hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚類の成長を制御する生殖線機能の解明と養殖への利用

遺伝子レベルでの解析に若干の遅れを生じたが、本年度の研究により、水流が魚類の成長に直接関係すること、魚類の摂食・成長を促進する機能性原料が明らかになるなど、今後の研究に大きく影響するインパクトの強い成果を得ることができた。昨年度ティラピアを様々な強度の水流で飼育したところ、水流の強度と成長速度に相関があったことが明らかとなった。そこで、今年度は水流強度による成長と成長の相関を観察した。秒速5.5cm(微弱流速群)、10.3cm(弱流速群)、16.3cm(中流速群)および37.7cm(強流速群)の4種類の流速の水槽にティラピアを飼育し、その成長を観察したところ、昨年と同様、流速の強度に従って成長速度が加速することが再現された。各流速群のティラピアを雌雄に分けて、生殖腺体指数(GSI)および生殖腺の組織観察から成熟度合いを観察したところ、雌雄とも中流速群までは流速の速度依存的に成熟が進行するが、強流速群では雌雄とも成熟が抑制された。この実験に使用したティラピアの血中のエストラジオール-17ベータ、11-ケトテストステロンおよびコルチゾルを測定したところ、コルチゾルに関して、水流の強度に従って、血中量の増加傾向が認められた。以上より、流速、成長および成熟には何らかの関係があることが明らかとなった。実際の養殖漁場で開発した魚抽出液を含む低栄養モイストペレットと一般的な高栄養モイストペレットを給餌したマダイの成長と成熟の違いを観察した。その結果、低栄養群と高栄養群では成長には差はないものの、低栄養群の生殖腺は著しく小さく、高栄養群の生殖腺体指数がオスで3.57、メスで4.11であったのに対し、低栄養群では、オスで0.34、メスで1.16であった。以上より飼料の組成が成熟に影響を与えることが明らかになった。本研究は魚の成熟と成長の関係を内分泌学的に明らかにするとともに、得られた基礎理論を魚類養殖の効率化に活用する技術の開発を目指して行われた。解析の結果、数種の魚では、成長の制御に生殖腺が、下垂体と同様重要な役割を果すことが確実となった。数種の魚種では、生殖腺による成長の制御機構は、生殖腺で発現する成長ホルモンおよび雌性ホルモンが重要な役割を果すことが明らかとなった。また、成熟に起因する養殖魚の変形の内分泌メカニズムが明らかとなるとともに、魚の飼育環境条件(流速)や栄養条件と成熟および成長の関係が明らかとなり、成熟制御による魚類養殖効率化のための基礎的知見が明らかとなった。予定以上に計画が進行したためメダカで行ったDNAマイクロアレーの実験を行ったが、残念ながら、良好な結果は得られなかった。その他の計画は、ほぼ計画通り順調に進行している。本研究の成果を、実用化を視野に入れた研究に展開させていくために、当初予定していた計画に加え、本年度明らかとなった水流と成長・成熟の関係、および成長促進物質による成長促進と成熟リスクとの関係を分子レベルで解析していく。28年度が最終年度であるため、記入しない。水族生殖生理学計画通り研究を推進する。試験魚の生育の状況、および実験の進行状況により、一部の計画が達成されなかったが、当初の計画が予定以上に進行したところが多いとともに、今後の研究の進行に大きな影響を及ぼす現象を押さえることができたため、「(2)おおむね順調にしんてんしている。」を選択した。DNAマイクロアレーの結果を得るのが当初の予定より遅れ、データ解析の委託が次年度にずれ込んだことが主な理由である。
複雑量子状態の理論開発とナノ・バイオ系への応用

本研究課題では,複雑な量子状態である強相関電子状態や電子共鳴状態を精密に記述する新しい基礎理論の開発を行い,ナノ・バイオ系,とくに不均一系触媒や光機能分子系の微視的メカニズムを電子状態理論によって解明し,その知見に基づいて,新しいナノ・バイオ系の量子システムの設計・制御することを目的としている。H30年度は,実施計画で挙げた研究課題について下記の研究成果を得た。1.凝縮相Au-Pd微粒子触媒について,構造・電子状態・界面ダイナミクスに関するこれまでの理論研究をまとめて総説を発表した。2.大規模系強相関理論の開発と応用では,カルボン酸とアミンからアミド化合物を合成する反応について,周期的DFT法を用いてアルミナ・チタニア・ニオビア表面における触媒活性を解析した。その結果,触媒活性は伝導バンドのd-バンド中心や基質と活性点の軌道混成と相関しており,これらの要因によって,ニオビア表面が特に触媒活性が高いことを見出した。3.大規模系電子共鳴状態の理論開発では,分子クラスターの共鳴状態における分子間相互作用の効果を検討した。とくにメタン,エタン,水分子とエチレンの共鳴状態との相互作用について詳細に検討した。ここで得られた知見に基づいて,本理論の分子集合系や凝縮系への展開を行った。4.化学反応における極限的圧力効果の研究では,系統的な研究を行い,励起状態と化学反応における圧力効果の基礎的知見を得ることができた。5.電子移動励起の化学指標の研究では,細胞内の複数のRNAを同時計測可能なECHOプローブの蛍光色素の基礎的光物性を理論計算を用いて調査した。複数のH会合体の局所安定構造を求めて光吸収・発光を検討し,強い蛍光発光は単量体に起因し,発光の抑制がH会合体形成に基づくという機構を明確に示した。蛍光色素間のストークスシフトは理論計算で定量的に解析することに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、複雑な量子状態である強相系や共鳴状態を精密に記述する新しい基礎理論の開発を行い、ナノ・バイオ系、とくに不均一触媒系や光機能系の微視的メカニズムを電子状態理論によって解明し、その知見に基づいて、新しいナノ・バイオ系の量子システムの設計・制御することを目的としている。H28年度は、実施計画で挙げた研究課題について下記の研究成果を得た。(1)合金微粒子の複雑電子状態および凝縮相高分子との界面の理論解析では、凝縮相高分子PVPと微粒子の界面現象やAu-Pd合金微粒子が示すカップリング反応について検討し、合金効果と凝縮相高分子の効果、界面のダイナミクスを明らかにした。(2)大規模系強相関理論の開発と応用では、アルミナに担持したコバルト微粒子や高分散した単一原子触媒について金属原子をスクリーニングすることにより担体効果と界面の効果について検討した。特に単一金属原子触媒では理論的にNiが高活性である提案を行った。(3)大規模系電子共鳴状態の理論開発では、複素吸収ポテンシャルの方法(CAP)をDNA・RNAとその誘導体およびCN基をもつ分子群に適用し、最低エネルギーの状態だけでなく、高いエネルギー領域の電子共鳴状態を計算することに成功した。(4)励起状態と化学反応における圧力効果の研究では、C60フラーレンとシクロペンタジエンのDiels-Alder反応に独自のPCM XP理論を適用し、極限高圧下でエネルギーバリアが消失することを示し、圧力効果の詳細な解析を実施した。(5)電子移動励起の化学指標の研究では、励起状態におけるプロトン移動反応について検討した。励起状態における精密なプロトン移動のポテンシャル曲面を計算し、プロトン移動と化学指標との相関に関する知見を得た。本研究課題で当初計画していた複雑な量子状態である強相関電子系や電子共鳴状態の理論開発は順調に進展しており、ナノ・バイオ系、とくに不均一系触媒、電子付加状態、光機能系への適用も実施できている。各研究課題の具体的な進捗状況は以下のとおりである。課題(1)では、合金微粒子の構造、電子状態、界面における反応機構の解明に加えて、分子シミュレーションによる界面の吸着ダイナミクスを明らかにすることができた。課題(2)では、理論開発に先行して、強相関系である金属酸化物に担持された金属クラスターや金属原子の電子状態を明らかにすることができ、特に後者ではII価の金属をドープすることが重要であるという一般的な知見を示すことができた。課題(3)では、これまで開発してきたCAP/SAC-CI理論に、新規に開発したポテンシャルを用いることによって、世界最大級の大規模な分子系の電子共鳴状態を計算することに成功した。課題(4)では、独自のPCM XP理論を用いて、これまでにない大きさの反応系における圧力効果の詳細を明らかにできた。課題(5)では、光誘起プロトン移動における化学指標の変化に注目し、新しい化学指標の可能性を示すことができた。これらの研究では、研究計画を立案時以上の研究成果が出ていると考えている。本研究課題では、複雑な量子状態である強相関電子状態や電子共鳴状態を精密に記述する新しい基礎理論の開発を行い、ナノ・バイオ系、とくに不均一系触媒や光機能分子系の微視的メカニズムを電子状態理論によって解明し、その知見に基づいて、新しいナノ・バイオ系の量子システムの設計・制御することを目的としている。H29年度は、実施計画で挙げた研究課題について下記の研究成果を得た。

