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三次元集積化技術

半導体集積回路技術とヘルステック応用

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 半導体工学と神経工学を基盤として、生体の構造と機能の理解に基づいたヘルステック用集積システムの研究開発を行っています。また、三次元集積回路(3DIC)技術及びAI 半導体チップの研究開発にも力を入れています。近年の研究項目は次の通りです。
  • ・三次元積層人工網膜チップ、専用設計した血流センシングチップとリザバーコンピューティングを組み合わせたヘルステックデバイス
  • ・AI の頭脳となる三次元積層AI 半導体チップの研究開発
  • ・TSV(シリコン貫通配線)を用いた三次元集積化技術のアドバンテージを最大限に活かしたアナログ
  • ・デジタル三次元集積回路設計
実用化イメージ

3D-IC 設計とチップレベル三次元積層を本学施設で長年実施して技術を蓄積し、国内外の企業・研究機関と三次元集積化技術や生体応用集積システムに関する共同研究を積極的に行っています。3D/ チップレットの設計技術、装置・材料を含む半導体プロセス技術に関して産学連携を行い、量子・AI コンピューティングや次世代ヘルステックの研究開発プラットフォーム構築を目指したいと考えています。

研究者

大学院医工学研究科

田中 徹  

Tetsu Tanaka

三次元培養

受精卵および幹細胞の新規品質評価法の開発

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 走査型プローブ顕微鏡に基づく生体分子評価システムの探索に一貫して取り組み、プロテインアレイの構築とイムノアッセイへの応用を提案しました。また、微小探針を改良して1細胞ごとのmRNA 回収法を確立し、核酸- タンパク質の同時定量に取り組んでいます。走査型電気化学顕微鏡(SECM)を含むプローブ顕微鏡システムをツールとし、核酸、タンパク質、生体膜、細胞、初期胚を含む広い応用分野の開拓に成功しました。これらの研究は初期胚研究への適用が期待できます。
実用化イメージ

体外受精- 胚移植は、医療分野では不妊治療、畜産分野では優良家畜の効率的生産を可能としています。体外培養技術の進歩によりクオリティの高い胚の作出が可能となっていますが、その後の子宮への胚移植、受胎率、産仔の成功率は依然として低い水準にあります。これまで、受精卵の品質評価は形態観察に基づき行われてきました。我々は、単一受精卵ごとの呼吸活性を指標とした客観的な受精卵の品質評価法を開発しました。我々の特許をもとに「受精卵呼吸測定装置」が装置化・実用化され、ウシ・マウス・ヒトの受精卵移植試験実施に至りました。

研究者

大学院工学研究科

珠玖 仁  

Hitoshi Shiku

三次元立体ディスプレイ

次世代高臨場・低電力ディスプレイシステムの研究開発

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特徴・独自性
  • 近年、高精細映像通信サービスやユビキタスネットワークの普及による情報の多様化に伴い、情報ネットワークと人との間を繋ぐヒューマンインターフェースとしてディスプレイは大容量化や高色再現といった表示の高品位化だけではなく、省電力化や高臨場感等の高機能化の実現が期待されている。当研究室では、液晶を用いた光の偏光および拡散の精密な解析・制御技術、ならびにそれに基づいた高性能ディスプレイシステムについて研究を行っており、これにより電子ブックやデジタルサイネージ等をはじめとした新しいメディアの創出、省エネルギー社会の実現に貢献することを目的としています。特に偏光の精密な解析と制御を可能とする偏光制御理論を確立すると共に、その応用として液晶分子の表面配向状態の解析および制御技術、液晶の広視野角・高速化技術、フィールドシーケンシャルカラー(色順次表示)方式を用いた超高精細ディスプレイ技術、超低消費電力反射型フルカラーディスプレイ、超大型・高品位ディスプレイなどについて研究を進めています。
  • また、インタラクティブ(双方向対話型)なコミュニケーション技術に基づいた情報社会の構築を想定した次世代高臨場感ディスプレイ技術についても研究を行っています。具体的には精密な光線方向制御に基づいた実空間裸眼立体ディスプレイおよび多視点ディスプレイに関する研究などがあります。以上のような技術をさらに進展させ、産業界で活用したい企業や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

