hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎変形症患者におけるmfMRIを用いた咀嚼筋疲労の分子イメージング

下顎前突患者および健常者を対象に、筋機能MRI(mfMRI)による横緩和時間(T2値)と、31P-MRSによるクレアチンリン酸(PCr)および無機リン(Pi)による咀嚼筋疲労測定法の確立を試みた。実験的咬みしめ前後、平均T2値は両群とも一過性の延長を示し、健常者群に比べ患者群の咬筋のT2値の延長がみられた。咬みしめ後、健常者群PCrは有意な減少を示し、回復期には、患者群PCrは有意な増加を示した。健常者群Piでは有意な一過性の増加を示した。筋機能MRIおよび31P-MRSは、下顎前突症患者を対象にした咀嚼筋疲労の評価に有用であるが、さらなる検討が必要であると考えられた。咀嚼筋疲労や痛みは開口障害や咀嚼障害,慢性疼痛を引き起こし、医療のエンドポイントである「生活の質の向上」に大きく関わっていることが認識されるようになった。また、咀嚼筋疲労は,様々な咀嚼障害として、顎変形症等の患者に多く認められることが知られているが、患者の訴える疲労感や疼痛の強さなどから判断され、客観的かつ定量的な評価法は乏しく、生理学的情報と生化学的情報が統合された診断法の確立は急務であるといえる。仮説1:顎変形症患者を対象とした筋機能MRIにおいて、持続咬みしめ前後の咬筋の横緩和時間(T2時間)は一過性に上昇する。仮説2:顎変形症患者を対象とした31P-MRSにおいて、持続咬みしめ前後の咬筋中のリン酸化合物のうち、PCr(クレアチンリン酸)は一過性に減少し、Pi(無機リン)は一過性に増加する。仮説3:顎変形症患者と健常者の間で,横緩和時間(T2時間)および31P-MRSよる疲労関連物質(PCr,ATP,Pi)の信号強度には,有意差が認められる。平成26年度は、研究分担者の所属する撮影施設設置の1.5TのMRI装置(Intera Achieva、フィリップス社製)を用いた測定誤差の検証を筋機能MRI(T2時間)およびMRS(PCr, Pi)に関して実施し、併行して、共分散行列を用いた80%検出力を設定したサンプルサイズを算出するため、データの取得を予備的に行った。病院臨床研究倫理審査委員会に本研究を申請し、対象患者の選定や説明と同意、診断•評価など研究手法の妥当性の受審の準備を進め、倫理審査委員会承認後は、非介入の観察研究の開始予定である。患者にとって侵襲のない検査法である筋機能MRIおよびMRSを用いて,生理学的情報・生化学的情報を同時に取得し比較することができる,分子イメージングによる新たな画像診断手法は妥当であるかを検証し,咀嚼筋疲労診断法を確立することは重要である。顎変形症における咀嚼筋疲労についての検索は、原因,病態,予後等において重要である。筋機能MRIを用いることで、形態的な情報とT2値から得られる機能的な情報を、同時に複数の筋から取得可能であり、31P-MRSにより高エネルギーリン酸化合物を評価することで、疲労関連物質(PCr、Pi)にフォーカスされた咀嚼筋のエネルギー代謝を詳細に評価することが可能となる。顎変形症患者のうち下顎前突症と診断された患者および健常ボランティアを対象に、持続的かみしめによる負荷30%MVC(maximal voluntary clenching)を一定時間(5分間)行わせて、MR画像を撮像し、咀嚼筋のT2値の変化を評価する。加えて31P-MRSにより、疲労関連物質(PCr,Pi)に特有の核磁気共鳴周波数だけを選択し、可視定量化を行い、咀嚼筋組織内の筋疲労に及ぼす高エネルギーリン酸化合物の評価を行う。平成27年度は、本病院臨床試験倫理審査委員会に本研究を申請し、対象患者の選定や説明と同意、診断,評価など研究手法の妥当性の受審の準備を進め、倫理審査委員会承認後は、撮影協力施設における病院倫理審査委員会受信承認の手続きを待って、介入臨床試験を開始することとした。研究分担者の所属する撮影施設設置の1.5TのMRI装置(Intera Achieva、フィリップス社製)を用いた筋機能MRI(T2時間)およびMRS(PCr、Pi)に関して、データの取得を予備的に行った。予備的に採得した男性7名女性8名のデータに男女差が認められなかったため、15名のデータを用いて共分散行列を作成し、主要エンドポイントの母平均の差が0.75以上あるときの検出力を90%以上と設定した場合、合計19人のデータが必要になると判明した。予定登録数は30とした。臨床試験承認決定通知を受け、現在までに臨床研究保険支払い手続きを完了しUMIN臨床試験登録システムへの申請も完了している。共同試験機関でありMR撮影協力施設との間には、臨床試験のための検査をしていただくながれを確立した。臨床試験計画として、以下の仮説を検証するため安静時および回復期の評価項目に関して時間推移を評価する(P<0.05)こととした。仮説1:筋機能MRI (mfMRI)において、持続咬み締め前後の咬筋の横緩和時間(T2値)は一過性に上昇する。