(1)合金微粒子の複雑電子状態の理論解析では、銅ー金属合金クラスターにおいて、合金の構造と金属のd軌道の占有率に相関があることを理論的に明らかにし、8族・9族の原子(M=Ru, Ph, Os, Ir)ではM原子をコアとするコアシェル構造が安定であり,10族・11族の原子(M=Pd, Ag, Pt, Au)では固溶体構造が安定であることを示した。(2)大規模系強相関理論の開発と応用では、コロイド凝縮相金微粒子におけるヒドロアミノ化反応の反応機構を解明し、アルミナに担持されたAu-Pd合金微粒子によるシリル化反応の理論解析に成功した。(3)大規模系電子共鳴状態の理論開発では、電子共鳴状態理論のアプローチとして、外挿法に基づく安定な結合定数解析接続法の理論開発に成功し、数種類の解析接続の方法についてベンチマーク計算を実施した。また弱い相互作用系の電子共鳴状態について理論解析に成功した。(4)化学反応における極限的圧力効果の研究では、フラーレンとシクロペンタジエンのDiels-Alder反応に独自のPCM XP理論を適用した研究を進展させ、成果発表した。(5)電子移動励起の化学指標の研究では、励起状態プロトン移動反応について、SAC-CI計算を用いてTD-DFT計算の汎関数依存性を評価し、効率的な計算プロトコルを確立した。本研究課題で当初計画していた複雑な量子状態である強相関電子系や電子共鳴状態の理論開発は順調に進展しており、ナノ・バイオ系、とくに不均一系触媒、電子付加状態、光機能分子系への適用も実施できている。(1)では、銅ー金属合金クラスターの構造について、コアシェル構造、固溶体構造、相分離構造のいずれが安定かという課題について、偏析エネルギーや部分電荷を解析することによって、d軌道の占有率が重要であるという一般的な知見を示すことができた。(2)では、理論開発に先行して、強相関系である金属酸化物に担持された合金クラスターの電子状態を明らかにすることができ、不均一系触媒としては新しいシリル化反応の反応機構を明らかにすることに成功した。(3)では、これまで開発してきた理論とは本質的に異なる安定な解析接続法の開発に成功し、解析接続の方法のベンチマーク計算を実施した。(4)では、独自のPCM XP理論を用いて、これまでにない大きさの反応系における圧力効果を明らかにし、成果発表した。(5)では、光誘起プロトン移動における化学指標の変化に注目し、信頼性の高く、高速な計算法を確立することができた。これらの研究では、研究計画を立案時以上の研究成果が出ていると考えている。本研究課題では,複雑な量子状態である強相関電子状態や電子共鳴状態を精密に記述する新しい基礎理論の開発を行い,ナノ・バイオ系,とくに不均一系触媒や光機能分子系の微視的メカニズムを電子状態理論によって解明し,その知見に基づいて,新しいナノ・バイオ系の量子システムの設計・制御することを目的としている。H30年度は,実施計画で挙げた研究課題について下記の研究成果を得た。1.凝縮相Au-Pd微粒子触媒について,構造・電子状態・界面ダイナミクスに関するこれまでの理論研究をまとめて総説を発表した。2.大規模系強相関理論の開発と応用では,カルボン酸とアミンからアミド化合物を合成する反応について,周期的DFT法を用いてアルミナ・チタニア・ニオビア表面における触媒活性を解析した。
全喉頭摘出者の心理的適応促進のためのRCT看護介入効果検証