石鍋 隆宏  

Takahiro Ishinabe

35度傾斜

椅子の前傾角度変更装置

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概要

椅子の前傾角度変更装置
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T20-2911.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 使用者の姿勢が座位に維持される期間が過度に長くなると、使用者の健康を害することが知られています。例えば、当該期間と、筋骨格系障害、心疾患、又は、生活習慣病等の疾病に罹患する確率が相関を有することが知られています。
  • 本発明では、椅子の座面を緩やかに傾斜させることで、ユーザーを自然に立位へと誘導します。また、デスクワーク等ユーザーの本来のタスクを妨げず、ストレスにならないような傾斜方法を実現したことが大きな特徴です。
  • また、スマートフォン等の提供する機能との連動によって、リマインダー機能等、多様なアプリケーションが想定されます。
実用化イメージ

・家具、オフィス家具 
・オフィスチェア

研究者

電気通信研究所

藤田 和之  

Kazuyuki Fujita

サンスクリット語

古代インドの宗教,言語,社会,生活

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • ヴェーダと仏教との二領域に亘る、通時的視点に立つ点を研究の特色とします。その際、① 原典の文法及びシンタクスの正確な理解に基づく精査と、② 伝承の背景となる社会や実生活の解明とを基礎として常に心がけ、③ ヴェーダ文献並びにヴェーダ祭式、④ 古代インドの生活と社会、⑤ ヴェーダから仏教へと至る思想と社会との変遷(胎児発生と輪廻説、家系及び家族制度など)、⑥ 仏教教団の生活に重点を置いています。
実用化イメージ

仏教興起に至る宗教および社会の変遷、ブッダの思想に関わる内容を、特に死生観を中心として紹介します。

研究者

大学院文学研究科

西村 直子  

Naoko Nishimura

酸素還元電極反応

高活性白金系燃料電池電極触媒の創製

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概要

2030年における燃料電池の広範な普及には、カソードにおける白金触媒の酸素還元反応活性を1740 A/gまで向上させる必要がある。我々は、~1 nm程度まで微細化された白金クラスターに対して、「合金化」、「担体の複合化」、「メラミンによる表面被覆」を適用することで、2500 A/g以上の白金質量活性を創出することに成功した。これらの実用化により、燃料電池の広範な普及に貢献する。

従来技術との比較

固体高分子型燃料電池においては、カソードにおける酸素還元反応が律速となっており、そうしたカソードでは、カーボンブラック上に2−3 nmの粒径の白金微粒子が担持された触媒が広く利用されている。それら白金ナノ粒子触媒の白金質量活性は、高いものでも480 A/g程度であり、我々の白金クラスター触媒(2500 A/g)はその5倍以上の質量活性を有している。

特徴・独自性
  • 1nm程度の極微細な白金クラスターの精密かつ単分散での合成
  • 複数の高機能化手段の最適化に基づく高活性な白金系燃料電池電極触媒
  • 得られた白金質量活性(2500 A/g)は2−3 nmの白金微粒子の5倍以上
  • 得られた白金質量活性はNEDO等が指摘する2030年目標(1740 A/g)を既に実現
  • 2−3 nmの白金微粒子の微粒子よりも高い安定性
実用化イメージ

我々の技術及び触媒を企業と共有(連携)することで実用化・事業化することを想定している。実用化の開始時期としては、2030年頃が目安になると考えている。

研究者

多元物質科学研究所

根岸 雄一  

Yuichi Negishi

酸素センサ

酸素センサー・プロリル水酸化酵素(PHD)を標的とした虚血障害治療薬の開発

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 全ての生物は酸素を利用してエネルギーを作り出し、生命活動を維持しています。ひとたび酸素濃度が低下すると、その活動が著しく妨げられ、場合によっては死に至ります。局所の低酸素状態が関連する病気の代表例としては、虚血性心疾患、脳卒中、腎臓病などが挙げられます。私たちは、プロリル水酸化酵素(PHD)が低酸素状態を感知するセンサーとして機能していることに着目し、これを制御することで虚血障害を治療する医薬の開発を推進しています。
実用化イメージ

