研究者/研究室一覧
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豊橋技術科学大学
長岡技術科学大学
国立高等専門学校機構た
田浦 裕生 researchmap
田辺 郁男 researchmap
生産工学、工作機械、機械工作、複合材料
玉山 泰宏 researchmap
メタマテリアルを用いた電磁波制御
高瀬 和之
１．燃料集合体内気液二相流
２．原子炉内伝熱流動シミュレーション
３．炉心溶融を含むシビアアクシデント熱流動
４．将来型炉の熱工学的成立性
５．原子炉関連施設の水素制御
６．レーザー切断時の金属蒸気チャネリング不安定性
高橋 勉 researchmap
◆レオロジー（非ニュートン流体力学）
界面活性剤水溶液の流動誘起構造変化現象
液晶性色素の塗布による光学異方性薄膜形成
伸張流動場の解明、平面伸張粘度測定手法の開発
固体表面構造による接触角履歴現象の解明
非ニュートン流体の表面張力計測法の確立
◆流体関連振動
渦励振およびギャロッピングに対する後流物体干渉による制御
流動誘起振動によるマイクロ振動発電
高橋 由紀子 researchmap
１．環境水、排水中の規制値レベルの有害物質の簡易検出法（ナノ薄膜試験紙）の開発
２．光による有機物分解を目指した活性酸素発生膜の開発
３．新規有機ナノ粒子の合成法の開発
４．有機ナノ粒子の耐光性についての基礎研究
高橋 祥司 researchmap
1.新規なアミノ酸代謝酵素の単離と機能・構造解析およびそれらを用いた物質生産・分析技術の開発
2.難分解性有機リン難燃剤の微生物分解機構の解明と微生物分解除去技術の開発
3.D-アミノ酸の発酵生産技術の開発
4.機能性乳酸菌や天然酵母の単離と食品開発
田中 諭 researchmap
私たちは、新規セラミックスとセラミックス製造の研究を行っています
１．セラミックス製造プロセスの科学的体系化
粉体、スラリー、成形、焼結、加工、評価の科学を構築します
２．セラミックスの高信頼性化…
粗大欠陥の発生原因とその製造における抑止方法を提案します
３．高磁場による配向セラミックス製造
４．透明結晶配向セラミックス製造法の開発
５．セラミックスの多孔体の構造と特性評価
６．酸化物全固体電池の製造プロセス
竹澤 宏樹 researchmap
１．再生可能エネルギーと協働する多用途な小型原子力システムの概念研究
２．小型原子炉負荷追従解析コード・シミュレーターの開発
３．放射性廃棄物を社会に役立てる放射線電池・RTGの研究
４．福島第一原子力発電所燃料デブリ取出し作業員の安全確保方策の確立につながる臨界影響解析技術の開発
武田 雅敏 researchmap
馬場 将亮 researchmap
１．熱電変換材料の開発
２．熱電変換素子の開発
３．機能性薄膜の作製と評価
４．コンピューターシミュレーションに基づいた材料設計
５．熱マネジメント技術
６．IoTセンサーノードのための環境発電技術の開発
７．蓄熱材料の開発
８．コンピューターシミュレーションを用いた熱解析
１．太陽電池作製
２．非真空プロセスによる化合物半導体薄膜の作製
３．各種化合物半導体の薄膜，単結晶作製
４．半導体光物性の観測並びに解析
竹中 克彦 researchmap
戸田 智之 researchmap
新規機能性ポリジエンゴムの開発
シリカ等無機物とのハイブリッド化
新規ジエンモノマー類の精密重合（分子量とミクロ構造制御）
ポリジエン類共重合体の開発
金属錯体による重合制御
田中 諭 researchmap
私たちは、新規セラミックスとセラミックス製造の研究を行っています
１．セラミックス製造プロセスの科学的体系化
粉体、スラリー、成形、焼結、加工、評価の科学を構築します
２．セラミックスの高信頼性化…
粗大欠陥の発生原因とその製造における抑止方法を提案します
３．高磁場による配向セラミックス製造
４．透明結晶配向セラミックス製造法の開発
５．セラミックスの多孔体の構造と特性評価
６．酸化物全固体電池の製造プロセス
高橋 由紀子 researchmap
１．環境水、排水中の規制値レベルの有害物質の簡易検出法（ナノ薄膜試験紙）の開発
２．光による有機物分解を目指した活性酸素発生膜の開発
３．新規有機ナノ粒子の合成法の開発
４．有機ナノ粒子の耐光性についての基礎研究
多賀谷 基博 researchmap
１． 無機-有機ナノ複合技術によるナノバイオセラミックスの合成
２． バイオセラミックスと細胞の生体親和性界面の解明と応用
３． バイオリソグラフィー技術のためのナノ・マイクロ構造構築プロセス
高橋 修 researchmap
再生アスファルト混合物の配合設計法
アスファルト材料の力学性能の評価
高橋 一義 researchmap
坂田 健太 researchmap
1.車載LiDARを利用した道路・路肩の積雪状況の計測
2.ドローンLiDAR計測による水稲生育モニタリング
3.落葉期高密度点群からの森林表層モデルの復元
4.履歴情報・地上撮影画像・衛星画像を利用し山岳積雪域の推定
5.地上レーザスキャナ計測による水稲生育状態の推定
6.時系列衛星データを用いた作物の経時変化抽出
高原 美規 researchmap
高柳 充寛
本研究室は、植物を人間の役に立つように改良する応用科学の領域での教育研究を行っています。そのために、植物を調べる、植物を増やす、植物を改良する、植物を利用するという観点から、遺伝資源としての野生植物の遺伝的多型調査、有用植物の形質評価法の開発、優良個体の培養増殖、植物の新規活用法の開発、有用遺伝子導入による植物の形質転換等についての工学から農学分野にまたがる、基礎及び応用研究を行っています。
滝本 浩一 researchmap
・イオンチャンネル
・ガン
・白色および褐色脂肪細胞分化・機能発現
・心臓
高橋 直樹（函館工業高等専門学校） researchmap
田端 亮（有明工業高等専門学校） researchmap
髙野克宏（福島工業高等専門学校） researchmap
丹野 淳（福島工業高等専門学校） researchmap
河野 託也（岐阜工業高等専門学校） researchmap
松﨑拓也（北九州工業高等専門学校） researchmap
高橋 直己（香川高等専門学校） researchmap
田中 泰彦（佐世保工業高等専門学校） researchmap
髙比良秀彰（佐世保工業高等専門学校） researchmap
高橋 学（仙台高等専門学校） researchmap
髙山勝己（福井工業高等専門学校） researchmap
篁 耕司（旭川工業高等専門学校） researchmap
田中康徳（有明工業高等専門学校） researchmap
岡本 保（木更津工業高等専門学校） researchmap
永野 孝（都城工業高等専門学校） researchmap
玉田 和也（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
田中晶（東京工業高等専門学校） researchmap
田川 智彦（愛知工業大学） researchmap
高木 太郎（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
坂牧 孝規（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
枦山 剛（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
竹内麻希子（長岡工業高等専門学校） researchmap
竹内伯夫（有明工業高等専門学校） researchmap
玉城 康智（沖縄工業高等専門学校） researchmap
谷本 壮（高知工業高等専門学校） researchmap
高橋芳明（大島商船高等専門学校） researchmap
高橋 明宏（都城工業高等専門学校） researchmap
田中 彰則（有明工業高等専門学校） researchmap
有馬隆司（苫小牧工業高等専門学校） researchmap
谷口 牧子（旭川工業高等専門学校） researchmap
田中 大介（新居浜工業高等専門学校） researchmap
田中大輔（大分工業高等専門学校） researchmap
髙橋 清吾（豊田工業高等専門学校） researchmap
テーラ 穣二（大島商船高等専門学校） researchmap
髙木夏樹（都城工業高等専門学校） researchmap
高山泰博（徳山工業高等専門学校） researchmap
野村 高広（呉工業高等専門学校） researchmap
小泉 卓也（宇部工業高等専門学校） researchmap
加藤岳仁（小山工業高等専門学校） researchmap
田島孝治（岐阜工業高等専門学校） researchmap
袋布昌幹（富山高等専門学校） researchmap
谷藤 尚貴（米子工業高等専門学校） researchmap
筒石 奈央（豊田工業高等専門学校） researchmap
大野 貴信（木更津工業高等専門学校） researchmap
高良秀彦（沖縄工業高等専門学校） researchmap
竹内 大樹（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
森宗太一郎（香川高等専門学校） researchmap
竹下 純治（豊田工業高等専門学校） researchmap
高橋 眞規子（函館工業高等専門学校） researchmap
宮﨑 孝（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
高田 英治（独立行政法人 国立高等専門学校機構） researchmap
鷹林 将（有明工業高等専門学校） researchmap
板垣 貴喜（木更津工業高等専門学校） researchmap
田中 裕一（熊本高等専門学校） researchmap
髙増 佳子（米子工業高等専門学校） researchmap
高橋 章（長岡工業高等専門学校） researchmap
武市 義弘（北九州工業高等専門学校） researchmap
高木 敏幸（釧路工業高等専門学校） researchmap
竹部啓輔（長岡工業高等専門学校） researchmap
重松尚久（呉工業高等専門学校） researchmap
竹口 昌之（沼津工業高等専門学校） researchmap
谷口光男（有明工業高等専門学校） researchmap
田上 隆徳（阿南工業高等専門学校） researchmap
武田 光博（仙台高等専門学校） researchmap
平靖之（大東文化大学） researchmap
多田 光宏（苫小牧工業高等専門学校） researchmap
高見 静香（新居浜工業高等専門学校） researchmap
田中 将樹（秋田工業高等専門学校） researchmap
谷垣 美保（仙台高等専門学校） researchmap
田安正茂（福井工業高等専門学校） researchmap
春日 貴志（長野工業高等専門学校） researchmap
種健（北九州工業高等専門学校） researchmap
原 武嗣（有明工業高等専門学校） researchmap
高倉 健一郎（熊本高等専門学校） researchmap
立川 崇之（高知工業高等専門学校） researchmap
丹波 之宏（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
高田 陽一（宇部工業高等専門学校） researchmap
田村 修一（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
丹下 裕（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
田中聡（長岡工業高等専門学校） researchmap
竹中 和浩（香川高等専門学校） researchmap
竹下 大樹（秋田工業高等専門学校） researchmap
田中 寿（都城工業高等専門学校） researchmap
久保田 崇（大島商船高等専門学校） researchmap
田邊 喜一 researchmap
谷口 幸典（奈良工業高等専門学校） researchmap
高倉克人（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
田中 美穂（大分工業高等専門学校） researchmap
田中 淑晴（大同大学） researchmap
高橋 利幸（都城工業高等専門学校） researchmap
田中 誠一（明石工業高等専門学校） researchmap