仮説2:31P-MR spectrum (31P-MRS)を用いて評価した場合、持続咬み締め前後の咬筋中の高エネルギーリン酸化合物のうち、PCrは一過性に減少し、Piは一過性に増加する。T2値、PCr、Piそれぞれの計測値が一過性に変化することを統計的に説明するため、安静→咬みしめ→安静→安静→安静→安静の全6時点のタイミングで計測を行うため、6群におけるシェッフェの多重比較を適用する。この場合6群という多群であることによる有意になりづらい状況を考慮して、予備的に、最後の3時点あるいは4時点の同等性の検定を一元配置の分散分析を行った結果が有意でないとなれば、安静→咬みしめ→安静の3群比較を行うことを計画している。また、健常対照群と患者群の各評価項目の比較は、独立した2群のパラメトリック検定を行う(P<0.05)。顎変形症における咀嚼筋疲労についての検索は、原因,病態,予後等において重要である。筋機能MRIを用いることで、形態的な情報とT2値から得られる機能的な情報を、同時に複数の筋から取得可能であり、31P-MRSにより高エネルギーリン酸化合物を評価することで、疲労関連物質(PCr、Pi)にフォーカスされた咀嚼筋のエネルギー代謝を詳細に評価することが可能となる。顎変形症患者のうち下顎前突症と診断された患者および健常ボランティアを対象に、持続的かみしめによる負荷30%MVC(maximal voluntary clenching)を一定時間(5分間)行わせて、MR画像を撮像し、咀嚼筋のT2値の変化を評価する。加えて31P-MRSにより、疲労関連物質(PCr,Pi)に特有の核磁気共鳴周波数だけを選択し、可視定量化を行い、咀嚼筋組織内の筋疲労に及ぼす高エネルギーリン酸化合物の評価を行う。本病院臨床試験倫理審査委員会に本研究を申請し、対象患者の選定や説明と同意、診断,評価など研究手法の妥当性の受審の準備を進め、倫理審査委員会承認後は、撮影協力施設における病院倫理審査委員会受信承認の手続きを待って、介入臨床試験を開始することとした。研究分担者の所属する撮影施設設置の1.5TのMRI装置(Intera Achieva、フィリップス社製)を用いた筋機能MRI(T2時間)およびMRS(PCr、Pi)に関して、データの取得を予備的に行った。予備的に採得した男性7名女性8名のデータに男女差が認められなかったため、15名のデータを用いて共分散行列を作成し、主要エンドポイントの母平均の差が0.75以上あるときの検出力を90%以上と設定した場合、合計19人のデータが必要になると判明した。予定登録数は30とした。現在、補助事業期間の延長を申請受理され、研究を継続している。人を対象とする医学系研究に関する倫理指針に対応した,臨床試験当初計画は十分に練られており,平成27年度中旬に介入臨床試験を開始する計画であった。しかし,受審承認手続き経た時期は,平成28年度にずれ込み計画の進捗が遅れた結果となった。その後の下顎前突症患者の参加獲得はほぼ予定通り進んでおり,所期の研究目的を達成するためには研究期間延長が最も適切と判断した。また,4月現在、公募健常ボランティア13名、下顎前突症患者7名の資料採得を終了しており、29年度内に完了する見込みがある。骨格筋における「疲労」の分子機構はいまだ明らかでない。一方、ストレスに対する骨格筋細胞の適応現象を分子レベルでとらえ、その分子機構を解き明かそうという試みが活発に行われている。【目的】我々は、筋機能MRI (mfMRI)および31P-MRSが咀嚼筋疲労の評価に有用であることを示してきた。今回、下顎前突患者および健常者を対象に、mfMRIによる横緩和時間(T2値)と、31P-MRSによるクレアチンリン酸(PCr)および無機リン(Pi)による咀嚼筋疲労測定法の確立を試みた。mfMRIにおいて、患者群T2値は、健常群と比べ延長することを仮説とした。
日本手話と日本語対応手話の混合言語（中間型手話）の言語的特徴の解明

日本には「中間型手話」呼ばれるタイプの手話があり、一般的には日本手話と日本語対応手話の文法が混ざり合ったものであると言われるが、明確な「混合」は確認できなかった。聴者が使う中間型手話は、音声日本語のフットをリズムの単位として利用する傾向がある。語表出の時間は日本手話よりも30%超長い傾向にあった。取扱い分類辞と道具分類辞の使用比率においては、聴者の中間型手話は、日本手話や手話を知らない日本語話者のジェスチャーにおける使用比率と有意に異なっており物品のどの側面に着目しCLとして表現するかに独自性が見られた。ろう者が使用する中間型手話は、表出方法は簡略されるが日本手話文法に依存する傾向が強かった。平成23年度に撮影・記録を行った手話動画データの解析作業を進めた。中間型手話使用者(媒介手話H使用者:中間型手話のうち聴者が使用する手話)と日本手話使用者が一定のテーマに従い自由会話をしている動画データおよび両タイプの手話使用者が語のみを単独で表出しているデータを使い、ELANと呼ばれる動画解析ツールを用いて、「繰り返し動作により表される語」を抽出し、それらに含まれる以下のような時間的成分の取り出し、測定を試みた。・繰り返しの回数(総時間数)・繰り返しの単位となっている各ストロークの所要時間・各ストロークの往路と復路のそれぞれの所要時間これらの測定結果を分析した結果、中間型手話(媒介手話H)と日本手話は、各ストロークの表出時間およびストローク中の往路と復路の所要時間比に有意な違いがあることが明かとなった。さらに、平成23年度に撮影・録画した手話動画データを観察した結果、中間型手話(媒介手話H)使用者と日本手話使用者において、一致動詞(主語や目的語の人称や数により形を変える動詞)の使用方法に違いがある可能性が見いだされたため、両タイプの手話において一致動詞がどのように屈折しているか(またはしていないか)を調べることとし、研究協力者3名と今後の調査方法の詳細について打ち合わせを行った。また、中間型手話(媒介手話H)と日本手話には、文末に現れる指差しの使用方法に関しても違いがある可能性が見いだされたため、その詳細を明らかにすることを目的として、日本手話話者1名に研究協力を依頼し、文末に指差しが現れる日本手話文を比較対象用データとして撮影・記録を行った。また中間型手話(媒介手話H)使用者が対象物を表す際に、handling CLとinstrumental CLのどちらを使用するかを分析した。日本手話における分類辞使用状況との比較対照・考察を残すのみの段階まで来ている。聴者の使用する媒介手話の分類辞の使用方法と文末の指さしの使用方法に焦点を当て調査・研究を行った。分類辞では、媒介手話を使用する聴者、日本手話話者、および対照群として手話を知らない聴者(日本語話者)に、「金槌」、「ほうき」等の物品が写った写真を見せ、それらを手話(またはジェスチャ)で表出してもらい、その際、道具分類辞(対象となる物品を手型で摸して表現する方法)を使うか、取り扱い分類辞(対象物品使用の際の典型的な取り扱い方を手型で摸して表現する方法)を使うのか、各々の使用割合を調べた。その結果、どちらの分類辞がどの程度の割合で使用されるかという観点から、上記3群は異なった母集団に属していることが統計上有意であると示された。また、同じ聴者であっても媒介手話者と手話を知らない聴者では、両分類辞の使用頻度が異なり、媒介手話が日本語/日本語対応手話の特徴を合わせ持っているわけではないことも分かった。すなわち、媒介手話の分類辞使用方法は、日本手話と日本語/日本語対応手話の方法の「中間」ではなく、両手話とは独立した存在であることが示された。文末における指さしは、日本手話と媒介手話ではその使用法が異なることが経験上分かっているので、両手話で文末の指さしがどのように使用されるかを調査した。日本手話の文末の指さしは文の主語を指示するということが従来からの定説であるが、本研究により、主語だけではなく主題化された他の要素(目的語や付加詞)も指示可能であることが分かった。一方、媒介手話の文末の指さしは、収集したデータ中、比較対照に足る数が出現しておらず、日本手話との違いを充分に明らかにすることはできなかった。しかし、媒介手話で使用されていた文末の指さしは、ほぼ100%主語を指示するものであった。これは両言語の文末の指さしが異なった規則に基づいている可能性を示唆するものであり、さらなる調査が求められる。

