静電気学会誌，45, 5（2021）199-200

研究室めぐり岩手大学理工学部電気電子通信コース
岩手パルスパワー・プラズマ研究室
1．はじめに岩手大学がある盛岡市は，北海道を除き面積が最も広く，人口密度が最も低い岩手県の県庁所在地である．市中心部から車に乗って 40 分程度で，冬は－23℃に達する
ワカサギ釣りを楽しめるような場所（といってもシーズ
ンは 2 月上旬で大学が忙しい時期のためなかなか行けないが）や，登山やスキー，温泉を楽しめる多くの山がある自然豊かな土地に囲まれている．海までは 90 km 程度
離れた内陸に位置するものの，最近はコールドチェーンが発達したとこから，極めて新鮮で豊富な三陸産の海の幸（執筆現在の 7 月はウニやホヤが旬）を楽しむことが図 2 研究室での登山の様子

でき，山中で多く採れる山菜や，自然の中で育てられた

るように，本グループの学生は，岩手の県民性もあるた上質な牛・豚・鶏などのお肉，そして人によっては最もめか非常にまじめで実直な学生が集まってくれており，重要な，多種の地酒とともに味わうことができる．また，みんなで先端研究に取り組んでいる．そのような中でも，市内からは，雄大で美しい岩手山（図 1）を眺めること頻繁に楽しく酒を交わしたり，登山などをしたりと「よができ，心のよりどころにしつつ，四季折々によって大く飲みよく学ぶ」活発な研究グループである．研究の中きく姿を変える自然と空気とともに時を過ごしている．

心となる技術としては，パルス高電圧発生技術およびそさて，岩手パルスパワー・プラズマ研究室は岩手大学

れを用いた放電プラズマの発生と制御で，これを用いた理工学部・システム創成工学科電気電子通信コースの高環境，材料，特に近年力を入れている農水産・食品業へ

木浩一教授と准教授の高橋によって運営される研究グルの応用など様々な研究に取り組んでいる．

ープである．大学院生と学部 4 年生を主とする構成員は合計で 25 人となり（図 2），多くのテーマで，学内外の2．高耐圧半導体素子駆動パルスパワー電源の開発研究者・企業と共同研究を行っている．手前味噌とはな本研究グループの柱となるテーマの一つは，パルスパるが，よく他学の先生方や共同研究者に言っていただけワー電源の開発となる．近年は，Si に代わる材料である炭化ケイ 素（ SiC ）を用いたパワーMOSFET に着目し，小型・軽量かつ，高出力と高速動作を同時に実現可能なパルスパワー電源の開発を目指している．パルスパワーの発生方式には，容量性エネルギー蓄積（ CES ）方式と誘導性エネルギー蓄積（ IES ）方式があり，この両方について研究を進めている．また，素子として耐圧が 3.3 kVや 13 kV と高い値をもつ高耐圧ディスクリート MOSFETを用いることにより，トランスを用いずともパルス幅が数十 ns 程度と短い高電圧パルスの発生が実現できてい図 1 春の岩手山〒020-0114 岩手県盛岡市上田4-3-5 岩手大学理工学部
Tel：019-621-6460 Fax：019-621-6941
E-mail：ktaka@iwate-u.ac.jp
URL https://pplab.eec.iwate-u.ac.jp/

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る．これにより，これまで重量や大きさなどで実現ができなかった応用分野への適応も期待できる．

3．静電気・放電・プラズマの基礎研究
電源開発の他，静電気・放電・プラズマに関する基礎的な研究としては主に，コロナ放電とそこで生成される

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図 3 シイタケ原木へのパルス印加実験

図 4 水耕栽培用養液処理装置

図 5 コンテナ内エチレン分解装置

空気イオンの挙動解析，ストリーマ放電や誘電体バリアに直接放電し酸化処理を行うことにより，土中の青枯病放電などの大気圧非熱平衡プラズマ中の化学反応の詳細菌の殺菌などを可能としている．

