hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多様な夜勤形態で働く看護師の安全と健康に資する睡眠方策に関する実証研究

電車運転士,保健師に対してシフトワーク・チャレンジの練習問題を行った。その結果,職種,年齢階層,夜勤経験の有無にかかわらず,正答率の高い問題と正答率の低い問題の傾向は似ていた。また正答率は,夜勤経験のある者で無い者より高かったが,夜勤経験率が低い保健師の方が,夜勤経験率が高い電車運転士よりも正答率は高かった。この理由として夜勤経験の有無よりも,たとえば保健師ならば,日ごろの業務で夜勤者の健康管理を行っているという夜勤・交代勤務に対する関心の高さが正答率を上げていることが考えられた。これらのことから,シフトワーク・チャレンジは,有効なリスクコミュニケーションツールになり得ることが示唆された。12時間および16時間2交代勤務に従事する看護師の夜勤負担を軽減する仮眠条件を明らかにするため、まず仮眠取得実態についてヒアリング調査を行った。12時間以上の長時間夜勤では、3交代からの勤務制の変更にともない1時間半から2時間の仮眠が導入されていた。この仮眠時間を延長するには、交代でとられる仮眠では業務変更がなされない限り2時間以上の確保が難しいことが示された。そのため次善策としては仮眠の質の改善が求められるが、ヒアリング結果と過去の知見から仮眠時間にかかわらず実際の就床時間は68割程度に減ることが確認された。これは仮眠場所までの移動、身支度に加えて仮眠環境、仮眠取得時刻の影響によるものであった。また、仮眠がとれるのは、夜勤の長さに関係なくまとまった1時間半(臥床時間1時間程度)が要求された。短時間の仮眠でも眠気抑制効果が確認されているが、実際には仮眠にあてられる時間が30分以下になる場合は、横になっても睡眠をとっていなかった。それは、睡眠慣性とともに起床できない不安、寝た気持ちがしないという心理的な理由が示された。また、仮眠を前提とした部屋や寝具などの整備への不満も多く聞かれた。睡眠環境の整備がなされていないことは、夜勤中の仮眠の有効性やその対策への共通認識がなく、夜勤負担軽減としての優先順位が低いことのあらわれともとれた。睡眠の質に影響する仮眠取得時刻の決め方は、看護方式や経験によって異なっていたが、3人夜勤であれば2番目もしくは2ー4時の開始が好まれた。以上の結果は、看護労働での夜勤中の仮眠時間やとり方は勤務条件や個人特性による経験的なものであり、夜勤・交代勤務の生理的、心理的な問題なについては考慮されていなかった。そこで、仮眠取得条件の改善のために、夜勤・交代勤務のリスクを学習し、共通認識を持つための仕組みとして「シフトワーク・チャレンジ」を開発した。わが国の看護労働においては、2交代勤務化にともなう長時間夜勤の負担軽減策として夜勤中の仮眠取得実態がヒアリング調査から明らかになった。しかし、夜勤・交代勤務に従事する看護師においては、仮眠取得時間や取得時刻の決め方が職場ごとに異なり経験的で基準がなく、労働負担について考慮されている様子がみられなかった。そのような実態を踏まえて、個々の看護師が夜勤・交代勤務に従事する安全、健康リスクを知り、職場で共通認識を持つことで仮眠を含む労働負担軽減策のあり方を考える仕組みとして「シフトワーク・チャレンジ」を開発した。また夜勤・交代勤務に関する科学的知見を基礎知識としてまとめたテキストを併せて作成するとともに、WEB検定を開始した。具体的な労働負担軽減策を検討するにあたり、夜勤時間により休憩や仮眠時間が設定され、睡眠を含むその後の生活が影響を受けると考えられるが、国内のみならず国外でも夜勤時間の規定はない。しかし、夜勤中の仮眠には、わが国では勤務中の安全、健康、勤務後の生活の質の効果があることを広く認識されてきたことから、仮眠と夜勤時間は一体のものとして考える必要がある。看護労働においては、1回の夜勤の長時間化が進んでいるものの月単位で夜勤時間が72時間を超えないようにする制限がある。最近の研究によれば、8時間より長い勤務を行う看護師の意識調査では、8時間以上の長時間勤務は患者への安全に対しては、問題あり38.5%、問題ない7.7%、かわりない53.8%であったが、自身の健康度については問題あり72.4%、問題ない10.3%、変わりない17.2%であることから、看護師は自身の健康を犠牲にして患者の安全を守っていることが明らかである。そのため、今年度では調査にいたらなかったものの、看護師の1か月の夜勤時間(回数)と睡眠取得状況について長期的な調査を行う計画を立案し看護現場に提案した。平成28年度の診療報酬改定にともない、看護現場での関心が長時間夜勤での仮眠による労働負担軽減ではなく、実質的に夜勤時間規制となっている月72時間要件に集まった。そのため、本研究のテーマが受け入れられにくくなったことが考えられた。しかし、長時間夜勤の影響や仮眠の効果に関する情報を含む、夜勤・交代勤務全般の安全、健康リスクを周知する仕組みを作ることで、調査研究に対する理解を得やすくし、計画を促進する工夫を行った。長時間夜勤に従事する看護師の疲労回復に必要な睡眠条件を探るため、わが国で主として行われてきた3交代勤務からの転換が進む16時間夜勤を伴う2交代勤務を行う病棟において、勤務間でとられる夜間睡眠時間と、時間外労働を含む労働時間、疲労感の実態調査を行った。とりわけ離職率が高い傾向にある新人看護師に焦点をあて、夜勤に就く前と後で比較を行った。

