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古崎 新太郎
1999 年 25 巻 2 号 p.
131-135
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
植物培養細胞を用いて有用二次代謝産物を生産したり, 有用な植物体を再生することは注目されている.ここでは, 植物細胞培養システムの応用研究の最近の成果を著者らの研究を含めて紹介する.二次代謝産物の生産においてカルス細胞培養による方法につき二段培養法, コンディショニング因子の効果を示し, 反応モデル, 細胞の固定化およびリアクターについて紹介を行った.毛状根による物質生産も, 根で作られる物質の生産には有効である.また, 植物体の再生は食糧や環境の問題解決に寄与すると考えられる.不定胚の生産やマイクロカプセル化による人工種子についての研究成果も記した.
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石崎 文彬, 小林 元太, PHENJUN VONKTAVEESUK, 柘植 丈治, 田中 賢二
1999 年 25 巻 2 号 p.
136-142
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
我々は, 乳酸球菌
Lacfococcus laetisIO-1の培養において, 基質の完全利用と菌体の代謝活性を高く維持することを目的として, pHを指標とする基質フィード制御法 (pH-dependent substrate feed system) を開発した.さらに, ボルテックスフロー型濾過濃縮装置とオンライン式レーザー濁度コントローラを用いることにより, 安定した培養系と高い乳酸生産速度を可能とする高度集積型の連続培養システムを構築した。また,
Laefococcus lactis10-1はグルコースのほかに木材バイオマスの主要成分であるキシロースの資化性にも大変優れているため, キシロースから乳酸をはじめとする有機酸を経由させることにより, 効率の良いバイオコンバージョンが可能と考えられる.そこで, この乳酸菌と培養システムを用いて生産した発酵乳酸液及び有機酸液を基質とし,
Alcaligems eutrophusによる生分解性プラスチック素材であるポリヒドロキシ酪酸 [P (3HB)] を高速高密度で生産するための新しい回分培養システム, 基質濃度自動制御を可能とする培地供給法の開発を行った。
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海野 肇, 〓 新会, 丹治 保典
1999 年 25 巻 2 号 p.
143-148
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
廃水処理プロセスは環境系に直結しており, 社会に受け入れられることを前提に検討しなければならない.また, 処理を求められている廃水に含まれる物質には, 非生物起源の化学物質も多く含まれておりその性状は単純ではない.生物化学的な処理法は複雑な物質の分解に対応できる多様な機能を持つ微生物の能力に期待している。処理対象物質の分解反応経路すべてを単一の微生物酵素系が触媒するとは限らないため, 複数の微生物機能を複合して処理系を構成することが重要になる。この過程で行われる馴養操作は, 特定の酵素群をコードした遺伝子を持つ微生物を準備し増殖させることと微生物コンソーシウムの構成を目指している。前者では, 人為的に構築した組換え微生物を利用するのではなく, 自然環境で生じている遺伝子伝達現象を利用することが一つのアブローチである。本論文では, これらの2つの点に視点を置き, 微生物機能の複合化を目指した担体担持微生物系を利用する有機物と窒素の同時気化処理, 難分解性物質分解のためのプロセス構成について検討し, あわせて廃水処理系における遺伝子伝達について検討した。
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谷口 正之
1999 年 25 巻 2 号 p.
149-157
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
2種の微生物を利用する混合培養システムによって, 有用物質を生産した実験例について紹介した.抗菌活性の高い有機酸を含む培養物を得るために, ビフィズス菌とプロピオン酸菌の混合培養を行った.この混合培養においてラクトースは, いったん乳酸と酢酸に変換されたが, 乳酸はさらに酢酸とプロピオン酸に逐次変換された.得られた培養物は, ビフィズス菌を単独で培養して得られた培養物に比べて, 高い抗菌活性を有していた.
Pichia stipitisと
Saccharomyces cerevosoaeを用いてキシロースとグルコースの混合物からエタノールを生産するために, 新しい混合培養システムを開発した.このシステムを用いることによって, それぞれの発酵槽において酵母に適した酸素供給条件を個々に設定でき, かつ培養液は2台の発酵槽の間を相互に循環できた.この混合培養において, 糖混合物から高い収率と生産性でエタノールを生産できた.
微生物間の相互作用や共生関係を解明し, それらの成果を積極的に利用することによって, 将来, 単一の微生物を用いても, 混合培養系と同じような機能を発揮できる新しい知的なバイオプロセスを開発する必要がある.
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加藤 滋雄, 村尾 健治
1999 年 25 巻 2 号 p.
