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自動作曲における音楽理論の生成に関する研究

本研究の目的は、音楽において個々の作品よりも一段抽象化されたレベルの音楽理論的構造をコンピュータや計算を用いて生成し、新しい音楽スタイルを作り出すことである。25年度の成果は大まかに3つの項目に分けられる。1つ目は、旋法の生成に関するものである。旋法は感情の差異を表現するのに役立つが、その種類は数学的に膨大なため、感情と旋法の良い対応づけを得るのは困難である。そこで私は、固定された実験サンプルを評価する通常の心理実験ではなく、強化学習のアルゴリズムによって実験サンプル自体を評価者に適応変化させていく手法を案出した。そして、4つのタイプの感情をターゲットとした実験において、それらの感情を表現する旋法を得ることができた。この手法は、感情の表現力をもつ音楽スタイルを生み出す研究のプロトタイプとして大きな意義があると考える。2つ目は、旋法の研究から派生的に見いだした「音程スケール」という新しい音楽概念の研究である。これは、使用しうる音程の集合として定義される概念である。旋法や音階と異なり、音高ではなく音程の集合を使用することで、音高の制限がなされない無調音楽において通常の音階のような差異を生み出せる可能性がある。私はどのような音程スケールを選ぶべきか、無調の音楽が生成できる条件は何かなどを数学的に解明した。また、この理論を応用してピアノ作品を制作・発表しその有用性を示した。3つ目は「サウンドファイルの対位法」という私の考案した音楽理論に関係するものである。「サウンドファイルの対位法」とは、録音音源の内容を音響分析し、その情報を元にサウンドファイル断片の適切な同時的、経時的な組み合わせを自動決定する枠組みである。この研究は、コンピュータの探索能力を活かすことで、従来の録音された音素材を耳で聞いて配置する電子音楽の作曲に対して、新たな作曲のあり方の提示を意図するものである。本年度は1年目に構築したシステムを発展させ、使用する音源と音響分析の多様化を行い、美術館で展示を行った。本年度は、計画していた研究計画を概ね完遂し成果発表に結びつけることができた。またその過程で、新たな音楽概念の発見があり、その理論的な解明とともに実際の作品制作への応用まで行うことができた。これらの点は当初の計画以上の進展である。本研究課題は25年度で終了である。今後はその発展として、感情を表現する音楽的パターンを獲得する研究を旋法以外にも広げゆき、自動作曲における表現力の拡張に取り組みたい。本研究の目的は、個々の音楽作品のありようを深層構造から規定する音楽理論をコンピュータを用いて生成し、新しい音楽スタイルを創出することである。それによって、人間の創意からの自律を根本的に進めるような自動作曲を実現し、芸術的な創造を科学的に捉えられるようにすることを目指している。生成対象の音楽理論としては、(1)旋律法、(2)サウンドファイルの対位法、(3)旋法(音階)を扱っている。平成24年度の成果としては以下のようなものがある。(1)の旋律法に関する成果としては、完成した楽曲を摸倣するのではなく、人間の作曲者の作曲のプロセスを摸倣することを通じて、未知の旋律法を創発させるアルゴリズムを構築した。生成した旋律法に基づく楽曲に対する聴取・評価実験により、パラメータを変化させることで、旋律スタイルの評価がどう変わるかを明らかにし、生成される旋律スタイルのクオリティをパラメータでコントロールできるようになった。(2)のサウンドファイルの対位法については、素材となるサウンドファイルの音響分析によって特徴を抽出し、特徴の検索によってサウンドファイルの断片を垂直的、水平的に組み合わせるという、素材に適した対位法を自動的に構成するアルゴリズムを開発した。成果発表のため個展を開催し、このアルゴリズムによる音楽作品を提示した。この研究により、従来の創作者による主観的で手探りの音の組み合わせ方に対して、一つの客観的な音の組織化方法を示し、素材の検索という自動化を導入した。それは情報技術の時代の音楽理論の新しいあり方を示す重要な貢献だと考える。(3)の旋法については、感情を表現するために適した旋法を、人間からの評価値を用いたインタラクティブな強化学習アルゴリズムにより獲得する手法を開発した。現在、詳細な評価実験を計画しているが、それが成功すれば、音楽における感情表現の音楽理論的な基礎の確立につながるだろう。

旋法や音階と異なり、音高ではなく音程の集合を使用することで、音高の制限がなされない無調音楽において通常の音階のような差異を生み出せる可能性がある。私はどのような音程スケールを選ぶべきか、無調の音楽が生成できる条件は何かなどを数学的に解明した。また、この理論を応用してピアノ作品を制作・発表しその有用性を示した。3つ目は「サウンドファイルの対位法」という私の考案した音楽理論に関係するものである。「サウンドファイルの対位法」とは、録音音源の内容を音響分析し、その情報を元にサウンドファイル断片の適切な同時的、経時的な組み合わせを自動決定する枠組みである。この研究は、コンピュータの探索能力を活かすことで、従来の録音された音素材を耳で聞いて配置する電子音楽の作曲に対して、新たな作曲のあり方の提示を意図するものである。本年度は1年目に構築したシステムを発展させ、使用する音源と音響分析の多様化を行い、美術館で展示を行った。現在までの研究成果は、生成する音楽理論の具体的な目標として掲げた3つの対象すべてをカバーしている。項目9の(1)に関してはすでに完了しており、(2)および(3)についてはもう少しで完成する段階にある。したがって、全体としては順調だと考える。本年度は、計画していた研究計画を概ね完遂し成果発表に結びつけることができた。またその過程で、新たな音楽概念の発見があり、その理論的な解明とともに実際の作品制作への応用まで行うことができた。これらの点は当初の計画以上の進展である。今後の推進方策としては、項目9の(2)に関しては、修了制作展に向けて作品のブラッシュアップを図り、手法の解説ポスターとともに展示する計画である。(3)に関しては、確立した旋法の生成手法に基づく評価実験を現在構想中であり、それを実施し、成果を論文にまとめて発表する予定である。本研究課題は25年度で終了である。今後はその発展として、感情を表現する音楽的パターンを獲得する研究を旋法以外にも広げゆき、自動作曲における表現力の拡張に取り組みたい。
形成障害に関連するTooth Wearの解明ならびにCARS簡易診断法の確立

エナメル質形成障害(DDE)に関連する咬耗・摩耗・酸蝕などを特徴としたTooth wearは、発見の遅れから重篤化することが多く、早期発見方法やメカニズムの解明は急務である。本研究計画では、(1)乳歯のDDEに起因するTooth wearを、衝撃滑走試験を用いて再現し、咬耗・摩耗・酸蝕を同時に評価する。Tooth wear表面のナノレベルで観察し、Tooth wearの様相から原因を解明し、Tooth wearの修復法、予防処置の確立を目指す。(2)DDEの臨床現場での早期発見を目指し、セルロースアセテートシート(CARS)を用いた口腔内での簡易的診断法の確立と臨床導入を目指す。
染色体構造分析に基づく炭疽病菌のゲノム進化と感染特異性の分化機構研究