睡眠時間と労働時間は基本的には表裏の関係にあるものの、夜勤・交代勤務者における時間外労働時間実態とその影響に関する研究はわずかである。その結果、入職直後に対して、夜勤への従事が始まっている半年後では、時間外労働時間が日勤1日あたり平均50分ほど長かった。睡眠時間は、半年経過後では日勤前夜と休日間で短くなっていた。疲労感についても半年後に上昇しており、入職後では時間外労働が勤務当たり90分を超えると訴えが増大していたのに対して、半年後は60分を超えると訴えが増大していた。長時間夜勤の従事が開始したことに加えて、時間外労働が長くなっており、その結果としてシフトの様々なタイミングにおける睡眠時間が減少することがうかがえた。また、時間外労働が長くなること以上に、長時間夜勤への従事が疲労感を増大させている様子がうかがえた。入職直後に比べて半年後では、休日後の睡眠が短くなっており、生活行動内容や疲労回復タイミングが日勤のみの場合と夜勤に従事している場合で異なることを示唆した。電車運転士,保健師に対してシフトワーク・チャレンジの練習問題を行った。その結果,職種,年齢階層,夜勤経験の有無にかかわらず,正答率の高い問題と正答率の低い問題の傾向は似ていた。また正答率は,夜勤経験のある者で無い者より高かったが,夜勤経験率が低い保健師の方が,夜勤経験率が高い電車運転士よりも正答率は高かった。この理由として夜勤経験の有無よりも,たとえば保健師ならば,日ごろの業務で夜勤者の健康管理を行っているという夜勤・交代勤務に対する関心の高さが正答率を上げていることが考えられた。これらのことから,シフトワーク・チャレンジは,有効なリスクコミュニケーションツールになり得ることが示唆された。看護労働において16時間2交代勤務の導入が実際に進んでいるものの、夜勤対策として3時間の休憩時間確保と仮眠時間延長を行っている病棟、もしくは仮眠時間延長の介入を行える病棟の選定と協力が得られていない。そのため、ヒアリングによる実態把握と、介入実験よりも先に仮眠を含む夜勤・交代勤務条件を改善する仕組みの構築を行った。本研究課題は、実際の夜勤対策としての有効な仮眠として長さやタイミングを実験的検討から決定するのではなく、とりわけ夜勤の長さや勤務編成の違いを考慮した上での検証することを目的としている。今後は、夜勤対策を睡眠だけでなく多角的に検討し基準を作ることを念頭に置くことで調査対象への協力を得やすくする。平成28年度では特に夜勤時間(回数)を軸に労働・睡眠実態調査を行う計画を立案した。28年度が最終年度であるため、記入しない。産業保健、健康科学看護師の長時間夜勤における主な負担軽減策が夜勤中の仮眠であることはヒアリング調査によってあらためて明らかになった。しかし、具体的な仮眠取得条件の設定は経験則に従って決められていることから、夜勤中の仮眠の重要性とその効果が共通認識となるような仕組みを拡充することをベースとして、引き続き本研究の主目的である多様な勤務形態における効果的な仮眠取得条件を明らかにするための介入実験実施に向けて取り組む。研究計画において、現場介入実験用に予定していた機器の購入が、実験実施の遅れに伴い延期となったこと。それに対して、ヒアリングを含む情報収集のため旅費が増えたことで、計画していた使用額に差が生じた。
純チタンのテレスコープ・クラウンへの応用に関する研究

生体親和性に優れ、機械的強度が金合金に匹敵する純チタンをテレスコープ・システムへ適応することによって重量の節減やメタルフレームと同種金属で対応できるなどの利点がある。本研究では純チタンを用いて鋳造製作した内冠に、鋳型材の混液比および鋳造機を変えて外冠を製作し、内冠と外冠の維持力について検討した。支台歯には上顎小臼歯を用い、テ-パ-6°の円錐型テレスコープの内冠を製作し、それに適合する外冠のパターンを製作した。鋳型材として純チタン専用に開発されたアルミナマグネシア系鋳型材チタベストCB(モリタ)およびリン酸塩系鋳型材T-インベストメント(G-C)を使用し、標準混液比を中心に前後4段階の混液比で埋没し、鋳造した。鋳造機はそれぞれ専用のシステムを使用した。なお、同様にテ-パ-6°で製作した金合金(type IV)製の内冠に同種の金属で外冠を製作した。内冠と外冠を3kgfの荷重で装着し、オートグラフを用いて引っ張り速度5mm/minで内冠から外冠を引き抜き、維持力とした。また、荷重量を3kgf,5kgf,7kgfおよび10kgfで装着した場合の維持力、ならびに着脱回数を500回、1000回および2500回で行った場合の維持力についてそれぞれ検討した。鋳型材の混液比を小さくすることによって膨脹量は促進され、維持力は低下し、標準混液比より小さい混液比で外冠を製作した場合に金合金に匹敵する維持力が得られた。いずれの鋳型材も標準混液比の場合には強い維持力を示し、テレスコープ・クラウンとしては適切ではない。また、外冠に加えた荷重量では3kgfと5kgfとの間に有意の差は認められなかったが、10kgfでは急激に維持力は大きくなった。さらに着脱回数については1000回までは有意の差は認められなかったが、2500回では初回の73%に減少した。今後さらに赤外線鑞付け器を用いて、鑞着後の維持力の変化について検討する。
分子結晶における電荷揺らぎと異方的超伝導の密度行列繰り込み群による研究

本研究の目的は、種々の分子性導体の電子状態に関して、密度行列繰り込み群(DMRG)の方法により、次の2点を明らかにすることである。(1)リング交換機構によるスピン三重項超伝導理論の更なる展開、(2)電荷秩序の融解と電荷揺らぎが生み出す新規な超伝導発現機構の解明。スピン三重項超伝導に関し、申請者が提案したリング交換機構の理論を更に発展させる。また、BEDT-TTF塩を代表とする種々の分子性導体に対して、電荷秩序の融解に伴う異常物性の機構を明らかにし、その近傍に存在する超伝導について電荷揺らぎの果たす役割を解明する。本年度は、次の研究成果を得た。(1)ジグザグボンド2鎖ハバード模型の基底電子相図の作成。すなわち、当該模型の幅広いパラメータ・フィリング領域に渡る基底相図を作成した。これにより、この簡単な模型が、常磁性金属相、強磁性金属相、スピン三重項超伝導相、スピン一重項超伝導相など、極めて多彩な電子相を含むことを明らかにした。(2)動的DMRGにより、ジグザグボンド2鎖ハバード模型のスピン・電荷自由度の低エネルギー励起構造を明らかにした。これにより、スピン三重項超伝導が励起スペクトルの構造に与える影響が理解された。(3)フェロ結合した2鎖ハバード模型におけるスピン三重項超伝導の研究。スピン三重項超伝導の標準模型の構築を試みた。(4)電荷秩序の融解と電荷揺らぎによる超伝導発現機構の解明。特に、電荷フラストレーションによる電荷秩序の融解と金属化の機構を明らかにした。すなわち、(TMTSF)_2Xで観測されるスピン三重項超伝導に関し、申請者が提案したリング交換機構の理論を更に発展させる。本年度は、次の各研究課題を実行に移した。(1)各種分子性導体の実験事実の系統的整理と有効模型の導出。すなわち、BEDT-TTF系を中心に多彩な実験事実の系統的整理を行い、電荷秩序化を導く有効斥力相互作用の値を実験事実から決定し、強相関有効模型を導出した。(2)電荷秩序の融解と電荷揺らぎによる超伝導発現機構の解明。(3)ジグザグボンド2鎖ババード模型の基底電子相図と低エネルギー励起構造の解明。DMRGにより、当該模型の幅広いパラメータ・フィリング領域に渡る基底相図を作成し、動的DMRGにより、当該模型のスピン・電荷自由度の低エネルギー励起構造を明らかにした。(4)フェロ結合した2鎖ババード模型におけるスピン三重項超伝導の研究。すなわち、スピン三重項超伝導の標準模型の構築を試みた。(5)リング交換機構によるスピン三重項超伝導理論の2次元系への拡張。まず3鎖系のハバード模型に対して超伝導対称性を明らかにした。
肝星細胞のエピジェネティクス制御と肝線維化に関する検討

