研究シーズの泉

豊橋技術科学大学、長岡技術科学大学、国立高等専門学校の研究シーズが結集した横断的に検索可能なサイトです。

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研究者/研究室一覧

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研究シーズ 研究室(別サイトへのリンクです) 教員紹介、事例紹介(別サイトへのリンクです)

永澤 茂 researchmap 梅本 和希 researchmap

1.複合異方性板材の押抜切断と層間剥離の実験・数値解析
2.板紙・段ボールの罫線曲げ加工における形状特性
3.構造座屈機構の数値解析
4.プレス機の剛性分布と衝突荷重応答に関する研究
5.数値解析教育支援のための知識データベースシステムの研究
6.弾性アクチュエータを用いた多脚ロボットにおける推定と制御

中山 忠親 researchmap 後藤 孝

本研究室では、ナノコンポジット技術・ナノ秒パルス技術・感圧センシング技術・変動熱源からのエネルギー変換技術などのオンリーワン技術を保有しています。これらの技術を用い、自作のオリジナルな装置を用いた研究を行っています。特に近年では、セラミックスの構造制御技術、AIを援用したロボット制御技術、IoTデバイスを用いた計測制御技術、環境浄化技術などの研究に取り組んでいます。

中川 匡弘 researchmap 白清 学、 和田森 直

カオス、フラクタル、生体情報計測、
感性情報工学、ニューラルネットワーク、
ブレインコンピューターインターフェイス

中山 忠親 researchmap 後藤 孝

本研究室では、ナノコンポジット技術・ナノ秒パルス技術・感圧センシング技術・変動熱源からのエネルギー変換技術などのオンリーワン技術を保有しています。これらの技術を用い、自作のオリジナルな装置を用いた研究を行っています。特に近年では、セラミックスの構造制御技術、AIを援用したロボット制御技術、IoTデバイスを用いた計測制御技術、環境浄化技術などの研究に取り組んでいます。

南部 功夫 researchmap

1. 脳波(EEG)を用いた脳情報インターフェース(Brain-Computer Interfaces: BCIs)の研究
− 運動情報を予測するBCI
− 仮想音への注意に応じた事象関連電位を計測するBCI
− BCIの精度の向上のための機械学習・特徴抽出・ニューラルネットワークの検討
2. 機能的近赤外分光計測(functional near-infrared spectroscopy: fNIRS)の信号処理およびBCIsに関する研究
− 短距離チャネルを用いたアーチファクト除去
− fNIRSを用いた運動情報を予測するBCI
3. ヒトの運動制御・学習および筋電インターフェースに関する研究
− 到達運動時の筋活動制御(筋シナジー)の調査
− 筋活動を用いた運動情報予測
4. 仮想音源定位技術の精度向上に関する研究
− 頭部伝達関数の個人化

中平 勝子

以下のテーマを中心に,知覚・認知・行動にかかる研究に取り組んでいます.
・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
・知覚・運動統合インターフェース 人間の知覚・認知・運動行動特性に適合したインターフェース設計と評価
・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

南口 誠 researchmap 郭 妍伶

1.耐熱性合金、セラミックスの高温酸化・腐食:化学プラントやボイラ、熱間鍛造の酸化スケール
2.耐熱性合金・セラミックスの焼結(特に放電プラズマ焼結)
3.多孔質材料、金属-セラミックハイブリッド材料の開発と応用
4.鉄鋼材料のハンマー鍛造におけるトライボロジ
5.酸化物、金属の熱力学と物質移動

中川 匡弘 researchmap 白清 学、 和田森 直
中川 健治 researchmap

1.TCP/IPネットワークにおけるQoS制御方式の研究
・コネクションに対する公平な帯域割当方式の開発
・TCP、UDPコネクションが混在するときの特性評価
2.パケット損失率を保証する高速なコネクション受付制御の研究
・パケット廃棄率を保証する実効帯域の研究
・大偏差理論の研究
3.パケット網の遅延時間の評価
・連続時間Markov連鎖の解析
・Markovモデルの近似条件
4.キュー長および待ち時間の定常分布の解析
・複素関数論を応用した定常分布の解析
・定常分布の級数展開
5.高速シミュレーション法の開発
・非常に小さいパケット廃棄率を高速に推定する方法の開発
・確率過程の知識を必要としないIS法の開発
6.ネットワークの高精度品質計測
・低負荷・高品質なパケット遅延・ロス計測ツールの開発
・バイアスのない遅延計測法の開発