現在、いくつかのPHD を阻害する化合物を得ており、国内外の製薬メーカー等と連携して、非臨床試験から臨床開発へと進め、実用化を目指しています。

研究者

大学院医学系研究科

宮田 敏男  

Toshio Miyata

酸素分離膜

固体イオニクス材料のエネルギー変換・貯蔵・利用技術への応用

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 固体イオニクスを中心として高度なエネルギー変換を実現するための機能性材料の開発を行っている。燃料電池や蓄電池の高性能化のためには、高いイオン伝導度と化学的安定性を有するイオン導電体や混合導電体が必要とされ、これら材料を酸化物の欠陥化学や熱力学に基づき探索し、デバイスに応用している。これまでに酸素分離膜型水素製造システムや全固体リチウム電池を開発している。
実用化イメージ

酸化物イオン・電子混合導電体は小型水素製造システムや燃料電池の電極材料、酸素吸蔵放出材料、純酸素の工業的利用と関連が深く、リチウム伝導体は発火の危険性のない全固体電池への応用が期待される。

研究者

大学院工学研究科

髙村 仁  

Hitoshi Takamura

酸素飽和度

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

ウェアブル“レス”な生体信号計測

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概要

生体情報を完全非接触な方式で取得するウェアブル“レス”な計測について研究をしています。光学的手法である映像脈波の技術については、心拍数に加えて血圧値や血中酸素飽和度なども推定することを目指して、撮像手法と推定モデルの改良を行っています。また、電波を使った手法として、Bluetooth などの一般的な通信用電波の状態から人間の活動パターンを推定する技術を開発しています。特に、人の移動を模した自走ロボットを用いることで、環境変化に対してロバストな手法を確立することを目指しています。映像脈波の計測システムを鏡などの日常的に顔を向けるものに組み込むことで、継続的に生体信号を取得することができます。また、乳幼児や高齢者など、センサを付けることに抵抗がある対象者にも適用することが可能なため、生体の循環動態を絡めた見守りシステムなどに応用することができます。電波を使った計測では、特殊な機器を必要とせず、プライバシーに配慮した見守りなどを行うことが可能になります。

従来技術との比較

従来のような皮膚に接触させるセンサを用いることなく、完全非接触で心拍数などの生体情報を計測することを可能とします。

特徴・独自性
  • 映像脈波に関しては、従来の心拍数に加えて血圧値や血中酸素飽和度などを推定することを目指し、推定モデルと撮像方法の改良を通して推定精度の向上を図っています。
  • 電波による活動パターン推定では、人の移動を模した自走ロボットを用いることで、人を使ったデータ収集が不要なモデル構築を目指しています。
実用化イメージ

ウェアレス生体計測は、センサ装着が難しい対象者や環境での計測に対して有用な技術です。また、センサ装着のし忘れがないため、長期間にわたる生体データ収集などにも活用が期待できます。

研究者

サイバーサイエンスセンター

杉田 典大  

Norihiro Sugita

産地偽装検査

次世代DNA分析技術によるあらゆる生物の識別:個体・品種・集団・種・未知サンプル等の同定

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 独自に開発した次世代DNA 分析技術であるMIG-seq(MultiplexedISSR Genotyping by sequencing)法により、わずか数ng のDNA 試料があれば、数千領域のDNA 情報を取得して、あらゆる生物を対象に個体・品種・集団・雑種・種・未知サンプルの同定を行うことができます。早く、安く、高い正確性で識別可能なのが大きな特徴です。
実用化イメージ