エピジェネティクス制御の観点から肝線維化に関わる細胞を解析し、細胞の可塑性、線維化の責任細胞のオリジンを明らかにできるかどうか検討するため、特に遺伝子発現に直接関与するといわれているヒストンバリアントのchip-シークエンスにより肝星細胞と皮膚線維芽細胞の比較検討を行うこととした。ヒストンの翻訳後修飾は、遺伝子発現制御やゲノム維持に重要な役割を果たしており、特に発生や癌の研究分野でヒストン修飾やDNAメチル化を介したエピジェネティクス制御の重要性が明らかにされている。今回、遺伝子発現に直接関与すると考えられるヒストンバリアント、ヒストン2A.Zとヒストン3.3に対してChip-Seqence Assayを行った。Chip-Seqence Assayでは、培養細胞に対しホルムアルデヒドを用い、タンパク質とDNAをクロスリンクさせた後、断片化には超音波処置とMicrococal nuclease処理の両方を用いた。クロマチンの免疫沈降には、抗H2A.Z抗体、抗H3.3抗体、simple Chip Enzymatic Chromatin IP Kit (Cell Signaling)を用いた。シークエンス解析には、イルミナMiSeqをもちい、その後、統合部位のマッピングを行った。肝星細胞と皮膚線維芽細胞での比較では、肝星細胞に約10部位の特異的な結合が認められた。活性化星細胞で発現の増強が認められたmicroRNA-23, 34, 125, 210, 214, 218,221,222や発現の減少が認められたmicroRNA-19, 26, 92, 130, 143, 145, 191, 195, 335との直接的な関連は今回見いだせなかったが、星細胞活性化マーカーであるSMA, collagen, Ppargとの関与は明らかとなった。今後さらなる解析を必要とする。我々は、これまで肝臓の線維化過程に中心的な役割を果たすと考えられている肝星細胞の機能、特に活性化の分子機構のメカニズム解明のため、肝星細胞分離法を確立し、この分離培養星細胞を用いて星細胞活性化に伴って変動する各種分子動態を遺伝子レベルおよび蛋白質レベルでの解析を行ってきた。また、星細胞の活性化の制御による肝線維化、肝硬変の治療を開発することを目標に、様々な肝線維化抑制実験を行ってきた。これまでの研究成果の集積から、我々が星細胞での発現をはじめて見いだした分子や活性化星細胞のマーカーとなる分子が、DNAアレイやプロテオミクスに代表される遺伝子解析とタンパク質解析で、発現が一致して変動することを確認してきたが、また同時にその発現が一致しない分子も認められる事実も確認している。そして、この発現の不一致に対する答えの手掛かりを示してくれるのがノンコーディングRNAの解析やエピジェネティクスに関する解析であるのではないかと考え実験を進めている。肝線維化を引き起こす筋線維芽細胞の由来は肝星細胞であると考えられていたが、肝星細胞以外のグリソン鞘に存在する線維芽細胞や骨髄由来の細胞も筋線維芽細胞に分化し、線維化に関わっていることが明らかとなってきている。由来の異なる筋線維芽細胞は、異なった性質を持つ可能性が高く、これら同定法や由来に基づいた治療法開発への可能性を見いだすため、肝星細胞と皮膚線維芽細胞での比較を検討している。肝星細胞と皮膚線維芽細胞での比較では、肝星細胞に約10部位の特異的な結合が認められ、その意義について解析中である。

肝線維化を引き起こす筋線維芽細胞の由来は肝星細胞であると考えられていたが、肝星細胞以外のグリソン鞘に存在する線維芽細胞や骨髄由来の細胞も筋線維芽細胞に分化し、線維化に関わっていることが明らかとなってきている。由来の異なる筋線維芽細胞は、異なった性質を持つ可能性が高く、これら同定法や由来に基づいた治療法開発への可能性を見いだすため、肝星細胞と皮膚線維芽細胞での比較を検討している。エピジェネティクス制御の観点から肝線維化に関わる細胞を解析し、細胞の可塑性、線維化の責任細胞のオリジンを明らかにできるかどうか検討するため、特に遺伝子発現に直接関与するといわれているヒストンバリアントのchip-シークエンスにより肝星細胞と皮膚線維芽細胞の比較検討を行うこととした。ヒストンの翻訳後修飾は、遺伝子発現制御やゲノム維持に重要な役割を果たしており、特に発生や癌の研究分野でヒストン修飾やDNAメチル化を介したエピジェネティクス制御の重要性が明らかにされている。今回、遺伝子発現に直接関与すると考えられるヒストンバリアント、ヒストン2A.Zとヒストン3.3に対してChip-Seqence Assayを行った。Chip-Seqence Assayでは、培養細胞に対しホルムアルデヒドを用い、タンパク質とDNAをクロスリンクさせた後、断片化には超音波処置とMicrococal nuclease処理の両方を用いた。クロマチンの免疫沈降には、抗H2A.Z抗体、抗H3.3抗体、simple Chip Enzymatic Chromatin IP Kit (Cell Signaling)を用いた。シークエンス解析には、イルミナMiSeqをもちい、その後、統合部位のマッピングを行った。肝星細胞と皮膚線維芽細胞での比較では、肝星細胞に約10部位の特異的な結合が認められ、その意義について解析を行っているところであるが、肝線維化に影響を及ぼす因子の制御に直接的に関与するエビデンスは、まだ得られていない。
ミューオン触媒核融合の新しいサイクルの理論的研究

