hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トップダウンとボトムアップ融合による超高密度ナノホール配列形成と磁気記録媒体応用

シリコン基板上へ形成した陽極酸化アルミナ・ナノホール配列を用いて、平方インチ当たりの密度200ギガから2.5テラの範囲の磁性体ナノロッド配列形成に成功した。ナノロッド最少直径は10nmであり、室温での保磁力は2.0kOeである。また、電子ビーム描画とエッチング、さらに陽極酸化自己組織化を組み合わせるトップダウンとボトムアップ融合により、ナノホール規則配列周期の縮小化に成功し、超高密度磁気記録媒体形成への指針を与えた。今年度は以下の2項目に注力して研究を行った。1.ナノインプリント法によりAl薄膜上に100nm周期の窪みを形成し、陽極酸化条件を最適化してその3分の1である33nm周期のナノホール規則配列形成を検討する。2.シリコン単結晶基板上へ形成した陽極酸化アルミナ・ナノホール配列内部へのFePtの電解めっ埋め込みの検討まず1.について、Al板上へのSiCモールドを用いた直接インプリントを行い、その後陽極酸化の電圧条件を変えて、3分の1周期を求める条件を探索した。本テーマではナノホール周期をルート3分の1の約60nmに縮小することには成功したが、3分の1は未だ成功していない。その原因の一つとして、モールドとAl板との剥離が困難だったことが挙げられる。繰り返し陽極酸化を行うと、Al基板の変形及びSiCモールドの損傷が激しく、困難が多かった。これを解決する手段として、ガラス製モールドと光硬化性樹脂を用いたUVインプリント技術の導入が必要である。2.については、単結晶シリコン基板上に形成したポーラスアルミナ・ナノホールにおいて、底部のアモルファス・アルミナ膜の除去を行い、基板からの磁性ナノロッドの電解メッキ成長を検討した。磁気異方性の強いFePtの堆積において、直流パルスめっきを適用し、オン時間とオフ時間を変化させて最も埋め込みに適したパルス条件を探索した。その結果、直径20nm、深さ1μmのナノホールに均一にFePtを埋め込む条件を見出すことに成功した。今年度は主に以下の2項目に注力して研究を行った。1.シリコン単結晶基板上へ形成した陽極酸化アルミナ・ナノホール配列をテンプレートに用いての、ナノホール内部へのコバルトの電解めっき埋め込みの検討2.陽極酸化アルミナ・ナノホール内部に形成した磁性体コンポジットナノワイヤの形成及び室温での磁気抵抗特性の評価まず1.について、ナノホール底部のアモルファス・アルミナ膜の除去を行い、基板からの磁性ナノロッドの電解メッキ成長を行った。磁気異方性の強いFe及びコバルトのC軸配向成長を試みるため、直流パルスめっきを適用し、オン時間とオフ時間を変化させて最も埋め込みに適したパルス条件を探索した。その結果、直径20nm、深さ1μmのナノホールに均一にCo及びFePtを埋め込む条件を見出すことに成功した。しかしC軸配向性はまだ不十分であり、さらにめっきパルス周波数を変化させた検討が必要と推測される。ナノインプリント法をレジストマスクパターンに適用して、ナノホール配列のシングルドメイン化及びさらなる微細化を検討した。2.については、ニッケルが不連続に埋め込まれたNi-アルミナ・ナノコンポジット構造にて、室温で著しい磁気抵抗スイッチング現象を見出した。磁気抵抗比の最大値は10000%を超える値であるが、試料ごとによる磁気抵抗値のばらつきが非常に大きかった。再現性及びそのメカニズム解明に関して、さらに検討を続けている。本研究の目標として2テラビット/平方インチを越える超高密度磁気記録媒体の基本技術の検討が挙げられる。そこでシリコン基板上へ形成した陽極酸化アルミナ・ナノホール配列をテンプレートに用いて、陽極酸化電圧を40Vから5Vの範囲で変化させて、ナノホール密度200ギガから2.5テラの範囲の磁性体ナノロッド配列形成を行った。いずれの場合も、コバルトの電解めっき堆積に成功し、強磁性ナノロッドの高密度配列を得ることに成功した。ナノロッド直径は70-10nmの範囲で変えている。なお、磁化磁場特性の評価において、保磁力は微細化するほど高くなる結果が得られた。しかし、最大でも2.0kOe程度であり、磁気記録媒体応用においては十分ではない。これに関しては、今後さらなる結晶磁気異方性の制御、あるいはFeCo合金化などの検討が必要である。また、化学物理研磨(CMP)によってメッキ後の表面の平坦化を行った。なお、一方ではナノホール規則配列化による微細化磁性体ナノロッド配列の規則性制御が大きな課題である。これについて、規則化ナノホール配列を長時間陽極酸化で形成したのちに、ポーラスアルミナ膜をAl基板から分離して、さらに別に準備したシリコン基板上のAl薄膜上に移動させる、AAOトランスファー法の利用を検討した。トランスファー後にナノホール上部よりArイオンビームを照射してAl表面に規則的くぼみを形成し、さらにホール周期が√3分の1となるような低電圧にて陽極酸化を行った。

このようなトップダウンとボトムアップを融合した微細化へのアプローチは極微細な規則配列パターン形成には重要であり、ナノホールピッチ縮小における適切なイオンビームエッチングによる加工条件を見出すことに成功した。
東アジア海域における黒潮圏交流の総合的研究

