一般社団法人

静電気学会の紹介「古くて新しい学問 静電気」
学会の歴史

静電気学会の活動分野• 設立：1976年10月12日
増田閃一会長，村崎憲雄・上田実両副会長• 設立の目的：静電気の学問と技術の進展に寄与する。
• 会員資格：静電気に関心のある研究者，技術者および団体• 設立当初のキャッチフレーズ：「古くて新しい静電気！」• 個人会員約600名，賛助会員約70社で発足。
• 2015年4月24日付で一般社団法人へ移行

学会の活動分野は、静電気工学に関する学術や産業の進歩・拡大によって，大きく変貌している。
学会設立当初；静電気基礎、電気集塵機等を中心として、
障害・災害防止技術。マクロテクノロジーが応用面で主体。
最近の傾向：バクテリアの殺菌，超微粒子・分子・電子の制
御，あるいはきわめて微小な電荷・電荷分布の精密測定，
静電マイクロマシンなど，マイクロテクノロジーとかマイクロユニットの調査研究が活動の中心になっている。

現在は，正会員・学生会員・外国会員約700名，賛助会員約100社

学会の活動
運営：大学、公的研究機関及び企業に属する会員が役員として運営に参画、学会誌の刊行（設立当初は４号／年の発行，のちに６号／年）、全国大会(学術講演会)、
研究会の開催など。

学会誌の刊行
静電気学会誌は，学会と会員とのチャンネルであり，その発行は学会活動の中核。 年6回の隔月に発行。
解説に重点を置いていることで，そのために記事の構成も，解説約50％，論文約40％，会告約10％の比率になっている

最新号の目次“Vol.40, No.6 (2016)”
特集: 雷研究の最新動向
巻頭言
静電気学会進歩賞 - 静電気学会に育てていただいた私の研究田實佳郎 263 40, 6
特集解説• 雷被害とその対策
早川信一 264 40, 6• 電力設備の雷害対策のための雷観測 道下幸志 269 40, 6• 積乱雲のレーダリモートセンシング技術に関する研究
牛尾知雄, 菊地博史, 妻鹿友昭 275 40, 6• 東京スカイツリーにおける雷観測
三木貫, 齋藤幹久, 新藤孝敏, 石井勝 279 40, 6• 太陽光発電システムの雷被害と対策及び標準化動向について
森井信行 283 40, 6
論文• 有機エレクトロニクスデバイス製造工程に向けたACコロナ
放電型イオナイザの減圧下での除電特性
松尾武，根本大輔，佐藤直幸，池畑隆 289 40, 6• 帯電した人体と接地導体間の静電気放電によってウェアラブル機器が受ける電気的ストレス 難波田恵，吉田孝博 295 40, 6
ノート• コロナ放電を利用しない電気集塵装置 - 電極板の配置 片谷篤史，水野彰 302 40, 6
会告シンポジウムの開催
シンポジウムは，主として国際交流，他学会との交流，静電気研究の高度化を目的として開催されており，海外の研究者を招聘して開催する特別シンポジウムをはじめ，静電気学会と関連した調査研究を行っている
他学会との共催により，特定の課題を対象とした研究成果についてのシンポジウムを開催し，調査研究の広範な相互交流を図っている。

国際活動
国際交流，国際貢献なども活発で，・1984年「第2回電気集塵国際会議」を主催。
・1994年6月；「第1回日米ジョイントシンポジウム」 (Electrostatics
Society of America)との共催。於；米国のスタンフォード大学。
1996年：東京大学，1998年 スタンフォード大学，
2000年京大会館，
2002年ノースウェスタン大学
以後；2年毎に日本とアメリカ交互に開催。
・ヨーロッパでは，イギリス，ドイツ，オーストラリア，イタリア，デンマーク，ハンガリー，ポーランド，中国，韓国などとの国際交流。開催される2つの静電気国際会議などにも協力。

研究委員会の活動• バイオプラズマ研究委員会
委員長: 大嶋孝之（群馬大学）• 静電気放電基礎研究委員会
委員長: 山野芳昭（千葉大学）• 静電気リスクアセスメント研究委員会
委員長: 大澤 敦（労働安全衛生総合研究所）• 電子デバイス研究委員会
委員長: 大津孝佳（沼津高専）• 計測研究委員会
委員長: 小野 亮（東京大学）• 細胞・分子操作研究委員会
委員長: 平野 研 （産業技術総合研究所）• 放電プラズマによる水処理研究委員会
委員長: 金澤誠司（大分大学）• 機能変換高分子材料研究委員会
委員長: 田實佳郎（関西大学）

