hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規神経再生調節因子酸化型ガレクチン-1による神経損傷後の機能回復促進効果

我々損傷した末梢神経の軸索再生を誘導する新規因子として酸化型ガレクチンー1を発見した。本研究の目的は、この因子が末梢神経損傷後の機能回復にも有効な因子として働き、末梢神経治療薬として有用な物質であることを明らかにすることである。平成12年度では末梢神経損傷後の再生軸索やシュワン細胞から分泌される酸化型ガレクチンー1のターゲットセルがマクロファージであることを明らかにし、酸化型ガレクチンー1を起点とした神経損傷後の神経再生のカスケードを解明することが出来た。本年度は酸化型ガレクチンー1が損傷後の神経再生を促進し機能回復を促進する効果のあることを示し、神経損傷治療薬として用いることが出来ることを明らかにすることである。本研究では切断されたラットの坐骨神経に酸化型ガレクチンー1を投与しその軸索再生促進機能を組織化学に解析し、機能回復については後肢足指の指間距離を測定し解析した。酸化型ガレクチンー1を5μg/ml,100μg/mlを投与した群では、投与しなかった群に比べ髄鞘を有する再生軸索の数が多く、太さも増していた。また指間距離の測定結果でも酸化型ガレクチンー1投与群ではコントロール群に比べ2週間ほど早く機能回復が進んでいた。以上の結果酸化型ガレクチンー1投与により神経再生が促進されること、更に下肢の機能再建に対しても促進効果を示すことが明らかとなった。末梢神経再生・機能再建促進効果を持つ因子がない現状にあって本研究で促進効果が実証された酸化型ガレクチンー1の今後の開発に多くの期待が寄せられる。本研究は当初の研究計画を達成することが出来、その成果を論文発表すべく現在準備中である。
時系列超音波断層像の輝度勾配画像処理による局所動脈硬化の非侵襲定量的診断の開発

本研究は、超音波断層法の高速度撮影像における血管弾性指標の測定を行い、臨床に応用することを目的としている。前年度は、超音波断層像における心臓または動脈の2次元速度の計算法を開発し、血管内圧変化に対する壁の拡張・収縮速度との相互関係から血管壁粘弾性モデルを構築した。またモデル実験から、その有効性を確認した。ゴムチューブをポンプで拍動させ、円周方向の圧力と歪み速度を測定し、それらの関係から得られる指標がチューブの材質を反映することを示した。今年度はその理論的裏付けを踏まえ、ボランティアを含む延べ300例以上の頚動脈について血管弾性指標の測定を行った。まずカフ式連続血圧計により次に血管壁の円周方向の圧力と歪み速度の波形を比較し、機械的な入出力関係があることを確認した。よってこれから動脈硬化の指標となりうる弾性係数の算出法を開発した。まず10歳代から80歳代までの120例の健常者において測定したところ、加齢と共に弾性係数は低く、つまり硬くなる傾向を読みとることができた。この時の直線近似の相関係数は0.77で、信頼性は高いと考えられる。また高血圧、糖尿病などの患者間で測定したところ、高血圧の患者については同年代の健常者との違いは明らかではなかったが、糖尿病患者については明らかに同年代の健常者に比べて血管弾性係数は低いことが明らかとなった。これらの結果により、血管弾性と循環器疾患との関係が明らかとなった。本研究は、超音波断層法の高速度撮影像における臓器2次元運動速度の可視性を行い、臨床に応用することを目的としている。まず、超音波断層像における反射体の1次元変位の測定法を提案した。60フレーム/秒以上で記録された反射体は位置及び形状が保存されることを利用し、輝度と輝度勾配の演算から変位の算出式を導いた。また反射体を模擬したガウス分布関数を用いて変位測定条件を求め、実際にコンニャクをμmオーダーで動かして変位を測定した。次に反射体の輝度分布を拡大する画像処理の手法を開発した。断層像において超音波の進行方向には反射体の変位測定に必要な輝度分布が得られないため、断層像にガウス分布関数によりコンボリューション演算を導入して輝度分布を拡大した。まず点反射体を用いて輝度分布の標準偏差を測定し、変位の測定条件に合致するように実際の断層像の輝度分布を拡大した。以上の前段階を踏まえ、先に提案した1次元変位算出法を2次元の画像に応用した。心臓または動脈の輪切り像では組織は同心円上の運動をすることから、局座標を適用して2次元速度の計算式を導いた。臨床応用として、頚動脈の短軸断面へ適用した。まずカフ式連続血圧計により血圧を測定し、圧変化に対する壁の拡張・収縮速度との相互関係から血管壁粘弾性モデルを構築した。次に血管壁の円周方向の圧力と歪み速度の波形を比較し、機械的な入出力関係があることを確認した。頚動脈の拡張・収縮速度の測定法を発展させ、血管断面の粘弾性特性を抽出することに成功した。これから動脈硬化の指標となりうる弾性係数の算出法を開発した。まずゴムチューブをポンプで拍動させ、円周方向の圧力と歪み速度を測定し、それらの関係から得られる指標がチューブの材質を反映することを示した。さらに同様の処理を健常者及び循環器疾患の患者間で測定し、粘弾性特性を抽出して加齢及び循環器疾患との関係を解明した。
OTC医薬品の広告表現が知覚リスクを通して意思決定過程に与える影響