158-162
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
分離・分析のための特異的認識分子の取得法に関する本レビューでは特異的分離のためのアフィニティタグを融合したタンパク質生産と, combinatorial libraryからのモノクローナル抗体の選択法について概観した.また, 免疫アフィニティ分離における抗ペプチド抗体の有用性について述べた.分離対象タンパク質のN-, またはC-末端部のペプチドに対する抗ペプチド抗体は, 抗原ペプチドと対象タンパク質を吸着し, 吸着タンパク質は抗原ペプチドを含む溶離液で穏和な条件下で溶離できた.
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花井 泰三, 本多 裕之, 小林 猛
1999 年 25 巻 2 号 p.
163-168
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
清酒醸造プロセスは多くの微生物や酵素が複雑に関与する生化学プロセスであり, 従来の数学モデルにもとつくプロセスの予測・制御は大変難しい.近年, ファジィ推論ニューラルネット, 遺伝的アルゴリズムなどの知識情報処理手法が開発されており, これらの手法の清酒醸造プロセスへの応用が研究されている。例えば, 清酒の発酵プロセスに対してファジィ推論およびファジィニューラルネットワークを用いて醸造熟練者である杜氏の発酵プロセスの温度制御に関する知識と経験の抽出が行われ, 実際に醸造された結果, 杜氏が行った制御結果とほぼ同じ結果が得られている.また, 麹製造プロセスに対して, 人工ニューラルネットワークを用いてプロセスの温度・湿度軌道から生産物である酵素活性の推定を行い, このモデルと遺伝的アルゴリズムを用いて望みの酵素活性の値となるような温度・湿度軌道が算出された。
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大竹 久夫, 〓 敏夫, 倉田 博之
1999 年 25 巻 2 号 p.
169-176
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
生命体をシステムとして理解するためには, 生命体のハードウェアとともにソフトウェアの解明が必要である。生命体のソフトウェアとは, 生命体がシステムとして生存し続けるために必要とするアルゴリズム (方法と手順) の総体のことである.生命体のハードウェアが遺伝子を基本単位として説明されるように, 生命体の振る舞いの総てもまたアルゴリズムを基本単位として説明できるはずである.生命体のアルゴリズムは「生命35億年」のアイデアからなる生命情報であり, 細菌こそ生命体ソフトウェアを解読するための最も単純なモデル系である.本論文では, 生命体ソフトウェア解読ツールとしてのバーチャル細菌の構築手法について述べるとともに, リン酸飢餓応答および探索行動のアルゴリズムを取りあげ解説する.また, 生命体と人工物システムとを比較する一例として, バーチャル細菌の探索行動のアルゴリズムを用いた移動ロボットの行動制御についても紹介する.
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鈴木 正康, 熊谷 剛史, 中島 祐一
1999 年 25 巻 2 号 p.
177-181
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
集積化微小酵素センサ, フローインジェクション分析システム, マイクロダイアリシスシステムを用いることで, 培地を消費せず, 基質・生成物の同時測定が可能な乳酸発酵計測用オンラインモニタリングシステムを構築した.微小グルコース, ラクトース, 乳酸センサの検量線はいずれも70mM以下の濃度範囲で良い直線性が見られた.マイクロダイアリシスシステムと組み合わせることで乳酸発酵計測で必要とされるこれら3つの基質の全濃度範囲を測定できることがわかり, また培地成分などによる妨害も見られないことが明らかとなった。構築したオンラインモニタリングシステムを
Lactobacillus delbrueekii及び
Lactobacillus lactisの乳酸発酵プロセスに適用した.24時間の発酵プロセスを通じて, グルコース (またはラクトース) と乳酸の同時測定が可能であり, 測定値は酵素を用いた比色法の結果と良く一致した。
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松田 晃, 川崎 健二, 友杉 聡
1999 年 25 巻 2 号 p.
182-188
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
小規模排水処理施設で発生する余剰汚泥の処理に好適な好気性消化プロセスの処理特性に与える汚泥濃度の影響について調べた。下水処理場の余剰活性汚泥, グルコースとグルコース・ペプトンを基質とした馴致汚泥を種々の濃度に調整し実験した.全ての試料で汚泥分解率と分解速度定数は濃度によらず等しく, 汚泥の組成をC
5H
7NO
2と仮定した好気性消化のモデル反応式により分解速度と酸素利用速度を関係づけることが出来た.下水汚泥とグルコース・ペプトン馴致汚泥では, 消化により溶出した窒素は初期からNH
4-Nを経てNO3-Nに変換されてpHは急速に減少し, 脱窒割合は小さかった.一方, グルコース馴致汚泥では消化10～20日目まではNO
3-Nは存在せずpHは7～8を維持し, 脱窒割合が増加した。なお, 下水処理場の嫌気性消化による汚泥分解率は好気性消化では半分の日数で達成でき, 処理液の有機物濃度も好気性消化の方が極めて小さかった。
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橋本 篤, 亀岡 孝治, 椎木 靖彦, 伊藤 健介
1999 年 25 巻 2 号 p.
