熊本県産業技術センター

研

究第 51 号

報

告平成 24 年度････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

REPORTS OF
KUMAMOTO INDUSTRIAL RESEARCHINSTITUTE
No.51 2012.4-2013.3････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

平成 26 年 3 月

熊本県産業技術センター〒862-0901

熊本市東区東町 3-11-38

Published by
Kumamoto Industrial Research Institute3-11-38, Higashi-machi, Higashi-Ku, Kumamoto 862-0901 Japan	
 1

熊本県産業技術センター研究報告	
 第 51 号	
 （平成 24 年度）	
 	
 
目

次	
 

【論	
 	
 	
 	
  	
 文】	
 
意匠性に優れた硬質アルマイト皮膜形成技術の開発	 -	
 アルマイト皮膜・染色条件の安定化-	
 ･････････････････････････････････････････	
 永田正典	
 ･･････	
 	
 1	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  納嵜克也	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  馬場知幸	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  連川貞弘	 	 酸化亜鉛を用いたフレキシブル太陽電池および	 カラム型色素増感太陽電池セルの開発	
 ･･････････････････････････････････････････	
 永岡昭二	
 ･･････	
 	
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  城崎智洋	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  堀川真希	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  永田正典	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  米川裕基	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  伊原博隆	 	
 車載等半導体パワーデバイス用大電流対応型接触子の開発	
 -耐久試験及び金属中間金属層の効果-	
 ･･････････････････････････････････････････	
 末永知子	
 ･･････	
 	
 13	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  甲斐	
  彰	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  坪田敏樹	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  長畑博之	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  久米祐介	
 
	
 
【技	
 術	
 資	
 料】	
 
ワイヤレスセンサネットワーク（WSN）技術を活用した	 環境計測システムの開発	
 ･･････････････････････････････････････････････････････	
 道野隆二	
 ･･････	
 	
 20	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 黒田修平	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 城戸浩一	 	
 高品位・高付加価値部品製造のための加工技術に関する研究開発	
 ･･････････････････	
 濱嶋英樹	
 ･･････	
 	
 25	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 川村浩二	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
  村井	
  満	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  上村	
  誠	
 
	
 
瞬間的高圧処理による米粉の品質評価	
 ･･････････････････････････････････････････	
 工藤康文	
 ･･････	
 	
 31	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 三牧奈美	 	 CGM を活用した商品開発支援に関する研究	
 -消費者レビューのテキストマイニングによる消費動向の調査-	
 ････････････････････	
 佐藤達哉	
 ･･････	
 	
 36	
 
	
 
	
 

【研究ノート】	
 県産発酵食品等の抗酸化能に関する検討 ････････････････････････････････････････	
 林田安生	
 ･･････	
 	
 41	
 
	
 
デザイン普及事業に関する取り組み	
 -オンリーワン、ナンバーワンの商品開発-	
 ･･････････････････････････････････････	
 石橋伸介	
 ･･････	
 	
 45	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 
IC リードフレーム製造履歴データベースの開発	
 ･････････････････････････････････	
 	
 城戸浩一	
 ･･････	
 	
 47	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 菊野敏博	 	
 再生可能エネルギーシステムの新技術に関する調査研究	
 ･･････････････････････････	
 森山芳生	
 ･･････	
 	
 49	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
  	
  	
  	
  上村	
  誠	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  重森清史	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  石松賢治	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  城戸浩一	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  川村浩二	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
  	
  	
  	
  甲斐	
  彰	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  濱嶋英樹	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  村井	
  満	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  松枝	
  寛	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  百田	
  寛	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  齋藤幸雄	 農産物の品質低下を検知する	
 カラーイメージングセンサ開発のための基盤技術	
 ････････････････････････････････	
 佐藤祟雄	
 ･･････	
 	
 51	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  齋田佳菜子	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  大坪路弘	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  西山勝彦	
 
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  松田茂樹	 	 REPORT	
 OF	
 
	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
  	
 	
 	
 KUMAMOTO	 INDUSTRIAL	 RESEARCH	
 INSTITUTE	
 
	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 Vol.51(2012.4-2013.3)	
 	
 CONTENTS	 	 	 【Original	 papers】	
 Development	 of	
 Hard	 Anodized	
 Aluminum	
 Layer	 Forming	
 Technique	
 for	
 Excellent	
 Design	 	 	 -	
 Stabilization	
 of	
 Anodized	
 Aluminum	
 Layer	 and	
 Dyeing	 Condition	
 -	
 Masanori	
 NAGATA,	
 Katsuya	
 NOUZAKI,	
 Tomoyuki	
 BABA	
 and	
 Sadahiro	
 TSUREKAWA	
 ････････････････	
 1	
 
	
 
Column	 type	 DSSCs	 using	
 ZnO2	
 Nano-particles	 	
 Shoji	 NAGAOKA,	
 Tomohiro	
 SHIROSAKI,	
 Maki	 HORIKAWA,	
 Masanori	
 NAGATA,	 Hiroki	
 YONEKAWA	
 and	
 Hirotaka	
 IHARA	
 ･･････････････････････････････････････････････････････	
 9	
 
	
 
Development	
 of	
 Contact	 Probe	 to	
 Correspond	
 High	
 Current	
 for	
 Automotive	
 etc	
 Power	 Device	 to	 	 Semiconductor	
 Inspection	
 Equipment	
 
-	
 An	
 Endurance	
 Test	
 and	
 Effect	
 Intermediate	
 Metal	 Layer	 	 Tomoko	
 SUENAGA,	
 Akira	
 KAI,	 Toshiki	
 TSUBOTA	
 ,Hiroyuki	
 NAGAHATA	
 and	
 Yusuke	
 KUME	
 ･････････	
 13	
 
	
 
【Technical	
 Reports】	
 Design	 of	 an	
 Environment	
 Measuring	 System	 by	
 Using	 Wireless	
 Sensor	
 Network	 Ryuji	 MICHINO,	
 Syuhei	 KURODA	
 and	
 Koichi	 KIDO	
 ･････････････････････････････････････････	
 20	
 
	
 
Research	
 and	
 Development	 of	
 Processing	
 Technique	
 for	
 High-quality	
 and	
 High-value-added	
 Products	
 Hideki	 HAMASHIMA,	
 Kohji	 KAWAMURA,	
 Mitsuru	
 MURAI	
 and	
 Makoto	
 UEMURA	
 ･････････････････････	
 25	
 
	
 
Quality	
 Evaluation	
 of	
 the	
 Rice	 Flour	 by	
 Momentary	 Hi-pressure	
 Processing	 Yasufumi	 KUDOH	
 and	
 Nami	 MIMAKI	
 ･････････････････････････････････････････････････････････	
 31	
 
	
 
Case	
 Study	 of	
 Product	 Development	
 Support	
 with	 CGM	 Analysis	 -	 Survey	 of	
 Consumption	
 Trends	
 by	
 Text	 Mining	 from	
 Consumer	
 Reviews	
 -	
 Tatsuya	
 SATO	
 ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････	
 36	
 
	
 
【Technical	
 Note】	
 Anti-oxidative	
 Activity	
 of	
 Domestic	
 Fermented	
 Foods	 Yasuo	 HAYASHIDA	
 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････	
 41	
 Approach	
 on	
 the	
 Design	 Dissemination	
 Activities	 -	
 Develop	
 Products	
 of	
 the	
 Only	
 One,	
 Number	
 One	
 -	
 
Shinsuke	
 ISHIBASHI	
 ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････	
 45	
 
	
 
Development	
 of	
 IC	
 Lead	 Frame	 Manufacturing	 Historical	
 Database	 Koichi	 KIDO	
 and	
 Toshihiro	
 KIKUNO	
 ･････････････････････････････････････････････････････	
 47	
 Research	
 about	 the	 New	
 Technology	
 of	
 the	
 Renewable	
 Energy	
 System	 Yoshio	
 MORIYAMA	
 ,Makoto	
 UEMURA	 ,	
 Kiyoshi	
 SHIGEMORI,	
 Kenji	 ISHIMATSU,	
 Koichi	 KIDO,	
 	
 Kohji	
 KAWAMURA,	
 Akira	
 KAI,	
 Hideki	
 HAMASHIMA,	
 Mitsuru	
 MURAI,	
 Hiroshi	 MATSUEDA,	 	
 Hiroshi	 MOMOTA	
 and	
 Sachio	
 SAITOU	
 ･････････････････････････････････････････････････････	
 49	
 
	
 
Basic	 Technology	 to	
 Develop	
 Color	 Imaging	
 Sensor	
 for	
 Detecting	
 Deterioration	
 of	
 Agricultural	
 Products	
 Takao	 SATOH,	
 Kanako	
 SAITA,	
 Michihiro	
 OHTSUBO,	
 Katsuhiko	
 NISHIYAMA	 and	
 Shigeki	 MATSUDA	
 ･････････････････････････････････････････････････････････････････	
 51	
 意匠性に優れた硬質アルマイト皮膜形成技術の開発	 -	
 アルマイト皮膜・染色条件の安定化-	
 永田	
  正典*・納嵜	  克也*・馬場	  知幸**	  ・連川	
  貞弘***	 *	 材料・地域資源室、**	
 ㈱熊防メタル、***	
 熊本大学工学部	
 Development	 of	
 Hard	 Anodized	
 Aluminum	
 Layer	 forming	
 Technique	
 for	
 Excellent	
 Design	 	 	 -	
 Stabilization	
 of	
 Anodized	
 Aluminum	
 Layer	 and	
 Dyeing	 Condition	
 -	
 Masanori	
 NAGATA*,	
 Katsuya	
 NOUZAKI*	
  Tomoyuki	
 BABA	
 and	
 Sadahiro	
 TSUREKAWA***	 	 硬質アルマイト皮膜への染色技術開発を目的に、アルマイト（アルミニウム陽極酸化）皮膜構造および膜厚のばらつき
抑制(±5%以内)を目指し、アルミニウム板状試料表面の電流・電位分布、膜厚分布と陽極酸化条件について検討し、さらにアルマイト染色試料の耐光性など耐環境性を評価した。15wt%	
 硫酸溶液中、純アルミニウム板を陽極とした定電位電解では面内電流分布は小さく、一方、定電流電解では、試料面中央部の電位は低いが、周辺部および低温になるほど電位が高くなった。また、膜厚分布は液温、電流密度の影響を受け、低温かつ電流密度が大きくなるにしたがって、ばらつきが大きくなる傾向にあった。なお、市販酸性染料の染色速度は大きく、3分以内で飽和染着量の50%に達した。染色・封孔後、紫外線（UVB-313）照射による耐光性を評価した結果、赤色染色試料に色落ちが認められた。	
 

	
 
１．	
 はじめに	 	 硬質アルマイト皮膜の色調を安定させるためには、
アルマイト皮膜構造を均一にする必要がある。	
  	
  	
 

携帯電話やデジタルカメラなどの電子機器の筐体

そこで、本研究ではアルミ素材の陽極酸化条件のには軽量であり、傷がはいりにくく、多彩なカラー最適化を図ることにより、特に、設定膜厚に対するバリエーションに対応することなどが求められていばらつきの低減「±5%以内」と染色条件の安定化おる。そのため、筐体に使用されている素材にはプラ

よび染料廃液の回収と排水の効果的リサイクル化技

スチックス、アルミ等が用いられており、特にアル術の確立を目標とした。特に、当センターでは以下

ミ素材は軽量でありリサイクルが容易などの長所がに述べる①、②、③の分担課題を担当した。	
 あり、かつ表面をアルマイト処理することで耐食①	
 アルマイト皮膜の安定化	
 性・装飾（着色）性に優れるようになるので、モバ

アルマイト皮膜の膜厚ばらつきを評価する一環とイル機器の急速な普及とともに、カラーアルマイト

して、アルミ板試料表面の電流・電圧分布をポテン品の利用拡大が期待されている１）。	
  	
 ショスタットで、表面をメッシュ分けして調べる。

そこで、本研究では傷が入りにくい硬質アルマイ

さらに、実際、陽極酸化条件（温度、時間等）を変

ト処理モバイル機器筐体表面等への装飾技術を確立えたアルマイト基礎実験を行って膜厚分布を検証しすることを目的に、戦略的基盤技術高度化支援事業

電流・電圧分布の影響を評価し、最適条件を見いだ（国補；経済産業省）の一環として平成22年度から2す。	
 4年度の3ヵ年間実施した（事業主体；熊本県中小企②染色条件の安定化	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 

業団体中央会、共同研究機関；当センター、㈱熊防	  アルマイト処理後の染色、および封孔条件についメタル、熊本大学工学部）。	
 て調査し、得られた染色試料の耐アルカリ性、紫外

なお、カラーアルマイトは、硫酸水溶液を電解質として、アルミ素材を陽極酸化することでアルミ素線照射による耐光性の環境評価を行う。	
  	
 ③	
 染色排水リサイクル技術の確立	
 材表面に形成する微細孔（数nm）の中に、染料分子

染色廃液の膜分離法による染料の回収および回収を吸着固定化させる装飾法である。しかし、今回対水のリサイクル化技術に関して㈱熊防メタルに指象としている硬質アルマイト皮膜は傷が入りにくい

導・助言を行う。	
 が、現在装飾に使用されている普通アルマイトに比べ、単位面積あたりの細孔数が少ない。そのため、本報告では①、②について実施した研究成果について述べる。	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  1	
 

電解開始時はポテンショスタットの電位・電流値

２．実験方法	 	
 の振れが大きいので、ほぼ一定となる時点（0.1	
 dm

2.1	
  アルマイト実験及び評価方法	
 2;320秒、0.3	
 dm2;1760秒）から、ルギン管の先端を図2に示した試料面の各測定点ごく近傍に近づけ、22.1.1	
  陽極酸化時の電流・電位分布測定	
 2	
  まず、純アルミニウム板；25×40	
 mm(0.1	
 dm ),	
 

分間隔でPC上から電流・電圧値を読み取った。	
 2

50×60	
 mm(0.3	
 dm )の2種類（ともに㈱山本鍍金試験	
 器製市販品）について、アルマイト面以外テープシ

2.1.2	
  アルマイト試験	 ールした。次に、試料板を脱脂(市販脱脂液60℃,5

図1に示したポテンショスタットの最大印加電圧は分)、水洗、活性化(市販アルカリ活性液50℃、30秒)、

10	
 Vと、実際のアルマイト処理電圧（10数V以上）よ

水洗の順で前処理した。	
 り低く、特に硬質アルマイト処理に適用するような電	
 圧（15～25	
 V）を印可できない。そこで、温度変化等をともなうアルマイト実験では、通常の直流電源（３点線内ポテン
ショスタット	
 A、30	
 V）装置を使用した。	
  	
 アルマイトの膜厚は渦電流方式膜厚測定器（(株)１５ｗｔ％ 　H2SO4

サンコウ電子研究所製SWT-8000ⅡN型）を使用し、標Ag/AgCl

準膜厚試料（50	 μm）で校正後、測定した。	
 ２

純Al板(10ｃｍ ）グラフアイト板
純Al板
２（0.1、0.3ｄｍ ）アルマイト処理した表面の微細構造は、あらかじめ

ルギン細管の先端を純Al板に近づけた後、電流流値がほぼ⼀一定となる2分後をパソコンから読み取る

アルマイト表面をオスニウム蒸着（約10	 Å）を行って電解装置の模式図と実際のポテンショ
スタット装置（右上写真左奥）、電解槽（
５L 15%H2SO4溶液）

導電化処理した後、電界放射走査型電子顕微鏡（日立製	
 SU8000型）で調べた。	
 
	
 
	
 

図1	
  電解装置とポテンシヨスタットの模式	 アルマイト処理表面のゼータ電位 ２）はプラスにな	  	
  図と概観写真	 るといわれているので、酸性側で染料分子がマイナス	
 前処理した試験片を図1に示す電解槽に浸せきし、
ポテンシヨスタット（北斗電工(株)製	
  電気化学シ

錯イオンとなり染色が良好になると期待できる「酸性染料」を使用した。酸性染料としては奥野製薬工業(株)製	  TAC-Yellow（黄色）、TAC-Blue（青色）、TAC

ステム	
  HZ-5000型）に結線した後、定電位または定-Red(赤色)の3種類について染色試験に供した。また、

電流電解を行った。なお、ポテンシヨスタットの対

アルマイト層中の染料吸着量は以下のとおり分析し極；グラフアイト板、作用極；純アルミニウム試料た。	
 板、極間距離；10	
 cm、電解液；15wt%,	
 H2SO4	
 8	
 Lと

図2の0.1	
 dm2試料板両面(0.2	
 dm2)にアルマイト処

し、電解時スターラーで撹拌し電解液濃度を一定に理し、さらに両面染色後、0.3%	
 NaOH水溶液100	
 mlに保った。なお、ガラス製電解槽を水槽に浸せきし、水槽を投げ込み式冷凍装置（ADVATEC製	
 TBC230DA型）
で冷却させることで、電解液を所定温度に保持した。	
 

4cm

2.2	
  染色実験	 2.2.1	
  染料液分析方法	
 浸せきして染料分子を溶出させ、分光光度計（日本分
光㈱製V-560型）を使用して、吸光光度法により溶出
液の吸光度を測定し、検量線法から染料含有量を求め

1

2

3

1

2

3

4

5

た３）。なお、検量線は各染料液の最大吸収波長をUV-

4

5

6

6

7

8

9

10

Visスペクトルから求め、次いで最大吸収波長に固定

15           6cm

し既知濃度の吸光度を測定して作成した。	
 

6

8

9

11 12 13 14

10 11 1216 17 18 19 20	 13 14 15

21 22 23 24 25

2.2.2	
  染色と染色試料の評価方法	
 16 17 18

26 27 28 29 30(1)	
  染色方法	 各染料を所定量秤量後、あらかじめ60℃程度に加温

2.5cm

5cm

2

2

0.1dm

	
 

          0.3dm

図2	  電流・電位分布測定試料（数字は測定位置）	
 
	
 

2	
  	
  【論文】意匠性に優れた硬質アルマイト皮膜形成技術の開発	
 した純水に溶解し、pH調整剤でpH5～6に調整した。次いで染料液を55℃に加温しながらアルマイト処理した試料板を所定時間浸せきした。なお、染色時スターラー撹拌を行い染料濃度の均一化を図った。染色後、

水道水・純水の順に水洗し乾燥した。また、封孔処理として電位のばらつきは小さくなっている。また、する場合、染色した試料板を、97℃以上の純水を用い電解液温度が高いほど、高電流密度でも電位のばらた沸騰水、あるいは酢酸ニッケル(5.6	
 g/L)、酢酸コ

つきは小さく一定となった。一方、電位を一定（+9.

バルト(1	 g/L)およびホウ酸(8.2	
 g/L)の混合液（ｐH5	 V）にして定電位電解（図3(b)）すると、電解液温5.6）を97℃以上の沸騰状態とした後、染色試料を浸度が高いほど電流れやすく、測定点とともに暫時電せきした。後述のとおり、30分より長時間浸せきする

流値は上昇した。なお、通常の工場レベルで行われと染色表面に「粉噴き」現象が現れた。そのため、通ているアルマイト処理電圧は10数V必要とされてい常は30分封孔処理することにした。	
 るが、本実験に用いたポテンシヨスタット装置に印(2)染色試料の評価方法	
 加できる最大電圧は±10	
 Vである。そのため、ポテ染色試料の光反射率は、前記の分光光度計に反射

ンショスタットへの印加電圧を限界に近い＋9.5	
 V

率測定用冶具を取り付け、850～250	
 nmで測定した。	
 とした結果、アルマイト層の厚みは数μmであった。

また、染色後封孔処理した試料板を0.1wt%	
 NaOH

後述の染色実験では、実用化に近づけるため最大30	
 に所定時間浸せきし、染料溶出液濃度を吸光光度法
で分析して耐アルカリ性を評価した。	
 V直流電源（電流3	 A）を使用することにした。	
 同様にアルミニウム面積を大きくした場合の電染色試料表面の耐光性を評価するため、Q-パネル

流・電位分布を調べるため、0.3	
 dm2の純アルミニウ

社製QUV装置を使用し、紫外線(UVB313)照射強度；3.

ム板を用いてポテンショスタットによる定電位・定217	
 mW/cm で約200時間照射し、染色表面の脱色具合

電流電解を行った。図4に定電位（+9.5	
 V	
 vs.	
 Ag/A

を目視で観察した。	
 gCl）電解を行った場合の面内電流分布を示す。	
 

	
 

	
 
３．	
  実験結果と考察	
 

300

	
 

250

アルマイト皮膜の安定化	
 

	
  	
  	
  0.1	
 dm2アルミニウム板を用いて定電流、定電位電解を行い表面の電位分布および電流分布を調べた結果を図3に示す。	
 

200

電流（
ｍA )

3.1

5℃

10℃

15℃

20℃

150

100

	
 
50

電位分布

9000

0

電位（ｍV ) vs（A g/A gC l)

8000

0

7000

10

15

20

25

30

35

測定点

6000

図4	
  試料表面(0.3	
 dm2)各点電流分布	
 
	
 

5000
4000

14.7℃(0.35A /dm 2)

3000

	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
  印加電位；＋9.5	
 V	
 (vs	
 Ag/AgCl)	
 18.8℃(0.4A /dm 2)

2000

25℃(0.5A /dm 2)1000

図4の電流値は電解開始後1750秒（30分20秒）経過

0
0

5

10
測定点

15

20

した時点から、図3と同様にして測定した値である。

(a)電位分布0.1	
 dm2	
 で見られた測定点が増えるごとの電流値の

電流流分布

90
80

増加(図3(b))はほとんど見られず、ほぼ一定であっ70た。また、電解液の温度が低下すると電流が流れに60

電流（ｍA )

550

くくなっている様子がわかる。	
 

40
30
20

印可電位：９．５Ｖ

10

10℃
15℃
18.5℃

一方、所定温度で電流密度を一定にして定電流電解を行い、各測定点における電位変化を調べた結果

0
0

5

10
測定点

15

20

	
 

を図5に示す。図5から、試料面上端部付近の電位変(b)電流分布図3	
  試料表面(0.1	
 dm2)各点の電位・電流分布	 化が大きいことが分かる。特に5℃の場合、試料面上

	
 端から中央部端（図2	
 右図の1～15）にかけて電位が電位分布（図3(a)）に示すとおり、アルミニウム

暫時減少しており、アルマイト層の膜厚分布が生じ板上部（図2左の測定点1～5）に比べ、中央部を中心

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  3	
 

化皮膜に対する染色実験では、電流密度を2	
 A/dm 2る恐れが考えられる。

とすることにした。	
 8400

電位（ｍV vs A g/A gC l)

8200

	
  	
  	
 
表 1	
  電流密度変化による膜厚データ

20℃(0.5A /dm 2)
15℃（
0.37A /dm 2)
10℃(0.23A /dm 2)
5℃(0.17A /dm 2)

8000
7800

表１ 電流密度変化による膜厚データ
27600

電流密度(A/dm )

1

2

3

平均膜厚（
μm ）

16.2

37.7

51.5

最大膜厚	
 (μm 	
 )

17

41

67

最小膜厚	
 (μm 	
 )

15

35

46

膜厚ばらつき±5%

0.81

1.88

2.58

7400
7200
7000
6800
0

5

10

15

20

25

30

35

測定点

図5	
  一定電流・温度下におけるアルミニウム	
 ５℃ １時間

表面各点の電位変化	 そこで、実際のアルマイト処理に用いられる電圧（10数V）で0.3	
 dm2純アルミニウム試料板への陽極酸化を行い、電流密度とアルマイト皮膜の膜厚分布の関係を調査した。5℃での膜厚データを表1、試料

なお、実際の硬質アルマイト工程では、電解液温
度は2℃程度の低温下でなされる。そこで、電流密度；2	
 A/dm2,	
 電解液温度2℃に保って、陽極酸化時
間による膜厚の面内分布について調べた。実際小物向けの硬質アルマイト処理を想定して、0.1	
 dm2試料

表面各地点の膜厚分布を図6に示す。

板について陽極酸化実験を行い、図7に示す陽極酸化
時間と面内膜厚分布の結果が得られた。	
 

80
70

	
 

1A/dm 2
2A/dm 2
3A/dm 2

60

50

50

15分

30分

45分

60分

2

4

6

8

40
30
20
10
測 　定 　点

0
0

5

10

15

20

25

30

35

図6	
  電流密度と膜厚分布の関係	
 電解液温度；5℃,	
 電解時間；60分	
 図6より、電流密度が大きくなるほどアルマイト層の膜厚分布が大きくなる傾向が見られる。ただ、電アルマイト層 　(  μ m  )膜 　厚 　(μ m)

