hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体反応プラズマ流生成輸送制御による細胞活性化の促進抑制機構

生体反応プラズマ流の化学輸送機構について,放電時に形成される高温気流が水面上に広がり水中に流れが誘導され化学輸送を担うことを実験・数値解析から明らかにした.また,ラジカルから変化した安定化学種の中で,過酸化水素がHeLa細胞の不活化作用を有することを,形態変化,カタラーゼによる細胞毒性の消滅,遺伝子発現解析などから明らかにした.さらに,細胞膜のエネルギー輸送は輸送方向と細胞膜分子種に依存することを示した.生体反応プラズマ流の化学輸送機構について,放電時に形成される高温気流が水面上に広がり水中に流れが誘導され化学輸送を担うことを実験・数値解析から明らかにした.また,ラジカルから変化した安定化学種の中で,過酸化水素がHeLa細胞の不活化作用を有することを,形態変化,カタラーゼによる細胞毒性の消滅,遺伝子発現解析などから明らかにした.さらに,細胞膜のエネルギー輸送は輸送方向と細胞膜分子種に依存することを示した.本研究は,プラズマ流による細胞死および細胞増殖の発現機構を解明し,革新的なプラズマ医療基盤技術の創成とその学理の構築を目的とする.平成21年度は,研究実施計画に従い,(1)生体反応プラズマ流の生成装置の新規設計・製作,(2)生体反応プラズマ流の診断と制御,(3)生体反応プラズマ流の照射による動物細胞のアポトーシスとネクローシス発現の検証,(4)細胞膜中のエネルギー伝達モデルの構築を進めた.特に,プラズマ流から発生する紫外線,衝撃波,電界などの影響を排除した,化学的活性種の影響のみを選択的に検証する装置を作製した.これにより,プラズマ流プラズマ流の照射時間が長くなると,動物細胞がネクローシスを起こし死滅するが,この死滅率がある一定の時間を超すと急激に大きくなることを明らかにした.また,プラズマ照射により液体培地中に生成される過酸化水素の効果を調べるため,液体培地に過酸化水素を添加しその濃度による影響を検証した.この結果,過酸化水素濃度についてもある一定値を超すと急激に死滅率が上昇することが示された.この濃度の閾値は,プラズマ照射により過酸化水素が生成される場合と添加した場合では概ね同じ濃度であり,プラズマ照射による死滅効果は過酸化水素に依存しているこを示した.一方,これらの細胞が発現する遺伝子についても検証を行ったところ,プラズマ照射した場合と過酸化水素を添加した場合では,発現する遺伝子が異なることが明らかになった.これらの成果は,世界でもまだ知見されていない現象でありプラズマ医療の基盤をなす重要な成果である.本年度では,これらの研究を遂行するために,新たに蛍光顕微鏡,交直流用高圧アンプ,デジタルオシロスコープ、バイオクリーンペンチ、CO_2インキュベーターを購入した.また,研究支援者を雇用し研究の促進を図った.本研究は,プラズマ流による細胞死および細胞増殖の発現機構を解明し,革新的なプラズマ医療基盤技術の創成とその学理の構築を目的とする.平成22年度は,研究実施計画に従い,(1)化学的活性種の濃度に応じて発現する遺伝子の違いや遺伝子の伝達経路の検証,(2)蛍光顕微鏡による経過観察とマイクロプレートリーダーによる細胞生存率計測と細胞活性化の促進抑制についての検証,(3)大気圧プラズマ流の化学種輸送解析,(4)細胞膜中のエネルギー伝達機構の数値解析について行った.特に,プラズマ流が生成する化学的活性種の影響において,細胞生存率の暴露時間に対する変化,細胞形態の死滅過程,細胞内部に生成される活性酸素の蛍光観察,カタラーゼ添加による細胞生存率の変化,DNAマイクロアレイ解析による遺伝子発現強度相関分布が,プラズマ照射培地と過酸化水素添加培地の間で同じ傾向を示すことを明らかにした.これらの結果より,プラズマ照射培地が細胞増殖阻害を誘引する要因が過酸化水素であることを明らかにした.また,タイムラプス観察により,プラズマ照射培地の細胞増殖阻害効果は細胞周期に大きく依存することが分かってきた.この時,M期にある細胞に特に影響が現れ,またアポトーシス的な死滅過程を示すことが明らかになった.さらに,プラズマ流照射時の気液流動場の解析や生成された化学種の輸送過程を実験ならびに数値解析により詳細に検証した.これより,放電部で発生する15m/s,2000Kの高温ガス流が水面に衝突し水面上に広がる時に,気流との摩擦により水中に流れが形成され,気中から液中に溶解した化学種が輸送されることが明らかになった.これらの成果は,世界でもまだ知見されていない現象でありプラズマ医療の基盤をなす重要な成果である.本年度では,DNAマイクロアレイ解析,高速度カラーカメラ購入,研究支援者の雇用などにより研究の促進を図った.平成23年度は,研究実施計画に従い,平成22年度までの結果を基に,(1)細胞の死滅・増殖過程における物理刺激の生成輸送機構の解明,(2)細胞の死滅および増殖の発現機構の解明による,死滅・増殖を誘導する物理刺激の生成制御法の提案,(3)活性化促進条件の抽出によるプラズマ細胞増殖法の提案,(4)細胞膜中のエネルギー伝達機構を解明について検討した.平成22年度までに,プラズマ流により生成される長寿命化学種の中で過酸化水素(H2O2)が,細胞の不活性化因子であることを明らかにしたが,平成23年度にはH2O2の主たる生成過程が水蒸気と電子の衝突解離によるOHラジカル同士の反応であることを明らかにした.

