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巻頭言
機構改革
理事（研究・産学連携担当）・副学長

池田宰

地域共生研究開発センターのイノベーション創成部門（Creative Department for Innovation; CDI）の平成29年度の活動成果報告書が発刊の運びとなりました．関係者の皆様に深く感謝申し上げます．
平成29年度は，前年度からの継続を含めて，プロジェクト
Ｓ13課題，プロジェクトF4課題，中核的研究機関研究員（ポスドク）4 名を，それぞれ，採択，採用しました．また，研究グラント（DC17名,MC34名），国際会議奨励グラント（DC2名,MC9 名）の支援も行い，これらの報告会や講演会なども開催しております．
このように，本学の研究支援を担ってきている CDI 部門ですが，平成 30 年度より，組織改革を行うこととなりました．これは，本学が取り組んできた地域連携の機能を総体的に強化することを目的として，地域人材の育成機能，地域シンクタンク機能，地域
イノベーション創出機能を拡充するため，既存の地域デザインセンター，地域連携教育
研究センター，地域共生研究開発センター等を統合・再編した，「地域創生推進機構」を設置する，というものです．この中で，地域共生研究開発センターは，「産学イノベーション支援センター」へと改組されます．産官学金連携を基盤に地域イノベーションの創出を支援・推進することをミッションとして，現状のCDI部門，産学連携・知的財産部門，先端計測分析部門の3部門を，産学連携・イノベーション・知財部門と先端計測分
析部門の2部門に再編します．産学連携・イノベーション・知財部門においては，地域と大学を結ぶハブ機能と共創機能を強化し,外部機関との共同研究・受託研究の活性化を進めること，研究活動の企画・マネジメント,研究成果の活用促進及び広報,知的財産の保護・活用等による研究者の研究活動活性化を進めることを，目的とします．
このような機構改革を進め，研究企画会議，研究推進委員会等と連動して，全学的な方針のもと，研究スペースや研究費の支援，ポスドク雇用の支援など，本学の研究の活性化を，これまで以上に進めて参りますので，今後も，御支援，御協力の程，何卒，宜しくお願い申し上げます．

目

次

巻頭言

活動成果報告書発刊に際して ·································································· 1

1. 概要
1.1

イノベーション創成部門事業概要 ··············································· 3

1.2

CDI 施設と大型研究設備・装置·················································· 4

2. 平成２９年度プロジェクト成果 ·························································· 6
2.1

CDI プロジェクト研究一覧表····················································· 7

2.2

プロジェクト S 研究成果報告 ····················································· 8

2.3

プロジェクト F 研究成果報告··················································· 98

2.4

CDI プロジェクトの知財成果報告（平成２６～２９年度） ········· 122

3. 平成２９年度 CDI 研究助成制度 ····················································· 127
3.1 平成２９年度中核的研究機関研究員・招聘外国人研究者・海外派遣
動向調査若手研究者・ヤングスカラーリスト·······························128
3.2 中核的研究機関研究員（CDI ポスドク）紹介 ······························ 133
3.3 CDI ポスドク研究成果報告書···················································· 135
3.4 招聘外国人研究者報告書 ·························································· 152
3.5 海外派遣動向調査若手研究者報告書 ··········································· 155
3.6 ヤングスカラーシップ研究成果報告書 ········································ 159
3.7 ヤングスカラーシップ国際会議報告書 ········································262

4. 平成２９年度 CDI 活動 ································································· 274
4.1

2017 オープンキャンパス公開報告 ········································· 275

4.2

CDI 講演会報告 ·································································· 276

4.3

非常勤研究員･ヤングスカラー研究成果報告会·························· 278

4.4

その他 CDI 活動の様子 ························································ 284

5. 編集後記 ···················································································· 287
6. 連絡先 ······················································································· 288άືᡂᯝሗ࿌᭩Ⓨห࡟㝿ࡋ࡚ᆅᇦඹ⏕◊✲㛤Ⓨࢭࣥࢱ࣮㛗 㕥ᮌ ᪼᪥㡭ࡼࡾᏱ㒔ᐑ኱Ꮫᆅᇦඹ⏕◊✲㛤Ⓨࢭࣥࢱ࣮㸦௨ୗ㸪ᆅඹࢭࣥࢱ࣮㸧࡬ࡢࡈᨭ᥼ࢆ㈷ࡾ㸪ཌࡃᚚ♩⏦ࡋୖࡆࡲࡍ㸬ᙜᆅඹࢭࣥࢱ࣮࢖ࣀ࣮࣋ࢩࣙࣥ๰ᡂ㒊㛛㸦CDI 㒊㛛㸪
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5

2.平成２９年度プロジェクト成果
2.1 CDIプロジェクト研究一覧表……………………………………………7

2.2 プロジェクト S 研究成果報告…………………………………………8

2.3 プロジェクト F 研究成果報告 …………………………………………98
2.4 CDIプロジェクト知財成果報告(平成 26～29年度）…………122

6

2.1

平成２９年度

CDI プロジェクト一覧

研究成果
報告

プロジェクト研究題目

推進
事業

期間
(年度)

代表者名

部局等・職

研究分担者

掲載
ページ

1

情報フォトニクスシステム・デバイスの企業化推
進プロジェクトＡＲ

H26-29

谷田貝豊彦

オプティクス教育研究センター・教授

茨田大輔,BOAZ
JESSIE,LIN CHUN
HUA

9

2

磁化活性汚泥法を軸とした磁気分離を活用する
水処理新分野の創成ＳＩ

H26-29酒井保蔵

工学研究科・准教授

3

マイクロ・ナノ構造体の創製と応用に関する総合
ＡＲ的研究

H26-29鈴木昇

工学研究科・教授

佐藤正秀,古澤毅，*Shahabuddin
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H26-29

早崎芳夫

オプティクス教育研究センター・教授長谷川智士

33

H26-29

東口武史

工学研究科・教授

H26-29吉原佐知雄

工学研究科・准教授

中澤育子

57

番号

プロジェクトＳ4
5
6

ホログラフィックレーザー加工技術の産学連携
ＳＩによる推進
中赤外レーザーによる非侵襲生体細胞観察シ
ＡＲ
ステムの開発人工合成ダイヤモンドを用いた環境センシング・
ＡＲ
浄化技術

16

45

7

工農連携実用化・機械創成プロジェクト

ＤＩ

H28-31

尾崎功一

工学研究科・教授

柏嵜勝,青山リエ，
*阿部有貴

68

8

空中ディスプレイ技術のABCD応用展開

ＳＩ

H28-31山本裕紹

工学研究科・准教授

久次米亮介

73

9

界面における自己組織化構造体の制御技術の開発

ＡＲ

H28-31

飯村兼一

工学研究科・准教授

刈込道徳

80

ＡＲ

H28-31大谷幸利

工学研究科・教授

前田勇,Russell
A.Chipman， Nathan
Hagen，小林富美男

84ＳＩ

H28-31

鄒艶華

工学研究科・准教授

進村武男

89

12 －脱抗うつ薬への挑戦－

ＡＲ

H28-31長谷川裕晃

工学研究科・教授

92

13 実用化を指向した光波制御デバイスの研究

ＳＩ

H28-31

依田秀彦

工学研究科・准教授

95

14 新規技術の開発

ＡＲ

H28-29加藤紀弘

工学研究科・教授

諸星知広，二瓶賢一，奈須野恵理，*岡野千草99

15 植物の環境感知メカニズムの解明

ＡＲ

H28-29児玉豊

バイオサイエンス
教育研究センター・
准教授

*田中裕之

108

ＤＩ

H28-29長谷川智士

工学研究科・助教

児玉豊，宮川一志，早
崎芳夫

112

ＳＩ

H28-29長谷川裕晃

工学研究科・教授

採用期間

世話教員

配置先

ポスドク氏名14 新規技術の開発

H29.4-H30.3

加藤紀弘

物質環境科学専攻

岡野千草

136

15 植物の環境感知メカニズムの解明

H29.4-H30.3

児玉豊

バイオサイエンス教育
研究センター

田中裕之

140

10 偏光イメージング研究拠点プロジェクト
磁気を利用した超精密加工技術の実用化・企11 業化推進研究

マイクロバブルによる新しいうつ治療法の確立

プロジェクトＦ
細菌遺伝子の発現をリモート制御する新素材、

ホログラフィックレーザー加工の産業利用と生体16 応用への展開

スパイラルマグナス風車の流れ場解明による性17 能向上と事業化

118

ポスドク
関係プロ
ジェクト

研究題目
細菌遺伝子の発現をリモート制御する新素材、

3

ヘリセン誘導体を用いたシリカゲルの表面改質に関する研究H29.4-H29.8

鈴木昇

物質環境科学専攻

Shahabuddin
Mohammad144

7

顕微画像計測に基づく微粒子選別技術の開発とその実用化

H29.4-H30.3

尾崎功一

機械知能工学専攻

阿部有貴

148

7

2.2 プロジェクト S 研究成果報告8᝟ሗࣇ࢛ࢺࢽࢡࢫࢩࢫࢸ࣒࣭ࢹࣂ࢖ࢫࡢ௻ᴗ໬᥎㐍ࣉࣟࢪ࢙ࢡࢺ
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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

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●原著論文（外国，国内）
1) Fanny Moses Gladys,* Masaru Matsuda, Yiheng Lim, Boaz Jessie Jackin, Takuto Imai

Yukitoshi Otani, Toyohiko Yatagai, and Barry Cense, “Developmental andmorphological studies

inJapanesemedakawithultra-highresolution

opticalcoherence tomography,” Biomedical Optics Express, 6, 297-308(2015)
2) Toyohiko Yatagai, Boaz Jessie Jackin, Akira Ono, Kousuke Kiyohara, Masdato

Noguchi, Minoru Yoshii, Motosuke Kiyohara, Hayata Niwa, Kazuyuki Ikuo, Takashi Onuma,“Instanteneous

phase-shifting

Fizeauinterferometrywithhigh-speed pixelated

phase-mask camera”, Proc. SPIE, 966018-1-4(2015)3) Manabu Hakko, Tomohiro Kiire, Daisuke Barada, Toyohiko Yatagai, and Yoshio

Hayasaki, ”Shape estimation of diffractive optical elements using high-dynamic
range scatterometry,” Applied Optics, Vol. 54, No. 13, pp. 4255-4261 (2015).
4) Ying Liu, Zhenzhen Li, Jinliang Zang, An’an Wu, Jue Wang, Xiao Lin, Xiaodi Tan,

Daisuke Barada, Tsutomu Shimura, and Kazuo Kuroda, “The optical polarization
properties of phenanthrenequinone-doped Poly(methyl methacrylate) photopolymer
materials for volume holographic storage,” Optical Review, Vol. 22, Issue 5,
pp.837-840 (2015).

10平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

5) Shigeo, Kawata,Kenta, Noguchi,Tomohiro, Suuzi,Takahiro, Karino,Daisuke Barada,
Alexander Ivanov Ogoyski, and Yan-Yu Ma, “Uniformity of fuel target implosion in heavy
ion fusion,” Laser and Particle Beams, 33, Issue 4, pp. 591-599 (2015).
6) Daisuke Barada, Guzhaliayi Juman, Itsuki Yoshida, Katsuhiko Miyamoto, Shigeo Kawata,
Seigo Ohno, and Takashige Omatsu, “Constructive spin-orbital angular momentum
coupling can twist materials to create spiral structures in optical vortex illumination,” Applied
Physics Letters, Vol. 108, 051108 (2016).
7) Daisuke Barada, Guzhaliayi Juman, Itsuki Yoshida, Katsuhiko Miyamoto, Shigeo Kawata,
Seigo Ohno, and Takashige Omatsu, “Constructive spin-orbital angular momentum
coupling can twist materials to create spiral structures in optical vortex illumination,” Applied
Physics Letters, Vol. 108, 051108 (2016).
8) Percival F. Almoro, Quang Duc Pham, David Ignacio Serrano-Garcia, Satoshi
Hasegawa, Yoshio Hayasaki, Mitsuo Takeda, Toyohiko Yatagai, “Enhanced intensity
variation for multiple-plane phase retrieval using a spatial light modulator as aconvenient tunable diffuser”, Optics Letters, Vol. 41, 2161-2164(2016).
9) Boaz Jessie Jackin, C. S. Narayanamurthy, Toyohiko Yatagai, “Geometric phase shifting
digital holography”, Optics Letters, Vol.41, 2648-2651(2016).
10) Yusuke Sando, Boaze Jessie Jackin and Toyohiko Yatagai, “Bessel function Expansion to
reduce the calculation time and memory usage for cylindrical computer-generated
holograms,” Appl. Optics, Vo. 56, 5775-5780(2017).
●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster presentation:
PP）1) *PL* Toyohiko Yatagai, “Holographic Mass Storage System”, Int. Conf. Optics &Photonics, Kolkata (2015)2) *PL* Toyohiko Yatagai, “Holographic Mass Storage System: Challenge Again”, Third
Symposium of Photonics Society of Poland, Walsow (2015)3) *PL* Toyohiko Yatagai, “Holographic Mass Storage”, Int. workshop on Information
Optics, Kobe (2015)4) *PL* Toyohiko Yatagai, “Holographic Mass Storage System: Challenge Again!!”, Int.
Conf. Photonics Solutions, Hua Hin (2015)5) *PL* Toyohiko Yatagai, “Holographic Mass Storage System: Challenge Again”,
Optical Society of Korea Summer Meeting, Gyongju (2015)6) *PL*

Toyohiko

Yatagai,“Holography

for

OpticalMemory”,

International Symposium on Experimental Mechanics, Guanajuato (2015)11平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

7) *PL* Toyohiko Yatagai, “Holographic Optical Memory”, Mexican Optics andPhotonics Meeting, Leon (2015)8) *IS* Toyohiko Yatagai, “Holographic Data Storage”, Adplf Lohmann Alumni
Symposium, Landgastof Sponsel-Regus (2015)9) *IS* Toyohiko Yatagai, “Holographic Mass Storage”, 12th Mediterranean Workshop andTopical Meeting on Nobel Optical Materaialsl and Applications, Cetoraro (2015)10) *IS* Toyohiko Yatagai, “Design and Development of Dynamic Interferometer for High Speed
Vibration Measurement”, 6th International Conference on Laser Speckle,
Guanajuato(2015)11) *IS*Toyohiko Yatagai and Daisuke Barada, "Optical Data Storage Based on VectorWave Holography," Optics & Photonics Japan 2015, Optics & Photonics Japan 2015, paper
28pPL3 (2015).
12) *IS* Daisuke Barada, "Photoinduced optical anisotropy and its application to vector wave
holography," Conference Book of EMN Meeting on Liquid Crystal 2016, B08 (2016), EMN
Meeting on Liquid Crystal, Orlando, U.S.A.,(2015).
13) *PL* Toyohiko Yatagai and Daisuke Barada, “Holographic Mass Storage ”,
8-th Int. Cong. Optics and Photonics , Shanghai (2016)14) *PL* Toyohiko Yatagai, Boaz Jessie Jackin, Akira Ono, Kosuke Kiyohara, Masato
Noguchi, Minoru Yoshii, Motosuke Kiyohara, Hayato Miwa, Kazuyuki Ikuo, Takashi Onuma,“Instantaneous phase-shifting Fizeau interferometry”, Optronix, Kolkata, India (2016)15) *PL* Toyohiko Yatagai, Noguchi, Minoru Yoshii, Motosuke Kiyohara, Hayato Miwa,
Kazuyuki Ikuo, Takashi Onumayohiko Yatagai, Boaz Jessie Jackin, Akira Ono, Kosuke
Kiyohara, Masato , “High-speed phase-shifting Fizeau interferometry for dynamic process
analysis”, Int. Symposium on Photonics, Optics and Its Applications, Bali, Indonesia (2016)16) *PL* Toyohiko Yatagai and Boase Jessie Jackin , “Instanteneous phase-shifting Fizeau
Interferometry with high-speed pixelated phase-mask camera”, Int. Conf. Plight and Light
Based Technology, Tezpur, Assam India (2016)17) *IS* Toyohiko Yatagai and Daisuke Barada, “Holographic Storage for Tera-Byte Era”, Int.
Symp. Optical Memory, Kyoto (2016)18) *IS* Toyohiko Yatagai, “Holographic Mass Storage: Challenge Again”, Int. Workshop on
Photonics Polymer for Innovation, Nasu (2016)19) *IS* Daisuke Barada and Toyohiko Yatagai, “Differential Equations for Volume
Hologram with Coordinate Conversion”, International Workshop on Holography and Related
Technologies, Jiasoxi, Taiwan(2016)12平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書20) *OP*Toyohiko Yatagai, "Phase Amplification in Fringe Analysis," Int. Conf. on
Experimental Mechanics, Rhodes Island, Greece (2016).
21) *IS* Daisuke Barada and Toyohiko Yatagai, "Experimental verification of multilevel spatial
pattern generation from binary data page with four-step phase pattern," SPIE Optics +Photonics, San Diego USA (2016).
22) *OP* Daisuke Barada, Shaqueeb Sarwar, and Toyohiko Yatagai, ”Analytic function expressionof signal wave for data retrieve in holographic data storage”, SPIE Optics+ Photonics, San Diego USA (2017).
23) *PP* Ryotaro Suzuki and Daisuke Barada, “Circularly Polarized White Light Optical Vortex
Generation Using a Computer Generated Hologram with Structural Birefringence”, 4thInternational Conference on Optical Angular Momentum, Anacapri, Italy (2017).
24) *IS* Daisuke Barada, Shaqueeb Sarwar, and Toyohiko Yatagai, “Spatial Sampling Theory for
Holographic Data Storage with Low-Spatial Frequency Data Page Pattern under Nyquist
Frequency”, International Workshop on Holography and Related Technologies 2017, Numazu,Japan (2017).
25) *PP* Satoshi Tagami, Daisuke Barada, and Toyohiko Yatagai, “Vectorial Light
Propagation Analysis of Scalar Holographic Data Storage Using a Vector Diffraction Method”,
International Workshop on Holography and Related Technologies 2017, Numazu, Japan(2017).
26) *OP* Ryotaro Suzuki and Daisuke Barada, “Spin and orbital angular momentum control ofpolarized optical vortex beams using a computer-generated hologram with structuralbirefringence”, SPIE Photonics West 2018, San Francisco, USA (2018).
27) *PP* Natsuo Fushiki, Daisuke Barada, Takashi Fukuda, and Toyohiko Yatagai, “Proposalof material refractive index distribution measurement method based on lensless Fourier digitalholography for holographic data storage”, SPIE Photonics West 2018, San Francisco, USA(2018).
28) *PP* Satoshi Tagami, Daisuke Barada, and Toyohiko Yatagai, “Investigation of diffractive
noises for holographic data storage by light propagation analysis with a refractive parameter”,
SPIE Photonics West 2018, San Francisco, USA (2018).
29) *PP* Ittoku Hirashima, Daisuke Barada, and Toyohiko Yatagai, “Position error
measurement of recording medium by using known signal pattern in holographic data
storage”, SPIE Photonics West 2018, San Francisco, USA (2018).
30) *PP* Shaqueeb Sarwar, Daisuke Barada, and Toyohiko Yatagai, “Improvement of data page
restoring method using householder transformation for holographic data storage”, SPIE
Photonics West 2018, San Francisco, USA (2018).
31) *IS* Daisuke Barada, “Spatial digital signal theory for holographic data storage” SPIE Photonics
West 2018, San Francisco, USA (2018).

13平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●ᅜෆ◊✲Ⓨ⾲㸦ᇶㄪㅮ₇㸪ᣍᚅㅮ₇㸪౫㢗ㅮ₇㸪୍⯡Ⓨ⾲㸪࣏ࢫࢱ࣮Ⓨ⾲㸧1)ࠕᣍᚅࠖ7R\RKLNR<DWDJDLDQG'DLVXNH%DUDGD͆+RORJUDSKLF'DWD6WRUDJH͇㸪⢭ᐦᕤᏛ఍㸪ᮾி 2)ࠕ୍⯡ࠖᒣᮾᝆ௓㸪Ⲉ⏣኱㍜㸪㇂⏣㈅㇏ᙪ㸪Ἴ㠃ᅇ㌿ගᏛ⣔ࢆ⏝࠸ࡓ඲Ỉᖹ᪉ྥ࠿ࡽほ ྍ⬟࡞࣍ࣟࢢࣛࣇ࢕ࢵࢡ'ࢹ࢕ࢫࣉࣞ࢖ࡢ᫬ศ๭ᩘࡢ๐ῶ㸪ᛂ⏝≀⌮Ꮫ఍㸪ᮾி 3)ࠕ୍⯡ࠖⲈ⏣኱㍜㸪ᕝ⏣㔜ኵ㸪㇂⏣㈅㇏ᙪ㸪」⣲᣺ᖜ࣐ࢫࢡࢆ⏝࠸ࡓࣂ࢖ࢼ࣮ࣜ
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14

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●受賞
1) 谷田貝豊彦，栃木県文化功労者，栃木県 (2015)
2) Toyohiko Yatagai， Denis Gabor Award, SPIE, USA (2016).
3) 谷田貝豊彦，光工学功績賞，（公）応用物理学会（2018）4) 谷田貝豊彦，区民文化特別賞，（公）板橋区文化・国際交流財団 (2018)●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1)「受託研究」 谷田貝豊彦，9,000 千円「次世代大容量光メモリーの研究」科学技術振興機構（平成 27 年）
2)「受託研究」 谷田貝豊彦，9,000 千円「次世代大容量光メモリーの研究」科学技術振興機構（平成 28 年）
3)「受託研究」 谷田貝豊彦，9,000 千円「次世代大容量光メモリーの研究」科学技術振興機構（平成 29 年）●学生教育（主任指導）
博士後期課程平 27 年度

D3：2 名，D2：1 名，D1: 0 名

平 28 年度 D3：1 名，D2：1 名，D1：2 名
博士前期課程平 29 年度

D3：1 名，D2：2 名，D1：1 名

平 27 年度

M2：0 名，M1：0 名

平 28 年度 M2：0 名，M1：3 名
平 29 年度

M2：3 名，M1：4 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項なし

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－２
磁化活性汚泥法を軸とした磁気分離を活用する水処理新分野の創成（担当者）酒井保藏●プロジェクト研究成果概要
研究期間中(平成 26～29 年度)に，磁化活性汚泥法を軸とした磁気分離を活用する水処理分野の創成に向けて，基礎および実証研究を推進した．関連企業との共同研究等により，磁性粉のコストが 1/5 に下がり，磁気分離の環境応用の実用可能性が大きく高まった．また，研究推進を加速するため，磁化活性汚泥法のベンチ実験装置の標準化や可搬型パイロットプラントを製作し発表した．

図 1. 磁化活性汚泥法のベンチスケール標準実験装置（5L）

実用プラントの設計を容易とするため，実用磁気分離装置の標準化を提案し，200m3/d で磁化活性汚泥を 99%以上分離できる磁気分離装置を NEOMAX エンジニアリン
グと共同開発した(引き続き，性能の検証と改良を進めている)．磁化活性汚泥法の実証研究では，富士電機の「バチルス菌を用いた活性汚泥法」と我々の「磁化活性汚泥法」とを融合した新技術(特許取得)が水処理技術としての有用性，革新性，将来性を高く評価され，平成 29 年度
環境賞「優秀賞」を受賞した．引き続き，磁化活性汚泥

図 2. 可搬型パイロットプラント法と磁気分離を活用した水処理法の実用化と学術分野の創成を推進してゆきたい．
●原著論文（外国，国内）
1) 酒井保藏, 磁化活性汚泥法の実用化にむけて ベンチ
スケール実験装置の標準化で研究開発が容易に, 環
境浄化技術 2015 3_4, Vol. 14, pp.32-37 (2015)

図 3. 実用磁気分離装置の実証試験

2) T. Onodera, Y. Sakai, M. Kashiwazaki, I. Ihara, M.L.
Saha: Application of magnetic activated sludge
process for a milking parlor wastewater treatment
and nitrogen/phosphate recycle, Proceeding of 9th
IWA International Symposium on Waste Management
Problems in Agro-Industries proceeding, vol.2, 494500, (2014)

図 4. 環境賞「優秀賞」 授賞式(写真提供:日刊工業新聞社)

17平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

3) Gaowa, Y. Sakai, M.L. Saha, I. Ihara: Treatment of waste-milk containing tetracycline
by magnetic activated sludge and contact oxidation process, Proceeding of 9th IWA
International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries
proceeding, vol.1, 322-328 (2014)
4) (国内) 酒井 保藏, 小室ゆい, 荷方 稔之, 花井 洋輔,平岡 睦久, 廣田 怜, 岡野 暁, 磁化
活性汚泥法の食品排水への適用試験～余剰汚泥削減，処理性能向上の検証, 環境浄化技術, 2016.11-12, 15, (6), 61-66●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster
presentation: PP）
1) *OP* ○Y. Sakai, Y. Fujiwara, K. Takahashi, S. Nishijima, “Proposal of Simple Method
for Radioactive Decontamination of Sludge by Magnetic Separation”, 6th International
Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields (MAP6), (Okinawa),(2014/7/8)
2) *OP* ○M. L. Saha，Y. Sakai，S. Sasaki，T. Sasaki，M. Oda，M. Shohoji，”Applicationof Magnetic Separation Technique in Various Biological Processes”, 6th International
Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields (MAP6), (Okinawa),(2014/7/8)
3) *OP* ○I. Ihara，K. Noda，K. Toyoda，Y. Sakai，K. Umetsu, “Magnetic Removal of
Veterinary Antibiotic using Magnetic Seeds for Wastewater Treatment”, 6th International
Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields (MAP6), (Okinawa),(2014/7/8)
4) *PP* ○Gaowa，Y. Sakai，M. L. Saha, “Treatment of Waste-milk Containing Antibiotic
by Magnetic Activated Sludge Process”, 6th International Workshop on Materials Analysis andProcessing in Magnetic Fields (MAP6), (Okinawa), (2014/7/8)
5) *PP* ○T. Onodera，Y. Sakai，I. Ihara，M. L. Saha，K. Takada，M. Yunba, “Applicationof Magnetic Separation Process into Treatment of Various Dairy Wastewater
Treatment”, 6th International Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields(MAP6), (Okinawa), (2014/7/8)
6) *PP* ○K. Sakai，Y. Sakai, J. Nakaoka，M. Yunba, “Development of Full Scale
Continuous Separator for Magnetic Activated Sludge from Rotation Drum Separator
Incorporating Neodymium Magnet”, 6th International Workshop on Materials Analysis andProcessing in Magnetic Fields (MAP6), (Okinawa), (2014/7/8)
7) *PP* ○ Y. Komuro, Y. Sakai， Y. Hanai，E. Nakada, ”Investigation of Magnetic
Separation of High Concentration Magnetic Activated Sludge process for Food
Industrial Waste Water Treatment”, 6th International Workshop on Materials Analysis and18平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

Processing in Magnetic Fields (MAP6), (Okinawa), (2014/7/8)
8) *IS* ○Y. Sakai, K. Takahashi, Y. Fujiwara, S. Nishijima, “Proposal of Magnetic
Decontamination of Radioactive Cs from Activated Sludge”, The 5th International Forumon Magnetic Force Control in Beijing, (2014/10/30)
9) *PL* ○Y. Sakai, M. L. Saha, I. Ihara, “Research and Development (R&D) of Magnetic
Activated Sludge Process: Development of Standard Apparatus for Bench

Scale

Experiment”, 6th Inter. Botanical Conf., Dhaka, Bangladesh (2014/12/6-7)
10) *PP* ○K. Sakai, Y. Sakai, M. L. Saha, “Development and Cost Effective Practical
Devices of Magnetic Activated Sludge Process”, 6th Inter. Botanical Conf., Dhaka,Bangladesh (2014/12/6-7)
11) *PP* ○T. Onodera, Y. Sakai, M. Kashiwazaki, I. Ihara, M. L. Saha, K. Takada, M.
Yunba, “Milking Parlor Wastewater Treatment by Coagulation and Magnetic ActivatedSludge Process”, 6th Inter. Botanical Conf., Dhaka, Bangladesh (2014/12/6-7)
12) *IS) * Yasuzo SAKAI, Toshiyuki NIKATA, Miki ROPPONGI, Osuke MIURA, Mihir Lal
SAHA, Estimation on Control of Greenhouse Gas Emission from Wastewater
Treatment Plants by Magnetic Activated Sludge Process, 1st Asian International Cryogenic
Materials and Cryogenics and Superconductivity Society of Japan 50th Anniversary Conference,
Kanazawa, (2016)13) *PP* Tsumugi Watanabe, Yasuzo Sakai, Makoto Yunba, Shoichi Nakap, Mihir Lal
Saha, Multistage magnetic separation for the improvement of magnetic activatedsludge process and study of energy-saving effect by waste sludge reduction, 7thInternational Forum of Magnetic Force Control , Kanazawa, (2016)●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1)「依頼」酒井保藏: 講義Ⅳ 磁気シーディング, 2014 第 13 回磁気力制御・磁場応用夏の学校(宇都宮), (2014/9/5)(2017 年度まで，毎年，同講師を担当)
2)「依頼」酒井保藏, “汚染下水汚泥の現状と問題点”, 第 3 回材料研究会シンポジウム「福島 除染に関する現状と問題点」(福島市除染情報プラザ) (2014/11/4)
3)「ポ」○小野寺利仁, 酒井保藏, 柏崎 勝, 井原一高, ミヒル ラル サハ, 高田清信, 弓場
誠, “磁気分離と凝集法を活用した酪農排水処理～様々な酪農排水に対するプロセスの提案”, 磁気力制御・磁場応用夏の学校ポスターセッション, (2014/9/6) (優秀発表賞)
4)「ポ」○酒井康平, 酒井保藏, 弓場誠, “ネオジム磁石を内蔵した回転ドラム型磁気分離装置による磁化活性汚泥のフルスケール連続分離の検討”, 磁気力制御・磁場応用 夏の学校ポスターセッション, (2014/9/6)（優秀発表賞）
5)「招待」○酒井保藏, “汚染下水汚泥の現状と問題点, 第 3 回材料研究会シンポジウム「福19平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