高橋 剛（釧路工業高等専門学校） researchmap
髙坂 宜宏（釧路工業高等専門学校） researchmap
田中 貴幸（豊田工業高等専門学校） researchmap
高本 雅裕（有明工業高等専門学校） researchmap
髙橋正一（苫小牧工業高等専門学校） researchmap
谷中俊裕（阿南工業高等専門学校） researchmap
玉井 孝幸（米子工業高等専門学校） researchmap
武村 史朗（沖縄工業高等専門学校） researchmap
平良 淳誠（沖縄工業高等専門学校） researchmap
谷林 慧（一関工業高等専門学校） researchmap
竹原 信也（豊橋技術科学大学） researchmap
舘野安夫（仙台高等専門学校） researchmap
上野孝行（鹿児島工業高等専門学校） researchmap
田川 晋也（宇部工業高等専門学校） researchmap
上村 孝（小山工業高等専門学校） researchmap
重永 貴博（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
武内 秀樹（高知工業高等専門学校） researchmap
蓼沼正美 researchmap
舘下 徹志（釧路工業高等専門学校） researchmap
髙橋 晃（釧路工業高等専門学校） researchmap
武尾 文雄（八戸工業高等専門学校） researchmap
高橋章（福島工業高等専門学校） researchmap
石出忠輝（木更津工業高等専門学校） researchmap
竹田恒美（日本多読学会） researchmap
玉田耕治（東京工業高等専門学校） researchmap
竹本邦夫 researchmap
高島 要（石川工業高等専門学校） researchmap
田中嘉津彦 researchmap
片岡 高志（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
溝口 卓哉（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
谷川 博哉（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
武内 將洋（明石工業高等専門学校） researchmap
竹中 敦司 researchmap
高橋 信雄（松江工業高等専門学校） researchmap
竹谷 尚（津山工業高等専門学校） researchmap
高田 功（明石工業高等専門学校） researchmap
田中達治（阿南工業高等専門学校） researchmap
田口 淳（香川高等専門学校） researchmap
谷口 佳文 researchmap
高岡 俊輔（弓削商船高等専門学校） researchmap
髙木 洋 researchmap
竹島 敬志（高知工業高等専門学校） researchmap
太屋岡 篤憲（北九州工業高等専門学校） researchmap
竹若 喜恵（北九州工業高等専門学校） researchmap
竹内 素子（仙台高等専門学校） researchmap
竹島 久志（なし） researchmap
高橋 知邦（一関工業高等専門学校） researchmap
田中一浩（長岡工業高等専門学校） researchmap
竹 下 哲 義（石川工業高等専門学校） researchmap
民秋実（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
田添丈博（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
高廣政彦（富山高等専門学校） researchmap
舘岡 正樹（釧路工業高等専門学校） researchmap
太刀川 寛 researchmap
武田 淳（仙台高等専門学校） researchmap
山本 剛（都城工業高等専門学校） researchmap
竹村 学（鶴岡工業高等専門学校） researchmap
髙津 浩彰（豊田工業高等専門学校） researchmap
谷村 嘉恵（群馬工業高等専門学校） researchmap
竹澤 智樹（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
田房 友典（弓削商船高等専門学校） researchmap
太良尾浩生（香川高等専門学校） researchmap
田﨑 裕二（長岡工業高等専門学校） researchmap
髙村 明（豊田工業高等専門学校） researchmap
谷脇 充浩（新居浜工業高等専門学校） researchmap
高桑潤（長野工業高等専門学校） researchmap
多川正（香川高等専門学校） researchmap
北村拓也（富山高等専門学校） researchmap
高荒 智子（福島工業高等専門学校） researchmap
橘理恵（室蘭工業大学） researchmap
田中 諒（久留米工業高等専門学校） researchmap
田中 晋（米子工業高等専門学校） researchmap
玉田 沙織（豊田工業高等専門学校） researchmap
高橋祥吾（徳山工業高等専門学校） researchmap
谷本 勝一（久留米工業高等専門学校） researchmap
武田誠司（都城工業高等専門学校） researchmap
須田 孝徳（旭川市立大学） researchmap
タンスリヤボン スリヨン（沖縄工業高等専門学校） researchmap
多羅尾 進（東京工業高等専門学校） researchmap
竹内 彰継（米子工業高等専門学校） researchmap
服部多恵（石川工業高等専門学校） researchmap
氷室 貴大（呉工業高等専門学校） researchmap
伊野 拓一郎（有明工業高等専門学校） researchmap
山本 拓生（徳山工業高等専門学校） researchmap
多田佳織（高知工業高等専門学校） researchmap
田貝 和子（群馬工業高等専門学校） researchmap
嶋﨑 太一（長野工業高等専門学校） researchmap
高田 明雄（函館工業高等専門学校） researchmap
宮崎 崇文（愛知工業大学） researchmap
小島 隆史（香川高等専門学校） researchmap
髙木 蓮（香川高等専門学校） researchmap
髙橋聡（鶴岡工業高等専門学校） researchmap
高橋 奨（福井工業高等専門学校） researchmap
上床 隆裕（香川高等専門学校） researchmap
高城 秀之（香川高等専門学校） researchmap
髙木 朝子（熊本高等専門学校） researchmap
高久有一（福井工業高等専門学校） researchmap
瀧川 貴利（釧路工業高等専門学校） researchmap
高谷 博史（木更津工業高等専門学校） researchmap
玉木 隆幸（奈良工業高等専門学校） researchmap
武田 字浦（明石工業高等専門学校） researchmap
武田 拓（仙台高等専門学校） researchmap
黒川 岳司（呉工業高等専門学校） researchmap
滝渡 幸治（一関工業高等専門学校） researchmap
竹下 慎二（和歌山工業高等専門学校） researchmap
玉城 龍洋（沖縄工業高等専門学校） researchmap
田中 勝（鶴岡工業高等専門学校） researchmap
玉利 陽三（鹿児島工業高等専門学校） researchmap
田村隆弘 researchmap
田邊英一郎（鶴岡工業高等専門学校） researchmap
田中 守（都城工業高等専門学校） researchmap
田中 大 （久留米工業高等専門学校） researchmap
谷 尭尚（釧路工業高等専門学校） researchmap
谷川 享行（一関工業高等専門学校） researchmap
田阪 文規（鶴岡工業高等専門学校） researchmap
舘泉雄治（東京工業高等専門学校） researchmap
尋木信一（有明工業高等専門学校） researchmap
滝本 隆（北九州工業高等専門学校） researchmap
嶽本 あゆみ（沖縄工業高等専門学校） researchmap
近藤 拓也（高知工業高等専門学校） researchmap
谷野 忠和（久留米工業高等専門学校） researchmap
高橋 徹（大分工業高等専門学校） researchmap
平 智幸（旭川工業高等専門学校） researchmap
佐賀野 健（呉工業高等専門学校） researchmap
田辺 誠（宇部工業高等専門学校） researchmap
孝森 洋介（独立行政法人国立高等専門学校機構 和歌山工業高等専門学校） researchmap
髙槻 侑吾（徳山工業高等専門学校） researchmap
山野武彦（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
谷口 億宇（福山大学） researchmap
高橋 洋一（香川高等専門学校） researchmap
滝沢 陽三（茨城工業高等専門学校） researchmap
谷口 陽子（苫小牧工業高等専門学校） researchmap
高木 賢太郎 researchmap
イオン導電性高分子や誘電エラストマーに代表される電場応答性高分子(Electroactive polymer、EAP)や、釣糸人工筋アクチュエータに代表される熱応答性高分子繊維など中心とした、高分子アクチュエータとセンサに関する基礎から応用まで幅広く研究しています。ソフトロボットのための人工筋肉や、静音モータ、人と接する柔らかなアクチュエータデバイス等への応用が期待されます。
In the application of polymer actuators, physical models are important for simulation, design, and model-based design. Our group is concerned with the characterization and the construction of physical models for the elucidation of physical principles, as well as the approximation of mathematical models and the estimation of physical parameters using system control engineering, which is a powerful method of analysis and design for dynamical systems.
In recent years, expectations for flexible robots using polymer actuators have increased. Our group is developing robots using Ionic Polymer-Metal Composite (IPMC) actuators that can be driven underwater, dielectric elastomer (DE) actuators that respond at high speed, and fishing-line artificial muscles (or twisted and coiled polymer fiber) that can generate large force.
Shunt damping is a method of sensor-less vibration control using a piezoelectric element or electromagnetic motor connected to an external electric circuit. The transducer transforms the vibration energy into electrical energy and dissipates or accumulates it to reduce the vibration. Shunt damping is expected to be applied to mechanical structures, automobile devices, motors, suspensions, atomic force microscopes, etc.