セルフメディケーション推奨の政策に伴い,OTC医薬品市場は今後継続的な成長が見込まれる中,OTC医薬品市場は消費者が抱える知覚リスクに十分に対応したマーケティング戦略が必要となる。その一方で,海外の先行事例を見ても,マスメディア等で形成された世論の影響も消費者がリスク評価を行う際の背景文脈として無視することはできないだろう。そこで,まず,多岐にわたるOTC医薬品を,知覚リスクの発生因を基にいくつかに分類し,それぞれのセグメントにおいて,消費者の意思決定過程の特徴を分析する。さらに,モデルに基づいた仮想TVCMを用いた認知心理実験を行い,このモデルの妥当性を検証する。その一方で,海外の先行事例を見ても,マスメディア等で形成された世論の影響も消費者がリスク評価を行う際の背景文脈として無視することはできないことがわかる。その上で各セグメントに合致した説得コミュニケーションモデルを構築する。平成27年度は,大きく2つに分けて研究を開始した。1つは,「知覚リスクに基づく説得コミュニケーションモデルのフレームワークの構築」である。これは,分担者である諸上が中心となって行った。医薬品市場のなかでも,とくにOTC医薬品の特殊性に注目して,社会的リスクと心理的リスクに分類することで,医薬品購入に関する行動をモデル化することにした。その結果,「消費者が症状別に知覚するリスクの特性に対応したOTC医薬品広告の考察」と題して,論文を作成した。この成果は,2015年9月2日,3日に開催された日本経営システム学会にて報告した。そこでのコメントを生かして,現在,調査対象を広げて,アンケートを行っている。もう1つは,「アンケート調査による説得コミュニケーションモデルの特定化」である。上記のコメントを生かして,アンケートの対象者を1,200人に増やして行った。この結果は,次年度以降,モデルの精緻化のために活用する予定である。「知覚リスクに基づく説得コミュニケーションモデルのフレームワークの構築」についてモデル化することに成功した。その結果は,「消費者が症状別に知覚するリスクの特性に対応したOTC医薬品広告の考察」と題して,論文を作成し,2015年9月2日,3日に開催された日本経営システム学会にて報告した。本研究は,経済学,経営学,消費者心理学の専門家が協同することで,幅広い角度で分析することが可能となる.それぞれの分野の特性をいかして,知覚リスクに基づく説得コミュニケーションモデルのフレームワークの構築,アンケート調査による説得コミュニケーションモデルの特定化,シミュレーションにもとづく説得コミュニケーションモデルの基礎的分析,ケーススタディにもとづく説得コミュニケーションモデルの広告効果分析に分けて研究を行う.とくに,アンケート調査や映像広告を用いた実験を行うことにより,多角的な視点で医療品という財の特性を明らかにする.今年度は,とくに知覚リスクに着目したモデルを用いて,広告効果に関するシミュレーションを行う.映像を用いたシミュレーションを様々な条件で繰り返すことによって,その行動に影響を及ぼす要因・条件を整理する.本項目は,制度設計に造詣が深い諸上と,映像による行動分析やシミュレーションを専門とする水島が共同して担当する.さらに,ケーススタディにもとづく説得コミュニケーションモデルの広告効果分析を行う.前年度で整理した行動変容に影響を及ぼす要因や条件に基づいて,より具体的な広告効果に関する分析を行うために,実際のOTC医薬品を対象とし,様々なオプションを想定したケーススタディを行う.これにより,OTC医薬品の広告効果に関する示唆を獲得するとともに,効率的かつ効果的で実現性の高い広告を提案する.OTC医薬品広告の意識や広告表現に対する心理的反応について,当初の予定に基づいて調査を行ったところ,デモグラフィックスによって議論を細分化する必要が生じたため,追加調査および分析を行うこととした.そこで,現在,その作業を進めていることろである.本研究では,以下の目的のもと実施した。・セルフメディケーション推奨の政策に伴い,OTC医薬品市場は今後継続的な成長が見込まれる中,OTC医薬品市場は消費者が抱える知覚リスクに十分に対応したマーケティング戦略が必要となる。・その一方で,海外の先行事例を見ても,マスメディア等で形成された世論の影響も消費者がリスク評価を行う際の背景文脈として無視することはできないだろう。・そこで,まず,多岐にわたるOTC医薬品を,知覚リスクの発生因を基にいくつかに分類し,それぞれのセグメントにおいて,消費者の意思決定過程の特徴を分析する。・その上で各セグメントに合致した説得コミュニケーションモデルを構築する。これまでに,アンケート調査をもとに主に心理的・社会的リスクによってOTC医薬品市場の細分化を試みた。例えば,社会的リスクに関して,「他の人々が私に抱く印象を悪くする可能性はどの程度あると思うか」というリスク自体の評価と「それを購入したり,所持することによって,私の印象が悪くなる程度は,あなたにとってどの程度重大なことだと思うか」といった重み付けを測ってきた。この結果と対象者のデモグラフィック属性と掛け合わせた分析を行う予定であった。しかしながら,デモグラフィックスによって議論を細分化する必要が生じたため,追加調査および分析の再確認を行うこととした。

セルフメディケーション推奨の政策に伴い,OTC医薬品市場は今後継続的な成長が見込まれる中,OTC医薬品市場は消費者が抱える知覚リスクに十分に対応したマーケティング戦略が必要となる。その一方で,海外の先行事例を見ても,マスメディア等で形成された世論の影響も消費者がリスク評価を行う際の背景文脈として無視することはできないだろう。そこで,まず,多岐にわたるOTC医薬品を,知覚リスクの発生因を基にいくつかに分類し,それぞれのセグメントにおいて,消費者の意思決定過程の特徴を分析する。さらに,モデルに基づいた仮想TVCMを用いた認知心理実験を行い,このモデルの妥当性を検証する。平成27年度は,大きく2つに分けて研究を開始したが,「知覚リスクに基づく説得コミュニケーションモデルのフレームワークの構築」および「アンケート調査による説得コミュニケーションモデルの特定化」ともに,おおむね順調に進んでいる。今後は,とくに,「シミュレーションにもとづく説得コミュニケーションモデルの基礎的分析」について,広告効果に関するシミュレーションを行うことに重点を置く。シミュレーションを様々な条件で繰り返すことによって,その行動に影響を及ぼす要因・条件を整理する。追加調査および分析を進めることで,改めて,ケーススタディにもとづく説得コミュニケーションモデルの広告効果分析を行う.前年度までで整理した行動変容に影響を及ぼす要因や条件に基づいて,より具体的な広告効果に関する分析を行うために,実際のOTC医薬品を対象とし,様々なオプションを想定したケーススタディを行う.これにより,OTC医薬品の広告効果に関する示唆を獲得するとともに,効率的かつ効果的で実現性の高い広告を提案する.商学主に,国際学会への参加に計上していた費用が,参加できなかったため。OTC医薬品広告の意識や広告表現に対する心理的反応について,当初の予定に基づいて調査を行ったところ,デモグラフィックスによって議論を細分化する必要が生じたため,追加調査および分析を行うこととした.その結果,予定していた成果発表ができず,出張旅費および学会参加で使用する予定の金額が未使用になった.平成28年度は,国際学会への参加を予定しているため,その費用とする。追加調査のための物品費および人件費・謝金として使用する.さらに,分析結果を学会報告するための旅費に計上する.
伝導冷却高温超伝導マグネットの設計指針確立のための基礎研究

