ISSN 0286−813X

山形県工業技術センター報告
REPORTS OF YAMAGATA RESEARCH INSTITUTE OF TECHNOLOGY

No.50（2018）山形県工業技術センター
YAMAGATA RESEARCH INSTITUTE OF TECHNOLOGY

目
論

次

文

デザイン思考による課題解決の取組みにおけるデザインブレインマッピング（DBM）の活用･･･････ 1
月本久美子

齊藤寛史

木川喜裕

阿部泰

大場智博

デザイン思考による課題発見型ものづくり勉強会･･･････････････････････････････････････････
木川喜裕

月本久美子

大場智博

境修

阿部泰

山形らしいお土産菓子の開発･････････････････････････････････････････････････････････････
月本久美子

5

9

大場智博 大場智美 大城誠司 元木綾

金属材料の微細溝切削･･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 13
金田亮

佐藤貴仁

半田賢祐

松田丈

超音波楕円振動を活用したダイヤモンド切削工具の機上成形････････････････････････････････ 16
小林庸幸

齊藤寛史

松田丈

半田賢祐

佐藤貴仁

クローラーロボット制御システムの開発･･･････････････････････････････････････････････････ 20
高野秀昭

インクジェット印刷によるフレキシブル基板への配線形成･･･････････････････････････････････ 23
矢作徹

村山裕紀

阿部泰

村上穣

加藤睦人

渡部善幸

パワーデバイスにおける過電流検知用 TSV 構造 MEMS ロゴスキーコイル････････････････････････ 28
渡部善幸

矢作徹

阿部泰

村山裕紀

九里伸治 吉田賢一

指田和之

新井大輔

池田克弥

セルロースナノファイバーを用いたプリンタブル湿度センサの開発 ･･････････････････････････ 34
村山裕紀

阿部泰

矢作徹

村上穣

加藤睦人

渡部善幸

加藤雅哉

日比野秀昭

鋳型に用いるセラミックススラリーの管理方法に関する調査研究･････････････････････････････ 38
髙橋俊祐カーボンナノチューブの複合化によるレジンボンド砥石用ポリイミドの機械的特性の向上･･･････ 41
泉妻孝迪

村岡潤一

大津加慎教

村上周平

鈴木庸久

機械的信頼性向上に向けた熱可塑性樹脂の成形加工技術の開発 ･･････････････････････････････ 45
後藤喜一

佐竹康史

江部憲一

大津加慎教

音響放射力による粒子整列技術を用いた UV 硬化樹脂・金属複合体の造形 ･････････････････････ 51
村岡潤一

鈴木庸久

めっき皮膜／母材界面組成が密着性に及ぼす影響･･･････････････････････････････････････････

55

三井俊明

ブラシ保持用接着剤の高信頼性化に関する研究･････････････････････････････････････････････ 59
齋藤智

大津加慎教

渡部光隆

青苧の精練加工および生皮苧との混紡によるニット素材への検討･････････････････････････････ 64
平田充弘

県産紅花加工技術の高度化と染色工業への応用･････････････････････････････････････････････ 68
平田充弘

発酵と官能センシング評価を活用した新規低塩漬物開発（第２報）･･････････････････････････ 72
後藤猛仁

対馬里美

菅原哲也

石塚健

松田義弘

プラズマガス-バブルによる食品非加熱殺菌技術の開発････････････････････････････････････
後藤猛仁

菅原哲也

石塚健

76

吉木宏之

果樹剪定枝を活用した燻製用チップ及び燻製商品の開発････････････････････････････････････ 80
対馬里美

城祥子

官能評価技術に関する研修･･･････････････････････････････････････････････････････････････ 83
対馬里美

河野恵信

県産醸造用ぶどうの成熟過程と発酵試験について･････････････････････････････････････････
村岡義之

石垣浩佳

工藤晋平

長谷川悠太

奥山聡

増田華歩

黒田博

官能センシング技術を活用した県産酒の特徴成分解析･･････････････････････････････････････
石垣浩佳

抄

長谷川悠太

長俊広

杉本昌弘

和田茂樹

村岡義之
新藤雅信

工藤晋平
渡曾俊仁

86

90

菅原哲也
須貝智

録 ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 94

CONTENTS
PapersUtilization of Design Brain Mapping (DBM) in Design Thinking ･･････････････････････････････････
Kumiko TSUKIMOTO

Hiroshi SAITO

Yoshihiro KIKAWA

Yutaka ABE

Tomohiro OHBA

Study Group of Manufacturing to Discover Problem by Design Thinking ････････････････････････････
Yoshihiro KIKAWA

Kumiko TSUKIMOTO

Yutaka ABE

Development of Typical Confectionaries Made in Yamagata ･･････････････････････････････････････
Tomohiro OHBA

Tomomi OHBA

Seiji OHKI

Takahiro SATO

Kenyu HANDA

Hiroshi SAITO

13

Takeshi MATSUDA

On-machine Shaping of Single Crystal Diamond Tools Using Ultrasonic Elliptical Vibration
Tsuneyuki KOBAYASHI

9

Aya MOTOKI

Micro-groove Cutting ････････････････････････････････････････････････････････････････････
Ryo KANEDA

5

Tomohiro OHBA

Osamu SAKAI

Kumiko TSUKIMOTO

1

Takeshi MATSUDA Kenyu HANDA･･･････････

16

Takahiro SATO

Development of Crawler Robot Control System ･･････････････････････････････････････････････

20

Hideaki TAKANO

Metal Lines on Flexible Substrates using Inkjet-printing Technology ･･･････････････････････････････
Toru YAHAGI

Hiroki MURAYAMA

Yutaka ABE

Mutsuto KATOH

Yutaka MURAKAMI

Yoshiyuki WATANABEMEMS Rogowski Coil with TSV Structure for Overcurrent Detection in Power Device ････････････････
Yoshiyuki WATANABE

Toru YAHAGIKenichi YOSHIDA

Yutaka ABE

Hiroki MURAYAMA

Shinji KUNORI

Kazuyuki SASHIDA Daisuke ARAI

Katsuya IKEDA

Printable Humidity Sensor with Cellulose Nanofibers ･･･････････････････････････････････････････
Hiroki MURAYAMA

Yutaka ABE

Toru YAHAGIYutaka MURAKAMI

Yoshiyuki WATANABE

23

Masaya KATO

Mutsuto KATO
Hideaki HIBINO

28

34

Research on How to Manage Ceramic Slurry to be Used as a Casting Mold ･･････････････････････････

38

Shunsuke TAKAHASHI

Improvement of Mechanical Properties of Polyimide for Resin-bond-grinding-wheel by Composite ofCarbon-nanotube ････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Takamichi IZUNOME

Junichi MURAOKA

Yoshikazu OHTSUKA

Shuhei MURAKAMI

Tsunehisa SUZUKI

Study of Molding Process Conditions of Thermoplastic Resin for Mechanical Reliability ･･
Kiichi GOTO

Yasufumi SATAKE

41

Kenichi EBE

45

Yoshikazu OTSUKAUV Resin Composite Containing Metal Particle Lines Formed by Acoustic Radiation Force ･････････････

51

Jun-ichi MURAOKA Tsunehisa SUZUKI

Influence of Contamination at the Interface between Electroplated Film and Substrate on Their Adhesion ･･

55

Toshiaki MITSUI

Study on Reliability Enhancement of Adhesive for Brush-Holder ･･･････････････････････････････････ 59
Satoshi SAITO Yoshikazu OTSUKA

Mitsutaka WATANABE

Degumming of Ramie and Application for Knit Yarn Blending with Silk ･････････････････････････

64

Mitsuhiro HIRATA
Improvement of Safflower Processing and Application for Machinery Staining ････････････････････

68

Mitsuhiro HIRATA

The Development of Low Salt New Pickles with Fermentation and Functional Sensing Evaluation(2nd Report) ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Takehito GOTO

Satomi TSUSHIMA

Tetsuya SUGAWARA

72

Ken ISHIZUKA

Yoshihiro MATSUTA

Development of Non-heat Sterilization Technology for Food by Plasma Gas-bubble ･･･････････････････
Takehito GOTO

Tetsuya SUGAWARA

Ken ISHIZUKA

Hiroyuki YOSHIKI

76

Development of Smoked Foods and Wood Chips made of Fruit Tree Pruning Branches ････････････････
Satomi TSUSHIMA

80

Sachiko SHIRO

Training about Sensory Analysis ･･･････････････････････････････････････････････････････････

83

Satomi TSUSHIMA Yoshinobu KONO

Maturation Process and Fermentation Tests used Vitis vinifera Harvesting Grapes in YAMAGATA ･･････
Yoshiyuki MURAOKA

Hiroyoshi ISHIGAKI

Shinpei KUDO

Yuta HASEGAWA

Sou OKUYAMA

Kaho MASUDA

Hiroshi KURODA

86

Feature Ingredient Analysis of Sake made in Yamagata Prefecture Utilizing Physical Function Sensing
Technology ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Hiroyoshi ISHIGAKI
Shinpei KUDO

Yuta HASEGAWA

Toshihiro CHO

Tetsuya SUGAWARA
Masanobu SHINDO

90

Yoshiyuki MURAOKA

Masahiro SUGIMOTO

Shigeki WADA

Toshihito WATARAI

Satoshi SUGAI

Abstracts ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

94

デザイン思考による課題解決の取組みにおけるデザインブレインマッピング（DBM）の活用
月本久美子

齊藤寛史

木川喜裕

大場智博 ＊

阿部泰

Utilization of Design Brain Mapping (DBM) in Design Thinking
Kumiko TSUKIMOTO

Hiroshi SAITO

Yoshihiro KIKAWA

Tomohiro OHBA

1

はじめに

Yutaka ABE＊

普及させることを目的として「構想設計革新イ

デザイン思考とは，ユーザーを中心に据え，

ニシアティブ」を立ち上げている。DBM はそ

クリエイティブに問題解決を図るための思考法のツールの一つであり，今回は普及のために使のことで，近年，ビジネス分野において注目さ用を快諾いただいた。

れている。その理由の一つは，デザイン思考によって新たなアイデアが醸成されやすい環境を

取組み内容

3

整えられること，もう一つは，プロジェクトや

3.1 全体 WG と有志チームの構成

チームに所属するメンバーが自由に意見交換す全体 WG は，工業技術センターの各部・場かることで，共通の認識や方向性を持つことがでら 2～3 名ずつ，各技術グループの代表 16 名でき，組織強化に役立つとされているためである。

構成した。大人数での議論をより活発に，効果

一方，県の産業振興ビジョンでは「製造業付的に進めるため，デザイン思考に興味を持つ本加価値額の増大」の柱のもと，工業技術センタ

報告の著者 5 名で取組み手法の検討を行う有志

ーの成果指標として『製品化支援件数』が掲げチームを構成し，図 1 に示すように全体 WG とられている。目標数は毎年 5 件ずつ上がり，平有志チームを行き来しながら検討を進めた。

成 31 年度には 50 件となるが，当センターの業

DBM は有志チームでの検討時に使用した。

務は多様であり，製品化のみで業務全体の評価

取組みは，図 2 のように 1～10 のステップにをするのは困難である。そこで，中堅職員によ分けて行った。ステップ毎の取組みを以下に示

るワーキンググループ（以下 WG）を立ち上げ，す。

職員自らが考える新たな成果指標を検討することとなった。

3.2 ステップ 1

問いを立て直す（有志）

本取組みでは，工業技術センターの新たな成初回の全体 WG 会議は「どんな成果指標が良果指標の検討をテーマとして，デザイン思考をいか？」という問いかけから始めた。しかしこ

用いて検討し，その中で新開発のソフトウェアの問いでは，メンバーがそれぞれの立場から意であるデザインブレインマッピングがどのよう見を出しただけでその後の方向性が見出せなかに活用できたかを報告する。

2

デザインブレインマッピングとはデザインブレインマッピング（以下，DBM）

は，国立研究開発法人産業技術総合研究所（以下 産総研）が開発した「関係性デザイン議論共
有ソフトウェア」である。産総研では，製品や事業等の開発案を，組織や職種の垣根を超えたチームで協調してまとめ上げる方法論を確立し，＊山形県商工労働部工業戦略技術振興課

― 1 ―

図1

進め方

月本 齊藤 木川 阿部 大場 : デザイン思考による課題解決の取組みにおけるデザインブレインマッピング（DBM）の活用

図2

図4

取組み内容（ステップ 1～10）

課題の洗い出しため，関係機関を周りに配置し，そこでの取組
みと自分たちが思う課題点を出していった。それぞれの特徴，違い，似ているところなどが見え，視野は広がったが，工業技術センターの取組みや課題との関係性がうまく繋がらなかった。
そこで，それぞれの顧客（ユーザー）である
企業を中心に配置を変えてみたところ，それぞれの関係性が繋がって分かりやすくなったのだ
が，工業技術センターと他機関との違いはさら図3に見えにくくなってしまった。

問いの再定義った。デザイン思考においては，「正しい問い」

3.5 ステップ 4

仮説を立てる（有志）を見つけることが大切とされているため，有志

ステップ 2 と 3 では，DBM を使って工業技チームでは最初に問いを立て直すことから始め術センターの課題の洗い出しと他機関との関係た。図 3 に示すとおり段階的に問いを展開し，を考察した。大小様々な課題を入力し，関係性最終的には「工業技術センターの理念とは何か」を可視化・共有することにより，チーム内の話と問いを再定義し，新たな成果指標を導き出せ

し合いをスムーズに進めることができた。ただ，ると考えた。その検討過程では，職員自身が「どこれだけでは自分たちの取組みや課題とはうまう働きたいか」「何を伸ばしていきたいか」といく繋がらなかったため，「工業技術センターのあう意識を持つことを二次的な効果として狙った。

るべき姿は，企業と他機関の間に差として見えてくるのではないか」という仮説を立て，図 5

3.3 ステップ 2

課題の洗い出し（有志）に示すテンプレートを作成した。テンプレート

まず，自分たちの組織が今どういう状況にあを使用し，以下のように課題を書き出すこととるのかを捉え直すため，DBM を使って，図 4した。

のように組織の課題を洗い出していった。多く①企業についての課題等を列挙する（参加者のの課題が出たが，即物的な事が多く，今後どうしていきたいかをこれらの課題から導き出すことは出来なかった。

経験や想像の範囲で可）。
②関係機関（金融・公設機関，大学，行政，県民）の取り組みやその課題について列挙する。
③それぞれの機関と工業技術センターとの違い

3.4 ステップ 3

関係機関を配置し，取組みと課題を出す（有志）を書き出していく。
④ ③の違いと，①の企業の持つ課題が交差する

自分たちの課題だけでは次に繋がらなかった部分に，自分たちにしか出来ないこと，求められていることを見出していく。

― 2 ―るため，自分事として捉え直すこととした。ちょうど年末年始の時期だったので， 6 つのトピ
ック毎に絵馬風のワークシートを作成し，自分自身の目標，やりたいことを書き出した。抽象的なトピックを自分に引き寄せることによって，いかに示す例のように所属するグループの課題も現れるような内容を引き出すことが出来た。
トピック「日々の困りごとにフレキシブルに対
応する」
図5

↓

作成したテンプレート

私の目標「グループで情報を共有して，担当者
3.6 ステップ 5

求められていることを探るがいなくても，迅速に対応できるようにする」（全体 WG）
全体 WG では，図 5 のテンプレートを使い，

3.8 ステップ 7

意見の整理（有志）①～④の課題を検討した。手順が明確になってこうして 6 つのトピックをきっかけに，個人いたため，様々な視点からのアプローチによりの目標ややりたいことを抽出していった。その議論が深まり，自分たちに求められていること

結果，内容も書き方も非常に多様なシートが集を具体化することができた。しかし，理念や成まった。そこで，絵馬の内容をすべてデザイン

果指標として一つにまとめるには至らなかったブレインマッピングに入力し，図 6 に示すようため，出された意見を以下 6 つのトピックとしに軸を定めて配置した。縦軸が抽象的と具体的，てまとめ直した。

横軸はペインリムーバー（リスクを軽減する方①日々の困りごとにフレキシブルに対応する向）と，ゲインクリエーター（メリットを生み②流れを生み出すコーディネーション

出す方向）とした。

③まだ見えていない課題を発掘する

このマッピングにより，全体 WG のそれぞれ④先端技術の開発から提出された目標やりたいことが整理され，⑤信頼関係を築く

様々な階層の意見を先入観なしに俯瞰できるよ⑥工業技術全体の支援者うになった。

3.7 ステップ 6

自分事として捉え直す（全

3.9 ステップ 8

洞察を深める（全体 WG）

ステップ 7 で作成した 6 つのマップを使い，

体 WG）
ステップ 5 で出たトピックに具体性を持たせ

図6

全体 WG を開催した（図 7）。洞察を深め，想い意見のマッピング― 3 ―月本 齊藤 木川 阿部 大場 : デザイン思考による課題解決の取組みにおけるデザインブレインマッピング（DBM）の活用

3.10 ステップ 9と具体性の詰まった文章をつくるという内容で全体を俯瞰しまとめる（有

志）

ある。

集まった文章を有志チームで検討し，理念と成果指標の案をまとめた。文章を貼り付けた白板の写真を撮り，プリントして手元で見ることができるようにしたのだが，全体を俯瞰しながら個人でじっくり考える際に有効であった。
3.11 ステップ 10

全員で共有し磨き上げる（全体 WG）
ステップ 9 で有志チームがまとめた理念と成図8
7

果指標の案を WG で共有し，磨き上げた。最終

WG 風景

的には，当センターの現場が考える理念から導かれた成果指標の案として『企業カルテ数，課

全体 WG での作業は以下のように進めた。
①各マップの中から一番気になる意見を探す。

題発見数，フェーズアップ数』をまとめることができた。

②選んだ意見に対して，自分で自分に質問する。
それはなんのために？どうやって？（問いかけることで，洞察を促す）

まとめ4

DBM の活用について，デザイン思考を用い③問いに答えるように文章を作り上げる。

たチームによる検討においては，以下の知見が得られた。

具体的な内容の例を以下に示す。

1）DBM は，答えが一つではない課題に対して解決策を考える際，検討方法をシミュレーシ

グループで情報共有して，担当者がいなくても迅速に対応できるようにする

ョンするのに適するツールである。
2）集めた意見にバラつきがあった際，DBM を↓使用することで，属人性を消し，より全体を（なんのために？どうやって？）

俯瞰しやすいデータとして整理することがで↓きる。

企業の要望に対して，切れ目なく対応し，課題

3）成果指標の検討という困難なテーマについて

解決のスピードを上げるため，グループ内で常も，問いを再定義し，理念から考えることにに情報を共有し，対応策についても多角的に検よりまとめることができる。

討する。

この検討では，有志チームと全体 WG を交互に行き来しながら，その都度どのようなやり方

この作業を行うことで，抽象的な項目を選んが良いのか検討しながら進めた。個人の考えをだ場合は具体性が増し，具体的な項目を選んだ

引き出しながら，WG メンバー全員が納得しな

場合は，その背景にある気持ちの部分を引き出

がら進められたことは，メンバーの意識を変えすことに繋がった。作り出す文章の語尾を「～るきっかけとなり，活動の継続にも前向きな意のため，～する」と指定することで，スムーズ

見が寄せられた。平成 30 年度も継続して成果指に進めることができた。

標の具体的な検討を進めていく。

その後，文章を書いた紙を参加者で回覧し，謝それぞれの文章の中で特に重要と感じた部分に辞

赤下線を付け，シールで投票を行った。個人のデザインブレインマッピングの試用を快諾い意見をベースにしながら，さらにメンバーが重ただいた国立研究開発法人産業技術総合研究所

要な点を発見したり意見を加えていくことで，手塚明氏に深謝申し上げます。

全体の意思が投影された文章となった。

― 4 ―デザイン思考による課題発見型ものづくり勉強会
木川喜裕

月本久美子

大場智博 ＊境修

阿部泰

Study Group of Manufacturing to Discover Problem by Design Thinking
Yoshihiro KIKAWA

1

Kumiko TSUKIMOTO

Tomohiro OHBA＊

はじめに

Osamu SAKAI

Yutaka ABE

月より図 1 のような勉強会を月 1 回のペースで当センターでは，「うみだす・つくる・のばす・

計 6 回開催した。

つながる」をキーワードに，企画から設計，試勉強会での議論を活発にするため，参加者 10

作，評価までの一貫した取組みにより県内企業

名を 2 チームに分け，講師である株式会社コンの製品化を支援するため，平成 27 年度に「ものセントの長谷川敦士氏と赤羽太郎氏の講義を交づくり創造ラボ」を開設した。このラボを活用

えながら，デザイン思考における検討のプロセ

した取組みの一つとして，デザイン思考を取りス「共感，課題定義，発想，試作，評価」の 5

入れたアイデアの発想や試作から，新たな価値

つのステップで活動を実施した。

創出を目指す勉強会を実施したので，その活動内容について報告する。

2

勉強会の目的「ものづくり創造ラボ」設立のねらいは，様々な視点から課題を抽出し，多様な技術分野が連携してスピーディかつ具体的な解決方法で技術支援を行い，県内企業の新たな製品開発や成長期待分野への参入を促すことにある。そこで，参加企業がデザイン思考を取り入れたものづく

図 1 勉強会の風景りを実践し，将来的に新たな価値や製品をうみだすことを目的とした勉強会を開催した。
ここでデザイン思考とは，ユーザーを中心に勉強会の活動実施内容

4

据え，拡散と収束を繰り返し行うデザイナーの

4.1 ステップ 1

共感

思考を体系化した考え方である。今回は，山形

ユーザー（サービスの対象）として，上山市

県が成長期待分野と位置づける中から農業分野

でブドウ果樹園を経営している渡辺薫氏にインに焦点を当てた。これは，超高齢社会により山タビューを行い（図 2），営農者のことを理解し形県でも農業人口の減少が課題となっている中，共感するところから始めた。営農者の弟子にな

県内企業の農業との新しい関わり方を探究するったつもりでインタビューを行う「弟子入り法」

ため，本テーマを設定した。

を取り入れ，相手の話を引き出す手法を学んだ。
この手法は，質問者の知識や解釈を押し付けな3

勉強会の進め方いこと，相手の価値観を素直に受け入れること，本会の名称は「デザイン思考による課題発見

相手に 8 割方喋ってもらうことを実践すること

型ものづくり勉強会」とし，「農業との新しい関で，より多くの話を引き出すことができる。ブ

わり方を提案するもの」をテーマに参加企業をドウ本来の味を届けるために無農薬栽培にこだ

募ったところ，9 社 10 名の応募があった。10

わっていることや，情報発信のために SNS を始【平成 29 年度

ものづくり創造事業】＊商工労働部

工業戦略技術振興課― 5 ―木川 月本 大場 境 阿部 : デザイン思考による課題発見型ものづくり勉強会

めたこと，将来的に人手不足になることへの不「〇〇さんは，〇〇したい。なぜなら〇〇，で安，経営を安定させて子供や孫の世代にも果樹も〇〇。」というフレーズをつくり，アプローチ

園を残していかなければならない，といった話する課題を定義する左脳的アプローチの手法でを聞くことができた。

ある。インタビューの要素を論理的に深掘りす

また，インタビューから分かったことを付箋ることで，新しい気づきを得ることができる。

紙に書き出し，図 3 に示す「共感マップ」で分

一方「問いを立てる」は，「どうすれば〇〇でき類した。
「共感マップ」は，インタビューから出るだろうか？」と疑問に思うことで，発想の幅た要素を，ユーザーが「考えていること」「聞こを広げる右脳的アプローチの手法である。
「着眼えること」「していること」「言っていること」

的フレーズ」と比較し，飛躍した課題を定義す「見えるもの」の 5 項目に分類し，ユーザーのるのに適している。この 2 つの手法を用いて，気持ちを可視化する手法である。その結果，チ様々な視点から課題を定義した結果，A チーム

ーム全員で共通のユーザー像を認識し，ユーザは「300 年続く農家になるためには」，B チーム

ーに共感することに繋がった。

は「どうすれば SNS や HP でブドウの美味しさを伝えられるか」という課題を定義した。

図 2 営農者インタビュー
図 1 表題・・・・・・・・・・・・

図 4 ペルソナシート
図 1 表題・・・・・・・・・・・・
4.3 ステップ 3

発想

定義した課題に対し，個人でアイデアを出した後，チーム内で図 5 のような討論を行い共有化を図った。チーム全員の意見を取り入れる

ためには，一旦個人でアイデアを出すことが有効である。共有した後は，他人のアイデアをベースに，新たなアイデアを次々と出していくこ

図 3 共感マップとで，ユーザー視点でより多くの発想を生み出

図 1 表題・・・・・・・・・・・・
4.2 ステップ 2

すことがとても重要であることを学んだ。

課題定義

次に，発想したアイデアを，図 6 に示す「メユーザー視点で課題を定義するために，図 4

リットを生み出すアイデア」であるゲインクリのように仕事の内容や人物像を似顔絵付きでまエーターと「リスクを軽減するアイデア」のペ

とめた「ペルソナシート」を作成し，ターゲッ

インリムーバーに分類し，アイデアに優先順位

ト像を具体化した。
「ペルソナシート」は，チーを付け，チームで提案したいアイデアを絞り込

ム内でユーザー像を再確認するため，開発の各

んだ。A チームは「300 年続く農家になるためステップにおいても使用した。

には，地産地消や消費者への農業教育が必要」，

また，インタビューを基に，課題定義の手法

B チームは「SNS や HP でブドウの美味しさをである「着眼点フレーズ」と「問いを立てる」

伝えられるために，味をグラフで表したり，他を用いて課題を定義した。
「 着眼点フレーズ」は，社のあえて美味しくない農作物の情報を発信し，― 6 ―自社の特徴をアピールする」等のアイデアが出た。

図 7 ストーリーボード
図 1 表題・・・・・・・・・・・・
4.5 ステップ 5評価

図 5 アイデアの共有「ストーリーボード」からユーザーが体験す

図 1 表題・・・・・・・・・・・・

る具体的なシナリオをつくり，寸劇型のプレゼ
ンテーションである「アクティングアウト」により評価した。
「アクティングアウト」は，状況を演じる者と観客に分かれて行う試作手法の一つであり，短期間でアイデアを検証するのに有効な手法である。図 8 にその様子を示す。A チ
ームは 300 年続く農家になるためには，地域での助け合いが不可欠であり，地産地消に向けた農業のコミュニティや仕組みづくりにより，地図 6 アイデアの分類域として安定した経営を目指す内容を提案した。

図 1 表題・・・・・・・・・・・・

B チームは SNS や HP でブドウの美味しさを伝

4.4 ステップ 4えるために，購入者が栽培から収穫までをオン

試作

アイデアをスピーディに具体化する試作方法

ラインで確認でき，食べたブドウの感想を生産であるプロトタイプの種類や手法を学んだ。製者にフィードバックすることで，自分好みのブ品提案の場合には，紙等の簡易的な材料を使いドウを定期購入できる仕組みを提案した。
「アク

立体物をつくる「ペーパープロト」，コンセプト

ティングアウト」は，観客側から客観視するこ提案の場合には，アイデアの状況を 4 コマや 6とで，状況設定を再確認するきっかけになった。

コマで描く「ストーリーボード」でプロトタイ

また，アイデアをスピーディに具体化し，小さプの試作を行う。

な失敗を繰り返すことでアイデアの精度を高め

本会で各チームから出たアイデアは，具体的る大切さを学んだ。

な製品の提案ではなく，仕組み等コンセプトの提案であるため，図 7 の「ストーリーボード」
で試作した。イラスト付きでまとめることで，アイデアの実現性についてチームで共有しながら，より具体的な検討を行うことができた。また，状況を 4 コマや 6 コマに絞ることで，アイデアの肝を考えるきっかけになった。

図 8 アクティングアウト
図 1 表題・・・・・・・・・・・・― 7 ―木川 月本 大場 境 阿部 : デザイン思考による課題発見型ものづくり勉強会

5

参加者の意見・感想

加者は以下のことを学ぶことができた。

参加者からは，「勉強会を通じて，デザイン思

1) 仮設を立て，アイデアを創出，試作（プロト考の考え方やプロセスを体験することができてタイプ），検証する，デザイン思考型のもの良かった。」「今まではデザイン思考を活用したづくり手法。

製品開発ができていなかったと感じた。今後は

2) インタビューに基づいて，課題やユーザーニーズを発見する手法。

社内でも共有し取組んでいきたい。」「普段の業務でもユーザーインタビューを行っている。弟

3) アイデアをスピーディに具現化することで，アイデアの精度が高まる。

子入り法を早速取り入れていきたい。」「アイデ
ア発想は一人で行っていたが，これからは開発

4) チームでの発想が個人の発想より効果的である。

メンバーのアイデアに刺激を受けて，さらにア
イデアのクオリティを上げていきたい。」「アク5) 今回取り上げたテーマについては，製品化のティングアウトは，初めは演じることに抵抗が前に，一般消費者との繋がり方や農業を後世あったが，多くの気付きがあった。スピーディ

へ残していくための仕組みづくりを考えるにアイデアを検証するのに有効な手法であると必要がある。

感じた。」等の意見や感想が寄せられた。

謝
6

おわりに

辞

本事業の企画とアイデア創出活動において，県内企業の新製品創出を支援するため，ものづくり創造ラボを活用した「デザイン思考によ協力いただいた株式会社コンセントの長谷川
敦士氏と赤羽太郎氏に深謝いたします。

る課題発見型ものづくり勉強会」を開催し，参― 8 ―山形らしいお土産菓子の開発
月本久美子

大場智博 ＊

大場智美 ＊＊

大城誠司 ＊＊＊

元木綾 ＊＊＊Development of Typical Confectionaries Made in Yamagata
Kumiko TSUKIMOTO
Seiji OHKI

1

Tomohiro OHBA＊

Tomomi OHBA＊＊

＊＊＊

＊＊＊

はじめに

Aya MOTOKI

企業は商品菓子の試作を，デザイナーはパッケ

県内の菓子製造業者は，山形らしい商品の開ージデザインの検討を進めた。12 月の中間報告

発に取組んではいるものの，現状では，さくら会では，想定している売り場のバイヤーと意見

んぼやラ・フランス，つや姫等を用いた画一的交換を行い，改善点を検証した。2 月の成果発な商品が多く，手詰まり感が否めない。また，

表会を経て，山形県観光物産館ぐっと山形にお県内の土産店に並んでいる県産農産物を使用しいて，3 月期間限定でテスト販売を行った。

た菓子のうち，実際には約 7 割は県外で製造されたものである。そこで，新たな切り口のお土
産菓子を開発するため，外部アドバイザーや県内デザイナー，菓子製造企業でプロジェクトチームを立ち上げ，県内の農産物を使用した山形らしいお土産菓子の開発に取組んだ。

2

開発体制と進め方
図 1 に開発体制を示す。この事業では県と株式会社エーディーバンクが事務局として全体の運営を担当し，年度内に菓子の試作販売まで行
うことを目標とした。菓子製造企業 3 社は公募により決定した。
開発を始めるにあたり，菓子製造企業とプロ

図1

開発体制

ジェクトアドバイザー，運営事務局で 7 月に全体会議を行い，株式会社ニュートンの福地氏より，これからのお土産菓子に求められることやPR 方法に関するレクチャーを受けた。また，山形が持つ魅力を再確認しながら，どんな商品を目指すか，各社の方向性を話し合った。
菓子製造企業と組むデザイナーは，企業とデザイナーをマッチングする会「デザ縁」（主催：
山形デザインコンペティション実行委員会）において，それぞれ希望するデザイナーとの話し合いで決定した（図 2）。
デザイナーを決定した後は，企業，工業技術センター，事務局で，図 3 のようなデザイン開図2「デザ縁」の様子

発シートを使いながら商品コンセプトを固め，【平成 29 年度

やまがたおみやげ菓子開発事業】＊山形県商工労働部工業戦略技術振興課，＊＊山形県企業局総務企画課，＊＊＊株式会社エーディーバンク

― 9 ―月本 大場 大場 大城 元木 : 山形らしいお土産菓子の開発

燥の工程に関して当センターの食品醸造技術部
が指導を行った。当初は自社内で花弁の乾燥工程までを行う予定だったが，最終的には外部に委託することとした。
【サイズの検討】

現在販売しているべっこう

飴の直径は 25mm だが，女性や子供には少し大きく感じられたため，一回り小さい 22mm で試作したところ，サイズ感が良くなった。しかしながら，予算の関係もあり金型製作までには至らなかったため，今回は既存のサイズで進めることとし，次の製品開発の際に継続して検討す
図3ることとした。
【パッケージの検討】

デザイン開発シート

べっこう飴の特徴である六角形は，亀甲とも呼ばれる吉祥文様の一つ

3

開発内容

である。また，刺し子にも六角形の中に花弁を3.1 「花べっこう飴 (山形の紅花と菊の花びら入り)」あしらった花亀甲という模様があることから，伝統的・縁起の良さ・手仕事の丁寧さ・美しさ

有限会社大山製菓
当該企業は県内唯一の手作り飴製造を行っており，主力のさくらんぼやラ・フランス飴のほか，山形の正月には欠かせない初飴の製造も手を表す花亀甲をメイン要素として，図 5 のようにパッケージをデザインした。
開発した商品を図 6 に示す。

がけている。通常，県内の土産店等で販売しているが，今回は通常の売り場に加え，都内の百貨店や若い女性が好みそうな雑貨店での販売も視野に入れたいとの要望があった。当該企業の強みは，「山形唯一の手作り飴」，「伝統的な地釜炊き製法」であることから，その特長が最もよく現れている六角形のべっこう飴について，新たな商品を検討することとした。
【材料の検討】

当初はさくらんぼやラ・フランス，山ぶどう等，県産の果物を検討したが，他社商品との差別化が難しいため，ターゲット

図5

花亀甲をベースとしたパッケージの女性を意識して図 4 のように紅花や食用菊等，
県産の花びらを使うこととした。
飴に花弁を入れるにあたっては，花弁を十分に乾燥させなければならないため，洗浄から乾

