長野計器株式会社　

あらゆるモノがネットワークにつながり、そこで生まれる多様で膨大なデータの利活用により、全く新しい価値・サービスが創造される。そんなIoTがもたらす社会へのインパクトは計り知れない。
来たるIoT時代に対応するべく、スマート化が進む工業計測分野において、長野計器のご提案する「省力化・省人化」に貢献できるワイヤレス製品を紹介する。

【BR12 ワイヤレス圧力計】

BR12 ワイヤレス圧力計は、Bluetooth®と圧力センサ内蔵の機械式圧力計を組み合わせて、圧力値をiPadでデータ収集・監視を行うことができる製品である。
機械式圧力計に電池駆動の圧力センサと通信モジュールを搭載しており、従来の圧力計から容易に置き換えることができる。圧力値をCSVデータで保存することができ、日常点検により蓄積されたデータを基に、統計的な設備の維持・管理に活用できる。

【ER31 バッテリレス圧力センサ】

ER31 バッテリレス圧力センサは、圧力センサにRFID(NFC)を搭載し、ワイヤレス給電方式を採用したバッテリレスの圧力センサである。電池が不要であり、従来の圧力計に比べて小型・軽量であるため、圧力計から簡単に置き換えでき、現場でのデータ取得が可能となる。
データの取得は、専用アプリをインストールしたスマートフォンを製品にタッチすることで、S/Nごとに圧力値データや温度データを取得する。日常点検などの圧力計の目視点検作業を簡易化し、データ読み取り・記入ミスを削減できる。また、取得したデータはCSVファイルにて保存できるため、設備の維持・管理に活用できる。
幅広い圧力レンジ（最低圧力レンジ：0～35kPa、最高圧力レンジ：0～50MPa）をラインアップしており、様々なアプリケーションに対応できる。

【ワイヤレス微差圧監視システム】

ワイヤレス微差圧監視システムは、ER63 ワイヤレス微差圧計により計測したデータを、低消費電力で長距離通信が可能な無線通信方式：LPWAにて転送し、遠隔にてデータの一括監視・管理を行うことができる。このため、現場での確認業務を削減できる。
ER63は電池駆動により配線が不要なため、簡単に設置ができる。また、汎用ブラウザにより、差圧・温度・湿度・電池電圧のデータを取得でき、設備管理において重要な情報である圧力警報、電池電圧低下警報は、即時に送信・表示する機能がある。

[システム構成]
■ER63 ワイヤレス微差圧計
　微差圧計測用センサで、最大200台接続可能
■ER90-100 ゲートウェイ
　ER63の測定データを受信し、専用サーバPCにLAN接続にてデータを転送
　最大30台接続可能
■ER90-110 リピータ
　ER63とゲートウェイとの通信を1段まで中継
　最大10台接続可能
■モニタリングソフトウェア
　測定データを監視・管理するソフトウェア
■専用サーバPC
　測定データを保存管理するPC

[用途例]
■クリーンルームの室圧監視
室内状況（差圧・温度・湿度）を一括監視・管理ができる。

■ビルの空調フィルタ管理、各種フィルタ目詰まり監視
空調機などの各種フィルタ目詰まりを遠隔で一括監視でき、効率の良いフィルタ交換作業、メンテナンスに役立てられる。

問い合わせ先
長野計器株式会社
代表　TEL：03(3776)5311
　　　FAX：03(3776)5320

お問い合わせは下記フリーコールをご利用下さい。
コールセンター ：0120-10-8790
ホームページURL：http://www.naganokeiki.co.jp/

株式会社KRI　

１．はじめまして

株式会社KRIは1987年2月に大阪ガスの100％出資の元に設立し、ラボとコンサルティング部門を併せもつ日本で唯一の民間の総合受託研究機関として30年以上にわたり研究ビジネスに携わってきた。1989年に京都市に全国初の民間運営の都市型の京都リサーチパーク（KRP）が京都市内に設立したのを機にKRIも同年にKRPに移転した。 現在は本社機能および材料、調査、電池の部門がラボを構えて業務を行っている。また大阪にもラボ機能を持つ、分析・解析、燃料電池、バイオおよび化学プロセス部門があり、現在のKRI組織は図1に記載したように、各研究部、研究室合わせて22の研究組織より編成されている。発足以来、基幹産業を牽引するトップメーカを中心に、ベンチャー企業含め延べ2000社以上のクライアント様があり、日本以外にもヨーロッパ、US、東アジアなどの各国の企業様からも受託を受けてきた。図２には一例として各研究部の研究例や設備を載せたが、どれも自社技術に基づく研究例である。