45
40
35
30
25
20
15
10
5
0

0

測定点

10

	
  図7	
  陽極酸化時間と硬質アルマイト皮膜面内膜
厚分布の関係	  電流密度；2	
 A/dm2,	
 電解液温度；2℃	
 流密度が2	
 A/dm2に場合、表1に示すように平均膜厚は37.7	
 μmとなり、膜厚ばらつき度合いの目標である平均膜厚の5	
 %以内をほぼ満足している。逆に、3A/dm２では試料板上部の膜厚変化が大きくなっている様子（図6	
 3	
 A/dm2）が分かる。一方、1	
 A/dm2では、膜厚のばらつきは小さいが、成膜速度も10～20	
 μm/時と小さく、生産性を考慮すると実用的な電流密度といえない。そこで、以降の陽極酸化と陽極酸4	  	  【論文】意匠性に優れた硬質アルマイト皮膜形成技術の開発	
 陽極酸化時間30分が比較的良好な膜厚分布となっており、平均膜厚は21.4	
 μm(+1.6～-1.4	
 μm：＋7.
47～-	 6.54%)と、目標とする膜厚ばらつき（±5%以内）にほぼ近くなった。今後、電解液の撹拌等による試料表面における電解液（硫酸）濃度の揺らぎが膜厚分布に及ぼす影響４）など諸条件について検討し、膜厚分布の低減を目指す。	
 3.2	
  染色条件の安定化

このことについて、染着量が約半分となる半染色時3.2.1	
  染料の染着性能評価
2
	
 
、30
	
  0.1	
 dm2純アルミニウム板を電流密度2	
 A/dm

分間各温度で陽極酸化したのち、黄色染料（TAC-Yellow）,青（TAC-Blue）、赤色(TAC-Red)について染料の染着性能評価を行った。黄色染料について、	 間(t 1/2)と染料分子の拡散係数(D)との間には(1)式が成り立つ（a；円筒の半径で本研究の場合、陽極酸
化表面の微細孔径）といわれている５）。	
 
t	
 1/2	
 =	
 0.02251	
 a2	
 /	
 D	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 (1)	
 
図8の吸着速度より、t	
 1/	 2	
 ；3分、a；2×10-4	
 cm(20

染着速度、染料吸着等温泉、陽極酸化時間にともな
う染着量変化、および陽極酸化温度と染着量との関係を求めた結果を図8に示す。同様に、青色、赤色染料に関する結果を図9に示す。

nm)	
 として(1)式に代入してDを求めると、黄色染料の拡散係数は1.69×10	
 6	
 cm2/分となる。また、55℃
での染料吸着等温線の形状から、染料分子の吸着はラングミュア型であり、染料濃度10g/Lまでは増加し、それ以降では飽和している。また、陽極酸化時間と

14

50
45

染着量	
 (	
 m g	
 /100cm 2	
 )

12

8

染料料濃度度；
10g/L

6
4

3分で約50%染着
する！！

2
0
0

10

20
時間	
 (分）

30

飽和吸着

30
25

着量は増加するが40分過ぎると飽和している。一方、

20
15

染料料；
10g/L

10
5

陽極酸化温度との関係から、温度が下がるに従って

0

40

0

アルマイト⾯面への染着速度度

10

20

30
時間（分）

40

50

60

染着量は減少していく様子が分かる。これらのこと

陽極酸化時間にともなう染着量量の変化

35

吸着量	
 (	
 m g/100cm 2	
 )

30

25

20分

20
15

10分

10

から、染料分子の吸着はアルマイト層内で起こって

35

30分

30

染着量	
 (	
 g	
 /	
 100cm 2	
 )染着量との関係に関して、陽極酸化時間とともに染

40
35

染着量	
 (m g/100cm2)105いると考えられる。	
 

25
20

染着量量は単位⾯面積当たり微細孔数に関係すると考
えられる

15
10
5

0

2℃

５℃

１５℃

２０℃

１０℃

0

0

5

10
15
染料濃度	
 (g	
 /	
 L)

20

0

25

5

各陽極酸化時間における染料料吸着等温線
(55℃)

10
15
アルマイト温度	
 (	
 ℃	
 )

20

25

陽極酸化温度度と染着量量の関係

染料；
黄色染料（
TAC-Yellow)

図8	  黄色染料のアルマイト層への染着性能評価結
果	
 
染着量（
m g/dm 2)
18

12
10

3分程度度で飽和吸着量量の50%に達する。

8
6
4

染着速度度

35

14

染着量(m g	 /100cm 2)

染着量	
 (	
 m g	
 /	
 100cm 2	
 )

40

染着速度

16

30
25
20
15
10
5

2

0

0
0

10

20

30
40
浸せき時間 (分）

50

60

0

70

10

20

50

60

70

25

図10	
  各温度で陽極酸化した表面の微細構造	
 （SEM像）スケール；200	
 nm,	
 孔径は20	 nm以下	
 

赤色染料

青色染料
40
35

20

染料吸着量(m g/100cm 2)

染着量	
 (m g	
 /100cm 2)3040
染色時間 (分）

15105

なお、図10の陽極酸化温度と微細孔数、孔径との

30
25
20
15

関係を示したSEM像から、陽極酸化温度が高くなるに

10
5

0
0

5

10

15
20
25
アルマイト処理時間(分）30

陽極酸化時間VS染着量量

35

0
0

5

10

15
20
アルマイト処理時間(分）

25

30

35

陽極酸化時間VS染着量量

したがい孔径、単位面積あたりの孔数ともに増加していく様子が分かる。また、アルマイト表面のゼー

図9	
  青・赤色染料のアルマイト層への染着性能評価

タ電位 ２）は＋30	
 mV前後であるといわれており、表結果	
 面は＋に帯電していると考えられ、今回使用した黄色を含む3種類の染料は酸性染料でpＨ5.3前後の弱図8、図9に示す各染料の染着速度から明らかなと酸性域では、染料分子は容易に負の錯イオンに解離おり、アルマイト表面に対する染着速度は大きく、するので、アルマイト表面（＋荷電）に静電引力でいずれも約3分で飽和吸着量の50%程度に達している。

吸着したり、さらに微細孔内に拡散後、孔壁に静電

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  5	 属酢酸錯塩の沸騰液に浸せきして微細孔を封止する、

吸着していると推定できる。	
 すなわち、アルマイト表面（＋）と染料（－）間

いわゆる封孔処理が行われている。封孔処理によりの静電引力により、吸着（染色）速度が大きく、染微細孔内に吸着した染料分子の脱離防止や耐光性な色は良好（よく染まる）になったと考えられる。	
 ど耐環境性の向上につながると期待される。そこで、

次に、染色後の光沢を評価するため染色表面の光耐環境性を評価する前に、染色後、封孔処理を行っ反射率を測定した。図10に反射スペクトルを示す。	
 た。	
 反射率が高く（図10）、鮮やかな黄金色を呈する黄100

色染色試料を対象に金属酢酸塩（酢酸ニッケル、酢

90
80

アルマイト表面TA C -B lue
TA C -R ed
TA C -Yellow

R 	
 (	
 %	
 )

70
60
50

酸コバルト）とホウ酸の混合液で封孔処理した際の、封孔時間にともなう染色表面の変化を図12に示す。

4030

図12から、封孔時間が長くなるに従い、黄色から緑2010色状に変化し、30分以上になると表面に「粉噴き」

0
250

350

450

550
650
波長	
 (	
 nm 	
 )

750

850

染色表面（表面）の反射スペクトル
アルマイト：１５％H2SO4 　20℃,  30分,  電流流密度度  2A  /100cm2
染⾊色条件：濃度度10g  /  L  ,  pH5,  1L  ,  20分間染⾊色

	
  	
  	
  図11	
  染色表面の光反射スペクトルが認められた。赤、青色染料の場合もほぼ同様な現象であった。したがって染色試料の場合、色調変化が現れない20分程度の封孔時間が望ましいと考えら
れる。	
 
	
 

	
  図11の光反射スペクトルから、黄色染色表面では750～550	
 nm域で反射率は約80%台と高く、550	
 nmから

０分

10分

20分

30分

40分

急激に減少する様子が分かる。一方、赤色は反射率が黄色より小さく、かつ約100	
 nm長波長側の650	
 nm

表 　⾯面

付近から急激に減少している。さらに、青色は850	
 表⾯面粉ふきnmより長波長域から減少し750～560	
 nmでは10%以下となり、再び560	
 nmから増加し、450	
 nm付近で極大

裏裏 　⾯面となっている。しかし、極大値を示す450	
 nm付近での反射率は約40%であった。なお、黄色染料で染色した試料は赤、青色に比べ色調がよく鮮明な黄金食を封孔処理表面（処理時間変化）

	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 

封孔温度度：96.5℃,  封孔液組成：酢酸Ni  5.5g/L  ,  酢酸Co  1g/L,
ほう酸8.2g/L  ,  pH  5.6呈した。このことについて黄色染色試料の場合、光図12	
  封孔時間にともなう染色表面の色調変化

吸収が始まる550	
 nm付近の光反射率(80%台)が大き

	
  	
  	
  	
  （黄色染料）	
  	
 いことに起因していると考えられる。	
  なお、下地の表面粗さが反射率に影響する（図示していないが、3.3.2	
  耐アルカリ評価	
 下地の表面粗さの違いによって3色とも反射率が大	  前述のとおり、0.3%NaOH液に浸せきするとアルマ

きく異なり、研磨面が明らかに色調は良好であった）。

イト層が溶解するとともに染料も溶出した。このこ

このことは、陽極酸化を行う前処理として下地の表とは、染色試料は耐アルカリ性に課題があることを

面研磨加工が色調の安定化を図る上で重要であるこ

示唆しているので、封孔処理による耐アルカリ効果とを示唆している。	
 を調べた。完全にアルマイト層が溶出した0.3wt%よ	
 り希薄な0.1wt%NaOH溶液を用いて耐アルカリ効果を

3.3	
  染色試料の封孔処理と環境評価結果	
 評価した。封孔時間と染料溶出量の関係を図12に示

3.3.1	
  封孔処理	 す。未封孔(0分)に対して、酢酸ニッケル・コバルト

アルマイト処理工程では陽極酸化後、沸騰水や金6	  	  【論文】意匠性に優れた硬質アルマイト皮膜形成技術の開発	
 系沸騰液または沸騰水に浸せきして封孔処理を行う

と、染料溶出は封孔時間とともに減少している。また、酢酸ニッケル・コバルト系のほうが染料溶出率

照射時間（ｈ） 　 　 　⾚赤 　⾊色 　 　 　⻩黄 　⾊色 　 　⻘青 　⾊色

は小さく封孔効果が高いことが認められた。しかし、40分（図12では粉噴き現象が見られる）でも染料溶
0出が続いており、アルカリ環境下では封孔処理によって完全に染料溶出を防止すろことはできないことが分かった。なお、青・赤色染料の場合も図13とほぼ同様な傾向を示しており、今後、封孔処理剤を含109めた染料溶出防止について研究する。

染料溶出量	
 (	
 m g	
 /	
 100cm 2	
 )

35
30

酢酸N i/C o系
沸騰水

25
20

209

15
10
5

	
  	
  	
  	
  	
  図14	
  耐光性試験結果	
 

0
0

10

20

30

40

50

封孔時間	
 (	
 分	
 )

	
  	
  	
  	
  	
  紫外線；UVB313(	 3.13	
 mW/cm2	
 )	
 

図13	
  封孔による耐アルカリ効果	
 	
 ・溶出液;	
 0.1%	 NaOH,	
 100	
 ml	
 ,	
 ・染料;	 黄色	
 ４．	
 おわりに	 	 硬質アルマイト皮膜への染色技術開発を目的に、

3.3.3	
  耐光性評価	 アルマイト皮膜構造の安定化、膜厚ばらつきの制御、

	  封孔処理試料について、耐光性を評価するため、Qおよび染色条件の安定化について、研究した結果はパネル社製QUV装置を使用して紫外線照射による促進劣化試験を行った結果を図14に示す。なお、UVB3
13ランプ照射エネルギー(3.13	
 mW/cm2)から、本県におけるUVB313に関する気象データ

６）から換算すると、

１時間照射は、8時間屋外暴露に相当する。109時間
で赤色染色試料表面にわずかな脱色が認められ、209時間では脱色が明瞭となった。一方、黄・青色染色

下記のとおりである。	
 (1)15wt%	
 硫酸溶液中、純アルミニウム板を陽極として定電位電解を行うと、面内電流分布は小さく、液温が高くなるにしたがって電流密度は上昇した。一方、一定電流下では、試料面中央部の電位分布は小さいが、上部および低温になるほど電位が高くなった。	
 (2)膜厚分布は、液温、電流密度の影響を受け、低温かつ電流密度が大きくなるにしたがって、膜厚のば

試料表面は、109時間経過時では変化しないが、209

らつきは大きくなる傾向にあった。	
 

時間後、いづれも若干の脱色が認められた。このこ(3)市販酸性染料の染着速度は大きく、3分以内で飽とについて、図11の光反射スペクトルに示したとお和染着量の50%に達した。染色・封孔後、耐アルカリ

り、各染料とも350	
 nm以下の紫外域では、反射率は10％程度と小さく、ほどんど吸収される。したがって紫外線(UVB)によって、染料分子が光化学反応を受け、性、紫外線による耐光性を評価した結果、封孔効果は向上したが、どの染料もアルカリ溶出し、紫外線によると思われる脱色が、特に赤色染色試料に認められた。	
 光分解したことなどが考えられる。紫外線による脱

参考文献	
 

色防止を目指し、紫外線反射カット効果のある酸化チタン等を組み合わせた封孔処理について研究する必要があり、今後の研究課題でもある。	
 １）	
 アルミニウムの染色と耐光性,	
 原健二,	
 Vol.	
 61,	
 pp.	
 
473-476,	 	
 2010	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  7	
 

２）	
 アルミニウム陽極酸化皮膜のζ電位と染色性について ,	  黒 田 孝 一 ,	  宇 治 邦 彦 ,	  金 属 表 面 技 術 ,	 Vol.18(7),	
 pp.	
 169-175,	
 	
 1967	 ３）	 	
 陽極酸化皮膜の染料吸着性について,	
 大久保啓吾,	 
金属表面技術,	
 20(11),	
 pp.563-568,	
 1969	 ４）	  微小めっきプロセスのモデリングとシュミレーション,	
 青柿良一,	
 表面技術,	
 59(10),	
 pp682-686,	
 2008	 ５）	 堀川寿一,	
 染色加工学,	
 酒井書店・育英堂,	
 pp.21,	
 
2005	
 
６）	
 熊本県宇土市におけるA領域及びB領域紫外線量（平成13年度）,上野一憲,	
 福島宏暢,	
 熊本県保健環境科学研究所報31号,	
 pp.73-75,	
 2001	 8	  	  【論文】意匠性に優れた硬質アルマイト皮膜形成技術の開発	
 酸化亜鉛を用いたフレキシブル太陽電池および	 カラム型色素増感太陽電池セルの開発	 永岡	
  昭二*・城崎	  智洋*・堀川	  真希*・永田	  正典*・米川	  裕基**・伊原	  博隆**	 *	 材料・地域資源室,	
 **	
 熊本大学大学院自然科学研究科	
 Column	 type	 DSSCs	 using	
 ZnO2	
 Nano-particles	
 Shoji	 NAGAOKA*,	
 Tomohiro	
 SHIROSAKI*,	
 Maki	 HORIKAWA*,	
 Masanori	
 NAGATA*,	
 Hiroki	
 YONEKAWA**	 and	
 Hirotaka	
 IHARA**	 	 	  フレキシブル太陽電池を作製するために、酸化亜鉛に着目し、酸化亜鉛微粒子の熱に対する特性と色素増感太陽電池の特性に及ぼす、効果を調査した。焼結に伴い、粒子径の増大が生じ、色素吸着容量が低下することが確認された。アニー
リングの最適温度を調査したところ、100℃程度の加熱で、変換効率が最大になり、それを超えると、変換効率の低下が生じることが確認された。このことにより、加熱を要するチタニア太陽電池では、耐熱性に問題があるため、使用できなかったITO薄膜が使用可能であることが確認され、酸化亜鉛の特徴を生かした太陽電池の低温作製技術を確立することができた。応用として、プラスチックフィルムからのZnO微粒子を用いたカラム型色素増感太陽電池モデルを検討した。	
 

	
 
１．	
 はじめに	
 陽電池光電極としての特性を評価し、カラム型色素	
 増感太陽電池モデルの検討を行った。	
 	
  色素増感太陽電池(DSSCs)は、1)透明導電膜基板、

	 2)ポーラスチタニア、3)色素、4)電解液、5)対極、6)

２．実験	
 

封止の設計・組立によって作製される。	
 

	
 

	
  電極に関して、ナノ結晶からなるアナターゼTiO2

2.1	
  光電極の作製	
 薄膜電極は、多孔質性と色素分子の吸着に利用でき	  多孔質膜電極を作製するために、本研究ではドクる高い表面積を有するため、DSSCsに用いられること

ターブレード法を用いた 3)。平均粒径 20	
 nm の ZnO

が多い半導体電極である。同時に、半導体-増感剤色ナノ粒子 0.5	
 g と水/エタノール混合溶液(水/エタノ

素界面の相対的なエネルギー準位が適切である、すール	
 =	 1:2)2.0	
 g	
 をサンプル管に混ぜ、ボルテック

なわち、TiO2の伝導帯バンド端の位置が、色素の励

スミキサーを用いて分散させた。	
 起状態エネルギー準位より低いため、励起電子を半	  超純水、アセトン、エタノールでそれぞれ 10 分間

1)

導体に効率的に注入させることができる 。	
 超音波洗浄した、5	
 mm	
 x	
 30	
 mm の 6 つの FTO ガラス	 	  これまでに、非アナターゼTiO2光電極として、ル

(12	
 ~	
 13	
 W/sq.)を並列に並べ、中央部分を 5	
 mm 空

チル-TiO2、SnO2、In2O3、Nb2O5、ZnOなどの様々な酸

けて、スペーサーとしての役割を果たすメンディン化物半導体が検討されてきた。その中でも、ZnOは、

グテープ（厚み 58	 mm）を貼付し、マスキングを行

TiO2とよく似たエネルギーバンド構造や物理的特性った。同じ厚さの膜を作製するために、ドクターブを有する広バンドギャップ半導体であり、電子輸送

レード法を採用した。得られたペーストを FTO 露出に適した高い電子移動度をもっているため、DSSCs

部分に添加し、ガラス棒を用いて 1 度均一に広げ、に用いた際の再結合ロスを抑制することができる。

風乾した。乾燥後、メンディングテープを外し、ペさらに、TiO2よりも高いフラットバンド電位を有すーストでコーティングされた FTO ガラスを電気炉にるZnOは、セルの開放電圧を高めることにも都合が良

おいて、それぞれ 100、200、300、400 および 500˚C

2)

い 。したがって、ZnOは、DSSCsの優れた代替電極

で 1 時間アニールリングを行った。得られた膜を材料であると考えられている。また、低温で、結晶

Ruthenizer	
 535	
 bis-TBA(N719,	
 0.3	
 mM)のエタノー性が高い構造を形成することができるため、耐熱性

ル溶液中に、室温(25˚C)で 3 時間浸漬した。余分なに乏しいプラスチックを利用したフレキシブルな太色素溶液をエタノールで洗浄、除去し、乾燥させる

陽電池を作成可能とすることが期待できる。そこで、ことにより、光電極を得た。	
 本研究では、ZnO微粒子を成膜した際の熱に対する太	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  9	
 

2.2	
  色素増感太陽電池の作製	
  	
 

３.	
 結果および考察	 	  短絡を避けるために、作製した電極と Pt 板（対極）	 の間にスペーサーフィルム（厚み:	 約 50	
 mm）を挟3.1	
 んで固定した。アセトニトリル中に、0.5	
 M	
 LiI、	 	  図1に異なる温度でアニールしたZnOナノ粒子のXR

0.05	
 M	
 I2、0.06	
 M	
 2,3-ジメチル-3-メチルイミダゾ

Dパターンを示した。本研究で用いたZnOナノ粒子に

リウムヨージド、0.1	
 M	
 4-tert-ブチルピリジンを含関する全ての回折ピークは、六方晶ウルツ鉱型ZnO(

む電解質溶液を光電極と対極間の隙間に注入し、JCPDS,	
 No.75-576)と索引され、高い結晶性を示して

DSSCs を得た。	
 いることが示唆された。異なる温度でアニールしたZ	
 nOナノ粒子の回折パターンは、本研究で用いたナノ

X線回折	
 

2.3	
  評価	
 

粒子のパターンと類似しており、このことから，多	  構造位相解析は X 線回折(X-ray	 diffraction:	
 孔質膜のZnOの結晶相は，六方晶のままであることをXRD)法により、行った。	
 示している。	
 	
  膜表面の観察は、電界放射型走査型電子顕微鏡	
 	  ZnOの(101)回折ピークが、300から500˚Cへアニー(Field	  emission	  scanning	  electron	  microscopy:	
 リング温度が上昇するとともに、よりシャープで強FE-SEM)により行い、膜厚は、コンフォーカル顕微鏡

くなる。これは，ZnOナノ粒子のサイズや結晶性が増で計測した。酸化亜鉛粒子の比表面積は加していることに起因する。アニーリング温度の上

Brunauer-Emmett-Teller(BET)法により、測定した。	
 昇とともに、ZnO粒子のサイズが増加していることを	  ZnO 膜の色素吸着量を定量するために、増感光電示唆している。	
 極をそれぞれ，混合溶媒(水/エタノール	
 =	 1:1)の	  このことは、図2に示すように、比表面積やN719

0.1	
 M	
 NaOH 溶液に浸漬し、多孔質電極から N719 をの色素吸着量の減少からも確認できた。結晶性の向脱着させ、得られた溶液の吸収スペクトルは UV-vis

上は，迅速な電子移動を可能にするため、DSSCsの特分光光度計によって測定した。色素吸着量は既報のとおり 4)	
 、515	
 nm のモル吸光係数 1.41×104	
 dm3/mol･cm によって決定した。	
 
	
 

	
 

2. 4 DSSCs 特性試験
	  作製した色素増感太陽電池の電流-電圧(I-V)特性を，100	
 mW/cm2 のソーラーシミュレーターによる光照射下で測定した。変換効率は，以下の式によって算出される。	
 	  ここで、短絡電流密度(JSC)とは，電圧が 0	
 V のときの電流値であり、開放電圧(VOC)とは、電流が 0	
 mAのときの電圧値である。また，太陽電池の出力は，設定された電圧に対して発生する電流をかけた値（図の青色部分の面積）で表され、最大出力 Pmax(mW/cm2)	
 は，最大面積をとりうるときの出力である。	
 	
  本研究において、太陽電池のセル面積は 0.25	
 cm2、
ソ ー ラ ー シ ュ ミ レ ー タ ー の 照 射 強 度 (Pin) は 100	 mW/cm2 である。	
 
	
 
図 1	
  加熱処理による ZnO の XRD の変化性においては有利に働くと考えられるが、内部表面積やN719の吸着量の減少は集光効率が低下させるた
め、JSCに低下傾向を与えると考えられる。Scherrer
式 1	
  変換効率の算出の式によるXRDパターンのウルツ鉱	
 (101)ピークの線広がりから推定される平均微結晶サイズ(19.3	
 nm)	
 

10	
  	
  【論文】酸化亜鉛を用いたフレキシブル太陽電池およびカラム型色素増感太陽電池セルの開発	 a)a) 比表面積

図 3	
 アニーリング温度と光電変換効率の関係	
 

b)

表 1	
 熱処理温度と太陽電池セルの性能	
 Photoelectrode(˚C)

JSC (mA/
cm2)

VOC (V)FFη (%)

Non-annealing

7.10

0.616

0.520

2.27

100

8.30

0.612

0.503

2.55

200

6.21

0.626

0.595

2.31

300

5.88

0.629

0.569

2.10

400

5.81

0.621

0.508

1.83

500

4.60

0.679

0.399

1.25

	
 

	
 
と非常に近い。400、500˚C でアニールした ZnO 膜のFE-SEM 画像から、粒子サイズが 21.2nm、23.9	
 nm と大きくなっていることが確認された。膜の粒子サイズの増加は、アニーリング工程中に、小さい粒子が融着したことに起因する。粒子サイズの増大に伴い、
図 2–a)に示すように、比表面積が減少した。一方、
図 2-b)に示すように、表面積の減少によって、色素の吸着量が減少していることも確認された。	
 	 ˚C 以下において、性能が高い太陽電池が得られた。	
 とくに100˚Cで熱処理したセルが、光電変換効率が最も高いことが確認された	 	  このことから、酸化亜鉛微粒子を用いることにより、高温での熱処理に不適なプラスチックや紙を基板として利用できることが示唆された。さらに最終目的であるカラム型太陽電池のカラム材料としても、
プラスチックフィルムを使用することが可能となった。	
 	  一方、電極に関しては性能は高いが、熱に弱い特性を有する ITO 薄膜を用いることも可能となる。本
研究において、FTO フィルムを用い、作製したセルにおいては、1.4％の光電変換効率のセルしか得られていなかったのに対し、3.2％の変換効率のセルを得ることができた

	
 

	
 

3.2	
 酸化物半導体光電極作製時のアニーリング温度	
 3.3	
 カラム太陽電池	
 さらに ITO-PEN フィルムをカラム状に加工し、色素を複合化させた酸化亜鉛微粒子を充填し、カラム	
 型太陽電池を作製した(図 4)。セルの通電を確認することができ、また、光照射によって抵抗が生じる
ことが確認された。今回得られた知見は、封止材が不要なカラム型太陽電池の作製が可能であることが示唆され、今後の研究の展開に期待できる。

b) 色素吸着容量
図 2	
  酸化亜鉛の色素吸着能力とのアニール温度	  	
  の影響評価	 	  1)酸化亜鉛球状ナノ粒子をエタノール/水混合溶
媒中に分散させることにより、ペースト化し、2)	
 透
明電極基板に塗布し、熱アニーリングを行い、3)	
 色
素を複合化させて、太陽電池セルを組み、4)	
 疑似太
陽光の照射下で光電変換効率等の測定を行った。図３に示すように、熱処理の温度を室温〜500˚C まで変化させたところ、チタニアの場合と異なり、300	
 

	
 

	
 

	
 

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	  	  11	
 wa, Coordination Chemistry Reviews, Vol. 248, No. 13-14,1381-1389, 2004.