本研究は、16世紀から19世紀にかけての黒潮圏(日本と東アジア諸地域)における海域交流の実像を明らかにし、寧波-博多を中心とする東シナ海における海域交流と比較史的に検討することを目的とした。「地域史料」の調査および黒潮圏における現地調査の結果として、前近代においては黒潮は畏怖の対象だったのであり、この黒潮の存在が前近代の航路を大きく規定していたとする仮説を提示した。本研究の目的は1619世紀を中心に黒潮圏における日本と東アジア諸地域との交流を媒体黒潮に注目して、日中の「地域史料」を調査・分析することにより、当該地域間の交流の実像を明らかにし、寧波-博多を中心とする東シナ海域交流と比較史的に検討することであり、本年度は準備期間と位置づけ、下記のとおり調査・研究会を実施し、次年度以降の本格的な史料調査の準備を整えた。役割分担に従い各自も諸機関で精力的に調査にあたったが、研究会をかねて研究班として実施した2回の予備的調査を中心に成果を述べたい。1高知県四万十市の調査(11月)において、南海路と密接にかかわったと予測すべき水軍の拠点が四万十川河口付近に存在したこと、また戦国期に当該地域を本拠とした一条氏と琉球との関係を示す史料(梵鐘類)が沖縄に存在することなど有益な知見が得られた。2台湾の調査(12月)においては、中央研究院の研究員をはじめ多数の研究者と情報交換し、黒潮圏交流に関する諸史料の所在や台湾における研究状況を把握するとともに、次年度以降に協力を要請しうる環境も整えた。なお、1・2それぞれで荻・荒武の研究報告もなされた。また、他班(代表者遠藤隆俊)との合同研究会も2回開催、共同調査も実施し、次年度以降の班相互の連携をはかる準備も整えた。さらに、共同調査では大韓民国の東国大学・国史編纂委員会の研究者と情報交換し、史料の所在やデータベース化された史料の活用法など重要な知見が得られた。こうした調査・研究会に先行あるは平行して、コンピュータ・デジタルカメラ等の物品を各自が購入し、史料の調査・分析に必須の備品に関しては充実した環境を構築することができた。かかる成果の一部は「研究発表」に示した(領域代表者小島毅編の図書には津野・荻の論考所収)。本研究の目的は1619世紀を中心に黒潮圏における日本と東アジア諸地域との交流をその媒体(もしくは阻害要因)黒潮に注目して、日中の「地域史料」を調査・分析することで、当該地域間の交流の実像を明らかにし、寧波-博多を中心とする東シナ海域交流と比較史的に検討することであり、本年度は以下のような調査・班研究会・国際共同研究会などを実施した。調査については研究会をかねて研究班として実施した2回の調査を中心に述べたい。1:沖縄県の調査(6月)では、豊見山和行氏ほか琉球大学教員との情報交換によって黒潮圏交流にかかわる諸史料の所在や研究状況に関する新知見を得るとともに沖縄県立図書館・与那国町史編纂委員会などで文献調査を実施し、また黒潮が接近する与那国島を踏査した。2:台湾の調査(10月)では、台北市文献委員会において文献調査するとともに中国-台湾間交流の要衝である台南耳鹿門・澎湖諸島などにおいて曁南国際大学濱島敦俊氏の協力のもと文献調査・現地調査を実施した。なお、1・2それぞれで津野・吉尾の研究報告もなされた。3:国際共同研究会「近世東アジアと黒潮圏交流」(12月)では、日本(森正夫氏・藤田覚氏・松浦章氏)・中国(李小林氏)・台湾(濱島敦俊氏)の研究者による研究報告と津野による基調報告がなされ、東アジア海域交流史における当研究班の存在意義や今後の展望に関する有益な議論が展開された(次年度、報告書刊行予定)。この国際共同研究会は岡元司・遠藤隆俊を代表者とする班と共催したが、後者とは他2回の国際的な研究会も実施した。以上のような成果の一部が、領域内の現地調査研究部門を中心に開催された研究会「東アジアの海域交流:歴史と現地研究の方法をめぐって」における吉尾報告や「研究発表」に示した諸論考である。本研究の目的は1619世紀を中心に黒潮圏における日本と東アジア諸地域との交流の実像を黒潮に注目して、日中の「地域史料」の調査・分析により明らかにし、寧波一博多を中心とする東シナ海域交流と比較史的に検討することであり、本年度は以下のような研究活動をした。1:福建・広東の沿岸部の調査(8月)は海港地域班(代表岡元司)と合同で実施した。この間に海港地域班が厦門大学と共催した学術交流会「東アジア海域交流史検討会」にも参加し、最新の研究情報を得た。

2:鹿児島県の調査(11月)では、トカラ列島周辺を流れる黒潮を横断したのち、坊津歴史資料センター輝津館の橋口亘氏の協力を得て坊津周辺を踏査した(なお、荻の研究報告もなされた)。これら1・2により港湾・市舶司跡・城跡などに関する重要な知見が環境も意識して得えられた。また、役割分担にもとづいて各自が国内・国外の諸機関で史料調査を実施した。講演会は、朴慶洙教授講演会(5月)、国際歴史学講演セミナー(12月)を日記班(代表遠藤隆俊)と高知大学で共催し、朴慶洙教授(韓国江陵大学校)・卞利教授(中国安徽大学)の講演およびその後のディスカッションにより韓国・中国の研究状況に関する理解を深化させることができた。特定領域の「2007にんぷろワークショップ」(7月)には荒武・津野が参加し、荒武の研究報告もなされた。また、特定領域内の重点項目の1つ[〈東アジア海域〉の理論化]を牽引する東アジア海域史研究会には津野・吉尾が参加しており、6回のうち1回(3月)は高知大学で開催され、津野の研究報告もなされた。このように、特定領域内における研究の有機的な結合にも参画している。本研究の目的は1619世紀を中心に黒潮圏における日本と東アジア諸地域との交流の実像を黒潮に注目して、日中の「地域史料」の調査・分析により明らかにし、寧波-博多を中心とする東シナ海域交流と比較史的に検討することであり、本年度は以下のような研究活動をした。調査については研究会をかねて研究班として実施した2回の調査を中心に述べたい。1 :五島列島・名護屋など九州北部の調査(8月)では、倭寇的状況を演出していた王直などの根拠地や朝鮮出兵の前線基地名護屋城跡<佐賀県立名護屋城博物館学芸員武谷和彦の協力>を踏査した<津野の研究報告もなされた>。2 :大韓民国慶尚南道の沿岸部の調査(12月)では、福岡港から釜山港へと対馬海峡を横断後、中世日朝交流における重要港湾である三浦および朝鮮出兵の倭城跡を踏査した<荒武の研究報告もなされた>。これら1・2により港湾・城跡などに関する重要な知見が環境も意識して得えられた。なお、役割分担にもとづいて各自が国内・国外の諸機関で史料調査も実施した。また、国際シンポジウム「10-14世紀東アジアの外交交流史料」(9月)を特定領域内の文献資料研究部門・日記班(代表遠藤隆俊)と共催-協賛:高知大学大学院人文社会科学研究科-、津野がコメントを担当するなどして、班の研究対象とする時期の交流と前史のそれとを比較研究するための理解を深化させることができた。さらに、特定領域内の重点項目の1つ[<東アジア海域>の理論化]を推進する東アジア海域史研究会には津野・吉尾が参加しており、全体会議・班会議<津野は第2班、吉尾は第3班・環境班>に参加し、東アジア海域史の理論化を企図する共著の完成に向けて貢献している。かかる研究活動により、特定領域内における研究の有機的結合に参画している。本研究の目的は1619世紀を中心に黒潮圏における日本と東アジア諸地域との交流の実像を媒体(もしくは阻害要因)黒潮に注目して、日中の「地域史料」の調査・分析により明らかにし、寧波-博多を中心とする東シナ海域交流と比較史的に検討することであり、最終年度の本年度は総括を念頭において以下のような活動をした。1.班としての調査:7月、中国の浙江市舶司跡・舟山列島・京杭大運河拱宸橋周辺などの調査(特定領域研究企画の寧波博物館における公開市民セミナー「東アジア海域文化交流と寧波」にも参加)。2.国際研究者交流:(1)6月、「国際歴史学研究会」を特定領域内の日記班と共催し(後援:高知大学大学院総合人間自然科学研究科人文社会科学専攻・同教育学専攻)、
原始惑星系円盤内のダスト・ガス・化学進化：汎惑星形成論と太陽系内物質起源の検証

