hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
反辞書確率モデルを用いた心電図異常波形検知のための理論とシステム実装

今年度は次に掲げる二つの研究課題に取り組んだ.1.スマフォ端末への検出システムの仮実装(森田)以下の要素から構成されている心電図データ伝送無線システムを構築した.1)人体に直接装着する心拍センサ,2)内蔵された無線WiFiによって心拍センサから送られていくる測定データを無線LANルータへ中継するブリッジ,3) JavaScriptで書かれたPCに実装したパケット受信プログラム,4) PCからスマフォ端末(iPhone, Android)のエミュレータへのデータ送信プログラム.以上の装置とプログラムのうち,3)および4)のプログラムの部分は本研究で独自にプログラムを開発した.これらのシステムに加え,反辞書確率モデルを用いた不整脈検知プログラムのスマフォ端末エミュレータへの実装も確認した.こららの検証結果より,実際の心電図センサから送られてくる心電図データから検知が可能であることが確認できた.2.仮システムの評価(森田・太田)実際にシステムを稼働した状態で,処理速度やメモリ量,そして消費電力の測定を行った.さらに不整脈の検知ならびに不整脈の種別分類の精度を評価するために,個々の被験者の臨床データに適用するのではなく,基本的に,前述のMIT-BIHのデータベースや他の学会が提供する不整脈と判定されたデータを用いた.これにより,医療従事者でない一般の工学系研究者による臨床データの不整脈判定という診断行為を回避した上で,試作したシステムに対して信頼度の高い評価を行うことが出来た.さらに,不整脈検出対象に心房性期外収縮を加える実験を行い,その結果は国内学会で口頭発表した.初年度は,1.差分化による心電図データの定常分布化,2.量子化による反辞書確率モデルのコンパクト化,という二つの研究課題に取り組んだ.処理データの定常分布化と量子化を合わせることにより,データ規模の大幅な削減と,異常検知を行うための確率状態遷移モデルのコンパクト化を同時に達成することが可能になった.第2年度は上記の成果を踏まえ,研究実績の概要で述べた課題1と課題2を実施した.ここでは課題2の内容について詳しく述べる.不整脈の中でも頻発すると重篤な症状に至りうる心室性期外収縮(premature ventricular contraction: PVC)に注目し,PVCの発生を検知するシステムの構築に取り組んだ.実施内容は,まず公開されているMIT-BIH不整脈データベースからPVCを含む48本のレコードからPVC検出のための反辞書確率モデルを構築する.反辞書とは,観測されたデータに出現しない単語の中でも極小の長さを持つ極小禁止語(Minimum Forbidden Word)を登録した辞書であり,そのデータに出現しない単語は全てあるMFWを部分列としてもつという意味で,反辞書はデータに出現しない単語全体をコンパクトに表現したデータ構造とみなしうる.使用したレコードはどれもサンプリング周波数360Hz, 11ビット/サンプルでAD変換されたもので,1本が30分のデータ量(バイト換算で,約900Kバイト)を持っているが,反辞書の作成にあたっては,差分化・量子化を経たのちレコードの先頭部分の1分弱の波形のみを利用すれば,検出性能の点から,従来法と遜色ない性能を保持しつつ,かつ,検出器に必要なメモリ量を100分の1以下に削減可能であるが分かった.この結果は,2018年12月に学会発表した(学会発表1)次年度は,次の二つの課題に取り組む.1.不整脈検出システムの精度向上今回,不整脈の種類を前年度までに実施していた心室期外収縮(PVC)に加え,心房期外収縮(PAC)を加えたところ,未検出率については従来のものと遜色ない結果が得られたが,誤検出率が増加した.原因の一つとして考えられるしきい値を用いた判別法の改良を検討する.2.検出システムの実装今回はエミュレータを使用しており,実際のシステム構成にはブリッジ・ルータを介していたが,使用しているセンサにはWif以外にもbluetoothによる通信機能も内在していることが判明したので,中継機器を利用せず,センサから直接スマフォ端末へデータを送信することによってシステムの簡略化を図る.申請者らがすでに考案した多値アルファベットに対応した反辞書生成法を用いて,(a)不整脈データの反辞書確率モデル生成プログラムを作成.(b) Web上で公開されているMIT-BIH Arrhythmia Databaseの心電図波形を(a)で作成したプログラムの入力として用い,反辞書確率モデルを得た.(c)つぎに,不整脈検知実験を行い,従来法と同程度の検出性能が得られることを確認した.データ処理を簡略化するために,時間的に隣接するデータ点(シンボル)同士の差分をとること,差分値の量子化を行うことにより,装置の簡素化が図れた.不整脈の検出率向上のためには,反辞書確率モデルの性能解析を行ない,その性能限界を見極めておくことが重要である.しかし,実験的にはよい圧縮性能を持つことで示されているにも関わらず,反辞書確率モデルは,理論的には,これまでは特別な情報源に対する漸近的最良性を持つことしか示されていなかった.そこで今年度は,反辞書確率モデルの性能評価を行い,定常エルゴード情報源に対して反辞書符号化法の漸近的最良性を示した.その過程で,反辞書確率モデルと既存の部分列数え上げ符号化法の確率モデルが同型であることを明らかにした.それに加えて,多値アルファベットに対する部分列数え上げ符号化法の圧縮率改善手法を考案した.

