシステムなどの高校数学教材を用いて学習者の問題解決の過程を整理し、問題解決に必要な知識を定義・定理・公式などの数学の事実である“数学的知識"と“戦略的知識"に分類し、それらをコンピュ-タ上に表現しコンピュ-タによる問題解決のシミュレ-トを実行した。さらにそのシミュレ-トされた知識を用いて学習者の問題解決を支援するシステムの枠組みを構築している。本システムでは解答の照合・誤りの指摘・解法の指針など学習者に応じた多様な教授法による支援を目指している。本年度は数学における問題解決プロセスの認知構造の分析とその知見による学習者の問題解決を支援する教育システムの枠組みの開発を前進させた。1.問題解決プロセスの分析これまで寺田らが開発したTHEシステムなどの高校数学教材を用いて学習者の問題解決の過程を整理し、問題解決に必要な知識を定義・定理・公式などの数学の事実である"数学的知識"と"戦略的知識"に分類し、さらに戦略的知識を適用分野と論理・分析・具体化などの数学的知性により階層的に分類しつつある。また、この分類をTHEシステムに付加し、戦略的知識の獲得による数学的知性の涵養を目指すコースウェアに改善を行っている。次年度はこの結果をもとに大学数学科のような数学の問題解決能力を高めることが不可欠な学習に対するCAIシステムのコースウェアの構成法を確立していく。2.問題解決支援システム限定した分野において、数学的知識と戦略的知識をコンピュータ上に表現しコンピュータによる問題解決のシミュレートを実行した。この結果、1に示した知識の分類による問題解決の正当性を得た。さらにそのシミュレートされた知識を用いて学習者の問題解決を支援するシステムの枠組みを構築している。本システムでは、解答の照合・誤りの指摘・解法の指針など学習者に応じた多様な教授法による支援を目指している。とくに本年度はシステムが一般的解法により問題解決を行い、その解答から他の解決方法を作成し、その解決を学習者に発見させる(気づかせる)教授方法について開発報告した。(ETIC'89)本年度は、数学的知性を高揚するコンピュ-タ利用のカリキュラムであり高等学校のカリキュラム改革の試案として、研究代表者寺田が提唱しているCSC(Curriculum Supported by Compurer)の考えに立ち、大学代数系の新しい指導法の提案と、その実践・評価を行なった。1.大学の代数学の指導における新しい視点代数学の理論は、純枠数学としての理論であるばかりでなく、たとえば情報科学のような応用分野において、概念構成・理論構成の手本として、重要である。その教育のためにコンピュ-タの果たす役割として、つぎの2つが考えられる。(1)数学者が行なう具体から理論科への試行錯誤をコンピュ-タで体験する。

これらを目標とした、大学数学における代数学の指導を提案した。大学におけるコンピュ-タ利用の数学教育を考える前段階として、代表者寺田文行がすでに提唱しているCSCの考えに基づき、高等学校で実践を行った。3.表か理論の数学教育への応用教育的立場に立った場合、コ-スウェア・ハ-ドウェアなどの教育的効果を検証する事は肝要である。とくにコンピュ-タを用いた優れた教育を考えると、評価・分析は不可欠である。そこで2で述べたCSCの実践に対する意味構造分析法による評価・分析を行った。
新規層状熱電酸化物の創製と高性能化技術に関する研究

我々の研究室では熱電酸化物材料から構成される熱電モジュールを作製し、高い耐久性と優れた発電性能を報告してきた。用いた材料はp型がCa_3Co_4O_9、n型がLaNiO_3であるが、n型の性能が非常に低いため変換効率は1%程度であった。そこでn型材料をLaNio_3より高い変換効率を有するCaMnO_3に変えたモジュールの作製を計画した。CaMnO_3はCaサイトをLaやBi等3価以上の価数を有する元素で置換することで性能が向上する。そこでCaをLu、Yb、Tb、Nd、Hoといつた希土類元素で置換することで熱電特性の改善を試みた。その結果、Ca_<0.85>Lu_<0.15>MnO_3でこの物質群で報告されている最高レベルの特性が得られた。この原因について考察し、置換元素のイオンサイズと熱電特性との関係を見いだした。その結果、結晶格子の歪みを制御することにより熱起電力を一定に保持しながら電気抵抗を低減させ、同時に熱伝導度も下げることに成功した。これは熱電酸化物の設計の新たな指針になりうる成果である。