hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ストレス後のミトコンドリア代謝変動と免疫応答抑制機構の解明

過度の精神的・肉体的ストレス負荷は免疫機能を低下させて感染リスクを高めることや、身体の活動能力に影響を及ぼすことが報告されている。我々は、拘束ストレスを負荷したマウスにおける自然免疫応答能の低下について、ミトコンドリア(Mit)を介するサイトカイン産生能の制御機構を検討してきた。一方でMitはエネルギー代謝にも重要な役割を担っているため、Mitの機能変化は身体の活動能にも影響を及ぼす。本年度は、ストレス負荷マウスにおける自発運動量の低下や持久運動能の低下において、マクロファージのMitの関与を検討した。ストレスを負荷したマウスでは、コントロールマウスと比較して自発運動量の低下と持久運動能の低下が観察された。自発運動量の低下はコルヒチンの低用量投与(白血球の遊走を抑制)、およびカルニチンの投与(Mitの長鎖脂肪酸に対する保護作用)により改善された。また、ストレス負荷マウスにおいては、ヒトのミトコンドリア病との関与が報告されているGDF-15 (growth/differentiation factor 15)の血中濃度が高値を示し、GDF15の濃度はストレス負荷に対して感受性が高かったマウスにおいて、より高濃度の傾向を示した。更に、これらのストレス負荷マウスにおける自発運動量の低下において、マクロファージのミトコンドリアUCP2(uncoupling protein 2)の発現上昇とそれに伴うMit呼吸能の低下が関与している可能性を検討した。マクロファージ特異的にUCP2 mRNAの発現を抑制すると、ストレス負荷による免疫応答能の低下は軽減されたが、自発運動量の低下に対する改善作用は認められなかった。これらの結果より、過度のストレス負荷による自発運動量や持久運動能低下において、Mit機能の変化が関与していることが示唆されたが、Mit UCP2の直接的な関与は認められなかった。過度の身体的および精神的ストレス負荷後には、感染症のリスクが高くなることが報告されている。身体的・精神的なストレスを伴うアスリートにおいては、身体能力を充分に発揮するためにも細菌やウイルス感染に対する防御対策が必要であるが、ストレス環境が感染症リスクを増大させる機序には不明な点が多く、アスリートの生体防御能の評価・管理方法についても確立されていない。身体的および精神的ストレス応答時に分泌が上昇するグルココルチコイドは、運動に必要なエネルギー代謝を促進する一方で、免疫系の働きを抑制して感染症の危険率を上げることが報告されている。我々はこれまでにグルココルチコイド-ミトコンドリアネットワークによる生体防御システムに焦点をあてた研究を進めており、1ストレス関連ホルモンであるグルココルチコイドがマクロファージのミトコンドリア呼吸代謝を抑制すること、2ミトコンドリア呼吸代謝の抑制により、免疫応答が抑制されることを明らかにしてきた。本年度は、マウスへの精神的・肉体的ストレス負荷による易感染性や免疫抑制機構について、ミトコンドリア代謝を介する新たな免疫制御経路について解析を行い、ミトコンドリア呼吸を制御する脱共役蛋白質UCP2の関与を明らかにした。また、ストレス誘導性のミトコンドリア代謝変動が運動能へ及ぼす影響についても検討している。このようなミトコンドリア代謝を介した免疫応答の制御が運動能力へ及ぼす影響を検討し、過度のストレスに曝されるアスリートのストレス評価・管理の為のバイオマーカーの確立にも貢献したいと考えている。正常およびストレス負荷(およびグルココルチコイド投与)マウス群において、血中サイトカインプロファイル(ELISA法およびマルチプレックスアッセイシステム)、マクロファージのミトコンドリア代謝活性(呼吸活性、電子伝達系蛋白質の発現など)を比較解析した。その結果、ストレス負荷群では正常コントロール群とは異なる血中サイトカインパターンを示し、これらのストレス負荷動物においては、ミトコンドリアの呼吸関連因子が変動している可能性が示唆された。更に、この様な変化がストレスによるグルココルチコイド分泌によるものかを確認するために、グルココルチコイドレセプター阻害剤(RU-486)を投与して検討を進めている。また一方で、ストレス負荷により免疫細胞のpopulationが著しく変化しており、その作用機序と生体防御システムへの影響を検討中である。今後は脾臓およびリンパ節より細胞を収集し免疫細胞の分類や活性化をフローサイトメトリー(FACS system)により解析する。過度のストレスが加わると免疫機能が低下し感染リスクが高くなることや、身体の活動能力にも影響を及ぼすことはよく知られているが、その詳細な機序は明らかではない。我々は、心身への精神的なストレスが、神経系のみならず免疫系へ及ぼす影響について分子生物学的な背景を明らかにしてきた。その中で、過度のストレス環境下におかれた際の生体の応答反応の一つとして、ミトコンドリアに焦点をあてて検討を行っている。ミトコンドリアは、エネルギー代謝において重要な小器官であるが、免疫応答においても重要な役割を担っていることが近年明らかになりつつある。我々は、マウスに種々のストレスを負荷して免疫応答機能を解析し、ストレス負荷による免疫応答の変化についてミトコンドリアの関与を検討している。昨年度までの研究において、マウスにストレスを負荷するとストレスホルモンのひとつであるグルココルチコイドの血中濃度が上昇し、ミトコンドリアのUCP2蛋白質の発現が上昇することを示した。ストレス負荷によるUCP2の発現上昇は、自然免疫において重要な役割を担っているマクロファージのミトコンドリア呼吸機能を抑制し、サイトカイン分泌を低下させることを明らかにした。また、マウスへのストレス負荷により血液中のサイトカイン濃度パターンが変化することを見出した。

