２０２３年
４月

技術士みえ

No.２１（９９）公益社団法人 日本技術士会
中部本部

三重県支部

技術士みえ Ｎｏ．２１（９９）
コーナー

タイトル

筆者

ページ

科学技術立国 日本 復活のため、考えることがたのしくなる「プログラミング教育」を 谷口芳和

1

第４２回地域産学官と技術士合同セミナー２０２２ In Gifu 参加手記

米澤雅之

4

全国大会奈良２０２２参加報告

池田和人

10

２０２２年度第３回セミナー

会員講演 近年の分析技術革新について

宇佐美隆生

14

２０２２年度第３回セミナー

特別講演 高効率・低コストな深紫外LED開発と殺菌応用

三宅秀人

23

２０２２年度第４回セミナー

会員講演 省エネ＆ソリューションの知恵比べ

山口昇吾

26

鳥飼直也

33

巻頭言

〜地球温暖化／ＣＯ２排出低減
２０２２年度第４回セミナー

今後の行事予定など

特別講演

界面 を利用したソフト複合材料の構造物性制御

37＊本号発行につきましてのご留意点
本号発行に関しまして、公益社団法人日本技術士会の役員選挙（２月１日立候補推薦依頼活動開始〜４月２０日投票締め切り）のため、候補者の投稿掲載が制限されていました。そのため、発行が遅くなりました。
なお、本号掲載の記事は本年１月時点でご投稿いただいたものです。内容、肩書等は１月時点にご記載のまま掲載させていただいておりますこと、ご了承のほどお願い申し上げます。

公益社団法人 日本技術士会 中部本部 三重県支部 ２０２２年４月２１日発行
竹居三重県支部長No21（99）
信幸〒510-0025 三重県四日市市東新町 2-23
東邦地水(株)内巻頭言TEL059-331-7311

FAX

059-331-8107

E-mail： nobuyuki-takei@chisui.co.jp

科学技術立国最終学年の大学生とを 8 年間同時に授業してきて感じたことです。「屈託なく自分の意見

日本 復活のため、を発表する児童が多い小学生の一方で、小学校-中学校-高等学校と経て、周囲を気に考えることがたのしくなる

して自分からは積極的に意見を言わず、指名しても型通りの模範回答しか返ってこなく「プログラミング教育」をなっ てしまっ た大 学生 の違 いはなぜなの

三重県副支部長

か？」という疑問でした。そして、これで日本社会貢献委員会 理科支援委員長の未来は大丈夫なのかという心配でした。

谷口 芳和 技術士（電気電子）

2020 年から、小学校では「プログラミング

2023 年明けましてお教育」が始まり、児童一人にタブレット 1 台のめでとうございます。

時代が日本にもようやくスタートしました。私

今年は、卯の年といも専門ではなかったのですが、2020 年からうことで、コロナ禍かプログラミング教育向け授業として 5 年生にら脱し、飛躍の年にな「正多角形をプログラミングでかこう」、6 年生ることを願っています。

に「電気の応用〜プログラミングで LED の点

私も昨年で満 70 歳

灯制御」のテーマで、名古屋市、岐阜市、長となり、大学講師とし

久手市、半田市、南知多町など 5 校で実施ての仕事も定年退職を迎えて、今年新たなしてきました。

スタートの年にしたいと願っています。

この中で共通の悩みは、市町村によってタ

これまで、8 年間経験してきた大学講師（電ブレット機種選定がバラバラで、そのつど OS

気回路、情報演習、知的財産権論）の仕事（オペレーションシステム）の違いに応じてプと社会奉仕活動としてきた小学校の理科支

ログラミングソフトの対応確認と変更が必要

援特別授業講師の活動から感じてきた、日だったことです。

本の教育課題について、お話しさせて頂きま

校長先生や担当教諭に話を伺うと、安価なす。

外国製タブレットを採用したら、故障で授業

まず、義務教育の入り口としての小学生とにならず、半分近くは新品交換しなければな-1-

らなかったそうです。そのためせっかくプログ

そうです。後にゲイツ氏は両親の子育てのよ

ラミング教育のため雇ったＩＣＴ支援員の仕かった点として「両親が自分の意見を尊重し、事は、タブレットの充電と修理に追われる毎

子供の時から 1 人の大人のように扱って育日だったそうです。ここ最近よやく授業らしいててくれたこと」をあげています。

授業が出来るようになったとのことです。そ幼い頃から自分の判断で何でも決定してして出来る児童は、プログラミング教室に通おり、ある時プログラミングが楽しくなって、って操作方法だけは知っているが考えない

21 歳 で ハ ー バ ー ド 大 学 を 中 退 し て 、

問題点があり、また全く触ったこともない児

Microsoft を立ち上げた時も自信を持って行童もいて、児童の間でも格差がかなりあるこ動に移せたと言います。

とでした。

日本では、令和 3 年小・中学校の不登校児「プログラミング教育」を通して、私が一番

童・生徒数は全国で 24.5 万人もいます。

伝えたかったことは、「自分のアイデアがカタ

様々な理由があるでしょうが、この中に日本チになる楽しさ」、そして「人の役に立つ喜び」

版ビルゲイツがいるとしたら、残念な話です。

を実感して欲しかったことです。課題が難し

日本の教育は、もっと変わらなければいけければ難しい程、苦労続きで失敗することもないと思います。大学受験重視で、有名大あるでしょうが、その苦労を乗り越えて、自学へ入ることだけを目標にすると、入学した分の考えたことによって課題解決につながっ

後に人生の目標がないことに気づき、無気

たときの達成感は、技術者として最高の喜力に陥ってしまう大学生の如何に多いことか。

びだと思っています。

もっと多様性を認め、様々な個性を認め合う

かつてソニーの創業者、井深会長は、「成社会、1 人 1 人が光る個性を発揮すれば、共功したご褒美に何が欲しいか」と尋ねたとこ

創する価値もより高まります。

ろ、「誰もできない次の課題」と答えたそうで

私は、大学の講義の合間で余分な話をす。

時々します。「勉強はやめましょう。その代わ苦労して、苦労して、悩んで、悩んで、ふとりスタディをしましょう。勉強の 勉 は女性がひらめいたアイデアがヒントとなって、課題解

子供を産む苦しみの意味で、 強 はそれを決した時の達成感は、何にも代えがたいご

強いるということ。日本が遅れていた明治時褒美と実感したのでしょう。

代では、西欧の技術を取り入れるため、我私も経験したことがあるので、この気持ち

慢して外国語を読解することが美徳だったはよく分かります。

かもしれませんが、今や日本の技術は世界

若い人に期待したいことは、夢を描き、夢の最先端に立っている。これから先は、道なに挑戦し、自らの道としてこの最高の達成感

き道を切り開いていかなければいけない。なを味わって欲しいということです。

らば好きなこと興味のあることを誰よりも先

Microsoft を創業し、世界的な資産家となっに徹底的にやりなさい。明治時代に Study＝たビル・ゲイツ氏は、幼少期に発達障害だっ勉強と訳しましたが、Study の本来の意味は、たそうですが、彼の母親は、本人の意向を「情熱を持って事に当たる」という意味です。

尊重し彼を否定せず長所に目を注いでいた

情熱を持って興味のあること憧れに向かっ-2-

て取り組みましょう。そして出会いを大切にしましょう。」そう言うと学生たちの目が輝いてきます。
技術の進歩は、いつの時代でも若者の斬新な発想から生まれてくるものです。今こそ未来に向かって、日本の若者が第一歩を踏
み出す勇気をもって欲しいと願うばかりです。
−以上−

-3-

第４２回地域産学官とご挨拶し来賓の方が何名か来られたところ

技術士合同セミナー

ふ」の長良川を思わせる美空ひばりの「川ので入口に戻ったところ、最後は「清流の国ぎ
流れのように」の演奏でウエルカム演奏は終わりました。

２０２２ In Gifu 参加手記
米澤 雅之 技術士（建設）

確かな未来へのつなぐ SDGs〜防災を通じ
13:00〜16:30 第 42 回 地域産学官と技術て技術士がなすべきこと〜

士合同セミナー 2022 In Gifu

２年後の 2024 年は三重県が開催地とい確かな未来へつなぐ SDGs〜防災を通じてうことでその準備に役に立つはずだとい技術士がなすべきこと〜

う 事 で 11/11( 金 ) に じ ゅ う ろ く プ ラ ザ

開催趣旨は「近年の社会環境情勢は、人口多目的ホールで開催された同セミナーに減少、地球温暖化、災害対応、ＤＸ導入や地参加しました。

方創生など、課題が多様化しています。国際社会においても、2015 年 9 月の国連サミッ
トにおいて、こうした多様な課題に対処するために、ＳＤＧｓが採択されました。岐阜
県においても、「清流の国ぎふ」ＳＤＧｓ推12:30 が受付開始時間ですが、
第４９回技進ネットワークを構築し、県内の企業や団

術士全国大会（愛知・中部）で 2023 年 11 月

体、ＮＰＯ、個人など多様な主体が連携し17 日（金）17:30〜19:30 に名古屋国際会議て、ＳＤＧｓをフレームワークとした地方

場 4 号館 1F 白鳥ホールで開催されるウェル創生の実現を「オール岐阜」で展開していま

カムパーティの余興で演奏して頂く各務ヶす。近代における科学技術の進展は、一方で原管弦楽団に所属する岐阜県支部の坂井義

自然環境に多くの負荷を強いてきました。

幸会員を含むクラシック五重奏と同じ

その結果、自然災害の激甚化を招いたとも

indivi（アンディヴィ）による木管五重奏の言われますが、岐阜県においても、風水害をウエルカム演奏を体験するため、12:00 からはじめとする自然災害は年々増加していま参加しました。岐阜県支部の方々が昼礼（ミす。科学技術の一翼を担う我々技術士も、こーティング）をやるところを見たかったの

れらの問題解決への責任と使命は非常に大ですが、岐阜県支部の方から来賓が来られきいと言えます。技術士会岐阜県支部としているのだが対応する人間がいないので対ても、21 部門の技術士が結束してこれらの応してくれと言われ木管五重奏のウォルト

問題・課題解決に行動を起こす必要があり、

ディズニーワールドを聴きながら来賓室に豊かな自然に恵まれた我々の郷土、岐阜県行きました。髙根澤優氏（日本防災士会）にの自然との共生による地域づくりに貢献し-4-13:02〜13:04 開 会 開会宣言 (公社)日ていきたいと考えます。
」でした。

