hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音声による感情表出に関する韻律的特徴の分析と韻律制御モデルの構築

音声により伝達される感情が、いかなる物理的特徴量として表出するかを明らかにし、感情を込めた表現をどのように認識・生成するかについての知見を得ることを目標として研究を行った。1.感情が表現された音声資料の収集感情が表現された自然な発話を収録するために、ゲーム中のプレーヤー同士の対話を収録した。発話単位は400ms以上のポーズにはさまれた音声の範囲とした。また、感情を込めた典型的な音声として、自然発話で集めた音声と同一の言語的内容に対して、異なる程度の感情を込めた発声を話者に行わせ、その音声を収録した。話者が意図したとおりの感情発話を収録するために、劇団に所属する2030代の男女それぞれ2名ずつの計4名を話者とした。2.ラベリング自然発話で集めた音声に対して、感情の種類および程度の付与を行った。なお、感情の種類としては、感情立体モデルの基本感情である「喜び-悲しみ」「怒り-恐れ」「受容-嫌悪」「驚き-期待」の4次元8感情を取り扱った。また、典型的な感情が表現された音声を対象に、X-JToBIに基づく韻律ラベリングを行った。X-JToBIはJ_ToBIの拡張版であり、多様性のある韻律に対応している。3.韻律モデル声の高さ、声の長さ、声の強さ、声質に関する音声特徴量を抽出し、統計的手法によるモデル化を行った。モデルは、感情の種類の推定するためのものと、その程度を推定するためのものとをそれぞれ構築した。これと並行して、2.で付与した韻律ラベルに基づき、感情の程度変化にともなう韻律現象の分析を行った。4.母音の無声化より自然な音声を合成するために、無声子音の調音様式が母音の無声化率におよぼす影響について分析を行った。「日本語話し言葉コーパス」のコアの音声を分析の対象として、母音の無声化の生起率を求めた。さらに、ケプストラム距離尺度を利用し、無声化の生じたモーラと直後の無声子音とのスペクトルパターン間の類似性を定量化した。音声により伝達される感情がいかなる物理的特徴量として表出するかを明らかにすることを目的として研究を行なった。具体的には、音声の特徴のうち特に韻律的特徴が感情を表現する主要な特徴であると捉え、音声の基本周波数パターン・発話速度変化パターン・音源強度変化パターンという韻律の3要素を統一的に扱うモデルを構築し、この音声の韻律面でのモデルにより、感情を込めた表現をどのように生成するかについての知見を得ることを目標とした。1.韻律モデル構築のための音声資料の収集韻律モデル構築のための音声資料として、喜び-悲しみ、怒り-恐れの2次元4種類の感情を込めた典型的な音声を収集した。典型的な感情表現を収集することにより、それぞれの感情を表現するための手がかりとなる韻律的特徴を捉えることができ、ここで得られた知識は、音声合成の際に直接役立つものと考えている。典型的な感情音声を収集するため、ラジオ劇の経験者を、延べ8名集め、それぞれに数段階の感情表現を発声させることとした。同一の言語的内容に関して、異なる程度の感情を込めた発声を話者に行なわせたのは、分節的特徴としては、ほぼ同一の音声を、表現する感情に対して主に韻律により制御したものを得るためである。2.モデルに基づく韻律分析ツールの整備実際の韻律分析に耐えうるツールとして構築するとともに、感情表現の韻律分析に適用するためのモデルの改良を行なった。3.韻律的特徴の分析とモデル化4種類の感情を表現した音声それぞれについて、基本周波数パターン・発話速度変化パターン・音源強度変化パターンの韻律3要素に関して、上記2.で開発したツールを用いて分析を行なった。ツールに関しては、分析を通して未熟な箇所が発見されることが予想されたが、まずはプロトタイプ的なものを作成して、分析を先行させた。ここで得られた問題点を次年度に向けて整理する。

これと並行して、2.で付与した韻律ラベルに基づき、感情の程度変化にともなう韻律現象の分析を行った。4.母音の無声化より自然な音声を合成するために、無声子音の調音様式が母音の無声化率におよぼす影響について分析を行った。「日本語話し言葉コーパス」のコアの音声を分析の対象として、母音の無声化の生起率を求めた。さらに、ケプストラム距離尺度を利用し、無声化の生じたモーラと直後の無声子音とのスペクトルパターン間の類似性を定量化した。
BMP-9/MTAハイブリッド型直接覆髄剤を用いた新規象牙質再生療法の基盤確立

歯髄の温存は歯の寿命に関わる重要なファクターであり、露髄に対する革新的な治療方法が強く求めれられている。本研究は露髄面に直接覆髄剤と細胞刺激因子を用いることによって象牙質を再生させ、露髄面を象牙質で封鎖することを目的としている。具体的には細胞刺激因子としてbone morphologic protain-9を用い、bone morphologic protain-9の担体としてmineral trioxide aggregateを使用し、直接覆髄法の有効性をin vitroとin vivoで明らかにする。初年度はin vitroでは歯髄細胞の採取を行なった。具体的にはビーグル犬の第一臼歯を抜歯した後、分割して歯髄を取り出した。歯髄をコラゲナーゼとディスパーゼにて処理を行い、歯髄細胞を採取した。歯髄細胞は凍結保存を行なった。in vivoでは象牙質再生能の解析を行った。ビーグル犬の上顎前歯部においてラバーダム防湿下で露髄面を形成し、3群に分けて直接覆髄を行ったのち、コンポジットレジンを充填した。3群は1. mineral trioxide aggregateのみで直接覆髄2. mineral trioxide aggregateとbonemorphologic protain-9で直接覆髄3.直接覆髄を行わず、コンポジットレジン充填のみ(ネガティブコントロール)とした。術前と直接覆髄から3ヶ月後にレントゲン撮影を行った。直接覆髄から3ヶ月後に屠殺し、現在脱灰標本を作製中である。計画していた実験内容が行えたin vivo:脱灰薄切標本を評価し、MTAやBMP-9の象牙質再生への影響を検討する。本年度に実施した動物実験は外部機関に委託しており、標本作成まで完了してないため、支払いは次年度に行う予定である。
顎変形症患者の周術期における気道通気状態と睡眠呼吸障害の解明

