科学・技術研究
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3 巻, 2 号
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巻頭言
特集
連載
総論
  • 南 繁行
    2014 年 3 巻 2 号 p. 111-116
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    水素のもつエネルギーを、地球上で電気自動車の駆動に活用しようとする考え方が、燃料電池車を生んだ。最近、トヨタ自動車が驚異的な低価格で、燃料電池車「ミライ」を市場に投入することになった。その普及が待たれるところであるが、本稿では、新しい時代に入った燃料電池車市販の段階で、水素とはどういう元素であるか、そして今後の燃料電池車使用に際し、どのように水素と付き合っていったらよいのかについて、筆者の経験を紹介することによって述べる。後半では、過去の電気自動車や燃料電池車の普及における課題について述べ、燃料電池車の将来展望とするとともに、燃料電池車ビジネスを産業発展のケーススタディーとして考察する。
原著
  • The distribution of selenium in several species of fish at lower trophic level in the marine ecosystem
    Norihisa Kai, Takanori Inoue, Yoshiaki Kurauchi, Hirofumi Kumasako, Ya ...
    2014 年 3 巻 2 号 p. 117-120
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    The selenium distribution in the scales or skin as the some inedible tissues and the ordinary muscle of several species of fish at lower trophic levels in marine ecosystem (Japanese sardine Sardinops melenostictus, Silver-stripe herring Spratelloides gracilis, Japanese horse mackerel Trachurus japonicas, Chub mackerel Scomber japonicas, Pacific saury Cololabis saira and Flying fish Cypselurus agoo agoo), generally called "Aomono" in Japanese, containing a small amount of mercury with a large amount of polyunsaturated fatty acid, was investigated in order to clarify the possibility of the available utilization of selenium from those tissues, in relation with the mercury distribution involving the tissues. As a result, each selenium level in the scales or skin in all subjected fish was about the same or somewhat higher than that involving muscle. On the other hand, the mercury level was extremely low compared with the muscle and Se/Hg (the molar ratio of selenium to mercury) as an indicator of the safety of marine products was extremely high compared with that involving muscle, suggesting that the scale or skin will be usually inedible but significantly safe tissue in which low levels of heavy metals such as mercury will tend to accumulate, as in the case of a preceding paper. Moreover, in the present study, the similar results were also obtained for the pectoral fin characteristics of Flying fish. These findings suggest that the available utilization of selenium can also be expected from pectoral fin in addition to the scales or skin of fish, including the improvement of environment.
  • 横田 正, 加藤 久喜, 宮下 知也, 衛藤 英男
    2014 年 3 巻 2 号 p. 121-126
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    現在、コーヒーは様々な疾患のリスクの減少や予防などの研究が報告されており、非常に機能性のある嗜好性飲料といえる。亜臨界水を用いて、生コーヒー豆を抽出することで、より多くの成分を抽出できることが期待される。そこで、熱水抽出サンプル(通常のコーヒー)と亜臨界水抽出サンプルとの官能評価、各成分の比較を行った。官能評価では3 MPa、200 ℃、3分の抽出が最も熱水抽出サンプルに近かった。凍結乾燥物重量は、熱水抽出サンプルよりも2倍以上を示した。タンパク質、総アミノ酸、グルコース、全糖、クロロゲン酸類、桂皮酸類、カフェイン、トリゴネリン、およびメラノイジンにおいても高抽出量であった。さらに、抗酸化活性も高くなり、機能性が期待できるコーヒー様エキスが製造できた。
  • 福島 真理成, 上杉 加奈子, 廣瀬 由貴美, 大角 義浩, 塩盛 弘一郎, 清山 史朗, 武井 孝行, 吉田 昌弘
    2014 年 3 巻 2 号 p. 127-132