本技術士会 中部本部長 平田 賢太郎

開催場所はじゅうろくプラザ 多目的ホールおよびオンライン同時配信（Zoom）のＨ
Ｂ（ハイブリッド）方式で実際会場参加が60 名でオンライン参加が 80 名（当日の仮集計）というＨＢの特徴が表れた運営でし

本部長の持論の、日々の技術士会活動がた。

個人の成長の場

会場；じゅうろくプラザ（岐阜市文化産業であるとの基本認識の交流センター）〒500-8856 岐阜市橋本町 1

上に、役に立つ技術士会活動を目指して来丁 目ております。そのスローガンは 明るく、楽

10

番 地

11 ℡ 058-262-0150

しく、役に立つ技術士会活動
【

Clean

consciousness

By CRISIS(透明性意識)Rapid consciousness（早く手を打つ意識）Intimate consciousness(本質を 突く意識)Sustainable consciousness(持続可能意 識)International consciousness(国際性意識)Safety consciousness(安全・衛生・健康意識)】の説明がありました。

主催；公益社団法人 日本技術士会
後援；国土交通省中部地方整備局、岐阜

今回のテーマについても持続可能性意識

県、岐阜市、岐阜大学、 岐阜工業高等専門を踏まえたものであります。この防災にあ学校、一般社団法人岐阜県建設業協会、一般

たりましては、省エネ等の緩和策、並びに防社団法人建設コンサルタンツ協会中部支部、災等の適応策の視点から 対応が図られて一般社団法人岐阜県測量設計業協会、一般

来ておりますが、今回は緩和策の具体化が社団法人岐阜県工業会 株式会社十六銀行、論議されるものと認識しておられるとの説

株式会社十六総合研究所、特定非営利活動

明がありました。今回の「防災に貢献するた法人日本防災士会岐阜県支部、認定ＮＰＯ

めに、技術士が今、これからなすべきこと」

法人日本システム監査人協会のパネル論議におきましては、科学 技術のこのセミナーは、ＳＤＧｓを開催趣旨に一翼を担う技術士として、事実関係はじめ入れたために岐阜県から「清流の国ぎふ」Ｓ

科学的根拠に基づいたロジック、そしてとＤＧｓ推進ネットワーク連携促進補助金をり纏め・提言を期待しているとしめくくり

受けています。

がありました。
13:05〜13:10 開催挨拶
(公社)日本技術士会 会長 寺井和弘

司会；田中技術士-5-道路工事を通じてのＳＤＧｓについての取組について説明された。
13:20〜14:00 基調講演１ 岐阜県における ＳＤＧｓ の取り組み〜岐阜県清流の国推進部
ＳＤＧｓ推進課長「地域の技術士会と産学官の連携・取組

浅野

恭代

氏

について S54（1979）年から 110 回のセミナーが持たれています。被災に関しては想定外と言われインフラに関してはいわゆる外力の想定に関して外力が上回るとお手上げになってしまうが脆弱の反対は強靭である

岐阜県のＳＤＧｓの直接担当の課長が最が脆弱の反対は反脆弱という様な対応が必

初に講演して頂き、要となる。
」と述べられました。

1. ＳＤＧｓの概要
2. 岐阜県の取り組み

13:12〜13:13 来賓挨拶 復興副大臣参議（1） 県内のＳＤＧｓ推進に向けた取り

院議員与党技術士議員連盟副幹事長新妻秀組み規氏にオンラインで挨拶して頂いたのですが、顔が映らず残念なことになってしまい（2） ゴール達成に向けた取り組み

ました。ＨＢ開催の場合には通信環境を整と丁寧に説明して頂いたために開催趣旨に備する必要があると思いました。

ＳＤＧｓをうたっているのを強力にサポー
トして頂いた。
会場参加 60 名の様子

13:13〜13:18 国土交通省 中部地方整備局 岐阜国道事務所 事務所長 米村享紘氏

14:00〜14:53 基調講演２ 気候変動適応とＳＤＧｓ〜持続可能な地域の実現に向けた科学―社会の協議のあり方-6-

〜岐阜大学地域環境変動適応研究センター長 准教授 原田 守啓 氏

15:05〜16:25 パネルディスカッションの内容で講演して頂いた。
1. 気候変動の実態と国際的議論〜ＩＰ
ＣＣ第５次報告から第６次報告
2. 温暖化と日本の気象災害の関係性
3. 地域における気候変動適応の推進〜
岐阜県×岐阜大学による適応センター4. 地域のステ−クホルダーとの協働〜
さまざまな協働の形
5. さまざまな目標、施策、マネーが飛び交う中で地域の将来をどうデザインしていくべきか？
ＳＤＧｓウェディングケーキモデルについても紹介がありました。

〜防災に貢献するために、技術士が今、これからなすべきことコーディネーター 森川 英憲
15:09〜15:20 パネラー1 永原 孝雄 氏
ＳＤＧｓウェディングケーキモデルは以（東京海上日動火災保険㈱ 岐阜支店 営業

下の 3 段重ねのケーキを模して、SDGs の課長）

それぞれの目標を構造的に配置しているモデルです。3 つの階『経済圏』(ECONOMY)『社会圏』(SCIETY)『生物圏』(BIOSPHERE)
東京海上日動火災保険㈱ 岐阜支店の取組について説明がありました。
「岐阜県支店は自治体と連携し、ＳＤＧｓの普及啓発に取組むほか、岐阜県商工会議所連合会と代

-7-

た。

理店で組織した「岐阜県ＳＤＧｓ推進保険

15:32〜15:43 パネラー３ 髙根澤優氏（日代理店連合会」において県内企業向けＳＤ

本防災士会）

Ｇｓ地方創生フォーラムや、ＢＣＰ（事業継続計画）、健康経営セミナー等を実施しています。また、各団体のニーズに応じたセミナーの開催や社内の認定ファシリテーターによるカードゲームの実施や、ＳＤＧｓの取「防災士

組状況可視化ツールの提供等を通じて、Ｓ

防災・減災とＳＤＧｓを考える」

ＤＧｓの情報発信や個別の課題解決のきっ

自己紹介の後以下の順番で防災士についかけづくりに取り組んでいます。

て紹介がありました

今後も、自治体、金融機関、商工団体や、・特定非営利活動法人

ＳＤＧｓ推進ネットワ−ク会員・リーディ

日本防災士会についてング会員との連携を強化し、県内のＳＤＧ
ｓ普及推進・情報発信力の向上、企業等への・日本防災士会 岐阜県支部について

個別支援、課題解決に取り組みます。」

・防災士とは・防災士の具体的活動について

そして、自然災害ハザード情報レポート

・防災士の認証登録者数の使用方法についても説明がありました。

・防災と減災とは最後に、地震・水災・感染症に対するＢＣ
ＰのＷｅｂからの入力について案内があり・自助・共助・公助とは試してみる価値があると思います。但し、・防災・減災の取組事例（大垣市）

2011.3.11 の東日本大震災の津波による被・災害を自分のことだと考え、行動する
ためには災を宮城県塩竃市の造船所で受け、復旧した経験も持つ筆者はＢＣＰを策定する上で・「防災」や「減災」を考え、「災害への備（電気・ガス・水道・排水設備等の）インフえ」から、「災害発生」、「被災時」、「復旧」、

ラの復旧期間により大きな変更の可能性が「復興」の各フェーズに関連すると思われあることを忘れてはいけないと思います。

るＳＤＧｓ

15:20〜15:32 パネラー２ 長瀬 雅彦 氏

・防災・減災そしてＳＤＧｓは、やさし（㈱長瀬土建 代表取締役・飛騨高山ＳＤＧ

さ・思いやり・絆・仲間を考え、正しくイメ

ｓパートナーシップセンター委員

ージして、自らベスト選択して行動していくこと。
・地域や地区の防災・減災の活動をうまくやるコツは次の５つ。
・災害が発生したときすでに勝負がついている！

まずは（株）長瀬土建の会社の紹介と災害復旧工事の取組実績の説明があり、ＳＤＧ

私は常々岐阜県支部には防災士の高根澤

ｓ宣言と取組について熱く説明がありましさんがいらっしゃって岐阜県支部の防災に-8-

関する催し物には参加して頂けるのと、岐阜県の方は防災士になる時地方自治体の援助があり無料で成れるのがとっても羨ましいと思っています。
15:45〜15:55 パネラー４ 大矢 智一（日本技術士会）
森川コーディネーターが事前にパネラーの講演内容を事前に良く理解されていてうまく纏められていました。
「防災に貢献するためにこれから技術士

16:25〜16:30 閉会挨拶 合同セミナがなすべきこと」の表題で以下の順番で技実行委員長 岐阜県支部長 藤橋 健次

術士と防災士について思いを語って頂きました。
1. 自己紹介
2. 技術士と防災・ＳＤＧｓ
・各技術部門の部会活動
・技術部門横断の委員会活動
岐阜県支部として地域産学官と技術

3. これから技術士が 自分ごと として士合同セミナーを開催するまでいなすべきこときさつについて述べられ、報告書

4. 最後に16:00〜16:25

を年内に纏められるとのお話をさ

森川コーディネーター

れました。

によるパネルディスカッション

−以上−

-9-

全国大会奈良２０２２
参加報告
池田 和人
技術士（ 化学、[写真 2] なら 100 年会館の外観

総合技術 監理）
２.大会プログラム
全国大会奈良の主テーマは、前述の「まほろばの国から未来社会へ」でございますが、
１.はじめに主テーマ以外に副テーマもございます。そ公益社団法人日本技術士会の全国大会は、

