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可視光応答性を発現するナノコンポジット光触媒の開発に関する研究
No full text九州工業大学博士学位論文 学位記番号:工博甲第391号 学位授与年月日:平成27年3月25日Chapter 1: Complete oxidation of acetaldehyde over a composite photocatalyst of graphitic carbon nitride and tungsten(VI) oxide under visible-light irradiation||Chapter 2: Synthesis high specific surface area nanotube g-C3N4 with two-step condensation treatment of melamine to enhance photocatalysis properties||Chapter 3: A facile approach to prepare novel g-C3N4/melamine-cyanurate composite photocatalyst with enhanced visible-light photoreactivity||Chapter 4: Novel nanocomposite photocatalyst prepared by planetary mill treatment of the mixture of melamine and WO
未利用果実アンカラへの過熱水蒸気処理の潜在的な利用とその酸化防止能力の評価
No full text九州工業大学博士学位論文 学位記番号:生工博甲第237号 学位授与年月日:平成27年3月25日1. Introduction and literature review||2. Engkala fruit: evaluation of its characteristics and antioxidant capacity||3. Evaluation of polyphenol content and antioxidant capacity in avocado fruit dried with superheated-steam||4. Fruits comparison and general discussion||5. Concluding remarks and suggestions for future researchIn the first chapter of the thesis entitled ‘Potential Use of Superheated Steam
Treatment In An Underutilized Fruit of Engkala (Litsea garciae) and Evaluation of Its Antioxidant Capacity’, an introduction on the study was given where the link between antioxidants, free radicals and degenerative diseases, which is the increasingly deterioration of the function or structure of the affected body tissues or organ over time, such as cancer, atherosclerosis, arthritis, gastritis, diabetes mellitus and neurodegenerative diseases were discussed. The onset of these diseases was confirmed by accumulation of free radicals that are produced from oxidation process as well as from toxic present in the environment. The damaging effects of the free radicals however can be stopped by the action of antioxidants supplied by plants when incorporated in a human diet. In the introduction, the role of polyphenols as antioxidants and their source especially from fruits were also discussed and engkala and avocado fruits, which belong in the same family were introduced as source of antioxidant in this study. Drying process of food was also discussed, emphasizing the use of freeze drying and superheated steam.
In chapter 2, the characteristics of engkala fruit and its antioxidant capacity was evaluated. The physical properties, nutritional composition and minerals composition were discussed. This study showed that engkala fruit, just like avocado is a fleshy fruit where the pulp accounted for more than 50% of the fruit weight. Nutritional compositions of engkala showed that this fruit is high in moisture, protein, carbohydrate, K, Na, Fe, Zn and Ca. Polyphenol content of engkala was determined by measuring the total phenolic and total flavonoid content. Antioxidant activities of engkala extracts were determined by using DPPH assay and ORAC assay. In DPPH assay, the concentration of the extract inhibiting 50% of the DPPH radical activity was measured as an indicator of the antioxidant activity. In this study, the edible part of the fruit which is the pulp showed highest activity when dried with superheated-steam at the temperature of 170°C. In ORAC assay, the oxygen radical absorbing capacity of the fruit extract was measured. The pulp of engkala also showed the same pattern, where superheated-steam dried pulp at the temperature of 170°C gave the highest ORAC value. This study showed that superheated-steam drying gave higher polyphenol contents and antioxidant activities in engkala pulp, while freeze drying gave higher results in the seed part of the fruit. The polyphenol compound present in engkala extract was also studies by using HPLC, TG/DTA, GCMS and LC-MS system.
In the third chapter, polyphenol content and antioxidant activities in avocado fruit was evaluated. The avocado pulp followed the same pattern as shown by engkala pulp, where the total phenolic, total flavonoid content as well as antioxidant activities in the pulp was significantly higher when dried with superheated-steam. The peel and seed on the other hand showed significantly higher results when freeze dried.
In the fourth chapter, the antioxidant capacity of both engkala and avocado fruits were compared. The data showed that engkala pulp and seed showed higher antioxidant capacity compared to avocado. The peel on the other hand showed higher antioxidant capacity of avocado compared to engkala peel. Considering the edible part of the fruit, engkala was ranked higher than avocado where antioxidant capacity was in concern.
