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修士課程における保健師教育の開発と評価－日本からの発信

また、実践能力としては、1実践的研究能力(社会情勢と地域の健康に応じた公衆衛生看護の研究遂行能力)、2保健師としての基本姿勢(地域の人々の基本的人権である健康と生活を護る公衆衛生看護専門職としての責務を遂行する能力)、3個人・家族支援能力(個人・家族レベルの健康問題を解決する能力)、4地域支援能力(地域特性に基づき、集団・地域を対象としたアセスメント・介入・評価を行う能力)、5システム開発能力(地域の健康水準を高めるために地域特性に応じて事業化・施策化・政策化をする能力)、6健康危機管理能力、7「個人・家族」「地域」「システム」をつなぐ能力の7つが抽出された。明らかにした保健師像と能力は修士課程での保健師教育を行う上で公衆衛生看護学のカリキュラムの構築につながると期待される。大学院修士課程教育で育成する保健師像と能力を明確化することを目的とし、その結果、保健師像の共通要素は1研究、2国際的視野、3将来リーダーとなり得る人材とした。実践能力は1実践的研究能力、2保健師としての基本姿勢、3個人・家族レベルの能力、4地域レベルの能力、5システムレベルの能力、6健康危機管理能力、7「個人・家族」「地域」「システム」をつなぐ能力の7つであるとした。明らかにされた保健師像と能力は修士課程での保健師教育を行う上で公衆衛生看護学のカリキュラムの構築につながると考えられる。1.修士課程で育成する保健師像と能力の明確化:研究班が作成した大項目、中項目、行動目標に対して比較検討を行った結果、厚労省の項目が研究班作成項目に含まれていない項目があり、保健師に求められる実践能力が網羅されていない可能性があることが分かった。さらに研究班作成項目を精査し追加すべき項目を洗い出していく必要がある。さらに、実践能力のレベルは大学院と学部では異なり、特に地域レベルの能力に違いが出てくることを確認した。2.修士課程の保健師教育の評価効果:平成26年度は「保健師教育における技術項目と卒業時の到達度」調査を保看統合コース、保健師選択コースの大学を対象に郵送による無記名自記式質問紙調査を実施した。平成27年度は、平成26年度研究に協力を頂いた学生を対象に、2回目の調査として12月頃行う予定である。公衆衛生看護学1.修士課程で育成する保健師像と能力の明確化:研究班が作成した行動目標に対して達成するために必要な能力・技術・理論を整理していきたい。改定された行動目標・能力・技術・理論を基に新しいカリキュラムを構築する。2.修士課程の保健師教育の評価効果:今後は、研究班作成項目の洗練とそれを基にしたカリキュラムを作成する。評価指標を明確化するにあたり、評価視点を明確化していく必要がある。また、異なるカリキュラム(保看統合カリキュラム・保健師選択制カリキュラム・大学院教育)で保健師を養成している大学への調査から自己の保健師能力の評価の第2回目を終わらせる。その結果を分析することによって教育形態が異なる群でどのように卒業・修了時の保健師能力に差が出るのかを明らかにする。3.日本及び世界への発信:この研究で明確になったことを世界に発信するため、日本国内の学術雑誌と海外の英文雑誌への論文投稿を行う予定である。また、世界で活躍する保健師とのネットワークを構築するために海外の保健師関連の学会へ出席する予定である。1.修士課程教育で育成する保健師像と能力の明確化、それを担保するカリキュラム構築研究者らが所属する大学では平成26年度より大学院での保健師教育を開始する予定の大学が3校、すでに開始している大学が2校あるため、まずはそれぞれの大学で行われている(行う予定の)教育カリキュラムの共有を行った。その後、「修士課程における目指す像と求める能力」に関して共同研究者らと東京にて会議を4回行い、それ以外にはメールにて討議を繰り返した。その結果、保健師に求められる大きな能力として7つの能力が抽出された。
脳機能イメージングの基礎となる神経-血管連関応答の機序解明

[目的]現行の非侵襲脳機能計測は、一次信号である神経活動と二次信号である代謝状態の変化および三次信号となる血行動態の変化が密接に係わっていること(神経-血管連関応答)を暗黙の前提としている。申請者はこれまでに、健常ボランティアを対象にした脳賦活検査において、機能的磁気共鳴撮像法(fMRI)と近赤外分光計測法の同時計測により、fMRIでは検出困難な脳活動が存在することを見出してきた。さらに、この現象を詳細に検討するために、光計測技術を応用した小動物を用いたモデル実験による神経活動-酸素代謝-血流動態変化の高時間・空間分解能計測システムの構築を行ってきた。本研究では、ラットを用いたモデル実験により神経-血管連関応答の生物物理学的モデルの構築を目指した。[実験]実験は計画書に基づき1)ラットを用いた末梢神経の電気刺激(0.25,0.5,1,2,3,4,5mA)に対する大脳皮質体性感覚野の応答の計測を行った。2)神経活動の変化にともなう局所的な脳血流の時空間的変化の解析を行った。神経活動と脳血流の経時的関係は脳波計測による事象関連誘発電位(SEP)とレーザー組織血流計による局所脳血流測定の変化により求め、空間的変化はCCDを用いた画像解析により行った。3)神経活動の変化にともなう局所的な酸素代謝の時空間的変化の解析を行った。神経活動と局所酸素代謝の関係は経時的関係は時間分解型顕微分光法によるヘモグロビンの酸素化率の変化より求め、空間分布の変化は燐光法による酸素代謝マッピングにより行った。これらの結果に基づき、4)神経-血管連関応答の生物物理学的モデルを作成した。[結果および考察]本実験により活動中心では、1)神経活動と血行動態の間には良い線型関係が成り立つことが示された、また、2)神経活動と酸素代謝の間にも良い線型関係が見られた。一方、活動部位周辺では、上記の線型性が成り立たず、特に血流制御に関して一酸化窒素などの代謝性因子の寄与が考えられた。
関孝和から建部兄弟へ伝授された数学とその発展の研究