下記の研究を行い、これらを「ミュオン触媒核融合」に関する国際シンポジウム(スイス、1998年7月)と「超強度ミュオンビームと21世紀のミュオン科学」ワークショップ(KEK筑波、1999年、3月)において発表した。1)ミューオン触媒核融合におけるミュオン付着率の新しい計算を実行した。dtμ分子内核融合dtμ→α+n+μ,(αμ)+nにおけるαμ初期付着率(ωs)について、従来の計算における3つの近似(sudden近似をとること、dtμチャネルとαnμチャネルとのexplicitな結合を切ること、αn間の角運動量l=2をl=0と近似すること)を止めたsophisticatedな3体計算を行った。しかし、結果は従来の初期付着率をやや増加させた(核力入りで、ωs=0.92%から0.94%へ)。2)理研-ラザフォード研の共同になる超高強度ミューオンビームを用いる将来の実験で、ダブルミューオン分子が初めて発見される可能性がある。これに先駆けて、非断熱的4体計算により、ダブルミューオン水素分子のエネルギーレベルを予言した。xyμμ,x,y=p,d,tのすべての分子について計算を行った。3) ttμミューオン分子イオンのエネルギーレベルと分子内核融合率の計算をおこなった。また、t^3Heμ分子イオンのエネルギーレベルと崩壊幅の計算を行った。4)ミュオン分子を含む任意3体系の束縛状態を計算する汎用プログラムを作成し、九大計算センターのライブラリプログラムとして登録した。また、ミュオン触媒核融合に関するレビュー論文を書き、レビュー誌に出版した。ミューオン触媒核融合の理論的研究に不可欠なミューオン分子の構造計算を行う汎用プログラムを開発し、九州大学大型計算機センターのライブラリープログラムとして登録した。使用解説書が同センター「広報」29巻2号に掲載されている。ミューオン分子xyμにおいてx,y=p,d,t,^3He,^4Heとするすべての組合せの計算が可能である。ヤコビー座標系を用いる組替えチャネル結合変分法を用いる。高速高精度計算が実行できる。波動関数の係数と固有エネルギーが出力される。典型的な入力データが参考に添付されているので利用しやすい。dtμ分子の励起状態を経由するミューオン触媒核融合を研究するためにdμ,tμ分子のn=2近傍の励起状態(共鳴状態)を克明に調べている。Vesmanメカニズムによる分子形成が可能な状態について、エネルギー、核融合率、ミューオン-ヘリウム付着率を算出した。特に、ミューオン分子の崩壊に興味があり、dμ+t,tμ+dへの崩壊の相対比をチャネル結合法による散乱計算によって精密に算出している。目下のところ、dμ+tチャネルへの崩壊が90%以上に達することが明らかになっている。このことは、長く話題になってきたq_<1S>問題を解決しうる手がかりとなるので大いに興味をもたれる。dHeμ分子の研究は、d-^3He核融合の可能性とミューオンのdμから3Heμへの移行付着の研究のため重要であり、この克服な分析を進めている。最近のRIKEN-RALの実験でtHeμ分子が発見されたという情報があり、この分子の研究も開始した。3体系束縛状態を解く方法として、九大グループのヤコビー座標系ガウス型基底関数を用いる方法が非常に普遍的・高速・高精度であるが、これを普及するため、現在、九大計算センターのライブラリプログラム開発の一環として応用プログラムを作成している。昨年度の「ミューオン分子」プログラムに続き、本年度には、任意中心力を用いる3体系についてのプログラムを公開した。使用説明書は、「九大計算センター広報30巻(1997年)2号に掲載されている。また、4体系についても、複雑な相互作用の場合のコード作りが進展している。

これは、ダブルミューオン分子の計算や4体内ミューオン付着の計算に活用できる。ミューオン原子分子計算の発展として、エキゾティック原子・分子の一種である反陽子ヘリウム原子の異常な長寿命状態の精密レーザー実験データを、ガウス型基底変分法を用いて解析した。この系では、相互作用角運動量が非常に大きいことが従来の計算を困難にしてきたが、本計算法により、状態間遷移の光子の波長を6桁の精度で計算を実行し、7個のレーザー実験データ(精度6桁)の説明に成功した。高強度ミューオンと高濃度トリチウム(β崩壊^3He除去)を用いる従来にない精密ミューオン触媒核融合実験が理研-Rutherford共同でスタートし、新しいタイプのデータが出始めており、その解析に取り組んでいる。特に、純粋ttμ系の核融合率とμ^4He付着率を計算中である。ミューオン触媒核融合に関するreview paperを書き、Advance in Nuclear Physics24(1998)に印刷中である。1)ミューオン触媒核融合におけるミュオン付着率の新しい計算を実行した。dtμ分子内核融合dtμ→α+n+μ,(αμ)+nにおけるαμ初期付着率(ω^0_S)について、従来の計算における3つの近似(sudden近似をとること、dtμチャネルとαnμチャネルとのexplicitな結合を切ること、αn間の角運動量l=2をl=0と近似すること)を止めたsophisticatedな3体計算を行なった。しかし、結果は従来の初期付着率をやや増加させた(核力入りで、ω^0_S=0.92%から0.94%へ)。このことは、石田等の報告によるミュオン付着率ω^<eff>_SやαμのX線強度の新しい測定に、より合わない傾向となり、ミュオン再活性化率Rの値が従来の理論値よりかなり大きいのではないかという最近の推測をsupportしているように見える。2)理研-ラザフォード研の共同になる超高強度ミューオンビームを用いる将来の実験で、ダブルミューオン分子が初めて発見される可能性がある。これに先駆けて、非断熱的4体計算により、ダブルミューオン水素分子のエネルギーレベルを予言した,xyμμ,x,y=p,d,tのすべての分子について計算を行なった。3) ttμミューオン分子イオンのエネルギーレベルと分子内核融合率の計算をおこなった。また、t^3Heμ分子イオンのエネルギーレベルと崩壊幅の計算を行なった。
岩石ー水反応による地殻応力発生機構とその時間発展の解明

