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平成18年度研究テーマ

地域新生コンソーシアム研究開発事業(経済産業省)

有機材料研究室

高度安全環境対応型ブレーキ用極限性能エラストマーの実用化開発

カーボンナノチューブ(CNT)をエラストマー中に分散させた先端複合材料の混練プロセスにおけるCNT 分散に与える因子について検討した。混練プロセスはゴム工業において広く用いられるオープンロールと密閉式混練機を用いた。量産性可能な密閉式混練機においてもCNT を均一分散できる加工条件を見出すことができた。この均一分散技術をセルレーション技術に活かし、また、スケールアップ技術も合わせて、参加企業各社のゴム部品開発に大きく貢献した。

都市エリア産学官連携促進事業(発展型)(文部科学省)

食品工学研究室

マイクロ反応プロセス構築のためのアクティブマイクロリアクターの開発

マイクロ流路の微細加工時に起こるステンレス鋼表面の偏析と洗浄性の関係を検討した結果、熱影響部に炭化クロムが偏析した表面ではタンパク質の吸着親和力が増大し、脱離性(洗浄性)が著しく低下することがわかった。このステンレス鋼を溶体化熱処理して炭化クロムを再び固溶化することにより、洗浄性を回復させることができた。粒界部における偏析の制御が、洗浄性の改善に重要であることが示唆された。

特別電源所在県科学技術振興事業(文部科学省)

精密加工研究室

超精密切削技術を用いた超小型ODV の開発

一般的な内視鏡の視野角は80 ?120 °程度であるため死角が多く、内視鏡の高度な操作技術で視野を補う必要があった。そのため、前方180 °以上の視野を持つ新光学系であるODV 装置の小型化を目的に、小型ODVの中核部品である主鏡φ 15mm と副鏡φ 5mm を作製した。この試作したODV による反射像は非常に鮮明であり、小型化を達成できた。

医療福祉機器開発チーム

有限要素解析を用いた快適な福祉機器の設計技術の開発

解析シミュレーションを福祉機器の設計に役立てることを目的に、シミュレーションの妥当性の検討を行った。被験者がベッドに横たわった状態から背上げを行い、足先の移動量と圧力センサーによる臀部での圧力上昇をシミュレーション結果と比較し、シミュレーションにより圧力上昇と体のすべりを再現できることが分かった。

微生物利用研究室

抗酸化性を有する機能性食品に関する研究

(1)機能性食品の開発

食品由来の抗酸化性物質を応用して、抗酸化能を高めた機能性食品の開発を検討した。その結果、抗酸化活性の高い有色米紅麹が得られた。また抗酸化性を有する食品の一つとして、有色米紅麹を応用した甘酒を試作した。これらの素材の抗酸化性を検討したところ、LDL 酸化抑制効果や血管内皮細胞からのNO 産生の亢進効果を有することが明らかとなった。

(2)紅麹菌の機能性の解析および機能性付与食品の開発

抗酸化性食品素材として紅麹に注目し、抗酸化性に寄与すると考えられる赤色色素を高生産するために必要な液体培養の条件(温度、培養形態の制御)を確立した。その結果、穀類にグリセロールを添加し、固体培養を行うことで、簡易に赤色色素の生産を強化できる新たな食品素材化法を開発した。

(3)テンペ菌を利用した機能性付与食品の開発

食品由来の抗酸化性物質による疾病(特に糖尿病)予防、ならびに産業の高度化、生活向上を図るため、特にテンペ菌を用いた抗酸化性の高い食品・素材を開発した。市販テンペ等(テンペ菌等が混在している)からテンペ菌の純粋分離を行い10 株を分離した。テンペを試作し、抗酸化性、分解力等を比較した結果、分解速度が速く、遊離アミノ酸、γ-アミノ酪酸の生成が多く、SOD 様活性が高い株が選択できた。また、タイプの異なるテンペ味噌等を試作した。

戦略的基盤技術高度化支援事業(サポートインダストリー)

金属材料研究室

情報家電向け電子デバイスへの環境対応型鉛フリーめっきプロセスの開発

レーザ光技術等を応用し、ウィスカーの発生しない環境対応型鉛フリーはんだめっきプロセスの開発を目的とし、半導体レーザによるSnめっき皮膜の表面改質技術を検討した。その結果、ウィスカー発生の低減およびはんだ塗れ性低下を抑制するレーザ処理条件を見いだした。