<研究目的>術前から退院1年後まで、ソーシャルサポートの継続ケア介入を行い、心理的・社会的適応、会話手段の獲得の側面からRandomized Control trial(RCT)にて介入効果を検証し、喉頭摘出者の生活に対するQOLの向上を図ることである。本研究は、東京および九州地域の病院で喉頭摘出術を受ける患者を対象とし、術前、退院前、退院3カ月後、6カ月後、1年後と段階的にソーシャルサポートの介入を継続的に行い、喉頭摘出者の心理的適応、社会適応、会話手段の獲得の促進の有無を検証することができる。この結果から、喉頭摘出者の心理的・社会適応につながる看護援助のあり方への提言ができると考える。<研究方法>喉頭摘出術を受ける入院患者30名である。介入群を面談とガイドブック提供、非介入群をガイドブックのみ提供とした。術前にガイドブックを提供した。両群とも研究の説明に同意した方に喉頭摘出者用の心理的適応尺度およびQOLを測定するSF-36V2を用いて5回調査を実施した。<結果>介入群は、平均年齢69.7歳、男性11名(84.6%)、女性2名(15.4%)、非介入群は69.5歳、男性14名(82.4%)、女性3名(17.6%)であり、有意差はみられなかった。心理的適応は、退院6ヶ月後の態度において、介入群が15.6±23.7、非介入群が50.9±28.0、ローカスオブコントロールにおいて介入群が28.1±35.9、非介入群が53.8±13.9であり、それぞれ有意差がみられた(p < .05)。QOLにおいて、退院3ヶ月後の身体機能は、介入群が45.3±11.2、非介入群が29.6±18.3であり有意差がみられた(p < .05)。<考察>心理的適応は介入群の方が退院6か月後に低下するものの、QOLでは、退院3ヶ月後に介入群の方が逆転して高くなったことから面談効果の可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。【研究目的】喉頭部周囲がん患者の術前から退院1年後までの介入効果を検証することである。【研究方法】対象は喉頭摘出を受ける患者22名(非介入群5名、介入群17名)を分析対象とした。介入群には、術前にガイドブックと携帯緊急時カードを配布、非介入群には通常のケアのままの効果を検討した。【結果】同意が得られた25名のうち、術前は手術中止1名除外、承諾するが未返信2名にて、非介入群5名、介入群17名であった。退院前は、手術中止1名、転院3名、状態悪化1名の計3名除外、未返信2名、連絡調整つかず5名で、非介入群2名、介入群10名であった。退院3か月後は、未返信4名で、非介入群4名、介入群10名であった。退院6か月後は、死亡のため1名除外、未返信1名で、非介入群5名、介入群8名であった。退院1年後にほぼ白紙1名、未返信3名で、非介入群2名、介入群3名であった。平均年齢は、介入群68.8歳、非介入群60.2歳であった。職業で両群ともに術前から失声により退職1名、退院3か月後に病気により退職・自営業廃業があった。会話手段は、介入群に退院6か月後で食道発声者がいるが、非介入群は、電気喉頭使用者のみである。嚥下困難、便秘、首肩の運動障害、味覚・嗅覚障害、顔・腕の浮腫、皮膚障害、気管孔トラブルが両群とも退院1年後まで続いた。非介入群は術前から身体機能が53.5点(SF-36NBS得点)、介入群38.0点であった。介入群は退院6か月後に下降し、退院1年後に戻る傾向がみられた。それに対し、非介入群は退院前に下降するが、退院3か月後からは横ばい状態であった。介入群において、日常役割機能精神が退院6か月後に22.8点と下降していた。社会機能は、介入群のほうが退院1年後までの上昇が顕著であった。介入群は、退院前の障害受容(自覚)が38.0点と非介入群と比べて低い。【考察】介入群は非介入群と比べて術前から健康状態が不良であった。今後継続して介入効果を検討する必要がある。九州地域の4か所で介入調査を行っているが、2病院がほぼゼロに近い状況があり、データ収集が遅れ気味になっている。今年度は2段階目の介入調査に入るため、データ収集場所を広げる検討を行っている。昨年度は、看護師への看護教育プログラムを開発するための準備を行い、組織作りの基盤を作ってきている。【研究方法】対象は喉頭摘出を受ける患者12名を分析対象とした。介入群には、術前にガイドブックと携帯緊急時カードを配布し面接、退院前・退院3か月後・6ヶ月後・1年後に面接と情報提供を行った。

非介入群は、術前にガイドブックと携帯緊急時カードを配布し、退院前・退院3か月後・6ヶ月後・1年後は調査のみとした。希望時、1年後に面接を行いフォローをするようにした。【結果】分析対象は、術前は非介入群7名、介入群5名であった。平均年齢は、介入群71.8歳、非介入群64.5歳であった。非介入群は有職者4名、介入群は有職者1名であった。術前は身体機能PF非介入群46.2点、介入群36.2点であったが、退院前に介入群51.8点、非介入群31.1点と逆転しており、退院6ヶ月後まで介入群が非介入群と比べて高いまま維持した。非介入群は退院3ヶ月13.3点まで下降し、退院6ヶ月後に32.5点に戻る傾向がみられた。社会生活機能SFは、術前に介入群が29.6点とい低かったが退院3ヶ月後には40.9点まで上昇した。それに比べて非介入群は、術前39.5点から退院3ヶ月後には20.5点と下降した。心の健康に関しても、介入群のほうが非介入群よりも術前にQOLが低い状況であったが、退院前より逆転し、退院6ヶ月後まで横ばい状態であり、非介入群は退院3ヶ月後から26.8点と低く、退院6ヶ月後に22.3点と低いままであった。介入群は、退院前の障害受容(自覚)38.0点であり、非介入群と比べて低かった。【考察】介入群のほうが非介入群と比べて、退院前から退院6ヶ月後までQOLが高かったことから面接の効果があることが考えられた。非介入群は有職者が半数以上であったことから、社会復帰後の生活の困難さから、QOLが全体的に低下した可能性が考えられた。複数の病院で調査を依頼しているが、各病院年間10名を下回る件数であり、年間ゼロという病院も2病院ほどあった。その背景には、喉頭全摘出術をなるべく行わず、放射線化学療法で経過をみる傾向と、手術前日入院が多く、検査等の過密なスケジュール、心理的余裕がないなどの理由から、調査できないことがあった。目的:本研究は喉頭全摘出者の心理的適応促進のためのRCT看護介入の効果を検証することである。研究方法:介入群がface to faceとガイドブック、非介入群がガイドブックのみとして、Triple-blindにてrandom samplingを行い実施した。対象は、喉頭全摘出術を行う患者として、術前・退院前・退院3ヶ月後・6ヶ月後・12ヶ月後に介入および調査を行った。調査内容は、心理的適応NAS-J-L, QOL尺度SF-36V2(NBS),Formal support (FS)にHPSQ尺度を用いた。結果:介入群7名、非介入群18名が対象であった。介入群68.0歳男性6名:女性1名、有職2名、無職4名、非介入群69.1歳、男性14名:女性3名、有職8名、無職7名であった。会話手段は両群とも退院6ヶ月後まで筆談またはジェスチャーの方法であった。退院12か月経過後も嚥下困難、便秘、首・肩の運動障害、嗅覚・味覚障害、顔・腕の浮腫、皮膚障害、気管孔トラブルを抱えていた。NBSの結果、術前、介入群は身体面、社会面、心の健康が、非介入群は身体面、社会面が30点台と低値であった。退院前から退院3ヶ月後まで身体面、社会面、心理面が20点台で非常に低かった。介入群は、RE35.5以外は4050点台であった。不安・うつについて介入群は退院前以降退院12ヶ月後までに軽減していた。非介入群は退院3ヶ月後まで下降し続け、退院12ヶ月後も術前より下回った。自尊感情は、非介入群が退院6ヶ月後には20点台まで下降し、介入群は退院前に50点台に下降するが退院6ヶ月までは上昇し、退院12ヶ月後に再び下降した。FSの人間的サポートは両群とも60点台前後を示した。考察:介入効果は得られた。Face to faceは喉頭摘出者のQOL向上を図るために重要な看護ケアの要素であることが示唆された。
メタンハイドレート長期生産時における海底貯留層変形の数値解析

