特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

UCDavis 交換留学
山 下 功太郎
Kohtaro YAMASHITA
物質化学専攻修士課程

2007 年度修了

最初の 1 ヶ月は実験生活を始めるための準備期間

1．はじめにとなりました．最初にお世話になる Stroeve 教授の今回，私はカリフォルニア大学ディビス校（Uni-

研究室を訪ねました．Stroeve 教授に挨拶をした後

versity of California, Davis : UCDavis）と龍谷大学大に早速，私が日本から持ってきた実験サンプルを基学院理工学研究科の間に締結された大学院生交換プにディビスで行う実験計画を話し合いました．日本

ログラムを通じて，UCDavis に 2007 年 9 月 1 日かで予め英語は勉強して留学に臨みましたが，やはりら 2008 年 1 月 27 日までの約 5 ヶ月間，留学する機最初の 1 ヶ月はアメリカで英語を聴き取るのはかな

会を得ました．今回の留学では Chemical Engineering

り困難でした．そのため，Stroeve 先生とのディス& Material Science の Stroeve 教授の下で実験させてカッションでは何回も英語を繰り返してもらった

いただくことになりました．

り，どうしても分からないときは紙に文章を書いてもらったりしました．本当はもっと高い英語力を身

2．ディビスでの生活に付けてアメリカの研究生活に臨むべきだったとそ2007 年 9 月 1 日，関西国際空港からサンフランの時思いました．しかし，アメリカでの生活が 2 ヶシスコ空港へ行き，そこから国内線に乗り換えてサ

月，3 ヶ月と経過していくにつれて少しずつ英語でクラメント国際空港まで行き，最後にタクシーを利のコミュニケーションにも慣れていくことができま用してあっという間にディビス市に到着しました．

した．また私の場合，幸運にも visiting scientist と一人で海外に行くのは初めてで，しかも決まっていして台湾の National Taiwan University から訪問されたホームスティ先も出発直前にキャンセルされるとていた Wen-Yen Chiu 教授と一緒に研究を進めていいう不安な中で私は関西国際空港からアメリカに出く機会が与えられました．Chiu 教授は私と同じ高発しました．ディビスについた私は，住む場所も決

分子科学を専攻している教授でもあり，また同じア

まっていなかったので，とりあえず 5 日間は UC-

ジア人ということでとても聴き取りやすい英語を話

Davis キャンパス近くのホテルに滞在することになされる方であったので色々なアドバイスをいただくりました．ホテルは一泊で 90 ドルくらいもしたのことができ，研究を円滑に進めていくことができまで合計 450−500 ドルも支払うという今考えると最した．

悪の事態でした．しかも日本で予め用意していた携
帯電話も壊れていて家族や友達に連絡することもし

3．研究生活

ばらくできませんでした．ホテルに 5 日間滞在した

9 月に UCDavis に到着し，そして 2 週間程が経後，ようやくホームティ先が決定したという連絡が過し，アメリカでの生活の態勢も整い，早速研究生あり，そこからはホームスティ生活を送ることがで活に入っていこうと思いました．しかし，UCDavis

きました．

での研究生活を始めるためには，実験を安全に取り―７
１―

組むための「Safety Training」を受講する必要があ

今回，「 Transport Characterization of Syndiotactic

りました．「Safety Training」を受講できるのが 10

Polypropylene Films」の方の研究について少し書か

月に入ってからという話だったので，9 月の間は実せていただきます．今回私は予め龍谷大学に居る

験に取り掛かることはできませんでした．9 月の間間，留学出発直前に UCDavis で行うであろう実験は Stroeve 先生との実験のディスカッションを行いサンプルを用意していきました．ホットプレスを用ました．また実験に関する論文を 10 報以上渡さいてパウダー状の Syndiotactic Polypropylene かられ，それを熟読しました．そして論文を読んで分か

Film を作製しました．Film を作製する際の条件

らない箇所を図書館で調べたり，それでも分からな（温度，圧力，急冷温度など）を変えることで，sPP

ければ Stroeve 先生のところに質問に行ったりしまの結晶化度，モルフォロジーが異なってきます．そした．私の日本の研究室とは違って，Stroeve 研究

れ ら さ ま ざ ま な 条 件 か ら 作 製 し た sPP Film を室では研究のディスカッションを行いたいときはメ

membrane とし，Diffusion Cell を用いてトルエン・ールで予めアポイントメントを取る必要がありまし

ヘキサン溶液の Diffusivity, Flux, Permeability, Parti-

た．その他にも日本の研究室と異なることがたくさ

tion Cofficeint というパラメーターを求めるというんあり最初は苦労しました．

実験内容でした．

例えば，実験器具がある場所や溶媒がある場所な

Maxwell の式を用いて実験から得られた値と理論

ど教えてくれる人はほとんどおらず，全て自分で探値とを比較し，sPP Film の結晶化度，モルフォロ

さなければなりませんでした．私の日本の研究室でジーと有機溶媒の拡散の関係についてまとめましは 4 年生が 7 人，修士 1 年が 4 人，修士 2 年が 5 人

た．この研究に関しては Stroeve 研究室に居る間，という様にたくさんのメンバーがおり，研究を行う

パワーポイントを用いて 20 分間プレゼンテーショ

に当たってある程度チームを組んで実験に取り組ん

ンをする機会が 2 回与えられました．どちらも慣れで居たのですが，Stroeve 研究室ではほとんど 1 人ない英語でのプレゼンテーションであり，苦労しま

で研究に取り組んでいました．Stroeve 研究室にもしたが発表前に入念に準備をしたため，何とか発表

他にメンバーは居たのですが，みんな普段はほとん

することができました．これらの研究を通して研究

ど顔を合わせることはありませんでした．週に 1 回

に関する数多くの論文を読むことができ，さらに 2のグループミーティングの時のみ，全員が集まるこ人の教授に指導してもらうことができ，日本に居たとになりました．このように日本の研究室の場合とときとは異なる貴重な体験ができたことに深く感謝

比較すると少し寂しい感じもする研究生活であった

しております．

のですが，先程も述べましたように私はたまたま台湾の National Taiwan University から訪問されていた
Chiu 教授と一緒に研究を進めていく機会が与えられました．そして私には Stroeve 先生と Chiu 先生の両教授の指導のもと，「Transport Characterizationof Syndiotactic Polypropylene Films」と「The Growthof Gold nanorods」という 2 つのテーマが与えられました．特に「Transport Characterization of Syndiotactic Polypropylene Films」の方の研究テーマは日本で行っていた研究とも関連するテーマであり，非常に楽しく取り組むことができました．

Diffusion Cell
― ７２ ―

4．おわりに
今回，私はカリフォルニア大学ディビス校に 5 ヶ月間留学することができました．留学を通して化学の研究や英語の学習だけでなく，世界の他の国の人々と知り合うことができ，また多くの国の文化や習慣を知ることができました．今回の留学を通して龍谷大学の先生方，事務の方，国際部の方，中沖研
化学の建物（Bainer Hall）

究室のメンバーそして家族や友達など，多くの人にお世話になったと思います．この場を借りて，深くお礼と感謝を申し上げたいと思います．ありがとうございました．

Stroeve 研究室のメンバー― ７３ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

国際学会 ICCAS 2007 に参加して
岡 西 康 法Yasunori OKANISHI
電子情報学専攻修士課程

1年と防犯システムの役割を果たさない場合がありま

1．はじめにす．

私は，2007 年 10 月 17 日から 20 日にわたって大韓民国のソウルにある COEX（韓国総合展示場）

3．従来の監視カメラシステム

で開催された学会に参加しました．この学会は，従来の監視カメラシステムは，カメラと画像デー

ICROS（Institute of Control, Robotics and Systems）

タを保存するためのファイルサーバで構成されていが主催の「ICCAS（International Conference on Con-

ます．これをクライアント・サーバ型といいます．

trol, Automation and Systems）2007」という学会でカメラとファイルサーバ間の通信は，有線通信と無す．そのなかの Network-based Systems and Applica-

線通信があります．クライアント・サーバ型は，通tions というセッションで「A Proposal for Surveil-

信先が決まっているので，カメラが通信先を探す必

lance Cameras System by Ad Hoc Network」というタ要がありません．ここで，有線通信の場合は，侵入イトルで発表を行いました．発表の形式は，15 分

者に通信経路を寸断されることが容易で，簡単に監間の発表と 5 分間の質疑応答の計 20 分間でした．

視システムを破壊されてしまいます．また，通信経

以下に発表した内容を報告します．

路をたどることで，ファイルサーバの位置が特定されることがあります．その場合，侵入者がファイル

2．駐車場の監視システム

サーバを破壊し証拠隠滅してしまうと，侵入者を特［1］

2006 年度の車上ねらいの被害件数は 205,744 件定するための大事な手掛かりを失うことになりまあり，自転車の盗難やオートバイの盗難を含めた車す．対処法として，カメラとファイルサーバの通信に関する盗難被害の 25％ を占めています．そのたを無線にすれば，これらの問題を解決できるようにめ，何らかの対応策をとる必要があります．

思われます．しかし，監視システムの近くで妨害電

一般的に駐車場における防犯対策の 1 つとして，監視カメラがあります．また，車に搭載する防犯装
置に，防犯ブザーがあります．これらの防犯対策には，弱点があります．監視カメラは，人目につくと波をだされると通信を妨げられ，画像データの保存ができません．

4．提案する監視カメラシステム

ころに設置されている場合が多く，死角になるエリ

従来の監視システムでの問題を解決するために，

アが侵入者に分かりやすいので，そのエリアの盗難

アドホックネットワーク［2］が有効です．提案する監を監視することができません．その上，侵入者によ

視カメラシステムでは，カメラを駐車場に設置したってカメラを破壊される恐れがあります．また，防り，車に搭載したりすることで監視を行います．カ

犯ブザーは，ただ音が鳴るだけで車の持ち主に盗難メラで撮影した画像データを保存し，他の端末へ転を通知する機能がないものや車ごと盗まれてしまう

送します．データをリレーする端末は，受信したデ―７
４―

ータを保存してから次の端末へデータを転送しま

本システムでは，駐車場を車載カメラや固定カメ

す．これらの動作が繰り返されることで，ネットワ

ラを複数用いて監視します．今回，簡易モデルを構ーク内にある端末同士でデータの共有が可能となり築しました．カメラあり端末として，ノートパソコます．提案するシステムの通信プロトコルには，ンに USB カメラを装着したものを用意し，カメラ［3］

OLSR（Optimized Link State Routing Protocol） といなし端末として，カメラを装着しない通信専用のノうアドホックネットワークの通信プロトコルの 1 つを使用しています．カメラ撮影に使用しているプロ
グラムは，Live Capture 2［4］です．
本システムは，通信網がアドホックネットワーク
で形成されています．各端末が移動可能となり，ネットワークの形態が動的になることが特徴です．2
つ目の特徴は，同じ画像データをネットワーク内の複数の端末で共有することです．
従来の監視カメラシステムでは，侵入者に経路を寸断されることや通信を妨害されることに十分な対応をとることができませんでした．提案手法では，
上記の特徴により，妨害電波を出して端末同士の通信を遮断しようとしても，通信経路の特定が困難なので遮断される危険性が少なくなります．また，1箇所で撮影したデータを複数の端末で共有するので，証拠隠滅されにくくなります．各端末は受信した画像データ，撮影した画像データを保存するの

図1

画像検知から送信までの流れ

で，ネットワーク内の一部の端末が破壊されても，証拠となる画像データが失われる可能性が低くなります．
本システムには，カメラを搭載した端末とカメラを搭載しない端末を使用します．カメラあり端末
は，撮影，転送，そして受信の機能があります．カ
メラなし端末は，転送，受信，そして保存の機能があります．カメラを搭載しない端末を用いること
で，より証拠隠滅されにくくなります．このカメラを搭載しない端末をビルの壁などに埋め込み，監視システムの一部だと分からなくすれば，たとえカメラを装着した端末がすべて破壊されても，侵入者は証拠となるすべての画像データを破棄することができません．これらによって，ネットワーク内で事件が発生したとき，画像データをもとに侵入者の特定
図2に役立つ情報を得ることができます．
― ７５ ―

簡易モデルの端末

ートパソコンを設置しました．このシステムの動作検知から画像データの保存の流れまでを図 1 に示します．図 2 は，実験に用いた簡易モデルの端末です．

5．今後の課題
カメラを搭載したカメラあり端末と，カメラを搭
載しない中継と保存のみのカメラなし端末からなる
監視システムを提案しました．従来の監視システムと異なり，端末がデータを中継し各端末で画像デー
タの共有をするため，完全な証拠隠滅ができないよ
うにしました．
今後の課題として装置の小型化，省電力化，低コ

図3

発表の様子

スト，画像データの暗号化などがあげられます．中でも画像データの暗号化は，プライバシー保護の観点から重要な課題です．現段階では，送受信した画7．発表を聴いて像データをそのまま保存しているので，パソコンの私が発表した後に，同じセッションの発表を聴く操作についての知識を持っている人なら誰でも画像ことができました．私が発表しているとき，スライ

を見ることが可能です．今後は，管理者のみが見る

ドや原稿ばかり見ていて聴講者の方向を向いて話しことができるような画像データの暗号化を施す必要ていなかったことに気が付きました．他の発表者のがあります．

方は，聴講者の方を向いて話されていたので，参考にしたいと思いました．

6．発表してまた，ネイティブスピーカでない人の英語での発

私は，10 月 19 日に発表を行いました．初めての表を聴くことはとても難しいものだと感じました．

国際学会への参加で国内の学会と雰囲気が違うと想しっかり話す練習をすることが必要ですが，それ以像していたので，発表前日はとても緊張していまし

上に伝わりやすいスライドを用意しなければならな

た．私の発表は，午後のセッションの 1 番最初だっいと思いました．国際学会では，言葉で伝わりにくたので，あまり緊張せず思い切って発表できましい部分があるので国内学会以上にスライドの重要性た．今回のセッションでは私を含めて 4 人の学生がを感じました．

発表していました．私以外の 3 人は，センサネット
ワークについての発表でした．私は提案する監視シ

8．おわりにステムの概要を発表したので，私と同じような分野の発表はありませんでした．

今回，ICROS 主催の ICCAS 2007 に参加し，大変貴重な体験をさせていただくことができました．

発表の時，従来の監視カメラシステムの特徴と新この学会に参加するためにさまざまなことを勉強す

しい監視カメラシステムについて述べ，これらの違る必要がありました．特に，予稿集の論文，スライ

いについて説明しました．図 3 は，発表当日の講演

ドや原稿を英語で作成することは国内の学会に参加の様子です．

するより何倍も時間が必要でした．私は，アドホッ
クネットワークに興味がありましたが，研究室に配―７６―属される 2007 年 4 月以前はまったく勉強したこと

る御指導していただいた村田正教授，植村渉助教にがありませんでした．4 年次の 10 月に参加すると深く感謝します．ありがとうございました．

いうことで，短期間のうちにいろいろなことを勉強しなければならなかったことが大変でした．しか参考文献

し，この時期に参加できるということは，周りの学［ 1 ］ 警察庁平成 19 年上半期の犯罪情勢生と比較しても同じ時期に学会に参加した人がいないので，私だけが経験することのできた貴重な体験［ 2 ］ 高橋義彦，大和田泰伯，須田利章，間瀬憲一， 大規模無線アドホックネットワークテストヘッドの開だと思います．今回の経験を卒業研究や 2008 年 4

発 ，信学論文誌

月から進学する大学院での研究に活かせるよう努力

848, 2006

していきたいです．最後になりましたが，今回の学会に参加する機会を与えてくださり，終始御理解あhttp : //www.

npa.go.jp/toukei/seianki5/h19kamihanki.pdf

B, Vol. J 89−B, No. 6, pp. 836−

［ 3 ］ OLSR. ORG, http : //www.olsr.org/［ 4 ］ Yukio Ichikawa ， Live Capture 2―７
７―

wisnet.ne.jp/˜daddy

http : / / www2.

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

国際会議 ICCE での発表
上 杉 勇 太Yuta UESUGI
情報メディア学専攻修士課程

1

1年

カジノ都市というイメージしかありませんでした．

はじめに実際に行ってみるとやはり，空港からスロットマシ

私は 2008 年 1 月 9 日〜13 日の期間にアメリカ合ーンが置かれてあったり，町で見かけたホテル全て

衆国ネバダ州ラスベガスで行われた IEEE の Con-にもカジノがあり，カジノ都市であるという認識は

sumer Electronics Society が主催する国際会議，「2008

間違っていませんでした．
しかし，図 1 のように，滞在していたホテルのすInternational Conference on Consumer Electronics」に参加しました．

ぐ前には凱旋門やエッフェル塔など，パリの町並み

学 会 の テ ー マ は ‘ HOME ENTERTAINMENT’ ,を再現した一角があったり，さまざまなホテルで有‘ MOBILE COMPUTING & COMMUNICATION’ ,料・無料のショーをしていたりとイメージとは違っ‘A/V TECHNOLOGY’, ‘RF & WIRELESS’ などで，た一面も感じることができました．

私は ‘ENABLING TECHNOLOGY’ のテーマでした．
2008 年 1 月 13 日の 8 時 45 分〜10 時 25 分に行わ

会場の様子

3

れた SESSION 8.1 で，「Design Method of UI of AV

学会の会場はラスベガスコンベンションセンター

Remote Controller Based on AHP」と題する口頭によという，とても大きな会場でした．前日までは Inter-

る研究発表を行いました．

national CES が開催されており，その後片付けをし2ている中，レジストレーション等を済ませ，発表をラスベガスの様子

行う部屋を見に行きました．

今回の学会参加でアメリカ合衆国のラスベガス

部屋の様子は正面左手に発表者の演台，中央にチェアマンの席，右手に発表用のスクリーンとなってへ，初めて行くことになりました．
ラスベガスといえば，それまではテレビや雑誌などでしか見ることがなく，カジノが公認されている

図1

いました．そして，聴衆用の席は 100 名程分用意されていました．

現地の様子― ７８ ―

初日の夜にはレセプションパーティーがあり，多り替える，新しい設計方法についてです．

数の学会関係者の方が参加していました．そこで挨

従来のリモコンは，1 つのリモコンだけで，ダビ拶や雑談など，参加者同士で交流をしていました．

ングのように，2 つ以上の機器を組み合わせて同時4に使用することが困難でした．そこで，ユーザは必発表について要な機器の数だけリモコンを使い，その入力手順も発表は最終日で，SESSION 8.1 の 4 番目でした．

考えて順次実行しなければなりません．

セッションが始まる前にチェアマンに挨拶に行き，そこで本研究では，AV 用リモコンの UI の設計

その後プレゼンテーション用のパワーポイントを実方法について階層分析法に基づく新しいモデルを提際にプロジェクターと接続し，正確に表示できてい案しました．そして，そのモデルに基づき，ユーザ

るかなどの確認をしました．

の特性に応じた UI の設計戦略の選出方法について

その後席につき，自分の発表の番が来るまで資料述べます．最後に，その方法を AV 用リモコンのを確認しながら待っていました．この待っている間

プロトタイプに実装して検証しました．プロトタイ

が一番緊張が高まり，それを打ち消すように練習をプを図 3 に示します．
検証実験の結果，組込みシステム向け RT-OS で続けていました．
実際に自分の番になり，チェアマンの紹介の後に動作する本システムにおいても，本提案モデルに基第一声を放つと，そこから先は自然と緊張は収まづく計算がストレスなく処理でき，表示切替が可能

り，自然に発表を続けて行くことができました．

であることを確認しました．
以上より，本提案手法により，ユーザの属性や状発表自体は問題なく終わり，その後質疑応答の時間に移りました．この時は英語に不慣れなため，質況およびシステムに応じて，リモコンの UI を随時

問がどうしても聞き取れない場面もありました．発切り替えることが可能になるといえます．

表時間中にはどうしても質問が理解できなかった方への返答は，発表終了後にさせて頂きました．

図3

図2

5

発表の様子

プロトタイプ

おわりに

6

この発表を終えてみて，質疑応答の時間で発表を発表内容について聞いてくださっていた聴衆の方々からの質問が時間

発表内容は，階層分析法（AHP）を用いて，リモ一杯まで続いた事から，私の発表に興味を持って頂コンの UI をユーザの特性に応じて最適な状態に切けた事を感じることができました．自分自身として― ７９ ―

も，英語での発表の難しさを感じたものの，自分で弱い私では，他の発表者の方のプレゼンテーション

考えているだけでは分からない問題も他の方々に聞を完全に理解することができなかったのが悔やまれいていただき，そしてコメントをもらう事で新しいました．パワーポイントに書かれていることでの理発見ができ，とても有益だったと思います．

解と，重要そうな単語を拾っていくことでの理解だ

自分自身の発表を通した収穫も大きかったのですが，他の発表者のプレゼンを見聞きすることがでけしかできなかったので，聞く力を伸ばしたいと思うようになりました．

き，そこから得るものも沢山ありました．聴衆も多

今回勉強できたこと失敗したことも含めて糧とく発表後の質問も多い方の発表には，研究内容が高し，次回参加する機会があれば，今回以上の発表が度なのは勿論，完成度の高いプレゼン資料や，聴衆行えるよう精進していきたいと思います．
最後に，終始ご理解ある指導をしていただいた長が聞きやすい間など，学ぶべきものが多々ありまし谷智弘教授と野中誉子博士研究員に深く感謝しまた．
全てが英語での発表だったため，英語を聞く力がす．

― ８０ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

国際ワークショップ（IJCNLP 08-ALR 06）に参加して
西 村涼
Ryo NISHIMURA
情報メディア学専攻修士課程

回答

はじめに

1

2年

3776 メートルです

ユーザからのさまざまな質問に質問応答システム

私は 2008 年 1 月 11 日〜12 日にインドハイデラが回答するためには，十分な量の知識を集めなけれ

バードで開催された国際ワークショップ Asian Lan-

ばなりません．近年では，WWW の文書量が膨大

guage Resource で口頭発表を行いました．このワーになってきたため，WWW の文書を知識として利クショ ッ プ は The Third International Joint Confer-

用した質問応答システムが盛んに研究されていま

ence on Natunal Language Processing が主催するもの

す．しかし，こうした文書を質問応答システムの知でした．3 度目の国際会議での発表だったので，あ識として利用する場合，その中に含まれる誤りが問まり緊張しませんでした．しかし，インドという国

題となっています．そこで，私は質問応答システム

は初めて訪れるので，とてもわくわくしました．

で用いる知識の内容を確認することで，信頼性が確認された回答をシステムが提示できるようにしまし発表した研究の概要

2た．

ここでは，私が発表を行った研究の概要について説明します．

また，質問応答システムに行うユーザの質問はあ
いまいであるため，このようなあいまいな質問に対して問い返しを行う方法についても研究を行い，シ

2. 1

背景

ステムに実装を行いました．

インターネットの普及とともに自由に閲覧できる
電子化された文書の数が多くなるにつれ，これらの2. 2

メーリングリストに投稿されたメール

文書からユーザが必要とする情報を効率的に獲得すメーリングリストには質問と回答のメール繰り返ることが困難になってきています．このため，ユーし投稿されるものがあります．例えば，Vine Linux

ザからの質問に対して明確な回答を自動的に提示すに関心のある人たちが情報を交換しているメーリン

る質問応答（QA）システムが注目されています．

グリスト（Vine Users ML）では質問と回答のメー

質問応答システムとは，自然な文で入力された質問

ルがさかんに投稿されています．私は，こうしたメに対する答えを提示してくれるシステムのことでーリングリストに投稿されたメールを知識として用す．従来の情報検索システムは，単語あるいはそのいて質問応答システムを構築することを考えまし組み合わせを入力とし，それらが含まれている文書

た．その有利さを以下に示します．

を提示していました．しかし，質問応答システムが提示するのは答えそのものです．以下に例を示します．
質問!特定のドメインについての質問と回答の例を集めやすい!あいまいな質問に対する問い返しの例を集めやす

富士山の高さは何メートルですか？

い
―８
１―

図1

メーリングリストに投稿されたメールの種類と関係!情報のすばやい更新が期待できる!回答内容の確認が行われる!回答内容に誤りがあると，その誤りが指摘される

図2

質問メールの重要文とその前後の文の例

重要文とその前後の文の例のみを図 2 に示す．質問
メールから重要文だけではなく，その前後の文も取ことが多い

り出しているのは，これらの文をからユーザへ問い

Vine Users ML に投稿されるメールを調査する返すための表現を取り出すためです．取り出した問と，以下の 4 種類に分けることができました．まい返し表現を利用してユーザへ問い返しを行いまた，図 1 にそれぞれのメールの種類と関係を示します．この部分の詳細は，システムの概要の説明の部

す．

分で詳しく説明します．そして，質問メールの重要

質問メール

ある問題について，最初に投稿される

文とその前後の文，合計 3 文と直接回答メールの重質問のメール．質問メールでの質問は，質問応要文との組み合わせを質問応答システムの知識とし答システムにおけるユーザの質問と同様に，そて利用しました．また，これらの知識の内容を確認の内容が不明確だったりあいまいな場合もあするために，質問者返信メールから取り出した重要る．

文を用いました．実際には，質問者返信メールの重直接回答メール

質問メールに直接回答するメー

要文を利用して以下のような内容確認ラベルを与え

ル．直接回答メールは，質問メールの質問にそることで，知識の内容確認を行いました．

のまま答える場合と，質問内容を問い返す場合

Positive ラベル

ことを示すラベル．

がある．
質問者返信メール

知識の内容を肯定する情報がある

直接回答メールに質問メールのNegative ラベル

ることを示すラベル．

投稿者が直接返信するメール．質問者返信メー
ルでは，直接回答メールの内容にしたがって行

知識の内容を否定する情報があ

Other ラベル知識の内容を肯定／否定する情報が見つかっていないことを示すラベル．

った作業の報告や問い返しに対する回答が述べられている．
その他

質問メール，直接回答メール，質問者返信

2. 3

メーリングリストに投稿されたメールを利用した質問応答システム

メール以外．
私は，質問メールからは重要文とその前後の文

メーリングリストに投稿されたメールを利用しを，直接回答メールからは重要文をそれぞれ取り出て，私が作成した質問応答システムについて説明ししました．ここでは，紙面の都合上，質問メールのます．作成したシステムは，以下のような流れで処― ８２ ―

図3

図4

質問入力画面図5

問い返し選択画面

図6

回答提示画面

回答内容確認画面

今回もいろいろ反省しなければならないことがある

理を行います．

ので，以下で整理しておきたいと思います．それを（1）自然な文で表現されたユーザの質問を受け付け

最後にまとめておきたいと思います．

（2）ユーザの質問があいまいな場合は問い返しを行!英語の勉強をしておく!英語の発音に気をつける!質問に対する答えを考えている間は黙りながら考い（図 4），ユーザの質問とよく似ている質問メえるのではなく，「I see.」とか「I understand.」とールとその回答メールの組み合わせを回答としてか口に出しながら考える

取り出す（図 5）．

ざっとあげるだけでもこのような反省点がありま（図 3），システムが持つ質問メールの重要文とその前後の文と比較する．

（3）取り出した回答に内容を確認するラベルを与え

3

す．今後は，このような反省点を改善すべくがんばりたいと思います．

てユーザに提示する（図 6）．

最後に，研究や発表に対してご指導くださった渡

おわりに

辺先生，私の発表練習にお付き合いくださった渡辺

口頭発表を終えて振り返ってみると，去年に何度も発表したおかげで初めて発表した頃と比べてだい研究室の方々，ありがとうございました．これからもよろしくお願いいたします．

ぶ落ち着いてしゃべることができました．しかし，
―８
３―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

国際会議 ISCE 2008 に参加して小 梶 亮 甫Ryosuke KOKAJI
情報メディア学専攻修士課程

1

2年

はじめに
私は IEEE が主催する国際会議 The 12th AnnualIEEE International Symposium on Consumer Electronics（ISCE 2008）に参加ました．学会には各国から322 件の論文が投稿され，内 180 件が採択されました．開催都市はポルトガル共和国ヴィラモウラにある Hotel Tivoli Marinotel で ，2008 年 4 月 14 か ら2008 年 4 月 16 日までの 3 日間にわたり 44 セッシ
ョンの会議が行われました．そこで私は最終日の15：00 から 16：20 に行われたセッション Acquisition, Display & Human interfaces III
目の発表者として

図1

現地の様子

において 2 番

DETECTION OF DEVICE

初日はゲストスピーカーの方のスピーチを聞いた

MOVEMENT FOR OPERATING USER INTERFACE

後，コーヒーブレイクにも参加しました．多くの国と題する口頭発表を行いから参加者が集いましたが，周りを見渡すと日本人

USING OPTICAL FLOWました．

2

参加者が非常に少ない印象を受けました．後に Abstract Book で確認したところ日本人の投稿論文は全開催地について体の 4.3％ に留まっていました．この学会の論文投開催地のヴィラモウラまでは，首都リスボンから電車で約 3 時間かかります．ポルトガル最南端近くに位置し，地中海に面した高級リゾート地です．周辺にはホテルやレストランが立ち並び，港には多数の船が停泊していました．

の関心の深さがよく分かりました．

発表について4

国際会議での口頭発表は今回が 2 回目となりまし

昼間の気温が比較的高く，すごしやすい気候でした．

3

稿数は韓国が 30.7％ ともっとも多く，家電分野へた．同じセッション中に 4 人の発表があり，一人当たりの発表時間は 15 分，質疑応答が 5 分用意されていました．昨年にも 1 度は経験していたものの，会場の様子

なれない英語で研究の成果を伝えることはとても難会場であるチボリ・マリノーテルは，ヴィラモウ

しく，非常に緊張しました．そのため度々発音を間ラで有名なリゾートホテルです．その会議室数部屋

違えてしまい，聞き辛い英語になっていたかもしれが貸しきりにされ，国際会議が行われました．

ません．しかし，なんとか予定通りに 15 分間の発
― ８４ ―

図 3 虫眼鏡式 UI を備えたビュアの概念図
図2

発表の様子

表を終えることができました．
発表終了後，私の研究に対して聞き手の方から 1
件，チェアマンから 1 件の計 2 件の質問がありました．私は英語の聞き取りにはある程度の自信がありました．しかし理工系の専門用語のうち，語意が分からないものがいくつかあり，答えるだけで精一杯
図4でした．質問には少し戸惑ったものの，大きなトラ

提案ビュアの H/W 構成と使用方法

ブルもなく，セッションは無事に終了しました．

5

縮小であると考えられます．先行研究では，ジャイ研究発表の内容

ロセンサを使った回転検知実験により，この機能の本研究ではデバイスの回転・移動を入力情報とす

うち回転に関して実現することができました．そこるユーザインタフェース（UI）の開発を目的としで，本研究では移動，拡大・縮小に関する機能を，ます．私は先行研究において虫眼鏡のように操作で小型カメラを使ったオプティカルフローを用いて実きるポータブルビュアの概念を提案しました．図 3

現することとしました．
図 4 に示した通りビュアを操作する際，ディスプに提案システムの概念図を示します．
提案システムは，携帯電話は PDA といった，小レイ正面には常にユーザの顔があると想定されま型ディスプレイを備えた家電の UI として，マウス

す．従って，小型カメラで撮影した映像にも，常にやジョグダイアルといった入力専用のポインティン

ユーザの顔が写っていることが期待できます．そこグデバイス不要な入力操作を目指します．さらに，で，本研究では，顔部分を中心にオプティカルフロ

コンピュータや情報端末の操作に不慣れなユーザでーを用いた移動ベクトル検出で，デバイスの移動・も，直観的に操作方法を理解できるように，端末の遠近を推定しました．試作機を用いた検証実験の結動きと小型ディスプレイ上の出力画面の関係が，虫果を図 5 に示します．
端末を上下左右に動かした時，ユーザの顔領域が眼鏡本体とレンズから見える鏡像との関係となるよ

カメラの撮像範囲内にあれば，顔の移動を検知し，う設計します．
ビュアに必要な機能は画像の回転，移動，拡大・その動きベクトルによって画像を移動させることが― ８５ ―

イを備えた端末にも容易に組み込むことができるよ
うになりました．

おわりに6

今回の学会参加では，他の研究者の発表を聞く中で，興味深いものが多々ありました．しかし，度々専門用語が分からないことがありました．そのた
図5

め，専門用語を習得することの重要性に改めて気付

検証結果

かされる国際会議となりました．従って，これからは研究を続けていくと共に，語意力を高め，自信をできました．
検証実験により UI 操作に必要な基本機能は実現

持って次の国際会議に臨みたいと思います．

できました．また，求められる虫眼鏡のような操作最後になりますが，終始ご理解ある指導をしていたも実現できました．これで全ての処理と操作が低ス

だいた長谷智弘教授と野中誉子博士研究員に深く感

ペックシステム上で実現できました．従って，提案謝いたします．

した手法は携帯電話や PDA などの小型ディスプレ― ８６ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

国際学会 ISCE 2008 に参加して──12th Annual IEEE International Symposium on Consumer Electronics──

嶋 野 雅 人Masato SHIMANO
情報メディア学専攻修士課程2年必要であること，（2）ボタン自身の厚みと，押し込

1．はじめにみしろが必要であること，（3）押したか押していな

私は，2008 年 4 月 14 日から 16 日までの 3 日間，

いかの ON/OFF の 2 値しか得られないこと，とい欧州ポルトガルで開催された ISCE 2008（正式名称

う問題があります．そして，タッチセンサ式の入力

thは 12 Annual International Symposium on Consumer

装置には，上記の（1），（3）の問題に加え，（4）製

Electronics）に参加し，口頭発表を行いました．

造コストが掛かること，（5）操作性の確保のために本学会は，IEEE（The Institute of Electrical and Elec-

小型化に限度があることという問題があります．

tronics Engineers, Inc．）の Consumer Electronics Soci-

そこで私たちは，指先の力に応じた線形な出力をety が主催する家電に関するシンポジウムです．主

得られ，かつ特別な面積がいらず小型・低コストでに A/V 技術やワイヤレス通信技術，ホームネット実現できる新しいインターフェイスを研究しまし

ワークに関する技術などについての研究発表がなさた．そして，入力装置としてひずみゲージを採用すれます．第 12 回目となる今年は，ポルトガル南部ることを決めました．図 1 に示すひずみゲージは，

ヴィラモウラにある Tivoli Marinotel というホテル

荷重測定，変位測定，振動測定などに使用される力を会場に行われました．今回は全 322 件の投稿のう

学的センサです．このゲージを測定物に取り付ける

ち，180 件の論文が採択され，それらが 44 のセクと，測定物の変形と同率でひずみゲージも変形し，ションに振り分けられました．そのうち，私の発表

細い抵抗体の伸び縮みにともなってゲージの抵抗値

は 3 日目の「Acquisition, Display & Human interfaceが変化します．そして，生じた抵抗値変化を検出回III」というセクションで，「USER INTERFACE TO

路によって電圧の変化として取り出し，ユーザイン

INPUT IN PROPORTION TO FINGERTIP PRES-

ターフェイスに利用します．

SURE」という題目にて行いました．発表のテーマ

本研究では，次の二つの検証実験を行いました．

は，ひずみセンサを用いた，指先の圧力に比例する

一つ目の実験では，作成したひずみ検出回路の出力入力が得られるユーザインターフェイスの提唱での正確性を確かめ，入力装置として使用できるかどす．その上，提案の実証として行った二つの実験のうかを検証しました．そして，二つ目の実験では，結果をグラフや動画を交えて説明しました．

2．発表内容について
近年，小型，軽量化が進む携帯情報端末の指先での入力には，プッシュボタンや静電型・抵抗型のタ
ッチセンサが一般に使用されています．しかし，ボタン式の入力装置には，（1）指で押すための面積が― ８７ ―

図1

ひずみゲージ携帯端末向けのレイアウトで，提案するユーザインで操作できるように配置しました．センサユニット

ターフェイスが正常な動作を行えるかを検証しましと試作システムの外観を図 4 に示します．そして，た．

T-Engine 上で受け取ったデータを棒グラフで表示

検証実験 1 では，図 2 の実験システムで，荷重にするアプリケーションを動作させました．その結果対して出力される電圧値が理論値と比べてどれだけが図 5 です．親指にかける圧力のわずかな変化にも正しいかを検証しました．その結果が図 3 です．結正確に反応し，その応答はとても直感的なものでし果から，ひずみゲージからの出力は荷重に対して線た．

形性を有しており，理論値との平均誤差は約 9.3％

このユーザインターフェイスの利点として，シャであることが確認できました．また，センサの位

ーシ内に特別な面積・厚みやそれを置く位置も確保

置，方向，板の大きさを変えても，同様の線形出力する必要がありません．また，センサおよび検出回が得られました．よって，このひずみ検出回路の出路等の構成部品は，いずれも通常入手可能な標準品

力は，ユーザインターフェイスとして使用するにはです．そして，多値の入力を直感的に得ることが出十分であることが確認できました．

来ます．このユーザインターフェイスは，非常にシ続いて検証実験 2 では，携帯端末として組込機器
開発環境である T-Engine を使用し，ひずみゲージ

ンプルな構成で，ハードの大きさに制限されず，かつ非常に直感的な入力方法を提供できます．

は板厚 0.8 mm のアルミニウムの箱の側面に，親指

図 4 センサユニット（左）と試作システム 外観（右）図2

検証実験 1

外観図3

検証実験 1

結果

図5
―８
８―

検証実験 2結果

3．会場にて
会場へは，関西空港からヘルシンキ経由でリスボン空港まで空路で約 14 時間，リスボンで一泊した
後，列車で陸路を約 4 時間と大変な長旅でした．しかし，会場のあるヴィラモウラはマリーナを囲む高級リゾート地で，天候にも恵まれ，移動で溜まった疲れも吹き飛ぶほどのところでした．また会場のホテルもとても豪華で驚きました．会場に着いてから

図6

は，英語での口頭発表は二回目だったので，本番ま滞在先のホテルからの眺めであまり緊張も焦ることもなく落ち着いて望むことが出来ました．ただ，私の発表の前日の夕方からバンケットがあり，終了後ホテルに帰れたのが午前 1
時を過ぎていたのが予想外の出来事でした．バンケ
ットでは，他の大会参加者の方たちと丸いテーブル
を囲って地元の魚料理をポルトワインとともに食べたり，ポルトガルの民族舞踊を見たりしました．その時，私の隣に座った方が韓国の大学生の方で，日本語の勉強もされているそうでした．私も大学で韓図7

国語の授業を受けていたので，その方と英語，日本

バンケットでのポルトガル民族舞踊

語，韓国語を交えたお話をしました．ポルトガル料
理もおいしいものばかりで，とても楽しいバンケッ
トでした．発表前日の睡眠時間は短くなりました
が，発表準備は日本を出る前に終わらせていたので，当日は原稿の読み直しだけをして本番に望みました．
発表は一人あたり 20 分の持ち時間で，プレゼン
15 分，質疑応答 5 分の構成でした．自分のノート
PC を持ち込んでいたため，動画の再生や内蔵フォントの心配がなく発表は順調に進みました．発表後
図8の質疑応答では，センサの感度は接触している状態

発表中の私を感知できるかなどについて聞かれましたが，自分の稚拙な英語力では満足な返答をすることが出来ず，質問者の方にただただ申し訳なく思いました．

4．おわりに思っていることを英語で伝えるということはとても今回の学会出席は，実は論文の査読の結果が分か

難しく，英会話の勉強がまだまだ足りていないと痛るのが本番の約一ヶ月前で，採択通知が来てから飛感しました．

行機・ホテルの予約と発表原稿の用意を一月でしな
ければなりませんでした．このような急なスケジュ― ８９ ―

ールでも発表までこぎ着けられたのは，過去の経験

最後になりましたが，今回の国際学会での発表にがあったからに他なりません．こういった経験は何惜しみない協力を尽くしていただいた，長谷智弘教

事にも変えられない大切なものだと確信するととも授と野中誉子博士研究員，ならびに，学会参加にまに，今回の経験もまた何かに生かせるように，残りつわる諸費用を補助していただいた龍谷大学理工会の学生生活を頑張りたいと思います．

に深く感謝いたします．

―９
０―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

国際会議 ISCE 2008 での発表
上 杉 勇 太Yuta UESUGI
情報メディア学専攻修士課程

1

1年

はじめに
私は 2008 年 4 月 14 日〜16 日の期間にポルトガ

ル共和 国 ア ル ガ ル ベ 州 ヴ ィ ラ モ ウ ラ で 行 わ れ たIEEE の Consumer Electronics Society が主催する国際会議，「International Symposium on Consumer Electronics 2008」に参加しました．この学会は民生用電子機器についての国際会議であり，180 人程が口頭発表やポスター発表を行いました．学会のセッシ
図1

ョンは「Internet Applications」，「Multimedia and Net-

会場のホテル

working」，「Communications」などがありました．
そして，2008 年 4 月 15 日の 15 時 00 分〜16 時 20

向かいました．会場はこのヴィラモウラで一番豪華分に行われたセッション「Automotive & Home elec-

なホテルで，こんな機会でもなければなかなか入れ

tronics II」において，「Time Sharing System for In-

るようなホテルはありませんでした．

home Electric Appliances Using Simple Network Time会場となるホテルに到着後，まずは発表をするた

Protocol」と題する口頭発表を行いました．発表時

めの部屋を見に行きましたが，関係者の方たちが打間は 15 分間で，質疑応答の時間が 5 分間でした．

ち合わせをしており，発表前に部屋を見ておくこと

2などはできませんでした．

ポルトガル，ヴィラモウラの様子

実際に部屋を見ることができたのは，会議が始ま今回の会議への参加でポルトガルのヴィラモウラ

り，自分の発表が始まるまでの少しの間だけでしには，初めて行くことになりました．ヴィラモウラ

た．部屋は思ったよりも広く，ホテル側が用意してはヨーロッパの人たちが休みに訪れるリゾート地

くれている机や椅子などが厳格な雰囲気をかもし出で，夏には沢山の観光客が来るようです．ただ，4

していました．1〜2 時間後には自分がここで発表

月というリゾートには時期外れであったため，観光をすることを考え，緊張感が増していきました．

客はまばらにしか居ませんでした．寂しい事に小さ

部屋の正面には，左手に発表者の演台，中央に発な町なので，食事に出かけたりしても街中では，学表用のスクリーン，右手にチェアマンの席となって会関係者ばかり目に付くという状態でした．

いました．そして，聴衆用の席は 100 名程分用意さ3れていました．

会場の様子
ヴィラモウラに着き，まずは会場となるホテルへ― ９１ ―

4

発表について発表内容について

5

発表の順番は，セッションの中の 2 番目のはずで

ディジタル放送時代には，現在のアナログ放送でしたが，一番目に発表を行う予定であった方が急遽毎時されていた時報がなくなることが知られていま来られないということで，私の発表が一番目に繰りす．また，家庭内の AV 機器はそれぞれが多機能上げとなりました．また，セッションが始まった直化し，それを構成するシステムは大規模化しつつあ後には聴講者が私たち以外には 2〜3 人しか居らり，使い方においても，システム内の機器を同じ時ず，この中で発表をするのかと少し残念に感じてい間基準を用いて，同期して操作することも考えられました．しかし，議長による挨拶や私の紹介が始まます．このような状況では，機器毎に正確な時刻情る頃には立ち見が出るほど満席に近い状態へと変わ報の設定や，機器間の同期運転のための正確な時間っていました．

の共有が必要です．そしてその時刻情報が，家庭内

私はこの発表を行うにあたり，発表用の資料と原稿を作った後に，スライドを見るだけで話す内容がで安価で安定的に入手可能であることが望まれます．

自然と思い出せる様になるまで，発表練習を繰り返

そこで本研究では，民生用の家電製品に同期運転しました．また，大学での卒業論文発表会や，国際のための時間共有システムと，正確な時刻を設定す

会議での発表を一度経験したことで，発表についてるための時刻取得システムを組み込む事を目的としは以前よりも不安が少なく，適度な緊張感の中で発ました．

表を行うことができました．しかし，質疑応答の時

この目的を達成するために，小型で省電力な家電

間では，英語の聞き取りが難しく，一人の方の質問

向けの組込マイコンとリアルタイム OS を有したデにお答えするのに時間が掛かり過ぎるなどの反省すバイス上で動作する，SNTP サーバとクライアント

べき点もありました．

を提案しました．

おもな質問の内容は「本研究では何故 SNTP を最後に，提案方法を家庭用に使用されることを想用いたのか」などといった内容で，発表中でも説明

定した，組込み MPU と RTOS と 1.8 MB のメモリをしていましたが，この説明が不足していたためにの小さなリソースの評価システムへ実装し，検証し出た質問だったのではないかと思います．今後発表

ました．検証実験用システムの概要を図 3 に示しまを行う上で，注意していこうと思います．

す．その結果，SNTP サーバに対して，1 ミリ秒以

図2

発表の様子

図3
―９
２―

検証実験用システムの概要

内の精度で正確な時刻が得られ，RTC にそれを設事も気づくことができ，とても有意義な発表だった

定することができました．

と思います．

6

今回の勉強となった点，反省すべき点を踏まえ，おわりに次回国際会議へと参加する際には，今回以上の発表

この発表を終えてみて，発表を行う直前は人が少が行えるよう精進していきたいと思います．

なく不安になりましたが，結果としては大勢の方に

最後に，終始ご理解ある指導をしていただいた長聞いて頂くことができました．また，貴重な意見や

谷智弘教授と野中誉子博士研究員，侯亜飛博士研究

質問を頂き，自分で考えているだけでは分からない

員に深く感謝します．

―９
３―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

CICMT 2008 に参加して
明 田 直 樹Naoki AKITA
機械システム工学専攻修士課程

1年

利用しており，圧電体とは，圧力をかけると電気が

1．はじめに流れる現象（圧電効果）や，電場をかけると力が発2008 年 4 月 21−24 日の 4 日間，ドイツ・ミュン

生する現象（逆圧電効果）を示す物質です．

ヘンの Holiday Inn Munich City Center で開催され圧電アクチュエータには，一般的にチタン酸ジル

た IMAPS/ACerS 4th International conference and ex-

コン酸鉛（PZT）という圧電体が使われており，ス

hibition on Ceramics Interconnect and Ceramics Micro-

テンレスやシリコン基板上に，高密度な PZT の膜

systems Technologies（CICMT 2008） に参加しましが形成されて，できています．圧電アクチュエータ

た．CICMT は，国際実装技術協会（IMAPS）と，に使用する PZT 膜の膜厚は 1 µ m 以上が求められ

米国セラミックス協会（ACerS）の協賛による，セています．しかし，従来の成膜技術で 1 µ m 以上のラミックスの実装関係の国際会議です．

膜を作ると，膜に割れが生じる，膜が餝離しやす

私は Poster Session においてDielectric properties

of PZT films deposited by Inductively Coupled Plasmaい，成膜に多くの時間を費やすといった問題があります．

assisted Aerosol Deposition Method（誘導結合プラズ

これらの問題を解決するため，さまざまな成膜技

マ援用エアロゾルデポジション法により成膜された術の開発が行われています．そのひとつに「エアロPZT 膜の誘電特性） というテーマで発表を行いまゾルデポジション（AD）法」という成膜技術があした．

ります．AD 法は，室温で成膜できること，緻密な膜が形成できること，ガラス，金属，プラスチック

2．発表内容基板上に成膜できることといった特徴を有しています．さらに，スパッタ法などの従来の成膜技術と比

2. 1．研究背景と目的
近年，私たちの生活に不可欠となっているパソコ

較して，約 10 倍以上の高速成膜が可能です［1］．

ンやプリンタなどをはじめとする電子機器はさらなAD 法の成膜プロセスを以下に簡単に述べます．

る小型化・高機能化が求められています．また，同まず，原料粉末を搬送ガス（ヘリウムや酸素など）時に製造コストの削減も必要とされています．これと混合させ，エアロゾル（Aerosol；タバコの煙のに伴って，電子機器に多く用いられている「圧電アようなもの）を形成します．そして，真空ポンプにクチュエータ」という電子部品の小型化・高機能化

よって減圧されているプロセスチャンバに，圧力差と同時に安価な製造方法が求められています．圧電によって高速でエアロゾルを吹きつけ，基板上に膜アクチュエータは，例えば，ハードディスクドライを形成します．

ブの磁気ヘッドや，インクジェットプリンタヘッドなどに使われています．

圧電体である PZT を原料粒子として AD 法で膜を形成すると，原料粒子は基板上で破砕して，結晶

圧電アクチュエータには「圧電体」という物質を粒微細化により，硬度が高くなります．一方で，粒

―９
４―

図1

図2

RF 0 W の PZT 膜の SEM 断面構造

図3

RF 800 W の PZT 膜の SEM 断面構造

誘導結合プラズマ援用 AD 法装置の概略図

子の破砕などにより，膜中に多数の欠陥が発生して，圧電定数が減少します．
本研究では，原料粒子の破砕の抑制を目的として，図 1 に示すような AD 装置を使用し，プロセ
スチャンバ手前のガラス管内において，エアロゾルに誘導結合プラズマ（Inductivity Coupled Plasma ;ICP）を照射させました．プラズマのエネルギーを原料粒子に与えることで，粒子の破砕を抑制できるのではないかと考えました．膜の断面構造と誘電率の変化の関係について得られた結果を以下に示します．

図4

2. 2．結果

PZT 膜の誘電率の変化

プラズマ非援用時（以下，RF 0 W と記す）と高周波（RF）電力 800 W のプラズマ援用時（以下，構造は，所々に 1 µ m 前後の大きさの丸い形状のもRF 800 W と記す）を比較した結果について説明しのが見えます．

ます．

次に，膜の誘電率の結果を図 4 に示します．な

まず， 図 2 お よ び 図 3 に ， 走 査 型 電 子 顕 微 鏡

お，縦軸は誘電率（Dielectric constant），横軸は周（SEM）で観察した，RF 0 W および RF 800 W の PZT

波数（Frequency）です．周波数 1 kHz の測定結果

膜の断面構造の観察結果を示します．図 2 と図 3 をは，RF 0 W の膜の誘電率は約 50, RF 800 W の誘電比較したとき，RF 0 W の膜の断面構造は，断面が率は約 240 でした．

壁状であるように見えます．RF 800 W の膜の断面―９５―

誘電率の向上の理由のひとつとして，次のようなことが考えられます．一般的に，粒径の大きさと誘電率には，関係があることが知られています［2］．図2 と図 3 を比較した結果，プラズマの援用により，膜の断面組織の変化が見られます．このような変化
が，プラズマ援用によって回復した誘電率に寄与していると考えます．

3．発表について学会発表は私にとって，今回で 2 回目でした．前
回は国内の学会に参加したのですが，今回は海外で開催された国際会議，つまり，英語での発表です．

図5

発表会場の様子

図6

発表中の様子図7

バンケットにて

今まで英語の勉強はなるべく避けてきたため，英語の発表というだけで，いきなりハードルが上がったような気がしました．特に，ポスターの作成や，ポスターの説明文の作成に苦労し，日本語から英語にするときに，専門用語をどのように表現すればよいか分からないことが多く，たくさんの数の英語論
文を読み，参考にしました．
当日のポスター発表には，10 名ほど，私のポス
ターを見に来ていただきました．ある程度は事前に準備しておいた文章で話すことができたのですが，予想外の質問に対しては，知っている単語を並べたり，ジェスチャーで伝えたりすることで精一杯でした．
また，同じ AD 法の研究をしている韓国の大学
院生 2 名と仲良くなり，ポスターセッションの会場において，お互いの研究について，片言の英語ながらも討論できたことは，私にとって本当に貴重な経験であったと思います．彼らとは発表後のバンケッ
トでも同席し，研究の話以外にも，お互いの国の話
や，世間話で盛り上がり，とても楽しく過ごせました．韓国の学生は母国語以外も，英語をしっかり話すことができ，日本語も少し話せます．さらに，礼儀（特に目上の方に対する）もきっちりしており，見習わないといけないことがたくさんあると痛感しました．
今回の発表を通じて，私が今すべきと考える英語の勉強を挙げると次の 3 つになります．