Our group studies
- muodeling,
- identification,
- control, and
- implementation by electronic circuit
for piezoelectric/electromagnetic shunt damping
外部電気回路を接続した圧電素子や電磁モータを用いて，センサレスの振動制御を行う手法（シャント制振，shunt damping）があります．これは，素子やモータにより，振動のエネルギーを電気的エネルギーに変換して消散もしくは蓄積することにより，振動が小さくなるというものです（図(a)）．機械構造物や自動車部品，モーター，サスペンション，原子間力顕微鏡などへの応用が期待されています．
我々のグループでは，とくに，シャント制振を入出力の取り方が特殊な制御系として捉え，物理原理に基づく数理モデルのパラメータ推定や，制御系の解析と設計，ならびに電子回路実装（図(b)）などについて研究しています．
近年，高分子アクチュエータ[解説(JRSJ2019)]を用いた柔軟なロボットへの期待が高まってきています．我々のグループでは，水中で駆動できるIPMC(Ionic Polymer-Metal Composite)アクチュエータのロボット応用，高速で応答する誘電エラストマーアクチュエータの応用，安価で簡易な釣糸人工筋のロボット応用を行っています．
IPMCは数Vの低電圧で駆動可能で，柔軟で大きく変形するという特長をもち，小型水中ロボットの"人工筋肉"やマイクロアクチュエータへの応用が期待されています．これまでに，有限回転モータ，ヘビ型ロボットの水中推進における力学の解析，エイ型ロボットの開発，四足歩行ロボットの開発などを行ってきました（図）．
釣糸人工筋とは，ねじってコイル状にしたナイロン糸に熱を加えると可逆的に大きく収縮(10%-20%)する現象[Haines et al., Science(2014)]を利用したアクチュエータです．釣糸などの合成繊維は極めて安価で容易に入手でき，今後のアクチュエータ応用が期待されます．ロボットや支援装具への応用を目指し，我々のグループではその高性能化とモデリング，制御法などについて研究しています．
高分子アクチュエータの応用において，シミュレーションや設計，モデルベース開発のためには，物理モデルが重要となります．我々のグループでは，物理原理の解明に向けた特性評価や物理モデル構築とともに，動的システムに対する解析と設計の強力な手法であるシステム制御工学を駆使した数理モデルの近似や物理パラメータの推定などについて研究を行っています．とくに，高分子アクチュエータの物理モデルは非線形偏微分方程式で表されるため，工学的に扱いやすい伝達関数や状態方程式などの形式に近似を行う方法を研究しており，物理ベースの制御指向モデルとして研究しています[解説(JSICE2015)] ．
Ionic Polymer-Metal Composite(IPMC)やBucky gelなどのイオン導電性高分子アクチュエータの物理を完全に記述できるようなモデルはまだ研究途上であり，電気化学，流体力学，弾性力学，高分子物理などを用いたモデル化が必要であると考えられます．我々のグループでは，共同研究者とも協力して特性評価と物理モデルの構築を行うとともに，制御指向モデルへの近似とシミュレーションについて研究をしています（図）．
Dielectric elastomer(DE)は柔軟電極で挟まれた薄いゴム膜でできたアクチュエータですが，可変な静電容量変化を利用した誘電エラストマー発電器(DEG)としても用いることができます．DEGでは実用上，自動昇圧を行う回路(self-priming circuit)[McKay et al., Smart Mat. Struct.2010]が欠かせないのですが，その数理モデルを構築し，無負荷での最適回路条件を求めることに成功しました．
高島 和則 researchmap
パルスストリーマ放電もしくは無声放電に伴う非平衡プラズマの中では多くの活性種が生成されます。これを利用することで、通常の方法では容易には誘起することができない反応を常温常圧下で誘起することが可能です。本研究室では、放電プラズマを利用してディーゼルエンジン等の燃焼排ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去する技術の開発を行っています。これらの手法は例えば揮発性有機化合物(VOC)等の様々なガス状の汚染物質の分解にも適用することが可能です。また、プラズマと特定の触媒を併用した場合にプラズマ化学反応の選択性や触媒の活性を向上させることが可能であることを見出したので、放電プラズマと触媒を併用する手法の研究を行っています。
電気集塵は直流コロナ放電により単極性イオンを発生させることでガス中に浮遊する微粒子を帯電させ、静電気力によって電極上に捕集するものです。現在、石炭火力発電所の排ガス中に含まれる煤煙の除去をはじめ、多くの産業で用いられている技術です。電気集塵では、フィルタ等では除去することが極めて困難な直径数十nm程度の非常に小さな粒子をも高い効率で捕集することが可能です。この特徴を利用して、ディーゼルエンジン排ガス中の粒子状物質を除去する技術の開発を行っています。
遺伝情報をもとにした新薬の開発や病気診断・医療あるいは微生物の機能を利用した環境修復等の研究が盛んに行われています。その実現の鍵を握っているのはヒトや多種多様な微生物の遺伝情報を解析し、それらの機能を明らかにすることのできる高速な解析技術の開発です。近年生体高分子の観察手法の発展に伴いDNAやタンパク質等の一分子レベルでのリアルタイム観察が可能になってきた結果、従来の解析手法では得ることができなかった新たな知見が得られてきています。本研究室では静電気的手法を利用した生体高分子の一分子操作・反応・解析手法の開発を行っています。
放電プラズマと触媒を併用することによって通常の条件では起こらない化学反応を誘起する手法の研究を行っている。主として、ディーゼルエンジン等の排ガス中の窒素酸化物（NOx）浄化にこの手法を適用して、低温でNOxを浄化する手法の開発を行っている。また、ディーゼルエンジン排ガス中に含まれる粒子状物質の放電プラズマを用いた除去に関する研究も行っている。
対象のサイズが小さくなるほど重力と比較して静電気的な力が支配的になる。このことは核酸やタンパク質等の生体高分子を静電気力を用いて操作することがきわめて有効であることを示している。本研究では高周波電界による勾配力やレーザ光圧力を利用した生体高分子の一分子操作技術の開発とこれらを用いた生化学反応の誘起・観察手法の研究に取り組んでいる。
高橋 一浩 researchmap
身の回りでセンシングの対象となる、においや生体情報などの化学量を計測するセンサデバイスの開発は物理センサと比較して研究が遅れています。本研究室では、化学物質や生体分子の吸着量を測るケミカルバイオセンサとして、吸着分子間の分子間相互作用や質量に着目し計測するMEMS技術を研究しています。
静的な変形を検出する光干渉センサでは分子の反発力が比較的大きいタンパク質などの極性分子の検出を得意としてきたが、可動膜を機械的に共振振動させることにより、より分子サイズの小さい対象を検出するガスセンサの応用へ拡張できる。このような共振駆動センサの質量検出限界を向上するためには、可動膜の質量が軽量かつ高いヤング率をもつことが求められ、グラフェンは理想的な質量センサとして期待される。グラフェンを用いたMEMS共振器センサはすでに基礎検討が報告されはじめ、解析的には1 yg(ヨクトグラム)の分解能を有するという報告もある。ところが従来のグラフェン共振器の構造は、キャビティ内が大気圧であったため、キャビティ内の空気がダンパーとして作用し、大気圧下での共振動作・質量測定が困難であった。そこで本研究では、CVD成長したグラフェンを減圧環境でシリコン基板に転写を行うことにより、グラフェン下部のナノキャビティを真空に封止し、大気圧での質量測定を可能にすることを目指している。におい物質や分子識別機能に優れる生体分子をプローブとしてグラフェン共振器上に修飾することにより、すべてのモノに生体分子の機能を付与するにおいセンシング技術としてIoT社会への貢献が期待される。
昆虫をはじめとする生物の身体の表面に現れる色には、色素に由来せずに微小な構造によって発色する構造色であることが知られている。構造色は従来利用されてきた色素によるものとは異なり、発色性能が劣化することがない。本研究では、光の波長よりも短い周期で配列した金属材料によって発色するカラーピクセルを作製し、さらに微小アクチュエータ技術を用いて発色を自在に変化させる可変構造色素子を研究している。光の波長と同程度まで短い周期をもつ金属の微細構造を形成すると、周期構造に依存した特定の光のみが構造のギャップを通過することが可能となる。このとき、金属薄膜上の微細周期構造表面では表面プラズモンが励起されており、この現象は表面プラズモンの異常透過現象と呼ばれている。表面プラズモンを励起する波長の制御を実現するため、基板から自立した金属サブ波長周期構造としてAlナノワイヤアレイを作製し、周期に依存したＲＧＢカラーを得ることに成功した。また、金属周期構造を拡張するためにマイクロアクチュエータを一体化し、表面プラズモンを励起する波長を制御し、透過波長ピークの可変素子を開発している。さらにこのプラズモニックカラーフィルタは伸縮性の薄膜上に形成することによって膜の伸縮によりカラー表示を変更可能な貼り付け型、ウェアラブル表示素子として応用することができる。
ＭＥＭＳ技術により作製したカンチレバーなどの可動構造表面において、タンパク質分子間に働く相互作用を測定するセンサ技術が注目されている。吸着分子によるストレスによって構造体のひずみをセンシングするため、標識剤を用いずに目的のタンパク質を検出することができる。本研究では半導体集積回路基板上にナノキャビティを有する薄膜を作製し、ナノキャビティ内で発生するファブリペロー干渉効果を利用して、タンパク質の吸着による薄膜のたわみを高感度に検出するセンサを開発している。ファブリペロー型タンパク質センサでは、固体基板の機械変化量を非線形な透過率変化を用いて信号増幅変換することによって、他方式と比較して２桁以上高感度な分子間力測定を行うことができる。また、単に分子の付着による質量変化を読み取るのではなく、センシングエリアに固定した対象分子間の相互作用を機械変化として伝えて検出できる。このため、配向の違いや固体表面における配置の変化を検出でき、タンパク質分子と固体基板とのコミュニケーションを行う「Active Bio場」として新機能、超高機能発現へのツールとなる。また、集積回路技術により一括大量生産できるため、多数の腫瘍マーカーを配置して疾患の早期発見やウイルス検出が可能なスマートチップとしての活用が期待できる。
高橋 淳二 researchmap
建物内外の移動体（ロボット、車両など）の位置を精度よく推定したいというニーズが高まっています。
クラウドにある3Dマップ内の仮想画像と移動体に搭載した安価なカメラで撮影した画像をクラウドで照合することで、移動体の位置を推定します。
クラウドにある3Dマップ内の仮想画像と移動体に搭載した安価なカメラで撮影した画像をクラウドで照合することで、移動体の位置を推定します。
We propose a novel cloud-based precise positioning system that uses visual sensing data.
Any mobile module with a vision sensor and wireless communication can be a client and can
receive benefit from this system.
