hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
これからのわが国の地方環境税のあり方について-租税法学からの立場からの研究-

わが国でここ数年来盛んになってきている、地方自治体による独自の地域環境税導入の試みに注目し、その経緯および将来性について研究した。具体的な研究方法としては、諸外国の環境税および税以外の他の環境(交通)政策との補完性の有無や、明治時代以来のわが国の伝統的な地方税の体系との整合性の有無について検証を行った。それによって、その性質および特徴、今後の課題を明らかにしようと試みたものである。本年度は,わが国の地方団体の地方環境税の実施状況について概況をまとめ,あわせて,地方自治体で実際に水資源環境税(神奈川県)での立案・徴税作業に係った当事者を大学に招聘し,専門的知識を提供していただいた。その上で,学生の研究発表指導およびゼミでのディスカッションを通じて,現在,軌道に乗りつつある各地の水資源・森林環境税の他に,先般,総務省から公表された.「ふるさと納税」報告書にある寄附金方式での居住地外にある地方自治体への納税が,今後地方レベルの環境政策に使われる可能性等を模索した。その後,長期休暇期間を利用して,オーストリアのウィーン経済大学国際課税研究所(ウィーン)とドイツのマックス・プランク研究所(ミュンヘン)を訪問し,そこで欧州各国の環境税の現状を資料収集した後,ドイツ各地での地方団体の環境政策(フライブルク・ギーセン)を視察した。研究対象をドイツ語圏に絞ったのは,すでに環境政策に十分な実績がある他ご研究所等のインクラも整っていたからである。最後に,わが国で地方環境税や環境政策を研究している他の大学(九州大学,神戸大学・大阪大学)を訪閤し,関係者にヒデリングしたほか,時限立法ながら,現在,産業廃棄物に対する環境税(未来環境税)を実施している北九州市に対し,今後の状況を聞き取り調査した。これらの活動を踏まえて,税理士会の会報に,これからの注目すべき税として環境税や地方税についての小論を執筆した。本年度は、昨年度から継続して国内外の各地で行った地方税および環境政策に関する現地調査・資料収集活動をもとに、論文執筆活動に従事した。まず、今年度前半に欧州出張(ドイツ・オランダ)で現地の専門家から環境政策(州等の地方自治体レベル)と環境税(国税レベル)の乖離についての説明を受け、ソウルでは大都市の交通政策の一環としての車両規制の実態を調べた。今年度後半は、関西(大阪・神戸)に出張し、関西地域の都市開発ならびに水資源保護の実態について戦前ならびに昭和40年代の公害対策等の歴史的な経緯も含めて研究調査を行った。上記の研究をふまえ、2000年の地方分権一括法の施行後にブームとなった「地方新税」が、当初利用が予想された法定外目的税・普通税の枠組みではなく、特に森林や水源保護をうたった地方環境税が住民税・法人税の附加税として導入・定着されつつある現状を地方税の歴史的経緯をもとに分析し、その背後に、国レベルの広域行政とは異なり、特定の(=顔の見える)利害関係者の対立が潜在化しやすい地方税の導入の難しさ、ならびに、地方自治体レベルの行政ゆえに可能な他の政策(交通政策・環境政策)との連携・代替性があり、今後も発展可能性があることを、「わが国の今後の地方環境税のあり方(上)(下)」で論じた。
地下ヒートシンクを利用した大規模都市冷暖房システム

都市集約度の高い中央区日本橋周辺京華小学校にて地中40mまでの地温鉛直分布測定を行い、さらに周辺の土地利用も考慮した3次元熱伝導シミュレーションを用いた検討から、地温分布は地表面改変と気温変化を記録しており、地温分布、地表面改変の歴史、周囲の建物配置を考慮して3次元シミュレーションを行うことによって年平均気温の変化を推定できることが示された。東京で最もエネルギー消費密度の高い西新宿地区ついて、ヒートアイランド対策技術として有望な土壌熱源型ヒートポンブを用いた地域冷暖房システムの設備規模と排熱削減効果について検討した。一般的に使用されているヒートポンププロセス温度を仮定して、管一本当たりの年間総排熱、採熱量と管長、設置面積から管間隔3mとすることで西新宿地区に土壌熱源型ヒートポンプを用いた地域冷暖房システムを導入することが可能であった。特に排熱によるヒートアイランドが問題となる夏季について、建物用途、規模別に最も一般的と考えられる熱源設備のCOPと熱負荷原単位法を用いてビルごとに空調設備を導入した場合の人工排熱量を算出した。その結果、西新宿地区排熱量は日平均値として76.8W/m^2、9時から18時にはl40W/m^2にも達した。土壌熱源型地域冷暖房を導入した場合には日平均値が11.7W/m^2にまで減少し、84.7%もの人工排熱量を削減可能であった。既存ビルや地域冷暖房に適用するためには、ボーリングコストと共に土地の確保、運転操作条件など解決すべき課題もあるが、ヒートアイランド対策と省エネルギーの観点から、地下ヒートシンク冷暖房システムは極めて有望な技術と考えられた。
かしこい市民を育む経済学教育の展開とその教育心理学的評価

かしこい市民を育むために不可欠なシヴィル・ミニマムとしての経済知識に関する2つの調査を市民(大学生・高齢者を含む成人対象、および、小学生を対象)に実施し、その内容を心理学と経済学の両観点から検討した。調査I.市民対象の調査:調査に含めた項目内容として、(1)金融・中央銀行・消費・景気動向・貿易・税金など経済知識、(2)医療・生命保険の基礎知識と保険に対する態度、(3)資産運用を中心とした日常活動に伴うリスク認知とリスクテーキング行動、(4)詐欺商法(キャッチセールス、マルチまがい商法、運勢商法など)に関する態度、(5)官庁・企業の経済活動とそれに伴う説明責任に関する意見・態度、(6)教育投資論と教育における市場原理導入などに関する意見・態度、(7)経済学の予測力と有用性の認知、などについて概念整理を行い、A4判8ページからなる質問紙を作成した。対象は、東京都、さいたま市、松本市、京都市の大学生ほか915人(男523人、女391人、不明1人)である。共分散構造分析の結果、経済情報が経済知識に影響を与え、それが一方では経済リスク志向と企業観に、もう一方では税意識と教育観に影響を及ぼすという関係が示された。調査II.小学生を対象とする金融知識と消費行動の調査:(1)小遣いの実態とその使い方、(2)銀行・郵便局などの金融機関の役割に関する知識、(3)商品購入時に必要な知識と購入動機、(4)価格の決定因に関する理解、などに関する知識と態度を調べる項目を中心に、A4判8ページからなる質問紙を作成し、京都市とさいたま市で実施し、児童期の経済知識の発達を明らかにした。研究結果は「児童期における経済学的理解の発達-貯蓄・購買行動と経済学的事象に関する推理」という論文にまとめた。本年度は、「かしこい市民を育む」ための前提として、市民に必要なシヴィル・ミニマムとしての経済知識とは何かに関する問題設定の討議を6名の共同研究者の間で行い、それに基づく予備調査を実施し、平成15年度(以降)に行う第一次調査のための2種類の質問紙調査票作成を主眼として研究活動を行った。具体的には、次の2つの作業を行った。I.高齢者を含む成人を対象とする調査に含める項目内容として、(1)金融・中央銀行・消費・景気動向・貿易・税金など経済学の基礎知識、(2)医療・生命保険の基礎知識と保険に対する態度、(3)資産運用を中心とした日常活動に伴うリスク認知とリスクテーキング行動、(4)詐欺商法(キャッチセールス、マルチまがい商法・運勢商法など)に関する態度、(5)官庁・企業の経済活動とそれに伴う説明責任に関する意見・態度、(6)教育投資論と教育における市場原理導入などに関する意見・態度(7)経済学の予測力と有用性の認知、などについて綿密な概念整理を行い、A4判8ページからなる質問紙を作成・印刷した。II.小学生を対象とする金融知識と消費行動に関して、特に(1)小遣いの実態とその使い方、(2)銀行・郵便局などの金融機関の役割に関する知識、(3)商品購入時に必要な知識と購入動機、(4)価格の決定因に関する理解、などに関する知識と態度を調べる項目を中心に、A4判8ページからなる質間紙を作成・印刷した。これら2つのツールを用いて、平成15年度そうそうに調査実施に移る予定である。(612字)本年度は、「かしこい市民を育む」ための前提として、市民(高齢者を含む成人、および小学生を対象)に必要なシヴィル・ミニマムとしての経済知識に関する2つの調査を実施した。I.調査に含める項目内容として、(1)金融・中央銀行・消費・景気動向・貿易・税金など経済学の基礎知識、(2)医療・生命保険の基礎知識と保険に対する態度、