従来、中間型手話と呼ばれてきた手話を、ろう者が聴者との会話時に使用すると考えられる中間型手話(媒介手話D)と聴者がろう者との会話時に使用すると考えられる中間型手話(媒介手話H)に分け、媒介手話Dがどのような言語的特徴を持っているかを調べるために、平成23年度は、以下のデータを収集した。1.日本手話使用者と媒介手話H使用者によるテーマ設定状況下における会話のデータ、2.日本手話使用者同士(2名)によるテーマ設定状況下における日本手話の会話データ(比較対照用)、3.日本手話使用者が単独で表した手話単語(比較対照用)「1」では、日本手話使用者を媒介手話H使用者(聴者)とペアにし、研究者側であらかじめ決めておいたテーマについて自由に会話をしてもらい、その状況を動画として電子的に記録した(6組分)。「2」では、日本手話使用者同士(2名)をペアにして、「1」と同様に、研究者側であらかじめ決めておいたテーマについて自由に会話をしてもらい、その状況を動画として電子的に記録した(2組分)。「3」では、8名の日本手話使用者に、それぞれCL的表現を含む日本手話単語32語を表してもらい、それを動画として電子的に記録した。「1」及び「2」の会話データには、非手指動作(疑問文、条件文、関係節、句の境界の提示等にかかわる非手指動作)、動詞の屈折、関係節が含まれるようテーマ設定をした。上記の手話動画データは、ELANと呼ばれる動画解析ツールを用いて、フレームごとに解析され、アノテーションを付与される作業に付される。そのため、平成23年度は、研究代表者がELANの使用方法に関する知識の提供を受けるとともに、ELANを用いて解析作業を行う研究補助者4名に、研究趣旨を説明したのち、ELANによる解析方法を教授し、平成24年度以降の解析作業に備えてもらうとともに、動画データの一部の解析作業を開始した。手話動画解析ツールELANの使用方法を厚生労働大臣認定の手話通訳士5名に指導し、解析作業を行えるレベルまで使用法を習得してもらったのち、日本手話話者と中間型手話(媒介手話H)使用者が表す手話動画データの解析作業を行った。平成24年度に予定していた手話会話データ撮影作業(日本手話使用者同士の会話データ、および日本手話使用者(この場合媒介手話D使用者)と聴者(この場合媒介手話H使用者)の会話のデータの収集)は平成23年度に既に完了しており、24年度は動画データの解析作業を中心におこなった。交付申請書では、(1)非手指動作、(2)リズム・プロソディ、(3)動詞の屈折、(4)名詞句の修飾方法、(5)分類辞の特徴を解析する予定であった。このうち、リズム・プロソディは日本手話および中間型手話(媒介手話H)に関しては完了し、中間型手話(媒介手話H)の特徴の一部を明らかにすることができた。また分類辞の特徴に関しても、媒介手話H使用者が、取り扱い分類辞と道具分類辞のどちらを使う傾向にあるかの調査を完了した。動詞屈折に関しては、調査項目をリストアップし研究協力者に指示するところまで完了している。非手指動作と名詞の修飾方法の調査には着手していない。その原因として、解析作業を行える研究協力者を必要人数確保できないこと、および解析作業が当初の想定よりもかなり時間がかかる作業であることがあげられる。
硬さ環境の時空間変化に応答する細胞構造と機能の解明

本研究では、硬さを自在に制御可能な細胞外環境モデルを構築し、そこで誘導される様々な細胞の構造や機能を解明することを目指している。本年度はまず、硬さを制御したゲル上での細胞接着を定量評価するための基本実験系として、細胞-ゲル間の距離をナノスケールで定量測定可能な新規光学顕微システムを構築した。本システムでは、屈折率差が小さいゲル/溶液界面からの微弱な反射光を検出するために、従来の反射型光干渉法における入射系や検出系に改良を施している。実際、本システムを用いて、硬さを動的に制御可能なpH応答性ゲル基板上の類表皮がん細胞(A431)を観察したところ、細胞接着面に線状のパターンが形成されていることを発見した。さらに同一領域を、全反射蛍光顕微鏡法(TIRF)により観察したところ,細胞がvincullinを発現していることが明らかとなり、光干渉法で得られる高さ情報と生化学的な情報が一致することを確認した。以上の結果から、本研究で開発した改良型反射型光干渉法が、ゲル上の細胞接着ダイナミクスをリアルタイム・ラベルフリーで定量評価するための強力なツールであること実証した。また本年度には、新たな試みとして、ハイデルベルグ大学及びヘルムホルツ研究センター(ドイツ)の合成化学及び生物学のエキスパートとの共同研究にも着手した。ここでは、新規な生体適合性・疎水ポリマー基板を用いて、軟骨などの硬組織のメカニクスを模倣した環境をin vitroで創製することを目指している。既にこれまでに、本基板上での骨芽細胞の接着ダイナミクスの定量測定に成功しつつあり、早期の論文化を目指す予定である。
著しく分散能力の高い幼生期を有する水産ベントスのコネクティビティー解析手法の開発

水産生物の資源量を決める要因のひとつに、加入量があります。この研究では、その推定精度を高くするための技術を開発することを目指します。個体発生の初期に浮遊幼生期を持つ海産ベントスを対象に、インド-太平洋に広がる分布域の各地点からDNA試料を集め、最新の次世代シーケンス技術を用いて解析します。さらに、着底に成功した個体から得られた幼生殻の元素分析と海洋モデルの数値計算からの結果をベイズ統計学に基づくモデルに組み込むことで、移動率を高精度に推定するための枠組みを作ります。
紙・ファイバーボードの断面構造解析における顕微鏡解析システムの導入

