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| − | {{Elementbox
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| − | |name=germanium
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| − | |japanese name=ゲルマニウム
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| − | |number=32
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| − | |symbol=Ge
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| − | |pronounce={{IPAc-en|dʒ|ər|ˈ|m|eɪ|n|i|əm}}<br />{{respell|jər|MAY|nee-əm}}
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| − | |left=[[ガリウム]]
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| − | |right=[[ヒ素]]
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| − | |above=[[ケイ素|Si]]
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| − | |below=[[スズ|Sn]]
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| − | |series=半金属
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| − | |group=14
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| − | |period=4
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| − | |block=p
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| − | |image name=Polycrystalline-germanium.jpg
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| − | |image alt=Grayish lustrous block with uneven cleaved surface
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| − | |appearance=銀白色
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| − | |atomic mass=72.63(1)
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| − | |electron configuration=[[[アルゴン|Ar]]] 3d{{sup|10}} 4s{{sup|2}} 4p{{sup|2}}
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| − | |electrons per shell=2, 8, 18, 4
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| − | |phase=固体
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| − | |density gpcm3nrt= 5.323
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| − | |density gpcm3mp= 5.60
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| − | |melting point K=1211.40
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| − | |melting point C=938.25
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| − | |melting point F=1720.85
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| − | |boiling point K=3106
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| − | |boiling point C=2833
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| − | |boiling point F=5131
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| − | |heat fusion= 36.94
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| − | |heat vaporization= 334
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| − | |heat capacity= 23.222
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| − | |vapor pressure 1=1644
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| − | |vapor pressure 10=1814
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| − | |vapor pressure 100=2023
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| − | |vapor pressure 1 k=2287