島除染に関する現状と問題点」福島市除染情報プラザ (2014/11/4)
6)「ポ」小室ゆい, 酒井康平, 酒井保藏, 花井洋輔, 中田栄寿, 中岡潤一, 弓場誠，第 14 回磁気力制御・磁場応用 夏の学校，金沢 (2015) (優秀発表賞受賞)
7)「招待」酒井保藏 “排水処理における磁気分離技術の新展開”， NEOMAX エンジニア
リング(株) 第 25 回開発技術討論会，高崎 (2016)
8)「ポ」本間 司，酒井保藏，荷方稔之，六本木美紀 “パイロットプラントを用いた磁化活性汚泥法における下水からのリン回収プロセスの開発”，第 15 回磁気力制御・磁場応用
夏の学校，横浜 (2016) (優秀発表賞受賞)
9)「招待」酒井保藏，“磁気分離による水処理の新たな領域開拓の可能性”，日本磁気学会第207 回研究会，東京・早稲田大，（2016/3/18）
10)「一般」佐藤翔大,酒井保藏, 荷方稔之, 六本木美紀, ミヒル ラル サハ “磁化活性汚泥法の 処 理 安 定 性 に お け る 磁 気 分 離 の 寄 与 ”, 2017 低 温 工 学 ・ 超 電 導 学 会 , 東 京(2017/5/30)(2017 年度優良発表賞受賞予定)
他 80 件●著書，総説，解説等
1) 「著書」福島の現状と超電導磁気分離システムを利用した除染技術の動向，磁気力制御を利用した超電導技術の実用化の現状及び新たな展開調査専門委員会(分担執筆),電気学会, 東京, (2016 年 5 月)
●特許（外国，国内，公開，出願）
1)「国際」登録「排水処理方法」：発明者；花井洋輔，中田栄寿，酒井保蔵，PCT/JP2015/056921（平成 27 年 3 月）
，特願 2016-507742，国際公開 WO2015/137300，登録 P6091039（平成 29 年 2 月）
2)「国際」公開「排液処理装置および排液処理方法」：発明者；花井洋輔，酒井保藏，
PCT/JP2017/008252（平成 29 年 3 月）, 特願 2016-44466（平成 28 年 3 月）
，特開 2017159206（平成 29 年 9 月）, 国際公開 WO2017154721（平成 29 年 9 月）
3)「国際」公開「スクラバ排水の処理方法及びスクラバ排水の処理装置」：発明者； 花井洋輔，石川菜美，酒井保藏, PCT/JP2016/052455（平成 28 年 1 月）, 特願 2017-506124，
国際公開 WO2016/147708（平成 28 年 9 月）
4)「国内」公開 「排水処理方法および排水処理システム」：発明者; 花井洋輔，中田栄寿，酒井保藏, 特願 2016-44541（平成 28 年 3 月）
，特開 2017-159211（平成 29 年 9月）20平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●受賞
1) 小野寺利仁(指導学生), 2014 年度 磁気力制御・磁場応用 夏の学校 優秀発表賞,「磁気分離と凝集法を活用した酪農排水処理～様々な酪農排水に対するプロセスの提案 」(2014/9/6)
2) 酒井康平(指導学生), 2014 年度 磁気力制御・磁場応用 夏の学校 優秀発表賞, 「ネオジム磁石を内蔵した回転ドラム型磁気分離装置による磁化活性汚泥のフルスケール連続分
離の検討」, (2014/9/6)
3) Toshihito Onodera(指導学生), Poster Award for Young Researchers, “Application ofmagnetic activated sludge process for a milking parlor wastewater treatment andnitrogen/phosphate

recycle”,

9th

IWA International

Symposium

on

Waste

Management Problems in Agro-Industries, (2014/11/26, Koch, Japan)
4) Journal of Environmental Science, Outstand Reviewers Award (環境科学の学術誌 JESの優秀査読者賞)
5) 小室ゆい(指導学生)，磁気力制御 磁場応用夏の学校優秀発表賞 「食品工場排水処理のための磁化活性汚泥法のプロセス設計」2015 年 9 月
6) 本間 司(指導学生)，磁気力制御 磁場応用夏の学校優秀発表賞「パイロットプラントを用いた磁化活性汚泥法における下水からのリン回収プロセスの開発」（2016 年 9 月）
●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1)「科研」基盤研究(A), 酒井保藏(代表), 12,220 千円(H24～26 度のうち H.26 年度分), 「磁気分離を活用した生物学的水処理技術の新領域の創成」
2)「科研」 酒井保藏(代表)，4,030 千円(平成 27 年度～平成 28 年度 基金)「磁気分離を活用した放射能汚染された下水汚泥の効率的な除染技術の創成，
3)「共同」酒井保藏，2,000 千円「磁化活性汚泥の磁気分離装置開発」NEOMAX エンジニ
アリング㈱, (平成 25～26 年度)
4)「共同」 酒井保藏，3,000 千円「磁化活性汚泥法による高濃度廃水処理の実用化検討」富
士電機㈱（平成 26 年）
5)「奨学」酒井保藏，500 千円，「バイオガスプラントから排出される消化液の磁化活性汚泥法による処理」ニチロ畜産㈱ (H26 年度)
6)「共同」 酒井保藏，3,240 千円「磁化活性汚泥法による高濃度廃水処理の実用化検討」富
士電機㈱，(平成 27 年度)
7)「共同」 酒井保藏，1,080 千円「凝集磁気分離による船舶 EGCS 排水処理技術の開発」
富士電機㈱，(平成 27 年度)
8)「共同」 酒井保藏，2,000 千円「磁化活性汚泥の磁気分離装置開発」NEOMAX エンジニ
アリング㈱，（平成 27 年 10 月～平成 29 年 11 月）
9)「共同」 酒井保藏，1,000 千円「磁化活性汚泥法による高濃度廃水処理の実用化検討」富21

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

士電機㈱（平成 28 年度）
10)「受託」地域産学バリュープログラム(JST), 研究責任者:酒井保藏(代表), 3,000 千円「生物学的水処理法に磁気分離を導入するための分離装置の開発」(平成 29 年 10 月～平成 30
年 9 月)
11)「共同」 酒井保藏，2,000 千円「磁化活性汚泥の磁気分離装置開発」NEOMAX エンジニ
アリング㈱，平成 29 年 12 月～平成 31 年 11 月)
12)「奨学」 高娃(主任指導博士後期学生)，100 千円, 磁化活性汚泥法の特徴を生かした難生
分解性有機排水処理の検討, 平成 29 年度宇都宮大学 CDI ヤングイノベーションスカラー
シップ研究補助金●学生教育（主任指導）
博士後期課程平 26 年度 D2：1 名
平 27 年度 D3：1 名
平 28 年度 D3(過年度 4 年目)：1 名
平 29 年度 D3(過年度 5 年目)：1 名

博士前期課程平 26 年度 M2：2 名(共に学長表彰受賞)，M1：1 名
平 27 年度 M2：1 名(学長表彰受賞)，M1：1 名
平 28 年度 M2：1 名(学長表彰受賞)，M1：3 名
平 29 年度 M2：3 名，M1：1 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項
イ) ベンチャー起業 なしロ) 報道等 2 件
・２日刊工業新聞社 H29 年度環境賞，「バチルス菌と磁気分離による排水処理」日刊工業
新聞 2017/6/1, 20～21 面環境賞紹介記事)，日刊工業新聞 Web 版(2017/5/25)他
・CCRD News Vol.10, No.10, 「トピックス バチルス菌と磁気分離による排水処理のご紹介」, 2018 年 3 月, 宇都宮大学地域共生研究開発センター
ハ）展示 14 件
・さくらフェスタ（2014 年 4 月 15 日・工学部)
・オープンキャンパス(2014 年 11 月 3 日・ 工学部)
・福島市市民公開講座・低温工学会展示「磁場を使った除染技術」(2014 年 11 月 8 日・福島市 コラッセ福島)
・さくらフェスタ磁化活性汚泥法の展示（2015 年 4 月 4 日・工学部）
・2015 那須・青木農場祭・企業展, 磁化活性汚泥法の展示（2015 年 4 月 18 日・那須塩原

22平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

市 青木サッカー場）
・第 9 回 宇都宮大学企業交流会, 磁化活性汚泥法の展示（2015 年 9 月 11 日・宇都宮市
マロニエプラザ)・第 5 回 低温工学・超電導学会市民公開講座，（2015 年 12 月 11 日，神戸）
・さくらフェスタ, 磁化活性汚泥法の展示（2016 年 4 月 2 日～3 日・工学部）
・2016 那須・青木農場祭・企業展, 磁化活性汚泥法の展示（2016 年 4 月 16 日）(那須塩原・青木サッカー場)
・第 10 回 宇都宮大学企業交流会, 磁化活性汚泥法の展示（2016 年 9 月 12 日）(宇都宮市・マロニエプラザ)
・夏のオープンキャンパス 2016, CDI 棟における研究展示 (2016 年 7 月 18 日)
・さくらフェスタ磁化活性汚泥法の展示（2017 年 4 月 8～9 日）
・夏のオープンキャンパス 2016, CDI 棟における研究展示 (2016 年 7 月 17 日)
・2017 那須・青木農場祭・企業展, 磁化活性汚泥法の展示（2017 年 4 月 16 日）(那須塩原市・青木サッカー場)ニ）技術指導 相談企業：13 企業以上，面談回数 50 回以上
・ライオンウィングス(インドネシア)(水処理)，ニチロ畜産(水処理)，日本鋼鐵(磁性粉)，松本工業株式会社(水処理)，丸山山製作所(水処理)，NEOMAX エンジニアリング㈱(磁気分離装置・水処理・磁性粉)，富士電機㈱(水処理)，足尾化学工業㈱(水処理)，藤吉工業㈱(水処理)，㈱マエダマテリアル(磁性粉)，戸田工業(磁性粉)，関東電化(磁性粉)，小野田化学工業（水処理），他，うち富士電機，NEOMAX エンジニアリング，ニチロ畜産，ライオンウイングス，小野田化学工業とは共同研究を締結
ホ）シンポジウム・研究会開催 2 件
・電気学会調査専門委員会主催 2014 年度 第 13 回磁気力制御・磁場応用 夏の学校 in宇都宮を開催(2014 年 9 月 5 日～6 日) 宇都宮大学工学部（実行委員長）
・電気学会シンポジウム 電気学会協同研究委員会主催「医療・バイオ・環境分野における磁気力制御技術協同研究委員会」を 4 回主催（委員長）(2013 年 6 月～2014 年 5 月)
ヘ）学会における委員会活動等
・電気学会 超電導磁気分離システムを利用した除染技術調査専門委員会委員（平成 24 年
６月～平成 27 年 5 月）
・電気学会 医療・バイオ・環境分野における磁気力制御技術協同委員会委員長およびシンポジウムオーガナイザー（平成 25 年６月～平成 26 年 5 月）
・電気学会「除染技術への超電導磁気力制御法の適用」調査専門委員会委員（平成 27 年
６月～平成 30 年 5 月）

23

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

・低温工学・超電導学会「材料研究会委員会」委員(平成 29 年 4 月～)
・セッション座長(5 回) 2014 春季低温工学・超電導学会，2014 秋季低温・超電導学会，
2014 International (Botanical Conference (ダッカ・バングラデシュ)，2015 春季低温工学・超電導学会，2016 1st Asian ICMC and CCSJ 50th Conference(金沢)ト) 国際研究交流 3 件・インドネシア・ジャカルタのライオンウイングスからの依頼を受けて磁化活性汚泥法の工場排水への適用について，富士電機との 3 者で研究交流を行ない，現地工場内への磁化活性汚泥法のパイロットプラント(13 ㎥)を設置した．
・バングラデシュ・ダッカ大学ミヒル ラル サハ教授を平成 26 年 6 月～8 月の 2 カ月，研究室に招聘して共同研究を行なった．帰国後，12 月にダッカ大での国際会議に招待された．(平成 27 年度)
・バングラデシュ・ダッカ大ミヒル ラル サハ教授を平成 29 年度 1 月～3 月，研究室に招聘して共同研究を行ない，3 月に水環境学会で本人ならびに酒井が口頭発表した．
チ）地方自治体の専門委員等
・宇都宮市廃棄物処理施設設置許可に係わる専門委員

24(平成 16 年６月～現在に至る)࣐࢖ࢡ࣭ࣟࢼࣀᵓ㐀యࡢ๰〇࡜ᛂ⏝࡟㛵ࡍࡿ⥲ྜⓗ◊✲
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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ-３
マイクロ・ナノ構造体の創製と応用に関する総合的研究（担当者）鈴木昇，佐藤正秀，古澤毅，神谷和伸●プロジェクト研究成果概要
本プロジェクトは，機能性マイクロ・ナノ構造体を創製し，それを種々の分野に応用することを目的としており，多くの機能性材料の創製に成功した．その成果は以下のとおりである．(1) アルギン酸または−カラギーナンを用い，酵素および光触媒を内包した新規のマイクロカプセルを創製し，光合成により可視光照射下でのギ酸生成量の増加に成功した．
(2) 光熱変換素子と触媒を内包したマイクロカプセルを創製し，光エネルギーを利用したバ
イオ燃料の合成に成功した．(3) シリコン基板上ナノ薄膜としてのハロゲン含有自己組織化
膜の X 線照射時における分解特性を評価し，特異的ハロゲン脱離挙動を見出した．(4) 高ア
スペクト比銀ナノワイヤを含むナノ流体で著しい熱伝導率の増加が生じることを見出すとともに，マイクロ波加熱法による銅ナノワイヤの迅速合成法および銀ナノワイヤの選択的合成法を確立した．(5)マイクロカプセルを利用した１液性の接着剤の特性を明らかにし，かつイソシアネート化合物との反応性を示すイミダゾール化合物を熱応答性のポリウレア－ウレタン樹脂でカプセル化することに成功した．(6)マイクロ波ゾル－ゲル法によるコア－シェル構造体の迅速合成に成功した．図１は，金属鉄ナノ粒子をシリカ（SiO2）でコー
ティングし（矢印，膜厚約 4nm）
，さらに表面をシランカップリング剤（ODTES）で疎水化した試料(a)，および酸化亜鉛をジルコニアでコーティングした試料(b)の透過電子顕微鏡像である．

図１ Fe/SiO2/ODTES および ZnO/ZrO2 の TEM 像

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●原著論文（外国，国内）
1) Transesterification of rapeseed oil with methanol using CaO and active carbon powders
encapsulated microcapsule under the light irradiation, T. Furusawa, F. Kurayama, H. Handa, R.
Kadota, M. Sato, N. Suzuki, Appl. Catal. A, 475, 69-75 (2014).
2) Surface Modification of Self-assembled Monolayers of Thiol- and Disulfide-terminatedOrganosilanes by UV/ozone Treatment toward Fabrication of Damaged-Hair Surface Models,M. Kageyama, Y. Nishida, N. Tagaki, N. Suzuki, T. Kato, N. Kato, K. Iimura, Trans. Mater. Res.
Soc. Jpn., 39(1), 61-65 (2014).
3) Surface modification of silica coated ZnO nanoparticles with 3-aminopropyltriethoxysilane bymicrowave-assisted method and its effect on the properties of coated samples, T. Furusawa, Y.
Kadota, A. Matsuzuka, F. Kurayama, N. M. Bahadur, M. Sato, N. Suzuki, J. Chem. Eng. Jpn.,
47(12), 900-907 (2014).
4) T. Furusawa, M. Watanabe, R. Kadota, T. Matsumoto, M. Sato, N. Suzuki, Methanolysis ofrapeseed oil to fatty acid methyl esters using microencapsulated CaO and TiO2-supported
chromium oxide under light irradiation, Fuel Processing Technology, 140, 125-131 (2015)5) T. Furusawa, F. Kurayama, M. Shiba, R. Kadota, M. Sato, N. Suzuki, CaO-loaded alginate
capsule modified with silane coupling agents for transesterification of rapeseed oil withmethanol, Chemical Engineering Journal, 288, 473-481 (2016)6) K. Kamiya, N. Suzuki, A low-temperature fast curing latent catalyst
microencapsulated in a porous resin structure, International Journal of Adhesion

and Adhesives, 68, 333-340 (2016)
7) K. Aruga, C. Liu, R. Uemura, T. Furusawa, Economic balance of a clearcutting
operation using terrestrial LiDAR, Eur. J. Forest Eng., 2(1), 1-10 (2016)8) T. Furusawa, R. Kadota, M. Sato, N. Suzuki, Improvement of the performance of
encapsulated CaO and active carbon powders for rapeseed oil methanolysis to fatty
acid methyl esters under condensed light irradiation, Fuel Processing Technology,
154, 197-203 (2016)9) K. Sugiyama, T. Furusawa, M. Shirasu, M. Sato, T. Sato, N. Itoh, N. Suzuki,
Development of Ru-based catalysts prepared by a liquid phase reduction method forhydrogen production from ammonia decomposition at low temperature, Proceedingof ASCON-IEEChE2016, pp. 659-664.
10) T. Furusawa, M. Shirasu, K. Sugiyama, T. Sato, N. Itoh, N. Suzuki, Preparation of
Ru/ZrO2 Catalysts by NaBH4 Reduction and Their Catalytic Activity for NH3
Decomposition to Produce H2, Ind. Eng. Chem. Res., 55(50), 12742-12749 (2016)11) K. Kamiya, N. Suzuki, Treatment of high-latency microcapsules containing an
aluminium complex with an epoxyfunctionalised trialkoxysilane, Journal of27

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

Microencapsulation, 33(8), 743-749 (2016)12) XPS 測定時における高分子の試料損傷および標準物質を用いた速度論的評価, 大和
弘之, 仁平淳史, 倉山文男, 古澤毅, 佐藤正秀, 鈴木昇, 材料技術, 35(2), 42-49 (2017).
13) Synthesis of ZnO-Al2O3 core-shell nanocomposite materials by fast and facile
microwave irradiation method and investigation of their optical properties, Md.
Obaidullah, T. Furusawa, I. A. Siddiquey, M. Sato, N. Suzuki, Advanced Powder

Technology, 28, 2678-2686 (2017).
●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster
presentation: PP）
1) *PP* M. Watanabe, T. Furusawa, T. Matsumoto, M. Sato, N. Suzuki, Methanolysis of rapeseed
oil to biodiesel fuel with CaO and amorphous N-doped TiO2 powders encapsulated
microcapsule under the light irradiation, TOCAT7, Kyoto, June 1-6 (2014).
2) *PP* F. Kurayama, H. Tamura, S. Miyamoto, K. Kimura, T. Furusawa, M. Sato, N. Suzuki,
Preparation of photoactive organic-inorganic hybrid microcapsules with zinc porphyrin andenzyme, 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014), Awaji,
Hyogo, November 24-28 (2014).
3) *PP* R. Kadota, T. Furusawa, F. Kurayama, M. Sato, N. Suzuki, “The effect of active carbon
loading amount on the performance of microcapsule encapsulated with CaO catalyst andactive carbon powders for the methanolysis of rapeseed oil under the light irradiation”,
PACIFICHEM2015, Hawaii (2015)4) *PP* S. Saito, M. Sato, T. Furusawa, N. Suzuki, “Study of influence factors in polyol synthesisof silver nanowires assisted by single-mode microwave irradiation”, PACIFICHEM2015,
Hawaii (2015)
5) *OP* M. Sato, S. Saito, S. Arakawa, T. Furusawa, N. Suzuki, Rapid and uniform
silver nanowire synthesis by single-mode microwave assisted polyol process, 2ndInternational Conference on Polyol Mediated Synthesis, Shiga, Japan, July
11th-13th (2016)6) *PP* K. Sugiyama, T. Furusawa, M. Shirasu, M. Sato, T. Sato, N. Itoh, N. Suzuki,
Development of Ru-based catalysts prepared by a liquid phase reduction method
for hydrogen production from ammonia decomposition at low temperature,
ASCON-IEEChE 2016, Yokohama, Japan, November 13th-16th (2016).
7) *PP* Md. Obaidullah, T. Furusawa, M. Sato, N. Suzuk, Preparation of ZnO@ZrO2
Core-shell Nanocomposite by Novel Microwave Assisted Sol-Gel Method, 90th
JSCM Anniversary Conference Symposium, Tokyo, Japan, October 17th-18th
2017)

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1) 「一般」布藤俊介, 古澤毅, 佐藤正秀, 鈴木昇：アナターゼ型 TiO2/SiO2/Fe3O4 光触媒複合粒子の創製, 2014 年度材料技術研究協会討論会, 東京理科大学 (2014).
2) 「一般」神谷和伸, 鈴木昇：アルミニウム錯体のカプセル化による潜在性低温硬化触媒の開発,化学工学会第 80 回年会, 芝浦工業大学 (2015).
3) 「一般」大和弘之，仁平淳史，時庭成美，倉山文男，古澤毅，佐藤正秀，鈴木昇 “XPS
測定時におけるハロゲン－炭素結合の分解特性”，表面分析研究会第 45 回研究会，福島(2015)
4) 「一般」古澤毅, 渡部萌, 角田涼介, 松本太輝, 佐藤正秀, 鈴木昇“CaO/酸化クロム担

持型酸化チタン内包カプセルを用いた光エネルギー駆動型 BDF 合成反応における光量の影響”, 第 24 回日本エネルギー学会年次大会, 札幌 (2015)5) 「一般」
古澤毅, 倉山文男, 志波幸, 角田涼介, 佐藤正秀, 鈴木昇 “膜改質を施した CaO
内包カプセルを用いた BDF 合成反応と速度論的解析”, 化学工学会第 47 回秋季大会, 北海道大学 (2015)6) 「一般」田村弘幸, 倉山文男, 古澤毅, 佐藤正秀, 鈴木昇 “亜鉛ポルフィリン/酵素複合型マイクロカプセルを用いた人工光合成の検討”, 化学工学会群馬大会, 桐生 (2015)7) 「ポ」宮本翔, 田村弘幸, 倉山文男, 古澤毅, 佐藤正秀, 鈴木昇 “κ-カラギーナンとシランカップリング剤による新規カプセルの調製”, 化学工学会第 81 回年会, 関西大学
(2016)
8) 「一般」齋藤翔太, 荒川彩織, 佐藤正秀, 古澤毅, 鈴木昇 “シングルモードマイクロ波
加熱ポリオール法による銀ナノワイヤの選択的合成”, 化学工学会第 81 回年会, 関西大
学 (2016)9) 「一般」鈴木昇，古澤毅，佐藤正秀，大和弘之，河合さおり，倉山文男 “粉体・固体の表面改質とそのキャラクタリゼーション”，粉体工学会第 51 回技術討論会，東京大学 (2016)10) 「一般」佐藤正秀, 山口太輔, 古澤毅, 鈴木昇, 山下征士, 石切山守：酸化グラフェン分散
ナノ流体の熱伝導率に及ぼす表面官能基の影響, 第 38 回日本熱物性シンポジウム, 産業
技術総合研究所つくばセンター, 2017 年 11 月.

他 23 件●著書，総説，解説等
1) 「著書」古澤毅, 倉山文男, 佐藤正秀, 鈴木昇, “CaO 触媒内包型マイクロカプセルを用いたバイオディーゼル燃料の合成”,「マイクロ/ナノカプセルの調製, 徐放性制御と応用事例」, 技術情報協会, pp.481-490 (2014)2) 「著書」F. Kurayama, T. Furusawa, N. M. Bahadur, M. Sato, N. Suzuki, Biodiesel production29平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

using CaO-loaded microcapsules as a solid base catalyst, Nova Science Publisher Inc., pp.
147-173 (2014)3) 「解説」古澤毅, 倉山文男, 佐藤正秀, 鈴木昇, CaO 触媒/光熱変換物質内包型マイク
ロプセルを用いた光エネルギー駆動型 BDF 合成反応, 触媒, 56(5) (2014) 284-289.
4) 「解説」倉山文男, 古澤毅, 佐藤正秀, 鈴木昇, 有機-無機マイクロカプセルへの酵素
等のナノ触媒の固定化,化学工業, 66(1) (2015) 46-50.
5) 「著書」佐藤正秀, 古澤毅, 鈴木昇, 第 3 章第 1 節[2] “金属ナノワイヤの合成・
形状制御・インク調製”,「塗布型透明導電膜の材料開発と成膜・パターン形成技術」,
サイエンス&テクノロジー, pp. 132-148 (2015)6) 「著書」鈴木昇, 古澤毅, 佐藤正秀, 第 1 章第 2 節第 2 項 “シリカコーティング
によるナノ粒子の表面修飾とその評価”,「ナノ粒子の表面修飾と分析評価技術～各種特性を向上するためのナノ粒子表面関連技術とその評価~」，情報機構，pp. 41-49 (2016)7) 「著書」佐藤正秀, 古澤毅, 鈴木昇, 第 2 部(2)-3 “熱的な性質 有機超薄膜絶縁白金細線を用いる非定常細線加熱法による銀ナノ粒子分散液の有効熱伝導率測定”,「粉体・微粒子分析テクニック事例集」, 技術情報協会, pp. 240-241 (2015)8) 「著書」佐藤正秀, 古澤毅, 鈴木昇, 第 1 章第 3 節 “シランカップリング剤の反応機構と影響する諸因子”,「シランカップリング剤の使いこなし ノウハウ集～反応メ
カニズから被覆率･反応状態の解析まで～」, 技術情報協会, pp.17-20 (2016)9) 「著書」佐藤正秀, 古澤毅, 鈴木昇, 第3章第2節“固体表面の形態・形状に関する評価解析手法と活用”，超親水／超撥水化の基礎原理解析から各産業への応用実例～測定評価ノウハウ・超撥油親油化技術・現場の課題 Q&A～，情報機構，pp.99-108(2017)
10)「著書」佐藤正秀,古澤毅,鈴木昇,第3章第3節“表面組成の評価解析手法と活用”，

超親水／超撥水化の基礎原理解析から各産業への応用実例～測定評価ノウハウ・超撥油
親油化技術・現場の課題 Q&A～，情報機構，pp.109-117(2017)
11)「著書」佐藤正秀,古澤毅,鈴木昇,第1章第7節“銀ナノ粒子・ナノワイヤ分散インクの調製と塗布型導電膜への応用と課題 ”，プリンテッド・エレクトロニクスに向けた材料,プ
ロセス技術の開発と最新事例～有機 EL,有機 TFT,伸縮性導電材,フレキシブルセンサー，
技術情報協会，pp.54-63(2017)●特許（外国，国内，公開，出願）なし●受賞1) 田村弘幸, 化学工学会群馬大会特別賞「亜鉛ポルフィリン/酵素複合型マイクロカプセ
ルを用いた人工光合成の検討」(2015 年 11 月)
10)「著書」佐藤正秀,古澤毅,鈴木昇,第3章第3節“表面組成の評価解析手法と活用”，超親水／超撥水化の基礎原理解析から各産業への応用実例～測定評価ノウハウ・超撥油親油化技
術・現場の課題 Q&A～，情報機構，pp.109-117(2017)30

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1)「科研」鈴木昇, 1,770 千円「CO2 からメタノールを直接合成するカプセルリアクター型
人工光合成システムの構築」(平成 26 年度)
2)「科研」古澤毅, 1,400 千円「光エネルギー駆動型液相反応用カプセル型マイクロリアク
ターの開発」(平成 26 年度)
3)「受託」古澤毅, 1,000 千円「JST-ALCA 水素分離膜・精製技術の研究開発/水素分離・精製グループ/アンモニア分解用メンブレンリアクターの研究開発とプロセス検討」(平成 26 年度)
4)「受託」古澤毅, 5,700 千円「内閣府-SIP エネルギーキャリア/プロセス基盤技術/水素分離・精製グループ/アンモニア分解用メンブレンリアクターの研究開発とプロセス検討」(平成 26 年度)
5)「受託」古澤毅, 1,000 千円「小規模分散型バイオガス精製装置の開発」世界一を目指す
研究開発助成事業・栃木県産業振興センター (平成 26 年度)
6)「科研」古澤毅, 1,800 千円「光エネルギー駆動型液相反応用カプセル型マイクロリアク
ターの構築」(平成 27 年)
7)「受託」佐藤正秀, 3,000 千円「NEDO-TherMAT 未利用熱エネルギー革新的活用技術研究
開発/熱マネージメント材料の研究開発/熱媒体の開発」(平成 27 年)
8)「共同」鈴木昇，216 千円「酸化チタン光触媒を用いた VOC 除去・除菌加湿器の性能試
験」（平成 27 年）
9)「共同」鈴木昇，197 千円「酸化チタン光触媒を用いた VOC 除去・除菌加湿器の性能試験」(有)マロニエ技術研究所（平成 28 年）
10)「科研」古澤毅, 2,600 千円「光エネルギー駆動型液相反応用カプセル型マイクロリア
クターの構築」(平成 27～28 年)
11)「受託」佐藤正秀, 4,516 千円「NEDO-TherMAT 未利用熱エネルギー革新的活用技術
研究開発/熱マネージメント材料の研究開発/熱媒体の開発」(平成 28 年)
12)「共同」鈴木昇，220 千円「酸化チタン光触媒を用いた車載用小型除菌・脱臭器の性能試験」マロニエ技術研究所（平成 29 年）
13)「奨学」鈴木昇，2 件，計 300 千円（平成 29 年）●学生教育（主任指導）
博士後期課程平 26 年度

D3：1 名，D2：1 名，D1：1 名

平 27 年度 D3：2 名，D2：0 名，D1：0 名
平 28 年度 D3：1 名，D2：0 名，D1：1 名

博士前期課程平 29 年度

D3：0 名，D2：1 名，D1：0 名

平 26 年度

M2：5 名，M1：3 名

31平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

平 27 年度 M2：4 名，M1：3 名
平 28 年度 M2：3 名，M1：4 名
平 29 年度

M2：0 名，M1：0 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項
イ) ベンチャー起業 なしロ) 報道 なし
ハ）展示 12 件
1) 化粧品開発展（2014 年 10 月 20 日）
2) 第 1 回ビジネスマッチ鹿沼，「粉体および表面・界面工学に関する研究」（2017年 3 月 1 日）
3) 宇都宮大学企業交流会 11 件（26 年度～29 年度）
ニ）技術指導 約 20 件（非公開）32࣍ࣟࢢࣛࣇ࢕ࢵࢡ࣮ࣞࢨ࣮ຍᕤᢏ⾡ࡢ⏘Ꮫ㐃ᦠ࡟ࡼࡿ᥎㐍
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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－４
ホログラフィックレーザー加工技術の産学連携による推進（担当者）早崎芳夫 長谷川智士●プロジェクト研究成果概要
我々は，本研究期間（平成26年4月(2014年4月)から平成30年3月(2018年3月))に，愛知県内自動車部品製造会社やアメリカのレーザー製造会社とホログラフィックレーザー加工技術の応用開発，静岡県内や愛知県内のデバイス製造会社と（SLM: spatial light modulator）に関する応用開発，
印刷関連会社との特定材料に対するフェムト秒レーザー加工の特性評価，大阪府内電気製品製造会社や相模原のデバイス製造会社へのホログラムに関する技術指導，ガラス製品製造会社や光学製品製造会社への試作加工など，我々のホログラフィックレーザー加工技術を下に多くの産学連携を実施した．現在も，上記のいくつかは継続中である
ホログラフィックレーザー加工の性能は，画素数，応答速度，耐光性等の SLM の性能で決まる．近年，ビーム成形の多様な需要の高まりにより，SLM の製品種が増えたが，その性能は十分でない．図 1 は，その性能を上げるためには，SLM ユーザーと SLM の需要を同時に増やし，
SLM 製造企業に対して，新製品の開発の資金と動機を与えるフローである．ユーザー増には，多くの研究者・技術者が，SLM を使えるように指導することが有効であり，需要増には，市場規模の大きい応用の開発である．我々は，各企業のそれぞれ異なる課題に関して解を見つけ，製品とマネーの回転を増やすための活動を共同研究の形で実施している．

