hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低消費電力高機能リコンフィギュラブルメモリシステムの研究

本研究では、性能向上・低電力消費を両立するメモリシステムアーキテクチャを提案し、シミュレーションによる評価、およびFPGAを利用したハードウェア実装による評価を行ってきた。提案手法は、メモリコントローラによる演算機能による高速化、キャッシュハードウェアによるデータ圧縮および専用命令を使用した各種ソフトウェア制御によるキャッシュの低消費電力化であり、評価結果により一定の効果が確認できた。当該年度は主に、(1)C言語によるシミュレータの作成、(2)シミュレーションによる大規模データアプリケーションに対する性能・電力の予備評価、および(3)ハードウェア記述言語による演算モジュール、圧縮回路、およびメモリコントローラの基本設計を行った。C言語によるシミュレータは、様々な用途の計算機環境を想定して、基本命令セットとしてSBARCアーキテクチャ、ARMアーキテクチャ、MIPSおよびAlphaの4種類を実行可能としている。また、実際のプログラムのメモリアクセスの振舞いと実行速度・電力を評価することを目的とすることから、アプリケーションプログラムのバイナリを入力とし、CPU内命令実行とメモリ/キャッシュアクセスおよびメモリコントローラ内の動作をクロックベースで詳細にシミュレーションするものである。フィルター演算アプリケーションや、SPECベンチマークのプログラム集を用いた予備評価により、様々なアプリケーションに対して実際に性能的に有用な演算モジュールと、電力的に有用な命令セットと圧縮アルゴリズムの選定を行った。また、演算モジュールと圧縮回路について、ハードウェア記述言語によつて回路記述を行った。設計した回路に対して論理合成を行うことにより、回路の動作速度およびハードウェア量の評価を行った。この際、シミュレーションによって選定された圧縮率の高い圧縮アルゴリズムが、他の圧縮アルゴリズムよりも小規模の回路として実現可能であることがわかった。本研究では、性能・低電力消費を両立するメモリシステムアーキテクチャを提案し、シミュレーションによる評価、およびFPGAを利用したハードウェア実装による実アプリケーション上での評価を行う。当該年度は主に、全体計画のうちの(4)各種演算モジュールと圧縮回路のVHDLによる回路設計および検証/評価、(5)各演算モジュール、圧縮回路のメモリコントローラへの組込みおよび論理合成・配置・配線設計、(6)プログラムインタフェース(API)の作成、および(7)評価用プリント基板による評価システムの構築を行った。対象とする演算モジュールと圧縮回路に関して、初年度に予備評価から選定したものについてのみ実際に回路を設計したが、それらの回路記述を更に洗練させ、動作速度と回路規模の最適化を行った。また、各モジュール/圧縮回路をメモリコントローラに組込み、FPGAをターゲットとして配置・配線を行うことにより、メモリコントローラ全体の動作速度、電力およびハードウェア量の評価を行った。続いて、メモリコントローラの再構成・制御を可能とするプログラムインタフェース(APDを作成し、アプリケーションプログラムからの制御方法を検討し、いくつかの方法を実際に試みた。さらに、最終年度に実際のハードウェア上で実アプリケーションを用いた評価を行うが、このためにメモリコントローラ用のFPGAを搭載する評価用プリント基板を設計・製作した。本研究では、性能・低電力消費を両立するメモリシステムアーキテクチャを提案し、シミュレーションによる評価、およびFPGAを利用したハードウェア実装による実アプリケーション上での評価を行ってきた。当該年度は主に、前年度までに設計・開発したFPGA搭載評価用ハードウェアを使用し、実アプリケーションを用いた提案機構の評価を行った。(研究計画書の項目(8))評価プログラムとしては、基本プログラムとしてSPEC CPU2000(整数、浮動小数)ベンチマーク、応用プログラムとしてデータベース用ベンチマーク(Wisconsinベンチマーク)、メディアプロセッシング用のメディアベンチ(MiBench)等を使用し、これらのベンチマークプログラムについて、前年度作成した演算モジュールAPIを利用してメモリコントローラによる演算箇所の埋め込み、さらにCPUとメモリコントローラによるパイプライン処理、負荷分散処理を実現するための変更を行い、計算処理の高速化を図った。また、評価用ハードウェア上での実行結果と、シミュレーションによる実行結果を比較し、実実行の実行時間がシミュレーションによる結果を反映していることを確認することで有効性の検証を行った。併せて、本研究において定義された省電力用命令群を使用するためのプログラム開発環境を構築し、本命令群を適用した場合の評価を行った。(以上、電力評価についてはシミュレーション上で行った。)本研究の実施の過程で、当初の目的に加えて、新たに(1)キャッシュメモリのミスを削減するハードウェア・ソフトウェア協調制御方式、および(2)小容量バッファを使用する組込みシステム向けキャッシュメモリ構成方式を提案し、評価を行い、一定の効果を示した。
イスラム世界における近代建築の現存遺産調査―基礎調査とネットワークの確立

第2年目の本年度は以下のことをおこなった。1.昨年度に引き続き、東京、関西、九州の各地域で、イスラム近代建築関係の史料収集を実施した。日本においてはイスラム伝統的建造物、都市に関する研究者や研究成果は存在しているものの、近代建築関係は皆無に近い。2.本年度の海外調査は、エジプト、イランの二つの国で実施した。エジプトに関しては、カイロのアメリカン・ユニバーシティやカイロ大学を中心に、エジプト近代建築の研究が始まっている。エジプトにおける西洋建築の影響、近代的建築学の導入-19世紀末のフランスの影響、そしてそれ以後のイギリス建築の流入など-は、日本ときわめて似ている。さらに19世紀末から20世紀初頭にかけて富裕層の住宅が多数作られた。また、イランではテヘランとイスファファンを訪れ、現地調査と研究者との交流をおこなった。3. 2年間、トルコ、エジプト、イランについて近代建築の遺産調査の可能性を探った。量、質の点で、以上三カ国はいずれも甲乙つけがたい。ただ、社会状況、研究の進展状況からみて、今後実際に遺産調査を実施する場合、カイロ、イスタンブール、アンカラ、テヘランの順でおこなうのが妥当だと考える。本年度は、ふたつのことをおこなった。1.日本におけるイスラム近代建築史関係の文献調査:東京、関西において、イスラム近代建築史研究の状況を調査し、いくつかの機関が所属しているイスラム近代建築史関係の文献を収集した。また、1999年9月、日本建築学会主催第2回アジア建築交流シンポジウム(神戸大学)において、日本におけるイスラム近代建築史関係のネットワークをつくることを提唱した。トルコ関係では、現在ひとりの日本人研究者がこの領域に関心をもっていることを確認した。2.トルコにおけるトルコ近代建築史研究の実態調査と現存遺産調査:1999年6月トルコを訪問し、イスタンブール、アンカラ、トラブゾン、イズミールの各都市においてトルコ近代建築史研究の実態調査と現存遺産調査を実施した。想像していたよりも近代建築史研究は進展していることを確認した。日本を除く非西洋社会では、中国、台湾、韓国シンガポールと並ぶ研究の盛況ぶりである。また、訪問した4つの都市には多くの近代建築が現在も数多く残されていた。ただ、その遺産の数があまりにも多いこと、研究が独自に進展していること、トルコにおける「近代建築」の概念が日本とはやや異なることなどから、これまで、日本や東アジア、ベトナムで実施してきた「近代建築悉皆調査」は、トルコではやや困難だと思われる。むしろ、相互の研究成果を持ち寄ってコンフェランスを開催することから始めるのが適当であろう。
遺伝性ジストニアDYT3の原因遺伝子N-TAF1に関する神経細胞特異的機能の解明