松川 寿也 researchmap
仲本朝基(鈴鹿工業高等専門学校) researchmap
中島栄次(富山高等専門学校) researchmap
中村 和之(函館大学) researchmap
七森 公碩(舞鶴工業高等専門学校) researchmap
仲野 巧(豊田工業高等専門学校) researchmap
小谷 斉之(釧路工業高等専門学校) researchmap
中村 秀美(奈良工業高等専門学校) researchmap
磯村尚子(沖縄工業高等専門学校) researchmap
長峯 祐子(宇部工業高等専門学校) researchmap
永井 歩美(奈良工業高等専門学校) researchmap
中林 浩俊(高知工業高等専門学校) researchmap
和田 直樹(新居浜工業高等専門学校) researchmap
中川勝國(一関工業高等専門学校) researchmap
名木野 晴暢(大分工業高等専門学校) researchmap
中尾 尚史(舞鶴工業高等専門学校) researchmap
岩本直也(香川高等専門学校) researchmap
内藤 出(新居浜工業高等専門学校) researchmap
中村桃太朗(大島商船高等専門学校) researchmap
中津川 征士(函館工業高等専門学校) researchmap
永峰麻衣子(小山工業高等専門学校) researchmap
中島めぐみ(久留米工業高等専門学校) researchmap
中野光臣(熊本高等専門学校) researchmap
斉藤 直輝(北海道大学) researchmap
長井志保(群馬工業高等専門学校) researchmap
永家 忠司(大分工業高等専門学校) researchmap
長水壽寛(福井工業高等専門学校) researchmap
長尾 昌紀(苫小牧工業高等専門学校) researchmap
長洲正浩(茨城工業高等専門学校) researchmap
中島 里紗(都城工業高等専門学校) researchmap
中尾 哲也 (久留米工業高等専門学校) researchmap
中原 瑞公(大島商船高等専門学校) researchmap
中島 彩奈(長野工業高等専門学校) researchmap
中村重人 researchmap
中村 駿介(久留米工業高等専門学校) researchmap
中田 祐樹(高知工業高等専門学校) researchmap
中山 敏男(奈良工業高等専門学校) researchmap
中屋敷 進(茨城工業高等専門学校) researchmap
中澤拓哉(外務省) researchmap
直井弘之(和歌山工業高等専門学校) researchmap
立川 直樹(香川高等専門学校) researchmap
縄田 諒(豊田工業高等専門学校) researchmap
中川 明子(徳山工業高等専門学校) researchmap
津田 尚明(和歌山工業高等専門学校) researchmap
中村康晴(徳山工業高等専門学校) researchmap
中村 翼(大島商船高等専門学校) researchmap
中島 陽子(釧路工業高等専門学校) researchmap
中西 寛(明石工業高等専門学校) researchmap
中村 奨(長岡工業高等専門学校) researchmap
中村 嘉孝(八戸工業高等専門学校) researchmap
長岡史郎(香川高等専門学校) researchmap
成島 和男(宇部工業高等専門学校) researchmap
中谷実伸(福井工業高等専門学校) researchmap
中山和夫(群馬工業高等専門学校) researchmap
永松幸一(都城工業高等専門学校) researchmap
中野陽一(宇部工業高等専門学校) researchmap
中川 肇(明石工業高等専門学校) researchmap
中川英則(小山工業高等専門学校) researchmap
中島 洋典(有明工業高等専門学校) researchmap
南野 郁夫(宇部工業高等専門学校) researchmap
鳴海雅哉(函館工業高等専門学校) researchmap
奈須野 裕(苫小牧工業高等専門学校) researchmap
樫村奈生(苫小牧工業高等専門学校) researchmap
中嶋 剛(一関工業高等専門学校) researchmap
長井 弘志(弓削商船高等専門学校) researchmap
中野雅之(東京工業高等専門学校) researchmap
永井 翠(東京工業高等専門学校) researchmap
中村 尚彦(函館工業高等専門学校) researchmap
中島 一(阿南工業高等専門学校) researchmap
成田 誠(沖縄工業高等専門学校) researchmap
吉田 南穂子(鳥羽商船高等専門学校) researchmap
永田 亮一(鹿児島工業高等専門学校) researchmap
中島 正寛(有明工業高等専門学校) researchmap
那須 裕規(小山工業高等専門学校) researchmap
中島晃講 師(熊本高等専門学校) researchmap
平松直哉(呉工業高等専門学校) researchmap
中村 基訓(旭川工業高等専門学校) researchmap
長澤 修一(函館工業高等専門学校) researchmap
中野 渉(苫小牧工業高等専門学校) researchmap
並木 克央 researchmap
永井 睦(長岡工業高等専門学校) researchmap
長岡健一(石川工業高等専門学校) researchmap
中島 隆行(長野工業高等専門学校) researchmap
長原 滋(鈴鹿工業高等専門学校) researchmap
中村 重之(津山工業高等専門学校) researchmap
中瀬巳紀生(香川高等専門学校) researchmap
長尾 和彦(弓削商船高等専門学校) researchmap
長門 研吉(高知工業高等専門学校) researchmap
南部 幸久(有明工業高等専門学校) researchmap
中村 博文(都城工業高等専門学校) researchmap
縄田俊則(熊本高等専門学校) researchmap
中井優一(明石工業高等専門学校) researchmap
直江 一光(奈良工業高等専門学校) researchmap
中村 雄一(阿南工業高等専門学校) researchmap
長山 和史(高知工業高等専門学校) researchmap
中村格(鹿児島工業高等専門学校) researchmap
長坂 明彦(長野工業高等専門学校) researchmap
中武 靖仁(久留米工業高等専門学校) researchmap
中島 慶治(高知工業高等専門学校) researchmap
中山 淳(一関工業高等専門学校) researchmap
中島泉(岐阜工業高等専門学校) researchmap
中村厚信(阿南工業高等専門学校) researchmap
中山享(新居浜工業高等専門学校) researchmap
中島泰貴(岐阜工業高等専門学校) researchmap
中本 純次(和歌山工業高等専門学校) researchmap
中嶌 裕之(久留米工業高等専門学校) researchmap
永禮 哲生(沼津工業高等専門学校) researchmap
長井 栄二(秋田工業高等専門学校) researchmap
中島 美智子(米子工業高等専門学校) researchmap
中谷淳(愛知工科大学) researchmap
中村 真澄(弓削商船高等専門学校) researchmap
中沢吉博(秋田工業高等専門学校) researchmap
那須 潜思(仙台高等専門学校) researchmap
中村成芳(宇部工業高等専門学校) researchmap
中山 信(高知工業高等専門学校) researchmap
中村 篤人(奈良工業高等専門学校) researchmap
南部智憲(鈴鹿工業高等専門学校) researchmap
中野 壽彦(大分工業高等専門学校) researchmap
中村 努(苫小牧工業高等専門学校) researchmap
中村 裕紀(豊田工業高等専門学校) researchmap
山谷 尚弘(富山高等専門学校) researchmap
中井 陽子(釧路工業高等専門学校) researchmap
長津裕己(拓殖大学) researchmap
中川 裕子(一関工業高等専門学校) researchmap
内藤 直人 researchmap
落石や土砂・岩盤崩壊から人命・資産・交通ネットワーク(道路や線路)を守るために斜面防災工を戦略的に維持管理することが重要課題となっており、その課題解決のためには土砂・落石・岩塊群といった崩壊土石の適切な到達距離評価が必要不可欠です。本研究では、斜面表土や崖錐堆積物による崩壊土石のエネルギー吸収効果や、地形条件によるエネルギー吸収効果を実験的・数値解析的に明らかにし、運動メカニズムに基づいて崩壊土石の到達距離を適切に評価することを目指しています。
 落石や岩盤崩壊の道路等への流入を防ぐための待受け対策工を補強する技術として,土を用いた緩衝工が注目されています.土を用いた緩衝工は安価でありながら,高い緩衝性能を有することがわかっており,例えば,ロックシェッド頂版上に設置される敷砂緩衝材や,待受け擁壁背面に設置されるソイルセメント(セメント改良土),土そのもので外力を受け止める土堤などがあります.しかし,土の緩衝性能の定量評価は難しく,土の緩衝メカニズム解明が求められています.  そこで,本研究では,粒子レベルから土をモデル化することができる個別要素法を用いた数値シミュレーションによって,砂粒レベルのミクロ(微視的)な視点から土全体のマクロ(巨視的)な視点までマルチなスケールで現象を観察することで,土を用いた緩衝工の衝撃緩衝メカニズムの解明に取り組んでいます.
 斜面崩壊によって生じる崩壊土砂の道路等への流入を防ぐために待受け対策工が設置されます.しかし,土の衝撃現象は複雑であるため,崩壊土砂の衝突によって生じる衝撃力の予測は極めて難しく,待受け対策工は高コストになりやすいのが現状です.  そこで,本研究では,個別要素法を用いた数値シミュレーションによって離散粒状体である崩壊土砂の衝撃力発生メカニズムの解明を目指しています.例えば,右図に示すように崩壊土砂の含水状態を考慮した数値シミュレーションを実施し,実験では検討することが困難な多種多様な条件の影響を調べることで,崩壊土砂の衝撃力発生メカニズム解明に取り組んでいます.
 落石や岩盤崩壊から人命・資産・交通ネットワーク(道路や線路)を守るために斜面防災工の戦略的な維持管理が重要課題となっており,その課題解決のためには岩塊および岩塊群の適切な到達距離評価が必要不可欠です.  そこで,本研究では,右図に示すような斜面表土による落石エネルギーの吸収効果や,斜面法尻から防護対象物までの水平面による岩塊(群)のエネルギー減衰性能を実験的・数値解析的に明らかにすることで,運動メカニズムに基づいて岩塊(群)の到達距離を適切に評価することを目指しています.
中内 茂樹 researchmap
物体から反射光には、その物体に由来する特徴的な分光情報を有することが知られています。物体の反射光のなかでも可視光は、色情報として得ることができますが、人間の視覚では見ることのできない近赤外光にも特徴的な吸収・反射バンドが見られることが知られています。こうした可視光や近赤外光の情報の可視化は、さまざまな分野への応用が期待されています。
Vision is far skillful rather than we imagine. Visual perception results from "interpretations" of the retinal images. The visual system has many important features including adaptation to the visual environments, integration of various visual clues to estimate 3D information, etc. Understanding these functions may make present media technology remarkable progress. Moreover, although we are almost always subjected to a barrage of different source of visual information, our visual system does not process all the information. Rather, by so-called visual attention, the visual system selectively processes some extent of the input image. To explore the fundamental functions of the vision, we are doing psychophysical experiment, EEG measurement and analysis, and constructing mathematical models of the vision.