熱電酸化物のエレクトロニクス等への応用を考えた場合、モジュールの薄膜化が必要となる。特にポリイミド等ポリマーシート上へ成膜することが出来れば、コンピューター等電子機器からの廃熱回収への道が拓ける。我々の研究室ではこれまでに石英ガラス及びポリイミド基板を用いたCa_3Co_4O_9薄膜の作製に成功している。しかし膜内の結晶性の配向度、結晶性は必ずしも良好ではなく、ポストアニールが必要であった。そこで本研究では非晶質である石英ガラス及びポリイミド基板上にあらかじめCeO_2等の酸化物層を配向させ、その上へCa_3Co_4O_9薄膜をエピタキシャル成長させることを試みた。昨年度までにCeO_2の配向化には成功しており、今年度はCa_3Co_4O_9薄膜を作製した。そこでn型材料をLaNiO_3より高い変換効率を有するCaMnO_3に変えたモジュールの作製を計画した。そこでCaをYb、Tb、Nd、Hoといった希土類元素で置換することで熱電特性の改善を試みた。その結果、Ca_<0.95>Yb_<0.05>MnO_3でこの物質群で報告されている最高レベルの特性が得られた。これまでにCeO_2の配向化には成功しており、Ca_3Co_4O_9成膜の準備は整った。

しかし膜内の結晶性の配向度、結晶性は必ずしも良好ではなく、ポストアニールが必要であった。そこで本研究では非晶質である石英ガラス及びポリイミド基板上にあらかじめCeO_2等の酸化物層を配向させ、その上へCa_3Co_4O_9薄膜をエピタキシャル成長させることを試みた。昨年度までにCeO_2の配向化には成功しており、今年度はCa_3Co_4O_9薄膜を作製した。
自由飛行におけるスズメガの飛行制御システムの研究

本年度は、前年度までに実施した、自由飛行中のスズメガのテレメトリによる飛翔筋電位の遠隔計測と、光学計測法による羽ばたき運動の解析結果について、詳細なデータ解析を行った。飛翔筋活動と羽ばたき運動との相関を調べるために、一般線形モデルを適用し、羽ばたき運動を構成する運動パラメータ(羽ばたき振幅と、翅の前後方向の変位)が、それぞれどの飛翔筋の活動に対応するか多変量解析を行った。その結果、翅の打ち上げ筋の活動タイミングが羽ばたき振幅の調節を、翅を後方へ引き付ける飛翔筋が翅の前後方向の運動の調節に関わっていることが明らかになった。また、これら飛翔筋の左右の活動タイミングの違いが、ヨーやロール運動に関わっていることを示唆した。これらの研究成果はJournal of Experimental Biologyに掲載された。また、これまでに十分な研究がなされていない羽ばたき運動中の翅の面積の変化に注目し、これを詳細に計測するために、これまでの光学計測システムを改良し、2台のレーザパターンプロジェクタを用いた実験系を構築した。従来スズメガの羽ばたき運動は、前翅・後翅を一つの翅として流体シミュレーションが行われてきたが、この面積変化の計測結果を適用することで、より実際の羽ばたき運動に近いシミュレーションが実現できる。拘束飛行におけるスズメガの羽ばたきと飛翔筋活動を解析するための実験システムを構築した.実験システムは,風洞,光学計測システム,筋電位計測,同期装置の4つから構成されるが,特に中核をなす光学計測システムについて,実際のスズメガの拘束飛行計測を行い,光学機器の選定および解析アルゴリズムの開発を行った.使用する高速度カメラは,解像度,フレーム速度,シャッタ速度,信号ノイズ比等の観点から,フォトロン社のFastcam-1024PCI(最大解像度1024 x 1024 pixels,撮影速度1000fps)を選定した.櫛状の構造光を投射するためのレーザプロジェクタは,高出力かつ高密度(33本)のラインを出力できる機種を採用した.一方,従来行われてきたトンボの計測と同様の機器の配置でスズメガの羽ばたきを計測したところ,羽ばたき振幅が大きく,羽ばたき全周期にわたって構造光を照射することが困難であることが分かった.そこで,構造光の向きと高速度カメラの位置など光学機器の再配置を行い,これを改善した.さらに,これら光学システムの変更に対応した解析アルゴリズムを検討し,翅形状に対する最適な曲面当てはめ法を新規に開発し,十分な精度を得るに至った.これまでに,この改良した光学計測システムと4チャンネルの飛翔筋電位計測(左右の背縦走筋,第三翅底骨筋)を同期させ,拘束飛行中のスズメガから多くのデータを取得することに成功した.