本年度の研究では、ストレス負荷に対してより感受性が高いマウスとストレス負荷に対して耐性を示すマウスを行動学的な解析により群分けして血液中のパラメータを解析したところ、ストレス関連ホルモン及びサイトカインの血中濃度の様相が両群間で異なっていた。現在これら血中サイトカイン濃度の違いについての更なる解析と、ミトコンドリアの関与を検討中である。ミトコンドリアが関与するサイトカイン分泌機構や血中パラメータを検討することにより、心身のストレス評価・管理のためのバイオマーカーの確立にも貢献したい。昨年度より実施してきた、ストレス負荷およびグルココルチコイド投与マウスにおいて、血中サイトカイン濃度(ELISA法およびマルチプレックスアッセイシステム)の網羅的な解析とミトコンドリア代謝変動については概ね計画通りに遂行した。一方で、自然免疫応答におけるミトコンドリアUCP2の役割を生体レベルで明らかにするために、in vivo siRNAの手法により、マウスマクロファージのミトコンドリアUCP2蛋白質をノックダウンしたマウスの作成に着手した。しかしながら、当初予定していた通りにマクロファージ特異的にUCP2のノックダウンが上手くいかずにモデル動物の作出に成功していない。したがって、ストレス負荷マウスにおけるUCP2の直接的な関与についてin vivoでの検討に時間がかかっている。過度の精神的・肉体的ストレス負荷は免疫機能を低下させて感染リスクを高めることや、身体の活動能力に影響を及ぼすことが報告されている。我々は、拘束ストレスを負荷したマウスにおける自然免疫応答能の低下について、ミトコンドリア(Mit)を介するサイトカイン産生能の制御機構を検討してきた。一方でMitはエネルギー代謝にも重要な役割を担っているため、Mitの機能変化は身体の活動能にも影響を及ぼす。本年度は、ストレス負荷マウスにおける自発運動量の低下や持久運動能の低下において、マクロファージのMitの関与を検討した。ストレスを負荷したマウスでは、コントロールマウスと比較して自発運動量の低下と持久運動能の低下が観察された。自発運動量の低下はコルヒチンの低用量投与(白血球の遊走を抑制)、およびカルニチンの投与(Mitの長鎖脂肪酸に対する保護作用)により改善された。また、ストレス負荷マウスにおいては、ヒトのミトコンドリア病との関与が報告されているGDF-15 (growth/differentiation factor 15)の血中濃度が高値を示し、GDF15の濃度はストレス負荷に対して感受性が高かったマウスにおいて、より高濃度の傾向を示した。更に、これらのストレス負荷マウスにおける自発運動量の低下において、マクロファージのミトコンドリアUCP2(uncoupling protein 2)の発現上昇とそれに伴うMit呼吸能の低下が関与している可能性を検討した。マクロファージ特異的にUCP2 mRNAの発現を抑制すると、ストレス負荷による免疫応答能の低下は軽減されたが、自発運動量の低下に対する改善作用は認められなかった。
次世代マルチホップネットワークを実現するためのパケット送信制御プロトコルの開発

現在,ノートPC等の端末に広く搭載される無線LAN機能を用いて,端末のみでマルチホップ通信を行う際の送信効率の高いパケット送信制御プロトコルの研究開発を行った.研究成果によって開発した方式を実装することにより,実効通信速度の向上,端末間での送信機会公平度が向上することを確認した.現在,ノートPC等の端末に広く搭載される無線LAN機能を用いて,端末のみでマルチホップ通信を行う際の送信効率の高いパケット送信制御プロトコルの研究開発を行った.研究成果によって開発した方式を実装することにより,実効通信速度の向上,端末間での送信機会公平度が向上することを確認した.本研究では,次世代ネットワークを実現するための技術として着目される,マルチホップ無線ネットワークにおける通信を高度化するためのパケット送信制御プロトコルの検討ならびに開発を目的としている.なお,本年度では,まず,今後普及すると考えられているマルチホップ無線ネットワークでは,ネットワーク端末間の隣接端末数の偏りにより,端末間での送信機会が著しく偏ってしまうことから,自律分散的にこれを解決するための手法について検討を行った.具体的には,現在,広く普及している無線LAN(Local Area Network)規格であり,今後のマルチホップネットワークにも使用されると考えられるIEEE802.11DCF規格を用い,同規格において,送信機会の不公平状態が発生する状況について計算機シミュレーションを用いて調査した.次に,同規格における不公平状態を自律分散的に解決するために,端末個々が自端末の送信状況に基づき,送信機会において不利な状況にある場合のみ,1回の送信機会において,複数パケットをバースト送信することで,総送信数を増加させるというLPB(Limited Packet Burst)方式を提案し,計算機シミュレーションを用いてその有効性の確認を行った.なお,本研究で得られた成果として,米国IEEE学会主催国際会議1件,情報処理学会研究報告3件,電気電子情報関連学会中国支部連合大会2件の計6件の研究発表を行っている.広く普及する無線LANの標準規格であるIEEE802.11DCFではパケット動突を効果的に低減するために,バックオフアルゴリズムにBEB(Binary Exponential Back-off)方式を採用している.BEB方式は,簡単な制御で効果的にパケット動突を低減できるが、高トラフィック環境下では端末間で送信機会の不公平を生じてしまう.そのため,この問題の解決を目的とした様々な方式が提案されている.しかしながら,それらの方式はBEB方式に比べて公平性を向上させるトレードオフとしてスループットを低下させるという新たな問題を生じる.また,これに加えてこれらの方式は,ネットワーク中の全端末が同一の方式を採用するという前提で構成されるため,異なる方式を採用する端末が混在するネットワーク環境下においてその効果は期待できない.そこで,本年度の研究課題では送信機会の不公平状態にある端末が自端末の状態に応じて適応的にパケットをバースト送信することで,スループットを低下させずに送信機会の公平性を向上できるWLPB(Weighted Limited Packet-Burst)方式を提案した.また,提案方式の有効性を評価した計算機シミュレーション結果から,既に一般に広く普及しているIEEE802・11DCF端末が混在する環境下においても,WLPB方式を用いることにより公平度が向上することを明らかにした.広く普及する無線LANの標準規格であるIEEE802. 11DCFではパケット衝突を効果的に低減するために,バックオフアルゴリズムにBEB(Binary Exponential Back-off)方式を採用している. BEB方式は,簡単な制御効果的にパケット衝突を低減できるが,高トラフィック環境下では端末間で送信機会の不公平を生じてしまう.そのため,この問題の解決を目的とした様々な方式が提案されている.しかしながら,それらの方式はBEB方式に比べて公平性を向上させるトレードオフとしてスループットを低下させるという新たな問題を生じる.また,これに加えてこれらの方式は,ネットワーク中の全端末が同一の方式を採用するという前提で構成されるため,異なる方式を採る端末が混在するネットワーク環境下においてその効果は期待できない.そこで,本年度の研究課題では送信機会の不公平状態にある端末が自端末の状態に応じて適応的にパケットをバースト送信することで,スループットを低下させずに送信機会の公平性を向上できるWLPB(Weighted Limited Packet-Burst)方式を提案した.また,提案方式の有効性を評価した計算機シミュレーション結果から,既に一般に広く普及しているIEEE802. 11DCF端末が混在する環境下においても, WLPB方式を用いることにより公平度が向上することを明らかにした.
探索型検索前後の知識の変化をとらえる評価手法の開発