遺伝性ジストニアDYT3の原因遺伝子TAF1の神経細胞特異的なアイソフォームに関して、神経細胞における役割を明らかにすることを目的として、神経系および非神経系の哺乳類培養細胞株における強制発現を行い、細胞内局在のパターンを調べた。その結果、両者の間で局在パターンに差異のあることがわかった。また、N-TAF1が直接発現を制御する遺伝子群を明らかにする目的で、TAF1またはN-TAF1をノックダウンした細胞株を使用して、対照サンプルとの間で様々な遺伝子の発現量の変化をマイクロアレイ解析によって調べた。その結果、TAF1によって発現制御される可能性がある遺伝子の候補を見いだした。申請者は、ヒトTAF1 (TATA box binding protein-associated factor 1)の神経細胞特異的なアイソフォーム(N-TAF1)を見出し、伴性劣性ジストニアパーキンソニズム(XDP/DYT3)の原因遺伝子であることを報告した。TAF1が基本転写因子TFIID複合体の最大のサブユニットであり、多くの組織で普遍的な発現様式および機能を持つと考えられていたことに対して、N-TAF1は組織特異的な調節を受け、神経細胞の生存に必須の機能を持つ可能性があることは興味深い。また、N-TAF1はマウスからヒトまで生物種を越えて保存されていること、マウスでは生後まもなくの期間においてN-TAF1発現量が急激に増加し、かつ老齢マウス個体においても発現量が維持される傾向が認められた。これらのことからN-TAF1は、神経細胞の発生・分化・維持に重要な役割を果たしていることが示唆された。さらに、N-TAF1が直接発現を制御する遺伝子群を明らかにする目的でクロマチン免疫沈降法を実施するために、N-TAF1特異的な抗体を作製した。この抗体はN-TAF1もしくはTAF1タンパク質を強制発現させた培養細胞株を用いた免疫沈降により、N-TAF1特異的に反応することが確認された。さらに、N-TAF1が発現していないことが確認されている培養細胞株に、N-TAF1強制発現ベクターを導入してN-TAF1を過剰発現させている。この操作によって発現量が変化した遺伝子のリストアップを進めている。これらの結果から、N-TAF1がもつ神経細胞特異的な機能の解明を行う。申請者はゲノム解析によって遺伝性ジストニアDYT3の原因遺伝子探索を行い、TAF1のイントロンにおけるDYT3患者特異的なレトロトランスポゾン挿入を見出した。さらに、トランスポゾン周辺のゲノム領域が高度にメチル化されていること、新たに同定したヒトTAF1の神経細胞特異的なアイソフォームについて、DYT3患者脳の線条体尾状核における発現量が著しく減少していることを報告した。このTAF1遺伝子産物は基本転写因子TFIID複合体の最大のサブユニットとして知られており、幅広い生物種でその構造と機能が保存されていることがわかっていた。特に細胞周期や増殖にとって必須の転写因子のひとつであるとされ、哺乳類においても、培養細胞を用いた研究からTAF1が細胞周期に関連したいくつかの遺伝子の発現を制御していることが示されている。また、様々なヒストン修飾活性をもつことなど、TAF1が多様な発現制御を行う仕組みについても次第に明らかとなってきた。しかしながら、TAF1はあくまでも様々な組織で普遍的な発現様式と機能を持つと考えられており、申請者が見出したような組織特異的アイソフォームの存在や、TAF1が組織特異的な遺伝子発現制御に関与することはこれまでまったく知られていなかった。そこで、哺乳類培養細胞(神経芽細胞腫および肝癌由来細胞株)に対してTAF1を強制発現させ、細胞内での局在を比較するとともに、TAF1によって発現制御される可能性がある候補遺伝子5種について、TAF1の強制発現前後におけるその発現パターンを明らかにした。
コンピュータにより初期近代英語の分詞構文の研究

本研究の目的は,OCRを用いて独自のコーパスを作製し,エリザベス朝の散文作家Thpmas Nashe,ThomasDeloney,John Lylyの英語について,分詞構文を総合的な視点(文を超えた談話分析,体の構文との関連)からコンピュータを用いて能率的に記述・分析することである。具体的には,まずOCRで読み取らせたテキストを自作のプログラムで加工してコーパスを作り,次に各種の検索を可能にするために,文の長さ,分詞句の位置,分詞の意味上の主語と先行文・句との関係,分詞構文の頻度など,分詞構文の分析に必要な約80項目を含むデータベースを作製した。作製したデータベースに基づく様々な検索の結果の中で特に重要と思われるのは,取り扱ったすべての作者の英語において,分詞構文の使用されている文の語数が使用されていない文のそれより著しく大きいことである。この事実は従来明確な形では指摘されていなかったが,分詞構文の本質を考えるうえで示唆的であると思われる。この研究の目的の一つは,コンピュータに専門的な知識のない英語研究者にも自力ですべての作業が行えるような形で,以上のような調査をパーソナル・コンピュータを用いて出来るだけ能率よく行う方法を探ることである。そのために,エディタ(Mifes)の簡易プログラム言語(Mil)を用いて,テキストを加工するための多数のプログラムを作成した。今後の予定:同時代のPhilip Sidneyの英語を分析するとともに,ヘルシンキコーパスに収められている多様なジャンルの散文を今回と同様に分析して,共時的研究の対する通時的位置づけを補強したいと考えている。テキスト加工の更に便利なプログラムも開発したい。本研究で調査予定のエリザベス朝散文作家のうち、本年度は2人の作家について、分詞構文がどのように使用されているかを研究した。取り上げた作品はThomas Deloney:Jack of NewburyとThomas Nashe:The Unfortunate Travellerである。実施した研究手順は次の通り。(1)両作品をOCRで読み取らせ、校正のうえ、各種の整形を行った。(2)コンピュ-タによる分析のために、計12個のプログラムを独自に開発した。(テキストの行番号付、分詞構文を含むものと含まないもの別に文の語数記入などのプログラム)(3)分詞構文に関係すると思われる統語的・文体的・談話文法的要素約60項目を設定し、Card3,「パラドックス」を用いて、すべての用例をコンピュ-タ-で分析した。分析結果の整理はまだ終了していない(来年度調査予定の作品との比較が必要なため)が、これまでにすでにいくつかの重要な事実が判明している。たとえば、(1)両作家で分詞構文の出現比率がいちじるしく異る。(2)デロニ-では、この構文が使われている文は使用されていない文の2倍の語数を持つのに対して、ナッシュではそのような違いは見られない。(3)ナッシュには絶対分詞構文が特徴的な使われ方をしている。たとえばこのような結果から、ナッシュの散文は掉尾文的、デロニ-のそれは散列文的傾向が強いと言えるであろう.本年度は手紙や資料の交換により、北欧の研究者からの助言を得たが、来年度は5月にコペンハ-ゲン大学での辞書学シンポジュ-ムに参加し、8月にレイキャビック大学で北欧英語教官連合会大会に出席し、専門の研究者たちから直接助言を受けたり、問題点の討論を行う予定になっている。前年度に行ったThomas NasheとThomas Deloneyの英語の分析に続いて、平成4年度は、John Lyly:Euphuesを取りあげた。具体的な作業としては、先ずOCRで作品を読み取らせ、テキスト加工のための各種ソフトを用いて、本研究の目的に適した形のコーパスを作製した。