図4

花弁入り飴（紅花・黄菊・もって菊）― 10 ―

図6「花べっこう飴」

3.2 「佐藤屋の乃し梅のシロップ」
株式会社佐藤松兵衛商店
当該企業は，山形の伝統銘菓である乃し梅を製造している。乃し梅は，山形県産の完熟梅に砂糖と寒天を入れて固めたものだが，徐々に売上が落ちる状況にあった。また，地元の人でも若年層の中には乃し梅を食べたことがないという人もおり，危機感を抱いていた。そんな中，イベントで寒天を入れる前のシロップをかき氷
図9にかけて提供したところ大変好評であった。そ「佐藤屋の乃し梅のシロップ」

こで，伝統銘菓としての歴史やストーリーを活かし，これまでとは違ったターゲットに訴える

3.3 「山形ラスク研究所 ラスク詰合せ」
有限会社白いくも商品を検討した。
梅の生産者や健康食品とし当該企業は，自店舗での直販をメインとしてての梅の価値，乃し梅のストーリーを伝えられ洋菓子（生菓子，焼菓子）の製造販売を行ってる販売員がいる雑貨店を想定した。また，食べいる。県産小麦と蔵王の伏流水を使ったラスク【売り場の検討】方や飲み方を提案できる飲食店もイメージした。

は好評だが，現在の丸缶のパッケージはお土産【パッケージの検討】

販売価格に対する包材としては持ち歩きに不便であった。また，ラスの原価を割り出すなどコストを意識しながら，クという競合商品が多い中で，ターゲットにど

形状，容量，作業性，店舗置きした際の見え方のように価値を伝えるかが課題であった。そこなどをイメージし，容器の検討を行った（図 7）。

で，他社との味や製法の違いを明確にし，お客外箱には，図 8 のように乃し梅のストーリー

様に伝えるための方法を検討することとした。

やシロップの飲み方・使い方を和文と英文で表【材料の検討】 りんごやさくらんぼ，味噌等，記し，外国人観光客にも手に取ってもらえるよ

県産素材を使用した山形らしい味で図 10 のよう配慮した。

うな試作を行った。

開発した商品を図 9 に示す。

【ストーリー】

当該企業のラスクは，スライスした食パンに素材のペーストを塗って焼き上げる独自の製法をとっている。そこで，サイズや形から来る食べやすさや，県産食材との美味
しい組み合わせを追求するという意味で「山形ラスク研究所」という仮想の研究所を設定することとした。味の追求については，お客様と一
図7

図8

容器の検討

緒に考えていく仕組みをつくることで，他のラスク商品との差別化を目指した。

プレーン

さくらんぼ

黒豆ごま味噌

りんご

外箱のデザイン
図 10― 11 ―

味の検討

月本 大場 大場 大城 元木 : 山形らしいお土産菓子の開発【パッケージの検討】

研究レポートを思わせる分厚い書籍のような箱に，論文のような長いタイトルの商品名を入れるデザインとした。購入者を研究員と位置づけ，研究レポート（お客様アンケート）を提出すると，次のラインナッ
プにその結果が反映される仕組みを検討した。
開発した商品を図 11 に示す。

中間報告会・成果発表会・テスト販売

4

4.1

中間報告会

図 11

「山形ラスク研究所 ラスク詰合せ」

12 月中旬に，当センターにおいて中間報告会を行った。名月荘（上山市）の若女将や，佐藤繊維（寒河江市）が運営するセレクトショップ
GEA のバイヤーにも参加いただき，価格やパッ
ケージについて売り場視点からのアドバイスを
受けた。
4.2

成果発表会

2 月中旬に，やまがた藝術学舎において成果発表会を行った。図 12 に示すように，土産店のバイヤーや関係者に，各企業の担当者が開発の背景や商品説明を行い，試食会を行った。
アンケートでは，花べっこう飴は「女性向けのデザインで可愛い」「 昔ながらのべっこう飴に山形の味が入ってとても美味しい」，乃し梅のシロップは「色々なレシピで使いたくなる味」「乃
し梅とセットで渡しても良さそう」，ラスク詰合
せは「本棚のように並べられるデザインが目を惹く」「 小袋があったらみんなに配ることが出来る」等の意見があり，概ね良好な評価が得られ
た。

図 12

4.3

成果発表会の様子

テスト販売

3 月下旬～4 月上旬にかけて，山形県観光物産
会館ぐっと山形においてテスト販売を行った。

2) 中間報告会で販売店側の意見を取り入れる

今回の開発品が，どれも山形の素材を活かしたことにより，その後の改善及びテスト販売ま新たな商品であることから，売り場で店員がおで迅速に進めることができた。

客様にストーリーを説明しやすく，当初の予想

H30 年度は県内外で販売会を行い，そこで得を上回る売上げがあった。

られた反応を元に商品や販促物の改良を行
う。

5

まとめ

1) 企業，デザイナー，アドバイザーによるプロ
ジェクトチームを組み，デザイン視点で開発にあたったことで，企業の強みや山形の魅力を盛り込んだ山形らしいお土産菓子を開発することができた。

― 12 ―

金属材料の微細溝切削
金田亮

佐藤貴仁

半田賢祐

松田丈

Micro-groove Cutting
Ryo KANEDA

1

緒Takahiro SATO

Kenyu HANDA

言

Takeshi MATSUDA

図 1 は，A5052 の表面に，0.1mm 幅で矩形の表面上に微細な凹凸を形成することで，滑り単結晶ダイヤモンドバイト工具を用いて，一方にくい，水や油をはじく，あるいは，光を反射向にシェーパ加工行い，SEM 観察した写真であ1)る。僅かにバリが確認できるが，設定した溝のしないなどの機能が現れる 。
凹凸の間隔や形状によって，発現する機能は間隔 0.2mm および深さ 0.1mm は得られている。

異なるが，本報告では，2 種類の加工機を使用

深さを 0.2mm に設定した場合でも，きれいな溝

して，材料の表面に，形状および間隔の異なるが形成された（図 2）。さらに，0.3mm 深さの溝

溝を切削加工により高精度に形成するための検加工を行い，形状測定を行った結果を図 3 に示討を行った。

す。バリ等の影響により，0.3mm より深い溝が形成されたが，この場合も非常にきれいな溝を

2

実

験

得ることができた。

2.1 被削材
3 種類のアルミ合金（A1015，A5052，A7075），
無電解 Ni-P メッキおよび超微粒子超硬合金を使用した。
2.2 加工機および切削方法
0.001µm 分解能を有する超精密加工機((株)ナ

200µm

200µm

ガセインテグレックス製 N2C-53US4N4)および0.1µm 分解能のマシニングセンター((株)牧野フ
ライス製作所製 HYPER5)を使用した。超精密加図 1 平行溝の SEM 像 図 2 平行溝の SEM 像(深さ:0.2mm)(深さ:0.1mm)

工機による直交溝の形成は，シェーパ加工により行った。使用した工具は，単結晶ダイヤモンド工具（(株)京浜工業所製）である。一方，マ
シニングセンターを用いたミーリング加工では，
直径 1mm の超硬合金製 2 枚刃エンドミル（ユニオンツール(株)製）を使用した。
2.3 測定および評価
溝形成後の形状測定には，非接触 3 次元表面
形状・粗さ測定器（ZYGO 社製 New View 7300）

0.7mmを使用した。さらに，走査型電子顕微鏡（SEM：
FEI 製 Quanta400）による観察を行い，バリや欠

図 3 平行溝の形状測定結果(深さ:0.3mm)

け等を評価した。
同様の工具（幅 0.1mm）を用いて，間隔 0.2mm，

3

結果および考察
3.1 矩形溝【平成 27～29 年度

深さ 0.2mm の直交溝を形成し，SEM 観察した写真を図 4 に示す。直交させた際に生じたと思
自動車キーテクノロジー支援研究開発事業】― 13 ―

金田 佐藤 半田 松田 : 金属材料の微細溝切削

われるバリは確認できるが，図 5 に示した形状

写真を図 7a)～c)に示した。図 7a)，b)および測定の結果から，0.1×0.1×0.2mm の四角柱がc)は，それぞれ A1050，A5052，および A7075

形成されている。この場合も 0.2mm より僅かにである。倒れのない四角柱は形成されたが，何深い溝が形成された。溝底面を測定した結果，

れもバリが大きい。比較すると，A7075 を用い

2.752µm の段差があり，これも要因の一つであた場合に，バリが小さい結果を得たが，1 条件

る。さらに，0.3mm 深さの直交溝を加工し，形のみの結果であることから，さらに検討が必要

状測定した結果が図 6 である。この場合も，約である。

10µm 深い溝が形成されているが，倒れのない
四角柱を得ることができた。

1mm

a)

1mm

A1050

b)

A5052

200µm

1mm

図 4 直交溝の SEM 像(深さ:0.2mm)(深さ:0.3mm)
c)

A7075

図 7 ミーリングによる直交溝の SEM 像
3.2 三角形溝
マシニングセンターによる四角柱の形成が困難だったため，超精密加工機を用いたシェーパ
加工を行った。使用した工具は，三角形の単結晶ダイヤモンドバイトである。図 8 には，30°のバイトを使用し，間隔を 0.05359mm に設定して直交溝を切削し SEM 観察した写真を示す。

0.7mm

加工材質は A5052 である。大きなバリが発生し

図 5 直交溝の形状測定結果(深さ:0.2mm)

たため，熱硬化性樹脂を用いてバリの除去を試みたところ，図 9 に示す通りバリは確認できな
いが，四角錐の頂点が変形した。間隔を0.16077mm に設定し，バリの抑制ときれいな頂点を得ることを目的に，直交溝加工後，最終仕上げとして，直交 2 方向にゼロカットを行った。
その結果を図 10 に示す。バリのないきれいな四角錐を得ることができた。

0.7mm
図 6 直交溝の形状測定結果(深さ:0.3mm)

40µm

次に，マシニングセンターを用いたミーリン
グ加工により，四角柱を形成し，SEM 観察した

― 14 ―

図 8 V30°直交溝の SEM 像(深さ:0.1mm)

Ni-P メッキ

10µm
40µm

図 12 V15°直交溝の SEM 像(深さ:13µm)

図 9 V30°直交溝の SEM 像(バリ除去後)

超硬

100µm

20µm

図 10 V30°直交溝の SEM 像(深さ:0.3mm)
図 13 V15°直線溝の SEM 像(深さ:10µm)
次に，15°の単結晶ダイヤモンドバイトを使用
して間隔を 0.078991mm に設定し，直交溝加工

結

4

言

した時の SEM 写真を図 11 に示す。頂点が得ら2 種類の加工機を使用して，アルミ合金，無れず，エッジに欠けが生じた。切込み量や送り電解 Ni-P メッキ，そして超硬合金の表面に，形速度を小さくする等の検討は行ったが，15°での状および間隔の異なる溝を切削加工により高精

四角錐の形成は不可能であった。さらに，間隔度に形成するための検討を行い，得られた結果

7µm の直交溝を，より強度の高い無電解 Ni-P

は下記の通りである。

メッキに加工した場合，図 12 に示した SEM 写

1) 超精密加工機を用いたシェーパ加工により，

真のとおり，形状が大きく崩れる結果となった。

A5052 の表面に 0.1×0.1×0.3mm の四角錐をさらに，超微粒子超硬合金に対して，10µm 深形成することが可能である。一方，マシニン

さの溝加工を行った。その結果を図 13 に示す。

グセンターによるミーリング加工でも形成

バリのない溝が得られており，直交溝に関して可能であるが，大きなバリが発生した。

も有効であると考えられる。

2) シェーパ加工により，A5052 に対して，30°
頂角の四角錐は形成可能であるが，15°は困難である。今後はさらに，超微粒子超硬合金
を対象材質として，より微細な溝の形成を検討していきたい。

文
200µm

献

1) 諸貫信行他：微細構造から考える表面機能，
森北出版，2011

図 11 V15°直交溝の SEM 像(深さ:0.3mm)― 15 ―

超音波楕円振動を活用したダイヤモンド切削工具の機上成形
小林庸幸

齊藤寛史

松田丈

半田賢祐

佐藤貴仁

On-machine Shaping of Single Crystal Diamond Tools Using Ultrasonic Elliptical Vibration
Tsuneyuki KOBAYASHI

Hiroshi SAITO

Takeshi MATSUDA

Kenyu HANDA

Takahiro SATO

1

緒

言

超音波楕円振動切削はダイヤモンド切削工具
による鋼材の直接加工，難削材の加工及び微細形状に有効な加工方法である。しかし，数百 nm～数m の微細形状を有する数十 mm 角以上の面積の加工を行う場合，加工途中の工具摩耗が課題である。従来は，摩耗した工具を新品工具に交換したのちマイクロスコープで工具刃先を再位置決めし，加工を再開している。しかし，
マイクロスコープによる位置決め精度には限界があるため，刃先高さの違いが被削材に段差となったり，ピッチの違いがスジとなって現れた

図 1 実験装置概略図
すくい面

りする現象が発生している。
90°

そこで本研究では，超音波楕円振動切削を活用し，摩耗したダイヤモンド切削工具を加工機

刃先<100>方向
逃げ面

から取り外すことなく機上成形したうえ，刃先の精密位置決めを行う。超音波楕円振動（以下，

すくい面(100)面

前逃げ角 7°又は 10°

開き角 90°楕円振動）を機上成形に活用する利点は以下のすくい面(110)面60°

すくい面
刃先<100>方向

逃げ面
前逃げ角 10°

開き角 60°図 2 工具形状及びすくい面方位

2 点である。
(1) 工具刃先を成形材料に毎秒約 40000 回接告する。

触させることにより，単位時間当たりの成形量(2) 筆者らの過去の研究

実験方法

2

が多く効率的な成形が見込まれる。
1) では，旋削加工や

2.1 実験装置概要

シェーパ加工に用いる非回転工具の機上成形を

図 1 に実験装置概略図を示す。成形される側行う場合，スピンドルを用いて成形材料を回転の工具には図 2 に示す 2 種類の V 形状の単結晶

させなければならない。しかし本研究の手法でダイヤモンド工具（（株）アライドマテリアル製

は成形材料を固定したままで機上成形ができるUPC）を用い，楕円振動装置（多賀電気（株）

ため，スピンドルが不要になり，シンプルな装製 EL-50）に取り付けた。成形材料としてバイ

置構成で機上成形が可能となる。

ンダレス超微粒超硬合金（冨士ダイス（株）製

楕円振動切削を活用した機上成形により，こTFJ03）を傾けた状態で固定した。バナジウムれまで困難であった微細形状を有する大面積加を成形材料に使用する条件では，バナジウム薄工が，1 本の切削工具と固定された成形材料の板を超硬合金に貼り付けて実験に供した。加工

みで可能となる。本研究では，工具刃先にチッ

機には超精密非球面研削盤（（株）ナガセインテ

ピングが生じない機上成形条件を見出し，各機

グレックス製 N2C-53US4N4）を用い，研削盤の上成形条件についての基礎的知見を得たので報砥石を取り外したうえで楕円振動装置を治具に【平成 28～29 年度

技術開発・改善事業】― 16 ―

著者名（名字のみ）：タイトル“成形パス Y 方向”は，工具を Y 方向下向き

より固定し実験を実施した。楕円振動の軌跡はに成形材料に進入させるパスである。

円運動，振幅は 4mp-p とした。加工液はミストの有無で比較した。油剤にはフジ BC 技研（株）“成形パス YZ 方向”は，工具を成形材料に製 LB-10，外部給油装置にはフジ BC 技研（株）

沿うように進入させるパスであり，筆者らの過製マイクロブースターをそれぞれ用いた。成

去の研究 1)で実施した成形パスに類似したパス

形 中 の 加 工 抵 抗 は 工 具 動 力 計 （ Kistler 社 製である。図 3 に示す工具が成形材料に進入及び9256C1）で測定した。

退避する角度（以下，アプローチ角）は 5°と2.2 成形パスした。

図 3 に工具と成形材料を相対運動させるための“成形パス XY 方向 1”は，前述の成形パス

成形パスを示す。本研究では 4 通りの成形パス

YZ 方向と同様，工具を成形材料に沿うようにで実験を行った。

進入させるパスであるが，送り方向通常の楕円成形パス Y 方向
工具すくい面成形材料

Y
Z
X
工具すくい面成形パス YZ 方向

5°(アプローチ角)

Y

30°

Y

Z

Y
Z
X

5°(アプローチ角)Z
X

X

工具すくい面成形パス XY 方向 1

楕円振動の向き
F10mm/min
0.5mm

Y

Y

Z
X

Z

X

5°or 2.5°(アプローチ角)

1mm

Y
Z

0.5mm

5°or 2.5°(アプローチ角)X

成形パス XY 方向 2F10mm/min

Y

0.5mm

1mm

5°
(アプローチ角)

Y

0.5mm

Y

Z
X

Z

X

Z
図 3 成形パス― 17 ―

5°(アプローチ角)X小林 齊藤 松田 半田 佐藤 : 超音波楕円振動を活用したダイヤモンド切削工具の機上成形表 1 実験条件
実験
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9

工具
開き角,
deg

90

成形材料
設置角,
deg

加工液

成形材料

ミスト

バインダレス
超硬合金
バナジウム
バインダレス
超硬合金
超硬合金

30
-

60

45

ミスト

成形パス
図 3 参照

アプロ
ーチ角,
deg

送り
速度,
mm/min1 パスあたりの切込み
深さ, m

Y 方向

-

1

0.017

YZ 方向

0.043
5

XY 方向 1

バインダレス
超硬合金

10
0.035

2.5
5

XY 方向 2振動切削とは逆のパスである。これは、楕円振表 2 成形結果
実験
No.

動軌跡と本成形パスの相対運動がダウンカットになるようなパスの方向である。アプローチ角

1は 5°又は 2.5°とした。
“成形パス XY 方向 2”は，前述の成形パス XY2
3

方向 1 とは送り方向が逆のパスである。楕円振4動を切削加工に用いるときに使用するパスと同

5
6

じ向きである。アプローチ角は 5°とした。

7

4 通りのいずれの成形パスにおいても，過大89な加工抵抗による工具刃先チッピングを防止す

成形結果
刃先に
微細な凹凸
成形されず
刃先とすくい面にチッピング発生成形成功
成形した刃先と反対側にチッピング発生
刃先先端にチッピング発生るため，スパークアウト（ゼロカット）を繰り返し行い，加工抵抗が 0.2N を下回ってから次の切込みを入れることとした。

すくい面成形された刃先成形された刃先

2.3 実験条件
本研究の実験条件を表 1 に示す。工具開き角，成形材料設置角，加工液，成形材料，成形パス，
アプローチ角，送り速度，1 パスあたりの切込
み深さを変化させて実験を行った。成形後の工具 刃 先 を 環 境 制 御 型 電 子 顕 微 鏡 （ FEI 社 製

逃げ面

Quanta400）で観察した。

3

実験結果および考察
表 2 に成形結果を，図 4 に成形後の工具刃先の電子顕微鏡画像を示す。チッピングが確認されなかったのは実験 No.5 のみであり，このときチッピング

実験 No.5

実験 No.6

成功

チッピング発生

図 4 成形後の工具刃先電子顕微鏡画像（回転円盤）の条件はそれぞれ工具開き角が 90°，成形材料
がバインダレス超硬合金，成形パスが XY 方向
1 であった。一方で，工具開き角 60°，成形材料
設置角 45°の各条件でチッピングが確認された。
実験 No.6，7 では工具の成形材料に接触させた側が成形に成功しても，反対側にチッピングが発生する傾向がみられた。
本研究では工具開き角 60°の条件のいずれの条件でもチッピングが発生している一方，筆― 18 ―

図 5 回転円盤を用いた機上成形における工具と研磨素材の位置関係，
工具結晶方位及び成形パス 1)（座標系は本研究とは異なる）

者らの過去の研究 1)において，工具開き角 60°及び結晶方位が同じ条件下で，図 5 に示す回転
へき開面

円盤を用いた機上成形を行った場合，チッピン
グが発生しない条件が見出されている。図 6 は，<100>

ダイヤモンドの耐摩耗性の異方性 2)，結晶の向<100>

き，へき開面，及び工具開き角 60°のすくい面<100>を示したものである。図中の矢印が長いほど，<100>

その向きで摩耗が進展しやすいことを示す 3)。

<100>

また，へき開面に沿って力を受けたとき，クラ
工具開き角 <100>60°のすくい面

ック（割れ）が生じやすいことが知られている。
同じ加工パスであっても，回転円盤を用いた機上成形と楕円振動を活用した機上成形では，工図 6 ダイヤモンドの耐摩耗性の異方性 2)，他

具刃先が成形材料から受ける加工抵抗の向きがた。

異なる。楕円振動の場合，加工抵抗の向き，例

2) チッピングが発生する原因として，楕円振動

えば楕円振動特有の切りくずすくい上げ動作等を活用した機上成形の場合，加工抵抗の向きがダイヤモンドのへき開面に沿う向きになったがダイヤモンドのへき開面に沿う向きになとき，チッピングが生じやすくなると推測されるためと推測される。

る。この考察に関し，それぞれの機上成形を実施しているときの加工抵抗の向きを測定することによりの検証可能と考えられる。

文献1) 小林庸幸，一刀弘真，齊藤寛史：山形県工業
技術センター報告，No.43(2011)1

4

結

言

2) E.M. Wilks and J. Wilks : Dia Review, 26, 303

本研究で得られた知見は以下のとおり。

(1966) 52.

1) チ ッ ピ ン グ が 確 認 さ れ な か っ た の は 実 験3) 戸倉和「はじめての精密工学

ダイヤモンドNo.5 のみであり，このときの条件はそれぞ–性質・合成・加工・応用-」精密工学会誌, 78,

れ工具開き角が 90°，成形材料がバインダ

3(2012)レス超硬合金，成形パスが XY 方向 1 であっ― 19 ―

クローラーロボット制御システムの開発
高野秀昭
Development of Crawler Robot Control System
Hideaki TAKANO

1

はじめに

の連携性の向上を図った。MQTT サーバーには，

近年，さまざまなモノをネットワークにつな

汎用の組込みボードを利用している。

ぎ，そこで得られたデータを活用する

Wi-Fi アクセスポイント「IoT(Internet of Things)」や，そのデータを高度に解析，活用する「AI」技術に注目が集まっている。また，少子高齢化による人手不足などの課題対策のため，ロボットの活用も注目されて
おり，産業用やサービスロボットなども普及の加速が見込まれている。こうした技術は単独でクローラーロボット(センサー)

MQTT サーバー

制御 PC

図 1 ネットワーク構成

はなく，互いに連携し繋がった一つのシステムとして活用されていくことが想定される。その2.2 クローラー型ロボット

ためには，データ収集・解析・制御をシームレ

クローラー型ロボットに，ジャイロ，加速度，スに行うシステム構築技術が必要となる。そこ

コンパス，距離の各センサー，単眼カメラ及び，で，本研修ではロボットに搭載した複数のセン

Wi-Fi 無線デバイスを取り付けた。 ロボットのサーによる情報の収集，ネットワークサーバー

移動は 2 個の DC モーターで行い,単眼カメラのを介した情報処理，処理結果に応じたフィード

撮影方向についてはサーボモータを用いて微調

バックを行うロボット制御システムの構築を行整するようにした。 ロボットに搭載したマイコった。ロボットにはクローラー型ロボットを使

ンは要求に応じて各センサー等の情報を取得

用し，ロボットの姿勢認識，位置推定，動作制

し,Wi-Fi デバイスを介して制御用 PC へデータ御を行うシステムを構築し，姿勢認識，位置推を送信する。また,制御用 PC からの制御指示を定の精度について検証を実施した。

受信し, モーターをコントロールしてロボットの移動を行う機能を持たせた。

2

開発システム構成

2.3 制御 PC
制御 PC には,ロボットから受信したデータの2.1 ネットワーク構成
本システムのネットワーク構成を図 1 に示す。

解析とロボットの動作制御を行うためのアプリ

制御用 PC，サーバー，ロボットを Wi-Fi で接続

ケーションを実装した。このアプリケーション

し，ロボットからのセンサーデータの通知及び，は,ロボットに搭載した 4 つのセンサーから得

PC からの動作指示をサーバー経由で行う構成

た情報を解析し,ピッチ角,ロール角,ヨー角のとなる。ネットワーク通信プロトコルには姿勢と移動距離を推定し表示を行う。ロボット「MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)」の動作制御は,ユーザーが直接操作を行うマニを利用した。MQTT は一般的な HTTP などのネュアル走行モードと,情報を元に自動で走行すットワーク通信プロトコルと比較して,軽量でる自動走行モードを用意した。自動走行モードあり,双方向通信やブロードキャスト通信が可は,あらかじめユーザーが指定した座標位置へ能であるといった特徴がある。そのため,大量の自動で移動する方式とした。移動経路上に存在センサー等を扱う IoT の分野で利用されることする障害物に対しては,カメラからの画像を元が多い通信であり,ロボットと IoT システムとに検出するようにした。

【平成 29 年度

高度技術者育成支援事業】― 20 ―

検証結果および考察

3

らも両センサーの情報を合わせた形でフィルタ

3.1 ピッチ角,ロール角及びヨー角の推定結ー処理を行うことで精度が向上し，±6°での推定が可能となった(図 4)。

果

3.2 移動距離の推定結果
加速度センサー及び，距離センサーを利用した移動距離の推定精度についても検証を行った。
センサー情報より，速度を計算し，速度の積分により移動距離を求める方法とした。また，センサー情報に移動平均フィルター及び，相補フ
ィルター処理を行うことで，精度の向上を図っている。フィルター処理の結果，200cm の移動に対して±5cm 程度の誤差での推定が可能であ
図 2 ピッチ角推定結果った(図 5)。高さ方向の移動については，30cmの移動に対して±1cm の推定誤差となった(図推定値, cm

推定値, deg6)。

期待値, deg

期待値, cm

図 3 ロール角推定結果
図 1 表題・・・・・・・・・・・・

高さ移動距離, cm

推定値, deg

図 5 移動距離推定結果

期待値, deg

前方移動距離, cm

図 4 ヨー角推定結果
図 1 表題・・・・・・・・・・・・
ジャイロセンサーと加速度センサーを利用し
図 6 高さ移動推定結果

たピッチ角及びロール角の推定精度を検証した。

図 1 表題・・・・・・・・・・・・

ピッチ角の測定結果を図 2 に,ロール角の測定
結果を図 3 に示す。加速度及びジャイロの各セ

3.3 特徴点マッチングによるカメラ画像物
体認識の検討

ンサー単独では，期待値に対して誤差が大きい
結果となったため，双方のデータを利用したカロボットを自動走行させる場合,移動方向前

ルマンフィルター，相補フィルター処理を行う

方の障害物を確認し,停止又は回避などの制御ことで±1°程度の精度で推定することができをする必要がある。そこで,カメラ画像の特徴点

た。ヨー角については，ジャイロセンサーとコを抽出して,あらかじめ記憶していた画像とのンパスセンサーを利用して推定を行った。こち

比較から障害物を検出する方法を検証した。特― 21 ―

高野 : クローラーロボット制御システムの開発

徴点抽出アルゴリズムは複数知られているが，6まとめ

4

種類のアルゴリズムについて認識精度と処理時

本研修を通じて,クローラーロボットの制御間を比較した。各アルゴリズムの比較には,jpeg

システムを構築し，データ収集・解析・制御を

フォーマットで 320×240 サイズの画像を使用

シームレスに行うシステムについての知見を得した。今回確認した画像サンプルでは，表 1 にることができた。また,ロボットから得られる各示すように SIFT アルゴリズムが一番認識の確センサーデータとカメラから得られる画像デー度が高く，処理速度とのバランスも良好な結果

タの解析についても検証し,精度や実行時間にとなった。対象物の認識画像例を図 7 に示す。

関する知見を得ることができた。
本システムでは,MQTT プロトコルの利用を

表1 アルゴリズム毎の検出結果試みたが,MQTT の双方向通信，ブロードキャ

アルゴリズム名

検出時間(ms)

検出確度

SIFT

98.8

◎

SURF

225.7

〇

ORB

17.9

〇

用した遠隔操作,自動制御システムなど様々な

AKAZE

84.6

〇

制御機器への応用が可能であると考える。

BRISK

5.0

×

KAZE

489.6

〇

スト通信といった特徴は,ロボットの制御に対しても大変有効な通信であることが分かった。
さらには,ロボット以外にもネットワークを利文

献◎：形状を正確に認識し障害物として判定可能

1) International Business Machines Corporation〇：一部形状の誤認識があるが障害物として判(IBM), Eurotech：MQTT V3.1 プロトコル仕

定可能

様

×：障害物として判定不可

登録画像

.

認識画像
図 7 特徴点認識画像例

図 1 表題・・・・・・・・・・・・― 22 ―

インクジェット印刷によるフレキシブル基板への配線形成
矢作徹

村山裕紀

阿部泰

村上穣

加藤睦人

渡部善幸

Metal Lines on Flexible Substrates using Inkjet-printing Technology
Toru YAHAGI

Mutsuto KATOH

緒

1

Yutaka ABE

Hiroki MURAYAMA

Yutaka MURAKAMI

Yoshiyuki WATANABE

言

実験方法

2

近年，医療や IoT 分野においてヘルスケアセ

2.1

インクジェット塗布条件の検討

ンサやウエアラブルセンサへの関心が高まって

図 1 に使用したインクジェット塗布装置

いる。例えば，皮膚に張り付けて健康状態を測(DMP-2831，富士フイルムグローバルグラフィ

定するセンサ，人の動きや呼吸を検知するセン

ックシステムズ(株)) を示す。本装置は公益財

サ，使い捨て可能な血液分析センサ等種々のセ団法人 JKA の補助事業により導入した。この装ンサデバイスが開発されている。これらのセン

置はカートリッジを交換することにより様々な

サは体に密着できるようにフレキシブルな基板

インクを用いた印刷が可能である。吐出インク上に形成される場合が多く，様々な作製方法がの単位液滴量は 1pL または 10pL であり，適正検討されている。中でも印刷を用いた電子デバなインク粘度は 10mPa･s である。印刷パタンはイス作製技術であるプリンテッドエレクトロニ

CAD で作製し，吐出する液滴の間隔を設定した

クスは従来の半導体プロセスに比べて工程が少bitmap に変換して印刷を行う。図 2 にインク吐なく，フレキシブルな材料にも適用可能である

出機構を示す。本装置はピエゾ素子を用いておため，将来の有用な製造技術として期待されてり，印加電圧を設定することでインクの吐出条

いる

1,2)

。これまで多くの企業，大学，研究機関においてプリンテッドエレクトロニクスに関する研究開発が進められており，当センターにも関連する技術相談が寄せられている。印刷方法には，孔版印刷であるスクリーン印刷，凸版印
刷であるフレキソ印刷，凹版印刷であるグラビ
ア印刷，版が不要なインクジェット印刷など多くの種類があり，製造コスト，生産性，パタン
精度等の観点から目的に応じて使い分けられている。中でもインクジェット印刷は，生産性が低いものの，印刷用の版が不要であるため，多図 1 インクジェット塗布装置

くの試行錯誤が必要な初期の研究開発において有用であると考えられる。われわれは，H27 年
度よりインクジェット塗布装置を用いて，ヘルピエゾ
素子

スケアセンサを指向したプリンテッドエレクト
ロニクスの研究開発に取り組んできた。本研究では，インクジェット印刷を用いたフレキシブ
ル樹脂基板上への配線形成技術の検討，及びそインクの特性評価を行ったので報告する。

図 2 インク吐出機構【平成 27～29 年度

医療ものづくり技術開発事業

ヘルスケアセンサ向け非真空ビルドアップ MEMS プロ

セスの開発】― 23 ―

矢作 村山 阿部 村上 加藤 渡部 : インクジェット印刷によるフレキシブル基板への配線形成

件を制御することができる。形状精度よく印刷するためには，基板上における液滴の形状や濡印加電圧：17V
O2プラズマ：0s

れ性を把握することが重要である。本研究では

Agインク

印加電圧，及び基板の O2 プラズマ処理時間を変成(株))，カートリッジは 1pL 用，樹脂基板は

200μm

200μm

えて液滴を吐出し，基板上の液滴形状を評価した。インクは Ag ナノインク(NPS-JL，ハリマ化

印加電圧：31V
O2プラズマ：0s

印加電圧：25V
O2プラズマ：0s

印加電圧：25V
O2プラズマ： 300s

PET(コスモシャイン A4100，東洋紡(株))を用いた。印刷後は 120℃で基板を加熱し，Ag インクを焼結した。
2.2 配線形成

200μm

200μm

図 3 塗布条件を変えた場合の液滴形状

配線形成するにあたり，CAD パタンと印刷配
線の幅の誤差を評価した。インクは Ag ナノイ

160

ガラスを用いた。得られた塗布条件により参考に樹脂基板上に Ag 配線を形成し，配線幅を測定した。次に，Ag インクと絶縁物による積層構造を形成し，SEM(JSM-7900F，日本電子(株))に

液滴径，µmンク，カートリッジは 10pL 用，基板には石英
140
120
100

よる断面観察を行った。絶縁物にはフォトレジ

80

スト(AZP1350-4.2cp，AZ エレクトロニックマテ

17 19 21 23 25 27 29 31

リアルズマニュファクチャリング(株))を用い印加電圧，V
図 4 ピエゾ素子への印加電圧と液滴径た。配線形成した樹脂基板についてテープ剥離

図 4 ピエゾ素子への印加電圧と液滴径試験(JIS Z1522 適合 セロテープ CT-405AP，ニチバン(株))，及び繰返し曲げ試験(卓上型耐久試

250

価した。
2.3

特性評価

センサデバイスへの応用のため，配線形成したフレキシブル基板の特性について評価した。

液滴径，µm験器，ユアサシステム(株))を行い，密着性を評

200
150

基板を加熱し，配線の抵抗変化を測定した。次に，印刷後の経過時間に伴う抵抗変化率を測定100した。さらに，ヘルスケアセンサ等で検出され時間，S
図 5 O2 プラズマ処理時間と液滴径力の確認を行った。体温については，前述した
基板加熱による配線抵抗変化を参考にした。発汗については，生理食塩水を滴下し，配線の抵抗変化を測定した。脈拍については，配線印刷
した圧電フィルム(PVDF)(KF ピエゾフィルム，(株)クレハトレーディング)を手首付近に張り付け，発生する電位差を検出した。筋電位については，電極を印刷したフィルムを 2 枚腕に張り付け，筋肉を弛緩・収縮させることで変化す
る両者の電位差を測定した。