(3)資産運用を中心とした日常活動に伴うリスク認知とリスクテーキング行動、(4)詐欺商法(キャッチセールス、マルチまがい商法、運勢商法など)に関する態度、(5)官庁・企業の経済活動とそれに伴う説明責任に関する意見・態度、(6)教育投資論と教育における市場原理導入などに関する意見・態度、(7)経済学の予測力と有用性の認知、などについて綿密な概念整理を行い、A4判8ページからなる質問紙を作成した。対象は、東京都、さいたま市、松本市、京都市の大学生ほか915人(男523人、女391人、不明1人)である。全体として、対象者の経済知識は高いとはいえず、学校教育のあらゆる段階での経済教育の必要性が浮き彫りにされた。II.小学生を対象とする金融知識と消費行動に関して、特に(1)小遣いの実態とその使い方、(2)銀行・郵便局などの金融機関の役割に関する知識、(3)商品購入時に必要な知識と購入動機、(4)価格の決定因に関する理解、などに関する知識と態度を調べる項目を中心に、A4判8ページからなる質問紙を作成し、京都市とさいたま市で実施した。結果は現在分析中である。「かしこい市民を育む」ための前提として<市民(高齢者を含む成人、および小学生を対象)に必要なシヴィル・ミニマムとしての経済知識に関する2つの調査を実施しその内容を分析した。I.市民対象の調査:調査に含めた項目内容として、(1)金融・中央銀行・消費・景気動向・貿易・税金など経済知識、(2)医療・生命保険の基礎知識と保険に対する態度、(3)資産運用を中心とした日常活動に伴うリスク認知とリスクテーキング行動、(4)詐欺商法(キャッチセールス、マルチまがい商法、運勢商法など)に関する態度、(5)官庁・企業の経済活動とそれに伴う説明責任に関する意見・態度、(6)教育投資論と教育における市場原理導入などに関する意見・態度、(7)経済学の予測力と有用性の認知、などについて綿密な概念整理を行い、A4判8ページからなる質問紙を作成した。共分散構造分析の結果、経済情報が経済知識に影響を与え、それが一方では経済リスク志向と企業観に、もう一方では税意識と教育観に影響を及ぼすという関係が示された。II.小学生を対象とする金融知識と消費行動の調査:(1)小遣いの実態とその使い方、(2)銀行・郵便局などの金融機関の役割に関する知識、(3)商品購入時に必要な知識と購入動機、(4)価格の決定因に関する理解、などに関する知識と態度を調べる項目を中心に、A4判8ページからなる質問紙を作成し、京都市とさいたま市で実施した結果をさらに分析中である。「かしこい市民を育む経済学教育」の基盤を調査するため、市民(高齢者を含む成人、および小学生を対象)に必要なシヴィル・ミニマムとしての経済知識に関する2つの調査を実施しその内容を分析した。I.市民対象の調査:調査に含めた項目内容として、(1)金融・中央銀行・消費・景気動向・貿易・税金など経済知識、(2)医療・生命保険の基礎知識と保険に対する態度、(3)資産運用を中心とした日常活動に伴うリスク認知とリスクテーキング行動、(4)詐欺商法(キャッチセールス、マルチまがい商法、運勢商法など)に関する態度、(5)官庁・企業の経済活動とそれに伴う説明責任に関する意見・態度、
孔辺細胞葉緑体の性質と気孔開孔における役割

ソラマメ葉孔辺細胞プロトプラストを材料に用いて以下の結果が得られた。光合成炭酸固定系の最重要酵素であるリブロ-ス1、5-ビスフオスフェイトカルボキシラ-ゼ(RuBPase)は、この酵素の抗体を用いた定量、分光的方法による酵素活性の測定および放射性同位元素^<14>CO_2を用いた活性の測定により孔辺細胞葉緑体に間違い無く存在することが証明され、その活性の大きさはクロロフイル当り、葉肉細胞の約40%であった。そのほかの炭酸固定系を構成する酵素のうちホスホグルセレ-トキナ-ゼ(PGAK)、NADPーグリセルアルデヒドリン酸脱水素酵素(NADPーGAPD)、トリオ-スフォスフェイトイソメラ-ゼ(TPI)、フルクト-スビスフォスタ-ゼ(FBPase)の存在が示された。れらの酵素のうちで、葉緑体で生成するATPやNADPHをPGA/DHAPシャトルを介して細胞質へ運び出すのに重要な役割を持つ酵素活性のみが孔辺細胞で高く(約4倍)、この細胞ではチラコイド膜で出来たATPやNADPHのかなりの部分を細胞質ヘ運び出すと推定された。一方、孔辺細胞、葉肉細胞プロトプラストの光合成的酸素発生はそれぞれ300、100μmol 0_2/mg Chl/hであり、RuBPase活性はそれぞれ140、460μmol CO_2/mg Chl/hであった。このことは、葉肉細胞では炭酸固定し酸素発生がほぼ1:1に進行可能であることを示すが、孔辺細胞では、光合成電子伝達系から供給される還元力のかなりの部分が炭郷酸固定以外に使われなくてはならないことを示す。さらに、孔辺細胞葉緑体の吸収する光を当てると細胞内のATP/ADPが大幅に増加することが示された。以上の結果を総合すると、孔辺細胞葉緑体はチラコイド膜で作られた、ATPや還元当量のかなりの部分を細胞質に運び出し、細胞質や細胞膜あるいは液胞膜でおこるATPや還元当量の消費反応を支える働きを持つと推定される。ソラマメ葉の孔辺細胞プロトプラストを用いて以下の実験結果が得られている。1)光合成炭酸固定系のキ-酵素であるリブロ-ス1、5ービスフォスフェイトカルボキシラ-ゼ(RuBPカルボキシラ-ゼ)の存在を抗体を用いて確認した。この酵素のクロロフィル当りの含量は葉肉細胞の約50%で酵素的に測定した活性とほぼ同じであった。RuBPカルボキシラ-ゼ活性は光照射により約2倍に増加したが、この活性化は光化学系IIの阻害剤DCMUに阻害された。2)カルビン回路に特異的な酵素であるNADPーグリセルアルデヒドリン酸ーデヒドロゲナ-ゼ活性も見出され、その活性はクロロフィル当り葉肉細胞の約4倍であった。光照射により約3倍に活性化されその活性化はDCMUに阻害された。3)カルビン回路を構成するそのほかの酵素、ホスホグリセレ-トキナ-ゼ(PGAK)、トリオ-スーPーイソメラ-ゼ(TPI)活性が葉緑体画分に見出され、それぞれクロロフィル当り約4倍、16倍の高さであった。これらの両酵素活性は細胞質画分にも見出された。4)孔辺細胞プロトプラストを赤色光で照射するとATP/ADP比が5から15まで上昇した。