次に、そのコーパスに現れる分詞構文分析に必要な個々の用例のデータを、約80項目に絞ってコンピュータに入力し、様々な検索を通して、Lylyの作品における分詞構文および関連構文の使用状況を調べた。この研究の目的の一つは、コンピュータに専門的な知識のない英語研究者にも自力ですべての作業が行えるような形で、以上のような調査をパーソナル・コンピュータを用いて出来るだけ能率よく行うための方法を探ることである。そのために、エディタ(Mifes)の簡易プログラム言語(Mil)を用いて、テキストを加工するための多数のプログラムを新規に作成したり、昨年度作成したものを改良した。作製したデータベースに基づく様々な検索の結果の中で特に重要と思われるのは、Lylyの英語においても、他の2作家におけると同様、分詞構文の使用されている文の語数が使用されていない文のそれより著しく大きいことである。分詞構文の本質を考えるうえで示唆的な事実であると思われる。なお、この構文の使用頻度の点では、この作家はデロニーとナッシュの中間である。今後の予定:同時代のPhilip Sidneyの英語を分析するとともに、ヘルシンキコーパスに収められている多様なジャンルの散文を今回と同様に分析して、これまでの共時的研究に対する通時的位置づけを補強したいと考えている。
機械学習による多自由度力学系の縮約

初年度の主な目的はテーマである機械学習による力学系の自由度縮約を実行するプログラムのプロトタイプを作成し、単純なモデルに適用しつつ必要な改善点などを洗い出すことにあった。学習のモデルとして当初はディープニューラルネットタイプを試していたが、思うような効率が得られなかったため、まずは構造がより単純な高次多項式の線形モデルでプログラムを作成した。実際にプログラムを作成する過程で、事前には想定していなかった、自明で無意味な縮約に陥ることを回避する方法や、選択する自由度にある条件を課すことで学習の計算量をもとの系の自由度に依らなくする方法を考案した。また本課題では2つの関数(を成分に持つベクトル)を同時推定するという変わった教師なし学習を行うが、2つの推定を実装する方法には多くの可能性が考えられ、試行錯誤のもとより良い方法を模索した。完成したプログラムを1次元の最隣接相互作用モデルに対して適用してその有効性を評価した。数種類の相互作用について調べた結果、残存させる自由度の増加とともに縮約モデルの精度が良くなるという予想していたとおりの結果がおおむね観察された。ところが4乗型の非調和振動子ではたった2つの自由度で極めて高い精度、おそらく厳密に閉じた縮約力学系が得られた。これは、これまで人間の直感や経験に依るところが大きかった、大自由度系から自動的に現象論モデルを推定するという作業を機械学習に代行させることができた一例といえる。課題の申請書を作成するにあたって予備的な考察と情報収集をかなり行っていたため、研究の道筋がある程度明確になっており、プログラムの実装における技術的な困難はいくつかあったが大きなつまづきは起こらなかった。現在採用している多項式のモデルでは、非線形性が強い系で高い次数が必要になり、その結果計算量が巨大になってしまうという問題がある。非線形回帰により適した方法を検討してみる価値はある。また、方法を抜本的に変えるか否かにかかわらず、学習の過程もより高速化する方法について、最新の機械学習の成果などを調べて模索する。実用的なプログラムの開発と並行して、より多くの性質が異なる系での応用を蓄積して、方法の根本的な妥当性を検証しなければならない。また、理論的には難しいが解決すべき課題がある。機械学習によって得られた力学系の変数が唯一の解であるとは考えにくいが、それが最良の解であるのかどうかを考える必要がある。力学系が閉じているかどうかを判定する誤差の大きさが一つの評価基準であるが、誤差の定義にもいくつかのタイプが考え得る。そのような誤差に加えて、例えばモデルの単純さのような他の要素についても検討を行う。初年度は、事前の計画よりもプログラムの開発・改良を重視したために大規模な計算には取り掛からなかった。このため計算機の購入を次年度に延期した。購入を遅らせたほうが同じ金額で買える計算機の性能が上がることも考慮した。
メカニカルストレスが骨・軟骨細胞の遺伝子発現に及ぼす影響 distraction oateogenesisの分子メカニズム