本研究は、酸化物超伝導マグネットシステムの冷却として無冷媒の伝導冷却方式に注目し、従来の液体ヘリウムの冷却特性に基づく安定性理論、およびエネルギー回収条件に代表される超伝導マグネットのクエンチ保護理論等で構成されるマグネット設計指針から脱却して、酸化物超伝導線材を20K以上の温度領域で伝導冷却超伝導マグネットとして用いる場合の設計指針を導体構成法にまで踏み込んで学術的に構築することを目的とした。まず、試作した伝導冷却Bi2223-1T超伝導コイルを用いて、その電磁的、熱的特性を実測し、直流・交流運転時の超伝導コイルの発熱量と冷凍機冷却能力の相対関係に基づく熱暴走等、伝導冷却コイルシステムとしての挙動を実験的に明らかにした。注目すべきは、伝導冷却酸化物超伝導コイルの熱暴走は、コイル全体の発熱と冷凍機の冷却能力のバランスで決まるのではなく、局所的な磁束フローによる発熱と熱伝導による冷却のバランスで決まるということである。次に、伝導冷却超伝導コイルにおける普遍的概念の抽出を念頭において、巻線に用いた超伝導線材の電流-電圧特性および交流損失の測定結果および個々の巻線構成部品の熱伝導率データを基に、異方性を持つ巻線の発熱分布とコイル内平均熱伝導率の温度依存性を数式化し、コイルの熱・電磁特性の数値解析手法の確立に取り組んだ。その結果、直流、交流運転時ともに、局所的な温度分布まで含めた伝導冷却コイルシステムの挙動が数値解析により定量的に模擬可能であることを確認し、熱暴走現象の温度、通電電流依存性等の定量的議論を可能にした。さらに、開発した数値シュミレーションコードを用いて、コイルの寸法および熱的・電磁気的パラメータを振って、普遍的伝導冷却超伝導コイルの熱暴走現象のさらなる解明を行い、従来の浸漬冷却金属系超伝導マグネットの挙動の相違点を明確にしつつ伝導冷却酸化物超伝導マグネットの設計指針を明らかにした。低温超伝導材料を用いた現在の超伝導マグネットテクノロジーは液体ヘリウムの冷却特性の上に立脚し、超伝導マグネット製作上の種々の制約条件は、従来の低温超伝導材料の臨界温度が低いために動作温度を4K程度に低く設定せざるをえないということに端を発している。酸化物超伝導体は、金属系低温超伝導材料と比較して圧倒的に高い臨界磁界、臨界温度を有しており、その活用は超伝導マグネットの応用にあたり、技術、経済面において多大な恩恵をもたらすと考えられる。本研究は、酸化物超伝導線材の応用に際しその特長を活かしたマグネットシステムとして無冷媒の伝導冷却方式に注目し、従来の液体ヘリウムの冷却特性に基づく安定性理論、およびエネルギー回収条件に代表されるクエンチ保護理論等で構城されるマグネット設計指針から脱却して、酸化物超伝導線材を20K以上の温度領域で伝導冷却超伝導マグネットとして用いる場合の設計指針を導体構成法にまで踏み込んで学術的に構築することを目的としたものである。本年度は、すでに開発した伝導冷却Bi2223超伝導コイルを活用して、まずその電磁的、熱的特性を実測し、超伝導コイルの発熱量と冷凍機冷却能力の相対関係等、伝導冷却コイルシステムとしての挙動の定量的把握に努めた。(1)定常特性の把握:線材、コイルそれぞれ個別に直流通電特性、および交流通電により発生する交流損失特性の温度、磁界依存性を測定し、酸化物超伝導コイルの定常特性を明らかにした。

(2)過渡特性の把握:伝導冷却超伝導コイルでは、熱暴走に至って超伝導状態が破れる電流値が臨界電流とは別に存在することを明らかにし、直流通電時に熱暴走に至らず連続運転可能な最大電流値の温度依存性、交流(0.05数Hz)通電時に連続運転可能な最大電流振幅の温度依存性を測定し、直流、交流それぞれについて、熱暴走に至る限界発熱量と冷凍機の冷却能力との相対関係を明らかにした。(3)伝導冷却酸化物超伝導コイルの動作の普遍的概念の抽出:伝導冷却コイルの安定限界は、冷凍機の冷却能力とコイル全体の発熱量のバランスではなく、局所的な磁束フローによる発熱と巻線内熱伝導率による局所的な冷却能力の大小によって決定される事を突き止め、安定限界の向上が冷凍機の冷却能力に依らない事を明らかにした。本研究は、酸化物超伝導マグネットシステムの冷却として無冷媒の伝導冷却方式に注目し、従来の液体ヘリウムの冷却特性に基づく安定性理論、およびエネルギー回収条件に代表される超伝導マグネットのクエンチ保護理論等で構成されるマグネット設計指針から脱却して、酸化物超伝導線材を20K以上の温度領域で伝導冷却超伝導マグネットとして用いる場合の設計指針を導体構成法にまで踏み込んで学術的に構築することを目的としている。昨年度は、試作した伝導冷却Bi2223-1T超伝導コイルを用いて、その電磁的、熱的特性を実測し、直流・交流運転時の超伝導コイルの発熱量と冷凍機冷却能力の相対関係に基づく熱暴走等、伝導冷却コイルシステムとしての挙動を実験的に明らかにした。今年度は、伝導冷却超伝導コイルにおける普遍的概念の抽出を念頭において、まずは巻線に用いた超伝導線材の電流-電圧特性および交流損失の測定結果から、この伝導冷却酸化物超伝導コイルの発熱分布の温度依存性を定量的に把握して数式化した。これを基にコイルの熱・電磁特性の数値解析を行って、コイル挙動を模擬しうるのか、すなわち、熱的・電磁気的パラメータを定量的に把捉し得たのかを検証し、さらに局所的な温度上昇のメカニズムを追求し、熱暴走現象の定量的解明を試みた。その結果として、1)直流、交流運転時ともに、温度分布まで含めた冷凍機による伝導冷却コイルシステムの挙動が数値解析により定量的にシミュレーション可能であることを確認し、2)熱暴走電流の熱暴走に至る直前の超伝導巻線温度依存性は直流、交流ともに同じであるが、交流運転時には交流損失値に応じた数分から数時間に及ぶゆっくりとした温度上昇期間が存在し、これがコイルの過負荷耐量として定義され交流損失すなわち通電電流値、周波数、温度の関数であることを示し、3)周波数に依存しない熱暴走流値および交流運転時の過負荷耐量が、冷凍機の冷却能力、巻線内熱伝導率、冷却パス等、伝導冷却マグネットシステムの冷却構造に大きく依存していることを定量的に明らかにし、安定性向上には損失の低減のみでなく冷却構造の最適化が重要であることを示した。一昨年度は、試作した伝導冷却Bi2223-1T超伝導コイルを用いて、その電磁的、熱的特性を実測し、直流・交流運転時の超伝導コイルの発熱量と冷凍機冷却能力の相対関係に基づく熱暴走等、伝導冷却コイルシステムとしての挙動を実験的に明らかにした。
樹状突起における情報処理ダイナミクスの解析