本年度は岩石ー水反応における反応誘起歪のモデル化をするために,多結晶体の反応誘起歪と反応速度,空隙閉塞の時系列変化を実験的に探索した.その結果,反応誘起歪の律速過程が明らかになり,反応誘起歪の時系列変化をモデル化することができた.差応力下での反応誘起歪は,高差応力ほど反応誘起歪が抑制されることが観察された.この歪みー時間変化は,静水圧下での膨張と溶解沈殿クリープのたし合わせで表されることが分かった.一方,静水圧下での反応誘起歪は,反応速度に一定の比で比例することが観察され,反応誘起歪は反応速度に決定されることが分かった.多結晶体の反応速度は,単結晶の反応速度より有意に遅いことが観察された.これは,反応ともなう空隙閉塞により,実効的な反応表面積が減少することで律速されていると考えられる.様々な初期空隙率のサンプルに対して実験を行うと,反応表面積ー空隙率に一定の関係が見出され,ある臨界空隙率で急激に反応表面積が減少することが明らかになった.以上の結果から,反応表面積ー空隙率をシグモイド関数で表現することで,静水圧下での反応誘起歪・反応速度・空隙率の時系列変化をモデル化することができた.さらに,差応力化での反応誘起歪は,静水圧下での反応誘起歪みと溶解沈殿クリープのたし合わせでモデル化することができた.以上より,吸水反応による岩石の力学挙動は,反応速度と変形速度の競合に支配されること,反応速度は反応表面積ー空隙率関係に支配されることが明らかになった.天然のマントルや地殻における吸水反応では,表面反応速度は非常に早く,反応表面への流体のアクセスが十分な系では,測地学的歪み速度より有意に早い反応誘起歪み速度が予測される.従って,マントル・地殻岩石における反応表面積ー空隙率関係が,岩石ー水反応時の力学挙動に重要である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,吸水反応に伴う反応誘起応力・歪を直接測定できる装置を開発した.また,出発物質の空隙率調整方法を確立した.その結果,反応誘起応力・歪を直接測定し,その封圧依存性・空隙率依存性を決定し,吸水反応における力学挙動の支配要因を明らかにすることができた.反応誘起応力・歪の支配要因を探るために,定荷重吸水実験および定体積吸水実験をおこなった.定圧吸水実験では,出発物質の空隙率が27%と大きいにも関わらず,0.01-10 MPaのすべての条件で反応によるバルク歪が生じた.荷重の増加とともにバルク歪の量は減少する.収縮歪と荷重の関係から,変形メカニズムは拡散律速の溶解沈殿クリープであり,変形速度が速くなるとバルク歪が減少することが明らかになった.一方,定体積吸水実験では,反応誘起応力は空隙率に線形に比例する.これは比表面積の違いにより空隙率の高いサンプルほど反応速度が高いためであり,反応誘起応力は反応速度に線形に比例することが明らかになった.以上の結果から,吸水反応による岩石の力学挙動は,反応速度と変形速度の競合に支配されることが示唆される.反応誘起応力が反応速度に比例することを実験的に初めて明らかにすることができた.従来の研究では,吸水反応に伴う応力ー歪関係は,天然試料を用いた実験で経験的にしか決められていなかったが,本研究による封圧・空隙率を変化させた系統的な実験により,支配要因が明らかになり,そのモデル化へと大きく近づいた.これらの理由から,本研究はおおむね順調に進展しているといえる.本年度は岩石ー水反応における反応誘起歪のモデル化をするために,多結晶体の反応誘起歪と反応速度,空隙閉塞の時系列変化を実験的に探索した.その結果,反応誘起歪の律速過程が明らかになり,反応誘起歪の時系列変化をモデル化することができた.差応力下での反応誘起歪は,高差応力ほど反応誘起歪が抑制されることが観察された.この歪みー時間変化は,静水圧下での膨張と溶解沈殿クリープのたし合わせで表されることが分かった.一方,静水圧下での反応誘起歪は,反応速度に一定の比で比例することが観察され,反応誘起歪は反応速度に決定されることが分かった.多結晶体の反応速度は,単結晶の反応速度より有意に遅いことが観察された.これは,反応ともなう空隙閉塞により,実効的な反応表面積が減少することで律速されていると考えられる.様々な初期空隙率のサンプルに対して実験を行うと,反応表面積ー空隙率に一定の関係が見出され,ある臨界空隙率で急激に反応表面積が減少することが明らかになった.以上の結果から,反応表面積ー空隙率をシグモイド関数で表現することで,静水圧下での反応誘起歪・反応速度・空隙率の時系列変化をモデル化することができた.さらに,差応力化での反応

誘起歪は,静水圧下での反応誘起歪みと溶解沈殿クリープのたし合わせでモデル化することができた.以上より,吸水反応による岩石の力学挙動は,反応速度と変形速度の競合に支配されること,反応速度は反応表面積ー空隙率関係に支配されることが明らかになった.天然のマントルや地殻における吸水反応では,表面反応速度は非常に早く,反応表面への流体のアクセスが十分な系では,測地学的歪み速度より有意に早い反応誘起歪み速度が予測される.従って,マントル・地殻岩石における反応表面積ー空隙率関係が,岩石ー水反応時の力学挙動に重要である.反応誘起応力・歪を予測可能なモデルを構築するためには,本年度明らかになった応力・歪と反応速度・変形速度の関係をより系統的に精査する必要がある.そのため,反応速度は反応促進剤によりコントロールし,変形速度は出発物質の粒径を変化させて調整する.また,吸水反応は水の供給律速であり,反応による空隙率の変化が重要であることが本年度明らかになった.したがって,吸水反応中の空隙率の時間変化を測定・モデル化する必要がある.吸水反応中にX線CT撮像ができる反応装置を開発することにより,空隙率変化のその場観察が可能になり,反応進行予測モデルの構築ができると期待される.これらの実験とモデルを統合することにより,沈み込み帯スケールでの吸水反応の時空間発展と,それに伴う流体分布の変化を予測することができる.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
全国紙の論調は極性化しているかー計量テキスト分析によるアプローチ

本研究の目的は、全国紙の論調の極性化現象について、その実態と進行メカニズムを明らかにすることである。近年、全国紙の論調の違いが以前よりも大きくなってきているとの指摘がしばしばなされるようになった。しかしながら、このような論調の極性化現象は、いつから、どの程度、どのような意味で進行していると言えるのか、検証が待たれているところである。本研究では、新聞記事の極性化の程度を示す「極性化指標」を提案し、これを各時代各争点の記事に適用することで、新聞論調の極性度の時代的変化を一貫した基準で記述するとともに、その進行メカニズムと発生条件の一端を解明することを目指す。
新規エネルギー物質ロケット推進薬の高速燃焼現象解明と制御技術の確立