まず，英文法の復習．特に基本的なところで，文型や時制（過去形，未来形など）の分野です．いき― ９６ ―

なり喋るとなると，単語だけでいっぱいいっぱいになり，文法通り話せなくなります．
次に，高校レベルの物理や化学の英語の本を読むことです．研究の基礎となる分野の復習とともに，知っている用語が英語だとどのような表現をしているかに注目して読むとよいと思います．
最後に，自分の研究分野に関連する英語論文を読み，内容について理解し，専門用語がどのように表現されているかを知っておくべきです．今後，国際会議での発表を控えておられる方は，参考にしていただけると幸いです．

図8

マリエン広場から延びる歩行者天国

4．ミュンヘンの街
ミュンヘンはドイツ南部の都市で，人口はベルリ
ン，ハンブルグについで，3 番目に多い都市です．
発表の合間に時間が取れたので，ミュンヘンの街を散策しました．
一言で言えばミュンヘンの街は，とてもきれいな街でした．建物は美しい外壁や壁画，彫刻で覆われており，高さも統一されて並んでいます．また，街灯のデザインも美しく，街が一つの芸術品といった感じです．街の中心となるマリエン広場を中心に東西に 1 km は歩行者天国（図 8）になっており，多図9

新市庁舎とマリエン広場

くの商店が軒を連ねていました．
マリエン広場には昼間にもかかわらず，オープン
カフェならぬ，オープンビアホールが並んでいて，
平日の日中にもかかわらず，多くの観光客や家族連です．

5．おわりにれで盛り上がっていました．4 月下旬のミュンヘン

今回のドイツの発表で，国際学会の経験を積めたの気温は ， 10℃ 〜15℃ と 日 本 と 比 べ て 少 し 肌 寒だけでなく，今後どのような英語の勉強をすべきか

く，雨もよく降ります．そんな中で昼間から外でビ

分かり，また，海外の友達を作ることもでき，とてール！さすがドイツ！

も有意義な時を過ごせました．今後の活動へのモチマリエン広場の中心には新市庁舎（図 9）があベーションが高まったと感じています．

り，「新」と付くものの，築 100 年以上の建物でこのような貴重な機会を与えていただいた森正和

す．しかし，そんなことは感じさせないほど立派

先生，研究室のメンバーの皆様，ドイツでお世話にで，壁の彫刻や壁画，からくり時計はまさに圧巻でなった産業技術総合研究所の皆様に深く感謝いたし

した．

ます．

1 日ではとても観て回れないほど，素晴らしい街でした．できればもっと観光にも時間が欲しかった― ９７ ―

参考文献［ 2 ］ Jungae Kim, Seong-Hyun Kim, Jong-Pil Kim, Yoon-［ 1 ］ Jun Akedo, Maxim Lebedev, Japan Journal of Apllied

Hwae Hwang and Min Su Jang , Journal of Korean
Physical Society, Vol. 35（1999），pp. S 1465−S 1468

Physical, Vol. 40（2001），pp. 5528−5532

―９
８―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 2 回音声ドキュメント処理ワークショップに参加して
坂 本 篤 司Atsushi SAKAMOTO
情報メディア学科

2007 年度卒業

する際には何らかの対応を行う必要があると考えら

1．はじめにれます．しかし，圧縮処理が音声認識に与える影響

私は，豊橋技術科学大学で 2008 年 2 月 29 日から
3 月 1 日まで二日間に渡り開催された，第 2 回音声の調査はこれまで十分に行われていないため，この基礎的検討を行いました．

ドキュメント処理ワークショップに参加しました．
研究内容

このワークショップでは，音声ドキュメントを対象2. 2とした音声収集・分析・認識・検索・言語などの発2. 2. 1

ベースライン音声認識システムを用いた圧縮音声の認識表が行われ，また参加者も大学生・院生に限らず企業の研究者の参加も多数ありました．その中で私ははじめに，今回の研究において重要となる音響モ「多言語音声ドキュメントのアーカイブ・検索のたデルについて簡単に述べます．音響モデルとは，認めの音声情報処理の検討」というテーマで発表を行

識対象の音素がそれぞれどのような周波数特性を持いました．ここでは，研究内容と学会に参加した感っているかを表したものであり，例えば，小さい声

想について報告します．

と大きい声ではそれぞれ特性が異なるので，これらの認識では異なる音響モデルが必要です．最初は，

2．研究について
2. 1

従来の 16 kHz サンプリング 16 bit 線形量子化の非研究背景

圧縮音声で学習した音響モデルを用いて圧縮音声を

近年の情報処理技術の進歩に伴い，会議やニュー認識した結果について述べます．

スなどの話し言葉のマルチメディアコンテンツがネ実験結果を図 1 に示します．ベースラインとなるットワークを介して大量に配信され，音声ドキュメ

非圧縮音声の認識結果（WER）は 8.23％ です．ビントとしてアーカイブされるようになりました．ネットワーク上で保存されている膨大な音声ドキュメ
ントの検索を行うためには，キーワードなどをインデックスとして付加しておくことが重要であり，この付加の手段として音声認識は有望です．これまでの音声認識の研究のおもな対象は 16 kHz サンプリ
ング 16 bit 線形量子化の非圧縮音声ですが，ネットワーク上のニュースなどの音声ドキュメントは mp
3 などの方式で圧縮されて保存されており，これらの圧縮過程では人間の聴覚に影響しないように情報が削減されます．このような非可逆圧縮音声を認識― ９９ ―

図1

ベースラインシステムを用いた圧縮
音声の認識

ットレート 32 kbps では圧縮形式にかかわらず 10％

的にオフラインで認識してインデックスを付与して前後の WER が得られました．このことから，32

おけばよく，このような音声認識を行う場合には，kbps 以上のビットレートがあれば従来の音声認識

途中の認識結果と認識対象の音声データで繰り返しシステムで処理しても大きな問題がないことが分か適応を行うことで音声認識の精度向上が得られるこります．一方，ビットレート 24 kbps 以下ではビッとが知られています．ここでは，この繰り返し音響

トレートの低下にともなって誤り率（WER）が増モデル適応の効果について調べました．また，対象加することから，圧縮された音声を従来の音声認識としている圧縮音声ドキュメントに音響モデルを繰システムでそのまま処理した場合の精度低下が大きり返し適応した場合，音響モデルは入力環境と話者いことが分かりました．

性の両方に適応されます．

音響モデルの入力環境への適応

2. 2. 2

mp 3 形式 16 kbps の音声認識において，ベースラ

先ほどの実験では，入力環境と音響モデルが一致

イン音響モデルを用いた場合の WER は 34.51％ でしていないことが考えられます．認識精度の向上のあり，適応を 3 回繰り返し行うことで 20.58％ の手段として，入力環境に音響モデルを適応する手法

WER が得られました．これらのことは，音声認識が一般的に用いられており，この効果を確認しましと音響モデルの適応を交互に繰り返すことで，16た．適応データは JNAS コーパスに含まれる音声kbps 程度の圧縮音声ドキュメントは処理できるよを利用したことから，評価データに含まれる話者はうになる可能性があることを示しています．一方，適応データからは除かれていると考えられます．

8 kbps の音声認識において適応を 3 回繰り返し行う

音声認識を行った結果を表 1 に示します．入力環

ことで 61.20％ の WER が得られことから，8 kbps

境に一致した音響モデルを用いた場合の WER はに圧縮された音声ドキュメントを音声認識してイン23.90％ であり，環境不一致モデルを用いた場合にデキシングをつけることは困難と考えられます．

比べて誤りを約 30％ 削減できました．ただし，非これらの結果より，音声ドキュメントに音声認識

圧縮音声を対象として環境一致モデルで認識を行っを行ってアノテーションを行うことを想定した場た場合（従来の音声認識：WER 8.23％）と比べる

合，1）圧縮して保存する際には 32 kbps のビットと誤りはおよそ 3 倍であり，この結果は，入力環境

レートを確保すれば十分であること，2）16 kbps のと音響モデルを一致させるだけでは，16 kbps に圧ビットレートでは音声認識と音響モデルの適応を交縮された音声を認識することは難しいことを示して互に繰り返すことで処理できる可能性があること，います．

が分かりました．

話者と入力環境の両方にマッチした音響モ

2. 2. 3デルを用いた音声認識
音声ドキュメントの検索のためには，音声を事後

3．おわりに今回のワークショップでは，おもな発表者が博士や修士号を目指す院生，企業の研究者などが 8 割以

表1

入力環境にマッチした音響モデルを用いた音声認識の結果（mp 3, 16 kbps）

上であるためか，私の研究内容や発表もまだまだ未熟だったと感じました．しかし，発表を通して貴重

音響モデル

入力音声

WER（％）

ベースライン

mp 3 圧縮34.51

mp 3 音声適応

mp 3 圧縮

23.90

持つことができ，私にとって大変有益なものとなりベースライン

非圧縮

8.23

ました．

な意見を多数いただきました．このワークショップに参加することにより本分野の知識を深める機会を

―１
００ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

音声ドキュメント処理ワークショップに参加して
野 澤 研一郎
Kenichiro NOZAWA
情報メディア学科

2007 年度卒業

で，それらを同時に音声認識し，翻訳モデルから与1．はじめにえられた英語と日本語の文字列の対応スコア，すな

私は 2008 年 2 月 29 日から 2008 年 3 月 1 日に，

わち翻訳スコアを用いてリスコアリングを行い，日愛知の豊橋技術科学大学で行われた第 2 回音声ドキ

本語文字列を出力させることで音声認識の高精度化

ュメント処理ワークショップに参加しました．このを目指すことを目的としています．その枠組みを図

ワークショップでは音声ドキュメントを対象とした

1 に示します．

音声収集・分析・認識・検索・言語モデル・コンテ
ンツ化など多岐にわたる発表が行われました．

本研究では，翻訳モデルを音声認識に用いることの有効性を確認するため，予備実験を行いました．

今回，私は「多言語音声ドキュメントのアーカイ

具体的には，英語の音声認識結果に誤りが含まれな

ブ・検索のための音声情報処理の検討」というテー

い場合の機械翻訳を用いた日本語音声認識の実験，マで口頭発表しました．

すなわち，英語正解テキストとその機械翻訳結果を利用して日本語の音声認識を行いました．図 2 に，

2．研究内容話者ごとと平均の音声認識の結果を示します．ベー

ここで，私が発表を担当した翻訳モデルを用いてスラインとは翻訳モデルを用いない音声認識のこと

情報を補いあいながら同時に多言語の音声認識を行です．ベースラインシステムでの 5 名の話者での平う方法について説明します．

均誤り率（WER）は 13.13％ でした．これに，翻訳

近年，話し言葉の音声認識技術は，8 割程度の精モデルを利用することで 12.40％ の WER が得られ度が達成されており，話題の転換点や重要箇所へのました．これらの結果は，提案する翻訳モデルを用

インデキシングなどの，おもにキーワードベースのいた音声認識の枠組みが正しく機能していることを処理のためには，音声認識はある程度利用できるレ

示しています．

ベルに達していると考えられます．しかし，会議録次に，正しい英語対訳テキストの代わりに，実際作成やニュースの字幕作成などの，発話のほぼ全ての音声認識結果を用いることを考えます．ここで，を一旦テキストとして書き起こす必要がある処理の英語の音声認識の精度がどの程度であれば，日本語ためには，現状の音声認識精度は不十分であり，よの音声認識において正しい英語対訳テキストを用いり一層の向上が求められています．このような背景た場合と同等の結果が得られるかを調査しました．

に基づき，本研究では，話し言葉の中でも国際放送

具体的には，正しい英語対訳テキストから英語音

ニュースの音声を対象とし，そのアーカイブのため

声認識文に置き換えた際に翻訳スコアが変動する値の音声認識の研究を行いました．

を翻訳モデルパープレキシティの変動値として評価

具体的には，放送ニュースでは日本語音声と共にしました．この値が小さければ英語音声認識が正し同一内容の英語音声が放送されている場合が多いの

い英語対訳テキストを用いた場合と同等の認識精度

―１
０１ ―

翻訳モデル

日本語音声認識

日本語
音声 X

P(J｜E)
日本語文字列 J

音響モデル
デコーダ
言語モデル

英語
音声 Y

中間表現
（N-bestリスト 翻訳モデル
単語グラフ
を用いた
音声認識
など）
（リスコアリング）

英語音声認識英語文字列 E

音響モデル

P(E｜J)

デコーダ
言語モデル

翻訳モデル

図1

18

WER（%）

16

同時音声認識の枠組み

ベースラインWER が 40％ 以下では変動が大きいものが少なく翻訳モデルを用いた音声認識なる傾向がみられました．この結果は，単独の言語

14の音声認識で 40％ の WER が得られれば，それら12を統合して同時音声認識を行った場合に，認識精度10を改善できることを示唆しています．また，WER

8

が 40％ から 60％ でも，翻訳モデルパープレキシテ

6
4

話者A

話者B

図2

話者C

話者D

話者E

ィの変動が小さい場合も多く，このことは，半分程AVG

度の誤りを含んでいても翻訳モデルを用いることが予備実験の結果

翻訳モデル
パープレキシティの変動有効である可能性を示しています．

3．発表時の様子

1200
1000

音声ドキュメント処理ワークショップでは大学の

800
600

先生方だけでなく NHK や NTT などの音声ドキュ

400

メントに携わっている研究者の方々も参加されてい200たので，実際に放送技術に用いられているシステム
や現在研究中な技術の発表もあり，大変面白いと感

0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

英語音声認識の認識率（WER(%)）

図3

認識率と翻訳モデルパープレキシティの関係じることができました．
自らの発表は 2 日目の午前中だったので，1 日目
は他の方々の発表を聞いていましたが，こんなすごい先生方の前で発表することに段々と緊張してきまが向上する結果が得られると考えました．結果を図した．しかも，自分の担当は 15 分発表することに3 に示します．

なっていましたので，途中で頭が真っ白になって喋

英語音声認識の WER が小さくなるにしたがってれなくなってしまうんじゃないかと不安になりまし

変動も小さくなる傾向（相関係数 0.463），および，た．ですが，事前に先生の指導の下に練習を積み重

―１
０２ ―

ね，1 日目の晩にホテルで練習した際にオッケーと言ってもらえたので，本番では自信を持って発表することができました．また，1 年間自分ががんばっ中に発表できた喜びでとても胸が熱くなりました．

4．おわりにて研究してきたことだからきっと認めてもらえると発表に向けて準備する際，「よりわかりやすいプ

いう確信もありました．発表時には練習のとき以上

レゼンテーションをするにはどうすればいいのにスムーズに説明する事ができ，発表後にはさまざか？」「より見やすい資料を作るにはどうすればい

まな質問やコメントをいただきました．自分が研究いのか？」ということを自分自身が深く考えるいいしてきた中で，今までに気づかなかったことをたく機会になりました．私の発表で出席者の方々が理解さん教えていただき，この研究の新たな課題が見えできたのか少し不安ですが，これから社会に出てプてきて大変有意義な時間でした．終わったときにはレゼンテーションする際には，この発表で学んだ多練習の成果を出し切った達成感と自らの研究を世のくのことを思い出してがんばりたいと思います．

― １０３ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本生態学会福岡大会での研究発表を通じて
高 井 健 太Kenta TAKAI
環境ソリューション工学科

2008 年 3 月 14〜17 日に福岡県博多市で開かれた2007 年度卒業

り，肉食生物は高い栄養段階になるといえます．ま日本生態学会福岡大会」において，私はた栄養効率 Q/B とは，ある生物をある期間維持す

3 月 15 日に行われた動物群集に関する研究についるのに必要な餌資源の量が，その生物の量の何倍でての口頭発表会に参加し，自らの研究「捕食者としあるかを示す値のことです．これらの三項目，1．

てのヒト：食物網におけるその生態学的特徴」につ

体サイズ，2．栄養段階，3.Q/B は，生態系内においての発表を行いました．

ける生物間のエネルギー移動を考える上で重要な要「第 55 回動物の群集内において，生物種間には「食う−食素となるため，ヒトに利用されている魚種とカリブわれる」という関係が存在します．また「食う−食海域における魚種について，これら三項目の平均のわれる」の関係は捕食関係と呼ばれ，生態系内にお差を検定し，その結果を発表しました．

いて網の目のような構造を形作ることから，食物網

また，体サイズと栄養段階との関係，及び体サイと呼ばれています．この食物網内にヒトを組み込ん

ズと Q/B との関係についても，それぞれの残差にで考えた場合，ヒトは一種の捕食者として考えるこおける集団の差の検定を行い，この結果を発表しまとができます．また同時に，ヒトによる生物資源のした．
本研究の結果は，ヒトは体サイズの大きい種・栄利用は捕食行動として考えることができます．
今大会において私の発表した研究は，我々人間を養段階の高い種・Q/B の低い種，そして体サイズが一種の動物「ヒト」として捉えたとき，ヒトは食物

同じ種の中でも比較して栄養段階の高い種を利用し網内においてどのような特徴を持つのか？また，ヒているということが分かりました．私はこの結果

トによる資源利用は効率良く行われているのか？とを，系全体のエネルギー効率の観点から捉えて考えいうことを生態学的な観点から考えようとする研究ました．その結果，ヒトはエネルギー効率が悪いにです．

もかかわらず，栄養段階の高い種，それも体サイズ

本研究では，漁業をヒトによる捕食行動として考え，カリブ海における漁業データ及び魚群集データから期待される以上に栄養段階の高い種を利用しているということが分かりました．

を用いました．これらのデータより，1．ヒトに利

発表では多くの方の意見が欲しかったので，この用（漁獲）されている魚種と 2．カリブ海域におけ

結論に対する二つの仮説も併せて発表しました．一

る魚種の差を，体サイズや栄養段階，また栄養効率

つ目の仮説は，漁業方法に起因しているのではない

Q/B から比較し，議論を行いました．栄養段階とか？というものです．ヒトは漁業という，他の生物は，捕食関係のつながりをあらわす食物連鎖の，生種に類を見ない方法で捕食活動を行っています．こ産者からの長さを表す値で，生産者を 1 とし，高次の漁業の方法が肉食性大型魚種を獲ることに長けて捕食者になればなるほど栄養段階も高くなるといういるのかもしれない，という仮説です．二つ目の仮ものです．一般的に，食植生物は低い栄養段階とな説は，ヒトと他の動物種との間における資源をめぐ

―１
０４ ―

る種間競争が起因しているのではないか？というも「栄養段階の高いものを利用する方が利用効率は悪のです．栄養段階の高い種ほど，天敵の存在は少ない，というが，生態系全体で考えるときに本当にそくなります．ヒトは資源をめぐる競争相手の少ない

う言えるのか？」という意見を得ることができ，今種，つまり栄養段階の高い捕食者を餌資源として利後の研究を考える上では良かったのではないかと思用していたのかもしれない，という仮説です．

いました．また，研究に興味を持ってくれた方が発

今回の発表における一つ目の目的は，本研究に対表の後で声をかけてくれたことが，訴えるというこする意見を聞くことでした．もうひとつの目的は，とに対するひとつの成果だったのではないかと思っ

本研究に関心を持ってもらい，多くの研究者に漁業ています．

あるいはヒトによる資源利用を，生態学的な観点か

今回の学会発表では，プレゼンテーションや答弁

ら研究してもらえるように訴えることでした．そしを通じて自身の発表の未熟さを痛感しました．同時て個人的な目標としては，人に説明する方法についに，発表以外にもいくつかのセッションやポスターて学ぶことでした．

発表に参加することができたことや，色々な方と会研究に対する意見は，発表後にいくつか得ること

い，話ができたことは，大変良い勉強になったと思ができました．「種数で考えるのよりも漁獲高で考います．今後，この経験を生かして，素晴らしい成えたほうが現実的ではないのか？」というものや，果を出していきたい，と思いました．

― １０５ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

言語処理学会第 14 回年次大会に参加して磯 貝 直 毅Naoki ISOGAI
情報メディア学専攻修士課程

1

1年

はじめに
私は 2008 年 3 月 17 日から 21 日にかけて東京大学駒場キャンパスで行われた「言語処理学会第 14回年次大会（NLP 2008）」に参加しました．この学会で，18 日の本会議第 1 日に「メーリングリストに投稿されたメールを用いた問い返し文の生成」という題目でポスター発表をしました．この発表は私の初めての学会経験となりました．ここでは，私の研究内容と感想を述べさせていただきます．

2

図1

研究概要
われわれは，先行研究にてメーリングリストに投問い返し文の生成手法の概要

し文に変換される．

稿されたメールを用いて方法や対処法を問う質問（1）一人称から二人称への変換（3.1 節）（how 型の質問）に答える質問応答システムを作成（2）単文と複文の判定（3.2 節）

した．また，メーリングリストに投稿されたメール（3）単文を用いた問い返し文の生成（3.3 節）から質問・説明の中心になる文（重要文）を表層表（4）複文を用いた問い返し文の生成（3.4 節）

現を手がかりにして取り出せること，そして重要文とその前後の文に問い返し文を生成するのに重要な

なお，形態素解析には JUMAN［3］，構文解析には
KNP［4］を用いた．

情報が表現されていることを明らかにした［1］．そこ
で本研究では，ユーザの検索要求で不足している情

3. 1

一人称から二人称への変換

報を問い返すために，メーリングリストに投稿され原文（重要文とその前後の文）に含まれる一人称

たメールから自然な疑問形の問い返し文を生成を目「わたし」「私」「僕」「ぼく」を「あなた」に変換す的としている．

る．

3

提案手法

3. 2

単文と複文の判定

提案手法の概要を図 1 に示す．メーリングリスト

原文（重要文とその前後の文）に含まれる文は，に投稿されたメールから取り出され，形態素解析お以下の基準にしたがって単文と複文に区別される．

よび係り受け解析された重要文とその前後の文（以単文

文中の用言の数が 1 つである文

下では原文とよぶ）は，以下の処理によって問い返

複文

文中の用言の数が 2 つ以上である文― １０６ ―

3. 3

単文を用いた問い返し文の生成言を修飾する接続節（補足節）は，問い返し文で利問い返し文にとって重要な表現の判定と抽出用する．単文と同じように，重要な表現の判定と抽原文に含まれる単文には，問い返し文で用いるに

出，文末表現の疑問形への変換を行い問い返し文へ

3. 3. 1生成する．処理の結果，連体節を持つ複文であるは不要な表現がある．

（例 1）しかし vedit 上で xwnmo が作動しません． （例 4 a）は（例 4 b）のように変換される．補足節（例 1）の「しかし」は，元々のメールでは文を持つ複文である（例 5 a）は（例 5 b）のように変をなめらかにつなぐために重要な表現であった換される．

が，問い返し文で用いるには不要な表現であ（例 4 a）プリンタから不要な紙が印刷されます

る．

（例 4 b）プリンタから不要な紙が印刷されます
か？

そこで，問い返し文にとって重要な表現を判定し，重要な表現を格要素を用いて取り出し，（例 5 a）なるべく RPM で管理させたいと思っています．

問い返し文を生成する．処理の結果，（例 1）（例 5 b）RPM で管理させたいと思っていますは（例 2）のように変換される．
（例 2）vedit 上で xwnmo が作動しません．
3. 3. 2か？
（2）並列節を持つ複文と副詞節を持つ複文の問い返

文末表現の疑問形への変換

し文への変換

原文に含まれる単文から問い返し文にとって重要と判定されて取り出された表現について，その時制（例 6）は，主節と対等な関係にある接続節（並と否定の有無によって以下の 4 つに分類した．

列節）を持つ複文である．

（1）現在形肯定文（例 6）SCSI のホストアダプタは認識されるの（2）過去形肯定文に，HDD などの SCSI 機器が認識されません．

（3）現在形否定文

一方，（例 7）は連用修飾の働きをする接続節（副詞節）を持つ複文である．

（4）過去形否定文
この 4 つに分類し，形態素を用いて変換を行うこ（例 7）ES 1868 互換のサウンドカードを使っていとで自然な疑問形の問い返し文となる．処理の結て，サウンドカードからスピーカーに直結し果，（例 2）は現在形否定文と判定され，（例 3）のています．
連用節や補足節に比べて，並列節と副詞節は主ように変換される．
（例 3） vedit 上 で xwnmo が 作 動 し な い の で す

節，特にその用言との関係が弱い．このため，並列
節と副詞節を問い返し文で利用するかどうかは，そか？

こで表現されている情報の量によって，
3. 4

複文を用いた問い返し文の生成（1）主節のみを問い返し文に用いる場合

複文は用言を 2 つ以上含む文で，主節と接続節か（2）主節と接続節を分割して問い返し文に用いる
場合ら構成されている．接続節は，その役割から，（1）連体節，（2）補足節，（3）並列節，（4）副詞節に分（3）主節と接続節をそのまま問い返し文に用いるけられる［2］．以下では，それぞれの接続節をもつ複場合

文について問い返し文への変換方法を述べる．

の 3 つに分類し処理を行う．その後，単文と同じよ（1）連体節を持つ複文と補足節を持つ複文の問い返

うに重要な表現の判定と抽出，文末表現の疑問形へ

し文への変換の変換を行い問い返し文へ生成する．

名詞を修飾する接続節（連体節）および主節の用

以下に，並列節を持つ複文と副詞節を持つ複文を― １０７ ―

用いて生成した問い返し文の例を示す．

b）と（例 9 c）に比べ，問い返し文としては分かり（例 8 a）この度ノートにあきたらず，自作デスク

にくい．われわれは，1 つの文を 2 つに分割するこ

トップパソコンに Vine をインストールしてとで主節と接続節の関係が失われても，問い返し文みたのですが，がユーザにとって分かりやすいことの方が重要であ（例 8 b）自作デスクトップパソコンに Vine をインストールしてみましたか？
（例 8 a）は接続節に格要素が 1 つ，主節に格要素ると考えている．

おわりに4が 2 つある複文である．情報量の少ない接続節「こ初めての学会発表でしたので緊張していましたの度ノートにあきたらず，」を捨て，主節だけを用が，どうにか終えることができました．まだまだ力いて問い返し文に変換したのが（例 11 b）である．

不足であることを実感した次第です．この経験を生（例 9 a）lilo の設定を windows を default にしてかし，次の機会ではより頑張りたいと思います．

おいたのですが，update 後は linux が default

最後に，ご指導いただいた渡辺先生，発表練習に付き合いくださった渡辺研究室の方々，本当にありで起動してしまいます．
（例 9 b）lilo の設定を windows を default にしてがとうございました．これからもよろしくお願いいたします．

おきましたか？
（例 9 c）update 後は linux が default で起動してしまいますか？

参考文献（例 9 d）lilo の設定を windows を default にして［ 1 ］ 西村，渡辺，岡田， メーリングリストに投稿されたメールを利用してあいまいな質問に問い返す質問

おいたのですが，update 後は linux が default

応答システムの作成 ，言語処理学会第 13 回年次大で起動してしまいます？

会，NLP 2007，（2007）（例 9 a）は，接続節，主節ともに格要素が 2 つ以

［ 2 ］ 益岡隆志， 24 週日本語文法ツアー ，くろしお出
版，（2007）

上ある複文である．この複文を接続節と主節に分割し，問い返し文に変換したのがそれぞれ（例 9 b）

［ 3 ］ 黒橋禎夫，河原大輔， 日本語形態素解析システム
JUMAN version 5.1と（例 9 c）である．一方，（例 9 d）は，接続節と使用説明書 ，京都大学，（2005）

主節に分割せずに，問い返し文に変換したものであ［ 4 ］ 黒橋禎夫，河原大輔， 日本語構文解析システム KNPる．接続節，主節ともに情報量が多いため，（例 9version 2.0 使用説明書 ，京都大学，（2005）

―１
０８ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

言語処理学会に参加して
田 中 元 貴Genki TANAKA
情報メディア学科

2007 年度卒業

学習フェーズ識別フェーズ

MT訳と人間訳

MT訳

形態素解析

形態素解析

素性ベクトルの生成
・品詞の出現比率

素性ベクトルの生成
・品詞の出現比率

・品詞Nグラム

・品詞Nグラム・単語トライグラム

・単語トライグラム

1．はじめに
私は，2008 年 3 月 17 日から 3 月 21 日まで，東京大学駒場キャンパスで開催された言語処理学会第14 回年次大会に参加しました．この学会では，形
態素・構文解析，情報検索，対話，機械翻訳などさ
まざまな発表が行われていました．私は，「機械翻訳文と人間による翻訳文で構築した識別器による機械翻訳システムの自動評価」というタイトルでポスター発表を行いました．

SVMによる
モデル構築

2．研究について私が行った研究は，機械翻訳システムの自動評価
識別モデル

SVMによる識別です．システムを人手によって評価するには時間と労力がかかります．そこで，自動評価により，システムの開発者を支援することが本研究の目的です．

識別結果：MT訳か人間訳

図1

具体的には，機械翻訳文（MT 訳）と人間による翻MT 訳と人間訳の識別器の概要

訳文（人間訳）を機械学習させた識別器を構築します．そして，識別器に入力された評価対象の MTるかそうでないかの二値判定を行う識別器（図 1）

訳が機械翻訳システムによるものであると正しく判を構築しました．そこで，MT 訳の自動評価を行う

定されるか，人間によるものであると謝って判定さ場合，人間訳と MT 訳の違いを適切に表現できる 3

れるかの識別正解率に基づいてシステムレベルの自つの手がかりに着目しました．それは以下の通りで動評価を行います．また先行研究によると，MT 訳

す．

はその品質が向上すれば人間訳との識別が困難にな

・品詞の出現比率るため，識別器の正解率は低下するはずであると予

訳文中に出現する全品詞に対するある品詞の割合を想されています．この予想が，本研究で確認されれ指します．

ば，識別器の正解率が低下するように機械翻訳シス例）動詞：0.5，名詞：0.2，助詞 0.3

テムを修正していけばよいという・品詞 N グラム（N＝1, 2, 3）

指針をシステム開発者に与えることができます．
本研究では，入力された MT 訳が良い翻訳であN 個の品詞から成る品詞列を指します．
例）名詞−助詞−動詞（N＝3）― １０９ ―

・単語トライグラム

確認できました．したがって，仮説が実証されたため，システム開発者はこの識別器の正解率が低くな

3 つの単語から成る単語列を指します．
例）私−は−走るるように機械翻訳システムを修正していけばよいの

これらの素性を使用して実験行いました．

ではないかということがこの研究から言えます．

それぞれの素性を市販の 3 つのソフト（MT 訳 A,
MT 訳 B, MT 訳 C）を使ってどのように識別正解

3．ポスター発表
今回，初めて学会で発表を行いました．この言語率が変化するかを求めました．

処理学会には，大学の先生方だけではなく，大学の
表1

識別正解率

学部生や院生，専門的に研究されている方，機械翻MT 訳 AMT 訳 BMT 訳 C

訳ソフトの開発に携わるメーカーの方など龍谷大学

品詞の出現比率

64.9％

84.5％

86.4％

の中だけでは体験できないような方と接することが品詞 N グラム

91.1％

96.1％

97.4％

できました．発表前は今までに無い緊張で発表でき単語トライグラム

97.1％

97.9％

98.1％

るか不安でいっぱいでしたが，今思えば参加してよ
かったという気持ちです．

表 1 から，品詞の出現比率を用いた場合ではバラ

私は，3 月 20 日の 13 時から 14 時 30 分という 90ツキが見られました．品詞 N グラムを素性として

分の間，ポスターの前で発表を続けました．口頭発用いた場合では 91％〜97％ 程度の識別正解率が得表とは違い，与えられた 90 分間休むことなく発表られました．単語トライグラムを素性として用いたを続け，質疑応答に応えました．ポスター発表は一場合では，97％〜98％ 程度と非常に高くなること

つの部屋に発表する方が 10 人程度いました．自分が確認できました．この結果から MT 訳と人間訳

は部屋の一番奥で発表していたため，あまり聞く人を識別するのには品詞 N グラムと単語トライグラ

はいないであろうと思っていました．しかし，予想

ムは非常に有効な素性であるということが確認できとは裏腹にたくさんの方に自分の研究について興味ました．

を持って頂きました．いろいろな方々と研究につい本研究ではさらに，MT 訳の品質と識別正解率のて語り合うことについて最初は苦痛でした．専門と関係を検証するために，人手評価を取り入れましされている分野の方々と語り合うため，知らない用た．MT 訳に対して人手により流暢さについて評価語が次々と飛び交い，質問に応えることができない値を付加し，その評価値（上位群，下位群）と識別ということもありました．しかし，途中でそんな正解率との比較を行いました．その結果を表 2 に示

方々を相手に自分の研究を説明しているということします．

に，自信のようなものが芽生えてきました．相手に自分の思いを伝えたい一心で発表をすることで，未表2

評価値と識別正解率の関係

熟な自分の説明を真剣に聞き，真剣に質問や助言を

下位群

上位群

差

して頂くことができました．90 分という時間では品詞の出現比率

66.2％

56.8％

9.4↓

あったのですが，とても有意義な時間を過ごすこと

品詞 N グラム

89.7％

77.3％

12.4↓

ができました．

単語トライグラム

98.0％

90.9％

7.1↓

4．おわりにどの素性を用いた場合でも下位群から上位群にか

今回，自分の研究の成果を言語処理学会で発表すけて（品質が高くなるにつれ）識別正解率の低下がる機会が設けられたことをとてもうれしく思いま

―１
１０ ―

す．学会のために発表だけではなく，実際の研究，足しています．この学会で学んだことをこれからもポスター発表のための資料，発表の準備，質疑応答

活かしていけるように頑張りたいと思います．

用の準備などたくさんの時間を費やしてきました．

最後になりますが，いつも熱心にご指導頂きまし

今思えば，たった 90 分という短い時間でしたが，た吉見准教授，南條助教に心から感謝致します．ま自分がこれまでに積み重ねた成果，大学生としてのた，研究室内の方々，研究にご協力頂いた方々に心成果を精一杯いろいろ方々に発表することができ満から感謝致します．

―１
１１ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

言語処理学会第 14 回年次大会に参加して
日 高 宏 紀Hiroki HIDAKA
情報メディア学専攻修士課程

田空港には必ず着くことが表現されている．また，

はじめに

1

2年

（例文 c）では if 節が用いられ直説法で作文されて私は，2008 年 3 月 19 日に東京大学駒場キャンパスで開催された，言語処理学会第 14 回年次大会でいて，成田空港には着くかどうか分からないことが表現されている．

発表を行いました．この学会は，毎年春に開催さこのように日本語文の仮定の表現では実現の可能

れ，言語処理に関するさまざまな研究が発表されま性が曖昧に表現されることが多いため，英語の初学

す．この学会において私は，「問い返しによる仮定

者にとって，用いるべき用法を正しく選択し，条件

表現の英作文の支援」という題目で発表を行いましの実現可能性を正しく表現することはかなりむずかた．本稿では，発表した研究内容について報告しま

しい．

す．

そこで本研究では，日本語の仮定の文の入力に対して問い返しを行い，英作文で用いるべき用法を決

研究内容

2
2. 1

定するために必要な情報を与えて仮定表現の英作文研究の背景を支援することを目的とする．

日本語文と英語文には，表現の違いがある．そのひとつに仮定の表現がある．条件節と帰結節からな

2. 2 仮定の文で表現される情報

る仮定の文において，日本語文では条件の実現可能仮定の文は，条件節と帰結節から構成されるもの

性が条件節で明確に表現されない場合がある．これが多い．条件節で表現される条件は，その実現の可に対し，英語文では，

能性から以下の 2 種類に分けられる．

!if 節が用いられるか!直説法か仮定法か!却下条件によって条件の実現可能性が条件節で明確に表現さ（例文）父親が死ななければ，医学を勉強しなか

現実にはあり得ない，起りそうもない条件．

れる．以下に例を示す．

っことだろう．

!開放条件（例文 a）成田空港に着いたら電話します．
（例文 b）I’ll call you when I get to Narita Airport.

現実にあり得る，起る可能性がある条件．

（例文 c）If I get to Narita Airport, I’ll call you.

（例文）赤と黄色を混ぜれば，オレンジ色が得ら（例文 a）では成田空港に着く可能性がどのくられる．

いあるか表現されておらず，「成田空港に必ず着却下条件が条件節で表現されている仮定の文は，く」と「成田空港に着くか分からない」という 2 つ

現実にはあり得ないこと，起りそうもないことを仮の場合が考えられる．これに対して，（例文 b）で想する文である．一方，開放条件が条件節で表現さは if 節が用いられず直説法で作文されていて，成れている仮定の文には，以下の 3 種類がある．

―１
１２ ―

消することを考えた．具体的には，以下の 4 種類の問い返しを行うことで，条件が実現する可能性についてユーザに考慮・検討させる．

!「一般的なことや習慣的なことを述べている文」
か問い返す文!「条件が必ず実現する仮定の文」か問い返す文!「条件の実現の可能性が五分五分である仮定の文」か問い返す文!「条件が却下条件である仮定の文」か問い返す文
図1

システムの概要

問い返しによる仮定表現の英作文の支援シス

2. 4

テム

!一般的なことや習慣的なことを述べている文図 1 に作成したシステムの概要を示す．作成した（例文）赤と黄色を混ぜれば，オレンジ色が得ら

システムは，日本語で入力された仮定の文に対して問い返しを行い，条件が実現する可能性についてユれる．

!条件が必ず実現する仮定の文

ーザに検討させる．そして，ユーザが検討した条件（例文）成田空港に着いたら電話します．

!条件の実現の可能性が五分五分である仮定の文（例文）もし天気が晴れれば，野球ができる．

の実現可能性を英作文に反映させるための説明と例
文をユーザに示す．
2. 4. 1

問い返し文の生成入力された仮定の文から，条件が実現する可能性
2. 3

問い返し

について検討する手がかりになる 4 種類の問い返し

仮定の文を英作文する時，条件が開放条件と却下
条件のどちらであるかをまず考慮しなければならな文を以下の手順で生成する．
step 1行う．形態素解析には JUMAN を用いた．

い．開放条件の場合はさらに，!一般的なことや習慣的なことを述べている文か，!条件が必ず実現する仮定の文か，!条件の実現の可能性が五分五分である仮定の文

入力された仮定の文に対して形態素解析を

step 2

文頭から活用形が条件形である形態素までを条件節として取り出す．
step 3

条件節以降から文末までを帰結節として取

り出す．

か，
について考慮しなければならない．なぜなら，それstep 4取り出した条件節と帰結節を用いて，以下ぞれの場合によって，英作文の表現が変わるからでの 4 種類の文を条件の実現可能性について検討ある．

する手がかりになる問い返し文として生成す

英語の初学者にとって仮定の文を英作文するのがる．

確に表現されていない日本語の文から明確に表現さ!【条件節】時はいつも【帰結節】ですか？
!【条件節】ことは確実に起るので，【条件節】

れている英語の文へ，条件の実現可能性について曖【帰結節】ですか？

むずかしいのは，条件が実現する可能性について明昧なまま翻訳しようとするからである．そこで，条!【条件節】かどうか分からないが，【条件節】

件の実現可能性が曖昧にしか表現されていない日本【帰結節】ですか？

語の仮定の文に対して問い返しを行い，曖昧さを解!【条件節】ことはありえないが，【条件節】【帰

―１
１３ ―

説明文 あなたの入力した文は，条件が必ず実現する仮定の文です．そのような文では，if 節を用いず
英作文してください．
日本語文 成田空港に着いたら電話します．
英語文 I’ll call you when I get to Narita Airport.

図2

表1

条件が実現する可能性を英作文に反映させるための説明と例文

状況

1

2

問い返し a60

問い返し b2

0

問い返し c15

問い返し d04［問い返し］a．一般的なことや習慣的なこと．b．必ず実現すること．c．可能性が五分
五分のこと．d．現実にはありえないこと．

（状態 1）あなたは理科の先生です．生徒に銀の性質を述べようとしています．
（状態 2）銀を熱する実験をしようとしている友達に助言しようとしています．

図3

実験結果

た．

実験に用いた状態の説明（入力）962 度まで熱したら，銀は溶ける．
実験では，図 3 に示す（状態 1）と（状態 2）に（問い返し a） 962 度まで熱する時はいつも，銀は溶ける．ですか？
（問い返し b） 962 度まで熱することは確実に起るので，962 度まで熱したら，銀は溶ける．ですか？
（問い返し c） 962 度まで熱するかどうかわからない
が，962 度まで熱したら，銀は溶ける．ですか？
（問い返し d） 962 度まで熱することはありえないが，962 度まで熱したら，銀は溶ける．ですか？
（注意）問い返し文に与えられている a〜d の記号は，条件節で述べられている条件の実現可能性を示す．
a．一般的なことや習慣的なこと．b．必ず実現すること．c．実現の可能性が五分五分のこと．d．現実にはありえないこと．

図4

ついて，図 4 に示すシステムからの問い返し文のどれを選ぶかについて調査した．図 4 で問い返し文に与えられている a〜d の記号は，条件節で述べられている条件の実現する可能性を示す．実験結果を表1 に示す．
（状態 2）では，（問い返し c）の選択者が 5 人，
（問い返し d）の選択者が 4 人であった．（問い返しd）を選択した理由は，「一般人である友人が 900 度
以上に銀を加熱できるとは思わない」として実現の可能性は現実にはありえないと考えたからであっ

実験で用いた問い返し

た．一方，（問い返し c）の選択者から「そこまで考慮するなら（問い返し d）を選択してもおかしくはない」という意見があった．

結節】ですか？
2. 4. 2

条件が実現する可能性を英作文に反映させるための説明と例文作成したシステムは日本語文では曖昧にしか表現されていなかった条件の実現可能性についてユーザ

ユーザは，与えられた 4 種類の問い返し文の中かに検討するきっかけを与え，ユーザが検討した条件

ら，条件が実現する可能性が近いと思うものを選択が実現する可能性を英作文に反映させることに役立する．システムは，選択された問い返し文にしたがつことを示している．

って，図 2 のような，条件が実現する可能性を英作文に反映させるための説明と例文をユーザに示す．

おわりに

3

今回，学会に参加することで，私の研究について
2. 5

実験結果と検討

貴重な意見を得ることができました．さらに，他の英作文を苦手とする大学生 9 人に作成したシステ

研究者の発表の拝見，他の研究者との意見の交換

ムを利用させ，以下の入力について条件が実現する

が，今後，研究を行っていくうえで，よい刺激とな可能性について曖昧さが解消できるか実験を行っ

りました．

―１
１４ ―

最後に，今回の発表を行うにあたり，御指導を頂す．また，渡辺研究室の方々に感謝致します．

いた情報メディア学科渡辺靖彦講師に感謝致しま

―１
１５ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

言語処理学会第 14 回年次大会に参加して
青 木雅Masashi AOKI
情報メディア学科

2007 年度卒業

2. 2 研究内容

1．はじめに2. 2. 1

小説作成支援のためのテキスト自動分類

私は，2008 年 3 月 17 日から 21 日の期間，東京

大量のテキストを自動で効率よく分類するため

大学駒場キャンパスで開催された言語処理学会第に，テキスト自動分類が研究されてます．本研究で14 回年次大会において，3 月 19 日の本会議で「特は小説テキストをジャンル判別するために，テキス

定ジャンルの小説作成を支援するためのテキストのト自動分類を利用しました．従来のテキスト分類の自動分類」というテーマでポスター発表を行いまし

多くは検索サイトへの登録などを目的として複数のた．また，学会に参加した 19, 20 日における他のカテゴリに分類することになります．一方，小説作

参加者の発表を聞きました．ここでは研究内容と学成支援を目的とする場合には，目的ジャンルか否か会に参加しての報告します．

を判定することが重要となります．
そこで，本研究では図 1 に示すような小説作成支

2．研究について
2. 1

援システムを提案しました．このシステムでは，小研究背景

説テキストと目的ジャンルを入力として受け取り，Web の発達により個人が音楽や絵画，文学作品

テキスト自動分類に基づき当該テキストが指定したなどのさまざまな芸術作品を気軽に公開できるようジャンルに属するかどうかを判定します．当該ジャになりました．そのため，個人で芸術作品を創作公ンルとして書いたにも関わらずそうではないと判別開する人は増加しています．音楽や絵画にはジャン

された場合に，著者は作成した小説を修正する必要

ルごとに基本技法がありますが，文学作品では明確があるかを考えれば良いとういうことになります．

なジャンルごとの技法が確立されおらず，著者の経判別は小説全体ではなく，より小さい単位で行う方

験に頼ることになります．このため，著者の経験がが良いので，入力するテキストは段落単位などにな不足している場合には，意図せずにジャンルから逸ります．

脱することがあると考えられます．
そこで，アマチュア著者の小説作成を支援するシ
ステムを研究しました．与えられた小説テキストを
テキスト自動分類に基づいて目的ジャンルのテキス
トであるかを著者に提示することで小説作成を支援するシステムを提案しました．

図1― １１６ ―

小説作成支援システムの概要

2. 2. 2

表1

ジャンル判別手法と判別実験

小説全体での判別

本研究ではサポートベクトルマシン（SVM）と

判別手法

判別正解率

言語モデルの二つの手法による判別を提案し，それSVM

71.90％

言語モデル

76.81％

ぞれの手法で判別実験を行いました．
SVM とはテキスト分類に多く用いられるもの
で，学習データから特徴量を与えることで未知デー

表2タを分類することができます．ここでは単語の出現

小説全体での判別頻度を特徴量として分類モデルを作成し，判別を行

判別手法

判別正解率

いました．一方，言語モデルでは，3 単語の単語列

SVM

50.07％

を特徴量として用いるために，トライグラムモデル

言語モデル

74.80％

でモデル化を行い，判別しました．
提案した二つの手法で判別を行うには大量の分類

別単位で比較すると，SVM は判別精度が大きく低済みデータが必要になります．そこで，小説検索サ下しましたが，言語モデルでは大きな変化は見られ

イト NEWVEL から収集した小説テキストを部類済ませんでした．これらから小説作成支援を目的とし

みデータとして用いました．判別は収集データの中たジャンル判別では単語列による特徴量の方が有効で最も件数の多いジャンルであった「ファンタジであることが分かりました．

ー」で行いました．判別実験は小説全体と段落単位で行うため判別テキストは段落単位での分割を行い3．おわりに今回の学会発表ではポスター形式の発表でしたのました．
提案した二つの手法で判別した結果，小説全体でで，多くの方と直接お話しすることができました．

の判別精度は表 1 に示すように SVM で約 72％，

それにより，さまざまな方の意見を聞くことがで

言語モデルで約 77％ となりました．段落単位ではき，大変有益な時間となりました．また，他の方の

表 2 のように SVM で約 50％，言語モデルで約 75発表を聞くことで，他の分野の研究を知ることがで％となりました．SVM と言語モデルを比較すると

き，多くのことを学ぶことができました．

言語モデルの方が高い精度となりました．また，判

―１
１７ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

国際学会に参加して
北 村 貞 嗣Sadatsugu KITAMURA
物質化学専攻修士課程

2007 年度修了

用法が模索されている．

1．はじめに本研究室ではこれまで W. eutropha を用いて炭素2007 年 10 月 22 日から 25 日まで上海で開催され源として鎖長の異なる脂肪酸を系統的に調べ，脂肪た 9th International Symposium on Polymers for Ad-

酸鎖長とポリマー蓄積の関係，共重合体組成の変化

vanced Technologies に参加し，ポスターでの研究発について報告してきた．

表を行った．発表題目は「Biosynthesis of Bacterial

本研究ではバイオディーゼル燃料や石鹸などの生

Polyhydroxyalkanoate from Fatty Acid and Glycerin by

成の際に副産物として生じるグリセリンに着目し，Wautersia Eutropha」であった．

炭素源として脂肪酸と共に利用したときのポリエス
テル生合成への効果を生成ポリマーの組成と炭素源

2．研究概要の代謝の関係から解析した．

微生物は私たち人間が飢餓状態に備えて，脂肪を蓄えるように細胞内にポリエステルを蓄える．この［実験］

ポリエステルは生分解性高分子であり自然界の微生

ポリエステル生合成は二段階培養で行った．微生

物により分解され，最終的に二酸化炭素と水に分解

物 W. eutropha を栄養が多く含まれる有機培地で培されることから，環境調和型材料として注目されて養し，菌体を増殖させ，次に窒素源をのぞいた窒素

いる．中沖研究室では微生物 Wautersia eutropha をフリー培地に炭素源を加えて培養し，ポリマーの蓄使い，再生産可能な資源である植物油や糖などを餌積を行った．ポリマーを蓄積した菌体はフリーズド

として与えたとき，細胞内にエネルギー貯蔵物質とライにより水分を取り除き，乾燥した菌体をクロロして蓄えられるポリ 3 ヒドロキシアルカノエート

ホルムに浸しポリマーを抽出し，ポリマー溶液はエ（PHA）というポリエステルについて研究している．

バポレーターによりクロロホルムを取り除いて，ポリマーを回収した．収率は乾燥菌体重量に占めるポ3．発表内容リマーの割合とした．

［緒言］
これまで微生物ポリエステルであるポリヒドロキ［結果と考察］シアルカノエート（PHA）の生合成において，植物炭素源としてグリセリン 50 mmol と加える炭素由来の糖や植物油などを再生産可能な炭素源として

数 5 のペンタン酸濃度を変化させた時の，乾燥菌体利用した研究が報告されてきた．また，環境汚染や重量（Fig. 1）と 3 HV 分率（Fig. 2）の結果であ

石油枯渇などの問題から，近年植物資源を利用した

る．

バイオエタノールやバイオディーゼル燃料の生産が脂肪酸が低濃度ではグリセリン添加により乾燥菌増加しており，生成の際に生じる副産物の新たな利

体重量で大きな増加が見られたが，脂肪酸濃度が増

―１
１８ ―

0.6

脂肪酸

0.4
0.2
グリセリン
50mmol脂肪酸

00■：3ＨＶ分
左：脂肪酸
右：グリセリン
＋脂肪酸

0.2

0

5
10
15
Pentanoic acid / mmol□：3ＨＢ分

0.4

グリセリンによる増加量-0.2

Fig. 1

Dry cell weight / g

Dry cell weight / g

0.6 グリセリン＋

Fig. 3

1

5
7.5
10
3
Pentanoic acid / mmol

12.5

Substance of dry cell weight obtained fromfatty acid or glycerin contained fatty acidDry cell weight of microorganism cultivatedin media contained fatty acid or glycerinい値であるが，脂肪酸濃度に比例して 3 HV は増加

3HV content / %80

していき，10 mmol 以上では脂肪酸資化時以上の 3
HV 分率が得られた．

60

これは前述のとおり，低濃度域ではグリセリン資脂肪酸40化による影響が大きいため，グリセリンから合成さグリセリン＋脂肪酸

れる 3 HB のために全体の 3 HV 分率が低く，濃度増加と共にグリセリンの影響は少なくなるため，脂20

肪酸資化時の約 60％ に近づいていくと考えられ
る．

0
0
Fig. 25
10
15
Pentanoic acid / mmol

次に，各脂肪酸濃度における乾燥菌体重量に占め

3 HV content of copolymer from fatty acidor glycerin contained fatty acid

る各ポリマーの占める割合をグリセリンの有無について比較した．（Fig. 3）
前述のとおり，低濃度域ではグリセリンの多くが加するにつれてグリセリン添加による増加量は減少資化されるため，グリセリンから合成される 3 HBしていった．また，脂肪酸 10 mmol 以上の高濃度が増加量の多くを占めているが，脂肪酸濃度が増加

域では菌体重量の減少が始まり，グリセリン添加にするにつれて脂肪酸が優先的に資化されるため，グよる増加は見られなくなった．

リセリンによる 3 HB の増加量は減少していった．

これは脂肪酸の低濃度域では増加量はグリセリン

10 mmol 以上ではグリセリン添加による減少は 3

資化時の重量に相当するため，グリセリン資化によ

HB が選択的に受けていると考えられる．このたり生成される 3 HB の増加量と考えられる．脂肪酸

め，高濃度域で高い 3 HV 分率が得られたと考えらと共にグリセリンも資化されるが，脂肪酸濃度が増れる．

加するにつれて脂肪酸が優先的に資化されるため

このとき，各脂肪酸濃度でグリセリン添加によりに，グリセリンによる増加量は減少していくと考え

3 HV の生成量が増加していた．このことは脂肪酸られる．

代謝において α 酸化が抑制され，プロピオニル

次に 3 HV 分率は炭素源が脂肪酸だけのとき，濃度に関係なくほぼ 60％ であったが，グリセリンを添加することにより低濃度域では約 20％ という低CoA からアセチル CoA への転化が減少したために，多くの 3 HV が合成されたと考えられる．
各脂肪酸濃度でのグリセリンの有無で α 酸化の― １１９ ―

［総括］50
α-oxidation rate / %脂肪酸代謝時にグリセリンが存在すると以下の効

40

果があると考えられる．

脂肪酸

30

1．グリセリンより脂肪酸が優先的に資化され

グリセリン
＋脂肪酸

る．

20

2．脂肪酸の低濃度域ではグリセリン資化による

10

3 HB 合成で菌体重量の増加量が多いが，3 HV 分率は減少する．

00Fig. 45
10
15
Pentanoic acid / mmol

3．グリセリンの存在により α 酸化が抑制さ

α -oxidation rate calculated from 3 HVcontent of copolymer biosynthesized fromfatty acid or glycerin contained fatty acidれ，プロピオニル CoA からアセチル CoA への転化が抑えられるため，3 HV が多く合成される．

4．まとめ
初めての海外旅行であり，国際学会での英語での割合を比較した．（Fig. 4）
炭素源が脂肪酸のみの場合，濃度に関わらず約 40発表であったため大変緊張したが，質問に来られた％の α 酸化が起こっていると計算できたが，グリ方は中国人が多く，互いに怪しい英語でのやり取り

セリンが添加されていると α 酸化の割合は減少しでなんとか説明できた．教科書どおりの完璧な文法

脂肪酸濃度が増加するにつれて減少量が増加していでなくても，身振り手振りを交えた会話でコミュニった．

ケーションが成り立つという経験が出来た．今回のこのことから，グリセリン存在下では α 酸化は抑制され，脂肪酸濃度が増加するにつれて抑制効果

国際学会参加で海外に視野を広げるという点で良い経験となった．

は増大すると考えられる．

― １２０ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

9th International Symposium on Polymers for
Advanced Technologies に参加して中 杉 久 彦Tsunehiko NAKASUGI
物質化学専攻修士課程

2007 年度修了

ゲル中の溶媒の融解挙動（DSC 測定）

1．はじめにFig. 1 は，ポリ乳酸と o-ジクロロベンゼン溶液か

今回，2007 年 10 月 21 日から 25 日に上海で開催ら凝集させた試料を−100℃ から 0℃ まで昇温した

された 9th Internatinal Symposium on Polymers for

時の o-ジクロロベンゼンの融解挙動を示しましAdvanced Technologies に参加し，「Relationship be-

た．純溶媒の融点である−15℃ の吸熱ピークに加tween Molecular Morphology and Solvent in Polylac-

えて，それよりも低温側にブロードな吸熱ピークがtide gel」 と 題 し て ポ ス タ ー 発 表 を 行 っ て き ま し

観測されました．高温側の吸熱ピークは純溶媒の融た．ポリ乳酸と有機溶媒である o−ジクロロベンゼ

点に近いため自由溶媒に近い状態をとり，低温側のンを用いてゲルを作成し，ゲル中の溶媒の束縛状態

ピークは濃度の上昇に伴ってより低温側にシフトしに関して熱分析を中心に解析を行った結果を報告したことから，分子鎖に影響する溶媒と考えました．

てきました．

また本研究室では高温側の吸熱ピークを与える溶媒は球晶間の非晶に，低温側の吸熱ピークを与える溶

2．発表内容媒は球晶内のラメラ間の非晶に存在すると考えてい

ポリ乳酸ます（Fig. 2）．

ポリ乳酸はトウモロコシやサトウキビなどの植物

これらのゲル中の溶媒の融解挙動に関する因子と由来原料で，環境低負荷型プラスチックと知られてして今回はゲル中の溶媒の凝集サイズについて検討います．またポリ乳酸は人工関節などの生体適合性材料としても研究が盛んで，環境問題が叫ばれる現

Endo.