メタンハイドレートは、種々の粒度分布を持つ地盤の中に存在しており、メタンハイドレートによる固結力がそれらの土に及ぼす影響を知ることと、生産時の分解により、どのように固結力が消失していくのかを知ることは重要なことである。本研究では、まず、種々の細粒分を有する砂にメタンハイドレートを生成させ、三軸圧縮試験を行なった。その結果、細粒分含有率の高いホスト砂程、メタンハイドレートによる固結力が高くなるという知見が得られた。また、自然のホスト砂以外にガラスビーズを用いた実験も行った。その結果、表面の滑らかなガラスビーズに対する固結力は、ひずみの増加に伴い急速に消失することが明らかとなった。これらの実験結果を用いて、簡易な構成モデルを作成した。このモデルは、メタンハイドレート胚胎砂のせん断強度やせん断剛性、ダイレイタンシー特性におよぼすホスト砂の細粒分含有率の影響を拘束圧の違いにより表すことが可能なものとなった。さらに、円筒模型実験装置を用いてガスハイドレート生産実験を行った。豊浦砂をホスト砂とした場合、試料作成から、ハイドレート生成、減圧法によるハイドレート分解実験終了まで、4週間程度で実験を行うことが出来るようになった。ホスト砂として、南海トラフのメタンハイドレート貯留層を模擬して細粒分を含む砂を準備し、その中にハイドレートを生成し、装置中央の坑井より減圧を行うことによってハイドレートの分解実験を行った。坑井から放射状に間隙水圧計と熱電対を設置したが、細粒分を有する試料では、坑井からの距離が長いほどハイドレートの分解に至るまでの時間遅れが認められ、最終的に坑井から全てのガスを回収できない結果となった。坑井近傍の砂の粒径を大きくして透水係数を上げたところ、ハイドレートの分解を促進することができ、また最終的により多くのガスの回収が可能となった。29年度が最終年度であるため、記入しない。1.メタンハイドレートを含む場合と含まない場合の深海底地盤を対象とした熱・水・ガス・土連成解析を実施した。2.メタンハイドレート胚胎土におけるストレスーダイレイタンシー関係に及ぼすメタンハイドレート飽和率の影響を実験的に調べた。その結果、メタンハイドレート飽和率の増加に伴い、ストレスーダイレイタンシー関係の傾きが増加することが明らかとなった。これらの知見に基づきメタンハイドレート胚胎土の簡易な構成モデルを作成した。提案モデルは、メタンハイドレート飽和度の増加に伴う期剛性、ピーク強度、ダイレイタンシー特性の変化をうまく表すことが可能なものとなった。このモデルは限界状態モデルを援用した簡易で有用なモデルである。3.ガラスビーズにメタンハイドレートを生成させせん断試験を行った。その結果、メタンハイドレートの固結力による急激なせん断強度の増加が自然砂に生成性させた場合よりもより顕著に現れた。メタンハイドレート生産に伴う地層変形を評価するための連成解析が可能となった。また、メタンハイドレート胚胎土のメタンハイドレート飽和率の変化に対応した構成則を作成することができた。今後、構成則を連成解析に取り込み、具体的なメタンハイドレート生産に対応できるようパラメータの設定法やモデルの改良を行っていくことにより、精度向上を図る。深海底におけるメタンハイドレート(MH)濃集層の土は、細粒分を多く含み多様な粒度特性を有していることを考慮し、恒温高圧三軸試験機を用いて4種類の細粒分含有率の異なる砂にMHを生成させ、せん断試験を行い、せん断変形、ダイレータンシー、強度特性を調べた。その結果、細粒分含有率が高いほど、MHによる固結力が高いことが明らかとなった。この結果に基づき、細粒分を有するホスト砂にMHが胚胎した土の簡易な構成則を作成した。また、MH生産模型実験装置を用いて、減圧法によるMH分解実験を実施した。1つの実験が長期に及ぶことから、MHと力学的に等価であることを確認して二酸化炭素ハイドレートを生成し実験を実施した。その結果、ハイドレート生成、分解に伴う温度変化と水圧変化を測定することができた。ガス生産に及ぼすホスト砂の影響を調べるために細粒分を含む試料についても実験を行った。細粒分を含むことにより透水性が低下し、坑井から放射状に配置した間隙水圧計と温度計の反応に違いが生じ、細粒分がない場合に比べれガス生産にも遅れが生じた。さらに低温高圧平面ひずみせん断試験による分解実験結も行った。この試験では、直方体供試体を用い、上部からの減圧により、MHを分解した。供試体の2か所に熱電対を挿入し、ガス分解時の温度変化を調べた。円筒供試体中央の坑井からの減圧によるガス分解挙動と平面ひずみ状態での挙動の違いについて比較対応を行った。実際のMH貯留層の地盤特性を考慮したMH胚胎砂の力学特性を評価することができ、構成則を作成することが出来た。また、ガス生産模型実験装置を用いて、ハイドレート分解実験を行い、ホスト砂の細粒分の影響も調べることが出来た。

