滋賀県立大学

研究シーズ集Research Seeds2022滋賀県立大学 研究シーズ集 2022 の発刊にあたり「研究シーズ集 2022」をお届けします。
本学は「地域人材の育成や地域課題の解決に向けた取組、産学官連携を強化し、地域貢献のリーディングモデルとなること」を目標の一つに掲げています。この目標を達成するために、本学産学連携センターは、地域と大学を結ぶ窓口として、地域連携や産官学連携の推進のために活動しています。
この研究シーズ集は、教員の研究活動やその成果、研究者が持つ知識や技術をわかりやすく紹介し、地域や産業界の皆様に知っていただき、広く活用していただくことを目的として、2005年度から発刊しています。このたび、新たに内容を更新して「研究シーズ集 2022」（統合版）を作成しました。
共同研究や受託研究、技術相談の「シーズ」としてご利用ください。
新型コロナウイルス感染症流行の終息はまだまだ先のようで、研究活動もなかなか全開というわけにはいかないようです。このような時期にこそ、地域や産業界の皆様と一緒に、それぞれのシーズを大事にあたためて育てて行けたら、と考えております。本シーズ集が、イノベーションの創出や地域社会の発展に少しでも貢献できれば幸いです。
なお、このシーズ集は当センターのホームページにも掲載いたします。本
学の研究シーズに興味を持っていただいた皆様には、お気軽に当センターまでご連絡いただきご相談くださいますよう、お願いいたします。
2022年 9月
公立大学法人滋賀県立大学
産学連携センター長安原治

〈研究シーズ〉
学部学科等

職名

氏名

タイトル

ページ

仲村

龍介

構造材料および機能性材料における原子拡散およびミクロ組織制御の研究

33

教授
松岡
准教授 山田純
明寛

ガラスの融液物性・熱物性と破壊現象の研究

34

教授

健夫

次世代太陽電池・量子情報材料35

准教授 宮村弘

新規機能性金属材料の探索と評価

36

准教授 秋山毅

光エネルギー利用の高効率化を目指した機能材料の開発

37

教授

材料科学科

奥

溶液プロセスを用いてナノ～メソ～マクロ構造を設計した
有機－無機複合材料の作製とその物性制御
次世代型太陽電池の材料設計と開発、第一原理計算によるNMR量子コン
ピューターの材料設計と物性予測
高分子複合材料の新規機能創成と高付加価値化の研究（プラチック材料とゴム系材料の新規複合化技術）

38

講師

鈴木

一正

講師

鈴木

厚志

教授

徳満

勝久

教授

金岡

鐘局

構造の明確な機能性星型ポリマーによる次元制御型環境調和材料の創製

41

北村

千寿

多環式芳香族炭化水素の合成と機能評価～光・電子・エネルギー材料～

42

准教授 竹下宏樹

多成分多相系高分子材料における構造形成機構

43

教授

工
学
部

目次

有機/無機複合コアシェル型微粒子材料の創製およびペプチド材料を用いた水中からの金イオン捕集
構造的・電子的に新奇な縮合多環共役化合物の開発：
自己集合型エレクトロニクス材料の創製

39
40

44

准教授 谷本智史

准教授 加藤

真一郎

講師

翔平

精密ラジカル重合法を用いた新規高分子材料の創成

46
47

伊田

45

講師

竹原

宗範

生分解性の多機能性ポリマーの微生物による生産および環境負荷物質の微生
物酵素による分解

教授
准教授
講師

山根
河﨑
出島

浩二
澄
一仁

バイオマス資源のエンジン用燃料としての有効利用および高効率なクリーンエンジンシステムに関する研究

48

教授

南川

久人

マイクロバブルやマイクロチューブ内流れなど
環境やエコ技術に関連する混相流工学の研究

49

教授

奥村

進

環境配慮型製品設計・メンテナンス・品質設計に関する研究

50

教授

門脇

光輝

透過・屈折を伴う波動伝播に対する数学的散乱理論

51

教授

呉

志強

数値解析と形状・構造最適設計

52

田邉
機械システム工学科 教授
准教授 和泉裕貴
遊以「表面処理」と「非破壊検査」を柱とした材料強度研究53

准教授 山野光裕

柔らかい素材を用いたロボットの開発と制御

54

准教授 橋本宣慶バーチャルリアリティを利用した技能の解析と訓練

55

准教授 安田孝宏

流体機器の高効率化や流体騒音の低減に関する研究

56

准教授 大浦講師
田中靖典
昂振動問題の解決と振動を利用した駆動や診断

57

講師

西岡

靖貴

看護士・介護士・理学療法士を支援する生体計測とソフトメカニズム

58

教授

栁澤

淳一

イオンビームプロセスを主とした超微細加工技術の新展開

59

教授

岸根

桂路

応用システムとハードウェアの最適融合

60

准教授 一宮正義

半導体超薄膜作製とその超高速非線形光学応答

61

准教授 土谷亮

アナログCMOS集積回路の設計技術と応用技術の研究

62

講師

井上

敏之

無線でつながる生体センシングシステムの研究開発

63

講師

番

貴彦

脳機能模倣素子など次世代微細素子の開発

64

教授

乾

義尚

リチウムイオン電池や燃料電池の解析

65

教授

作田

健

磁気信号による微小欠陥・異物検出技術

66

准教授 坂本眞一『熱音響』『モーター故障解析』『超音波エレクトロニクス』『エネルギー・環境』に関する研究・開発

67

准教授 小林成貴

原子間力顕微鏡の開発と表面・界面の超高分解能計測

68

講師

平山

智士

電磁力を利用した大電力遮断技術の研究

69

教授

酒井

道

機能性単位粒子の集合体・ネットワーク構造による高機能発現に関する研究

70

教授

砂山

渡

データ分析支援環境の構築による知識創発支援

71

准教授 宮城茂幸

ICT技術を活用した各種産業における課題の可視化とその応用

72

准教授 服部峻

ウェブ知能を活用した時空間情報システムに関する研究

73

講師

洸一郎

画像計測システムによる観測技術の確立

74

電子システム工学科

榎本

〈研究シーズ〉
学部学科等

人
間
看
護
学
部

人間看護学科

全学共通教育推進機構

職名

目次

氏名

タイトル

ページ

教授

伊丹

君和

看護・介護者の腰痛予防教育システムの開発および地域住民の健康生活支援

113

教授

越山

雅文

超音波を使ったヒト下肢浮腫定量測定装置の開発

114

教授

坪井

宏仁

健康寿命延伸における、こころとからだのWell-being実現

115

准教授 米田

照美

講師

関

恵子

講師

千田

美紀子

看護従事者育成に関する研究

118

教授

古株

ひろみ

子どもの気持ちに寄り添う

119

准教授 川端智子

小・中学生を対象とした喫煙および受動喫煙防止教育

120

講師

玉川

あゆみ

自閉スペクトラム症児の耳鼻咽喉科診療を円滑に進めるためのケアガイドの開発

121

講師

渡邊

友美子

産後の母子への支援に関する研究

122

教授

岡本

紀子

地域在住高齢者の肺炎予防

123

教授

横井

和美

ホリスティックケアにおける音楽療法と看護の協働

124

准教授 荒川

千登世

続発性リンパ浮腫のセルフケア継続支援

125

講師

岡﨑

瑞生

健康寿命の延伸に向けた研究への取り組み

126

講師

片山

将宏

脳卒中サバイバーのセルフマネジメントプログラム開発

127

講師

松井

宏樹

フレイル状態にある高齢者への意思決定支援

128

教授

甘佐

京子

小・中学生を対象にしたメンタルヘルス教育の検討（教職員・保護者も含む）

129

教授

新井

香奈子

地域包括ケアの時代における地域・在宅看護の専門性

130

教授

牧野

耕次

対人援助関係におけるインボルブメント

131

講師

川口

恭子

ひきこもり状態にある人と家族への支援

132

講師

國丸

周平

がん患者への意思決定支援133

准教授 坂本輝世

対話としての英語表現力の育成－言語使用者としての発達を目指して－

134

講師
講師
教授

地域共生センター
講師

看護者の危険認知と医療安全教育～すべての人々に安全な医療・看護の提供を目指して～
触れるケアの定量化、手技教育支援システムの開発
および腰痛のある看護職者の就業支援

サンフォ
Factors of Rural-Urban Learning Achievement Inequalities in
ジャンバティスト Francophone Sub-Saharan African Primary Education.
2010年代以降の自伝的アメリカ文学作品における対テロ戦争と身体性の近藤 佑樹
文化史的研究地域特性を活かした「地域ビジョン」の創造支援
鵜飼 修～地域診断法及び総合的な学習の時間における展開～「あたりまえのくらし」と「無事の文化」を守る
上田 洋平
まちづくり手法の開発・地域づくり人材の育成

地域ひと・モノ・未来
准教授 杉山 裕介
情報研究センター＜研究者別 研究分野・キーワード一覧＞

物理現象を記述する偏微分方程式の数学解析

116
117

135
136
137
138
139
140-143

構造材料および機能性材料における原子拡散
およびミクロ組織制御の研究

学

工学部 材料科学科教授
仲村 龍介
研究分野 ： 金属材料
研究室ＨＰ： http://metal1.mat.usp.ac.jp/~metal-labo/

工関連するSDGｓの国際目標

部

鉄鋼および機能性金属・酸化物における原子拡散係数を測定して基礎データベースの構築を行い，熱処理や合金設計の指針を得る．また，電子ビームを利用して半導体デバ
イス薄膜や機能性酸化物薄膜の相転移を促す新しい材料プロセスを開発する．

■鉄中のホウ素の拡散係数の測定
・鉄鋼へホウ素を微量添加すると，焼入れによるマルテンサイト相形成が著しく容易になる．熱処理温度や冷却速度の設計にはホウ素の拡散係数が必要であるが，信頼できる値は測定されていない．我々は二次イオン
質量分析法によりα鉄中の微量ホウ素の拡散濃度プロ
ファイルを測定して体拡散係数を決定した（右図，赤のデータ点）．数少ない報告値（右図，黒の実線）よ
りも7桁から8桁小さいことを明らかにした．鉄中を速く拡散する軽元素の炭素（右図，破線）に比べても圧倒的に遅いという学術的にも興味深い性質が見えてきた．γ鉄中の体拡散係数，およびα鉄とγ鉄中の粒界
拡散係数の測定にも着手し，未知のホウ素の振る舞いを解明する研究を行っている．

■銀や錫における高速拡散現象の研究
・銀や錫は導電部材の実装材料として重要である．銀中の酸素の粒界拡散，錫中の亜鉛・ニッケル・銅の体拡散および粒界拡散挙動は，材料プロセスや安定性の鍵を握る現象であるが，実態はよくわかっていない．高感度の二次イオン質量分析法によりこれらの拡散挙動を明らかにする研究を行っている．

■弱い電子ビームによるアモルファスゲルマニウム薄膜の高速結晶化・3 kV の弱い電子ビームをアモルファスゲルマニウム薄膜に照射すると，瞬間的に広い範囲が結晶化することを見出した（右図，黄色の四角の囲いがビーム照射領域，円形の囲いは結晶化の領域．波紋状の特有の結晶組織となる）．
室温で起こるこの高速結晶化現象は，非加熱方式で基板へのダメージがない多結晶薄膜作製プロセスに利用できる．
この手法を確立して，多結晶膜の電気特性の評価を行い，フラットパネルディスプレイ材料としての適用可能性を探索する研究を行っている．

20 µm＜特許・共同研究等の状況＞
・2022年度 奨学寄附金 1件，共同研究 1件－ 33 －

ガラスの融液物性・熱物性と破壊現象の研究

学

工学部 材料科学科・ガラス工学研究センター
教授
松岡 純
准教授
山田 明寛
研究分野：無機材料:http://www.mat.usp.ac.jp/ceramics/index_j.html

部

ガラス融液の種々の物性、ガラス固体の熱物性・破壊挙動について、原子・分子レベルの構造の観点から研究を行っている。
■ガラス融液に関する種々の物性とガラス固体の熱物性に関する研究
ガラスの製造は高温での原料の熔融を経て行われる。また、平面
ディスプレイパネルや積層電子部品などの成形は、ガラスが流動性をもった、これも「融けた」状態での工程である。つまり、ガラスの高温で融けた状態（融液）の物性はそれら高温プロセスの最適化に必要不可欠である。また低温（固体状態でのガラス）の熱物性は、物理的なモデルの構築が高温域に比べると比較的容易であり、高温物性を予測・解釈する上での基礎的知見として役立つ。本研究室では室温以下から1800Kまでの広い温度範囲で、様々な物性について、測定方法の開発と物性の組成依存性・同位体比依存性の研究を行っている。 具体的には融液状態については、酸化還元特性、比熱、粘性、放射熱伝達特性（光吸収特性）、密度について、また室温付近以下では熱伝導率や比熱についての研究に取り組んでいる。

■ガラスの変形・破壊現象に関する研究
ガラスの４大特徴は 透明であること・様々なイオンを溶かし込めること・様々な形に成形しやすいこと・もろく壊れやすいことである。このうちで最初の三つはガラスの長所であるが、短所である壊
れやすさ（脆性）の克服も、実用材料としてのガラスにとって大きな課題である。近年情報電子機器へのガラスの使用が急増し、従来と異なる組成のガラスを使用することになったため、ガラスの破壊特性について従来の経験則が役立たなくなっている。そこで、ガラスの構造と変形・破壊現象の関係に改めて着目し、ガラスの疲労破
壊、押し込み変形、本質強度に関する研究に取り組んでいる。

高温融液用分光光度計
1000
1.0

800

Wavelength / nm
600

0.6
0.4
0.2
0.0

1.5

2.0
2.5
Photon energy / eV

100 μm
ガラスの圧縮率測定＜特許・共同研究等の状況＞
公的機関、業界団体、ガラスメーカー、電機・電子メーカーなどと、共同研究や受託研究の実績がある。

－ 34 －

3.0

０.５ＣｕＯ・２５Ｎａ２Ｏ・７５ＳｉＯ２ガラス融液の光吸収スペクトル

約2万気圧下でのガラス

2点曲げ強度試験のためのガラスファイバー
作製装置

400

600K
700K
800K
900K
1000K
1100K
1200K

0.8
Absorbance工

関連するSDGｓの国際目標

次世代太陽電池・量子情報材料

学

工学部 材料科学科教授
奥 健夫
研究分野：エネルギー環境材料研究室HP http://www.mat.usp.ac.jp/energy/index.html

工関連するSDGｓの国際目標

部「エネルギー環境材料」分野のキーワードは、「光・エネルギー・量子情報」です。原子配列が調和した機能物質の設計・合成・評価・応用を通じ、人類・自然環境・社会へ貢献
していきます。具体的には、次世代ペロブスカイト太陽電池材料や量子情報材料の研究開
発、高分解能電子顕微鏡による原子配列に関する研究などを行っています。
■環境調和型次世代太陽電池
従来のシリコン系太陽電池に代わる、安価な環境調和型次世代太陽電池の研究開発を実施しています。高効率発電・高信頼性を目指すとともに、その発電機構・電気伝導機
構を量子物理学的手法を用いて明らかにしていきます。具体的には、ペロブスカイト型
化合物、有機系半導体（ポリシラン・フタロシアニン・フラーレン等）、無機半導体（Si・TiO2・ZnO・Cu2O）や量子ドットなどの新しいナノ構造を用いて、高効率・低コ
スト・自然環境にやさしい新規太陽電池デバイス材料の研究開発を推進しています。また、電子顕微鏡・X線回折及び第一原理計算等により、ナノ構造物質の原子配列・電子
状態・バンド構造・磁気構造等を解明し、新規材料開発に貢献しています。

＜特許・共同研究等の状況＞
太陽電池材料等に関して、企業様との共同研究も実施させていただき（ポリシラン・TiO2、フタロシアニ
ン系材料のペロブスカイト太陽電池への応用、球状シリコン太陽電池など）特許出願等も行っています。

－ 35 －

新規機能性金属材料の探索と評価
工関連するSDGｓの国際目標

工学部

材料科学科

准教授

宮村

弘

学

研究分野 ：金属間化合物、表面処理:http://www-metal.mat.usp.ac.jp

部

概要：①金属材料の表面処理②新規水素吸蔵合金の探索とその評価■ 金属材料の表面処理
金属または合金の物理的・化学的特性は、焼入れに代表される熱加工処理に加えて、窒素や炭素等の軽元素を拡散処理することによって変化する。 この拡散処理には種々の方法があるが、直流グロー放電によるプラズマや、
アンモニア処理を用いて効率的におこなう事ができ、銅合金を中心に、機能性窒化物、窒素の拡散機構の解明を目指して研究を進めている。
銅と窒素の化合物であるCu3Nは右図(a)Nのような構造を有する立方晶で、新規半Cu
導体として有望である。これは比較的不安定であるため合成し難く、アンモニア
ガスによる窒化処理が有望である。右図(b)は、ガス窒化によって銅板上に生成したCu3N結晶である。現在、窒化物の生成
図(a) Cu3Nの結晶構造量を増加させる方法を検討中である。
図(b) アンモニア窒化処理に
よって銅板上に生成した
Cu3N 粒子■新規金属系水素吸蔵材料探索とその評価