学術講演会の開催
全国大会は，会員の研究成果の発表と意見交換および相互交流を目的として，毎年8月末〜10月初旬の間に，2〜3日間開催している。開催地は，原則として，東京とそれ以外の都市との交互開催としているが，東京以外での開催要望も多く，過去20年余の間には，北海道，東北，信州，東海，北陸，中国，四国，九州などの各都市，大学などで開催している。
発表講演件数は，およそ80～100件程度である。

バイオ・プラズマプロセス研究委員会
大気圧非平衡プラズマやパルス電界は，バイオ分野においても幅広い応用が期待できる。例えば、生体高分子等の解析や反応制御、
殺菌・ウイルス不活化や環境中のバイオ粒子のリアルタイムモニタリング等への応用が挙げられる。
バイオ・プラズマプロセス研究委員会では、静電気分野の研究者に加え、関連分野の研究者から構成されるメンバーによる研究会を開く
と共に、国内及び海外での下記のような研究動向について調査研究を行う。
プラズマや電界効果がバクテ
リアや動植物細胞、ウイルスにどのような影響があるか？

動植物細胞

微生物・ウイルス

新しい医療技術
衛生管理

放電プラズマ

医療・医療機器

基礎的知見の蓄積および共有
革新的技術へタンパク質やDNAにプラズマが照射されるとどのような変化が起こるか？
タンパク質やDNAにパルス高電圧を印加するとどのように作用するか？

新しい食品加工
非加熱殺菌技術

酵素・タンパク質

食品・食品加工技術

農産物の増量・増産
食中毒予防技術
電界効果
委員長 大嶋孝之（群馬大学）
tohshima@gunma-u.ac.jp
幹 事 北野勝久（大阪大学）
kitano@ppl.eng.osaka-u.ac.jp（研究例1）

静電気（プラズマ、電界効果）が細胞および生体高分子に興味深い作用をおよぼすことがわかってきました。

バイオの静電気利用は様々な分野で 新しい技術開発・
プロセス開発の可能性を秘めています！！

DNA・核酸分子（研究例2）

高電圧パルス電界（HV-PEF）殺菌

農業分野

プラズマによる人体消毒

大気圧低温プラズマによるプラズマ医療
プラズマからは様々な活性化学種が供給

大気圧低温プラズマなら熱負荷を与えることなく、人体治療の応用が可能

1000円程度と安い・簡単

低pH法による液中殺菌の効率化
viable bacteria count (CFU/ml)

pHを制御した菌液にプラズマを照射して殺菌
pH6.5

7

10

6

10

D=28sec.

5D>1100sec.

pH5.3

10

pH4.7

D=16sec.

410

D=4.8sec.

310

pH 4.7以下でD値（生菌数が1/10に減少する時間）が1/100以下になる劇的な殺菌力が得られる。液中ラジカル（O2-・）の酸解離平衡(pKa=4.8)。

pH6.5

pH3.8

2

10

1

detection limit

10

0

10

0

30

60

90

120

150

酸性にすることで殺菌力上昇

180

plasma exposure time [sec.]う蝕（むし歯）の消毒

人体組織の消毒
ブタ皮を用いた感染モデルの殺菌
Number of viable cells[Log(CFU/tissue)]

ヒト抜去歯を用いた感染モデルの殺菌

HV-PEF殺菌メカニズム
初発大腸菌濃度106 cells/ml

8
7
6
5
4
3
2
1
0

□：no plasma ■：plasma

pH 3.5

機械的切削を行うことなく無菌化

70℃, 20 sec

酸性バッファーを塗布することで高い殺菌力

プラズマ処理水を用いた安全で確実な殺菌手法
低温下で照射した液体に高い殺菌活性
plasma jet

60℃

実験条件
殺菌対象: 大腸菌
流量: 60 mL/min
滞留時間: 10 s
印加電圧: 40 kV

pH 6.5

HV-PEF処理後大腸菌は検出されず!

牛乳を対象とした連続殺菌試験

フレシュジュース、ミルク、日本酒などをはじめ、様々な液状食品の風味を損なわない殺菌を可能とする技術開発を行ってます。

（群馬大学 大嶋孝之、谷野孝徳）

芽胞菌に対して同じ殺菌力の薬液濃度

菌懸濁液
混合

純水（氷冷）

プラズマ処理水

次亜塩素酸 (NaClO)

11%

過酸化水素 (H2O2)55%

過酢酸 (CH3COO2H)