その結果、細粒分含有率の高いホスト砂程、メタンハイドレートによる固結力が高くなるという知見が得られた。また、自然のホスト砂以外にガラスビーズを用いた実験も行った。その結果、表面の滑らかなガラスビーズに対する固結力は、ひずみの増加に伴い急速に消失することが明らかとなった。これらの実験結果を用いて、簡易な構成モデルを作成した。このモデルは、メタンハイドレート胚胎砂のせん断強度やせん断剛性、ダイレイタンシー特性におよぼすホスト砂の細粒分含有率の影響を拘束圧の違いにより表すことが可能なものとなった。さらに、円筒模型実験装置を用いてガスハイドレート生産実験を行った。豊浦砂をホスト砂とした場合、試料作成から、ハイドレート生成、減圧法によるハイドレート分解実験終了まで、4週間程度で実験を行うことが出来るようになった。ホスト砂として、南海トラフのメタンハイドレート貯留層を模擬して細粒分を含む砂を準備し、その中にハイドレートを生成し、装置中央の坑井より減圧を行うことによってハイドレートの分解実験を行った。坑井から放射状に間隙水圧計と熱電対を設置したが、細粒分を有する試料では、坑井からの距離が長いほどハイドレートの分解に至るまでの時間遅れが認められ、最終的に坑井から全てのガスを回収できない結果となった。坑井近傍の砂の粒径を大きくして透水係数を上げたところ、ハイドレートの分解を促進することができ、また最終的により多くのガスの回収が可能となった。粒子形状や粒度分布の異なるホスト砂に生成したメタンハイドレート胚胎土の構成則を作成し、連成解析の中に取り込む。メタンハイドレート生成および分解過程の解析が精度よく行うことが可能な形に改良を加える。完成した解析法を用い以下の解析を行う。1.模型実験と実際の深海底におけるメタンハイドレート分解時の解析を行う。坑井からの減圧速度や全減圧量を変化させた解析を行い、効率的な生産手法を調べる。2.これまでに作成した下負荷面弾塑性構成モデルを拡張し、時間効果や異方性が考慮できるモデルとし、メタンハイドレート貯留層の長期変形解析を実施する。また、ホスト砂やメタンハイドレート飽和率、生産法の違いによる物性および時間効果パラメータを種々変化させたパラメトリック解析を行い、種々の環境下でのメタンハイドレートの生産を模擬した解析を行う。当該年度に作成した構成則を下負荷面モデルに発展し、FEMに組み込みガス生産時の地層変形挙動の解析を行う。その際、坑井周辺地盤の透水係数を変化させ、ガス生産の増加の可能性を調べる。ガス生産模型実験においても同様の操作により実験する。最終的にMH生産のシミュレーションと実験により、長期的効率的ガス生産の方法について提案を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
気液二相流を考慮した荒天時の安全性評価手法の構築

荒天時のスラミングや甲板冠水といった強非線形問題を実用的に解く安全評価法を構築することを目標とし、粒子法を用いた数値計算手法を開発した。本研究では粒子法の一つであるMPS法を用い、計算速度の高速化のために圧力計算を陽解法で行っている。フリーメッシュで有る粒子法は相互関係の計算のため、高い計算負荷を持つが、GPGPUによる高速化、MPIによる多並列化、動的負荷分散、ソート処理によるメモリアクセスの高速化を行い、スーパーコンピューターTSUBAME2.5での計算を可能にすることで、実用可能な解像度と計算速度を実現した。実用化に向けた検証課題として造波境界、透過境界を開発し5000万粒子を超える漁船区画模型への海水打ち込みシミュレーションを行い、実験を定量的に再現できていることを確認した。また船体運動モデルを導入することで浮体の漂流計算が可能であることを確認した。安全性に関わる課題として損傷区画を有する車両甲板模型の強制動揺シミュレーションを行い、衝突や座礁によって出来た開口部から流体が流出、流入している様子が計算によって求められ区画にかかる流体力が高精度に求められることを確認した。二相流への拡張に関しては空気粒子を配置し、音速やタイムステップを変えることで、閉じ込められている空気の表現が可能であるか検証を行った。本研究の結果、打ち込みや甲板冠水を高精度に予測することが可能になり、また区画への浸水、流出などの激しい流れも高精度に予測することが可能になった。
光線および放射線力学的療法を用いた骨軟部肉腫の新しい患肢温存療法の開発

平成14年度からはじまった本研究は平成16年度で終了する。この間に京都府立医科大学と三重大学の倫理委員会の承諾と患者の同意を得て、アクリジンオレンジ(AO)を用いた光線力学的療法とその直後に行う放射線力学的療法で治療した人悪性骨軟部腫瘍症例は46例である。主な悪性骨軟部腫瘍は滑膜肉腫7例、横紋筋肉腫7例、ユーイング肉腫/PNET5例、骨肉腫5例、MFH4例、などである。生検材料で腫瘍がAOに親和性のあることを確認し、組織診断が確定した後、重要な神経血管、筋肉を可能な限り温存するため腫瘍の辺縁切除ないし病巣内切除を施行した。1μg/mlの濃度のAOを術野にまんべんなく局所投与して過剰なAOを洗浄吸引した後、残存腫瘍から発生する緑色の蛍光を顕微鏡視下に観察しながら腫瘍を、超音波メスを用いて追加切除した。その後キセノン照射装置を用いて細胞レベルで残存した腫瘍に対して10分間の励起光および全光照射を行って光線力学的療法を施行した。そのうち19例については手術後直ぐに放射線治療室で5GyのX線照射を行って放射線力学的療法を併用した。6ヶ月以上の経過観察をした初回治療症例21例では再発は1例で認めただけで再発率は4.8%であった。いずれの症例も温存患肢の機能はほぼ正常に保たれていた。放射線力学的療法を併用したものでは1例も再発を認めなかった。再発巣や転移病巣に対して本治療法を施行した11例では3例に再発を認め再発率は25%であった。本治療法による局所的および全身的副作用は全く認めていない。以上より本治療法は悪性骨軟部腫瘍の初回治療例に対しては従来の広範切除とほぼ同等の再発抑制効果があることが判明した。この結果からわれわれは本治療法は悪性骨軟部腫瘍に対する縮小手術として有用で患肢機能の大きな改善が期待できるとともに患者のQOLを飛躍的に向上できる可能性が高いと結論した。今年度はアクリジンオレンジ(AO)を用いた光線および放射線力学的療法を臨床応用するために、先ず腫瘍に強力な励起光を照射するための500Wのキセノン光源を有する照射装置を2台購入するとともにアクリジンオレンジを取り込んだ腫瘍から発生する蛍光を観察するための手術用顕微鏡を購入した。顕微鏡にはアクリジンを励起するための青色の光を選択する干渉フィルターと蛍光を観察するための吸収フィルターを装備した。本治療法による臨床研究に対し三重大学医学部の倫理委員会の承認が平成14年12月に得られたので、5例の悪性骨軟部腫瘍患者(MFH2例、ユーイング肉腫、骨肉腫、滑膜肉腫各1例)に十分な説明の後同意を得て本治療法を施行した。2例については手術後直ぐに放射線治療室で5GyのX線照射を行って放射線力学的療法を併用した。

