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Bioactive PMMA bone cement modified with combinations of phosphate group-containing monomers and calcium acetate
Get PDFBone cement from polymethylmethacrylate powder and methylmethacrylate liquid has been successfully demonstrated as artificial material to anchor joint replacements in bone. However, it lacks the capability to bond directly to bone, so long-term implantation leads to an increased risk of loosening. Bioactive materials show better performance in fixation to bone, and the chemical bonding depends on bone-like apatite formation. This is triggered by surface reactions with body fluid. For these reactions, superficial functional groups like silanol (Si–OH) are ideal sites to induce apatite nucleation and the release of Ca2+ ions accelerates the apatite growth. Therefore, incorporation of materials containing these key components may provide the cement with apatite-forming ability. In this study, phosphoric acid 2-hydroxyethyl methacrylate ester or bis[2-(methacryloyloxy)ethyl] phosphate supplying a phosphate group (PO4H2) was added into methylmethacrylate liquid, while calcium acetate as a source of Ca2+ ions was mixed into polymethylmethacrylate powder. The influences of the combinations on the setting time and compressive strength were also investigated. Apatite was formed on the cements modified with 30 mass% of phosphoric acid 2-hydroxyethyl methacrylate ester or bis[2-(methacryloyloxy)ethyl] phosphate. The induction period was shortened with increased amounts of Ca(CH3COO)2. The setting time could be controlled by the Ca(CH3COO)2/monomer mass ratio. Faster setting was achieved at a ratio close to the mixing ratio of the powder/liquid (2:1), and both increases and decreases in the amount of Ca(CH3COO)2 prolonged the setting time based on this ratio. The highest compressive strength was 88.8 ± 2.6 MPa, higher than the lowest limit of ISO 5833 but was lower than that of the simulated body fluid-soaked reference. The increase of additives caused the decline in compressive strength. In view of balancing apatite formation and clinical standard, bis[2-(methacryloyloxy)ethyl] phosphate is more suitable as an additive, and the optimal modification is a combination of 30 mass% of bis[2-(methacryloyloxy)ethyl] phosphate and 20 mass% of Ca(CH3COO)2
高効率色素増感太陽電池を目指した色素および素子構造に関する研究
No full text九州工業大学博士学位論文 学位記番号:生工博甲第242号 学位授与年月日:平成27年9月25日1. Introduction||2. Dye-sensitized Solar cells||3. Experiment and Measurements||4. DSSCs based on axially ligated phosphorus-phthalocyanine dyes||5. TCO free Dye sensitized solar cell using flat Titanium sheet||6. Conclusions and future prospectsCurrent world population has reached 7.3 billion. With this huge population, demand of
energy is rapidly increased. The standard of living is also growing, which increases demand
of energy in near future. Fossil fuels are currently the main resource to provide energy which
are not unlimited. Problems on fossil fuels energy are not only lack of resource but also
creating the environmental problems. Oil based energy waste such as carbon monoxide (CO)
and carbon dioxide (CO2) block heat in atmosphere and accelerate earth surface temperature
to trigger global warming. From this point of view, we need a suitable energy substitute as
soon as possible.
Dye sensitized solar cell (DSSC) using the principle of natural photosynthesis are now
currently at the verge of commercialization having similar photoconversion efficiency as
compared to amorphous silicon solar cells. DSSCs or well known as Gr?tzel cells, consist of
n-type semiconductor such as titanium dioxide (TiO2), tungsten oxide (WO3), zinc oxide
(ZnO) or tin dioxide (SnO2), with the light absorber. The structure is different from all solar
cell mentioned above where light is being absorbed by the semiconductor materials itself.
Relatively low cost and easy manufacturing process make DSSCs one of candidates for
future solar energy resources. DSSCs reached up to 13% of efficiency in recent days. There
are several barriers in DSSCs commercialization, for instance, utilization of only visible
region of solar spectra, high cost of transparent conductive Oxide (TCO) glass, and so on.