顎変形症は成長発育異常や外傷等で骨格性に生じた不正咬合が生じている疾患で、咀嚼、構音、呼吸といった、人が生きていく上で欠かせない重要な機能が障害されている。顎変形症の治療には現在の医療においては手術が必要であり、その偶発症として気道閉塞は最も問題の大きい合併症であるが、その発症リスクは十分に明らかにされていなかった。本研究においては、周術期の睡眠呼吸状態を簡易型睡眠評価装置でモニタリングし、全身麻酔に伴うREMリバウンドが顎矯正手術で認められ、手術直後ではなく術後3、4日目に気道閉塞のリスクが高いこと、オトガイが上方に移動する移動方向ではリスクが低くなることが明らかになった。顎矯正手術の周術期における上気道通気状態シミュレーションによる気道通気状態の解析を行った。対象は金沢大学附属病院歯科口腔外科で顎変形症と診断され、顎矯正手術が行われた患者とした。本年は術前の顎顔面3DCT検査を行い,CTデータをDICOM形式にて保存し、3次元画像構築ソフト(INTAGE Volume Editor,KGT社製,東京)を用いて上気道の抽出を行い、表面形状データとしてSTL化し、熱流体解析ソフト(PHOENICS,CHAM-JAPAN社製,東京)を用いて,呼気のシミュレーションを行った。顎矯正手術が行われた患者の顎形態、骨片の移動量および移動方向,身体的な特徴との関連性を検討している解析にあたっては、この方法を小児患者の上気道通気状態シミュレーションで確立している鹿児島大学歯学部小児科の岩崎智憲准教授を連携研究者として行っているところである。顎矯正手術の術前にEpworth sleepiness Scale(ESS)エプワース眠気尺度による問診、簡易PSG検査装置(携帯用睡眠時無呼吸検査装置SAS-2100, NIHON KOHDEN社製,東京)による検査を行い、SPO2,鼻口気流、気管音を測定している。金沢大学附属病院呼吸器内科の協力にもとFULLPSG検査も行っているところである。本年はまだ解析に十分な症例を行っていないが、来年度に症例が増えた場合に解析する予定である。また、来年度は英国のリバプール大学と共同で、睡眠呼吸障害と関係の深い小下顎症の発症に関係する研究も行う予定である。顎矯正手術症例は順調に増加しており、まだ解析には至っていないが、検査も順調に進んでいる。REM睡眠、non-REM睡眠を鑑別できる小型の簡易型PSG検査(ウォッチパッド)を用いて、周術期の睡眠呼吸障害について検査を行なう研究を追加した。顎矯正手術のみならず、同一患者における顎矯正手術前の全身麻酔下の智歯抜歯時にも行うことで、顎矯正手術時の気道リスクについての評価も行うことにした。その結果、術後3ー4日目にAHIの上昇が認められ、術直後のみならず術後数日経過した場合であっても気道に注意が必要と思われる結果が得られている。これらの結果は統計学的有意差を検討できるだけの症例数ではないため、今後症例を追加して検討する予定である。当初は筋電図について小型の筋電図計を用いる予定であったが、FULLPSG検査の足のチャネルを頬部に装着することで、検査することに変更した。本研究では顎矯正手術を安全に施行するために、気道の術前診断法の確立を目指し、上気道通気状態シミュレーションを用いて顎矯正手術の周術期における気道の通気状態を明らかにすることを目的に研究を行い,以下の実績を得た。1.顎矯正手術の周術期の3DCT画像データから、上気道通気状態シミュレーションを行い、気道の通気状態を機能解析した。2.顎矯正手術の周術期において終夜睡眠ポリソノグラフィー検査(以下PSG検査)を行い、睡眠呼吸障害の状況を明らかにした。3.気道通気状態に問題があると考えられている小下顎症の発症と関連すると思われる変形性顎関節症の発症について、英国リバプール大学との共同研究を開始した。2.については、下顎前突症患者の術前のPSG検査から、無自覚症状患者においても睡眠呼吸障害患者が認められたこと、BMIが高値の患者でAHIが高くなること、REM睡眠時ではNREM睡眠時よりもAHIが高くなることを明らかにした。また、下顎前突症患者において顎矯正手術前に行われた全身麻酔下での智歯抜歯術の周術期に、簡易型PSG検査を行い、手術当日や翌日よりも術後23日に呼吸状態の低下が起こっていることを明らかにした。これらの結果から、一般的に気道通気状態が良いと考えられている下顎前突症においてもBMI高値の患者やREM睡眠時に注意すべきことが示された。また、下顎の後方移動に際しては、下顎骨を半時計回りに回転させるように移動した症例においては、周術期の最低SPO2が高かった。これらの結果から、下顎骨の後方移動では、下顎が時計回りに回転しながら後方移動する症例では、術後の気道に注意することが必要ということを示しおり、周術期管理において重要な知見が得られた。本研究に参加した顎変形症患者は30名を越え、順調に症例は増えている。CT画像検査、PSG検査も順調に行い、現在データを解析中である。下顎前突症患者における睡眠呼吸障害の状況については、2017年3月に開催された国際口腔顎顔面外科学会にて3演題を報告した。睡眠呼吸障害の発現が多いと考えられている小下顎症の発症は変形性顎関節症とも関連していると考えられている。

この変形顎関節症の発症について英国リバプール大学とも共同研究を始め、より多角的に顎顔面骨格形態と睡眠呼吸障害の関連性を解明する準備ができた。オレキシンについては、本研究申請後に血清からの測定ではなく、脳脊髄液からの測定が望ましいことが報告された。しかし、脳脊髄液を顎変形症患者から採取することは倫理上も困難であることから、本研究ではこれについて解析しない方針に変更した。しかし、オレキシンのデータがなくても画像検査やPSG検査から本課題を十分に解明できるデータが蓄積されてきているため、進捗状況は概ね順調と考えられる。本年度はこれまでの結果をまとめ、『下顎前突症患者における周術期の閉塞性睡眠呼吸障害の評価とその予測因子』として、1例の患者が中等度睡眠呼吸障害と診断されたこと、術前ではAHIはREM期1.8(0-21)でNREM期0.2(0-9.7)よりも有意に高く、BMIが大きい患者ほどAHIが高いこと、周術期においてはREM睡眠は術後4日目に4例、術後7日目に3例で最も高く、pAHIは術後7日目に4例で最も高く、SPO2は術後3、4日目に3例、術後7日目に5名で最も低かったこと、BMIと術前のAHIが高いほど周術期の最高pAHI: 9.2(2.7-26.3)が高く、下顎前歯の上方移動量が少ないほど最低SPO2:87.7(74-94)が低かったことを報告した。『簡易型睡眠評価装置を用いた顎矯正手術の周術期における睡眠呼吸状態の評価』として、pAHI,pRDI,pODIはいずれも術当日に上昇した後に術翌日に減少し、術後3日目から再び上昇して7日目に最も上昇していたため、手術直後のみならず術後3日目以降の気道管理も重要と考えられたこと、BMIが大きい患者、下顎前歯の上方移動量が少ない患者、術前のAHIが大きい患者では特に術後の気道管理に注意が必要と報告した。『術後の睡眠呼吸障害を考慮した外科的矯正手術の周術期管理経験』『顎変形症患者におけるポリソムノグラフィーによる睡眠時咬筋活動の評価』として、顎変形症患者の睡眠時咬筋活動はNREM期、持続性より断続性、男性に断続性が多く、一部の患者では左右差が認められ、BMIの増加や睡眠呼吸障害との関連性が示唆されたことを報告した。また、研究全体を通して顎矯正手術の周術期における気道睡眠状態はこれまでほとんど不明であったが、REMリバウンドと関連する所見も得られたため、今後はさらに解析を進めていきたい。顎変形症は成長発育異常や外傷等で骨格性に生じた不正咬合が生じている疾患で、咀嚼、構音、呼吸といった、人が生きていく上で欠かせない重要な機能が障害されている。顎変形症の治療には現在の医療においては手術が必要であり、その偶発症として気道閉塞は最も問題の大きい合併症であるが、その発症リスクは十分に明らかにされていなかった。本研究においては、周術期の睡眠呼吸状態を簡易型睡眠評価装置でモニタリングし、全身麻酔に伴うREMリバウンドが顎矯正手術で認められ、手術直後ではなく術後3、4日目に気道閉塞のリスクが高いこと、オトガイが上方に移動する移動方向ではリスクが低くなることが明らかになった。検査は順調に進んでおり、これらをくり返して症例数を増やし、解析を行う予定である。耳鼻咽喉科での鼻腔通気度検査も評価し、総合的な気道評価を行う予定である。また、スタンフォード大学との連携も行い、これらの結果を分析していただく予定である。英国のリバプール大学と共同で、睡眠呼吸障害と関係の深い小下顎症の発症に関係する研究も行う予定である。
多重電極を用いた神経インタフェースのリアルタイム信号処理システム