水素吸蔵合金は、クリーンなエネルギー源である水素を効率的に貯蔵でき、ニッケル水素化物電池の電極として実用化されている。今後は水素自動車への応用等も考えられているが、その実用化のためにはさらなる小型軽量化が必要であり、高圧タンクとの併用による「ハイブリッド貯蔵タンク」が有望視されている。
当研究室では、従来の合金とは異なる結晶構造を有する高圧用貯蔵材料の探索を行なっており、特に鉄－ニ
オブや鉄－ジルコニウム系を中心として吸蔵能評価・研究を進めている。また、鉄－ニオブ系σ相合金は、
従来から用いられているCaCu5型合金やラーベス相合金とは異なった特徴的な結晶構造を持ち、電気化学的な水素吸蔵が可能であることが判明した。この合金は、従来のものよりも高い圧力で動作することが判っており、元素置換によって、吸蔵量の拡大や解離圧の調整を試み、実用化への検討を行なっている。

－ 36 －

光エネルギー利用の高効率化を目指した機能材料の開発■有機電子材料としてのフラーレン集合体の開発
フラーレン類は電子受容性やn型半導体特性を備えており、
有機電子材料として期待されている。フラーレン類がアミン類と容易に付加することを利用して、フラーレン集合体の開発を進めてきた。これまでに、光電変換素子や有機薄膜太陽電池への適用が可能であることを実証済みである。

■金属ナノ粒子による有機薄膜太陽電池の高効率化
金や銀などのナノ粒子に光を照射する時に生じる局在表面プ
ラズモンは、光エネルギーをナノ空間に濃縮する材料として注目されている。これらのナノ粒子を用いて、有機薄膜太陽電池の高効率化を達成し、基礎および応用の両面から、研究展開を進めている。これらの研究から得た知見を基に、ナノ粒子とゾ
ル-ゲル反応の組み合わせによる蛍光・ラマン散乱分析の高感度化についての応用も進めている。

図１ フラーレン−ジアミン付加体をバッファー層に用いた有機薄膜太陽電池

図２ 金属ナノ粒子を組み込んだ有機薄膜太陽電池■電解重合法を用いた導電性高分子膜の作製と光電変換への応用
電解重合法によって製膜した導電性高分子膜は溶媒に溶けにくく、膜厚の制御が容易であるという特徴を備えている。これ
らの特徴を活用して、導電性高分子と光機能分子の複合化を行
い、光電変換素子や太陽電池への応用が可能であることを実証した。現在、より詳細な構造と物性の相関について検討を進めている。
図３ 電解重合法によるポリチオフェ
ン−光機能分子複合膜を用いた光電変換＜特許・共同研究等の状況＞
これまでに１０件以上の特許出願に発明者として寄与してきた。また、産学連携や公的研究機関との共同研究の経験がある。

－ 37 －

部（１）フラーレン類の化学修飾に基づく集合体形成、（２）金属ナノ粒子・ナノ構造の設計と作製、（３）電解重合法による導電性高分子の生成、（４）ゾル-ゲル法による酸化物超薄膜の作製、に関連する技術を礎とした光電変換素子・太陽電池の開発を進めている。
関連分野として、表面増強ラマン分光や蛍光増強基板などへの応用展開についても研究を展開している。

学

工学部 材料科学科
准教授
秋山 毅
研究分野：エネルギー環境材料:http://www.mat.usp.ac.jp/~akiyama.t/

工関連するSDGｓの国際目標

溶液プロセスを用いてナノ～メソ～マクロ構造を設計した
有機－無機複合材料の作製とその物性制御
工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 材料科学科
講師
鈴木 一正
研究分野：有機－無機複合材料、蛍光材料、溶液プロセス
💻💻http://metal1.mat.usp.ac.jp/~metal-labo/research/meso/部

ゾル－ゲル法や水熱法などの溶液プロセスを用いて、(1)有機－無機ナノコンポジット
固体蛍光材料の開発、(2)機能性粒子の異方成長・凝集制御、(3)微細しわ構造を用いたスマート材料の開発等、材料の構造と物性の相関について研究を進めている。
■カーボンドットの固体蛍光材料への利用
カーボンドット（C-dots）は炭素骨格からなる
10nm程度の蛍光性ナノ粒子である。豊富な資源から合成可能で、毒性が低く、水分散性にも優れるな
ど、多くの利点を有するため、新たな蛍光材料として医療・電子・光学分野での利用が期待されている。
現在、C-dotsと金属酸化物との複合化を行い、材料間界面での相互作用を誘起することで、固体蛍光材料の発光効率の向上や蛍光波長の調律に関する研究を行っている。一例として、蛍光性半導体である
酸化亜鉛（ZnO）とC-dotsを接近させると、エネル
ギー移動が誘起され、C-dotsの蛍光が増感する。エ
ネルギー移動を誘起したZnO－C-dots複合薄膜をゾ
ル－ゲル法により作製し、C-dots濃度に応じた様々な色度の蛍光薄膜を得ることに成功している。

C-dotsの良好な水分散性(左)とUV照射下での蛍光特性(右)グラファイト状
層状構造からなる10 nm以下のC-dots■水熱法による異方性粒子の凝集・成長プロセスの制御
金属や酸化物などのナノ結晶は、キューブ・八面体・シー
ト・ワイヤーなどの粒子形態に応じた特異な物性を示す。この特性を実用デバイス等に応用するため、ナノ粒子の異方性を維持したままのスケールアップ技術に取り組んでいる。
一例として、強誘電体材料であるBiFeO3粒子の水熱合成を行い、反応溶液内の不安定さ（過飽和度）をKOH濃度により変化させることで、凝集・成長プロセスを制御し、表面粒子形態を反映した凝集体の作製に成功している。

低

電球色 昼光色
ZnO薄膜内のC-dots濃度に伴う蛍光色の変化
KOH濃度(過飽和度)

高数十mmスケールで形態制御されたBiFeO3粒子■光誘起による入れ子状微細しわ構造の作製と外場応答性
力学特性の異なる多層膜では、層の界面に生じる応力ミス
マッチにより、表面周期しわ構造が形成する。微細しわ構造を有する有機－無機ハイブリッド薄膜は、フレキシブル電子デバ
イスやマイクロレンズ、微小流路のスイッチング等への応用が期待されている。
光重合性モノマーとシリコンアルコキシドから成る有機－無機ハイブリッド薄膜を成膜し、UV照射を施すことで、薄膜表面近傍での光重合と下部層でのシリカ重縮合に伴う収縮を誘起し、ポリマー表面層、中間層、シリカ下部層の3層からなる薄膜を作製し、階層的周期を有する入れ子状のしわ構造を形成した。この入れ子状しわ構造は湿度に対して応答性を示す。これを応用
光誘起しわ構造
して、異なるサイズの粒子が分散した水溶液中で、しわ構造周形成プロセス 入れ子状しわ構造(上)と期によるサイズ選択的な粒子の担持に成功している。
しわ構造による粒子担持(下)－ 38 －

次世代型太陽電池の材料設計と開発、第一原理計算による
NMR量子コンピューターの材料設計と物性予測■ 次世代型太陽電池の材料設計と開発
次世代型太陽電池であるベロブスカイト系太陽電池の材料設計と開発を行い、変換効率の向上を行っています。
フタロシアニン錯体のホール輸送特性の検討、表面形態、結晶性、光起電力特性などを明らかにしながら変換効率の向上を試みています。第一原理計算による材料設計と電子構造解析を行っています。
I 5p
FA

Mn

Mn

I 5p

0.006

400

Pb 6p

Pb 6p

0.005
0.004

300

0.003
200

0.002

100

0.001

0
0

HOMO

LUMO

第一原理計算による電子構造の予測と光起電力機構の解明

500

Mn 3 d*Mn-doped FAPbI3

FAPbI3

1000
1500
Wavelength (nm)

0.000
2000

Oscilator strength(b)
FAPbI3500

Epsilon

(a)
Mn
doped
FAPbI3hγ = 0.86 eV(1436 nm)
LigandI 5p

Mn-doped
FAPbI3Calculated UV-vis-NIR spectra of perovskite crystals (TD-DFT)

遷移金属導入系ペロブスカイト結晶の励起過程と吸収特性■ 第一原理計算による量子コンピューターの材料設計と物性予測第一原理計算によるNMR量子コンピューターの材料設計とともに量子ビットの大規模化、量子のもつれ、重ね合わせの予測を行いながら室温下の量子計算の高速化を目指しています。
金属内包フラーレンや金属錯体などの固体中の核スピンのスピン間相互作用を光照射による操作
により量子ビットの重ね合わせ状態やコヒーレン
ス時間を制御することができます。

想定される応用技術分野
1. 高性能太陽電池、半導体材料
2. 金属内包フラーレン、金属錯体を利用した量子コンピューター、スピントロ二クス材料
3. 情報科学、第一原理計算

First
Excitation
Processp-d

期待されるビジネスイメージ
1. 次世代型高性能太陽電池の開発
2. 軽量化、フレキシブルな太陽電池の開発
3. 大規模量子コンピューターの開発、量子計算＜特許・共同研究等の状況＞「太陽電池およびその太陽電池の製造方法」 特開2019-145621「量子コンピューター」 特願2012-200123－ 39 －

部

概要：次世代型太陽電池の材料設計と開発を行い、光起電力機構を明らかにしながら変換効率の向上を行っています。第一原理計算によるNMR量子コンピューターの材料設計を行い、量子ビットの大規模化、重ね合わせ状態を予測しながら量子計算の高速化を目指しています。

学

工学部 材料科学科
講師
鈴木 厚志
研究分野：ペロブスカイト太陽電池、量子コンピュータ
研究室ＨＰ：:http://www.mat.usp.ac.jp/energy/hp

工関連するSDGｓの国際目標

高分子複合材料の新規機能創成と高付加価値化の研究（プラチック材料とゴム系材料の新規複合化技術）
工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 材料科学科教授
徳満 勝久
研究分野 ： 有機複合材料:https://www.facebook.com/polymer.usp/

部

ポリシラン(PSi)をPEやPPなどのポリオレフィン、およびシリコンゴム材料等に添加することにより、力学物性や融着特性などの改質技術の研究を実施し、新たな材料開発の指針となる基礎的知見の蓄積を目指している。
■ポリシラン添加による樹脂およびゴム材料の融着特性の改善技術
・ 我々は、大阪ガスケミカルと共同でポリシラン（PMPS)をPPフィルム界面に塗布することにより、PPフィル
ム同士の融着が促進される効果を見出した。また、この技術を成形加工に応用することにより、射出成形時の「ウェルド」部の力学強度、外観形状も改善される効果があることが分かり、広い分野への適応が期待される。

■セルロースナノファイバー（CNF)と樹脂複合化技術の開発と物性改質技術
・「日本が保有する天然資源」のうち、実用化が望まれる材料としてセルロースナノファイバー(CNF)がある。
CNFは軟鋼の約5倍の強度を有し、石英と同程度の低線熱膨張係数を有することから樹脂改質材料としての応用が期待されているが、疎水性を有する樹脂とは混ざりにくいという特徴がある。そこで、我々は大阪ガスと共同でCNFの表面をフルオレン含有カルド材料で修飾することにより、分散性を向上させることを見出し、高温領域における樹脂物性改質に効果があることを見出した。

■その他
・ 上記以外にも、プラスチックの劣化（熱劣化、環境応力劣化、光劣化等）やリサイクル技術等についても研究を行っている。
＜特許・共同研究等の状況＞
・2019年度 受託研究 2件（企業2件）、共同研究 8件（企業4件、滋賀県3件、他大学共同1件）
・奨励寄付 4件、技術指導 3件－ 40 －

構造の明確な機能性星型ポリマーによる次元制御型環境調和材料の創製■高効率かつ耐久性のある材料表面修飾
材料表面をポリマーで高密度に修飾するには、grafting-from法が有効であるが、その手法はやや複雑である。コンパクトな形態で多数の枝をもつ星型ポリマーを用いれば、単に表面に吸着させる手法で、多点相互作用により高効率で種々の無機または有機材料の修飾が可能になると期待される。また、星型ポリマーのミクロゲルコアにさまざまな物質を保持することにより、簡便な方法での機能化が可能となる。

■規則的に配置された機能空間をもつゲルまたは交互積層フィルムの創製
星型ポリマーを網目構造からなるゲルの架橋点として用いれば、制御重合により得た鎖状ポリマーの両末端と化学結合または強く相互作用させることで、網目構造が制御され、かつ機能空間からなる架橋点を有する新規機能性ゲルが生成すると考えられる。
交互積層フィルムの機能化には、ある層への機能分子（ナノ微粒子、触媒、たんぱくなど）の高充填が課題となっている。コンパクトで球状に近い形態をもち、かつ枝鎖のからみ合いが可能な星型ポリマーを用いれば、機能分子を高密度で充填したサイズの明確な機能層の構築が期待できる。このことが可能になると、たとえば、異なる触媒粒子を含む連続リアクターフィルムの創製が期待される。

－ 41 －

部

特殊構造を有する新規機能性星型ポリマーを精密合成し、生成ポリマーを二次元、三次元で規則的に配列させた新しいタイプの次元制御型材料の開発を目指している。
とくに、分子内部に特異な空間をもつ星型ポリマーからは、鎖状ポリマーとは異なる
ナノ階層構造材料が得られると期待される。

学

工学部 材料科学科教授
金岡 鐘局
研究分野 ：高分子精密合成、高分子機能:http://www.mat.usp.ac.jp/polymer-chemistry/

工

関連するSDGｓの国際目標

多環式芳香族炭化水素の合成と機能評価～光・電子・エネルギー材料～
工

関連するSDGｓの国際目標

工学部

材料科学科

教授

北村

千寿

学

研究分野：有機合成化学、構造有機化学

部

有機合成を駆使して、ベンゼン環が縮環した新しい分子の合成を行っています。色素・
発光材料・有機半導体の開発、X線回折を利用した分子構造解析、分子軌道計算を用いた物性調査などの研究を行っています。
■アントラキノン色素の開発
アントラキノンは古くから染料の基本骨格として用いられてきた。アントラキノンにアルコキシ基を導入すると、導入位置や置換基の長さによって分子配列が変化し、同じ材料でも色の異なる色素を作り出すことができることを見つけた（図１）。この現象の理論的な解明を行う
ため、新しい誘導体の開発と構造物性相関について研究を進めている。また、ユニークな分子の積層構造の展開を図っている。

アントラキノン
図１ 同一の物質が色の異なる固体状態をとる様子■多環式芳香族炭化水素分子の開発
これまでのエレクトロニクス材料の主役は無機半導体であった。現在、有機分子からなる有機半導体に関心が集まっている。この理由として、有機分子が示す多くの特性が有機合成の手法を用いて巧みに制御できることがあけられる。多環式芳香族炭化水素分子の一つであるテトラセンは有機半導体として重要な骨格と位置付けられている。アルキル側鎖をもつテトラセンを系統的に合成
し、アルキル側鎖は有機溶媒の可溶性を向上させるだけ
でなく、分子配列の変化を生じ、電荷の移動度・発光特性（図２）・色調（図３）も変化させることを発見してきた。
最近では、テトラセン二量体やインデノテトラセン（図４）を合成し、これらの分子の薄膜がp型の半導体特性を有することを明らかにした。
また、インデノテトラセン誘導体の拡張分子を合成する方法を開発し、インデノテトラセンを核にもつ様々な誘導体に展開を行っている。インデノテトラセンにさらに縮環を行った分子は、テトラセンの欠点である
光照射時の空気中の酸素による酸化の耐性を有することを見出した。現在、縮環位置の異なる誘導体の合成に取り組んでいる。

テトラセン
F

図３

テトラセン二量体
図４＜特許・共同研究等の状況＞
企業・大学等との共同研究を実施し、特許出願も行っています。

－ 42 －

0.90

図２

0.42

0.18

固体状態の蛍光特性

色調の変化

インデノテトラセン

最近合成したテトラセン誘導体

多成分多相系高分子材料における構造形成機構
宏樹■高分子多成分多相系の構造形成
結晶性成分や液晶性成分を含む高分子混合系
材料中には、成分間相分離や結晶化・液晶化が複合した構造が形成される。材料の高性能化を目指した材料設計のためには、これら構造の形
成機構の解明が不可欠である。我々は、結晶性
高分子、液晶性高分子、非晶性高分子、低分子
液晶等を含むモデル系において、複数の相転移現象の複合による構造形成の機構解明を目指した研究を行っている。
結晶性/非晶性高分子の結晶ラメラ構造の解析■高分子マイクロゲルのコロイド結晶化機構
粒径の揃った粒子分散系は、系中の粒子体積濃度増加や脱塩による粒子間反発力の増大によりコロイド結晶と呼ばれる規則的配列構造を形成する。一方、高分子ゲルは、温度等の条件を変えることにより体積を大きく変化しうることを特徴とする。本研究室では、光の波長程度の粒径を有する高分子マイクロゲル球の水分散系において、温度変化に起因する粒径変化によるコロイド結晶化に関する研究を行っている。格子面間隔が光の波長程度であるため、コロイド結晶は美しい構造色を見せる。

マイクロゲルコロイド結晶が見せる構造色■各種散乱法による構造解析技術
結晶化や液晶化をともなう高分子多成分多相系材料中に生じる構造には、数オングストロームの結晶格子構造から数mmにも及ぶ球晶構造までが存在する。これ
ら構造の形成機構の解明のためには、非常に幅広い空間スケールにこれら構造の形成過程をリアルタイムでかつ非破壊で観察する必要がある。我々は、様々な顕微鏡観察や各種散乱法を相補的に利用することにより、研究を行っている。特に、超強力なX線源として放射光を利用した実験に力を入れ、結晶化や液晶化の過程をミリ秒単位で解析している。