We are now tackling various topics as:
- Color vision
- Motion-color interaction
- Surface quality perception
- ERPs studies on face processing, visual naturalness, awareness
- Brain-Computer interface

Our life has surely become convenient since image media such as a digital camera has developed and spread rapidly. It is true, however, that capability of such image media is nothing like as good as that of the human vision because it is far easy for our vision to capture image information, code the information, and recognize it. The purpose in this project is to crystallize as "technology" the knowledge acquired by the fundamental research of vision science.

We are now tackling various topics as:
- Color blind experience filter
- Visualization of invisible information using spectral imaging
- Wide dynamic range imaging
視覚とは私たちが想像するよりはるかに巧妙なものです.つまり,外界の様々な情報を眼に写った画像から「推測」すること,それが視覚の機能です.また,私たちの視覚情報処理容量には限界があり,眼に映った画像の全ての情報を脳内で処理しているのではなく,膨大な視覚情報の中から重要なものだけを選択して処理していると考えられています.こうした視覚の機能を解明するために,生理学あるいは心理物理学的な手法によってアプローチしています.
人間の視覚は確かに優れていますが,それでも私達には見えない情報も存在します.例えば,人間の眼には3種類のカラーセンサーしか存在しないため,細かなスペクトル情報は人間には捉えることができません.こうした情報を捉え,そこに含まれる情報を浮き彫りにするスペクトルイメージング技術によって,対象物の不可視情報を可視化する研究を行っています.こうした技術はまさに視覚を超える超視覚技術と呼ぶことができます.
中神 光喜 researchmap
 分離分析を行うほとんどの場合において、測定対象物質の濃縮や夾雑物の除去をすることにより、検出精度や検出感度が向上します。この技術は試料前処理と呼ばれ、環境試料や生体試料の測定を行う上では欠かせない技術です。試料によって適切な手法を選択する必要がありますが、現在使用されている方法の中には、別の試料用に開発された既存法を流用したものや、煩雑な操作が必要であるものも多く、新しい分析を行う場合には、それぞれの試料に適合した効率的な新規手法の開発をする必要があります。  本研究では、耐薬品性を有する合成細繊維に着目し、細繊維を抽出媒体として導入した新規試料前処理デバイスの開発に取り組んでいます。さらに、この研究において得られた結果をもとに、細繊維を分離固定相として応用することについても検討しています。
 クロマトグラフィーを用いて分離を行う場合、固定相の選択は、試料を分離する上で最も重要なファクターの一つです。適切ではない固定相を選択した場合などには、分離不良、あるいは、ピーク形状の異常を引き起こすため、正確な測定は極めて困難です。また、従来の固定相では完全に分離できない複雑な化合物群の分離に対応した新たな固定相の開発も求められています。  本研究では、このような問題を解決する一つの方法として、耐熱性および機械的強度を有する細繊維状合成高分子材料を新規分離媒体として応用した細繊維充填カラムの開発を行っています。耐熱性の細繊維を導入することにより、従来の固定相では使用できなかった条件下における使用が期待されます。
中澤 祥二 researchmap
The vertical acceleration responses and the stresses of a large span structure (space structure), such as a sports arena and a gymnasium, is very severe when subjected to seismic motions. This kind of structure must be used as an escape facility after an earthquake disaster in many cases, and its safety to an earthquake must be high. Therefore, research on the dynamic behavior and seismic resistance design method of the space structure is done. The space structure, which has a base isolation system and a damping device, is proposed as a method of raising earthquake-proof performance.
A grid computing system for solving structural optimization and evaluating seismic risk analysis is developed. A grid computing system is a new and powerful method for realizing high performance computing. The system consists of an administrative host and many execution hosts. The system can provide a virtual massive parallel computer system by integrating many micro computers. Accordingly, the system has an ability to be also applied to determine seismic fragility curves of structural components in seismic risk analysis. In our study, the seismic risk evaluation system by using grid computing is proposed, and the effectiveness of the system is discussed through numerical examples.
In the areas of high seismic hazard, the necessity for anti-seismic reinforcement and seismic risk evaluation of spatial structures has been increasing. Seismic risk analysis is a tool to quantify the seismic damage of an individual facility, aiming at providing information for decision making on risk mitigations of facilities. In the present procedures, a seismic loss function (SLF) of a facility, which represents the relationship between the seismic expected loss and the ground motion level, is evaluated based on dynamic response analysis. A probabilistic seismic hazard curve (PSHC), which is an annual excess probability of maximum ground motion at a site, is also determined based on seismic environments. An annual expected loss and a seismic risk curve, which are important indices in seismic risk analysis, are obtained from SLF and PSHC. And a life cycle cost (LCC) of the facility is discussed from the annual expected loss.
大規模構造物の高度な構造解析や地震リスク解析を行うためには,より高速のコンピュータが必要となります。例えば,地震リスク解析では地震入力や構造物の耐力のばらつきを考慮するために多数の演算(いわゆるモンテカルロシミュレーション)を行う必要があります。そこで,HPC(ハイパフォーマンスコンピューティング)の1手法である並列グリッドコンピューティングを数値解析法の基盤技術と位置づけ,HPCの簡単な構築方法に関する研究,ならびに,建築土木分野での活用方法に関する研究を行っています。
(1)グリッドシステムと遺伝的アルゴリズムを用いた最適化手法の提案
(2)グリッド並列計算システムを用いた大規模構造解析手法の提案
シェル空間構造(東京ドームやナゴヤドームのような大規模なドーム構造)では座屈に対する安全性や地震に対する安全性(耐震性能)を考慮した設計を行う必要があります。この研究テーマでは,これらの大規模構造物の挙動を分析し,構造設計するための解析手法(有限要素法を用いた座屈解析や地震応答解析)の学習を行うとともに,構造物の性状分析手法を学びます。具体的な研究テーマとしてはつぎのようなものが挙げられます。
(1)大規模ドームの崩壊解析
(2)免震および制振装置を有する空間構造物の動的挙動の分析とその設計法
(3)学校体育館の耐震性能評価
地震リスク解析は,建物の建設位置に応じた地震ハザード(地震危険度)と建物耐力から地震による被害額を確率論的に求める手法です。この研究テーマでは,この地震リスク解析を用いて構造物の耐震性能を定量的に評価する手法の確立を目指します。具体的な研究テーマとしてはつぎのようなものが挙げられます。
(1)地震リスクアナリシスに基づく戸建て免震住宅と耐震住宅の比較
(2)LCC(Life Cycle Cost)最小基準に基づく耐震補強法の比較
(3)学校体育館,工場の地震時機能維持性能の分析
(4)医療施設の地震時機能診断
(5)地域防災性能の評価指標および評価手法の提案
仲田 章太郎
 近年のターンバックルブレースに関する被害として、面外方向へのたわみ(以下,残留たわみ)が多く見られます。この残留たわみは、ブレース地震の耐力喪失には直結しませんが、一般の人々にとって不安を誘う被害となり,避難施設としての使用を禁じる要因となっています。これに対して、本研究は、ターンバックルブレースの締め直しによる被災後補修法を構築する研究を行うことを目的としています。
 従来のトラス梁では、長期荷重に対して合理的な部材配置が可能ですが,地震時には弦材や斜材の座屈によって性能が規定されます。これに対し、損傷部位に交換可能かつ靱性の富む接合部を採用したトラス梁は、制振構造と同様に損傷制御設計が可能であると考え、これの開発を目指します。
 東北太平洋沖地震や熊本地震では、コーン状破壊やアンカーボルトの残留伸びに関する露出柱脚の被害が多く報告されています。これに対して、本研究では、コーン状破壊した露出柱脚に対して、増打ちによる被災後補修法の構築を目的とします。また、STERA_3Dによる立体骨組解析を行い、アンカーボルトの締め直しによる露出柱脚の被災後補修法を構築します。
中野 裕美 researchmap
Li-(Ta,Nb)-Ti-O系材料は、ユニークな周期構造(超構造)を発現します。この材料を原子レベルで均質性を観察しながら合成し、0.35MPという常圧の3~4倍程度の圧力で、今までの合成時間に比べ1/6程度の時間で、均質材料の合成ができることを初めて見出しました。この合成手法を用いて、結晶構造・組成制御による母体設計を行い、様々な蛍光体酸化物の合成を行っています。また、高度な観察・解析技術により、材料の正確な物性の機構解明を行い、その知見を材料設計にフィードバックしながら研究を進めています。
中鉢 淳 researchmap
農作物から吸汁し、さまざまな植物病原体を媒介するアブラムシ、コナジラミ、キジラミなどの重要害虫は、細胞内にすむ特殊な共生細菌なしでは生きられません。私達は、こうした共生系の基盤解析を進め、害虫だけを狙い撃ちにする、環境負荷の低い防除法の開発を目指しています。
上記共生細菌類は、昆虫の細胞内という特殊な環境を利用しながら、宿主昆虫に何らかのメリットを与えるユニークな存在であり、人類にとって有用な物質を得るための遺伝子資源としても注目されます。実際に、私たちの先行研究などにより、昆虫共生細菌の中には強力な生理活性物質を生産するものがあることが分かって来ました。私たちは、様々な共生系について解析を進めて有用物質を探索しています。
昆虫には「菌細胞(bacteriocyte, mycetocyte)」とよばれる特殊な細胞を持ち、この中に、相利共生細菌を保有しているものがいます。こうした細菌は、虫の親から子へと数千万年以上にわたって受継がれ、その過程で多くの遺伝子を失い、宿主と一体化するなど、ミトコンドリアや葉緑体といったオルガネラ(細胞小器官)と同様の特徴を持つため、複数生物間の融合機構の解明に絶好のモデルといえます。また、この共生系は、アブラムシやツェツェバエなどの重要な農業・衛生害虫の生存に必須である一方、我々ヒトを含む周辺環境中の他の生物には存在しないため、選択性が高く、安全で効果的な新規防除法開発の標的としても有望です。本研究室では、多様な手法を駆使して菌細胞内共生系の存立基盤を解明し、新たな防除法の開発につなげることを目標の一つとしています。
中村 純哉 researchmap
A failed node in a distributed system may behave unexpectedly. Also, if a malicious attacker takes over a node, it may interfere with the processing of other nodes. Such kinds of behavior are modeled as a Byzantine failure. Byzantine Fault Tolerance is known as a replication technology that allows the entire distributed system to continue providing a service even if some nodes are Byzantine. This technology is widely used as a core technology for blockchain (distributed ledger) and distributed databases. In this laboratory, we are conducting research on various technologies to realize more effective Byzantine Fault Tolerance, especially for geo-wide replication utilizing public cloud services.
Intrusion attacks on servers over the network are increasing every year. Network intrusion detection systems are widely used to detect and block such attacks. However, many systems use pattern files to detect attacks and cannot handle new types of attacks. To solve this problem, research on intrusion detection systems using machine learning is advancing. In this laboratory, we proposed a distributed processing framework called MLNIDS to realize an intrusion detection system using machine learning. We will verify and improve the practicality of this framework from various viewpoints such as detection rate, processing performance, and stability of long-term operation.
Autonomous mobile robot attracts much attention as a new distributed system implementation. A mobile robot moves autonomously in an environment and collects information. Although each autonomous mobile robot has limited functions, multiple robots can exchange information collected individually and perform advanced tasks cooperatively. From the viewpoint of theoretical computer science, we aim to clarify the functions and complexities of mobile robots required to solve various tasks. The robot model has many variations, such as the presence or absence of memory and communication functions and the definition of fields (continuous and discrete planes).
分散システム内の故障したノードは予期しない動作をすることがあります. また,悪意ある攻撃者にノードが乗っ取られた場合には,処理を妨害する動きをするかもしれません. このような振る舞いはビザンチン故障としてモデル化されます. Byzantine Fault Toleranceは,たとえ一部のノードがビザンチン故障しても,分散システム全体はサービス提供を継続できるレプリケーション技術として知られ,ブロックチェーン(分散台帳)や分散データベースのコア技術として広く利用されています. 本研究室では,パブリッククラウドを活用した世界を跨ぐ広域Byzantine Fault Toleranceの実用化を目指して,様々な技術の研究開発に取り組んでいます.
ネットワークを経由したサーバへの不正侵入攻撃は年々増加しています. そのような攻撃を検知・遮断するための仕組みとして,ネットワーク型侵入検知システムが広く使われています. ところが多くのシステムはパターンファイルによって攻撃を検知するため,新しい種類の攻撃には対応できません. この問題を解決するため,機械学習を利用した侵入検知システムの研究が進んでいます. 本研究室では,機械学習を利用した侵入検知システムを実現するための分散処理フレームワークMLNIDSを提案しました. このフレームワークの実用性について,検知率や処理性能,長期運用の安定性など,様々な観点から検証・改善していきます.
新しい分散システムの実現形態として,自律的に環境を移動して情報収集する移動ロボットが注目を集めています. 個々の自律移動ロボットは限られた機能しか持ちませんが,複数のロボットが個々に集めた情報を持ち寄り協調することで,高度なタスクを達成できます. 本研究室では,理論計算機科学の観点から,タスクを達成するために必要となるロボットの機能や時間複雑度を明らかにすることを目指します. ロボットのモデルは,メモリや通信機能の有無や,フィールドの定義(連続・離散平面)など,様々なバリエーションがあります.
中村 大介 researchmap
Mathematics and technology, which I mentioned earlier, are faced with a lot of challenges. They originally have free creativity, but meanwhile they are restraining our freedom, (for example, security camera, information control through the Internet). These situations direct my attention to Michel Foucault's thought, which inherited the tradition of French epistemology including Cavaillès and Simondon. I'm also interested in Jean-Pierre Dupuy's "Enlightened Catastrophism".
Currently, I place mathematics / natural science on one side and literature / fiction on the other, and aim to construct a philosophy that integrates these two poles, including their relationship with society, politics, etc.
My primary research interest is in Jean Cavaillès' mathematical philosophy. In my dissertation, I studied his philosophical arguments about foundations of mathematics, history of set theory, and theory of sciences. I am also interested in his religious life and participation in the French Resistance in World War II.
I also do research into the philosophy of mathematics developed in English. My future research will investigate diverse philosophical problems in mathematics through the thought of Cavaillès.