1.関孝和は江戸時代の日本の数学者で,世界的で初めて所謂,終結式と行列式の研究をしたことで知られる.これらの業績は解伏題之法や大成算経に見出される.最近,算学玄訓という解伏題之法の異本が発見され,これらから我々は彼の行列式の発見の過程を追うことができる.2.関孝和は括用算法に書かれているように,所謂エイトケン加速法により円周率の計算をして3.14159265359微弱という数値を得た.建部賢弘は綴術算経,不休綴術,弧背截約集にあるように,円周率の異なる計算法を発見し40桁より少し大きな桁まで正しい数値を得ている.我々は彼の円周率計算法「累遍増約術」の発見の過程を追うことができる.1.関新助孝和の「解伏題之法(天和三年重訂)」と「大成算経第17巻伏題」の他に「算学玄訓」に現代数学的には終結式・行列式のことが書いてあることに注目して研究が進展した.「算学玄訓」も少なくとも3種類あるがそのうちの一つの京都大学理学部数学教室所蔵の「算学玄訓」に書かれた特別な形の(対称)行列に関する内容が初稿であろう,との説を得た.というのは,2本の方程式から終結式を導くには対称行列の行列式さえ定義しておけばよいからであり,最初にそれを確立したと考えられるのである.そこから更に行列式の一般論として,冗長であるが自然な数学的な発想である「式の係数に関する展開式」を得ていたが,まとめ方を工夫して「解伏題之法(重訂)」の2次,3次,4次行列の「逐式交乗」による計算の表と,この表からうまく組み合わせることによって「交式斜乗」による計算の図表に表したが,5次以上の行列について「交式斜乗」は誤っているので,「大成算経」では元の自然な考えに戻したと推察されることを指摘した.2.建部賢弘が円周率計算に使った「累遍増約術」がどのような発想から生まれたか考察した.関孝和の『括要算法』の第四巻にある円周率の近似値計算に対して,「綴術算経」(内閣文庫本)で「始関氏増約の術を以て定周を求る事を理會して一遍にして止む故に十三万千七十二角に到る截周を求て十五六位の真數を究め得たり今累遍増約の術を用る事を探り會して千二十四角に到る截周冪を求て四十餘位の真數を究む是亦首より増約累遍を用る事を察すへからす一遍の増約を用て後玄く探て累遍する事を會せり」述べ,「建部先生綴術真本」(東大本)及び「綴術算経(東北大学狩野本)」では「二十許位の真数を究め」と書いている.さらに建部賢弘の著と考えられる「弧背截約集」の上巻には円周率の計算表が掲載されている.これらを考え合わせて「累遍増約術」の発想の源を探った.1.関新助孝和の「解伏題之法(天和三年重訂)」,「大成算経第17巻伏題」及び新発見の「算学玄訓」で扱っている現代数学的には終結式・行列式のことについて京都大学数理解析研究所講究録別冊に鍵となる論点をまとめたものが出版されるが詳しい本論文を執筆中である.2.関孝和の『括要算法』の第四巻にある円周率の近似値計算に対して,「綴術算経」(内閣文庫本)で「始関氏増約の術を以て定周を求る事を理會して一遍にして止む故に十三万千七十二角に到る截周を求て十五六位(「建部先生綴術真本」(東大本)及び「綴術算経(東北大学狩野本)」では「二十許位)の真數を究め得たり今累遍増約の術を用る事を探り會して千二十四角に到る截周冪を求て四十餘位の真數を究む是亦首より増約累遍を用る事を察すへからす一遍の増約を用て後玄く探て累遍する事を會せり」と述べ,さらに建部賢弘の著と考えられる「弧背截約集」の上巻には円周率の計算表が掲載されている.これらを考え合わせ,どのような数値計算から一連の階差の比の予想を立て「累遍増約術」の発想を得たか口頭発表しているが論文にまとめている.また関連して和算における帰納法についての論考も得た.3.江戸幕府八代将軍徳川吉宗から元禄日本総図を改良するように命令を受け享保日本図を作成したことが史実として知られ,建部賢弘が書いた「日本絵図仕立候一件」などによれば,元禄以前に作成された各国の国絵図を元にいくつかの目標の山の方角を合わせるやり方であり、今日「(望視)交会法」と言われる.現代数学の多様体を「チャート」から「貼り合わせ」て構成するのと同様のやり方であり詳細を明らかにしようとしている.1.関孝和は江戸時代の日本の数学者で,世界的で初めて所謂,終結式と行列式の研究をしたことで知られる.これらの業績は解伏題之法や大成算経に見出される.

最近,算学玄訓という解伏題之法の異本が発見され,これらから我々は彼の行列式の発見の過程を追うことができる.2.関孝和は括用算法に書かれているように,所謂エイトケン加速法により円周率の計算をして3.14159265359微弱という数値を得た.建部賢弘は綴術算経,不休綴術,弧背截約集にあるように,円周率の異なる計算法を発見し40桁より少し大きな桁まで正しい数値を得ている.我々は彼の円周率計算法「累遍増約術」の発見の過程を追うことができる.1.関(新助)孝和は,「解伏題之法」(天和癸亥重陽日重訂書)の写本の中で今日我々が行列式と呼ぶものを論じている.西暦1683年にそれ以前に書かれていた原稿の改訂稿として書かれたことである.二つ以上の未知数に関する連立高次代数方程式から,一つの未知数を消去してその他の未知数に関する高次代数方程式(従って最終的には一つの未知数の高次代数方程式)を得るアルゴリズム(計算手順)として導入している.これは行列式について世界的にみても最も早い論考である.一方、関孝和,建部賢弘,建部賢明が天和三年に編集を計画し,元禄時代の中年に「算法大成十二巻」として作られ、元禄十四年以降の10年間に建部賢明が詳しく註を付して一応の完成を見た「ニ大成算経二十巻」の巻十七にある行列式は前とは異なる表現を与えている.彼らは,記号としては漢字を使って,第一式から順に右から左へ降べきで上から下へ記述している.それは、右上を支点として反時計回りに90度回転させることにより,現在の記号法となり,第一式から順に上から下へで昇べきで左から右へ記述と見做せる.自然な発想では「第一行に関する展開式」であり,これよりは見易い図式表現と考えたまとめ方が関孝和の「解伏題之法(重訂)」の「逐式交乗」の方法及び「交式斜乗の方法」と考えられる.「右各逐式交乗而得正尅也雖然相乗数位繁多而不易見故以交式斜乗代之」と述べ、逐式交乗」の方法を「交式斜乗の方法」に代えるが、この表現では4次までは正しかったが,5次以上では正しく記述されなかった.そこで「大成算経」では,元々の自然な考えである「第一行に関する展開式」に戻して記述したと推察できる,という見解を資料に基づき裏付けた.2.建部賢弘の「綴術算経」及びその類書の関孝和への言及の比較対照表を作成し、それらの成立順、「大成算経」の成立に関する考察のための基礎的資料のひとつを作成した.1.平成23、24年度に報告しているように「関孝和の行列式」の発想の源、まとめ方について研究を進展させることができた.2.平成25年度に建部賢弘が円周率計算に使った「累遍増約術」がどのような発想から生まれたか考察した.関孝和の『括要算法』の第四巻にある円周率の近似値計算に対して,「綴術算経」(内閣文庫本)、「建部先生綴術真本」(東大本)及び「綴術算経(東北大学狩野本)」、さらに建部賢弘の著と考えられる「弧背截約集」の上巻には円周率の計算表が掲載されている.これらを考え合わせ、どのような数値計算から一連の階差の比の予想を立て「累遍増約術」に至ったか、その発想の源を探った。4.江戸幕府八代将軍徳川吉宗から命を受け享保日本図を作成したことが史実として知られていたが,どのような地図であったかはよく知られていなかったが、広島県立歴史博物館の寄託資料が最近発見され、国際研究集会に合わせて開催した「建部賢弘生誕350周年記念展示会」で展示し、どのような方法で作成したか研究するとともに一般に公開した.5.前後するが、第10回全国和算研究大会を建部賢弘の生涯と業績をテーマとして開催し、これまでの研究について概説的な発表を行った。数学関孝和の行列式の発想について、初校と考えられる稿本を特定できた。国際数学者会議(ICM)が2014年に開催されるが、その年は建部賢弘の生誕350年の記念の年に相当する。それに合わせてICMサテライトコンファレンスとして国際研究集会を開催し、また、全国和算研究大会を東京で開催し、この課題に関する成果を発表する予定である。4年間の研究の2年目としては次のことができたので概ね順調に進展していると判断する。1.昨年「解伏題之法」の行列式と「大成算経」の行列式の記述の違いに関してはこれまでにない新しい見解をまとめることができ、行列式に関しては関孝和の理論をほぼそのまま建部は受け入れ後世に伝えたことになる、という見解を発表出来たが、今年度は新たにいくつかの「算学玄訓」に「解伏題之法」の内容が書かれており、その中の一つが初校と推察できるという見解まで至れたから。
ヴァラッロのサクロ・モンテの最初期の彩色木彫考

