2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on a bioassay technique based on ventilatory signal predictor of killifish
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16K16368
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| Research Institution | Kure National College of Technology |
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Principal Investigator |
平野 旭 呉工業高等専門学校, 電気情報工学分野, 准教授 (60594778)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオアッセイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，まず，昨年度までに仕様決定した「呼吸波増幅用アンプ」および「呼吸信号をロストしない電極配置の計測水槽」を用い，複数匹の個体に対して同時に同じ試験水を提供する「小型魚類集合水槽システム」を構築した．そして，複数個体に同じ試験水を提供し，時間経過における複数個体の呼吸波パターンの変化を分析した．昨年度の予備実験で確認された通り，水槽投入時から時間が経過すると呼吸波の大きさが60%以上減少する傾向や，呼吸パターンが各個体で異なる傾向を確認した．つまり，メダカの呼吸のパターンについては，一日の各時間帯において，同じ呼吸信号の変化（概日周期）は明確に確認できなかった．従って，呼吸パターンは各個体で独立しており，個体ごとで異なるものと結論付けた．
そこで，個体ごとの呼吸パターンを考慮しつつ，毒物が混入された時の呼吸パターンを検出する方法として，One-class SVMを用いた「外れ値検出法」を採用することにした．取得される呼吸信号の大きさや周波数などからパラメータを選定し，直近数時間の呼吸パターンからのモデルを構築した．時々刻々取得される信号から得られるパラメータ値をモデルに入力し，外れ値検出を行うとともに，モデルの更新を行うものとした．
毒性が低い上，水質の急激な変化をもたらさないタバコ成分を抽出した液を「毒物」と設定し，毒物検出性能の検証を行った．提案する手法により，生命維持に影響を与えない非常に希薄な毒物液についても，2時間後から異常確率の上昇が確認され，3時間後には異常確率が50%以上に上昇されるなどの有効性が確認された．その結果について，1件の学会発表を行った．
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