研究者/研究室一覧
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豊橋技術科学大学
長岡技術科学大学
国立高等専門学校機構か
笠井 大輔 researchmap
改田 哲也
１．未来思想，クリエイティビティ，イノベーション、価値創造
２．ブランド戦略，商品戦略，マーケティング戦略，サービス戦略
３．企業価値，企業文化，企業感性
４．顧客体験とデザイン思考、リーダーシップ、チームビルディング
５．これからの街づくりと暮らし、次世代大学のあり方
【主な研究テーマ例】
・街と暮らしを笑顔にする新たな価値と創造性
・明日から実践できる日本発のイノベーション
・産学コラボによる実践的なイノベーティブアイデア
・”人間中心”を卒業した利他視点のポストCSR
【本学での新たな取り組み】
「アイディア開発道場」
・2020年より大学発企業向けの新商品、事業、サービスなどのアイディア提案および開発事業を開始。
大学院共通選択科目「アイディア開発実践」には企業からの人材も受け入れている。
勝身 俊之 researchmap
1. 予混合火炎の不安定性に関する研究
2.水素空気予混合気の燃焼特性(火炎加速)および安全技術に関する研究
3.高エネルギー物質(火薬やロケット燃料など)の燃焼特性および燃焼技術に関する研究
4.バイオマスのガス化特性およびガス化技術に関する研究
5.バイオマス由来燃料ガスの触媒燃焼特性およびエネルギー変換技術に関する研究
6. ロケットエンジン用電動ポンプ（キャンドモーターポンプ）の内部流れに関する研究
7. レーザー点火に関する研究
上村 靖司 researchmap
杉原 幸信 researchmap
1. 放射冷却による製氷過程観察と無気泡・単結晶氷の作成
2. 連続引上げによる高品質製氷技術の開発
3. 道路雪氷の計測と融雪技術に関わる研究
4. 道路雪堤の崩壊メカニズムの解明
5. 人身雪害のリスク分析
6. 人身雪害軽減のための技術開発と普及啓発
7. 道路除雪に対する要望・苦情分析
8. 再生可能エネルギーとしての雪氷冷熱の利用技術の開発
9. 豪雪地帯の活性化に資する社会活動
その他、雪や氷に関わる工学的課題
庄司 観 researchmap
1. ポア形成膜タンパク質を用いた走査型イオンコンダクタンス顕微鏡
2. プローブ型ナノポアセンサ(生体ナノポアプローブ)
3. マイクロ流体デバイスを用いたバイオセンサ
4. DNA構造体を用いたナノポアセンサ
5. 体液発電による環境モニタリング昆虫ロボット
佐藤 大輔 researchmap
１．安全確認型の燃焼診断手法（セル状火炎の診断、不安定挙動の診断）
２．火災の制御とリスクアセスメント（燃え拡がり、狭窄空間燃焼）
３．火炎のゆらぎとカオス（1／ｆゆらぎ、火炎のカオス的挙動、フラクタル次元）
４．希薄燃焼のスマートコントロール（水素／メタン／空気の希薄燃焼）
５．超小型燃焼器の開発（マイクロフレーム、熱電変換）
６．水素爆発（爆発限界、着火遅れ時間、添加物質の効果、火炎伝播加速）
７．防爆対策と国際安全規格
勝木 将人 researchmap
少子高齢化、医療資源不足の解決を目標に、医療AI開発やオンライン診療の普及、新規デバイスの臨床応用のお手伝いをしています。医療業務がAIうやロボットなどによって、少しでも楽になることを目的とし、現在脳卒中、頭痛、リハビリ領域などを中心に、医療AI開発や様々な企業のデバイスの臨床実践を行っています。
中田 大貴 researchmap
1.汎用型耐熱マグネシウム合金の開発
2.易加工性・中強度・高延性マグネシウム合金の開発
3.プレス成形用易加工性・高強度マグネシウム合金の開発
4.高靭性マグネシウム合金の開発
5.超高強度・耐熱マグネシウム合金の開発
河合 晃 researchmap
１．インテリジェントMEMSデバイスおよびプロセス技術
２．有機膜コーティングによる表面改質（高光沢、耐磨耗、耐腐食）
３．ぬれ性制御による付着・接着剥離試験
４．LSI・液晶表示デバイス関連の周辺プロセス技術
５．マイクロリソグラフィ（フォトレジスト、めっき、エッチング）
６．基板 クリーンネス、微粒子の分散・制御技術
７．物質の乾燥制御
８．液滴と気泡の基礎物性と制御
加藤 有行 researchmap
機能性光学材料の結晶成長とデバイス応用技術
・希土類添加チオガレート化合物蛍光体の成長と新レーザーへの応用
河原 成元 researchmap
天然ゴムは、植物を伐採せずに傷をつけるだけで取り出すことができるため、温室効果ガス（CO2）を吸収しながら持続可能な社会を構築できる原料として注目を集めています。私たちの研究室では、天然ゴムを原料とする化学（天然ゴム化学）を石油化学に代わる新しい化学として創成することにより、有機材料に関するカーボンニュートラルを実現することを目指しています。
青影 一哉
勝野 太介
千葉 薫
中平 勝也
加藤達彦
角田 直輝
川上 周司（長岡工業高等専門学校） researchmap
加藤 博
カーマン マコア（沖縄工業高等専門学校） researchmap
門屋飛央（福岡女学院大学） researchmap
嘉悦 勝博
菅 菜穂美
加藤 隆弘
川畑成之
神里 志穂子
苅米志帆乃
笠松 直（仙台高等専門学校） researchmap
加藤 裕基
片山 鮎子
岡本和也
カラベス アンドラデ エドアルド
塩貝 一樹
甲斐 穂高（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
兼松 秀行（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
菅野 浩徳
加田謙一郎
菅野 智城
東根 一樹
市村勝己
柏 昂希（茨城工業高等専門学校） researchmap
柄澤孝一
門村英城
門脇 廉（長野工業高等専門学校） researchmap
柿ヶ原 拓哉（熊本高等専門学校） researchmap
柿元 健
亀山 太一
上村健二
松尾かな子
朴 佳南
金田 一男
金寺登
兼下 英司
堅田陽子
加藤 明子
加藤 浩三
川口彩希
川合 政人
河地貴利
川村 昌也
川波 弘道
川尾勇達（熊本高等専門学校） researchmap
河﨑啓太（呉工業高等専門学校） researchmap
川島彩那（豊田工業高等専門学校） researchmap
川端光昭
川除佳和
深見 佳代
河合 孝恵
小倉 和幸
永田 和生
加藤 浩司（小山工業高等専門学校） researchmap
柏葉 安宏
髙田 一貴
山本和弥（北九州工業高等専門学校） researchmap
釜野 勝
神永 真帆
葛西 誠
鎌田清孝
加賀谷 美佳
森下功啓
中井 一文
金子健正
川畑弥生
角田陽
川崎仁晴
川﨑俊郎
菅 仁志
神田 和也
梶村 好宏
兼城 千波
金澤 啓三
加藤 博和
河村信治（八戸工業高等専門学校） researchmap
加藤 順司（釧路工業高等専門学校） researchmap
勝野 幸司（熊本高等専門学校） researchmap
香取 重尊（津山工業高等専門学校） researchmap
川村敏之（福井工業高等専門学校） researchmap
加藤 貴英
鎌田 貴晴
松本和健
兼重 明宏
加登 文学
上泰
亀屋 惠三子
勝藤和子
軽部 周
加藤 学
金坂 尚礼
金田直人
兼村 裕介
川上光博
川畑 哲治
林 和彦
川久保 貴史
川染 勇人
角野 嘉則
川畠 嘉美
加藤 正明
上林一彦
河原田 至
松田一秀
川村 淳浩
川下智幸
上條 利夫
白石 和章
河村英司
河合 博之
加藤寛敬
加藤 研二
川田 昌克
河原荘一郎
加藤 岳人
片岡 務
笠井 哲
河原永明（茨城工業高等専門学校） researchmap
皆藤 新一（茨城工業高等専門学校） researchmap
金子忠夫
樫本 弘
松林 勝志
河田 剛毅
片桐 裕則 researchmap
樺澤辰也
宮腰和弘
川淵 浩之
河合雅司
川原繁樹
河合 秀泰
片峯英次
神谷 昌明
勝谷 浩明（豊田工業高等専門学校） researchmap
川口雅司
片倉 勝己（奈良工業高等専門学校） researchmap
勝田 祐司
河村 秀男
加島篤
海野 啓明
河田 純
釜谷 博行
村田 和穂
川邊 博（米子工業高等専門学校） researchmap
嘉藤 学
嘉藤 直子
上町俊幸
金田保則（秋田工業高等専門学校） researchmap
片山 英昭
Fumitake KATO（茨城工業高等専門学校） researchmap
川西 直樹
加藤 克巳
勝浦 創
川原 秀夫（防衛大学校） researchmap
川原 浩治
宮本克之
川上 誠
金成 守康（茨城工業高等専門学校） researchmap
樫原恵蔵
川上 健作
亀山建太郎（福井工業高等専門学校） researchmap
川戸 聡也
笠間 俊次 researchmap
垣内田翔子
鴨川 都美（久留米工業高等専門学校） researchmap
金田 伸
河本絵美
要 弥由美
川上由紀
河合康典
川合勇輔
神﨑雄一郎（熊本高等専門学校） researchmap
上久保祐志（熊本高等専門学校） researchmap
垣内 洋平 researchmap
ロボットの動作制御や作業計画を行う計画知能、カメラ・センサ等を用いた認識機能を統合した高度なロボットシステム構築の研究を行っています。例えば、ロボットの外装や関節構造の工夫、高度な軌道計画を少ない計算量で実現する制御システム等をはじめとする研究成果の活用により、企業様のロボットハードウェアで課題解決に合わせた最適なシステム構築が提案できます。
加藤 茂 researchmap
無人航空機 (UAV：Unmanned Aerial Vehicle)により短時間で大量の空中写真撮影を行うことで、水域条件が時々刻々変化する水辺の地形を限られた時間内で計測し、水辺の地形の3次元形状や、その地形変化を詳細に把握することを目的としています。
For various disasters occurring in the coastal area, numerical simulation, field survey and their data analysis are conducted to clarify the cause of the occurrence and understand the phenomenon. For example, we conduct the analysis of the mechanism of the disaster occurrence by numerical simulation of tsunami and data analysis, counter-measures for the spread of disasters into inland and urban areas, evacuation when disasters occur. In addition, we also analyze the occurrence mechanism of shoreline change and coastal erosion based on the field surveys on the Omotehama coast facing the Enshu-nada coast. Through these researches, we aim to contribute to regional disaster prevention.
We are trying to develop and propose various measurement and monitoring methods to understand the characteristics of sediment movement and topographic/bathymetric changes in a coastal areas such as rivers, beaches and sea. For example, monitoring / measurement method for topographic changes in tidal flat area efficiently and in detail using UAV, measurement method of micro-topographical change process using image analysis, simple and easy method to obtain sand particle size information using image analysis.
Sediment transport in coastal zone has a great influence on coastal erosion, topographic changes and coastal environment. We are conducting the researches on the generation of the sediment transport in coastal region (sea and river mouths), their spatial and/or temporal characteristics, the relationship among coastal high waves and currents, volumes of the sediment transport and coastal topographic changes, to aim for the protection of coastal erosion and the preservation of coastal environment Various approaches, such as field observation, laboratory experiment and numerical simulation, are used for the elucidation of related phenomena and the investigation of countermeasures. This theme is the fundamental research for preservation and management of rich coastal environment.
河川や海岸など，水域での土砂移動特性や地形変化を把握するために，様々な計測・モニタリング手法の検討を行っています．例えば，UAVを用いた干潟域での地形変化を効率的かつ詳細に計測する方法や画像解析を用いた微小地形の変化過程の計測方法，簡易的な粒度情報の取得方法の検討などを行っています．
海岸侵食や地形変化，沿岸環境の変化は沿岸域での物質輸送に大きく影響されています．このテーマでは海岸侵食や沿岸環境の改善，保全を目的として，沿岸域（海や河口部）での土砂移動の発生やその時空間特性，沿岸波浪や流れと土砂移動量，沿岸地形変化との関係について研究を行っています．現地観測や実験，数値シミュレーションなど多面的なアプローチで現象の解明と対策の検討に取り組んでいます．豊かな沿岸環境の保全や管理を行うための基礎的な研究です．
沿岸域で発生する様々な災害に関して，数値計算や現地調査，それらのデータ解析を行い，発生原因の解明や現象の把握を行います．例えば，津波の数値計算やデータ解析によって災害発生機構の解析，内陸・都市部への災害拡大に関する対策，災害発生時の避難等に関する検討を行います．また，遠州灘に面した表浜海岸での測量や砂浜地形の調査から，汀線変化や海岸侵食の発生メカニズムの分析を行います．これらの調査研究を通して，地域防災へ貢献することを目指しています．
加藤 亮 researchmap
生体、環境中には数多くの陰イオン(アニオン)が存在し、重要な役割を果たしています。そのため、これらアニオンの存在量を把握しておくことは生命現象、自然現象の解明には欠かせません。簡便、迅速、安価な新規分析法としてアニオン認識比色試薬によるアニオンの比色分析法の開発を目的としています。
我々が普段使用する機械(自動車など)にはほぼ必ずと言っていいほど潤滑油を使っています。潤滑油は摩擦，磨耗を少なくし，機械の動きを滑らかにするために用いられる油です。この潤滑油中に最も代表的な不純物の一つである水が混入すると機械内にさびが発生して潤滑性が低下し，結果として機械の損傷を引き起こします。また，金属加工の現場において切削時に発生する熱を除き材料と切削工具との間の潤滑性を高めるためにクーラントと呼ばれる切削液を用います。最近では油性クーラントに替わり水溶性クーラントの使用が広まってきています。水溶性クーラントは多いもので90%以上水分ですが，吸湿，蒸発に伴う水分量の変化が潤滑性，冷却性の低下を伴う品質の低下を引き起こし，工作機器の損傷を引き起こします。そのため潤滑油及び潤滑剤中の水分量を把握し，このような事故を未然に防ぐ必要があります。潤滑油や有機溶媒中の水分を測定する方法は滴定法であるカールフィッシャー法が主です。本研究では現場で使え、短時間で結果の出る水分分析システムの開発を目指しています。現在、水分と直接相互作用し光の吸収波長が変化する金属化合物、水分量変化を潤滑剤の極性、誘電率変化として捉え蛍光波長が変化する有機化合物を化学センサー分子として用い、水分量を光により検知するデバイスの開発を行なっております。
主な業績
･R. Kato, K. Kide, T. Hattori, A. Wakahara, and M. Yamaguchi; Anal. Lett., 2011, 44, 577?584.