放射光共同利用施設における実験

液晶性ポリマーアロイの冷却過程における構造解析実験の例－ 43 －

部

結晶化や液晶化の成分を含む高分子混合系（高分子多成分多相系材料、ポリマーアロイ）におけるナノ〜ミクロンにわたる構造形成機構の解明とそれに基づく構造制御に関する研究を行っている。これら幅広い空間スケールにわたる構造の解析技術を有する。

学

工学部 材料科学科
准教授
竹下
研究分野 ：高分子構造、高分子物性

工関連するSDGｓの国際目標

有機/無機複合コアシェル型微粒子材料の創製およびペプチド材料を用いた水中からの金イオン捕集工

関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 材料科学科
准教授
谷本 智史
研究分野：微粒子、有機無機ハイブリッド、環境調和材料
研究室HP：www.mat.usp.ac.jp/polymer-chemistry/

部ペプチドや多糖などの天然由来高分子を機能材料として捉え、その機能を利用した環境調和型材料を開発している。特にバイオミネラリゼーションと呼ばれる生物の無機鉱化作用を利用した手法によって作製したコアシェル型微粒子は新規マイクロカプ
セル材料としての応用を期待されている。
■有機・無機コアシェル型複合微粒子材料の創製と薬物内包材料としての検討
蟹などの甲羅を形成している天然多糖であるキトサンは環境
調和型材料として注目されている。本研究ではキトサンを微粒子化し、その外側を炭酸カルシウムなどの無機物でコーティン
グしたコアシェル型複合微粒子を開発している。コアとなるキ
トサン微粒子にモデル薬物をあらかじめ含浸させておき、その表面をコーティングしたものからの薬物徐放特性を評価する。
本研究の微粒子材料はすべての構成成分が生分解性であることから、生体材料分野・環境分野において利用可能な薬物担持材料としての可能性を秘めている。

刺激応答薬物放出

薬物含浸コアシェル微粒子の概念図■刺激応答性有機・無機ハイブリッドシリカ微粒子
材料の創製に関する研究
コロイダルシリカ微粒子は様々な表面改質剤としての利用がおこなわれているが、近年は分散液中での自発的構造形成能を利用した次世代の光学素子としての可能性で注目されている。
しかし現状では、物理的強度の確保と外部刺激に応答して変化する構造・物性の両立が課題となっている。そこでシリカ微粒子の表面にペプチド等の刺激応答性高分子を結合させた新規機
能性微粒子材料の開発に取り組み 刺激応答型気体・液体分離膜や外部環境に応答する表面改質剤等への応用を計画している。
また、近年はカラム充填剤としての応用も検討している。

ペプチド修飾シリカ微粒子薄膜の刺激応答パッキング変化■ペプチド材料を用いた水中からの金属イオンの捕集に関する研究
ペプチドを両端に結合させたポリエチレングリコール(ペプチドコポリマー)を合成し、それを用いた工場排水からの貴金
属イオン回収プロセスを開発している。ペプチドコポリマーの溶液が金イオンに対して特異的な選択性を示すとともに室温付
近での温度の上下によってゾル－ゲル転移を起こすことを利用
して、水に溶けている金イオンをゲル化して回収する。
具体的には 濃度50ppmの金イオン水溶液に適用した結果ほぼ100%の金イオンを水系から捕集すること、サプppmのオーダーの水溶液に適用できること、また複数の金属イオンの混合水溶液に対しては金イオンのみを選択的に回収することを確認している。

－ 44 －

ペプチドコポリマーゲルメソッドによる
水中金属イオン捕集構造的・電子的に新奇な縮合多環共役化合物の開発：
自己集合型エレクトロニクス材料の創製
工

工学部 材料科学科准教授
加藤 真一郎研究分野 ：構造有機化学、超分子化学、物理有機化学
https://shin-ichiro.weebly.com/

学

反芳香環、環状アルキン、複素芳香環を構造的・電子的モチーフとして、拡張したπ共役平面を有する化合物を合成し、その特異な電子状態と自己集合特性に基づくエ
レクトロニクス材料への応用を目指している。力量ある有機合成と精緻な物性評価を通じた構造－物性相関の解明/確立により、新規材料開発の指針を提供する。

部■安定な反芳香族縮合多環化合物の開発
反芳香族化合物は優れた電子供与性と受容性を兼ね備えており、エレクトロニクス材料になり得る潜在性を秘めている化合物だが、その低い安定性ゆえに材料開発への展開が阻まれていた。
独自の分子設計と合成手法により、安定な反芳香族
縮合多環化合物を創製することに成功した。系統的な合成と物性評価を通して、適切な化学修飾により反芳
香族性、電子授受特性、そして光吸収特性の制御が可能であることを見出している。

安定な反芳香族化合物と、その分子配列■縮合多環芳香環が融着した環状アルキンの開発
ナノメートルスケールの分子サイズをもつ環状アルキンは、光電子機能を有する2次元共役化合物として注目を集め、その物質開拓が望まれている。
環状アルキンに縮合多環芳香環を融着させた化合物を合成し、それぞれの構造的・電子的特徴を相乗的に反映した物性を示す化合物の合成を行っている。具体的には、液晶性を示したり、マイクロメートルスケー
ルの1次元ファイバーを形成したりする化合物の合成に成功している。

複屈折（液晶性）と1次元ファイバー■電子供与性部位と求引性部位を併せ持つ複素芳香環の開発
電子供与性部位と求引性部位を連結し、分極した電子 状 態 を 有 す る 化 合 物 は 、 小 さ な HOMO-LUMO
ギャップを有し、またしばしば強い蛍光発光特性を示すため、機能性色素として重要な化合物群である。
電子供与性部位と求引性部位を“縮合”した、従来とは異なる複素芳香環を開発し、半導体材料や固体発光材料へと展開している。例えば、一つの化合物から複数の結晶が得られ、それらの結晶が分子配列に応じて異なる蛍光色を示す現象などを見出している。
溶液及び個体状態における発光挙動＜特許・共同研究等の状況＞
国内の複数の大学・研究機関と、物性・材料評価に関して共同研究を遂行している。

－ 45 －

精密ラジカル重合法を用いた新規高分子材料の創成
工

関連するSDGｓの国際目
標学

工学部 材料科学科
講師
伊田 翔平
研究分野：高分子合成、ゲル、機能性高分子
研究室ＨＰ：https://sites.google.com/view/idashohei/home部

精密ラジカル重合法を用い、様々な構造を有する高分子を精密に合成し、その機能発現について研究を進めています。特に高分子の三次元架橋体であるゲルに注目し、合成化学に立脚した新規機能性材料の開発に取り組んでいます。
■精密重合による高分子ゲル材料の構造設計
高分子の三次元網目の内部に水などの流体を多量に抱えた構造を持つ高分子ゲルは、さまざまな応用が期待される材料
であり、多くの研究が展開されています。しかし、構造の複雑さゆえに合成化学を基盤とした研究はあまり進んでいません。私たちのグループでは、精密重合化学を基盤として、ゲルの網目構造を精密設計するとともに、得られるゲルの機能創出に関する研究を進めています。また、ゲルに限らず精密重合法を用いたさまざまな高分子合成および機能評価についてご相談に応じることが可能です。

■架橋ドメイン構造を設計した新規両親媒性ゲル
2種類の高分子を組み合わせてできる両親媒性ゲルは、それぞれの高分子鎖に基づく複合的な性質を発現する魅力的な材料です。両親媒性ゲルの機能化には、それぞれの高分子鎖に加えて、ゲルの重要な構成要素である架橋構造の空間的配置を効果的に設計することが重要です。私たちは一方の高分子鎖にのみ架橋構造を導入した「架橋ドメイン構造」を持つゲルが水中では特徴的な膨潤挙動、空気下では熱応答強靭化特性を示すことを明らかにしています。さらに、無機化合物の導入を含め、さまざまな架橋ドメイン構造を設計した新規機能性ゲルの開発を進めています。

■モノマー配列を意識したゲルの設計
水中で温度変化に対して可逆的に体積を変化させる温度応
答性ゲルは、外部の環境変化を材料自身が認識して作動する「スマート材料」として注目されています。私たちは、単独では応答性を示さないモノマーについて、特定の2種類組み合わせたときに応答性を発現することを見出しています。また、それらの配列（並べ方）を変化させると大きく性質が変化することも明らかにしています。このようなゲル中のモノマー構造や配列の違いが物性に与える影響を詳細に調べ、新
たな材料設計の指針の確立を目指しています。

－ 46 －

生分解性の多機能性ポリマーの微生物による生産
および環境負荷物質の微生物酵素による分解■生分解性の多機能性ポリペプチドの微生物による生産とその機能解析

ε-PL

O

PAP
O
塩基性アミノ酸である L-リシンを唯一の構成単位とするポリ+NH3ペプチドのポリ-ε-リジン（ε-PL：図1）は、いくつかの土壌NnH
放線菌により分泌生産される。ε-PLは水溶液中でポリカチオン
NH
O
γ-PAB
となり抗菌活性を示す。これまで、工業的に発酵生産されたεO
HNH3+N
PLは天然由来の食品保存剤として利用されている。本研究では、+
NH3n
新たなカチオン性ポリペプチドの探索と機能評価に取組むとと
NH3+
n
もに、これらペプチドの抗菌作用機構の解明を目指している。
これまで、L-ジアミノ酪酸や L-ジアミノプロピオン酸を構成アミノ酸とするポリペプチドを発見した（γ-PABおよび PAP：
図1）。これらはいずれも抗細菌・抗酵母活性を有し、さらに、微粒子に対し分散活性を示した。ε-PLは酵母菌の細胞壁合成に関わる情報伝達系の秩序を見出す働きがあることがわかってきた。
図１．カチオン性ポリペプチド（上）が示す
抗菌作用： 酵母菌の細胞壁合成に関わ■環境負荷物質の微生物酵素による分解：る情報伝達系の秩序を乱す（下）HN

加水分解反応機構の解明と機能改変

可塑剤として用いられる芳香族カルボン酸エステルやその廃棄物は環境負荷物質とみなされるが、これらを加水分解する酵
素に関する知見は少なく、その分解反応機構も解明されていない。
そこで本研究では、テレフタル酸ジエチル（DET）を加水分解できるエステラーゼの生産細菌を土壌より分離し、その菌体か
らDET分解酵素を精製、機能解析を行った。本酵素は種々の芳香族カルボン酸エステルを高効率で分解することがわかった。またこの酵素の三次元構造（図2）や加水分解反応機構を提案してきた。
さらに、本酵素に変異を導入することで、本来の反応性とは異なる性質が付与された改変酵素を作成し、その機能および構造の解析を行っている。

図２．新奇な芳香族カルボン酸エステル
加水分解酵素の推定三次元構造＜特許・共同研究等の状況＞
特開2006−299013（ポリ−γ−Ｌ−ジアミノ酪酸及びその塩）、特開2006−296305（低中重合度ε−ポリ−Ｌ−リジンを生産する菌株及びそれを用いた低中重合度ε−ポリ−Ｌ−リジンの製造方法）、特開2015−051930（リコピ
ンのシス異性化方法）など－ 47 －

部酵素およびそれらを生産する微生物のはたらきにより、機能性の新規ポリマー（ポリペプチド）の生産と機能評価を行っている。これらポリペプチドは生分解性に優れ、多様な機能性を有する。また、微生物由来の加水分解酵素用た 穏和な条件下での環境負荷
物質の分解を目指し、その反応機構の解明や酵素の機能改変を行っている。

学

工学部 材料科学科講師
竹原 宗範
研究分野 ： 有機環境材料
研究室ＨＰ： http://www.mat.usp.ac.jp/environ-materials/
index_j.html

工関連するSDGｓの国際目標

バイオマス資源のエンジン用燃料としての有効利用
および高効率クリーンエンジンシステムに関する研究
工学部

機械システム工学科澄o1-ペンテン

新たなHC基材の生成■乱流燃焼伝熱に関する研究

反応前C18-FAME

200o1-ペンテン40

ルテニウム
カルベン錯体o■カーボンニュートラルに資するエンジン
システムの研究

25
20
15
10
5
0

5OF

8OF

10OF

13OF

10ME 13ME

OF･･･オレフィン
ME･･･モノエステル
DE･･･ジエステル

5OF

8OF

18OF

18ME

多様なＨＣ
基材を合成

10OF 13OF 10ME 13ME 18OF
生成物の種類（GC分析）

低

18DE

反応後

18ME

18DE

沸点

高

脂肪酸メチルエステルからの炭化水素燃料基材生成

40

BMEP
＝0.2 MPa

100
80
60
40
20

30

20

軽質化 FAME
FAME

10

0
-30

-20

-10

TDC

10

20

Crank angle [deg.ATDC]

30

FAME
軽質化
FAME

1200
1000
800
600
400
200

CO [ppm]

カーボンニュートラルに資するエンジンシシステ
ム技術として，燃料の観点から ①軽質化したバイオディーゼル燃料の燃焼特性に関する研究，②天然ガス機関への水素混焼によるＧＨＧ排出削減に関する研究などを行っている。
さらに，エンジンから排出されるCO2を地下貯留す
る，あるいは化学合成によって再資源化する（ＣＣＵＳ）ことを念頭に，③ガス分離膜やアミン系水溶液を用いてエンジン排気中のCO2を選択的に分離・回収する方法の研究、④水素製造時の副生酸素等を利用した酸素燃焼によりCO2のみを排出するエンジン燃焼法に関する研究、などを行っている。

60

THC [ppmC]

植物油を原料として，カーボンニュートラルな炭化水素燃料基材を選択的に生成する方法について研究を行っている。ルテニウム系触媒を用いた、植物
油脂とオレフィンのクロスメタセシス反応によって、使用目的に応じた蒸留性状を有する炭化水素燃料基
材を、自在に生成する技術の確立を目指している。

o オレイン酸ME(C18:1)

NOx [ppm]■植物油の交差メタセシス変換による炭化水素燃料基材の選択的生成に関する研究

質量 %

部

動植物油脂を原料にエステル交換反応によって得られるバイオディーゼル燃料の製造・
品質・エンジン性能等に関する研究、微細藻類の効率的培養と藻油抽出・燃料化、クロス
メタセシス反応によるバイオディーゼル燃料の蒸留特性改善、エンジン排気からのCO2分
離回収技術、希薄天然ガス機関の燃焼改善、CT技術を応用した管内温度分布計測技術に関する研究、MEMSセンサーを用いた乱流燃焼伝熱に関する研究を主なテーマとしている。

質量 %

学

教授 山根 浩二 准教授 河﨑
講師 出島 一仁研究分野：エネルギーと動力:http ://www.mech.usp.ac.jp/~prw/index.html

熱発生率 [J/deg.]

工関連するSDGｓの国際目標

600
400

200

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
BMEP [MPa]バイオディーゼルの軽質化による燃焼促進・排気低減効果

高効率なエネルギー機器の実現へ向けて，火炎と壁面の間で生じる熱伝達に関する研究を行っている．
微 細 加 工 技 術 の 一 つ で あ る MEMS （ Micro-ElectroMechanical Systems）技術を用いて微細な温度・熱流束センサを開発し，さらに，得られた熱流束波形から流動情報を推定することで，熱伝達と流動の関係性に踏み込んだ調査を行っている．

MEMS技術によって製作した微細な温度センサ

特許・共同研究等の状況 ：バイオディーゼル燃料用酸化防止剤及びバイオディーゼル燃料（特許出願番号：
2010-133165）、バイオディーゼル燃料に関する受託および共同研究、技術コンサルティング多数－ 48 －

マイクロバブルやマイクロチューブ内流れなど
環境やエコ技術に関連する混相流工学の研究
工学部 機械システム工学科教授
南川 久人
研究分野：流体工学、混相流工学、気泡工学■マイクロバブルの生成と利用に関する研究
微細な気泡(マイクロバブル)は近年急激に注目をあびるようになり 気泡発
生と利用の技術がめざましく発展し 気泡径小さくしていくと単に小さな気泡となるだけでなく、それまでは考えられなかったようなメリット 一例としては生物への生理活性効果・流体摩擦低減効果・反応促進効果・水質浄化効果
等がある。
そこで、マイクロバブルを効率よく生成させる装置や方法を開発するとともに、液中への気体の溶解促進効果の確認・びわ湖等の深度をもった大規模水域の水質浄化の基礎研究、管内乱流の摩擦抵抗低減にマイクロバブルを利用する方法についての研究、更にわれわれの生活の中にマイクロバブルを取り入れて生活をより豊かにする研究にも取り組んでいる。

■超音波流速分布計による管内気液二相スラグ流の測定法の確立に関する研究
超音波流速分布計(UVP)は、流体とともに移動する小さな粒子の速度を計ることができ、1回の超音波パル
ス発信でその線上の速度分布を一気に測定できる利点がある。
管内を液体と気体が同時に流れる気液二相流は種々の工業配管系で煩雑に出現することから、UVPを利用する単一大気泡周囲の流れ場を測定する方法を確立し、気泡の形態・管の内径・液体の粘性等の影響を検証している。
更に、今後UVPで流速計測を行うことが重要な計測手法の一つになるものと予測され、その計測方法の改
良・新たな測定対象を目指して研究を進めている。また、マイクロバブルを超音波反射体として利用するための検討も行っている。