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    昨今、資源・エネルギーの枯渇が問題視されており、これは社会の持続的発展を妨げる。そのため、ポリマー系材料の研究発展においても高機能性、多機能化の推進に加え、製品としてある間は長寿命化を図り、廃棄物の減量化に貢献できることが重要となっている。材料の長寿命化対策の1つとして近年、修復材入りマイクロカプセル(MC)とポリマー系材料との複合化により、材料に生じたマイクロサイズの亀裂を手動介入なしで修復できる自己修復材料の開発が可能であることが報告されている。具体的には、ポリマー系材料中に修復材を含有させたMCを分散させて、亀裂成長を駆動力として材料中のMCを破壊させ、MCに含有させた修復材をクラック表面に放出させるというものである。放出された修復材は毛細管現象により、マイクロクラックに浸透し、クラック表面に露出した触媒と接触後、化学反応により修復が行われる。本研究ではこのような機構を念頭に、修復材を高含有率で含有するコア-シェル構造を有するMCの開発を目指し、そのMCの調製に関する基礎的条件ならびにそのMCの自己修復能力の評価を行った。具体的に、まず、MC調製プロセスにおいてMC外殻を形成するメチロール化メラミン(メラミンにホルムアルデヒドを付加させたもの)量を変化させることで、外殻形成速度を高めつつ剛直な外殻を調製することにより、修復材として選択したトリメタクリル酸トリメチロールプロパン(TRIM)を高含有化したMCを調製することを試みた。その結果、最大でTRIM の含有率が約40 %のMCを調製できた。さらにこのMCを3 wt%(w/w)の割合で混合したエポキシ樹脂を作製し、その材料の自己修復能力を評価した。その結果、樹脂に約32%の自己修復能力を付与できた。
  • 武井 孝行, 岸原 尚也, 吉田 昌弘
    2014 年 3 巻 2 号 p. 133-136
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    再生医工学は皮膚等の組織の再生に関してはある一定の成果を挙げてきているが、肝臓に代表される代謝系臓器の再生に関しては未だ基礎研究の域を脱し得ていない。これは、組織内部の細胞にまで十分な酸素・栄養素を供給するために不可欠な血管網を組織内部に配置する手法が未だ開発段階にあるためである。口径の大きな血管(数ミリ以上)を人工的に作製する手法はこれまでに多く報告されているが、生体組織内部において緻密な血管網を作製するのに適した微細なサイズの血管を作製する手法は少ない。本研究では、中空構造を有する微細なアルギン酸カルシウム/ゼラチンゲルファイバーを用いた血管様構造体作製法の開発を目的とした。具体的にゲルファイバーは、液-液coflowing stream法を応用して作製した。その際、種々の操作因子を変化させることで、ファイバーの外径および中空径を制御可能であった。また、酸化アルギン酸でゼラチンを架橋することで、ゲルファイバーからのゼラチンの溶出を抑え、ファイバーに細胞接着性を付与できた。そのファイバーの中空部に血管内皮細胞を、ゲル部分に血管平滑筋細胞を包括することで、生体の微細な血管を模倣した血管様構造体を作製した。
  • 仁科 辰夫, 伊藤 智博, 立花 和宏, 川平 孝雄
    2014 年 3 巻 2 号 p. 137-144
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    リチウム二次電池は電気自動車用電源として最有力であるが、その寿命評価やバッテリーマネージメントシステム(BMS)では、電池残容量や容量劣化の程度を知るために、電池の過電圧成分の分析が行われる。矢田等はこの目的のために電流休止法を提案しており、定電流充放電時の電流遮断に伴う過電圧変化を測定するものだが、時間に依存して変化する成分を過渡応答として表現する関数を提示していない。本稿では、この電流遮断時の過電圧過渡応答を表現する関数を電解液中のイオンの拡散と泳動を考慮して導出した。また、導出した関数を実際の電池の電流遮断時の応答に適用し、数10秒の時定数を有する電解液部の濃度緩和と数100秒の時定数の活物質由来の2時定数系で高精度に表現できることがわかった。
  • 小原 信夫, 岡井 公彦, 古川 彰, 石田 真巳, 浦野 直人
    2014 年 3 巻 2 号 p. 145-150
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    筆者らは水圏バイオマスを原料とするバイオエタノール生産を行っており、原料糖化液の成分状態が酵母発酵能に著しい影響を及ぼすことを見出した。本論文では水圏バイオマスからのエタノール生産に及ぼす諸因子(糖化液糖/塩濃度、酵母種)の影響を解析する。原料は水圏由来のアオサとホテイアオイを使用した。粉末原料を希硫酸分解した後、NaOHまたはBa(OH)2を用いて分解液のpHを調整し、セルラーゼ処理により糖化原液を作製した。糖濃度増加のため、糖化原液から2.5~3.0倍の濃縮糖化液を作製した。NaOHを用いる濃縮糖化液①の塩濃度は、アオサ:5.14 % (w/v) 、ホテイアオイ:5.48 % (w/v)であった。一方、Ba(OH)2を用いる濃縮糖化液②の塩濃度は、アオサ:1.05 % (w/v) 、ホテイアオイ:0.25 % (w/v)と著しく低下した。次に、濃縮糖化液①と②を、5 株のSacchromyces cerevisiaeと1株のPichia stipitisを使用して各々発酵させた。S. cerevisiaeでは、①によるバイオエタノール生産量と比べて、②による生産量は1.1~1.4倍程度高かった。また、P. stipitisでは①の生産量と比べて、②のそれは2~5倍程度高くなり、酵母種が持つ耐塩性差による影響が強く表れた。次に、高発酵能を持つ海洋由来S. cerevisiae C19株を用いて、発酵に及ぼす塩濃度の影響を詳しく調べた。アオサ糖化液(NaOH使用)の4倍濃縮液ではバイオエタノール生産量0 g/lとなったが、アオサ糖化液(Ba(OH)2使用)では10倍濃縮液でも5.52 g/Lのバイオエタノールを生産した。さらに、ホテイアオイ糖化液(Ba(OH)2使用)の7.2倍濃縮液では30.90 g/lの高濃度バイオエタノールを生産した。これらの結果から、高糖濃度かつ低塩濃度の糖化液を作製すること、酵母種/株を選択することが、効率的バイオエタノール生産にとって重要であることがわかった。
  • Yu Saito, Kazuki Yanagisawa, Yuki Kimura, Yuta Nitto, Hiroyuki Noda, T ...
