研究機器
生体システム工学研究室で管理・保有している研究機器について、紹介します。
環境制御型複合負荷試験機
AG10-TC(IR)
丸棒状試験体材料に引張または圧縮の軸力と軸力方向を中心とした回転のねじりを同時に複合して負荷することのできる試験機です。
電気炉を備えていますので、各種温度条件下での複合負荷状態での材料の変形特性を調査することが可能です。
この実験機は、新素材を機械部材に使用する上で重要なクライテリアとなる降伏面を実験的に調査することができます。また、
加熱状態での材料の複雑な加工時の変形特性について重要な情報を得ることができます。
筐体耐荷重 ： ９８ｋＮ（１０ｔｆ）
軸力ロードセル容量： ９８ｋＮ（１０ｔｆ）
トルクセル容量： ９．８ｋＮ・ｍ（１ｔｆ・ｍ）
電気炉上限温度： ５５０℃
島津製作所製
環境制御型負荷試験機
AG G20kN(IR)
AG10-TC(IR)と同様、軸力とねじりを同時負荷できる電気炉付随の環境制御型力学試験機です。
筐体耐荷重とロードセル容量は小さいタイプですが、試験部空間が広く、AG10TC(IR)よりも高温での実験が行えます。
以上の複合負荷試験機は、一般にさまざまな方向からいろいろな力のかかる機械部材の力学特性や
深絞りなどの複雑な変形方向が集合化して可能となる加工状態をモデル化しているため、より実用的な情報を実験的・直接的手法で提示することができますので、
機械部品としての実用化を目指す新素材の開発領域から、期待されています。
筐体耐荷重 ： ２０ｋＮ（２．０ｔｆ）
軸力ロードセル容量： ５ｋＮ（５１０ｋｇｆ）
トルクセル容量： １０Ｎ・ｍ（１．０ｋｇｆ・ｍ）
電気炉上限温度： １１００℃
島津製作所製
万能力学試験機
REH-30
材料力学試験に不可欠な標準的力学試験機です。複合負荷や加熱などの特殊実験は行えませんが、引張・圧縮試験および曲げ試験などが実施できます。
油圧式のため試験荷重が大きく、大型の試験片の力学的特性調査に使用しています。
計量器がアナログ使用のため、電子計算機への荷重の直接保存はできませんが、学生実験などで活躍しています。
筐体耐荷重 ： ２９４ｋＮ（３０ｔｆ）
計量容量： ２９４ｋＮ（３０ｔｆ）
島津製作所製
六軸試験機
6-Axis Material Tester
脊椎は3つの軸における並進および回旋運動を有するため、自由度は6自由度であり、その変形挙動を解析するためには6自由度すべての力／モーメントおよび変位／角変位を計測・制御可能な試験機が必要となるため、当研究室おいて6軸材料試験機を独自に開発しました。
これは、2本1組の直動型アクチュエータを120°対称に並行配置した垂直直動型パラレルメカニズムが用いられており、手先部には6軸力覚センサを備え、x・y・z軸方向の力とそれぞれの軸回りのトルクを検出できる構造となっています。
ロードセル荷重範囲 ： １３０Ｎ（最大）
トルク範囲 ： ５Ｎ（最大）
小型卓上試験機
リトルセンスター
小型の低強度試験片に対して軸力(引張・圧縮）負荷や曲げ試験を行える、卓上の力学試験機です。
試験部空間に余裕があるため、試験片に応じたジグの制約が少なく、より簡便に実験を準備することができます。
また、ロードセル信号とストローク信号をアナログ信号として出力する機構が本体に内蔵されていますので、試験機周辺は、
よりコンパクトになっています。
写真はスパン２０ｍｍ〜１００ｍｍの試験片に対する三点曲げ用ジグが取り付いた状態です。
ロードセル容量 : 1000 Ｎ
ストローク長： 520 ｍｍ
クロスヘッド速度： 0.1〜200 ｍｍ／ｍｉｎ
ＪＴトーシ製
万能引張試験機です。リトルセンスター同様、卓上力学試験機ですが、
本機は荷重容量が小さいため、主に高分子ゲルなどのような軟材料の
強度試験などに使用しています。
荷重容量：20kg
ストローク:300mm
クロスヘッド速度：1,2,4,5,10,20mm/min 又は 2,4,8,10,20,40mm/min
東洋ボールドウィン製
２００ｔｆまでの荷重をかけることのできる力学試験機です。
ただし、極めて古い機体のため、現在は４０ｔｆまでの使用で、おもに試験片（アパタイト・セラミクス）の
圧密体作製工程のためのプレス機として用いています。
そのため、試験部に小型の電気炉を設置してあります。
筐体耐荷重： １．９６ＭＮ（２００ｔｆ）
計量容量： １．９６ＭＮ（２００ｔｆ）
（ただし、現在４０ｔｆまで）
東京衡機製
ブリネル式硬さ試験機です。
主に学生実験で使用しています。
油圧作動で加圧するため、加圧時の調圧天秤が上昇するときに、実験学生たちに緊張が走ります。
古い機体ですが、サブ・データの取得のために、現役で使用されています。
ロックウェル式硬さ試験機です。
ブリネルと同じく、学生実験に使用しています。学生実験では、主にスケールＢで使用しています。
ブリネルに比べて、試験片の破損が小さく、測定が簡易なこともあり、学生実験修了生にとっては、
印象が薄くなりがちのようです。
マイクロ・ビッカース硬度計
ＭＶＫ−Ｅ
研究でも、学生実験でも活躍するビッカース式硬さ試験機です。微小硬さの計測できるマイクロ・ビッカース硬度計です。