さらに従来の不整脈検出法では,心室性期外収縮のみを対象とし,正常洞調律やその他の不整脈は含まれていなかった.今年度は,その波形群から不整脈及び正常洞調律のクラスタリングを行う予備実験を行った.クラスタリングが可能であることは確認できたが,個人ごとにアドホックな方法でのクラスタリングであるので,MFWと不整脈の対応関係を解析して一般化を図る必要があることが分かった.データベースから入手した心電図データは1サンプルあたり11ビットの数値として表現されており,それらを異なる記号として表すと記号の総数(アルファベットサイズ)は2048となり,そのままでは反辞書,すなわち,2048元の記号列に出現しない極小部分列全体の集まりを作成することは計算機のメモリ資源から現実的ではない.そのため,従来法では心電図データをビット単位の2元列とみなして処理を行っていたが,1サンプルの上位ビットと下位ビットがもつ情報量を区別していなかった.また,概周期波形として知られる心電図データの時間的な変動についてもこれまでほとんど考慮されていなかったが,今年度の研究成果から,もとのデータの差分をとることによって,差分データがラプラス分布で近似できることを見出すことができた.その上で,差分データの量子化を行えば,元データのアルファベットサイズを1/200程度に削減しても,異常波形検知はほとんど変わらないことが示せたことは大きな成果である.しかし,量子化のためのしきい値の設定に依存して検知性能も大きく変動するので,量子化しきい値の最適な選択方法という新たな課題が浮かび上がってきている.これは研究当初は予期していなかったことなので,研究の進展としてはおおむね順調に進展していると判断する.今年度は次に掲げる二つの研究課題に取り組んだ.1.スマフォ端末への検出システムの仮実装(森田)以下の要素から構成されている心電図データ伝送無線システムを構築した.1)人体に直接装着する心拍センサ,2)内蔵された無線WiFiによって心拍センサから送られていくる測定データを無線LANルータへ中継するブリッジ,3) JavaScriptで書かれたPCに実装したパケット受信プログラム,4) PCからスマフォ端末(iPhone, Android)のエミュレータへのデータ送信プログラム.以上の装置とプログラムのうち,3)および4)のプログラムの部分は本研究で独自にプログラムを開発した.これらのシステムに加え,反辞書確率モデルを用いた不整脈検知プログラムのスマフォ端末エミュレータへの実装も確認した.こららの検証結果より,実際の心電図センサから送られてくる心電図データから検知が可能であることが確認できた.2.仮システムの評価(森田・太田)実際にシステムを稼働した状態で,処理速度やメモリ量,そして消費電力の測定を行った.さらに不整脈の検知ならびに不整脈の種別分類の精度を評価するために,個々の被験者の臨床データに適用するのではなく,基本的に,前述のMIT-BIHのデータベースや他の学会が提供する不整脈と判定されたデータを用いた.これにより,医療従事者でない一般の工学系研究者による臨床データの不整脈判定という診断行為を回避した上で,試作したシステムに対して信頼度の高い評価を行うことが出来た.
鉄道ネットワークの構築による貧困・教育・環境問題の複合的解決のための方法論の開発

本研究の目的は、アフリカや南アジアなどを中心とした開発途上地域にあって、鉄道を中心とした公共交通ネットワークが発展途上地域の発展へ貢献する具体的方法論を導こうとするものである。すなわち、グローバル社会の形成期にあたり、鉄道ネットワークの形成により、貧困、教育、環境問題を複合的に解決する指針を与えることである。そのために、主に発展途上国を中心として、国あるいは地域レベルによる公共交通ネットワークの構築が交通網の国際化によってどのような影響を受けているかを検証するとともに、持続可能な社会づくりのために必要な交通ネットワークの形成理論モデルを産学官連携のもと構築する。本研究の目的を達成するために、方法論の構築を目指すとともに、提案する鉄道ネットワークに対する経済効果、雇用の創出などの開発経済の側面からの検証方法を確立する。具体的には、簡易的なモデルケースに対して、導入すべき鉄道技術に関する数例を提示した上で、(a)消費エネルギー、(b)環境負荷の低減効果、(c)物流促進効果を測定し、(d)雇用の創出、(e)経済効果の検証過程までを整理、確立することとなる。研究の2年目となる平成30年度は、本研究の目的を達成するために主として次の3つの作業を行った。第一に、方法論の構築のために、ネットワークの形成やロジスティクスについて、先行研究・関連研究のレビューや理論的分析を実施した。第二に、数理モデルを検討する際に必要な測定値として、環境負荷の低減効果や物流促進効果を含めていることを鑑み、各専門の個別研究会を実施した。第三に、数理モデルの構築に要する要素を抽出するため、鉄道を中心としたインフラが発展途上地域でどのように位置づけられ、利用されているか明らかにするための予備調査を、インド、南アフリカ共和国、エチオピアにおいて実施した。研究実績で示した3つの研究について、進捗状況は以下の通りにある。第一に、持続可能な社会づくりのためのネットワークの形成やロジスティクスについて、倫理的なサプライチェーンの構築から開発途上地域における教育開発の現状分析等まで幅広く行い、知見を得た。技術的側面としては、特に途上国向けに架線がなくかつクリーンな鉄道を構築するための技術に関する研究を進めた。これらの内容については、いずれも具体的なテーマをもとに研究会を開催し、他分野の研究者同士の共通理解を促進することで、モデル構築のための具体的な要素抽出のための議論・研究を重ねることができた。第二に、開発途上地域における予備調査は、初年度に続きインド、南アフリカに加え、エチオピアでも実施した。それぞれ、鉄道がすでに利用されており今後の延伸も予定されているインドや南アフリカ共和国、そして経済的発展に伴い、インフラ整備が急速に進むエチオピアである。いずれも、都市鉄道を中心としたインフラであるが、それぞれの環境や社会経済事情が異なることから、数理モデル構築のために必要な多様な地域特性を検討するための要素を得ることができた。以上の通り、2年目において予定されていた調査や方法論検証のための研究は実施することができたため、概ね行うことができたと考えている。調査が年度末に集中したことで、この調査結果についてより深い議論や発表の実施が持ち越しになってしまったため、3年目は研究成果や調査結果をもとに、数理モデルの構築に反映させる議論を進めていきたい。本研究では、以下の5つの研究を進めている。すなわち、(1)関連研究のレビュー、モデル構築のための理論研究、(2)地域・国レベルの事例研究、(3)モデル検証のためのインフラ開発地における調査(各国政府、鉄道関連業務の従事者、教育セクターなどの関係者、一般市民へ調査など)とその分析、(4)複合課題に対する数理モデルの構築、(5)モデルの検証と適用評価を順に計画し、理論解析、実地調査、評価である。これらの研究について、今後も進めていくことが基本的な方針である。そのうえで、成果を学術発表で発信していくとともに、各分野の連携による数理モデルの構築をさらに進めていきたい。そのために、以下三つの研究を実施する。第一に、関連研究のレビューやモデル構築のための理論研究は引き続き進めていく。第二に、地域・国レベルの事例研究も、調査を実施する。具体的には、インド、南アフリカ、エチオピアである。調査の際には、インドではインフラの経済効果そして環境への影響を中心とする。南アフリカやエチオピアにおいては、歴史的・社会的背景が複雑で多様な状況のなかで、インフラ構築が教育に対してどのようなインパクトを持つか、という視点で調査・分析を行う。これらの結果は、学術発表していく。第三には、理論研究や調査を通して得られる具体的な知見を参考にしながら、数理モデル構築の検討、とくにネットワークの評価手法についての検討を深めていきたいと考えている。