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| − | |vapor pressure 10 k=2633
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| − | |vapor pressure 100 k=3104
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| − | |vapor pressure comment=
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| − | |crystal structure=[[ダイヤモンド構造]]
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| − | |lattice constant=5.658
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| − | |oxidation states='''4''', 3, '''2''', 1, 0, −1, −2, −3, −4<br />（[[両性酸化物]]）
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| − | |electronegativity=2.01
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| − | |number of ionization energies=3
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| − | |1st ionization energy=762
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| − | |2nd ionization energy=1537.5
| |
| − | |3rd ionization energy=3302.1
| |
| − | |atomic radius=122
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| − | |covalent radius=122
| |
| − | |Van der Waals radius=[[1 E-10 m|211]]
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| − | |magnetic ordering=[[反磁性]]<ref>[http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds], in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press. </ref>
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| − | |electrical resistivity at 20=1
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| − | |thermal conductivity=60.2
| |
| − | |thermal expansion=6.0
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| − | |speed of sound rod at 20=5400
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| − | |Young's modulus=103<ref name=ioffe>{{cite news|url=http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/Ge|title=Properties of Germanium|publisher=[[Ioffe Institute]]}}</ref>
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| − | |Shear modulus=41<ref name=ioffe/>
| |
| − | |Bulk modulus=75<ref name=ioffe/>
| |
| − | |Poisson ratio=0.26<ref name=ioffe/>
| |
| − | |Mohs hardness=6.0
| |
| − | |Vickers hardness=
| |
| − | |Brinell hardness=
| |
| − | |CAS number=7440-56-4
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| − | |Band gap=0.67
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| − | |isotopes={{Elementbox_isotopes_decay | mn=68 | sym=Ge | na=[[人工放射性同位体|syn]] | hl=270.8 [[日|d]] | dm=[[電子捕獲|ε]] | de=- | pn=68 | ps=[[ガリウム|Ga]]}}
| |
| − | {{Elementbox_isotopes_stable | mn=70 | sym=Ge | na=21.23 % | n=38}}
| |
| − | {{Elementbox_isotopes_decay | mn=71 | sym=Ge | na=[[人工放射性同位体|syn]] | hl=11.26 [[日|d]] | dm=[[電子捕獲|ε]] | de=- | pn=71 | ps=[[ガリウム|Ga]]}}
| |
| − | {{Elementbox_isotopes_stable | mn=72 | sym=Ge | na=27.66 % | n=40}}
| |
| − | {{Elementbox_isotopes_stable | mn=73 | sym=Ge | na=7.73 % | n=41}}
| |
| − | {{Elementbox_isotopes_stable | mn=74 | sym=Ge | na=35.94 % | n=42}}
| |
