2025/03/14 更新

写真a

ヒラサワ イズミ
平沢 泉
所属
理工学術院
職名
名誉教授
学位
工学博士 ( 早稲田大学(日本) )
Dr. Engineering(PhD) ( Waseda Univ.(Japan) )
工学修士 ( 早稲田大学 )
Master ( Waseda Univ.(Japan) )
学士 ( 早稲田大学(日本) )
Bachelor ( Waseda Univ.(Japan) )

経歴

  • 2013年
    -
     

    早稲田大学   環境保全センター   所長

  • 1995年
    -
    1996年

    , 2004-2006 、2009-2011中央環境対策審議会 委員

  • 1995年
    -
     

    早稲田大学 教授

  • 1989年
    -
    1994年

    早稲田大学 助教授

  • 1978年
    -
    1989年

    荏原インフィルコ荏原総研 主任研究員

学歴

  •  
    -
    1978年

    早稲田大学   理工学研究科   応用化学  

  •  
    -
    1976年

    早稲田大学   理工学部   応用化学科  

所属学協会

  •  
     
     

    分離技術会

  •  
     
     

    アメリカ化学工学会

  •  
     
     

    日本化学会

  •  
     
     

    水環境学会

  •  
     
     

    日本結晶成長学会

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研究分野

  • 反応工学、プロセスシステム工学

研究キーワード

  • 晶析,排水処理,蓄熱、化学工学一般、環境保全、分離・精製・検出法

受賞

  • 化学工学会 フェロー

    2019年03月   化学工学会   化学工学会 フェロー  

  • JSCEJ 優秀論文賞

    2018年09月   化学工学会  

  • 2016年度論文審査貢献賞

    2017年03月   化学工学会  

    受賞者: 平沢 泉

  • インド化学工学会 優秀発表賞

    2014年12月  

  • 化学工学会 功労賞

    2012年03月  

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論文

  • 潜熱蓄熱材Na2HPO4·12H2O融液の相分離現象の観察とその発生機構に関する考察

    渡邉 裕之, 平沢 泉

    化学工学論文集   48 ( 4 ) 152 - 160  2022年

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    リン酸水素二ナトリウム12水塩は室内の空調や床暖房,特に医療用途への適用が期待される潜熱蓄熱材であるが,それとは結晶水の数が異なる7水塩は12水塩の融点より高い温度で安定に存在しうるので,長期にわたる蓄熱・放熱の繰返しにおいて12水塩の融液中に晶析して蓄積し,潜熱量の減少を引き起こす.本研究ではこのような相分離の発生を抑制するため,12水塩に熱サイクルを加えたときの融解凝固挙動を詳細に観察した.その結果,相分離の発生は潜熱量の減少のみならず核化温度の低下をもたらすことが明らかになった.この7水塩の晶析による相分離の発生は,7水塩の溶解過程における拡散速度の低下に起因しているとみられ,たとえば蓄熱装置に撹拌機構を設けるなど,融液中に形成されるNa2HPO4成分の濃度分極を解消すれば7水塩の液相線は実質的に消滅し,相分離の発生を防止できることが示唆された.

    DOI J-GLOBAL

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    4
    被引用数
    (Scopus)
  • Linearized Parameter Estimation Methods for Modeled Crystallization Phenomena Using In-Line Measurements and Their Application to Optimization of Partially Seeded Crystallization in Pharmaceutical Processes

    Izumi Hirasawa, Joi Unno, Ikuma Masaki

    Springer Optimization and Its Applications   189   53 - 77  2022年

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    In this chapter, we show some parameter estimation methods for modeled crystallization phenomena, and we make comments on the application of the models to optimization of batch cooling crystallization. At first, in Sect. 1 we show linearized parameter estimation methods developed by using in-line measurements with process analytical technologies (PATs). The phenomena occurring in crystallization, such as growth, nucleation, breakage, and agglomeration, are modeled by typical numerical expressions. At the same time, we show the methods for the data acquisition and processing by using in-line measurements. Then, linearized methods and a few non-linear ones for estimation of the model parameters in each phenomenon are developed by using processed in-line data. Next, we show in Sect. 2 how the developed models are applied to the optimization of partially seeded crystallization in pharmaceutical processes. Several seeding policies are discussed to emphasize the importance of partial seeding for pharmaceutical processes. Then, the operating conditions of partially seeded crystallization are optimized, and the process designed optimally is assumed to be implemented. In addition, we show a case study of partially seeded crystallization of l-arginine, and we make a few comments on quality and stability of the crystallization products, with regard to stochastic nucleation.

