研究シーズ一覧｜官民による若手研究者発掘支援事業（若サポ）に応募した若手研究者の研究開発テーマを参照

温室の収益性を向上する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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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を全て自動的に行い、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撮影を自動的に行う。
(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。

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”光るデバイス”を省エネ化する、乾電池で動く有機ELの開発【用途例】省エネルギーな白色発光デバイスへ貢献

従来デバイスに対して駆動電圧が半減であるため、RGB単色素子をいずれも低電圧で駆動できます。実用的なデバイスとしてタンデム型などへ転用した際も低電圧化の利点が大きく働く。加えて、励起子拡散を利用することで、単素子による白色発光デバイスを目指しています。これにより乾電池で駆動可能な白色光源への応用へチャレンジします。

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異径混繊複合紡糸技術による新規メルトブロー不織布開発のスマート化【用途例】特殊ノズルを用いることによる混繊不織布の生産ラインの1本化、および混繊による新規特性付与

本研究では、MB法にて現在流通しているオレフィン系樹脂のひとつであるポリプロピレンに対して、耐熱性樹脂であるポリカーボネートを混繊させることによって不織布の低熱収縮性の向上が示されました。図に示すように熱処理前後で混繊不織布はほぼ形状が変わらず高い寸法安定性が確認されました。このように従来の単成分不織布には見られなかった新規特性を混繊によって実現することが可能です。ポリカーボネートに限らず、付与させたい特性のニーズに合わせて樹脂を変更することも可能であり、多岐にわたる特性を保持した新たな不織布の開発が期待されます。

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産業用高出力レーザーのための超高耐力・メンテナンスフリーな新型ガス光学システムの開発【用途例】紫外レーザーで書き込むガス光学素子で、ダメージ知らずのレーザーシステム開発へ

高出力レーザーシステムが大型化する要因には、素子破壊を回避するために光学素子が大きくなってしまうこと、増幅器を通過する度に歪んでしまうレーザー波面を修正するための空間フィルターが必要になることなどが挙げられます。本研究の取り組みの１つとして、オゾンガスを媒質としたレーザー波面クリーナー素子に置き換え、システム全体として1/2以下の小型化を目指します。２つめの取り組みとして、レーザー加工や表面処理を行う際に回避できない課題とされている、加工対象物からの飛散物（デブリ）が集光レンズへ付着し、メンテナンスや交換が必要となってしまう問題を、根本的に解決する集光光学システムを開発します。

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製品に合わせた新しい発酵バイオものづくり【用途例】バイオマス原料から様々な有用化合物をつくることができます

発酵やバイオものづくりの技術は、製品やプロセスに合わせて応用でき、食品（アミノ酸や発酵調味料）、化学（溶媒・有機酸）、素材（バイオプラスチック・樹脂原料）、医薬（中間体や機能性分子）など幅広い分野で活用可能です。化学プロセスをすべて置き換えるのではなく、必要な部分を補完することで、環境負荷の低減や原料の安定供給に貢献します。カーボンニュートラルや持続可能性にも直結し、次世代の製造戦略の一環として導入できます。

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薬剤抵抗性を生じない、高電圧インパルスを用いた新たなワクモ殺虫技術の構築【用途例】高電圧インパルス印加によるワクモの電撃殺虫

わが国における採卵養鶏事業は、高度に集約・システム化された生産体制によって「ワクモ」が通年繁殖し、その経済的被害は近年増大しています。その防除方法として殺ダニ剤が使用されてきましたが、発育期間が極めて短いことから近年、薬剤抵抗性を持つワクモが出現し、対策に苦慮しているのが現状です。そこで本研究では、高電圧インパルス印加によるワクモの殺虫メカニズムを解明、その特性を活かしたワクモ誘引型リアクタを開発し、薬剤抵抗性を持つワクモに対し、殺虫効率90％以上の技術を構築することを目的として研究を行っています。

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未来の超小型電源用集積磁気デバイスへの挑戦【用途例】超高周波磁気デバイスにより電気エネルギーをより便利で効率的に -電気自動車から身近な充電器まで-

SiCやGaNを利用した次世代パワー半導体の登場によって，電源回路はMHz帯を超える超高周波で動作することが可能となりました。しかし，次世代パワー半導体の性能を最大限に引き出すうえで，高周波で発生する磁気デバイスの損失が重い足枷となっています。
私たちの研究チームでは，「MHz帯での損失が少ないデバイス構造の開発」と「磁気デバイス・回路の垂直統合による小型化の実現」に着手し，まったく新しい磁気デバイスの設計思想の確立を目指します。これらの実現には「磁気デバイス同士の相互干渉」や「磁気デバイス損失」の発生メカニズムの解析が不可欠です。解析技術と回路基板設計技術の高度な融合が，磁気デバイス設計の新たな選択肢を切り開くきっかけになると信じています。

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抗生物質代替化合物の探索【用途例】既存抗菌剤に代わる特定細菌を対象とした抗菌素材の開発

抗菌剤はその効果が特定の細菌に限定されておらず、感染症の原因菌のみならず有用なヒト常在菌も殺菌対象となっているため、その常用による抗生物質耐性菌の出現など様々な問題が生じている。また、抗生物質は養鶏、養豚などの畜産、ブリなどの漁業における養殖、農業分野における土壌改善などにおいても盛んに用いられている。近年の研究において、それらの利用のヒトへの影響についても議論がなされている。