■マイクロチューブ内流れに関する研究
近年、MEMSや電子機器冷却・微量化学分析等 様々な工学的応用の可能性か
ら、微細な管内を流動する流れは大きな関心を集めている。
微細な管内を流動する気液二相流は、通常管に比べて表面張力の影響が極めて大きいため、その流れは大きく異なる。
内径75μm～250μmのマイクロチューブに気液二相流を流動させ、顕微鏡と高速度ビデオ装置の観察に加えて、ボイド率と圧力降下の測定を行い、その特性を研究している。
＜特許・共同研究等の状況＞
マイクロバブルによる水質浄化システムの関する公開特許１件、真空エジェクタに関する共同研究１件、送風機騒音に関する共同研究１件進行中。

－ 49 －

部

マイクロバブルの発生装置およびその特性について研究しています。さまざまな分野で注目されながら、他方ではその特徴が発揮されない場合も多く、その原因を追究しています。さらにマイクロチューブ内の流れや気泡運動に及ぼす壁面や液相の影響などの基礎的事項も調べています。

学:http://cont4.mech.usp.ac.jp/

工関連するSDGｓの国際目標

環境配慮型製品設計・メンテナンス・
品質設計に関する研究
工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 機械システム工学科教授
奥村 進
研究分野：ライフサイクルエンジニアリング、
メンテナンスマネジメント、品質設計部

工業製品の開発・設計・製造・使用・廃棄にわたる一連のフローにおいて、環境の負荷を低下させることは大事で、そのための設計法、およびそれに関連するメンテナ
ンス・品質設計に関する研究を行っている。
■ 環境配慮型製品設計に関する研究
使用済みの工業製品からリユース可能な部品を取り出し、それを新規に製造する工業製品に組み込む生産方式（リマニュファクチャリン
グ、再製造）は、すべての部品を新規に製造して組み込む生産方式よりも環境負荷の低減が期待できる。本研究では、リユース部品の物理
寿命分布、エンドオブライフオプション、メンテナンス、およびライ
フサイクルコストの多元最適化を実施している。この研究によって環境配慮型製品の設計に関する新規的な指針を得ることができ、環境負荷のさらなる低減が期待される。
リユース部品の物理寿命と使用済み製品の回収率が与えられた
ときのリユース効率の計算結果■ メンテナンスマネジメントの研究
過多なメンテナンスは費用の上昇を招き、過小なメンテナンスは装置の信頼性低下や不良品が発生し、損失コストの上昇につながる。これらを防ぐべく、最適なメンテナンス時期、方法を決定する研究を行っている。

■ 品質設計の研究
田口メソッドの現場への応用と、同方法を発展させた手法の研究を行っている。部品・製品の品質劣化モデルの推定、最適な試験方法、および設計時に確保すべき品質基準を決定している。

■ 生産システムの運用の研究
様々な不確定事象の発生によって生産システムが期待通りに運用できないことがある。生産システムに冗長性を持たせておけば不確定事
象が発生してもある程度吸収できる可能性がある。本研究では、
witnessを用いたシミュレーション手法によって、よりよい生産シス
テムの運用を研究している。

リユース部品の物理寿命とリユー
ス効率が与えられたときの使用済
み製品の回収率の計算結果■ 画像・音響処理技術の研究
音の信号処理・解析技術の研究を行っている。例えば、音源から演奏の特徴を捉えたMIDI信号を取得し、実楽器による再生が可能になる。
また、工場での検査画像の判定精度を向上させる研究を行っている。

使用済み製品の回収率とリユー
ス部品のリユース回数がリユー
ス効率に及ぼす影響＜特許・共同研究等の状況＞
共同研究の実績：メンテナンスマネジメント・品質設計・製造工程の最適化・ＧＩＳ(地理情報システム）－ 50 －

透過・屈折を伴う波動伝播に対する数学的散乱理論
門脇

光輝

学

工学部 機械システム工学科教授
研究分野 ：数学、特に解析学■透過・屈折を伴う波動伝播に対する散乱理論
単一媒質が占め、かつ境界のない無限領域(全空間)に散乱体を仮定した問題(量子力学におけるポテンシ
ャル散乱や音波による物体散乱)に対する数学的散乱理論では多くの優れた研究成果がある。これは数学的に完成度が高いフーリエ解析(正確にはフーリエ積分)が適用できることに起因する。フーリエ解析は平面波解析と言ってよく、透過・屈折波が発生しない現象に対しては有効である。しかし、異なる媒質が占める領域または無限境界を持つ領域に散乱体を仮定した問題では、散乱体がない状態でも透過・屈折現象が起こる
ことから通常のフーリエ解析の直接の適用が困難である。そのため、既存のフーリエ解析の見直しが必要とされる。
研究は具体的な波動伝播に対してなされる。その中でニ層媒質中の音響波動伝播が最もシンプルなモデルである。これに対して既に研究成果を得ている。具体的には物理学における散乱理論でよく目にする議論、
すなわち散乱体に波を入射した際に起こる波動伝播の様子が、入射波とそれに付随する波(層や境界による反射波と透過・屈折波)および散乱体による球面波との重ね合わせによって表現できることの数学的定式化をおこなった。 今後は、これまでの研究で得た知見を生かして、さらに幾つかの具体的な波動伝播に対して、それぞれの伝播特性を反映した研究成果をあげることを目指している。その中で、現在、半無限領域(
半空間)における弾性波動伝播(地震波)に対する研究に取り組んでいる。この波動伝播は媒質(地中)から境界(地表)へのP(縦)波[S(横)波]入射に対して発生する反射P波と反射S(横)波[反射S波と反射P波]と、これらとは独立して発生する境界(地表)を伝わるR(レイリー)波からなる。なお、以下にイメージで示す境界への入射P波に対する反射S波は、透過・屈折波と同じ性質を持つ(このことは入射S波に対する反射P波に対しても同様である)。研究はP波、S波、R波をある意味一括して扱うことが研究上の肝となる。
本研究は、数値解析によって散乱理論を考察する際の数学的お膳立て・後ろ盾にもなる。ちなみにポテン
シャル散乱や物体散乱に対しては、既にこの数学的定式化が行われている。しかし、本研究対象の波動伝播については、工学的な立場では数値解析などで扱われているものの、透過・屈折波の存在により数学的解析
は十分ではない状況にある。
反射S波(S波・横波：波の進行方向と振動方向が垂直)
反射P波

球面波・散乱波

地中またはコンクリートなどの固い媒質
地表
散乱体：異なる媒質、欠損など

半無限領域で散乱体を仮定した弾性波の伝播のイメージ－ 51 －

部

概要：透過・屈折を伴う波動伝播に対する数学的散乱理論を主な研究テーマとしている。数学的散乱理論とは、原子や障害物などの散乱体に向けて電子や音波を入射した
ときに散乱体によって発生する球面波(散乱波)の様子から散乱体の特性などを研究する物理学における散乱理論の数学的定式化である。

入射P波(P波・縦波：波の進行方向と振動方向が平行)工

関連するSDGｓの国際目標

数値解析と形状・構造最適設計
工

関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 機械システム工学科教授
呉 志強
研究分野 ：振動工学、計算工学研究室ＨＰ:http://www.mech.usp.ac.jp/~hnw/index.html

部

機械の高速化や軽量化に伴い、部品・構造の強度や剛性の不足、振動などのさまざまな問題が発生しやすくなっています。このような問題に対処するために、CAEを活用し、数値解析と最適化理論を組み合わせることで、部品・構造の形状最適化を行います。これにより、開発時間の短縮やコストの削減も期待できます。
■振動問題における形状最適設計に関する研究
回転や往復運動する機械を設計する際に、共振の回避、振動や騒音レベルの低減が重要な課題です。本研究では実際の振動現象の分析に基づき数値モデルを作成し、数値解析および最適化理論を適用することにより、固有振動数を変更したり、剛性を高める設計を行っています。右の上図は両端固定の梁状平板の中央に周波数350Hzの振動を加えるときの解析モデルです。目的関数を平均コンプライアンス、制約条
件を構造の体積として最適化解析を行いました。右の下図は解析結果です。目的関数が約70%減少したことが確認できました。

周波数応答解析モデル

最適化された形状■衝撃問題における形状最適設計に関する研究
ゴルフ、テニスなどの打撃スポーツ用具の設計においては、打撃によって一方から他方へのエネルギを伝達効率を向上することが主要な目的です。物体の形状は衝突性能に大きく関与するため、スポーツ用具の高性能化を実現するために、衝撃現象における物体の最適形状を見出す手法の研究は重要です。
右図はゴルフクラブの最適設計に関する研究です。クラブの板厚分布、ロフト
角および後ろに設置するおもりの重さを設計変数として、反発性能と固有振動数の関係を利用し設計を行いました。結果としてボールの飛距離が従来の設計より伸びました。

ゴルフクラブのCAD図面最適化したフェースの板厚分布■中耳の振動特性の数値解析（鼓膜形成手術の最適化に向けて）
中耳は耳の構造の一部であり、外部から伝わった音の振動を鼓膜でキャッチし、耳小骨で増幅してさらに内側に伝える役割をしています。
しかし、事故や病気などにより鼓膜が破れることがあり、場合によって鼓膜形成手術が必要です。本研究は、最適な手術計画の立案に援用することを目的として、中耳の振動特性の数値解析を行います。 まず、有限要素法（FEM）を利用して中耳の数値モデル（右図）を作成し、音が伝わるときの中耳の振動の様子をコンピュータで解析します。 そして、作成したモデルを利用して、鼓膜形成手術の際のシミュレーショ
ンを行い、手術の最適化を目指します。 また、コンピューターシミュ
レーションは中耳の挙動を可視化できるため、医療現場での教育に役立つと考えています。

－ 52 －

中耳の有限要素モデル

「表面処理」と「非破壊検査」を柱とした材料強度研究
工学部

機械システム工学科■表面処理技術に関する研究
セラミックスコーティングとレーザ熱処理を複合化した新表面改質手法である「成膜後レーザ熱処理法」と本手法による機械要素部品の高機能化、
刃先の硬度と刃元のじん性を兼ね備えた極小刃物を作製可能な「レーザ熱処理後刃形創製法」、これまで困難であった複雑形状部品や薄板を対象とした新しいレーザ熱処理法など、省エネルギで環境にも優しいレーザ熱処理を活用した表面処理技術に関する研究に取り組んでいる。

■非破壊検査技術に関する研究

レーザ熱処理によるセラミックス被覆鋼の高機能化

超音波で検査対象を加振することによって発生する欠陥部での摩擦熱を、赤外線カメラで検知して欠陥を検出する「超音波加振赤外線サーモグラ
フィ法（Sonic-IR法）」、熱弾性効果に基づく「赤外線応力測定法」、欠陥部での断熱効果に基づく「温度ギャップ法」など、赤外線を活用した手法を中心に、各種非破壊検査技術に関する研究開発を進めている。検査対象は、小さな機械部品はもちろん、社会問題化している経年構造物の健全性評価を念頭に置いて、長大橋、石油タンクな
どの大型構造物も含んでおり、これらの高能率で高精度の検査を目指している。

赤外線応力測定による道路鋼床版のき裂進展予測

超音波加振赤外線サーモグラフィ法（Sonic-IR法）の概要と検査結果

主な共同研究先：神戸大学、龍谷大学、三菱自動車㈱、富士高周波工業㈱、東邦金属熱錬工業㈱
保有特許：
レーザ熱処理関連「特許第5871230号・特許第5920871号」
非破壊検査関連「特許第6372818号・特許第6573183号・特許第6573184号」－ 53 －

部

高性能で、しかも軽くて壊れにくい機械をつくるための材料に関する研究や、長期にわたって安全に機械を使用するための検査方法に関する研究など、様々な課題に取り組んでいます。最近、特に力を入れているのは、材料の表面を強くするための「表面処理技術」と、材料の表面や内部の目では見えない欠陥を見つけるための「非破壊検査技術」に関する研究です。

学

教授
田邉 裕貴
准教授
和泉 遊以
研究分野：材料強度学，破壊力学，表面処理，非破壊検査
研究室ＨＰ： http://www.mech.usp.ac.jp/~prw/index.html

工関連するSDGｓの国際目標

柔らかい素材を用いたロボットの開発と制御工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 機械システム工学科
准教授
山野 光裕
研究分野 ：ロボット工学、メカトロニクス、機械制御:http://www.mech.usp.ac.jp/~maw/index.html

部

構造部が弾性変形し、振動するロボットアームを制御する技術である。ロボットの構造部の剛性低下を許容すると大幅な軽量化が可能になり、可搬性や人への接触時の安全性が大きく向上する。弾性変形や振動に対応した制御側を適用することにより、軽量なロボットによる種々の作業を実現する。
■ 弾性変形する柔軟なロボット
アームの制御工場の生産ラインでは、構造部の剛性が高いロボットアームがよく使われるのに対し、宇宙用のロボットは剛性よりも軽量化が優先され、振動を抑えながら動かす技術が必要になる。また、人と共存するロボットの場合も、万一の衝突時の安全性向上のため、軽量化
や柔軟性向上が望まれる。本研究の技
術は、軽量で安全なロボットが弾性変形を考慮しながら、双腕協調により、巧みな作業を行うものである。

柔軟なリンク機構の振動をモータの回転により制御

ばねのように振動するロボットアームのリンク

構造部が塑性変形し、自分自身を変身させながら作業するロボットの開発を進めている。ロボット構造部に形状記憶ゲルという素材を利用することにより、ロボットの構造部を様々な形状に繰り返し変形させながら利用できる。変身できるロボットの構
造と変身のための制御技術を研究している。
■ 塑性変形する柔軟なロボットの開発と制御構造の一部が変形可能なロボット

構造部に形状記憶ゲルを用いて変身可能なロボットの開発を進めている。
ロボットの一部をその時々の作業内容に適した形状に変形させながら利用する。形状記憶ゲルは、加熱や冷却により軟化、硬化し、様々な形状に変形させて利用することや、剛性を変化させて利用することができる。現在はロボット
手先部の形状や剛性を切り替えながら利用するロボットを研究しているが、今後は手先以外の部分にも広げていく
予定である。

－ 54 －

バーチャルリアリティを利用した技能の解析と訓練
橋本

宣慶

学

工学部 機械システム工学科
准教授
研究分野 ：生産加工学、人工現実感、
ヒューマンインタフェース

工関連するSDGｓの国際目標

部

概要：製造、医療、運輸などで、人が行う作業の多くはコツやカンを必要とします。
しかし、それを知らない人に正しく伝える(技能伝承)には、かなりの時間やコストがかかります。技能伝承を効率的に行うために、バーチャルリアリティを利用したシミュ
レータによる訓練システムの開発や、作業動作の測定などにもとづいた技能の解析を行っています。
■バーチャルリアリティを利用した訓練システム
バーチャルリアリティとは、実際にはない物や環境をあたかも存在するかのように人間に感じさせる技術です。これを利用して作業の訓練を行うシステムを開発しています。訓練に使う消耗品が少なく、危険を及ぼすものを排除したり、繰り返し同じ状況を再現したりすることで、低いコスト・高い安全性・高い効率で訓練することを目指しています。また、バーチャルリ
アリティの特徴を生かした新しい教育・訓練方法も模索しています。

■マンマシンインタフェースを用いた技能の解析

旋盤作業訓練システム

フォークリフト作業訓練システム

マンマシンインタフェースとは、機械と人間の間で様々な情報を伝達するための装置です。これを利用して熟練技能者と初心者の行う作業の違いを比較したり、突発的に起こる不具合に対する対応の仕方を見ることで、「作業が上手い」とは具体的にどういうことなのか、上手くなるためにはどんな能力が必要なのか、ということを調べています。
溶接作業時の右腕動作と表面筋電位の測定■作業を阻害しない位置測定
上の２つの研究には様々な測定器を使用していますが、作業の邪魔にならないように測定する必要があります。例えば、手に持った工具の動きを測定する場合、工具に重いセンサを取付けてしまうと作業ができません。このような用途の測定器がない場合に、独自で測定装置を開発しています。

ペン形状器具の位置検出用円筒マーカ＜特許＞・特願2019-101325, 位置認識システム（出願中）・特願2019-89696, 溶接訓練システム（出願中）－ 55 －

流体機器の高効率化や流体騒音の低減に関する研究
工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 機械システム工学科
准教授
安田研究分野 ：流体工学
研究室ＨＰ：http://cont4.mech.usp.ac.jp

孝宏

部

概要：持続可能な社会の構築に対する流体工学からの貢献を目指して研究を行っています。
特に、流体機器の高効率化や流体騒音の低減に対して、実験や数値流体解析を用いて研究をしております。
低レイノルズ数で用いる前縁波

前縁波形状翼■低レイノルズ数領域で用いる翼型の研究

風車・流体機械・水中調査機器・無人探査機等の比較的低速で用いる機器への適用を目指して翼の研究を行っています．特に、クジラの中でも機動性に優れたザトウクジラの胸ビレ形状を模した技術である前縁波形状翼のはくり抑制効果に着目して研究しています。これまでの研究で前縁波形状翼は、設計パラメータが少なく、特別なアクチュエータを使Re=20000
用しないデバイスであり、外乱に強く、広い速度範囲で剥離抑制効果を発揮することが分かっています。今後は風洞装置や数値流体解析により C
ザトウクジラの胸ビレを模倣
前縁波形状翼Baseline
前縁波形状翼の羽ばたき運動に対する有効性を調べることで魚型水中調 LEP
査機器への適用可能性を検証します。

