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非金属元素のプラズマ発光分光分析に関する研究

溶液に硝酸(2.5M),過塩素酸(3.5M)のような酸化性の無機酸や臭素酸カリウム(0.0001M),ペルオキソニ硫酸カリウム(0.02M),過酸化水素(0.2M)などの酸化剤を添加することによってヨウ素の測定感度が最大50倍も増加するという新しい知見を得た。4.MIP用の共鳴キャビティーを試作し、MIP発光分析の装置化をほぼ完了し、大気圧ヘリウムプラズマの特性を活用すべく予備実験に着手した。5.非金属元素と言うよりもむしろ半金属(メタロイド)元素であるビスマスやアンチモンの水素化物生成-ICP発光分光分析を行い、大きな成果を得た。6.来年度は、完成されたMIPやICPのプラズマを利用して硫黄やホウ素などの他の非金属元素に対象を広げる。本研究は,誘導結合高周波プラズマ(ICP)やマイクロ波誘導プラズマ(MIP)を励起光源に用いる発光分光分析によって非金属元素の高感度・高精度な新しい分析方法の確立を目的とするものである.研究2年目の本年度に実施した研究の成果は次の通りである.1.183.04mmおよび206.16mmにおけるヨウ素のICP発光分光分析においてヨウ素(ヨウ化物イオン)の溶液に硝酸(2.5M),過塩素酸(3.5M)のような酸化性の無機酸や臭素酸カリウム(0.0001M),ペルオキソニ硫酸カリウム(0.02M),過酸化水素(0.2M)などの酸化剤を添加することによってヨウ素の測定感度が最大50倍も増大することを見い出した.この現象を利用して,かん水や海水中の微量ヨウ素(ヨウ化物イオンとヨウ素酸イオンの合量)の定量を行い,他の分析法による分析値とよく一致した結果を得ることができた.2.硫黄の発光スペクトル線はすべて真空紫外波長域にあり,その代表的な180.731, 182.037, 182.625mmの3本のスペクトル線を種々調べ,その結果最適測定条件下での検出限界はそれぞれ0.024, 0.036, 0.11μg/mlであった. 180.731および182.037mm線を分析線として,種々の鉄鋼中の微量硫黄の定量に本法を適用し,標準値とよく一致した分析値を得た.3.硫黄と同様にホウ素の真空紫外域ICP発光分光分析について検討した.通常の紫外域にある208.96mmでは鉄やアルミニウムなどによる大きな発光干渉が見られたが, 182.64mm線を分析線に用いるとそのような干渉を見られなかった.本法を各種の鉄鋼中の微量硫黄の定量に応用することができた.4.大気圧ヘリウムMIP用の共鳴キャビティーを試作し,前年度完成したMIP発光分光分析装置を用いてヨウ素の高感度MIP発光分光分析を確立した.この場合溶液中のヨウ化物イオンを酸化して,揮発性のヨウ素分子に変換しMIP中に導入する新しい方法を開発した.前年度の研究に引き続いて本研究の最終年度の本年度中に実施した研究の成果は次の通りである。本研究は、誘導結合高周波プラズマ(ICP)やマイクロ波誘導プラズマ(MIP)を用いる発光分光分析によって非金属元素の高感度・高精度な新しい分析方法の確立を目指したものであるが、本年度は特にMIP発光分光分析について重点的に研究した。1.MIP発光分光分析の装置については市販装置が国内外に全く見当らないので、本研究においてプラズマを生成するためのマイクロ波共鳴キャビティーの試作を含めて分析システムの開発を進め、これを完成した。またシステム全体の性能についても検討した。2.新しく完成したMIP発光分光分析システムについて、非金属元素の分析線が190nm以下の波長域にある場合に対処できるように光学系の改良・変更を加えることによって真空紫外波長域での測定を可能にした。3.MIP用の石英製放電管(トーチ)として全く新しい"annular-flaw torch"を試作し、安定で、しかも軸中心で対称性の良いプラズマが得られるようになった。
「間(ま)」に関するデータベースの構築-テキスト,映像,音響,数値による-

本研究の目的は,(1)国内外の文化における「間」のデータを集め,文字情報,映像・音響情報による「間」の資料を提供して研究の便宜をはかること,(2)それらの資料に基づいて物理測定と心理実験を行い,そこで得た物理的ならびに感性的な数値データを提供して,人間の生活場面における快適な「間」の設計に貢献することである。以上の目的のために,「間」のマルチメディアデータベース作成の構想をたてた。これまでに,種々の文献,音響メディア,映像メディア等から次の項目についてデータを集めてきた。(a)「間」の定義,(b)「間」の歴史,(c)生活における「間」,(d)スピーチにおける「間」,(e)音楽における「間」,(f)スポーツにおける「間」,(g)舞踊における「間」,(h)演劇における「間」,(i)落語における「間」,(j)書画・映像における「間」,(k)建築における「間」,(l)「間」の科学的データ。その過程において,「丁度よい間の長さ」の法則性,「間」と呼吸の関係,「間」と精神テンポの関係などを見出してきた。今年度は(1)スピーチにおける「間」の長さと内容の関係,(2)スピーチにおける「間」の長さの時代変化,(3)スピーチにおける「間」の長さの個人差,について検討を加えるために,年代の異なる複数のプロの朗読者の「間」の長さを測定し,分析した。また,心理実験を行い,スピーチのテンポと「間」の長さの関係について,ならびに,「間」の長さによる聴取印象の違いについて調べた。
ダニ抗原誘発性気管支喘息に対するホルムアルデヒドの影響について