本研究では、化合物構造と、その化合物の抗菌スペクトルを学習することで、任意の化合物の抗菌スペクトルを予測する機械学習モデルを構築する。モデルの正当性は、モデルにより予測された抗菌物質が実際に予測した抗菌スペクトルを示すのかを実験的に検証することで証明する。モデル検証は特定の細菌のみを殺菌する新規の物質開発と直結する。本研究提案によって実現する、機械学習分野の知見を利用した効率的な抗生物質デザイン手法およびその研究成果が、畜産、漁業、農業、医薬分野それぞれに非常に大きなインパクトとなることを目指します。

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セルフヘルスケアのためのウェアラブル筋量評価システムの開発【用途例】日常的に自身の筋肉の状態を知ることで、元気に年をとる

本研究では、簡単に筋量を評価することが可能なウェアラブル筋量評価システムの開発を行います。筋肉を電気刺激で強制的に収縮した際に発生する筋音から、対象となる筋肉の筋量を再現性よく評価することが特徴です。

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熱力学状態方程式とＡＩ，人工ニューラルネットワークを組み合わせた新規ハイブリッド物性推算法【用途例】化学プロセス設計・開発に必要不可欠な化学工学物性を必要最低限の情報で高精度に推算

化学プロセス設計・開発には密度や蒸気圧など多種多様な物性推算が必要不可欠です．しかしながら，物性測定は専門的な装置・技術を必要とし，その測定には長時間を要します．そのため，日々の研究開発の成果で生み出される化学物質に対して物性データは不足しているのが現状です．化学工学物性を予測する方法も培われてきました．熱力学状態方程式は多様な物性の推算を可能にする強力な理論式です．推算には状態方程式のパラメータが必要とされます．未知の物質に対してはグループ寄与法といった方法で推算する方法が報告されてきました．しかしながら，開発されていく化学物質の分子構造の複雑化など，予測できる適用範囲が追いついていません．既存の方法では1つの物質が持つ複数の官能基が相互しあった結果など，複雑化したパターンの表現をすることができません．複雑化したパターンの表現を得意とするのが人工知能（ＡＩ），中でも人工ニューラルネットワークである．化合物の分子構造を入力変数，熱力学状態方程式のパラメータを目的変数とした人工ニューラルネットワークを開発することで，新規開発されていく化学物質の多種多様な物性推算を実現します．

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そのまま放り込むだけ！高コストのプロセスを必要としない、微生物共生システムを応用した廃棄バイオマス資源化技術【用途例】廃棄バイオマスからバイオ燃料、高機能化学品を生産

世界では年間1000億トンの廃棄バイオマスが発生していますが、その多くは適切に処分されておらず、深刻な環境汚染の原因となっています。もし、これらの廃棄バイオマスを有用物質にバイオ変換することができれば、廃棄バイオマスは「廃棄物」ではなく、有望な「再生可能資源」となり、環境汚染も防ぐことができます。しかし、これら廃棄バイオマスの多くは、一般的に工業利用されている微生物では分解することが困難であったり、前処理や糖化などの高コストのプロセスを必要とするなどの課題が現在も解決できていません。バイオマスからの有用物質生産を実現するためには、生産菌の性能だけでなく、原材料やプロセスコストの削減が重要となります。本研究開発では、廃棄バイオマスを前処理や糖化などの高コストのプロセスを必要とせずに嫌気分解することができる海洋性菌叢（共生系を有する様々な微生物の集合体）から、物質生産に最適化・安定化した微生物共生システム【合成菌叢】を人工的に構築することで、原材料やプロセスコストを大幅に削減した、革新的な廃棄物バイオリファイナリー技術の構築を目指しています。

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コミュニケーション時の行動リズムのシンクロ率から２者間の相性を定量化する技術【用途例】客観的・簡易的・科学的根拠に基づいた人と人との相性評価を可能にする技術

コミュニケーションにおける当事者間の相性は客観性、簡易性、科学的根拠のある評価が難しいため、婚活業界、人材派遣や教育業界では効率の悪いマッチングが問題です。そのためコミュニケーション前に相手との相性を評価できるサービス、科学的根拠のある方法論で相性を推定するサービスの実現が必要です。そこで本研究開発は２者間の行動リズム同期（シンクロ率）から２者の相性を算出できるアプリケーションの実現を目指しています

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膜タンパクを高感度に認識する抗体誘導技術【用途例】本技術を活用し、膜タンパクを認識する新たな抗体製品を開発する

本技術は、これまでに製造することができなかった膜タンパクに対する抗体（ポリクローナル抗体・モノクローナル抗体）を取得可能な新規免疫技術であり、本技術を共同研究先企業で活用（技術移転）あるいは本免疫技術で作製した抗体を販売することで、膜タンパクに対する新たな抗体を活用した抗体試薬・抗体診断薬・抗体医薬品の開発・販売が可能になる。
基礎研究において、特定の細胞を認識する抗体製品の需要は極めて高く、例えばフローサイトメトリーにおいては、蛍光色素を修飾した抗体をプローブとして特定の細胞を標識し、その細胞群の存在割合を解析するが、標識抗体として用いるのはほとんどが膜タンパクに対する抗体製品である。特に、ニッチな細胞集団はある特定の膜タンパクの発現が上昇していることが多く、特定の膜タンパクを高感度かつ特異的に検出できる抗体は、がん領域や免疫領域の研究を加速的に発展させることが期待できる。また、既存の抗体医薬は膜タンパクあるいは液性のサイトカインを治療標的としており、膜タンパクに対する特異性の高い抗体は、治療標的性を高め、予期せぬ副反応の発現を抑えることが可能となる。

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