現在のところいずれの症例にも腫瘍の局所再発は認めず、患肢は手術前とほぼ同等の良好な機能を保っている。また、局所的および全身的副作用は全く認めていない。なお、研究代表者である楠崎が京都府立医科大学から三重大学医学部に所属が変わったため臨床研究のスタートが予定よりも約半年遅れている。今年度は昨年度に引き続き昨年購入したアクリジンオレンジ(AO)を励起するための500Wのキセノン光源を有する照射装置とそれによりAOを取り込んだ腫瘍から発生する蛍光を観察するための手術用顕微鏡アクリジンオレンジ(AO)を用いた光線力学的療法とその直後に行う放射線力学的療法を人悪性骨軟部腫瘍症例に臨床応用した。現在までに29例の悪性骨軟部腫瘍患者(滑膜肉腫7例、ユーイング肉腫/PNET6例、横紋筋肉腫5例(7病巣)、骨肉腫4例、MFH3例、MPNST(2病巣)、軟骨肉腫、胞巣状軟部肉腫、骨巨細胞腫各1例)に三重大学倫理委員会の承認のもとに本人、家族への十分な説明の後同意を得て本治療法を施行した。生検材料で腫瘍がAOに親和性のあることを確認し、組織診断が確定した後、重要な神経血管、筋肉を可能な限り温存するため腫瘍の辺縁切除ないし病巣内切除を施行した。1μg/mlの濃度のAOを術野にまんべんなく局所投与して過剰なAOを洗浄吸引した後、残存腫瘍から発生する緑色の蛍光を顕微鏡視下に観察しながら腫瘍を、超音波メスを用いて追加切除した。その後キセノン照射装置を用いて細胞レベルで残存した腫瘍に対して10分間の励起光および全光照射を行って光線力学的療法を施行した。そのうち15例については手術後直ぐに放射線治療室で5GyのX線照射を行って放射線力学的療法を併用した。現在のところ2症例に腫瘍の局所再発を認め再発率は0.65%であった。放射線力学的療法を併用したものでは1例も再発を認めなかった。また患肢機能は手術前とほぼ同等で良好な機能を保っている。また、本治療法による局所的および全身的副作用は全く認めていない。以上よりこの治療法は悪性骨軟部腫瘍に対する縮小手術として有用で患肢機能の大きな改善が期待できるとともに患者のQOLを飛躍的に向上できる可能性が高いと考えている。今年度は本研究の最終年度である。今までに京都府立医科大学と三重大学の倫理委員会の承諾と患者の同意を得て、アクリジンオレンジ(AO)を用いた光線力学的療法とその直後に行う放射線力学的療法で治療した人悪性骨軟部腫瘍症例は46例である。主な悪性骨軟部腫瘍は滑膜肉腫7例、横紋筋肉腫7例、ユーイング肉腫/PNET5例、骨肉腫5例、MFH4例、などである。そのうち19例については手術後直ぐに放射線治療室で5GyのX線照射を行って放射線力学的療法を併用した。6ヶ月以上の経過観察をした初回治療症例21例では再発は1例で認めただけで再発率は4.8%であった。いずれの症例も温存患肢の機能はほぼ正常に保たれていた。
認知症の非薬物療法 ; 夫婦間ライフレビューの開発

<目的>本研究では、認知症患者と介護者である配偶者に同時に介入する事で、認知症の非薬物療法としての効果が存在するとの仮説の基に、「夫婦間ライフレビュー」を開発し検証することを目的とした。<方法>認知症の要介護者とその配偶者に毎週1時間ずつ、計6回、セッションを行い、写真本(ライフレビュー・ブック)を作成した。3回の測定により、その効果を評価しつつ、効果的で実施可能性の高い「夫婦間ライフレビュー」の方法を開発した。<結果>7組の研究協力者に対し、簡易版「Couples Life Review」を実施した結果、家族介護者の在宅介護継続意思の促進を促す傾向が見られた。t(6)=2.30.p<.10。認知症患者本人と介護する配偶者を対象に、夫婦間ライフレビューを応用した非薬物療法の介入研究を行う。夫婦で週1回、6回のセッションにおいて、出会い・新婚期・子育て期・最近について写真(10枚以下)を選んでもらい、それにまつわる思い出語りを聴取する。その過程で、コミュニケーションの改善や介護負担感の改善について、尺度を使用して評価することが、本研究の目的である。今年度は研究初年度であり、「夫婦間ライフレビュー」について、居宅介護支援事業所など地域介護サービス機関に内容を周知することが、第一の課題であった。説明会を開催し、地域で要介護高齢者と家族のために支援を提供するケアマネジャーや、地域包括支援センターの職員に、研究協力を依頼した。しかし、居宅介護支援事業所から紹介をされる事例は、重度の認知症患者が多く、すでに言語的コミュニケーションが困難な患者が大半を占めた。これは、認知症が初期の段階では、本人や家族が介護サービスを利用する段階ではなく、日常生活に支障を生じる程度に認知機能が低下したところで、介護サービスを利用するためである。研究に参加する意思を表明した3事例に対して探索的に介入を行った。初対面のインタビュアーに対しては、介護負担感を見せないようにする傾向が家族に存在し、セッションが進むにつれて介護負担感が示される事態が生じた。認知機能の低下が著しく、家族介護者の介護負担について調査が困難であったにもかかわらず、介入を行ったいずれの事例でも介護する家族が、あらためて夫婦の関係について考える機会となったことを確認できた。次年度は、試行の結果をふまえて、尺度の変更や研究協力者募集の方法について改善し、研究を進めていく計画である。【目的】ミシガン大学で開発された認知症夫婦への構造化ライフレビューと夫婦の物語のアルバム作成で構成されたCouples Life Storyが、介護者の認知症配偶者との関係性の意識にもたらす変化や改善について探索的に分析することを目的とする.【方法】在宅の認知症高齢者と介護者夫婦5組を対象とした.(認知症:夫2名、妻3名;平均年齢72.4歳,介護者(平均年齢71.2歳)アルツハイマー型認知症5名.NMSE15(1名),16(2名)の中等度3名,測定不可の重度(2名).平均介護期間3.9年(5ヶ月$#8722;17年).平均夫婦歴46.6年.6回にわたるセッションを実施し、調査尺度での介入評価を行うと同時に、逐語データを分析シートにデータベース化し,コーディングと類型化を図った.【結果】25項目の概念が抽出された.内容は[自己意識][認知症配偶者への意識][夫婦関係への意識][周囲への意識][実践への意識][認知症本人への影響]の6類型に纏められた.[自己意識]では,《一つの区切り》《人生のまとめ》《乗り越える意欲》等,自分を見直す意識が抽出された.[認知症配偶者への意識]では,《理解と感謝》《本来像への追慕》《本人の苦悩不安への気づき》と共に,《喪失への不安/怒り》の否定的意識も抽出された,「中等度認知症夫婦」では,(1)「共有」の思い出や「共感」の語りによる夫婦回想の楽しみが語られた.(2)認知症本人の自発的な深い語りも引き出せ,それを聞く介護者にも影響を与えた.(3)介護者意識の変化が認められた.「幸せな人生だった」という人生の肯定と,「一緒に語る時間や共感は認知症配偶者に大切だ」という気づき等が語られた.【結論】会話分析の結果と同様に,介護負担尺度の明らかな軽減等個別の効果が伺える結果も認められた.さらに事例を蓄積することが課題である.<目的>認知症非薬物療法として効果的な「夫婦間ライフレビュー」を開発する。<方法