このATP/ADP比の増加を葉緑体と細胞質別々に測定する試みを行ったが現在のところ不成功である。5)以上の結果を総合すると、孔辺細胞葉緑体はPGA/DHAPシャトルを構成する酵素群の活性が高く、ATP/ADP比が光照射により増加することから葉緑体チラコイド膜で生成したATPやNADPHのかなりの部分を炭酸固定反応に消費することなく細胞質に輸送していることが示唆された。ソラマメ葉の孔辺細胞プロトプラストを用いて以下の結果が得られている。はじめに、リブロ-ス1、5ービスフォスフェイトカルボキシラ-ゼ(RuBPカルボキシラ-ゼ)活性を、最大活性が得られるとされるLorimerら(1976)の実験条件で、放射性同位元素^<14>CO_2を用いて測定した。その結果、140μmol/mg Chl・hの値が得られた。この時の^<14>CO_2の取り込みは少なくとも15分間一定の値で進行し、反応液中に混入している蛋白質分解酵素などの阻害は無いものと思われる。一方、同一条件で葉肉細胞のRuBPカルボキシラ-ゼ活性は460μmol/mg・Chl hで、孔辺細胞の3倍以上であった。これらの値は抗体との反応から推定したRuBPカルボキシラ-ゼの蛋白質としての存在量とほぼ一致した。一方、孔辺細胞、葉肉細胞プロトプラストの光合成的酸素発生速度はそれぞれ、300μmol/mg Chl・h、100μmol/mg Chl・hであった。このことは、葉肉細胞においては酸素発生により生じた還元力の大部分が光合成的炭酸ガス固定に使われることを示すが、孔辺細胞においては還元力のかなりの部分が炭酸固定以外に消費されなければならないことを示している。還元力の行方は不明であり、今後の興味ある問題として残される。昨年度得られた結果と、本年度の結果から孔辺細胞においても光合成炭酸固定系の酵素が存在していることがほぼ確実となったが、その機能についてはまだ不明の点が多い。赤色光を照射した時の孔辺細胞プロトプラストにおける酸素発生は、光を点けてから一定の速度に達するまで約10分程度の誘導期現象を示した。これは光合成炭酸固定酵素の活性化に要する時間または光合成代謝中間体が一定のレベルに到達するに要する時間と考えられており、孔辺細胞葉緑体においても光合成炭酸固定酵素が少なくとも一部機能していることを示している。以上の結果に基づいて、孔辺細胞葉緑体は気孔開孔時にチラコイド膜で生成したATPやNADPHのかなりの部分を細胞質に輸送し、エネルギ-の供給を行なっていると推定された。この時、孔辺細胞に存在しているRuBPカルボキシラ-ゼは、光に同期してPGAを生成し、葉緑体から細胞質へのエネルギ-の輸送を促進するものと考えられる。
高度情報化社会における医療情報のプライバシー保護意識に関する研究

本研究は、医療関係者(医師)の医療情報についてのプライバシー保護意識を調査し、高度に情報化した今日の医療情報のプライバシー保護のあり方を研究することを目的としているが、実際の調査は平成5年度に行うこととし、本年度はその準備年度として、医療情報のプライバシー保護についての問題点の整理、およびプライバシー保護意識の調査票を設計することを目標とした。調査票の設計に先立って、個人情報保護条例を制定している801の地方自治体を対象にしてアンケート調査を行い、医療に関する個人情報の保護がどのように取り扱われているかの実態を調査した。その結果、個人情報保護条例においては、一般の個人情報に比べて、医療に関する個人情報に対しては、必ずしも十分な関心が払われておらず、明確な取り扱い規程がないことが明らかとなった。この結果については、昨年の第12回医療情報学連合大会において発表した。また、第12回医療情報学連合大会のワークショップや東京都医師会主催の医療とニューメディア・シンポジウムにおいて、医療関係者や患者団体などとも、医療情報のプライバシー保護の問題について討議した。その後、それらの調査や討議の結果を踏まえて、次年度に行うプライバシー保護意識に関する調査の調査票の原案を作成した。その後、研究者らが所属する大学病院の医師30名に対してプレテストを行い、その結果によって原案に多少の修正を加えて、調査票を完成した。完成した調査票の設問内容は、自己情報コントロール権を認めるか、患者には医療情報(カルテなど)の閲覧請求権があると考えるか、医療情報を患者以外の者が利用する場合に同意が必要だと考えるか、などである。平成5年度には、この調査票を用いて約2,000名の医師に対する意識調査を実施し、その結果をもとに、今日の医療の個人情報についてのプライバシー保護のあり方をまとめる予定である。
顎関節内障における性ホルモンの影響