炭疽病菌の系統分化と感染性の分化の関係を明らかにすることを目的として、細胞学的核型解析を進めた。とくにOrbiculareクレードに属する菌の細胞学的核型解析により、これらが共通して基本染色体数n=10で高度にAT-richなヘテロクロマチン領域を持つ特徴的な染色体構造を有していることを明らかにした。また、本クレードの炭疽病菌の病原性分化について検討し、アオイ科植物を宿主とするC.sidaeがキク科に感染すること,宿主がアオイ科でないC.orbiculare, C.trifolii, C.spinosumがアオイ科に感染することを見出し、宿主範囲を部分的に共有している新知見を得た。1)核型解析C. orbiculareのXanthium(キク科雑草)由来の系統およびC.lindemuthianum(インゲン炭疽病菌)の核型分析による系統分析の細密化を進め、ウリ類炭疽病菌C. orbiculareに特徴的なヘテロクロマチンに富む染色体構造をXanthium(キク科雑草)由来の系統に認めた。一方、C.lindemuthianumは近縁でありながら、そのような特徴は有していなかった。2)感染特異性の評価これまでの研究でウリ類炭疽病菌がウリ科植物に加え、ベンサミアーナタバコに感染性を有することを示すことを明らかにしている(Tanaka et al. 2009)。C. orbiculareのXanthium(キク科雑草)由来の系統、クローバー炭疽病菌(C.trifolii)、タチアオイ炭疽病菌(C.malvacearum)各炭疽病菌においてもベンサミアーナタバコに対する感染性を有することを明らかにし、ベンサミアーナタバコを共通宿主としてin vitroの培地上に加えて植物体上でのin vivoにおけるヘテロカリオン形成の実験系を構築した。3)ヘテロカリオン、偽有性生殖組換え体の選抜緑色蛍光タンパク質ーヒストン(GFP-HistonH1)発現:ハイグロマイシン耐性株と赤色蛍光タンパク質(RFP-HistonH1)発現:ビアラホス耐性株を各炭疽病菌にて作成した。プロトプラスト法によりハイグロマイシン、ビアラホスを含む選抜培地にて両薬剤に対して耐性を示す系統の作出を行い、ヘテロカリオン形成の細胞核の蛍光観察による評価実験を進めた。ウリ類炭疽病菌(Colletotrichum orbiculare)が帰属するOrbiculareクレード(OC)に属する7種の炭疽病菌のうちC.trifolii, C.sidae, C.spinosumがAT-rich配列が明確なヘテロクロマチン領域を特徴的に有することを明らかにしてきた。一方、OCに属する7種はマメ科、キク科、ウリ科、アオイ科のいずれかの植物を宿主としているが、分子系統樹に基づく系統関係と宿主特異性の分化には相関は見られない。そこで、本年度はOCに属する入手可能な3種の炭疽病菌の核型解析を行い、さらに分離宿主間の病原性検定により、ゲノム構造の類似性と宿主特異性獲得過程について検討した。これら3種の炭疽病菌の染色体は顕著なAT-richヘテロクロマチン領域を有し、基本染色体数n = 10であることを明らかにし、OCはゲノム構造が極めて類似した種から構成されることを明らかにした。また、C.malvarumのゲノム情報解析をおこない、C.orbiculareとのゲノム配列の保存性を見出した。一方、接種試験によりOCに属する6種がC.malvarumの分離宿主であるハナアオイに顕著な病原性を示した。さらに、アオイ科のキンコゴジカ、ゼニアオイ、キク科のオナモミに対しても分離菌株以外の種が感染することを見出し、OCに属する炭疽病菌においてアオイ科植物を感染実験レベルにおいて共通宿主として共有していることを示した。植物病理学ヘテロカリオン形成に必要な実験系としての共通宿主の評価、形質転換マーカー導入株の獲得を行うことができた。また、核型解析の進展をみた。ヘテロカリオン形成の試行実験を進めていく予定であり、概ね順調であると評価している。ヘテロカリオン形成の試行実験を進め、染色体の組換え株の獲得を行い、ゲノム解析を進める。組換え株の獲得が、重要なポイントとなる。ヘテロカリオン形成に供する検体が一部、翌年度に持ち越された。前年度、ヘテロカリオン形成実験の実施できなかった菌株の実験を行う。
先天性腎尿路奇形症候群由来ｉＰＳ細胞を用いた胎性腎組織尿管芽の発生機構解明

平成27年度において、iPS細胞からHOXD11を発現するBRACHYURY陽性の後方原始線条細胞を高効率に分化誘導することに成功した。平成28年度においては、腎臓発生の機構解明に向けて、腎前駆細胞への誘導における時間的作り分けと後期原始線条由来中胚葉の体軸に沿った作り分けを目標に掲げ研究を行った。HOX遺伝子の調節が各段階において可能になれば、前方(3'側)HOXを発現する前腎、後方(5'側)のHOX遺伝子を発現する後腎を作り分けすることができる。またこれらの成果は、in vitroでの腎臓におけるHOX遺伝子調節機構による発生機序解明にもつながると考えた。今回の研究結果より、化合物と成長因子を用いて、ネフロン前駆細胞への誘導においてHOX遺伝子を順番に発現できる時間的作り分けに成功した。さらに、原始線条由来中胚葉前駆細胞においても作り分けを行った。今までの報告では、側板中胚葉と沿軸中胚葉の作り分けの報告はなされているが、中間中胚葉を含めた報告はないため非常に新規性に富む。確立した後方原始線条由来中胚葉を作製する誘導方法を基に、側板中胚葉と沿軸中胚葉前駆細胞を作製した。側板中胚葉においては、95%以上の高効率でVE-cadherin陽性の血管内皮細胞へ分化可能であった。以上のことより、血管内皮細胞を含むネフロン前駆細胞の作製などが可能になり、疾患iPS細胞を用いた新規疾患モデルの作製など、今後の研究の発展が期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。GATA3のハプロ不全で発症するHDR症候群由来iPS細胞を用いた尿管芽組織への誘導法の確立と発生機構解明に着目した。平成27年度は、HDR症候群患者由来iPS細胞の樹立とヒトiPS細胞から尿管芽組織への分化誘導法の確立を目標に掲げ、研究を実施した。エピソーマルプラスミドを用いる遺伝子導入法で、患者末梢血細胞からHDR症候群患者由来iPS細胞の樹立を行った。しかし、HDR症候群患者由来iPS細胞は、未分化維持においてコロニー数の減少が認められ、それらの現象はアポトーシス亢進によるものだと見出した。樹立した患者由来iPS細胞の未分化維持が困難であることより、本研究はHDR症候群由来iPS細胞の樹立までとする。前述の通り、HDR症候群由来iPS細胞の分化誘導が困難であり、尿管芽組織への分化誘導法を確立するには発生学的知見が乏しい。そこで、まず近年発生学的機構が多数報告されている他の胎生腎組織構成細胞であるネフロン前駆細胞の分化誘導方法の確立を第1年次の目標とし、その知見を参考にして尿管芽組織の分化誘導法の開発に繋げる方針を掲げ、研究を実施した。マウスの発生学知見より、後期中胚葉へ分化するエピブラスト様細胞を作製し、その細胞から発生学的段階を模倣し、後方原始線条細胞、中間中胚葉細胞、SIX2陽性のネフロン前駆細胞へと分化誘導を行った。成長因子や化合物の探索と、使用する成長因子と化合物の適正濃度の検討の結果、60%前後まで高効率にSIX2陽性細胞を作製することに成功している。一方で、本来は平成28年度の目標であった、ヒト多能性幹細胞由来ネフロン前駆細胞の発生生物学、生理学的機能の検証にも着手しており、SIX2陽性細胞がマウスの後腎細胞との器官培養にてネフロン構成細胞への分化や尿細管様管腔構造を構築することを確認している。初年度の研究目標であった、HDR症候群患者由来iPS細胞の樹立では、樹立した患者由来iPS細胞は、未分化維持においてコロニー数の減少が認められ、それらの現象はアポトーシス亢進によるものだと見出した。樹立した患者由来iPS細胞の未分化維持が困難であることより、本研究は樹立までとしている。次に、近年発生学的機構が多数報告されている他の胎生腎組織構成細胞であるネフロン前駆細胞の分化誘導方法の確立を第1年次の目標とし、その知見を参考にして尿管芽組織の分化誘導法の開発に繋げる方針を掲げた。マウスの発生学的知見より、発生学的段階を模倣することでヒトiPS細胞からネフロン前駆細胞をより高効率に分化誘導する方法を確立し、さらに、次年度の目標であったヒトiPS細胞由来ネフロン前駆細胞の機能評価を行うことができたことから、おおむね順調に進展していると考える。