- Daisuké NAKAMURA, L’itinéraire philosophique de Jean Cavaillès, Thèse de doctorat (Université Paris Ouest - Nanterre La Défense), 2012, vi+414p.
Technique is not a simple application of knowledge, nor is technology a simple application of sciences. From the viewpoint of French philosopher of individuation and techniques, Gilbert Simondon, technology, which communicates with the sciences, develops nevertheless in an autonomous way. I have studied the mode of this autonomy or the technological invention with reference to the philosophical texts of Simondon.
My interest includes the style of communication between technology and sciences, and the reconsideration of Simondon's idea in the present light.
 上記二つのテーマで挙げた数学と技術が、現在多くの課題に直面していることは周知の通りです。たとえば、数学も技術も本来自由かつ創造的であるはずのものですが、しかしそういったものがわれわれの自由を束縛する(防犯カメラ、ネットによる情報管理の効率化など)という逆説的な事態が進行しています。こうした事態を考察する際、私は、カヴァイエスやシモンドンの属する〈エピステモロジー(フランス科学認識論)〉の系譜を受け継いだミシェル・フーコー(Michel Foucault, 1926-1984)の思想を大きく参照しています。また最近では、異なる系譜の思想ですが、ジャン=ピエール・デュピュイ(Jean-Pierre Dupuy)の「破局論」にも注目しています。
 現在では、一方に数学と自然科学、他方に文学やフィクションを置き、これら両極を社会・政治等との関係も含めて統合的に考察する哲学の構築を目指しています。

