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イメージセンサ

高精度デバイスプロセス技術と新規イメージセンサ開発

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特徴・独自性
  • クリーンルーム・ユーティリティのレベルから、材料、装置、プロセス、デバイス、回路、実装、信号処理、計測・評価、信頼性に至るまでの研究に総合的に取り組みつつ、それらを基盤として、イメージセンサの極限性能の追及を行っています。
  • 今までに、100 万個を超えるトランジスタ性能の高精度高速計測技術(2004 年)、明暗差5 ケタの単露光撮影を可能とした広ダイナミックレンジCMOS イメージセンサ(2008 年)、毎秒1000 万コマの撮影が行える高速CMOS イメージセンサ(2012 年)などの実用化に成功しています。
実用化イメージ

デバイスメーカの量産ラインと相互乗り入れ可能な清浄度を有する200mmウェーハのシリコンデバイス流動が行えます。また、現有するクリーンルーム施設設備を利用した要素プロセス検討、高度な各種分析評価が行えます。新規イメージセンサの開発に取り組むことができます。

研究者

未来科学技術共同研究センター

須川 成利  

Shigetoshi Sugawa

イメージング

脳を知れば人間がわかる

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 人間らしい精神と行動を実現する脳の仕組みを、脳機能計測(図1)と生理・行動計測を駆使して明らかにしています。心の仕組みは、自己と外界との関係性の認知処理という視点から、3つの脳領域群(図2)で処理される「出力とフィードバック入力の関係性」(図3)として整理されます:身体的自己(身体と外界の関係:A)、社会的自他関係(自己と他者との社会的関係:B)、自己の社会的価値(C)。
実用化イメージ

心の働きを脳活動から推測する技術の開発や、人間らしい判断を可能にするアルゴリズムの開発を通じて、製品開発・評価に応用できる可能性があります。

研究者

加齢医学研究所

杉浦 元亮  

Motoaki Sugiura

X線位相イメージングによる高感度非破壊検査装置の開発

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特徴・独自性
  • 通常のX線透視撮影は軽元素からなる高分子材料などの低密度材料に対して明瞭なコントラストを生成しない。しかし、X線が物質を透過するとき、わずかに屈折により曲げられることを検出・画像化することで、そのような物質に対する感度が大幅に改善される。X線透過格子を用いるX線Talbot 干渉計あるいはX線Talbot-Lau干渉計によりこれが実験室で実施できるようになった。高感度三次元観察を可能とするX線位相CT も実現している。
実用化イメージ

工業製品検査や保安目的のX線非破壊検査を、従来法では適応が難しかった対象に拡張できる。X線マイクロCT装置への位相コントラストモード付加、生産ラインでのX線検査装置の高度化などが開発目標となる。

研究者

多元物質科学研究所

百生 敦  

Atsushi Momose

ミリ波パッシブイメージング装置の開発と実用化

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 危険物が放射するミリ波を受信し、これをパッシブに完全無侵襲で検知することが可能であり、これを実現するミリ波パッシブイメージング装置の開発を進めてきました。ミリ波帯は波長が1mm〜10mmの電磁波であり、ミリ波を用いる利点として、テラヘルツ波や赤外線に比べて画像の空間分解能が低いものの衣服等の透過率が高いこと、物体から放射された微弱なミリ波を増幅するための低雑音増幅器が存在し、電磁波を照射しないパッシブ方式が実現できる周波数帯であることが挙げられます。現在、装置は主に空港・港湾等の水際で使用するセキュリティー機器として企業との共同研究により開発を進めていますが、火災・警察・医療等への応用も検討したいと考えています。今後ミリ波パッシブイメージング技術の応用分野はさらに広がるものと考えており、産業界で応用を検討したい企業・団体との共同研究を希望します。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科