図1

SLM の性能向上にむけた活動●原著論文（外国，国内）（IF付き英語論文のみ）
1) Yoshio Hayasaki and Akira Sato, “Holographic three-dimensional motion detection of an opticallytrapped sub-100 nm gold nanoparticle,” Optics Communications Vol. 322, pp. 22–26 (2014).
2) Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Holographic vector wave femtosecond laser processing(Invited paper),” International Journal of Optomechatronics Vol. 18, Iss. 2, pp. 73-88 (2014).
3) Hirotsugu Yamamoto, Hayato Nishimura, Tetsuya Abe, and Yoshio Hayasaki, “Large stereoscopic
LED display by use of parallax barrier of aperture grille type (Invited Paper),” Chinese Optics Letters,Vol. 12, Issue 6, 060006 (2014).
4) Boaz Jessie Jackin, Hiroaki Miyata, Takeshi Ohkawa, Kanemitsu Ootsu, Takashi Yokota, Yoshio
Hayasaki, Toyohiko Yatagai, and Takanobu Baba, “Distributed calculation method for large pixel
number holograms by decomposition of object and hologram planes,” Optics Letters, Vol. 39, Issue34平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

24, pp. 6867-6870 (2014).
5) Quang Duc Pham and Yoshio Hayasaki, “Optical frequency comb profilometry using a single-pixel
camera composed of digital micro-mirror devices,” Applied Optics Vol. 54, Issue 1, pp. A39-A44(2015).
6) Kazuki Sakuma, Satoshi Hasegawa, Hidetomo Takahasi, Michiharu Ota, Yoshio Hayasaki ，“Holographic laser sweeper for in-process debris removal,” Applied Physics B, Vol. 119, Issue 3, pp.
533-538 (2015).
7) Manabu Hakko, Tomohiro Kiire, Daisuke Barada, Toyohiko Yatagai, and Yoshio Hayasaki ,“Shape estimation of diffractive optical elements using high-dynamic range scatterometry,”
Applied Optics Vol. 54, No. 13, pp. 4255-4261 (2015).
8) Takumi Yanagawa, Ryosuke Abe, and Yoshio Hayasaki, “Three-dimensional mapping of fluorescent
nanoparticles using incoherent digital holography,” Optics Letters Vol. 40, Issue 14, pp. 3312-3315(2015).
9) Kazufumi Goto and Yoshio Hayasaki, “Three-dimensional motion detection of a 20nm gold
nanoparticle using twilight-field digital holography with coherence regulation” Optics Letters
Vol. 40, Issue 14, pp. 3344-3347 (2015).
10) Kota Kumagai, Daichi Suzuki, Satoshi Hasegawa, and Yoshio Hayasaki , “Volumetric display
with holographic parallel optical access and multilayer fluorescent screen,” Optics Letters Vol.
40, No. 14, pp. 3356-3359 (2015).
11) Quang Duc Pham and Yoshio Hayasaki, “Optical frequency comb profilometry with a compressivesensing-based single-pixel camera composed of digital micromirror devices and a two-frequency
method for meter-order depth measurements,” Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and
MOEMS (JM3) 14(4), 041305 (2015).
12) Yoshio Hayasaki, “Achromatic-phase-shifting low-coherence digital holography: theoretical analysesof zero-phase-shifting error condition and linear and nonlinear calibrations,” Optical Review Vol. 22,
Issue 5, pp.731-735 (2015).
13) Satoshi Hasegawa, Koji Shiono, and Yoshio Hayasaki, “Femtosecond laser processing with aholographic line-shaped beam,” Optics Express Vol. 23, 23185-23194 (2015).
14) Yuichi Ochiai*, Kota Kumagai*, T. Hoshi, J. Rekimoto, Satoshi Hasegawa, and Yoshio Hayasaki(*Joint First Author), “Fairy Lights in Femtoseconds: Aerial and volumetric graphics rendered byfocused femtosecond laser combined with computational holographic feilds,” ACM Transactions on
Graphics Volume 35 Issue 2, Article No. 17 (2016).
15) S. Hasegawa and Y. Hayasaki, “Holographic femtosecond laser manipulation for advanced material
processing (Review paper),” Advanced Opt. Tech. 5, 39–54 (2016).
16) P. F. Almoro, Q. D. Pham, D. I. Serrano-Garcia, S. Hasegawa, Y. Hayasaki, M. Takeda, T. Yatagai,“Enhanced intensity variation for multiple-plane phase retrieval using spatial light modulator as
convenient tunable diffuser,” Opt. Lett. 41, 2161-2164 (2016).
17) S. Hasegawa, H. Ito, H. Toyoda and Y. Hayasaki, “Massively parallel femtosecond laser processing,”
Optics Express 24, 18513-18524 (2016).
18) M. Malinauskas, A. Žukauskas, S.Hasegawa, Y. Hayasaki, V. Mizeikis, R. Buividas, and S. Juodkazis,“Ultrafast laser processing of materials: from science to industry,” Light: Science & Applications 5,e16133 (2016).
19) K. Kumagai, S. Hasegawa, and Y. Hayasaki, “Volumetric bubble display,” Optica 4, 298-302(2017).
20) Quang Duc Pham and Yoshio Hayasaki, “Combining phase images measured in the radio
frequency and the optical frequency ranges,” Optics Letters, Vol. 42, Issue 11, pp. 2062-2065(2017).
21) Takeshi Higa, Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, Yutaka Kodama and Masamitsu Wada,“Temperature-dependent signal transmission in chloroplast accumulation response ,” Journal of Plant
Research Vol. 130, No. 4, 779-789 (2017).
22) Ryosuke Abe and Yoshio Hayasaki, Holographic fluorescence mapping using space-division
matching method,” Optics Communications Vol. 401, 35–39 (2017).
23) Kazuma Shinoda, Yudai Yanagi, Yoshio Hayasaki, Madoka Hasegawa, “Multispectral filter array
design without training images,” Optical Review Vol. 24, No. 4, 554-571 (2017).
24) Yuta Fujii, Hiroyuki Tanaka, Naotake Konno, Yuka Ogasawara, Noriko Hamashima, Saori Tamura,
Satoshi Hasegawa Yoshio Hayasaki, Koji Okajima, Yutaka Kodama, “Phototropin perceives35

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

temperature based on the lifetime of its photoactivated state ,” Proceedings of the National Academyof Sciences of the USA (PNAS) Vol. 114, No. 34, 9206–9211 (2017)25) Yoshio Hayasaki, Shin-ichi Fukuda, Satoshi Hasegawa, Saulius Juodkazis, “Two-color pump-probe
interferometry of ultra-fast light-matter interaction,” Scientific Reports 7, 10405 (2017).
26) Tetsuya Abe, Satoshi Hasegawa, Hidetomo Takahashi, Michiharu Ota, Yoshio Hayasaki, “In-process
debris removal in femtosecond laser processing,” Applied Physics A 123, 700 (2017).
27) Jung-Ping Liu, Tatsuki Tahara, Yoshio Hayasaki, and Ting-Chung Poon, “Incoherent digitalholography: a review,” Applied Science Vol. 8, Iss. 1, 143 (2018).

●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster presentation: PP,

seminar talk: ST）
1) *IS* Yoshio Hayasaki and Quang Duc Pham, “Optical frequency comb profilometry using a single
pixel camera,” SPIE Photonics Europe (Brussels, Belgium, April 14 - 17, 2014).
2) *IS* Yoshio Hayasaki, “Position measurements of an optically-trapped gold nanoparticle using atwilight-filed optical microscope,” 2014 Collaborative Conference on Materials Research (CCMR)(Seoul, Korea, June 23 – 27, 2014)3) *IS* Yoshio Hayasaki and Quang Duc Pham, “Optical frequency comb imaging using a single pixel
camera,” 13th Workshop on Information Optics (Neuchâtel, Switzerland July 7 – 11, 2014).
4) *IS* Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laser processing,” AOM2014 (Xi’an, China, Sep.
18-20, 2014).
5) *IS* Yoshio Hayasaki, “Invitation to holographic femtosecond laser nanofabrication,” The annual
International Conference on Manipulation, Manu-facturing and Measurement on the Nanoscale (3MNANO), (Taipei, Taiwan, 27-31 Oct, 2014).
6) *IS* Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, “Holographic vector-wave femtosecond laser processing,”
The annual International Conference on Manipulation, Manu-facturing and Measurement on the
Nanoscale (3M-NANO), (Taipei, Taiwan, 27-31 Oct, 2014).
7) *IS* Yoshio Hayasaki, “Holographic Position Measurements of A Nanoparticle,” Taiwan/Japan
Special Session on Digital Holography in Optics & Photonics Taiwan, the International Conference(OPTIC) 2014, (National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan, Dec. 4-5, 2014)8) *IS* Yoshio Hayasaki and Quang Duc Pham, “Optical frequency comb profilometry using a singlepixel camera composed of digital micro-mirror devices,” The 4th Japan-Korea Workshop on Digital
Holography and Information Photonics (DHIP 2014), (Naha, Okinawa, Dec. 16-18, 2014).
9) *IS* Yoshio Hayasaki and Shinji Ishikawa, “Digital super-resolution interference microscopy(DiSRIM), ”14th workshop on Information Optics (WIO2015), (Kyoto, June 1-6, 2015)10) *IS* Yoshio Hayasaki, “Optical frequency comb profilometry for large volume metrology,” The 2 nd
International Conference on Photonics Solutions (ICPS) (Dusit Thani Hotel, Hua Hin, Thailand, July
6-8, 2015)11) *IS* Yoshio Hayasaki, “Optical frequency comb imaging with a single-pixel camera,” The Eleventh
Finland-Japan Joint Symposium on Optics in Engineering (1-3 September 2015, Carelicum, Joensuu,
Finland).
12) *IS* Yoshio Hayasaki, “Holographic mapping of fluorescence nanoparticles,” The 5th Japan-Korea
Workshop on Digital Holography and Information Photonics 2015 (DHIP2015), (Gangneung, Korea,
Sep. 17-19, 2015).
13) *IS* Yoshio Hayasaki, “Optical frequency comb imaging based on a single-pixel camera,”International Symposium of Optical Security and 3D imaging, Metrology, and data Security,(Shenzhen, China, Sep. 26 - 29, 2015)14) *IS* Yoshio Hayasaki and Satoshi Hasegawa, “Holographic vector-wave femtosecond laser
processing,” The 5th conference on Advances in Optoelectronics and Micro/nano-optics (AOM 2015),(Hangzhou, China, Oct. 28-31, 2015)15) *IS* Kota Kumagai and Yoshio Hayasaki, Volumetric display with holographic parallel optical access,International Workshop on Holography and related technologies (IWH2015), (Naha, Dec. 1-3, 2015)16) *IS* Yoshio Hayasaki and Satoshi Hasegawa, Holographic manipulation of femtosecond laser pulses
for material processing, Optics & Photonics Taiwan, the International Conference (OPTIC 2015),(National Tsing Hua University (NTHU), Hsinchu, Taiwan, Dec. 4-6 2015).
17) *IS* Yoshio Hayasaki, “Holographic vector-wave femtosecond laser processing,” SPIE Photonics
West 2016, Proceedings of SPIE Vol. 9764, Complex Light and Optical Forces X (The Moscone36

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

Center San Francisco, California, USA, 13–18 Feb. 2016)18) *IS* Yoshio Hayasaki, “Three-dimensional mapping of gold nanoparticles,” Asia Pacific Laser
Symposium (APLS) 2016, (Jeju, Korea, May 11-15, 2016)19) *IS* Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, “Holographic manipulation of ultrashort laser pulses formaterial processing,” International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM2016),
Xi’an, China May 23-26, 2016)20) *IS* Yoshio Hayasaki, “Massively parallel femtosecond laser processing,” The 2nd workshop on
Progress on Ultrafast Laser Modifications of Materials (PULMM) (Neuchatel, Swizerland, 13-16 June,2016).
21) *IS* Yoshio Hayasaki and Kota Kumagai, “Volumetric display with holographic multi-photon
excitation,” SPIE/COS Photonics Asia. (Beijing International Convention Center Beijing, China, 12 14 October 2016)22) *IS* Yoshio Hayasaki, “Holographically-modulated femtosecond laser pulses and their applications,”
OSJ-OSA Joint Symposia (Tokyo Campus, Tsukuba University, October 30-31, 2016)23) *IS* Yoshio Hayasaki, “Holographic fluorescence mapping using space-division matching method,”International Workshop on Holography and related technologies (IWH2016), (Jiaoxi, Yilan, Taiwan,
Nov. 11 to 13, 2016)24) *IS* Yoshio Hayasaki & Kota Kumagai, “Volumetric display with holographic accesses,” Digital
Holography and Information Photonics (DHIP 2016 Sapporo), (Sapporo, Japan, Dec. 19-22, 2016).
25) *IS* Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laser processing and its applicationto biologicalmaterials,” SPIE Photonics West 2017, High-Speed Biomedical Imaging and Spectroscopy II: Toward
Big Data Instrumentation and Management (The Moscone Center San Francisco, California, USA, 31
Jan. –2 Feb. 2017)26) *IS* Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, “Line-shaped femtosecond laser pulses for large-areamachining,” SPIE Photonics West 2017, Proceedings of SPIE Vol. 10092, Laser-based Micro- andNanoprocessing XI (The Moscone Center San Francisco, California, USA, 31 Jan. –2 Feb. 2017)27) *IS* Yoshio Hayasaki, “Volumetric displays with holographic-control of femtosecond laser pulses,”
Applied Optics and Photonics China (AOPC2017), (Beijing, China, June 4-6, 2017)28) *IS* Yoshio Hayasaki, Kota Kumagai, Satoshi Hasegawa, “Holographic multi-photon excitations formaterial processing and volumetric display,” The 16th Workshop on Information Optics (WIO2017)(Interlaken Switzerland, July 3-7, 2017).
29) *IS* Satoshi Hasegawa, Kota Kumagai, Yoshio Hayasaki, “Holographic shaping of femtosecond laser
pulses and its applications,” The 5th Photonics Global Conference 2017 (PGC 2017) (Sands Expo andConvention Centre, Singapore, 31 July - 4 August 2017).
30) *IS* Yoshio Hayasaki, “Holographic shaping of femtosecond laser pulses for material processing andvolumetric display,” International Topical Meeting on Applied and Adaptive Optics (INTOPMAA17) (Indian Institute of Space Science & Technology, Thiruvananthapuram, India, Aug. 11-13, 2017).
31) *IS* Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Holographic manipulation of femtosecond laser pulses
for advanced material processing,” Advanced laser Technologies (ALT’17), (Busan, Korea Sep. 1015, 2017).
32) *IS* Yoshio Hayasaki and Kota Kumagai, Volumetric display using laser-induced bubbles,” JapanFinland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE’17), Sado, Niigata, Japan, Sep. 11-15, 2017).
33) *IS* Yoshio Hayasaki, Alois Herkommer, Topic 5: The Fabrication/Additive Manufacturing
Challenge,” Holomet 2017, (Stuttgart, Germany, Sep. 24-26, 2017).
34) *IS* Yoshio Hayasaki and Quang Duc Pham, “High-dynamic optical profilometer with frequency
comb profilometer and optical interferometer,” Intonational Symposium on Optomechatronic
Technologies (ISOT2017), (Tainan, Taiwan, Nov. 5-9, 2017)35) *IS* Yoshio Hayasaki and Kota Kumagai, “Volumetric bubble display,” International Workshop of
Holography (IWH2017), (Numazu, Japan, Nov. 22-24, 2017)36) *IS* Yoshio Hayasaki, “Volumetric bubble display with holographic drawing and ultrasonic erasing,”
Optics & Photonics Taiwan, the International Conference (OPTIC2017), (Kaoshung, Taiwan, Dec. 78, 2017).
37) *IS* Yoshio Hayasaki & Kota Kumagai, “Volumetric bubble display,” The 7th Korea-Japan Workshop
on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2017) (Daegue, Korea, Dec. 20-22, 2017).
38) *ST* Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laser processing” Seminar talk (Eindhoven
University of Technology, Holland, April 24, 2014)39) *ST* Yoshio Hayasaki, “Optical frequency comb profilometry using a single pixel camera” Seminar37平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

talk (Institut für Technische Optik (ITO), University of Stuttgartt, Germany, April 25, 2014)40) *ST* Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laser processing,” Invited lecture in Shanghai
Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) (Shanghai, China, Sep. 17, 2014).
41) *ST* Yoshio Hayasaki, “Holographic manipulation of femtosecond laser pulses,” Invited lecture in
National Taiwan Normal University (Taipei, Taiwan, Dec. 3, 2014).
42) *ST* Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laser processing and optical frequency comb
imaging,” Optical Science Center Seminor (Univ. Arizona, USA, Feb. 24, 2015).
43) *ST* Yoshio Hayasaki, “Holographic controls of femtosecond laser pulses for material processing
and volumetric display,” The wordkshop on Digital Holography (Shanghai University, China, June
21 - 22, 2015)44) *ST* Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laser processing," Seminar (Academic Sinica,
Taiwan, Nov. 14, 2016).
45) *ST* Yoshio Hayasaki, “Material processing and volumetric display using computer generated
hologram," Seminar (Feng Chia University, Taiwan, Nov. 15, 2016).
46) *ST* Yoshio Hayasaki, “CORE & DOE in Utsunomiya University," Seminar (Feng Chia University,
Taiwan, Nov. 16, 2016).
47) *ST* Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laser processing,” Seminar (EPFL Neuchâtel,Swizerland, July 1, 2017).
48) *ST* Yoshio Hayasaki, “Computer-generated holography, spatial light modulator, femtosecond laser
processing,” Seminar (Medizinische Universität Innsbruck, Austria, June 30, 2017).
49) *ST* Yoshio Hayasaki, “Information reseach laboratory,” Seminar at IOP lab (Prof. Chau-Jern
Cheng) (National Taiwan Normal University, Taiwan, Nov. 10, 2017).
50) *ST* Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Holographic vector wave femtosecond laser
processing,” The First Smart Laser Processing Conference 2014 (SLPC2014), (Yokohama, Japan,
April 22 - 24, 2014)51) *OP* Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Holographic vector wave femtosecond laser
processing,” The 15th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM2014),(Vilunius, Lithuania, June 17 - 20, 2014)52) *PP* Boaz Jessie Jackin, Hiroaki Miyata, Takanobu Baba, Takeshi Ohkawa, Kanemitsu Ootsu,
Takashi Yokota, Yoshio Hayasaki, Toyohiko Yatagai, “A decomposition method for fast calculationof large scale CGH on distributed machines” OSA Digital Holography and Three-Dimensional
Imaging(DH), (Seattle, Washington, USA, 13 - 17 July 2014).
53) *OP* Quang Duc Pham and Yoshio Hayasaki, “Application of two-frequency method to opticalfrequency comb profilometry for a long-depth object measurement,” OSA Digital Holography andThree-Dimensional Imaging(DH), (Seattle, Washington, USA, 13 - 17 July 2014).
54) *OP* Shinji Ishikawa and Yoshio Hayasaki, “Size measurement of nanostructure using digitalsuperresolution interference microscopy,” OSA Digital Holography and Three-Dimensional
Imaging(DH), (Seattle, Washington, USA, 13 - 17 July 2014).
55) *OP* Yoshio Hayasaki and Satoshi Hasegawa, “Holographic vector-wave femtosecond laser
processing,” 23rd Congress of the International Commission for Optics, (Santiago de Compostela,
Spain, Aug. 26-19,2014).
56) *OP* Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Three-dimensional femtosecond laser processing
using holographic vector wave,” 9th International Conference on Photo-Excited Processes andApplications (ICPEPA-9), (Matsue, Japan, Sep. 29 - Oct. 3, 2014).
57) *PP* Kazuki Sakuma, Satoshi Hasegawa, Hidetomo Takahashi, M. Ota, and Yoshio Hayasaki,“Holographic laser sweep for debris removal using line-shaped beam irradiation,” 9th International
Conference on Photo-Excited Processes and Applications (ICPEPA-9), (Matsue, Japan, Sep. 29 - Oct.
3, 2014).
58) *OP* Yoshio Hayasaki, Kazuki Sakuma, and Satoshi Hasegawa, “Holographic femtosecond laser
processing system with two spatial light modulators,” International Workshop on Holography and
Related Technologies (IWH2014), (Beijing Institute of Technology, Beijing, China, Oct. 15-17, 2014).
59) *OP* Yoshio Hayasaki and Kazufumi Goto, “Holographic position measurements of an opticallytrapped gold nanoparticle using twilight-field microscope,” International Symposium on
Optomechatronic Technologies (ISOT) 2014 (Washington Univ., Seattle, USA, Nov. 5-7, 2014).
60) *OP* Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laser processing with fullcontrol of phase distributions and polarization states of light” International Symposium on
Optomechatronic Technologies (ISOT) 2014 (Washington Univ., Seattle, USA, Nov. 5-7, 2014).

38平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書61) *PP* Kazufumi Goto and Yoshio Hayasaki, “Holographic position measurement of an opticallytrapped gold nanoparticle using twilight-field optical microscopy,” The 4th Japan-Korea Workshop
on Digital Holography and Information Photonics (DHIP 2014), (Naha, Okinawa, Dec. 16-18, 2014).
62) *PP* Kota Kumagai and Yoshio Hayasaki,“Volumetric display with a multilayered fluorescencescreen and holographic parallel optical access,” The 4th Japan-Korea Workshop on Digital
Holography and Information Photonics (DHIP 2014), (Naha, Okinawa, Dec. 16-18, 2014).
63) *PP* Kazufumi Goto and Yoshio Hayasaki, “Three-dimensional position measurements of gold
nanoparticles using low-coherence digital holographic microscope with twilight-field method,”
Digital Holography & 3-D Imaging (DH) 2015, (Shanghai, China, 24 - 28 May 2015)64) *PP* Kota Kumagai, Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Volumetric display with holographic
parallel two-photon excitations and multilayer fluorescence screen,” Digital Holography & 3-D
Imaging (DH) 2015, (Shanghai, China, 24 - 28 May 2015)65) *PP* Kazuki Sakuma, Tetsuya Abe, Satoshi Hasegawa, Hidetomo Takahashi, Michiharu Ota, andYoshio Hayasaki, “Holographic laser sweep using line-focused beam with optical time delay,” The 7thInternational Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP) 2015 (Kitakyushu, Japan,
May 26 - 29, 2015).
66) *OP* Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Four-dimensional femtosecond laser processing,”
The 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP) 2015 (Kitakyushu,
Japan, May 26 - 29, 2015).
67) *OP* Shinji Ishikawa and Yoshio Hayasaki, “Digital super-resolution microscopy using examplebased algorithm,” SPIE Optical Metrology, Optical Measurement Systems for Industrial Inspection
IX (Munich, Germany, June 22-15, 2015).
68) *OP* Kazufumi Goto, Takumi Yanagawa, Ryosuke Abe, and Yoshio Hayasaki, “Holographic
position measurements of an optically-trapped nanoparticle,” SPIE Optical Metrology, Optical
Measurement Systems for Industrial Inspection IX (Munich, Germany, June 22-15, 2015).
69) *OP* Kazufumi Goto and Yoshio Hayasaki, “Three-dimensional motion detection of a sub-50 nm
gold nanoparticle,” The 2nd International Conference on Photonics Solutions (ICPS) (Dusit Thani
Hotel, Hua Hin, Thailand, July 6-8, 2015)70) *OP* Yoichi Ochiai, Kota Kumagai, Takayuki Hoshi, Jun Rekimoto, Satoshi Hasegawa, and Yoshio
Hayasaki: Fairy Lights in Femtoseconds: Aerial and Volumetric Graphics Rendered by Focused
Femtosecond Laser Combined with Computational Holographic Fields, Proc. ACM SIGGRAPH 2015,
Emerging Technologies, accepted, Los Angeles, California (USA), 9-13 Aug., 2015.
71) *OP* Yoichi Ochiai, Kota Kumagai, Takayuki Hoshi, Jun Rekimoto, Satoshi Hasegawa, and Yoshio
Hayasaki: Fairy Lights in Femtoseconds: Aerial and Volumetric Graphics Rendered by Focused
Femtosecond Laser Combined with Computational Holographic Fields, Proc. ACM SIGGRAPH 2015,
Posters, accepted, Los Angeles, California (USA), 9-13 Aug., 2015.
72) *OP* Yoichi Ochiai, Kota Kumagai, Takayuki Hoshi, Jun Rekimoto, Satoshi Hasegawa, and Yoshio
Hayasaki: Fairy Lights in Femtoseconds: Aerial and Volumetric Graphics Rendered by Focused
Femtosecond Laser Combined with Computational Holographic Fields, Proc. ACM SIGGRAPH 2015,
Talks, accepted, Los Angeles, California (USA), 9-13 Aug., 2015.
73) *OP* Quang Duc Pham and Yoshio Hayasaki, “Spatiotemporal link in optical frequency comb
imaging,” JSAP-OSA Joint Symposia 2015(Kyoto, Sep. 15, 2015).
74) *OP* Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Holographic vector-wave femtosecond laser
processing for fabrication of orientation-controlled nanostructures,” International Symposium on
Optomechatronic Technologies (ISOT) 2015 (Neuchâtel, Swizerland, Oct. 14-16, 2015).
75) *OP* Ryosuke Abe and Yoshio Hayasaki, “Holographic mapping of fluorescent nanoparticles,”
SPIE/OSJ Biophotonics Japan (Tokyo, Oct. 26-27, 2015).
76) *OP* Jackin Boaz Jessie, Shinpei Watanabe, Takeshi Ohkawa, Kanemitsu Ootsu, Takashi Yokota,
Yoshio Hayasaki, Toyohiko Yatagai, Takanobu Baba, “Decomposition method for acceleration oflarge scale CGH calculation on distributed computing machines, Proceedings of SPIE Vol. 9771,
Practical Holography XXX: Materials and Applications (The Moscone Center, San Francisco,California, USA, Feb. 13–18, 2016).
77) *OP* Quang Duc Pham, Yoshio Hayasaki, “Frequency comb-based depth imaging assisted by a lowcoherence optical interferometer,” Proceedings of SPIE Vol. 9899, 2016 SPIE Photonics Europa,(Brussel, Belgium, April 4-7, 2016)78) *PP* Siti Nabilah Hassan, Kazufumi Goto, and Yoshio Hayasaki, “Holographic mapping of gold39

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

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nanoparticles based on twilight-field holographic microscopy,” The 3rd Optical Manipulation
Conference (OMC'16) (Pacifico Yokohama, May 18-20, 2016)*PP* Ryosuke Abe, Masashi Iwanaga, Hitoshi Miyakawa, Yoshio Hayasaki, “Holographic
fluorescence mapping using space-division matching,” The 2nd Biomedical Imaging and Sensing
Conference (BISC'16) (Pacifico Yokohama, May 18-20, 2016)*OP* Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, “Fabrication of nano-periodic structures with holographic
line-shaped vector beams,” The Second Smart Laser Processing Conference 2016(SLPC2016)(Pacifico Yokohama, May 18-20, 2016)*PP* Tetsuya Abe, Satoahi Hasegawa, Hidetomo Takahashi, Yoshio Hayasaki, “In-process debris
removal based on dual polarizations with optical time delay and holographic beam shaping,” The
Second Smart Laser Processing Conference 2016(SLPC2016) (Pacifico Yokohama, May 18-20,
2016)*OP* Kota Kumagai, Yoshio Hayasaki, “Holographic-laser-drawing volumetric display,” 14th
International Conference on Industrial Informatics (IEEE-INDIN 2016 France), (Futurscope-Poitiers,
France, July 18-21, 2016)*PP* Kota Kumagai and Yoshio Hayasaki, “Bubble Display: volumetric graphics in high-viscosity
liquid rendered by holographic femtosecond laser-induced bubbles,” 3D Image Acquisition and
Display: Technology, Perception and Applications (Heidelberg, Germany, July 25 - 28, 2016)*PP* Siti Nabilah Hassan, Kazufumi Goto, and Yoshio Hayasaki, “Holographic mapping of gold
nanoparticles for nanotopography,” Digital Holography and Three-Dimensional Imaging (DH) 2016,(Heidelberg, Germany, July 25 - 28, 2016)*OP* Nabila Makhtar, Quang Duc Pham, Yasuhiro Mizutani, Yoshio Hayasaki, “Optical frequency
comb profilometry based on a single-pixel phase imaging,” SPIE. Optics+Photonics 2016, (SanDiego
Aug. 28 - Sep 3, 2016)*PP* Ryosuke Abe, Yoshio Hayasaki, “Three-dimensional mapping of fluorescence point sources
using self-interferencedigital holography with space-division matching method,” JSAP-OSA Joint
Symposia 2016 (Nigata, Sep 14, 2016)*OP* Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, “Parallel femtosecond laser processing with more than
1000 beams” International Symposium on Optomechatronic Technology (ISOT 2016 Itabashi Tokyo),(Itabashi, Tokyo, Nov. 7-9, 2016)*PP* Cao Hoai Vu, Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, “Femtosecond laser processing oftransparent materials using a diffractive nonparabolic lens,” International Symposium on
Optomechatronic Technologies (ISOT 2016 Itabashi Tokyo), (Itabashi, Tokyo, Nov. 7-9, 2016)*PP* Kazuki Ota and Yoshio Hayasaki, “Profilometry using a complex-amplitude single-pixel
camera,” International Symposium on Optomechatronic Technologies (ISOT 2016 Itabashi Tokyo),(Itabashi, Tokyo, Nov. 7-9, 2016)*PP* Kota Kumagai, Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Holographic femtosecond laserinduced bubble display,” Global student conference 2016 (Suita, Osaka, Nov. 28-29, 2016).
*PP* Kazuki Ota and Yoshio Hayasaki, “Complex-amplitude single-pixel camera”,Global Student
Conference 2016, (Photonics Center, Osaka, Japan, Nov.28-29,2016)*PP* Shohei Ishiguro and Yoshio Hayasaki, “Resolution improvement of near-infrared image using
visible phase image,” Digital Holography and Information Photonics (DHIP 2016 Sapporo), (Sapporo,
Japan, Dec. 19-22, 2016).
*PP* Siti Nabilah Hassan, Misato Okamoto-Miyakawa, Yoshio Hayasaki, “Observation of stained
biological sample using wavelength scanning digital holography,” The 6th Korea-Japan Workshop on
Digital Holography and Information Photonics (DHIP2016), (Sapporo, Japan, Dec. 19-22, 2016).
*PP* Quang Duc Pham and Yoshio Hayasaki, “Image-Based Link between Frequency Comb
Profilometer and Optical Interferometer,” Information Phtotonics 2017 (Yokohama, Apr. 17-21,
2017).
*PP* Hitoshi Ogawa, Ryosuke Abe, and Yoshio Hayasaki, “Holographic Fluorescence Mapping
Using Space-Division Matching Method,” Information Phtotonics 2017 (Yokohama, Apr. 17-21,
2017).
*PP* Kazuki Ota and Yoshio Hayasaki, “In-Line Interference Phase Imaging Using a Single-Pixel
Camera,” Information Phtotonics 2017 (Yokohama, Apr. 17-21, 2017).
*PP* Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki, “Femtosecond Laser Microdissection of BiologicalTissues Using Computer- Generated Hologram,” Information Phtotonics 2017 (Yokohama, Apr. 1721, 2017).