今までの報告では、側板中胚葉と沿軸中胚葉の作り分けの報告はなされているが、中間中胚葉を含めた報告はないため非常に新規性に富む。確立した後方原始線条由来中胚葉を作製する誘導方法を基に、側板中胚葉と沿軸中胚葉前駆細胞を作製した。側板中胚葉においては、95%以上の高効率でVE-cadherin陽性の血管内皮細胞へ分化可能であった。以上のことより、血管内皮細胞を含むネフロン前駆細胞の作製などが可能になり、疾患iPS細胞を用いた新規疾患モデルの作製など、今後の研究の発展が期待される。今後は確立したネフロン前駆細胞への分化誘導の各段階の遺伝子発現をマイクロアレイを用いて詳細な解析を行い、腎臓形成に関与する因子や機構解明を行いたいと考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。
企業情報システムの成熟度と保守作業に関する実証研究

1990年代後半から急速に利用が広まったパッケージ・ベースの企業情報システムである統合基幹業務システム(ERP)について,運用段階での時間経過とともに実施された保守の変化を捉える。本研究ではERP導入企業3社に対する聞き取り調査に基づき,運用開始後5ヶ年(60ヶ月間)の保守件数の推移を調査・分析することで,ERPの保守の特徴を解明する。また,統計的な手法を用い重視された保守活動を抽出し,それら保守活動が必要とされた期間を明らかにする。統合基幹業務パッケージシステム(以下, ERP)導入企業3社に対する事例調査に基づき,運用開始直後から5年間に発生した保守作業を調整的保守,適応的保守,拡張的保守,予防的保守,ユーザ支援,外的関係の6つの保守分類に区分し, 1ヶ月ごとに保守の発生件数を示した。この研究を通じ主に次の2点が明らかとなった。第1に,保守の発生件数の傾向からERPの5年間の運用段階は3つに区分できることである。第1傾向期は1ヶ月目から11ヶ月目であり,拡張的保守を除く5つの保守分類で保守が高い頻度で発生する。第2傾向期は12ヶ月目から36ヶ月目であり,すべての保守分類で保守の発生は少なく,増減の変化も小さく推移する。第3傾向期は37ヶ月目から60ヶ月目であり,拡張的保守や適応的保守の発生に伴い,すべての保守分類で保守が増加する。第2に, ERPの保守の特徴は従来め作り込みによる情報システムと同じではないことである。作り込みによる情報システムを対象としたSMLC(Software Maintenance Life Cycle)モデルでは,第1段階の導入ステージではユーザ支援が,第2段階の成長ステージでは修正が,第3段階の成熟ステージでは拡張が,保守要求として増加することを示唆している。しかし, ERPでは第1傾向期にはユーザ支援だけではなく他の保守分類に関する保守も高い頻度で発生する。また,第2傾向期では特定の保守が増加することはなく,すべての保守分類で保守は一定の頻度で発生し,推移する。さらに,第3傾向期では拡張的保守だけではなく,すべての保守分類で保守が増加し,必ずしも拡張的保守に関する保守の発生件数が他の保守分類と比較して多いとはいえない。以上の成果は,作り込みによる情報システムとは異なり,パッケージによる情報システムであるERPの運用において,各期で重要となる保守の変化を明らかにしている。統合基幹業務パッケージシステム(ERP)ついて,運用開始から60ヶ月間での保守活動の特定と,その活動の重要度を解明するために統計分析を行った。本分析から次の2点が明らかとなった。第1に,各保守活動の重要度は運用段階で一様ではないことである。主成分分析から2つの主成分が抽出され,ユーザ支援,予防的保守,外的関係が主要な保守作業である第1主成分を「安定運用活動」,拡張的保守が主要な保守作業である第2主成分を「改善活動」と解釈した。さらに,両主成分の主成分得点からこれらの活動は運用段階の各期で次の特徴を有している。第1傾向期(運用開始直後から概ね15ヶ月目)では両活動の主成分得点は対照的な値を示しており,安定運用活動が強く重視されている反面,改善活動は重視されていない。第2傾向期(概ね16ヶ月目から36ヶ月目)では保守作業件数が減少することから両活動の主成分得点は低く,大きな保守活動は必要とされていない。第3傾向期(概ね37ヶ月目から60ヶ月目)では改善活動の主成分得点が高いが,安定運用活動の主成分得点も改善活動に付随しており,互いの活動が重視されている。これらの結果から,運用段階の各期で適切な保守活動とその管理が必要であると考えられる。第2に,各保守作業間の相関関係は時間経過とともに変化することである。特に,第1傾向期ではユーザ支援と予防的保守に強い正の相関があるが,第2傾向期以降では拡張的保守と外的関係に強い正の相関がある。外的関係は安定運用活動での主要な保守作業の1つであり,この拡張的保守と外的関係の相関関係が第3傾向期で安定運用活動が改善活動に付随して重視される要因であると考えられる。以上より,ERPの運用には長期に及ぶ運用段階を計画することが重要である。本研究成果は,ERP導入直後の企業が保守の内容と時期(タイミング)を計画する上で参照可能であり,有用であると考える。過去2年の統合基幹業務パッケージシステム(ERP)の保守に関する調査と考察を踏まえ,本年度は更なる保守分析の展開と拡張を目的に,カスタムビルドの大規模業務システムでの保守の実態調査を実施した。その結果,次の2点が明らかとなった。第1に数件の保守作業が総工数の大部分を占めていることである。調査対象とした大規模業務システムで発生した保守を分類した結果,機能の追加や拡張を目的した総件数の10%程度の保守作業が総工数の70%以上を占めていた。