具体的には、簡易的なモデルケースに対して、導入すべき鉄道技術に関する数例を提示した上で、(a)消費エネルギー、(b)環境負荷の低減効果、(c)物流促進効果を測定し、(d)雇用の創出、(e)経済効果の検証過程までを整理、確立することとなる。研究の初年度である平成29年度は、本研究の目的を達成するために主として次の2つの作業を行った。第一に、方法論の構築のために、ネットワークの形成やロジスティクスについて、先行研究・関連研究のレビューや理論的分析を実施した。第二に、数理モデルの構築に要する要素を抽出するため、鉄道を中心としたインフラが発展途上地域でどのように位置づけられ、利用されているか明らかにするための予備調査を、インド、南アフリカ共和国、ベトナムにおいて実施した。研究実績で示した2つの研究について、進捗状況は以下の通りにある。第一に、持続可能な社会づくりのためのネットワークの形成やロジスティクスについて、先行研究のレビューや理論的分析については、倫理的なサプライチェーンの構築から開発途上地域における教育開発の現状分析等まで幅広く行い、知見を得た。また、現段階での数理モデルについて開発学会で報告し、開発途上地域におけるインフラネットワークを検討するための議論を行ったことで、本研究の特徴の一つである学際的な視点を内外において提示・共有することができた。第二に、開発途上地域における予備調査は、当初予定していた南アジア、アフリカに加え、東南アジア地域でも実施した。それぞれ、鉄道がすでに利用されており今後の延伸も予定されているインドや南アフリカ共和国、そしてこれから鉄道を含めたインフラ整備をさらに検討する予定であるベトナムである。数理モデル構築のために必要な多様な地域特性を検討するための基盤ができた。以上の通り、初年度において予定されていた調査や方法論検証のための研究は実施することができたため、概ね行うことができたと考えている。調査者の変更があり予算執行に変更が出てしまったため、平成30年度は計画的な調査準備に努め、改善を図っていきたい。本研究の目的は、アフリカや南アジアなどを中心とした開発途上地域にあって、鉄道を中心とした公共交通ネットワークが発展途上地域の発展へ貢献する具体的方法論を導こうとするものである。すなわち、グローバル社会の形成期にあたり、鉄道ネットワークの形成により、貧困、教育、環境問題を複合的に解決する指針を与えることである。そのために、主に発展途上国を中心として、国あるいは地域レベルによる公共交通ネットワークの構築が交通網の国際化によってどのような影響を受けているかを検証するとともに、持続可能な社会づくりのために必要な交通ネットワークの形成理論モデルを産学官連携のもと構築する。本研究の目的を達成するために、方法論の構築を目指すとともに、提案する鉄道ネットワークに対する経済効果、雇用の創出などの開発経済の側面からの検証方法を確立する。
ミトコンドリア移行TALENを用いた植物ミトコンドリアゲノム改変法の開発

本研究では,mitoTALENを導入して二本鎖切断を起こさせ,再分化してきた系統についてミトコンドリアゲノムの変化を調査する.また,mitoTALENを用いて二本鎖切断を導入したカルスに,切断箇所周辺領域と相同な配列に挟まれたgfp遺伝子を持つプラスミドをパーティクルガンで撃ち込むことにより,gfp遺伝子がミトコンドリアゲノムに挿入されるかどうかを調査する.今年度は,新規ミトコンドリアゲノムタイプのランダムな創出を目指して,ミトコンドリアゲノムにコードされるorf288をターゲットとしたmitoTALENコンストラクトの構築を行った.日本晴ミトコンドリアゲノムに存在するorf288の配列に誤りがあるとの報告がなされたので、その確認を行った.この結果,288アミノ酸をコードすると予測されるorfが314アミノ酸をコードするorf314であることが分かった.このため,orf314をターゲットとするmitoTALENコンストラクトを台中65号に遺伝子導入した.この結果,cTAL16を導入した台中65号を8系統得ることができた.得られた系統においてorf314の存在の有無を確認したところ,1系統でorf314が増幅できないことが分かった.一方,種子稔性を確認したところ,すべての系統において,orf314の有無にかかわらず稔性があることが分かった.相同組換えを利用したgfp遺伝子の挿入実験に関しては, BT型CMSイネのCMS原因遺伝子候補であるorf79をターゲットとするmitoTALENをアグロバクテリウム法で導入したカルスへ,orf79の5'上流および3'下流のそれぞれ2 kbを含み,orf79がgfpと置換されたドナーベクターをパーティクルガンで撃ち込んだ.再分化した個体について,gfp遺伝子の存在をPCRで確認したが,DNA断片が増幅された個体は得ることができなかった.本研究では,mitoTALENを導入して二本鎖切断を起こさせ,再分化してきた系統についてミトコンドリアゲノムの変化を調査する.また,mitoTALENを用いて二本鎖切断を導入したカルスに,切断箇所周辺領域と相同な配列に挟まれたgfp遺伝子を持つプラスミドをパーティクルガンで撃ち込むことにより,gfp遺伝子がミトコンドリアゲノムに挿入されるかどうかを調査する.今年度は,新規ミトコンドリアゲノムタイプのランダムな創出を目指して,ミトコンドリアゲノムにコードされるorf288をターゲットとしたmitoTALENコンストラクトの構築を行った.日本晴ミトコンドリアゲノムに存在するorf288の配列に誤りがあるとの報告がなされたので、その確認を行った.この結果,288アミノ酸をコードすると予測されるorfが314アミノ酸をコードするorf314であることが分かった.このため,orf314をターゲットとするmitoTALENコンストラクトを台中65号に遺伝子導入した.この結果,cTAL16を導入した台中65号を8系統得ることができた.得られた系統においてorf314の存在の有無を確認したところ,1系統でorf314が増幅できないことが分かった.一方,種子稔性を確認したところ,すべての系統において,orf314の有無にかかわらず稔性があることが分かった.相同組換えを利用したgfp遺伝子の挿入実験に関しては, BT型CMSイネのCMS原因遺伝子候補であるorf79をターゲットとするmitoTALENをアグロバクテリウム法で導入したカルスへ,orf79の5'上流および3'下流のそれぞれ2 kbを含み,orf79がgfpと置換されたドナーベクターをパーティクルガンで撃ち込んだ.再分化した個体について,gfp遺伝子の存在をPCRで確認したが,DNA断片が増幅された個体は得ることができなかった.
学校のプールを生活科や理科の自然教育教材として活用するための基礎的研究