本研究の全体構想は、ヴァラッロのサクロ・モンテの各礼拝堂内の最初期から現在に至るまでの彩色木彫群の全体像と、それらの造形的・技法的特徴や変遷等を明らかにし、美術史上への正当な位置づけを行うことが目的であった。本研究はその全体構想のうち、1最初期の彩色木彫群に焦点を当て、それらの誕生の必然性や造形的・技法的特徴等の解明を行い、また、2ルネサンス以降、彩色彫刻全般が等閑視されるようになった理由や経緯を解明し、そうした評価の妥当性を再検証することで、ヴァラッロの彩色彫刻群の再評価と美術史上への定位を目的とした。しかし本研究では、ヴァラッロの彩色木彫群の北西イタリアにおける位置づけを行うため、まず当該地域に現存する中世末期から近世にかけての彩色木彫調査を敢行したため、2の課題については成果を出すには至らなかった。具体的には、平成27・28年度は、予定通り年に2回ずつ北西イタリア(主にピエモンテ州とロンバルディア州)のヴェルチェッリ県やパヴィーア県、ローディ県、ヴァレーゼ県、コモ県、ソンドリオ県、トリノ県、スイスのロカルノ市等に存在する近世の彩色木彫群の現地調査・写真撮影、資料・文献収集を実施し、また、平成28年度には九州藝術学会においてヴァラッロの彩色木彫に関する口頭発表を行った。平成29年度は研究最終年度であったが、当初の予定にはなかった別件の書籍の刊行作業などが入ったため、研究期間を1年延長頂いた。最終年度の平成30年度は、過去2年間で踏査できなかった調査予定地(サロ市やビアンドラーテ市、モルターラ市、トレヴィリオ市、ベルガモ市、クレマ市、ベッラーノ市、ティラーノ市、ソンドリオ市など)の教会堂や博物館などにある彩色木彫の実見・写真撮影、資料・文献収集を可能な限り実施した。また九州藝術学会誌にヴァラッロのサクロ・モンテの彩色木彫に関する当面の研究結果を成果として公開した。研究の全体構想は、ヴァラッロのサクロモンテの各礼拝堂内の最初期(15世紀末)から現在に至るまでの彩色彫刻群の全体像と、それらの造形的・技法的特徴や変遷等を明らかにすることで美術史上への正当な位置づけを行うことを目的としているが、本研究は、その全体構想のうち、1として、最初期の彩色木彫群に焦点を当て、それらの誕生の必然性や造形的・技法的特徴等の解明を行うことを目的としている。また2として、ルネサンス以降、彩色彫刻全般が等閑視されるようになった理由や経緯を解明し、そうした評価の妥当性を再検証することで、ヴァラッロの彩色彫刻群の再評価と美術史上への定位を目的としている。平成27年度は、以上の目的を達成するために、まず1については、彩色木彫調査として2回の現地調査を実施した。第1回現地踏査(8月17日8月27日)では、ピエモンテ州のヴァラッロやカンペルトーニョ、クァローナ、ロンバルディア州のミラノのスフォルツァ城博物館における調査、写真撮影・資料収集を実施した。また第2回現地踏査(3月17日3月28日)では、次年度に予定していた調査地を含むロンバルディア州のミラノの諸美術館や教会、パヴィーア、ローディ、ヴェジェーヴァノ、ヴァレーゼ、コモ(大聖堂)、トルノ、モルベーニョ、カスパーノ、アルデンノ、ポンテ・イン・ヴァルテッリーナ、カイオーロ、サロンノにおける調査、写真撮影、資料収集を実施した。2の彩色彫刻に対する美術批評の変遷調査については、1より遅れ気味であるが、購入あるいは借用、あるいは複写可能な範囲で文献の収集、参照を進めた。主要な2つの調査・研究項目である1彩色木彫調査と2彩色彫刻に対する批評の変遷調査のうち、初年度である平成27年度は現地調査に重点を置いて実施したため、1については、以下の通り、当初の計画以上に進展したといえる。しかしその分、2に関する文献収集や参照がやや遅れているほか、作品調書の作成や写真、文献データの入力、整理作業が滞り気味である。とはいえ、次年度の平成28年度に踏査予定であった主要な調査地の多くを既に調査できており、進捗状況としては概ね順調といってよいと思われる。1彩色木彫調査・研究第1回現地踏査地(8月17日8月27日)は、ヴァラッロのサクロ・モンテ管理事務所、絵画館、図書館/カンペルトーニョの教区教会/慈悲の聖母マリア小聖堂/クァローナの教区教会/ミラノのスフォルツァ城博物館、であった。次いで第2回現地踏査地(3月17日3月28日)は、ミラノ(ポルディ・ペッツォリ美術館、バガッティ・バルセッキ博物館、大聖堂付属博物館ほか)/パヴィーア(聖ミカエル大聖堂、マラスピーナ絵画館ほか)/ローディ(大聖堂)/ヴェジェーヴァノ(7つの苦しみの教会、市立病院、大聖堂)/ヴァレーゼ(聖ヴィットーレ教会、山の聖母マリア教会、バロッフィオ博物館ほか)/コモ(大聖堂)、トルノ(サン・テクラ教区教会)、モルベーニョ(被昇天巡礼聖堂、聖ヨハネ教区教会)/カスパーノ(聖バルトロメオ教会)/アルデンノ(聖ロレンツォ教区教会)/ポンテ・イン・ヴァルテッリーナ(サン・マウリツィオ教区教会)/カイオーロ(殉教者聖ピエトロ小聖堂)/サロンノ(奇跡の聖処女巡礼聖堂ほか)、であった。2彩色木彫に対する批評の変遷の調査、研究については、1の作業の合間をぬって可能な限り文献収集と参照を行っている。

