hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工多能性幹細胞 (iPS細胞) 由来網膜色素上皮細胞の免疫原性解析

また、In vitroの試験では正常サルの末梢血細胞やT細胞を用いて、MHCホモiPS-RPE細胞と共培養し、T細胞の活性化を見ると対照と比べて、一方、MHCが合うMHCホモiPS-RPE細胞は活性化が見られなかった。この結果はiPSバンクのHLAホモRPEラインを他家移植で使用できる可能性があると思われた。サルiPS-RPEを他家移植(MHC一致vs不一致)で網膜下に移植した。RPE他家移植in vivoモデルでは、免疫系の細胞がMHCの型が合わないRPEを認識、逆に合うRPEは認識せずに拒絶が見られずにグラフトは生着していた。In vitroの試験ではヒト末梢血細胞を用いてHLAホモiPS-RPE細胞と共培養し、末梢血単核球の活性化を見た。In vivoの結果と同様にHLAが合うPBMCやT細胞はHLAホモiPS-RPE細胞に対してその反応が弱かった、一方、HLAが合わないRPE細胞は逆に活性化が見られていた。これらの結果はStem Cell Reportsで2報同時に掲載された。おおむね実験計画どおりに進行したためサルの他家移植動物in vivoモデルで、MHCホモのiPS細胞からRPEの分化誘導に成功して、それらを移植で用いてRPEの発現するMHC抗原の重要性を確認できた事。今後は上記In vitroのRPE拒絶反応試験を健常人および網膜変性疾患患者で行う。HLAホモiPS-RPE細胞を分化誘導して培養中であり、上記被験者の末梢血細胞やT細胞を用いて細胞増殖試験を行う予定である。また、vivo試験では、現在は上記サルのRPE移植に実際に臨床で使用する予定のステロイドや免疫抑制剤の使用をしており、その評価中である。28年度が最終年度であるため、記入しない。眼免疫現在行っているin vitroの試験に加えてin vivo(動物移植モデル)を行う予定サルの他家移植動物モデルに加えて、ヒトRPEとヒト末梢血単核球やT細胞でin vitroでMHC拘束性に反応するか確認予定(ヒト他家拒絶反応in vitroモデル)実験の準備を進めていたが、こちらが希望していた産地の動物(カニクイザル)を年度内に入手することが難しくなったため、次年度に持ち越すことにした。iPS細胞を専門に扱う実験従事者の確保ができず、細胞の大量培養及び細胞を使用した動物の予備実験が行えなかったため。正常カニクイザルの網膜下にRPEシートまたは細胞浮遊液を投与しその拒絶反応についてin vivoでの観察(カラー眼底撮影、OCT網膜断層撮影、FAG蛍光眼底造影撮影)、また眼内組織を回収し遺伝子分子レベルでも炎症反応(炎症性サイトカイン・炎症性ケモカインmRNA)があるかどうか検討する。移植片生着の有無は1週、2週、1, 3, 6ヶ月後に観察する。カニクイザルiPS由来RPE細胞や対照細胞(iPS細胞など)を用いて自家移植、他家移植で移植片生着の違い、拒絶反応の有無について検討する。平成26年4月にiPS細胞を専門に扱う実験従事者の雇用及び細胞培養を開始し、5月には動物実験を行う予定。
無拍動流両心バイパス法の研究;成熟ヤギを用いた慢性動物実験モデルの確立と応用

無拍動流人工循環における生体反応を調べるため、以下のStudyを行った。(1).中等度低体温人工心肺(直腸温29°C)において、潅流量およびPGE1の投与が酸素消費量に与える影響について検討した。最適な組織酸素加を維持するcritical flowは1.61.8L/min/m2であった。PGE1はcritical flow以下の潅流時において非投与時に比べ酸素消費量を増加させ、PGE1による組織微小循環の改善効果が示唆された。(2)腎交感神経活動(RSNA)に対する大動脈内バルーンポンピング(IABP)の影響を検討した。IABP駆動によりRSNAおよび腎血管抵抗は減少した。IABPは、圧受容器反射を介して、腎循環を改善しうると示唆された。(3)低体温人工心肺(CPB)および超低体温循環停止(PHCA)がRSNAに及ぼす影響を検討した。RSNAおよび動脈圧受容器反射は体温低下により著明に抑制された。復温後循環停止時にみられたRSNAの著明な増加はPHCA時には認められなかった。低体温CPBおよびPHCAはRSNAを抑制した。(4).慢性無拍動流動物モデルを確立すべく、9頭の成熟ヤギにおいて遠心ポンプによる両心バイパスを施行した。9頭のうち6頭は2日以上生存したが、7日以上生存したものはなかった。成熟ヤギは慢性無拍動流動物モデルとして不適切である可能性が示唆された。成熟ヤギを用いた無拍動流両心バイパス法の実験モデル確立のための基礎研究として、現在、交感神経活動直接測定法の確立を兼ねて家兎および成犬を用いた急性実験が進行中である。まず低体温が交感神経系に及ぼす影響をみた家兎の実験では人工心肺下低体温中は腎交感神経活動の著明な抑制が認められ、再加温時においては冷却前に比べ数倍にあたる腎交感神経活動亢進が認められた。また超低体温循環停止時においては常温循環停止時に見られるようなSympathetic stormの出現は無かった。また、臨床でも多く使用されている遠心ポンプを用いた左室補助システム(LVAS)駆動時の交感神径系と循環系の相互作用についても検討を加えている。現在、家兎を用いてLVASを駆動させ大動脈神経、腎交感神経活動を直接測定し、無拍動流、左心脱血の交感神経系に与える影響およびその機序を検討中である。拍動流と無拍動流が交感神経系に与える影響に関するこれまでの研究報告は頸動脈洞Isolationによるものであり、臨床的に使用されている体外循環下での報告は皆無である。目下、遠心ポンプと拍動流補助人工心蔵を用いた実験系において、拍動流と無拍動流が交感神経系へ与える影響を検討中である。これらの基礎研究から人工心臓駆動中においても長時間安定した交感神径インパルスの記録が可能となり、本研究の目的とする成熟ヤギを用いた無拍動流両心バイパスモデルへの応用が可能であると思われる。すなわち無拍動流人工循環下における循環動態、臓器血流、酸素消費量等の変化を検討することに加え、交感神経インパルスを直接測定することにより至適潅流量、至適潅流圧の決定が可能となり、ひいては制御法への応用も可能となると思われる。今後、本研究の主題を解明すべく成熟ヤギを用いた実験を開始する予定である。(1).中等度低体温人口心肺(直腸温29°C)において、〓流量およびPGE1の投与が酸素消費量に与える影響について検討した。PGE1はcritical flow以下の〓流時において非投与時に比べ酸素消費量を増加させ、PGE1による組織微小循環の改善効果が示唆された。

