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バイオミメティクス02 サメ肌編

サメ肌

海や川などのあらゆる水辺に生息する魚は、泳ぐために独自の進化を遂げてきました。
種によって水の抵抗を減らす、あるいは利用することを効果的に行っています。
今回お題にあげたサメの仲間もその1つです。

サメの仲間は「サメ肌」と呼ばれる硬くて鋭い鱗を持っています。
ちょっとお高いお蕎麦屋さんなんかでワサビをするときに使うあれです。
このサメ肌は頭から尾に向けて倒れています。
つまりサメの皮を頭から尾に向けてなでるとツルツルしていますが、逆に尾から頭になでるとザラザラしているというわけです。

この鱗にぶつかった水は鱗と鱗の間の溝で渦を作り出します。
この渦が鱗の上を流れる水の通りをスムーズにするのです。
これはつまり水の摩擦抵抗を減少させるのに一役買っているわけです。
このサメ肌のような流れる方向に沿って多くの溝が並んだ構造をリブレットと言います。
サメのサメ肌に関していえば最大で8パーセント程水の摩擦抵抗を減らしているといわれています。

サメ肌で有名になった物といえばサメ肌水着でしょう。
従来の水着に比べて水の摩擦抵抗を7パーセントも軽減し、シドニーオリンピックでは競泳で出た世界新記録13個のうち12個がサメ肌水着でした。
現在は規則改定によりサメ肌水着は使えませんが、サメ肌を取り入れたのは水着だけではありません。
ビニールシートにサメ肌加工を施しレース用のヨットの船底張り付けたり、ボーイング社の飛行機にもリブレット構造処理を施すなど様々なジャンルでサメ肌を活かそうと試みられています。
ルフトハンザ社のエアバス社製の飛行機にもリブレット加工を施した際の試算によると空気抵抗低減効果により燃費が1パーセント向上するという結果がでました。
たった1パーセントと思うかもしれませんが、日本円にして年間100億円ほどのコスト削減につながると試算されているから驚きです。

またサメ肌リブレットにはフジツボや貝、藻などの付着物が付きにくい利点もあるとされています。
これを利用して海にやさしい船底の付着物対策ができると期待されています。

「省エネ」に直結する冷蔵庫の真空断熱材

冷蔵庫、真空断熱材

冷蔵庫は冷凍・冷蔵庫の外側を真空断熱材で包み込んで外からの熱侵入を防ぎ同時に室内保温を保持させています。
真空断熱材は魔法瓶にも採用されています。長時間保温することができます。
温度管理の効率が上がれば省エネになります。
そんな省エネに直結するといわれる冷蔵庫の断熱技術、断熱材・真空断熱材について調べてみます。

冷蔵庫の断熱材の構造
内側をポリウレタン断熱材にしています。外側に真空断熱材を施しています。
冷蔵庫の外側の真空断熱材の厚さはmm単位でたいへん薄いものです。
真空断熱材はウレタン断熱材と比べると、薄く、熱伝導率が低く、8~10倍の断熱効果があります。
薄い断熱材の仕様によって冷蔵庫はコンパクト化できたり冷蔵容量を増やすことができたりします。
冷蔵庫の可能性が拡がるのです。

住宅に応用されている真空断熱材
室内の温度管理の効率が上がることが省エネにも役立つことが住宅の建築素材としても注目されています。
真空断熱材は住宅の省エネにもなります。中でもパナソニックの真空断熱材は住宅の断熱材としても使われています。
断熱によって室内の温度管理の効率が上がることによって空調などが省エネで機能しやすくなるのです。電気コストを低くすることができるのです。
パナソニックほど薄い真空断熱材ではありませんが他のメーカーでも住宅の断熱材にmm単位の真空断熱材を開発して採用しています。
しかし穴をあけてしまったりすると真空断熱材としての機能が欠けてしまいます。ですので構造をよく配慮する必要のある素材です。
薄いだけにデリケートな素材です。
最近では日中の住宅の建材がためる輻射熱と熱中症発症との関連や危険性が指摘されたりしています。
建材がためた日中の熱が夜間になっても輻射熱として残り睡眠時間帯の熱中症リスクとなっているのです。
熱い季節の住宅の断熱性能はその時期の暮らしの健康と関係するようになってきています。
住宅の輻射熱対策のための建材の研究もこれから行われていくのではないでしょうか。

バイオミメティクス入門01 蓮の葉とヨーグルトの関係とは?