「池の埋め立て」や「工場や家庭からの排水による水質汚濁」の進行で、水域を舞台とした自然の営みを学べるフィールドが、市街地でますます得にくくなっている。そこで、どの地域にもある学校のプールに着目し、それを「水域における自然の営みを学ぶための教材」として生活科や理科で活用するための基礎研究を行った。以下のようにプールの実地調査と、それに基づく教材化を進め、教師用冊子を作成した。1.京都市内の約30の小中学校について、プールの生物相および水中環境条件を調査した。2.そのうち1校については、季節を追って継続的に、プールの生物相(原生動物、輪形動物、水生昆虫、藻類等)および水中環境条件(水質、水温等)を調査した。3.ヤゴについては市内の学校プール(25校でヤゴを確認)における種類相調査(タイリクアカネ、ギンヤンマ、シオカラトンボ、アキアカネ、ナツアカネ、ノシメトンボの6種を確認)、および市内における種類ごとの分布調査を行った。さらにタイリクアカネについては、プール周辺での成虫の行動の観察、採卵および孵化から3齢までの飼育も行った。4.13の実地調査の結果を指導要領や教科書の内容等と関わらせながら、「プールを生活科や理科における自然教育教材として活用する」という観点から、学習活動モジュールを考案した。5.研究協力者が、「プールでのヤゴの採集や、羽化までの飼育活動を取り入れた授業の実践」を小学校の生活科と理科で試みた。6.15の成果に基づいて、プールを自然教育の教材として活用するための、小中学校の教師用冊子(約40頁)を作成中である(3月末に完成予定)。
環状過酸化物N-89とクロロキンが接合した抗マラリア薬の創製

我々の開発した新規脂溶性環状過酸化物1,2,6,7-tetraoxaspiro[7.11]]nonadecane N-89および4-位に6-hydroxyhexyl基を持つN-251は、多剤耐性マラリアに感染したマウスを、腹腔内投与(i.p.)あるいは経口投与(p.o.)で完治させることの出来る化合物と評価されている。この成果をもとに、我々は前年度、N-89を基本骨格とし、カルボキシル基を水溶性置換基とする様々な抗マラリア剤の開発に成功した。一方、古典的抗マラリア剤であるクロロキンはマラリアに感染した赤血球内に選択的に取り込まれることが知られている。そこで本年度は、両者の特性を生かした新規抗マラリア剤の開発を目指して、N-89とクロロキン骨格が接合した化合吻およびその類縁隊を設計・合成し、その抗マラリア特性を明らかにすることを試みた。その結果、アミン誘導体N-335,N-324,N-338およびその塩酸塩N-336,N-333がin vitroで顕著な抗マラリア活性を示すこと、またi.p.あるいはp.o.投与で有効であることを明らかにした。現在、塩酸塩N-336,N-333の静脈注射による投与での活性を検討してぃる。次いで、これら環状過酸化物の二価の鉄イオンによる還元挙動について調査し、抗マラリア活性発現の所以と考えられている第一級炭素ラジカルが高い収率で発生することを明らかにした。また、N-89にアクリディン骨格を接合したN-342の発光挙動を電子顕微鏡で精査し、この薬剤候補がマラリアに感染した赤血球へ選択的に取り込まれることも確認している。
錯体の電子状態と電子移動過程のダイナミックス

本研究を推進する上で基本となる単核、二核および多核錯体ならびにクラスターの合成について大きな進歩が見られた。特に二核錯体については系統的な錯体の合理的な合成がいくつかの系で可能となった。これらの成果にもとずき、錯体の電子状態と酸化還元電位との関連および混合原子価状態の理解を深めることができた。ゼロ次反応速度則に従う電子移動反応系、プロトン移動と共役した電子移動やCO_2還元を触媒する錯体の発見など、興味ある種々の電子移動反応系が発見された。金属タンパク質の電極上における酸化還元挙動の研究の歴史は極めて浅いが、本研究においても大きな進展が見られた。金属錯体の光誘起電子移動反応が理論および実験の両面から研究された。走査トンネル顕微鏡(STM)の発明とその後の急速な発展は、これまでほとんど推測の域をでなかった固体界面の研究状況を一変させつつある。電極と溶液界面における電子移動との関連から、本研究においてもSTMを使った表面化学種の構造解析が行われ、大きな発展があった。以上述べた研究は研究者間の相互の連絡のもとに進められた。平成3年11月11日および12日の両日にわたって東工大において、さらにまた平成4年11月11日および12日の両日にわたって分子科学研究所でそれぞれ公開シンポジウムを開催し、総括的な検討を行った。なお1992年のノーベル化学賞は「化学系における電子移動理論への貢献」を行った米国カリフォルニア工学大学のマーカス教授が受賞した。我々の研究提案がいかに緊急性があったか、また時宜を得たものであったかを証明したものと自負している。錯体の電子状態ならびに電子移動過程のダイナミックスの両面で大きな研究上の進展があった。以下に成果をまとめる。1.錯体の電子状態と酸化環元電位の相関関係について著しい進展があった。多くの新規ルテニウム錯体の合成に基づく測定が行われた。電位測定へのマイクロ電極の利用も行われた。複核錯体やクラスタ-(なかでも四核ー硫黄クラスタ-など)へも研究が拡張された。フェレドキシンのモデルとしての四鉄ー硫黄クラスタ-が取り上げられ、プロトン付加反応の解析、ミセルおよびポリマ-中に可溶化したクラスタ-の酸化環元挙動も詳細な解析が行われた。2.固液界面での電子移動反応において吸着原子の生成をともなう反応を走査トンネル顕微鏡(STM)による原子レベルでの解明が行われ、STMによる研究がきわめて有用であり、今後益々重要になって行く見通しを得た。3.単核錯体間の電子移動反応機構が研究され、ゼロ次反応則にしたがう特異な反応系も見出された。4.フェレドキシン自体およびそのモデルクラスタ-の研究の進展により、電子伝達のダイナミックス測定および生体機能化学反応の追求への展望が開けた。5.光合成電子移動機構を知るために適した分子の合成を系統的に行い、光合成電子移動の構造因子の解明が進んだ。6.電子移動反応における理論的取り扱いが精力的に行われた。反応速度を制御する因子が詳細に検討され、エネルギ-ギャップ則や光誘起電荷分離反応の実験的知見に対する理論的理由づけが行われた。7.全体の総括と情報交換のため、平成3年11月11日および12日に東工大百年記念館で公開シンポジウムを開催した。本シンポジウムには名古屋大学教養部の佐野充博士に招待講演「分子ヒステリシスとその周辺」も依頼し、ホットなトピックスとして有益な討論が行われた。本研究の最も基本となる単核、二核および多核錯体やクラスターの合成に大きな進歩があった。特に二核錯体については系統的な錯体の合理的な合成経路の設計がいくつかの系で可能となった。これらの成果にもとづき、錯体の電子状態と酸化還元電位との関連および混合原子価状態の理解を深めることができた。プロント