佐藤 弘康  

Hiroyasu Sato

培養筋細胞を運動させる

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 培養ディッシュ上で活発に収縮活動する培養筋細胞系を作製しました。既存の培養系で得られる培養筋細胞は、収縮能力が全く未熟であるため、代謝能力も貧弱で、マイオカイン分泌もありませんでした。「運動できる培養筋細胞」を利用することによって、これまで動物実験に依存していた骨格筋の研究を培養細胞系へと移行させることが可能になります。
実用化イメージ

筋肉細胞とその運動効果を治療標的とした新たな薬剤の探索が飛躍的に加速されるものと期待されます(2型糖尿病治療・筋萎縮予防・運動効果の増強・筋の健康維持を促す薬剤のスクリーニングなど)。

研究者

大学院医工学研究科

神崎 展  

Makoto Kanzaki

ミリ秒オーダーX線トモグラフィの開発

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特徴・独自性
  • 高感度なX線イメージング法と、強力な白色放射光により、世界最速となるミリ秒オーダー撮影時間(空間分解能約20 μm)で有機材料のX線CT(コンピュータトモグラフィ)に成功しています。軽元素から構成される試料のハイスループット3次元可視化や、ミリ秒時間分解能の4次元(3 次元+時間)トモグラフィへの応用研究を展開しています。
実用化イメージ

材料破壊、接着界面破壊、動的バイオミメティクス、省エネマイクロマシン、電池、インテリジェント材料などのミリ秒時間分解能3D観察が可能で、様々な新しい産学連携の可能性を期待しています。

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター

矢代 航  

Wataru Yashiro

高周波数超音波および光音響イメージングによる生体組織微細構造の可視化

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 高周波数超音波を用いることで、空間分解能が高く非侵襲的な生体組織イメージングが可能です。私たちが開発した超音波顕微鏡は、周波数100MHz で光学顕微鏡40 〜100倍相当、GHz 領域の超音波により細胞1個も観察可能な高解像度を実現しており、組織の形態だけではなく弾性計測も可能です。また、最近では組織にレーザー光を照射した際に発生する超音波の検出を原理とするリアルタイム三次元光音響イメージングシステムを開発し、皮下の毛細血管網や酸素飽和度が可視化できるようになりました。
実用化イメージ

高周波数超音波および光音響イメージングは非侵襲的に繰り返し計測できるので、動脈硬化の超早期診断、皮膚のエイジング、組織の代謝状態の評価など化粧品・医薬品の効果判定に応用できます。高周波数超音波は、生体組織だけではなく、光学的手法では困難とされる不透明な薄膜や二重の透明コーティングなどを、0.1ミクロンの精度の計測が必要な産業分野へも応用可能です。

研究者

大学院医工学研究科

西條 芳文  

Yoshifumi Saijo

サイクロトロン加速器技術の開発と応用研究

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サイクロトロン加速器に関連した技術開発および様々なイオンビームや中性子ビームを用いた基礎・応用研究を行っています。具体的には1) イオン源開発(特に重イオン源)、2)イオン光学設計(ビーム輸送技術)、3)加速器関連の装置制御技術開発、4) 高周波共振器の開発、5) イオン・ガンマ線・中性子等の放射線測定、6) イオンビーム・中性子ビームによる放射線耐性試験などです。
実用化イメージ

耐放射線に強い材料や回路を設計するための、陽子からXe に至るまでの重イオンビーム・中性子ビームなど多彩な量子ビームを用いた放射線耐性試験や、高速中性子ビームによるイメージング技術を開発しています。

研究者

先端量子ビーム科学研究センター

伊藤 正俊  

Masatoshi Itoh

X線イメージングと構造解析の融合

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • X 線用の回折格子を用いた新しいイメージング法( 小角X線散乱コントラストイメージング法)により、画像検出器の空間分解能を1000~10000 倍上回るnm オーダーの構造情報を非破壊で定量的に取得することに成功しています。軟組織の診断を含む医療診断や、ソフトマテリアルを含む材料の研究・開発、農作物、食品などの研究・開発、光学素子の精密評価など、様々な応用展開を期待しています。
実用化イメージ