これまでのところロボティクスやIoTによる生産現場の自動化や効率化は、潤沢な資本を持つ大企業に限られています。その原因は自動化に必須の移動体（ロボットや人）の定位（位置推定）にかかるコストが大きいためです。本研究では、特に採算性に優れる新しい定位技術として、環境への物理的なインフラストラクチャの敷設が不要なサーバ・クライアント型の定位システムを開発します。クライアントはセンシングデータをクエリとしてサーバへ位置を問い合わせ、サーバは事前準備した座標付き画像DB群から最類似画像をGPUの並列演算により高速に検索し座標値を返します。目下の目標は、定位精度10cm以内、応答時間1秒以内の実現です。
この定位技術は、導入コストと運用コストを低く抑えたまま、生産圏（工場、倉庫）や生活圏（大学、病院、地下街、駅、空港、複合施設）に導入可能で、フリスクサイズのクライアントモジュールを備えた移動体を10cmのオーダーで永続的に定位・トラッキングできます。物品搬送の自動化はもちろんのこと、人物・移動体の恒常的な追跡・記録による動態分析への利用、定位サービスのサブスクリプション提供によるシェアリングエコノミーの活性化、ライフログ、行動変容、EBPM、行動的生体認証による新しいセキュリティサービス、など新産業創出の基盤となることが期待できます。
高山 弘太郎 researchmap
温室における環境制御の高度な戦略として、スピーキング・プラント・アプローチ(SPA)という概念が注目されています。植物の生理的状態をモニタリングするためのセンサベースの植物診断技術は、SPAの第一歩であり、最も重要なステップです。現在、先進的な温室だけでなく、伝統的なビニールハウスでの農業生産においても、植物の生育状況をモニタリングするためのイメージングシステムが特に広く求められています。
The intelligent greenhouse is an advanced greenhouse equipped with an automated environmental control system and conducting year-round plant production of various plants including vegetables and ornamental foliage plants under the sun. And, the plant factory is a facility achieving an extremely steady plant production under fully controlled environmental condition without sunlight. Currently, the computerized plant production based on the concept of Speaking Plant Approach (SPA) attracts attentions as an implementable key technology to achieve a significant productivity improvement in intelligent greenhouse and plant factory. The concept of SPA defines that the optimization of cultivation conditions should be based on measurements of the plant biological and physiological information and it is getting feasible according to a recent development of information technology, i.e. artificial intelligence and bioinformatics symbolized by omics.
Chlorophyll fluorescence (CF) imaging technique is useful to evaluate the photosynthetic functions. CF is red light emission from plant leaves, which is generated by residual light energy that is not used for photosynthetic reactions. So, the precise measurement of CF allows us to evaluate the status of photosynthetic functions without touching the plants. The figure shows a CF imaging robot, which was developed in our previous studies and come onto the market in 2015. The CF imaging robot proved an apparent heterogeneous distribution of photosynthetic functions across the cultivation area (> 1 ha). Such information is probably useful to optimize the environmental control and crop maintenance strategies.
A variety of instrumentations for environmental control such as CO2 enrichment, supplemental lighting and air circulation have been installed in commercial greenhouses and utilized to increase the net photosynthesis. However, the extent of the contribution of each environmental control instrumentation to the crop photosynthesis is not clear. We developed a real-time photosynthesis and transpiration monitoring system that is able to be installed in commercial greenhouses and applied to obtain the time course of photosynthesis and transpiration of full-size tomato plant grown in a semi-commercial greenhouse. This system is going to be commercially available until 2020.
植物は様々な匂い成分を生産して体外に放出していますが，ストレスにさらされると放出される匂い成分の量や構成比が変化します。植物診断の指標となりえる匂い成分としては，それ自体が植物ホルモンとして機能するサリチル酸メチルやジャスモン酸メチル，細胞膜の破壊にともなって放出される緑のかおり（GLVs: Green leaf volatiles）と称される物質群，さらには，主に植物体の表面に分布するトライコーム（細い毛のような構造物）に含まれているテルペン類などがあげられます。匂い成分計測技術の農業生産への応用を念頭において，匂い成分の構成比（匂いの質）の変化の検知に基づいて植物診断を行うシステムを開発しています。なお，研究開発の段階では，匂い成分計測のためにGC-MS（ガスクロ質量分析装置）やPTR-MS（陽子移動反応質量分析装置）を用いますが，より早期の社会実装を目指してEIIRISで開発されている「かおりカメラ」など技術の応用研究も行います。
植物工場は，人間が環境を制御して農作物生産を行うシステムであり，人工光（型）植物工場と太陽光（型）植物工場に大別されます。人工光植物工場は，LED等の人工光源を用いて光合成を行わせるため，光の強度・スペクトルを含めた高度な環境制御が可能な生産システムであり，コンビニエンスストアチェーンや外食産業への葉菜類の安定供給源として急速に普及しつつあります。他方，太陽光植物工場は，太陽光エネルギーを最大限に活用（光合成だけでなく，冬季の暖房のための熱源としても利用）して大規模な農作物生産を行う施設であり，二酸化炭素・気温・湿度等を対象とした環境制御技術とICT・自動化・機械化等の先端工業技術との融合により，地域における農作物生産の効率を最大化するシステムとして確立されつつあります。
ただし，高度化した環境制御技術の性能を十分に発揮させるためには，植物の生育状態に合わせて環境制御の設定値を適切に更新し続ける必要がありますが，この「植物の生育状態の見極め」は，いまだに人間（栽培管理者）の目視による観察と経験に基づいた主観的判断に委ねられており，毎日の植物の生育状態を評価するための信頼できる数値データはほとんど存在していません。本研究室では，このような状況を打破するため，様々なセンサを用いて植物生体情報を計測して生育状態を診断し，その診断結果に基づいて栽培環境を適切に制御するための研究開発を進めています。
クロロフィル蛍光（Chl蛍光）は，Chlが吸収した光エネルギーのうちで光合成反応に使われずに余ったエネルギーの一部が赤色光として捨てられたものです。そのため，Chl蛍光を正確に計測することで，植物体に触れることなく光合成機能診断を行うことができます。すでに，我々が開発した基盤技術を用いて設計されたChl蛍光画像計測ロボットが市販されており，農業生産現場に実装され始めています。このような植物生体情報計測システムの開発や取得された生体情報の高度活用に関する研究開発を進めています。さらに，植物生体情報・環境情報・労務情報を統合して解析することによって，植物工場における栽培・労務管理の最適化を目指しています。
瀧内 雄二 researchmap
ラチスシェルの座屈や地震応答に関する研究は、典型的な形状については設計手法が確立されつつありますが、自由曲面ラチスシェルについては十分研究が進められているとは言い難く、座屈挙動、地震応答に対する検討方法、我が国のような災害が多発する地域でのラチスシェルの形状の決定方法を研究しています。
Spatial structures such as domes and gymnasiums have complex buckling behavior and seismic response characteristics.
In order to build a design method for this type of structure, we are working on the following themes:
1. Analysis of collapse behavior due to buckling, evaluation of buckling strength
2. Analysis of seismic response behavior, evaluation of seismic performance
In Japan, which faces a declining population, the construction industry is also experiencing severe labor shortages. To address this issue, research is being conducted to streamline design using technologies such as machine learning. This includes studying the use of AI for predicting structural behavior during earthquakes and heavy snow, as well as for structural optimization.
The shell structure is lightweight and thin, and has a feature that resists external force by shape. Therefore, optimization to find reasonable shapes is being studied in our laboratory.
The shape optimization considering heavy snow and earthquakes for shell structures has been proposed.
シェル・空間構造は軽量で軽やかな建築表現が可能で、形状で外力に抵抗する特徴を持っています。このため、外力に対して合理的な形状を見つける形状最適化の研究を行っています。
これまで地震荷重に対するシェル構造の形状最適化や、雪に対する座屈荷重を最大化する手法を提案しました。また、設計者のための設計支援システムの構築も行っています。近年では機械学習を利用した手法も研究しています。
ドームや体育館などの大規模建築物（空間構造物）の設計法に関する研究を行っています。
この種の構造物は、雪に対する座屈挙動や地震に対する挙動が複雑です。そこで次のようなテーマに対して研究を行っています。
（1）座屈による崩壊挙動の分析、座屈耐力評価
（2）地震に対する挙動分析、耐震性能評価
人口減少社会のわが国において建設業でも人手不足が深刻な課題です。
この課題を解決するために機械学習技術などを用いて設計を省力化する研究に取り組んでいます。
構造物の地震時や積雪時の構造挙動の予測や構造最適化へのAI利用を研究しています。
滝川 浩史 researchmap
カーボンナノチューブ，ナノホーン，ヘリカルナノファイバ（ナノコイル，ナノツイスト）を，高温のアーク放電法や触媒CVD法によって合成する技術および装置の開発を行っている。また，作製したナノカーボンを利用して，次世代平面型ディスプレイの電子放出素子への適用研究，次世代エネルギーデバイスである燃料電池やスーパーキャパシタの大容量化電極への応用に関する基礎研究および開発研究などを進めている。
パルスアーク放電を用いた大気圧メゾプラズマ発生装置を開発している。メゾプラズマとは，従来の低温プラズマと熱プラズマとの中間の温度を発生する非平衡プラズマであり，グライディングアークとペンジェットの２タイプの装置の開発を進めている。また，メゾプラズマを複数同時に発生させる電源を開発した。これらのプラズマを用いて，接着・塗装前処理などの表面クリーニング技術に関する研究を進めている。
真空中のアーク放電プラズマから得られる高エネルギーのイオンを用いた薄膜形成装置の実用化開発と機能性薄膜の開発を進めている。同装置の特徴の一つは，ダイヤモンドライクカーボン（DLC）膜の中でも，他の方法では形成できない水素フリーテトラヘドラルアモルファスカーボン（ta-C）を形成できることである。ta-Cは，超硬密度でかつ超平坦であり，HDDの保護膜，アルミ用ドライ切削工具の保護膜，高温耐久精密金型，自動車部品の摺動膜への利用が可能である。また，窒化物や酸化物機能性膜も形成できる。中でも，超高温耐酸化性薄膜（多元素窒化物，TiAlSiNなど）の開発を進めている。
★真空アーク蒸着法
■固体を直接蒸発させ，イオンプレーティング。従って，動作ガス不要。高真空動作可。