(2).腎交感神経活動(RSNA)に対する大動脈内バルーンポンピング(IABP)の影響を検討した。IABP駆動によりRSNAおよび腎血管抵抗は減少した。IABPは、圧受容器反射を介して、腎循環を改善しうると示唆された。(3).低体温人工心肺(CPB)および超低体温循環停止(PHCA)がRSNAに及ぼす影響を検討した。RSNAおよび動脈圧受容器反射は体温低下により著明に抑制された。復温後循環停止時にみられたRSNAの著明な増加はPHCA時には認められなかった。低体温CPBおよびPHCAはRSNAを抑制した.(4).慢性無拍動流動物モデルを確立すべく、9頭の成熟ヤギにおいて遠心ポンプによる両心バイパスを施行した。9頭のうち6頭は2日以上生存したが、7日以上生存したものはなかった。成熟ヤギは慢性無拍動流動物モデルとして不適切である可能性が示唆された。
固体高分子形燃料電池電極面内劣化要因分布の解明とスタック内劣化セル診断法の確立

本診断法の診断精度の向上と診断尺度の確立を図った結果,アノード側起因の分極はカソード側に比べて極めて小さいことから,診断法はカソード側のみで検証するように修正することで診断精度を高めた.さらに診断尺度として抵抗分極を表すΔVパラメータで±25%,活性化分極を表すA1パラメータで±5%および拡散分極を表すt1パラメータで±10%を閾値とした.また,4分割セパレータに金メッキすることで同一電極内での劣化要因が異なることを見出せた.さらに,本診断法はスタック内各セルおよび数セルで構成されるユニットでも診断可能となったと共にスタックガス入口から遠くなるほど拡散分極の影響が大きくなることを明らかにした.4分割セパレータを用いて同一電極面内劣化分布を解明すべく本診断法を適用したが,セル全体の性能診断を行うために診断精度が落ちていたことが平成24年度終期に明らかとなった.そこで平成25年度からは,PEFCの劣化要因のほとんどを占めるカソード分極と膜分極に特化することで診断等価回路を少なくして診断精度の向上を図った結果,カソード側および膜に関する分極の診断精度は飛躍的に向上した.これを用いて同一電極面内劣化分布について検討した結果,部分的に触媒量を変えたMEAを用いても触媒量の多い部分は運転初期は活性化分極が低いが,その後生成水によるフラディングやプラギングによって活性化分極や拡散分極が大きくなるなどの診断も行うことができた.さらに,運転初期では電池中央部の活性分極は低いが,経時変化とともに抵抗分極が増加してきた.この理由としてステンレス製分割電極を用いていることから,スルホン酸溶液による金属腐食が生じていることが分かり,本診断法でこの劣化要因を診断することはできたが,様々な診断尺度を見出すには短期間での腐食を防止する必要があるとし,分割セパレータへの様々な金メッキ処理を検討し,抵抗分極や生成水の排水性能などを満足させるメッキ法を見出した.しかし,4つの分割電極の面出しの精度の差から接触抵抗への影響があるため,今後これらの問題点を解決することで,同一電極面内劣化分布を診断できる診断尺度を構築する.平成25年度の主テーマであるスタック診断法の確立では,CHEMIX製の4cm2x4セルショートスタックへこれまで4分割電極で使用していた診断法を適用した.スタック内に性能がやや悪いMEAを1セル積層して診断した結果,どの積層位置に入れても悪いセルを診断することができ,本診断法のスタックへの適用が可能であることを立証できた.今後は,スタック積層位置の劣化要因を診断する予定である.本診断法の診断精度の向上と診断尺度の確立を図った結果,アノード側起因の分極はカソード側に比べて極めて小さいことから,診断法はカソード側のみで検証するように修正することで診断精度を高めた.さらに診断尺度として抵抗分極を表すΔVパラメータで±25%,活性化分極を表すA1パラメータで±5%および拡散分極を表すt1パラメータで±10%を閾値とした.また,4分割セパレータに金メッキすることで同一電極内での劣化要因が異なることを見出せた.さらに,本診断法はスタック内各セルおよび数セルで構成されるユニットでも診断可能となったと共にスタックガス入口から遠くなるほど拡散分極の影響が大きくなることを明らかにした.同一電極面内劣化要因分布を解明することと診断法の精度向上を図るために,供給ガス濃度や生成水分圧変化が抽出できるようにガス流路に沿って4分割したセパレータと,電流密度分布や温度分布の違いを抽出できるように電極を「田」の字型に4分割したセパレータを試作した.ガス流路に沿って分割したセパレータを用いて、PEFCの標準発電モード(電池温度:70°C80°C,ガス利用率Uf=4070%, Uox=4060%)における各分割電極の過渡応答を取得したところ,一般的な電流密度分布や温度分布と活性化分極や拡散分極を示すパラメータの振舞いと大きく異なっていた.そこで,4分割セパレータセルを検証したところ,各分割部における内部抵抗の差が大きく反映されていることが分かった.そこで,実験開始時の各分割部における内部抵抗で補正を行って劣化診断を行った結果,一般的なPEFCの反応分布と診断パラメータの振舞いが入口部を除いてほぼ一致することができた.入口部では,加湿器や配管の保温の影響が出やすいために,今後,さらなる検証を行っていく必要がある.また,これまではアノードとカソードの各分極を区別するために,診断法に各極の等価回路を用意して診断を行ってきた.そのため,診断方法が複雑で,評価セルの電圧の振れなどの影響によって診断精度が落ちていたことが明らかになった.また,これまでの診断結果よりアノード側劣化のPEFC性能への寄与率はカソードに比べて低いことが分かっており,ENE-FARMメーカー担当者からもアノードにおける劣化はほとんど生じ無いという意見を得たことから,診断精度の向上を図るためにカソード側のみ診断できるように診断法を改良した結果,4分割セルにおいてもカソード側の各分極の影響を診断できることが分かった.今後,この診断法を用いて4分割セルの入口部の振舞いも含めて,診断パラメータ尺度を確定する.本研究で開発した特性診断器を入口から出口に向かって4分割したセパレータで構成されたPEFCへ適用することで,同一電極面内の劣化要因分布の有無を確認した.