我々はラット大腿骨の骨延長実験モデルを確立し、牽引メカニカルストレスが骨形成細胞の遺伝子発現に及ぼす影響を観察してきた。延長仮骨の組織像を観察すると、延長初期には旺盛な内軟骨性骨化がみられるが延長が進行するとともに軟骨性仮骨は消失し膜性骨化に置き換わることが分かった。また内軟骨性骨化と膜性骨化の橋渡し機構として第3の骨形成の様式「類軟骨性骨化」が存在することが明らかとなった。Northern blot analysisやin situ hybridization法により延長仮骨の細胞の遺伝子発現を解析した結果、延長仮骨ではBMP-2およびBMP-4遺伝子が過剰に発現されていることがわかった。またBMP-2やBMP-4の下流にあるRunx2/Cbfa1/Pebp2aも過剰発現されていた。Runx2は骨芽細胞のmaster geneとして知られる転写因子であり、そのノックアウトマウスは骨芽細胞の分化が障害され骨格の形成が著しく障害されるため致死性となる。またRunx2遺伝子のヘテロ変異により鎖骨頭蓋異形成症が発生する(Gene 2000)。BMPのシグナル伝達物質であるSMADとRunx2が結合することにより骨芽細胞での転写活性が促進されると考えている(PNAS 2000)。ラット大腿骨の延長実験ではRunx2遺伝子は骨切り後4日目の類軟骨組織に強い発現が観察された。延長開始後も幼若な軟骨細胞にはRunx2の発現が見られたが、肥大軟骨細胞には発現は見られなかった。延長が進むにつれ直接骨化が増えるがこのときの骨芽細胞にも強い発現が見られた。つまりRunx2遺伝子の発現部位と発現時期はBMP-2,-4のそれと良く一致していた。延長仮骨の細胞は牽引メカニカルストレスに反応してまずBMP-2,-4を過剰発現し、その結果Runx2の遺伝子発現が増幅いるのではないかと考えられた。我々は牽引メカニカルストレスが骨形成に及ぼす影響を観察するため、ラット大腿骨を用いた延長実験を行ってきた。その結果、延長仮骨ではBMP-2,-4遺伝子の発現が著明に亢進していることがわかり(JBMR1999)、牽引刺激はBMP-2,-4を介して骨芽細胞の遺伝子発現を調節しているのではないかと考えた。今年度はBMPの下流にあり骨芽細胞のmaster geneとして注目されているCBFA1の遺伝子発現を調べた。CBFA1は骨芽細胞に必須の転写因子であり、その遺伝子変異により鎖骨頭蓋異形成症が発生する(Gene2000)。CBFA1遺伝子のノックアウトマウスは骨芽細胞の分化が障害され骨格の形成が著しく障害されるため致死性となる。最近BMPのシグナル伝達物質であるSMADとCBFA1が結合することにより骨芽細胞での転写活性が促進されることがわかった(PNAS2000)。ラット大腿骨の延長実験ではin situ hybridyzationを用いて延長仮骨における骨形成細胞のCBFA1遺伝子の発現を観察した。ラット大腿骨を骨切りし術後7日目より1日1mmづつ延長を開始すると骨切り部には仮骨が形成され、延長初期には活発な内軟骨性骨化が、延長後期には旺盛な膜性骨化がみられる。CBFA1遺伝子は骨切り後4日目の類軟骨組織に発言が観察された。延長が開始されると幼若な軟骨細胞に発現が見られたが、肥大軟骨細胞には発現は見られなかった。

つまりCBFA1遺伝子の発現部位と発現時期はBMP-2,-4のそれと良く一致していた。本研究ではラット大腿骨の骨延長実験モデル(Yasui N et al. JBJS 1997)を用いて、延長仮骨におけるRunx2遺伝子の発現をin situ hybridization法により観察した。生後8週のラットの大腿骨骨幹部を骨切りし、術後7日間の待機期間をおいて創外固定器を用いて0.5mm/dayで延長を開始した。延長仮骨の組織像を観察すると、延長初期には旺盛な内軟骨性骨化がみられるが延長が進行するとともに軟骨性仮骨は消失し膜性骨化に置き換わることが分かった。また内軟骨性骨化と膜性骨化の橋渡し機構として第3の骨形成の様式「類軟骨性骨化」が存在した。延長仮骨ではBMP-2およびBMP-4遺伝子が過剰に発現されていることがわかっている。そこでBMP-2やBMP-4の下流にあるRunx2/Cbfal/Pebp2aAの遺伝子発現in situ hybridization法により観察したところ、Runx2は骨切り後4日目の類軟骨組織に強い発現が観察された。延長開始後も幼若な軟骨細胞にはRunx2の発現が見られたが、肥大軟骨細胞には発現は見られなかった。延長が進むにつれ直接骨化が増えるがこのときの骨芽細胞にも強い発現が見られた。つまりRunx2遺伝子の発現部位と発現時期はBMP-2,-4のそれと良く一致していた。延長仮骨の細胞は牽引メカニカルストレスに反応してまずBMP-2,-4を過剰発現し、その結果Runx2の遺伝子発現が増幅されているのではないかと考えられた。
レビー小体型認知症における誤認妄想の神経基盤の研究

レビー小体型認知症(DLB)では、物盗られ妄想、嫉妬妄想、誤認妄想などの妄想が他の認知症よりも高率に認められた。DLB患者の妄想の相互関係を検討したところ、物盗られ妄想や嫉妬妄想が誤認妄想によって誘発されることが明らかになった。またアルツハイマー病において血管病変を伴う患者は、伴わない患者よりも有意に妄想を伴うことが多いことから、血管病変が認知症の妄想のリスクとなる可能性が示された。レビー小体型認知症(DLB)はアルツハイマー病に次いで多い認知症疾患であり全ての認知症の約15%を占めるとされている。DLB患者では、ここは「私の家ではない」「妻は偽物だ」などの誤認妄想がしばしば認められ、介護を行う上で極めて厄介な症状となっている。本研究の目的はDLB患者が呈する誤認妄想、特にCapgras症候群に焦点を当て、神経心理学的、神経画像的アプローチによりCapgras症候群の神経基盤を明らかにすることである。誤認妄想の発現機序が明らかになることにより、臨床症候学に重要な知見をもたらすだけでなく、より有効な治療や介護手法の開発に寄与するものと考えられる。H20年度は対象患者の収集ならびに、神経心理検査ならびに画像検査を主として実施した。H20年度に本研究に同意が得られたDLB患者は34例で、その全例にMRI,SPECT画像検査ならびに心理検査を実施した。そしてMRI画像解析として、連携研究者である兼田により演算ソフトを用いたSPMによる統謙画像解析を開始した。また誤認や記憶錯誤との関連が推定される海馬、扁桃体、基底核に関心領域を設定し、その構造物の体積を手動で測定する方法については、平成20年度に購入した画像統計解析ソフト(ANALYZE PC7.0)を用いて、矢田部と兼田が解析手法のトレーニングを開始した。DLB患者が50例以上、Capgras症候群を呈する患者が10例以上集まった時点で、神経心理所見と画像所見との対応の解析を開始する予定である。本研究ではレビー小体型認知症(DLB)患者が皇する精神神経症状、特に誤認妄想に注目し、症候学的、神経心理学的、神経画像的アプローチによりその神経基盤を明らかにすることを目的とする。妄想の神経基盤が明らかとなることにより、有効な治療や介護手法の開発に重要な資料を提供する可能性がある。1.症候学的アプローチとして、DLBの個々の症例の精神神経症状と画像所見との関連を分析し、DLBの診断における誤認妄想の重要性、誤認妄想の薬物治療・ケアの困難さ明らかにし、老年精神医学雑誌に報告した。2. REM睡眠行動障害(RBD)はDLBに特徴的な症候であり、RBDと誤認妄想との関連が推測されている。DLB患者の睡眠障害の特徴を明らかにすることにより誤認妄想の発現機序の解明につながることが想定される。そこでDLB患者の睡眠時の行動とアルツハイマー病(AD)患者のそれとを比較し、DLB患者のほうがAD患者よりも有意に夜間の大声での寝言と、日中の過眠が多いことを見出した。この知見をThe 3rd Congress of Asian Society Against Dementiaで発表した。3. DLBではSPECTにおける後頭葉の血流低下が特徴とされる。本研究の予備研究として、DLB患者の後頭葉血流低下と誤認妄想などの精神症状との関連について検討した。DLB患者40例を後頭葉血流低下群19例と非低下群21例の2群に分類し誤認妄想の有無を比較したところ、2群間で妄想の頻度に有意差はなく、誤認妄想と後頭葉血流低下との関連がないことが明らかとなった。本知見を第14回日本神経精神医学会において発表した。本研究ではレビー小体型認知症(DLB)患者が呈する精神神経症状、特に妄想に注目し、症候学的、神経心理学的、神経画像的アプローチによりその神経基盤を明らかにすることを目的とする。H22年度はこの目的に対して下記の成果をあげた。1.DLB患者の妄想の種類とそれらの相互関係を主成分分析を用いて検討した。その結果、物盗られ妄想が誤認妄想と関連し、嫉妬妄想が幻の同居人妄想と関連することが明らかになり、この知見を第106回日本精神神経学会で発表した。DLBでは誤認妄想が物盗られ妄想や嫉妬妄想を誘発するという本知見は、DLBの妄想の発現機序を考える上で極めて重要な知見である。2.各認知症における嫉妬妄想の頻度を検討し、嫉妬妄想が他の認知症と比較してDLBに有意に多いこと、嫉妬妄想を呈する患者はMRIで示された血管性病変の合併が多いことを明らかにし、この知見を第25回老年精神医学会で報告した。さらに血管性病変がアルツハイマー型認知症においても妄想のリスクであることを明らかにし、この知見を同学会のシンポジウムで発表した。これらの知見は、脳血管性障害を予防することにより認知症の妄想の合併を軽減する可能性を示唆しており、認知症の治療とケアにおいて極めて重要な知見である。