惑星形成の母胎である原始惑星系円盤内において、生命に繋がりうる有機分子が生成される過程や、多様な惑星の形成に繋がるガス・ダスト進化の物理過程を、輻射輸送計算や化学反応計算などを用いた詳細なモデルと、大型電波干渉計ALMAなどによる最新の赤外線・電波天文観測にもとづき調べた。また、ガスやダストの物性や化学的・分光学的特徴を利用して、円盤内物理・化学過程の観測的検証法を提案した。その際、中心星質量や金属量、若い星団における近傍の大質量星からの照射など、環境効果が円盤物理・化学進化におよぼす影響にも着目した。本研究では、近年の太陽系外惑星の発見と原始惑星系円盤観測の進展を背景に、観測と詳細モデルの比較による円盤内ダスト・ガス・化学進化の検証、ひいては系外惑星形成を含めた汎惑星形成論の検証と太陽系内物質の起源解明を目指す。H25年度はまず(A)化学反応計算に基づいた原始惑星系円盤内の複雑な有機分子生成に関する研究を行い、円盤半径50AU以内の暖かな領域で、ラジカル同士の星間塵表面反応による複雑な有機分子生成が進むことを示した。モデル計算の結果は、分子輝線観測から見積もられた彗星中の複雑な有機分子の存在量と良い一致を示し、彗星中の分子が円盤内の塵表面反応で生成された可能性を示唆した。また輻射輸送計算にもとづき、ALMAによる円盤からのメタノール分子輝線の検出、すなわち円盤内の塵表面反応の観測的検証の可能性を示した。また、(B)円盤ガス散逸過程の1つとして提唱されている、磁気回転不安定性に駆動された円盤風が、円盤からのミリ波サブミリ波分子輝線のラインプロファイルに及ぼす影響を調べた。その結果、CI, CNなどの円盤表層部と13COなどの中層部から放射される分子・原子輝線の速度プロファイルを比較することにより、円盤風の速度構造をALMA観測から測定する方法を提案した。一方で、(C)中心星および近傍の大質量星からの紫外線照射による光蒸発を考慮した、円盤ガス面密度進化の数値計算を行い、ガス面密度の減少に伴う円盤内惑星移動の抑制、すなわち、惑星の最終軌道に及ぼす影響を調べた。その結果、近傍に大質量星が存在する場合には、短周期の海王星質量の惑星が形成され易くなることを示した。H26年度は(A)乱流粘性による角運動量輸送により進化する円盤ガス面密度の自己相似解が、円盤外縁部において回転不安定であることを見出し、さらに、円盤が高温でかつ中心星の質量が小さい場合において、大型電波干渉計ALMAによるその観測的検証可能性を示した。このような回転不安定性はガス惑星形成に伴うギャップの形成および軌道進化にも重要な影響を及ぼすため、本研究は汎惑星形成論の構築に重要な役割を果たす。(B)原始惑星系円盤表層部において中心星からの輻射圧により高空隙率ダストが円盤外縁に移動する過程を調べた6。近年スターダストミッションにより彗星内に結晶化ケイ酸塩が見つかっており、円盤内縁で高温化に晒されたダストが円盤外縁の彗星形成領域に運ばれた可能性が示唆されている。本研究では、ダストが高空隙であれば、十分な量のダストが輻射圧により円盤外縁に運ばれる可能性を示した。(C)ALMAによりHerbig Be星HD100546周囲のガスとダストの分布を観測した。その結果、円盤外縁においてダスト放射はガス放射に比べて十分に小さく、赤道面付近においてダストが中心星方向に落下している可能性を示した。またダスト進化のシミュレーションと観測を比較した結果、円盤外縁におけるダスト分布の構造が、惑星/伴星の存在により説明可能であることを示した。(D)若い星団中で近傍の大質量星からの紫外線照射影響下にある原始惑星系円盤中の有機分子生成過程を調べた結果、孤立系に比べ、蒸発温度の低い分子の生成率が著しく減少することが示された。今後太陽系内の彗星中の有機分子と比較し、太陽系形成環境に制限を与える。本研究では、近年の太陽系外惑星の発見と原始惑星系円盤の進展を背景に、観測と詳細モデルの比較にによる円盤内ダスト・ガス・化学進化の検証、ひいては系外惑星形成を含めた汎惑星形成論の検証と太陽系内物質の起源解明を目指す。H27年度は(A)原始惑星系円盤内で原始惑星が形成された際に周囲の氷微惑星軌道を励起し、氷微惑星が円盤ガスに衝撃波を起こしてその熱で蒸発する過程において放出される分子を大型電波干渉計ALMAにより検出するためのモデル計算を行った。その結果、H2SやSOが良い指標となることを示した。氷微惑星蒸発の統計的観測は汎惑星形成論に制限を与える可能性があり、本研究に関しALMA観測時間を割り当てられた。(B)様々な質量の若い星に対して円盤内縁部の化学反応を行い、スピッツァー望遠鏡で観測された星の質量/光度による化学構造の違いに解釈を与えた。また円盤内縁部のガスと氷中の炭素/酸素/窒素比の違いを調べ、円盤内で生成される惑星大気との関連を議論した。

(C)円盤内の高空隙率ダストの光学的特徴をT-Matrix法を用いて調べ、散乱係数の散乱角依存性が、従来空隙率の低いダストに良く用いられてきた平均媒質近似では大きな誤差が出る一方、RGD理論で大変良く近似できることを示した。本研究は、今後観測との比較により円盤内の高空隙率ダストの存在を検証するのに非常に有用である。(D)TW Hya周りの円盤のダストとCOガスをALMAで観測し、ダスト分布にギャップ・リング構造が存在することを発見した。ギャップは、海王星よりもやや重たい惑星もしくはCOとCH4の焼結で説明できることを示した。さらに、COガスがCOスノーラインの内側でも枯渇していることを発見した。これは、COガスがダストに凍結し、ダスト表面反応により有機分子などより蒸発しにくい分子を生成してダスト表面に蓄積されている可能性を示す。H27年度は、スピッツァー望遠鏡やALMA観測との比較による円盤内ダスト・ガス・化学構造に関する研究及び高空隙率ダストの観測的検証法、有機分子生成に関する観測的示唆に関する研究が進んだ。光蒸発の輻射流体シミュレーションに関しては予定よりも遅れが生じている。本研究では、近年の太陽系外惑星の発見と原始惑星系円盤研究の進展を背景に、観測と詳細モデルの比較による円盤内ダスト・ガス・化学進化の検証、ひいては系外惑星形成を含めた汎惑星形成論の検証と太陽系内物質の起源解明を目指す。H28年度は(A)塵表面反応を含めた化学反応計算に基づいて観測提案を行い、実際にALMA望遠鏡を用いて円盤からのメタノール輝線を初検出した。観測されたメタノールは円盤外縁の低温領域に存在し、また、メタノールと水の比は彗星のものと一致していた。これは理論予測の通り、塵表面で生成されたメタノールが光脱離した結果と考えられる。本研究により、円盤内における塵表面反応の観測的検証の可能性が示された。(B)化学反応計算と輻射輸送計算に基づき、円盤からの水輝線の高分散観測によりスノーラインを検出する手法を提案した。アインシュタイン係数が小さく、かつ励起準位のエネルギーが数百千度程度の遷移線が最も適していることを示した。適切な遷移線は中間赤外線からサブミリ波にかけて多数存在し、ALMA、および将来的にはSPICAによる統計的観測が期待される。(C)円盤内ギャップのような密度変化にともなうロスビー波不安定性の線形解析を、幅広いパラメータ範囲の密度変化に対して行った。計算結果をもとにロスビー波の物理的性質を考察し、普遍的な不安定条件を導いた。ALMAで観測されている三日月状の非軸対称構造への応用が期待される。(D)輻射トルクによるダスト整列の最新の理論に基づき原始惑星系円盤内のダスト整列機構を調べた。その結果、従来の予想を覆し、特に長波長ではダストは磁場ではなく輻射場に対して整列することを示した。本研究は、ALMAや大型望遠鏡によるサブミリ波・中間赤外線での円盤偏光観測結果を解釈するうえで、非常に重要な役割を担う。H28年度は、ALMA観測または将来の中間赤外線観測による原始惑星系円盤内の塵表面反応、スノーラインの位置、大規模な非軸対称構造、ダスト整列機構などの検証法に関する研究が進展した。本研究では、近年の太陽系外惑星の発見と原始惑星系円盤の進展を背景に、観測と詳細モデルの比較による円盤内ダスト・ガス・化学進化の検証、ひいては系外惑星形成を含めた汎惑星形成論の検証と太陽系内物質の起源解明を目指す。H29年度は(A)
硫黄処理GaAs表面の分子線エピタキシ-とその界面構造物性