作物品種の育成者権保護のための品種鑑定や、品種・産地偽装検査等、生物の「識別」を必要とする広い用途に利用できます

研究者

大学院農学研究科

陶山 佳久  

Yoshihisa Suyama

3Dプリンティング

レアメタルフリー高性能蓄電池の先端ナノテクノロジー

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特徴・独自性
  • 高容量・高出力・高安全性・低コストの次世代蓄電エネルギーデバイスであるポストリチウムイオン電池を実現するために、単原子層物質グラフェン、金属硫化物ナノシート、ナノ結晶活物質、ナノ粒子、ナノ多孔材料などの新しい機能材料の開拓とデバイス応用を研究する。全固体型リチウム二次電池、マグネシウム電池、燃料電池、大容量キャパシタ、ウェアラブル電池などの高性能電極材料・デバイス創製の精密化学プロセスを研究する。
実用化イメージ

ポストリチウムイオン電池および革新的エネルギー材料開発を研究シーズとして素材産業、電池メーカー、電気自動車企業、スマートグリッドや再生可能エネルギー等の電力ビジネス企業との共同研究を積極的に推進する。

研究者

多元物質科学研究所

本間 格  

Itaru Homma

サンプル有

非フッ素系PTFE粒子分散剤

概要

非フッ素系PTFE水分散剤
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-448.pdf

従来技術との比較

PTFE粒子を水などの溶剤に分散させるためにはフッ素系分散剤が必要であったが、PFAS規制により仕様が制限されつつある。本発明は非フッ素系PTFE粒子分散剤を提供する。

特徴・独自性
  • このシーズは、下記の特徴を持ちます。
  • ・カテコール系接着官能基を用いてPTFE に接着する分散剤を合成
  • ・PTFE 等の低表面エネルギー粒子を水などに良好に分散
  • ・PFAS 規制などで使用できない分散剤の代替として有望
実用化イメージ

PTFE粒子などの低表面エネルギー粒子は、撥水剤やバインダーなどとして広く使用されています。本用途におけるPFASフリー化に貢献することができます。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所

藪 浩  

Hiroshi Yabu

残留応力

キャビテーションピーニング−泡で叩いて金属材料を強くする−

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 流体機械に致命的な損傷を与えるキャビテーション衝撃力を、逆転発想的に、金属材料の疲労強度向上に活用するキャビテーションピーニングを開発しました。また、表面層の亀裂発生・亀裂進展を評価するために荷重制御型平面曲げ式疲労試験機を開発し、キャビテーションピーニングにより下限界応力拡大係数範囲が1.9倍に向上することを実証しました。また、キャビテーションピーニングによる水素脆化抑止も実証しています。
実用化イメージ

用途に応じた複数のキャビテーションピーニング装置がありますので、キャビテーションピーニングの実用化に向けた共同研究を実施する企業を求めています。

研究者

大学院工学研究科

祖山 均  

Hitoshi Soyama

化学強化ガラスの残留応力の評価方法

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概要

化学強化ガラスの残留応力の評価方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T18-280.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  •  化学強化ガラスはスマートフォンのカバーガラスなどに大いに普及した。化学強化ガラスとは、硝酸カリウム融液にガラスを浸漬し、ガラスに含まれるナトリウムイオンと、硝酸カリウム融液中のカリウムイオンとをイオン交換したも のである。従来、化学強化ガラスの強度の評価方法としては、化学強化ガラスの曲げ応力を測定する曲げ試験法や光導波路法が挙げられる。しかし、これらの測定法では、化学強化ガラスの残留応力を局所的に測定す ることに適していないばかりでなく、測定可能な化学強化ガラス試料に制限がある等の課題があった。
  •  本発明によって、化学強化ガラスについて、非接触、非破壊かつ位置選択的に残留応力を評価することが可能となった。本発明では、イオン交換に伴って増大する比容の変化率を、化学強化ガラスの顕微ラマン散乱スペ クトルから導出することにより、化学強化ガラスの残留応力を算出する。
実用化イメージ

<効果> 非接触、非破壊かつ位置選択的に化学強化ガラスの残留応力を評価
<応用例> 割れないガラスの開発、ガラスの品質検査

研究者

大学院工学研究科

寺門 信明  

Nobuaki Terakado

電磁センシングによる材料劣化損傷の非破壊評価

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概要

次世代輸送システム・エネルギープラントの合理的管理・高信頼化のため,構造材料の劣化・損傷に対するセンシング,およびモニタリング技術に関する研究を行っています.特に高い信頼性が求められる金属材料、複合材料の電磁非破壊試験による材質評価法と劣化診断法を開発しています.CFRPの炭素繊維の密度・配向評価、金属材料(磁性材料)の残留応力評価、などを定量的かつ高精度に評価することを目指し研究を行っています.