今後,開発したアルゴリズムを用いて,羽ばたきの翅形状変化の解析を進め,基本的な羽ばたき運動における翅の動態と飛翔筋活動の関係を解析するとともに,計算アルゴリズムの改良による計測精度の向上,さらに,これまで手動で行われてきた画像処理の自動化についてもプログラムの開発を進め,次年度以降予定している自由飛行実験に向けた実験系の構築を行う.前年度までに構築した,構造光投影による光学的な形状計測系と,テレメトリによる飛翔筋電位の遠隔計測系を組み合わせて,自由飛行でのエビガラスズメ(Agrius convolvuli)の羽ばたき飛行の計測を実施した.50x50x60cmのアリーナを設定し,メスから抽出した性フェロモンを流すことで,高速度カメラの視野内へ飛行を誘導した.飛翔筋は,翅の打ちおろし筋である背縦走筋(Dorsal longitudinal muscle : DLM),打ち上げ筋である背腹筋(Dorso-ventral muscle : DVM),そして翅を後方へ引きつける第三翅底骨筋(3rd Axillary muscle : 3AXM)より行った.羽ばたき運動では,打ち上げの頂点の位置の変化は少ないのに対して,打ち下げの最下点の位置が大きく変化することが知られている.本研究での光学的な計測の結果,最下点の位置が羽ばたき振幅に依存して大きく変化することが観察された.この最下点の位置を羽ばたき振幅の指標とし,対応する飛翔筋活動との関係を解析した.その結果,翅打ち下ろし筋であるDLMの活動周期(羽ばたき周期とみなせる)に対する翅打ち上げ筋DVMの活動の時間遅れと強い相関を示すことがわかった.一方,羽ばたき運動には,上下運動だけでなく,前後への運動も含まれる.羽ばたきの最下点における翅の前進位置をdeviation angleとして計算したところ,これは3AXMのDLMに対する活動遅れに依存して変化することが分かった.従来の羽ばたき飛行の空気力学的な解析の結果から,打ち下ろしから打ち上げに移る過程での翅の運動が,飛行制御に重要な役割を果たすことが分かっている.今回飛翔筋活動との相関が見られた翅の運動は,それぞれ羽ばたき振幅と羽ばたき面を決定するのに重要なパラメータであることから,これらの飛翔筋活動が羽ばたき運動を変化させ,飛行制御に積極的な役割を果たしていることが示唆された.本年度は、前年度までに実施した、自由飛行中のスズメガのテレメトリによる飛翔筋電位の遠隔計測と、光学計測法による羽ばたき運動の解析結果について、詳細なデータ解析を行った。

その結果、翅の打ち上げ筋の活動タイミングが羽ばたき振幅の調節を、翅を後方へ引き付ける飛翔筋が翅の前後方向の運動の調節に関わっていることが明らかになった。また、これら飛翔筋の左右の活動タイミングの違いが、ヨーやロール運動に関わっていることを示唆した。これらの研究成果はJournal of Experimental Biologyに掲載された。また、これまでに十分な研究がなされていない羽ばたき運動中の翅の面積の変化に注目し、これを詳細に計測するために、これまでの光学計測システムを改良し、2台のレーザパターンプロジェクタを用いた実験系を構築した。従来スズメガの羽ばたき運動は、前翅・後翅を一つの翅として流体シミュレーションが行われてきたが、この面積変化の計測結果を適用することで、より実際の羽ばたき運動に近いシミュレーションが実現できる。
中国東南部の学術と図書の収集・出版・流通

本研究は、中国東南部の代表的交易都市寧波における蔵書樓「天一閣」を中心とした蔵書文化を調査することで、書物の収集の様態、地域社会における意義、生成した学術・心性、その日本への伝播を明らかにすることを目的としている。その成果は、次の5つが挙げられる。(1)『四明経籍志』の出版。寧波地域で前近代に現された全ての図書目録である張寿〓編『四明経籍志』を、中国社会科学院文学研究所、総括班と共同出版した。(2)国際シンポジウムの開催。平成21年に、寧波天一閣との共同シンポジウムを中国、日本の双方で開催し、その研究成果を、調査班雑誌第4号に掲載発表した。平成19年に、国文学研究資料館において、出版文化班シンポジウム「中国東南部の出版文化と日本の出版文化」(国文学研究資料館共催)を開催し、その研究成果を、調査班雑誌第3号に掲載発表した。(3)中国、台湾、日本各地での善本調査。高津、大田、陳捷は、それぞれの専攻する学問分野に関連して、中国、台湾、日本各地の図書館を精力的に訪問調査し、関連する多数の論文を発表した。