本研究では、検索前後の知識の変化を直接的にとらえる評価手法の開発を目指した。まずは、コンセプトマップを用いて検索前後の知識の変化を測れるかどうかについて検討した。検索群と検索と対照群のコンセプトマップの比較を行い、検索前後のコンセプトマップの変化が検索によるものである可能性を提示した。また、検索前後の知識の変化を計測するための基礎的なツールとして、ベースライン検索システムを開発し公開した。探索型検索(Exploratory Search)とは、探索者が学習しながら情報ニーズを明確化しつつ、問題解決を進めるプロセスである。本研究では、検索前後の知識の変化を直接的にとらえる評価手法の開発を目指す。まずは、コンセプトマップを用いて検索前後の知識の変化を測れるかどうかについて検討する。申請者らは、これまで探索のトピックや探索条件が明らかに異なる状況として、環境問題と旅行というトピック、収束と発散という探索条件を設定し、探索の前後のコンセプトマップの比較分析を行なってきた。その結果、条件やトピックによってマップの特徴が異なることが明らかになっており、コンセプトマップによって知識の変化を図ることができる可能性を示唆している。本研究ではこのコンセプトマップを用いた実験の分析をさらに進め、より精緻なコンセプトマップ分析を目指すとともに、追加で実験も行ない、評価手法としての考察を試みる。平成25年度は主に次の3点を進めた:a)検索システムの違いを判定するための準備としてベースライン検索システムの開発、b)検索あり・なしの違いを比較するための利用者実験、c)上記実験のデータの分析結果をまとめた論文執筆。検索システムはオープンソースで開発をすすめ、公開を予定している。データはWikipedia日本語データを使用している。実験環境でも使いやすいように、閉じたネットワークでも使用しやすいように設計した。実験は2月に行った。今までのコンセプトマップの分析方法を用いて分析を進めた。分析結果は国際会議発表をめざし、論文執筆を進めた。平成26年度は主に次の3点を進めた:a)検索システムの違いを判定するための準備としてベースライン検索システムの開発を、平成25年度に引き続き行った。検索システムは、整形済みのスニペットの表示と画像表示が行えるようになり、基本的な検索と検索結果を表示できるところまで開発できた。b)検索あり・なしの違いを比較するための利用者実験のデータの分析結果をまとめ、国際会議(IIiX2014)で発表した。c) b)の実験で得たコンセプトマップの「リンク」の意味的な内容分析手法を検討し、タグ付を行う手法を進め、複数人によるタグ付を実行した。平成27年度は主に次の3点を進めた:a)検索システムの違いを判定するための準備として多様な検索結果を返す検索システムの開発を、平成26年度までに開発したベースライン検索システムを基に開発した。Wikipediaのカテゴリ情報をもとに多様な検索結果を返す手法について検討した。b) a)で開発した検索システムについて、NTCIR(情報検索システムの参加型評価ワークショップ)に、その検索結果を提出し、多様な検索結果についての評価を進めた。c)実験で得たコンセプトマップの「リンク」の意味的な内容分析手法を検討し、タグ付けを行う手法を検討し、昨年度タグ付けを行ったデータをもとに分析を進めた。平成27年度では、検索システムは、多様な検索結果を返すものを開発した。ただし、検索結果を返すアルゴリズムを検討し、サーバー上で、検索結果を返すことができるようになったが、利用者実験に使えるように、検索結果をWebブラウザへ表示する機能などが未開発である。多様な検索結果については、Wikipediaのカテゴリ情報を利用して、返す方法について検討し、NTCIRに参加し、評価を行った。多様性としては、ベースラインとさほど結果がかわらず、思うような多様性を返すような検索結果とはならなかった。これまでは、コンセプトマップのノードの数などの数値的な値をつかった分析手法を用いてきた。

今年度は、コンセプトマップ中のノードラベルやノードとノードをつなげているリンクの意味などの分析を進め、タグ付けしたデータに対して分析をすすめたが、もともと、タグ付けを想定していない実験想定の中おこなった実験であったため、タグ付けの分析結果はかんばしくなかった。探索型検索(Exploratory Search)とは、探索者が学習しながら情報ニーズを明確化しつつ、問題解決を進めるプロセスである。本研究では、検索前後の知識の変化を直接的にとらえる評価手法の開発を目指す。まずは、コンセプトマップを用いて検索前後の知識の変化を測れるかどうかについて検討する。申請者らは、これまで探索のトピックや探索条件が明らかに異なる状況として、環境問題と旅行というトピック、収束と発散という探索条件を設定し、探索の前後のコンセプトマップの比較分析を行なってきた。その結果、条件やトピックによってマップの特徴が異なることが明らかになっており、コンセプトマップによって知識の変化を図ることができる可能性を示唆している。本研究ではこのコンセプトマップを用いた実験の分析をさらに進め、より精緻なコンセプトマップ分析を目指すとともに、追加で実験も行ない、評価手法としての考察を試みる。平成28年度は主に実験で得たコンセプトマップの「リンク」の意味的な内容分析手法を検討し、タグ付を行う手法の検討を進めた。タグ付けについては、コンセプトマップ中のリンク関係について、ノードとノード間のリンク関係がどのような意味を持っているかについて着目してタグ付けを行った。タグ付けを行ったデータをもとに分析を進め、その分析結果については、CHIIR2017(国際会議)併設のワークショップにてその成果を発表した。本研究では、検索前後の知識の変化を直接的にとらえる評価手法の開発を目指した。まずは、コンセプトマップを用いて検索前後の知識の変化を測れるかどうかについて検討した。検索群と検索と対照群のコンセプトマップの比較を行い、検索前後のコンセプトマップの変化が検索によるものである可能性を提示した。また、検索前後の知識の変化を計測するための基礎的なツールとして、ベースライン検索システムを開発し公開した。平成26年度では、検索システムは、整形済みのスニペットの表示と画像表示が行えるようになり、基本的な検索と検索結果を表示できるところまで開発できた。検索結果一覧の表示については、Wikipediaのデータはテンプレートと呼ばれる機構があるため、スニペットに機械的な文字列が出現してしまうため、整形するように開発した。また、個々のページについての表示はWikipediaと同様に表示するように開発を行った。特に、画像の表示方法が難しく実現方法の検討を含め、開発に時間がかかった。
高年女性に対するART終結後のQOL向上に向けた看護支援モデルの構築