100

200

300

図 5 O2 プラズマ処理時間と液滴径

印刷配線幅の誤差，µm

る体温，発汗，脈拍，筋電位について，信号出

0

120
100
80
60

40
20
0
-20

0

100

200

300

400

500

設計幅，µm
図 6 設計幅と印刷配線幅の誤差― 24 ―

3

実験結果および考察
3.1 インクジェット塗布条件の検討結果
図 3 に塗布条件を変えた場合の液滴形状を示す。印加電圧，及び基板の酸素プラズマ処理時
間を変えることで液滴径が変化することを確認した。図 4 にピエゾ素子への印加電圧と液滴径10mmの関係を示す。印加電圧を大きくするほど，液滴径が大きくなる傾向が見られた。これはインクの吐出速度が大きくなるためと考えらえる。

樹脂基板上に印刷した Ag 配線

図7

図 5 に基板の O2 プラズマ処理時間と液滴径の関係を示す。プラズマ処理時間が長いほど液滴径が大きくなる傾向が見られた。これは基板表

断面のSEM写真

絶縁物

面の濡れ性の向上によるものと考えらえる。
3.2

Ag(上)

配線形成及び密着性の評価結果

絶縁物
Ag(下)

図 6 に CAD パタンの配線設計幅と実際の印
刷配線幅の誤差を示す。設計幅に対して周期的Ag(下)に印刷配線幅の誤差が大きくなる傾向が見られた。これは bitmap で設定した液滴間隔と実際の

図8

印刷パタン幅のずれの大きさに起因するものと

Ag(上)

1μm

基板

Ag インク及び絶縁物の積層構造考えられる。以上より精度よく配線パタンを形成するためには，適切な液滴間隔の設定が重要であることを確認した。図 7 に樹脂基板上に印刷した Ag 配線の外観を示す。酸素プラズマで

テープ

Ag

180s 処理した PET 基板に対して，液滴間隔 60μm，
線幅 500μm 狙いで印刷したところ，幅が 495～

試験前507μm となり，精度よくパタン形成できること

図9を確認した。図 8 にインクジェット印刷で作製

試験後テープ剥離試験結果した Ag インク及び絶縁物の積層構造を示す。
Ag インク(下)，絶縁物，Ag インク(上)の積層構

Ag配線

造をインクジェット印刷で形成した。Ag インク(下)に対する被覆性を向上させるため，絶縁物
は印刷を 5 回繰返し，Ag インク(上)は 2 回繰り返した。上面と下面電極の導通を確認したとこ

樹脂

ろ，絶縁物により電極間の絶縁が維持されてい（試験イメージ）

た。以上よりインクジェット印刷を用いて，電極上に感応膜を有するセンサ構造や，容量型のセンサ構造を形成できることを確認した。図 9
Agにテープ剥離試験結果を示す。試験の前後で樹脂基板からの Ag 配線の剥離は観察されなかっ

1mm

1mm

た。図 10 に配線形成した樹脂基板の繰返し曲
げ試験のイメージ及び結果を示す。曲げ試験を

0 回

1,000 回行ったところ，配線の剥離はみられず，

1,000 回
（試験結果）

SEM 観察においても同様であった。以上より樹脂基板上の Ag 配線は良好な密着性であった。

図 10― 25 ―

繰返し曲げ試験のイメージ及び結果

矢作 村山 阿部 村上 加藤 渡部 : インクジェット印刷によるフレキシブル基板への配線形成

45

配線の特性評価結果

図 11 に配線形成した樹脂基板をホットプレート上で加熱した場合における加熱温度及び配線抵抗を示す。配線抵抗は加熱温度に対して直線的に変化し，樹脂基板上の金属配線をフレキ

配線抵抗，Ω

3.3

シブルな温度センサとして活用できる可能性がy = 0.0495x + 40.021
R² = 0.9929

44
43
42
41

10mm

40
20

示された。図 12 に印刷後の経過時間及び抵抗

40

60

80

100

加熱温度， ℃

変化率の関係を示す。時間の経過とともに抵抗変化率が増加した。これは電極表面の酸化に起図 11

加熱温度及び配線抵抗

因するものと考えられる。ヘルスケアセンサへ
ついて信号出力を確認した。温度変化については前述の通りである。発汗については，配線上に疑似的な汗として生理食塩水を滴下し，抵抗
値変化を測定した。図 13 に生理食塩水による抵抗変化を示す。生理食塩水の滴下前後で配線

1.2
抵抗変化率，Ω/Ω0の応用を目指し，体温，発汗，心拍，筋電位に1.0
y = 0.0001x + 1.0132
R² = 0.9766

0.8

0.6
0.4
0.2
10mm

0

抵抗値が 684Ω から 162Ω と小さくなった。これ

0200は電解質である生理食塩水により配線が短絡したためと考えられる。脈拍については，圧電フ

図 12

400
600
経過時間，h800

経過時間及び抵抗変化率

ィルムの表裏に電極パタン及び配線を形成した
後，手首付近に密着させ，拍動による変位で樹生理
食塩水

脂の表裏に発生する電位差を検出した。図 14に脈拍検出の結果を示す。拍動に対応した数mV の電位差を検出し，脈拍を検出できることを確認した。筋電位については，電極を印刷し684(Ω)たフィルム 2 枚を腕に張り付け，筋肉を弛緩・収縮させることで変化する両者の電位差を測定

図 13162(Ω)

生理食塩水滴下による抵抗変化

した。手の平を握りしめたり，開いたりすることで，腕の筋肉が弛緩と収縮を繰返し，

脈拍検出20~30mV の電位差が発生することを確認した。
なお，肌への密着性が不十分であったためか，

電圧
(mV)

出力は不安定であった。以上より体温,発汗，脈拍，筋電位について信号が検出できることを確認し，図 15 に示すような集積型ヘルスケアセ

センサ

ンサへの応用の可能性が示された。なお，本研
究で使用した樹脂基板上の配線デバイスは，水

図 14

約 1Hz

10 1 時間(S)

圧電フィルムを用いた脈拍検出

分への耐性が低く,生理食塩水の滴下試験後や，水中への浸漬において，配線が基板から剥離する現象がみられた。これは Ag インクの特性に起因するものと考えられる。そこで電極表面を樹脂フィルムで保護したところ，水中浸漬においても配線は剥離しなかった。さらに表面の酸

体温
センサ

脈拍
センサ

化も抑制され，経過時間にともなう配線抵抗変化率が小さくなった。以上の結果より，実際のセンサデバイス作製においては，電極表面の保

発汗
センサ

図 15

― 26 ―

筋電位センサ

集積型ヘルスケアセンサのイメージ

護によるセンサ耐久性の向上，ドリフトやノイ

5) 加熱温度に対する抵抗変化，生理食塩水の滴ズ除去といった課題解決が必要であると考えら下に対する抵抗変化，圧電フィルム上に形成れる。

した電極の数 mV の電位変化，筋肉の収縮に起因する 20~30mV の電位変化より，体温,

4

結

言

発汗，脈拍，筋電位といった集積型ヘルスケ
アセンサへの応用の可能性を示した。

1) インクジェット塗布条件について検討し，樹脂基板上に，設計値に対して誤差 10µm 以下

謝で精度よく配線パタンを印刷した。

辞2) インクジェット印刷を用いてセンサデバイ

本事業の推進にあたりご指導，ご協力いた

スに応用可能な Ag－絶縁膜－Ag の積層構

だいた国立研究開発法人産業技術総合研究所造を形成した。

フレキシブルエレクトロニクス研究センター

3) テープ剥離試験及び 1,000 回の繰返し曲げ試
験により配線密着性を評価し，良好な密着性

牛島洋史氏，および研究室の皆様に深謝します。

を確認した。

文4) 30~100℃の基板加熱に対して配線抵抗が直1) K.Nomura,et al.;J.Micromech.Microeng.24

線的に変化し，フレキシブル温度センサとして活用できる可能性を示した。

献(2014)095021
2) Y.Kusaka, et al.; J.Micromech.Microeng.25(2015)055022― 27 ―

パワーデバイスにおける過電流検知用 TSV 構造
MEMS ロゴスキーコイル
渡部善幸
九里伸治

＊

矢作徹

吉田賢一

＊

阿部泰

指田和之

＊

村山裕紀
新井大輔 ＊

池田克弥 ＊MEMS Rogowski Coil with TSV Structure for Overcurrent Detection in Power Device

Yoshiyuki WATANABE
Shinji KUNORI＊

Toru YAHAGIKenichi YOSHIDA＊

Yutaka ABE

Kazuyuki SASHIDA ＊Hiroki MURAYAMA
Daisuke ARAI ＊Katsuya IKEDA＊

We have fabricated a MEMS Rogowski coil with TSV structure for over current detection in power device.
The device size is 10×10×0.3mm3, the number of turns of the coil is 137 turns, and the via diameter is
100µm. In the type that allows current through the silicon substrate, the electromotive force was notstabilized and the current could not be detected. In the type in which a current flows through the center
penetrating part, the electromotive force was stable. When the slew rate (di / dt) was kept constant at 10 A /μs, and the current was changed by 5 A at most up to 40 A, MEMS Rogowski coil could detect current
linearly. When the slew rate was changed by 10 A / μs at most up to 100 A / μs, it was found that the MEMS
Rogowski coil could detect current almost linearly following the reference sensor.

1

緒

言

れらは構造や制御，調整が複雑であり，磁性材

太陽光発電や電気自動車充電ステーション等料を用いる場合はプロセスの都合上シリコン系に用いられる産業用パワーコンディショナは，

パワーデバイスへの集積化は適用困難である。

内陸地域や沿岸地域，砂漠地帯から極寒地域まロゴスキーコイル型電流センサは，磁性材料をで，世界各地の様々な温度，湿度，塩害雰囲気

必要とせず，磁気飽和がないため大電流が検出等の環境で用いられている。このような過酷な可能であり，ループ形状電流センサなどが実用

環境で長期間使用される場合，パワーコンディ

化されている。小型ロゴスキーコイル型電流セ

ショナ内のインバータやコンバータに使われてンサとしては，プリント基板などに via を形成いるパワーSi-MOSFET，Si-IGBT の過電流によし，めっきやはんだで配線したものなどが報告

る故障が想定される。このような異常が発生しされており，良好な特性が得られている 6)～ 10)。

た場合には，火災や感電などの事故防止，エネ

本研究では，パワーデバイスごとの過電流検

ルギーロス防止のため，早急な異常検知，復旧

知，およびシリコン系パワーデバイスへの集積が必要である。すでに実用化されている電流セ化を目指し，TSV（Through -Silicon -Via） 11)構ンサは，CT（Current Transformer）型や，ホー造の微分検出型 MEMS ロゴスキーコイルの作

ル CT 型（ホール素子＋CT），フラックスゲー

製，および基本電流特性評価を行った。

ト型，シャント抵抗型などがあり，目的にあった仕様，方式が用いられている 1)。太陽光発電

ロゴスキーコイルの構造と動作原理

2や電気自動車で用いられる数 100A の大電流検デバイスの構造を Fig.1 に示す。中央部は，パ

出では，ホール素子型電流センサ 2), 3)，磁気飽

ワーSi-MOSFET や Si-IGBT などの上下方向の電流

和型電流センサ【平成 29 年度

4), 5)などが開発されている。こ制御を行うパワーデバイスを想定し，これを取り山形県ものづくり企業技術開発支援共同研究事業】＊新電元工業株式会社― 28 ―

囲むようにデバイスエッジに沿って，上面配線－

束密度がコイル内で一定であると仮定すると，コ

TSV 内配線－下面配線が旋回する構造のロゴス

イル中心から接線方向に発生する磁束密度 Bj は，キーコイルである。チップサイズがビオ・サバールの法則により以下となる。

3

10×10×0.3mm ，TSV 直径 100µm，深さ 300µm，
TSV 間中心距離 250µm で，137 ターンのコイルBj とした。ロゴスキーコイル型電流センサは，通常
外部磁界キャンセル用の戻りコイルを形成するが，本研究では電流検知のみに注目し戻りコイル

 Sii
2r j

(1)

ただし，

は形成していない。

Bj：j 番目のコイルを貫く磁束密度

電流検出の原理を Fig.2 に示す。デバイス中央µSi：シリコンの透磁率部の導線下方に電流 i が流れたとき，中心から距

𝑖𝑖：デバイス中央部の導線を流れる電流

離 rj にある j 番目のコイル（j：1～137）を貫く磁rj：導線から j 番目のコイルまでの距離

j 番目のコイルに発生する誘導起電力 Vj は，ファラデーの法則により以下となる 12)～14)。

Vj 

S j cos  j didφ dB jS j cos  j   Si
dt
dt
2r j dt
(2)

ただし，
φ：j 番目のコイルを貫く磁束
Sj：j 番目のコイルが囲む面積
θj：j 番目のコイル面と，電流からコイルの中心を結んだ直線（rj）とがなす角度

Fig. 1 Configuration of MEMS Rogowski

したがって，ロゴスキーコイル全体の起電力 V

coil.

はすべてのコイル起電力の総和として以下になる。

V  V j j(a) Bird view

di   S j cos  j   Si 
2r j dt   j

(3)

デバイスの作製3

作製プロセスを Fig.3 に示す。
1.

TSV 形成用のエッチングマスク（シリコン

酸化膜 1µm 厚）を形成。
2. SiO2 マスクを用いた DRIE により厚さ 300µmの Si を貫通エッチング。
3. 熱酸化により表面および貫通 via 側壁表面にシリコン酸化膜 1µm 厚を形成。
(b) Top view

4. めっき用のシード metal（Au/Cr）をスパッタ

Fig. 2 Principle of current detection.

5. 塩化パラジウム，塩酸の混合液に浸漬しシー形成し，コイル形状にエッチング。

― 29 ―

渡部 矢作 阿部 村山 九里 吉田 指田 新井 池田 : パワーデバイスにおける過電流検知用 TSV 構造 MEMS ロゴスキーコイル

ド metal の触媒付与を行う。塩化ニッケルベー
スの無電解 Ni-P めっき液を用いシード metal 上にのみ選択的に無電解 Ni-P めっきを形成。
作製した MEMS ロゴスキーコイルの写真を
Fig.4 に示す。直径 2 インチの Si ウェハに 12 チップレイアウトし，ブレードダイシングによりチップ分割した。無電解 Ni-P めっきはおよそ5µm の厚さである。TSV 断面の SEM 写真を
Fig.5(a)，X 線 CT 像を Fig.5(b)に示す。TSV 直
径 100µm，深さ（ウェハ厚さ）300µm の側壁に沿って Ni-P めっきが断線することなく均一に形成されてある様子がわかる。

(a) Cross section of TSV (SEM image)(b) Cross section of TSV (X-ray CT)
Fig. 5 Electroless Ni-P plating film in the
TSV.

特性評価

4

Fig. 3 Fabrication procedure of the device.

作製した MEMS ロゴスキーコイルのインピ
ーダンス特性について，実測値および LR 直列回路としたときの計算値を Fig.6 に示す。DC から 1MHz 程度までほぼフラットな特性で，以降はコイルのインダクタンスによるインピーダン
スの増加および位相の変化が見られる。測定の結果，コイル抵抗 R が 33Ω，インダクタンス Lが 2.9μH であり，実測値と計算値がよく一致していることから，この帯域ではほぼ LR 直列回路と見なすことができることがわかった。
10mm
5mm

MEMS ロゴスキーコイルの中央部をイオン
ミリングで貫通させた後，導線を通して電流検出特性を調べた。測定系を Fig.7 に示す。検出
回路基板に固定したロゴスキーコイル中央に，立ち上がり時間（di/dt）の異なる電流を印加し，市販の電流センサでピーク電流をモニタしながFig. 4 Fabricated MEMS Rogowski coil.

ら，電流検出した。

― 30 ―

検出信号の例を Fig.8(a)に示す。MEMS ロゴ
スキーコイルに発生する誘導起電力は，リセッ
ト信号により積分コンデンサで一旦放電させ，
毎回 0V を基準としたパルス電流と同期した検出信号とした。MEMS ロゴスキーコイルに発生する電圧は微弱なピークであるが，増幅，積分することで，パルスのオン時間の領域でリファレンス電流センサと同様の出力が得られている
様子がわかる。
電流検出特性評価として，電流の立ち上がり
レートを一定とし，立ち上がり時間を変化させ(a) Example of detected waveform

たときのピーク電流値の検出特性を調べた。式(4)において di/dt=10A/µs 一定とし，立ち上がり
時間を Δt とすると，MEMS ロゴスキーコイル
が示す誘導起電力の時間積分 Vint と，検出対象
電流のピーク値 Ipeak は，以下の比例関係となる。

(b) Evaluated results of constant slew rate
(di/dt: 10A/µs constant, Current: max 40A, 5A step )

Fig.

6

Impedance

characteristics

offabricated MEMS Rogowski coil.

(c) Evaluated results of variable slew rate
(di/dt: max 100A/µs, 10A/µs step)

Fig. 8 Current detection characteristics.

Fig. 7 Evaluation system of current detection.

― 31 ―

渡部 矢作 阿部 村山 九里 吉田 指田 新井 池田 : パワーデバイスにおける過電流検知用 TSV 構造 MEMS ロゴスキーコイル

定とし，最大電流 40A まで 5A ごとの電流を中央
𝐼𝐼𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 = ∫ 𝑑𝑑𝑑𝑑 = ∫

𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑑𝑑𝑑𝑑 = ∫ 𝑑𝑑𝑑𝑑 = ∆𝑡𝑡
𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑑𝑑𝑑𝑑

𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 = ∫ 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑑𝑑𝑑𝑑
= Δt

貫通部に印加したところ，良好な比例関係で電流検出できることを確認した。
(4)

また，電流の立ち上がりレート（di/dt）が最大
100A/µs まで 10A/µs ごとの電流を中央貫通部に印加したところ，di/dt に対して良好な比例関係で𝑆𝑆𝑗𝑗 cos 𝜃𝜃𝑗𝑗
𝑑𝑑𝑑𝑑)]
[𝜇𝜇𝑠𝑠𝑠𝑠 (∑2𝜋𝜋𝜋𝜋𝑗𝑗
𝑑𝑑𝑑𝑑

電流検出できることを確認した。

𝑗𝑗

開発したロゴスキーコイルは，パワーデバイス
周辺に，ある程度のエリアを占有すること，およ𝑆𝑆𝑗𝑗 cos 𝜃𝜃𝑗𝑗
𝑑𝑑𝑑𝑑)]
[𝜇𝜇𝑠𝑠𝑠𝑠 (∑2𝜋𝜋𝜋𝜋𝑗𝑗𝑑𝑑𝑑𝑑

び TSV 形成や側壁保護，配線形成等のプロセスステップが増える点が課題であるが，コイルの高𝑗𝑗

密度化による専有面積の低減，ロゴスキーコイルとパワーデバイス作製プロセスのある程度の共𝑆𝑆𝑗𝑗 cos 𝜃𝜃𝑗𝑗)]
= 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 [𝜇𝜇𝑠𝑠𝑠𝑠 (∑2𝜋𝜋𝜋𝜋𝑗𝑗

通化が可能と考えられる。
今後，上記の課題に向けたコイルの高密度化，

𝑗𝑗

低インピーダンス化，外部磁界影響除去のための(5)

戻りコイル形成を検討していく予定である。

立ち上がり時間 Δt を 0.5µs から 4µs まで変化

文

献させ，Ipeak を 5A から 40A まで 5A きざみで測定

1) 山岸君彦，池田健太，中沢宏紀：磁気センサ

し，上記の誘導起電力の時間積分と，ピーク電による非接触高精度電流検出技術，電気学会

流値との線形性を確認した。結果は Fig.8(b)に

論文誌 E, 137, No.8, 2017, pp.223-238.

示すとおり，良好な比例関係を示した。なお

2) 柴﨑一郎：薄膜ホール素子の開発とセンサ応

Fig.8(b)において縦軸は V･s の次元を持つべき用 ， 電 気 学 会 論 文 誌 , 119, No.8/9, 1999,

であるが，Fig.7 の電流検出系に示すとおり，

pp.405-410.

MEMS ロゴスキーコイル出力の時間積分は電3) 柴﨑一郎：ホールセンサとその応用，電気学

圧出力であることから，縦軸は電圧の次元で示会論文誌 E, 134, No.7, 2014, pp.186-192.

している。

4) S. Nakagawa, K. Yabusaki, G. Kinoshita, :次に，電流の立ち上がりレート di/dt を 10A/µs

Magnetic configuration of current sensor using

から 100A/µs まで 10A/µs きざみで変化させた場

inductive magntic detector, T. IEE Japan, 121-E,

合について，誘導起電力の時間積分と，Δt=1µs

No.6, 2001, pp.302-307.

時点での電流値との線形性を確認した。この評

5) S. Nakagawa, K. Yabusaki, G. Kinoshita, :価は，リファレンスセンサの電圧積分値と ，Development of a current sensor by using an

MEMS ロゴスキーコイルに接続しているオペ

inductive magnetic detector, T. IEE Japan,

アンプの電圧積分値を比較することで行った。

121-E, No.1, 2001, pp.39-44.

その結果，両者の積分値は Fig.8(c)に示すよう

6) Yadong Liu, Xiaolei Xie, Yue Hu, Yong Qian,に良好な比例関係を示すことを確認した。

Gehao Sheng and Xiuchen Jiang: A Novel以上の結果から，パワーデバイスにおける過Transient Fault Current Sensor Based on the

電流検知の可能性を示すことができた。

PCB Rogowski Coil for Overhead Transmission
Lines, Sensors 2016, 16, 2016, p.742.

5

結

言

7) E. S. Leland, P. K. Wright and R. M. White: A

パワーデバイスにおける過大電流検出を目的

MEMS AC current sensor for residential andとした TSV 構造の MEMS ロゴスキーコイル（電commercial

electricity

流センサ）を設計，試作した（10×10×0.3mm3）。

Journalof

電流の立ち上がりレート（di/dt）を 10A/µs 一― 32 ―

Microengineering,end-usemonitoring,

Micromechanics
19, No.9.

andEngineering, 135, 2015, pp.73-106.

8) Hao Bian, Chao Shan, Keyin Liu, Feng Chen,
Qing Yang, Jiale Yong and Xun Hou: A12)渡部善幸，阿部泰，岩松新之輔，小林誠也，

miniaturized Rogowski current transducer with

高橋義行，佐藤敏幸：電磁駆動型２軸光走査wide bandwidth and fast response, Journal of

MEMS ミラー動作の磁界依存性，電気学会

Micromechanics and Microengineering,

論文誌 E, 130, No.4, 2010, pp.107-112.

26,13)Y. Watanabe, Y. Takahashi, Y. Abe, S. Iwamatsu,

No.11.
9) 大村一郎，古賀仁大，附田正則：「IGBT モジ

T. Yahagi, S. Kobayashi, S. Konno and T. Sato:ュール用超小型電流センサの開発：高精度セElectromagnetically Dual-axis Driven MEMS

ンサ構造の提案と専用設計環境の構築」，電Grating, and its Application to 3D profiling with

気 学 会 研 究 会 資 料 （ EDD-15-095), 2015,

Near Infrared Low Coherence Interferometry,pp.47-52.

IEEJ Trans. SM, 132, No.2, 2012, pp.31-36.

10)下村直行，長田正義，秋山秀典：自己積分型

14)Y. Watanabe, S. Kobayashi, S. Iwamatsu, T.

ロゴスキーコイルの共振特性，電気学会論文

Yahagi, M. Sato, N. Oizumi: Motion Monitoring

誌 B, 114, No.1, 1994, pp.33-37.

of MEMS Actuators with Electromagnetic

11)J. P. Gambino, et al.,: An overview ofthrough-silicon-via
manufacturing

technology

challenges,

andMicroelectronic― 33 ―

Induction, IEEJ Trans. SM, 133, No.1, 2013,
pp.26-30.

セルロースナノファイバーを用いたプリンタブル湿度センサの開発
村山裕紀

阿部泰

矢作徹

村上穣

加藤睦人

加藤雅哉 ＊

渡部善幸

日比野秀昭 ＊

Printable Humidity Sensor with Cellulose Nanofibers
Hiroki MURAYAMA Yutaka ABE

Toru YAHAGIYoshiyuki WATANABE緒

Masaya KATO

言

センサインピーダンス，Ω

1

Yutaka MURAKAMI

近年，IoT・ロボット・ヘルスケア・自動車・
農業といった多くの産業分野において，湿度・温度・加速度などの各種センサの需要が増加している。また，センサへの要求は多様化しており，小型・低コストに加え，用途に応じて薄型・
大面積・フレキシブル・使い捨て可能など，様々な性能が求められている。これらのニーズに対応するため，印刷を用いた電子デバイス作製技術（プリンテッドエレクトロニクス）への期待＊

Hideaki HIBINO

Mutsuto KATO
＊

107
106
1000倍超

105
104
103
20

30
図2

が高まっている 1)。

40

50 60 70
湿度，%RH80

90

市販湿度センサのインピーダンス変化率

本研究では，フレキソ印刷への適用を想定したプリンタブル湿度センサの開発に取り組んだ。
湿度センサは，櫛歯形状の電極の上に感湿膜を形成した構造（図 1）で，インピーダンスの変化により湿度を測定するセンサである。本報告では，感湿膜材料と電極形状を検討し，さらに印刷にて作製したセンサの特性を評価した。なお，本研究では，図 2 に示す市販湿度センサ（HR202L，AOSONG）のインピーダンス変化

実験方法

2

2.1 感湿膜材料の検討
まず，感湿膜に用いる材料の検討には，吸湿性が見込めるフォトレジスト（OMR，東京応化工業（株）），ポリビニルアルコール（PVA）水溶液（アラビックヤマト，ヤマト（株）），セル
ロースナノファイバー（CNF）分散液（レオク
リスタ®，第一工業製薬（株）），多孔質フィル率を目標に，湿度 10%RH~90%RH の範囲でインム（サンマップ®，日東電工（株）），紙（アズピーダンス変化率 1000 倍以上を目指すこととピュアクリーンペーパー，アズワン（株））を用した。

いた。検討の際には，MEMS プロセスにより石英基板上に電極線幅 270μm，線間距離 130μm，W:7.3mm

電極本数 10 本の構造を持つ櫛歯状の金電極を

H:3.5mm

感湿膜

作製し，その上にスピンコートにて各材料の溶液を塗布し感湿膜を形成してセンサとした。センサは，図 1 に示すサイズ（目標とする市販セ櫛歯電極

ンサと同等）とした。ただし，多孔質フィルムと紙については，溶液化が困難だったため，イ

図1

ンクジェット塗布装置（DMP-2831，富士フイル

インピーダンス変化型

ムグローバルグラフィックシステムズ（株））に

湿度センサの形状【平成 28～29 年度て，材料上に同形状の櫛歯電極を形成しセンサ

ものづくり製品化支援事業】＊株式会社太陽機械製作所― 34 ―

とした。各材料は，恒温恒湿層内にて湿度を電極
本数10%RH~90%RH まで変化させた際のセンサ イ
ンピーダンスを LCR メーター（IM3533，日置

線幅 線間距離電機(株)）で測定し，その変化率にて評価した。
インピーダンス変化率の定義は式 1 に示す。測図3

定は，印加電圧 1V，測定周波数 1kHz，温度 25℃

検討したパラメータの条件で，湿度が安定した後に実施した。
表1

櫛歯電極パラメータの組み合わせ

インピーダンス変化率

線幅

線間距

電極本数

[μm]

離[μm]

[本]

1

270

130

10

2.2 櫛歯電極構造の検討

2

270

90

11

次に，電極の櫛歯構造と湿度に対するインピ

3

270

60

12

ーダンス変化率の関係を調査した。櫛歯電極の

4

270

30

13

構造を決定するパラメータは，①電極の線幅，

5

90

90

22

6

90

60

26

7

90

30

33

8

90

15

36

=

10%𝑅𝑅𝑅𝑅のインピーダンス
90%𝑅𝑅𝑅𝑅のインピーダンス（1）

素子 No.

②線間距離，③電極本数である。図 3 に検討したパラメータを図示する。ここで，電極本数は，
センサ高さ H（図 1）を電極線幅と線間距離の和で割った値となるため，厳密には変数ではない。表 1 に検討した線幅，線間距離，電極本数の組み合わせを示す。表 1 の No.1 のセンサは，実験 2.1 で用いた電極パラメータである。本検討においても，電極は MEMS プロセスを用いて石英基板上に作製した。また，感湿膜は実験 2.1
にて最もインピーダンス変化率が大きい材料を用い，測定機器・測定条件は前検討と同一とした。
2.3 フレキソ印刷による湿度センサの作製
最後に，感湿膜材料，感湿膜作製条件，電極形状を最適化した構造の湿度センサについて，

図4

フレキソ印刷機（図 4）を用いて樹脂基板（PET

フレキソ印刷機（TOFLEX-Smart，(株)太陽機械製作所）

フィルム，t=50μm）上に電極および感湿膜を形成した。当該印刷センサについて，湿度に対す（PET）と親和性を持つことが必要である 2)。

るセンサインピーダンスの応答特性を評価した。

特に印刷版は撥水性の樹脂であることが多いため，フレキソ印刷で塗布することが可能な溶液

実験結果および考察

は溶媒としてアルコールを多量に含有する必要

3.1 感湿膜材料の検討結果がある。ここで，PVA はエタノールへほとんど

各材料を感湿膜としたセンサにおいて，湿度

溶解しないため 3)，フレキソ印刷への適用は困10%RH~90%RH まで変化させたときのインピ難であると判断した。一方 CNF は，水溶媒中でーダンス変化率を図 5 に示す。図 5 より，PVA，

均一分散した後にアルコールを混ぜても均一な

CNF を感湿膜として用いた場合に，湿度に応じ分散を保つことができるため，フレキソ印刷へてインピーダンスが大きく変化することが分かの適用が可能である。以上により，湿度に対すった。しかし，フレキソ印刷へ適用するためにるインピーダンス変化率およびフレキソ印刷へ

は，感湿膜材料の溶液が印刷版および印刷基材の適用可能性から，感湿膜は CNF が適切である

3― 35 ―

村山 阿部 矢作 村上 加藤 渡部 加藤 日比野 : セルロースナノファイバーを用いたプリンタブル湿度センサの開発

7 に示す。図 7 のセンサにおけるインピーダン

ことがわかった。

スの変化率を図 8 に示す。図 8 より，湿度10%RH~90%RH までの範囲において，約 1000
倍のインピーダンス変化率を示すことがわかった。しかし，特に 30%RH 以下の低湿度領域で
は，センサインピーダンスの変化率が非常に小
さく，湿度の測定可能範囲を拡大することが今後の課題である。
市販
センサ

図5

印刷
センサ

各材料のインピーダンス変化率

3.2 櫛歯電極構造の検討結果
表 1 に示した各パラメータの構造を持つ櫛歯電極を MEMS プロセスにて作製し，CNF で感湿膜を形成してセンサとした。各センサのイン※感湿膜は着色

ピーダンス変化率を図 6 に示す。縦軸は，No.1

図7

フレキソ印刷センサ

図8

フレキソ印刷センサのセンサのインピーダンス変化率を 1 として正規化して示している。この図により，電極線幅は小さく，線間距離が短い，密な櫛歯になるほどインピーダンス変化率が大きくなる傾向がある
ことが分かる。ここで，フレキソ印刷で印刷可
能な最小線幅/線間距離は，90μm/30μm であるた
め，素子 No.7 をインピーダンス変化率が最大化可能な電極パラメータとして採用した。

インピーダンス変化率

結

4

言

フレキソ印刷への適用を想定したプリンタブ
ル湿度センサの開発を目指し，感湿膜材料および電極構造の検討と，印刷したセンサについて
図6

正規化したインピーダンス変化率の性能評価を実施し以下の知見が得られた。
1) 感湿膜材料は，湿度に対するセンサインピー

3.3 フレキソ印刷による湿度センサの作製

ダンスの変化が大きく，印刷への適用が可能

3.1，3.2 の結果から，線幅 90μm，線間距離なセルロースナノファイバー（CNF）が適し

30μm，電極本数 33 本の櫛歯電極上に，CNF のていることが分かった。

感湿膜を形成したセンサをフレキソ印刷にて作

2) センサインピーダンスの変化率を指標とし製した。フレキソ印刷にて作製したセンサを図て櫛歯電極の構造パラメータの影響を検討― 36 ―

課題である。

し，電極線幅および線間距離が小さく密な構造であるほどセンサインピーダンスの変化

文率が大きくなることが分かった。本研究では
フレキソ印刷可能な最も微細パターンとし

1) 2018 フレキシブル／有機／プリンテッドエて，線幅/線間距離を 90μm/30μm とした。

レクトロニクスの将来展望，株式会社富士キ3) 1)，2)の結果をもとに，フレキソ印刷にて作製した湿度センサの特性を評価し，湿度

献

メラ総研，20182) 市川家康：印刷インキのレオロジーと印刷適

10%RH~90%RH の範囲において，目標とし性，大蔵省印刷局，1955

た市販センサと同等の約 1000 倍のインピー

3) João F. A. Lopes and Catherine Simoneau :ダンス変化率を実現した。一方，湿度 30%RH

Solubility of Polyvinyl Alcohol in Ethanol ，以下の低湿度領域ではインピーダンス変化

EFSA supp「orting publication，2014

率が小さいため，湿度分解能の向上が今後の― 37 ―

鋳型に用いるセラミックススラリーの管理方法に関する調査研究髙橋俊祐
Research on How to Manage Ceramic Slurry to be Used as a Casting Mold
Shunsuke TAKAHASHI