れは、「技術の融合とイノベーション」です。

都道府県の輪番制で毎年秋に開催されます。

当大会では、この２つのテーマにふさわし

全国大会は、公益社団法人日本技術士会のいたくさんのご講演が披露されました。大まさにメインイベントであり、全国各地か会の全容を以下に掲載します。

ら大勢の会員の皆様方が集います。昨年は、

なお、10 月 30 日には、各部会が主催する奈良市の「ホテル日航奈良」と「なら 100 年

専門部会が行われました。私は、化学部会･会館」で「まほろばの国から未来社会へ」と

金属部会･繊維部会が主催する合同講演会

題する全国大会奈良が盛大に行われました。

に参加して参りました。

本報では、全国大会奈良の模様を皆様方に【10月28日（金）】（ホテル日航奈良）

お伝えします。

13:00〜16:55

医工連携 特別講演会「医学+工学でイノベーション創出へ」

17:30〜19:30

ウェルカムパーティ

なお、今年は、名古屋で全国大会愛知が開かれます。開催場所は「名古屋国際会議場」、【10月29日（土） 午前】（ホテル日航奈良）

開催日は「2023 年 11 月 17 日（金）〜19 日

09:30〜12:00[第1分科会]イノベーションを生み出す力（日）」です。愛知は三重の隣県です。我々

09:30〜12:10[第2分科会]
これからの災害に求められるテクノロジー
×専門家の連携

日本技術士会中部本部の総力で全国大会愛09:30〜12:15[第3分科会]イノベーション･ロボット･AIと技術者倫理

知を盛り上げていこうと思っています。

09:30〜12:15[第4分科会]
未来社会への技術監理【10月29日（土） 午後】（なら100年会館）[写真 1] ホテル日航奈良の外観

13:30〜14:30[大会式典]

14:40〜15:00[分科会報告]15:15〜16:45[記念講演]
大阪大学基礎工学研究科教授（栄誉教授）
ATR石黒浩特別研究所客員所長（ATRフェロー）
石黒浩氏 「ロボットと未来社会」【10月29日（土） 夜】（ホテル日航奈良）
18:00〜20:00 交流パーティ【10月30日（日） 午後】（王寺町交流センター）
13:00〜17:00-10-

化学･金属･繊維部会 合同講演会 に参加

ー）の石黒浩氏が登壇され、「ロボットと未来社会」と題するご講演をされました。有名教授の登壇ということで、客席の皆様方か
ら熱い視線が舞台に注がれました。また、ご講演を拝聴し、日本のロボット工学の発展にご尽力されている石黒先生のご努力を知[写真 3] 分科会報告の様子（なら 100 年会館）

ることができました。今後のロボット工学のさらなる進化を期待したいと思います。

３.大会式典と記念講演全国大会奈良のメインイベントは、「大会式典」と「記念講演」です。
「大会式典」では、国会議員、関係省庁、
奈良県、奈良市の他、公益社団法人 2025 年
日本国際博覧会協会の代表の方も登壇されました。会場の「なら 100 年会館 大ホール」の舞台は、古都奈良をイメージさせる落ち
着いた色合いでデザインされており、客席は、全国から集まった大勢の会員で賑わっておりました。参加者名簿によれば、全国大[写真 6] 石黒浩先生のご講演の様子

会の参加者数は 558 名で、そのうち地元関
西 以 外 か ら の 参 加 者 は 65.6% で し た 。

４.ウェルカムパーティと交流パーティ
ウェルカムパーティが 10 月 28 日夜に、交流パーティが 10 月 29 日夜にホテル日航奈
良で行われました。交流パーティの舞台では、中部本部から参加された皆様方による「全国大会愛知のデモンストレーション」
が行われました。このデモンストレーショ[写真 4] なら 100 年会館 大ホールの客席ンでは、「全国大会愛知のゆるキャラ」がパーティ会場を大いに盛り上げました。また、両パーティとも、皆様、全国大会ならでの貴重な出会いを楽しんでおられました。

[写真 5] 大会式典の舞台「記念講演」では、テレビでお馴染みの大阪大学基礎工学研究科教授（栄誉教授）兼ATR 石黒浩特別研究所客員所長（ATR フェロ-11-

る第 1 分科会に参加しました。ここで３つのご講演を拝聴し、最近の日本が遅れをとっているイノベーションのあり方を深く考えさせられました。

[写真 7] 交流パーティの様子[写真 10] 第 1 分科会 開始前の様子

大会 3 日目に行われた専門部会につきましては、私は、化学部会･金属部会･繊維部会が主催する三部会合同講演会に参加しました。この三部会合同講演会は、全国大会の会[写真 8] 全国大会愛知のデモンストレーション場がある JR 奈良駅から電車で 15 分の JR 王
５.その他の行事

寺駅近くで行われました。こちらの方は、同全国大会奈良では、上述のメイン行事の他、じ専門分野の皆様方が参加されましたので、「医工連携特別講演会」、「4 つの分科会」、

明るくホットな雰囲気でした。

「各専門部会」が催されました。

三部会合同講演会でのご講演は、奈良県立

医工連携特別講演会は、全国大会の初日に橿原考古学研究所の奥山誠義氏による古墳

ホテル日航奈良の宴会場で行われました。

時代の顔料技術についてのお話でした。こ

受付を済ませ初めて宴会場に足を踏み入れのご講演では、人間の進化というものにつますと、ホテルならではの立派な客席と大いて改めて考えさせられると同時に、技術

きなスクリーンが目に入り、全国大会の威と考古学のつながりに感動を覚えました。

厳を感じました。また、地元関西を代表されている各界のトップの方々のご講演を拝聴することができました。

[写真 11] 三部会合同講演会後の名刺交換の様子

５.最後に[写真 9] 医工連携特別講演会 開始前の様子

全国大会に参加して感じたことがござい

大会 2 日目の午前中にホテル日航奈良でます。それは、日本技術士会の会員どおしの行われた分科会につきましては、私は、「イ

つながりと結束が技術士人生を楽しくする

ノベーションの生み出す力」をテーマとすということでございます。私も全国各地か-12-

らの多数の会員の皆様方とお話させていただくことができました。そして、地元四日市に帰った後、全国大会奈良でお会いした幾人かの会員の皆様方とのお付き合いが始まりました。
本報の冒頭で述べましたとおり、今年は11 月 17 日〜19 日に名古屋で全国大会愛知が開催されます。会場で皆様方にお目にかかることができれば光栄に存じます。
この度は、このような投稿の場をいただきまして感謝申し上げます。どうもありがとうございました。
― 以上 ―-13-

MIT の Purcell ら[2]が同時にしかも独立２０２２年度第３回セミナーに水素の NMR 信号を観測するのに成功し、1952 年ノーベル物理学賞を受賞した。

会員講演レジュメ

その後、NMR は物質の構造や性質を調べる

日 時 10 月 8 日(土)ための極めて有効な研究手段として発展し、場 所 ウェブ開催

物理学、化学、生物学、医学などの広い分野[講演題目]近年の分析技術革新についてで応用され、1991 年フーリエ変換(FT)-NMR[講師] 宇佐美 隆生 技術士（化学）と２次元 NMR の業績でスイス連邦工科大

１．はじめに学の Ernst にノーベル化学賞が贈られ NMR

科学技術における進の有用性が広く認められた。

化においては、現象のこのような技術革新を背景に、NMR の応用物理モデルを構築し、分野は生物学や医学分野へと展開し、生物それに基づいた新しい学では W thrich らが２次元 NMR によるタ

化学処方を実行するプ

ンパク質の立体構造決定により 2002 年度

ロセスが重要である。このプロセスの PDCAのノーベル化学賞を、医学分野ではを担保するための基盤は分析・計測による

Lauterbur と Mansfield が NMR イメージン

エビデンスであり、分析・計測は科学技術のグ(MRI)の業績で 2003 年ノーベル医学生理

ブレークスルーに欠くことのできない技術学賞を受賞した。

である。20 世紀から 21 世紀にかけて、分析
技術は量子現象の理解とコンピュータの性能向上により飛躍的な発展を遂げ、学際領域から企業ビジネス、さらに人の健康に至る幅広い分野の科学技術の進歩に大きく貢献してきた。この分析技術の発展過程を振り返りながら主要な技術革新について紹介する。
２．近年の分析技術革新概要

このように NMR はその現象発見以来、継近年の分析技術は、広範な分野でめざま続的な技術革新を続け、4 度のノーベル賞にしい進歩が見られるが、その中でも特に大輝くという他に類を見ない分析技術となっきな技術革新により、ノーベル賞を受賞している。

たいくつかの分析技術を中心に、簡単にそ２―２．質量分析（Mass Spectrometry, MS）の概要を紹介する。

原子や分子をイオン化し、電場や磁場中

２―１．核磁気共鳴（Nuclear Magnetic

で重さの違いによる飛行軌道の差からそのResonance, NMR）

質量を計測する質量分析が分析装置として1946 年に Stanford 大学の Bloch ら[1]と登場したのは 1950 年頃で、その後 1970 年-14-にかけて汎用分析装置として発展した。しあるが、光学顕微鏡の場合、0.2μm くら

かしながら、イオン化の衝撃による分子のい、電子を用いる電子顕微鏡になると、ナ切断が避けられず、巨大分子の質量を計測

ノの世界を観察することが可能である。

することが難しかった。
しかしながら、1985 年から 1995 年にかけて、エレクトロスプレーイオン化法（Electrospray Ionization, ESI）[3]やマトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ Matrix

Assisted

Laser

Desorption

Ionization, MALDI）[4]といった革命的なイオン化方法が発展し、巨大分子を切断す

近年の顕微鏡技術における二つの大きな技術革新としては、レンズを用いることな
く表面の原子レベルの観察を可能にした走査プローブ顕微鏡とこれまでは電子顕微鏡の高真空下では不可能とされていたタンパ
ク質単粒子構造観察を可能にしたクライオ
電子顕微鏡法が挙げられる。

ることなく、そのままイオン化することが1982 年から 1983 年にかけて、IBM チュ

可能となり、生体高分子の質量測定が飛躍

ーリッヒ研究所の Binnig と Rohrer らは的に進歩した。

鋭い針の先端を試料表面に近づけ、針と試

この技術革新を基盤として、発現タンパク料間に流れるトンネル電流を検出しながら質の網羅的解析であるプロテオーム解析、表面を走査することにより、表面の原子像

代謝物質の網羅的解析であるメタボロームを観察できることを示し、走査トンネル顕解析を含めた統合的な統合オミックス解析

微鏡（Scanning Tunneling Microscope,技術が確立され、質量分析が創薬、医療分野STM）と名付けた[5]。その後、この観察方における必須の基幹技術となった。

法はトンネル電流に限らず、針と試料間に働くあらゆる相互作用を画像化する顕微鏡に発展し、走査プローブ顕微鏡（Scanning
Probe Microscope, SPM）として、測定環
境は超高真空から大気・液中環境へ、分析

