令和5年度研究報告Vol.22

未知試料の概略組成の初度的判別ツールの開発

未知の水溶液試料に対する分析方針決定に有効な概略組成判別を、電気化学プロファイルを活用し迅速簡便に行う手法について検討した。素性既知の水溶液18種類、増感剤条件8通りについて取得した電気化学プロファイルからなる概略組成判別表を作成した。この表を、実試料としての市販洗剤の概略組成判別に適用したところ、有効性が確認できた。さらに工程管理への応用例として、塩素系漂白剤の劣化評価のため、電気化学プロファイルによる有効塩素の判別と濃度評価を検討したところ、その可能性を見出すことができた。

未知試料、概略組成判別、電気化学プロファイル、増感剤

生分解性バイオプラスチックの耐久性に関する研究

脱炭素社会実現や海洋プラスチックのゴミ問題解決の要望から、海洋中においても分解し、生体適応性も高いポリヒドロキシブチレートとヒドロキシヘキサネートの共重合体（P3HB-co-3HHx）の製品化が望まれている。このため、生分解性材料の高付加価値化や製品化に当たって必要な耐久性に注目して調査した。本報告では、屋外曝露試験による耐候性と工業用に用いられる高濃度オゾンに対する耐性を評価した。耐候性評価では6ヵ月で変色が生じたものの、表面状態や化学構造の極端な変化は見られなかった。高濃度オゾンガス耐性評価では重量や硬度、表面状態に対して極端な変化は見られなかった。一方、親水性が時間の経過とともに変化した。

バイオプラスチック、生分解性、ポリヒドロキシアルカン酸、オゾン、耐候性

セルロース担持メラミンセパレータの開発

ハイレート電池を実現するため、発泡メラミン樹脂のセパレータを考案した。しかしながら、長期サイクルでは電解液が保持できずサイクル劣化する懸念があった。そこで、電解液保持性能が高いセルロースの担持を検討した。セルロース担持発泡メラミンセパレータを用いたリチウムイオン電池は1 C充放電で95% / 200 サイクルと高い容量維持率が得られた。この容量維持率の増大はアルカリ型のカルボキシル基に起因すると推察され、セルロースの酸化処理が効果的であった。これらの結果から、懸念された長期サイクル性能には問題がないことが明らかとなった。

リチウムイオン電池、セパレータ、セルロース、発泡メラミン樹脂

人工膝関節置換術支援システムの開発

本研究では、「理想的な角度」に人工膝関節を埋入することを可能にする、「安価・小型・簡便な人工膝関節置換術支援システム」を開発することを目的とした。そして、特に重要な指標である「大腿骨頭中心の位置」を推定する機能の開発を目指した。県内の医療機器開発ベンチャー中小企業等に対するニーズ調査を実施して必要機能を精査し、膝の動作のモデル化と評価及び理論計算式の導出を実施した上で、制御プログラム開発を実施したところ、実験室系において概ね問題なく動作する試作機を開発することができた。

IoTデバイス電源とした太陽電池の発電量予測モデルの開発（1）

屋外用IoTデバイスの電源である太陽電池及びバッテリーのエネルギーマネージメントを効果的・効率的に行うことを目的とした、太陽電池の発電量予測モデルを開発した。Webカメラによる空画像、太陽電池のI-V特性及び最大発電量、日射量、気圧を5分間隔で測定・保存したデータをもとに太陽電池の発電量予測モデルを作成した。発電量予測と結果の最大誤差は、晴れでは16％、晴れのち曇りでは22％、曇りでは30％となった。

酒造原料米の消化性Brixの機械学習による予測に関する研究

日本酒の品質に影響を及ぼす酒造原料米の溶解性の指標となる消化性Brixを、迅速に予測するモデルの構築を目指した。精米歩合35-80%かつ水分8-15%と対象範囲を拡大することで、仕込みに使用する原料米の溶解性を把握し、最適な原料処理が可能となると期待される。消化性Brix予測値を得るため、白米水分、吸水率、メッシュ農業気象データ及び近赤外分析で得た迅速分析値を説明変数とした機械学習による回帰分析を行い、予測精度を比較した。

そば末粉が有する機能性成分の有効利用に関する研究

米由来原料のみを使用したグルテンフリー米粉パンの原料である米麹の酵素活性が、米粉パンの風味に与える影響について検討した。課題となっているチーズ臭やみそ・しょうゆ臭に対する指標化合物と米麹の酵素活性の相関を確認したところ、チーズ臭とプロテアーゼ活性の相関関係が確認された。米粉バッターのpHは分解処理12時間以降急激に低下しており、乳酸菌や酵母などが産生する有機酸の影響であると考えられた。米粉パンの風味形成には、米麹由来の酵素活性のほかに、微生物的な要因も影響していることが示唆された。