    DOI

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    1
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    (Scopus)
  • The moment of initial crystallization captured on functionalized nanoparticles

    Hironobu Machida, Takeshi Sugahara, Izumi Hirasawa

    Communications Materials   2 ( 1 )  2021年12月

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    Even if a liquid is cooled below its melting point, the liquid state can be maintained under certain conditions. This state is called supercooling. Spraying fine particles of dry ice or silver iodide induces a phase change from supercooled droplets to ice grains. However, the mechanism by which crystallization seeds diminish supercooling is not well understood. Here, we captured the moment when a cluster, which is the smallest structural unit of a crystal, envelops a silver nanoparticle. As a result of observing the structure of a supercooled aqueous solution of a clathrate hydrate, we found that silver nanoparticles accelerate the formation of clusters, whereas the noble metals palladium, gold and iridium likewise form nanoparticles but do not promote crystallization. Our discoveries elucidate the mechanism of heterogeneous nucleation during a phase change in clathrate hydrates. We anticipate our discovery to be the starting point for the control of supercooling, a technique that can be applied to enhance the production efficiency and quality of manufactured products.

    DOI

    Scopus

    7
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    (Scopus)
  • Enzymatic Synthesis of l-threo-β-Hydroxy-α-Amino Acids via Asymmetric Hydroxylation Using 2-Oxoglutarate-Dependent Hydroxylase from Sulfobacillus thermotolerans Y0017.

    Ryotaro Hara, Yuta Nakajima, Hiroaki Yanagawa, Ryo Gawasawa, Izumi Hirasawa, Kuniki Kino

    Applied and environmental microbiology   87 ( 20 ) AEM0133521 - 10  2021年08月  [査読有り]  [国際誌]

    担当区分:最終著者

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    β-Hydroxy-α-amino acids are useful compounds for pharmaceutical development. Enzymatic synthesis of β-hydroxy-α-amino acids has attracted considerable interest as a selective, sustainable, and environmentally benign process. In this study, we identified a novel amino acid hydroxylase, AEP14369, from Sulfobacillus thermotolerans Y0017, which is included in a previously constructed CAS-like superfamily protein library, to widen the variety of amino acid hydroxylases. The detailed structures determined by nuclear magnetic resonance and X-ray crystallography analysis of the enzymatically produced compounds revealed that AEP14369 catalyzed threo-β-selective hydroxylation of l-His and l-Gln in a 2-oxoglutarate-dependent manner. Furthermore, the production of l-threo-β-hydroxy-His and l-threo-β-hydroxy-Gln was achieved using Escherichia coli expressing the gene encoding AEP14369 as a whole-cell biocatalyst. Under optimized reaction conditions, 137 mM (23.4 g L-1) l-threo-β-hydroxy-His and 150 mM l-threo-β-hydroxy-Gln (24.3 g L-1) were obtained, indicating that the enzyme is applicable for preparative-scale production. AEP14369, an l-His/l-Gln threo-β-hydroxylase, increases the availability of 2-oxoglutarate-dependent hydroxylase and opens the way for the practical production of β-hydroxy-α-amino acids in the future. The amino acids produced in this study would also contribute to the structural diversification of pharmaceuticals that affect important bioactivities. Importance Owing to an increasing concern for sustainability, enzymatic approaches for producing industrially useful compounds have attracted considerable attention as a powerful complement to chemical synthesis for environment-friendly synthesis. In this study, we developed a bioproduction method for β-hydroxy-α-amino acid synthesis using a newly discovered enzyme. AEP14369 from the moderate thermophilic bacterium Sulfobacillus thermotolerans Y0017 catalyzed the hydroxylation of l-His and l-Gln in a regioselective and stereoselective fashion. Furthermore, we biotechnologically synthesized both l-threo-β-hydroxy-His and l-threo-β-hydroxy-Gln with a titer of over 20 g L-1 through whole-cell bioconversion using recombinant Escherichia coli cells. As β-hydroxy-α-amino acids are important compounds for pharmaceutical development, this achievement would facilitate future sustainable and economical industrial applications.