	
 
図 4	
 カラム型色素増感太陽電池のモデル	
 
	
 
	
 
４．	
 おわりに	 	 	  酸化亜鉛微粒子の熱に対する特性とDSSCsの特性に及ぼす、効果を調査した結果、焼結すると粒子径の増大が生じ、色素吸着容量が低下することが確認された。アニーリングの最適温度を調査したところ、100℃以上、温度を上昇させると変換効率の低下が生じるが、100℃程度の加熱で、変換効率が最大になる	 ことが確認された。	
 	
  一方、透明導電膜には太陽電池には導電性が高く、透明性が高い、インジウム錫酸化物(ITO)が使用されるが、耐熱性に問題が有り、500˚C程度の加熱処理が必要なチタニア系太陽電池においては、使用することができないため、フッ素ドープ型の錫酸化物薄膜が用いられる。これは、導電性が低く、透明性が低
いため、光電変換効率を低下させる。しかしながら、
今回、酸化亜鉛を用いれば、ITO薄膜が使用できることが確認され、酸化亜鉛の特徴を生かした、プラス
チックフィルムに適応できる太陽電池の低温作製が可能であることが示唆された。	
 	 	  なお、本研究は日本学術振興会科学研究補助金基盤研究Bの助成を受けて研究を実施しました。PHOEN
ICSの装置を利用し、研究を実施しました。	
 
	
 
	
 
参考文献	
 
	
 
1） J. Nelson, R. E. Chandler, Coordination Chemistry Rev
iews, Vol. 248, No. 13-14, 1181-1194, 2004.
2） Q. Zhang, C. S. Dandeneau, X. Zhou and G. Cao., A
dvanced Materials, 21, 4087-4108, 2009.
3） M. Saito and S. Fujihara, Energy & Environmental Sci
ence, 1, 280-283, 2008.
4） Z. S. Wang, H. Kawauchi, T. Kashima and H. Araka12	  	  【論文】酸化亜鉛を用いたフレキシブル太陽電池およびカラム型色素増感太陽電池セルの開発	
 車載等半導体パワーデバイス用大電流対応型接触子の開発	
 -耐久試験及び金属中間金属層の効果-	
 末永	
  知子*・甲斐	
  彰**・坪田	  敏樹***・長畑	
  博之****・久米	  祐介*****	  	
 *材料・地域資源室	
 、**	
 ものづくり室、***	
 九州工業大学工学部、****サンユー工業(株)	
 *****	
 (株)ケイエムテック	 Development	
 of	
 Contact	 Probe	 to	
 correspond	
 High	
 Current	
 for	
 	
 
Automotive	
 etc	
 Power	 Device	 to	
 Semiconductor	
 Inspection	
 Equipment
	
  -	
 An	
 Endurance	
 Test	
 and	
 Effect	
 Intermediate	
 Metal	 Layer	 	
 Tomoko	
 SUENAGA*,	
 Akira	 KAI**,	
  Toshiki	
 TSUBOTA***	
 ,Hiroyuki	
 NAGAHATA****	 And	
 Yusuke	
 KUME*****	
  	
 
	
 
	
  前報1)で我々は接触子に導電性ダイヤモンド薄膜を合成する技術を確認し、導電性ダイヤモンド薄膜の上に、金めっきを被覆して100万回の繰り返し試験を行い、ダイヤモンドの被覆がはんだ屑の凝着を防ぐのに効果的であることを確認したが、電気抵抗値に既存の製品との差異が見られなかった。そこで、本研究では導電性ダイヤモンド薄膜を合成した接触
子で2万回の耐久試験を行った。その結果、ダイヤモンド薄膜の接触子に半田の大きな付着は見られなかった。しかし、2万回の繰り返し試験ですべての接触子の抵抗値が100	
 mΩ以上となった。これは前報と同様半田が粒子間に堆積していた
ためと、接触子の素材がタングステンのため、繰り返し試験過程で接触子裏面が、基板を摩耗したことによると考えられた。また、接触子の素材に多く使用されている銅合金系や鉄系の素材とダイヤモンド薄膜との界面に高融点金属薄膜の中間層を製膜した。その結果、金属種によって数μｍ～100	
 nm以下のダイヤモンド粒子が生成した。熱フィラメントCVD法
による、熱衝撃による素材の硬度変化では、銅合金で約39％低下し、タングステンでは2～8％低下した。	
 

	
 
１．	
  はじめに	 	
 として、半田付着が抑制された事が確認されたが、電気抵抗値に差異が認められなかった。	
 	
  現在、使用されている半導体の電気回路検査用

本研究では、接触子に導電性ダイヤモンド薄膜

接触子は、表面に酸化防止のために金を被覆してのみを被覆した、接触子の2万回の繰り返しの耐久いる。しかし、接触子は非常に微小（数十μm）で、試験を行った。さらに、熱フィラメントCVD法では数十万～百万回のコンタクト操作を行うため、摩ダイヤモンドが合成される温度が1000℃前後とい耗が激しく、電極屑や半田が付着する等の課題がわれている2)。したがって、通常使用される銅合金ある。製品管理の安定性が重要視される今日、検素材の融点に近いため、熱衝撃でダイヤモンド薄査用接触子の交換期間が短くなることは、交換作膜の生成ができない。そこで、ダイヤモンド薄膜業による一時中断や交換要員の確保を伴うため、との界面に高融点の金属薄膜を中間層として製膜

経済損失が大きい。我々は前報1)にて、2ｈで合成したときのダイヤモンド薄膜の解析を行った。同した試料の接触状態における系全体の電気抵抗値

様に鉄系素材についても検討した。また、熱フィは実用で要求される条件を満たしている事を確認

ラメントCVD法による熱衝撃で接触子素材の銅系した。また、使用する接触子のLコンタクトの接触合金やタングステンへの影響を調べたので報告す

状態はすべり機構を含んでいると推測される事をる。	
 明らかとした。	
 	
 前報では接触子にダイヤモンド薄膜を合成した

２．実験方法	  	 後、接触子全体に金めっきをした試料で100万回の	
 繰り返し試験を行った。ダイヤモンド薄膜の効果

2.1	
  導電性ダイヤモンド薄膜の作製	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  13	
 

前報と同様の方法で作製した。	
 2.3	
  ダイヤモンドコーティング接触子の耐久試

	  図1に熱フィラメントCVD法による導電性ダイヤ

	
  験	
 

モンド薄膜の合成方法及び合成条件を示し、図2に	
  タングステン接触子に導電性ダイヤモンド薄膜

熱フィラメントの概略図を示す。	
 を合成した接触子（合成時間1～4時間）の中から、SEM観察やラマン分光によってダイヤモンド薄膜を確認した接触子を選択し、金めっきの接触子を対照試料として耐久試験を行った。耐久試験は日本計測システム(株)製荷重試験装置（MAX-1KN-S）で行った。コンタクト対象はスズ銀プレートで2回/秒の試験速度で行い、荷重測定と接触抵抗を測定した。得られた試験片は表面観察と走査型電子顕微鏡(日立製S-4000)で評価した。	
 
	
 

合成条件	
 
H2	
 
CH4	
 
TMB(1010	
 ppm)/H2	
 
B/C	
 
基板	
 
フィラメント	 Φ2.5	
 mm×7	 turns	
 
距離	
 
圧力	
 
出力	
 

100-200	
 ccm	
 
2-5	
 ccm	
 
20	
 ccm	
 
3600-8900	
 ppm	
 BeCu 合金	 Ta(φ0.25	 mm)Φ2.5	
 mm×7	 turns	
 
4-7	
 mm	
 
80	
 Torr	
 
250	
 W	
 
1-4	
 h	
 

2.4	
  金属中間層の検討	
 	
  接触子の素材は一般的に加工のしやすさや電気抵抗値の面から銅合金系材料が使用されている。
熱フィラメント法によるダイヤモンド合成は、通常1000℃前後の高温で生成する。そこで、銅合金系素材とダイヤモンド薄膜の界面に高融点の金属薄膜を中間層として作製する事を検討した。更に、

図1	
  導電性ダイヤモンド薄膜合成法と作製条件	
 銅合金系素材よりコスト的に安価な鉄系（SK5)に

	
 
	
 

ついても検討した。	
 Hmass flow controller

	
 

CH

	
 

Trimethylboron/H2

mass flow controller
mass flow controller

vacuum chamber	  金属薄膜の作製は高周波スパッタリング装置

2（大阪ガス製）を用いた。試験片は5	
 mm×5	
 mm×0.

425	
 mmの平板を用いた。平板の表面を逆スパッタで	
 2分間行い、表面を清浄にした後それぞれの金属のTa filament	 substrate

	
 
	
 

V

製膜を行った。製膜時のアルゴン流量は30	
 ccm、

vacuum gauge

製膜時の圧力は10	
 Pa、出力（Pf）は100～200	
 W、
反射波(Pr)は5～25、製膜時間は5～30分とした。	
 vacuum pomp

	
 得られた金属薄膜の平板にダイヤモンド薄膜を

power source	
 同一条件で作製し、SEM及びEDXで評価した。	
 図 2	
  熱フィラメントＣＶＤ装置	
 

	
 

	
 

2.5	
  熱衝撃による硬度の影響	 2.2	
  接触子の形状	
 熱による素材の硬度の影響を調べる為、ビッカ

図3に接触子の形状を示す。接触子の素材はタンース硬度計（明石製作所製	
  MVK-D）で調べた。硬グステンである。図に示すように幅2	
 mm、縦1.25	
 度測定はダイヤモンドを製膜した平板（5	
 mm×5	
 m

mm厚さ0.2	
 mmの非常に小さい形状であるため、接m×0.25	 mm）の裏面に負荷をかけて調べた。尚、触子を碍子で挟み込んで真上からガスを流し合成

銅合金系素材では荷重は200	
 g、タングステン素材した。ピンとフィラメントの間は6	 mmとした。	
 では荷重1000	
 gとした。	
 

	
 

	
 
	
  	
  	
  ３．結果及び考察	
 
	
 
6mm	
 

	
 
	
 

	
   L-­‐contact	 3.1	
  接触子の寿命試験	
 タングステン接触子の耐久試験を行った。その結果図4に示す。メタン濃度0.89%、出力250	
 W、	
 

図3	
  接触子の形状・ダイヤモンド薄膜合成法	
 

14	
  	
  【論文】車載等半導体パワーデバイス用大電流対応型接触子の開発	
 図６導電性ダイヤモンド接触子の表面	
 A:ダイヤモンド薄膜2万回試験後の	
 
	
 
	
 
	
 
	
 

	
 

図4	
  導電性ダイヤモンド接触子の耐久試験

	
 

	
 

トリメチルボロン濃度20	
 ccmで合成時間１～４時

	 	 図5に繰り返し試験5000回及び20000回の光学顕間のタングステン接触子各2本と金めっき接触子

微鏡写真を示す。図から金めっき試験片は5000回を対照試験片として繰り返し試験20000回を行っ

半田の付着が見られ、20000回では全面に半田が付た。その結果のまとめを表１に示す。初期値にお着した。一方2hr製膜したダイヤモンド薄膜の試験

いて2hの試験片で使用可能(50	 mΩ以下)、1hと3h

片は半田付着が見られなかった。	
 	
 の試験片においては使用限界の範囲(100	 mΩ以下)

しかし、SEMで拡大して観察すると、ダイヤモンを示した。20000回測定後では全てのサンプルで使ド粒子間に半田が積層している事がわかった。こ用不可(100	
 mΩ以上)となった。	
 れは本接触子の抵抗測定では基板に滑らせて抵抗	 値を測定するため、柔らかい半田がダイヤモンド
粒子間に堆積したものと考えられる。	
 表1	
  導電性ダイヤモンド接触性の抵抗値変化	
 

	
 

	
 
	
 

図6	
  接触子裏面が接した基板表面写真	
 	 	  導電性ダイヤモンド薄膜の接触子に半田付着が多くみられないが、抵抗値が大きくなっている原因を把握するため、接触子裏面が接する基板を観察した写真が図6である。基板の両端は擦れが少ない。これは、接触子全体を金めっきした接触子が接した基板面であり、その他はダイヤモンド薄膜で被覆した接触子の裏面はタングステン素材がむ
き出しとなっているため、基板の摩耗が大きい。

	
 A

繰り返し試験では、荷重をかけながら抵抗値を測定するが、そのときの荷重値が金めっきの場合50～60	
 gfに対して、本接触子では52～106	
 gfとバラツキが大きく、摩耗の影響を受けていることが分
かった。	
 

	
 

10μm
図5	
  導電性ダイヤモンド接触子の表面観察	 	  	  A:2万回ダイヤモンド薄膜拡大	
 

	
 
3.2	
  金属中間層の検討	
 熱フィラメントCVD法でのダイヤモンド合成温
度は1000℃前後であるため、銅の融点に近い。こ熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  15	
 のため、ダイヤモンド薄膜を合成する過程で熱衝EDX の主なデータを図８に示す。

撃によって、基板が歪んだり、ダイヤモンドが合成できない等の現象が見られた。そこで、銅合金とダイヤモンド薄膜との界面に導電性が高く、融点の高い金属を選択して高周波スパッタ法を表2の条件によって製膜し、その後導電性ダイヤモン
ド薄膜を作製した。	
 
	
 
表2	
  金属元素による高周波スパッタ法の製膜条件	
 
元素名	
 

アルゴン

圧力	
 

出力	
 

流量	
 

(Pa)	
 

Pf	
 

Pr	
 

時間	
 

(W

(W)	
 

(min)	 (ccm)	
 

反射波	
 

製膜	
 

)	
 
白金	
 

30	
 

10	
 

100	
 

5	
 

5	
 

銀	
 

30	
 

10	
 

150	
 

10	
 

10	
 

クロム	
 

30	
 

10	
 

150	
 

10	
 

30	
 

ジルコ

30	
 

10	
 

200	
 

25	
 

30	
 

30	
 

10	
 

200	
 

23	
 

20	
 

ニウム	
 
ニオブ	
 

	
 

	
 

	
  得られたダイヤモンド薄膜のSEM及びEDXの結果を図7、8に示す。

	 図 8	  金属薄膜試験片の EDX 分析	
 走査型電子顕微鏡での観察の結果中間層のない
タングステン基板へ成膜したダイヤモンド粒子は、
数μm	
 の大きさに対して、すべての中間層のある
金属膜上のダイヤモンド粒子は小さい。特にジルコニウム膜上のダイヤモンド粒子は百 nm	
 以下で有ることが分かる。一般的に薄膜成膜における膜の性状は、基板と膜との親和性や成膜時の条件に大きく依存する事が言われている。ダイヤモンド
成膜の条件は同一であるため、ダイヤモンド粒子が大きく変化する事の要因は、中間層の金属による基板とダイヤモンドの親和性が関係すると考えられる。しかし、高周波スッタリングによって金属薄膜を作製する際の出力等が異なるため、基板温度も異なっている事が考えられる。このことは
金属スパッタにおける、金属粒子のサイズにも影図 7	  金属スパッタ膜上のダイヤモンド薄膜の SEM	
 

	
 	
 	
 	
 	
 	
 Ａ：タングステン素材	
  Ｂ：白金	  Ｃ：銀	
 
	
 	
 	
 	
 	
 	
 Ｄ：クロム	  Ｅ：ジルコニウム	
  Ｆ：ニオブ	 響するため、今後、金属薄膜の表面観察と表面粗さ等の測定が必要と考えられる。	
 
	
 

16	
  	
  【論文】車載等半導体パワーデバイス用大電流対応型接触子の開発	
 

	
 

3.3	
  金属クロム中間層の断面	
 中間層の効果は熱衝撃の低減のほかに素材とダイヤモンド薄膜の密着性も高める効果も期待できる。そこで、金属薄膜の製膜法として、めっき法等の安価な方法で製膜できる事も考慮してクロム基板上のダイヤモンド薄膜の断面を調査した。その結果を図 9 に示す。	
 

	
 

	
 
図 9	
  クロム基板上のダイヤモンド薄膜断面の SEM、

図	
 10	
  鉄系合金へのダイヤモンド薄膜の SEM、EDX、

EDX	
 ラマン測定	
 

	
 

	
 

	
  SEM 写真からクロム基板とダイヤモンド薄膜の1200cm-1 にボロンドープによるダイヤモンド特有

界面はダイヤモンド薄膜とは異なった結晶をしてのピークが検出された。また、1335	
 cm-1 にダイヤおり、その厚さは 100～200	
 nm であった。EDX でのモンド由来のピークが検出された。EDX 分析では下分析の結果、炭素、クロムが検出され基板とダイ地の鉄が検出された。鉄系素材にチタン金属を中

ヤモンドの化合物ができていると考えられる。

間層として、製膜すると導電性ダイヤモンド薄膜

600℃以上で生成する炭化クロム（Cr3C2 等）3）ではが作製する事が確認された。この事は一般的に使ないかと考えられ、クロム中間層との密着性は高用される銅合金に代わって、コストが低く加工性

いと考えられる。	
 のある鉄素材が使用できる事が実用的に大きい効

	
 
3.4	
  鉄系素材と中間層の作製	 果がある。今後、ダイヤモンド薄膜と鉄との密着	  銅合金系の素材は融点が低いため、熱フィラメ

	 ント CVD 法では熱による歪みが生じる。またコスト的にも安価な鉄系素材でのダイヤモンド薄膜の力等を調べる必要がある。	
 3.5	
  ビッカーズ硬度計による硬度試験	
 合成を行った。鉄系金属（SK5）にダイヤモンド合	  熱衝撃による接触子素材の影響を調べた。試験成を行うと、炭素と結合しセメンタイト FeC3 を形は銅合金及びタングステンの平板でダイヤモンド

成する

3）

。そこで、中間層に金属チタンを高周波スパッタ法で製膜し、ダイヤモンド薄膜を作製した試験片の SEM、EDX 及びラマン測定結果を図 10に示す。	
 薄膜の合成条件を表3、4に示す。測定はダイヤモ
ンド薄膜の裏面を5回測定し、その平均をとった。	
 	
  結果を図11に示す。	
 	
  SEM 像よりダイヤモンド粒子は数μm であること

	  銅合金試料は、ダイヤモンド薄膜を合成していがわかる。ラマン分光測定からタングステン上のないNo1に対して、合成した試料はすべて硬度が低

ダイヤモンド薄膜測定結果と同様に、500	
 cm-1 と	 下した。フィラメントと試料間距離4～7mmにおい	 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  17	
 事がわかった。タングステンの硬度測定時の荷重は1000	
 gで行った。	
 以上の結果から、銅合金系は導電性ダイヤモン
ドを合成するときの熱で硬度が約40%低下することがわかった。耐久試験に用いたL	
 コンタクトのような面をこするタイプの形状の接触子では硬度低下の影響は比較的少ないが、突き刺すタイプの接触子においては母材のつぶれを誘発し、膜が剥離する可能性がある。製品化においては中間層の挿入による熱衝撃の緩和、フィラメント－基板間距離を長くする等の成膜条件を検討するとともに、低温化で導電性ダイヤモンド薄膜を合成する条件を見出すか、合成する表面以外を冷却する機構を検討する必要がある。タングステンの場合は硬度の変化は僅かであり、製品化に問題はないと思わ
れる。	
 
	
 
４．	
  まとめ	
 
	
  	
 
図11	
  ダイヤモンド製膜した銅合金・タングステ
ンの平板の硬度測定	
 半導体の電気回路検査用接触子に半田等の異物の付着が少なく、耐摩耗性があり、高い熱伝導率でホウ素をドープする事で導電性が得られる導電	 表3	
  銅合金系試料	  荷重：200ｇ
試料番号	  合成条件	
 

	
 

No1	
 

Be-Cu合金平板	
 

	
 

No2	
 

フィラメント距離7mm	
 

	
 

No3	
 

フィラメント距離6mm	
 白金中間層あり	 No4	
 フィラメント距離4mm	
 

	
 

	
 
表4	
  タングステン試料	  荷重：1000ｇ	
 性ダイヤモンド薄膜を接触子表面に熱フィラメン
トCVD法によって、合成し耐久試験を行った。	
 その結果以下の事が明らかとなった。	
 (1)20000 回の繰り返し試験の結果ダイヤモンドを合成した接触子では、大きな転写は見られなかった。	
 	
  一方金めっきした既存の接触子では目視で確認できるほどの大きな転写及び半田の付着が見られ
た。	
 

試料番号	
  合成条件	 	 (2)ダイヤモンド薄膜の初期値の試験片は2hの製

No1	
 タングステン平板	 	 膜時間で使用可能(50	 mΩ以下)、1hと3hの試験片

No2	
 フィラメント距離6mm	
 合成時間2時間	 においては使用限界の範囲(100	 mΩ以下)を示した。	
 

No3	
 

フィラメント距離6m	
 合成時間6時間	
 (3)20000回の繰り返し試験の結果、全てのサンプ

	
  	
 

ルで使用不可(100	 mΩ以上)となった。この要因とても大きな変化はなった。白金を中間層として製して、ダイヤモンド粒子間に柔らかい半田が堆積膜した試料は若干硬度の低下が抑えられた。	
  	 している。また、試験片の裏面に金めっきしてい

この中間層の膜厚は非常に薄い事が考えられる

ないダイヤモンド薄膜は素材がタングステンであため、膜厚の検討が必要である。因みに銅系合金

るため、基板を摩耗した事によると考えられた。	
 

試料の合成時間はすべて2時間とし、硬度測定荷重	  今後、摩耗が少ない銅合金系接触子やタングスは200	 gとした。融点の高いタングステンはフィラ

テンであれば、裏面の対応が必要である。	
 メントと試料間距離を6	
 mmと固定して、合成時間

	  さらに、金属薄膜による中間層の検討では	
 を2時間、6時間で検討した。タングステンは融点(4)銅合金素材に白金、銀、ニオブ、クロム、ジル

3380℃と非常に高いため、ダイヤモンド薄膜を合コニウムの金属スパッタを行った結果、すべての成していない試料HV=581	
 に対してHV=531、HV=571	
 金属上にダイヤモンド薄膜が合成でき、金属種にと2～8％の低下で熱衝撃の素材への影響は少ない