これは,本研究で用いた針-水面プラズマ流において溶存H2O2濃度が放電時間に比例して増大していることが,100%水蒸気中の放電におけるOHラジカルの発光強度と溶存H2O2濃度の相関や,水中放電における溶存水素濃度と溶存H2O2濃度の相関と同じ傾向であることから考察できる.細胞の不活性化において,細胞死の過程はネクローシスが支配することを示したが,細胞周期が分裂期にある細胞に対しては,アポトーシスが誘導できる可能性が高いことを発見した.また,プラズマ流の処理時間を適切に選ぶことで,細胞活性化を促進することを発見した.特に,細胞自体に損傷を与えないような小さい刺激の時に,細胞増殖の可能性が高いことを示した.細胞膜中のエネルギー輸送については,細胞膜を構成するアルカン鎖の長さが異なると,熱抵抗が減少することを明らかにした.これらの成果は,プラズマ医療の基盤となる重要な成果である.
圧力こう配が乱流熱伝達に及ぼす影響の解明

主流の逆圧力こう配が,平板上を発達する乱流境界層での熱伝達機構に及ぼす影響を実験的に調べ,以下のような結論を得た。1.圧力こう配を伴う乱流温度境界層の風洞実験零圧力こう配および逆圧力こう配条件下で,V型熱線マイクロセンサーと,線径0.625μmの極細冷線プローブを組合せた同時測定を行い,壁垂直方向の乱流熱流束を含む統計量を直接測定したその結果,普遍対数温度分布など零圧力こう配流れで成立する現象が,逆圧力こう配流れでは破綻することを定量的に実証した。一方,境界層全体の特性量で整理した場合,速度場は非平衡であっても温度場に及ぼす逆圧力こう配の影響はほとんど認められなかった。従って,壁面摩擦係数が急減するにも拘わらず熱伝達率が維持されるため,損失の少ない高効率な熱流体機器を設計する上で逆圧力こう配の付加は極めて有効であり,その特性を把握することは非常に重要といえる。2.圧力こう配を伴う乱流温度境界層における乱流構造の解析逆圧力こう配乱流境界層では,内層の乱流構造が不活性化し,外層の構造との相互干渉に顕著な変化が生じる。このような乱流構造の変化が,温度場にどのような影響を及ぼしているのかを,統計的解析法に基づきコンピュータ処理を行って詳細に調べた。乱流熱伝達機構と運動量輸送左機構の非相似性について検討するために,乱流の準秩序構造に基づいた条件付きサンプリング法であるトラジェクトリ解析および周波数空間における非線形干渉を抽出可能なバイスペクトル解析により詳細に検討した。その結果,逆圧力こう配流れで運動量の輸送を担っている高周波数のスイープ運動と,運動量輸送について寄与が減少している低周波数のイジェクション運動は,どちらも熱輸送に対しては大きく寄与し,逆圧力こう配流れにおいて熱輸送が低減せず高い値に維持されていることが明らかとなった。なお,これらの結果の主要部は,Webでデーターベースとして公開する。公開するアドレスは,http://heat.mech.nitech.ac.jp/database/EXP.htmlである。(1)圧力こう配を伴う乱流温度境界層の風洞実験研究室所有の2次元乱流境界層用の低乱風洞を伝熱実験ができるよう改修し,予備実験を通して実験装置の完成を目指した。伝熱板の加熱条件は等温壁とし,実験中はこれをモニターすることにより一定温度に保っている。この風洞内を発達する乱流温度境界層について,零圧力こう配および逆圧力こう配の条件下での発達の様子を比較しながら実験を行った。極細熱電対プローブおよび白金冷線プローブ(直径0.625μm)により,壁面熱流束,平均温度分布,温度乱れの分布等の温度境界層特性量を測定した。その結果,零圧力こう配下では対数領域において普遍対数温度分布が成立するが,逆圧力こう配下では平均温度分布は対数温度分布よりも低下し,零圧力こう配流れと比較して乱流プラントル数は低下する。一方,平均温度分布および温度乱れ強さを,主流と加熱壁の温度差で整理すると,逆圧力こう配の影響はほとんど現れないことが明らかとなった。(2)圧力こう配を伴う乱流温度境界層の構造解析取得された波形データを基に,乱流熱伝達に及ぼす圧力こう配の影響を考察した。

これまでの速度場のみの解析により,逆圧力こう配乱流境界層では,内層の乱流構造が不活性化し,外層の構造との相互干渉に顕著な変化が生じることが分かっている。このような乱流構造の変化が,温度場にどのような影響を及ぼしているのかを,統計的解析法に基づきコンピュータ処理を行って詳細に調査した。温度乱れの高次モーメント,および確率密度関数を調べた結果,温度乱れに及ぼす逆圧力こう配の影響はほとんど見られない。一方,温度乱れの波形は,速度乱れの波形と同様に,壁近傍で緩慢となり,時間スケールが増大することが分かった。種々の時間スケールを検討した結果,この時間スケールの増大を圧力こう配によらず整理するには,Taylor時間スケールが最適であることが明らかとなった。1.圧力こう配を伴う乱流温度境界層の風洞実験速度乱れと温度乱れの同時測定技術を適用して,速度場及び温度場の相互の関連を詳細に調べた。壁近傍までの正確な測定を行うため,超小型X型熱線またはV型熱線プローブと冷線プローブの組合せにより,壁垂直方向の乱流熱流束を含む統計量を直接測定した。その結果,逆圧力こう配を伴う乱流温度境界層では,運動量厚さレイノルズ数に対して整理すると壁面摩擦係数が著しく減少するが,エンタルピー厚さレイノルズ数に対するスタントン数はほとんど影響を受けない。壁近傍における速度乱れ強さの非等方性は低下するものの,温度乱れ強さは主流と加熱壁の温度差で整理すると圧力こう配の影響が現れないこと,各方向乱流熱流束は低下するがその相関係数は高く維持されることなどが明らかとなった。また,形成された乱流温度境界層のレイノルズ数が低いために,逆圧力こう配の影響に加えて低レイノルズ数効果が現れることが明らかとなったが,レイノルズ数を変化させた実験を行い,壁近傍のバースティング現象のスケーリング則について調べた。その結果,Taylor時間スケールが圧力こう配の有無によらず最適なスケールとなることが明らかとなった。2.圧力こう配を伴う乱流温度境界層における微細構造の解析速度場と温度場の非相似性について検討するため,四象限分類法による条件付平均処理を行い,乱流伝熱の微細構造を詳細に調べた。逆圧力こう配流れでは,壁近傍の支配的な準秩序構造であるイジェクション運動が弱まり,大振幅のスイープ運動が頻繁に発生することにより運動量輸送に変化が生じる。温度変動及びその輸送は,低周波となったイジェクション運動に付随して主に発生するためその寄与に本質的な変化は見られない。一方,スイープ運動は高周波数に変化するため,逆圧力こう配流れにおいてその寄与が大きく低下することが明らかとなった。1.圧力こう配を伴う乱流温度境界層の風洞実験昨年度から継続して,本研究室で開発した速度乱れと温度乱れの同時測定技術を適用し,速度場及び温度場の相互の関連を実験的に調べた。特に,壁近傍まで正確な乱流熱流束を測定可能なV型熱線マイクロセンサーと,空間および時間解像度の高い線径0.6μmの極細冷線プローブを組合せた同時測定に成功した。その結果,普遍対数温度分布など零圧力こう配流れで成立する現象が,逆圧力こう配流では破綻することを定量的に実証した。一方,境界層全体の特性量で整理した場合,速度場は非平衡であっても温度場に及ぼす逆圧力こう配の影響はほとんど認められなかった。従って,壁面摩擦係数が急減するにも拘わらず熱伝達率が維持されるため,損失の少ない高効率な熱流体機器を設計する上で逆圧力こう配の付加は極めて有効であり,その特性を把握することは非常に重要といえる。
自閉症の候補遺伝子としてのサーカディアン関連遺伝子とmicroRNAとの関連解析