この業績により、2002 年に J. Fenn が ESI、対象は金属・半導体などの無機材料から有田中耕一が MALDI の開発者としてノーベル

機・バイオなどのソフトマテリアルへと拡化学賞を受賞した。

がり、また、表面形態観察に加えて、電気

２−３．顕微鏡（走査プローブ顕微鏡、電子

電子・力学・光学・磁気 物性など多様な顕微鏡）

物性計測も可能となっている。この業績に分析データは現象を理解する重要なエビデンスであるが、一方で「百聞は一見に如より、1986 年に Binnig と Rohrer がノー
ベル物理学賞を受賞した。

かず」と言われるように、現象の細部を実空間で観察する顕微鏡技術は直感的理解を通して研究者に貴重な情報を提供する。
肉眼で見える大きさは 0.1mm（100μm）
程度、ちょうど細い髪の毛の太さぐらいで-15-光学特性、耐蝕、摩擦、生体適合性等の多様な表面特性を担っている一方で、環境中での劣化や汚染などによりその特性が損なわれやすく、分析にとって正確な情報を得ることが難しいフロンティア領域である。その状況を反映して、多くの表面分析手法が開発され、望む情報を得るための手法の選択は困難を極める。しかしながら、その中で電子顕微鏡に関しては、1990 年代からも、金属から高分子まで材料の電気特性の今世紀にかけて、収差補正が飛躍的に進歩制約を受けず、極表面の化学結合状態をほし、原子分解能での観察が可能となった

ぼ非破壊で分析することが可能な汎用手法

が、超高真空等による制約からバイオ系試

は X 線光電子分光（X-ray Photoelectron

料の観察が困難であった。この状況を打破

Spectroscopy, XPS 別名

したのがクライオ電子顕微鏡法である。

ESCA/Electron

Spectroscopy for Chemical Analysis）でJ. Dubochet は、水を含んだ試料を高真ある。

空の電子顕微鏡中で安定に支持する方法を

XPS は試料表面に特定エネルギー（単一研究し、試料溶液が乾ききる前に急速凍結波長）の X 線を照射し、発生する光電子のさせるという氷包埋法を開発した[6]。一エネルギーを計測することで、試料表面数

方、R. Henderson は、電子線を使ってタnm に存在する元素とその電子状態を分析

ンパク質の構造解析を可能にするための条する方法である。

件を研究し、電子線回折像の解析から、電子顕微鏡でタンパク質の構造解析ができる

物質に数 keV 程度の軟 X 線を照射することを世界で初めて示した[7]。さらに、と、そこに存在する原子に結合した電子がJ. Frank は、タンパク質粒子そのもののX 線のエネルギーを吸収し、光電子として画像から向きの異なるタンパク質粒子の投物質から放出される。この光電子のエネル

影像を集めて、 そこから元の三次元構造

ギーは照射された X 線のエネルギーと原子を復元する方法である単粒子解析の手法をに結合した電子の結合エネルギーの差に相考案した[8]。

当するエネルギー値をもつため、X 線のエ
ネルギーを一定（単一波長）に設定し、光クライオ電子顕微鏡法は、主としてこれら
3 氏の独立した研究が巧みに組み合わされて完成した手法であり、3 氏は 2017 年のノーベル化学賞を受賞した。
２−４．表面分析（X 線光電子分光、XPS,
ESCA）

電子のエネルギーを計測すれば、電子の結合エネルギーを求めることができる。電子の結合エネルギーが元素によって固有であることから元素分析が可能となり、さらに電子の結合エネルギーは、その元素の化学状態や電子状態（酸化数など）を反映して

物質材料のもっとも外側である表面は、微妙に変化するため、結合エネルギーを精材料の化学的活性、接着、濡れ、電気特性、-16-

度よく計測すれば、同じ軌道電子間でもそシンクロトロン（電子加速器）で初めて観の化学状態の違い（化学シフト）を調べる測された。当時、放射光は素粒子実験用のことが可能となる。

加速器にとって、エネルギー損失に過ぎない邪魔者とみなされていた。この欠点を逆手にとって、積極的に光源として物性研究に利用しようというのが、放射光研究のスタートで、最初の本格的な研究は 1963
年、アメリカ NBS で行われた分光実験であった。日本では、1965 年に東大原子核研究所（田無市）の電子シンクロトロン

また、物質から放出される光電子の脱出（INS-ES）で一連の実験がなされた。

深さが表面から数 nm 程度になることか
1970 年代から放射光専用に設計されたら、結果的に表面に限定した計測になる。

「第 2 世代」施設が造られるようになり、この技術を汎用的な表面分析手法として確

日本では 1975 年に世界初の放射光専用リ立したのが Sweden の Uppsala 大学の K.

ング SOR-RING が立ち上がり、1982 年にはSiegbahn を中心とした研究グループであ筑波の高エネルギー物理学研究所に「フォり、ESCA(Electron Spectroscopy for

トンファクトリー」[10]が完成した。このChemical Analysis)と名付けた[9]。この加速器はその後も改良を続け、現在でも第業績により Siegbahn は 1981 年にノーベル

一線級の放射光施設として運用されてい物理学賞を受賞した。

る。
２−５．シンクロトロン光（放射光）ノーベル賞を受賞する特定の分析技術ではないが、近年分析技術の光源インフラとして、シンクロトロン光（放射光）が技術革新に大きく貢献している。

1990 年代以降、高エネルギー（短波長）
で極めて高い輝度が得られる「第 3 世代」の建設が世界各国で始まり、SPring-8（1997 年、理研・原研、日本）[11]、APS（1996 年、米国エネルギー省）、ESRF（1994 年、ヨーロッパ 18 カ国共同開発、
フランス）など、国家プロジェクト級の施設が次々に建設された。現在、日本では大小合わせて、11 の放射光施設が稼働している。

ほぼ光速で直進する電子が、その進行方向を磁石などによって変えられた際に発生する電磁波を放射光と呼び、1947 年に電子

-17-

る、これが核磁気共鳴の原理である。

この現象が分析技術として利用できる理由は、同じ種類の核（例えば水素）であっても、化学的構造（分子構造）が異なる核が吸収する電波の波長が微妙に異なり、その微放射光は、極めて明るい（輝度が高妙な違いを検出することで化学構造（分子い）、細く絞られ拡がりにくい（小さいビ構造）が決定できることに由来する。実際のーム径）、X 線から赤外線までの広い波長装置では、吸収を検出するのではなく、吸収領域（広波長範囲連続光源）、偏光、短いされた電波が元の状態に戻るときに放出さパルス光などの特徴を有し、目的に応じたれる電波を精度よく検出することで分析を種々の（分光）分析装置と組み合わせて利行う。初期の装置はちょうどラジオのチュ用される。

ーニングのように電波の波長を変えながら（実際には電波の波長を固定して磁場強度
３．飛躍的な進歩を遂げた分析技術革新事を変えながら）電波の放出を検出すること例の詳細で行われた。

３−１．NMR と MRI（Magnetic Resonance３−１−２．NMR 計測技術の革新

Imaging）

ところが、1970 年頃になると、コンピュ

近年、医療で使われる MRI は一般人にもータを含めた技術進歩の恩恵を受けて、「パ

広く知られているところであるが、MRI がルスフーリエ変換 NMR 法」[12]という画期

NMR という分析装置の技術を基盤にして開的な NMR 計測技術革新がもたらされた。こ発されたという経緯を知る人は少ない。この手法は、まず試料に吸収周波数の単一周

こでは、少し詳しくその経緯を紹介したい。

波数パルス（マイクロ秒程度）を当てる。こ３−１−１.

の単一周波数パルスは時間とエネルギーの

NMR の原理

NMR（核磁気共鳴）は原子（例えば水素や不確定性原理により、単一周波数の近傍へ炭素）の核を磁場中に入れると、核が磁場の拡がった周波数分布を持つ電波となり、異方向に応じて整列する性質を利用する。核なる分子構造に由来して、微妙に吸収波長

は磁場の方向に平行になるものと反対方向が異なるすべての核により同時に吸収されになるものが存在し、平行になるものの方る。その後、吸収したすべての核は同時にそが反対方向になるものより、わずかにエネの周波数の電波を放出するので、この異なルギーが低くなる。この環境でエネルギーる周波数が混じりあった状態の放出電波を差に相当する光（一般には数百メガヘルツ

時 間 領 域 の 振 動 波 形 （ Free Inductionの電波）を当てると、エネルギーが吸収されDecay, FID）として検出する。この混じり-18-

あった振動波形をコンピュータでフーリエ

一つはパルスフーリエ変換技術を使った変換することにより、混在した振動波形中NMR イメージングである。

にどの周波数がどの程度の量で存在していW thrich らは，COSY および NOESY と呼るかを決定する、という手法である。このパ

ばれる２次元 NMR の情報からタンパク質のルスフーリエ変換技術により、水素核はもアミノ酸配列（１次構造）がわかっていれ

ちろん、それ以外の炭素核を始め、高範囲のば、distance geometry というアルゴリズ

核種の NMR 測定が現実的な分析手法として

ムを用いてタンパク質の立体構造決定が可可能になった。

能なことを示し、２次元 NMR による分子量
1 万前後のタンパク質の立体構造研究に大きな貢献を果たした[14]。これらの技術基盤を背景として、コンピュータの性能向上
とともに２次元から３次元、４次元 NMR といった多次元 NMR への技術拡張が実現し、多次元 NMR は生体高分子構造解析に必須の分析計測手段となっている。
NMR イメージングに関しては、未だイメー
ジング技術が実用にほど遠く、初歩的なア

さらに、このパルスフーリエ変換の技術

カ デ ミ ア 研 究 段 階 で あ っ た 1972 年 、を発展させ、パルスを照射した後に、時間を

Damadian が初めて X 線 CT のように NMR が

おいて二度目のパルスを照射し、このパル医療に有用である可能性について指摘し、ス間の時間を系統的に変化させることで化

実際に人間の CT 画像を撮像した。Damadian

学結合した核間の相互作用を検出する２次は論文発表[15]とともに特許も出願してい

元 NMR 法[13]が開発された。

る[16]が、残念ながらノーベル賞の受賞は叶わなかった。

３−１−３．生体高分子構造解析と MRI
パルスフーリエ変換計測法の確立と２次
元 NMR 法の開発により、その後の NMR 技術は異なる二つの方向に発展することになった。一つは、２次元 NMR の技術を駆使して一方、ノーベル賞に輝いた Lauterbur はタンパク質等生体高分子の構造解析、もう1973 年に磁場勾配を用いた２次元的な初歩-19-