代では注目される材料の一つです．
ゲル

50wt%
40wt%
30wt%

ゲルとは「あらゆる溶媒に不溶の三次元網目構造をもつ高分子およびその膨潤体」と定義され，身近

20wt%
10wt%

なものには豆腐やゼリーなどがゲルの仲間です．ゲルは紙おむつやコンタクトレンズにも応用されておsolvent

り，ゲルの機能性に関する研究は盛んに行われてきましたが，ゲルの構造やゲル中の溶媒の状態などに関する基礎研究は発展途上であるため，本研究室でもポリオレフィン系の高分子を中心にゲル中の溶媒-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10-50Temperature / ℃
Fig. 1 ポリ乳酸ゲル中の溶媒の融解挙動に関する研究を行っています．
―１
２
１―

を行いました．

のようにゲルのときと同様，2 つの融解ピークが観測された．この低温側ピークと純溶媒の融解ピーク

ゲル中の溶媒の凝集サイズの温度差とシリカゲルのポアサイズをプロットする

ポアサイズの異なるシリカゲルに o-ジクロロベ

ことにより校正曲線を描き，それらよりゲル中におンゼンを含ませ DSC 測定を行ったところ，Fig. 2

ける溶媒の凝集サイズを求めました（Fig. 3）．その結果，濃度増加につれて溶媒の凝集サイズが小さくなった．これらはゲル中のモルフォロジーに依存し4nmていると考えられますので，偏光顕微鏡観察を行い
ました．

Endo.

6nm
10nm

偏光顕微鏡観察15nm

偏光顕微鏡観察を行った結果を Fig. 4 に示しました．濃度上昇にともなって球晶サイズが大きくな

o-dichlorobenzene

り，球晶同士がぶつかり合いました．球晶同士がぶつかり合うことで球晶内に溶媒が取り込まれたこと-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -100と，球晶内の非晶相が小さくなることで溶媒の凝集

Temperature / ℃
ポアサイズのことなるシリカゲル中のo-ジクロロベンゼンの融解挙動

Fig. 2

サイズが小さくなったと考えられます．
アニーリング効果
次に一般的にポリマーを融点近傍の温度で熱処理14を行うとラメラが厚くなり結晶化しますが，それを12ゲルで行うとどうなるか行ってみました．

R / nm10

熱処理前後の溶媒の融解挙動を Fig. 5 に示しまし

8

た．熱処理後では低温側の融解ピークが純溶媒側に

6

シフトしました．このことから溶媒の凝集サイズは

4

熱処理前後で 8.0 nm から 11.0 nm と大きくなりま

2した．溶媒の凝集サイズが大きくなった理由とし

0
0

10

20

30

40

50

60

て．熱処理することによりラメラが厚化していると考えられるため，ラメラが厚化したため非晶相が広concentration / wt%
Fig. 3 ゲル中の溶媒の凝集サイズ

くなり，熱処理前より非晶相がルーズとなったため

Fig. 4 偏光顕微鏡観察写真― １２２ ―

まとめ
105℃

・DSC 測定において濃度の上昇と伴に o-ジクロロ

Endo.

ベンゼンの融解挙動が 2 本観測された．溶媒の凝集
95℃

サイズは濃度の上昇と伴に小さくなったのはモルフ
ォロジーの変化によると考えられた．

quenched

・ゲルを熱処理することにより，低温側の融解ピー
クが高温側にシフトし，溶媒の凝集サイズが小さく

solvent

なった．これは熱処理後では中間相が結晶化し，非晶相が広くルーズになったため，溶媒の凝集サイズ-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -50が大きくなったと考えられた．

Temperature / ℃
Fig. 5 熱処理前後の溶媒の融解挙動

3．学会を終えて
今回は 9 回目の学会発表で初めての国際学会であTable 1 固体 NMR より得た熱処理前後の相構造

り，とても緊張しました．英語の発表ということも

samplecrystalline

Inter-phase

amorphous

あり，十分に練習をして発表をしましたが，練習通

quechedannealed

43％
56％

42％
31％

15％
13％

りにはあまりいきませんでした．自分の話す英語は覚えており，発表できましたが，質問に対しての答えを上手く英語で説明することができませんでしに溶媒の凝集サイズが大きくなったと考え詳細を調た．これを期に英語の勉強にも努力をしたいと思い

べるため

ます．

固体 NMR より相構造の比率を概算いた

また国際学会も初めてでしたが，海外経験も初でしました．
熱処理後では結晶相が増加し中間相が減少しましした．上海は中国の中でもすごく発展している都市

た．このことから中間相が結晶化したため非晶領域

ですが，貧富の差が大きいことを実感しました．中が広くなったと考えられます．Fig. 6 示すように非国では観光地以外では英語も日本語もほとんど通じ晶領域が広くなった分溶媒の凝集サイズが大きくなません．かたことの中国語を話しても，発音が難しったと考えられます．

く通じませんでした．ただ物価が安く，中華まんが1 元（約 15 円）で食べられたり，ザリガニやハト

annealed

lamellaeInter-phase
amorphous

Fig. 6 熱処理前後での相構造と溶媒の凝集サイズが大きくなるイメージ図― １２３ ―

など普段日本では食べない食品を食べることができなみに私の発表ポスターも 1 時間ほど留守にしていました．中国に行って一番ショックだったのは中国

るうちに，誰かに持って行かれていました．ただ中の人たちは平気で学会ポスターを写真で撮ったりし国の人たちは親切な方も多かったです．

ますし，あまりモラルは良くありませんでした．ち

―１
２４ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

9th International Symposium on Polymers for
Advanced Technologies への参加
藤 川 祐一郎
Yuichiro FUJIKAWA
物質化学専攻修士課程

2. 2

1．はじめに2007 年度修了

実験操作

ブ レ ン ド 比 を 変 え た PHB （ Aldrich ） と PLLA

今回，私は中国の上海にて 10 月 21 日−25 日に（島津製作所

ラクティ A）の総量に対して 3 種類開催された 9th International Symposium on Polymersのセルロース誘導体（セルロースアセテートブチレに参加しました．そこート（CAB），セルロースアセテートプロピオネー

で，『Miscibility and mechanical properties of ternaryト（CAP），セルロースプロピオネート（CP））を 3

blend of polylactide, poly（3-hydroxybutyrate），and cel-

成分ブレンドで加えた試料を作成した．フィルムは

lulose ester』という題目でポスターにて発表を行い200℃ で溶融後 0℃ に急冷して得た．測定は DSC

ました．ここでは，私の研究内容と学会発表につい（Rigaku DSC 8230），XRD（Rigaku RINT 2500），動て報告させていただきます．

的粘弾性装置 DVA−200（ITK Co., Ltd）を用いて行

for Advanced Technologies

2．研究内容
2. 1

CH3

研究背景

O

O CH CH2 C

近年，生分解性高分子は環境に負荷を与えない高分子材料として注目されています．ポリヒドロアルnFig. 1 ポリ（3−ヒドロキシブチレート）

カノエート（PHA）は，菌体内中で蓄積される生分
解性高分子であり，その中でも代表的なものが，ポリ（3−ヒドロキシブチレート）（PHB）である．しかし，PHB は結晶化度が高く，硬くて脆いという性質を持っている．材料物性を改善する方法として共重合やブレンドの研究が報告されており，PHB
はセルロース誘導体とブレンドすることによって，結晶化が抑制され相溶することが報告されている．
また，代表的な生分解性高分子であるポリ L 乳酸
（PLLA）と高分子量の PHB は，相溶しないことが報告されている．そこで本研究では，PHB と PLLAのブレンドに，少量のセルロース誘導体をブレンド
し，相溶性と機械的性質について検討した．

Cellulose acetate butyrate (CAB)-COCH312-15wt%-CO(CH2)2CH3 35-39wt%-H
1.2-2.2wt%
Cellulose acetate butyrate (CAP)〜2.5wt%-COCH3-COCH2CH3〜46wt%-H〜1.8wt%Cellulose propionate (CP)-COCH2CH3-H
Fig. 2 セルロース誘導体

―１
２
５―

にセルロース誘導体を加えた 3 成分ブレンドでは

った．

2. 3

1
W
W
W
＝ 1 ＋ 2 ＋ 3 （1）Tg Tg 1 Tg 2 Tg 3

結果と考察

PHB と PLLA の 2 成分ブレンドを行った．作成

Wn : weight fraction

したブレンド試料は硬くて脆く，X 線測定を行っTgn : glass transition temperature

た結果，10−20°付近に PHB 由来の結晶化のピークが観測された．しかし，セルロース誘導体を 5 wt％
添加することでフィルムの柔軟性や透明性が改善さ

PHB の結晶化を抑制することができ，非晶部分では相溶していると考えられる．

れた．また Fig. 3 は，CP を 5 wt％添加し，PHB と最後に，3 成分の配合を変えて測定した引張試験

PLLA の割合を変えて測定した X 線回折パターンの結果を示した．ブレンドフィルムに対して CP をを示した．

5 wt％添加したものは最大点応力がホモポリマーにPHB の結晶に基づくシャープなピークはほとん

比べて上昇した．また，CP の含有率を 50 wt％とど観測されなくなり，CP を 5％ 添加することですると，ブレンドの割合によって破断点伸度は 77.2

PHB の結晶化を抑制できた．しかし，PHB の割合
E＇/ Paが 5 割以上のブレンドでは，PHB の結晶化によるピークが少し観測されたが，ピーク強度は小さく効
果的に結晶化は抑制されていると考えられる．

1010
109
108
107

Fig. 4 は，CP を 5 wt％含む PHB/PLLA ブレンド
損失正接（E’）と tanδ3.0を示した．PLLA ホモポリマーの Tg は 68℃ であ
2.0

り，PHB 分率の増加に伴って低下した．PLLA のtanδ

試料の動的粘弾性測定による

1.0

Tg を PHB の割合に対してプロットした結果を Fig.
5．に示した．PHB の分率が大きくなるとともに

0 10 20 30 40 50 60 70 80
Temperature / ℃

PLLA の Tg は低下し，（1）に示した Fox の式により算出した実線とほぼ一致した．X 線回折との結果と合わせて考えると，非晶部分で一部相溶していFig. 4

PHB/PLLA（CP : 5 wt％）DMA 測定結果

ると考えられる．以上の結果より，PHB と PLLA

80
60
Tg / ℃

Intensity / a.u.

PHB/PLLA(1/9)
PHB/PLLA(2/8)
PHB/PLLA(3/7)
PHB/PLLA(4/6)
PHB/PLLA(5/5)

20

PHB/PLLA(6/4)
10
Fig. 340

0PHB/PLLA(7/3)
20
30
40
50
2θ / deg.

0
Fig. 5

PHB/PLLA（CP : 5 wt％）
―１
２６ ―0.2 0.4 0.6 0.8
PHB content

DMA 測定より得られた PLLA の Tg▲：CAB, : CAP，●：CP

％まで改善されることが確認できた．このことかとができず，やり取りにかなり苦労しました．しから，3 成分ブレンドにすることによりホモポリマー

し，他の研究者の方々からもご意見をいただき，非よりも物性は改善された．

常に有意義な経験ができました．これらの経験を今後の研究に生かしていき，更なる英語力の向上に努

3．おわりにめていきたいと感じました．

今回は初めての国際学会発表で少し緊張しました

最後になりましたが，今回発表の機会を与えてくが，直前まで発表内容を検討し，練習を重ねて本番ださいました中沖隆彦教授，日頃丁寧親切にご指導の発表に臨んだため，思ったよりもスムーズに発表

ご助言いただきます本研究室の先輩方々および林研できました．ですが，質疑応答において中国人の方究室の皆様，特に辻本敬助教にこの場をお借りしてからの質問がかなり早い英語でなかなか聞き取るこ

感謝申し上げます．

―１
２７ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

9th International Symposium on Polymers for Advanced
Technologies に参加して桝 谷 剛 史Takefumi MASUTANI
物質化学専攻修士課程

tional Symposium on Polymers for Advanced Technologies が上海で開催されました．上海学会では高分子を専門とした多くの研究者が各国から集まり，

70wt%

70wt%

60wt%

60wt%
50wt%

50wt%

Endo.

10 月 21 日から 10 月 25 日にかけて，9th Interna-Endo.

1．はじめに

40wt%
30wt%
20wt%
10wt%

40wt%
30wt%
20wt%
10wt%
solvent

solvent

熱心に討論を繰り広げていました．日本からの発表

2007 年度修了者も見られましたが，流暢な英語で相手の方と会話をしているのが印象に残りました．私のポスターに-60 -50 -40 -30 -20 -10

も外国の方が見に来られましたが，説明にはほとん

Temperature / ℃
0℃保持

どポスターに記述している英文を読み上げてしまう
形となりました．質問に対しても難しい内容には当

図1

0

10

-60 -50 -40 -30 -20 -10

010Temperature / ℃
30℃保持

LLDPE-M ゲル中の溶媒の融解過程

初はどう答えたら良いかと悩みましたが，それでも何とか理解してもらえ，無事発表を終えることがで

密度ポリエチレン（LLDPE-M）ゲル中の溶媒であきました．私の研究はポリエチレンゲル中の溶媒にる o-ジクロロベンゼンの融解過程を熱分析により着目した研究で，直鎖状低密度ポリエチレンゲルに得られた結果を示しています．図より，濃度が高くついての研究を行っています．ポリエチレンはさまなるにつれてゲル中の溶媒の融解過程が変化し，よざまな有機溶媒からゲルを作成することができます

り高濃度になると融解吸熱ピークが二つ観測されまが，ゲル中の構造はまだはっきりと明らかになってした．このことから，高温側にシフトしたピークはいないので，研究室ではゲル中の溶媒の分子構造に

純溶媒の融点に近いことから，フリーに近い溶媒の注目し，ゲル中の有機溶媒の融解挙動と分子鎖モル

融解ピークであり，低温側にシフトしたピークは濃フォロジーの関係について検討しています．

度に強く依存することから，分子鎖に束縛された溶媒の融解ピークであると考えています．これら両者

2．研究内容についての融解挙動を比較すると，30℃ 保持では 20 wt％かポスターのテーマは「RELATIONSHIP BETWEENBOUND SOLVENT AND MORPHOLOGY IN LINEAR LOW DENSITY POLYETHYLENE WITH DIF-

ら低温側のピークが見られました．これはゲル中での溶媒の束縛状態が変化したと考えられます．
また，図 2 にピーク温度の値をプロットした結SOLVENT

果，30℃ 保持ではより低温側にピークが観測されGEL」という内容で発表しました．図 1 は 0℃ 及びました．これらの違いから，ゲル中の分子構造が変30℃ で保持した時の，メチル分岐を持つ直鎖状低化していると考えられ，従って低温側における溶媒

FERENT SIDE GROUP / ORGANIC― １２８ ―

0

60wt%

-15

50wt%

Endo.

-10

Endo.

Temperature / ℃

-5

40wt%
30wt%

-20

-30

40wt%
30wt%

20wt%
-25

60wt%
50wt%

10wt%

20wt%
10wt%

solvent

solvent

-35
-40
0

10

20

30

40

50

60

70

Concentration / wt%●,▲：0℃●,▲：30℃

図2-60 -50 -40 -30 -20 -10

Temperature / ℃
0℃保持

溶媒の融解ピーク温度の値

図4

20

0

10

-60 -50 -40 -30 -20 -10

010Temperature / ℃
30℃保持

LLDPE-H ゲル中の溶媒の融解過程

18

R / nm1614結晶の形成がされたため，0℃ 保持よりも早く結晶12が形成されていることが分かりました．詳細は現在

10
8

検討中ですが，溶媒の融解挙動は分子鎖モルフォロ

6

ジーに依存することが考えられます．

4
2

次に，ヘキシル分岐を持つ LLDPE-H ゲルについ0ても同様に実験を行いました．図 4 は溶媒の融解挙
0

10

20

30

40

50

60

70

動を示しています．

Concentration / wt%
● 0℃

図3

その結果，LLDPE-H ゲルに関しても，高濃度に● 30℃なると共に高温側と低温側のピークが見られ，低温

溶媒の凝集サイズ側のピークは濃度における依存性が見られました．
しかし，30℃ 急冷でのゲル中の溶媒の融解過程は 0のサイズが異なっていると考えられます．
従って，次にゲル中の溶媒の凝集サイズを求めた
結果，図 3 のように高濃度になるにつれてゲル中の℃急冷と似た結果となり，ピーク温度の値も似た値となりました．
従って，溶媒の凝集サイズも似ていると考えられ溶媒の凝集サイズは小さくなりました．
このことから，溶媒の融解ピークは凝集サイズにるので，メチル分岐ゲルと同様にヘキシル分岐ゲルについても溶媒サイズを求めてみました．その結依存することが考えられます．
また 30℃ 保持では溶媒のサイズが小さい値をと果，図 5 のように，各濃度においてヘキシル分岐ゲ

ったことから，ゲル中のモルフォロジーが異なってルの溶媒サイズは，0℃ 及び 30℃ 保持の場合で比いると考えられるので，偏光顕微鏡観察を行った結較的似た値をとなりました．このことはゲル中の溶果，両方のゲルともに高濃度になっても球晶は観察媒の束縛状態が変化せず，同じであるためと考えらできませんでした．これはメチル分岐が多く存在すれます．従って，両者のモルフォロジーも似ている

ることにより，結晶形成が抑制されるためと考えらことが考えられることから，ヘキシル分岐ゲルにつれます．しかし，球晶の形成段階である束状結晶がいても偏光顕微鏡観察を行いました．

観察でき，30℃ 急冷では 20 wt％の低濃度から束状

その結果，ヘキシル分岐ゲルでは低濃度からサイ― １２９ ―

R / nm14

えられます．また熱分析及び溶媒の凝集サイズの結12

果より，両者のモルフォロジーが似ていることが考10えられましたが，30℃ 急冷では 0℃ 急冷よりも多8くの球晶が高濃度になると共に形成されました．し6

かし球晶サイズは両方のゲルで比較的同じサイズと4なったことから，ゲル中の溶媒サイズは似た値をと2ったと考えられます．

0

0

10

20

30

40

50

60

これらのことから，メチル分岐ゲルとヘキシル分70

岐ゲルでは，両者のモルフォロジーが異なることがConcentration / wt%
● 0℃

図5

確認できました．

● 30℃

溶媒の凝集サイズ

以上のような形式でポスター発表を行いましたが，全て英語での説明なので，途中で詰まったりしてスムーズにとはいかないような感じでした．しかし，相手の方は熱心に聞かれ，終始メモもとっていたので参考になる内容だったのではないかと思いました．

3．おわりに今回の国際規模の学会を通して，私自身良い経験になったと共に，改めて語学も重要であると実感しました．他国の学生の方でさえ流暢に英語で会話されていたので，研究だけではなく，最低限の会話力も身につけておく必要があると思っています．
また国際学会では国内の学会とは違った緊張感があり，そして比べ物にならないほどの情報の多さにも驚きました．私も何件か見て回りましたが，そこ
図6

LLDPE-H ゲルの偏光顕微鏡写真

で感じたことは皆自分のポスターで，一番言いたい
ことは何かということを強調して説明するというこズの小さい球晶と考えられるモルフォロジーが観察とでした．これは私も見習わなければいけないと思できました．これはヘキシル分岐ゲルでは，分岐のいました．

割合が少ないために，球晶の形成がされやすいと考― １３０ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

9th International Symposium on Polymers for
Advanced Technologies に参加して
大 熨 昭 夫
Akio OONOSHI
物質化学専攻修士課程

2年

ゲル中の溶媒の融解挙動

1．はじめにo-ジクエロロベンゼンを溶媒としてシンジオタク

今回，2007 年 10 月 21 日から 25 日に Shanghai

チックポリスチレンの濃度を変化させたさまざまなEverbright Convention & Exhibition Centre Interna-濃度でのシンジオタクチックポリスチレンゲルを作

tional Hotel で 開 催 され た 9th International Sympo-

成し，この試料を−100℃ から室温までに昇温した

sium on Polymers for Advanced Technologies に参加

時のゲル中の溶媒の融解挙動を示しました．

し ，「 RELATIONSHIP BETWEEN MOLECULAR

純粋な o-ジクロロベンゼンの融点に近い高温側

MORPHOLOGY AND BOUND SOLVENT IN SYN-の吸熱ピークと，それよりも低温に吸熱ピークの 2

DIOTACTIC POLYSTYRENE GEL」をテーマ と しつが観測され，また 60 wt％では二つのピークは観てポスター発表を行ってきました．結晶性高分子の測されませんでした．低温ピークは iPP の実験結

ゲルでは一般に架橋点は微結晶が形成されていると果から高温側の吸熱ピークを与える溶媒は球晶間に考えられており，シンジオタクチックポリスチレン

存在し自由溶媒に近い状態であり，また低温側の吸ゲルでは 8 の字らせんを持つ δ 型結晶をとること

熱ピークは，球晶内の非晶領域に存在する束縛溶媒が報告されています．今回の発表では，シリカゲルと考えられます．

に熱分析の結果を用いて，sPS/o-ジクロロベンゼン

そしてこの DSC チャートより高濃度になるにつゲルの sPS 濃度を変化させ作成したゲルを熱分析

れて，低温側の融点はより低温にシフトしていきまを中心に検討した結果を報告してきました．

した．

2．発表内容ゲルについて
Endo.

60wt%

ゲルとは「あらゆる溶媒に不溶の三次元網目構造をもつ高分子およびその膨潤体」と定義され，身近

50wt%
40wt%

なものには豆腐やゼリーなどがゲルの仲間です．ゲ

30wt%

ルは紙おむつやコンタクトレンズにも応用されてお

20wt%
10wt%

り，ゲルの機能性に関する研究は盛んに行われてきsolvent

ましたが，ゲルの構造やゲル中の溶媒の状態などに-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

関する基礎研究は発展途上であるため，本研究室でTemperature / ℃

もポリオレフィン系の高分子を中心にゲル中の溶媒
Fig. 1に関する研究を行っています．

― １３１ ―

Melting behavior of solvents in sPS/odichlorobenzene system depending on
various solvents

50

40

ΔT / ℃

30

20

10

0
5

15

25

35

R / nmEndo.

4nm

Fig. 36nm

Pore radius of silica gel vs low melting
temperature of o-dichlorobenzene

10nm

16
15nm

14

o-dichlorobenzene

12
10
8

-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10

06Temperature / ℃
Fig. 2

4

Melting behavior of solvent in silica/odichlorobenzene system

2
0
0

5

10

15

20

25

30

35

40

R / nm各濃度での球晶の平均の直径を示したものです．

Fig . 410 wt％では 80.7 µ m でありましたが高濃度になるにつれ大きくなり，30 wt％では 104.0 µ m となりま

Low melting temperature in sPS / odichlorobenzene depending on concentration

した．このことよりゲル中の sPS 濃度が増加する

50

ことで球晶内の非晶領域に溶媒が取り込まれたと考45
40

えられます．

35

R / nmFig. 2 は純粋な o-ジクロロベンゼンの融点から低温側のピークの温度の差を ∆ T とし，シリカゲルのポアサイズに対してプロットしたものです．

30
25
20
15

これより低温側のピークのシフトはポアサイズに10依存すると考えられるのでこの図より較正曲線をひ50き，sPS/o-ジクロロベンゼンゲル中での低温側のピークを与える溶媒のサイズについて見積もりまし0Fig. 5た．

5

10 15 20 25 30 35 40 45 50
Concentration / wt%

Calculated radius of o-dichlorobenzene
depending on concentrationsPS/o-ジクロロベンゼンゲルでの ∆ T と Fig. 2 を元に求めた溶媒サイズの関係はた．

Fig. 3 となりまし

この図よりさまざまな濃度での sPS/o-ジクロロ
ベンゼンゲル中の低温側のピークを与える溶媒を見― １３２ ―

Tab. 1200

Spherulite diameter of sPS/o-dichlorobenzene gel depending on concentration

concentration

diameter/µm

10 wt％
20 wt％
30 wt％

72.2
87.5
104.0

180
160
140
120
100
80
60
0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Concentrarion / wt%
Fig. 7

Fig. 6

Melting behavior of solvent in silica/odichlorobenzene system

Polarizing microscopic photographs ofsPS gel depending on concentration

積もったものが Fig. 4 です．
高濃度になるにつれて低温側のピークを与える溶媒のサイズは小さくなりました．低温側のピークを与える溶媒はモルフォロジーに依存すると考えられるためモルフォロジーについて検討しました．
詳細を調べる為に偏光顕微鏡観察を行いました．
Tab. 1 は各濃度での球晶の平均の直径を示したものです．高濃度になるにつれ大きくなったことよりゲル中の sPS の濃度が増加することで球晶内に溶はより低温にシフトしたと示唆されました．

3．発表の自己評価
初めての国際学会での発表だったが，ポスターでの発表の魅力は発表時間にゆとりがあり，1 対 1 で媒が取り込まれたと考えられます．
Fig. 6 は各濃度でのゲルの融解温度を示した図で深い内容で意見交換ができ，時には自分では気づか

す．高濃度になるにつれゲルの融解温度は少々したなかった的確なアドバイスをしてくれたことなどがことからラメラ厚が厚くなったと考えられます．

ありました．また対面でセッションを行うため，コ以上のことより低濃度では球晶が小さくラメラのミュニケーション能力の向上にもつながるし，親身厚さは厚くないのでラメラ間にある溶媒のサイズはに聞いてくださった方と意気投合し人脈を広げるこ

大きくなるためが ∆ T は大きくならないが，濃度ともできました．しかし，まだまだ自分の勉強不足が増加することでゲル中の球晶が大きくなり，球晶が感じられたため次回の学会では，事前に自分の研内のラメラ間の非晶領域に存在する溶媒の凝集サイ究以外への理解をより深めて参加したいとも思いま

ズは小さくなったと考えられるため低温側のピーク

した．

― １３３ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

インド・ジャイプールでの国際会議に参加して前 川 明 子Akiko MAEKAWA
電子情報学科2007 年度卒業

私は 2007 年 12 月 3 日から 6 日まで，インド北部

れた災害現場などで救助隊同士が通信するために

ラジャスターン州の州都ジャイプールで開催されたは，基地局を用いないアドホックネットワークを素WPMC（The International Symposium on Wireless Per-

早く構築することが必要になってきます．災害現場

sonal Multimedia Communication）に参加し，『A pro-のような限られたエリア内における限られた数の端

posal of CD−boot System with Ad Hoc network for

末間で用いるには，非常に有効な技術です．

Disaster Scenes』というテーマで，オーラル発表を一方，私が卒業研究として行うのは，災害現場で行いました．WPMC は，おもに無線通信技術をあの救助活動に役立つアプリケーションの提案です．

らゆる分野・アプリケーションに応用する研究など

そのアプリケーションは，救助隊同士が通信端末をが発表される国際学会で，今年で 10 回目の開催を用いて双方向会話する場合に有効性を発揮するもの迎えました．私はその学会の最終日の最終セッショ

であり，その概要は，使用する端末の画面上に，通ンで発表しました．

信相手のアイコンをホップ数に応じサイズで表示するというものです．つまり，自分とのホップ数が少

私が今回発表した内容は，植先生の研究と私の卒ない相手ほど，大きなアイコンでチャット画像が表示されます．すると，どの救助隊がホップ数的に隣業研究をまとめた内容です．
先生の研究は，Linux システムを CD に圧縮したまたは遠くにいるのかということが，画面を見ただ

KNOPPIX を起動させるだけで，アドホックネット

けで分かるのです．さらにそれぞれのアイコン上ワークが構築できるようにするというものです．アに，個々の端末のリンク数も表示させます．する

ドホックネットワークとは基地局を用いず，端末同と，どの救助隊の周りにどれだけの 1 hop neighbor

士で直接通信するネットワークのことをいいます．

（1 パスで通信できる相手）がいるのか分かるの

基地局がいらない有効なネットワークですが，通信で，一目で救助隊の多い場所と少ない場所が把握でしようと思うと IP アドレスを取得しなければなりきるのです．そうすれば，どの場所へ救援に行けばません．その設定はパソコンごとに行わなければな

良いかすぐに判断できるので，有効な救助活動につらないため，必要時に素早くネットワークを構築すながると考えました．以上が私の卒業研究で行うテることは難しいのです．しかし，この KNOPPIX をーマであり，今回の国際学会でも発表した内容で用いて，素早く簡単にアドホックネットワークを構す．

築することが可能であるというのが先生の研究です．一番最初に起動させた端末がサーバとなり，他

WPMC への参加が決まり，およそ 2 カ月後に迫の端末に IP アドレスを割り当てるので，端末ごとった本番に向けての準備を始めました．私が行ったの設定が不要となり，アドホックネットワークを簡準備は，航空券と宿泊先の手配，そして発表用のパ単に構築できるのです．例えば，インフラの破壊さ

ワーポイントと原稿の作成です．先生の研究につい

―１
３４ ―

てより深く知るため，関連する研究の論文を見つけて読む一方で，私の卒業研究であるアプリケーショ
ンについては，プロトコルを実行した際に，それぞれ受け取った情報ごとに分割してファイルに保存するプログラムを作りました．そして，2 つの研究をまとめて，先生の論文をもとにパワーポイントと原稿を作成しました．

ジャイプールはインド北部ラジャスターン州の州都であり，デリーの南西約 260 km に位置する観光都市です ． 約 10 km の 赤 い 城 壁 に 囲 ま れ ， 別 名

図1

ジャイプール市内の様子「ピンクシティ」と呼ばれる美しい街で，歴史の深い建造物が数多く存在することでも有名です．私が訪れた 12 月のラジャスターンは肌寒く，昼と夜の気温差が著しかったですが，毎日からっとした快晴
で，大変過ごしやすい気候でした．ラジャスターン
の人々が話すのは，おもに地元言語のラジャスター
ニー語，国語のヒンディー語，そして公用語の英語です．ほとんどのラジャスターン人がこの 3 言語を見事に使いこなしていますが，たまに街中では英語が話せない人もいました．私はインド南部の第一言
図 2 車同様，牛や象も道路を普通に歩く語であるタミル語が話せるのですが，北部のラジャスターンでもこのタミル語が少しは通じるだろうと軽く考えていました．ところが，その頼みのタミル

ドバイスを参考にしながら，口頭発表の原稿を少し語は一切通じず，まったく使い物にならなくてびっ

修正したりしました．そして，発表当日は先生に見くりしました．英語だけで十分コミュニケーションてもらいながら，学会会場の空き部屋で発表の練習をとることはできましたが，同じインド語なのに，を繰り返し行いました．先生にアドバイスしてもら州が変わればまるで外国語だなと改めて驚きましいながらパワーポイントを少し修正したり，どのよ

た．食べ物は勿論カレーですが，その種類は豊富

うな質問がくるか想定しながら，それらに答えられで，激辛なものからマイルドなものまでさまざまでるよう対策しました．

す．カレーの他にも，タンドリーチキンやナンなど

自分なりにできるだけの準備をして，いざ発表のの北インド料理を堪能しました．私が頂いた料理は場に立ち，こちらを見ている聴衆の人たちを見渡す

どれもとてもおいしかったです．

と，人前に立ってもそんなに緊張する方ではないの

滞在中は，地元大学の寮に宿泊していたこともあに，この日ばかりはドキドキしてしまいました．学

り，インド人学生の友達がたくさんできました．仲部生で発表に来ていたのは私だけで，他の国からも良くなったインド人学生の一人に，発表前日，口頭

インド国内からも来ているのは皆大学院生や教授，

発表の練習に付き合ってもらいました．本番を想定

社会人といった方々ばかりだったので，自分は場違した私の発表を見てコメントしてもらい，彼女のアいではないだろうかという気持ちでいっぱいでし― １３５ ―

図5

図3

バンケットでの様子

表を聞いて，『プレゼンテーションは，一方的に喋

口頭発表中の筆者

り続けるというよりも，聴衆に語りかけるように話すのが望ましい』ということを改めて学びました．
この発表の良い所を真似しようと，一番前の席で見入りながら勉強していました．

学会開催中，3 日目の夜にバンケットがありました．ジャイプールに数あるお城の中で最も有名なアンベール城を貸し切ってのバンケットでした．お城はライトアップされ，民族舞踊を踊る踊り子や火を噴く男性たちにお城の中庭へとエスコートされながら，2 頭の象が両脇に立って出迎える門をくぐる
図4

発表を終えてインド人の友人たちと記念撮影と，豪華なステージを見上げる素晴らしい雰囲気の広い中庭で晩餐会が行われました．そのステージでた．そんなことを考えながら人前に立っていたことはずっと踊り子の人たちが民族舞踊を披露してくれもあり，普段あまりしない緊張を珍しくしていたよていて，食事は勿論北インド料理です．このようなうです．先生や友達の協力と練習の甲斐あって，発大変素晴らしいバンケットに出席できて，驚きにも表の方はなかなかうまくできたと自負しています．

似た感激でいっぱいでした．

質問がなかったので，質疑応答のために準備してきたことは発揮せずに終わりましたが，自分の初めて

今回の学会参加でたくさんのことを得ました．友の国際学会における発表に大筋で満足しています．

達や思い出もそうですが，国際学会に参加してみたことで新しい感覚も得られました．研究室の先生

他の参加者の発表で印象に残ったのは，私の前にに，「国際学会に行ってる人ってかっこいいですね

発表したアメリカ人の教授の発表です．聴衆に語りぇ．」と笑いながら言っていた時は，そんなものはかけるように分かりやすく説明するそのプレゼンテ

自分には全く関係ない世界だと思い込んでいましーションに聞き入ってしまいました．この先生の発た．私のような学生はどうせ卒業まで研究室にこも― １３６ ―

ったままで，どこかへ発表に行くこともないんだろ研究の発表がある 2 月までまだ気を抜けませんが，うなと思っていました．しかし，ジャイプールに行

この経験がこれから先の私の人生にどんな影響を与ったことで，もう自分にはおそらく，大学時代にしえてくれるのか，とても楽しみです．

かできないだろうと思うことを経験させてもらった

最後になりましたが，私の学会参加に多大なるごという満足感のような嬉しい気持ちを味わうことが支援とご協力頂いた，先生方，理工学会の皆様，ア

できました．それと同時に，研究活動に対して以前

イコム電子通信振興財団様に心から厚く御礼申し上まで抱いていた近寄り難さのような感覚も無くなっげます．そして，いろいろと協力してくれた両親にて，前向きな気持ちになれました．もちろん，卒業も感謝します．

―１
３７ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

Asia-Pacific Microwave Conference に参加して
猪 飼 岳 章Takeaki IKAI
電子情報学専攻修士課程

2007 年度修了

誘電体

1．はじめに
私は，2007 年 12 月 11 日から 14 日に，タイのバ
ンコクで開催された国際学会に参加しました．この（b=0.74mm）

学会は，2007 Asia-Pacific Microwave Conference という名称で，私はポスターセッション形式の発表を

図1

断面図

図2

共振器

行いました．これまでに学外の学会での発表が一度もなく，海外に行くということも未経験の自分にとって，国際学会での発表は大変不安でした．

2．研究内容
今回，私は「コプレーナ構造によるオープンリン
グ共振器を用いた超広帯域バンドパスフィルタの開発」という題目で発表してきました．以下は研究の
回転させる

概要です．
近年，フィルタの研究開発が盛んに行われており，その中でも帯域通過フィルタ（Band Pass Filter : BPF）が最も広く使われています．2002 年に

図3

外部線路の回転FCC（米国連邦通信委員会）により UWB（Ultra WideBand）の民生利用が認可されたことで，UWB 通信のものを用います．

向けの超広帯域 BPF の開発が急速に活発になって次に，外部 Q の計算方法ですが，外部 Q の調います．私の研究は，UWB 通信に用いられるよう

整は，外部線路の回転によって行うことができまな超広帯域 BPF の開発です．

す．図 3 に示すように，導体を 1 枚にしてオープン

BPF の設計には，外部 Q と共振器間の結合係数

リングを固定し，外部線路を回転させます．次に図から作る方法を用います．フィルタを作る際に必要5 に示すように，それぞれの位相を−360°ずつ，ずな外部 Q と結合係数のデータをシミュレーション

らして一本線にします．図 5 の一番傾きが大きい場より算出して設計を行いました．

所を f0 とします．f0 は中心周波数，f1 は f0 ＋90°の設計方法は図 1 に示すように，2 枚のコプレーナ
構造のオープンリング共振器をブロードサイド結合させます．基板は，誘電率が 3.27 で厚さが 0.74 mm

周波数，f2 は f0−90°の周波数となります．それら
fを Qe＝ 0 に代入して外部 Q を算出します．
f2−f1
図 6 に外部線路の回転角度における外部 Q の計

― １３８ ―

図4

外部線路が 54°の場合の位相

図5

波形を−360°ずつずらした位相

図7

共振器の回転図8

共振周波数

結合係数の調整は，オープンリングを回転させる
ことで行います．図 7 に示すように，上段を固定して下段のオープンリングのギャップを回転させます．共振器同士の素結合を算出するため，外部線路は共振器から十分はなします．シミュレーション結果から図 8 のように 2 つの共振周波数を得ることができます．f1 を低いほうの周波数，f2 を高いほうの2（f2−f1）周波数とし，これらを k ＝に代入して結f2＋f1
合係数を算出します．
図6

外部 Q の計算結果

上段はそのまま，下段を回転させる
図 9 にオープンリングの回転角度に対する結合係

算結果をまとめました．横軸は外部線路の回転角度数の計算結果をまとめました．

になります．外部線路が 0°の場合は位相の波形が以上の計算結果をもとに，2 層のオープンリング

非常に鋭く，外部 Q を算出することができません

共振器からなる BPF を設計しました．基板の寸法でした．また，180°のときは，オープンリングのは 15 mm×15 mm で，共振器の外径を 11 mm，内ギャップと重なるのでデータを取ることができませ径を 6 mm，オープンリングのギャップを 1 mm とんでした．

しています．外部線路は，ギャップから 18°回転さ
―１
３９ ―

図 12
図9

3 段のオープンリング共振器

結合係数の計算結果

図 10

設計した共振器

図 13の図を，図 13 にそのシミュレーション結果を示します．ここでは，理論の確立されている狭帯域のフィルタについて設計しています．そこから広帯域のフィルタに拡張しようと考えたためです．シミュレーション結果から，三段の狭帯域フィルタを設計す
図 11

実験結果とシミュレーション結果の比較せた位置にあります．また，下段のオープンリング

ることができました．

3．ポスターセッションについて
ポスターセッションというのは，今までの研究のは，上段に対して 34°回転させました．
図 11 にシミュレーションと実験の結果を示しま

結果を一枚のポスターにまとめて貼り出し，訪れる

す．この図から，シミュレーション結果と実験結果

人に対して説明していくというものです．オーラルはほぼ一致したといえます．

セッションとの違いは，一対一で質問や説明ができ

図 11 に示すように f1 は 0.48 GHz, f2 は 3.36 GHz，

るということです．しかし，ほとんど英語を話すこ

中心周波数 f0 は 1.92 GHz とな り ， 帯 域 幅 が 2.88とのできない私には，発表を行うことができるのか

GHz の非常に広帯域の BPF になりました．比帯域（f −f ）
幅は w＝ 2 1 ＝150.0（％）です．
f0
次に，オープンリング共振器を 2 層から 3 層に増非常に不安でした．発表が始まるとたくさんの方がやし，多段化の検討を行いました．図 12 に共振器た．すると，大体の方が納得してくれました．これ

私のポスターを見て，色々と質問してくださいました．私は身振り手振りを交えて必死に説明しまし― １４０ ―

には自分自身も大変驚きました．しかし，中には質問の意味を理解できないものもあり，悔しい思いを

4．おわりにしたものもありました．時間は 2 時間という長丁場

今回の国際学会に参加して非常に貴重な経験をさでしたが，緊張の連続だったせいか，大変短く感じせていただきました．学会の他にも，他国の文化にました．自分の自信になった部分もあれば，勉強不直にふれることもできました．発表を無事終えるこ

足を認識させられる部分もあり，非常に良い経験をとができ，自信を得ることもできました．

させていただきました．

最後になりましたが，国際学会に参加するという貴重な機会を与えてくださり，ご指導してくださった粟井郁雄教授に深く感謝します．また，理工学部
電子情報学科粟井研究室の皆様にも深く感謝します．

― １４１ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 37 回構造有機化学討論会
竹 原 雅 俊Masatoshi TAKEHARA
物質化学専攻修士課程

2年

1．はじめに北海道大学で行われた第 37 回構造有機化学討論会に参加しました．この学会は 3 日間あり，僕は初
めて学会に一人で参加することになりました．一度学会に参加したことがあり，それは研究室のみんなと参加しました．しかし，今回は一人で参加することになったので，不安でしたが，不安も最初だけで発表をしてしまえばそんな不安なこともすっかり忘れてしまいました．今回行った研究発表のテーマは「3 位にキラルな 1-ヒドロキシエチル基を有する両親媒性亜鉛クロリンの自己会合体」です．この研究テーマの成果から学会で発表をしたことを述べてい図1

きたいと思います．

ポスター発表している様子

2．学会について講演会場ではホールが 3 つあり，そこで口頭発表

3．研究テーマについてが行われました．また，ポスター発表の時間が口頭

光合成生物は，今から 30 億年以上前に誕生した

発表の合間に置かれていて，僕は初日の午前中にポと考えられています．光合成生物は多数の光合成色スター発表がありました．何人か足を止めてポスタ

素からなるアンテナのような精巧な分子集合体を持ーを見てくれていたので，説明をしていきました．

っており，クロロフィル色素と，蛋白質からなる分

難しい質問に何度かつまったりもしたが，興味を抱子集合体です．その色素は光を吸収し複数の色素をいてくれる方がいて，少し嬉しく思いました．ポス

介して反応中心に到達し，電気化学エネルギーに変ター発表が終わった後，他の研究生の人のポスター

換されます．

を見てまわりました．論文に載っていたテーマのポこの光合成生物の中には緑色光合成細菌というもスターや，興味深い研究をされている方もいたのでのが存在し，それはクロロゾームと呼ばれている光

いろいろ質問してまわり，今後自分の研究に役立て

捕集システムをもっています．クロロゾームは，直ていきたいと思いました．また，その後の口頭発表

径約 100 nm の円筒状の構造をしています．さらにでもいろいろなテーマの研究を見ることで，とてもクロロゾームの中ではバクテリオクロロフィル

刺激になりました．

（BChl）-c 分子が自己会合体を形成して円筒状の会― １４２ ―

合体を形成していると考えられています．自己会合

長鎖アルキル基を 31R 体は外側に，31S 体は内側にした BChl-c 分子によって吸収された光エネルギー向けながら，円筒状の会合体を形成していると考えはベースプレートに効率よく運ばれます．ベースプ

られています．

レートは BChl-a 蛋白複合体で受け取ったエネルギ

また，天然系のクロロゾームを形成しているーを膜内アンテナに渡す役割を果たしています．こBChl-c 分子には 31R 体と 31S 体の両方が含まれてれらのことから，クロロゾームは超分子光捕集体とおり，多くの場合 R 体の割合が多いと報告されてしての役割を果たしています．

います．そこで，3 位にキラルなヒドロキシエチル

そこで本研究ではクロロゾームを形成している

基，および親水性のオキシエチレン鎖をもつ亜鉛ク

BChl-c 分子がどのように会合体を形成しているの

ロリン 2−4 を新規に合成し，その 31R 体と 31S 体

かを BChl-c のモデル分子となる亜鉛クロリンを新を単離して会合体の特性を検討しました．

規に合成し研究を進めてきました．BChl-c 分子に亜鉛クロリンの 31R 体と 31S 体の会合体の調製

は立体異性体があり，その 31R 体と 31S 体がとも

方法は，亜鉛クロリンを少量の MeOH で溶かし，に自己会合して，クロロゾームを形成しています．

それを水中で分散させます．これを可視吸収スペク

また，BChl-c 分子は長鎖アルキル基をもち，そのトルの測定を行ったところ 31R 体と 31S 体は MeOH
中でモノマーであり，単量体の吸収帯を示し，31R
体と 31S 体をそれぞれ水中に分散させると長波長側にシフトすることが分かりました．そのなかでもオ
キシエチレン鎖をもつ 31R 体は顕著に長波長側にシフトした吸収体を示すことが分かりました．この結果からオキシエチレン鎖をもつ亜鉛クロリン（2,3, 4）は水中でミセル様の会合体を形成していることが分かりました．これは親水性のオキシエチレン
鎖を外側に向けて会合していると考えられます．また，オキシエチレン鎖をもつ亜鉛クロリンの 31R

図2

BChl-c 分子の構造とその会合体のモデル
―１
４３ ―

図3

亜鉛クロリン 1−4 の構造

体は 740 nm 付近に吸収帯を示し，クロロゾーム内の BChl-c と同じように会合体を形成していると考えられます．

曜日になるとほとんどが学生さんでした．

5．おわりに学会で発表することで，いろんな方の指摘やアド4．北大にてバイスを受けて分からないことを発見することがで今回僕が泊まったホテルは徒歩 10 秒ほどで，北き，今後の研究に生かす場であると感じました．ま海道大学の正門前にいけるので学会会場から近く，

た，他の研究生の発表を聞くことで研究の幅を持つ

朝に弱いのですが，あまり苦になりませんでした．

ことができると思いました．最後になりましたが，

北海道大学での学会は土曜日から月曜日にかけてあ

今回の学会発表をするにあたって，助言を頂いた宮ったのですが，土日に校内を歩いているとカメラを

武智弘講師，本研究の協力をして頂いた井上和也君

持って観光している人や，犬の散歩をしている人

他いろいろとお世話になった方々に深く感謝致しまや，遊んでいる子供をみかけたので，大学とは思えす．

ない光景が広がっていると思いました．さすがに月― １４４ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 44 回ペプチド討論会でのポスター発表
齋 藤 泰 彦Yasuhiko SAITOH
物質化学専攻修士課程

2年

各座席にテーブルライトが備わっているなど充実しはじめにた設備のもと，各発表が行われました（写真 1）．

この度，11 月 7 日（水）〜9 日（金）の期間に開催された第 44 回ペプチド討論会に参加し，ポスタ
ーによる研究発表を行ってきました．

会場内の雰囲気
本学会は国内学会ですが，積極的に国際化を進め

本学会の会場である富山国際会議場は JR 富山駅
から本通りを歩いて 15 分くらいで到着し，昭和 29ていたため，外国人の参加者も多く，口頭による発表者のほとんどが英語で発表されていました．

年に再建された富山城やジェネリック製薬で有名な

ポスター発表は学会開催期間の初日と二日目の午日医工（株）が建立する地域の一角にありました．

後にポスター番号の偶奇に分けて行われ，奇数番号

会場内は原色の椅子やタイル，モニュメントが配置だった私は初日に発表を行いました．私のポスターされた清爽感のある内装で，1 階にフロントを構

貼り付け場所が各階を行き来する唯一のエレベータ

え，2 階にクロークとポスターによる発表会場，3

ーから一番近く，朝の口頭発表のレベルの高さを目階に口頭での発表会場がありました．ステージを包の当たりにした後だったため，緊張が解けないまま

むよう扇形に客席が配置され，最大 825 名まで収容発表に臨みました（写真 2）．

可能なメインステージが口頭での発表会場であり，研究内容
化学分析において，試料中に存在する特定の物質を検出する際，一般的に HPLC や MS といった大

写真 1

講演会場（上），客席の手元照明（右）― １４９ ―

写真 2

ポスター発表の様子

型機器による分析が行われています．しかし，多く

発光として可視化することができます．また，ポリの機器が施設固定型であり，検体によって検出法やアルギニンはさまざまなアニオン性分子と錯形成す分析条件を変える必要があります．そのため，測定ることから，その膜透過活性は系内に共存するアニ

環境を問わず，汎用的で簡便な検出法が求められてオンの種類によって大きく変化します．すなわち，います．私たちは，ポリアルギニンが脂質二分子膜

ポリアルギニンの膜透過現象を用いると，化学反応を透過する現象を利用することで，簡便かつ目視でにより種々のアニオン性物質が変換されたとき蛍光分析できる検出系の構築を目指しています．これま強度の変化として観測することができます．

での研究から食品試料中の旨味成分であるグルタミ

ところで，酵素は高い反応選択性があるため，さン酸などの味覚成分を検出・定量できるシステムのまざまな分子が共存する溶液中でも特定の基質分子構築に成功しています．

のみ生成物へと変換します．その物質変換過程をポ
リアルギニンの膜透過により蛍光強度の変化として

これまでの研究成果検出すると，分子のセンサーへと応用できます．例

膜透過ペプチドの一つとして知られているポリア

えば，味覚成分を基質とする酵素を食品試料中に加ルギニン（pR）は両親媒性アニオンと錯形成する

え，そのときの蛍光強度の変化を観測すると味覚セ

ことで脂質膜を容易に透過することができます（図ンサーが構築できます．これまでの研究から，旨味1）．高濃度の蛍光色素を封入した脂質二分子膜ベシ成分の一つであるグルタミン酸をグルタミン酸オキ

クルを用いると，ポリアルギニンが膜を行き来する

シダーゼを用いて検出しました（図 2）．ここでは

とき，内水相で濃度消光された蛍光色素が外水相に生成物であるケトグルタル酸（KG）にピレン酪酸

放出されて蛍光が回復するため，膜透過現象を蛍光

ヒドラジド（PBH）を作用させて両親媒性アニオンとし，pR との錯形成により蛍光発光を観測しました．これにより，醤油中のグルタミン酸を検出，及び定量することに成功しました．また同様の操作により，コカコーラ中のスクロースや，ヨーグルト中の乳酸といったさまざまな味覚成分を食品試料中から検出・定量することができました．本検出系は，試料と種々の溶液を混ぜ合わせるだけで特定の物質を蛍光として検出できるため，現地で測定できる水質調査装置として応用できると考えられます．

図1

ポリアルギニンの膜透過

図2グルタミン酸オキシダーゼ反応の追跡― １５０ ―

懇親会にておわりに会場である国際会議場と密接して建てられている

ポスター発表にて，発表を聴いてくださった方か

富山全日空ホテルにて，学会二日目の午後六時からら貴重な意見をたくさんいただくことができ，互い懇親会がありました．講演参加者と出展された企業の研究内容について討論することで，自分の研究に関係者が合同で一つの会場に入り，新しい技術や発対する姿勢が感化されました．また，国際会議場の見といった，産学間での情報交換が行われていましメインホールを会場とした国際的で気を引き締めらた．また，そのとき出された料理の中には，富山名れる学会は初めてだったので，ランクが一つ上の世産の氷見うどんも賄われました．

界を垣間見ることができ，いい経験をしたと実感しています．本学会を通じて充実した時間を過ごすことができ，この経験を生かして，これからの研究に励みたいと思います．

― １５１ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 1 回有機フォトクロミズムシンポジウムでのポスター発表
中 川 裕 友Hirotomo NAKAGAWA
物質化学専攻修士課程

2年

S2

はじめに
今回 2007 年 11 月 16 日（金）に東京大学本郷キ

エネルギー

S1

ャンパスで開催された第 1 回有機フォトクロミズム
シンポジウムに参加し，「アズレン環をもつジアリS0ールエテンの合成と反応」についてポスター発表を

開環体

S1
S0

閉環体

行いました．この学会で発表した研究内容と，学会発表の感想を述べます．

研究背景

アズレンは，S1，S2 と二つの励起状態をもつ分子です．アズレンは Kasha 則に反して最低励起一重項状態（S1 ）からではなく，S2 から蛍光を発します．このようなアズレン環をジアリールエテンに導入すると，吸収スペクトルが大幅に長波長化することや励起光の波長によりフォトクロミック反応性が異なることが考えられます．この性質を利用した新規フォトクロミック化合物の合成を試みました．

研究内容
今回アズレン環を導入されたジアリールエテン誘導体合成しました．化合物 1 をヘキサンに溶かし，アズレン環の S1 励起に帰属される 500−700 nm 付

―１
５２ ―

近の吸収バンドを光励起してもスペクトル変化は見ると 292 nm に吸収極大をもつ吸収バンドが減少られませんでした．波長 312 nm の UV 光を照射す

し，370 nm 付近の吸収バンドが増加するのが観測されました．これはトランスーシス異性化が起こったためと考えられます．

Absorbance

before UVirr.
312nm 10min irr.
312nm 20min irr.
312nm 30min irr.
365nm 10min irr.
405nm 30min irr.