189-194
発行日: 1999/03/10
公開日: 2010/02/19
ジャーナル
フリー
疎水性ガスを細胞内水に溶解させ, 水を構造化させる新しい細胞の代謝抑制方法を提案した.そして, 栄養成分が含まれていない細菌懸濁液に疎水性ガスを溶解させて保存実験をおこない, すべての供試ガス (キセノン, クリプトン, アルゴン, ヘリウム) において, 細菌の死滅抑制効果が認められた.また, 細菌の種類により死滅抑制効果に差異が生じ, 細胞壁の厚いグラム陽性菌に対する死滅抑制効果よりも, 細胞壁の薄いグラム陰性菌に対する死滅抑制効果のほうが大きかった.一方, キセノンガスを用いた場合, 死滅抑制効果は他のガスを用いた場合よりも顕著であった.また, 本研究の実験範囲では, キセノンガスを用いた場合のみ死滅抑制に最適な初期分圧の存在が観察された.この最適キセノンガス分圧においては, 細菌の代謝をほぼ完全に抑制できる最適な水の構造をとることが実験的に示唆された.
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後藤 浩一, 三木 厚, 上岡 龍一
1999 年 25 巻 2 号 p.
195-199
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
フェニルアラニン (Phe) もしくはロイシン (Leu) を基本骨格に有するジペプチドエステル基質の水溶液系での自然加水分解反応の立体特異性について検討した。PhePheのアミノ酸配列を持つジペプチドエステル (Z-D (L) -Phe-L-Phe-PMCP) では, 基質濃度や反応温度を反応制御因子としてDL体優先の顕著なジアステレオ選択性が発現した.一方, LeuLeu配列のジペプチド基質 (Z-D (L) -Leu-L-LeH-PMCP) の反応では, このような立体特異的現象は観測されなかった.また, Z-D (L) -Phe-L-Phe-PMCP基質の紫外吸収スペクトルは, 顕著なジアステレオ選択性が発現した基質濃度および温度付近でスペクトルパターンに変化が見られた.おそらく, この条件付近で基質分子の単量体〓会合体転移が生じ, 高い立体選択性が発現したと考えられる.
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萱野 (村山) 英子, 阿部 尚人, 長棟 輝行
1999 年 25 巻 2 号 p.
200-205
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) 法は遺伝子多型の検出にしばしば利用される手法である.従来のRAPD法によるパターン認識は, 目視による評価に依存しているため, 得られる結果の信頼性が問題となる.このような人為的なエラーを解決するため, 筆者らは計算機による画像処理法とニューラルネットワークによるパターン認識法を導入し, 微生物の種間の差異に基づくRAPDパターンの差異の識別法を開発したので, 本稿において報告する.
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村上 義彦, 小田 貴也, 千葉 一幸, 平田 彰
1999 年 25 巻 2 号 p.
206-213
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
Z-GlyPhe (
N-Benzyloxycarbonyl-L-glycyl-L-phenylalanine) は, 抗癌剤の一種であるリソソモトロピック清浄剤と併用して生体内に投与することによって, 清浄剤による正常な細胞への破壊作用を遮蔽し, 癌細胞のみを破壊させる作用を有する.本研究では, 酵素の生体触媒作用を利用した細胞破壊遮蔽ペプチド前駆体 (Z-GlyPheOMe) の効率的な連続合成を検討した.水性媒体中において本ペプチドを酵素的に合成した場合, 反応平衡がペプチド分解側に偏っている為, 収率は若干10%程度である.しかし, 本ペプチドは分子構造内に解離基を有しない非イオン型物質である為, 水/有機溶媒二相系においては有機溶媒相に分配する.そこで水相における酵素反応と同時に, 得られたペプチドを有機相へ選択的に抽出分離することによって, 水相における反応平衡を改善し, 100%近い高収率を達成した.
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舟橋 均, 西山 幸賞, 浅野 真紀, 中尾 勝實
1999 年 25 巻 2 号 p.