他方,既存機能に対する性能の保持または向上,およびユーザからの問合せや要求への対応に関する保守作業の件数は総件数の75%以上を占めているのに対し,それらの工数の割合は20%未満であった。第2に単発的もしくは反復的に生じる保守作業が存在することである。規模の大きい保守作業は複数種類の目的において非定型的で単発的な作業として発生する傾向が強い一方で,規模の小さい保守作業は少数の類似した目的において定型的で反復的な作業として発生する傾向が強い。定型的で反復的な作業として発生する傾向が強い規模の小さい保守作業には事前にシステムの機能として組み込むことで,追加的な保守の発生を抑制し,費用の削減が見込める作業も多く混在しているように推察された。しかしながら,多くの企業で保守に関する記録が積極的に検証されることは希である。したがって,多くの企業で保守が場当たり的で継ぎ接ぎ的な作業として実施される傾向が強い1つの要因として,本研究では情報システムの特性や保守の全体像が十部に把握されていないことを指摘している。
感情障害の病態とEmotional Neuroplasticityに関する研究

感情障害の病態として、1)細胞内Ca^<2+>関連遺伝子異常→2)ストレスによる細胞内情報伝達関連遺伝子の修飾→3)細胞内Ca^<2+>動員亢進→4)Emotional Neuroplasticityの異常→5)感情制御機構の破綻→6)感情障害の発症という過程を想定して研究を行った。1.ストレスとEmotional Neuroplastisityの関連に関する検討情動記憶の形成に重要な海馬での神経可塑性に関与する、神経栄養因子群の母子分離による発現の変化及び母子分離負荷後の成熟期拘束ストレスによる発現の変化を解明した。その結果、母子分離のみではNGF,BDNF,GDNF,NT-3,IGF,IGFR,IGFBP2発現に変化はなかったが、母子分離+成熟期拘束ストレスによってGDNF,NGF,IGFR1,IGFBP2の各mRNA発現で有意な減少がみられていた。このような結果は、母子分離によって成長後のストレスに対する反応性が正常発育群とは異なっていることが推測され、乳幼児期の不遇な体験に伴うストレス脆弱性の分子機序となっている可能性が示唆された。2.ストレス動物における細胞内情報伝関連遺伝子変異の検討PTSDモデルラットであるSingle Prolonged Stress (SPS)負荷ラットを用いて、恐怖条件付け試験によるcontextual freezing (CF)の変化とそれに伴う海馬遺伝子発現を検討した。その結果、SPS負荷ラットは非ストレス負荷群と比べてCFの有意な延長を示していた。同時にマイクロアレイによる遺伝子発現解析から、海馬VAMP2発現の有意な亢進が検出され、SPS負荷ラットでのCFの延長に密接に関与している可能性が示唆された。3.情動ストレスに対するEmotional Neuroplasticityに関する脳機能画像研究本研究は、健常者および感情調節制御機構の障害されたモデルとしてうつ病患者を対象として、情動ストレスに対する神経可塑的変化の差異を、Sensory gating systemを指標としてMEGを用いて明らかにすることを目的とした。その結果、うつ病患者ではストレス認知の最初の段階であるSensory gatingsystemにおいて異なる感覚入力調節が行われており、その成因としてemotional neuroplasticityの関与が伺われた。また、これらのうつ病患者で認められた感情制御機構の破綻が感情障害の発症要因としてストレス脆弱性に密接に関連しているものと考えられた。本研究では、近年急増している自殺の背景に存在するうつ病や双極性障害などの感情障害の病態の分子基盤を解明することを目的としている。神経可塑性変化は記憶や学習に関して重要な役割を演じていることが報告されているが、感情制御にも密接に関連していることが想定され、Emotional Neuroplasticityと呼ばれている。感情障害の病態として、1)細胞内Ca^<+2>関連遺伝子異常→2)ストレスによる細胞内情報伝達関連遺伝子の修飾→3)細胞内Ca^<2+>動員亢進→4)Emotional Neuroplasticityの異常→5)感情制御機構の破綻→6)感情障害の発症という過程を想定しており、本年度は以下の結果を得た。

1)ストレス脆弱性モデルラットの作製新生児期母子分離させたラットに成熟後拘束ストレスを負荷すると正常飼育群に比較して、行動量低下、コルチコステロン高値が認められ、ストレス脆弱モデルとして妥当であることが確認された。このストレス脆弱モデルラットにおいて、cDNA Arrayを用いて遺伝し検索をした結果、c-Jun N-terminal Kinase2(JNK2)の発現が低下しており、新生児期の母子分離ストレスが遺伝子を介して成熟後のストレス脆弱性を形成する可能性が示唆された。この結果は、幼少時期の心的外傷(両親の離婚、虐待)などがストレス脆弱性を形成し、感情障害の発症に密接に関与していることを推測させた。2)気分安定薬の神経栄養因子に及ぼす影響気分安定薬として使用されるリチウム、バルプロ酸などの作用機序として神経保護作用が注目されているが、本研究では神経栄養因子であるBDNF,GDNFに及ぼす効果を検討した。その結果、リチウム、バルプロ酸の慢性処置はラット海馬、前頭葉皮質においてBDNF発現を増加させたが、その受容体Trk Bは変化なかった。また、GDNF発現には影響を及ぼさなかった。この結果は、リチウム、バルプロ酸がBDNFを介して気分安定作用を発揮している可能性を示唆した。3)感情障害の脳機能画像解析研究情動回路として扁桃体、海馬などの大脳辺縁系とそれを制御している大脳皮質前頭前野の関連が明らかにされつつあるが、本研究におけるfMRlを用いた検討で、不快刺激の予測に右前頭前野が、快刺激の予測に左前頭前野が関与することが明らかとなった。うつ病では左前頭前野の機能低下があることから、快の予測が困難となり悲観的思考になると推測された。これらの結果をふまえて、各種賦活課題を用いた画像解析研究をもちいて感情制御に関与している脳機能局在を明らかにする必要性が確認された。本研究では、近年急増している自殺の背景に存在するうつ病や双極性障害などの感情障害の病態の分子基盤を解明することを目的としている。神経可塑性変化は記憶や学習に関して重要な役割を演じていることが報告されているが、感情制御にも密接に関連していることが想定され、Emotional Neuroplasticityと呼ばれている。感情障害の病態として、1)細胞内Ca^<2+>を関連遺伝子異常→2)ストレスによる細胞内情報伝達関連遺伝子の修飾→3)細胞内Ca^<2+>動員亢進→4)Eotional Neuroplasticityの異常→5)感情制御機構の破綻→6)感情障害の発症という過程を想定しており、本年度は以下の結果を得た。
金属を抗原結合部位にもつテーラーメイド人工酵素（抗体酵素）の創製