近年アレルギー性疾患が増加している背景には、住宅事情の変化が関与していると考えられている。住宅の気密化はダニが繁殖しやすい条件を作り出し、喘息患者の居室にはダニアレルゲンが比較的多いという報告もある。また新建材に使用されているホルムアルデヒドは、様々な過敏症を引き起こすことが調べられており、さらにアレルギー性疾患を悪化させるという報告がある。現代住宅事情において、我々は日常的にこれらアレルギー関連因子であるダニとホルムアルデヒドに曝露される環境下にあるといえる。そこで、本研究はダニ抗原誘発性気管支喘息様モデルマウスを用い、病態発症に対するホルムアルデヒドの増強作用を評価することを目的とした。H13年度は、比較的低濃度のホルムアルデヒドを長期間曝露し、呼吸器への影響を病理学的、生化学的に調べた。コナヒョウヒダニ抽出抗原10μgをマウスに腹腔投与後、3週間毎に0.5μgダニ抗原を4回又は8回気管内投与した。抗原感作期間中、ミスト状にした0.2%ホルムアルデヒドを15分間、週に一度3ヶ月又は6ヶ月マウスに曝露した。最終抗原投与から3日目にマウスを屠殺した。ホルムアルデヒドを3ヶ月及び6ヶ月ダニ抗原と共に曝露し、マウスの気道上皮の形態的変化を観察した結果、ダニ抗原投与によって誘発される好酸球の遊走や気道上皮の粘液細胞化に、ホルムアルデヒドによる有意な増悪作用は見られなかった。血清中のダニ抗原特異的IgG1抗体産生、肺組織中のサイトカイン(IL-5、RANTES、eotaxin、IFN-γ、TNF-α)産生にもホルムアルデヒドによる有意な影響は見られなかった。ダニ抗原特異的IgE抗体は、ダニ単独曝露でも、ダニ・ホルムアルデヒド併用曝露でも産生されなかった。これらの結果は、比較的低濃度のホルムアルデヒド長期間曝露はダニ抗原誘発性の気道炎症に対し、影響を及ぼさないことを示している。ホルムアルデヒドは、気道過敏症など様々な過敏症を引き起こすと考えられている室内環境汚染物質である。近年、我々の日常生活は新建材を使用した環境下にあり、ホルムアルデヒドに曝される危険性が増えている。アレルギー性疾患を持つ患者が、ホルムアルデヒドをはじめとする化学物質に敏感であるという報告もあるが、両者の関係はまだ詳細には調べられていない。そこで本研究はマウスを用い、ダニ抗原誘発性気管支喘息において見られる病態発症に対する、ホルムアルデヒドの増強作用を評価することを目的とした。H12年度は、比較的高濃度のホルムアルデヒドを5週間曝露し、呼吸器への影響を病理学的、生化学的に調べた。コナヒョウダニ抽出抗原1mgを、アラム1.5mgと共に1回腹腔投与。その後、ミスト状の0.5%ホルムアルデヒドを、15分間マウスに1週間毎、計5回吸入させた。最終ホルムアルデヒド曝露終了3時間後に気管内チューブを用いてダニ抗原10μgをチャレンジした。チャレンジから3日後にマウスを屠殺した。ホルムアルデヒドをダニ抗原と共に曝露すると、気道上皮細胞の粘液細胞化が増強された。粘液細胞化の程度に呼応して、気道粘膜組織下に炎症細胞の遊走が見られた。また肺組織中のサイトカインを測定したところ、IL-5、RANTESの産生量が、ダニ抗原単独の場合の産生量より多かった。IL-2、IL-4は検出されなかった。一方、血中抗体価を測定した結果、IgG1抗体産生にホルムアルデヒドの影響は見られなかった。IgE抗体産生は、ダニ抗原が誘発する気管支喘息様病態では産生されず、ホルムアルデヒドの影響も見られなかった。以上の結果から、ホルムアルデヒドは、抗体産生には影響しないが、IL-5産生やRANTESの産生を促進し、それに伴い炎症細胞性の気道上皮炎症を強め、気管支喘息様病態をより増悪することが示唆された。今後は、より日常に近い環境を想定して、長期間ホルムアルデヒドと抗原の曝露実験を行い、生体への影響についてより考察を深めていく。血清中のダニ抗原

特異的IgG1抗体産生、肺組織中のサイトカイン(IL-5、RANTES、eotaxin、IFN-γ、TNF-α)産生にもホルムアルデヒドによる有意な影響は見られなかった。ダニ抗原特異的IgE抗体は、ダニ単独曝露でも、ダニ・ホルムアルデヒド併用曝露でも産生されなかった。これらの結果は、比較的低濃度のホルムアルデヒド長期間曝露はダニ抗原誘発性の気道炎症に対し、影響を及ぼさないことを示している。
動力学的電子回折条件における酸化物セラミックスからのX線放出と構造解析への応用

MgO,Al_2O_3やMgO/nAl_2O_3スピネルなどの酸化物セラミックスの詳細な構造解析法を確立するために、本研究は入射電子の強い動力学的弾性散乱過程とX線放射を伴う非弾性散乱過程の相互作用についての理解を深めることを主たる目的とした。初年度は、結晶構造が比較的単純で原子散乱因子などが良く検討されているMgO結晶を試料に取り上げて、400反射の臨界電圧の精密測定と臨界電圧付近での特性X線放出の測定を行い、最近Rezらによって理論的に求められているイオン状態にある各種元素の原子散乱因子は、セラミックスの動力学的回折効果の解析に有効であるという結論に達した。次年度は、電子線のチャンネリング励起X線分光と大角度収束電子回折による結晶構造因子同時測定法を、1MeV電子もしくは300KeV酸素イオンを1.5-2.0dpa照射したMgO/nAl_2O_3(n=1.0,2.4,3.0)スピネルに適用して、照射に伴うカチオンの変位について検討を行った。その結果、電子照射の場合は、照射前後においてカチオンの配列はほとんど変化しておらず、はじき出しが生じてもカチオンは即座に空格子点との再結合して、ほぼ元の格子点に戻るものと考えられた。最終年度には、電子線の試料入射方位を細かく変えながら特性X線の強度を測定する手法の有効性を実験と理論の両面から検討を行い、1MeVNe^+イオンの照射前後におけるMgO/Al_2O_3の陽イオンの配列の変化の解析に応用した。照射前では、MgO/Al_2O_3のMgイオンの約60%が4面体位置を、Alイオンの約90%が8面体位置をそれぞれ占有していたのに対して、照射により陽イオンの変位が進み、構造が不規則化している様子が実験から明確に示された。さらに損傷ピーク位置では、4面体位置にあるイオン総数が減少しており、優先的に空孔が生成されていることが示唆された。MgO,Al_2O_3やMgO/nAl_2O_3スピネルなどの酸化物セラミックスの詳細な構造解析法を確立するために、本研究は入射電子の強い動力学的弾性散乱過程とX線放射を伴う非弾性散乱過程の相互作用についての理解を深めることを主たる目的としている。今年度は、まず結晶構造が比較的単純で原子散乱因子などが良く検討されているMgO結晶を試料に取り上げて、400反射の臨界電圧の精密測定と臨界電圧付近での特性X線放出の測定、ならびに111反射を強く励起した条件での特性X線測定を行った。臨界電圧の測定値から弾性散乱の原子散乱因子の検討を行い、最近Rezらによって理論的に求められているイオン状態にある各種元素の原子散乱因子は、セラミックスの動力学的回折効果の解析に有効であるという結論に達した。臨界電圧付近での特性X線放射の異常は確認できなかった。続いて、MgO/nAl_2O_3スピネル(n>1)のカチオン配列について、電子線のチャンネリング励起X線分光法と大角度収束電子回折による結晶構造因子の測定により検討を行い、as-receivedの化合物では30%ほどのカチオン配列の不規則化が生じていることを明らかにした。しかしながら、1400°Cで9時間焼鈍するとMgならびにAlイオンのほとんどが、それぞれ4面体サイトと8面体サイトを占有して完全なスピネル構造となることが明らかになった。