高
を

L

Th

－前縁波形状翼の効果－■三胴船を用いた波の干渉による船体抵抗低減に関する研究広いレイノルズ数範囲で翼性能を改善
1

Re=10000

CL
Baseline
LEP

CD
Baseline
LEP■流体機械からの流体騒音の低減に関する研究

00

前縁

風洞装置

Flo

CD
Re=10000 Baseline
LEP

0
10

a

20

30 0

Re=6000010a20

輸送機器や流体機械からの流体騒音は機器の性能向上の妨げや周辺環境を悪化させる要因となっています。本研究では流体機器で生じる流体
騒音の発生メカニズムの解明や騒音低減を目指して研究を行っています。

■高効率な非定常・非圧縮性流体の計算手法の開発
近年の計算機の発達に伴い、輸送機器や流体機械内の流れ、生体内の流れ等の高精度な計算が可能になってきています。これらをより身近なものにするため、さらなる高効率な計算手法の開発が求められています。
そこで本研究では従来の手法より計算効率が高く、かつ、並列計算に適している格子ボルツマン法に着目し、さらに高レイノルズ数領域での計算の安定性を改善することで、乱流に適した計算手法の確立を目指しています。

単胴船と三胴船の造波の比較＜特許・共同研究等の状況＞
空気エジェクターの高効率化、容器搬送システムの流体騒音低減に関する共同研究を行っています－ 56 －

標準Flo

C L, C D

船舶の物資輸送では，高速化と温室効果ガス削減の2つの相反する技術11
課題があります。その解決には高速航行時に支配的となる造波抵抗の低減が重要となります。本研究では，単胴船と双胴船を組み合わせた三胴0.50.5船を用い，各船体から出る波を干渉させることで造波抵抗の低減を試み
0.5ています．特に，船体速度により変化する三胴船の最適な船体配置を精度良く予測できる推算式の確立を目指しています．

30

振動問題の解決と振動を利用した駆動や診断

学

工学部 機械システム工学科
准教授
大浦 靖典
講師
田中 昂
研究分野 ：機械力学、振動工学、制御工学研究室ＨＰ：http://www.mech.usp.ac.jp/~hnw/index.html

工関連するSDGｓの国際目標

部

ディスクブレーキの鳴きなど自励振動の発生メカニズムの解明（振動解析），音響空
間や多自由度振動系の固有振動の励起手法や計測手法の開発（振動制御），超音波を用いた損傷検出法の開発（振動利用）などについて研究している。
■ディスクブレーキの鳴き発生メカニズムの解明
ディスクブレーキを模擬した鳴き試験機での計測結果に基づき，ディスクを並進の1自由度，パッドを並進と回転の2自由度で表した解析モデルを作成し ，安定判別を行った 。ブレーキパッドの剛性の大きさが制動圧に依存することが鳴き発生に大きく影響することが明らかとなった。鳴きにくい摩擦材の開発やパッドの支持方法，パッド端面の面取りなど
鳴き対策の指針を示した。

鳴き試験機と解析モデル■分散制御による多点加振を用いた音響空間の固有振動計測

低次振動
モード

自動車車室などの三次元音響空間の固有振動を計測するために分散制御による多点加振法を開発した。分散制御されたスピーカー群
は，引き込み現象により音響空間を介して相互に同期する。さらに，各スピーカーの出力が，固有振動励起に適するように自動的に調整される。計測が困難だった大規模大減衰である音響空間の固有振動の把握が期待できる。

高次振動
モード
三次元音響空間の多点加振試験■損傷の非線形性に着目した構造ヘルスモニタリング

Voltage [V]

Voltage [V]

0.08
3mのはり構造物
損傷無し
損傷部での局所的な接触による非線形現象
0.06を利用した接触型損傷の検出手法を開発して0.04
ノイズいる。二つの周波数をもつ超音波を入力する
超音波加振用
0.02
圧電素子と，超音波周波数の差周波数の振動が発生す
0
100
200
300
400
500
600
Frequency [Hz]る（周波数down-conversion）。接触型損傷の0.08
位置や大きさの評価を行っている。
振動が発生
0.06
また，大型構造物の検査の自動化，高度化
損傷あり
0.04
に向けて，超音波振動の駆動技術の開発にも0.02取り組んでいる。分散制御による多点加振を
0
100
200
300
400
500
600
用いて，超音波固有振動の自励駆動を実現し
Frequency [Hz]超音波固有振動モード
た。さらに，自励振動の特徴を利用した損傷
周波数down-conversionによる分散制御による大型構造物の評価を行っている。
低周波振動の発生
超音波固有振動の自励駆動－ 57 －

看護士・介護士・理学療法士を支援する
生体計測とソフトメカニズム
工

関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 機械システム工学科
講師
西岡 靖貴
研究分野 ：メカトロニクス研究分野
研究室ＨＰ：http://www.mech.usp.ac.jp/~maw/index.html

部

概要：看護師、介護士、理学療法士は介助対象の身体的・精神的負担を減らすことを目的とした動作が多くみられる．一方で、介助者自身の負担が大きい場合が多く、離職の要因の一つにもなっている．本研究では、被介助者だけでなく介助者自身の動作も支援できる「柔らかな機械」であるソフトメカニズムを開発する．また、習得が困難な技術に対して生体情報の計測を活用した学習・教育を支援するシステム構築にも取り組む．
■極軽量空気圧ソフトアクチュエータを内蔵したコルセット型サポートウェアの開発
コルセット：常時着用による筋衰退の危険性
業務中の頻繁な着脱は困難
極軽量ソフトアクチュエータの利用（フィルム製エアバッグ）•
圧迫の有無を切り替え可能•
小型な携帯システム•••■収縮型ソフトアクチュエータによるフィッティング型マッサージウェアの開発•••

プリーツ構造による高い収縮率
収縮率約40%，収縮量96 mm，膨張量19mm
2列配置により20kPaで最大35Nの収縮力
熱溶着• 姿勢・体格を限定しないマッサージ可能• フィッティング対応範囲：上部胸囲781～973 mm，腕付根囲355～454 mm• 分布的な圧迫が可能• 血流促進効果一部確認

Φ

L

給気口

W’

熱溶着箇所

■看護マッサージ技術習得を支援する学習支援システムの開発••••

前腕形状のシミュレータ
視覚情報による力の教示
内部に複数のエアバッグ（剛性可変）
学習用インタフェース（熟練者と比較）•••

位置：薄型ポテンショメータ
力：バッグ内圧の変化量
前腕モデルへ内蔵＜特許・共同研究等の状況＞
・共同研究「持続的な使用が容易な空気圧人体アシストシステムの開発」アイトス株式会社、2020年2月～－ 58 －

イオンビームプロセスを主とした超微細加工技術の新展開学

工学部 電子システム工学科教授
栁澤 淳一
研究分野：デバイス工学、半導体プロセス工学
研究室ＨＰ：http ://www.e.usp.ac.jp/~edvw/index.html

工関連するSDGｓの国際目標

部

集束イオンビーム（FIB）などの様々な超微細加工技術（局所的なエッチング、薄膜の局所堆積、新材料の局所合成、など）を、半導体分野に限らず、バイオなどの新しい分野へ応用・展開することを目指します。また、微細加工の相談に、できる範囲で対応します。
■窒化ガリウム（GaN）デバイス作製用の新しい基板の開発
青色系発光デバイス材料のGaNを従来の電子デバイス用のシリコン基板上に局所的に、直接形成するための新しいプロセスを提案しました（図1）。従来別々に作られてきた電子デバイスと光デバイスを一つの基板上に作り込むことができ、デバイスの高機能化が期待できます。

図1．提案したプロセスの概略図■機能的な表面多孔構造の形成と応用
ゲルマニウム表面にイオンビームを照射すると表面が隆起したナノレベルの多孔スポンジ状構造が形成されます（図2）。多孔性や大きな比表面積の特徴を利用して、マイクロ流路におけるフィルタとしての使用や、この表面をさらに別の材料で修飾して触媒などの新しい反応場を創出するなどの応用を図ります。

■半導体超微細加工技術のバイオチップ作製プロセスなどへの展開
半導体の世界で培ってきた様々な超微細加工技術を、例えばガラス基板に適用し、マイクロ流路などバイ
オ・化学チップの作製に使える可能性を示しました（図3）。半導体以外の分野に微細加工技術を応用・展開
することを目指します。

■イオンビーム照射による表面ナノ構造の形成と親・疎水性の制御
自然酸化膜を有するシリコン基板表面に低エネルギーでGaイオンを照射することで、ナノレベルの突起構造が形成されることを見出したので、構造に由来する疎水性発現の表面制御への応用を目指します（図4）。

図2．Ge基板表面上に形成されたナノスポンジ構造

図3．FIBでガラス基板上に形成したマイクロ流路の例

図4．Gaイオンを照射したシリコン基板の表面AFM像と、水滴を滴下した時の接触角の例＜特許・共同研究等の状況＞
窒化ガリウム成長用基板及びその製造方法（共同出願、特願2005-90957）
窒化物半導体成長用基板（共同出願、特願2013-176635、特許第6181474号）－ 59 －

応用システムとハードウェアの最適融合
関連するSDGｓの国際目標

工

工学部 電子システム工学科
教授
岸根 桂路
研究分野: 応用システム、組み込みシステム、回路設計

学部

超高速・超低電力アナログ・デジタル混載回路の設計技術をベースに、スマート通信方式の提案・実装、センサ・画像信号応用技術開発まで幅広く研究分野を展開しています。
回路設計技術～応用システムへの展開

新通信方式システム設計開発

高周波信号回路設計

組込み系ボードによる信号処理システム
超高速データ変調発生システム
高線形性復調システム

超高速-受信号処理回路
帯域可変インタフェース回路
アナログ-デジタル融合回路

応用システム設計
画像信号処理システム
生体センサ制御回路
センサ融合システム
医療・看護援用センサ開発

処理後の画像画像信号処理・伝送システムの開発
画像データを自由に処理・加工できるようにドライバを開発し、組み込み系ボード上で各種処理後、ディスプレイに出力します。深層学習機能やフィルタ機能を搭載するとともに、信号処理プロセスの独自処理により、画像データ伝送遅延を大幅に削減しました。

新通信方式

各パターンで実装
無処理

LPF(Low Pass Filter)

縮小処理(間引き)

2値化

画像信号処理・伝送システム

信号伝送システムの開発

制御回路の実装コスト低減にむけ、煩雑な配線をシン
グルチャネルの無線に置き換え、外部から装置内回路を制御可能なシングルチャネルマルチポート制御シス
テムを開発しています。組込み系ボードにより、複数回路の制御可能なことを確認しました。

微細ＣＭＯＳによる 超高速 光電気融合
通信システム用回路の研究・開発

Extracted clock signal

Input random data
Oscilloscope

Recovered data
IC (65-nm CMOS process)

PPG

1 mm

次世代高速通信システムの実現にむけ、電子回路分野で光通信システムアナログフロントエンド回路の研究・開発を実施しています。高速発振回路から光電気融合システムにフォーカスした送受信回路まで、研究室で解析・設計から評価・検証までを実施します。

シングルポートマルチチャネル制御システム

CDR-IC (65-nm
CMOS process)

超高周波測定系 ( 25GHz )<共同研究・特許等の状況>◼ データ管理情報アドオン型-4値パルス振幅変調(PAM4)回路の開発（科学的研究費助成事業）－ 60 －

1 mm

半導体超薄膜作製とその超高速非線形光学応答
関連するSDGｓの国際目標

工

工学部 電子システム工学科
准教授
一宮 正義
研究分野 ：デバイス工学、光物性、超高速分光学

大きな非線形光学効果を得るためには、照射する光のエネルギーを物質のn=4電子を励起するエネルギーに共鳴させることが望ましいのですが、共鳴にn=3よって得たエネルギーは緩和するまでに長い時間を要するという問題があn=2ります。このようなトレードオフを回避しつつ高効率かつ高速な光ゲート
n=1
デバイスを実現するために、様々な材料、構造、新しい物理機構の研究が励起分極波行われています。もし結晶性が十分に高い微小構造を作ることができれば、 ナノ構造における光と電子励起状態
光によって励起された電子の波動が乱されることなく数百ナノメートルに
光波
わたって広がるため、厚さなどの条件が適切であれば光の波と励起電子のn=4波が数波長にわたって整合すると考えられています。このときの特異的に強い相互作用によって、電子励起状態が光を放射しながら超高速で緩和す n = 3
るという理論研究成果に私達は着目し、半導体薄膜試料の高品質化と超高 n = 2
n=1
速非線形光学応答の観測にチャレンジしています。
励起分極波■新奇手法による高品質CuCl薄膜の作製
本研究では光との相互作用が強いCuClという物質を取り扱っていますが、作製技術が成熟しているGaAs等のIII-V族に比べてI-VII族化合物で高品質な薄膜を作製するのには多くの課題がありました。ところが、試行錯誤の末、真空蒸着法の１つで成長層厚を原子層レベルで精密に制御することができる分子線エピタキシー法において、電子ビームを照射することによって膜質を飛躍的に向上させる技術の開発に成功しました。現在は、薄膜の品質や膜厚制御精度の向上はもちろんのこと、潮解性の高いCuClをコー
ティング等により空気中で使用可能にする技術の確立も目指しています。

■超高速非線形光学応答の観測
超短パルスレーザーを用いて過渡回折格子を作成し、発生した信号光の時間による強度変化を測定することによって励起状態の緩和特性を調べることができます。高品質化に成功した薄膜試料においてこの測定を行ったと
ころ、輻射緩和する時間や複数モードの干渉を示すビート構造が理論計算によって導き出された結果と 極めて良く一致することが分かり、電子励起
波動・光波動の重なりによる超高速応答が起きていることが確認できました。 得られた輻射緩和時間は１００フェムト秒（１０００兆分の１秒）クラスに達しており、従来の高速輻射緩和とされたデータよりさらに２～３桁速い結果となっています。励起状態の波が格子振動などによって乱されてしまう現象は温度が高いほど速く起こります。これが室温などの高温領域で光学応答の効率が激減する原因となっており、光ゲートデバイス等への応用に向けての大きな課題となっています 。しかし、輻射緩和が数十
フェムト秒程度で起こってしまえば、波が乱されるよりも速く高効率で非線形光学応答が起こると考えられます。このテーマでは、薄膜試料における厚さのコントロールとさらなる品質向上により数十フェムト秒級の超高速応答を実現することによって、室温をしのぐ高温領域における超高速・
超高効率非線形光学応答の観測を最大の目標としています。

－ 61 －

結晶性が十分に高い系での光と電子励起状態

従来の製法によって作製したCuCl
薄膜の表面原子間力顕微鏡(AFM)像電子ビーム照射を取り入れた新奇製法により作製したCuCl薄膜の表面AFM像部

光を照射した瞬間だけ物質の性質が変わり、さらに別に照射する光に対する応答特性が変化することを非線形光学効果と呼びます。この効果は様々な分野で応用が可能
ですが、特に光通信などにおける信号のオン・オフや経路変化を別の制御光を照射することにより行う全光型ゲートデバイスは、電気的制御より圧倒的に高速かつ省エネ
ルギーであるため、将来の大容量光情報処理技術を加速させるキーデバイスとしてその実現が期待されています。
光波■高品質微小結晶における光と分極の特異な相互作用アナログCMOS集積回路の設計技術と応用技術の研究
工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 電子システム工学科
准教授
土谷 亮
研究分野 ：集積回路，センサー，自動設計技術部

概要: 集積回路 (IC) は様々な場面で使われており，現代の「スマート」を支える基盤となる技術です．一方で，安価で小型で低電力という特徴を生かした応用も期待されています．そのようなICの設計方法と応用について研究しています．
■ 高性能アナログ回路設計技術
アナログ回路の高性能化に向けた回路設計技術の研究を行なっています．アナログ回路は動作速度や消費電力以外にも雑音など様々な特性を考慮した設計が必要です．主に光通信用の高速アンプを題材に，高利得・高速・高ノイズ耐性を目指した回路設計を行なっています．
また，より小さな面積に回路を実装できるよう，小面積化についても研究しています．これらの要素技術は光通信用の回路だけでなく，他の様々な回路への応用が可能です．

■ 集積回路による液体計測への取り組み
集積回路は，現在様々なセンサーに使われています．例えば MEMS
技術は集積回路に加速度を知る能力を付与しました．最近のスマート
高ノイズ耐性回路試作チップ．
フォンなどには加速度センサーが搭載されているものがほとんどです．
従来の方法と同等の面積・消費電力で，私は新たに，液体を調べる能力を集積回路に付与できないかと考えて雑音を40%低減することに成功した．
います．液体を測る，という能力は医療，ヘルスケア，農業などで非常に重要ですが，液体の計測を行なうセンサーはあまり小型化が進ん
Contact angle
でおらず，様々な測定を行なうには対応した測定器を使う必要があります．小型のチップが様々な測定を行なうことができれば，装置が小型化するだけではなく少量のサンプルで様々な測定を行ない，かつその結果を分析するところまでチップ内でやってしまう，ということが期待できます．この研究は特に飲食物の評価への応用を目指しています．複雑かつ多様な評価を簡単に行なえるデバイスを実現することで，液体の接触角．
農業のスマート化や，高付加価値商品の実現に貢献することを目標にこれまで困難であった，液体の機械的しています．
性質の電気的な計測に取り組んでいる．

