高機能・ライフサイエンス・原料・素材

東大など　金属性プラスチック実現、イオンで電子を制御

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2019年9月10日

　東京大学と科学技術振興機構（JST）、産業技術総合研究所（産総研）はこのほど、世界で初めてイオン交換が半導体プラスチックでも可能であることを明らかにしたと発表した。

　イオン交換は古くから水の精製、タンパク質の分離精製、工業用排水処理などに応用されている。今回の研究では、極めて普遍的なイオン交換を使い、半導体プラスチックの電子状態を制御する革新的な原理を明らかにした。また、この原理を利用して、半導体プラスチックの電子状態を精密に制御し、金属的な性質を示すプラスチックの実現にも成功した。

　半導体中の電子の数やエネルギーは、半導体の結晶の中に少量の不純物（ドーパント）を添加することで制御することができる。不純物ドーピングはエレクトロニクスデバイスを支える最も重要な半導体技術で、半導体プラスチックにも適用されており、電気が流れるプラスチックである導電性高分子は、さまざまな電極材料や機能性コーティング剤として産業応用が拡大されつつある。

　しかし、ドーパント分子は大気中の水や酸素と反応して、ドーパントとしての機能が簡単に失われてしまうため、この酸化還元反応の制約を乗り越えることが望まれていた。

　東京大学大学院新領域創成科学研究科の山下侑特任研究員、竹谷純一教授（産総研・東大先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ研究員など兼務）、渡邉峻一郎特任准教授（JST戦略的創造研究推進事業研究員など兼務）の研究グループは、これまで半導体プラスチックとドーパント分子の二分子系で行われていたドーピング手法に対し、新たにイオンを添加することで、従来よりも圧倒的に高い伝導性をもつ導電性高分子の開発に成功した。

　さらに適切なイオンを選定することで、イオン変換効率がほぼ100％になること、ドーピング量が増大することも明らかにした。このように高いドーピング量をもつ半導体は、金属のような電気抵抗の温度依存性を示すことも分かった。

　イオンは低い電圧で大量の電荷を駆動・蓄積でき、他の化学種との高い反応性をもつ。電子もイオンも電荷を運ぶ媒体であるため、両方の特徴を生かしたイオントロニクスの研究が盛んに行われているが、今回の研究で実現した金属性プラスチック内のイオン交換反応により、イオントロニクスデバイスの実現を大きく前進させることが期待されている。

ブリヂストン　タイヤ軽量化で新技術、CO2削減に貢献

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2019年9月10日

　ブリヂストンはこのほど、タイヤ重量を軽量化することで、タイヤの転がり抵抗を大幅に低減できる新技術「Enliten（エンライトン）」を開発した。

　この技術は3次元形状革新サイプによるパターンブロック挙動最適化と、最新シミュレーション技術を活用した接地形状最適化により、車両のハンドリングなどの運動性能、タイヤライフに繋がる摩耗性能を維持しながら、タイヤに使用する部材を削減した。

　これにより、タイヤサイズ225/40R18の比較で、従来の乗用車用タイヤに比べ約20％の軽量化、約30％の転がり抵抗の低減を可能にした。

　地球温暖化や資源枯渇は、環境面だけでなく、自動車などの産業界でもグローバル規模の課題となっている。欧州では自動車から排出されるCO2を削減するため、自動車メーカーに対して、より厳しいCO2削減目標を設定している。

　「エンライトン」はタイヤ革新技術として、「省資源化」と「転がり抵抗の低減」により、ガソリン車の走行時に、タイヤ起因によるCO2排出量を約30％削減することが可能。電気自動車の一回の充電で走行できる距離（航続距離）を延ばすことを通じて、環境負荷低減とモビリティ社会に貢献する。

　同社はCSR体系「Our Way to Serve」の中で、「Environment（環境）」「Mobility（モビリティ）」を、重点的に貢献していく領域としている。今後もイノベーションと先進技術、画期的なソリューションを通じて、事業と環境保全を両立しながら顧客価値を提供し、人々がより快適に移動し、生活し、働き、楽しむことに貢献していく考えだ。