以上の成果を基にして現在、1MeV電子ならびに酸素イオンの照射による構造変化について検討を進めている。MgO,Al_2O_3やMgO/nAl_2O_3スピネルなどの酸化物セラミックスの詳細な構造解析法を確立するために、本研究は入射電子の強い動力学的弾性散乱過程とX線放射を伴う非弾性散乱過程の相互作用についての理解を深めることを主たる目的としている。今年度は、昨年度にスピネル型化合物のカチオン配列決定法としてその有効性を確認した、電子線のチャンネリング励起X線分光と大角度収束電子回折による結晶構造因子の同時測定法を、1MeV電子もしくは300keV酸素イオンを1.5-2.Odpa照射したMgO/Al_2O_3,MgO/2.4Al_2O_3,MgO/3.0Al_2O_3スピネルに適用して、照射に伴うカチオンの変位について検討を行った。その結果、電子照射の場合は、照射前後においてカチオンの配列はほとんど変化しておらす、はじき出しが生じてもカチオンは即座に空格子点との再結合して、ほぼ元の格子点に戻るものと考えられる。一方、イオン照射ではMgイオンの配列は照射前後でほとんど変化が見られないのに対して、Alイオンは主に4面体サイトから8面体サイトに変位する傾向が見られた。また、空格子点が4面体位置により多く集まる傾向も観測された。恐らくイオン照射の場合は、局所的にはじき出しが集中して生ずるため、イオンや空格子点の再配列が電子照射に比べて生じやすいものと考えられる。今後、照射に伴うカチオンの変位についてさらに詳細な検討を行う予定にしている。(1)400系統反射列を励起した条件で、4gブラッグ条件から-4g条件まで電子ビームを傾けて得られるHARECXSプロフィールは、カチオンの配列に非常に敏感に依存して変化することが、実験とX線放出に関わる非弾性散乱を考慮した多波動力学的回折理論による計算から明らかとなった。さらにこのプロフィールは原子の静的変位にも依存しており、そこから原子の格子点からのずれについての情報も得ることが可能であることが示唆された。(2)MgO-Al203について本手法を適用したところ、Ne+イオンの照射前では、Mgイオンの約60%が4面体位置を、A1イオンの約90%が8面体位置をそれぞれ占有していたのに対して、照射により陽イオンの変位が進み、構造が不規則化している様子がHARECXSプロフィールから明確に示された。プレ損傷ピーク位置では顕微鏡像や回折図形に照射による変化はほとんど見られず、本手法は高い感度での測定が可能である。損傷ピーク位置では、4面体位置にあるイオン総数が減少しており、そこで優先的に空孔が生成されていることが示唆された。
固体表面－量子ドット系におけるホットキャリア輸送過程に関する理論的研究

H26年度は、固体表面ー量子ドット系に限らず種々の光エネルギー変換材料を研究対象と捉え、キャリア輸送に関するふたつの研究テーマに取り組んだ。すなわち、水分解光触媒GaN:ZnOのバンドベンディングに関する研究と、太陽電池材料として注目されているヨウ化鉛系ペロブスカイト化合物のホットキャリア寿命に関する研究である。半導体材料が光触媒や太陽電池として機能するためには、光吸収により生じた電子と正孔の再結合を抑制する必要がある。半導体表面近傍でのバンドベンディングは、電荷分離を促し再結合を抑制するため、光エネルギー変換において重要な役割を果たす。申請者は、密度汎関数法を用いた第一原理計算によってGaN:ZnOの表面モデルを調べた。その結果、表面の酸化したGaN:ZnOモデルでは、従来考えられているものとは異なる機構によるバンドベンディングが生じることが明らかになった。この結果は、本材料が高性能な光触媒として機能する原因を説明しうるものであり、今後の光触媒性能向上に向けた研究に指針を与えるものであると考えている。太陽電池材料におけるホットキャリアの有効利用は、そのエネルギー変換効率を向上するために重要な要因である。申請者は、密度汎関数摂動論および多体摂動理論を用いて電子ーフォノン相互作用を計算することで、ヨウ化鉛系ペロブスカイト化合物におけるホットキャリア寿命を調べた。ヨウ化鉛セシウムCsPbI3のキャリア寿命を計算した結果、そのホットホールは非常に長い寿命を持つことが明らかになった。そのメカニズムを解析した結果、長寿命なホットホールはCsPbI3のみでなくヨウ化鉛メチルアンモニウムCH3NH3PbI3にも見られることが示唆され、過去に報告された実験結果を裏付けるものとなった。本結果は、現在注目されているペロブスカイト太陽電池のさらなる有望性を支持するものであると考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度においては、固体表面-量子ドット系に着手するための準備段階として異なる3つの研究テーマに取り組んだ。本課題の最終目標は、固体表面吸着系におけるキャリア輸送過程を、異なる対象に用いられてきた手法の複合によってアプローチすることが可能か検証することにあると判断したため、初年度はそれぞれの理論手法への理解、及び基礎的なセンスを深めることを狙いとした。第一のテーマとして、固体表面-量子ドット系の電子注入過程の計算に用いる予定である、非平衡グリーン関数法(NEGF)を用いて、Ag電極ナノギャップに捕捉されたC_<60>の電気伝導度に関する研究を行った。C_<60>の吸着構造によって電気伝導度が特徴的に変化することを発見し、それがフェルミレベル近傍で電極と強くカップリングするC_<60>の分子軌道の対称性に起因していることを明らかにした。その中で、研究実施計画の通り、プログラム"TranSIESTA"への電子-格子相互作用計算の実装も行った。第二のテーマとして、半導体及び絶縁体の電子状態を高精度で求めるため必要となる、多体摂動理論(MBPT)の手法を用いて、水分解型光触媒として知られているGaNとZnOの固溶体の電子状態及び光学応答に関して研究を行った。様々な固溶体の構造モデルをMBPTによって計算し、その可視光応答性を説明する結晶中の局所構造について論じた。第三のテーマとして、量子ドット中の励起電子の緩和を調べる際に適用可能と考えられる、MBPTに基づいた電子-格子相互作用の計算手法を用いて、窒化ガリウムGaNにおける吸収スペクトルの温度依存性について研究を行った。本手法は、本テーマは、イタリアのDr.Andrea Mariniの研究グループとの共同研究である。計算の結果、実験で観測されている吸収スペクトルの温度依存性を説明することに成功した。H25年度においては、光触媒材料(Ga_<1-x>Zn_x)(N_<1-x>O_x)に関する研究について、実験研究者(東京大学大学院理学系研究科化学専攻長谷川研究室廣瀬助教)と共同研究を始め、より現実的な問題解決を目指した研究を行ってきた。H24年度までに行った第一原理計算を用いた研究から、(Ga_<1-x>Zn_x)(N_<1-x>O_x)に可視光吸収に適したバンドギャップを持たせるためには、結晶中におけるZnとNの結合量、及びその結合方向が重要であることが明らかになった。H25年度は、その結論が妥当であるか、妥当であるとしたらZnとNの結合量の制御によって可視光応答性の最適化が可能か、実験的にも検討していただくよう提案した。有用な実験的解析手法のひとつとして考えられるラマン散乱について計算を行い、その結果を提供した。このような実験研究者との議論に基づく共同研究は、どのような系を研究対象としても、現実の複雑な問題において成果を出すうえで必要不可欠なものである。本研究の目的である、量子ドット太陽電池のエネルギー変換効率向上の提案にも繋がる有用な経験を積むことができたと考えている。また、H24年度の123月にイタリアに留学し取り組んだDr. Andrea Mariniとの共同研究について議論を進め、Physical Review B誌に第一著者として論文を発表した。本研究で用いた、多体摂動理論的手法に基づいたElectron-Phonon相互作用の計算は、光触媒や太陽電池における光生成キャリアの寿命を計算するために有用な手法であり、本研究を通して一通りの知識及び技術を習得することができた。H25年度におけるこれらの経験から、従来の目標である界面でのキャリア輸送に関する研究に取り組む準備が整ったと考えている。