の実験 NMR 画像を発表した[17]。この分野

放射光発生装置の構成要素には大きく分には多くの物理学者や電気、機械の技術者

けて加速器（線形加速器および電子蓄積リが参加して測定法の開発に当たっており、ング）、挿入光源、ビームラインに分けら

NMR による画像は 病気の診断になくてはな

れる。線形加速器で発生し加速された高エらないものとなっている。

ネルギー電子ビームは電子蓄積リングに入

X 線 CT は密度の差を濃淡として画像化す

射され長時間周回軌道を保ちながら蓄積さるが、MRI 画像は体内の水素原子の量（水分れる。電子が偏向電磁石または挿入光源をの量）、と水素原子の状態（動きやすさ）の通過した時に発生する放射光は分光器やミ差を画像化する。同じ水分であっても、組織

ラーのあるビームラインを通って実験装置に取り込まれて動きにくい水分と動きやす（分析装置）まで導かれる。

い普通の水分では違いが画像化される。
３―２．シンクロトロン光（放射光）物質の性能や機能はその物質を構成する原子や電子の空間配列や運動状態と密接に関係しており、それらの大きさや構造は多様である。光は，電場と磁場が一体となって振動する波（電磁波）であり、その波長に適した用途で使い分けられるが、分子・原子のレベルでの物質構造の解析にはその構造の大きさに対応した短い波長の紫外線

３−２―２．放射光ビームラインにつながやＸ線などが必要である。放射光は，このれる分析装置

領域の光を供給する最もすぐれた光源とし放射光を利用する分析装置は大きく２つて、種々の分析装置と組み合わせて利用さに分類される。一つは、回折・散乱であれる。

る。原子・分子によって光は回折、または

また、光は波としての性質だけでなく，散乱されて像が形成される。この像を解析

波長に逆比例したエネルギーをもつ「粒することで、原子・分子の配列状態を解明子」としての性質も持っており、物質に光できる。もう一つは、分光である。原子・を照射すると，物質の内部の電子が光のエ分子によって吸収されたり、放出されたりネルギーを得て外に飛び出してくる光電効する光の波長を分離計測することにより、果が起こる。この飛び出してきた電子（光物質の電子状態や化学結合の情報が得られ電子）を分析する装置と組み合わせて、物る。

質の表面に関する情報を得ることも広く行

X 線結晶構造解析では放射光の高輝度、われている。

微小ビーム径のおかげで、これまで、実験

３−２−１．放射光施設の構成

室での X 線を利用した測定と比較して、単-20-結晶試料サイズを 2 ケタ程度小さくでき、

価値労働生産性は目に見えないブランド価

10 マイクロメートル以下の微小結晶しか値創生による労働生産性のベースアップ、得られないタンパク質でも測定が可能とな

例えば、イノベーション等による事業形態っている。また、これまで回折や散乱測定の革新であり、企業が本来目指すべき労働が困難であった時間的に変化する物質に対生産性の向上プロセスである。

して、時間分解測定が可能となり、構造の分析情報の扱いという視点で見れば、分時間変化を追跡できるようになった。一析情報をトラブル対応や業務効率化コスト

方、分光測定では、これまで S/N が悪く実ダウンの手段として使うのか、イノベーシ

質的に測定が難しかった X 線吸収スペクト

ョン等の事業価値向上手段として使うのルが高精度で測定可能となり、吸収端近傍か、という選択になるが、この両者の間にの微細構造（X-ray Absorption Near Edge

は分析情報の加工と情報の引き渡しという

Structure, XANES）[18]や広域 X 線吸収微面で決定的な違いがある。

細構造(Extended X-ray Absorption Fine

前者の場合は、分析データを整理された

Structure, EXAFS)[18]が物質構造解析に

分析情報まで加工し、その使い方についてなくてはならない武器となっている。

は引き渡す相手に一任するが、後者の場合
は、分析情報を、引き渡す相手が目的とし

４．分析と生産性向上（まとめ）ている課題の物理化学モデルのエビデンス

日本は、間違いなく世界で最も手厚く分の形まで加工し、共有する。もちろん、後析装置が整備されている国である。しかし者を実現するためには、相互信頼関係や人ながら、一般的に分析は基盤コストとして材育成等、人間基盤の醸成も必須の要素と扱われることが多く、分析情報価値を最終なる。

目的に十分レバレッジできているとは言い

今後の分析のありたい姿に向けて、付加難い状況にある。これは日本の科学技術に

価値労働生産性を向上させる事業レバレッ

関する意識風土として、目に見えない情報

ジにどう貢献できるか、を意識する姿勢が価値の取扱いが十分根付いていないことに必要に思われる。
以上起因しているように思われる。この背景を踏まえながら、今後の分析のありたい姿を考えてみたい。
一般に労働生産性は、物的労働生産性と

文献：[1] F. Bloch, W. W. Hansen, and M.

付加価値労働生産性の総和である。物的労

Packard, Phys. Rev. 69, 127(1946).

働生産性は、物として目に見える生産性の[2] E. M. Purcell, H. C. Torrey, and R. V.

向上、いわゆる具体的なコストダウン努力

Pound, Phys. Rev. 69, 37(1946).

や業務効率化により達成される生産性の向[3] J. B. Fenn, M. Mann, C. K. Meng, S. F.

上であり、事業形態を変えずにこのプロセ

Wong, C. M. Whitehouse, Science 246,

スを繰り返せば、やがて生産性向上余地が64(1989).

無くなるという性格を有する。一方、付加[4] K. Tanaka, H. Waki, Y. Ido, S. Akita, Y.

-21-

Yoshida, T. Yoshida, Rapid Commun.Mass[18]例えば

Spectrom 2, 1518(1988).

https://staff.aist.go.jp/a.ohta/japanese/stu[5] G. Binnig, H. Rohrer, C. Gerber, E.

dy/XAFS_ex2.htm

Weibel, Phys. Rev. Lett. 50, 120(1983).
[6] J. Dubochet, J. Lepault, R. Freeman, J.
A. Berriman, J. C. Homo, J. Microsc. 128,
219(1982).
[7] R. Henderson, J. M. Baldwin, T. A.
Ceska, F. Zemlin, E. Beckmann, K.H.
Downing, J. Mol. Biol. 213 , 899(1990).
[8] J. Frank, B. Shimkin, H. Dowse,
Ultramicroscopy, 6, 343(1981).
[9] K. Siegbahn, C. Nordling, A Fahlman,
B. Nordberg, K. Hamrin, J. Hedman, G.
Johansson, T. Bergmark, S. Karlsson, I.
Lindgren, B. Lindberg, “ESCA Atomic,
Molecular and Solid State Structure
Studied

by

Means

of

Electron

Spectroscopy”, Nova Acta R. Soc. Sci.
Uppsala, Ser IV, 20, Almqvist and
Wiksells Boktryckkri AB, (1967).
[10] https://www2.kek.jp/imss/pf/[11] www.spring8.or.jp/ja/[12] R. R. Ernst and W. A. Anderson, Rev.
Sci. Instr. 37, 93(1966).
[13] W. P. Aue, E. Bartholdi, and R. R.
Ernst, J. Chem. Phys. 64, 2229(1976).
[14] K. Wüthrich, “NMR of Proteins andNucleic Acids”, John Wiley & Sons, New
York, (1986).
[15] R. Damadian, Science, 171, 1151
(1971).
[16] R. Damadian, U.S. Patent 3.789.832,
filed March 17, (1972).
[17] P. C. Lauterbur, Nature 242, 190(1973).

-22-

能性がある。既に世界のトップ LED メーカ

２０２２年度第３回セミナー

ーのいくつかは窒化物半導体 AlGaN を用いた深紫外 LED を製造・販売している。ただ特別講演レジュメ

し、出力 50mW クラスの市場価格は１個

日 時 10 月 8 日(土)3000-5000 円程度と極めて高価である。
生活場 所 ウェブ開催の中で手軽に殺菌・ウイルス不活性化技術[講演題目]高効率・低コストな深紫外 LEDを活用するためには、普及の分岐点は 10 円

開発と殺菌応用/mW、すなわち現状よりも半分以下の価格に[講師] 三重大学 大学院工学研究科

なる必要がある。青色 LED も、実用化当初

電気電子工学専攻の価格は 1 個 500 円と高価だったが、発光教授 三宅 秀人

効率の向上と共に低価格化が進み、
LED 電球

安全安心な住環境がが手頃な値段で販売され、一般家庭にも広ウイズ・ポストコロナ禍

く普及するようになった。こうした過去ので求められ、殺菌・ウイ例を鑑みれば、深紫外 LED でも高効率化とルス不活性化技術の活低価格化が普及の鍵であると考えられ、そ用に対する関心が高まの実現には技術的ブレイクスルーが不可欠っている。特に、発光波である。

長が 260-280nm の深紫

現在、市販されている深紫外 LED には、大外線で発光する発光ダイオード（LED）は、

きく 2 種類がある（図 1 (a)(b)）
。

1つ

有害な薬品を使わずに殺菌が出来ることかは、青色 LED で量産手法が確立されている

ら、食品殺菌、浄水、空調などへの利用が期

サファイア上に素子を形成する方法で、発待され、各種の製品応用がはじまっている

光波長が 280nm の製品である。素青色 LED[1]。さらに、LED は、小型装置での長期間

では、2014 年のノーベル賞の受賞につなが利用が可能であり、数ボルトの電圧で動作る低温バッファ層を用いた結晶成長技術にできる特徴があつことから、従来から利用

よりサファイア上に窒化ガリウム（GaN）をされてきた殺菌灯の置換のみならず、新規

積層し、欠陥の少ない GaN 結晶を実現して、の応用展開も期待できる。しかも ON/OFF や

発光効率の高い素子を実現できている。し照射の方向制御が容易なため、必要に応じ

かし、深紫外 LED を実現するためには、サて点灯できる高い利便性を持つ。

ファイア上に AlN のエピエピタキシャル成

台湾の調査会社 LED inside の予測によ長を行う必要がある。低温バッファ層技術

ると、2020 年時点で 1 億 4700 万米ドルだ

では、欠陥が少ない AlN 結晶を作ることがった深紫外 LED の市場規模は、2025 年には困難であり、発光効率の向上への障害とな

10 億 5600 万米ドルと、年率 48％の急成長っている。一方、AlN の単結晶基板上に素子を遂げる。低コスト化がアプリケーションを形成した LED も製品化されている。
AlN 単