■高イオンエネルギー（5eV縲鰀200eV）。膜の密着性大。
■坩堝不要。蒸発源の上下左右自由配置。
＜合成膜＞ 高純度金属膜（Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Sn, など）およびそれらの酸化物・窒化物・炭化物，DLC膜
★Ｔ字状プラズマ磁気輸送型真空アーク蒸着装置 《T-shape Filtered Arc Depositon: T-FA
■固体を直接蒸発させ，イオンプレーティング。従って，動作ガス不要。高真空動作可。
■高イオンエネルギー（5eV縲鰀200eV）。膜の密着性大。
■坩堝不要。蒸発源の上下左右自由配置。
＜合成膜＞ 高純度金属膜（Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Sn, など）およびそれらの酸化物・窒化物・炭化物，DLC膜
★Ｔ字状プラズマ磁気輸送型真空アーク蒸着装置 《T-shape Filtered Arc Depositon: T-FA
★ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-Like Carbon; DLC)
■DLCの特徴
・機械的特性（トライボロジー）：高硬度・耐磨耗性・高摺動性・平滑性
・赤外線透過性
・化学的安定性
・電気導電性縲恊竕署ｫ
・耐熱性
＜応用先＞ 金型の離型性改善，凝着防止，ガス透過防止，電子放出素子
■水素が混じっているかどうかで特性は変化！
水素フリーDLC： スーパーハード・緻密・高摺動・相手攻撃性低い
■DLCの特徴
・機械的特性（トライボロジー）：高硬度・耐磨耗性・高摺動性・平滑性
・赤外線透過性
・化学的安定性
・電気導電性縲恊竕署ｫ
・耐熱性
＜応用先＞ 金型の離型性改善，凝着防止，ガス透過防止，電子放出素子
■水素が混じっているかどうかで特性は変化！
水素フリーDLC： スーパーハード・緻密・高摺動・相手攻撃性低い
大気圧プラズマ表面処理装置の開発 （業種業界：印刷，半導体製造・組立，自動車，医療，環境，他）
(1)マルチグライディングアーク
◎対象物：大面積ガラス，プラスチックフィルム，金属板，半導体基板
◎目的：洗浄，塗装前処置，印刷前処理
(2)PENジェット（Plasma ENergized Jet）
◎対象物：ガラス，プラスチック，金属，半導体基板の表面および孔
◎目的：!)@の目的に加え，エッチング・アッシングなど。
【特徴】これまでの
(1)マルチグライディングアーク
◎対象物：大面積ガラス，プラスチックフィルム，金属板，半導体基板
◎目的：洗浄，塗装前処置，印刷前処理
(2)PENジェット（Plasma ENergized Jet）
◎対象物：ガラス，プラスチック，金属，半導体基板の表面および孔
◎目的：!)@の目的に加え，エッチング・アッシングなど。
【特徴】これまでの
★アーク放電法を用いたナノカーボンの合成
■合成材料種および応用
・単層カーボンナノチューブ（SWCNT）
・多層カーボンナノチューブ（MWCNT），ナノチューブフレーク ⇒ 電子エミッタ材料，他
・カーボンナノホーン（CNH） ⇒ 燃料電池電極の触媒担持体，他
・カーボンナノバルーン（CNB）⇒ ドラッグカプセル，他
■合成材料種および応用
・単層カーボンナノチューブ（SWCNT）
・多層カーボンナノチューブ（MWCNT），ナノチューブフレーク ⇒ 電子エミッタ材料，他
・カーボンナノホーン（CNH） ⇒ 燃料電池電極の触媒担持体，他
・カーボンナノバルーン（CNB）⇒ ドラッグカプセル，他
★触媒CVD法を用いたナノカーボン繊維
■合成材料種および応用
・カーボンナノファイバ（CNF）→リチウム電池等，電池電極
・カーボンナノコイル（CNC）→電池電極，電磁波吸収体，電子エミッタ，他
・カーボンナノツイスト膜（CNTw膜）→電子エミッタ，センサー，他
■合成材料種および応用
・カーボンナノファイバ（CNF）→リチウム電池等，電池電極
・カーボンナノコイル（CNC）→電池電極，電磁波吸収体，電子エミッタ，他
・カーボンナノツイスト膜（CNTw膜）→電子エミッタ，センサー，他
竹市 嘉紀 researchmap
固体潤滑に関する研究を中心に行っています。 より優れた耐摩耗性や摺動特性を有する材料の開発研究や、摩擦・摩耗のメカニズムを解明するための研究などを行っています。 また、表面分析などの分析手法を積極的に取り入れ、摩擦機構のより詳細な解明を目指しています。
機械部品の様々なしゅう動部には、摩擦や摩耗を低減するためにオイルやグリスを塗布することが一般的です。しかし、しゅう動部が高温になるような部位ではこれらの潤滑剤は機能しないことがあります。このような場合、二硫化モリブデンやグラファイトなどをベースとした固体潤滑剤が用いられますが、それでも400℃以上での使用は実用上困難です。このような高温で使用できる固体潤滑剤の開発が求められています。
A ball joint is one of fitting part, which is structured to cover a metal ball in a ball shape with a resin sheet, and grease is supplied between the two materials.
Ball joints for automobiles are important security components and will be used under a wide range of temperature conditions, from use at extremely cold temperatures to use under high temperature environments around the engine.
Also, not the sliding motion in a certain direction, the friction direction always changes, and the amount of sliding is also often small, which is a severe usage as grease lubrication.
The aim of this theme is to obtain the knowledge that contributes to the more optimal design of the ball joint by improving the tribological characteristics of the ball joint and understanding the grease lubrication mechanism.
(Collaboration with SOMIC Ishikawa Co., Ltd.)
Friction materials used in high temperature environments include special alloys and ceramics. Although research to obtain materials with excellent tribological properties has been conducted up to now, there are many problems such as cost problems and toughness problems.
On the other hand, lubrication by oil and grease is difficult in high temperature environment. Under high temperature circumstances, solid lubricants such as molybdenum disulfide and graphite are generally used, but lubricity is lost by oxidation from around 400 °C.
We aim to obtain a solid lubricant to be used in high temperature environment and are conducting research to clarify lubrication mechanism of solid lubricant under high temperature environment.
● PTFE (polytetrafluoroethylene)
PTFE (polytetrafluoroethylene) widely known as a trademark of "Teflon" exhibits excellent low friction characteristics among various plastic materials, however, it shows larger wear amount.
In this theme, we are studying PTFE from the following viewpoint.
- Improvement of wear resistance of PTFE by adding various fillers
- Understanding wear reduction mechanism of PTFE
- Understanding tribochemical reaction of metal surface by sliding with PTFE
● Phenol resin
In the tribology field, phenolic resin is widely known as a binder of a brake material and is basically a material whose friction coefficient is not low.
Many sliding plastics are thermoplastic resins, and at parts where the sliding conditions are high loading, the resin material melts due to frictional heat and becomes unusable.
Under such conditions, sliding is often caused by metal materials and the like, but weight reduction can be achieved by using a phenolic resin as a sliding material.
In this theme, for the purpose of using phenolic resin for high load sliding parts, focusing on resin chemical reaction etc., we investigated the mechanism of improvement of wear resistance.
ボールジョイントは継手部品の一種で，ボール状の形をした金属球を樹脂製のシートで覆う構造になっており，両材料間にグリースを供給し，ここで摩擦が生じる．
自動車用ボールジョイントは重要保安部品であり，極寒低温値での使用から，エンジン周りの高温環境下での使用といった，幅広い温度条件下で用いられることになる．
また，一定方向のしゅう動ではなく，常に摩擦方向が変化し，そのすべり量も僅かであることも多く，グリース潤滑としては厳しい使用のされ方となる．
本テーマではボールジョイントのトライボロジー特性向上と潤滑メカニズムの解明により，より最適なボールジョイントの設計に資する知見を得ることを目的としている．
（（株）ソミック石川との共同研究）
●PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）
「テフロン」の商標で広く知られてるPTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は，各種プラスチック材料の中でも優れた低摩擦特性（潤滑性能）を示すものの摩耗量が多い（耐摩耗性に劣る）という欠点がある．本テーマでは，
・各種フィラー添加によるPTFEの耐摩耗性向上
・PTFEの摩耗低減メカニズムの解明
・PTFEとのしゅう動による金属表面のトライボケミカル反応の解明
の観点から研究を行っている．
・科学研究費補助金テーマ：若手研究(B) 18760111
●フェノール樹脂
トライボロジー分野においては，フェノール樹脂はブレーキ材料のバインダーとして広く知られており，基本的に摩擦係数は低くない材料である．
多くのしゅう動用プラスチックが熱可塑性樹脂であり，しゅう動条件が高負荷となるような部位では摩擦熱などで樹脂材料が溶融し，使用不可能となる．
このような条件下では金属材料などでのしゅう動となることが多いが，フェノール樹脂をしゅう動材料とすることで，軽量化を図ることができる．
本テーマではフェノール樹脂を高負荷しゅう動部に用いることを目的とし，樹脂の化学反応などに着目し，耐摩耗性向上のメカニズムを調べている．
（旭有機材（株）との共同研究：共同研究自体は終了）
高温環境で用いる摩擦材料には特殊合金やセラミックなどがあり，現在もトライボロジー特性のより優れた材料研究が行われているが，コストや靱性などの点で課題が多い．
一方，高温環境では油やグリースによる潤滑は厳しく，一般的には二硫化モリブデンや黒鉛などの固体潤滑剤を用いるが，これも400℃を超えるあたりからは酸化などによって潤滑性を失っていく．
本研究では高温環境下で用いる固体潤滑材料の開発とその潤滑メカニズムの解明を目的とした研究を行っている．
・科学研究費補助金テーマ：基盤研究(C) 21760112
・科学研究費補助金テーマ：基盤研究(C) 25420089
・日本トライボロジー学会 Tribology Online 論文賞（2016）
竹内 啓悟 researchmap
In conventional design procedure human researchers designed parameters in an algorithm by hand on the basis of numerical simulations. Since this design procedure requires a lot of time, a trial-and-error approach based on experience was used, such as a reduction in the number of design parameters and a restriction of the region of possible parameters. In our laboratory, we are aiming to construct a deep-learning method for artificial intelligence (AI) to design parameters in an iterative algorithm, by regarding the algorithm as a deep neural network with the same number of layers as the number of iterations in the algorithm.