3.DLBにおいてClock Drawing Test (CDT)の成績がADよりも不良であることは知られていたが、我々はCDTにおいて奇妙な時計の絵を描く頻度がDLBでADよりも有意に多く、前頭葉機能の低下と関連することを示し、この知見を第34回日本神経心理学会で報告した。本知見は、DLBとADの鑑別診断に極めて有用である。
力制御課題における3次元的な力の分散とそれに纏わる筋活動との関連性

筋が発揮する力は,関節トルクとして外部に出力され測定されるが,その関節トルク(力)は測定で得られる一方向だけではなく,複数方向へ分散されている.本研究では,力の分散量様相と筋活動量変化との関連性を明瞭化することを目的とした.一連の研究の結果, 1)力と筋活動の時間空間的関連性を相互相関関数で評価した場合,力の1階微分値(dF/dt)と全波整流筋電図の波形の相互相関関数にピークが認められる, 2)その全波整流筋電図は,運動単位の発火頻度および変動動態を反映している,3)意図しない方向への力(dF/dt)に対応する全波整流筋電図の成分は存在し,特に筋疲労時にその傾向が強い,ことが明らかとなった.筋が発揮する力は,関節トルクとして外部に出力され測定されるが,その関節トルク(力)は測定で得られる一方向だけではなく,複数方向へ分散されている.本研究では,力の分散量様相と筋活動量変化との関連性を明瞭化することを目的とした.一連の研究の結果, 1)力と筋活動の時間空間的関連性を相互相関関数で評価した場合,力の1階微分値(dF/dt)と全波整流筋電図の波形の相互相関関数にピークが認められる, 2)その全波整流筋電図は,運動単位の発火頻度および変動動態を反映している,3)意図しない方向への力(dF/dt)に対応する全波整流筋電図の成分は存在し,特に筋疲労時にその傾向が強い,ことが明らかとなった.体力医科学分野において,筋が発揮する力は関節トルクとして外部に出力されたものをロードセル等の機器を介して測定される.その関節トルク(力)は,実際は測定で得られる一方向だけではなく,複数方向へ分散されている.それにも関わらず,力を司る筋活動動態と実際に発揮された力に関する研究の多くは,一方向の力発揮と筋活動量との関連性にのみ着目されて行われている.このような背景の基,本研究では「加齢や筋疲労にともなう力の分散量様相と筋活動量変化」や,「筋力トレーニングにおける力の分散(方向性)の改善とそれにともなう筋活動の変容との関連性」を明瞭化することを目的とした.平成22年度においては,若齢者(8名)を対象とし,第一背側骨間筋収縮による第二指の等尺性外転動作を対象動作とし,力発揮時における意図しない方向への力の分散様相とそれに纏わる筋活動との関連性の解明を試みた.対象者前方のモニタにはターゲットとなる力(X方向)を示すラインと実際に発揮した力を示すラインを表示し,視覚的フィードバックを与えた.対象者は各課題において,発揮する力をターゲットに精確に合うようにできるだけ努力した.対象者は,(1)等尺性の最大筋力(X方向)を2.5,5,10,30,50,70,90%を別々に3-5秒間発揮する,(2)等尺性最大筋力の50%(ターゲット;X方向)に発揮する力をできるだけ長持間保持する,という2課題を行った.その結果,力発揮レベルの増加にともなう力の分散量が増大,また,最大下強度における一定強度保持時において時間経過とともに力の分散量の増大が認められた.一方,筋電図振幅値においては,分散方向への力の変動との類似性が増加する傾向にあり,特に筋疲労時における筋電図振幅値の増加する要因としては,「力の意図しない方向への分散」という因子の存在が新たに確認できた.関節トルク(力)は,実際は測定で得られる一方向だけではなく,複数方向へ分散されている.それにも関わらず,力を司る筋活動動態と実際に発揮された力に関する研究の多くは,一方向の力発揮と筋活動量との関連性にのみ着目されて行われている.このような背景の基,本研究では「加齢や筋疲労にともなう力の分散量様相と筋活動量変化」や,「筋力トレーニングにおける力の分散(方向性)の改善とそれにともなう筋活動の変容との関連性」を明瞭化することを目的とした.その過程において,動員されている運動単位の活動量評価の指標として,これまでの先行研究の多くが表面筋電図信号の全波整流波形を用いて行われてきた.一方で,その全波整流筋電図信号の周波数成分とその構成成分であるはずの運動単位の活動(発火)電位との関連性やその意義については未だ明らかとなっていないことが,本研究を遂行する上で問題となることが判明した.そこで,平成23年度においては,以下のように実験を行った.若齢者(8名)を対象とし,第一背側骨間筋収縮による第二指の等尺性外転動作を対象動作とし,ワイヤ電極を用いた筋内筋電図法による運動単位の活動電位,および表面電極を用いた表面筋電図法による筋電位を導出した.識別可能だった運動単位は計11個であった.運動単位の発火頻度と全波整流筋電図の波形類似性は,相互相関関数を用いて定量化した.その結果,全ての運動単位の発火頻度と全波整流筋電図の相互相関係数には有意な正のピークが存在した.かつ,そのピーク値は,運動単位の発火頻度・力の変動が大きいほど大きくなった(P<0.05).以上の結果より,全波整流した表面筋電図波形は,運動単位の発火頻度および変動動態を反映していることが示唆された.
近代西欧・東欧における「ユダヤ教」比較考察―「倫理」を手がかりに

