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水を加工液として機械加工を行う水加工で性能向上とメンテナンスフリー化の検討 【用途例】水加工（電気防錆加工法）で工場環境クリーン化・廃液削減・CO2削減し、
製造業でSDGs貢献
機械加工（切削，研削）では，従来は油剤など薬剤を含む加工液（切削油，研削液）が使用されてきた．しかしながら，作業者への健康影響や高コストな廃液処理（焼却等）でのCO2排出など環境負荷がある．ここで，もし加工液に安全無害な水（水道水など）が使用する事ができれば廃液処理を削減し高い環境性，省資源，省エネ，生産性等が期待できる．加工液に水が使用できれば，従来加工液での「危険・汚い・きつい・臭い・暗い」が改善でき，安全・キレイ・楽・無臭・明るい工場が実現できる．これを実現する水加工（電気防錆加工法）システム開発しており，本申請研究ではその高性能化やメンテナンス性の向上を検討する．
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深層学習を用いた磁石同期モータの自動設計 【用途例】モータ関連分野の設計開発をより効率的に
ものづくり業界全体で、これからどんどん「ハードウェアからソフトウェアへの転換」が進行していくと思います。そんな状況下で私は、少ないリソース（人、お金、時間）でも高い水準のハードウェア設計を行うための「設計AI」を研究しています。ただし、世の中の設計者を全てAIによって代替する未来は描いていません。私が目指しているのは「超優秀な設計AIと人間の設計者が共存する社会」です。AIが得意なことはAIが担って、人間が知恵を絞るべきところは人間が頑張る、そんな社会を目指しています。
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低コストとAIによる建築物の戦略的次世代3Dモデリングシステムの開発 【用途例】建築物の維持管理・運用段階で活用でき、施設管理、資産管理及び改修などで応用可能
既存建築物の3Dモデリングはレイアウト検討、改修工事、安全評価、メンテナンスなどの業務効率向上を可能とする。従来のサービス提供では高価な計測装置を用いてデータ収集し、専門知識を有する作業員による複雑な工程が必要となる。莫大な人件費、設備費がサービス提供高額化の問題となっている。本研究はおよそ1000倍安価な計測システムと最新のAI技術により効率的な3Dモデリングを低コストで実現し、汎用化を目指してデジタル社会の構築に貢献する。この技術の展開により、専門技術者がいない場合でもデータ収集が可能となる新しいビジネスモデルの創出が期待できる。
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昆虫細胞を利用した匂いバイオセンサの長期的な利用を可能とするセンサシステムの開発 【用途例】高感度なにおいの長期モニタリングを実現
においを計測するセンサ技術はこれまでに様々研究開発が進められてきました。しかし、それらを活用して実社会での応用利用がなされた例はそれほど多くありません。また、バイオセンサ技術の研究開発も盛んに行われていますが、においセンサ分野での実用化には様々な課題が残されています。本研究を通じて、より多くの人にとって使いやすいにおいバイオセンサを開発し社会実装することで、様々な分野でのにおい情報活用を実現します。
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高効率領域拡大を実現する磁性コンポジット材を用いた可変界磁モータ 【用途例】幅広い運転領域で駆動されるモータの効率を改善
電気自動車用主機モータは発進・坂路走行時から高速走行時まで幅広い運転範囲で駆動されます。家電用モータも同様で、洗濯機は洗い・すすぎと脱水、エアコンは様々な温度条件で最適な冷暖房能力を発揮するために、低速回転から高速回転までの幅広い領域の可変速運転が求められています。しかし、一般的なモータは高効率で運転可能な領域が限られており、このように広範囲で可変速運転するモータの高効率化は困難です。本研究の可変界磁モータでは幅広い領域の高効率運転の実現を目指します。
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電力変換回路の効率的な設計に資する高精度なパワーMOSFET特性測定 【用途例】回路シミュレーションによる設計早期における電力変換回路の性能予測
本研究では、実動作環境を考慮した容量特性および劣化特性の測定手法を開発します。開発技術の根幹となるのは、ダブルパルス試験回路あるいは抵抗負荷回路を駆動した際の実動作波形から容量特性および劣化特性を抽出する点にあります。両回路ともに、パワーMOSFETのスイッチング特性評価に使用される回路であり、高価なインピーダンスアナライザを必要とせず安価、容易、かつ正確な測定が可能となります。測定した特性を用いて回路シミュレーションモデルを構築することで、電力変換回路の性能を早期に予測可能になります。
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難発現・難機能選抜な産業用酵素を改良するための進化工学プラットフォームの開発 【用途例】診断・食品加工・洗剤などに使われる酵素の大腸菌発現と機能の迅速改良
産業用酵素の中には、生きた細胞を利用した進化分子工学スキームに適用できないものが多数存存在します。たとえば、❶生体構成分子を「分解」するプロテアーゼやリパーゼといった発現毒性のある酵素、❷還元的である細胞内では形成できないジスルフィド(S-S)結合を持つ酵素、❸細胞膜を通過しない、あるいは通過しても細胞内生理ネットワークとコンフリクトする化合物を基質とする酵素が挙げられます。本研究によって、進化工学の適応範囲をこれら難発現・難機能選抜酵素まで広げることで、多くの有用な産業用酵素の市場競争力を向上させる改良が可能になると期待されます。
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中赤外デュアル光コム光源による多成分ガス計測技術の開発 【用途例】非接触リモートでの計測が可能な多成分ガス計測装置