GaAsデバイスの多機能・高性能化を計るためには、表面に高品質のエピタキシャル薄膜を再現性良く成長させることが必要であるが、GaAsの表面・界面は極めて欠陥の発生しやすい場所のため、一部のヘテロ接合(AlAs-GaAs界面)を除き、良好な表面・界面特性を併せ持つ高品質薄膜を作製することは出来なかった。しかしながら、我々が発見した「硫黄処理」は、表面欠陥の発生要因と考えられる、1.吸着不純物、2.表面の凹凸、3.ストイキオメトリー、4.熱的安定性等の影響を抑え、欠陥密度を著しく減少させる。これは、GaAs表面が単分子硫黄膜によって保護された結果であり、この硫黄層を界面に巧く取り込めれば、良質なヘテロ界面の実現が期待出来る。そこで、本課題では、a)硫黄処理GaAs表面へのエピタキシャル結晶薄膜の作製とb)その界面構造物性の解明に重点を置いて、研究を行った。薄膜の作製は、成長条件を精密かつ正確に制御できる様、水晶振動子やパイロメータを備えた分子線エピタキシ-装置を用いて行った。特に、その成長過程を反射型高速電子線回析装置(RHEED)、X線光電子分光装置(XPS)、走査型トンネル電子顕微鏡(STM)により詳細に分析し、硫黄原子の界面への取り込まれ方を結合状態や原子配列の変化から導出した。その結果、1.硫黄理GaAs表面の硫黄原子はS-Ga結合を形成し、Asサイト近傍を占めること、2.硫黄原子同士は表面でダイマー構造をとること、3.処理表面上で金属AlやCaF_2絶縁膜がエピタキシャル成長すること、4.成長過程において、それぞれの界面でAl-S結合、Ca-S結合が形成されている、5.この界面構造は熱的にも安定であること等がわかった。さらに、軟X線定在波法(XSW)を用いて、薄膜形成後の「埋もれた界面」に存在する硫黄原子がとる面間隔を同定し、その内面の配列が極めて秩序立っていることを明らかにした。すなわち、硫黄処理を施したGaAsでは界面の擾乱が少なく、欠陥の発生が抑制される。実際に、容量-電圧(C-V)法や電流-電圧(I-V)法、並びにフォトルミネッセンス(PL)法により測定した試料の電気・光学的特性は、界面欠陥密度の二桁以上の減少を示した。本研究により、硫黄処理GaAs表面上へのエピタキシャル成長とその界面特性の秀逸性が、構造物性の観点から初めて見出された。本研究はGaAsデバイスの多機能化を指向した、高品質エピタキシャル薄膜の作成とその界面構造/電子物性の解明を目的としたものである。研究計画の初年度にあたる本年は、(1)硫黄処理を施したGaAs表面における分子線エピタキシャル成長の過程と、(2)その界面構造について精密に測定・評価した。研究特色である、基板前処理法としての「硫黄処理」は、従来の方法にはない表面安定化作用を持ち、欠陥密度を大幅に減少させる。

すなわち、安定化効果を示す硫黄層を意図的に巧く界面に取り込めれば、原理的に欠陥が少ない薄膜界面の作成が可能である。先ず、MISFET(金属-絶縁体-半導体電界効果型トランジスタ)の基本構成であるMIS構造を作成した。エピタキシャル成膜条件は、パイロメータや水晶振動子を用いて正確に決定した。その結果、基板温度480°C、成長速度3A/sで弗化カルシウム絶縁体が単結晶エピタキシャル成長することが明らかとなった。一方、同一条件で従来の基板表面に成長させた場合には、薄膜は多結晶化した。この成長過程をPES(光電子分光法)により、さらに界面構造をXSW(X線定在波法)により観察した結果、界面における硫黄原子がGaAs格子の原子位置を占有し、Ca-S結合の形成により界面を安定化させることがわかった。また、この単結晶弗化カルシウム表面上に、金属アルミニウムがエピタキシャル成長する条件も見い出しており、MIS構造の、一貫した単結晶成長に成功したといえる。これは、将来の3次元電子デバイス実現への基礎技術でもある。さらに、STM(走査型トンネル顕微鏡)装置を立ち上げ、成長表面の原子オーダでの直接観察を行った。その結果に基づき、本年度は表面/界面構造モデルとしてダイマーモデルを提案した。本年度は、GaAs基板面方位の違いによる、(a)CaF_2薄膜の成長関係と(b)界面構造の変化に注目して研究を行った。CaF_2薄膜は、前年度に導出したエピタキシャル成長条件に基づき、硫黄処理GaAs表面上に堆積させた。特に、S原子の界面への取り込まれ方を詳細に検討するために、反射高速電子線回折(RHEED)、X線光電子分光法(XPS)、X線定在波法(XSW)等の表面分析法を駆使した。また、実用的なデバイスサイズの試料を作製し、その光学特性と電気特性を、それぞれフォトルミネッセンス法(PL)と容量-電圧法(C-V)により測定・評価した。その結果、GaAs(111)A面と(111)B面におけるCaF_2エピタキシャル方位関係には、以下に示す違いがあることがわかった。ここで我々は、この違いが、S-Ga結合の安定性に起因していることをXSW測定の結果から見出した。すなわち、界面に存在するS原子の結合状態は、A・B面共にCa-S(-Ga)結合であり、この場合は寧ろ、下地であるGa原子との結合配位数の差が問題であると考えた。提案した界面構造のモデルを以下に記す。(111)A面におけるS原子とGa原子との結合手は1本しかないのに対し、B面では結合手が3本あり、Ca-S結合形成時に発生する界面の擾乱が、A面よりもB面の方が少ない。しかも、B面ではCa-S結合により、S原子がほぼ完全に界面に固定化されるため、界面が乱れず、欠陥の再発生も抑制できる。これらの結果として、B面では高品質エピタキシャルCaF_2(111)薄膜がプロセスの初期段階から安定に成長する。C-V測定用の試料としては、1000AのCaF_2膜を持つMISキャパシタを作製した。(111)B基板では界面準位密度が10^<11>cm^<-2>・eV^<-1>台の良好な特性が得られており、硫黄処理とエピタキシャル薄膜の併用により、欠陥密度の少ないGaAs界面の形成が可能であることが実証された。PL特性でも同様な傾向が観測されている。
脈波自由行動下血圧計による冬季入浴中の血圧の実態調査

