University of Hyogo Academic Repository / 兵庫県立大学学術情報リポジトリ

兵庫県立大学大学院工学(博士)202

森田,翔治

English

Studies on machine learning-based aid for residency training and time difficulty in ophthalmology

兵庫県立大学大学院博士（経営学研究科）202

王地,裕介

Japanese

地域中小企業の現場力向上に関する探索的研究

森,尊文

立地特殊優位性としてのイノベーション・エコシステムの研究 ーカナダオンタリオ州トロント周辺地域を手がかりにー

兵庫県立大学大学院博士（応用情報科学）202

KUMALIJA, ELHARD JAMES

クマリジャ, エリハヂ ジャムズ

氏名 Elhard James Kumalija 
学位の種類 博士（応用情報科学） 
学位記番号 博情第 73号 
学位授与年月日 令和 5年 9月 27日 
学位授与の要件 学位規則第４条第 1項該当（課程博士） 
論文題目 A Study of the Effect of Noise and Network Distortions in VoIP 
Speech Signals 
論文審査委員 
 
 
（主査）准教授  大島裕明 
（副査）教授   原口亮 
（副査）准教授  栗原淳 
（副査）名誉教授 中本幸一 
 
 
学位論文の要旨 
 
現在、Voice over IP（VoIP）は、多くのサービスで広く利用されている技術である。
VoIP アプリケーションでは、インタラクティブ音声応答や VoIP 通話における会話などに
おいて、環境ノイズだけでなく伝送ネットワークのエラーやエンコード・デコードアルゴ
リズムによる歪みにさらされ、音声信号の劣化が起こってしまう。 
環境ノイズとネットワークの歪みが VoIPアプリケーションに与える影響は、そのアプリ
ケーションが持つ性質に依存する。たとえば、公共放送のようなアプリケーションでは、
ユーザが受信する音声の品質が問題となるだろう。その場合、送信された音声の連続的な
自動品質評価を行うことが必要となる。音声品質のモニタリングを行うことによって、
VoIP アプリケーションは環境ノイズレベルの変化やネットワーク状況の変更に適応すると
いうことが可能になるだろう。他方で、VoIP 通話やの対話型音声応答のようなアプリケー
ションでは、音声認識システムの性能が問題となるだろう。また、受信環境が高性能なコ
ンピュータであったり、モバイルフォンのようなメモリや計算能力が低い環境であったり
するなど、VoIPの利用環境は多様なものであるといえる。 
本研究では、環境ノイズとネットワークの歪みの双方を考慮して、VoIP アプリケーショ
ンにおいて、自動音声認識と音声品質評価に与える影響を検討することを目指した。特に、
高い頑健性を持つ自動音声認識手法と音声品質予測手法について、それぞれ、深層学習を
利用したモデルの開発を行った。 
はじめに、機械学習モデルを訓練するためのデータについての分析と新しいデータの作
成についての提案を行った。クリーンな音声によるデータセットと、環境ノイズとネット
ワークの歪みの双方を含んだ音声によるデータセットを用意した。それぞれで訓練された
音声認識システムについて、比較の分析を行った。環境ノイズとネットワークの歪みの双
方を含んだ音声によるデータセットで音声認識モデルを訓練することで、様々な種類のノ
イズにきちんと対応して、音声認識を行う能力が向上することが明らかとなった。クリー
ンな音声によるデータセットで訓練された音声認識モデルの性能は、ノイズの種類に依存
して、うまく対応できることもあれば、うまく対応できないこともあるということが明ら
かとなった。 
環境ノイズとネットワークの歪みの双方を含んだ音声によるデータセットで訓練された
モデルは、クリーンな音声で訓練されたモデルと比較して、単語誤り率（WER）、単語一致
率（MER）、単語情報損失（WIL）において改善が見られた。また、ある程度のジッタやパ
ケットロスにおいて、認識性能の低下が押さえられるという頑健性を持つことが示された。
ジッタやパケットロスが増えてきて、性能が低下する場合においても、クリーンな音声で
トレーニングされたモデルと比較して、性能の低下が押さえられることが明らかとなった。 
次に、MiniatureVQNet という単一エンドの音声品質評価手法について提案した。提案手
法は、軽量な深層ニューラルネットワークモデルに基づいており、リソースの限られた環
境においても実行可能である。この音声品質評価手法については、環境ノイズとネットワ
ークの歪みの双方を含んだ音声によるデータセットによって訓練されたモデルと、環境ノ
イズのみを含んだ音声によるデータセットによって訓練されたモデルを構築し、それらの
比較を行った。総じて、様々な環境ノイズやネットワーク状況において、従来手法よりも
よい性能が得られた。訓練に用いたデータによる違いについては、環境ノイズとネットワ
ークの歪みの双方を含んだ音声によるデータセットを用いた場合の方が、様々な VoIP環境
において性能が向上するということが示された。 
 