･加藤亮，長坂隆広，周紅波，孫尚鉉，服部敏明，山田幸司，分析化学, 2011, 60, 521-526.
主な業績
･R. Kato, K. Kide, T. Hattori, A. Wakahara, and M. Yamaguchi; Anal. Lett., 2011, 44, 577?584.
･加藤亮，長坂隆広，周紅波，孫尚鉉，服部敏明，山田幸司，分析化学, 2011, 60, 521-526.
私たちの身の回りには農薬や重金属イオンなど、人体や動植物に有害な化学物質が存在しています。本研究ではこれら有害化学物質を低コストで迅速に検出するための手法として化学センサー分子を用いた吸光光度法、蛍光分析法を開発しています。化学センサー分子は目的の化学物質と特異的に結合する部位と発色団ないし蛍光団を併せ持つ分子であり、目的の化学物質と結合を形成することで発色団、蛍光団の電子状態が変化し、吸収スペクトルないし蛍光スペクトルが変化するよう設計されています。本研究では重金属イオンや農薬成分と配位結合、水素結合により錯形成し吸収、蛍光が変化する新規化学センサー分子を合成し、その応答挙動を評価しています。
生体、環境中には数多くの陰イオン（アニオン）が存在し、重要な役割を果たしています。そのため、これらアニオンの存在量を把握しておくことは生命現象、自然現象の解明には欠かせません。従来のアニオン分析法はイオンクロマトグラフィーを始めとする機器分析法が主で、費用、時間がかかり、特にその場分析が事実上不可能です。本テーマはこのようなアニオン分析法における問題点を改善する簡便、迅速、安価な新規分析法としてアニオン認識比色試薬によるアニオンの比色分析法の開発を目的としています。開発の手順としては、
1、水素結合により認識・結合し、その情報を色の変化により検出する新規アニオン認識比色試薬の分子設計及び新規合成、
２、水系、非水系それぞれにおいて合成したアニオン認識比色試薬のアニオン認識機能評価です。
現在、アニオンを認識する部位としてのチオ尿素基、イソチオ尿素基にパラニトロフェニル基、ジエチルアミノ基などを結合したアニオン認識試薬が有機溶媒中において酢酸イオンに対し選択的に認識し、溶液の色調が変化することを見出しています。図1は本テーマにおいて新規合成したアニオン認識試薬1が有機溶媒中において酢酸イオン、塩化物イオンの各アニオンに対し選択的に吸収スペクトルが、酢酸イオン、リン酸イオンに対し選択的に溶液の色調、濁度が変化した様子を示しています。
今後は有機溶媒中のみならず、有機溶媒-水混合溶媒系、ミセル、シクロデキストリンなど水中疎水場を用いた水系においても有機溶媒中と遜色ない性能を持つアニオン認識の開発を目指すとともに、フローインジェクション分析法など他の分析法との連携も考えています。
主な業績
R.Kato, A. Kawai, T. Hattori, New J. Chem., 2013, 37 (3), 717 - 721
R. Kato, A. Sato, D. Yoshino, T. Hattori, Anal. Sci., 2011, 27, 61-66.
R. Kato, E. Tubouchi, T. Hattori, Anal. Sci. 2006, 22, 465-467.
1、水素結合により認識・結合し、その情報を色の変化により検出する新規アニオン認識比色試薬の分子設計及び新規合成、
２、水系、非水系それぞれにおいて合成したアニオン認識比色試薬のアニオン認識機能評価です。
現在、アニオンを認識する部位としてのチオ尿素基、イソチオ尿素基にパラニトロフェニル基、ジエチルアミノ基などを結合したアニオン認識試薬が有機溶媒中において酢酸イオンに対し選択的に認識し、溶液の色調が変化することを見出しています。図1は本テーマにおいて新規合成したアニオン認識試薬1が有機溶媒中において酢酸イオン、塩化物イオンの各アニオンに対し選択的に吸収スペクトルが、酢酸イオン、リン酸イオンに対し選択的に溶液の色調、濁度が変化した様子を示しています。
今後は有機溶媒中のみならず、有機溶媒-水混合溶媒系、ミセル、シクロデキストリンなど水中疎水場を用いた水系においても有機溶媒中と遜色ない性能を持つアニオン認識の開発を目指すとともに、フローインジェクション分析法など他の分析法との連携も考えています。
主な業績
R.Kato, A. Kawai, T. Hattori, New J. Chem., 2013, 37 (3), 717 - 721
R. Kato, A. Sato, D. Yoshino, T. Hattori, Anal. Sci., 2011, 27, 61-66.
R. Kato, E. Tubouchi, T. Hattori, Anal. Sci. 2006, 22, 465-467.
生体内、環境中に多数存在する陰イオン（アニオン）を色の変化により簡便・迅速・安価に検出できる試薬の開発を行っています。これまでに有機溶媒中で特定のアニオンに対し選択的に色調が変化する試薬を開発することに成功しました。現在は水系において効果的に機能する試薬、分析法の開発に着手しています。
金澤 靖 researchmap
画像から得られる情報は極めて多くの情報があります。本研究室では、ドローン映像からの3次元復元をはじめ、物体の認識、人物の追跡、それらの基礎となる画像間の対応付けから、MR技術への応用など、画像に関する研究を行っています。
東日本大震災の津波による行方不明者や遺失物の捜索は、現在も閖上浜等で続けられており、これらの捜索では砂浜の地表面の形状の変化や漂着物などの把握が重要です。私たちはドローンによる空撮画像からその形状を計測し、地表面などの一部の形状が経時的に変化した場合に，その変化の検出と場所の推定を高精度に行えるだけでなく、実際の現場で使えることを目指し、研究・開発をしています。
Image matching is an important process for many computer vision methods. We focus on the cases: wide baseline, images without texture, and images including repetitive patterns.
コンピュータビジョン技術は，単にロボットへの応用だけでなく，バーチャルリアリティやメディア処理など，様々な分野に応用可能です．そこで，コンピュータビジョン技術のメディア処理への研究も進めています．
腸管の内視鏡画像からの3次元復元は、そのカメラの動きの制約から極めて難しい問題の一つです。本研究では、対応付けも含めてより高精度な復元を目指しています。
画像間で対応している箇所を見つけることは、多くのコンピュータビジョン技術において必要不可欠の処理であるが、離れた場所で撮影された画像、テクスチャのない物体や繰り返しパターンのある画像などにおいて、対応づけは難しい問題となる。本研究室では、これらの対応付けの難しい画像間での対応付け手法について研究を進めている。
金子 はな researchmap
Currently, haikai studies in Japan are not coordinated with Japanese studies（Japanology) abroad . There is a division in research methods and consciousness of the issues.
In this study, I survey the current haikai research’s awareness of issues in the U.S., Europe, and Asian countries, and clarify the similarities and differences with the trends of Japanese academic societies. By doing so, I would like to explore how to tie the two together for elucidate the essence of haikai(haiku) as world literature.
In his later years, Basho taught “Karumi（lightness）" to his disciples. Although it has been conventionally pointed out that this was an important concept for Basho, previous studies have not clarified the essence of “Karumi". This is because Basho did not clearly state what “Karumi" was, and because conventional studies have overlooked the philosophy and way of life aspects of “Karumi" because they have only looked at “Karumi" as a style.
However, Basho's “Karumi" was taught as inseparable from his philosophy and way of life. Izen and Shiko, who were trusted by Basho at that time, understood this well. Through the study of these disciples, this research aims to clarify the philosophy and way of life of "Karumi" shared by Basho and them.
現在日本で行われている俳諧研究は、海外の日本研究（Japanese studies, Japanology）とうまく連携できていない。特に、研究方法、問題意識という点で完全に分断されている。
そこで本研究では、近年アメリカ、ヨーロッパ、アジア諸国で行われている俳諧研究の課題を調査し、日本の学会の傾向との共通点・相違点を明らかにする。またそのことによって、両者の連携の可能性を探り、世界文学としての俳諧・俳句の本質に迫るための研究方法を考えたい。
芭蕉はその晩年に、門人たちに向けて「軽み」を説いた。それが芭蕉にとって重要な考え方であったことは従来指摘されてきたが、これまでの研究は「軽み」の本質を明らかにしているとはいえない。それは、芭蕉自身が「軽み」とは何かを明確に語らなかったこと、従来の研究が「軽み」を「俳風」としてしか見なかったために、「思想」や「生き方」の側面を見落としてきたことによる。
しかし芭蕉の「軽み」は、彼の「思想」や「生き方」と不可分のものとして説かれたのである。この頃の芭蕉に信頼されていた惟然や支考は、このことをよく理解していた。本研究は、そうした門人たちの研究を通して、芭蕉と彼らが共有した「軽み」という思想・生き方を明らかにするものである。
川合 悦藏 researchmap
東三河広域経済連合会の要請で、東三河のものづくり中小企業向けに、長年、MOT技術経営講座を監修し、自社ブランド、自社商品開発を目指す若手技術者の教育指導を行ってきた。この経験を元に、さらに中小企業の競争力強化のための、実践的なMOT技術経営のあるべき姿の研究を推進する。
技科大の持つ研究開発プラットフォームを、産官学の連携で異業種横断的に応用すべく、ものづくり企業への共同研究と商品実用化の可能性を研究する。
川島 朋裕 researchmap
One cause of the deterioration of high-voltage insulation systems in power equipment is minute discharges, specifically partial discharges. Measuring partial discharges with the broadest possible bandwidth and time series and then quantitatively evaluating the deterioration areas and conditions using waveform information should be beneficial in preventing severe accidents. In this research, we develop a condition assessment technology based on a time-series analysis of the characteristics of partial discharge waveform characteristics, which can also be used for on-site measurements. In addition, we aim to assess the state of deterioration and make predictions using machine learning.
The dielectric properties at high voltages are typically assessed using bridge circuits. While a transformer can quickly generate high voltages as a power source, sweeping the frequency presents challenges in many instances. Attaining a frequency spectrum at high voltages enables us to assess nonlinear phenomena associated with the degradation of insulation systems, for example. We develop a high-voltage dielectric spectrometer. Additionally, we intend to use it to diagnose high-voltage insulation systems in power equipment, assess the performance of high-voltage-driven actuators, and conduct real-time nondestructive evaluations of food products.
電力機器の高電圧絶縁系が劣化する要因の一つは，微小な放電（部分放電）です。部分放電を可能な限り広帯域かつ時系列に計測し，劣化箇所の同定や劣化状態を定量推定することは，機器の重大な破壊を未然に防止することに繋がります。本研究では，現場への適用も視野に入れて，波形特徴量の時系列解析による劣化診断技術を開発しています。また，機械学習を援用して，劣化箇所の推定や劣化予測などの開発にも取り組んでいます。
高電圧における誘電特性の評価は，主にブリッジ回路を用いて行われます。電圧源として変圧器を使用できるため，容易に高電圧を得られる一方で，周波数の掃引が困難な場合が多いです。高電圧で周波数スペクトルを得ることができれば，例えば，劣化に関係する非線形現象を評価できます。私たちは，高電圧誘電スペクトルメータを開発し，電力機器の高電圧絶縁システムの診断は勿論，高電圧駆動型のアクチュエータの挙動評価や，食品のリアルタイム非破壊診断への適用を目指しています。
河野 剛士 researchmap
脳内の神経細胞(ニューロン)の働きをより良く知るための電位記録デバイスの開発が必要です。生体に応用可能な、超微細で低侵襲・低負担なプローブ型(刺入型)電極デバイスの研究開発を行なっています。
We have shown both gas pressure and species sensing capabilities based on the electrothermal effect of a multi-walled carbon nanotube (MWCNT). Upon exposure to gaseous environments, the resistance of a heated MWCNT is found to change following the conductive heat transfer variances of gas molecules. To realize this mechanism, a suspended MWCNT is constructed by synthesis and assembly in localized chemical vapor deposition. Vacuum pressure sensitivity and gas species differentiability are observed and analyzed. Such MWCNT electrothermal sensors are compact, fast and reversible in responses, and fully integratable with microelectronics (UC Berkeley Prof. Lin).