本年度の成果は主に以下の2点である。1.ハスカラ(ユダヤ啓蒙主義)の影響が強かったドイツのユダヤ思想と、イスラエル・サランターをはじめとするユダヤ教正統主義の影響が強かったリトアニアのユダヤ思想を比較考察することにより、本研究の全体的なテーマである近代西欧と東欧におけるユダヤ教の「倫理」という観点からの比較に取り組んだ。その結果、ドイツのユダヤ思想家たちが周囲の社会や文化への同化をアピールするために、ユダヤ教の特殊・個別的な伝統の価値を切り下げ、ユダヤ教の持つ普遍的な価値として「倫理」を強調したのに対し、サランターはあくまでもトーラーの学習やハラハー(ユダヤ教の戒律)の遵守といったユダヤ教の伝統に根ざした形で「倫理」の重要性を訴えていたことが明らかになった。この成果について7月にポーランドのクラクフで行われた国際学会「ヨーロッパ・ユダヤ学会(EAJS)」で研究発表を行った。2.ミトナグディームと呼ばれるリトアニアのユダヤ教正統主義についての考察に取り組み、特にサランターの思想的先駆者にあたるとされるヴィルナのガオンとラビ・ハイーム・ヴォロジンの思想的特徴を整理し、検討を行った。サランターが自らのイェシヴァ(学塾)を創設する際に参照したとされる、ラビ・ハイームによるヴォロジン・イェシヴァの創設の動機やカリキュラムの特徴について主に考察した。今回の考察は、今後サランターや彼の弟子によって創設されたムサル学習を主とするイェシヴァについて考察する際にも役立つと考えられる。この成果について12月に同志社大学で行われた研究会で発表を行い、現在論文を準備中である。近代東欧におけるユダヤ教正統主義の宗教思想に焦点を当てた研究は日本ではほとんど行われていないため、本研究は宗教研究だけでなく歴史学や社会学など他の研究分野におけるユダヤ研究にとっても参照価値があると考える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、19世紀東欧のユダヤ教正統主義の内部で起こった、ユダヤ教の倫理的側面を重視する「ムサル運動」の初期の特徴を明らかにすることである。方法としては運動の創始者イスラエル・サランター(1810-83)に焦点を当て、彼の思想について思想史的な系譜もあわせて考察を行う。本年度の成果は以下の3点である。1.サランターの思想がユダヤ教の倫理(=ムサル)の思想史的系譜からどのような影響を受けているかという問題について考察した。彼はヴィルナのガオンなどの先駆者と比較して、トーラー学習よりも「人間の性格の改善」に焦点を当てた「ムサル文学」の学習を重視した。そして彼は自身が創設した学校で、このムサル文学のうちモーゼス・ハイーム・ルツァットらによる著作群の学習を主に行っていたことが明らかになった。そこでこれらの著作の概要を整理・検討した。この成果について日本宗教学会の学術大会において研究発表を行った。2.サランターの思想の整理と理解のため彼の代表的な著作「ムサル書簡」の精読と全訳を行った。その結果、彼がリトアニアのユダヤ人たちが食事規定など宗教的な戒律は几帳面に遵守するのに対し、中傷や不正な商取引といった隣人に対する罪は簡単に犯してしまう状況を問題視していたことが明らかになった。同胞たちが人間に対する倫理をないがしろにしているという問題意識こそが、サランターを倫理教育の重視と奨励へと動かしたと考えられる。全訳に解説を付したものを2018年9月に刊行予定であった科研の論集(『ユダヤ文献原典研究』2号)に投稿した。

3.夏にイスラエルのエルサレムで開催された国際学会「世界ユダヤ学会議(WUJS)」への参加と、ヘブライ大学図書館などでの資料収集を行った。学会では海外のユダヤ研究者と意見交換を行った。また図書館ではサランターや東欧ユダヤに関する文献や資料を収集することができた。近代東欧のユダヤ教がなぜ倫理的な問題に深くコミットするようになったか、そしてそこで言われる「倫理」というカテゴリーが、西欧哲学からの借用ではなく、ユダヤ精神文化の伝統に根ざすものであるということが本研究の課題の焦点であるため、初年度で既に大きな見通しを獲得できた点は重要な成果であり、博士論文における重要な論点にもなることが予想される。本年度の最も重要な実績は、イスラエル・サランターの倫理的思想の理解に不可欠である「ムサル書簡」の日本語版作成である。サランターの人間観やユダヤ教の伝統に対する基本的な見解が提示されているこの書簡は今後の研究に向けても参照価値があると考えられるため、本書簡の翻訳を作成したことは大きな成果であった。従って望外の進展はないものの、本研究はおおむね順調に進んでいると判断した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今後も当初の研究計画に沿って研究を進めていく予定である。つまり収集した資料に基づき、イスラエル・サランターの思想やその思想史的系譜、そして「ムサル運動」の初期の特徴を明らかにしていく。本年度は「ムサル書簡」の翻訳などを通してサランター自身の思想の整理と理解に重点を置いたが、次年度はヴィルナのガオンやラビ・ハイーム・ヴォロジンといった、サランターの先駆者にあたる人々の思想を検討することによって、ミトナグディームと呼ばれる東欧のユダヤ教正統主義の宗教思想の系譜とそのサランターとの関係を明らかにしていきたいと考える。また、西欧と東欧のユダヤ教を「倫理」の観点から比較するという本研究の全体的なテーマについてより詳細に検討し、理解を深めたいと考えている。
腫瘍抑制因子Notch1がキシロース付加によって不活性化される分子機構の解析