移動と共役した電子移動やCO_2還元を触媒する錯体の開発など、機能性錯体の研究にも大きな進展がみられた。これらはスイッチング機能や電荷を運ぶ分子ワイヤーとしての機能を持つ分子システムへと発展する可能性を持っている。また、振動化学反応のプローブに錯体を利用した研究も行われ、その機能性材料へと発展させる可能性も検討が開始された。昨年度に引き続いて金属錯体の光誘起電子移動反応が理論および実験の両面から研究された。走査トンネル顕微鏡(STM)の発明とその後の急速な発展は、これまでほとんど推測の域を出なかった固液界面の研究状況を一変させつつある。電極と溶液界面における電子移動との関連から、本研究においてもSTMを使った表面化学種の構造解析が行われ、大きな発展があった。以上述べた研究は研究者間の相互の連絡のもとに進められ、さらに平成4年11月11日および12日の両日にわたって分子科学研究所での公開シンポジウムでも総括的な検討が行われた。なお、1992年のノーベル化学賞は「化学系における電子移動理論への貢献」を行った米国カリフォルニア工科大学のマーカス教授が受賞した。我々の研究提案がいかに緊急性があったか、また時宜を得たものであったかを証明したものと自負している。
siRNAを用いた遺伝性難聴治療モデルの研究

感音難聴は人口の5%に発生するといわれる頻度の高い疾患であり、音声言語を介したコミュニケーションに支障を来たすことによって患者の生活の質を著しく下げる。現時点までに感音難聴に対する根本的な治療法は現時点で存在しておらず、補聴器や人工内耳など、補装具を効果的に用いることがその医療の中心となっている。このため、現在様々な手法を元に内耳障害に対しての根本的な治療の方法についての研究が進んでいるが、未だ決定的な方法は確立されていない。遺伝子治療は、こうした内耳性難聴に対する有望な治療法として将来における発展が期待されている。実際様々な遺伝子を様々な形で内耳に導入する試みが行われているが、in vivoで、聴力を明確に改善させることにはまだ多くの問題が伴う。本研究では1.内耳窓への遺伝子投与によって、内耳には可逆性の変異が生じ、電気生理学的に確認できる難聴が生じた。これは逆に言えば、正円窓経由での遺伝子投与は、内耳機能に直接作用を加えることができる、すなわち内耳性難聴の遺伝子治療は理論的に可能であることを示したものである。2.Dominantnegative変異による進行性難聴は、この変異遺伝子の発現を抑制することによって難聴の発生が阻止できることを示した。つまり、遺伝性難聴の病態によっては、モデルマウスで聴力の改善が可能であった。という2点が確認できた。こうした知見より、内耳性難聴に対する治療戦略の一つとして、RNA干渉の原理を用いた遺伝子治療は将来的に有望な治療戦略であると考えられる。RNA干渉を用いて、病的な作用を持つ遺伝子の発現抑制や、生理的(ないしは病理的)に不利益な働きをする遺伝子の発現を抑制することが可能であれば、より生理的に近い形での遺伝子治療の方略を提供することになり、難聴治療薬創薬の一つの手段として応用可能であると考えられる。<はじめに>進行性感音難聴を示すものの中には、優性遺伝性を示すものがあり、この中には病的遺伝子のdominant negative効果によって生じるものがある。我々は今まで、siRNAを用いた系によって、こうした病的遺伝子の発現抑制を行う方法をin vitroで行ってきたが、今回は、遺伝性難聴のモデルマウスを作成し、siRNAを用いたin vivo実験を行った。<材料方法>すでに作成したマウス用siRNA4種の配列を参考に、ヒトGJB2R75Wに特異的なsiRNAを作成した。また、GAPDH用およびランダムな配列を用いたnegative control siRNAを陰性コントロールとして用いた。作成したsiRNAは、リポソームに封入して200μMの濃度で投与した。mRNAsの定量には、RT-PCRを用いた。GJB2の常染色体優性遺伝の原因となる遺伝子異常として知られるR75WとeGFPを含んだベクターのCo-transfectionを行った。1)GJB2R75W-Egfpのみを投与した疾患モデル群、2)コントロールのRNAを用いたsham operation群、3)GJB2R75W-eGFPと、病態遺伝子特異的siRNAを投与する群の3群に分け、それぞれの聴力を聴性脳幹反応によってその変化を検討した。<結果>GJB2siRNA2ではトランスフェクトしたGJB2-eGFPのR75W遺伝子発現を、コントロールと比較して85%程度の割合で抑制した。マウスゲノム由来のGJB2についてはほとんど発現の抑制を認めなかった。聴性脳幹反応検査の結果では、コントロールsiRNA投与群と比較して、疾患特異的遺伝子に対するsiRNA投与群では有意に聴力が改善し、コントロール群との有意差が認められないレベルまで改善していた。

感音難聴は人口の5%に発生するといわれる頻度の高い疾患であり、音声言語を介したコミュニケーションに支障を来たすことによって患者の生活の質を著しく下げる。現時点までに感音難聴に対する根本的な治療法は現時点で存在しておらず、補聴器や人工内耳など、補装具を効果的に用いることがその医療の中心となっている。このため、現在様々な手法を元に内耳障害に対しての根本的な治療の方法についての研究が進んでいるが、未だ決定的な方法は確立されていない。遺伝子治療は、こうした内耳性難聴に対する有望な治療法として将来における発展が期待されている。実際様々な遺伝子を様々な形で内耳に導入する試みが行われているが、in vivoで、聴力を明確に改善させることにはまだ多くの問題が伴う。本研究では1.内耳窓への遺伝子投与によって、内耳には可逆性の変異が生じ、電気生理学的に確認できる難聴が生じた。これは逆に言えば、正円窓経由での遺伝子投与は、内耳機能に直接作用を加えることができる、すなわち内耳性難聴の遺伝子治療は理論的に可能であることを示したものである。2.Dominantnegative変異による進行性難聴は、この変異遺伝子の発現を抑制することによって難聴の発生が阻止できることを示した。つまり、遺伝性難聴の病態によっては、モデルマウスで聴力の改善が可能であった。という2点が確認できた。こうした知見より、内耳性難聴に対する治療戦略の一つとして、RNA干渉の原理を用いた遺伝子治療は将来的に有望な治療戦略であると考えられる。RNA干渉を用いて、病的な作用を持つ遺伝子の発現抑制や、生理的(ないしは病理的)に不利益な働きをする遺伝子の発現を抑制することが可能であれば、より生理的に近い形での遺伝子治療の方略を提供することになり、難聴治療薬創薬の一つの手段として応用可能であると考えられる。
圧迫感および開放性をもとにした都市建築の動的形態規制手法に関する研究