その結果,カソード側抵抗分極はガス入口から出口へ向かうにつれて小さくなっていることから,電池反応で生成された水が膜を湿潤することでこのような分布ができるだろうという一般的な認識を数値をもって確認することができた.また,カソード側活性化分極は電池中央部が最も低く,入口および出口付近がやや高くなっており,電池温度がやや高くなる中央部での触媒活性が盛んになることも確認できた.さらに,カソード側拡散分極は,ガス入口から電池中央部付近はほとんど変わらないが,電池中央部からガス出口に向かって大きくなっており,電池反応で生成された水が電池出口付近でフラディングやプラギングを生じやすいことを示しており,当研究室で画像計測した結果と一致していることを確認できた.さらに,ガス利用率を大きくすることでの電池出口付近の燃料不足状態や,逆に大きくすることでの電池温度の低下などの実験も行った結果,それぞれの条件に伴って拡散分極や活性化分極などが変化したこことから,本診断器を使っての劣化防止を図ったセパレータやMEA開発が可能であることを示せた.また,本診断器を燃料電池商品のメンテナンス機器としての応用の可能性を検討するため,性能が悪いMEAを4セルショートスタックへ紛れ込ませて,そのセルを本診断器で探索した.その結果,スタック全体で診断して性能劣化セルの有無を判断することができたと共に,その中から性能劣化セルを見出し,その劣化要因も診断することができた.機械工学・熱工学平成24年度で積み残しとなっていた同一電極面内の劣化要因分布の解明では,診断法の改善と4分割セパレータの改良によって診断精度を向上させることができ,概ね同一電極面内での劣化要因の違いを診断できることを確認できた.しかし,4つの分割電極の面出しの精度の差から接触抵抗への影響があるため,今後これらの問題点を解決することで,同一電極面内劣化分布を診断できる診断尺度を構築する.平成25年度の研究目標である(1)4cm2x4セルショートスタックの設計製作については費用対効果の観点とこれまで使用してきた特性診断器を小さな変更で使用できることからからCHEMIX製の4cm2x4セルショートスタックを購入し,診断に耐えうることを確認した.(2)スタック診断法の確立については,1セルずつ連続診断する方法ではスタックにおけるスタックでの各セルの発電状況を診断できないことから,4セル同時診断する方法がよいことを見出した.(3)スタック環境設定装置の設計・製作については市販品のスタックを使用しているため行っていないが,スタックの運転方法により各セルに性能の差をつけて診断できることを確認した.さらに,平成26年度の上半期で行う(1)スタックセル位置と劣化要因との相関の解明についても,1セルだけ性能の悪いMEAを積層位置を変えながら診断することで,積層位置と劣化要因との相関を見出すことを示唆でき,今後,平成26年度の計画通りに様々なスタック環境や各セルの状況を変更することでスタックに特化した劣化要因分布の解明を行っていく予定である..(1)分割セパレータの作成は予定通り終了し,現在,このセルを用いて診断尺度の確立を行っている.(2)標準発電条件における局所劣化診断については,4分割セパレータの各分割セルの内部抵抗の違いが,診断結果に大きく影響を及ぼすことが明らかとなり,この内部抵抗の影響の除去方法を模索していたため,予定よりもやや遅れている.しかし,診断法プログラムの修正によってこの問題を解決できたため,今後,急ピッチで進めていく予定である.(3)プラギングおよびフラディングの水管理問題による劣化要因分布については,(2)の診断法が確立されていないために未実施である.
神経方程式における過渡的現象の解析

本研究は「神経方程式における過渡的現象の解析」と題して、神経方程式における過渡的現象の基本的性質を明らかにすることを目的として研究がなされた。特に進行波解のまわりの線形化方程式の随伴系の性質を用いて、安定な進行波解に外乱を加えたときの応答、2個のパルスが同時に神経繊維上を伝播しているときのパルス間相互作用、周期的進行波に周期の乱れがある場合にこの乱れが時間的にどのように発展していくかについて調べた。まず、神経方程式の過渡的現象を数学的に把握し、それらを数学的に再構成してみたところ、従来の摂動法、分岐理論的手法を発展させるとともに、新たな手法を開発して組み合わせることが必要であることがわかった。具体的には、随伴系の性質の応用、特異摂動法、漸近展開、無限次元力学系理論に基づくアプローチ、不動点理論の応用などが有望であると考えられた。そこで、その研究を進め、いくつかの有用な結果を得た。また、それはこれまで内外で研究されていた数学的理論を介在にすると、非線形解析学などで重要である無限次元力学系理論と非線形不動点理論の問題とも結び付けることができ、その方面でもかなりの成果を得た。これらの結果は内外の雑誌や日本数学会で公表され、非常に関心をもたれた。また最近諸外国で引用されはじめたことを報告しておきたい。ただし、数値的に捉えた過渡的現象の性質を数学的に厳密に証明することは一般には容易ではなかった。そこで、数学的に困難な部分は数値的な結果で補い、可能な部分についてはできる限り証明を与えるという、数学的に厳密な部分と数値的な結果を融合した形で研究した。これらの成果は本当に予想以上であった。これは夏休みを利用しての大量の文献収集やその整理、ならびにこの問題に興味を持っている他大学の研究者との数多くの研究打ち合わせや討論が、功を奏した結果であろう。
大規模コーパスから日本語表現の構造知識を自動獲得するためのプログラムの研究開発

本研究は、大規模コーパスから日本語表現の構造に関する知識を抽出するための方法論を確立し、プログラムツールを試作することを狙ったものである。初年度は、表現構造とその意味(クラス)を一般的に記述する方法を提案し、これを名詞句の係り受け関係知識獲得に使用する方法を検討した。具体的には、新聞記事5年分(約450MB)、短編小説100冊の日本文を形態素解析し、その結果をデータベース化した。また、それぞれの中から、約20万件、約17万件の「の型名詞句」を自動抽出し、これを元に、係り受け規則の自動獲得実験を行った。その結果、"の型名詞句"では、解析精度約84%の係り受け規則が抽出できること、名詞句の解析に効果の大きい単語意味属性は、全体の2,700種のうち、ほぼ、82種類に限定されること、名詞に意味属性の結合の強度を用いれば、形容詞の係り先が85%の精度で決定できることが分かった。また、文型パターン検索のため、長文に強い2段トライ検索方式を発明した。H10年度は、より汎用的な日本語表現の意味辞書作成を目指して、連鎖型/離散型共起表現抽出プログラムの基本試作を行い、共起表現抽出実験を行った。実験では、目標とする表現パターンが能率良く抽出できるようにするため、原文段階で種々の置き換え処理を行う方法を考案した。そこで、H11年度は、(1)複数の名詞から構成される表現(名詞句)、(2)複数の動詞から構成される表現(重文/複文)の2種類の表現を対象に、最適な単語置き換え表を実験的に求めた。その結果、従来に比べて、表現パターンと見なせないようなごみの抽出を大幅に削減できるようになった。また、大規模コーパスから、係り受け構造に着目して構造的類似文を発見する方法として、入力文と対応する係り受けペア数が最大となる組を発見するためのアルゴリズムを考案した。新聞記事5年分(約450MB)、短編小説100冊の日本文を形態素解析し、その結果をワークステーション上にデータベース化した。また、それぞれの中から、約20万件、約17万件の「の型名詞句」を抽出し、標本データファイルを作成した。これらのデータを用いた実験的研究の結果は以下の通りである。「"の型名詞句"における名詞間の意味的係り受け規則の自動生成の研究」では、解析精度約84%の係り受け規則が抽出できることが分かった。「名詞間係り受け解析に必要な単語意味属性の組の最適化の研究」では、名詞句の解析に効果の大きい単語意味属性は、全体の2,700種のうち、ほぼ、82種類に限定されることが分かった。「「の型名詞句」に対する形容詞の係り先解析の研究」では、形容詞と名詞に意味属性の結合の強度を用いれば、形容詞の係り先が85%の精度で決定できることが分かった。また、文型パターン翻訳関連技術としては、「N-gram統計を応用した日本語文型パターンの自動抽出の研究」により、単語単位の連鎖への変換と固有名詞、数詞等の縮退を行えば、抽出された文型パターンの品質が向上することを確認し、「文型パターン検索のための2段トライ検索方式の研究」において、長文に強い文型パターン検索アルゴリズムを発明した。昨年度は、言語データベースを作成した後、各種の表現規則抽出の方法を検討したが、本年度は、より汎用的な日本語表現の意味辞書作成を目指して、表現抽出プログラムの基本試作を行なった。また、そのプログラムを言語データベースに適用して、表現抽出のために実験を行った。