    DOI PubMed

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    3
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    (Scopus)
  • Numerical simulations of seeded batch crystallization demonstrating the effect of stochastic nucleation on crystal product quality

    Joi Unno, Izumi Hirasawa

    Journal of Chemical Engineering of Japan   54 ( 7 ) 380 - 386  2021年07月  [査読有り]

    担当区分:最終著者

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    Numerical simulations of seeded batch cooling crystallization were performed to investigate the effect of stochastic nucleation on crystal quality parameters. In a typical deterministic mathematical model for crystallization, which contains population and mass balance equations, primary and secondary nucleation are regarded as Poisson processes in order to derive a stochastic model. In this study, these stochastic model equations were repeatedly solved to achieve a stochastic simulation, and statistical analysis of the results revealed differences in product quality when the simulations were run under certain conditions. In particular, the statistics, such as the mean and the coefficient of variation, of the product crystal size distribution were found to fluctuate as a result of stochastic primary and secondary nucleation. Further, stochastic primary nucleation was also found to be the source of the differences between the statistics obtained using the deterministic and stochastic simulations when the seed-loading ratio was very low. This difference was attributed to the growth of crystals when the total number of crystals was less than one, as well as the accompanying secondary nucleation, in the standard deterministic simulation. Thus, a novel deterministic model in which secondary nucleation does not occur until the total number of crystals reaches one was used, and the results and statistics were found to agree with those obtained using the stochastic numerical simulation. In addition, a stochastic model ignoring stochastic secondary nucleation omitted to predict the significant statistical fluctuations under certain conditions. Finally, the statistical fluctuations were predicted for several crystallizer scales, and crystallizer scale-up was found to reduce the fluctuations caused by stochastic primary and secondary nucleation.

    DOI

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    3
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    (Scopus)

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書籍等出版物

  • 晶析工学

    久保田, 徳昭, 平沢, 泉, 小針, 昌則

    東京電機大学出版局  2016年10月 ISBN: 9784501630102

  • 有機結晶化学の進歩

    平沢 泉

    Springer  2015年09月

  • 最近の化学工学 晶析 国際会議における晶析工学の展開

    平沢 泉

    化学工学会  2014年12月

  • ゲルテクノロジーハンドブック 高分子電解質集合体を反応場とするナノ結晶の創製

    平沢 泉

    エヌ・ティー・エス  2014年10月

  • 分離技術シリーズ 分離技術への超音波の応用展開 晶析分野への超音波技術の適用

    平沢 泉

    分離技術会  2014年10月

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Works(作品等)

  • 閉鎖性水域対策の戦略

    2008年10月
    -
    2009年03月

  • BNF暫定フォローアップ調査

    2008年09月
    -
    2009年03月

  • 環境負荷対策調査

    2008年03月
    -
     

  • 高度溶剤リサイクルシステムの形成に関する調査

    2008年03月
    -
     

  • 高度溶剤リサイクルシステムの形成に関する調査

    2007年03月
    -
     

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講演・口頭発表等

  • 超音波照射による核化誘導を用いた潜熱蓄熱プロセスの開発、

    分離技術会年会2011  

    発表年月: 3011年06月

  • 晶析法による排水からの物質回収

    インド化学工学会議2014  

    発表年月: 2014年12月

  • 液相系においてナノ結晶を創製するための晶析工学的手法

    化学工学会 新潟大会  

    発表年月: 2014年11月

  • 国際会議に見る晶析プロセスにおけるPATの展開

    RXE フォーラム 2014  

    発表年月: 2014年07月

  • 晶析法による金属イオンおよび有機酸含有廃棄物からの除去回収

    アジア晶析技術会議2014・第11回有機結晶成長会議  

    発表年月: 2014年06月

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 潜熱蓄熱材を用いた熱回収システム開発

    研究期間:

    2010年
    -
     
     

  • 冷却操作による有機物結晶の粒子径、結晶化度制御

    研究期間:

    2010年
    -
     
     

  • 過冷却融液の核化誘導

    研究期間:

    2009年
    -
    2010年
     

  • 超高比表面積材料の結晶化制御

    研究期間:

    2008年
    -
    2010年
     

  • 過冷却蓄熱剤を用いた蓄熱プロセスの開発

    研究期間:

