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研究シーズ一覧
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グラフェンを用いた高感度なセンサーの開発 【用途例】ガスなどの低分子からタンパク質等の高分子、細菌やウイルスまで、様々な標的の高感度検出を実現
環境中には、ウイルスや細菌をはじめとする様々な危険物質が遍在しています。これらの公衆衛生上の危険性は、COVID-19パンデミックによっても明らかです。こうした微量の危険物質をその場で短時間・高感度かつ簡便に検出する基盤技術が必要です。
極めて表面敏感な性質を持つナノ材料グラフェンは、こうした危険物質を検出する電子センサー材料として高いポテンシャルを持っています。本研究開発では、グラフェンセンサーにより微量の危険物質を検出するプラットフォームを構築します。将来的には、公衆衛生やインフラだけでなく、食品や医薬品、生活用品など幅広い業種で、短時間・高感度にその場検出するニーズに応えます。詳細を見る
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廃棄硫黄を原料とした高機能プラスチック創出技術の開発 【用途例】電池材料・自己修復材料・吸着剤・接着剤
プラスチックは安価で加工性も高いため数多くの製品に用いられていますが、枯渇資源である原油から作製されていることや作製や廃棄の際の環境汚染など、プラスチックは世界的な問題となり、脱プラスチックの動きが盛んになっています。しかし、プラスチックは我々の生活にはなくてならない材料です。硫黄、そして室温合成という環境負荷の低い素材と製法からプラスチックを開発し、ポリマーを使用してもいい社会、ポリマーと調和した社会の構築を目指します。
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直截的リン元素ドーピングが拓く新規リン系難燃剤の創成 【用途例】高性能、環境適応型難燃剤による安心、安全、住み続けられるまちづくり
火災は台風や地震と並び、我々の生活をおびやかす災害の一つです。その原因の一つに、電気・電子機器の劣化による発火があげられますが、社会の発展と技術の高度化に伴い、これら精密機器の利用は今後も増加の一途を辿ることは間違いありません。従って、これを安全に使いこなす技術開発が必要であり、その一翼を担うのが難燃剤です。本研究では新たなリン系難燃剤を正確に、かつ簡便、迅速に提供する新たな有機合成手法の開発を提案します。難燃剤そのものに加え、合成プロセス全体からもハロゲンを完全に排除した新たな手法を提供することで、高性能かつ環境調和性の高い新規リン系難燃剤を創成し、安心、安全な社会の構築に貢献します。
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時間超解像撮影が可能な自然光ホログラフィックビデオカメラの開発 【用途例】動画撮影速度が律速していた様々な課題を解決
ビデオカメラの動画撮影速度はカメラ自身の性能で決まるため、その速度を超えての動画撮影は困難である。本事業ではホログラム画像の多重記録技術を利用して、カメラ自身の撮影速度よりも高速な動画撮影を可能にするビデオカメラ－時間超解像カメラ－を実現をすることを目的とする。異なる多重記録技術を融合することによって一桁以上の、将来的には二桁以上の撮影速度高速化を目指す。
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ケイ素ナノ粒子を用いた構造色カラーインク 【用途例】特殊用途の塗料・インク
人間社会を豊かにするために色材は欠かせないものですが、退色や一部化学物質の規制強化という課題があります。帆のような状況で、退色しない「構造色」が注目されています。
これまでの構造色は複雑な構造が必要でしたが、特異な物理現象に基づき、低環境負荷な材料で使いやすい構造色インク・顔料を開発することで、安定・安全・安心な色材への転換を目指します。詳細を見る
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ロボットを用いた作業自動化のための不定形物操作シミュレーション 【用途例】製品製造、解体およびリサイクル現場における自動化業務の効率化
持続可能な社会の実現のため、製品製造やリサイクルの現場では様々な変革が求められている。本研究開発では、ケーブル・ゴム・布・革などの不定形物を操作の自動化を容易にするための開発環境を提供することを目指す。そして、次の展開に貢献する。①単純作業の無人化を図り、人に合わせた作業環境の構築や空熱環境の運用に関する負荷を減らす、②分解作業や組み立て作業での人的ミスを減らし、無駄を省いて生産性を向上させる。
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地球観測衛星データを用いた、準リアルタイムでの災害被害把握に貢献 【用途例】災害把握、変化抽出、準リアルタイム
これまで実施されてきた二時期の衛星画像比較のみでは誤検出が発生しやすく、災害状況を把握するには分析手法的に課題がありました。我々は、過去に蓄積された観測データのトレンドに着目することで、災害時に観測された特徴のトレンド逸脱を把握し、高精度な災害把握を目指します。衛星観測データが多様化する今日において、このような分析技術を確立することで、衛星観測技術との相乗効果を狙います。
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組織スライス試料からの一括微小空間サンプリング 【用途例】基礎研究用細胞サンプリング装置