２．KRIの委託研究の特徴

KRIの研究員はほとんどが中途採用者で企業での研究開発の経験がある方が多い。また大学のスタッフや国内外の研究機関で研究員として活動されていた方も在籍しており経歴も専門分野も様々である。またそれぞれが専門領域で尖った技術を持ち合わせており、それを基軸として受託研究を行っている。実際にはプロジェクトチームを作り受託研究を実施することが常であり、このチーム編成は研究テーマやクライアントの要望をお聞きしてから短期間に行われる。またKRIの研究部間でのコラボレーションによるプロジェクトメンバーの編成も容易である。異なる専門分野の研究員が集まって複眼でものを見ることの重要性は科学技術の発展を見れば否定されることではなく、受託テーマにおいて専門外の研究員がブレークスルーを成し遂げることも多く経験してきた。

我々の受託研究は機密保持の徹底と成果は原則、お客さまのものという二大成約のもと、クライアント様の技術課題の解決に徹することで民間企業からの受託のみで人件費や設備費、将来のへ投資を含めて会社の経営を維持してきており、世界でも類を見ない独自の受託研究の事業スキームを確立してきた。世間ではオープンイノベーションによる課題解決も図られているがKRIでは徹底したクローズドな環境下で課題を解決してきたことが長年支持されてきた結果の一つと受けとめている。KRI発足の当初は世界最先端の研究開発を行いその成果を企業に提供し社会に大きなイノベーションを起こすことを目指していたが、日本では企業での技術創造の中心であった中央研究所が廃止されていく中、開発環境が変わり研究開発のあり方、進め方自体が大きく変わってきた。そのような中、KRIも体制や考え方を変えながら事業を継続してきた。

一般の製造メーカにも研究開発部門があるが、メーカのプロの研究員がなぜKRIに研究開発を委託するのであろうか。研究開発は製造メーカにとって将来への投資と言えるが、経営上はコストであり、リスクを抱え込むことになるので、効率よく研究開発を行い成果を出すことが当然目標とされる。しかし研究現場ではテーマの設定には様々な要因が絡んでくるのが常で、全て自前で成し遂げられるわけではなく、状況においては、KRIと委託研究をすることにより利点が生まれ、事業経営の効率化に役立つと考えられることも多い。その例を下記に示した。

2つめは双方の成長をあげる。委託研究は実際には試作したサンプルをお互いに評価したり、検討内容の分担等、共同研究のスタイルで進行する場合も多くある。その中でクライアント様とKRIの研究員とで行われる様々な議論を通じて、発明や気づきがなされ、お互いに触発され成長していくことにより課題解決が図られることも多いように思う。このような共同作業は緊張感があるものの大変楽しくもある。KRI問わず大学や海外の研究機関など、企業の研究員にとっては外部との共同作業は成長のために重要な経験になると確信している。

３．KRIとの研究の進め方

KRIの委託研究の流れを図３に示した。最初の打合せ段階から秘密保持契約を締結する場合も多いですが、フランクに相談いただいても問題はない。研究テーマや課題解決に対してはKRIから、背景や目的・目標、研究のコンセプトやアイデア、検討内容、研究期間、費用などが記載された提案書を提出する。これをもとにクライアント様と納得するまで何度か打ち合わせを持つ。そこで合意が得られれば契約書を締結して研究に入る。また研究期間中は進捗の打合せや特許出願の準備も行い、期日内に最終報告書を提出し終了する。成果は研究報告書や特許出願、試作サンプルやデバイスである。また最終報告会の時に次の検討（次Phase）に入るか、あるいは新しいテーマに取り組むかなど話し合いも持たれるが、実は、KRIにおいて同一クライアント様から継続して受注するリピート率は70～80％を占め非常に高いことがある。前述したなぜKRIに委託すのかという背景が継続委託に繋がっているのではないだろうか。毎年委託費を予算化して頂くクライアント様も多くおられる。

