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模倣学習を用いたロボットによる高速汎用物体操作 【用途例】人間にしかできなかった物体操作をロボットが代替
本技術を用いれば「人間がロボットを遠隔操作してできる作業ならすべて自動化可能」であることが期待されています。初見の物体、柔軟物、多品種の物体を対象とする汎用的な物体操作は人間には容易である反面、ロボットには非常に困難であり肉体労働の完全機械化への大きな障壁となっていました。しかし、本技術では人間の遠隔操作時の技能模倣することで人と同等の物体操作技能をロボットが獲得できます。これまで人間の技能をロボットに教示する模倣学習を開発し、微細な接触面の変動に適応する力制御を内包した技能の教示や、道具を用いることでロボットの位置制御性能を上回る制御性能を実現してきました。
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水中で動作するワイヤレス・コイルレスな光ナノモータによる生体分子分析技術 【用途例】光駆動ナノモータによる力学的作用のバイオ・医療分野への応用
光と金属ナノ構造が共鳴する現象(プラズモン共鳴)は回折限界以下のナノ空間で光を扱えるユニークな現象です。我々独自の光学シミュレーションにより、特殊な光を用いて”強制的”に疑似的なプラズモン共鳴を起こすと、ナノ粒子に所望する方向のトルクが生まれることが示されました。コイルレス・ワイヤレスな光駆動モータの運動は光の強さや光の状態でコントロールできるため、大きな強みを持っています。
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IoT機器のワイヤレス化を実現する自立電源としての軽量・薄型なマイクロ風力発電機器の技術開発 【用途例】インフラ監視機器用の自立電源
近年，日本ではインフラの老朽化が問題となっており，インフラ監視センサの導入による点検コストの削減の需要が高まっています．
ここで，振動・熱・電波などの環境中のエネルギー源から微小電力を回収する手法として環境発電が注目されています．センサや計測回路の電源として環境発電を用いることで電源配線に拘束されずにセンサを配置することが期待できます．
本研究では，薄く柔軟なシートが風によってはためく現象をPZT素子等で発電に用いたマイクロ風力発電機の性能の評価手法を対象にしております．詳細を見る
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下廃水処理で発生する余剰汚泥の生物触媒機能を活用した廃水からのバイオプラスチック生産技術の開発 【用途例】廃棄物処理の低炭素バイオプラ原料生産（バイオリファイナリー）への転換
下水処理で発生する廃棄物”余剰汚泥”を生物触媒として用い、廃水中の有機物をバイオプラ（ポリヒドロキシアルカン酸；PHA）に転換する技術・システムの確立を目指しています。現状、余剰汚泥や産業廃水は多大なコストとエネルギーをかけて処理・処分されているが、本技術・システムにより、そのコスト・エネルギーを大幅に削減することが可能となります。また、非滅菌系による新たなPHA生産技術の確立により、低炭素なバイオプラ原料生産も同時に達成することが可能になります。
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従来比コスト90％減を目指した塗布型環境エネルギー発電体 【用途例】軽量発電体、光・熱センサー等
有機材料と無機材料を複合させたハイブリッド材料からなる安価で無毒な材料を用いて発電層形成用インクを作製し、印刷等の塗布により成膜。電極も発電層と同様に塗布可能な材料で成膜することにより、様々な基材に発電体を形成できる。超軽量、制約の無い形状の選択制、伸縮性を伴うフレキシビリティーを備えた発電体の作製が可能。高温、高圧、高真空プロセスを必要としないことから、安価な製造設備での製造が実現する。
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再生可能エネルギーの出力変動を平準化する容量可変なフローキャパシタの研究開発 【用途例】再生可能エネルギーの出力変動を平準化する
フローキャパシタでは活性炭スラリーを流動させながら電気エネルギーを充放電します．その際のスラリー調製手法・流量が充放電速度・充放電効率にどのように影響するかを体系的に整理してデバイス設計の最適化を行います．フローキャパシタは電池と比べて安価な部材で構築できるデバイスだと期待されています．フローキャパシタの弱点である内部エネルギー損失の低減を目指します．
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健やかな水環境形成のための持続的底質環境保全技術の開発 【用途例】持続的かつ長期的にエネルギーをかけずとも環境保全が可能な技術の提供
閉鎖性の高い水環境では、これまでに蓄積された環境汚濁によって底質環境の悪化が深刻化しています。本研究では、発電しながらこのような底質環境の改善が可能な堆積物微生物燃料電池の実用化に向けた検討を行っています。汚染された底質環境では、貧酸素水塊の形成や硫化水素ガス等による悪臭の発生等様々な損失が生じています。本技術の適用によって、持続的かつ長期に上記のような損失を軽減することが期待されます。また、改善は自発的に進み外部からのエネルギー投入が必要ないだけでなく、電気エネルギーも回収可能なクリーンな環境改善技術となります。
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測定対象の標準物質を必要としない定量分析法～ユニバーサルな有機化合物や有機酸の定量 【用途例】測定対象物質（標準物質）を用いない化学分析法
化学分析は，様々な場面で行われています。近年，種々の機器による高感度かつ高精度，迅速な濃度測定が可能となってきました。しかしながら，いずれにおいても，濃度既知の測定対象物質（標準物質）で得られるシグナル強度と試料から得られるシグナル強度の比較で化学物質の濃度が求められます。すなわち，高純度で安定な標準物質無くして，物質濃度を測定することはできません。これまでに，有機化合物や有機酸を対象に測定対象物質による校正フリーな分析法を開発しました。これらを反応中間体や異性体，高分子化合物の解析，化学物質の純度測定，未知物質の発見と同時定量，代謝物の測定による医療診断技術へ展開することを目指しています。