海馬歯状回においては、成体においても顆粒細胞が新生されている。ニューロン新生は、ネットワーク活動に依存し、アトラクター形成に関与していることが示唆されている。また、その異常がてんかん発症のメカニズムの一つとして重要である。しかし、海馬の神経幹細胞が活動依存的にニューロンに分化するメカニズムは未解明である。われわれは、成体ラット海馬歯状回からクローニングされた神経幹細胞PZ5をモデル系に用い、PZ5から産生されるニューロンがL型Ca2+チャネルの活性化により増加し、その抑制により減少することを見出した。さらに、そのプロセスの詳細を研究し、L型Ca2+チャネルが臨界期における新生ニューロンの生存と成熟を促進することを明らかにした(Teh et al., 2014)。ChRGR遺伝子をマウスの筋芽細胞C2C12に組み込んだ。この改変型チャネル遺伝子導入で、青緑色光に感受性を持つ筋細胞を作り、リズミックに照射した。その結果、青緑色光の照射を受けた細胞は、サルコメア構造の発達が促進され、光刺激に応答して収縮することを解明した(Asano et al., 2015)。オプトジェネティクスを用いたメゾスコピック研究を促進する目的で、ChR1とChR2のキメラのChRWR, ChRFRに点変異度導入し、その機能を詳細に研究した。とくにChRFR-C167Aは、膜発現効率や光電流の大きさにおいてすぐれており、大脳皮質錐体細胞など比較的大型のニューロンを微弱光で光刺激をする目的に最適化されていた(Hososhima et al., 2015)。また、バクテリア由来のNa+トランスポーター型ロドプシンをニューロンに発現させることにより、光依存的に長時間安定した活動抑制が引き起こされることを確認した(Kato et al., 2015)。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、歯状回門部にある苔状細胞(mossy cell, MC)樹状突起において、歯状回顆粒細胞(DG)入力の重み情報処理がNMDA受容体を介したメカニズムによりダイナミックに制御されているという仮説を検証することを目的とした。DGの入力重みとMC応答の量的関係を解明するにあたり、細胞内Ca2+濃度計測システムを構築した。その結果、当該新学術領域間の共同研究を推進しながら、以下の4条件をクリアする必要が明らかになった。1 Ca2+感受性蛍光タンパク質R-CAMP1コンストラクトを組込んだAAVベクターの作製、2 ChR2発現トランスジェニックラット海馬におけるR-CAMP1の発現、3高速共焦点顕微鏡下におけるR-CAMP1蛍光イメージング、4共焦点イメージングしながらChR2発現ニューロンを多点並列的に光刺激する装置。平成26年度は、これら4条件を最適化する。これと並行して、ChR2発現トランスジェニックラットにおいて、頬ひげ(ウィスカ)毛根部に入力している機械受容ニューロンにChR2が発現していることを見出した。また、ウィスカ毛根部に青色光を短時間照射することにより、大脳皮質一次感覚野(バレル野)の局所回路において、繰り返し生ずるバースト活動を見出した。海馬スライスの多数の神経細胞Ca2+動態を高速イメージングしながら、神経細胞を多点並列的に光刺激することは、世界に先駆けた挑戦である。しかし、平成25年度の研究において、解決すべき課題を明らかにし、すでに着手している。

また、本新学術領域内共同研究を推進している。海馬スライスの多数の神経細胞Ca2+動態を高速イメージングしながら、神経細胞を多点並列的に光刺激する方法について、最適化する。このシステムを用いて、光刺激されたDG細胞の数とMC細胞バースト活動の関係の定量解析を行い、NMDA受容体の関与を検証する。この関係は非線形であるが、NMDA受容体をブロックすることにより、線形になると予測している。
タブレットを効果的に活用し,鑑賞したことを表現に発展させる図画工作科学習指導

〈本研究の目的〉本研究は鑑賞を充実させるため,タブレットがもつ造形表現の価値をつかませ,効果的に提示する機能を駆使することで,これまで浸透できなかった表現のコツや,技能を獲得させ,鑑賞する力を伸ばし,表現に発展させることを目的としている。〈研究の方法〉1絵画を見る際に美術書を見せていたが,タブレットにデータ化し,イメージを効果的に喚起させ細部を瞬時に拡大することで,スピィーディに資料映像を鑑賞し,表現のイメージ化の効果を向上させる。2造形表現の工夫や技能を教師がタブレットで映像化し,その習慣の技能のコツを見直すことができるヒントを自由に閲覧したり,モニターで見直しポイントをとらえさせたりすることで,表現の質の向上に生かす。3タブレットで表面の質感や細かい表現をアップし,絵の細部を分析し映像をモニターとつないで鮮明に写しだし,拡大して見せるなど効果的な提示を行う。4表現の変容を資料映として活用したり,表現の変容をデジタルポートフォリオしストックすることで,個人の表現がどのように変化し,イメージを具象化していったか,その過程まで評価に活用し,授業の場面で即座に提示して例示するなどの指導と評価の一体化と効率化を図る。5コンピューターグラフィックの映像技能を自由に操作し試行したり,友達の作品を実物投影機とテレビモニターを活用し自由に参考にしたりするといった,適時性のある鑑賞活動を行う。〈本研究の成果〉立体構成の能力を、キューブの立体構成ソフトで一定時間内の表現能力を方向性やバランスや立体感の観点で調査を行い、鑑賞を表現に生かす能力をポイント数に数値化した。その結果に基づきタブレットの拡大提示や部分焦点化や情報の即時的効果を活用した授業と活用せず行った授業とを比較し、無作為に同人数取り出し能力のポイント数の数値化した結果、タブレットがもつ機能を活用し,造形表現の価値をつかませ,効果的に提示する学習環境でコツや技能を獲得させ,児童の鑑賞する力を伸ばし,表現に発展させることができた。○拡大提示や相互鑑賞にタブレットの効果をいかすICT機器の活用は鑑賞を充実させ表現を高める効果があることが明らかとなった。○表現の能力を向上させるには十分な操作活動や試行活動が必要で、その効果をタブレットの即時性や双方向性といった機能を生かすことで、明らかに子どもたちの気づきを生み出させ、表現が変容した。○ICT機器を使いこなすまでのICT支援員の協力や支援をさらに充実させる必要性を感じた。
進化的探索の理論