本年度は研究目標とする「新規エネルギー物質ロケット推進剤の高速燃焼現象解明と制御技術の確立」に関して、エネルギー物質の燃焼・分解反応に関するモデリングとシミュレーション技術に関して大きく進展した。前年度までに特定していたエネルギー物質に関する分解反応経路から,今年度はさらに拡張を達成し,基礎的なエネルギー物質推進剤組成物(硝酸アンモニウム,アンモニウムジニトラミド,硝酸ヒドロキシルアミン,ヒドロキシルアミン,硝酸グアニジンなど)に関する気・液両相の分解・燃焼反応に関する反応経路を定式化した。解析技術が整備されつつある気相反応のみならず,液相反応を取り扱っている点に本研究の独創性がある。これら特定された反応経路に対して,統計熱力学および反応速度論の理論より,(速度係数,熱力学データ,輸送定数から成る)詳細反応モデル【YNU modelシリーズ】を構築した。本モデルを使用して,任意組成・任意温度/圧力条件における上記エネルギー物質の化学反応を詳細に解析する反応シミュレーションを達成した。本研究成果は、エネルギー物質を使用した推進システム設計、特に着火・消炎などの過渡現象制御に関する設計に資することが期待できる。今後は,CFDと本反応シミュレーションをカップリングすることで,ロケットモーターおよびエンジン内の燃焼を詳細に解析できることが期待される。これら研究成果について、2016年度は英文筆頭論文:4報(他に共著論文1報),国際会議発表:3件,国内学会発表:15件にて公表した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は研究目標とする「新規エネルギー物質ロケット推進薬の高速燃焼現象解明と制御技術の確立」に関して、特にエネルギー物質が呈する化学反応の解析とモデル化に関する成果を得た。特に低環境負荷・低毒性推進剤原料である硝酸アンモニウムおよびアンモニウムジニトラミドの燃焼・分解機構の解析・モデル化について大きく進展した。熱分析を中心とした機器分析および量子化学計算を中心とした計算化学手法により反応機構を特定し、素反応レベルの定量的な反応機構モデルを構築した。上記2物質は高速分解・燃焼を呈する物質であり、反応機構に関しては長らく不明であった。本研究により実験・計算の両面からリーズナブルな反応機構が特定され、定量的な反応速度モデルが構築できた。定常的な燃焼をシミュレーションする上では、素反応レベルのモデルを用いた解析は不要であるが、着火・消炎などの過渡現象を再現するには素反応レベルの解析が必要不可欠である。そして、この着火・消炎の制御がロケット推進システム設計をするうえで最も重要な事項である。本研究成果は上記推進剤を使用した推進システム設計に資することが期待できる。これら研究成果を英文筆頭論文:5報(共著論文:2報),国際会議発表:4件,国内学会発表:19件等にて公表した。中でも「硝酸アンモニウム,特に酸化銅混合物との熱分解機構に関する研究」により,平成27年度火薬学会奨励賞を受賞した。また、平成27年度火薬学会春季および秋季大会では優秀講演賞を受賞した。これらの成果をもとに「無機エネルギー塩の熱分解・燃焼反応機構に関する研究」のタイトルで学位論文を執筆し、博士後期課程において6ヶ月の短縮修了により博士(工学)の学位を取得した。本年度までの目的は、高エネルギー物質推進薬組成物(アンモニウムジニトラミド、硝酸ヒドロキシルアミン、硝酸アンモニウム、ヒドラジン)の詳細反応モデル構築を行うことであった。アンモニウムジニトラミドおよび硝酸アンモニウムに関しては、実験手法および計算手法を組み合わせて、反応機構を特定し定量的な素反応モデル構築を達成することができた。順次、他の物質に関しても解析とモデル化を進めることができている。このような観点から、概ね研究は順調に進展していると判断する。計画以上に進展していると判断できない理由は、未解決のさらなる技術的課題も明らかになったためである。第一は作成した燃焼反応モデルは実験値による検証により、改良の余地があることが示された。具体的には、単分子反応の圧力依存性を考慮したモデルへ改良する必要がある。現状のモデルは高圧極限における反応速度パラメタを採用しており、低圧条件では反応速度を過大評価してしまっている。第二は凝縮相における熱力学データ算定の精度である。量子化学計算は液相分子の熱力学データに関して良好な予測を与えないことが示された。具体的には、溶媒分子との衝突により並進・振動のエントロピーが影響を受ける効果を現状の量子化学計算(溶媒効果を含む)では取り込むことができなかった。熱力学データは分子の安定性や比熱に影響を与える重要な物理化学パラメタであり、高精度の予測法が必要である。ラジカル種など実験的に熱力学データを取得できない分子に関する熱力学データ予測手法が課題である。これらの課題解決について今後取り組む予定である。

本モデルを使用して,任意組成・任意温度/圧力条件における上記エネルギー物質の化学反応を詳細に解析する反応シミュレーションを達成した。本研究成果は、エネルギー物質を使用した推進システム設計、特に着火・消炎などの過渡現象制御に関する設計に資することが期待できる。今後は,CFDと本反応シミュレーションをカップリングすることで,ロケットモーターおよびエンジン内の燃焼を詳細に解析できることが期待される。これら研究成果について、2016年度は英文筆頭論文:4報(他に共著論文1報),国際会議発表:3件,国内学会発表:15件にて公表した。第一にこれまでに引き続き高エネルギー物質推進薬組成物の詳細反応モデル構築を行う。詳細反応モデルは素反応式、化学種の熱力学データ、各素反応式の速度パラメタからなり、これらを実験および計算的手法を組み合わせて総合的に取得する。前年度までは、硝酸アンモニウムおよびアンモニウムジニトラミドに関する反応モデル構築を達成したので、今年度は硝酸ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン、ヒドラジンに関する解析とモデル化を実施する。これによって新規ロケット推進剤として現在、利用検討されている物質群のほぼ全てについて包括的に扱えるモデル構築がなされることになる。手法は熱分析を中心とする機器分析を用いた実験的アプローチと量子化学計算による理論的アプローチを組み合わせた前年度までの方法を踏襲する。さらに今後はモデル化した反応機構モデルを用いて、流体現象を考慮した着火・起爆のシミュレーションに取り組む。第二に、貯蔵時の不純物混入(塩化物や金属酸化物の混入)を想定した熱安定性の低下メカニズムの解明と発災を想定した影響評価(発生圧力、放射熱)を行う。メカニズム解明は熱分析、In-situ分光分析および熱挙動-生成ガス同時分析手法による実験的手法と量子化学計算、詳細反応シミュレーションによる理論的手法を複合して解析する。解明したメカニズムを基に各種防災データ(暴走までの猶予時間、断熱暴走温度など)をシミュレーションにより求め管理基準について提言する。発災時の周囲の影響評価は発生圧力の測定および燃焼熱計算から爆風圧と放射熱を見積もり、フィジカルハザード解析ソフトウェア(DNV社製Phastなど)を利用し、社会リスクおよび個人リスクを算定し、リスク受容に関して議論する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
唾液検査とレセプト電算処理システムに基づく新たな口腔と全身状態の関係解明の試み