本研究では,抗原結合部位に金属錯体をコファクターとして導入することにより,遷移金属による触媒機能を抗体タンパク質に導入する手法を開発した.遷移金属錯体は多様な反応性を有しているため,これらを抗原結合部位に導入できれば,抗体酵素の応用範囲は大きく広がる.特に,(1)遷移金属錯体を含む遷移状態アナログを免疫する方法,および(2)ホロ酵素型抗体酵素を用いて抗原結合部位に遷移金属含有人工コファクターとして導入する二つの方法について検討した.本提案では,抗原結合食いに金属錯体をコファクターとして導入することにより,遷移金属による触媒機能を抗体タンパク質に導入剃る方法を提案する.そのために新たな金属錯体を含む遷移状態アナログを設計,合成し,モノクローナル抗体を作製する.さらに,得られた抗体酵素の反応速度論的解析や構造解析を通じて,その触媒機構を明らかにすると同時に,ファージライブラリーを作製し,触媒反応のための抗原結合部位を最適化するタモの方法論を開発する.本年度は,化合物1のタンパク質コンジュゲートを免疫して得られたモノクローナル抗体について,エステル加水分解反応の反応加速を検討した.しかしながら,いずれの抗体についても加水分解反応を加速しなかった.そこで,ホロ酵素型抗体酵素を用いて,抗原結合部位に遷移金属錯体を導入することを検討することした.本ホロ酵素型抗体酵素は,p-ニトロフェニル基をもつ基質分子およびN-アセチルフェニル基を持つコファクター分子の両方を抗原結合部位に導入することができる.そのために,まずN-アセチルフェニル基と遷移金属の距離の異なる3種類の遷移金属錯体を合成した.また,同様にp-ニトロフェニル基と反応部位であるアルコールとの距離の異なる3種類の基質を合成した.さらに,今後触媒反応を検討するため,ホロ酵素型抗体酵素の中から,これまでの研究結果から判断して適切と考えれる数種類の抗体を選び大量合成した.本提案では,抗原結合部位に金属錯体を導入することにより,遷移金属による触媒機能を抗体タンパク質に導入する手法を検討する.遷移金属錯体は多様な反応性を有しているため,これらを抗原結合部位に導入できれば,抗体酵素の適用範囲は大きく広がる.昨年度までの結果をふまえ,今年度は,特にホロ酵素型抗体酵素を用いて,人工コファクターとして抗原結合部位に遷移金属錯体を導入することを検討した.そのために,新たな人工コファクターとしてRu錯体を含む化合物を設計合成した.得られた人工コファクターを用いて,アルコールの酸化反応を検討した.(1)金属含有人工コファクターの設計及び合成:人工コファクターとしては,抗体の認識部位であるp-アセチルアミノフェニル基を導入することが必須となるが,抗体27C1の分子モデルの結果より,p-アセチルアミノフェニル基とRu錯体とは3個のメチレン鎖を導入することが最適と考えられた,そこで,人工コファクターとしてp-アミノフェニル基とRu錯体とを2個(コファクター1)および3個(コファクター2)のメチレン鎖で結合した化合物を合成した.また,基質としては,p-ニトロフェニル基(抗体結合部位)とベンジルアルコールをメチレン基2個(基質1),3個(基質2),4個(基質3),5個(基質4)で結合した化合物を合成した.(2)触媒反応の検討:抗体27C1について金属含有人工コファクターの存在下,基質であるベンジルアルコール誘導体アルコールの酸化反応を検討した.その結果,抗体27C1の存在下,p-アセチルアミノフェニル基とRu錯体とをメチレン鎖3個で結合したコファクター2を共存させると,基質4の酸化反応において触媒反応が観測された.今後,触媒反応の詳細について検討する.本研究では,抗原結合部位に金属錯体をコファクターとして導入することにより,遷移金属による触媒機能を抗体タンパク質に導入する手法を開発した.遷移金属錯体は多様な反応性を有しているため,これらを抗原結合部位に導入できれば,抗体酵素の応用範囲は大きく広がる.特に,(1)遷移金属錯体を含む遷移状態アナログを免疫する方法,および(2)ホロ酵素型抗体酵素を用いて抗原結合部位に遷移金属含有人工コファクターとして導入する二つの方法について検討した.本提案では,抗原結合部位に金属錯体をコファクターとして導入することにより,遷移金属による触媒機能を抗体タンパク質に導入する手法を検討する.そのために新たな金属錯体を含む遷移状態アナログを設計,合成し,モノクローナル抗体を作製する.さらに,得られた抗体酵素の反応速度論的解析や構造解析を通じて,その触媒機構を明らかにすると同時に,ファージライブラリーを作製し,触媒反応のための抗原結合部位における分子認識を最適化するための方法論を開発する.本年度は,化合物1のタンパク質コンジュゲートをマウスに免疫し,金属を含む遷移状態アナログである化合物1を認識するマウスモノクローナル抗体を作製した.1.ハプテンの合成:化合物1(ハプテン)を合成した.次に,化合物1をKLHやBSAと結合させハプテンコンジュゲートを作製した.2.マウス免疫法によるモノクローナル抗体の作製:ハプテンコンジュゲート(化合物1-KLH)をマウスに免疫した.マウスに2週間おきに3回免疫し,3回目の免疫から1週間後に採血し, ELISA法を用いて血中抗体価を測定した.最も高い抗体価を与えたマウスに化合物1-KLHを最終免疫し,最終免疫から3日後に脾臓を摘出し,電気細胞融合装置を用いて,ミエローマ細胞と脾臓細胞との細胞融合を行った.ハイブリドーマをクローニングによりモノクローンとして,それぞれのハイブリドーマを大量培養した.

さらに,抗体は,プロテインGカラムを用いてFPLCにより精製した.当初予定していたハプテンの免疫により得られた抗体の触媒活性は,残念ながら観測されなかった.しかしながら,新たにホロ酵素型抗体酵素への遷移金属を導入することを検討することとし,そのために新たに基質3種類とコファクター3種類を合成することができた.方法論は若干変更さざるを得なかったが,抗原結合部位に遷移金属錯体を導入するという目的達成のため順調に研究は進展している.本年度は,まず,交付申請書に記載のハプテン1をまず合成し,さらに,そのタンパク質コンジュゲートを合成した.その後,タンパク質コンジュゲートをマウスに免疫していくつかのモノクローナル抗体を作製することができた.従って,当初の計画をほぼ順調に遂行することができた.来年度は,本年度に合成した3種類の遷移金属を含むコファクターおよび3種類の基質を用いて,数種類のホロ酵素型抗体酵素について目的とする酸化反応が進行するか検討する.また,得られた結果をもとに,反応加速を最適化するためのコファクターおよび基質の最適化を行う.来年度は,本年度作製したモノクローナル抗体について,エステル結合の加水分解反応を行うことによってスクリーニングし,抗体酵素を特定する.さらに来年度は,これまで計画していた研究課題に加えて新たにこれまで我々が獲得に成功しているホロ酵素型抗体酵素の抗原結合部位に金属分子を有する人工コファクターを導入することを計画した.該当なし本年度行ったモノクローナル抗体の作製は順調に進んだため次年度に繰り越す研究費が生じた.そこで,新たにホロ酵素型抗体酵素の抗原結合部位に金属分子を有する人工コファクターを導入する実験を計画し,その遂行のために,前年度繰り越した研究費を使用することとした.
抗体によるアナログスケールでの機能制御を応用した血液凝固制御機構の解析