我々は、ヒト顎関節滑膜細胞を用いて、DHEAがSLRPsのLumican、Fibromodulinにどのような作用を及ぼしているかを検討した。結果はIL-1beta投与下でDHEAは、FibromodulinのmRNAの発現を有意に増加させた。また、蛍光免疫学的分析で、ヒト顎関節滑膜細胞にIL-1beta単独、DHEA+IL-1beta、DHEA単独で作用させた群らは、IL-1beta、DHEA両者を作用させない群と比べてFibromodulinの発現が増加した。顎関節症は、滑膜に炎症が起こりさらに重症化すると、関節円板の転移・変形・変性・穿孔と関節円板に続く円板後部結合組織や滑膜の変性・線維化・癒着が認められているが、その病態の詳細な解明は未だなされていない。一方、顎関節症の発生頻度の性差については、女性が男性の2倍から9倍と様々な報告があるが、いずれの報告においても女性患者が有意に多いとされている。その中で、性ホルモンとの関係が示唆されており、エストロゲンと顎関節の炎症については多く研究されている。しかし、性ホルモンの一つであるDHEA(dehydroepiandrosterone)やテストステロンの顎関節における効果を検討しているものは、数少ない。このことにより、lumican、fibromodulinの合成経路に違いがある可能性が示唆され、さらには、SLRPの顎関節部での働き、炎症が顎関節の滑膜組織に与える影響を解明する足がかりになる可能性がある。顎関節症は、滑膜組織に炎症が起こり、さらに重症化すると、関節円板本体の転位・変形・変性・穿孔と関節円板に続く円板後部結合組織や滑膜変性・線維化、癒着が認められるが、その病態の詳細な解明は未だなされていない。一方、顎関節症の発生頻度の性差については女性が男性の約2倍から9倍と様々な報告があり、いずれの報告においても女性患者が有意に多いとされている。その中で、性ホルモンの関係が示唆されており、エストロゲンと顎関節症の炎症については、多く研究されている。しかし、性ホルモンの前駆体であるDHEA(Dehydroepiandrosterone)やテストステロンの顎関節部における効果を検討しているものは数少ない。今回我々は、滑膜組織の肥厚、線維化について着目し、ヒトの培養した滑膜線維芽細胞に、DHEAを1-100μMを添加し、αSMA、collagenI、MMP1等についてmRNAの発現量をPT-PCR、ウエスタンブロッティングを用い検討した。結果αSMA、collagenIのmRNAの発現量の減少が認められ、DHEAが顎関節部の線維化の抑制に関与する可能性があることが示唆された。これにより、将来、性ホルモンの顎関節部位での作用、線維化、癒着機序の解明、また外傷後の顎関節強直症の機序の解明、そして性ホルモン受容体に働きかけるリガンドの検索を通して、顎関節部の線維化、癒着による開口障害を改善できる可能性がある。顎関節症は、滑膜に炎症が起こりさらに重症化すると、関節円板の転移、変性、変形、穿孔と関節円板に続く円板後部結合組織や滑膜の変性、線維化、癒着が認められているが、その病態の詳細は、未だ解明されていない。一方顎関節症の発生頻度の性差については、女性が男性の2倍から5倍高いとの様々な報告があるが、いずれの報告においても女性の患者が有意に多いとされている。その中で、性ホルモンとの関係が示唆されており、エストロゲンと顎関節症の関係について多くの研究がされている。しかし、性ホルモンの一つであるDHEA(dehydroepiandorosterone)やテストステロンの顎関節における効果を検討したものは数少ない。今回我々は、顎関節可動域を減らす可能性がある滑膜組織の炎症後の肥厚癒着に着目し、培養したヒトの顎関節滑膜線維芽細胞にDHEAを10μM、IL-βを1μM添加し、small leucine-rich proteoglycans(SLRPs)であるLumican、Fibromodulinについて、リアルタイムPCR、蛍光免疫染色にて、発現量を検討した。また、ヒトの顎関節組織をLumican、Fibromodulinを免疫組織染色した。結果は、ヒトの顎関節滑膜細胞において、DHEAをそれぞれ添加すると、mRNAレベル、蛍光免疫染色にて、Fibromodulinの発現量を上昇させたが、Lumicanの発現量の上昇は認めなかった。一方でIL-1βは、Lumican、Fibromodulinの発現量を上昇させた。DHEAは、Fibromodulinの発現量を増加させる可能性が示唆された。このことにより、LumicanとFibromodulinの合成経路に違いがある可能性が示唆され、さらにはSLRPsの顎関節部での働き、炎症が顎関節の滑膜細胞に与える影響を解明する足がかりとなるであろう。口腔顎顔面外科学顎関節滑膜細胞の培養は、問題なく進行できている。

また、性ホルモンの検討について、リアルタイムPCRにてmRNAの検討をしているが、性ホルモン添加群とコントロール群では、差が出ており、概ね順調に進展していると判断した。顎関節滑膜細胞の培養は、問題なく進行できている。また、性ホルモンの検討ついて、RT-PCRにて、mRNAの検討をしているが、性ホルモン添加群とコントロール群では、差が出ており概ね順調に進展していると判断した。ヒト顎関節滑膜及び、円板細胞を培養し、テストステロン、DHEA、エストロゲンの濃度を変え、さらにIL-1βの添加を行い、TNFα、αSMA、TGFβ、RANKL、OPG、Lumican、fibromodulin等を発現量を解析し、顎関節滑膜、及び円板組織で、炎症後どういった病態にあるのかを多角的に解明する。1ヒト顎関節滑膜および、関節円板細胞の培養実験にて、テストステロン、DHEA、エストロゲンの濃度(妊娠前期血漿濃度、妊娠期の血漿濃度、閉経期血漿濃度等)を変え、IL-1の添加を行い、TNFα、αSMA、TGFβ、RANKL、OPG、MMP、collagen1の解析2顎関節内障の臨床病態と培養実験の相関性の解析顎関節内障の臨床データおよび摘出標本の免疫組織学的研究と、培養実験結果の相関性を分析し、性ホルモンが顎関節内障にどのように作用しているかを分析し、新しい顎関節内障の治療法の解析に結びつける。実験を遂行するための必要物品を購入した結果、上記の差が生じた。当該年度に行った実験も引き続き、次年度中もデータ解析が必要であり、そのための物品、消耗品の購入を行う予定としている。ヒト顎関節滑膜および、関節円板細胞の培養実験にて、テストステロン、DHEA、エストロゲンの濃度(妊娠前期血漿濃度、妊娠期の血漿濃度、閉経期血漿濃度等)を変え、IL-1の添加を行い、TNFα、αSMA、TGFβ、RANKL、OPG、MMP、collagen1の解析1手術により摘出したヒトの顎関節内障害の滑膜組織および、関節円盤組織の一部を処理、10%FBS添加DMEMを用い、5%CO2にて培養、継代し、滑膜芽細胞を増殖させ、培養実験に使用する。培養条件は、細胞を24H無血清培養液で培養後、IL1β、エストロゲン、テストステロン、DHEAの濃度を変え添加し、12H、24H、72H培養を行う。4ウェスタンブロッテイングによる蛋白の解析:培養終了後、培養細胞より蛋白を抽出し、TNFα、αSMA、TGFβ、RANKL、OPG、MMP、collagen1の蛋白発現の解析する。
耐航性能の観点からの船型の改良に関する基礎的研究