Selected publications
T. Kawano, H. Chiamori, M. Suter, Z. Qin, B. Sosnowchik, and L. Lin, "An electrothermal carbon nanotube gas sensor, Nano Letters, Vol. 7, No. 12, pp. 3686-3690, December 2007.
T. Kawano, D. Christensen, S. Chen, C. Y. Cho and L. Lin, "Formation and characterization of silicon/carbon nanotube/silicon heterojunctions by local synthesis and assembly, Applied Physics Letters, Vol. 89, 163510, October 2006.
Selected publications
T. Kawano, H. Chiamori, M. Suter, Z. Qin, B. Sosnowchik, and L. Lin, "An electrothermal carbon nanotube gas sensor, Nano Letters, Vol. 7, No. 12, pp. 3686-3690, December 2007.
T. Kawano, D. Christensen, S. Chen, C. Y. Cho and L. Lin, "Formation and characterization of silicon/carbon nanotube/silicon heterojunctions by local synthesis and assembly, Applied Physics Letters, Vol. 89, 163510, October 2006.
Nanoscale devices have the potential to measure biological tissues as well as individual cells/neurons. However, three-dimensional (3D) multi-site probing remains problematic because only planar-type device designs are applicable to sample surfaces. We have developed 3D nanoscale electrode tipped microwire arrays with high aspect ratios. As a promising device application, we have demonstrated the trapping of nanoparticles and the particle injection into a soft material, demonstrating a multi-site wide-area batch depth injection. Such nanotip wire arrays should be applicable to trap numerous particles, including DNA/molecules, and may realize injection into biological tissues and individual cells/neurons. We are also currently developing nanoscale probe-electrode arrays for multi-site intracellular recordings within a tissue.
Selected publications
A. Goryu, R. Numano, A. Ikedo, M. Ishida, and T. Kawano, "Nanoscale tipped microwire arrays enhance electrical trap and depth injection of nanoparticles, Nanotechnology, Vol. 23, No. 41, 415301, September 2012.
A. Goryu, A. Ikedo, M. Ishida, and T. Kawano, "Nanoscale sharpening tips of vapor-liquid-solid grown silicon microwire arrays, Nanotechnology, Vol. 21, No. 12, 125302, March 2010.
Selected publications
A. Goryu, R. Numano, A. Ikedo, M. Ishida, and T. Kawano, "Nanoscale tipped microwire arrays enhance electrical trap and depth injection of nanoparticles, Nanotechnology, Vol. 23, No. 41, 415301, September 2012.
A. Goryu, A. Ikedo, M. Ishida, and T. Kawano, "Nanoscale sharpening tips of vapor-liquid-solid grown silicon microwire arrays, Nanotechnology, Vol. 21, No. 12, 125302, March 2010.
Very fine needle-electrode arrays potentially offer both low invasiveness and high spatial resolution of electrophysiological neuronal recordings in vivo. We have developed silicon-growth-based three-dimensional microscale-diameter needle-electrodes arrays. The fabricated needles exhibit a 3-μm-diameter tip and a 210-μm length. Due to the microscale diameter, our silicon needles are more flexible than other microfabricated silicon needles with larger diameters. The needles can penetrate into the whisker barrel area of a rat’s cerebral cortex, and detect the neuronal action potentials. Compared to conventional electrodes with large needle diameters (~100 μm), the clear advantage is that our device with microscale diameter needles reduces the kill zone for neural recordings. Moreover, the fabrication technology can be applicable to realize numerous devices including microtube for drug delivery and optical fiber for optogenetic applications, enhancing the performance of microdevices in fundamental neuroscience and medical applications.
Selected publications
A. Fujishiro, H. Kaneko, T. Kawashima, M. Ishida, and T. Kawano, "In-vivo neuronal action potential recordings via three-dimensional microscale needle-electrode arrays, Scientific Reports, Vol. 4, No. 4868, May 2014.
M. Sakata, T. Nakamura, T. Matsuo, A. Goryu, M. Ishida, and T. Kawano, "Vertically integrated metal-clad/silicon dioxide-shell microtube arrays for high-spatial-resolution light stimuli in saline, Applied Physics Letters, Vol. 104, 164101, April 2014.
Selected publications
A. Fujishiro, H. Kaneko, T. Kawashima, M. Ishida, and T. Kawano, "In-vivo neuronal action potential recordings via three-dimensional microscale needle-electrode arrays, Scientific Reports, Vol. 4, No. 4868, May 2014.
M. Sakata, T. Nakamura, T. Matsuo, A. Goryu, M. Ishida, and T. Kawano, "Vertically integrated metal-clad/silicon dioxide-shell microtube arrays for high-spatial-resolution light stimuli in saline, Applied Physics Letters, Vol. 104, 164101, April 2014.
ガラス電極を代表とする細胞内用プローブの電気生理学、神経科学分野における貢献は多大である。本研究では、ナノ形状シリコンを用いた直径10ナノ～50ナノメートルの細胞内用プローブを提案している。ガラス電極と比較し侵襲度が低く、長期の細胞刺入実験、ナノスケール細胞測定を可能とする。
選択Vapor-liquid-solid（VLS）成長法は、集積回路上に微細なシリコン針状結晶体を成長できる。この方法を用いると、直径数ミクロン、長さ数百ミクロン以上の生体刺入型のプローブが実現できる。本研究では、この電極技術を神経電位記録用として提案してしている。この電極技術を用いると、これまで困難であった、低侵襲、高い空間分解能を有する神経電位分布記録が可能となる。プローブ電極と同様に、VLS法を用いた直径数ミクロンのチューブデバイスをDrug delivery system(DDS)としても提案している。実際の生理実験においては、鯉の網膜の光応答記録（中京大学 石原先生、理研 臼井先生との共同）、ラット末梢神経からの神経電位記録、局所薬液投与による神経ブロック（産総研 金子主任研究員、元機械工学系 川島先生との共同）を実証してきた。
ナノテクノロジーの研究により、多くのナノ材料の諸特性が明らかになってきた。次のフェーズであるナノデバイス製作技術を、これまで成熟してきた集積回路・MEMS技術からアプローチする。MEMSマイクロヒータを用いて単一のカーボンナノチューブを集積化し、更にナノチューブ自体のジュール効果を利用することで、ガスの圧力（10^2～10^5Pa）、ガスの種類（酸素/窒素）をセンシングできることを初めて実証してきた（UC Berkeley Prof. Linとの共同）。
川端 明生 researchmap
One of the challenges of services provided over the network is latency. Even in network games, unfairness due to delay differences occurs depending on the distance from the information processing system in which the application is running. For example, if the application is running on a server in Tokyo, the user in Tokyo and the user in Okinawa will be disadvantaged in terms of delay. An information processing system that eliminates these unfairness requires a mechanism that minimizes the delay of all users, such as the placement of the information processing system in the network and the processing method of the application, and makes the delay fair. .. The research theme of the network distributed processing system deals with research issues that realize low delay and fair delay control of services provided via a wide area network, assuming various usage scenarios.
The current network is operated and managed independently of the mobile network that provides mobile phone services, the fixed network that provides the Internet line at home, and the cloud where applications run. The user terminal also puts the application on the smartphone, puts the application on the personal computer at home, and the data is also saved in each terminal. For example, there are many challenges in realizing an environment in which the exact same environment can be instantly reproduced even if a game or web conference that was running on a smartphone can be continued on a home computer without stress, or even if a computer or smartphone is replaced. The research theme of network service processing system deals with research issues of network service processing system authentication method, data deployment method, and network architecture, which are safe to use with peace of mind and convenient to use regardless of location or device.
For a large-capacity, low-latency network environment, it is necessary to change the way the network is created. The current network is roughly a switching system that distributes information to each destination and a transmission system for transmitting information far away, and realizes an information transmission function. While switching systems allow fine-grained destination selection, they can also be a factor in increasing latency because they buffer information. One approach to achieving a high capacity, low latency network is to configure a full mesh network without the use of switching systems that can increase latency. However, with a simple full-mesh configuration, there are problems such as the number of connectable bases is limited and it is not possible to select destinations with fine particle size. The research themes of ultra-low latency optical networks deal with research themes such as layered networks that solve these problems and optical wavelength network construction methods that efficiently utilize a small number of wavelengths.
現在のネットワークは携帯電話サービスを提供する移動体ネットワーク、自宅のInternet回線を提供する固定ネットワーク、アプリケーションが動作するクラウドと独立に運用管理されています。ユーザ端末もスマートフォンにアプリを入れ、自宅のパソコンにもアプリを入れ、データもそれぞれの端末に保存されています。例えば、スマートフォンで動作させていたゲームやWeb会議を自宅のパソコンでストレスなく継続したり、パソコンやスマートフォンを買い替えても、まったく同じ環境が即座に再現できる環境の実現には多くの課題があります。ネットワークサービス処理システムの研究テーマでは、安心に利用できる安全性や場所やデバイスを選ばず利用できる利便性を備え、このような環境を実現するネットワークサービス処理システムの認証方式、データ配備法、ネットワークアーキテクチャなどの研究課題を扱います。
ネットワークを介して提供されるサービスの１つの課題は遅延です。ネットワークゲームなどでも、アプリケーションが動いている情報処理システムからの距離によって、遅延差による不公平が生じます。例えば、東京のサーバでアプリケーションが動いている場合、東京のユーザと沖縄のユーザでは、遅延の観点で沖縄のユーザが不利となります。これらの不公平性をなくすような情報処理システムは、ネットワーク内の情報処理システムの配置、アプリケーションの処理方法など全ユーザの遅延を最小にし、かつ、遅延を公平にするような仕組みが必要となります。ネットワーク分散処理システムの研究テーマでは、様々な利用シーンを想定し、広域ネットワークを介して提供されるサービスの低遅延化と遅延公平制御を実現する研究課題を扱います。
大容量で低遅延なネットワーク環境のためには、ネットワークの作り方自体を変えていく必要があります。現在のネットワークは、大まかには情報を宛先毎に振り分けるスイッチングシステムと情報を遠くに伝達するための伝送システムで、情報伝達機能を実現しています。スイッチングシステムは、細かい粒度で宛先を選択できる一方で、情報をバッファリングするため遅延を増大する要因にもなりえます。大容量で低遅延なネットワーク実現の１つのアプローチは、遅延を増大する要因になりえるスイッチングシステムを利用せずにフルメッシュで接続するネットワークを構成することです。ただし、単純なフルメッシュ構成では、接続可能な拠点数に制限が出たり、細かい粒度の宛先選択ができなかったりと課題があります。超低遅延光ネットワークの研究テーマでは、これらの課題を解決する階層化ネットワークや、少ない波長数を効率的に利用する光波長ネットワーク構成法などの研究課題を扱います。
河村 剛 researchmap
金属やその化合物のナノ構造体はその新奇な特性から大きな注目を集めています。私たちはこれまでにないナノ構造体を安価な液相合成法で作製することにチャレンジしています。例えば、表面プラズモン共鳴を示す無機ナノ材料や、巨大なヘテロ界面を有するナノ複合材料を合成し、その特性を評価しています。
ゾル-ゲルテンプレート合成により、新規のナノ周期構造(周期的なナノメートルサイ ズの溝形状)を有するBaTiO3膜を作製しました。テンプレートにはスルーホール型の陽極酸化アルミニウム膜を用いました。このテンプレートをBaTiO3ゾルでスピンコートする際にスプレー洗浄することにより、ナノ周期構造を大幅に変化させました。形成メカニズムについては、乾燥過程での液体ブリッジ力と表面張力の観点から検討しました。本研究で得られた新規構造は、ナノ周期性を利用して性能を向上させる様々な機能性デバイスへの応用が期待できます。
AgX nanoparticle-containing inorganic-organic hybrid materials are fabricated via the sol-gel route. The materials show unique reversible photo-responses thus the application of them to hologram materials is being examined.
・G. Kawamura et al., J. Sol-Gel Sci. Technol., 79, 374 (2016).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 124, 150 (2016).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 123, 517 (2015).
・G. Kawamura et al., Mater. Phys. Chem., 130, 264 (2011).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 119, 517 (2011).
・G. Kawamura et al., Mater. Lett., 64, 2648 (2010).
・G. Kawamura et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 12, 6859 (2010).
・G. Kawamura et al., J. Sol-Gel Sci. Technol., 79, 374 (2016).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 124, 150 (2016).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 123, 517 (2015).
・G. Kawamura et al., Mater. Phys. Chem., 130, 264 (2011).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 119, 517 (2011).
・G. Kawamura et al., Mater. Lett., 64, 2648 (2010).
・G. Kawamura et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 12, 6859 (2010).
Metal alloy nanoparticles for printed electronics and multiferroic nanocomposites are prepared by liquid phase syntheses and their electrical and magnetic properties are evaluated.
・G. Kawamura et al., J. Alloys Compd., 869, 159219 (2021).
・G. Kawamura et al., J. Mater. Chem. C, 7, 10066 (2019).
・G. Kawamura et al., Sci. Technol. Adv. Mater., 19, 535 (2018).
・G. Kawamura et al., Mater. Lett., 227, 120 (2018).
・G. Kawamura et al., Sci. Rep., 7, 15690 (2015).
・G. Kawamura et al., J. Alloys Compd., 869, 159219 (2021).
・G. Kawamura et al., J. Mater. Chem. C, 7, 10066 (2019).
・G. Kawamura et al., Sci. Technol. Adv. Mater., 19, 535 (2018).
・G. Kawamura et al., Mater. Lett., 227, 120 (2018).
・G. Kawamura et al., Sci. Rep., 7, 15690 (2015).