研究の全体構想は、ヴァラッロのサクロ・モンテの各礼拝堂内の最初期(15世紀)から現在に至るまでの彩色彫刻群の全体像と、それらの造形的・技法的特徴や変遷等を明らかにすることにより、美術史上への正当な位置付けを行うことを目的としている。本研究は、その全体構想のうち、1として、最初期の彩色木彫群に焦点を当て、それらの誕生の必然性や造形的・技法的特徴等の解明を行うことを目的としている。また2として、ルネサンス以降、彩色彫刻全般が等閑視されるようになった理由や経緯を解明し、そうした評価の妥当性を再検証することで、ヴァラッロの彩色彫刻群の再評価と美術史上への定位を目的としている。平成27年度に続き平成28年度も、まず1の解明のために2回の彩色木彫調査を実施した。第1回現地踏査(8月259月5日)では、ピエモンテ州のトリノやモンカリエリ、キエーリ、イヴレーア、キヴァッソ、アレッサンドリア、アスティ、オルタ・サン・ジュリオ、ノヴァーラ、ロンバルディア州のメレニャーノ、エミリア=ロマーニャ州のピアチェンツァ、スイスのロカルノにおいて調査、写真撮影、資料収集を行った。また第2回(3月21日4月1日)現地踏査では、ピエモンテ州ヴァラッロのサクロ・モンテを再訪し、図書館等で資料・文献収集を行うとともに、ボッチョレートやロッサ、ボルゴセージアで、教区司祭らの協力の下、調査、写真撮影、資料収集を行った。さらにロンバルディア州ミラノのサンタ・マリア・プレッソ・サン・サティロ教会の木彫による群像の実見、写真撮影等を実施した。2の美術批評の変遷調査については、昨年同様1より遅れ気味となっているが、可能な範囲で文献の収集を行った。主要な2つの調査・研究項目である1彩色木彫調査と2彩色彫刻に対する批評の変遷調査のうち、2年目に当たる平成28年度も、まずは作品を実見することに主眼を置いて現地調査を中心に進めたため、1については概ね順調に進展したと言えるが、2については文献収集や参照がやや遅れてしまった。また、作業補助者に画像整理やデータ入力を依頼するには事前の準備が必要であるが、業務の関係で準備が思うようにできず、作品調書の作成や修正、画像データ文献データの整理作業等も滞り気味となってしまった。1彩色木彫調査地第1回(8月259月5日):トリノのサバウダ・ギャラリー、マダマ宮(市立古典美術館)/モンカリエリのサンタ・マリア・デッラ・スカーラ教会/キエーリのキエーリ聖堂/イヴレアのカッペッラ・デル・トレ・レ/キヴァッソのサン・ヴィットーレ教会/アレッサンドリアの絵画館や教会堂/アスティの大聖堂/メレニャーノのサンティ・ピエトロ・エ・ビアージョ教会/オルタ・サン・ジュリオのサン・ジュリオ大聖堂/ノヴァーラのサン・ベルナルディーノ教会/スイスのロカルノのマドンナ・デル・サッソ教会/ピアチェンツァの大聖堂、サンタンナ教会など第2回(3月21日4月1日):ピエモンテ州ヴァラッロのサクロ・モンテと図書館/ボッチョレートの教区教会とアンヌンツィアータ教会/ロッサの教区教会/ボルゴセージアのサンタントニオ教会と教区教会/ミラノのサンタ・マリア・プレッソ・サン・サティロ教会など2彩色木彫に対する批評の変遷調査・研究こちらの調査が上記の理由で遅れ気味である。研究の全体構想は、ヴァラッロのサクロ・モンテの各礼拝堂内の最初期(15世紀)から現在に至るまでの彩色彫刻群の全体像と、それらの造形的・技法的特徴や変遷等を明らかにすることにより、美術史上への正当な位置づけを行うことを目的としている。
セパラーゼ・セキュリンによるゲノム安定性維持機構と発がんとの関連

染色体分配において中心的な役割を果たしているセパラーゼとセキュリンの機能解析を通して、細胞が分裂期において染色体を安定に分配維持するためにセパラーゼの自己切断が重要な役割を果たしていることを見出した。また、セキュリンの過剰発現によって引き起こされる細胞の形質転換にはこうした染色体を安定に分配維持するセキュリン機能の乱れが寄与することを示した。これらの結果から、セパラーゼとセキュリンの有する染色体を安定に分配維持する機能と発がんとの関係を明らかにした。本研究は、染色体分配制御機構の中心因子であるセパラーゼとセキュリンの機能解析を通して、ゲノムの不安定性と発がんとの関連の詳細を解明することを目標にしており、特にがん遺伝子としても知られるセキュリンの過剰発現による発がん機構について注目している。本年度は、まず各種変異セキュリンを作製し、これら変異セキュリンをHeLa細胞に過剰発現した際にみられる細胞の表現型の解析を行った。DNA損傷に応答して分解されるために必要と報告されているモチーフを変異させても残念ながら今のところ期待されるような表現型を検出できていない。一方で、高等生物間でアミノ酸配列が保存されているがその機能が未だ知られていない領域にあるアミノ酸の一部を欠失させた変異セキュリンは過剰発現により細胞の増殖を抑制した。この変異セキュリンを過剰発現させたHeLa細胞は染色体の分離・分配に異常を示すことから、この保存領域はセキュリンが有する染色体分離を担うプロテアーゼであるセパラーゼの活性を制御する機能に重要であることが示唆される。さらに各種変異セキュリンをNIH3T3細胞に発現させ、セキュリンを過剰発現した際に見られるNIH3T3細胞のtransform能についてのこれらの変異による影響を調べた。先に述べた染色体の分離・分配に異常を示す変異の発現により、NIH3T3細胞におけるtransform能が上昇したことから、この変異において欠失させたセキュリンの保存領域が担う機能は細胞のがん化にも密接に関連していると考えられ、セパラーゼとセキュリンによる染色体の安定維持機構と発がんとの関連を示唆する結果であると考える。本研究では、ゲノムの不安定性と発がんとの関連を解明するために、染色体分配制御機構の中心因子であるセパラーゼとセキュリンの機能解析を行った。まず、セパラーゼの有するプロテアーゼ活性の影響を調べるために、プロテアーゼ活性欠損型のセパラーゼ変異を作製した。プロテアーゼ活性欠損型変異セパラーゼの生理学的な発現量を得るためにBAC mutagenesisを用い、さらに、変異セパラーゼ発現細胞において内在性のセパラーゼのみをRNAiによってノックダウンすることで、内在性の野生型セパラーゼを外来性の変異セパラーゼに完全に置換する系を確立した。この系を用いることで、これまでセパラーゼが活性化に際して自己切断することは知られていたが、この自己切断にはセパラーゼの分子間での切断と同一分子内での切断の2種類が存在することを明らかにした。この発見に触発され、改めてセパラーゼの既知の3カ所の自己切断の性質を調べ直したところ、これらの自己切断部位は従来考えられてきたような同一の性質を有するものではなく、細胞周期における切断の時期も異なっており、それぞれが異なった制御を受けていることが明らかになった。これらの自己切断の意義を調べるためにそれぞれの自己切断部位の変異を作製し、内在性のセパラーゼと置換してその機能を解析したところ、これらの自己切断がセパラーゼの活性化や染色体分配のタイミングを制御することを示唆するデータを得た。また、セパラーゼの制御因子であるセキュリンの結合がこれらの切断のパターンを変化させることも明らかになった。本研究で得られた知見は従来セパラーゼの活性制御に大きな寄与はないと見なされてきた自己切断の染色体分配制御における重要性を明らかするものであり、セキュリンによるセパラーゼの活性制御や発がん機構の理解に大きく貢献すると考える。
被曝低減を目的としたX線動画像の処理と評価法の研究