In vivoにおける血液凝固制御メカニズムを解析する目的で、血液凝固因子およびその制御因子に対する機能阻止抗体を作成している。凝固制御因子であるプロテインCに対する特異的受容体である血管内皮プロテインCレセプター(EPCR)に対する機能阻止抗体を確立し、研究発表内容に示すように国内外の研究者との共同研究により、この分子の担っている新たな機能を明らかにしてきた。その結果、活性化プロテインCはEPCRと複合体を形成することで、トロンビン受容体を介する細胞内シグナル伝達が誘導して、血管内皮においてアポトーシスの回避や抗炎症作用分子の発現を行うことが明らかになった。トロンボモジュリンの細胞外領域に存在する各ドメイン構造に対する抗体の作成にも成功しており、それらの抗体を用いた解析で、血管内皮上における新たなプロテインCの活性化メカニズムが存在することが示されたので、現在詳細を解析している。また、マウス血漿から精製したプロトロンビン及びアンチトロンビンIIIを抗原としてウエスタンブロットに使用できる数種のモノクローナル抗体を作成し、その性状解析を行っている。また、マウス・トロンビンのアミノ末端を認識する抗体が作成できたので、その解析を行っている。これらの抗体を使用して、トロンビン-アンチトロンビンIII複合体を検出するサンドイッチELISAを構築する。今後、血液凝固反応時にそれぞれの分子が血管内のどのような場所で主に機能するのかを明らかにしたい。血液凝固因子や血液凝固制御因子のノックアウトマウスの多くが胎性致死である事から、作製動物を利用してin vivoにおける血液凝固機構の解析を行うことは難しい。そこでマウスの蛋白に対する機能阻止抗体を作製して、投与実験を行うことでin vivoでの解析を可能にする。血液凝固制御に寄与している血管内皮細胞膜上の分子に関しては既に機能阻止抗体を得ており、これらの抗体を投与することでin vivoで血栓形成が誘導されることを確認している。更に、血漿成分である各種凝固因子と抗凝固因子に対する機能阻止抗体を作製するために、現在免疫抗原の調製を行っている。マウスの血漿から精製したそれぞれの因子に対する機能阻止抗体の作製を試みている。同時に、合成ペプチドやリコンビナント蛋白を抗原として抗体を作製することも試みている。現在のところ、CHO細胞での発現系が順調に進んでいるので、この系を中心に抗原の調製行い、モノクローナル抗体の作製を進めている。また、機能、構造的に注目している部位に対するモノクローナル抗体を選択的に作製する為に合成ペプチドを抗原とするアプローチも行っている。それぞれの抗体に関するin vitro, in vivoでの機能解析と認識部位の同定を今後行っていく。十分な抗原量を確保できたものに関してはポリクローナル抗体の作製を行い、ホルマリン固定組織の解析や血中濃度の測定のためのsandwich ELISA検出法への利用を検討する。
移動通信環境におけるアレーアンテナを用いた干渉除去技術の開発

本研究は,アレーアンテナで受信した信号を平均最小2乗誤差(MMSE)規範で合成する線形干渉キャンセラに関するものである.本年度は下記の研究成果を得た.1.移動通信用基地局においてMMSE合成を行った場合の信号電力対干渉および雑音電力比(SINR)特性の理論解析手法を確立した.既に提案されている,モンテカルロ・シミュレーションにより一般化固有値の統計的平均値を求め,この一般化固有値を等価ブランチ電力として最大比合成を行う方法を拡張し,従来は評価が不可能であった相関行列が階数不足の場合にも適用する計算法を提案し,その有効性を純粋なモンテカルロ・シミュレーション結果と比較することで有効性を証明した.2.アレーアンテナを実際に動作させる環境の特性を明らかにすべく,レイトレースおよびランダム位相合成法を用いた伝搬シミュレーションソフトウェアおよび3次元ユニタリESPRIT法を用いた高分解能チャネルサウンダの開発を昨年度に引続き行った.シミュレーションソフトウェア関しては,一部制約条件はあるものの,市街地および郊外地マイクロセル環境における時空間チャネル特性を非常に正確に評価できることを示した.チャネルサウンダに関しては,ダイナミックレンジ向上のためのディジタル利得コントローラおよびDSPを用いた3次元ESPRITアルゴリズムの準実時間処理システムの実装を行った.また,電波暗室において疑似多重波を発生させるシステムを開発し,多重波分離性能の評価を行い,フーリエ限界に対して3倍以上の高い分解能が得られることを示した.本研究は、アレーアンテナで受信した信号を平均最小2乗誤差(MMSE)規範で合成する線形干渉キャンセラに関するものである。本年度は下記の研究結果を得た。1.移動通信用基地局においてMMSE合成を行った場合の信号電力干渉および雑音電力比(SINR)特性が、到来波の角度広がり・アレーアンテナの素子間隔・希望波及び干渉波の到来方向、の3つの要因により決定され、この動作がアレーアンテナの指向性および希望波・干渉波の信号部分空間の2つの異なる立場から説明できることを明らかにした。2.アレーアンテナを実際に動作させる環境の特性を明らかにすべく、レイトレースおよびランダム位相合成法を用いた伝搬シミュレーションソフトウェアおよび3次元ユニタリESPRIT法を用いた高分解能チャネルサウンダの開発を行った。シミュレーションソフトウェアは、オフィスビル周辺および住宅地における野外実験結果と非常によく一致する高い確度を実現した。チャネルサウンダは中心周波数5.85GHz・帯域幅10MHzで4素子アレーアンテナを備えた試作がほぼ終わり、電波暗室において推定実験を行った結果、非常に高い確度を得た。本研究は,アレーアンテナで受信した信号を平均最小2乗誤差(MMSE)規範で合成する線形干渉キャンセラに関するものである.本年度は下記の研究成果を得た.1.移動通信用基地局においてMMSE合成を行った場合の信号電力対干渉および雑音電力比(SINR)特性の理論解析手法を確立した.既に提案されている,モンテカルロ・シミュレーションにより一般化固有値の統計的平均値を求め,この一般化固有値を等価ブランチ電力として最大比合成を行う方法を拡張し,従来は評価が不可能であった相関行列が階数不足の場合にも適用する計算法を提案し,その有効性を純粋なモンテカルロ・シミュレーション結果と比較することで有効性を証明した.2.アレーアンテナを実際に動作させる環境の特性を明らかにすべく,レイトレースおよびランダム位相合成法を用いた伝搬シミュレーションソフトウェアおよび3次元ユニタリESPRIT法を用いた高分解能チャネルサウンダの開発を昨年度に引続き行った.シミュレーションソフトウェア関しては,一部制約条件はあるものの,市街地および郊外地マイクロセル環境における時空間チャネル特性を非常に正確に評価できることを示した.チャネルサウンダに関しては,ダイナミックレンジ向上のためのディジタル利得コントローラおよびDSPを用いた3次元ESPRITアルゴリズムの準実時間処理システムの実装を行った.また,電波暗室において疑似多重波を発生させるシステムを開発し,多重波分離性能の評価を行い,フーリエ限界に対して3倍以上の高い分解能が得られることを示した.
自由行動中の生物の機能的全脳計測に適した高精度な細胞追跡手法