H26年度は、固体表面ー量子ドット系に限らず種々の光エネルギー変換材料を研究対象と捉え、キャリア輸送に関するふたつの研究テーマに取り組んだ。すなわち、水分解光触媒GaN:ZnOのバンドベンディングに関する研究と、太陽電池材料として注目されているヨウ化鉛系ペロブスカイト化合物のホットキャリア寿命に関する研究である。半導体材料が光触媒や太陽電池として機能するためには、光吸収により生じた電子と正孔の再結合を抑制する必要がある。半導体表面近傍でのバンドベンディングは、電荷分離を促し再結合を抑制するため、光エネルギー変換において重要な役割を果たす。申請者は、密度汎関数法を用いた第一原理計算によってGaN:ZnOの表面モデルを調べた。その結果、表面の酸化したGaN:ZnOモデルでは、従来考えられているものとは異なる機構によるバンドベンディングが生じることが明らかになった。この結果は、本材料が高性能な光触媒として機能する原因を説明しうるものであり、今後の光触媒性能向上に向けた研究に指針を与えるものであると考えている。太陽電池材料におけるホットキャリアの有効利用は、そのエネルギー変換効率を向上するために重要な要因である。申請者は、密度汎関数摂動論および多体摂動理論を用いて電子ーフォノン相互作用を計算することで、ヨウ化鉛系ペロブスカイト化合物におけるホットキャリア寿命を調べた。ヨウ化鉛セシウムCsPbI3のキャリア寿命を計算した結果、そのホットホールは非常に長い寿命を持つことが明らかになった。そのメカニズムを解析した結果、長寿命なホットホールはCsPbI3のみでなくヨウ化鉛メチルアンモニウムCH3NH3PbI3にも見られることが示唆され、過去に報告された実験結果を裏付けるものとなった。本結果は、現在注目されているペロブスカイト太陽電池のさらなる有望性を支持するものであると考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。量子ドット系に着手するにあたり必要な計算手法について学ぶと同時に、Agナノギャッブ-C_<60>系、GaN-ZnO固溶体、GaNという3つの異なる対象のそれぞれについても、理論の立場から実験結果に説明を与えるような有意義な結果を得ることができたため、当初の想定を超える結果が得られたと評価できる。H25年度は、量子ドット太陽電池ではなく水分解型光触媒について主に研究を行ったが、光生成キャリアの寿命に関する研究という点において本質的な違いはなく、学会や論文発表、外部の研究者との議論の経験を通して順調に進展していると考えている。本年度においては、まず上記した3つの研究テーマについて論文として纏めることを目標とする。その後、これまで個別に取り扱ってきたNEGF、MBPT、及び電子-格子相互作用の計算の複合について検討を始め、固体表面-量子ドット系への適用を試みる予定である。固体表面ー量子ドット系に限らず、光触媒半導体ー助触媒金属界面など他のキャリア輸送が重要となる系も視野に入れ、これまで身に付けてきた計算手法を適用することで光生成キャリアの寿命について調べる。
機能性粘土鉱物の開発と先端産業廃棄物溶出による環境汚染浄化

先端産業からは,フッ素化合物や重金属化合物などの有害無機性物質をはじめとして,最近では内分泌撹乱物質などの微量で有害性を強く示す物質を含む工業製品が多量に製造され,それらが全て廃棄物となった時点で埋立処分場に埋立されている。埋立処分場では,新しい処分場の確保が困難になりつつあるばかりでなく,埋立られた廃棄物起源の有害物質を含む浸出水による環境汚染が懸念されるところである。本研究では,これらの有害物質を含む浸出水を埋立処分場から環境に出さないために,有害物質を処分場内で固定化するための機能性粘土鉱物を開発し,それを利用した埋立処分場の長寿命化を図るシステムの構築を目的とした。埋立処分場内の有害物質の浸出による環境汚染を未然に防ぐための方法のひとつとして,まず廃棄物層を覆っている覆土に注目し,その吸着性能などについて先端産業から排出されるフッ化物を対象に検討を行った。土壌では,我が国では確保が困難であるが炭酸カルシウムを多く含む砂膜土壌も効果が高いことが示唆されたが,その風送物である黄砂粒子が近年多量に我が国にも飛来するようになったが、それらの沈着による効果についても検討した。さらに土壌(粘土鉱物)のみでは機能が十分でなかったが,これに下水汚泥を原料とした炭化物の有効利用をはかったところ,重金属などの固定化に効果が高いことが判った。下水汚泥を原料とした炭化物は,活性炭のような吸着能ばかりではなく,含有するりん酸成分によって浸出水中の重金属と不溶性の化合物をつくることによって,固定化の効率が高くなることがわかった。さらに,内分泌撹乱物質については,廃棄物由来ばかりではなく,ディーゼルエンジン由来の大気を経由したものも無視できない程度に多いことが,都市部の観測によって判った。本研究成果に基づいて,今後,実際の埋立処分場にて検証を行う必要がある。先端産業からは,ヒ素,フッ素,重金属などの有害無機物質をはじめとして,最近では環境ホルモンで知られる内分泌撹乱物質や等の廃棄物が埋め立て処理されてきており,これらの浸出水による環境汚染が懸念されている。特にフッ素では,生活用水環境基準が0.8ppmという厳しい値で規制されるようになり,その環境汚染防止対策が急がれる。本研究では,これらの有害物質によって汚染された,土壌や地下水などの浄化に適用するための機能性粘土鉱物を開発し,その利用法について明らかにすることを目的に研究を進めている。すなわち,地下水,土壌ばかりでなく,河川水,湖沼水,低質,海水,大気エアロゾルについて,フッ素,ヒ素,重金属などの無機系有害物質,発ガン物質,内分泌撹乱物質などの有機系物質などの環境動態調査を試み,現在フッ素に関するデータがまとまりつつある。また,これらの調査は,国内ばかりでなく,東アジア地域においても深刻な問題として存在することから,あわせてその汚染の実態についても調査・解析を行っている。次に,このような有害物質の浄化を目的として,粘土鉱物の吸着機能について材料工学的評価を行い,天然の粘土鉱物の高い機能性をさらに材料工学的に機能を高め,その利用によって,土壌汚染,地下水汚染の浄化技術の開発を試みている。先端産業からは,ヒ素化合物,フッ素化合物,重金属化合物などの有害無機物質をはじめとして,最近では内分泌撹乱物質などの微量で有害性を示す物質を含む廃棄物が埋め立て処理されてきており,これらの浸出水による環境汚染が懸念されている。特にフッ素などに関しては,1999年より環境基準項目として加えられ,0.8ppmという厳しい値が示された。