トランスーシス異性化を妨げるためにエテン部をマレイミド基に換えた 2，3 を合成しました．化合物 2 をヘキサンとベンゼン混合溶液に溶かし，アズレン環の S1 の吸収に帰属される 400−600 nm 付近のバンドに可視光照射しても，S2 の吸収に帰属される 254 nm，300 nm 付近のバンドに紫外光を照射してもスペクトル変化はありませんでした．

200

300

400

500

600

700

800

Wavelength/nm

Fig. 1ジアリールエテン 1 のフォトクロ
ミック反応

化合物 3 を同じようにヘキサンとベンゼン混合溶
液に溶かし，アズレン環の S1 の吸収に帰属される
400−600 nm 付近のバンドに可視光照射しても，S2の吸収に帰属される 300 nm 付近のバンドに紫外光を照射してもスペクトル変化はありませんでした．

before UV irr.
532nm 1min irr.
312nm 2min irr.
254nm 1min irr.
254nm 3min irr.

しかし波長 254 nm の UV 光を照射すると，350−400
nm に閉環体に由来する新しい吸収バンドが現れまAbsorbance

した．これに波長 365 nm の UV 光を照射すると元のスペクトルに戻るフォトクロミズムが観測されました．アズレン環の S2 励起からのフォトクロミッ
ク反応が起こっていると考えられます．

300

400

500

600

700

800

学会を終えてWavelength/nm

Fig. 2ジアリールエテン 2 のフォトクロ
ミック反応

今回ポスター発表という形式で発表しました．この学会では同じ光化学の分野でさらに，ジアリール
エテンやアゾベンゼンなど，同じ化合物を扱っている人が集まる学会であったので，日本化学会，光化

Absorbance

Before 254nm light irr.
After 254nm light irr.
After 365nm light irr.

学討論会とは違う雰囲気が流れていました．発表に関しても「基本的のことの説明がいらないから本質のところについて詳しく説明してほしい」という感じであったため，質問がこの発表の欠点となるところをズバズバ聞かれて，四苦八苦しました．しかし，質問だけでなくアドバイスなどをいただいて研究に役立ちました．

300

400

500

600

Wavenumber/nm

Fig. 3ジアリールエテン 3 のフォトクロ
ミック反応

他の研究室の発表では光を使って，モーターを動かしたり，一方向に動くなど，目で見て分かるような研究をされていたり，光の励起などについて深く―１
５３ ―研究されているなど，様々な研究がされているとこ

いい論文を出されているので着目点の違いや，研究ろもあり，非常に興味をもったり，驚きを得まし

レベルの高さに驚きました．この経験活かして，今た．また有名な先生が発表されていました．やはり後の研究を頑張っていきたいと思いました．

―１
５４ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

はじめての国際学会を終えて
木 村 祐 輝Yuki KIMURA
物質化学専攻修士課程

2年

近年，この問題の解決策として再生可能な炭素減1．はじめにを利用した生分解性のプラスチックが注目されていPacific Polymer Conference は 2 年に一度，太平洋

ます．生分解性プラスチックは原料が天然資源であ沿岸の国々の研究者が会し，成果を発表する大会でり，自然環境中で分解されやすいという従来の汎用あり，記念すべき 10 回目は日本の神戸で開催されプラスチックとは異なる特徴を有します．天然資源

ることとなりました．今回，私はポスター発表にてをそのまま利用したもの，化学処理したもの，微生

参加することになりました．

物産生のものなどが挙げられます．中でも微生物産
生のプラスチックは環境中での分解が早く，環境に

2．準備

負荷が少ない材料として期待されています．

いままで私は幾度か学会の場で発表する機会を頂

実験で用いる微生物は炭素源を与え飢餓状態に置いてきました．発表雰囲気もある程度分かるように

くとポリエステルをエネルギー源として体内に蓄積なってきました．しかし，それは日本語で日本人にします．今回，Wautersia eutropha と呼ばれている対して行う場合の話です．ですので，英語という未菌を用いました．この菌は 1920 年代に見出され，知の領域に足を踏み入れることは大きな不安とな1980 年代から急速に研究が行なわれてきました．

り，また逆に得られるものはそれ以上になる気がし炭素源や培養条件を変化させることで蓄積するポリました．一応英語の原稿を作成し，暗記するようにエステルの種類や蓄積量が増減したりします．またしましたが，本番はアドリブが重要になるだろうと

最近では遺伝子操作やポリエステルの合成に必要ないう予感を抱きました．

酵素のみを抽出して行う in vitro の実験なども活発になってきています．

3．発表内容微生物に与える炭素源としては安価で豊富に存在

石油燃料の高騰は様々な要因が絡み合ったものでするものが最適とされます．今回，炭素源をアミノ

すが，石油枯渇は中でも大きなファクターとなって酸として PHA の生合成を行いました．アミノ酸自います．そのため，全世界で資源の有効活用が叫ば

体は単離，精製するのに現在のところまだまだコスれるようになっています．石油由来の製品として代トがかかりますがたんぱく質として自然界に豊富に表的なものにプラスチックが挙げられます．プラス

存在するため，炭素源として用いることが可能であチックは人類の発展に大きく貢献してきましたが，ると考えました．

反面，安価で供給できるために廃棄量が増え，不法さらに今回は従来からよく培養に用いられている

投棄され環境汚染の引き金となり，丈夫であるがた培地である窒素フリーの培地とリン，マグネシウムめ回収が困難，さらに焼却処理による多量の CO2および窒素フリーの培地を用いました．窒素フリーの排出も懸念されています．

培地と，リン，マグネシウムおよび窒素フリーの培―１５５ ―Fig. 2

Fig. 1

1

H NMR of P（3 HB-co-3 HV）from
amino acid

収量の PHA を得るためにはアミノ酸の中で Tyro-

Compounds of amino acid with
branched chain （ BCAA ） andaromatic amino acid（AAA）

sine が最も効率がいいことがわかりました．
また，得られたポリマーはポリヒドロキシブチレート（PHB）とポリヒドロキシブチレート／バリレ

地を用いたときの収率を表 1 に示しました．リン，ート（PHBV）の 2 種類であることがわかりましマグネシウムおよび窒素フリー培地での PHA 収率

た．ほとんどのアミノ酸からは PHB が得られたのが全体的に向上し，特に Leucine, Isoleucine およびですが，Isoleucine, Histidine, Valine の三種類のアミ

Phenylalanine を炭素源として用いたとき 40％ 以上

ノ酸を炭素源として用いると PHBV が合成されるの高い PHA 収率を得ることができました．

ことがわかりました（Fig. 2）．

Valine, Leucine および Isoleucine の 3 種類の分岐鎖アミノ酸（BCAA）が特に PHA に代謝されやす

4．学会発表いことがわかりました．脱アミノ基の後，4 または会場の展示スペースは今までの会場と比較すると5 の適当な炭素鎖の骨格のみが残り W. eutropha が小さかったのですが，やはり全て英語表記でした．

PHA を生合成するために少ない代謝経路をとった

外国の方は少なくほとんどが日本人でした．しかためであると考えられます．Phenylalanine およびし，国際学会なので英語での受け答えが必須です．

Tyrosine は構造式にベンゼン環をもつ芳香族アミノ

私も日本人の方に英語で質問され，英語で答えるこ酸（AAA）でありますが，高収率で代謝されたことになりました．覚えているはずの英単語がとっさとを確認しました．各アミノ酸の構造式は以下に示の場面では出てこず，日本語を交えてプレゼンする

したとおりです．

のが必死でした．いい勉強になり，英語の重要性を

PHA の収率の比較的高かった ア ミ ノ 酸 を 用 いて，乾燥菌体重量と蓄積された PHA の重量を比較行いました．Fig. 1 にその結果を示します．これらの中で Tyrosine が最も乾燥菌体重量は高く，蓄積する PHA の重量も高くなりました．したがって高改めて感じずにはいられない印象に残る一日となりました．英語は大事です．

5．おわりに最後になりましたが，今回発表の機会を与えてく― １５６ ―

ださいました中沖隆彦教授，日頃丁寧親切にご指導

究室の皆様，特に辻本敬助教にこの場をお借りしてご助言いただきます本研究室の先輩方々および林研感謝申し上げます．

―１
５７ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 46 回セラミックス基礎科学討論会
康 原 昌 豪Masahide YASUHARA
物質化学専攻修士課程

2007 年度修了を用いて直接通電系及び非通電系において Me-C 拡

1．はじめに散対（Me : Nb, Zr）の熱処理を行いそれぞれ形成

2008 年 1 月 10 日（木）から 11 日（金）に名古された炭化物の生成層を観察及び比較することでパ

屋国際会議場で開催された第 46 回セラミックス基

ルス通電が炭化物セラミックスの原子拡散に与える礎科学討論会に参加しました．私は「炭化物セラミ影響を検討した．

ックスの原子拡散におけるパルス通電効果」というテーマで口頭発表を行いました．以下に，私が発表した研究について紹介させていただきます．

3．実験方法Nb（純度：99.9％，ニラコ製，厚さ：0.1 mm），
Zr（純度：99.2％，ニラコ製，厚さ：0.1 mm）及び2．緒言

C（純度：99％ up, SGL CARBON 製：R 8710，厚

パルス通電焼結（Spark Plasma Sintering : SPS）

さ：1 mm）を試料寸法（縦×横）が 10×10 mm に法は，試料粉末が充頡された黒鉛型へのパルス通電なるように切削した．切削後，2000 番の SiC 耐水により急速昇温が可能なプロセスで，従来法（HP,

研磨紙にて上下面を研磨し，C/Me/C の順に積み重HIP）よりも比較的低温・短時間で緻密な焼結体をねて Me-C 拡散対とした．この拡散対を SPS 装置

作製することができる．この要因として，パルス通（SPS-1050, SPS シンテ ッ ク ス 製 ） に て 熱 処 理 し電による原子拡散の促進が考えられているが，SPSた．熱処理条件は，保持温度 1673-1973 K，保持時におけるパルス通電が焼結や拡散機構に与える影響

間 180-1800 sec，印加圧力 10 MPa，昇温速度 100 K/

については十分に議論されていない．

min，真空度 5 Pa 以下とした．炭化物セラミックス

近年，SPS において Mo-Si 間の原子拡散におけの原子拡散におけるパルス通電効果を調べるため

るパルス通電効果が調べられた．その結果，パルスに，図 1（a）に示した直接通電系及び図 1（b）に通電によって金属間化合物の生成層の形成が促進さ示した非通電系の 2 種類の方法で熱処理を行った．

れるが，電流の方向は生成層の層厚に影響を与えな

直接通電系では，

いことが報告されている．これらは，エレクトロマ

試料に直接パルス通電するために黒鉛型を用いずイグレーションによる，金属や金属間化合物中の欠に熱処理を行い，非通電系では試料にパルス通電さ

陥濃度やその移動度の増加によって，原子拡散が促れないように試料の上下に絶縁体（SiC＋B＋C）を進されたと考察されている［1］．しかし，これらの研設置し，黒鉛型を用いて熱処理を行った．温度測定

究は，比較的低融点で原子拡散の起こりやすい金属

は単色放射温度計を用いて試料表面にて行った．熱結合を有した物質を対象にしたものであり，共有結処理後の試料は，生成層を観察するためにエポキシ合性を有する炭化物セラミックス等の高融点物質で樹脂で固定し，80-3000 番の SiC 耐水研磨紙にて研はほとんど報告例がない．そこで本研究では，SPS

磨後，1 µ m のダイヤモンドスラリーにて鏡面研磨

―１
５８ ―

Square of layer thickness [10 -10m2]

Fig. 1

Scheme of SPS apparatus,（a）with current and（b）without current

Fig . 2を行った．研磨後の生成層は，X 線回折測定

散型 X 線分光分析（EDS）により相同定を行い，走査型電子顕微鏡（JSM-5410, JEOL 製）の後方散乱電子像（BEI）から生成層の層厚を測定した．

4．結果及び考察
熱処理後に Me-C 間で形成された生成層を BEIにて観察した結果，パルス通電の有無にかかわらず
Nb-C 系では 2 層，Zr-C 系では 1 層の生成層が確認された．XRD による相同定の結果より，直接通電

Fig. 3系及び非通電系の熱処理後の生成層は，Nb-C 系では Nb2C 及び NbC, Zr-C 系では ZrC であった．それぞれの拡散対において，相図に対応した炭化物の

1673K
1773K
1873K
1973K

5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0

0

500

1000 1500
Time [sec.]

2000

Product layer thickness of NbC vs .
holding time for Nb-C diffusion couples
annealed at various temperatures withcurrent（open dot）and without current（close dot）

Square of layer thickness [10 -10m2]（XRD : RINT-2500，リガク製）及びエネルギー分

6.0

2.0
1673K
1723K
1773K
1823K

1.6
1.2
0.8
0.4
0

0

500

1000 1500
Time [sec.]

2000

Product layer thickness of ZrC vs. holding
time for Zr-C diffusion couples annealed
at various temperatures with current（opendot）and without current（close dot）
-28

形成が確認された．
図 2，図 3 に保持時間（t ）に対する生成層の層-29
ln k [m2/sec.]

厚の 2 乗（x 2）のプロットを示す．式 1 を用いて，

NbC
ZrC

-30

このプ ロ ッ ト の 傾 き よ り 生 成 層 の 成 長 速 度 定 数（k）を算出した．

-31

2

x ＝kt

（1）

-32

Nb-C 系及び Zr-C 系の両者で観察された全ての生-33
4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2
1/T [10-4K-1]

成層において，保持温度及び保持時間の増加に伴う層厚の増加が観察されたが，直接通電系において非通電系よりも大きな生成層の増加が観察された．

Fig. 4次に，炭化物層の成長速度の見掛けの活性化エネ
ルギー（Ea）を算出した．図 4 に式 1 から算出した―１
５９ ―Temperature dependence of NbC and ZrC
growth rate constant , for samples annealed by SPS with current（open dot）andwithout current（close dot）

k と絶対温度（T ）のアレニウスプロットを示す．

両者でこれらの層厚に顕著な違いは見られず，パル

式 2 より，このプロットの傾きから Ea を算出し

ス通電の方向による影響は見られなかった．
以上の結果は，Mo-Si 拡散対における Anselmi-

た．
Ea
lnk＝lnA−（2）
RT
ここで ，A は 定 数 ，R は 気 体 定 数 で あ る ． Eaの結果［2］に対応しており，高融点物質である Nb-C

は，NbC において直接通電系で 282±3 kJ/mol，非及び Zr-C 拡散対において，高温領域においてもパ通電系で 285±3 kJ/mol であり，顕著な違いは見らルス通電によって金属及び生成層中の欠陥濃度や移れなかった．ZrC においては，直接通電系で 205±

動度が増加し，原子拡散を促進したことが示唆され

7 kJ/mol，非通電系で 224±1 kJ/mol であり，通電

た．

Tambrini らの結果や Ni-Ti 拡散対における Gray ら［2］による Ea の低下が報告された系 と比較すると，わずかではあるが，パルス通電による Ea の低下が

参考文献

見られた．

［ 1 ］ U. Anselmi-Tamburini et al., Mater. Sci. Eng A., 407,

パルス通電の方向が原子拡散に与える影響を検討するため，拡散対の C/Me 及び Me/C 界面における24−30（2005）［ 2 ］ J. E. Garay et al., Acta Mater., 51, 4487，（2003）

生成層の層厚を比較した結果，Nb-C 系，Zr-C 系の

―１
６０ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 80 回知識ベースシステム研究会に参加して
瀬 戸 秀 隆Hidetaka SETO
電子情報学専攻修士課程する手法を提案しました．その手法とは，与えられ

はじめに

1

2年

た文献引用ネットワークを，引用された時間におけ

私は，2008 年 1 月 15 日（火）〜16 日（水）に日る類似性に基づいてグループ分割するものです．実

本電信電話（株）NTT 武蔵野研究開発センターで際，Leicht らは，この手法によって米国最高裁判所開催された，人工知能学会による第 80 回知識ベーの判例をグループ分割し，どの時期から判例の主流

スシステム研究会（SGI-KBS）に参加しました．こ（言い方を変えれば裁判判例の流行）が変わっていの研究会で私は「時間情報に基づいた政治ブログ群

るかを抽出することに成功しています．

のトピック分析」というタイトルで研究発表を行いそこで，私達は政治ブログを効率よく収集し，そました．ここでは，研究内容と研究会発表の感想をのブログのコメントの発生時間とトラックバックの述べます．

発生時間を文献引用と見なして，ブログエントリー（記事）のグループ分割を行いました．そして，政

発表内容

2
2. 1

治ブログの話題・流行の移り変わりの抽出を試みて

研究の目的

みました．

近年，Web 上で閲覧できる日誌の一種であるブログが普及しています．ブログにはコメント，トラックバック，ブログロールといった，ブログ独自のコミュニケーション機能があります．そういった機能を用いることで，ブロガーは 1 つの話題に対しさ

2. 2

結果

コメント発生時間情報に基づいた政治ブログエン
トリー群のグループ分割を図 1 に示します．
図 1 において，4 月初旬から 7 月中旬までの期

まざまな議論を行うことができます．
特に米国では，大統領選挙前，911 テロ，イラク
派兵がブログ上で活発に議論されており，ブログが世論形成に果たす役割が注目されています．また日
本では，ブログによる選挙活動を解禁されるか否かが議論されており，同じくブログが注目を集めています．したがって，政治ブログの分析は重要な研究課題と言えます．
ところで，政治物理学の分野において近年，複雑ネットワークが注目の研究が注目を集めています．
その中で Leicht ら は， 文 献 引 用 （ 例 え ば 論 文 引
用，特許引用，裁判判例引用）ネットワークを分析― １６１ ―

図1

各グループのピークの変化（2 分割）

間，7 月中旬から 8 月中旬までの期間，および，8月中旬から 11 月下旬までの期間という 3 期間が抽出されたことが観察されます．これらは，参議院選
挙関連機関とその前後が抽出できていると考えることができます．
ここで紹介できなかった詳しいことについては，
資料［1］を参照にしてください．

会場の様子

3
3. 1

会場
写真 2

学会の会場となったのは，東京都武蔵野市にある研究会会場

NTT 武蔵野研究開発センターという大きな研究所
です．発表の会場となる建物はその 1 つで，前面のにもプレゼンの最終チェックを行いましたが，緊張

ガラス窓が非常に印象的な綺麗な建物です．周りにが全く取れません．やがて，研究会が始まりましは閑静な住宅街があり，その近くには市役所，温水た．私の一人前の発表者は同研究室の友人です．しプール，スポーツセンターといった設備もあり，非かし残念ながら，彼の発表は私の耳にまったく入っ

常に住み良い場所という印象を受けました．

てきません．私はプレゼンと睨めっこです．そして，しばらくも経たないうちに順番がまわってきました．
発表は口頭発表 20 分，質疑応答 10 分といった学
内の発表に比べると比較的長いものです．しかし，時間の感じ方は普段と違うもので，あっと言う間に終わってしまいました．木村昌弘先生には，良い発表だったと言って頂けましたが，自分の力不足と経験不足が実感でき，やや悔いが残る発表となってしました．
そんな 1 日目でしたが，もちろん良いこともありました．それは，最後に形態素解析ソフト mecabの作者である工藤さんの招待講演があったことです．形態素解析の歴史と仕組みが良く分かる，非常

写真 1

NTT 武蔵野研究所外観にためになる講演でした．
2 日目は，発表が終わり，緊張が取れたせいか，

3. 2

発表の様子

この日は落ち着いて他の人の発表を聞くことができ研究会は計 2 日間，会場の人数は発表者含め，合ました．帰りはちょっと寄り道して，東京見学も満喫できました．

計 100 人ほどで行われました．
私の発表は 1 日目の 2 番目です．そして，私は学外発表が始めてです．したがって，1 日目は言わば緊張の一日でした．行きの新幹線内でも，発表直前

3. 3

感想

先ほど私は，悔いが残る発表だったと書きまし― １６２ ―

た．しかし，非常に嬉しかったことがあります．そいことです．これを読んでいただいた方で，近々学れは「質問をもらえたこと」です．中には質問を極会に行く機会がある学生は，他人に興味を持っても端に嫌がる人もいますが，それは間違いです．質問

らえる研究発表を心がけてみてはどうでしょうか．

をもらえないということは，こういうことなので達成感も出ますし，何より今後の励みとなります．

す．

!内容が全く理解されなかった．（つまり質問以

おわりに

4

最後に，今回の学会参加にあたり，木村昌弘准教

前の問題）!誰も研究に関心を示してくれなかった．

授をはじめ，ご支援いただいた皆様に深く感謝しま

これでは，研究した甲斐がありません．非常に寂す．

しい限りです．
また，これは研究会の 1 週間後のことですが，さらに嬉しかったことがあります．それは質問してく

参考文献［ 1 ］ 瀬戸秀隆，木村昌弘，斉藤和巳：

ださった方から，「データが興味深いので是非見せて欲しい」と言われたことです．自分の研究に対して興味を持ってくれる人がいることは，非常に嬉し

―１
６３ ―

時間情報に基づ

いた政治ブログ群のトピック分析，人工知能学会研究会資料（SGI-KBS-A 703）
，pp. 7−12（2008）

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

知識ベースシステム研究会に参加して
山 川 一 正Kazumasa YAMAKAWA
電子情報学専攻修士課程

2年

的特徴と貪欲解との関係を調べました．また，ネッ

1．はじめにトワークの構造的特徴として，ネットワーク内の密

私は，2008 年 1 月 15 日から 16 日に NTT 武蔵野
研究開発センターで開催された人工知能学会知識ベ

結合するノード集合列である SR コミュニティ構造に焦点を当てました．

ースシステム研究会に参加しました．この研究会で「社会ネットワーク上の情報拡散における強影響ノ
ード群のコミュニティ分析」という題目で口頭発表を行いました．

提案法

本研究では，IC モデルに基づく影響最大化問題の貪欲解を SR コミュニティ構造の観点から分析しました．サイズ k の影響最大化問題に対して，貪

2．発表内容2. 1

2. 2

欲解を被覆する SR コミュニティの最小列を抽出研究の背景と目的し，貪欲解の各ノードから影響を受けるノード集合

様々な情報が社会ネットワーク上を所謂「口コと，そのノードに対応する SR コミュニティとの類ミ」という形で，あるノードから別のノードにリン似性を調べました．そして，この分析法に基づいクを通して伝搬しうるので，社会ネットワーク上のて，貪欲解と SR コミュニティ構造との関係の強さ

情報拡散において影響力が強いノードを見つけるこを定量化しました．SR コミュニティ構造の比較対とは社会学や「バイラルマーケティング」の観点か象として Newman と Leicht の手法によるコミュニ

ら重要な研究課題となっています．実際，社会ネッ

ティ構造を用いました．整数 k が与えられたと

トワーク上の情報拡散の確率モデルとして広く用い

き，Newman と Leicht の手法は，多項分布混合確られる independent cascade（IC） モ デ ル に 基 づ い

率モデルにしたがって，ネットワークのノード集合て，影響最大化問題と呼ばれる組み合わせ問題が研を k 個のコミュニティに分割します．

究されています．ここに，サイズ k の影響最大化
問題とは，与えられた整数 k に対して，情報の最2. 3

実験結果と結論

大期待拡散を実現する k 個のノードからなる初期

大規模な社会ネットワークを用いた実験結果を報アクティブノードを抽出する問題です．IC モデル

告します．ある種の情報は，トラックバックを通しに基づく影響最大化問題に関して，貪欲アルゴリズてあるブログ著者から別のブログ著者へと伝搬しう

ムが高性能であることが報告されていますが，よりると考えられるので，ブログのトラックバックネッ

高品質な近似解を効率的に求める手法の確立が望ま

トワークを用いた実験を行いました．本ネットワー

れています．

クは 12,047 ノード，39,960 リンクの無向グラフで本研究では，より高品質な近似解を求めるための効率的な手法の構築を目指し，ネットワークの構造す．
図 1 はブログデータセットにおける貪欲解の SR

―１
６４ ―

被覆数と k を示しています．ほぼすべての k に対して，伝搬確率 β が大きいほど，貪欲解の SR 被覆数が大きくなっていることがわかりました．
図 2 と図 3 は貪欲解との関係の強さを示しています．ここに k は 2≦k≦30 です．これらの図において，丸印は貪欲解と SR コミュニティ構造との関係の強さを表し，四角印は貪欲解と Newman と Leichtの手法によるコミュニティ構造との関係の強さを表しています．これらの結果から IC モデルにおいて，伝搬確率 β が小さいとき，SR コミュニティ
図1

ブログデータセットにおける貪欲解のSR 被覆数構造の方が Newman と Leicht の手法によるコミュ
ニティ構造よりも貪欲解と強く関係していることがわかりました．

3．発表について発表は，口頭発表が 20 分，質疑応答が 10 分でした．北は北海道，南は沖縄までの大学や企業の方々
が 100 人近く参加されていました．私にとって，この研究会が初めての学外での発表であり，さらに 1
番はじめの発表だったので，とても緊張しました．
質疑応答では，専門化の方々から多くの質問やご意
見を頂きました．また，他の方の発表も聴くことが図2

ブログデータセットにおける貪欲解との関係の強さ（ β ＝5％）

できて，非常に有意義な時間を過ごせました．

4．おわりに今回の学会発表は，私にとって本当にいい経験になりました．学外で自分の研究を発表することに最初は不安を感じていましたが，与えられた時間の中で 1 年間研究してきたことを多くの人達の前で発表できたことが大きな自信になりました．また，発表が終わった後に，多くの方々から質問やアドバイスをいただき，たいへん勉強になりました．
最後になりましたが，今回の発表にあたり，指導教員の木村昌弘准教授をはじめ，静岡県立大学の斉藤和巳教授，大阪大学の元田浩名誉教授に深く感謝

図3

ブログデータセットにおける貪欲解との関係の強さ（ β ＝10％）

いたします．

― １６５ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

初めて生体触媒学会に参加して
高 山 允 利Nobutoshi TAKAYAMA
物質化学科

2007 年度卒業

1）常温・常温などの温和な条件下で反応が可能で

1．はじめにある．2）基質に対する高い立体選択性を持つ．と私は 2008 年 1 月 24 日，25 日に鳥取県民文化会

いった特徴がある．しかし，欠点として 1）基質濃館で開催された第 11 回生体触媒化学シンポジウム度に限界がある．2）酵素が有機溶媒中で不安定．

に参加しました．タイトルは，「ヨシによる生体触といった課題がある．

媒の固定と有用物質変換」で，英語による 1 分間のショートトークとポスター発表を行いました．ここでは，私が発表した研究内容および学会発表の感想などを述べさせていただきます．

研究目的
生体触媒の欠点を改善する方法として，酵素固定化する方法がある．生体触媒の「固定化」とは，生体触媒を溶媒に不溶な担体に物理的または化学的な2．研究内容力で結合させ，または担体の空間に閉じ込めて溶出研究背景

しないようにすることである．

近年，環境に優しい化学としてグリーンケミスト

固定化することで，多くの場合，生体触媒が安定リーの観点から，環境負荷の低い有機合成反応によ化する．また，ろ過などの単純な作業により容易にり，天然物や医薬品，農薬などを製造することが重回収でき，連続的に繰り返し酵素触媒を反応に使用要視されている．そして，医薬品，農薬の合成におすることができる．

いて，光学活性体のうちどちらか一方を優先的に合成することが重要である．

この固定化酵素は，研究，医療，分析，産業分野などで広く利用されている．

そこで，生体触媒を用いた有機合成反応が，化学

私は，固定化酵素の作製にあたり，樹脂などの石法と比較して，高い立体選択性が得やすく，グリー

油由来の担持体の代わりになるものとして，植物でンケミストリーの観点からも期待されている．

ある琵琶湖のヨシを用いることにした．

菌体を生体触媒として利用した例としては，医薬

琵琶湖ではヨシによって水質浄化や野鳥の生息地

品用のアミノ酸合成や酒，ワインなどのアルコールの提供がなされているがヨシの適切な生育には，毎発酵を利用した飲料の醸造またはチーズ，ヨーグル

年の刈り取りが必要である．

ト，納豆などの発酵食品の製造などがある．

そして，ヨシはすだれや燃料に利用されるが，現また，酵素を生体触媒として利用した例としては
医薬品中間体の合成や，油脂の改変（安い油をカカオバターに変える）や糖の変換（グルコースから果糖へ変える）などが知られている．

在用途が少ないために刈り取られないヨシが放置されていることが問題となっている．
またヨシは，イネ科の抽出植物で導管などの維管束が発達しているため，水を吸いやすい特徴などを

生体触媒を有機合成反応に用いる利点として，

もつ．

―１
６６ ―

反応式．固定化 lipase AK による 1-phenylethanol の速度論的光学分割

そこで，本研究では，酵素の固定化材としてヨシった．（繰り返し反応では，固定化触媒を再利用すを使用し，ラセミ体アルコールの速度論的光学分割

ることが可能か検討している．）その結果，3 h 反を検討した．

応を 5 回繰り返し行っても，反応率 40％ 以上を維

この反応は，ラセミ体アルコールを分離する反応
で，医薬品などの原料で重要な光学活性アルコール持していた（図 2）．
このことから，リパーゼが失活しておらず，酵素活性を維持できていたと考えられる．また，アシルの生産に利用されている（反応式）．

化体のエナンチオマー過剰率が＞99（％）であった

3．実験結果と考察ことから酵素の立体選択性も維持できていると考え酵素としてリパーゼ AK をヨシに固定化し，1−
フェニルエタノールの速度論的光学分割を行ったところ，非修飾（固定化していない）の場合と比較して，高い反応率を得た（図 1）．

られる．

4．結論
今回の研究で，ヨシが固定化材として十分使用で次に固定化触媒を用いて，繰り返し反応をおこなきることが判明した．また，ヨシは天然の植物であ

反応率 (%)るため，固定化触媒を廃棄処理しても大気中の二酸
60

化炭素量が増えないカーボンニュートラルである環

50

境に優しい材料でもある．

40

穂先

30

茎

5．学会での感想

20
非修飾

10

今回私は，はじめて学会という貴重な経験をさせていただきました．1 日目の午前中，英語のショー

0
0

図1

1

2

3
4
反応時間 (h)56

トトークがあり，1 分間で自分の研究内容の概要を

フェニルエタノールの速度論的光学分割

発表しました．発表では，発音やイントネーション60

反応率 (%)

50
40
30
20
10
0
0

1

2
3
繰り返し回数 (回)45
穂先75 mg
茎100 mg

図2

固定化材を用いた繰り返し反応― １６７ ―

に注意しました．はじめての経験でもあり，かなり緊張しましたが，頑張れたと思います．

6．謝辞

午後からはポスター発表を行いました．ここで最後になりましたが，本研究において，ヨシを御は，ポスターの前で聴きに来られた企業の方や他大提供戴きましたヨシ博物館の西川 嘉廣博士に深謝学の先生，学生の方に研究内容を説明しました．そいたします．

して，その研究内容について質疑応答を行いましまた，今回の学会発表にあたり貴重な機会を頂た．質問に対してうまく答えることができたと思いき，本研究において，さまざまな助言を頂きました

ます．また，研究内容について貴重なアドバイスも

京大化研の中村 薫先生，東京工大生命理工の松田頂くことができました．

知子先生に深謝いたします．

掲載写真は，私がポスター発表している様子でそして，多くのご指導・ご教示を賜りました原田

す．今回の学会発表の経験を，社会人になって生か忠夫教授をはじめ，原田研究室の皆様，また撮影せるよう頑張りたいと思います．

面でご協力下さいました後藤研究室の皆様に深謝いたします．

― １６８ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

生体化学触媒化学シンポジウム in 鳥取にて
久保田 有 喜Yuki KUBOTA
物質化学専攻修士課程

2年

この溶媒は，臨界点（7.4 MPa, 31℃）を超えた状

1．始めに態の超臨界流体と呼ばれる二酸化炭素のことを示し2008 年 1 月 24 日から 25 日の二日間，鳥取県民会館で開催された第 11 回生体触媒化学シンポジウ
ムに参加し，ポスター発表および英語でのショートています．
実際の利用例としては，コーヒーのカフェイン抽
出や香料成分の抽出などがあります．

プレゼンテーションを行いました．発表題目は，また，特徴として 1）不燃性かつ無毒であり安全「超臨界二酸化炭素中でのケトンの不斉還元」で性が高い，2）二酸化炭素は，地球上に大量に存在

す．今回，この学会への参加は，二度目であり前回するため，枯渇資源ではなく容易に入手でき安価でより準備もしっかりして発表に臨めたと思います．

ある，3）溶媒としての性質を温度や圧力の変更に

ここでは，発表した研究概要および学会で考えたこより容易に制御可能なことが挙げられます．

とを報告いたします．
研究目的

2．研究概要本研究は，先に紹介した生体触媒と scCO2 を組はじめに，生体触媒および超臨界二酸化炭素について簡単に紹介します．

み合わせて，生体触媒を用いた有機合成反応において課題とされている大量の有機溶媒使用の問題を解決することを目指しています．これまで，scCO2 中

生体触媒についてで，アルコール脱水素酵素を用いる反応は，チチカ

生体触媒は，おもに生物の体内で働いている酵素

ビと呼ばれる菌体にこの酵素が含まれておりこの休や食品に使用されるパン酵母・麹などの菌体のこと

止菌体を利用した反応1）が以前に報告されていまで，近年は，バイオエタノールの製造など広い分野

す．

で利用されています．また，生体触媒の範囲としてまた，この反応では医薬品などの中間体原料としは，生物の体内から取り出した酵素から酵母や乳酸て重要な光学活性アルコールを得ることが可能で菌などの菌体が含まれます．そして，生体触媒は，す．

温和な条件下で反応を進行し，高い立体選択性や基

しかし，上記の報告以外にアルコール脱水素酵素

質選択性を有することなどから有機合成の分野で環を scCO2 中で使用する試みは，ほとんど行われて境にやさしい触媒としても利用が進んでいます．

いません．そこで今回，チチカビ（IFO 5767）のア
セトン乾燥菌体（APG 5）を用いて図 1 に示す反応

超臨界二酸化炭素（scCO2）について

を，scCO2 中および有機溶媒中で行いました．その超臨界二酸化炭素は，近年環境負荷の低い溶媒として注目されています．

結果を図 2 に示します．
この結果から，APG 5 及び補酵素 NADH を用い

―１
６９ ―

Yield/ %

図1

APG 5 によるアセトフェノンの不斉還元反応

60

そこで，scCO2 中で，補酵素 NADH の再生を行50

うことで，APG 5 および触媒量の補酵素 NAD＋を用

40

い，大量のケトンの不斉還元で光学活性アルコール30を得ることに成功しました．

20

今回の研究結果から scCO2 中でのアルコール脱10水素酵素によるケトンの不斉還元反応は，可能ではないかと考えています．

0
0

2

4

6

Reaction time/h

3．発表について

図2

APG 5 によるアセトフェノンの不斉還元
反応（生成物の e.e.（エナンチオマー過剰率）＞99％）
反応条件◇scCO2／緩衝溶液，8 MPa, 35℃■hexane／緩衝溶液，130 rpm, 35℃
補酵素 NADH 0.089 mmol, APG 5 20 mg,
基質 0.041 mmol

今回，一日目に私の研究発表を行いました．英語のショートプレゼンテーションは，一分ほど研究概要を紹介するものです．こちらは，午前中に無事に終わり，ポスター発表については，午後から 2 時間
ほど発表を行いました．開始時間になり，企業の方が来られたので研究内容の説明などを行いました．

表1

APG 5 によるアセトフェノンの不斉還元反応（還元剤として 2-propanol を使用し NADH
を再生）
基質

収率（％）

e.e．
（％）

51

＞99（S）a）

その後も他大学の先生や学生などが来られ説明や質疑などを行いました．前回もそうでしたが，結構多くの方が発表を聞きに来て下さり，休む間もな
く，気がつけば発表時間が終了していました．その後もしばらくは，発表をされていた方が多かったこともあり，他大学や企業の方の発表を見て回りましb）

62＞99（S）

た．ここでは，自分の行っている研究内容に関してのよい助言を頂くことや他大学の方と研究内容に関反応条件
8 MPa scCO2, 35℃， 5 hNAD＋ 0.013 mmol, APG 5 40 mg
基質 a）0.041 mmol, b）0.060 mmol

して情報交換などを行うことができました）
今回の発表に関する自己評価の方ですが，前回の経験を生かし説明なども分かりやすくできたのではないかと考えています．また，前回参加したときよて反応を行った場合，scCO2／緩衝溶液中で，hexane

りも他大学の先生や学生方などと意見交換などを多／緩衝溶液中よりも，反応が速く進行したことが分くできたと思います．

かります．しかし，この反応では，高価な補酵素
NADH を大量に使用する必要がありました．
―１
７０ ―4．講演を聞いて発表が終わった後，招待講演がおこなわれていたのでそちらを聞きにいきました．講演では，いろい
ろと興味深い研究内容の報告が行われており非常によい刺激になりました．
また，一日目の講演終了後，懇親会が開催されていたので，そちらに参加しました．その際，前回の学会でお会いした方と再会し，話をうかがい，また他大学の先生や学生，企業の方など新たにいろいろな方と交流することができました．

写真

ポスター発表中の様子

余談ですが，今回開催地が鳥取ということもあり，料理にゆでがにが用意されていたのですがさすがに人気も高くあっという間になくなっていました．

二つ目は，外国の方の話されているスピードが速すぎるため聞き取ることができない場合です．
英語の講演を聞いて思ったことは，原因が一つ目

その後は，ホテルに戻りすぐに寝ました．

にある場合については，英語の論文や本を読むなど

学会の二日目は，前日に引き続き企業の方と外国で個人の英語のレベルをあげれば何とかなる可能性の方などによる講演が行われました．

が高いと思います．

外国の方の発表については，言語が英語という事

ただ，原因が二つ目にある場合については，人にもあり内容が聞き取れないことが多かったのです

よっては，通常私たちが話す英語の早さの二倍近くが，人によっては，研究内容が近かったこともありの早さで話されることもあるので，内容を把握する

非常に聞き取りやすく大まかな内容について理解でのは，難しいと思われます．その場合には，相手のきる場合もありました．

方にゆっくり話すようにお願いしてみるなどをした方がよいのかもしれません．対策としては，テレビ

5．まとめのニュースや映画の副音声などを利用して外国の方

今回の学会での発表は，二度目であり前回よりもうまく行うことができたと考えています．

の英語の発音に慣れることなどがあると思います．
ただ，今後学会に参加をされる方へのアドバイス

また，今回の学会では，前回よりも積極的に他のとして，外国の方でも聞き取りやすく非常に分かり方と交流や研究内容に関し意見交換を行うことがでやすい内容を英語で発表をされている場合もあるのきたので，今後へ向けて非常に有益な経験となりまで，こうした英語での講演を聞く機会があれば聞いした．

てみるのもよいと思います．

最後に今回学会で気がついたことに少し書いておまた，学会は，非常に多くの方と交流ができるよきます．それは，英語の講演を聞いていて感じたのい機会であると思うので，学部生の方もチャンスがですが，外国の方が英語で話される場合に内容が聞あれば参加することをお勧めします．

き取れない場合には，おもに二通りあるのではない
かということです．
一つ目は，単純に自分の英語読解力などのレベルが英語を聞き取る依然に十分でない場合です．

6．謝意
最後に今回の学会発表にあたり，日頃，協力指導していただいている原田忠夫教授ならびに研究室の― １７１ ―

参考文献

方々に深く感謝します．
また，本研究に行うにあたり，いろいろと多大な協力して頂いている京大学化学研究所の中村薫先生，東工大大学院生命理工学研究科の松田知子先生

１）Tomoko Matsuda, Tadao Harada and Kaoru Nakamura
Chem. Commun, 2000, 1367−1368.
２）Kaoru Nakamura and Tomoko Matsuda, J. Org. Chem,
1998, 63, 8957−8964.

に深く感謝します．今後ともお世話になると思いま

３） Kaoru Nakamura , Yuko Inoue , Tomoko Matsuda andすがこの場を借りてよろしくお願いいたします．

Ibuki Misawa, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1999, 2397−
2402.