1.連鎖型/離散型共起表現抽出プログラムの基本試作連鎖型/離散型共起表現抽出基本機能、字種制限、特定品詞、単語文法属性に着目した抽出制御機能を実現し、形態素解析プログラムALT-JAWSとの結合実験ができるようにした。2.共起表現抽出実験機械翻訳用表現意味辞書作成に使用する観点から、原文の単語置き換え機能を駆使して、以下の3種類の実験的検討を行った。(1)動詞と名詞から構成される表現(単文相当)の抽出(2)複数の動詞を含む表現(複文・重文に相当)の抽出(3)複数の名詞を含む表現(名詞句に相当)の抽出これらの結果、目的に合わせた単語置き換えを行うことで、抽出されるゴミの割合は大幅に減少し、人手作業が可能なデータが得られる見込みとなった。N-gram統計手法を応用した日本語表現パターンの自動抽出として、今年度は、(1)複数の名詞から構成される表現(名詞句)、(2)複数の同士から構成される表現(重文/複文)の2種類の表現に目標を合わせた表現抽出を行うため、縮退させる単語の種類を適切に選択する方法を考えた。具体的には、(1)では、連鎖型共起表現抽出法を使うこととし、原文に対して、単純置き換えと再起的置き換えの2種類の置き換え方法を考えた。単純置き換えは、名詞、接頭接尾辞、連体詞、形容詞、形容動詞をそれぞれ特定の記号に置き換えるもので、再起的置き換えは、単純置き換えを行った結果が記号の連鎖となったとき、それを一つの記号に縮退させるものである。実験結果によれば、名詞句の構造をより鮮明にクローズアップさせるには、再起置き換えが適していることが分かった。(2)では、ごみの抽出を抑制する観点と重文・複文の文型を判断する観点から見ると、連鎖型共起表現抽出法では、動詞、助動詞、接続助詞、形式名詞、副詞、句読点など以外を記号に置き換える方法、離散型共起表現抽出法でも、ほぼ同種の置き換えが、適切だとわかった。また、大規模コーパスから、係り受け構造に着目して構造的類似文を発見する方法として、以下の3ステップからなるアルゴリズムを開発した。(1)DB文の中から、入力文とタイプの一致し、出現順序が一致する文節を最も多く含む文を抽出する。(2)抽出されたDB文の文節のうち、係り受けペアを構成しない文節を削除する。(3)残されたDB文の中で、入力文と対応する係り受けペア数が最大となる組を発見する。
熱硬化性樹脂複合材の圧縮成形における熱的接触・凝固条件の総合的評価法の開発

型を用いる成形問題では,型と被加工材料の接触条件が重要になる。熱負荷の加わる成形では摩擦条件と接触熱抵抗の評価が必要となる。摩擦抵抗の大小は成形荷重や圧力に,熱抵抗の大小は温度分布に主に影響する。これらの抵抗は,界面を構成する材料,表面粗さ,被加工材の粗さの突起が型面で押し潰れて真実接触している面の割合(接触率=真実接触面積/見かけの接触面積)と分布,接触界面の粗さの谷部に閉じこめられている物質によってきまる。超音波の反射特性は,上記の諸因子と複合的に関係しているが,特に接触率との対応が直接的である。そこで,本研究では超音波探触子を用いて工具と被加工材料の接触界面における反射強度を計測し,接触している材料の特性変化,接触状態の変化を求める試みを行った。接触前の成形面での反射強度Ioと接触中(成形途上)の反射強度Iの比である相対反射強度を利用することによって,接触率の評価あるいは被加工材の離型状態や不均一接触状態の評価が可能であることが分かった。また,相対反射強度が界面での総合接触熱抵抗の値とよい相関があることが認められた。超音波の反射強度および音速は,エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の場合には,硬化反応とともに変化するので樹脂の凝固状態やガラス転移点の移行時期を捕らえ得るはずである。反射強度の変化からはほぼ硬化反応の進展と離型の状態を評価できそうであることが確認できた。また離型が生じない場合には音速の評価から樹脂内部の硬化反応の推移を捕らえることができる。この様に,新しく提案した超音波を利用して接触状態をインプロセスで評価する方法は,高品質な成形品を加工するための最適条件の決定に有効な道具になると考える。交付申請書に記載した本年度の研究実施計画に沿って,1)圧縮移送成形中の内部流動状態を観察できる金型を作成した.これを用いて予備実験を行って,流動状態の連続写真撮影を行った.これによって樹脂の凝固収縮時におこる離型状態を観察できた.2)実験に用いるIC封止樹脂複合材の変形特性を調べるために各種温度と引張り速度で引張り試験を行った.この結果をもとに樹脂材の弾粘塑性構成モデルを検討したところ,塑性変形によって構造変化が起こることをつきとめた.これを含んだ新しいモデルを提案したところかなり精度よく負荷除荷特性が表現できることが分かった(日本機械学会にて講演発表済み).3)樹脂の接触状態を評価するための予備実験として,樹脂の代わりに計測の容易な金属の圧縮界面の接触状態の評価を行った.金属表面に人工的あらさを施し,これをラッピング仕上げした工具を用いて据込み鍛造する.見かけの接触面積に対する真実接触面積の割合である接触率を超音波反射強度を連続計測することで評価できるかを調査した.接触率零の場合の反射強度に対する相対強度を色々な加圧条件に対して求めた.加圧後の表面を輪郭あらさ試験機を用いて計測し,推定される真実接触面積を表面あらさの負荷曲線から評価し,相対反射強度との関係を求められたところ,良い相関があることが認められた.このことから加圧中に接触率が刻々変化する状態を相対反射強度から精度よく評価できることが判った(この結果は塑性加工学会で講演予定である).従って,樹脂が凝固収縮する過程で型と樹脂の接触状態がどの様に変化するかを評価できる可能性が見いだされた.4)接触率と接触熱抵抗の評価法については一部計算済みであるが総合的検討は次年度の宿題として残された.1.エポキシ系樹脂の凝固状態を超音波で計測するためのモデル実験をおこなった.