本研究は船の波浪中の抵抗増加,大波高下における海水打ち込み等の耐航性能と船型との関係を定量的に把握するために,これらの諸性能のもとになる物理現象の正しい理解と,それに基づく新しい理論の展開を目的として実施した.実施した研究の内容は次の通りである.1.波浪中を航走する船の非定常波紋と船首形状の関係を明らかにした.この研究によって,波浪中抵抗増加と船首形状との物理的な関係が明らかになり,形状の差を合理的に反映する新しい抵抗増加の計算法が示された.2.有限振幅船体動揺理論の開発を実施した.水上の船型と船体動揺の要因である流体力の関係を明らかにする理論の開発を目指したが,その成果は未だ基礎的な段階にとどまっている.3.海水打ち込みと船の横揺れ安定性能の関係を明らかにした.海水打ち込みによる船の転覆現象を計算機でシミュレーションした.ブルワークの高さなど船型によって船の安全性がどのように変わるかをこのシミュレーションによって判定することができる.4.船型と波浪中抵抗増加の関係を与える新しい理論計算法の開発を実施した.本方法は船体上の3次元特異点分布によって船体上の境界条件をきちんと満足する船体まわりの波動場を表現しようとするものである.十分に実用に耐え得る方法が開発できた.以上の結果,部分的には改良の余地はあるが,耐航性能と船型との関係を合理的に推定する耐航性計算プログラムが完成した.本研究は船の波浪中の抵抗増加,大波高下における海水打ち込み等の耐航性能と船型との関係を定量的に把握するために,これらの諸性能のもとになる物理現象の正しい理解と,それに基づく新しい理論の展開を目的として実施した.実施した研究の内容は次の通りである.1.波浪中を航走する船の非定常波紋と船首形状の関係を明らかにした.この研究によって,波浪中抵抗増加と船首形状との物理的な関係が明らかになり,形状の差を合理的に反映する新しい抵抗増加の計算法が示された.2.有限振幅船体動揺理論の開発を実施した.水上の船型と船体動揺の要因である流体力の関係を明らかにする理論の開発を目指したが,その成果は未だ基礎的な段階にとどまっている.3.海水打ち込みと船の横揺れ安定性能の関係を明らかにした.海水打ち込みによる船の転覆現象を計算機でシミュレーションした.ブルワークの高さなど船型によって船の安全性がどのように変わるかをこのシミュレーションによって判定することができる.4.船型と波浪中抵抗増加の関係を与える新しい理論計算法の開発を実施した.本方法は船体上の3次元特異点分布によって船体上の境界条件をきちんと満足する船体まわりの波動場を表現しようとするものである.十分に実用に耐え得る方法が開発できた.以上の結果,部分的には改良の余地はあるが,耐航性能と船型との関係を合理的に推定する耐航性計算プログラムが完成した.本研究課題は、船型改良ということを念頭に置いているが、その第一段階としては、波浪中での耐航性諸要素の正しい物理的解釈が必要である。すなわち、波浪中での抵抗増加、海水打ち込み、船首船底の衝撃圧等の現象が、船首近傍の複雑な形状とどのような関係にあるのかについて、従来の研究よりも更に詳しく調べることが必要である。そのような観点から今年度の研究は、個々の耐航性諸要素に関してそれぞれ独立に研究が遂行され、次のような成果が得られている。1)波浪中での抵抗増加に関しては、大楠による非定常波形解析理論を確立し、波紋のレベルから抵抗増加成分の研究を進める試みがなされた。実験結果を正しく評価するには、厳密計算との比較が是非とも必要だが、その計算が今年度の研究で達成され、波形解析理論に関して多くの知見が得られた。2)特に肥大船首を持つ船は、短波長の波浪中での抵抗増加が大きいが、これを合理的に解釈するための理論的研究が進められた。大楠は、波長が非常に短いという仮定でwave action保存則の考察から船体近傍の流れモデルを提案し、船体によって反射される波による抵抗増加成分の計算式を与えた。3)大波高中での海水打ち込みに関しては、以前に実施した横波中での転覆実験を合理的に説明するために、慎によってデッキ上の自由水の影響を考慮したシミュレーション計算が行われた。計算の種々の仮定には検討の余地もあるが、実用的には非常に満足のいく結果が得られており、更に研究を遂行中である。論文として発表された以上の研究成果以外にも、前進速度を考慮した非線形流体力の研究も継続的に行われており、船首衝撃圧の計算法に関しても従来の方法のreviewが行われ、問題点が明らかにされている。
統合失調症モデルが示す認知機能障害と疾患関連シナプス特性との関連

シナプスは統合失調症の病態に関与すると考えられ、モデル動物においてもシナプス異常が報告されているが、シナプス異常が如何にして行動異常を惹起するかは未解明である。我々は統合失調症様の表現型を示す2種類のマウス(Disc1 Knockdown (KD), Calcineurin Knockout)の前頭前野において、巨大な樹状突起スパインが散在し、認知機能を反映する作業記憶に障害を示す事を見出した。この2種のモデルマウスに共通する所見が巨大スパインであることから、本研究ではこの巨大スパインがSZモデルの病態に重要なのではないかという仮説を立てた。そのために、Disc1遺伝子機能阻害の影響がシナプス以外へも及ぶ従来型のDisc1 KDモデルに代わり、シナプス発達におけるDisc1を選択的に阻害するDisc1 Conditional KD (DISC1 cKD)モデルを新たに樹立し神経細胞の発火や個体行動への影響を検証した。前頭前野ニューロン特異的にDisc1 cKDとしたモデルマウスは、前頭前野ニューロンのスパインサイズ分布が変化し巨大なスパインが出現していた。一方、従来のKDモデルで報告されていたような樹状突起の形態やスパイン密度の変化は見られなかった。次に当モデルマウスの行動解析を行い、作業記憶を反映する自発的交替行動の交替率が低下する事を明らかにした。さらに、ケージドグルタミン酸のアンケージングを用いて単一スパインを刺激し、電気生理学的手法とカルシウムイメージング法により解析したところ、巨大なスパインを含むシナプス入力の演算処理や発火パターンに変化が見られた。これらの結果は、前頭前野ニューロンに出現した巨大なスパインが細胞レベルではシナプス入力の演算処理パターンを変化させ、個体レベルでは作業記憶を低下させることを示唆する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。シナプスは統合失調症(SZ)の病態に関与すると考えられ、モデル動物においてもシナプス異常が報告されているが、シナプス異常が如何にして行動異常を惹起するかは未解明である。我々はSZ様の表現型を示す2種類のマウス(Disc1 Knockdown(KD), Calcineurin Knockout)の前頭前野において、巨大な樹状突起スパインが散在し、認知機能を反映する作業記憶に障害を示す事を見出した。この2種のモデルマウスに共通する所見が巨大スパインであることから、本研究ではこの巨大スパインがSZモデルの病態に重要なのではないかという仮説を検証するため、神経細胞の発火や個体行動への影響を解析する。この目的のため、Disc1遺伝子機能阻害の影響がシナプス以外へも及ぶ従来型のDisc1 KDモデルに代わり、シナプス発達におけるDisc1を選択的に阻害するConditional Disc1 KDモデルを本年度に樹立した。共焦点顕微鏡・2光子励起顕微鏡を用いて樹状突起スパインの形態を解析し、当モデルでも巨大スパインが出現することを明らかにした。また、巨大スパインの特性を明らかにするための各種実験系の確立を行った。2光子グルタミン酸アンケージング法と電気生理学的手法を組みわせることで、巨大スパインや隣接する通常サイズのスパインでのシナプス後電流を単一スパインレベルで計測する。同時に樹状突起でのイベントを観察するためにGCaMP6fカルシウムイメージング法を上記のアンケージング法と併用できる実験システムの構築を行った。これらの実験系により巨大スパインが樹状突起コンピューテーションへ与える影響、さらには神経発火への寄与に関しての理解が進むことが期待される。加えて、個体レベルでの影響を観察するために、認知機能を測定する行動実験系(新奇物体認識試験やプレパルス抑制)を研究室内で立ち上げた。本研究で樹立したConditional Disc1 Knockdownモデルの樹状突起スパイン形態解析により、巨大なスパインが観察されることを明らかにした。また、巨大スパインが神経発火や個体行動へ及ぼす影響を評価するための2光子グルタミン酸アンケージング法および電気生理学的実験手法、個体行動解析法の確立を達成できた。