Noble metal nanoparticle-deposited mesoporous metal oxides are synthesized. The well-aligned and shape-controlled nanoparticles in the mesochannels exhibit unique optical and photocatalytic properties. Solar water splitting for hydrogen generation is one of the main research topics recently.
・G. Kawamura et al., J. Phys. Chem. Lett., 14, 11691 (2023).
・G. Kawamura et al., Catalysts, 9, 982 (2019).
・G. Kawamura et al., Catal. Sci. Technol., 8, 1813 (2018).
・G. Kawamura, J. Ceram. Soc. Jpn., 124, 757 (2016).
・G. Kawamura et al., Nanoscal. Res. Lett., 10, 219 (2015).
・G. Kawamura et al., J. NanoSci. Nanotechnol., 14, 2225 (2014).
・G. Kawamura et al., J. Nanomater., 2013, 631350 (2013).
・G. Kawamura et al., Scripta Mater., 66, 479 (2012).
・G. Kawamura et al., Nanoscal. Res. Lett., 7, 27 (2012).
・G. Kawamura et al., RSC Adv., 1, 584 (2011).
・G. Kawamura et al., J. Phys. Chem. Lett., 14, 11691 (2023).
・G. Kawamura et al., Catalysts, 9, 982 (2019).
・G. Kawamura et al., Catal. Sci. Technol., 8, 1813 (2018).
・G. Kawamura, J. Ceram. Soc. Jpn., 124, 757 (2016).
・G. Kawamura et al., Nanoscal. Res. Lett., 10, 219 (2015).
・G. Kawamura et al., J. NanoSci. Nanotechnol., 14, 2225 (2014).
・G. Kawamura et al., J. Nanomater., 2013, 631350 (2013).
・G. Kawamura et al., Scripta Mater., 66, 479 (2012).
・G. Kawamura et al., Nanoscal. Res. Lett., 7, 27 (2012).
・G. Kawamura et al., RSC Adv., 1, 584 (2011).
近年の光源装置や空間光変調器の急速な発展に伴い、超高空間分解能を有したホログラム用記録材料の開発が求められている。そこで例えば、感光性を有するハロゲン化銀が分散した無機－有機ハイブリッド膜を合成することで、ホログラム用記録材料を作製できる。本テーマでは、特に材料に超高空間分解能を付与するためにハロゲン化銀のナノ粒子化と高濃度化を行う。また、マトリクスの組成を変化させ、ハロゲン化銀および銀との相互作用により可逆な酸化還元反応を実現させる（ホログラムの書き換えを実現する）ことを目的としている。
・G. Kawamura, J. Sol-Gel Sci. Technol., 79, 374 (2016).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 124, 150 (2016).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 123, 517 (2015).
・G. Kawamura et al., Mater. Phys. Chem., 130, 264 (2011).
・G. Kawamura et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 12, 6859 (2010).
・G. Kawamura, J. Sol-Gel Sci. Technol., 79, 374 (2016).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 124, 150 (2016).
・G. Kawamura et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 123, 517 (2015).
・G. Kawamura et al., Mater. Phys. Chem., 130, 264 (2011).
・G. Kawamura et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 12, 6859 (2010).
プリンテッドエレクトロニクス用金属合金ナノ粒子の合成や、マルチフェロイック特性を示すナノ複合材料の合成と評価をしている。
・G. Kawamura et al., J. Alloys Compd., 869, 159219 (2021).
・G. Kawamura et al., J. Mater. Chem. C, 7, 10066 (2019).
・G. Kawamura et al., Sci. Technol. Adv. Mater., 19, 535 (2018).
・G. Kawamura et al., Mater. Lett., 227, 120 (2018).
・G. Kawamura et al., Sci. Rep., 7, 15690 (2015).
・G. Kawamura et al., J. Alloys Compd., 869, 159219 (2021).
・G. Kawamura et al., J. Mater. Chem. C, 7, 10066 (2019).
・G. Kawamura et al., Sci. Technol. Adv. Mater., 19, 535 (2018).
・G. Kawamura et al., Mater. Lett., 227, 120 (2018).
・G. Kawamura et al., Sci. Rep., 7, 15690 (2015).
金属ナノ粒子を広範囲にわたって規則的に配置し、ナノ粒子特有の特性（表面プラズモン共鳴等）を集団的に誘起することで、新規光学・触媒デバイスへの応用が可能となる。例えば、メソ細孔構造を有した無機材料を用いて、金属をその細孔内へ化学的に析出させることで、金属ナノ粒子が規則的に三次元配置された、金属-無機ナノハイブリッド材料の作製を行う。材料の組成や、金属ナノ粒子の形状、配置状態を自在に制御することで、高性能な光学、触媒デバイスの開発につなげていく。近年は太陽光水分解による水素製造の研究に注力している。
・G. Kawamura et al., J. Phys. Chem. Lett., 14, 11691 (2023).
・G. Kawamura et al., Catalysts, 9, 982 (2019).
・G. Kawamura et al., Catal. Sci. Technol., 8, 1813 (2018).
・G. Kawamura, J. Ceram. Soc. Jpn., 124, 757 (2016).
・G. Kawamura et al., Nanoscal. Res. Lett., 10, 219 (2015).
・G. Kawamura et al., J. NanoSci. Nanotechnol., 14, 2225 (2014).
・G. Kawamura et al., J. Nanomater., 2013, 631350 (2013).
・G. Kawamura et al., Scripta Mater., 66, 479 (2012).
・G. Kawamura et al., Nanoscal. Res. Lett., 7, 27 (2012).
・G. Kawamura et al., RSC Adv., 1, 584 (2011).
・G. Kawamura et al., J. Phys. Chem. Lett., 14, 11691 (2023).
・G. Kawamura et al., Catalysts, 9, 982 (2019).
・G. Kawamura et al., Catal. Sci. Technol., 8, 1813 (2018).
・G. Kawamura, J. Ceram. Soc. Jpn., 124, 757 (2016).
・G. Kawamura et al., Nanoscal. Res. Lett., 10, 219 (2015).
・G. Kawamura et al., J. NanoSci. Nanotechnol., 14, 2225 (2014).
・G. Kawamura et al., J. Nanomater., 2013, 631350 (2013).
・G. Kawamura et al., Scripta Mater., 66, 479 (2012).
・G. Kawamura et al., Nanoscal. Res. Lett., 7, 27 (2012).
・G. Kawamura et al., RSC Adv., 1, 584 (2011).
河村 庄造 researchmap
高性能な機械・機器・構造物を作り出すためには、運転中あるいは外力が作用しているときに発生する振動を、設計段階で高い精度で予想する必要があります。近年のCAE技術の進歩によってCADデータからかなり精度良く振動現象を予測できるようになりましたが、さらに予測精度の向上が求められています。本研究では、固有振動数や減衰特性などのモード特性の高精度な推定を行っています。
In order to create high-performance machines, devices, and structures, it is necessary to predict the vibrations that occur during operation or when external force is applied with high accuracy at the design stage. Recent advances in CAE technology have made it possible to predict vibration phenomena from CAD data with considerable accuracy, but further improvement in prediction accuracy is required.
In an actual machine, a member with a complicated shape is used, but when performing analysis with CAE, the dynamic characteristics obtained from a test piece with a simple shape are used. By clarifying the effect of shape processing on dynamic characteristics (especially damping characteristics), it becomes possible to use the dynamic characteristics of simple shapes as the dynamic characteristics of actual shapes. Furthermore, even when identifying the dynamic characteristics of a test piece with a simple shape, it is originally desirable to have a free support state, but in reality it cannot be measured without some support. Therefore, we are developing an experimental modal analysis method that considers the support conditions. In our reserches, we use our original experimental modal analysis method, Linear Fit Method.
Currently, various types of seismic isolation devices have been developed, but most of them are targeted for short-period ground motions and have a natural period of 1 to 5 seconds. The long-period ground motion, which has recently received a lot of attention, contains a periodic component that is very close to its natural period, so there is a problem that the seismic isolation table resonates. Therefore, we propose a seismic isolation system as follows. When a long-period ground motion acts on a seismic isolation device designed for short-period ground motion and the vibration amplitude of the seismic isolation table increases, a restoring element is added to the seismic isolation table to increase the natural frequency. We are also developing a system that suppresses resonance due to long-period ground motion by using a pendulum type dynamic vibration absorber. In addition, as an application of dynamic vibration absorbers, we are also conducting research on the optimal design when installing multiple dynamic vibration absorbers in a multi-degree-of-freedom system or a continuous system.
Even if the machine is built correctly according to the design, if something goes wrong during operation, unexpected vibration may appear, resulting in damage to the machine. Therefore, it is important to diagnose the cause of the abnormality using the measured vibration information when an abnormality occurs. Here, we focus on model-based diagnosis, which builds a mathematical model of the machine to be diagnosed in advance and makes a diagnosis based on it. In order to make such a diagnosis, it is necessary to identify the external force acting on the object, and we have proposed various identification methods. In the case of a layered structure, we are proposing a method to identify the fault occurrence layer by measuring the strain of the wall and a method to evaluate the soundness based on the frequency response function of the structure.
Taking running as an example of sports movement, we are conducting research on human and sports environment.
In order to prevent runners' obstacles and improve their performance, we are studying the differences between the rear foot strike method and the fore foot strike one, and the differences in behavior when the track conditions change.
We also pay attention to sports surfaces. In addition to providing high performance for the player, sports surface plays a role in protecting the player from injuries and obstacles. In particular, we are studying human-friendly running paths to prevent runners' obstacles. Specifically, we are identifying the mathematical model of the surface from vertical and horizontal two-way impact tests for urethane runs and long pile artificial turf.