I)ASD患者を対象とした病因遺伝子解析:aCGHを中心に解析を継続している。ASD患者約13例、知的障害19例を解析し、シナプスに関連する遺伝子等のCNVが検出されている。いくつかのCNV中の候補遺伝子について病因であることの確認のため候補遺伝子解析、家系解析を行っている。シナプス関連遺伝子以外には、ASD女児例にASDである父由来の欠失arr cgh[hg19]11p14.3(21706424-23922118)x1があり、ASDと関連があるとされているGAS2 (growth arrest specific 2)遺伝子が含まれていた。III)治療法開発:オキシトシンに関連する“物質A"の臨床試験については、研究デザイン(対象、投与期間、投与量等)を決定し、特定臨床研究の倫理委員会の承認を得ることができ、実際に1例の患者への投与を行っている。初年度としてCNV解析から候補となる遺伝子群が複数抽出されている。今後、miRNAの発現解析をし発現量を検討し、候補となるmiRNAとその制御下になるASDの責任遺伝子を評価していく。
核酸のインターナルダイナミクスを鋭敏に捕らえるスピンラベル化核酸の開発と応用

・N-tert-ブチルアミノキシル基を2位に導入した2'-デオキシアデノシン誘導体1を導入したオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)15-mer及び18-merの合成を行い、一本鎖、二重鎖のESRスペクトルを測定した。運動性の評価には2Azz値、低磁場側及び中央ピークの高さの比(h+/h_0値)で評価した。一本鎖から二重鎖による構造変化で2Azz値の増加、h+/h_0値の減少が見られ、15-mer及び18-merとも運動性の低下が評価できた。また25度と10度では一本鎖では2Azz値、h+/h_0値が同じであったのに対し、二重鎖の場合、2Azz値、h+/h_0値が異なり、温度が運動性により大きな影響を与えていることが示唆された。・化合物1と2つの水素結合形成可能なTをマッチ、A、C、Gをミスマッチとし、1を導入した15-merの二重鎖を用いて、ミスマッチがESRスペクトルに与える影響を検討した。測定は10、25、40、及び50度で行った。25度で測定したスペクトルのピーク高さはTm値から予想される二重鎖の安定性と相関を示した。・DNA二重鎖の一本鎖開裂のモデルとして、ATを含む領域にミスマッチを1つ、2つ、3つ含む二重鎖のESRを様々な温度で測定した。ミスマッチが多いほどピーク高さが大きくなり、二重鎖の運動性が大きいことを示した。いずれの場合も温度上昇に伴う自由度の上昇が確認された。この結果から、DNA二重鎖の一本鎖開裂をモニターできる可能性が示された。
児童における心身の健康と咀嚼に関する研究

本研究は、児童における咀嚼の心身の健康増進効果を検討することを目的とした。研究は、1)ガム咀嚼が作業効率と疲労感に与える影響(咀嚼の短期効果)、2)咀嚼の長期効果、3)児童における咀嚼の健康増進効果の3段階で構成された。その結果、咀嚼は若年者および児童の不安や疲労感、ストレスを改善することが明らかになった。また、よく噛んで食べる児童はストレスや肥満度が低かった。児童の健康のための咀嚼の効果は、幼児期に形成された食習慣や咀嚼機能、効果的な教育方法を含め今後も検討する必要がある。先行研究において咀嚼による脳や認知機能への影響は調査されているが、ガム咀嚼をしながらの単純作業と、疲労感にどのような影響があるのかについては明らかにされていない。そこで平成20年度は、児童を対象とした介入研究の事前調査として、ガム咀嚼が作業効率と疲労に与える影響に関して予備的研究を行った。14名の健康な男女を2:1となるよう2群に割り付け、介入群(9名)はガム咀嚼をしながら、対照群(5名)はガム咀嚼はしない状態で内田クレペリンテストを行った。また、クレペリンテスト前後の身体・精神疲労度をVisual Analog Scaleを用いて測定した。その結果、作業後の精神疲労度とクレペリン作業量とに負の相関関係がみられた(p<0.05)。また、精神疲労が高いほど作業量が少ない結果となった。クレペリン作業量には2群間で有意差はみられなかった。クレペリン前後での疲労度の変化では、対照群において身体疲労度が作業後に有意に増加し(p<0.05)、介入群では有意な変化はみられなかったものの精神疲労度が低下した。以上より、クレペリン作業中のガム咀嚼により、作業後の疲労が軽減される効果のあることが明らかとなった。これらの結果から、平成21年度以降に実施予定の児童を対象とした咀嚼の介入研究では心身の健康維持・向上に効果が期待できることが示唆された。平成20年度の研究成果によりガム咀嚼の短期効果が確認された.しかし,長期間のガム咀嚼の効果については明らかにされていない.そこで,14日間のガム咀嚼が大学生の疲労と心理状態に与える影響に関する介入研究を行った.関東のA短期大学に在籍する18歳から31歳までの健康な男女24名を対象に,介入群(以下ガム群)と対照群(以下ミント群)に無作為に割付け,介入前・介入後(15日目)と追跡期間(29日目)における疲労度,QOLおよび心理状態の変化を検討した.介入前の2群間に各指標における有意な差はみられなかった.しかし,15日目には,身体疲労度(p=.005),精神疲労度(p<.001)に2群に有意な差がみられた.また,STAIの状態不安(p=0.037),POMSの疲労(p=0.036),混乱(p=0.002),総合感情障害(p=0.033)の各項目でガム群(n=9)の方がミント群(n=8)と比べて良好な状態に変化した.一方,29日目にはすべての項目で2群間に有意な差が示されなかった.以上により,長期間のガム咀嚼は疲労の軽減,心理状態の改善効果をもつことが明らかとなった.さらに,ガム咀嚼をやめると改善効果が維持されなくなることから,咀嚼を習慣化する必要性が示唆された.これらの知見から,生活習慣の基礎が形成される児童期に咀嚼を習慣化することが重要であると考えられた。そこで東北地方のB県の公立小学校全校(321校)を対象に咀嚼に関する健康教育の実態調査を実施した。その結果,半数以上の学校で咀嚼指導が行われているが,多くは給食や歯みがき指導と併せて実施されていることが示された。より効果的な指導を行うために,咀嚼の重要性ついての知識教育、咀嚼体験、親子合同での授業の機会を設けるなどの工夫が必要であることが示唆された.子どもの咀嚼不足や軟食化は、顎骨の発育不良や肥満などの身体的健康問題の原因として危惧されている。