0.27%

化学消毒剤と比べて十分に高い殺菌力

半減時間の温度依存
温度

半減時間

2℃

132分

10℃

26分

20℃

7.8分

30℃

2.0分

40℃

0.6分

冷蔵冷凍で保管・輸送が可
室温では寿命が短かい
体温では速やかに失活し低侵襲

半減時間はアレニウスの式に依存しており、一次反応的に失活するため、温度制御で殺菌効果を制御可能

表層のみを殺菌する安全な手法（大阪大学 北野勝久）

静電気放電基礎研究委員会

委員長：山野芳昭
幹 事：崔光石、高橋克幸

設置目的：
近年、静電気工学や静電気放電(ESD)の応用分野がますます広がっている。
しかしながら、これらに対応する静電気工学の基礎理論やメカニズムの解明は必ずしも十分ではない。
そのため、現状の静電気応用技術に対応する基礎理論を調査し、応用技術の基礎となる理論について検討を行う必要がある。
本研究委員会は産学が連携し、静電気工学やESDの基礎理論と現状の応用技術を調査し、今後の静電気工学と放電基礎研究の方向性を検討することを目的に活動する。
（研究例１）静電気放電に起因する粉体の爆発・火災の防止技術の開発（労働安全衛生総合研究所 崔 光石）
双極性防爆構造除電器の開発

静電気放電によるサイロ内での粉じん爆発・火災を防止の 防爆構造除電器
爆発性雰囲気内で使用しても着火源とならないことが保証された除電器である。
 双極性除電器
2 本のノズル電極の一方にはDC+10 kVを印加して正イオンを，もう一方にはDC-10 kVを印加して負イオンを噴出させる一助となることを目的として，従来式AC除電器より、さらなる除電能力の向上した双極性防爆構造除電器を開発する
実験設備および方法

・小型

実規模粉体空気輸送実験設備

・帯電極性に係わらず除電が可能

サイロ内での静電気放電の撮影

・直流双極方式のためイオン生成量が多い
粉体の流れ
空気の流れ

・遠方の除電が可能

バグ
フィルタ

・粉体槽内の静電気放電の抑制および粉体帯電量

圧送ブロアの緩和に優れた効果あり
サイロ

ホッパー

空調
ユニット

ロータリー
バルブ

・ conical-cylindrical silo (stainless steel; body length, 3.75 m; diameter,
1.5 m; capacity, 4.8 m3), a pipeline (stainless steel; diameter, 0.1 m; total
length, 23 m) ・空気温度：30 ℃ ・空気湿度：30 ％ ・空気風量：11.5
m3/min ・粉体の供給量:約0.68 kg/s
・粉体を投入ホッパーに入れ，ロータリーバルブを回転させて配管内に流す. その後，圧送ブロアによって，配管内に粉体を空気輸送し，サイロに連続投入する（a）双極性除電器を使用しない場合（b）双極性除電器を使用した場合

サイロ内での静電気放電の様子

 双極性除電器は産業現場での静電気放電による災害の防止に有効である。

ポリプロピレン（PP）、850 kg（研究例２）静電気放電を用いた農業応用への基礎研究 （岩手大学 高橋克幸、高木浩一）

青果物輸送環境への応用

水耕栽培への応用

パルス高電界および，静電気放電(放電プラズマ)から生成される活性種(種々のラジカル，オゾンなど)を農業技術へ応用：
新しい技術の開発による農産物の生産性の向上，鮮度保持期間の増加による，
国内・世界の農業における課題解決へ貢献

青果物混載輸送コンテナ内でコロナ放電を発生させ・活性種によって青果物から発生するエチレン(C2H4)を分解除去
・腐敗を抑制し，長時間の鮮度保持を可能に
・異種混載輸送による輸出量増加への貢献

水耕栽培培養液中に・栄養源(NO3-)供給することによる生長促進
・活性種による植物病原菌の殺菌され発病リスクが低減
・活性種による生長阻害物質の分解による生産性向上

高電圧・パルスパワー発生技術の開発

無処理

青枯病の発病防疫効果

プラズマ処理トマト幼苗栽培培養液に青枯病菌を混入
100

無処理

150

発病株率[%]

80

静電気放電・放電プラズマの発生

発病率が
大幅低減

60
40

プラズマ処理0

ブドウ表皮からのポリフェノール抽出

10
日数[day](×100 希釈)10020

殺菌による青枯病発病リスクの大幅な低減が可能！

農林水産省・食料生産地域再生のための先端技術展開事業（研究課題：中山間地域における施設園芸技術の研究実証）（研究例３） 静電式振動発電機への応用に向けたセラミックエレクトレット素子の開発

エチレン供給量から計算した
庫内濃度推定値

①

②

CO
③
O

O3

CO2

Catalyst
ナノ粒子銀担持ゼオライト※(独)産業技術総合研究所より提供

50
実測値

0
0

0

(×104 希釈)