 
論文審査の結果の要旨 
 
本論文で取り組まれている問題は、Voice over IP（VoIP）における音質劣化の要因と
して、環境ノイズとともに、ネットワークを要因とする音の歪みがあるということであ
る。VoIP の様々なアプリケーションにおいて、その 2 つの音質劣化の要因を考慮した環
境適応が必要となってきている。深層学習などを用いた新しい音声認識技術が発展する
中、本論文では、それら双方の要因に対応する音声認識問題に取り組まなくてはいけな
いということを明らかにした。そして、その具体的な研究課題として、2 つの課題に取り
組んでいる。1 つ目の研究課題は、双方の要因を考慮した音声データを作成できる仕組み
を構築し、それを用いて得られたデータによって自動音声認識システムを構築するとい
うことである。深層学習技術を用いた音声認識技術においては、データセットの構築が
非常に重要になる。提案するデータセット構築手法によって、先述した音質劣化の双方
の要因に対してより頑健に認識を行うことができる手法を実現することができるという
ことを明らかにした。2つ目の研究課題は、VoIPアプリケーションにおける音声品質のリ
アルタイム認識を行う手法である。これまでに、すでに、深層学習を用いて音声品質を
認識する手法が提案されてきているが、リアルタイム性を追求するために、これまでの
手法よりも軽量に音声品質を認識することができる手法を提案した。 
本博士論文では、まず、1 章において、本研究の位置づけを行い、続いて、2 章におい
て関連する研究についての紹介を行っています。3 章と 4 章では、深層学習モデルの学習
を行うためのデータセットについて述べている。既存のデータセットの紹介と、それら
を用いることの問題点を明らかにするとともに、環境ノイズとネットワークを要因とす
る音の歪みの双方を考慮した音声認識のためのデータセットを構築する手法について説
明している。5章と 6章では、VoIPアプリケーションにおける音声品質のリアルタイム認
識を行う手法の提案と、その手法についての評価について述べている。7 章では、先述し
たデータセットを用いた自動音声認識手法の構築とその評価について述べている。8 章で、
研究のまとめを行っている。 
VoIP アプリケーションは昨今のオンラインミーティングの活用の広がりなどを考慮し
ても、今後、ますます重要性が増すと考えられる。そのような社会情勢の中で、本研究
は、問題の所在を明らかにするとともに、それらの問題に対して一定の効果を持つ手法
を提案しており、社会や産業における進展に貢献すると認められる。以上を総合して、
本審査委員会は、本論文が博士（応用情報学）の学位授与に値するものと全員一致で判
定した。 
 
 


VoIP音声信号における雑音とネットワークによる音声の歪みの影響に関する研究

兵庫県立大学大学院博士(応用情報科学)202

山本, 祐輔

9557

ヤマモト, ユウスケ

氏名 山本祐輔 
学位の種類 博士（応用情報科学） 
学位記番号 博情第７０号 
学位授与年月日 令和５年 ３月２４日 
学位授与の要件 学位規則第４条第 1項該当（課程博士） 
論文題目 精神状態の違いにおける脳波と心電図の定量化と判別評価 
論文審査委員 
 