    2008年
    -
    2010年
     

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Misc

  • 潜熱蓄熱材Na2HPO4・12H2Oの核化におよぼす発核剤CaCO3の添加量の影響

    渡邉裕之, 平沢泉

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   88th  2023年

    J-GLOBAL

  • 晶析法による廃棄物からの物質回収戦略

    平沢泉

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   88th  2023年

    J-GLOBAL

  • 2-1-3 動的刺激による蓄冷材の結晶化

    町田 博宣, 菅原 武, 平沢 泉

    日本エネルギー学会大会講演要旨集   31   12 - 13  2022年07月

    DOI

  • 熱サイクル法で測定した潜熱蓄熱材Na2HPO4水溶液の相変換温度とNa2HPO4–H2O系相図との数値比較

    渡邉 裕之, 平沢 泉

    化学工学論文集   48 ( 2 ) 62 - 69  2022年03月

     概要を見る

    リン酸水素二ナトリウム12水塩は室内の空調や床暖房への適用が期待される潜熱蓄熱材であるが,7水塩は12水塩の融点より高い温度で安定に存在し得るので,長期にわたる蓄熱・放熱の繰返しにおいて12水塩の融液中に晶析して蓄積し,潜熱量の減少を引き起こす.このような相分離を回避するため,相図上の7水塩の液相線を考慮して過剰量の水が一般に添加される.しかし,水の過剰量添加は潜熱量の減少を招く欠点がある.また,蓄熱・放熱時の7水塩の過渡的な相変換挙動を平衡系の相図から予測することはきわめて困難である.本研究は相変換挙動と相図との対応を明らかにするため,リン酸水素二ナトリウム濃度範囲24.7–52.9 wt%の水溶液に対して,温度範囲243–353 Kの熱サイクル試験を実施し,得られた冷却加熱曲線により相変換挙動を観測した.比定した結晶相は12水塩と水との共晶,12水塩および7水塩で,これらの融点は相図と一致した.しかし12水塩および7水塩の液相線の位置は相図とは異なり,それより高濃度側にあることが指摘された.

    DOI J-GLOBAL

  • 反応晶析を用いたレアアースシュウ酸塩の粒径制御

    野々山慶一, 小堀深, 平沢泉

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   53rd  2022年

    J-GLOBAL

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産業財産権

  • 蓄熱材組成物、蓄熱装置及び蓄熱方法

    特許第6590607号

    鈴木 基啓, 町田 博宣, 竹口 伸介, 椎 健太郎, 平沢 泉, 森岡 想

    特許権

    J-GLOBAL

  • 電動車両

    特許第6215809号

    久保 和樹, 町田 清仁, 田中 信行, 泉 純太, 平沢 崇彦, 栗原 史好, 岡嶋 大介, 多田 貴志

    特許権

    J-GLOBAL

  • 蓄電システム

    特許第6123737号

    西 勇二, 田邉 千済, 田中 宏昌, 海谷 裕之, 平沢 崇彦, 泉 純太

    特許権

    J-GLOBAL

  • 蓄熱材組成物および蓄熱材組成物を用いる方法

    鈴木 基啓, 平沢 泉

    特許権

    J-GLOBAL

  • 自己集積型金属錯体結晶の製造方法

    5403505

    平沢 泉, 神代 瑞希, 水上 耕平

    特許権

    J-GLOBAL

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その他

  • 結晶は、成長し、かつ核化する。無生物と生物の間に結晶があり、まさに結晶は生きている。基礎理論と実際の工学理論を埋める新規な概念を提出したい。

 

社会貢献活動

  • 日経産業新聞

    日経産業新聞 

    2007年02月
    -
     

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    リン回収 実用化にめど

  • 日経産業新聞

    日経産業新聞 

    2007年02月
    -
     

     概要を見る

    リン回収 実用化にめど

  • 日本経済新聞

    日本経済新聞 

    2006年08月
    -
     

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    ナノ結晶簡単作成ー先端化学結晶化の視点からの高機能性材料の創出

  • 聖教新聞

    聖教新聞 

    2006年07月
    -
     

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    化学工学会から教育功労賞若手育成に情熱そそぐ、学生への強い愛情

  • JST デジタル教材

    JST デジタル教材 

    2006年06月
    -
     

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    不思議!水溶液のいろいろな性質:結晶は、生きている。結晶のうまれる瞬間、環境にやさしい結晶づくり、nm結晶

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特定課題制度(学内資金)

  • 難溶解性有機物結晶のナノサイズ化

    2016年  

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    研究成果を、2016年9月、ドイツ/マグデブルグで開催されたBIWIC2016、2017年3月 化学工学会第82年会にて学会発表した。