本研究は、わが国の生殖補助医療(以下ART)受療者の40%を占める40歳以上を高年女性を対象に、ART終結により出現する特有の更年期様症状の特徴を明らかにする「ART終結後の更年期様症状尺度」原案を作成し、ART受療中および終結後の女性を対象に質問紙調査を実施する。その結果をもとに、ART終結後の高年女性における更年期様症状の定義および概念を明らかにし、ART受療中の高年女性に対するART終結後のQOL向上に向けた看護支援モデルを構築する。
大脳皮質ニューロンの層特異的遠心性・神経結合の形成機構

大脳皮質は6層からなる層状構造を有し、各々の層に属するニューロンは特定の脳部位に軸索を投射している。これまでの研究から、標的細胞から放出される拡散性の分子が特定の皮質ニューロンの軸索伸長を促すことが提唱されているものの、拡散的に働くポジフイブな細胞間相互作用だけで神経結合が形成されるかどうかは定かでない。実際、昨年度の研究で本来上丘に投射しない2/3層ニューロンの軸索が上丘組織片によって排斥されることを見出した。本年度は、この2/3層ニューロンの軸索伸展が排斥されるメカニズムを解析した。大脳皮質切片,上丘組織片を新生及び胎生期のラットを取り出し、皮質-上丘、皮質-皮質の共培養を作成した。培養4-6日後に共焦点レーザー顕微鏡でDiIで標識された軸索成長の様子を間欠的に追跡した。皮質-上丘の共培養においては、浅層部から発する軸索(n=5)は皮質深部を一定したスピード(30-70μ/hr)で上丘の方向に伸長したが、1例を除いて全て皮質と上丘の境界部を越えることはなかった。その4例の内1例は境界部付近で一定した速度でUターンしたが、残りの3例はその境界部付近で急に軸索伸長を停止した。このとき成長円錐は顕著に退縮していわゆるコラプスを示した。一方、皮質-皮質の共培養では浅層から発した軸索は全て(n=7)一定した速度で皮質深部、さらに境界部をも通過してもう一方の皮質組織片内に侵入した。この実験結果は、上丘に存在するコラプス活性を有する因子が2/3層ニューロンの軸索を選択的に排斥することを示している。また、この活性が他の脳幹部位においても存在することと考え合わせると、大脳皮質以外の領域に、2/3層ニューロンの軸索を排斥する分子が存在して、2/3層からの軸索投射が皮質下に及ぶことを阻止することによって皮質内に閉じ込める可能性が示唆される。
心筋梗塞の危険因子となる心筋架橋の特定と冠状動脈責任病変の病理組織学的解析

左冠状動脈前下行枝の支配域に心筋梗塞を有する剖検心を病理組織学的に検討した。同動脈の心筋架橋は45%に認められ、その厚さ・長さは非梗塞症例に比較して有意に大きく、内膜の不安定プラークは架橋の近位2-5cmの位置に集中して観察された。心筋架橋は冠状動脈圧迫による血行力学的変貌を介して、より近位の特定部位に梗塞の原因病変を生じさせ、心筋梗塞の解剖学的危険因子となっていた。平成21年度は、これまでに蒐集した心筋梗塞症例と100例の非梗塞心の左冠状動脈前下行枝(LAD)について、内膜病変の種類、その性状(石灰化の有無、病変内出血の有無、肩部マクロファージの集簇の有無)を鏡検にて判定した。全例を検討しきれていないので、まだ、統計学的検討は行っていない。免疫染色は、切片の出来上がっている症例から順次、施行した。すなわち、抗SMA抗体、抗マクロファージ抗体(CD68)、抗アポリポ蛋白B抗体にて免疫染色をおこない、内膜における陽性程度を判定した。これにより、内膜病変内の平滑筋細胞の分布、マクロファージの分布、LDLコレステロールの局在が判明するが、これまでも大動脈組織を使用して同様の検討を行ってきたが、病変種が同じ場合にはほぼ同様の所見が得られた。現在のところ、心筋架橋の有無によるLAD近位の病変内のこれら分布に差異がみられていない。今後は、さらに施行症例を追加して、統計学的解析を試みる。また、新たに蒐集した梗塞心のLADについて、大動脈分岐から5mm間隔で切り出し、それぞれの組織にHE染色、EVG染色を施した。現在、梗塞症例のLADは134例となっている。全例の心筋架橋の有無は、光顕観察にて確認し、さらに、内膜面積/中膜面積の比率は画像解析にて測定終了している。平成21年度に蒐集した心筋架橋のある梗塞例LADを観察したが、いずれもこれまでの傾向と同様に、架橋下のLAD内膜には高度な病変は形成されず、その近位部内膜には、複合病変などの高度な隆起性病変が形成されていた。心筋架橋自体の厚さおよび長さは、蒐集時に計測しているが、目標の150例に達してから、統計学的検討を行う。平成22年度は、左冠状動脈前下行枝(LAD)の支配域に心筋梗塞を有する剖検心の蒐集とその解析を行った。(1)蒐集した梗塞心のLADの全長を採取し、大動脈入口から5mm間隔で切り出し、全切片をHEおよびEVG染色した。各切片を画像としてコンピューターに取り込み、内膜面積と中膜面積を解析ソフトで測定し、内膜/中膜の面積比を算出し、各切片における動脈硬化度とした。また、各切片における最も高度な病変と最も軽度の病変を、AHAの動脈硬化度分類にしたがって、5群に分類した。(2)内膜病変は、石灰化、肩部泡沫細胞集簇、病変内出血、病変亀裂および血栓付着の有無を観察した。心筋架橋のある場合には、それら病変の存在位置と心筋架橋開始位置との関連を検索した。(3)心筋架橋のある症例では、架橋の最も厚い部位の厚さ、架橋の長さ、架橋の開始位置について、非梗塞群のそれと比較した。(4)現在、150例の梗塞心を蒐集し、心筋架橋を有する非梗塞心を比較すると、梗塞心では有意に心筋架橋が厚く長かった。心筋架橋の近位部LADの動脈硬化度は、架橋開始位置の2.0cm近位で最も強く、非梗塞群では架橋近位の動脈硬化度は架橋部よりも大きいものの大きな変動を示さず、厚く長い心筋架橋は収縮期に血液逆流を起こし、近位の一定部位に高度の内膜病変を形成すると考えられた。(5)梗塞心における心筋架橋近位LADの病変解析では、2.0-3.0cmの部位に高度な隆起性病変が形成され、不安定プラークは近位2.0-4.5cmの部位に多く観察され、さらに血栓付着は近位1.0-3.0cmの部位に観察された。石灰化病変は非梗塞群よりも多く観認められた。また、ステント留置症例では、平均2.18cmの部位にステントの中心が存在した。平成23年度は本研究期間の最終年度であったが、LAD領域に梗塞を有する剖検例は、最終的に161例の蒐集に留まった。したがって、150例を境にデータを解析し論文提出とした。剖検梗塞心150例のうち、LAD走行途中に心筋架橋のあったもの[MB(+)]が67例、無いもの[MB(-)]が83例であった。MB(+)群は平均年齢76歳、MB(-)群は70歳であり、MB(+)群は有意に若かった。両群の性比に差異はなく、高脂血症・高血圧の有無についても差異を認めなかった。