KRIではクライアント様の受託研究以外に、社内での自主研究を推進しており、KRIが所有している有効特許も約180ある。これらを使ってマーケティングや研究プロジェクトを企画しクライアントを募集している。一例として2000年代後半から2010年代前半にかけマルチクライアントプロジェクトとして企画したセルロースの溶解技術と応用研究の概要を図4に示した。

難溶性であったセルロースを溶解させる技術をKRI内で開発し、国内・海外に出願し、その技術情報の詳細な開示と技術移転ならびに商品化への応用研究を募集したプロジェクトである。現在は終了しているが、このようなKRIが保有している特許や技術ノウハウを元にした受託研究も多くなされている。センシング技術について言えば社会的ニーズを元に、応用物理や材料科学、精密加工、電気、機械、数理工学の技術が複合化された高度なエンジニアにより実現される場合も多い。KRIのホームページ　http://www.kri-inc.jp/　にはセンシング技術以外にも微細加工や材料など様々な分野の技術紹介や提案が掲載されているので、ご覧頂ければ幸いである。
技術分野に限らず委託研究などについてお問い合わせやご要望、ご相談などがあれば下記までご連絡いただければありがたい。

株式会社KRI
材料統括　工博　堀 正典
直通: 090-5668-4801　tel: 075-322-6830
e-mail: hori(a)kri-inc.jp

株式会社KRI　

近年の微細加工技術の進展により、マイクロエレクトロニクスやパワーデバイスなどが高性能化・高密度化・小型化が図られ、デバイスからの発熱は増加の一途にある。これまでは、熱対策としてヒートパイプなどが多く使用されて来ていたが、徐熱の問題は一段と深刻になってきており、新たな革新的な熱輸送・冷却技術の開発が待たれている。
弊社では、従来からマイクロポンプを用いた水冷の研究をおこなっていたが、冷却性能が追い付かないばかりか、ポンプを作動させる消費電力の問題があった。

これらの問題の解決策として、新規な磁性流体を用いた循環熱輸送デバイスの研究を進めている。磁性流体は粒子径10nm 程度の強磁性微粒子に界面活性剤を付着させ，水などの母液中に安定分散させたコロイド溶液である。磁性流体は液体状態で磁場に感応する性質を持った、黒色・不透明の液体である。この磁性流体の中でも、感温性磁性流体は，感温磁化特性（常温域において流体温度の上昇に伴い磁化が著しく減少する性質）を有するため，磁性流体の動力学的特性を磁場および温度により制御することが可能である。

本デバイスの原理・性能・応用

本デバイスの具体的な構成を図１に示す。テフロンやCuなどのチューブ状の流路の中に磁性流体を100％封入し閉ループ状に繋げ、排熱（図ではヒータ）を印加し、その近傍に永久磁石を配置するだけである。図2に示す通り、チューブの中の磁性流体が熱を吸収し動き出し、磁性流体がチューブを1周する間に熱を放熱し、また排熱を印可して駆動するという原理である。すなわち、熱だけを印加していれば永続的に駆動し続ける消費電力０の循環ポンプ型の熱輸送デバイスである。基本的には配置した磁石の前後の温度差に比例した駆動力が得られ、水系の磁性流体は低温排熱約30℃～約100℃範囲の印加であれば駆動が可能である。駆動能力としては、図1のφ3mmで長さ1mのチューブで約100℃印加により、原理的には40mm/秒程度の流速が得られる。

これまでの研究によりブレークスルーした点は、主に2つある。１つめは、ポンプとしての発生圧力つまり磁気体積力を向上させるために永久磁石磁気回路の工夫した点である。磁気体積力は磁性流体の磁化と磁場勾配の積で表され、f = M・∇H 磁性流体の磁化を上げるため高磁場で尚且つ流体進行方向の磁場勾配を高める適正な磁気回路をシミュレーションにより求めた結果、図３に示す様なネオジム磁石を用いた異極並列配置の磁気回路を考案した。

ちなみに磁気回路の中心部分は１Tの磁束密度となっている。２つめは、磁性流体の改良である。もともと磁性流体は油系のケロシンが一般的であったが、法規制に該当しない安全で熱物性の良い水を母液とし、磁性粒子を安定分散させ、感温磁化特性（磁化率）が高く、その上に粘度も約5cpsと低い磁性流体を開発できた点である。