ブレイン・マシンインタフェースの研究では,複数ニューロン活動の観測のために多重電極を脳に埋め込む方法が広く用いられる.この方法では,神経スパイク波形をパターン識別処理によってグループ化することにより,ニューロンごとの活動時系列を得るスパイク弁別が必要であるが,計算量が大きいことと,近接したニューロンが同時発火したときに生じる重畳スパイク波形を分離することが困難であるという問題があった.独立成分分析法が有効であることが示唆されていたが,弁別性能が十分でないことが問題であった.平成18年度の研究では,多重電極によるニューロン観測系を畳み込み混合によってモデル化し,これを解く新しい弁別アルゴリズムについて検討した.観測された複数ニューロンの細胞外電位信号に対して連続ウェーブレット変換ののち複素独立成分分析法を適用することにより,特定の周波数帯域に着目すれば,神経スパイクの弁別精度が向上しうることを見出した.神経スパイク弁別では各スパイクの発生タイミングが求まれば良いので,主要な周波数成分についてのみ分離を行うことは計算量を低減することにもつながり,リアルタイム信号処理システムの構築のためにも妥当な選択であるといえる.試験データを用いて分離性能を評価した.試験データはモルモットの脳組織において4重電極で記録した実験データに基づいて構成した.実数値ICAによる従来法に比べ,提案法の方がクロストーク減衰量で平均11dB優れていること,及び,分離できるニューロン数が2.4から3.6に増加することが示された.特に,複雑スパイクの弁別において大幅に弁別精度が向上すること,及び,スパイク検出のための閾値の設定において頑健性が向上することが明らかになった.本研究成果は,脳の情報処理メカニズムの研究及びブレイン・マシンインタフェースの開発に大きく貢献するものと期待される.脳・機械インタフェースシステムにおいて、入力インタフェース(脳→コンピュータ)は,(1)脳の多数の神経細胞の活動を感知する多重電極の技術,(2)重畳して観測される多数の神経スパイク波形を弁別する技術,(3)神経スパイク系列から意味のある情報を取り出す技術から構成される.本研究では,(2)の改良を行っている.平成16年度では、まず、サンプルデータを取得するために、モルモットの脳より摘出した海馬フライス標本に多極電極を刺入して多細胞記録を行い,オフライン処理にて波形パターンに基づいたスパイス弁別を行った.このデータを以下のアルゴリズムの性能評価に利用した.次いで,多チャネル記録されたスパイク波形データの確率分布の幾何学的構造を利用したブラインド信号分離アルゴリズムの開発とその性能評価を行った.多重電極で記録される神経スパイク信号は,互いに独立な信号源から発生した信号が瞬時混合されたものと仮定できる.信号空間には,それぞれの信号源に対応する直線状の分布がつくられる.Linら(1997)はこのことに注目し,ハフ変換をブラインド信号分離に利用することによりし,優れた分離性能が得られることを示した.本研究では,ハフ変換の代わりに,クラスター分析法を用いることによって,ブラインド信号分離を実現する手法を考案した.Linらの手法,本手法,及び,これらと異なるアルゴリズムであるノンホロノミック法を用いて,マルチニューロンスパイク信号の分離を試み,性能を比較した.その結果,いずれも同程度の精度で分離可能であることがわかった.しかしながら,計算量やパラメータチューニングの容易さなどの点ではノンホロノミック法の方が優れており,本手法の改良が必要であることがわかった.今後は,リアルタイム処理に適したブラインド信号アルゴリズムの選択,及びその改良が課題である.本研究では,脳・機械インタフェースシステムの入力インタフェース(脳→コンピュータ)において,重畳して観測される多数の神経スパイク波形を弁別する技術の改良を行っている.平成17年度では,単一チャネル電極を用いた多細胞記録法において優れた神経スパイク弁別能力を有することが報告されているウェーブレット変換を用いた手法を,多重電極を用いることによって多点記録された多細胞活動データに適用できるように,拡張と改良を行った.具体的には以下の手法を開発した.(1)神経スパイクの振幅の変動に対してロバストな波形センタリング法,(2)クラスタリングに有用な特徴量を選択するための確率分布の形状の評価方法の改良,(3)計算量を減らし,クラスタリング性能を向上させるための漸次的クラスタリング法の定式化.これらの手法を,モルモット海馬スライス標本のCA3領域においてテトロード電極を用いて記録された実験データに適用し,主成分分析を用いる従来法と性能を比較した.その結果,提案手法の方がクラスタリングの性能が優れていること,さらに,計算するウェーブレット係数をクラスタリングに利用するもののみに限定することによって,計算量が主成分分析法を用いたものの半分程度に低減できることが示された.しかしながら,このアルゴリズムを用いてリアルタイムでスパイク弁別処理を行うには,まだ現在のパーソナルコンピュータ水準の計算能力では不足であることがわかった.そのため,Digital Signal Processor (DSP)やField-programmable Gate Array (FPGA)等の高速演算に適したハードウェアを利用することが必要になる.次年度以降波、この点について検討し,実装することが課題である.ブレイン・マシンインタフェースの研究では,複数ニューロン活動の観測のために多重電極を脳に埋め込む方法が広く用いられる.この方法では,神経スパイク波形をパターン識別処理によってグループ化することにより,ニューロンごとの活動時系列を得るスパイク弁別が必要であるが,計算量が大きいことと,近接したニューロンが同時発火したときに生じる重畳スパイク波形を分離することが困難であるという問題があった.独立成分分析法が有効であることが示唆されていたが,弁別性能が十分でないことが問題であった.