開発を加速し、大量生産による低価格化を

結晶の高い結晶品質を生かすために発光波生むことで、さらに劇的な成長を遂げる可長は殺菌により有効な 265nm である。殺菌-23-

やウイルスの不活化には DNA での深紫外光化が困難であることから、
LED の低価格化はの吸収が関係するが、265nm の深紫外線は極めて難しい。三重大学では、後述するよう280nm よりも約 1.8 倍多く吸収する。すなに、低価格なサファイアを基板に用いて、高わち、同じ光出力の LED ならば、265nm の品質な AlN 結晶を得る技術を、量産性に優LED の方が殺菌効率は高い。ただし、後者はれたスパッタ法と高温アニールとのみ合わ

現状では、
AlN 単結晶ウエハーはサファイア

せにより実現し、その AlN テンプレートをよりも、単価が 500〜1000 倍高く、大口径

図 1 深紫外 LED の模式図用いた 265nm 発光の LED を提案している(図1(c))。
低コストで高効率 AlGaN 深紫外 LED 実現のためには、
高品質 AlN/サファイア テンプ
レートが求められている。サファイアを基板に用いた AlN 膜は、大きな格子不整合に
より高密度な貫通転位が発生し、その密度を 109 cm-2 以下に低減するためには、従来

図 2 スパッタ法堆積 AlN 膜の Face-to-から用いられてきた MOVPE 法では、パルス

face 法アニール

法などのバッファ層を用いた場合でも 2-3

三重大学のグループは、AlN テンプレート

m 以上の厚い AlN 層が不可欠であった。

の高い結晶性を生かして、波長が 265nm の

我々のグループでは、AlN 膜を RF スパッタ

深紫外 LED の開発を行っている。サファイ

法 に よ り 成 膜 (Sputter-deposited AlN;

ア上に形成した FFA Sp-AlN 膜の欠陥密度はSp-AlN)して、図 2 に模式的に示す様な低く、現在では、世界中の多くの研究機関でFace-to-Face 配置の高温アニール(Face-

採用されている。また、そのテンプレート上

to-face Annealing； FFA)により、簡便にに成長を行う高 Al 組成の AlGaN の結晶性も低転位密度の AlN 膜が作製可能であること

世界最高水準である。さらに、電極形成などを報告した[2]。

のプロセスを行い、図 3 に示すような深紫外 LED を作製した[3]。 高品質な AlN 基板上に形成した深紫外 LED の発光効率は高く、-24-

その出力は世界最高レベルで、1mm 角サイズ

会に貢献したいと考えている。

のチップでは、単結晶 AlN 結晶で形成した素子と同等の 100mW を超える出力が得られ参考文献ている。さらに、外部量子効率は、2021 年[1]

10 月時点で 6％、最新データでは 8％にまandで達し、波長が 265nm の深紫外 LED の中で

prospects of deep-ultraviolet light-

は、最も高い報告である。

emitting

M. Kneissl, T.-Y. Seong, J. Han,
H.

Amano:
diodeThe

emergencetechnology ,andNaturePhoton., 13, pp.233-244 (2019)[2]
andH. Miyake, C.-H. Lin, K. Tokoro,
K.

Hiramatsu:

Preparationofhigh-quality AlN on sapphire by hightemperature face-to-face annealing , J.
Cryst. Growth, 456, pp.155-159 (2016)[3]
図 3

深紫外 LED の写真と外部量子効率

K. Uesugi, K. Shojiki, Y. Tezen,

Y. Hayashi, and H. Miyake：

263 nm（EQE）

wavelength UV-C LED on face-to-face

今後、AlN の高い結晶品質を活用して、人

annealed sputter-deposited AlN with low

体への影響が軽微だという波長がさらに短screw

い 220nm 帯の LED 開発にも行っている。深

densities , Applied Physics Express 15,

紫外 LED を搭載した家電製品や住宅設備が、

055501 (2022)

当たり前のように利用される安全安心な社

-25-

and

mixed-type

dislocation

と思われ、それが昨年迄続いているもので２０２２年度第４回セミナー

す。もう一つは、月下美人の花で、１１月下旬に朝方から咲き始め、昼下がりに満開と

会員講演レジュメ

なる異常状態です。色々調べましたがそれ

日 時 2023 年 1 月 7 日(土)らしき原因や事例は見つかりませんでした

場 所 ウェブ開催（写真１，２）。図１、は、２０世紀に入っ[講演題目]てからの日本の気温の変化を示すもので、

省エネ＆ソリューションの知恵比べ

長期的には１００年あたり１．２８℃の割〜地球温暖化／ＣＯ２排出低減

合で上昇している事を示しています。

[講師] 山口 昇吾 技術士（機械）§１、はじめにコロナ過が４年も続いていますが、このレジュメを纏めている最中にようやく
今年の５月上旬には第５類にするとの見込みが発表されました。それに伴い全国各地の各種催しの開催や行動指

【写真１、
】

【写真２、】

針なども以前に戻るものと期待しています。
昨年２０２２年は、ロシアのウクライナ
侵攻とその余波で世界のエネルギー事情が激変、そして更に地球環境の変化等、厳しい状況が続きました。また、エジプトで開催されたＣＯＰ２７は、気象災害で「損失と被害」を受けた途上国を支援する基金の創設を決めて閉幕しましたが、 温暖化対策の輪に途上国のつなぎ止めた に止まり、本題であるはずの温暖化防止の為の CO2 排出低減【

／２０５０年にカーボンフリーの目標達（黒線）／偏差の５年有働平均値（青線）／

図１、各年の平均気温の基準値からの偏差成・実現に向けての大きな進展は無かった

長期変化傾向（赤線）：

ように思います。

国立天文台

身近な所で我が家の庭先でも、昨年異変

編 理科年表 ２０２２より】

図２、は日本近海の海面水温の変化を示すがありました。一つは８月末に石楠花の花

もので、日本海の温度上昇が特異です。

が咲くというものです。４〜５年前の５月

国内各地の気温の変化や海水温の変化は頃の異常高温、そしてその後６月の梅雨時

様々な異変の原因となっていると思われま

低温となり、続く８月末の高温で石楠花がす。桜の開花が早まり、各種果実の収穫・季節変化について行く事が出来なかった為

サンマやイカなど漁獲への影響などです。

-26-

当地三重県でも、昨年で７年間連続の小女子漁が禁漁でした。更に伊勢エビの不漁、カキの小ぶり化など大変な状況です。

【 図２、日本近海の海面水温の変化
国立天文台編：理科年表２０２２より】【

図３、は昨年の冬季と夏季の地球温暖化状

図３、地球温暖化 ２０２２年の冬季３か月と夏季３か月の実態データ：出典

NASA

GISS：

況を示します。冬季は北極圏が５℃以上のGISS 表面温度解析（ｖ.４）全球地図（nasa.gov）】

異常高温であり、夏季には欧州全体、中国内

さらに大変だと思われるのは、図４、に示陸部、北米の西＆東海岸が異常高温です。そすように北極圏の凍土が融けて３万年前のれが原因と思われる、スペインで大干ばつ地層から新種のウイルスが発見されたとの／イタリア南部の亜熱帯化／パキスタンで記事です。コロナ禍が終息しても、いつ何時の大洪水／中国での干ばつと大洪水／北米

新たなパンデミックが起こらないとも限らでの西海岸の大干ばつと森林火災そしてフない状況です。これらを回避するために、一ロリダの巨大ハリケーン被害など、地球上

刻も早く地球温暖化を減速させ、早く止めの各所で数多くの災害が発生しています。

させる事が急務です。

更に、北極圏の高温化はその影響が著しく、北極海の氷が少なくなり、シシベリアの永久凍土が融け始めています。そして北極圏を取り巻く偏西風の流れも大きく変化しており、日本近海の海水温の上昇と偏西風の変化は、日本の気候変動にも大きく影響し【ていると思われます。

３万年前の地層から新種のウイルス「モリウイル

図４、深刻な北極圏の温暖化で凍土が解け、ス」が発見される：出典 日経ビジネス 2021／11】-27-

§２、地球温暖化と二酸化炭素
地球温暖化は何故起こるのか？

自然

現象か人為的環境汚染が原因なのか？ い
ろいろと議論されてきましたが、人為起源の温室効果ガス排出が主要原因とする事で議論がほぼ一致してきました。地球温暖化
は、図５、に示すように地球の大気上端に於ける入射する太陽放射が、外部（宇宙）への反射と熱放射などの放出と大気中での太陽放射の吸収、地表面に於ける太陽放射の吸【

図６、大気中の CO2 濃度の推移（緯度別）

収と反射ほかとの熱収支バランスに依存し出典：気候変動監視レポート 2014】

ます。更に、気候変動は、大気平均温度の変日本のエネルギー政策は、図７、に示す

化に依存し大気中の温室効果ガスが関与し通りです。２０５０カーボンニュートラル

ます。温室効果ガスは二酸化炭素、メタン、を目指すもので、２０３０年に２０１３年

一酸化二窒素などです。

比▲４６％の低減を目標設定しています。
２０５０年には、非電力及び電力合わせてCO2 排出を「排出＋吸収」で実質０トン（▲１００％）としています。

【 図５、現在の気候条件における世界平均のエネルギー収支 出典：理科年表２０２３より】

地球温暖化に大きく影響している CO2【

濃度の変化は、年々増加しております。

図７、日本のエネルギー政策
出典：経済産業省資料】

図６、は、大気中の CO2 濃度変化データであり、緯度別／約４０年間の変化を示しめ§３、省エネ＆ソリューションの知恵比べします。この４０年間で、３百数十ｐｐｍか

地球の気候変動が大気中の CO2 濃度増加

ら４百数十ｐｐｍに増加しており、北半球が大きく影響しており、CO2 排出の多くはエの緯度の高い所で大気中のＣＯ２濃度がよ

ネルギー源として電力および非電力に使わり多く増えています。北半球は人口も多く、れる「石炭／石油／ＮＧ」など化石燃料の産業革命が起こって百数十年で化石燃料の消費によるものでした。地球温暖化と CO2

消費が多い事も事実です。現状、燃料別の世排出低減のためには、トータルのＬＣＡ

界の CO2 排出量は、石炭４５％、石油３１％、（Life Cycle Assessment）分析に基づく総ＮＧ２４％と言われています。

合的な取組が不可欠です。この講演では、そ-28-

の中で「電力の消費」に関連する「省エネ＆００％でも１ｋｗの熱を発生させるのに対ソリューションの知恵比べとして、３例をして、この例では１ｋｗの電力を消費して、紹介します。

