リアルタイム水中病原体濃度レベル予測システムの開発

• 研究課題/領域番号: 15K00591
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境モデリング・保全修復技術
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 加藤 毅 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40401236)
• 研究分担者: 佐野 大輔 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80550368) ; 小林 彩乃 和歌山工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (30736153)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 汚染調査と評価 / 機械学習

研究成果の概要

水利用における微生物学的安全性を担保するには実時間病原性微生物予測法を実現した．水中における病原体濃度は下水を培養ベースの方法でモニタリングすることで観測されてきており，水由来の病気を防ぐのに有効だと知られている．一方，実時間モニタリングはいまだに実現していない本プロジェクトでは実時間で測定できる水質水門データから病原体を予測する方法論を確立した．その方法論は，水質工学における性質を利用して小標本からでも高精度に学習を可能にするものである．開発した方法論をオンラインソフトウェアとして実装した．

研究成果

• [雑誌論文] Target virus log10 reduction values determined for two reclaimed wastewater irrigation scenarios in Japan based on tolerable annual disease burden (2017)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Ito, Masaaki Kitajima, Tsuyoshi Kato, Satoshi Ishii, Takahiro Segawa, Satoshi Okabe, Daisuke Sano
  • 雑誌名: Water Research 巻: 125 ページ: 438-448
  • DOI: 10.1016/j.watres.2017.08.057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sign-Constrained Regularized Loss Minimization (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Kato, Misato Kobayashi, Daisuke Sano
  • 雑誌名: Computing Research Repository 巻: 1710.04380
• [雑誌論文] Removal of human pathogenic viruses in a down-flow hanging sponge (DHS) reactor treating municipal wastewater and health risks associated with utilization of the effluent for agricultural irrigation (2017)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Kobayashi, Mamoru Oshiki, Toshihiro Ito, Takahiro Segawa, Masashi Hatamoto, Tsuyoshi Kato, Takashi Yamaguchi, Kengo Kubota, Masanobu Takahashi, Akinori Iguchi, Tadashi Tagawa, Tsutomu Okubo, Shigeki Uemura, Hideki Harada, Toshiki Motoyama, Nobuo Araki, Daisuke Sano
  • 雑誌名: Water Research 巻: 110
  • 査読あり
• [雑誌論文] 下水再生処理におけるヒト腸管系ウイルスの目標除去効率の算定法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤寿宏，押木守，小林直央，加藤毅，瀬川高弘，幡本将史，山口隆司， 原田秀樹，北島正章，岡部聡，佐野大輔
  • 雑誌名: 土木学会論文集 巻: 72, III ページ: 305-313
  • NAID: 130005530501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of virus reduction efficiency in wastewater treatment unit processes as a credit value in the multiple-barrier system for wastewater reclamation and reuse (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Ito, Tsuyoshi Kato, Makoto Hasegawa, Hiroyuki Katayama, Satoshi Ishii, Satoshi Okabe, Daisuke Sano
  • 雑誌名: Journal of Water and Health, vol 14, no. 5, pp.879--889, doi: wh.2016.096 巻: 14
  • NAID: 120006313440
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 水中病原体の許容感染リスクに基づいた水質衛生基準候補値の算出方法に関する提案 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林彩乃，佐野大輔，加藤毅，伊藤寿宏，宮村明帆，三浦尚之，石井聡，岡部聡
  • 雑誌名: 土木学会論文集Ｇ（環境） 巻: 72 号: 3 ページ: 40-49
  • DOI: 10.2208/jscejer.72.40
  • NAID: 130005166288
  • ISSN: 2185-6648
  • 査読あり
• [雑誌論文] SVM によるリアルタイム河川水中大腸菌濃度予測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林美里，佐野大輔，加藤毅
  • 雑誌名: 情報処理学会第78回全国大会予稿集 巻: 第１分冊
  • NAID: 170000163135
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 共分散記述子のための計量学習によるパターン認識 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松澤知己，レラトーレイサ，伊藤栄祐，加藤毅
  • 雑誌名: 情報処理学会第78回全国大会予稿集 巻: 第２分冊
  • NAID: 170000163373
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 左打ち切りデータの回帰分析のための期待値最大化法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川洵，加藤毅
  • 雑誌名: 情報処理学会第78回全国大会予稿集 巻: 第１分冊
  • NAID: 170000163127
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 共分散記述子のための計量学習と画像分類への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松澤知己，レラトーレイサ，加藤毅
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術報告書 巻: 2016-CVIM-200
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] 河川水中大腸菌数予測のための符号制約回帰分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 下山愛祐美，黒岩祐有美，佐野大輔，加藤毅
  • 学会等名: 情報処理学会第80回全国大会
• [学会発表] 下水再生利用のためのノロウイルス目標除去効率算定に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤寿宏，北島正章，加藤毅，石井聡，瀬川高弘，岡部聡，佐野大輔
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2017
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2017-08-29
• [学会発表] ナノ流路デバイスを用いた下水中RNAウイルス定量およびタイピング：DHSリアクターへの適用例 (2017)
  • 著者名/発表者名: 押木守, 小林直央, 荒木信夫, 伊藤寿宏, 佐野大輔， 三浦尚之, 風間しのぶ, 原田秀樹, 久保田健吾， 幡本将史, 山口隆司, 井口晃徳 瀬川高弘, 加藤毅, 多川正， 大久保努, 上村繁, 高橋優信，
  • 学会等名: 日本水環境学会年会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 符号制限SVMと水文水質データを利用した大腸菌数予測への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤毅，小林美里，佐野大輔
  • 学会等名: 第20回日本水環境学会シンポジウム
• [学会発表] 水文水質データを利用した大腸菌予測のための符号制限学習 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林美里，佐野大輔，加藤毅，
  • 学会等名: 第 16 回情報科学技術フォーラム FIT2017
• [学会発表] SVM によるリアルタイム河川水中大腸菌濃度予測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林美里，佐野大輔，加藤毅
  • 学会等名: 情報処理学会第78回全国大会
  • 発表場所: 慶応技術大学矢上キャンパス
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] 共分散記述子のための計量学習によるパターン認識 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松澤知己，レラトーレイサ，伊藤栄祐，加藤毅
  • 学会等名: 情報処理学会第78回全国大会
  • 発表場所: 慶応技術大学矢上キャンパス
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] 左打ち切りデータの回帰分析のための期待値最大化法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川洵，加藤毅
  • 学会等名: 情報処理学会第78回全国大会
  • 発表場所: 慶応技術大学矢上キャンパス
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] 共分散記述子のための計量学習と画像分類への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松澤知己，レラトーレイサ，加藤毅
  • 学会等名: 電子情報通信学会ＣＶＩＭ研究会
  • 発表場所: 大阪大学 吹田キャンパス
  • 年月日: 2016-01-21
• [学会発表] 符号制限線形識別器の開発と河川水中大腸菌数予測への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林 美里（修士１年），宮村 明帆，佐野 大輔，加藤 毅
  • 学会等名: 第 15 回情報科学技術フォーラム FIT2016
  • 発表場所: 富山大学
• [備考]
  • URL: https://ts3.pl.cs.gunma-u.ac.jp/~kato/software-h30/h27kc-scsvm/h27kc-scsvm.html