 
（主査）教授   水野（松本）由子 
（副査）教授   竹村匡正 
（副査）教授   原口亮 
 
学位論文の要旨 
 
現代社会は「ストレス社会」とも言われており，人は日々ストレスや不安にさらされて
いる．厚生労働省による国民生活基礎調査では，国民の半数が不安や悩みを抱えていると
報告されている．生体はストレスが与えられると，神経生物学的反応の異常をきたし，不
安症状を引き起こす．症状が慢性化すると，不安障害やうつ症状，トラウマなど様々な精
神疾患を引き起こす．近年において，不安障害および心的外傷後ストレス障害，うつ病は，
ここ数十年の間に急増している．精神疾患は，感情や意欲，思想，身体の様々な面に症状
が現れるが，早期に発見されて適切な治療を受ければ大部分が改善するといわれている．
そのため，自分自身の精神状態を客観的かつ定量的に理解できるような取り組みが必要と
なっている． 
精神状態を客観的かつ定量的に評価できる指標として，脳波と心電図があげられる．脳
波と心電図は，人の精神状態に伴って，規則的な変化を示す生理指標であり，これらの指
標を用いた特徴抽出に関する研究が盛んに行われている．他方，得られた特徴量から精神
状態を判別する方法として，深層学習があげられる．深層学習では，ニューラルネットワ
ークが注目されており，入力されるデータの種類によって様々なニューラルネットワーク
が考案されている． 
そこで，本研究では，精神状態を客観的かつ定量的に理解できるようなシステムを作る
べく，精神状態の違いを脳波や心電図を用いて脳機能および自律神経機能を定量的に評価
し，その値を用いたニューラルネットワークが精神状態判別にどのように影響するかを評
価した． 
第 1章では，研究背景と目的について記述している． 
第 2 章では，脳波において電極のパワースペクトル値の相関値であるコヒーレンス値を
用いた脳機能ネットワークに着目し，グラフ理論解析により不安状態の異なる脳の機能的
接続性を調べた研究成果について記述している．この研究の結果，不安の高い人は, 不安
の低い人より脳全体で情報処理を行っており, 安静・快刺激においても特性不安の低い人
が不快刺激を受けた時と同程度の情報処理を行っていることが明らかになった．また，ネ
ットワークの構造に関して，特性不安の高い人は, 特性不安の低い人よりも統合されてい
ない非効率的なネットワーク構造を有しており, 脳機能ネットワーク密度が疎であり, 脳
領域間の経路長が長いことが明らかとなった． 
第 3 章では，情動判別に関する機械学習の研究において脳と心臓の生体信号が別々に用
いられることが多いことから，解剖学的に繋がりがある脳と心臓という 2 つの臓器から生
じる生体信号から得られるそれぞれのパワースペクトル値に着目し，脳波のパワースペク
トル値と心電図のパワースペクトル値を組み合わせることで，不快刺激によるストレスの
検出精度が向上するかについて調べた．この研究の結果，脳波と心電図の活動は，安静刺
激時と不快刺激時で異なり，脳波と心電図の同時記録による脳波と心電図を組み合わせた
データセットを入力に用いることで，不快刺激によるストレスの検出精度を向上させられ
ることが明らかとなった． 
第 4 章では，第 2 章で得た知見から，不安状態の異なる脳の機能的接続性が経時的にど
のように変化し不安状態に影響するかを調べるために，不安状態の異なる脳の機能的接続
性を経時的に定量評価し，その値を用いたニューラルネットワークとリカレントニューラ
ルネットワークの精度を比較した研究成果について記述している．この研究の結果，脳の
機能的接続性において，不安状態が異なることで情動刺激に対する脳機能ネットワークの
情報処理過程やネットワーク構造が経時的に異なり，深層学習において，脳の機能的接続
性を示す指標であるコヒーレンス値とグラフ理論指標の時系列データはリカレントニュー
ラルネットワークにおいて，より高い不安状態の識別が可能であるが明らかになった． 
第 5 章では，これまでの研究で得られた主要な知見に基づき本論文の総括をまとめた．
これらの一連の研究から得られた知見は，以下の 2点である． 
第一に，精神状態の違いにより，脳波においてはグラフ理論解析によって脳の機能的接
続性が異なることを，心電図においてはパワースペクトル解析によって脳波活動に伴って
変化することをそれぞれ捉えることが出来た点である．第二に，それらの特徴を組み合わ
せてニューラルネットワークに入力することが，精神状態判別の精度向上につながること
を示すことが出来た点である．これらのことが本論文の成果である． 
 