平成18年度の研究では,多重電極によるニューロン観測系を畳み込み混合によってモデル化し,これを解く新しい弁別アルゴリズムについて検討した.観測された複数ニューロンの細胞外電位信号に対して連続ウェーブレット変換ののち複素独立成分分析法を適用することにより,特定の周波数帯域に着目すれば,神経スパイクの弁別精度が向上しうることを見出した.神経スパイク弁別では各スパイクの発生タイミングが求まれば良いので,主要な周波数成分についてのみ分離を行うことは計算量を低減することにもつながり,リアルタイム信号処理システムの構築のためにも妥当な選択であるといえる.試験データを用いて分離性能を評価した.試験データはモルモットの脳組織において4重電極で記録した実験データに基づいて構成した.実数値ICAによる従来法に比べ,提案法の方がクロストーク減衰量で平均11dB優れていること,及び,分離できるニューロン数が2.4から3.6に増加することが示された.特に,複雑スパイクの弁別において大幅に弁別精度が向上すること,及び,スパイク検出のための閾値の設定において頑健性が向上することが明らかになった.本研究成果は,脳の情報処理メカニズムの研究及びブレイン・マシンインタフェースの開発に大きく貢献するものと期待される.
教員養成教育における発声・発話等、音声技能の教授・学習システムの開発に関する研究

本研究は発声・発話等、音声技能の教授法を確立するための基礎的資料を収集することを目的として計画された。その第一歩として、科学研究費で導入した音声検査装置SH-01を通して、大学生の発声能力を調査した。機器操作の習熟までに多くの時間を費したが、大学生の一般的特徴を確認することができた。肺活量や発声持続時間、音声のピッチ周波数(声の高さ)などは標準値の範囲内であったが、呼気の効率的な利用状況を表すPQ(Phonetic Quotience)の値は大きく、呼気の無駄使いが目立っている。発声中の音高の揺れを表すピッチ周波数移動平均変動率も男女平均で約2.2%と高い値を示しており、正常と言われる.1.3%の範囲を大きく越えている。とは言え、日常の音声生活において支障を来たすような事例は認められなかった。ピッチ周波数移動平均変動率は声楽発声にみられるヴィブラートのような細かなピッチの変動や、腹圧低下等による緩やかな下降などにはあまり影響されないが、ポリープの形成や声の「荒れ」のように、声帯の開閉が不安定な場合には高なる。また、SH-01の特性上同一測定時間内でもピッチ周波数とその倍音周波数とを交互に拾うことで変動率が高まる場合もあるようだ。なお、肺活量と発声持続時間との間にはr=0.40程度の相関が、さらに発声持続時間とPQとの間にはr=-0.79の相関が確かめられた。これらの成果を元に今後は1.発声上で問題があると思われる事例を中心に、詳細な資料を収集し、音声の聴覚的印象と物理的な特徴との関連を確かめること。2.発声持続時間、PQ、ピッチ周波数平均変動率等の発声機能が、訓練によってどの程度改善されるのか、その可能性を探ること。などを中心的課題として研究を進め、音声技能の教授実践に一歩でも近付こうと思う。平成3年度の研究目的は、本研究費によって導入したフォノラリンゴグラフ(SHー01)を駆使し、既存の機器をも利用しながら音声情報に含まれる諸特徴間の関連を確認することである。この目的を達成するために、機器導入以来の短い期間で行ったことは以下の点である。1.導入機器の機能を十分に利用するため、操作に習熟すること。2.収集したデ-タや分析結果の効率的な保存、処理を図ること。3.音声の物理的特徴と生理的特徴との関連性について検討すること。1.については、SHー01によってピッチ周波数を検出しようとする際、ピッチよりもエネルギ-の強い倍音周波数を拾ってしまう場合のあることが解った。これは特に音楽発声を経験している被験者で声を響かせる技術を身につけている場合に多いようである。何番目の倍音になっているのかを確認するため、サンドスペクトログラフを併用している。また、デジタル入力機能の活用にり資料収集の効率化を図るために、デ-タレコ-ダ-の導入を計画している。2.に関しては、既存の機器が活用できなかったためSHー01をVTRに接続し、管面上に表示された分析情報を全てVTRに録画し、後ほどこれをヴィデオプリンタ-に出力する手法を発見した。プリントのランニングコストは高いが極めて鮮明な画像が得られる点では有効な方法である。3.発声時の呼気流量と母音のフォルマントとの関連については、フォルマントが声道の形状等によって決定される故か、特別な発見は得られていない。

ピッチ周波数、ピッチの平均変動率、音声の持続時間、インテンシティ等々と呼気流量との関連については、資料不足から新しい発見をするまでには到っていない。本年度の研究目的は、フォノラリンゴグラフ(SH-01)をはじめ既存の関連機器をも駆使することで、音声の色々な特徴に関する情報を分析し、音声技能の教授方法を開発する可能性について検討することである。この目的を達成するために本年度実施したことは以下の点である。1.新たに導入した機器及び関連する諸機器の操作に習熟すること。2.発声訓練の経験者と未経験者を対象に音声データを収集すること。3.SH-01の分析結果と高速度グラフィックレコーダーやビデオプリンターなどの出力結果との関連を確かめ、より確実な資料を得ること。1.SH-01によるピッチ周波数の検出に際し、ピッチよりもエネルギーの強い倍音周波数を拾ってしまう場合のあることは既に確認しているが、器械のこのような特性は特に周波数平均変動率を測定しようとする場合に致命的な欠点となることが分った。倍音周波数がピッチ周波数よりも強くなるのは個人の特徴なのか、特定の周波数領域に共通することなのか等々の確認については次年度の課題である。2.に関しては、本分校の音楽科学制とそれ以外の学生を対象に資料を収集した。しかし、発声の特続時間のみについてであるが、訓練を経たことによる明確な効果は認められない。なお、発声効率及び周波数平均変動等に関しての学習効果については末確認である。3.機器相互間でのデータのやりとりは、入出力のレベル設定等まだ十分習熟していない面もあるけれど、今後順調に作動させることが出来るものと思われる。なお、昨年は思わぬ入院から研究が中断したため、幾分の遅れが生じた点は残念である。本研究の目的は、発声・発話学習に必要な基礎資料の収集である。この目的を達成するため、昨年度に続いて学生の発声機能を確かめ、概要を発表することが今年度の目的であった。研究成果の概要は以下の通りである。1.最大発声持続時間は男子27.0秒、女子が19.1秒であった。一般的な値と比較してそれほど大きな違いはないが、対象者の中には持続時間の極端に短い例もあるので、今後は事例的な研究も必要であろう。2.話声位におけるピッチ周波数は男子130Hz、女子260Hzである。これを五線譜上での高さで表すと男子がc、女子が丁度その一オクターブ上のc'であり、ほぼこれまでの報告と一致している。3.発声時における声の高さの揺れであるピッチ周波数移動平均変動率は男子1.7%、女子0.5%であった。共に正常と言われる範囲を越えているが、SG-07による検査方法との関連でさらに検討すべき点が多く残っている。なお、声帯結節等による音声障害の場合は明かに変動率が高くなることが確認されたので、今後はこのような症例をも合わせて検討したい。4.肺活量と持続時間との間にはある程度の相関が認められた(男子0.40、女子0.38)。5.肺活量と持続時間よりPQ(Phonetic Quotince)を求め、呼気の使用状況を確認した結果、呼気を無駄に使用している状況が読み取れた。なお、PQと最大発声持続時間との間にはr=-0.79と言う大きな相関が確認された。なお、(1)音声の聴覚的印象と上記の如き物理的特徴との関連性を明確にすること。(2)音楽における声楽発声の経験者と未経験者との比較検討。(3)発声訓練を繰り返すことによる学習効果の検討。などが今後の研究課題として残されている。
聴覚障害児のための早期教育の統合的プログラムの開発