さらに、ケージドグルタミン酸のアンケージングを用いて単一スパインを刺激し、電気生理学的手法とカルシウムイメージング法により解析したところ、巨大なスパインを含むシナプス入力の演算処理や発火パターンに変化が見られた。これらの結果は、前頭前野ニューロンに出現した巨大なスパインが細胞レベルではシナプス入力の演算処理パターンを変化させ、個体レベルでは作業記憶を低下させることを示唆する。当モデルマウスの行動解析(新奇物体認識試験やプレパルス抑制等)により、認知機能を反映する作業記憶の障害の有無を検証する。また、2光子グルタミン酸アンケージング法や電気生理学的実験により、巨大スパインの電気的な特性や、神経発火に対して及ぼす影響について明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
トランスポゾンの転移組み換えの初期反応の解析

生物の多様性、病態を引き起こす突然変異の多くは、挿入・欠失等のように遺伝子の再編によるものである。大腸菌ではこのような変異の多くがトランスポゾンによって誘起される。トランスポゾンTn3と挿入因子IS3はそれぞれがコードするトランスポゼ-スの働きにより転移するが、転移様式は異なる。本研究は、これらの転移の分子機構の解明を目的としたものである。(1)Tn3トランスポゼ-スによるニッキング反応の解析:申請研究期間中に、我々が開発したin vitro系において、Tn3転移のtargetとなるプラスミドがその末端の38bpの逆向き繰り返し配列IRを運んでいる場合、そのプラスミドにTn3が新たに転移できないという「転移免疫」現象を再現し、この現象がtargetプラスミド上のIRにトランスポゼ-スが結合することにより不活性な転移複合体を作るためであることを示した。また、トランスポゼ-スと共にニッキング反応を促進する宿主タンパク質(NSF)を精製し、後者がACP(acyl carrier protein)であると同定した。ニッキングは転移の第一段階の反応であり、それが宿主タンパク質により促進されるという事実は、転移初期反応が単純ではないことを示唆する。(2)IS3トランスポゼ-スによる転移中間体生成の解析:IS3のトランスポゼ-スを産生すると、IS3の分子内転移が起こると同時に、IS3の環状及び直鎖状分子が生ずる。申請研究期間中に、環状分子をクローニングしたプラスミドを持つ大腸菌内でトランスポゼ-スを発現すると直鎖状分子に変換されること、生じた直鎖状分子が実際に環状IS3の3'末端で切断されたものであることを明らかにした。この結果は、レトロウィルスにおいてその逆転写後に、環状及び直鎖状DNAが生じ、直鎖状DNAがインテグラーゼの作用により挿入組み換えを起こすことと非常に良く似ている。
近赤外強レーザーパルスによる原子の極紫外域多光子多重イオン化過程の量子操作

本研究では,理研の自由電子レーザー施設SACLAの新規ビームラインを利用し,原子の多光子多重イオン化過程について,それに関与する量子状態を能動的に操作し,その進行をコントロールすることを目指している。具体的には,自由電子レーザーに加えて高強度赤外レーザーを併用することにより,多光子吸収経路での共鳴遷移に関与する量子準位のエネルギーレベルをシフトさせ,その共鳴遷移の抑制あるいは増強を起こし,多光子吸収過程全体の進行をコントロールする。平成30年度においては,2回のSACLA利用実験を実施した。そこでは,シングルショット光電子分光により,自由電子レーザーにより生成する光電子ピークに対するサイドバンド生成を観測した。このサイドバンドは,光電子が原子核からのクーロンポテンシャルを感じている範囲内で赤外レーザーが入射された場合にのみ生成する。すなわち,そのサイドバンドの強度によって2つのレーザーのタイミングをレーザーショットごとに光電子計測に基づき決定することができる。SACLA施設が提供するタイミング情報を参照して、観測されたシングルショット光電子スペクトルをソートすることにより、自由電子レーザーと赤外レーザーのフェムト秒の時間オーバーラップを精密に決定できることが分かった。この精密な決定は,原子の多光子多重イオン化過程のコントロールのための基盤技術として利用する。原子の多光子多重イオン化過程のコントロールのための基盤技術となる,自由電子レーザーと赤外レーザーのフェムト秒の時間オーバーラップを精密に計測することが可能となった。フェムト秒領域の精密なレーザーパルス遅延における多光子多重イオン化経路の変化の情報の獲得を目指す。特に,Xeの4d内殻軌道からの2光子2重イオン化過程と後続する内殻空孔のオージェ崩壊のコントロールは,内殻空孔崩壊のフェムト秒以下の時間スケールとの競合において興味深いため,その実現を視野に入れる。MCPの購入を予定していたが、価格の上昇のため購入できなかった。平成31年度予算との合算により、その購入を行う。
光カードの輸血医学方面への利用についての試験的研究