(4)国際交流の成果高津は、最近の欧米の中国学を代表する論考を選択し、翻訳集『中国学のパースペクティヴ』を刊行した。また、英国オックスフォード大学ヒルデ・デ・ヴィールドト博士の協力を得て宋代図書文化に関する共同研究を行い、博士の関連する論考二篇を翻訳した。(5)学際的研究の進展学際的研究に積極的に取り組み、日本の中世石塔(九州西部に広く分布する薩摩塔)に中国寧波産の石材が使用されていることを、科学的分析により証明した。この成果は、中世日本と中国との交流を考えるための全く新しい資料となった。高津は、9月、11月、寧波、12月、北京における調査を行い、1月、大阪、2月、東京で開催された本特定領域研究のシンポジウムにおいてディスカサントを勤めた。また、東アジア海域交流に関して、琉球の茶文化についての論文、薩摩藩における石洲流茶道の琉球への浸透を述べた論文、中国琉球間の医学交流について、近世琉球後期の琉球人医師を取り上げた、ドイツ・ミュンヘン大学ショッテンハンマー教授との共同論文、最近目覚ましく進展している米国における中国出版文化研究の概観を発表し、宋代社会と文学の関係を論じた論文集『科挙与詩芸--宋代文学与士人社会』を中国で出版した。さらに、ナショナリズムと文学評価の問題について宋代の詩人を取り上げ論じた論文「陸游評價的系譜愛國詩人與國家主義」を台湾政治大学の雑誌に発表した。大田は、9月、寧波及びその周辺の史跡調査、11月、鹿児島地域の史跡調査を行い、また、6月、文化庁・島根県・大田市等主催『鉱山遺跡の顕著な普遍的価値と保存管理に関する専門家国際会議』(島根県大田市)及び11月、鹿児島大学附属図書館貴重書公開において、銀、銭貨の流通について研究発表を行った。その他、新宮学『北京遷都の研究』についての書評を発表し、16・17世紀の東アジアにおける銀経済について英語の論考を発表した。陳捷は、中国では北京、上海、日本では長崎などで、日中交流史に関する現地調査と資料収集を行った。また、中日文化交流史に関して、明治期の二人の日本人上田休、岸田吟香について論文2篇を発表した。平成18年度、高津は、7月9日、本科研共催の中国社会文化学会シンポジウム「科拳からみた東アジア-科拳社会と科拳文化」(東京大学)において、ヒルデ・デ・ヴィールドト教授(テネシ-大学)の発表

「宋代科拳における学術の歴史」について、翻訳者及びディスカッサントをつとめ、7月29日、日中儒学班・出版文化班・演劇班共催の公開シンポジウム「課題としての「訓読」-異文化理解と日本伝統文化の形成-」(広島大学)において、総括コメンテーターをつとめた。また、9月9日、文献史科部門調整班・官僚制度班・日記班・地方志・碑記班共催ワークショップ「墓・墓誌からみた宋代社会」(広島大学)に、Beverly Bossler教授(University of California, Davis)の発表2編に翻訳者として参加した。この他、8月に寧波での調査、12月に北京での調査を行った。陳捷は、6月24-25日に国際シンポジウム「近代日中関係人物史研究の新しい地平」(関西大学)において、「明治前期における日中間の民間往来について-岸田吟香を通して」という発表を行い、8月6-7日には、シンポジウム「東アジアの出版と地域文化」(横浜市)でパネリストを務め、8月15-18日、「宋代文化国際研討会」(中国・四川大学)において、日本入宋僧南浦紹明興宋僧詩集『一帆風』」という発表を行った。12月には、台湾中央研究院・中央図書館で資料調査と収集を行い、台湾中央研究院文哲研究所国際シンポジウム「東アジア漢語漢文学の翻訳、伝播と衝突-十七世紀から二十世紀」において、「関于宮島誠一朗文書中的筆談資料」を発表した。2月19日-21日には、岡山高梁市立図書館所蔵古典籍の調査を行った。大田は、8月18日-25日に、中国北京の図書館で東アジア海域史に関する資料を調査・収集し、2月3日-7日に、台湾台北の図書館で東アジア海域史に関する資料を調査・収集を行った。高津は、6月に、米国ハーバード大学フェアバンク・センターで開催された18世紀から14世紀における中国出版文化史」会議に招待され、発表をおこなった。また、11月にドイツ・ミュンヘン大学で開催された「東アジアの地中海」会議に招かれ、発表を行った。ともに本科研における中国の出版文化研究の成果が国際的に認められたものである。