帝人　繊維複合材料使い折りたたみ可能な構造体開発

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2019年9月6日

　帝人と帝人グループで先端的なコンポジット製品の設計、加工技術開発、試作を手掛けるジーエイチクラフトは、FRP（繊維複合材料）を用いて、折り紙のように折りたたむことができる構造体「ORIBAKO」（折箱）を開発した。

「ORIBAKO」のヒンジ部分（左上）と大型構造物の試作品
「ORIBAKO」のヒンジ部分（左上）と大型構造物の試作品

　「ORIBAKO」は、FRP製のパネルとヒンジ（ちょうつがい）を貼り合わせた多面体の構造物。FRP製であるため軽量で、運搬や設置場所での展開・設置・撤収、保管などを容易に行うことができる。

　そして、ヒンジ部分に柔らかい樹脂を使用したFRPを用い、伸縮性や曲げに対する優れた剛性、耐久性、密閉性を付与することにより、小さな箱物や簡易的な建造物など様々な大きさ・形状の構造体を折り紙のように簡単に折りたたみ、繰り返し使用することができる。

　また、帝人が長年培ってきた独自のFRP技術を駆使し、パネル部分とヒンジ部分とを一体化させて気密性を担保することで、段差のないシームレスな表面を実現。さらには、用途に合わせてパネルとヒンジに用いる素材の組み合わせを変えることにより、吸音性や断熱性、衝撃吸収性、振動吸収性といった特性を付与することも可能だ。

　両社は、6日までパシフィコ横浜で開催中の「SAMPE Japan 先端材料技術展 2019」で、「ORIBAKO」製の大型構造物の試作品を初展示。これは、CFRP（炭素繊維複合材料）製のパネルにGFRP（ガラス繊維複合材料）のヒンジを貼り合わせた約11?の簡易型ブースで、約40㎏と軽量であるため、重機や工具を使用することなく大人二人で簡単に設営することができる。

　両社は、今後、「ORIBAKO」の改良を重ね、使用する素材のバリエーションを拡充することにより、天井にソーラーパネルを搭載したエネルギーの自給が可能な簡易的な室内スペースや、密閉性が求められる物品などにも対応可能な輸送用のコンテナなどの幅広い用途に向け、2022年までに実用化を目指す。

　帝人グループは、多様化する社会のニーズに応えるため、今後も設計・デザイン・成形プロセスを開発することにより、高機能素材や複合化技術を強みとしたマルチマテリアルでの事業展開を強化し、長期ビジョンである「未来の社会を支える会社」を目指していく。

DNP　植物原料50％使用のラミネートチューブを開発

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2019年9月5日

　大日本印刷（DNP）はこのほど、植物由来の原料を50％使用し、チューブ胴体の薄層化によりプラスチック使用量を削減することで、環境に配慮したラミネートチューブを開発したと発表した。

新開発のラミネートチューブ
新開発のラミネートチューブ

　今回開発したラミネートチューブは、チューブ胴体の全ての層と、肩にあたる部分と注出口に植物由来原料を使用し、キャップを除く全体のうち約50％を植物由来原料で代替した。

　さらに、使用中の自立性や使いやすさを維持しながら胴体の薄層化を実現するため、材料設計に工夫を凝らすことで、従来製品に比べてプラスチック使用量を大幅に削減。これにより、CO2排出量を従来比約35％削減した。

　同社が展開する環境配慮パッケージシリーズ「GREEN PACKAGING」の主要製品群の1つが、今回の「DNP植物由来包材バイオマテック」シリーズ。サトウキビから砂糖を精製した際の副産物（廃糖蜜）などの植物由来原料を1部に使用したバイオマスプラスチック製品だ。