1

緒

言

（ 株 ） リ ガ ク 製 TG8120 を 用 い て 常 温 か ら

ロストワックス鋳造法は，製品形状のろう型

1000℃まで昇温させ，TG と DTA の変化を確認にセラミックススラリーをコーティングした後した。強熱減量については，あらかじめ 200℃に脱ろうすることで図 1 に示すような鋳型を作で乾燥させた試料を 1000℃の炉で 1 時間強熱し成し，溶鋼を注入する鋳物の製造方法である。

て減量を求めた。比表面積測定については外部

ロストワックス鋳造法を用いることで，薄肉で機関に依頼し，マイクロトラック（株）製

複雑形状の鋳造品を高い寸法精度で高品質に製BELSORP-max12-N-VP を用いて測定した。電子造することが可能となる。

顕微鏡観察については，FEI 製 Quanta400 を用

ロストワックス鋳造の製造現場において，セ

いて 300 倍，600 倍で外観の様子を観察した。

ラミックススラリー材料のロット変更のタイミ
ングでスラリーの粘性変化や，図 2 に示すように流動性が消失するスラリーゲル化などが起こることが確認されており，原因を究明しスラリ
ーの品質を安定化させる管理方法が求められている。
本研究ではスラリー不良の起点とされる高純度シリカ材料の各種物性試験を行い，正常品と不良品の差を見出し，日常的に管理するべき物
性項目を明らかにすることを目的とした。

2

実験方法

図 1

ロストワックス鋳造用鋳型

ロストワックス鋳造メーカーより提供された
正常高純度シリカを 10 サンプル，ゲル化の発生する不良高純度シリカを 2 サンプル使用し，「粒度分布測定」「密度測定」「成分分析(波長分散型
蛍光エックス線分析)」「pH 測定」「熱物性測定(TG-DTA)」「比表面積測定」「強熱減量」「電子顕微鏡観察」の 8 項目について検討した。
粒度分布測定については，マイクロトラッ
ク・ベル（株）製 MT3300EXⅡを用いて水を溶媒にして測定した。密度測定については，ピクノメータ法により測定した。成分分析についてはスペクトリス（株）製 Magix-EX を用いた。
pH 測定試験については一定量のイオン交換水に高純度シリカを添加して撹拌し，遠心分離後に上澄み液を測定した。TG-DTA については，【平成 29 年度若手チャレンジ研究事業】― 38 ―

図 2

スラリーゲル化の様子

表 1

不良状況

正常品 1

正常品 2

正常品 3

ゲル化品 1

ゲル化品 2

12.6

16.0

13.8

12.6

13.2

14.8

16.7

17.2

15.8

17

0.024

0.025

0.051

0.13

0.066

不純物なし

不純物なし

不純物なし

Ca あり

K あり

密度(g/cm3)

2.72

2.75

2.70

2.69

2.71

pH

6.31

6.38

5.73

6.85

6.38

1.16

1.01

－

1.13

1.23

50%径(μm)
粒度分布

MV/MN
(分布幅)

強熱減量(%)
定性分析

成分分析

(XRF)

2

比表面積(m /g)

3

高純度シリカの物性試験結果一覧

TG-DTA

吸熱・重量変化に相関はなし

電子顕微鏡観察

粒子の形状に大きな差はなし

実験結果および考察

3.2 ゲル化メカニズムの推定と再現実験
セラミックススラリーは「エチルシリケート」

3.1 高純度シリカの各種物性試験結果
高純度シリカの物性試験結果一覧を表 1 に示

「水」
「界面活性剤」「アルコール」「高純度シリ

す。実際には正常高純度シリカは 10 サンプル測

カ」「塩酸」を原料として成っており，塩酸を触定しているが，正常品間で測定結果に差が少な媒としたエチルシリケートの加水分解によりかったため，代表して 3 サンプルを記載してい徐々に硬化していく。今回のケースでは，触媒る。粒度分布，強熱減量，密度，pH，比表面積，の塩酸を高純度シリカに含まれる Ca，K が消費

TG-DTA，電子顕微鏡観察については，微小なしていることで反応を不安定にしているのでは差は見られたものの不良との相関があるとは言ないかという仮説を立てた。Ca，K の半定量分えない結果となった。蛍光エックス線定性分析

析結果を参考に塩酸との当量を計算したところ，の結果，ゲル化する高純度シリカの試料からの不良シルシック 1kg を使用する場合，約 3ml のみ K あるいは Ca が検出された。同装置を用い塩酸が Ca，K 化合物により消費されることが分た FP 法による簡易定量分析の結果，不良品 1

かった。仮説を実証するモデル実験として，正の K 量は酸化物換算で 0.10%，不良品 2 の Ca

常高純度シリカを用いてスラリーを作成し（図量も酸化物換算で 0.10%であった。表 2 に半定

3），CaO，CaCO3，K2CO3 を添加してスラリー

量分析の結果一覧を示す。斜線部は非検出であの挙動を確認したところ，どの化合物を添加しる。強熱減量についてゲル化品が正常品よりもても製造現場同様のゲル化が確認された（図 4）。

減量分が多いのは炭酸化合物の脱炭酸由来の可追加実験として CaO，CaCO3，K2CO3 を添加し能性が挙げられる。

たスラリーに塩酸を Ca，K との反応量（シルシ

表 2
SiO2
MgO
Al2O3
K2O
CaO
Fe2O3

ック 1kg あたり 3ml）以上添加するとゲル化のFP 法による半定量分析結果

兆候がなくなった(図 5)。再現実験条件とその結正常品1 正常品2 正常品3 ゲル化品1ゲル化品2
99.9
99.9
99.9
99.8
99.6
0.09
0.08
0.03
0.02
0.03
0.159
0.10
0.10
0.01

果一覧を表 3 に示す。これらの実験により，Ca，K が塩酸の触媒効果を奪っていたという仮説は正しいことが実証できたと考える。

― 39 ―

髙橋 : 鋳型に用いるセラミックススラリーの管理方法に関する調査研究

表 3
添加物質

再現実験の条件と結果

添加量(シリカに対する重量%)

添加なし

図 3

CaO

0.10%

CaCO3

0.10%

K2CO3

0.10%

塩酸
(ml/シリカ1kg)
標準量
標準量
1.0
3.8
標準量
1.0
3.8
標準量
1.0
3.8

スラリー：○
ゲル化：×
○
×
×
○
×
×
○
×
×
○

通常条件（スラリー状）

結

4

言

セラミックススラリー管理方法に関する調査研究を通して，以下の知見を得た。
1) ゲル化不良の発生する高純度シリカ材料か
らは不純物として K，Ca 化合物が検出された。
2) 再現実験の結果，ゲル化の原因は不純物が触媒の塩酸を消費することが分かった。
3) 今後は，蛍光エックス線分析による高純度シ
リカの不純物スクリーニング検査が必要で
図 4

通常条件に K2CO3 を添加

図 5

通常条件に K2CO3 と HCl を添加ある。

（スラリー状）― 40 ―

カーボンナノチューブの複合化によるレジンボンド砥石用ポリイミドの機械的特性の向上
泉妻孝迪

村岡潤一

大津加慎教

村上周平

鈴木庸久*

Improvement of Mechanical Properties of Polyimide for Resin-bond-grinding-wheel by Composite ofCarbon-nanotube
Takamichi IZUNOME

Jun-ichi MURAOKA

Shuhei MURAKAMI

1

緒

言

Yoshikazu OHTSUKA

Tsunehisa SUZUKI ＊で 1~20wt%の範囲となるよう混合した。混合液

クリープフィード研削は，高切込み，低送りを貧溶媒中へ滴下し再沈後，吸引濾過して PAA

速度の研削条件で加工を行う，高硬度材の高能被覆 CNT を得た。得られた PAA 被覆 CNT 粉を率研削法として広く用いられている。クリープ

電界放出形走査電子顕微鏡（FE-SEM; JEOL 製

フィード研削では，砥粒切込み深さは小さく，

JSM-7900F）で観察し被覆状態を確認した。

砥粒切削長さ極めて大きくなることから，研削

2.1.2 PI 被覆 CNT 粉の調製温度が高くなる傾向がある。したがって，クリ2.1.1 で得られた PAA 被覆 CNT 粉を 350℃1h

ープフィード研削に用いる砥石には耐熱性や放の熱処理によりイミド化を行った。得られた PI

熱性が求められ，レジンボンド砥石の場合，ボ被覆 CNT は赤外分光分析装置（パーキンエルマ

ンド材は耐熱性に優れるポリイミド樹脂（PI）

ージャパン製 Frontier Gold FTIR Spotlight400）が用いられる 1)。我々は，この PI の強度，耐熱を用いてイミド化を確認した。

性，放熱性などを向上させ，レジンボンド砥石の長寿命化を図るため，カーボンナノチューブ（CNT）を添加した高耐熱性・高強度な PI 複合体の開発に取り組んでいる。CNT と PI の複合体は，フィルムをワニスから作製した際に強度や電気伝導性などが向上すると報告されている
2)。しかし，この作製方法では，砥石のような厚肉 CNT／PI 複合体を作製することが困難である。別な作製方法として， CNT と PI 粉を混合し，成形する方法があるが，この方法では，

2.1.3 PI-powder/CNT 混合粉の調製
固相微粒子混合分散装置（日本コークス工業
製マルチパーパスミキサーMP 型）を用い CNT（Nanocyl NC7000）と PI 粉（宇部興産製 UIP-R）
を CNT 含 有 量 が 1~3wt%の 範 囲 で 混 合 し ，PI-powder/CNT 混合粉を得た。
2.2 PI/CNT 成形体の作製
プラズマ複合材料焼結装置（エス・エス・ア
ロイ製 CSP-V-601201）用いて φ50mm×2mm のPI/CNT 成形体を作製した。PAA 被覆 CNT 粉の

CNT の均一分散が難しいという課題がある。
本報では，良分散状態で，高濃度な CNT 複合

反応成形における成形条件は成形圧力をPI 樹脂を成形することを目的として，ポリアミ

30MPa とし，真空下（20Pa 以下）で 380℃，1

ック酸（PAA）被覆 CNT 粉からの反応成形法を時間加熱した。成形後，赤外分光分析によりイ

検討し，得られた PI/CNT 成形体の機械的特性

ミ ド 化 を 確 認 し た 。 PI 被 覆 CNT 粉 お よ びを評価した。

PI-powder/CNT 混合粉の成形条件は成形圧力を実験方法

時間加熱した。得られた各成形体の CNT の分散

200MPa とし，真空下（20Pa 以下）で 380℃，12

2.1 PI/CNT 粉の調製状態について透過型電子顕微鏡（TEM; Philips

2.1.1 PAA 被覆 CNT 粉の調製

製 CM300 ）を用いて評価した。

CNT（Nanocyl NC7000）と PAA ワニス（宇部興産製 U-Varnish A）を CNT 含有量が固形分量

2.3 PI/CNT 複合成形体の三点曲げ試験
2.3.1 曲げ強さの測定【平成 27～29 年度 戦略的基盤技術高度化支援事業】＊秋田県立大学― 41 ―

泉妻 村岡 大津加 村上 鈴木 : カーボンナノチューブの複合化によるレジンボンド砥石用ポリイミドの機械的特性の向上

成形体から 40mm×10mm×1.8mm の曲げ試

はサブ μm サイズの網目状の構造が確認できた。

験片を採取し，精密万能材料試験機（島津製作

PAA 被覆 CNT5wt%粉に比べ PAA の重量比が少所製 AUTOGRAPH AG-X 100kNX）を用いて圧ない PAA 被覆 CNT10wt%粉では，網目構造を構

子 半 径 2mm ， 支 点 間 距 離 30mm ， 試 験 速 度成する繊維径が細いことが確認できる。これは0.5mm/min の条件で三点曲げ試験を行い，曲げPAA と CNT の構成比に応じて被覆量が減少し強さを測定した。

たためと考えられる。PI-powder/CNT 混合粉は2.3.2 FE-SEM による破面観察

PI 粒子表面に CNT が付着している様子が確認

曲 げ 試 験 後 の 破 面 を FE-SEM で 観 察 し ，でき，高倍率観察からは CNT が粒子表面に刺さCNT3wt%における各成形体の破壊形態を確認

りこんでいる様子が確認された。
熱処理による PI 被覆 CNT 粉の調製結果の代した。

表例として，PAA 被覆 CNT10wt%粉および PI

実験結果および考察

被覆 CNT10wt%粉の赤外吸収スペクトルを図 2

3.1 PI/CNT 複合粉の調製に示す。熱処理により 1650cm-1 付近のアミドのPAA 被 覆 CNT5wt% 粉 お よ び PAA 被 覆

吸収が消失し，1775 cm-1 のイミドの吸収が増加

CNT10wt% 粉 ， PI-powder/CNT3wt% 混 合 粉 のしており，PAA がイミド化したことが確認でき

SEM 観察結果を図１に示す。PAA 被覆 CNT 粉

た。

3

図1

PI/CNT 原料粉末の SEM 写真(a); PAA 被覆 CNT5wt%粉, (b); PAA 被覆 CNT10wt%粉,(c); PI-powder/CNT3wt%混合粉, (d); (c)の高倍率観察

図2

PAA 被覆 CNT10wt%粉および PI 被覆 CNT10wt%粉の赤外吸収スペクトル― 42 ―

に寄与することが示唆された。

3.2 CNT/PI 成形体の TEM 観察
CNT20wt% 成 形 体 お よ び

CNT3wt%における各 PI/CNT 成形体の破面観

PI-powder/CNT3wt%成形体の TEM 観察結果を察結果を図 4 に示す。PI-powder/CNT 成形体は

図 3 に示す。PI-powder/CNT3wt%成形体は CNT

PI-powder/CNT 混合粉の粒子界面で破壊しておが凝集していることが確認できる。これはり，CNT の凝集体も確認された。このことから

PI-powder/CNT 混合粉において PI 粒子表面にのPI-powder/CNT 成形体の曲げ強さが CNT の増加み存在する CNT が成形時に凝集たためと考えとともに低下したのは，PI 粒子の表面を覆ったられる。対して PAA 被覆 CNT 成形体は CNT が

CNT がマトリクスとなる PI 粒子間での分子の20wt%の高濃度添加にも関わらず良分散状態で相互拡散を阻害し，かつ破壊起点となる CNTあることが確認できた。これは PAA 被覆 CNT

凝集体を形成したためと考えられる。PAA 被覆

粉の被覆構造が，成形時における CNT の再凝集

CNT 成形体の破面にはディンプルが確認でき，を抑制するためと考えられる。

延性的な破面を示した。これは反応成形により

PAA

被 覆

3.3 PI/CNT 成形体の三点曲げ試験結果

PI 粒子間で分子が十分に相互拡散し，均一な強PI/CNT 成形体の曲げ強さを表 1 に示す。

度のマトリクスを有する成形体が作製できたた

PI-powder/CNT 成形体は，CNT の増加とともにめと考えられる。一方で PI 被覆 CNT 成形体は曲げ強さが低下した。一方で PAA 被覆 CNT 成

脆性的な破面を示していることから，PI 粒子間

形体は，CNT の増加とともに曲げ強さが向上し，において分子の相互拡散が十分に進行せずマト

最大添加量の CNT20wt%において 238MPa を示

リクスの強度が不均一になったと考えられる。

した。また，イミド化後に成形した PI 被覆 CNT

以上から，PI/CNT 成形体の曲げ強度の向上に

成形体は曲げ強さと CNT 量の相関が確認でき

おいて，CNT の良分散と十分に相互拡散したなかった。これにより PAA からの反応成形がPI 相の形成が重要と考えられ，PAA 被覆 CNT

PI/CNT 成形体の高強度化と曲げ強さの安定化

粉からの反応成形が有効性であると考えられる。

図3

PI/CNT 成形体の TEM 写真(a); PAA 被覆 CNT20wt%成形体, (b); PI-powder/CNT3wt%成形体
表1PI/CNT 成形体の曲げ強さ，MPa

CNT含有量（wt%）
含有量（wt%） PAA
PAA 被覆被覆 CNT
CNT
CNT

PI 被覆 CNT
CNT PI-powder/CNT
PI-powder/CNT

00

－
－

－

169
169

11

197
197

－

－
－

1.5
1.5

－
－

－

90
90

33

200
200

66

61
61

55

205
205

109

－
－

10
10

220
220

69

－
－

20
20

238
238

108

－
－

― 43 ―

泉妻 村岡 大津加 村上 鈴木 : カーボンナノチューブの複合化によるレジンボンド砥石用ポリイミドの機械的特性の向上

図4

4

結

PI/CNT 成形体（CNT3wt%）の破面の SEM 写真

謝

言

辞

PAA 被覆 CNT から反応成形により得られた

本研究は平成 27~29 年度戦略的基盤技術高度

PI/CNT 成形体は，CNT20wt%の高濃度条件でも化支援事業により行われたものである。記してCNT が良分散であり，238MPa の曲げ強さを示感謝する。

した。このことから被覆構造による再凝集抑制

文と反応成形による均一な強度のマトリクス形成が肉厚で高強度な PI/CNT 成形体の作製に効果

献1) 三宅正二郎, 渡辺純二, 上野嘉之, 鶴田兼吉,的であると考えらえる。

精密機械, 43, 12, (1977), 1415-1420.
2) H. H. So, J. W, Cho, N. G. Sahoo, European
Polymer Journal, 43, 9, (2007), 3750-3756.

― 44 ―

機械的信頼性向上に向けた熱可塑性樹脂の成形加工技術の開発
後藤喜一

佐竹康史

江部憲一

大津加慎教

Study of Molding Process Conditions of Thermoplastic Resin for Mechanical Reliability
Kiichi GOTO

1

緒

Yasufumi SATAKE

Yoshikazu OTSUKA＊

Kenichi EBE

言表1

自動車等，部品のプラスチック化が進められ試験片の寸法寸法（mm）ている。自動車等の部品には高い信頼性が要求されることから，強度や耐久性などに影響を与

l1

平行部の長さ80±2

える，材料の選択，形状デザイン，成形条件は

l2

タブ部間距離109.3±3.2

より慎重な検討を要する。

l3

全長

≧170

r

肩部の幅

24±1

b1

中央の平行部の幅

10±0.2b2

端部の幅20±0.2

h

厚さ

4±0.2

つかみ具間距離115±1

一方，プラスチック材料は結晶性，非晶性の違いにより，成形特性や機械的特性が異なる 1)。
しかし，これまで成形条件は成形機の動作設定
管理に留まり，樹脂種の違いによる金型内でのプラスチックの挙動と成形品の固化状態と機械的特性の関係が不明確であった。
本研究事業では，金型内樹脂圧力計測

2)が可

能な試験金型を使用し，ISO 準拠試験形状の成2.1.2 試験片射出成形金型

形実験と成形品の観察，強度試験を行い，結晶試験片は射出成形法で成形し，射出成形金型性のポリプロピレン樹脂の成形条件と成形品内は JIS K7152-1:1999「プラスチック－熱可塑性部構造と曲げの機械的特性の関連性を調べ，樹

プラスチック材料の射出成形試験片－」 4) に準脂流動解析で得られる樹脂圧力パターン予測か拠した。キャビティプレートは，ISO 金型タイら機械的特性分布が予測可能かどうか検討した。

プ A とした。キャビティプレート形状とセンサ
位置を図２に示す。本金型は，金型内の樹脂挙

2

実験方法

動を調べるため，圧力センサを中央ランナ，ゲート直下，最終充填部の計３カ所に設置した。

2.1 射出成形による試験片作製
2.1.1 試験片形状
試験片形状は，JIS K7139:2009「プラスチッ
ク-試験片」 3)に準拠した。試験片の形状を図 1に示し，寸法を表 1 に示す。

P1,P2,P3：圧力センサ

h= 4±0.2
図1

図2

試験片の形状図1 表【平成題・・・・
28～29 年度

自動車キーテクノロジー研究支援事業

図 1 表題・・・・・・・・・・・・図 1
・・・・・・・・
験片の形状
図 1 試験

片の形状
図 1 表題・・・・・・・・・・・・

試― 45 ―

研究課題】

キャビティプレート

後藤 佐竹 江部 大津加 : 機械的信頼性向上に向けた熱可塑性樹脂の成形加工技術の開発

100

2.1.3 射出成形
射出成形機は，日本製鋼所（株）製 JSWJ110EL

P1
P2
P3

80

Ⅱを使用した。金型温度調節は，（株）シュトル
ツ製 TYPE-TB-31 を使用した。図 3 に作製した

60

金型内樹脂圧力計測が可能な ISO 試験金型を成形機に取り付けた状態の写真を示す。

40

成形材料は，結晶性樹脂であるポリプロピレ
ンとし，市販の（株）プライムポリマー製プラ20

イムポリプロ J105G（MFR 9.0）を使用した。
0

0

10 20 30 40 50 60 70 80
Time , sec

図4

樹脂圧力計算結果の一例

2.3図 成形品内部構造観察
1 表題・・・・・・・・・・・・
ミクロトームでダンベル試験片の平行部から
厚さ 20μm の切片サンプルを作製し，偏光顕微
図3鏡 5) で 観 察 した 。 ミク ロト ー ム は， Leica 製

樹脂圧力計測金型

MR2235 を使用した。偏光顕微鏡は，（株）ニコ2.1.4 金型内樹脂圧力計測
図 1 表題・・・・・・・・・・・・
金型内圧力計測システムは，双葉電子工業

ン製 ECLIPSE LV100N POL を使用した。

（株）製の MOLD MARSHALLING SYSTEM を

2.4 曲げ強度試験使用した。圧力センサは，エジェクタピンタイ

曲げ強度試験は，三点曲げで支点間距離プを使用した。

64mm，試験速度 2mm/min の条件で行った。試験機は，（株）エーアンドディ製 RTF-200 を用

2.1.5 成形条件

いた。強度の算出は，JIS K7171 : 2016（ISO 178 :

樹脂温度 180～270℃，金型温度 30～80℃，射2010）に準拠し，曲げ弾性率，最大曲げ応力，

出速度 16～128mm/sec の範囲で各パラメータを規定ひずみ曲げ応力を求めた。各試験値は試験変更させて各条件の影響を調べた。本報で比較

回数 5 回の平均値とした。

した成形条件を表 2 に示す。

実験結果及び考察

3
表2

3.1 樹脂圧力解析

成形条件

樹脂圧力解析の一例として成形条件 1 と成形

成形条件

条件項目
1

2

3

4

条件 4 について樹脂圧力の時間変化を計算させ

樹脂温度（℃）

180

200

250

270

た結果を図 5 に示す。図 5 に示した圧力波形は，金型温度（℃）

30

30

30

80

成形条件 1 と成形条件 4 の樹脂圧力の時間変射出速度（mm/sec）

16

16

128

128

化は，それぞれ特徴的に異なる圧力波形を示し

図 2 の P2 の位置の圧力の時間変化予測である。

た。
成形条件 4 は，成形条件 1 よりも成形開始直2.2 樹脂圧力解析
樹脂流動解析ソフトを用いて各センサ位置での樹脂圧力の時間変化を計算した。ソフトはオートデスク（株）製 Moldflow Insight 2013 を使用した。計算結果の一例（成形条件 1）を図 4に示す。

後の圧力の立ち上がり始めが早く，圧力上昇の速さも速い。これは，射出速度が成形条件 4 の方が速いためと考える。
また，成形条件 4 は，成形条件 1 よりも圧力の極大が低く，極大後の圧力低下が遅い。これは，成形条件 4 の樹脂温度が高いためと考える。

― 46 ―

ほぼ同じ圧力波形を示しているが，条件 2 は，

100
成形条件1

条件 3 よりも，最高圧力が 3MPa 低く，圧力の

成形条件4

80

低下が約 10sec 遅い。これは，樹脂温度が高いほど，固化までの時間が長くなり，ゲートシー

60

ル時間が長くなったためと考える。図 9 の成形条件 4 は，圧力低下までの時間が著しく長い。

40

そのため，成形条件 4 の成形時間が長くなった。
20

これは，成形条件 2 と成形条件 3 と同様の理由に加えて，金型温度が高いことで，樹脂温度と

0

0

5

10

15

20

25

30

35

金型温度の差が小さくなり，樹脂から金型への40

Time , sec

熱移動が低下するためである。成形条件 1 と成樹脂圧力解析の一例

形条件 4 の射出速度に 8 倍の差があるが，樹脂（P2 位置の圧力計算結果）

圧力波形に大きな差が無いことから，射出速度

3.2 金型内樹脂圧力計測
図 1 表題・・・・・・・・・・・・
実成形による各成形条件での金型内樹脂圧力の影響は樹脂温度と金型温度に比べて小さいと

図5

言える。

計測結果を図 6 から図 9 に示す。横軸が時間（sec），縦軸が圧力（MPa）で表示している。

3.3 成形品内部構造観察

P1，P2，P3 はそれぞれランナ中央，ゲート直下，

図 10 から図 13 は試験片の平行部中央の切片

末端の圧力を示す。成形開始直後の圧力の急激

サンプルの偏光顕微鏡画像である。図 10 は表な立ち上がりは，樹脂が末端まで到達しキャビ層から内部に向かってスキン層が約 0.46mm 存

ティ内がほぼ 100%充填されたためである。そ在し，内部は球晶で構成されるコア層となっての後，キャビティ内に樹脂圧力が十分にかかっいる。成形条件 2 と成形条件 3 のスキン層厚さている間は，高い圧力値を維持している。ゲー

は，それぞれ 0.25mm，0.15mm であった。それ

トシール，樹脂の冷却固化に伴い，圧力値が低に対して図 13 は，スキン層が 0.1mm 以下と薄下している。これらは，樹脂圧力解析と同様のく，同じ観察倍率では明らかな剪断層が見られ傾向を示した。圧力の極大後の圧力低下開始のなかった。また，コア層の球晶は，図 10 に比タイミングは，実測値は図 5 解析値よりも遅い

べて明らかに大きい。3.2 で述べたように，成結果であった。

形条件 4 は，金型温度が高いことで，樹脂温度

次に各成形条件での樹脂圧力波形の特徴を述と金型温度の差が小さくなり，樹脂から金型へべる。図 6 の成形条件 1 は，最高圧力に達しての熱移動が低下する。そして，樹脂温度が低下

から圧力が低下する時間が短い。これは，樹脂する速度が遅くなるため球晶が大きく成長した

温度が低く，粘度の上昇が著しく早いためと考ものと考える。（図 17）

える。図 7 の成形条件 2 と図 8 の成形条件 3 は，
100

100
P1
P2
P3

80
60

60

40

40

20

20

0

0
0

図6

P1
P2
P3

80

20

40 60 80 100 120
Time , sec

0

20

40

60

80 100 120

Time , sec

成形条件 1 の型内樹脂圧力計測

図7― 47 ―

成形条件 2 の型内樹脂圧力計測

後藤 佐竹 江部 大津加 : 機械的信頼性向上に向けた熱可塑性樹脂の成形加工技術の開発

100

100
P1
P2
P3

80
60

60

40

40

20

20

0

0
0

図8

P1
P2
P3

80

20

40 60 80 100 120
Time , sec0

図9

成形条件 3 の型内樹脂圧力計測20

40 60 80 100 120
Time , sec

成形条件 4 の型内樹脂圧力計測

スキン層

0.5mm
図 10

0.5mm

成形条件 1 の偏光顕微鏡観察像

図 11

成形条件 2 の偏光顕微鏡観察像

スキン層

0.5mm

0.5mm
図 12

成形条件 3 の偏光顕微鏡観察像

図 13

成形条件 4 の偏光顕微鏡観察像70

3.4 曲げ強度試験
曲げ強度試験の応力-たわみ曲線の一例を図60

14 に示す。横軸はたわみ量，縦軸は応力である。

50

成形条件により，応力-たわみ曲線が異なること

40

成形条件1

がわかる。
曲げ弾性率を図 15，曲げ強さを図 16 に示す。

30

曲げ弾性率及び曲げ強さとも成形条件によって20

値が異なる結果であった。曲げ弾性率に関して

成形条件4

規定たわみ曲げ応力

10は，成形条件 1 が最も高い値 2300MPa，成形条
0

件 3 が最も低い値 1800MPa で，両者には 500MPa0の差があった。樹脂温度が高いほど曲げ弾性率が低くなると思われたが，樹脂温度が最も高い

2

4

6

8

10

12

14

16

Deflection , mm

図 14

曲げ強度試験の応力-たわみ曲線の１例― 48 ―
図 1 表題・・・・・・・・・・・・

成形条件 4 は，それよりも樹脂温度が低い成形が遅く，また保圧・冷却時間が長いためコア層条件 3 よりも高い値となった。これは，金型温の球晶が大きく成長したためと考える（図 17）。

度が 80℃で高いことにより，スキン層により近いところでも球晶組織が大きく成長した影響に70よると考える。図 17 に成形条件 4 のコア層の65

偏光顕微鏡観察画像を示す。

60

図 16 の曲げ強さは，応力-たわみ曲線の最大Flexural stress
Flexural stress at conventional deflection55

値である最大曲げ応力を網掛け，試験片厚みの50

1.5 倍である 6mm のたわみ量の時の値である規45

定たわみ曲げ応力を黒塗りで表示した。規定た

40
10
0

わみ曲げ応力は，曲げ弾性率と同様の傾向を示した。最大曲げ応力は成形条件 4 に関して，成

1

2

3

4

Number of molding conditions

形条件 2 の値よりも高い値となった。

図 16

曲げ弾性率，曲げ強さにおいて，成形条件 1

曲げ強さが最も高い値を示した理由としては，スキン層厚さに起因していると考える。先行研究におい
図 1 表題・・・・・・・・・・・・て，藤山はポリプロピレン射出成形品のコア層は球晶より成り ，スキン層流れ方向に向いた
shish-kebab 状構造により成ると報告した 6)。さらに，スキン層/コア層 2 層モデルを仮定してスキン層とコア層の曲げ弾性率を計算し，スキン層の弾性率は，コア層の弾性率の 1.7 倍である

球晶サイズと報告した 7)。これらから，本報告において，0.1mm

樹脂温度，金型温度が低い成形条件では，樹脂と金型の界面で強いせん断力が生じ，分子鎖がshish-kebab 状構造を成し固化したスキン層が厚く形成されたことにより（図 10，図 11，図 12），

図 17

成形条件 4 コア層の偏光顕微鏡観察画像

曲げ弾性率，曲げ強さが高い値を示したと考え

3.5 樹脂流動解析の活用る。

3.2 と 3.3 で行った金型内樹脂圧力測定，成形品断面の偏光顕微鏡観察による評価により，
樹脂温度，金型温度等の成形条件毎に，ポリプ

2500

ロピレン樹脂成形品のスキン層，球晶組織等で2000構成される内部構造が異なることがわかった。
また，3.4 では，その内部構造の異なる成形

1500

品の曲げ強度を評価した結果，スキン層が厚い
1000

ほど弾性率と曲げ応力が高くなることがわかっ500た。また，スキン層が薄くても球晶サイズが大
きいと曲げ応力が高くなることがわかった。

0

1

2

3

これらの蓄積データを製品設計時に活用でき

4

るのであれば，製品開発の手助けになると考え

Number of molding conditions

図 15られる。近年，樹脂流動解析ソフトの普及が進

曲げ弾性率んでいる。樹脂流動解析から得られる様々な計

スキン層が薄い成形条件 4（図 13）が，スキ算予測から成形品内部構造や機械的特性の予測

ン層がそれよりも厚い成形条件 3（図 14）より
図 1 表題・・・・・・・・・・・・
も曲げ強さの値が高くなった理由は，冷却速度がある程度できれば，コスト低減と品質向上が図られると考える。

― 49 ―

後藤 佐竹 江部 大津加 : 機械的信頼性向上に向けた熱可塑性樹脂の成形加工技術の開発

樹脂流動解析で計算した樹脂圧力波形と実成

樹脂流動解析は，メッシュのサイズや分布の形時に圧力センサで測定した樹脂圧力波形に特最適化，樹脂物性データの信頼性に影響を受け徴的類似があれば，ある程度予測ができるのでることから，より精度の高い予測を行うためにはないかと考える。図 18 と図 19 にそれぞれ成は，さらなるデータ蓄積が必要であるとともに，

形条件 1 の圧力センサ P2 の位置における樹脂

樹脂成形中の内部構造形成挙動を把握すること

圧力の計算と実測と成形条件 4 の樹脂圧力の計が重要であると考える。

算と実測を示した。

結

4

100
80

言

計算

ポリプロピレン樹脂の成形条件と成形品内部

実測

構造と曲げの機械的特性の関連性を調べ，さらに樹脂流動解析で得られる樹脂圧力パターン予60測から機械的特性分布が予測可能かどうか検討
40

し，以下のことがわかった。

201) 樹脂温度が高くなるに従い，スキン層が薄く
0

0

20

40

60

80

100

なり，金型温度を高くすることにより，スキ120ン層近傍の球晶構造が大きくなる。

Time , sec

図 18

成形条件 1 の樹脂圧力の計算と実測

2) 成形条件とそれに伴う成形品内部構造の違いにより，機械的特性としての曲げ強さに違100
計算いを生じる。スキン層が薄くなるに従い，弾80 1 表題・・・・・・・・・・・・
実測
図

性率と曲げ応力が低く，球晶構造が大きいほ60

ど値が高くなる。
3) 樹脂流動解析による圧力波形は実測波形と40類似し，成形品内部構造分布や機械的特性と相関がある。

20

4) 以上の結果から，金型設計時に，樹脂流動解
0

0

20

40

60

80

100

析による目的個所での圧力波形を得ること

120

で，成形品内部構造や機械的特性をある程度Time , sec

図 19

成形条件 4 の樹脂圧力の計算と実測

成形条件 1 と成形条件 4 の両方において，金
図 1 表題・・・・・・・・・・・・
型との熱伝達やスクリュー背圧等の計算精度の予測することができる。

文献1) 成澤郁夫 : プラスチックの機械的性質, シ

影響により，計算と実測で圧力波形が完全にはグマ出版, 1994, 51-53 頁.

重ならなかった。しかし，成形条件 1 と成形条

2) 折田浩春 : プラスチック成形加工実践講座

件 4 を比べると，それぞれの条件による波形でシリーズテキスト, プラスチック成形加工

形状が異なり，計算と実測で波形が類似してい学会, 2012, 11-28 頁.