微生物利用研究室

セルロース系バイオマスの分散型超高効率エタノール生産システムの開発

バイオマス資源(小麦ふすま・米ぬか・もみがら等)を対象として、効率の良いエタノール生産システムの開発を目的に、糸状菌と小麦ふすまを用い、酵素生産を左右する培養条件を検討した。その結果、培養系における酵素生産の特性と制御因子が確認できた。

中国・四国地方公設試験研究機関共同研究

精密加工研究室

高硬度材料の微細加工技術の開発

人工股関節は体内で使用されるため、人体への負担が小さく長期耐用性に優れている必要がある。人工股関節の長期耐用を目的に、人工股関節の摺動面を形成するCo-Cr-Mo合金製骨頭の形状精度および表面粗さの向上を検討した。その結果、多軸超精密旋盤+大面積電子ビーム装置による骨頭の新加工法を提案し、その有用性を確認した。

県内公設試共同研究

微生物利用研究室

特産品に含有される機能性物質の探索研究

岡山県特産物の高付加価値化を図ることを目的に、ブドウやその加工品中に含まれる生理機能を有する機能性ペプチドの定性、定量解析を試みた。質量分析計(TOFMS)を用い、分析を行ったところ、新規ペプチドの存在が確認できた。

繊維・資材研究室

林地残材及び工場残廃材等木質系バイオマスを利用した新材料の開発

アンモニアガス吸着能を比較したところ、粉砕樹皮>樹皮ファイバーボード>活性炭の順となった。なお、水溶性ガス吸着に大きな影響を及ぼした各試料の含水率は、粉砕樹皮と活性炭が約16 %であり、樹皮ファイバーボードが約8 %であった。

共同研究(岡山県共同研究取扱方針に基づくもの)

微生物利用研究室

二段発酵茶「玄徳茶」の機能解析と食品開発への応用

玄徳茶の品質改良を試みることを目的に、茶葉の微生物による好気的と嫌気的の二段発酵工程を精査し、茶葉発酵工程における微生物の分離同定を試みた。その結果、茶葉の好気発酵の工程から1種類の糸状菌を分離同定し、また茶葉の嫌気発酵工程から2 種類の乳酸菌を分離同定した。これらの菌種を発酵に用いることにより、香気の改善が認められた。

繊維・資材研究室

微粒子の高機能化に関する検討

超臨界流体中で微粒子の高機能化に関する検討を実施した。その結果、温度・圧力等の処理条件を最適化することで、有機蛍光体の注入が可能であることが確認された。

微生物利用研究室

生理活性因子の探索研究

マウス乳がん由来細胞を用いて遺伝子発現パターンの比較解析とプロテオミクス解析を行い、細胞死を決定する因子への紅麹および赤色色素について評価を行った。その結果、これら複数のマーカー遺伝子の発現パターンに変動があることが確認できた。さらに他の機能調節因子の同定も試み、これらマーカー遺伝子の調節機構を解析した。

金属材料研究室

金属材料への高機能表面処理技術の開発とそのキャラクタリゼーション評価

AZ91D マグネシウム合金に対してリン酸塩をベースとした陽極酸化処理を行い、得られる皮膜の微細構造を調べた。その結果、皮膜は、主に非晶質構造であるものの、一部にMgO およびスピネルが形成されていることが判明した。なお、これらの構造と皮膜の耐食性は密接な関連があることも明らかになった。

トライポロジー特性の向上を目指した金属材料への新規表面処理技術の開発

金属ガラスは、高強度高弾性歪みなどの性質を持ち、先進材料として多方面への実用化が期待されている。この金属ガラスにレーザ照射を行い、結晶化に伴う組織変化を調べた結果、溶融部分はレーザ処理特有の急速加熱・急冷によって、再度、非晶質部と結晶化部が生成されることがわかった。また、結晶化部では、微細粒の析出によって硬さが向上することが明らかになった。

金属材料への高機能表面処理

AZ91D マグネシウム合金の金型鋳造材に対して、リン酸塩を含有する電解液を用いた陽極酸化処理を行い、処理に伴う母材組織の変化を調査した。電解時には、溶液中で火花放電が生じ、基板表面では電解条件に応じた加熱・冷却が起こるため、析出・結晶粒成長等の組織変化が観察された。この組織変化により、表面近傍の硬さならびに引張強度が変化し、防食性と機械特性を両立させる陽極酸化処理が可能となった。