カーボンニュートラル・脱炭素社会の実現には、地球温暖化の原因物質の発生源を把握し適切な対策を組み合わせるとともに、工場エネルギー管理システムの最適化による省エネルギー化を進める必要があります。そのためには、センサーが不要な光による非接触リモートで簡便・小型な装置による多成分ガスの計測技術が求められています。
本研究では、中赤外域の光を高度に利用し、多成分・高速な計測が可能な中赤外デュアル光コム分光装置を簡便・小型な構成で開発し、非接触リモートでの多成分ガス計測技術の実現を目指します。本研究開発により、カーボンニュートラル・脱炭素社会の実現への貢献を目指します。詳細を見る
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超音波推進システムによる液中自走式ロボット 【用途例】・水域調査(海洋と河川環境、水産資源と藻場、ダム・発電施設、工場パイプライン)
・災害防止・調査
我々が提案した超音波振動子による液中自走式ロボットは、超音波振動子と液体の境界面の微小振動を推進力発生源とする、全く新しい液中自走式ロボットである。推進力発生のメカニズムから定量的に明らかにするとともに、推進力源となる振動子の振動姿態や周波数に対する応答など、基本的な特性について検討する。単純構造、高推力、小型化と低コストの利点がある。複数の振動面を用い、本技術では多自由度水中ドローンやパイプ内ロボットなどの創成を目指している。将来的に、5GやIoTなどの技術で遠隔操縦支援システム(ARメガネ)を検討し、広範な液中作業や調査などに威力を発揮することが期待される。
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マダニの内在RNA干渉およびRNA増幅機構を利用したRNA殺虫剤の開発やバイオテクノロジーへの応用 【用途例】様々な病原体を媒介するマダニを制御するRNA殺虫剤
現在の害虫防除は化学農薬に依存していますが、環境への影響や耐性の獲得から、化学農薬の使用低減が目指されています。細胞のRNA干渉機構を利用したRNA農薬は、種ごとに標的配列が異なることから環境への影響が少ないと考えられています。本課題で細胞のRNA干渉機構を理解することで、効果的かつ抵抗性を獲得しにくい薬剤開発に貢献したいと考えています。RNA干渉機構は抗ウイルス機構として機能することから、ウイルス制御にも寄与できると考えられます。また、細胞、個体内で特定のRNAを増幅する機構の解明は、バイオテクノロジーへの応用も期待できます。
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高強度・高靭性な熱可塑性CFRPと金属の異種接合及びそのプレス成形 【用途例】金属と熱可塑性CFRPのマルチマテリアル構造の実現及び軽量化
輸送機器分野をはじめとする機械構造物においては、軽量化に伴う燃費削減が喫緊の課題となっています。次世代航空機や空飛ぶ自動車などの構造部材には軽くて高強度、高靭性の素材が用いられます。生産性、リサイクル性の優れる熱可塑性CFRPは構造部材の候補の1つとなりますが、材料コストが高いためすべての金属材料と置き換わるのではなく、マルチマテリアル構造として用いられます。強固かつ信頼性の高い異種接合技術によって、機械構造材料の軽量化及びリサイクルに貢献します。
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温室の収益性を向上するの量子ドット波長変換フィルム 【用途例】太陽光波長制御による農業生産技術の革新
植物の波長反応の知見は、LEDを活用した人工光型植物工場に応用されています。温室においても生育促進や形態制御、病害虫抑制などを目的としてLEDを用いた補光技術が提案されています。太陽光の波長を制御できる量子ドット波長変換フィルムの特徴を活かして、多面的に温室栽培の収益性を引き上げる研究を展開しています。
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耐熱金属一体造形による低コスト・高効率電熱ヒータ：高温水素噴射による高性能宇宙推進機 【用途例】低コスト・高効率ヒータによる高温ガス源の宇宙・地上産業への応用
低燃費・大推力の特性は，燃料の節約による宇宙機の大幅な積載能力の向上と、目的地までの移動時間の短縮を実現します。宇宙推進の燃料には、これまで強い毒性を持つヒドラジンと呼ばれるものや、極めて希少かつ高価なキセノンといった特殊なものが用いられてきました。水素の燃料としての採用は、無毒・低コストのみならず、将来的に月面で採取した水から得た水素を宇宙空間で補給する新たな宇宙輸送システムの実現にも貢献します。これにより、あらゆるものを地上から運んできたこれまでの宇宙輸送の概念を刷新することができます。水素以外にも種々の流体を燃料として利用でき、メタンなども利用可能です。
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耐衝撃性オールバイオマスプラスチックの開発 【用途例】プラスチック製品など
脱炭素化に貢献するバイオマスプラスチックを環境調和型の高分子・添加剤により高機能化し、汎用樹脂の代替となるような実用的物性を備えた材料を開発します。実用化を目指すにあたり物性だけでなく作製プロセスの簡便性も重視しています。さらに、熱可塑性樹脂特有の高いリサイクル性にも着目した技術開発にも取り組みます。
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橋梁点検の自動化のためのUAV撮影と3D損傷認識手法の開発 【用途例】UAV撮影とAI損傷認識を活用してインフラ維持管理のDX
本研究では、UAV点検から損傷の認識そしてその可視化が全て自動的に行い、橋梁の維持管理を擬似バーチャル空間で行うことができるシステムの構築である。本研究のVisionとして
(1) 橋梁構造物のUAV自律制御により3次元モデルの構築および損傷認識に両方適応できる写真を自動的に行う。
(2) UAVより撮影された写真から、ピクセルレベルで損傷をで認識(AI)する。
(3) 静止画像から3次元モデルを構築するSfMを用いて、撮影された写真を橋梁構造の３Dモデル構築し、損傷を3次元モデルにマークする。詳細を見る