る。成形条件によって圧力，組織，強度が変化

3) JIS K 7139:プラスチック-試験片（2009）する。圧力は，組織と強度と相関がある。現場

4) JIS K 7152-1:プラスチック－熱可塑性プラ

での圧力測定は困難であるが，樹脂流動解析時

スチック材料の射出成形試験片－（1999）に目的個所で圧力波形を得ることで成形品内部

5) 栗屋裕 : 高分子材料の偏光顕微鏡入門, ア

構造や機械的特性をある程度予測することができると考える。但し，本研究においては，欠陥グネ技術センター, 2001, 121 頁
6) 藤 山 光 美 : 高 分 子 論 文 集 , 32(1975)10,となり得るウエルドや介在物などが無い個所を前提に考えている。また，他の熱可塑性結晶性pp.411-417
7) 藤 山 光 美 , 木 村 修 吉 : 高 分 子 論 文 集 ,樹脂に関しての検証は，今後の課題である。

― 50 ―

32(1975)7, pp.851-590

音響放射力による粒子整列技術を用いた
UV 硬化樹脂・金属複合体の造形
鈴木庸久 ＊

村岡潤一

UV Resin Composite Containing Metal Particle Lines Formed by Acoustic Radiation Force
Tsunehisa SUZUKI＊

Jun-ichi MURAOKA

1

緒

言

3D プリンターによる直接造形が注目されるとともに，使用素材や試作範囲の拡大が求められている。
特に，機械的強度など，機能性の付与を目的として，金属，セラミックスと樹脂の複合体の 3D プリン
ティングは需要が高い。しかしながら，樹脂と金属の物性の違いから，これらを同時に造形することは難しい。樹脂をマトリクスとして金属，セラミックス微図 1 実験装置の構成

粒子を複合させることは可能だが，一様な，もしくはランダムな分布を持つ複合体しか造形できない。

表 1 解析条件

筆者らは，液体中に定在波音場 1 ）を発生させ，振動周波数,f
反射角度,θ
媒質の音速,c
媒質の密度,ρ
媒質の粘度,µ微粒子

その音響放射力により微粒子を整列させる方法を提案している 2）。この方法を用いれば，樹脂中に微粒子を直線状に整列させることや，微粒子を任意の位置に整列されること，操作を繰り返し積層させることで立体を造形することなどが可能となる。

表 2 微粒子整列試験

本報告では，樹脂中に微粒子を整列・積層させ端子電圧,V
負荷電流,mA
媒質温度,℃
微粒子

るための基礎的な検討として，高粘度液体中において，微粒子が整列できる条件を FEM 解析により調べ，整列試験により実証した。さらに，樹脂の硬媒質化と微粒子の整列を繰り返すことにより，微粒子が含まれる立体の積層造形を試みた。

2

1.6MHz45 deg.
1500 m/sec
1000 kg/m3
100～104 mPa・s
直径 10μm の球形

実験装置

試験条件

10
500
20
Ni 被覆ダイヤモンド砥粒
粒径 10-20µm
メタアクリレート系 UV レジン
・低粘度（20 mPa・s）
・高粘度（2000 mPa・s）
PVA 水溶液・中粘度（200 mPa・s）
・高粘度（2000 mPa・s）

図 1 に微粒子整列試験及び積層試験に用いた試験装置の構成を示す。石英ガラス基板上に定表 3 硬化・積層試験

在波音場を発生させるため，図のように超音波

媒質

振動子と反射板を線対称形に配置した。また，

樹脂硬化用
UV 光源

UV 硬化樹脂を硬化させるため，石英ガラス越しに下側から UV 光を当てられる構造とした。

微粒子振動子から照射られた超音波は，媒質中を直進し，基板上において角度θで正反射した後，反積層幅,µm
積層回数

射板により 180°反射することにより，超音波【 平成 29 年度

工業技術センター試験研究費

技術開発・改善事業 】＊秋田県立大学― 51 ―

試験条件

メタアクリレート系 UV レジン
・低粘度（20 mPa・s）
低圧水銀ランプ
定格 110W
主スペクトル：185nm, 254nm
Ni 被覆ダイヤモンド砥粒
粒径 10-20µm
10
8回

村岡 鈴木 : 音響放射力による粒子整列技術を用いた UV 硬化樹脂・金属複合体の造形

振動子‐基板‐反射板間に定在波音場を発生さと共に単調減少するが，µ=1～100 mPa･s の区間せる。発生させた定在波音場は，超音波の進行では減少幅が緩やかなのに対し，µ=100～1000

方向と直行する方向（図中の奥行方向）に周期

mPa･s の区間で急激に減少し，µ=2000 mPa･s で的かつ直線的な節を持つ。基板上の微粒子は定ほぼ 0 となる．図 3(a)(b) にそれぞれ粘性 20

在波の節に向かう音響放射力により整列する。

mPa･s，2000 mPa･s における音圧分布及び音響

超音波振動子は，直径 18mm，共振周波数 1.6 MH

放射力の向きを示す。図中の濃淡は音圧分布でｚの振動子（本多電子株式会社製 HM-1630）をあり，色が濃いほど音圧が高い。白の部分は音用いた。反射板は直径 10mm の SUS304 鋼板を，圧が 0 であり，節となる。音圧は粘性 20 mPa･s

基板は石英ガラスを用いた。

の最大値を 1 として規格化している。また，図中の矢印は音響放射力の向きを表している。図

実験方法

3

3.1

3(a)より，粘性 20 mPa･s では，音源，反射板，基板の間に格子状の音圧分布を持つ音場が形成

FEM 解析

図 1 に示す実験構成を模した解析モデルを用されていることがわかる。また，音響放射力はいて，振動子から完全な平面波が照射され，微粒子が超音波を阻害しない仮定での音圧 p と粒子速度 u の分布を有限要素法により解析した。
表 1 に解析条件を示す。体積粘性 µB は粘性 µの 2/3 とした 3）。基板及び反射板における超音
波の透過はないものとした。微粒子に加わる音
響放射力は，音圧勾配と音響粒子速度，微粒子の体積から計算した 4）。解析には，市販の FEM
解析ソフト COMSOL Multiphysics を用いた。
3.2

微粒子整列試験

粘性 μ，mPa･s

表 2 に微粒子整列試験の試験条件を示す。f,

図 2 基板上における水平方向の音響放射

Lt, Lf, θは FEM 解析モデルと同様とした。媒力と粘性の関係

質はメタアクリレート系 UV レジン及びポリビ
ニルアルコール（PVA）水溶液を用いた。整列状態の観察はデジタルマイクロスコープを用い

Reflector

Transducer

+1.0

た。
3.3

硬化・積層試験表 3 に硬化・積層試験の試験条件を示す。積0層試験は，低粘度（20 mPa・s）のメタアクリレート系 UV レジンを媒質とした，整列試験と同Substrate

条件での微粒子の整列と，低圧水銀ランプを用
いて樹脂の硬化を繰り返すことにより，微粒子Transducer(a) 粘性 20 mPa･s-1.0
Reflector

を樹脂の中に積層させた。積層状態は，樹脂の+1.0

断面から光学顕微鏡を用い観察した。

4

実験結果および考察
4.1

0

FEM 解析

図 2 に，基板上における水平方向の音響放射
力と粘性の関係を示す．縦軸は音響放射力であり，粘性 µ=1 mPa･s における音響放射力を 1 とSubstrate(b) 粘性 2000 mPa･s

して規格化している．横軸は粘性であり，対数

図 3 音圧分布及び音響放射力の向きの目盛で示した．音響放射力は，粘性が増加する

FEM 解析結果

― 52 ―-1.0

音圧の節に集中している。これは，純水中（粘性 1.0 mPa・s）における音圧分布及び音響放射
力の状態とほぼ同様であり，微粒子を整列できる状態であると考えられる 2）。一方，図 3(b)よ
0.2mm

0.2mm

(a) 低粘性（20 mPa･s）(b) 高粘性（2000 mPa･s）

り，粘性 2000 mPa･s では，音圧分布は同じく格子状であるが，音圧は 20 mPa と比べて低い。
音響放射力は水平方向はほぼ 0 であり，上下方向に集中している。これは，粘性により超音波

図 4 メタアクリレート系 UV レジン中における微粒子列の顕微鏡写真が吸収され，定在波を維持できないためであると考えられる。このような状態では，微粒子の整列はできないと思われる。
4.2

砥粒整列試験
0.2mm

図 4(a), (b)に，それぞれ低粘性（20 mPa･s）
及び高粘性（2000 mPa･s）のメタアクリレート

0.2mm(a) 中粘性（200 mPa･s）(b) 高粘性（2000 mPa･
0.2mm
s
図 5 PVA 水溶液中における微粒子列の顕微鏡写真

系 UV レジンにおける微粒子列の顕微鏡写真を示す。図 4(a)より，低粘性では，微粒子が直線状に整列している様子がわかる。一方，図 4(b)より，高粘性では，微粒子は整列していない。
この結果は図 2 及び図 3 の結果と整合している。

約 600 µm

図 5(a), (b)に，それぞれ中粘性（200 mPa･s）
及び高粘性（2000 mPa･s）の PVA 水溶液における微粒子列の顕微鏡写真を示す。図の点線近傍2.0mmに見えるのが微粒子列である。その中間に見えるのは，上下方向の音響放射力により上側にトラップされている微粒子である。いずれの粘性

図 6 微粒子列を含む硬化後の UV レジンのにおいても微粒子が整列しており，図 2 及び図

外観写真

3 の結果と整合せず，単純に粘性だけで説明できない。高分子溶液の超音波の吸収には特徴的な緩和現象があることが知られている 5)。PVA
水溶液は高粘性であるが，濃度が低く，分子鎖同士の絡み合いが発生しにくいため 5)，超音波が吸収されず，微粒子の整列が行われたと考え
られる。
4.3

図 7 微粒子列を含む硬化後の UV レジンの硬化・積層試験

図 6 に，硬化させた UV レジンの外観写真を断面写真示す。硬化した樹脂中に，微粒子が直線状に整列している様子がわかる。 直線間の距離は約600 µm であり，音速と反射角度から計算される
距離 2）とほぼ一致している。

結

5

言

音響放射力を用いた高粘度溶液中での微粒子の整列及び硬化・積層において，以下のことが

図 7 に，低粘性レジン（20 mPa･s）を用いた分かった。

微粒子の積層試験の結果の断面写真を示す。図1) メタアクリレート系 UV レジンでは，FEMの下側が基板であり樹脂は上方向に硬化してい解析した粘性の影響と整合し，低粘性（20く。微粒子は幅約 100µm，高さ約 80µm で積層

mPa･s）で微粒子の整列ができる。

された状態で硬化されており，微粒子の積層に2) PVA 水溶液では，高粘性（2000 mPa･s）でもよる立体造形が可能であることがわかった。

― 53 ―

村岡 鈴木 : 音響放射力による粒子整列技術を用いた UV 硬化樹脂・金属複合体の造形

微粒子の整列が可能であり，粘性の影響が小

2) 村岡他:

第 33 回超音波エレクトロニクスシ

ンポジウム講演論文集 511-512(2012)

さい。
3) 硬化と整列を繰り返すことにより，樹脂中の3) K. Okano: Repts. Progr. Polymer Phys., Japan, 1,

微粒子の積層が可能である。

465 (1970)
4) 超音波便覧編集委員会:

文1) 小塚他:

献

197M.Eic

電子情報通信学会論文誌. A, 基礎

・境界 J80-A(10), 1654-1659, 1997-10-25

and

超音波便覧(1999)

D.M.Ruthven:

Zeolites,

8(1988)40.
5) 野村他;
199-218― 54 ―

液体および溶液の音波物性(1994)

めっき皮膜／母材界面組成が密着性に及ぼす影響
三井俊明
Influence of Contamination at the Interface between Electroplated Film and Substrate on Their Adhesion
Toshiaki MITSUI

1

緒

言

めっきを行った（奥野製薬トップメタレートプ

自動車部品・電気電子部品等のめっきとしてロセス）。図１右の全処理実施の他にクロム酸エ

Laser Direct Structuring （LDS）などの新しい技

ッチングを省略した試料を作製した。

術が開発されており

1)，それらにはより高品質

2.2 密着性の評価

なもの，特に母材との密着性が高いことが求め

市販のスタッドピン（Quad Group 製，Al 材，られている。一方で当センターには，県内の表

φ2.7mm）をエポキシ樹脂でめっき皮膜に接着

面処理業者およびそのユーザーから，はく離，した。硬化させる際に銅張積層基板では 150℃

ふくれ等のめっき不具合の相談が数多く寄せらで 30 分加熱し，加熱ができない ABS 樹脂ではれており，その原因究明等をさらに支援してい二液性樹脂を用いて室温で 24 時間放置した。そく必要がある。

の後，ボンドテスター（Dage 製 Series4000）ま一般にめっき皮膜の密着性についてはテープ

たは精密万能試験機 （島津製作所製 G-100kNX）剥離試験等が行われるが，定量的に評価する方を用いて、ピンを真上に引っ張りめっき皮膜／法があまりなく，その確立が求められている。

母材界面で剥離させるスタッドプル試験によっ

また，密着不良の原因が存在するめっき皮膜／て密着性を評価した。

母材界面を解析することは，電子顕微鏡付属の2.3 めっき皮膜／母材界面の解析

X 線分析装置（EDS）等の既存の分析機器によめっき皮膜／母材界面に存在する微量元素をる断面の分析では，原因となる物質の層が非常高感度で検出するため GD-OES（堀場製作所製に薄いため検出が困難であった。

GD-Profiler2，図２）を用いて表面から基板に達本研究では，不具合を想定して作製しためっするまでのプロファイル測定を行った。エッチ

き皮膜について，剥離強度試験（スタッドプル

ング面の形状測定には 3 次元構造解析顕微鏡試験）による母材との密着性の定量的評価を検（ZYGO 製 New View 7300）を，ABS 樹脂表面

討した。また，平成 27 年度に導入したグロー放の残渣測定には光電子分光分析装置（アルバッ

電発光分光分析装置（GD-OES）を用いて，めク・ファイ製 PHI5600ci）を用いた。

っき皮膜／母材の深さ方向へのプロファイル解析を行うことで 2)，界面に極めて薄い層として存在する原因物質の検出を試みた。

2

実験方法
2.1 評価試料の作製
電子基板用表面処理を想定して，銅張積層基板（ガラスエポキシ FR-4）に約 4μm の無電解
NiP めっきを行った（奥野製薬トップ ICP プロセス）。図 1 左に示す全ての処理を実施した他に，不具合を想定して脱脂，ソフトエッチングをそれぞれ省略した試料を作製した。また，自動車
用プラスチック部品への表面処理を想定して，めっきグレードの ABS 樹脂に約 0.4μm の NiP【平成 28～29 年度

自動車キーテクノロジー支援研究開発― 55 ―

図１ 各めっきの処理工程
研究課題】

三井 : めっき皮膜／母材界面組成が密着性に及ぼす影響

った結果を図４に示す。電子基板用表面処理で前処理を省略した試料では，目視でめっき皮膜が良好に成長した場合でも，密着性が著しく低下することが明らかとなった。一方，プラスチ
ック表面処理については，すべての前処理を行った試料でも 20～25N と低い値であり，さらに前処理を省略した試料は破断力が半分以下に低下していた。これらの結果からスタッドプル試
験により密着性を定量的に評価することが可能であり，めっきの前処理の有無が母材との密着
図２ グロー放電発光分光分析装置（GD-OES）

3性に大きな影響を及ぼすことが分かった。
3.3 めっき皮膜／母材界面組成の解析

実験結果および考察

3.3.1 電子基板用表面処理

3.1 めっきの形態
図３a に示すとおり銅張積層基板への無電解
NiP めっきでは，脱脂を省略した場合にはめっき皮膜は成長しなかったが，ソフトエッチングを省略した場合には全処理実施時と同様にめっき皮膜が形成された。
一方，図３b の ABS 樹脂への NiP めっきでは，クロム酸による前処理を省略した場合もめっき
皮膜は同様に形成されたが，エッチングを行った場合より皮膜に光沢があり，角の部分等にめ

これらの密着性低下の原因を探るため，
GD-OES を用いてめっき皮膜／母材界面組成の解析を試みた。GD-OES ではエッチングで掘り進めることにより，最大で 100μm 程度の深さまでプロファイル測定が可能であるが，試料の組成や測定条件により測定エリア内のエッチング速度に偏りが生じて次第に凹状や凸状となり，
プロファイルが不明瞭となるため，はじめに各分析条件でエッチング形状を確認した。

っきされていない箇所が観察された。
3.2 スタッドプル試験結果

（a）
破断力，N

各めっき試料についてスタッドプル試験を行
（a）

（b）
破断力，N

（b）

図３ 各めっき処理の実験結果
a：電子基板用表面処理，b：プラスチック表
面処理

図４ スタッドプル試験による密着性試験結果
a：電子基板用表面処理，b：プラスチック表面
処理― 56 ―

図５ 各条件による GD-OES のエッチング面の形状測定結果
エッチングは銅基板に達するまで 3～5 分程度

トエッチングを省略した試料を比較して図６に行った。図５に示すように Ar ガス圧力が 600Pa，示す。何れの条件でも NiP 皮膜は同程度の厚さ

電力が 35W のときに最も平滑なエッチング面に成長していたが，水素，炭素，酸素，およびが得られたため，以下の解析にはこの条件を用

めっきの触媒であるパラジウムについて縦軸をいた。

拡大して解析すると，炭素とパラジウムが界面

NiP めっきを行った銅張積層基板の GD-OESに残留していることが確認できた。特に炭素に分析結果を，前処理をすべて行った試料とソフ

ついては全処理を行った場合には約 50ppm，ソフトエッチッングを省略した際には約 170ppm（a）であり，エッチングを省略したことで炭素を含む何らかの有機物が除去されず密着性を低下さ濃度，％せていると推測される。
3.3.2 プラスチック表面処理
プラスチックのめっきは金属ほどの密着性が得られないため，エッチングにより微細な凹凸を形成してアンカー効果で密着性を上げることが一般に知られている 3)。今回の実験でも図７
深さ，μmに示すように，電子顕微鏡観察によりクロム酸
エッチングの前後で表面に微細な凹凸形状が形（b）

成されていることが確認され，このことが密着性へ影響を及ぼした主たる要因であると考えら濃度，％れる。めっき不具合の原因調査を行う際にはこれらエッチングの有無を調べる手法が必要になると考えられるため，GD-OES がこの目的に有効であるかを確認した。
めっき前の ABS 樹脂について光電子分光分析装置（XPS）を用いてナノメートルオーダーの深さ，μm

極表面分析を行った結果を図８に示す。クロム

図６
図６ NiPNiP めっき/銅張積層基板のめっき/銅張積層基板のGD-OES
分析結果
GD-OES 分析結果

酸エッチングをした試料で表面に残留したクロ

a：全処理，b：ソフトエッチング省略
a：全処理，b：ソフトエッチング省略

GD-OES で表面からスパッタで除去していった

ムのピークがわずかに検出された。次に― 57 ―

三井 : めっき皮膜／母材界面組成が密着性に及ぼす影響

強度，V

（a）

5μm
時間，min（b）

図９ NiP
NiPめっき/めっき/ABS
ABS樹脂の樹脂のGD-OES
GD-OES分析
分析
図９
結果 (全処理）(全処理）
結果
ところ，めっき/ABS 樹脂の界面に図９に示すようにごくわずかクロムの濃縮を検出することができ，GD-OES 解析がめっき不具合の原因調査を行う際にクロム酸エッチングの有無を評価する手法として有効であることが示された。

図７ クロム酸エッチングによる ABS 表面のFE-SEM 像
a：クロム酸エッチング省略，b：全処理

結

4

言

めっき皮膜／母材界面組成と密着性の関係について研究を行った結果，以下のことを明らか

（a）

にした。
1) めっき皮膜／母材界面で剥離させるスタッIntensity

ドプル試験を行い，前処理を省略した条件では，目視でめっき皮膜が良好に成長した場合
でも，密着性が著しく低下した。
2) 電子基板用表面処理では，GD-OES を用いた解析でソフトエッチングを省略したサンプルの界面に C（炭素）が多く検出され，エッチングで除去されなかった物質が密着性を結合エネルギー，eV低下させていると考えられる。
3) プラスチック表面処理の GD-OES 解析では（b）

界面に残留したクロムを検出することができ，クロム酸エッチングの有無を評価する手

Intensity法として有効であることが分かった。

謝辞ABS 樹脂を御提供いただいた株式会社チノー
山形事業所殿に感謝の意を表します。

文献1) 日本 MID 協会第 12 回定例会要旨集(2014).
結合エネルギー，eV

図８ クロム酸エッチングによる ABS 表面の XPS 分析結果
a：クロム酸エッチング省略，b：全処理

2) 長瀧敬行, 中出卓男, 森河務 : 表面技術協会第 131 回講演大会要旨集, (2015)56.
3) 榎 本 英 彦 ， 村 田 俊 也 ： 表 面 技 術 ，59(5)(2008)282.

― 58 ―

ブラシ保持用接着剤の高信頼性化に関する研究
齋藤智 ＊

大津加慎教

渡部光隆

Study on Reliability Enhancement of Adhesive for Brush-Holder
Satoshi SAITO＊

1

緒

Yoshikazu OTSUKA

言

Mitsutaka WATANABE

れ，10°C および 20°C 環境で所定時間静置した植込みブラシは毛材を接着剤で基材へ担持す

ものを試料とし，10°C/分の昇温速度で単位重量ることで固定するが，現行使用している接着剤

当たりの発熱量を測定した。硬化率を下式（1）は粘度が高いことから毛材間への含浸性が良好で算出した 2)。

ではなく泡抜けも悪く，接着剤の濡れ面積が不十分となり毛材脱落が起きることがあった。ま

硬化率(%)＝ (H0 – Ht) / H0 × 100…

(1)たブラシが使用環境下で 80°C 程度の高温になった際に，毛材の脱落が観察される場合があり，H0 : 初期の単位重量当たりの発熱量

耐熱信頼性が求められていた。併せて，製造工

Ht : 所定時間後の単位重量当たりの発熱量

程の観点から冬季における低温硬化時間の短縮も求められていた。これらのことを勘案して，

2.3

1) 低粘度化による作業性向上，2) 気泡残存率

2.3.1の低減および空隙含浸性の向上，3) 硬化時間の(株)島津製作所製の AutoGraph AG-5k NIS を

引抜強度試験
装置

短縮並びに 4) 硬化物のガラス転移点(Tg)の上用いた。

昇と高温での接着力の向上を目的として接着剤

2.3.2

試験片

の開発を行った。さらに強度試験結果を元に

内径 12mm のポリエチレン管に厚さが約 5mm

Weibull 解析を行い，信頼性の評価も行った。

となるように接着剤を入れ，中心にブラシ毛材
が垂直となるように設置して 20°C で 7 日間硬

2

実験方法

化させた。試験片の内部温度を均一にするため，

2.1 接着剤

所定の温度に設定した環境試験機内に 30 分間

現行の接着剤に使用している変成成分種及び静置したものを試験に供した。

変成比を変更した接着剤 3 種を調製した。
2.2
2.2.1

2.3.3

示差走査熱量分析（DSC）による評価

発熱温度測定単位長さ当たりの強度（N/mm）を算出した。
2.4

DSC 用のアルミパン中に配合物を約 20mg 入

泡抜け性評価

ポリプロピレン製カップ容器内で接着剤 20g
を金属製のへらで 10 秒間撹拌し，内径 20mm

れ，10°C /分の昇温速度で評価した。
2.2.3

10mm/分の試験速度で最大強度を測定した。
試験後に試験片を割断して埋込み深さを測定し，装置(株)Perkin-Elmer 製の DSC-8500 を用いた。
2.2.2

引抜強度測定のガラス製試験管に注ぎ 23°C で静置した。そガラス転移点（Tg）測定

DSC 用のアルミパン中に配合物を約 20mg 入の後，硬化後の状態を目視で観察した。
植込みに係る作業時間評価

れ，10°C /分の昇温速度で 200°C まで昇温して 32.5

分間保持したものを試料とし，10°C /分の昇温

接着剤を全量 1800g で配合して 10 個のブラシ

1)

速度で評価した 。

の製造を行い，計量・混合・注型の各工程に要硬化率評価

した時間を計測した。作業は 髙 島産業社の製造

2.2.4

DSC 用のアルミパン中に接着剤を約 20mg 入【平成 29 年度

担当者同一人が行った。

山形県ものづくり製品化支援事業】＊髙島産業株式会社― 59 ―

齋藤 大津加 渡部 : ブラシ保持用接着剤の高信頼性化に関する研究

実験結果および考察

3

過した時点での硬化率を 24 時間で上回った。こ3.1 接着剤の粘度

れは改良 3 の立体障害の低い骨格構造に起因し

表 1 に 23°C での接着剤粘度を示す。改良 1ているものと思われる 3),4)。

は，変成成分種を変更し変成比を同等程度とし

100

(a)

たもの，改良 2 は変成成分種を同等として変成率を少なくしたもの，改良 3 は改良 2 の骨格構
成分種を変更したことで現行よりも粘度が約2000mPa・s 低下した。改良 2 では，変成率を少硬化率，%造を一部変更したものである。改良 1 では変成

75

図1 表
現行
改良1
改良2
改良3

50
25

なくすることで現行よりも粘度が約 3000mPa・s低下した。改良 3 では分子の骨格構造を変更す0

ることでさらに低粘度化し，現行の 40%程度の03040mPa・ s となった。
表123°C での接着剤粘度

24

72

96

120 144 168

硬化時間 , hmPa・ s

接着剤

現行

改良 1

改良 2

改良 3

100

粘度

7850

5760

4960

3040

75 図 1 表

(b)
硬化率，%

3.2 DSC による評価結果
発熱温度測定および Tg 測定結果

3.2.1

48

表 2 に昇温時の発熱ピーク温度および硬化物

現行
改良1
改良2
改良3

50
25

の Tg 測定結果を示す。改良 1 では変成成分種を変更したことで Tg が 30°C 程度低下して0050.9°C となった。変成率を下げた改良 2 では Tg

2448とで架橋点間距離が短くなったためと推測され

図1る。改良 3 では骨格を一部比較的柔軟な構造にし，硬化性が向上していると考えられる。
表2

発熱ピーク温度および硬化物 Tg

硬化率評価結果(a) 10°C，(b) 20°C

変更しているため Tg は 92.5°C と改良 2 よりもずれも発熱ピーク温度は現行よりも低い値を示

96 120 144 168

硬化時間 , hが 108.8°C と高くなった。変成率が下がったこ

低くなった。改良 1，改良 2 および改良 3 のい

72

3.3

引抜強度試験結果

表 3 に 80°C，90°C および 100°C での引抜強度測定結果を示す。ただし，改良 1 については

°C

接着剤

現行

改良 1

改良 2

改良 3

発熱ピーク温度

114.3

108.8

102.2

105.7

硬化物 Tg

80.7

50.9

108.0

92.5

昇温速度：10°C /分

Tg が 50°C 程度と現行の 80°C よりも低かっため試験を行わなかった。また，20°C での試験ではいずれも約 90N の力でブラシ毛材の破断となった。
改良 2 では，80°C での強度は現行より低くなった。これは改良 2 は変成率を変更したことにより架橋点間距離が現行に比べて短くなりじん

3.2.2

硬化率評価結果性が低下したためと思われる。しかし，Tg が

図 1 に 10°C および 20°C での硬化率評価結果を示す。現行の硬化率は 10°C で 48 時間硬化時

100°C 以上であるため 90°C 以上での引抜強度
は現行よりも高くなった。

には 65%，20°C で 48 時間硬化時には 78%とな

改良 3 は比較的に柔軟な骨格構造を導入したった。改良 3 の硬化率は 10°C で 24 時間硬化にことでじん性と Tg がともに向上したため，本は 67%，20°C で 24 時間硬化時には 82%となり，試験温度範囲では現行よりも引抜強度が高くな

いずれの温度でも，改良 3 では現行で 48 時間経ったと推測される。

― 60 ―

表3

引抜強度測定結果

接着剤

表4

N/mm

現行

改良 2

改良 3

80°C

15.7

13.6

18.1

90°C

11.8

12.7

14.8

100°C

7.7

10.7

10.3

試験温度

Weibull 作図により得られたパラメーター
温度

m

η

γ

80°C

10.1

16.5

0.0

90°C

5.0

13.1

-0.2

100°C

5.3

8.3

0.0

80°C

8.0

19.3

-0.1

90°C

11.1

15.7

-0.2

100°C

5.7

11.0

-0.1

接着剤

現行

試験速度：10mm/分
改良 3

中央値ランクによる現行および改良 3 の 80°C，90°C および 100°C における Weibull 作図を図 2に示す。改良 3 が現行よりも高い引抜強度であ

図 2 の作図を基に得られた形状パラメーターることが判る。 80°C ではプロットの傾きがほm，尺度パラメーターη および位置パラメータ

ぼ同じであるが，90°C では現行の傾きが小さく

ーγ の値を表 4 に示す。温度が高くなるに従い ηなっている。これは現行の Tg である 80.7°C をが小さくなり，低い力でも不良率が高くなるこ

超えた温度となっているためと考えられる。

とが予想される。
1

1.5
(a)

(a)
図 1 表題・・・・・・・・・・・・

不良率 (対数)ln{ln(1/(1-F)}

図 1 0.5
表題・・・・・・・・・・・・
-0.5
現行
改良3

-1.5
-2.5

現行

0.1

改良3

0.01

-3.5
5

5

50

50
引抜強度, N/mm (対数)

引抜強度, N/mm (対数)
1

1.5
(b)

(b)
図 1 表題・・・・・・・・・・・・

不良率 (対数)ln{ln(1/(1-F)}

0.5
図 1 表題・・・・・・・・・・・・
-0.5
現行
改良3

-1.5
-2.5
-3.5

現行
改良3

0.1

0.01
5

50

5

50
引抜強度, N/mm (対数)

引抜強度, N/mm (対数)11.5

図 1 0.5
表題・・・・・・・・・・・・

図 1 表題・・・・・・・・・・・・

不良率 (対数)ln{ln(1/(1-F)}

(c)

(c)

-0.5
現行
改良3

-1.5
-2.5

現行
改良3

0.1

0.01

-3.5
5

引抜強度, N/mm (対数)505引抜強度, N/mm (対数)

引抜強度の Weibull 作図

図 2 引抜強度の Weibull 作図
図 3 不良率作図(a) 80°C，(b) 90°C，(c) 100°C(a) 80°C，(b) 90°C，(c) 100°C

図2― 61 ―

50

齋藤 大津加 渡部 : ブラシ保持用接着剤の高信頼性化に関する研究

図 3 に得られた各パラメーターを基にした不表 7 に安全率を考慮して計算した埋込み深さを示す。使用環境が 100°C となった場合にでも，良率作図を示す。
表 5 に作図を基に，現行と改良 3 の不良率が100 万分の 1(ppm)および 10 億分の 1(ppb)となる

10mm 程度の埋込み深さであれば，毛材の脱落はほぼ回避できると推測される。
泡抜け性評価結果

埋込み深さを計算した結果を示す。信頼区間か

3.4

らは逸脱するものの，各温度での任意のブラシ現行および改良 3 についての評価試験体写真を図 4 に示す。現行は泡抜けが悪く微細な気泡

毛材の脱落率が計算できる。
表5

作図を基にした埋込み深さ計算値 mm

接着剤

現行

改良 3

が硬化物中に残存しており，不透明な外観となった。比較的大きな気泡も気相界面に確認できた。改良 3 は硬化物の外観も透明で気泡の残存

脱落率

ppm

ppb

ppm

ppb

がほぼ確認できなかった。気相界面での比較的

80°C

6.7

7.0

6.2

6.5

大きな気泡の量も少なかった。

90°C

8.3

9.1

5.6

5.9

100°C

9.1

9.9

8.8

9.4

(a)

(b)

表 6 にはブラシ毛材の短直径，長直径および短径と直径の和（短長径和）を 56 か所で測定して変動係数を求めた結果を示す。ブラシ毛材は楕円状の扁平な形状をしており，それぞれ測定
した径の変動係数が 0.08 程度以上であった。
表6

ブラシ毛材の短径，長径および変動係数
短径

長径

短長径和

最小値 mm

0.96

1.59

2.88

最大値 mm

1.33

2.52

4.02

平均値 mm

1.15

2.19

3.30

標準偏差

0.093

0.206

0.275

変動係数

0.080

0.094

0.083

図4

(a) 現行，(b) 改良 33.5
引抜強度は接着面積である埋込み深さと周長

泡抜け性評価結果

毛植込みに係る作業時間評価結果

現行を用いた際には 60 分を要したが，改良 3の積に比例すると考えられる。ブラシ毛材断面を用いた際には 50 分で作業を完了した。作業をが楕円形状とすると，周長は短長径和と円周率行った製造担当者は改良 3 を使用するのは初回の積に近似できる。不良率作図では接着面積のであったため，作業の馴化が進めば，さらなる変動をも含包していると考えられるが，接着面

工程時間短縮の可能性がある。図 5 に作製した積に影響を与える短長径和の変動係数を考慮しブラシの接着剤の含浸状態を確認するために，た安全率を設けるとより良いと考えられる。

切断した断面を観察した写真を示す。現行では，

表7

毛材の空隙に 1mm 未満の気泡の存在が観察さ安全率を考慮した埋込み深さ計算値 mm

接着剤

現行

改良 3

れたが，現行 3 では気泡はほぼ観察されず良好な含浸状態であった。また，現行では毛材が集

脱落率

ppm

ppb

ppm

ppb

80°C

7.3

7.7

6.8

7.1

さを確保できていない箇所も観察されたが，改

90°C

9.1

10.0

6.1

6.5

良 3 では埋込み深さは確保されていた。粘度低

100°C

10.0

10.8

9.6

10.3

減によって含浸性が向上したことが起因してい合している部分では十分に接着剤への埋込み深ると考えられる。

― 62 ―

空隙率が同じで侵入圧力因子である接着剤の自重に影響する接着剤厚さが同じと仮定すると，樹脂の粘度の逆数に比例 5）するため，含浸性は現行(7850mPa・s)と改良 3(3040mPa・s)の粘度比である 2.5 倍程度に上昇していると考えられる。
埋込深さを 10mm として別途作製した植込みブ
ラシ試作品の外観を図 6 に示す。

結

4

言

植込みブラシ用接着剤の信頼性向上について，接着剤の変成成分種，変成比ならびに分子骨格構造を変更することで改良を行い，現行に比べて以下の結果が得られた。
1) 60%程度の低粘度化
2) 気泡残存率の低減および空隙含浸性の向上
3) 48 時間相当の硬化率を 24 時間で達成
4) 10°C 超の硬化物のガラス転移点(Tg)の上昇による高温での接着力の向上
5) Weibull 解析によるブラシ毛材の最適な埋込
図5

深さの設定

ブラシ毛材間への接着剤の含浸状態

6) 製造工程の所要時間を 83%に短縮(a) 現行，(b) 改良 3

文献1) JIS K 7121：プラスチックの転移温度測定方法(1987).
2) JIS K 7148-1：プラスチック－エポキシ樹脂－示差走査熱量測定(DSC)による硬化度の測定法(2015).
3) 加門隆, 斎藤勝義：高分子論文集，40(1983)，
p.745.
4) K. Horie, H. Hiura, M. Sawada, I. Mita,
図6

H.Kanbe：J. Polym. Sci., A-I, 8(1970), p.1357.