 
論文審査の結果の要旨 
 
本論文は、ヒトの精神状態について、脳波と心電図を用いた深層学習に基づき、その
特徴を定量的に調べ、不安などの精神状態の違いにおける脳内情報処理過程のメカニズ
ム解明を目的として行った研究について記したものである。博士論文は次の章より構成
されている。 
第 1章では、研究背景と目的について記述している。 
第 2章では、脳波において電極のパワースペクトル値の相関値であるコヒーレンス値を
用いた脳機能ネットワークに着目し、グラフ理論解析により不安状態の異なる脳の機能
的接続性を調べた研究成果について記述している。この研究の結果、不安の高い人は、 
不安の低い人より脳全体で情報処理を行っていることが明らかになった。また、ネット
ワークの構造に関して、特性不安の高い人は、 特性不安の低い人よりも統合されていな
い非効率的なネットワーク構造を有しており、 脳機能ネットワーク密度が疎であり、 脳
領域間の経路長が長いことが明らかとなった。 
第 3章では、情動判別に関する機械学習の研究において、解剖学的に繋がりがある脳と
心臓という 2つの臓器から生じる生体信号に着目し、脳波のパワースペクトル値と心電図
のパワースペクトル値を組み合わせることで、不快刺激によるストレスの検出精度が向
上するかについて調べた。この研究の結果、脳波と心電図の同時記録を入力に用いるこ
とで、不快刺激によるストレスの検出精度を向上させられることが明らかとなった。 
第 4章では、不安状態の異なる脳の機能的接続性が経時的にどのように変化し不安状態
に影響するかを調べるために、不安状態の異なる脳の機能的接続性を経時的に定量評価
し、ニューラルネットワークとリカレントニューラルネットワークの精度を比較した研
究成果について記述している。この研究の結果、脳の機能的接続性において、不安状態
が異なることで情動刺激に対する脳機能ネットワークの情報処理過程やネットワーク構
造が経時的に異なり、深層学習において、脳の機能的接続性を示す指標であるコヒーレ
ンス値とグラフ理論指標の時系列データはリカレントニューラルネットワークにおいて、
より高い不安状態の識別が可能であるが明らかになった。 
第 5章では、これまでの研究で得られた主要な知見に基づき本論文の総括をまとめた。 
本博士論文より得られた一連の研究から得られた知見は、第一に、精神状態の違いによ
り、脳波においてはグラフ理論解析によって脳の機能的接続性が異なることを、心電図
においてはパワースペクトル解析によって脳波活動に伴って変化することをそれぞれ捉
えることが出来た点である。第二に、それらの特徴を組み合わせてニューラルネットワ
ークに入力することが、精神状態判別の精度向上につながることを示すことが出来た点
である。 
以上を総合した結果、本審査委員会では、本論文が「博士（応用情報科学）」の学位授
与に値する論文であると全員一致により判定した。 