Our final goals are to extend the photo sensitivity of DSSCs to far-red and NIR area, to
change the structure of DSSCs into back-contact DSSC in order to totally remove the TCO
parts, and to fabricated cylindrical structure for harvesting more light in a day and decreasing
wind resistance.
Chapter 1 deals with our research motivation, kinds of renewable energy, review about
photovoltaics cell and propose of our present work. In chapter 2, the detail about the structure
and working principle of DSSCs are discussed. The main components in DSSCs are
explained in details and barriers of DSSCs commercialization also are discussed. In chapter
3, the DSSCs characteristics and cells performance calculation are deliberated. All
experiments conducted in this thesis are described in this chapter.
Chapter 4 described the new dyes. Phosphorus-phthalocyanine dye was used to cover IR region. Without conventional anchoring groups such as carboxylic acid (-COOH), phosporusphthalocyanine
dyes could be attached onto titania surface with P-O-Ti linkage. Furthermore,
modification of the side chain at α-position of the sensitizer was done to optimize the
HOMO-LUMO level.
In chapter 5, novel DSSC structure are discussed. Titanium sheet with micro holes (FTSMH)
was utilized as photo-anode and as counter electrode to completely eliminate TCO from
DSSCs in flat as well as in cylinder structure. In flat back-contact DSSC, hydrogen peroxide
treatment was used to modifu the titanium surface to make TiO2 nanosheets, which leads to
enhancement of short circuit current and open circuit voltage. Reduction of electrolytic gap
was carried out to optimize IPCE in 300-400 nm wavelength region. In cylindrical structure,
TCO-less cylinder DSSCs ware fabricated by folding the FTS-MH sheet and Ti-based
counter electrode and inserted into heat shrinkable tubes. It was proved that the process
enhanced the photovoltaic performance to the cylinder DSSC.
In last chapter we discuss about results and further optimizations prospect from current
works and hopefully help researcher and industry to accelerate commercialization of DSSCs
in near future
A Breif and Effective Explanation of a Technology for the Environment totOrdinary People in Science Communication - A Case Study Using a Method for Recovery of Several Metals
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243号 学位授与年月日:平成27年9月25日１章 序論 ||2 章 災害廃棄物広域処理に関するリスクコミュニケーションにおける参加者アンケートの分析||３章 環境技術の専門的な知識を簡潔にわかりやすく伝える構成の試行と比較||４章 環境技術を簡潔にわかりやすく一般の人に伝える社会実験||5 章 結言専門家が一般の人に環境技術の専門的な知識を伝達する場合としては、一般の人の興味を醸成する市民講座やサイエンスカフェなどのサイエンスコミュニケーションや、廃棄物処分場建設予定地で近隣住民の人と事業者で行われるようなリスクコミュニケーション、事故や災害時に緊急に行われるクライシスコミュニケーションと、状況によって専門家からの伝え方も異なる。科学技術コミュニケーションの研究は多く行われているが、教育や心理関係の研究者による研究が多く、実際の当事者である科学技術の専門家が自ら関わる研究は少なく、環境技術に関して専門家の立場で伝達を行い、テスト式での理解度の確認やインタビューなどで自らその伝達状況を確かめている研究は知る限りではない。そこで本研究はリスクコミュニケーション等で、専門家から一般の人へ環境技術に関する専門知識がわかりやすく伝えられることを目的として、専門家が把握すべきリスクコミュニケーションの実際の状況把握と、それに基づいた伝達方法の試行と理解状況の確認、および理解度に影響を及ぼす因子の探求を行う。(1 章)