植込みブラシ試作品の外観

5) Kazumasa KAWABE et.al, J. Soc. Mat. Sci.,

ブラシ毛材間への含浸性は，ブラシ毛材間の― 63 ―

Japan, 47(1998), No.7, p. 735.

青苧の精練加工および生皮苧との混紡によるニット素材への検討
平田充弘
Degumming of Ramie and Application for Knit Yarn Blending with Silk
Mitsuhiro HIRATA

はじめに

1

実験方法

2

苧麻（ラミー）の木質部と表皮を除いた靭皮

2.1 供試材

部分は，青苧と称され，手織糸に利用されてい青苧は，苧麻の木質部，最外皮を除いた靭皮る。かつて，青苧は上杉藩の特産物であり，麻部を大江町の青苧復活夢見隊から入手した（図

織物の素材としても用いられたが，現在では，

1）。生皮苧は，鶴岡シルク株式会社からスライ

南陽市，大江町などで僅かに栽培されている状

バーを入手した。

況である。一方，工業的な麻紡績では，苧麻に含まれるペクチンなどのガム成分を除き，繊維軸方向に揃った繊維束（スライバー）が必要となるが，精練加工先やカード加工先は殆ど国外に移ってしまっており，国内で当該技術を有する企業も僅かとなっている。
こうした中，平成 27〜29 年度技術開発・改善
事業「麻および絹の捲縮加工による春夏素材の
図 1 青苧

開発」では，山形県産の青苧と生皮苧を混ぜ合
わせ，地域性の高い製品に結び付けることを目2.2的とした。特に，山形県内の企業を中心に，青青苧の脱ガム処理は既報に基づき行った 2)。

苧の精練処理で脱ガム処理にマーセル化加工を

その後，青苧 3 kg を浴比 1 対 20 にて 120 g/L 苛組み合わせ，セルロースの結晶構造を変えるこ性ソーダ溶液に常温で 10 分間浸漬させ，マーセとで，ニット用の紡績糸の作製に向け取り組ん

ル化処理した。中和後，10 g/L アニオン性界面だ。

活性剤の水溶液を用い，給油処理した。

マーセル化加工は，濃厚アルカリ溶液への浸2.3

青苧の脱ガム・マーセル化処理

青苧の放射光による WAXS 測定

漬処理として知られ，アルカリセルロースを経放射光測定は，兵庫県 SPring-8 のビームライて再配列した結晶構造（セルロースⅡ型）は，

ン BL24XU にて行った。広角 X 線散乱（WAXS）

処理前の結晶構造（セルロースⅠ型）と異なる

測定は，10 keV（0.124 nm）の X 線を縦 5 m，。この結晶構造の解析としては，

横 4 m に集光した後，30 秒/点で試料に照射し，広角 X 線散乱（WAXS）測定が広く用いられて試料からのカメラ長 113 mm で配置した検出器

いるが，一般にエネルギーを増強したり，ビー（PILATUS-100K）へ 0.172 mm/pixel で 2 次元

ム径を狭めたりすることが難しく，単繊維の測投影（330  487 pixels）を行った（図 2(A)）。試

特徴がある

1)

定は困難とされている。本報告では，放射光施料は，SUS 製スライドホルダの穴に縦に青苧を設による青苧のマーセル化処理前後の X 線散乱

メンディングテープで固定して 作成した（図測定結果，並びに単繊維と紡績糸の特性評価に

2(B)）。X 線照射は，モニターで偏光像を確認しついて述べる。

ながら，1 試料あたり子午線方向に 50 m 間隔
で 5 点，赤道方向に 10 m 間隔で 3 点行った（図2(C)）。

【平成 27～29 年度

技術開発・改善事業

麻および絹の捲縮加工による春夏素材の開発】― 64 ―

Fig.1 Title・・・・・・・・・・・
図 2 SPring-8 における青苧の広角 X 線散乱測定：(A)装置構成；a 集光素子，b モニター，c 偏光顕微鏡，d試料，e 検出器，(B)試料，(C)青苧の偏光像； X 線照射部

2.4

青苧の繊度・初期引張抵抗度・伸長弾性2.5

青苧の複屈折度の測定

複屈折度は，偏光顕微鏡に㈱ニコン製率の測定
何れも JIS L 1015 に準拠して行った。繊度（m）
3

ECLIPSE LV100N POL を用いて測定した。単色

は，予め密度（g/cm ）を測定してから求めた。

フィルタ（546 nm），ベレック・コンペンセー

試験機は，㈱柴山科学器械製作所製 密度勾配菅

ターを顕微鏡に挿入し，富士フィルム和光純薬

法 直読式 比重測定装置 A 型を使用した。まず，㈱製シンナムアルデヒド（98.0%，nd 1.62）に含重液に関東化学㈱製テトラクロロエチレン

浸した青苧を観察して，明視野のクロスニコル（ 99.0% ）， 軽 液 に 関 東 化 学 ㈱ 製 リ グ ロ イ ン

下にした後，コンペンセートされた時の角度（a，（90.0%）を用い，低密度液と高密度液を配合b）を求め，ここからレタデーション（R）を算して作成し，これをガラス製円筒管に流速 10出し，繊維直径で除することで複屈折度（ n）

mL/min 以下で混ぜ合わせながら勾配液を作成を求めた（式 1）。

した。この勾配液に標準密度球 5 点（1.310，1.320，
1.330，1.340，1.350 g/cm3）を投入し，それぞれの沈降深さ（mm）から検量線を作成し，同様に 測 定 し た 試 料 の 沈 降 深 さ （ mm） か ら 密 度（g/cm3）を試験数 2 回の平均から求めた。繊度（m）は，試験機に Textechno 製 FAVIGRAPHを用い，振動法で 30 回測定した値（dtex）を上記の試験で得た密度（g/cm3）を用いて平均を求めた。初期引張抵抗度（GPa）は，つかみ間隔
20 mm，引張速度 20 mm/min にて試験数 30 回で2.6

混紡糸の番手・強伸度・撚り数の測定得られた強度（cN）を上記の測定で得た繊度

何れも JIS L 1095 に準拠して行った。メート（m）を用いて平均を求めた。伸長弾性率（%）

ル見掛番手は，枠周 1 m の㈱日立製作所製 繰

は，つかみ間隔 20 mm，引張速度 10 mm/min にて， A 法は 3%伸長後，直ちに荷重を取り除いた時の残留伸び（mm）を試験数 10 回で，B 法は 3%伸長後，1 分間保持後，荷重を取り除いた
時の残留伸び（mm）を試験数 5 回で測定して平均を求めた。

返機を用い，100 m のかせ 25 本を作成し，質量から平均して求めた。強伸度は，試験機に東洋
ボールドウィン㈱製環境試験機を用い，つかみ
間隔 20 cm，引張速度 20 cm/min にて，試験数50 回の平均から求めた。より数は，三筋機械㈱製ペンジュラム形試験機を用い，B 法にて試験数 30 回の平均から求めた。

― 65 ―

平田 : 青苧の精練加工および生皮苧との混紡によるニット素材への検討

3

実験結果および考察

3.1

青苧の放射光による WAXS 測定結果

精 練 処 理 し た 青 苧 の 単 繊 維 を SPring-8 でWAXS 測定して得られたハロー状の 2 次元画像
は，脱ガム処理のみの青苧（A）と脱ガム処理にマーセル化を行った青苧（B）において赤道方向に顕著に違いがあった（図 3）。そこで，赤道方向の散乱強度を扇形に積分し，空気散乱成分を除去した後，散乱角（2 ）に対する強度を繊維直径方向に 3 点スキャン測定した場合（図 4），繊維軸方向に 5 点スキャン測定した場
合（図 5）で比較した（図 3 は図 4，5 の 0 mに該当）。繊維直径方向と繊維軸方向に測定した

図 3 WAXS 測定による 2 次元散乱像：(A)青苧（脱ガム処理），(B)青苧（脱ガム処理/マーセル化）

結果において，何れもピークの形状は同様であにピークが観測され，同様の構造であると認めった。一方，散乱強度は，繊維軸方向はおおよられた。一方，マーセル化セルロースの結晶構そ一致しているのに対し，繊維直径方向はやや造であるセルロースⅡ型の赤道線方向の X 線散ばらつきが見られ，繊維の太さに起因している

乱強度は，散乱角（2 ）が（101）面が 12.0，（101）面が 20.0，（002）面が 21.5 にピークがことが示唆された。
天然セルロースの代表的な結晶構造であるセ観測されるが，脱ガム処理にマーセル化を行っルロースⅠ型の赤道線方向の X 線散乱は，散乱角（2 ）が（101）面は 14.9，（101）面は 16.6，

た青苧（B）は，12.8，15.7，19.3，20.6 にピーク観測された。15.7 はセルロースⅠ型の（101）（002）面は 22.8 にピークが観測されるが，脱面のピークに起因することから，セルロース

ガム処理のみの青苧（A）も 14.9，16.3，21.3

図 4 青苧を繊維軸方向に定点 WAXS 測定した散乱強度：(A)青苧（脱ガム処理），(B)青苧（脱ガム処理/マーセル化）

図 5 青苧を繊維直径方向に定点 WAXS 測定した散乱強度：(A)青苧（脱ガム処理），(B)青苧（脱ガム処理/マーセル化）― 66 ―

表 1 精練条件による青苧の特性変化

表 2 青苧/生皮苧の紡績糸の特性

精練条件

脱ガム処理

脱ガム処理/
マーセル化

混用率

麻 100%

絹 70%
麻 30%

密度

1.54 g/cm3

1.50 g/cm3

番手

19.5

23.7

繊度

23.4 m

24.2 m

撚り数

Z 420.7/m

Z 454.0/m

破断強度

967 MPa

551 MPa

伸度

4.3%

6.1%

初期引張抵抗度30.7 GPa

6.9 GPa

強度

550 cN

600 cN

伸長弾性率(A 法)

50.9%

47.1%

伸長弾性率(B 法)

55.1%

30.8%

複屈折度

0.01670.0160Ⅱ型にセルロースⅠ型が一部混在した構造をあったが，伸度はやや低い値であった。そこで，とっているのではないかと考えられる。

脱ガム処理にマーセル化を行った青苧 2 kg をト

結晶化度は，X 線散乱データを Wave Metrics

ウ切断し，生皮苧スライバー4 kg を混合してカ社製 IGOR pro ver. 6.12J を用い，ガウス関数でード加工を行い，混紡スライバーを紡績するこ

ピーク分離を行い（結晶部），6 次の多項式で無とで，1/23.7 糸 3.8 kg を得ることができた。横定形領域を分離し（非晶部）算出した。脱ガム編機の可編成は 2 本取り 7 ゲージが適正であり，処理のみの青苧は 76.1%，脱ガム処理にマーセ

セーター1 着を作製することができた。

ル化を行った青苧は 39.2%となり，マーセル化
によって非晶部が増加したことが認められた。
3.2 青苧の単繊維の特性評価

まとめ

4

本研究で得られた知見は，以下のとおり。

青苧のマーセル化によって，繊度は若干増加

1) 脱ガム処理した青苧は，マーセル化を行うこ

し，密度は若干低下したが，アルカリ膨潤の影とで，非晶部が増大し，初期引張抵抗度を低響によると示唆された（表 1）。さらに，マーセ

減させることができる。

ル化した青苧の破断強度，初期引張抵抗度（ヤ2) マーセル化した青苧と生皮苧スライバーのング率）は，脱ガム処理のみの青苧に対し，そ混合カードを経て得た 1/23.7 糸は，7 ゲージ

れぞれ約半分，4 分の 1 となり，マーセル化に横編機で S 撚り 2 本取り，Z 撚り 2 本取りによる特性変化が認められた。マーセル化した青て，平編組織の編成が可能である。

苧は，複屈折度も若干低下していることから，

謝

特性変化は非晶部の増加に起因すると考察した。

辞

一方，伸長弾性率は，伸長後の保持時間によっ

SPring-8 での測定は，（公大）兵庫県立大学産て傾向が異なり，保持時間がない場合（A 法）

学連携・研究推進機構放射光ナノテクセンター

は，脱ガム処理のみの青苧が低くなったが，1の協力を得て行った。精練加工は東北整練㈱、分間保持した場合（B 法）は，マーセル化した

カード加工は㈱東北イノアック、紡績加工は月青苧が低い結果となった。これについては，保山紡績㈱、ニット編成は㈲奥山メリヤスの協力

持時間と回復性の関係をさらに調べることを考を得て取り組んだ。ここに記し関係各位に謝意

えている。

を表する。

3.3

文

混紡糸の特性評価と可編成

脱ガム処理にマーセル化を行った青苧をトウ

1) A. Isogai and M. Usuda : SEN-I GAKKAISHI,

切断後，カード工程を経てスライバーを作成し，紡績工程を経て 1/19.5 糸，約 1 kg を得ることが

献46(1989)324.
2) C. Meng, F. Liu, Z. Li, C. Yu : Text. Res. J.,

できた（表 2）。紡績糸の強度は，編成に十分で― 67 ―

86(2016)1109.

県産紅花加工技術の高度化と染色工業への応用
平田充弘
Improvement of Safflower Processing and Application for Machinery Staining
Mitsuhiro HIRATA

1

緒

言

弁に酵素を添加することで，醗酵が行われるか「もがみべにばな」は，山形県立農業試験場検証した。紅もちは，生花を加工して行われるが在来種から系統分離した品種である。現在，が，乾燥花弁でも加工が可能となれば，加工性

山形県紅花生産組合連合会では，花弁の加工品の向上が期待できる。

（干花）である紅もち（花餅），すり花，乱花（散また，筆者らは，近年カチオン化ウールの紅花）を取り扱っている。摘み取った花弁を乾燥

花染めに取り組んできたが 4,5)，中白になったり，させたのが乱花であるが，天日干しと屋内乾燥色斑が発生したりする点が，課題となっている。

で色相が大きく異なる。天日干しの乱花は，よ今回，ゼータ電位と粒径測定による赤色色素のく知られる赤褐色を呈し，昔から薬用に用いら特性評価，均染剤の添加系による染色性を調べれているが，屋内乾燥の乱花は黄色味が強く，た。また，得られた条件を元に機械染色への応

紅花茶の原料として好まれている。一方，紅も用も検討した。

ちやすり花は，摘み取った花弁を洗って黄色色
素を除き（花振り），湿潤下で 2，3 日蒸らし（花寝せ），紅もちは煎餅状に潰すのに対し，すり花
は摺り固めて成形後，天日干しを行う。この花
寝せでは，花弁に莚などを被せ，適宜，水分を加えるが，花弁が次第に赤味を増してくる様を「醗酵」と称している 1)。また，花寝せの時間加減は難しく，古来，寝せ過ぎて黒色に転じた
ものは「花流れ」と称し，劣悪品にされており，
紅花加工品の品質が安定しない原因の一つとなっている。
紅花の赤色色素は，カルタミンというカルコン骨
格の配糖体が 2 量化した構造をとるが，黄色色素の 1 つであるサフラワーイエローB より生成される 2)。
このサフラワーイエローB は，加水分解後，黄色色
素のサフロミン A とその残存物に分かれるが，残存物が 2 量化し，前駆体（プリカーサー）を経てカルタミンとなる（図 1）。こうした中，小野寺らは，サフラワ
ーイエローB に酵素を加えて酸化還元を行うことで，人為的にカルタミンを増量させる方法を提案している 3)。
平成 27〜29 年度技術開発・改善事業「県産紅花加工技術の高度化と染色工業への応用」（以下，本研究）では，小野寺らの報告を参考に乾燥花図1【平成 27～29 年度

技術開発・改善事業

カルタミンの生成経路 2)

県産紅花加工技術の高度化と染色工業への応用】― 68 ―

2

実験方法
2.1
2.1.1

染色試験機は Mathis 製 Labomat BFA-8，分光測色計は X-Rite 製 SP88 を用いた。

酵素添加による紅花花弁の加工試験
供試材・機器2.2.2

染色はトップ 2 g，所定量の均染剤，pH 5 にD(+)-グルコースは関東化学㈱製（98.0%），ス
染色および評価方法

クラーゼ S は三菱ケミカルフーズ㈱製，グリオ

調整した紅花赤色色素溶液 200 mL をステンレ

キシル酸 1 水和物は和光純薬工業㈱製，ホース

スビーカーに加え，染色試験機に設置し，所定

ラディッシュ（パウダー）はエスビー食品㈱製

温度で回転速度 5 rpm にて 30 分間処理して行を用いた。乾燥は，㈱いすゞ製作所製 強制循環った。染色したウールトップ糸の表面染色濃度式恒温器 CF24S を用いて行った。紫外可視分光（K/S520nm）は，分光測色計で測定して得られた

光度計は，㈱島津製作所製 Multi Spec-1500 を用

分光反射率から求めた（式 1）。染色堅ろう度試いた。

験は，耐光は JIS L 0842 第 3 露光法，汗は JIS L

2.1.2

乾燥花弁（乱花）の作成方法

0848，ドライクリーニングは JIS L 0860 A-2 法

紅花は，山形県農業総合研究センター圃場でに準拠して行なった。

試験栽培されたもがみ紅花の花弁を摘み取った。
得られた花弁は，恒温器を用い，50 C にて 48
時間処理後，デシケーター中に保管した。
2.1.3

乾燥花弁の酵素処理の方法

酵素処理の一例を以下に記す。ビーカーに乱
花 5.0 g，純水約 50 mL を加え 30 分静置した。
湿潤した乱花を取り出し，グルコース 0.1 g，ス
クラーゼ S 1.0 g，ホースラディッシュ 0.1 g，

実験結果および考察

3グリオキシル酸 0.5 g を加えて，よく混ぜた後，

3.1 酵素添加による紅花花弁の加工試験

シャーレに設置し 40 C で 3 日間，静置した。

紅花花弁に含まれる色素は，品種によって異その後，直径約 3 cm の円形に丸め押し潰した後，なるが，「もがみべにばな」では，黄色色素総量

50 C で 1 日乾燥した。

（サフラワイエローA，サフラワーイエローB，

2.1.4

赤色色素含有量の測定方法

サフラワーイエローC）が約 60%，カルタミン

三角フラスコに紅もち 0.5 g，アセトン水溶液

は約 0.4〜0.6%とされている 3)。小野寺らは，こ（v/v）（アセトン : 水 = 80 : 20）100 mL を加の黄色色素のうち，半分程度を占めるサフラワ

え，40 C にて 30 分間，振とうを行い，ガラスーイエローB を酸化還元酵素とアルデヒドを用フィルターにてろ過後，ろ液 5 mL を 5 倍に希いてカルタミンに変換する方法を提案している。

釈し，紫外可視分光光度計を用いて吸光度を測

今回は，実用に適したコストや条件を検討する定した。赤色色素含有量は，黄色色素の最大吸ため，酵素にホースラディッシュ，スクラーゼ

光度（410 nm）と赤色色素の最大吸光度（510 nm）



6)

S を使用し，アルデヒドにはグリオキシル酸をを 2 波長分光光度法によって係数補正を行い ，選定した。また，小野寺らは中国新疆産と中国

水分補正も行った後，標準のカルタミンから作

雲南産の乾燥花弁へ酵素処理を行い，酵素未添成した検量線から求めた。

加の系に対し，赤色色素含有量がそれぞれ約 2.5

2.2
2.2.1

カチオン化ウールの紅花染めの適正化

倍，約 7 倍多かったと述べている。

供試材・機器

今回，ホースラディッシュおよびスクラーゼ

ウールはスケールオフ処理されたトップ糸を4)S による紅花花弁の処理では，セルロースパウ

既報により，カチオン化処理してから用いた 。

ダーを未添加にし，脱液後に静置させて行なっ

紅花赤色色素は，既報により，紅もちから抽出た。特に，「花寝せ」にあたる工程は，浸液中でを行った 4)。均染剤は明成化学工業㈱製ユニガ

は赤色色素が全く増加しなかったことから，湿ール TZ-11 を用いた。ゼータ電位測定は大塚電潤状態で空気と接触させる必要があると考えら

子㈱製 ゼータ電位・粒径測定システム ELS-Z，れる。酵素処理後 48 時間後 の花弁は，酵素未― 69 ―

平田 : 県産紅花加工技術の高度化と染色工業への応用

図2

図3

酵素添加 48 時間後の紅花花弁

紅花花弁の酵素処理におけるグリオキシル酸の添加量に対する赤色色素含有量の関係

添加の系に対し，色相が変化したことが認めら

径は，それぞれ pH 4.0，6.9，9.2 において 2.51，

れる（図 2）。酵素処理後，常法にて紅もちを作

1.98，2.76 m を示し，pH 6.9 で最小だった。粒製し，乾燥後に赤色色素含有量の測定を行なっ成し，乾燥後に赤色色素含有量の測定を行なっ

径は，キュムラントによる平均値であるが，他た。グリオキシル酸の添加量を変えて試験を行の方法による検証も求められる。

なってみたところ，グリオキシル酸の増加に伴

紅花赤色色素は，湿潤下における耐熱性に乏い，赤色色素含有量は減少したことから，2 量

しく，染色は常温以下で行う必要がある。また，化が阻害されている可能性が示唆された（図 3）。

一般に濃色には重ね染めで対応するが，ウール

ただし，小野寺らの報告に対し，酵素処理によの染色ではフェルト化（縮充）にも注意が必要

る赤色色素の増量割合が小さいため，ホースラとなる。濃色化の方法として，第四級アンモニディッシュやスクラーゼ S の量が適正でない

ウム塩による化学修飾（カチオン化）が知られなど，更なる処理条件の検討も必要と考えられているが，ハロヒドリン基をもつ第四級アンモる。

ニウム塩による処理では，通常，苛性ソーダを

3.2 カチオン化ウールの紅花染めの適正化

用いることから，タンパク繊維では加水分解が紅花赤色色素（カルタミン）の水溶液の pH4.0，

生じ易い。こうした中，筆者らは繊維損傷を低

6.9，9.0 における吸光度は，それぞれ 523，506，

減し，濃色化にも効果があるカチオン化剤とそ

492 nm で最大を示す。このことは，溶液の色相の処理方法を提案している 7)。

変化だけでなく，溶解性にも関係している。紅

今回，このカチオン化ウールの紅花染めにお花赤色色素のゼータ電位や粒径を調べた結果，いて，界面活性剤の添加効果を調べた。界面活

pH により大きく変化した（図 4）。ゼータ電位性剤は，アニオン性が良好であったため，1.0 g/L

測定の結果，等電点はおよそ pH 7 であった。粒で染色温度を変えて処理を行い，染色トップ糸図4

紅花赤色色素の pH によるゼータ電位と粒径の変化

図5― 70 ―

ウールの紅花トップ染めの染色温度と染色トップ糸の表面染色濃度の関係

表1

紅花染めウールトップ糸の染色堅ろう度（色差 Eab）
項目

耐光
汗（酸性）
汗（アルカリ）
ドライクリーニング

均染剤あり

均染剤なし

変退色

24.0

25.2

変退色

5.6

5.8

汚染（綿）

6.3

13.8

変退色

5.5

10.3

汚染（綿）

7.6

28.2

変退色

8.1

4.4

汚染（綿）

7.9

5.1

の表面染色濃度（K/S520nm）を調べた（図 5）。

1) ホースラディッシュ，スクラーゼ S による均染剤なしの場合，50 C で最大となり，60 C

紅花乾燥花弁の処理は，グリオキシル酸未添

以上で減少傾向にある。これに対し，均染剤あ加により，ブランク比約 3 赤色色素を増量すりの場合，60 C で最大となり，70 C 以上で減ることが可能である。

少傾向を示した。60 C 以下で両者を比較する

2) アニオン性界面活性剤添加によるカチオンと，均染剤を添加した系では，均染剤と色素の化ウールの紅花トップ染めは，内部拡散が上相互作用によって，染色速度の低下による緩染

昇し，湿潤堅ろう度が向上する。

効果が生じている可能性が考えられる。トップ謝

糸の染色堅ろう度を調べると，アルカリ性の汗辞に対する堅ろう度において，変退色，汚染ともトップ染めは橋本毛織㈱，紡績加工は佐藤繊

均染剤の添加した方が，色差が小さい傾向にあ維㈱，カーペット製織はオリエンタルカーペッ

った。この原因には，均染剤なしの場合，色素ト㈱の協力を得て取り組んだ。ここに記し関係が繊維表面への染着に留まっているのに対し，各位に謝意を表する。

均染剤を添加した系では，緩染効果によって内文部への浸透性が向上したことが挙げられる。このことは，染色トップ糸の断面を観察すること

1) 今田信一 : 改訂 最上紅花史の研究, 高陽堂

でも違いを確認できた。また，均染剤によって，耐光堅ろう度は向上しないものの，耐ドライク

献書店, 1979, 27 頁.
2) J. Onodera, K. Kawamoto, S. Matsuba, S. Sato,

リーニングは良好を保持した。

H. Kojima, Y. Kaneya, H. Obara : Chem. Lett.,

カチオン化ウールトップ糸 3 kg は，オーバー
マイヤー染色機で紅花染めを行った後，4/2/12(1995)201.
3) 小 野 寺 準 一 , 佐 藤 慎 吾 , 柏 木 敏 夫 , 磯 部 哲（Z 65/m）糸に紡績加工を行った。湿潤下における耐熱性が乏しいためか，真空セット時に一宏 : 特開平 9-77984.
4) 平田充弘, 小関隆博, 渡邊健 : 山形県工業部退色が認められた。 紡績糸を用いて 30 才のカットパイル組織に製織した織物の表面は，未技術センター報告, 44(2012)11.
5) 平田充弘, 渡邊健, 向俊弘 : 山形県工業技

染色部分がなく，内部まで色素が浸透したことが考えられた。

術センター報告, 45(2013)24.
6) 森岡裕人, 石塚健, 大場剛, 村川敬二, 木山
英俊 : 山形県工業技術センター報告,

4

結

言

18(1986)6.

本研究で得られた知見は，以下のとおり。

7) 平田充弘, 渡邊健 : 特開 2015-020952.

― 71 ―

発酵と官能センシング評価を活用した新規低塩漬物開発（第２報）
後藤猛仁

対馬里美

菅原哲也

石塚健

松田義弘 ＊The Development of Low Salt New Pickles with Fermentation and Functional Sensing Evaluation(2nd Report)
Takehito GOTO緒

1

Satomi TSUSHIMA

Tetsuya SUGAWARA

言

Ken ISHIZUKA

Yoshihiro MATSUTA

Soy Broth と Yeast extract の混合培地を用いて漬物は，山形県の特産品として多種多様な製107 個/ml となるように前培養し，これを遠心分品があるが，出荷額は平成 11 年をピークに減少

離(5000rpm，5min)で上清を除去，菌体に蒸留水している 1)。これは，近年の健康志向から食塩

5ml を加え懸濁したものを添加した。凍結脱水の摂取量を減らす動きが強まり，食塩を多く含した野菜は，10℃以下に保ったまま連携企業にんでいるイメージの強い漬物が敬遠されている

提供し，A 社ではしょうゆ漬，B 社では味噌漬ことが一因と考えられる。このため，漬物製造を試作した。

会社では，低塩化あるいは無塩化に向けた取りウメを使用した試作は，C 社と連携して行っ

組みがなされているが，微生物の増殖，食味変た。凍結脱水したウメを 10℃以下に保ったまま化などの課題があり，その解決策が求められて提供し，C 社にて梅酢を使用した下漬，赤シソいる。

を使用した本漬，熟成(3 ヶ月)を行った。

前報

2)では，漬物の低塩化，無塩化に原料農

2.3

試作品の品質評価

産物の凍結脱水が有効であること，乳酸菌を用試作した漬物の味は，試料に 2 倍量の蒸留水

いた微生物増殖抑制などについて報告した。本を加えてホモジナイズし，ろ過（アドバンテッ

報では，その実用化を図るため，企業と連携しク No.5A）したろ液を試料液とし，味覚センサて漬物を試作，品質を評価したのでその結果にー（株式会社インテリジェントセンサーテクノ

ついて報告する。

ロジーSA402B）を用いて評価した。評価項目は，旨味，旨味コク（旨味の後味），塩味，酸味，苦

実験方法

2

2.1

味，苦味雑味（苦味の後味），渋味，渋味刺激（渋味の後味）とした。

供試原料

本研究に使用した農産はキュウリ，ダイコン，
2.2

塩分濃度は，試料をホモジナイズ後，1％(v/v)
塩酸を用いて抽出を行い，原子吸光光度計（株ウメであり，主に山形県産品を使用した。

式会社島津製作所 AA-7000F）によりナトリウ

凍結脱水

農産物は 200mg/L 次亜塩素酸ナトリウム溶液(有効塩素濃度)に浸漬した後，超音波処理

ム濃度を分析し，それに 2.54 を乗じた食塩相当
量とした。
保存性試験

(10min)を行い，流水で洗浄した。これを－20℃

2.4

もしくは－80℃で凍結し，室温で解凍したもの

試作品を 15℃，冷暗所に 3 ヶ月以上静置し，を家庭用漬物容器により押し荷重 5kgf で圧搾，

一般細菌数と大腸菌群の測定を行った。培地は，脱水した。

日水製薬株式会社製の標準寒天培地とデゾキシ

2.2.1

コレート寒天培地を使用した。色の測定は，分

漬物試作

キュウリ，ダイコンを使用した試作は，A 社

光測色計（コニカミノルタ株式会社 CM-2500d）

および B 社と連携して行った。原料農産物を凍を用いて，図 1 に示す測色箇所を定期的に測定

結脱水する際，腐敗菌増殖抑制のため，バクテ

し，L＊ a ＊ b ＊ 表色系を用いて色差⊿E を求めた。

リ オ シ ン 生 産 乳 酸 菌 Lactococcus lactis

2.5(NBRC12007）を添加した。乳酸菌は，Trypticase

総ポリフェノール量は，試料の 80%メタノー【平成 27 年度～平成 29 年度

総ポリフェノール測定

やまがたフードセンシング活用事業】＊公益財団法人山形県産業技術振興機構― 72 ―

5.0

ル抽出液について，フォーリン・チオカルト法

3

実験結果および考察
3.1

4.0

塩分濃度，%

により測定し，クロロゲン酸相当量とした。
キュウリ，ダイコンしょうゆ漬の試作

3.0
2.0
1.0

図 1 に A 社で試作したしょうゆ漬の外観およ0.0
A 社試作品

び測色箇所を示す。この試作品と，市販のキュ
ウリしょうゆ漬とダイコンしょうゆ漬の塩分濃

図2

市販キュウリ漬

しょうゆ漬試作品と市販品の塩分濃度度を図 2 に，味覚センサーで測定した結果を図103 示す。一般的なしょうゆ漬の塩分濃度は 2.5

市販ダイコン漬

旨味ｺｸ

酸味
苦味雑味

5

～5.0%(平均値 3.8%)とされているが 3)，試作品

0の塩分濃度は 2.1%であった。また，試作品は低-5

渋味

塩であるにもかかわらずキュウリしょうゆ漬以

渋味刺激

上の塩味を示し，これは酸味と辛味を追加する
苦味

A 社独自の調味液に，塩化ナトリウム以外の塩

旨味
塩味

化物が含まれていたためと思われる。
さらに，保存試験においては 15℃保管品，冷暗所保管品いずれも 3 ヶ月以上色差に大きな変

図3

しょうゆ漬試作品の味覚センサーによる評価
10

化はなく（図 4），一般細菌数は 300 個/g 未満，

8
色差⊿E

大腸菌群陰性であった。
今回のしょうゆ漬試作では，凍結脱水したキ
ュウリ，ダイコンを用いることにより，風味，

6
42

外観，保存性を低下させることなく低塩化でき00ることが分かった。
3.2

ダイコン味噌漬の試作

図4

図 1 に B 社で試作した味噌漬の外観，図 5 にが少なく，旨味コクのみが他の味より相対的に

80

100

しょうゆ漬試作品の保存中の色差変化
n=4)