　植物は生育の過程で、光合成によってCO2を空気中から取り込むため、パッケージ使用後の焼却時に出るCO2と相殺することが可能で、製品ライフサイクル全体でCO2の削減に貢献する。同シリーズについては、2010年から開発に着手し、現在、食品や日用品などの包装材で広く使用されている。

　同社は、「持続可能な原料調達」「CO2の削減」「資源の循環」という3つの価値を追求することで、循環型社会の実現と環境負荷の低減に向け取り組んでいる。今回開発したラミネートチューブをトイレタリー・化粧品や食品メーカーに販売し、来年度に年間20億円の売上を目指す。

 

大日本住友製薬　非定型抗精神病薬「ロナセンテープ」を発売

2019年9月5日

　大日本住友製薬はこのほど、非定型抗精神病薬「ロナセンテープ 20mg、30mg、40mg」（一般名：ブロナンセリン）について、国内において9月10日付で発売すると発表した。

　同剤は世界で初めて統合失調症を適応症として承認された経皮吸収型製剤。ブロナンセリンは、同社が創製した化合物。ドパミンD2、D3受容体とセロトニン5‐HT2A受容体にアンタゴニストとして作用し、臨床試験では、統合失調症の陽性症状（幻覚、妄想など）のみならず、陰性症状（情動の平板化や意欲低下など）に対する改善作用が示された。

　同社は、ブロナンセリンを有効成分とする経口剤として、「ロナセン錠/散」を2008年から国内で販売。ブロナンセリンの血中濃度推移のさらなる安定化を図るため、経皮吸収型テープ製剤の設計技術をもつ日東電工と2010年から同剤の共同開発を進め、今年6月18日に製造販売承認を取得した。

　同社は、同剤の発売により、統合失調症患者に「貼付する」という新たな治療選択肢を提供し、SDM（患者と医療者などが共同で治療方針の意思決定を行うこと）の推進と服薬アドヒアランスの向上に寄与し、社会機能の回復を目指す統合失調症の治療に貢献していく考えだ。

 

三菱ケミカルホールディングス　豚の音声検知システムを共同開発　

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2019年9月5日

　三菱ケミカルホールディングス（MCHC）は4日、Hmcomm（東京都港区）・宮崎大学と、豚の音声を収集し健康状態や母豚の発情兆候・哺乳回数を検知するシステムの開発を目指して共同研究を開始すると発表した。

　MCHCは2017年に先端技術・事業開発室内に未来市場グループを設置し、先進的な顧客ならびにパートナーと連携して新規事業を開拓。10~20年後のMCHCグループのビジネスポートフォリオの拡大とグローバルなプレゼンスの強化に寄与することをミッションとしている。その中で将来予想される食糧難に向けて畜産分野の安全・安心を提供する様々なソリューション提案を目指している。

　Hmcommは産業技術総合研究所(産総研)発のベンチャー企業として、産総研独自の音声処理技術を用いた要素技術の研究／開発と、ソリューション／サービスを提供。これまでにも異音検知プラットフォームを活用した豚の健康管理に関する実証試験を実施するなど、音から価値を創出し、革新的サービスを提供することで社会に貢献することを目指している。

　今回開始する共同研究では、宮崎大学住吉フィールドおよび南さつま農業協同組合加世田農場で飼育する母豚や肥育豚の音声を収集し、Hmcommのディープラーニングによる異音検知プラットフォーム「FAST‐D」を活用。

　AIに学習させることで、熟練者と同等以上のレベルで「豚の呼吸器系疾病の兆しの早期検知」「発情兆候の検知」「哺乳回数の測定」を行い、熟練差のノウハウの平準化を推進する。またこの音声検知システムを構築することで、より少人数での効率的な畜産業務の実施が期待される。

　今後もMCHCグループは、持続的な社会の実現のため、人・社会・地球が抱える課題解決に向けてグループの総合力でソリューションを提案し、社会に価値を提供し続けていく。