進化的計算では,コード化/交叉の設計および世代交代モデルの設計が基本となり,前者は形質遺伝という視点,後者は多様性維持という視点が重要である.本年度は,過去2年間の実績を踏まえて,工学的応用可能性を意識しつつ研究を進め,下記の点において大きな研究成果を得た.(1)コード化/交叉の設計:(2)多様性維持に優れた世代交代モデルについて:(3)工学的設計問題への応用:進化的計算の工学的設計問題への応用として,レンズ設計,並列機械スケジューリング,VLSIフロアプラン設計,プリント基板設計への適用を試み,有用性を確認した.特に,レンズ設計においては,従来の最適化手法では設計が不可能とされていた3枚以上のレンズ系の設計自動化に成功した.本研究の成果は100年以上の歴史のある光学設計の分野にブレークスルーをもたらすものと産業界からも高く評価されている.本研究では、進化的探索によって創発的探索を実現するためには、形質遺伝に優れたコード化/交叉および多様性維持に優れた世代交替モデルの設計が必要であるとの立場から、理論的および実験的な研究を推進することを目標に、研究活動を展開し、本年度は以下に示す研究成果を得た。1.騙し問題における交叉の効果について:従来、進化的探索の理論および仮説として、スキーマ定理(Schema Theorem)に基づくBB仮説(Building Block Hypothesis)が知られているが、スキーマ定理に基礎をおくBB仮説は進化的探索のダイナミックスを正しく記述していない。本研究では、吸収マルコフ解析及びpopulation dynamicsの手法を使って解析し、その結果、騙し(だまし)問題において交叉が有効に働く範囲を騙し境界として理論的及び実験的に明らかにした。2.形質遺伝に優れたコード化/交叉について:進化的探索の特徴は、動的交叉近傍を用いた創発的探索にある。創発的探索とは交叉が有効に働いて探索に飛躍が生じる現象をいう。創発的探索を実現するためには、形質遺伝に優れたコード化/交叉の設計が必要である。本研究では、TSPを対象にSXX(Subtour Exchange Crossover)と呼ばれる形質遺伝に優れた交叉方法を考案し、2重円TSPに適用して、その効果を確認するとともに、JSPに対しても使い回しが利くことを確認した。3.多目的最適化問題におけるパレート最適解の導出について:多目的最適化問題ではパレート解集合を求めることが重要な課題とされるが、従来研究のVEGA[Shaffer85]やMOGA[Fonseca93]では集団サイズの爆発が問題とされていた。本研究では、“各世代において相互にパレート最適な個体のみ次世代への生存を許し,非パレート最適な個体は淘汰する"非パレート解淘汰戦略を提案して、決定木生成問題やポートフォリオ選択問題への適用を通じて有用性を確認した。GA(Genetic Algorithms)に代表される進化的探索の潜在能力を引き出すためには,コード化/交叉の設計および世代交代モデルの設計が基本となり,前者は形質遺伝という視点,後者は多様性維持という視点が重要とされる.本年度は,特に,下記の点において大きな研究成果を得た.(1)形質遺伝性に優れたコード化/交叉の設計について:巡回セールスマン問題(Traveling Selesman Problem:TSP)を対象に枝交換交叉(Edge Assembly Crossover)を考案し,数千都市規模のTSPの最適解を数時間程度で見いだすことに成功した.また,ジョブショップスケジューリング問題(Job Shop Scheduling problem)を対象にIntermachine Job-based Order Crossoverを考案し,ベンチマークFT10×10,FT20×5に適用して,最適解を非常に高い確率で見いだすことに成功した.さらに,関数最適化を対象に正規分布交叉(Normal Distribution Crossover)を考案し,従来法と比べて,多峰性関数に対して頑健な性能を示すことを確認した.(2)多様性維持に優れた世代交代モデルについて:多様性維持に優れた世代交代モデルとしてMGG(Minimal Generation Gap)を提案した.MGGは世代交代の連続化と部分化,選択範囲の局所化を図ったもので,TSPや関数最適化への適用を通じて,その性能を確認した.また世代交代モデルを評価する基準について考察し,適応度の最良値および分散の時間的変化によって評価するのが妥当であるとの考えを示し,比較実験により,MGGがもっとも優れていることを確認した.(3)形質遺伝過程の可視化について:形質遺伝性に優れたコード化/交叉を設計する上で,形質遺伝過程を動的に把握するための可視化ツールは重要な手がかりを与えてくれるので有用である.本研究では,問題領域の形質が明白に定義されることを前提に両親から生成される子が形質をどの程度受け継いだかを定量的に把握できるための枠組みをつくり,この枠組みのもとで視覚化する方法を提案し,TSPと関数最適化への適用を通じて,提案手法の有効性と一般性を確認することができた.進化的計算では,コード化/交叉の設計および世代交代モデルの設計が基本となり,前者は形質遺伝という視点,後者は多様性維持という視点が重要である.本年度は,過去2年間の実績を踏まえて,工学的応用可能性を意識しつつ研究を進め,下記の点において大きな研究成果を得た.(1)コード化/交叉の設計:(2)多様性維持に優れた世代交代モデルについて:多様性維持に優れた世代交代モデルとして提案したMGG(Minimal Generation Gap)について,最小騙し問題を用いてその有用性を解析した.(3)工学的設計問題への応用:

進化的計算の工学的設計問題への応用として,レンズ設計,並列機械スケジューリング,VLSIフロアプラン設計,プリント基板設計への適用を試み,有用性を確認した.特に,レンズ設計においては,従来の最適化手法では設計が不可能とされていた3枚以上のレンズ系の設計自動化に成功した.本研究の成果は100年以上の歴史のある光学設計の分野にブレークスルーをもたらすものと産業界からも高く評価されている.
女性の黄体期における睡眠・気分障害の時間生物学的基盤

これまで我々は、齧歯類ではエストロジェンが概日リズム周期を短くすることと、そのエストロジェン効果がヒトでは見られないことを示してきた。しかし、ヒト女性でもエストロジェンによって概日リズム周期が短かくなる症例を発見した。その疾患メカニズムを明らかにするために、体内時計中枢である視交叉上核における時計遺伝子(Per1、Per2)のエストロジェンによる効果を検討した。その結果、エストロジェンは視交叉上核に発現するPer2の概日リズム位相を前進させ、振幅を減少させた。一方、視交叉上核のPer1の概日リズムはエストロジェンによって影響されなかった。以上のことから、エストロジェンはPer2遺伝子に作用し、周期を短縮している可能性が示唆された。Per2遺伝子発現はCLOCKとBMALによってポジティブに制御されている。一方、エストロジェンはエストジェン受容体に結合し、転写共役因子の作用の元に直接標的遺伝子の転写を制御する。そこで、転写共役因子(SRC-1,SRC-2,SRC-3)mRNAの視交叉上核における発現を検討したところ、SRC-1,SRC-2は視交叉上核に発現し、SRC-3は視交叉上核に発現しないことが明らかになった。さらに、SRC-1とCLOCKは結合することを明らかにした。かくて、エストロジェンはERE上のSRC-1とE-box上のCLOCKとの相互作用を変えることによって、Per2遺伝子発現を調節している可能性が示唆された。ヒトにおいて黄体ホルモンの眠気および概日リズムに与える影響を調べるために、10分-20分超短時間睡眠覚醒スケジュール法(10分-20分法)を用い、1日を通しての眠気や睡眠傾向の時間的分布を脳波測定から検討し、女性の月経周期に伴う心身の不調の背景にある睡眠および概日リズムの変化を客観的に捉えることを試みた。その結果、黄体後期における日中の眠気の増加に関しては黄体ホルモンの中枢作用が大きな役割を果たしていることが分かった。おそらく神経ステロイドとしてのGABA神経系に対するagonisticな作用が関与していると考えられた。1)健常成人女性の黄体期における眠気の発現機序健常女性8名を被験者とし、卵胞期と黄体期にそれぞれ24時間断眠後、26時間にわたり超短時間睡眠覚醒スケジュールを施行した。30分おきに10分間の睡眠脳波測定を行い、26時間にわたる眠気の変動を脳波的にとらえた。連続直腸温センサーを用いて、実験中の深部体温リズムを測定すると同時に、60分ごとに静脈内留置カテーテルより採血を行った。その結果、主観的な眠気については、卵胞期と比べ黄体期において正午前と夕方に眠気が強かった。夜間における自覚的眠気の差はみられなかった。睡眠脳波による客観的な眠気については、卵胞期と比べ黄体期において午前中に睡眠傾向が強かった。さらに、黄体期では日中に徐波睡眠を含む睡眠区間の出現回数が多かったが、夜間においては卵胞期と黄体期の間で有意な差はみられなかった。夜間のメラトニン分泌開始時刻および最大血中濃度の値について検討したが、有意な差はみられなかった。以上の結果から、健常女性の黄体期における眠気の発現機序については夜間睡眠の質的低下が原因ではなく、日中の眠気が一次的に強くなっていることが明らかになった。