―１
７２ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本セラミックス協会 2008 年年会に参加して
金 田 有 理Yuri KANEDA
物質化学専攻修士課程

2年

います．そこで本研究では，MA-SiC 粉末を用いて

1．はじめにHfB2/SiC 複合材料の作製を行い，MA-SiC 粉末が複今回，2008 年 3 月 20 から 3 月 22 日にかけて長合材料の焼結へ与える影響について検討しました．

岡技術科学大学にて開催された日本セラミックス協会

2008 年

年会に参加し，「SPS 法を用いた HfB2

/SiC 複合材料の作製」という題目で口頭発表を行いました．

Ar 雰囲気中にて Si 粉末と C 粉末および Si3N4 製
ボールを Si3N4 製容器内へ封入し，遊星型ボールミ

ここでは発表や学会に参加して感じた事について述べたいと思います．

ル（P−5，フリッチュ製）を用いて MA 処理を行いました．得られた SiC 粉末（MA-SiC）と HfB2 粉末の体積比が HfB2 : SiC＝80 : 20 vol となるよう秤

2．発表内容2.1

2. 2 実験方法

量し，ロータリーボールミルにて混合を行いまし研究背景

た．この混合粉末を SPS 装置（Dr. sinter : SPS−

二ホウ化ハフニウム（HfB2）は高融点・耐酸化性

1050, SPS Syntex 製）にて焼結を行いました．ま・耐熱衝撃性などに優れており，航空宇宙分野におた，参考試料として市販 SiC 粉末についても同様

いて外壁材としての応用が期待されています．このに複合化および焼結を行いました．評価は密度測

ような材料は，大気圏突入時および高速移動時に生定，X 線回折測定，走査型電子顕微鏡観察を行いじる空気の摩擦やそれに起因する高温などにさらさました．

れるため，さらなる特性の向上が求められています．そこで，第二成分として炭化珪素（SiC）を複2. 3 各粉末の熱処理時の変位挙動合化する研究が試みられており，HfB2 の耐酸化性

図 1 に各粉末の熱処理時の変位挙動を示します．

や強度が向上するという報告がなされています．しDisplacement において正の方向への変化は膨張を示

かし，HfB2 と SiC は 共 に 難 焼 結 性 物 質 で あ る た

し，負の方向への変化は収縮を示しています．HfB2め，緻密体を作製するためには助剤の添加や高温・粉末のみの熱処理を行いますと，1600℃ 付近より

高圧・長時間の熱処理が必要とされています．これ

緩やかな収縮が観測されたのに対し，市販 SiC とらの熱処理は粒の粗大化や高温での機械的特性が低HfB2 の混合粉末（HfB2/SiC）および MA-SiC と HfB2

下すると報告されています．しかしながら本研究室の混合粉末（HfB2 /MA-SiC）では 1300℃ 付近より

では，MA（Mechanical Alloying）−SPS（Spark Plasma

収縮が観測され，HfB2 粉末よりも低温で収縮が開Sintering）法による積層無秩序構造を有する SiC 粉始していることが観測されました．また， HfB2 /末の焼結を行っており，従来法よりも低温・低圧おMA-SiC は最も収縮量が大きいことが観測されまし

よび助剤無添加での SiC 緻密体の作製に成功してた．HfB2 焼結体の相対密度は 73％ でしたが HfB2 /

―１
７３ ―

2000

0
1500
-0.5
1000
-1
-1.5
0

Temperature[℃]

Displacement[mm]

0.5

500
200

400

600

800

1000

Time[sec]
Fig. 1

Temperature and displacement profiles
during SPS of HfB2, HfB2/SiC and HfB2
/MA-SiC

9.5
9

90

8.5
8

80

7.5
7

70

6.5

Density[g/cm3]

Relative density[%]

100

6
60
1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Sintering temperature[℃]
Fig. 2

Fig. 3The effect of sintering temperature on
the relative density in the sintering of
HfB2/MA-SiC and HfB2/SiC

SEM micrograph of HfB2 /MA-SiC andHfB2 / SiC sintered by SPS : polishedsectionが HfB2/SiC 焼結体よりも増加することが確認され
SiC 焼結体は 96％，HfB2 /MA-SiC 焼結体では 99％

ました．

の緻密体が得られました．そこで，MA-SiC 粉末が

また焼結体 XRD 結果より，HfB2 /MA-SiC 焼結

複合材料の焼結へ与える影響についてさらに詳しく

体，は熱処理温度の上昇にともない，ブロードして検討するために，収縮が観測された 1500℃ 付近よ

いた MA-SiC のピークがシャープになり， β −SiC

り 100℃ ずつ焼結体を作製し，試料の評価を行いまに構造秩序化していることが確認されました．

した．
2. 5 各焼結体の SEM 観察結果
各焼結体の密度測定および XRD 測定結果

図 3 に 1900℃ にて作製した HfB2/MA-SiC 焼結体

図 2 に各熱処理温度における焼結体の密度測定結および HfB2 /SiC 焼結体の SEM 観察結果を示しま

果を示します．各焼結体の密度は 1600℃ までほぼす．HfB2/SiC 焼結体では 5 µ m 以上の HfB2 粒子が同程度の値を示しましたが，1700℃ より熱処理温多数観察できたのに対し，HfB2 /MA-SiC 焼結体で度の上昇にともない，HfB2 /MA-SiC 焼結体の密度は 5 µ m 以下の HfB2 粒子が多数観察され，HfB2/SiC

2. 4― １７４ ―

2000

0.006
0.004

1500

0.002
0

1000

-0.002-0.004500

3．まとめ
Temperature[℃]

Shrinkage rate [d(ΔL/Lo)/dt]

0.008

700

800

900

製した HfB2/SiC 焼結体の相対密度は 96％ であったのに対し，HfB2/MA-SiC 焼結体は相対密度 99％ の緻密体でした．焼結体 XRD 結果より熱処理温度の造秩序化していることが確認されました．また SEM

1000

Time[sec]
Fig. 4SiC 複合材料の作製を行いました．1900℃ にて作

上昇にともない，積層無秩序構造から β −SiC に構

500
600

MA-SiC 粉末および市販 SiC 粉末を用いて HfB2 /観察結果より，HfB2 /MA-SiC 焼結体は HfB2 /SiC 焼

Temperature and shrinkage rate profiles
during SPS of HfB2, HfB2 /SiC and HfB2 /MA-SiC

結体よりも HfB2 の粒径が小さいことが確認され，MA-SiC 粉末は HfB2 の粒成長を抑制することが示唆されました．

焼結体よりも HfB2 の粒径が小さいことが確認されました．このことから，MA-SiC は HfB2 の粒成長を抑制することが示唆されました．

2. 6

MA-SiC の流動性が HfB2 /SiC 複合材料の焼結を促進する可能性が示唆されました．

4．おわりに考察

初めての学会に準備の段階から戸惑うことも多々図 4 に各粉末の熱処理時の収縮速度を示します．

ありましたが非常に良い経験ができました．発表でHfB2 粉末と SiC 粉末の複合化を行うと，SiC がは多少緊張することもありましたが，今までの発表

HfB2 の表面酸化膜と反応することによって HfB2 のの中で最も良い発表ができたと思います．最終日と焼結が進行するという報告がなされています．図 4いうこともあり人数も少なかったため，あまり質問

より，SiC 粉末を用いた系において 1300℃ 付近よされませんでしたが，質疑応答では詰まることなくり収縮が観測されたことから，この温度域にて HfB2

答えることができました．今回の学会ではセラミッと SiC の反応が生じ焼結が進行したと考えていま

クスの焼結や物性評価などについて多くの発表を聞す．また，MA-SiC 粉末を用いた系において 1600

くことができ，非常に勉強になりました．今後の研℃付近よりさらに収縮が観測されました．これは究で活かしたいと思います．

MA-SiC は市販 SiC に比べ流動性が高いため焼結が進行したと考えております．

最後に，学会に参加するにあたり，多くのご支援を頂いた研究室指導員の大柳教授および研究室の方に，この場をお借りしてお礼を申し上げます．

― １７５ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本セラミックス協会 2008 年年会
山 内 裕 樹Yuuki YAMAUCHI
物質化学専攻修士課程

2年を考える必要がある．またその生成物としては MgO

1．はじめに−C 耐火れんがに加えることも考慮して，B4C−C−

今回，2008 年 3 月 20 日から 3 月 22 日に長岡技

MgO であればよい．以上より Mg を用いた B2O3 還術科学大学にて開催されました日本セラミックス協

元反応（ex. 2 B2O3＋C＋6 Mg→B4C＋6 MgO）によ会

年会に参加し，「IFAS 法を用いた B4C

る B4C−C 複合粉末作製が考えられる．この方法で−C 複合粉末の作製」という題目で口頭発表を行いあれば，例え CO ガスが排出されたとしても C にました．

よる直接反応法と比べ，その量ははるかに少ないと2008 年考えられ，この反応から生成される生成物も B4C

2．発表内容及び MgO である．そこで本研究では IFAS 法を用いて，カーボンブラック（CB）存在下にて Mg に

2. 1．研究背景
ナノサイズ（平均粒径 80 nm）の B4C−C 複合粉
末を極微量（0.29 wt％），MgO−C 耐火れんがの中

よる B2O3 の還元反応を行い B4C−C−MgO 複合粉末の作製を試みた．

に均一分散させることによって，耐火れんがの見掛
気孔率の低下や動弾性率及び曲げ強度の増加，耐熱2. 2．実験方法

性の改善等といった特性の変化が見られたという報

原料粉末として B2O3（純度 99.9％，平均粒径 850

告がある．当研究室では過去に誘導場活性化合成法µ m，高純度化学製），Mg（純度 99.9％，平均粒径（Induction Field Activated Synthesis : IFAS）を用い

180 µ m，高純度化学製），CB（＃2600，平均粒径 13て B と C の直接反応から B4C−C 複合粉末を作製

nm，三菱化学製）を用いた．種々の粉末をプラスしている．この方法は特許にも出願されており，実チックポットとジルコニアボールを用いて，ロータ

際に企業でも使用されている．この方法のさらなるリーボールミルにて混合を行った．混合条件はボー改善を考えた時，出発原料をして使用している B

ル重量：粉末重量＝20 : 1，回転数 150 rpm の条件は非常に高価であり，B4C 作製においてコスト面のである．混合時間はまず B2O3 と Mg を 6 h 混合改善を考える必要がある．そこで非常に安価な B

し，その後混合した粉末と CB をさらに 6 h 混合し源として，B2O3 が挙げられる．B2O3 を用いた B4C

た．この混合粉末を金型圧粉（70 MPa）にて φ 40

作製方法として最も一般的なものでは，C による炭の大きさに成型し，誘導場活性化合成装置（IFAS）

素熱還元反応法（2 B2O3＋7 C＝B4C＋6 CO）が挙げを用いて到達温度まで温度を上昇させ，熱処理を行られる．しかしながら，この反応においては有毒でった．評価として X 線回折測定（XRD : RINT−

ある CO ガスの排出を避けることができない．こ2500，リガク製）にて相同定を，透過型電子顕微鏡

れらのことを踏まえ，出発原料には安価な B2O3 を（TEM : JEM−2000 EX, JEOL 製）により微小構造観

用い，B4C 作製において CO ガスを生成しない反応察を行った．

―１
７６ ―2. 3．Mg による B2O3 還元反応を用いた B4C の作製示す．Mg 比の増加に伴い，副生成物である Mg3B2

はじめに，2 B2O3 ＋6 Mg＋C＝B4C＋6 MgO にな

O6 に伴うピークが減少している．また，B2O3 からるよう に 混 合 し た 試 料 を 各 到 達 温 度 1700, 1800,

B の生成が示唆されるが，XRD では検出できなか

1900℃ で熱処理を行った．この時の試料の XRDった．このことから B は非結晶質になっていると結果を図 1 に示す．上記のように本来の反応が進め考えられる

ば生成物は B4C 及び MgO のみであるが，今回の結果からは B4C や MgO の他に副生成物として多2. 5．Mg による B2O3 還元反応を用いた B4C の作
製（B2O3/Mg＝1/7）

量の Mg3B2O6 が検出された．これは Mg による還元が不十分であったことが考えられる．また，Mg3

最も Mg3B2O6 の生成量が少なかった B2O3/Mg＝1/

B2O6 が存在するということは B4C を生成するため

7 の条件を用いて，これに CB を加えて B4C の作製の B 源がその分減少することにつながる．よってを試みた．図 3 に各試料の到達温度，図 4 に各温度

副生成物である Mg3B2O6 の生成を抑制することをで熱処理した試料の XRD 結果を示す．混合条件は考える必要がある．

（B2O3＋7 Mg）：C＝75 : 25 vol％になるように混合している．この混合条件からは反応式は 2 B2O3＋17

2. 4．B2O3/Mg 比の変化が生成物相に及ぼす影響

C＋14 Mg→B4C＋6 MgO＋16 C＋8 Mg となるはず

Mg3B2O6 の生成を抑制するために，B2O3 と Mg の比を変化させることを考えた．

である．1200℃ では B2O3 は還元しているが B4C の生成まで至らず，1400℃ で B4C が生成され始め，

図 2 に B2O3/Mg 比を変化（B2O3/Mg＝1/3, 1/5, 1/

1600℃ ではよりピークがシャープになる．この結7）させ，また単純な反応を見たいため B2O3 と Mg

果から 1600℃ の試料が最も B4C が生成されているのみを IFAS にて反応させた時の XRD 測定結果をと考えられる．

■(c)1900℃○：MgO○：■： 3B2O6
■：Mg

■
■
◆
■
◆ ■

■

■
■

■■
■■
■

■

■■

Intensity [a.u.]

■
■
■■ ■

■
■
◆ ◆

Intensity [a.u.]

◆：B4C
○：MgO
■：Mg3B2O6

○

■
■
■

(b)1800℃
■
■
■■
■ ◆

○

◆
○◆■■
○ ■

■
■

■■
■
■ ■

■

■
■

■
■ ◆

10
Fig 1

20

■
■

■
■
■

■
■

30

○◆■■

40

■■
■ ■■■

50

2θ [degree]

■

■
■

60

(c) B2O3/Mg=1/7
○
■

■
■
■

(b) B2O3/Mg=1/5(a) B2O3/Mg =1/3

○

◆

○

■■

■

(a)1700℃

○

■■

70

10

20

30

40

50

60

70

2θ [degree]

X-ray diffraction patterns of the sample
synthesized by IFAS.（a）1700℃,（b）1800℃,（c）1900℃

Fig 2

―１
７７ ―

X-ray diffraction patterns of the sample
without carbon synthesized by IFAS .
（a）B2O3 /Mg＝1/3,（b）B2O3 /Mg＝1/5,（c）B2O3/Mg＝1/7

Temperature [℃]

2000
1600

(c)

1200

(a)

800

(b)

400
0

60

120

Time [s]Fig 3

Temperature profile of the sample of（B2O3 ＋ 7 Mg）：C＝ 75 : 25 vol ％ system
synthesized by IFAS . Achieved temperature at（ a ） 1200℃,（b ） 1400℃ ,（c）1600℃

◆：B4C
◆
△：C
○：MgO

TEM image of the sample of（B2O3 ＋7
Mg）: C＝75 : 25 vol％ system synthesized by IFAS at 1600℃ with heating
rate of 800℃/min

Fig 6

TEM image of the sample of（B2O3 ＋7
Mg）: C＝75 : 25 vol％ system synthesized by IFAS at 1600℃ with heating
rate of 800℃/min○○(c)1600℃○◆ ◆△Intensity [a.u.]

Fig 5(b)1400℃(a)1200℃

10
Fig 4

20

30

40

2θ[degree]

50

60

70

X-ray diffraction patterns of the sample
with（B2O3 ＋7 Mg）: C＝75 : 25 vol％synthesized by IFAS.（a）1200℃,（b）1400℃,（c）1600℃ると考えられる．また，こちらの粒子のディフラク
ションを測定してみると（図 6），ディフラクショ

2. 6．生成物の TEM 観察結果

ン結果から各格子を逆算するとそれぞれ B4C, MgO,

図 5 に B4C が最も生成されていると考えられる
到達温度 1600℃ の試料の TEM 観察結果を示す．
多くの観察結果からは非常に粒径の小さいものが見C に帰属するものであった．

3．まとめられたが，一部で図 5 に見られるように角状の粒子

2 B2O3＋C＋6 Mg→B4C＋6 MgO となるように CBが観察され，その粒径は約 150 nm であった．一般

存在下で B2O3 と Mg を混合し加熱すると，B4C は的にこのような粒子は結晶質なものでしか観測され合成できたが，同時に Mg3B2O6 が生成された．そない．それゆえ，この粒子は B4C 及び MgO であこで B2O3/Mg 比を 1/3 から 1/7 まで変化させた時，― １７８ ―

Mg 比の増加と と も に ，Mg3B2O6 の 減 少 が 示 さ れ
た．B2O3/Mg 比＝1/7 の混合粉末と CB を熱処理し4．発表の自己評価

た結果，短時間で B4C−C−MgO 複合粉末の作製に

発表の最後に質疑応答の時間があり，さまざまな成功した．この試料には Mg3B2O6 の生成はほとん

事を聞かれます．私も幾つか尋ねられましたが，緊ど確認されなかった．この時，TEM 観察結果から張していたため，質問された意味が分からずに答

角状粒の粒径は約 150 nm であった．

え，助け舟を出してもらう場面もあり，今後は自己責任で答えられるようになりたいと感じました．
最後に，学会に参加するにあたり，多くのご支援を頂いた研究室指導員の大柳教授および研究室の方に，この場をお借りして厚く御礼申し上げます．

― １７９ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本セラミックス協会 2008 年年会
山 崎 夏 輝Natsuki YAMASAKI
物質化学専攻修士課程

2年

1．はじめに
今回，2007 年 3 月 20 日から 3 月 22 日にかけて
新潟の長岡技術科学大学にて開催された日本セラミックス協会 2008 年年会に参加し，エネルギー関連のセッションにて「IFAS 法により作製した Mg2Ni
合金の MG 処理が水素吸蔵・放出特性に与える影響」という題目で口頭発表（発表 10 分，質疑応答
4 分）を行いました．ここでは，私自身の研究内容と学会発表の感想を述べさせていただきます．
学会会場（長岡技術科学大学）

2．発表内容2. 1

研究背景

Mg2Ni 合金は，比較的高い理論水素吸蔵量（3.6

近年，化石燃料の枯渇化や使用による環境問題がwt％）を有するため，水素貯蔵材料として有望であ大きく取り上げられている事から，代替エネルギーる．しかし，水素吸蔵・放出温度が高く，一般的にとして水素エネルギーが注目されている．水素は燃

水素吸蔵・放出は 250℃ 以下において困難であるこ焼エネルギーが大きく，燃焼生成物が水であるためとが知られている．そのため，水素貯蔵材料としてクリーンなエネルギーである．しかし，水素は常温用いるには水素吸蔵・放出特性を改善しなければな・常圧では可燃性が高い気体であり危険を伴うたらない．これまでの研究結果から，誘導場活性化合め，貯蔵・輸送が制限されてしまう．そこで，貯蔵成（Induction Field Activated Synthesis : IFAS）法に媒体の一つとして水素吸蔵水素合金が期待されていより作製した Mg2Ni 合金の機械的粉砕（Mechanical

る．水素吸蔵合金は特定の条件下で水素を吸蔵・放Grinding : MG）処理が 350℃ における水素化速度

出できるとともに，安全でコンパクトに貯蔵・輸送を改善することを報告した［1］．そこで本研究では，が可能な貯蔵媒体として知られている．その中でもIFAS 法により作製した Mg2Ni 合金の MG 処理がMg は理論水素吸蔵量が 7.6 wt％と高く，軽量であ150−250℃ における水素吸蔵・放出特性に与える影

り，資源埋蔵量も豊富なため貯蔵・輸送には魅力あ響を調査した．

る物質である．しかし，水素放出温度が高く，水素との反応が極めて遅いという問題がある．そこで，
本研究では Mg に Ni を合金化した Mg2Ni 合金に
着目した．

2. 2

実験方法

Mg 粉末（純度 99.9％，平均粒径 180 µ m，高純度化学研究所製），Ni 粉末（純度 99.9％，平均粒径― １８０ ―

63 µ m，高純度化学研究所製）および Al2O3 製ボー

よび Ni の回折ピークが確認された．しかし，合成

ル（化学量論比 Mg：Ni＝2：1，ボール重量：粉末

温度 800℃ の試料において未反応の Mg および Ni

重量＝10：1）を Ar 雰囲気中にて Al2O3 製容器内の回折ピークは確認されず，ほぼ単相の Mg2Ni でへ封入し，ロータリーボールミルにて 48 h の乾式あることが分かった．また，この試料は市販 Mg2Ni

混合を行った．この混合粉末をカーボンカプセル

よりも Mg 含有量が少なく，MG 処理の際に粉砕容（直径 40 mm，厚さ 4 mm）内に封入し，IFAS 法に器や粉砕ボールへの試料の付着を軽減できると考えて熱処理（50 V, 100 A, 70 kHz，合成温度 800℃）られる．よって，本研究では合成温度 800℃ の試料を行った．得られた試料は，メノウ乳鉢を用いて粉を用いて実験を行った．

砕した後，遊星型ボールミル（P−5，フリッチュ

図 2 に，Mg2Ni の 250−350 における水素吸蔵・製 ） に て MG 処 理 を 行 っ た （ 自 転 ： 公 転 ＝ −放出圧力測定結果を示す．

1.18：1，公転速度＝300 rpm，ボール重量：粉末重

この結果から，この試料の最大水素吸蔵量は約 3.45

量＝20：1）．評価は，X 線回折装置（XRD, RINT−

wt％で，Mg2Ni の理論水素吸蔵量（3.6 wt％）の約

2500，リガク製）による構造解析，示差走査熱分析

95％ と高い水素吸蔵量であることが分かった．ま装置（DSC, DSC 8230 HP，リガク製）によるサイ

た，250℃ でも十分に水素吸蔵・放出することが分クル特性の評価，PCT 特性測定装置（Sieverts 型，

かった．さらに，DSC 測定結果から IFAS 法によ鈴木商館製）による水素吸蔵・放出特性の測定を行り作製した試料は，水素化・脱水素化を 20 サイクった．

ル行っても最大水素吸蔵量の減少を示さなかった．
しかし，250℃ における水素化速度試験の結果か

2. 3

結果および考察ら，2 時間で最大水素吸蔵量の約 70％ 程度しか水図 1 に，IFAS 合成温度 700−800℃ にて作製した素を吸蔵せず，速度が遅いことが分かった．そこ

試料の XRD 測定結果を示す．

で，試料を MG 処理し，試料の粒径を小さくする

この結果から，すべての試料において Mg2Ni に帰ことで水素吸蔵・放出速度の改善を行った．

属される回折ピークが確認された．また，合成温度

図 3 に 0−180 分間 MG 処理後の試料の XRD 測

700℃ および 750℃ の試料において未反応の Mg お

101

800℃
H2 pressure [MPa]Intensity [a.u.]

■:Mg
▲:Ni

750℃

700℃

15 20 25 30 35 40 45 50 55
2θ[degree]
Fig. 1

100

10-1

10-2

10-3

X-ray diffraction patterns of specimen
prepared by IFAS at various temperature 700℃, 750℃ and 800℃

Fig. 2― １８１ ―

Abs. 350℃
Des. 350℃
Abs. 300℃
Des. 300℃
Abs. 250℃
Des. 250℃
00.5

1 1.5 2 2.5 3H2 capacity [wt%]3.5

4

PCT curve of Mg2Ni measured by 250℃, 300℃ and 350℃

4

180minH2 storage [wt%]○:Mg2Ni

Intensity [a.u.]

60min
30min
20min
10min

3
2

(a)

(b)

10

20

1
0
0

0min

30

Time [sec]Fig. 415 20 25 30 35 40 45 50 55
2θ [degree]
Fig. 3(c)

X-ray diffraction patterns of Mg2Ni pulverized for 0−180 min by planetary ballmill

Hydrogen sorption kinetics at 250℃ of
specimen after MG process for（a ） 0
min,（b）10 min, and（c）60 min

また，試料中に不純物の Mg がほとんど存在しな
いため，MG 処理の際に粉砕容器等への試料の付着を軽減できた．

定結果を示す．
この試料の X 線回折ピークの幅は，MG 処理時

3．おわりに間の増加にともない拡がった．これは，結晶子サイ

今回初めて学会に参加し，口頭発表を行いました

ズの減少，欠陥および歪の増加に起因するものと示が，事前にしっかり準備をして望んだことで発表時

唆される．

間を越えることなく，事前に用意していた内容をし

図 4 に，各試料の 250℃ における水素化速度試験

っかり発表することができました．しかし，他の研結果を示す．MG 処理した試料は，最大水素吸蔵量

究者の発表を聞いていると，自分がまだまだ未熟で（3.45 wt％）の 80％ を約 30 s で吸蔵し，MG 処理

今以上に研究を行わなければならないと感じまし

前の試料より水素化速度が速いことが分かった．また．

た，150℃ における水素化速度試験結果も同様の傾

最後に，学会に参加するにあたり，多くのご支援

向を示した．同様に，250℃ における水素放出速度を頂いた研究室指導員の大柳教授および研究室の方試験を行った結果，放出速度も MG 処理を行ったに，この場をお借りしてお礼申し上げます．

試料の方が速いことが分かった．
これらのことから，短時間の MG 処理で Mg2Niの水素化速度および水素放出速度が著しく改善さ

参考文献［ 1 ］ Y. Kodera et al., J. Alloys. Compd., 446−447, 138−141

れ，150℃ 以下でも水素を吸蔵し，250℃ 以下でも水素を放出することが可能であることが分かった．

― １８２ ―

（2007）．

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 55 回春季応用物理学関係連合講演会に参加して
西 口 眞 敬Masataka NISHIGUCHI
電子情報学科2007 年度卒業

比較，駆動モードの比較について研究を行ったので

1．はじめに報告する．

2008 年 3 月 27 日−30 日の日程で，千葉県にある
日本大学船橋キャンパスにおいて開催された，第 55
回

2. 2 デバイスシミュレーションと実測

春季応用物理学関係連合講演会に参加し，デバイスシミュレーションでは，コンピュータ上「Poly-Si TFT を用いたアクティブマトリクス駆動ので TFT を構成し，デバイスのパラメータを設定す

3 次元過渡デバイスシミュレーション」という題目ることで，基本的な電気特性（I-V 特性など）を得

で，28 日に発表時間 10 分，質疑応答 5 分の口答発ることができる．簡単に概要を説明する．

表を行った．

設計したデバイス全体をメッシュ状（格子状）に区切り，その区切った各点において，ポアソン方程

2．研究内容2. 1

式・連続の方程式・キャリア輸送方程式を，プログ

目的

ラムを用いてコンピュータ上で計算する．本研究で現在，液晶ディスプレイの分野などにおいて画素
表示用スイッチングデバイスとして幅広く研究され用いたデバイスシミュレータは SILVACO 社の ATLAS である．

ている 薄 膜 ト ラ ン ジ ス タ （ Thin Film Transistor :TFT の 3 次元構造，と 2 次元構造の特性比較をTFT）の評価方法としては，デバイスを 2 次元構造行うため，W＝9 um, L＝3 um，半導体層膜厚＝50 nm（電流の流れる方向と平行に切った断面）で考えの n 型 Poly-Si TFT を構成し（図 1, 2），Vd（Drainて，特性を見るという方法が主流である．しかし，Voltage）＝0.1 5.0 10 V 時の Vg（Gate Voltage）＝0−

本来のデバイスは 3 次元構造であり，デバイスを 2

20 V［0.1 V step］の条件で，DC simulation を行っ次元構造で捉えた場合には見えない，3 次元構造を考慮する事により起こる特有の現象が確認されているため，今後デバイス開発においては，3 次元構造による評価を考慮する必要があると思われる．
また，TFT の駆動モードにおいて現在は，実測やデバイスシミュレーション等の解析による DC
特性の値が注目されているが，デバイスにおける実駆動は過渡的な動作であるため，DC 特性による評
価だけではなく，過渡特性による評価も必要である．これら駆動モードの違いや構造によりデバイスの特性が異なる可能性が示唆される為，上記の構造― １８３ ―

図13-Dimentional Structure

図2

図3

図4

実測に使用した素子（W＝1000 um, L＝
5 um）

図5

ゲート電圧スキャンレート依存性（シミュレーション結果）

2-Dimentional Structure

DC simulation result（Vd＝0.1 V）

た（図 3）．
結果より，3 次元構造を考慮した結果は 2 次元構造を考慮した結果に比べて，半導体層エッジ（端）でゲートバイアスによる電界集中が予想される．その電界集中により 3 次元構造の Id（Drain Current）にも使用した図 2 を用いて，Vd＝1.0 V, Vg＝0−20

値が 2 次元構造の Id 値に比べて増加していること

V の過渡電圧を印加した（図 5）．
実測では，マニュアルプローバ内に n 型 Poly-Siが確認できた．
次に，DC 特性と過渡特性の特性比較をするために過渡特性のシミュレーションと実測を行った．

TFT（W＝1000 um, L＝5 um）（図 4）を置き，Vd＝1.0 V, Vg＝−5〜＋10 V の過渡電圧を印加した．半過渡特性は，Gate や Drain にフラットな電圧を導体パラメータアナライザを用いてミリ秒オーダま印加する DC 特性とは異なり，時間変化するランでの測定を，任意波形発生装置を用いてナノ秒オー

プ波やパルス波などの電圧を Gate や Drain に印加

ダまでの実測を行った（図 6）．

することにより特性を得るものである．過渡特性の

図 5, 6 の結果からシミュレーション結果，実測結果をみることにより，デバイスの応答時間などを

結果共に同様の傾向がみられた．具体的には，遅い可視化できることから，高速メモリデバイスの設計

スキャンレートでは TFT の Vg-Id 特性にはヒステを目的とした場合には必須の特性の一つである．

リシスは確認できなかった．一方，速いスキャンレ

シミュレーションでは，DC シミュレーション時

ートでは Vg-Id 特性にヒステリシス（結果の図 5, 6

― １８４ ―

図8

図6

会場となった日本大学船橋キャンパス

ゲート電圧スキャンレート依存性（実測
結果）

図9

図7

3 次元構造過渡特性シミュレーション結果

発表の様子

構造で過渡駆動による特性のシミュレーションを行った（図 7）．

ではグラフに矢印をいれている方）が確認できた．

結果より DC と過渡では Drain に充電される応答

これは，Poly-Si 膜中のトラップの振る舞いが TFT

時間が異なり，過渡の方が充電電圧も僅かではあるの駆動モードにより異なる事が起因していると思わが大きい事が分かる．この結果はトラップの振る舞れる．例えば，DC 特性のような，フラットな電圧

いの違いによるものであると思われる．

を印加する場合は，キャリアとなる電子はトラップにすべて捕獲される．一方，過渡特性のようなナノ3．おわりに秒オーダで時間変化する電圧を印加した場合には，今回，龍谷大学で過ごした 4 年間の総仕上げといPoly-Si 膜中のトラップが形成される前に電子がチうことで学会に参加しました．卒業式が終わってか

ャネルを流れる事が示唆される．その結果，過渡電らも大学に通ったり，資料の作成，発表練習など大圧を印加した場合には，DC 時に比べて，電流値の変な事もありましたが，学部生である私が学会に参増加が予測され，結果からもその傾向は見てとれ

加して，発表するという事は通常なかなか経験できる．

ない事であり，大きなチャンスであったと思いま

次に，実駆動での特性を検証するために，3 次元

す．発表当日はあまり緊張する事なく，普段どおり― １８５ ―

の発表ができました．また，他大学の研究者の方や御丁寧に御指導して頂きました木村睦教授に深く感企業の研究者の方の発表は大変勉強になりました．

謝いたします．また，実測実験で補助をして頂いた

最後になりましたが，応用物理学会という大きな大井秀夫氏，発表において数多くの助言を賜りまし

舞台での発表機会を与えて下さった事に加え，終始た木村睦研究室の皆様に深く感謝いたします．

―１
８６ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 55 回応用物理学関係連合講演会での発表
平 子 正 明Masaaki HIRAKO
電子情報学科Hall 効果の正当性を確認した．

1．はじめに私は，日本大学理工学部

2007 年度卒業

さらに，Poly-Si Hall 素子による磁場測定実験を
船橋キャンパスで 2008

行い，磁場の平面分布と時間変化をリアルタイムで

年 3 月 27 日から 3 月 30 日に開催された，第 55 回観測可能ではないかと考えている 2 次元磁場エリア

応用物理学関係連合講演会において，「Poly-Si Hallについて検討した．

素子のデバイスシミュレーションと磁場測定」とい
デバイスシミュレータ

う研究テーマで発表を行いました．

環境は Microsoft Excel，データ格納として 3 つの2．研究内容シートを使い，それぞれに電位，電子密度，Hall

半導体デバイスに用いられる Si や Ge などの結電圧を格納する．物理方程式（ポワソン方程式，キ晶の基本物性を評価するために Hall 効果測定が広ャリア輸送方程式など）を差分化し，メッシュ単位

く用いられているが，今日まで，半導体におけるで計算するプログラムを Visual Basic for Applica-

Hall 効果測定についての論述に，単結晶と多結晶

tions でプログラミングしている．

の区別はなかった．そこで今回，Poly-Si 薄膜における Hall 効果の正当性を検証した内容の発表を行

シミュレーションった．さらに，Poly-Si Hall 素子を磁場エリアセン

ドーパント密度 1×1018cm−3，結晶粒界トラップ密サに応用可能か検証した磁場測定実験の内容も発表

度 1×1013cm−2，磁束密度 0.1 T，キャリア移動度 100

した．

cm2 /Vs, W/L＝100/400 nm の n 型 poly-Si を標準状

電子デバイスの基本物性であるキャリア密度と移態としてシミュレーションした．さらに，ドーパン

動度を得るための半導体特性評価手法として Hall

ト密度（0.1×1018 〜4.0×1018cm−3 ），トラップ密度

効果測定が広く用いられている．しかしながら，（0.1×1013〜1.5×1013cm−2）のそれぞれの変化に対す

Poly-Si 薄膜では結晶粒界の影響を受けてキャリア

るポテンシャルバリア，Hall キャリア密度，Hall

伝導が一様でない．そのため結晶粒内と結晶粒界で移動度の変化をシミュレーションした．

は，キャリアの伝導速度が異なる．Hall 効果を起図 1，図 2 よりローレンツ力を考慮することで結こす要因となるローレンツ力はキャリアの伝導速度

晶粒界付近にポテンシャルバリア，大きな Hall 電に比例するので，Poly-Si 薄膜では結集粒界付近で圧の発生が確認できた．

複雑な Hall 効果が発生するのではないかと考えら

これは粒界と粒内でのキャリア密度，キャリア速れる．そこで，ローレンツ力を考慮したデバイスシ度，電流連続性を考察することにより説明できる．

ミュレータを開発し，結晶粒界を含む Poly-Si 薄膜

さらに，ドーパント密度増加に対してポテンシャの Hall 効果のデバイスシミュレーションを行い，ルバリア減少，Hall 移動度増加の傾向（図 3）が見

―１
８７ ―

図1

図 4−1

ポテンシャルバリア・Hall 移動度のト
ラップ密度依存性

図 4−2Hall キャリア密度のトラップ密度依存性

結晶粒界のポテンシャルバリア

図2

Hall 電圧（標準状態）

ーパント密度とほぼ同じ値の Hall キャリア密度が出たことにより，粒界に関係なく Hall キャリア密度を求めることができた．これらの結果より，デバ
イスシミュレータの正当性とともに Poly-Si 薄膜における Hall 効果の正当性が確認できた．
磁場測定
膜厚 50 nm の n 型 poly-Si の実サンプルに電流約

図3

ポテンシャルバリア・Hall 移動動のドー
パント密度依存性

20 µ A を流し，磁場を与えて，磁場の強さ（磁束密度）の変化に対応した Hall 電圧が発生するか磁場測定実験を行った．今回，Hall 素子を固定し，磁られ，トラップ密度増加に対してはポテンシャルバ

場の強さを変化（約 0〜0.5 T）させて測定する方法

リア増加，Hall 移動度減少の傾向（図 4−1）が見らと，一定の磁場（約 0.5 T）を与えて Hall 素子を移れた．そして，トラップ密度増加に対して Hall キ動（縦 3 cm，横 3 cm）に移動させて測定する方法

ャリア密度は，ほぼ一様な結果（図 4−2）となっの 2 つの方法で磁場測定を行った．
図 5−1 の結果より，磁束密度に対してほぼ比例た．
それぞれの変化条件におけるポテンシャルバリア

して Hall 電圧の発生が確認できた．図 5−2 の結果

・Hall 移動度の変化は結晶粒界の影響を示唆する

では，ガウスメータによる磁場分布と Hall 素子にものであり，トラップ密度増加に対して入力値のドよる Hall 電圧分布がほぼ同じ分布傾向を示した．

― １８８ ―

図 5−1磁束密度に対する Hall 電圧
図6

発表の様子

3．発表について
発表時間 10 分，質疑応答 5 分という形式でした．発表自体は自分では上手く説明できたのではな
いかと思います．しかし，質疑応答では非常に難しい質問を受け，自分の勉強不足を痛感しました．参加されていた企業，大学関係の方から質問だけでなくアドバイスもいただくことができ，自分にとって大変感慨深い発表となりました．
図 5−2

4．おわりに磁場分布と Hall 電圧分布

今回，初めて学会発表という貴重な経験すること
これらの結果より，Poly-Si Hall 素子が 2 次元磁場ができました．自分の未熟さを知ることができた良エリアセンサに応用可能であることが確認できた．

い機会であり，自分の今後の発展につなげたいと考
えています．
最後に，貴重な発表機会を与えてくださった木村睦准教授に深く感謝します．

― １８９ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 82008 年春季第 55 回応用物理学関係連合講演会を終えて中 西孝
Takashi NAKANISHI
電子情報学専攻修士課程

1年

1．はじめに
日本大学船橋キャンパスにおいて 3 月 27 日から
30 日まで開催された 2008 年春季

第 55 回応用物

理学関係連合講演会に参加し，「酸化亜鉛系機能性材料」の 30 日午前のセッションにて「アモルファ
ス In-Ga-Zn-O 薄膜トランジスタの電気特性解析とトラップ密度の抽出」と題して 15 分間（発表：10分，質疑：5 分）の口頭発表を行いました．
図1

2．発表内容
2. 1

背景・目的

2. 2

プラスチック基板上の α -IGZO TFT

低周波数 C-V 特性

酸化物半導体アモルファス In-Ga-Zn-O（以下 α -十分低周波数にした小信号 AC 変調波を DC 的

IGZO）は無色・透明そして室温で成膜が可能といに昇圧させた電圧 Vg を TFT のゲートに印加し，う特長を有している新半導体材料であり，プラスチ

ソース・ドレインから流れる小電流を増幅して読みック等のフレキシブル素材上に直接デバイスを形成取った値から抵抗成分とキャパシタ成分を計算させすることが可能である．図 1 はプラスチック基板上ることでキャパシタ C を測定することができるに室温で形成した α -IGZO 薄膜トランジスタ（以（図 2）．測定する α -IGZO TFT は図 3 のような n

下 TFT）であり，この TFT で移動度 10 cm V s がドープ Si 基板上に形成された W/L が 300/50 µ m

得られたことが報告されている．これは α -Si TFTのボトムゲート型のもので，空気中 300 度で 1 時間の 10 倍以上もの値を示しており，アモルファス半のアニール処理を施したもの（以下 Annealed）と導体では非常に高い移動度である．このような特長

処理無しのもの（以下 Unanneal）を用意した．測を有していることから次世代フレキシブルデバイス

定結果を図 4 に示す．AC 変調周波数 0.1 Hz までのとして有望視されている．しかしながら， α -IGZO

C-V 特性を測定することができ，トラップ密度抽

内部の欠陥状態が未だ不明確であり，実用を考える

出では十分低周波数の C-V 特性が望ましいのでこ上では，欠陥状態を明らかにして，さらに極限までれを採用する．

2−1 −1

欠陥を低減することで高性能化，安定化することが必須である．そこで本研究では α -IGZO TFT の低周波数 C-V 特性から独自の手法でトラップ密度の抽出を試みた．

2. 3

トラップ密度の抽出

トラップ密度の抽出には測定した C-V 特性と電荷の分布からポテンシャルを求められる基本的な式― １９０ ―

図2

図3

C-V 測定システムの構成図

α -IGZO TFT の断面図

図5

エネルギバンド図!φ ρ!x ＝− ε次にポアソン方程式22から α -IGZO 膜全体のポテンシャル φ を求める．
ゲートに電圧 Vg を印加しているとエネルギバンド
図4

C-V 特性が曲がり，ポテンシャルが一様でなくなるため 1 つ
1 つ求めていく必要がある．そこで電荷密度 ρ ＝であるポアソン方程式を用いる．ここで図 5 はゲー

qN φ を用いて裏面から表面までの逐次計算によっ

トに電圧 Vg を印加したときの α -IGZO の深さ方向て膜全体のポテンシャルを求めていく．このときに沿ったエネルギバンド図である．

C-V 特性から求めた表面ポテンシャルと表面電界キャパシタの関係 Q＝CV よりに一致させるようにフィッティングを行うことでト
ラップ密度 N を抽出することができる．さらにゲ∫（1− CC ）dV
Vg

φ（V
＝
s
g）

g

0

ートに印加する電圧 Vg を変化させると，エネルギ

oxを導出できる．ここで C は測定したキャパシタでバンドの曲がりが変化し，膜全体のポテンシャルがCox は絶縁膜キャパシタを表している．この式は Vg

変化する．先ほどと同様の方法でトラップ密度 Nの関数になっているので，C-V 特性からは Vg につを抽出する．これを繰り返すことでついにはギャッいての表面ポテンシャル φ s と表面電界（ φ ／ x）s

プ内エネルギ中のトラップ密度を抽出することがでが求められる．

きる（図 6）．

! !

― １９１ ―

見学として参加した経験はありましたが，講演を行うために参加したのは初めての経験でした．
当日，講演会場に入ったとたんに驚いたことがありました．それは初めての講演の会場が 300 人以上入ることができる非常に広い大講義室であったことでした．講演会場の規模に圧倒されたためか，事前
図6

トラップ密度の抽出に準備はしていたものの講演の順番がまわって来るまでずっと緊張していました．しかし，講演が始まり，話を進めていくとしだいに緊張はほぐれていき，気が付けばいつもの自分のペースで発表をしており，持ち時間 15 分のうち 10 分の発表時間はあっという間に過ぎていきました．質疑については，対応しきれなかった質問が 1 つありました．自分では理解していても他人に理解してもらうように説明することの難しさと同時に自分自身の理解の浅はかさを痛感しました．また，質問だけではなくコメント
としてアドバイスをしてくれた方もいました．
講演後の休憩時間に質問をするために私のところへ来てくれた方も数人いました．講演直後では未熟

図7抽出したトラップ密度さが大いに表れた不完全な内容の講演だと思っていましたが，今では私の講演に興味を抱いてもらえ

図 7 は抽出したトラップ密度である．グラフの横軸はギャップ内エネルギ，縦軸はトラップ密度を示している． α -IGZO TFT の欠陥状態は深いエネル
ギ（Ei 付近）ではフラットな分布をしており，エて，有意義な議論をすることができた充実した内容の講演であったと思います．

4．おわりにネルギが浅くなるにつれて欠陥は増大する．また今回の学会講演では，多くの人たちからたくさん

Unanneal の浅いエネルギ（Ec 付近）では α -Si TFTのことを学びました．そして，講演を通じて多くのでしばしば観測されるガウス型分布のトラップ密度

方々と議論する機会ができ，貴重なご意見を聞くこが観測された．

とができました．この経験を活かして今後の研究活次に Unanneal と Annealed の抽出結果を比較する

動に役立てていきたいと考えています．また，今後と，深いエネルギのトラップ密度を低減し，浅いエも学会講演をする機会ができれば積極的に参加してネルギのトラップ密度は大きく低減する．さらにガ

いきたいと考えています．

ウス型分布のトラップ密度を完全に消滅することが最後に，学会講演という貴重な経験の場を学部の分かり，アニール処理による欠陥低減を評価した．

うちに与えてくださった木村睦先生に深く感謝しま
す．

3．学会講演について
私はこれまでゼミの一環としていくつかの学会に― １９２ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学会第 88 春季年会
砂 子 真 人Masato SUNAGO
物質化学専攻修士課程

2007 年度修了

それにともなう砂漠化という問題に対して生育環境

1．はじめにを整える必然性があります．

私は，2008 年 3 月 26 日〜30 日の期間に立教大学

そこで，関わりの深い要素の一つとして土壌が挙

池袋キャンパスで開催された「日本化学会第 88 春

げられます．土壌中において有機化合物が微生物に季年会」に参加しました．日本化学会は，多くの学より分解重合を繰り返し生成した腐植物質は，植物

生や企業の方々が参加し，幅広い研究テーマについの呼吸活性の増進やたんぱく質合成など成長のためて研究報告する大規模な学会であります．私は，ポのエネルギーとして使われ，また土壌微生物のエネ

スター形式で発表しました．発表題目は「森林土壌ルギー源としても使われます．これらより，肥沃なからの腐植物質の抽出とそれら分子構造推定」であ土壌の形成に深く関与していると考えられ，土壌有ります．ここでは，ポスター発表の内容について報機物を分析して腐植物質の構造を理解することは，

告させて頂きます．

現代における植林問題や砂漠化の対策に大きく役立

私の研究室（藤原研究室）では，森林土壌やその周辺の水試料を対象にした環境分析を行っていま
す．環境分析と聞くと，残留農薬や環境汚染物質のつことが期待されています．

3．研究方法

分析をイメージされると思うのですが，私の研究室

広葉樹植生から土壌サンプルを採取後，国際腐植では森林土壌と植物の生育に関係する成分分析や，物質学会が推奨する IHSS 法によって有機化合物を植物，土壌，川を一連づけた栄養成分の循環につい抽出します．抽出によって酸とアルカリに可溶なて理解を深めるために自然循環成分の分析に注目しfulvic acid と，酸に不溶でアルカリに可溶な humicています．合成や新しい機能性を評価する化学科よacid に分画することができます．分析方法とそこかりも，環境を専門とする学科や農学部に近い研究から得られる情報を以下（Fig. 1）にまとめて示しまもしれません．

2．研究背景世界の森林面積は約 34 億 5,000 万 ha であり全陸地面積の 27％ 程度を占めています．しかし，熱帯林にお い て は 2000 年ま で の わ ず か 10 年 間 で 約9400 万 ha も減少しています．（FAO データより）森林が減少する被害の一つに砂漠化があげられ，10 年後には 5000 万人が砂漠化の影響で居住地を失うという警告もなされています．森林面積の減少と― １９３ ―

Fig. 1 抽出画分と分析方法

基準物質の 1 H-NMR と重ね合わせを行いました．

す．

さらにより詳細な官能基同士の相関を調べるため

4．研究結果に，2 D-NMR（1 H-1 H COSY）測定を行いましFulvic acid 分析結果

た．その結果を Fig. 2 に示します．

TOC（全有機炭素）測定の結果，fulvic acid は土XPS 測定では，含有元素（C, N, H）の割合を求

壌中におよそ 1.5％ 程度存在していることが分かりめることができます．さらに C（1 s）スペクトルのました．また電気泳動分析の結果からギ酸，クエン

ピーク解析より炭素とカルボキシル，エーテル・ケ酸，酢酸を定性定量することができ，TOC の結果

トン，アルコールを構成している炭素原子の割合をと合わせると fulvic acid の 25％ 程度を構成してい算出しました．その結果，含有元素は C 73.3％，O

ることも分かりました．次に fulvic acid 溶液を凍結

24.3％，N 2.4％ で構成されていることが分かり，

乾燥によって濃縮し，1 H-NMR により分子構造のC-Alcohol が全体の 3.7％，C-Ether, Ketone が 4.4％

情報を得るとともに，電気泳動で定性できた fulvic

C-Carboxyl が 7.3％ 程度を占めていることが分かり

acid を構成する基準物質のシグナルが確認できるかました．
Humic acid 分析結果
humic acid の分析の目的は，fulvic acid と同様にどのような部分構造であり，官能基構造を含むのかを知ることにあります．また，fulvic acid との構造的違いについても検討しました．まず，構造分析の
NMR の結果ですが，シグナル位置が fulvic acid と類似していました．つまり，構造的によく似た部分構造を含むと考えられます．しかし，2 D-NMR 測
定では fulvic acid と違いがみられました．特に 8

Fig. 2

2 D-NMR（1 H-1 H COSY）spectrum offulvic acid

Fig. 3−1

ppm 付近において 1 H-1 H COSY スペクトルでは
fulvic acid より官能基間の相関の広がりが大きく分C（1 S）XPS spectra― １９４ ―

Fig. 3−2

VB XPS spectra布していることが認められました．これは，芳香環が縮合しており，ナフタレンのように異なる化学状
態の芳香環が直接結合した化合物が fulvic acid に比べて多いことが考えられます．
XPS 測定では，NMR 分析と同様に fulvic acid と比較しました．さらに土壌への有機物供給源となる植物体を構成するリグニンやセルロースとの比較も行いました．（Fig. 3）
その結果，humic acid のスペクトルはリグニンやセルロースと類似していることが分かりました．つまり，humic acid はリグニンやセルロースの部分構造を残しながら分解重合したと考えられます．
Fig. 4

Molecular simulation of fulvic acid

分子シミュレーション結果
これら分析した結果から分子シミュレーションを行いました．分子シミュレーションは滋賀医科大学

5．おわりにの MOE（MOE : Molecular Operating Environment）

立教大学の池袋キャンパスは池袋駅からすぐの距を使わせて頂きました．分子シミュレーションでは離にあり，交通の便も非常によい所です．駅を降り全体構造がどのようなものであるかを可視化するこると，3 月下旬という季節ですでに桜が満開だったとができ，安定な分子構造（ポテンシャルエネルギのが印象的でした．発表ブースは狭いスペースでしーが低い状態）はどのようなものであるかを求める

たが，たくさんの人が出入りしており，そのうちのことができます．また，疎水基と親水基の割合を求

何人かは私の発表に興味をもって頂きました．見落

めることができます．その結果を Fig. 4 に示しましとしていた点をアドバイスして頂き，環境分析の難た．

しさを改めて感じました．最後に，発表にあたりご指導頂きました物質科学科
感謝申し上げます．

― １９５ ―

藤原

学

教授に深く

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学会第 88 春季年会に参加して織

田 あさ美
Asami ODA

物質化学専攻修士課程

2年

1．はじめにわたし は ，2008 年 3 月 26 日 （ 水 ） か ら 30 日（日）にかけての 5 日間，立教大学池袋キャンパスおよび立教池袋中学校・高等学校にて開催され日本
化学会第 88 春季年会に参加し，「リポソームの二分子膜内で調製したクロロゾームモデルの構築」というテーマで口頭発表を行いました．ここでは，研究内容および学会発表で得たことなどを報告させていただきます．

図1

BChl-c（左）および亜鉛クロリン（右）2．研究内容2−1．緒言緑色光合成細菌の集光アンテナであるクロロゾー
ムでは，バクテリオクロロフィル（BChl）-c 分子（図 1 左）が自己会合体を形成し，光を吸収してそのエネルギーを伝達する役割を果たしています．この BChl-c 分子は生体外では不安定なため，モデル

図2

亜鉛クロリンを含むリポソーム

分子としてこれまでに亜鉛クロリン（図 1 右）が合成されてきました．これは BChl-c 分子と同様に低ATP を 合 成 で き た と い う 例 が 報 告 さ れ て い ま

極性有機溶媒で自己会合体を形成することが報告さす［2］．このように，光合成反応においては分子膜をれています［1］．

用いて行うことが重要であり，この人工系ではリポ

一方で，生体の光合成系では脂質二分子膜に色素タンパク複合体を組み入れ，ある方向性をもった光

ソームを用いて光合成モデルを構築できたという成果が出ています．

励起電子移動により，膜間でのプロトンの濃度勾配

そこで本研究では，リポソームの中でクロロゾーを生み出し，このポテンシャルを用いて光合成反応

ムの集光アンテナを作ることを目的とし，炭素鎖をを引き起こしています．また，光合成の人工系にお16 個にそろえたリン脂質である DPPC と，二分子

いては脂質二分子膜モデルとしてリポソームを用い膜内により多くの会合体を含むように 17 位の側鎖て，同様に膜内に埋め込んだ色素間での電子移動にの末端に親水性基をもつアルキル鎖であるヒドロキ

より，プロトンの濃度勾配を生み出すことによってシデシル基を導入し，31 位にヒドロキシル基およ― １９６ ―

びメトキシ基を持つ亜鉛クロリンを用いてリポソー
ムを調製しました（図 2）．

2−2．結果と考察
まず，17 位にヒドロキシデシル基を導入し，31
位にヒドロキシル基（1）およびメトキシ基（2）をもつ亜鉛クロリンを既知の方法でそれぞれ合成しま
した． そ し て そ の 亜 鉛 ク ロ リ ン と DPPC を 用 いて，エクストルージョン法により 1 あるいは 2 を含

図3バクテリオクロリン（3）むリポソームを調製しました．このとき，リポソー
ムを界面活性剤で壊して二分子膜を形成しているという評価を行うため，内水相に高濃度の蛍光色素

バクテリオクロリン3hν（CF）を封入しました．そして，亜鉛クロリン 1 お

蛍光

よび 2 を含むリポソームに界面活性剤である Triton
X-100 を添加したところ，リポソームが破壊されて脂質

内水相に含まれる CF がバルク相に放出され，濃度エネルギー移動消光が解消されて蛍光が確認できたため，リポソー

二分子膜

ムができていることが分かりました．また，このリポソームの AFM 測定を行ったところ，亜鉛クロリ

亜鉛クロリン会合体2

図4

ンを含まないリポソームと同様に約 100 nm の大きエネルギー移動の模式図

さでリポソームの形態を保っていたことから亜鉛ク
ロリンを含んだ状態でリポソームができていること

体の光吸収により起こっていることが確認されましが分かりました．つぎに，調製したリポソームの可た．よって，2 の会合体からバクテリオクロリン 3

視吸収スペクトルを測定したところ，1 では 743 nm

へのエネルギー移動が確認され，リポソームの膜内に，2 では 724 nm に吸収帯を示し，亜鉛クロリンでバクテリオクロリンと亜鉛クロリン会合体が非常

1 および 2 はクロロゾーム型の自己会合体を形成しに近くに共存し，エネルギー移動が起こったと考えていることが分かりました．また，2 の会合体からられます（図 4）．

は蛍光発光が見られたため，天然と同様に別の色素へのエネルギー移動を試みました．別の色素とし

3．東京での学会て，光合成細菌から抽出したバクテリオクロロフィ

東京での学会はとても新鮮なものでした．まず，

ル-a よりバクテリオクロリン（3）を合成しました

大学のキャンパスが街中にあり，交通の便もよくて（図 3）．そして 2 を含むリポソーム水溶液に DMSO

うちの大学とは全然違いました．また，立教大学はに溶かした 3 を亜鉛クロリン：バクテリオクロリン

キリスト教ということもあり，大学構内の雰囲気も＝20：1 の割合で添加しました．蛍光スペクトルを違いました．会場の下見をしたあと，少し時間がで測定したところ，725 nm の亜鉛クロリン会合体かきたので東京観光をすることができました．やはりらの発光が減少し，新たにバクテリオクロリンからどこに行っても人が多く，人ごみが苦手な私はすぐの発光が 798 nm に現れました．さらに蛍光励起ス

疲れてしまいました．また，同じ日本であるのに食ペクトルより，798 nm の発光は亜鉛クロリン会合

べ物の味付けの違いもありました．特にうどんは見― １９７ ―

た目から違い，驚きました．念願のもんじゃ焼きもどに，前よりも気を使えるようになり，成長したと食べることができ，学会発表以外にも色々なことが思う反面，まだまだ練習や質問対策が不十分である

できて楽しめました．また，学会の時期はちょうど

とも感じました．今後この経験を生かして，発表に関東の桜が満開で，街中の公園などがとてもきれい

臨みたいと思います．

でした．
参考文献

4．おわりに［ 1 ］ T. Miyatake, et al., Photochem. Photobiol. , 69, 448

去年も日本化学会では口頭発表をさせていただきましたが，2 回目でもやはり緊張しました．しか（1999）．
［ 2 ］ T. A. Moore et al., Nature, 392, 479（1998）．

し，時間配分や話すスピード・イントネーションな

―１
９８ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 88 回日本化学会春季年会に参加して長谷川 俊 介Shunsuke HASEGAWA
物質化学専攻修士課程

2年

1．はじめに
私は 2008 年の 3 月 26 日から 30 日まで の 5 日間，東京の立教大学池袋キャンパスで行われた「第88 回日本化学会春季年会」に参加し，口頭発表を行いました．データがなかなかそろわなくて，準備にとても手間取りましたが無事に終えることができました．今回は発表内容や，学会の様子などについて報告させていただきたいと思います．

（CH2）
11 CH3
1 : R1＝COOH, R2＝H, R3＝COO
2 : R1＝OCO（CH2）10 CH3, R2＝H, R3＝COOH
3 : R1＝COOH, R2＝COO（CH2）11 CH3, R 3＝COO（CH2）11 CH3

図12．研究概要両親媒性クロロフィル誘導体

私が所属している宮武研究室では，植物などが行っている光合成モデルを構築する研究を行っています．私はその中で「長鎖アルキル基を持つ両親媒性
クロロフィル誘導体の合成と自己会合」と題目で研究を行ってきました．光合成の色素であるクロロフ
ィル分子は，たくさんの分子が組織化することによって，光合成系として機能しています．このようなクロロフィル分子やその誘導体を組織化させる方法のひとつとして，親水性基を導入したクロロフィル