40平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書98) *OP* Kota Kumagai and Yoshio Hayasaki, “Holographic Optical Access for Rendering Volumetric
Bubble Graphics,” Information Phtotonics 2017 (Yokohama, Apr. 17-21, 2017).
99) *OP* Kota Kumagai, Yoshio Hayasaki, “Updatable bubble display,” Digital Holography & 3-D
Imaging (DH), (Jeju Island, South Korea, May 29-June 1, 2017).
100) *OP* Qunag Duc Pham and Yoshio Hayasaki “Frequency comb profilometer with high axial
resolution using spatial matching method,” Digital Holography & 3-D Imaging (DH), (Jeju Island,South Korea, May 29-June 1, 2017).
101) Ibuki Yamaguchi, Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, “Estimation of diffractive optics fabricatedinside glass using a femtosecond laser,” Laser Precision Microfabrication (LPM2017) (Toyama, Japan,
June 5-8, 2017).
102) *OP* Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, “Femtosecond laser processing of biological tissues using
computer-generated hologram,” Laser Precision Microfabrication (LPM2017) (Toyama, Japan, June
5-8, 2017).
103) *OP* Yoshio Hayasaki and Kazuki Ota, “Phase imaging using a single-pixel camera,” SPIE. Optical
Metrology (OM101), (Munich, Germany, June 26-29, 2017)104) *OP* Kota Kumagai and Yoshio Hayasaki, “Volumetric graphics in liquid using holographic
femtosecond laser pulse excitations,” SPIE. Digital Optical Technologies 2017, (Munich, Germany,
June 26-29, 2017)105) *PP* Kota Kumagai, Yoshio Hayasaki, “Multilayer Fluorescent Three-Dimensional Volumetric
Display,” The 16th Workshop on Information Optics (WIO2017) (Interlaken Switzerland, July 3-7,2017).
106) *PP* Kota Kumagai, Yoshio Hayasaki, “Three-Dimensional Bubble Display with Holographic Laser
Drawing and Ultrasonic Easing,” 24th Congress of the International Commission for Optics (ICO-24)(Tokyo, Japan, Aug. 21-25, 2017).
107) *PP* Hitoshi Ogawa, Ryousuke Abe, Yoshio Hayasaki, “Position Measurement of Fluorescence
Nanoparticles Using Incoherent Digital Holography,” 24th Congress of the International Commission
for Optics (ICO-24) (Tokyo, Japan, Aug. 21-25, 2017).
108) *OP* Yoshio Hayasaki and Quang Duc Pham, “Fused phase image obtained from frequency comb
profilometer and optical interferometer,” FiO/LS 2017, (Washington, USA, Sep. 17-21, 2017)109) *PP* Kazuki Ota, Yoshio Hayasaki Phase imaging using a complex-amplitude single-pixel camera,
IONS Okinawa 2017 (Naha, Oct. 25-27, 2017).
110) *OP* Yoshio Hayasaki, Shin-ichi Fukuda, Satoshi Hasegawa, and Saulius Juodkazis, “ Two-color
pump-probe digital holography,” OSJ - OSA Joint Symposia on Nanophotonics and Digital Photonics(Tokyo, Oct. 30 - 31, 2017)111) *OP* Kota Sunayama, Hitoshi Miyakawa, and Yoshio Hayasaki, “Size measurement of Daphnia pulex
using digital holography,” International Symposium on Optomechatronic Technologies (ISOT2017),(Tainan, Taiwan, Nov. 5-9, 2017)112) *PP* Cao Hoai Vu, Satoshi Hasegawa(1), Yusuke Ogura, Jun Tanida, and Yoshio Hayasaki, “Proximity
amplitude and phase control for beam reduction using computer-generated hologram,” 22nd
Microoptics Conference (MOC2017), (Tokyo, Nov. 19-22, 2017).
113) *PP* Siti Nabilah Hassan1), Misato Okamoto-Miyakawa2), Yoshio Hayasaki, “Bio-imaging using
hyperspectral digital holography,” International Workshop of Holography (IWH2017), (Numazu,Japan, Nov. 22-24, 2017)114) *PP* Ryo Sato, Kazuki Ota and Yoshio Hayasaki, “Spectral imaging based on single pixel camera,” The
7th Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2017) (Daegue,
Korea, Dec. 20-22, 2017).

●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1) 「招待」早崎芳夫, ファムドッククアン, “単一画素カメラを用いた光周波数コム形状計測”
光設計研究グループ 第 54 回研究会（宇都宮大学，2014 年 7 月 25 日).
2) 「招待」早崎芳夫, “ホログラフィックレーザー加工技術の高度化と産学連携による推進” とちぎ光産業振興協議会主催光融合技術イノベーションセンター研究成果発表会(マロニエプ
ラザ，宇都宮，2014 年 9 月 8 日).
3) 「招待」早崎芳夫，「若手研究者のセルフプロモーション 2014」， 第 15 回情報フォトニ
クス研究グループ研究会（秋合宿) (京都，2014 年 9 月 22 - 24 日）.

41平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

4) 「招待」長谷川 智士,早崎 芳夫, “ホログラフィックベクトル波フェムト秒レーザー加工,”
Optics and Photonics Japan 2014 (東京，2014 年 11 月 5 日-7 日).
5) 「招待」早崎芳夫, “ホログラフィックフェムト秒レーザー加工の進展,”レーザー加工学会第82 回レーザ加工学会講演会 (独立行政法人産業技術総合研究所 臨海副都心センター別館,
2015 年 1 月 13 日)
6) 「招待」長谷川智士, 早崎芳夫，“ホログラフィックベクトル波フェムト秒レーザー加工”第83 回レーザー加工学会講演会, (2015 年 6 月 11 日)
7) 「招待」早崎芳夫，“計算機ホログラムと空間光変調素子の使い方,” 産業技術研究所でのセミナートーク(2015 年 8 月 20 日).
8) 長谷川智士, 早崎芳夫, “アクティブ波面制御を有するホログラフィックフェムト秒レーザー加工,” Optics & Photonics Japan 2015 (筑波大学東京キャンパス文京校舎, 2015 年 11 月 5-7
日).
9) 「招待」早崎芳夫, “自己干渉型ディジタルホログラフィを用いた蛍光ナノ粒子の 3 次元マッピング,” Optics and Photonics Japan 2016 (筑波大学東京キャンパス文京校舎，2016 年 10 月
30~11 月 2 日)．
10) 「招待」早崎芳夫, “空間光変調素子の使い方と留意点,” Optics and Photonics Japan 2017 (筑波大学東京キャンパス文京校舎，2016 年 10 月 30~11 月 2 日)．
他，企業セミナー8 件，招待講演 7 件，一般講演 147 件●著書，総説，解説等
1) 「著書」早崎芳夫 編，ディジタルホログラフィ, 朝倉書店(2016 年 10 月 28 日)
2) 「解説」長谷川智士, 早崎芳夫，ホログラフィックベクトル波フェムト秒レーザー加工, 機械の研究, Vol. 67, No. 9, pp. 738-744 (2015).
3) 「解説」Kota Kumagai and Yoshio Hayasaki, "Volumetric display created by holographic laser
drawing," SPIE Newsroom (11 July 2016).
4) 「学会報告」早崎芳夫，DH2014 ショート速報 [ホログラフィの進展]，一般財団法人 光産業技術振興協会,国際会議速報 H26-No.16
5) 「記事」早崎芳夫，新刊紹介コーナー 光学技術の辞典（黒田和男，荒木啓介，大木裕史，
武田光夫，森伸芳，谷田貝豊彦 編），朝倉書店（2015 年 2 月）
6) 「学会誌巻頭言」早崎芳夫, 巻頭言“光学誌のチェンジ，”光学誌 第 46 巻, 第 6 号 (2017).
7) 「学会報告」Yoshio Hayasaki, “Report on OPIC Information Photonics (IP'17),” レーザー研究，
第 45 巻第 8 号 (2017).
8) 「学会誌巻頭言」早崎芳夫， “共同研究の楽しみ” ，光技術コンタクト第 55 巻， 第 11 号
(2017).

●特許（外国，国内，公開，出願）なし●受賞
1) Satoshi Hasegawa & Yoshio Hayasaki The SLPC2014 Outstanding Paper Award (Poster), (2014年4月23日）
2) Satoshi Hasegawa and Yoshio, Hayasaki, Koh Young Best Paper Award 2014, S. Hasegawa and Y.
Hayasaki, “Holographic vector wave femtosecond laser processing” Int. J. Optomech. 18, 73 (2014).
(2014 年 11 月 6 日)
3) Yoichi Ochiai, Kota Kumagai, Takayuki Hoshi, Jun Rekimoto, Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki,“Fairy Lights” Laval Virtual Awards, Industrial Design & Simulation, (2015 年 4 月 8 日).
4) 2015 年グットデザイン賞, 落合陽一, 早崎芳夫, 熊谷幸汰, 星貴之, 長谷川智士, 空中プラ
ズマ触覚映像描画装置(2015 年 9 月 8 日).
5) 経済産業省 Innovative Technologies 2015 採択「フェアリーライツ」（落合陽一，熊谷幸汰，星貴之，長谷川智士，早崎芳夫），2015 年 10 月．

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

6) アジアデジタルアートアワード，インタラクティブアート部門，優秀賞， 落合陽一，熊谷幸汰, 星貴之, 長谷川智士, 早崎芳夫，Fairy Lights in Femtoseconds (2016 年 2 月 28 日)
7) Yoichi Ochiai，Kota Kumagai，Takayuki Hoshi，Jun Rekimoto，Satoshi Hasegawa，Yoshio Hayasaki,
Ars Electronica Festival 2016, Prix Ars Electronica / Interactive Art + / Honorary Mentions, (3.2016).
8) 「学生受賞」Kota Kumagai, DHIP2014 Outstanding Poster paper award (2014 年 12 月 18 日）
9) 「学生受賞」Kazuki Sakuma, The ICPEPA-9 Outstanding Student Paper Award (poster) (2014年10月2日）
10) 「学生受賞」第5回一般社団法人電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究会, 優秀発表賞,
阿部哲也，佐久間和輝，長谷川智士, 早崎芳夫 (2015年3月3日）
11) 「学生受賞」佐久間和樹，平成26年度宇都宮大学学生表彰(2015年3月17日）
12) 「学生受賞」熊谷幸汰， 平成26年度宇都宮大学学生表彰(2015年3月17日）
13) 「学生受賞」佐久間和樹，宇都宮大学学業奨励奨学金(2015年3月24日）
14) 「学生受賞」後藤和史，第12回「学生＆企業研究発表会」，株式会社中村製作所賞，光補足した金ナノ粒子をプローブとした形状・物性の同時計測可能な顕微鏡の開発 (2015年11月28日)15) 「学生受賞」熊谷幸汰，宇都宮大学学業奨励奨学金 (2016年3月19日）
16) 「学生受賞」熊谷幸汰，平成27年度宇都宮大学学生表彰 (2016年3月19日）
17) 「学生受賞」熊谷幸汰，HODIC鈴木岡田記念賞(技術部門奨励賞) (2016年6月2日). 受賞論文: 熊谷幸汰，共著者：落合陽一，星貴之，長谷川智士，早崎芳夫，受賞論文：ホログラフィック並列光アクセス型ボリュームディスプレイ,” HODIC Circular Vol. 36, No.1 (2015).
18) 「学生受賞」Nabila Makhtar, Officer Travel Grant Award for SPIE Optics + Photonics (2016年8月26日)
19) 「受賞」長谷川智士, 2016年度コニカミノルタ光みらい奨励金 (2016年11月2日）
20) 「学生受賞」Kazuki Ota, Best Student Award, International Society of Optomechatronic
Technologies 2016 Itabashi Tokyo. 受賞論文: Profolemetry using a complex-amplitude single
pixel camera” (2016年11月10日）
21) 「学生受賞」熊谷幸汰，第13回「学生＆企業研究発表会」(大学コンソーシアムとちぎ)，
金賞，バブルボリュームディスプレイ(2016年11月27日)
22) 「学生受賞」太田一毅， 日本光学会，情報フォトニクス研究グループ，第10回関東学生研究論文講演会，優秀講演賞，ホログラフィック照明を有する単一画素カメラ(2016年3月7日)23) 「学生受賞」カオホアイブ， 日本光学会，情報フォトニクス研究グループ，第10回関東
学生研究論文講演会，優秀講演賞， 長焦点深度を有する回折型非球面レンズを用いた透明材料のフェムト秒レーザー加工(2016年3月7日)
24) 「学生受賞」阿部怜佑, 先端光工学専攻，優秀賞（ミツトヨ賞）
25) 「学生受賞」阿部哲也, 先端光工学専攻，優秀賞（ミツトヨ賞）
26) 「学生受賞」石黒将平, 先端光工学専攻，優秀賞（フォトロン賞）
27) 「学生受賞」Nur Nabila Binti Mohd Makhtar, 平成28年度工学部長・工学研究科長表彰 (2017年
3月21日)
28) 「学生受賞」太田一毅, 平成28年度宇都宮大学学生表彰(学術研究活動) (2017年3月17日)
29) 「学生受賞」熊谷幸汰, 平成28年度宇都宮大学学生表彰(学術研究活動) (2017年3月17日)
30) 「学生受賞」熊谷幸汰, 平成28年度宇都宮大学学生表彰(社会活動) (2017年3月17日)31) 「学生受賞」小野田涼, 日本光学会，情報フォトニクス研究グループ，第11回関東学生研究
論文講演会 優秀講演賞 (2017年3月7日)
32) 「学生受賞」熊谷幸汰, 2017年度コニカミノルタ光みらい奨励金, “描きかえ可能なバブル
ボリュームディスプレイ”, 300,000円，(2017年9月28日)
33) 「学生受賞」太田一毅, 第14回学生＆企業研究発表会, 宇都宮機器賞, “複素振幅型単一画素カメラ” (2017年12月2日)34) 「学生受賞」熊谷幸汰，日本学術振興会 育志賞 (2018年3月6日)

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1) 「共同」早崎芳夫，2,000千円「フェムト秒レーザを用いた、半導体加工方法 」A社（平成26年）
2) 「共同」早崎芳夫，1,000千円「計算機ホログラフィの設計方法」P社（平成27年)
3) 「奨学」早崎芳夫，1,500千円「計算機ホログラフィの設計方法」S社（平成29年)●学生教育（主任指導）
博士後期課程
平26年度
平27年度
平28年度
平29年度

D3：1名，D2：1名，D1：2名
D3：1名，D2：1名，D1：2名
D3：1名，D2：1名，D1：2名
D3：1名，D2：2名，D1：1名

博士前期課程
平26年度
平27年度
平28年度
平29年度

M2：5名，M1：3名
M2：5名，M1：3名
M2：5名，M1：3名
M2：3名，M1：3名●CDIプロジェクト関連の成果についての特記事項なし

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45

%#/Fbf平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－５
中赤外レーザーによる非侵襲生体細胞観察システムの開発（担当者）東口 武史●プロジェクト研究成果概要(1) 高出力中赤外レーザーの開発
EUV (Extreme ultraviolet) と呼ばれる波長 13.5 nm や BEUV (beyond EUV) と呼ばれる波長 6.x nm の光は，次世代半導体リソグラフィー用光源として，研究されている．それらの波長を持つ光を生成する方法は多々あるが，金属ターゲットにレーザーを照射することによって，プラズマを生成する方式 (laser-produced plasma: LPP) は，装置の小型化や高効率化の面から利用されることが多く，我々の研究室でも採用している．LPP に用いるレーザ
ーには，波長が 1.06 m の Nd:YAG レーザーを用いることが多いが，波長が 10.6 m の CO2レーザーを用いると，光学的厚みが Nd:YAG LPP と比較して薄くなることから，スペクトルの形状が大きく変わることが観測されている．EUV 光源の概念を拡張し，実験室系での
軟 X 線顕微鏡用光源についての研究も実施した．
CO2 LPP 光源では，CO2 レーザーを短パルス化かつ高強度化することが必要である．一
般的な発振におけるパルス幅はs 程度，Q スイッチにより 10-20 ns 程度のパルス幅になるが，プラズマ光源を高温化するためには，更なる短パルス化が必要である．研究例が多い
CO2 レーザーであるが，我々は EUV 光源や水の窓軟 X 線光源のプラズマ加熱用レーザーとして開発した．
(2) 重元素多価イオンプラズマ軟 X 線光源のスペクトルの評価
水の中の生きたままの生体細胞をシングルショット撮影できる卓上型水の窓軟 X 線 (波長 2.3-4.4 nm) 顕微鏡の実現を目標として，中赤外レーザーを用いるレーザー生成重元素
多価イオンプラズマ高輝度光源を開発した．重元素プラズマ光源の高輝度化のためには，UTA (unresolved transition array) スペクトル構造を最適化する必要があり，光源の放射過程を明らかにする必要がある．水の窓軟 X 線出力は，2.3—4.4 nm の波長範囲におけるスペ
クトルの波長積分に対応する．レーザーの強度が同程度のとき，40Zr や 42Mo の出力は，79Au，
82Pb，83Bi よりも強く，レーザー強度を変えた場合も同様の傾向であった．

(3) 水の窓軟 X 線顕微鏡の構築
水の窓軟 X 線を用いた生体細胞の撮影をシングルショット，すなわちフラッシュ撮影
することは小型の実験室規模では未だに実現されていないのが現状であり，水の窓軟 X
線光源には単一ショットで撮影できる明るさと照射時間を短くすることも求められてい46

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書る．しかしながら，1 パルスあたりのエネルギーが小さいため，多重ショットを駆使して試料撮影が行われており，撮影には最短でも 1 分程度を要している．このため，ターゲットを氷結固定化などの工夫を施さなければならない状況にある．このような中，重元素
多価イオンプラズマによる UTA スペクトル光源が実験室規模の光源になり得るのではないかと考え，軟 X 線顕微鏡との接続試験を行った．
●原著論文（外国，国内）
1) Hayato Ohashi, Takeshi Higashiguchi, Yuhei Suzuki, Goki Arai, Yukitoshi Otani, Toyohiko
Yatagai, Bowen Li, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Weihua Jiang, Akira Endo, Hiroyuki
A. Sakaue, Daiji Kato, Izumi Murakami, Naoki Tamura, Shigeru Sudo, Fumihiro Koike,
and Chihiro Suzuki, “Quasi-Moseley’s law for strong narrow bandwidth soft x-ray sources
containing higher charge-state ions,” Applied Physics Letters, Vol. 104, pp.
234107-1-234107-5 (2014)
2) Kensuke Yoshida, Shinsuke Fujioka, Takeshi Higashiguchi, Teruyuki Ugomori, Nozomi
Tanaka, Hayato Ohashi, Masato Kawasaki, Yuhei Suzuki, Chihiro Suzuki, Kentaro Tomita,
Ryoichi Hirose, Takeo Ejima, Masaharu Nishikino, Atsushi Sunahara, Enda Scally, Bowen
Li, Tatsuya Yanagida, Hiroaki Nishimura, Hiroshi Azechi, and Gerry O’Sullivan, “Efficientextreme ultraviolet emission from multiple laser-produced one-dimensional sphericalplasmas,” Applied Physics Express, Vol. 7, pp. 086202-1-086202-4 (2014)
3) Amitava Roy, Goki Arai, Hiroyuki Hara, Takeshi Higashiguchi, Hayato Ohashi, Atsushi
Sunahara, Bowen Li, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Taisuke Miura, Tomas Mocek, andAkira Endo, “Evolution of laser-produced Sn extreme ultraviolet source diameter for
high-brightness source,” Applied Physics Letters, Vol. 105, pp. 074103-1-074103-4 (2014)
4) Takeshi Higashiguchi, Mami Yamaguchi, Takamitsu Otsuka, Takeshi Nagata, Hayato
Ohashi, Bowen Li, Rebekah D’Arcy, Padraig Dunne, and Gerry O’Sullivan, “Enhancementof the extreme ultraviolet emission from a potassium plasma by dual laser irradiation,”
Review of Scientific Instruments, Vol. 85, pp. 096102-1-096102-3 (2014)
5) Chihiro Suzuki, Fumihiro Koike, Izumi Murakami, Naoki Tamura, Shigeru Sudo, Hiroyuki
Sakaue, Nobuyuki Nakamura, Shigeru Morita, Motoshi Goto, Daiji Kato, Tomohide
Nakano, Takeshi Higashiguchi, Colm Harte, and Gerry O'Sullivan, “EUV spectroscopy ofhighly charged high Z ions in the Large Helical Device plasmas,” Physica Scripta, Vol. 89,
pp. 114009-1-114009-7 (2014)
6) Thanh-Hung Dinh, Yuhei Suzuki, Ryouichi Hirose, Hiroyuki Hara, Hayato Ohashi, Padraig
Dunne, Gerry O’Sullivan, Atsushi Sunahara, and Takeshi Higashiguchi, “Development of a
volume-limited dot target for a high brightness extreme ultraviolet microplasma source,”
Review of Scientific Instruments, Vol. 85, pp. 116104-1-116104-3 (2014)7) Toshitaka Wakayama, Takeshi Higashiguchi, Hiroki Oikawa, Kazuyuki Sakaue, Masakazu
Washio, Motoki Yonemura, Toru Yoshizawa, J. Scott Tyo, and Yukitoshi Otani,“Determination of the polarization states of an arbitrary polarized terahertz beam: Vectorial
vortex analysis,” Scientific Reports, Vol. 5, pp. 9416-1-9416-9 (2015)8) Kensuke Yoshida, Shinsuke Fujioka, Takeshi Higashiguchi, Teruyuki Ugomori, Nozomi
Tanaka, Masato Kawasaki, Yuhei Suzuki, Chihiro Suzuki, Kentaro Tomita, Ryoichi Hirose,
Takeo Ejima, Hayato Ohashi, Masaharu Nishikino, Atsushi Sunahara, Bowen Li, Padraig
Dunne, Gerry O’Sullivan, Tatsuya Yanagida, Hiroshi Azechi, and Hiroaki Nishimura,“Density and x-ray emission profile relationships in highly ionized high-Z laser-produced
plasmas,” Applied Physics Letters, Vol. 106, pp. 121109-1-121109-4 (2015)9) Gerry O’Sullivan, Bowen Li, Padraig Dunne, Paddy Hayden, Deirdre Kilbane, Ragava
Lokasani, Elaine Long, Hayato Ohashi, Fergal O’Reilly, John Sheil, Paul Sheridan, Emma
Sokell, Chihiro Suzuki, Elgiva White, and Takeshi Higashiguchi, “Sources for Beyond
Extreme Ultraviolet Lithography and Water Window Imaging,” Physica Scripta, Vol. 90, pp.
054002-1-054002-8 (2015)47

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

10) 鈴木千尋，村上泉，小池文博，東口 武史，大橋隼人，「TESPEL を利用した原子分子過程研究」プラズマ・核融合学会誌, Vol. 91, pp. 285-290 (2015)11) Hayato Ohashi, Takeshi Higashiguchi, Yuhei Suzuki, Goki Arai, Bowen Li, Padraig Dunne,
Gerry O’Sullivan, Hiroyuki A. Sakaue, Daiji Kato, Izumi Murakami, Naoki Tamura,
Shigeru Sudo, Fumihiro Koike, and Chihiro Suzuki, “Characteristics of x-ray emission fromoptically thin high-Z plasmas in soft x-ray region,” Journal of Physics B, Vol. 48, pp.
144011-1-144011-7 (2015)12) Gerry O’Sullivan, Bowen Li, Rebekah D’Arcy, Padraig Dunne, Paddy Hayden, Deirdre
Kilbane, Tom McCormack, Hayato Ohashi, Fergal O’Reilly, Paul Sheridan, Emma Sokell,
Chihiro Suzuki, and Takeshi Higashiguchi, “Spectroscopy of highly charged ions and its
relevance to EUV and soft x-ray source development,” Journal of Physics B, Vol. 48, pp.
144025-1-144025-16 (2015)13) Tao Wu, Takeshi Higashiguchi, Bowen Li, Yuhei Suzuki, Goki Arai, Thanh-Hung Dinh,
Padraig Dunne, Fergal O’Reilly, Emma Sokell, Luning Liu, and Gerry O’Sullivan,“Analysis of extreme ultraviolet spectra from laser produced rhenium plasmas,” Journal of
Physics B, Vol. 48, pp. 165005-1-165005-8 (2015)14) Bowen Li, Hiroyuki Hara, Yuhei Suzuki, Goki Arai, Takeshi Higashiguchi, Hayato Ohashi,
Weihua Jiang, Tetsuya Makimura, Hiroyuki A. Sakaue, Chihiro Suzuki, Daiji Kato, Izumi
Murakami, Padraig Dunne, Elaine Long, Paul Sheridan, Ximeng Chen, and GerryO’Sullivan, “Properties of the extreme ultraviolet emission from germanium and gallium
plasmas,” Journal of Applied Physics, Vol. 118, 073302-1-073302-8 (2015)15) Toshitaka Wakayama, Hiroki Oikawa, Atsushi Sasanuma, Goki Arai, Yusuke Fujii,
Thanh-Hung Dinh, Takeshi Higashiguchi, Kazuyuki Sakaue, Masakazu Washio, Taisuke
Miura, Akihiko Takahashi, Daisuke Nakamura, Tatsuo Okada, Motoki Yonemura, andYukitoshi Otani, “Generation of radially polarized high energy mid-infrared optical vortex
by use of a passive axially symmetric ZnSe waveplate” Applied Physics Letters, Vol. 107,
pp. 081112-1-081112-5 (2015)16) Thanh-Hung Dinh, Yuhei Suzuki, Goki Arai, Bowen Li, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan,
Shinsuke Fujioka, Noboru Hasegawa, Tetsuya Kawachi, Masaharu Nishikino, and Takeshi
Higashiguchi, “Temporal behavior of unresolved transition array emission in water window
soft x-ray spectral region from multiply charged ions,” Applied Physics Letters, Vol. 107,
pp. 121101-1-121101-5 (2015)17) Gerry O’Sullivan, Padraig Dunne, Takeshi Higashiguchi, Bowen Li, Luning Liu, Ragava
Lokasani, Elaine Long, Hayato Ohashi, Fergal O’Reilly, Paul Sheridan, Emma Sokell,
Chihiro Suzuki, and Tao Wu, “Spectroscopy for identification of plasma sources forlithography and water window imaging,” Journal of Physics: Conference Series, Vol. 635,
pp. 092037-1-092037-1 (2015)18) Hiroyuki Hara, Goki Arai, Thanh-Hung Dinh, Weihua Jiang, Taisuke Miura, Akira Endo,
Takeo Ejima, Bowen Li, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Atsushi Sunahara, and Takeshi
Higashiguchi, “Numerical evaluation of a 13.5-nm high-brightness microplasma extreme
ultraviolet source,” Journal of Applied Physics, Vol. 118, pp. 193301-1-193301-7 (2015)19) Tao Wu, Takeshi Higashiguchi, Bowen Li, Yuhei Suzuki, Goki Arai, Thanh-Hung Dinh,
Padraig Dunne, Fergal O’Reilly, Emma Sokell, and Gerry O’Sullivan, “XUV spectral
analysis of ns- and ps-laser produced platinum plasmas,” Journal of Physics B, Vol. 48, pp.
245007-1-245007-10 (2015)20) Tao Wu, Takeshi Higashiguchi, Bowen Li, Goki Arai, Hiroyuki Hara, Yoshiki Kondo,
Takanori Miyazaki, Thanh-Hung Dinh, Padraig Dunne, Fergal O’Reilly, Emma Sokell,
Gerry O’Sullivan, “Spectral investigation of highly ionized bismuth plasmas produced bysubnanosecond Nd:YAG laser pulses,” Journal of Physics B, Vol. 49, pp.
035001-1-035001-10 (2016)21) Kensuke Yoshida, Shinsuke Fujioka, Takeshi Higashiguchi, Teruyuki Ugomori, Nozomi
Tanaka, Masato Kawasaki, Yuhei Suzuki, Chihiro Suzuki, Kentaro Tomita, Ryouichi Hirose,
Takeo Ejima, Hayato Ohashi, Masaharu Nishikino, Enda Scally, Hiroaki Nshimura, Hiroshi
Azechi, and Gerard O’Sullivan, “Beyond Extreme Ultra Violet (BEUV) Radiation from48