我々は平成24年度から26年度まで、文部科学省科学研究費(基盤A)で「聴覚障害児の早期教育の統合的プログラム」を開発するため、東京近郊の代表的な早期教育機関で、小学校入学までのクリティカルパス(教育経路)につき調査を行った。調査した総ての教育機関は独自のアウトカム(成果)とクリティカルパスを確立させていることが明らかになった。日本手話を用いる教育機関のパスは発見当初の母子関係を容易に成立させるが、日本語学習には多くの努力を必要とする。人工内耳のパスは、母子深い愛着関係が成立する時期に手術等の大きな負担がかかる。これらのパスの特徴、連携などを考慮した総合的なプログラムを現在開発中である。本研究では、1)聴覚障害の診断確定、2)それを受けての療育・教育に関する対応策の選択、3)就学先の小学校の選択、という重要な三つの時期・段階における選択に関して、親に早期教育の各種リソースに関する適切な情報提供を行うことを主眼におく。すなわち、これらの重要な時期・段階において、親が適切な判断・選択を行えるように支援することを目指しており、そのために、「聴覚障害児の早期教育に関する統合的クリティカルパス・プログラム」の作成と提示を研究目標として設定する。平成24年度には、都立大塚ろう学校、私立日本聾話学校、私立明晴学園の事例を調査・研究した。また、厚生労働省感覚障害戦略研究成果「聴覚障害児の日本語発達のためにーALADJIN」をめぐるシンポジウムを開催し、そこでの検討を踏まえ、「聴覚障害児の早期教育の多様化は、教育目標自体の多様化によってもたらされている」という知見を得た。例えば、明晴学園は「ろう者としての人格形成を目的とし、日本手話の獲得をめざす」というユニークな教育目標を設定し、同時に聴者の文化を学ぶことも教育目標に位置づけている。一方、平成25年度は、田中美郷教育研究所ノーサイドクリニックの聞き取り調査等の研究を行い、その結果、同クリニックでは、人工内耳を中心に、日本語獲得を教育の最終目標として設定していることが明らかとなった。このように、明晴学園とノーサイドクリニックという2つの典型的な事例の調査・研究を通して、教育のクリティカルパスは、それぞれの教育機関がどのような教育目標を設定しているかによって、大きく左右されるという実態が明らかとなった。他方、多様な教育のクリティカルパスを考える際に聴覚障害児に対する情報保障も重要な観点となる。そこで、東京大学先端科学技術研究センターにおいて、「聞こえのバリアフリーシンポジウム:FMシステムとバリアフリー」を開催した。今回の研究では早期教育の経緯を分析し、診断、対応策の決定、小学校就学までにつき親に提示すべきクリティカルパスのモデルを、手話、人工内耳、聴覚口話など多様化する聴覚障害への対応を考慮しつつ、「聴覚障害児のための総合プログラム」として開発することを目的としている。平成24年度我々は、まず既存の早期教育プログラムにつき資料収集を行なった。次に明晴学園、都立大ろう学校、私立日本聾話学校の早期教育プログラムを訪問した。そのなかで、小学校入学までの教育経過についてのプログラムについて詳細に調べた。また本年度の中心的な研究活動として、厚生省感覚器障害戦略研究成果「聴覚障害児の日本語発達のためにーALADJINー」の検討を目的として、日本に置ける有数の聾教育実践者および聾教育研究を招きシンポジュウムを開催した。シンポジュウムの議論を経て、聴覚障害の早期教育の多様化は、教育目標そのものの多様さによることがわかった。そのため「聾者としての人格形成を目的とし、日本手話の獲得をめざす」という特徴あるアウトカムが設定されている明晴学園の早期教育についての詳細な検討を行った。現在明晴学園における教育経路の解析結果を論文化している。クリティカルパス研究では、目標を明確にしそのアウトカムをもとに解析をすすめる。明晴学園では、親とこどものリソースの限界を考え、聾者における自然言語としての日本手話の取得を主な教育目標として成果をあげている。これらを報告すると同時に、日本手話を母語とする教育経路と、他の教育経路との連携など、検討すべき課題についても報告したいと考えている。本研究では、聴覚障害児を育てる親が適切な判断・選択を行えるように支援することを目的に、「聴覚障害児の早期教育に関する統合的クリティカルパス・プログラム」の作成と提示を目標とする。平成24・25年度には、都立大塚ろう学校、私立日本聾話学校、私立明晴学園、田中美郷教育研究所ノーサイドクリニックを対象に調査・研究を行った。また、聞こえと学力に関する実態調査や補聴技術等に関するシンポジウムを2度開催した。その結果、「聴覚障害児の早期教育の多様化は、教育目標自体の多様化によってもたらされている」という知見を得た。例えば、明晴学園では「ろう者としての人格形成を目的とし、日本手話の獲得をめざす」と同時に、聴者の文化を学ぶことを教育目標に位置づける。

