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水溶液の凍結・融解に伴うpH変動測定システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04183
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21030:計測工学関連
研究機関愛知工業大学

研究代表者

山田 章  愛知工業大学, 工学部, 教授 (20377815)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード凍結濃縮 / pH / ISFET / 半導体イオンセンサ / 微小流体デバイス
研究成果の概要

凍結濃縮は、水が凍る過程で物質が濃縮される現象で、食品分野で多用されている。本研究では、凍結濃縮に伴う水のpH変化を測定するためのシステムを構築し、凍結過程及び融解過程におけるpH変化を実測定した。測定には半導体イオンセンサISFETと微小流体デバイスを組み合わせた測定デバイスを用いた。凍結濃縮によるpHの変化は、溶液の種類、氷の大きさ、凍結温度によって異なった。氷の大きさが大きく、凍結温度が高いときに凍結濃縮によるpH変化は大きかった。水道水の場合、凍結によるpHの変化は1.8pHにも登った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

凍結濃縮は食品産業や生命科学分野に関わる現象です。この中で、水の水素イオン濃度(pH)は溶液に含まれる物質に影響を与えるため重要な指標ですが、凍結・融解に伴ってどの程度変動するかはよくわかっていません。pHの変化を理解することで食品の処理方法、保管方法等において知見が深まり、より効率的で味の良い食品保存方法の開発に繋がっていくことが期待されます。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] Deterioration of the Mechanical Properties of FFF 3D-Printed PLA Structures2020

    • 著者名/発表者名
      Yonezawa Asahi、Yamada Akira
    • 雑誌名

      Inventions

      巻: 6 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.3390/inventions6010001

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strength changes due to the immersion for poly(lactic acid) test pieces made from 3D printer2019

    • 著者名/発表者名
      Asahi Yonezawa, Miho Suzuki, Kohei Takeda, Akira Yamada
    • 雑誌名

      2019 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science

      巻: - ページ: 208-211

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of the Deterioration of the Mechanical Properties of Poly(lactic acid) Structures Fabricated by a Fused Filament Fabrication 3D Printer2019

    • 著者名/発表者名
      Miho Suzuki, Asahi Yonezawa, Kohei Takeda, Akira Yamada
    • 雑誌名

      Inventions

      巻: 4 号: 1 ページ: 21-21

    • DOI

      10.3390/inventions4010021

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of the strength characteristics of biodegradable polymer structures fabricated by a 3D printer using different nozzle scan patterns2018

    • 著者名/発表者名
      Miho Suzuki, Asahi Yonezawa, Kohei Takeda, Akira Yamada
    • 雑誌名

      2018 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science

      巻: - ページ: 113-115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ノズル走査方向の異なる3Dプリンタ製ポリ乳酸構造物の浸漬に伴う強度変化2020

    • 著者名/発表者名
      米澤 旭、岩田 知浩、竹本 航平、日置 涼、山田 章
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会大会, PO-2-046
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 冷凍保管された3Dプリンタ製ポリ乳酸構造物の強度特性2020

    • 著者名/発表者名
      米澤 旭,斎藤海真,山田 章
    • 学会等名
      日本機械学会2020年次大会 講演論文集,J02118
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 作製方法の異なるポリ乳酸構造物の浸漬に伴う強度特性の相違2020

    • 著者名/発表者名
      米澤 旭,岩田 知浩,竹本 航平,日置 涼,山田 章
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第42回研究会, 3P20, p.114
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ処理による3Dプリンタで成形したポリ乳酸構造物の浸漬に伴う強度および親水性への影響2020

    • 著者名/発表者名
      米澤 旭,山田 章
    • 学会等名
      第29回日本コンピュータ外科学会大会, J JSCAS 22(4), p. 361
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 半導体イオンセンサISFETを内蔵した微小流体デバイスによるpH測定法と凍結濃縮現象解明への応用2019

    • 著者名/発表者名
      山田 章, 瀬戸 将一朗, 米澤 旭
    • 学会等名
      第58回 日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 3Dプリンタで成形した充填率の低いポリ乳酸製試験片の分解に伴う強度特性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      米澤 旭, 鈴木 美保, 武田 亘平, 山田 章
    • 学会等名
      第58回 日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ曲げ試験法による生分解性樹脂の強度特性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      米澤旭,丹羽 亮介,伊原 幸靖,生津 資大,山田 章
    • 学会等名
      日本機械学会2019年度年次大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 3Dプリンタで成形したポリ乳酸構造物の分解に伴う強度変化へのプラズマ処理の影響2019

    • 著者名/発表者名
      米澤旭,山田 章
    • 学会等名
      第27回日本コンピュータ外科学会大会特集号
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 3Dプリンタで成形したポリ乳酸製構造物の保管環境による強度変化の相違2019

    • 著者名/発表者名
      米澤 旭、岩田知浩、山田 章
    • 学会等名
      第32回バイオエンジニアリング講演会論文
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 3Dプリンターで成形した生分解樹脂製構造物の分解メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 美保、武田 亘平、山田 章
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ポリ乳酸の保管条件の違いによる強度特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木美保、 岩橋功樹、武田亘平、山田章
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3Dプリンタで成形したポリ乳酸試験片の分解に伴う強度特性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      米澤 旭、鈴木 美保、武田 亘平、山田 章
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 充填率の異なる3Dプリンタ製生分解構造物の分解に伴う強度特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木美保、武田亘平、山田 章
    • 学会等名
      第26回日本コンピュータ外科学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 鈴木美保、米澤 旭、武田亘平、山田 章2018

    • 著者名/発表者名
      3Dプリンタで作製した低充填率の生分解性構造物の機械的特性の評価
    • 学会等名
      第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3Dプリンタで加工したポリ乳酸の保管環境の曲げ強度特性への影響2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 美保、岩橋 功樹、武田 亘平、山田 章
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第68期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3Dプリンタで成形した充填率の低いポリ乳酸試験片の分解に伴う強度特性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      米澤 旭,鈴木 美保,武田 亘平,山田 章
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第68期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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