バイオミメティクス01

前回バイオミメティクスについて調べていたらいろいろと面白そうな事象がでてきたのでシリーズ化してしまおうと思い書いてしまいました。

ところで皆さんはヨーグルトを食べますか?
私はよくコンビニで小腹がすいたときように買っています。
そこで不思議に思ったことはありませんか。
ヨーグルトってふたを開けた際にふたの裏にヨーグルトが付着している製品と全くヨーグルトが付着していない製品があることがありませんか。
実はこれ、バイオミメティクスなんです。
これはロータス効果と呼ばれ蓮の葉の効果を模倣したものなのです。
蓮は泥の中で育つのにも関わらず蓮の葉はあまり汚れません。
このことからお釈迦さまの教えを象徴しているとさえも言われ、仏教では特別な意味を持つほどです。
話を戻しましょう。
蓮の葉に汚れが付かないのは葉の表面を覆う数マイクロメートルの微小突起に理由があります。
突起は20マイクロメートルほどの間隔で空間配置され、さらにワックス状の物質でコーティングされています。
突起状の物理的効果とワックスの科学的効果の相乗効果により超撥水性とセルフクリーニング機能を獲得しているのです。

もう少し詳しく書くと水をはじく撥水性と、水にぬれる親水性は、その物質のもつ固有の表面エネルギーと表面形状によって決まります。
テフロンのようなフッ素系化合物は表面エネルギーが低く、水との相互作用が低いので高い撥水性を得るのです。

バイオミメティクス入門!!!今だから学ぶ生き物のすごさ

バイオミメティクス00

いきなりですがバイオミメティクスという言葉をご存じですか?
正直に告白しますと筆者も最近までこの言葉の意味を知りませんでした。
バイオって単語があるから生物とかに関係してるのだろうくらいの感じでした。
バイオミメティクスは英語の綴りでbiomimeticsと書きます。
意味合いとしては生物の構造や機能、能力なんかを模倣して、様々な分野、特にモノづくりに応用することを指すことが多いです。
日本語では生物模倣技術なんて訳されることもあります。
生物模倣技術なんて書くと堅苦しい難しい分野だと印象を持ってしまうかもしれませんが、生物のいいところを真似をするというのは昔から行われてきました。
ぱっと出てくるのは鳥を観察して空を飛ぼうとした天才レオナルド・ダ・ヴィンチなんかが有名でイメージしやすいのではないでしょうか。
ほかにも身近なものでは合成繊維のナイロンは蚕が紡ぐ絹糸を真似したものですし、
マジックテープで知られるベルクロ(面状ファスナー)は子供のころによく遊んだひっつきむしことオナモミとい植物の種にヒントを得たものです。
また台所用品や入浴用品で欠かせないスポンジはカイメンという海の生物を真似したものです。
有名どころを幾つか挙げましたが、バイオミメティクスはもっともーっと私たちの身近に潜んでいます。
バイオミメティクスは便利なのは当然のことながら経済効果にも大きな影響を与えますし、自然環境にもきっとよい影響を与えてくれることでしょう。
生物多様性は地球が長い年月の末に様々な環境に適応した結果です。
この生物多様性という自然の図書館のなかから私たちの未来をよりよくする本を見つけていきたいものですね。

木くずの再利用 

木くずの再利用

環境省によると木くずの区分と種類がそれぞれ定められています。
木くずの種類は以下に定められています。

産業廃棄物の木くず
○建設業に係る木くず(工作物の新築、改築または除去に伴って生じたもの)
○木材または木製品の製造業(家具製造業を含む)に係る木くず
○パルプ製造業に係る木くず
○輸入木材の卸売業に係る木くず
○事業活動から生じたPCBが染み込んだ木くず
(PCBとは ポリ塩化ビフェニルという物質です。生体に対する毒性が強い物質です。)