MIMO (multiple-input multiple-output)とは、送受信側で複数のアンテナを利用して情報伝送を行う無線通信システムのことです。特に大規模MIMOでは、基地局に数百本のアンテナを用意することで、数百人のユーザを同時にサポートすることを目指しています。このようなシステムでは多数のユーザに関する情報を効率的に同時処理する必要があり、従来の受信方式では歯が立ちません。本研究室では、統計的推測の分野で提案されたメッセージ伝播法と呼ばれる反復法を基礎として、大規模MIMOと本質的に同じ問題を扱っている圧縮センシングと呼ばれる分野で提案された解決策を応用・発展させて、大規模MIMOにおける効率的な受信方式の創出を目指しています。
誤り訂正符号とは、送りたい情報に冗長な情報を事前に付加することで、通信路上のノイズによって送信情報に誤りが生じたとしても、受信側で誤りを訂正する符号化技術のことです。本研究室では、特にスパース重ね合わせ符号と呼ばれる誤り訂正符号に着目し、復号法の研究をしています。スパース重ね合わせ符号とは、シャノン限界を達成するものの実現不可能な理論上の産物であったランダム符号化を実現可能な符号化方法に改良することで、実用的な計算量でシャノン限界を達成できる誤り訂正符号です。スパース重ね合わせ符号の復号問題と圧縮センシングの信号再構成問題との類似性に着目し、圧縮センシングで使用されたメッセージ伝播法をスパース重ね合わせ符号の復号に応用することを目指しています。
MIMO(multiple-input multiple-output)とは、送受信側で複数のアンテナを利用して情報伝送を行う無線通信システムのことです。特に大規模MIMOでは、基地局に数百本のアンテナを用意することで、数百人のユーザを同時にサポートすることが求められ、大規模MIMOにおける効率的な受信方式の創出を目指しています。
従来の変調方式では1か-1のどちらかを送信することで情報を伝送していたのに対して、空間変調では信号の取りうる状態に0(信号を送信しない)という状態を追加して情報伝送を行います。送信機が信号を送信していないということ自体に情報を載せるため、空間変調は送信機で優れた電力効率を実現することができます。私たちは、圧縮センシングと呼ばれる分野で扱われる問題と我々の問題との類似点に着目して、効率的な受信方式の創出を目指しています。
Error-correcting codes allow the receiver to correct errors due to noise in the channel, by adding redundant information to transmitted information in advance. In our laboratory, we focus on decoding schemes for error-correcting codes, called sparse superposition codes. A sparse superposition code is a low-complexity and capacity-achieving error-correcting code proposed by modifying theoretical random coding, which achieves the Shannon limit but is not realizable. We are aiming to construct message-passing decoding for sparse superposition codes, by focusing on the similarities between decoding for sparse superposition codes and signal reconstruction in compressed sensing.
Multiple-input multiple-output (MIMO) is a wireless communication system that uses multiple transmit and receive antennas for information transmission. In massive MIMO systems, base stations equip a large number of antennas to support many users simultaneously. Conventional receivers cannot be used to process all user signals jointly and efficiently. In our laboratory, we are aiming to construct efficient reception schemes for massive MIMO on the basis of iterative methods called message-passing proposed in the field of compressed sensing.
従来のアルゴリズム設計では人間の研究者が、アルゴリズムに含まれるパラメータを数値実験等に基づいて手作業で設計していました。このような設計作業は多大な時間を要するため、研究者の経験に基づいて、設計パラメータの数を減らしたり、パラメータが取りうる値を制限したりして、設計に要する時間を減らすための試行錯誤が行われてきました。本研究室では、反復アルゴリズムを反復回数と同数の層を持つ深層ニューラルネットワークとみなすことで、人工知能(AI)がアルゴリズムのパラメータを設計するための深層学習法の創出を目指しています。
武田 洸晶 researchmap
⼈⼯知能（AI）ベースのロボットはさまざまな分野で⼈気を博し、介護ロボットの需要が⾼まっています。このような介護ロボットは、⼈間の状態などを認識または推定し、その結果に応じた⾏動をとります。本研究室では肘置きの上下運動により、⼈間の起立・着座もサポートできる歩行器型ロボットを開発しました。
田島 昌樹 researchmap
建築，住宅を対象とした室内環境および省エネルギー性能の評価，測定や理論計算に基づく評価を行っている
建築，住宅を対象とした換気にかかる室内環境や設備の評価，在室者の呼気を利用した換気性状の測定方法の開発
自立循環型住宅や省エネルギー基準にかかる委員会活動等を通じて，実測，実験，調査を行っている。自立循環型住宅
田尻 大樹 researchmap
機械・構造物の振動や騒音を低減するため、実験モード解析法で対象物の振動特性を把握することがあります。従来、低次の振動モードは把握しやすく、高次の振動モードはモード減衰比が大きいため振動モードを把握するのが困難でした。速度フィードバック加振力を加え実験モード解析することにより、高次の振動モードを低減衰化することで、振動モードを把握できます。
機械構造物の振動や騒音の問題を適切に改善するためには、対象物の振動特性を把握することが重要です。そのための技術として、実験モード解析が用いられてきました。近年では、比較的高周波数領域の振動特性を高精度に把握することが求められていますが、高周波数領域になるほど減衰の影響が大きくなり、共振峰が明確に現れなくなることから、振動特性を同定することが難しくなります。
そこで本研究では、対象物の減衰の影響を疑似的に小さくして、共振峰が明確に現れるように工夫した振動試験（低減衰化加振）を行い、その結果から対象物の振動特性を同定する方法について検討しています。
高度な動的設計を実現させるためには、対象物の特性を適切に表現できる適当な力学モデルが必要です。特に、高減衰特性を有する機会構造物を対象とする場合、距離に起因する減衰により対象物全体に振動が行き渡らず、高周波数領域の振動解析が難しいことが知られています。
そこで本研究では、高減衰系において振動形状（距離）と非線形減衰特性の関係を紐づける力学モデルの構築に取り組みます。具体的には、比較的形状が単純な構造物を対象に、①振動工学に基づく理論的な力学モデルの構築、②データサイエンスを利用した新しいモデル化手法の構築に取り組みます。
田中 三郎 researchmap
超伝導現象を利用したSQUID(Superconducting QUantum Interference Device) 磁気センサは地磁気の10億分の1の微小磁場検出が可能です。高温超伝導薄膜を用いたSQUIDは液体窒素(－196℃)で冷却するだけで動作し、本研究室ではSQUID磁気センサの新しい分野への応用技術の研究を行っています。
ＤＮＡプローブはガラスなどの基板上に数百から数万のDNA分子を置き、試料DNAとの結合が起こるかどうかで試料中に目指す遺伝子が存在するかどうかを調べるものです。我々はＳＱＵＩＤを用いて磁性微粒子で標識した遺伝子を高感度で検出する技術の開発を行っています。
(Saburo Tanaka, 他, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 300 (2006) e315-e319.)
(Saburo Tanaka, 他, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 300 (2006) e315-e319.)
低磁界中における高感度ＳＱＵＩＤ磁気センサを用いたＮＭＲ信号計測や、生体のＭＲＩイメージを測定する技術開発を行っています。低磁場であることから大きなマグネットが不要で、小型化や低コスト化が期待されます。
(S.Fukumoto, M. Hayashi, Y.Katsu, M.Suzuki, R.Morita, Y. Naganuma, Y. Hatsukade O. Snigirev and S. Tanaka, “Liquid-State Nuclear Magnetic Resonance Measurements for Imaging using HTS-rf-SQUID in Ultra-Low Field”, IEEE Trans. Appl. Supercond, 21, (2011) 522-525.
(S.Fukumoto, M. Hayashi, Y.Katsu, M.Suzuki, R.Morita, Y. Naganuma, Y. Hatsukade O. Snigirev and S. Tanaka, “Liquid-State Nuclear Magnetic Resonance Measurements for Imaging using HTS-rf-SQUID in Ultra-Low Field”, IEEE Trans. Appl. Supercond, 21, (2011) 522-525.
医薬品・食品・リチウムイオン電池正極材などの中に含まれる金属異物を超高感度で検出できる装置の開発を行っています。これは数十ミクロンオーダーの磁性金属異物を検出できる装置です。最近ではLiイオン電池などの製造工程での微小金属が問題となっており、製造工程への適用が期待されています。
(S. Tanaka,他 “Two-Channel HTS SQUID Gradiometer System for Detection of Metallic Contaminants in Lithium-Ion Battery”, IEEE Trans. Appl. Supercond., 21, (2011) 424-427.
(S. Tanaka,他 “Two-Channel HTS SQUID Gradiometer System for Detection of Metallic Contaminants in Lithium-Ion Battery”, IEEE Trans. Appl. Supercond., 21, (2011) 424-427.
細胞組織の微弱な活動電位変化の検出において、イオン電流の流れに伴う磁気変化を利用するという新しい発想に基づく研究。これによると効率的に短時間で多数サンプルの評価を行うことができるので、拍動や膜電位変化を伴う心臓・骨格筋等の培養生体組織に使用する再生医療分野、あるいは臓器のような機能細胞の培養組織を用いて行われる薬効評価分野において有効に利用されると思われる。これまでの微小な多点電極により活動電位を測定する微小多点電極法では、電極上での細胞培養が必要であり、多サンプル処理が困難であるばかりではなく、技術的に
田中 照通 researchmap
すべての生物は生命現象を維持するために種を越えた共通のシステムを有している。その中の一つの酵素がリボヌクレアーゼＰというリボ核タンパク質酵素である。この酵素はタンパク質生合成の鍵となるtRNA分子の生産に関与する酵素であるが、同時に自然界に存在する数少ないリボ核タンパク質酵素の一つでもある。RNAとタンパク質という異なる二種の生体分子から構成される特徴は酵素の基質認識や触媒機構においてこの酵素にユニークな特徴をもたらしていると同時に、生命はどのようにして形成されてきたかという進化論的な考察を秘めた特徴を与えている。
本研究では、生体分子としこの酵素が如何にして基質であるtRNA前駆体をきちんと認識して、また如何なる機構によって触媒能力を発揮しているのかを主として解析している。
本研究では、生体分子としこの酵素が如何にして基質であるtRNA前駆体をきちんと認識して、また如何なる機構によって触媒能力を発揮しているのかを主として解析している。
生命現象を担当する生体分子たちはお互いの分子間相互作用を通じてその遺伝子発現や機能発現の調節を行っているが、それを人にとって便利なように人工的に制御することは困難である。一方で人にとって有益であったり便利であったりする都合のよい活性をもった酵素は多々存在し、それらを人工的に改変することは人類の益につながる。
本研究では環境修復に関する微生物を標的として、環境修復利用後に標的環境中から速やかに用済みになった微生物を選択的に除去するための手法への応用を目指している。具体的には生命現象維持に必須である酵素のいずれかに人工的に制御可能な分子スイッチを導入することで人為的な選択的な細胞死を標的細胞にもたらす系の構築を行っている。
本研究では環境修復に関する微生物を標的として、環境修復利用後に標的環境中から速やかに用済みになった微生物を選択的に除去するための手法への応用を目指している。具体的には生命現象維持に必須である酵素のいずれかに人工的に制御可能な分子スイッチを導入することで人為的な選択的な細胞死を標的細胞にもたらす系の構築を行っている。
田村 秀希 researchmap
スマートシティにおいて、自律型モビリティとヒトがより身近に共生する社会の到来が想定されています。
そのような社会において、ヒトと自律型モビリティがより安心・安全に共生するため、モビリティと関わる際のヒトの認知・行動特性を明らかにした上、自律型モビリティの行動制御アルゴリズムの規範として活用するための研究を行っています。
そのような社会において、ヒトと自律型モビリティがより安心・安全に共生するため、モビリティと関わる際のヒトの認知・行動特性を明らかにした上、自律型モビリティの行動制御アルゴリズムの規範として活用するための研究を行っています。
田村 昌也 researchmap
人間の生活を安全で安心なものにするため、様々な設備や装置に多数のワイヤレスセンサが設置されています。発電所や工場のインフラなど人の手が届きにくい、あるいは人が立ち入るには危険な場所ほど多くのセンサを設置する必要があります。このような複雑な環境下でもセンサをワイヤレスに充電できる技術を研究しています。
淡水中や海水中などを自由に移動し、配管や橋梁、海底資源探索や断層調査などを行う水中ドローンが、水中に設置されたステーションに着底するだけで、電力も情報もワイヤレスにやり取りできる技術を研究しています。
Various methods in order to achieve high-speed and large-capacity wireless communications are developed such as Massive-MIMO, In-band full-duplex, and OAM. We aim to develop the RF circuits that are key technologies to realize these methods. As we image the application to a wide target range from portable devices to base station in small cell, we are developing value-added solutions such as high tunability and high power capability corresponding to the targets.