図2

誘導体を水中に分散し，自己会合させることによっクロロフィル誘導体を膜内に含むリポソームて組織化させる方法があります．そこで私の研究では，親水性基としてアニオン性のカルボキシル基，体のリポソームの膜内にクロロフィル誘導体を導入

疎水性基として長鎖アルキル基を導入した，両親媒した，光合成モデル（図 2）の構築を目指しまし性クロロフィル誘導体（図 1）を合成し水中に分散た．

させることによって，自己会合を試み，また置換基の位置および数を変えることによる，会合挙動への影響について調べました．

3．発表内容合成したクロロフィル誘導体を pH＝3.8 およびまた天然の光合成系は生体膜内に存在しているこ

7.4 の緩衝溶液にそれぞれ分散させ，可視吸収スペとから，生体膜の模倣体である脂質二分子膜の小胞クトルを測定しました．クロロフィル誘導体 1 の緩

― １９９ ―

衝溶液中での可視吸収スペクトルは 1 の単量体からてくださった皆様に伝えることができたかなと思い

長波長シフトした極大吸収波長を示し，1 は緩衝溶

ました．また，質疑応答の時間で，疎水基の長さを液中で会合体を形成していることが分かりました．

変えるとどうなるのかなどといった，貴重な意見もまた，この会合体は pH によって会合挙動が変化す

いただきましたし，他の大学の方々が行っている研ることも分かりました．また 1 とは疎水基の結合位

究成果の発表において，自分の研究に活かせるよう置が異なる 2 および，1 に長鎖アルキル基をもうひな内容の話もあり，研究を進めるにあたって大変参とつ導入した 3 を用いて同様に試料を調製し測定を考になりました．今後は，そのような意見も踏まえ行いました．するとどちらのクロロフィル誘導体でて研究を進めていこうと考えています．

も 1 とは異なった会合挙動を示しました．特に 3 では鋭い吸収帯を示し，長鎖アルキル鎖を二本持つク
ロロフィル誘導体 3 は水中で安定な会合体を形成す

5．東京での学会
今回の学会は立教大学池袋キャンパスで行われました．私が東京に行くのはおよそ 15 年ぶりで，そることが分かりました．
また，これらのクロロフィル誘導体をリン脂質とのときはまだ子供だったので東京がどのような雰囲

混合し，水中に分散させることで，膜内にクロロフ

気だったかはほとんど覚えていませんでした．実際

ィル誘導体を含む，リポソームの調製を行い，リポに行ってみると，食べ物の味付けや周りの人のしゃ

ソーム膜内に導入されたクロロフィル誘導体の分子べり方などが，関西とはまったくちがっていたので数を測定した結果，置換基の位置が異なる 2 がもっとても新鮮な気分を味わうことができました．まとも膜内に導入されたことからころロフィル誘導体

た，街を歩いていても，高層ビルが並んでおり私がは置換基の位置によって，膜内への取り込まれやす住んでいる京都とはまったく違う風景を見ることがさが異なることが分かりましたが，同時にクロロフできました．学会はさまざまな地方で行われるた

ィル誘導体が多く含まれたリポソームは，形成しにめ，いろいろな研究をされている方の貴重な意見やくく，不安定であることも分かりました．

研究内容を聴くことができるだけでなく，開催され以上の事柄を，今回の学会で自分の研究成果とした地域のさまざまな文化に触れることができるのも楽しみの一つだと思います．来年度もさまざまな地て報告させていただきました．

域で学会が行われると思いますが，こういった貴重

4．発表を終えてな体験ができる機会はなかなかないので，積極的に私の発表は 4 日目であったため，初日から自分の発表のことで頭がいっぱいでした．今回の学会は，とても規模が大きくさまざまな分野で研究を行って参加していこうと思いました．

6．謝辞

いる方々が聞いておられるので，自分の発表がうま

今回の学会発表を行うにあたって，実験方針や発く伝わるかとても不安だったからです．しかし，い

表内容についての方針についてさまざまな意見をいざ発表をはじめてみると，詰まることなくしゃべる

ただいた物質化学科の宮武智弘講師をはじめ宮武研ことができ，何とか私が伝えたいことが発表を聞い究室の皆様に，この場を借りて御礼申し上げます．

― ２００ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学会第 88 春季年会に参加して
向 井 祐 美Yumi MUKAI
物質化学専攻修士課程

1年

1．はじめに
私は，2008 年 3 月 26 日（水）から 30 日（日）にかけて，立教大学池袋キャンパスで行われた，日
本化学会第 88 春季年会（2008）に参加しました．
この学会では，「両親媒性亜鉛クロリンの合成とポリペプチドとの錯形成」という題目で口頭発表を行いました．ここでは，研究内容および学会発表で得図1たことなどを報告します．

2．研究内容両親媒性亜鉛クロリンの構造

2−2．実験内容
まず，17 位の側鎖に四級アンモニウム塩をもつ

2−1．研究背景
光合成において，クロロフィル分子はタンパク質

カチオン性の亜鉛クロリン，および中心に亜鉛をもと複合体を形成して，その機能を発現しています．

たない両親媒性クロリン（図 1）を合成しました．

一例として，紅色光合成細菌の LH 2 では，バクテ

つぎに，水中で亜鉛クロリンとポリペプチドの錯体

リオクロロフィル-a とタンパク質が複合体を形成の調製を試みました．まず，亜鉛クロリンをポリア

して，リング状の構造をつくり，色素間で効率のよ

スパラギン酸を含む pH 8 の緩衝溶液中に分散し，い励起エネルギー移動を発現しています．こうした可視吸収スペクトル，CD スペクトル測定を行いま

クロロフィル分子とタンパク質の複合体によるモデした．

ル系として，これまでにバクテリオクロロフィル-aやその誘導体と天然のタンパク質を再構成させることにより，アンテナ系を再構築した例が報告されています．

2−3．実験結果および考察
ポリアスパラギン酸を含む緩衝溶液中での亜鉛ク
ロリンの可視吸収スペクトルは，683 nm に吸収極

そこで本研究では，合成したクロロフィル誘導体

大を示しました．一方，ポリアスパラギン酸を含まと種々のポリペプチドであるポリアラニン，ポリア

ない亜鉛クロリンのみの可視吸収スペクトルは，662

スパラギン酸，ポリアルギニン，ポリリシン，およnm に亜鉛クロリンの単量体に対応する吸収が認め

びポリヒスチジンと錯形成させることにより，光合られました．また，CD スペクトルでは，ポリアス

成系のモデル系の構築を考えました．

パラギン酸を含むと長波長シフトした 683 nm 付近に強い CD シグナルが観測されました．以上のことから，亜鉛クロリンは，ポリアスパラギン酸と錯― ２０１ ―

さらに，中心に亜鉛をもたないフリーベースのク形成しながら，自己会合したと考えられます．
一方，ポリアラニン，ポリリジン，ポリアルギニ

ロリンに，ポリアスパラギン酸との錯形成を試みまン，さらにポリヒスチジンを用いて，同様に亜鉛クした．すると，678 nm に吸収がみられ，亜鉛クロロリンとの錯形成を試みました．すると，いずれのリンのときのような特異的な吸収は見られませんで溶液においても，662 nm に亜鉛クロリンの単量体

した．よって，中心に亜鉛がないとポリアスパラギに対応する吸収を示し，CD スペクトルにおいてもン酸と錯形成してもクロリンどうしは会合しないと強いシグナルが観測されませんでした．以上のこと考えられます．

から，カチオン性の置換基を有する亜鉛クロリン

以上の結果から，ポリペプチドとの亜鉛クロリン

は，アニオン性の残基を有するポリアスパラギン酸との錯体による集光アンテナモデルを得ることがでのみ特異的に自己会合し，色素とポリペプチド間のきました．

静電相互作用が寄与したものと考えられます．
つぎに，ポリアスパラギン酸溶液の濃度を変え

3．学会での発表て，可視吸収，および CD スペクトルの測定をしこの日本化学会第 88 春季年会が，私にとって初ました．亜鉛クロリンの濃度を 10 µ M として，ポめての学会でした．そのため，学会の日程が迫って

リアスパラギン酸の濃度を変え，ポリアスパラギン

くると，ますます緊張感が高まり，毎日気が気では酸の残基数をもとに濃度の異なる溶液を調製しましありませんでした．卒論発表会でさえ，とても緊張た．すると，ポリアスパラギン酸が増えるに従い，し，途中言葉が詰まってしまった経験があるので，

662 nm の亜鉛クロリンの単量体に対応する吸収が学会発表に対する不安は募る一方でした．学会発表

減少するとともに，683 nm の亜鉛クロリンの会合の直前まで準備して，何度も発表の資料を先生に見体に対応する吸収が上昇しました．また，ポリアスていただきました．私の発表は，開催期間の後半でパラギン酸の残基の濃度がある一点を越えると，可夕方 17 時からだったので，当日は一日中緊張のあ

視吸収スペクトルの変化量が小さくなりました．こまり，胸か苦しく，ずっと発表用の資料を必死で読のことから，亜鉛クロリンとポリアスパラギン酸のんでいました．発表中も案の定，声が震え，結局最残基は 1 対 1 で錯形成していることが考えられま

後まで緊張してしまいました．発表することが精一す．また，CD スペクトルにおいても，亜鉛クロリ

杯で，的確に質問に答えることができず，とても悔ンとポリアスパラギン酸の残基が 1 対 1 のときに大しい思いをしました．学会でうまく発表するために

きな CD シグナルを示しました．

は，毎日の実験をさらに充実させ，実験結果を深くつぎに，オリゴアスパラギン酸の長さを変えて，
亜鉛クロリンとの錯形成を試みました．先ほど示しした残基数が平均で 91.2 のポリアスパラギン酸に加え，テトラアスパラギン酸，およびアミノ酸であ考察するとともに，たくさんの場数を踏まなくてはいけないと実感しました．

4．おわりにるアスパラギン酸の共存下で，亜鉛クロリンの可視初めて学会に参加して，学んだことや得られたこ

吸収，および CD スペクトルを測定しました．するとがたくさんありました．今回の学会での経験を生と，テトラアスパラギン酸では，ポリアスパラギン

かし，四月からの研究生活をもっともっと充実さ

酸のときに見られた，亜鉛クロリンの会合体の吸収せ，できるだけ多くの学会に参加したいと思いましに加え，662 nm に亜鉛クロリンの単量体に対応すた．そのときはこの学会での反省点・感じたこと・る吸収が見られました．また，アスパラギン酸では，得たことなどをバネにして，これからもがんばって

ほぼ 662 nm の単量体のみの吸収が見られました．

いきたいと思います．

― ２０２ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

森林土壌中の鉄の状態分析
岡 本 和 也
Kazuya OKAMOTO
物質化学専攻修士課程

2007 年度修了

このように土壌は地球上の生命や物質循環システ

1．はじめにムの要であり，地下資源と同様に地球が長いスパン

私は 2008 年 3 月 28 日東京都にある立教大学にてを要し培った貴重な資源とも考えられます．

開催された日本化学会第 88 春季年会において「森本研究は，土壌構成要素の中で無機成分である鉄林土壌中の鉄の状態分析」のポスター発表を行って元素に着目しました．生命活動の中で鉄はさまざまきました．

な重要な役割を果たしています．その中でも，第一にあげられるのは，生命活動のエネルギーを生み出

2．研究背景す段階における役割です．鉄元素は，現在の海水中土壌とは，母岩が侵食風化作用によって土壌の無には非常にわずかしか溶けていませんが，土壌には機的材料の母材となり，気候，生物，地形，時間な

鉄元素が多く含まれています．稲や麦などの一部の

どの土壌生成因子との相互作用によって生成されま陸上植物は，鉄元素を吸収するために根からさまざす．地球上の全生物に直接・間接的に関与し，光合

まな有機酸を分泌しています．また，土壌中のバク成によって二酸化炭素を固定し酸素を放出する植物

テリアが溶かし出す鉄を利用することも行っておを根元の部分から支え，人類を含めた動物に食料やり，鉄を吸収しやすい化学態に変えるために，いく

住みかを提供してくれています．森林土壌について

つかのシステムができ上がっています．その鉄を含言及すると，樹木は堆積した落葉落技の分解過程をむ植物から動物に鉄が移り，やがて土に返っていく

経て土壌に化学物質を供給し，その植生に特有の土という鉄の循環があります．しかしながら，現在こ壌を生成しようとします．反対に，土壌はそこに自の生命に大切な鉄元素が土壌中での移動と保持につ生した植物を支え，生育に必要とする養分を供給す

いての化学構造は，ほとんど解明されていないままるという物質循環システムを構築します．この他にです．そこで本研究は，土壌に含有されている無機も，寿命を終えた動植物・微生物や排泄物が再び土成分の中で鉄に注目し，保持および移動形態につい壌に戻り，土壌中の微生物によって分解され土壌のての情報得ることを目的としています．

一部となります．このように樹木と土壌以外にもさサンプリング地点としては龍谷大学隣接地，コナ

まざまな生物の影響によって一つの森林生態系が成ラ林のそれぞれ斜面下部の平地，斜面中央，斜面上

立しています．人為的な撹乱や自然災害がない条件

部において，植物由来の有機物が完全に腐食されてでは，与えられた環境で森林生態系が確立し，土壌

いない A 0 層を取り除いた後，10 cm 間隔で 100 cm

もその循環系の中で系内の構成要素に影響を与えるまで土壌サンプルを採取しました．採取した土壌をと同時に，それらからの影響も受けています．その風乾し，その後ふるいにかけ，粒径により土壌を分結果，それぞれの場所で特徴ある土壌が形成され維画した．粒径 0.1 mm 以下の土壌粉末を用いて，蛍持されます．

光 X 線分析法により成分を求め，また X 線光電子―２０３ ―

分光法（XPS）により主成分の状態分析を行いましに，私が行っている研究の参考になるものがあるのた．さらに，スペクトルのピーク形状を詳細に検討かという事を考えていました．ポスター発表では，するため，モデル化合物について DV-X α 法によ

終了時間に収まらず 17：00 過ぎまでいろいろと議る分子軌道計算を行い，実測のスペクトルと比較し論させていただきました．環境試料に XPS スペク

ました．また，カルボン酸水溶液に用いた酸化鉄かトルを適用し，しかも分子軌道計算も行っているとらの鉄イオンの抽出も行いました．XRF により鉄いう例がいままでなかったためか，非常に興味をもの垂直方向の分布を調べた結果により，斜面上部上っていただきました．

50 cm より深い部分に鉄の集積層が確認できまし
た．既知の鉄化合物の XPS スペクトルとの比較に

4．発表を終えてより，土壌中の鉄の酸化状態はおもに 3 価であり，今回が学会での初めてのポスター発表で，発表す

電子供与性の強い酸素ドナーに取り囲まれているとる前はとても緊張しました．しかし，いざポスター

考えられます．溶脱層においては，多様な鉄化合物を掲げますと，意外にさまざまな方々にご覧頂けたの混在が認められました．これらについては，Feと思います．また，会場で多くの方々から貴重なご（2 p）および VB, XPS スペクトル共に同様の結果

意見，ご指摘などを頂きこれからの研究を進める上を与えました．ここに分子軌道計算の有用性が示さ

でとても参考になりました．

れたと考えられます．今後詳細に検討することによって，上記の多様な鉄化合物についての情報を得る

5．おわりにことができる可能性が見出せました．カルボン酸の学会は，多方面の方々からいろいろな意見をいた種類によって鉄の抽出挙動が大きく異なっており，だける貴重な場であると感じました．また，他の方シュウ酸による抽出が最も良好でした．抽出条件をの発表を聞いても得られるものは多くあると思いま変化させて，2 価と 3 価の鉄イオンを分離したとこ

す．これを読んで興味をもたれた方は，ぜひ学会にろ，抽出される鉄イオンのほとんどは 3 価でした．

参加することをお勧めします．
最後になりましたが今回のポスター発表にするに

3．学会での活動内容

あたって，さまざまな助言を頂きました藤原

私の発表は 15：00〜16：30 の中のポスター発表だったので，それまでの時間に他の発表者の話を聞学教授，研究室の皆様，その他の皆々様方に深く感謝いたします．

きどのような研究をしているのかを調べるととも― ２０４ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学会第 88 春季年会（2008）
川 口 佑 介
Yusuke KAWAGUCHI
2年

0.2
0.4
0.6
0.8
Amount of solvent (ml)1100

1．はじめにHydrogenation (%)

私は，2008 年 3 月 26 日（水）〜30 日（日）に東京都の立教大学で開催された日本化学会第 88 春季
年会（2008）に参加し，「固相有機反応における微量の溶媒添加効果」についてポスター発表を行いました．この学会までに行った研究，学会に向けた準備と発表当日の感想を報告させていただきます．

80
60
40
20
0

2．研究内容について

02−1

物質化学専攻修士課程

研究背景

一般的に有機合成反応は多量の溶媒を用い，溶解

Fig. 1

し，加熱することで反応を進行させる．しかし多量

Relationship between amount of solvent
and hydrogenation of fumaric acidの有機溶媒の使用は環境だけでなく健康にも多大の影響を及ぼす可能性がある．また有機溶媒も枯渇資媒しか用いない合成法です．例として Pd 触媒によ源を原料とするため，使用量を控えなければならな

る fumaric acid の水素化について取り上げます．

い．そこで研究されたのが溶媒を全く用いずに固体

常温で固体の fumaric acid（融点：287℃）がわず

化合物の反応を行う「無溶媒反応」です．しかし無かに 3％ だけ溶ける溶媒量を用いた時，特異的に高溶媒反応は高温などの厳しい反応条件を必要とする

い反応率を示し，succinic acid（融点：185℃）が得ため，グリーンケミストリーにそぐわない．廃棄物

られる．この微量溶媒反応の特長として，用いる溶を出さず，環境と経費への負担を考え，省エネで無媒量が非常に少なく反応効率も高いため廃棄物がほ駄のない合成を行うにはどうすればよいか．私たち

とんど出ないことが挙げられる．二つ目の特長は非は，このような考えのもとに「微量溶媒反応」を見

常に省エネで反応が進行することである．一般的な出しました．微量溶媒反応とは文字通り極少量の溶

溶媒中での反応や無溶媒反応とは異なり，エネルギーを与える必要が全くないからである．
しかし，グリーンケミストリーの観点から非常に有用な「微量溶媒反応」がなぜ起こるのか，ということが解明されていません．そこで，今回の研究テーマとしまして，「微量溶媒反応」をこれからの有Scheme Hydrogenation of fumaric acid

機合成の場面で活用していくために「微量溶媒反― ２０５ ―

0.6

しました．

trace-solvent
sufficient-solvent
non-solvent

就職活動も同時進行で行っていたため，ポスター

Absorbance

は空いた時間に作成するように心掛けました．学会

0.4

出発の前日に面接の予定が入っていたため，1 週間
前にポスターを完成させました．しかしポスターの内容について先生とディスカッションをする内にさ0.2

まざまなアイデアが飛び出し，時間がどんどん過ぎていきました．結局，ポスターが完成したのは出発

02000
Fig. 21800 1600 1400 1200
Wavenumbers (cm)する前々日で，翌日の面接の準備を行う体力は残っ1000ておらず，キャンセルせざるを得ませんでした．

IR spectra of fumaric acid in various
conditions

4．学会発表発表時間は 28 日の 12：30〜14：00 だったため，
午前中は興味のある講演を聞きに行きました．ま応」のメカニズムの解明を取り上げました．

ず，以前原田研究室に在籍されていた先生の研究室
2−2

実験内容

の発表を見に行きました．私の同期も同じ分野の研fumaric acid と微量の溶媒（MeOH）との間の相究を行っておりよく話を聞くのですが，説明してく互作用として水素結合による溶媒和に注目したためれた 4 回生の方が分かりやすく，しっかりしている

分析方法は IR 法を選択し，C＝O の吸収領域に注印象を受けました．また自分の発表技術を向上させ目した．実験操作は微量溶媒反応，溶媒反応，無溶

たかったので，著名な先生方の講演を聞きに行った媒反応について反応場を IR−ATR 法によって測定のですが，会場はどこも満員…足を踏み入れることした．

さえできませんでした．
まだまだ見て回りたかったのですが，発表時間に

2−3

結果と考察

なってしまったため，会場に向かいました．学会へ

各反応条件下の IR スペクトルを比較すると，微−1の参加は今回がはじめてでしたが，先生とのディス量溶媒反応条件下において 1650〜1700 cm にブロ

カッションを通して完成したポスターがあるので不ードで特異的な吸収が観測された．fumaric acid 分

安はありませんでした．あとは聞きにきていただい子は，多くの溶媒分子と水素結合により溶媒和してた方に研究内容を伝えられるかが問題でした．しかおり，吸収は比較的シャープであった．このことかし，就職活動を通して研究内容を説明する機会があ

ら，微量溶媒条件では多量の溶媒条件と異なり，不ったため，何とか伝えることができ，納得していた

完全に溶媒和された分子の存在が示唆された．よっだけました．

て，微量溶媒中の基質は固相条件及び多量の溶媒条件と比較して，基質分子同士が接触する頻度が高い

5．おわりに
今回はじめて学会に参加して，自分の研究内容のと推測されました．

要点をまとめる難しさと，それを伝える言葉遣いに

3．学会準備ついて学びました．これからの研究活動に向けて，研究データをまとめ，発表するために簡潔かつ理いい心構えを持つことができました．また，さまざ

論立ったポスターを作り上げることに，とても苦労

まな研究に触れることができ，研究に対する意欲が― ２０６ ―

さらに高まりました．
最後に，今回の学会に参加するに至って，ご指導いただいた先生方に深く感謝いたします．

―２
０７ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学会第 88 春季年会に参加して
辻 川 一 輝Kazuki TSUJIKAWA
物質化学専攻修士課程

1年

OEC のはたらき」について詳しく説明したいと思

1．はじめにいます．

3 月 26 日から 3 月 30 日にかけて立教大学池袋キ

生体内の反応に関与する遷移金属錯体には，血液ャンパスで開催された日本化学会第 88 春季年会に中で酸素の運搬を行うヘモグロビン（鉄錯体），体

参加しました．日本化学会は，国内最大の化学の学内で発生する過酸化水素を無害化するカタラーゼ会です．ここで私は「シッフ塩基配位子を有する新（鉄・マンガン錯体），同じく体内で発生する活性酸

規多核マンガン錯体の合成と性質」という題目でポ

素を無害化するスーパーオキシドディスムターゼ

スター発表を行いました．今回が初めての学会発表（銅・亜鉛・マンガン・ニッケル錯体）などがあで，発表時にはかなり緊張しましたが無事に発表すり，生命を維持する上でかかせない存在であること

ることができました．ここでは，私の研究内容と学が分かります．また，緑色植物が行う光合成におい会での体験について報告します．

ても遷移金属錯体が重要な役割を担っているので，錯体は生態系全体を支える化合物であると言っても

2．研究内容過言ではありません．
光合成の反応は漓光エネルギーの吸収，滷水の分

2. 1．研究背景
金属イオンは，自分自身のまわりに陰イオンや中解，澆ATP の合成，潺二酸化炭素の固定，の四段

性分子を規則的に配列させる性質があり，正八面体

階に分かれており，これらが上手く機能することで型や平面四角形型などさまざまな形で存在します．

水と二酸化炭素から有機化合物である糖を生成し酸

このような化合物は一般的に錯体とよばれ，ウェル素を発生させています．

ナー（Werner）が配位説を 1893 年 に 発 表 し て 以
来，無機化学の根幹領域のひとつ（錯体化学）とし

6 CO2＋12 H2O→C6H12O6＋6 O2＋H2Oて扱われるようになりました．金属錯体は，有機化
合物・無機化合物のどちらとも異なる多くの特徴的

このとき発生する酸素は根から吸収した水に由来性質を示すため，現在でもさかんに研究されていましており，「滷水の分解」において効果的に分解さす．

れていることが知られています．酸素を発生させる

私が所属する松下研究室では生体内の反応に関与

光合成システムでは，PSII と触媒部位であるマン

する遷移金属イオンに注目し，金属錯体を用いた生ガンクラスター（OEC）が連携して水の酸化を行っ

体模倣や化学工業で利用される触媒の研究を行ってています．PSII で行われる水の酸化メカニズムのいます．

詳細は解明されていませんが，光の吸収と励起で生

ここからは生体内で活躍する金属錯体について述
べ，私の研究と関わりのある「緑色植物の光合成とじた陽電荷が，2 分子の水を 4 電子酸化していることが知られています．

―２
０８ ―

2 H2O→4 H＋＋4 e−＋O2

い代替エネルギーの開発が求められています．このような課題を達成するには，太陽エネルギーを効率

この際，陽電荷は一旦 OEC に蓄積され，水を分

よく化学・電気エネルギーに変換する人工系の開解するのに十分な正の電位を持った OEC が触媒部

発，すなわち人工光合成システムの構築が必要であ位として水分子を逐次 4 電子酸化すると考えられてると考えられます．人工光合成が可能になれば，世います．マンガンクラスター部分の結晶構造は近年界中で必要とされているエネルギーをまかなうこと

2＋

明らかにされており，その構造は Mn 三核と Caができるかもしれません．

イオンよりなるキュバン型クラスターを形成し，そ研究室では緑色植物が行う水の酸化に注目し，そのクラスターの酸素原子に 1 個の Mn イオンが配の機能を再現することで人工光合成の実現を目指し位した構造を取っていることが明らかにされていまています．そこで本研究では OEC の生体モデルとす（Fig. 1）．

してシッフ塩基配位子を有する高原子価の多核マン
ガン錯体を合成し，合成した錯体と塩素及び水との反応性を検討することを目的としました．
水を効果的に酸化できる錯体が合成できれば人工光合成も可能になると考えられます．

2. 3．実験内容
trioxane と salicylaldehyde を concentrated sulfuric
acid 存在下 glacial acetic acid 溶媒中で反応させ，5,5’-methylene-bis-salicylaldehyde を合成しました．
これと o-phenylenediamine を CaCl2 存 在 下 MeOHFig. 1

OEC の構造

THF 中で反応させ配位子 H4L1 を合成しました．H4
L1 と Mn（III）（OAc）3・2 H2O と LiCl を DMF 中で反水分子の 4 電子酸化には，OEC の高原子価マン

応させ，Mn2L1Cl2 を合成しました．

ガンイオンが関わっており，高い酸化状態においてまた，H2L2 と Mn（III）（acac）（N-PhO-sal）を MeOH

自発的に酸素を発生していると考えられています．

2
溶媒中で反応させ，Mn（L（L3）2 を合成しました．
）
2

OEC はこの複雑な光合成システムと最適化された

また，H2L2 と Mn（ III）
（ OAc）
3・2 H2O と LiCl を分子構造により，水の電気分解よりも低い電位で水EtOH 中で反応させ［MnL2Cl］n を合成しました．

の酸化を行うので，エネルギー効率の高い水の酸化触媒といえます．水を酸化することで得られた電子
は「澆ATP の合成」に利用され，その後の「潺二
酸化炭素の固定」へとつながります．

2. 2．研究目的
現在，化石燃料の大量消費に伴って地球温暖化が進行しています．また，産業の発展や人口の増加に伴い，エネルギーの需要は増え続けています．これらの観点から，低コストでかつ環境に負担をかけな― ２０９ ―

Fig. 2 合成した錯体

1.0

2. 4．結果と考察

Solv , CH2Cl2 : acetone = 1 : 1

1

Mn2L Cl2 は測定溶媒に対する溶解度が低かったた

0.8

色への色の変化に伴うサイクリックボルタンメトリ
ーの変化は見られませんでした（Fig. 3）．

Abs.

め，懸濁状態での反応を試みましたが，茶色から緑

2
Mn（L
）
（L3）2 では Cl2 添加後に二核特有の特徴的
2

Current / mAなサイクリックボルタンメトリーが得られました．

Pathlengh : 1 cm
Conc : 1×10−3

0.6

添加前
Cl2添加後
水添加後

0.4
0.2
0
400

Solv. : CH2Cl2
Conc. : 1.0×10-3 M

500
600
700
Wavelength / nm

800Fig. 5 ［MnL2Cl］
n の UV-vis スペクトル
添加前

また，水の添加による酸素の発生も確認できました（Fig. 4）．
［MnL2Cl］n の UV-vis では Cl（1eq）の添加に2

Cl2添加後より［MnL2Cl］n の価数の変化を確認しました．Cl2
添加直後に 620 nm 付近の吸収は増加しました．そ
水添加後の後水の添加によりスペクトル全体が減少し，Mn（III）→Mn（IV）→Mn（III）の変化が確認できました

0.01 mA（Fig. 5）．［MnL2Cl］n についても電気化学測定を行-10E / V vs. Ag/AgCl

1

Mn2L1Cl2 の CV

Fig. 3い，塩素及び水との反応性を検討しましたが，酸素の発生は確認できませんでした．

Current / mA

3．発表について学会では，卒業論文のデータを基に作成したポス

Solv. : CH2Cl2
Conc. : 1.0×10-3 M

ターを用いて発表を行いました．初めての学会発表ということで最初は緊張しましたが，質問に来られ添加前

た方のほとんどが同年代の学生だったということもあり，次第に緊張は解れました．発表では研究目
的，合成した錯体，反応性の結果についての質問がCl2添加後多かったのですが，研究目的と反応性については専門性が高いせいなのか説明をしても伝わらず，理解してもらうのに時間がかかりました．学会発表のよ
水添加後

うな場で質問を受けた場合，時間をかけて細部まで0.01 mA-1

Fig. 40
E / V vs. Ag/AgCl
23

1（L ）2 の CV
）
Mn（L
2

説明するのではなく，分かりやすく簡潔に説明し，
ディスカッションに時間を費やす方が有意義であることを実感しました．今後は質疑応答の準備に加えて，簡潔に説明するための準備も必要であると感じ― ２１０ ―

ました．

4．おわりにポスター発表でのディスカッションや学会主催の特別講演は，たいへん勉強になりました．今後も機会があれば積極的に参加したいと思います．日本化学会第 88 春季年会で得た経験を今後の研究に活かしていきたいと思います．最後に，貴重な機会を与えてくださった先生方，協力してくださった研究室の皆様方に深く感謝いたします．
Fig. 6 学会の様子― ２１１ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学会第 88 春季年会に参加して
藤 井 慎 也
Shinya FUJII
物質化学専攻修士課程

1年

定してゆけば良いからです．化学工業と環境の関係

1．はじめにについて，化学物質の製造プロセスによる環境への2008 年 3 月 27 日から 29 日にかけて立教大学・

負荷，エネルギー消費の問題があります．化学が本池袋キャンパスにおいて開催された「日本化学会

領を発揮するのは，自然界に存在する物質を取り出

第 88 春季年会」に参加しました．今回その学会でして，これらを組み合わせ，新しい物質を創り出す

私は，『両親媒性 Mn 錯体の合成およびそれらを用ところにありますが，その手段として，熱を加えた

いた有機化合物の酸素酸化』というタイトルでポスり，圧力をかけたりすることにより，自然の環境とター発表を行い，自分の研究内容について発表しまは異なる状況を作り出さなければなりません．それ

した．

が，技術の進歩に伴うごく自然ななりゆきとして，より高い温度，高い圧力という条件の下で，一層高2．研究内容について
2. 1

度の物質を作り出すようになりました．

研究背景

例えば，窒素を空気から分離して，アンモニアを

化学工業は，地球環境問題と特に密接なつながり

合成する技術「ハーバー・ボッシュ法」は，化学史がある産業の一つと言えます．地球環境に関する多上画期的な発明でしたが，これを可能にしたのは，

くの問題を解決するには，化学の貢献が大いに期待

500 度，300 気圧の「高温・高圧」をかける技術でされているところですが，他方，その化学が問題をした．化学の製造プロセスの発展過程にも，高温・引き起こす元凶とみなされることもあります．一例

高圧の方向に向かう流れがあります．化学史が示すとして，地球上の食料生産を増進するにも化学物質

ように，近代欧米化学技術は，大量のエネルギーをが役に立ちますし，もっと身近なところでは，病気投入して，高温・高圧の条件を作り出し，その力でを治癒して健康を維持するためには，医薬品のお世

いわば自然をねじ伏せるようにして，効率的な大量話になります．その反面，ある種の化学物質がオゾ生産のシステムを作り上げてきてしまいました．

ン層を破壊するおそれがあること，また，大気，

そこで，エネルギー多消費の「高温・高圧による力

水，土壌を汚染し，生態系に悪影響を及ぼすとも言のプロセス」の流れとは反対の方向に，もっと注目

われています．極端な例として，まだ記憶に新しいしてみることが有効ではないかと考えられます．

サリンガスのような毒ガスも化学の産物であると言えます．

そこで，化学反応を促進したり，逆に遅くすることもできる触媒は，古くから利用されており，新ししかし，化学がこのような二面性をもつとして，いプロセスではありませんが，常温・常圧の環境でそのことだけが問題であるならば，これを解決する

有効な働きをする触媒は魅力的であり，また，酵素のは，それほど困難とは思えません．科学的な判断は，いわば生体内の化学変化の触媒でありますが，に基づいて，地球環境から排除すべき化学物質を特

酵素を工業的に再現できれば，これもまた魅力的で

―２
１２ ―

あると言えます．
次に，酸化反応は工業的に重要な化学反応でですが，長年の技術開発を経た現在においてもプロセスの環境負荷や反応の選択性において課題が残されています．工業的な酸化反応の問題点として有毒で腐食性のある高価な酸化剤の使用を行うこと，高温・Fig. 1 合成した錯体

高圧，強酸存在下のような厳しい反応条件において反応が行われることが挙げられます．例えば，アルにカルボキシル基を有し，シッフ塩基の N にスル

コール酸化は以前より有毒で高価なクロムやマグネ

ホ基を有する錯体を Mn蠱（L1）2OAc としました．ま

シウム錯体のような化学量論的な酸化剤により液相た，今回，反応性を比較するために，スルホ基とカにて行われます．そのため多くの重金属廃棄物を産

ルボキシル基の位置を逆にした錯体を合成し，これみ出します．加えて，これらの反応はしばしば環境

を Mn蠱（L2）2OAc としました．それぞれの錯体は元的に好ましくない有機溶媒中で行われます．したが素分析，IR スペクトル等で合成できていることをって，それらを不均一系の触媒酸化反応に置き換え確認しました．また，これら錯体と有機基質とを酸ること，空気，分子状酸素，過酸化水素のような原素酸化反応させ，その反応性をガスクロマトグラフ

子効率のよい酸化剤を利用すること，有機溶媒を使ィー，UV-vis スペクトル等により検討しました．

用しない無溶媒条件で反応を行うことは，グリーン
ケミストリーの観点からも重要であると言えます．

2. 3

結果と考察

一方，生体触媒（酵素あるいは酵素を含有する微合成した 2 種の Mn 錯体と酸化剤との反応性を生物）は自然界において常温常圧の穏やかな反応条UV-vis スペクトル及び CV 測定により，DMF 溶液

件下で選択性の高い反応を行っていることから，生中で検討しましたが，僅かに反応するのみであり，体触媒を酸化反応に用いることは古くから試みられ顕著な反応は確認できませんでした．

てきました．この金属酵素による反応が生体外で実次にガスクロマトグラフィーで錯体と有機基質を現することができれば，環境への影響などの面から反応させ分析しました．酸化反応の条件は Fig. 2 に有効な反応となるため，有機化学・工業科学などに示しました．まず，水層と有機相の液液界面（fig.

おいて注目されています．そこで，本研究では両親

1 の A）で反応させ分析を行いましたが，これにお媒性マンガン錯体を合成し，それらを触媒として液−液界面で酸化反応させることにより，有機基質である cyclohexene を酸素酸化反応させて，生成される 2-cyclohexen-1-one, 2-cyclohexen-1-ol, cyclohexene
epoxide を判断の基準として，その酸素酸化反応について比較検討しました．

2. 2

実験内容

今回の研究では Fig. 1 に示した二つの錯体を合成しました．この錯体を合成した理由は，両親媒性の錯体にするためで，親水基としてスルホ基を，疎水基としてカルボキシル基を用いました．ベンゼン環― ２１３ ―

Fig. 2 酸化反応の条件

15

100

10

Yield / mM

Yield / mM

80

5

60
40
20

0
0

500

0
0

1000
Time / minFig. 3 酸化反応の結果 1（酸素下／Fig. 2 の B）

500

1000
Time / minFig. 5 酸化反応の結果 3（酸素下／DMF のみ）

15

clohexene にも溶解していたため生成量が少なかっ

Yield / mM

たのではないかと考えられます．

10

3．ポスター発表について
今回，初めて学会と言うものに参加させていただ

5

きました．自分のポスターを発表するというのも初00

めてで良い経験になりました．また，さまざまな大

500

1000
Time / min

学の方々のポスターも発表されていて，とても勉強

Fig. 4 酸化反応の結果 2（Ar 下／Fig. 2 の B）があると思うので，この経験を無駄にしないようにになりました．これから何度か学会に参加する機会したいと思います．
いては両錯体とも顕著な酸化反応は見られず，これは錯体の分解反応が進行したからであると考えられ

4．おわりにます．そこで，水層に代えて DMF を溶媒として用最後に，今回学会に参加するにあたり，協力して蠱くださった先生方や研究室の方々に深く感謝いたし

い，分析を行いました（fig. 1 の A）．その結果，Mn
2（L ）2OAc では，酸素通気下・アルゴン通気下共に
蠱

ます．

1

顕著な反応は確認できませんでしたが，Mn （L ）2
OAc ではアルゴン通気下（Fig. 4）では生成物がほとんど確認できなかったのに対して，酸素通気下ではアルゴン下と比較して，明らかに基質の酸化物が生成していることが分かります．この結果から，酸素を使って酸化反応が起こったと考えられます．
また，液液界面の反応ではありませんが，有機層（DMF）のみでも分析を行いました（Fig. 5）．その結果生成物を多く確認することができました．このことから，Fig. 2 の A・B での反応では生成物が cy― ２１４ ―特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学会第 88 春季年会に参加して
森 下 賢 一Kenichi MORISHITA
物質化学専攻修士課程

1年

栄養分を分解し，エネルギーを作り出しており，酸

1．はじめに素は現在の私たちにとって必要不可欠なものであ2008 年 3 月 27 日（木）から 29 日（土）に立教大学池袋キャンパスで開催された，日本化学会第 88
春季年会に参加してきました．

る．
しかし，それと同時に通常呼吸で取り込まれた酸素のうちの 3％ ほどは，活性酸素種に変化する．活

ここでは私の研究内容について紹介させていただ
きたいと思います．

性酸素種には，スーパーオキサイドイオン（O 2−），
過酸化水素（H2O2），ヒドロキシラジカル（・OH），
一重項酸素（1O2），脂質ペルオキシラジカル，次亜2．研究内容塩素酸（HOCl）などがある．活性酸素種は，白血研究題目

球などの殺菌作用に利用される一方で，炎症や癌なアミド基を有する Cu 錯体の合成とスーパーオキ
サイドイオンとの反応性についてどを引き起こすといわれている．活性酸素は激しい運動，喫煙，紫外線，大気汚染，加齢，ストレス等
で，日常生活のさまざまな場面において体内で発生緒言しているといわれている．また，肥満により増加す地球が 46 億年前に誕生し，原始の地球は炭酸ガ

るともいわれている．

スでおおわれ，空気というものは存在しなかった．

スーパーオキサイドディスムターゼ（SOD）は，

そして 10 億年かかり海ができ，35 億年前，海の中

活性酸素の 1 つであるスーパーオキサイドイオンに最古の微生物が出現した．何億年もの間，酸素の（O−2 ）を酸素と過酸化水素に不均化する．

ない世界は，酸素を知らない嫌気性生物の世界だっ2 O−2 ＋2 H＋→H2O2＋O2

た．
ところが海水中の植物の祖先である藍藻が，海水Scheme 1

SOD による O−2 の不均化反応

中の炭酸ガスから栄養分を合成して繁殖する時，副産物として酸素を地球上に放出し始め，光合成生物が誕生した．

SOD は金属酵素の一種で，Fe, Mn, Cu/Zn およびNi を含む 4 種類が発見されており，それぞれ構造

酸素のない世界の嫌気性生物にとっては，増え始や性質も異なる．Fe-SOD は原核生物と高等植物

めた海水中の酸素はまさに環境汚染物質，大変な猛に，Mn-SOD は動物・植物のミトコンドリア内お毒であった．20 億年前，その酸素毒により嫌気性

よび原核細胞に，Cu/Zn-SOD は動物・植物の細胞生物の多くは滅び，一部は地中へ逃れ，一部は私達

質中に存在している．Cu/Zn-SOD は，等しいサブの腸管などに存在している．

ユニット 2 個からなる分子量約 31200 の酵素で，1

現在，ほとんどの動物はこの酸素を使って体内の分子中 2 個の Cu と 2 個の Zn を所有する．活性の

―２
１５ ―

発現に必要なのは Cu 原子のほうでは Cu であり，また，O−2 との反応性を UV-vis スペクトル，電気

Zn は酵素の安定性，立体の構造に維持に関与して化学測定，溶存酸素量測定を用いて比較，検討しいると考えられる．Mn-SOD は，4 個のサブユニッ

た．

トからなる分子量 80000 の酵素で，1 分子中 4 個のMn をもつ．Fe-SOD は，2 つのサブユニットからなり，分子量は約 40000, 1 分子中 2 個の Fe をも

結果
UV-vis スペクトルの結果から，全ての Cu 錯体
は，O−2 を添加していくと UV-vis スペクトルが変化

つ．

することから O−2 と反応することが確認できた．
電気化学測定の結果と合わせると，CuL2 は O−2 と目的
スーパーオキサイドイオン（O−2 ）を酸素と過酸
化水素に不均化する SOD は治療薬等への応用に向の反応性は高いが，少量の O−2 の添加で分解してしまうと言える．

けて現在でもさらなる研究が進んでいる．SOD の今回合成した全ての Cu 錯体は，O−2 との反応に特異な反応性の要因の一つとして，酵素の立体構

より，−0.8 V 付近に新たな還元波が現れた．この造，中心金属の周囲の配位環境や電子状態が大きく

還元波はアルゴン通気により消失することから，O影響していると考えられている．

2⇒O−2 に由来するものと考えられる．よってこの三

そこで，本研究は電気特性や配位環境を微妙に変

つの Cu 錯体は O−2 と鋭敏に反応しているといえ化させた，アミド基を有する Cu 錯体を合成し，スる．今回合成した CuL3 と CuL1 は UV-vis と電気化

ーパーオキサイドイオン（ O−2 ） と の 反 応 性 を 比

学測定の結果より，同程度の反応性を持ち，四座と較，検討することを目的とする．

五座の構造変化による反応性の大きな違いは見られなかった．これは，五座が ClO4 の塩で存在してい実験るため，四座と五座の電気的性質が似ているとは言

anthranilc acid と ethylenediamine,2,2’-diaminoethylenamin,N’-methyl-2,2’-diaminodiethylenamine を反応123させ，アミド基を有する配位子 H2L , H2L , H2L を
1

五座の Cu 錯体よりも反応性が高く，五座の Cu 錯
体でも−CH3 がついた CuL3 の方が CuL2 よりも反媒中で Cu蠡（ CH3COO）
2・H2O と 反 応 さ せ Cu 錯 体

応性が高いと言う結果が得られた．

23

また，酸素発生量測定より四座の Cu 錯体の方が得た．得られた配位子 H2L , H2L , H2L を EtOH 溶
1

2

い難い．

3

CuL , CuL , CuL を合成した．
2.0

Abs.

添加前
0.2-2.0 eq.

1.0

0
300

Fig. 2
1

3

Fig. 1 合成した錯体 CuL 〜CuL

― ２１６ ―

400

500
600
700
Wavelength / nm

800

O−2 溶液を添加したときの UV-vis
スペクトル変化（CuL1）

添加前0.01 mA

1.2 eq.

1.4 eq.

0.8 eqCurrent / mA

Current / mA

0.4 eq.

1.8 eq.

1.0 eq.

-1-0.5
0E / V vs. Ag/AgCl

0.5

脱気後

-1

-0.5
0
E / V vs. Ag/AgCl

0.5

O−2 溶液を添加したときのサイクリック
ボルタモグラムの変化（CuL1）

Fig. 3

3．おわりに

20.0
DO / mM

Fig. 5 発表会場の様子

初めての学会ということで，不安や緊張はありましたが何とか自分のポスター発表を行うことができ

10.0

ました．また，会場はすごく人が多く，そのなか他大学の方たちのポスターを見学してみて，自分の興
0Fig. 4

0

10

20

30
40
Time / sec

50

味のあったものや，自分のテーマに類似したものを60

O−2 溶液を添加したときの酸素発生量（CuL1〜CuL3）

見つけたときは自分から質問しに行ったり，他大学の教授が行う講演を聞きに行ったりしてすごく勉強になりました．初めての学会だったのでうまく発表できたとは言い難いですが，これからの自分にとって非常にプラスになる学会になったと思います．

― ２１７ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学会第 88 春季年会に参加して! 水 真 吾Shingo YOSHIMIZU
物質化学専攻修士課程1年に分けられ，明反応では PS II（Photosystem II：光1．はじめに化学系 II）と PS I（Photosystem I：光化学系 I）から成り，PS II2006 年 3 月 26 日から 30 日にかけて，立教大学

では水の酸化反応（2）が行われています．

池袋キャンパスで行われた「日本化学会第 88 春季
2 H2O→O2＋4 H＋＋4 e−

年会」に参加しました．学会へ行くのは今回が初め（2）てだったのですが，その学会で私は，ポスター発表の形式で参加し，自分の研究内容について発表しました．

この水の酸化反応には OEC（ Oxygen Evolving
Complex；酸素発生錯体）と呼ばれる酵素が，反応の触媒として重要な働きをしていることが知られて

2．研究内容についています．PS II における OEC の構造は，X 線構造地球温暖化・大気汚染などの環境問題および化石解析により，Mn 3 核と Ca2＋イオンよりなるキュバ

燃料に替わる代替エネルギーの開発が 21 世紀に解ン型クラスターを形成し，そのクラスターの酸素原

決されなければならない課題です．太陽エネルギー

子に 1 個の Mn イオンが結合した構造を取っていは事実上無尽蔵であり，環境に負担をかけない点でるとされています（Fig. 1）．

も代替エネルギーとして最も有力な候補であると考現在，さまざまな Mn 複核錯体を合成し，水のえられています．特に，緑色植物が行っている光合

酸化と酸素の発生について研究されています．しか成はクリーンなエネルギー変換システムとして注目

し，高原子価状態のマンガン錯体が非常に不安定されており，この原理を解明し応用を目指した人工光合成の研究は以前から活発に研究されています．
光合成の全体の反応は（1）式で表され，植物は太陽光をエネルギー源とし，水と二酸化炭素から有機物を合成します．

6 CO2＋12 H2O→C6H12O6＋6 H2O＋6 O2（1）

地球大気中の酸素は，この植物の光合成酸素発生反応に由来し，私たち人間を含めた生物は，植物が放出した酸素によって地球上で生存できています．
光合成の過程は，大きく

明反応

と

暗反応
― ２１８ ―

Fig. 1

OEC の構造模式図

Complex: 1×10-3 M
Cl2: 1.0 eq
H2O: 500 eq

Abs.