スポーツ動作の一例として走行を取り上げ、ヒトとスポーツ環境に関する研究を行っています。
ランナーの障害防止や成績向上のために、つま先接地走法とかかと接地走法の違いや、走路条件が変化した時の動作の違いを研究しています。さらに、走行時に、例えば腕、肩に力を入れた場合と脱力した場合の動作の違いも検討しました。
またスポーツサーフェスにも注目しています。スポーツサーフェスは、プレイヤーが高いパフォーマンスを発揮できることと共に、プレイヤーを怪我や障害から守る役目を担っており、特にランナーズ障害を予防するための人に優しい走路について研究しています。具体的にウレタン走路およびロングパイル人工芝を対象として、鉛直と水平の二方向衝撃試験からサーフェスの数学モデルの同定を行っています。
現在、様々なタイプの免震装置が開発されていますが、それらの多くは短周期地震動を対象としており、固有周期が1～5秒に設定されています。最近注目されている長周期地震動は、まさにその固有周期に近い周期成分を含んでいるため、免震テーブルが共振するという問題点があります。そこで、短周期地震動を想定して設計された免震装置に長周期地震動が作用して免震テーブルの振動振幅が大きくなった時に、免震テーブルに復元要素を追加することで免震装置の固有振動数を高くして共振を抑制する免震システムを提案しています。さらに振り子型動吸振器を用いることで、長周期地震動による共振を抑制するシステムを開発しています。また動吸振器の応用として、多自由度系や連続体に複数の動吸振器を設置する際の最適設計に関する研究も進めています。
また設計通りに正しく作られた機械であっても、運転中に何らかの異常が発生すると、設計段階では予想していなかった振動が現れ、機械の損傷を引き起こす可能性があります。そのため、異常が発生した場合に測定された振動情報を利用して異常原因を診断することが重要です。ここでは、あらかじめ診断対象機械の数学モデルを構築しておき、それに基づいて診断を行う「モデルベース診断」に着目してます。そのような診断を行うためには、対象物に作用している励振力を同定する必要があり、様々な同定手法を提案しています。また層状構造物の場合に、壁部分のひずみを測定することで異常発生階層を特定する方法や、構造物の周波数応答関数に基づいて健全性評価を行う手法を提案しています。
高性能な機械・機器・構造物を作り出すためには、運転中あるいは外力が作用しているときに発生する振動を、設計段階で高い精度で予想する必要があります。近年のCAE技術の進歩によってCADデータからかなり精度良く振動現象を予測できるようになりましたが、さらに予測精度の向上が求められています。
実際の機械等では、複雑に形状加工された部材が用いられますが、CAEで解析する際には、単純形状の試験片から得られた動特性を用います。形状加工が動特性（特に減衰特性）に及ぼす影響を解明することで、単純形状の動特性を、実際の形状の動特性に用いることができるようになります。さらに単純形状の試験片の動特性を同定する場合でも、本来は自由支持状態が望ましいのですが、実際には何らかの支持をしないと測定ができません。そこで支持条件を考慮した実験モード解析手法の開発を行っています。これらの研究において、我々が開発した新しい実験モード解析手法（直線フィット法）を採用しています。
ゴーチェ・ロヴィック
我部 篤
き
城所 俊一 researchmap
早乙女 友規
天然蛋白質（酵素や核酸結合蛋白質など）の立体構造安定性・触媒活性・結合性について高精度熱測定を中心とした物性測定等に基づいて、熱力学的により深く理解することをめざしている。さらに、これらの知見や技術を利用して、化学工学や医療工学で有用な高安定性・高活性・高結合性を持つ蛋白質を立体構造に基づいて合理的に分子設計することをめざしている。また小型球状蛋白質の複雑な熱変性の原因として高温での可逆的なオリゴマー（RO）形成を観測し、さらにアミロイド線維の前駆体である可能性が示唆された。そこで僅か一残基のアミノ酸置換によってROを効果的に阻害するための分子設計法の開発を目指している。
木村 悟隆 researchmap
１．新潟県産エゴノリ・アミクサ抽出多糖の分子構造とゲル化能
２．天然多糖を一成分とする高分子ブレンド・コンプレックス・ゲルの調製と構造
３．セルロース誘導体の液晶形成挙動に及ぼす無機塩の添加効果
４．多糖誘導体の計算機による分子設計
５．高分子のガラス転移挙動に関する分子動力学シミュレーション
６．コレステロール基を有する低分子ゲル化剤の合成と液晶・ゲル形成挙動
７．和紙の雪晒し、ネリの機能解析
８．多糖誘導体のナノ構造形成
中平 勝子、秋元 頼孝
・BICA Biologically Inspired Cognitive Architecture
・行動選択 人間の行動選択の解明に関する研究
・知覚・運動統合インタフェース 人間の知覚・認知・行動特性に適合したインタフェース設計と評価
・技能教育 人間の知覚・認知・行動メカニズムに基づいた教育デザインの構築
・生活・ネットワーク行動生態 日常生活場面における行動生態の解明と変容を引き起こす方法に関する研究
・社会・言語コミュニケーションの認知メカニズムの研究
放射線応用
1.パルス大強度荷電粒子ビームの環境化学応用 2.パルス大強度荷電粒子ビームの生物影響
プラズマ・核融合
1.パルスパワー装置による高密度プラズマの生成と計測 2.核融合炉壁材料 3.核融合発電のための基礎的研究
ビーム理工学
1.粒子ビームの動力学解析 2.誘導加速器を利用したパルス荷電粒子ビーム
開発とその応用
木村 哲也 researchmap
高橋 憲吾 researchmap
１．レスキューロボット
２．サービスロボットの国際安全規格
３．次世代ものづくり人材育成
４．空気圧システムの非線形型制御
プラズマ
1.レーザー生成プラズマ応用 2.ECRプラズマ, RFプラズマ応用 3 大気圧プラズマ応用
量子ビーム
1.イオン源 2.重イオンビーム 3.クラスターイオンビーム
核融合
1.重イオン慣性核融合 2.液体金属応用
木村 宗弘 researchmap
柴田 陽生 researchmap
１．印刷技術による有機電子デバイスのroll2roll作製法の開発
２．界面分子配向制御に関する研究
３．新方式高速応答ネマティック液晶表示素子の開発
４．液中AFMによる固液界面物性の研究
５．液晶セルの種々パラメータ測定法
６．機能性有機材料と液晶の分子間力制御に関する研究
木村 哲也 researchmap
高橋 憲吾 researchmap
１．レスキューロボット
２．サービスロボットの国際安全規格
３．次世代ものづくり人材育成
４．空気圧システムの非線形型制御
木藤 一輝
清長 友和
木村 勉
衣笠 巧
北村大地
北田 耕司（石川工業高等専門学校） researchmap
木村 寛恵（一関工業高等専門学校） researchmap
金城伊智子
木下 大
金 帝演
木田 綾子（新居浜工業高等専門学校） researchmap
菊地 康昭
木村 美幸（福井工業高等専門学校） researchmap
木村安宏
岸本 亮太
北川 明生
北 哲也（徳山工業高等専門学校） researchmap
北園優希
喜友名 朝也（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
清田 公保（熊本高等専門学校） researchmap
菊池 耕士（熊本高等専門学校） researchmap
木原 久美子（熊本高等専門学校） researchmap
岸田真幸
北 真人
菊 雅美
菊池誠（茨城工業高等専門学校） researchmap
北山 めぐみ
北島 宏之
木村 知彦（東京工業高等専門学校） researchmap
金 主鉉
菊地 卓郎
喜多正雄
桐本賢太
岸川 善紀
桐生 貴明（茨城工業高等専門学校） researchmap
菊地 洋右
清原 修二（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
北澤雅之
北農 幸生
木村 大自
北見 健
鬼頭 みずき
木村 太郎
城戸 秀樹
菊田 和重
木澤 悟（秋田工業高等専門学校） researchmap
北川秀夫
岸本 誠一
鬼頭 俊介
北村 一弘
木村 和雄
北村 誠
記州智美
北野 孝志
北折典之
清原雄康
北風裕教
木村 竜士（高知工業高等専門学校） researchmap
菊池達也
木本 智幸
菊池 幸恵
菊地 右馬
北岡 教英 researchmap
The first impression of a spoken dialog system for novice users is that it is unnatural, because the time-lag between a human utterance and the system reply is too long and as such the user cannot distinguish whether or not the system works. This is one of the reasons why users do not feel that spoken dialog systems can be used in a comfortable, frendly manner. Thus, we focus on prosodic features like timing and pitch change in a dialog. Our dialog system has begun to speak with appropriate prosodic features considering previous user utterances. When the dialog gets lively, the pitch of the system utterances chase the user's pitch. On the other hand, we also study a semantic dialog strategy. We are now developing a robust and natural response generation method in a system that considers its own misunderstandings.
Human often uses gestures such as finger pointing and gaze to transmit his/her intention. We are trying to realize such interaction between human and machine.
Consider the operation of an autonomous vehicle. How do you let it know where you want to go and where you want to turn? It is useful if you can use finger pointing and gaze. We are developing an autonomous vehicle with such interface!
Making transcriptions of monologues such as lectures is a very promising research area. We improve acoustic modeling of the human voice using models such as the Hidden Markov Model (HMM) and Deep Neural Network (DNN), and statistical language modeling (N-gram) . We also improve the decoding algorithm.
はじめて音声対話を使う人にとって、システムは不自然に感じられます。それは人の発話とシステムの発話の「間」が長すぎ、システムはホントに動いてるの？と思わせてしまうからです。こうして、システムの使い心地は低下します。そこで、対話の中でのタイミングや声の高さの変化に注目します。我々の音声対話システムは、相手の発話を考慮して話します。人が話すとき、相手と声の高さを合わせますよね？
一方で、意味的な内容も考えて対話をします。こうして、頑健でかつ自然な応答をする対話システムを構築しています。
音声で対話するとき、人はしばしば、指差しを使ったり、視線で情報を伝えたりします。そうした人対人のインタラクションを、人と機械との間でも実現しようと考えています。
自動運転車を操作することを考えてみましょう。どこへ行きたいのか、どこで曲がりたいのか。これを伝えるのに、声だけでは不自由です。実際に、自動運転車に声とジェスチャや視線を交えて意思を伝えるインタフェースを構築し、走行しています。
講義音声の書き起こしや、スマートフォンの操作など、音声認識は非常に有望な研究領域です。我々は、HMMやDNNを用いた人の声のモデル（音響モデル）の改良による音声認識性能の改善を行っています。また、統計的言語モデルの改良も行っています。
北崎 充晃 researchmap
私たちが世界をどのように知覚し、他者とどのようなコミュニケーションをしているのかを科学的に解明しようとしています。⼈による⼿作業とそれが対象に及ぼす相互作⽤の理解と制御を⽬的とし、フィジカルケアロボットの新たな提唱と要素・統合技術の研究を行っています。
To know what is realty, we are focusing on body perception, body ownership, and self-agency. Perceptual reality must be based on our body and its perception. We are investigating material perception, perceptual aesthetics, lightness perception, self-motion perception, human-body perception, and augmented human in virtual-reality environments. Cross-modal studies such as vision-vestibular interaction on postural control and face-voice interaction on emotions are included in the theme. We are modifying human body appearance and function using virtual reality to see how human mind and behavior change in such modified bodies.
We interact with others naturally, and perceive the world and others based on social communications. The crucial factor for implicit social cognition is our body. We are investigating body perception, neurophysiology of empathy, equity, and moral. We found that the preverbal infants show sympathy for others in distress and that humans can empathize with humanoid robots. We focued on social interactions not only in the real world but also in the rapidly spreading metaverse.
To understand perception for mobile observers, we are investigating self-motion perception, 3-D perception, scene and human-body recognition across viewpoints with psychophysical experiments. To know interaction of perception and action, we are measuring motor behavior and perception during action such as walking and driving a car. Parts of driving study are cooperative studies with motor companies. We are developing a system to experience tele-presence of walking using virtual reality.
建物，道路，あるいは看板等の広告媒体に錯視・錯覚を適用することで，楽しく，目を引くものとする。歩行者や通行車両から楽しい風景を感じることが可能となり，都市デザインや地域振興にも貢献できる。
人は視覚，前庭感覚，聴覚，触覚などさまざまな情報から自分自身の運動や位置，傾きを知覚して，それを行動に利用しています。車の運転は，まさにその究極の例です。そこで，視覚刺激や前庭刺激（電気前庭刺激），聴覚刺激，触覚刺激などを提示し，人の自己運動の知覚や姿勢制御を調べています。成人のみならず，子どもを対象とした知覚行動発達の研究も行っています。また。視覚心理物理実験に最適化したドライビングシミュレータを開発し，ステアリング操作における知覚・認知情報処理の解明と工学的応用を行っています。テレプレゼンスを利用したバーチャル歩行システムの開発と評価も行っています。
私たちは知らず知らずのうちに他者とコミュニケーションをしており，社会的コミュニケーションに基づいた知覚を潜在的に行っています。そこで媒介となっているのは身体です。この身体から生じる潜在的社会性に関して，身体知覚，共感の認知神経科学，公平感の認知神経科学の研究を行っています。前言語期の乳児が原始的な同情を示すことや人はロボットにも共感を示すことを行動実験や脳波計測実験で示しました。実空間のみならず急速に普及しているメタバースでの社会性について研究を進めています。
リアルと感じる瞬間はなぜそう感じるのでしょうか？ 何をリアルと感じるのか，リアルとアンリアルの境界は何か。リアリティの源泉は私たち自身の身体にあります。リアルであることが知覚と行動にどのような影響を及ぼすのか，どのような身体にリアリティを感じるのか，身体を変えることで心と行動はどう変わるのかを調べ，リアリティの解明とリアリティ測定手法の研究を行っています。質感や美しさの知覚，身体認知，複合感覚統合，テレプレゼンス追体験，身体拡張などの研究を行っています。果たして我々の身体はどこまで変えることができ，どうしたらそれを自分の身体と感じることができ，それによって私たちの心や行動，コミュニケーションが変わるのかをターゲットに研究を行っています。
京極 俊明
経 田 僚 昭
福田 京也
宜保 達哉
く
桑原 敬司 researchmap
近藤 みずき
１．生物関連物質のハイブリッド化と応用
２．酵素固定化電極を用いるバイオセンシング
３．水晶振動子を用いるバイオセンシング
４．バイオ燃料電池
倉橋 貴彦 researchmap
上林 恵太 researchmap
トポロジー最適化
データ同化（最適推定）
欠陥同定解析
日下 佳祐 researchmap
本研究室では，半導体デバイスを用いて電力の変換を行うパワーエレクトロニクス技術を研究しています。また，パワーエレクトロニクス技術により電気エネルギーと磁気エネルギーを高効率に変換することで，高効率なワイヤレス電力伝送技術を開発しています。
雲居 玄道 researchmap
機械学習や深層学習などのAIの信頼性向上を目指す当研究室では、数理モデルを用いて、なぜ良い性能が発揮されるのかを理論的に解明することを目指しています。このため、実社会の課題を対象とし、課題解決のための数理モデルの構築。さらには、投資判断などを行う意思決定者のための根拠として、構築した数理モデルの信頼性の理論的な保証に取り組んでいます。
熊倉 俊郎 researchmap
⑴気象に関わるシミュレーションの研究
積雪融雪数値シミュレーション技術の開発と応用、局地気象数値シミュレーション技術の開発と応用。
⑵雪氷に関わる計測の研究
光学的な降水粒子計測技術に関する研究。
桑田 健
島本（田中）公美子
楠部 真崇（和歌山工業高等専門学校） researchmap
宇津野国治
栗山 雄佑（佐世保工業高等専門学校） researchmap
黒飛 敬
倉田 かりん
久保木 祐生（茨城工業高等専門学校） researchmap
窪田真樹
久池 井 茂（北九州工業高等専門学校） researchmap
熊田圭悟
KUMAR Rahul（岐阜工業高等専門学校） researchmap
倉山 めぐみ
栗山昌樹
久保 響子
熊澤 美弓
熊谷 和志
黒木 祥光（久留米工業高等専門学校） researchmap
桑嶋 啓治
畔田 博文
久保田和男
熊澤 栄二
浅倉 邦彦
熊谷 進
久保田 良輔
葛原 俊介（仙台高等専門学校） researchmap
久保川 晴美
楠元実子（熊本高等専門学校） researchmap
草苅 敏夫
熊谷 晃一（仙台高等専門学校） researchmap
久保田 圭司
倉田 久靖
桑田明広
櫛田 雅弘
栗原義武
桑田 茂樹
葛目 幸一
日下 佳春
工藤友裕
黒沢忠輝
熊谷 健（群馬工業高等専門学校） researchmap
工藤 憲昌
熊﨑裕教
粂川一也
桑原伸弘
久保井利達（和歌山工業高等専門学校） researchmap
工藤彰洋
船越邦夫
久保 康幸（弓削商船高等専門学校） researchmap
倉持しのぶ
久保田翔大
熊谷 大雅（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
熊谷 透
倉増 泰弘
黒澤恵光
熊谷 勇喜
熊﨑 忠 researchmap
LED光源にはこれまでの植物育成用光源になかった優れた点があります。その LED光源の特長を活かし、キク、バラ、アオジソ、トマトなどの植物群落内で光が不足する部位にLED光源を使って補光し、その光合成促進効果、収量や品質に及ぼす影響を評価し、効率的な補光方法を検討しています。
栗田 典之 researchmap
FMO創薬コンソーシアム(FMO Drug Design Consortium: FMODD)では、フラグメント分子軌道(Fragment Molecular Orbital: FMO)法を創薬研究に活用することを目的に研究活動を進めています。当研究室は、このコンソーシアムに参画し、核内受容体の機能解明、及び受容体に対する新規阻害剤を提案しています。
To elucidate the influence of solvating water molecules on the attacking mechanism of OH-radical to DNA base pairs (G–C and A–T), we investigated the reaction mechanism in water, by the use of the density functional theory (DFT) calculations by considering water molecules explicitly. The results reveal that OH-radical is stabilized near the NH2 group of cytosine of G–C by the water molecules hydrogen bonded to the OH-radical and that 2.5 kcal/mol activation free energy is needed for extracting the hydrogen atom from the NH2 group. On the other hand, OH-radical prefers to extract the hydrogen atom from the NH2 group of adenine in the solvated A–T. As for the tautomeric reaction of the base pair attacked by OH-radical, we found the transition state for the reaction from A to T to its tautomeric form A*–T*, although the activation free energy is rather large (25 kcal/mol). By contrast, in the G–C attacked by OH-radical, one central proton can move freely from G to C, resulting in the tautomeric form G*–C*. Therefore, our DFT calculations in explicit water molecules elucidate the possibility that the attacking of OH-radical to G–C causes its tautomeric form G*–C*, while A–T attacked by OH-radical cannot transform into its A*–T* form in a normal condition. This finding will be useful for predicting the effect of OH radical on the genetic information recorded in DNA base sequences.