一般廃棄物の木くず
○廃木製パレット
○剪定枝・伐採木
○流木
○木製製品(家具・木箱など)
○その他の木くず(梱包用木材・枕木など)

産廃処理としての木くず
木くずは資源として再利用されるようになっています。
2007年の環境省の調査結果によると68%の木くずが再生利用されています。
なかなか良い結果ではないかと思います。
木くずは建設業、木材、木製品製造業、家具、装備品製造業、パルプ紙、紙加工品製造業などから出る木材片・おがくず・バーク類の廃材です。
木くずは燃料として再利用されるか原料として再利用されるかに分かれています。
燃料としては木くずから糖液をとり出しバイオエタノールを抽出するというものです。
バイオエタノールはバイオマス燃料ともよばれCO2排出の問題をクリアする燃料として評価されています。
燃料としてバイオエタノールが注目されています。
木くずの原料としては製紙原料、ボード原料、堆肥原料、マルチング材の原料として使われます。
木くずからチップに細かく粉砕して、そのチップを加工して木材繊維をとり出し木材パルプにまで加工すると製紙原料になります。木材パルプは製紙原料であり、成分はセルロース繊維です。セルロースは繊維素材として注目されている素材です。
ボード原料としては建設廃材の木くずが積極利用されたりしています。
木くずは燃料としてはバイオエタノールとして、原料としてはセルロースとして活用が期待される注目の素材です。

ヨーグルトについて

ヨーグルトについて

一般的には牛乳と乳酸菌を原料として作られるヨーグルト。
牛乳中の乳糖と乳酸菌で発酵して乳酸ができカゼイン(たんぱく質)とで固まりヨーグルトができます。
ヨーグルトは乳酸菌やビフィズス菌が含まれ胃腸にもよく栄養としては重要なカルシウム源です。
日本人はカルシウム不足ぎみですのでカルシウムを食事でしっかり補うことは大切です。
ヨーグルトは腸内フローラの環境改善のためにも注目の食料です。
そんなヨーグルトについて簡単に調べてみました。

脂肪ゼロのヨーグルト
脱脂乳をもとにして脂肪ゼロヨーグルトが作られます。
どうやって脂肪ゼロのヨーグルトのための乳成分にするのかは謎です。
企業秘密なのかもしれません。
乳糖と乳酸菌が発酵し乳酸ができてカゼイン(たんぱく質)と固まりヨーグルトができるので、脂肪分はヨーグルトの生成に関係していません。
脂肪ゼロのプレーンヨーグルトは成分は脱脂乳と乳酸菌とでできる自然なものではないでしょうか。
ですから安心して採ることができます。

ヨーグルトの製造工程 プレーンヨーグルトは後発酵
「脱脂乳と乳酸菌だけで発酵させます。プレーンヨーグルトは糖や香料など添加物は一切使いません。脱脂乳または生乳、原材料を混合して殺菌後スターター(乳酸菌)を加えた後、容器に充填して容器内で発酵させます。
製造の順序
原材料 脱脂乳または生乳→原料混合・均質化→殺菌(安心して食べることができるようにするために加熱殺菌します)→
後に冷却(発酵温度40~45℃に冷やします)→
原料に乳酸菌(スターターとよびます)を加え混ぜ合わせます。→
雑菌が入らないように容器に乳酸菌と原料の混合物を充填してフタをします。→
製品検査をします。異物がないか分量は正しいか、賞味期限の印字などを確認します。→
発酵 乳酸菌が働いてヨーグルトまでにするには適温とある程度の時間が必要です。
(乳酸菌の活動しやすい40~45℃の温度にします。乳酸菌は65℃・23秒間加熱すると乳酸菌が殺菌されてしまいます。40~45℃の適温にして乳酸菌の乳酸発酵を促します。)→
発酵の適温から保存に適する温度まで冷却します。→
再度検査して冷蔵装備のトラックでお店まで出荷します。」
(明治 ヨーグルト製法より参考)(乳酸菌と温度・適温 wikipediaより引用)