| − | {{Elementbox_isotopes_decay | mn=76 | sym=Ge | na=7.44 % |
| |
| − | hl=1.78 × 10{{sup|21}} [[年|y]] | dm=[[二重ベータ崩壊|β{{sup|−}}β{{sup|−}}]] | de=- | pn=76 | ps=[[セレン|Se]]}}
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| − | |isotopes comment=
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| − | }}
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| − | '''ゲルマニウム'''（{{lang-en|germanium}}<ref>http://www.encyclo.co.uk/webster/G/23</ref> {{IPA-en|dʒərˈmeɪniəm|}}）は[[原子番号]]32の[[元素]]。[[元素記号]]は '''Ge'''。[[炭素]]族の元素の一つ。[[ケイ素]]より狭い[[バンドギャップ]]（約0.7 [[電子ボルト|eV]]）を持つ[[半導体]]で、結晶構造は金剛石構造である。
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| | | | |
| − | 電子機器に使われ、有機ゲルマニウムの[[プロパゲルマニウム]]は経口B型肝炎治療の医薬品としても使われる。健康器具ではその効果を示す文献はないとされ、日本で違法にがんに効くと宣伝して業者が逮捕されたケースもある。
| + | '''ゲルマニウム'''（{{lang-en|germanium}}<ref>http://www.encyclo.co.uk/webster/G/23</ref> {{IPA-en|dʒərˈmeɪniəm|}}） |
| | | | |
| − | == 用途 ==
| + | 元素記号 Ge ，原子番号 32，原子量 72.61。周期表 14族，[[炭素族元素]]の1つ。単体は灰白色の硬い半金属。融点 958.5℃，比重 5.35。空気中では安定。赤熱温度以上で酸化される。塩酸，希硫酸に不溶。王水，アルカリ溶液 (過酸化水素を含む) に可溶。原子価は4価。[[ダイヤモンド型構造]]をもつ典型的な半導体。間接遷移型のエネルギー帯構造をとり，常温での禁制帯幅は 0.66eV。5価の不純物原子を加えるとn型半導体となり，3価の不純物原子を加えるとp型半導体となる。 D.[[メンデレーエフ]]によりエカシリコンとして存在が予想され，1886年 C.ウィンクラーによって発見された。地殻の平均含有量は 1.4ppm。石炭，硫化鉱物中に比較的濃縮されて存在する。工業上の資源は亜鉛精錬工場の煙灰。 1947年にベル電話研究所の W.B.[[ショクリー]]，J.[[バーディーン]]，W.H.[[ブラッティン]]らが，n型ゲルマニウムで初めて点接触トランジスタを発明，固体エレクトロニクスの時代を開いた。現在は，半導体材料としてはケイ素が主として用いられているが，ゲルマニウムはケイ素に比べて順方向の立上がり電圧が低い，キャリアの移動度が高い，長波長の光に対しても感度を示すなどの特性を利用してダイオード，トランジスタ，赤色ケイ光体への用途を開いているほか，歯科用合金，赤外線透過ガラスの製造などに使われている。 |
| − | 初期の[[トランジスタ]]にはゲルマニウムが使われ、安定性に優れるケイ素（シリコン）が登場するまでは主流だった。現在でも、[[電圧降下]]が小さいことから[[ダイオード]]や、バンドギャップが比較的狭いことから[[光検出器]]に用いられる。
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| | | | |
| − | また、[[ガンマ線]]の放射線検出器（半導体検出器）にも用いられる。素子を液体窒素などで冷却する必要があるという欠点もあるが、エネルギー分解能に優れることから利用されている。
| + | {{テンプレート:20180815sk}} |
| − | | |
| − | 赤外線に対して透明で、赤外域で高い屈折率（約 n = 4）を示す材料として有用である。この性質を利用して[[石英]]を用いたレンズにゲルマニウムを添加すると屈折率が上がり、また[[赤外線]]を透過するようになるので、光学用途にも多用される。
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| − | | |
| − | == 歴史 ==
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| − | [[ドミトリ・メンデレーエフ]]は、自ら考案した[[周期表]]で当時知られていた元素（[[ケイ素]]）から、未発見の元素を "エカケイ素"（Ekasilicon, Es：周期表におけるケイ素のすぐ下の元素という意味）として[[予言]]した。[[1885年]]、[[ドイツ]]の[[クレメンス・ヴィンクラー]]がアージロード鉱という銀鉱石からエカケイ素に当たる新元素を発見し、ドイツの古名ゲルマニア (germania) にちなんで'''ゲルマニウム'''と命名した。メンデレーエフが周期表に基づいて予想したエカケイ素の性質とゲルマニウムの性質がよく一致し、メンデレーエフの周期表の完成度の高さを示す好例となった。
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| − | {| class="wikitable" | |
| − | |+ エカケイ素Es と ゲルマニウムGeの性質
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| − | |-
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| − | !
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| − | ! エカケイ素
| |
| − | ! ゲルマニウム
| |
| − | |-
| |
| − | ! 原子量
| |
| − | | 72
| |
| − | | 72.63
| |
| − | |-
| |
| − | ! 密度 (g/cm{{sup|3}})
| |
| − | | 約5.5
| |
| − | | 5.327
| |
| − | |-
| |
| − | ! 融点
| |
| − | | 高い
| |
| − | | 摂氏952度