そこで本研究では、平成21年度平成22年度にかけて28日間のガム咀嚼による介入研究を実施し、児童の心理状態への影響とその効果を検討し、1年後の追跡調査を実施した。28日間のガム咀嚼の対象はY県内の2小学校に在籍する小学校5年生の児童64名であった。ガム咀嚼は市販のガムを用い、1日2回、1回5分行う内容であった。ガム咀嚼開始前を1回目、Aグループの咀嚼終了後を2回目、Bグループの咀嚼終了後を3回目とし、アンケート調査や体格測定等を実施した。その結果、2群間のストレス度には有意差がみられなかったが、対象児童全体のストレスは1回目と比べて3回目で有意に軽減し、ガム咀嚼は児童に効果的な介入方法である可能性が示唆された。上記の結果より、平成22年度にはY県内の1小学校に在籍する小学校5年生の児童35名(対照群)、および前年度にガム咀嚼による介入を受けた6年生の児童39名(介入群)を対象に追跡調査を実施した。ストレスや不安は年度、学年ともに有意な差はみられなかった。しかし、普段の食事の咀嚼状況に関して、よくかむ、ふつう、よくかまない、の3択で回答を求め、各群のストレス得点およびローレル指数を比較した結果、食事をよく噛んでいると答えた児童は、噛まない児童よりもストレス得点と肥満度が有意に低いことが示された。ガム咀嚼が児童の心理状態に与える影響については明確に示されなかったものの、食事の咀嚼状態と心理状態および肥満度との間に関連がみられた。今後は、咀嚼習慣の確立や咀嚼機能の向上がどのように健康の維持増進につながるのか、あるいは健康の維持増進のために咀嚼をどのように取り入れるのかについて検討していく必要がある。
衛星リモートセンシングとＷｅｂ-ＧＩＳ手法による動的土地利用情報の地図化手法

本研究では、主にSAR画像データを用いて農業地域の動的土地利用区分を試みた。対象地域は中部ジャワに位置する約50km2の範囲で、そこにはジャワ島に広く見られるような複雑で混合した農業的土地利用が展開している。方法としては、全偏波画像データの後方散乱量を解析して最適な偏波の組み合わせを抽出した。さらに、二通りの偏波合成手法を適用し農耕作地の偏波散乱特性を検討した。複雑な農耕作地の分類に際して、複数の偏波散乱特性を統合する手法が有効であることが示された。この分類のために、Web-GISde収集したローカルな農業的土地利用に関するトレーニングデータが分類制度の向上に大きく貢献した。本研究は,近年高分解能化が著しく進んだ衛星リモートセンシング画像をもとに参加型のWeb-GISを共通のプラットフォームとして導入するこのによって詳細な農業的土地利用,営農にかかわるローカル情報を取得し,従来のリモートセンシング画像解析だけでは知ることのできないより動的(時間的ダイナミクス)な農業的土地利用情報を地図化する方法とその利活用の在り方を具体的に示そうとするものである。この目的のために,研究初年度としてケーススタディエリアとなる地域の選出し,プレリミナリーサーベイをインドネシア,ヴェトナム,タイにおいて実施した。その結果,ローカルスタッフの対応,施設,現地の土地利用状況等からインドネシアとタイにおいて本研究の実施可能性が高く評価された。これによって,今年度以降,インドネシアとタイにおいてよりインテンシブな調査,衛星画像解析を実施していく方針が固まった。平成27年,インドネシア,タイ,ヴェトナムの3カ国でプレリミナリーな現地調査を実施した。その結果,インドネシアではメソスケールとしてジャワ島全域の水田地域,よりミクロなスケールとしてスマトラ島の小農アブラヤシ農園地帯を,タイでは北部タイ,チャンマイ近郊農村地帯を今年度以降のインテンシブな調査の対象地域として選定し,現地ローカル研究者との協力体制も確立した。このなかで,先行的に研究を進めてきたジャワ島全域ついては衛星画像解析の結果から高精度の農業的土地利用図を作成することができたので,国際学会において口頭発表も行った。衛星リモートセンシングによる画像解析とWeb-GISを活用して現地の農業的土地利用や営農状況を効率的に取得して統合化し,動的(時間的ダイナミクス)な土地利用情報を地図化しようとすることが本研究の目的である,初年度のプレリミナリー調査の結果に基づいて,2年次はタイとインドネシアの2地域でインテンシブな現地調査を実施した。具体的には,タイの天水田地域とインドネシアの小規模農家によるオイルパーム農園という2つの異なる農業地域で本システムの適用性を評価する段階に至っている。実際には,インドネシアでやや先行した研究成果が得られつつある。タイでは中分解能の光学センサー画像を中心に解析を進めてきたが,季節的な営農のダイナミクスをある程度捉えることができつつある。これに対し,インドネシアでは雲被覆による画像利用の制限が著しいため,電波系のSARセンサー画像を用いた結果,想像以上に高い精度で土地利用のダイナミクスを把握することが明らかになった。当初の計画では光学系センサー(Landsat等)による画像解析を中心に考えていたが,インドネシアでは想像以上に雲被覆の影響が大きく,電波系センサー(PALSAR)の利用に変更した。その結果,想像以上に高い精度で効率的に油ヤシ園の抽出,樹木の生育状況,営農の様子を動的に捉えることができた。その成果は,査読付き原著論文として公表することができ(2015),その続報論文も2017年4月に受理された。タイの研究成果についても,2017年度中に学会報告を計画している。本研究の最終到達目標である「動的土地利用情報の地図化」を集約的で複雑な農業的土地利用が展開しているインドネシア・中部ジャワの農村において実証することができた。この目的のためには衛星画像の利用が有効であるが,従前のような単純でルーチンな画像解析手法では十分な成果と精度を得ることはできない。高解像度(高空間分解能)の衛星画像データを用いることだけではこの問題は解決されない。アジアの熱帯モンスーン気候下にあるジャワ島においては乾季と雨季が明瞭であり,農作物の作付けパターンは空間的にも時間的にも複雑に変化する。さらに,農村ごとに灌漑設備や農業経営の様相が異なっており,これらさまざまな要因を考慮した多面的な視点からの衛星画像データの処理が必要とされる。これが本研究でいう「動的土地利用情報」の概念である。本研究の最終年度として,実証的な研究は中部ジャワ・ジョクジャカルタ市に近接するメラピ火山の南東麓に位置する典型的なジャワの農村景観地域で行われた。土地利用分類の精度に大きく関与する現地のトレーニングデータは共同研究機関であるバンドン工科大学の学生の協力を得て農村レベルでの詳細な営農情報を収集し,多季節で取得されたALOS PALSAR, Sentinel-1とlANDSAT 8画像の画像解析のために用いられた。当初は光学センサー画像のみの利用を計画していたが,最終年度では電波系センサーであるSAR画像を採用することになった。雲被覆が想定以上にクリティカルな状況であったためである。結果として,統計的な精度検証値として総合分類精度75%,カッパー係数で0.6を超える十分な農業的土地利用分類が完成した。これは,従前の衛星画像のみによる分類成果と比べて著しく詳細な区分がなされ,土地利用情報の地図化に動的な変数を組み込むことが有効であることが実証された。