  • 晶析工学による金属ナノ粒子粒径制御

    2013年  

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    ナノサイズ領域の金属粒子創製法として、過飽和度制御で還元晶析を行う手法を提案し、原料供給速度、溶液内環境(pH、種結晶量)が還元晶析過程いおける核化、成長に及ぼす影響を解明し、希望の形状、粒径分布を有するナノ金属懸濁液を得るための最適操作条件を確立した。従来、単分散ナノ金属を創製する手法として、塩基性高分子電解質であるPEIを用いることを提案したが、100nm-400nmの粒子を制御することができず、原料供給速度、溶液内環境(pH、種結晶量)を最適条件にすることで、100nm-400nmの粒子を、自在に生成することが可能になり、粒径分布幅も狭くすることを達成できた。これにより、簡易に金および白金の粒子を還元晶析生成する手法およに戦略を提案できた。当研究室の成果を評価した農林省農業生物資源研究所より、葉緑体への遺伝子導入用担体として、所定粒径の金ナノ粒子の調整を依頼され、要望のものが作成でき、植物形質転換用粒子し、適用しすぐれた導入効率を達成した。未発達なプロプラスチドへの形質転換効率の向上を将来的な目的とし、従来使用されている金粒子よりも微小なサイズの金粒子を作成し、葉緑体形質転換法へ利用可能であるかを検討した。まず、微小金粒子の作成はシングルジェット法で行い、溶媒にはアスコルビン酸溶液を用いる条件を検討した。その結果、平均粒径0.067±0.016 ミクロンメータ (最大粒径0.119 ミクロンメータ, 最少粒径0.032 ミクロンメータ)の金粒子(以降、微小金粒子と記載)を作出することができた。次に、微小粒子によるタバコの葉緑体形質転換実験を行った。その際、0.6 ミクロンメータの金粒子(BioRad社)をコントロールとした。導入ベクターには選抜マーカー遺伝子であるaadAおよびGFPを発現するpNtagを作成して用いた。1プレートにつきタバコ葉片(5 mm角)を約50個並べ、pNtagを2g塗布した金粒子を2回導入した後、スペクチノマイシン500 mgL-1を含む再分化培地において選抜を行った。2プレートへの遺伝子導入を1実験とし、3反復実験を行った。微小金粒子をヘリウムガス圧1,100 psiで導入したところ、1実験平均3.3±1.2個体の葉緑体形質転換体が得られ、1,350 psiの条件では2.3±0.9個体得られた(表1)。0.6ミクロンメータの金粒子においては1実験平均4.7±3.4個体であった(表1)。これより、微小金粒子を用いた場合においても0.6ミクロンメータの金粒子と効率に有意差がなく葉緑体形質転換体が作出できることがわかり、これまで困難と思われたプロプラスチドへの遺伝子導入へ利用できる可能性が示された。今後、微小金粒子の作成条件のさらなる改良、遺伝子導入条件の最適化を行うことで、これまで技術が確立されていない植物種における葉緑体形質転換系の確立が期待できる。粒子の表面状態も、pHや熟成状態で制御できるめどができ、さらなる精密制御の道が開けた。

  • 反応晶析工学による金属ナノ粒子の形状制御

    2012年  

     概要を見る

     本申請の課題では、金属イオン(金および白金)を対象に、還元剤の存在下に還元晶析を行い、希望の粒径および粒径分布を有する金属ナノ粒子を積み上げるための最適な原料供給制御手法を明らかにする。回分反応晶析法により、還元剤の存在下に、原料供給条件(原料注入速度、注入量、注入時間を工夫することにより、金や白金の微粒子粒径制御(50-400nm)に成功した。微小金粒子の作成はシングルジェット法で行い,溶媒にはアスコルビン酸溶液を用いる条件を検討した.その結果,0.3 μm以下の平均粒径を持つ金粒子を段階的に作成することに成功した. 次に,作出した平均粒径約0.08, 0.1, 0.2および0.3 μm金粒子を用いて葉緑体形質転換への利用が可能であるか検討するため,モデル植物であるタバコを材料として遺伝子導入を行った.その際,粒径0.6mとして販売されている金粒子(BioRad社)をコントロールとして用いた.葉緑体形質転換ベクターには,選抜マーカー遺伝子であるaadAおよびGFPを発現するpNtag (Okuzaki and Tabei, in press) を用い,各粒径の金粒子に塗布してそれぞれ4プレートに導入した.スペクチノマイシン選抜を行い,1シャーレあたりに得られた葉緑体形質転換体の作出効率を比較した.その結果,粒径0.3 μm以下の全ての粒径を用いた場合において,葉緑体形質転換効率が粒径0.6μmの結果を上回った.最も効率が高かったのは粒径0.3 μmを用いた場合で,1シャーレあたり約9個体の葉緑体形質転換体が得られ,0.6mと比べて形質転換効率が約2倍となった.以上の結果より,本研究で作出した微小金粒子を利用することで,プロプラスチドへの遺伝子導入効率の向上や,まだ葉緑体形質転換技術が確立されていない植物種における葉緑体形質転換系の開発が期待される.植物形質転換は、(独)農業生物資源研 田部井、奥崎氏との共同研究により推進した。この成果は、国際誌Plant Biotechnology に採択された。