本デバイスの熱輸送としての特性を見積ってみる。図4にチューブ径による熱輸送量を示した。熱輸送量＝流体の比熱容量×流体の密度×体積流量×温度差（磁気回路前後）である。この値は、チューブ（流路）が1本で長さ1.2m磁気回路のギャップ＝7mmの条件の場合である。チューブ径φ5mmの場合には、本開発品の水系磁性流体では約2ｋW～2.8ｋWもの熱輸送が達成される。これは、通常のヒートパイプと比較するとφ5mmと同サイズでは約100倍もの熱輸送量に当たる。さらにヒートパイプは熱輸送方向に重力依存性があるが本デバイスは重力依存性がない。

想定される応用例について図５に示す。電気・電子機器や通信機器、自動車分野などの冷却や熱輸送・熱制御、排熱回収など非常に多岐に渡る用途が考えられる。また、紙面の都合上説明は割愛したが、本デバイスは磁性流体が駆動している運動エネルギーを電磁誘導で外部に電気として取り出すことも可能である。これが実現できれば排熱を冷却・熱輸送しながら発電ができる夢のデバイスになり得る。

受託研究プロジェクト

弊社ではこれまで、図6の様な評価系を構築し、本熱輸送デバイスの基本的な熱輸送性能を評価し、応用の為のデーターを蓄積している。現在、「電源フリー磁性流体駆動デバイスの開発研究 Phase1」のマルチクライアントプロジェクトを募集しており、プロジェクトの成果として、下記の１）～３）を提供している。

１） 技術資料：理論検討結果、試作結果、評価結果、課題などのまとめ
２） 試作サンプル：磁性流体駆動デバイスの試作品を1台提供
３） 特許ライセンス：本技術に関するKRIの基本出願特許の有償での通常実施権の付与（一時金なしの通常より低率のランニングロイヤリティ）

また、Phase1プロジェクト終了のクライアント様を対象として、磁性流体駆動デバイスを各種用途に合わせた応用開発研究Phase2（シングルクライアントプロジェクト）も実施中である。一用途一クライアント様を基本とし、Phase2で得られた成果は全て個々のクライアント様に帰属する。

最後に、本磁性流体熱輸送デバイスの特徴を述べる。本技術は、ヒートパイプの同等サイズと比較して、①熱輸送量が2桁近く優れていること、②３m以上と長い距離の熱輸送も可能であること、③設置の制約がなく、フレキシブルな流路が使用できること、④将来的には熱輸送しながら発電も望めることなどが挙げられる。特に、入り組んだ筐体の中に3次元的に自由に流路を配置したい熱輸送・冷却などの用途がより好適であると思われる。

問い合わせ先
株式会社KRI　フェロ＆ピコシステム研究部
TEL: 075-322-6832 FAX：075-315-3095
藤井泰久
E-mail: ya-fujii(a)kri-inc.jp
http://www.kri-inc.jp/tech/dept/magnet.html

専門分野・研究テーマ
マイクロTAS、磁気応用、MEMSセンサ

株式会社KRI　

株式会社KRIでは薬剤や熱、光等のエネルギーを一切用いない長期的な抗菌効果を発揮する機能表面形成技術を開発した。
本技術により形成された機能表面は、菌だけでなく不活化が困難なカビ等の芽胞体の成長抑制にも効果がある事が実証されており、更には昨今、喫緊の課題となりつつあるウイルスの不活化にも効果が期待できる。
本機能表面は昆虫の羽が有する強い抗菌効果の源泉である微細ナノ構造のバイオミメティックに基づく。KRIではこの殺菌、防カビ効果を持つナノ構造を簡易、且つ安価なプロセスで構造表面に形成する事に成功した。
今回は人々の生活において身近な問題である菌やカビ対策、更にはアフターコロナにおいて安心・安全空間を提供できる技術の一端となりうる新しい概念に基づく衛生保持技術についてご紹介させて頂きたい。