| |
| − | |-
| |
| − | ! 色
| |
| − | | 灰色
| |
| − | | 灰色
| |
| − | |}
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| − | | |
| − | ゲルマニウムは半導体材料としては比較的融点が低いため、[[ゾーンメルト法]]によって半導体として利用できる高純度の[[単結晶]]を得ることが比較的容易だったので黎明期の半導体産業で使用された。1947年12月に[[ベル研究所]]で初めて増幅作用を確認した[[点接触型トランジスタ]]はGeトランジスタで、それに続いて開発された[[合金接合型トランジスタ]]もGeトランジスタで1950年代の黎明期の半導体産業を支えた。Geトランジスタは高温に弱く、動作温度範囲の上限が約70℃に制限されるという弱点があったがシリコントランジスタは高温での安定性が高く、約125℃まで作動したので、高温でも安定して作動するシリコントランジスタが主流になったことにより、半導体として使用されるゲルマニウムは主役の座を降りたかに見えたが、近年、シリコントランジスタの高速化の限界が顕在化するにつれてゲルマニウムの高電子移動度が着目され、再び脚光を浴びつつある<ref>[http://eetimes.jp/ee/spv/1508/03/news056.html 次々世代のトランジスタを狙う非シリコン材料（2）～ゲルマニウムの復活]</ref><ref name="Ge01">[http://www.jst.go.jp/pr/announce/20100618/index.html 世界最高性能のゲルマニウムトランジスターを開発]</ref>。また、ゲルマニウム単体だけでなく、シリコンに微量のゲルマニウムを添加した[[シリコンゲルマニウム]]として使用する開発も進みつつある<ref>[http://ednjapan.com/edn/articles/0907/01/news122.html SiGeが切り開く半導体の未来]</ref>。この場合、従来の微細化プロセスを利用できるので高集積度の半導体素子の製造に適する。界面で二酸化ゲルマニウム(GeO<sub>2</sub>)の分解が起きることにより一酸化ゲルマニウム(GeO)が発生するためシリコン半導体では製造技術が確立されている「ゲート絶縁膜」をゲルマニウムで作成することが大変難しかったので高集積度のゲルマニウム半導体の量産の[[ボトルネック]]になっていた<ref name="Ge01"/>。
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| − | | |
| − | == ゲルマニウムの化合物 ==
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| − | * [[水素化ゲルマニウム]] (GeH{{sub|4}})
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| − | * [[一酸化ゲルマニウム]] (GeO)
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| − | * [[二酸化ゲルマニウム]] (GeO{{sub|2}})
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| − | * [[ジゲルマン]] (Ge{{sub|2}}H{{sub|6}})
| |
| − | * [[トリゲルマン]] (Ge{{sub|3}}H{{sub|8}})
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| − | | |
| − | == 同位体 ==
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| − | {{main|ゲルマニウムの同位体}}
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| − | | |
| − | == 人体への影響 ==
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| − | 1887年にWinklerが最初に有機ゲルマニウムを合成し、1962年にKaarsらが合成したものは生理研究を本格化させていった<ref name="Ge132">{{Cite journal |和書|author1=秋葉光雄 |author2=柿本紀博 |date=1994 |title=<nowiki>Poly[3,3'(1,3-dioxo-1,3-digermoxanediyl)bispropanoicacld](Ge-132)</nowiki>を起点とする薬理活性有機ゲルマニウム化合物の合成研究 |journal=日本化学会誌 |volume=1994 |issue=3 |pages=286-300 |doi=10.1246/nikkashi.1994.286 |url=https://doi.org/10.1246/nikkashi.1994.286}}</ref>。浅井一彦らは石炭や漢方薬にゲルマニウムが少し含まれていることから注目し、1968年にレパゲルマニウム（研究時の名称Ge-132、一般にアサイゲルマニウムとも）を合成する<ref name="Ge132"/>。レパゲルマニウムは食品として安全性が確かめられている<ref>{{Cite journal |和書|author1=中村宜司 |author2=島田康弘 |date=2015-09 |title=機能性研究レポート 有機ゲルマニウムの食品機能性と生体への作用性 |journal=Food style 21 |volume=19 |issue=9 |pages=20-26}}</ref>。また臨床試験も実施されてきた<ref>有森茂、古田美代子（1982年）「慢性関節リウマチに対するGe-132の効果」『医学と生物学』104(4):211-213. 販売者サイトでの論文解説[https://www.asai-ge.co.jp/usefulness/usefulness04/ 慢性炎症（関節リウマチ）に対する作用]。<br/>折茂肇、秋口格（1983年）「老人性骨粗鬆症に対するGe-132の効果について」『医学と薬学』9(5):1507-1509. 同じく論文解説[https://www.asai-ge.co.jp/usefulness/usefulness02/ 骨に対する作用]。<br/>今野 淳、本宮雅吉、大泉耕太郎、中井祐之、長浜文雄、田辺達三、鈴木 明、中林武仁（1990年）「多施設共同研究による有機ゲルマニウム(Ge-l32)の切除不能肺癌に対する二重盲検比較試験の成績」『BIOTHERAPY』4(5):1053-1063. [https://www.asai-ge.co.jp/usefulness/usefulness03/ 痛みに対する作用]</ref>。