都市空間における圧迫感および開放感を合理的に説明できる物理的な評価指標を探索し,居住環境を守るための基準値の導出を目的とし,地域特性などを考慮した上で,現場評価と画像評価による一連の調査・実験を行った。立体角投射率(形態率),立体角,「Σ{立体角×距離^3}(空間量)」の比較検討を行い,総合的考察により,圧迫感や開放感の評価指標として,立体角を位置づけるとともに,立体角比による圧迫感許容限界値や開放感確保限界値を提案した。【現場評価実験】(1)心理指標の作成...尺度の設定を行った。(2)対象地区の選定...地域の用途を考慮した上で,低層住居中心地域,中高層住居中心地域などから,バリエーションを含む地区を選択した。(3)現場評定...被験者による現場評定を行った。評価対象は,一棟建築物,多棟建築物の実空間とし,日時を分けて実施した。(4)物理指標の実測...(1)形態率,(2)開放係数・立面建蔽率,(3)視点・壁面間水平距離,(4)建物高さ,(5)道路幅員・隣棟間隔などの物理指標の実測を行った。(5)分析・考察...視環境に関する心理指標(圧迫感,開放性など比率尺度)を物理指標(比率尺度,実験統制値を含む)で説明する観点での分析を行った。特に形態率および天空率・開放係数の閾値の検証を試みた。【画像評価実験】(1)提示システムの再構築...傾斜型スクリーン:3D画像に対応させるため,3D用リアスクリーンへの更新を行った。さらにシステムの調整を行った。(2)実験用提示刺激の用意...「現場評価実験」における一棟建築物,多棟建築物の写真,これらの対象建築物のCG(Computer Graphics)を作成した。(3)画像評価実験(検証タイプ)の実施...刺激と媒体の組み合わせを検討し,外部からの被験者による評価実験を行った。日時に分けて実施した。(4)分析・考察...「B.現場評価実験」の検証を中心に,形態率・天空率(開放係数)と圧迫感・開放感の関係式を導出し,かつその閾値を求めた。(5)実験対象モデルの作成...(1)平行2棟モデル,(2)3次元仮想市街地モデル,(3)3次元現況市街地モデル,の各モデルを想定した上で,物理指標を系統的にコントロールした画像評価実験用モデルCGを作成した。【実態調査,生活者参加型調査・実験】(1)調査票の作成...建築単体(建物居室,敷地),および周辺の街区・地区での,生活者が日常的に意識している圧迫感・開放性についての意識調査項目。現状評価(環境満足度)・要求水準(重要度)・環境記述・影響範囲(地図指摘)などを中心に構成した。圧迫感,開放性は4段階,環境満足度は7段階の評定尺度とした。(2)調査対象地域・地区の設定...低層住居中心,中高層住居中心,住商混合,住工混合,商業中心など地域の用途を考慮した上で,バランスよく地域を選定する。アンケート票回収後に回答者の住宅周辺状況を別途測定や現況確認をすることも考慮して,調査が容易な首都圏で行った。(3)実態調査の実施...選定した地域の居住者に配布および回収。アンケート票配布先は,戸建住宅,集合住宅の比率をバランスさせた。各地域毎のサンプルを設定した。(4)物理指標の実測調査...アンケート票の内容に基づき,回収後物理指標(住宅周辺の街路幅,建物高さ,建築物配置状況などから形態率,天空率,開放係数等)をデジタル地図報を数値変換することで実測した。(5)分析・考察...意識項目で得られた視環境に関する心理指標(一部順位尺度)を実態項目における空間的状況を示す物理指標(一部順位尺度)で説明する観点での分析を行う。同時に居住地域の特徴や地域性との対応関係の有無の検討,視環境性能が有効となる範囲の探索および規制対象範囲の単位の導出を行った。さらに,実態調査,現場評価実験,画像評価実験から得られた関係式,基準値などの知見の実証を行い,時間的連続性を保つための物理指標の変化率の設定を行った。【画像評価実験】(1)画像評価実験(シミュレーション)の実施...刺激と媒体の組み合わせを検討し,外部からの被験者による評価実験を行った。物理指標を系統的にコントロールした画像評価実験用モデルCGによる複数の市街地モデルを対象に,傾斜型スクリーン,VRシスァムにて画像評価実験によるシミュレーションを行った。(2)分析,考察...現場評価実験の検証を中心に,形態率,天空率(開放係数)と物理指標(圧迫感,開放感)の関係式を明らかにし,かっその閾値を求めた。

同時に各心理指標に対応する物理指標の基準値の設定と妥当性の検証を行った。形態率,天空率(開放係数)と圧迫感,開放感の関係式を導出し,かつその閾値を求めた。【総合的考察】(1)各調査・実験の分析・総合化前年度までに実施した,実態調査,現場評価実験,画像評価実験,生活者参加型調査・実験など調査・実験の全体の結果を分析かつ整理し,総合的なまとめを行った。(2)規制方法・基準の構築法制度,基準づくりに対応する形でデータ整備を行い,必要な規制の方法・指標を決定し,かつ居住生活を担保するための基準値などを導出した。またこれらの成果を,建築法制における現行基準の支援・補完・見直しの資料として,日本建築学会などで公表ための準備を行った。(3)具体的内容都市空間における圧迫感及び開放感の評価指標として,従来からの立体角投射率,本研究を通じて導出したΣ{立体角×距離の3乗}(空間量),立体角,の3つの評価指標に関して,総合的に検討した結果,より合理的な評価指標の順は,「立体角≧空間量>立体角投射率」になると判断し,本研究では,立体角を都市空間における圧迫感と開放感の評価指標として提案した。さらに,心理量の各段階に対する回答者の割合を直接予測する手段としてロジスティック回帰モデルを適用して,立体角による圧迫感および開放感の評価における各判断の割合を予測し,その基準値を検討した。これにより圧迫感許容限界値および開放感確保限界値を算出した。
移行経済期ベトナムにおける新規大卒労働市場と人的ネットワークの「正当化」機能