対象地域は中部ジャワに位置する約50km2の範囲で、そこにはジャワ島に広く見られるような複雑で混合した農業的土地利用が展開している。方法としては、全偏波画像データの後方散乱量を解析して最適な偏波の組み合わせを抽出した。さらに、二通りの偏波合成手法を適用し農耕作地の偏波散乱特性を検討した。複雑な農耕作地の分類に際して、複数の偏波散乱特性を統合する手法が有効であることが示された。この分類のために、Web-GISde収集したローカルな農業的土地利用に関するトレーニングデータが分類制度の向上に大きく貢献した。インドネシアとタイにおいて,引き続き現地調査(よりミクロな農業的土地利用)を実施する。そのための高分解能衛星画像の前処理も今年度の早い段階で実施する。その後,現地での検証調査とともに,ローカル情報を取得するためのWeb-GISの立ち上げ(詳細なシステム設計を含む)を実施する。最終年度として,Web-GISで集積されたローカル情報を如何に衛星リモートセンシングの画像解析アルゴリズムの中に統合させていくかについてのシステム的アプローチを考えている。しかしながら,研究当初,現地の大学・研究機関にWeb=GISを設置してデータを蓄積しようと考えたが,十分な協力が得られなかったために,自らが現地へ調査に赴いた際に収集したデータをもとに衛星画像解析の精度評価を行うつもりでいる。リモートセンシング平成27年度に中途で30万円の前倒し申請を行ったが,当初の前倒し金総額より3分の2程度の支出で現地調査が可能であったため,前倒金の約3分の1が繰り越される結果となった。現地調査は27年度より当初の計画通りに進行し今年度もその延長線上で実施するため,繰り越し金は今年度の現地調査費に充当する予定である。
腸内環境を介した非アルコール性脂肪肝炎の発症リスクの低減に関する研究

非アルコール性脂肪性肝炎の食餌誘導性モデルマウスを用いて、食物繊維やBifidobacterium属菌の投与等の介入や幼若時の抗菌薬投与による腸内環境の撹乱を行い、腸内環境への影響を解析するとともに、脂肪肝炎の発症への影響を調べ、発症リスクの上昇・低減と腸内環境との関連を明らかにする。比較的短期間にヒトの病態に類似の病態を示す高脂肪高コレステロール食投与モデルおよびその他のモデルを組み合わせて用い、介入の前後での腸内菌叢、腸内菌由来代謝産物の組成、腸管のバリア機能等と脂肪肝炎関連パラメータ(肝臓内脂質、血清肝傷害マーカー、病理組織学的所見)を用いた統計学的解析を行う。
人・社会・環境と情報システムが共生するためのネットワークコンピューティング技術

利用者にとってさらに安心で暮らしやすい情報社会を実現するために、(1)新しいネットワークコンピューティング技術、即ちユビキタスネットワークを効果的に管理する利用者中心の新しいネットワーク技術、および、(2)人・社会・環境と情報システム(アプリケーション)が共生するための新しいコンピューティング技術を開発した。これらの技術により、安全・安心な情報社会を支える次世代情報基盤の構築技術を確立した。初年度にあたる本年度は、人・社会・環境と情報システムが共生するためのネットワークコンピューティング技術に関する基礎的検討を行った。具体的には、本研究に関連する内外の研究動向調査、機能要件の検討、基本概念の検討、基本アーキテクチャ・基本モデルの設計等を重点的に実施した。4つの研究課題ごとの研究実績概要は以下の通りである。1、ユビキタスネットワークの動的管理技術:ユビキタスネットワークの高精細ネットワーク情報収集・可視化、およびネットワーク情報の動的管理基本アーキテクチャに関する基礎的な検討を行った。2、人・社会・環境と情報システムが共生するための新しいコンピューティング技術:本コンピューティング技術に対する機能要件を整理し、本コンピューティングの基本概念とアーキテクチャについて検討を行い、概念設計を行った。3、人・社会・環境と情報システムの共生基盤の構築:情報システムが人・社会・環境のアウェアネスを認識するための方式を整理統合し、新たな認識のモデルについて詳細に検討した。4、評価用アプリケーション:13の各技術の評価を行うための評価用アプリケーションについて、機能要件の定義と基盤技術に関する基礎的検討を実施した。以上の研究成果を国際論文誌、国際会議等にて発表した。また国際会議における基調講演、招待論文として招かれ、また論文賞を受賞するなど、本成果に対して国際的に高い評価を受けている。以上から本研究は当初予定通り進捗していると言える。平成19年度の研究成果に基づき、人・社会・環境と情報システムが共生するためのネットワークコンピューティング技術に関する詳細化・実装を行った。4つの研究課題ごとの研究成果は以下の通りである。1.ユビキタスネットワークの動的管理技術平成19年度の研究成果に基づき、ユビキタスネットワークの動的管理技術の詳細化を行った。2.人・社会・環境と情報システムが共生するための新しいコンピューティング技術人・社会・環境と情報システムが共生するためのコンピューティング技術の概念の詳細化、詳細設計、およびプロトタイプシステムの実装を行った。具体的には以下の2項目を実施した。i)新しいコンピューティング技術の概念設計ii)パーセプチャルウェアの詳細設計とプロトタイプ実装3.人・社会・環境と情報システムの共生基盤の構築人・社会・環境と情報システムの共生基盤の以下の機能を殻計し、共生基盤機能の検討を進めた。i)人・社会・環境のアウェアネス認識モデルの設計ii)共認知機能の検討4.評価用アプリケーションの開発本提案技術の全体の評価を行うために、高齢者見守り支援システム、子供見守り支援システム、健康管理システム等の評価用アプリケーションのプロトタイプを設計・実装した。以上の研究成果は、複数の国際ジャーナルに採録され、また国際会議における基調講演として招かれるなど、国際的に高い評価を受けている。まだ国内の会議で最優秀論文賞を受賞し、さらに「現実空間/仮想空間の統合・融合」に関してプレス発表を実施して新聞に掲載されるなど、国内でも学術的・社会的に高く評価されている。以上から本研究は当初の予定を上回る進捗状況であると言える。人・社会・環境と情報システムが共生するためのネットワークコンピューティング技術に関する実装および総合評価を行った。4つの研究課題ごとの研究実施概要は以下の通りである。(1)ユビキタスネットワークの動的管理技術ユビキタスネットワークの動的管理技術の実装を行った。また、有線・無線・アドホック・センサなどのネットワークが混在する実験環境上で評価用システムを用いた実験を実施し、提案技術の評価を行った。(2)人・社会・環境と情報システムが共生するための新しいコンピューティング技術人・社会・環境と情報システムの間の「共認知」に基づく新しいコンピューティングの基盤技術として、パーセプチャルウェアとソーシャルウェアのプロトタイプシステムを実装した。(3)人・社会・環境と情報システムの共生基盤の構築前年度までに設計・開発を進めてきた人・社会・環境のアウェアネスの認識モデルに基づき「共認知機能」のプロトタイプシステムを実装した。(4)評価用アプリケーションの開発(1)(3)の基盤技術を利用した評価用アプリケーションとして、高齢者見守り支援システム、健康支援システム、現実/仮想空間の統合に基づく3次元共生空間システム等の評価用アプリケーションを実装した。また、評価用アプリケーションを用いた実験を行い、各基盤技術の効果を検証した。さらに、本研究の3年間の成果について総合評価を実施し、今後の展望等についてとりまとめた。また、2件の国際ワークショップの主催、FIT2009における研究成果のデモ展示、研究所の一般公開におけるデモ展示など、本研究の成果の外部発信を積極的に行った。さらに、国際ジャーナルへ5件採録されるなど、本研究の成果は国内外の学術界、産業界、一般社会から高く評価されている。以上より、当初計画を大幅に上回る研究成果を挙げることができたと言える。
図形の変形可能なソフトを利用して証明問題の問題解決を議論で行う学習活動の分析