本研究では、時系列全体を通じた大域的な最適化手法を活用して、線虫頭部神経のカルシウムイメージングの4D動画に含まれる細胞核を高精度に追跡し、神経活動を正確に定量する手法を開発することを目指した。2018年度は、大域的な追跡手法を実装し、定性的な比較を行った。検出と対応付けによる一般的な追跡手法では、全ての対象物が全ての時点で正しく検出されていることが前提となるが、線虫の頭部神経は密集しているため、正確な自動検出は極めて難しく、各時点でのエラーが累積してしまう。代表者らは、ある時点での正確な検出結果から、画像の輝度分布を混合正規分布モデルで近似し、次の時点の画像に対する混合正規分布の最適化によって追跡を行うSequential法を過去に開発したが、一端生じた追跡エラーが時間方向に伝播するため、精度が不十分であった。エラーを伝播させないためには開始時点のモデルを他時点の画像に直接適用すればよいが(Parallel法)、大きな変形に弱くなってしまう。そこで類似度に従って画像を並べ替え、木構造を形成して追跡するTree法を開発した。似た画像を辿ってモデルを適用することでエラーを低減でき、またエラーの伝播を木構造の分枝内に限局させて抑制できる。また画像の非剛体レジストレーションによって画像の局所変位を計算し、最適化の前に各正規分布を局所変位に沿って移動させることで、最適化による追跡のエラーを大きく抑制できた。これらの手法を組み合わせて、線虫頭部神経のカルシウムイメージングの4D動画に含まれる細胞核の追跡に適用した。Sequential法では非剛体レジストレーションの繰り返しによって局所変位のエラーが蓄積してしまうことが判明した。またParallel法では大変形に弱いという特性が確認された。Tree法では大変形への対応とエラーの限局・低減を同時に達成できた。当初計画の通り、大域的な追跡手法を実装し、定性的な比較を行うことができたため。大域的な追跡手法を多数の4D動画に適用して定量的な比較を進める。またNet法など新たな大域的追跡手法の実装と比較検討を進める。
慢性的不快感にともなう心理的影響の基礎的研究

今回の研究目的は、(1)新しく購入した熱痛計(PAIN ANALYZER)と従来から使用中の照射型痛覚計(NYT55)と比較検討し基礎資料を集積する、(2)熱痛刺激と脳波トポグラフ現象との関連、(3)頚随損傷、脊髄損傷患者の慢性的臨床痛に対する心理療法の効果、(4)慢性的不快感に関する青年期の発達的過程の問題、について平行して研究を進めた。(1)密着電極型痛覚計の特性について検討をした。熱刺激時の皮膚温度の測定が継時に可能であり客観性が増加し、主観的痛み感との対応が向上した。部位をランダムに選択し連続刺激が可能になったので標準資料を得るための実験を継続中である。(2)熱痛刺激と脳波現象との対応についてはすでに平成3年度中に日本心理学会、北海道東北心理学会、日本疼痛学会で発表した。注目すべきは、熱刺激の反復段激に対して順応傾向が確認された。この結果は脳波にも反映され、刺激にともない速いα帯域のパワ-値の低下を認めたが時間的経過にともないその値は回復を示した。刺激に対するに慣れ、刺激に対する慣れ、対処体制の確立が示唆された。この慣れまたは対処傾向の個人差は、慢性的不快感への対処と関連し今後の重要な研究課題となる。脳波現象は以下の様にまとめられた。(1)全体的に刺激後、パワ-値の低下が認められた。(2)低下の程度はα帯域で著しい。(3)α帯域内徐波成分のパワ-値は刺激にともない一様に減少する。α帯域の速波成分は刺激強度の増加につれ増す傾向を示した。脳波の半球差については検討中である。(3)頚随、脊髄、四肢切断患者32名について面接調査し、過度に薬物を要求する両下肢切断入院患者2名、同じく外来切断患者1名につき薬物使用量と訴えの頻度を指標に認知的操作の顕著な心理療法を行ない効果をあげた。(4)社会成人、青年について人格検査(EPQーR)と社会性の関連、特に心気性(不快感、不調感、不全感)を中心に検討した。平成4年度教育心理学会、日本心理学会で発表する。
[合併巨大都市]の広域課題とその調整に関する研究

1999年以降に合併した、800km^2以上の行政面積を持つ市を研究の対象とした。これら、「合併巨大都市」は、行政規模が大きくなり、集約型の都市を志向する傾向がある。また、土地利用や都市計画、さらに、産業振興・地域活性化では、地域的差異を抱え込みながらも広域調整の点で成果が見られる。一方で、広大な過疎地や山間部を抱えていることから、「都市内分権」や住民自治の強化が求められており、地域自治に先駆的な試みが見られる。平成の大合併により、市域の面積が1,000km^2を上回る巨大になった都市(合併巨大都市)を対象に、都市のコンパクトネス(集約性)と都市計画の広域調整技術という視点から、都市機能、居住、交通、土地利用などの課題を明らかにするものである。平成20年度の研究では、合併巨大都市の中で、特徴的な都市である豊田市(財政力日本一)、高山市(市域面積が日本一)、浜松市(合併により政令指定都市となる)、北見市(市域面積が北海道一)、都城市(都市計画の未線引き都市)などについて、ヒヤリングを実施した。このヒヤリングで、持続的な地域づくりのための施策、例えば、地域事務所の設置とその権限の問題、地域の一体性の問題、例えば、交通ネットワーク(コミュニティバス)の再編成、さらなり人口の減少、過疎化の進展対策、住宅問題などの課題を明らかにできた。一方で、平成の大合併で成立した全体の都市について、人口規模、人口増減、歳出決算額などで類型化を行った。そのうち、巨大都市については4つのパターンを抽出した。ヒヤリングと合併巨大都市の類型化とをつきあわせることで、それぞれの類型での基礎的課題の抽出を行った。特に、市域面積は巨大であるにもかかわらず、人口が少なく、中枢性のない市については課題が多いことが指摘された。合併都市の広域的課題として、域内統合、域内連携・調整、構成地区の維持発展、域内分権と住民自治などが課題として指摘できた。公共交通については、合併前から協議をしていること、合併後も交通に関する何らかの協議会を設置している自治体も非常に多く、公共交通が重要な課題であることがうかがえた。居住に関しては、合併都市のなかでも市域の広い巨大合併都市に課題が多いことがわかった以上の結果について、中間報告書をまとめた。平成21年度の研究では、上越市、三好市、那賀市などについて、ヒヤリングを実施した。特に、数万程度の人口しかなくて、行政区域が極端に広い場合の中山間地や山間地の集落の衰退が激しいことが実感された。また、前年度の成果を受け、他の研究者との研究交流もかねて、日本都市計画学会学術研究論文発表会(新潟県長岡市)において、「合併により広域化した巨大合併都市の課題を論ずる」と題したワークショップを主催した。ワークショップでは、参考資料集、及び記録集を作成した。さらに、合併都市の行政担当者と研究者を交えたミニシンポジウムを名古屋で2回開催した。平成の大合併で成立した都市の構造、土地利用について、過疎地域を内包している、限界集落を残していること、都市計画区域と区域外の合併など土地利用上、複雑であること、高速道路による連結の有無などがあることを指摘した。そのうえで、「広域合併都市タイプと地域政策の関係構造」などを作成した。土地利用計画については、都市計画区域や用途地域指定についての検討状況や都市計画マスタープラン作成状況についても明らかにした。公共施設については、特に、中山間地や山間地での施設の統廃合が急激に進んでいること、住宅での空家や空地が急激に増えていることが明らかになった。統廃合にあり方についての検討を進めている。2010年度の研究成果を以下の様にまとめることができる。地域管理政策については、「合理化重視」対「構成地区の自立性配慮」のスタンスの違いに大きく影響される。前者の立場は、公共施設の統合と縮減型の地域管理を促し、コンパクトな空間管理と郊外化抑制を志向し、地域内道路網整備を課題とすることが明らかになった。都市計画マスタープランでは、都市拠点、地域拠点、生活拠点の3つのレベルの拠点を中心に、集約型のまちづくりを目指す傾向が表れている。土地利用計画上の不整合については、広域的な土地利用調整がより容易になったとされる。地域拠点の核となりうる被合併市町村の旧庁舎があるが、編入合併では支所方式が、新設合併では総合支所方式が目立つ。総合支所は地域拠点としての性格を持つ可能性が高い。一方で、教育施設・公益施設については、統廃合が進められている。住民自治のあり方については、地域審議会設置(無期限と有期限)による市が多く、合併特例区(有期限)を設置する市は極めて少ない。