O2
O3

20

パルス電界によるキノコ増産

エチレン分解反応：
C2H4 + O → CH2CHO + H
C2H4 + O → CH3 + CHO
C2H4 + O → CH2CO + H2
C2H4 + O3 → prodcuts

エチレン濃度[ppm]

静電気放電(放電プラズマ)の生成・制御
活性種(・OH，O3など)を供給

放電処理装置を
輸出用コンテナ内に設置

放電処理装置のトマト栽培環境への導入試験

10
日数 [days]20

ナノ銀担持ゼオライト触媒を併用し，オゾン除去と同時に，表面反応でエチレンとその副生成物を分解放電処理によりコンテナ内エチレン濃度を低濃度に維持可能！
農林水産省・革新的技術開発・緊急展開事業(うち地域戦略プロジェクト)実証研究型（研究課題：農産物輸出拡大にむけた産地広域連携モデルの構築と混載輸送用コンテナの開発
および革新的輸出用ケース・鮮度保持技術を組合せたグローバルコールドチェーンの確率）にて，より高効率の処理装置の開発・実証試験を検証中(東京理科大学 田中優実、袴田健斗、糸賀千瑛 / 東京大学 鈴木雄二、三好智也）

静電気リスクアセスメント研究委員会—静電気リスクアセスメント手法—


静電気による災害の未然防止においてもリスクアセスメントは重要であることは当然であるが，静電気の基礎がないとその的確な実施は不可能であるので，リスク分析の支援となる静電気リスクアセスメント手法を開発した．この開発手法を用いて委員会メンバーが実施した結果を議論している．この運用をとおしての開発手法の普及活動をしています．また，事故事例とその再発防止などの情報を共有する場でもあります．



はじめにすべてのエンジニアは人の安全と健康そして環境に配慮してリーズナ
ブルに実行可能な信頼性の高い安全対策をできる限り実施する義務がある．このためには，リスクアセスメントの実施が必須である．今日では，安全を保証するためにも科学的根拠に基づいてリスクを分析してから，適切な安全対策を実施するというリスクアセスメントの必要性がますます増加している．いくつかの産業災害を教訓に欧州で十数年の試行錯誤の末に確立された事故未然防止の安全技術であるリスクアセスメントは，各国の施策の下にいまや安全管理のためのグローバルスタンダードになっており，我が国でも労働安全衛生法により，2006 年 4 月からリスクアセ
スメントの実施が明示されようになり，2016 年 6 月からは法的に義務化された．
静電気による災害の未然防止においてもリスクアセスメントは重要であることは当然であるが，静電気の基礎がないとその的確な実施は不可能であるので，リスク分析の支援となる静電気リスクアセスメント手法
を 2008–2010 年に研究・開発した．このリスク分析手法は災害・事故調査で静電気の原因を究明する際に筆者が用いている静電気着火のフロー（シナリオ）に基づいた方法（図 1）がベースとなっている．したがって，開発
手法は事故において静電気の要因を調査するときにも十分に有効である．
リスク低減策としては，指針や規格に示された静電気対策を用いて的確に実施されれば十分にリスクを許容できるまでに低減できるので，対象の工程・作業に対応させて必要な静電気対策を実施できるようにしている．
開発手法は現場試験運用を積み重ねることによって，その妥当性が検討・確認されたものである．本手法はガイド「静電気リスクアセスメン
ト」（表 1）として文書化もしており，多くの安全管理者の運用を通して普及に努めている．ガイドはこの運用によりポリッシュアップ（改訂）し
ている．

可燃性
雰囲気

燃焼範囲
液体:引火点空気との密度比

電荷分離
導電率・抵抗率
漏洩抵抗
帯電促進要因
電荷緩和

電荷蓄積
（帯電）

帯電によって
静電誘導受け
る絶縁導体
静電誘導

放電可能性

放電着火性

帯電レベルは放電を可能とするか

火花放電
ブラシ放電
沿面放電
コーン放電
放電エネルギー

着火リスクなし

着火リスクあり

図 1: 静電気着火のフローによるハザード同定
静電気リスクアセスメントの手順

ISO/IEC Guide 51 のリスクアセスメントのフローに沿って，順に，ハザードを抽出し，そのリスクを分析し，リスクが評価され，許容できないリスクは必要な対策が講じられる．対策後の残存リスクも同様に分析して，一連の作業がシートに記録される．
主要部の静電気着火リスク分析手法では，必要な静電気対策が的確になされているか，また，なされていないかを明確化するために対象の工程・作業を調査し，静電気着火ハザードの抽出の準備をし，可燃性雰囲気，帯電，導体の場合は静電誘導，静電気放電のハザードを順に調査してそれぞれのハザードレベル（ハザードが生起する確率として定義する）から静電気着火ハ
ザードレベルが決定される．この静電気着火ハザードレベルと予測できる危害のひどさの組み合わせから静電気着火リスクが見積られる（図 2）．
静電気安全の基礎をある程度まで理解できている安全管理者
が，手法の手順にしたがって科学的に矛盾がなく容易に各ハ
ザードレベルを決定できるように工夫している（31 のチェック項目）．