７ｋｗの熱を得る事が出来ます。つまり同【じ熱量を発生させるのに、ＨＰシステムは第一の事例 】 ヒートポンプ（ＨＰ）

ヒータの七分の一の電力消費となります。

を活用した省エネ事例です。

ヒートポンプの蒸発器で必要とする熱源は、「大気・地中熱・河川・海水・排水など」至る所にあるものであり、図９、に示します。

【 図８、ヒートポンプの原理：

出典：日本機械学会誌 2022/03 Vol.125 より】

図８、は、ＨＰの原理を示すものです。冷媒を使った熱機関のサイクルで、 １ の電【

図９、ヒートポンプが利用可能な各種熱源

力で圧縮機を運転して気化した冷媒を圧縮

出典：（一財法）ﾋｰﾄﾎﾟﾝﾌﾟ・蓄熱ｾﾝﾀｰ HP より 】

して高圧・高温の気化冷媒とします。それを

図１０、に示すのは「熱回収型ターボ圧縮

凝縮器で熱交換して ７ の熱を系外に取出システム」で、蒸発器で冷水を取出し凝縮器

します。冷媒はそこで高圧で液化します。高側で温水（４５℃）の取出しが同時に可能な圧の液化冷媒は膨張弁を通って蒸発器に供ものです。

給されます。蒸発器では、外部の二次熱媒から ６ の熱を奪って低圧の状態で気化します。低圧・低温の気化冷媒は圧縮機で、再び高圧・高温の気化冷媒となります。以上のよ
うにＨＰの運転サイクルは、気化器側で ６【の熱を取り、圧縮機で １ の電気エネルギ

現在開発されて実用化されているヒートー（注：圧縮機の動力源として内燃機関式もポンプは、熱源として外気の場合−２５℃ある）を消費して、凝縮器で ７ の熱を系まで、取出しの高温側は＋９０℃の熱風又外に取出す事が出来るものです。図８、の例

は熱水が可能なものです。事例として、「温ではＣＯＰ（成績係数）は投入エネルギー

水ボイラーレスの学校給食センター」「部品

１ に対して、得られるエネルギー ７

加工工場の作業環境改善と部品洗浄工程のの比の値で「７」の性能になります。電気ヒ

洗浄水・乾燥温風にＨＰ導入」「自動車部品ータ加熱の場合１ｋｗの電気消費で効率１

工場で空気圧縮機の排熱利用した部品洗浄-29-

図１０、熱回収型ターボ圧縮システム】

工程の洗浄温水供給」「食品工場の排水浄化

プラント成型されています。その成型の中装置で嫌気性微生物処理槽の温度制御への心となるＰＥＴボトル成型の ブロー成型

適用で蒸気不要化」等、多くあり、いずれも機熱源となる低温側と、ＨＰで有効エネルギ

ブロー成型で消費する電力は、ＰＥＴボト

ーに高める高温側とに、如何に効率よくマル成型のプリフォーム（ＰＦ）を常温からッチングさせるか、そのソリューション・シ

１００℃近くまでの加熱と、成型用圧縮空ステムとする知恵比べとなります。

気（約４Ｍｐａ前後）の圧縮機等で使う電ＨＰシステムで使用する冷媒は、自然冷

力がほとんどです。５００ｍｌＰＥＴボト媒（ＣＯ２、ＮＨ３、空気、ﾌﾟﾛﾊﾟﾝ、水）ルを毎分６００本製造する製造ラインでがありますが大型システムではＨＦＯ系新は、１ライン当たり約１，０００ｋｗもの冷媒も使われています。ＨＦＯ冷媒は大気

電力を消費します。加熱方式は「遠赤外放寿命が短く、低地球温暖化係数値、従来冷射加熱方式」ですが、実際に加熱される媒と同等のＣＯＰ、低毒性、低燃焼性、高（ＰＦ）の加熱エネルギー効率は高々３％

い安全性、取扱いが容易 等などがその特程度です。図１２、を参照して下さい。

では、大量の電力が使われています。

徴です。

【

図１１、間接蒸発冷却式空調機
出典：（株）くろがね工作所 ＨＰより】

図１１、は冷凍機を使用しない省エネ冷却システムで、高いＣＯＰ、空調スペース
へ１００％の新鮮外気を供給し給気は絶対【湿度が一定などを特徴とするものです。
【

第二の事例

図１２、PET ボトル成型時のヒータ加熱効率 】】

この加熱を半導体レーザ加熱方式にする

清涼飲料販売容器の、約６０％がＰＥＴ

事によって、加熱電力が半分から三分の一ボトルです。そしてＰＥＴボトル製品の製に大幅低減できます。遠赤外放射の加熱ヒ

造コストの５０％ほどが容器費です。大規ータ（コーツヒータなど）の放射効率は約

模飲料工場では、小型ＰＥＴボトル（概ね８５％以上ありますが、寿命が５、０００

１０００ｍｌ以下のもの）の多くは、イン時間程度であり、発生する赤外線を効率よ-30-

くプリフォームに照射するのには限界があ

発電に要するエネルギー原の脱炭素化・バ

ります（プリフォーム以外の場所への散乱

ッテリーの飛躍的な性能改善・・・等々 日がある）。半導体レーザの遠赤外放射の転進月歩の技術進歩を期待する所です。

換エネルギー効率は、現状必ずしも良く有一方、海上輸送の船でも大きな変化があり

りませんが、遠赤外線放射のビームの指向ます。

性が良くて発生する遠赤外線を効率よくプ

日本の近海を航行する船舶 フェリー のリフォームに照射させる事が可能です。加船の電動化です。従来の多くの船舶は、エン

えて、その照射する遠赤外線の波長をＰＥ

ジンからプロペラシャフトでスクリューをＴ樹脂が吸収しやすい波長に近いものを選回転させて推進します。図１４、はハイブリ

ぶことができ、必要な加熱エネルギーを半ット型ＣＦＰポッドの写真です。最大の特減以下に出来ます。更にプリフォームの加徴は、従来の１軸ＣＰＰ（可変ピッチスクリ

熱部分の軸方向にきめ細かい加熱制御する

ュー：Controllable Pitch Propellers）と事によりブロー成型圧縮空気圧を例えば数その後方にポッドをブースターとして組合十％下げる事が可能であり、圧縮機の消費せた推進機構です。ＣＰＰは、主機（エンジ電力なども低減できます。図１３、を参照

ン）出力を有効に利用し燃料消費を最少化して下さい。

するようにプロペラ―のピッチを可変して運行可能なものです。それにＣＲＰ（二重反転 プ ロ ペ ラ ― ： Contra-Rotating
Propellers）を配置して更に推進効率を改善したものです。ＣＲＰは、スクリューによる流れのねじれとして損失となるエネルギ
ーを反転スクリューでその流れを相殺して推進効率を更によくするものです。それによって燃料消費が従来型船より十数％以上【 図１３、プリフォーム加熱低減できています。燃料消費低減は、船舶か

半導体レーザ加熱方式 】

らの CO2 排出低減に大きく寄与します。
【

第三の事例

】

輸送関係の陸上では、自動車のハイブリット化やＥＶ化が加速しています。走行する車のエンジンから直接排出するＣＯ２を低減するのが目的です。しかしながら、車単体ではＣＯ２排出しないけれども、充電する電力そして車の寿命を考慮したトータル【

図１４、ハイブリット型ＣＲＰポッド搭載のＣＯ２排出量は、現状では如何なものか

高速フェリーのプロペラと疑問を持たざるを得ない状況だと思いま

大型船舶（３２万 5000 重量トンのばらす。ではありますが、世界の関連する技術／積み船）で、円筒帆（ローターセイル：、回

-31-

】

転しながら進む円筒面に風があたるとその的に得られない場合が多いため、エネルギ

風の流れ方向に対して垂直の力 揚力 が働ー貯蔵方法の開発と最適化が必要です。宇くという マグヌス効果 の原理に基づくも宙で最も多い水素は、再生可能エネルギーの）を搭載したものが完成しています。搭載を水素に変えて貯蔵することでこれからのするローターセイルは高さ２４ｍ、直径は時代で有力なエネルギー源の可能性を秘め２ｍのものを５基で、油圧シリンダーを使ていると思います。

って傾ける事も可能なものです。これによ§４、まとめって最大８％の推進効率向上、燃料消費量低減

日本のエネルギー政策は「Ｓ＋３Ｅ」ですなわち船舶からのＣＯ２排出を年あり「安全性：Safety」と「安定供給：Energy

間最大３，４００トン削減が見込まれるとSecurity ／ 経 済 効 率 性 ： Economicの事です。

Efficiency／環境適合：Environment」です。

また、ローターセイルの原理を適用して風

２０５０年までにカーボンフリーを達成す

力発電機への応用も考えられており、風速る為のハードルは極めて高いものです。

４０ｍ／秒迄発電可能であり、その試作機

１８世紀半ば頃から１９世紀にかけて起が２０１６年から沖縄でその実用試験が開きた産業革命以来、社会は 石炭 から始ま始しています。

り 石油 そして ＮＧ へと、化石燃料をエネルギー源とする仕組みになりきっています。カーボンフリーはその仕組みからの脱出を如何に実現するか、エネルギー源の開拓（再生可能エネルギーほか）／輸送／発電／効率的消費／排出処理と、一連のＬＣＡを念頭に置く、バランスよくかつ経済的に成立たせる事が如何に大変であることか、
増々強く感じます。更に原油はプラスチッ
クを始めとする各種材料でもあります。日本においては、それらの１００％近くが輸【入であり、輸送する為のコストが高く、地理