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| − | | |
| − | 1978年に佐藤隆一らがプロパゲルマニウムを合成し、臨床試験が実施され1994年から免疫を高める経口B型肝炎治療剤のセロシオンカプルとして販売されている<ref name="セロシオン">{{Cite report |date=2016-10 |title=医薬品インタビューフォーム セロシオンカプセル |url=http://med.skk-net.com/supplies/products/item/SER_if_1610.pdf |format=PDF |page=1 |accessdate=2018-08-03 }}</ref>。有機ゲルマニウムの中でも、唯一[[医薬品]]として認められているこのプロパゲルマニウムでは、ウイルス性のB型[[慢性肝炎]]に対する有効性が認められるものの、健康障害や死亡などの危険性についての警告文が付されており、[[消化器]]系の各種症状（腹痛、下痢、口内炎等）、[[うつ病|うつ]]、[[月経]]異常、脱毛等の副作用がある<ref>{{Hfnet|979}}</ref>。
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| − | | |
| − | スピロゲルマニウムは新薬にするために臨床試験が行われていたが、胃癌では毒性の高さと有効率の低さから、1999年にそれ以上の研究は断念された<ref>{{cite journal |vauthors=Novik Y, Ryan LM, Haller DG, Asbury R, Dutcher JP, Schutt A |title=Phase II protocol for the evaluation of new treatments in patients with advanced gastric carcinoma: results of ECOG 5282 |journal=Med. Oncol. |volume=16 |issue=4 |pages=261–6 |date=December 1999 |pmid=10618689 |doi= |url=}}</ref>。
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| − | | |
| − | ゲルマニウムを含む[[健康食品]]を摂取して[[死亡]]した例もある。無機ゲルマニウムは生死に関わるような[[副作用]]があるが、1970年代後半からのゲルマニウムブームにて、当初から無機ゲルマニウムの飲用は[[腎臓]]等に障害を発生させるとの研究結果がすでに報告されていたにもかかわらず、一部の業者が無機ゲルマニウムを有機ゲルマニウムと偽って飲用として販売したために事故が発生し、1998年10月には[[厚生労働省]]が各都道府県に対しゲルマニウム含有食品についての注意喚起を行っている<ref>[http://www.mhlw.go.jp/topics/bukyoku/iyaku/syoku-anzen/hokenkinou/4b-3.html 保健機能食品・健康食品関連情報 ゲルマニウムを含有させた食品の取扱いについて] - 厚生労働省 1988年10月12日</ref>。
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| − | | |
| − | 有機ゲルマニウムでも、経口摂取による健康障害<ref>Hess B, Raisin J, Zimmermann A, Horber F, Bajo S, Wyttenbach A, Jaeger P. "Tubulointerstitial nephropathy persisting 20 months after discontinuation of chronic intake of germanium lactate citrate." Am J Kidney Dis. 21(5), 1993 May, pp548-52. PMID 8488824</ref>、死亡例<ref>Krapf R, Schaffner T, Iten PX. "Abuse of germanium associated with fatal lactic acidosis." Nephron. 62(3), 1992, pp351-6. PMID 1436351</ref>が報告されているため、比較的危険性のあるものである。
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| − | | |
| − | ある有機ゲルマニウム製剤の経口投与により[[癌]]に効果があるという研究もある<ref>Mainwaring MG, Poor C, Zander DS, Harman E. "Complete remission of pulmonary spindle cell carcinoma after treatment with oral germanium sesquioxide." Chest. 117(2), 2000 Feb, pp591-3. PMID 10669709</ref>。別の研究者によって危険性も示されている<ref>監訳：国立健康・栄養研究所『健康食品データベース Pharmacist's Letter, Prescriber's Letterエディターズ編』第一出版 ISBN 9784804110967</ref>。
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| − | | |
| − | [[国立健康・栄養研究所]]は、「サプリメントとしての経口摂取はおそらく危険と思われ、末梢神経や尿路系の障害を起こし、重篤な場合には死に至ることがある」として注意を呼びかけている<ref>{{Hfnet|35|ゲルマニウムに関する情報}}更新日2008/01/09、閲覧日2018年9月26日</ref>。また、経口摂取によりこれまでに31例の腎臓への重大な疾患や死亡が報告されている<ref>{{cite journal|author=Tao S.H. and Bolger P.M.|year=1997|month=June|title=Hazard Assessment of Germanium Supplements | journal = Regulatory Toxicology and Pharmacology | volume=25 | issue=3 | pages=211-219 |doi=10.1006/rtph.1997.1098 }}</ref>。