微生物利用研究室

動脈硬化の発症機序の解明と抗酸化性を有する機能性食品の評価に関する研究

生活習慣病の原因となる動脈硬化の発症機序の解明と動脈硬化の発症を抑制する機能性食品の開発を目的に、発症機序に関わる機能性素材を評価する測定法の確立について検討した。その結果、動脈硬化の発症と関連がある生理活性脂質スフィンゴシン-1-リン酸の、液体クロマトグラフ質量分析計での測定条件を確立した。

特別研究

医療福祉機器開発チーム

福祉機器の快適性評価技術の開発

車椅子の快適性は満足のいく車椅子生活を提供するだけでなく、床ずれ等の身体への危険を防止する上でも重要な項目である。従来から座面圧力分布の評価を行い、床ずれ防止のための圧力分散技術の開発を行ってきたが、今年度は圧力分布と快適性とを関連付けるために、座面条件を変えた際の被験者の受ける感覚の違いを順位法により調べ、座面条件と感覚評価項目との間の有意性について検討した。

マグネプロセス開発チーム

高生産性Mg合金筐体製造プロセスの開発研究

電気・電子機器用Mg 筐体への陽極酸化処理とその高機能技術について、めっき下地処理の最適な陽極酸化処理技術を開発した。

経常研究

繊維・資材研究室

革新的染色加工技術の開発

インジゴ染色製品の高機能化として、インジゴ染色布への金属固着技術について検討した。その結果、染色加工条件を選択することで、銀および銅を固着したインジゴ染色布を作製することができた。銀が固着したインジゴ染色布は、洗濯10回後も抗菌性を有することを確認した。

繊維・資材研究室

環境対応製品への繊維系素材の応用技術

(1)軽量・高強度を有する炭素繊維四軸織物系コンポジット材料の開発

四軸織物のコンポジット材料としての可能性(四軸織物の高密度化、曲面形成能、積層化)について検討した。炭素繊維四軸織物にエポキシ樹脂を含浸させてプリフォームを作製した後、プリフォームを積層・加熱してすることで、繊維充填量50 体積%、5mm 厚の板状成形体及び中空積層構造体のコンポジット材料の作製が可能となった。

(2)音響材料への天然セルロース素材の応用

快適性住空間の確立と資源の有効利用の立場から、吸音・静音材料への天然セルロース素材の利用を目的とし、パルプなどの天然セルロース繊維を用いた成形体を作製した。繊維径が細い天然セルロース繊維を用いることで、低周波数領域の吸音性能が高い成形体を作製することができた。

微生物利用研究室

醸造関連微生物の機能および利用に関する研究

糸状菌(麹菌、紅麹菌、テンペ菌等)は、多くの醸造食品、発酵産業に使用されている。これら糸状菌を活用して、機能性の発現や新規酵素の発現、代謝解明などを検討した結果、酵素活性(セルラーゼ、αアミラーゼ等)を高める培養処理条件を確立した。

食品工学研究室

疎水性複合汚れの洗浄除去技術の開発

油が付着したSUS304 に対して、各pH、食塩濃度条件の食塩水で回分洗浄を実施した。油残存量Γは、pHの上昇および食塩濃度の増加に伴い減少した。接触角θは、pH の上昇および食塩添加により増加した。油の水に対する臨界界面張力γは、pH の上昇および食塩濃度の増加に伴い減少した。θとγから付着仕事(W)を算出したところ、ΓとW との間で相関性が得られた。W を洗浄条件や基材選定の指標にできることが示唆された。

メカトロシステム研究室

コンピュータ画像処理応用技術の開発

(1)検査工程における照明手法の開発

金属製品は鏡面反射を持つために画像処理による製品検査が困難なものとなっている。この問題に対し、複数個の照明を用いて撮影した複数枚の画像を用いることで、鏡面反射が除去された画像を作成することに成功した。

(2)アクセシビリティに関する研究

ブログなどの技術を応用し、平易な整形ルールで記述した原稿文から、HTML データを自動生成するシステムをオブジェクト指向言語であるJava とRuby を用いて構築した。別途用意したアクセシブルなレイアウトのCSS (cascading style sheets)と組み合わせることで、サイトのアクセシビリティを向上させることが可能となった。