    2014 年 3 巻 2 号 p. 151-156
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    Evaluation methods of superoxide scavenging capacity have been studied by many researchers. One of the methods is a spin- trapping electron spin resonance (ESR) technique, in which 5,5-diemthyl-1-pyrroline 1-oxide (DMPO) was usually used as a spin-trapping reagent. In previous reports, the evaluation method based on a competition reaction and spin-trapping ESR technique were proposed. However, a big key issue and unavoidable problem remained in this evaluation. This is the rapid decrease of DMPO-O2- adduct by the following chemical reactions. Therefore, the initial signal intensity of DMPO-O2- has to be estimated with an approximation from a decreasing curve. This approximation, however, includes at least a thirty-second time lag before starting an ESR measurement. So, the measurement of a shorter time lag is required to obtain a more accurate initial intensity of DMPO-O2- adduct. In this study, the pseudo flow-injection ESR method using a peristaltic pump was adopted to inject the test solution directly into a quartz cell in ESR cavity. This method achieved a 10 times shorter time lag (ca. 3 seconds) compared with the previous method (ca. 30 seconds) using a hematocrit capillary. As a consequence, the initial signal intensity within 10 % error was obtained without any estimation. The second-order rate constants of the reaction between various phenolic compounds and superoxide were obtained as one of the applications of this method.
  • 加藤 直貴, 小野寺 伸也, 伊藤 知之, 伊藤 智博, 立花 和宏, 仁科 辰夫
    2014 年 3 巻 2 号 p. 157-164
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    アルミニウム集電体と電極合材の接触抵抗は、電極合材に含まれる活物質の電気感受率とともに増加する。そこで活物質表面電荷の影響を減少させるため、アルミニウム集電体の表面処理として粗面化による物理的アプローチと相互拡散層の形成による化学的アプローチを試みた。その結果、特に相互拡散層の形成による静電遮蔽が接触抵抗低減に著しい効果を見出した。
短報
  • The Jujiro Wada story as a geotourism/cultural tourism opportunity for Alaskan communities
    Hiroyuki Matsuura, Edgar Blatchford, Steve Wang, Tony Nakazawa
    2014 年 3 巻 2 号 p. 165-168
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    At the turn of the 20th century, stories circulated about the life and times of Jujiro Wada in Alaska as well as western Canada. Jujiro Wada came to Alaska from Japan as a young man in 1892 and spent the next 50 years on whaling ships, exploring the country, and pursuing elusive dreams seeking. Newspaper accounts track him not only in Alaska and the Yukon, but also mushing in the Northwest Territories; Jujiro Wada was also knowledgeable about the Russian Far East. Several books and numerous romanticized articles (in both English and Japanese) and movies have been made about him, but his actual feats are hard to distinguish from the romantic accounts of the journalists, authors and movie directors. Jujiro Wada was present at the founding of Fairbanks, carried word of the Fairbanks gold strike to Dawson City and almost became the first Fairbanksan lynched by the resultant mob of angry, unsuccessful gold seekers. This short, wiry man ran competitive, long-distance, 50-mile marathon races in Nome (1907) and Fairbanks. He mushed long distances to Herschel Island and the MacKenzie River Delta. He pioneered the trails now known as the Yukon Quest (1903) and the Iditarod Trail (1909). He sought financing for Alaska mining schemes from many people including the Louisiana Tabasco sauce McIlhenney family. He died impoverished in 1937 in San Diego. This article attempts to sort the "thin" facts from fiction of the Wada story, especially as it relates to early Nome, Seward and Fairbanks. Also discussed will be the upcoming live Alaska presentation of Wada's life "The Samurai Musher" by the song and dance of the Jujiro Wada Memorial Association of Ehime, Japan, in the Spring of 2015 at the Alaska Performing Arts Center in Anchorage, Alaska on May 1, 2015.