Notchシグナルは、発生分化、成体の幹細胞の増殖分化や免疫細胞のエフェクター機能などを制御しており、WntやHedgehogなどのシグナル伝達経路と並ぶ、重要な癌の分子標的である。申請者は、ショウジョウバエやマウスの正常個体において、Notch受容体のO-グルコース糖鎖修飾が、Notchシグナルの活性化に必須であることを明らかにしてきた。O-グルコース糖鎖修飾はヒトにも保存されているので、Notchシグナルに異常の見られるヒトの癌でも重要な役割を果たしていると考えられるが、それを明らかにするための研究は行われていない。多くの種類の癌でNotchシグナルの異常な亢進が観察される一方、急性骨髄性白血病(AML)や扁平上皮癌など、ある種の癌では、Notchシグナルの低下が発癌と悪性度の進展に関与している。ショウジョウバエにおいては、O-グルコース糖鎖のキシロースによる伸長は、DeltaリガンドによるNotchの活性化を抑制する。申請者は、AMLや扁平上皮癌の発生と細胞増殖の亢進は、Notch1へのキシロース付加の異常な亢進によるNotch1の不活性化に起因しているという仮説を立てた。本研究では、はじめに、HEK293T細胞を用いて、Notch1上のO-グルコース糖鎖付加のコンセンサス配列を有する、全てのEGFリピートにおけるキシロースによる伸長度を質量分析計を用いた解析により網羅的に明らかにした。さらに、キシロース転移酵素遺伝子のノックアウト細胞を合計4種類作製し、Notch1の活性化に対するキシロース付加の影響を解析した。その結果、O-グルコース糖鎖のキシロース伸長は、Notch1の小胞体におけるタンパク質の品質管理と、細胞表面におけるリガンド結合の複数のステップで、その機能を制御していることが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は、世界のフロントランナーとして、ショウジョウバエやマウスの正常個体において、Notch受容体のO-グルコース糖鎖修飾が、Notchシグナルの活性化に必須であることを明らかにしてきた。本研究では、Notch1に異常の見られる癌細胞株をモデルとして、O-グルコース糖鎖修飾の癌細胞の悪性挙動における役割を明らかにすることを目的とした。HEK293T細胞にて、キシロース転移酵素遺伝子(GXYLT1、GXYLT2、およびXXYLT1)のターゲティングをCRISPR/Cas9技術を用いてを行った。標的遺伝子の特異的欠損は、標的ゲノム配列のシークエンシングと、Notch1の質量分析計を用いたグライコプロテオミクス解析によって確認した。その結果、予想通り、XXYLT1の欠損により、末端のキシロースの付加が消失した。GXYLT1とGXYLT2、それぞれ単独の欠損により、Notch1上の複数のEGFリピートにおけるO-グルコースへのキシロースの付加の減少がみられ、両酵素が冗長的に機能していないことが示唆された。さらに、両者を欠損させると、O-グルコースへのキシロースの付加は完全に消失したことから、この2種類のみがNotch1上のEGFリピートにおけるO-グルコースへのキシロースの付加を担っていることが明らかとなった。当初の予定通り、ヒト培養細胞株HEK293T細胞にて、キシロース転移酵素遺伝子(GXYLT1、GXYLT2、およびXXYLT1)のターゲティングをCRISPR/Cas9技術を用いて行った。これらの遺伝子が期待通り編集され、酵素としての機能が欠失することがDNAシークエンス解析によって確認された。さらに、マウスNotch1をHEK293T細胞で作出、Niアフィニティーカラムクロマトグラフィーによって精製、質量分析計にてNotch1上の糖鎖を解析する系を立ち上げた。この方法により、キシロース転移酵素遺伝子(GXYLT1、GXYLT2、およびXXYLT1)の欠損により、Notch1上のキシロースの付加が消失していることが確認された。これらの結果から、キシロース付加のNotch1活性化における役割を解析する準備が整った。本研究では、はじめに、HEK293T細胞を用いて、Notch1上のO-

グルコース糖鎖付加のコンセンサス配列を有する、全てのEGFリピートにおけるキシロースによる伸長度を質量分析計を用いた解析により網羅的に明らかにした。さらに、キシロース転移酵素遺伝子のノックアウト細胞を合計4種類作製し、Notch1の活性化に対するキシロース付加の影響を解析した。その結果、O-グルコース糖鎖のキシロース伸長は、Notch1の小胞体におけるタンパク質の品質管理と、細胞表面におけるリガンド結合の複数のステップで、その機能を制御していることが示唆された。初年度に立ち上げた実験系を用い、解析の対象をAML細胞および、異なる臓器由来の扁平上皮癌細胞に広げていく。さらに、キシロース付加のあるNotch1と、キシロース付加のないNotch1へのリガンドの結合性を次の2通りの方法で調べる。(1)細胞表面上に発現したNotch1に対するNotchリガンド結合性の解析。研究協力者のHaltiwanger博士の方法を用いて、フローサイトメトリーにより、NotchリガンドDLL1、DLL4、Jagged1、Jagged2の、1年目に作製した、野生型およびキシロース転移酵素のKO細胞に対する結合性を定量的に解析する[Kakuda and Haltiwanger 2017 Dev Cell]。これらの細胞におけるNotch1の発現は抗Notch1抗体により確かめる。(2)表面プラズモン共鳴法によるNotch1 EGF1-36とNotchリガンドとの結合性の解析。野生型およびキシロース転移酵素をKOしたHEK293T細胞にて発現させ、精製したNotch1 EGF1-36を用いて、Notchリガンドとの結合性を表面プラズモン共鳴法によって申請者の既報と同様に解析する[Taylor*, Takeuchi*, Sheppard*et al. 2014 PNAS]。EGF1-36の大量調製がうまくいかない場合には、発現と精製の効率の良い、リガンド結合に必須な部分を含む、より短いEGF断片(例えば、EGF6-15)の使用を試みる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
近接 2ch マイクロホンとブラインド信号処理に基づく雑音環境に頑健な音響測距法