本研究は、移行経済期ベトナムの労働市場における「平等性」概念とその変容について明らかにすることを目的とする。ベトナムの高学歴労働市場では、学歴取得者の急速な量的拡大によってその価値が多様化したことを一つの背景として、学歴以外の要件が労働者と企業とを結ぶマッチングメカニズムにおいて重要な役割を果たすようになってきている。本研究では、ベトナムにおける大卒者の、学校から職業への移行過程に焦点を当て、産業構造の変容とそれに伴う労働市場の拡大にともなって、本来であればうまく機能するはずの労働者をめぐる市場メカニズムが大きく混乱している現状に対し、学歴指標に代わる、あるいはそれを「補完」するものとして発達したさまざまな入職経路と、その後のキャリアパスのあり方を明らかにする研究に従事した。これにより、社会主義経済から市場主義経済への移行国において、これまで主として西洋社会で言われてきたような人的資本を基盤とする「平等性」概念が相対化されつつあることを示唆することが、本研究の目指す最終的なゴールである。最終年度にあたる平成30年度は、2018年3月に刊行した研究成果である「ベトナム大卒労働者のキャリアパターン」(荒神衣美編『多層化するベトナム社会』アジア経済研究所)から得られた知見をさらに発展させることを目指し、2018年8月30日9月1日にかけて、ベトナムでの追加現地調査を行った。また、2019年3月20日には、神田外語大学(千葉県千葉市)において、国際シンポジウム「階層化するベトナム社会を考える」を実施し、本研究の総括と今後の展望を明らかにするための議論の場を設けた。とりわけ、公的な就職あっせん制度が未発達のまま拡大を続けるベトナム労働市場では、学歴に対する社会的期待が過度に高揚すると同時に、縁故採用をはじめとする学歴以外の要件が、労働者と企業とを結ぶマッチングメカニズムにおいて重要な役割を果たすものと見なされるようになってきている。本研究では、ベトナムにおける新規大卒者の労働市場への移行過程に焦点を当て、産業構造の変容とそれに伴う労働市場の拡大過程において、混乱する市場メカニズムと、急速な学歴社会化に伴う学歴指標の非信頼性を「補完」するものとして、人的資本の利用を含めたさまざまな入職経路が発達したこと、そのことが、ベトナムにおける「平等性」認識の再構築へとつながりつつあることを示すことを目的とする。初年度にあたる平成26年度は、ベトナム人新規大卒者の進路追跡調査の事前準備として予備的調査を行った。具体的には、ハノイ国家大学(国立総合大学)教育の質評価研究所と協力し、同大学の傘下にあるハノイ経済大学で行われた大卒者の進路調査結果の共有と分析を行った。また、ベトナムにおける労働市場の拡大過程と入職経路の多様化には、外資系企業が果たす役割も看過できないことから、ホーチミン市に現地法人を持つ日系企業3社にも聞き取り調査を行い、新規社員の採用、および採用後の人事管理に関する現状と今後の見通しについての情報収集を行った。その一つが縁故採用に代表される社会関係資本の発達であり、いま一つとして、ドイモイ政策以前に行われていた職業分配制度の影響とみられる、学校経由の就職経路の「復活」がある。本研究では、ベトナムにおける大卒者の、学校から職業への移行過程に焦点を当て、産業構造の変容とそれに伴う労働市場の拡大にともなって、本来であればうまく機能するはずの労働者をめぐる市場メカニズムが大きく混乱している現状に対し、学歴指標に代わる、あるいはそれを「補完」するものとして発達したさまざまな入職経路と、その後のキャリアパスのあり方を明らかにすることを目指している。これにより、社会主義経済から市場主義経済への移行国において、これまで主として西洋社会で言われてきたような人的資本を基盤とする「平等性」概念が相対化されつつあることを示唆することが最終的な目的である。二年目にあたる平成27年度は、前年度に行ったハノイ経済大学での新規大卒者の就職経路に関する予備調査の分析結果と、外資系企業における採用・昇進プロセスに対する聞き取り調査で得られた情報をふまえたうえで、多様化する入職経路が、就職後のキャリアパスに与える影響に焦点を当てたデータ収集と分析を行った。具体的には、アジア経済研究所とハノイ国家大学ベトナム学・発展科学院の協力によって実施した質問票調査(実施場所:ハノイ市内、調査対象:20歳代50歳代の大卒男女160名)から得られたデータをもとに、大卒者の就職経路とキャリアパスに関する分析を行った。ベトナム大卒者労働市場のマッチングメカニズムを明らかにする作業として、前年度の予備調査の成果をふまえたうえで、初職への入職経路だけでなく、転職活動を含めた就職後のキャリアパスとの関係にも目配りした、より精緻な分析枠組みの構築へと近づくことができた。この研究成果については、「現代ベトナムにおける学歴エリートのキャリアパスー制度論的アプローチに向けた予備的考察ー」(荒神衣美編『2000年代ベトナムにおける新たな社会階層の台頭』調査研究報告書、アジア経済研究所、2016年)として発表し、広く研究成果の公開に努めた。

ベトナムの高学歴労働市場では、学歴取得者の急速な量的拡大によってその価値が多様化したことを一つの背景として、学歴以外の要件が労働者と企業とを結ぶマッチングメカニズムにおいて重要な役割を果たすようになってきている。本研究では、ベトナムにおける大卒者の、学校から職業への移行過程に焦点を当て、産業構造の変容とそれに伴う労働市場の拡大にともなって、本来であればうまく機能するはずの労働者をめぐる市場メカニズムが大きく混乱している現状に対し、学歴指標に代わる、あるいはそれを「補完」するものとして発達したさまざまな入職経路と、その後のキャリアパスのあり方を明らかにする。これにより、社会主義経済から市場主義経済への移行国において、これまで主として西洋社会で言われてきたような人的資本を基盤とする「平等性」概念が相対化されつつあることを示唆することが最終的な目的である。二年目にあたる平成27年度は、前年度に行ったハノイ経済大学での新規大卒者の就職経路に関する予備調査の分析結果と、外資系企業における採用・昇進プロセスに対する聞き取り調査で得られた情報をふまえたうえで、多様化する入職経路が、就職後のキャリアパスに与える影響に焦点を当てたデータ収集と分析を行った。具体的には、アジア経済研究所とハノイ国家大学ベトナム学・発展科学院の協力によって実施した質問票調査(実施場所:ハノイ市内、調査対象:20歳代50歳代の大卒男女160名)から得られたデータをもとに、大卒者の就職経路とキャリアパスに関する分析を行った。三年目にあたる平成28年度については、出産のため、産前産後の休暇に伴う補助事業期間の延長(平成28年4月1日平成29年3月31日)を申請し、日本学術振興会からの承認を得た(学振助ー第743号)。ベトナム大卒者労働市場のマッチングメカニズムを明らかにする作業として、前年度の予備調査の成果をふまえたうえで、初職への入職経路だけでなく、転職活動を含めた就職後のキャリアパスとの関係にも目配りした、より精緻な分析枠組みの構築へと近づくことができた。この研究成果については、「現代ベトナムにおける学歴エリートのキャリアパスー制度論的アプローチに向けた予備的考察ー」(荒神衣美編『2000年代ベトナムにおける新たな社会階層の台頭』調査研究報告書、アジア経済研究所、2016年)として発表し、広く研究成果の公開に努めた。なお、平成28年度については、出産に伴う産前産後の休暇中につき、研究成果は発表していない。本研究は、移行経済期ベトナムの労働市場における「平等性」概念とその変容について明らかにすることを目的とする。
魚群行動モデルによる魚道形式評価手法の開発

