深紫外LEDで創生される産業連鎖プロジェクト〈地域イノベーション学研究科〉三宅 秀人（教授）文部科学省の5ヵ年補助事業「地域イノベーション・エコ拠点計画テーマは、「地域創生を本気で具現化するためのシステム形成プログラム」に本学が採択されました。同プロ応用展開『深紫外LEDで創生される産業連鎖プロジェク

グラムは、地域の成長に貢献しようとする地域大学に事業ト』」
で、事業プロデューサーの副学長（社会連携担当）・地域プロデュースチームを創設し、地域の競争力の源泉（コア技戦略センター長 西村 訓弘教授が中心となりプロジェクトを術など）を核に、地域内外の人材や技術を取り込み、グロー進めています。中心研究者である地域イノベーション学研究バル展開が可能な事業化計画を策定し、社会的インパクト科長 三宅 秀人教授が確立した「深紫外LEDの基板作製」技が大きく地域の成長と共に国富の増大に資する事業化プロ術などにより、飛躍的な製造コスト低減を実現し、その産業ジェクトを推進します。日本型イノベーション・エコシステム

振興をLEDメーカーおよび地域アセンブリメーカー（殺菌装の形成と地方創生を実現するものです。

置等メーカー）と連携し進めています。

深紫外LEDは、農水・医療などの広い応用分野を持つため、青色LEDの次を担う有望な素子で、量産化すべき重要技術
深紫外LEDに期待される用途は多くあります。その中でも特に短波長の深紫外線は高い光エネルギーで生物のDNAを破壊するため、人体に有害な薬品などを使用せずに水や大気の殺菌が可能で、農水分野で応用が期待されています。その他、紫外線吸収を応用した樹脂硬化・検査・計測・分析などへの応用も提案されています。

環境研究期待されるアプリケーション領域
水の浄化
想定用途

想定用途

深紫外−LED光線●植物工場●食品加工工場●陸上養殖 など

空気の浄化

紫外線殺菌
想定用途

●歯ブラシケース●スリッパラック●哺乳瓶・食器 など●長寿命・低消費電力 ●環境負荷が低い●波長の選択範囲が ●光の放射方向に広い
熱が出ない●光学設計容易性が高い・小型

樹脂硬化・接着・印刷
想定用途

想定用途

（主な波長帯：210〜350nm）

特徴●病院●介護施設●図書館 など

医●フォトリソグラフィ●液晶パネルの貼り合わせ●インクジェットプリンターのインク乾燥 など

療●病室・手術室の紫外線殺菌●医療機器への応用（皮膚病治療機器、透析用監視装置…）など

分析・計測
想定用途

深紫外LEDのメリット●DNA・RNA 純度・濃度測定●水質・大気汚染物質計測など

小型化、高出力化、オーダーメイド波長調整、長寿命・省エネ

当プロジェクト コア技術の概要
深紫外LEDを作るには、窒化アルミニウム（AIN）基板が必要となり、その製造方法について国内外のグループが研究を進めていま

三宅方式とは？

す。
AINの基板製造方法には大きく分けて、①サファイア下地基板上にAIN膜を結晶成長させるヘテロ結晶成長法と、②AIN下地基板上にAIN膜を結晶成長させるホモ結晶成長法の２つがあります。
ヘテロ結晶成長法では従来、「MOCVD法」が行われてきました。汎
用性が高い「スパッタ法」
は、大面積で均一な膜の作製に適した方法ですが、低品質のAIN基板しか製造できない問題がありました。
しかし三宅方式ではスパッタ法で製造したAIN基板に、高温で熱処理（アニール）を行うことで、低コストで高品質なAIN基板を製造することが可能になりました。
高出力で低価格な深紫外LEDの実用化に不可欠な技術として、世界中で注目されています。