現在我国で製造,販売されている多数の純シートおよびファイバーボードから,特徴のある製品数種を選び出し,供試シートとした.これらの供試シートについて, 1)シート断面の薄切法と薄切切片の光学顕微鏡観察, 2)シートの表面と断面を同時に観察するための走査型電子顕微鏡観察, 3)填料などの紙加工剤を含むシートにおいて,これら加工剤のシート内分布を検定するための, X線元素分析観察,の3点の技術的問題点を検討した.そしてこれら3種の観察法に共通する課題として,シートの精度の高い断面作製法がもっとも重要な項目であることが明らかとなった.とくに最近になって急速に発達し普及しつつある.画像解析装置と解析方法とファイバーボードの形態解析に導入し活用するためには,このシート断面作製法の具体的手順を確立することが急務であると指摘され,とくにシート断面形態の光学顕微鏡による画像作製がきわめて有用性があることがあきらかとなった.一方紙シート断面切片の作製には,試料処理過程における吸水の問題や薄切面積,そして繊維断面の保存などの紙シートに特有の問題がある.そこで,今年度は,紙断面切片の"完全乾式試料処理法"紙の地合いなどのマクロな構造解析を可能とする. "長シート切片作製法",異種紙シート間の形態比較を可能にし,さらに解析作業能率を飛躍的に向上させるのに役立つ, "シートの多層包埋法"などの新技法を確立した.そこでこれらの成果をもとにして,本研究の目的である,シート断面の顕微鏡解析をシステム化するために,マニュアル集を編集した.このマニュアル集では,これまで顕微鏡観察に経験のない,生産管理現場の従業者でもこのシステムにとりかかれるように,具体的事項を詳しく記載することにした.とくに画像処理法の応用を考えて,光学顕微鏡技法の要点を中心に編集した.現在我国で製造,販売されている多数の純シートおよびファイバーボードから,特徴のある製品数種を選び出し,供試シートとした.これらの供試シートについて, 1)シート断面の薄切法と薄切切片の光学顕微鏡観察, 2)シートの表面と断面を同時に観察するための走査型電子顕微鏡観察, 3)填料などの紙加工剤を含むシートにおいて,これら加工剤のシート内分布を検定するための, X線元素分析観察,の3点の技術的問題点を検討した.そしてこれら3種の観察法に共通する課題として,シートの精度の高い断面作製法がもっとも重要な項目であることが明らかとなった.とくに最近になって急速に発達し普及しつつある.画像解析装置と解析方法とファイバーボードの形態解析に導入し活用するためには,このシート断面作製法の具体的手順を確立することが急務であると指摘され,とくにシート断面形態の光学顕微鏡による画像作製がきわめて有用性があることがあきらかとなった.一方紙シート断面切片の作製には,試料処理過程における吸水の問題や薄切面積,そして繊維断面の保存などの紙シートに特有の問題がある.そこで,今年度は,紙断面切片の"完全乾式試料処理法"紙の地合いなどのマクロな構造解析を可能とする. "長シート切片作製法",異種紙シート間の形態比較を可能にし,さらに解析作業能率を飛躍的に向上させるのに役立つ, "シートの多層包埋法"などの新技法を確立した.そこでこれらの成果をもとにして,本研究の目的である,シート断面の顕微鏡解析をシステム化するために,マニュアル集を編集した.このマニュアル集では,これまで顕微鏡観察に経験のない,生産管理現場の従業者でもこのシステムにとりかかれるように,具体的事項を詳しく記載することにした.とくに画像処理法の応用を考えて,光学顕微鏡技法の要点を中心に編集した.数種の紙シートおよびファイバーボードを供試材料として選び、これらの断面画像の作製法の確立を今年度の第一課題とした。このうち、パルプだけを原料とする紙シートについては、エポキシ樹脂包埋法とアロンアルファ樹脂包埋法にガラスナイフ切削法を組み合せることにより、精度の高い薄切片(1-3μm厚さ)を得ることが可能となった。これらの薄切片から光顕の画像が作製された。また、5-8枚のシートを重ね合せて包埋する"多層包埋法"を開発した。この方法により、相互に比較されるべき複数のシートが同じ条件のもとで包埋,切断され、同時に画像に記録されるようになった。また切断されるシートの長さを5mm以上にする"長シート切片法"も開発され、紙の地合いなどの、マクロな構造も検出できるようになった。これらに対して、多量の填料などを含む加工性の高い紙シートでは、切削の際にガラスナイフの損傷を伴いがちであり、問題を残している。またファイバーボードのように、紙シートに比べてサイズが非常に大きい試料に対しては、より広い面積の切片作製が課題となる。この様な課題に対しては、プラスチックによるシート断面のレプリカの作製を試みている。これらの問題点に対しては、薄切片を作製するよりも,切断表面自体に現れる繊維や填料を走査電顕で画像化する方法や、そのレプリカを光顕で検出することを試みている。これはエポキシ包埋されたシートの断面をガラスナイフやダイヤモンドナイフで削り出したのちに,沸化水素酸の蒸気で繊維の部分をエッチングして微細な凹凸を作製しようとするものである。この技法の開発によりシート断面観察法が完成されるであろう。一方シート断面画像の定量的解析には、自動画像解析装置PIAS-【II】の活用により、シート内の繊維の異方的配列などが測定されるようになった。
布センサで構成した体圧計測ウェアを用いた離床時褥瘡予防ケア支援

開始時点において不十分であった離床中の褥瘡予防ケアに対し、圧力布センサを用いた体圧計測ウェアを開発し、体圧ライフログの取得とその活用から研究した。体圧計測ウェアは、構成の進化、圧力布センサの性能向上などの成果が得られた。旧来のシーツ型センサを比較して、体圧分散器具が利用されても体表に加わる圧力を高精度で検出できる。一方で、体圧計測ウェアを用いた実介護現場における長期継続データ収集とそれを基とした分析は、被験者らへの影響も鑑みて中止とし、体圧計測ウェアの褥瘡予防ケア習得への応用手法の検討へ転進した。本検討では、圧力布センサおよび体圧計測ウェアを用いた褥瘡看護ケアに対する新たな貢献がなされた。本研究は、圧力布センサで体圧計測ウェアを作成し、離床中の褥瘡予防を充実させる研究である。研究項目は以下の5つ、「体圧計測ウェアの開発」「体圧ライフログの収集および離床時褥瘡予防ケア手法の検討」「体表体圧負荷のリアルタイム可視化や高圧部位通知による褥瘡予防ケア支援」「想定外の褥瘡発生時の振り返り支援による原因究明と褥瘡予防ケア改善支援」「実介護現場における実証実験による有用性検証と実用システム化」である。計画通り、初年度は次年度のデータ収集準備を主とした。開発遅延で半年の遅れとなったが、体圧計測ウェアのプロトタイプが完成した。また、特許関連の整備(特願2015-197684)を実施した。可視化ソフトはRESTベースサーバとして一次実装が終了し、ユーザ別管理・リアルタイム/事後のデータ保存や表示が可能となり、実証実験と振り返り支援に活用可能な構成を実現した。本ソフトの背後には10Gbase-Tを用いたGlusterFSデータ保存クラスタ及びRによる並列解析クラスタを構築済みである。約30分で1人24時間の計測データを自動処理可能となり、以後の実証実験に向けた準備が整った。また、ウェア型ではないが布センサを用いて、共同研究者全体で、愛知県春日井市の特養にて体圧計測実験を実施し、研究体制や実介護現場との連携体制の確立と確認を実施した。加えて、他に愛知県名古屋市瑞穂区の介護老人福祉施設の実験協力を取り付けた。上記より、初年度進捗は当初予定より進んだものと見る。一方で、懸念事項として、体圧計測ウェアの高額化がある。回路は構成粒度が低下したため低価格化した。しかし、単一ウェアで複数の回路を利用する形となったため、総額では高額化した。予算額が申請額に満たなかった事と合わせ、当初3台としてた体圧計測ウェアは1台のみとし、実験手順を変更する方向で対応する。以後の年度も同様の予定である。以下の通り、遅延したもの、予定以上に進捗したものが混在しているが、体圧計測ウェアの開発以外は予定以上に進捗しており、総合として当初計画以上に進捗したものとみる。以下、詳細である。体圧計測ウェアの開発は、回路の開発遅延で半年の遅れとなったが、第1プロトタイプが完成した。データ自動処理クラスタの構築および追加の実験協力施設の確保は当初予定にはなく、研究者らの努力により想定を超えて進捗したものである。平成28年度の計画は、昨年度に完成した体圧計測ウェアを用いた実証実験およびデータ収集であった。まず、名古屋市瑞穂区にある特別養護老人ホームに27年度版の体圧計測ウェア(ベスト型)を持ち込み、施設スタッフに施設内利用可否をヒアリングした。結果、システムコンセプトや着用方法などへ賛同が得られた一方、27年度版の生地では硬すぎて被験者の褥瘡発生を助長する可能性などが指摘された。また、27年度版は上衣のみであり、褥瘡発生リスクが高い下半身を計測できる下衣の提供も打診された。上記結果を受け、より薄型の布センサを用いた上下の揃った体圧計測ウェアの研究開発へ年度の主目標を変更した。