表 1: ガイド「静電気リスクアセスメント」の構成
はじめに
本書の構成と利用法
第 1 章 リスクアセスメント
第 2 章 静電気着火リスク分析の概要
第 3 章 可燃性雰囲気形成ハザードの同定
第 4 章 帯電ハザードの同定
第 5 章 静電誘導ハザードの同定
第 6 章 静電気放電ハザードの同定
第 7 章 静電気着火リスクの見積・評価
第 8 章 リスク低減策
第 9 章 リスクアセスメントの実施例
第 10 章 固体のリスクアセスメント
第 11 章 液体のリスクアセスメント
第 12 章 粉体のリスクアセスメント
第 13 章 気体のリスクアセスメント
第 14 章 作業者のリスクアセスメント
付録 A 静電気安全の基礎
付録 B 可燃性雰囲気の見積
付録 C Fault tree analysis: FTA
付録 D 静電気事故の分析
参考文献

図 2: 静電気着火リスク分析手法

電子デバイス研究委員会
半導体デバイス，ディスプレイデバイス，ハードディスクなどの電子デバイス及びこれらを組み込んだ電子機器は半導体素子の高集積化，高速化，低電圧化に伴って益々静電吸引（ESA），静電気放電（ESD），静電気放電に基づく電磁障害（EMI）に脆弱となっている．
これらの電子デバイスの製造，組み立て，実装工程における製品の歩留まり，信頼性等において，ESA，ESD，EMI等の問題が大きな課題となっている．このような課題の解決に当たっては，ESA，ESD，EMI等を科学的に把握し，工学的に対策技術を検討する必要がある．
更に、電子デバイスの高性能化に伴い、コンポーネントレベルやシステムレベルでの静電気対策技術の検討が望まれる。そこで，本委員会では、産学が連携し，共通の認識に立ち，ESA，ESD，EMI等の問題やコンポーネントやシステムレベルでの静電気対策技術について取り組み，討論する.
除電技術
・イオンバランス・低コンタミイオナイザー
・導電性複合材料・高分子ポリマー材料
計測技術
・静電気計測・GHz帯放電現象計測技術
・電子機器の破壊・誤動作のメカニズム解析

イオナイザー

表面改質

材料技術

油化電子
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）

革新的
技術へ

表面観察

電子デバイス研究委員会（研究例 1）
コロナ放電型イオナイザによる電子デバイスの静電気対策＋

電荷 春日電機＋ ＋＋

ナノクーロンメータIC＋ ＋ ＋＋

＋

携帯端末
自動車
航空宇宙
医療機器
スマートグリッド
ロボット等

電流

プローブテック 放電電流プローブ（治工具・人体・CDM)＋

委員長 大津孝佳（沼津高専）
ohtsu@numazu-ct.ac.jp
幹 事 山口晋一 （シシド静電気）
津波古和司（WD_Japan）

•
•
•
•
•
•

計測技術

＋

半導体

トレックジャパン
静電気力顕微鏡＋

半導体の静電気耐圧とパッキングサイズ（ピン数）

春日静電機
コロナ処理装置プラズ
マファンタイプイオナイザー
イオンバランス±3V以下

松本技研
体積導電材料

電子デバイスの静電気耐力の推移

プラズマ応用

シシド静電気電子デバイスの破壊防止
電子機器の誤動作の防止

磁気ヘッド

イオン

＋

電子デバイスの静電気耐力の低下（研究例 2）導電性複合材料による電子デバイスの静電気対策
電子デバイスの高性能化・高周波化にともない静電気耐力が低下しており, その対策が急務とされる。本研究の目的は、各種導電性複合樹脂の放電特性と放射電磁波の測定を行い, 静電
気耐力の低いデバイスの運搬ケースや電子システムのケースに最適な材料として, 帯電時に電荷を逃がすのに適した表面抵抗値を有し, 放電時には低い放電電圧・放電電流となる材料の知
見を得ることにある.