研究であつかう新素材は寸法に制約があり、入手が困難なものもあり、破壊度の小さい（顕微鏡レベル）マイクロ・ビッカースは
サブ・データの取得や顕微鏡観察時のマーカー打ちに重宝しています。
荷重範囲 ： ９.８１Ｎ（１０００ｇｆ）（最大）
加圧時間 ： １２０ｓ（最大）
明石製作所製
管径９０ｍｍのチューブ炉です。
アパタイトの焼結などに使用します。真空・不活性ガス置換が可能です。
管径が大きいため、強度試験用の大きめの試験片を焼結することができます。
プログラマブル
上限温度 ： １１００℃
光洋サーモ製
ボックス型の電気炉です。
１５０ｍｍＸ１５０ｍｍＸ１５０ｍｍ程度の炉内があり、金属試験片の熱処理などに用います。
プログラマブル
上限温度 ： １０００℃
いすゞ製作所製
型番はCentrifuge-5010(KUBOTA社製)。専用の遠沈管に溶液を入れ、高速回転によって得られる遠心力により溶液中に分散している物質を取り除いていく事が出来ます。
これまでは主に磁性流体を作製する過程で、分散材が吸着しなかった金属微粒子を溶液中から沈殿・除去するのに使用しています。
型番はFZ-1(77400)型(ラブコンコ(株)製)。加熱せず変質を起こす事なく試料から水分を取り除く事が出来ます。原理は右側ガラス容器内で、試料に対しての気圧を下げて水の沸点を低下させ、室温で試料中の水分を蒸発させます。
管を通り左側装置内に入ってきた水蒸気を冷却・凍結させることで捕集し、試料から水分を取り除いていきます。これまでは主に液相内で生成した微粒子を取り出すのに使用しています。
走査型電子顕微鏡
S-450
走査型電子顕微鏡（SEM）は、試料の表面構造を知りたいときに用いる電子顕微鏡です。
電子銃から発せられた電子線が試料表面に当たると、
試料表面からは二次電子が放出されます。この二次電子を検出器で検出し
映像化します。なお、当装置から得られる映像データはポラロイド写真であり、
磁気記録媒体を用いてのデータの輸送は不可です。
また当然ながら、試料表面は導電性を有している必要があり、
セラミクスや樹脂など基本的に導電性を有していない試料に関しては、
試料表面に金属イオンを蒸着する必要があります。
当研究室は金イオンを蒸着するイオンコーターも保有しています。
仕様：加速電圧 2〜5、10、15、20、25、30 （kV）
倍率 ×20〜200,000
分解能 60Å
日立製作所製
光の代わりに電子を用いた顕微鏡。
光よりも波長の短い電子を用いる事で通常光学顕微鏡では観察する事ができない微小な物質の観察を行うことが出来ます。
電子線を試料に照射すると一部の電子は試料を透過します（透過電子）。
透過電子は試料を透過する際に試料の情報を持って透過する為、この透過電子を透過電顕像として得ることにより
主に物質の内部構造を観察する事ができます。
また、TEMを用いる事で試料の形状（形、大きさ）や厚さ、原子レベルの構造が分かります。
仕様：加速電圧 10、25、50、75 （kV）
倍率 1000〜800000×
分解能 1.4Å (格子間隔) 3Å (点間隔)
日立製作所製
示差走査熱量計
DSC-50
氷から水、水から蒸気といった「相転移」には、熱の出入りが伴います。
近年の新素材のもつ「機能」は材料の「変態」や「転移」を利用したものが多くあります。
これらを計測することのできる「熱量計」です。主に、バルク金属ガラスのガラス転移、結晶化の計測や、
形状記憶合金の変態温度の計測、ハイドロゲルの相変態温度の計測などに用いられています。
計測上限温度 ： ６５０℃（アルミパン使用時）
液体窒素冷却機構付（上限温度２００℃）
昇温速度 ； ９９℃/ｍｉｎ（上限）
島津製作所製
汎用旋盤です。
生体研が実施してきた軸力・ねじり複合負荷試験には、薄肉円管（パイプ）形状試験片が必要になります。
これを作成するために必要不可欠であり、試験機への取り付けジグなどの製作にも頻繁に使用されています。
歴代の研究室学生――特に金属関連研究の学生たちが、「使いこなした」と思ったときに、
「機械屋」としてのかすかな喜びを握り締めてきた（？）工作機です。
竪型フライス
TYPE
金属の平面切削用。
複合負荷試験において中空丸棒試験片にねじり負荷を与えるために、外径円筒面に面取りを施したり、
ジグ作成時に使用しています。
バイス把持幅（被削物大きさ）：ｍｍ
ステージＸ軸方向ストローク：ｍｍ
ステージＹ軸方向ストローク：ｍｍ
ステージＺ軸方向ストローク：ｍｍ
ボール盤
S-450
穴を開けるならボール盤です。旋盤・フライスと並び生体研でのジグ・試験片工作には無くてはならない重要な存在です。
いつも工作室（２１０８室）の片隅でうなだれて立ち尽くしていますが、
貫通穴からタップの下穴までもっとも「こき使われ」ている工作機かも知れません。
丸棒や角材などの素材を切断することのできる電動のこぎりです。
ひとつの電動機（モータ）からリンク機構で鋸刃を前後し、同時に切削油を供給するポンプを駆動します。
また、切断後、メカニカルスイッチで自動的に電源がＯＦＦされるなど、オールド・スタイルな優れものです。
その動作は生体研工作機中屈指の「癒し」効果があり、魅入られて油溜りに吸い込まれた歴代学生が何人もいるという
研究室の現代民話が生まれるほど・・・？