214-219
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
バイオマスとして工業生産に利用されているChlorella sp.を, 従属栄養条件下で培養した.培養中のpHは細胞が対数増殖を維持できる培養初期は6.0, それ以後を8.0にシフトするパターンがクロロフィル (CHL) 生産には最適であることが判明した.しかしながら, 撹拌速度600r.p.m.では, この最適pHシフトにおいても最大CHL含量は1.28W/W%でしかなかった.他方, 撹拌は300r.p.m.以下の低速度の方が最大CHL含量の増加には有効で, 撹拌速度250r.p.m.において3.10W/W%と600r.p.m.の場合の約2.4倍の最大CHL含量に到達した.この影響は, 培養中期以後に酸素供給不足の期間が存在することに依存していることが示唆された.さらに, 撹拌速度を250r.p.m.とした場合, pHを6.0で一定に制御しても最大CHL含量は約3W/W%に到達したが, 培養中期のCHL比生産速度は0.54×10
-3kg/ (kg dry cell・h) と最適pHシフトの場合の約70%であった.この結果より, pHシフトと撹拌速度の両者を加味することにより効率的なCHL生合成が可能になることが明らかになった.
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富永 大介, 岡本 正宏
1999 年 25 巻 2 号 p.
220-225
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
システム要素間の相互作用が詳細に知られていない非線形システムの数理モデルを構築するためには, 実験によりそのシステムの動的挙動を観測し, それを再現するような数理モデルを試行錯誤で決定していくしかなかった.しかし数理モデルの表現形式が決まっていれば, これは, 実験で観測されるシステムの動的挙動を最もよく再現する内部パラメータの最適化問題ととらえることができる.近年, こういった最適化問題で遺伝的アルゴリズム (GA) が注目されており, 組合せ最適化のみならず, 数値最適化でも成果をあげつつある.システムの動的解析を行うとき, 多くの場合において一般質量作用則 (Generalized MassAction, 以下GMAと略す) に基づく微分方程式表記法が用いられるが, 反応物質の生成過程や分解過程の反応メカニズムが不明な場合は, この表記法では記述できない.観測されるシステム要素の動的挙動 (タイムコース) から, システム要素間の相互作用を推測することは, 一種の逆問題 (Inverse Problem) であり, このような問題に対しては, GMA表記は不適当である.我々はこのような逆問題を解く上で, 非線形システムの数理モデルとしてGMAの生成過程および分解過程をそれぞれ一本のパスにまとめて近似するS-system表記法を, 多次元数値最適化手法に遺伝的アルゴリズム (Genetic Algorithm, 以下GAと略す) をベースとする手法を導入し, 試験的な問題への適用を行なった。その結果, 開発した最適化手法は, 探索効率が非常に高く, 逆問題に対して優れた手法であることが明らかになった.
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辻本 欣子, 石 彗東, 清水 和幸, 前 一広, 三浦 孝一
1999 年 25 巻 2 号 p.
226-232
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
褐炭の液相酸化で得られるグリコール酸, 酢酸, 蟻酸, マロン酸を水素細菌.Alcaligenes eutrophusを利用して, 生分解性プラスチックの原料であるポリβ-ヒドロキシ酪酸 (PHB) に変換させるための培養工学的検討を行った.これら有機酸を単一炭素源として培養した結果, 酢酸が最も効率よくPHBに変換されることがわかった.また混合有機酸で培養した場合は, 蟻酸, 酢酸, グリコール酸の順で菌体に利用され, PHBに変換できることがわかった.
マロン酸は菌体増殖に利用されないが, 培養データを用いて代謝流速分布を計算して解析した結果, 培養途中でこれを添加すると, トリカルボン酸 (TCA) 回路のコハク酸脱水素酵素が競合阻害を受け, グリオリシル酸経路および糖新生経路の流束が低下することが示唆された.また, イソクエン酸から生産されるNADPHは, アンモニア濃度が高ければ, TCA回路のα-ケトグルタル酸からグルタミン酸に至る経路で優先的に消費されるが, アンモニア濃度の低下に伴って, アセトアセチルCoAからPHB合成に至る経路で利用されることがわかった.
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小野 秀典, 喜田 由香, 尾道 博美, 村岡 賢一, 東條 角治
1999 年 25 巻 2 号 p.