海外の大規模コホート研究から入浴習慣による総死亡や心血管死亡リスクの有意な低下が報告されている。一方、入浴関連死は公衆衛生上の重要な課題である。年間の入浴関連死は、交通事故による死亡数を上回っており、高齢者に多く発生する。また冬季の入浴関連死は、他の季節に比べて約6倍高いことが報告されており、冬季の安全な入浴方法の確立が急務である。健康若年者を対象とした生理学実験では、温熱曝露後の急な血圧低下が生じることが報告されている。血圧低下による意識消失が入浴関連死発症のメカニズムと推測されているが、詳細な機序は明らかではない。本研究では、自由行動下血圧計を用いて、冬季において入浴中血圧を実生活下で測定し、入浴中の血圧低下の実態と、入浴中の急激な血圧低下と関連する要因を明らかにし、安全な入浴方法を探索するが目的である。平成30年度は412月に対象者募集を行い、血圧日内変動の測定意義に加えて、本研究の主旨について説明を行った。さらに123月の間で、1週間に約30人の対象者の測定を実施するための日程調整を行った。調査開始日には、調査会場にインフォームドコンセントを取得したのち、標準化した自記式質問票を用いて対象者の基本特性(年齢、性別、飲酒・喫煙習慣、降圧薬の服用状況)の調査や、身長・体重、安静時血圧の測定を行った。さらに自由行動下血圧測定機器の装着を行い、生活記録用紙に、入浴開始時刻、終了時刻の記載を求めた。1週間後に、自由行動下血圧装置と生活記録用紙を回収し、分析後に自由行動下血圧の測定結果について対象者に結果説明を行った。今年度は、当初の目標対象者数を大幅に超える人数の調査を実施することができた。初年度目標を大幅に超える人数の調査を実施することができたため、おおむね順調な研究の進捗であると判断した。来年度以降も、自由行動下血圧と入浴記録データの収集を継続し、合計350名の入浴前血圧、入浴中血圧、入浴後血圧の分析から、入浴による血圧の影響を明らかにし、安全な入浴方法の確立に向けた基礎資料としたいと考えている。当該年度内に機器の故障により物品を再購入する可能性があったが,その必要性が生じなかった.また,国際学会での発表のため,旅費として支出する予定であった.交付前の発表はあったが,交付後,当該年度内に,発表に十分なデータ収集,分析に至らず,旅費を必要としなかった.次年度に物品の再購入や旅費として支出する予定である.
瓦礫環境を探査するロボットの位置同定と環境地図作成に関する研究

本研究は,レスキューロボットを対象とした瓦礫環境におけるロボット位置姿勢の同定と環境地形図作成を同時に行う枠組み(3次元SLAM)の構築を目的とする.本研究では災害地図をレーザー測域センサで計測した瓦礫の3次元形状をICPアルゴリズムなどの対応付け手法を用いて順次つなぎあわせることで構築する.また,不確実性をもった瓦礫環境において安定した地図構築を実現可能な枠組みの開発も目指す.具体的には以下のことを行う.1,瓦礫の3次元形状を利用したSLAMの構築2,多様なロボットを対象とした処理の汎用性と高速化3,実時間で起こる環境の変化を許容できる枠組みの導入平成1719年度で,各課題を以下のように実現した.課題1:暗闇でも正確な形状を計測が可能なレーザーを用いて,3次元形状を計測する3次元スキャナーを構築した.3次元計測時のレーザー軌跡を新規開発のクロススキャン方式にすることで,広範囲の均一で密な3次元形状の計測を可能とした.計測した3次元形状を,ロボットの移動量を初期値として,重力の制約条件を付加したICPアルゴリズムを用いてつなぎ合わせることで3次元の地図構築を実現した.課題2:ロボットの移動量を,レザー測域センサなどの外界センサを用いて推定する方法,オドメトリ,ジャイロなどの内界センサを用いて推定する方法を開発し,移動体に依存しない位置推定手法を開発した.課題3:新型のクロススキャン方式では,移動物体の存在する環境内の静止した物体の3次元計測のみを計測可能である.これにより,移動物体の存在する3次元空間内の壁などの静止物体のみを計測し,3次元地図を構築することが可能となった.地下3階建ての仙台地下鉄で提案手法を用いた3次元地図構築実験を行い,提案手法の有効性を確認した.本研究は,レスキューロボットを対象とした瓦礫環境におけるロボット位置姿勢の同定と環境地形図作成を同時に行う枠組み(三次元SLAM)の構築を目的とする.本研究では災害地図をレーザー距離計で計測した瓦礫の三次元形状をICPアルゴリズムなどの対応付け手法を用いて順次つなぎあわせることで構築する.また,不確実性をもった瓦礫環境において安定した地図構築を実現可能な枠組みの開発も目指す.具体的には以下のことを行う.1,瓦礫の三次元形状を利用したSLAMの構築2,多様なロボットを対象とした処理の汎用性と高速化3,実時間で起こる環境の変化を許容できる枠組みの導入今年度は,1,2の課題を実現するために以下の項目に関して開発を行った.(1)レーザー距離計と複眼カメラシステムを用いた小型三次元スキャナーの開発(2)ICPアルゴリズムを用いた形状の位置合わせと環境地図の構築(3)レーザーで計測した形状と画像の融合による密な三次元形状の復元(4)三次元距離画像センサを用いたロボットの実時間自己位置推定と環境地図構築これらの開発した要素を統合し,遠隔操縦ロボットに搭載したセンサで計測したロボットの周辺形状をつなぎ合わせることで,三次元の環境地図の構築を行った.実験を通し,位置合わせの誤差による地図の歪み,視点の移動距離が大きな場合への対応,密な環境地図構築の処理時間の短縮といった問題が判明した.今後は,判明した問題の改良と2の課題の高速化を行う.また,現場での環境の変化に対応するため,3の課題の方式の検討と理論的な枠組みの構築を行い,その後,実機を用いて有効性を検証する.本研究は,レスキューロボットを対象とした瓦礫環境におけるロボット位置姿勢の同定と環境地形図作成を同時に行う枠組み(3次元SLAM)の構築を目的とする.本研究では災害地図をレーザー測域センサで計測した瓦礫の3次元形状をICPアルゴリズムなどの対応付け手法を用いて順次つなぎあわせることで構築する.また,不確実性をもった瓦礫環境において安定した地図構築を実現可能な枠組みの開発も目指す具体的には以下のことを行う.1,瓦礫の3次元形状を利用したSLAMの構築2,多様なロボットを対象とした処理の汎用性と高速化3,実時間で起こる環境の変化を許容できる枠組みの導入平成17年18年は,1,2,3の課題の実現のため以下の項目の開発を行った.(1)レーザー測域センサと複眼カメラシステムを用いた小型3次元スキャナーの開発(2)ICPアルゴリズムを用いた形状の位置合わせと環境地図の構築(3)レーザーで計測した形状と画像の融合による密な三次元形状の復元(4)3次元距離画像センサを用いたロボットの実時間自己位置推定と環境地図構築(5)レーザー測域センサを用いた平面上を移動するクローラロボットの位置姿勢推定(6)移動障害物検出と短時間で全周囲形状の計測が可能な3次元スキャナーの設計平成17年度は(1),(2),(3)の要素を統合し,遠隔操縦ロボットに搭載したセンサで計測したロボットの周辺形状をつなぎ合わせることで,3次元の環境地図の構築を行った.実験を通し,計測時間の短縮,地図の歪みの改善,大きな移動量に対応したマッチングの開発を行い,移動量が大きな場合でも地図構築が可能となった.