生活習慣病(NCDs )を含む医療費(レセプトデータ)を従属変数、年齢、唾液ヘモグロビン値ならびに唾液中乳酸脱水素酵素の数値を独立変数として重回帰分析、ロジスティック回帰分析など様々な線形回帰分析を試みたが良い適合を得ることができなかった。そこで、脳機能に見られるいくつかの特性を計算機上の数学シミュレーションで表現するneural networksを採用し、解析したところ、NCDs関連医療費と口腔保健状態を表すサロゲート・マーカーの間で良い適合を得ることができた。本研究により口腔保健のサロゲート・マーカーの数値が悪いとNCDs関連医療費も高く、数値が良いと医療費が低くなることが示唆された。レセプト電算処理システムを用いた新しい疫学研究デザインに基づく調査研究は生活習慣病の原因分析に画期的な進歩をもたらしている。一昨年および昨年度の研究で、研究代表者らは医科のレセプト電算処理システムを利用した小規模観察研究を実施した。初年度(平成24年度)は、愛媛県公立学校共済組合、愛媛県教育委員会、調査対象となる公立学校の選定ならびに研究拠点として愛媛県歯科医師会館内に事務局の設置を行った。更に、レセプトの電算処理に対応する歯科用コンピュータソフトを開発した。愛媛県教育委員会および対象となる公立学校への訪問説明を実施した。平成25年度は愛媛県公立学校共済組合の協力を得て、高等学校の教職員61名(35人の男性、26人の女性;平均年齢46歳)に対して2項目の唾液検査(唾液ヘモグロビンと唾液中乳酸脱水素酵素)を実施し、医科のレセプト電算処理システムに記録されているレセプトと6ヶ月間突き合わせた。その結果、歯肉炎のマーカーである唾液中乳酸脱水素酵素(LDH)の数値が高いと医療費(レセプト)が有意に多い事が示された。初年度(平成24年度)は、愛媛県公立学校共済組合、愛媛県教育委員会、調査対象となる公立学校の選定ならびに事務局の設置を行った。愛媛県教育委員会および対象となる公立学校への訪問日程確認とアポイントを取った(事務局窓口)。協力公立学校に対して担当の教職員に電話で訪問日程・時間の調整。唾液検査に関する歯科医師会会員への研修会を開催した。公立学校共済組合保険証の番号転記と同意書に保険証番号転記箇所について説明した。愛媛県立高等学校においで教職員の唾液検査を実施した。レセプトの電算処理に対応する歯科用コンピュータソフトを完成させた。公立学校共済組合との打ち合わせを実施した。現在、データを解析中である。初年度は、唾液検査キットの精度検定を実施し、唾液採取方法、唾液ヘモグロビンおよび乳酸脱水素酵素の数値の日内変動、輸送による安定性、検査試薬の違いおよび測定方法について検討を行った。その結果、本研究で用いる唾液ヘモグロビンおよび乳酸脱水素酵素の臨床検査会社における測定精度は高く、疫学研究に使用可能である事が示された。次年度は、調査対象となる公立学校の選定を行い、実際の調査を実施した。更に、レセプトの電算処理に対応する歯科用コンピュータソフトの検討を行った。研究計画書は鶴見大学歯学部倫理審査委員会に提出し、承認を得た。疫学研究に必要な手続きが終了した後に愛媛県内の2つの公立高等学校の教職員の唾液検査ならびにアンケート調査を実施した。唾液検査の分析データは臨床検査会社から、対象となる教職員の月別医療費の6ヶ月分に関するレセプトデータは、公立学校共済組合から提供された。定められた選択基準および除外基準と調査対象者の結果を照合し、医療費と唾液検査の関連に関する分析対象者を、男性35名、女性26名、合計61名とした。分析対象者の平均年齢は46歳であった。最終年度は、収集した唾液検査結果とレセプトデータの関連を解析した。生活習慣病を含む医療費(レセプトデータ)を従属変数、年齢、唾液ヘモグロビン値ならびに唾液中乳酸脱水素酵素の数値を独立変数として重回帰分析、ロジスティック回帰分析など様々な線形回帰分析を試みたが良い適合を得ることができなかった。そこで、脳機能に見られるいくつかの特性を計算機上の数学シミュレーションで表現するneural networksを採用し、新しい解析方法で解析したところ、医療費と口腔の炎症を表す乳酸脱水素酵素の間で良い適合を得ることができた。本研究により唾液中の乳酸脱水素酵素の検査値が高いと全身的な医療費も高く、検査値が低いと医療費も低くなることが示唆された。口腔衛生学電子カルテ情報を管理するコンピュータからのデータの書き出しは、タグ付きのCSVファイルで出力される。このCSVファイルの形式では、そのまま、EXCEL等のソフトに取り込むことは不可能である。また、電子カルテ情報には個々の薬剤名、処置名等の解析不能なデータが多く含まれる。

そこで、CSVファイルから、タグの認識により不必要な部分を削除し、分析に必要な情報のみを取り出し、出力するプログラムファイルの作成が不可欠である。平成24年、25年度の研究で作成したプログラムにより出力したデータをデータベースソフトに取り込むことが可能になった。大規模なデータベース構築を行い、分析可能な状態のファイルを作成する環境が整ったので、おおむね順調に進展しているといえる。レセプトの電算処理に対応する歯科用コンピュータソフトを開発し、口腔保健と医療費の関係を分析する準備が整った。これは、平成24年度のレセプトの電子化に伴う研究計画であり、これまで企画できなかった我が国初の研究計画である。残念ながら医科とは異なり歯科のレセプトの電子化は遅れており、医科のレセプトと歯科のレセプトの関係を解析する事は困難である。しかし、本研究のように唾液検査値と医科のレセプトの関係をコンピュータで実施する事は可能である。今後は同様の研究が進展すると思われるが、パイロットスタディーに相当する本研究では、公立学校共済組合に対する説明など、困難を伴う社会的な理解が必要であった。しかし、丁寧に研究趣旨を説明する事により、関係各位の協力を得ることができたので、実際に研究計画通りに唾液検査を実施することになった。また、レセプトの電算処理に対応する歯科用コンピュータソフトは今日まで存在しなかったが、本研究により独自の解析ソフトを開発できた。そこで、おおむね順調に進展していると判断できる。既に協力体制を確立している高齢者入居施設総数43施設において、健康状態が良好で、研究協力への同意を得た後期高齢者400名を対象に介入試験を実施する。グミを用いた咀嚼機能測定器で、咀嚼機能が基準値(100mg/dL)以下の高齢者について歯科医師の診断と治療を受けるシステムを構築する。試験群の高齢者に通常の物理的口腔清掃に加えて化学的清掃法(3DS)と生物学的清掃法(プロバイオティックス)を追加して対照群の通常の口腔ケアとは次元の異なる質の高い口腔ケアを実施する。歯科補綴治療と質の高い口腔ケアを提供すれば医療費を削減できることをレセプト調査で明らかにする。平成24年度は研究実施計画通りに実施し、想定通りのデータを得る事がことができた。平成25年度は医療費データの月別データを入手し、本研究でレセプト分析対象となる生活習慣病について、唾液検査の結果との関連を解析する。データは平成24年度の唾液検査の結果を用い、医療費の経年的変化をレセプト電算処理システムを用いて解析していく。解析にあたっては、自己記入式問診票を併用する。解析は鶴見大学で解析チームを組織して行う。研究成果は適宜学会にて発表し、海外英文論文に投稿する。平成25年度は直接経費として物品費、旅費等を使用する。
歯根膜における細胞外マトリックスの物理的機能と超微構造に関する研究