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

Spherically symmetrical High-Z plasmas,” Journal of Physics: Conference Series, Vol. 688,
pp. 012046-1-012046-4 (2016)22) Hayato Ohashi, Takeshi Higashiguchi, Yuhei Suzuki, Masato Kawasaki, Chihiro Suzuki,
Kentaro Tomita, Masaharu Nishikino, Shinsuke Fujioka, Akira Endo, Bowen Li, Takamitsu
Otsuka, Padraig Dunne, and Gerry O’Sullivan, “Characteristics of extreme ultraviolet
emission from high-Z plasmas,” Journal of Physics: Conference Series, Vol. 688, pp.
012079-1-012079-4 (2016)23) Hiroyuki Hara, Goki Arai, Yoshiki Kondo, Thanh-Hung Dinh, Padraig Dunne, GerryO’Sullivan, Takeo Ejima, Tadashi Hatano, Weihua Jiang, Masaharu Nishikino, Akira Sasaki,
Atsushi Sunahara, and Takeshi Higashiguchi, “Characteristics of the soft X-ray emission
from laser-produced highly charged platinum plasmas,” Applied Physics Express, Vol. 9, pp.
066201-1-066201-4 (2016)24) Ragava Lokasani, Goki Arai, Yoshiki Kondo, Hiroyuki Hara, Thanh-Hung Dinh, Takeo
Ejima, Tadashi Hatano, Weihua Jiang, Tetsuya Makimura, Bowen Li, Padraig Dunne, GerryO’Sullivan, Takeshi Higashiguchi, and Jiri Limpouch, “Soft X-ray emission frommolybdenum plasmas generated by dual laser pulses,” Applied Physics Letters, Vol. 109, pp.
194103-1-194103-5 (2016)25) Thanh-Hung Dinh, Yoshiki Kondo, Toshiki Tamura, Yuichi Ono, Hiroyuki Hara, Hiroki
Oikawa, Yoichi Yamamoto, Masahiko Ishino, Masaharu Nishikino, Tetsuya Makimura,
Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Shigeru Ohta, Ken Kitano, Takeo Ejima, Hatano Tadashi,
and Takeshi Higashiguchi, “Beyond Extreme Ultra Violet (BEUV) Radiation from
Spherically symmetrical High-Z plasmas,” Review of Scientific Instruments, Vol. 87, pp.
123106-1-123106-7 (2016)26) Tao Wu, Takeshi Higashiguchi, Bowen Li, Goki Arai, Hiroyuki Hara, Yoshiki Kondo,
Takanori Miyazaki, Thanh-Hung Dinh, Fergal O’Reilly, Emma Sokell, and GerryO’Sullivan, “Analysis of unresolved transition arrays in XUV spectral region from highly
charged lead ions produced by subnanosecond laser pulse,” Optics Communications, Vol.
385, pp. 143-152 (2017)27) Chihiro Suzuki, Izumi Murakami, Fumihiro Koike, Naoki Tamura, Hroyuki A. Sakaue,
Shigeru Morita, Motoshi Goto, Daiji Kato, Hayato Ohashi, Takeshi Higashiguchi, Shigeru
Sudo, and Gegard O’Sullivan, “Extreme ultraviolet spectroscopy and atomic models ofhighly charged heavy ions in the Large Helical Device,” Plasma Physics and Controlled
Fusion, Vol. 59, pp. 014009-1-014009-8 (2017)28) Siva Sankar Nagisetty, Patricie Severova, Taisuke Miura, Martin Smrz, Hitoe Kon, Miyuki
Uomoto, Takehito Shimatsu, Masato Kawasaki, Takeshi Higashiguchi, Akira Endo, andTomas Mocek, “Lasing and thermal characteristics of Yb:YAG/YAG composite withatomic diffusion bonding,” Laser Physics Letters, Vol. 14, pp. 015001-1-015001-6 (2017)29) John Sheil, Padraig Dunne, Takeshi Higashiguchi, Domagoj Kos, Elaine Long, Takanori
Miyazaki, Fergal O’Reilly, Gerard O’Sullivan, Paul Sheridan, Chihiro Suzuki, Emma Sokell,
Elgiva White, and Deirdre Kilbane, “Analysis of soft x-ray emission spectra oflaser-produced dysprosium, erbium and thulium plasmas,” Journal of Physics B, Vol. 50, pp.
065006-1-065006-8 (2017)30) Gerard O’Sullivan, Padraig Dunne, Deirdre Kilbane, Luning Liu, Ragava Lokasani, Elaine
Long, Bowen Li, Thomas McCormack, Fergal O’Reilly, John Sheil, Emma Sokell, Chihiro
Suzuki, Tao Wu, and Takeshi Higashiguchi, “Source Development for Extreme Ultraviolet
Lithography and Water Window Imaging,” AIP Proceedings, Vol. 1811, pp.
170001-1-170001-8 (2017)31) Toshitaka Wakayama, Takeshi Higashiguchi, and Yukitoshi Otani, “Generation of thedetermined vectorial vortex beams by use of an achromatic axially symmetric waveplate,”
Optical Review, Vol. 24, pp. 449–461 (2017)32) Ragava Lokasani, Ellie Floyd Barte, Petr Gavrilov, Petr Hribek, Alexandr Jancarek,
Domagoj Kos, Michal Nevrkla, Ladislav Pina, Takeshi Higashiguchi, Gerry O’Sullivan, andJiri Limpouch, “High ionization states observed in soft x-ray spectra from plasmas ofsecond row transition elements produced by femtosecond laser pulses,” Journal of Physics B,49

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

Vol. 50, pp. 145001-1-145001-10 (2017)33) Hiroyuki Hara, Hayato Ohashi, Bowen Li, Padraig Dunne, Gerry O'Sullivan, Akira Sasaki,
Chihiro Suzuki, Naoki Tamura, Hiroyuki sakaue, Daiji Kato, Izumi Murakami, Takeshi
Higashiguchi, and LHD Experiment Group, “Spectral evolution of soft x-ray emission fromoptically thin, high electron temperature platinum plasmas,” APL Photonics, Vol. 2, pp.
081301 (1-7) (2017)34) Y. Takeiri, T. Higashiguchi et al., “Extension of the operational regime of the LHD towards
a deuterium experiment,” Nuclear Fusion, Vol. 57 pp. 102023 (1-10) (2017)35) Gerry O’Sullivan, Padraig Dunne, Takeshi Higashiguchi, Domagoj Kos, Oisín Maguire,
Takanori Miyazaki, Fergal O’Reilly, John Sheil, Emma Sokell, and Deirdre Kilbane,“Spectroscopy of Highly Charged Ions for Extreme Ultraviolet Lithography,” Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research Section B, Vol. 408, pp. 3-8 (2017)36) Chihiro Suzuki, Takeshi Higashiguchi, Atsushi Sasanuma, Goki Arai, Yusuke Fujii, Yoshiki
Kondo, Thanh-Hung Dinh, Fumihiro Koike, Izumi Murakami, and Gerry O’Sullivan,“Opacity effects on soft X-ray spectra from highly charged lanthanide ions inlaser-produced plasmas,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B,
Vol. 408, pp. 253-256 (2017)37) Bowen Li, Takamitsu Otsuka, Emma Sokell, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Hiroyuki
Hara, Goki Arai, Toshiki Tamura, Yuichi Ono, Thanh-Hung Dinh, and Takeshi
Higashiguchi, “Characteristics of laser produced plasmas of hafnium and tantalum in the 1-7
nm region,” European Physical Journal D, Vol. 71, pp. 278-1-278-9 (2017)●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster
presentation: PP）
1) *IS*, Takeshi Higashiguchi, “Laser-produced multi-charged heavy ions as efficent soft
x-ray sources,” The 5th China-Japan-Korea Joint Seminar on Atomic and Molecular
Processes in Plasma (AMPP2014) (7-2 (invited), Northwest Normal University, Lanzhou,
China (2014.7.31))
2) *IS*, Takeshi Higashiguchi, “Recent progress of the CO2 and fiber lasers,” HiLASE RP1
seminar (HiLASE Centre, (チェコ科学アカデミー物理部門), Prague, Czech Republic(2014.9.4))
3) *IS*, Takeshi Higashiguchi, “Recent progress in Utsunomiya University: Development ofcompact, 10-Hz short pulse CO2 laser system for EUV & soft x-ray sources,” ISCA
Japan-Ireland Workshop on extreme ultraviolet source development for lithography, surface
morphology and biological imaging (9:00, University College Dublin, Dublin, Ireland(2014.11.7))
4) *IS*, Takeshi Higashiguchi, “Efficeint EUV/soft x-ray sources and their applications,” レーザープラズマ発生材料に関するミニシンポジウム (16:00 [招待講演]，東京工業大学すずかけ台キャンパス (神奈川県横浜市) (2015.3.19))
5) *IS*, Takeshi Higashiguchi, “Efficient EUV & soft x-ray sources by laser-produced high-Z
plasmas,” The 7th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and
X-ray Radiation (7th AWCXR) (P-9, the Center for Relativistic Laser Science of Institutefor Basic Science, Gwangju Institute of Science and Technology (GIST), Gwangju, Korea(2015.8.31))
6) *IS* Takeshi Higashiguchi, “Efficient EUV and soft x-ray sources with unresolved
transition array from highly charged ions in high-Z plasmas,” 23rd International Conferenceon Spectral Line Shapes (Tu.O.1.I1 [invited], Culture and Congress Centre Jordanki, Toruń,Poland (2016.6.21))
7) *IS* Takeshi Higashiguchi, “Recent results in Utsunomiya University: from laboratory
experiments to extreme condition experiments,” Ireland Japan Collaboration Workshop(2:05-2:35, University College Dublin, Dublin, Ireland (2016.11.3))
8) *IS* Takeshi Higashiguchi, “Unresolved Transition Array (UTA) Emission from50

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

Highly-charged Ions in Heavy-element Plasmas by a Dual-laser Pulse Irradiation,”International Workshop on EUV and Soft X-Ray Sources (2016 Source Workshop) (S44
(Oral) [Invited], Amsterdam Science Park Congress Centre, Science Park, Amsterdam,
Netherlands (2016.11.9))
9) *IS* Takeshi Higashiguchi, “Compact, Efficient Short Wavelength Light Source in
Laser-produced Plasmas by Heavy Elements,” OSA Laser Congress, Laser Applications
Conference (LAC), LM2B-3 (Oral) [invited], Convention Center Nagoya, Nagoya, Aichi,
Japan (2017.10.2).
10) *PL* Takeshi Higashiguchi, Padraig Dunne, and Gerry O’Sullivan, “Homework oflaboratory-scale EUV & soft x-ray sources and various applications,” 4th ResearchWorkshop: Collaboration between UCD & Utsunomiya University, Extreme Ultraviolet
Source Development For Lithography, Surface Morphology & Water Window Imaging,
9:15-9:45 [Keynote], University College Dublin, Dublin, Ireland (2017.11.3).
●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1) 「依頼」東口武史 “重元素によるレーザー生成多価イオンプラズマ光源とその応用, ” 多摩シンポジウム〜Tokyo-EBIT 20 周年に向けて〜 (依頼講演，電気通信大学
レーザー新世代研究センター7 階大会議室 (東京都調布市) (2014.7.5))
2) 「依頼」東口武史 “『水の窓』波長域のレーザー生成プラズマ光源の開発, ” 「軟 X
線による細胞内形態解析」研究会 − アポトーシス細胞を中心として − (依頼講演，
宮城蔵王ロイヤルホテル (宮城県刈田郡蔵王町) (2014.7.26))
3) 「招待」
東口武史 “重元素による高効率 EUV・軟 X 線プラズマ光源とその応用, ”「プラズマ科学のフロンティア」研究会 (依頼講演，核融合科学研究所 (岐阜県土岐市)(2014.8.6))
4) 「依頼」東口武史 “重元素プラズマによる EUV・軟 X 線光源開発, ” 2014 年度 原子分子データ応用フォーラムセミナー (14:00-14:30，核融合科学研究所シミュレーシ
ョン科学研究棟 1 階会議室 (岐阜県土岐市) (2014.9.12)) 招待，東口武史 (Takeshi
Higashiguchi) “プラズマ EUV 光源の高効率化とその応用 (Efficient plasma EUV
source and its application), ” Plasma Conference 2014 (Plasma 2014) [日本物理学会（領域2）2014 年秋季大会/応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会第 32 回プラズ
マプロセシング研究会/プラズマ・核融合学会第 31 回年会] (S15-6 [シンポジウム招待講演]，朱鷺メッセ (新潟県新潟市) (2014.11.21))
5) 「招待」東口武史 “小型レーザー生成多価イオンプラズマ光源と水の窓軟 X 線顕微
鏡応用, ” レーザー学会，第 480 回研究会「レーザー応用」，11:00-12:00，北九州学
術研究都市・産学連携センター (福岡県北九州市) (2015.9.7). （レーザー学会九州支部特別講演）
6) 「依頼」東口武史 “レーザー生成多価イオンプラズマ水の窓軟 X 線光源, ” 放射光学会第 8 回若手研究会 “軟 X 線イメージングの描く未来”，16:30-17:00，分子科学研究所 明大寺キャンパス (愛知県岡崎市) (2015.9.8).
7) 「一般」若山俊隆，及川大基，笹沼淳史，荒居剛己，藤井雄介，ヂンタンフン，東口武史，坂上和之，鷲尾方一，三浦泰祐，高橋昭彦，中村大輔，岡田龍雄，米村元喜，大谷幸利 “高強度中赤外ラジアル偏光渦の発生, ” 第 76 回応用物理学会秋季学
術講演会，13p-2E-3，名古屋国際会議場 (愛知県名古屋市) (2015.9.13).
8) 「招待」東口武史，藤岡慎介，砂原淳，柳田達哉，溝口計 “EUV 露光光源の研究開発の現状, ” レーザー学会技術講演会第 36 回年次大会，B11aⅡ5 (invited)，名城大学
天白キャンパス（愛知県名古屋市）(2016.1.11).
9) 「基調」東口武史 “EUV・軟 X 線光源データベース実験とレーザー開発, ” 高強度レーザー・ビーム技術と短波長光源に関する研究会 [電気学会・東京支部新潟支所講演会]，13:00（招待講演），まちなかキャンパス長岡 (新潟県長岡市) (2016.12.9)

51

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書10) 「依頼」東口武史 “次々世代短波長 EUV 光源の研究, ” 平成 29 年度多元技術融合
光プロセス研究会第 4 回研究交流会（レーザー加工・計測技術の最新動向），
13:50-14:30，ギガフォトン株式会社 (栃木県小山市) (2017.12.7).
●著書，総説，解説等
1) 東口武史，藤岡慎介，鵜篭輝之，吉田健祐，田中のぞみ，鈴木悠平，川崎将人，大橋隼人，江島丈雄，廣瀬僚一，鈴木千尋，富田健太郎，砂原淳，錦野将元, “激光 XII号レーザーを用いた EUV-BEUV 光源プラズマデータベースの構築,” レーザーエネ
ルギー学研究センター，平成 25 年度共同研究成果報告書，pp. 47-48 (2014)
2) Gerry O’Sullivan, Padraig Dunne, Paddy Hayden, Bowen Li, Elaine Long, Hayato Ohashi,
Fergal O’Reilly, Paul Sheridan, Emma Sokell, Chihiro Suzuki, and Takeshi Higashiguchi,“Soft X-ray and EUV Sources,” レーザー学会，第 469 回研究会，RTM-14-58，pp. 3-7(2014)
3) 大橋隼人，東口武史，「重元素多価イオンプラズマと実験室サイズの極端紫外光源開発」しょうとつ (原子衝突学会誌), Vol. 13, pp. 5-14 (2016)4) Toshitaka Wakayama, Takeshi Higashiguchi, and Yukitoshi Otani, “Passive control of ahigh-energy carbon dioxide-pulsed vectorial vortex beam,” SPIE Newsroom (2016.1) [DOI:
10.1117/2.1201512.006281]
5) Takeshi Higashiguchi, Yuhei Suzuki, Masato Kawasaki, Hayato Ohashi, Nobuyuki
Nakamura, Chihiro Suzuki, Hiroyuki A. Sakaue, Daiji Kato, Izumi Murakami, Fumihiro
Koike, Shinsuke Fujioka, Hiroaki Nishimura, Atsushi Sunahara, Bowen Li, Padraig Dunne,
and Gerry O’Sullivan, “Laser-produced multi-charged heavy ions as efficient soft x-ray
sources,” Research Report NIFS-PROC Series, Vol. 99, pp. 77-87 (2016)6) 「解説」東口武史，レーザー生成プラズマ EUV 光源の最近の動向，放射線化学, Vol.
102, pp. 3-9 (2016)●特許（外国，国内，公開，出願）
1) 「国内」公開、東口武史「広帯域レーザー出力装置」特開 2018-004722（平成 30 年 1
月 11 日）●受賞
1) 平成 27 年度 第 39 回レーザー学会業績賞（解説部門）
2) 賢紀 (M1)，優秀ポスター賞 (2016 年 8 月)
3) 田村藤井雄介 (M2)，宜寿次拓弥 (M1)，梅津輝 (M2)，関東経済産業局長賞 (2016年 11 月)4) 東口・飯郷研究室 (藤井雄介 (M2)，宜寿次拓弥 (M1)，梅津輝 (M2))，平成 28 年度
宇都宮大学学生表彰 (2017 年 3 月)
5) 藤井雄介 (M2)，学長表彰 (2017 年 3 月)
6) 篠崎夏美 (B4)，電気学会東京支部 電気学術女性活動奨励賞 (2017 年 3 月)
●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1) 「科研」基盤研究 (C)，平成 24 ~ 26 年度，「高原子番号多価イオンを用いる高効率水の窓Ｘ線帯域放射光源の開発」4,100 千円 (直接経費) (H24 : 2,900 千円，H25 :52平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

900 千円，H26 : 300 千円)，代表者：東口 武史
2) 「奨学」 (株)サムスン横浜研究所，「東口准教授の研究に対する寄付」，3,000 千円
3) 「共同」ギガフォトン(株)，「極端紫外光を発生するプラズマの基盤研究」，1,000 千円
4) 「共同」核融合科学研究所，「多価イオンの価数分離スペクトルの測定と実験室光源への応用」，280 千円
5) 「共同」核融合科学研究所，「多価イオンプラズマによる水の窓 EUV スペクトルの最適」，480 千円
6) 「共同」大阪大学レーザーエネルギー学研究センター，「激光 XII 号レーザーを用いた EUV-BEUV 光源プラズマデータベースの構築」，240 千円
7) 「共同」大阪大学レーザーエネルギー学研究センター，「重元素による軟 X 線〜EUV
光源プラズマの放射流体解析と CR モデルの改良」，110 千円
8) 「共同」東北大学多元物質科学研究所，「『水の窓・炭素の窓』のレーザープラズマ
光源の開発」
9) 「共同」独立行政法人日本原子力研究開発機構 量子ビーム応用研究部門 先進ビー
ム技術研究ユニット Ｘ線レーザー応用研究グループ，「水の窓高輝度軟Ｘ線発生に関する基礎研究」
10) 「共同」その他：筑波大学，電気通信大学，九州大学
11) 「科研」基盤研究 (B)，平成 27 ~ 29 年度，「中赤外レーザー駆動水の窓軟 X 線の高出力化とシングルショット撮像の実現」11,300 千円 (直接経費)
12) 「共同」 (株)サムスン横浜研究所，「次世代 Laser-produced Plasma 光源の共同研究」，
3,000 千円
13) 「共同」ギガフォトン(株)，「極端紫外光を発生するプラズマの基盤研究」，3,000 千円14) 「共同」核融合科学研究所，「多価イオンの価数分離スペクトルの測定と実験室光源への応用」，490 千円
15) 「共同」核融合科学研究所，「多価イオンプラズマによる水の窓 EUV スペクトルの最適」，500 千円
16) 「共同」大阪大学レーザーエネルギー学研究センター，「激光 XII 号レーザーを用いた EUV-BEUV 光源プラズマデータベースの構築」，300 千円
17) 「共同」大阪大学レーザーエネルギー学研究センター，「重元素による軟 X 線〜EUV
光源プラズマの放射流体解析と CR モデルの改良」，80 千円18) 「共同」東北大学多元物質科学研究所，「『水の窓・炭素の窓』のレーザープラズマ
光源の開発」
19) 「共同」独立行政法人日本原子力研究開発機構 量子ビーム応用研究部門 先進ビー
ム技術研究ユニット Ｘ線レーザー応用研究グループ，「水の窓高輝度軟Ｘ線発生に53

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

関する基礎研究」
20) 「共同」その他：筑波大学，九州大学，レーザー総研21) 「科研」基盤研究 (B)，平成 27 ~ 29 年度，「中赤外レーザー駆動水の窓軟 X 線の高出力化とシングルショット撮像の実現」11,300 千円 (直接経費)
22) 「科研」挑戦的萌芽研究，平成 28 ~ 30 年度，「非常に滑らかな切断加工のための中
赤外ベクトルビームの発生と縦電場生成への挑戦」2,800 千円 (直接経費)
23) 「科研」基盤研究 (B)，平成 27 ~ 30 年度，「重元素多価イオンの極端紫外スペクト
ルに関する分光データベースの構築」500 千円 (直接経費，分担)24) 「科研」基盤研究 (B)，平成 28 ~ 30 年度，「高輝度フラッシュ光源による「水の窓」
波長域軟 X 線顕微鏡の高空間分解能化」2,800 千円 (直接経費，分担)25) 「受託」二国間交流事業共同研究/セミナー，平成 28 ~ 29 年度，「高品質レーザー駆動水の窓軟 X 線の高輝度化と生物イメージング応用」4,500 千円 (直接経費，分担)26) 「共同」 (株)サムスン日本研究所，「Super Continuum Light 光源開発の共同研究」，
6,720 千円
27) 「共同」ギガフォトン(株)，「極端紫外光を発生するプ ラ ズ マ の 基 盤 研 究 」，2,916 千円
28) 「共同」核融合科学研究所，「LHD 生成重元素多価イオンからの水の窓・炭素の窓
軟 X 線放射」，200 千円
29) 「共同」核融合科学研究所，「ビスマス多価イオンプラズマの放射スペクトル最適化
による光源の高効率化」，150 千円
30) 「共同」大阪大学レーザーエネルギー学研究センター，「激光 XII 号レーザーを用いた EUV-BEUV 光源プラズマデータベースの構築」，80 千円31) 「共同」大阪大学レーザーエネルギー学研究センター，「重元素による軟 X 線〜EUV
光源プラズマの放射流体解析と CR モデルの改良」，50 千円32) 「共同」東北大学多元物質科学研究所，「『水の窓・炭素の窓』のレーザープラズマ
光源の開発」
33) 「共同」独立行政法人日本原子力研究開発機構 量子ビーム応用研究部門 先進ビー
ム技術研究ユニット Ｘ線レーザー応用研究グループ，「水の窓高輝度軟Ｘ線発生に関する基礎研究」
34) 「共同」その他：筑波大学，九州大学，レーザー総研
35) 「奨学」その他，1,840 千円
36) 「奨学」その他，910 千円●学生教育（主任指導）
博士後期課程平 26 年度 D3：0 名，D2：0 名，D1：2 名
平 27 年度 D3：0 名，D2：2 名，D1：0 名
平 28 年度 D3：2 名，D2：0 名，D1：1 名54平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

平 29 年度 D3：1 名，D2：2 名，D1：0 名
博士前期課程平 26 年度 M2：2 名，M1：4 名
平 27 年度 M2：4 名，M1：3 名
平 28 年度 M2：3 名，M1：3 名
平 29 年度 M2：4 名，M1：5 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項
イ) ベンチャー起業

0件

ロ) 報道

8件

製造現場ドットコム

東口武史，「大澤科学技術振興財団が「平成 26 年度助成費贈呈式」を開く」（2014 年 11 月 29 日）
プレスリリース（宇都宮大学，埼玉医科大学，早稲田大学） 東口武史，「任意の偏光を持つテラヘルツ光の解析法を開発」（2015 年 3 月 24 日）
共同通信社，宮崎日日新聞，福井新聞，紀伊新聞など

東口武史，「任意の偏光を持つテラヘルツ光の解析法を開発」（2015 年 3 月 25 日）
マイナビニュース，テクノロジー

東口武史，「宇都宮大など、任意の偏光を持つ

テラヘルツ光の解析法を開発」（2015 年 3 月 25 日）
Yahoo! Japan ニュース

東口武史，
「宇都宮大など，任意の偏光を持つテラヘルツ光の解析法を開発」（2015 年 3 月 26 日）
SankeiBiz 東口武史，「任意の偏光を持つテラヘルツ光の解析法を開発」（2015 年 3月 26 日）HPC ソリューション（技術情報・科学ニュース） 東口武史，「任意の偏光を持つ
テラヘルツ光の解析法を開発」（2015 年 3 月 30 日）
日刊工業新聞 東口武史，「任意の偏光を持つテラヘルツ光の解析法を開発」（2015
年 4 月 26 日）
ハ）展示 7 件
第 8 回宇都宮大学企業交流会 ヂン タンフン，宮崎 孝基，東口 武史，「生体観察
用中赤外レーザーの開発」（2014 年 9 月 8 日）
第 8 回宇都宮大学企業交流会 宮崎 孝基，ヂン タンフン，東口 武史，「生体細胞
観察用卓上型軟 X 線顕微鏡の開発」（2014 年 9 月 8 日）
「短パルス高エネルギーCO2 レーザーの開発」，
第 9 回宇都宮大学企業交流会，
電-1，
マロニエプラザ大展示場（栃木県宇都宮市）(2015.6.11).
「生体細胞観察のための軟 X 線顕微鏡の開発」，第 9 回宇都宮大学企業交流会，電-1，
マロニエプラザ大展示場（栃木県宇都宮市）(2015.6.11).

55

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書「安価な超広帯域ファイバーレーザーシステム」，第 10 回宇都宮大学企業交流会，
電-3，マロニエプラザ大展示場（栃木県宇都宮市）(2016.9.11)「産業応用に適した短波長光源」，第 10 回宇都宮大学企業交流会，電-4，マロニエ
プラザ大展示場（栃木県宇都宮市）(2016.9.11)「近赤外光を用いるバイオマーカー新規非侵襲測定法の開発」，第 13 回 学生 & 企
業研究発表会【医学・医療・福祉分野】，10:30-10:44，宇都宮共和大学 宇都宮シティキャンパス (栃木県宇都宮市) (2016.11.26)
ニ）技術指導10 件

ファイバーレーザー発振器の構築
FBG によるひずみ計の構築
レーザー生成プラズマからの輻射光の分光
電子バンチとレーザーによる EUV 光発生試験
偏光解析法
ファイバーレーザー発振器の構築および出力特性の評価
超広帯域レーザーの構築と出力特性の評価
形状計測
レーザー光の波長変換技術
赤外光およびテラヘルツ光計測技術

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57

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－６
人工合成ダイヤモンドを用いた環境センシング・浄化技術（担当者）吉原佐知雄，中澤育子●プロジェクト研究成果概要
レドックスフロー電池はその容量の大きさと長寿命な点から再生可能エネルギーの蓄電シ
ステムとして期待されている．しかし，エネルギー密度が他の蓄電デバイスよりも小さいた
め，電極セルを大量に設置する必要とすることを欠点とする．
この章では，ボロンドープダイヤモンド (Boron Doped Diamond，BDD) を電極として使用
し，レドックスフロー電池のエネルギー密度改善を目的とした電極性能の評価を行った．
BDD は特徴として電位窓の広さが挙げられる．このことから，従来の電極で用いることのできなかった比較的電位が貴側あるいは卑側のレドックス対を採用できると考えられる．
電 極 と 電 解 液 の 組 み 合 わ せ た 性 能 の 評 価 に サ イ ク リ ッ ク ボ ル タ メ ト リ ー (Cyclic
Voltammetory，CV) を用いた．図に 0.5 M CoSO4+1.0 M H2SO4 溶液中における BDD-H(水素終端)と GC の比較と各電極における電位窓測定による Blank 測定による CV 測定結果を示した．BDD-H は Co2+/Co3+の酸化電流のピークを GC よりも明確に確認できる．

図

0.5 M CoSO4+1.0 M H2SO4 溶液と Blank 溶液中におけるBDD-H とGC のサイクリックボルタモグラム (50 mV/s)●原著論文（外国，国内）
平成２９年度
1) 石川祥久, 吉原佐知雄, 石橋翔太, 松澤篤央, 及川 渉, Fe-Ni-W合金めっき皮膜の耐食

58平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書性に及ぼす熱処理の影響, 表面技術, 68(1), 54-59 (2017)2) 石川 祥久, 吉原佐知雄, 石橋翔太, 松澤篤央, 及川 渉, Fe-Cr合金めっき皮膜の耐食性に及ぼす熱処理の影響, 表面技術, 68(4), 223-225 (2017)3) 吉 原 佐 知 雄 , 今 野 七 月 ， ア ル カ リ 水 電 解 に お け るFe-Ni-W合 金 電 極 特 性 ，Electrochemistry(IF 0.975), 85(11), 728-734 (2017)4) Md. Nazmul Kayes, Mohammad Shahabuddin, Md Jalil Miah, Michinori
Karikomi, Sachio Yoshihara, Eri Nasuno, Norihiro Kato, Ken-ichi Iimura, Thin
Films of an Axially Chiral Bibenzo[c]phenanthrene Diol and its Enantiomers:
Film Structure, Optical Property, and Photoelectrochemical Response, Colloids &Surfaces A, (Impact Factor: 2.714), 538, 155–163 (2018)平成２８年度1) Murugananthan Muthu, Kandavelu Velappan, Sachio Yoshihara, Mallaiya,
Kumaravel, Anodic oxidation of isothiazolin-3-ones in aqueous medium by using
Boron doped Diamond electrode, Diamond & Related Materials, in press (2016)2) 吉原佐知雄,表面修飾活性炭電極を用いた電気二重層キャパシタの開発とその交流イン
ピーダンス法による解析,Electrochemistry, 84(12), 963-966 (2016)3) 石川祥久, 吉原佐知雄, 石橋翔太, 松澤篤央, 及川 渉, Fe-Ni-W 合金めっき皮膜の耐食性に及ぼす熱処理の影響, 表面技術,68(1), 54-59 (2017)4) Sachio Yoshihara, Co-Ni Electroless Composite Plating of Nanometer-Leveled
Diamond Particles on Micrometer-Leveled Plastic Balls and the Application of Thus
Prepared Devices to Various Electronics Processes, ECS Trans. , 75(34), 35-41(2017)平成２７年度
1) 石川祥久,吉原佐知雄, 石橋翔太, 秋葉拓也, 及川 渉, Fe-Ni-W 合金めっき膜特性に及ぼすアスコルビン酸塩濃度の影響, 表面技術, 66(10), 472-476 (2015)
2) 柴沼亮佑，吉原佐知雄、銅ダマシン法により作製した半導体デバイス用配線材料の信頼性解析のための接点接続状態の交流インピーダンス法による評価, エレクトロニクス
実装学会誌, 19(3), 184-188(2016)
平成２６年度
1) 永島正毅，吉原佐知雄，（ハイドロキノン吸着活性炭電極と硫酸ゲルを用いた電気二重層
キャパシタの開発とその評価, Electrochemistry , 82(6), 426-429 (2014)）
2) 片山正彦，吉原佐知雄，清野正三，君塚亮一，（ダイレクトレーザービア工程において発生する銅オーバーハングの磁気研磨法による新規除去技術の検討，ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ実装学会誌,
17(4), 292-296 (2014)）
3) 伊達和宏, 吉原佐知雄, 野澤純一, 野尻尚克,（金めっき浴中における銅不純物の電解除去による管理技術, ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ実装学会誌, 17(5), 442-444 (2014)）59平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster
presentation: PP）
平成２９年度
1) *OP* Sachio YOSHIHARA, Application of Iron Based Alloy Electroplating toEnvironmental Friendly Industries-Hydrogen Generator, 231st ECS MEETING,
New Orleans, LA, USA (2017)2) *PP* Sachio Yoshihara, Various Application of Boron Doped Diamond Electrode,
Photocatalysis 2 & SIEMME’23 Joint Symposium, 12 月 2 日発表, 東京理科大学 葛飾キャンパス (東京都葛飾区新宿 6-3-1) (2017)平成２８年度
1) *OP* S. Yoshihara, Co-Ni Electroless Composite Plating of Nanometer-Leveled
Diamond particles on Micrometer-Leveled Plastic Balls and the Application of Thus
Prepared Devices to Various Electronics Processes Prime 2016 平成２８年９月３０日～ 平成２８年１０月８日ホノルル・ハワイ（アメリカ合衆国）
平成２７年度1) *IS* Sachio Yoshihara “Proposal of Various Application of Boron Doped Diamond
Electrode”，The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 ,Honolulu, Hawaii, USA (2015)2) *IS* Sachio Yoshihara “Proposal of Various Application of Boron Doped Diamond
Electrode”，2016 4th SKKU Workshop on Materials Frontier Research，Suwon,
Korea (2016)3) *PP* Sachio Yoshihara, Wataru Oikawa, Yoshifusa Ishikawa, Kazuyoshi Suzuki,
Daisuke Suzuki, Application of Amorphous Alloy Plating to Various Industrial
Fields., The 65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry,
Green Electrochemistry for Tomorrow’s Society, Taipei, Taiwan (2105. 10.4-9)
平成２６年度
1) *OP* Sachio Yoshihara, Daisuke Suzuki, Kazuyoshi Suzuki, Kenta Asanuma,
Electrode Performance of Newly Developed Ni-W-P Deposited Alloy for Alkaline
Water Electrolysis, The 65th Annual Meeting of the International Society ofElectrochemistry Ubiquitous Electrochemistry （ 電 子 媒 体 の み ） , Lausanne,
Switzerland (2014.8.31-9.5)
2) *IS* Sachio Yoshihara, Recent Trends in Diamond Electrochemistry, The 10th
International Symposium on Electrochemical Micro & Nanosystem Technologies(EMNT2014) （電子媒体のみ）, Okinawa Convention Center (OCC), Okinawa, Japan(2014.11.5-8) (Invited lecture)60平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
平成２９年度
1)「一般」今野 七月, 吉原 佐知雄，めっき法によるアルカリ水電解用高性能電極の創製,
2017 年電気化学会秋季大会, ９月１１日発表, 長崎大学文教地区キャンパス(2017)
2)「一般」諸江翔太, 吉原佐知雄，ヒスチジン添加による亜鉛電析及び銅電析のダイナミッ
クスに与える影響について, 表面技術協会第１３６回講演大会, ９月１５日発表, 金沢
工業大学金沢工業大学 扇が丘キャンパス(2017)
3)「一般」今野 七月, めっき電極のアルカリ水電解への展開,第 14 回学生＆企業研究発表
会,平成 29 年１２月２日（土）, 帝京大学 宇都宮キャンパス (宇都宮市豊郷台１－１）
4)「一般」伊藤 皇聖, プリント配線板のエッチングプロセスの新規解析技術の提案, 第14回学生＆企業研究発表会,平成 29 年１２月２日（土）, 帝京大学 宇都宮キャンパス (宇都宮市豊郷台１－１）
5)「一般」伊藤 皇聖, 第 32 回エレクトロニクス実装学会春季講演大会, ３月６日発表, 東京理科大学 野田キャンパス（千葉県野田市山崎 2641）(2018)
6)「一般」今野 七月, 吉原 佐知雄，鉄系合金めっき電極のアルカリ水電解への応用, 2018
年 電気化学会第 85 回大会, ３月９日発表, 東京理科大学葛飾キャンパス(2018)
7)「招待」吉原佐知雄，高出力・可変出力対応フロー型セルの開発, 2018 年 電気化学会第85 回大会, ３月９日発表, 東京理科大学葛飾キャンパス(2018)8)「一般」諸江翔太，吉原佐知雄, L- ヒスチジン添加による亜鉛電析及び銅電析のダイ
ナミックスに与える影響について（第 2 報）, 表面技術協会第１３７回講演大会, ３月１３日発表, 芝浦工業大学 豊洲キャンパス（東京都江東区豊洲 3-7-5）, (2018)
9)「一般」吉原 佐知雄・半澤 侑弥，高出力・可変出力対応フロー型セルの開発日本化学会大会, ３月２０日発表, 日本化学会第 98 春季年会(2018), 日本大学理工学部