医療診断機器の開発、有機・無機材料の研究・開発、農林水産業、食品加工業など、様々な応用分野との産学連携の可能性を期待しています。

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター

矢代 航  

Wataru Yashiro

放射光計測と高度情報処理の融合による物質機能可視化への展開

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特徴・独自性
  • 放射光を光源とするイメージング・分光技術を駆使することで実用バルク材料全体の構造・元素・電子状態を多元的に可視化することができます。特に、放射光のコヒーレント成分を利活用したコヒーレント回折イメージングは、X 線領域で未踏であったナノスケールでの構造可視化を実現する次世代の可視化計測法として注目されています。また、近年の情報処理技術の発展に伴い、3次元空間に分布する元素・電子状態の情報から構造−機能相関に関する特徴的な情報を抽出することも可能になりつつあります。先進的X線光学技術を駆使した次世代の放射光イメージング・分光法の開拓を基軸とし、高度情報処理技術を活用することで、実用材料の機能を可視化する基盤を構築することを目指します。
実用化イメージ

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター

髙橋 幸生  

Yukio Takahashi

生体分子機能の可視化制御技術および刺激応答性クリック反応技術

概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 生体分子の生理機能を真に理解するには、生体分子間相互作用が保持された「生きた状態」で解析することが必要です。そのために、有機合成化学および蛋白質科学を駆使した機能性プローブ開発を通した研究を行っています。特に、①局在型蛍光プローブを用いたオルガネラ内の分子・イオン濃度の定量イメージング技術、②細胞内蛋白質や集合体を光で精密制御する技術、③刺激応答性の細胞内クリック反応技術、などを独自に開発しています。これらのプローブ技術はこれまで国内外の生命科学研究者に供与され、現在も多数の共同研究が進行中です。
実用化イメージ

生きた細胞内局所のイメージング技術および蛋白質機能制御技術は基礎生物学研究のみならず、疾患機構解明や創薬スクリーニングへの応用も期待できます。また、刺激応答性細胞内クリック反応は、新規のドラッグデリバリーシステムへの応用が可能です。これらに関連した企業との連携・共同研究を希望します。

研究者

多元物質科学研究所

水上 進  

Shin Mizukami

コヒーレントX線によるミクロ/ナノ空間階層構造イメージングの生体・農食・ソフトマテリアル試料への展開

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概要

細胞や食品などのマイクロからナノスケールの構造を可視化し、生命現象や食感の構造基盤を解明するために、放射光イメージング技術やX線分析を用いた技術開発を進めています。また、不均一な化学状態や相変化を理解するために、スペクトルイメージングと機械学習による画像解析も行っています。

従来技術との比較

自然に近い状態での試料観察を目指しています。例えば大気環境下、湿潤環境下、クライオ環境下での計測技術や新しいイメージング法、低線量での撮影技術を進めています。

特徴・独自性
  • コヒーレントX線回折イメージング技術の開発と生命・食農分野への展開
  • 機械学習などを活用したスペクトル画像解析技術の開発
  • X線吸収分光や小角・広角X線散乱を用いたスペクトルイメージングと機械学習を活用した画像解析技術
  • 生命・食農分野での放射光利活用方法の開拓
実用化イメージ