コンピュータの出現と進歩によって数学研究において実験的な研究が広く行われるようになってきている.また,学校数学でも,実験・観察をし,自ら図形の性質や定理を見つけることができる環境が提供され(Schumann & Villiers,1993),実験・観察的な方法が可能になった.中学以降数学嫌いが増える原因の一つに図形の形式的な証明があげられている.そこで,本研究では,現在行われている形式的な証明へ至る前に,コンピュータを利用しながら,実験・観察を通して,自分で見つけた図形の性質や定理がなぜいえるのかの理由を友達と「議論しながら説明する」という活動を証明学習に取り入れ,形式的でない証明活動を検討した.生徒の活動を分析するために,短大生を対象に2人で議論しながら「図形の性質を見つけ,それが成り立つわけを説明する」という実験と中学2年生を対象に「図形の性質を見つけ,見つけたことを使って証明を書く」という2つの実験を行った.その結果,厳密な証明は行われないが,前提と結論で推論を進めていく様子がうかがわれ,自分で見つけるという探究活動が,論理的に説明したり,論理的な証明を作ることを支援する場面が見られた.自分で見つけたことを,その理由を説明したり,形式的に書くことにおいて,生徒は,能動的に活動し,関心・意欲の面でも改善され,証明学習にも効果があると思われる.また,中学校の図形学習で実験・観察を行い探究活動から証明活動が実現することで,小学校から中学1年まで行われている図形の観察,実験を通して図形の性質や関係を学ぶ「直観幾何」と中学2年から始まる「論証幾何」のギヤツプ(橋本他,1995,1996)を埋めることにもつながるだろうことも期待される.コンピュータの出現と進歩によって数学研究において実験的な研究が広く行われるようになってきている.また,学校数学でも,実験・観察をし,自ら図形の性質や定理を見つけることができる環境が提供され(Schumann & Villiers,1993),実験・観察的な方法が可能になった.中学以降数学嫌いが増える原因の一つに図形の形式的な証明があげられている.そこで,本研究では,現在行われている形式的な証明へ至る前に,コンピュータを利用しながら,実験・観察を通して,自分で見つけた図形の性質や定理がなぜいえるのかの理由を友達と「議論しながら説明する」という活動を証明学習に取り入れ,形式的でない証明活動を検討した.生徒の活動を分析するために,短大生を対象に2人で議論しながら「図形の性質を見つけ,それが成り立つわけを説明する」という実験と中学2年生を対象に「図形の性質を見つけ,見つけたことを使って証明を書く」という2つの実験を行った.その結果,厳密な証明は行われないが,前提と結論で推論を進めていく様子がうかがわれ,自分で見つけるという探究活動が,論理的に説明したり,論理的な証明を作ることを支援する場面が見られた.自分で見つけたことを,その理由を説明したり,形式的に書くことにおいて,生徒は,能動的に活動し,関心・意欲の面でも改善され,証明学習にも効果があると思われる.また,中学校の図形学習で実験・観察を行い探究活動から証明活動が実現することで,小学校から中学1年まで行われている図形の観察,実験を通して図形の性質や関係を学ぶ「直観幾何」と中学2年から始まる「論証幾何」のギヤツプ(橋本他,1995,1996)を埋めることにもつながるだろうことも期待される.平成4年度までの研究で、図形学習ソフトを利用して、図形の証明問題を行った場合、今まで証明問題には手を付けなかった生徒が証明の根拠を探そうとする様子が見られた。また、インタビューの結果、「測定値」が生徒の納得の強い根拠となることも見い出された。コンピュータ環境では、多くの例を作り、連続して変化する値から、不変なもの、変化しないものを容易につかむことができる。そこで、今まで時間がかかりすぎてできなかった「図形の性質をまず、見つけ、その一般性を示す」様な指導が容易になってきた。一般的な妥当性を示すための証明の動機づけについて、Schmann & Villiers(1993)も指摘しているが、このような環境で、「測定値では、いつでもいえるという保証はない」とか、「コンピュータはいつでも正しいとはいえない」だから論理的な証明が必要だと、生徒に疑いを持たせ、その疑いをはらすための道具として証明を指導するのは、困難になっている。Villiersは生徒は妥当性を示すより、むしろ説明をしようとする証明の考えに満足するといっている。実際、授業で、証明の導入に「説明」する証明を取り入れるには、生徒の間で、どの様な説明がなされるかを知る必要がある。そこで、本年度は、2人1組の短大生、8組について中学校レベルの図形の問題を4問与え、実験を行った。1問について、1時間を使った。彼女達は、中学校以来図形の学習はしておらず、事前調査ではほとんどの定理は忘れていた。図形の問題をしめし、「その中にある図形の性質や定理を見つけ、証明しなさい。」という課題を与え、「なぜそうなるかをお互いに説明してください。」といって、どの様に友達同士説明するかをビデオと観察により記録し、分析した。その結果、図形を動かし、測定値を使いながら、見つけた性質について、会話の中に論理的な説明が行われることが分かった。例えば、測定値を見て「この長さ同じになるんだ!」「だって、この点は中点だから、辺が2対1になり、・・・」など活発な会話が行われ、その中で、論理的な説明を展開しようとしている。