船橋キ

ャンパス（千葉県船橋市習志野台 7-24-1）(2018)平成２８年度
1)「招待」Sachio Yoshihara, Proposal of Various Application of Boron Doped Diamond
Electrode, International Symposium on Highly-Controlled Nano- and Micro-Scale
Functional Surface Structures for Frontier Smart Materials 2016, May 28, 2016,
Kanto Gakuin University, 1-50-1 Mutsuurahigashi Kanazawa-ku Yokohama
236-8501 Japan
2)「依頼」吉原佐知雄,エレクトロニクス関連のめっき・エッチング・信頼性解析技術とその最新事情および環境負荷低減技術, 平成 28 年度第 1 回材料技術交流会第 2 回環境負荷低減技術研究部会, 平成28年7月28日（木）13:30-17:30 於 栃木県産業技術センタ ー大会議室
3)「依頼」Sachio Yoshihara, Electrochemistry of Diamond, 第74 回マテリアルズ・テー
ラリング研究会, 日時：平成28年8月4日（木）－8月6日（土）於：財団法人 加藤山崎
教育基金 軽井沢研修所[長野県佐久郡軽井沢町大字長倉字大日向 5607-4]

61

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

4)「依頼」吉原佐知雄,ダイヤモンドの電気化学 Electrochemistry of Diamond,表面技術協会第134回講演大会 2B-依頼講演（5）於；東北大学 川内北キャンパス（宮城県仙台市
青葉区川内41）B会場（B棟１階Ｂ１０１）日時；平成28年９月２日（金）AM11:0011:45
5)「依頼」吉原佐知雄,最新のダイヤモンド薄膜技術と環境浄化分野等への応用, 平成 28 年
度第 2 回材料技術交流会 於；栃木県産業技術センター 大会議室, 日時；平成 28 年11月28日（月）13:30-17:00
6)「依頼」吉原佐知雄,鉄系合金めっきの開発とその工業的応用ナノプレーティング研究会
第60回（通算124 回）例会特集：エレクトロニクス用及び Fe-W, Mo系合金めっき,関東学院大学 KGU 関内メディアセンター M-803（〒231-0011 横浜市中区太田町 2-23）平成
27 年12月6日(火) 13:00〜17:00, 13:40〜14:40
7)「依頼」Sachio YOSHIHARA, Recent trends in photocatalysts, 14:00-15:00, Dec.
12th(Mon) , 2016 Huazhong University of Science and Technology, 1037 Luoyu Road,
Wuhan, 430074，China
8)「依頼」めっき法によるアルカリ水電解用高性能電極の創製,吉原佐知雄電気化学会 電解科学技術委員会第 101 回委員会日 時 平成 29 年 2 月 8 日（水）14：00－14：50 場 所 電気化学会会議室東京都千代田区九段南 4-8-30 アルス市ヶ谷 20
9)「一般」涌田俊亮,吉原佐知雄,容量可変型電気二重層キャパシタの開発,表面技術協会第134 回講演大会 於；東北大学 川内北キャンパス（宮城県仙台市青葉区川内 41）日時；
平成 28 年９月１日～２日（金）10)「一般」松澤 篤央，吉原 佐知雄，石川 祥久，及川 渉,アルミニウム基板上への Fe-Ni-W
合金めっきの作製とその性質,表面技術協会第 134 回講演大会 於；東北大学 川内北キ
ャンパス（宮城県仙台市青葉区川内 41）日時；平成28年9月1日～２日（金）他８件
平成２７年度
1)「一般」涌田俊亮，吉原佐知雄，ボロンドープダイヤモンド電極を用いたレドックスフロ
ーバッテリーに関する研究，電気化学，大阪（2016）
2)「一般」松澤篤央，吉原佐知雄，石川祥久，及川 渉,アルミニウム基板への先進型 Fe 系
合金めっきの機能性, 表面技術協会第 133 回講演大会，早稲田大学 西早稲田キャンパス(2016)
3)「一般」吉原佐知雄，浅沼健太，鈴木大介，鈴木和芳，Ni-P合金めっき電極のアルカリ
水電解における特性研究，日本化学会，同志社大学(2016)
4)「ポ」涌田 俊亮，吉原佐知雄，ボロンドープダイヤモンド電極を用いたエネルギー変換
デバイスの開発，第２２回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」，東京理科大学野田キャンパス(2015)
5)「一般」浅沼 健太,吉原佐知雄,鈴木大介，鈴木和芳, Ni-P 合金めっき電極のアルカリ水電解における電極特性に関する研究，2015 電気化学会秋季大会，埼玉工業大学(2015)62平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

6)「一般」松澤 篤央，吉原 佐知雄，石川 祥久，及川 渉，アルミニウム基板上への先進型
鉄系めっき技術の前処理法に関する研究，第 132 回 表面技術協会講演大会，信州大学(2015)
7)「一般」柴沼亮佑, 吉原佐知雄, 銅ダマシン法により作製した半導体デバイス用配線材
料の交流インピーダンス法による信頼性解析（第２報）, 第２５回マイクロエレクトロニスシンポジウム MES2015，大阪大学(2015)
8)「ポ」柴沼亮佑, 吉原佐知雄, 半導体デバイスにおけるエレクトロマイグレーションの交流インピーダンス法による解析，STARC フォーラム 2015，横浜市(2015)
平成２６年度
1)「基調」吉原佐知雄, 及川 渉, 石川祥久, 鈴木和芳, 鈴木大介，“アモルファスめっきの工業的応用に関する研究”，日本金属学会 2015 年春期大会，東京，(2015)
2)「一般」石橋翔太，吉原佐知雄，石川祥久，及川渉，“アルミニウム基板上への先進型

鉄系めっき技術に関する検討(第 6 報)”，表面技術協会第 130 回講演大会講演要旨集，
pp. 52-53, 京都 (2014)
3)「一般」浅沼健太，吉原佐知雄，鈴木大介，鈴木和芳，“Ni-W,Ni-P 及び Ni-W-P 合金め
っき電極のアルカリ水電解におけるカソード特性に関する研究”，2014 年電気化学秋季大会，p. 56, 北海道 (2014).
4)「一般」久保田賢治，関下明日香，吉原佐知雄，松本克才，“銅のエッチングレートに結晶方位が与える 影響”，
第 24 回マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集，85-88,
大阪 (2014)
5)「ポ」斉藤 陽輔，吉原佐知雄，“太陽エネルギー貯蔵のためのボロンドープダイヤモンド
電極を用いたバナジウム系レドックスフローバッテリーに関する基礎的検討”，第２１回光触媒シンポジウム講演要旨集, pp. 98-99，東京 (2014).
6)「一般」斉藤 陽輔，吉原佐知雄，“ボロンドープダイヤモンド電極を用いたバナジウム系
レドックスフローバッテリーに関する基礎的検討”，日本化学会講演要旨集（電子媒体のみ），千葉 (2015).
7)「一般」石川祥久，吉原佐知雄，石橋翔太，及川 渉，“アルミニウム基板上への先進型
鉄系めっき技術に関する検討(第 7 報)”，表面技術協会第 131 回講演大会講演要旨，pp.
133-134, 神奈川 (2015).
8)「一般」吉原佐知雄, 高橋潤, 清野正三, 君塚亮一，“銅めっき膜のウェットエッチング
特性に関する電気化学QCM解析”，表面技術協会第131回講演大会講演要旨集，pp.
144-145, 神奈川 (2015).
9)「一般」柴沼亮佑，吉原佐知雄，”銅ダマシン法により作製した半導体デバイス用配線材
料の交流インピーダンス法による信頼性解析“，第29回エレクトロニクス実装学会
春季講演大会講演要旨集（電子媒体のみ），東京 (2015).
10)「一般」涌田俊亮，吉原佐知雄，石堂慎士，野尻尚克，“プリント配線基板製造工程におけるエッチング時に発生する 孔食現象の交流インピーダンス法によるモニタリング”，

63平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

第 29 回エレクトロニクス実装学会春季講演大会講演要旨集（電子媒体のみ），東京(2015).
他1件●著書，総説，解説等
平成２９年度1) 「著書」吉原佐知雄, 第２編第５章１.ボロンドープダイヤモンド電極及び活性炭繊維
電極, レドックスフロー電池の開発動向（監修：野崎健, 佐藤縁）, シー・エム・シー
出版(2017年8月)●特許（外国，国内，公開，出願）
平成２９年度
1)「国内」出願, 吉原佐知雄,「発明の名称は公開前につき非表示」：特願 2017-235508 (平成 29 年 2 月), 発明者； 出願人；国立大学法人宇都宮大学
平成２８年度
1)「国内」出願, 吉原佐知雄,「発明の名称は公開前につき非表示」：特願 2017-20803 （平成 29 年 2 月）, 出願人； 国立大学法人宇都宮大学
平成 26 年度
1)「国内」登録, 鈴木大介, 鈴木友也, 吉原佐知雄, 石川祥久,「アルカリ水電解用電極，その製造方法及び水素発生装置」：特願 2011-015820（平成 23 年 1 月）, 特開 2012-153958(平成24年8月), 特許5701080号 (平成27年2月), 特許権者；㈱バンテック，国立大学法人宇都宮大学，日本プレーテック㈱●受賞
平成２９年度
1) 「奨励賞」今野七月, めっき電極のアルカリ水電解への展開,第14回学生＆企業研究発
表会,平成29年12月2日（土）,帝京大学宇都宮キャンパス(宇都宮市豊郷台１－１）
2) 「奨励賞」伊藤 皇聖, プリント配線板のエッチングプロセスの新規解析技術の提案,
第14回学生＆企業研究発表会,平成29年12月2日（土）, 帝京大学 宇都宮キャンパス(宇都宮市豊郷台１－１）
平成２８年度
1)「奨励賞」松澤 篤央,アルミニウム基板上への Fe -Ni -W 合金めっきの金型へ展開,第 13回学生＆企業研究発表会,平成28年11月26日（土）,宇都宮共和大学宇都宮シティキ ャンパス（宇都宮市大通り１－３－１８）
2)「奨励賞」今野 七月,めっき電極のアルカリ水電解へ展開,第13回学生＆企業研究発表会,
平成28年11月26日（土）,宇都宮共和大学宇都宮シティキャンパス（宇都宮市大通り１－
３－１８）

64

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

3) 「奨励賞」今野 七月,めっき電極のアルカリ水電解へ展開,第13回学生＆企業研究発表会,平成28年11月26日（土）, 宇都宮共和大学宇都宮シティキャンパス（宇都宮市大通り
１－３－１８）平成 27 年度
1) 浅沼

健太，第９回学生＆企業交流会，研究奨励賞「Ni-P 合金めっき電極のアルカリ

水電解における電極特性に関する研究」(2015年11月)
2) 松澤 篤央，第９回学生＆企業交流会，研究奨励賞「アルミニウム基板上への先進型鉄系めっき技術の前処理法に関する研究」(2015年11月)
平成２６年度
1) 吉原佐知雄，ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ実装学会，JPCA2014

アカデミックプラザ賞「プリント配線板にかかわるめっき技術, 技術, 信頼性解析技術」 (2014年6月)
2) 久保田賢治，MES2014 研究奨励賞「銅のエッチングレートに結晶方位が与える影響」(2014年9月)
3) 石橋翔太，第8回学生＆企業研究会，カナメ賞「アルミニウム基板上への先進型鉄系めっき技術に関する検討」(2014年12月)
4) 浅沼健太，第8回学生＆企業研究会，研究奨励賞「Ni-W,Ni-P及びNi-W-P合金めっき電極のアルカリ水電解におけるカソード特性に関する研究」(2014年12月)
5) 外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
平成２９年度
1)「奨学」 吉原佐知雄, 代表, 2,500千円, 平成29年度研究助成「磁気研磨法のエレクト
ロニクスの分野への技術展開」, 大澤科学技術振興財団（平成29年）
2)「奨学」 吉原佐知雄, 代表, 500千円, 「エンジニアリングプラスチックに対する機能」,
日本プレーテック㈱（平成29年）
3)「奨学」 吉原佐知雄, 代表, 500千円, 「エレクトロニクス実装技術に関する委託研究」,㈱JCU 平成29年）
4) 「共同」 吉原佐知雄, 代表, 1000千円, 「安定した非シアン系 Cu-Zn 合金めっき法の開発」, 三井金属鉱業㈱（平成29年）
5) 「共同」 吉原佐知雄, 代表, 1500千円, 「ファスナー製品の付加価値向上のための光沢度向上及び品質向上に向けた表面処理技術に関する研究」, YKK㈱（平成29年）
6) 「共同」 吉原佐知雄, 代表, 1000千円「エレクトロニクス実装技術に係るめっき技術」,㈱大昌電子（平成29年）
7) 今野 七月, 90千円, ヤングスカラー（平成28年）
平成２８年度
1)「共同」吉原佐知雄,700千円,「安定した非シアン系 Cu-Zn 合金めっき法の開発」 三井
金属鉱業㈱（平成28年）
2)「共同」吉原佐知雄,1,000千円,「エレクトロニクス実装技術に係るめっき技術」,

65平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

大昌電子（平成28年）
3)「共同」吉原佐知雄, 1,500千円,ファスナー製品付加価値向上のための光沢度向上及び品質向上に向けた表面処理技術に関する研究,YKK㈱（平成28年）
4)「奨学」吉原佐知雄, 500千円,エレクトロニクス実装技術に関する委託研究,JCU㈱（平成28年）
5)涌田俊亮,50千円,ヤングスカラー（平成28年）
平成 27 年度
1)「共同」吉原佐知雄，㈱大昌電子, 「エレクトロニクス実装技術に係るめっき技術」, 代表, 1100千円
2)「奨学」吉原佐知雄，第41回岩谷科学技術研究助成,「様々な電力需要に対応可能なレ
ドックスフロー（高電圧型・キャパシタ）システムの開発」, 代表, 2,000千円
3)「奨学」吉原佐知雄，㈱半導体理工学研究センター共同研究 ISテーマ, 「半導体デバイ
スにおけるエレクトロマイグレーションの交流インピーダンス法による解析」, 代表,
1,000千円
4)「奨学」吉原佐知雄，㈱JCU, 「エレクトロニクス実装技術に関する委託研究」, 代表, 500
千円
平成２６年度
1)「共同」吉原佐知雄，1200千円「エレクトロニクス実装技術に係るめっき技術」，㈱大昌
電子（平成26年）
2)「共同」吉原佐知雄，1,000千円「半導体デバイスにおけるエレクトロマイグレーションの交流インピーダンス法による解析」，㈱半導体理工学研究センター共同研究 ISテーマ（平成26年）
3)「奨学」吉原佐知雄，500千円 「エレクトロニクス実装技術に関する委託研究」，㈱JCU，（平成26年）
4)「奨学」吉原佐知雄，300 千円 「明電舎材料研究部奨学寄付金」，㈱明電舎 （平成26年）●学生教育（主任指導）
平成29年度
博士前期課程M1：4 名平成28年度
博士後期課程D3：1 名博士前期課程M2：2 名平成27年度
博士後期課程D3：1 名博士前期課程M2：2 名，M1：2 名

平成26年度
博士後期課程D3：１名，D2：0 名，D1：0 名66

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

博士前期課程M2：1 名，M1：2 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項
平成２９年度ニ)技術指導 ２件 吉原佐知雄，県内企業（平成29年）
平成２８年度ハ)展示 1 件 ビジネスマッチ鹿沼,吉原佐知雄,「無機工業化学研究室」（鹿沼市産業振興課）
ニ)技術指導 1 件 エレクトロニクス関連のめっき・エッチング・信頼性解析技術とその最新事情および環境負荷低減技術,平成28年1月25日（木）於 YKK黒部事業所
その他 技術指導 ２件 吉原佐知雄，県内企業（平成28年）
平成２７年度ロ)報道 １件“研究室めぐり
吉原佐知雄，学内広報誌“桜化会報”

物質環境化学専攻 無機工業化学研究室”
ハ)展示 ２件
ニ)浅沼 健太，第9回学生＆企業交流会，「Ni-P合金めっき電極のアルカリ水電解における電極特性に関する研究」，宇都宮共和大学 (2015)ホ)松澤 篤央，第9回学生＆企業交流会，「アルミニウム基板上への先進型鉄系めっき技
術の前処理法に関する研究」，宇都宮共和大学 (2015)ニ）技術指導 ２件 吉原佐知雄，県内企業（2015 年）
平成２６年度ハ）展示 4 件
・JPCA Show2014 吉原佐知雄，「プリント配線板にかかわるめっき技術, 技術, 信頼性解析技術」(2014年 6月)
・第 8 回宇都宮大学企業交流会 株式会社バンテック，吉原佐知雄，「Ni-W, Ni-P 及
びNi-W-P 合金めっき電極のアルカリ水電解におけるカソード特性に関する研究」（2014年9月8日）
・学生＆企業研究発表会 石橋 翔太，「アルミニウム基板上への先進型鉄系めっき技
術に関する検討」（2014年12月6日）
・学生＆企業研究発表会，浅沼 健太「Ni-W,Ni-P及び Ni-W-P合金めっき電極のアルカリ水電解におけるカソード特性に関する研究」（2014年12月6日）
ニ）技術指導 2 件 県内企業（2014年）

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－７
工農連携実用化・機械創成プロジェクト（担当者）尾崎功一●本年度の研究成果概要
基盤的研究と先端研究を実践する開発力とともに工農での異分野融合によって学術的成果から高い経済価値への昇華を目指している．本稿では工学的および工農融合による成果を述べる．開発したロボットSARAがつくばチャレンジで完走・課題達成し，つくば市長賞を受賞した．その成果を学会報告し，SI2017優秀講演賞を受賞した．また，空気シリンダを用いた 4 脚ロボットを開発し，学生&企業研究発表にて金賞を受賞した。工農融合分野
ではイチゴ収穫ロボットを基盤とした不整地用電動四輪駆動ロボットを新たに開発し，ベンチャーにて販売している．これらの研究活動は学会報告・展示会発表を行い，多数のメデ
ィアに報道され，評価を受けている．

●原著論文（外国，国内）
1) Yasunari Kakigi, Kazumichi Inoue, Masaaki Hijikata, Koichi Ozaki, “Developmentof Flexible Cowl Covered Mobile Robot in Consideration with Safety and Design
Property,” Journal of Robotics and Mechatronics, 29, 4, 630-638(2016)
2) Masaru Kawakami, Shogo Toba, Kohei Fukuda, Shinya Hori, Yuki Abe, Koichi
Ozaki, “Application of Deep Learning to Develop a Safety Confirmation System for
the Elderly in a Nursing Home,”Journal of Robotics and Mechatronics, 29, 2, 338345(2017)3) 阿部有貴, 小笠原亮大, 尾崎功一, “幾何的・力学的条件を想定したアプローチ角度による微小物体の把持解放戦略”, 日本機械学会論文集, 83, 853, 16-29(2017)69平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1)「基調」尾崎功一 “イチゴ収穫ロボット開発物語”，第 1 回農業ロボット研究会“，埼玉（2017）2)「基調」高橋庸平 “工学部・農学部連携によるイチゴの収穫ロボットと特殊容器の開発”，第 15 回 生活を豊かにするロボットビジネス研究会，京都（2017）
3)「基調」高橋庸平 “大学発ベンチャーで果物生産のあり方に変革を！”，IoT スタート
アップセミナー，大阪（2017）
4)「基調」尾崎功一 “つくばチャレンジに育てられたロボット技術
5) 〜コンセプト構築からはじまった宇都宮大の取組み紹介〜“，つくばチャレンジシン
ポジウム（2018）
6)「一般」阿部有貴，小笠原亮大，尾崎功一，“顕微鏡視野における輪郭ボケ幅奥行距離推定法のロバスト推定による安定化”，日本ロボット学会，埼玉 (2017)
7)「一般」柿木泰成，土方優明，加藤正義，門脇史弥，岡村涼平，尾崎功一，“サービスロ
ボットのための透明柔軟樹脂外装の安全性と意匠性の評価”，日本ロボット学会，埼玉(2017)
8)「一般」柿木泰成，土方優明，門脇史弥，加藤正義，岡村涼平，尾崎功一，“人間共存型
サービスロボットのための設計方針”，計測自動制御学会システムインテグレーション
部門，宮城（2017）
9)「一般」原匠，“空気圧シリンダを用いた 4 脚歩行ロボットの歩行実験”，第14 回学生＆企業研究発表，栃木（2017）
10)「ポ」土方優明, 門脇史弥, 柿木泰成, 岡村涼平, 加藤正義, 尾崎功一“つくばチャレ
ンジ第2ステージにおける宇都宮大学の取組”，つくばチャレンジシンポジウム，茨城（2018）●特許（外国，国内，公開，出願）
1)「国内」公開，尾崎功一，阿部有貴，金井海渡「画像データの処理方法」特開2017-169011(平成 29年9月）
2)「国内」出願，尾崎功一，柏嵜勝，福田徹「発明の名称は公開前につき非表示」
（平成29
年6月）
●受賞
1) 柏嵜勝，尾崎功一，青山リエ，第42回発明大賞東京都知事賞「果実表面と接触しない
果物個別包装容器」（2017年3月）
2) 原匠，第14回学生＆企業研究発表 金賞「空気圧シリンダを用いた 4 脚歩行ロボットの歩行実験」（2017年12月）

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

3) 柿木泰成，土方優明，門脇史弥，加藤正義，岡村涼平，尾崎功一，SI2017 優秀講演賞「人間共存型サービスロボットのための設計方針―つくばチャレンジにおける宇都宮
大学の取り組み―」（2017年12月）●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1) 「科研」川上勝，尾崎功一，総額 4180千円，H29年度 400千円「部位別体動の検知に基づく認知症高齢者の起上り予測法の確立と次世代見守り装置の開発」（平成 27-29
年度）2) 「受託」尾崎功一，275千円「「耐気候型屋内農場における大型イチゴ生産の自動化」
に関するロボット走行調査」プランツラボラトリ（平成29年度）
3) 「共同」尾崎功一，200千円「農業用汎用ロボットの効率的な製造」アイ・イート株
式会社（平成29年度）
4) 「共同」尾崎功一，2500千円「画像 AI 技術、SLAM 技術および次世代技術の考察」(株)ダイヘン5) 「共同」尾崎功一，1500千円「屋内移動ロボットを対象とした磁気歪とランドマー
クによる自己位置認識技術構築」(株)本田技術研究所
6) 「その他」尾崎功一（代表），柏嵜勝，星野智史，石川智治，諸星知広，黒倉健，柏木孝幸，栃木県関係者，700,000千円「先進的ロボット技術による地域潜在力イノベーション推進拠点整備」●学生教育（主任指導）
博士後期課程D3：2 名，D2：1 名，D1：1 名

博士前期課程M2：7 名，M1：7 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項
イ) ベンチャー起業 1 件
ロ) 報道

7 件

・Sankei Biz ＩＴ風土記 尾崎功一，「栃木発 味は絶品、高級・完熟イチゴを海外に新たな市場を広げる自動収穫ロボットの可能性」（2017年4月29日）
・下野新聞 尾崎功一，「人は乗っても操作不要 宇都宮大で自律移動ロボット「ニーナ」
お披露目」（2017年8月3日）
・Japan Business Press 尾崎功一，「日本から美味しいイチゴを盗んで恥じない韓国」（2017年8月25日）
・日刊工業新聞ニューススイッチ 尾崎功一，「大学のロボット研究者と「現場」の距離は縮まるか」（2017年12月04日）

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

・マイナビ農業 アイ・イート株式会社，「海外で大人気！新型容器で拓ける「日本産完熟大粒イチゴの市場」」（2017年12月31日）
・AgriFood アイ・イート株式会社，「海外で大人気！新型容器で拓ける「日本産完熟
大粒イチゴの市場」」（2018年1月11日）
・日経産業新聞 尾崎功一，「マンタの動きで魚の観察静かに」（2018年2月27日）
ハ）展示 5 件
・イノベーションジャパン 2018‐大学見本市，尾崎功一，「工農融合ロボティクス」（2017
年8月31～9月1日）
・アグリビジネス創出フェア 2017，尾崎功一，柏嵜勝，「日本産高級果実の超高品質世界展開技術開発プラットフォーム」（2017年10月4日～6日）
・新価値創造展 2017 尾崎功一，柏嵜勝，「モジュール分散協働型イチゴ収穫支援ロボット」（11月15日～11月17日）
・2017 国際ロボット展 尾崎功一（2017年11月29日～12月2日）
・GTC Japan 201 尾崎功一，「自律移動ロボットの開発」（2017年12月12日～13日）

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－８

空中ディスプレイ技術の ABCD 応用展開
（担当者）山本裕紹，時本豊太郎，中島正雄，川岸功和，芳賀浩史，内田景太朗●本年度の研究成果概要
本プロジェクトは，何もない空中に映像を表示する技術を，次のABCDの分野への実用化を検討するためのプロトタイプ開発を目的とする．分野AはAmusement分野であり，錯視を用いた特殊な空中表示を実現した．分野Bは，Biology分野であり，空中表示技術を水中に応用してメダカの行動生物学実験として全周型空中ディスプレイを用いた刺激の提示による誘導実験を行った．分野CはCar分野であり，自動車用インタフェースで求められるドラ
イバーを想定したアイボックスに対する空中像の最適化と空中ヒーター技術の開発を進めた．分野Dは，Digital Signage分野であり，大画面の映像を空中に表示するために表示される空中像が拡大するための手法の検討を行った．

●原著論文（外国，国内）
1) N. Kawagishi, K. Onuki, and H. Yamamoto, “Comparison of Diverhence Angle of RetroReflections and Sharpness with Aerial Imaging by Retro-Reflection (AIRR),” IEICE
Transactions of Electronics, Vol. E100-C, No.11, pp.958-964 (2017).
2) K. Uchida, S. Ito, and H. Yamamoto, “Multi-Functional Aerial Display by Use of
Polarization-Processing Display,” Optical Review, Vol.24, No.1, pp.72-79 (2017).
3) H. Suginohara, H. Kikuta, Y. Nakamura, K. Minami, and H. Yamamoto, “An Aerial Display:
Passing through a Floating Image Formed by Retro-Reflective Reimaging,” Proc. SID DW2017,
pp. 406-409 (2017).
4) S. Ito, N. Kurokawa, and H. Yamamoto, “Calibration between a 3D camera and an aerial
information screen,” Proc. SPIE Digital Optical Technologies, Vol.10335, 103351S (2017).
5) N. Kurokawa, S. Ito, and H. Yamamoto, “Aerial 3D display by use of a 3D-shaped screenwith aerial imaging by retro-reflection (AIRR),” Proc. SPIE Digital Optical Technologies,
Vol.10335, 103351K (2017).
6) S. Ito, K. Uchida and H. Yamamoto, “Use of Ultrasonic Waves for Navigation to the Viewing
Position of Aerial Secure Display”, Proc. IDW, Vol. 24, pp.124-127 (2017)7) S. Onose, and H. Yamamoto, “Omnidirectional Aerial Display with AIRR by Use ofMultifaceted Beam Splitters”, Proc. IDW, Vol. 24, pp. 605-608 (2017).
8) K. Fujii, N. Kurokawa, K. Kawai, S. Morita, K. Shimose, R. Kujime, and Hirotsugu Yamamoto,“Constructing a Sounf System as if Sound is Coming from Aerial Image”, Proc. IDW, Vol. 24,
pp. 609-612 (2017)74平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

9) R. Kujime and H. Yamamoto, “Depth-Fused 3D on Aerial Thermal Display”, Proc. IDW,
Vol. 24, pp. 821-825 (2017).
10) N. Kurokawa, K. Fujii, S. Ito and H. Yamamoto, “Aerial Hollow-Face Illusion with AIRR”,
Proc. IDW, Vol. 24, pp. 924-927 (2017)11) Y. Terashima S. Suyama, and H. Yamamoto, “Aerial DFD Display with AIRR”, Proc. IDW,
Vol. 24, pp. 935-938 (2017).
12) S. Morita, S. Onose, M. Sasaki, H. Yamamoto, “Single-Pixel Imaging on Aerial Display
with AIRR”, Proc. IDW, Vol. 24, pp. 958-961 (2017).
13) N. Kawagishi and H. Yamamoto, “Comparison of Image Quality of Aerial Image Formed
with Aerial Image Techniques by Viewing Angle”, Proc. IDW, Vol. 24, pp. 965 (2017).
14) T. Okamoto, T. Kobori, R. Kujime, H. Yamamoto, “Projecting Prompter Information via a
Common Information Screen with AIRR”, Proc. IDW, Vol. 24, pp. 1202-1205 (2017).
15) K. Shimose K. Kawai, and H. Yamamoto, “Viewing Angle Analysis and Light Source Shieldingon Both-Sided Aerial Display with AIRR”, Proc. IDW, Vol. 24, pp.1206-1209 (2017).
16) T. Kobori, S. Onose, T. Okamoto, and H. Yamamoto, “Halving Aerial Display
Thickness by Use of a Parallax Barrier”, Proc. IDW, Vol. 24, pp. 1210-1213 (2017).