一方、ノーサイドクリニックでは、人工内耳を中心に、日本語獲得を教育の最終目標として設定している。26年度は、これらの検討に引き続き、筑波大学附属聴覚特別支援学校の調査・研究を行った。歴史的な動向も含めて分析した所、通常の学年に対応した学力を付けるという教育目標があることが見出された。この結果からも、昨年度までに得られた本研究での知見が支持された。本年度は、更に、社会への還元を目指して、上記3機関におけるクリティカルパスの一部を雑誌論文にて発表した。また、東京大学先端科学技術研究センターにおいて「聞こえのバリアフリーシンポジウム:多様な情報保障を総覧する」を開催した。各種最新テクノロジーの現状と課題を概観し、聴覚障害児の将来や社会参加も見据えた情報保障の進展が不可欠であることが提示された。今後「聴覚障害児の早期教育に関するクリティカルパス総合的プログラム」について、雑誌論文で発表予定である。教育現場という日々流動するフィールドを対象にした研究であったことも関係して、若干の遅延はあったが、おおむね研究計画にのっとって研究が推移した。26年度が最終年度であるため、記入しない。バリアフリー26年度が最終年度であるため、記入しない。聴覚障害児の早期教育プログラムに関して調査・研究した結果、それらの多様なクリティカルパスの特徴、アウトカムの特徴について明らかになりつつある。24年度には聴覚障害児の早期教育における統合的クリティカルパス研究に関する基礎的な研究成果を論文として発表し、26年度には、明晴学園、ノーサイドクリニック、筑波聴覚特別支援学校に関する研究論文の雑誌掲載が内定している(『聴覚障害』誌)。とくに、ノーサイドクリニックについては、人工内耳手術前に用いる手話と手術後の音声言語教育がどのように併用されているかについて、詳細に調査する予定である。今後、聴覚障害児の早期教育における統合的クリティカルパスのプロトタイプを作成し、それに基づいて、先端研において聴覚障害児に対する教育・臨床研究を行いつつ、そのクリティカルパスのプログラム案をより実効性のあるものへの充実させていく。初年度に、計画の策定と同時に全国のALDJINについての主導的な研究者の参加を得て公開シンポジウムを行なった。100名以上の関係者の参加を得、人工内耳、手話、聴覚口話の異なるパスの教育関係者、父兄、当事者の参加もあり、総合的検討の議論を深めた。その内容な金山記念財団により詳細に報告された。個別のクリティカルパスの調査では、明晴学園、都立大ろう学校、私立の日本聾話学校という、手話、併用型、聴覚口話の代表的施設の訪問を行なった。クリティカルパス研究につき総合的検討を中心に最初の論文発表を行ない、次の明晴学園でのパス解析を訪問とヒアリングをくり返し行ない論文を作成中である。26年度は本科学研究の最終年である。本年は、まず、人工内耳での日本語獲得をアウトカムとする、ノーサイドクリニックのクリティカルパスについてさらに詳細な検討を加え、そこでの指導・教育の性格と構造について分析する。
磁性半導体EuTeを導入した超微細構造の作製とその磁気的および電気的性質

磁性半導体EuTeとNiの複合薄膜作製にあたって、当初はGaAs基板上に成長させて微細加工を施す予定であったが、実際には実験条件上の種々の制約から、将来において微細加工を行なう基礎となる、高度に制御されたEuTeのエピタキシャル膜の作成に重点をおいた研究を行なった。高真空電子ビーム蒸着装置を用いてBaF_2(111)壁開面を基板として、EuTeを1000Å程度エピタキシャル成長させ、その上にNiを50Å-100Å程度成長させた試料を基板温度などの条件を変化させて多数作成した。X線回折によりEuTeの配向性を調べた結果これらの試料がエピタキシャル成長していることが確認できた。また、EPMAによりEuTeのストイキオメトリーを調べた結果、作成条件により、最大数%程度Euが過剰になっているが、その結果はEuTeのネ-ル温度にはそれほど影響を与えてはいないこともわかった。このような試料について、SQUID磁束計により磁気特性を測定した結果、Niの膜厚が100Å程度の厚い膜ではEuTe層との相互作用はほとんど見られないが、50Å程度まで薄くする事によって島状の構造となり、面内の異方性が弱くなってくることが観測された。また、本補助金で購入した高精度のナノボルトメーターを用いで、極低温下の強磁場中で電気抵抗の測定を行なった。その結果、Ni(100Å)の厚い試料では、Niの磁区がそろってくる過程に対応した非常に小さい(0.2%程度)の磁気抵抗が見られただけであったが、Ni(50Å)の薄い試料では、5Kにおいて10Tで約3%と大きな磁気抵抗が観測された。30Kにおいてはほとんど磁気抵抗が見られないことから、EuTeの磁気オーダーがNiの電気抵抗に大きな影響を及ぼしていることが示唆される。
超広帯域電磁波による超分解能誘電体内部イメージング法の研究