森林資源を活用した新たな食品開発

～植物由来乳酸菌の探索と食品への利用検討～

高灰分ストリーム粉の応用による麺製品の高付加価値化の検討

蛍光X線分析法による合金上のめっきの膜厚測定へのアプローチ

～真鍮上に形成したNiめっき膜厚測定～

非破壊かつ正確な合金上のめっき膜厚測定法の確立のため、蛍光X線分析装置によりCu-Zn合金基材上に形成したNiめっきの膜厚を精度よく測定する方法を検討した。基材が標準試料と同じ組成の測定物の場合、膜厚20 µm程度までの領域において、薄膜検量線法を用いることで顕微鏡断面観察により得られた値と比較して誤差10%以内で測定できた。また基材の元素比率が異なる場合においても、測定物と同じ組成の基材を用いて分析条件を作成することで測定できることが確認された。

多様な色覚者同士が美術的意図を損なわずに配色を伝達する手法

一部の知覚上の色同士の関係性が重要な芸術作品において、標準色覚者の作品は少数色覚者へ芸術的意図を十分に伝えられない懸念がある。同様に、少数色覚者の作品は標準色覚者に意図を十分に伝えられない懸念もある。本研究では、広色域なディスプレイを用いて任意の2者間で錐体刺激値が一致するように補償する画像変換手法を開発した。検証においては、被験者である少数色覚の当事者一人に対して芸術の意図の伝達が改善されたことを確認した。

醤油製造工程におけるヒスタミン生成菌の迅速検出技術の開発

醤油業界では製造中におけるヒスタミンの蓄積が問題となっている。現在までにヒスタミンを検出する手法が開発されているが、測定コストが高く、特別な施設・操作技術を必要とするため中小企業での試験は困難であった。そこで、原因となる醤油乳酸菌が、ヒスタミン生成時に二酸化炭素を発生させる特性を利用し、培養時の二酸化炭素を検出することで、醤油もろみ及び製造工程中におけるヒスタミン生成菌の増殖を迅速かつ簡便に検出する技術の開発を試みた。

醤油、ヒスタミン、培養法

エンジニアリングプラスチックに対応した熱溶解積層方式3Dプリンタヘッドの開発

3Dプリンタの普及に伴って、エンジニアリングプラスチック(エンプラ)での3D造形に興味がある県内中小企業が近年増えてきている。エンプラ造形を実際に行うと造形中に樹脂が吐出できなくなる場合がある。これは様々な要因によってプリンタヘッド冷却部における冷却能力が不足して、フィラメント軟化により吐出不良が起きているためと考えられる。今回の研究ではペルチェ素子を用いて冷却能力の安定性を改善した3Dプリンタヘッドを開発した。

金属3Dプリンタで造形したInconel 625焼結物の機械的強度評価

金属3DプリンタによるInconel 625造形部品の実用化支援のため、金属3Dプリンタで4種類の走査方向の異なる引張試験片を造形し、機械的強度の測定及び光学顕微鏡・SEMによる観察を行った。その結果、積層方向の違いによって、引張強度、破断伸びとも差があることが明らかとなった。この理由は、(1)試験片平行部に発生した気孔の影響(2)表面の凹凸や表層に発生した大きな気孔の影響と考えられる。

電磁波測定室の遠隔指導システム構築

Raspberry Pi等を用いて安価に電磁波測定室（以下「測定室」とする）における遠隔指導システムの構築を試みた。複数のカメラやキャプチャボード等により、測定室の様子や機器の稼働状況が確認できる映像を取得し、測定室から離れた事務室に設置した大型モニタに映像を一括表示するシステム、館内IP電話内線網を整備し、電話により遠隔で操作方法などを案内できる手法を構築した。以上の結果、測定室の利用者に、これまで対面で対応していた指導や説明を、離れた場所から実現できるようになり、業務の生産性が向上した。

福祉用具の開発および利活用の促進のための、安全性・機能性担保方策の探求

車椅子及び姿勢保持用具について、ISO規格の開発に際して「試験実施コスト」への配慮が足りないという課題があった。そこで、本研究では、「既存試験規格と同等の妥当性や信頼性を有しながら、実施に関連するコストが低減された代替案」を考案することを目的とした。車椅子試験用ダミーについては、研究の過程でその妥当性に疑義があることを見出し、これを低コストで解決する方法を考案した。座クッションのせん断特性計測方法については、大型門型加圧装置ではなく、既に普及している物品を重りとして使用する方法を案出した。そして、両案をISO会議で発表し、正式な検討議題とさせることができた。

麺製品の風味形成に影響する生地中の酸化酵素の挙動とその制御

新規電解質構造体によるスーパーハイレートリチウムイオン電池の創製