図１５、再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰ利用ｽｰﾊﾟｰヨット

的ハンディ―も大です。

トヨタ自動車（株）公式企業サイト 】

図１５、は再生可能エネルギー利用で航そのために望ましい事は 地産地消 で行するスーパーヨットです。化石燃料を使あり、これまでの太陽光と風力の利用だけ

わず、太陽光や風力などの再生可能エネルでは不十分であり、バイオテクノロジー含

ギーと、海水から生成した水素で航行するめ更に何を追加していくか、そしてその技

双胴船「Energy Observer」号が世界を航行術開発と実現・取組をスピーディに実行す中です。この船にはトヨタ社製の水素燃料

る積み上げが不可欠です。

電池が搭載されています。

― 以上 ―

再生可能エネルギーは変化しやすく連続-32-

ルの伝達など重要な機能が担われている。

２０２２年度第４回セミナー

複合材料中において，材料の分散されるサイズが nm スケールまで小さくなると，材料

特別講演レジュメ

中に占める界面の面積が広大になることか

日 時 2023 年 1 月 7 日(土)ら，極薄の界面を利用して材料全体の性質

場 所 ウェブ開催を制御することが可能になる。ここでは，[講演題目] 界面 を利用したソフト複合材料

界面の構造物性制御制御について，取り組んでいる研究例を幾[講師] 鳥飼 直也 工学博士

つか紹介する。

を用いたソフト複合材料の構造物性

三重大学 大学院工学研究科

高分子（プラスチック）に固体粒子が添加

分子素材工学専攻

された高分子コンポジットは，タイヤ材料

高分子や界面活性剤，をはじめ多様な用途に用いられている。近コロイドなどソフトマ

年，注目を集めている炭素繊維強化樹脂

ターと呼ばれる柔らか（CFRP）も高分子コンポジットの一種で，粒い材料は，身の回りで子の代わりに炭素繊維が分散され，航空機

さまざまな用途に活用の機体を構成する材料として金属に代わりされ，私たちの日常生

使用される軽量かつ高い材料強度を有する。

活において不可欠な存

これら高分子コンポジット材料の特性は，在となっている。これ

単に，それを構成する材料それぞれの性質

まで材料強度の観点から金属やセラミックだけでなく，高分子マトリックス中におけスのようなハードな（固い）材料を使うしかる粒子や繊維の分散状態や，凝集構造の形なかった用途に，最近ではソフトな材料が成に大きく依存する。ここでは汎用の非晶使われるようになり，また単なる構造材料

質のポリスチレン（PS）に，固体粒子としてとしての用途だけでなく高い機能性をも具

親水性（一次粒子径：12 nm）と疎水性（一備したソフト材料が作り出されている。一次粒子径：70 nm）の表面性状が異なるフュ方で，このような材料の性能に求められるームドシリカを混合添加したコンポジット

要請の高まりにより，単独の材料でそれら試料について，PS 中のシリカの分散・凝集に応えることが難しくなり，異なる材料を状態および粘弾性特性に粒子の混合が及ぼ

組み合わせる材料の複合化が進んでいる。

す影響を調べた。疎水性フュームドシリカ

異なる材料を組み合わせることにより，複については，ポリジメチルシロキサンの化合材料中には，異種材料の間に必ず界面が学吸着により表面が疎水化されている。

存在する。界面は，物質の間の，厚みが数Åから数 nm の極めて薄い境界領域だが，この極薄の空間において異なる物質が接し合う
ためにバルク中では見られない特異な物性の発現や，界面を介した物質の移動，シグナ-33-表面性状の違い，すなわちマトリックス高分子との間の界面により，高分子コンポジ
ットの材料特性を制御できることが示唆された。
水と油のような二種類の液体の一方がもう一方に微小な液滴として分散したエマル
ションは，化粧品，食品など広い範囲で用いられている。しかし，エマルションは一般に熱力学的に不安定なことから，その分散状態を長期間にわたり維持するために，界面活性剤や水溶性高分子，固体粒子などの乳化剤が用いられる。これら乳化剤は水と油の間の界面に吸着もしくは付着することで界面張力を下げたり，保護層としての働きを担うことで液滴を安定化する。ここでは乳化剤として二種類のセルロース誘導体，
水に可溶なヒドロキシプロピルメチルセル
図 １ （ 上 図 ） 親 水 性 (12nm) と 疎 水 性(70nm)のフュームドシリカが 50:50 で混合添加された PS コンポジットの透過型
電子顕微鏡（TEM）写真（下図）混合組成が異なる同 PS コンポジットの 150 C における貯蔵弾性率 G'の角周波数 依存性

ロース（HPMC）と水に不溶な低置換度のヒド
ロキシプロピルセルロース（L-HPC），を組み合わせて，水とシリコーンオイルとともに攪拌してエマルションを調製した。図 2 に，
HPMC と L-HPC の混合乳化剤により得られたエマルションの光学顕微鏡写真と，動的粘図 1 に，先の二種類のフュームドシリカを弾性測定により観測された線形領域におけ

50:50 の割合で混合添加した PS コンポジッ

る貯蔵弾性率 G'の HPMC 濃度依存性を示す。

トについて，透過型電子顕微鏡（TEM）写真

エマルションは，調製から 7 日後においてと，150 C における動的粘弾性測定により得も安定で，HPMC，L-HPC それぞれ単独よりもられた貯蔵弾性率 G'の角周波数 に対する

混合した方が液滴サイズが小さく約 23 μm

依存性を示す。TEM 写真中では，粒径が大きであった。また，G'値を HPMC 単独で調製さいほど電子線の透過性が低いために，コンれたエマルションと比較したところ，HPMC

トラストが暗く，PS 中において一次粒子径

単独で液滴を安定化できる 0.003wt%より濃が異なるフュームドシリカの分散状態が識度が高い場合には，HPMC 濃度とともに G'値別される。G'については，総添加量が同じでは増加するが L-HPC を混合しても影響が見も，シリカの混合組成に応じた分散状態のられなかったのに対して，濃度が低い場合違いを反映して，低 領域において約 3 桁近には G'値がはるかに高い値を示した。このい差が作り出された。フュームドシリカのHPMC 濃度が低い場合に見られる高い G'値-34-

は L-HPC による液滴間の架橋凝集に起因す

ここでは，高分子薄膜の熱的安定性に対しると考えている。このように水と油の界面て，添加分子の影響を調べた結果を示す。図に作用する乳化剤の組み合わせによりエマ

3 には，分子量が異なる PS のブレンド薄膜

ルション特性を制御できることが示唆されに対して，150 C での熱処理後に測定された

た。

中性子反射率プロファイルおよび，それらモデル解析により得られた薄膜深さ方向の散乱長密度(b/V)分布を示す。高分子量の PSについては，中性子で識別するために，重水素化試料が添加された。

図 2（上図）HPMC と L-HPC を混合して得られたエマルションの光学顕微鏡写真（下図）エマルションが示す線形領域における貯蔵弾性率 G'の HPMC 濃度依存性

最後に，シリコン基板上に作製された，厚み数十 nm の高分子薄膜の熱的安定性についての研究例を示す。高分子材料は，接着，

図 3（上図）分子量が異なる PS のブレン
ド薄膜に対する熱処理後の中性子反射率プロファイル（下図）それらモデル解析により得られた薄膜深さ方向の散乱
長密度(b/V)分布

塗装などさまざまな用途において，近年，薄膜として利用される機会が増えている。膜の厚みが薄くなると界面での相互作用が相対的に大きくなるために，薄膜が不安定になり基板からの薄膜の撥き，すなわち脱濡

その結果，未処理および酸処理により表面れが生じる。実用途において脱濡れが生じが親水性のシリコン基板上では，添加されると，薄膜材料としての機能が果たせなくた高分子量成分が基板との界面近傍に優先なることから，これまでに薄膜の脱濡れを的に偏析したのに対して，疎水性の表面を抑制するさまざまな試みがなされてきた。

有する基板上では顕著な偏析が見られなか-35-

った。これらより親水性のシリコン基板上における薄膜の熱的安定性には高分子量成分の基板界面への偏析が寄与することが示唆された。
ここで示してきたように，固体粒子／マトリックス高分子，水／油，シリコン基板／高分子の間の 界面 に着目して，高分子コン
ポジット，エマルション，高分子薄膜のソフ
ト複合材料の特性およびその発現メカニズ
ムの理解を進めてきた。今後， 界面 が鍵となる摩擦，潤滑，接着，電極反応などに関わる課題にさらに取り組むことで，合目的な材料特性の制御や新規な高性能ソフト複合材料の設計指針の確立に結びつくことが期待される。
― 以上 ―-36-

今後の行事予定など★中部本部行事★

★セミナー★

◎２０２２年度新合格者説明会

１）２０２３年度 年次大会・第２回セミナー

５月２７日（土）

日程：２０２３年６月１７日（土）PM
場所： じばさん三重（四日市市）◎夏季講演会（ウィンクあいち）

５月２８日（日）（ウェブ開催の場合もあります）（ツドイコ名駅カンファレンスセンター

会員講演

＆Web）

新支部長
池田 和人 技術士（化学、総合技術監理）◎中部本部年次大会 ７月２２日（土）特別講演（今池ガスビル）

三重大学 建築学専攻
三田 紀行 教授

＊本号発行につきましてのご留意点
本号発行に関しまして、公益社団法人日本

２）２０２３年度 第３回セミナー

技術士会の役員選挙（２月１日立候補推薦

日程：２０２３年１０月８日（日）PM依頼活動開始〜４月２０日投票締め切り）の

場所： じばさん三重（四日市市）

ため、候補者の投稿掲載が制限されていま（ウェブ開催の場合もあります）

した。そのため、発行が遅くなりました。

会員講演 講演者未定

なお、本号掲載の記事は本年１月時点でご特別講演

投稿いただいたものです。内容、肩書等は１

三重大学 情報工学専攻

月時点にご記載のまま掲載させていただい林田 裕樹 教授ておりますこと、ご了承のほどお願い申し上げます。

★みえテクノロジーカフェ★

公益社団法人 日本技術士会 中部本部 三重県支部

第５１回みえテクノロジーカフェ「技術士みえ」発行及び責任者

日程：２０２３年５月１４日（日）竹居信幸 技術士（建設、総合技術監理）

１０：００〜１２：００〒510-0025 三重県四日市市東新町２−２３

ゲスト：春田 要一 技術士

東邦地水(株)内

場所：ＭＧ ＹＯＫＫＡＩＣＨＩおよびＺｏｏｍ

TEL

059-331-7311

FAX 059-331-8107

第５２回みえテクノジーカフェ

E-mail: nobuyuki-takei@chisui.co.jp

夏休み親子教室
日程：２０２３年７月２３日（日）広報委員

１０：００〜１２：００

西方伸広 技術士（機械）ゲスト：山口 昇吾 技術士

井上正喜 技術士（機械、総合技術監理）

場所：ＭＧ ＹＯＫＫＡＩＣＨＩ-37-