図形の変形可能なソフト「カブリ」を利用して証明問題の問題解決を行った場合、今まで証明問題には手を付けなかった生徒が証明の根拠を探そうとする様子が見られた。また、インタビューの結果、「測定値」が生徒の納得の強い根拠となり、証明しなくてもよいと考える生徒も現れてきた。一方、Schmann&Villiers(1993)も指摘しているが、このような環境で、「測定値では、いつでもいえるという保証はない」とか、「コンピュータはいつでも正しいとはいえない」だから論理的な証明が必要だと、生徒に疑いを持たせ、その疑いをはらすための道具として証明を指導するのは、困難になっている。そこで、議論しながら友達に説明するという方法で証明に取り組むことはできないかと考え、平成7年度は2人1組の短大生で実験し、議論や話し合いの中に、「測定値」をもとに定理や図形の性質を使って論理的な説明を展開することが見出された。本年度は、中学校3年生を対象に、2人1組でコンピュータを使って、まず、その課題の中にある図形の性質や辺や角の関係を話し合いながら見つけ、その理由などを話し合った後、そこから出てきた命題のいくつかを証明し、ワークシートに書く実験授業を行った。中学校の授業のなかでは、証明を書くという活動も重要であるためである。話し合いの様子を観察し、ワークシートを分析した結果、課題の中で、見つけた図形の性質、辺と角の関係を使って、証明を組み立てようとしていることが分かった。また、性質を見つけ、友達と話し合っている段階で、「このことがなぜいえるかというと・・・」という会話が出てき、教師に言われる前に証明を書いている生徒もいた。理科の実験を行うようにソフトを使い、図形を変形し、動的に扱いながら、「測定値」を観察しながら、帰納的な過程をへて、演繹的な証明を作り出す学習活動が可能になり、生徒の活動を能動的にすることができる。
熱中症の低リスク群および死亡事例におけるリスク因子の検討

本研究により、今まで明らかになることのなかった熱中症による死亡例に対して疫学的な検討を行うことができた。それによれば、軽症例では男性に頻度が高く、中東症例では高齢になるにつれ女性の頻度が増加した。死亡例では男性の頻度が高く、そのピークは60歳代であった。発症時の気温と重症度には明らかな関連を確認することができなかったが、information biasがあったものと推察された。一般に、熱中症の診断は日本救急医学会のガイドラインを用いて行われており、主に症状、発生状況および身体徴候が診断の根拠となることがおおい。日本救急医学会のHeat stroke studyにおいて、あらたな熱中症の重症度判断および診断のための血液マーカーなどの開発が急がれている。このような診断指針のため、捜査機関等が扱う異状死体の事例のうち、熱中症疑い事例の評価については、そのリスク因子に関しての研究は少ないのが実情である。そのような中、平成26年度の5月から9月までの間、京都府内の異状死体の事例において、熱中症が疑われる事例を中心に、リスク因子と考えられる高血圧等の生活習慣病を含む基礎疾患、環境因子としての室内の状況、冷暖房設備の有無、さらに同居家族の有無や、病院通院歴等の社会福祉サービスの利用状況についても調査を行った。また、軽症例における熱中症疑いの事例収集として、救急搬送された熱中症疑い事例に関しても救急搬送機関と連携し、事例を収集した。現在のところ、解析に必要な事例数に達しておらず今後も調査を継続する予定である。熱中症は、都市部におけるヒートアイランド現象などの出現とともに、軽傷例から重症例までおこることが指摘されており、救急医学会による熱中症に対する研究が行われている。しかしながら、この研究においては、救急搬送が行われた症例のみの解析にとどまっており、残念ながら、自宅にて死亡し、救急搬送にいたらなかった事例を収集するには至っていない。今回、捜査機関と協力することで、熱中症による死亡が疑われた事例を収集することができた。症例数は多くないが、これらを解析することにより、重症例のリスク因子を検討することで、今後の重症熱中症事例の予防につなげることが可能であると考えている。海外へ長期出張が必要となり、計画が一部遅れている状態である。京都府立医科大学および京都府警、京都府消防局と連携した調査を行った。軽症の救急搬送事例のうち熱中症が疑われた事例の搬送状況の情報を収集するとともに、異状死体として警察で取り扱われた事例のうち環境等により熱中症が疑われた事例の検討を行った。最終的に軽症例347例、中等症例111例、死亡例33例の解析を行った。軽症例と判断された症例では10代と70代に2峰性のピークがあり、性別では男性の頻度が高かった。また、中等症と判断された例では、70代から80代にピークがあり、高齢になるにつれて女性の頻度が増加した。死亡例では60代にピークを認め男性の頻度が軽症例および中等症例よりも高かった。発症時の気温と重症度には明らかな相関を確認することができなかった。社会決定要因や天候、周囲の環境などを比較検討する予定であったが、救急搬送事例においては、自宅の階層、部屋のエアコン設置率や窓の開放等の状況が不明であったことと、死亡事例においては、死亡時の天候や、死亡直前の本人の飲水および摂食状況等を判断することが困難であった。最終的に日本救急医学会がHeat Stroke Studyにて収集している熱中症のリスクとなりうる因子のうち、年齢や生活状態のみが分析の対象となった。ロジスティック回帰分析を行ったところ、年齢は優位なリスクとはならず、男性であることと、独居であることが死亡例においてリスクとなる可能性が示唆された。本研究は死亡例において検討されたことのない熱中症のリスクを検討した初めての疫学的研究であり、今後さらなる事例の集積および分析により、熱中症における死亡例の減少に貢献できるものと考える。本研究結果は今後学会誌等で発表予定である。京都市内の異状死体に関して捜査機関等に依頼して事例収集を行っているが、現在症例数が数十例程度であり、リスク因子に関して、線形解析を行うにあたり、今後さらなる事例数が必要と考えられる。前述の通り、死亡事例等における熱中症の診断については、病理学的な評価を持ってしても判断が難しいこともあり、熱中症による死亡疑い例の抽出方法をより精密に行う必要があると考えられた。また、無作為抽出された軽症例に対するリスク評価についても今後調査用紙を送付し、屋内状況、症状発生の有無、社会福祉サービス等の利用に関してのアンケートを行い、軽症例のリスク因子の評価を行う予定である。今後は収集した症例を検討して、リスク因子を解析し、死亡に至ったと考えられる熱中症例を検討する予定である。解析結果は、国内の関連学会における成果発表のための旅費に充てる予定である。また、論文投稿の際の投稿料として今後科研費用を使用する予定である。社会疫学熱中症疑いの死亡事例に関しては引き続き調査を継続し、事例数を増やす予定である。