[主要業績]
- 中村大介「筋書き・見立て・操り:後期エラリー・クイーンの展開」、『雲雀野:総合教育院紀要』、豊橋技術科学大学、第44号、2022年3月、65-82頁。
- 上野修・杉山直樹・村松正隆編『スピノザと十九世紀フランス』(共著)、岩波書店、2021年2月。
- 渡名喜庸哲・森元庸介編著『カタストロフからの哲学:ジャン=ピエール・デュピュイをめぐって』(共著)、以文社、2015年10月。
 私がもっとも集中的に研究しているのが、ジャン・カヴァイエス(Jean Cavaillès, 1903-1944)というフランスの数理哲学者です。博士論文では、数学基礎論、集合論史、学問論に関する彼の仕事を検討し、その一貫した哲学を取り出しました。カヴァイエスに関しては、現在、その哲学だけでなく、彼の信仰や対独レジスタンス活動にも興味を抱いています。
 また、フランス語圏における数理思想の展開を追うことと平行して、英語圏で展開されている数学の哲学にも意を払っています。カヴァイエスの思想を軸に、数学における哲学的問題を掘り下げていくことが、このテーマにおける私の目標と言えるでしょう。

[主要業績]
- 中村大介『数理と哲学 ー カヴァイエスとエピステモロジーの系譜 ー』(単著)、青土社、2021年2月。
- ジャン・カヴァイエス「ドイツにおける青年運動」(翻訳と解題)、『雲雀野:総合教育院紀要』、豊橋技術科学大学、第41号、2019年3月、79-102頁。
- ジル=ガストン・グランジェ『科学の本質と多様性』(共訳書)、松田克進、三宅岳史、中村大介訳、白水社、2017年10月。
- 上野修・米虫正巳・近藤和敬編著『主体の論理・概念の倫理:二〇世紀フランスのエピステモロジーとスピノザ主義』(共著)、以文社、2017年3月。
- 中村大介「集合論の形成にみる「直観」の問題 — カヴァイエスの立場から」、『科学哲学』、日本科学哲学会、46巻、1号、2013年7月、53-68頁。
- 中村大介「カヴァイエスにおける学問論と論理学」、『哲學』、日本哲学会編、知泉書館、第64号、2013年4月、127-141頁。
- 金森修編著『エピステモロジー:20世紀のフランス科学思想史』(共著)、慶應義塾大学出版会、2013年1月。
- Daisuké NAKAMURA, L’itinéraire philosophique de Jean Cavaillès, Thèse de doctorat (Université Paris Ouest - Nanterre La Défense), 2012, vi+414p.
 技術は知の、工学は科学の、単なる適用といったものではありません。個体化と技術の問題を考察したジルベール・シモンドン(Gilbert Simondon, 1924-1989)によれば、技術は自然科学と相互交流しつつも、それ自身ある種の仕方で自律的に進展します。私は彼の思想の研究を通じて、この「技術の自律的進展」あるいは「技術の発明」について考察してきました。
 今後は、では技術と自然科学はどのように相互交流するのか、また、シモンドンによる「発明」の着想は現代技術においてどこまで当てはまるのか、といった問題を考えることで、技術についての哲学的考察をさらに深めていきたいと思っています。