さらに、12月には、中国を代表する図書館である中国国家図書館、北京大学図書館の古典籍部門の専門家二人を招聘し、東京・国文学研究資料館で本科研に直接関連する「東アジアの海域交流と日本伝統文化の形成」シンポジウム、京都国立博物館で同ワークショップを開催した。大田は、東アジア海域における経済状態について、名古屋歴史科学研究会大会(5月)において「15・16世紀の東アジア経済と貨幣流通」という発表を行い、また、沖縄県立埋蔵文化財センター(5月)において「宋元時代の『琉球』」という発表をおこなった。また、8月に北京で、3月に台湾地区の図書館で、東アジア海域史に関する資料の調査・収集をおこなった。陳捷は、日中両国の人物と書物往来という角度から、日本と中国東南地域の文化的な繋がりを探ってみた。「日本入宋僧南浦紹明與宋僧詩集『一帆風』」は入宋僧南浦紹明の帰国する際に持ち帰った中国人僧侶の送別詩を分析し、新資料の発掘であり、宋末においての日本僧侶の関係の考察において重要な意味を持っている。論文「中国に伝わった百万塔陀羅尼の記録について」、「明治前期における日中間の民間往来について-岸田吟香を通して」は明治時代の日中文化交流の状況を考察するものであるが、いずれも新しい視点からの研究であり、日本と中国東南地方の間の人物と書物の深い関わりを、具体的な事例を通して分析した。
抗イディオタイプ・モノクローナル抗体を用いた新しい癌の免疫療法の基礎

Carcinoembryonic antigen(CEA)分子上の糖鎖およびペプチド鎖抗原に関するidiotypenetwork systemを検討した。その結果、抗原結合部位上に存在するidiotopeを認識する抗イディオタイプ(Id)モノクローナル抗体(MoAb)(Ab2)を用いて誘導された数種の抗・抗Id抗体(Ab3)の中には、もとの抗原、CEAに反応する抗体Ab1 like Ab3のpopulationが存在していた。言いかえると、得られた抗Id MoAb(Ab2)の中にCEA糖鎖抗原あるいはペプチド抗原のinternal imageが存在する可能性が示唆された。抗Id MoAbを用いたidiotype mappingは抗体上の抗原結合部位のfine structureを知る上で有用であるとともに抗原のinternal imageの解析に有用な手段として利用されると考えられる。最も注目すべきは、抗Id抗体が癌患者に対する治療法のひとつとして応用し得る点にある。従来の抗腫瘍関連抗原MoAbは単独投与あるいは抗癌剤などをconjugateして投与し、直接腫瘍に結合させたのち、CDC、ADCCおよびADMC等の機序により抗腫瘍効果を期待するか、conjugateした薬物効果を期待するものであった。これに対し抗Id抗体による治療は、直接腫瘍に向けられたものではなく、抗Id抗体により生体にimmunomodulationを与えることにより、腫瘍特異的な免疫応答を誘導し抗腫瘍効果を発揮する。この場合、ウィルス等をモデルとしたいくつかの報告にあるように、抗原特異的なCTL、helper T cell、DTH(delayed type hypersensitivity)などの誘導も期待される。
複数のコストメトリックを用いたトラフィックエンジニアリング実現法の研究

複数のメトリックを使用したトラフィックエンジニアリング(TE)を提案する。各メトリックは,最短経路が唯一に定まることを特徴とし、転送処理が複雑化しない。TEを実現する各フローを分解後、各フローが使用するメトリックを決定する。経路の求め方、各メトリックを定義するリンクコストの集合であるコストセットの求め方を示し、シミュレーションを行った。必要なコストセット数はノード数の1/3から1/2程度であり、フロー全体の本数より少ない結果を得た。本研究ではTE (Traffic Engineering)によりトラフィックをネットワーク内に収容する形態を、最短経路で実現するためのコストメトリックの求め方を明らかにすることを目指している。手法としては複数のコストメトリックを使用し、ECMP (Equal Cost Multi-Path)が生じないコストとした。この検討の基礎データとして、TE計算で表れる分岐数の分析を行なった。COST239およびNSFNETトポロジ、均一トラフィック・均一リンク容量の条件で、23分岐であることを確認した。これがコストセット数の最小となる。次にHOP数をコストメトリックとすることでTEに近い結果が得られることを明らかにした。