MB(+)群における心筋架橋の解剖学的特性は、厚さ0.81mm、長さ19mm、開始位置は入口より4.8cmであり、これらのうち厚さ・長さは、非梗塞心におけるそれより有意に大きかった。蒐集した150例のうち、LADに対しステント挿入又はバイパス術を施行した51例を除いた99例について、内膜病変の特徴を検討した。急性心筋梗塞群では、内膜石灰化病変はMB(+)群に有意に少なく、病変亀裂はMB(+)群に有意に多く観察された。隆起性病変の肩部の泡沫細胞集簇巣や病変内出血の頻度には有意差を認めなかった。また、陳旧性心筋梗塞群では、不安定プラーク関連病変の発生率に差異を認めなかった。MB(+)群における不安定プラーク関連病変の分布位置を、心筋架橋の入口から近位部に向かう距離で検討すると、最も頻度の高かった位置は、石灰化病変が2.5cm、泡沫細胞集簇巣が5.0cm、病変内出血が4.0cm、病変亀裂が3.5cm、血栓付着が2.0cmであった。以上の結果から、厚く長い心筋架橋は若年期から心筋梗塞の原因となる内膜病変を形成し、その位置は架橋の近位2.0-5.0cmの内膜に生じる傾向があると思われた。心筋架橋の存在は、心収縮期におけるLAD圧迫により近位部内膜に対し内皮細胞障害を助長させ、梗塞の責任病変形成に寄与していると考えられた。
系統周波数調整機能付き風力発電システムの開発

電力系統の周波数調整能力は、系統接続された同期発電機によって付与される。これより、従来同期発電機が担当していた部分が再生可能エネルギー電源に置き換わると、電力系統の環境性が向上する反面で、安定供給性が著しく低下する結果に繋がりかねない。本研究では、風力発電システムの二次励磁誘導発電機(DFIG)に用いられる電力変換装置に擬似ガバナ制御機構を搭載すると共に、先行研究で開発した同期化力インバータ技術を併載することで、系統周波数調整機能を具備した新しい風力発電システムを開発するものである。初年度は、DFIGの回転子側インバータの制御アルゴリズムに動揺方程式を用いることで同期化力を付与した同期化力インバータを適用し、シミュレーションによって提案手法の動作検証を行った。その結果、提案した制御手法では回転子の過回転が起こりうることを確認した。この回転子の過回転防止のために擬似ガバナ制御を適用し、過渡的な周波数変動を抑制できることを確認した。次年度は、急激な回転子角速度の変化を抑制し、周波数調整機能を向上させる新しいピッチ角制御を開発し、周波数調整機能による回転子角速度の上昇を抑制できることを確認した。最終年度は、提案したピッチ角制御の機械的な制約により、負荷解列直後の回転子角速度の上昇が十分に抑制できていないことから、状況に応じて周波数調整力を決定できる、回転子角速度の急峻な変化を抑制する、という二点を重視した周波数調整機構を考案した。その上で、同期化力インバータ・疑似ガバナ・ピッチ角制御などの制御系を組み入れた総合的性能試験用シミュレーションモデルを構築して計算機シミュレーションを行い、開発した技術の機能、効用を検証し、その有効性を確かめた。本研究では、風力発電システムの二次励磁誘導発電機(DFIG)に用いられる電力変換装置に擬似ガバナ制御機構を搭載すると共に、先行研究で開発した同期化力インバータ技術を併載することで、系統周波数調整機能を具備した新しい風力発電システムを開発する。今年度は、まずDFIGの回転子側インバータに,動揺方程式を用いることで同期化力を付与した同期化力インバータを適応し、負荷解列を想定したシミュレーションによって提案手法の動作検証を行った。シミュレーション結果より、周波数の変動抑制効果、定常状態への収束時間の短縮が確認でき、同期化力インバータが正しく動作していることが確認できた。一方、提案手法によって回転子角速度が上昇しており、現在の制御手法では回転子の過回転が起こりうることを確認した。この回転子の過回転防止に向け、有効電力と回転子角速度の関係を回転エネルギーの算出によって示した。次に、風力発電システムと同期発電機との並列運転時に、負荷解列による擾乱を発生させ、擬似ガバナ制御を用いたDFIGの周波数変動抑制効果の検証を行った。解析結果より、従来のDFIGと比べ、擬似ガバナ制御を用いたDFIGは過渡的な周波数変動を抑制できたことを確認した。今年度、同期化力インバータの動作検証と擬似ガバナ制御を用いたDFIGの周波数変動抑制効果についてシミュレーションにより検証し良好な結果を得た。今年度は、昨年度検討した擬似ガバナ制御に加えて、急激な回転子角速度の変化を抑制し、周波数調整機能を向上させる新しいピッチ角制御を開発した。風力発電システムにおいて、有効電力出力を調整するためには、誘導発電機の回転子電流を調整する必要がある。しかし、回転子電流の変化は、回転子角速度に関係する電磁トルクの変化をもたらす。このため、著しい系統周波数の変化が生じた場合、風力発電システムの有効電力出力の変化により、回転子角速度が急激に加速,または減速することになる。風力発電システムにおいて、回転子角速度の加減速に対応するのはピッチ角制御機構である。そこで、ガバナ制御部の出力を用いた新しいピッチ角制御方式を提案し、計算機シミュレーションを行って、周波数調整機能による回転子角速度の上昇を抑制できたことを確認した。その結果、周波数調整機能を停止または、風力発電システムを系統から切り離さなければならないような系統周波数の変動が起きた場合であっても、風力発電システムは周波数調整を持続することができることが示され、提案したピッチ角制御が、周波数調整能力の強化に貢献することを確認した。今年度、周波数制御のためのピッチ角制御を提案し、計算機シミュレーションにより周波数調整能力の強化に貢献することを確認した。

