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産業酵母の機能を飛躍的に向上させる革新的変異導入技術 【用途例】微生物への変異導入により機能を向上
微生物を利用した物質生産は、化学、繊維、食品・飲料製造業など幅広い産業分野で長年活用されてきましたが、
持続可能な社会の実現に向けてその重要性が益々高まっています。
しかしながら、微生物育種技術の多くは古典的なものであり、画期的な技術が不足しています。
そこで、革新的な変異導入技術により微生物を改変することで、目的物質の生産効率向上や、既存製品の付加価値の向上を目指します。詳細を見る
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水中のPFASを一挙に除去・無害化する金属ナノ粒子×ゲル複合材料の開発 【用途例】高エネルギーや特殊設備が不要で、吸着残渣からの二次汚染を回避できる、PFAS汚染水の連続浄化技術
難分解性のポリ/パーフルオロ化合物（PFAS）による環境汚染と健康懸念が広がっています。特に、生物にとって不可欠な水資源のPFAS汚染が懸念され、法による水質や輸出入の規制が全世界で進んでいます。従来は吸着や分離による除去が主流でしたが、高濃度残渣の発生による二次汚染が不安視されています。
本シーズでは、安価かつ地上に豊富に存在する卑金属である鉄ナノ粒子と、水になじみやすいゲルを複合化することで、高活性なPFAS分解機能を付与した新規材料と連続浄水システムを提供します。これにより、安価・安全・省エネルギーにPFASを除去しその場で無害化できる新しい浄水器や水処理技術の構築を目指します。詳細を見る
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低次元ナノ材料の次元整合ヘテロ構造による革新的機能界面の創出 【用途例】xD-vdWHが拓く次世代デバイスの応用事例
一次元（1D）と二次元（2D）のナノ材料を原子スケールで精密に接合する「異次元ヘテロ構造（xD-vdWH）」の開発に取り組みます。これにより、従来の材料設計では到達し得なかった革新的な機能界面を実現し、量子機能制御や高感度センシングといった新たな特性を引き出します。さらに、エネルギー変換デバイス、次世代エレクトロニクス、超高感度バイオセンサなどへの応用を通じ、社会実装へ直結する基盤技術を創出し、エネルギー・医療・産業分野の革新に貢献します。
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「異性化技術」 を活用したバイオ関連素材の高付加価値化 【用途例】既存品を上回る「高機能」と「低価格」を両立した食品素材・化粧品素材・飼料添加物の創出を目指す
一部の例外を除き、微生物や植物に含まれる化合物の二重結合はトランス型として存在する。
トランス型化合物は高い結晶性と低い溶解性を示し、
これが体内吸収性や加工効率の低さにつながる。
一方、トランス型をシス型に異性化すると結晶性が低下してアモルファス化し、
体内吸収性も飛躍的に向上する。
さらに近年では、カロテノイドなど一部の機能性脂質において、
トランス型よりもシス型の方が抗がん作用や抗肥満作用などの
生理活性が高いことが報告されている。
本研究は、異性化によるこれらの有用な変化を活用した新しいものづくりに挑戦する。詳細を見る
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生態学的妥当性の高い手法を統合した触り心地推定のための触質感センサの開発 【用途例】素材表面から感じられるやわらかさの評価
優れた手触りは、製品にプレミアム感を演出させます。
触質感のデザインと訴求を加速・客観化するために、
ヒトが感じる触質感を評価する触質感センサが必要です。
そのためには、ヒト指と製品の界面で生じる現象をシミュレートするような、
ヒト指の特徴を備えたセンサが有効です。
摩擦特性を決定する指紋状突起の剛性から、付随する情報処理までを
ヒトと生態学的に適合させた触質感センサをデザインするノウハウを蓄積しています。詳細を見る
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騒音や雑踏環境下でも円滑なコミュニケーションを可能にするマスク型音響センサ(音マスク) 【用途例】製造現場や工事現場、カフェなどの雑踏で作業するノマドワーカーの
現場の新たなコミュニケーションツール
■背景:
✓騒音がある製造現場や工事現場、カフェなどの雑踏で作業するノマドワーカーの現場では、騒音や環境音により会話や通話のコミュニケーションが取りづらい環境がある
✓マスクの着用が求められる現場では状況はさらに悪化
■現状課題
✓周りの音をほとんど拾わずに、着用者の声のみを小声でも選択的に検出する(話者側外音ノイズフィルタリング)、安価な無線音響デバイス「特にマイク素子」が切望される
✓高度なノイズキャンセリング機能でも限界があり、この場合高額
■Vision
騒音や雑踏環境下でも円滑なコミュニケーションを可能にし、働きやすさや業務効率の向上、ストレスの少ないコミュニケーションを実現詳細を見る
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ウシにおける疾病予防型飼育管理のためのストレス見える化クラウドシステム 【用途例】乳房炎予防、呼吸器疾患予防、ストレスの見える化、発情検知
欧米を中心に抗生物質使用量削減とアニマルウェルフェア向上が国際的課題となり、国際獣疫事務局はストレスの定量評価と管理技術の確立を重要課題としている。農林水産省も家畜管理技術の高度化を推進しており、ストレス可視化技術は世界的に重要な研究テーマである。一方、日本の畜産現場では経営規模拡大と飼養者減少により個体管理が困難化し、乳房炎など泌乳期疾患が多発している。平成30年度には年間約38万件発生しており、発症後の治療から発症前のストレス把握による予防への転換が急務である。本技術は、疾病発症前のストレス状態を定量的に把握し、治療件数と抗生物質使用量を削減する疾病予防型飼養管理を実現するシステムである。
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自由に経路変更可能なレールを使わない天井高速搬送ロボット（HanGrawler） 【用途例】天井空間をロボットが搬送に活用することによる生産・建設・物流現場の革新的空間利用効率の向上