今後は,計測時間の短縮と,変化する実環境内での計測が可能な3次元スキャナーの開発と,それを用いた移動障害物の存在する環境での地図構築を行う.本研究は,レスキューロボットを対象とした瓦礫環境におけるロボット位置姿勢の同定と環境地形図作成を同時に行う枠組み(3次元SLAM)の構築を目的とする.本研究では災害地図をレーザー測域センサで計測した瓦礫の3次元形状をICPアルゴリズムなどの対応付け手法を用いて順次つなぎあわせることで構築する.また,不確実性をもった瓦礫環境において安定した地図構築を実現可能な枠組みの開発も目指す.具体的には以下のことを行う.1,瓦礫の3次元形状を利用したSLAMの構築2,多様なロボットを対象とした処理の汎用性と高速化3,実時間で起こる環境の変化を許容できる枠組みの導入平成1719年度で,各課題を以下のように実現した.課題1:暗闇でも正確な形状を計測が可能なレーザーを用いて,3次元形状を計測する3次元スキャナーを構築した.3次元計測時のレーザー軌跡を新規開発のクロススキャン方式にすることで,広範囲の均一で密な3次元形状の計測を可能とした.計測した3次元形状を,ロボットの移動量を初期値として,重力の制約条件を付加したICPアルゴリズムを用いてつなぎ合わせることで3次元の地図構築を実現した.課題2:ロボットの移動量を,レザー測域センサなどの外界センサを用いて推定する方法,オドメトリ,ジャイロなどの内界センサを用いて推定する方法を開発し,移動体に依存しない位置推定手法を開発した.課題3:新型のクロススキャン方式では,移動物体の存在する環境内の静止した物体の3次元計測のみを計測可能である.これにより,移動物体の存在する3次元空間内の壁などの静止物体のみを計測し,3次元地図を構築することが可能となった.地下3階建ての仙台地下鉄で提案手法を用いた3次元地図構築実験を行い,提案手法の有効性を確認した.
放射線被ばくに関する科学知識の生成と流通―1950年代から60年代の日本を中心に

最終年度は以下のように研究を進めた。1.被爆者をめぐる医学調査の歴史に関して、長崎、広島、京都、東京、ヒューストン(11-12月)、ワシントンD.C.(2-3月)で資料調査を行なった。前年度に引き続きABCCの非治療方針について調べるとともに、長崎大学とABCCが協力して行なっていた解剖プログラムを検討し、その協力関係の実態について調査した。これらの内容に関して、5月の日本科学史学会および11月に京都大学で開催されたワークショップで報告した。2.今年度から研究拠点としている長崎では、歴史研究者らと定期的に研究交流を行い、原爆・被爆者関連資料の保存状況について調査した。今年度発足した長崎ABCC研究会のメンバーとともにGHQのABCC関連資料を検討した結果、被爆者調査をめぐるABCCと長崎の行政機関や大学の協力関係を示すさまざまな資料が見つかった。これらの内容についてより広く共有・議論する研究会を3月に長崎大学で開催した。3.これまで検討してきた医学調査とジャーナリズム、ポピュラー文化における表象がどのようにリンクしているかについての分析を行なった。とりわけドキュメンタリー映画「世界は恐怖するー死の灰の正体」を軸に、奇形をめぐる科学と表象についての検討をすすめた。この内容に関して12月に福岡で開催された原爆文学研究会で報告した。また、論文を執筆して学術雑誌に投稿した。4.被爆者の治療・調査にあたった医師や科学者たちがその記録をどのように残しているかについてまとめ、前年度京都大学で開催されたワークショップを基にした人文科学研究所紀要の特集号"The A-bomb and Medical History"に寄稿した。5.核・放射線をめぐる科学と社会の関係に関する論考をまとめた単著『科学者と魔法使いの弟子ー科学と非科学の境界ー』を青土社から刊行した。今年度は以下のように研究を進めた。1.ビキニ核実験の被害を世界に伝え、科学者の反核運動のきっかけを作ることに貢献した西脇安についての研究を進め、共著の英語論文を刊行した(2015年8月)。パグウォッシュ会議60年の記念シンポジウムを科学史学会で開催し、西脇についての報告を共同で行なった(2015年5月)。2.7月から12月まではベルリンのマックス・プランク科学史研究所に滞在し、放射線医学と被曝の歴史についての研究を進めた。ドイツとチェコのラジウム温泉やウラン採掘場でフィールドワークを行なったほか、原子力技術者へのインタビューなどを行なった。(2015年9月、11月)3.放射線医学と被曝の歴史についての研究を進めるなかで、「物理療法」が興味深い分野として浮かび上がってきた。「物理療法」に注目することで、それぞれ異なる出自を持つ西洋医学と東洋医学(漢方医学・鍼灸)が、大正・昭和期に同様の療法を行っていたことがわかった。この内容をまとめた論文は、次年度に刊行される近代日本の精神療法を主題とする論集に掲載される予定である。4.被ばく者調査に関しては、2015年11月に刊行された長澤克治氏の『小児科医ドクター・ストウ伝ー日系二世・核実験・がん治療』の合評会を企画した(2016年3月26日、生物学史研究会、東京大学駒場キャンパス)。また、広島の放射線影響研究所の訪問を行なったほか、ABCCで働いていた秘書や看護師へのインタビューを行なった(2016年3月)。当初の計画と変更した部分(アメリカでの調査を翌年以降に行なう)もあるが、ベルリンや国内での調査を進めており、研究ネットワークの構築も含め、放射線被ばくをめぐる科学知識の生成過程について、包括的な調査・研究ができている。1.被爆地の医師の日誌を調査し、原爆投下後の医療や調査が地元医師によってどのように行われたかを検討した。日誌における記述などから、地元医師と旧帝大の医学者との間の温度差を指摘した。この内容についてAAS(Association for Asian Studies)年会で報告した。関連した文章が、「医師・医学者の被爆記録」として次年度に刊行予定の『読む原爆文学事典』に所収予定。2.放射線の線量測定に関する技術の進展を調査し、放射線被ばくをめぐる科学知識がいかに技術に規定されているかを、医学における人間と装置の関係を検討するworkshop(Humans & Machines in Medical Contexts: Case Studies from Japan)で論じた。このワークショップの内容は、論集として刊行することが検討されている。3.放射性物質がどのように人類に見出され利用されてきたかを調査し、核開発が「平和利用」から「軍事利用」へと進んだ側面をまとめた。この内容は、「放射性物質の小史」タイトルで次年度の刊行予定の『核開発の遺産』という論集に所収予定。4.京都大学基礎物理学研究所に保管されている湯川秀樹資料の分析を行った。湯川秀樹ら物理学者が、原子力の危険性をどのように認識し、戦後日本の原子力行政にどのように関わったかを検討し、『現代思想』の「日本の物理学者たち」特集号に寄稿した。5.ABCCに関しては、ABCCに勤務していた医師にインタビューを行い、ABCCで行われていた「治療」に関して調査を行った。当初の計画と変更した部分もあったが、予想外に得られた成果も多く、研究は進展している。今年度は以下のように研究をすすめた。1. 5月まではアメリカに滞在して研究を遂行した。ABCCの歴史に関して、ワシントンD.C.の米国科学アカデミー所蔵のABCC資料の調査を行った。ペンシルバニア大学のスーザン・リンディー氏と面会し、ABCCの歴史に関して研究上のアドバイスをいただいた。