従来技術との比較

モデリング、数値シミュレーションと非破壊試験を融合させることにより、材料の電磁特性を定量的に評価し、材料の劣化と損傷を推定する

特徴・独自性
  • 電磁特性に着目した材質と材料劣化・損傷の評価など。
実用化イメージ

現在、鉄鋼材料の欠陥検出やCFRPの材質評価に関する共同研究を実施中。再使用ロケットエンジンの検査法としても検討が進められている。

研究者

流体科学研究所

内一 哲哉  

Tetsuya Uchimoto

GIS

GNEミオパチー

遠位型ミオパチーに対する治療法の開発

概要

遠位型ミオパチーの一種であるGNEミオパチーは、体幹から離れた部位から筋肉が萎縮、変性し次第に体の自由が奪われていく希少疾病で、指定難病の一つです。本疾患患者ではGNEという酵素の遺伝子に変異がありアセノイラミン酸などシアル酸合成ができません。国立精神・神経医療研究センター疾病研究第一部においてモデルマウスを作製し、アセノイラミン酸の経口投与の予防効果が得られました。

従来技術との比較

2010~2011年に、世界で初めて医師主導治験として第Ⅰ相試験を実施し、安全性を確立した。医師主導第II/III相試験、延長試験、有効性確認試験を経て、2024年3月にノーベルファーマ社が商品名アセノベル®として製造販売承認を取得しました。今後は本シーズで培ったレジストリやプロトコル作成のノウハウを活かして他のシアル酸補充やウイルスベクター、酸化的ストレスを標的とした治療開発が進むことが期待されます。

特徴・独自性
  • 以下のような特徴・独自性を持ちます。
  • ・2010 ~ 2011年に、世界で初めて医師主導治験として第Ⅰ相試験を実施し、安全性を確立しました。医師主導第Ⅱ / Ⅲ相試験、延長試験、有効性確認試験を経ました。
  • ・2024年3月にノーベルファーマ社が商品名アセノベル® として製造販売承認を取得しました。
  • ・ウルトラオーファンドラッグとして期待されます。
実用化イメージ

今後は本シーズで培ったレジストリやプロトコル作成のノウハウを活かして他のシアル酸補充やウイルスベクター、酸化的ストレスを標的とした治療開発が進むことが期待されます。

研究者

大学院医学系研究科

青木 正志  

Masashi Aoki

CNF

ホヤ殻由来セルロースナノファイバーの精製とエネルギー材料への応用

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概要

ホヤはセルロースを産生する唯一の動物であり、ホヤ殻からタンパク等を除去し、解繊することにより、セルロースナノファイバー(CNF)を抽出することができます。我々はホヤ殻由来CNFが木質よりも結晶化度が高い点に注目し、その応用展開を行なっています。また、焼成すると高品質の炭素となることから、本材料を乾燥血粉と混ぜて焼成した「ナノ血炭触媒」の開発に成功し、触媒としての展開を行なっています。

従来技術との比較

ホヤ殻由来CNFは木質と比べ結晶化度が高く、長い繊維を提供することから、高強度で焼成すると高性能な炭素となります。

特徴・独自性
  • ホヤ殻由来CNFを簡便に大量精製できるプロセス開発と、その特徴(力学・工学・表面科学・電気的・熱的特性)を活かしたフィルム材料の開発、および炭化した材料の開発を一貫して行っている唯一の研究室です。
実用化イメージ

ホヤ殻由来CNF材料の提供やその炭化物、触媒などについて展開しています。材料提供や炭化プロセス、触媒の活用などについてご相談ください。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所

藪 浩  

Hiroshi Yabu