Lactose repressor protein (LacR) plays an essential role in controlling the transcription mechanism of genomic information from DNA to mRNA. It has been elucidated that a ligand binding to LacR regulates allosterically the specific interactions between LacR and operator DNA. However, the effect of the ligand binding on the specific interactions has not been clarified at an atomic level. In this study, we performed classical molecular dynamics (MD) and ab initio fragment molecular orbital simulations to elucidate the effect of ligand binding at atomic and electronic levels. The MD simulations for the solvated complexes with LacR-dimer, DNA and ligand demonstrate that the binding of an inducer IPTG to LacR-dimer significantly changes the structure of LacR-monomer to cause strong interactions between LacR-monomers, resulting in weakening the interactions between LacR-dimer and DNA. In contrast, the binding of an anti-inducer ONPF to LacR-dimer was found to enhance the interactions between LacR-dimer and DNA. These findings are consistent with the functions of IPTG and ONPF as an inducer and an anti-inducer, respectively. We therefore proposed a simplified model for the effect of
the ligand binding on the specific interactions between LacR-dimer and DNA.
A variety of proteases play important roles in cancer invasion and metastasis. Among these proteases, urokinase-type plasminogen activator (uPA) is particularly important, since its specific binding to the receptor (uPAR) existing on the surface of a cancer cell is considered to be a trigger for cancer invasion. It is thus expected that the blocking of the binding can inhibit cancer invasion in the cancer patients and improve their prognosis dramatically. To develop a potent inhibitor for the binding, many types of peptides of amino acids were produced and their effect on the cancer invasion was investigated in the previous biochemical experiments. On the other hand, our previous ab initio molecular simulations have clarified that some amino acid residues of uPA play important roles in the specific binding between uPA and uPAR. In the present study, we propose some peptides composed of these important residues and investigate the specific interactions and the binding affinity between uPAR and the peptides at an electronic level, using ab initiomolecular simulations. Base on the results simulated, we elucidate which peptide can bind more strongly to uPAR and propose a novel potent peptide which can inhibit the binding between uPAR and uPA efficiently.
我々は、奈良県立医科大学の小林教授が開発したガン転移抑制剤（右図）の電子状態を解析し、ガン転移を効果的に抑制するペプチド新薬を提案した。また、ガン細胞が正常細胞に転移する機構を、細胞シミュレータを用いて解析し、どの反応を阻害すれば、ガン転移をより効果的に抑制可能であるかを明らかにした。さらに、ガン細胞表面に存在し、ガン転移のトリガーとして働くタンパク質の機能を阻害可能な新薬を、分子シミュレーションを用いて提案した。
放射線の人体への影響に関しては、未解明な点が多く、特にDNAへの影響の解明は、重要な研究課題であるが、原子・電子レベルでは未解明である。我々は、高精度分子シミュレーション手法を用い、放射線により生じる様々なラジカルがDNAを攻撃した際の反応機構を解析し、どのようなラジカルが、DNAのどの部位を攻撃し、DNAに突然変異を誘発し易いかを、原子・電子レベルで明らかにしようとしている。
生体内では、DNA遺伝情報がRNAへ転写され、RNAの情報が翻訳されタンパク質が生成される。この転写機構を制御するタンパク質として、ラクトースリプレッサー（右図）とカタボライト活性化タンパク質がある。我々は、これらのタンパク質とDNA間の特異的相互作用が、リガンドの結合により大きく変化する原因を電子レベルで解明し、転写機構の制御に重要なタンパク質の部位を明らかにし、転写機構を制御する人工タンパク質を提案する。
現在の癌治療においては、早期診断と治療法の進歩により治癒率は上昇しているが、癌転移に対する効果的な治療法はなく、副作用の少ない癌転移抑制剤の開発が重要な課題となっている。新薬の開発期間を短縮する目的で、計算機シミュレーションを併用した開発が行われている。
当研究室では、奈良県立医科大学の小林浩教授と協力して、副作用の少ない癌転移抑制剤の開発を進めている。具体的には、小林らが開発した癌転移を抑制するキメラ蛋白質の物理化学的特性を、当研究室で開発中の量子科学計算に基づく高精度シミュレーション手法を用
当研究室では、奈良県立医科大学の小林浩教授と協力して、副作用の少ない癌転移抑制剤の開発を進めている。具体的には、小林らが開発した癌転移を抑制するキメラ蛋白質の物理化学的特性を、当研究室で開発中の量子科学計算に基づく高精度シミュレーション手法を用
近年、ナノテクノロジーの研究分野において、DNAを分子ワイヤーなどのデバイス構成要素として利用する試みが盛んである。DNAは周囲の環境変化に応じた広範な電気伝導特性を有し、また、DNAの相補性、自己組織化能を利用した構造制御が容易にできるというメリットがあり、次世代のナノデバイス材料として注目されている。
当研究室では、様々な人工DNAの電気伝導特性を明らかにする目的で、実験により経験的に決めたパラメータを用いず、第一原理的に電荷移動機構を解析している。最終的には、計算結果を基に、より高性能な電
当研究室では、様々な人工DNAの電気伝導特性を明らかにする目的で、実験により経験的に決めたパラメータを用いず、第一原理的に電荷移動機構を解析している。最終的には、計算結果を基に、より高性能な電
放射線の人体への影響に関しては、未解明な点が多く、特にDNAへの影響の解明は、重要な研究課題であるが、原子・電子レベルでは未解明である。我々は、高精度分子シミュレーション手法を用い、放射線により生じる様々なラジカルがDNAを攻撃した際の反応機構を解析し、どのようなラジカルが、DNAのどの部位を攻撃し、DNAに突然変異を誘発し易いかを、原子・電子レベルで明らかにしようとしている。
アルツハイマー病の発病には、脳内でアミロイドβタンパク質が凝集することが、関係していると考えられている。しかし、アミロイドβ凝集体の構造、及びその凝集機構は未解明であり、アルツハイマー病に対する治療薬を開発する際のボトルネックになっている。当研究室では、高精度分子シミュレーション手法を用い、アミロイドβ単体及びアミロイドβ多量体の構造と電子状態を解析し、アミロイドβの凝集にどのアミノ酸が重要であるかを明らかにしたいと考えている。その結果に基づき、その凝集機構を阻害する新規の分子を提案し、アルツハイマー病に
生体内では、DNAに書き込まれた遺伝情報がRNAへ転写され、RNAの情報が翻訳されタンパク質が生成される。そのタンパク質が生体内の様々な生命現象を調整し、生物が生体として機能することを可能としている。従って、生物が正常に機能するためには、DNAの情報が正しく転写されることが必須である。
この転写機構を制御するタンパク質として、ラクトースリプレッサーとカタボライト活性化タンパク質がある。我々は、これらのタンパク質とDNA間の特異的相互作用が、生体内に存在する様々なリガンドの結合により大きく変化する
この転写機構を制御するタンパク質として、ラクトースリプレッサーとカタボライト活性化タンパク質がある。我々は、これらのタンパク質とDNA間の特異的相互作用が、生体内に存在する様々なリガンドの結合により大きく変化する
栗田 弘史 researchmap
Biological and medical applications of non-thermal plasma (NTP) have been widely studied. In particular, an atmospheric pressure plasma jet (APPJ) is widely used because it can treat subjects without thermal loading, and length of the plasma jet can be adjusted by flow condition of noble gas. It is generally considered that reactive oxygen and nitrogen species (RONS) play an important role in plasma medicine due to a higher oxidation potential. To elucidate the cellular responses induced by exposure to NTP, we focused on (1) identification and quantification of reactive chemical species in aqueous media, (2) damage to biomacromolecules, and (3) cellular response of mammalian cells.
1分子DNAを観察する方法としては、電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いる方法などがありますが、蛍光色素でDNAに目印をつけると、蛍光顕微鏡視野内ではその目印を頼りに水溶液中のDNAを容易に観察することができます。水溶液中でDNAはブラウン運動により尺取虫のように形を変えていて、その様子をビデオカメラで捉えることが可能です。このようにして可視化した1分子DNAを解析しやすいように引き伸ばしたり、DNA (紐)の末端だけを固定したりする1分子操作を行っています。この操作は表面処理や光ピンセット、マイクロ流路など様々な要素技術を組み合わせることにより実現されます。またDNAは一様に負の電荷を帯びており、静電気力による操作も可能です。1分子DNAの持つ遺伝情報の解析やDNA-タンパク質間相互作用の解析において効果的な1分子操作・計測技術の検討を進めています。
大気圧低温プラズマの生物応用が近年活発に研究されており、プラズマ照射による微生物の殺菌のほか、抗腫瘍効果や創傷治癒・低侵襲止血への有効性を示す画期的な実験結果が相次いで報告され、プラズマ医療応用に関する研究が急速に進展しています。しかし、それらの作用機序について十分解明されていないことから、プラズマ照射が誘発する生体分子への影響や細胞応答の解析を進めています。
We have developed a novel methodology for delivering exogenous DNA molecules into cells, using a water droplet in dielectric oil and DC electric field. We are investigating the mechanism of the gene transfer process and its application.
Recently, single-molecule imaging and single-molecule detection techniques have been investigated for the analysis of various biochemical processes. For example, atomic force microscopy imaging can provide a three-dimensional surface profile with nanometer resolution. On the other hand, fluorescence microscopy is also a useful tool for visualizing biological macromolecules and various reactions. Real-time fluorescent observations are particularly helpful for understanding single-molecule phenomena since the positions of individual protein or DNA molecules can be directly detected by fluorescent labeling.
近年、生体や生物組織に直接照射することが可能な大気圧低温プラズマの生成技術が開発され、滅菌・殺菌や癌細胞選択的な細胞死誘導 (アポトーシス誘導)に効果があるといった報告がなされています。しかし、これらの研究成果について試行錯誤的に得られたものが多く見受けられ、生体分子・細胞・組織・個体など各階層に対してプラズマ照射が及ぼす定量的な影響評価が求められています。そこでプラズマ照射による生体高分子への影響をさまざまな方法で定量化したり、特にヒト由来の培養細胞株の細胞応答を解析したりしています。
細胞や生体に電界を極短時間作用させると、細胞膜に可逆的な穴を開けることができます。この現象はエレクトロポレーション (electroporation)と呼ばれ、細胞膜を本来通過できない外来物質を人為的に細胞内に導入することができます。エレクトロポレーションは遺伝子導入技術のひとつとして確立されており、遺伝子や細胞の機能解析をはじめとする生命現象の解明に留まらず、医療分野や農林水産分野などでも応用されています。エレクトロポレーションも含めて様々な外来分子導入技術がこれまでに開発されていますが、それぞれに一長一短があり、高い細胞生存率と遺伝子導入効率を兼ね備え、そのうえで高い安全性や低コスト化が要求されています。
本研究室では、絶縁油中に設置した電極対の間に細胞と外来分子を内包した水滴を滴下し、数kV/cmの直流高電界を印加して水滴内部の細胞に対して穿孔を生じさせる、従来とは異なる電気的導入法を開発しました。細胞の種類によって細胞生存率や遺伝子導入効率は異なるものの、現在流通しているエレクトロポレーターと比較して遜色ない性能を示しました。この外来分子導入技術について、導入機序の解明や性能向上に向けた検討などを行っています。
栗山 繁 researchmap
人間の動きを３次元計測して得られるデータに対して最先端の機械学習技術を導入し、アバターを用いた対話システムや舞踏・スポーツ・技能動作の訓練支援システムの構築、および人間動作の識別の訓練データの自動生成、操作の動きを考慮した製品設計支援などの技術に取り組んでいます。
State-of-the-art machine learning technologies are introduced for analyzing and synthesizing human motions using motion capture data that can be collected by measuring actual human movements and behaviors. This project develops a novel system for an interactive system with avatars, visual support for the training of dance, sports, skill-movements, and discriminating subtle human motions, etc..