●国際会議発表（plenary lecture:PL, invited speaker:IS, oral presentation:OP, poster
presentation:PP）
1) *IS* H. Yamamoto, T. Okamoto, H. Horie, R. Kujime, H. Mizushina, S. Suyama, and T.
Itoigawa, “Forming an aerial heater and its application for aerial information display,”
SPIE DCS, California, USA (2017).
2) *IS* H. Yamamoto, T. Okamoto, and R. Kujime, “Multi-Modal Aerial Information Display for
Next Generation Digital Signage,” The 25th International Conference on Advanced Laser
Technologies, Busan, Korea (2017)3) *IS* R. Kujime, T. Okamoto, and H. Yamamoto, “Recent progress on aerial imaging by retroreflection (AIRR),” International Conference on Mechanical, Electrical and Medical Intelligent
System 2017, Gunma, Japan (2017).
4) *IS* H. Yamamoto, T. Okamoto, S. Ito and R. Kujime “Aerial Multi-Modal
Information Display,” DHIP2017 (The 7th Korea-Japan Workshop on Digital Holography
and Information Photonics), Daegu, Korea (2017).
5) *OP* N. Kurokawa, K. Onuki, and H. Yamamoto, “Multi-Layered Aerial LED Display by
Double-Stage Polarized Aerial Imaging by Retro-Reflection,” IP’17(Information Photonics 2017),
Yokohama, Japan (2017).

75平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

6) *PP* K. Fujii, S. Ito, S. Maekawa, and H. Yamamoto, “Steganography by use of a clear sphereas a key for decoding a concealed aerial image formed with AIRR,” IP’17(Information
Photonics 2017), Yokohama, Japan (2017).
7) *PP* T. Kobori, R. Kujime, M. Takahashi, and H. Yamamoto, “Forming Two Aerial Images at
Two Viewpoints by Use of a Slit Array,” IP’17(Information Photonics 2017), Yokohama,Japan (2017).
8) *PP* R. Kujime, H. Mizushina, S. Suyama, and H. Yamamoto, “Aerial Imaging Display
System by Use of AIRR and CMA,” IP’17(Information Photonics 2017), Yokohama, Japan(2017).
9) *PP* T. Okamoto, K. Kawai, K. Onuki, S. Onose, T. Itoigawa, and H. Yamamoto, “Extending
the floating distance of an aerial heater by use of WARM,” IP’17(Information
Photonics 2017), Yokohama, Japan (2017).
10) *PP* S. Ito, N. Kurokawa, and H. Yamamoto, “Calibration between a 3D camera and an aerial
information screen,” SPIE Digital Optical Technologies, Intermationales Congress Center,
Germany (2017).
11) *PP* N. Kurokawa, S. Ito, and H. Yamamoto, “Aerial 3D display by use of a 3D-shaped
screen with aerial imaging by retro-reflection (AIRR),” SPIE Digital Optical Technologies,
Intermationales Congress Center, Germany (2017).
12) *PP* R. Kujime, S. Suyama, and H. Yamamoto, “Enlarging Viewing Angle of Aerial Image in
Combination of AIRR with CMA,” The 24th Congress of International Commission for
Optics, Tokyo, Japan (2017).
13) *PP* E. Abe, S. Onose and H. Yamamoto, “Geometric Transformation to Form a Cylindrical
Information Screen on an Omnidirectional Aerial Display,” IMID 2017, Busan, Korea (2017).
14) *PP* S. Ito, K. Uchida, H. Mizushina, S. Suyama, and H. Yamamoto, “Aerial Dual-View
Display by Use of Polarization Display with Retarder Film and Retro-Reflector,” IMID
2017, P1-203, BEXCO, Busan, Korea (2017).
15) *PP* N Kurokawa, and H Yamamoto, “Increasing Depth Cue in Aerial 3D Display by Use of
Two 3D-shaped Screen with AIRR,” IMID 2017, Busan, Korea (2017).
16) *PP* K. Shimose, K. Kawai and H. Yamamoto, “Both-Sided Aerial Display with AIRR,”
IMID 2017, Busan, Korea (2017).
17) *PP* Y. Terashima, T. Kobori, N. Kurokawa, and H. Yamamoto, “Bidirectional Aerial
Display by Use of a Half Mirror,” IMID 2017, Busan, Korea (2017).
18) *PP* K. Kawai, and H. Yamamoto, “Formation of both-sided aerial 3D image by use of Arc 3Dwith AIRR,” IMID 2017, Busan, Korea (2017).

76平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

19) *PP* K. Fujii, K. Onuki, K. Kawai, S. Ito, and H. Yamamoto, “Detecting Touch at an Aerial Image
with a Camera Inside Aerial Display with polarized AIRR,” IMID 2017, Busan, Korea (2017).
20) *PP* E. Abe, S. Onose, H. Takeuchi, E. Watanabe, Y. Kamei, and H. Yamamoto,“Omnidirectional Aerial Display for Medaka”, Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
21) *PP* K. Fujii, N. Kurokawa, K. Kawai, S. Morita, K. Shimose, R. Kujime, and H. Yamamoto,“Constructing a Sounf System as if Sound is Coming from Aerial Image”, Proc. IDW, Miyagi,
Japan (2017).
22) *PP* S. Ito, K. Uchida and H. Yamamoto, “Use of Ultrasonic Waves for Navigation to theViewing Position of Aerial Secure Display”, Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
23) *PP* N. Kawagishi and H. Yamamoto, “Comparison of Image Quality of Aerial Image
Formed with Aerial Image Techniques by Viewing Angle”, Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
24) *PP* T. Kobori, S. Onose, T. Okamoto, and H. Yamamoto, “Halving Aerial Display Thickness
by Use of a Parallax Barrier”, Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
25) *OP* R. Kujime and H. Yamamoto, “Depth-Fused 3D on Aerial Thermal Display”, Proc. IDW,
Miyagi, Japan (2017).
26) *PP* N. Kurokawa, K. Fujii, S. Ito and H. Yamamoto, “Aerial Hollow-Face Illusion with AIRR”,
Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
27) *PP* S. Morita, S. Onose, M. Sasaki, and H. Yamamoto, “Single-Pixel Imaging on Aerial
Display with AIRR”, Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
28) *PP* T. Okamoto, T. Kobori, R. Kujime, and H. Yamamoto, “Projecting Prompter Information
via a Common Information Screen with AIRR”, Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
29) *PP* S. Onose, and H. Yamamoto, “Omnidirectional Aerial Display with AIRR by Use ofMultifaceted Beam Splitters”, Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
30) *PP* K. Shimose K. Kawai, and H. Yamamoto, “Viewing Angle Analysis and Light Source
Shielding on Both-Sided Aerial Display with AIRR”, Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
31) *PP* Y. Terashima S. Suyama, H. Yamamoto, “Aerial DFD Display with AIRR”, Proc. IDW,
Miyagi, Japan (2017).
32) *PP* K. Onuki, and H. Yamamoto, “Comparisons of Aerial Image Sharpness Formed
with AIRR by Use of Retro-reflectors Made of Glass Beads with Different Refractive Indices”,
Proc. IDW, Miyagi, Japan (2017).
33) *PP* R. Kujime and H. Yamamoto, “Forming the aerial 3D image of your back in front of you
with using AIRR,” DHIP2017, Daegu, Korea (2017).
34) *PP* K. Shimose and H. Yamamoto, “Aerial Volumetric Display with Pyramid Structured LED
Lattice and AIRR,” DHIP2017, Daegu, Korea (2017).

77平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1) ｢招待講演｣山本裕紹，陶山史朗，久次米亮介，“光と熱のマルチモーダル空中ディスプ，日本視覚学会 2017年夏季大会，島根県(2017)．
レイ”
2) ｢招待講演｣山本 裕紹，“プロジェクション技術が拓く空中ディスプレイの展開”，プロ
ジェクションディスプレイ技術研究会 2017，東京(2017)．
3) ｢招待講演｣山本 裕紹，“再帰反射による空中結像(AIRR)の原理と応用”，第 38 回ポリマー光部品(POC)研究会，東京(2017)．
4) ｢招待講演｣山本 裕紹，“空中ディスプレイの開発と行動生物学応用に向けた取り組
み”，
第 7 回宇都宮大学オプトバイオシンポジウム，栃木(2017)5) 「一般発表」寺島 佳希，山本 裕紹，“AIRR を用いた空中像の合成，”第78回応用物
理学会秋季学術講演会，福岡(2017)．
6) 「一般発表」阿部 絵里菜，山本 裕紹，“全周型空中ディスプレイを用いた水中への円
筒映像の形成，”第78 回応用物理学会秋季学術講演会，福岡(2017)7) 「一般発表」小野瀬 翔，山本 裕紹，“多面ビームスプリッターと再帰反射を用いた空中結像(AIRR)による全周型空中ディスプレイ，”第22回日本バーチャルリアリティ学会大会徳島(2017)．
8) 「一般発表」伊藤 秀征，内田 景太朗，山本 裕紹，“AIRR により形成された2層空中
ディスプレイを用いた空中ボタンの押下感の提示，”第22回日本バーチャルリアリテ
ィ学会大会，徳島(2017)．
9) 「一般発表」岡本 智行，小堀 智史，久次米 亮介，山本 裕紹，“フレネルレンズを用いた AIRR による空中映像の拡大，”Optics & Photonics Japan 2017，東京(2017)10) 「一般発表」久次米 亮介，山本 裕紹，“2 つの熱空中像における奥行き融合，” Optics& Photonics Japan 2017，東京(2017)．
11) 「一般発表」他 4 件
12) 「ポスター発表」14 件●著書，総説，解説等
1) 「解説」山本裕紹，“再帰反射による空中結像（AIRR）による空中ディスプレイ”，
日本画像学会誌，Vol.56，No.4，pp341-351 (2017)．
●特許（外国，国内，公開，出願）
1) 「 国 際 」 出 願 ， 山 本 裕 紹 ， 久 次 米 亮 介 「 発 明 の 名 称 は 公 開 前 に つ き 非 表 示 」 ,78

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

PCT/JP2017/031448 (平成29年8月)．
2)「国内」登録，山本裕紹，陶山史朗「情報提供方法及び情報提供装置」PCT/P2012/001438（平成24年3月）,WO2012/120853（平成24年9月）, 登録 P6145622 (平成29年5月)．

●受賞
1) R. Kujime, T. Okamoto, and H. Yamamoto, “Recent progress on aerial imaging by retroreflection (AIRR),” International Conference on Mechanical, Electrical and Medical
Intelligent System 2017 Best Paper Award (2017年11月)
2) T. Okamoto, T. Kobori, R. Kujime, and H. Yamamoto, “Projecting Prompter
Information via a Common Information Screen with AIRR”, IDW '17 Outstanding Poster
Paper Award (2017年12月)●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1)「科研」山本裕紹，5,300千円「水ストレス状態を定量化するデュアル光コムによる（平成29年）
ワンショット3D分光イメージング」基盤研究A代表）●「受託」山本裕紹，16,500千円「没入型高速3次元ダイナミックインタラクション基盤の開発」JST 戦略的創造研究推進事業 ACCEL 高速画像処理を用いた知能システムの応用展
開（代表：石川正俊）（平成29年）●「共同」5 社，9,251千円（会社名・テーマ・金額：守秘義務あり）●学生教育（主任指導）
博士後期課程D3：1 名，D2：2 名，D1：3 名

博士前期課程M2：4 名，M1：6 名●CDIプロジェクト関連の成果についての特記事項
イ)報道

2件

1) マイナビ Geekroid，「SF 映画の空中ディスプレイが実現？～プロジェクションディ
プレイ技術研究会 2017」（2017年12月14日）．
2) 自分につながる経済ニュース トレンドたまご，｢空中ヒーター｣(2018年1月12日)．

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－９
界面における自己組織化構造体の制御技術の開発（担当者）飯村 兼一，刈込 道徳，Md. Nazmul Kayes，Md. Sharif Hossain●本年度の研究成果概要
両親媒性化合物の界面における自己組織化現象の理解とそれらを利用した界面構造体の空間分布制御法の開発および界面の機能化を目的として研究を実施してきた．ベンゼン環がらせん状に連なったヘリセン骨格に親水性官能基を導入し両親媒性を付与した化合物の合成と薄膜化，および膜の構造解析と光電気化学特性の評価を進めた．また，ミクロ相分
離単分子膜から作製された二次元鋳型表面に対する有機シラン化合物の位置選択的な表面
ゾルゲル反応による構造体形成を利用した表面パターニング法の開発，ナノ粒子を利用した機能性表面構築などに関する研究を推進した．
●原著論文（外国，国内）
1) Mohammad Shahabuddin, Md. Sharif Hossain, Takao Kimura, Michinori Karikomi,
Diastereomeric process-based chiral resolution of helical quinone derivatives using (-)-menthyl
chloroformate, Tetrahedron Letters , 58, 4491-4495 (2017).
2) Mohammad Shahabuddin, Keita Ohgoshi, Md. Sharif Hossain, Takao Kimura, Michinori
Karikomi, Synthesis of helical shaped 1,1'-bibenzo[c]phenanthrene-2,2'-diol (HEBPOL)
derivatives by reduction of helical quinones, Tetrahedron Letters , 58, 3704-3707 (2017).
3) Md. Nazmul Kayes, Mohammad Shahabuddin, Md. Jalil Miah, Michinori Karikomi, Sachio
Yoshihara, Eri Nasuno, Norihiro Kato, Ken-ichi Iimura, Thin films of an axially chiralbibenzo[c]phenanthrene diol and its enantiomers: Film structure, optical property, andphotoelectrochemical response, Colloids. Surf. A , 538, 155-163 (2018).
●国際会議発表（plenary lecture:PL, invited speaker:IS, oral presentation:OP, poster
presentation:PP）
1) *OP* Md. Nazmul Kayes, Mohammad Shahabuddin, Md Jalil Miah, Michinori Karikomi,
Eri Nasuno, Norihiro Kato, Ken-ichi Iimura, Structural, Optical, and Photoelectrochemical
Characterization of Thin Films of an Axially Chiral Bibenzo[c]phenanthrene Diol,IUMRS-ICAM 2017, The 15th International Conference on Advanced Materials , Kyoto(2017).
2) *PP* Thi My An Nguyen, Eri Nasuno, Norihiro Kato, Ken-ichi Iimura, Formation81平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

of Holes in Vertically Grown Structures of Amine-Terminated Organosilane throughPreadsorption of Silica Particles, IUMRS-ICAM 2017, The 15th International
Conference on Advanced Materials , Kyoto (2017).
3) *PP* Masataka Yoshida, Nobuhito Tabuchi, Masato Yamaguchi, Ken-ichi Iimura, Ryo Kon,
Identification of Lipid Component Affecting the Stability of Tear Film Lipid Layer Against
Compression and Expansion by Blink, 2nd Asian Conference on Oleo Science (ACOS 2017) ,Tokyo (2017).
4) *PP* Makoto Onoo, Koji Endo, Eri Kaneko, Ken-ichi Iimura, Compression-Induced Phase
Transition of Adsorbed Monolayers, 2nd Asian Conference on Oleo Science (ACOS 2017) ,Tokyo (2017).
5) *IS* Ken-ichi Iimura, Vertically Grown Structures of Silica Precursor on Monolayer Templates,
International Conference on Functional Nanomaterials & Nanotechnology (ICFNN-2017),
Kathmandu, Nepal (2017).
6) *PP* Thi My An Nguyen, Eri Nasuno, Norihiro Kato, and Ken-ichi Iimura, Twodimensional Self-assembly and Monolayer Formation of Silica Fine Particles at Interfaces,
The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8), Tsukuba (2017).
●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1) 「一般」藤沼拓朗，Mohammad Shahabuddin，Md. Sharif Hossain，木村隆夫，刈込道徳，
クロロギ酸 (−)−メンチルを用いたらせん型キノン誘導体の光学分割，第 73 回有機合成化学協会関東支部シンポジウム，東京 (2017)．
2) 「一般」飯村兼一，グェン チーミアン，毛利一貴，枝真住，奈須野恵理，加藤 紀弘，
単粒子膜を二次元鋳型としたシリカ前駆体垂直成長構造体，第 68 回コロイドおよび界面化学討論会，神戸 (2017)．
3) 「ポ」毛利一貴，枝真住，納城美沙，中田湧也，奈須野恵理，加藤紀弘，飯村兼一，
シリカ前駆体垂直成長構造体の高効率作製システムの開発と金ナノ粒子による位置選
択的表面修飾，第 68 回コロイドおよび界面化学討論会，神戸 (2017)．
4) 「ポ」山口雅人，飯村兼一，吉田雅貴，田淵照人，近亮，Langmuir フィルムバランス
法による涙液油層膜の物性と構造に関する研究，第 68 回コロイドおよび界面化学討論会，神戸 (2017)．
5) 「ポ」水間友磨，中田湧也，奈須野恵理，加藤紀弘，飯村兼一，ポリオキシエチレン
アルキルアミン被覆金ナノ粒子の相間移動，第 68 回コロイドおよび界面化学討論会，神戸 (2017)．
6) 「ポ」Md. Nazmul Kayes, Mohammad Shahabuddin, Md Jalil Miah, Michinori Karikomi, Eri
Nasuno, Norihiro Kato, Ken-ichi Iimura, Fabrication of Thin Films of Hexahelicene Diol and
Evaluation of Their Optical and Photoelectrochemical Properties，第 27 回日本 MRS 年次大会，横浜 (2017)．

82平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書7) 「ポ」枝真住、奈須野恵理、加藤紀弘、飯村兼一，表面構造化ポリマー膜作製のための二次元鋳型ミクロ相分離単分子膜修飾Siウエハ表面のウエットエッチング，第27回日本MRS年次大会，横浜(2017)．
8) 「依頼」飯村兼一，不均一構造を含むバイオインターフェースモデルの X 線反射率
解析，埋もれた界面のＸ線・中性子解析 2018 ワークショップ，つくば (2018).

●著書，総説，解説等●特許（外国，国内，公開，出願）●受賞●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1) 「科研」飯村兼一，基盤研究(C)，有機単分子膜の表面構造を鋳型とした VGS ケミ
スリーの創成2) 「共同」飯村兼一，「界面活性剤混合系の Gibbs単分子膜の基礎物性の解析」花王(株)3) 「共同」飯村兼一，「生体膜構造解析」ライオン(株)●学生教育（主任指導）
博士後期課程D3：2 名，D2：2 名，D1：2 名

博士前期課程M2：5 名，M1：7 名●CDIプロジェクト関連の成果についての特記事項なし

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－１０
偏光イメージング研究拠点プロジェクト（担当者）大谷 幸利,

前田勇,

Russell A.Chipman, Nathan Hagen,Geliztle Alejandra Parra Escamilla, 柴田秀平

●本年度の研究成果概要
プロジェクトの目的は，大学のアイデンティティとなりうる偏光イメージングの研究拠点形成である.偏光理論，ナノ構造と偏光のシミュレーション技術，散乱光の偏光問題のシミュレーション技術などの理論分野と，高速，高精度，高分解能および分光と結びついた高分解能偏光計測技術を開発し，ハイスピード偏光分光イメージングの開発を通して,
オプティクス・光工学の中で特に,「偏光工学分野」で世界をリードする拠点形成を目指す．本年度は，ストークイメージング技術，分光ミュラー行列エリプソメータをベースとして，欠陥検査・品質管理，バイオセンシング，環境計測などメディカルイメージング等の将来の製品化を視野に入れた応用技術の開発を行い，プロトタイプ機を試作した.

●原著論文（外国，国内）
1)

Geliztle

A.

Parra

Escamilla,

Fumio

Kobayashi,

Yukitoshi

Otani: Three-

Dimensional Surface Measurement based on the Projected Defocused PatternTechnique Using Imaging Fiber Optics, Optics Communications, 390 pp.57–60 (2017)．
2)

Kaustav Bhattacharyya, David Ignacio Serrano-García, Yukitoshi Otani: Accuracy
enhancement of dual rotating Mueller matrix imaging polarimeter by diattenuation andretardance error calibration approach, Optics communications, 392, 1, pp.48–53 (2017)．

3)

Toshitaka Wakayama, Takeshi Higashiguchi, Yukitoshi Otani : Generation of thedetermined vectorial vortex beams by use of an achromatic axially symmetric wave
plate, Optical Review, 24, 3, pp.449–461, doi:10.1007/s10043-017-0315-1 (2017).

4)

Nia Natasha Tipol, Shuichi Kawabata, Yukitoshi Otani : A partial Mueller matrix
polarimeter using two photoelastic modulator and polarizer pairs: Proc. of SPIE Vol. 10407,
pp.1040713-6 (2017).

●国際会議発表（plenary lecture:PL, invited speaker:IS, oral presentation:OP,
poster presentation:PP）85

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

1) *OP* Geliztle A. Parra Escamilla, David I. Serrano Garcia, Yukitoshi
Otan :Three-dimensional movement analysis for near infrared system using stereo vision andoptical flow techniques , The 2nd Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC’17)
Yokohama (2017).
2) *OP* Yukitoshi Otani, Shuhei Shibata, Hiroshi Ishiwata, Masaru Matsuda, Toyohiko
Yatagai : Real-time 3D optical sectioning by differential interference contrast microscopeusing pixelated polarization camera Optical Methods for Inspection, Characterization,and Imaging of Biomaterials, SPIE Optical Metrologoy, Much, Germany (2017).
3) *OP* David I. Serrano-Garcia and Yukitoshi Otani : Phase sensitive CT
measurement using a pixelated polarizing shearing interferometer, ICO17 International
Comission for Optics, Shinjuku (2017).
4) *OP* Nia Natasha TIPOL, Shuichi KAWABATA and Yukitoshi OTANI : A partial
Mueller matrix polarimeter using two photoelastic modulator and polarizer pairs, ICO17
International Comission for Optics, Shinjuku (2017).
5) *OP* Tomohisa Horiguchi, Yukitoshi Otani, Nathan Hagen : Reflection type of
microscope for Mueller matrix polarimeter, ICO17 International Comission for Optics,
Shinjuku (2017).
6) *OP* Nia Natasha Tipol, Shuichi Kawabata, Yukitoshi Otani : A partial Mueller matrix
polarimeter using two photoelastic modulator and polarizer pairs: Polarization Scienceand Remote Sensing VIII, San Diego (2017).
7) *OP* Shuhei Shibata, Shuichi Kawabata, Yukitoshi Otani : Real-time Stokes
polarimeter using three polarized beam splitter, SPIE Optics and Photonics, San Diego (2017).
8) *PL* Yukitoshi Otani : Polarization camera and its application, UEM Congress 2017,
Disruptive Technology & Disruptive Innovation- A Renaissance in this Century, Bangkok,
Thailand (2017).
9) *OP* David I. Serrano-Garcia and Yukitoshi Otani : Phase sensitive CT
measurement using a pixelated polarizing shearing, OIE17, Sado (2017).
10) *OP* Yukitohi Otani, Shuhei Shibata, Nathan Hagen, Masaru Matsuda, and Toyohiko
Yatagai : Differential interference contrast microscope by pixelated polarization camera,
OIE17, Sado (2017).
11) *OP* Tomohisa Horiguchi, Nathan Hagen, Yukitoshi Otani : Reflected type of Mueller
matrix microscope For bio-imaging applications, IONS 2017, Okinawa (2017).
12) *IS*

Yukitoshi Otani, Shuhei Shibata, Hiroshi Hasegawa : Spectroscopic Stokes

imaging polarimeter for defect detection, ISOT2017, Tainan, Taiwan (2017).

86平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

13) *IS* Shuichi Kawabata, Shuhei Shibata and Yukitoshi Otani : A simple and fast Stokes
polarimeter, ISOT2017, Tainan, Taiwan (2017).
14) *OP* Nia Natasha TIPOL, Shuichi KAWABATA and Yukitoshi OTANI: A partial Mueller
matrix ellipsometer using two photoelastic modulator-polarizer pairs, ISOT2017, Tainan,
Taiwan (2017).
15) *Key Note* David I. Serrano-Garcia and Yukitoshi Otani : Interferometricmeasurements based on polarization phase shifting techniques employing a pixelated
polarization sensor, International Conference on Applied Electronics (ICApplE), October(2017).

●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）（主要なもの 10件 他10件）
1)「招待」大谷幸利：偏光カメラを用いた３次元形状計測および欠陥検出，長さクラブ（2017）.
2）「一般」堀口智央，大谷幸利：バイオイメージングのための反射型ミュラー行列顕微鏡，
精密工学会春季大会（2017）.
3）「一般」堀口智央、ネイザン へーガン、 大谷幸利バイオイメージングのための反射型
分光ミュラー行列顕微鏡，第59回光波センシング技術研究会（2017）.
4）「ポ」Shuhei Shibata1, Masaru Matsuda2, Nathan Hagen1 and Yukitoshi Otani :Real-time phase analysis of Medaka egg by differential interference contrast
microscope using pixelated polarization camera , 第23回小型魚類研究会，山梨（2017）.
5）「一般」磯田 和貴，永田 晃基，海老澤 瑞枝，大谷 幸利: 微細周期構造による日射反射材の数値解析的検討，応用物理学会秋季大会（2017）.
6）「一般」 柴田 秀平，川畑州一，大谷幸利：PBS による小型リアルタイム偏光計，応用物理学会秋季大会（2017）.
7）「一般」柴 田秀平，高野航，ネイザン・ヘーガン，大谷幸利 : 偏光カメラを用いた微分干渉顕微鏡による層動画計測，精密工学会秋季大会（2017）.
8）「招待」大谷幸利：3D3 プロジェクト 平成 29 年度 第 2 回北分科会 ③大学・オブザーバーからの講演，岩手県工業技術センター（2017）.
9）「一般」大谷幸利，柴田秀平，高野 航，ネイザン ヘーガン：偏光カメラを用いた微分干渉顕微鏡，第60回光波センシング技術研究会（2017）.
10）「一般」若山俊隆，東口武史，坂上和之，鷲尾方一，大谷幸利：ベクトルビームの偏光分布のシングルショット決定，応用物理学会秋季大会（2017）87平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●特許（外国，国内，公開，出願）
1)「国内」登録, 若山俊隆 , 吉澤徹, 大谷幸利「軸対称偏光変換素子」, 特許第6097703号（平成29年2月），特許権者：学校法人埼玉医科大学, 国立大学法人宇都宮大
学
2)「国内」出願, 大谷幸利, 柴田秀平, デイビッドセラノ, 「発明の名称は公開前につき非表示」, 特願2017-148174（平成29年7月）●受賞
1) ベストプレゼンテーション賞： NIA NATASHA TIPOL: A partial Mueller matrix
polarimeter using two photoelastic modulator and polarizer pairs" 精密工学会秋季大会（大阪大学）(2017).
●ベストプレゼンテーション賞：Parra Geliztle : 3D surface measurement using
uni-axis image fiber system (3rd report)●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1)「科学研究費」大谷幸利，1,900千円，基盤研究（B）「ナノ3次元構造と構成元素の検出のための分光偏光ナノトポメトリ」（平成27～29年）.
2)「共同研究」大谷幸利

1,000千円「偏光技術を用いた車載センサへの応用」デンー（平成29年）．
3）「共同研究」 大谷幸利

4,000千円「偏光技術による環境計測」フォトロン（平成29年）．
4）「共同研究」 大谷幸利

500千円「３次元形状計測」モリテックス（平成29年）．

5) 「奨学寄付金」 大谷幸利 1,000千円 日東電工（平成29年）．
6) 「奨学寄付金」 大谷幸利

500千円 東光高岳製作所（平成29年）．

7) 「奨学寄付金」 大谷幸利 1,000千円 モリテックス（平成29年）．
●学生教育（主任指導）
博士後期課程D3：４名，D2：２名，D1：２名

博士前期課程M2：２名，M1：１名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項
イ) 技術指導 ３件 大谷幸利，「偏光技術」富士ゼロックス（2017）．
「3D計測技術」モリテックス（2017）．
「偏光計測技術」住友ベークライト（2017）．
ロ) 講義指導 １件 大谷幸利，「Polarization camera and its applications」浙江大学（2017）．

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－１１
磁気を利用した超精密加工技術の実用化・企業化推進研究（担当者）鄒 艶華●本年度の研究成果概要
本年度は，磁気研磨技術の研究成果を実用化に努め，積極的に企業に技術移転を行っている．その中，「高分子材料の超精密加工技術」として，様々な樹脂製品の精密研磨及び透明性向上などについて検討を続けている．また，「人体用注射針の外面研磨技術」を開発し，医療機器製造業界に対して斬新な新技術であり，実用化に向けて研究開発を進んでいる．
さらに、「アルミナセラミックス材料の精密研磨技術」を開発し，高能率外面研磨技術特許
出願を済ませ，半導体関連分野及び自動車産業などに対して，高品質・高効率的な生産技術として期待されている．以上の新技術開発への挑戦を通して学生の創造性を育み，研究成果の企業への技術移転，外部資金獲得，さらには論文投稿へと繋げていた．
●原著論文（外国，国内）
1) Xu SUN , Yanhua Zou：Development of magnetic abrasive finishing combined withelectrolytic process for finishing SUS304 stainless steel plane, The International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology，Vol. 92，3373-3384 (2017)．
2) Xu SUN , Yanhua Zou：Experimental investigations for plane magnetic abrasive finishingcombined with electrolytic process, The 13th China-Japan International Conference on UltraPrecision Machining Process (CJUMP2017), 249-252(2017).
●国際会議発表
1) *OP* Xu SUN , Yanhua Zou：
“Experimental investigations for plane magnetic abrasive
finishing combined with electrolytic process”, The 13th China-Japan International
Conference on Ultra-Precision Machining Process, Shanghai (2017).
●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1)「招待講演」鄒 艶華 “磁気を利用した加工技術とその応用”， 砥粒加工学会 バリ取り
加工・研磨布紙加工技術専門委員会

第１回研究見学会，宇都宮，(2017)．

2)「招待講演」鄒 艶華“磁気援用加工法によるパイプ内面研磨”，燕三条地場産業振興セ
ヱター ものづくり革新会議

加工分科会，新潟県三条市，(2017).

3)「依頼講演」鄒 艶華“磁気研磨技術による光学部品精密研磨の検討”，とちぎ光学産業振興協議会「光融合技術イノベーションセンター研究成果発表会，宇都宮，(2017).