電子デバイスの静電気対策にコロナ放電型イオナイザが広く使用されている．
しかし，イオナイザには副作用もある．そこで，副作用を軽減してイオナイ
ザを使用する方法を検討している．

②低発塵化

作用
①イオナイザを使用すると，製品の電位は
低下する．
副作用
②イオナイザからの発塵がある．
③イオンバランスが不完全であれば，製品が帯電して，製品の電位が上昇する．
④イオナイザから電界ノイズが発生する．

③制御システム化

イオンバランスが不完全④低ノイズ化イオナイザから上図のような電界が発生．

エミッタの劣化に基づいて微粒子が飛散イオナイザが帯電器として作用．
エミッタ用の材料の開発

エミッタの使用雰囲気の検討

作業領域の電位を測定して，イオン生成部のイオ
ンバランスを制御．

除電中にデバイスが誤動作．

イオナイザからの電界をイオ
ナイザの動作条件で制御．
（能開総合大 岡野一雄）

ロボットアームを有する静電気放電現象観察システムを用いて,導電性ポリカーボネート複合樹
脂の放電特性・放射電磁波の観察を行った。
サンプルはカーボンファイバー（CF）, カーボンナノファイバー（CNF）, カーボンナノチューブ（CNT：
油化電子HipersiteW2000）3種類の導電性フィラーを練り込んだ導電性複合樹脂を用いた。
繊維径はそれぞれ8mm, 140 nm, 10 nmである。CFの表面抵抗は30 kΩ, 3 MΩ, 300 MΩ, CNFの表面抵抗は 30 kΩ, 100 MΩ, CNTの表面抵抗は30 kΩ, 3 MΩである。

Polycarbonate

静電気放電現象観察システム

表面抵抗と放電電流

Polycarbonate(a) CF

表面抵抗と放射電磁波(b) CNF(C) CNT

放電点抵抗と放電電流

導電性複合樹脂の放電特性と放射電磁波の測定,SPICEシミュレーションによる解析を行い,以下のことが明らかとなった。
(1) CNT(油化電子HipersiteW2000)はCFやCNFと比較し、放電電流が少ない。
(2) CNTは残留電圧も低く, ばらつきも小さい。
(3) CNTは誘起電圧も低い。
(4) 放電電流を下げるには放電点での抵抗の値を大きくすると良い。
携帯端末・自動車・航空宇宙・医療機器・スマートグリッド・ロボット等の静電気放電による破壊
や誤動作防止のために、GHz帯域での高周波計測技術/機能性材料技術が重要である。
（沼津高専 大津孝佳）

計測研究委員会
計測は、あらゆる研究テーマで重要かつ必要不可欠である。静電気学会で扱っている研究テーマにおいても、放電プラズマ、バイオ医療から静電気放電、粉体、着火、帯電現象まで、あらゆるところで高度な計測が行われている。計測を行うには、計測装置のオペレーション
だけではなく、計測原理の理解や計測に伴う擾乱、誤差など、基礎的な事項についての深い洞察が必須である。本研究委員会では、静電気学会に関係する様々な計測について、調査研究を行う。
放電プラズマ

いずれもプラズマで生成される活性種（OH, O, Nなど）の働きが重要。

環境汚染ガス処理
環境汚染ガス

静電気放電・着火

清浄空気

静電気放電

• 活性種密度は?
• 活性種生成を支配する
電子密度と電界強度は?

水処理
指先・金属間火花放電(+6kV)

レーザー
分光計測
汚染水

プラズマ

表面処理

指先・金属間火花放電(-6kV)

金属間・正針コロナ(+8kV)

金属間・負針コロナ(-8KV)

水素の静電気放電着火計測

浄化！
レーザー分光
計測システム

燃焼促進

3ms

100ms 200ms

300ms

水素のスパーク着火実験

粉体・帯電
50

1
v=0

バイオ応用
Laser pump IL
248nm

2

3

0
-25
0
(a)

Quenching20(3) (4)40
60
t (ms)80

I

X2P
N1: Densityof ground
state

指

(4)

活性種（例えばOH）が蛍光を発する波長のレーザーをプラズマに照射して、OHの蛍光強度からOH密度を測定する。

I

(b)

測定原理

C

静電気分布の計測

実際の計測装置

対象物

d

走査方向

1×1011

静電気分布の計測例とその分布から得られる情報
1×1010

-3

cm ]
4 0

2

4

[OH]
(1015 cm−3)

10 mm

10 μs

30 μs

100 μs

3 ms

10 ms

30 ms

100 ms

0

[%]
6
3

10 mm

Not measured

5

Air/He ratioO
Not measured

Not measured

10

10 mm

表面の水分
-

1014
[cm-3]