環境基準とは,河川,湖沼や地下水などの水質に適用されるもので,埋め立て処理場からの浸出水はこれらの水域に流入する可能性がある。このようなことから,埋め立て処理場などにおける有害物質の溶出による環境汚染の防止対策が急がれる。本研究では,これらの有害物質によって汚染された,土壌や地下水などの浄化に適用するための機能性粘土鉱物を開発し,その利用法について明らかにすることを目的に研究を進めている。現在までに,産業廃棄物の埋め立て処理場の遮断型,管理型,安定型のうちで,管理型に関して調査を進めている。管理型は,水溶性有害物質が判定基準以下であるものや腐敗性のものを処分する施設であり,埋立地全面に遮水性の丈夫な合成ゴムシートを張り,汚染水の地下水汚染を防ぐ構造になっている。埋め立て処理場内における有害物質の浸出による環境汚染を未然に防ぐための方法の一つとして,まず廃棄物層を覆っている服殿吸着性に注目し,さらにその機能が低い場合にはその機能を補う材料の添加を提案した。このような材料については,資源の有効利用を考えたいわゆるエコマテリアルであることが必要である。現在異なる産業から排出された未利用資源を原料とした機能性材料の開発を進めている。【研究目的】先端産業からは,フッ素化合物や重金属化合物などの有害無機性物質をはじめとして,最近では内分泌撹乱物質などの微量で有害性を強く示す物質を含む工業製品が多量に製造され,それらが,全て廃棄物となった時点で埋立処分場に埋立されている。埋立処分場では,新しい処分場の確保が困難になりつつあるばかりでなく,埋立られた廃棄物起源の有害物質を含む浸出水による環境汚染が懸念されるところである。本研究では,これらの有害物質を含む浸出水を埋立処分場から環境に出さないために,有害物質を処分場内で固定化するための機能性粘土鉱物を開発し,それを利用した埋立処分場の長寿命化を図るシステムの構築を目的とした。【成果の概要】埋立処分場内の有害物質の浸出による環境汚染を未然に防ぐための方法のひとつとして,まず廃棄物層を覆っている覆土に注目し、その吸着性能などについて先端産業から排出されるフッ化物を対象に検討を行った。土壌では,我が国では確保が困難であるが炭酸カルシウムを多く含む砂漠土壌も効果が高いことが示唆されたが,その風送物である黄砂粒子が近年多量に我が国にも飛来するようになったが,それらの沈着による効果についても検討した。さらに土壌(粘土鉱物)のみでは機能が十分でなかったが,これに下水汚泥を原料とした炭化物の有効利用をはかったところ,重金属などの固定化に効果が高いことが判った。下水汚泥を原料とした炭化物は,活性炭のような吸着能ばかりではなく,含有するりん酸成分によって浸出水中の重金属と不溶性の化合物をつくることによって,固定化の効率が高くなることがわかった。さらに,内分泌撹乱物質については,廃棄物由来ばかりではなく,ディーゼルエンジン由来の大気を経由したものも無視できない程度に多いことが,都市部の観測によって判った。
高効率ハイスルーフ?ット抗原特異的抗体産生細胞スクリーニンク?チッフ?の研究開発

抗原特異的に抗体を産生するリンパ球をスクリーニングするチップを開発した。チップ上にマイクロ磁性スポットとマイクロウェルを形成することで、従来シリコン基板を利用して作製した同様のチップと比較して4倍以上の細胞利用率とスクリーニング性能を実現した。ヒトの免疫機能を利用した抗体医薬を開発するために、特定のウィルスを特異的に攻撃する抗体を作り出す免疫細胞を選別する医療用チップデバイスの開発を行った。ヒトから採取した細胞の利用率を向上させるために、磁気を利用し一つのマイクロウェルに一つの細胞を強制的に導入する方法を考案した。すでに開発済のシリコンチップでの利用率は1020%程度であったのに対し、本研究で開発したチップでは最高90%以上の性能が確認できた。さらに、抗体産生細胞スクリーニング技術(ISAAC)を導入することにも成功し、スクリーニング性能も従来の57倍程度であることが確認できた。平成22年度は、デバイス要素技術開発中心に行った。チップの主要構成部のマイクロウェルは、感光性樹脂と薄膜構造を組み合わせることで、抗体親和性と蛍光顕微鏡観察時のバックグラウンド除去性を向上させた。ウェル形成時のフォトリソグラフィでは、めっき用下地電極の影響によるウェル形状の異常がみられたものの、下地電極にAR(反射防止)膜を形成することで制御可能であることを確認した。また、磁性膜は電気めっきによるニッケル膜を作製することで、チップ下に配置した磁石の磁束を集中させることが可能になった。ウェルを伴わない磁性膜を有するチップでは、磁性膜パターンサイズを最適化することで1磁性膜につき1細胞をトラップすることが可能であることを確認した。目標とする細胞の強制的なトラップと抗原特異的抗体産生細胞のスクリーニングについて、本年度の研究で実現した。今後の量産性、信頼性を考慮した検討を今後引き続き行っていく予定である。平成23年度は、企業への事業移管を意識した実用化に向けた製造方法について検討をおこなった。これまでウェルを形成した後に磁性膜をめっきする方法であったが歩留まりが悪かった。そこで、今年度は磁性膜を作製した後にマイクロウェルを形成する方法に変更した。さらに下地電極をこれまでの金属膜電極から透明電極(ITO)に変更することで、マイクロウェルを構成する感光樹脂の露光工程において、磁性膜をマスキングパターンとして利用するセルフアライメント方式でおこなうことが可能となり、大幅な省力化を実現することができた。さらに、感光樹脂からの自家蛍光を抑制する遮光膜と表面改質膜を付加することで、高効率ハイスループットな抗体スクリーニングを可能とした,本技術については、特許を出願し、特許査定として認められた(特許第4951144号)。当該技術は、本研究でターゲットとしているリンパ球だけでなく、例えば血中循環腫瘍細胞(CTC)の捕獲、検査にも応用できるものと思われ、今後、汎用性を考慮したデバイス性能を検討していく予定である。平成24年度は、前年度までに開発したデバイスの改良をおこなった。それまで不透明であったチップを透明化することで幅広いアプリケーションにも対応できるようにした。問題となる素材からの自家蛍光も消光処理などを導入することで、支障の無いレベルまで低下させることができた。問題となっているめっきの密着性については、めっき前の薬品処理とめっき後のプラズマ処理により大幅に改善する結果を得た。またこれまでターゲットとしてきたリンパ球以外に、ガン細胞(KYSE220:ガン上皮癌細胞株)によるテストにおいても、ガン細胞の捕獲に成功し、血中循環腫瘍細胞(CTCs)の血液中からの分離も可能であることを確認した。本研究の成果は、県内企業に技術移管をおこなった。基板の大型化を伴う技術移管の過程での問題については、試作と評価を繰り返すことで解決を図り、目的とするデバイスの量産に向けた開発も含めて対応をおこなった。特にチップの透明化においては、本デバイスの試作に最適な材料がないことから試作工程を最適化することで対応した。大学医学部、県内バイオ企業においても評価をもらい、今後の課題等を明確にした。磁気を用いた本研究によるデバイスは、免疫細胞だけでなく、ガン細胞など他の細胞の捕獲にも有効であることがわかった。今後、さまざまな微生物や細胞などへの対応を検討していくことで、幅広い応用が見込めると考えられる。製造工程の簡略化を実現し、目的のスクリーニング性能を得ることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。検査用としてのアプリケーションを実現するために.医療機関で利用されている倒立型顕微鏡に対応したチップを開発する必要がある。