事例数を増やすべく、疑い事例の抽出方法に関しては、救急医、法医学者、捜査機関関係者等による多方面からのアプローチを行う予定である。熱中症における死亡例、重症例、中等症例、軽症例におけるリスク因子を分析するとともに、ハインリッヒの法則のような、相互間の関連性についても関係機関と議論を重ねながら調査を継続し、予防策等の提言につなげる予定である。長期の海外出張となったため、予定されていた計画通りの遂行が困難となった。予定していた質問紙法における調査に遅れが生じたため、次年度使用額が生じた。また、予定していた研究発表に関しても事例数が不足しており、評価分析に遅れが生じたため。平成28年度中に、収集された事例を解析し、発表する予定である。予定されたアンケートおよび分析に関して今年度中に行う予定である。
チタン酸塩のナノ構造制御によるセシウム捕集・安定閉じ込めに関する研究

水溶液中からのセシウムイオンの吸着・捕集から固化・閉じ込めに至る一連のプロセスを、層状チタン酸塩の結晶構造の次元性制御によって一元的に遂行できることを実証した。四角錐TiO5型の構造単位を持つK2Ti2O5を酸処理して得られるナノシート状材料が、従来知られていた酸処理K2Ti4O9材料よりも優れたセシウム吸着・捕集機能を発揮するだけではなく、熔融塩電解による固化体への転換機能および高度なセシウム閉じ込め能力を発揮することを見出した。本研究の成果は、セシウム由来環境汚染に対し即時的な解決を与えるだけでなく、軽水炉型原発の放射性廃液処理技術に対し本質的かつ長期的な貢献をはたすものと期待される。予備実験により、固相反応法によって合成したH2Ti4O9材料は比表面積が低いため(< 1m^2/g)、水溶液中のCs+イオン選択捕集に必ずしも適さないことが判明した。そこで、高比表面積(> 100m^2/g)層状チタン酸:H2Ti4O9の合成を目的とした水熱合成システムの開発を行った。最近の研究により、二酸化チタン(TiO2)を、アルカリ性水熱条件下で処理することにより、結晶構造をルチル型から層状構造へ変化させ、H2Ti4O9ナノ粒子を合成する新しい合成手法が報告されている(参考:Journal of Materials Science 39 (2004) 4239)。今回、到達圧力20MPa・到達温度260C・容量120 mlの水熱合成装置(タイアツ硝子工業、ポータブルリアクターTVS-N2-120mlおよび温度コントローラー)を購入し、防爆式のドラフトチェンバー(既存)内部に、新たに水熱合成システムを構築した。CuCl2水和物の加水分解反応を異なった温度・圧力で繰り返すことにより、水熱合成システム動作条件の最適化を行った。その結果、セレンディピティとして、高活性{001}結晶面からなる極薄CuO結晶体(厚み< 10 nm)の合成に成功した。さらに、このCuO{001}結晶体が、白金ナノ粒子を超える優れた排ガス清浄化触媒活性を発揮することを発見した(Adv. Mater. 26 (2014) 4481)。異なったナノ構造を持つ層状チタン酸カリウム:K2Ti2O5およびK2Ti4O9を焼成法によって合成した。酸性溶液中に分散したそれぞれの材料に超音波を印加することにより、K+/H+イオン交換を促進し、層状チタン酸HxTi2O5およびHxTi4O9を合成した。X線回折分析の結果、HxTi2O5材料はイオン交換の過程で原子層間の結合が切断され、原子層一層一層が独立したナノシート状の構造に転移(HxTi2O5ナノシート)することが明らかになった。一方のHxTi4O9においては、イオン交換処理後も原子層垂直方向の長周期構造が保たれており、ナノシート状構造への転換は認められなかった。ナノシート状材料は一般に高い比表面積(>100 m2g-1)を備え、ガス吸着やイオン吸着に優れた機能を発揮することから、本研究が第一目的とする「水溶液中からのセシウムイオン捕集」に対しては、K2Ti2O5のK+/H+イオン交換処理によって得られるHxTi2O5ナノシート材料が好適であると結論した。HxTi2O5ナノシート材料の合成に成功した。HxTi2O5ナノシート材料は水溶液中に高度に分散(HxTi2O5ナノシート材料は10000 rpm遠心分離30分によっても沈降せず;HxTi4O9材料は完全に同じ条件で完全に沈殿)することから、溶解イオン種を高効率に表面吸着・捕集する能力に優れるものと考えられる。本成果は、本研究が目的とする水溶液中からのセシウムイオン捕集・固定化技術の確立に向けた最重要のマイルストーンである。本年度は、セシウム水溶液からのセシウム吸着・捕集から固化閉じ込めまでの全過程を一貫して行うことにより、本研究の達成目的である放射汚染水からのセシウム捕集・閉じ込め技術の実現可能性の評価を行った。具体的には、1層状チタン酸カリウム材料(K2Ti2O5およびK2Ti4O9)のカリウムイオン交換によってそれぞれの材料に対応するチタン酸ナノシート(HxTi2O5およびHxTi4O9)を合成、合成されたナノシート材料によるセシウム水溶液からのセシウムイオン吸着・捕集効果を評価するとともに、2セシウムイオンを吸着・捕集したチタン酸ナノシートをモリブデン酸化物熔融塩に溶解、電気分解することによって得られたセシウム固化体(CsyTi2O5およびCsyTi4O9)を、水熱条件下における加速リーチテストに曝し、セシウム閉じ込め効果を評価した。その結果、水溶液からのセシウム吸着・捕集能力は、HxTi2O5がHxTi4O9に勝るものの、その後の熔融塩電解・セシウム固化体合成に当たっては、CsyTi4O9がCsyTi2O5よりも高い収率を上げることが明らかになった。それぞれの固化体のセシウムリーチング耐性は、150°C水熱条件下での加速試験においては、有為の相違を示さなかった。