インターベンショナルラジオロジー(IVR)の透視による被ばく低減を目的とした画像処理手法を研究し、評価を依頼した複数の循環器系医師全員から画像処理による効果を認められたことが最大の成果である。さらに、評価は観察者実験でも行い、画像処理の前後で瞬時認識能が有意に改善されることを確認した。ここで瞬時認識能とは、画像が表示された直後からいかに迅速に観察者が目的信号(非常にCNRの劣化した線状信号の先端部)を認識できるかを表す指標であり、コンピュータ管理の下で計測した。さらに高速フレームで表示することによる瞬時認識能のさらなる改善も確認し、今後の被ばく低減を実現する具体的な基礎技術が確立できた。今年度は、下記の3点が実績である。1.考案した透視動画処理アルゴリズムをC++言語でソフトウェア化し、シミュレーションで形成した画像および実際にX線診断装置で収集した動画像を対象として処理結果を動画表示できるようにした。この目的でワークステーションと高輝度ディスプレイを導入してできるだけ臨床時の観察と同等の条件で動画観察できるようにした。さらにその中で効果が大きいと判断した処理パラメータを数種類準備し、山形大学、小田原循環器病センターの心臓内科医に動画評価して頂いた。その結果、処理の欠点と利点が明確になり今後改善すべき点がはっきりした。2.次年度に向けて、上記画像処理以外に高速表示手法により線状陰影を観察する際の人間の視覚特性が向上することを実験で確かめた。たとえばX線は従来と同様10コマ/秒で照射するが、従来はそのまま10コマで表示していたところ、各フレームの背景領域のノイズパターンを人工的に変動させて30コマで表示させるようにする。その結果、信号の本質的な変化は不変でも視覚特性により滑らかな動きに見えるだけでなく、主観実験でも定量的な信号検出能の向上を十分な有意性で確認できた。3.製品では、高速ハードウェアやGPUの導入でフレームレートを損なうことなくリアルタイム処理できるが、演算によるレイテンシーが発生するのは避けられない。そこで、作業性を損なわないために必要なレイテンシーの許容を主観実験で計測した。その結果、レイテンシー100msを超えると手元の作業とディスプレイ上の映像のずれが認識できるようになり、130msを超えるあたりから明らかに作業性が劣化した。すなわち、透視画像処理は演算レイテンシーを約100ms以内にして構成する必要があることを示した。なお、上記の成果は国内の関連学会で各項目につき1件ずつ口頭発表した。昨年までに開発した透視画像処理手法は量子モトルに起因するノイズ成分によるパターン誤検出によってカテーテルが途切れて見える点を医師から指摘されていたが、下記に記載するようにその解決に加え、今後の更なる改善可能性も把握した。1.線状陰影の走行方向を空間画像処理に用いるRCフィルタを開発した。処理法の詳細は省略するが、線形フィルタの画素中心を線状陰影の走行方向に沿った領域内の画素平均で置き換えて演算することを特徴にしている。さらに、中心位置以外では演算時に用いる画素を本来の画素位置に近接する画素群からランダムに選ぶ操作も加えた。これにより画像ノイズの無相関化が進みノイズがさらさらな感触となるため信号視認性が向上する。山形大学、KKR高松病院のそれぞれで心臓専門医に評価を依頼したところ、顕著に透視画像が視認しやすくなり部分的なマイナスの指摘を一切受けることなく、処理効果が高く評価された。2.高速フレームレート表示法の研究を継続し、その効果の確実性を高めた。昨年は秒間10コマの信号動画にノイズを加えて30コマで表示すると、信号の空間位置認識が10コマで普通に表示するよりも有為に向上することを確認したが、今年度はタイミングの判断能も向上することが確認された。すなわち、信号の動きは10コマのままで画像上のある一点を線状陰影が通過するタイミング観察者がマウスクリックでしらせる試験をした結果、ノイズを高速に変化させると信号が滑らかに動く感覚が発生し、タイミング認識精度が有為に向上した。この研究では、成人病に代表される種々の血管病変のIVR治療において、X線透視下のマイクロカテーテルやガイドワイヤ視認性向上を画像処理で実現することを目的としている。26年度には循環器および放射線科の医師により画質が向上したの評価を受けていたが、さらに27年度には、研究成果である画像処理を使用した場合にガイドワイヤの視認性が向上することを観察者実験により確認した。すなわち、医師が画像処理の効果について診療行為にプラスになるとの意見は重要な研究成果であり、研究目的の達成とも考えることはできるが、どのような場合にどの程度効果があるのかを定量的に把握しなければ研究が完遂したとはいえない。観察者実験では、画像を表示させてから観察者がガイドワイヤの先端部を正しく認識するまでの時間、すなわち認識時間を計測し、それが画像処理によって有意に短縮するかどうかを調べた。実際のX線透視下では画像条件がコントロールしにくくしかも被曝の危険まであるため、この実験ではコンピュータシミュレーションでX線透視動画と同等のCNRやコントラストを有する動画を形成し、実際の臨床検査と同様の観察条件で研究室内で実行した。その結果、ワイヤを模擬した線状パターンのCNRが1.0程度に劣化した画像では本研究で提案した画像処理により有意に認識時間が短縮した。CNRがよい場合は処理しなくても観察ができ、原画で全くパターンが見えない程度に極端に悪い場合は処理しても観察できないため認識時間の有意差はなかった。これにより、観察しにくいワイヤ影が画像処理により見やすくなり、IVR治療に大きく貢献することはほぼ確実であると判断できる。

なお、この研究推進において、高速表示を行うことでさらに観察が容易になることも示唆されたため、研究期間を延長して高速表示技術を追究するため次年度も継続することにした。本研究では、ノイズにより観察しにくくなるガイドワイヤやマイクロカテーテルを画像処理で修復し観察を支援する技術研究が中心であるが、初年度25年度に成果を出したパターン認識技術の有効性がその後の研究推進力を大きく高めている。26年度はそのパターン認識を用いた現実的な画像処理、つまり製品化される場合に実現できるようなアルゴリズムをもつリアルタイム処理の研究を行い、医師による画質評価によってその効果が確認できた。昨年度は前述のように、さらに工学技術としての評価を定量的に行い今後のさらなる改善につながるような計画を加えて、観察者実験を行って有意な有効性を確認した。装置メーカとも連携をとってこの研究成果がIVRで不可欠な循環器診断システムに搭載できる構成であることを確認している。このように、当初目的とした研究成果はほぼ達成でき、効果、実現性ともに確認ができ、さらに前述のようにさらなる改善効果について追究する余裕も得られたと判断している。2015年度は画像処理により透視画像処理の効果が確認されたことを報告し、2016年度はさらにその効果を高めるための高速フレームレート表示技術を追究することを目的として延長申請を行った。その結果、ガイドワイヤなどの線状陰影の視認効果が向上する手法を開発でき、観察者実験で効果を定量確認するとともに関連学会で2件の発表ができるほどの成果を達成した。2015年度は、パターン認識により線状陰影と背景の領域を区別し、背景領域では5×5画素のカーネル内からランダム選択を行い出力する処理を試した。つまり、処理を行うたびに背景領域はランダムな画素が出力されるため、透視画像のようなノイズが多い画像を対象としてこの処理を高速に行えば、背景ノイズの大きさを変えることなく高速に変動させ得るので線状陰影の視認性を向上させることが期待された。しかし、実際には5×5のエリア内の画素は相関があるため、ランダムに選択してもそれほど高速に変動するような印象はなく、実際には効果が得られなかった。2016年度はこの結果を分析し、相関を弱める手法の研究を中心に行った。そして以前のフレームの同位置のエリアの画素も用いることで相関が弱まることを確認した。ちょうど同位置に線状陰影が重なっていた場合は除外するが、そうでない場合は同位置で5×5のカーネルを設定し、現在の画像と合わせて2種類のカーネルから選択することで、相関が弱まり期待する効果が得られた。観察者実験でも高速表示で有意に視認性向上が確認された。特にCNRが悪い陰影での効果が顕著で、臨床検査への応用により被曝低減につながることは明白である。この成果は第12回中四国放射線医療技術フォーラム(2016年11月、島根)および医用画像情報学会(177回大会、2017年2月、九州大学)で報告した。インターベンショナルラジオロジー(IVR)の透視による被ばく
脳を標的としたバイオターゲティングとその遺伝子のクローニング