その結果、より薄型の布(28年度第1試作)が完成し、それを用いた体圧計測ウェア(28年度版)が平成28年末に完成した。本ウェアはプレスリースおよびウェアラブルEXPO2017にて公開し、新聞4件に報道されるなど好評を得た。また、合わせて1件の特許を申請した。当初計画のデータ収集に替わり、28年度版ウェアの完成後に20名の健常者(2040台,男女比1:4)の体圧分散クッション利用時の仰臥/側臥位の体圧データを、衣類型デバイスの基礎性能検討データとして収集した。本件は、ウェア完成時期との関係から年度末における実施となったため、解析は29年度に繰り越しとなった。この他、ヒアリング時に指摘のあった計測回路の小型化にも着手し、厚み方向に39%,体積比で22%の削減を実現した。また、布の更なる薄型化についても検討し、28年度第2試作を構築した。ただし、第2試作は半年の撚糸期間を経て作成できたのが10 mと極少量であり、大量生産の目処は立っていない。同布にて29年度に2着のフラグシップモデルを作成し、性能を検討予定である。平成28年度の計画は、昨年度に完成した体圧計測ウェアを用いた実証実験およびデータ収集を進めることであったが、施設へのヒアリングの結果を受けて、より薄型の布を用いた体圧計測ウェアの開発へ方針を変更した。特別養護老人ホームでのデータ収集は実現していないが、代わりにより薄型の布センサ及びそれを用いた高性能な体圧計測ウェアが実現できた。また、後期高齢者ではないが、健常者20名(2040台,男女比1:4)のデータを収集しており、衣類型デバイスの基礎性能検討の準備が整った。ただしデータ収集が新しい体圧計測ウェア完成後の28年度末であったため、その解析は29年度へ繰り越されている。この他、ヒアリングの結果を受け、当初予定になかった計測回路の小型化を実施している。厚み方向に39%,体積比で22%の削減を実現した。また、布の更なる薄型化についても検討し、フラグシップモデルの布センサの作成にも成功した。そのため、29年度に2着ほどフラグシップモデルの体圧計測ウェアを作成できる運びとなった。ただし、本布センサは半年の撚糸期間を経て作成できたのが10 mとごく少量で有り、大量生産の目処は立っていない。上記のとおり、平成28年度の研究は、年度初期に実施した特別養護老人ホームでのヒアリング結果を受けて実情に沿った方向へ変針し、成果を残している。結果、当初予定とは別方向であるがより実情に沿った方向へ十分に前進したと判断した。本研究は、圧力布センサで体圧計測ウェアを作成し、離床中の褥瘡予防を充実させる研究である。平成27年度に次年度のデータ収集準備を主として、体圧計測ウェアのプロトタイプを作成した。平成28年度は、平成27年度に作成したプロトタイプを用いた実証実験およびデータ収集を実施した。平成29年度は、上記で取得したデータを用いた提案システムの評価および柔らかい布を用いた最新型衣類型センサの構築およびその評価を実施した。上記データを用いた評価として、シーツ型・衣類型の両センサを同時に利用して検出力を比較したところ、衣類型センサの方が高い検出力を持つ判明している(Brunner-Munzel検定にて15%の第一種過誤を含む)。本件は、情報処理学会の論文誌に投稿済みであり、条件付き採録となっている。新たに作成した衣類型センサは、医療メーカのアドバイスにより甚平型の構造となった。
RFスパッタ法によるIII族窒化物半導体薄膜の作製とその特性に関する研究

近年のIII族窒化物半導体であるGaN系材料による青色LEDやLDのデバイス化やInN、AlNとの混晶によるバンドエンジニアリングは、新しいオプトエレクトロニクス時代を展開しつつある。しかしこのようなデバイス応用への急展開にもかかわらず、III族窒化物半導体の基礎物性や結晶成長過程において解明すべき課題が多く残されている。事実、InNに関して近年、InNのバンドギャップは、ここ20年来信じられてきた1.9eVではなく1eV以下にあるとの報告がなされ、その真偽が問われている。また、ガラス基板上に作製されたGaN多結晶膜から強いフォトルミネッセンス(PL)発光特性が得られることが報告された。このような多結晶体からの強いPL発光は、GaAs等、他のIII-V族半導体には全く見られない特異な特徴である。本研究では、高周波反応性スパッタ法を用いてGaN及びInNの多結晶及び非晶質薄膜を作製し以下の結果を得た。1.水素化非晶質GaN膜から室温においても3.27eVにピークを持つ強いPL発光特性を観測した。2.この発光起源及び発光メカニズについては未だ不明であるが、GaN微結晶からのものと考えている。3.作製条件によりInNバンドギャップが変化すること。1.0eV付近に直接バンド型の構造が観測される場合もある。この構造がInNの基礎吸収端(バンドギャップ)に起因するものか、欠陥によるバンドテイルによるものかについて検討中である。4.Si及びInの窒素雰囲気中反応性スパッタInN:Si膜について、Siの量により結晶性、電気的特性、光学的特性、バンドギャップが大きく変化することを見出した。近年のIII族窒化物半導体であるGaN系材料による青色LEDやLDのデバイス化は、新しいオプトエレクトロニクス時代を展開しつつある。近年、ガラス基板上に作製されたGaN多結晶膜から強いフォトルミネッセンス(PL)発光特性が得られることが報告された。このような多結晶体からの強いPL発光は、GaAs等、他のIII-V族半導体には全く見られない特異な特徴であり、他のInN等のIII族窒化物半導体においても同様の特異性の出現が期待される。また、InNに関して昨年、InNのバンドギャップは、ここ20年来信じられてきた1.9eVではなく1eV以下であるとの報告がされ、その真偽が問われている。1.水素化非晶質GaN膜からのPL発光特性を観測した。発光のピークエネルギーは水素濃度に依存する。2.P型Si上に作製したInN多結晶薄膜において、ヘテロPN接合の形成、光起電力の発生を確認した。3.多結晶InN薄膜の詳細な光学吸収特性測定の結果、1.0eV付近に直接バンド型の構造が観測された。この構造がInNの基礎吸収端(バンドギャップ)に起因するものか、バンドテイルによるものかについて検討中である。