精神状態の違いにおける脳波と心電図の定量化と判別評価

兵庫県立大学大学院博士(工学)202

田中, 芹奈

9559

タナカ, セリナ

Tanaka, Serina

放射光を用いた自動車パネル用Al-Mg-Si合金中におけるナノクラスタ形成挙動の解明

辻, 流輝

9560

ツジ, リュウキ

Tsuji, Ryuki

 
論 文 内 容 の 要 旨 
  
論文題目  「炭素を基軸とした太陽光駆動水分解」 
 
 論文提出者  辻 流輝 
 
炭素材料は、太陽電池の背面電極から水電解触媒の基材まで、様々な電気化学デバイス応
用に適した魅力的な材料である。これは主に、優れた導電性、高い汎用性、高いコストパフォ
ーマンスによるものである。再生可能エネルギー変換デバイスに炭素材料を適用し、これらの
利点を有効活用することは、脱炭素社会の実現に向けて魅力的である。本論文では、炭素ベ
ースの背面電極を備えたペロブスカイト太陽電池と鉛筆芯炭素電極を用いた水電解水素生成
を研究している。太陽電池の分野では、再現性と性能向上へのアプローチ、デバイス測定手
法の開発について紹介する。また、水電解水素生成の分野では、触媒評価手法の開発、炭
素電極の劣化メカニズムの分析について紹介する。最後に、炭素ベースのペロブスカイト太陽
電池と水電解セルを融合させた"Solar-driven Water Splitting"デバイスを開発した。これらのデ
バイスや材料について、放射光を始めとする高度な分析に基づいて、ナノ構造、界面電子移
動、エネルギー移動、表面化学的な考察を行った。電気化学エネルギーデバイスへの炭素材
料の適用性を理解することは、より優れた次世代のエネルギー変換デバイスを開発するため
の鍵となる。 


Carbon-besed Solar-driven Water Splitting

山本, 純子

ヤマモト, ジュンコ

氏名 山本 純子 
学位の種類 博士（応用情報科学） 
学位記番号 博情第 72号 
学位授与年月日 令和 5年 9月 27日 
学位授与の要件 学位規則第４条第 1項該当（課程博士） 
論文題目 新人看護師の職業継続に向けた ICT を活用した支援の検討 
論文審査委員 
 
 
（主査）教授   石垣恭子 
（副査）教授   水野由子  
（副査）准教授  高見美樹 
 
 
学位論文の要旨 
 
新人看護師の離職要因には、「リアリティ・ショック」と「職場内の人間関係」があると
いわれており、臨床医療機関では、看護基礎教育を卒業した新人看護師が新たな環境へと
適応し看護師として踏み出せるよう、卒後教育の充実化を図っている。しかしながら、
様々な要因から職場に適応することができず、二次的に心身の健康を損ない、早期離職に
至るケースも少なくない状況がある。 
新人看護師が勤める職場以外では、日本最大の看護職能団体である公益社団法人日本看護
協会や 47 都道府県に設置されている看護協会、特定非営利活動法人をはじめとした団体に
よる支援がなされ、相談窓口が設置されている。しかし、これらの支援は対面や電話相談
によるものが主流である。ICT の活用は日常生活において急激に普及、浸透しているが、
医療職の現場における ICT を活用した支援についてはオンライン研修や教育プログラムが
中心で、看護師が個々に抱いている悩みや不安を相談したりするための手段としての活用
は少ない。利用者からの反応を明らかにした研究は認められず、取り組みの評価検証には
至っていない。支援者に対しては、看護職への理解があることを前提に、新人看護師の体
験世界や抱えるであろう問題に精通し、支援を行うにあたっての知見を有している人であ
るとともに、カウンセラーとしてのスキルも持ち合わせていることが求められる。そのよ
うな支援が出来るようなシステムを整えることができるならば、新人看護師は対面や電話
による方法に限定されず、職場から離れた中立の立場にある第三者へ自由にアクセスする
ことが可能となり、幅広く活用できる支援になりえると考える。 
本論文では、新人看護師の職業継続に向けた ICT を活用した支援を検討するため『新人看
護師の職業継続支援に向けた面談ガイド』を作成し、そのガイドを用いて新人看護師へ
Web面談を実施、面談を受けた看護師へのインタビュー調査から Web面談の評価を行うこと
を目的として取り組んだ研究について記した。 
第 1 章では、本論文の構成について述べた。 
第 2 章では、わが国の新人看護師の離職の実態と背景、新人看護師の職業継続支援に関す
る施設内外からの取り組みについて概観し、本研究の背景及び目的について述べた。 
第 3 章では、新人看護師への職業継続支援で必要な支援者の視点を得るため取り組んだ 2
つの研究について述べた。「早期離職をした新人看護師の経験」と「新人看護師の看護労働
環境」の側面から、新人看護師が臨床 1 年目に陥りやすい問題や離職の方向へ変化しやす
い経験、感情の変化に係わる労働環境との関連を捉えることができ、職業継続に向けた支
援の視点を検討した。そして次に、これらの研究成果をもとに、新人看護師へ職業継続支
援のために必要な支援者の視点として『面談ガイド』を作成した。その作成の過程、ガイ
ドの内容および意図について述べた。 
第 4章では、作成したガイドを利用し、ICTを活用して Web面談に取り組んだ実際を取り上
げ、どのような方法で実施したのか、対象者とどのように調整を図ったのかなどを述べた。
そして、Web 面談が終了後、面談の方法として使用した端末や機材、場所、準備状況など、
メリットとして良かったところ、やり易かったところなど、デメリットとして悪かったと
ころ、やりづらかったところなど、面談を受けての感想などを、自由に語ってもらうイン
タビュー調査を行い、面談を受けた新人看護師の視座から新たな試みについて検証した。 
第 5 章では、総合考察として本研究のまとめと、今後に向けて、実用性のある活動となる
ための課題について述べた。 
 