埃

水が付着した後の表面電位分布

摩擦帯電の表面電位分布

ヘリウムプラズマジェットの密度空間分布計測

接触帯電の表面電位分布-2

クリーンウェア（繊維）(黒:導電性, 白:絶縁性)

10 mm

クリーンウェアの表面電位分布

+非帯電-効果

+

+

+

0
+

（東京大学 小野亮）

-

15

3 μs

OH

PIフィルムの表面電位分布放電

4 02

ポリイミド(PI)フィルム-

4 0

アレイ化させた静電容量式のセンサを計測対象物の表面を走査させることで空間分解能1mmの表面電位分布を測定する。

10 mm

0

時間

1×1012

レーザー

2

3

(6)

管内移動粒子群の電気信号計測 （京都大学 松阪研究室）

アクリルに付着した埃

Glass
plate

時間

(5)

ライン型アレイセンサ

ストリーマ放電のOH密度：空間分布と時間変化
OH Density [101012[cm-3]
6

(3)

0

(4)

[ＯＨ] cm-3

LIF: レーザー誘起蛍光法
Absorption: 吸収法
TALIF: 二光子励起LIF
CARS: コヒーレントアンストークスラマン散乱法
OES: 発光分光法

0

0

0

(2)

計測装置の概念

計測例：レーザー誘起蛍光法
計測法
LIF
Absorption
LIF
TALIF
TALIF
LIF
LIF
CARS
OES

0

(1)

様々な対象物の表面電位分布を計測

プラズマ

活性種
OH
O3
N2(A3Σu+)
O
N
O2(v)
NO
N2(v)
O2(a1Δg)00I

プラズマで生成される様々な活性種の密度、空間分布、時間変化、反応速度の計測
計測例

入口 出口 （検出管）

V4（研究例2）

放電プラズマのレーザー分光計測

入口 出口 （検出管）-（研究例1）

(3)

2
1
v=0

L (m)

I
(2)

3

L (m)

(4)
(5)
(6)

100

(1)

Fluorescence ILIPF
297nm

(2)
(3)

V

プラズマ医療(1) (2)

輸送管

q (C)

Predissociation

A2S

25

輸送管

(1)

q (C)

V (mV)

4S-++（産業技術総合研究所 菊永和也）

細胞・分子操作研究委員会
近年，遺伝子の高速解析やiPS細胞による再生医療などにより、これまでにない病気治療法の開発等への期待が高まっています。
このような状況の中，静電気学を利用した細胞・分子操作の技術はこのような分野の発展の為に大きな可能性を持っています。
細胞や生体高分子（DNAなど）は、水溶液中で静電気力により動かしたり、分離することなどが可能なため、本研究委員会では当該操作技術について、基礎研究から応用技術までの広範囲にわたり、国内及び海外での動向について調査研究を行っています。

基 礎

マイクロ・ナノ微粒子に有効に作用可能
誘電泳動力、クーロン力、レーザ光圧 等

応 用

レーザー光圧力

誘電泳動力（DEP）
発展形

+

静電気

融合
ナノテク

- + -

DNA

ナノ粒子１個を捕捉したり（左図）、ナノ粒子集合によりDNA１分子を捕捉・操作ができます。

最も多く用いられる原理です。
研究例１ および 研究例２をご参照ください。

静電配向

バイオ

微細加工技術
流体デバイス 等

DNA
ナノ粒子トラップ

+
+ +
+
+

パールチェーン+-

微細加工電極を用いて、大腸菌やナノチューブ等を回転させて、種類など様々な特性を計測できます。

幹 事 中野道彦（九州大学）
nakano@ees.kyushu-u.ac.jp
大重真彦（群馬大学）
oshige@gunma-u.ac.jp（研究例１）

細胞・分子・ウイルスは誘電体!!
静電気工学により、水溶液中でマイクロ・
ナノ微粒子の捕捉・除去や計測・分析が可

微生物・細胞の誘電泳動（DEP）処理-+++ -+ -+ -+++細胞、生体分子ウイルス 等委員長 平野 研（産総研）hirano-ken@aist.go.jp

細菌カウンタ （詳細は「研究例２」参照）
１分で口腔内の細菌を検出

パールチェーン形
成は細胞融合技術等に用いられています。

光圧力マルチ微粒子ソーター※上記以外にも様々な効果・手法があります。

マイクロ流体チップでレーザー光圧力によりマイクロ粒子（細胞など）を分取できます（企業で実用化開発中）

基盤技術の開発研究と確立
水溶液中での基礎現象の理解
基盤技術を用いた生命現象の理解

装置実用化、デバイス開発
健康、医療、防疫、食品等に向けた社会の安全・安心に向けた先端技術（研究例２） 誘電泳動現象による微生物・ウイルスの高感度検出

・不均一電界下に置かれた誘電体が誘導電荷に働くクーロン力の不均衡
により 移動・微細ギャップの活用により低電圧・省電力化

誘電泳動インピーダンス計測法 (DEPIM)
誘電泳動による対象の捕集とインピーダンス（電気抵抗）による測定
検出対象（微生物・ウイルス）
微細電極
(5µm)