また、InNに関して昨年、InNのバンドギャップは、ここ20年来信じられてきた1.9eVではなく1eV以下であるとの報告がされ、その真偽が問われている。本研究では、高周波反応性スパッタ法を用いてGaN及びInNの多結晶及び非晶質薄膜を作製し以下の結果を得た。1.水素化非晶質GaN膜からのPL発光特性を観測した。発光のピークエネルギーは水素濃度に依存する。2.P型Si上に作製したInN多結晶薄膜において、ヘテロPN接合の形成、光起電力の発生を確認した。3.多結晶InN薄膜の詳細な光学吸収特性測定の結果、1.0eV付近に直接バンド型の構造が観測された。この構造がInNの基礎吸収端(バンドギャップ)に起因するものか、バンドテイルによるものかについて検討した。
アショフの法則の機構解明：光刺激による概日リズムの変動を緩衝する要因

恒明条件下で光強度が増すと,概日行動リズムの周期が昼行性動物では短くなり,夜行性動物では長くなるとのアショフの法則は動物界に広く妥当するが,その機構は未解明である。本研究は,恒明条件下での概日行動リズム周期の伸長が亢進し,アショフの法則が強調された形質を示す遺伝子改変マウスにおいて,光刺激に対する概日行動リズムの応答性の過敏化を示すことを目的とする。恒明条件下で光強度が増すと,概日行動リズム周期は昼行性動物では短くなり,夜行性動物では長くなるとのアショフの法則の機構は未解明である。セクレトグラニンII遺伝子(Scg2)ノックアウト(KO)マウスは,アショフの法則がより顕在化する形質を示す。当年度は,同マウスにおいて,概日行動リズムの光刺激による変動が過敏化しているか否かを検証した。(1)リズム周期伸長の光強度依存性の解析:これまでに,350ルクスの恒明条件下で,Scg2 KOマウスは26.1時間,対照マウスは25.3時間の概日行動リズム周期を示した。今回, KOマウスを恒暗下(0.5ルクス以下)にて3週間,続いて2(赤色光),2(LED,以下同じ),30,1000ルクスの恒明下で各3週間飼育し,リズム周期の変化を調べた。その結果,30ルクスにおいて,KO群はリズム周期伸長の亢進を示した。従って,Scg2 KOマウスにおける活動リズム周期の伸長は特定の照度において亢進するものと考えられた。(2)暗期光刺激によるマスキング効果の解析:夜行性動物では暗期中途の光照射により運動量の減少が見られ,リズムのマスキングの典型例とされる。12:12時間明暗サイクルの暗期4時間(消灯後3-7時)に2ルクス(赤色光)の光照射をScg2 KOマウスに行い,以後少なくとも10日毎の間隔をおいた各日に2(LED,以下同じ),5,10,100,1000ルクスの光照射を行った。当日(0日)の光照射中の運動量を,各前日(-1日)あるいは翌日(+1日)の同時間帯の運動量と比較した。その結果,100ルクス照射においてKO,対照両群で運動量が減少したことに加え,以下の予備的知見を得た。1)2ルクス赤色光では-1日に比べ光照射中の運動量がむしろ増加したが,KO群ではその亢進が見られた。2)10,100ルクスでは-1日に比べ+1日の運動量がKO群特異的に増加した。以上より,Scg2 KOマウスにおける光刺激応答性の亢進が示唆された。恒明条件下で光強度が増すと,概日行動リズム周期は昼行性動物では短くなり,夜行性動物では長くなるとのアショフの法則については,その機構が未解明である。この法則がより顕在化するセクレトグラニンII遺伝子(Scg2)ノックアウト(KO)マウスは,同法則の機構解明に適したモデルと言える。当年度は,視交叉上核培養切片のリズム解析に用いるmPer2LucノックインScg2 KOホモ接合型二重変異マウスを得るべく,親系統となるmPer2LucノックインScg2 KOヘテロ接合型マウスを交配にて作出した。一方, Scg2 KOマウスを用いて前年度に得た,暗期光刺激によるマスキング効果等に関する予備的知見の検証を行った。12:12時間明暗サイクルの暗期4時間(消灯後3-7時)に,2ルクス(赤色光)もしくは,2(LED,以下同じ),5,10,100,1000ルクスの光照射を行なった。光照射中(0日),あるいは翌日(+1日)の同時間帯の運動量を,照射前日(-1日)の同時間帯の運動量と比較し,以下の知見を得た。1)光照射による運動量の減少は,対照群では5ルクス以上の照度で,KO群では100ルクス以上で有意であった。2)2ルクス赤色光では光照射中(0日)の運動量がむしろ増加したが,KO群ではその有意な亢進が見られた。3)LED光照射では+1日の運動量が増加したが,KO群におけるその亢進が10ルクスにおいて有意であり,100ルクスにおいては有意傾向(p = 0.11)が認められた。従って,Scg2 KOマウスではマスキング効果が抑制されている(対照マウスに比べ相対的に運動量が多い)一方で,光刺激応答性の運動量の増加は亢進していた。特に,Scg2 KOにおいて+1日に運動量増加の亢進をもたらす照度は,恒明条件下において概日行動リズム周期伸長の亢進を示す照度域に近く,Scg2 KOマウスにおけるこの照度域での光感受性の亢進がリズム周期伸長の原因であるかに関心が持たれた。申請者らが世界に先駆けて作成したセクレトグラニンII遺伝子(Scg2)ノックアウト(KO)