■ アナログ回路自動設計技術の実現

上に挙げた液体計測システムに使うようなICは，使い捨てができる
ような安価なものでなければ普及は困難です．しかし，少量・多品種のセンサーICを作る際，設計のコストが重要になってきます．アナロ
グ回路はシステム中に必要不可欠であるにも関わらず，設計の難易度が高いという問題があります．これは配線の引き方が変わるだけで性能が変わってしまうためです．しかも，設計データ (レイアウト) は公開することが不可能なため，他人の作った設計を利用することも困難です．このため，教科書に載っているようなよく知られた回路であっても誰かが設計しなければなりません．この設計コストは新たなイノベーションの障害になっています．この状況を打破するべく，自動設計の手法を検討しています．「そこそこの性能で動きさえすればいい」という回路が自動生成できれば，設計者はアナログ回路に煩わされることなく自分のアイデアの実現に集中することができるようになり，また少量・多品種・安価なセンサーICにより，スマート農業等の促進に貢献します．

－ 62 －

アナログ回路の内部構造概略図．
様々な構造が混在し、設計難易度が高い

無線でつながる生体センシングシステムの研究開発■非接触生体センシングシステム
少子高齢社会が加速する一方で，保育・介護現場の人手不足は深刻な問題となっており，健康管理に不可欠なバイタル
サインをより簡便に取得する手法が必要とされています．そこで，車載レーダ等でよく知られているマイクロ波・ミリ波
帯レーダを応用し，非接触で心拍や呼吸をモニタリングが可
能なシステムの開発を行っています．計測機器の装着が不要となるため対象者への負担がなく，カメラを用いた場合に問題となるプライバシー保護の観点からも心理的な負担が少な
く，安心して使用することができます．取得したデータをもとに日々の健康管理を行い，さらに深層学習を取り入れることにより疾病の兆候を早期発見できるようなシステムの開発を目指します．

■アンテナ制御用高周波ＩＣ
従来の生体センシング向けマイクロ波・ミリ波帯レーダは，検知範囲がごく限られており固定されているので，複数人のモニタリングへの適用が困難でした．そこで，無線通信等に応用されているビームフォーミング技術を取り入れることにより，対象者の位置を限定することなく，フレキシブルなモ
ニタリングが可能となります．本研究では，アンテナ制御のための集積回路（ＩＣ）に着目し，構成要素である発振器，
周波数ミキサ，増幅器，移相器等の回路ブロックを生体セン
シング用途にチューニングすることにより，高感度なセンシングを可能とすることを目指します．

■センサネットワークシステムの活用
病院や保育・介護施設において，対象者の生体センシング
情報を見守り者がリアルタイムに把握することが重要となります．対象者に万一のことがあった場合に，その対象者の状態と位置を複数の見守り者が把握し，一番近くにいる見守り
者がすぐに駆けつけることができる，といったことを可能とするためには，施設内全体のネットワークのデザインが不可
欠となります．本研究では，無線モジュールを施設内に複数個配置し，無線モジュールを持った対象者・見守り者と相互に通信させることにより，状態と位置をリアルタイムに把握可能なシステムの構築を目指しています．

－ 63 －

部

これからの少子高齢社会をより安全・安心なものにするために，保育・介護現場を支えるシステムの重要性が増しています．また，日常のヘルスケアが疾病の早期発見のためにより重要となってきます．本研究では，無線技術を駆使して生体計測・生体データの送受信・フィードバックを行うシステムの実現を目指し，ハードウェアとソ
フトウェアの両面から研究開発を行っています．

学

工学部 電子システム工学科
講師
井上 敏之
研究分野 ：集積回路、無線通信、生体計測
研究室ＨＰ： http://www.e.usp.ac.jp/~ectw/

工関連するSDGｓの国際目標

脳機能模倣素子など次世代微細素子の開発
工

関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 電子システム学科
講師
番 貴彦
研究分野 ：半導体デバイス、記憶素子、ナノ粒子、2次元材料部

概要：私たちが利用するスマートフォンやパソコンなど電化製品には膨大な量の半導体デバイスが使われています。扱うデータ量が増え、私たちの生活が豊かになる一方で、消費する電力も増大しています。これを解決するためには新しい原理で動くデバ
イスや、新しい材料を使った試みが必要です。特に最近注目されているのが人間の脳を模倣したデバイスです。また、現在主流のシリコンに代わり2次元材料も新材料の一つとして研究されています。私たちの生活をより豊かに、そして環境に配慮した新しいデバイスを目指して研究していきます。
■シナプス模倣素子
人間の脳を模したデバイス研究の一つにシナプスを再現する素子研究があります。本研究では抵抗変化素子に自己修復能を付与した新たなシナプス模倣素子を提案しています。自己修復能を持たせることで、シナプスの特徴的な働きであるつながりの強さ（伝達効率）が変化する可塑性を再現することが可能です。またナノ粒子を用いたシナプス模倣素子も作製しています。ナノ粒子の配置にはフェリチンと呼ばれる人間の体の中にもあるたんぱく質を利用しています。ナノ粒子のサイズに伝導パスが制限されるため、電流密度が上昇し、局所的に発熱しやすくなり自己修復能が働きやすくなります。人間の脳を再現したデバイスを作ることができれば非常に小さな電力で膨大な記録と高度な情報処理が可能になると期待されています。

書き込みが時間経過とともに消去される特性図■液体金属を用いた記憶素子
液体金属はその柔軟性から様々な分野に応用されています。特に将来的にウェアラブルデバイスなど、より私たちの身近に電子機器が偏在すると予想されることから、「硬い」素材よりも「柔らかい」素材が期待されています。
最近の研究で液体金属に電圧を印加することでプログラマブルな特性が得られることが報告されています。私たちの研究では液体金属にさらに抵抗状態を記憶する機能を付与することを目的としています。実際に作製した素子では抵抗状態を記憶し、何度も書き換えることに成功しています。液体金属の応用性を広げることは社会の様式を変化させていく可能性があります。

作製した液体金属■2次元材料MoS2を用いたトランジスタ
2次元材料はその名の通り平らな材料です。鉛筆などの黒鉛の材料であるグラファイトなどをテープで剥離することで得られるグラフェンのように、私たちの身近にある材料でもあります。特徴としては原子1層分の厚みまで薄くできるため、微細化に非常に適していることや、移動度と呼ばれる特性が良
い材料が多いことです。私たちが扱うMoS2（硫化モリブデン）はセンサー材
料や太陽電池材料としても期待されています。私たちの研究ではトランジス
タと呼ばれる微細なスイッチをMoS2で作製しています。表面が非常に敏感であるため作製工程の影響を受けやすいのですが、トランジスタの電極構造などを先に作製し、最後にMoS2を貼り付けることで70 mV/decという特性の良いトランジスタを作製することに成功しています。

－ 64 －

液体金属記憶素子構造図作製したMoS2トランジスタ

リチウムイオン電池や燃料電池の解析
工学部 電子システム工学科

乾義尚：電気エネルギー工学、電力工学

学

研究分野

教授

工

関連するSDGｓの国際目標

研究室ＨＰ： http://www.e.usp.ac.jp/~eprw/
部

概要：電気自動車やハイブリッド自動車、小型分散電源、コジェネレーション等への応用に資することを目的として、リチウムイオン電池や固体酸化物形燃料電池の動作
特性シミュレーション技術の確立を目指した研究を行っています。
■リチウムイオン電池充放電時の温度と電圧の過渡応答シミュレーション

315

Temperature [K]電気自動車やハイブリッド自動車の駆動用電源として用いられているリチウムイオン電
池バッテリーパックの制御系の設計に必要不
可欠な、リチウムイオン電池の充放電時の温度（発熱量）と電圧の過渡応答シミュレータの開発を行っています。計算には電池の交流
インピーダンス特性の測定値を用いるシステ
ム的な手法を用いていますが、その汎用性を向上させるために、交流インピーダンス特性の測定手法の改良や素過程分離手法の確立を目指した研究にも取り組んでいます。

310

300

290

現在実用化が進んでいる固体高分子形燃料
電池よりも発電効率が高い次世代型燃料電池
である、固体酸化物形燃料電池の動作特性の数値シミュレーションコードの開発を行っています。開発したシミュレーションコードによる、セル電圧や電流分布、流路内ガス流れの分布、セル内温度分布等の計算結果は実験結果とよく一致しており、その研究開発用の強力なツールとしての使用が期待できます。

: Experiment: Calculation
1.0

0.8

0.6
0.4
SOC

0.2

0.0

温度上昇のシミュレーション結果

Electromotive force [V]Zi [m]-100

Single cell voltage [V]■固体酸化物形燃料電池の数値シミュレーション

Outside295■リチウムイオン次電池の非破壊の劣化評価・寿命推定手法の開発
リチウムイオン電池は、その繰り返し使用に伴う特性劣化が避けられません。この劣化には最大出力の低下と電流容量の減少の２種類があり、それぞれ内部インピーダンスの増大と起電力の低下に起因しています。このことを考慮して、リチウムイオン電池の、交流
インピーダンス特性と起電力を評価指標として用いる、非破壊の劣化評価・寿命推定手法の提案・開発を行っています。

Inside305

SOC is 0.6, Temperature is 20C

0

100
0

4.4

23.1Hz483mHz10kHz

100

Before degradation
After degradation

200
Zr [m]

300

400

4.2
4.0

Before degradation

劣化前後の交流インピーダ
ンスと起電力の測定結果

3.8
3.6

After degradation

3.4
3.2
3.0

0.0

0.2

0.4

0.6

State of charge

0.8

1.0

1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.0

Calculation
Experiment

0.1

0.2

0.3

0.4
2

Current density [A/cm ]－ 65 －

固体酸化物形燃電池の解析例（解析モデルと電流－電圧特性）

磁気信号による微小欠陥・異物検出技術
工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 電子システム工学科
教授
研究分野：センシング工学、磁気計測

作田

健

部

超高感度磁気センサー：超伝導量子干渉素子”SQUID”を使い、微小磁気信号を利用した検査技術に関する研究を行っています。磁気信号は、空間に広がるので、非破壊、非接触による検出が可能です。また、内部に埋もれている傷や異物からの検出も可能です。これらの特徴を生かして、非破壊検査、微小異物検出、生体磁気計測などへの応用を試みています。
■微小異物検出・鉄やステンレスなどは磁気を発しています。この
磁気を検出することで、製品中に混入した微小な磁性異物の検出ができます。いかに小さな異物まで検出できるかは、感度によっているので、ここでも高感度のSQUIDが生きてきます。また、生体活動にともなう磁気信号を検出する装置に応用できます。

サンプル＋異物

サンプルのみ図１

磁気強度と対応する各種センサ

図２

粉末サンプル中の微小異物検出■磁気計測時の動的信号処理・雑音処理
・ステンレスなどは磁気を発しています。この微小信号検出はいかに雑音と区別するかがカギとなります。そこで、これらの環境雑音の動的抑制、信号抽
出アルゴリズムなどの磁気信号計測時のリアルタイ
ム信号処理について検討しています。

■磁気空間分布制御
・微小異物計測は、異物を磁化させることから始まります。この磁化のための励起磁場を空間的、時間的に制御することで、可動部を持つことなく異物の位置を特定できると考えます。この磁界の空間分布制御についての研究も行っています。高速の異物検出が可能になります。

－ 66 －

図３

アクティブ・ノイズコントロールシステム

『熱音響』『モーター故障解析』『超音波エレクトロニクス』『エネルギー・環境』に関する研究・開発
工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 電子システム工学科 准教授 坂本 眞一
研究分野：熱音響，超音波，故障解析，超音波センサー
研究室HP： shin1sakamoto.com

部■エネルギー・環境
地球温暖化をはじめとする地球環境破壊やエネルギー資源の枯渇などの問題について関心が高まっている。
これらの課題を解決するため、エネルギー効率の向上、未利用エネルギーを入力エネルギーとする新エネル
ギーシステムの開発、エネルギーの複合利用によるエネルギーの有効活用について研究を進めている。

■熱音響
熱音響技術を応用した熱音響システムは、入力エネルギー源を選ばないことが最大の長所である。つまり、
太陽熱エネルギーなどの自然エネルギー、自動車や工場などの廃熱を入力エネルギー源として利用することができる。その他にも、地球環境の破壊につながる有毒な充填ガスを用いる必要がないこと、可動部が無く構造が簡単なため信頼性が高いことなどが長所として挙げられる。一方、現状において、システムの形状の自由度が低いことやエネルギー変換効率が低いことなどが課題として残る。これらを解決し、システムの実用化を目指して研究を進めている。

■超音波エレクトロニクス
超音波とは聞くことを目的としない音波である。超音波を利用することで、光学的なセンサが利用できな
い状況においても、詳細なセンシングが可能となる。医療の分野では超音波診断装置などで広く利用されているが、超音波センシングはその他の幅広い分野での応用が見込まれる。センシング技術の向上、新たなセンシングの方法やその適応例の開発を目指して研究を進めている。

■モーターの故障解析
エネルギー変換機の代表である電気モーターは種類や環境を問わず，いたるところで用いられ，日常生活に欠かすことのできないデバイスとなっている．このモーターが一度故障などで，利用できなくなると日常生活に大きな支障をきたす．これまでの時系列予知では検証が難しかった故障予知に向けて，エネルギー保存則を考慮した新しい方法を考案した．音，熱のエネルギーを新たに入力し，そのエネルギーの移動を故障予知に導入する方法である．また，この故障予知に機械学習を取り入れることにより，予知精度の向上を目指し，安全で快適なモーター利用の推進を目指している．下図は直流モーターの熱解析結果である．左図が正常，右図が故障サンプルの解析結果である．

坂本，渡辺，“音と熱のコラボレーション-熱音響冷凍機実現に向けて- : 音エネルギーで地球を冷やす”，電子情報通信学会誌 90 (2007) pp.993-997.

－ 67 －

原子間力顕微鏡の開発と表面・界面の超高分解能計測
工関連するSDGｓの国際目標

工学部

電子システム工学科

准教授

小林

成貴

研究分野：走査型プローブ顕微鏡、表面・界面科学
学研究室ＨＰ：https://sites.google.com/site/knaritaka0302/
部

表面や界面の構造や物性をナノ～原子・分子スケールで観察できる超高分解能・多機能原子間力顕微鏡（AFM）の開発を進めています。また、開発したAFMを用いて、様々な物質・材料の固液界面での構造や物性を調べています。
■表面構造の超高分解能観察
周波数変調原子間力顕微鏡（FM-AFM）と呼ばれる超高分解能顕微鏡を用いることで、硬いものから柔らかいものまで幅広い
物質の表面構造を、ナノ～原子・分子スケールで観察できます。
活用例：
・結晶構造や結晶成長プロセスの観察
・電極や触媒表面の構造・反応過程の観察
・生体材料の構造観察

原子・分子分解能イメージング■界面に形成される水和構造計測
FM-AFMを用いた３次元力分布計測により、固液界面に局在する水分子や溶媒分子によって形成される水和・溶媒和構造をサ
ブナノスケールで可視化できます。
活用例：
・材料のナノレベル局所親水・疎水状態の評価
・潤滑剤の３次元吸着構造解析による摩擦性能の評価■ナノスケール表面物性計測

CaCO3結晶－水界面の水和構造計測
形状像

液中環境下にある試料表面の構造と同時に物理情報（粘弾性、電位、電子状態など）をナノ～原子・分子スケールで同時に可視化できるAFM技術の開発を進めています。

電位像
弱腐食箇所

活用例：
・金属の耐食性評価
・電極表面での電気化学反応における局所電子状態
Cu配線の腐食プロセスの電位計測■細胞力学計測
弾性的な物体を探針で変形させ、変形量に応じて変化する弾性率を解析する新規方法を開発しました。

活用例：
・細胞の弾性率変化
・多層弾性体の変形量に応じた弾性率の変化など

細胞の弾性率解析－ 68 －

電磁力を利用した大電力遮断技術の研究

学

工学部 電子システム工学科
講師
平山 智士
研究分野 ：電磁流体力学、プラズマ工学
研究室ＨＰ： http://www.e.usp.ac.jp/~eprw/

工関連するSDGｓの国際目標

部

概要：大電力系統用遮断器では、放電により生じる高温のプラズマを冷却することで電極間を電気的絶縁状態に回復させ、電流を遮断する。電磁力によりプラズマの挙動を制御し、冷却を促進させることで遮断器の高性能・小型化を目指し研究を進めている。

◼磁界印加型交流遮断器の数値シミュ
レーション
電力系統内で事故が発生した際には迅速に電流を遮断する必要があり、遮断器がその責務を担っている。遮断器における電流遮断の成否は電極間に生じるアークプラズマの特性に強く依存する。電磁力によりアークプラズマを回転させることで、プラズマの温度低下を促進できると期待される。電磁気学および流体力学にもとづく高度な数値シミュレーションにより遮断器内部の現象を再現することで、印加磁界が電流遮断能力に与える効果について検討している。

大電力遮断器のシミュレーション例：電磁力（左）と電流密度（右）の三次元分布◼電 磁 力 を 利 用 し た 低 環 境 負 荷 遮 断 器 の 研 究
電流遮断ガスとしての優れた特性から、SF6ガスが遮断器では一般的に利用される。一方で、SF6ガスは非常に強い温室効
果を持つため、環境負荷の低いガスの使用が検討されているが、現時点ではSF6に匹敵する電流遮断ガスは見つかっていない。本研究では、電磁力により遮断能力を補うことで、低環境負荷ガスを利用した遮断器の実現を目指している。現在は、SF6代替ガスの最有力候補として考えられているCO2ガス環境下での基礎的な検討を行っている。