本研究では、風力発電システムの二次励磁誘導発電機(DFIG)に用いられる電力変換装置に擬似ガバナ制御機構を搭載すると共に、先行研究で開発した同期化力インバータ技術を併載することで、系統周波数調整機能を具備した新しい風力発電システムを開発するものである。初年度は、DFIGの回転子側インバータの制御アルゴリズムに動揺方程式を用いることで同期化力を付与した同期化力インバータを適用し、シミュレーションによって提案手法の動作検証を行った。その結果、提案した制御手法では回転子の過回転が起こりうることを確認した。この回転子の過回転防止のために擬似ガバナ制御を適用し、過渡的な周波数変動を抑制できることを確認した。次年度は、急激な回転子角速度の変化を抑制し、周波数調整機能を向上させる新しいピッチ角制御を開発し、周波数調整機能による回転子角速度の上昇を抑制できることを確認した。最終年度は、提案したピッチ角制御の機械的な制約により、負荷解列直後の回転子角速度の上昇が十分に抑制できていないことから、状況に応じて周波数調整力を決定できる、回転子角速度の急峻な変化を抑制する、という二点を重視した周波数調整機構を考案した。その上で、同期化力インバータ・疑似ガバナ・ピッチ角制御などの制御系を組み入れた総合的性能試験用シミュレーションモデルを構築して計算機シミュレーションを行い、開発した技術の機能、効用を検証し、その有効性を確かめた。同期化力インバータ・疑似ガバナ各々の制御系の性能試験用シミュレーションモデルを構築した上で、開発技術の機能、効用を分析する。また、実規模系統モデルでのシミュレーションにより、擬似ガバナフリー運転手法、同期化力インバータによる系統安定化機能の詳細評価、分析を行う。個々の技術、系統安定化機能を多角的に分析し、擬似ガバナ制御フリー運転手法と同期化力インバータとを融合したシステムを検討し、機能の競合などの問題があればそれらの解決方策を探る。今年度提案したピッチ角制御は、周波数調整能力の強化に貢献することを確認できたが、ピッチ角制御の機械的な制約により、負荷解列直後の回転子角速度の上昇は十分に抑制できていない。そこで今後、系統周波数変動直後の回転子角速度の変化を抑制する手法を考える。その上で、同期化力インバータ・疑似ガバナ・ピッチ角制御などの制御系を組み入れた総合的性能試験用シミュレーションモデルを構築して計算機シミュレーションを行い、開発技術の機能、効用を分析する。海外での調査を次年度に延期したため。(理由)海外での調査が近隣国であったため。(使用計画)成果を発表する機会を多くする予定である。次年度に調査を計画する。
単分子色素増感層へのサイト選択的分子結線による高効率光電荷分離素子の構築

(1)ホール移動層に用いる導電性ポリマーには、モノマーとして電解重合可能なピロール、アニリン、チオフェン、パラフェニレンビニレンなどの誘導体を用い、色素担持した酸化物半導体表面に電気化学的にホール移動層を構築することを試みた。各モノマーについて最適な重合電位、光強度、電解質、電解質溶液などを制御し、ド-ピング密度や重合度、重合量などについて検討し、最適なホール電位を与えるものを選定した。(2)これらの電極については反射IR測定により、色素分子、ポリマーの結合様式、構造、分子間の相互作用など明らかにした。この手法により調製したホール移動層表面に対極を形成し、固体分子太陽電池を作製した。(3)作製した固体太陽電池に電位制御下可視光を照射し、光電流測定を行った。また色素の発光強度の電位依存性から、電子注入特性、ポリマーと色素の分子間相互作用について検討した。(4)上記で得られた知見を活かし、新規色素分子の設計を行った。具体的には配位子上に導電性ポリマーと共役し、しかも重合開始点となる置換基を導入し、より効率の高いホール移動層/増感色素間の電子移動系を構築した。このような色素錯体を用いた固体素子を作製し、上記の系との比較により、より光高率な固体単分子層色素増感型太陽電池の設計指針を明確化した。
異方形状を有する半導体ナノ結晶の表面設計に基づく自己組織化制御

近年のボトムアップ型ナノ粒子合成法の発展により、金属および半導体ナノ粒子の精密設計が可能となった。さらに、これらのナノ粒子が集合した自己組織構造体はキャリア輸送特性やエネルギー移動特性、電荷分離特性など、ナノ粒子単体では得られない集積構造特有の共同的な特性の発現が期待される。しかし、このような自己組織化を実現するための新規プロセスの開発は発展途上にあり、研究開発が進められている。シンガポール国立大学Chan Yin Thaiは脂溶性の異方性半導体ナノ粒子の端面を選択的に陽イオン交換し、端面同士を共有結合的に連結する手法を開発した。本研究では、まず、精密無機合成技術を駆使し、発光波長の異なる非対称性のCdSe/CdSコアシェルナノロッドを合成した。さらに共有結合的にナノ粒子を連結する手法を用いて、ナノロッド同士をヘテロに自己組織化することに成功した。今後、異方性半導体ナノ粒子の両親媒化と、水中における疎水性効果を駆動力とし自己組織化する本研究手法との融合により、高効率で粒子同士を結合させる新規自己組織化プロセスの開発についての研究を継続する。また、同一種の発光波長を有する非対称性のコアシェルナノロッドの2量体の再現に成功した。これまで測定することが困難であった、ナノ粒子の複合体の発光ブリンキング現象の測定による新規物理学現象の解明に繋がる研究開発について、研究協力者とともに現在進行中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。金属・半導体ナノ粒子はナノサイズ特有の物性を示す。さらに、ナノ粒子が集合した自己組織構造体はキャリア輸送特性やエネルギー移動特性、電荷分離特性など、ナノ粒子単体では得られない集積構造特有の共同的な特性の発現が期待される。本研究課題では、ウルツ構造を有する異方性半導体ナノ粒子を両親媒化することにより、水中において疎水性効果を駆動力とし自己組織化する新規アプローチ手法を用いて、世界初のナノ粒子自己集合構造体の構築を目指した。半導体CdSeテトラポッド、CdSe/CdSオクタポッドを合成し、表面配位子を水溶性のチオールと交換することにより、両親媒構造を導入した。さらに、本研究の手法と、溶媒の蒸発により集積する移流集積法を組み合わせた新規プロセスを用いて、疎水性効果を主な駆動力とする頂点間の規則的な結合により、ネットワーク構造を有する二次元的なナノ粒子膜の形成に成功した。また、本研究手法をCdSeナノロッドとCdSテトラポッドの適応することで、分岐点を有する三次元ヘテロワイヤの構築に成功した。得られた構造体をEDXにより元素マッピングすることにより、ヘテロ結合状態を確認した。以上の結果は、無機ナノ粒子をまるで分子のように用い、複雑な幾何構造を有するナノ粒子集積体を構築するという新たな研究領域を拡張する成果となった。また、シンガポール国立大学Chan Yin Thai研究室での滞在で、マッチ状のCdSe/CdSコアシェルナノロッドの合成技術の習得に加え、本研究独自の自己組織化手法とは異なる、精密無機合成技術を駆使し、共有結合的にナノ粒子を連結する手法を習得した。これまでの計画に沿って研究を推進し、すでにウルツ構造を有するナノロッド型、テトラポッド型、オクタポッド型の異方性ナノ粒子の合成に成功し、これらのナノ粒子を両親媒化することにより、機能制御を目的としたヘテロ構造を有する高次元構造体や、二次の規則的な構造体の構築に成功している。その成果は、Europhys. Lett. 2017. 118,68001やACS Nano. 2017,11,9312-9320に採択されている。さらに本研究の自己組織化手法に加え、シンガポール国立大学Chan Yin Thai研究室との共同研究により、発光波長の異なるコアシェルナノロッド同士を高効率で結合させる新規自己組織化プロセスの開発が進行中である。本研究の自己組織化プロセスで作製した一次元ナノ粒子集積構造体、ヘテロ積層構造を有する三次元構造体について、低次元に特有のキャリア閉じ込めとネットワークを介したキャリア輸送に加えて、大きな比表面積による高効率電荷分離や熱拡散抑制効果が期待され、高効率エネルギー変換が期待されるため、光電変換材料及び熱電変換材料としての評価を行う。