黄体期において日中に徐波睡眠を含む睡眠区間が多かったことは、徐波睡眠の発現が体温調節機構と密接に関係していることから考え、黄体期における深部体温の上昇と関連づけられる可能性がある。2)ラットを用いた女性ホルモンの体内時計に与える影響の分子生物学的解析卵巣摘除ラットに卵胞ホルモンを投与したところ、ニューロン特異的ギャップ結合遺伝子(Connexin36)の発現は体内時計である視交叉上核において特異的に上昇したが、グリア細胞特異的ギャップ結合遺伝子(Connexin43)の発現はSCNにおいて上昇しなかった。以上のことから、卵胞ホルモンは視交叉上核ニューロン間のギャップ結合遺伝子を増加させることにより、視交叉上核ニューロン間め同期を強めている可能性が示唆された。これまで我々は、齧歯類ではエストロジェンが概日リズム周期を短くすることと、そのエストロジェン効果がヒトでは見られないことを示してきた。しかし、ヒト女性でもエストロジェンによって概日リズム周期が短かくなる症例を発見した。その疾患メカニズムを明らかにするために、体内時計中枢である視交叉上核における時計遺伝子(Per1、Per2)のエストロジェンによる効果を検討した。その結果、エストロジェンは視交叉上核に発現するPer2の概日リズム位相を前進させ、振幅を減少させた。一方、視交叉上核のPer1の概日リズムはエストロジェンによって影響されなかった。以上のことから、エストロジェンはPer2遺伝子に作用し、周期を短縮している可能性が示唆された。Per2遺伝子発現はCLOCKとBMALによってポジティブに制御されている。一方、エストロジェンはエストジェン受容体に結合し、転写共役因子の作用の元に直接標的遺伝子の転写を制御する。そこで、転写共役因子(SRC1,SRC-2,SRC-3)mRNAの視交叉上核における発現を検討したところ、SRC-1,SRC-2は視交叉上核に発現し、SRC-3は視交叉上核に発現しないことが明らかになった。さらに、SRC-1とCLOCKは結合することを明らかにした。かくて、エストロジェンはERE上のSRC-1とE-box上のCLOCKとの相互作用を変えることによって、Per2遺伝子発現を調節している可能性が示唆された。そこで、転写共役因子(SRC-1,SRC-2,SRC-3)mRNAの視
グロビン遺伝子群の多型を用いた日本人の起源に関する分子人類遺伝学的研究

βサラセミア変異とβグロビン遺伝子群内の多型とに注目し、日本人の起源を検討した。昨年度日本人の北方起源説を検討するために、中国、韓国のサラセミアを解析し、中国起源と考えられる変異4種類を日本人に見いだした。また韓国・日本両集団のみで見られる3種の変異を同定した。その一つであるIVS-2nt1(G→A)変異にはcondon91のサイレント変異(GTC→GTT)が連鎖していることを見いだした。この多型の頻度を日本、韓国、タイ各集団で新たに確立したアレル特異的PCR法で決定した。その結果日本集団では698アレル中3アレルに見られたが、韓国集団1,110アレルおよびタイ集団470アレル中には見いだされなかった。このことからIVS-2nt1(G→A)変異は日本人の健常人に0.4%の頻度で存在する多型condon91(C→T)を持つβグロビン遺伝子に生じ、これが韓国へと広がったものと結論された。日本人の南方起源説を検討するためにインドネシアにおけるβサラセミアの解析を行った。その結果は150アレル中codon26(G→A)48%、IVS-1nt5(G→C)25%、IVS-1nt1(G-T)7%、IVS-2nt654(C-T)5%、codons41,42-CTTT4%、codon15(G→A)2%、codon30(G→C)2%、-28 A→G 2%、unknown5%であった。この中で中国集団に見られず日本集団に見られる変異はcodon15(G→A)とIVS-1nt1(G→T)であった。前者に関しては前年度の解析により、日本とインドネシアで異なる起源を有するものと結論している。後者に関しては、現時点では日本とインドネシアで共通の起源を有するかどうかについては不明であり、ハプロタイプの決定による解析が必要である。
機能集積型固体酸化反応触媒の開発

機能集積型協奏機能触媒の開発を目指し、(1)天然の高性能触媒である酵素に類似した配位環境、(2)触媒失活の主な要因である金属溶出の無い高い配位能、(3)共有結合による担体との固定化、を実現するアニオン性キレート配位子を設計・合成した。ホウ素に2個のイミダゾリル基が結合したアニオン性キレート配位子にアリル基を導入することにより得たアリル化配位子は、チオール化合物とのラジカルカップリング反応により担体との連結基導入、もしくはチオール基で修飾したシリカ担体への固定化が可能であった。このアニオン性キレート配位子が担体表面に固定化されていることを検証することを目的として、配位子が固定化された担体にCo(II)およびNi(II)錯体を作用させたところ、各種溶媒による洗浄操作によって溶出しない安定な金属錯体種が担体表面に形成されていることが明らかとなった。また生成した表面錯体種の色調や赤外吸収スペクトルは、チオール基のみで修飾された担体に対して同様な操作を施すことによって得られた表面錯体種とは明らかに異なっていたことより、アニオン性キレート配位子が担体上に固定化されていることが裏付けられた。さらに配位子固定化担体にFe(III)イオンを導入したところ、(1)固定した配位子とほぼ等量のFe(III)が固定されていること、(2)配位子で修飾したシリカ上に担持したFe(III)イオンはアルカリ水溶液や過酸化水素による処理でも溶出しないことが明らかになった。そこで過酸化水素水を酸化剤とするオレフィン酸化反応に対する触媒活性を検討し、金属イオンを溶出させることなく固体触媒として機能することを確認した。
イテリメン語北部方言の記述言語学的研究