主にマイクロウェルの構成材料の性能に依存するところも生じるため、感光樹脂メーカーと連携して開発を行っていく予定である。また、バイオ医薬開発企業、チップ製造を行う電子部品製造企業などとの情報交換等も行い、早期のチップの実用化を目標とする。24年度が最終年度であるため、記入しない。
天文・地質分野におけるデジタル教材開発と初等中等教育現場での教育実践研求

岐阜大学附属中学校と長良中学校の生徒を対象に、天体望遠鏡(スピカ)による金星の満ち欠けの観察を取り入れた授業を実践した。この間、岐阜大学では天気の良い日は可能な限り金星の観察を行い、得られた画像をその日のうちにホームページで公開し、生徒たちの観測への動機づけや観察結果の確認のため使用した。まとめの授業では、継続的な観察結果を踏まえ、モデルによって観察事実が合理的に説明できるか検証した。また、宵の明星の観察を基に、明けの明星になった金星の姿を予想し、さらなる観察で確認を行った。今回の実践では内合通過前後で観察を行うことで、有意義な授業を展開できた。一方、月の満ち欠けについては、岐阜大学附属小学校4年生を対象に、天体望遠鏡(スピカ)と双眼鏡による月の観察を行った。天体望遠鏡の視野の中に月を導入すること、望遠鏡のピント合わせなど、小学4年生には困難な課題を提示したが、多くの子どもが観察に成功した。とりわけ、せっかく月が見えるようになったのにすぐ月が視野からはずれることに気づいた子があり、授業での交流で月が動いているかどうかが問題となった。その結果、次の授業までにもう一度観察して確かめる課題へと発展した。結局、多くの子どもが月が東から西へ動いていること、日ごとに東へ移動すること、月の地形やクレーターの存在に気がついた。岐阜大学のホームページでは、月の満ち欠け、地形やクレーターを紹介したホームページを作成し、興味をいだいた子どもたちにより深い学習へと発展できるようにした。天体望遠鏡による月の観察を取り入れた指導法については、今後も授業で実践し、改良していく必要がある。このほか、小中学校で学習する理科(特に2分野)の学習や高等学校「理科総合B」の学習を支援する教材をホームページに多数掲載した。
観測不足地域に適用可能な水災害危険度分布評価手法の開発

本研究では、発展途上国など水に関する観測や情報が不足している地域に適用可能な水災害危険度分布評価手法を開発した。本手法は、大きく二つに分かれている。一つは人工衛星画像と水理計算による浸水深推定手法であり、もう一つは既往水害時の推定浸水深と被害額に基づく浸水被害関数推定手法である。前者は、人工衛星画像から得られた既往水害時の浸水域の広がりになるべく近くなるような浸水域の水面形を水理計算で求めることによって浸水深を推定するものであり、後者は、前者の方法によって推定された浸水深とそれに対応する被害額のペアから、被害関数を推定するものである。これらをベトナムの低平流域に適用し、両手法の妥当性を示した。本研究の目的は、発展途上国など水に関する観測や情報が不足している地域に適用可能な水災害危険度(ハザードおよびリスク)分布評価手法を開発することであった。平成27年度は、模擬生成した雨量値と降雨流出氾濫モデルによる水災害ハザード評価手法の開発と、観測不足地域における検証用データの収集を行うことになっていたが、研究計画を変更し、当初平成28年度に実施する予定だった既往水害時の浸水状況と被害額に基づく浸水被害関数の推定手法の開発も並行して行った。雨量値模擬生成手法に関しては、基礎的な部分はできたものの、まだ完成には至っていない。また、模擬生成に必要な降雨場の時空間的特性を抽出するための観測雨量データの収集もまだ十分ではない。浸水被害関数の推定については、人工衛星画像と水理計算を用いて浸水深を推定する手法を開発した。水害時の浸水深に関する直接的な観測情報はあまり得られないことがほとんどであるが、水害時の氾濫域をとらえた人工衛星画像があれば、この方法を用いて浸水深を推定することが可能となり、水害の程度や被害の大きさを推定するのに非常に役立つ。この研究成果については、すでに原著論文として発表済みである。浸水状況と被害額に基づく浸水被害関数の推定については、いくつかの関数を想定し、上記の手法で推定した浸水深と被害額の統計値から関数のパラメタを最適化する枠組みを開発した。この枠組みで最適化されたパラメタ値を用いて被害額を算定したところ、よい精度で被害額を再現できることが明らかとなった。本研究は大きく以下の三課題から構成されている。[課題1]模擬生成した雨量値と降雨流出氾濫モデルによる水災害ハザード評価手法の開発[課題2]既往水害時の浸水状況と被害額に基づく浸水被害関数推定手法の開発[課題3]本手法の妥当性・有効性の検証現時点では、課題1と課題2のそれぞれについて中間段階まで進んでおり、おおむね順調に進展していると考えている。具体的には、雨量値模擬生成手法の基礎部分の開発と、人工衛星画像と水理計算を用いた浸水深推定手法の開発を行った。また、推定浸水深と被害額の統計値から浸水被害関数のパラメタを最適化する枠組みを開発した。本研究の目的は、発展途上国など水に関する観測や情報が不足している地域に適用可能な水災害危険度(ハザードおよびリスク)分布評価手法を開発することである。平成28年度は、主として、既往水害時の推定浸水深と被害額に基づく浸水被害関数推定手法の開発に注力した。具体的には、前年度に開発した手法を用いて過去の水害時の浸水深を推定するとともに、当該水害に対する被害額と組み合わせることで対象地域の浸水被害関数を推定する。観測不足地域であっても、水害時の被害額は集計されていることが多い。そこで、いくつかの既往の水害を対象として、推定浸水深と被害額のペアを作成し、浸水深から算定される被害額が実際の値に近くなる被害関数を推定した。被害関数の関数形としては、二次関数、指数関数、S字型関数の三種類を想定し、これらの関数のパラメタ値を最適化手法の一つであるSCE-UA法で同定した。その結果、いずれの関数形でも概ね精度よく被害額を推定できることが明らかとなった。しかしその一方で、被害額を集計した行政単位より小さな空間スケールでみると、上記の三つの関数で推定された被害額はかなり異なっていた。すなわち、被害関数を同定するのに用いた行政単位より小さなスケールでの被害額を推定することはできないことも明らかとなった。平成29年度はこの問題点の解決にも取り組みたい。たとえば、一部の地域でもいいので、より詳細な被害額に関する情報を収集し、これを被害関数同定の枠組みに取り込むことでどの程度被害額推定の不確実性を減らすことができるか検証する、などのアイディアを考えている。本研究は以下の三課題から構成されている。[課題1]模擬生成した雨量値と降雨流出氾濫モデルによる水災害ハザード評価手法の開発[課題2]既往水害時の浸水状況と被害額に基づく浸水被害関数推定手法の開発[課題3]本手法の妥当性・有効性の検証現時点では、課題1の一部ならびに課題2が終了し、また浸水被害関数推定手法の妥当性・有効性の検証も終了している。当初、水災害ハザードの評価において、雨量値を統計的な手法で模擬生成することを考えていたが、近年では気候モデル・気象モデルによって出力されたデータセットが利用可能になってきているため、雨量値模擬生成については作業を中止し、他の課題について研究を進めた。平成29年度は、主として、洪水氾濫計算の高速化に注力した。