10.0
塩分濃度，%

る測定結果を示す。試作品は既存品よりも酸味4060
保存期間（日）
保存期間，日12.0

噌漬市販品の塩分濃度を示す。試作品の塩分濃った。また，図 6 に味噌漬の味覚センサーによ20(結果は平均値±標準偏差

試作品，B 社の既存品および他社のダイコン味
度は市販品よりも低く，既存品の半分以下であA社試作品
キュウリしょうゆ漬市販品
ダイコンしょうゆ漬市販品

8.0
6.0
4.0

大きな値を示し，市販品は酸味のみが大きな値2.0を示した。試作品には凍結脱水したダイコン，

0.0
B 社試作品

既存品と市販品には乳酸発酵した塩蔵ダイコン

図5

B 社既存品

市販味噌漬

味噌漬試作品の塩分濃度が使用されており，これが酸味に大きな差異を酸味12生じた原因と考えられる。
旨味ｺｸ○印の 4 箇所を測色

7

苦味雑味

2
渋味

-3

苦味

旨味
塩味

しょうゆ漬

図 1 漬物試作品

味噌漬

図6― 73 ―

渋味刺激

B社試作品
B社既存品
市販品

味噌漬試作品の味覚センサーによる評価

後藤 対馬 菅原 石塚 松田 : 発酵と官能センシング評価を活用した新規低塩漬物開発（第２報）

4
2
0
塩味

-2
-4
A社試作品
B社試作品
しょうゆ漬
味噌漬

-6
-8
-10

0

2

4

6

8

10

12

図8

塩分濃度，%

図7

しょうゆ漬，味噌漬の塩分濃度と塩味

3.3

しょうゆ漬，味噌漬の塩分濃度と塩味

ウメ漬試作品(左)と既存品(右)

18.0
16.0

図 7 に A 社および B 社の試作品，市販のしょうゆ漬，味噌漬それぞれの塩分濃度と味覚セン
サーによる塩味の関係を示した。本研究では塩

塩分濃度，%

14.0
12.0
10.0
8.0
6.0

分濃度が低く，塩味は高い値を示すような漬物4.0の開発を目的としていた。したがって，A 社と

2.0
0.0

B 社の試作品は，図 7 の左上に位置し（図 7 の

C社試作品 C社既存品 市販品A

円内），本研究の目的に合致したものとなってい図9る。
ウメ漬の試作総ポリフェノール量，mg/g

3.4

図 8 にウメ漬の試作品，既存品の外観を示す。
また，試作品，既存品および市販のウメ漬の塩
分濃度を図 9，総ポリフェノール量を図 10 に示す。試作品は，塩分濃度が 7.9%であり，既存品の塩分濃度（15.5%）の約半分に減塩されており，今回比較したいずれの市販品よりも塩分濃

市販品B

市販品C

ウメ漬の塩分濃度

1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

度が低かった。このことから，試作に用いた方

C社試作品

C社既存品

法は，減塩ウメ漬の製造に有効であることが示
図 10

唆された。

ウメ漬試作品の総ポリフェノール量(結果は平均±標準偏差

図 11 にウメ漬の試作品，既存品，市販品の味覚センサーによる測定結果を示す。試作品は，

10

やや酸味が強く，苦味雑味が少ない傾向が見ら旨味ｺｸれた。これは，脱塩工程の必要がなく，ウメ本

酸味

5

苦味雑味

0

来の有機酸が残ったため酸味が高くなり，凍結
脱水により，苦味を感じさせるポリフェノール

-5
-10

渋味

類が流出，減少したため（図 10），苦味雑味が

渋味刺激
C社試作品

低くなったと推測される。

C社既存品

また，試作品の保存試験を行ったところ，15℃

苦味

旨味

保管品，冷暗所保管品いずれも 3 ヶ月経過して

市販品A
市販品B

塩味

も一般細菌数 300 個/g 未満，大腸菌群陰性で，その他の異常も見られなかった。

n=4)

図 11

― 74 ―

市販品C

ウメ漬試作品の味覚センサーによる評価

4

結

言

劣化や腐敗菌の増殖がないことが確認された。

本研究では，凍結脱水法，バクテリオシン生謝

産乳酸菌を利用した漬物の低塩化技術の実用化を図るため，試作と評価を行い，以下の知見を

辞

本研究は，株式会社本長，羽黒・のうきょう得た。

食品加工有限会社，櫛引農村工業農業協同組合

1) 凍結脱水法，バクテリオシン生産乳酸菌を使連合会らの協力の下に実施した。ここに記し関うことにより，風味，外観，保存性を低下さ係各位に謝意を表する。

せることなく，低塩化すことが可能で，しょ文

うゆ漬，味噌漬，ウメ漬など様々な味付けに応用できることが分かった。

献1) 経済産業省：野菜漬物（野菜漬物含む）出荷

2) 試作したしょうゆ漬，味噌漬は，塩分濃度が低く，味覚センサーによる味評価で塩味が低

額「工業統計表

平成 25 年確報品目編」

2) 後 藤 猛 仁 ， 菅 原 哲 也 ， 松 田 義 弘 ， 石 塚 健 :下していないことが分かった。

山 形 県 工 業 技 術 セ ン タ ー 報 告 ，

3) 試作した漬物の保存性を微生物試験と色差測定により評価した結果，ダイコンしょうゆ

No48(2016)102
3) 全日本漬物協同組合顧問 小川敏男:「食塩と漬とウメ漬は，3 ヶ月以上経過しても色味の― 75 ―

漬物」食塩の働きと食文化的考察.p1

プラズマガス-バブルによる食品非加熱殺菌技術の開発
後藤猛仁

菅原哲也

石塚健

吉木宏之 ＊Development of Non-heat Sterilization Technology for Food by Plasma Gas-bubble
Takehito GOTO

1

緒

Tetsuya SUGAWARA

言

Ken ISHIZUKA

Hiroyuki YOSHIKI

キュウリを使用し，モヤシはそのまま，キュウ

食品製造において，原料農産物の品質を低下

リは半分もしくは約 10g となるよう輪切りにしさせることなく非加熱で殺菌する技術は，品質て試験に供した。また，農産物を処理液に 10min

向上と安全性確保に重要である。現在，最も広～30min 浸漬したものを対照とした。
殺菌効果の確認く用いられているのは，次亜塩素酸ナトリウム2.3による薬剤殺菌であるが，薬剤の特性上，殺菌

プラズマガス-バブル処理による殺菌効果を対象物や使用方法に制約があるため

1)

，新たな

確認するため，処理後のモヤシ，キュウリの一
般細菌数と大腸菌群を測定した。培地は，日水

非加熱殺菌技術の開発が望まれている。
そこで，新たな非加熱殺菌技術として，プラ
ズマガスを水中で微細気泡化し，生成されるラ製薬株式会社製のコンパクトドライ TC，コン
パクトドライ CF を用いた。

ジカルやオゾンを処理液中にバブリングする方法を検討し（図 1），大腸菌，枯草菌，酵母等の殺菌に効果があることを確認した 2)。しかし，実際の農産物に対する殺菌効果の知見が少なく，実用化には殺菌効果の確認が必要になっていた。
本研究では，プラズマガス-バブルによる農産物の殺菌効果について検証したので報告する。

2

実験方法
2.1

供試原料

図1

実験に使用した農産物はモヤシとキュウリでプラズマガス-バブル殺菌機序あり，いずれも市販の国産品を使用した。
2.2

プラズマガス-バブル処理

プラズマガス-バブル処理は，図 2 に示す装置（鶴岡工業高等専門学校所有）を使用した。この装置は，剣山電極部にエアーを導入（流量5L/min）すると共に，パルス電圧を印加する事
で電極間にプラズマを生成する。生成したプラ
ズマガスを上部の殺菌槽へ送り，溶液中にバブリングした。殺菌処理は，農産物 100g に対し，
1L の処理液で行った。処理液には蒸留水，10%（v/v）エタノール溶液，1%（w/v）クエン酸溶液，1%（v/v）酢酸溶液，100mg/L 次亜塩素酸
ナトリウム溶液(以下すべて濃度は有効塩素濃度)を使用し，処理時間は 5min～30min とした。
プラズマガス-バブル処理は未洗浄のモヤシと【平成 29 年度

図2

若手チャレンジ研究課題】＊鶴岡工業高等専門学校― 76 ―

剣山電極部
プラズマガス-バブル殺菌装置と概念図

107
大腸菌群菌数，個/g

一般細菌数，個/g

108
107
106
105
104
10

処理液＝蒸留水

3

0

10

20

30

106
105
104
103

処理液＝蒸留水

102

40

0

10

20

10
10

7

106
105
104
103

処理液＝10%エタノール溶液
0

10

20

30

40

106
105
104
処理液＝10%エタノール溶液

103
0

10

処理時間，min

大腸菌群数，個/g

一般細菌数，個/g

108
107
106
105
104

0

10

20

30

104
処理＝1%クエン酸溶液
0

大腸菌群数，個/g

105
104
103

処理液＝1%酢酸溶液

10

0

10

図3

20
処理時間，min30

一般生菌数，個/g

40

105
104
処理液＝1%酢酸溶液
0

10

20

30

40

処理時間，min

モヤシのプラズマガス-バブル処理による一般生菌数，大腸菌群数の変化■プラズマガス-バブル処理有り

107

105

106

104

105
104
蒸留水
1%酢酸溶液100mg/L次亜塩素酸ナトリウム溶液

102

30

106

40

◆プラズマガス-バブル処理無し

103

20
処理時間，min

107

103

大腸菌群数，個/g

一般細菌数，個/g

106

40

105

処理時間，min

107

30

106

40

8

20
処理時間，min107103

処理液＝1%クエン酸溶液

103

10

40

107
大腸菌群菌数，個/g

一般細菌数，個/g

処理時間，min
830

処理時間，min

103
102
蒸留水
1%酢酸溶液100mg/L次亜塩素酸ナトリウム溶液

10
1

0

図4

10

20
処理時間，min

30

40

0

10

20
処理時間，min30

キュウリのプラズマガス-バブル処理による一般生菌数，大腸菌群数の変化（点線は 100mg/L 次亜塩素酸ナトリウム溶液に 20min 浸漬した場合の菌数）― 77 ―

40

後藤 菅原 石塚 吉木 : プラズマガス - バブルによる食品非加熱殺菌技術の開発

2.4

処理液に 1%酢酸を使用した場合，20min のプ

日持ち試験

殺菌処理を行ったキュウリに調味液（塩分濃

ラズマ-ガスバブル処理で一般生菌数および大度 4%）を加えて浅漬けを作製し，10℃以下で腸菌群数が，従来の殺菌処理と同等以下に減少保存した。作製した浅漬けは，調味液に濁りがした。100mg/L 次亜塩素酸ナトリウム溶液を使生じるまで保存し，濁りが生じた時点の一般生用した場合，5min のプラズマガス-バブル処理

菌数と大腸菌群を測定した。

で一般生菌数および大腸菌群数が，従来の殺菌処理した場合と同等以下となった。

3

また，試作したキュウリ浅漬けの作製直後と実験結果および考察
3.1

プラズマガス-バブル処理によるモヤシ

保存後の外観を図 5 に示す。キュウリの処理条
件の異なる浅漬け試作品の日持ち試験を実施しの殺菌
図 3 にモヤシをプラズマガス-バブル処理した結果，1%酢酸および 100mg/L 次亜塩素酸ナト

た際の一般生菌数と大腸菌群数を示す。処理液

リウム溶液を使用してプラズマガス-バブル処

が蒸留水および 10%エタノール溶液の場合，試理をした浅漬けは，未処理や蒸留水を用いて処験後の一般生菌数，大腸菌群数はわずかに減少理を行った浅漬けより 2 日間日持ちが向上した

したが，プラズマガス-バブル処理の有無による（表 1）。これは，処理直後の菌数の差が影響し殺菌効果の向上は確認できなかった。1%クエンたものと考えられる。

酸溶液，または 1%酢酸溶液を処理液とした場
合，一般生菌数，大腸菌群数が処理前の 1/10～
1/100 に減少し，プラズマガス-バブル処理を行ったモヤシは対照より菌数が減少する傾向が見られた。1%クエン酸溶液， 1%酢酸溶液はいず
れも pH が 3 以下であったことから，プラズマ
ガス-バブル処理は，処理液の pH が低いほど殺菌効果が向上する可能性が示唆された。
3.2

プラズマガス-バブル処理によるキュウ

リの殺菌とその保存性
図 4 にキュウリにプラズマガス-バブル処理と従来の殺菌処理（100mg/L 次亜塩素酸ナトリ
ウム溶液に 20min 浸漬）を行った場合の一般生菌数および大腸菌群数を示す。

表1

作製直後

保存後

（濁りなし）（濁り発生）(作製直後)
図 5 キュウリ浅漬け試作品

プラズマガス-バブル処理を行ったキュウリ浅漬けの日持ち試験― 78 ―4結言1) プラズマガス-バブル処理は，処理溶液の pHを行ったキュウリの浅漬けは，未処理品や蒸を下げることにより殺菌効果が向上する可留水を使用したプラズマガス-バブル処理品

能性がある。

より日持ちが向上した。

2) 1%酢酸および 100mg/L 次亜塩素酸ナトリウ

文

ム溶液を使用したプラズマガス-バブル処理
は，従来の殺菌処理と同等以上の殺菌効果が献

1) 厚生労働省；次亜塩素酸ナトリウムの使用基得られた。

準の改正に関する部会報告書

3) 1%酢酸および 100mg/L 次亜塩素酸ナトリウ

2) 吉木宏之他； 第 62 回応用物理学会春季学術

ム溶液を使用してプラズマガス-バブル処理

講演会 講演予稿集，12p-P11-2（2015）― 79 ―

果樹剪定枝を活用した燻製用チップ及び燻製商品の開発
対馬里美

城祥子

Development of Smoked Foods and Wood Chips made of Fruit Tree Pruning Branches
Satomi TSUSHIMA

1

諸

言

Sachiko SHIRO
れ，40℃に保温，マグネチックスターラーで撹

本県は，ハムやサラミをはじめとする燻製製

拌しながらヘッドスペース部に SPME ファイバ品を製造している食品製造企業が多数あるが，ー(Carboxen/PDMS，100μm)を挿入して 10 分間

これらの企業で使用されている燻製用チップは保持した。次に，SPME ファイバーを GC 注入

県外産である。一方，本県は果樹の生産が盛ん

口に 10 分間挿入して吸着成分を加熱脱着させ，であり，毎年約 4 万トンもの果樹剪定枝が発生

GC-FID にて昇温分析をした。また，試料をジし，その大半が廃棄処分されている。

エチルエーテルで抽出し，GC-MS で揮発成分の本研究では，果樹剪定枝から燻製用チップを同定を行った。
燻製の香気特性評価

作成し，山形県の果樹のイメージを加えた付加2.3

価値の高い燻製製品の開発を目的として，果樹

揮発成分分析に用いた燻製水 200μl をサンプ

剪定枝の加工特性，揮発成分，香気特性についルバック（島津製作所て分析，評価を行った。

スを充填し，2 時間ほど静置後，におい識別装

2KF）に入れ，窒素ガ

置（島津製作所 FF-2A）で測定した。

2

実験方法

におい識別装置は，9 つの基準臭（硫化水素，

2.1 果樹剪定枝の燻製用チップへの加工

硫黄系，アンモニア，アミン系，有機酸系，ア果樹剪定枝は，農業総合研究センター園芸試

ルデヒド系，エステル系，芳香族系，炭化水素

験場で平成 28 年 11 月，平成 29 年 3 月に剪定し系）に対する，香りの類似性を類似度，香りのたブドウ（デラウエア），サクランボ（佐藤錦），

強さを臭気寄与度として表示することから，こセイヨウナシ（ラ・フランス），カキ（平核無）れらを評価指標として用いた。

の 4 種類を使用した。樹皮を剥ぎ，室温で乾燥後，チッパーで粉砕，サイズ別に選別（6mm 以

実験結果および考察

3

上，4~6mm，4mm 以下）したものを果樹剪定枝

3.1 果樹剪定枝の燻製用チップへの加工

チップとした。

入手した 4 種の果樹剪定枝について，チッパ

2.2

燻製の揮発成分分析

ーによる加工を試みた。その結果，樹種により

果樹剪定枝チップ 4 種と市販の燻製用チップ
5 種（サクラ，リンゴ，ヒッコリー，ナラ，ク

性質は異なるが（表 1），4 種すべて燻製用チップへの加工が可能であることが分かった。

ルミ）について，ガスクロマトグラフィー

また，加工した燻製用チップ及び，燻製試料（GC-FID，Agilent Technologies 7820A）およびへの残留農薬を調べた。代表試料として，ブド

ガスクロマトグラフィー質量分析法（GC-MS，ウの燻製用チップ及びそのチップで燻製した燻

Agilent Technologies 5875C）により，燻製に用製水を分析試料とし，それぞれ 200 項目の残留いた際の揮発成分を分析した。カラムは農薬を外部分析機関にて委託分析した。その結

DB-WAX（60m×0.25mm×0.25μm）を使用し，果，燻製用チップから 8 項目の農薬が検出され分析試料は，各チップ 20g で蒸留水 50ml を 60た（表 2）。燻製用チップに残留農薬の基準はな

分間燻製した燻製水を使用した。

いが，フェニトロチオンとフェニトエートは，調製した試料 3ml をガラス製バイアル瓶に入【平成 29 年度

若手チャレンジ

ブドウ生果実の基準値を超えていた。燻製試料研究課題】― 80 ―

の残留農薬は，全て定量下限値以下であり，チ

3.3 燻製の香気特性ップから燻製への移行は認められなかった。

各試料の臭気寄与度，類似度を図 3，4 に示す。

3.2 燻製の揮発成分

臭気寄与度は樹種による違いが認められない。

GC-MS 分析により，揮発成分の簡易同定を行

類似度は樹種毎に異なり，アルデヒド類は 38.9

った。燻製の揮発成分は，アルデヒド類，エス～57.4%，エステル類は 55.9～73.3%，有機酸類

テル類，フェノール類等で構成されていること

は 45.4～63.2%と幅が見られた。これら成分のが報告されている 1）。図 1 にブドウ剪定枝チッ

違いが，樹種毎に香りが異なる理由と考えられ

プ揮発成分の GC クロマトグラムを示す。GCる。基準臭の臭気寄与度，類似度を基に，樹種のクロマトグラムのピーク面積において，フル間の香りの類似度を図 5，6 に示した。類似度がフラール，酢酸が主要成分と推察された。そこ高かったのは，ナラとクルミで 94%，サクラン

で，樹種毎にフルフラール，酢酸の面積比（ピボとセイヨウナシで 91%，市販チップと剪定枝ーク総面積に対する割合）を比較すると，市販チップ間の類似度は 48～84%であり，香気特性

チップでは 7 割，剪定枝チップでは 4~6 割を占が異なることがわかった。このことから，果樹めており，市販チップと剪定枝チップの間で異剪定枝は燻製製品に新規性を付与できる可能性なることが確認できた（図 2）。

がある。
表2

表1

剪定枝の加工性

樹種

性質

サクランボ

柔らかく、繊維質、細かくなりやすい

セイヨウナシ

やや柔らかく、繊維質

ブドウ

硬く、樹液が多い

カキ

硬く、割れやすい

農薬名
クレソキシメチル
クロルフェナビル
デナコナゾール
デルタメトリン及びトラロメトリン

フェニトロチオン
フェニトエート
ブブロフェジン

pA

マラチオン

残留農薬
剪定枝
チップ

燻製水

ブドウの
基準値

1.18
0.33
1.06
0.19
1.72
0.02
0.02
0.03

N.D.※
N.D.
N.D.
N.D.
N.D.
N.D.
N.D.
N.D.

5
15
10
0.5
0.2
0.02
1
5

単位：mg/L， ※N.D.：定量下限値(0.01mg/L)以下
2
1

Retention Time，min

1.acetic acid，2.furural

図1

図3

ブドウ剪定枝チップの GC クロマトグラム

燻製水の基準臭に対する臭気寄与度（%）― 81 ―

図2

燻製水の酢酸とフルフラールの面積比

図4

燻製水の基準臭に対する類似度（%）

対馬 城 : 果樹剪定枝を活用した燻製用チップ及び燻製商品の開発

4

図5

燻製水（市販品）の類似度（%）

図6

燻製水（果樹剪定枝）の類似度（%）

結

言

文

献

本研究を行った結果，以下の知見が得られた。

1) 笠原賀代子,西堀幸吉 : Bulletin of Japanese

1) ブドウ，サクランボ，セイヨウナシ，カキのSociety of Scientific Fisheries

果樹剪定枝は，加工性，安全性からも燻製チ2) 佐合徹，栗田修 : におい識別装置による納ップへの加工が可能であり，燻製製品の付加

豆と鶏肉の燻製の測定，三重県工業研究所

価値向上が期待できる燻製用チップとなり

研究報告

える。
2) 果樹剪定枝の香気特性は市販品とは異なるため，燻製製品に新規性を持たせることが可能である。

― 82 ―

No.37(2013)

官能評価技術に関する研修対馬里美

河野恵信 ＊

Training about Sensory Analysis
Satomi TSUSHIMA

1

はじめに

Yoshinobu KONO＊
め，グループインタビューを行った。12 人を 2

食品の味，香り，食感などの評価には，機器グループに分け「燻製製品の喫食状況」，「燻製

分析や官能評価が用いられている。機器分析は，の香り」について自由に意見交換を行い，情報

香りや物性などを化学・物理的に測定する手法

収集を行った。

であり，個々の評価項目毎に客観的な評価がで2.3 評価対象

きるが総合的な評価は難しく，使用する機器も嗜好調査は，燻製チップがりんごの燻製チー

高価なものが多い。一方，官能評価は，外観，

ズを A，燻製チップがさくらの燻製チーズを B，

食感，味，香りを人の五感を使って評価する手ナチュラルチーズを C としてカップに入れ提供法であり，総合的な評価を簡便にできる長所がし（図 1，2），パネラー31 人に，「においの強あるが，評価結果は評価者（パネラー）の能力

弱」，「好み」の 2 項目について，「一対比較法」，

や評価方法に大きな影響を受けるため，目的に「尺度法」により行った。一対比較法は，複数応じたパネラーの選抜と適切な評価手法の選定の試料から 2 つずつ取り上げ，比較しながら評が必要である。

価する手法で，A:B，B:C，A:C の組み合わせで本研修では，官能評価の手法を学ぶとともに，比較した。尺度法は，言語による尺度を用いて評価方法の違いが結果に及ぼす影響について検評価する手法で，A，B，C それぞれについて 9討を行った。

段階で評価した。得られたデータは，有意水準
5%で F 検定にて統計処理を行った。

2

実験方法
2.1 評価対象

実験結果および考察

3

燻製製品を官能評価の対象とした。サンプル

3.1 グループインタビュー

は，安定した品質で試食提供のばらつきが少な

表 1 にグループインタビューで得られた意見いことから，市販の燻製チーズ 2 種類（燻製チをまとめた。12 人中燻製が好きと答えた人は 7

ップ：りんご，さくら）を用い，燻製されてい人，燻製が嫌いと答えた人は 5 人であった。燻

ないナチュラルチーズ 1 点をブランクとした。

製が好きと答えた人は，おつまみとして喫食し2.2 グループインタビューており，香りが強いものを好んだが，強すぎる嗜好調査の項目を設定するにあたり，燻製製のは苦手との意見もあった。燻製が嫌いと答え

品の利用状況や意識などを定性的に把握するたた人は，燻製特有の香りが苦手との意見が多数あった。燻製チーズ 2 種類を試食した際，燻製
が嫌いと答えた人もりんごのチップで燻製した
チーズは食べやすいとの意見であった。
試食時に意見が変化した方もおり，嗜好調査
では，香りの種類や燻製の嗜好での評価の違い

図1

サンプル

【平成 29 年度

図2

調査会場

を調査することとした。

高度技術者育成支援事業】＊ 農業・食品産業技術総合研究機構― 83 ―

対馬 河野 : 官能評価技術に関する研修

男性 4 名(49～65 歳)
女性 3 名(30 代後半～60 代)‣強いのが好き‣おつまみ品だと弱いより強い方がいい‣においが強いと付け香かと思う

男性 2 名(50 代)
女性 3 名(30 代後半～40 代後半)
‣いぶりくさい‣煙くさいイメージ‣強いと煙草のにおいに感じる‣燻製材が異なると聞いているせいか、においが違う‣普通のチーズよりしっかりしている‣開封しただけで香りがすごい‣桜は強すぎる‣りんごは美味しい

Cの方が

Aの方が

Cの方が

5

e

4

Bの方が

Aの方が

図3

Cの方が

Bの方が

非常に強い

とても強い

強い

とても好き

好き

やや好き

非常に好き

とても好き

好き

やや好き

やや好き

同じくらい

好き

とても好き

非常に好き

非常に好き

0

とても好き

0

好き

1

0

やや好き

1
同じくらい

2

1
好き

3

2

やや好き

3

とても好き

f

4

2

非常に好き

やや強い

5

3

Aの方が

Bの方が

同じくらい

d

4

Aの方が

やや好き

5

非常に強い

とても強い

強い

やや強い

同じくらい

やや強い

強い

とても強い

非常に強い

非常に強い

0

とても強い

0

強い

0

やや強い

2

同じくらい

2
やや強い

2
強い

4

とても強い

4

非常に強い

4

Bの方が

c

6

やや強い

6

同じくらい

b

強い

6

8

8

好き

a

とても強い

8

とても好き

試食後

嫌い（意識していない）

非常に強い

香り

好き

非常に好き

人数

グループインタビューの意見抜粋

非常に好き

表1

Cの方が

一対比較法

a:A:B(においの強弱)，b:A:C(においの強弱)，c:B:C(においの強弱)，
d:A:B(好み)，e:A:C(好み)，f:B:C(好み)
縦軸の単位:人数(名)3.2 嗜好調査
図 3 に一対比較法，図 4 に尺度法の結果を示て嗜好間の有意差があり，尺度法では B，C です。一対比較法，尺度法ともに「においの強弱」

嗜好間の有意差があった。一対比較法では，B

では B，「好み」では A が選ばれた。パネラーのにおいが強いため，A，C との評価時の比較

31 人を燻製の嗜好(燻製が好きか嫌いか)ごとににおいて嗜好が反映されたのではないかと考え

分け，サンプル間，嗜好間で比較を行った。一られる。尺度法では，香りが強いと判定された対比較法，尺度法ともに「においの強弱」の項

B，および非燻製の C において嗜好が反映され目でサンプル間の有意差はあったが，嗜好間のたが，A は嗜好に関係なく高い評価を受けた。

有意差はなく，燻製の嗜好に関係なく判定できた。
「好み」の項目ではサンプル間の有意差はな
く，一対比較法では A:B，B:C におい― 84 ―

8

a

8

8

6

6

6

4

4

4

2

2

2

0

0

0

6

d

c

b

6

e

6

f

4

4

4

2

2

2

0

0

0

図4

尺度法

a:A(においの強弱)，b:B(においの強弱)，c:C(においの強弱)，d:A(好み)，e:B(好み)，f:C(好み)
縦軸の単位:人数(名)

4

まとめ

謝

辞

本研修において，以下の知見が得られた。

研修を受け入れていただきました農業・食品

1) 燻製製品は独特の風味により好き嫌いがわ

産業技術総合研究機構 食農ビジネス研究チー

かれるが，りんごのチップで燻製したチーズ

ムの皆様および嗜好調査にご協力いただいた皆のように，燻製が嫌いな人でも受け入れられ様に深謝いたします。

る可能性がある。
2) サンプル間の比較において一対比較法，尺度法ともに変わらない結果となった。

c― 85 ―

県産醸造用ぶどうの成熟過程と発酵試験について
村岡義之

石垣浩佳

奥山聡

＊

工藤晋平

増田華歩

＊

長谷川悠太

黒田博 ＊

Maturation Process and Fermentation Tests used Vitis vinifera Harvesting Grapes in YAMAGATA
Yoshiyuki MURAOKA

Hiroyoshi ISHIGAKISou OKUYAMA

1

緒

＊

Shinpei KUDO

Kaho MASUDA

言＊

Yuta HASEGAWA

Hiroshi KURODA ＊（平成 27 年）

山形県は，ワイン醸造用品種も含め，長野，

供試樹には 寒河江市に定植した台木テレキ

山梨に次ぐ日本有数のぶどう産地を形成してお5BB，栽植距離 2.0m×2.5m，垣根シャルドネ試

り，収穫されたぶどうは醸造用にも多く使用さ験区（10 年生）を用いた。地上高 2.5m を超えれている。現在のワイン業界では，国内で栽培た枝は随時摘心を行い，副梢は基部葉を一，二されたぶどうを 100%用いた「日本ワイン」が枚残して除去した。7 月 22 日に一新梢当たりの注目されており，自社畑や新たなワイナリー設

着房数が等しくなるように調整し，収量制限区

立による，海外の仕立て方法を取り入れた醸造では一新梢当たり一房になるように摘房を行っ

用ぶどう栽培が盛んである。ワインの製造では，た。果房品質は 9 月 10 日に調査した。

原料となるぶどうの品質が酒質に大きな影響を

2.1.2 収穫時期と仕立て方法による影響（平成 27 年）

与えるが，従来の県産ぶどうに関する研究は生食用が中心であった。県内で栽培されたぶどう

供試樹には新庄市に定植した台木 101-14，栽が，どのような過程で成熟していくかは，これ

植距離 3.0m×5.0m，棚一文字仕立てシャルドネ

まで本県では科学的な根拠となる研究は行われ試験区（9 年生）及び棚ダブルカーテンシャルておらず，収穫の時期は栽培・醸造責任者の経ドネ試験区（9 年生）を用いた。10 月 1 日と 10

験に委ねられている。そのため，県内ワイナリ

月 15 日早朝に各試験区で収穫を行ったぶどうーにおいて，いかに最良のぶどうを収穫するかについて，果実品質・原料特性について解析をは，各社喫緊の課題である。

行い，発酵試験を行った。

そこで本研究では，県内で栽培された醸造用

2.1.3 除葉による発酵試験への影響（平成 29 年）

ぶどうの成熟過程を解析することを主目的に，果汁の成分分析とワインの発酵試験を行ったので報告する。

供試樹には 寒河江市に定植した台木テレキ
5BB，栽植距離 2.0m×2.5m，垣根シャルドネ試
験区（12 年生）を用いた。試験区では，落花後

2

実験方法

の結実がはっきりした 7 月 8 日に，果房付近の2.1 醸造用ぶどうの栽培試験

東側の葉を新梢一枝につき二，三枚除去し，ベ供試樹は，平成 19，20，24 年に苗木の定植を

レーゾーン期の 7 月 19 日に西側の葉を同様に除行った欧州系ぶどう品種であるシャルドネ，セ

去した処理区と除葉を行わない無処理区の比較

ミヨンである。試験区の仕立て方法は，垣根仕を行った。収量と平均果房重については 10 月 3

立て長梢剪定栽培（ギヨダブル整枝），棚一文字

日の収穫時に調査を行い，果実品質・原料特性

仕立て短梢剪定栽培，棚ダブルカーテン仕立ての解析及び発酵試験を行った。

短梢剪定栽培である。各比較試験では，定植年

2.2 搾汁果汁の成分分析（平成 27 年～29 年）

度が同じ供試樹を用いた。

8 月下旬から 10 月下旬まで，週に一度（合計2.1.1 収量制限による果房品質への影響【平成 27～29 年度

6～10 回）健全で中庸な生育をしている 2 房をやまがたフードセンシングプロジェクト活用事業】＊山形県農業総合研究センター園芸試験場― 86 ―

採取し，搾汁率 60％を目安に果汁を得た。搾汁
22

ロ亜硫酸カリウムを添加した。搾汁果汁の一般
60

定法により窒素換算にて算出した。有機酸，還TSS / TAに国際ブドウ・ワイン機構の分析法に従い，資元糖の各成分については，高速液体クロマトグ
ラフシステム（島津製作所製）を用いて定量した。有機酸分析には電気伝導度検出器，糖成分

50
40
30
20

20

15

18
10

16

Titratable Acidity [mL]70

成分分析については，国税庁所定分析法ならび化性窒素（YAN）含有量はホルモール態窒素測

Total Soluble Solids [%, Invert sugar]

20

時には，総亜硫酸が 40ppm 程度になるようにピ

14
5

分析には示差屈折率検出器を用いた。吸光度及8/25 9/1

び濁度は紫外可視分光光度計（島津製作所製）
を用いて測定を行った。

9/8 9/15 9/22 9/29 10/6 10/13 10/20 10/27
Harvesting date

図 1 成熟による搾汁果汁成分の推移（破線：収量制限区，実線：対照区）

2.3 ワインの小仕込み試験
発酵試験を行ったワインの一般成分分析については，搾汁果汁と同様の手法に従って行った。
ぶどうの搾汁は手動及び電動圧搾機を用いて行
冷蔵庫にて滓下げを行った。果汁の発酵には乾燥酵母 LALVIN ICV-OPALE（Lallemand Inc.）を

pHい，ペクチナーゼ等の酵素を添加せずに一昼夜
3.0
6000

3

実験結果
3.1 成熟によるぶどう果実成分の変化
図 1 に成熟過程における比重換算糖度（TSS,

Tartaric acid [mg/L]

使用し，発酵終了後に滓引きを行い製成酒とした。

3.5転化糖分）と滴定酸度（TA）ならびに全糖総酸

4000

2000

0
8/25 9/1

比（TSS/TA）の推移を示す。全糖総酸比は，滴定酸度から硫酸換算酸度を求め，比重換算糖度

9/8 9/15 9/22 9/29 10/6 10/1310/2010/27
Harvesting date

図 2 成熟による酒石酸含有量の推移と硫酸換算酸度の比としてプロットした。その（○破線：収量制限区，●実線：対照区）

結果，成熟するに従って TSS が増加し，TA は減少していくことから，TSS/TA を追跡すること

1.05がわかった。また，摘房を行った試験区では早期に全糖総酸比が増加していく傾向にあり，収量制限することで成熟が早まることが示唆された。
図 2 に成熟過程における酒石酸含有量及び果汁 pH，図 3 にグルコース含有量に対するフル

Ratio Fructose/Glucose

で収穫時期の指標にすることが可能であること
1.00

0.95

クトース含有量比の推移を示す。成熟に伴い果汁中の酒石酸が減少し，フルクトース含有量比が増加する結果が得られた。また，収量制限を行うことで酒石酸の含有量は増加し，pH が低くなる傾向であった。醸造用栽培では，収量を増加させることはぶどうの結実にストレスを与え― 87 ―