室内実験水路にウグイを放流して観察実験を行った.時々刻々と変化するウグイの位置座標値を抽出して,魚群行動,遡上行動について定量的に評価した.魚群行動の群れの大きさの時間的変動が1/fゆらぎであることを確認した.ウグイの遡上行動については,流れ場において,相対的に流速が小さく,かつ緩やかな流れが連続した経路を選択して遡上することを確認した.個体(ウグイ)相互の基本的な行動規則と向流性を組み合わせた個体ベース魚群行動モデルを開発して,計算シミュレーションにより魚群行動,遡上行動を再現した.室内実験水路にウグイを放流して観察実験を行った.時々刻々と変化するウグイの位置座標値を抽出して,魚群行動,遡上行動について定量的に評価した.魚群行動の群れの大きさの時間的変動が1/fゆらぎであることを確認した.ウグイの遡上行動については,流れ場において,相対的に流速が小さく,かつ緩やかな流れが連続した経路を選択して遡上することを確認した.個体(ウグイ)相互の基本的な行動規則と向流性を組み合わせた個体ベース魚群行動モデルを開発して,計算シミュレーションにより魚群行動,遡上行動を再現した.1.目的魚道の性能を評価するために,魚道の遡上行動を再現する魚群行動モデルのパラメータを検討する必要がある。本研究では,室内実験水路に設けたバーチカルスロット魚道におけるウグイの遡上行動観察実験を行い,遡上する魚の向流性について検討した。2.方法木更津工業高専にある全長10m×幅0.8m×高さ0.6mの室内水平実験開水路の下流端から上流6.9m地点までの区間を観察水域(長さ6.9m)とした.この下流端から1.84.4mの区間の右岸側バーチカルスロット型魚道の隔壁を模してアクリル製ユニット(L 0.4m×W 0.1m×H 0.2m)6個を0.4m間隔で配置した.水路に毎秒0.024立方メートルの水を通水し,そこに10尾のウグイを放流して,その行動をビデオカメラで撮影した.動画から1秒間隔で各個体の位置座標時系列データを抽出した.一方,XYトラバーサーに三次元電磁流速計を取り付け,実験水路の平面二次元,5cmメッシュの格子点(水深:9cm)における流速を計測した.この個体位置座標データと流速データをもとに,流れ場におけるウグイ魚群の行動特性について分析した.3.結果魚群は,めったにプール部に入ることはなく,一気に遡上した.ユニットのない水路部ではほとんどが流速0.2m/sより小さかった.バーチカルスロット魚道のスロット部では水路の幅が狭まることで流速0.5m/s以上があった.スロット部のプール部近くではの比較的ゆるやかな流れ流速0.2m/sが存在した.このゆるやかな流れの箇所を魚は遡上していた.バーチカルスロット最上流部では,縮流によって流れが速い,この流れを遡上する際に,向流性は強い,言い換えれば流れ方向に向かう傾向が強かった.バーチカルスロット型魚道では,流れは複雑で流速に変動が大きいものの,遡上する際には対地速度を一定に維持する傾向が認められた.ダムや堰など河川構造物の建設により回遊魚の遡上・降下が阻害され魚資源が減少する.こうした資源量の減少を防ぐためにダムや堰などに魚道を設置して回遊魚の遡上・降下の経路を確保している.現状の魚道設計は研究者や技術者の経験的な知見に基づいて行われており,理論的に裏付けされた設計方法は未だ確立されていない.本研究の目的は,個体ベース魚群行動モデルを適用した客観的な魚道の評価・設計方法の構築である.平成19年度は,観察領域を0.80m×5.40mと縦長の水路形状に拡張して,室内観察実験を行い,ウグイ魚群の遡上,降下の行動特性について検討した.魚群遡上行動の観察記録から,遡上に要した時間(到達時間),エネルギー消費量などを算定した.前年度に構築した魚群行動モデルと同じ条件をパラメータ値を用いて,魚群の遡上行動について計算シミュレーションを行い,モデルの妥当性や精度について検討した.その結果,実魚の遡上行動に比べ,計算シミュレーションでは,到達時間が3倍以上になり消費エネルギー率も大きく,実現象を再現することができなった.一方,三次元の魚群行動観察実験結果の分析も並行して行った.三次元観察実験においても遮水ユニットを配置して,流れの速い瀬を模した部分と,流れが緩やかで循環流の発生する淵を模した領域を設定した.瀬における毎時刻の水平方向の魚の動きは後戻りすることがほとんどないのに対して,淵の部分では下流方向にも回数多く移動していることを確認した.個体相互作用モデルと交流性モデルを組み合わせた,現行の個体ベース魚群行動モデルでは,その場の流れに対してどちらのモデルを優先させることのないアルゴリズムを採用している.しかし,観察実験結果を吟味すると,流れの速い領域では向流性モデルを卓越させる必要があることが確認された.本研究の目的は,個体ベース魚群行動モデルを適用した客観的な魚道の評価・設計方法の構築である.平成20年度は,個体ベース魚群行動モデルによる河川環境評価方法の実河川への適用を試みた.対象河川は流域懇談会が開催され流域住民との河道改修計画案の協議がまさに進行している二級河川とした.

今回の検討は評価方法構築の試みとして,計画案に複数の遮水ユニットを配置した場合を仮定して,魚群の行動がどのように変化するかを計算により予測し,遮水ユニットの魚類避難場としての機能を吟味した.検討する河道を,GoogleSketchUpを用いて3次元表示した.河道形状や遮水ユニットの配置状況を専門家ではない流域住民に説明して,3次元表示による有効性を確認した.避難場の有効性を確認するために,計画規模の洪水を想定した水理条件で有限要素法(River2D)を用いて流速分布を求めた.仮想魚の特性データは体長10cmのウグイを想定したものとした.仮想魚尾数は50尾とした.これらを入力データとして魚群行動シミュレーションを実施した.計算開始時に魚群を最上流部に配置して,魚群降下状況を計算した.魚群は流速が相対的に小さい堤防に沿った経路で選択して下降した.遮水ユニット上流部にできる淀み部が避難場となっていることを確認した.しかし,現行モデルでは,向流性モデルに実現象を表現しきれない部分があり複数個の遮水ユニットを配置した場合の淀み部分の避難場としての機能を確認することはできなかった.