これに対して、都市内地域分権の方針を明確にした「合併巨大都市」では、無期限の地域自治区(一般)を設置し、住民の意見のもとづく予算決定システムを取り入れる先進的試みがなされている。こうしたところに、持続的な地域づくりの萌芽がみられる。広域的な交通のあり方については、合併形態により地域公共交通に関する課題認識に差異があり、取り組み状況にも違いが出ている。共通して、地域間の格差解消が重視されていることが明らかになった。財政規模の小さな合併都市では困難さがより大きい。広域的な住宅のあり方については、都市機能、公共交通などとセットで検討されるべきであるが、実態は必ずしも対応していない。しかし、住宅マスタープランの策定や見直しが、相対的に進んでいる。公営住宅の新規供給の必要性は低いが、小規模集落の空家対策などが課題である。
呼吸リハビリテーションにおける上気道局所免疫能モニタリングは有用か?

本年度は、慢性呼吸器疾患患者の日常生活における気道局所免疫能を検討する基礎的データの収集および呼吸リハビリテーションが上気道局所免疫能に及ぼす影響を検証する目的で以下のとおり実施した。1)呼吸器疾患を有していない通所介護利用高齢者(79.3±8.4歳)と入院加療中の高齢者(81.5±5.8歳)の安静時唾液中分泌型免疫グロブリンA(SIgA)の8週間の変動を検討した結果、通所介護群と入院群で安静時唾液中SIgAの個人内変動係数(CV)は、それぞれ38.0±11.0%、42.0±11.8%であり差を認めなかった。さらに慢性呼吸器疾患患者の個人内CVが39.0±1.2%と同程度であったことから、SIgA値の個人変動には疾患の影響が少ないことが明らかとなった。2)呼吸不全の急性増悪により入院した慢性呼吸器疾患患者(75.5±5.3歳)を対象に、リハビリテーション(リハ)処方日から退院までの期間唾液採取を行った。リハ実施日にはリハ前後に、非実施日には、実施日のリハ前と同一時刻に唾液採取を行った。酵素標識免疫測定法を角いて、SIgA濃度を解析し、SIgA分泌速度とその変動係数(CV)を算出した。その結果、唾液中SIgA分泌速度は増加・減少の両方の変化を認め、日差変動に一定の傾向を認めなかった。また、唾液中SIgA分泌速度の個人内CVは39.0±1.2%で、個人間CVは66.5%であったことから、急性増悪後の呼吸リハ実施期間中に易感染状態となる日が存在することが明らかとなった。さらに呼吸リハにより唾液中SIgAは変動したが、呼吸リハ前後の変動と対応する日差変動が有意な正の相関を認めたことから、呼吸リハ前後の変動の背景には、運動療法といった影響の他、個人の生理的変動の要因も含まれる可能性が示唆され、SIgAモニタリングの有用性を明らかにするためには、個人変動を加味した検証が必要である。慢性呼吸器疾患の日常生活における気道局所免疫能を検討する基礎的データを収集する目的で以下のとおり実施した。1)症状安定期めCOPD患者を対象に運動負荷強度の違いが唾液分泌型免疫グロブリンA (sIgA)レベルに与える影響について検討レた。運動負荷はシャトルウォーキングテスト(SWT)を実施し、最大歩行速度の40%および80%に相当する運動強度を算出し、20分間のトレッドミル歩行をそれぞれ実施した。各運動負荷の実施前後に唾液採取を行い、酵素標識免疫測定法を用いて、sIgA濃度を解析し、sIgA分泌速度を算出した。その結果、sIgA分泌運度が40%運動負荷後に低下することが明らかとなり、健常者と異なり低強度運動負荷であっても運動負荷後に一過性に上気道局所免疫機能が低下することが示唆された。しかし、40%運動負荷後に唾液中sIgA分踏速度が増加する例や80%運動負荷後にsIgA分泌速度が低下せず上昇する対象が存在したことから、運動負荷におけるsIgAの変動が一様でない可能性も示唆された。2)呼吸器疾患を有していなし高齢者の3ケ月間の、日常生活におけるsIgAの変動を解析Lた。その結果、期間中、上気道感染症を認めた対象者において発症時にsIgA分泌速度が低下していたが、個人間や個人内の変動が明らかとなった。このようなデータ結果を踏まえ最終年度となる来年度は、呼吸器疾患における日常生活における上気道局所免疫能の変動特性、運動の影響について検討し、唾液中sIgAモニタリングが呼吸リハビリテーション・ケアに有用かどうか、さらに検討を進めたい。

さらに呼吸リハにより唾液中SIgAは変動したが、呼吸リハ前後の変動と対応する日差変動が有意な正の相関を認めたことから、呼吸リハ前後の変動の背景には、運動療法といった影響の他、個人の生理的変動の要因も含まれる可能性が示唆され、SIgAモニタリングの有用性を明らかにするためには、個人変動を加味した検証が必要である。