技術報告
  • 瀬森 裕貴, 鈴木 直弥
    2014 年 3 巻 2 号 p. 169-172
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    現在、大気・海洋間の熱フラックスを求める際に使用されているデータの1つとして海表面温度(Sea Surface Temperature: SST)データがある。また、地球温暖化など地球環境に密接に関係しているため全球規模での評価が必要となる。そこで全球規模でSSTを観測している人工衛星データおよび再解析データが有用となる。しかし人工衛星および再解析データによるSSTデータは実測値ではなく推定値であるため、常に精度の評価をすることが重要である。また全球に影響を及ぼすエルニーニョ・ラニーニャ現象が観測される、低緯度帯における人工衛星データおよび再解析データの精度検証を行うことは重要である。そこで本研究では、多く人工衛星データを使って構築された複合人工衛星GHRSSTデータ、NCEP-R1とNCEP-R2再解析データそしてECMWF再解析データの精度についてブイデータと比較し検証を行った。精度比較に用いたブイデータは、TAO(Tropical Ocean Atmosphere)/ TRITON(Triangle Trans-Ocean Buoy Network)ブイ(16点)、PIRATA(Pilot Research Moored Array in the Tropical Atlantic:熱帯大西洋係留アレー試験研究)ブイ(5点)、RAMA(Research Moored Array for African-Australian Monsoon Analysis and Prediction)ブイ(4点)である。使用データ期間は2009年の一年間とした。低緯度帯全域におけるGHRSST、ECMWF、NCEP-R1、NCEP-R2のRMS差を算出した結果、それぞれ0.209 ℃、0.333 ℃、0.397 ℃、0.396 ℃となりGHRSST以外は全て公証測定精度0.3 ℃を超えた。海域毎のRMS差においてもGHRSSTはどの海域も精度が良く、全ての再解析データはどの海域でも精度が悪いことが示された。
  • 鈴木 直弥, 増田 循
    2014 年 3 巻 2 号 p. 173-176
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    現在、大気・海洋間CO2収支を求める際に用いられる海面でのCO2輸送速度は、一般に高度10 mでの風速U10のみの関数で表わされていることが多いが、まだ確立されてない。その主な理由は、全球において風波、砕波、うねりなどの影響が十分考慮されていないことである。その中でも、砕波によってCO2が多く取り込まれていることは既往研究によって明らかにされている。本研究では、Monahan and Spillane (1984)の式において、風速のみの関数であるWanninkhof(1992)の式とZhao and Toba(2001)による白波の面積比と風波レイノルズ数の関係式を用いることで、砕波の入れ方をより精密にした新たな大気・海洋間CO2輸送速度の計算手法を提案した。そしてECMWFによる風速U10および風波の周期データセットを使用して全球規模での大気・海洋間CO2収支を積算した。その結果、 1.47 PgC/yearであり、風速のみの関数であるWanninkhof(1992)に比べて差は約25 %であった。また緯度毎に比較した結果、本研究の計算手法は高風速域である中緯度帯ではWanninkhof(1992)よりも大きい値を示し、低風速域である低緯度帯で、Wanninkhof(1992)に近い値を示した。したがって、主に低風速である低緯度帯では風速のみに依存するが、主に高風速である中緯度では砕波の効果が顕著であることを示していると考えられる。
資料
  • セパレータと組立工程の変更
    棚瀬 繁雄, 湯口 宜明
    2014 年 3 巻 2 号 p. 177-182
    発行日: 2014年
    公開日: 2015/01/06
    ジャーナル フリー
    理工系の大学生を対象にした科学実験で使うことができるマンガン乾電池の教材(キット)を開発し、2012年度と2013年度の実験で試用した。いずれの年度も100名ほどの学生が40個ほどの電池を製作したが、開路電圧の測定や解体検査などの結果から、セパレータを破損した電池や破損が疑われる電池が2013年度に製作したものの中に数個あることが分かった。また、これらの電池の開路電圧が通常の値(1.7 V)より低いことが分かった。そこで、セパレータの材質と電池の組立工程に着目し、破損低減の可能性を検討した。ここでは、従来の定性分析用の濾紙を市販のコーヒーフィルターに変更するとともに、正極合剤を電池に充填する工程を先行し、炭素棒を合剤に圧入する方法を採用した。学生による2014年度の実験では、新規なセパレータを使った電池の大半が適正な高い開路電圧を示した。また、電池の解体検査の結果、新規なセパレータが破損に強いことが分かった。
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