本研究では,マイクロ波を用いた非破壊計測および医療画像診断及び治療のための,高精度内部画像化法を構築するため,申請者が提唱する画像化法(RPM法)を誘電体場内部画像化に拡張し,従来の合成開口処理を超える精度を実現させた.具体的には,コンクリート内部の金属目標を,波長の1/100程度の再現精度で形状を再現した.またRPM法を生体固有の不均質・分散性媒質に拡張し,がん細胞等の形状を高精度に推定し,更にマイクロ波アブレーション治療における実時間モニタリング法を提案し,既存手法の性能を大きく改善させることを,実際の乳房MRI画像をベースにしたFDTDによる数値電磁界解析データにより検証した.本研究の目的は,超広帯域(UWB:Ultra Wideband)レーダのための,超波長分解能・精度を実現する誘電体内部画像化を実現することである.マイクロ波帯UWBレーダは誘電体内部透過性に優れるとともに,高い測距性能(数cm級)を有するため,CTやMRI等の既存技術にはない革新的機能(対象の電磁気的特徴の抽出)を有する非侵襲・非破壊計測技術として有望とされる.本研究では,申請者が独自に考案した画像化法(RPM法及び多重散乱波画像化)と偏波,散乱周波数特性等の複数の特徴量を融合し,領域積分方程式等の逆問題解析を併用することで,従来の「分解能」・「精度」を凌駕する次世代内部レーダセンサ技術を創出する.本年度では,不均質誘電媒質推定及び内部反射波を用いた誘電率推定法について検討した.特に独自の境界抽出法であるRPM法を誘電層境界推定に適用し,かつ同時に推定される同境界上の法線ベクトルを用いて,幾何光学近似を用いて内部伝搬経路及び遅延を推定し,各種の誘電率分布モデルのパラメータを最適化することで,連続及び不連続な誘電率分布を有する誘電体目標の誘電率推定を従来と比べて高速かつ高精度に推定することが可能となったことを数値計算及び実験により示した.更に内部反射波のみを用いて誘電体内の埋設物とその周囲の誘電率を同時に推定する手法を検討し,おパラメトリックな手法ではあるが,それが同時に推定可能であることを数値計算により実証した.今後は,偏波や周波数特性を利用した内部目標認識に関する,高次推定法を検討し,数値計算及び実験の両面から解析及び改良を加えていく.本研究の目的は,超広帯域(UWB:Ultra Wideband)レーダのための,超波長分解能・精度を実現する誘電体内部画像化を実現することである.マイクロ波帯UWBレーダは誘電体内部透過性に優れるとともに,高い測距性能(数cm級)を有するため,CTやMRI等の既存技術にはない革新的機能(対象の電磁気的特徴の抽出)を有する非侵襲・非破壊計測技術として有望とされる.本研究では,申請者が独自に考案した画像化法(RPM法及び多重散乱波画像化)と偏波,散乱周波数特性等の複数の特徴量を融合し,領域積分方程式等の逆問題解析を併用することで,従来の「分解能」・「精度」を凌駕する次世代内部レーダセンサ技術を創出する.本年度では,まず多層構造誘電媒質の境界および誘電率推定において,昨年度の方法をマルチスタティックモデルへと拡張した.同モデルによりモノスタティック計測では再現できなかった,境界のエッジ部分などを高精度に再現することを可能にした.さらに乳がん細胞検知のための検討として,非接触観測モデルで必須となる乳房表面波の抑圧に関して,報告者が以前に提案したEnvelope法と呼ばれる境界抽出法とFDTD法による波形再現法を導入し,かつ伝播ひずみを考慮したビームフォーミング法も新たに導入することで極めて小さい点状のがん細胞の分布も高精度に再構成することに成功した.今後はさらに精緻な乳房・癌細胞モデルを導入し,ファントムを利用した実記実験により提案手法の有効性を確認する予定である.UWBレーダによる誘電率内部計測において,すでに提案している高精度・高分解能推定法RPM法をその再現精度を拡大するためにマルチスタティックモデルに拡張子,さまざまな目標において再現範囲を大きく拡大することが可能となった.また同手法を初めて乳がん細胞検知モデルに拡張し,表面反射波を抑圧する方法を導入することで小さながん細胞でも検知することが可能になったことを数値計算で示した.今後実験で同手法の有効性を確認する必要があるが,数値計算例では当初の目標以上の成果が得られており,おおむね順調に進展していると判断できる.本研究の目的は,超広帯域(UWB:Ultra Wideband)レーダのための,超波長分解能・精度を実現する誘電体内部画像化を実現することである.本研究では,申請者が独自に考案した画像化法(RPM法及び多重散乱波画像化)と偏波,散乱周波数特性等の複数の特徴量を融合することで,従来の「分解能」・「精度」を凌駕する次世代内部レーダセンサ技術を創出する.本年度は,RPM(Range Points Migration)法を不均質媒質に拡張するため,FDTD法に基づく到達等位相面抽出を用いた,癌細胞境界形状推定を提案した.MRI画像から抽出される精緻な乳房モデル(周波数分散性)において,癌細胞が十分なコントラストを得ている場合,背景媒質の誘電分布を用いることで約1/100波長の精度及び処理時間5分を達成した.

また,データ学習に基づく癌細胞判定においては,一般に不均質・分散性媒質が想定される生体組織のレーダ画像化は,適用すべき伝搬モデルが誘電特性・分布に依存するため,画像化結果をデータ学習することは難しいため,複数素子で得られる前方散乱データの複素周波数応答もしくは,伝搬遅延及び振幅減衰量の特徴入力データを検討し,200の教師データベースを用意し,30の未知データに対して,相対誤差約20%で再現することをFDTD法に基づいた数値計算により確認した.また,画像化アルゴリズムの高速化を検討し,適切な改良を加えることで従来に対して数百倍以上の処理速度の改善を達成し,3次元問題においても数十分程度で高精度な画像を得られることを数値計算および実験により確認した.本研究では,マイクロ波を用いた非破壊計測および医療画像診断及び治療のための,高精度内部画像化法を構築するため,申請者が提唱する画像化法(RPM法)を誘電体場内部画像化に拡張し,従来の合成開口処理を超える精度を実現させた.具体的には,コンクリート内部の金属目標を,波長の1/100程度の再現精度で形状を再現した.またRPM法を生体固有の不均質・分散性媒質に拡張し,がん細胞等の形状を高精度に推定し,更にマイクロ波アブレーション治療における実時間モニタリング法を提案し,既存手法の性能を大きく改善させることを,実際の乳房MRI画像をベースにしたFDTDによる数値電磁界解析データにより検証した.UWBレーダによる誘電体内部画像化法の研究において,外部誘電体境界を独自のレーダ画像化法(RPM法)で高速かつ高精度に推定する手法を導入し,各種の誘電率分布モデルにおいて,再現精度及び推定時間を大幅に改善させることを数値計算及び実験にて示しており、当初の研究目的を達成するために極めて順調に成果を上げていると考える.また内部反射波のみを用い誘電率推定は,他の同分野の研究者が割けてきた難しい問題設定であるが,RPM法による高精度内部境界推定及びパラメトリックなアプローチにより,その解決の糸口が見えてきたのは,特筆すべき成果である.また論文投稿・学会発表等の積極的に実施しており,共同研究等の問い合わせも増えてきていることから,学術的・社会的に有用な研究であることが認知されてきている.今年度では,非破壊計測および乳がん細胞検知の両者において,実機実験を用いた性能評価を実施する.基本的な実験装置の準備は,本補助金等の支援により完成しており,データを取得して本手法の有効性を確認し,かつさまざまな問題点に対する各種の改良を加えていくことが今年度の推進方策である.28年度が最終年度であるため、記入しない。計測工学次年度では,特に非破壊検査を想定したコンクリート内部の空洞の形状推定に関する再現精度を改善する.既に誘電率と内部形状の同時推定手法を提案しているが、内部空洞モデルにおいては,内部で生じる多重散乱波やクリーピング波が推定問題を困難にすることが実験等を通してわかっている.これに対し,多重散乱波及びクリーピング波を抑圧もしくは積極的にイメージングに利用することで精度改善を図る.また,多層構造モデルにおいては層数が未知の場合では,その層数推定が重要になり,その推定法も検討する.また生体計測を想定し,主に人体モデルを導入した数値電磁界解析により,人体におけるマイクロ波の反射・透過特性を解析し,また偏波や周波数特性等の特徴量を用いて,イメージング及び目標認識等に有用な情報の特定及びそれを用いたイメージング法等について検討を進める.また評価においては数値計算及び実験を用いてその特性を評価する予定である.今年度の成果発表の出張経費が増大すると見込まれたため,一部の予算が次年度に持ち越された28年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定では,超広帯域アンプを200万円として計上していたが,それが想定以上に廉価に入手できるようになった.
バイオベースポリマーをテンプレートするタンパク質空間規則的局在化技術の確立