233-236
発行日: 1999/03/10
公開日: 2010/02/19
ジャーナル
フリー
薬物を時間に依存して体内に吸収できる新規経皮治療システムを開発した.時間遅れ制御膜に用いたエチレン-酢酸ビニル (VA) 共重合体 (EVA) 膜中のモデル薬物である硝酸イソソルビド (ISDN) の拡散係数はVA含有率に依存せずほぼ一定の値を示し, 分配係数はVA含有率とともに増大した.このことから, EVA膜中のVA含有率と膜厚みの制御によって吸収速度を変化せずに皮膚吸収の時間遅れを設定可能であることが明らかとなった.
In vitro皮膚透過実験の結果, 皮膚吸収の時間遅れは5～14時間の範囲で設定可能であった.本製剤をラットに連続投与し
In vitro血中動態を測定した結果, 連続投与においても一定時間薬物の血中への移行を停止できた。したがって, 本製剤は休薬期間を設定した薬剤耐性防止型システムとして有用であると考えられる.
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中谷 英樹, 宮脇 長人, 中村 厚三
1999 年 25 巻 2 号 p.
237-239
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
超臨界二酸化炭素へのベヘン酸及びベヘン酸エチルの溶解度を流通系装置によって, 313Kで12.3-22.1MPaの範囲において実測し, さらに, 測定データの圧力依存性をFlory-Hugginsの理論による正則溶液補正式を用いて解析した結果, 溶解度は測定範囲においてこの理論により良好に記述できることが明らかとなった.一方, ベヘン酸の溶解度はChrastilの測定値とは大きく異なっており, この傾向は低圧側で, より顕著であった.ベヘン酸とべヘン酸エチルの溶解度には約1,000倍の差があり, このことは超臨界二酸化炭素中でのこれらを基質とする酵素反応において, 溶解度律速を回避するために脂肪酸よりも脂肪酸エチルを用いることの有利性を示すものと思われる.
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村上 義彦, 川喜田 英孝, 平田 彰
1999 年 25 巻 2 号 p.
240-243
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
有機溶媒中で高活性を発現する界面活性剤被覆酵素を利用して, 有機溶媒中における酵素反応によって合成された生成物を水相に抽出分離する新しいペプチド合成手法を提案した.分子構造内にアニオン基とカチオン基を有し, 親水性が強い物質である鎮痛ペプチドキョートルフィン (TyrArg) 前駆体の酵素合成反応を取り上げ, 有機溶媒相で合成されたZ-TyrArgOEtを選択的に水相へ抽出分離し, 水一相系よりも若干高い収率を達成した.
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村上 義彦, 平田 彰
1999 年 25 巻 2 号 p.
244-247
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
水溶性ポリマーが形成する水性二相分配系において, 酵素による天然蛋白質の加水分解によって生理活性ペプチドを生産するプロセスを提案した.PEG/DEX系においてトウモロコシ蛋白質Zeinを分解したところ, ZeinはPEG rich相へ, 分子量1,000～10,000程度の限定加水分解物は両相へ分配した.アンジオテンシン1変換酵素阻害作用に基づく血圧降下作用を示す分子量1,000以下の低分子量ペプチドをDEX rich相で選択的に回収することが出来た.
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三浦 範大, 今枝 正夫, 橋本 強二, R. K. WOOD, 服部 洋文, 大西 光義
1999 年 25 巻 2 号 p.
248-252
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
PVC重合反応器に対して, 動特性変化に対処でき, 実装化が容易といった観点から, 一般化予測制御法によるセルフチューニングレギュレータ方式に基づくPID制御系設計法を検討した.ここで適用した制御法は, 実操業データを基にオンライン同定化を可能とした上で, プロセス制御系がロバスト性を持つ最適化手法である.また, 写像関数による制限付きパラメータ調整法をシステム同定時に採用することにより, PIDゲインを非負とした.これらより, 従来行われてきた操業データと比較することにより, 本手法の有効性をシミュレーションによって示した.
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高田 一貴, 伊藤 久善, 菊池 雅彦, 岡本 幸道
1999 年 25 巻 2 号 p.
253-258
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
2段ワイドパドル翼を装着した撹拌槽内の流動・混合機構を数値流体力学の手法を用いて明らかにすることを試みた.数値解析には汎用熱流体解析コードを, 解析結果の検証にはレーザー流速計による流速測定結果, 撹拌所要動力および混合過程の記録を使用した.