◼高温プラズマの熱力学的諸量 ・輸送係数計算
遮断器内のアークプラズマや周囲ガスの温度・圧力は非常 に 広 い 範 囲 （ 温 度 ： 300 ～ 40000 K 、 圧 力 ： 0.1 ～ 5.0
MPa）で変動し、それに伴い質量密度、内部エネルギーといった熱力学的諸量や電気伝導率、熱伝導率といった輸送係数も大きく変化する。本研究では、プラズマ中の組成変化（解離、電離、再結合）やエネルギーモード（並進、振動、回転、電子励起）、各粒子間の衝突断面積を考慮し、熱統計力学にもとづき熱力学的諸量・輸送係数を計算する。
SF6やCO2といった電流遮断ガスだけでなく、空気（N2、O2）やアルゴンといったガスへも本研究は応用可能である。

Blue: 5000 K
Red: 10000 K

Gas: CO2

CO2ロータリーアークのシミュレーション
例：等温面と電流流線
Gas: SF6

SF6プラズマの電気伝導率の理論計算結果－ 69 －

機能性単位粒子の集合体・ネットワーク構造による高機能発現に関する研究
工関連するSDGｓの国際目標

学

工学部 電子システム工学科教授
酒井 道
研究分野 ：メタマテリアル科学、プラズマ理工学部

ミリメートルからマイクロメートルサイズの単位構造により構成された構造体が示
す低周波・電磁波・光に対する応答性は、その単位構造の設計次第で大きく制御可能です。そのような高機能構造体を設計・作製し、マイクロ波・赤外デバイスへの応用などについての研究を進めています。
■ミリメートルサイズ構造による動的メタマテリア
ルの生成･ 「メタマテリアル」とは、２０００年前後に提案された考え方で、電磁波の波長より十分小さな単位構造を巧みに設計すると、その全体構造の屈折率を負にしたり、いわゆる“透明マント”の効果を実現できたりする、というものです。我々は、そのような構造に、微小なプラズマを埋め込むことで、ダイナミックに変化する負の屈折率状態を世界で始めて観測しました（図１）。マイクロ波に対してこのような効果を示
す構造をデバイス化して、将来の無線通信技術を支える新規
ハードウェアとして発展させることを目指しています。

■ミクロンサイズ微粒子の表面修飾法に関するプロ
セス開発･ミリメートルよりさらに小さなマイクロメートルサイズの微粒子は、電子産業のみならず、食品・化粧品等も含め、実に様々な産業において活躍しています。その表面にいかに高機能性を持たせるか、どのようにしてそのプロセスを実現する
かがポイントであり、我々は主には大気圧プラズマを用いる手法を提案し、実際に開発を進めています。例えば、最近、
マイクロメートルサイズの微粒子の表面に炭素被膜を成膜したり、金属ナノ粒子集団の自己組織化構造の形成に成功（図２）したりしています。

図１．動的な
負の屈折率
体の概念図（上）と実験
で生成され
た実構造
（下）。

■ミクロンサイズ微粒子集団の診断と応用検討･ミクロンサイズの微粒子に表面設計などで高機能性を付与するのに成功すると、その微粒子１個１個が単独のデバイスとなったり、その集合体が非常に特異な出力を示したりするよ
うになります。我々は、そのような微粒子に外力による可動性を持たせたり、あるいは集団としての振る舞いを電気・光応答で診断したりしています。将来的には、「メタマテリア
ル」のテーマと融合させ、赤外光に対する動的特異媒質の創 図２．大気圧プラズマプロセスにより形成された成へつなげたり、あるいは新規のエネルギーデバイスへ展開 銀ナノ粒子のフラクタル状ネットワーク構造。半透明かつ導電性を示し、特異な光学応答性も示す。
させたりすることを検討しています。
平面上ならびに微粒子上での形成に成功した。
＜特許・共同研究等の状況＞
・随時、特許の出願などを行っています。また、上記テーマに直接関係は無くても、応用可能な技術（例：
大気圧プラズマによる表面改質 等）の産業応用について、技術展開を前向きに支援させていただきます。

－ 70 －

データ分析支援環境の構築による知識創発支援
工学部

電子システム工学科

教授

砂山

渡

■データ分析のための統合環境TETDM
複数のデータ分析ツールを１つの環境内で扱うことができる統合環境TETDM(https://tetdm.jp)を開発しています(図1)。データ分析のプロセス
１.データ収集
２.データ分析
３.分析結果の収集（思考の発散）
４.知識創発（思考の収束）のそれぞれを支援することで、分析結果を単に集めるのではなく、得た結果を有効活用できるシナリオの構築までを支援します。すなわち、データの背後に潜む、本質的な因果関係を知識として発見し、発見された知識をもとに次の活動の戦略へとつなげます。
データの有効活用を見込むニーズに対して、本統合環境をカスタマイズして、多様な目的に活用できます。
図1 TETDMによるテキスト分析結果の表示例■データ分析スキルの獲得支援データが示す結果の意味を解釈して、データの背後に潜む本質的な知識を理解できるのは、データマイニ
ングの専門家ではなく、データの活用を見込む現場の人間です。そのため、データを活用したい現場の人間
が、さまざまな人のデータ分析時の操作内容を再現、確認できるインタフェースを提供することで、データ分析のスキルを身につけられる環境の構築を目指しています。
スキル獲得は、本質を表す簡潔な知識の説明とその繰り返しによる経験で実現されます。その経験を助けるための音声ナビゲーションを行うシステムの開発や、人間の解釈を支援するためのインタフェースを構築しています．最近では，深層学習をデータ分析に取り入れた研究（図2，図3）も行っています．

図2 深層学習を用いたデータ分析結果の表示例

図3 深層学習の学習結果の解釈支援によるパターン理解－ 71 －部

世の中では、多様かつ膨大なデータが蓄積される一方、それらを分析するための環境の不足、また分析する人間のスキル不足により、データが有効に活用されていない
現状があります。そこで、さまざまな目的に対応できる汎用型データ分析環境の開発、
ならびにデータ分析スキルの獲得を支援する環境を構築しています。

学研究分野 ：データマイニング，
知能情報工学，データサイエンス

工関連するSDGｓの国際目標

ICT技術を活用した各種産業における課題の可視化とその応用工関連するSDGｓの国際目標

工学部

電子システム工学科

准教授

宮城

茂幸

学

研究分野：ディジタル信号処理、画像処理、時系列解析

部

ICT技術の発展により、これまで考えられなかったような装置が出現しています。その例として、被写体までの距離を測定できるカメラや各種センサを搭載したセンサモ
ジュール等が挙げられます。本研究ではこのような機器を利用し、工業・農業だけでなくサービス産業や観光業といった幅広い産業を対象とし、それらの産業で発生する課題の見える化を行います。またその結果を実際の現場へ展開し、現場で発生する課題解決の手段を提供することを目指しています。
■深度画像処理の応用
従来のRGB画像とは異なり、深度画像ではカメラ
から対象物までの距離を測定し可視化することができます。この性質を利用すると物体の形状をデータとして取得することができ、RGBカメラの情報と組み合わせることにより、様々な分野へ応用が考えられます。
例えば、物体形状を取得し体積を推定する、あるいは形状の変化度合いを推定するといった処理が可能であり、これを活かした積荷の監視システムへの応用に取り組んでいます。

■センサー信号による行動識別

物体形状の再現事例。得られたデータからパレッ
ト上の積荷の体積推定を行っています。

さまざまなセンサが小型化され日常で利用されている機器に搭載されています。例えばスマートフォ
ンには少なくとも5種類以上のセンサが搭載されています。各種センサの信号を解析することにより、人間の行動を推定することができます。歩行やジョギングあるいは車両への搭乗といった行動の推定はすでに実用化されています。これら以外にもより複雑な行動を把握できる可能性があり、様々な分野での人間の行動を識別することに取り組んでいます。

■センシングの畜産応用
センサは人に利用するだけでなく家畜への応用も可能です。多頭飼育時における子牛の健康状態を推定するために、センサから取得した加速度の解析手法を検討しています。

同一の業務にも関わらず、店舗により腰曲げ（負担）の違いが発生していることを客観的に把握できます。

＜特許・共同研究等の状況＞• 株式会社 Air Business Club:物流システムにおける需要予測、配送ルート設定、パレット等画像分析に係る手法の検討（令和元年度～）• 株式会社ゴーシュー:サーボモータの故障検出手法およびセンサ配置の探索（令和2年度～）• 日本ポリスター株式会社:画像解析による熱シールローラ表面および熱シールホルダー表面の汚損検査方法の開発（令和２年度～３年度）• 株式会社フォーカスシステムズ:畜牛向けIoTデバイス開発に関する研究（令和３年度）本学秋山毅准教
授との共同研究－ 72 －

ウェブ知能を活用した時空間情報システムに関する研究

学

工学部 電子システム工学科
准教授
服部 峻
研究分野：ウェブ知能、時空間DB、ゲーム情報学
研究室HP：https://www.e.usp.ac.jp/~hattori.s/

工

関連するSDGｓの国際目標

部

爆発的に増大し続けるWWWに基づく人工知能であるウェブ知能を活用して、多種多様な
時空間情報システムを研究開発する。主にモバイル・ユビキタス環境での情報アクセス技術であるが、ゲーム、教育、睡眠、看護などの分野における実応用にも取り組む。
■時空間依存データ抽出するウェブセンサ
ウェブ世界の情報資源や活動ログを解析して、任意の空間（物理世界）×時間（過去）における、任意の物理現象に関して時系列データを高精度に抽出する基盤技術を研究開発している。
これまでの研究では「地震」や「降雨」などの自然現象や「混雑」や「事故」などの人間
降雨
社会現象を対象に取り組んで来ている。
今後は、近未来の時空間依存データ予測や、SNSなどのWeb上での誹謗中傷対策などにも取り組んでいく。

Searching

WWW
ウェブセンサe-Shopping

Blogging

リアルセンサ(気象庁データなど)

降雪

空間×時間
地震
事故

物理世界（日本）■モバイル自己抑制のためのコンテキスト（状況）認識
歩きスマフォやスマフォ中毒などの社会問題を解決するため、モ
バイル・ユビキタス環境における情報アクセスを自己抑制する技術、及び、それを支えるコンテキスト・アウェアネス技術を研究開発している。これまでの研究では、モバイル端末のセンサデータに基づ
く「静止」「歩行」「階段昇り」「階段降り」などのコンテキスト
認識、飲酒状態認識、セキュアなスマート空間であるセキュア空間の構築などに取り組んで来ている。

■ゲームAIのヒト型化
強さ

人

I

人間らしさ
相手に「勝利する」ことではなく、相手を「楽しませる」ことを目指すゲームAIの実現に向けて、ゲームAIを人間プレイヤーのように、人間らしくA振る舞えるように「ヒト型化」する技術を研究
様々な因子開発している。これまでの研究では、オセロAI
ゲームAIのヒト型化だけであるが、今後は、他のボードゲームや、他のゲームジャンルのゲームAIのヒト型化などにも取り組んでいく。
また、「指導する」「接待する」「悪戯（チート）する」など、人間プレイヤーのように多種多様な意図にも。

人操作
フィードバック

アバター（分身）

人間プレイヤー

ゲーム（内の環境）

楽しさ （エンタメ性）■その他
・顔表情変化を有する対話応答AIのキャラ型化（「ツンデレ」など個性の付与）
・教育指向Javaコンパイラを用いたeTA（Teaching AssistantのAI化）＜特許・共同研究等の状況＞
・令和4-8年度科学研究費助成事業（学術研究助成基金助成金）基盤研究（B）「脳卒中失語症者の社会性回復を目指したcommunionの実装」（研究分担、研究代表者：山下 裕紀）－ 73 －

画像計測システムによる観測技術の確立
工関連するSDGｓの国際目標

工学部

電子システム工学科

学

研究分野

講師

榎本 洸一郎：システム情報科学、画像工学、計測支援部

農林水産業・自然・生物など様々な分野に対して、
画像計測システムの開発を通して、新たな知見の発掘に取り組んでいます。
ホタテガイ漁業のための自動計測システムと海底可視化
海底動画

底

学

底

ホタテガイ

・

の可視化

海底底
画像

ホタテガイ
を
分と

＜共同研究＞
・北海道総 研究機構

分

分

の分

分 ホタテガイをしホタテガイをする

網走水産試験場、工業試験場、熊本大学、恵比寿システムとをするとで ホタテガイ
よ
海底
の可視化を
する

株

「TouchDeMeasure」：画像計測と教師付きデータの同時支援ツール

対象物

元画像

カメラ

画像計測

画像計測

画像取得

従来法

タッチ教示

教師付きデータ

元画像

定規の自動識別ユーザが計測対象を指定
自動計測
間違い

教師付きデータ作成
・画像中の対象をなぞる（ドラッグ）と自動計測ｓ
計測結果を確認

正しい

計測結果画像・データ

教師付きデータ・同時に教師付きデータも取得＜特許・共同研究等の＞・共同研究先：北海道総 研究機構、全国各地の水産研究機関、 株 ＣＩＥＬ
・製品化： 株 CIEL、新潟エスラボとの共同研究による角 細胞計測ソフトウェアの一機能－ 74 －

物理現象を記述する偏微分方程式の数学解析
関連するSDGｓの国際目標

地域ひと・モノ・未来情報研究センター
准教授
杉山 裕介
研究分野 ：偏微分方程式

熱、微生物、半導体中の電子の動き（拡散現象）、気体や弾性体内を伝わる密度波、
道路を行き交う車両の粗密（波動現象）などは、偏微分方程式を使って記述することができる。コンピュータの発展に伴って、数値計算で近似解を計算することは容易になってきたが、近似やモデルの正当化はもちろん、近似の精度が落ちてしまうような
無限個の情報や特異点を含むような計算には、数学が必要不可欠となる。微積分、幾
何学、確率論などを用いて、このような偏微分方程式の研究を行っている。
■波動現象を記述する双曲型偏微分方程式の研究

共同研究者：Yunguang Lu(中国 杭州師範大学)
参考文献[1] Y.-G. Lu, Y. Sugiyama , Existence and nonexistence theorems for global weak solutions toquasilinear wave equations for the elasticity, Applied Mathematics Letters, Vol. 84, (2018)
118-123.
[2] Y. Sugiyama, Singularity formation for the 1D compressible Euler equations with variable
damping coefficient, Nonlinear Analysis Series A: Theory, Methods & Applications, Vol. 170,(2018) 70-87.

■分数冪拡散項を持つ移流拡散方程式の解の漸近挙動
電場の影響を受けながら運動する半導体内の電子や化学物質の影響を受けながら拡散する粘菌の密度分布などは、移流拡散方程式で記述することができる。通常、拡散過程は、ブラウン運動に従うが、我々の研究では、拡散項を（通常ラプラシアンに対応した部分を）分数冪ラプラシアンに置き換えている。これによって、不連続な粒子の拡散過程を記述できるようにしている。半導体内の電子は、ドーパントをジャンプするように動くため、分数冪ラプラシアンに置き換えたモデルの方がより正確に物理現象を記述するとされている。我々の研究では、この方程式の可解性（解の存在や一意性）や解の漸近挙動（解が時間無限大の未来でどのような関数へと近づくか）という問題を研究した。
共同研究者：山本征法 (新潟大学)、加藤圭一(東京理科大学)
参考文献[1] M. Yamamoto, Y. Sugiyama, Asymptotic behavior of solutions to the drift-diffusion equation
with critical dissipation, Annales Henri Poincaré, Vol. 17, (2016) 1331-1352.
[2] Y. Sugiyama, M. Yamamoto and K. Kato, Local and global solvability and blow up for thedrift-diffusionequation with fractional dissipation in the critical space, Journal ofDifferential Equations, Vol. 258, (2015) 2983-3010.