樹脂をモデル実験用金型内で凝固させ,超音波の樹脂内伝ぱ速度の変化を反射波の到達時間によって計測した.凝固の進行とともに反射波の到達時間は早くなっており,音速が増加していることがわかった.超音波の伝播速度によって,凝固進展状態を計測することができた.2.平成3年度に製作した樹脂成形金型では,型内樹脂の観察には問題がないが、超音波計測の精度に欠点があることが判明した.そこで,凝固収縮に伴う接触条件および離型状態の変化を超音波反射試験で精度よく計測できるように,可視化圧縮成形用金型を新たに設計した.3.樹脂と金型との熱的接触条件を評価するための予備実験として,人工的な表面突起を加工し,試験片と金型との接触状態を容易に変更できるアルミニウム円柱試験片を用いて,超音波の相対反射強度I/I_0を評価した.非定常の接触熱伝導問題を解析して接触熱抵抗とI/I_0との関係を調べた.その結果,両者の間には比較的良い対応が認められた.超音波の相対反射強度I/I_0を加工中に評価することによって,凝固収縮によって発生する型と樹脂材料の離型状態を調べることができそうである.4.型内における凝固反応速度を簡単で,しかも物理的に理解しやすい形に改め,凝固フロントのシミュレーションを行なった.5.樹脂の成形条件(金型温度,成形圧力,成形時間)が成形品の形状不良に及ぼす影響を詳細に調べた.離型条件と形状精度の関係を知るのに都合のよい基礎的成形データを蓄積した.6.超音波の周波数特性が接触界面での超音波反射に及ぼす影響を検討し,接触形態,周波数および反射特性の関係を数値シミュレーションと実験を通して明らかにした.本年度は、ノボラック系半導体封止樹脂を対象にして、成形形状精度を評価する目的で、超音波を利用する接触条件の評価を行った結果次のような結論が得られた。金型と材料間での超音波の反射特性を調べたところ粗さの大きいところでは相対反射強度I/Ioは接触率Rと直線関係にある。しかし、粗さが15mum(粗さのピッチ30mum)以下になると粗さの影響を考慮しなければならない。これは、丁度、超音波の界面通過が、縮流抵抗が小さくなって熱が流れ易くなったり潤滑膜を介して流れたりするのに似ている。実際、熱抵抗と相対反射強度I/Ioにはよい相関があることが分かった。成形品の反りおよび成形後の製品寸法は、金型温度設定条件によって大きく影響される。また、硬化時間と離型時期の選択によっても微妙に変化する。凝固反応の進展速度態様、最終反応率とガラス転移点の変化が影響しているらしいことが分かった。これを正確に評価することができれば成形精度を制御できる。超音波探触子を熱から保護するための冷却システムを型に埋め込むことでインプロセスで接触状態を評価することができる。樹脂成形時の接触状態の推移、樹脂の未充満状態および凝固進展の状態は、相対反射強度の時間と場所の変化を調べることで評価することができる。この反射強度の推移は、樹脂内の温度履歴や凝固フロントの進展と良い対応関係が認められた。特に、一次反射のデータからその様子を明確に察知できる。二次反射については計測がかなり困難であるが凝固反応にともない音速が変化する様子を捉え得る可能性があることが分かった。以上の結果、加工条件の変化によって感度よく凝固反応および離型の進展や反り形状を評価することができ最適条件の決定に有効な指針が得られると結論できる。
多包虫がもつ宿主補体活性からの逃避機構の解明