2.0

1.0

0
Fig. 2 合成した錯体
Fig. 3で，容易に配位子から外れてすぐに二酸化マンガン

400

500
600
700
Wavelength / nm

800

Mn2LCl（ µ −Cl）Cl2 に Cl2 および H2O を添加したときの UV−vis スペクトル変化

や過マンガン酸イオンになりやすく，錯体の分解が同時に起こることなどから，難しい研究課題となっ2 µΑ

ています．もし，効率よく水を酸化するマンガン錯体が合成できれば，燃料電池等への応用により，水添加前素が石油に代わるエネルギー源として期待できるかもしれません．
そこで本研究では，OEC を模倣したシッフ塩基
配位子を有する 2 核 Mn（ III）錯体を合成し，水との反応性について検討しました．
Current

Cl2 添加後実験
サリチルアルデヒド及びサリチルアルデヒド誘導
体とトリス（2−アミノ）エチルアミンとの反応に

H2O 添加後より，シッフ塩基配位子を得ました．得られた配位子と酢酸マンガン（III）・二水和物，塩化リチウムとを反応させ，二核マンガン（III）錯体を合成しま
脱気後した（Fig. 2）．得られた配位子と錯体を元素分析，
FAB-MS 測定，磁化率測定，IR スペクトル測定，
紫外・可視吸収スペクトル測定，電気化学測定によ-1

り同定し，さらにマンガン（IV）錯体と水との反応性を，紫外・可視吸収スペクトル測定，電気化学

Fig. 4

測定で，検討しました．
結果と考察

0
E / V vs. Ag/AgCl

1

Mn2L（ µ −Cl）Cl2 に Cl2 および H2O を添加したときのボルタモグラムの上昇が見られたことから，マンガンが三価から四Mn2L（ µ −Cl）Cl2 に Cl2 を添加すると，600 nm 付

価に酸化されたと考えられます．その後，H2O を近の吸収帯が 670 nm 付近に d-d 遷移吸収帯と Mn-

添加すると，この吸収強度が減少していることか

Cl に基づく電荷移動遷移吸収帯と思われる吸収帯

ら，水が酸化され，マンガンが四価から三価に還元

Cl― ２１９ ―

したと考えられます．また，サイクリックボルタモ
グラムの結果から，塩素を添加後に水を添加すると−0.8 V 付近に酸素の還元波が現れたことから，水が酸化されたと考えられます（Fig 4）．

3．学会について
今回の学会は，立教大学で行われました．立教大
学といえば，長嶋茂雄の母校であるので，「どんな大学なのかなぁ」と思いながら学会に行きました．
会場には，全国から多くの大学生が来ていました．ポスター発表は番号で前半と後半に分かれ，僕は後半だったので前半は他大学のポスターを見て回ったり，同じ研究室の人の質疑応答を聞いていたりしていました．そんなことをしながら，前半が終わFig. 5 学会の様子

り，ついに自分の発表の時間となりました．色々人から質問を受け，たじたじになりながらも自分なりに答えました．発表が終わったときはとてもほっとました．この経験を今後の研究に活かしていきたいしました．

と思います．
最後に，今回の学会の参加にあたり，協力して下

4．おわりにさった先生方や同じ研究室の方々に深く感謝しま

今回，初めて学会に参加してみて，さまざまな知す．

識を得ることができたので，とても良い勉強になり

―２
２０ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本化学学会第 88 回春季大会（2008）
安 友 久 貴Hisataka YASUTOMO
物質化学専攻修士課程

1年

解されて酸素が発生する過程で，マンガンイオンを

1．はじめに中心とする錯体が触媒として働いていることが分か2008 年 3 月 26 日から 3 月 30 日の 4 日間，東京った．それに伴って，実際の植物から活性中心であにある立教大学で日本化学会第 88 春季年会が開催

るマンガン錯体の分離やモデル錯体合成の試みが各され，私はそれに参加してきました．

地で行われている．水を酸化的に分解して酸素を得るには二分子の水から 4 電子を除かなくてはならな

2．研究内容い．また，これまでの研究によると葉緑素中には少なくとも二原子以上のマンガンイオンが協同し，機2−1．研究背景
生物も機械と同様に生きるためにはエネルギーが能していると考えられる．さらに，最近の研究によ必要である．ほとんどの生物は生活に必要な化学エ

ると四核マンガンクラスターが PSII 反応中心としネルギーを代謝によって得ており，細胞内で行われて水の四電子酸化を行っていると報告されている．

る呼吸や光合成はその例である．呼吸や光合成によ四核マンガンクラスターのモデル錯体である di− µ −ってエネルギーを得るためには酸素が必要である．

oxo 二核マンガン錯体を用いた研究で酸素発生機構

地球が誕生したとき酸素は地球上に存在しなかっのモデルも研究され，三つの反応が提案されていた．地球上で最初に現れた生物は物質を酸化したとる．同様に，単核マンガン錯体を用いて酸素発生機

きに得られるエネルギーを利用した化学合成細菌で構のモデルも考えられている．

あった．その後，光のエネルギーを利用した光合成

一方，このように生成された酸素が如何に利用さ細菌が現れ，次いで光合成により酸素を発生させる

れているのかを解明する目的で，酸素と金属イオン

シアノバクテリア（ラン藻類）が現れ，大気中に酸の反応性に関する研究がなされてきた．とくに酸素素が次第に増加した．大気中に酸素が増加していくを可逆的に付加し，それを利用する研究が血液中でことでオゾン層が形成され，地球上に酸素を利用し機能するヘモグロビンとの関連から活発になされてて生命活動を維持する好気性細菌が現れた．この好きた．ヘモグロビンなどに存在するポルフィリン鉄気性細菌の誕生から生物の多様化は 30 億年以上を錯体と類似の酸素吸脱着機能を合成錯体で実現しよかけて劇的に進み，現在における高度な文明を持つうとする研究は多数報告されている．酸素を運搬で社会を創り出した．

きる最初の合成系が，リン脂質類似構造を持つリピ

今なお，地球上の生物は光合成生産物を利用してドポルフィリン鉄とリン脂質との小胞体である．し生命活動を維持している．それ故，光合成に関してかし，リピドポルフィリン鉄が酸素吸着機能を発現多くの研究が進められている．現在では光合成の酸するには，過剰モルの軸塩基を添加する必要があ

素発生は連続する 4 つの反応系からなる反応である

り，広く用いられているイミダゾール誘導体は体内ということが分かっている．その反応の中，水が分

毒性が高い場合が多い．一方，Mn イオンを用いて

―２
２１ ―

酸素を運搬できる錯体については未だ分からないこ

考えなくてはならない．

とが多い．どのように酸素が錯体に付加しているの本研究は MnII＋O2⇔［MnII−O2］／［MnIII−O−2 ］⇔MnIII

か，また酸素を運搬できる金属錯体と酸素の関係を＋O−2 に示すように，中間体として［MnII−O2］／［MnIII

Mn イオンが中心にある錯体で実現するにはどのよ−O−2 ］を検出することを目的として行っている．そうにすればよいのか考えなくてはならない．

の為に種々なシッフ塩基配位子を有する Mn 錯体の合成と性質及び酸素との反応性を検討した．これ
らの錯体は元素分析，IR スペクトルおよび磁化率2−2．実験内容
酸素付加錯体は鉄イオンを錯体中心に持つピケッ測定などにより同定した．さらに，紫外可視吸収ス

トフェンスポルフィリンやコバルトイオンを用いた

ペクトルおよび電気化学測定により錯体の反応性を錯体によって作ることが可能になっている．一方，検討した．

Mn イオンを用いて酸素を運搬できる錯体については未だほとんど合成例がない．それ故，どのように

2−3．空気中の酸素との反応（電気化学測定）

酸素が錯体に付加しているのか，また酸素を運搬で空気は 5 ml 用スポイトとピペットを用いて，炭きる金属錯体と酸素の関係を Mn イオンが中心に素棒を磨くごとに添加した．添加後，攪拌して液面ある錯体で実現するにはどのようにすればよいのかが安定してから測定を行った．ボルタモグラム（Fig. 2−3. 1）を見ると，0.3 V 付近の酸化還元波の減少と 1.0 V 付近の酸化還元波の減少が特徴的である．それに加えて，僅かではあるが−0.25 V に酸化波が現れている．これは，Mn（L22）2 と空気中の酸素の反応によるものである．僅かではあるが−0.3
V に酸化波が見られる．これは Mn（ L22 ）2 と空気中

M＝MnII, MnIII−Cl
X＝H, Br, Cl, SO3Na
R＝−（CH2）
17 CH3, −CH2CH（CH
CH2CH2CH3
2
3）−CH2C5H4N, −SO3Na, −C6H4NO2,−CH（CH3）
2
Y＝H, −N（CH2CH3）2の酸素の反応によって µ −oxo 錯体が得られたことに関わっていると思われる．添加前と 75 ml 添加後を比べると，Mn（L22）2 の各酸化還元波が消滅し，新たに µ −oxo 錯体のものと思われるピークと過剰にFig. 2−2. 1 合成した錯体

Current / mA

0.02 Conc. : 1.0× 10-3 M
0.01

Solv. : DMF
通気前
通気後

0

-0.01
-1
Fig. 2−3. 1
Fig. 2−2. 2

Mn（L22）2― ２２２ ―

0
E / V vs. Ag /AgCl

1

Mn（L22）2 と空気中の酸素の反応のサイクリックボルタモグラム（添加前と 75 ml 添加後）加えられて現れた酸素の酸化還元波がみられた．こ応しやすいと感じている．Mn（L22）2 よりも反応性がれにより，空気中の酸素と反応した µ −oxo 錯体がわずかに高くなるであろう錯体の合成はこれまで以得られていることが予想できる．この µ −oxo 錯体

上に努力が求められる．

を単離して分析を行う予定である．
本研究により，Mn（II）錯体が酸素と非常に鋭敏

3．学会発表に反応し，Mn（II）錯体を純粋に得ることが極めて

私は学会というものがどのようなものなのかよく困難であることが分った．種々のシッフ塩基配位子

分からないまま参加しました．初めて参加する学会（27 種）を用いてそれぞれ合成してきたが，配位子なので，まずは学会ではどのような人たちがどのよの種類によって同じ合成操作を行っていても変化がうな発表するのかを聴いてきました．多くの大学で22異なることも分かった．また，Mn（L ）2 を得ること

さまざまな研究が行われているのだなと驚かされまができたことで，試行錯誤の成果を確認できた．今した．私にとって他の大学で行われている研究はも後も合成を続けることに合成に苦戦している Mn

ちろん，その発表の力もまた衝撃的でした．私が聴（II）錯体を多数得られるようになるよう努力する．

いたのはプロジェクターを用いた口頭発表で，私自22得られた，Mn（L ）2 は十分に乾燥できていたため

身はポスター発表なのですが研究への熱心な取り組に空気中で放置していても変化が見られなかったみが伝わるものでした．私も研究に対してもっと努が，Mn（II）錯体のなかには空気中の酸素と固体状力すべきだと感じました．

態の錯体が容易に反応するものもあると思われるのプログラムを確認したときに，何度か聴いたことで，その中間の反応性を目指して合成を続ける．錯のある研究者の名前が載っており，特別講演が行わ

体の中心にある Mn イオンを取り囲むような形のれるということでした．その研究者はその特別講演

配位子，たとえば HL1 を用いた場合，Mn イオンがはその分野の最先端を行く研究者の発表らしく，講4

外からアタックされやすそうな Mn（ L ）2 よりも合22

成時に変色しにくかったように感じた．HL を用
22演の行われる部屋は聴講者でいっぱいでした．私が聴きたかった講演は聴いてみるまで私の研究と関係

いて Mn（L ）2 を得たときはそれまでの合成では考があるかどうかは分かりませんが，見たことのある

えられないほどにうまく沈殿を回収できた．それは化合物について反応性の発表をしていたことなどか

22

HL が Mn イオンを二価の状態で安定にしてくれら関係が少しあるように思いました．難しい研究内ているのとはまた別に，溶媒の種類や塩基性の強さ容でしたが目標と現状を比較した丁寧な解説によりなどの条件が適切だったことが考えられる．それら

少し内容を理解できた気がしました．

の条件は配位子によって異なっており，その条件のポスター発表の日がやってきて，発表形式は発表

ポイントとなるものを韵むことが合成時に重要なものために作ったポスターを会場の発表場所に掲示のになってくると思われる．今回の合成では Mn

し，決められた時間その前で質問等に答えるもので（II）錯体を一種類のみしか得られなかったため，した．私は午前中の前半に発表することになってい構造の違いによる酸素との反応性を比較することはました．発表の時間が始まって，数分経ったら私のかなわなかった．複数回にわたる合成によって，Mn

ポスターに関して一人質問をしてくれました．その（II）錯体になった際，空気中の酸素との反応性が方はコバルトと酸素分子の付加を研究されているよ22

比較的に緩やかなものと予測した配位子は HL 等
1

うでした．実験に対してアドバイスも頂けました．

の 3 座配位子や HL である．逆に反応しやすいと

その後，発表の時間はすぐに過ぎて，あまり私の研予測したものはそのほか全てである．ただし，これ

究には質問をされなかったことは残念に思いましら今回 Mn（II）錯体合成に使用した配位子は全て反た．自分の発表が終わった後は，ちょうど下の階で― ２２３ ―

私が行っている研究の目的と似た研究のポスターがた．確かに私の欲しいものがポスターには描かれて掲示されていたと聞き，それを確認しにいきましいました．それに関して質問をしていくなかで，発表者とお互いに情報交換できました．質問されなかった分，質問することで学会というものを体感することができました．

4．おわりに初めての学会を終えて，他の大学のさまざまな研究を聴き，自分の研究も発表し，私の研究と似た研究をしている人と情報交換もできて今後の大学院で行う研究に大いに役に立つ経験となりました．今後
まだ何回か学会に参加することになると思いますが，そのときは今回の学会で感じた反省点を活かし，より有意義な学会になるように頑張っていこうと思います．
Fig. 3. 1 発表の様子

―２
２４ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8「第 18 回廃棄物学会」に参加して
古 田 祐 介
Yusuke FURUTA
環境ソリューション工学専攻修士課程

2年

ンの排出量の算定手法については埋立地からの排出

1．はじめに量の算定よりもさらに知見が乏しく，さらには堆肥2007 年 11 月 19, 20, 21 日の 3 日間，つくば国際

化原料の投入量に排出係数をかけるだけの単純なも会議場で開催された「第 18 回廃棄物学会研究発表のであり，その精密化が望まれている．廃棄物分野会」に参加しました．この研究発表会において私はからの温室効果ガス排出量算定式をより高度化する「廃棄物関連施設からの温室効果ガス排出量算定手ことが必要な一方で，算定法を現地調査で得られた法の改善」という題目で口答発表を行いました．

実測値で検証した事例は少ない．本研究は廃棄物分
野における温室効果ガス算定手法の改善を目的とし

2．研究背景て，特に算定手法を検証するための温室効果ガス排人間活動の拡大にともない，二酸化炭素，メタン

出挙動に関する知見の集積を試みた．廃棄物処理おおよび亜酸化窒素などの温室効果ガスの排出量が増

よび処分の現場において温室効果ガスの実態調査を加しており，地球規模での気候変動，いわゆる地球

行うとともに算定手法の高度化に向けた検討を行っ

温暖化への対策が重要な問題となっている．固形廃た．

棄物の処理による温室効果ガスの放出量は，全体の10％ 弱ではあるが，増加傾向が著しく，また削減が困難な分野であることから問題視されている．一3．実験方法3−1

フラックスの計測方法

方で，廃棄物分野では，温室効果ガス排出挙動に関本研究では，環境関連施設からの温室効果ガス排する知見が十分ではなく排出量の不確実性が高いこ

出挙動に関する知見の集積を目的として，地表面ガとから，対策の実効性についての評価が難しいこと

スフラックス分布に関する実態調査を行い，埋立地も大きな問題である．温室効果ガスの排出量の算定およびコンポスト化施設からのメタンガス発生量を手法について は IPCC（ Intergovernmental Panel on

評価した．フラックス計測は，閉鎖型チャンバーをClimate Change：気候変動に関する政府間パネル）

土壌表面に設置し，チャンバー内のガス成分濃度増によるガイドライン（IPCC 2004, 2006）で定めら

加を時間の関数として測定した．本研究では，直径れている．例えば，埋立地での廃棄物の生物分野に51.0 cm, 20.0 cm の塩化ビニル製円筒状のものを用伴って発生するメタンの算出において，埋立量，排いた．またガス濃度の分析は，一定時間間隔で採取

出係数，および排出挙動の変化を示す速度定数が用されたチャンバー内ガスを対象として，実験室においられる．排出係数としては，ガス化率や構造係数

ける濃度分析を供した．ガス中のメタンおよび亜酸など，埋立地の形状や廃棄物の性状，地域性を考慮

化窒素濃度は，FID 検出器および PID 検出器付き

したパラメータが与えられているが，その精度は不ガスクロマトグラフ GC14B（島津製作所，京都）十分であるといえる．コンポスト化施設からのメタにより測定した．

―２
２５ ―

3−2

実態調査実施地点

い計算を行った．またメタン発生割合定数（k）は一般廃棄物最終処分場内に設置された埋立実験施

0.03，生物分解できる有機物のガス化率（DOCf）

設（OC サイト），および堆肥化施設である MS サ

は 0.5 を用い計算を行った．次にメタン発生割合定

イトにおいて実態調査を行った．OC サイトの埋立数（k），生物分解できる有機物のガス化率（DOCf）ては 2004 年 12 月 22 日に行われ，埋立直後からメをそれぞれ 0.3，および 0.8 とし，計算を行った．

タン排出量調査を行った．OC サイト内には埋立物および管理方法の異なるセルが 3 つ設置されてお3−4

堆肥化施設からのガス成分排出量の算定式

り，いずれも実際の処分場と同様の廃棄物，スラグ

堆肥化施設における廃棄物の分解とそれに伴うメ（不燃破砕残さ，焼却残さ），および覆土材を用いてタン生成の年次変化は以下の一次反応式（式 2）にいた．また各セルとも半径 2.5 m，深さ 4 m の円柱従うと仮定されている．

状の装置を用いていた．MS サイトでの堆肥化は，!

P＝ （Mi×EFi）×10−3−R…（式 2）

機械式発酵槽で廃棄物を混合した後，野積みタイプ

P：ガス放出量（Gg）の熟成過程へと送られる．ここではこの熟成開始時

Mi：有機性廃棄物投入量（Gg）

点を堆肥開始 0 日目とした．最大処理能力は生ゴミ

EF：排出係数（g-gas/kg）
i：コンポスト or 嫌気性消化1000（kg／日），剪定枝 1250（kg／日）である．測定

R：ガス成分回収量（Gg）

日は熟成開始後から順に 6 日および 12 日（一次熟成槽），20 日，38 日，72 日および 156 日（二次熟成槽）とした．

式 2 で示された排出係数（EF）の設定に，生物処理のタイプおよび廃棄物の乾燥湿潤タイプの 2 つ

3−3

埋立地からのメタン排出量の算定式の分類しかされておらず，有機性廃棄物投入量に排埋立地における廃棄物の分解とそれに伴うメタン生成の年次変化は以下の一次反応式（式 1）に従うと仮定されている．
Q＝Lo×R×（exp（-kc）−exp（-kt））…（式 1）

出係数をかけるだけの単純なものである．

4．実験結果及び考察
4−1

埋立地からのメタン排出挙動の評価

図 1 に OC サイトのセル 2 における当該年に発Q：当該年に発生するメタン量（m 3／年）
Lo：メタン発生ポテンシャル（m 3/Mg 廃棄物）

生するメタンフラックスの計算値および排出係数改R：運用（active life）期間中の平均年間廃棄物受入

善値を用いた計算値，ならびに実測値を示す．図 2

割合（Mg／年）には OC サイトにおけるメタン発生量の経時的な

k：メタン発生割合定数（／年）変化を示す．本施設におけるセル 1，セル 2 および

c：埋立地が閉鎖されてからの時間（年）t：埋立地が廃棄物受入を開始してからの時間（年）

セル 3 のメタン発生量の違いは，埋立物および覆土，ならびに管理方法の違いに起因するものと考え

式 1 で示されたメタン発生ポテンシャル（Lo）られる．また埋立て直後の廃棄物の分解，可溶化にを算出するため，構造係数（MCF），メタン発生割

伴う層内環境の変化，メタン生成細菌の活動を含む

合定数（k），生物分解できる有機物量（DOCm），

微生物の変化が起こったためだと考えられる．図 1

およびガス化率（DOCf）などの排出係数のデフォに示した結果から，IPCC ガイドラインにより算出

ルト値が用いられている．ここで，今回調査を行っされた計算値と実測値では誤差が生じている．一

た OC サイトの覆土層，および廃棄物層の構造か方，計算値で用いたメタン発生割合定数（k），生物

らセル 2 では MCF 値 0.6 というデフォルト値を用分解できる有機物のガス化率（DOCf）をそれぞれ

―２
２６ ―

メタンフラックス(ml/m2/min)

図1

OC サイトにおけるメタン排出量の実測値および算定法に基づく計算値（cell 2）

CH4
N2O

146

0

day(日)

亜酸化窒素フラックス(ml/m2/min)

50

132

Nov-10118

Jul-0990

Feb-08104

Oct-06100

6May-05150

760
Jan-04

200

62

0.1

250

48

0.2

0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0

300

34

系列1
系列2
系列3

0.3

350

20

0.4

メタンフラックス(ml/m2/min)

メタンフラックス(ml/m2/min)

0.5

堆肥日数（日）図3

MS サイトにおけるメタンおよび亜酸化
窒素フラックス挙動

0.5
0.4

下していく傾向をみせた．亜酸化窒素の発生は一次

0.3

セル１
セル２
セル３

0.2
0.1
0
-0.1
2005年3月
-0.2
-0.3

図2

2005年12月

2006年9月

熟成期間中の 12 日目に最大値 0.17（ml/m 2/min）を示し，他の地点ではフラックスが見られなかった．堆肥化施設におけるメタン発生は，適切な管理

day(月)

を行えば好気的な反応が支配的になる．従って，堆OC サイトにおけるメタンフラックスの変化

肥化プロセスの管理の定量化を図ることが，同時に温室効果ガス排出量の削減につながることが推測さ

10 倍，1.6 倍にした改善値を用いて計算したところ，実測値とそれほど誤差のない放物線が示された．このことから排出係数の設定において高度化が

れる．

5．結論

必要と考えられる．また今回の算出では，不燃物中

本研究における実験結果より，IPCC ガイドライの DOCm は 4.9％ を用いたが，さらなる高度化をンにより予測される埋立地からのメタン排出挙動は図るためこれらの排出係数の設定においても，検討

実測値との乖離が大きい．このことから，やはり温を行う必要があると考えられる．

室効果ガス算定手法のため埋立地，堆肥化施設などの多くの環境関連施設において調査を実施し，ガイ

4−2

堆肥化施設からのメタンおよび亜酸化窒素排ドラインの改善・高度化を試みる必要がある．また出挙動の評価今回得られた堆肥化施設からのメタンおよび亜酸化

図 3 にコンポスト化施設（MS サイト）における窒素の排出量結果は貴重なものであり，算定方法や堆肥層表面からのメタンおよび亜酸化窒素のフラッ排出係数の高度化に向けては，今後もこういった知クス挙動を示す．二次熟成期間中の 20, 38, 72 日目

見の集積を行う必要があると考える．

で一次熟成期間中の 6, 12 日目よりも高いメタンフ
ラックスを示していた．一次熟成槽では，ゴミが投

6．おわりに入されて間がなく，槽内に酸素を含んでいるためあ最後に，研究や発表に対してご指導くださった石まり嫌気的な反応が起こっていなかったと考えられ垣先生，私の発表練習にお付き合いくださった石垣る．そして二次熟成 期 間 の 20 日 目 で 最 大 値 327

研究室の方々，ありがとうございました．これから（ml/m 2/min）を示し，その後時間経過とともに低もよろしくお願いいたします．

― ２２７ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 18 回廃棄物学会研究発表会に参加して
水 原 詞 治Shinji MIZUHARA
環境ソリューション工学専攻修士課程

2年

2−2．実験方法

1．はじめにスラグからの 6 価クロムの溶出抑制を調べるため

私は，2007 年 11 月 19 日から 21 日につくば国際に 6 価クロム化合物 CaCrO4 を多量に含む合成スラ

会議場（茨城県つくば市）で行われた第 18 回廃棄グを作成し，SiO2 , TiO2 , Al2O3 などの酸化物添加の物学会研究発表会に口頭発表の形式で参加しまし影響および溶融温度の影響などを調べました．

た．実際に学会で発表するのはこれが初めてになり

おもな測定項目は，合成スラグからの Cr6＋ 溶出ます．ここでは，私の研究内容および学会に参加し濃度等の測定を行うとともにスラグ中に含まれるクてきた体験について報告します．

ロム系化合物の X 線回折による定量分析を行いました．

2．研究内容2−1．背景2−3．結果

今回発表した題目は「スラグからの 6 価クロムの溶出抑制に関する基礎的研究」です．この研究の背景といたしましては以下の通りです．

図 1 はスラグ塩基度（CaO/SiO2）と Cr6＋溶出濃度との関係を示しています．
これより，SiO2 添加によるスラグ塩基度の低下

廃棄物の焼却処理により発生するダイオキシン類
に対する対策や最終処分場の延命化を目的として，

によって 6 価クロムの溶出濃度が低下していることが分かります．

近年，廃棄物溶融炉が普及しています．しかし，廃また，TiO2, Al2O3 添加における 6 価クロム溶出濃

棄物溶融炉では廃棄物が高温で溶融されるため，炉度への影響を図 2 に示します．これより，TiO2, Al2

内耐火物の激しい損傷が問題となっています．現

O3 添加により 6 価クロム溶出量が低下しているこ

在，耐食性に優れる耐火物として Cr2O3 −Al2O3 系なとが分かります．しかし，その効果は SiO2 添加に

どの酸化クロム含有耐火物が使用されることがあり
120

す反面，使用条件によっては人体に有害な 6 価クロ

100

ム化合物を生成する可能性があることが懸念されています．そこで，酸化クロム含有耐火物使用によって耐火物付着スラグ等の中に 6 価クロム化合物が生

Cr6+溶出濃度[mg/L]

ますが，酸化クロム含有耐火物は優れた耐食性を示成した場合を想定し，スラグからの 6 価クロムの溶出抑制に関する基礎的研究を行いました．

80
60
40
20
0
0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

塩基度(CaO/SiO2)

図1― ２２８ ―

塩基度と 6 価クロム溶出濃度との関係

50

120

CaCrO4

45

80

TiO2

40

Al2O3

35
比率(%)

Cr6+溶出濃度[mg/L]

100

60

CaCr2O4
Cr2O3

30
25
20

40

15
10

20

5
0
0

図2

1

2

3
添加量(%)

4

5

0
0.3

6

酸化物添加による 6 価クロム溶出濃度への影響

図4

120

0.4

0.5

0.6

0.7
0.8
塩基度

1

1.1

1.2

塩基度とクロム系化合物の比率との関係

100
CaCrO4

1.4
90

Si

80

1.2

80

1

70

0.8

60

0.6
40

比率(%)

Ca

Si溶出濃度 [mg/L]

100

Ca溶出濃度[mg/L]

0.9

CaCr2O4
Cr2O3

60
50
40
30

0.4

20

20

0.2
10

0

0
0.4

0.48

0.6

0.76

0
500

1.15

600

700

塩基度(CaO/SiO2)

図3

800

900

1000

1100

1200

1300

加熱温度(℃)

塩基度と Ca, Si 溶出濃度との関係

図5

Cr2O3 と CaCO3 等モル混合物の加熱実験結果

比べて TiO2 , Al2O3 添 加 の 場 合 は 小 さ く な っ て おなっているのが分かります．これより図 1 での塩基り，SiO2 ＞TiO2 ＞Al2O3 の順で添加による 6 価クロ度を増加させたときの 6 価クロムの溶出量濃度の増

ム溶出量低下があるといえます．

加は，塩基度を増加させたときのスラグ中の 6 価ク

次に，SiO2 添加による塩基度と Ca, Si 溶出濃度

ロム生成量の増加に起因していると思われます．
図 5 は Cr2O3 と CaCO3 の等モル混合物のクロムの関係を図 3 に示します．
これより，図 1 と同様に Ca, Si ともに SiO2 添加系化合物の加熱温度を変化させた時の生成量変化でによる塩基度低下に伴い，溶出濃度が減少している

す．これより，溶融温度を増加させることにより 6ことが分かります．

価クロム化合物の生成を抑制することができ，スラ以上の事より，スラグの骨格を構成する Ca と Siが溶出することでスラグの耐水性が弱くなり，それに伴いスラグ中に生成している 6 価クロム化合物がグからの 6 価クロム溶出抑制に効果があることが分かります．
以上の事より，スラグからの 6 価クロム溶出抑制には，SiO2 およびその他の酸化物の添加，溶融温

溶出するという一連の流れが考えられます．
図 4 は図 1 の溶出試験に使用した SiO2 添加スラ
グを X 線回折分析した結果です．これを見ると，
塩基度 が 小 さ く な るに つ れ 6 価 ク ロ ム 化 合 物 の度の増加が効果があることが分かりました．

3．発表に関して

CaCrO4 の生成量が少なくなり，それに伴い 3 価ク

今回，私の発表日は学会最終日でした．発表まで

ロム化合物である CaCr2O4 と Cr2O3 の生成量が多くの 2 日間は他の参加者の口頭発表を聞いたり，ポス― ２２９ ―

ター発表を見たりしていたのですが，時間が経つにつれ，どんどん緊張度が増していきました．

4．おわりに最終日，いざ私の発表の番になると，今までにな

今回，廃棄物学会研究発表会に参加して，普段でいくらいの緊張を味わいました．口頭発表は，発表は体験できない貴重な経験をさせていただくことが時間が 10 分，質疑応答が 5 分の計 15 分でしたが，できました．学会発表をすることで，自分自身の未

今までで最も長く感じた 15 分でした．

熟さを改めて実感しました．次の学会では，今回のしかし，3 日間を総合して考えると，発表におい経験を生かせるよう頑張りたいと思います．

て未熟な点を感じながらも，さまざまな分野の研究最後になりましたが，今回の廃棄物学会研究発表

を学ぶことができたので非常に有意義な 3 日間にな会に参加する機会を与えてくださり，また研究のごったと思います．

指導をしてくださいました占部教授に深く感謝いた
します．

― ２３０ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8「第 18 回廃棄物学会研究発表会」に参加して
山 本 陽 介Yousuke YAMAMOTO
環境ソリューション工学専攻修士課程

2年

カニズムの解明を試みた．

1．はじめに2007 年 11 月 19, 20, 21 日の 3 日間，つくば国際

2. 2

実験方法

会議場で開催された「第 18 回廃棄物学会研究発表

原料となるバイオマス系廃棄物（小規模事業系の会」に参加しました．この研究発表会において私

厨芥，鶏糞，牛糞およびコンポスト（厨芥由来））

は，「バイオマス系廃棄物からの水素生成反応の促および一般廃棄物焼却灰を準備した．特に指示がな

進に関する研究」という題目で口頭発表を行いまし

い限り，原料 50 g（焼却灰を添加する場合は原料 45

た．

g および焼却灰 5 g）に対し，滅菌水 200 ml を 200
ml 容セパラブルフラスコおよび 200 ml 容メスシリ

2．発表内容2. 1

ンダーに投入し，窒素置換後に 37℃ で静置培養を研究背景行った．酢酸および酪酸の添加は，初濃度よりも 400

資源に乏しいわが国では，「バイオマスニッポン

mg/l 増加するように調整した．

構想」など，バイオマスの利活用が推進されている．バイオマスからの再資源化のひとつに嫌気性水

2. 3 実験結果および考察

素発酵による水素回収技術が研究されている．しか2. 3. 1

バイオマス系廃棄物の原料成分分析と水素生成挙動

し，その多くは，Clostridium 属または Enterobacter属など典型的な水素生成菌を利用したもので，滅菌本研究で対象としたバイオマス系廃棄物の，厨工程や水素生成菌の管理など，維持管理の繁雑さや

芥，鶏糞，牛糞およびコンポストの 3 成分ならびにコスト面が実用化の際に懸念される．バイオマス利

有機酸濃度の測定結果を表 1 に示した．厨芥および用のような分散型のエネルギーシステムを念頭に置

鶏糞の水分は 67−77％ であった．厨芥の可燃分は 30

いた場合，原料に含まれる混合微生物群を用いた水％，鶏糞の可燃分はおよそ 20％ であり，灰分は少素発酵が望ましいと考えられるが，水素発酵に適しなかった．牛糞およびコンポストは水分よりも可燃たバイオマスの検討や，純粋菌を利用しない場合の分が多く，灰分も多く成分は類似していた．有機酸

スタートアップ時の発酵管理・反応促進に関する知

濃度では厨芥および鶏糞には酢酸をはじめ複数の有見が不足しており，このような視点からの研究の蓄機酸が高濃度で含まれていた．一方，牛糞およびコ積が求められる．そこで，本研究では，原料の混

ンポストには有機酸はほとんど含まれていなかっ合，初期 pH の調整，有機酸および焼却灰の添加なた．次に，バイオマス系廃棄物を用いた水素発酵のどの操作が混合微生物群による水素生成の反応促進

実験結果を図 1 に示す．厨芥および鶏糞からは，わ・効率化に関する検討を行うとともに，水素発酵液

ずかな水素生成が確認されたが牛糞およびコンポス

中の有機酸生成挙動を踏まえた，水素生成の促進メ

トからは水素生成は確認されなかった．原料を混合

―２
３１ ―

表1

バイオマス系廃棄物の 3 成分と懸濁液の有機酸濃度（単位：3 成分（％），有機酸（mg/l）ND：
検出限界以下）
水分

可燃分

灰分

酢酸

厨芥

67.9

31.2

0.9

218

24

7

11

4

8

ND

ND

鶏糞

76.0

19.4

4.6

551

89

ND

80

ND

ND

ND

ND

牛糞

41.2

48.7

10.2

ND

ND

ND

4

ND

ND

ND

ND

コンポスト

23.1

58.9

18.1

ND

ND

ND

17

2

ND

23

ND

2

3

4

プロピオン酸 イソ酪酸

150
100
50

イソ吉草酸 吉草酸 カプロン酸

乳酸

250
200
150
100
50
0

0
0

1

2

3

0

1

4

time(day)time(day)

厨芥(pH5.6)

鶏糞(pH5.6)

厨芥

鶏糞

鶏糞15g(焼却灰)

牛糞（ｐH5.6）

牛糞

コンポスト

コンポスト（焼却灰）

厨芥：鶏糞=1：1（焼却灰）

厨芥：鶏糞=１：１

図1

酪酸

300

200
H2 production(ml)cumulative H2 production(ml)原料

バイオマス系廃棄物からの水素生成した場合では，厨芥と鶏糞の 1：1 混合物から 184

図2

バイオマス系廃棄物からの水素生成に関する検討結果2. 3. 2バイオマス系廃棄物からの水素生成促進に関する検討

ml の水素生成量が確認された．また，厨芥と鶏糞を 2：3, 3：2, 1：4 および 4：1 で混合した場合のバイオマスの水素発酵に関する既往研究では pH

水素生成量は，厨芥と鶏糞を混合した場合と比較し5.0−6.0 で水素生成が最大になることが報告されてて，0.2−0.001 倍程度の水素生成にとどまった．鶏おり，水素生成は酢酸および酪酸などの有機酸生成

糞と牛糞を 1：1, 1：4 および 4：1 の割合で混合し過程から生成されることも知られている．また，水た水素生成は，鶏糞のみの水素発酵よりも減少し素生成反応を促進する手法として pH の調整およびた．このことより，原料となるバイオマス系廃棄物

有機酸・焼却灰混合が有効であると報告されていの種類および混合割合を変化させることで，水素生る．そこで，バイオマス系廃棄物の初期 pH の調成挙動が大きく異なることが示された．すなわち，

整，有機酸および焼却灰の添加による水素生成の促

原料中の固形分の組成および有機酸の含有は水素生

進に関する検討を行った（図 2）．初期 pH を 5.6 に成に関係が深いと推測される．厨芥と鶏糞の混合物

調整した水素発酵ならびに酢酸および酪酸を添加しでの効率的な水素生成の要因は，それぞれに含まれた水素発酵では，いずれも水素生成の促進は見られる原料成分が，微生物の活性維持に有利に働くようなかった．また，焼却灰を添加した水素発酵においに混合されたことおよび水素発酵開始直後の生物反ては，5.6 ml および 247 ml と水素生成の促進が確応が起こるまでの時間短縮に効果があることである

認された．

と考えられた．

これは，単位有機物あたり 2 ml/g および 24 ml/gとなる．その他，pH の調整と酢酸および酪酸の添― ２３２ ―

14000加および焼却灰添加を行った水素発酵では水素生成は確認されなかった．バイオマス系廃棄物に各種の10000

添加物を用いた水素発酵では，厨芥および鶏糞な

8000
mg/l

ど，水素発酵に有利に働く原料や，そうでないもの

6000
4000

が確認された．特に，焼却灰の添加が効果的であ

2000

り，焼却灰の混合が微生物による水素生成反応を促0

進しているものと考えられた．
2. 3. 3

A

12000

0

3500

培養液中の有機酸濃度変化

4

B

2000
1500
1000

成が多量に確認された培養液中の有機酸濃度は，酢

500

酸および酪酸の高濃度の蓄積が確認された．一方，

00

水素生成が確認されなかった，牛糞およびコンポス
トの培養液中の有機酸の蓄積は確認されなかった．

3

2500
mg/l

が行われる（式 1, 2）．本研究においても，水素生

2

3000

バイオマスの嫌気的な分解過程においては，酢酸
および酪酸など有機酸の生成過程に伴い，水素生成1

図3

ここで，水素がわずかしか生成されなかった厨芥

1

2

3

バイオマス系廃棄物の培養液中の有機酸
濃度変化，A：厨芥，B：厨芥：鶏糞＝
1 : 1（焼却灰）と，水素生成が 247 ml と最も多く生成された厨芥と鶏糞の 1：1 混合物に焼却灰を添加した培養液中確認された．その際に，バイオマス系廃棄物の種類の有機酸 濃 度 変 化 を 図 3 A お よ び 図 3 B に 示 しおよび混合割合の調整による固形成分および有機酸

た．厨芥の培養液（図 3 A）においては 2000 mg/l

濃度の最適化に伴って，原料中の微生物が活性化さ以上の酢酸が検出され，酢酸生成に伴う水素生成反れることで，効率的な水素生成に繋がると考えられ応であった可能性が示唆された．一方，図 3 B に示た．また，焼却灰の添加による水素発酵の促進は，されたように，厨芥と鶏糞の 1：1 混合物に焼却灰

酢酸および酪酸の発生が水素生成反応に影響していを添加した場合からは，2000−3500 mg/l の酢酸およることが示唆された．以上のように，本研究ではバ

びおよそ 2000 mg/l の酪酸が検出された．すなわ

イオマスから水素生成を促進する要因について明ら

ち，水素生成が効率的に行われる反応系では，原料かにされた．

の嫌気的な発酵分解の過程において，酢酸生成に加えて酪酸生成も活発に行われると考えられた．

3．おわりに学会での発表は初めての経験でとても緊張しましC6H12O6＋2 H2O→2 CH3COOH＋4 H2＋2 CO2（式 1）

たが，発表を無事に終えることができ，自信を持つ
ことができました．また，他の参加者の発表から，

C6H12O6→CH（CH3
2）
2COOH＋2 H2＋2 CO2（式 2）

自分に足りないものや，発表の見せ方など，たくさんのものを得ることができ貴重な経験ともなりまし

2. 4

まとめ

た．この経験を今後に活かしていこうと思います．

バイオマス系廃棄物からの水素発酵の促進につい最後になりましたが，学会に参加する貴重な機会て検討した結果，厨芥と鶏糞を 1：1 で混合し焼却を与えてくださり，終始御理解のある指導をしてい灰の添加を行った反応系で，最も高い水素生成量がただいた石垣智基講師に深く感謝致します．

― ２３３ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

廃棄物学会に参加して椙 山
悠Yu SUGIYAMA
環境ソリューション工学科

2007 年度卒業

1．はじめに2007 年 11 月 19 日から 21 日にかけてつくば国際会議場で開催された第 18 回廃棄物学会に参加し，「木質バイオマスからのブタノール異性体の同時生伐採地区の様子

産菌株のスクリーニング」という題目でポスター形

伐採された木材式の発表を行いました．

3．結果及び考察

2．研究背景里山や森林の適切な管理のためには一定の条件で3−1

ブタノール生成菌のスクリーニングの間伐作業が求められているが，その際に発生するグルコースを基質する PY 培地を用いてブタノー

余剰材が大きな問題となっています．そのため，木ル生成菌のスクリーニングを実施した結果，いくつ

質バイオマスを付加価値の高い二次産物へ変換する

かの植種源においてブタノール生成が確認されまし

資源化技術の開発が求められます．ブタノールにはた．四種類の異性体の中で高頻度かつ高濃度での生四種類の異性体があり，それぞれ用途や物性が異な産が確認されたのは 1-ブタノールでした．また産りいずれも工業原料及び燃料としての価値が高いこ業排水処理汚泥の SO 7 を植種源とした場合，t-ブとが知られています．特にこの燃料は，化石燃料にタノールの生成が少し見られたがその生成量は微量替わる新エネルギーとしての役割も果たし地球温暖でした．また 2-ブタノール，イソブタノールにつ化対策に対しても有効であると考えられます．バイ

いては植種源においてほとんど検出されませんでしオマスからのブタノールの生物学的な生産に関するた．以上の結果から，各種の植種源において 1-ブ

研究はいくつかの先行事例がありますが，いずれもタノールを生成する細菌が存在すること，及び 1-

単一のブタノールの生成に焦点を当てており，複数ブタノールが他の異性体に比べ，最も生成しやすいの異性体の生産を視野に入れた検討事例は見られなことが確認できました．

いのが現状です．このような背景をもとに，木質バ

木質バイオマス（落ち葉）を含む LY 培地に関し

イオマスから用途や物性が異なるブタノールの異性ても PY 培地と同様に植種源を加えスクリーニング

体を同時に生成する細菌のスクリーニングを行うとを行いました．PY 培地と比較すると 1-ブタノール

ともに，その特性づけを行，高付加価値を有するエの検出頻度及び濃度が大幅に減少しました．またそネルギー化の手法として提案することを本研究の目の他三種の異性体についても，微量の生成は見られ的としています．

たもののその生成量はごくわずかでした．以上のことから木質バイオマスからのブタノール生成は微量― ２３４ ―

1600

ブタノール濃度（mg/L）

tブタノール

イソブタノール

2ブタノールブタノール濃度（mg/L）

40
1ブタノール

30

20

1400
1200
1000
800
600
400

10

200
0

図1

TA

KE

NA

7G

SE

NN

AD

図2

ブタノール生成量（PY 培地）

40

ブタノール濃度（mg/L）

HN

SO16

ON

TA

1ブタノール
SO
8
SO
9
SO
13
SO
15
SO
16
ON

SO
4
SO
5
SO
7

HN

FY
KH

IR
KG

KG
KC
NS

NZ
YS

0

tブタノール

イソブタノール

2ブタノール

高濃度で検出された
1- ブ タ ノ ー ル （ PY培地）

1ブタノール

30

20

10

TA

KE

NA

7G

SE

NN

ブタノール生成量（LY 培地）

3000

株のスクリーニングについて検討する必要があると2500分離した細菌の特性

植種源より分離されたブタノール生成菌株を用いtブタノール2ブタノール1ブタノール

2000
1500
1000
500
0
K1

てブタノール生成挙動を評価しました．菌株 K 1
からは 1-ブタノールが 2652 mg/L という最高値が示されまし．しかし，これらを木質バイオマスを含イソブタノール

図4

む LY 培地，WY 培地に加えるとブタノール生成量

K2
0
K2
2
K3
4
K3
9
K5
4
SO
7 .3
SO
7 .9
SO
7 .2
5
ON
5
ON
13
ON
25
ON
48
ON
56
TA
1

考えられます．

ブタノール濃度（mg/L）

であるため，バイオマスの前処理及び，さらなる菌

3−2

AD

SO
13
SO
15
SO
16
NO

SO
8
SO
9

SO
4
SO
5
SO
7

HN

図3

FY
KH

IR
KG

NS

KC

NZ
YS

0

分離した菌株によるブタノール生成量（PY 培地）は急激に減少し，全ての異性体が低濃度で検出されました．また，2-ブタノール，イソブタノールにつとによりグルコースからだけではなく，落ち葉，間いてはほとんど生成しませんでした．しかし，これ

伐材などの木質バイオマスからも 1-ブタノール及らの細菌はグルコースからのブタノール生成を行う

びその他の異性体が検出されるよう培地組成や培養ことは確認できました．今後は培地組成を変えるこ

条件を検討する必要があると考えられます．

― ２３５ ―

ブタノール濃度（mg/L）

25

tブタノール

イソブタノール

2ブタノール1ブタノール

20
15
10
5

5

SO
7 .9

図7

SO
7 .2

SO
7 .3

K3
9

K5
4

K2
2

K3
4

K1

図5

K2
0

0

分離した菌株によるブタノール生成量（LY 培地）ブタノール生成菌の顕微鏡写真

可能性が高いと考えられます．

4．おわりにt-ブタノール

イソブタノール

2-ブタノール

1-ブタノール

今回初めて学会に参加しましたが，多くの質問，

20

意見をもらうことができ非常に良い勉強になったと
15

思います．初めての学会発表ということもあり，と図6ができたので，これらのことを今後の研究に活かし

KY
45

KY
29

NA
23

NA
39

NA
1

NA
7

た．しかし，多くのアドバイスはしっかり聞くことKE
52

かったり，ちゃんと質問に答えたりできませんでし

0
KE
32

ても緊張し，なかなか自分の言いたいことを言えな

5

KE
23

10

KE
13

ブタノール濃度（mg/L）

25

分離した菌株によるブタノール生成量（WY 培地（内＋皮））ていき自分の研究をよりよいものにしていきたいと思います．今回の学会では，自分にプラスとなることが多く，とても良い体験ができたと思います．今分離したブタノール生成菌について顕微鏡観察を後，機会があればまた参加したいと思います．最後行いました．グルコースからブタノール生成する細になりましたが，発表をするにあたり石垣先生及び菌は写真のような胞子を持つ桿菌であり，グラム陽研究室の方々など多くの方に御支援を頂きました．

性菌であることが分かりました．細菌の同定に関しこの場をお借りして，お礼申し上げます．

てはまだ途中ですが，これらから Clostridium 属の― ２３６ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 18 回廃棄物学会研究発表会に参加して
戸 次
晃
Kou TOTSUGU
環境ソリューション工学科

2007 年度卒業

一番多い地点で京都府京丹後市の 93.0％（34.4

1．はじめにkg）であり，集められた漂着ゴミのほとんどを占め

11 月 19 日〜21 日に，つくば国際会議場にて第 18ていた．福井県南越前町では，プラスチック類が他

回廃棄物学会研究発表会が行われました．私は「日の調査地より若干少ない値であったが，金属類は

本海沿岸における海岸漂着ゴミの実態調査」という15.9％（3.0 kg）と高く，そのほとんどが空き缶でテーマで，11 月 20 日にポスター発表を行ってきまあった（図 1）．

した．

用途別での重量比率は，各調査地で違いが見られた（図 2）．

2．研究背景福井県福井市では，用途判別できないゴミが 70.1

環境問題の一つとして，海岸漂着ゴミの問題があ％（5.4 kg）と多かった．判別できるゴミでは食品

る．また環境への影響も，海岸の景観悪化だけにと・飲料が多く，22.1％（1.7 kg）であった．医療・

どまらず，ゴミ由来の有害物質による海岸・海洋汚

医薬では医療ビン 8 本，注射器 4 本，その他薬品の染，生物への汚染という点において重要な環境問題

容器等，ライターは 13 本であった．

である．特に漂着ゴミとしての医療廃棄物を由来と兵庫県香美町では，食品・飲料が 65.8％（17.9

する薬剤による海洋汚染ならびに病原菌感染などさkg）と高く，その内訳はペットボトル 91 本，空き

まざまな問題が懸念される．

缶 10 個，ビン 16 本，その他食品の包装袋であっ本研究では，日本海沿岸を中心に漂着ゴミの実態

た．医療・医薬では医療ビン 1 本と目薬であった．

調査を行った．さらに，医療廃棄物由来の薬剤の環

布・繊維,
6.5%
金属, 3.9%

境放出に伴う，薬剤耐性能の拡散に関する基礎調査として，テトラサイクリン，クロラムフェニコー

布・繊維,
3.7%
金属, 5.9%

ガラス・ビン,
7.8%

ガラス, 11.0%

ル，ストレプトマイシン，バンコマイシン，アンピ
シリン，カナマイシン，リンコマイシンおよびタイA

ロシンの 8 種類の抗生物質について，漂着ゴミに付

金属,
5.7%

着する耐性細菌の計数を行った．

プラス
チック,
81.8%

布・繊維,
0%

ガラス,
1.4%

3．研究結果ク類が占めており，ペットボトルが大部分であっ
た．
―２
３７ ―

プラス
チック,
79.4%

布・繊維,
10.6%
金属,
15.9%

3−1．各調査地での重量比率
素材別では，どの地点でも半分以上をプラスチッ

B

C

プラス
チック,
93.0%

ガラス,
1.6%

D

図 1 素材別重量比率
A−福井県福井市
B−兵庫県香美町
C−京都府京丹後市 D−福井県南越前町

プラス
チック,
72.0%

食品・飲料, 22.1%

抗生物質耐性細菌測定結果
発泡スチ
ロール,
1.8%

化成品,
2.6%
医療・医薬,
2.6%

歯ブラシ,
0.5%

判別不可,
57.6%

C

no Tet Chp Lim Vam Amp Km Tyl Stm
added

医療・医薬,
0.3% 化成品,
5.5%

A

食品・飲料,
17.6%

福井県南越前町

ライター,
0.4%

ライター,
2.1%
判別不可,
70.1%

判別不可, 26.1%

食品・飲料,
65.8%
B

＋

＋

＋ ND ND ＋＋ ＋ ND

薬品容器滷 ＋＋ ND ＋＋ ＋ ND ＋ ND ND ND
薬品容器澆 ＋ ND ND ND ND ND ND ND ND

くし・歯ブラシ, 0.1%
化成品,
7.0%

くつ・スリッパ, 5.3%
医療・医薬,
ライター,
0.02%
0.8%
ライター,
0.1% 医療・医薬,
0.9%
靴・スリッパ
化成品,類, 17.3%
3.2% 食品・飲料, D
9.0%

薬品容器漓 ＋

韓国ボトル ＋ ＋＋ ND ＋ ND ＋＋ ＋＋ ＋ ND
判別不可,
80.7%

洗 剤 容 器 ＋ ND ND ＋＋ ND ND ND ND ND
目 薬 容 器 ＋ ND ND ND ND ＋ ND ND ＋
浣 腸 容 器 ＋ ND ND ND ND ND ND ND ND
ウ

図 2 用途別重量比率
A−福井県福井市
B−兵庫県香美町
C−京都府京丹後市 D−福井県南越前町

キ ＋ ND ND ND ＋＋ ＋ ND ND ND
岩＋＋ ND ND ND ND ND ND ND ND

鳥取県鳥取市ライターは 9 本集められた．

no Tet Chp Lim Vam Amp Km Tyl Stm
added

京都府京丹後市での漂着ゴミは，判別不可のゴミが 57.6％（21.1 kg）と高い割合を占め，そのほとん

注 射

どがプラスチック片であった．食品・飲料は，ペッ

医療ビン漓 ＋＋ ND ND ＋＋ ND ＋ ND ND ND

トボトル 30 本，飲料ビン 2 本および食品の包装袋

医療ビン滷 ＋＋ ND ND ND ND ＋ ND ND ND

等が見つかった．医療品には浣腸の容器が 2 本，ラ点 滴 容 器 ＋＋ ND ND ＋＋ ＋ ND ＋ ND ＋

イターは 14 本であった．

油 タ ン ク ＋＋ ND ND ＋ ND ND ND ND ND

福井県南越前町では，判別不可のゴミが 80.7％（15.2 kg）と，漂着ゴミの大半を占めた．食品・飲料は他の調査地点と比べて 9.0％（1.7 kg）と少なかった．医療・医薬のゴミが他の調査地点よりも若干多く，その内訳はかぜ薬の袋 2 個，注射器 2 本，目

岩

器 ＋＋ ＋ ND ＋ ND ND ND ＋ ND

礁 ＋＋ ND ND ＋ ND ND ND ND ND

コロニー数 5 以上：＋＋，コロニー数 4 以下：＋
Tet：テトラサイクリン，Chp：クロラムフェニコー
ル，Lim：リンコマイシン，Vam：バンコマイシン，
Amp：アンピシリン，Km：カナマイシン，Tyl：タイ
ロシン，Stm：ストレプトマイシン

薬 2 個，その他浣腸の容器や湿布薬，中に薬品の入った大きな医療ビンなどであった．ライターは 13

主流は，ハングル文字の書かれた朝鮮半島由来のゴミであった．一番多かった地点は，京都府京丹後

本見つかった．

市の 4.5 kg であり，ペットボトルやライター，また化成品容器など幅広い海外由来のゴミが見つかっ3−2．各調査地点での国別重量測定結果
発生源が海外と推定できるゴミの中には，用途がた．

判別不可能なプラスチック片がいくつか見つかったが，書いてある文字で国別に分類することができ

3−3．抗生物質耐性細菌
福井県南越前町では，得られた医療廃棄物全てのた．
海外由来のゴミは，各地点での総量の 40％ ほど

表面から一般細菌が検出された．薬品の入った大きを占めており，どの地点でも似たような傾向であっなビンからは 4 種類の抗生物質（バンコマイシン・た．

アンピシリン・カナマイシン・タイロシン）に対す―２
３８ ―る耐性細菌が検出された．テトラサイクリン・リン

ゴミの排出源となっていること，ゴミが対馬海流にコマイシンが主流であった．

のって運搬され，沿岸に漂着しつつ北上している可

鳥取県鳥取市では，得られたゴミ全ての表面から多数の一般細菌が検出された．リンコマイシンに対する耐性細菌が，他のものより多く検出されたとい能性があることが推測される．

5．結論
今回の調査では，漂着ゴミの組成に関する基礎的う結果だった．

な知見が得られた．漂着地点ごとの漂着ゴミの特徴

4．考察

や傾向，および漂着地点と海流・潮流との因果関係

今回の調査結果を通して，生活廃棄物，特にプラについてより詳しく考察するためには，調査範囲やスチック製品が多かった理由は，その利便性や生産回数を増やし，より多くのデータを比較していく必性の高さから日常に広く使われているという点，分要があると考える．また，医療廃棄物由来の薬剤耐解されにくいため，海に廃棄されると半永久的に海性細菌の海洋中の薬剤耐性能の拡散が，医療廃棄物を漂流し続けるという点が考えられる．また用途別を起因とする問題であるかどうかを正確に評価するで集められたゴミの大半が判別不可能なゴミであっために，今後は海水中の耐性細菌との因果関係や調たのは，海を漂流している間に岩礁にぶつかった

査地点ごとのデータの比較が必要になると考える．

り，波にもまれるなどして破砕されてしまったのではないかと考えられる．これは海を長期間漂流していたという証拠であり，漂着ゴミの一つの特徴として示唆された．

6．おわりに
学会発表は初めての経験で，たくさんの方々が私のポスターを見に来て下さいました．緊張もしまし

海外が発生源とされるゴミの主流は朝鮮半島由来

たが，アドバイスなどもいただき，とても良い経験のゴミであった．さらにそれぞれの調査地点での総になりました．最後に，発表をするにあたり多くの重量は，北方に位置する沿岸ほど徐々に減少してい

ご支援をいただいた石垣先生と研究室の方々に，こる傾向が見られた．このことと日本海沿岸を通る対の場を借りてお礼を申し上げます．

馬海流のルートを考えれば，朝鮮半島周辺の海域が― ２３９ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