解析で得た撹拌槽内流動は流速に対して5%以内, 撹拌動力に対して5%以内の精度で一致することから, 数値解析で得られた計算結果は複雑な撹拌槽内流動を評価する上で有用かつ信頼性のある情報になることがわかった.解析結果を詳細に検討した結果, 2段ワイドパドル翼の混合性能を支配するのは, 上段翼と下段翼の位相を変えて配置した結果生じる上段翼域と下段翼域の流体混合にあることがわかった.この流体混合は上段翼前面と下段翼後面に生じる圧力勾配に起因しており, 同一平面配置では決して形成されない特徴であることも明らかにした.
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友保 純直, 吉野 章男, 岩田 博, 川添 博光
1999 年 25 巻 2 号 p.
259-265
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
流動層の底部に設けたガス流れを伴う鉛直円筒移動層 (スタンドパイプと呼ぶ) について, 粉体とガスの連続の式, 壁面の摩擦力を考慮した運動量平衡の式および相対速度によるガスの圧力損失の式と, さらに, 軸方向のガス圧力分布に関する実験データから, スタンドパイプ軸方向の粉体圧σ
zと空隙率εの関係式を求めた.この結果によれば (1) |
dσ
z/
dε|はスタンドパイプ入口の空隙率が大きい部分で大きく, 中間で一度低下し, さらに下方では再び増大する.すなわち, 中間部で粉体圧の変曲点が存在する. (2) スタンドパイプ入口部近傍で|
dσ
z/
dε|が大きくなるのは, 主としてスタンドパイプ壁面の摩擦力の影響による可能性が高い. (3) 粉体圧は空隙率のみならず粉体粒子径の関数でもある.
また, この粉体圧, 空隙率, 粒子径の関係式と他の理論式から, スタンドパイプを流れるガス量, および軸方向のガス圧力, 粉体圧, 空隙率などの分布が求められることを示した.
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安井 晋示, 天川 正士
1999 年 25 巻 2 号 p.
266-271
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
低レベル放射性雑固体廃棄物として金属, 無機物とともに混在して保管されている可燃物を一括してプラズマ溶融処理する手法を開発するために, 廃棄物に含まれる代表的な可燃物であるポリエチレン (PE) のプラズマ炉内での燃焼処理条件を実験的に検討した.PEのプラズマ炉内での熱分解・燃焼速度をPEの投入重量と形状そして炉内注入空気量に対して調べ, PEの炉内反応速度は, PEの形状と注入空気量の処理条件に依存しないことを明らかにした.また, 本研究で得た見かけの速度定数を用いることで, スケールアップ時に, 一度の投入で燃焼処理したいPEの重量からプラズマ炉内で燃焼処理するために必要な炉内滞留時間を推定できる見通しを得た.
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尾崎 賢二
1999 年 25 巻 2 号 p.
272-281
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
セメントプラントの調合制御系が, 受け入れ原料の組成変動を確率外乱とし, 水硬率 (
HM), 珪酸率 (
SM), 鉄率 (
IM) を制御量, 四種の原料の混合比を操作量とする, 三入力・三出力の多変数確率制御系であることを示すとともに, 静的な前置補償器を用いて操作量と制御量の間の非干渉化が近似的に可能であることを示した.その上で多段予測に基づくExtended Horizon Adaptive Controlによる動的適応制御と静的な前置補償器を組み合わた制御系を提示し, 三指標のトラッキングとレギュレーション性能が在来制御方式や一段予測に基づく適応制御に比較し優れていること, さらにむだ時間を含めた対象の特性変動にロバストな性能を有することをシミュレーションにより確認し, 実機への応用有効性の事前検証を行った.
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中川 二彦, 新井 紀男
1999 年 25 巻 2 号 p.
282-289
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
高温の不活性ガス噴流を吹き付け, その対流熱伝達によって, 1,273K以上の高温下で鉄を無酸化加熱する方法を提案した.本研究では, 不活性ガスにN
2ガスを用いた場合について検討し, N
2ガス噴流の対流熱伝達率, N
2ガス温度を最適に選択すれば, 均一な加熱ができることを明らかにした.また, 本方法を具体化する装置として, 蓄熱式熱交換システムを利用し, N
2ガスを最高1,773Kまで加熱できるN
2ガスジェットヒーターシステムを開発し, 実用化した.本加熱システムを鉄鋼プロセスのタンディッシュ加熱装置に適用した結果, 燃料の燃焼熱のほぼ100%を高温のN
2顕熱に転換でき, 直火バーナと同等の加熱効率が得られた.また, 鋼板の欠陥発生率を従来の1/5以下に低減できた.今回提案したN
2ガスジェットヒーターシステムは, 高温かつ無酸化雰囲気下での高効率加熱を可能にする方法として, 今後, 鉄鋼分野だけでなく, 各方面への適用拡大が期待される.