とりわけABCCの非治療方針について検討し、その内容について6月に京都大学、12月に同志社大学、長崎大学でそれぞれ開催された研究会で報告し、さまざまな分野の研究者から有意義なアドバイスをいただいた。2. 1950年代の映画における放射線被ばくの描写を分析した。とりわけ亀井文夫監督の「世界は恐怖する」の描写と医科学調査との関連を調べ、この内容について8月にリスボンで開催されたヨーロッパ日本研究学会(EAJS)で報告した。3.小説や映画における放射線による奇形の描写を分析した。とりわけ恐竜表象の歴史において、恐竜から怪獣へと変遷していく際の核実験の影響を検討し、まとめた文章が『現代思想』2017年8月臨時増刊号に掲載された。4.夏の間ウィーンに滞在し、放射線医学の黎明期における医学者らの放射線影響に関する見解について、ウィーン医科大学などで資料調査を行った。また、国際原子力機関(IAEA)職員、ツヴェンテンドルフ原発稼働反対運動やオーストリアの反核平和運動に関わってきた方々へのインタビューを行い、核をめぐる問題に関する国際的な分析視角を養った。5.原爆の歴史をどう伝えていくかについて、ウィーンでヒロシマ・デー、ナガサキ・デーに参加、ブダペストでヒロシマ・ナガサキ原爆展を見学し、検討した。また、コロンビア大学で「よみがえる京大サイクロトロン」の上映会を開催し、日米の原爆の歴史の語られ方に関する議論を深めた。当初の計画と比べて幅が広がった部分もあるが、研究は進展している。最終年度は以下のように研究を進めた。1.被爆者をめぐる医学調査の歴史に関して、長崎、広島、京都、東京、ヒューストン(11-12月)、ワシントンD.C.(2-3月)で資料調査を行なった。前年度に引き続きABCCの非治療方針について調べるとともに、長崎大学とABCCが協力して行なっていた解剖プログラムを検討し、その協力関係の実態について調査した。これらの内容に関して、5月の日本科学史学会および11月に京都大学で開催されたワークショップで報告した。2.今年度から研究拠点としている長崎では、歴史研究者らと定期的に研究交流を行い、原爆・被爆者関連資料の保存状況について調査した。今年度発足した長崎ABCC研究会のメンバーとともにGHQのABCC関連資料を検討した結果、被爆者調査をめぐるABCCと長崎の行政機関や大学の協力関係を示すさまざまな資料が見つかった。これらの内容についてより広く共有・議論する研究会を3月に長崎大学で開催した。3.これまで検討してきた医学調査とジャーナリズム、ポピュラー文化における表象がどのようにリンクしているかについての分析を行なった。とりわけドキュメンタリー映画「世界は恐怖するー死の灰の正体」を軸に、奇形をめぐる科学と表象についての検討をすすめた。この内容に関して12月に福岡で開催された原爆文学研究会で報告した。また、論文を執筆して学術雑誌に投稿した。
カストディ・チェインを通じた重層的株式保有を巡る法律問題の多面的研究