マウスは,恒明状態において概日行動リズム周期が対照マウスに比べ顕著に伸長し,アショフの法則の機構解明に適したモデルと言える。当年度は,mPer2LucノックインScg2 KOホモ接合型二重変異マウスを作出し,その視交叉上核の培養切片を用いて,概日リズム伸長の成因を解析する実験系を整備した。Per2遺伝子とScg2遺伝子は同じ第1染色体上に存在し,交配により二重変異体を得るためには相同組換えが必要であるが,両遺伝子座の間隔は520万塩基対で相同組換え頻度は約5%であるため,二重変異体の作出は難航したが,当年度これに成功した。得られたmPer2LucノックインScg2 KOホモ接合型マウスおよび対照マウスを12:12時間明暗サイクル条件下にて飼育後,視交叉上核切片を調製し組織培養を行い数週間にわたりmPer2Lucに由来する発光をモニターしたところ,Scg2 KOマウス切片は対照マウス切片に比べ概日発光リズム周期が伸長する傾向を示すとの予備的な知見を得た。また,網膜の光刺激に応答して網膜視床下部路の終末から分泌され視交叉上核に作用するpituitary adenylate cyclase-activating peptide(PACAP)をScg2 KOマウスおよび対照マウスの視交叉上核切片培養液に添加すると,発光リズム位相の変位が認められた。以上,Scg2 KOマウス個体レベルにおける恒明条件下での概日行動リズム周期伸長の成因を解析しうる視交叉上核切片培養系を樹立した。同じ第1染色体上に至近間隔(520万塩基対)で位置し,相同組換え頻度が約5%と想定されるPer2遺伝子とScg2遺伝子については,交配により二重変異体を得ることは難航すると予想されたが,当年度これに成功した。さらに,予備的知見ながら,得られたmPer2LucノックインScg2 KOホモ接合型マウスの視交叉上核培養切片を用いて,mPer2Lucに由来する概日発光リズム周期が対照マウスに比べ伸長する傾向を示すことを認めた。また,同培養系において,網膜への光刺激に応答して作動する神経ペプチドPACAPをScg2 KOマウスおよび対照マウスの視交叉上核切片培養液に添加すると,発光リズム位相の変位が認められた。以上,アショフの法則がより顕在化しているScg2 KOマウスが個体レベルで示す恒明条件下での概日行動リズム周期伸長について,その成因を詳細に解析しうる視交叉上核切片培養系を樹立した。こうした観点から,当該研究はおおむね順調に進展していると判断した。恒明条件下で光強度が増すと,概日行動リズムの周期が昼行性動物では短くなり,夜行性動物では長くなるとのアショフの法則は動物界に広く妥当するが,その機構は未解明である。本研究は,恒明条件下での概日行動リズム周期の伸長が亢進し,アショフの法則が強調された形質を示す遺伝子改変マウスにおいて,光刺激に対する概日行動リズムの応答性の過敏化を示すことを目的とする。アショフの法則がより顕在化しているScg2 KOマウスにおいて,概日行動リズムの光刺激による変動が過敏化しているとの仮説の検証を進めている。暗期中途での光照射によるマスキングの検討では, Scg2 KOマウスにおいてマスキング効果が有意に減弱している(対照マウスに比べ相対的に運動量が多い)等,新たな知見が得られた。またマウスの遺伝的背景の差異による影響を除くため, C57BL/6系統に均一化した個体でのデータ採取を現在進めているが,同様な傾向が認められている。さらに,視交叉上核由来の培養切片を用いて,概日リズム遅延をScg2由来ペプチドが補償しうるか否かを検証する実験系を確立するために, mPer2LucノックインScg2 KOホモ接合型二重変異マウスの作製を進めた。Per2遺伝子とScg
心筋細胞を用いた高効率エネルギー変換型バイオアクチュエータに関する研究

初年度に得られた実験データ及び試作結果を元に、力学的機能をもった心筋細胞駆動型デバイスとして,電力を全く用いることなく、化学エネルギーだけで駆動するマイクロチューブポンプやマイクロバルブ等の流体制御デバイスと駆動力を用いて発電するデバイスの設計試作を行い、評価実験を行った。試作の結果、チューブの膜厚3040μm、直径2mm、全長6mmのマイクロポンプの駆動音部を試作することに成功した。また、駆動部に外部から力を加えて、ポンプ流動を確認した。また、本システムの高出力化のためには、筋カトレーニングのように細胞を刺激し、細胞自体の筋力性能を向上させる必要がある。そこで本特定領域内での連携において、生体に近く柔らかいアクチュエータであり,金とNafionという生体適合性のよいものからつくられているICPF (Ionic Conductive Polymer Film)アクチュエータを用いて、細胞と一体型でシンプルな構造をした細胞伸展刺激システムを共同開発することができた。また、発電素子においては、培養心筋細胞の拍動力による運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子の原理検証実験を行い、培養心筋細胞を圧電ナノファイバー上の任意の場所に接着固定するアセンブリ手法を確立できた。マイクロ空間内での培養心筋細胞のリアルタイム観察を行い、小型インキュベーター内の環境制御、細胞生命維持のための循環システムを構築し、アクチュエータ及びデバイスの性能評価を行い、高機能バイオMEMSデバイスを目指す指針が得られた。本研究に関する研究成果発表として、MicroTAS国際会議(平成18年11月、東京)、IEEE EMBS(平成18年9月、New York)で発表した。本研究は、生物の最小単位である細胞というパーツを用いて、微小機械及びナノ材料と結びつけるという全く新しい概念に基づいて、デバイス設計を行う斬新な試みである。これまでに様々なMEMSデバイス、発電素子、燃料電池が提案されてきたが、提案するデバイスは従来とは全く異なるアプローチによる独創的な新原理デバイスである。細胞と無機材料を融合させ、生体自ら発生するエネルギーやリズムを運動エネルギー、電気エネルギーに変換するという生体融合機能デバイスの創成である。そこで心筋細胞を駆動源として、細胞を用いた柔らかいマイクロアクチュエータを実現できると考え,デバイスの設計及び基礎実験を行ってきた。細胞そのものを材料として、力学的機能と化学的機能を持ち合わせた新規なアクチュエータであり、構想及びデバイスの基本原理は非常に独創的である。基礎実験により、化学エネルギー(グルコース・酸素供給)だけで動作するアクチュエータを既に確認しており、試作したバイオマイクロアクチュエータの発生力は細胞あたり数nNから数十μNという大きな力を発生することが分かった。今回、心筋細胞駆動型バイオアクチュエータによる流体駆動システムの試作と電気エネルギー変換機構の試作を行った。心筋細胞の駆動力によりマイクロポンプの試作に成功した。また、ナイロン糸上での心筋細胞の接着性をみるために,ナイロン糸上での心筋細胞培養実験を行った。ナイロン糸に接着している心筋細胞が観察でき,培養2日後には,拍動も確認できた。圧電ファイバーの伸縮応答実験より,心筋細胞を効率よくナイロン糸上に配向させることができれば,電圧が得られることがわかった。
内外層の電気特性を制御した二層カーボンナノチューブの合成と機能創出