>認知症の要介護者とその配偶者に毎週1時間ずつ、計6回、セッションを行い、写真本(ライフレビュー・ブック)を作成した。3回の測定により、その効果を評価しつつ、効果的で実施可能性の高い「夫婦間ライフレビュー」の方法を模索した。<結果>研究に参加した夫婦のうち5組がセッションを完了したが、充分な参加者を得るため、効果が予測されかつ簡易な方法を開発した。夫婦で写真を選び、介護者は同席せずにコメントを写真に付けてデイサービスに認知症高齢者が持参し、大学生がインタビューを行うことにした。簡易版「Couples Life Review」には11組の夫婦が参加し終了した7組について統計的に分析した結果、家族介護者の在宅介護継続意思の促進を促す傾向が見られた。t(6)=2.30.p<.10。インタビュー調査の結果から、実施者の汎用化については、デイサービスのスタッフによる実施は現実的ではないことが明らかになったが、一方で大学生のデイサービスでの実施は、デイサービス側からも積極的賛同が得られることが示唆された。さらに、本研究で顕著であった大学生実施者と家族介護者との交流から、簡易版「Couples Life Review」は、閉塞的になる認知症家族介護者にとって閉塞感を軽減できる可能性も示唆された。研究参加を希望する認知症患者と介護家族を獲得することが困難なため、量的分析に十分なサンプル数が得られていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。「夫婦間ライフレビュー」についての広報に努め、居宅介護支援事業所等に研究参加を働きかける。
精神病早期段階における家族の心理的負荷の形成・維持要因の解明

精神病早期段階の家族が持つ心理的特徴を解明するために、精神病発症リスク状態(ARMS)と初回エピソード精神病(FEP)の家族の批判的コメントと抑うつ症状、それらの関連要因を検討した。家族の批判的コメントは比較的少ない一方、うつ病相当の抑うつ症状を持つ家族は3割程度おり、ARMSおよびFEPによる差異は認めなかった。FEPでは批判的コメントと家族の抑うつ症状、ならびに患者の精神症状との関連を認めれたが、ARMSでは認めなかった。精神病早期段階の家族の批判的コメントと患者/家族自身の要因との相互作用は、精神病症状が悪化する過程の中で形成されると考えられ、病態に応じた介入支援が必要である。統合失調症を含めた精神病においては、慢性期の家族に焦点を当てた研究に比べて、早期段階における若い患者とその家族を対象とした研究には乏しい。精神病の早期段階である精神病発症リスク状態(ARMS)と初回エピソード精神病(FEP)の家族の感情表出(EE)や苦悩は、長期間に形成される家族間のコミュニケーション・パターンに問題が生じる慢性期とは異なる特徴をもつと考えられている。そこで、本研究では精神病の早期段階における家族の感情表出、家族自身の精神症状や自尊感情を評価するととともに、患者の精神症状や認知機能、社会機能を評価することで、精神病の早期段間における患者の家族の心理的負荷がいかに形成・維持されるかを調査し、ARMSとFEPにおける家族介入に必要な要因を解明することを目的とした。今年度は特にARMSとFEPの家族の感情表出と抑うつ症状に着目して調査を行うこととした。東北大学病院精神科で加療中のARMS患者46名とFEP患者37名およびその家族を対象として、インテイクから一ヶ月以内に評価を行った。感情表出の評価には家族の批判的態度の評価尺度FASを用い、抑うつ症状の評価にはBDI-IIを用いた。また、陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)と機能の全体的評定(GAF)尺度で患者の症状と機能を評価した。家族のFAS得点はARMSとFEPとの間に差はなく、批判的態度が高いと判定された家族の割合はARMS6.5%、FEP5.4%と比較的少なかった。一方、BDIで軽度以上の抑うつがあると判定された家族はARMS群、FEP群ともに約3分の1であった。加えて家族の批判的態度と抑うつ症状には有意な相関が認められた。今回の調査結果から、家族の批判的態度がそれほど高くない早期段階において、家族の苦痛や精神症状に着目した介入が有益である可能性が示唆された。精神病の早期段階である精神病発症リスク状態(ARMS)と初回エピソード精神病(FEP)の家族の感情表出(EE)や苦悩は、長期間に形成される家族間のコミュニケーション・パターンに問題が生じる慢性期とは異なる特徴を持つと考えられている。本研究では、精神病の早期段階における家族の感情表出、家族自身の精神症状や自尊感情を評価するとともに、患者の精神症状や認知機能、社会機能を評価することで、精神病早期段階における患者の家族の心理的負荷がいかに形成・維持されるかを調査し、ARMSとFEPにおける家族介入に必要な要因を解明することを目的とした。昨年度実施した「ARMSとFEPの家族の感情表出と抑うつ症状」に着目した調査に、今年度は新規対象者を加えた上で、追加解析を実施した。東北大学病院精神科で加療中のARMS患者54名と、FEP患者42名およびその家族を対象とし、インテイクから一か月以内に評価を実施した。感情表出の評価には家族の批判的態度に関する尺度FASを用い、抑うつ症状の評価にはBDI-IIを用いた。陽性・陰性症状評価尺度PANSSと機能の全体的評定尺度GAFで患者の症状と機能を評価した。家族のFAS得点、BDI得点はARMSとFEPの間に差はなく、批判的態度が高いと判定された家族の割合はARMS5.6%、FEP4.8%と比較的少なかった。FASとの相関が高い項目としては、ARMS群では家族の教育年数が、FEP群ではBDIおよびPANSSとの相関が高く示された。今回の調査結果からは、精神病早期段階においては家族の批判的態度はそれほど高くないが、ARMSとFEPにおける家族の批判的態度の形成には異なる要素が影響を与えていることが示唆された。精神病の早期段階である精神病発症リスク状態(ARMS)と初回エピソード精神病(FEP)の家族の感情表出(EE)や苦悩は、慢性期の精神病の患者家族とは異なる特徴を持つと考えられているが、早期段階の若い患者と家族を対象とした研究には乏しい。本研究では、精神病の早期段階における家族の感情表出ならびに家族自身の精神症状を評価するとともに、患者の精神症状や機能を評価することで、精神病早期段階における患者の家族の心理的負荷がいかに形成・維持されるのかを調査し、ARMSとFEPにおける家族介入に必要な要因を解明することを目的とした。昨年度まで実施の「ARMSとFEPの家族における家族の感情表出と抑うつ症状」に着目した調査に、新規対象者を追加し、東北大学病院精神科で加療中のARMS患者56名と、FEP患者43名およびその家族を対象として、インテイクから1ヶ月以内に評価を実施した。家族の評価にあたっては、感情表出の評価として家族の批判的コメント(CC)に関する尺度FASを用い、抑うつ症状の評価にはBDI-IIを用いた。患者の評価にあたっては、陽性・陰性症状評価尺度