歯のコンポジットレジン修復

人工歯 (2)

最近歯医者にかかった時アレルギー体質だからということで口内の歯の金属の詰め物を全て取ってしまいました。
最初に口腔のレントゲンをとってから歯全部を見てもらって診断してもらいました。
その日のうちにすぐ詰め物の交換処置が施されました。
個人的にはいきなりの歯の改造にビックリでした。
これでアトピーやアレルギー症状が改善されることが結構な確率であるのだそうです。
そのかわりに詰め物をして何やら光をあてて固めてくれました。
白色の詰め物で白い歯になじんで感触もつるりとしていて違和感もありません。

人工歯の材質が新しく変わったのだと驚きました。
コンポジットレジンという合成樹脂の素材です。
ガラス・ジルコニア・セラミックなどの粒子と樹脂(プラスチック)を混ぜたものです。
施術にかかる時間が短くてすみ、修復・修理もしやすい素材で歯を削る量も少なくてすむ利点があります。
小さな虫歯や欠けた箇所に詰める合成樹脂です。

歯医者さんは細い注射器のようなものでペースト状のコンポジットレジンを削った箇所に塗ってコーティングして特殊な光を当てて固めていました。
青色のLED光です。この照射で数十秒で固まるのだそうです。
施術後30分以上は何も口に入れてはいけないそうです。
コンポジットレジンの治療は保険適用されるので費用は保険証を提出して5500円程でした。

歯医者にかかって一年ほど経ちました。
定期的にクリーニングや検診を受けています。
クリーニングの時は歯科衛生士さんがケアしてくれます。
検診の時は歯科医師さんが直接見てくれます。レントゲンを撮り直したりもしています。
コンポジットレジンが少し表面で張り出してしまってきた時などはキレイに削って舌触りも滑らかに整えてくれます。
二年前には酷かったアトピーが皮膚科医の先生がよくなってきているという程改善されました。
歯の金属の詰め物をコンポジットレジンに変えたのがよかったのでしょうか。

現実世界にバーチャルを マジックリープ編

マジックリーフ

今年はVR元年だそうで仮想現実に対していよいよ本格的に世界が動いている感じですね。
バーチャルリアリティとは一言で言ってしまえば、仮想現実に没入していくものですが、
もしもその反対にリアルの我々の世界にヴァーチャルな物を呼び出すことは出来ないかというのが今回のお題目であるマジックリープです。
マジックリープはアメリカ・フロリダに本社がある新興企業マジックリープ者が開発を進めている商品です。
同社が開発しているのは「フォトニクス・ライトフィールド・チップ」という技術です。
これは3Dの映像をユーザーの目に直接投影して、目の前にフィクションのオブジェクトを映し出すというものです。
めがね型の端末を装着すれば、スクリーンでなく、例えば自分の手や腕に存在しないなにかしらの物体を投影することができる魔法のような技術です。
2014年10月にはGoogleやクアルコムなどが5億4,200万ドルを出資したと報道され、業界にとっての関心の高さがうかがえます。
では何故にこの技術がこんなに巨額の資金を集められるか。
ただたんに凄いだけではないんです。
この技術が実現すればARつまり拡張現実という概念がより身近になるからです。
まずこの拡張現時とは何ぞやと思う方もいらっしゃると思いますので説明します。
wikipediaでは拡張現、英: Augmented Reality、AR)とは、人が知覚する現実環境をコンピュータにより拡張する技術、およびコンピュータにより拡張された現実環境そのものを指す言葉とされています。
よくARの例で取り出されるのは気に入った家具があるとします。
例えばベッドを買おうと思いカタログでその情報をスキャンします。
そしてカメラ越しに部屋をのぞいてみると先ほどスキャンした家具がその機会に移って部屋に置いた際のイメージが容易に出来るというものです。
実際にこのレベルのARはすでに実現しています。
これがもっと発展してスマホでARが出来るようになればスマホがあれば海外の店の看板が和訳されて表示されるなどの利便性があったり、某カードゲームのようにカードのモンスターが立体化して見えるなんてこともあるかもしれません。
まだまだ技術は成熟には程遠いですが、これからさき期待が出来る分野でもあります。