よって、ダイヤモンド粒子の大きさが異なった。

18	
  	
  【論文】車載等半導体パワーデバイス用大電流対応型接触子の開発	
 また、クロムはダイヤモンド薄膜と界面で結合していると考えられた。	
 (5)炭素鋼のSK材へは中間層にチタン金属をスパッタするとダイヤモンド薄膜が製膜できた。	
 (6)銅合金系素材は熱フィラメントCVD法による、
熱衝撃による硬度の低下が約40%見られたが、タン
グステン素材は熱衝撃による大きな変化は見られなかった。	
 
	
 
参考文献	
 
	
 
1)

天野博士，坪田敏樹，村上直也，横野照尚，澤田，
末永知子，長畑博之，半導体検査装置のコンタクト
プローブへの応用を目指した BeCu 合金基材への導電性ダイヤモンド膜の合成，熊本県産業技術センタ
ー研究報告第 49 号，pp.	
 7-13，2011	
  	
 

2)	
 	
 K.	
 Yamazaki，K.	
 Furuichi，I.	
 Tsumura，Y.	
 Takagi,	
 	
 
	
 	
 	
 	
 J.	
 Cryst.	
 Growth，310，pp.	
 1019-1022，2008	 3)	
 	 伊藤尚，金属通論，実教出版(株)，pp.	
 77-78，1983	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  19	
 

ワイヤレスセンサネットワーク（WSN）技術を活用した
環境計測システムの開発
道野	
  隆二*・黒田	  修平*・城戸	  浩一***

技術交流企画室	
 、**	
 ものづくり室

Design	 of	 an	
 Environment	
 Measuring	 System	 by	
 Using	 Wireless	
 Sensor	
 Network	 Ryuji	 MICHINO*,	
 Syuhei	 KURODA*	
 and	
 Koichi	 KIDO**	 ワイヤレスセンサネットワーク(WSN)とは、複数のセンサを無線ネットワーク化し、データを収集するものである。そのためWSNでは、センサや通信機器をバッテリーで駆動させることで、電源線や信号線の配線が不要となり、センサ設置の自由度が上がる。また、中継用のルータを複数設置することで計測範囲を広げることが可能であり、さらにルータに搭載された通信プロトコルにより、あるルータが中継不能になっても別のルータを介してデータを中継することが可能である。本研究では、こうした特徴を持つWSN技術を活用して農業用ハウスをターゲットに環境計測システムを開発する。

１．	
 はじめに	
 考え、低コスト、コンパクト、長寿命、簡単利用を目的とした無線環境システムを構築した。利用環境

ワイヤレスセンサネットワーク（以下、WSN）とは、施設園芸農業（ハウス栽培）を想定している。

は、複数のセンサを無線ネットワーク化し、データ計測するデータは、農家の方の要望や低コスト化のを収集するものであり、計測データ通信のための配観点から、温湿度のみとする。また、常に温湿度を線の必要がなく設置場所の制約を緩和でき、コスト

モニタリングする必要はないということで、モジュの削減が可能なセンサネットワークである。このWS

ールのスリープ機能を活用して、省電力の工夫をしNは、広範囲な分野への利用が期待されており、近年、ている。さらに、コンパクトに扱いやすくするため

省エネ・エコなシステムとして研究開発されているに、バッテリーは市販の乾電池を利用しており、一スマートグリッドやHEMS(Home	 Energy	
 Management	 つの作物の育成に大体3カ月程度かかるということ

System)等への利用、さらに農場の環境計測にも利用から、モジュール寿命も100日を目標としている。	
 されている。この農業への利用では、農業従事者の２．システム概要

高齢化や従事人口の減少という問題を抱える農業のIT化、および精密農業の一手法として、注目されている。現在、農業用に研究開発されている環境計測2.1	
 システム全体構想	 システムは、画像等の比較的大きなデータをネット	 ワークにのせて、リアルタイムで農場の状況をイン
ターネット上で確認することができる大変便利なものである1,2)。しかし、画像を転送するため高速通信が必要で、機器の規模が大きくなり、かつコストが高い。県内の農家に尋ねてみたところ、常に温度をモニタリングする必要はなく、温度異常のときのみ
わかれば十分とのことであり、一番の導入制約はコストとのことであった。そのようなことから、温度のみのデータを通信する低コストを目的としたWSNシステムの開発事例も発表されている 3)。このシステムは安価なPICマイコンを使い、7～8万円程度にコストを抑えているが、鉛蓄電池を用いているため筺
体が大きくなり、かつ連続駆動も1週間程度であった。	
 そこで、本研究開発では、一般の農家での利用も

図 1 システム全体構想図20	  	
  【技術資料】ワイヤレスセンサネットワーク（WSN）技術を活用した環境計測システムの開発	
 図1にシステム全体の構想図を示す。ハウス内は4)

省電力でセンサネットワークに適したZigBee を利用し、収集したデータをゲートウェイを介して、無線もしくは有線にてインターネット上のデー
タベースに蓄積する。ユーザは、PCもしくはスマートフォンを用いてインターネット上のWEBサーバを経由して蓄積されたデータの閲覧を可能とするシステムである。今回の開発では、環境情報のセンサリング及び情報閲覧までのシステムを構築した。	
 の寿命が見込める。また、単 3 電池等の容量の大きな電池に置き換えることで簡単に寿命を延ばすことができる。無線モジュールと温湿度センサの制御は PIC マイコンで実施しており、省電力性を達成するため、無線通信時以外は、無線モジュ
ールと温湿度センサをスリープ状態にし、消費電力を節約している。	
 表1 無線温湿度モジュール部品表

2.2	
 無線温湿度計測モジュール	
 
植物の育成では、温度・湿度・照度・CO2濃度など様々な要因が影響し、それらを把握し的確に制御することで、高品質で高収穫を達成することができる。その中でも、温度・湿度は基本的なパラメータであることおよび低コスト化の観点から、
まずは温湿度のみ計測する無線環境計測モジュールを作製した。ハウス内では電源の確保が難し
いこと、簡単に設置できかつハウス内の温湿度分布も取れるように、電池駆動でコンパクトにどこにでも設置できるようにモジュールを構成した。
図2に本研究で製作した無線温湿度モジュールの写真を示す。	
 

図 2 無線温湿度計測モジュール	 	  また、表 1 にそのモジュールの構成部品を示す。

温湿度センサは、電池電圧の変化を受けないディ
ジタル出力の SHT11 を利用した。また、電池駆動ということで、駆動時間が一番の問題になるが、単 4 電池 2 本で 1 分間隔で温湿度データを送信した場合約 10 日、5 分間隔でデータを送信した場合
約 50 日動作することを実験で確認した。すなわ
ち、送信間隔を 10 分間にすることで 100 日程度

2.3	
 ゲートウェイ	 	  無線温湿度計測モジュールから得られたデー
タを TCP/IP ネットワーク上のデータベースに蓄積するゲートウェイ「Zigger」を開発した。無線
温湿度計測モジュールの通信はこの ZigBee が担っているが、リアルタイムにインターネットを通じてユーザにデータを示すためには、ZigBee のネットワークを TCP/IP ネットワークに接続する必要がある。	 	  Zigger は、ZigBee のネットワークを介して無線温湿度計測モジュールから受け取ったデータ
を、同一 TCP/IP ネットワーク上に存在するデー
タベースに格納するシンプルなソフトウェアである。無線温湿度計測モジュールから ZigBee のAPI モードのパケットを受け取ると、受け取ったパケットから送信元や温湿度データを解析し、時間情報を付加して PostgreSQL5)で管理されている
データベースに格納する。	
 Zigger の主な仕様を表 2 に示す。開発言語には
Ruby6)を用いた。Ruby を利用することで、シンプルな記述で豊富な機能を実現でき、開発効率の向上が達成できる。Zigger では、pg や serialport などのライブラリを活用している。	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  21	 

表 2 ゲートウェイ Zigger の主な仕様

管理、運用が容易になる。	
 センサーネットワークシステムの開発環境には、WEB アプリケーションフレームワーク Ruby	 on	
 Rails を採用した。また、Google	
 Map	
 API を利用することで、簡易に位置情報の地図上へ表示を実現している。	
 表 3	
 WEB アプリケーションの主な仕様	
 2.4	
 WEBアプリケーション	 ユーザがインターネット経由で無線温湿度計

測モジュールから得られたデータを閲覧するた
めに、WEB アプリケーション「熊本県産業技術センターセンサーネットワークシステム」（以下、センサーネットワークシステム）を開発した。	
 ３．適用事例	 ここでは、開発した無線環境計測システムを当セ
ンター内実験棟の温湿度計測、および熊本県農業研究センターい業研究所（八代市）のい草乾燥作業における温湿度計測に適用した事例を紹介する。
3.1	
 実験棟温湿度計測事例	
 	
  図4に温湿度計測実験を実施した際の、モジュールの配置を示す。

図 3 WEB アプリケーション画面
センサーネットワークシステムの画面を図 3 に、主な仕様を表 3 に示す。センサーネットワークシ
ステムは、ゲートウェイ経由でデータベースに蓄積されたデータを読み込み、グラフや数値で表示する。センサーネットワークシステムにより、無線温湿度計測モジュールから得られる温湿度データが WEB を介してリアルタイムに PC やスマー
トフォンから閲覧可能になった。	
 また、センサーネットワークシステムは無線温湿度計測モジュールに位置情報を付加できる。位
置情報を付加することで、データと位置の関係を
より直感的に捉えることが可能になる。また、無線温湿度計測モジュールを多数設置した場合の図4 実験棟温湿度計測モジュール配置
	  計測対象の建物は、金属加工等を行う加工機器が設置されている平屋の建物である。幅約16メートル、奥行き約30メートルの大きさであり、少し小さめのハウス程度の大きさである。温湿度データを受信するコーディネータは、隣の建物の2階に設置し、直接

22	
  	  【技術資料】ワイヤレスセンサネットワーク（WSN）技術を活用した環境計測システムの開発	
 PCに接続しデータを蓄積している。温湿度を計測すっているが、その乾燥作業においてい草が乾燥する

るモジュールは建屋内にちりばめており、距離的にまでに予想以上の熱量（燃料）を消費する問題が起

直接コーディネータまでデータを送信することがでこっていた。そのため、乾燥作業中に手動で温度測きないため、建屋の1か所にルータを設置し、その定をたびたび行って原因を調査していたが、(1)定期

ルータを介して、建屋内のすべての温湿度データを的に温度を測定するのは困難、(2)夜間の測定が基本

コーディネータに送信するようにしている。図5に的に不可能、(3)測定時に乾燥室の扉を開けるため熱測定画面を示す。

が逃げる、などいくつかの問題が挙がっていた。そのようなことから、今回開発した無線温湿度計測シ
ステムを利用して、乾燥作業中定期的に人の手を使わずに温湿度の計測を実現した。図6に乾燥室周辺の図を示す。	
 図5	 測定画面	
 図5は、VBで作成したインターフェース画面を表示している。今回のようにデータを確認する地点が計測

図6 乾燥室計測モジュール配置

地点の近くであり、その場でのみ（ローカル）で確認する場合は、特にネットワーク機器の設置をする必要がなく、ローカルでの環境測定が可能である。
その場合、サーバとしてLinuxマシンを用意する必要がなく、VB上が動作できる既存のWindowsマシンで対応が可能であり、サーバ設置分のコストを抑えることができる。本実験で、計測データを1分間隔で送信した場合約10日間、5分間隔で送信した場合約50日間連続駆動したことを確認している。	
 	
  乾燥室から研究員等が作業をする事務所の間に駐車場があり、直線距離で40メートルほど離れている。
乾燥室の右下隅が実際に熱風を送る個室が仕切ってあり、い草はその部屋内のコンテナに入れて、コンテナの下方から熱風入れることで乾燥する（図7参照）。そのコンテナ内にID4、個室にID5の温湿度センサを配置し、他のセンサは暖房機の傍や外気温を測るように設置した。	
 3.2	
 い草乾燥作業への適用事例	
 	
  熊本県南部はい草の産地であり、毎年梅雨前にい草の刈り取りが行われる。い草は刈り取り後、乾燥する前に「泥付け」という作業をする必要がある。
これは、刈り取ったい草を、専用の薬品に浸す作業	 図7	
 乾燥室（個室）風景	
 である。この泥付けを行わずに乾燥を行うと、畳独特の優しい香りが失われ、さらに鮮やかな緑の色合
いも損なわれ、枯れ草のように茶色く変色してしまう。この泥付け後は、乾燥室で熱風を当て乾燥作業を行い、畳が編まれる。
熊本県農業研究センターには、畳・い草産業の振興を主目的とするい業研究所がある。ここでは、毎	 	  コーディネータは事務所に設置し、県のネットワ
ークにつなげて、遠隔地から状況を確認できるようにしている。設置テストにて確認した計測画面を図8に示す。	
 

年い草を生育し乾燥させ畳・い草製品の開発等を行

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  23	
 を用いた広域農地での情報ネットワーク構築に関する検討，農業情報研究，Vol.	
 16，No.	
 1，pp.	
 9-21，	
 
2007	
 
3)	
 松生秀正，農業用無線センサネットワークシステムの開発，愛知県産業技術研究所研究報告，2006	
 4)	
 ZigBee	 Alliance	 ホームページ、http://www.zigbee.
org/	
 
5)	
 PostgreSQL	
 ホームページ、http://www.postgresql.org/	
 図8 乾燥室温湿度分布表示画面6)	
 Ruby	
 ホームページ、http://www.ruby-lang.org/ja/	 	  ここでは、ネットワークを経由してのサーバへの	
 アクセスにより、試験地は八代であるが、熊本市東	 町にある産業技術センターからも図8と同様の画面

	
 により、温湿度の状況を確認することができた。ま	
 た、温湿度測定の自動化により、これまで人が行っ	 てきた作業の手間の削減と定期的な温湿度測定によ	 る分析性能の向上に大きく貢献した。

	
 
	
 

４． おわりに	 	 本報告では、一般の農家での利用も考えた低コス	 ト、コンパクト、長寿命、簡単利用を目的として構	 築した無線温湿度計測システムを紹介した。低コス	
 トは、ネット等でも簡単に手に入れることができる	
 安価な部品を利用することで可能となり、コンパク

	 ト化はバッテリーを電池駆動にすることで実現して	
 いる。電池駆動でも、単4電池2本、5分間隔の計測で	
 約50日の寿命であり、電池を大きくするもしくは計	 測間隔を広げることで寿命を簡単に延ばすことがで	 きる。また設置方法も、置くだけであり、電子機器

	 等に慣れていない方にも簡単に利用できるようにし	 ている。加えて、遠隔地でも温湿度の状況が分かる	 ように、ネットワークにも繋げられる仕様であり、	 インターネットを介して現在の状況の確認やcsv形

	 式で過去のデータを取り出すことで測定データの分	 析も可能である。実際の作物育成への適用はまだ行	 っていないが、実験棟の温度分布の確認試験、い草	
 の乾燥作業に適用し、50日程度の長期間の運用確認	
 を行い、その有効性を確認した。	
 

	
 
	
 

参考文献

	
 
	
 

1)	
 斎藤保典，小林一樹，鈴木剛伸，平藤雅之，木浦卓治，
深津時広，アグリサーバ：実時間圃場センシングネット
ワークの構築と取得データの利活用，農業情報研究，	
 Vol.	
 22，No.	
 1，pp.	
 1-11，2013	
 

	
 
	
 
	
 
	
 

2)	
 橋本仁，内海富博，行松健一，独立電源と無線LAN技術24	  	
  【技術資料】ワイヤレスセンサネットワーク（WSN）技術を活用した環境計測システムの開発	 高品位・高付加価値部品製造のための加工技術に関する研究開発	
 濱嶋	
  英樹*・川村	
  浩二*・村井	
  満*・上村	  誠*	 *ものづくり室	 Research	
 and	
 Development	 of	
 Processing	
 Technique	
 for	
 High-quality	
 
	
 and	
 High-value-added	
 Products	
 Hideki	 HAMASHIMA*,	
 Kohji	 KAWAMURA*,	
 Mitsuru	
 MURAI*	 and	
 Makoto	
 UEMURA*	 	
 本研究ではコスト競争に打ち勝つ高品位・高付加価値部品の製造を目指した加工技術を開発するため、切削加工及びプレス加工に関する研究を行った。切削加工においては、ステンレス鋼及び機械構造用合金鋼のTiAlNコーテッド超硬エン
ドミルによる切削加工試験を行い、最適な切削加工条件を得ることができた。また、プレス加工においては、フッ素樹脂
膜塗装金型を用いたチタン板及びマグネシウム合金板の無潤滑絞り加工が可能であることが分かった。	
 

	
 
１．	
 はじめに	
 
	
 ２．	
 切削加工試験	 	 世界的な資源・エネルギー需要の増大により、環本切削加工試験は、熊本県、長崎県、大分県、及び境・エネルギー問題が取りざたされている。また、鹿児島県が参加した九州知事会共同研究「難削性金産業界においては、国際的な金融危機が起きている

属材料の精密切削加工技術の開発(H22-H24)」の中で中での事業を展開するにあたり、高付加価値化や差H22-H23年度に実施したものであり、従来の切削加工

別化などの日本の強みを活かした競争力強化が不可法における切削抵抗・工具摩耗・加工面粗さ・形状

欠となっている。しかしながら、県内企業において精度・冷却方法等の比較検討を行い、切削加工時間

は資金難や人材不足により、ものづくり産業としての短縮、生産コストの削減、安全性及び環境への配重要な加工技術における研究開発が進まず、事業拡

慮など、最適な加工条件の確立に関する研究を行っ

大や新規参入に遅れをとっている。	
 た。この中で、熊本県ではステンレス鋼(SUS420J2,

特に、県内企業の競争力向上のためには、環境負SUS304)と機械構造用合金鋼(SCM420)に関する超硬荷低減や高付加価値化を目的として、軽さや高強度

エンドミルの側面切削加工を担当した。また、このなどの特徴を持つ高機能性材料の加工技術の確立及結果をもとに県内機械加工業に技術移転するためのび生産コスト低減のための不良率の改善が必要不可

技術指導や技術普及講習会を実施し、県内中小企業欠である。	
 における切削加工技術の高度化を図った。	
 本研究では、軽量・高強度、環境負荷低減など優れた性質を有し、今後の半導体製造装置、太陽光発

	
 
2.1	
 切削加工試験の条件	
 電製造装置産業等を視野に入れた部品供給が期待さ

今回の切削加工試験で設定した試験条件を表1にれている、ステンレス鋼、機械構造用合金鋼、純チ示す。ここでは、工具メーカー推奨の高速条件(カタタン及びマグネシウム合金等に関する加工技術の開ログ値参照)から切削速度Vのみ変化させた。なお、発を行った。コスト競争に打ち勝つ高品位・高付加被削材料の硬度は実測値4箇所の平均値でHRB83.6（S価値部品の製造を目指した加工技術を開発するため、US420J2）、	
 HRB84.5（SUS304）であった。	
 ステンレス鋼及び機械構造用合金鋼に関しては、切	 削加工試験を行い、最適加工条件に関する研究を行

2.2	
 試験機器	 った

1-3)

。また、純チタン及びマグネシウム合金に関今回の切削加工試験で使用した機器の名称、メー

してはプレス加工試験を行い、フッ素樹脂塗装金型

カー及び型式を表2に示す。	
 を用いた無潤滑絞り成形に関する研究を行った。こ	 れらの結果について、切削加工試験及びプレス加工

	 試験と分けて報告する。	
 

	
 

	
 

	
 

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  25	
 ［各停止Passでの測定項目］	
 表 1	
 試験条件	 材料

S U S 420J2(H 22) S U S 304(H 22) S C M 420(H 23)

被削材料 形状W 100×T60×H 60
フライス切削前加工②	
 工具逃げ面摩耗	  刃数3カ所平均	
 ③	
 工具最大チッピング幅	 TiA lN コーテッド超硬材質（製品名）
エンドミル 工具径(D )④	
 切り屑の観察	
 

φ8m m
4枚
側面切削 ダウンカット

刃数
切削方式

	
 
2.3.3	
 試験終了条件	 乾式(エアブロー)、セミドライ（M Q L）
切削液
10m m
軸方向切込み(A d)
0.05D =0.4m m
半径方向切込み(R d)
切削条件 切削速度(V )80,160m /m in 40,80m /m in 100,200m /m in
切削送り(f)
ホルダー
コレット
工具突き出し本切削加工試験において、工具メーカーで再研磨が必要とされる工具摩耗条件を参考に、各停止パス

0.05m m /tooth
0.07m m /tooth
B IG 	 H S K-A 63-M EG A 20D -90
O C A -20-8
39.0m m

工具メー 切削速度
カー推奨 切削送り
高速条件 半径方向切込み(R d)

80m /m in
0.05m m /tooth
0.1D =0.8m m①	
 切削面表面粗さ(Ra,Rz)	
  終了前0.5Adの位置	
 における以下の 4 つの条件を 1 つでも満足したとき、試験を終了した。	
 100m /m in
0.07m m /tooth 	
 ①	
 工具逃げ面摩耗	  平均 0.1mm 以上	
 ②	
 工具最大チッピング幅	  0.2mm 以上	 ③	
 送り方向切削距離	  40.0ｍ（400Pass）以上	
 

	
 

④	
 停止パス以外での異常音・異常振動発生時	
 
	
 

表 2	
 本試験における使用機器	 機器名称
マシニングセンター
表面粗さ測定機
マイクロスコープ
M Q L装置
ロックウェル硬度計

メーカー及び型式
牧野フライス製作所	
 V 33
東京精密	
 S U R FC O M 130A
オムロン	
 V C 100	
 3D
ブルーベ	
 F K33-M FV -33
明石製作所	 A TK-F300

設置年月日
H 14.3.20
H 19.8.27
H 5.11.15
H 14.3.20 	
 H 1.3.27

	
 2.4	
 試験結果及び考察	
 今回の切削加工試験では、平成22年度に一般的に要望が多いステンレス鋼(SUS420J2,SUS304)の試験を実施し、平成23年度に県内企業Y社から要望があった機械構造用合金鋼(SCM420)の試験を実施した。その結果を以下に示す。	
 2.3	
 試験方法	 	 	
 2.4.1	 ステンレス鋼における切削距離と逃げ面摩耗

2.3.1	
 試験概要	
 量の関係	
 図1に本切削加工試験における装置概要図を示す。	
 図2にステンレス鋼（SUS420J2,SUS304）の切削加	
 工試験で得られた切削距離と逃げ面摩耗量の関係を
ミスト(4cc/H )距離50m m
角度(水平)45゜
角度(垂直)45ﾟ

ダウンカット示す。図2の結果より、乾式加工の切削距離40mにおける逃げ面摩耗量は、SUS304＞SUS420J2の順で大きくなった。また、SUS420J2の切削加工に関して、試

エンドミル
TiAlN
コーテッド
超硬
D =φ8

験終了条件(切削距離40m)までチッピングの発生は

軸方向切込み(Ad)=10m m

なく、工具及び切り屑の状態とも良好な状態であっ
た。	
 
	
 
0.35

半径方向切込み(Rd)=0.05D

材料寸法	
 W 100m m
被削材料
SU S420J2,SU S304,SC M 420

図 1	
 試験装置概要図	 	
 逃げ面摩耗量(m m )0.30

送り方向(X－)

0.25
0.20
0.15
0.10

	
 

0.05

2.3.2	
 測定項目及び測定方法	
 0.00
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

表2における計測機器を用いて、停止パス（１Pas

切削距離(m )s：100mm）ごとに以下に示す①～④の試験項目の測①SU S420-V 80④SU S304-V 40

定・観察を行った。	
 停止Pass：1,5,10,20,30,50,100,200,300,400	
 ②SU S420-V 160⑤SU S304-V 80

図 2	
 SUS420J2,SUS304 における切削距離と逃げ面摩	  計10回	 26	
  	  【技術資料】高品位・高付加価値部品製造のための加工技術に関する研究開発	 耗量の関係	
 

2.4.2	
 工具摩耗状況及び切り屑の状態	
 (1)「現場で役立つ加工・計測セミナー」	
 図3にSUS304の切削距離1mにおける工具摩耗状況

日時：H22/7/8-9(2日間)	
  参加実績	
  35名	
 及び切り屑の状態を観察したものを示す。図3より、(2)「マシニングセンタによる高能率部品の加工技

切削距離1mで大きなチッピングが発生し、メーカー

術セミナー」	
 

推奨の高速条件(80m/min)での切削加工が適していないことがわかった。	
 

日時：H24/3/8-9(2日間)	
  参加実績	
  56名	
 
	
 