条件ごとの食感の差異の可視化等から食品開発等への展開や、ソフトマテリアル、エネルギーデバイス等にも応用することが可能です。

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター

高山 裕貴  

Yuki Takayama

医薬品

脂肪性肝疾患の発症予防用・進展抑制用組成物

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  •  本発明は、生体内で脂肪性肝疾患の発症予防又は進行抑制組成物で、乳蛋白質抽出物、又は、乳蛋白質加水分解物を含有する組成物、および、前記組成物含有ゼリー、又は、前記組成物含有栄養飲料水、又は、前記組成物含有医薬品に関する。
  •  本発明の体内セロトニン低下用組成物である体内FGF15/19 増加用組成物は、体内FGF21 低下用組成物であり、体内へ投与した場合に、血中FGF15/19 又は体内FGF15/19 分泌を増加させ、ホエイプロテイン抽出物、又は、ホエイプロテイン加水分解物を有効成分として含み、脂肪性肝疾患の発症予防用組成物又は進行抑制用組成物である。
  •  また、本発明の前記組成物は、体内セロトニン2b 受容体シグナル伝達遮断用組成物であることを特徴とする組成物でもある。
  •  更に、本発明の前記組成物は、脳内セロトニン2c 受容体シグナル伝達刺激用組成物であることを特徴とする組成物でもある。
実用化イメージ

ホエイプロテインを含む健康食品、飲料水、ゼリー製品等の開発・販売事業を担う企業との連携を求めています。

研究者

先端量子ビーム科学研究センター

野々垣 勝則  

Katsunori Nonogaki

スーパービタミンEトコトリエノールの高効率回収技術

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 本技術は、
  • 1. 分子蒸留を一切行わないため熱安定性の低いトコトリエノールを分解なしに100% 回収できる、ビタミンE 類(トコトリエノールとトコフェロール)を選択的に樹脂に保持できるため不純物混入量が少なく高純度で回収できる、
  • 2. ビタミンE類の回収と同時に遊離脂肪酸とトリグリセリドを何れも転化率100% で脂肪酸エステルに変換できる、
  • 3. 樹脂充填層に溶液を供給するだけの簡便な操作で連続操作が可能である、という特長を持ちます。
実用化イメージ

抗癌作用が注目されているトコトリエノールを医薬品や食品添加物として利用したい企業、原料ビタミンE濃度が低くても選択的に完全回収できるため、スカム油からのビタミンE回収率向上を目指す企業との連携が可能です。

研究者

大学院工学研究科

北川 尚美  

Naomi Kitakawa

医用イメージング

高周波数超音波および光音響イメージングによる生体組織微細構造の可視化

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 高周波数超音波を用いることで、空間分解能が高く非侵襲的な生体組織イメージングが可能です。私たちが開発した超音波顕微鏡は、周波数100MHz で光学顕微鏡40 〜100倍相当、GHz 領域の超音波により細胞1個も観察可能な高解像度を実現しており、組織の形態だけではなく弾性計測も可能です。また、最近では組織にレーザー光を照射した際に発生する超音波の検出を原理とするリアルタイム三次元光音響イメージングシステムを開発し、皮下の毛細血管網や酸素飽和度が可視化できるようになりました。
実用化イメージ

高周波数超音波および光音響イメージングは非侵襲的に繰り返し計測できるので、動脈硬化の超早期診断、皮膚のエイジング、組織の代謝状態の評価など化粧品・医薬品の効果判定に応用できます。高周波数超音波は、生体組織だけではなく、光学的手法では困難とされる不透明な薄膜や二重の透明コーティングなどを、0.1ミクロンの精度の計測が必要な産業分野へも応用可能です。

研究者

大学院医工学研究科

西條 芳文  

Yoshifumi Saijo

医用ロボット

磁気応用技術と磁性材料

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 磁気工学を基礎とした材料開発ならびに応用技術を研究しています。特に磁気の特徴であるワイヤレスを生かした新しいセンサやアクチュエータの開発を、最適な特性を有する材料の開発も含めて行っています。これまでにカプセル内視鏡の駆動技術や内視鏡手術支援用アクチュエータ、補助人工心臓用ワイヤレス駆動ポンプなど医用応用技術や、磁界センサやひずみセンサなど世界最高レベルの感度のセンシング技術、バッテリーレスワイヤレスの温度計測技術、位置検出(モーションキャプチャ)技術などの開発を行ってきました。また材料単独では、機能性磁性薄膜(磁気弾性材料、磁気光学材料)の開発や、損失が極めて低い電磁鋼板の実現や、電気化学的手法を用いてナノスケールで構造を制御した磁性材料(陽極酸化磁性被膜材料)の開発等を行ってきました。
実用化イメージ