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太陽光エネルギーを用いたP2G(メタンガス製造)システムの屋外実証 【用途例】太陽光から蓄えられるエネルギーへ
太陽電池と水電解装置による太陽光水素製造および製造した水素と二酸化炭素によるメタン合成を実際の太陽光を用いて実証します。高い太陽光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が期待できる集光型太陽電池を用いることで、太陽光エネルギーからメタンへのエネルギー変換効率を高めることが最大の特徴です。メタン製造コストの低減のため、メタン合成のもとになる太陽光から水素までのシステム最適化、メタン合成を行うオペレーション最適化を実施します。
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耐熱性と耐酸化性に優れたセラミクス吸着材の開発 【用途例】セラミクスの特徴をそのままに、長く使える吸着材
窒化ホウ素は「ホワイトカーボン」とも呼ばれ、炭素原子2個分の総電子数が窒素とホウ素の電子数の和と同じで、炭素材料に類似した結晶構造をとることで知られています。一方で窒化ホウ素は白色の絶縁体であり、炭素材料とは全く異なる性質をもちます。我々は、窒化ホウ素を壁材とする細孔性材料を創製し、炭素材料を超えるガス吸着能を有している可能性を示す結果を得ました。セラミクスの１つである窒化ホウ素は耐酸化性や耐熱性に優れていることから、既存の材料よりも過酷な条件で利用することが可能であり、細孔性窒化ホウ素の新たな用途開拓を目指します。
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電気化学的吸脱着システムによるCO2の回収のための多孔質炭素電極の開発 【用途例】CO2回収のための新しいシステムを構築
CO2分離回収システムのエレクトロスイング吸着法（ESA）に着目し，カルボニル基を多量に有する多孔質炭素を調製することで，ESA電極の最適化を図ります。この多孔質炭素電極を使用することで，現在提案されているアントラキノンを複合した炭素電極の欠点を克服できると考えています。ESA法は，従来の圧力スイング吸着法（PSA）や温度スイング吸着法（TSA）に比べてCO2分離回収システムの省エネルギー化を期待できますが，アントラキノンが還元された際に電極から溶出する問題点があり，本研究テーマはこの問題点を解決できるものです。
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材料と工法にDigitalを適用して開発するフレキシブル超小モジュール浸炭 【用途例】ロボットメカニクス，試作，多品種少量小ロット生産（FMS)
昨今3Dプリンティング等で現実のものになってきた超小モジュールフレキシブルなモノづくりですが，その強度に関してはあまり着目されていませんでした．本研究では超小モジュールフレキシブルモノづくり(FMS)の世界に一部の大きな機械装置メーカー，大手熱処理専業者等でなければ実現できなかった熱処理を超急速化・超小モジュール化した上で導入し，自由な設計で浸炭熱処理レベルの機械強度を得られるようになります．
目指すところは電子レンジの様な小型コンパクトな装置で大型熱処理装置に比する強度を得られる手法の開発です！詳細を見る
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リアルタイム画像認識技術と大学内の5G通信環境を活用した、視覚障がい者の歩行を支援する装着型デバイスと通信システムの開発 【用途例】リアルタイム画像認識とAIの判断による音声警告等を備えたウェアラブル型デバイスを開発
本研究は、リアルタイムで映像取得、AIによる周辺環境の画像認識、認識結果を踏まえた音声警告の機能を備えた、視覚障がい者向けの歩行支援システムの確立、およびウェアラブル型デバイスの実用化を目指すものです。
本研究を担当する研究者は、専門である画像認識技術を活用して、視覚障がい者の歩行を支援するウェアラブル型デバイス、システムのプロトタイプを開発しました。今後は、5Gに対応したクラウドコンピューティングを活用して、ウェアラブル型デバイスの実用化に向けた、プロトタイプのワイヤレス化、省電力化、軽量化の実現等を進めます。詳細を見る
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ペプチド自動合成を活用した合金触媒の超並列探索技術の開発 【用途例】あらゆる分野で活用可能な高機能触媒の提供
合金触媒を設計する際のパラメーターは「活性点金属種の組み合わせ」「担体の種類」「粒径」「分散度」など多岐に渡っており、新触媒の実用化には多大な時間とコストが必要です。
我々はペプチド自動合成技術を活用することでサブナノ粒子触媒を精密に得ることに成功しました。これを活用して単一元素のみならず合金触媒を自動的に生成することを目指します。
今後は、原子の組成パターン拡充、触媒スクリーニング評価の整備、機械学習を用いたフィードバックシステムの構築を行うことで、新触媒を網羅的かつ高速に探索する仕組みを形成します。詳細を見る
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ぺロブスカイトナノ結晶を用いた、より高色純度かつ高精細な有機・無機ハイブリッド発光材料の開発 【用途例】高色純度な有機・無機ハイブリッド発光材料
ぺロブスカイトナノ結晶をディスプレイ分野で実装するためには、成膜技術の確立、発光特性の向上、駆動安定性等の信頼性確保に加え、鉛を含まない環境に配慮したペロブスカイトナノ結晶の開発が不可欠です。これまで鉛系のペロブスカイトナノ結晶では高色純度で安定であることが知られていましたが、最近では非鉛型ペロブスカイトナノ結晶も鉛系に匹敵する高色純度と安定性を持つことが分かってきました。そこでこの非鉛型ペロブスカイトナノ結晶を実用可能な水準に引き上げるためのナノインク・ナノ結晶シート・LEDを開発します。
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