イテリメン語北部方言(チュクチ・カムチャツカ諸語)の話者が居住する、カムチャツカ半島北西部(ロシア連邦カムチャツカ州コリャーク自治管区チギリ地区チギリ村)においてフィールド調査を行い、以下の成果が得られた。1.動詞接辞に関する基礎調査イテリメン語における、特にアスペクトを表すそれぞれの接辞について詳細な調査を行った。具体的には、多回・継続を表すと言われる-sxen,-zo,-t,-st,習慣性を表す-at,弱化を表す-alaをそれぞれ219動詞語幹につけた調査票による面接調査を行って、回答を得た。2.テキストイテリメン語北部方言話者による会話テキスト2編、民話テキスト7編(いずれもロシア語対訳付き)を採録した。テキストは音声記号を使用して、Unicodeによりコンピュータに入力、ロシア語対訳と対応させてデジタルテキストコーパスを作成した。その成果の一部を「イテリメン語テキスト1」として発表した。3.音声資料デジタルオーディオテープ(DAT)レコーダーおよびICレコーダーを使用して、イテリメン語北部方言の音声(語彙・会話・独話・民話)を録音し、DATテープ13本分(約62時間)、ICレコーダによる音声ファイル(約68時間)、計130時間の録音資料を得た。4.映像資料デジタルビデオカメラを使用し、イテリメン語話者1名による談話(約25分)、民話の朗読(約50分)、イテリメン語話者2名による会話(約60分)、計2時間15分の録画資料を得た。イテリメン語北部方言(チュクチ・カムチャツカ諸語)の話者が居住する、ロシア連邦カムチャツカ州コリャーク自治管区チギリ地区においてフィールド調査を行い、以下の成果が得られた。1.基礎語彙イテリメン語南部方言にはある程度の語彙資料が存在するが、北部方言の語彙資料としてはこれまでまとまったものは存在していなかった。語彙は『アジア・アフリカ言語調査票下』(東京外国語大学アジア・アフリカ言語文化研究所,1979)の項目に基づいてNo.00012000の語彙項目について網羅的に採集し、その一部を「イテリメン語北部方言基礎語彙調査報告(追補)」として発表した。さらに収集した基礎語彙をもとに、イテリメン語北部方言の音素体系の研究を行った。また、録音した語彙の音声資料を使用し、コンピュータによる音声付き語彙データベースを作成した。2.テキストイテリメン語北部方言話者による会話テキスト6編、民話テキスト6編、その他12編を採録した。テキストはコンピュータで入力してデジタルテキストコーパスを作成し、一部を「イテリメン語・日本語対訳テキスト1」として発表した。3.音声資料デジタルオーディオテープ(DAT)レコーダーを使用してイテリメン語音声(語彙・会話・独話・民話)を高音質で録音し、DATテープ9本分(約18時間)の録音資料を得た。4.映像資料デジタルビデオカメラを使用し、イテリメン語話者2名による北部方言会話の映像(約40分)の録画を行った。1.音韻体系イテリメン語北部方言の音韻体系を明らかにするため、特に以下の問題について詳細な音素調査を行った。(1)両唇摩擦音と軟口蓋摩擦音を独立した音素として認めるか、またはどちらかを一つの音素の異音とみなすかを分析した結果、無声両唇軟口蓋摩擦音・有声両唇軟口蓋接近音・無声軟口蓋摩擦音が音素として認められ、成果を「イテリメン語の両唇軟口蓋音について」として発表した。(2)イテリメン語におけるシュワ(半狭・中舌母音)がどのような位置に現れるか、また他の母音との関係について調査を行った。(3)放出音(ejective)と非放出音の対立について、放出音から非放出音への置き換え(また、その逆)を行い、許容可能かどうかの調査を行った。2.テキストイテリメン語北部方言話者による会話テキスト2編、民話テキスト10編(ロシア語対訳付き)を採録した。テキストはコンピュータに入力し、デジタルテキストコーパスを作成した。3.音声資料デジタルオーディオテープ(DAT)レコーダーを使用してイテリメン語北部方言の音声(語彙・会話・独話・民話)を高音質で録音し、DATテープ15本分(約47時間)の録音資料を得た。4.映像資料デジタルビデオカメラを使用し、イテリメン語話者2名による北部方言会話の映像(約90分)の録画資料を得た。

その成果の一部を「イテリメン語テキスト1」として発表した。3.音声資料デジタルオーディオテープ(DAT)レコーダーおよびICレコーダーを使用して、イテリメン語北部方言の音声(語彙・会話・独話・民話)を録音し、DATテープ13本分(約62時間)、ICレコーダによる音声ファイル(約68時間)、計130時間の録音資料を得た。4.映像資料デジタルビデオカメラを使用し、イテリメン語話者1名による談話(約25分)、民話の朗読(約50分)、イテリメン語話者2名による会話(約60分)、計2時間15分の録画資料を得た。
L-セリンにより統合失調症は軽快するか?

脳のNMDA受容体を介した神経伝達の機能低下が統合失調症の原因であるとする有力な学説がある。この説に従えば、この受容体の機能を高めることができれば統合失調症の症状は軽快あるいは消失すると考えられる。研究代表者のこれまでの研究により、L-セリンにこの効果が期待できるのではないかと考えられた。そこでマウスにL-セリンを投与し、この受容体の機能が実際に亢進するかどうかをprepulse inhibition(PPI)法で調べた。115dBの音刺激に対する動物の動き(驚愕反応A)と、70dBまたは80dBの音を聞かせた直後に同じ115dBの音刺激を与えた時の驚愕反応(B)を測定し、(A-B)/AをPPIとした。L-セリン投与により上記の驚愕反応(A,B)はともに低下したが、PPIは増強される傾向がみられた。生理的食塩水投与群においてもA,Bの低下が見られたが、PPIはむしろ減弱傾向にあった。以上の結果により、L-セリン投与がNMDA受容体機能を亢進させる傾向が認められたが、有意差を得るには至らず、例数を増やすなど更に検討する必要がある。L-セリンが統合失調症の新たな治療薬剤となる可能性が高くなったと考えられるが、更に検討する必要がある。
高齢者の聴覚機能の低下に向けた聴覚支援システムに関する研究