	
 

	
 
	
  	
 
図 3	
 SUS304 における工具摩耗状況及び切り屑の状態	
 

	
 
図 5	
 技術普及講習会の実施状況	
 (⑤V80-f0.05-乾式	
  切削距離 1m での例)	
 
	
 

	
 
2.4.3	
 機械構造用合金鋼における切削距離と逃げ面(3)「県内企業 Y 社への技術支援」	
 摩耗量の関係	
 

	
  	
  	
  支援実績：生産工程の効率化及びコストダウ

図4に機械構造用合金鋼(SCM420)の切削加工試験

ン(工具費約 50％ダウン)を達成することがでで得られた切削距離と逃げ面摩耗量の関係を示す。
図4の結果より、同一切削条件V200-f0.07で切削油剤の効果を比較すると、水溶性＞乾式＞MQLの順で逃げ
面摩耗量が大きくなった。このことは、水溶性切削液を使用すると切削熱で高温に過熱された切れ刃が強制冷却され熱疲労クラックが発生し、工具摩耗が進行したと考えられる。	
 

	
 
３．	
 プレス加工試験	
 	
 チタンは比強度が高く、耐食性及び耐熱性に優れているため、比強度・耐熱性を必要とする航空宇宙
機器、耐食性を必要とする船舶、化学工業、製鉄所

	 などの産業機器、近年では、医療用機器、スポーツ

0.20

・レジャー製品、腕時計メガネなどの民生品など、

0.18

逃げ面摩耗量(m m )

きた。	
 

0.16

様々な用途で使用されている。特に、耐食性ととも0.14に軽量化を期待出来るため、二輪バイクのマフラや

0.12

四輪のエンジン部品などの輸送機器への適用が増加

0.10

している。しかしながら、チタンは他の金属との親0.08

和力が強く、成形時の工具との焼付きが起こりやす

0.06

い。特に深絞り加工では、純チタン板の焼付き防止0.04法として、二硫化モリブデン、ポリエチレンフィル

0.02

ム、無機塩系プレコートなどの潤滑剤系や、チタン

0.00
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00の酸化皮膜処理が有効であると報告されている4)	
 5)	
 切削距離(m )⑦V 100-f0.07-乾式⑧V 200-f0.07-乾式⑨V 200-f0.07-M Q L⑩V 200-f0.07-水溶性が、地球環境問題、すなわち環境負荷低減やコスト
	 削減への対策として、無潤滑での加工方法が求められている。一方、マグネシウム合金は、軽量で比強

図 4	
 SCM420 における切削距離と逃げ面摩耗量の関係	
 	
 度が高いため、軽量化が要求される携帯電話、福祉機器あるいは自動車関連部品などへの用途が期待さ

2.5	
 本研究における研究成果の普及拡大	 れている。それに対して、マグネシウム合金の絞り

本研究成果をもとに、県内企業への切削加工技術

加工に関しては、常温での延性が乏しいため、一般高度化の普及活動として2件の技術研修とともに、県にプレコートタイプの潤滑剤やテフロンシートを用

内企業Y社に対して加工技術高度化に関する技術支

いて200℃程度の温間加工が行われている。しかし、

援1件を実施した。その成果を以下に示す。	
 二硫化モリブデンなどの耐熱性潤滑剤は環境や衛生

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  27	
 

適応性が悪いという問題があり、環境負荷低減やコ

表 4	
 試験条件	
 スト削減への対策として、無潤滑での加工方法が求められている。	
 	  そこで、本研究では、フッ素樹脂膜をコーティン
グした金型を用いて、一般に市販されている純チタ
ン板、AZ31マグネシウム合金板材と難燃性のAMCa60
2マグネシウム合金板材 6）の無潤滑絞り加工についての検討を行った。	
 
	
 
3.1	
 供試材及び試験方法	
 供試材には、板厚0.8mmの純チタン板2種（TP340C）、
マグネシウム合金AZ31、難燃性マグネシウム合金AM	 

Ca602を用いた。難燃性の特徴を持つCaを添加したA
MCa602材はAZ31材に比べ延性がない。供試材の圧延	
 方向に対して0°と90°方向の表面粗さを表3に示す。	
 3.2	
 試験結果及び考察	
 図6に無潤滑絞り加工部の模式図を示す。ダイスと純チタン板の無潤滑絞り成形加工の絞り比についブランクホルダーが供試材と接触する金型表面に、ての結果を表5に示す。本試験においては、ヒータのフッ素樹脂膜（日建塗装工業㈱製、PTFE樹脂）のコ

スイッチを切って室温にて成形試験を行い、絞り比ーティングを行った。使用した金型基材は、SKD11が2.2まで成形可能であった。マグネシウム合金板の（HRC60）であり、ダイス肩はR4のダイスを使用した。

温間無潤滑絞り成形加工についての結果を表6に示

また、フッ素膜の耐久性を向上させるため、金型基す。マグネシウム合金の絞り加工は、常温では成形材の表面は10～25μmの表面粗さ（Rz）にショットブ

加工が困難なため、供試材温度を180、200、230、2

ラスト処理をした。	
 50℃とし、成形試験を行った。本試験においては、A

試験装置はインナー最大荷重790kN，アウター及びZ31材、AMCa602材ともに絞り比が2.2まで成形可能で

ダイクッション最大荷重490kNの油圧式プレス装置あった。図7に示すように、フッ素樹脂が潤滑剤と同（アミノコーポレーション社製：TMO80K）を用いた。

等の機能を持ち、金型表面の微細な凹凸部の中にフ試験は室温で行い、いずれも無潤滑条件下で行った。

ッ素膜が保持されるため、耐摩耗性が向上したからその試験条件を表4に示す。	
 と考えられる。本試験では金型の制約により、限界

	 絞り比（LDR）が2.2の試験となったが、純チタン板

表 3	
 純チタン及びマグネシウム合金板の表面粗さ	
 
圧延方向
	
 
供試材
純チタン
AZ31
AMCa602

	
 

0°

90°

4.7
4.44
2.87

5.2
11.09
4.87
[µmRzmax]	
 はポリシートを用いた場合にはLDR2.7以上の深絞り加工が可能であり 4)、AZ31材は潤滑剤を用いた場合
はLDR2.5、テフロンシートを用いるとLDR2.8まで加工可能であり 7)、本試験においてもLDR2.3以上の加工の可能性も考えられる。	
 また、AMCa602材の絞り加工はCVDダイヤモンド被膜をコーティングした金型 8) やDLC被膜をコーティ
ングした金型 9)に比べると30℃程度低い温度でも絞り加工が可能になった。本絞り加工試験に用いたフッ素樹脂PTFEの連続使用温度は260℃であるため、今回の試験では250℃までの条件しか行わなかった。	
 
	
 
表 5	
 純チタン板の無潤滑絞り成形加工の結果	
 ブランク径（
絞り比）

	
 
図 6	
 絞り加工装置の模式図	
 

試料

膜・
ダイス肩R

46
(2.0)

48
(2.1)

50
(2.2)

TP340C

フッ素樹脂 R6

○

○

○

	
 

28	
  	
  【技術資料】高品位・高付加価値部品製造のための加工技術に関する研究開発	
 

	
 

表 6	
 マグネシウム合金板の無潤滑絞り成形加工の
結果	
 
試料

AZ31
AMCa602径(絞り比)

温度(℃)
180

200

230

250

48 (2.1)

○

○

○

○

50 (2.2)

×

○

○

－

48 (2.1)

－

×

○

○

50 (2.2)

－

×

○

○

○：
成功

×：
破断

－：
未試験

10mm

500µm

	
 

表面粗さ（Rz）：7.0µm (0°)、7.5µm (90°)

図 8	
 チタン合金板の無潤滑絞り成形加工の結果	
 

	
 

	
 

（a）塗装前	  	  	  （b）塗装後	
  	
 絞り面粗さμm	 	
  （c）加工時

	 図 7	
 フッ素樹脂塗装金型の表面状況の模式図	
 
	
 

18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

	
 

チタン材の粗さ
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

絞り回数

	
 
加工後の成形カップの外観と、円筒部の表面写真
ならびにその絞り方向に対して0°と90°方向の表
面粗さの測定値を図8に示す。表面粗さ（Rz）は、0°、

図 9	
 絞り成形加工の絞り表面粗さ（Rz）の結果
	 90°それぞれ供試材より約2μm程度大きくなっており、絞り方向に筋が発生していたため、基材凸部の膜が一部剥離していることも考えられるが、割れが発生する様子はうかがえなかった。	
 絞り加工を100回行ったときの成形カップ側面の面粗さの変化を図9に示す。100枚程度の絞り加工で10mmあれば、表面粗さ（Rz）は数μm程度であり、フッ素（a）AZ31
金型温度	
  200℃
ダイス R	
  R4
ブランク径	
  Φ50mm
絞り比	
  2.2

樹脂の潤滑特性が維持されていると考えられる。	
 
加工後の成形カップの外観を図10に示す。図10（a）のAZ31材は100回目の供試材の加工後写真である。A
Z31材においては100枚絞り加工を行ったが、ダイスR
面へのマグネシウムの凝着は認められなかった。AM

10mm（b）AMCa602
金型温度	  230℃
ダイス R	
  R4
ブランク径	
  Φ50mm
絞り比	  2.2

Ca602材の表面粗さ（Rz）は、0°、90°それぞれ供図10	
 絞り加工後のマグネシウム合金カップの外観	
 	
 試材より4μm、2μm程度大きくなっており、圧延時

４．	
 おわりに	
 のロール目は認められず平坦な外観を示している。
このことから、AMCa602材のLDRは大きくはならないと予測される。	
 	
 高品位・高付加価値部品の製造を目指した加工技術を開発するため、切削加工試験及びプレス加工試

本試験の結果により、フッ素膜をコーティングし験を行った。切削加工試験において、ステンレス鋼

た金型を用いた純チタン板及びマグネシウム合金板

及び機械構造用合金鋼のTiAlNコーテッド超硬エンの無潤滑絞り加工は、少量数の場合であれば可能でドミルによる切削加工試験を行い、以下の結論を得あるという結論を得た。	
 

た。	
 

	
 

(1） SUS420J2に関して、メーカー推奨の高速条件の	
 全てにおいて切削性は良好であった。	
 (2） SUS304に関して、メーカー推奨の高速条件での熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  29	
 

加工は適していないことがわかった。	
 (3） SCM420に関して、同一条件で切削油剤の効果を比較すると水溶性＜乾式＜MQLの順で切削性に改善効果がみられた。	
 プレス加工試験において、フッ素樹脂膜塗装金型を用いた純チタン板及びマグネシウム合金板の無潤
滑絞り加工の可能性を調べるために加工試験を行った。100回程度の加工であれば、連続して無潤滑で絞り加工が出来ることが分かった。数千回、数万回、数百万回と連続した加工においての実用化・量産化への課題はあるが、フッ素膜をコーティングした金
型は純チタン板及びマグネシウム合金板の無潤滑絞り加工が可能であり、今後の実用化が示唆された。	
 
	
 
参考文献	
 
	
 
1)	
 川村浩二ほか,	
 ステンレス鋼及び超耐熱鋼のエンドミ
ル切削,	
 (独)産業技術総合研究所中国センター平成 16
年度共同加工試験報告書,pp.64-69,2005.22)	
 川村浩二ほか,	
 ステンレス鋼及び超耐熱鋼のエンドミ
ル切削,	
 (独)産業技術総合研究所中国センター平成 17
年度共同加工試験報告書,pp.56-68,2006.3	
 3)	
 (独)産業技術総合研究所中国センター各種材料の加工	
 データ,	
 http://unit.aist.go.jp/chugoku/mon/da.ht
ml	 4）（社）日本チタン協会編：チタンの加工技術、(1992)	
 5）日本塑性加工学会編：チタンの基礎と加工、(2008)	
 6）坂本	 満ほか：鋳造工学、69(3)、(1997)、227	 7）古閑	
 伸裕：塑性と加工、44-506、(2003)、56	
 8）基	
 昭夫ほか：平成20年度塑性加工学会春季講演会論文集、（2008）、367	
 
9)	
 濱嶋	
 英樹ほか：平成21年度塑性加工学会春季講演会論文集、（2009）、277	
 

	
 

30	
  	
  【技術資料】高品位・高付加価値部品製造のための加工技術に関する研究開発	
 瞬間的高圧処理による米粉の品質評価
工藤＊康文*・三牧 奈美**

食品加工技術室、**農業研究センター生産環境研究所（元食品加工技術室）

Quality Evaluation of the Rice Flour by Momentary Hi-pressure Processing
Yasufumi KUDOH* and Nami MIMAKI**
瞬間的高圧処理米粉は、一次加工特性のうち、損傷デンプン率及びアルファ化度については、同じ乾式の気流式粉砕米粉よりも低く、湿式の市販パン用米粉よりは高くなった。また、色調は市販パン用米粉や気流式粉砕機の米粉に比べて暗く黄味が強いことが確認された。
栄養成分は他の製粉方式による米粉に比べて、タンパク質、脂質及び灰分が多く、炭水化物が少なくなった。
このことから、本研究で使用した瞬間的高圧処理米粉は、相対的にデンプン含量が少なくタンパク質等が多い白米の外周部分由来の米粉が多いと思われた。したがって、瞬間的高圧処理装置をさらに改良して、白米の全粒に処理することにより、他の米粉と同様の栄養成分組成の米粉が製造できると思われる。

１． はじめにコメの微細粉化のために各種の製粉法が開発され実用化１～４）されているが、その多くは原料に吸水させて柔らかくしてから、気流式粉砕機やピンミル式
粉砕機で粉砕する湿式製粉法である。このような湿式製粉法は、乾燥工程を必要とするので装置が大型化し高コストである。
熊本大学で開発された瞬間的高圧処理装置は、原料米に吸水させることなく、低コストで高品質な米粉を製造できる可能性があるとして農林水産省の「新たな農林水産政策を推進する実用技術開発事業」に採択され、熊本大学で平成21～23年度の3年間「米粉の低コスト製造を可能にする瞬間的高圧処理システムの実用化研究」として実施された。本報告はこの3年間、熊本大学から委託を受けた小課題「瞬間的高圧処理による米粉の品質評価」の結果である。

２. 材料及び方法
2.1 製粉法
1) 使用した製粉機
瞬間的高圧処理米粉は、熊本大学で作成された衝撃波発生装置を用いて製粉した。
比較対照の気流粉砕米粉は小型の旋回気流式微粉
砕機（株式会社山本製作所製、MP2-350YS2）を用いて製粉を行った。
2.2

米粉の品質評価

1)

損傷澱粉率の測定法
米 粉 の 澱 粉 損 傷 率 は 、 STARCH DAMAGE ASSAY
KIT(Megazyme 社製)を用いて測定した。
2) α化度の測定法
米粉のα化度は、貝沼らのβ－アミラーゼ・プル
ラナーゼ法 5）に準じて測定した。なお、β－アミラーゼ（大麦由来、43units/mg）は和光純薬工業㈱製、
プ ル ラ ナ ー ゼ （ Aerobacter aerogenes 由 来 、
2000units/g）は林原生物化学研究所製のものを用いた。
3) 水分
米粉 3g を予め恒量を求めたアルミカップに精秤し、135℃・1 時間乾燥後、デシケーター中で 30 分
間放冷して精秤し、乾燥前後の重量の差を水分とした。
4) 米粉の色調
米粉を測定用セル（内径 30mm、深さ 13mm）に詰め、測色色差計（日本電色工業㈱製、ZE-2000)を用いて、Ｌ値、ａ値及びｂ値を測定した。
5) 米粉の糊化特性
米粉に水を加え、10％(W/W)濃度でラピッドビスコ
アナライザー（NEWPORT SCIENTIFIC RVA Super3）を用いて、最高粘度、ブレークダウン値を測定した。
2.3 米粉食パンの製法及び品質評価
1) 米粉食パンの製造法
市販の米粉ベーカリー（サンヨー社製、SPM-KP10)を用いた。すなわち、米粉 240g にグルテン 60g、水200g を加え、さらに食塩 4g、砂糖 20g、スキムミル
ク 10g、バター20g、ドライイースト 4g を加え、食

熊本県産業技術センター 研究報告書 No.51 201331

パンコースで生地を捏ねた(16 分)。生地のうち 450g
を、ベンチタイム(20 分)後、食パン型に成形し、発酵（40℃・60 分）、焼成（200℃・20 分）した。
2) 米粉食パンの品質評価
焼成後、室温で 1 時間放冷し、食パンの重量を求めた。また、食パンの体積を菜種置換法で測定して、上述の食パン重量で除して、食パンの比容積を求めた。

アルファ化度も損傷デンプン率と同様に供試年による変動がみられたが、RF1はRF2より低く、RF3より
高かった。

３．結果

米粉に比べて暗く黄味がかった色調であった。測色
値には大きな年次変動は認められなかった。

3.1 瞬間的高圧処理米粉の損傷デンプン率及びア
ルファ化度
表1に損傷デンプン率及びアルファ化度を示した。
瞬間的高圧処理米粉(RF1)の損傷デンプン率は供試年による変動がみられたが、各供試年とも同じ乾式である気流式粉砕機による米粉(RF2)に比べて低かった。しかしながら、湿式製粉の市販パン用米粉(RF3)より高かった。

3.2 瞬間的高圧処理米粉の色調
表2に測色値を示した。瞬間的高圧処理米粉(RF1)の測色値は、他の製粉方式による米粉に比べて、ａ値は大差なかったが、Ｌ値が低く、ｂ値が大きかった。すなわち、瞬間的高圧処理米粉の色調は、他の3.3 瞬間的高圧処理米粉の糊化特性
表 3 に糊化特性を示した。瞬間的高圧処理米粉(RF1)の最高粘度およびブレークダウンは、気流式粉
砕米粉(RF2)及び湿式製粉の市販パン用米粉(RF3)に比べて極めて低かった。また、最高粘度およびブレークダウンともに年次変動が認められたが、RF1＜
RF2＜RF3 という関係は変らなかった。

表 1 瞬間的高圧処理米粉の損傷デンプン率及びアルファ化度
損傷デンプン率 (%)
アルファ化度 (%)
サンプル
製粉方式
名
Ｈ21年 Ｈ22年 Ｈ23年 Ｈ21年 Ｈ22年 Ｈ23年
ＲＦ１ 瞬間的高圧処理（乾式）
4.9
5.3
9.8
7.2
16.4
24.0
ＲＦ２
9.2
6.6
10.3
24.3
28.0
32.2
気流式粉砕（乾式）ＲＦ３ 市販パン用米粉（湿式）
－
3.3
2.6
－
5.6
5.7

＊：RF1 及び RF2 の品種はあきまさり、RF3 は不明である。

表 2 瞬間的高圧処理米粉の色調（測色値）
サンプ
ル名
ＲＦ１
ＲＦ２
ＲＦ３

Ｌ値（白度）
ａ値（赤味）ｂ値（黄味）
Ｈ21年 Ｈ22年 Ｈ23年 Ｈ21年 Ｈ22年 Ｈ23年 Ｈ21年 Ｈ22年 Ｈ23年
89.4
89.5
91.5
-0.1
0.0
-0.3
9.0
9.3
6.8
95.2
94.6
95.3
-0.3
-0.1
-0.1
5.4
5.3
5.1
97.7
95.2
97.8
-0.2
-0.3
-0.1
3.1
3.2
2.8

表3
サンプル
名
ＲＦ１
ＲＦ２
ＲＦ３

32

瞬間的高圧処理米粉の糊化特性

最高粘度(RVU)
Ｈ21年
Ｈ22年
Ｈ23年
175
240
155
259
275
284
341
323
260

【技術資料】瞬間的高圧処理による米粉の品質評価

ﾌﾞﾚｰｸﾀﾞｳﾝ(RVU)
Ｈ21年
Ｈ22年
Ｈ23年
96
119
83
165
143
145
167
179
134

表4
サンプル
名
ＲＦ１
ＲＦ２
ＲＦ３

熱量(kｶﾛﾘｰ)
Ｈ21年
Ｈ22年
Ｈ23年
363
351
360
366
352
362
－
351
350

サンプル
名
ＲＦ１
ＲＦ２
ＲＦ３

Ｈ21年
4.5
1.3
－

サンプル デンプン
名
Ｈ23年
ＲＦ１
61.6
ＲＦ２
79.2
ＲＦ３
77.6

脂質(g)
Ｈ22年
2.6
1.0
0.3

Ｈ23年
3.4
1.1
0.4

Ｎａ(mg)
Ｈ22年
Ｈ23年
Tr
2
1
1
Tr
2

瞬間的高圧処理米粉の成分
Ｈ21年
12.6
9.5
－

水分(g)
Ｈ22年
14.4
12.9
12.4

Ｈ23年
13.0
10.4
12.9

Ｈ21年
8.6
6.3
－

炭水化物(g)
Ｈ21年
Ｈ22年
Ｈ23年
72.1
74.6
74.3
82.3
80.4
81.8
－
81.1
81.3

Ｈ21年
2.2
0.6
－

Ｋ(mg)
Ｈ22年
Ｈ23年
189
219
92
72
85
53

3.4 瞬間的高圧処理米粉の成分
表4に成分を示した。瞬間的高圧処理米粉(RF1)の成分は、3ヶ年ともに他の米粉に比べて水分、タンパ
ク質、脂質及び灰分が高く炭水化物は低かった。また、デンプン含量は極めて低かった。熱量は、どの米粉も同じ程度であった。
瞬間的高圧処理米粉(RF1)の無機成分は、2 ヶ年ともに他の米粉に比べて無機成分が極めて高く含まれていた。
3.5 瞬間的高圧処理米粉による製パン試験
瞬間的高圧処理米粉(RF1)を用いて試作した製パン試験の結果を表 5 に、試作したパンの外観を図 1に示した。瞬間的高圧処理米粉(RF1)を用いて試作した食パンは、他の米粉に比べて膨らみが小さかった。

Ｃａ(mg)
Ｈ22年
Ｈ23年
14
39
8
10
9
38

ﾀﾝﾊﾟｸ質(g)
Ｈ22年
Ｈ23年
7.4
8.0
5.5
6.3
6.0
5.2
灰分(g)
Ｈ22年
1.0
0.2
0.3

Ｈ23年
1.4
0.4
0.2

Ｍｇ(mg)
Ｈ22年
Ｈ23年
113
112
28
24
16
10

3.6 原料米の損傷デンプン率におよぼす粗割器による前処理の影響
本研究で用いた原料は、瞬間的高圧処理の効率化を図るために粗割器による前処理（一次粉砕）を実施
しているので、前処理が原料米の損傷デンプン率におよぼす影響を表 6 に示した。粗割りした原料米は、粗割器の回転によって、損傷デンプン率に違いが見られるが、2%以上の損傷デンプンが発生していることが明らかとなった。

サンプル名
ＲＦ１
ＲＦ２
ＲＦ３

表6

表 5 製パン試験
重量(g) 体積(ml)
396
397
392

730
1090
1570

比容積
(ml/g)
1.8
2.8
4.0

粗割器の運転条件と損傷デンプン率（％）
粗割器の 損傷デンプン率
回転数
（％）
22
2.4
30
2.1

3.7 原料米の粒径が損傷デンプン率及び栄養成分におよぼす影響
粒径の大小が損傷デンプン率及び栄養成分におよぼす影響を表 7 に示した。前処理後においても瞬間的高圧処理後においても、粒径が小さくなるほど、
図1

瞬間的高圧処理米粉を用いたパンの外観

損傷デンプン率及び炭水化物を除く栄養成分が高くなった。

熊本県産業技術センター 研究報告書 No.51 201333

3.8 シリコン接触が米粉の製パン性におよぼす影
響
シリコンに接触した小麦粉を用いて製造されたパンやケーキは膨らみが小さいと言われている。本
研究の瞬間的高圧処理装置にはシリコンチューブが用いられているので、食パンの膨らみ方が小さいことが懸念される。そこで、市販パン用米粉 300ｇに60ｇのシリコン片を混ぜ、振盪機を用いて米粉とシリコン片を所定時間接触させ、表 8 のとおり製パン性を比較した。その結果、シリコン片との接触時間が長いほど食パンの膨らみ方が小さくなった。
3.9 シリコン及び瞬間的高圧処理を実施した米粉の製パン性
シリコンに接触させ、さらに瞬間的高圧処理を実施した米粉の製パン性を確認するために、市販パン用米粉をシリコンチューブに充填し、瞬間的高圧処