論文審査の結果の要旨 
新人看護師の離職要因には、「リアリティ・ショック」と「職場内の人間関係」があるとい
われており、臨床医療機関では、看護基礎教育を卒業した新人看護師が新たな環境へと適
応し看護師として踏み出せるよう、卒後教育の充実化を図っている。しかしながら、様々
な要因から職場に適応することができず、二次的に心身の健康を損ない、早期離職に至る
ケースも少なくない状況がある。 
ICTの活用は日常生活において急激に普及、浸透しているが、離職に関する支援は対面や
電話相談によるものが主流である。医療職の現場における ICT を活用した支援については、
オンライン研修や教育プログラムが中心で、看護師が個々に抱いている悩みや不安を相談
したりするための手段としての ICT の活用は少ない。 
本研究は、新人看護師の職業継続に向けた ICT を活用した支援を検討するため『新人看
護師の職業継続支援に向けた面談ガイド』を作成し、そのガイドを用いて新人看護師へ
Web面談を実施、面談を受けた看護師へのインタビュー調査からWeb面談の評価を行うこ
とを目的として取り組んだ。 
まず、「早期離職をした新人看護師の経験」の側面から、新人看護師が臨床 1 年目に陥り
やすい問題や離職の方向へ変化しやすい経験、感情の変化に係わる労働環境との関連を捉
え、職業継続に向けた支援の視点について TEA 分析手法を用いて検討した。 
次に、「新人看護師の看護労働環境」の側面から、新人看護師の感情の変化をライフ・ラ
イン・メソッドを用いて表現させ、分析した。この二つの側面からの分析を基に、新人看
護師へ職業継続支援のために必要な支援者の視点として『面談ガイド』を作成した。 
さらに、作成したガイドを利用し、ICT を活用して Web 面談に取り組んだ。Web 面談の
終了後、面談方法として使用した端末や機材、場所、準備状況など、良かったところ、や
り易かったところ、やりづらかったところなど、面談を受けての感想を、自由に語っても
らうインタビュー調査を行い、面談を受けた新人看護師の視座から新たな試みについて検
証した。この結果から、新たに開発した職業継続支援のための面談ガイドを用いたオンラ
イン面談は、コンサルテーションを受けるための移動や費用負担が軽く、所属病院以外の
コンサルタントに話を聞いてもらえる為、緊張することなく自分を振り返り、自分の成長
や仕事への姿勢に気づく効果があることが示唆された。 
これらのことから、本研究では、新人看護師の早期離職を予防するための手段として、新規に作
成した面談ガイドを使用し、Web 面談を行うという ICTの利活用の具体的方略が示された． 
 
以上を総合した結果、本審査委員会では、本論文が「博士（応用情報科学）」の学位授与に値
する論文であると全員一致で判定した。 
 
 


Not a member yet

Studies on machine learning-based aid for residency training and time difficulty in ophthalmology

地域中小企業の現場力向上に関する探索的研究

立地特殊優位性としてのイノベーション・エコシステムの研究ーカナダオンタリオ州トロント周辺地域を手がかりにー

VoIP音声信号における雑音とネットワークによる音声の歪みの影響に関する研究

精神状態の違いにおける脳波と心電図の定量化と判別評価

放射光を用いた自動車パネル用Al-Mg-Si合金中におけるナノクラスタ形成挙動の解明

Carbon-besed Solar-driven Water Splitting

新人看護師の職業継続に向けたICTを活用した支援の検討

ツーリズムと国際貿易の理論分析

世代間交流としての剣道が及ぼす相互効果について

1,741

2,976