[主要業績]
- ジルベール・シモンドン『個体化の哲学:形相と情報の概念を手がかりに』(共訳書)、藤井千佳世監訳、近藤和敬、中村大介、ローラン・ステリン、橘真一、米田翼訳、法政大学出版局、2018年7月。
- 中村大介「シモンドンの技術論におけるイマージュと構想力」、『フランス哲学・思想研究』、日仏哲学会、第16号、2011年9月、16-24頁。
中村 雄一 researchmap
磁性材料をキーマテリアルとして、今までに無い新しいデバイスの実現を目指して研究を進めています。年々増え続ける膨大な情報を保存する技術として、我々の研究室で開発されたコリニアホログラフィックメモリ(データストレージ)の実用化を目指しています。
磁気光学空間光変調器(Magneto optic spatial light modulator: MOSLM)は、原理的に高速な駆動が可能であり、光通信や光コンピューティングといった次世代デバイスへの応用が期待されています。私たちは、超高速・低消費電力な電圧駆動型磁気光学空間光変調器(v-MOSLM)の実現のため、磁性ガーネットと圧電材料を組み合わせて微細構造を制御した「光制御用マルチフェロイック複合膜」の作製技術を開発しました。
With the advance in the information technology and optical communication fields, the demand for higher performance of optical control devices that control the intensity, phase, polarization of light is increasing. In this research, to realize voltage-driven ultra-high-speed, low-power-consumption optical control devices, multiferroic composites in which nano structure of magnetic garnet and piezoelectric materials is controlled are developing for light control.
本研究は、熱でスピン流を制御する新しいスピントロニクス分野の創成を目指し、ナノ構造を制御してフォノン(熱)伝導を制御することでスピンの流れを制御する「磁性フォノニック結晶」の創成と、フォノン(熱)により制御されたスピン流を電気的に検知する手法の確立を目的として研究を行っています。
情報処理、光通信分野の技術の進展に伴い,光の強度,位相,偏光等を制御する光制御デバイスの高性能化への要求が高まっています。本研究では電圧で駆動する超高速・低消費電力な光制御デバイスへの応用を目指して,磁性ガーネットと圧電材料を組み合わせて微細構造を制御した「光制御用マルチフェロイック複合膜」の開発と,その磁気光学光制御デバイスへの応用を目的としています。
大規模な情報を保存する高速のストレージ装置として,ホログラムメモリの実現が期待されています。本研究は,コリニア・ホログラフィという独自の方式を用いて,次世代の光ディスクメモリを開発しようと,理論計算と実験を通して,ノイズが少なく,高効率なホログラム記録方式と記録メディアの開発を進めています。
中村 祐二 researchmap
大規模火災や宇宙火災などは実スケール・実環境での試験が極めて困難です。もし特撮のように実現象を模型を使って再現できたら、具体的な対策検討が可能となります。このためには、①再現を担保する法則(相似則)を導き、②適切な模型をデザインすることが必要です。相似則に基づく模型実験を活用した災害対策を提案します。
私たちは火災場に粉末や液体の消火薬剤を吹き付けて消火するのではなく、掃除機のように発生有毒ガスと共に火災源を一緒に吸い取り消火する手法を開発し、その有効性および有効条件を理論的に導くことに成功しました。この手法の最大の利点は、火災場に撒かれた薬剤や水による二次被害を出さないため、直ちに現状復帰が可能な点です。宇宙空間に限らず手術室などの閉再生の高い特殊環境での活用が期待されます。
Electric cable is one of the major factor to lead the fire in extra-ordinal environment, likely nuclear power plant (NPP) and space habitants. When the combustion mode can be simplified, above-mentioned scale modeling concept can immediately work to reproduce the phenomena in a handy way, however, in some special condition, it is hard to be simplified since the complex multi-phases, multi-(chemico)physics processes are equally involved. Burning electric cable is actually such typical example. Once the cable burns, wire-coating (made of polymer) would melt and eventually fall-off from the firing zone. Since the molten polymer can continuously burns after the drop, resulting in pool fire would form there. This means that firing zone is enlarged in discrete manner so that fire damage will grow dramatically. We have successfully done to develop the numerical model to handle such complex dynamic behavior (melting and subsequent falling-off). Now the model is going to be upgraded to include the gasification and chemical reaction (flaming) in gas-phase. This allows us to predict the precise physical processes on fire in extra-ordinal environment and enable us to consider the appropriate fire-safety management. In addition to such simulation, we do various experiments (e.g., fire initiated by arc discharge, development of novel fire extinguisher in space habitants).
When the diffusion flame is large, it becomes heavily sooty and strongly fluctuated subjected to the buoyancy. As the scale decreases, surprisingly, such characters becomes totally opposite. Namely, the flame becomes blue (non-sooty) and very stiff with semi-spherical shape. It looks that this flame does not feel any buoyancy effect on its shape. This is what we call "microflame". As the flame approaches to the microflame regime, the thermal interaction between burner and the flame becomes significant and burner tip is abnormally heated up. Then it assists the flame stability so that only little fuel is necessary to support the flame over the burner. In this way, microflame is possibly useful to study/examine/elucidate the minimum scale of the flame.
Scale modeling is classical yet effective concept/approach to understand the phenomena with real scale (prototype) via ones with lab scale (scale model). This is even worthwhile when the prototype is very hard to access; likely extra-ordinal conditions. Fire is a kind of typical problem which is suitable for the scale modeling approach. Furthermore, fire in space is more likely excellent application to employ this approach to know its fundamentals and fire-safety strategy under such extra-ordinal environment. We have successfully made the applicability of scale modeling in order to represent flames in space (i.e., under microgravity environment); see Fig.A. This fact ensures that scale modeling concept works well to study flames in extra-ordinal condition, which is generally very hard to access.
小型火炎(マイクロフレーム)とは1mm以下のバーナ上に形成されるミリオーダの火炎であり,通常は煤を排出する炭素成分を多く含む燃料でも煤を排出することがなく青炎を保つ.バーナとの熱・化学作用が顕著になるため,バーナを工夫することで(バーナを利用した熱循環作用を利用するなど)極低温火炎の生成や消炎を回避した安定燃焼限界の拡大が期待できる.
この小型火炎を配列することで,互いの干渉を避ける工夫をすれば,量子的な加熱源を配列することに相当する.これにより,これまでにない機能性を持ち合わせた燃焼器開発が可
相似則を利用すると,低重力環境での燃焼現象(輸送過程)は低圧場あるいは極小スケール場で再現することが可能であることがわかる.具体的にはグラスホフ数を小さくするような条件を作り出せばよい.これに限らず,例えば斜面に落下する箱の中では,斜面との摩擦力がゼロであると仮定すれば,箱の中には斜面に垂直成分の重力加速度しか存在しなくなる.斜面を可変にすることができれば,原理的には(斜面の摩擦をケアするだけで)あらゆる低重力場を再現することになる.
これらの原理・技術を用いれば,月や火星などの地球外惑星での居
大きな拡散炎は煤が大量に発生し,火炎は浮力の影響を強く受けて激しく乱れる.ところがスケールを小さくしてゆくとその特徴は一変する.すなわち,炎は青色を呈して火炎形状は半球状となる.あたかも煤フリーで浮力を感じない炎になったともいえよう.この炎のことをマイクロフレームと呼ぶ. 火炎サイズが小さくなるとバーナと火炎との相互作用が強くなり,バーナを介した熱循環により通常のサイズの炎では見られない安定性を与えるようになる.ではさらにスケールを下げると火炎が消える前に何が起こるのか?最も小さな燃焼スケールが何で決まるのか?これらを「マイクロ燃焼学」という範疇で取り扱ってゆく.
宇宙や原子力施設はいわゆる特殊環境であり,そのような場での火災は直ちに人的被害,被害の影響インパクトが大きい.従って,火災などが起きないような設計思想の導入が不可欠である.上記のスケールモデリングはそれを補助する役目を果たすが,もう一方で,例えばスケールモデリングで対応しきれない(=簡略化しづらい)複雑な物理が絡む場合は,それに直接対峙することが求められる. 図Cはその一例で,原子力規制庁(旧 JNES)からの受託研究,科学研究費補助金の支援を得て実践された電線燃焼の直接数値シミュレーションモデリングである.電線は導体と絶縁体とで構成されるが絶縁体に高分子が使われており,それが発火して火災の要因となる(上記の原子力施設,宇宙環境などでは電線火災が火災原因として大きな要素を占める).一旦燃焼すると高分子が溶融して落下して,火災源を3次元的に拡大させる.ここでの数値モデリングは,この溶融および落下の非定常過程を捉えるためにenthalpy-porosity法とVOF法にもとづき開発されたものである.現在は表面からのガス化過程,気相での燃焼モデルを導入して,電線燃焼をそのまま再現するよう鋭意開発中である.
このような数値モデル開発に加え,様々な特殊火災要素の実験的研究(例えばアーク放電による火災発生機構の解明,宇宙船内へ適用可能な新しい消火概念の創出など)も実施している.
模型実験とは実スケール・実環境での実験が難しいとき,同じ物理現象をラボスケール・別環境で再現することを指し,模型実験を実現するために必要な「相似則」を探すプロセス全体をスケールモデリングと呼ぶ.燃焼問題のうち大規模火災や特殊空間での火災は,特に実スケール・実環境での試験が難しいため,模型実験によりその現象の基礎を理解し,災害被害の予測などを行うことが望ましい.ここで課題になるのが「何を合わせれば異なる環境で同じ現象を再現可能になるか」という疑問であり,それに回答を与える相似則を見出すことこそが最大の難所であり,醍醐味でもある. 右図Aは燃焼問題にスケールモデリングを適用した一例であり,特に実験機会の少ない「微小重力(宇宙)での燃焼場」を低圧場の利用,小型化により再現できることを示したものである.このようにスケールモデリングを活用することで,極限状態の燃焼場の物理過程へアクセスすることが可能である.
中森 康之 researchmap
各務支考の俳論は、それまでの歌論、連歌論を踏まえた上で、独自の理論を構築し、その俳諧本質論は、俳論史上だけでなく、日本文学論史上、特筆すべき到達点を示している。しかも、後世の俳諧史に甚大なる影響を与えた。それにもかかわらず、現在の俳文学研究では、種々の理由により正当に評価されていない。
そこで私は、支考俳論を正確に解釈し、俳諧史、日本表現論史におけるその意味を明かにすることを目指している。
また、その支考が創始し、現在まで連綿と続いている美濃派は、芭蕉像の形成、中興期の蕉風復興運動への関わりなど、俳諧史に及ぼした影響は非常に大きい。しかし、正当道統継承者の系譜と、傍流美濃派の系譜を持つなど、その在り方は単純ではない(道統の系譜も長らく二派に分裂する)。その美濃派の、俳壇経営の在り方、実際の俳諧活動、 伝書の実態、俳諧観などを、具体的に明らかにし、近世庶民の俳諧活動の実態を具体的に明らかにしたいと考えている。これらにより、現在の俳諧史、文学史は、根本的に変更されるだろう。
 本研究は、武道の本質を取り出し、それが現代において非常に有効な実践的思想であることを提示するものである。
 武道とは、自分の心身の能力を最大限に発揮する道である。それは、自分の心身能力の発揮度に関わる思想であって、相手との相対的な優劣を求めるものではない。そして日常生活のあらゆることに応用可能な「道」なのである。嘉納治五郎はそれを「心身最有効使用道」と呼んだ。
 では武道の本質は何か。ひとことで言えば「逆説」である。武道においては、心法も、身体操作も、意識の働かせ方も、上達法も、教育システムも、そのほとんど全てが、普通の常識や論理と逆立しているのである。
 本研究をそのことを明らかにする。またその現代的有効性を示すために、一部の優れたトップアスリートの思考と身体操作の分析も行う。
永井 萌土 researchmap
人工的にアクチュエータ・センサ・制御回路・エネルギー変換回路を統合すると、システムのサイズは大きくなります。その一方、微生物はこれらの機能を小さな体内に統合しています。本研究では、人工的に作製した機械と微生物細胞のセンサ、アクチュエータを組み合わせたマイクロシステムを開発します。複数の微生物が微小な時空間に対し自律的に応答することを利用して、微小環境を動的に制御可能なシステムの開発を目標にしています。
細胞と生体高分子を工学的に活用し、健康と機械工学の分野に貢献することを目的にしています。マイクロ・ナノ加工技術で作製したノズルアレイを主に空圧での変形を用いて吐出操作を行います。機械ステージとも組み合わせ自動的に配置し、細胞や生体高分子のシステム応答を解析します。
Modification of cells is required to induce cells to become the target cells. Here, laser light irradiation is used to selectively puncture cells and transport substances to modify their functions. This method is suitable for establishing cells for cell therapy, antibody-drug production, and disease models due to its ease of modifying conditions and minimally invasive nature. The technique of screening cells from a cell population at the single-cell level is a fundamental technology in life science research. In this research, cells are maintained in an arrayed structure, and after observing cell dynamics, cells are classified using light irradiation. Cells removed from the microarray can be used to establish clonal lines or for further genetic analysis. This research will contribute to the promotion of cell therapy, antibody drugs, and disease models, and will enable the investigation of correlation analysis between single cells and gene expression.
Single-cell analysis technology is a technology for detailed analysis of gene expression at the single-cell level and the mechanisms that regulate it at the DNA level. The high cost of single-cell analysis products is a major factor hindering the growth of the single-cell analysis market. As a lower cost and easier tool to handle single cells, nL pipette arrays will be developed using MEMS technology to investigate cell-cell interactions leading to cell therapy.
細胞を目的の細胞に誘導するには、機能改変が求められます。ここでレーザ光の照射により、細胞を選択的に穴あけし、物質を輸送して機能を改変します。本手法は条件変更の容易性や低侵襲性から、細胞治療、抗体医薬生産、疾患モデル用の細胞を樹立するのに適しています。 細胞集団から単一細胞レベルでスクリーニングする技術は、生命科学研究で基礎となる技術です。本研究ではアレイ上の構造内に細胞を保持し、細胞動態を観察した後に、光照射を利用して細胞を分類します。マイクロアレイから取り出した細胞は、クローン株の樹立やさらなる遺伝情報解析に利用できます。本研究により、細胞治療、抗体医薬、疾患モデルの促進に貢献し、単一細胞と遺伝子発現の相関解析を調査できるようにします。
単一細胞解析技術は、単一細胞レベルでの遺伝子発現やそれを制御するメカニズムをDNAレベルで詳細に解析する技術です。単一細胞解析製品のコストが高く、単一細胞解析市場の成長を阻害する大きな要因となっています。より低コスト、容易に単一細胞を扱うツールとして、MEMS技術を利用してnLピペットアレイを開発し、細胞治療につながる細胞間相互作用を調査します。