Numerous sensors are installed in various facilities and equipment for the purpose to support safe and secure life. In particular, power supply by wireless power transfer is expected for the sensors in dangerous places such as infrastructures in factory and power plant. We are developing a unique system with the pseudo-shielded space, which makes it possible to confine the electromagnetic field in the space and communicate with the sensors outside the space.
Autonomous underwater vehicles are desired to charge battery and communicate information under water in order to improve operation efficiency. We have an ambitious goal of developing the wireless power and data transfer system for operation underwater, focusing on the capacitive coupling with a simple structure and low leakage of field. We are also developing the application of this technology to wireless power supply for bio-implantable medical devices.
人間の生活を安全で安心なものにするため、様々な設備や装置に多数のIoT機器が設置されています。なかでも発電所や工場のインフラなど人の手が届きにくい、あるいは人が立ち入るには危険な場所に設置されるIoT機器に関しては、ワイヤレス電力伝送による駆動電源の確保が期待されています。そこで、私たちは設備内に疑似的な遮蔽空間を作り出し、空間内に閉じ込めて局在させた電磁界分布をコントロールすることでセンサへの時分割給電を行うシステムの開発を進めています。
高速・大容量化が進むワイヤレス通信では、Massive-MIMOやIn-Band Full-Duplex、OAMなど様々な手法が提案されています。これらの技術を実現するためのキー（鍵）となるRF回路の開発を目指しています。ターゲットはポータブル機器からスモールセル／フェムトセル用基地局まで幅広く、アプリケーションに応じた付加価値、対電力性、高チューナビリティ化について研究しています。
淡水・海水中での作業において活躍が期待されている自立型無人潜水艇は、作業効率向上の観点から水中での充電とデータ送受が求められています。私たちは構造がシンプルで、かつ軽量化を実現できる電界結合を使った水中でのワイヤレス電力・情報伝送システムの開発を目指しています。さらに、この技術を応用して生体埋込型医療機器へのワイヤレス給電も研究しています。
段下 剛志（徳山工業高等専門学校） researchmap
北越大輔（東京工業高等専門学校） researchmap
谷川 大輔（呉工業高等専門学校） researchmap
黒田大介（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
和多野 大（沖縄工業高等専門学校） researchmap
伊達 勇介（米子工業高等専門学校） researchmap
團野 光晴（石川工業高等専門学校） researchmap
ダワァ ガンバット（弓削商船高等専門学校） researchmap
大門 裕之 researchmap
環境問題、特に廃棄物に対する意識を高め地域を美しくすることにより平和なまちづくりを目指しています。気候危機状態にある社会に向けて、ゼロエミッションではなくネガティブエミッションを考慮した社会実装と政策提言を行い、心ゆさぶる技術開発やシステム全体の評価を実施し、産学融合によって社会ニーズに即した実践的な先導的モデルやローテクによる破壊的イノベーションを発信しています。
Changing the high-temperature and high-pressure water conditions can significantly affect the physical properties of water. Therefore, application of the high-temperature and high-pressure water technologies attracts attention in various fields in recent years. The following are some researches in our group that have been carried out as the fundamental technologies to establish the sustainable recycling society: (1) Recovery of rare earth metals from waste vehicle-converter catalyst; (2) Recovery of carbon fibers by regenerating from fiber reinforced resins; (3) Recovery of fibers from natural waste materials; (4) Elimination of hazardous ash waste from aluminum and its conversion into recyclable resource; (5) Recycling treatment of waste sand mold from metal casting; (6) Conversion of poly-lactate into value-added material.
Increased awareness of the environmental, health and safety issues in the use of organic solvents has triggered the studies of supercritical fluid extraction. Supercritical fluid extraction using carbon dioxide as a solvent is a green technology and offers numerous advantages for analytical purpose, mainly rapidity and low organic solvent volume usage. We have been developing a new application of supercritical carbon dioxide extraction on the determination of microbial community structure for environmental assessment. Four lipid biomarkers including respiratory quinones (RQ), phospholipid fatty acids (PLFA), phospholipid ether lipids (PLEL), and polyhydroxyalkanoates (PHA) have been investigated. The studies showed the potential application of supercritical carbon dioxide extraction as a routine method for the comprehensive analysis of microbial community structures in environmental assessment using the lipid biomarkers profile. The developed method have been applied to various environmental samples from anaerobic digestion, wastewater treatment, and composting process. These methodologies could open the road to a superior method for analyzing microbial lipid biomarkers comprehensively for environmental assessment and monitoring, with the possibility of extended application and automation. We also propose a next generation microbial bio-indicator indices to evaluate microbial community structure.
Organic wastes have become an important issue in the world, and consequently, the recycling and reutilization of these wastes have drawn increased attention of many environmentalists. As Japanese food waste recycle law has been enforced as a new policy to promote the recycling of food waste, recycling of food waste into liquid animal feeding has been given a priority over recycling for other uses. Technologies which would treat these wastes or even recover some useful organic materials before disposal are of significant importance. One of the possible techniques for the treatment of organic wastes is the use of hydrothermal reaction. The hydrothermal reaction is a promising method for amino acids production and preparation of animal liquid feed from various organic wastes. The liquid feeding has many advantages over dry animal feed, such as control of a respiratory disease, cheaper feeds, automating of feeding system, reduction of the energy consumption. Our studies showed that liquid feed produced by hydrothermal reaction provided a better digestion for animals (high digestibility). The decomposition of organic wastes had produced value-added compounds of organic and amino acids that could be used for animal liquid feeding. Furthermore, we have also proposed a scenario to design a resource recycling network system based on our developed liquid feeding technology to enhance the formation of society in organic resources recycling.
下水汚泥を含むバイオマス（生物資源）利活用、農業発展に寄与する農工連携、二酸化炭素排出量の低減、自治体経営のあり方や縦割り行政の改善、新産業や雇用の創出、地域活性化等は、海外も含め多くの地域で課題となっています。本研究室は、これら問題解決のための一例として、「豊川バイオマスパーク構想」という新たな社会システムを提案し、実際の下水処理場で実証試験を行いました。各自治体や農商工観・産学官民連携のもと先導的事例を示すことで、行政や市民の理解を得ることができ、パラダイムシフトを促すことができました。この結果、ここで得られた成果を活かした実際のシステムが全国各地で展開されるまでになっています。
国内で初めて経済性を考慮した中規模養豚農家に小規模普及型バイオガス発電システムを導入しました。そこでは、糞尿から発電し売電をしております。これにより、養豚農家の収益性を高めただけではなく、臭気問題の低減、水処理や堆肥品質の安定化、さらに労働環境を改善することができています。本研究室では、2016年より小規模普及型バイオガス発電システムを、愛知県を中心に6か所で社会実装しており，中規模養豚農家4か所（愛知県2か所、静岡県、三重県）、ながいも工場1か所（青森県）、小規模酪農家1か所（愛知県）である。現在、これを全国にある工業高等専門学校（高専）や長岡技術科学大学と連携し、全国に展開することに取り組んでいます。システムの導入により環境問題の軽減、地域活性化などに高専が貢献できプレゼンスの向上や産学連携の促進を目指しています。
小規模普及型バイオガス発電システムを海外を含めた全国各地へ展開するための研究を下記に挙げます。水圏環境生物工学研究室（山田剛史研）とも連携し、サイエンスの観点からも取り組んでいます。
発酵助剤の相乗効果、メタン発酵の光応答、メタン発酵槽内からのアンモニア除去、メタン菌のモニタリング、発酵槽内に投入する担体の効果、消化液の高付加価値化、アンモニアモニタリング、アンモニア酸化細菌・亜硝酸酸化細菌のモニタリング、土壌炭素固定、消化液の有効活用、前処理として水熱反応の応用、システム全体の環境負荷軽減効果、システムにより生産される二酸化炭素や熱の有効活用、防災・減災対策への活用、可搬式バイオガス発電システムの実用化、発酵助剤の品質評価方法など。（2020年7月現在）
ち
千葉 誠（旭川工業高等専門学校） researchmap
千田 栄幸（一関工業高等専門学校） researchmap
千葉 慎二（仙台高等専門学校） researchmap
千葉 元（大島商船高等専門学校） researchmap
森脇 千春（大島商船高等専門学校） researchmap
千田 和範（釧路工業高等専門学校） researchmap
力 規晃（徳山工業高等専門学校） researchmap
千田 芳樹（一関工業高等専門学校） researchmap
千葉 忠弘（釧路工業高等専門学校） researchmap
千葉 貴裕（東北大学） researchmap
小島 智恵（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
千葉 圭（一関工業高等専門学校） researchmap
崔 容俊 researchmap
体内・脳内の細胞活動を解明するためにさまざまな研究が行われており、蛍光検出法は得られる情報量が多く取扱いが容易であるため、最も有用な方法の1つとして注目されています。本研究では、CMOS技術により単画素で光学部品などを必要としない蛍光センサを実現し、波長別の光量の情報を画像化できるフィルタフリー蛍光イメージセンサの開発を目指しています。
As food consumption increases due to rapid population growth, the demand for edible crops increases. Therefore, monitoring the health status has become essential for producers to increase the yield of food crops. The chlorophyll content of leaves is an essential parameter of plants' chloroplasts, photosynthetic machinery, and metabolic indicators. Chlorophyll production mainly depends on the incident light intensity of sunlight and is a critical plant energy source. Higher plants mainly have two types of chlorophyll a (Chl a) and chlorophyll b (Chl b). Its primary role is to absorb light energy for plants in photosynthesis, converting sunlight into chemical energy. For example, in a low-light environment, the chlorophyll a/b (Chl a/b) ratio decreases because Chl a tends to be replaced by Chl b. Therefore, it is possible to estimate plants' light environment information by measuring the chlorophyll ratio. In general, there are mainly two methods for measuring chlorophyll. The chlorophyll measuring method is to measure the absorption of chlorophyll at a specific wavelength with a spectrophotometer of the leaf extracted with an organic solvent. Although Chl a and Chl b can be quantified, the destructive method for extracting chlorophyll is problematic because a long detection time of 1 day or more is required. In addition, an expensive and large-scale spectrophotometer with various optical components integrated is required to separate the wavelength of light transmitted through the extraction reagent.