The final chapters remark the conclusion of the whole study. It was concluded that both superheated-steam drying and freeze drying can offer their advantages in application of dried fruit production, where superheated-steam drying was preferred in drying the pulp of engkala and avocado, while freeze drying was the preferred method of drying for the seed and peel of engkala and avocado. The high potential of the by-products as given by the high antioxidant capacity especially when freeze dried suggested that they could be utilized and developed as natural antioxidants or food additives
球体駆動式全方向移動機構の安全性向上に関する研究
Get PDF九州工業大学博士学位論文 学位記番号:生工博甲第239号 学位授与年月日:平成27年3月25日第1章 緒論||第2章 球体駆動式全方向移動機構の原理およびロータ材料の選定||第3章 非接触センサを用いた全方向衝突検知装置の開発||第4章 安定化装置付き球体駆動式全方向移動電動車いすの試作||第5章 自在キャスタを用いた球体駆動式全方向移動機構の開発||第6章 結論ロボットの市場は2020 年には2.9 兆円，2035 年には9.7 兆円にまで成長し，この内サービス分野の市場は2035 年には全体の半分を占めると予想されている．サービス分野では，警備ロボットや掃除ロボットといったサービスロボットや，パーソナルモビリティなどの移動支援装置が開発されている．これらのロボットや装置は，主に屋内環境での利用を想定しているため，それらの移動機構は移動効率の高いものが望ましい．従来の操舵型の移動機構よりも移動の自由度が高く，移動効率の高い移動機構として，これまでに全方向移動機構が開発されてきた．特に，フリーローラ付き車輪を用いた全方向移動機構は，ホロノミックな全方向移動を実現する上で最も多く用いられている．この理由としては，既存の車輪をこれらの特殊車輪に置き換えるだけで全方向移動を容易に実現できるということが挙げられるが，フリーローラが床面に対して不連続に接地することによる振動の発生や，フリーローラに依存する低い段差乗越え能力といった問題が指摘されている．
屋内で活躍するロボットまたは移動支援装置のプラットフォームとして用いる機構には，平面走行だけでなく，段差や溝の走破性能が高いことも必要であると考えられる．屋内環境における効率的な移動を可能にする新たな移動機構として，我々は以前，球体を駆動輪として用いた球体駆動式全方向移動機構を開発した．先行研究において開発された試作機は，段差や溝，傾斜のある環境において，オムニホイールを用いた全方向移動機構よりも高い走行性能を示した．
しかしながら，従来の球体駆動式全方向移動機構には，球体支持部にボールキャスタを用いたことによるメンテナンス性の悪さや，キャスタの表面が傷つくことによる錆や騒音といった問題があった．また，車幅が大きく，狭い通路やドアを通る余裕がほとんど無いという問題もあり，狭い場所における利便性を向上させる必要があった．さらに，電動車いすへの応用の際には，段差や傾斜を走行する際の安全性の確保が重要であると考えら
れる．
本研究では，球体駆動式全方向移動機構の将来における利用・普及を促すため，本機構の安全性の向上を目的とし，従来機の課題を解決するだけでなく，動作中の安全性を確保するための装置の開発を目標とする．
本論文では，まず安全性の向上に関して，電動車いすや自律移動ロボットへの応用を考え，安全性の向上のための安価で高精度な全方向衝突検出装置の開発を行う．さらに，小型化によって発生すると考えられる段差や傾斜走行時の安定性の低下を抑えるために，台車と座面の間に駆動部を設けた安定化装置の試作を行う．また，球体の駆動効率を改善するためにロータ(回転子) の素材の検討を行い，利便性の向上に関しては，従来の球体駆動式全方向移動機構のメンテナンス性や騒音といった課題を解決するための手法として，球体支持部をボールキャスタから自在キャスタに置き換えることを提案し，試作機の開発を行う．
本論文では，以下の手順で研究成果を報告する．第1 章では，研究の背景と目的を述べる．第2 章では，球体駆動式全方向移動機構の駆動原理及びこれまで開発されてきた機体を紹介するとともに，駆動部に用いるロータ材料の選定を行う．第3 章では，全方向における衝突検出のための装置として，非接触センサを用いた全方向衝突検知バンパーを開発し，バンパーの変位測定精度の評価を行う．第4 章では，段差・傾斜走行時の安定性の確保として台車と座面の間に2 自由度の駆動部を設けた安定化装置を開発し，動作実験を通して装置の評価を行う．さらに，第5 章では，球体駆動式全方向移動機構の利便性向上のための工夫として，球体支持部の改良案を提案し，走行実験を通して従来機との比較を行う．また，荷重が加えられた場合の走行性能についても検証する．最後に，第6 章で本研究で得られた新しい知見をまとめている
メタル細線をバックコンタクト電極に用いた透明導電膜を必要としない色素増感太陽電池の作製と光電変換特性
Get PDF九州工業大学博士学位論文（要旨） 学位記番号：生工博甲第244号 学位授与年月日：平成27年9月25
Elucidation of Mechanism and Development of Diagnostics of Copper Sulfide Corrosion in Oil-immersed Transformer