本研究ではまず、リスクコミュニケーションの実際の状況把握のために、東日本大震災によって発生した、放射能の影響が懸念された災害廃棄物の広域処理の受け入れ検討に関して行われた北九州市でのリスクコミュニケーションの状況を客観的に可視化した。環境技術の専門家がタウンミーティング等の説明応答者として関わったこの事例に関して、地方自治体がホームページに公表している参加者アンケートの自由記述データを、フリーで公開されているテキストマイニングのソフトを用いて分析した。市外からの参加者が35％で、参加者の年代層も若い全市的なタウンミーティングでは、“絶対反対”という強い拒絶がみられる一方、地元説明会・住民説明会では、不安もみられるものの復興支援の意見が多く、従来廃棄物処分場建設でいわれるNIMBY 現象とは異なる可能
性がみられた。一方、どの説明会の分析図にも「時間が短い」という意見がみられ、限られた時間の中で住民が知りたい情報が十分に伝えられていないことがわかった。“ヤジが多い”という言葉もみられる状況の中で、応答にあたる専門家は、短くわかりやすく伝えなければならない状況がわかった。(2 章)
次に、前述の状況分析をうけて、環境技術を短くわかりやすく伝えるための試行とその理解状況の確認行うために、自らが関わる金属回収技術Salt Extraction を題材に、専門家の立場で２つの社会実験を行った。まず、プレゼンテーション（以下、プレゼンと記す）の難易度や構成の順序を変えた４つの異なるプレゼンを作成し、それを一般市民のモデルの公立大学の文系学部の学生に行い、それぞれのプレゼンの理解度の違いをテスト式の質問等によって検証した。その結果、プレゼンの構成によって理解度に違いが見られ、“たとえ”や元素記号の使用などについての留意点を得た。専門家のモデルと考える国立工業大学で該当分野を専攻する学生にも同一の実験を行ったが、一般市民と専門家では知識や理解しやすいプレゼンに関しても違いがあった。（３章）
次に、4 つのプレゼンモデルの中で最良の理解を得たプレゼンに改良を加えて作成したひとつのプレゼンを、スノーボールサンプリングで募集した20 代から70 代までの男性・女性101 人の一般の人に、対面で実証実験を行った。内容は、環境技術のプロセス自体と、その社会的意義である。理解度をテスト形式、感覚的な理解、キーワード記入の３種類の方法で検証し、自由記述と面接調査もあわせて行うことにより、一般の人に専門的な知識を伝える時に留意する点や、理解をさまたげる理由および理解度に影響を及ぼすものは何かを調べた。おおむね良好に理解されたプレゼンだったが、より理解されるための留意点も見出された。義務教育で習う言葉でも日常的に使われていない言葉は“専門用語”と思われ理解を阻害することなど、専門家が伝達する時に気をつけなければならないことがわかった。
一般の人の理解度に影響する可能性のある因子として、実証実験参加者の理解度と理科学習歴、理系意識等の比較を行った結果、60 歳以上の年齢層で理解度に個人差が大きいことがわかった。また、学校での理科学習歴が多く長いほど、科学の基礎的な知識があり、新しい知識に関する理解度も高く、理科学習終了後の経過年数が多くても理解度に大きな低下はみられなかった。一方で「自分は理系」と思うか否かと理解度には相関がみられなかった。(4 章)
学校教育において理科教育を長く多く受けた人は、学校での教育を終えた後も、業務や様々な機会を通して科学技術に関する知識を得ていることが多いと考えられ、これが新しい科学技術の専門的な内容の理解にもつながっていると本研究の結果から推測できる。学校において理科教育をしっかり受けることや、学校教育を終えた世代でも、さまざまな形で科学技術情報を学ぶことで、リスクやクライシスで新しい問題に対峙した時も、新しい科学技術の情報に関しての理解が容易にできると今回の結果より考える。そして環境技術を含めた科学技術の専門家は、平素においても一般の人に情報発信を行うことで、そのための貢献ができると考える。なお、社会実験用に制作したプレゼンは義務教育程度の内容にして、約７分間で、トピックスごとの時間配分等を示しているため、分野が違っても他の環境技術に関してプレゼンを行う場合の参考になると考える。本研究はひとつのケーススタディではあるが、これまで行われることが無かったリスクコミュニケーション等のための、環境技術を専門家から一般の人へわかりやすく伝えるための具体的な研究として意義があると考える。今後の専門家からの伝達の課題としては、参加者になんらかのバイアスがある場合の伝え方や、インタープリターなどを介した場合の伝え方、図を使わない伝え方などがある。また広義で、教育機関における理科教育や大人になってからも科学技術等を学ぶ機会の創造と実践が課題となる。(5 章
超小型衛星用の電気二重層キャパシタの検証に関する研究
No full text九州工業大学博士学位論文 学位記番号：工博甲第406号 学位授与年月日：平成27年12月25日INTRODUCTION||BACKGROUND AND LITERATURE REVIEW||DESIGN CONSIDERATIONS AND GROUND TESTING OF ELECTRIC DOUBLE CAPACITOR AS AN ENERGY STORAGE||LABORATORY VERIFICATION OF EDLC BASED POWER SYSTEM FOR A CUBESAT MISSION||GENERAL CONCLUSION AND FUTURE ISSUE
Direct thickness measurement of doctor-bladed liquid film on gravure roll surface
Get PDFThis paper was presented at the 17th International Coating Science and Technology Symposium, September 7-10, 2014, in San Diego, CA (USA).We provide experimental evidence that the liquid film remaining on a doctor-bladed gravure roll surface significantly influences the liquid transfer from the engraved roll surface to a moving substrate. The local free surface profiles of doctor-bladed liquid films were directly measured on both tri-helical grooves and lands (the nongrooved areas between grooves) at different roll speeds and blade thicknesses. The liquid film covered the roll surface with a finite thickness on the lands