矯正的歯の移動前後におけるバイオメカニカルな応答と形態学的評価を行うために雑種成犬の上顎第切歯を被験歯とし近心方向へ約150gで7日間実験的に歯を移動した。移動前後において静的粘弾性解析を行うとともに歯根膜の形態学的観察を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)にて行った。静的粘弾性解析において両群ともに瞬間的荷重に対する最大変位量の変化は二相性の変化を示し、対照群に比較して実験群では変位量が増加した。60秒持続的荷重におけるクリープ量の変化は、対照群に対して実験群でいずれの荷重においても増加し、遅延時間は短縮した。形態学的には、弾性系線維染色(オルセイン染色、レゾルシン・フクシン染色、前酸化処理を行ったレゾルシン・フクシン染色)を施した光学顕微鏡観察において、弾性線維、オキシタラン線維を確認した。また、対照群と比較して実験群において配向性の変化および量的変化が認められた。走査電子顕微鏡観察から、弾性線維は直径約1μmのコラーゲン線維より太い線維で、表面構造に50nm以下のmicrofibrilが観察された。透過電子顕微鏡観察より弾性線維のmicrofibrilと無定形物出を確認した。以上より、矯正学的歯の移動前後いおける歯根膜のバイオメカニカルな応答は、コラーゲン線維と弾性系線維の形態学的相違により惹起されることが示唆された。
完全鏡面散乱反強磁性酸化物層を用いたスピンバルブセンサーの高感度化

昨年度の追試実験よりCo/Cu多層膜の巨大磁気抵抗特性のばらつきは、膜の表面平坦性に関係することが示されたので、Cuバッファー層厚を515nmと変えて特性評価を行った。Cuバッファー層の表面平均荒さが0.15から0.25nmと増加するに従い、磁気抵抗変化率MR ratioが4.5から0.5%と急激に減少した。Cuバッファー層中の酸素含有量が膜厚に伴って増加し、これが平坦性を劣化させ、巨大磁気抵抗効果を損なう原因であることが明らかとなった。次にα-Fe_2O_3層のバイアス特性を調べるためにNiFe層との積層膜を作製した。Si/α-Fc_2O_3(50nm)/NiFe(5nm)二層膜においてはバイアス磁界H_<ex>=63Oe、保磁力H_c=138Oeであったが、Si/NiFe(5nm)/α-Fe_2O_3(50nm)二層膜でH_<ex>=5Oe、保磁力H_c=10Oeと著しくバイアス特性が劣化した。これはSi基板上に直接堆積したα-Fe_2O_3層の結晶性が優れるごとに加えてNiFe層との界面で平坦性に優れることが理由と考えられた。以上を基にスピンバルブ(Si/α-Fe_2O_3/(NiFe, Co)/Cu/(NiFe, Co)を作製した。NiFe層を用いたサンプルではMR ratio=5%とCo層を用いたサンプルのMR ratio=16%に比べて巨大磁気抵抗率は小さいものの、磁界感度は0.6%/OeとCo層を用いたサンプルの0.3%/Oeより優れていた。このスピンバルブにおいても表面平坦性が1.4nmから0.8nmへと減少するに従い、MR ratioが増加する傾向が見られた。本研究により酸化物反強磁性層を用いたスピンバルブ素子で大きなMR ratioおよび優れ磁界感度を得るためには反強磁性層の結晶性や膜面平坦性の向上が極めて重要であることが明らかとなった。対向ターゲット式スパッタ装置内に純度99.9%のCoおよびCuのターゲットを装着し、Co/Cu多層膜を作製した。巨大磁気抵抗効果は非磁性層厚の増減により抵抗変化率MR ratioが振動的に変化するが、磁界感度が良く工学的に重要な第2次ピークに相当するCu層厚を探索するべく、Co層厚は15Å一定でCu層厚を1828Åと変えて、[Co(15Å)/Cu(18-28Å)]_9多層膜を作製した。基板はSi(100)ウェハー、基板温度は室温とし、スパッタガスには1mTorrのArを用いた。この結果、Arガス圧4mTorrで作製した場合に、Cu層厚20nmで最大のΔR=0.15ΩおよびMR ratio=10%が得られ、デュアルイオンビームスパッタ装置で作製した多層膜のCu層厚22Åにおける最大のΔR=0.175ΩおよびMR ratio=13.5%には及ばないものの、堆積条件を最適化すれば更に優れた特性が得られる可能性が示唆された。MR特性の改善を目指してNi-Fe(50Å)、Si(50Å)の各下地層を用いたところ、Ni-Fe下地層では周期構造が乱れているにも関わらず、下地屑が無い場合と比べてほぼ同等のΔRやMR ratio値が得られ、Si下地層の場合にはΔR=0.07、MR ratio=4%とともに小さくなることが分かった。次に反強磁性層を作製するべく、金属Ni(99.9%)およびFe(99.9%)から酸素を装置内に導入した反応性スパッタ法によりNiOおよびα-Fe_2O_3層の表面熱酸化Si基板上への堆積を試みた。ここではArおよびO_2の全ガス圧力を2.0mTorr一定として、O_2分圧を0.11.0mTorrと変えて作製し、膜厚は40nmとした。原子間力顕微鏡による観察からいずれの膜も中心線平均荒さは4nm程度と比較的平滑ではあったが、X線回折の結果から基板温度が室温では結晶化しないこと、また300°C程度の基板加熱でわずかながら結晶化するもののランダム配向であることが明らかとなった。来年度は、結晶性に優れたα-Fe_2O_3およびNiO反強磁性層の作製条件を探索するとともに、それらと今年度に最適化が図られたCo/Cu多層膜を組み合わせたスピンバルブセンサーを試作する予定である。Si/α-Fc_2O_3(50nm)/NiFe(5nm)二層膜においてはバイアス磁界H_<ex>=63Oe、

保磁力H_c=138Oeであったが、Si/NiFe(5nm)/α-Fe_2O_3(50nm)二層膜でH_<ex>=5Oe、保磁力H_c=10Oeと著しくバイアス特性が劣化した。これはSi基板上に直接堆積したα-Fe_2O_3層の結晶性が優れるごとに加えてNiFe層との界面で平坦性に優れることが理由と考えられた。以上を基にスピンバルブ(Si/α-Fe_2O_3/(NiFe, Co)/Cu/(NiFe, Co)を作製した。NiFe層を用いたサンプルではMR ratio=5%とCo層を用いたサンプルのMR ratio=16%に比べて巨大磁気抵抗率は小さいものの、磁界感度は0.6%/OeとCo層を用いたサンプルの0.3%/Oeより優れていた。このスピンバルブにおいても表面平坦性が1.4nmから0.8nmへと減少するに従い、MR ratioが増加する傾向が見られた。本研究により酸化物反強磁性層を用いたスピンバルブ素子で大きなMR ratioおよび優れ磁界感度を得るためには反強磁性層の結晶性や膜面平坦性の向上が極めて重要であることが明らかとなった。