人間の動きを３次元計測して得られるモーションキャプチャデータに対して最先端の機械学習技術を導入し，アバターを用いた対話システムや舞踏・スポーツ・技能動作の訓練支援システムの構築，および人間動作の識別，自動生成などの技術に取り組んでいます．
房 冠深
具志 孝
グエン タン ソン
NGUYEN MINH NGOC researchmap
Controlling eutrophication is suggested in reference to a fraction of bioavailable phosphorus (BAP) in suspended sediments influx from catchment basins rather than the total amount of phosphorus, particularly during precipitation. However, the current methods of quantifying particulate BAP are time-consuming and tedious. Here, we are researching the use of ultrasonication to quantify particulate BAP in soil and suspended sediment from catchment basins. The new less time-consuming quantification process using ultrasonic extraction will allow automatic analysis of more samples as well as help to redefine the environmental standards.
Nutrient loadings from fertilized agriculture are considered to be a major cause of eutrophication. Many attempts have been made at enhancing the input effectiveness of fertilizers, water and heat energy, thus making it more environmentally friendly and driving better cost performance. With a view to sustainable development goals, this study has designed a low-emission greenhouse horticulture, where the effects of reducing fertilizers on plant growth state are carefully monitored by a precisely biological information system.
河川における富栄養化問題を抑制するために、本研究は降雨に伴う流量増大時に多くなる流域土壌から河川水中の懸濁態生物利用可能性リン(BAP) に着目して、新たな超音波抽出を用いた化学分析手法開発を行っている。超音波抽出法を確立し、自動化により多くの試料を測定できる。速くリンの発生源を特定できることで、環境改善や環境基準の見直しを望んでいる。
大量に施肥されている農地からの栄養塩は富栄養化現象の最も深刻な原因ではある。肥料を徹底的に減らしも健全な作物・植物生育を保証できる生産体制の確立は持続可能な開発目標ではある。本研究は高精度植物生体情報に基づいて生育状態をモニタリングしながら低エミッションの生産方式を考えている。
け
高橋 祥司 researchmap
1.新規なアミノ酸代謝酵素の単離と機能・構造解析およびそれらを用いた物質生産・分析技術の開発
2.難分解性有機リン難燃剤の微生物分解機構の解明と微生物分解除去技術の開発
3.D-アミノ酸の発酵生産技術の開発
4.機能性乳酸菌や天然酵母の単離と食品開発
北村 健一
加島敬太
中島賢治
丸山 啓史
村端啓介
原田 恵雨
多賀 健
脇坂 賢
剱地 利昭
澤田 圭樹
松川 兼大（都城工業高等専門学校） researchmap
朴 槿英
深澤 謙次
加藤 健
藤岡 玄紘
こ
小林 泰秀 researchmap
１．ダクト能動騒音制御系のロバスト制御
２．消波・造波機構のロバスト制御
３．実装誤差を考慮したロバスト補償器設計
４．超音波モータの駆動機構と回転制御
５．ロバスト制御系設計・実験のためのウェブブラウザベース教材の開発
小林 高臣 researchmap
１．機能性高分子材料とその複合化材料 インテリジェント高分子素材（分子認識、外部刺激応答（光、音、電気））、導電性機能性高分子フイルム、ゾルゲル材料
２．ソノケミストリーとソノプロセス 超音波化学による活性種の検出とソフト材料の構造における音場制御、エマルション制御（乳化、脱乳化）
３．環境浄化材料 水処理素材（重金属分離材、除染材、除鉄素材）、多孔性ジオポリマー材料によるゼオライト代替吸着材料
４．バイオマス材料の機能化 セルロースゲルの再生医療材料への応用、リグニンの応用
小林 高臣 researchmap
TAOKAEW Siriporn researchmap
１．機能性高分子材料とその複合化材料 インテリジェント高分子素材（分子認識、外部刺激応答（光、音、電気））、導電性機能性高分子フイルム、ゾルゲル材料 ２．ソノケミストリーとソノプロセス 超音波化学による活性種の検出とソフト材料の構造における音場制御、エマルション制御（乳化、脱乳化） ３．環境浄化材料 水処理素材（重金属分離材、除染材、除鉄素材）、多孔性ジオポリマー材料によるゼオライト代替吸着材料 ４．バイオマス材料の機能化 セルロースゲルの再生医療材料への応用、リグニンの応用
越村 匡博（佐世保工業高等専門学校） researchmap
神田哲典（大島商船高等専門学校） researchmap
小林 美恵子（沼津工業高等専門学校） researchmap
小林 美緒
片山 光亮
小松貴大
小柴 孝
兒玉 圭司（大阪成蹊大学） researchmap
小林正和（呉工業高等専門学校） researchmap
小林 玉青
小林 領太（久留米工業高等専門学校） researchmap
小村良太郎
小林勉 researchmap
小薮 栄太郎
古庄清宏
小林義光
古賀 裕章
林 浩一
小松 弘和
小林 一誠
小林 健一
小林 秀幸
古殿 幸大（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
小寺 史浩
小林孝一朗
小池寿俊
小池 信昭
小島 広孝（舞鶴工業高等専門学校） researchmap
小嶋 徹也
小林 心（大島商船高等専門学校） researchmap
小村元憲
近藤祐史
今野 健一
幸後健（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
古崎 広志
近藤 雅哉
小林美学
小池博明
小林 貢（秋田工業高等専門学校） researchmap
小杉 淳
大石 耕一郎
金野 幸吉
児玉英樹
合志 和洋（熊本高等専門学校） researchmap
小堀 繁治（茨城工業高等専門学校） researchmap
小林茂樹
小林義和
小林 睦
小林 幸夫
小松 実
近藤 周吾
香本直子
今 徳義
近藤 司
鎌田 功一
小山暁
小清水 誠
小林 洋平
古賀 つかさ（有明工業高等専門学校） researchmap
郡 貴志
小玉 齊明
小谷 明
小室 孝文（茨城工業高等専門学校） researchmap
小松 京嗣
駒 佳明
山下 晃司
小坂 洋明（奈良工業高等専門学校） researchmap
小林 淳哉
今野惠喜
田部井 康一（群馬工業高等専門学校） researchmap
小鉢暢夫（熊本高等専門学校） researchmap
近藤一之
小 林 達 正（鈴鹿工業高等専門学校） researchmap
河野 清尊
小西大二郎
岡林宏二郎
小塚 和人
小松一男
小林幸徳
河野 伊知郎
柴里 弘毅
河野 晋
小林正幸
今田良徳
小出学
小林 仁
今野 一弥
近藤 崇
近藤科江
幸田三広
越野 亮
小飼 敬 researchmap
小寺 喬之
児玉 謙司
小松﨑 秀人（茨城工業高等専門学校） researchmap
兒玉 隆一郎（茨城工業高等専門学校） researchmap
近藤 満
今野 慎介
小谷進
小西 卓哉
小清水孝夫
高澤 幸治
古明地 樹
小林和香子
小林 裕介
小谷 泰介
小﨑 裕平
小林みさと（茨城工業高等専門学校） researchmap
小久保 慶一（釧路工業高等専門学校） researchmap
小泉嘉輝
鯉田 孝和 researchmap
神経生理学では脳に金属電極を刺入し電位活動を測るとともに、記録部位を正確に特定するため にマーキングを行います。既存の手法は分解能が細胞サイズより１０倍粗く、組織を破壊してしまうなどの問題がありました。本技術はめっきと電気分解を応用し高分解能と低侵襲性を兼ね備えた革新的マーキング手法です 。
Our research groug have found dichromatic macacues a deacade ago, and examined their color vision by genetics (Onishi, et al. 1999), electroretinography (Hanazawa, et al. 2000), and behavioral color discrimination perfromance (Koida, et al. 2013). Futher reseach such as physiological recording in the brain would be expected.
EIIRIS have a strong advantage for the development of sensing device such as high density electrode with smart electrical circuits and optical devices. The electrode using Vapor-Liquid-Solid techniques (also known as Toyohashi-probe) is now in trial for effective physiological experiments. An optical imaging system using bundle fibers enable us to monitor functional architecture of deep brain. We debelop these techniques using animalas such as mice, rats, and monkeys.
Color is a premier model system for understanding how visual information is processed by neural circuits. Both the physical stimulus for color and the perceptual output experienced as color are quite well characterized, but the neural mechanisms that underlie the transformation from stimulus to perception are incompletely understood.
I am focusing on the inferior temporal cortex (ITC), where many neurons response to visual stimuli as highly selective and sophisticated manner. I found a patch organization of color selective cells in the ITC where clusters of neurons showed strong and fine color responses. To understand higher visual function taking place in the ITC such as effect of task demands, memory and utility, color response in the patch could become a useful target area for single unit recording and electrical microstimulation.
Human psychophysics is carried out to find out new phenomena, visual illusion and critical feature of visual stimuli. Psychophysical measurement is important to supports correlative evidence between animal behavior and human perception.
REFs: Nat Neurosci 10(1): 108-116., J. Neurosci. (2010) 30, p14955-63.
I am focusing on the inferior temporal cortex (ITC), where many neurons response to visual stimuli as highly selective and sophisticated manner. I found a patch organization of color selective cells in the ITC where clusters of neurons showed strong and fine color responses. To understand higher visual function taking place in the ITC such as effect of task demands, memory and utility, color response in the patch could become a useful target area for single unit recording and electrical microstimulation.
Human psychophysics is carried out to find out new phenomena, visual illusion and critical feature of visual stimuli. Psychophysical measurement is important to supports correlative evidence between animal behavior and human perception.
REFs: Nat Neurosci 10(1): 108-116., J. Neurosci. (2010) 30, p14955-63.
生きている生体から神経細胞の形や働きをより良く知るためには、イメージング技術や電位記録プローブの開発が必要です。生体に応用可能なイメージング技術として、微小プローブ型イメージングファイバーの開発を行なっています（画像）。また、本学で開発された多点電極「豊橋プローブ」の実証実験を、脳スライスからの記録、急性記録実験、慢性埋め込み記録実験を行なっています。これらの革新的な計測技術を用いることで、これままで観測されなかった生体信号の可視化、長期安定記録を実現します。
http://www.eiiris.tut.ac.jp/probe/
ヒトは３色性の色覚を有していますが、成人男性の数％は少し異なる色覚特性を持っています。本来３種類ある色受容体が二種類しかなく、世界を２原色で見ているのです。これら２色覚者（色覚異常、色盲、とも）の視覚特性は色覚の理解の基盤となっています。また２色覚者が実生活ではあまり困っていないことから、脳が色情報を補完していると予測されています。２色覚と脳の関係を明らかにするためには動物モデルが必要ですが、我々の研究グループは２色覚のマカクザルを発見しこれを維持繁殖させています。動物は、遺伝子検査、網膜電位測定、知覚行動実験によりL錐体欠損であることが証明されています。（京都大学霊長類研究所、生理学研究所との共同研究）
私たち人間は極めて優れた視覚機能を持っています。対象物をチラリと見ただけでそれが美味しい食べ物なのか、好きな異性なのか、それが太陽下でも物陰であっても瞬時に分かります。その精巧な情報処理を知るためには、脳のニューロン活動を記録することが最も直接的で確実な手法です。脳のどこで色や明るさの情報が表現されているのか。神経活動は判断や行動を起こすときにどのように変わるのか。電気刺激でニューロン活動を強制的に起こすと知覚や判断はどう影響されるか。以上を実験的に確かめるために、ヒトと相同な視覚を持つサルを対象として、視覚認知課題を行っているときの脳に微小電極を刺入することで神経応答を記録する電気生理実験を行っています。
小林 正和 researchmap
近年、高輝度なX線源である放射光を利用したコンピュータ・トモグラフィー(CT)や研究用のCT装置の高分解能化が進み、各種材料の複雑なミクロ組織を三次元的に評価することが可能となりました。高分解能CTで得られた材料ミクロ組織の構造を効率的に定量評価する手法を研究しています。
半導体材料素子の性能は、その組成、ナノ組織、そして欠陥の種類と分布に大きく影響されます。本マッピング法は、放射光を活用して、ナノ組織、ナノスケール組成分布、欠陥準位や不純物準位をナノスケール可視化する統合解析システムを構築することで、太陽電池などの素子高性能化に貢献するものです。
Recently, characterization of complex microstructure in various materials is available by X-ray computed tomography (CT) because spatial resolution is improving in the X-ray CT that utilizes synchrotron radiation generated from high flux source. In this study, effective quantitative evaluation methods that measure various microstructures of materials in X-ray CT are developed. For example, we can measure volume fraction, distribution and shape in defects (like pores) and particles (like precipitates and dispersion). Furthermore, the technique to visualize grain-boundary position in 3D is also developed by penetrating liquid metals into grain-boundary and improving detectability with utilizing X-ray refraction contrast.