below the critical capillary number. An increase in the capillary number led to a transition from a fully filled to a starved configuration, in which the liquid barely remained on the lands and partly filled the grooves with a concave surface profile. The liquid transfer ratio monotonically decreased with a decrease in the liquid thickness on the gravure roll surface, obeying a single curve for different blade thicknesses. Furthermore, the decrease in liquid thickness promoted a flow instability transition from unstable dripping though a stable state with a uniform surface to a cascade
Development of ultra-small current sensor for IGBT modules: Proposal of high accuracy sensor structure and Construction of original design method
Get PDF電子デバイス/半導体電力変換 合同研究会, 10月29日-30日, 2015年, 長崎歴史文化博物館, 長崎県Ultra-small sensor applied print-circuit-board (PCB) technology has been developed. The current sensor has been realized high accuracy and smaller and thinner by principle of Rogowski coil and application of PCB technology. To apply for various structures of IGBT modules, we developed a program that can analyze the characteristics of the arbitrary shape sensor in MATLAB, and design the sensor in a short-time
A novel method of computing the Stess intensity factors of the interfacial cracks
Get PDF16th International Conference on Electronic Packaging Technology (ICEPT 2015), August 11-14, 2015, Changsha, ChinaBi-material interface and multi-layer systems are widely observed in modern microelectronic applications. When the external load reaches a critical level, the crack either extends along the interface or kinks out of the interface, and finally leads to the catastrophic failure. In fracture mechanics, stress intensity factor, mode mix ratio and strain energy release rate are normally used as parameters to evaluate the adhesive toughness and failure prediction of bi-material interfaces. In this research, a new efficient method based on the finite elements and the extended proportional method using nodal-displacement behind the crack tip was introduced to obtain the stress intensity factors, then the strain energy release rate could be computed by using its relationship with the stress intensity factors. The robustness and accuracy of the current proposed method was discussed by comparing the solution results proposed by other researchers. It was found that the average error is less than 1% for the stress intensity factors, and it can get accurate results with rather coarse finite element meshes. Furthermore, the current method is fairly efficient and less computational resource consuming. The current method could be used as an effective tool in the reliability analysis of the bonded multi-layers in microelectronics
New Design Method for Electronic Equipment - Co-design of Digital Mobile Devices -
Get PDF九州工業大学博士学位論文 学位記番号:工博甲第397号 学位授与年月日:平成27年9月25日第1章 背景と目的 || 第2章 エコシステムを形成するモジュール(e-モジュール)の協調設計環境の構築 || 第3章 製品レベルの協調設計を可能にする設計スキームの提案 || 第4章 協調設計を可能にする高精度解析モデルの構築方法の具体例 || 第5章 e-モジュール新設計手法の適用例と将来技術 || 第6章 結