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香田 忍, 遠藤 賢史, 小島 義弘, 野村 浩康
1999 年 25 巻 2 号 p.
290-293
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
周波数540kHzの強力超音波を水に照射した時の, 水のpH変化に対する溶存気体の影響を調べた.空気雰囲気では, 照射時間30分でpHは4.3まで急激に減少し, 2時間で3.7まで減少した.一方, アルゴン, 酸素, 窒素雰囲気下では, pHはわずかしか変化せず, 窒素雰囲気の場合, 2時間照射でpHは6.5程度であった.アルゴンと窒素の混合気体では, アルゴン60%にpHの極小が, アルゴンと (酸素+窒素) 混合気体ではアルゴン30%でpHの極小が現れた.これらの極小は, 混合気体による反応器内の実効超音波強度の増加と酸素, 窒素の供給量の減少によることがわかった.また, 水の分解により生成するOHラジカルは, 硝酸, 亜硝酸, 過酸化水素の生成に消費される量と一致した.以上より, 硝酸, 亜硝酸の生成によるpHの減少には, 窒素だけでなく酸素の供給が必要であることがわかった.
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初期混合パターンと微細混合パターンの形成機構
井上 義朗, 平田 雄志
1999 年 25 巻 2 号 p.
294-302
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
層流場における流体混合の基本的な機構と混合パターンを規定する因子を明らかにするために数値シミュレーションを行い, 非線形ダイナミクス理論の観点から解析を行った.流れ場は, 時間的に周期変動する2次元のセル状対流とし, 対流のみによる混合機構を調べるために, ブラウン運動による拡散効果は除外した.混合過程は3段階に分けられる.第1段階では, セル境界で発生する安定多様体と不安定多様体によって形成されるローブの形状が混合パターンやセル間の流体交換速度を決める.第2段階では, 流体のカオス的運動が重要な役割を果たし, ローブ内部に微細な縞模様を形成する.混合パターンが定常となる最終段階では, セル内の最も外側に位置するKAM曲線の形状が最終混合パターンを規定する.
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井土 忠厚, 水野 成治, 吉森 友孝, 森 幹夫, 後藤 繁雄
1999 年 25 巻 2 号 p.
303-308
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
グラファイト, 活性炭およびリグニンと二酸化炭素との反応をアルカリ金属炭酸塩 (融点891～1,164K) およびこれらの共融混合物 (融点669～787K) を触媒として973Kで行った.触媒の融点が反応温度より低い場合には, 触媒とグラファイトを物理的に混合するだけで反応は起きた.この物理混合法によるグラファイトおよび活性炭のガス化速度は, 触媒を含浸法で担持した時のガス化速度とほぼ同じだった.しかし触媒の融点が反応温度より高い場合には, 物理混合法による触媒では反応は進まなかった.
炭素質の連続ガス化の可能性を検討するため, 触媒の反復利用を行った.回分反応器において活性炭 (又はリグニン) が消費された後, 触媒を含む反応器に同量を加え再び反応を行った.この反復操作で, 触媒活性を失うことなく共融組成の溶融塩触媒を再利用できる事が分かった.
更に, ニッケルと溶融塩触媒の共存効果を調べた.両者の触媒が共存している時の773Kにおける反応速度は, ニッケル触媒だけの場合の4.3倍であった.
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宮武 修, 田川 公太朗
1999 年 25 巻 2 号 p.
309-315
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
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深海の静圧頭を利用する逆浸透法海水淡水化システムに関する前報の数値解析を補完するため, 膜の溶質透過を考慮し, 立て坑内塩水の静圧頭を利用する逆浸透法塩水脱塩システムの数値解析を行った.管型逆浸透膜と丸棒の間に形成される幅の適度に狭い環状流路内で, 濃度差に基づいて誘起される層流自然対流場の速度, 濃度, および圧力の軸方向変化, ならびに淡水透過速度および透過淡水濃度の軸方向変化に及ぼす流路長さ, 懸垂深さ, 純水透過係数, 溶質透過係数, およびシュミット数の影響に関する数値解析結果を得た.その結果から, 懸垂深さおよび純水透過係数を大きくすることは, 取得淡水量の増大と取得淡水濃度の低下をもたらすことを定量的に示した.
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1.常圧メタン合成触媒反応の利用
二宮 章, 佐藤 美鈴, 西口 宏泰, 石原 達己, 滝田 祐作
1999 年 25 巻 2 号 p.