JSR　強度・耐摩耗性・耐久性に優れるSBRを開発

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2019年9月4日

　JSRは3日、乗用車タイヤ用に強度・耐摩耗性・耐久性を大幅に改善したスチレン・ブタジエンゴム（SBR）を新たに開発し、販売を開始したと発表した。

　100年に1度の大変革期と言われる自動車業界ではCASEなどの技術革新が急速に進んでいる。そうした中、タイヤには、従来のCO2排出量低減に向けた低燃費性能の向上に加え、高強度・高耐摩耗性・高耐久性といった多様な性能も求められてきている。

　今回開発したSBRは、同社が長年蓄積してきた独自の分子設計技術と水素添加技術を組み合わせ、不飽和結合数を最適化。その結果、ゴム分子同士の絡み合い数の増加、架橋した際の応力集中の分散が可能となり、従来の低燃費タイヤ用溶液重合SBR（S-SBR）対比の強度を約2倍に向上させた。

　タイヤのトレッドコンパウンドに使用した場合、S-SBR搭載タイヤに比べて、低燃費性能・グリップ性能を維持したまま耐摩耗性を50％以上も改善する評価結果を獲得。また、水素添加技術により不飽和結合を低減しているため、熱や光などによる経時的な性能低下を防ぎ、大幅な耐久性の向上にも寄与する。

　変革期を迎える自動車業界の中で同製品は、優れた破壊強度・耐摩耗性・耐久性を生かしてタイヤトレッド部材の軽量化や、省燃費化、省資源化といった多様なニーズへの対応を可能にする材料だ。

　なお、10月8~10日に米・クリーブランドで開催されるInternational Elastomer Conferenceでは、同製品に関する学術発表を予定している。同社は今後も、企業理念「Materials Innovation マテリアルを通じて価値を創造し、人間社会（人・社会・環境）に貢献します。」に立脚し、ユーザーにさらなる付加価値を提供していく考えだ。

NEDO・東北大　円形断面型クローラー開発、全方向に連続移動

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2019年9月3日

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）と東北大学は27日、全方向（360度方向）への連続移動を実現した円形断面型履帯（クローラー）の開発に世界で初めて成功したと発表した。

円形断面型クローラー
円形断面型クローラー

　オムニクローラーが備える高い耐荷重性・走破性に加え、放射状に最密配置したクローラーが駆動することにより、任意方向への連続的な移動を可能にした。柔らかい絨毯をはじめ、点字ブロックの段差や踏切内の線路の溝など、一般の車輪では走りにくい環境でも、クローラーの向きを変えることなく縦・横・斜めの方向にスムーズに移動できる。

　両者は、2015年から「全方向駆動機構を核とした革新的アクチュエーション技術の研究開発」に取り組んできた。今回開発したクローラーは、全方向移動を行うために必要な2つのモーターのほか、平歯車やねじ歯車などの最小限の動力伝達装置からなる単純構成のため、保守性に優れ、小型化が可能な全方向移動機構のベース技術になり得る応用範囲の広い機構となっている。

　3つの機能として、①履帯機構の姿勢や路面の状態によらず、モーターの回転方向を切替える必要がなく継続的に全方向に移動可能②歯車とチェーン、ベルトを用いることで、摩擦伝動によらず高い駆動力の伝達が可能③高い不整地走破性を実現（軸方向の段差乗り越え高さ10mm、その直交方向の段差乗り越え高さ30mm、溝踏破長さ140mm）を併せ持つ。

円形断面型クローラーを搭載した車両
円形断面型クローラーを搭載した車両

　新たに考案した全方向移動用のスクリュー式差動回転機構は、回転軸の動力をねじ歯車によって垂直方向に変換する構造を線対称に配置。これにより、左右2つの入力回転を、全方向駆動機構として必要な前後・左右の移動につながる公転と自転の出力に、極少の伝達部品数で変換させる仕組みを実現した。