血液センター検診医により成分献血者のより適切な健康管理を実施することを目的として光カードシステムを導入し,10名の血液センター職員(成分献血者)を対象に,個人情報,献血情報,検査結果情報を入力した.その結果,(1)各血液センターのホストコンピューターの機種およびデータフォーマットの様式が異なっており,入力用のアプリケーションソフトをそれぞれ作成する必要があった.(2)今回使用した光カードは,2.5MBの記憶容量で,1フィールドが1KBに割り当てられており,献血記録としては十分な容量を備えていると思われた.また,従来の献血手帳と同サイズであり,携帯性にも優れており,街頭や駅前の献血センターなどでの献血には適していると思われた.(3)また,今回使用した光カードでサポートされているのは,MS-DOSのみであったが,複数のOS上で同等に動くようにするのが望ましく,現実の医療の現場で応用されるためには,数年から時には数十年以上のサポートとスムーズなアップグレードが必須であると考えられた。(4)かなり長期の経時的な検査データが比較的短時間(12分)で表示されることにより,検診医にとっては,個人の健康状態の推移や献血の影響を即座に視覚的に認識できるようになり,検診の見落としは少なくなると考えられた.また,現実に異常値が出現する前に異常傾向を察知し,検診医がより適切なアドバイスを行うことも可能であると考えられた.(5)今後,別の医療機関や血液センター間でデータフォーマットが統一されれば,献血者にとっては生涯にわたる健康情報を個人で所有することができ,健康管理・増進にも役立つと考えられた.血液センター検診医により成分献血者のより適切な健康管理を実施することを目的として光カードシステムを導入し,10名の血液センター職員(成分献血者)を対象に,個人情報,献血情報,検査結果情報を入力した.その結果,(1)各血液センターのホストコンピューターの機種およびデータフォーマットの様式が異なっており,入力用のアプリケーションソフトをそれぞれ作成する必要があった.(2)今回使用した光カードは,2.5MBの記憶容量で,1フィールドが1KBに割り当てられており,献血記録としては十分な容量を備えていると思われた.また,従来の献血手帳と同サイズであり,携帯性にも優れており,街頭や駅前の献血センターなどでの献血には適していると思われた.(3)また,今回使用した光カードでサポートされているのは,MS-DOSのみであったが,複数のOS上で同等に動くようにするのが望ましく,現実の医療の現場で応用されるためには,数年から時には数十年以上のサポートとスムーズなアップグレードが必須であると考えられた。(4)かなり長期の経時的な検査データが比較的短時間(12分)で表示されることにより,検診医にとっては,個人の健康状態の推移や献血の影響を即座に視覚的に認識できるようになり,検診の見落としは少なくなると考えられた.また,現実に異常値が出現する前に異常傾向を察知し,検診医がより適切なアドバイスを行うことも可能であると考えられた.(5)今後,別の医療機関や血液センター間でデータフォーマットが統一されれば,献血者にとっては生涯にわたる健康情報を個人で所有することができ,健康管理・増進にも役立つと考えられた.本年は当センタ-輸血部において,B型肝炎ワクチン接種を施行し,HBs抗体獲得或いはその消長について経過観察中の男女計100名に対し光カ-ドにおいて情報書き込み,読みとりを実際に行った。まずワクチン接種者の詳細な情報(個人別ID番号,氏名,生年月日,身長・体重と多種の検査成績)とワクチン接種日,接種後のHBs抗体価等を市販ソフトを応用したパソコンに入力してそのデ-タを個人別に光カ-ドに書き込み,それから情報を随時読み取った。この書き込み,読み取り作業は容易であった。ワクチンの接種追加,接種後の検査結果の追加によって変わってゆくデ-タはその都度,パソコンで入力・手直しして光カ-ドに再書き込みした。パソコン上のデ-タは輸血部保管の全体のデ-タにも入りカ-ド粉失時再発行のシステムも作った。それらの光カ-ドは本人が各自保管して自分のデ-タを引き出すために使用し,輸血部に光カ-ド専用の端末を置いておけば,ワクチン接種後の職員は自分のデ-タのみが自由に引き出せるようになった。これは全く新しいシステムといえる。パソコンにおいてデ-タの追加があり,光カ-ドに末だ書き込みがされていない場合は,「未記入のデ-タがあります」の表示が出るようにし,また各個人デ-タから,次回のワクチン追加接種を受けるベき予定日時,HBs抗体その他の測定検査を受けるべき日時等についてのメッセ-ジが表示されるようなプログラムを作製中である。以上の方法を全く同様な方法で人間ドッグ・職員検診等は容易にデ-タの集中管理・個人管理のできることもわかった。献血における供血者についても全国統一のプログラムを用いれば,そのデ-タは一枚の光カ-ドに記録されて次回の献血時に参照でき,個人の健康管理にも役立つ。現在の問題点は追加デ-タを遂次パソコンに入力し,光カ-ドに書き込む作業にやや手間がかることで,さらに省力化をはかる予定である。本年度は成分献血の場において光カードを使用する検診システムを開発した。光カードとリーダライタにはオリンパス工業製のものを使用しマイクロコンピュータには日本電気製PC9801RXを接続した。ソフトウエアはオリンパス工業のライブラリを用いて開発した。以下にソフトウエアの仕様概略を述べる。

光カードをリーダライタに差し込むと最初に氏名、ID番号、生年月日、性別、血液型、住所、電話番号、HLA型といった献血の度に変わることのない比較的固定された情報が表示される。また自己血採血の場合には病院名などの情報も表示する。この画面から次にこれまでの献血記録と検査結果(献血日、場所、献血種別、献血量、心電図所見、身長、体重、血圧、全血比重、血算、肝機能、総タンパク、アルブミン、BUN、総コレステロール)を表示する次の画面に移ることができる。ここでは表示は3種の方法から選択して表わせるようにした。第1は献血回数と各種検査項目を得点化して記号表示するもので簡単に全項目を一覧できるようにしたものである。第2は実際のデータを数字として表示するもので、もっと精度が高い。第3はグラフ化して表示するものである。あらかじめ血圧、肝機能、栄養状態、赤血球、白血球という項目で検査指標の組み合せを作成してあり、たとえば赤血球を選ぶと、ヘモグロビン、ヘマトクリット、赤血球数、全血比重の組合せを表示する。また、その都度、境目を選択してグラフ化することもできるようにした。グラフは4カ月、1年、3年の3種類の時系列で表示可能である。現実の献血データを光カードに入力してグラフ表示すると個人の検査記録がこれまで知りえなかった形で見ることができ、献血者の健康状態の把握に極めて有利と考えられた。血液センター検診医により成分献血者のより適切な健康管理を実施することを目的として光カードシステムを導入し,10名の血液センター職員(成分献血者)を対象に,個人情報,献血情報,検査結果情報を入力した.その結果,【.encircled1.】各血液センサーのホストコンピューターの機種およびデータフォーマットの様式が異なっており,入力用のアプリケーションソフトをそれぞれ作成する必要があった.【.encircled2.】今回使用した光カードは,2.5MBの記憶容量で,1フィールドが1KBに割り当てられており,献血記録としては十分な容量を備えていると思われた.また,従来の献血手帳と同サイズであり,携帯性にも優れており,街頭や駅前の献血センターなどでの献血には適していると思われた.【.encircled3.】また,今回使用した光カードでサポートされているのは,MS-DOSのみであったが,複数のOS上で同等に動くようにするのがのぞましく,現実の医療の現場で応用されるためには,数年から時には十数年以上のサポートとスムーズなアップグレードが必須であると考えられた.【.encircled4.】かなり長期の経時的な検査データが比較的短時間(12分)で表示されることにより,検診医にとっては,個人の健康状態の推移や献血の影響を即座に視覚的に認識できるようになり,検診の見落としは少なくなると考えられた.また,現実に異常値が出現する前に異常傾向を察知し,検診医がより適切なアドバイスを行なうことも可能であると考えられた.【.encircled5.】今後,別の医療機関や血液センター間でデータフォーマットが統一されれば,献血者にとっては生涯にわたる健康情報を個人で所有することができ,健康管理・増進にも役立つと考えられた.
ビッグメモリDBMSを考慮した仮想マシン移送に関する研究