本研究では4種類の電気特性の組合せを有した2層カーボンナノチューブの選択的合成法の開発が目的である。つまり内層チューブと外層チューブの電気特性の組合せは、(内層@外層=S@S,S@M,M@S,M@M,S:半導体特性、M:金属特性)の4種類の二層カーボンナノチューブを製造して、そして同軸2層チューブ構造に起因した今まで未解明であった伝導特性、光学特性、電気化学特性といった新たな物性の発現であると期待している。またそれらの知見を基にして透明導電膜や高温超伝導特性、エネルギー貯蔵材といった高機能電子デバイスなどへの展開に繋げる。平成24年度の研究実施計画通りに、Peapodの熱処理により選択的な物性を示す2層カーボンナノチューブ生成に成功した。即ち、二層カーボンナノチューブの外層チューブの電子状態調整には2層カーボンナノチューブの前駆体となる金属的または半導体的なシングルカーボンナノチューブを利用することで制御に成功した。それらを組み合わせることで4種類の電気特性の組合せを有したシングルカーボンナノチューブの選択合成を行った。シングルカーボンナノチューブには、Nano-Integris社で市販されている高純度の金属的または半導体的SWNTsを利用した。それらのシングルカーボンナノチューブの内部空間にC_<60>を内包させPeapodを作り、1500度以上の高温熱処理により二層カーボンナノチューブに構造変化することを確認した。高純度の金属的または半導体特性を示すシングルカーボンナノチューブの内部空間にフラーレンを内包させPeapodを作り、1500度以上の高温熱処理により二層カーボンナノチューブに構造変化することを確認した。さらに、孤立分散溶液を準備し、様々な光学分析を通して、二層カーボンナノチューブ特異の物性を確認した。平成24年度に生成された選択的な二層カーボンナノチューブについて、熱及び電気伝導性といった物性解析をしながら、デバイスへの応用可能性を探索する。さらに、超電導特性を含めて材料評価を行う。Nano-Integris社(USA)から平成24年度購入の高純度の金属/半導カーボンナノチューブが予定より安く購入出来たため、次年度繰越額が生じた。次年度には、選択的に得られた二層カーボンナノチューブについてエネルギーデバイスや電子デバイスとしての応用可能性を検討するに当たって、均一なDWNTフィルムおよび薄膜が必要である。そこで、密度などの制御に有用なSpray装置(40万円)に次年度繰越額を使用して注文制作する。
音楽感性情報処理過程の認知科学的モデル化

本研究の代表者である阿部は、従来から、音楽知覚のメカニズムが、"リズム的体制化"と"調性的体制化"の2種類の処理モジュールを基盤としていることを実験的に立証してきており、かつ、それぞれの処理モジュールのモデルを計算機上に提案してきている。本研究では、それら2種類の処理モジュールの出力がどのように統合されているのかをより詳細に明らかにすること、また、それら2種類の処理モジュールを統合するメロディ知覚モデルを計算機上に実現することを試みた。本年度に行った実験研究の結果から、調性的体制化はリズム的体制化の影響を受けるが、リズム的体制化は調性的体制化の影響をあまり受けない、ということが明らかになった。このことから、メロディ知覚過程においては、リズム的体制化の結果を基礎にして調性的体制化が行われる、ということが示唆された。また、本年度は、この知見を基に、リズム的体制化と調性的体制化を統合する過程の計算モデルを提案した。そのモデルによるシミュレーションの結果は、音の高さのみを手がかりにした調認定モデルよりも、被験者の反応をよくよく説明することができた。現段階のモデルは、人間のメロディ知覚を説明する基本的な枠組みを提供するにとどまっており、また、西洋音楽のスキーマをもつ聴き手のモデルとしかなっていない。しかしながら、このモデルを土台とすることによって、今後は、音楽に関わる様々な認知現象を説明できるモデルを構築できる可能性が出てきたといえる。本研究の代表者である阿部は、従来から、拍節的体制化の過程と調性的体制化の過程とをそれぞれ独立にモデル化することを試みて来ている。具体的に云えば、音符(個々の音符は音高と音長の離散値をもつものとする)の系列を入力データとして採り、各要素音の音長(音価)情報のみから"拍"や"拍子"を解釈していこうとするコンピュータ・モデル、および、各要素音がもつ音高情報のみからその音列(メロディ)の"調"を解釈していこうとするコンピュータ・モデル、の提案をそれぞれ進めてきた。このように両過程を別々にモデル化しようとする理由は、問題の単純化ということもあるが、それ以上に、人間のメロディ知覚において両過程が基本的に独立的に遂行されていると推測されることにある。しかしながら、聞き手の心理体験としては、拍節構造と調性構造とが別個に知覚されるということはなく、メロディという一つの対象が知覚されるだけであり、当然、その両方の知覚処理が心内でどのように統合されているかということが解明されなければならない。今年度は、その問題に取り組み、心理学的実験の結果から、メロディの知覚的体制化は、拍節的体制化の処理がより基本にあって、その処理の結果を踏まえた上で調性的体制化の処理がなされるという示唆を得た。(なお、この示唆を得るには、音楽知覚についての直接的な研究の他、人間の言語処理過程における統語処理とプロソディー処理との関係について行った実験的研究からの知見も参考にした。)そして、その示唆を基に、拍節的体制化の処理と調性的体制化の処理の統合過程についてのコンピュータ・モデルの構築を進めた。現在は、そのモデルのシミュレーション結果と、実験から得られた人間の反応結果とを比較照合を進め、モデルのさらなる改良に努めているところである。

また、本年度は、この知見を基に、リズム的体制化と調性的体制化を統合する過程の計算モデルを提案した。そのモデルによるシミュレーションの結果は、音の高さのみを手がかりにした調認定モデルよりも、被験者の反応をよくよく説明することができた。現段階のモデルは、人間のメロディ知覚を説明する基本的な枠組みを提供するにとどまっており、また、西洋音楽のスキーマをもつ聴き手のモデルとしかなっていない。しかしながら、このモデルを土台とすることによって、今後は、音楽に関わる様々な認知現象を説明できるモデルを構築できる可能性が出てきたといえる。