We proposed a miniaturized system that can detect chlorophyll content and its a/b ratio simultaneously to measure the health condition of plants. A filter-free wavelength sensor was used to evaluate the current ratio due to wavelength changes to solve the problems of general measurement systems such as large-scale equipment and fracture measurement. Current characteristics demonstrated that due to the chlorophyll a/b ratio and changes in their concentrations, the sensor is proportional to the spectral characteristics. As a result of measuring the extracted chlorophyll of plants and leaves, the centroid wavelength value of the transmission spectrum showed linear data from the current ratio of the sensor. The proposed method enabled simultaneous measurement of the chlorophyll content and its a/b ratio of plants with a non-destructive and compact device and is expected to be applied to the agricultural field.
Optical detection techniques can predict, diagnose, and analyze diseases as a compact system by detecting the optical properties of a substance, such as absorption, fluorescence, and luminescence. Hence, they are widely used as measurement and analysis equipment in various fields, such as medicine, the environment, chemicals, food, biology, and the military. In general, silicon-based photodiodes detect light in various applications, but high-performance photodetectors are required to obtain accurate and fast information. We are researching a filter-free wavelength sensor with a double-well structure for detecting fluorescence without an optical filter to solve the problem. The impurity concentration was optimized and simulated to form a double-well-structured sensor. Furthermore, we proposed a novel wavelength detection method using the current ratio based on the silicon absorption coefficient. The proposed method detected single wavelengths in the 460–800 nm range. Additionally, we confirmed that quantification was possible using the current ratio of the sensor for a relatively wide band wavelength, such as fluorescence. The proposed sensor can detect wavelengths without optical filters, which can be used in various applications in the biofield, such as POCT as a miniaturized wavelength detection sensor.
Due to the spread of SARS-CoV-2 and the monkeypox virus, the requirement for point-of-care testing (POCT) systems that can quickly and qualitatively diagnose the pathogen's infection has increased. As a simple test method for infectious diseases, an antigen-antibody test kit using immunochromatography can quickly determine the presence of infection. However, the immunochromatography method is challenging to detect quantitative and multi-samples simultaneously. In addition, the reality is that they are being used as part of an auxiliary diagnosis because the test results are suspected to be false positives. A compact localized surface plasmon resonance (LSPR) sensor system integrated with a filter-free wavelength sensor (FFS) for quantitative virus detection methods was proposed to solve this problem. We designed and fabricated gold nanostructures optimized for virus detection. The changed transmission spectrum of the LSPR sensor by molecule was measured using an FFS as a transducer without a conventional spectrometer. We expect a compact and rapid virus detection system with qualitatively diagnose to be realized using the proposed method.
体内・脳内の細胞活動を解明するためにさまざまな研究が行われています．細胞活動の観測にはpH，活動電位，質量分析，蛍光などの手法が用いられています．特に，蛍光検出法は得られる情報量が多く取り扱いが容易であるため，最も有用な方法の1つとして注目されています. そこで，リアルタイムでの検出に向けた小型で安価な蛍光検出装置の開発が進められています．現在，蛍光顕微鏡で使用される干渉フィルタや吸収フィルタなどが搭載されたオンチップイメージセンサが報告されています．光学フィルタを搭載したイメージセンサは，蛍光検出能力に優れる反面，複数種類の蛍光の同時検出や蛍光試薬の変更への対応ができないなどの問題がありました．本研究では，励起光と蛍光の波長が変更された場合でも同一デバイスで，光強度を検出可能なフォトゲート構造のフィルタフリー蛍光センサに関する研究を行っています．シリコンの光吸収深さの波長依存性を基に，センシングエリアの直下に位置するpn接合とフォトゲートの電圧によって形成される電位の鞍の深さを調整して，表面側からある分岐点まで吸収された光電流を検出し，それぞれの光強度を算出します．このデバイスを用いて光学フィルタなどを使用せずに，混合試薬からの3波長分離，神経細胞の定量化，蛍光イメージング，レジオネラ菌の識別，DNAの検出などを実現しています．
現在，生体内における微量な被検物質を高感度で検出するために多様な手法を用いたバイオセンサが開発されています．近年，コロナウイルスの感染拡大が深刻な問題となっており，その場診断で迅速かつ高感度で検出可能な小型分析システムが要求され，簡易迅速検査として，イムノクロマト法を用いた抗原・抗体検査法があります．イムノクロマト法は，検体を滴下することで疾病の有無を見つけることができ，数十分程度で診断結果を判定することが可能だが，デメリットとして検体の複数同時検出や定量測定などが困難なことや，検査結果の偽陽性疑いの例があるという問題が挙げられます．生体内における微量な被検物質を高感度で検出するために多様な手法を用いたバイオセンサが開発されている。その中で，局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を応用したバイオセンサは，分子吸着による透過波長の変化を計測することでナノ金属構造の表面における分子吸着をリアルタイムで検出が可能であります．しかし，透過波長の計測には光学部品が集積された分光装置を用いるため，小型化かつ多項目の同時検出は困難である課題がありました．本研究では，光学部品を使用せずにLSPRバイオセンサによる透過スペクトルを計測可能な小型ウイルス検出システムを開発しており，コロナウィルスのスパイクタンパク質であるS-protein RBD (SARS-CoV-2)の定量測定が可能であり，今後迅速かつ小型化されたウイルス検出システムの実現が期待されます．
人口増加の激化に伴い食用作物の需要が増加しており，農業現場では施設内で植物の栽培を行う植物工場の導入が盛んになっています．植物工場では，様々な環境要因の高度な制御が可能であるが，その生産性を最大化させるためには，植物の生育状態に応じて適切に環境制御を更新し続ける必要があります．植物の生育状態のひとつに主に光合成を行う成分であるクロロフィル(Chl)を計測する方法があります．陸上植物は主にChl a, Chl bの2種類が存在し，Chl含量及びChl a/b比を把握することで植物の生育状態や光環境に関する情報が得られ, 栽培条件の最適化に役立ちます．しかし，農業現場において，植物の光環境をリアルタイムで計測できるシステムはまだ報告されていない状況です．現在，分光装置よるChl aとChl bの吸収波長の違いに着目して，Chl a/b比を計測する吸光度測定が一般的である．しかし，吸収波長を選択的に検出するには，光学部品などが集積された大規模な分光装置を用いるため，農業現場での簡易測定が困難であるという欠点がある. そこで，本研究グループでは葉のChlを非破壊方式で計測可能な小型クロロフィル計測システムの開発を行っており，農業現場での応用に向けて研究を行っています。
チャン フウ タン（鶴岡工業高等専門学校） researchmap
張 暁勇（仙台高等専門学校） researchmap
趙 菲菲（岡山理科大学） researchmap
崔 雄（群馬工業高等専門学校） researchmap
つ
坪根 正 researchmap
・工学システムに見られる非線形現象の解析、制御
・スパイキングニューラルネットワークの合成と応用
・新しい最適化アルゴリズムの実現と応用
津田良弘（福井工業高等専門学校） researchmap
辻 雅晴（旭川工業高等専門学校） researchmap
塚本 亜美（新居浜工業高等専門学校） researchmap
堤 主計（新居浜工業高等専門学校） researchmap
辻子裕二（福井工業高等専門学校） researchmap
塚本公秀（有明工業高等専門学校） researchmap
常木 佳奈（久留米工業高等専門学校） researchmap
都築 啓太（豊田工業高等専門学校） researchmap
靏 浩二（大分工業高等専門学校） researchmap
辻原 治（和歌山工業高等専門学校） researchmap
鶴見 智（群馬工業高等専門学校） researchmap
津村 卓也（沖縄工業高等専門学校） researchmap
辻野和彦（福井工業高等専門学校） researchmap
坪根弘明（有明工業高等専門学校） researchmap
塚田 章（富山高等専門学校） researchmap
月本功（香川高等専門学校） researchmap
北原 司（鳥羽商船高等専門学校） researchmap
綱島克彦（和歌山工業高等専門学校） researchmap
角田功（熊本高等専門学校） researchmap
津田 勝幸（旭川工業高等専門学校） researchmap
津田 大樹（一関高専） researchmap
筒井健太郎（東京工業高等専門学校） researchmap
土屋賢一（東京工業高等専門学校） researchmap
鶴田佳子（岐阜工業高等専門学校） researchmap
塚本 武彦（豊田工業高等専門学校） researchmap
土屋 政憲（小山工業高等専門学校） researchmap
坪井 泰士（大分工業高等専門学校） researchmap
1.トライボロジー
各種滑り軸受の熱流体潤滑解析
含油軸受の潤滑特性解析
テクスチャ付き表面の潤滑特性評価
2.ロータダイナミクス
各種滑り軸受の動特性・安定性解析
非接触シールの静及び動特性解析