上記項目に興味のある企業・団体に対する技術指導・共同研究は随時受け付けています。加えて、磁気に関連する技術に関する広く一般的な技術指導の実績も数多く行っています。

研究者

電気通信研究所

石山 和志  

Kazushi Ishiyama

医療

IVRによる高血圧根治術-副腎静脈サンプリング技術を応用した原発性アルドステロン症の低侵襲治療-

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • リジッドタイプのRF デバイス(プロサージアプリケーター)であるラジオ波焼灼システム(バイポーラRFA システムCelonPOWER)により、2極針を用いての300 〜 500kHzの高周波電流、40W 程度の電力で副腎腺腫組織の焼灼を可能とする機器が、本学での医師主導治験により薬機承認、保険収載され、本疾患の低侵襲治療が可能となった。独自開発の柔軟型焼灼システムにより、高血圧の10%を占め、我が国に400万人の患者が潜在するとされる頻度の高い副腎性二次性高血圧である原発性アルドステロン症へのさらなる低侵襲治療適応拡大を目指す。
実用化イメージ

高血圧の原因となるアルドステロン産生腺腫焼灼デバイスとして、医療機器・カテーテル関連企業との共同開発を行い、画像診断にて検出困難な機能性微小腺腫焼灼用の柔軟型焼灼デバイスの実用化を目指します。

研究者

大学院医学系研究科

高瀬 圭  

Kei Takase

高齢社会の経済分析

概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 少子・高齢社会の問題や男女共同参画、医療や介護などの社会保障の問題などについて、従来の歴史的、制度的観点に重きを置いた分析とは異なり、経済学や市場均衡の理論と統計資料を使って分析し、解決策を政策提言します。
実用化イメージ

下記のような社会貢献、産学連携が想定されます。・少子高齢化に伴う財政、市場の将来予測、医療、福祉の効率的運営や男女共同参画社会の経済学的分析など、行政やシンクタンクとの連携・高齢者向け福祉器具や将来世代向けイノベーション機器の開発。

研究者

大学院経済学研究科

吉田 浩  

Hiroshi Yoshida

医療における意思決定への行動経済学的アプローチ

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 医療場面での意思決定において、患者の意向の尊重という名の下に、選択を完全に患者に任せるようなコミュニケーションが少なからず取られています。しかし、意思決定を難しく感じる患者も多く、医学的な観点からは不合理と思われるような選択をするケースも生じます。本研究は、行動経済学のアプローチを医療場面に応用し、患者のバイアスや感情を考慮したより適切な医療コミュニケーションのあり方を探ることを目的として進めています。
実用化イメージ

当該領域は近年アプリ等の活用も進んでいるため、開発を手がける企業との連携の可能性があります。また、治療選択のみならず検診受診やワクチン接種等の行動も扱っているため、行動変容を目指したい自治体等との連携の可能性もあります。

研究者

大学院教育学研究科

吉田 沙蘭  

Saran Yoshida

人工知能を用いたタンパク質の機能設計:酵素・診断・医薬の設計アシスト

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 2018年にノーベル化学賞となった進化分子工学の発展により、設計せずとも、目的機能をもつタンパク質を創りだすことが可能になってきています。しかし、アミノ酸配列が取りえる組み合わせ数(配列空間)の中から目的タンパク質を見つけだす確率は満足のいくものではありません。我々は、機械学習を進化分子工学に利用することで、進化分子工学がもつ最も深刻な「配列空間問題」を解決し、確実に目的の機能へたどり着く技術を開発しました。
実用化イメージ

酵素や抗体などのタンパク質の機能・特性を改善したいタンパク質をもっている製薬・診断・食品企業などの企業。特に、複数の特性を同時に向上させたいタンパク質を持っている企業。

研究者

大学院工学研究科

梅津 光央  

Mitsuo Umetsu