[1]外来性ミクログリアによる脳虚血のターゲティングと神経細胞死保護作用前年度の研究によりミクログリアはマクロファージとは異なり末梢血管に直接注入した場合にも脳に特異な親和性をもち、脳に侵潤する能力を持った細胞であること、この親和性を利用すれば末梢血流中から特定物質や遺伝子を脳に特異的に導入できることを明らかにした。そこで、今年度は脳虚血による遅延性神経細胞死を誘導したときのミクログリアの動態を調べた。一過性前脳虚血を起こした砂ネズミで遅延性神経細胞死が見られる海馬CA1領域の錐体細胞層に標識ミクログリアを集積させることができることを見いだした。さらに、活性化ミクログリアを脳内導入した場合や虚血再還流直後にミクログリアを注入した場合においては有意にCA1錐体細胞の神経細胞死が抑制されることがわかった。したがって、このシステムで調べる限りにおいてはミクログリアは海馬CA1錐体細胞の虚血後にみられる遅延性神経細胞死に対して保護的であると考えられる。[2]組換えファージの生物活性のスクリーニングミクログリア細胞株からmRNAを生成してcDNAを合成し、ファージディスプレイライブラリーに組み込みをおこなった。また、ランダムペプチドライブラリーも作成し脳特異的接着に関わる脳側の因子(ホーミングレセプター)の検索も同時に行えるシステムを構築した。それぞれのファージ混合液をマウス個体に尾静脈から注入して投与し、潅流後脳を摘出、脳から回収されるファージを増殖後再度尾静脈から注入し、同様の分析を3階繰り返し行って脳特異的移行性を示すファージの濃縮をおこなった。
土石流における先端部形成が流動の間欠性に与える影響

土石流における先端部形成が流動機構に与える影響について,均一粒径土石流と混合粒径土石流の水路実験結果と数値計算結果を比較することで検討を行った.均一粒径の土石流では,実験と数値計算の結果は良く一致していた.一方で,混合粒径の土石流で両者は一致しなかった.混合粒径土石流では,逆グレイディング現象によって,流れの剪断応力が主に小粒径によって受け持たれていたことが,両者の不一致の原因であることが示唆され,土石流発達初期においては先頭部での分級は流速に影響せず,計算値が実際の流速より過少評価されることが明らかになった.土石流における先端部形成が流動機構に与える影響について,均一粒径土石流と混合粒径土石流の水路実験結果と数値計算結果を比較することで検討を行った.均一粒径の土石流では,実験と数値計算の結果は良く一致していた.一方で,混合粒径の土石流で両者は一致しなかった.混合粒径土石流では,逆グレイディング現象によって,流れの剪断応力が主に小粒径によって受け持たれていたことが,両者の不一致の原因であることが示唆され,土石流発達初期においては先頭部での分級は流速に影響せず,計算値が実際の流速より過少評価されることが明らかになった.平成22年度は,可変勾配水路を用いて,土石流先端部の形成過程を把握するために水路実験を実施した.実験は,複数の粒径の異なる土砂を用いて均一粒径と混合粒径(二粒径)の条件で行った.実験と数値計算の結果を比較したところ,均一粒径では,既存の構成則が土石流の発達とそれに伴う先端部形成を流速の変化とあわせて良好に再現することが明らかになった.それに対して混合粒径では実験と数値計算の対応が見られなかった.混合粒径実験との比較に用いた計算は,実験に用いた二粒径の平均粒径,大粒径,小粒径の3通りで行った.実験結果は平均粒径とは対応せず,小粒径による計算結果との対応を見せた.高速ビデオカメラによる流れ内部での流速分布の結果と合わせて検討したところ,混合粒径土石流における次のような流動メカニズムが示唆された.土石流の本体部では,逆グレイディング現象によって,大粒径が流れ表面に集中する.流れ表面部は流速が大きいため,大粒径が選択的に土石流の先端部に運ばれる.また,応力の大部分を受け持つ路床近傍には小粒径が占めるようになるため,混合粒径土石流の発達過程において,流れの抵抗は構成則を小粒径で解いたものに近づく.実験初期のデータを取りまとめて,砂防学会において発表した.また,混合粒径土石流における微細粒子の混入が流れに与える影響についても,実験的によって確認した.その他,土石流先端部における応力構造を間隙水圧の測定結果に基づいて検討した結果をを投稿し,受理された.平成23年度も,前年度に引き続き可変勾配水路を用いた水路実験を実施した.前年度の結果から,混合粒径土石流の先端部の形成過程においては,後続流における分級(逆グレイディング現象)が重要な役割を果たすことが示唆されたため,本年度は大粒径と小粒径の混合比を変化させることで,逆グレイディング現象による土石流の抵抗則の変化についての検討を行った.また,流下に伴う土石流先端部の発達の影響についても,実験水路を延長することで検討を行った.高速ビデオカメラによる画像解析結果から濃度勾配が顕著な事例がみられたため,比較のために行う計算は,土石流だけではなく掃流状集合流動も再現出来るようプログラムの改良を行った.以上から明らかになった結果は次の通りである.計算においては,混合粒径土石流は大・小粒径の混合比の違い応じて流動深,流速に応じて違いがみられたのに対して,実験では先端部を除いてほとんど違いが見られず,小粒径(均一粒径)の実験結果に概ね一致した.水路を延長した実験(:水路末端での測定結果)ではその傾向がより顕著であり,混合粒径土石流の流動特性は,流れの発達に伴い構成則に小粒径を適用した結果と一致することが示された.流下に伴う流速分布と流れ内部での粒子の配置の変化に着目すると,流下初期では分級が生じておらず,流速分布の勾配は流れ中層上層で顕著(:移動床上の土石流の流速分布に類似)だったのに対して,流れが発達し分級が生じると,流速分布の勾配は小粒径が集中する底面近傍でもっとも大きな勾配をもつように変化した.以上の結果は,土石流先端部への巨礫集中は後続流における分級に伴って生じること,特に流れの発達過程では,既存の土石流流下モデルが先端部の到達時間を過大に(:危険側で)評価していることを意味している.
ジルコニア固溶体における対称性:a軸とc軸が等しい正方相の可能性

