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研究シーズ一覧
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光合成生理学に基づく植物の栽培環境の最適化 【用途例】単位エネルギーあたりの可食部生産効率を最大にするための栽培技術の確立
現行の栽培法の検討では、栽培条件と収量を紐づけた検討が中心となっており、栽培途中での生理学的な検討材料が乏しい。ましてや圃場試験では、環境が刻々と変化するため、なかなか栽培期間中の要因と収量とを関連づけることが困難です。一方、植物工場では栽培環境を制御することが可能ですが、植物工場の技術開発はインフラ整備に傾いており、生理学的見地からみた栽培環境の最適化という取り組みはなされていないのが現状です。この提案では、収量と強い相関を持つ生理パラメーターを同定し、栽培期間中の環境と植物の生理状態との相関を把握することで、収量の安定化・向上を目指します。
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生産システムの高信頼性化のためのモータレス・ケーブルレスロボットハンド 【用途例】マニピュレータに取り付けるだけの壊れないロボットハンド
「機械はいつか壊れる」というのがモノづくりの基本概念です．しかし，機械内の構成要素でも壊れやすさが異なります．本研究では，ロボットシステムにおいて，壊れやすい機械要素であるロボットハンドのモータとケーブルという必要不可欠な構成要素に着目し，それらを排除することで生産システムの高信頼性化を目指した研究開発を行います。
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画像・動画から誘起される複数感情マルチラベル問題での感情推定技術を用いたハイブリット社会への適用 【用途例】ハイブリッド社会に実用でき、ハラスメント防止にもつながる
TwitterやInstagramに代表されるSNSなどでは、自身のアカウントに関係なく不適切な画像や動画を見てしまうことが多い。そこで、提案研究の応用例として、フィルタリングしてくれるだけでなく、人々の健康状態、心身状態に応じた画像、動画を表示または配信できる、ハイブリッド社会への実用やハラスメント防止をすることが期待できる。
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魚の体表粘液に含まれる抗菌タンパク質の産業応用 【用途例】新素材として医薬・農業・食品・化粧品分野への新しい提案
当該タンパク質がアミノ酸を基質に、過酸化水素・ケト酸・アンモニアを産生することに着目し、過酸化水素の様々な病原性微生物に対する強い抗菌・殺菌効果の用途に加え、抗カビ、抗ウイルス効果、さらには農業資材への用途拡大を想定している。医薬品・化粧品、病害防除、成長刺激や栄養素として植物成長調節剤（バイオ農業資材）への応用が可能であると考える。
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カスタマイズ可能なAIアーキテクチャとハイパーパラメータ最適化によるプラント応答の早期検出 【用途例】セグメンテーション、分類、検出、自動 SPAD 計算
Society5.0における農業は、農業生産性、食料安全保障、環境への影響、持続可能性を同時に達成するために情報通信技術を駆使したITベースの農業管理の実現を目指している。 そのために必要な要素技術として。分類（病気、ストレス、植物の形態学的研究）、検出、カウント（花、果物、葉）などを行うために特定のタスクを対象とした多機能CNN（畳み込みニューラルネットワーク）アーキテクチャを開発しています。さらに広範囲の植物を一度に解析するためのドローンベースの画像分析などの様々な技術も開発しています。
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金属－絶縁体転移材料による無電源スマートウィンドウ 【用途例】サーモクロミック材料
一般的に金属は光を透過せず，絶縁体は光を透過する．この機能を考慮すると，金属－絶縁体転移材料は遮光－透光を切り替えることができるクロミック材料であると言える．これまで実用化されてきたクロミック材料は，耐久性の劣る有機物であったり，動作に電源が必要であったりしたが，本研究では，耐久性に優れた酸化物材料で，無電源かつ自由な温度で動作するクロミック材料を開発する．これは究極の省エネを達成するスマートウィンドウであり，具体的には温度変化で遮光－透光が変化する酸化物をKOHフラックス法（液相法）やスパッタリング法（気相法）で成膜する。
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微小デバイスにおける局所的な電荷輸送計測技術 【用途例】太陽電池、有機EL、LED
微小領域における反応、キャリアのふるまいを観測する時・空間分解計測技術を開発しています。新たな微小デバイス開発にはその材料のエネルギー変換とエネルギー輸送効率の究明が必要となってきます。これらの原因を明らかにするためには時・空間領域でどのようなふるまいをしているかを理解し、エネルギー変換とエネルギー輸送効率を下げている因子を改善化する設計指針を得る必要があります。本技術シーズではこれらを観測可能とする分光計測技術を提供いたします。
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ポリマー側鎖のアミノ基修飾による抗菌・抗ウイルス性を付与した高分子材料の開発 【用途例】汎用高分子材料の高機能化