【はじめに：水回り清掃におけるやっかいな菌、カビ】

生活環境における衛生保持は古くから身近な課題であり、誰しも１度は家庭の水回り清掃をして菌やカビと格闘した経験があるだろう。そして、菌、カビの除去が精神面、労力面含め大変な作業であるという実体感をお持ちではないだろうか。
菌、カビの清掃が埃や油汚れよりも大変なのは「彼ら」が生物である事による。菌であれば粘膜のような分泌物を自らを守るバリアとしてバイオフィルムを形成し、カビであれば簡単に胞子が飛散しないように根を張り強く固着する。
そのため菌、カビは一度繁殖してしまうと除去するためには、強力な薬剤を用い、且つ力強く払拭する必要があるが、頑張って綺麗にしても、清掃の手が届かない局所、例えばバスタブと壁の隙間のように清掃が困難な場所にカビの巣がある限り、何度でも胞子をまき散らしカビは生えてしまう。
つまり、面倒な水回り掃除から解放されるには永久的に菌、カビの増殖を抑制する事が必要となる。しかし、薬剤を用いた既存方法はいずれも有限の化学反応エネルギーや強い払拭力等の力学的エネルギーを都度必要とするため、短期間しか抑制機能を維持できない。
そこでKRIでは、化学反応などのエネルギーを用いない新しい殺菌原理に基づく事により、長期的に抑制効果が持続する新しい殺菌、カビ抑制技術の実現をターゲットとした研究を行っている。

【昆虫の羽が持つ殺菌力のバイオミメティクス】

実は昆虫の羽には興味深い生体機能として、殺菌効果を持つ事が知られている。
オーストラリアの生物学者であるElena Ivanova氏はこの抗菌効果について調べるため、トンボの羽を微視的に観察したところ、羽の表面は数百nm程度の超微小な突起に覆われている事が分かった（ref.1）。トンボの羽の材料自体には抗菌効果はないため、著者はこの突起構造自体が殺菌効果を持つのではないか、という仮説から、Si微細加工技術により人口的にトンボの羽の構造を再現したSiナノ突起構造（一般的にはブラックシリコンの呼称）を形成し、トンボの羽と幾つかの菌、胞子に対する不活化効果を検証した所、安定で不活性な材料（殺菌性がない）であるSiのナノ突起でもトンボの羽と同程度の効果が得られることがわかった。
この結果が指し示す重要な知見としては、トンボ等昆虫の羽が持つ殺菌効果は【材料に因らずナノサイズの構造によってのみ定義される】という事実である。つまり、殺菌力を発揮するナノ構造さえ形成すれば、どんな材料を使っても構わない、と言える。

ナノ構造に基づく殺菌原理は、微細な構造が対象に物理的なダメージを与え続ける事で不活化される、と考えられているため、本稿ではこの殺菌メカニズムを物理殺菌力と定義する。（ただし、この殺菌原理については未だ議論の渦中であり、本稿著者も観察等から鋭意解析中である）
物理殺菌力は上述のようにナノ構造に基づく物理的なダメージを源泉とするため、薬剤を用いた化学反応に基づく方法のような殺菌に伴う材料消費がない。よって、ナノ構造を維持できていれば、原理的には半永久的に殺菌効果を持続できる、と言える。
このようなエネルギー消費を伴わない殺菌方法は、化学反応以外の方法（例えばUVによるDNA損傷はUV励起に電気エネルギー、光触媒であれば光エネルギーが必要で暗環境では効果が得られない）を見ても他にないユニークな特徴であり、高度な生体機能のバイオミメティックならではの特徴と考える。

【KRIの物理殺菌技術開発方針とアプローチ】

KRIの本技術における基本的な開発方針は、量産性がある事を前提とした物理的殺菌効果をもつナノ構造形成プロセスの開発である。

殺菌やカビ除去などの衛生保持技術、製品は基本的に安価で大量生産を前提となることが一般的である。そのため、前述の微細加工Siナノ構造は緻密なナノ構造制御が可能ですが、高価な半導体加工技術を用いた枚葉加工なので、工業的な殺菌用構造材料としては不向きと考える。勿論、トンボの羽を大量に毟って使う事もできない。
そこでKRIでは、衛生保持技術の実用化に不可欠な要素として【安価である】【大量生産できる】、そして様々な製品に適用できるように【形状、基材材料自由度の高い形成プロセスである】、以上３点を前提にした昆虫のバイオミメティックナノ構造の概念を実現する構造形成プロセス開発を基本的な開発方針として研究を進めている。

【著者紹介】
吉川　弥（よしかわ　わたる）
株式会社KRI　フェロ＆ピコシステム研究部

■略歴
・2014　KRI入社
・MEMSや微細加工を主とした研究に従事
・2020　現在に至る

■専門分野・研究テーマ
殺菌技術、MEMS、形状記憶合金、半導体製造装置、プラズマ物理