当初は、主として平成28年度に開発した浸水被害関数推定手法の高精度化に取り組む予定だったが、ベトナム在住の研究協力者が妊娠し、現地での詳細な浸水被害情報の収集が難しくなったため、本研究課題を実施する中で派生してきた上記の追加的課題に取り組むこととした。具体的には、固有直交分解を利用して洪水氾濫計算の次元(計算すべき水理量の個数)を小さくする手法の開発に取り組んだ。固有直交分解は主成分分析ともよばれる統計手法で、多数の多変量データを効率的に表すための軸(基底)を見つけるものである。一般的な洪水氾濫計算では、計算対象領域を多数の計算セルに分割し、各セルや計算断面で定義された水理量(水深、流量)の値を、離散化されたモデル基礎式(連続式と運動方程式)で計算する。したがって、計算領域の水理量の時空間分布を表現するには非常に多数の変数が必要となる。これに対し、ここで開発した計算手法では、あらかじめ代表的な条件で計算された水理量に固有直交分解を適用し、この水理量の時空間分布を効率的に表すことができる基底を見つけておく。そして、モデル基礎式をこの基底に投影することで、計算変数をその基底に沿って測った量に変換する。このようにすることで、変数の個数を大幅に減らすことが可能となり、洪水氾濫計算を高速化することができる。この手法を単純な形状の領域の氾濫計算に適用したところ、計算条件によっては変数の個数を大幅に削減できることが明らかとなり、洪水氾濫計算の高速化が見込める結果が得られた。本研究では、発展途上国など水に関する観測や情報が不足している地域に適用可能な水災害危険度分布評価手法を開発した。本手法は、大きく二つに分かれている。一つは人工衛星画像と水理計算による浸水深推定手法であり、もう一つは既往水害時の推定浸水深と被害額に基づく浸水被害関数推定手法である。前者は、人工衛星画像から得られた既往水害時の浸水域の広がりになるべく近くなるような浸水域の水面形を水理計算で求めることによって浸水深を推定するものであり、後者は、前者の方法によって推定された浸水深とそれに対応する被害額のペアから、被害関数を推定するものである。これらをベトナムの低平流域に適用し、両手法の妥当性を示した。今年度は上記の課題1と課題2について研究を進める。具体的には、雨量値模擬生成手法の開発と浸水被害関数の精度検証を進める予定である。あわせて対象地域のデータ収集を継続する。また、当初の計画にはないことであるが、洪水氾濫計算の高速化にも取り組みたいと考えている。今年度は、研究実績の概要の欄で述べた課題(被害関数の同定に用いた行政単位より小さなスケールでの被害額推定精度の向上)に取り組むとともに、昨年度から追加的に開始した洪水氾濫計算の高速化、ならびに、洪水氾濫計算の拡張(河川水・氾濫水・地下水の相互作用のモデル化)にも取り組みたいと考えている。水文学当該年度に研究対象地域(ベトナム)を訪問してデータ収集することを考えていたが、現地の機関や研究者を通じて必要な情報が得られたこと、また研究を進める過程で、当初考えていなかった情報(より詳細なスケールでの被害情報)の必要性が明らかになったことなどから、現地への渡航を次年度に実施したほうがより大きな研究成果が得られると判断したため。
診療放射線検査に係る健診機関等での事故対策および被ばく線量の適正管理に関する研究