バイオベースポリマーをテンプレートとするタンパク質空間規則的局在化技術の確立することを検討した。多糖類水溶液相分離系では束縛空間の形、温度、濃度を変えることによって、形状の異なる模様を持ったゲルを得ることに成功した。また2成分の多糖類のゲル化を使うことで直径10μmの微粒子中にグルコースオキシターゼとカタラーゼが局在化した粒子を作成することに成功した。脂質混合相分離系においては、リン脂質を用いたリポソームの表面上で2成分からなるリン脂質の相分離挙動を確認した。相分離を誘起させる手段としてリポソーム内側と外側の水溶液のイオン強度及び、pHを変化させた結果、リポソーム内部のリン脂質とリポソーム外部の脂質のパッキングの違いによりリポソーム自身の変形が起こることが分かった。コレラ毒素タンパクVCHは単分子膜上で脂質混合膜を相分離を誘起させ、コレステロールリッチ相にのみVCHが局在することが分かった。バイオベースポリマーをテンプレートとするタンパク質空間規則的局在化技術の確立する為に、そのテンプレートとなる多糖類水溶液相分離系と脂質混合相分離系において実験を行った。またこれらの条件を変えることで多糖ゲル粒子内の偏光度、表面の形態を変えることができた。サブミクロンオーダーへのサイズダウンは図れなかったが、サイズダウンを図るための指針を得ることができた。これらの結果は日本化学会第90春季年会にて発表を行った。相分離を誘起させる手段としてリポソーム内側と外側の水溶液のイオン強度及び、pHを変化させた。結果、リポソーム内部のリン脂質とリポソーム外部の脂質のパッキングの違いによりリポソーム自信の変形が起こることが分かった。今後、pH変化とこの変形また相分離の発展度の関係をつけることで、リポソーム膜上の相分離と変形をコントロールできるように研究を進める。多糖類の一種であるk-カラギーナン多糖類が形成する相分離パターン構造をテンプレートとして水溶液の相分離を用いクロマチンがこのテンプレート構造に則して配置されるかどうかを検証した。クロマチンは、所定の塩濃度で凝集してしまうことで、クロマチンを局在化させたパターンを形成させることはできなかった。現在、系内の塩濃度をコントロールするなどして調整を図っている。一方、アルギンとキトサンを多糖類として、お互いをゲル化させることで酵素の局在化を図った。結果、グルコースオキシターゼとカタラーゼが局在化したJANUS微粒子を作成することに成功した。この粒子は、一方の酵素反応で得られた生産物がもう一方の酵素の基質となるため、酵素反応を原動力とするナノモーターとして期待できる。脂質混合相分離系においては、コレラ菌毒素タンパクVCHをDMPCとコレステロール混合脂質膜に吸着させることで、タンパク質空間規則的局在化を図った。操作は気一液界面で行なった。VCHはこの脂質混合膜を相分離し、コレステロールリッチ相にのみVCHが局在することが分かった。マイクロサイズでタンパク質を局在化することには成功したが、パターン化するまでには至らなかった。今後、相分離様式の解明を行い、分離した2相の界面張力を下げることで、2相分離形態を自己組織化的に構築させることで、規則配置化を試みる。
麹菌醗酵成分による炎症性腸疾患の予防および治療効果の遺伝子発現からの機序解明

【目的】クローン病の病因は不明である。腸管内容物や腸内細菌に関与した免疫反応の異常が関与していると考えられ、プロバイオティックスやシンバイオティックス等の経口投与の有効性が期待され、治療への試みがなされている。クローン病では、TNF-α、IL-1β、IL-6等の炎症に関連するサイトカイン産生が亢進しており、これを抑制、中和すべく生物学的製剤や免疫抑制剤投与が行われている。今回は、麹菌醗酵成分を含有するプロバイオティックス・麹の経口摂取により、炎症性腸疾患の予防および治療効果の可能性について遺伝子発現の点から検討した。【対象・方法】クローン病10例の末梢血白血球を治療前と治療後に採取し、cDNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現を解析した。用いた遺伝子は約1万であり、病勢指標としてCDAI(Crohn'sDiseaseActibityIndex)、炎症指標としてCRP、赤沈等を用いた。【結果】健常対照者の遺伝子発現と比較して、治療前のクローン病症例では、検討した遺伝子の中でアップレギュレーションしていた遺伝子が約40種類あり、ダウンレギュレーションしていた遺伝子が約50種類あった。治療前後、すなわち治療経過で変動する遺伝子がみとめられ、クローン病の活動度に関連して変動すると推測される遺伝子は約50種類であった。これらの遺伝子の中には、TNF-α、IL-1β、IL-4、IL-12が含まれており、これまでの報告と同様の傾向がみられた。【結論】腸内細菌叢や腸管内腔相に変化を及ぼす麹菌醗酵成分を含有するプロバイオティックス・麹の経口摂取はクローン病の病態改善に有用であり、その機序としてTh-1系のサイトカインの抑制作用が考えられた。今後は、炎症に関連するサイトカインに限らず、cDNAマイクロアレイを用いて明らかとなった他の遺伝子群の解析により、クローン病の新しい診断ツールや治療法の開発が可能になると考えられる。【背景】クローン病患者の末梢血中の白血球細胞系の遺伝子発現を検討することは、本疾患の病態解明と新たなる治療法開発の上で、重要である。「和食」と呼ばれる食品に豊富に含まれる乳酸発酵食品が、炎症性腸疾患の発症を抑制するか、病勢の沈静化に役立つかについて、遺伝子発現の面から検討した。【方法】血液サンプルを溶血後、白血球細胞を分離し、総RNAをトリゾール試薬を用いて抽出した。DNaselで処理後T7-based RNA amplificationした。11833個の遺伝子を含むcDNAマイクロアレイを用いて、クローン病10例(小腸大腸型、腸管に狭小病変を有している40歳以下の症例)と健常対照9例の白血球細胞の遺伝子発現を比較した。ハイブリダイゼーションしたシグナルの強度をArrayVisionで測定した。Cys3およびCys5が10,000fluorescence units以下の強度であった場合は、検討から除外した。【結果】対照群に比して、クローン病では43個の遺伝子がアップレギュレーションしており、54個の遺伝子がダウンレギュレーションしていた。この遺伝子の発現は、クローン病の病勢の活動指数であるCrohn's Disease Activity Index(CDAI)をはじめとする活動指数と関連して変動した。この中でも、発現が増強されていた遺伝子が14あり、発現が抑制されていた遺伝子が25あり、それぞれに病態に深く関連していた。【考案】