Get PDF九州工業大学博士学位論文 学位記番号:工博甲第388号 学位授与年月日:平成27年3月25日第一章：序論||第二章：絶縁紙上での硫化銅生成メカニズムの解明||第三章：硫化銅副生成物を用いた既設器の異常診断技術の開発||第四章：硫化腐食抑制対策の検討||第五章：総括近年、主に海外に設置されている電力用油入変圧器において、絶縁紙上に硫化銅が析出して絶縁不良を引き起こす不具合が報告されている。この硫化腐食問題による機器の品質問題は深刻化し、国際電気標準会議（IEC：International Electrotechnical Commission）のTC 10会議では硫化腐食問題に関する状況と検討結果の報告がなされ、国際大電力システム会議（CIGRE：International Council on Large Electric Systems）では硫化腐食のメカニズム、診断方法、抑制方法とリスクアセスメントのガイドラインを作成すべく、CIGRE A2-32が設立された。筆者は、CIGRE活動の一環として、電力用油入変圧器の硫化腐食の原因究明および診断方法の開発に取り組んだ。
第1章は『序論』であり、硫化腐食問題に対するこれまでの研究動向を調査して、研究課題を設定した。既報によれば、硫化銅生成の原因物質は金属不活性剤として絶縁油へ添加されたDibenzyl disulfide（以下、DBDS）であると報告されている。硫化銅生成反応は、DBDSが銅線と反応してCu-DBDS錯体を形成し、この錯体が絶縁油へ溶解することで絶縁紙へ移行する。その後、ラジカル反応によりベンジルラジカルとベンジルスルフェニルラジカルが放出されて絶縁紙上で硫化銅に分解するという反応メカニズムが明らかとなっている。しかしながら、絶縁油にDBDSが添加されていても銅線には確実に硫化銅が析出するものの、硫化銅が絶縁紙に析出する油とそうでない油が存在することが分かった。本論文の1つ目の課題は、絶縁紙上での硫化銅析出を促進する影響因子を明確にし、硫化腐食メカニズムを解明することである。
絶縁油の硫化腐食性試験方法として、IEC 62535が規定されている。この試験方法は、絶縁油へ紙巻銅板を浸漬して加熱した後、絶縁紙と銅板の目視観察で硫化銅析出の有無を判断する方法である。この試験方法は、絶縁油へのDBDS添加の有無を簡易的に判別する手法として非常に有効である。しかしながら、絶縁油へ添加されたDBDSは銅線との反応で消費されるため、既設器ではDBDSが枯渇している場合がある。この場合、既設器から採取した絶縁油を用いて機器を診断することはできない。本論文の2つ目の課題は、既設器から採取した絶縁油中から硫化銅副生成物を分析して機器の異常を診断する手法を提供することである。さらに、機器の異常診断で危険性を検知した場合、その対策が必要となる。1,2,3-Benzotriazole（以下、BTA）などの金属不活性剤は絶縁油に添加
することで硫化銅抑制剤としても効果を発揮する。このBTAは銅線表面に数～数10nmの錯体被膜を形成する。この被膜がDBDSと銅線との反応を防ぐことで硫化銅生成反応を防ぐことができる。このような硫化銅抑制剤を実器に適用して運用するためには、硫化銅抑制効果とその持続性を明らかにすることが必須である。本論文の3つ目の課題は、硫化銅抑制剤の効果の持続性を検証し、実器における抑制対策の運用について考察することである。
第2章には、『絶縁紙上での硫化銅生成メカニズムの解明』を記述する。絶縁紙への硫化銅析出の影響因子を明らかにするため、酸素と酸化防止剤である2,6-Di-tert-butyl-p-cresol（以下、DBPC）の影響を検証した。その結果、酸素とDBPCによって絶縁紙上の硫化銅析出が促進されることが明らかとなった。硫化銅生成反応においてCu-DBDS錯体はラジカル反応で硫化銅へ分解するが、錯体が分解してラジカルを放出した瞬間に他のラジカルがあれば、硫化銅にならず錯体へ戻ることができる。DBPCは酸素によってラジカルを放出してDBPCラジカルへと変化し、Cu-S-DBPC錯体が形成すると考えられる。この錯体も油中に溶解することができるため、絶縁油中での錯体寿命が長くなることで絶縁紙へ硫化銅が移行しやすくなると考えられる。
第3章には、『硫化銅副生成物を用いた既設器の異常診断技術の開発』を記述する。本診断方法は、Cu-DBDS錯体とCu-S-DBPC錯体が硫化銅へ分解する際に放出されるベンジルラジカルとベンジルスルフェニルラジカルから生成される硫化銅副生成物を絶縁油から検出する方法である。IEC 62535を模擬した硫化銅生成試験を実施し、生成される硫化銅副生成物の種類を調査した。その結果、酸素非存在下ではベンジルラジカル同士の反応生成物であるBibenzyl（以下、BiBz）とベンジルラジカルとベンジルスルフェニルラジカルの反応生成物であるDibenzyl sulfide（以下、DBS）が生成することが分かった。酸素存在下では、ベンジルラジカルの酸化によって生成するベンジルペルオキシラジカルからベンジルアルコール、ベンズアルデヒド及び安息香酸が生成することが分かった。さらに、絶縁油中にDBPCが添加されている場合には、ベンジルラジカルとDBPCラジカルの反応生成物が生成されることを明らかとした。これらの硫化銅副生成物はDBDSが枯渇した後も絶縁油から長期間検出可能であるため、既設器の硫化銅生成を診断する指標となる。
第4章には、『硫化腐食抑制対策の検討』について記述する。硫化銅抑制剤の効果とその持続性について検証した。硫化銅抑制剤は熱および酸素によって劣化することで、その効果を失うことが分かった。このため、絶縁油中の硫化銅抑制剤濃度を管理して濃度が低下した場合には機器への追加添加が必要となる。
第5章は、本論文の『総括』である。前述した絶縁紙上での硫化銅生成メカニズム、硫化銅副生成物を用いた既設器の異常診断技術、検討した硫化腐食抑制対策を考慮して変圧器のメンテナンスフローを作成した。このフローによって、機器の運用方法を簡略化できた。本論文では学術的意義の観点から、絶縁紙へ硫化銅析出を促進する影響因子が酸素とDBPCであることを明確にし、これらの因子を絶縁紙上での硫化銅析出メカニズムへ反映させた。さらに、酸素およびDBPCの影響を反映した硫化銅副生成物を明確にし、既設器における硫化腐食の診断を可能とした。また、工学的意義の観点から、構築した硫化銅診断技術を用いた変圧器のメンテナンスフローを作成することができた