●サファイア上AIN基板を用いた深紫外LED
結晶成長法

AlN基板

深紫外LED

三宅方式の実用化展開

三宅方式
スパッタ法

アニール

AIN膜形成AIN膜の結晶品質を改善＋

交通・運輸・空調●高結晶品質●短時間で低コスト

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Environmental Management Report 2018

●高出力
●高生産性を実現可能！

植物工場

UV樹脂硬化水産・養殖分野

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環境研究

総合大学として先進的環境研究および環境情報発信拠点となっている幅広い環境研究について紹介します。

野生動物による農作物被害をドローンで防ぐ〈教養教育院〉鬼頭 孝治（教授）

現在、全国の中山間地域では野生動物による被害に苦する基地局対象の位置を検知する焦電センサやGPSセン

しんでいます。
これは人間活動が野生動物の生息環境に変サから成り立っています。

化をもたらした結果といえますが、中でも農作物被害は実際の動作ですが、焦電センサや生態調査のために取深刻で、後継者不足に悩む農家の営農意欲をさらに減退り付けられたGPSセンサからの対象の位置情報を基地局させており、耕作放棄地の増加を招いています。
さらに、
こが取得し、防衛ラインの位置情報と比較することによってのような被害は農作物に限らず、林業しかり、時には人的ドローンの発進タイミングを決定します。そして、指令を受被害にもおよんでいます。本来、人間と野生動物は棲み分けたドローンは自動で離陸して対象の前まで飛行してホけによって共存を維持することが理想ですが、一足飛びにバリングします。その後、対象の動きに合わせて、侵入を阻は解決が難しく、徐々に抜本的な対策を進めると共に、被止するようにドローンに指令し、対象が防衛ライン外に立害を減らす即時的な対応も同時に求められています。

ち去れば、基地に戻って着陸するという動作を全自動で被害の多くはシカ、イノシシ、サルによってもたらされており、特に三重県はシカの被害が多く発生しています。
こ行います。
一連の基本的動作は実際の実験によって確認しました。

環境研究れら被害に対する主な対策は、金網（恒久柵）や電気柵に本システムの課題は、GPS情報はサルに有効なのです

よって農地や山側を囲い込むという方法です。
これにはおが、シカやイノシシに対してその位置精度が焦電センサの金もかかりますが、設置後に定期的な見回りによる保守を数に依存するため、誤差の大きいことです。
また、動物以外実施しなければならないなど、多くの労力を必要としていの熱源に反応してしまうことも課題です。
現在、ドローン発ます。
また、道路や河川などのため、完全に囲い込むことが進後の対象との相対位置をドローン自身が搭載カメラでできない場所もあります。

判断すべく、画像処理手法に機械学習や深層学習などのこのような柵による囲い込みの欠点を補ったり、設置後AI技術を取り入れ、その可能性を探っています。の保守管理を人間に代わって行ったりするために、ドローンの利活用を考えています。慣れの検証は必要ですが、実GPS発信機際に野生のシカに対してドローンを飛ばし、逃げることは確認できました(図1)。
本来、ドローンは空中を自由に飛行することができる高い機動性を持っていますので、センサ技術や通信技術によりシステムを構築し、AIなどの判断技術を駆使して威嚇・追い払い動作をさせれば、慣れを生じさせることなく、被害を防ぐことが可能と考えています。
本研究ではプロトタイプとして、特定場所における野生動物の追い払いを想定したシステム(図2)を構築しました。本システムは、センサやプログラムによって自動飛行させることができるドローン(図3)、システム全体を管理

防衛
ライン

焦電センサ群

自作ドローン

無線通信

侵入検知＋
位置情報

Raspberry Pi3+NAVIO2+Drone code+Camera

自動操縦

基地局
Raspberry Pi3+Drone kit

図2：追い払いシステムの概略

図1：ドローンの出現に驚いて逃げ出すシカ（H27.08.28）

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Environmental Management Report 2018

図3：対象の行く手を阻むように自動飛行する開発中のドローン（H29.03.12）