本研究は、(1)聴覚機能の保護技術、(2)聴覚機能の改善技術、(3)音声の明瞭度改善技術、の3点に関して検討している。まず、(1)については、音量を徐々に減衰させた時にいつ知覚するか評価を行った結果、減衰を始めてからおおよそ12dB13dBの範囲で知覚していることが分かった。次に(2)については、様々な周波数やレベルの音を繰り返し聞き分けるトレーニングにより、語音識別能力が改善されることが確認できた。最後に(3)については、明瞭度の低い人のホルマント周波数を高い人のホルマント周波数シフトさせる処理により明瞭度を改善することが確認できた。平成26年度の実施計画では、以下、具体的な実績が得られた。3聴覚機能の保護技術の構築に関する実績ヘッドホン難聴に関する文献調査を行った結果、EUやWHOでは危険な音圧レベルと聴取時間の関係をまとめた指標が発表されている一方、日本では不十分であることが分かった。そこで、携帯音楽プレーヤーの使用者が実際にどの程度の音量で音楽を聴取しているのかを把握するために20歳台の成人7名の最適聴取レベルの測定を行った。その結果、多くの被験者が平均最適聴取レベル80dBを超えており、中には90dBを超えている被験者もいることが分かった。また、聴取者に気付かれないような速度で音量を安全なレベルまで下げることが可能かどうか見極めるため、音量を徐々に減衰させた時にどの程度音量を下げると被験者が知覚できるかについて評価を行った。その結果、減衰速度によらず、12dB±4dBの範囲で被験者が知覚することが分かった。4聴覚機能の改善技術の構築に関する実績聴力維持・改善に関する文献調査を行ったところ、既存の聴覚訓練システムとしては、九州大学や東京情報大学の訓練方法、補聴器メーカが開発したシステムなどがあった。この結果を踏まえて、聴覚機能の改善システムの訓練メニューの選定を行った。高齢者向けの聴能訓練の内容として5種類の弁別訓練(音の高さ、音の大きさ、音の長さ、音の方向感、音の方向感)を選定した。この訓練方法の効果を訓練前後の語音明瞭度検査で行った。その結果、訓練の正答率が平均8.6%向上した。一方、聴き取りづらい劣化音声の明瞭度改善方法の検討として、明瞭度の低い高齢者音声から抽出したフォルマント周波数を明瞭度の高い高齢者音声のフォルマント周波数に近づける(補正)方法の検討を行った。補正前後の10単語を成人男性17名で比較評価したところ、10単語中8単語について補正による明瞭性の改善効果が認められた。平成26年度の実施計画では、以下の実績が得られた。(1)聴覚機能の保護技術の構築に関する実績携帯音楽プレーヤーの使用者が高齢者の場合、どの程度の音量で音楽を聴取しているのかを把握するため、最適聴取レベルの測定を行った。その結果、70歳台の高齢者5名では、全員が平均最適聴取レベル80dB以下の7076dBの範囲内であった。一方、聴取者に気付かれないような速度で音量を安全なレベルまで下げることが可能かどうかの検討については、減衰速度によらず14dB±5dBの範囲で高齢者の被験者が音量の変化を知覚することが分かった。昨年度の20歳台の成人の場合での結果が12dB±4dBであったことと比較すると、高齢者の方が若干(約2dB)音量の変化に鈍感になっていると言える。(2)聴覚機能の改善技術の構築に関する実績昨年度検討した聴覚機能訓練システムについて、70歳台の高齢者5名と聴力の正常な20歳台の成人男性5名を対象として訓練効果の比較検証を語音明瞭度検査にて行った。その結果、成人男性では訓練15日目で約10 %の改善がみられた。一方、高齢者では訓練15日目では約20%の向上がみられた。高齢者の効果が大きいのは、健聴者と比べて聴能が低下しているため、訓練による聴能への改善度合が大きく現れたと考えられる。一方、明瞭度の低い高齢者音声から抽出したフォルマント周波数を明瞭度の高い高齢者音声のフォルマント周波数に近づける方法による、聴き取りづらい高齢者音声の明瞭度を改善する取り組みとしては、昨年度に開発した明瞭化システムの改良を行った。具体的には、従来のLPCベースからDCTベースに分析合成方式を変更することで、音質の大幅な改善が得られた。また、明瞭性の向上も見られ、従来10単語中8単語について補正効果が見られたのに対して、10単語全ての明瞭性の改善効果が得られた。本研究では、世界的に益々増加する高齢者への支援を目的として、聴覚機能の保護・改善を実現する聴覚支援システムの構築を目指している。そのため平成27年度の計画では、「1聴覚機能の保護技術の構築」に関しては、高齢者と成人の平均最適聴取レベルおよび減衰知覚レベルの測定・比較を行い、また「2聴覚機能の改善技術の構築」については、聴覚訓練システムの高齢者と聴力の正常な成人の訓練効果の比較検証を予定していた。この計画に対し、平成27年度は以下の成果が得られたことにより、計画がおおむね順調に進んでいると判断している。(1)聴覚機能の保護技術の構築最適聴取レベルについて高齢者での測定を完了した。また、音量を徐々に減衰させた時にどの程度音量を下げると被験者が知覚できるかについても高齢者において評価を実施し、減衰速度によらず14dB±5dBの範囲で被験者が知覚することが明らかとなった。(2)聴覚機能の改善

技術の構築昨年度提案した聴覚機能改善システムについて、高齢者と聴力の正常な成人の訓練効果の比較検証を完了した。訓練方法の効果を語音明瞭度検査で行ったところ、成人男性では訓練15日目で約10 %の改善がみられ、高齢者では訓練15日目では約20%向上することが明らかとなった。さらに、聴き取りづらい劣化音声の明瞭度改善方法の検討として、DCTベースの明瞭化システムを開発し、すべての単語で補正前後での改善効果が得られることが明らかとなった。平成28年度の実施計画では、以下の実績が得られた。(1)聴覚機能の保護技術の構築に関する実績聴取者に気付かれないような速度で音量を安全なレベルまで下げることが可能かどうかの検討については、楽曲中の伴奏、Aメロ、サビ、サビ直後の計4か所での減衰知覚レベル差の違いを評価した。その結果、伴奏部分は減衰知覚レベル差が約13dBと比較的大きいのに対して、サビの部分は9dBと比較的小さいことが分かった。これは伴奏は歌詞がなく比較的変化が少ないため減衰に気付き難いが、一方、サビは曲調に起伏があるため減衰に気付きやすい傾向があると考えられる。(2)聴覚機能の改善技術の構築に関する実績聴覚機能訓練システムを用いた聴覚機能の改善については、70歳台の高齢者5名に対して、訓練に7段階の難易度を設定して訓練を行い、訓練の難易度の変化によって聴能の改善を評価する方法を検討した。その結果、訓練難易度が高くなるにつれて、音声の微小な違いまで弁別できることが分かった。一方、訓練期間が終了してから期間が空いた場合の訓練効果が持続性について調査を行った。その結果、6ヶ月後と1年後に語音明瞭度検査を実施すると、訓練前と比較すると語音明瞭度はやや低下するが、改善効果が持続していることが分かった。一方、明瞭度の低い高齢者音声の明瞭度を改善する方法として、フォルマント周波数シフトによる音声明瞭化システムの性能評価を行った。具体的には、フォルマント周波数のシフト量が既知の場合と未知の場合の比較を行った。その結果、低明瞭高齢者ではシフト量が既知、未知にかかわらず、すべての単語において補正効果が見られた。一方、標準的な話者に関しては、一部効果が見られない単語があった。すなわち、話者音声が元々明瞭であるかどうかによって、フォルマント周波数シフトの効果が異なることが分かった。本研究は、(1)聴覚機能の保護技術、(2)聴覚機能の改善技術、(3)音声の明瞭度改善技術、の3点に関して検討している。まず、(1)については、音量を徐々に減衰させた時にいつ知覚するか評価を行った結果、減衰を始めてからおおよそ12dB13dBの範囲で知覚していることが分かった。次に(2)については、様々な周波数やレベルの音を繰り返し聞き分けるトレーニングにより、語音識別能力が改善されることが確認できた。最後に(3)については、明瞭度の低い人のホルマント周波数を高い人のホルマント周波数シフトさせる処理により明瞭度を改善することが確認できた。本研究では、世界的に益々増加する高齢者への支援を目的として、聴覚機能の保護・改善を実現する聴覚支援システムの構築を目指している。