備前陶芸センター

備前焼の試作・開発

備前焼の伝統的な成形法、焼成法による独特の色合いを活かしながら、単調なデザインに線や形の変化をもたせ、実用性とともにデザイン面を重視した小物グッズ(食器、酒器、ペーパーウェイト、マグネット、標示板、絵馬等)を試作した。また、透かし彫りの技法を取り入れ、光と空間の調和を取り、生活にうるおいをあたえるイメージをもつ室内照明具(灯具)を試作した。

ミクロものづくり研究開発事業

無機材料研究室

ナノ制御技術による先進電極材料の開発

ナノ制御技術による先進電極材料の開発を目的に、電極材料に適用する酸化鉄粉末の特性を評価した。その結果、X線回折測定では2種類の酸化鉄は近い結晶構造を持っていたが、電位差滴定法により検討したところ、その酸・塩基的な挙動は大きく異なることがわかった。また、充放電特性などの電気特性にも影響を及ぼすことがわかった。

有機材料研究室

ナノ粒子分散によるエラストマーの高性能化

熱可塑性エラストマー(TPE)に層状化合物をナノ分散させる技術を確立するため、変性TPEの構造と物性の関係を調査した。TPEに極性基を導入することによって層状化合物の層間剥離が促進され、力学物性が向上した。性はアミン変性よりカルボン酸変性が効果的で、変性部位は主鎖変性よりも末端変性が良いことがわかった。

金属材料研究室

レーザ光技術を利用したミクロ熱加工プロセスの開発

レーザ加工は、微細加工・接合・表面改質等において、従来法では実現できない加工が可能となっている。本研究では、半導体レーザを利用し、接着剤を全く使用しない樹脂-樹脂および樹脂-金属接合技術を検討した結果、接合する界面に新規に開発した粘着シートを用いることによって、強固な接合が形成可能であることが明らかになった。

繊維・資材研究室

超臨界流体を利用した高分子素材のミクロ・ナノ制御技術

超臨界流体を利用した各種素材、微粒子の高機能化に関する検討を実施した。その結果、高分子電解質膜へのナノ粒子の担持、微粒子の高性能化が可能であることがわかった。また、カーボンナノチューブを担持した繊維素材の大量試作について検討を行い、課題を明らかにした。さらに、温度・圧力等の処理条件を最適化することで、有機蛍光体の注入が可能であることが確認された。

繊維・資材研究室

マイクロ波加熱による炭化物分散複合体のナノ/メゾ細孔構造形態制御

木質系素材(もみがら、竹粉、コーヒー滓)をマイクロ波加熱することにより、多孔質内部に炭化物を含んだ複合体を作製した。これらの複合体は、通常炭化に比べて細孔径分布が広く、細孔容積が大きい点が特徴である。マイクロ波加熱した炭化物を用いた炭成形体のガス吸着性について検討した結果、トルエンを除いてホルムアルデヒド、アンモニア、酢酸は約3割向上した。

食品工学研究室

生体物質による医用素材表面の汚染と劣化

残留性のない殺菌技術として高濃度オゾン水(100ppm)の効果を検討した結果、バイオフィルム形成細菌ならびにカビ胞子を短時間(1分間)で完全殺菌することができた。また、ミクロバブルには殺菌効果はなかったが、洗浄液中に連続供給することにより浮遊懸濁物質の吸着浮上除去効果と、市販洗浄剤との併用における有意な洗浄補助効果が認められた。

精密加工研究室

医療用機器のマイクロ化のための超微細加工技術の開発

高品質なステントの実現のためには、レーザ切断における切断品質の向上と後処理工程の確立が不可欠である。本研究では、Co-Cr合金に対するレーザ切断後のステント表面の平滑化や後処理工程の安定化の検討を行った。その結果、高品質な光沢面を生成できる研磨条件を見いだした。また、それらの条件を用いて、ステントの試作技術を確立した。

計測制御研究室

能動制御技術による低振動・低騒音化

製品内部の音が筐体を通して外部に透過する場合を想定し、BOX状構造の能動遮音制御法について検討を行った。内部に音源を設置したBOX状構造の一壁面の振動を6個のアクチュエータを用いて制御する実験システムを作製した。実験を行った結果、100Hz~300Hzの領域において最大15dB程度の制御効果が得られた。