検証，水面上パルス放電の進展や気液界面現象の解明，ポストハーベストに関する応用研究では主に，エチレファインバブル存在下での水中プラズマ形成への影響評

ン分解による青果物の鮮度保持や，残渣物からの有用成

価，150 kHz 帯バーストパルスを用いた大電力誘導性結合分抽出，乾燥速度の向上など，鮮度保持による商品価値プラズマの発生，交流電界が水の凍結に及ぼす影響評価や新しいチェーンサプライの構築を目的とした研究に取など，多岐にわたり取り組んでいる．これらの基礎研究をり組んでいる．エチレンの分解においては，輸送コンテ重要視しつつ，得られた知見をもとに，静電気帯電制御やナや保管庫中で青果物から発生するエチレンを，バリア環境浄化（排ガス処理，環境中汚水処理）や，後述する放電により高効率で分解を可能とする小型装置の開発

農水産・食品など幅の広い応用展開を実施している．

や，その内部の化学反応の検証などについて取り組んでいる．既に共同研究を通してプロトタイプが製作されて4．農水産・食品分野への応用研究

おり（図 5），他の方式に対しても十分に効果が高いこ

一般的に農業は，生産物の収穫前（プレハーベスト）とを実証している．収穫後の青果物に対し，パルス高電と収穫後（ポストハーベスト）に大きく期間が分けられ，界を印加し非加熱で細胞膜を破壊することによって内包それぞれで必要になる技術・知見が異なる．

成分や水の透過性を上昇させ，ポリフェノール等の有用プレハーベストに関する応用研究では主に生産性の向成分の抽出や，水分の透過性の増加による乾燥速度を促上を目的として，キノコの増産，水耕栽培用養液の殺菌・進する技術の開発を行っている．乾燥促進では，ホウレ栄養付加処理などに取り組んでいる．キノコの増産に関ンソウやバジルなどに対し数 kV 程度のパルス電界を与する研究では，中山間地域においてシイタケ原木に対しえた場合，2 倍程度の乾燥速度の向上が見られており，30～50 kV 程度の高電圧パルスを印加し，キノコ可食部プロセス時間の短縮や省エネルギー化を実現している．

（子実体）の早期発現や増産の試験を行っている（図 3）．
これにより，同じ原木から収穫できる 2 年間で合計 1.3～5．おわりに1.5 倍程度の増収や，通常 2 年間かかる菌の培養期間（伏本グループでは国内外の多くの企業，研究機関と共同せ込み期間）を短縮できるなどの生産サイクルの短縮効で行い，岩手県地域だけでなく，各地域特有の課題解決果が得られている．メカニズムの解明に関しては高電圧に取り組み，そこで得られた技術を世界へと発信していパルスによる発現遺伝子の解析などを岩手生物工学研究る．さらに，小中高生を対象としたエネルギー教育，SSHセンターと共同で実施している．植物の水耕栽培用養液などといった高大連携を通しての次世代の人材育成も重の処理では，養液で発生した気泡内で放電を発生し処理要な取り組みである．もちろん，研究生活を頑張って卒業をする装置を開発（図 4）し，トマトの栽培現場においした OB・OG が全国・世界で活躍していることも大きなて 1 年程度の期間，実証試験を行っている．これにより，成果と考えている．今後も，中心となるコアの研究・技術

青枯病菌などのトマトの生育に対し問題となる菌を水中を大事に，自然とひとの生活に寄り添った様々な新しくかプラズマによって殺菌し，植物の発病リスクの低減が可

つ楽しい研究に取り組んでいきたい．また，本記事を読ん能であることを実証している．殺菌効果だけではなく，でくださった読者の皆様には，新型コロナウィルス感染症

植物の根から浸出し生育阻害を引き起こす有機化合物の状況が落ち着いた後，ぜひ岩手にお越しになっていた（アレロパシー物質）の分解を可能とし，植物の生育環だき，自然と酒を楽しみつつ，多くの実りある情報交換や境制御に寄与できることを見いだしている．また，土壌議論ができれば幸いである．
（高橋 克幸，高木 浩一）

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