  • 高分子凝集抑制剤を使用した難溶性塩の超微粒子生成プロセスの確立

    2004年  

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    ナノ結晶の用途開発が進展しつつあり、希望の品質を有するナノ結晶を効率的に生産することが求められる。そのための一つの戦略として、高分子電解質の存在下で、反応晶析を行う手法を提案している。ここでは、硫酸鉛の反応晶析系を対象に、結晶の生成過程を動的に追跡し、特に塩基性ポリマーであるポリエチレンイミン(PEI)と鉛イオンの相互作用や、高分子による生成結晶の保護作用が、単分散ナノ結晶の創製に寄与することを、核化、成長挙動に基づいて検討した。ダブルジェット半回分反応晶析実験装置を用いて、PEIの存在下に、硫酸鉛の反応晶析を行った。 PEIの存在下、反応晶析をした過程での鉛イオンの濃度変化は、ある時間まで若干の上昇傾向を示すが、その後、急速に濃度低下していた。この濃度が低下する時間は、目視における核化の待ち時間とほぼ一致していた。一方、PEIを添加しない場合は、反応原料を供給した時点から、濃度低下することを見いだした。このことから、鉛イオンは、溶液中に自由に存在するのではなく、PEIの表面に弱い結合で保持され、このことが核化を大幅に遅延させていることが考えられた。鉛イオンが、PEIのイミン基に錯体結合していることは、NMRスペクトルの結果により示唆された。このように、PEIを反応晶析過程で存在させることにより、見かけ上、準安定域の幅を大幅に広げ、このことが大量の瞬時の核化につながり、ナノ結晶の創製に寄与したと考える。また、イミン基のサイトでの核化、成長が、ナノ結晶同士の凝集を抑制していることも示唆された。PEIの添加量 (W) が一定の条件下では、濃度が急激に低下する点(屈曲点と呼ぶ)は、供給流量、供給原料の濃度、過剰に添加した鉛モル数によらず、核発生までに装置内に存在する鉛の総モル数(Ntot) は、ほぼ一定の値となった。このように、Ntotは、PEIの添加量でほぼ一義的に決まり、屈曲点、つまり核発生数は、PEIの添加量で制御できることになる。

  • 潜熱蓄熱材の一次核生成に及ぼす超音波の影響

    1999年  

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     申請者は、特定課題(研究課題番号99A-176)の助成を受け、潜熱蓄熱材の一次核発生に及ぼす超音波の影響について、研究を行った。潜熱蓄熱材は、夜間の余剰エネルギー、未利用の熱源を、回収する材料として、注目されている。しかしながら、この材料を融点以下に冷却しても、融液が過冷却状態で、安定化し、結晶が生成せず、熱の放出過程が不安定になる。このような状況を解消するために、核発生を促進する発核剤の研究がなされているが、蓄熱容量が大きな材料では、しばしば発核剤がなく、蓄熱剤としても適用が見送られていた。そこで、申請者は、発核を促進される手段として、超音波の適用を提案し、リン酸1水素2ナトリウム・12水和物を対象に、超音波照射が、核発生に及ぼす影響について検討した。実験は、恒温槽に浸漬した超音波センサー付き回分晶析槽を用いて行い、所定の過冷却度に調整した融液に、20kHZの超音波を照射強度を変化させて照射し、核化・成長の過程を観察するとともに、核発生のための待ち時間、初期の発熱速度を実測し、超音波照射の核生成に及ぼす影響を解析した。この結果、超音波を照射した場合、融点36℃で、100%の発核確率で、一次核生成が生起し、超音波照射無しでは、発核のために17-23℃の過冷却度を要し、発核確率も分布を持った。また、核発生のための待ち時間は、超音波出力と反比例の関係となることを見いだすとともに、核化に必要な最小照射強度が存在することを明らかにした。さらに、初期の発熱過程について解析し、初期の発熱速度が、一次核の発生速度と比例する概念を導出し、照射強度により一次核発生速度が制御できることを提示した。本研究により、リン酸1水素2ナトリウム・12水和物を蓄熱材に用いた場合、超音波照射により、過冷却度0℃で、核化させることが可能となり、照射強度により、発熱過程も制御できるという新規な知見を見いだした。

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