多包虫症は、多包条虫の幼虫(包虫)が中間宿主の肝臓や肺およびその他の臓器で増殖することにより引き起こされる感染症である。包虫は中間宿主の補体系による細胞傷害を回避しながら増殖すると言われている。そのメカニズムを明らかにするため、補体経路の阻害に関与すると考えられるセリンプロテアーゼインヒビターを3つ同定し、その機能を解析した。その結果、これらは補体阻害能を示さなかったが、多包虫の分裂が活発な胚細胞ならびに条虫において特有に見られる石灰小体に局在していることが明らかとなり、幼虫の発育においてセリンプロテアーゼインヒビターとしての機能、あるいはそれ以外の機能を担っていると考えられた。これまでに申請者が同定した3つの多包条虫セリンプロテアーゼインヒビター分子(SerpimEmu, Serpin2Emu, Serpin3Emu)について、大腸菌発現系を用いて組換えタンパク質を作成した。このうち組換えSerpinEmuのみが可溶性となり、他の2つは不溶性となった。そこで酵母を用いて組換えタンパク質を作成したが、可溶性の組換えタンパク質は得られなかった。現在、コムギ胚を用いた無細胞系での発現を試みている。一方、大腸菌を用いて得られた組換えタンパク質を用いてこれら3つのSerpin分子に対するポリクローナル抗体を作成し、幼虫ステージでの局在を観察した。その結果、SerpinEmuおよびSerpin3Emuは胚細胞層および原頭節に発現が見られたが、Serpin2Emuについては石灰小体に強く発現していた。石灰小体は補体活性抑制作用を示すといわれていることから(Kassis and Tanner 1976)、Serpin2Emuの機能解析を行う必要がある。また、条虫におけるRNAi法の開発について並行して行った。条虫にRNAを注射するまえに色素を注入しその拡散を調べたところ、隣の片節、さらに複数個先の片節まで拡散したため、効果的な抑制効果が得られないのではないかと思われた。そこで、虫卵もしくは六鉤幼虫を二本鎖RNA溶液に浸漬、これを培養下で観察することを考えた。孵化した六鉤幼虫はフィーダー細胞を用いることにより擬嚢尾虫まで発育した。今後、この培養法を用いて初期ステージのRNAi法の開発を試みる予定である。概ね順調だが、組換えタンパク質の作成に時間を要した。その理由は、Serpin2Emuが発現しなかったことであり、これについてはコドンを大腸菌に最適化した合成DNAを用いることで解決した。しかしながら、Serpin2EmuおよびSerpin3Emuについては、大腸菌および酵母を用いて試みたが可溶性の組換えタンパク質が未だ得られておらず、そのため、機能解析を行うことができなかった。ただし、大腸菌で得られた組換えタンパク質を用いてポリクローナル抗体を作成することができ、局在の観察については重要な結果を得ることができた。また、今年度作成したポリクローナル抗体を用いて、免疫沈降によるSerpinのターゲット分子の特定を行うことができると考えている。また、Hymenolepisを用いたRNAi法の確立に関しては、条虫に注射する方法では注入した溶液が拡散してしまい、効果が不十分となる可能性が考えられた。そのため新たに六鉤幼虫の培養法を開発し、顕微鏡下で幼虫の初期ステージの発育を観察することができた。これを用いることでRNAiによる表現型の変化を観察しやすくなると思われる。これまでに申請者がクローニングした3つの多包虫セリンプロテアーゼインヒビター(SerpinEmu, Serpin2Emu, Serpin3Emu)について、大腸菌発現系および小麦胚を用いた無細胞系にて組み換えタンパク質の発現を行った。これら3つの組み換えタンパク質について、補体活性測定キットを用いてヒトの補体活性経路阻害能を有するか検討した。しかしながら、これらのタンパク質は古典経路、代替経路、レクチン経路のいずれも阻害しなかった。これらはすべて多包虫germinal layerに局在し、分泌タンパク質に含まれることがわかった。これらの分子の機能は不明であるが、多包虫における新規分子であるため国際誌に報告した(Sasaki and Sako 2017)。多包虫においてセリンプロテアーゼインヒビター分子は上述の3つのみしか見出されず、これらは宿主の補体経路を阻害しないことが分かった。一方で、多包虫のExcretory-secretory(ES)タンパク質は代替経路とレクチン経路、細胞内可溶性タンパク質は古典経路とレクチン経路を阻害することを見出した。今後は、とくに虫体外に分泌されるESタンパク質中の補体活性阻害分子の同定を目標にする。また、セリンプロテアーゼインヒビターの機能については、条虫類における遺伝子ノックアウトあるいはノックダウンの手技が確立されていないため解析が難しい。これらの技術の開発のため、実験に用いられる条虫HymenolepismicrostomaのRNAiを試みている。まず、オンコスフェーラからのin vitro培養系を確立した。H.microstoma Wnt遺伝子のdsRNAを作成した。今後、これらを用いてRNAiの技術を確立するとともに、in situ hybrydization法による発現の観察を行う。本年度は、3つの多包虫セリンプロテアーゼインヒビター(SerpinEmu, Serpin2Emu, Serpin3Emu)の補体経路阻害能を検討することができた。しかしながら、これらの分子は宿主の補体を阻害しないことが分かったため、今後、多包虫分泌タンパク質中から新たなターゲット分子を探索する必要が生じ、発育の遅い多包虫の分泌タンパク質回収に時間を要している。

さらに、3つのセリンプロテアーゼ分子は多包虫のgerminal layerおよび分泌タンパク質中に局在することが確認され、これらのターゲットとなる分子の特定のため、こちらも分泌タンパク質および虫体タンパク質の回収の必要がある。とくに、Serpin2Emuは石灰小体に局在が見られるため、未だ知られていない石灰小体の働きの解明につながる可能性がある。昨年度の結果から、条虫類のRNAiには成虫ではなく孵化したオンコスフェーラへの遺伝子の導入が適していると考えられた。今年度はH. microstomaの発育段階で発現すると推測されるWnt遺伝子のdsRNAを作成した。また、RNAiの評価のため、これらの遺伝子発現のin situ hybridization法による検出を試みたが、ペルオキシダーゼとDABを用いた発色系では局在の特定が困難であった。今後、蛍光色素を用いた高感度の検出法を試みる。3つの多包条虫セリンプロテアーゼインヒビター分子(SerpimEmu, Serpin2Emu, Serpin3Emu)について、大腸菌発現系を用いて組換えタンパク質を作成した。このうち組換えSerpinEmuのみが可溶性となり、他の2つは不溶性となった。酵母を用いての組換えタンパク質作成の結果も同様であった。しかしながら、コムギ胚を用いた無細胞系での発現により可溶性の組換えタンパク質が得られた。そこで補体活性測定キットを用いて、これらのタンパク質の補体活性阻害能を調べたところ、3種のタンパク質全てにおいて補体活性阻害能は認められなかった。ただし、これら3つのSerpin分子に対するポリクローナル抗体を用いた免疫染色の結果から、SerpinEmuおよびSerpin3Emuは胚細胞層および原頭節に発現が見られたが、Serpin2Emuについては石灰小体に強く発現していることが明らかとなった。これらのタンパク質のうちSerpinEmuについてはセリンプロテアーゼインヒビター活性が認められることから、補体活性阻害以外の機能を果たしていると考えられた。その他2つのタンパク質についても補体活性阻害能以外の機能の解析が必要である。これらの成果は論文として国際誌に発表した。また、条虫におけるRNAi法の開発について、虫卵もしくは六鉤幼虫を二本鎖RNA溶液に浸漬、これを培養下で観察することを考えた。孵化した六鉤幼虫をフィーダー細胞を用いることにより擬嚢尾虫まで発育させることに成功した。これを用いてHoxならびにWnt等発生に重要と考えられる複数の遺伝子について2本鎖RNAによるRNAi法を試みたが、発現抑制が明らかな形質としては確認されなかった。今後は導入するRNAの種類、導入方法等について検討を続ける予定である。多包虫症は、多包条虫の幼虫(包虫)が中間宿主の肝臓や肺およびその他の臓器で増殖することにより引き起こされる感染症である。包虫は中間宿主の補体系による細胞傷害を回避しながら増殖すると言われている。
辺縁の人類史：　アジア島嶼域におけるユニークな人類進化をさぐる