豊橋筆について

豊橋筆

皆さんは最近筆を使ってなにか書いたことはありますか。
筆者はありません。最後に書いたのは中学生のときだと思うのでだいぶ筆を触っていないなと思います。
今回なぜこんなことを書いたかというと、われらが地元の東三河地区には豊橋筆という匠の筆があるからです。
まずはその豊橋筆の歴史から見ていきましょう。

豊橋筆は江戸時代からこの地に伝わる伝統工芸です。
吉田藩七万石の頃に財政が困窮して減俸や節制が藩の人たちを苦しめていました。
そんな折に藩士たちは人目を気にすることなく内職ができるという理由で筆作りをしていたそうです。
そして豊橋筆が全国的に有名になったにはもちろん品質がすばらしかったのも理由ですが、それ以外にも吉田藩の置かれた地理的条件もあったからでした。
吉田藩、今の豊橋市は東海道に面しており、宿場町としても栄えていました。
なので墨の産地である奈良へ墨職人が出向かう際に、この土地を必ず通るとともに品質のよい筆を知り江戸などへの販路拡大を提言したと言われております。
そして明治に時は移ろい、芳賀次郎吉が従来の芯巻筆を改良して毛筆の製法を広め、その一門が豊橋筆の基礎を作ったのです。
1976年には経済産業大臣指定伝統工芸品の指定を受けています。

豊橋筆の特徴は他の産地の筆にくらべて墨がにじみやすいというのが特徴です。
これにより滑るような書き味が持ち味なのです。
これは練り混ぜと言う物を製造の過程に取り込んだことで生まれました。
これは穂の長さや毛の硬さなどの違いの歩けを用いて、水で混ぜ合わせるというものです。
また毛を抜く際も他の筆とはことなり家を1本1本ナイフで切りだすので長持ちするというのもうれしいところです。

水、浄水器について

シーガルフォー浄水器

2000~2010年まで我が家では料理や飲用にサントリーの南アルプスの天然水を購入して使用していました。

姉が2001年から大学入学で一人暮らしの入居先の部屋のキッチンにカウンター据置き型の70000円ほどのシーガルフォーの浄水器を買って取り付けていました。
水に気をつけることは姉・自分ふたりのアトピーの治療の一環となっていました。
2001年から2006年位まで京都で大学生・大学院生として一人暮らしをしている間にずっと姉は使いました。
当時に姉が琵琶湖水系の水道で水道の水質を疑ってのことでした。
京都に泊まりに行った際に浄水器は良いよということはよく聞いていました。
大阪は琵琶湖水系さらに下流のところです。
姉の大学時代の大阪で大学から一人暮らしをはじめた友人は水に敏感で肌荒れトラブルが発生して、結果そういった部屋にも浄水器が普及しているようでした。

天然水をペットボトルで購入して使うのはもったいないよなと自分はよく考えていました。
浄水器を取り付けるほうがいいと。

2010年についに我が家でも稲沢の借家の一軒家に越した時にカウンター据置き型のシーガルフォーの浄水器をグランドデュークス東海から購入して取り付けました。
カートリッジの交換はグランドデュークス東海が一年から二年の間の目安で15000円ほどで交換してくれます。
我が家では一年半の目安でカートリッジ交換をグランドデュークス東海さんにしてもらっています。
新しく家をたてて引越した現在も愛用しています。
姉も現在でも愛用しています。
家族での浄水器の利用はもう十五年ほどの付き合いになります。
シーガルフォーの浄水器はあらゆる水から身体に有害なさまざまなものを確実に取り除きながら必要なミネラルはそのまま残して水を使えるという良さがあるそうです。
少し高額ですが天然水のペットボトルを買い続けるよりは経済的ではあるし、それなりの効果も証明されてきているようなので満足しています。