9 及び図 2 に示した。シリコン接触及び瞬間的高圧処理により、食パンの膨らみは 1 割程度小さくなった。

図2

シリコン及び瞬間的高圧処理を実施した
米粉を用いて試作した食パンの外観理を行った米粉を用いて食パンを試作した結果を表
表7 粒径の大小が損傷澱粉率及び栄養成分に及ぼす影響

損傷デンプン率(%)
ふるい目
1000μｍ以上
710～1000μｍ
500～710μｍ
250～500μｍ
100～250μｍ
100μｍ未満

タンパク質

脂 質
炭水化物
灰 分
(%)
(%)
(%)
(%)
＊
＊
＊
＊
前処理 瞬間前処理 瞬間前処理 瞬間前処理 瞬間前処理 瞬間＊
0.6
0.9
6.1
5.9
0.8
0.7
79.2
80.1
0.4
0.3
1.1
1.3
6.3
5.9
1.2
0.7
78.4
80.2
0.5
0.4
1.1
1.5
6.0
5.9
0.8
1.2
78.8
79.4
0.5
0.4
2.2
2.4
6.7
6.7
1.1
1.6
77.8
77.9
0.6
0.5
＊＊
5.1
8.4
7.7
1.9
2.1
75.3
76.3
1.0
0.8
6.1
－
9.8
－
8
－
3.4
－
74.3
－
1.4

*：粗割器で前処理（一次粉砕）後に瞬間的高圧処理を実施、 **:100μｍ未満の米粉粒を含む
表8 米粉の製パン性におよぼすシリコン接触の影響

試験区
Ａ(対照)
Ｂ
Ｃ
Ｄ

シリコン 接触時間 パンの重さ
片の有無
(分)
(g)
無
10
323
有
10
323
有
30
322
有
60
325

容積
容積重
対照比
(ml)
(ml/g)
(%)
940
2.91
100
900
2.79
96
900
2.79
96
830
2.55
88

表 9 米粉の製パン性に及ぼすシリコン接触の影響

シリコン 衝撃波処 パンの重さ
片の有無 理の有無
(g)
Ａ(対照)
無
無
135
Ｂ
有
有
137
試験区

34

【技術資料】瞬間的高圧処理による米粉の品質評価

容積
容積重 同左対照比(ml) (ml/g)
(%)
420
3.12
100
390
2.84
91

４．まとめ技術，11、pp.1-9，2008
2) 江川和徳，米粉パンの開発，農林水産技術研究ジャー

瞬間的高圧処理米粉は、一次加工特性のうち、損傷デンプン率及びアルファ化度については、同じ乾式の気流式粉砕米粉よりも低く、湿式の市販パン用
米粉よりは高くなった。また、色調は市販パン用米粉や気流式粉砕機の米粉に比べて暗く黄味が強いことが確認された。
栄養成分は他の製粉方式による米粉に比べて、タ
ンパク質、脂質及び灰分が多く、炭水化物が少なくなった。この炭水化物は栄養成分の差引法で求めたものであるので、その主体であるデンプンを直接測定したところ、瞬間的高圧処理米粉のデンプン含量
は他の米粉に比べて少ないことが確認された。
このデンプン含量が少ないことが影響して、糊化
特性の最高粘度及びブレークダウンは他の米粉より低い値を示し、試作した食パンの膨らみがやや小さ

ナル，26(10)、pp.11-16，2003
3) 松倉潮，米粉の新利用開発の現状と展望，月刊フードケミカル,12,pp. 23-26，20084) 與座宏一ら，米粉利用の現状と課題 －米粉パンについて－，日本食品科学工学会誌,55(10),pp. 444-454，
20085) 貝沼圭二，BAP法を用いた澱粉の糊化度の測定,学会出版センター，澱粉・関連糖質実験法，pp.190-191,1986

くなった。そこで、炭水化物（デンプン）が他の米粉に比べて少なくなった原因を明らかにするため、粒径別の炭水化物を測定したところ、粒径が小さいほど炭水化物が少なくなることが明らかとなった。
このことから、本研究で使用した瞬間的高圧処理
米粉は、相対的にデンプン含量が少なくタンパク質等が多い白米の外周部分由来の米粉が多いと思われた。したがって、瞬間的高圧処理装置をさらに改良
して、白米の全粒に処理することにより、他の米粉と同様の栄養成分組成の米粉が製造できると思われる。
本研究で用いた瞬間的高圧処理装置にはシリコンチューブが使用されている。一方、シリコンに接触した小麦粉を用いて製造されたパンやケーキは膨らみが小さいと言われている。そのため、瞬間的高圧処理米粉を用いて製造した食パンは、膨らみ方が小さいことが懸念される。そこで、市販パン用米粉にシリコン片を長時間振盪しながら接触させ、さらに瞬間的高圧処理を行っても、食パンの膨らみ方の減少程度は１割程度であった。この程度であれば、商業的には副資材の添加により改良できるので、実用上は問題ないと思われる。
以上のことから、現状の瞬間的高圧処理米粉は他の米粉と特性が異なるものの食パンの加工は可能であり、装置の改良により、さらに製パン性の向上が見込まれると思われる。
参考文献
1) 青木法明，米粉の利用と製パンへの利用技術，食品と熊本県産業技術センター 研究報告書 No.51 2013

35

CGM を活用した商品開発支援に関する研究	 -	
 消費者レビューのテキストマイニングによる消費動向の調査	
 -	
 
佐藤	
  達哉*	
 *ものづくり室（現：技術交流企画室）	
 Case	
 Study	 of	
 Product	 Development	
 Support	
 with	 CGM	 Analysis	 	 -	
 Survey	 of	
 Consumption	
 Trends	
 by	
 Text	 Mining	 from	
 Consumer	
 Reviews	
 -	
 Tatsuya	
 SATO*	 	 	  これまで下請け等が中心だった企業が新規商品開発を行う場合、競合製品やターゲットユーザーの調査が問題となることが多い。これは、その企業が従来から販路を持たない市場に対して商品開発を行うため、調査先の確保等が難しいことに起因する。そこで本研究では、CGMを活用することで、特定のユーザー等を確保しないで商品開発に必要なユーザー情報等を抽出する手法について検討を行った。	
 

	
 
１．	
 はじめに	 り、多くのユーザーが商品選択にあたりクチコミサ	 イトのレビューや評価を参考にする、ブログ等の記	  受注、下請け中心の業態が多くを占める県内企業

事から商品を検索するといった調査結果が得られての場合、自社で保有する技術を活用し、従来、そのいる1)。	
 企業が販路を持たないユーザーに対して商品開発を	  このように、CGMにはユーザーの購入商品選択を左行うケースが多く見受けられる。本来、売れるもの

右する情報が多く含まれていることから、インタビづくりを実行するためには、ユーザー視点による商ューやアンケートなど直接ユーザーに質問すること

品開発が不可欠である。そのためには、企画・アイで得られる情報の代わりに、既にネット上に存在しデア段階など開発の上流行程において、ユーザーニているCGMを活用することで、ユーザーのニーズや嗜ーズや競合商品等に関する情報を収集、取りまとめ

好等を分析する方法について検討を行うこととした。	
 ておく必要がある。しかしながら、中小企業の商品	  本研究では、ケーススタディとして球磨焼酎を用開発の場合、このような調査に人や資金を確保する

い、通信販売サイトの消費者レビューを分析するこことができず、十分な調査が行われていないのが実とで、今後の商品開発に有用な情報が引き出せるか情である。	
 を試み、その手法について検討を行った。	
 	
  そこで本研究では、特定のユーザーグループや調	
 査先を確保しないで、安価にユーザーや競合商品等

２．状況設定	 に関する情報を収集、分析する手法として、CGM(Co	 nsumer	 Generated	 Media)を活用する方法についての検討を行った。	
 今回のケーススタディを行うにあたり、次のような状況設定を行った。	
 	
  CGMとは、インターネット等を活用して消費者が内	
 容を生成していくメディアのことで、ソーシャルネ【ある企業の新商品開発】	
 ットワーキングサービス(SNS)、ブログ、クチコミサ

・とある米焼酎を製造、販売している企業。	
 イト、Q&Aコミュニティなどが該当する。これらのメ

・昨今の焼酎ブームに乗った消費開発を行いたい。	
 ディアから発せられる情報には、日常の出来事から・しかし、ブームなのは「芋焼酎」。	
 商品／サービスに関する使用感や購入方法等まで

・芋焼酎の良さを取り入れた米焼酎を開発したい。	
 様々なものがあり、メーカーやマスメディアの利害	
 関係等に束縛されない実体験に基づく生の声で構成	  このような案件において、より適切な新商品のコされている。また、近年、CGMによる情報は、消費者ンセプトや開発目標を設定するためには、製造側での購入行動に大きな影響を与えていると言われておはなく、実際に商品を購入するユーザー側が感じて36	
  	  【技術資料】CGM を活用した商品開発支援に関する研究	 分析に使用したレビューの一部
表表１1	
  分析に使用したレビューの一部	
 
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いる「芋焼酎の良さ」とは何かを把握することが重のランキング上位の芋焼酎と米焼酎に関するレビュ要となってくる。芋焼酎の良さには、味や香りなど

ー1048件について、テキストマイニングを用いて、感覚に訴えるもの、価格帯、料理に合うこと、材料

その傾向の分析を行った。表１に分析に用いたテキやこだわりなど品質の高さ等様々な要素が予測されストデータ（レビューの一部）を示す。また、テキる。このうち、実際に消費者が芋焼酎に求めている

ストデータの基本情報と品詞別単語数、及び属性情要素について、CGMを用いてテキストマイニングの手報の一部を図1、2に示す。	
 法により分析することで抽出を試みた。	
 

	
 

	
 
３．	
 テキストマイニング	 	 	  テキストマイニングとは、大量のテキスト（文字）データから新たな事実や傾向を発見することを支援する技術である。近年、企業内での知識管理やWebの普及などに伴い、多くの電子化された文字情報が存在している。これら電子化された文字情報には、
顧客の要望や不満などビジネスにとって重要な情報が含まれているが、データ量が膨大になると十分な分析を行うことができなかった。そこで、大量の文書中に出現する単語、及び単語間の関係を解析、統計的に処理することで、新たな事実や傾向の発見を支援するテキストマイニング技術が注目されるようになった。テキストマイニングの用途としては、顧

名詞
接頭詞
動詞
形容詞
副詞
連体詞
接続詞
格助詞
引用助詞
複合助詞
係助詞
終助詞
接続助詞
連用助詞
副助詞
玉虫助詞
並立助詞
連体助詞
助動詞
感動詞
記号
間投詞
グループ
カテゴリ
欠損データ
その他

く、メーカーにおける業務日報や製品の不具合分析、

223
141
4
25
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
120
344
0
0
0
0
0
0

客ニーズ分析のようなマーケティング分野だけでな

7765

0
1206
1435

2666

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2,000

4,000

500

ルセンター問い合わせに関する分析など様々な分野
2)で活用されている 。	
 数ある焼酎に関するCGMのうち、今回は焼酎ブーム

購入経験

	
 

6,000

300

258

200

132
64

100

105
48

における芋焼酎の良さを抽出するということを目的に、全国規模の大手通信販売サイトの消費者レビュ
ーを情報源とすることにした。このうち、ある期間

8,000

はじめて
リピート
無回答

441

400

４．分析方法	 

図 1	
 テキストデータの基本情報と品詞別単語数	
 医療分野におけるカルテ分析、社員意識調査やコー

	
 



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
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0

芋焼酎

米焼酎

図 2	
 テキストデータの属性情報（一部）	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	  	  37	
 

単語や、「美味しい」、「うまい」など肯定的な表現、「ほしい」、「ない」、「できない」といった要望、否定、不満に関する表現などをそれぞれ係り受け先の単語として指定することで、購入の動機や商品への要望をより詳細に抽出することができる。	
 	
 分析の結果、「プレゼント」、「セット」、「安さ」などが	
 “購入する”に、「迅速」、「丁寧」などが	
 “対応”	
 に、「香り」、「飲みやすさ」、「あっさり」、「すっきり」などが	
 “美味しい”	
 に係っているといった傾向をうかがうことができた。その一方で、「味」、「良さ」など焼酎の良さを示す単語が“分からない”に係っているという結果も観測された。購入した焼酎の評価における、「味」+「分からない」、「良さ」+「分からない」の係り受け表現は、購入動機につながっているとは考えにくい。そこで、これらの係り受けの基となった文章について個別に検証を行った。	
 	 	  品目ごとにみると、芋焼酎に関するデータが 763
件、米焼酎に関するデータが 285 件となっている。
これは、ともに売り上げ上位 15 位までの商品についてのレビューを取り上げたものの、商品ごとに投稿されたレビュー数が異なったことに起因する。	
 
	
 
4.1	
 単語頻度分析	 	  全体の傾向を探るために、まず単語頻度分析を行った。単語頻度分析は、テキストデータの文章を単語に分割し、その単語の出現頻度を求めるものである。この単語頻度分析を、品目別、品詞ごと（全品
詞、名詞、副詞、感性表現（形容詞、形容動詞、副詞）、動詞）に行うことで、芋焼酎、米焼酎における傾向の違いがないか推測した。このうち、感性表現についての結果を図 3 に示す。単語出現頻度をプロ

4.3	
 原文参照	 
	
  「味」+「分からない」、「良さ」+「分からない」と分析された係り受け表現の詳細を調べるために、その原文について参照を行った。その基となっている原文は以下のようなものであった。	
 	
 ・呑んでないので味はわかりませんが、喜んでもら	 	
  えたので大満足です☆。	
 ・芋好きの家族にプレゼントしました。私は味がわ	 	  からないので（途中省略）なんともですが、おい	 	  しいという感想をいただきました。	
 ・私に味は分かりませんが、とても飲みやすい上品	
 	
  な味とのこと。	
 ・私はお酒を飲まないのでお味の方はわかりません	 	
  が、父と主人が美味しいと言っているので★5 で	
 
	
  す♪	
 

ットした折れ線グラフを見ると、芋焼酎と米焼酎ではグラフの起伏が異なっている。この傾向は他の品詞でも見られることから、出現する単語には異なる傾向があると推測される。	
 	  その他には、「美味しい」、
「良い」、
「飲む」、
「喜ぶ」
など肯定的な結論付けをする表現が多い、味や香りの表現や購入動機に関する表現が少ないといった傾向を読み取ることができた。	
 
	
 
4.2	
 係り受け頻度分析	 	
  続いて、より深い傾向を把握するために、係り受け頻度分析を行った。係り受け頻度分析は、文章中の係り受けの頻度を求めるものであるが、単純に出現頻度の多い係り受けを抽出するだけでなく、「買う」、「購入する」、「リピート」などの購入に関する

美味しい
良い
とても
安い
うまい
初めて
大変
フルーティ
また
いつも
非常に
すっきり
凄い
本当に
なかなか
まだ
一番
嬉しい
是非
早い
もう
無い
高い
あまり
今まで
有り難い
とにかく
やっぱり
少し
しっかり
普段
かなり
やはり
多い

15
18
16
8
8
7

17

38

25

1722

30

48

55
60
56

37

71
72

106

246

134

66

35

29
28

1520
11 22
26
4
21
9
11 19
10 19
1316
24
4
21
7
13
11
18
4
9
9
7 11
4 13
6 11
4 13
79
13
3
13
2
12
3
69
0

芋焼酎
米焼酎
50

100

150
感性表現、出現頻度上位30位以上

図 3	
 単語頻度分析の結果	
 

38	
  	
  【技術資料】CGM を活用した商品開発支援に関する研究	
 

200

250

300

・実際は飲んでいないので分からないですが（途中	 	  省略）喜んで頂けたので一安心。	
 ・私自身は焼酎には詳しくないので、まったく分か	 	  らず（途中省略）楽天ランキング入りしていたの	 	  で、こちらを選びました。	
 と、米焼酎の場合、売っていない、見つからないな
ど周りで購入することができない為、通信販売サイ購入をしている為、細かい味の評価の表現は少ない	  原文参照の結果、焼酎を飲んだことがない、焼酎といった傾向を感じ取ることができる。	
 にあまり詳しくないといった人達が、クチコミやラ	
 ンキングなどを頼りに購入しているといった傾向を

５．考察	
 

うかがうことができる。	
 

	
 

	
 

	
  以上の分析結果から、この通信販売サイトで芋焼

4.4	
 特徴分析	
 酎を購入しているユーザーは、自らが飲んだ経験か	  最後に、データに付随する属性ごとに、特徴的に出現する表現を抽出する特徴分析を行った。これは、単純な属性ごとの単語頻度分析ではなく、属性の分品を選択している、また、選択の基準も、芋焼酎でく、味や香りについてはクセ、臭みがない、芋焼酎

みに現れる表現を抽出するための分析である。このっぽくないなどむしろ米焼酎に近いものを選択して特徴分析を品目別で行った結果を図4に示す。	
 いる様子もうかがえる。	
 	
  図３より、芋焼酎の特徴語として、「分かる」+「な	  また、米焼酎を購入しているユーザーは、自ら飲

い」、「飲む」+「ない」などの表現が抽出されており、んだ銘柄についてリピートしたいものの、周囲で購改めて原文参照を行った結果、前節で明らかになっ入先を見つけることができなかったために通信販売た焼酎を飲んだことがない人等がクチコミやランキ

サイトを利用している傾向が浮かび上がってきた。	
 ングをたよりに購入している傾向が芋焼酎の特徴であることが分かった。また、「クセ」+「ない」、「芋」+「ない」、「臭う」+「ない」といった特徴表現と原	  これらのことから考察すると、現状は、芋焼酎な
らではの味や香りの良さが認知されてブームが支えられている訳ではなさそうである。また、断定はで文参照から、クセがない、臭みがないなど、芋焼酎

きないが、既にある米焼酎の購入者層に手が届きにっぽくない焼酎が選ばれている傾向もあることが分くい状態であることも予測される。	
 

かった。	
 

	
  総じて、今回の案件に対しては、芋焼酎の良さを	  一方、米焼酎の分析結果を見てみると、「売る」+

取り込んだ米焼酎を開発するのではなく、流通・販「ない」、「知る」+「ない」、「見つかる」+「ない」

売戦略を見直した方が良いのではという方向性を導などが特徴的な表現となっており、また、味や香り

き出すことができる。	
 

48

50

属性頻度
全体頻度

38

40
30

らではなく、クチコミやランキングを参考にし、商あることより、ブランドや流行によるところが大き

布等を考慮し、出現頻度が少なくても、その属性の

29
24

20

15
9

8

裏切る+ない

属性頻度
全体頻度

13

10

問題+ない

文句+ない

買う+ない

匂う+ない

入る+しにくい

足る+ない

試飲+ない

酒飲み+ない

高い+ない

購入+ない

嫌味+ない

覚える+ない飲む+すぎる

違う+ない

悪い+ない

みる+ない

たまる+ない買う+できない

臭い+ない

負ける+ない

好き+ない

芋+ない

間違う+ない水臭い+ない言う+できない

クセ+ない

委しい+ない飲む+ない

分かる+ない0

やめる+できない6 6 5 5 4 4 4 4 4 4
6 7
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

10

8

6
3 3

3

4

用意+ない

問う+ない

分かる+しにくい

必要+ない

販売+ない

鳥飼コーナー+ない

置く+ない

恥しい+ない蒸溜+ない

増える+ない書く+ない

出来る+ない出る+ない

収める+ない手に入れる+できない

思わず+ない持つ+できない

今年+ない

構う+ない

間違える+ない

嬉しい+すぎる

甘い+ない

割る+ない

開封+ない

一本+ない

悪酔い+ないラベル+ないする+したくない

ボトルサービス+ない

がぶ飲み+できない

かく+ない

おく+ない

飲む+できない11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11
手に入る+ない見つかる+ない

22 2

思う+できない

4

知る+ない

待つ+ない

売る+ない

0

33 33 3

焼酎+ない

5

出会う+ない特徴語表現 - 芋焼酎

る。これらの特徴についても原文参照を行っていく

トを利用している、既に購入経験があり、リピート	 特徴語表現 - 米焼酎などに関する表現が少ないといった結果となってい図 4	
 特徴分析（芋焼酎と米焼酎）の結果	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  39	 

６．おわりに	
 
	
 

	
 
1)	
 プレスリリース「モバイルCGM利用者の40%がクチコミ	  本研究では、ブームとなっている芋焼酎ならでは情報を参考に商品購入」モバイルでのクチコミと購買行の良さを探索するために、大手通信販売サイト消費動の相関性に関する調査結果，株式会社サイバーエージ

者レビューのテキストマイニング分析を試みた。しェント，2008	
 かし、その結果得られた傾向は、現在のブームが味2)	
 上田太一郎，事例で学ぶテキストマイニング，共立出や香りなどの商品そのものではなく、クチコミやラ版，pp.	
 1-3，2008	
 ンキングといった他者の評価によって支えられてい	 るというものであった。通常、このような調査では、

	
 

芋焼酎そのものに関するアンケートやインタビュー	
 等を計画することが多い。その場合、このような周	
 囲の影響の大きさを想定していなかったら、同様の

	
 結果を得られていなかったかもしれない。このこと

	 からCGMのテキストマイニング分析という手法には、

	
 分析者が予想していなかった結果を得られる可能性

	 があると言うことができる。	
 

	
 

	
  一方で、この手法が単独のマーケティング手法に	 成り得るかという点については検討の余地が残され	 ている。例えば、今回の事例では既にブームが構築	 されているために、何故、芋焼酎がブームになった	
 かという点はあまり明確ではない。この点は、過去

	
 の消費者レビューまで情報を遡れば、時系列な変化

	 を探索できるかもしれない。しかし、米焼酎につい	
 ても美味しいことが前提となっているレビューが多	
 く、その理由を深く掘り下げることができなかった。

	 マイニングという分析方法の特性上、予想外の有益	
 な結果を得られる可能性もあるが、求めたい結果が	
 得られない可能性もあるということである。これら

	 を踏まえると、CGMの分析で方向性を見出し、詳細な	 調査を行う、得られなかった情報について他の分析

	 手法を用いる等によってより効率的、効果的なマー	 ケティングが可能となると考えられる。	
 

	
 

	
  以上のことから、CGMを活用したテキストマイニン	 グ手法は、商品開発に有用な情報を抽出することが	
 可能であるものの、現時点では単独で使用するので	
 はなく、他のマーケティング手法と組み合わせて活	
 用することで効率的、効果的に機能すると言える。

	 	  また、今回使用したCGMは通信販売サイトの商品レ	
 ビューであったが、ブログやSNSなど他のメディアに	 も目を向けることで、今回の結果とは異なる性質の	
 情報を得られる可能性も残っている。今後は、この	 ような手法の特性を有効に活用しながら、実際の商	
 品開発の現場で活用していきたい。	
 

	
 

	
 

	
 

参考文献	
 

40	
  	
  【技術資料】CGM を活用した商品開発支援に関する研究	
 

	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 
県産発酵食品等の抗酸化能に関する検討	 林田	
  安生*	
 *	
 食品加工技術室	
 Anti-oxidative	
 Activity	
 of	
 Domestic	
 Fermented	
 Foods	 Yasuo	 HAYASHIDA*	 	 熊本県内で生産されている味噌や醤油、及びその原料となる麹、抗酸化能が高いとされているワイン等について抗酸化能の測定を行った。熟成した味噌や醤油は測定した試料の中で比較的高い抗酸化能を有していた。	
 
	
 

１.	
 はじめに	 	
 2.1	 抗酸化能の測定	 	
  試 料 の 抗 酸 化 能 は 、 1,1-diphenyl-2-picryl	
 	
  熊本県では、味噌、醤油等の発酵調味料、納豆とhydrazyl(DPPH)ラジカル捕捉能として次の方法で測いった発酵食品、焼酎や清酒等酒類の生産が従来か定した 8)。	
 ら盛んに行われている。また、西日本有数の酪農県

試料 10ｇ（液体試料については 10mL）にエタノーであり、ヨーグルト等の乳発酵食品の製造も盛んにル 20mL を加えて 10 分間振とう後 3000rpm で 10 分間

なりつつある。	
 遠心分離して上澄液を抽出液とした。	
 	
  他方、病気の予防的観念、アンチエイジング等の	  遮光試験管に 0.5mM	
 DPPH エタノール溶液 1mL を分観点から高まっている消費者の抗酸化能の高い食品