[Publications]
◆M. Kobayashi, Y. Dorce, H. Toda, H. Horikawa, Effect of local volume fraction of microporosity on tensile properties in Al-Si-Mg cast alloy, Materials Science and Technology, Vol. 26, No. 8, 962-967, 2010
◆M. Kobayashi, H. Toda, K. Uesugi, T. Ohgaki, T. Kobayashi, Y. Takayama, B.-G. Ahn, Preferential penetration path of gallium into grain boundary in practical aluminium alloy, Philosophical Magazine, 86(28),4351-4366, 2006
[Publications]
◆M. Kobayashi, Y. Dorce, H. Toda, H. Horikawa, Effect of local volume fraction of microporosity on tensile properties in Al-Si-Mg cast alloy, Materials Science and Technology, Vol. 26, No. 8, 962-967, 2010
◆M. Kobayashi, H. Toda, K. Uesugi, T. Ohgaki, T. Kobayashi, Y. Takayama, B.-G. Ahn, Preferential penetration path of gallium into grain boundary in practical aluminium alloy, Philosophical Magazine, 86(28),4351-4366, 2006
In case of X-ray CT observation in metals for structural materials in the third generation synchrotron radiation facility, SPring-8, several hundreds of thousands of micro-pores and particles are seen in a material. We can obtain and visualize 3D strains in the inside of materials by analyzing displacement of markers that are tracked during deformation, because these microstructural features (we can use micro-pores and particles as markers) move with obeying local deformation during tensile test or compression test (upper figure (a) and (b));. However, no error tracking is difficult in several hundreds of thousands of markers in three-dimensional space. In this study, tracking algorithms are developed to obtain high-dense and high-accurate strain mapping. If such tracking is available, we can investigate and understand local deformation mechanism in the inside of materials. Moreover, with combining strain mapping with the grain-boundary visualization technique applying liquid metal wetting into grain-boundary, grains-deformation analysis in polycrystalline metals is also available (under figure). Conventional microscope can access the information on only surface. If we utilize X-ray CT, which is non-destructive inspection, we can understand a factor that affects mechanical properties directly because we can see deformation and fracture in the inside of materials. If the true deformation and fracture mechanism, which we can't understand by surface observation, are found, we can design the materials which are hard to be broken more.
[Publications]
◆M. Kobayashi, H. Toda, Y. Kawai, T. Ohgaki, K. Uesugi, D.S. Wilkinson, T. Kobayashi, Y. Aoki, M. Nakazawa, “High-density three-dimensional mapping of internal strain by tracking microstructural features”, Acta Materialia, 56(2008), 2167-2181
◆M. Kobayashi, H. Toda, Y. Kawai, T. Kobayashi, K. Uesugi, David S. Wilkinson, Eric Maire, Y. Aoki, 'Measurement of 3-D strain distribution by means of high- resolution X-ray CT image and tracking of microstructural features ', Journal of Japan Institute metals, 71(2),181-186, 2007
[Publications]
◆M. Kobayashi, H. Toda, Y. Kawai, T. Ohgaki, K. Uesugi, D.S. Wilkinson, T. Kobayashi, Y. Aoki, M. Nakazawa, “High-density three-dimensional mapping of internal strain by tracking microstructural features”, Acta Materialia, 56(2008), 2167-2181
◆M. Kobayashi, H. Toda, Y. Kawai, T. Kobayashi, K. Uesugi, David S. Wilkinson, Eric Maire, Y. Aoki, 'Measurement of 3-D strain distribution by means of high- resolution X-ray CT image and tracking of microstructural features ', Journal of Japan Institute metals, 71(2),181-186, 2007
放射光を利用したCTや研究用のCT装置によって材料を可視化することで，材料のミクロ構造を三次元的に評価できる。例えば，ポアなどの製造欠陥や分散・析出粒子の体積率，分布，形態を評価できる。また，液体金属を結晶粒界へ浸透させることで，結晶粒界の位置も三次元的に可視化できる。
放射光施設SPring-8にて，サブミクロンサイズの画素サイズを持つコンピュータトモグラフィー法を使って，金属材料を変形させながらミクロ組織の観察を行う。その内部に見られるミクロ組織の特徴点をマーカーとして追跡することで，内部のひずみを高精度かつ三次元的にマッピング，可視化することができる。
材料試験中のCT画像において，ミクロ組織特徴点を追跡すること，および試験後に結晶粒界の可視化ができる異種元素による結晶粒界修飾法を行うことで，多結晶材料内部の個々の結晶粒を抽出し，その変形挙動を評価できる。機械的特性に異方性を持つ材料の変形・破壊メカニズムを明らかにすることが可能となる。
近年，高輝度なX線源である放射光を利用したコンピュータ・トモグラフィー(CT)や研究用のCT装置の高分解能化が進み，各種材料の複雑なミクロ組織を三次元的に評価することが可能となりました。本研究では高分解能CTで得られた材料ミクロ組織の構造を効率的に定量評価する手法を研究しています。例えば，ポアなどの製造欠陥や分散・析出粒子の体積率，分布，形態を評価できます。また，X線の屈折コントラストを利用し検出能を向上させる手法や液体金属を結晶粒界へ浸透させることで，結晶粒界の位置を三次元的に特定する手法なども開発しています(図)。
主な業績
◆M. Kobayashi, Y. Dorce, H. Toda, H. Horikawa, Effect of local volume fraction of microporosity on tensile properties in Al-Si-Mg cast alloy, Materials Science and Technology, Vol. 26, No. 8, 962-967, 2010
◆M. Kobayashi, H. Toda, K. Uesugi, T. Ohgaki, T. Kobayashi, Y. Takayama, B.-G. Ahn, Preferential penetration path of gallium into grain boundary in practical aluminium alloy, Philosophical Magazine, 86(28),4351-4366, 2006
主な業績
◆M. Kobayashi, Y. Dorce, H. Toda, H. Horikawa, Effect of local volume fraction of microporosity on tensile properties in Al-Si-Mg cast alloy, Materials Science and Technology, Vol. 26, No. 8, 962-967, 2010
◆M. Kobayashi, H. Toda, K. Uesugi, T. Ohgaki, T. Kobayashi, Y. Takayama, B.-G. Ahn, Preferential penetration path of gallium into grain boundary in practical aluminium alloy, Philosophical Magazine, 86(28),4351-4366, 2006
第三世代の高輝度放射光施設SPring-8にて構造材料として用いられている金属材料のX線CT観察を行えば，その内部に数十万～数百万点の粒子やポアを見ることができます。引張や圧縮などの材料試験中，これらミクロ組織特徴点は材料の変形に伴い移動を生ずるので，これをマーカーとみなし追跡し，位置変位を解析することで，材料内部のひずみ分布情報を三次元的に可視化することができます(図上(a)(b));。しかしながら，三次元空間内で，数万点～数十万点のマーカーを誤りなく追跡するのは困難です。本研究では，高精度3Dひずみマッピングを得るための追跡アルゴリズムの開発を行っています。数万点～数十万点のマーカーを正しく追跡できれば，材料のミクロ組織と関連付けられる変形中のひずみ分布を三次元で高精度に評価でき，材料の変形・破壊のメカニズムを知ることができます。また，液体金属を結晶粒界へ浸透させることで結晶粒界の位置を三次元的に特定する手法と組み合わせれば，多結晶材料内部の個々の結晶粒を抽出し(図下)，各結晶粒の変形挙動を評価も可能です。従来の顕微鏡法では材料表面の情報しか得ることはできませんでした。非破壊検査であるX線CT法をもちいれば，材料内部で起こる変形破壊を3次元的に捉えることができ，各種材料特性を決める因子を特定できます。表面観察では知りえない真の材料変形・破壊メカニズムが分かれば，より壊れにくい材料の設計が行えるようになります。
主な業績
◆M. Kobayashi, H. Toda, Y. Kawai, T. Ohgaki, K. Uesugi, D.S. Wilkinson, T. Kobayashi, Y. Aoki, M. Nakazawa, “High-density three-dimensional mapping of internal strain by tracking microstructural features”, Acta Materialia, 56(2008), 2167-2181
◆小林正和、戸田裕之、川井祐児、小林俊郎、上杉健太朗、David S. Wilkinson、Eric Maire、青木義満, 高分解能X線CTイメージ解析と特徴点追跡法による三次元ひずみ計測, 日本金属学会誌, 71(2),181-186, 2007
主な業績
◆M. Kobayashi, H. Toda, Y. Kawai, T. Ohgaki, K. Uesugi, D.S. Wilkinson, T. Kobayashi, Y. Aoki, M. Nakazawa, “High-density three-dimensional mapping of internal strain by tracking microstructural features”, Acta Materialia, 56(2008), 2167-2181
◆小林正和、戸田裕之、川井祐児、小林俊郎、上杉健太朗、David S. Wilkinson、Eric Maire、青木義満, 高分解能X線CTイメージ解析と特徴点追跡法による三次元ひずみ計測, 日本金属学会誌, 71(2),181-186, 2007
小林 真佐大 researchmap
情報理論の分野で提案されたf分離可能ひずみ尺度を損失関数として採用し、その最小化による学習法を考案した。この学習法では単調増加関数fの選択に対応して、外れ値に頑健な学習、最大学習損失最小化、最尤学習といったように振舞いを柔軟に変えることができる。この学習法に基づいて機械学習アルゴリズムの構築や統計的な性質の解析を行っている。
DP-means法は、クラスタリング手法の中で最もよく使われるK-means法の欠点を改善するアルゴリズムとして提案された。K-means法の利点である実行にかかる計算時間がデータ数の線形オーダーという高速に動作する点とアルゴリズムがシンプルという点を保持しつつ、課題であったクラスタ数の自動推定を可能とする。ただしDP-means法では、クラスタ数の代わりにクラスタ数を制御する罰則パラメータを与える必要があるため、どのように決めればよいかが問題となる。この問題に対し、情報理論の一分野であるレートひずみ理論の観点から、レートと最大ひずみがそれぞれクラスタ数と罰則パラメータとして解釈できることから、罰則パラメータを決定する方法の考察を行った。
小松 和暉 researchmap
現在広く利用されている無線通信は半二重通信といって、同じ周波数では同時に送信と受信ができません。一方で、帯域内全二重通信とは、同じ周波数で同時に送信と受信をする通信方式であり、Beyond 5G/6Gシステムにおいて導入が期待されている技術です。我々は、帯域内全二重を実現するために必要な干渉除去技術や非線形補償技術について研究をしています。
無線端末は高周波回路を用いて実装されていますが、その高周波回路が有する非線形性は無線通信にとって厄介な問題になります。この非線形性の問題は古くから研究されており、現在ではさまざまな補償技術が確立されています。一方で、この非線形性を逆に利用してあげることで、今までにない新しい無線通信システムが開発できるかもしれません。我々は、無線通信システムにおける非線形性の理論解析やシミュレーション・実機実験を通じて未開拓の非線形性応用技術について研究を進めており、現在は特に帯域内全二重システムにおける非線形性の積極的な利用方法や確率共鳴現象について研究を進めています。
権田 英功
後反克典
後藤 孝行
後藤道理
権田 岳
後藤 勝彦
後藤 実
後藤 等
後藤 孝信
後藤宗治
権代 由範
後藤 仁志 researchmap
In the R & D from medicines to functional materials, one of the common important problems is a prediction method of crystal polymorphism. In other words, when a molecule can be crystallized with some different packing forms, a part of the grown crystals may show unexpected chemical/physical properties and medicinal effect. For example, aspirin is known as analgesic and antipyretic drug, and the second crystal structure “form II” that is slightly different from conventionally-known “form I” was recently discovered (Figure2). Our crystal simulation technology can be used to calculate the lattice energies of these crystalline structures, activated energies of the crystal phase transformation, and the sublimation and melting energies, and then, make it is possible to support bioavailability estimation such as the medicinal effects due to the crystal polymorphism.
Molecular simulation is a powerful tool for supporting various researches on molecules existed in the immediate environment such as molecular design of medicinal and agrichemical drugs, and also new functional nano/bio-materials. For example, in a research of HIV-1 protease, many states where a ligand molecule (inhibitor) bounded at an active site can be calculated precisely, and an inhibited process of protease function can be understood by the aid of the graphical representations (Figure 1). In addition, modification and replacement of the inhibitor (high-throughput virtual screening), high-accurate energy evaluations by using thermal dynamics of the protease-ligand complex, those challenging will be able to contribute to seeking a new medicine which has more powerful and fewer side-effects. Moreover, practical applications to high-speed analysis for large-scale molecular simulation are realized by introducing parallel distributed processing technology to our computational tools.
機能性材料から医薬品などの研究開発において，共通する重要な課題の一つに結晶多形現象の予測があります．つまり，ある分子が異なる充填形式で結晶化すると，成長した結晶の一部は期待した物性や薬効を示さないことがあるのです．例えば，アスピリンは鎮痛作用や解熱作用で有名ですが，その結晶構造として，これまで知られていた結晶構造Form Iとは少し違うForm IIが最近見つかりました（図２）．我々が開発している結晶シミュレーション技術は，これら結晶構造の格子エネルギー，結晶相転移の活性化エネルギー，さらには昇華や溶解エネルギーを計算することができ，結晶多形に起因する薬効の違いなどバイオアベイラビリティ評価を支援することができます．
分子シミュレーションは，医薬・農薬などから新しい機能性バイオ／ナノ材料の分子設計など，私たちに身近な分子に関する様々な研究をサポートする強力な研究手段です．例えば，HIV-1プロテアーゼの研究では，リガンド分子（阻害薬）が活性部位に結合している複数の状態を精密に計算し，このプロテアーゼの機能が阻害される様子をグラフィック表現することで理解することができます（図１）．また，この阻害剤の一部を変更したり，入れ換えたり，さらには，熱振動によって構造が変化していく様子を考慮したより高精度にエネルギー評価を行うなどの試みによって，もっと強力で副作用の少ない新しい薬を探すことができます．さらに，大規模分子シミュレーションとその高速解析という実践的な応用が，並列分散処理技術を計算化学法に導入することによって実現されます．
応用微生物学、環境微生物学