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| − | | |
| − | === 健康器具 ===
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| − | ゲルマニウムを使った様々な健康器具類が販売されている。2009年の国民生活センターの発表では、文献の調査や販売者の答弁から人体への効果を表す根拠は発見できなかった<ref name="yomiuri090625">{{Cite web|date=2009年6月25日|url=http://www.yomiuri.co.jp/national/news/20090625-OYT1T00964.htm|title=ゲルマニウムブレスレット「疲労和らぐ」根拠なし|publisher=[[読売新聞]]|accessdate=2009年6月25日|archiveurl=https://archive.fo/IJKcU|archivedate=2009-06-27}}</ref>。科学技術振興機構データベースの2009年までの5年間を調査して、効果を示す文献は見つからなかった<ref name="mainichi090625">{{Cite web|date=2009年6月25日|url=http://mainichi.jp/life/health/news/20090626k0000m040029000c.html|title=ゲルマニウムブレスレット：健康効果を科学的に確認できず|publisher=[[毎日新聞]]|accessdate=2009年6月25日|archiveurl=http://web.archive.org/20090627203951/mainichi.jp/life/health/news/20090626k0000m040029000c.html|archivedate=2009-06-27}}</ref>。
| |
| − | | |
| − | 「血行をよくする」「細胞を活性化」<ref name="yomiuri090625" />「がんに効く」<ref name="yomiuri100106" />などといった効能がうたわれることがあるが、ゲルマニウムにこのような効能、効果があることは医学的に証明されていないだけでなく、このような表示は薬事法（現・医薬品医療機器等法）に抵触する恐れがあることが[[国民生活センター]]によって指摘されている<ref name="yomiuri090625" /><ref name="yomiuri090625"/>。
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| − | | |
| − | 日本では[[医薬品医療機器等法]]に基づき承認<!--指定管理医療機器以外-->や認証<!--指定管理医療機器-->を得た「家庭用磁気治療器」等の[[医療機器]]の中に一部ゲルマニウムを用いているものがあるが、承認内容ではない効果をもたらすと標榜することは認められない。
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| − | | |
| − | 2010年には業者が[[逮捕]]されたケースがあり、「がんに効く」といって温熱治療機器を販売していた<ref name="yomiuri100106">{{Cite web|date=2010年1月6日|url=http://www.yomiuri.co.jp/national/news/20100106-OYT1T00737.htm|deadlinkdate=2018-08-03|title=温熱治療器「がんに効く」と無許可販売容疑|publisher=[[読売新聞]]|accessdate=2010年1月6日}}</ref><ref name="sankei100106">{{Cite web|date=2010年1月6日|url=http://sankei.jp.msn.com/affairs/crime/100106/crm1001061305017-n1.htm|title=「がんに効く」治療器無許可販売の元社長ら逮捕 容疑否認|publisher=[[産経新聞]]|accessdate=2010年1月6日|archiveurl=https://web.archive.org/web/20100109035207/http://sankei.jp.msn.com/affairs/crime/100106/crm1001061305017-n1.htm|archivedate=2010-01-09}}</ref>。
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| − | | |
| − | ==出典==
| |
| − | {{脚注ヘルプ}}
| |
| − | {{Reflist}}
| |
| − | | |
| − | == 関連項目 ==
| |
| − | {{Commons|Germanium}}
| |
| − | {{Wiktionary|ゲルマニウム}}
| |
| − | * [[ゲルマニウムラジオ]]
| |
| − | * [[ゲルマニウム温浴]]
| |
| − | | |
| − | == 外部リンク ==
| |
| − | * {{Hfnet|979|ゲルマニウムに関する情報}}
| |
| − | * {{Hfnet|35|nolink=yes}}
| |
| − | * [http://www.kokusen.go.jp/news/data/n-20090625_1.html 体に良いとうたうゲルマニウム使用のブレスレット]（国民生活センター）
| |
| − | * [http://doi.org/10.11256/jjdi.14.134 【原著論文】健康食品・サプリメントによる健康プロパゲルマニウム被害の現状と患者背景の特徴] 医薬品情報学 Vol.14 (2012) No.4 2月 pp. 134–143
| |
| − | | |
| − | {{元素周期表}}
| |
| − | {{ゲルマニウムの化合物}}
| |
| − | {{Normdaten}}
| |
| | {{DEFAULTSORT:けるまにうむ}} | | {{DEFAULTSORT:けるまにうむ}} |
| | [[Category:ゲルマニウム|*]] | | [[Category:ゲルマニウム|*]] |