これは、将来的にはTEの双対問題から得られるコスト(Wang法)を使用する予定であるが、その場合と同じ課題、すなわち最短経路でECMP内による複雑な分岐の発生があるからである。このコストメトリックを例としECMP除去を試みた。手法としてはランダムな微小定数を付加するメトリックを提案し使用した。計算機実験の結果、68(COST239),46(NSFNET)のコストセット数でECMPのない経路として実現できた。またこれはTEによる経路に対して同様のアプローチをする場合に比してコストセットの数が12セット少ない数であった。これはTEの場合は経路が必ずしも最小コストでないため、特殊なコストの組み合わせが必要なためである。一方、HOP数を用いてのTEの場合、最大リンク利用率(輻輳率)が数%程度上昇するものの、最小HOP数であるため、本方法でコストメトリックが発生させやすいことが示された。Wang法で発生するECMPの除去にも有効と考えられる。本研究では、TE(Traffic Engineering)の計算によるトラフィック収容する形態を、最短経路で実現するためのコストメトリックの求め方を明らかにする。複数のコストメトリックを使用することで、ECMP(Equal Cost Multi-Path)の発生を避けることに特徴がある。解として得られたECMPを有する経路の設定には、複雑な機能を有するノード機器が必要だからである.前年度にはメトリックとしてHOP数をベースとした場合に、微小乱数を付加する事でECMPを排除できることを明らかにした。本年度は、1.理想的なTEに対する適用、2.外部条件として与えた経路設定に対する計算法の提案、を行った。1.ではGlobal TEの双対問題による定式化から得られる最適化メトリックを利用した。このメトリックを使用すると理想的なTEが実現するが、ECMPが発生する。HOP数をベースとする場合と異なり、等コストではあるがHOP数が違う経路も発生する。各リンクの最適化メトリックに微小乱数を与える際、正負混在させた。この結果、TEで現れる全ての経路が、最短経路として実現可能な複数のコストセットが実現できることを明らかにした。2.では、設定したい経路にある一定のトラフィックを設定し、その状態が理想的なTEになる条件を考えた。具体的には全てのリンクでリンク利用率が同一となる条件から、設定したい経路とトラフィック分を減算したトポロジを仮定する。この条件下でTE問題を考え、その双対問題でコストを算出することを提案した。提案した手法を用いてサンプル的な計算を試みた。別途与えたコストによる最短経路群をgivenとし、そのgivenな経路群を最短経路とするメトリックを計算し、各リンクのコストを得た。そしてgivenな経路群が得られたコストの下、最短経路となっていることを確認した。1.サンプルの補強実ネットトポロジを用いて、不均一なトラフィック分布に対して検討を加え、平均値から±20%及び±40%の変動のある不均一なトラフィック分布の場合でも本手法によりコストセットが求まり、その個数は大きくは変動しないことが分かった。またトポロジジェネレータbriteによるノード数15,30のトポロジに対しシミュレーションを行った。この場合もコストセットが計算可能であることがわかった。2.外部より任意に与えた経路を実現するコストメトリックを、ECMPを有しない形での実現外部より任意に与えた経路として、本来的にECMPを有しないメトリックにより実現可能であることが分かっている経路を使用した。経路は各リンクにランダムにリンクコストを定義する。このメトリックに対する最短経路を、外部から与えた「設定したい経路」とした。この経路に対し本手法を適用した。その結果、成功裏にメトリックを算出可能であった。ただし、コストセット数は1にはならず2程度であった。

3.外部より与える経路に実際的な意味を持たせることとその場合のメトリック算出次に任意の経路として、リンクディスジョイントな経路群を用いることとした。障害時の迂回経路設定などに必要な経路設定である。この場合は本手法では経路を最短経路するメトリックが必ずしも求まらないことが分かった。原因を解析中であるが、現在のところ、双対問題による定式化が可能な条件を満たさない経路であることまで判明した。つまりメトリック算出のため構成したTEの主問題に対しては、「設定したい経路」のある部分だけ使用する解が存在する、ということである。こうした経路群に対しては何らかの分類を行った後で本手法を適用することが考えられる。