Numerical Simulation of Alveolar Bone Regeneration and Angiogenesis - Building a Coupled Model -
Get PDFThe 6th TSME International Conference on Mechanical Engineering, 16-18 December 2015, at The Regent Cha-am beach Resort, Hua-Hin, Thailand.Alveolar bone is the substance that supports teeth. Regeneration of alveolar bone after tooth extraction is known to be adaptively constructed with Ca2+consumption, which is secreted from the blood vessels. Thus, there is a strong relation between alveolar bone regeneration and angiogenesis and Ca2+ secreted from blood vessels. In addition, bone formation is affected by the mechanical force around it and shape remodeling by osteoblasts and osteoclasts. Therefore, in this study, an angiogenesis model, a Ca2+ transport model, stress analysis model, and reaction-diffusion model are constructed and calculated at the same time as the coupled analysis model of bone formation. Thus, the bone regeneration model is constructed using the above factors and compared with the data or images of the actual phenomena
Residual stress generation mechanism for hot strip composite rolls during quenching process
Get PDFProceedings of 4th International Conference on Fracture Fatigue and Wear, FFW 2015, Ghent University, Belgium, 27-28 August 2015Composite rolls are widely used in hot rolling mill because of the excellent hardness, wear resistance and high temperature properties. During hot rolling process, composite rolls are subjected to heating-cooling thermal cycles from the hot strip contact and water cooling. The thermal stress is added to already existing residual stress. The thermal fatigue cracking appears at roll surface, and the fracture is possible happen in roll centre when the tensile stress exceeds the centre strength. Therefore, residual stress plays an important role in composite roll. In this paper, FEM (finite element method) simulation is performed to investigate the generation mechanism of the residual stress during quenching process. It should be noted
that a large number of experimental data of the core and shell materials are utilized for the wide range of
temperature considering the quenching process. The results verify that initially the tensile stress appears on the roll surface but finally the compressive stress occurs
有線/無線ネットワークと電力線搬送通信環境におけるエンド―エンド間のTCP通信性能の向上技術に関する研究
No full text九州工業大学博士学位論文 学位記番号:情工博甲第300号 学位授与年月日:平成27年3月25日1 Introduction||2 IEEE 1901 (PLC) and IEEE 802.11 (Wireless LAN) Technologies||3 TCP: Transmission Control Protocol||4 Network-Supported TCP Rate Control for the Coexistence of Multiple and Different Types of Flows on IP over PLC||5 Cooperative Transmission Scheme Between PLC andWLANto Improve TCP Performance||6 Concluding Remark