シングルセル空間解析を求めるユーザーに、あらゆる分析対象で空間解析を可能にする細胞サンプリング技術を実現します。組織スライス試料を物理的に細かく分割して容器に回収する、直接細胞サンプリング法であるため、将来、装置や手法を問わない解析に展開できます。回収した断片群は、それぞれ空間情報と紐づき、組織のどこからサンプリングされたかが分かることがポイントです。分割と断片の回収は1個づつ行うのでなく一括で大量に処理することでハイスループットな空間解析を実現します。
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セルロース成分100%のエステル系高分子素材の開発 【用途例】フィルム、繊維、成形体のプラスチックなど多様な用途展開が期待されます
高分子素材により我々の生活は非常に豊かになりました。この先も継続的な新素材の開発が求められる一方で、これまでに石油に頼っていた原料・製造プロセスの環境負荷低減が求められています。セルロースは地球上で最も量の多い自然原料であり、綿などの繊維として古来より利用される高分子素材です。今回の研究テーマでは、セルロースエステルという素材を対象としてます。セルロースエステルはセルロースとカルボン酸を結合し製造します。このカルボン酸を石油由来から自然原料に置き換えることと、両者を結合させる際の結合剤（糊）の利用を回避するにより、環境負荷低減を目指します。
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酸性pHの制約を受けにくい高機能キトサン誘導体～中性でも溶けて高い性能を示すキトサン誘導体～ 【用途例】高機能キトサン誘導体を複合化した繊維や不織布
SDGsの機運の高まりにより石油由来高分子から天然高分子やバイオプラスチックへの転換が進んでいます。この時勢を背景に、天然由来のカチオン性高分子であるキトサンの需要は、年々拡大し続けています。一方で、キトサンは、アミノ基が正に帯電することで水に溶解し、正電荷に由来する吸着性や抗菌性のような機能が発現します。つまり、キトサンの溶解と機能には酸性pHの制約があります。私たちが開発した高機能キトサン誘導体は、このキトサンの欠点を克服したキトサンの上位製品であり、吸着剤、抗菌剤、化粧品素材、医薬品添加剤、分離材料など、様々な分野での利用が期待されます。
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保温材下の高温炭素鋼管の全面減肉検査評価 【用途例】保温材下の炭素鋼管の減肉評価装置
プラント設備の老朽化が進んでおり、設備の保安・保全が重要である。しかしながら、保安・保全業務の効率化と労働力不足の解決が喫緊の課題である。そこで、プラントの稼働を停止しない非破壊検査法の重要性が高まっている。保温材を剥がさず、高温のままでプラント稼働も止めない、保温材下の炭素鋼管の減肉評価を実現する。一回のスクリーニングで全面減肉検査可能な技術開発する。
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高温高圧キャビテーションを用いた金属の表面改質技術 【用途例】自動車をはじめとした輸送機器部品の薄肉化・軽量化に資する技術としての活用
例えば、鋼のような高強度な材料ほど、欠陥に対する感受性が高いため、ピーニング後の表面の形状変化が金属の疲労限度を低下させる。そこで、表面が荒れないピーニングが求められている。また、従来のピーニングでは、ショット材を利用後、廃棄物が発生したため、リサイクルができる水をショット材として、水を最大限生かしたピーニング方法を確立する。
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災害に対してフェールセーフに働く太陽光発電設備用感電事故防止システムの開発 【用途例】太陽光発電設備の感電事故防止装置
太陽光発電の普及に伴い故障や事故被害に見舞われる事例も増加しています。太陽光発電は光が照射されている限り発電を継続するため、故障や災害被災時は感電事故のリスクがあります。海外では火災時における消防士の感電事故を防ぐため、電路を感電の危険性のない水準に低下させる感電事故防止装置（ラピッドシャットダウン）の設置が北米を中心に普及しています。しかし、現在普及するラピッドシャットダウンの一部では誤動作から焼損に至る事例も発生しています。近年は火災に限らず水害や風害など大規模自然災害の被害に太陽光発電が見舞われる機会も増えており、低廉かつ確実に安全を確保できる感電事故防止装置が必要であると考えました。
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半導体高分子の精密設計とプラスチック太陽電池の高効率化 【用途例】有機太陽電池、有機半導体、半導体高分子
自由に折り曲げられ、環境にやさしい薄型電子デバイスのポータブル電源として、鉛フリーの有機半導体を用いた太陽電池が注目されています。しかし、依然そのエネルギー変換効率はラボレベルでも20%以下で、フレキシブルデバイスへの応用が遅れています。有機太陽電池の高効率化が急務で、さらに軽量性・フレキシビリティー性が高く、長寿命のデバイスを実現するための材料開発における分子設計指針の確立が必要です。企業との連携・共同開発により、モジュールでエネルギー変換効率15％以上の性能を有するフレキシブル有機太陽電池用半導体高分子材料の開発を目指します。
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救助のための音響探索ドローンの開発と救助の現場におけるニーズ調査 【用途例】多数のドローンを併用することで30平方キロを30分で捜索することを目指す。
ドローンに装着したマイクロホンによる高感度な音響センサーを開発した。直列二極なるビームホーミングによりドローンローター音を10dB減少する。
アダプティブフィルタ、ドローン本体から距離を置いたマイクロホン懸架方式により、1km以内のサバイバルホイッスルを検知できると期待できる。
実験室内の性能であり、実際の山岳での性能検証は今後の課題。また、実際の遭難救助における実用性は調査する必要がある。詳細を見る