注し、100mM	
 Tris-HCL	
 緩衝液(pH	 7.4)を加えた。そへの関心に対応し、食品の抗酸化能に関する様々な

こに標準物質のエタノール溶液、または、抽出液を検討や取組みが行われてきた。米国では、国立老化加え最終容量を 2mL とした。この溶液を 20 分間室温

研究所の指針に基づいてそれぞれの食品成分の抗酸で放置した後、波長 517nm での吸光度を測定した。

化能を数値化し、各食材やサプリメントに表示する

抽出液の代わりに同じ容量のエタノールを加えてブことが許されている。熊本県の特産品である麦味噌

ランクとし、吸光度の減少を算出した。	
 等についても、抗酸化能に関する研究が行われてい	  アスコルビン酸を用いて検量線を作成し、ラジカ

る

1)-8)

。しかし、これらの取組みの多くは食品や含ル捕捉能は、同化合物量として表した。	
 有成分の抗酸化能のみを対象とし、食品が生体に取	  なお、固体試料の可容量は事前に測定し、その値り込まれた際の生体の抗酸化活性を含めた総合的なを用いて補正した。液体試料については前処理にお影響の検討には至っていない。	
 ける沈殿生成が少量であったことから、使用した試	
  ㈱同仁化学研究所（熊本県益城町）は、H22 年～

料の容量を元にラジカル捕捉能を算出した。	
 H24 年の間、国からの委託を受け、多くの成分の混	 合体である食品が持つ抗酸化能の総合的な評価に向2.2	
 ポリフェノール量測定	
 け、食品が持つ抗酸化能と、その食品を生物が摂取	  試料に含まれるポリフェノール量は、Folin-Denis

したときの生体内での代謝的抗酸化活性を同じ原理法にて測定した 9)。	
 で測定できるキットについて発酵食品の摂取をモデ	
 ３.	
 実験結果及び考察	 ルケースとして開発した。	
 	
  我々は、県内で味噌醤油製造業を営む㈱山内本店（熊本県菊陽町）とその取組みに参画し、当該キットの開発に向けた、ヒトや動物への投与試験に使用する試料の選択に有益な知見を取得するため、県内で生産される発酵食品の抗酸化能の測定等を実施したので報告する。	
 	
 ２.	
 実験方法	
 
	
 

	
 
3.	
 1	
 味噌、麹等の DPPH ラジカル捕捉能	 	
  1 ヶ月熟成合味噌、並びに、それをそのまま、または耐塩性酵母 Zygosaccharomyces	
 rouxii	
 MH-1(熊本県産業技術センター所有)を 104cells/g になるよ
うに加えた後、37℃で 1 ヶ月追加熟成した味噌、及び、3 ヶ月熟成合味噌、並びに、それをそのまま 37℃
で 1 ヶ月間追加熟成した味噌について、DPPH ラジカ
ル捕捉能を測定した。	
 	
  また、比較のため、麦麹、米麹及びそれらの糖化液（5 倍量の水を加え、62℃、5hr 処理）の FD 物、

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  41	
 

醤油、ワイン、紫芋と紫蘇のリキュールについて同様の試験を行った。	
 	
  味噌については、1 ヶ月熟成した味噌に比べ、3ヶ月熟成した味噌は 2.3μmol/g 捕捉能が高かった。
それらの味噌は追加熟成により、それぞれ 4.3 及び
4.7	
 μmol/g 捕捉能が増加した。なお、酵母添加有無による差は、0.1	
 μmol/g と、追加熟成による増加の 1/10 以下であった。	
 	
  麹については、米麹（1.3)より麦麹（3.2）の方が高い捕捉能を示した。それらの捕捉能は糖化によりそれぞれ 1.3 から 1.9	
 μmol/g、3.2 から 3.5	 μmol/g に増加した。	
 	
  試験に供した酒類の DPPH ラジカル捕捉能の中で赤ワイン 1 は最も高い値(9.4	
 μmol/g）を示した。
この値は追加熟成を行った味噌のそれとほぼ同等であった。なお、醤油のラジカル捕捉能は熟成味噌や赤ワイン 2 倍以上の値(21	
 μmol/g）を示した。	
 
	
 
表 1	
  味噌等の DPPH ラジカル補足機能	
 味噌の測定値はそれぞれ 3300,2990μg/g で、追加熟成により、それらの値は 3960,5720μg/g まで増加した。酵母の添加の有無による差は 70μg/g と追加熟成による増加の約 1/10 であった。麦麹の総ポリフェ
ノール量（1490	
 μg/g）は米麹（480	
 μg/g）より高
く、それらの値は糖化によってそれぞれ 1490 から2950	
 μg/g、480 から 1400	
 μg/g に増加した。	
 	
  試験に供した酒類の総ポリフェノールは 16 から157μg/g の範囲であった。醤油の値は、4600	
 μg/g	 で、3 ヶ月合味噌追加熟成のそれより低かった。	
 	
  酒類の総ポリフェノール量は 15～157	
 μg/g の範囲の値をとった。	
 
	
 
表 2	
  味噌等の総ポリフェノール量	 DPPH ラジカル補足能	 試料	
 (μmol/g	
 as	
 アスコルビン酸)	 1 ヶ月合味噌	
 
	
 4.0	
 
1 ヶ月合味噌追加熟成	
 
	
 8.2	
 
1 ヶ月合味噌追加熟成酵母添加	
 
	
 8.3	
 
３ヶ月合味噌	 	
 5.3	
 ３ヶ月合味噌追加熟成	
 
10.0	
 
	
 
	
 
麦麹	
 
	
 3.2	
 
麦麹糖化物	
 
	
 3.5	
 
米麹	
 
	
 1.3	
 
米麹糖化物	
 
	
 1.9	
 
醤油	
 
21.4	
 
	
 
	
 
紫蘇リキュール	
 
	
 0.6	
 
紫芋リキュール	
 
	
 5.7	
 
赤ワイン１	 
	 9.4	
 赤ワイン２	
 
	 3.8	
 白ワイン１	
 
	 1.9	
 白ワイン２	
 
	 1.4	
 ＊液体試料について、単位はμmol/ml	
 ３ヶ月合味噌	
 
３ヶ月合味噌追加熟成	
 
	
 
麦麹	
 
麦麹糖化物	
 米麹	
 米麹糖化物	 醤油	 	
 紫蘇リキュール	 紫芋リキュール	 赤ワイン１	
 赤ワイン２	
 白ワイン１	
 白ワイン２	 3.2	 味噌中の Hydroxyethylmethylfuranone(HEMF)	
 	
  １ヶ月熟成合味噌、並びに、それをそのまま、または耐塩性酵母 Z.	
 rouxii	
 MH-1 を 104cells/g になるように加えた後、37℃で１ヶ月追加熟成した味噌、及び、3 ヶ月熟成合味噌、並びに、それをそのまま37℃で 1 ヶ月間追加熟成した味噌について、HEMF 濃度を測定した。	
 	  その結果は、それぞれ 2.0,	
 1.8,	
 2.0 及び 2.5,	
 
2.3ppm であり、いずれも 3ppm 以下の低い値であっ
た。	
 
	
 
3.3	
 味噌、麹等の総ポリフェノール量	 	  DPPH ラジカル捕捉能を測定した味噌等の総ポリフェノール量について、1 ヶ月熟合味噌と 3 ヶ月合42	  	  【研究ノート】県産発酵食品等の抗酸化能に関する検討	
 

試料	
 

総ポリフェノール量	 (μg/g	 as	
 アスコルビン酸)	
 1 ヶ月合味噌	 1 ヶ月合味噌追加熟成	 1 ヶ月合味噌追加熟成酵母添加	
 

3300	
 
3960	
 
3890	
 
2990	
 
5720	
 
	
 
1490	
 
2550	
 
	
 480	
 
1400	
 
4600	
 
	
 
	
 	
 15	
 
	
 140	
 
	
 157	
 
	
 	
 91	
 
	
 	
 24	
 
	
 	
 21	
 

＊液体試料について、単位はμg/ml	
 3.4	
 麦麹とその糖化物、及び醤油のポリフェノール
物質分析	
 麦麹とその糖化液、及び醤油について、HPLC 法によりクロロゲン酸、カフェ酸、フェルラ酸を測定したが、いずれの試料からも当該 3 化合物は検出できな
かった。	
 
	
 
3.5	
 チロシン溶液の総ポリフェノール量と DPPH ラ
ジカル捕捉能の測定	 	
  チロシンを 70%エタノール溶液に 200μg/ml の濃度で溶かし、その総ポリフェノール量をFolin-Denis 法で測定したところ、没食子酸として87μg/ml の値で定量された。また、チロシンを50-200μg/ml の濃度で超純水に溶解し、DPPH ラジカ
ル捕捉能を測定したが、吸光度の低下はわずかであり、その活性はほとんどないと思われた。	
 	  なお、チロシンを 100%エタノールと混合すると、ほとんど溶けず、その上澄みを用いて総ポリフェノールを測定しても吸光度の増加はほとんどなかっ

た。	
 
	
 
3.6	
 100%エタノール抽出液を用いた麹等の総ポリフ
ェノール量測定	 	  麦麹と米麹及びその糖化物の FD 物の総ポリフェ
ノール量を測定した。但し、抽出液には 100%エタノールを用いた。結果は次表のとおり。麦麹及び米麹の総ポリフェノール量は通常の方法（70％エタノー
ルによる抽出）と比べ、それぞれ 1490 から 814	 μ
g/g、480 から 177	 μg/g へと大きく減少したが、それぞれの糖化液での値は 2550 から 2333、1400 から
1465	
 μg/g とほとんど変わらなかった。	
 
	
 
表 3	
  麹の総ポリフェノール(100%エタノール)	
 
試料	
 
麦麹	
 

総ポリフェノール量	 (μg/g	 as	
 没食子酸)	
 814	
 

麦麹糖化物	 こ と も 考 え ら れ る 。 	
 	
  そ こ で 、 本 実 験 で DPPH ラ ジ カ ル 捕 捉 能 の測定に供した噌と麹及びその糖化物の総ポ
リ フ ェ ノ ー ル 量 を 測 定 し た と こ ろ 、そ れ ら の測定値の間には正の相関が見られた。しかし 、こ れ ら の 試 料 は 、総 ポ リ フ ェ ノ ー ル 量 が多い割に没食子酸等のポリフェノール標準物 質 よ り DPPH ラ ジ カ ル 捕 捉 能 は 低 い 値 を 示した。酒類についても正の相関が見られたが 、味 噌 と 麹 と は 対 象 的 に 、没 食 子 酸 等 よ り
高 い 値 を 示 し た 。ま た 、味 噌 に 含 ま れ て い るとされるクロロゲン酸等のポリフェノール
物質も本実験で分析した麹及び醤油からは検 出 さ れ な か っ た 。 	
 
	
 

2333	
 

米麹	
 

177	
 

米麹糖化物	
 

1465	
 

	
 
４.	
 考	
 察	
 
	
 
味 噌 の DPPH ラ ジ カ ル 捕 捉 能 は 、 熟 成 期 間の 長 い も の が 高 く 、追 加 熟 成 に よ り そ の 値 は増 加 し た 。味 噌 に 含 ま れ る タ ン パ ク 質 や 多 糖
類は熟成期間中に加水分解酵素によりアミノ 酸 、単 糖 類 等 に 分 解 さ れ る 。そ の 分 解 産 物が メ イ ラ ー ド 反 応 を 生 じ 、味 噌 は 黄 色 か ら 赤
色 そ し て 暗 赤 色 に 着 色 す る 。メ イ ラ ー ド 反 応
による生成物の中には抗酸化性を持つ物質
も 含 ま れ て お り 、 こ れ が 試 料 の DPPH ラ ジ カ
ル 捕 捉 能 を 増 加 さ せ た と 思 わ れ る 。測 定 し た
試 料 の 中 で 最 も 高 い DPPH ラ ジ カ ル 捕 捉 能 を
示 し た 醤 油 に お い て も 、そ の 特 徴 的 な カ ラ メ
ル様の色はメイラード反応によって生じるも の で あ る 。 	
 	  メ イ ラ ー ド 反 応 中 間 体 か ら 酵 母 発 酵 に より 生 成 し 、抗 酸 化 性 等 の 機 能 性 を 持 つ と さ れる HEMF 1 ) - 8 ) は い ず れ の 味 噌 に も 低 い 値 で しか 含 ま れ て い な か っ た が 、こ れ は 、酵 母 の 発
酵がおだやかに行われたからではないかと
思 わ れ る 。ま た 、こ の 濃 度 は 追 加 熟 成 後 の 味噌 で も 増 え て い な か っ た 。熟 成 し た 味 噌 に は遊離アミノ酸や単糖類が多く含まれ水分活性 が 低 下 し て い る 。そ し て 、追 加 熟 成 の 温 度（ 37℃ ）が 酵 母 の 至 適 増 殖 温 度 よ り も 高 か っ
た こ と も あ り 、酵 母 の 発 酵 が 旺 盛 に 生 じ な かっ た た め と 思 わ れ る 。 	
 	
  な お 、麦 麹 の 総 ポ リ フ ェ ノ ー ル 量 は 米 麹 のそ れ よ り 高 い 値 を 示 し た が 、精 麦 は 精 米 よ り
多くのポリフェノールを含むとされている
こ と か ら 、試 料 に 含 ま れ る ポ リ フ ェ ノ ー ル 量
が DPPH ラ ジ カ ル 捕 捉 能 に 影 響 を 与 え て い る

図 1 	  味 噌 等 の DPPH ラ ジ カ ル 捕 捉 能 	 	 	  味 噌 や 麹 、醤 油 に は 多 く の 遊 離 ア ミ ノ 酸 が含まれている。その 1 つであるチロシンは、
フ ェ ノ ー ル 骨 格 を 持 つ こ と か ら 、そ の 総 ポ リ
フ ェ ノ ー ル 分 析 へ の 影 響 と DPPH ラ ジ カ ル 捕捉 能 測 定 へ の 影 響 を 調 べ た と こ ろ 、総 ポ リ フェ ノ ー ル 分 析 に 影 響 を 及 ぼ し 、ラ ジ カ ル 捕 捉
能は保持していなかった。これらのことか
ら 、味 噌 や 麹 、醤 油 の 高 い 総 ポ リ フ ェ ノ ー ル
量の測定結果にはタンパク質の酵素分解で生じた多量のチロシンが大きく影響している と 考 え ら れ る 。 	
 	  チ ロ シ ン は 100%エ タ ノ ー ル に は 不 溶 で あっ た こ と か ら 、100%エ タ ノ ー ル 抽 出 物 の 総 ポ
リ フ ェ ノ ー ル 量 も 測 定 し た が 、糖 化 し て い な
い麹で若干低下するもののやはり高い値を示 し た 。こ れ は 、糖 化 の 際 に 生 じ る 脂 肪 酸 等の 両 性 物 質 が 界 面 活 性 剤 と し て 働 き 、チ ロ シ
ン の 溶 解 を 助 け て い る か ら で あ ろ う 。 	
 	  味 噌 に お い て 、 DPPH ラ ジ カ ル 捕 捉 能 と 総
ポリフェノール量に正の相関があったのは、

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  43	
 

熟成によるチロシン生成とメイラード反応の進行が正の相関を持つことによるもものと 思 わ れ る 。 	
 
	
 

	
 
文	
 献	
 
	
 
1） Y	
 Hayashida,	
 et.	
 al,	
 Biotechnology	
 Letters,	
 vol.	
 19,	 pp.	
 429,	 1997	 2） Y	 Hayashida,	
 et.	
 al,	
 Int.	 J.	
 Food	
 sci.	 Tech,	
 	
 	
 	
 	
 	
 
vol.	
 32,	
 pp.	
 11,	
 1997	 3） Y	 Hayashida,	
 et.al,	 J	
 Sci.	 Food	 Agric,	 Vol.	
 78,	
 	
 	
 	
 
pp.	
 88,	
 1998	 4） Y	 Hayashida,	
 et.	
 al,J	 Biosci.	
 Bioeng,	
 Vol.	
 91,	
 	
 	
 	
 	
 
pp.	
 97,	
 1999	 5） Y.	 Hayashida,	
 et.	
 al,	
 Biotechnology	
 Letters,	
 	
 	
 	
 	
 
Vol.	
 21,	
 pp.	
 505,	 1999.	
 6） J	
 C	 Slaughter,	
 Biol.	
 Rev,	
 Vol.	 74,	 pp.	
 259,	 1999	
 7） 福島男児,	
 醸協,	
 Vol.	 94,	 pp.	
 372,	 1999	 8） 林田安生,	
 他,	
 醸協,	
 Vol.	 93,	 pp.	
 841,	 1998	
 9） 食工学会,	
 新・食品分析法Ⅱ,	
 pp.	
 73,	
 2006	
 10） 株式会社同仁化学研究所,	
 平成 24 年度戦略的基盤
技術高度化支援事業「全血を用いたヒト代謝系抗酸化能測定キットの開発」成果報告書,	
 2013	
 	
 

	
 

	
 

図 2	
  DPPH ラジカル捕捉能と総ポリフェノ
ール量	
 

	
 
５．今後の課題	 	 	  今回の検討結果は、全血を用いたヒト代謝系抗酸化能測定キットの開発に向けたヒトや動物への投与試験に使用する試料の選択への参考として活用された。そして、当該試料を用いた試験研究の中で、検討の過程でキット（試作品）を用いて行った試験ににおいて 3 か月熟成後 1 カ月追加熟成した味噌が抗酸化活性が高く、ヒトの摂取による全血の抗酸化能の亢進傾向も結果の 1 つとして見られた 10)。しかし、ヒトの代謝系は複雑であり、得られた結果は更に詳しく検討する必要があると思われる。	
 
	
 
謝辞	
 
	
 
	
  本検討は、㈱同仁化学研究所（熊本県益城町）が国（経済産業省）から委託を受けて実施した戦略的基盤技術高度化支援事業「全血を用いたヒト代謝系
抗酸化能測定キットの開発」（平成 22〜24 年度）の中で行ったものである。	
 

44	
  	
  【研究ノート】県産発酵食品等の抗酸化能に関する検討	 デザイン普及事業に関する取り組み	 -	 オンリーワン、ナンバーワンの商品開発	
 -	
 
石橋	
  伸介*	
 *技術交流企画室	
 Approach	
 on	
 the	
 Design	 Dissemination	
 Activities	 -	
 Develop	
 Products	
 of	
 the	
 Only	
 One,	
 Number	
 One	
 -	
 
Shinsuke	
 ISHIBASHI*	 	
 本事業では、自社オリジナル製品の開発に取り組む企業を支援するため、色や形を整えるだけのデザインではなく、企業や商品がもつ魅力や想いをユーザに「伝える」ためのデザインについて理解し、活用してもらうことを目的としたデザ
イン技術講習会を実施した。講習会では、中小企業診断士の資格を持つ講師によるランチェスター弱者の戦略をベースとした連続セミナーを実施し、参加した企業に自社及び商品の強み・弱みの把握、市場・顧客の絞込み、競争優位性を発揮する商品コンセプト・営業戦略の立案などを講師や参加者とともに議論し考える対話式のワークショップを体験してもらった。全8回のセミナーを通して、商品開発における「誰に、何を、どうやって伝えていくか」というデザインの本質について学んでもらい、具体的な商品開発において実践してもらうことで「デザイン」という考え方の普及に繋げて行く。	
 平成23年度は10社、平成24年度は5社に限定して募集を行い、製造業、食品、IT、畜産、サービスなど多様な業種の企業の参加があった。セミナー終了後のアンケートでは、目標設定や商品コンセプト、市場設定など事業戦略を見直す良い機会になったということで高い満足度が得られており、また、参加企業の中にはセミナー終了後も取り組みを継続して商品開発を進めるなど、一定の成果を得ることができた。	
 

	
 
１．	
 はじめに	 	
 て、中小企業が商品開発を行う際の原理原則について豊富な知識と経験から具体的事例を交えながら指

近年、熊本県に限らずあらゆる地域で下請け企業

導していただきながら、県内の中小企業を対象としからの脱却を目指して自社商品の開発に取り組む企て複数回の連続セミナーを実施した。セミナーでは、業が増えてきている。しかし、オリジナルの商品開参加企業が実際に取り組んでいる商品開発に対して、発については、知識や経験が不足しており、自社の講師及び参加者が議論を交わしながら、事業戦略の強みを活かした競争力の高い商品を開発できない企策定に向けて、内部環境・外部環境の再確認、ター

業がほとんどである。そこで、県内の中小企業の売ゲット市場の絞込み、営業・販売戦略など具体的なれるものづくりをサポートすることを目的として、事項について考えてもらった。	
 小規模企業ならではの原理原則に基づいた、市場調	 査やターゲットの絞込み、商品コンセプトといった

2.1	
 平成 23 年度の取り組み	
 商品開発において最も重要な事業戦略の策定を中心	  平成23年度は、3月にプレセミナーを実施。次に、とした講習会を実施する。	
 連続セミナーを前期4回、後期4回の計8回実施した。	
 また、今後は講習会等を通して、商品開発におけ	 るデザインの考え方を理解し、積極的に活用してい講師：ブレス・マーケティング（鹿子木康事務所）	
 くことのできる企業を増やしていくことも大きな目

	
  	
  	
  中小企業診断士	
  １級販売士	  鹿子木康氏	
 標としている。	
 

	
 
	
 
２．	
 実施内容	 	
 本事業では、中小企業診断士の鹿子木康氏を講師に招き、ランチェスターの弱者の戦略をベースとし(1)プレセミナー	 	  「目指そう！オンリーワン、ナンバーワンづくりの商品開発」	
 	
  日時：平成23年3月29日（火）午後2時〜午後4時	
 	
  参加人数：43名	
 熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  45	
 (2)前期連続セミナー（全4回）	
 「ナンバーワン」主義	 	
  「ナンバーワン、オンリーワン商品開発へのチャレンジ！」	
 参加人数：32名	
 (2)第1ステージ（全2回）	
 日時：平成23年5月～6月	
  午後3時〜午後5時	
 	
  「“強い商品”創造プロジェクト	  第1ステージ」	
 内容：第1部	  商品に関する現状分析	
 日時：平成24年6月	
  午後2時半〜午後5時	
 

	
  	
  	
  	
  第2部	
  SWOT分析	
 内容：第1回	
 「強い商品づくりに欠かせぬ“四つ

	
  	
  	
  	
  第3部	
  顧客の生の声の収集	
 の知る”」	
 

	
  	
  	
  	
  第4部	
  商品戦略の策定	
 

	
  	
  	
  第2回「収益性を高める強い商品づくり10	  参加人数：35名	
 

ヶ条」	
 

(3)後期連続セミナー（全4回）	
 参加人数：33名	
 「ナンバーワン、オンリーワン商品の売れる仕組(3)第2ステージ（全6回）	
 みを作る」	
 「“強い商品”創造プロジェクト	  第2ステージ」	
 日時：平成23年8月～9月	
  午後3時〜午後5時15分	
 日時：平成24年8月～10月	
  午後2時〜午後5時	
 内容：第1部	  戦略3分野(事業領域)を明確にする	 内容：第1回	
 「強い商品づくりに向けた営業戦略

	
  	
  	
  	
  第2部	
  新規開拓等営業戦略を考える	
 の原理原則をおさえる」	
 

	
  	
  	
  	
  第3部	
  営業戦略の検証（その1）	
 

	
  	
  	
  第2回～3回「その商品は強い商品になれる

	
  	
  	
  	
  第4部	
  営業戦略の検証（その2）	
 のか？競争優位性を検証する」	
 	
  参加人数：10社	
 

	
  	
  	
  第4回～6回「いかに売るか、いかに売れる	
 ようにするか、シナリオを考える」	
 参加人数：5社	
 	
 ３．	
 おわりに	 	 2 年間にわたり、オンリーワン、ナンバーワンの商品開発に向けて連続セミナーを実施した。その結果、平成 23 年度は 10 社、平成 24 年度は 5 社に参加
	 図 1	 セミナーの様子	
 

	
 
2.2	
 平成 24 年度の取り組み	 平成24年度は、平成23年度の反省事項として、後期連続セミナーの回数が4回と少なく、また、参加いただいた10社個々に対応するのが難しく、十分な議論ができなかったことから、後期日程を増やし、さらに、参加人数を5社に絞ることでより具体的な議論が出来るように改善を試みた。	
 	
 講師：ブレス・マーケティング（鹿子木康事務所）	
 
	
  	