316-321
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
代替天然ガス (SNG) の新しい製造プロセスの開発をめざして, プロパンとブタンからの常圧でのメタン合成に有効な, SiO
2に担持した金属触媒を検討した.プロパンの場合は, これらの担持金属触媒でメタン合成反応としてC
3H
8→2CH
4+C, 分解反応としてC
3H
8→3C+4H
2の二つの反応が進行した.これらの担持金属触媒の中では, Ni/SiO
2触媒が最も活性に優れ, 反応温度500℃において100%の転化率, 90%以上のメタン化率を示した.また, それぞれの担持金属触媒の活性序列は, Ni≫Co>Fe>Pt>Pdとなることが判った.ブタンの場合は, 同じNi/SiO
2触媒で反応温度500℃において95～99%の転化率, 80%のメタン化率を示した.そして, メタンを選択的に合成するには, より低いGHSV=2,700h
-1以下が望ましいことも判った.次に, C
3H
8/H
2=0.5の組成からなるガスを, 同じNi/SiO
2触媒に供給すると, プロパンの水素化分解反応のみが250℃以上で進行した.この時の転化率は350℃で90%に達し, 500℃では100%を示した.
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小林 信介, 山崎 量平, 森 滋勝
1999 年 25 巻 2 号 p.
322-330
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
2次元気泡流動層内の粒子混合を予測する数値シミュレーションを行った.本計算は, 気泡の水平方向分布および層壁効果に起因する層内粒子の大循環による粒子混合に着目し, その粒子大循環と気泡周辺粒子の移動など単一気泡の上昇による効果がランダムに重複して起こる粒子の局所的混合の両者を考慮している.粒子大循環についてはNavier-Stokesの式に基き, また気泡による局所混合を表現する新たな混合拡散係数を提出し計算を行った.また, 計算結果の妥当性を検証するため既往の実験と全く同一条件で計算を行い比較した.計算結果は実測結果と良好に一致しており, この方法で層内粒子の濃度分布を予測することがほぼ可能であることがわかった.
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青木 寿博, 阿尻 雅文, 新井 邦夫
1999 年 25 巻 2 号 p.
331-337
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
フリー
本研究では, 不均一酵素活性分布をもつ固定化酵素に適用できる酵素活性評価法を提案する.固定化リパーゼ (Lypozyme) によるエステル化反応を取りあげ, 担体粒子内での有効拡散係数 (
De) とミカエリス定数 (
Km) を独立に評価した上で, 反応速度と基質濃度との関係を解析することにより, 酵素活性分布を評価した.
Deは, Lypozymeの担体である陰イオン交換樹脂 (Duolite A-568) を仕込んだ充填層を用いたステップ応答実験により評価した.応答曲線はトレーサーの粒子細孔固体表面への吸着と細孔内の物質移動によるものとして記述できた.
Kmは, 粒子内物質移動の反応速度に与える影響が小さい条件での基質濃度と反応速度との関係から評価した.その結果, Lypozymeにおいては, 酵素活性が担体表面近傍にしか分布していないことが分かった.また, 粒子内物質移動の影響および酵素活性分布を評価することで, 広い条件下で固定化酵素反応を記述することができた.
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栃木 勝己, 後藤 達博, 秋本 健太郎, 小島 和夫
1999 年 25 巻 2 号 p.
338-342
発行日: 1999/03/10
公開日: 2009/11/12
ジャーナル
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フェノール水溶液中のフェノールをトルエンを用いて抽出するプロセス設計の基礎データとして, 三成分系フェノール+水+トルエンと構成二成分系フェノール+水, 水+トルエンの液液平衡を293.15～343.15Kで測定した.測定データより, フェノールの分配係数の最大値は温度が低くなるにつれて大きい値を示した.また, トルエンの抽出効果はポドビルニアク式脱フェノール装置で使われているベンゼン溶剤と比べても, 同程度であった.さらに活量係数式であるSILS式を用いて三成分系液液平衡を推算したところ, 三成分の実測値とは絶対算術平均偏差0.014モル分率で一致した.
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1999 年 25 巻 2 号 p.
e1a
発行日: 1999年
公開日: 2010/02/19
ジャーナル
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1999 年 25 巻 2 号 p.
e1b
発行日: 1999年
公開日: 2010/02/19
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1999 年 25 巻 2 号 p.
e1c
発行日: 1999年
公開日: 2010/02/19
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1999 年 25 巻 2 号 p.
e1d
発行日: 1999年
公開日: 2010/02/19
ジャーナル
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