ジャワ島・フローレス島・台湾から出土した多数の新発見の原人化石について形態学的解析を推進し、アジアにおける原人・旧人段階の進化史が、従来の認識よりはるかに多様であったことを明らかにした。この多様性を生じた原因はなお不明だが、1つの因子として、氷期の海面変動の中で大陸と接続分断を繰り返した地域と(台湾・ジャワ島)、ずっと孤立していた地域(フローレス島)といった地理環境の違いが影響した可能性がある。これらの成果をネイチャー誌、ネイチャー・コミュニケーションズ誌などに発表した。化石脳の容量測定について、不完全なジャワ原人の頭骨化石からその頭蓋腔容量(脳容量の近似値)を正確に推定する新手法の概要を固めた。さらに次年度の実践に向け、使用する基礎データセットの拡充を進めた。フローレス原人について、論争の的になっていたフローレス原人の頭蓋腔容量を、高精度マイクロCTデータを用いて決定した。合わせて身体サイズと脳サイズの関連について、現代人のデータを収集して調査し、その関連が従来の想定よりも強いことを発見した。これらの知見を合わせて、フローレス原人が大型のジャワ原人から矮小進化した可能性を否定できないという主旨の論文を発表し、BBCなど国際メディアから注目を集め、Nature・Science誌にも紹介された。またフローレス原人の歯について、現代人や他の原人との大規模形態比較を行い、現在論文を準備中である。ジャワ原人について、現地研究者を招聘し、ンガウィ出土の原人頭骨のCTスキャンを、東京にて実施した。中部ジャワのサンブンマチャンにある、年代不詳のジャワ原人の頭骨化石発見地点に赴き、この化石の年代を追求するための地質調査と光励起ルミネッセンス法による年代測定用サンプリングを行った。この野外調査によって当地域の地層形成史が明らかになってきたので、測定がうまくいけば年代が決まるであろう。台湾の古人類学的潜在性のある有望地域の動物化石について、電子線マイクロアナライザによる成分分析を行い、フッ素などの含有量を定量した。生物層序的に年代がわかる示準化石と比較することにより、この化石群の相対的年代を絞り込める見通しである。化石脳の容量測定:不完全なジャワ原人の頭骨化石からその頭蓋腔容量(脳容量の近似値)を正確に推定する新手法開発の準備として、現代人頭骨の三次元仮想頭蓋腔模型データを準備した。その解析用ソフトウェアの開発にも着手し、来年度のテストに備えている。フローレス原人:脳容量が極端に小さいことで注目されるフローレス原人であるが、その唯一の頭骨の頭蓋腔容量について380430ccと異なる推定値が報告され、混乱を招いている。この頭骨化石のマイクロCTデータを用いて、欠損部の精密な復元等を行い、頭蓋腔容量を正確に測定した。現在のその結果を論文にまとめ投稿の準備をしている。また、原人的でなくホモ・サピエンス的であるとの指摘がなされているフローレス原人の歯化石について、サピエンスと原人との比較を行うための大規模計測データセットを構築した。来年度にその解析を行う予定である。ジャワ原人:中部ジャワのンガウィで発見された保存良好なジャワ原人の頭骨化石について、化石が保管されているスラバヤへ赴き、クリーニングと精密模型作製を行った。さらに写真撮影と基礎的観察・計測も実施した。台湾:対象化石標本のCTスキャンを日本国内で行った。古人類学的潜在性のある有望地域の動物化石について、年代を推定するための準備を行った。まずウラン系列法を試したが期待するような成果が得られなかったため、他の化学分析用を行うこととし、現地でそのためのサンプリングを行った。化石脳の容量測定:昨年度までに基礎的な開発を終えた、不完全な原人頭骨化石からその頭蓋腔容量(脳容量の近似値)を正確に推定する新手法について、誤差の評価を行った。予想以上に小さな誤差で容量推定ができることがわかり、手法の実践性が確認された。現在、その成果を論文にまとめている。フローレス原人:フローレス原人の歯について、現代人や他の原人との大規模形態比較を進めた。現在、論文の最終段階の詰めを行っている。フローレス原人が発掘されたリャン・ブア洞窟上層の人骨について、保管しているインドネシアの研究機関と共同研究を開始した。また、フローレス原人の祖先を突き止める上で最重要と目される、フローレス島のソア盆地の人類遺跡で調査を継続しているオーストラリア・インドネシア隊から招待を受け、このグループの研究活動に参加することになった。ジャワ原人:原人の頭骨化石を過去に産出している中部ジャワのサンブンマチャンにて、3週間にわたる発掘調査を行った。人類の可能性のある歯の破片が2点見つかったほか、少数ながら石器が発見された。双方とも、過去に例がないか稀な、たいへん貴重な発見である。台湾:台湾本島と澎湖諸島の間の海底から、魚網に引っかかって発見された古代型人類化石(澎湖1号)の研究成果を発表した。台湾で初めて発見された古代型人類の化石であり、アジアの化石記録の空白の1つを埋めるものである。澎湖1号は下顎骨の右半分の保存のよい化石で、年代はおそらく19万年前以降、古くとも45万年前を越えないと推定される。

そうでありながら、8070万年前頃のジャワ原人や北京原人より顎が頑丈かつ歯が大きく原始的で、これらとは別の進化系統に属していた可能性が高い。この研究成果は、アジアにかつていた古代型人類の多様性を示すものとして、多数の国内メディアだけでなく、CNNをはじめとする海外メディアでも広く取り上げられた。4年目の活動として以下を行った。化石脳の容量測定:不完全な頭骨化石からその頭蓋腔容量(脳容量の近似値)を正確に推定する新手法の開発がほぼ終了したので、論文の執筆を進めている。フローレス原人:フローレス原人の歯について詳細な記載論文を発表した。さらに現代人や他の原人との大規模形態比較も合わせて行い、その成果を別途論文発表した。結果は先の頭骨の研究と整合するもので、初期ジャワ原人との類似性が明確に検出された。つまり小型のフローレス原人は、大型のジャワ原人が矮小化して進化した可能性が極めて高い。成果は国内の新聞各紙だけでなく、英・米・豪などの国際メディアで報道された。またフローレス原人の祖先を突き止める上で最重要と目されるフローレス島のソア盆地での国際調査に招待され、そこでの研究も開始した。ジャワ原人:ソロ川流域のンガウィで発見された非常に保存のよい後期ジャワ原人の頭骨化石について、CTによる解析を含む詳細な比較研究を実施したところ、ジャワ原人の100万年以上に渡る連続的進化を強く支持する結果が得られたので、成果を論文発表した。最古のジャワ原人の重要な未研究化石数点について、インドネシア研究者と共同研究を行う話がまとまり、化石を東京に持参してもらってそのCT撮影を行った。野外調査は本年度から場所を移し、末期のジャワ原人あるいは最初期のホモ・サピエンスがいたと目されるジャワ島南部のプヌンで2週間の発掘を行った。あいまいであったこの地点の地層の状況がほぼ解明され、現在、一部の重要資料の年代測定結果が出るのを待っているところである。台湾:前年度に論文発表した新たな原人化石の年代をより詳しく調べる調査を、多数の協力者とともに新たに始動させた。動物化石の保存状況のテストからはじめ、状態をみてDNA抽出の可能性も探っていく計画である。全ての事項について、ほぼ計画通りに進んでいる。化石脳の容量測定の成果の論文化が若干遅れているが、データ解釈を慎重に行っている結果であり、研究内容は充実したものとなっている。ジャワ原人とフローレス原人については論文を3本出すことができたほか、保存のよい重要な頭骨化石などのCTスキャンを予定通り撮影することができた。台湾の原人の年代測定のためのサンプリングを行い、現在その解析が進んでいる。最終年度(5年目)の活動として以下を行った。化石脳の容量測定:不完全な頭骨化石からその頭蓋腔容量(脳容量の近似値)を正確に推定する新手法について論文をまとめている。フローレス原人:フローレス原人の祖先を突き止める上で最重要と目されるフローレス島のソア盆地での国際調査に招待され,新発見の化石の形態学的解析を行い,その成果をネイチャー誌に発表した。この島での原人の矮小化が70万年も前から生じていたことを示し,同時にその起源論争の解決に大きな前進をもたらした(ジャワ原人の仲間から極度の矮小化を遂げた可能性が高い)成果は国際的に大きな注目を集め,世界各地で約600の記事として紹介された。
酸化鉄系電子誘電体の精密合成と精密光・誘電応答の研究