また、シンガポール国立大学Chan Yin Thai研究室との国際共同研究課題を引き続き遂行する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
リソグラフィーによる微細加工を利用した焼結体構造・機能模倣素子の試作

電子ビームリソグラフィーによる酸化亜鉛単結晶の微細加工を実施した。加工の対象として、000-1面、10-10面、および、11-20面を持った酸化亜鉛単結晶を用いた。これらの単結晶に電子ビーム露光用レジストを塗布し、電子ビームにて露光処理を施した後に、酸溶液に浸すことで、化学エッチングを施した。エッチングの際には、酸溶液の種類、濃度がエッチング解像度に及ぼす影響を検討した。また、上記のレジスト材料以外に、レジスト剤の導電性がエッチング処理の結果に及ぼす影響を明らかにするために、リフトオフプロセスで形成した絶縁体マスクを用いたエッチングも実施した。その結果、酸の濃度、すなわち、pHがもっともエッチング解像度に影響していることがわかうた。すなわち、エッチングに用いる溶液のpHを大きくすることによって、エッチングの解像度を高めることが可能となった。pHが小さなエッチング液を用いた場合には、マスクの下側に潜り込むようなエッチングが認められ、エッチング解像度は低く抑えられた。これらの検討から、薄い酸、すなわち、高いpHを持ったエッチング液を用いたときに、高解像度のケミカルエッチングが可能であることがわかった。また、面方位依存性の検討から、10-11面が露出してエッチングが修了する異方性エッチングがすべての面方位において観察された。得られた酸化亜鉛バリスタ焼結体模倣構造に対して、その電子構造の詳細な検討を加えた。過渡容量分光法による測定から、酸化亜鉛単結晶には、0.3eVの粒内トラップ準位が形成されていることがわかり、また、粒界部には、1eVの界面準位が形成されていることがわかった。この界面準位の起源は、酸化亜鉛中に添加されたCoに関係した准尉であることが推定された。また、交流インピーダンス測定においても、周波数依存性の挙動に、誘電緩和の現象が捉えられ、界面準位の形成についての情報が得られた。また、誘電体系コアシェル型構造体については、高分解能SSIMSを用いた評価によって、その組成分布を明らかにした。焼結体模倣構造の典型例として、酸化亜鉛バイクリスタルを取り上げた。2枚の酸化亜鉛単結晶を接合したバイクリスタル素子は、酸化亜鉛セラミックス、特に、酸化亜鉛バリスタセラミックスが持つ高い機能を模倣した素子ととらえられる。このバイクリスタルに対して、添加物を加えることや、熱処理を加えることによって、酸化亜鉛バリスタセラミックスの特徴である高い非線形性をもった電流-電圧特性の再現を目指した。この目標に対して、本研究では、2枚の酸化亜鉛単結晶の間に、ビスマス・ホウ酸塩系ガラスをサンドイッチした構造を焼結体模倣構造として作製した。このガラス相を粒界層模倣物質として利用することで、これまでに報告のある、酸化ビスマス系多結晶体を酸化亜鉛単結晶でサンドイッチした構造に比べて、バイクリスタルの接着強度に向上が見られた。また、同サンドイッチ構造の作製に用いる酸化亜鉛単結晶に予めコバルトを添加した結晶を使用すると、サンドイッチ構造の電流-電圧特性に高い非線形性が付与できることが見出された。さらに、その特性を詳しく調べたところ、得られたサンドイッチ構造における粒界電子状態は酸化亜鉛バリスタセラミックスについて知られているものとよい一致を示し、確かに、焼結体も方向蔵となっていることが確認できた。さらに、セラミックスに特有の粒界三重点構造などを同サンドイッチ構造に取り込むため、酸化亜鉛単結晶のエッチング実験を行い、酸化亜鉛単結晶表面に、リソグラフィーを用いて凹凸パターンを導入するための基礎的な知見を得た。
音声認識生成システムの自己組織化学習