核医学検査に伴う作業従事者の被ばく線量(平均値)について、半導体(Si)個人被ばく線量計により測定した(本学研究科倫理委員会承認番号2017-014)。この線量計は従来の線量計と異なり時間別積算線量が測定可能である。単一光子放射撮影装置において、検査別(患者1人あたり)では頭部領域が脳血流SPECT(I-123 IMP 222MBq)で0.5μSv/h、骨(Tc-99m MDP 740MBq)が0.7μSu/h、心筋血流SPECT(負荷時:200MBq)、心筋血流SPECT(安静時:700MBq)が1.5μSv/hを示した。また、陽電子断層撮影装置において、職種別では医師が4.8μSv/h、看護師が3.1μSv/h、薬剤師が2.9μSv/h及び診療放射線技師は6.5μSv/hであり、サイクロトロンオペレータでは定期点検作業時に13.4μSv/hを計測した。しかし、作業回数などを考慮すると線量限度までは達しない計算である。さらに、I-131内用療法(5,550MBq)においても調査し、1患者あたり3.5μSv/h(運搬1.9Sv/h(3,700MBqでは1.7Sv/h)、測定0.3μSv/h、撮影1.3μSv/h)であった。なお、被ばく線量を軽減させるため、遮へい、作業時間などを考慮した対策前後の測定値の比較により、被ばく線量を1/3にまで減少させることができ、それぞれの効果が確認されたため、可能であれば鉛衝立を補強するなどの推進が望まれる。特に、陽電子断層撮影装置では操作室における現状の観察窓では68%の遮蔽効果であることから、早急に鉛衝立の追加が必要である。本研究の線量計による時間別積算線量を作業記録と照らし合わせることは、被ばく要因の分析に有用であることが示唆された。それぞれの成果については投稿中である。平成27年5月に巡回健診にて実施した胃部エックス線の集団検診中に受診者の一人が透視台から滑落し死亡した重大な事例から、検診車における安全対策や被ばく線量の管理方法をアンケート(質問調査用紙)式により調査した。対象は、検診車を有する全国の健診機関で90施設とし、調査内容は所有する検診車(胸部、腹部、X線CT、乳房など)について、現在の腹部(胃部)撮影業務について(従事される人数や具体的な安全対策など)、最近のインシデント事例について(発生時の詳細な状況など)、被ばく線量の管理方法について(自動露出機構の運用など)、また医療監視における指摘事項などである。回収率は45%(40施設:有効回答39施設)であった。所有する検診車は、胸部(平均5台、020台)、胃(腹)部(平均4台、017台)、乳房、X線CT、胸腹部、骨密度などである。腹部(胃部)撮影業務について、1撮影に関する業務は1人で対応する(31施設)、2腹部(胃部)検診における安全対策については、日本消化器がん検診学会による徹底事項を遵守している(23施設)、3昨年度におけるヒヤリハット事例については腹部(16施設)で、バリウム誤嚥(6件)、昇降台の踏み外し(4件)がそれぞれ多い傾向であった。また、被ばく線量の管理方法については、自動露出機構の使用(36施設)が多く、検診車への医療監視の実施(9施設)や撮影担当者の各種学会への参加状況(37施設)なども回答を得た。病院における安全対策や被ばく線量の管理状況は、医療監視などにより不具合が指摘できるが、巡回検診(検診車)ではそれらがほとんど実施されず、指導・改善する機会がないのが現状である。これらは、「巡回健診のX線撮影業務における安全管理について」として、第32回日本診療放射線技師総合学術大会で報告した。所属機関が変更になったが、研究については引き続き良好な協力が得られ順調に進捗している。研究成果については、計画どおり検診車における安全対策や被ばく線量の管理方法を調査報告し、また医療被ばく線量の測定および低減方法については血管撮影に関し論文が掲載された。2012年にInternational Commission on Radiological Protection(ICRP)において水晶体のしきい線量が引き下げられた。歯科診療X線撮影では照射部位と水晶体の距離が近いことから被ばく線量が懸念される。しかし、これまでその線量を測定・評価した報告はほとんどない。今回、歯科領域撮影の水晶体(及び甲状腺)の入射表面線量における平均吸収線量を頭部ファントムにより、蛍光ガラス線量計で測定し評価した。また、本検討ではデンタル撮影(前歯、臼歯、上顎撮影、下顎撮影)、オルソパントモグラフィ、頭部規格正面(P→A)、頭部規格側面(L→R)、医科用CT(64列ヘリカル、320列ボリュームスキャン)、歯科用CT(歯科撮影用コーンビームCT)について比較した。線量は頭部規格正面(PA)が最も少なく、医科用CTが最も高値を示した。なお、医科用CT(ヘリカル):11.512.2 mGy、(ボリューム)1.51.7 mGyに対し、歯科用CBCT:前歯0.10.2 mGy、臼歯0.10.3 mGyであった。

ICRP(Pub.118)による水晶体のしきい線量は500 mGyであり、歯科領域X線撮影による放射線白内障のリスクは低いと考えられる。特に、歯科CBCTは撮影部位により撮影部位の線量分布が変化するが、水晶体線量に影響しないと考えられる。放射線感受性が高い臓器として水晶体に着目し、歯科診療X線撮影(デンタル撮影、オルソパントモグラフィ、頭部規格正面、医科用CT、歯科用CT)における被ばく線量を測定のうえ低減対策等について論文が掲載された。核医学検査に伴う作業従事者の被ばく線量(平均値)について、半導体(Si)個人被ばく線量計により測定した(本学研究科倫理委員会承認番号2017-014)。この線量計は従来の線量計と異なり時間別積算線量が測定可能である。単一光子放射撮影装置において、検査別(患者1人あたり)では頭部領域が脳血流SPECT(I-123 IMP 222MBq)で0.5μSv/h、骨(Tc-99m MDP 740MBq)が0.7μSu/h、心筋血流SPECT(負荷時:200MBq)、心筋血流SPECT(安静時:700MBq)が1.5μSv/hを示した。また、陽電子断層撮影装置において、職種別では医師が4.8μSv/h、看護師が3.1μSv/h、薬剤師が2.9μSv/h及び診療放射線技師は6.5μSv/hであり、サイクロトロンオペレータでは定期点検作業時に13.4μSv/hを計測した。しかし、作業回数などを考慮すると線量限度までは達しない計算である。さらに、I-131内用療法(5,550MBq)においても調査し、1患者あたり3.5μSv/h(運搬1.9Sv/h(3,700MBqでは1.7Sv/h)、測定0.3μSv/h、撮影1.3μSv/h)であった。なお、被ばく線量を軽減させるため、遮へい、作業時間などを考慮した対策前後の測定値の比較により、被ばく線量を1/3にまで減少させることができ、それぞれの効果が確認されたため、可能であれば鉛衝立を補強するなどの推進が望まれる。特に、陽電子断層撮影装置では操作室における現状の観察窓では68%の遮蔽効果であることから、早急に鉛衝立の追加が必要である。本研究の線量計による時間別積算線量を作業記録と照らし合わせることは、被ばく要因の分析に有用であることが示唆された。それぞれの成果については投稿中である。医療被ばく線量の測定および低減方法について、感受性が高い臓器の水晶体や副作用が発生しやすい臓器の皮膚を優先に実施している。今後は、新しい線量計「Dシャトル」を利用し継時的被ばく線量の測定解析を実施したい。医療被ばく線量の測定および低減方法について、新しい線量計「Dシャトル」を利用し継時的に被ばく線量を測定し解析中である。職場の異動により研究を一部実施できなかったため、平成28年度に購入予定であった測定機器・解析ソフト等を導入できなかった。次年度使用額および平成29年度研究費については、そのほとんどを測定協力施設との打ち合わせ、実施および解析に利用する。また、一部については関連学会等に参加し、法や指針などの最新情報を取り入れた内容に対応する。