－ 139 －

地域ひと・モノ・未来
情 報 研 究 センタ ー

気体や弾性体内を伝わる密度波や道路を行き交う車両の粗密などは、双曲型偏微分方程式（もしくは、波動方程式）と呼ばれる微分方程式で記述することができる。これらの現象を記述する方程式は、一般に、非線形である。つまり、波の重ね合わせの原理が成立しない。このような非線形の方程式においては、初期データが滑らかであっても、有限時間でその滑らかさが失われるような現象（特異性）が発生し得る。
特異点付近では、不安定性が生じ、数値計算も適用が難しくなる場合が多い。我々の研究では、様々な双曲型偏微分方程式に対して、特異性が発生する条件やその種類、さらに発生する時刻の評価などを与えた。

【滋賀県立大学
研究者別研究者一覧】

研究分野・キーワード一覧

学部学科等

環境生態学科

環境政策・
計画学科

環
境
科
学
部

環境建築
デザイン学科

生物資源管理学科

職名

氏名

研究分野・キーワード

教授

小泉

尚嗣

地震地下水学教授

伴修平

水圏生態学、プランクトン生態学

教授

丸尾

雅啓

水圏化学、分析化学

教授

浦部

美佐子

陸水生物学，生態，底生動物，寄生虫，分類

教授

後藤

直成

陸水学，環境科学，生物地球化学，物質循環

准教授

野間

直彦

植物生態学

准教授

吉山

浩平

理論生態学

准教授

堂満

華子

古環境学，微古生物学（浮遊性有孔虫）

准教授

細井

祥子

環境微生物学、分子微生物学

准教授

尾坂

兼一

森林水文学

講師

籠谷

泰行

森林生態学

講師

肥田

嘉文

環境科学、影響評価科学

講師

荒木

希和子

植物生態学，分子生態学

講師

工藤

慎治

大気科学，大気汚染物質，環境動態，発生源解析

教授

井手

慎司

水環境管理

教授

上河原

教授

高橋

卓也

森林政策・計画、環境経営

教授

香川

雄一

環境地理学、都市社会地理学、政治地理学

教授

村上

一真

環境経済学，開発経済学，環境政策論，地域経済・政策論

准教授

瀧

健太郎

流域政策・計画、EcoDRR、グリーンインフラ、防災・減災

准教授

林

宰司

環境経済学，環境政策

准教授

和田

有朗

環境政策，環境計画，環境システム，地域システム

准教授

平岡

俊一

持続可能な地域づくり、市民参加・協働、NPO、環境社会学

講師

平山

奈央子

湖沼流域ガバナンス、水資源管理、住民参加

講師

吉川

直樹

環境システム学、ライフサイクルアセスメント

講師

白木

裕斗

エネルギーシステム学，環境システム学

教授

陶器

浩一

建築設計、構造計画

教授

村上

修一

ランドスケープデザイン、景観計画

教授

髙田

豊文

建築構造学

教授

白井

宏昌

建築史、建築設計理論

教授

芦澤

竜一

環境建築学

准教授

金子

尚志

准教授

ヒメネス ベルデホ
ホアン ラモン

建築史・意匠、都市計画・建築計画

准教授

轟

慎一

都市計画、地域計画、都市政策、地域環境デザイン、景観論、集落論、生活空間論

准教授

山崎

泰寛

近代建築史、建築メディア論、展覧会

准教授

川井

操

都市史、建築計画

講師

迫田

正美

建築歴史・意匠、建築空間論

講師

高屋

麻里子

日本建築史、都市史

講師

鄭

新源

建築環境工学、建築環境設備、環境性能評価、環境心理

講師

永井

拓生

建築構造、構造力学、数値解析、自然素材、建築保存・再生

教授

大久保

教授

須戸

幹

環境化学

教授

杉浦

省三

魚類栄養学、養魚飼料学、水産増養殖

教授

泉

泰弘

作物学、栽培学

教授

原田

英美子

植物科学、重金属、水生植物、伊吹山

教授

入江

俊一

応用微生物、分子生物、バイオマス変換、リグニン、木質バイオマス

准教授

岩間

憲治

土壌物理学、灌漑排水学、ＧＩＳ（地理情報システム）

准教授

上町

達也

園芸学

准教授

高倉

耕一

個体群生態学、行動生態学

准教授

清水

顕史

植物遺伝育種学

准教授

増田

清敬

LCA、環境経済学、農業経済学

准教授

皆川

明子

生態工学、農業土木

講師

飯村

康夫

土壌学

講師

畑

直樹

蔬菜園芸学、植物工場

講師

泉津

弘佑

植物病理学

講師

中川

敏法

反芻家畜、飼料開発、未利用資源、家畜飼養学、飼料開発学、動物栄養学

講師

住田

卓也

植物病理学、微生物相互作用

講師

加藤

恵里

獣害対策、農山村、コミュニティ、自然、地域資源、地域振興、野生動物管理

献二

卓也

地震，地下水，地殻変動

生物地球化学

環境法、環境政策、地球環境条約制度、自然保護制度、外来水生植物管理

応用力学

木質構造

地震防災

都市・建築環境設計、パッシブデザイン、クリマデザイン（室内気候のデザイン）

環境工学、水質工学、生態工学、水文学－ 140 －

研究者別研究分野・キーワード一覧

学部学科等

材料科学科

工
学
部

機械システム工学科

電子システム工学科

ガラス工学
研究センター

職名

氏名

研究分野・キーワード

教授

仲村

龍介

金属工学，ミクロ組織制御、固体材料中の拡散、鉄鋼、半導体薄膜

教授

松岡

純

ガラス科学、熱物性、力学特性、無機材料

教授

奥

健夫

エネルギー、ペロブスカイト、太陽電池、結晶構造

准教授

宮村

弘

金属材料学、金属間化合物、表面処理

准教授

山田

明寛

無機材料

准教授

秋山

毅

エネルギー環境材料

講師

鈴木

一正

有機-無機複合材料、蛍光材料、溶液プロセス

講師

鈴木

厚志

エネルギー、ペロブスカイト、太陽電池、第一原理計算

教授

徳満

勝久

有機複合材料、高分子物性

教授

金岡

鐘局

高分子精密合成、高分子機能

教授

北村

千寿

有機合成化学、構造有機化学、芳香族化合物、色素、有機半導体

准教授

竹下

宏樹

高分子構造、高分子物性

准教授

谷本

智史

高分子機能､キチン･キトサン､微粒子､バイオミネラリゼーション､ペプチド材料､表面改質､金属イオン吸着

准教授

加藤

真一郎

構造有機化学、超分子化学、物理有機化学

講師

伊田

翔平

高分子合成、精密合成、リビング重合、高分子ゲル

講師

竹原

宗範

生体機能材料、応用微生物学、遺伝子工学、有機環境材料

教授

山根

浩二

内燃機関、バイオディーゼル、燃焼、ディーゼル噴霧、油化学

教授

南川

久人

流体工学、混相流工学、気泡工学、ファインバブル、マイクロバブル

教授

奥村

進

ライフサイクル工学、品質設計、メンテナンス工学

教授

門脇

光輝

偏微分方程式論、特に数学的散乱理論

教授

呉

志強

振動工学、計算工学、振動、共振、形状最適化、最適設計、FEM解析

教授

片山

仁志

制御・システム工学

教授

田邉

裕貴

材料強度学，破壊力学，表面改質，非破壊検査

准教授

山野

光裕

ロボット工学、メカトロニクス、機械制御

准教授

橋本

宣慶

生産加工学、人間工学、人工現実感

准教授

河﨑

澄

エネルギーと動力、燃焼工学、内燃機関

准教授

安田

孝宏

流体工学、流体騒音

准教授

大浦

靖典

機械ダイナミクス、振動工学

准教授

和泉

遊以

材料強度学、破壊力学、非破壊検査

講師

西岡

靖貴

アクチュエータ、ソフトロボット、空気圧システム、看護工学

講師

田中

昂

機械力学、振動工学、構造ヘルスモニタリング

講師

出島

一仁

熱工学、伝熱工学、MEMS

教授

栁澤

淳一

デバイス工学、半導体プロセス工学、イオンビーム工学

教授

岸根

桂路

集積システム、アナログ・デジタル融合集積回路

准教授

一宮

正義

デバイス工学、光物性、超高速分光

准教授

土谷

亮

集積回路、アナログＲＦ回路、低消費電力技術

講師

井上

敏之

集積回路、無線通信、光ファイバ無線

講師

番

貴彦

半導体デバイス、記憶素子、ナノ粒子、２次元材料

教授

乾

義尚

パワーエレクトロニクス、電力工学、エネルギー変換、燃料電池

教授

作田

健

センシング工学、磁気計測、磁気センシング応用

准教授

坂本

眞一

熱音響工学、超音波エレクトロニクス

准教授

小林

成貴

走査型プローブ顕微鏡、表面・界面科学、ナノ顕微技術、ナノ構造科学

講師

平山

智士

電磁流体力学、プラズマ工学

教授

酒井

道

メタマテリアル科学、プラズマ理工学

教授

砂山

渡

データマイニング、知能情報工学、教育工学

准教授

宮城

茂幸

ディジタル信号処理、画像処理、時系列解析

准教授

服部

峻

ウェブ知能、時空間データベース、ゲーム情報学

講師

榎本

洸一郎

画像工学、システム情報科学、農林水産業、実応用

准教授

山田

明寛

（兼務）

無機材料

－ 141 －

研究者別研究分野・キーワード一覧

学部学科等

地域文化学科

生活デザイン学科

人
間
文
化
学
部

生活栄養学科

人間関係学科

国際コミュニケーション学科

職名

氏名

研究分野・キーワード

教授

市川

秀之

日本民俗学

教授

亀井

若菜

日本美術史

教授

京樂

真帆子

平安京、都市社会史、女性史

教授

東

幸代

日本近世史

教授

佐藤

亜聖

考古学、文化財科学、歴史学

教授

塚本

礼仁

人文地理学

教授

石川

慎治

保存修景、建築史

准教授

萩原

和

景観まちづくり、都市農村における地域計画

准教授

横田

祥子

社会人類学、宗教人類学、地域研究

准教授

櫻井

悟史

歴史社会学、文化社会学、犯罪社会学、日本近現代史

准教授

金

宇大

世界遺産学、アジア考古学

講師

木村

可奈子

東アジア国際関係史

講師

高木

純一

日本中世史、村落史

教授

宮本

雅子

住宅照明、色彩、インテリア計画、福祉住環境

教授

印南

比呂志

地域デザイン、道具デザイン、伝統産業、 ブランディング、地場産業論、伝統工芸、職人研究

教授

森下

あおい

服飾デザイン、家政・生活学一般

教授

藤木

庸介

建築計画、伝統的居住文化の維持・保全、自律的観光

准教授

横田

尚美

服飾文化史、西洋服装史、日本洋装史

准教授

山田

歩

行動経済学、ナッジ、消費者心理学、マーケティング

講師

佐々木

講師

徐

慧

視覚伝達デザイン、グラフィックデザイン、イラストレーション

教授

矢野

仁康

病態栄養学、細胞生物学

教授

中井

直也

運動栄養学、運動生理学、細胞生物学、筋サテライト細胞、エネルギー代謝、タンパク質合成

教授

辰巳

佐和子

臨床栄養学、腎臓内科学、骨代謝学

教授

福渡

努

栄養神経科学、栄養生理学、栄養生化学、ビタミン学食品機能学、食品、栄養、代謝

准教授

奥村

万寿美

臨床栄養学、栄養食事指導、食育、栄養教育、給食経営管理

准教授

佐野

光枝

食品学、栄養生化学，分子栄養学、代謝栄養学

准教授

遠藤

弘史

病態栄養学、分子細胞生物学

准教授

今井

絵理

公衆栄養学、栄養疫学、応用栄養学、食生活学

准教授

東田

一彦

運動生理・生化学、スポーツ栄養学

准教授

桑原

頌治

栄養学、臨床栄養学、腎臓内科学

講師

安澤

俊紀

栄養学、病態生理学、臨床栄養学

講師

畑山

翔

基礎栄養学

講師

田中

大也

病態栄養学、分子細胞生物学

教授

高梨

克也

コミュニケーション科学、身体動作学

教授

松嶋

秀明

臨床心理学

教授

上野

有理

発達心理学、比較認知科学、霊長類学

教授

丸山

真央

地域社会学、都市社会学

准教授

大野

光明

歴史社会学、社会運動論、社会運動史、沖縄、軍事化、「戦後」史

准教授

杉浦

由香里

教育学、教育史

准教授

原

未来

若者支援、ひきこもり、青年期教育

講師

中村

好孝

社会学（社会学史、障害者福祉）

講師

谷口

友梨

社会心理学、実験心理学

教授

棚瀬

慈郎

文化人類学、チベット学、チベット地域研究

教授

呉

凌非

言語学、言語処理、中国語教育

教授

ジョン

教授

ボルジギン

教授

吉田

悦子

言語学、談話分析、語用論

准教授

山本

薫

英文学・英国小説

准教授

𠮷𠮷村

淳一

ドイツ語学

准教授

河

かおる

准教授

マーティン

准教授

中谷

講師

カブシク

講師

間

一泰

空間デザイン、建築デザイン、構法研究、建築史・意匠、 家政・生活学一般

リピー

英語

ブレンサイン 社会史、現代中国研究、モンゴル研究

朝鮮近代史
ホークス

博美

留学英語対策講座
認知言語学、語用論、英語教育

アントニア

永次郎

カルチュラル・スタディーズ、 ジェンダー スタディーズ、英語学
社会思想史、南アジア地域研究、ポストコロニアル論、宗教学－ 142 －

研究者別研究分野・キーワード一覧

学部学科等

人
間
看
護
学
部

人間看護学科

全学共通教育推進機構

地域共生センター

職名

氏名

研究分野・キーワード

教授

伊丹

君和

基礎看護技術、教育工学

教授

越山

雅文

産婦人科学、母性看護・助産、女性の健康・周産期ケア、浮腫診断・治療、子宮頸がんの診断・予防

教授

本田

可奈子

救急看護、看護教育、看護管理

教授

坪井

宏仁

心身医学、精神神経免疫学、国際保健

准教授

米田

照美

基礎看護学、看護管理学、医療安全教育、危険認知、視線計測、看護者（看護学生・看護師）

講師

関

恵子

基礎看護学

講師

千田

美紀子

基礎看護学

教授

千葉

陽子

助産学、母性看護学、生涯発達看護学、マタニティケアシステム

教授

古株

ひろみ

臨床看護学、小児看護学、家族看護学

准教授

板谷

裕美

母性看護学、助産学、母乳育児、助産ケア

准教授

川端

智子

小児看護，子どもと喫煙、未成年の喫煙防止教育、医療安全教育

准教授

古川

洋子

地域看護学、母性看護学、助産学、いのちの教育、産み育て支援、社会的養護

講師

子安

恵子

母性看護学、助産学

講師

玉川

あゆみ

地域看護学、小児看護学、発達障害児の外来受診、家族支援

講師

渡邊

友美子

母性看護学、助産学、生涯発達看護学

助手

濱野

裕華

母性看護学、助産学

教授

糸島

陽子

エンドオブライフケア、成人看護学、生命倫理

教授

岡本

紀子

老年看護学、感染予防

教授

横井

和美

臨床看護学、基礎看護学、慢性期の看護、看護管理

准教授

荒川

千登世

臨床看護学、成人看護学、急性期ケア、回復期ケア、看護教育

講師

生田

宴里

臨床看護学、クリティカルケア看護、成人看護学

講師

岡﨑

瑞生

看護学、老年看護学、生活の質

講師

小野

あゆみ

成人看護学、慢性期ケア、肝疾患患者の看護

講師

片山

将宏

成人看護学、慢性疾患看護、脳血管障害、外来看護

講師

喜多下

講師

中川

美和

成人看護学、慢性期ケア、糖尿病患者の看護

講師

松井

宏樹

老年看護学

教授

甘佐

京子

生涯発達看護学、精神看護学、家族看護学、学校精神保健、家族支援、早期介入

教授

新井

香奈子

在宅看護学

教授

牧野

耕次

精神看護学、かかわり、巻き込まれ、インボルブメント

准教授

小林

孝子

公衆衛生看護学

准教授

馬場

文

公衆衛生看護学,児童虐待防止対策

准教授

森本

安紀

在宅看護学、民俗学

講師

川口

恭子

公衆衛生看護学、保健師活動、ひきこもり、家族支援

講師

下通

友美

精神看護学

講師

横山

詞果

在宅看護学、高齢者ケア、国際看護

講師

國丸

周平

在宅看護学、成人看護学、意思決定支援

准教授

坂本

輝世

講師

サンフォ

講師

真島

アマンダ

英語教授法、応用言語学

講師

近藤

佑樹

アメリカ文学、アメリカ文化

教授

鵜飼

修

都市計画・建築計画、地域研究、地域計画、地域活性化、環境共生まちづくり、コミュニティ・ビジネス

講師

上田

洋平

地域学、地域文化学

杉山裕介

偏微分方程式地域ひと・モノ・未来
准教授
情報研究センター

真里

ジャンパティスト

成人看護学、がん看護、緩和ケア

外国語教育論、ライティング教育
教育開発、教育品質※詳しい研究者情報は、ホームページ（http://db.spins.usp.ac.jp/)をご覧ください。

－ 143 －

年

受付年月日

月

日

－

受付番号

技術相談ニーズ調査票
滋賀県立大学
相談を希望する学部（希望がありましたら・環境科学部

・工学部

・人間文化学部

・人間看護学部○で囲んでください）

貴社名*パンフレット等貴社の事業内容がわかるものがありましたら添付してください。

部署・役職
申
込
者

担当者氏名
住所 〒
連絡先

ＴＥＬ

－

－

ＦＡＸ

－

－

E-mailURL

相談の目的（○をつけてください）

1．製品を改良したい 2．製品、製造における技術上のトラブルを解消したい 3．新技術・新製品を開発したい 4．機械・装置を改良したい 5．新しい技術を身につけたい
6．新技術に関する情報・資料がほしい 7．製品の機能や性質を調べたい
8．その他（）

相談内容※できるだけ具体的に記入してください。
相 お手元に相談内容を談 記載したものがありましたら、コピーを提事 出いただくだけで記
項 入は不要です。

相談内容キーワード
相談分野（○をつけてください）

①

②

③

1．農林 2．食品 3．バイオ 4．物質・エネルギー 5．機械・制御・輸送
6．金属材料・機能性物質 7．建築 8．生活・環境 9．介護・看護関連
10．情報関連 11．分析・計測技術 12．メカトロニクス
13．その他（

希望する形態（○をつけてください）

1．専門知識・技術の提供 2．分析・試験の依頼 3．技術コンサルティング 4．共同研究
5．特許・ノウハウのライセンス 6．その他（

面談を希望する教官（ありましたら記入くだ

）

学部

）
学科

氏名

さい）

相談紹介者

所属名

ＴＥＬ
役職

技術相談受付窓口

－

－

ＦＡＸ

－

－

氏名
公立大学法人滋賀県立大学 産学連携センター
ＴＥＬ：０７４９－２８－８６０４／８６１０
ＦＡＸ：０７４９－２８－８６２０

大学構内図公 立 大 学 法 人 滋賀県立大学 産学連携センター〒522-8533
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