  	
  中小企業診断士	
  １級販売士	  鹿子木康氏	 	 (1)プレセミナー	 	  「強い商品持たずして繁栄なし！」	
 日時：平成24年5月24日	
  午後2時半〜午後5時	
 内容：1）競争市場を支配する二つの法則とは何か	 2）競争優位性を発揮し顧客魅力を高める“差別化”を考える	
 3）収益性をぐんと高める「一点集中」と46	
  	
  【研究ノート】デザイン普及事業に関する取り組み	
 いただき、セミナー終了後に実施したアンケートの結果からは非常に高い満足度を得ることができた。
また、平成 24 年度のアンケートで、「セミナーを通して、現在検討中の商品および取組みに関する問題
点や課題が見つかりましたか？」という質問では100%の人が見つかったと答えている。さらに、「講習会を通してその問題点や課題の解決策、解決に向けた方向性が見えましたか？」という質問では、75%の人が、方向性が見えたと答えている。	
 以上のことから、参加した企業の皆様には、本セ
ミナーを通して何らかのプラスの要素を提供し、また、デザインについての基本的な考え方を伝えることができたのではないかと考える。	
 このようなデザイン普及の取り組みは、継続していくことが重要であり、今後もセミナーやデザイン
相談会、デザイン支援など様々なかたちで継続して実施していく予定である。	
 IC リードフレーム製造履歴データベースの開発	 城戸	
  浩一*・菊野	  敏博**	 *	 ものづくり室、**	
 熊本防錆工業株式会社	 Development	
 of	
 IC	
 Lead	 Frame	 Manufacturing	 Historical	
 Database	 Koichi	 KIDO*	 and	
 Toshihiro	
 KIKUNO**	 	
 近年、半導体製品の小型化・高密度化に伴い、ICリードフレームについてもダウンサイジングと低コスト化に資する高精度なめっき処理技術の確立が課題となっている。筆者らは、ICリードフレームにめっき不良が発生した時刻やその時のめっき処理装置の状況が分かるように、めっき処理装置のプロセス状態やアラーム情報等をデータベースに収集するIC
リードフレーム製造履歴データベースを開発した。本報告では、開発したICリードフレーム製造履歴データベースシステ
ムについて紹介する。	
 

	
 
１．	
 はじめに	 	 は、固有の番号(ID)を付与する。今回、収集したI
Cリードフレームの製造履歴情報を表1に示す。	
 近年、半導体製品の小型化・高密度化に伴い、

	 IC リードフレームについてもダウンサイジングと表 1	
 収集した IC リードフレームの製造履歴情報	
 低コスト化に資する高精度なめっき処理技術の確区分	
 データ項目名	 立が課題となっている。そのような中、共同研究

フレームセットの	
 フレームセット ID、作業状者の工場においても IC リードフレームの高精度な

作業情報	
 

態 ID、作業開始時刻、他	 めっき処理技術を確立するため工程の改善に取り

IC リードフレームの	 製品番号、製品型式、ロッ組んでいる。従来、めっき処理装置のプロセス状

製品情報	
 

ト番号、他	
 態等に関する記録は詳細に取られることはなかっ

めっき処理装置の	 めっき電圧設定値、処理液た。そのため、めっき不良の発見時にそれらが発

製造情報	
 

温度、他	
 

生した時刻や状況が不明なことが、不良発生原因

めっき処理装置の	 めっき液濃度、めっき液温の特定を難しくしていた。そこで、本研究では、

プロセス情報	 度、他	 めっき不良が発生した時刻や状況が分かるように、めっき処理装置の	 供給移動動作異常、供給不

めっき処理装置のプロセス状態やアラーム情報等

アラーム情報	 良連続発生、他	
 をデータベースに収集する IC リードフレーム製造

評価装置の評価情報	
 合否判定結果、不良名、他	
 履歴データベースを開発した。	
 本報告では、開発した IC リードフレーム製造履（別途開発中）	
 	
 歴データベースシステムについて紹介する。	
 	
 ３．システム概要	
 
	
 

２．	
 IC リードフレームの製造履歴情報	
 3.1	
 システムの機能	
 	 	  本研究で開発したシステムは、IC リードフレー	  ICリードフレームの製造工程はめっき処理工程

ムの製造履歴情報をデータベースに自動収集するやダウンセット工程、検査工程等から構成される機能に加え、収集した製造履歴情報の検索機能やが、今回開発するデータベースではめっき処理工

検索結果の CSV ファイル出力機能等を有する。	
 程だけを収集対象とした。また、今回開発したデ	
 ータベースでは、めっき処理装置においてめっき

3.2	
 システムの構成	
 処理された後に搬出されるICリードフレームを一本システムの構成を図1に示す。サーバマシン上

定枚数（約50枚）毎にまとめたもの（フレームセ

では、データベースサーバやWEBサーバが稼働する。

ットと呼ぶ）を単位としてICリードフレーム製造

データ入力・検索用PCは、WEBを介してサーバマシ工程における作業の進捗に関する情報（作業情報

ン上のデータベースにアクセスし各種データの入と呼ぶ）を管理する。なお、各フレームセットに

力や製造履歴情報の検索を行う。データ取得用PC

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	  	
  47	
 

は、定期的に工場の生産管理システムからICリー
ドフレームの製品情報や製造情報等を自動的に取得しデータベースへ書き込む。プロセス情報収集
用データロガー及びアラーム情報収集用PLCは、めっき処理装置のプロセス情報やアラーム情報をそれぞれ定期的に取得してデータベースへ書き込む。
製品評価装置は、別途開発中のICリードフレーム検査装置で、外観検査等の評価結果をデータベー
スへ書き込む。	
 
	
 

	
 
図3	
 検索結果WEB画面	
 
	
 
3.4	
 システムの活用例	
 検査工程においてICリードフレームに製品不良が見つかった場合、それが属するフレームセットのIDを調べ、そのIDで製造履歴情報データベース
を検索することにより、その不良品を含むフレー
ムセットがめっき処理された時刻やその時のめっき処理装置のプロセスの状態やアラームの発生状
	 況等が分かり、不良発生原因の調査に役立つ。	
 図 1	
 本研究におけるデータベースシステムの構成	
 
	
 

	
 

3.3	
 システムの動作	
 

	
 

	
 

	
  本報告では、高精度なめっき処理技術を確立す

４．	
 おわりに	
 るためのツールとして開発した IC リードフレーム
製造履歴データベースシステムを紹介した。本システムの活用により、高精度なめっき処理技術を確立するための工程改善を効率化することが期待できる。今後の課題は、IC リードフレーム製造履
歴データベースからオンラインで取得したデータを用いてめっき処理工程の異常を検出するシステ
ムについて検討することである。	
 
	
 

	
 
謝辞	
 

図2	
 データ検索WEB画面	 	 システム動作画面の一例として、データ検索 WEB
画面を図 2 に示す。データ検索 WEB 画面から検索
期間、開始日時及び終了日時等の検索条件を入力
し検索ボタンをクリックすると、図 3 のような検索結果 WEB 画面が現れて指定された期間内の該当するデータが表示される。さらに、検索結果画面
で必要な項目を選択してデータ出力ボタンをクリックすると、結果が CSV ファイルとして出力され
る。	
 
	
 

48	
  	
  【研究ノート】IC リードフレーム製造履歴データベースの開発	
 本研究は、経済産業省・戦略的基盤技術高度化支援事業（「三次元めっき処理評価技術開発による高精度 IC リードフレームの製造」（平成 22〜24 年度））の一環として実施したものである。	
 	
 再生可能エネルギーシステムの新技術に関する調査研究	 森山	
  芳生*・上村	  誠*・重森	  清史*・石松	  賢治*・城戸	  浩一*・川村	
  浩二*・	 甲斐	
  彰*・濱嶋	  英樹*・村井	
  満*・松枝	  寛*・百田	  寛*・齋藤	
  幸雄*	 	
 *ものづくり室	 Research	 about	 the	 New	
 Technology	
 of	
 the	
 Renewable	
 Energy	
 System	 Yoshio	
 MORIYAMA*	
 ,Makoto	
 UEMURA*	 ,	
 Kiyoshi	
 SHIGEMORI*,	
 Kenji	 ISHIMATSU*,	
 Koichi	 KIDO*,	
 Kohji	 KAWAMURA*,	
 Akira	
 KAI*,	
 Hideki	
 HAMASHIMA*,	
 Mitsuru	
 MURAI*,	
 Hiroshi	 MATSUEDA*,	
 Hiroshi	
 MOMOTA*	 and	
 Sachio	
 SAITOU*	 	 再生可能エネルギー関連の新技術について国内の各種展示会やセミナー等に参加し、各システムの開発状況及び研究状
況を調査した結果、中小水力発電、風力発電及び太陽光発電等一部実用化されているシステムもあるが課題も多く残されていることが分かった。また、当センターにおけるこれまでの研究成果や取り巻く状況等勘案し、当センターにおいて取り組むべき内容について方向性を見出すことができた。	
 

	
 
１．	
 はじめに	
 	
 を利用した発電システムは、発電能力の向上により照明への電源供給が技術的には可能であるが、価格

再生可能エネルギーシステムは、バイオマス、地が高価であるためまだ普及していないようだ。その熱、水力や風力・太陽光等の自然界のエネルギーを中でも、マイクロファイバーコンポジット(MFC)はN

利用する。資源に乏しい日本においては大変有効な

ASAで開発されたアクチュエータであり、発電能力にシステムであり、国としても石油等に変わるクリー

優れ、高感度及び柔軟性を持っている。発電、圧力

ンなエネルギーとして普及・拡大に力を入れている。	
 及び振動等のセンシングに使用できるとのことであ

また、東日本大震災以降電力がひっ迫している現る。	
 状においては緊急かつ重要なテーマであり、本県に再生可能エネルギーにおいては、まだ安定供給がおいても「未来型エネルギーのトップランナー」と難しく、太陽光、風力、地熱等のいくつかの再生可

して農山漁村におけるエネルギーの地産地消の推進

能エネルギーを組み合わせたシステムでの供給が必を目指している。	
 要である。	 しかし、これらのシステムについては、自然を対マイクロマシン/MEMS展においては、発電システム

象とする制約等もあり、その能力を十分に活用してに応用可能な微細加工、振動計測、形状測定及びナいるとは言えず、有効利用について多くの課題を抱

ノインプリントの展示を中心に調査した。	
 

えたまま現在に至っている。さらに法的に制限され加工技術に関してはマシニング等による切削加工ている部分やコスト等の問題もあり、原理的に画期は少なく、エッチング、レーザー加工の展示が多く的なシステムであっても普及するとは限らない。	
 見られた。自動測定が可能なソフトウェアを搭載しそこで、本研究では再生可能エネルギーシステム

た形状測定機が多く展示してあり、今後もソフトウの現状を調査し、新商品や新技術開発の可能性を検ェア上での機能アップが進むようである。	
 

討する。	
 

	
 

	
 

2.2	
 第 1 回先端技術導入促進セミナー	
 ２．	
 調査結果	 	
 下記に示す展示会及びセミナーに参加し、再生可能エネルギーの状況等について調査した。	
 	 長崎県における再生可能エネルギー関連事業として以下の取り組みが行われている。	
 ナガサキ・グリーンニューディールでは、木質バ
イオマス発電事業化調査(対馬市)、潮流発電事業化調査(西海市)が行われている。また次世代エネルギ

2.1	
 TECHNO-FRONTIER2012&第 23 回マイクロマシンーパークとしてハウステンボス及び平戸市が認定さ/MEMS 展	 れている。	 TECHNO-FRONTIER2012において、発電に関する出展

東長崎エコタウンプロジェクトでは、長崎総合科

としては振動発電のブースが数社あった。圧電素子

学大学周辺において行われている未来型エコタウン

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	
  49	
 の実証実験やバイオマスエネルギー、コジェネ太陽

することができた。	
 光発電システム及び潮流発電の研究、三菱長崎機工

	 が開発した次世代型地下水汚泥固形燃料化技術につ

2.4	
 産総研オープンラボ 2012	
 いて研究が行われている。	
 「流体制御技術-非接触吸着方式の改良-」では従

海洋再生可能エネルギーについては、長崎県の海来、部品等を搬送する際に使用する非接触吸着技術

洋資源を活用した再生可能エネルギーの実証試験にとして利用されているベルヌーイ法に対して、そのついて説明を受けた。特に西海市の潮流発電システ

問題点（騒音等）を改良して、コアンダ効果とエジ

ムは、西海橋下の地形が生む流速の速い潮流を利用

ェクト効果を使用した吸着法を提案している。	
 した発電であり、その地域の特性を利用した地産地「レーザー局所場照射による光化学表面微細反応

消型のエネルギーであるため大変興味のあるシステ

プロセス」ではレーザー加工によりガラスにクラッムである。	
 クのない微細な溝を形成する技術を有していた。	
 その他再生可能エネルギーの現状や課題について
以下の講演が行われた。	
 「ナノ凹凸微細成形技術による機能性光学デバイスの開発」では大面積ナノ構造体金型にナノ粒子を海洋エネルギー（浮体式洋上風力、波力、潮力、用いた射出成形を行い、成型のみで無反射機能を付

海洋温度差）利用の社会受容性と地域振興について加した光学レンズを開発していた。これまでの機能は日本が海洋エネルギーで出遅れた理由として、送膜コーティング処理が必要だった製品が成形だけで電システムの未整備、実証試験場が設置されていな生産できることから、他分野の製品への展開が期待

い、海域利用の合意形成の難しさが挙げられること

される。	
 

が報告された。	
 	 熱エネルギーの高効率利用では、熱エネルギーの

３．	
 まとめ	
 

利用において質の高い化石燃料を無駄に利用してい

	
  	
 

る、鉱物性燃料の輸入で年間20兆円は海外へ支払っ	  原子力発電の早期稼働が見込めない現状においてている、真の熱需要が把握されていない、完全に断は、基幹電源として火力発電を活用する必要がある

熱・熱再生すれば加熱する必要はない、太陽熱温水が、資源に乏しい日本においては燃料を海外に依存に勝るものはないとの報告があった。	
  	
 せざるを得ず、その費用は為替変動に大きく影響を結晶シリコン太陽光発電の現状と未来についての受ける。また途上国における需要の増加や政治情勢

講演では、太陽光発電は未成熟であり、メンテナン

が不安定な国々からの輸入等の課題もあり、火力発ス技術も確立されていない、太陽電池については今

電も絶対的ではなく、期待される再生可能エネルギ

後も多結晶シリコンが主流になる、今後は銀の産出ーについても多くの課題が残されている。	
 が足りなくなるので、銅ペーストの技術を開発しているとの報告が行われた。	
 	 再生可能エネルギーに共通した課題としてシステ
ムの効率的な利用が挙げられる。	
 太陽光発電を除き、発電の原理としては電磁誘導

2.3	
 BioJapan2012	
 の現象を利用している。これはコイル等の導線を磁

植物バイオ系におけるエネルギー利用技術につい

界中で移動させることによって導線内に電流が流れては、現在の植物工場は葉菜類が中心で、一定の環る現象であり、この導線を磁界中で移動させる手段

境を維持することにより、周年収穫を実現している。

として、風車や水車等が利用されている。	
 しかし、果実等四季を必要とする植物に対する環境

これらの発電システムで重要なことは、いかに効の実現は一部を除いて困難な状況にある。それは、率よく回転させることができるかであり、空気や水

個別の環境を同時に実現するだけでなく、細菌等の等の流体エネルギーを無駄なく発電機の回転に伝え

汚染及び四季の環境から防御する必要があることにる技術はどのシステムにも共通したものである。	
 よる。その環境実現を目指した研究事例もいくつか

そこで当センターにおける取り組みとしてはこれ見られた。エネルギー制御及び環境制御への要素技まで蓄積した加工技術や解析技術を用いて、現在の術としてのものづくり技術の関わりを調査し、高性再生可能エネルギーシステムについて利用効率を高能な断熱やクリーン技術、さらには滅菌・除菌、超める、あるいは現エネルギーの効果的な利用に向け

撥水や超臨界等の技術が応用されていることが分かての研究や実証などへの取り組みが重要と思われる。	
 った。環境制御アクチュエータ製作技術としての微また、本県の地形や資源等活用したエネルギー源

細加工技術にこの分野での将来性があることを確認(地域資源)を産業化できるよう取り組む必要がある。	
 

50	
  	
  【研究ノート】再生可能エネルギーシステムの新技術に関する調査研究	 農産物の品質低下を検知する	
 カラーイメージングセンサ開発のための基盤技術	
 佐藤	
  祟雄*・齋田	  佳菜子*・大坪	  路弘**・西山	  勝彦***・松田	
  茂樹*	
 *	
 食品加工技術室、**	
 熊本県発明協会、***	
 熊本大学	 Basic	 Technology	 to	
 Develop	
 Color	 Imaging	
 Sensor	
 for	
 Detecting	
 Deterioration	
 of	
 Agricultural	
 Products	 	
 Takao	 SATOH*,	
 Kanako	
 SAITA*,	
 Michihiro	
 OHTSUBO**,	
 Katsuhiko	
 NISHIYAMA***	
 and	
 Shigeki	 MATSUDA*	
  	
 
	
 
	
  筆者らは農産物の品質低下を検知するカラーイメージセンサ開発のための基盤技術として、有機硫黄化合物を高感度に検知する電気化学センサ技術を開発した。	
 

	
 
１．	
 はじめに	 	
 4つの基本技術によって、従来法とは格段に改善された感度を有する呈色型簡易センサ素子とガスセンサ

近年の食品偽装問題や冷凍ギョーザ農薬混入事件の製造装置の開発を目的とする。	
 等により失墜した「食の安心・安全」の信頼を回復させる事が、国家的な緊急課題となっている。	
 これまで我々は、食品と微生物についての研究基
盤をもとに、多くの農産物が腐敗した時に、腐敗ガ

本報告では4つの基本技術のうちの②ガス（特に硫黄を含む有機ガス）センサの開発に関しての開発に焦点を絞り、研究成果に関して記述する。	
 	 スとしてメチルメルカプタンが発生することを見出した。また、電極表面での電子移動タンパク質の直接電極反応を世界に先駆けて可能とし、機能電極・
生物電気化学・ナノテクノロジー技術を応用し高機能性電極を用いたセンサ素子を多数開発してきた。	
 本研究では、上記の研究成果を基盤に、軟弱野菜
ベビーリーフ、肉類、魚類をモデルとして、鮮度が低下し腐敗した時に発生するガスを高感度かつ簡便に検知する素子（センサ）を開発し、消費者に初期
腐敗検知に伴う着色（カラーイメージ変化）によって視覚的警告を発し、「食の安心」を提供するセンサに関する基盤技術を開発するものである。	
 図 1	  カラーイメージセンサの概念図	
 本研究におけるカラーイメージングセンサの概念	
 および最終的な目標を図1に示した。このセンサの特２．実験およびセンサシステム	 徴は、包装資材の中で、生鮮物の品質低下が始まる

	
 と、発生するガスを検知し、その濃度により装備さ前述したように、多くの農産物が腐敗した時に、れているセンサの色が変化して取扱者に目に見える

腐敗ガスとしてメチルメルカプタンが発生すること

かたちで警告を発するものである。取扱者はその色から、有機硫黄化合物に対しての超高感度センシンの変化によって安全性（消費者側からは、食の安心

グシステムが必要になる。これまでの実験結果より、感）を識別することができる。化学的指標から安全

有機硫黄化合物、特にチオール基を有する化合物は、性を示唆する本邦初のインジケータであり、具体的

金および銀との相互作用が極めて強いことが知られには、①品質低下の評価、②ガスを検知するセンサている。植物の腐敗という限定された状況であれば、の開発、③センサ性能評価試験、④ガスセンサ製造

メチルメルカプタン以外の有機硫黄化合物は発生し装置の開発の4つ基本的技術を必要とする。これらのないため、有機硫黄化合物の電気化学高感度検知シ

熊本県産業技術センター	
 研究報告書	 No.51	
 2013	
  	  51	
 

ステムを作製した。電極基板としてはカーボンフェによって、C3SH ガスの応答に関しての最適値が異な

ルト、カーボンペーパー等を用い、所定のサイズ、ることが分かった。種々の電極材料を試したところ、濃度に調整した金ナノ粒子が分散したヘキサン溶液

カーボンペーパーの場合は、15μg が最適値であっを電極にキャストし、300	
 ℃で熱処理することによた。金ナノ粒子の修飾量の減少に伴って、応答電流って金ナノ粒子修飾カーボン電極を作製した。所定は減少したものの 1μg の修飾量でも応答は観測さの濃度の有機硫黄ガス(プロパンチオール)のヘキサれた。また、C3SH ガスの濃度と応答電流の関係から、ン溶液をガス容器(500	 ml)内で気化させ、300	
 ml	
 m

ガス濃度 1〜10	
 mg	
 m-3 の範囲に対してピーク電流値

in-1の速度で理研計器ES-23型ガスフローセルに導は比例関係にあった。今回作製したセンサは 1.5	
 mg	
 入した。電極電位はポテンシオスタットで制御し、m-3 以下の C3SH ガスを検出可能であった。	
 ガスのフローによる電流変化を測定した。	
 

	
 

	
 

参考文献	
 
３．	
 結果及び考察	
 

	
 

	
  	
 

1） 谷口功、山田洋行、西山勝彦、松浦宏明、中野信夫、瀬戸康雄,	
 電気化学会第 75 回大会講演要旨











集，Vol.	
 1O28,	
 pp.	
 348,	 2008	 

2） I.	
  Taniguchi,	  H.	
  Yamada,	
  K.	
  Nishiyama,	  H.	
 Matsuura,	
 Y.	
 Nakano,	
 Y.	
 Seto,	
 Chemical	
 Sensors,	 Supplement	
 A,	
 Vol.	
 24,	
 pp.	
 55,	
 2008	
 3） K.	 Nishiyama,	
 H.	
 Yamada,	
 R.	
 Asada,	
 N.	
 Nakano,	 Y.	
  Seto,	  and	
  I.Taniguchi,	
  et	
  al,	  ECS	
 Transactions,	
 pp.	
 1353,	
 2008	   







4） Y.	
 Seto,	
 Pharmaceutical	
 Society	
 of	
 Japan,	 Vol.	
 
126,	
 pp.	
 1279,	
 2006	 	 	
  図 2	
  金ナノ粒子修飾電極のプロパンチオールへ
の応答	
 
	
 
	
  カーボン布やカーボンペーパー電極を用いて作製した金ナノ粒子修飾電極は、プロパンチオール(C3SH)ガスに対して比較的高感度であることが示され、その応答電流は電極基板の材質、金ナノ粒子修
飾量、電極電位等に大きく依存した 1-4)。金ナノ粒
子を 12.8	
 μg	
 修飾したカーボンペーパー電極(約6.2	
 cm2)において、電極電位	
 0.2	
 V の場合の	
 9.5	
 mg	
 
m-3 の C3SH ガスに対する応答を図 2 に示した。C3SH
ガスを通気する前にはドラフト内の空気を通気しているが、残余酸化電流は約 0.1μA で安定していた。
C3SH ガスを通気させると、酸化電流の急激な増加が観測された。約 1 分後に電流はピークを示した後、徐々に減少した。3 分後、C3SH ガスを空気に交換す
ると、酸化電流の減少速度は若干増加し、10 分後にはほぼガス通気前の電流値となった。ガスの容量が500	
 ml、流速が 300	 ml	 min-1 であることからこのような応答になったと考えられる。ピーク電流の 80%に達する時間は約 20 秒であった。金ナノ粒子の分散
溶液の濃度を変化させることにより、カーボン電極
上の金の量を制御したところ、カーボン電極の種類52	
  	
  【研究ノート】農産物の品質低下を検知するカラーイメージングセンサ開発のための基盤技術	
 

	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  編集委員会	
 
	
 
委員長	
  	
  土村	
 将範	
 
委	
  員	
  	
  石橋	
 伸介	
 
黒田	
 修平	
 
重森	
 清史	
 
濱嶋	
 英樹	
 
堀川	
 真希	
 
大城	
 善郎	
 
田中	
 亮一	
 
山戸	
 陸也	
 
	
 
	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
熊 本 県 産 業 技 術 セ ン タ ー 研 究 報 告 	  第 51 号 	
 	
 平 成 24 年 度
編集・発行	
  熊本県産業技術センター〒862-0901	
 	
 熊本市東区東町 3-11-38	
 TEL: 096-368-2101（代表）	
 FAX: 096-369-1938

	
 発 行 者：熊本県	
 所	
  	  属：熊本県産業技術センター	 発行年度：平成25年度