少量のラベル付き音声データと大量のラベル無し音声データから音声言語を学習したり、人手に頼ることなく自動的にシステム構造や学習条件を最適化しシステム性能を最大化したりすることのできる、自律的な音声言語情報処理システムの仕組みを実現することを目的に研究を行った。進化戦略を用いた大規模なニューラルネットワークシステムの自動最適化手法や、音声をモデル化する各種の統計モデルの教師なし学習法、強化学習法の提案を行い、実験により有効性を示した。研究成果発表の一環として公開したフリーな高性能日本語音声認識システムは、国内外で幅広く用いられている。本年度においては、まず研究で用いるさまざまな構造のディープニューラルネットの学習や評価を行うために、ソフトウエアの設計と実装を行った。大規模なネットワークの学習には多くの計算が必要であることからGPUを用いることが必須であり、CPUとGPUの間でのデータ転送を最適化するなどにより計算処理の高速化を行った。まず比較的小さなタスクとしてディープニューラルネットを用いたキーワード検出に取り組んだ。ここでは、ディープニューラルネットを特徴量抽出器として用いている。従来一般的な特徴量を用いた場合よりも大幅に高い単語検出精度を実現できた。ディープニューラルネットワークの構造は従来一般に階層型を基本としているが、ニューロン集合をノードとする任意の有向無サイクルグラフを対象としたより柔軟な構造を対象とした構造最適化法として、進化的アルゴリズムを応用した手法を提案し、実験により有効性を示した。ディープニューラルネットを用いた一対多および多対一の声質変換器の提案を行った。一対多変換は、特定の話者の声質の音声を別の任意の話者の声質に変換するもので、自動翻訳システムにおいて出力される音声をユーザーの声質の音声に変換することなどを目的にしている。大規模な認識実験を行うために、研究用音声認識ツールキットKaldiを用いた日本語音声認識システムのベースラインの構築を行った。それを用いて、大語彙音声認識をタスクとしたディープニューラルネットの構造最適化に取り組んだ。なお、音声認識研究においてKaldiはオープンな研究基盤として世界的に標準になりつつあるものであるが、現状日本語システムは公開されたベースラインが存在せず立ち遅れた状況にある。このことは日本語音声認識システムを用いた研究成果を世界にアピールする上で不利となる。そこで、本ベースラインを同ツールキットのレシピとして公開する予定である。ディープニューラルネットワークの構造最適化について、前年度の小規模または部分的なタスクを用いた実験を発展させ、大語彙音声認識タスクでの研究と実装を進めた。今日の高性能音声認識システムでは、発音記号と音声信号の対応をモデル化する役割を果たす音響モデルとしてディープニューラルネットワークが用いられている。システムに高い認識性能を発現させるためには、ディープニューラルネットワークにどのような構造を持たせるかが重要となる。そこで、音響モデルとして用いられるディープニューラルネットワークの構造を進化計算をもとに自己組織化的に最適化する手法について提案し研究を行った。大規模な計算が必要になることから効率的な進化計算手法を応用するとともに、並列計算を行うソフトウエアを開発し実験をすすめた。その結果、公開されている日本語話し言葉音声認識システムとしては世界トップレベルの認識性能が実現できた。成果は論文等で発表したほか、最適化したシステムは研究コミュニティで共有されているソフトウエアレポジトリを通して一般公開た。公開したシステムは、日本語音声認識のベースラインとして利用されている。また、リカレント構造を持ったニューラルネットワークを用いた言語モデルに同手法を応用し、認識性能をさらに向上させる研究に取り組んでいる。音響モデルの半教師付き学習のアルゴリズムとして、教師なし学習で学習した疑似音素を用いる手法について実験を進めた。小規模な実験で効果が確認できたことから、同様の枠組みを大語彙音声認識実験に組み込み、実験を進めている。また、ディープニューラルネットワークを用いた声質変換手法について、声質変換の性能を制約する要因について分析を行い、それに基づいた改善策の研究を進めた。大規模で複雑なディープニューラルネットワークの構造を自動的に最適化する手法を提案し、大語彙音声認識システムに実装し、認識実験により効果を確認できた。その過程において開発した日本語大語彙音声認識システムおよび提案手法により最適化したディープニューラルネットワークのデザインは研究コミュニティで共有されているソフトウエアレポジトリを通して公開し、日本語音声認識のベースラインとして一般に利用されている。半教師付き学習アルゴリズムとして、少量のラベル付き音声データと、教師なし学習により獲得した疑似音素を用いてラベル付けした大量のラベルなし音声データを用いる手法について検討を進めた。この手法では、半教師付き学習のプロセスにおいて人手によるラベルデータと疑似ラベルデータを同時に使用するため、出力側が分岐した構造を持つディープニューラルネットワークを用いている。小規模なタスクにおいて効果が確認できたことから、大語彙音声認識システムに組み込んでの実験を進めている。また、声質変換やその応用タスクへのディープニューラルネットワークの利用について、研究を進めている。また、本プロジェクトのこれまでの成果をもとに、アメリカやチェコ、ドイツなど海外の大学の研究室とのネットワークを広げることができた。前年度において音声認識システムで音響モデルとして用いられる大規模なフィードフォワード型ニューラルネットワークの構造や学習条件等について専門家のノウハウや労力に頼ることなく進化計算により自動的に最適化する手法を提案し有効性を示したが、その成果を発展させリカレント構造を有するニューラルネットワークに適用し言語モデルの最適化において認識性能の向上を実現した。ネットワーク構造は通常のリカレントネットワークの他Long Short Term Memoryを用いたネットワーク、HighwayネットワークやResidualネットワークなどを遺伝子に符号化し、認識性能と計算コストを考慮した多目的最適化により最適化した。

この他、ディープニューラルネットワークの半教師あり学習や、ニューラルネットワークを用いた任意話者声質変換、任意歌唱者歌声声質変換などに取り組んだ。また、音声認識システムの学習における自立性を向上させ人における柔軟で強力な学習に近づけるための試みとして、発音辞書の半教師あり学習に取り組んだ。これは、一部の単語にのみ発音が与えられている初期モデルから出発し、コンテキスト情報を手掛かりとすることでラベル付き音声データを用いることなく発音が未知の単語の発音を自動獲得させようとするものである。このために、発音辞書を無限混合モデルとしてモデル化する方法を提案し、ブロックギブスサンプリングを応用したベイズ法による学習アルゴリズムを定式化し、また重み付き有限状態トランスデューサを用いた実装を行った。本プロジェクトにおいて研究成果を組み込む形で開発した高性能大語彙日本語音声認識システムは、KaldiツールキットのCSJレシピとして容易に利用可能な形で一般公開しており、企業や大学において広く利用されつつある状況である。前年までの成果を発展させ、音響モデルとともにディープニューラルネットワークを用いた言語モデルについても性能を向上させるためのチューニングを進化的アルゴリズムを用いることで専門家に頼ることなく実現することができた。現在ディープニューラルネットワークの構造や学習条件の最適化は専門家のノウハウや労力に頼る部分が非常に大きいことが問題となっているが、この成果はそのような人的コストを計算機による効率的な計算に置き換えるものである。音響モデルの半教師あり学習については、非母語話者の音声認識について取り組み、出力層を分岐させたディープニューラルネットを用いることで効果的な学習が行えることを確認した。さらに、より高度な学習の自立化を実現するための試みとして発音辞書の半教師あり学習に取り組み、これまでに無い新しい方法の提案と実装を行い、またそのような学習が実際に可能であることを示すことができた。また、ニューラルネットワークを用いた任意話者声質変換、任意歌唱者歌声声質変換などに取り組み、有効な結果を得ることができた。現在音声認識や音声合成などにおいて高い性能を得るためには、多大な手間と費用が必要となる教師あり学習やシステムチューニングが必要とされている。本研究ではこれらのシステム開発における自動化を目的に、人手の介入の必要度を下げるための取り組みを行った。