　電動車いすをはじめ、移動型ナビゲーションロボットや屋内外の巡回警備ロボットなど、総重量の大きなモビリティー（移動体）用の駆動機構としての用途が期待される。

クラレなど　ウェアラブル電子制御冷暖房ジャケットを開発

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2019年9月3日

　クラレはWINヒューマン・レコーダーと、電子制御冷暖房装置を搭載したジャケットを開発した。建物や自動車などの空間全体ではなく、体だけを効率的に冷やしたり暖めたりすることができる。

　従来の冷暖房システムに比べエネルギー効率が向上し、消費エネルギーを削減できるため、地球温暖化問題にも貢献する。富士通ゼネラルとWIN社が販売する予定で、2020年夏からの試験販売を目指す。

　このウェアラブル電子制御冷暖房ジャケットは、環境温度に対し、-5～-15℃程度の冷却機能をもつ。 可動時間は約2～4時間。ジャケットの表層には「クラリーノ」、裏地にはダブルラッセルを使用している。

　Tシャツの上からの着用を想定しており、適度なクッション性とストレッチがあるため、幅広いシーンに対応可能だ。並行して、導電性繊維や面ファスナー「マジックテープ」に導電性を付与したジャケットの設計にも取り組んでいく予定。スポーツや極暑対策、老人介護、屋外作業、救助隊作業などの用途を想定している。

　地球全域の温暖化問題の対策には、建物や自動車全体を冷却する従来の空調システムに加え、体だけを選択的に冷却するシステムが有効で、快適性と省エネの両面から、今後このようなシステムの普及が予想される。

　今回開発したウェアラブル電子制御冷暖房装置は「局所適合環境を持ち歩く」環境ウェアラブルを実現する、新しい発想の電子機器。人体の血液の流れが集中する頸部を冷暖することによって、体温を適切にコントロールすることができる。

　制御デバイスはペルチェ素子（冷暖機能をもつ半導体）と、腰または背中に装着するラジエータ部、バッテリー部、コントローラー部から構成される。頸部表面温度を適温範囲で設定でき、過冷却と低温熱傷を防止する。

ハネウェル　空調用新冷媒への移行で中国企業と提携

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2019年8月28日

　米ハネウェルはこのほど、中国の三花ホールディングスと、既存・新規空調機器の冷媒を、ハネウェルの「ソルスティスN41（R‐466A）」に移行することで提携したと発表した。

　三花ホールディングスは、冷凍冷蔵空調機器向け制御装置と各種部品の世界的なメーカー。R-466Aは据付型空調システム用途で、従来のR-410A冷媒の代替として開発された、低GWP（地球温暖化係数）で不燃性の冷媒。今年末の上市を予定している。

　「ソルスティスN41」はR-410Aを代替する冷媒として、初めてASHRAE（米国暖房冷凍空調学会）34分類A1クラス（不燃性）と低GWPを両立した。不燃性であることから、従来の不燃性冷媒であるR-410Aの機器設計を大幅に変更する必要がなく、燃焼性冷媒使用によるリスク対策として一般的に求められるセンサー類やバルブ類が不要であることが、各国・地域の法規制で示されている。

　初期の検証では、R-410A代替として.「ソルスティスN41」を用いた場合、設備業者に対する燃焼性冷媒への移行取扱トレーニングが不要であることも示されており、資格をもつ施工技術者人材の不足に対する大きなメリットになる。

　ハネウェルは「ソルスティス」「ゼネトロン」ブランドにより、世界中で冷凍冷蔵やビル冷暖房、カーエアコン向けなどの幅広い冷媒を開発・製造・供給している。ハネウェルとサプライヤーパートナーは、ハネウェルのハイドロフルオロオレフィン（HFO）技術に基づく、次世代製品の研究開発と製造供給体制の整備に向け、9億ドルの投資プログラムを実施した。

　三花ホールディングスは空調・冷凍冷蔵機器・家電・カーエアコン・冷熱管理産業に向け、制御装置や部品を供給するグローバルメーカーで、冷凍冷蔵空調と自動車産業向けに、年間5000万台以上の電子弁・機械弁を供給している。