本研究の目的は、介護・福祉用ロボットのように、近距離から遠距離まで広い範囲の距離検出が必要な機器に対し、可聴音の位相干渉を用いて人間までの距離を検知する測距システムを実現することにある。従来、スピーカとマイクロホン間の測定系と観測雑音の影響を受け測定精度が劣化した。音響測距法およびその雑音処理について今年度は以下の成果が得られた。1.近接2chマイクロホンを導入しクロススペクトル法を適用することによって測定系の影響を除去し、さらに音源としてリニアチャープ音を用い2回必要であったフーリエ変換の回数を削減した(N. Nakasako et al., ICICExpress Letters, Part B: Applications, Vol.9, pp.737-745)。このとき、従来法にヒルベルト変換を導入し実用化を図り、複数対象物にも適用した。2.近接2chマイクロホンの観測信号に対して独立成分分析(ICA: Independent Component Analysis)を適用することを考えた。瞬時ICAを適用したH29年度に続き、本年度は複素ICAを適用した(田井他,日本音響学会講論集, pp.405-406, 2019.3)。送信音を既知とするセミブラインド処理による雑音対策も試み、良好な結果が得られた(中迫他, SCI'18予稿集, CD-ROM(4ページ), 2018.5)。3.位相干渉に基づく音響測距法の応用も検討した。例えば、マイコンを用いたシステムの2ch観測信号に対する試作(宋他,電気学会論文誌C, 138巻, pp.1223-1229)、周期的移動物体に対する音響測距法による周期の推定(山崎他,電気関係学会関西支部連合大会予稿集, pp.398-399, 2018.12)などである。以上を踏まえ平成31年度の研究の取りまとめにつなげたい。本研究の目的は、介護・福祉用ロボットのように、近距離から遠距離まで広い範囲の距離検出が必要な機器に対し、可聴音を用いて人間までの距離を検知するための測距システムを実現することにある。対象物からの反射波と送信波が観測位置で重なると、観測信号のパワースペクトルは周期関数となり、その周期がマイクロホンと対象物に間の距離情報を含むため、もう一度フーリエ変換を施すと距離情報が得られる。しかし、スピーカとマイクロホン間の測定系と観測雑音の影響を受け、測定精度が劣化する。本研究はそれらの対策を主としている。本研究テーマを開始する前に、基礎研究として多くの成果が得られており、これは201214年度科研費補助金基盤研究(C)「距離0mからの超近距離と対象物・マイクロホンの移動に対応した音響測距法」(研究代表者:中迫昇、研究課題番号:24560533)の賜物である。平成30年度の研究発表は、雑誌論文が3件(すべて査読付)、学会発表が9件(うち国際会議1件、国内学会が8件)である。1年間の成果としてはほぼ十分と判断する。内容的には、近接2chマイクロホンを導入のもとクロススペクトル法を適用し測定系の影響を除去する従来の音響測距法を発展させて、リニアチャープ音とヒルベルト変換を用いてフーリエ変換の回数を削減した。また近接2chマイクロホンの観測信号に対して周波数領域の独立成分分析を、あるいは送信音は既知としたゼミブラインド信号分離を適用し雑音対策を考えた。これらの原理的手法は平成31年度の測距システムの開発の礎になると確信する。位相干渉に基づく音響測距法は様々な応用が期待され、本年度は上記の成果以外に、マイコンを用いたシステムの試作、周期的移動物体に対する音響測距法による周期の推定などについて可能性も検討した。以上のことから、本研究テーマはおおむね順調に進展していると判断する。平成29, 30年度の成果と経験をもとに、位相干渉に基づく音響測距において本格的に測定系の影響と観測雑音の除去を目指す。従来は、環境雑音の対策は複数回の観測データの同期加算が、測定系の影響除去のためには近接2chマイクロホンを導入しクロススペクトル法を適用する方法が採用されており、測定系の影響と観測雑音が同時に存在する場合には実際的に有効な対策がなかった。平成31年度は次のような研究計画を立てている1.位相干渉に基づく音響測距法を理論と実験の両面からさらに深く掘り下げ、実環境に合った理論構築を行なう。2. H30年度には、送信音は既知としてセミブラインド信号処理の観点から、まず環境雑音を除去してそのあと測定系の影響を除去する実用的な手法を原理的に確かめた。これは実用的手法であると同時に、本テーマの最終目標の達成が難しくなったときに次善の策としても価値がある。そこで、セミブランド処理について、更に深く検討しておく。3.独立成分分析を適用する際には、2つのマイクロホンが近すぎること、一般に音源ーマイクロホン間のインパルス応答長がフレーム長より長くなること、雑音は指向性雑音だけでなく拡散性の雑音も考慮する必要があること、などの問題があり、これらを考慮した理論を構築し、測距実験を行ないたい。計測結果から理論を修正し、実際の音場における雑音やインパルス応答長の影響などを明らかにし、本理論の振る舞いとその適用限界を明らかにする。4.位相干渉に基づく音響測距法の潜在的な応用可能性を、平成29, 30年度に引き続き、様々な角度から検討する。最後に3年間の取りまとめを行う。

本研究の目的は、介護・福祉用ロボットのように、近距離から遠距離まで広い範囲の距離検出が必要な機器に対し、可聴音を用いてロボットから人間までの距離を検知するための測距システムを実現することにある。従来は、スピーカとマイクロホン間の測定系と観測雑音の影響を受け、測定精度が劣化した。既に位相干渉に基づく音響測距法については、様々な見地から有用性を確認しており、今年度は以下の成果が得られた。1.近接2chマイクロホンを導入しクロススペクトル法を適用することによって測定系の影響を除去し、さらに音源としてリニアチャープ音を用い2回必要であったフーリエ変換の回数を削減した(中迫他,システム制御情報学会論文誌, 30巻, pp.339-346)。さらに同期加算による雑音対策も提案した(中迫他、電気学会論文誌C, 137巻, pp.1443-1444)。これらは測定系の影響と環境雑音に対する実用的な対策になると思われる。2.近接2chマイクロホンの観測信号に対して独立成分分析(ICA: Independent Component Analysis)を適用することを考えた。本年度は実用的に瞬時ICAを適用した(村田他,日本音響学会講演論文集, pp.563-564, 2017.9)。これにより、環境雑音(とくに指向性雑音)の除去についてはある程度の道筋がついたと思われる。3.位相干渉に基づく音響測距法は様々な応用が期待される。例えば、マイコンを用いたシステムの試作(C. Song et al., Proc. of ICSV24, CD-ROM(8ページ))、音響測距法による多重反射を利用した音源距離の推定(本多他,電子情報通信学会論文誌A, J100-A巻, pp.295-298)などについて可能性を検討している。以上を踏まえ平成30年度以降の測距システムの開発につなげたい。対象物からの反射波と送信波が観測位置で重なると、観測信号のパワースペクトルは周期関数となり、その周期がマイクロホンと対象物に間の距離情報を含むため、もう一度フーリエ変換を施すと距離情報が得られる。しかし、スピーカとマイクロホン間の測定系と観測雑音の影響を受け、測定精度が劣化する。本研究はそれらの対策を主としている。本研究テーマを開始する前に、基礎研究として多くの成果が得られており、これは201214年度科研費補助金基盤研究(C)「距離0mからの超近距離と対象物・マイクロホンの移動に対応した音響測距法」(研究代表者:中迫昇、研究課題番号:24560533)の賜物である。平成29年度の研究発表は、雑誌論文が3件(すべて査読付)、学会発表が14件(うち国際会議4件、国内学会が10件)である。1年間の成果としては十分であろうと判断する。内容的にも、近接2chマイクロホンを導入のもとクロススペクトル法を適用し測定系の影響を除去する従来の音響測距法を発展させて、リニアチャープ音を用いてフーリエ変換の回数を削減した。また同期加算による雑音対策も提案した。さらに、近接2chマイクロホンの観測信号に対して独立成分分析を適用する雑音対策法を考えた。