平成30年度は所属機関において国際的ミニ・シンポジウムの開催を企図していたが、準備が整わず、最終年度に延期することとなったため、もっぱら、文献的知見を深めるべく、資料収集・分析に努めた。公表出版物に頼るのみならず、春期休業期間を利用したドイツおよび英国への渡航により、課題テーマに通暁する現地研究者との交流を深め、さまざまな情報交換を行うことができたことは何よりの収穫であった。たまたま研究成果をまとめるタイミングを逸してしまったため、平成30年度内に課題テーマに直接関係する論稿を公表することはできなかったが、平成31年度中には、公表の機会を確保すべく、引き続き、収集した資料・情報等に関する緻密な解析と考察を行っている。平成30年度中に企画する予定であったミニ国際学術イベントが延期となったため平成31年度は助成最終年度となるので、海外の研究者を招聘し学術交流の機会を設け、そのフィードバックを含め、研究成果の充実化を図る。内外において成果の一部を公表することができたため。平成29年度は、当初の研究計画に沿い、株式の多層階層保有に関する国際私法上の問題点の整理と検討を行った。すでに、欧州連合では、口座管理等を行う中間保有者の従属法により準拠法が決定されるとするPRIMA(Place of the Relevant Intermediary)アプローチが採用されていたところ、それに当事者自治を織り込んだ形で国際基準としてジュネーヴ条約により統一化を図ろうとする試みは挫折したといってよい。したがって、この点については、ジュネーヴ条約起草時の議論を今一度洗い出すなどの作業を進め、あるいは、実質法による準拠法決定基準の補完の可能性も見据えつつ、株式の実質的保有者の利益保護により資する法枠組みを探りたいと考えている。また、次年度に向けて、より基礎理論的部分、すなわち、古典的証券の法的性質論などにも目を向けている。ほぼ当初の計画に沿って、情報・資料の分析ができているため。平成30年度中に企画する予定であったミニ国際学術イベントが延期となったため当初計画によれば、平成29年度は、多階層に亘る株式保有・決済に関わる法律関係を整理しつつ、法律関係の個別化・単一化等の試みを経て、それらの連結点を探り、従来唱えられてきた準拠法の決定基準(PRIMA)の妥当性を検討することに充てられる。平成30年度は、株式保有の末端に位置づけられる、株主名簿上に現れない外国人実質株主の権利行使の在り方につき、発行会社のガバナンス改善への貢献という観点から、再検討する。平成31年度は、チェイン保有とポートフォリオ価値との関係に関する定性分析を踏まえた、外国人投資家活用法理論の構築に充てられる。平成31年度の定性分析に関しては、多くのサンプルを要することが想定されるため、次年度以降も外国渡航を通じて精力的にサンプル収集に努める。同時に、今年度収集できなかった資料等の検索・入手に努め、とくに大学の長期休業期間を利用して収集した情報・資料等の整理・分析、および、知見のまとめを行い、最終的な研究成果へと繋げていく。次年度は、複数回海外渡航することにより、現地調査を精力的に進め、不足している比較法的視点を補強する。また、その過程では、海外の立法資料にも丹念に目を通す予定である。次年度または次々年度には、海外の主力研究者を招聘して講演または研究報告をしていただくことにより、議論を深化させることを検討している。平成31年度は助成最終年度となるので、海外の研究者を招聘し学術交流の機会を設け、そのフィードバックを含め、研究成果の充実化を図る。購入予定であった洋書の納品時期が遅れ、年度内に間に合わなかったことなどにより、未使用額が発生した。洋書の購入費用が、海外店頭にて購入したこと等により、見積もりより少額であったため国際的な学術イベントの開催を次年度に延期したため、当該イベントに充当する予定の経費が今年度そのまま残額となったこと、および、年度末近くに執行した経費が所属機関内の証憑書類精査および会計システム上の期限の関係上今年度の執行分として計上されなかったことによる。未使用額は翌年度分と合算して洋書等の購入に充てる予定である。
年齢階級を考慮した水分摂取基準算定に関する調査的研究

年齢階級を考慮した1日の水分摂取基準を算定することを目的として、乳児・幼児や児童および高齢者を対象に体重計測により1日の水分摂取量や発汗と不感蒸泄による水分損失量(ΣS)を夏季および冬季に測定して、若年成人の値と比較した。1日のΣSは環境温度や活動量の上昇に伴い増加したが、高齢者は成人と同様で、児童、乳児、幼児は若年成人に比べて、それぞれ1. 1倍、1. 9倍、2. 0倍であった。これらの倍率を用いることにより、年齢階級を考慮した水分摂取基準を算定することが可能と考えられた。近年、地球温暖化に伴い、熱中症が増加している。特に、生理的機能が低下した高齢者や、体温調節機能が未発達な子どもにおいてはその対策が急務である。本研究では、年齢階級を考慮した現代日本人の水分摂取基準を確立することを目的とし、これまでの成人男女についての調査に加え、中・高齢者および子どもを対象にして、体重計測による水分出納測定(1日および運動時)を実施した。1.子どもの水分出納1)第64回体力医学会大会(2009年9月)において、児童(小学生男女11名)の体重当たりの1日の水分損失量が大学生に比較して高値であることを発表した。2)2009年11月2010年2月に、幼児(45歳男女16名)および乳児(3か月20カ月男女16名)における1日の水分出納をそれぞれ測定した。結果は未発表であるが、体重当たりの1日の水分損失量は、乳児、幼児、児童の順に高く、発達段階での水分代謝の差異が示された。このような乳児、幼児および児童における水分出納の調査は、保護者や保育者および教員の協力の必要性や測定の困難さ等から極めて少ないのが現状であり、本研究で実施できたことは意義あることと考えられる。2.運動時の中・高齢者の水分出納第48回生気象学会大会(2009年12月)において、中・高齢者(男女75名)におけるウォーキング時の水分損失量は、環境温度および運動強度の影響を受け、若年成人より低値であることを報告した。また同時に、ウォーキング時の環境温度別・年齢別の水分摂取の目安を提案した。これらの一部については、ウォーキング研究(NO.13、2009年)に報告した。近年、ウォーキングや同程度の強度の運動を実施する中・高齢者が増加していることから、運動時の水分摂取量の目安を提案できたことは意義あることと考えられる。今後さらに被験者数を増やして調査を継続することにより、年齢、環境温度、身体活動量等の条件を考慮した水分摂取基準を確立させることが可能となる。特に、生理的機能が低下した高齢者や、体温調節機能が発達段階にある子どもにおいてはその対策が急務である。本研究では、年齢階級を考慮した現代日本人の水分摂取基準を確立することを目的とし、乳児から高齢者まで体重計測による水分出納測定を実施してきた。今年度は、例数の少ない子どもについて追加調査を実施し、以下の結果を得、関係学会にて発表した。1.子ども(012歳)の夏季における水分出納について、年齢の増加とともに成人の値に近づくことを示した。2.児童の1日の活動量と水分損失量との関係について、子どもの活動量の増加は1日の水分出納を増加させるが、睡眠時および排便・排尿による水分損失量には影響が少ないことを示した。3.幼児における夏季の1日の水分出納を調査し、幼児の水分出納は、成人および児童より高値であり、活動量の影響は少ないことを示した。4.これまでの報告が極めて少ない乳児の水分出納の調査を実施し、乳児は体重当たりの水分出納が大きいことを示した。5.乳幼児における熱中症の発生実態を検討し、14歳児においては気温の上昇に伴い熱中症が増加するが、0歳児においては気温に関係なく発生していることを示した。これまで、地球温暖化に伴い年々増加する熱中症を予防するため、年齢階級を考慮した現代日本人の水分摂取基準を確立することを目的とし、乳幼児から高齢者までの各年齢階級において体重計測による水分損失量等の測定(1日および運動時)を実施してきた。今年度は特に、例数が少なく、生理的機能が低下した高齢者について追加調査を実施し、これまでの対象者と合わせて年齢別に比較した。62歳から75歳の高齢者19名(男12名、女7名)を対象に、春季および夏季に各2回、環境温度、歩数、1日の総摂取重量、総損失重量および総発汗量等を測定し、以下の結果を得た。1)環境温度は夏季が春季より有意に高値を示したが、1日の歩数には季節間で有意な差は認められなかった。2)総摂取重量と総損失重量は、春季および夏季ともほぼ同様の値を示した。

3)総発汗量については、夏季が春季より有意に高値を示したが、環境温度と総発汗量の間には有意な相関関係は認められなかった。4)高齢者の1日の総発汗量(体重あたり)は、これまで調査してきた幼児、児童、若年者(大学生)のいずれの値よりも低値であった。以上のように、報告の少ない高齢者の例数を増やし、高齢者の体重あたりの水分損失量が子どもや若年者に比較して少ないことを明らかにしたことは意義あることである。これらの水分損失量から、年齢、環境温度および身体活動量等の条件を詳細に考慮した、1日の水分摂取基準の作成が可能となった。