ジルコニア固溶体における相安定性、相関係、相転移に関する研究において、組成が均一な試料の合成は非常に重要である.(ZrO_2)_<1-x>-(RO_<1.5>)_x,(HfO_2)_<1-x>-(RO_<1.5>)_x固溶体をアーク溶解法あるいは焼結法により、(ZrO_2)_<1-x>-(CeO_2)_x固溶体を仮焼した後に約1650°Cで焼成することによりあるいは錯体重合法により作製した.ジルコニア固溶体の相転移においては酸素の役割が重要である.正方一立方などの相転移における酸素の挙動、即ち位置及び振動状態をラマン散乱,X線回折および中性子回折によって評価した。リ-トベルト解析を行い、酸素の原子座標と振動パラメータを得た。一連の希土類酸化物を添加するとRO_<1.5>濃度が2-14%の範囲で400反射に分裂が観察された.一方,これより高い濃度では400反射に分裂が見られないのにも拘わらず、正方相のみに特有なラマンバンドが観察された.これは軸率が1に殆ど等しい正方相(t′′)が存在していることを意味している.このように様々な希土類を添加したときにt′′が生成することを報告した例は今まで無く,本研究の成果は非常に意義深い物となった.また,ハフニア(HfO_2)_<1-x>-(RO_<1.5>)_x固溶体において軸率が1に殆ど等しい正方相(t′′)が存在していることを報告したのはおそらく初めての例である.また,t′′の生成する範囲はドーパントの種類とホストの種類に依存せず,14-18モル%であることが明らかになった.ジルコニア固溶体における相安定性、相関係、相転移に関する研究において、組成が均一な試料の合成は非常に重要である.(ZrO_2)_<1-x>-(RO_<1.5>)_x,(HfO_2)_<1-x>-(RO_<1.5>)_x固溶体をアーク溶解法あるいは焼結法により、(ZrO_2)_<1-x>-(CeO_2)_x固溶体を仮焼した後に約1650°Cで焼成することによりあるいは錯体重合法により作製した.ジルコニア固溶体の相転移においては酸素の役割が重要である.正方一立方などの相転移における酸素の挙動、即ち位置及び振動状態をラマン散乱,X線回折および中性子回折によって評価した。一連の希土類酸化物を添加するとRO_<1.5>濃度が2-14%の範囲で400反射に分裂が観察された.一方,これより高い濃度では400反射に分裂が見られないのにも拘わらず、正方相のみに特有なラマンバンドが観察された.これは軸率が1に殆ど等しい正方相(t′′)が存在していることを意味している.このように様々な希土類を添加したときにt′′が生成することを報告した例は今まで無く,本研究の成果は非常に意義深い物となった.また,ハフニア(HfO_2)_<1-x>-(RO_<1.5>)_x固溶体において軸率が1に殆ど等しい正方相(t′′)が存在していることを報告したのはおそらく初めての例である.また,t′′の生成する範囲はドーパントの種類とホストの種類に依存せず,14-18モル%であることが明らかになった.
火山灰中のフッ素等有害微量元素のオンサイト分析を目指した簡易溶液化法開発

桜島などの火山から噴出される火山灰は、火山ガスに含まれるフッ素(F)を吸着し大気中へ放出される。火山灰に吸着したフッ素は火山灰とともに直接人体へ取り込まれ健康被害を引き起こし、堆積した火山灰が雨水などと接触した場合には環境を汚染する。よって、火山灰中の全フッ素含有量分析が重要であるが、火山灰のようにケイ素やアルミニウムを主成分とする無機固体試料は通常の酸分解では溶液化が困難であり、特にフッ素の分析においては、フッ酸を用いる分解法が適用できず、一般的な固体試料の元素分析法である蛍光X線分析でもフッ素のような軽元素は分析が困難である。本研究では、複雑な装置を必要としない「酸素フラスコ燃焼法(OFC法)」による試料溶液化法により火山灰中に含まれる全フッ素濃度の簡便な分析法開発を目指し難燃性固体中フッ素のOFC法最適化条件の検討を行った。H30年度は、文献調査などから火山灰に含まれるフッ素化合物を推定し、フッ化水素、フッ化カルシウム、フルオロケイ酸塩、フルオロアルミン酸塩のような形態で火山灰中に含まれていると推定した。上記フッ素化合物をモデル物質として使用し、OFC法による前処理を検討した。また、OFC法では可燃成分含有量の低い試料の燃焼が困難であるという欠点を克服するため、火山灰類似の難燃性固体試料として石炭灰を用いて、助燃剤を添加することを検討し、さらに試料中の難溶性フッ素化合物を反応させ、溶出させるために反応触媒の添加も検討した。フッ化カルシウムやフルオロアルミニウム塩の場合、融点や分解温度が高いため、助燃剤や反応触媒を添加しない場合はフッ素の回収率が低かったが、助燃剤、反応触媒の添加において、フッ素回収率の向上がみられた。また、分解液中のF検出法として、ランタンアリザリンコンプレキソン法を適用することも試み、オンサイト分析に向けた検討を行った。本研究課題では、火山灰中のフッ素分析において、酸素フラスコ燃焼(OFC)法を用いる簡便な溶液化法の開発に向けて、1.火山灰中のフッ素の存在形態の解明、2.OFC法における燃焼助剤の選定、3.反応触媒の選定、4.最適化したOFC法の実試料への適用、5.オンサイト分析を目指したフッ素分析法の検討の5項目について検討を行っている。H2930年度では、項目1、2、3、5について検討を実施し、項目1については、X線回折法等により火山灰に含まれるフッ素化合物の存在形態を分析することを試みたが、フッ素化合物同定は困難であった。そこで、文献調査などにより火山灰に含まれるフッ素化合物として想定される化合物を推定を行い、3種のフッ素化合物をモデル物質として選定した。項目2、3についてはH30年度において、推定したフッ素化合物をモデル物質として使用し、OFCを実施した結果、沸点や分解温度がOFCにおける燃焼温度以上と予想される、フッ化カルシウム、ヘキサフルオロアルミン酸ナトリウムといったフッ素化合物において、H29年度までに選定した助燃剤や反応触媒の効果が確認できた。項目5については、OFCによる分解液中のFをオンサイトで分析する手法として、ランタンアリザリンコンプレキソンを用いる比色法の適用を検討し、共存するAlやFe等の影響が大きいことを明らかとし、その対策法としてマスキング剤の選定などを行った。現在、最適なマスキング剤の選定に時間がかかっている。適当なマスキング剤が見いだせない場合は計画を変更し、試料中のFの濃縮などを試みて、分析感度の向上を検討する予定である。上記の様に、一部実験計画の見直しの為、進捗が遅れている部分があるが、研究課題全体としては、おおむね順調な進捗状況といえる。火山灰中に含まれるフッ素化合物の直接的な同定分析は困難であったため、文献調査により推定したフッ素化合物をモデル物質として用いて、模擬燃焼実験を行い、フッ素の放出(揮発)挙動とモデル物質中のフッ素放出挙動とを比較することで、火山灰中に含まれるフッ素化合物の化学形態を明らかにする。この際使用する、模擬燃焼実験装置の立ち上げに時間を要しているため、早急に装置を立ち上げ検討を行う。また、火山灰類似の石炭灰のOFC法による処理には、助燃剤や反応触媒の添加が有効であることが分かったが、沸点の高い一部のモデル物質では、現在用いている助燃剤や反応触媒では充分なF回収率が得られていない。よって、助燃剤としては、高い燃焼熱を有するグラファイト、デンプン、パラフィン、アルコール等の添加を検討する。また、反応触媒についてもさらに効果的なものがないか検討する。より効果的な助燃剤、反応触媒の最適条件を決定したのち、実際の火山灰中のF濃度を分析し、従来法である熱加水分解法との比較により、開発した手法の妥当性を確かめる。さらに、オンサイト分析を目指した分析法の検討として、ランタンアリザリンコンプレキソン法による比色分析等の適用を検討しする。この際、共存するAlやFe、タングステン等の影響が大きいことを明らかとなったので、その対策法として金属イオンのマスキング剤の最適化を行う。クエン酸などの金属にキレート能を有するものを候補としている。適当なマスキング剤が見いだせない場合は、比色法を妨害する金属イオンを固相抽出法などで除去し、分解液中のFのみを濃縮回収することも検討し、分析感度の向上を検討する予定である。