生産・建設・物流現場において物品の搬送は必要な作業です。しかし物品の搬送は、それ自体が付加価値を生まない付帯作業であり、人手ではなく、ロボットのような機械が行うのが望ましいです。現状広く普及している床を移動する搬送ロボットは、センサ技術の発展により自由に経路変更ができるようになりました。しかし、そもそも床面には様々な設備や作業者がいて、それらとロボットとの干渉は避けることができません。本研究は、設備や人が使うことができない天井空間を縦横無尽に移動可能なロボット技術を提供することで、圧倒的に空間利用効率の高い現場の実現に貢献します。
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生長中の農作物体内の化学物質を非破壊的に「見える化」するゲルセンサ 【用途例】非破壊的 葉内化学物質モニタリング
スマート農業では、センサにより得られたデータを解析し、農作物の生産効率と品質を向上させる取り組みがなされています。市販センサでは主に環境および画像情報が取得されています。一方、生長中の植物体内の化学物質を非破壊的に常時モニタリングすることは現状難しく、光学センサを除くと市販例はほとんどないです。私達は、葉にゲルを貼るだけで葉内化学物質を非破壊的に抽出できることを見出しました。ゲルを介して化学センサを葉に貼付することで葉内化学物質を非破壊で常時モニタリング可能にしたいと考えています。その実現により、より精度の高い品質管理や病害感染の発症前検知が可能となると期待しています。
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もみ殻炭のハイブリッド構造を活かしたバイオマスフィラーによる高分子複合材料の開発 【用途例】機能性とリサイクル性の高いポリマー材料開発
2050年の脱炭素社会の実現に向けて、バイオマス由来の補強材（フィラー）と樹脂を混錬し複合化したバイオマスプラスチックの活用が注目されています。身近なバイオマス資源であるもみ殻を炭化し、もみ殻炭が併せもつ炭素・ケイ素ハイブリッド構造と多孔質構造の特性を活用したバイオマスフィラーによる高分子複合材料の開発を行います。自動車製品、家電製品用プラスチックにはフィラーとしてカーボンブラック（CB）やケイ素含有のタルク（鉱物）が多く含まれており、もみ殻炭によるバイオマスフィラーへ転換することで環境調和性と機能性の向上が実現可能な材料開発を目指します。
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地盤環境の流体流動特性の解明と利用方法の開発 【用途例】地盤環境の流体流動特性の解明
土壌・地下水中には、様々な物質が存在しており、汚染物質（VOCs、油、農薬、重金属類）ごとに移流・拡散の特徴が大きく異なります。本研究では、人の健康リスクや環境影響を評価するために上向流カラム試験や各種バッチ試験で汚染物質の吸脱着特性を把握し、地盤環境の現在から将来にわたる環境影響の予測モデルの開発を行います。世界中で問題視される土壌汚染・地下水汚染の現場に適応したモデルによる迅速な対応・対策の提案を行っています。
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ロボットの周期運動と非周期運動の精密／安全な制御と診断 【用途例】機械システムの制御・診断
産業用ロボットや自動機械の多くは大量生産のため繰り返し作業（周期運動）を実施します。さらにそこには、故障・摩耗・人間との接触などに起因する異常（非周期運動）も潜んでいます。これら、周期運動と非周期運動を対象とした機械システムの高精度化・安全化・異常検知を実現する制御・診断アルゴリズムの研究開発を行っています。
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異なる周波数を重畳した超音波による経皮薬剤投与デバイス 【用途例】針なしでの経皮からの薬剤投与
本技術を用いることで、針なしで生体高分子医薬を経皮投与することを実現する。これにより、常時点滴や注射が必要な指定難病や生活習慣病の患者負担を軽減する。さらに、注射が使用できない衛生環境や医療従事者のいない状況でも生体高分子医薬品を投与することが可能となると期待できる。さらにヒト医療のみでなく家畜やペットの治療、さらに美容への応用など幅広い経皮投与デバイスを超音波技術により確立する。
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粘土とメカノケミカル処理を用いたバイオマス等のアップサイクル技術 【用途例】タダ同然で手に入るバイオマス等の有機未利用資源から、付加価値の高い化学製品原料をつくることができます
私たちの身の回りにあるプラスチックやガソリンなどの化学製品は、石油を原料としたオイルリファイナリーという技術で作られていますが、近年、炭酸ガス排出抑制や資源枯渇といった観点から代替技術の開発が求められています。そのような技術として、樹木の主成分であるセルロースなどの再生可能資源から化学製品をつくるバイオリファイナリーが注目されています。
私たちは、バイオリファイナリーの実装・普及に資する、低環境負荷な化学反応プロセスの開発を行っています。そのひとつとして、メカノケミカル（粉砕）処理と高温高圧水処理を組み合わせることで、セルロースから様々な化学製品原料を製造する技術を開発しました。詳細を見る
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廃太陽光パネルガラスを用いた蓄電材料の開発 【用途例】リサイクル蓄電材料を用いた環境配慮型二次電池
太陽光パネルの寿命は20～30年とされ、今後、太陽光パネルが大量に廃棄されることが予想されています。太陽光パネルは重量比の6割がガラスであり、既存のリサイクルガラスのアウトプットでは廃太陽光パネルガラスの受け入れは困難とされています。そのため、廃太陽光パネルガラスの新規用途開発は課題とされています。一方で、蓄電技術はカーボンニュートラルを実現するためのカギとされ、再エネの大量導入に伴い蓄電デバイスの市場規模は拡大しています。廃太陽光パネルガラスからリチウムイオン電池などの二次電池の蓄電材料として活用できれば、廃太陽光パネルガラスの新たなリサイクル用途を生み出すことに繋がります。
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