0.90
8/25 9/1

9/8 9/15 9/22 9/29 10/6 10/13 10/20 10/27
Harvesting date

図 3 成熟による糖組成比の推移（○破線：収量制限区，●実線：対照区）

村岡 石垣 工藤 長谷川 奥山 増田 黒田 : 県産醸造用ぶどうの成熟過程と発酵試験について

ぶどう品種によって，成熟による果皮や果肉成分に違いがあると思われた。さらに，総フェノ

表 1 収量制限による果房品質
試験区
対照区
摘房区

ール量に由来する 280, 320nm の紫外領域の吸収量 房重 一粒重 着粒数 摘房前 新梢数[kg/10a] [g][g]
着房数 [/樹] [/樹]884 177 1.9
118
25.0
15.3
563 188 2.4
90
29.7
15.0

光度は成熟するに従い増加し，420, 520, 620nmの可視領域の吸光度は減少する傾向が見受けられた。吸光度は搾汁時の遊離亜硫酸濃度によって影響を受けるが，成熟により可視領域の吸光度は上昇する傾向にあり，吸光度測定によるぶるとされていることから，果汁中の化学的な成

どうの成熟判定が可能と考えられた。

分が変化しているものと思われた。棚仕立てと垣根仕立てとの比較や，樹齢別の試験では，成発酵試験では，9 月 30 日に収穫を行った果汁熟傾向が異なる結果も得られていることから，については，目標アルコール度数が 12.5%となるように無水結晶ブドウ糖にて補糖を行った。

栽培手法が成熟に与える影響は高いと考えられ製成ワインの一般成分は，概ね果汁成分に従いる。

同じ傾向にあるが，pH ならびに YAN が高いほ

表 1 に摘房による主な果房品質を示す。樹体

ど発酵は早めに進む結果が得られた。

生育は，摘房処理により，結果枝長が長く，新3.3 除葉によるぶどう果実の成分変化と発梢の伸長や登熟が進む傾向であった。

酵試験

3.2 収穫時期の違いによるワイン発酵試験

ぶどうの搾汁には電動圧搾機を用い，同じ条

ぶどうの搾汁には手動圧搾機を用い，同じ条

件で原料処理を行った。表 3 に搾汁果汁と製成

件で原料処理を行った。表 2(a)に棚一文字シャ

ワインの一般成分分析値を示す。除葉すること

ルドネ試験区を用いた搾汁果汁と製成ワインので TSS は 高 く ， TA は や や 低 く な る こ と で一般成分分析結果を，表 2(b)に棚カーテンシャ

TSS/TA は概ね高くなっていた。この結果，結実

ルドネ試験区の結果を示す。成熟するに従い後の除葉により成熟を進められる可能性がある

TSS/TA が増加していることがわかる。その一方，ことがわかった。また，除葉することにより腐醸造に影響を及ぼす果汁濁度や搾汁率は仕立て

敗果粒率も低く抑えられる結果が得られた。そ方法により異なっていた。また，欧州系品種での一方，早期に除葉することで成熟が遅くなる

は収穫時期が遅い程搾汁率は高くなり，滓の量結果も得られていることから，白ワイン用のぶも増加していたが，北米系品種であるデラウェ

どうでは，除葉時期と除葉量によっては原料特アについては，収穫時期が遅いほど搾汁率は低性の向上が期待出来ると思われた。

くなる傾向にあった（データは省略）。そのため，

表 2 収穫時期による搾汁果汁成分とワイン一般成分（シャルドネ試験区）（a）棚一文字試験区
収穫日

比重換算糖度

9/30
10/15

18.7
21.1

9/30
10/15

ｐＨ

ＹＡＮ

滴定酸度

[mgN/L]

[mL]

130
155

9.0
8.75

[転化糖分:%]

3.40
3.47

総亜硫酸

濁度

搾汁率

滓の割合

[ppm]

[NTU]

[%]

[%]

22
10

540
565

73
79

14
19

ＴＳＳ/ＴＡ
42.2
49.0

OD280 OD320 OD420+520+620
9.7
11.0

7.3
9.1

1.25
0.80

総亜硫酸 発酵日数 アルコール分 ｐＨ ホルモール窒素 滴定酸度 ワインカラー
[ppm]

9/30
10/15

36
44

[日]

[vol%]

23
19

12.7
12.9

3.45
3.56

― 88 ―[mgN/L][mL][OD420+520+620]

12
27

10.4
10.2

0.137
0.198

（b）棚ダブルカーテン試験区
収穫日

比重換算糖度

9/30
10/15

19.6
20.9

ｐＨ

ＹＡＮ

滴定酸度

[mgN/L]

[mL]

140
145

9.3
8.8

[転化糖分:%]

3.39
3.51

総亜硫酸

濁度

搾汁率

滓の割合

[ppm]

[NTU]

[%]

[%]

33
36

570
445

74
80

14
16

9/30
10/15

ＴＳＳ/ＴＡ
42.8
48.4

OD280 OD320 OD420+520+620
10.1
11.3

9.1
10.4

0.87
0.23

総亜硫酸 発酵日数 アルコール分 ｐＨ ホルモール窒素 滴定酸度 ワインカラー
[ppm]

9/30
10/15

42
59

[日]

[vol%]

23
19

12.6
12.7

3.48
3.66

[mgN/L][mL][OD420+520+620]

15
25

11.1
9.5

0.146
0.154

表 3 除葉による搾汁果汁成分とワイン一般成分（シャルドネ試験区）
試験区

収量[kg/10a]

対照区
除葉区

814
674

平均果 比重換算糖度 ｐＨ[転化糖分:%]
房重 [g]
156
20.5
3.51
108
21.0
3.55

ＹＡＮ 滴定酸度 ＴＳＳ/ＴＡ[mgN/L]

[mL]

290
300

8.95
8.85

46.8
48.4

総亜硫酸 濁度 搾汁率 滓の割合 OD280 OD320 OD420 OD520 OD620
[ppm]

対照区
除葉区

40
54

[NTU]

280
315

[%]

67
69

[%]

26
25

7.20
7.25

5.82
5.96

0.154
0.163

0.044
0.046

0.015
0.015

総亜硫酸 アルコール分 ｐＨ ホルモール窒素 滴定酸度 ワインカラー
[ppm]

対照区
除葉区

22
44

[vol%][mgN/L]

12.1
12.5

3.60
3.59

100
90

[mL]

[OD420+520+620]

10.3
11.2

0.058
0.039

また，除葉することで果皮色は黄化する傾向

2) 垣根栽培では，結実後に摘房を実施する収量があり，その影響は果汁にも現れ，果汁の可視制限や，果房周辺の除葉を行うことで，成熟領域の吸光度がやや上昇する結果が得られた。

を早めることが可能であり，それぞれの搾汁

果汁に含まれるカロテノイドは，ワインのノル

果汁成分が変化する。

イソプレノイド系香気成分に影響される

1)と考

3) 成熟に従い酒石酸含有量は減少し，還元糖におけるフルクトースの割合が増加する。

えられており，成熟により減少し，日照などの栽培環境に依存することから，今後さらなる解謝析が必要である。

辞本研究の一部は，山形県農林大学校卒業研究

4

結

言

にて行われたものである。ここに記し収穫と搾

醸造用ぶどうについて研究を行った結果，以汁を手伝って頂いた細谷舞都氏，鈴木孝明氏に謝意を表する。

下の知見が得られた。
1) 収穫場所や年度毎の気象条件により，ぶどう

文の収穫適期は異なるが，成熟に従い糖度は上
昇，酸度は低下し，全糖総酸比が成熟の指標

献1) 後 藤 奈 美 : 日 本 醸 造 協 会 誌 , 110(3)(2015)

となる。

139

― 89 ―

官能センシング技術を活用した県産酒の特徴成分解析
石垣浩佳

長谷川悠太
＊

杉本昌弘

長俊広
＊＊

和田茂樹

村岡義之
＊＊

新藤雅信

工藤晋平
＊＊

菅原哲也
＊＊

渡曾俊仁

須貝智

Feature Ingredient Analysis of Sake made in Yamagata Prefecture
Utilizing Physical Function Sensing Technology
Hiroyoshi ISHIGAKI
Shinpei KUDO

Yuta HASEGAWA
Tetsuya SUGAWARA＊＊

Masanobu SHINDO

1 緒Toshihiro CHO
Masahiro SUGIMOTO＊＊

Toshihito WATARAI言

Yoshiyuki MURAOKA＊

Shigeki WADA＊＊

Satoshi SUGAI＊＊

手法として味覚センサーによる分析を実施した。分

平成 28 年 12 月，山形県酒造組合は都道府県単

析には，味認識装置 SA402B（インテリジェントセ位では全国初となる地理的表示 GI「山形」の指定

ンサーテクノロジー社製）を用いた。遊離アミノ酸を受けた。山形の酒は「やわらかくて透明感があ

分析には，高速液体クロマトグラフ質量分析計る」ことを特徴としている。本県の優れた酒米，

LCMS-2020（島津製作所製）を使用し，試料の調製

山々からの清冽な水，酒造りに熱心な地元の蔵人（アミノ酸誘導体化）には，アミノ酸分析キット

達，酒造りに関わる様々な要素が積み重なり，山EZ:faast™（Phenomenex Inc.）を用いた。さらに，慶形の酒らしさを作り出している。県産酒の品質は

應義塾大学先端生命科学研究所と山形県酒造組合と年々向上しており，様々なコンテストで好成績をの共同研究（平成 27，28 年度共同研究シーズ事業化収めている。同時に市場での評価も高まってきた支援助成事業）で実施したメタボローム解析（LC-MS

ことから，県産酒の美味しさを客観的に分析・評及び CE-MS）の分析データを活用した。

価することが求められていた。
県内酒造メーカーの仕込水及び統一規格で製造

3 実験結果および考察

される県産酒を中心に，山形酒の特徴について成

3.1 仕込水の分析

分分析と官能評価により解析したので報告する。

県内各蔵元から収集した仕込水のイオン成分について，県内 35 社分の仕込水を 2 ヵ年にわたり分析し2 実験方法た結果，蔵元間で各種イオン組成が大きく異なるこ

2.1 分析サンプルとが判り，これは，水源となる各山系の影響が大き

仕込水は，県内各地区の蔵元からサンプリングをいものと推察された。

行った。統一規格の酒として，毎年 3 月に開催され各地区仕込水のイオン成分の比較を図 1 に示す。

る山形県新酒鑑評会への出品酒（県内酒と県外酒）を用意した。さらに，県産酒造好適米を用いた市販酒について，メーカー毎の違いを確認する目的で，「出羽燦々」による純米吟醸酒 DEWA33，「出羽の里」による山形セレクション純米酒及び「雪女神」
による純米大吟醸酒をサンプルとして使用した。
2.2 各種成分分析
仕込水や日本酒に含まれるイオン成分（陽イオン・陰イオン）は，イオンクロマトグラフシステム（島津製作所製）により分析した。また，評価の一

図 1 各地区仕込水のイオン成分比較【平成 27-29 年度 やまがたフードセンシングプロジェクト活用事業 研究課題】＊慶應義塾大学先端生命科学研究所 ＊＊山形県酒造組合― 90 ―

イオン成分の総量が比較的多いのは，庄内沿岸部

表 1 各種イオンと味覚相当量との相関の酒田地区であり，逆に少ないのは内陸部の長井地区であることが判る。沿岸部の影響か，酒田地区は+-他よりナトリウムイオン（Na ）と塩素イオン（Cl ）が多いことが判った。
次に，仕込水のイオン成分と味認識装置による味

SO4

2-

Cl+

覚相当量との相関係数を調べた（表 1）。その結果，

Na

カルシウムイオン（Ca2+）が塩味，苦味及び渋味とMg

高い正の相関があることが確認された。しかしながK

ら，各社の仕込水を使用する純米吟醸酒 DEWA33

Ca

2+

+
2+

のイオン成分と味覚相当量との相関をみると，ナト

旨味

塩味

苦味

渋味

旨味ｺｸ

-0.64
**
-0.05
0.46
**
-0.04
-0.21
*
-0.40
*

0.61
**
0.24
*
0.21
*
0.68
**
0.36
*
0.71
***

0.69
**
0.15
-0.11
0.64
**
0.42
**
0.81
***

0.66
**
0.08
-0.12
0.66
**
0.44
**
0.78
***

0.40
**
0.12
-0.18
0.90
***
0.18
0.69
**

1.0≧|R|≧0.7 ：*** 高い相関あり
0.7≧|R|≧0.4 ：** 相関あり
0.4≧|R|≧0.2 ：* 低い相関あり

リウムイオンや塩素イオン等との相関は高いものの，カルシウムイオンとの相関はみられなかった。
今後，異なる原料米毎にサンプルを変えて検証する必要があると思われた。
3.2 山形県新酒鑑評会出品酒の分析
本県で開催される山形県新酒鑑評会には，全国新酒鑑評会向けに製造された県内外の出品酒が集まる。そのほとんどが，酒造好適米「山田錦」を原料とした精米歩合 35%の大吟醸酒であるため，県産酒の特徴を把握する適当なサンプルと考えた。平成 26
酒造年度（H26BY）に製造された県産酒 41 点，県図 2 鑑評会出品酒の主な糖成分の比較

外酒 140 点及び平成 27 酒造年度（H27BY）に製造された県産酒 38 点，県外酒 140 点について，吟醸酒の特徴である香気成分や糖，有機酸，遊離アミノ酸等を分析したところ，県産酒は糖及びアミノ酸において，県外酒と大きく異なる特徴があることが判った。
主な糖成分の比較を図 2 に示す。
県産酒は，グルコールやリボースといった主要な糖が，県外酒に比べ 5 割から 6 割程度であることが判る。グルコース含有量の全国平均に対する県産酒の平均は，H26BYは69.9%だったが，H27BYは62.3%まで減少している。
またリボースは，
H26BY が 54.0%だったのに対し，
H27BY は46.8%まで減少していた。
さらに，官能評価において，県産酒のうち上位酒の図 3 鑑評会出品酒の総アミノ酸量の比較評価をみると，｢渋味」の指摘が 7 割近くあるのに対し，｢甘味」の指摘は 3 割以下であった。以上の結果

ランス重視の吟醸酒造りを継続している状況が伺えから，山形県の吟醸酒は，県外酒に比べ糖由来の甘た。

味成分が少ない特徴を持つと考えられた。近年の全国新酒鑑評会では，審査時にマイナス評価となる僅

次に，総アミノ酸量の比較を図 3 に，主なアミノ酸の比較を図 4 に示す。

かな苦味や渋味を甘味でマスキングするため，全国山形県は，酒造好適米を多用し，米の旨味を引き的に甘味重視の傾向が強い。出品酒＝商品という姿出すことを基本としており，酵素力価の強い麹を造勢を守っている山形県は，甘味だけを重視せず，バるため総アミノ酸量が多くなりやすい。図 3 よりみ― 91 ―

石垣 長谷川 長 村岡 工藤 菅原 杉本 和田 新藤 渡曾 須貝 : 官能センシング技術を活用した県産酒の特徴成分解析て，県産酒は県外酒と同等かやや総アミノ酸量が多た。

いことが判る。しかし，図 4 をみると，日本酒の甘

県産吟醸酒の糖とアルギニンが少ない理由の一つ

味に関与するアラニン等のアミノ酸が多いのに対として，製麹に使用する種麹の種類が考えられた。

し，苦味に関与するアルギニンだけは県外酒より低前述したように，全国では甘味重視の傾向から高グ

くなっていることが判った。他のアミノ酸の全国比

ルコアミラーゼ生産株の使用率が高い。それに対し，が 100%以上だったのに対し，アルギニン含有量だ

本県蔵元の場合は 5 割程度の使用率である。高グル

けは，H26BY が 68.6%，H27BY は 60.5%という結果

コアミラーゼ生産株がアルギニンを高生産するとい1)であった。岩野らの報告 では，日本酒の呈味に関う知見は得られていないが，鑑評会出品酒の糖成分

与する 4 種類のアミノ酸のうち，アラニンは甘味やが多い北海道・東北地方ではアルギニン含有量が同旨味を示すアミノ酸として評価され，アルギニンは様に多くなっており，高グルコアミラーゼ生産株が苦味を示すアミノ酸として好ましくない評価を受け

アルギニンの増加に関与している可能性が考えられている。これらのことより，アルギニンの少なさがた。

県産酒の高い評価につながっているものと推察され

1000
800
600
400
200
0

濃度，μM

プロリン

1000
800
600
400
200
0

グリシン

濃度，μM

濃度，μM
濃度，μM

濃度，μM

1600
1200
800
400
0

1200
1000
800
600
400
200
0

濃度，μM

アラニン

アルギニン

1200
1000
800
600
400
200
0

800
600
400
200
0

グルタミン酸ロイシン

図 4 鑑評会出品酒の主なアミノ酸含有量の比較

図 5 「出羽燦々」「出羽の里」「雪女神」による市販製品の主なイオン成分の比較― 92 ―

3.3 県産純米酒の分析
近年の山形県は，「出羽燦々」「出羽の里」「雪女「出羽燦々」は，他の 2 品種と比較してアルギ

神」と，次々に新たな酒造好適米を開発している。

ニンが多めであり，「雪女神」は，他と比べグリシ

それに合わせ，県酒造組合では一定規格による県ンが多めであることが判る。今後，毎年の気象条

産酒ブランドを開発し市場展開を図っている。各

件や栽培環境で変化する成分を考慮し，さらに分酒米による市販製品について，メーカー毎の違い析データを蓄積することで，品種特性を加えた製を確認する目的で成分分析を実施した。

品特性を示すことが可能になると思われた。

製品サンプルは，「出羽燦々」による純米吟醸酒
26 点，「出羽の里」による純米酒 32 点及び「雪女神」による純米大吟醸酒 24 点である。そのうち 3品種を全て製造している 15 社分の製品について，

4 結

言本研究により以下の知見が得られた。
1) 県内酒蔵の仕込水は，地区毎にミネラル含有量

主なイオン成分の比較を図 5 に示す。

に違いがあることが判った。

各成分を比較すると，僅かな違いではあるが品

2) 山形県新酒鑑評会出品酒をサンプルとして県

種によりイオン組成に一定の傾向があることが判

産酒と県外酒を比較した結果，県産酒は主な糖った。
「雪女神」による製品は，カルシウムイオン

成分が県外酒の 5 割から 6 割程度の含有量で，（Ca2+）が少なく，カリウムイオン（K+）が多い

苦味成分であるアルギニンが明らかに少ないことが判る。カリウムは，その多くは原料米に由特徴があることが示された。

来するとされているが，原料米分析による結果で

3) 県産酒造好適米である「出羽燦々」「出羽の里」

は，「雪女神」のカリウム含有量は「出羽の里」と「雪女神」による市販製品を比較したところ，同程度であった。そのため，さらに検証する必要

各酒米でイオン組成や特定のアミノ酸量に違があると思われた。

いが出ることが判った。

次に，同じ 15 社分の原料米の異なる製品について，同様にアミノ酸組成を比較したところ，各品種においてイオン成分のような一定の傾向は確認できなかった。そこで，分析に供した全製品のア

文献1) 岩野君夫，高橋和弘，伊藤俊彦，中沢伸重：
醸協，99（9），659-664（2004）

ミノ酸含有量の平均を 3 品種間で比較してみた（図 6）。

図 6 主なアミノ酸含有量の比較― 93 ―

抄録/

論 文 発 表Micro-scale molded parts in micro-scale injection
molding (µIM) have been classified in three
categories; molded parts with micro-structured

Thin-Wall
Injection
MoldingHigh-Density Polyethylene for
System LensesofIR

surfaces; molded parts with less than one milligrampellet weight; and parts with micro-scale precisionsuch as micro-thin-wall parts. In either case, aR.Kaneda, T.Takahashi, M.Takiguchi*, M.Hijikata*,

polymer melt is injected in a cavity by high

H.Ito**

injection speed and pressure. In addition, a cooling

Journal of Polymer Engineering, Vol.38, No.3,

rate becomes extremely higher because of very thin

pp.307–313 (2018)

cavity. Thereby, high molecular orientation occurs

High-density polyethylene (HDPE) lenses are usedin the inside of the molded parts in comparison withfor infrared radiation (IR) systems, such as

conventional injection molded parts. This molecularradiation thermometers to transmit the IR of the 10

orientation has to reduce because the birefringenceμm region. High IR transmittance and low visible

occurs. Furthermore, the skin layer is formed on theray (VIS) transmittance are necessary for IR systemsurface layer of the molded parts by the highlenses. This experimental investigation of thin-wallcooling rate. This skin layer should be reduce toinjection molding was conducted using 0.5 mm

raise the replication of the mold surface structure.

cavity thickness with a disk shape, finished to a

The birefringence and replication properties are

mirror-like

affectingimportant with a transparent amorphous polymer.

transmittance, we evaluated the thickness, surface

Semi-crystalline polymer consists of a crystal phaseroughness, crystallinity, internal structure, andand amorphous phase, which is formed skin-shear

molecular chain orientation of molded parts, whichcore structure with crystallization. The influence ofwere produced using for HDPE melt flow rates

molecular orientation and crystallization in µIM(MFRs). The changed molding conditions were

becomes large than conventional injection molding

mold temperature and holding pressure. Results(CIM), because the polymer melt is injected in ashowed that the thin-molded parts had higher IR

cavity by high injection speed and pressure andtransmittance. The thin-molded part was obtained

then is quenched. This molecular orientation andwith the smallest MFR of 5. Furthermore, the VIS

crystallization affects the mechanical, optical, andtransmittance decreased when the molecular chain

thermal properties of molded parts. In this chapter,orientation in the molded parts was small and thepolymers

crystallinity was high. The small orientation andhigher-order structure and engineering properties ofhigh crystallinity were obtained simultaneously

molded parts in μIM were clarified.

surface.

Asfactors

scaling

effectsasflow

behaviors,with the largest MFR of 42. Therefore, it was
impossible to obtain high IR transmittance and low

and crystallinity do not affect transmittance.

Optical Properties of High-Density
Polyethylene in Injection Press Molding
for IR System Lenses*CHINO Corporation, **Yamagata University

R.Kaneda, T.Takahashi, M.Takiguchi*, M.Hijikata*,

VIS transmittance simultaneously by a change of
MFR. This study confirmed that surface roughness

H.Ito***CHINO Corporation, **Yamagata University

Polymer Materials Structure andProperties in Micro Injection MoldingParts

641 (2018)

Polymer Engineering & Science, Vol.58, pp.632–

Paritat Muanchan**, Ryo Kaneda, Hiroshi Ito**

An experimental investigation of injection press**Yamagata University

molding (IPM) was conducted to assess highMicro Injection Molding, Part 3, pp.57–81 (2018)

infrared radiation (IR) transmittance with an opaque― 94 ―

necessary for IR system lenses as a target

繊維機械学会誌 Vol. 71, No. 7 (2018)佐藤繊維株式会社は，素材のもつ特性が製品

high-density polyethylene (HDPE) IR transmissionに反映されるよう，オーセンティックを基調とmaterial. The changed conditions were the cavity

した紳士用高級ニットブランド「991 」を発表

open distance and delay time considering theした。この紳士用ブランド「991 」のうち，polymer melt flowability. Other molding conditions

防縮ウール製品のシリーズ「991  RaYS」につwere held constant. Mold surface roughnesses of

いて紹介した。「991 RaYS」は，家庭用洗濯two kinds were used. Data for IR and VIS

機での取扱いが可能なうえ，毛玉が発生しにくtransmittance were evaluated using measurements

い特徴をもっている。また，吸水試験から未加

orsurface

工ウール同等の撥水性を保有しているうえ，乾scanning

燥性や繊維強力は塩素処理ウールよりも高い性

calorimetry (DSC), crystallinity, and the internal質がある。これは，ウールがスケールを保持さstructure. Results show that the surface roughness

れた構造をとっていることに由来している。

and thickness of molded parts did not influence IR＊佐藤繊維株式会社state(low-visibility

observation

roughness,ray

results

thickness,(VIS)

obtainedtransmittance)

fordifferential

or VIS transmittance. For thin skin layers with loworientationofmolecular

chains,theIR

For low molecular chain orientation in the shear–

地域農産物の生理機能評価と加工利用に関する研究core layer, the VIS transmittance was also low. The

菅原哲也

molecular chain orientation differed depending on

日本食品科学工学会誌, Vol. 65(4), pp. 163-169

IPM conditions. Setting a longer delay time(2018)

transmittance was higher for longer delay times.

produced a uniform distribution of the molded partthickness.

Furthermore,

thicknessbecamea

食用ギク花弁に含まれる主要なフラボノイド
を単離・精製後, 各種機器分析にて化学構造を

constant value when a mold with high surface

決定し, 種々の生理活性 を 解析した . さらに,

roughness was used.

食用ギク花弁に含まれるフラボノイド含有量の品種間差異を解析するとともに, その加工技術を検討し, 企業による加工品開発を支援した。

電磁駆動型シリコン MEMS レゾネータ

オウトウ各栽培品種果実に含まれるアントシア

渡部善幸

ニン, フラボノイドを各種機器分析により同定,

矢作徹

阿部泰

村山裕紀

電気学会論文誌 E（センサ・マイクロマシン部

定量し, その品種間差異を明らかにした。また,門誌），Vol.138，No.8，pp.365-369（2018）

オウトウの主要なアントシアニンの生理活性を各種ガスや温度，湿度などの物理，化学量を動物実験にて解析した。さらに, 企業との共同目的に応じて選択し多変数を同時検出するマル研究によりアントシアニンを高含有するサクラ

チモーダルセンサの実現を目指し，その要素デ

ンボパウダー（食品素材および天然化粧品素材

バイスである電磁駆動 ，誘導検出型シリコンとして販売されている）を開発した。

MEMS レゾネータを開発した。大気中動作において，87kHz のねじり振動共振は，温度，およびデバイス上の薄膜の質量や応力に大きく依存することを明らかにし，ガス感応膜を搭載した

庄内柿の機能性を活かした食品加工技
術開発と商品開発

マルチモーダルセンサの可能性を示すことがで

菅原哲也

きた。

食品と容器, Vol. 59(4), pp. 216-222 (2018)
庄内柿の機能性成分を解析し, タンニン以外

ウールの T シャツ「991RaYS」
平田充弘

佐藤正樹 *にもスコポレチンや GABA 等が含まれることを明らかにするとともに, 高血圧自然発症ラットを使用して, その血圧調節作用を考察した。

― 95 ―

を明らかにするとともに, 高血圧自然発症ラッよび 2 軸傾斜グレーティングを作製し ，光ファトを使用して, その血圧調節作用を考察した。

イバ等で構成した干渉計による板厚計測 ，3 次

庄内柿の加工利用として, フィブロインタン

元形状計測法を実現した。

パクやゼラチンを利用した脱渋技術, 渋戻り防止技術を確立した。本技術を活用し, 柿果実か保持した庄内柿ペーストを開発した。

過電流検知用 TSV 構造 MEMS ロゴスキー
コイル

山形県酒田市の企業が製造する柿酢に特徴的な

渡部善幸

ら, 鮮やかなオレンジ色を保ち, 機能性成分を

機能性成分が含まれることを明らかにするとと

治

*

矢作徹

吉田賢一

*

阿部泰

村山裕紀

*

*

指田和之

新井大輔

九里伸
池田

*

もに, その生産機構について検討した。また,

克弥

企業と連携し, 柿酢を利用して, 山形県産果実

第 79 回応用物理学会秋季学術講演会講演予稿と柿酢をブレンドした新規な柿酢飲料や調味料

集（2018.9.18）を開発した。

産業用パワーコンディショナに使われるパワーデバイスの過電流検知を目的とし，TSV（シリコン貫通孔）構造の MEMS ロゴスキーコイル

抄

録

/

口 頭 発 表を作製した。デバイス周辺に直径 100µm の TSVを多数形成し，ニッケルメッキにより 137 ターンのスパイラル構造を有するロゴスキーコイル

電磁駆動型シリコン MEMS レゾネータを作製した。その結果，電流立上りレート，お渡部善幸

よびピーク電流の変化に対して線形的に検出で

矢作徹

阿部泰

村山裕紀

第 78 回応用物理学会秋季学術講演会講演予稿

きることを確認した。

集（2017.9.6）
第 34 回「センサ・マイクロマシンと応用システ
ム」シンポジウム（2017. 10.31）
各種ガスなどの多変数を同時検出するマルチ
モーダルセンサの実現を目的とし，その要素デ

セルロースナノファイバーを用いたプ
リンタブル湿度センサの開発
矢作徹

村山裕紀

阿部泰
*

村上穣

加藤睦人

*

バ イス であ る 電磁 駆動 , 誘 導検 出型 シリコ ン

渡部善幸

MEMS レゾネータを試作した。大気中動作にお第 32 回エレ クトロ ニクス実 装学会 春季 講演大 会

いて 87kHz のねじり振動共振を示し，駆動電圧（2018.3.6）

加藤雅哉

日比野秀昭

よって共振周波数が変化する現象が見られた。

本研究では，セルロースロースナノファイバー

マルチモーダルセンサで動作する場合，駆動,（CNF）を感湿膜に用いたプリンタブル湿度センサ

検出の周波数調整や，同期検波に活用できる可の開発に取り組んだ。まず MEMS プロセス及び能性を示すことができた。

インクジェット印刷で予備実験を行い，次に適切な条件を用いてフレキソ印刷によるデバイス作製を検討した。印刷で作製した CNF 湿度セン

光 MEMS デバイスの開発と OCT 計測への応用

サについて評価したところ，市販センサに近い渡部善幸

率的な大量生産の可能性が示された。

高橋義行

第 38 回レーザー学会学術講演会（2018.1.26）

性能を確認し，印刷技術による湿度センサの効＊株式会社太陽機械製作所

波長帯域に幅のある SLD 等の低コヒーレン
ス光源や波長走査光源を用いた OCT 光断層画
像化法について ，タイムドメイン型およびスペ
クトルドメイン型干渉計に用いる光 MEMS デ
バイスを開発した。MEMS 技術を用いて ，2 軸
傾斜ミラー ，2 軸傾斜＋1 軸単振動ミラー , お

ボトムゲート型a-InGaZnO TFT pHセンサの微小pH変化への応答
岩松新之輔 竹知和重* 阿部泰 今野俊介
村上穣 矢作徹 加藤睦人 田邉浩* 渡部善幸― 96 ―

第 34 回「センサ・マイクロマシンと応用システ
ム」シンポジウム（2017.11.1）

高濃度カーボンナノチューブ強化ポリイミド複合体の機械的特性

非晶質インジウム-ガリウム-亜鉛酸化物薄膜

泉妻孝迪

トランジスタ（a-InGaZnO TFT）を基本構造に鈴木庸久*

用いた pH センサにおいて, 微小 pH 変化応答特プラスチック成形加工学会（2018.6.21）

村岡潤一

大津加慎教

村上周平

性を評価した。イオン感応絶縁膜に膜厚 50 nm

ポリイミドにカーボンナノチューブ（CNT）の TaOx を用い，被検液にマッキルバイン緩衝を高濃度かつ均一分散させた複合材の成形方法

液を用いて評価したところ, pH3 感度は 650を検討した。CNT をポリイミドの前駆体である

mV/pH であり、ネルンスト電位を大きく上回る感度を実現した。次に，被検液をマッキルバイ
ン緩衝液にリン酸水素ナトリウム水溶液を滴下することでアルカリ側に変化させた評価において, 0.05 の微小 pH 変化に対する応答を確認した。
＊

Tianma Japan 株式会社

ポリアミック酸で被覆したポリアミック酸被覆
CNT 粉を作製し，イミド化反応と成形を同時に行う反応成形により高濃度カーボンナノチュー
ブ強化ポリイミド複合体を成形した。この方法で得られた複合体は CNT 未添加のポリイミド
成形体に比べ CNT20wt%において曲げ強さが1.4 倍，曲げ弾性率が 1.5 倍向上した。

Demonstrationofextended-gatestructure for pH sensors based on
amorphous indium-gallium-zinc oxidethin-film transistors
Shinnosuke Iwamatsu

Kazushige Takechi*＊秋田県立大学システム科学技術学部機械工学科

カーペット用紡毛糸の減量加工と特性評価

Hiroshi Tanabe* and Yoshiyuki Watanabe

平田充弘

THE

25th INTERNATIONAL WORKSHOP ON邊健

ACTIVE-MATRIX FLATPANEL DISPLAYS AND
DEVICES （AM-FPD18）（2018.7.6）

明*

齋藤壱実

工藤正信 *

小川聖志

国井浩嘉 *

今野俊介

鈴木孝 *

渡

渡辺博

2017 高分子学会東北支部研究発表会（2017.11.9）

For the purpose of improving reliability of our

オリエンタルカーペット株式会社では，カー

high-sensitivity pH sensor based on the top-gate

ペット製造後，アルカリ浴で浸漬処理を行う独

effect in amorphous indium-gallium-zinc oxidethin-film transistor (a-InGaZnO TFT), we propose
extended-gate a-InGaZnO TFT pH sensor having an
ALD-AlOx/sputtered-TaOx

layered

top-gate

insulator and a Ti extended-gate electrode. Unlike
our previous insulated-gate a-InGaZnO TFT pH
sensor, we do not need to immerse the TFT sensor
device into the solution, and thus we could expect
improvement of its reliability. We discuss our

自技術を有している。今回，当該技術の改良に取り組み，酸性下で塩素処理後，タンパク質分
解酵素で処理を行うことで，カーペットの外観や風合いが向上できることがわかった。塩素処理および酵素処理条件の適正化を行った。カー
ペット表面画像の解析と圧縮特性から外観や風合いを評価した。
＊オリエンタルカーペット株式会社

primary results for the extended-gate a-InGaZnO
TFT pH sensor, including its pH sensitivity andresponse to a pH change of 0.05.
＊ Tianma Japan 株式会社― 97 ―

研究成果広報委員
小林 誠 也

中 野 正 博鈴木剛

大 沼 広 昭佐

竹 康 史

石 垣 浩 佳加

藤 睦 人

渡 部 光 隆山形県工業技術センター報告

No.50(2018)2019 年（平成 31 年）3 月
発行

山形県工業技術センター〒990-2473
山形市松栄二丁目 2 番 1 号
Tel.(023)644-3222

印 刷

寒河江印刷株式会社