PANSSで患者の精神症状を、機能の全体的評定尺度GAFで機能の評価を行った。FAS得点はFEP、ARMSの何れにおいても高くなく、精神疾患早期段階での家族のCCはまだ高くないという先行研究を支持する結果が得られた。一方、FEPとARMSの何れの家族においても、約3分の1に抑うつは認められ、疾患段階に拘わらず家族の情緒的苦痛感が重要な問題であることが示された。家族のCCはFEPの段階になって初めて患者の症状、家族自身の抑うつとの相互作用を示すという結果が得られた。精神疾患早期段階の家族のCCは高いものではないが、病状が悪化進展する過程の中で患者および家族の症状と相互作用が始まり、固定化につながるという可能性が示唆された。精神病早期段階の家族が持つ心理的特徴を解明するために、精神病発症リスク状態(ARMS)と初回エピソード精神病(FEP)の家族の批判的コメントと抑うつ症状、それらの関連要因を検討した。家族の批判的コメントは比較的少ない一方、うつ病相当の抑うつ症状を持つ家族は3割程度おり、ARMSおよびFEPによる差異は認めなかった。FEPでは批判的コメントと家族の抑うつ症状、ならびに患者の精神症状との関連を認めれたが、ARMSでは認めなかった。精神病早期段階の家族の批判的コメントと患者/家族自身の要因との相互作用は、精神病症状が悪化する過程の中で形成されると考えられ、病態に応じた介入支援が必要である。立案した計画に基づいて、患者および家族への評価を定期的に実施することができた。これまでに収集したデータ解析を行い、ARMSとFEPの家族が抱える心理的負荷の形成因子の異同を確かめることができた。早期精神病における心理社会的介入対象者への評価を完了させ、さらに細かな解析と考察を加える必要がある。また、インテイク時と6ヶ月時点での各指標を縦断的に解析し、早期精神病患者の家族が抱える心理的要因の変化についても検討を行う予定である。立案した計画に基づいて、対象者への評価を定期的に実施することができた。加えて、これまでに蓄積したデータを解析し、第9回日本統合失調症学会にて報告を行った。研究成果をまとめて学術論文を作成・投稿するための英文校正費用として充当する必要があったため。対象者への評価を継続して行い、さらに細かな解析を加えることが必要と考えられる。次年度作成・投稿予定の学術論文に関する英文校正費用として使用する。次年度に研究発表予定の国際学会の参加費として充当する必要があったため。次年度参加の国際学会の参加費および旅費として使用する。
コンテナ仮想化技術におけるネットワーク高速化手法の研究

本研究では、近年新たな仮想化基盤として注目されてるコンテナ環境におけるネットワーク性能のボトルネックを明らかにし、それを改善する手法を研究開発している。コンテナ仮想化とは、オペレーティングシステム(OS)上に隔離されたアプリケーションの実行環境を構築する技術である。コンテナ上のアプリケーションが外部と通信する際、一般的なコンテナネットワークでは、コンテナ内でまずネットワーク処理を行い、パケットはホストOSへ渡され、ホストOSが再度ネットワークの処理を行って外部へと送信される。このように、通信を行う際、コンテナとホストOSとで二度ネットワーク処理が行われることが、コンテナ環境におけるネットワーク性能の低下につながっている。本研究では、このネットワーク性能の低下を削減するための手法として、Socket Graftingを提案した。Socket Graftingは、コンテナ内のソケットをホストOSのネットワークスタックに接続する、新しいコンテナとホストOS間のデータ通信チャネルである。Socket-Graftingを用いると、コンテナ上のアプリケーションが送信したデータは、コンテナ内のソケットから直接ホストOSのネットワークスタックに渡され処理される。このようにコンテナ上のアプリケーションが外部と通信する際に処理が行われるネットワークスタックをホストOSのみにすることで、前述したネットワーク性能の低下を抑制する。本年度は、Socket-GraftingをAF_GRAFTという新しいアドレスファミリとしてLinuxに実装し、実験した結果を論文としてACM/IEEE ANCS'18に採録され、発表した。またLinuxネットワークサブシステムの開発者の会議であるNetDev 0x13においてもAF_GRAFTについて発表し、OS開発者コミュニティにおいても研究成果を広める活動を行った。平成30年度に予定していた提案手法の設計と実装と評価実験を終え、すでに成果を査読付き論文として国際会議に採録されている。評価実験では、コンテナネットワークの構成に起因するネットワーク性能の低下を抑制し、スループットで最大2倍、23%の遅延の削減、その他にもコンテナ上のHTTPサーバやメッセージキューといったアプリケーションでも性能の向上を確認した。また、各コンテナからホストOSのネットワークスタックの資源を利用する際の適切な権限分離のAPIについても、AF_GRAFTという新しいソケットアドレスファミリに抽象化することで、bind()システムコールを踏襲したAPIによってコンテナごとに利用可能なネットワーク資源の分離が可能となっている。こうしたAPIについても、Linuxネットワークサブシステムの開発者が集まる国際会議において発表し、一定の好感を得ている。今後は、まず研究成果であるAF_GRAFTをより実践的に使えるものにするための研究開発を進める。性能評価に関しては、プリミティブな性能と簡単なアプリケーションについては計測したものの、昨今のサーバーレスアーキテクチャなど、より踏み込んだユースケースについてもAF_GRAFTの優位性を明らかにしていく。実装面についても、AF_GRAFTが新しいアドレスファミリであるがゆえにアプリケーションがそのままAF_GRAFTを利用することができない点など、いくつか改善していく予定である。また同時に、AF_GRAFTという実装に限らず、仮想環境上のソケットを外部に接ぎ木する、というSocket-Graftingのアプローチを、ベアメタルクラウドなど、コンテナ以外も含む様々な環境に応用できないか、その可能性を探っていく予定である。

実装面についても、AF_GRAFTが新しいアドレスファミリであるがゆえにアプリケーションがそのままAF_GRAFTを利用することができない点など、いくつか改善していく予定である。また同時に、AF_GRAFTという実装に限らず、仮想環境上のソケットを外部に接ぎ木する、というSocket-Graftingのアプローチを、ベアメタルクラウドなど、コンテナ以外も含む様々な環境に応用できないか、その可能性を探っていく予定である。平成30年度の実験に必要であった機器の一部を、既に持っていたものでまかなったため。引き続き来年度の実験に必要な機器(NICやマシンなど)利用する予定である。