計測制御研究室

マイクロアクチュエータ構成要素と制御技術

出力重量比が大きく装置の小型化に有効な形状記憶合金ワイヤをアクチュエータとする2リンクマニピュレータを試作し、マニピュレータ先端位置を任意の軌道に沿って制御した。このアクチュエータを更に多リンクとすることにより、義手、ロボットハンド等への応用が期待できる。

計測制御研究室

ミクロ構造を制御した音響材料の開発

繊維をフィブリル化することによって低周波数で吸音特性が向上するメカニズムを解明するため、繊維径、繊維表面積と音響特性との関係を調べた。この結果、フィブリル化によって材料中の音速が低下し、減衰が増加することがわかった。また、通気性のない膜などの材料を積層した場合の吸音特性予測法について検討し、最適設計プログラムを開発した。

計測制御研究室

電子回路の微小接続部から発生するノイズ放射の評価

1GHzを超える周波数帯での信号伝送では、コネクタ部の形状による信号の劣化が問題となっている。このコネクタ部の信号劣化の解析手法として、コネクタ部を部分ごとに寄生容量・寄生インダクタンスを抽出し、等価回路モデルで表すことを試みた。その結果、定性的な判断には有効であることが確認できた。

ものづくり試作開発支援事業

無機材料研究室

環境対応型無機系粉体の高機能化

(1)環境対応型無機系多孔質粉体の開発

環境対応型無機系多孔質粉体の開発を目的に、多孔質粉体であるシリカゲルおよび活性炭の水蒸気吸放湿性を調べた。その結果、比表面積や水蒸気吸着等温線を測定することにより,多孔質粉体の調湿性能の評価が可能になり、それぞれの試料において調湿特性が異なることがわかった。

(2)環境浄化用炭素複合型カルシウム系粉末の開発

無機粉末によるガス吸着性能は,その比表面積に大きく依存しているため,比表面積を増加させたカルシウム系無機粉末の作製方法を検討した。有機物を水酸化カルシウム粒子の表面に固定し熱処理をすることで、粒子表面の凹凸が増加し,さらに,カルシウムの結晶構造が複合化していた。この要因により比表面積が増加し,吸着性能が向上した。

有機材料研究室

複合化によるポリマー材料の高性能化

(1)エラストマー系複合材料の構造制御

粒子径とストラクチャ性の異なるCBを配合した天然ゴムについて、加熱老化試験による静的物性の変化と動的特性への影響を調べた。引張強さと伸びに関しては、粒子径が小さいCBを配合したゴムほど老化による物性低下が著しく、同じ粒子径ではストラクチャ性が高いと老化しやすい傾向が認められた。一方で、動ばね・静ばね値ともに老化による変化が若干認められたが、防振性能の指標である動倍率について見ると、老化による変化はほとんど認められないことがわかった。

(2)複合フィラーを利用した複合材料の開発

80nm炭酸カルシウム/タルク複合フィラーを開発した。これをポリプロピレンに20wt%添加した場合、弾性率を維持したままで高い衝撃強度が得られた。また、このフィラーを用いたポリプロピレン複合材料は成形性が良好で、引けが少ないという利点があった。オレフィン系ポリマーに用いるフィラーとして表面改質水酸化マグネシウムを開発した。この水酸化マグネシウムはポリマー中に35Vol%以上の充填が可能であった。

金属材料研究室

金属表面の高機能化技術に関する研究

高プレス成形性マグネシウム合金への環境調和型陽極酸化処理条件を検討した結果、その表面に優れた防食性を付与することができた。また、軽金属基材へのウェットアンドドライプロセスにより、すべり性・耐摩耗性に優れたダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜の密着性を劇的に向上させることに成功した。

兵庫県地域結集型共同研究事業(科学技術振興機構)

有機材料研究室

ナノ粒子コンポジット材料の基盤開発

ナノ粒子分散コンポジット材料は次世代素材として国内の主要産業において強く求められている材料の一つである。本事業では開発したナノコンポジット新素材を高輝度放射光(Spring 8)によるナノ計測・評価を実施した。その結果、ナノ粒子の生成過程を評価することができた。また、本事業参画企業と共同で光学用材料の試作開発を行った。