強誘電体材料は現代の電子回路技術全てに必須であり、その強誘電体研究と工業生産において日本は世界的リーダーにある。近未来の電子回路技術では、超高周波回路や超小型誘電体材料が必要であり、それに対応する強誘電体の開発が求められている。我々が世界に先駆けて発見した電子強誘電体は、今までの強誘電体と異なりイオン変位ではなく電子の偏った分布から強誘電性が現れる。このため超高速動作や、省エネルギー動作が期待されている。本研究は、精密結晶合成技術と超高速光応答測定技術を駆使し、電子型強誘電体が持つ新奇で高速な誘電特性の解明・開拓を行う。我々は当概念の提唱者であり、世界に先んじて電子強誘電体の基礎を確立する。
盲ろう者のコミュニケーション支援のための触覚刺激による韻律情報呈示方式の研究

本研究では、盲ろう者のコミュニケーション支援を目的とし、音声コミュニケーションに重要な役割を果たしている韻律情報を触覚刺激で呈示する方式について研究した。目標となる教示音階とユーザの音声ピッチ周波数に対応する音階を同時に呈示する触覚ディスプレイシステムを開発し、評価を実施した。その結果、呈示された教示音階に対して、ばらつきはありながらも本研究のシステムを用いることで触覚フィードバックによる音声ピッチ制御がある程度可能であることが確認された。平成18年度においては、まず、盲ろう者・聴覚障害者を対象として韻律情報を呈示するための触覚ディスプレイシステムを開発した。本システムは、マイクロフォン、DSP、触覚ディスプレイ、及びリチウムイオン充電池から構成されている。マイクロフォンから入力された音声は、DSPで処理され、音声ピッチ周波数が抽出される。その周波数に応じて触覚ディスプレイが振動し、触覚刺激によりユーザーに音声ピッチ周波数の値をフィードバックするしくみになっている。触覚ディスプレイは、16mm×4mmの領域に16行2列の触知ピンが配置されており、示指末節手掌部を刺激するように設計されている。振動周波数は200Hzである。次に、開発した本システムを用いて盲ろう者・聴覚障害者による評価実験をおこない、発話訓練、歌唱訓練への応用可能性を検討した。その結果、触覚フィードバックによる音声ピッチ制御の訓練効果が確認された。一方、評価の結果、次に挙げる研究課題が確認された。(1)聴覚障害者の場合は、視覚を利用することが可能なので、触覚刺激と視覚刺激を併用できるよう、視覚刺激呈示機能を付加する必要がある。(2)先天的な聴覚障害者を持つ場合は、音声ピッチの感覚フィードバックのみでは十分なピッチ制御が難しい。これは聴覚経験がないためであるが、効果的な訓練方法の確立が必要である。(3)訓練指導者のモニタのために、触覚刺激部の付近にLED表示を付加する。平成19年度においては、上記の研究課題を踏まえた上で研究を実施する予定である。本研究では、盲ろう者のコミュニケーション支援を目的とし、音声コミュニケーションに重要な役割を果たしている韻律情報を触覚刺激で呈示する方式について研究している。平成19年度においては、課題として挙げられていた(1)音声ピッチの視覚刺激呈示機能の必要性と、(2)ユーザー自身の音声ピッチ周波数の触覚呈示だけではなく、発声時の目標となる音声ピッチ周波数を教示するための教示用触覚刺激呈示の必要性上記の課題を解決するために、(1)PC画面による音声ピッチの視覚呈示機能の付加と、(2)目標となる音声ピッチ周波数を教示するための教示用触覚ディスプレイ部分の付加を実施した。(1)では、PC画面上に触覚ディスプレイの配置に対応した視覚表示を具備し、視覚を用いることができる聴覚障害者が、視覚と触覚を併用することが可能となった。(2)では、これまでユーザー自身の音声ピッチ周波数の触覚呈示のために用意されていた16行2列の触覚ディスプレイに加え、新たに目標となるピッチ周波数を教示するために16行2列の教示用触覚ディスプレイを付加した。触覚ディスプレイ付加により、22mm×10mmの領域に16行×4列の触覚ディスプレイが配置され、示指末節手掌部を刺激するデザインになっている。改良した本システムの評価の結果、(1)聴覚障害者には、視覚刺激と触覚刺激の併用が有効であることが示され、次に(2)音声ピッチ教示用触覚ディスプレイにより、ユーザーが目標となるピッチ周波数を確認することができるので、従来と比べて音声ピッチ周波数の調整がより正確になった。平成20年度においては、平成19年度に改良を施した試作システムを用いて盲ろう障害を有する2名の被験者を対象とした評価実験を実施した。評価実験は、(1)本システムを用いた訓練後に教示音階をド(C3)、ファ(F3)、シ(B3)に設定し、それぞれの教示音階に対し、5回連続して発声する課題と、(2)教示音階をド(C3)に固定し「かえるの歌」のメロディに合わせて歌う課題とを実施した。(1)の結果、各教示音階の課題に対して、ばらつきはありながらも本研究のシステムを用いることで触覚フィードバックによる音声ピッチ制御がある程度可能であることが確認された。(2)の結果、目標音程と音声ピッチとの若干のずれはあるものの、ある程度メロディに沿って歌うことが可能であることが示された。このことから本システムが実際の歌唱の場面において実用に供することが可能であることが確認された。また、メロディにおける音階が下降する場合に音声ピッチのずれ・ばらつきが大きいことが観察された。

これは音声ピッチを変化させる際の喉頭筋群の制御機構に起因しているものと推測される。さらに、2名の被験者とも音階が下降する場合に音声ピッチの制御が難しくなると答えている。今後はこの機序を解明するなどし、本システムを用いた効果的な訓練方法を確立していく必要がある。