西山 雄大 researchmap
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二星 潤(長野工業高等専門学校) researchmap
西澤 一(独立行政法人国立高等専門学校機構) researchmap
二田 亜弥(茨城工業高等専門学校) researchmap
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電力不要の熱輸送機器、ループヒートパイプについて、内部の詳細な物理現象の解明から実機の設計、製作などの実用的な研究、高性能化・多機能化のための開発など基礎から応用に至るまで取り組んでいます。

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沼田 敦 researchmap
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電気的なエネルギーを用いて細胞膜に穴をあけ遺伝子導入を行うエレクトロポレーション法(EP法)は、一回の施行に必要な細胞やDNA量が多く、電圧印加の細胞毒性が高いため、末梢血血球細胞や初代培養細胞等の細胞毒性に弱い細胞種を扱う医療では応用が難しいとされてきました。我々は絶縁油中に形成した微小液滴に、細胞とDNAを封入した状態で直流電界をかける新規の遺伝子導入法を開発し、iPS細胞など有用細胞を作製に成功しています。
I recognize intact biostructure ionotropic glutamate receptors (iGluR6) as machinery, which is normally expressed in synaptic neural processes in mammalian brain. To control any neural activity remotely and reversibly, photoswitchable nanomachine?LiGluR?were developed based on iGluR6 and operated using photoiosomerizable new chemicals, MAG. Two iGluR6 mutants could be photo-switched using a series of maleimde-azobenzene-glutamate (MAG) compounds, which dangled 2R,4R-allyi glutamate (G) from a linker containing the photoisomerizable azobenzene (A) that was attached to the introduced cysteines via maleimide (M). Three kinds of MAGs with different linker lengths (shortest :MAG0, middle: MAG1, longest: MAG2) were examined at 16 cysteine positions around the “mouth” of the ligand binding domain “clamshell” from geometry. LiGluR(with L439C mutation): opening in UV light and closing in visible light by all MAGs. In neural cells with LigluR, action potentials were optimally evoked and extinguished by UV and visible light, respectively. These photo-switched nanomachines could manipulate neural activity under optical control both in vitro and in vivo. The researchers could control neural activity to regulate physiology from a mechanistic view.
The biochemical, physiological and behavioral processes are under the control of internal clocks with the period of approximately 24 hr, circadian rhythms. The expression of mouse Period1 (mPer1) gene oscillates autonomously in the suprachiasmatic nucleus (SCN) and is induced immediately after a light pulse. Per1 is an indispensable member of the central clock system to maintain the autonomous oscillator and syncholonize envilonmental light cycle.  
I constructed Per1:luc Tg mice and rats in which firefly luciferase was rhythmically expressed under the control of the mouse Per1 promoter in order to monitor mammalian circadian rhythms by Per1 rhythmic expression. Rhythmic emission from the cultured SCN slices of Tg persisted for up to some months in vitro, while those from peripheral tissues like liver also were found but damped after two to seven cycles in vitro. It suggests that a self-sustained circadian pacemaker in the SCN entrains circadian oscillators in the periphery to each adaptive phase. I am performing functional analysis of circadian pacemaker neurons in the SCN by TOYOHASHI original electrophysiological probe.
Researchers from Toyohashi Tech have developed a novel transfection method using water-in-oil droplet electroporation: a liquid droplet with exogenous DNA and cells that is suspended between electrodes in dielectric oil is exposed to a DC electric field. This technique can contribute to biomedical innovation in high-throughput screening. The authors, Assistant Professor Hirofumi Kurita and Associate Professor Rika Numano, said, "This technique will lead to the development of cell transfection in regenerative medicine and gene therapy."
地球上の生物の行動や代謝などには約一日を周期とする体内時計が制御する概日リズムが存在し、その位相は外界の光環境などにより変化する。哺乳類の概日リズムの中枢は視交叉上核(SCN)に存在することが明らかになっているが、リズムのオシレーター機能においてPeriod1(Per1)遺伝子のSCNにおける発現振動が重要であること、また、リズムの光環境への同調はPer1の転写の光誘導に由来することをこれまでに示した。
このPer1の発現を指標にして、中枢SCN及び末梢組織の時計機能を同時に測定するため、Per1プロモーター発現制御領域で蛍の発光ルシフェラーゼ(luc)遺伝子を発現するPer1::luc トランスジェニックTg動物を作った。その各組織を培養すると、SCNスライス培養では、約1日周期の化学発光振動が1ヶ月以上観察され、一方、肝臓など末梢組織でも遅れた振動位相ではあるが発光振動が観察でき、2日から6日で減衰する。哺乳類ではSCNに自律したペースメーカーが存在し、末梢の概日リズムを組織固有の位相に維持することがわかった。
現在は、Per1::luc Tgマウスなどを用いて、SCNスライスを顕微鏡とCCDカメラを組み合わせたタイムラプス計測にて3次元の画像として観察している。また、Vapor-liquid-solid(VLS)法で作成された微小刺入型マルチ電極プローブをアレイ状に並べたセンサーチップを用いて、SCN脳スライスを培養しながら、できるだけ1神経細胞に近い単位で刺激をしながら、1細胞の神経活動スパイクの発火頻度を測定する。また、外来性DNA分子を、刺入する際にSCN脳スライスに導入することにより、その細胞から電気スパイクを測定したかをマーキングする。さらに、こうした、外部からの刺激により、SCN脳スライス内で24時間リズミックに観察される遺伝子発現の変化にどのような影響をきたすか観察する。
神経活動変化を、異なる波長の光でコンホーメションを変化させる光感受性の化学物質を用いてコントロールする系を開発した。
グルタミン受容体(iGluR6)は神経細胞のシナプス部位に強く発現し、神経発火の頻度を制御している。UV領域の光でシス体となり、可視領域の光でトランス体となるアゾベンゼン構造を骨格にもち、システイン(Cys)に水素結合するマレーマイド(のりしろ)構造体とiGluR6受容体のアゴニストであるグルタミン酸を両方結合させた新規化学物質(MAG)を合成した。iGluR6のリガンド結合部位のまわりに化合物の接着部となるCys変異を導入した変異体と3種類の長さのMAGの組み合わせにより、異なる波長の光照射で、細胞膜の電位・神経細胞の活動を可逆的に変化させることに成功した。具体的には、UV領域の光照射で受容体が開き、可視光で閉まるという光反応性をしめす組換LiGluR受容体や、反対にUV光で受容体が閉まり、可視光で開く反応を示すYin/Yang受容体を見出した。この実験系はゼブラフィッシュなどの生体内でも機能し、外部からの照射光により神経活動・行動を調節できることが示された。
このLiGluR受容体やYin/Yang受容体をもちいて、SCNペースメーカー神経の神経活動を光照射で直接操作することで、哺乳類概日リズムをコントロールする課題に取り組む。
豊橋技術科学大学は、今回、液滴エレクトロポレーションという、革新的な細胞への遺伝子導入法を開発した。細胞と外来性DNAを封入した液滴に直流電界を印加すると、絶縁体の油中で電極間を液滴が往復運動し、短絡現象が生じる間にDNAが細胞に導入され、細胞の生理機能が変化する。この技術は、使用する細胞やDNA量を大幅に削減可能であり、細胞毒性が低く、その後長期培養するiPS細胞や受精卵のゲノム編集に高い成績で成功している。iPS細胞の量産化など再生医学に革新をもたらすことができる。