ポリ（メタ）アクリレート［P(M)MA］やポリビニルアルコール（PVA）は日本企業が高いシェアを誇るポリマー群です。いずれも側鎖にエステル基とヒドロキシ基を有しており、エステル交換反応に利用可能です。この側鎖に共有結合で抗菌・抗ウイルス性を示す化合物（アミノ基）を修飾する手法を開発しました。この反応に用いるTBZLは特異な選択性を示すため、無保護でアミノ基を側鎖に修飾することができます。元の高分子材料の機能、特性への影響を最小限に抑えた上で優れた抗菌・抗ウイルス性を示す高分子材料の開発につながります。
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超低消費電力インテリジェントIoTシステムの研究開発 【用途例】提案されたIoTシステムにAIフレームワークをサポートできればアプリケーションを再開発の要求が減らす
従来のIoTシステムにIoTサービス、特に人工知能をサポートするために大量の電力を消費することはユーザーに過度の負担をもたらす。本研究開発は、製造業に安価で環境に優しいインテリジェントサービスを提供するため、低消費電力インテリジェントデバイス、低消費電力通信、および分散型インフラを備えたレジリエンスのあるインテリジェントIoTシステムの構築を提案する
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再エネの主力電源化に資する水素吸蔵合金の省エネ・低コスト製法の開発 【用途例】Power to Gas (PtoG) システム向け定置用水素吸蔵合金
東日本大震災に伴う原発事故を経験し，ロシアによるウクライナ侵攻が続く中，外憂に翻弄されない持続可能なエネルギーインフラの構築が急務となっています。出力変動が大きい再生可能エネルギーを貯蔵し利用するには，現行の揚水発電に加え，水素蓄電も大規模化に有利な選択肢の1つです。本テーマでは，水素キャリアのうち性能・コスト両面で実用化が困難とされていた水素吸蔵合金について，既に低コスト化の見通しが得られており，現在は高性能化に向けた研究開発を中心に取り組んでいます。
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パルスレーザーで海水から直接水素を製造する 【用途例】非常の電力源としての利用
パルスレーザーを用いて海水や河川水から直接水素を製造できる新しい技術の創出を目指す。従来の電気分解や光触媒では、装置の腐食や塩素ガスの発生を防止するために不純物の少ない水（純水）を使用する必要があったが、パルスレーザーを用いることで選択的に水のみを分解する。これにより、地域社会にスマートグリッドやレジリエンス強化をもたらす。
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フレキシブルアクチュエータを用いたフレイル防止のためのエクササイズデバイスの開発 【用途例】運動に応じた発生力や高い安全性を有する軽量デバイス
加齢や運動不足により、骨量や筋力などの身体機能の低下する問題が生じている。またCOVID‑19の影響により、その機能低下の速度は加速している。そのため、家庭や施設で使用可能な安全性の高いエクササイズデバイスが強く求められる。そこで、薄い樹脂板を蛇腹スリーブを有するソフトアクチュエータに挿入することで柔軟性を保ちつつ、剛性を強化できる手法を提案した。柔らかい特性によって身体的特徴に合わせることができ、強化された剛性(発生力)によって手や肘・肩などの上肢に対して運動支援が期待できる。
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海苔の品質評価のためのラマン分光分析法の開発と実践 【用途例】ラマン分光分析による海苔の品質評価
私たちが普段口にする乾海苔は、生産拠点における検査員の目視による等級付けが行われて市場に出回っている。しかし、目視による等級付けは科学的根拠に裏打ちされた品質評価ではなく、海苔の産地あるいは作況にも依存する経験的な評価方法でもある。本研究は、ラマン分光法を用いて海苔に対する科学的な品質評価法を提案する。このような品質評価法を、乾海苔の生産拠点に導入できれば、海苔の等級付けの最適化だけでなく、自動化と高速化が期待できる。さらに、国産海苔や輸入海苔を問わず使える非破壊で客観的な品質評価法となるため、海苔の流通における革新的変化が期待できる。
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マイルドなプラズマによる食品や農産物の殺菌技術から医療応用まで 【用途例】大気圧プラズマによる農産物・食品の新しい殺菌技術
「プラズマ殺菌」という殺菌法をお聞きになったことはありますか。この殺菌法は，気体をプラズマ化することで得られる高い反応性を利用し，有害な微生物や病原体などを殺菌，不活化することのできる新規的な殺菌法として実用化が期待されています。本手法は，低温かつドライな環境下で実行できることから，熱や水に弱い食品や農産物などにも適用することが可能であり，これまでにない新しい殺菌手法として期待されています。佐世保高専では，マイルドなプラズマ源を開発し，食品や農産物の殺菌から悪性腫瘍(がん)細胞の不活化への応用を目指しています。
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配線自己修復機能を有する電子デバイスの開発 【用途例】「配線自己修復機能を有する電子デバイス」の応用先
本研究開発の社会・産業への効果としては、既存のケーブルや電子デバイスの健全寿命を延伸することや、伸縮電子デバイスなどこれまでなかった新奇な電子デバイスの創製、IoTやトリリオンセンサなど多量のセンサ利用がなされる際の交換コストの低減、配線自己修復機能を有する電子デバイスによるインフラ構造体の劣化モニタリングシステムなどが考えられます。「配線自己修復機能を有する電子デバイス」という、これまでなかった新たな「モノ」を実現することで新たな市場を生み出すことを目指しています。
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