1.2

membrane activity(LIVE/DEAD)（5µm）で実現

E.coli ； Ct / C277

大腸菌

DEPIM (ΔG； 900 s)

ΔG [ μS]

実用化例
アデノウイルス

誘電泳動
捕集（蛍光染色）

enzyme activitiy(ΔInt. ; 300 s)

1ng virus = 5x106 virus

細菌カウンタ（パナソニックヘルスケア）
短時間に口腔内の細菌を検出
測定時間：１分

DEPIM

0.2

10

インピーダンス
計測

0.0

8

270

6

290

310

330

350

Heat treatment temp. [K]

4
2
0
0

300

T [S]

600

900

電極間コンダクタン
スから捕集量を推定

時間

測定例

0.6
0.4

12

ンス変化としてリアルタイム計測

化学薬品を使用せず、液中の微粒子・微生物・ウイルスを迅速・簡便に測定

0.8

Z

捕集物を微細電極のインピーダ

インピーダンス計測

1.0

誘電泳動力よる電極
間での細菌捕捉

高電界（数MV/cm）を低電圧（２V)・微細電極

コンダクタンス

ヨーグルト希釈液における乳酸菌の選択的分離誘電泳動原理と選択的分離

生物・ウイルスを捕集誘電泳動による捕集

10 mm

DEPの動作原理

高電界を印加して水溶液中の微増殖率、膜損傷度、呼吸活性、形状変化に強く依存DNA検査への応用
PCR（遺伝子増幅法）と組み合わせた高感度DNA検出

検量線による対比 → 代謝評価が可能

インピーダンス計測による誘電泳動代謝評価

静電力学効果の一種である誘電泳動を用いて、食品・農業・医療分野における細胞操作への応用を行っています。
（首都大学東京 内田 諭）

増幅DNA
PCR反応液微粒子と結合DNA結合微粒子を検出

検出下限：10個
定量範囲：10–105個

静電気現象（誘電泳動）を使って、微生物・ウイルスを迅速・簡便に測定する技術・装置を開発しています（九州大学 末廣純也、中野道彦）

機能変換高分子材料研究委員会
IoT(Internet of Things)化が進む社会で人間と物との関わり合いが密接になっている．人の機能を検知・補助するデバイスには柔軟性のある機能変換高分子が適しており，デバイスの事業化が盛んになっている．本委員会は静電気学会にて蓄積された知の財産を生かし，次世代の機能変換高分子技術を創出すべく大学・産業界から50名近くの研究者が集まり下記のような研究を実施している．

委員会概要
圧電材料

IoTへの入り口

フレキシブルデバイス

市場動向
2014年
396億円

センサ
アクチュエータ
機能変換素子

有機LED
有機FET

委員長 田實佳郎（関西大学）
tajitsu@kansai-u.ac.jp
幹事 宝田 隼（東京理科大学）
takarada@rs.tus.ac.jp

13倍強
2020年
5,271億円

富士経済 2014フレキシブルデバイス関連市場の将来展望

性能
圧電性
柔軟性
環境性

委員会研究事項

セラミクス 高分子
◎
△
×
○
△
○

新規材料の探索
基礎
材料の起源解明
デバイス化

フレキシブルな機能変換素子

圧電材料からアプローチ
発展に貢献したい/需要に応える

機能変換高分子材料研究委員会

・企業・研究者間の横のつながり

セラミクス＞高分子

応用
事業化

技術を共有しようと発足

基礎研究例

走査型プローブ顕微鏡を用いたP(VDF/TrFE)薄膜の分極反転メカニズムの解明

応用研究例

PLLA(ポリ乳酸)を用いたフレキシブルデバイスへの応用

ポリ乳酸(PLLA)分子の圧電性

フィルムのずり圧電性

研究例② 圧電ファブリック(帝人，田實)
ポリ乳酸と電極の繊維へ 生地に織り込む
生地の伸び方の違いにより曲げ・ねじり・ずりを検知
グローブ 肘・膝サポーター

研究例① 曲げとねじりを検知するデバイスの事業化(村田製作所，田實)

45度カット曲げ検知

0度カットねじり検知

実際のデバイス

平織 曲げ検知

綾織 ずり検知

サテン ねじり検知

デモ