実現する移送方式では,これまで独立性の高かったDBMSレイヤとVMモニタレイヤのメモリ管理を互いに協調させることによって総移送時間の短縮を試みる.本研究では,ビッグメモリDBMSのメモリは多くの領域がバッファプールで支配されており,また,バッファプールはディスク上のDBファイルから構築可能であることに着目する.移送先のVMモニタでディスク上のDBファイルからバッファプールを構築し,それと同時にその他のメモリ領域を移送元から転送することで,VMの構築を並列化する.これにより従来のVMモニタだけに頼った移送方式での性能限界を打ち破る.2018年度では,2017年度に開発したプロトタイプの完成度を洗練させた.具体的には,人工的なワークロードを用意してプロトタイプの挙動をきめ細やかにみていった.読み込みだけのワークロードから始まり,一部のテーブルだけを更新,ランダムに更新など,こちらが挙動を完全に把握できる単純なワークロードを稼動させながらプロトタイプを用いて移送した.また,トランザクションを含むワークロードを正しく処理できることも確かめ,今回プロトタイプ実装を施した,LinuxやXen,MySQLの各ソフトウェアコンポーネントが意図通りに連携・協調していることがわかった.当初の計画通りに研究が進捗しているため.引き続き当初の計画どおりに研究を遂行予定である.最終年度は,実践的なワークロードを稼働させてプロトタイプを用いた評価を行う.仮想マシン上に実アプリケーションを稼働させてプロトタイプを動作させる.実践的なワークロードとしては,TPC-HやTPC-C,Auction, Voterを稼動させる.これらのワークロードは応募者が以前実施していた研究にて使用実績があり,その挙動をある程度把握しており挙動解析が円滑に行うことができる.提案方式が正しく動作しない場合には,ワークロードの挙動を踏まえ,提案方式の動作を解析してを2017,2018年度に計測したデータに立ち返りながら原因を特定し,プロトタイプを洗練していく.本応募課題では,大量のメモリを活用しているデータベース管理システム(DBMS)を稼動した仮想マシン(VM)を稼動させたまま移送する方式について研究する.DBMSレイヤのメモリ管理機構とVMモニタのメモリ管理機構とを連動させることによって,総移送時間の短縮を狙う.平成29年度は,提案方式の詳細設計およびプロトタイプの実装を行った.オープンソースで広く利用されているXen,Linux,およびMySQLに組み込む形で実現した.具体的には次の通りである.XenではDomain 0と呼ばれる特殊なVMが存在し,その上で稼働しているプロセスがVM移送を実行している.このプロセスに1)バッファプール以外のメモリ領域を転送する機構,2)共有ディスク内にあるDBファイルを走査してバッファプールを構築する機構を組み込む.1)の機構は移送元で,2)の機構は移送先で動作する.ここで,移送プロセスはMySQLの資源管理情報を共有していないため,メモリ上のバッファプールのアドレスやDBファイルの構成などを把握できない.そこで,MySQLとLinuxとを連動させ,3)バッファプールのメモリページの物理アドレスを移送プロセスに通知する機構,4)DBファイル内のレイアウト情報を移送プロセスに通知する機構を用意し,これらの機構を連動させた.また,人工的なワークロードを作成し,テストを繰り返してプロトタイプの完成度を高めることにも成功した.読み込みや書き込みを行うワークロード,加えてトランザクションを含むワークロード,SysBenchと呼ばれるMySQLをテストする上で業界標準となっているベンチマークも稼働させることに成功している.プロトタイピングの完了がH.29年度の目標であったにもかかわらず,次年度予定であったワークロードの稼働テストまで実施,成功するというフェーズまで研究を進めることができたためである.実現する移送方式では,これまで独立性の高かったDBMSレイヤとVMモニタレイヤのメモリ管理を互いに協調させることによって総移送時間の短縮を試みる.本研究では,ビッグメモリDBMSのメモリは多くの領域がバッファプールで支配されており,また,バッファプールはディスク上のDBファイルから構築可能であることに着目する.移送先のVMモニタでディスク上のDBファイルからバッファプールを構築し,それと同時にその他のメモリ領域を移送元から転送することで,VMの構築を並列化する.これにより従来のVMモニタだけに頼った移送方式での性能限界を打ち破る.2018年度では,2017年度に開発したプロトタイプの完成度を洗練させた.具体的には,人工的なワークロードを用意してプロトタイプの挙動をきめ細やかにみていった.読み込みだけのワークロードから始まり,一部のテーブルだけを更新,ランダムに更新など,こちらが挙動を完全に把握できる単純なワークロードを稼動させながらプロトタイプを用いて移送した.また,トランザクションを含むワークロードを正しく処理できることも確かめ,今回プロトタイプ実装を施した,LinuxやXen,MySQLの各ソフトウェアコンポーネントが意図通りに連携・協調していることがわかった.当初の計画通りに研究が進捗しているため.今後はプロトタイプの評価に注力していく.具体的には,まずクラウド環境を模した環境を構築し,実験環境を整える.VM移送用計算機,ストレージサーバを利用してAmazon EC2を模した環境を構築する.Amazon EC2で提供されているVMのスペックを参考に同スペックのVMを複数用意する.特にDB R3インスタンスと呼ばれる,メモリ容量の多いVMを一通り用意して稼働させる.加えて,実践的なワークロードを稼働させてプロトタイプを用いて移送する.構築した環境上で実アプリケーションを稼働させてプロトタイプを動作させる.実践的なワークロードとしては,TPC-HやTPC-C,Auction, Voterを稼動させる.提案方式が正しく動作しない場合には,ワークロードの挙動を踏まえ,提案方式の動作を解析してを初年度に計測したデータに立ち返りながら原因を特定し,プロトタイプを洗練していく.

引き続き当初の計画どおりに研究を遂行予定である.最終年度は,実践的なワークロードを稼働させてプロトタイプを用いた評価を行う.仮想マシン上に実アプリケーションを稼働させてプロトタイプを動作させる.実践的なワークロードとしては,TPC-HやTPC-C,Auction, Voterを稼動させる.これらのワークロードは応募者が以前実施していた研究にて使用実績があり,その挙動をある程度把握しており挙動解析が円滑に行うことができる.提案方式が正しく動作しない場合には,ワークロードの挙動を踏まえ,提案方式の動作を解析してを2017,2018年度に計測したデータに立ち返りながら原因を特定し,プロトタイプを洗練していく.