根岸 可奈子(宇部工業高等専門学校) researchmap
根本 聡(旭川工業高等専門学校) researchmap

野村 収作 researchmap 黒田 大貴

1.ホルモンによるストレス・快適感の定量評価
2.バイオフィードバック機構による睡眠時の生理機能制御技術
3.小型センシングデバイスによる新規生体情報計測・評価システムの開発

野中 尋史 researchmap
西山 延昌(鳥羽商船高等専門学校) researchmap
江崎 修央(鳥羽商船高等専門学校) researchmap
野々村善民(福井工業高等専門学校) researchmap
野村 英作(和歌山工業高等専門学校) researchmap
飯塚 昇(鈴鹿工業高等専門学校) researchmap
野本 直樹(宇部工業高等専門学校) researchmap
野口 尚志(香川高等専門学校) researchmap
津守伸宏(香川高等専門学校) researchmap
野田数人(香川高等専門学校) researchmap
野口 卓朗(有明工業高等専門学校) researchmap
野呂 秀太(仙台高等専門学校) researchmap
野地 英樹(都城工業高等専門学校) researchmap
冨永 徳雄(旭川工業高等専門学校) researchmap
野澤武司(長岡工業高等専門学校) researchmap
野中 崇(八戸工業高等専門学校) researchmap
野中 利瀬弘(秋田工業高等専門学校) researchmap
冨村 憲貴(熊本大学) researchmap
野口大輔(都城工業高等専門学校) researchmap
川勝 望(呉工業高等専門学校) researchmap
野澤 正和(秋田工業高等専門学校) researchmap
野々山和宏(弓削商船高等専門学校) researchmap
野々村和晃(鶴岡工業高等専門学校) researchmap
野毛 悟(沼津工業高等専門学校) researchmap
野口 勉(苫小牧工業高等専門学校) researchmap
野間 正泰(舞鶴工業高等専門学校) researchmap
野村 健作(津山工業高等専門学校) researchmap
野本敏生(大島商船高等専門学校) researchmap
野口 隆(弓削商船高等専門学校) researchmap
鬼塚信弘(木更津工業高等専門学校) researchmap
野村保之 researchmap
小川 伸夫(鳥羽商船高等専門学校) researchmap
小川 信之(岐阜工業高等専門学校) researchmap
橋爪 仙彦(鳥羽商船高等専門学校) researchmap
野澤 宏大(鹿児島工業高等専門学校) researchmap
野波 諒太(呉工業高等専門学校) researchmap
野中 摂護(津山工業高等専門学校) researchmap
野中 俊宏(豊田工業高等専門学校) researchmap
野口欣照(有明工業高等専門学校) researchmap
野田 俊彦 researchmap
環境計測の分野では光、音、温度、圧力、加速度といった複合情報を統合的にとらえるマルチモーダルセンシングが有用です。複数のガス成分(=におい)を統合的にとらえること、いわばガスのマルチモーダルセンシングが実現できれば、環境計測分野での新たな展開が見込めます。
Multi-modal sensing become an important technology in the field of smart agriculture typified as the plant factory. In recent years, there are attempts to measure many items such as nutrients, moisture content, pH, and temperature to optimally control the growth of plants and maximize the productivity of crops. In this laboratory, we are studying sensing devices and systems that measure and visualize the important items, which are nutrients, moisture content, and distribution of various ions for example, by a multimodal measurement.
A novel sensing approach to realize multimodal sensing using machine learning technology to analyze the data measured by combining multiple sensors with different detection characteristics has been studied. We are focused on the realization of simultaneous measurement of multiple ions, multiple gases, and smell sensing by combining AI technology and imaging-based sensors fabricated with CMOS technology.
検出特性が異なる複数のセンサを組み合わせて多項目を計測し,そのデータ解析に機械学習技術を利用してマルチモーダルセンシングを実現する,新しいセンシングアプローチに取り組んでいます。CMOS集積回路技術で作製した画像出力型センサとAI技術の融合により,複数イオンの同時計測,複数ガスの同時計測やにおいセンシングの実現について研究を進めており,農業や介護・医療,バイオサイエンスの分野への展開を検討しています。
植物工場に代表されるスマート農業の分野では,植物の成長に影響する養分,水分量,pH,温度など多くの項目を網羅的に同時測定して植物の生育を最適制御し,植物工場の生産性を最大化する試みが注目されています。本研究室では,養分や水分量,各種イオンの分布などをモルチモーダル計測し可視化するセンシングデバイスとシステムの検討を行っています。これにより植物の生育を左右する情報を正確に把握する事が可能となり,収穫量の増大につながる事が期待されます。