火山灰に吸着したフッ素は火山灰とともに直接人体へ取り込まれ健康被害を引き起こし、堆積した火山灰が雨水などと接触した場合には環境を汚染する。よって、火山灰中の全フッ素含有量分析が重要であるが、火山灰のようにケイ素やアルミニウムを主成分とする無機固体試料は通常の酸分解では溶液化が困難であり、特にフッ素の分析においては、フッ酸を用いる分解法が適用できず、一般的な固体試料の元素分析法である蛍光X線分析でもフッ素のような軽元素は分析が困難である。本研究では、複雑な装置を必要としない「酸素フラスコ燃焼法(OFC法)」による試料溶液化法により火山灰中に含まれる全フッ素濃度の簡便な分析法開発を目指し難燃性固体中フッ素のOFC法最適化条件の検討を行った。H29年度は、文献調査などから火山灰に含まれるフッ素化合物を推定し、フッ化水素、フッ化カルシウムや種々のフルオロケイ酸塩のような形態で火山灰中に含まれていると推定した。X線回折法による分析により上記の化合物を同定することを試みたが感度不足により、フッ素を含む鉱物の同定は困難であった。また、OFC法では可燃成分含有量の低い試料の燃焼が困難であるという欠点を克服するため、火山灰類似の難燃性固体試料として石炭灰を用いて、助燃剤を添加することを検討し、さらに試料中の難溶性フッ素化合物を反応させ、溶出させるために反応触媒の添加も検討した。難燃性固体である石炭灰では、パラフィンを助燃剤として添加することで、フッ素の回収率が向上することが分かった。また、反応触媒としてスズ(Sn)粉末と酸化タングステン(WO3)の添加が効果的であることを見出した。本研究課題では、火山灰中のフッ素分析において、酸素フラスコ燃焼(OFC)法を用いる簡便な溶液化法の開発に向けて、1.火山灰中のフッ素の存在形態の解明、2.OFC法における燃焼助剤の選定、3.反応触媒の選定、4.最適化したOFC法の実試料への適用、5.オンサイト分析を目指したフッ素分析法の検討の5項目について検討を行っている。H29年度では、項目1、2、3について検討を実施し、項目1については、X線回折法により火山灰に含まれるフッ素化合物の存在形態を分析することを試みたが、フッ素濃度が低いためフッ素を含む鉱物の同定は困難であった。そこで、文献調査などにより火山灰に含まれるフッ素化合物として想定される化合物を推定した。H30年度において、推定したフッ素化合物をモデル物質として使用し、温度をコントロールした電気燃焼炉を使用し、OFC法を想定した燃焼条件により模擬燃焼実験を行い、燃焼挙動から火山灰に含まれるフッ素化合物の推定を裏付けることを行う計画である。項目2、3については、モデルフッ素化合物の選定に時間を要しているため、火山灰類似の土壌や石炭灰のフッ素濃度既知な認証標準物質を用いて、OFC法における燃焼助剤、反応触媒の添加条件の検討を実施した。反応触媒の検討は、H30年度に実施を予定していた項目であり、一部先行して実施した。上記の様に、一部実験計画の見直しの為、項目1について進捗が遅れている部分があるが、項目3など先行して検討を始めている部分もあるため、研究課題全体としては、おおむね順調な進捗状況といえる。桜島などの火山から噴出される火山灰は、火山ガスに含まれるフッ素(F)を吸着し大気中へ放出される。
過冷液体およびガラスにおける構造緩和の研究

本研究は塩化物と酸化物の中からガラス形成しやすい系を対象に取り上げ、過冷液体とガラス(ガラス化温度付近を中心に)状態における構造緩和を音波スペクトロスコピーで考察することを目的とする。本年度では、塩化亜鉛基二成分系を中心に研究を展開された。これらの二成分系融体は冷却過程において音波の分散が生じる。この音波の分散はブリュアン散乱法で確認された。塩化亜鉛にアルカリハロゲン化物を添加すると融点が低下し、比較的安定なガラスを得ることができる。本研究では、ZnCl_2-NaCl,ZnCl_2-KCl,ZnCl_2-CsCl,ZnCl_2-KBrおよびZnCl_2-Kl各二成分系について、レーザブリュアン散乱実験を行った。独自に考察した方法で精製した試料を用いることによって、全周波数にわたるスペクトルが得られた。その結果、何れの系においても、音波の分散が認められ、構造緩和が観察された。また、散乱光に励起光振動数に等しい振動数の成分が測定された。その成分は、レイリー散乱と同じ振動数を持つが、半値幅が大きく、しかも温度の変化に非常に敏感である。これは、融体における構造緩和に寄与する成分であることが分かった。さらに、共晶組成付近の試料について、過冷液範囲で測定した後、急冷でガラス化し、そのガラス試料についてもレイリー-ブリュアン散乱スペクトルを測定した。その結果、散乱スペクトルは過冷液の低温側のと類似するが、緩和成分が存在しない。ガラスの弾性率は過冷液融体の無限高周波数のと同じ温度依存生をもち、ガラスと過冷液体の間に、連続性が存在することが分かった。本年度では、塩化亜鉛(ZnCl_2を含む二成分系を中心に研究を展開された。塩化亜鉛は融点付近になると、網目構造を形成し、粘性が著しく大きくなる。その冷却過程において音波の分散が生じる。この音速の分散は超音波およびブリュアン散乱両方の測定で確認された。本研究では、ZnCl_2-NaCl,ZnCl_2-KCl,ZnCl_2-CsCl,ZnCl_2-KBr,およびZnCl_2-KI各二成分系について、レーザブリュアン散乱実験を行った。独自に考案した方法で精製した試料を用いることによって、全周波数にわたるスペクトルが得られた。その結果、何れの系においても、音波の分散が認められ、構造緩和が観察される。全スペクトルについて粘弾性理論を用いて解析し、構造緩和の強度および緩和時間を決定した。さらに、共晶組成付近の試料について、過冷液範囲で測定した後、急冷でガラス化し、そのガラス試料につていもレイリー-ブリュアン散乱スペクトルを測定した。ガラスの弾性率は過冷液融体の無限高周波数のと同じ温度依存性をもち、ガラスと過冷液体の間に、連続性が存在することが分かった。