初めての学会発表
──第 18 回廃棄物学会研究発表会──

中 村 拓 郎Takuro NAKAMURA
環境ソリューション工学専攻修士課程

1年

た検討について発表を行いました

1．はじめに
私は 2007 年 11 月 21 日から 23 日にかけて茨城県つくば市のつくば国際会議場で開催された第 18 回

2−2．実験方法
2−2. 1 原料および培養方法

廃棄物学会研究発表会に参加し，「反復回分培養に原料となるバイオマスとして，食品廃棄物及び鶏よるバイオマスからの水素生成微生物群集の獲得」

糞を 1：1 の割合で破砕・混合したものを準備しという題目でポスター発表を行いました．ここでた．食品廃棄物は肉類，野菜類，米類などを含む事

は，私の学会発表の内容と感想について報告したい

業系の一般廃棄物を用いた．200 ml 容のセパラブと思います．

ルフラスコに原料 50 g を投入すると共に 200 ml の滅菌水で封入し，気相を窒素置換後，37℃ で静置

2．研究について2−1

培養した．培養期間は 1 回目が 5 日間，2 回目以降

研究背景と目的の培養では 3 日間とした．培養終了後の培養液を資源に乏しいわが国ではエネルギー価値の高いバ

2.5 g 採取し，同条件に設定した新規の反応系に対イオマスの活用が推進されています．しかし現実にし添加するとともに，培養することで反復培養を行は，利用されずに不要物となってしまうバイオマスった．

が多く存在しているという現状があります．このよ2−2. 2

測定項目および方法

うな現状を踏まえて「未利用バイオマス」を利用し発生ガス中の水素濃度は GC-TCD にて分析し，たエネルギー化技術が注目されています．生物学的キャリアーガスは窒素，カラムは（Molecular Sieve

な水素発酵もその一つですが，バイオマスの性状・5 A）を用い，注入口及び検出器は 70℃，カラムオ

品質や微生物群集の活性などに応じて水素生成の難ーブンは 70℃ を分析条件とした．液相の有機酸濃

易度は大きく異なってくることが報告されていま

度は GC-FID にて測定した．キャピラリーカラムはす．本研究では食品・動植物性残渣，畜産糞尿，木（DB-FFAP J & Wscientific）を用い，キャリアーガ

質系不要物，および低品質堆肥など，原料や質を問スはヘリウム，検出器温度 230℃，注入口温度 220

わず多様なバイオマス系廃棄物に対して原料特性に℃，カラム温度 65℃ で分析した．

とらわれず適用可能な微生物群集を集積することを

2−2. 3

細菌生態系の群集構造解析

目的として研究を進めています．廃棄物学会では，

DNA の抽出は，ISOL for Beads Beading（NIPPON

持続可能でクリーンなエネルギーとして水素を作りGENE）を用いた．真正細菌および古細菌の 16 S

出す水素発酵技術の実用化に向け，水素生成のスタ

rDNA を検出する［27 F, 1392 R］および［Ar 109 f,

ートアップ時の運転を容易にし，早期に安定的な水Ar 912 r］を用いて，MPN-PCR による定量を行っ素生成を可能とするような集積系の構築を目的とした．また，ランダムクローニング法により，真性細

―２
４０ ―

12000ライマーの増幅を行い，オートシクエンサー（BECK-10000

MAN COULTER）により塩基配列を解析し，相同

8000

性検索プログラム BLAST で近縁種を検索した．

VFA(mg/L)

菌の 16 S rRNA 遺伝子を標的とする 10 F-1492 r プ

6000
4000
2000

2−3 結果及び考察

0

反復培養による水素生成結果

2−3. 10

1

反復回分培養による水素生成量の結果を図 1 に示
す．1 回目の培養では 104 ml の水素が生成され，
図 2−1

これは単位有機物量あたりに換算すると 10.3 ml/g

2

3time(day)

１回目
４回目

２回目
５回目

4

5

6

３回目
６回目

発酵液中の酢酸濃度の変化となった．さらに 2 回目には 1 回目の培養より約8000

1.5 倍の水素生成が見られ，有機物あたり 12.3 ml/gとなった．しかし，その後反復培養を重ねるごとにても 3 回目以降は徐々に遅れる傾向が確認された．

6000
VFA(mg/L)

水素生成量は減少に向かい，水素の発生時期につい以上の結果から，反復回分培養により，水素生成

4000

2000

の促進が確認された反応系の微生物群集を形成する
0

要因を解析し，その群集構造を維持することが効率

0

1

2

3
time(day)

１回目
４回目

２回目
５回目

的な水素生成を実現させるうえで肝要であることがcumulative H2 production(mL)

示唆された．
図 2−2

160

4

5

6

３回目
６回目

発酵液中の酪酸濃度の変化

140の酪酸の蓄積と酢酸濃度の減少がみられた．しか

120
100

し，5 回目以降の培養では酢酸および酪酸の生成は8060

同様に見られるが，2〜3 日目にかけての酢酸の減40少が見られなかった．また，3 回目の培養時におけ20る酢酸濃度が他の培養時と比べて高く，これが微生

0
0

1

2

3
time(day)

4

物群集の形成に影響をもたらし，以降の水素生成量

5

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

が変化したことが推測される．
以上の結果より，水素生成と有機酸の生成傾向は

図 1 水素生成量

深く関係しており，反復回分培養においては，酢酸の生成傾向に変化が現れたことが，水素生成の減少

2−3. 2有機酸生成特性につながったことが考えられた．

反復繰り返し回分培養による水素発酵過程におけ2−3. 3

微生物生態系の群集構造解析

る液相の有機酸濃度変化について図 2−1 および 2−2

各培養終了時の培養液を対象として，真正細菌数に示す．本実験においては，酢酸および酪酸濃度におよび古細菌数の定量，ならびに真正細菌の微生物変化がみられ，4 回目の反復培養までは，0〜1 日目

群集構造の解析を行った．反復培養を行った場合，にかけての酢酸の蓄積，および 2〜3 日目にかけて

真正細菌数は 1.2−2.3×105MPN-copy/ml と大きな

― ２４１ ―

変化が見られなかったのに対し，古細菌は 2 回目か
45

3 回目での酢酸濃度が古細菌の活性化につながり以ら 3 回目にかけて 2.3×10 −1.5×10 MPN-copy/ml

降の水素生成量の減少に影響したと推測される．よと，約 10 倍変化していた．これは 3 回目培養時にって，本実験から集積系の構築には真正細菌の群集

酢酸濃度が上昇したことが，メタン生成細菌を含む構造および古細菌数が重要であることが示された．

古細菌の活性につながったことを示唆している．また，こうした古細菌の増殖に伴い水素が消費されることで，3 回目以降の反復培養における水素生成量

2−4．まとめ本研究では微生物集積系構築の第一歩として，食品廃棄物および鶏糞を 1：1 で混合させた試料の反の減少につながったことが推測される．
また，真正細菌の群集構造については，図 3 に示

復回分培養を行った．しかし，3 回目培養時に酢酸した．6 回の培養全てにおいて Lactobacillus 属が優が高濃度で蓄積し，これに伴いメタン生成菌を含む占していた．1 回目や 2 回目の培養では，嫌気性水古細菌の増殖が確認され，持続的な水素生成につな

素生成細菌として一般的に知られている，Enterobac-

がらなかった．また，真正細菌の微生物群集構造のter 属や Clostridium 属も同時に検出された．これ

解析結果からも，群集構造の集積化はみられなかっら水素生成細菌の存在が，1・2 回目の水素生成にた．以上の結果から，微生物集積系の構築には，真影響を与えたと推測される．

正細菌の群集構造ならびに，酢酸を含めた有機酸濃以上の結果をまとめると，1・2 回目培養時の水度と，それに伴う古細菌数が重要であることが示さ

素生成は水素生成菌の存在が影響したと推測され，れた．よって今後，実験方法の検討，ならびに水素生成が見られた反応系におけるメカニズムの解析が必要であると言える．

3．おわりに
私にとってこの「廃棄物学会」での発表が初めて
Bifidobacterium
Lactobacillus
Enterobacter

Lactobacillus
Clostridium

Lactobacillus
Enterococcus

1回目

2回目

3回目

の経験でした．発表前は自分の取り組んでいる研究が通用するものなのかどうか不安でいっぱいでしたが，無事に終えることができ自信につながりました．また，他の研究者の方々から意見を頂いたり，自分に足りないものや，発表の見せ方など，たくさんのものを得ることができ貴重な経験ともなりました．私は大学院に進学するのでここでの経験を活かし研究活動に励んで生きたいと思います．

図3

Lactobacillus
Streptococcus

Streptococcus
Lactobacillus
Pediococcus
Aeriscardovia

4回目

5回目

最後になりましたが，今回の学会発表を行うにあたり，終始御理解のある指導をしていただいた石垣

反復回分培養における発酵液中の真正細菌の群集構造

智基講師に心から御礼申し上げます．

― ２４２ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 29 回全国都市清掃研究・事例発表会に参加して
水 原 詞 治Shinji MIZUHARA
環境ソリューション工学専攻修士課程2年を行いました．

1．はじめに
私は，2008 年 1 月 31 日から 2 月 1 日に広島国際

2−2．実験方法

会議場（広島県広島市）で行われた第 29 回全国都今回行った耐火物侵食試験は回転侵食試験・ルツ

市清掃研究・事例発表会に口頭発表の形式で参加しボ試験の 2 種類です．その試験条件は以下に示す通ました．学会で発表するのは今回で 2 回目になりまりです．

す．ここでは，私の研究内容および学会に参加してきた体験について報告します．

回転侵食試験は温度を 1450℃，1550℃ とし，酸化雰囲気中で塩基度を 0.7, 1.0, 1.2 と変化させ，1
時間毎にスラグを入れ替え，計 3 時間行いました．

2．研究内容ルツボ試験は温度を 1550℃，塩基度を 1.2 とし，酸化／還元雰囲気でスラグの入れ替えを行わず 3 時

2−1．背景今回発表した題目は「酸化クロム含有耐火物を用間行いました．

いた耐火物侵食試験」です．この研究の背景といたしましては以下の通りです．

試験に用いた耐火物は，アルミナクロムれんが（Cr2O3 含有量：12％），マグネシアクロムれんが

廃棄物の焼却処理により発生するダイオキシン類
に対する対策や最終処分場の延命化等を目的とし（Cr2O3 含有量：23.5％），アルミナクロムキャスタ
ブル（Cr2O3 含有量：20％）の 3 種類です．

て，近年，廃棄物溶融炉が普及しています．しかし，廃棄物溶融炉では廃棄物が高温で溶融されるた

2−3．結果め，炉内耐火物の激しい損傷が問題となっています．

図 1 は回転侵食試験前後の耐火物厚さから測定した耐火物減肉量を示しています．

現在，耐食性に優れる耐火物として Cr2O3-Al2O3系などの酸化クロム含有耐火物が使用されることが2.5を示す反面，使用条件によっては人体に有害な 6 価
クロム化合物を生成する可能性があることが懸念されています．

減肉量(mm)/3H

ありますが，酸化クロム含有耐火物は優れた耐食性

2

アルミナクロムれんが

1.5

マグネシアク
ロムれんが
アルミナクロムキャスタブル

1

そこで，本研究では，酸化クロム含有量の異なる

0.5

耐火物を用いて耐火物侵食試験を行い，酸化クロム

0含有量の違いによる侵食抵抗性，耐浸透性，スラグからの 6 価クロム溶出濃度等への影響について調査― ２４３ ―

0.7

1

1.2

塩基度（CaO/SiO2）

図1

各耐火物の減肉量

18

0.8

16

0.7
アルミナクロ
ムれんが

12
10

アルミナクロムキャスタブ
ル

8

マグネシア
クロムれん
が

6
4

塩基度0.7
塩基度1.20.6
Cr6+溶出濃度(mg/L)

浸透深さ(mm)/3H

14

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1

2

0

0
0.7

1

10

1.2

12

14

16

図2

18

20

22

24

Cr2O3含有量(%)

塩基度(CaO/SiO2)

耐火物付着スラグからの Cr6＋溶出濃度

図3

スラグ浸透深さ7060

ラグ塩基度が低いほど小さくなることが分かりま50

す．
また，耐火物の減肉量は Cr2O3 含有量の順に小さ

溶出濃度(mg/l)

これより，減肉量はいずれの耐火物においてもス

塩基度0.7(Ca)塩基度1.2(Ca)
塩基度0.7(Si)塩基度1.2(Si)4030

くなっています．これより耐火物の減肉には，スラ20

グ塩基度および Cr2O3 含有量が大きく影響している

10

ことが分かりました．

0
9

11

像からスラグ浸透深さを求めました．その結果を図

13

15

17

19

21

23

25

Cr2O3含有量(%)

次に，回転侵食試験後耐火物断面の Ca の面分析
図4

耐火物付着スラグからの Ca, Si 溶出濃度2 に示します．
減肉量は直接的な侵食量を示し重要でありますが，スラグ浸透深さに関しても耐火物の減肉，クラック等につながる可能性があるため重要な侵食要因
です．

響していることが分かりました．
図 4 に耐火物付着スラグからの Ca,Si 溶出量を示します．
図 4 の Ca と Si の溶出傾向は，耐火物の Cr2O3

図 2 より，Cr2O3 含有量が多くなると浸透深さが大きくなっていることが分かります．また，スラグ
塩基度が高くなるほど浸透深さが大きくなる傾向が見られました．

含有量とスラグ塩基度により増加するという図 3 のCr6＋の溶出傾向と類似しています．
これは，スラグの骨格を成す主要元素である Caと Si がスラグから溶出することにより，スラグ内

次に，環境省告示第 46 号溶出試験により耐火物
侵食試 験 か ら 得 ら れた 耐 火 物 付 着 ス ラ グ か ら の6＋に生成されていた 6 価クロム化合物から Cr6＋ が溶出するためと考えられます．
以上の事より，耐火物の減肉，スラグの浸透およ

Cr 溶出濃度を測定した結果を図 3 に示します．
図 3 より，Cr2O3 含有量の増加に伴い Cr6＋ 溶出濃び Cr6＋の溶出には，スラグ塩基度および Cr2O3 含有度が増加していることが分かります．また，スラグ

量が大きく影響を与えていることが分かりました．

6＋

塩基度が高くなるにつれ Cr 溶出濃度が増加してまた，その場合の Cr6＋ の溶出は，スラグから骨格いることが分かります．

元素である Ca, Si が溶出することによりスラグ内
6＋

これより，耐火物付着スラグからの Cr 溶出に
は耐火物の Cr2O3 含有量とスラグ塩基度が大きく影に生成されていた 6 価クロム化合物から Cr6＋ が溶出すると考えられました．

― ２４４ ―

3．発表に関して

4．おわりに

私の発表は，初日（1 月 31 日）だったので，事全国都市清掃研究・事例発表会は日本各地からさ前準備のため 1 月 30 日から広島に宿泊し，その日

まざまな大学，自治体，企業の方々が参加します．

は発表の練習や，パワーポイントの最終調整に費やそのような中で発表できたことは，とても貴重な経しました．

験になりました．また，発表を無事に終えることが発表当日は，朝から会場入りし，会場の雰囲気にでき，大きな自信を得ることができました．

慣れようとしていました．いざ自分の発表になるとしかし，学会発表をすることで，自分自身の未熟

今回が 2 回目の発表ということもあってか，自分でさも改めて実感しました．次の学会では，今回の経思っていたほど緊張することもなく，15 分間（発験を生かせるよう頑張りたいと思います．

表：12 分，質疑応答：3 分）の発表をこなせたと思います．

最後になりましたが，全国都市清掃研究・事例発表会に参加する機会を与えてくださり，また研究のまた，他の参加者の発表から，研究および発表に関して多くのヒントや発見を見出すことができ，本ご指導をしてくださいました占部武生教授に深く感謝いたします．

当に有意義な時間を過ごすことができました．

― ２４５ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 42 回日本水環境学会年会に参加して
島 田 知 子Tomoko SHIMADA
環境ソリューション工学専攻修士課程

2年

畜糞尿からのリン回収にも使われている方法であ1．はじめにる．しかし，MAP 中には原料とした尿に含まれる

2008 年 3 月 19 日から 21 日にかけて，名古屋大

医薬品や女性ホルモンやなどの生理活性物質が含ま学で開催された「第 42 回日本水環境学会年会」にれている可能性がある．これらの物質を含む尿から参加した．私は，「人尿からのリン回収過程におけ生成した MAP を肥料として作物等を作る場合にる医薬品等の挙動」という題目で口頭発表を行っは，その作物中に生理活性物質が移行し，蓄積したた．本稿では，発表した研究内容，学会の様子につり，環境中へ放出されるおそれがある．そこで本研いて述べたいと思う．

究では，尿から MAP を生成することによるリンの回収過程での医薬品等の挙動を明らかにすることを

2．研究内容2. 1

目的とした．

背景・目的

肥料の三大要素である栄養塩（窒素，リン，カリ

2. 2 実験方法ウム）のうち，リンは化石燃料と同様に枯渇が危惧

研究の対象とする医薬品は MAP 中に含まれる可されている資源であり，日本はその国内消費量の全能性が高い医薬品を選んだ．しかし，尿中排泄率のてを海外からの輸入に依存している．また一方で，情報が十分ではなかったため，下水処理場の流入下

排水中のリンや窒素が湖沼等の閉鎖性水域において水での検出濃度が高い医薬品を調べた．そこで，本

富栄養化問題を引き起こしている．このようなアン研究では抗てんかん剤であるカルバマゼピン（以下バランスさを解消するため，リンの回収・再利用がCBZ）を対象物質とした．採取した尿に CBZ を添必要である．下水汚泥中のリンを回収する方法も検加し，貯留した．貯留した混合尿を遠心により固液討されているが，下水中のリンの大部分は尿由来の分離し，このとき分離した沈殿を沈殿漓とし，上清ものであることが分かっている．そこで，尿中のリを上澄み尿漓とした．上澄み尿漓の pH を測定したンを回収するために屎尿分離トイレを用いて尿を分後，攪拌しながら pH が 9 になるまで水酸化ナトリ

離し，尿中の有価物であるリンをリン酸マグネシウ

ウム水溶液を添加した．pH の上昇に伴い，白色のムアンモニウム（MgNH4PO4 ; MAP）として回収で沈殿が生じた．再び固液分離を行い，このとき分離きる装置・方法が開発されている．MAP は緩効性
肥料として利用可能な性質を持つので，人尿からMAP を生成し，肥料として使用することで，下水中のリン濃度の低減やリンの再利用・循環を図ることが可能である．
この MAP 法は尿だけでなく，下水汚泥中や，家― ２４６ ―

図1

CBZ 構造式

み尿滷を攪拌しながら 1 M 塩化マグネシウム水溶液を適量添加した．この時，白色の沈殿（MAP）が生じた．この沈殿を分離し，乾燥した．このときの上清を上澄み尿澆とした．次に MAP 生成過程の尿の液相（4 種）および固相（3 種）に含まれる CBZの定量を行い，その挙動を追跡した．また，採取直後の尿（生尿）からの MAP 生成も併せて行い，貯留尿との比較をした．なお，固相中の CBZ を抽出

MAPのCBZ含有量(μg/g-MAP)した沈殿を沈殿滷，上清を上澄み尿滷とした．上澄する場合は，固相と溶媒を 1：10（重量ベース）と

40
生尿
貯留尿

30

(

)

20

10

0
0

なるよう混合し，超音波洗浄機に 10 分間×2 回か

10

20

30

40

けることにより行った．また，溶媒にメタノールお尿中リン量あたりのCBZ量(mg/g-P)

よび超純水を用いた場合には，それぞれ固相中の

図2

MAP の CBZ 含有量

CBZ 含有量および，固相 か ら 水 へ の 溶 出 量 と した．また，固相の CBZ 含有量に対する溶出量の比

溶出する CBZ 量について測定と実験結果の解析をを溶出率と定義した．CBZ 濃度の測定には LC/MS

行った．また，生尿から生成した MAP と貯留尿かを用い，固相抽出による前処理方法を検討した．固ら生成した MAP との比較も行った．尿中リン量あ相抽出には，Oasis HLB カートリッジ（Waters）をたりの CBZ 量と MAP の CBZ 含有量との相関図用いた．

を図 2 に示した．この図より，生尿，貯留尿いずれ
も尿中のリン量あたりの CBZ 含有量と生成した

2. 3

結果および考察MAP 中の CBZ 含有量との間に一定の関係がある

尿は貯留により pH が上昇するので，pH の変化

ことが分かった．よって，MAP の CBZ 含有量はによる CBZ の回収率に対する影響を調べた．pH

尿中のリン量あたりの CBZ 量に依存しており，貯を 6.0 から 9.5 まで 0.5 きざみに調整した尿に CBZ留の有無には関係が無いことが分かった．また，を添加し，固相抽出を行ったところ，pH による回

MAP の CBZ 含有量と溶出量の関係は概ね一定で収率のばらつきはほとんど無く，平均回収率は 92.5あり，含有量の約 77％ が溶出した．

％と求められた．次に，尿貯留および MAP 生成過以上の結果より，本研究で対象とした CBZ に関程における，液相中の CBZ 濃度を測定した．そのしては，CBZ を含む人尿から生成した MAP へ移結果，尿の貯留中にはわずかに CBZ 濃度が減少し行する CBZ は 0.3％ に過ぎず，溶出率は 77％ であたものの，MAP 生成過程での変動はほとんど見らるためその影響は少ないものと考えられた．今後はれないことが分かった．このことから，MAP 生成

CBZ と化学的性質の異なる医薬品等についても検過程での尿中 CBZ は沈殿漓に移行する以外は液相討を行っていく必要がある．

中に残り，また，MAP へ移行する CBZ 量も少な
いものと考えられた．そこで，固相中の CBZ 濃度

3．発表についてを測定したところ，やはりほとんど移行しておら今回の口頭発表は，講演時間 10 分，質疑応答 5ず，尿に含まれる CBZ の 0.28％ が MAP へ移行し分の計 15 分で行われた．前日に先生と最後の見直たという結果となった．

しをしていたところ，データの解釈に問題があるこ

また，MAP 中の CBZ 含有量および，そこからとに気づき，ギリギリまで修正をすることになっ

―２
４７ ―

た．しかしその結果，納得のいく内容を発表できた

発表を聞き，知見を広げることができ，良き刺激とので良かった．

なった．

今回は，2 回目の学会での発表だったので，本番の発表の際も思ったほど緊張しなかった．また，他

4．おわりにの研究者の方々から質問や意見，研究や実験に対し今回の学会発表は 2 回目であったため，前回よりてのアドバイスを頂き，今後の研究に役立てたいとは時間などに余裕をもって，発表する事ができたと思う．また，発表・質疑応答が終わったあとも，研思う．また，さまざまな意見やアドバイスをいただ

究について詳しくディスカッションすることもあけるので，学会に参加する事は重要なことだと改めり，他の研究者が自分の研究に対してどのようなとて感じた．

ころに注目しているのかが良く分かった．しかし，最後に，研究のご指導，またこのような学会発表

質問に対して上手く答えられない点もあったので，という貴重な機会を与えてくださった越川先生，ままだまだ勉強不足であると感じた．今回の発表は学た，発表練習に付き合っていただいた方々に謝意を会初日の午前中に終わったので，他の人の研究発表

ここに表す．

をじっくりと聞くことができた．自分の研究に近い― ２４８ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

初めての口頭発表──第 42 回水環境学会年会──

滝
さやか
Sayaka TAKI
環境ソリューション工学専攻修士課程

2年

1．はじめに
私は，2008 年 3 月 19 日から 21 日に名古屋大学
で開催された，第 42 回水環境学年会に参加しました．この学会では，水環境に関わるさまざまな研究発表が行われました．私は，「淀川水系における溶存態 DNA 由来の抗生物質耐性遺伝子の動態」という題目で発表しました．

2．研究背景抗生物質の使用量の増加に伴い，抗生物質耐性菌

図−1

採水地点

が急激に増加し，米国では 200 万人以上が薬剤耐性菌に感染し，1 万 4 千人が死亡している．一方，溶ピシリン耐性遺伝子の累積負荷量を算出し，流域別

存態 DNA（孔径 0.2 µ m のフィルターを通過するの負荷量と実負荷量の比（実負荷量／累積負荷量）

DNA 分子）が自然環境水中に存在し，遺伝子資源によって，流下に伴う増減について検討した．累積として自然形質転換による細菌の新たな形質の獲得

負荷量は下記の式に基づいて算出した．

に寄与している可能性がある．本研究では，水環境における抗生物質耐性遺伝子の伝搬機構について考（累積負荷量）＝（上流域からの負荷量）

察することを最終目的とし，ここでは溶存態 DNA＋（支川からの負荷量）

由来の抗生物質耐性遺伝子の動態と抗生物質耐性菌＋（下水処理場からの負荷量）の存在について検討した．
また，2007 年 12 月 6 日に宮前橋にて河川から採3．調査および実験方法

水した試料中の抗生物質耐性菌数を求めた．すなわ

琵琶湖・淀川流域の 40 カ所（うち下水処理水放ち，メンブレンフィルター法により捕集した細菌を

流口は 8 カ所）にてサンプリングと流量の観測を

抗生物質を含む LB 標準寒天培地上で 36℃，24 時

2006 年 9 月 6 日に行った．（図−1）

間培養し，生育したコロニー数を数えることで抗生サンプリングした試料から溶存態 DNA を精製

物質耐性菌の定量を行った．

し，調製した溶存態 DNA に対してリアルタイム

また，溶存態 DNA に由来するアンピシリン耐性

PCR により，アンピシリン耐性遺伝子の定量を行遺伝子が細菌の菌体内で発現し，その細菌がアンピった．さらに，溶存態 DNA とそれに由来するアン

シリン耐性化することを示すため，溶存態 DNA 由― ２４９ ―

来のアンピシリン耐性遺伝子のクローニングを試みた．すなわち，E. coli JM 109 を宿主とし，アンピ

CFU/mL

シリン耐性遺伝子をもたないプラスミドベクターを用いて，溶存態 DNA 由来のアンピシリン耐性遺伝
子を標的とした，ショットガンクローニングを行った．

4．結果および考察

180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

153
128

38

ABPC CP

流量を考慮した溶存態 DNA の負荷量について，

15

21

KM

LVFX VCM

図−360 mg/L の抗生物質存在下で生育したコロニー数＊アンピシリン（ABPC）
クロラムフェニコール（CP）
カナマイシン（KM）
レボフロキサシン（LVFX）
バンコマイシン（VCM）

枚方大橋での収支を算出した結果，下水処理場に由来するものが 58.3％ に達していたことから，河川における溶存態 DNA の発生源として下水処理場は大きな位置を占めていることを明らかにした．
また，溶存態 DNA 中のアンピシリン耐性遺伝子のコピー数（情報量）の累積負荷量と実負荷量の比は，取り扱った全ての流域で 1 以下であったことか

溶存態 DNA 由来のアンピシリン耐性遺伝子を標ら，溶存態 DNA と溶存態 DNA 中のアンピシリン

的とした，ショットガンクローニングを行ったとこ

耐性遺伝子のコピー数は流下の過程で減少することろ，JM 109 株がアンピシリン耐性化した．溶存態が分かった．（図−2）

DNA 由来のアンピシリン耐性遺伝子は，大腸菌内

宮前橋で採水した河川水中から，60 mg/L というで発現し，機能することを示した．

比較的高濃度のアンピシリン濃度でも生育可能な細これらのことから，溶存態 DNA は河川における菌が検出され，抗生物質への耐性が高い細菌が河川細菌の抗生物質耐性化に寄与することができると考中に存在していることが分かった．
（図−3）

えられる．

5．結論
・溶存態 DNA の負荷量および溶存態 DNA 中のア
ンピシリン耐性遺伝子のコピー数は，いずれも流下の過程で減少した．
・河川水中に，60 mg/L の抗生物質存在下でも生育可能な耐性細菌が存在した．
・溶存態 DNA 由来のアンピシリン耐性遺伝子は，大腸菌で発現し，機能することを示した．

6．おわりに
私は，学会への参加は今回で 2 回目です．1 回目は共同研究者として参加し，今回は口頭発表者とし
図−2

溶存態 DNA 由来のアンピシリン耐性
遺伝子の累積負荷量と実負荷量の比て参加しました．口頭発表は大変緊張し，質疑応答の時間では，上手に返答できなかったと思います．

― ２５０ ―

またこのような発表の機会がある時は，落ち着いて分の研究に対してのさまざまな意見を直接聞く事が対応ができるように頑張りたいと思います．学会でできて，大変勉強になりました．

は，さまざまな研究者の発表を聞く事ができ，又自

―２
５１ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

日本水環境学会年会での口頭発表
中 川 貴 裕Takahiro NAKAGAWA
環境ソリューション工学専攻修士課程

2年

理を促進酸化処理と呼び，オゾン電解併用処理は促

1．はじめに進酸化処理の一つと言えます．

日本水環境学会は，水環境の保全や廃水浄化技術

オゾン電解併用処理では水中でオゾン（O3）曝気の発展に寄与することなどを目的とした学会です．

を行いながら電気分解を行うことで，次式の反応を日本水環境学会年会は，口頭発表を中心とした構成起こします．

となっており，名古屋大学で 2008 年 3 月 19 日から
21 日の 3 日間開催されました．この度，「固体電解陰極反応

O3＋e− → ・O−3
・O−3 ＋H2O → ・OH＋O2＋OH−質を用いたオゾン電解反応器による排水中難分解性
有機物および窒素の除去」と題して，講演時間 10分，質疑応答 5 分の合計 15 分間で口頭発表を行したがって，有機物の分解はオゾンやオゾンから生い，学部 4 年生のときに行った卒業研究の成果の一成するヒドロキシルラジカルによっておもに陰極反部を発表しました．

応のみで起こり，陽極反応の有効活用が求められていました．そこで，水中に塩化物イオン（Cl− ）を

2．発表内容多く含む廃水中で電気分解を行うと遊離塩素（Cl2）

し尿処理施設において処理の途中段階で採取したが発生し，不連続点塩素処理と呼ばれるアンモニア

廃水（し尿処理水）に含まれる有機物とアンモニア性窒素の除去反応が起こるという反応に着目しまし

性窒素を同時に除去する装置の開発を行い，その処た．この反応は次式で表されます．

理特性について発表しました．用いた装置は「オゾン電解反応器」と呼ばれる本研究室が開発した新し陰極反応

い水処理装置であり，実用化の例はまだありませ2 Cl− → Cl2＋2 e−
2 NH3＋3 Cl2 → N2＋6 HCl

ん．このオゾン電解反応器では，生物の作用で分解できる有機物だけでなく，生物の作用でも分解が困

このように，塩化物イオンが十分に存在し，アンモ

難な有機物（生物学的難分解性有機物）やオゾン処

ニア性窒素やさまざまな有機物を含む廃水の処理に理でも分解が困難な有機物を酸化分解し，最終的に適していることから，そのような水質条件を満たす

二酸化炭素と水にすることができます．この反応器廃水としてし尿処理水を用い，処理実験の結果を発で用い る 処 理 を オ ゾ ン 電 解 併 用 処 理 （ Ozonation

表しました．特に，一般的なし尿処理施設では除去

combined with electrolysis）と呼んでいます．オゾンが困難な難分解性有機物をし尿処理水に添加するこ

電解併用処理では，ヒドロキシルラジカル（・OH）とで，その除去特性においても発表しました．難分という酸化力の非常に強い物質を水中で生成し，こ解性有機物には 1,4-ジオキサンを用いました．

の酸化力で有機物を酸化分解します．このような処タイトルにある固体電解質とは，陽極と陰極の間

―２
５２ ―

に挟みこんだ陽イオン交換膜のことです．水の電気

す．水中の窒素成分にはアンモニア性窒素・硝酸性

分解の際に陽極で発生する水素イオンを陽イオン交窒素などがあり，全ての窒素成分の除去が望まれて換膜を通して陰極に運ぶことで電気分解を可能としいます．実験結果より，十分な処理時間をかけるとています．このようにすることで，電解エネルギー

アンモニア性窒素を中心として窒素濃度が低くなる

を大きく下げることができます．

ことが分かります．一方で，硝酸性窒素濃度が高く

有機物の処理結果を図 1 に示します．横軸の値がなる傾向にあります．これは，アンモニアやアンモ大きいほど十分な時間をかけて処理を行ったことをニアと遊離塩素の化合物が酸化されて硝酸イオンを意味します．また，縦軸の値は水中有機物が消費す生成するためと考えられます．

る酸化剤の量で，値が小さいほど処理が進んだこと

結果的に，本実験装置で難分解性有機物を含むしを意味します．この結果から，難分解性有機物の分

尿処理水中の有機物とアンモニア性窒素を同時に除解と共存する他の有機物の分解反応が同時に起こ去することができました．しかし，硝酸性窒素の生り，共存する他の有機物は 1,4-ジオキサンの分解反成という課題が残りました．

応を阻害しないことが分かりました．
続いて，処理による各窒素の動態を図 2 に示しま

3．発表
学会年会の口頭発表は以前に 2007 年度の土木学

250会全国大会年次学術講演会で経験しているため，今

全有機物

C ODC r [mgO/L ]回が 2 回目になります．ですので，前回と比べると

うち、1,4-ジオキサン

200

それほど緊張しませんでした．また，発表日の前日まで就職活動で面接などを多数受けているうえ，発150

表日翌日も面接の予定があったため，そのことの緊張の方がむしろ大きく，忙しい中での発表だったこ100とがかえって落ち着いて発表できる要因になりまし50

た．発表方法はプレゼンテーションソフト（PowerPoint）によりスライドを投影し，レーザーポイン

0
0

5

10

15

20

タを用いるものでした．10 分での発表には慣れて25おらず，ストップウォッチを時々見て時間を調整し処理水体積あたり通電量 [kC/L ]図1ながら 9 分 30 秒程度での発表となりました．

有機物の処理結果

実験装置や処理プロセスが理解しにくいものであるため，実験装置を説明するスライドでは 2 分程度

45

有機態窒素など

窒素濃度 [mgN/L ]40

アンモニア性窒素

35

硝酸性窒素

の時間をかけて十分に説明するという工夫を行いま30した．また，スライド中の文字はできるだけ少なく25

し，図を多用しました．それでもスライドだけで発20

表内容が把握できるように，図の補足説明として載15
10せる言葉は慎重に考えました．結果を示すグラフで5は横軸と縦軸が何なのかを必ず説明するようにし，

0
流入水

4.1

7.9

14.9

聴講者が理解しやすいようにしました．しかし，図21.9

処理水体積あたり通電量 [kC/L]

1 や図 2 にある処理水体積あたりの通電量が何を意

図2

味するのかということまでは説明しませんでした．

窒素動態― ２５３ ―

実際は処理水を流す速さを遅くしたことで処理水 1ての質問は普段の研究活動の経験から容易に答えらリットルが装置に入ってから出るまでに流していた

れるものばかりでした．しかし，一つだけうまく答

電気量を意味しており，電解電流を調整した訳ではえることができない質問がありました．pH の変化ないのですが，後で考えると処理水流量は一定で，が処理に及ぼす影響についての質問です．このと電解電流を変動させたと捉えられているかもしれな

き，最近 pH については深く考えたことがなかった

いことに気付きました．この違いは，オゾン曝気にため，とっさにアンモニア性窒素の除去にはそれほおけるオゾンと有機物の接触時間などに影響がある

ど影響がないと答えてしまいました．しかし，発表ため，正確に伝える必要があったと思います．

が終わって座席に戻ってから考えてみると，pH のまた，本番では少しだけ早口になったため，時間違いでアンモニア性窒素や遊離塩素，クロラミン類に余裕がありました．その余裕がある分を使って，の形態が変化するため，それらの反応が処理に影響

説明を省略した図 2 の「有機態窒素など」についてを及ぼすことを考えると影響がほとんどないはずは

触れるべきだったと考えています．講演集の原稿やないということに気付きました．適切に回答できな

発表時のスライドでは「有機態窒素など」とは表記

かった理由として，発表準備を発表の 1 ヶ月前に行

せず，「その他」と書いていました．この「そのっていて，それ以降ほとんど発表内容について深く他」には有機態窒素などが含まれると口頭で説明し考えていなかったことが挙げられます．結局，発表ましたが，ほかにアンモニア性窒素と遊離塩素の反準備は十分行えても質疑応答の対策は不十分だった応で生成するクロラミン類も含まれていることにはと言わざるを得ず，反省すべき点であったと考えて触れませんでした．しかし，クロラミン類は硝酸性

います．

窒素に変化するため，通電量の増加に伴う「その他」窒素の減少はクロラミン類の硝酸化とも考えら
れ，説明できるように時間配分を考慮する必要があ

5．おわりに今回の発表は，内容は大きく違うものの，前回と同様に学部生のときの卒業研究の成果発表でした．

ったのかもしれません．
とはいえ，全体的にリハーサルどおりに発表でしかし，次からは修士課程で行った研究の成果を修き，事前準備の成果があらわれた結果と考えていま

士課程を修了するまでに発表できるようにしたいとす．

考えており，そのためにも残された時間で熱心に研究活動に取り組んでいきたいです．

4．質疑応答
質疑応答は 5 分間しかありませんが，多くの質問

6．謝辞を受けました．質問内容はその日中にメモを取り，講演要項の執筆，講演会の発表・質疑応答の練習

次の発表などに活かすつもりです．処理水の塩化物など，さまざまな面でご指導くださった岸本直之先

イオン濃度を聞かれたときは全く記憶になかったた生をはじめ，共同研究者様各位に感謝いたします．

め，手元に準備していた資料が役に立ちました．全

― ２５４ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

水環境学会に参加して村 上 祥 隆
Yoshitaka MURAKAMI
環境ソリューション工学専攻修士課程

流入

1．はじめに
私は 2008 年 3 月 19 日から 21 日にかけて名古屋

流出

第
一
嫌
気
槽

大学で開催された第 42 回日本水環境学会年会に参加し，「電気分解による嫌気ろ床処理水のアンモニ

2年

第
二
嫌
気
槽

ア性窒素除去」という題目で，学会において初めての口頭発表を行いました．

電解槽

2．研究内容
2. 1

図1

装置概要図

背景・目的

現在，湖沼・ダム湖及び海域における富栄養化は

表1

人工下水組成依然として深刻な問題となっている．富栄養化にお
成分

濃度

グルコース

150 mg/lグルタミン酸ナトリウム190.8 mg/l

理対応化が注目されている．しかしながら，特に小A液

0.5 ml/l型合併処理浄化槽においては高度処理対応でないもB液

1 ml/lのも多く，各家庭における戸別高度処理を可能とす

C液

1 ml/lるプロセスの開発は重要である．

D液

1 ml/l

そこで，本研究では浄化槽，特に小型合併処理浄NH4Cl

74.9 mg/l

化槽への適用を想定し，嫌気ろ床処理水に電気分解

NaCl

204.75 mg/l

ける最大の要因として考えられるのは各家庭から排出される生活排水である．これを抑制するための対策として，合併処理浄化槽の普及ならびに，高度処法を導入することとした．これは，主に上水処理に※A〜D 液は BOD 分析における希釈水の調整に用いられる緩衝液及び塩類溶液用いられている不連続点塩素処理の応用として，電気分解で水中に含まれる Cl−を Cl2 に変換することによる嫌気ろ床処理水中のアンモニア性窒素の除去

流量は 2.5 l/day とし，排水にはグルコースおよを実験的に検討したものである．

び，グルタミン酸を主体とした人工下水を用いた．
人工下水の組成を表 1 に示す．

2. 2

実験方法

嫌気ろ床のみによる処理が安定したことを CODCr

図 1 に示す装置を用いて実験を行った．装置内部の経時変化で確認の後，処理装置に電極（使用電の水の流れは矢印の通りである．装置容量は 5 l で

極：アノード酸化ルテニウム被覆チタン電極・カソ

―２
５５ ―

ードチタン電極，電極面積：178.5 cm2 ）を組み込

窒素除去に関しては図 4 より，本装置の運転条件

み，嫌気ろ床流出水の電解処理実験を行った．流入

下では通電量 5184 kC/m3 において十分な処理能力

水および流出水の CODCr，アンモニア性窒素（NH＋4が確認された．電気分解を加える前において，流出−N）及び全窒素（T−N）濃度の分析を週 3 回の頻側のアンモニア性窒素濃度が流入側より高い値とな度で行い，通電条件を 1 週ごとに 2419, 3456, 4147,

り，全窒素濃度に近い値となっていることから，嫌35184, 6912（kC/m ）と変化させ，計 5 週に亘って気ろ床内において有機態窒素のアンモニア性窒素化装置の処理性能及び，通電量の最適条件を調査しが進行していると考えられる．また，流出側でアンた．

モニア性窒素と全窒素濃度の逆転が見受けられるが，今回全窒素測定のための酸化分解において，酸

2. 3

結果と考察

化率の低下が起こったためではないかと考えられ

図 2 に嫌気ろ床のみの処理を行った時の CODCr

る．
今回用いたアンモニア性窒素除去の方法は不連続

経時変化を示す．
嫌気ろ床のみで装置を運転した期間は約 6 ヶ月間

点塩素処理の応用ということで，残留塩素についてであり，図 2 は装置の稼動期間中の後期 3 ヶ月間のも測定を行った．その結果，残留塩素においても通ものである．図 2 より，CODCr 除去率は 9 月初旬に

電量 5184 kC/m3 で最適であるという結果を得られおいて 80〜90％ に達し，大きな変動もないことかた．

ら装置が安定したと判断した．

本研究において，電気分解によるアンモニア性窒安定を確認後，図 1 の電解槽にて電気分解を開始
350

変化を，図 4 に電気分解を導入した時の NH＋4 −N・300

T−N 濃度の経時変化を示す．図 3 より，CODCr 除
去率は平均で約 90％ 程度を維持しており，また，
電気分解を加えた場合の処理能力の変化もほとんど

CODCr (mg/l)

した．図 3 に電気分解を導入した時の CODCr 経時

250
200

2419

150

50

れなかった．また，電気分解によって生成する次亜00

塩素酸による生物反応槽への影響はほぼ無いものと

10

350

35

300

30

250

25

150
100

6912

kC/m3

40 日数

30
流出ろ過

CODCr 経時変化

20

5184

15

6912

kC/m3

10

2419

5

50

5184

流出

図3

窒素濃度(mgN/l)

COD(mg/l)20

流入考えられる．

200

4147

100

見られず，通電量の違いによる影響もほぼ見受けら

0
6月17日

3456

3456

4147

0

7月7日

流入

図2

7月27日

流出

8月16日

9月5日 日付

0

5

10

15

流入(NH4+-N)
流入(T-N)

流出ろ過

CODCr 経時変化

図4
― ２５６ ―

20

25

30

35

40 日数

流出ろ過(NH4+-N)
流出ろ過(T-N)

NH＋4 −N・T−N 濃度経時変化

素除去が可能であることが確認された．今後は実排表を聴くことによって自分の研究にも反映できるよ

水を用い，負荷変動などを考慮した実証実験を行う

うなものも含めた新たな視点からの考え方や知識を予定である．

得られるということです．この点だけでも参加した
意義は大きいものであったと思います．ただし，参3．おわりに加する上で，自分の研究に関連した知識のみではな

今回初めての学会での口頭発表ということで大変く幅広い知識を持っておく必要もあると感じまし緊張しました．しかしながら，自身の行っている研た．次に参加する機会があれば，事前に勉強し質疑

究内容に最も関連している分野の専門的な学会とい応答もできるようにしたいと考えています．

うことで，発表に対しての準備不足や質疑応答での応答の仕方やその内容など反省点も多々ありましたが，発表したことで自らの自信にも繋がったと思います．

学会への参加は大変貴重な経験となりました．今
回の経験を今後に生かしていきたいと思います．
最後に，研究のご指導，ならびに，このような貴重な機会を与えてくださった岸本先生に深く感謝致

参加して感じたことは，質疑応答や多くの研究発

します．

― ２５７ ―

特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 8

第 18 回日本 MRS 学術シンポジウム
宍 戸将
Masaru SHISHIDO
機械システム工学科

2007 年度卒業

レススプレー技術は，有機顔料などを使用するた

1．はじめにめ，美観付与という観点では優れた着色が可能です

私は 2007 年 12 月 7−8 日の 2 日間，日本大学理が，硬度や耐摩耗性といった機械的特性の付与とい工学部駿河台キャンパスで開催された「第 18 回日

う観点では実用上，十分とはいえません．そして，（1）

本 MRS 学術シンポジュウム 」に参加しました．

塗装を施す基板の下地調整や溶剤の使用による人体

MRS とは Materials Research Society の略です．

や環境への影響，廃液処理なども問題となっていま

日本 MRS は 1989 年に創立され，先進材料に関す．

する科学・技術の専門家の横断的・学際的研究交流

また，電解めっき，無電解めっき，融解めっき，を通じて，その学術・応用研究および実用化の一層

真空めっきおよび粉末コーティングなどでは，金属の発展をはかることを目的とした学術団体です．

装飾膜の形成や金属とセラミックスの複合膜による

本年度，シンポジュウムは全部で 18 のセッショ

装飾膜形成によって，機械的特性は十分である一ンが開催され，私は「マテリアルダイレクトライテ

方，膜形成の工程において融解や焼結工程を必要と

ィング技術の展開」というセッションにおいて「エするために，使用ができないため，鮮やかな発色をアロゾルデポジション法による硬質着色膜の室温形

示す着色膜の形成は困難です．また，膜を形成する成」というテーマにて口頭発表を行いました．

基板に通電性を必要するため基板が限定されるなどの問題も生じています．

2．研究背景と目的

上述したような，着色技術の問題を解決するひと

私達の身の回りの製品，例えば携帯電話やパソコ

つの手法として，私達はエアロゾルデポジション

ンなどの価値を決定する主要因は，機能性，価格，（AD）法（2）という新しい成膜技術に着目し，そしデザイン性であると考えられます．私達は，決定要て，着色技術への応用することを目指して研究を行

因のひとつであるデザイン性に着目して研究を進めっています．

ています．

ここで AD 法について簡単に説明します．AD 法

そのデザイン性には，製品の形状および着色技術というのは，約 10 年前に産総研の明渡氏により開による装飾が大きく影響すると考えられます．それ

発された日本発の成膜技術です．AD 装置の概略図に加えて，着色技術による装飾は，製品に対する美を Fig. 1 に示します．

観や機能的特性の付与などの目的もあります．そのAD 法は，成膜技術としていくつもの優れた特徴

ため，現在目的に応じてさまざまな着色技術が開発を有しています．例えば，室温でセラミックスや金され実用化されています．

属の膜が形成可能であることが報告されています．

ところが，現在使用されている着色技術にはいく
つかの問題点があります．エアスプレー技術やエア室温形成が可能ということは，製造プロセスとして非常に大きなメリットがあります．

―２
５８ ―

Fig. 2 着色膜の外観写真

Fig. 1

AD 成膜装置概略図

そして，室温による成膜が可能ということは，例
Fig. 3 着色膜断面観察の結果

えば，耐熱性の異なる材料での複合膜の形成が可能であることや，低融点の基板にも成膜というメリッ
トがあります．また，溶剤が不要で塗装を施す下地あると考えました．そこで，混合粉末を作成して，調整が不要なことから，先ほど述べた着色技術の問

原料粉末の制御による着色膜の膜密度の制御を試み

題点の解決にも有効だと考えます．

ました．混合粉末を用いて形成した着色膜の外観写

本研究では，有機顔料，有機顔料とセラミックス

真を Fig. 2 に示します．

粉末の混合粉末，無機顔料を原料粉末として，AD

このサンプルを用いて，先ほどと同様にはく離試法を用いて着色膜の形成することが可能であるか，験を行ったところ，はく離は確認されませんでし

形成された着色膜の発色，硬度，はく離強度などのた．この結果から，混合粉末を用いることによって着色膜の基本特性を明らかにすることを目的として緻密な着色膜の形成が可能なことが明らかにできま

います．

した．
また，Fig. 2 に示した着色膜断面を走査型電子顕3．実験結果微鏡にて観察した結果を Fig. 3 に示します．Fig. 3有機顔料，有機顔料とセラミックス粉末の混合粉の断面観察結果をみると，粉末の粒子形状が観察さ

末および無機顔料を原料粉末として，ガラス基板上れます．通常，AD 法により形成された膜は非常にに成膜実験を行った結果を述べます．

緻密で，微細組織で構成されているため，このよう有機顔料を使用して着色膜の形成は可能でした

な断面は観察されません．このことから，混合粉末が，このサンプルを用いてはく離試験を行ったとこの使用により，膜の密度が制御されて，鮮やかな発ろ，基板からはく離しました．よって，この結果か色を有する着色膜の形成が可能となったと考えていら有機顔料粉末単体では緻密な着色膜形成は困難でます．さらに，この着色膜の硬度をナノインデンタ― ２５９ ―

ーによって測定した結果，6.8 GPa いう値を示しました．ステンレスの硬度 3.8 GPa と比較して，高い硬度を示しました．
無機顔料を用いて形成した着色膜は，はく離試験を行ってもはく離しませんでした．この結果から無機顔料を用いる場合は原料粉末の制御を行わずに緻
密な着色膜の形成が可能であると考えられます．

4．発表について
学会発表前日まで，幾度となく本番さながらの発
Fig. 4 口頭発表の様子

表練習を繰り返しました．最初は発表用の原稿を作成し，一言一句暗記して発表しようと思っていました．しかし，15 分間の口頭発表で使用する原稿をの深さや説明力の高さを肌で感じることができまし

全て丸暗記することは大変難しく，パワーポイント

た．このようなスマートで解りやすい発表を行えるの発表資料の中のキーワードを使いながら説明するようになりたいと思いました．

ことにしました．練習の甲斐があって，直前の発表

すべての発表プログラムが終了した後に，研究所

練習では多少言葉に詰まるものの，パワーポイントの方から自分の発表の印象と，もう少しポイントをの発表資料の流れに沿って発表することができるよ

絞ってより深く研究すれば，素晴らしい発表をする

うになっていました．

ことができるなどといった貴重なアドバイスを頂きそして迎えた発表当日，あれだけ何度も発表練習ました．研究所の方からこのようなお話をしていたをしたにも関わらず，本番では大変緊張したためだけることは多くあることではなく，とても貴重でか，練習した内容とは所々違うことを話してしまい

有意義な時間を過ごすことができました．

ました．そして，あっという間に発表時間の 15 分
間が終わったという感じでした．発表終了後の質疑応答では，研究所・企業・大学の方々からそれぞれ観点の違う質問やアドバイスを受けましたが，うま今後，この貴重な経験を卒業研究や卒業発表に生かせるよう努力していきたいと考えております．

5．おわりにく対応ができませんでした．研究に対する自分の知第 18 回日本 MRS 学術シンポジウムに参加する識の少なさを痛感するとともに，卒業研究に対する機会を与えてくださり，発表に対するご指導ご鞭撻

モチベーションが沸きました．

をしていただいた森

発表が始まるまでは緊張していて発表せずに帰り

正和先生に，深く感謝申し上げます．

たいとさえ思っていましたが，もう 1 度チャンスがあれば学会に参加して発表したいと思いました．
発表終了後，研究所・企業・大学の方のエアロゾ
ルデポジション法に関する研究発表を聴くこともで

参考文献
盧日本 MRS シンポジュウム盪

マテリアルインテグレーション「常温衝撃固化現象

きました．研究所・企業・大学の方の発表はスマー
トでとても解りやすく，研究に対しての理解・知識― ２６０ ―

HP http : //www.mrs−j.org/とエアロゾルデポジション法」明渡純

著