4)「依頼講演」鄒 艶華“磁気加工技術に関する特許出願”，平成 29 年度第 1 回『知財ビジネスマッチング交流会』，宇都宮，（2017）．
5)「一般」鄒 艶華，折野慎治，磁石工具を用いた内面磁気研磨法に関する研究，日本機

90

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

械学会関東支部・精密工学会・茨城大学共催，第２５回茨城講演会，茨城（2017）．
6)「一般」鄒 艶華，折野慎治，磁石工具を用いた内面磁気研磨法に関する研究－加工メ
カニズムの検討－，2018 年度精密工学会春季大会学術講演会，東京（2018）．
7)「一般」孫 旭，鄒 艶華，電解を複合した平面磁気研磨法に関する研究，2018 年度精密工学会春季大会学術講演会，東京（2018）．
●著書，総説，解説等
1) 「著書」北嶋弘一，宮谷 孝，奥田孝一，鄒 艶華：図解バリ取り・エッジ仕上げ・表面
仕上げ・エッジ品質用語辞典（日・英・中），BEST-JAPAN 研究会

監編集（2017）．

●特許（外国，国内，公開，出願）
1)「国内」出願，鄒 艶華，「発明の名称は公開前につき非表示」特願 2017-152496，（平．
成 29 年 8 月）
●受賞
1) 孫旭，鄒艶華，The 13th China-Japan International Conference on Ultra-Precision Machining
Process (CJUMP2017)，Best Paper Award「Experimental investigations for plane magnetic
abrasive finishing combined with electrolytic process」(2017 年11 月)．
●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1)「共同」 鄒 艶華，600 千円「磁気援用加工法によるプラスチック材料の精密研磨技術の開発」伸光製作所株式会社(株)（平成 29 年）．
2)「共同」鄒 艶華，280 千円，「磁気援用加工法による人体用注射針の外面研磨に関する研究開発」，金子メディックス株式会（平成 29 年）．

3)「奨学」鄒 艶華，400 千円「磁気研磨法に関する研究助成金」伸光製作所株式会社(株)（平成 29 年）．
4)「奨学」鄒 艶華，800 千円「磁気研磨法に関する研究助成金」日本特殊陶業(株)（平成 29 年）．
●学生教育（主任指導）
博士後期課程D3：2 名博士前期課程M2：1 名，M1：2 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項
ハ）展示 １件 第 2 回ビジネスマッチ鹿沼 鄒艶華，折野慎治，董超文「磁気研磨技術の開発」（2018 年 2 月 1 日）．

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－１２
マイクロバブルによる新しいうつ治療法の確立-脱抗うつ薬への挑戦（担当者）長谷川裕晃，羽二生稔大●本年度の研究成果概要
免疫ストレスを与えられたマウスは，二つのストレスコーピング物質を産生する．一つは身体的ストレスに対する血中脂質で，一つは心理的ストレスに対する血中脂質である．これまでの成果で，内包ガスを CO2 とした炭酸マイクロバブル浴のストレスは前者の産生を増強することがわかった．一方，こうした生理的効果に気泡表面電位が影響することもわかった．そこで、生理的効果に気泡特性が及ぼす影響を調べるため，内包ガスと表面電位の違いでの気泡収縮挙動を，ゲル状の水溶液中に導入した気泡を高速度カメラで測定し試みている．くわえて，超音波照射場の焦点付近に気泡をトラップし，その圧壊挙動を調べるため，気泡トラップの方法を検討している．

●原著論文（外国，国内）
1) 羽二生稔大，佐藤真也，増田豊，上村佐知子，長谷川裕晃，”マイクロバブル炭酸泉のス
トレスコーピング物質産生効果”，秋田医学，Vol.44, No. 1 (2017)，pp. 45-49.

●国際会議発表（plenary lecture:PL, invited speaker:IS, oral presentation:OP, poster
presentation:PP）なし●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1)「一般」羽二生稔大，酒井駿,長谷川裕晃，増田豊，“炭酸マイクロバブルによるストレス
コーピング効果”， マイクロ・ナノバブル学会第 6 回学術総会,東京 (2017)
2)「一般」守建樹，羽二生稔大，石戸勉，長谷川裕晃，”水素マイクロバブル足浴の生理活性効果”，日本機械学会関東支部第 23 期総会・講演会，No. 112, CD-ROM，(2017)●著書，総説，解説等なし

93平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書●特許（外国，国内，公開，出願）
なし
●受賞
なし
●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1)「科研」 長谷川裕晃，6,240 千円「マイクロバブル浴によるストレスコーピング効果-薬
物うつ治療からの脱却」(平成 29～31 年度)●学生教育（主任指導）
博士前期課程M2：3 名M1：8 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項なし

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

プロジェクトＳ－13
実用化を指向した光波制御デバイスの研究（担当者）依田秀彦●本年度の研究成果概要（200～300 字程度）
『チューナブル波長選択フィルタ』について，TO-BPF チップ（0.1mmt）を光ファイバ間に実装して特性評価を実施した．
波長シフトに必要な消費電力 35mW/nm（従来 22mW/nm）となり省電力化につながらなかったが，次年度は断熱構造を導入
図 1 試作した波長フィルタ

して改良を進める．
『スポットサイズ変換器(SSC)』について，上部クラッド付
Si 細線導波路の上部クラッド除去および再形成する新しい作製プロセスの開発を進めた．クラッド除去時の損失が大きく，改図 2 試作中の Si 細線導波路用 SSC

善を引き続き進める．
●原著論文（外国，国内）
なし●国際会議発表（plenary lecture:PL, invited speaker:IS, oral presentation:OP, poster
presentation:PP）●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1) 「一般」 戸賀沢舟, 北川大河, 依田秀彦, "光通信用 TO チューナブル波長フィルタの作製と光ファイバへの実装," 第 8 回電気学会東京支部栃木･群馬支所合同研究発表会,
ETT-18-100, 2018 年 3 月.
2) 「一般」 漆原 陸, 小池俊輔, 依田秀彦, "耐熱性多層膜ミラーの作製と EO チューナブ
ル波長フィルタへの適用," 第 8 回電気学会東京支部栃木･群馬支所合同研究発表会,
ETT-18-97, 2018 年 3 月.
3) 「一般」 赤沼 啓伍, 高野周作, 依田秀彦, "Si 細線導波路用ダウンテーパ型スポットサ
イズ変換器作製のための上部クラッド再形成," 第 8 回電気学会東京支部栃木･群馬支所合同研究発表会, ETT-18-96, 2018 年 3 月.
●著書，総説，解説等なし●特許（外国，国内，公開，出願）96平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＳ研究成果報告書

なし
●受賞
なし
●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1) 「科研」 依田秀彦, 1,900 千円, 基盤研究 (C)(一般), “生産性と光学特性に秀でたチューナブル波長選択フィルタの開発と赤外波長域への展開,”（課題番号 17K06370）(平成 29-31 年).
2)「共同」 依田秀彦，423 千円，一般社団法人光融合技術協会「光融合技術に関する研究及び関連する解析技術の開発」（平成 29 年 11 月 1 日～平成 30 年 9 月 30 日）.
●学生教育（主任指導）
博士前期課程M2：3 名，M1：3 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項

97

2.3

プロジェクト F 研究成果報告98⣽⳦㑇ఏᏊࡢⓎ⌧ࢆ࣮ࣜࣔࢺไᚚࡍࡿ
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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

プロジェクトＦ－１４細菌遺伝子の発現をリモート制御する新素材，新規技術の開発（担当者）加藤紀弘，二瓶賢一，諸星知広，奈須野恵理，岡野千草，高山友理子●プロジェクト研究成果概要
発酵技術などの微生物機能の有効利用が進む一方で，感染症予防やバイオフィルム形成などの制御技術はまだ十分ではない．
本プロジェクトではこれらの機能発現に関与する情報伝達を介した細菌間シグナリングに着目し，クオラムセンシング(QS)を有する細菌の単離，グラム陰性細菌の QS 機構活性化に関わる分子間相互作用解析，細菌間シグナル分子の有機
合成，シグナル分子を捕捉する高分子素材の合成，遺伝子工学的手法を用いたシグナル分子の不活化酵素の取得，酵素反応とその阻害剤に関わる研究など，多角的なアプローチを行った．
活性汚泥や工業用水から QS 機構のシグナル分子を生産する細菌を単離し，ドラフトゲノ
ム解析による

AHL

合成遺伝子の存在の確認，16S

rRNA

系統解析による菌種の同定，

LC-MS/MS によるシグナル分子の化学構造の決定を行った．更に，Serratia marcescens
QS

機構を制御するレギュレーター分子が結合するオリゴのDNA，シグナル分子を合成しこ

れらの分子間相互作用を解析し，レギュレーターの DNA 結合サイトを推定した．また，細胞外高分子物質を生産するフロック形成細菌とバイオフィルム形成細菌の共培養による担体表面へのバイオフィルム形成促進，QS 機構を抑制するシグナル分解酵素を用いたバイオ
フィルム形成阻害効果を実証し，バイオフィルムの形成を正と負に制御可能であることを示
した．

100

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書●原著論文（外国，国内）
1) J. Shinozaki, H. Kenmoku, K. Nihei, K. Masuda, M. Noji, K. Konno, Y. Asakawa, K. Kazuma,

Cloning and functional analysis of three chalcone synthases from the flowers ofsafflowers Carthamus tinctorius , Natural Product Communications , 11,787-790 (2016)2) C. Oode, W. Shimada, M. Yokota, Y. Yamada, K. Nihei, Dihydroresveratrol

cellobioside and xylobioside as effective melanogenesis activators, Carbohydrate
Research , 436, 45-49 (2016)3) T. Morohoshi, N. Okutsu, X. Xie, T. Ikeda, Identification of quorum-sensing signal molecules

and a biosynthetic gene in Alicycliphilus sp. isolated from activated sludge, Sensors , 16,
12-18 (2016)4) T. Morohoshi, T. Ikeda, Complete genome sequence of Methylobacterium populi
P-1M, isolated from pink-pigmented household biofilm, Genome Announcements , 4,e00458-16 (2016)5) N. Okutsu, T. Morohoshi, X. Xie, N. Kato, T. Ikeda, Characterization of

N-acylhomoserine lactones produced by bacteria isolated from industrial cooling water
systems, Sensors , 16, 44 (2016)6) C. Okano, N. Kato, Suppressive effects of self-associated triblock copolymers on quorum

sensing-mediated phenazine antibiotic production, Transactions of the Materials ResearchSociety of Japan , 41, 163-168 (2016)7) Y. Takayama, N. Kato, In vitro analysis of essential binding sites on the promoter of theSerratia marcescens spn operon with the quorum-sensing receptor SpnR, Biotechnology
and Bioengineering , 113, 2513-2517 (2016)8) Y. Takayama, N. Kato, Switch of SpnR function from activating to inhibiting quorum

sensing by its exogenous addition, Biochemical and Biophysical Research Communications ,477, 993-997 (2016)9) C. Okano, E. Nasuno, K. Iimura, N. Kato, Cyclodextrin-immobilized microspheres for

uptake of the quorum-sensing signaling molecule N -acylhomoserine lactone, Journal ofApplied Polymer Science, 133, 43198(1-7) (2016)10) 染谷信孝，諸星知広，竹内香純，Pseudomonas protegens －植物の守護者と命名された

細菌，土と微生物, 71, 37-43 (2017)11) T. Morohoshi, N. Sato, T. Iizumi, A. Tanaka, T. Ikeda, Identification andcharacterization of a novel N -acyl-homoserine lactonase gene in Sphingomonas ursincola
isolated from industrial cooling water systems, Journal of Bioscience and Bioengineering , 123,569-575 (2017)12) T. Morohoshi, T. Yamaguchi, X. Xie, W. Z. Wang, K. Takeuchi, N. Someya,

Complete genome sequence of Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca reveals a
triplicate quorum-sensing mechanism for regulation of phenazine production,101平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

Microbes and Environments , 32, 47-53 (2017)13) K. Nihei, I. Kubo, Substituent effect of benzaldehydes on tyrosinase inhibition, Plant
Physiology and Biochemistry , 112, 278-282 (2017)14) S. Adachi, K. Nihei, Y. Ishihara, F. Yoshizawa, K. Yagasaki, Anti-hyperuricemic effect of
taxifolin in cultured hepatocytes and model mice, Cytotechnology, 69, 336 (2017)15) T. Iwadate, K. Nihei, Chemical synthesis, redox transformation, and identification ofsonnerphenolic C, an antioxidant in Acer nikoense , Bioorganic & Medicinal Chemistry
Letters , 27, 1799-1802 (2017)16) T. Sato, F. Fukuda, K. Nihei, N. Itoh, Effect of temperature and pressure on the extractionof strawberry receptacles with a mixture of supercritical carbon dioxide and entrainers, The
Journal of Supercritical Fluids , 130, 23-29 (2017)17) K. Kazuma, K. Ando, K. Nihei, X. Wang, M. Rangel, M. R. Franzolin, K. M.
Yasumoto, S. Sekita, M. Kadowaki, M. Satake, K. Konno, Peptidomic analysis of thevenom of the solitary bee Xylocopa appendiculata circumvolans , Journal of Venomous
Animals and Toxins including Tropical Diseases , 23(40) 1-11 (2017)18) S. Yamanouchi, E. Nasuno, M. Ohno, C. Okano, K. Iimura, T. Okuda, W. Nishijima,
N. Kato, Enhancement effects of cationic contaminants from bacteria on cake layer formation
and biofouling on an RO membrane, Biotechnology and Bioprocess Engineering , 22,281-286 (2017)19) E. Nasuno, T. Suzuki, R. Suzuki, C. Okano, T. Kurokura, K. Iimura, N. Kato, Novelquorum quenching enzymes identified from draft genome of Roseomonas sp. TAS13,
Genomics Data , 12, 22-23 (2017)20) C. Okano, K. Chiba, E. Nasuno, K. Iimura, N. Kato, Complex flocculation of biofilmforming bacteria in the presence of flocculating bacteria isolated from activated sludge,
Transactions of the Materials Research Society of Japan , 42, 80 (2017)21) E. Nasuno, C. Okano, Y. Takayama, I. Harano, K. Iimura, N. Kato, Inhibition of
antimicrobial prodigiosin production in Serratia marcescens using cyclodextrin-immobilized microgel beads prepared by a non-contact jet dispensing system, Applied
Mechanics and Materials , 863, 141-145 (2017)22) E. Nasuno, Y. Abe, K. Iimura, M. Ohno, T. Okuda, W. Nishijima, N. Kato, Isolation of
biofilm-forming bacteria from the secondary effluent of wastewater treatment plants and its
ability to produce N -acylhomoserine lactone as a quorum sensing signal, Applied Mechanics
and Materials , 863, 135-140 (2017)23) I. Harano, C. Okano, Y. Takayama, E. Nasuno, K. Iimura, N. Kato, Color transition propertiesof water dispersible polydiacetylene particles conjugated with a thermosensitive
polymer, Applied Mechanics and Materials , 863, 38-43 (2017)102

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

24) N. Ushiki, H. Fujitani, Y. Shimada, T. Morohoshi, Y. Sekiguchi, S. Tsuneda,
Genomic analysis of two phylogenetically distinct Nitrospira species reveals their genomic
plasticity and functional diversity, Frontiers in Microbiology, 8, 26-37 (2018)25) T. Morohoshi, K. Ogata, T. Okura, S. Sato, Molecular characterization of the bacterial
community of biofilm for degradation of poly(3-hydroxybutyrate-co3-hydroxyhexanoate) films in seawater, Microbes and Environments , in press.
26) Y. Takayama, N. Kato, Shear-induced fabrication of multiple parallel alginate gel filaments
using alginate-polyethylene glycol blend, Macromolecular Materials and Engineering , inpress.
●国際会議発表（plenary lecture:PL, invited speaker:IS, oral presentation:OP, poster
presentation:PP）
1) *PP* T. Morohoshi, T. Yamaguchi, T. Ikeda, N. Someya, “Multiple quorum-sensing systems

in phenazine-producing Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca StFRB508”, 2016
IS-MPMI XVII Congress , Portland, USA (2016)2) *PP* R. Sato, T. Morohoshi, T. Ikeda, “Identification of quorum sensing-regulated virulence

genes in plant pathogen Pantoea ananatis ” , 2016 IS-MPMI XVII Congress , Portland,
USA (2016)3) *PP* N. Kato, C. Okano, Y. Takayama, “Regulation of quorum sensing using self-

assembled micelles ” , 24th International Conference of Bioencapsulation , Lisbon,
Portugal (2016)4) *PP* Y. Takayama, N. Kato, “Enzymatic inhibition of autoinducer signaling using

encapsulated bacteria”, 24th International Conference of Bioencapsulation , Lisbon, Portugal(2016)
5) *OP* C. Okano, E. Nasuno, T. Morohoshi, K. Iimura, N. Kato, “Interaction between

poloxamer micelles and quorum sensing signals for controlling gene expression inbacteria”,International Conference on Advanced Polymeric Materials Commemorating the40th Anniversary of the Polymer Society of Korea (PSK)(IUPAC-PSK40), Jeju, Korea(2016)
6) *PP* T. Kamimura, C. Okano, E. Nasuno, K. Iimura, N. Kato, “Inhibitory effects of polymer

micelles on N-acylhomoserine lactone-dependent quorum sensing ” , International
Conference on Advanced Polymeric Materials Commemorating the 40th Anniversary of
the Polymer Society of Korea (PSK) (IUPAC-PSK40), Jeju, Korea (2016)7) *PP* D. Murota, S. Yamanouchi, C. Okano, E. Nasuno, T. Morohoshi, N. Kato, “ Anti-

biofilm activity of immobilized enzyme prepared by electrospinning ” , International
Conference on Advanced Polymeric Materials Commemorating the 40th Anniversary of thePolymer Society of Korea (PSK) (IUPAC-PSK40), Jeju, Korea (2016)103平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

8) *OP* Y. Takayama, N. Kato, “Engineered control of bacterial cell-to-cell signaling using
cyclodextrin”, 18th International Conference on Biomechanical Engineering andBiotechnology (ICBEB2016) , Kyoto (2016)9) *OP* N. Kato, Y. Takayama, “Functional switching of Serratia marcescenstranscriptional regulator from activator to inhibitor of quorum sensing byexogenous addition”, 18th International Conference on Biomechanical Engineering andBiotechnology (ICBEB2016) , Kyoto (2016)10) *OP* C. Okano, E. Nasuno, T. Morohoshi, K. Iimura, N. Kato, “Regulation of quorumsensing-dependent antimicrobial production by self-assembled poloxamer micelles”, The
11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016) , Fukuoka (2016)11) *PP* J. Hisakatsu, X. Xie, K. Takeuchi, N. Someya, T. Morohoshi, “Complete genome
sequence of Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca and the triplicate quorum-sensing
mechanism for regulation of phenazine antibiotic production”, International Unions ofMicrobiological Societies (IUMS) 2017 , Singapore (2017)12) *PP* N. Sato, T. Iizumi, A. Tanaka, T. Ikeda, T. Morohoshi, “Identification andcharacterization of a novel N -acyl-homoserine lactonase gene in Sphingomonas
ursincola isolated from industrial cooling water systems”, International Unions ofMicrobiological Societies (IUMS) 2017 , Singapore (2017)13) *PP* Y. Yamaguchi, X. Xie, T. Morohoshi, “Characterization of N -acylhomoserine lactones
produced by bacteria isolated from industrial cooling water systems”, International
Unions of Microbiological Societies (IUMS) 2017 , Singapore (2017)14) *PP* Y. Takayama, N. Kato, “Fabrication of bundled gel fibres and theirapplication for cell adhesion”, IUMRS-ICAM 2017 , Kyoto (2017)15) *PP* K. Nagayoshi, Y. Takayama, C. Okano, N. Takahashi, K. Iimura, E. Nasuno,
N. Kato, “A visible screening method of quorum quenching bacteria by co-culture in thepolymer capsule”, IUPAC-FAPS 2017 Polymer Congress , Jeju, Korea (2017)16) *PP* Y. Takayama, Y. Yanagida, N. Kato, “Cell adhesion on gel filaments
fabricated by co-flow microfluidic device”, The 2nd International Symposium on
Biomedical Engineering , Tokyo (2017)17) *IS* N. Kato, Y. Takayama, C. Okano, K. Iimura, E. Nasuno,“Quorum sensing control
using functional polymers interacting with autoinducer”, International Conference on
Advances in Polymer Science and Technology , New Delhi, India (2017)104平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1)「招待」三井美彩, 三田千鶴，木村駿介，寺内達彦，蕪山由己人，二瓶賢一，“コラーゲンペプチド酸化体の化学合成と生理活性評価”，日本農芸化学会関東支部例会，東京(2016)
2)「招待」諸星知広，“環境細菌における細胞間情報伝達機構 Quorum Sensing に関する研究（奨励賞受賞講演）”, 環境バイオテクノロジー学会 2016 年度大会, 広島 (2016)
3)「招待」加藤紀弘，“水処理微生物を機能制御する素材開発戦略”，化学工学会第 48 回
秋季シンポジウム「高度水処理プロセスの社会実装に向けたバイオテクノロジーの戦略」, 徳島 (2016)
4)「招待」高山友理子，加藤紀弘，“バクテリアの細胞間コミュニケーションの作用機構
解析とシグナリング制御”，第 10 回 QCM 研究会，東京 (2016)
5)「依頼」諸星知広，“アシル化ホモセリンラクトン（AHL）分解遺伝子の多様性”, 革新的研究開発プログラム ImPACT 野地プログラムワークショップ, 東京 (2016)
6）「依頼」加藤紀弘，“細菌遺伝子の発現をリモート制御するシクロデキストリン利用技術の開発”，第 10 回多糖の未来フォーラム，名古屋 (2016)
7）「依頼」諸星知広，“水回りのピンクぬめりを形成する Methylobacterium 属細菌によるバイオフィルム形成機構の解析”, 第 90 回日本細菌学会総会, 仙台 (2017)8) 「一般」C. Okano, E. Nasuno, T. Morohoshi, K. Iimura, N. Kato,“Regulation ofbacterial cell-to-cell signaling using self-assembly of triblock copolymer”，第 65
回高分子討論会, 神奈川 (2016)9) 「一般」C. Okano, E. Nasuno, T. Morohoshi, K. Iimura, N. Kato,“Engineered control
of antimicrobial production in gram-negative bacteria due to inhibiting complex
formation between autoinducer and its receptor”, 第 66 回高分子討論会, 愛媛(2017)
10）「一般」奈須野恵理，佐々木裕哉，鈴木良子，飯村兼一，加藤紀弘，“活性汚泥から単離した Roseomonas 属細菌の N-アシルホモセリンラクトン分解特性評価”，環境微生物系学会合同大会 2017，仙台 (2017)
他 46 件●著書，総説，解説等
1) 「総説」K. Konno, K. Kazuma, K. Nihei, Peptide Toxins in Solitary Wasp Venoms.

Toxins, 8, 114 (2016)
2) 「総説」加藤紀弘, 岡野千草, 高山友理子,奈須野恵理, 飯村兼一, 諸星知広, 水処理微生物を機能制御する素材開発戦略, 環境バイオテクノロジー学会誌, 17, 9-15 (2017)●特許（外国，国内，公開，出願）
1) 「国内」公開，加藤紀弘，高山友理子，「ゲルファイバー複合体及びその製造方法」,
特開 2018-16901（平成 30 年 2 月）

105

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書2) 「国内」公開，加藤紀弘,岡野千草,「クオラムセンシング制御用樹脂粒子,及びクオラ
ム
センシングの制御方法」,特開 2016-185935（平成28年10月）
3) 「国内」公開，加藤紀弘,奈須野恵理,岡野千草,諸星知広,池田宰,「クオラムセンシグ
制御用担体の製造方法，クオラムセンシング制御用担体，及びクオラムセンシングの制御方法」, 特開 2016-214126（平成 28 年 12 月）
4) 国内」出願，諸星知広，飯泉太郎，田中愛里, 「発明の名称は公開前につき非表示」
特願 2017-038224（平成 29 年 3 月）
●受賞1) 三井美彩，三田千鶴，木村駿介，寺内達彦，蕪山由己人，二瓶賢一，日本農芸化学会
2016年度大会トピックス賞「コラーゲンペプチド酸化体の化学合成と生理活性評価」(2016年4月)
2) 山内俊，岡野千草，奈須野恵理，飯村兼一，加藤紀弘，第26回日本MRS年次大会奨励賞「細菌由来のカチオン性基質による逆浸透膜バイオファウリング層形成の増強効果」(2016年12月)
3) 室田大地，高山友理子，岡野千草，奈須野恵理，飯村兼一，加藤紀弘，第27回日本
MRS年次大会奨励賞「Span ニオソームを用いたグラム陰性 Serratia marcescensからの抗菌性プロディジオシンの抽出」(2017年12月)●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1) 「科研」二瓶賢一，1,170千円「メラニン形成を制御するジヒドロレスベラトロール
配糖体の分子ロジック解析」基礎研究(C)（平成27-31年）
2) 「科研」諸星知広, 4,940千円「植物保護細菌の抗菌物質生産を制御する複雑な細胞間コミュニケーション機構の解明」基礎研究(C)（平成28-30年度）
3) 「共同」諸星知広，6,000千円「水処理プロセスにおけるバイオフィルム制御に関する研究」栗田工業(株)（平成28-29年度）
4) 「奨学」諸星知広，1,000千円「プラスチック分解菌研究に関する奨学寄附金」(株)カネカ（平成28-29年度）
5) 「奨学」加藤紀弘，150千円「機能性ゲルファイバー表面の細胞接着特性評価」生体医歯工学共同研究事業（平成28年度）
6) 「奨学」加藤紀弘，500千円「機能性高分子担体の研究開発に関する奨学寄附金」ア
イオン(株) （平成28年度）
7) 「共同」加藤紀弘，奈須野恵理 500千円「多孔性 PVA 担体への機能付与に関する研究開発」アイオン(株) （平成29年度）
8) 「奨学」二瓶賢一，300千円「メグスリノキの化学成分分析に関する研究助成金」(株)
カネカ（平成29年度）
9) 「奨学」加藤紀弘，100千円「機能性高分子ヒドロゲル表面の細胞接着特性評価」生
体医歯工学共同研究事業（平成29年度）

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書10) 「奨学」加藤紀弘，1,000千円「加藤教授の研究に対する寄附」株式会社シクロケム
バイオ（平成29年度）●学生教育（主任指導）
博士後期課程平28年度

博士前期課程

平29年度
平28年度
平29年度

D3：2 名，D2：1 名，D1：0 名
D3：1 名，D2：0 名，D1：0 名
M2：13 名，M1：10 名
M2：9 名，M1：8 名●CDIプロジェクト関連の成果についての特記事項
特になし

107

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108

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

プロジェクトＦ－１５植物の環境感知メカニズムの解明（担当者）児玉豊，田中裕之●プロジェクト研究成果概要
本プロジェクト期間中，植物の環境感知メカニズムのうち，特に，温度感知に関して大きな成果をあげることができた．低温によって誘導される葉緑体の細胞内配置変化（図）を解析する過程で，低温感知に関わるタンパク質を世界で初めて発見した．この発見の内容は，権威ある米国科学アカデミー紀要(Proceedings of the National Academy of
Sciences of the United States of America)に掲載され，記者会見を行った．その結果，多くの新聞やテレビで研究内容が報道された．また，この成果の他に，研究室から，複数の関連論文を発表した．そのうち，CDI
ポスドクの田中裕之博士を筆頭著者とする
論文は，Journal of Plant Research に発表した．さらに，国内外の研究集会における一般発表および招待講演も行い，研究成果を発信した．
温暖
寒冷●原著論文（外国，国内）
1) Kimura S & Kodama Y (2016) Actin-dependence of the chloroplast cold positioning
response in the liverwort Marchantia polymorpha L. PeerJ, 4:e2513.
2) Tanaka H, Sato M, Ogasawara Y, Hamashima N, Buchner O, Holzinger A, Toyooka K &Kodama Y (2017) Chloroplast aggregation during the cold-positioning response in theliverwort Marchantia polymorpha L. J Plant Res, 130:1061–1070.
3) Fujii Y, Tanaka H, Konno N, Ogasawara Y, Hamashima N, Tamura S, Hasegawa S, Hayasaki
Y, Okajima K & Kodama Y (2017) Phototropin perceives temperature based on the
lifetime of its photoactivated state. Proc Natl Acad Sci U S A, 114:9206–9211.
4) Osaki Y & Kodama Y (2017) Particle bombardment and subcellular protein
localization analysis in the aquatic plant Egeria densa. PeerJ, 5:e3779●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster
presentation: PP）
1) *PP* Kodama Y, Tanaka-Tsuboyama S, Hamashima N, “AgarTrap methods: easy and highefficient Agrobacterium-mediated genetic transformation of the liverwort Marchantia
polymorpha L.”, International Symposium on Plant Transformation Biotechnologies,
Taipei, (2016).
2) *PP* Yuta Fujii, Koji Okajima, Kodama Y, “Chloroplast avoidance movement response
mediated by the photosensory domains of phototropin in the liverwort Marchantia
polymorpha”, Gordon Research Conference, Ventura (2017)3) *PP* Hiroyuki Tanaka, Kodama Y, “Aggregation of chloroplasts during the coldpositioning response in Marchantia polymorpha L”, Gordon Research Conference,
Ventura (2017)4) *PP* Yuta Fujii, Hiroyuki Tanaka, Naotake Konno, Yuka Ogasawara, Noriko
Hamashima, Saori Tamura, Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, Koji Okajima, and109平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

YutakaKodama,“A
plantblue-light photoreceptor,
phototropin, perceives
temperature based on the reversion dynamics of photoactivated chromophore” 8th Asia andOceania Conference on Photobiology, Seoul, Korea, November 12-15, 2017.
5) *IS* Yutaka Kodama, “Cold-induced chloroplast relocation movement mediated byphototropin” 8th Asia and Oceania Conference on Photobiology, Seoul, Korea, November
12-15, 2017.
6) *PP* Shoko Tsuboyama-Tanaka and Yutaka Kodama, “Three Types of AgarTrap, Simplified
Genetic Transformation Methods, for Marchantia polymorpha” International Marchantia
Workshop 2017, Okazaki, Japan, 16-18 December 2017.
7) *IS* Yutaka Kodama, “Time gating of chloroplast autofluorescence” International Marchantia
Workshop 2017, Okazaki, Japan, 16-18 December 20178) *IS* Yutaka Kodama, “Phototropin as thermosensor for chloroplast cold-avoidance response in
Marchantia polymorpha” International Marchantia Workshop 2017, Okazaki, Japan, 16-18
December 2017.
9) *IS* Yutaka Kodama, “Phototropin in temperature-dependent chloroplast relocation
movement” International Symposium on Plant Photobiology, Matsue, Japan, 15-18 January
2018.
10) *PP* Yuta Fujii, Hiroyuki Tanaka, Naotake Konno, Yuka Ogasawara, Noriko Hamashima,
Saori Tamura, Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, Koji Okajima, and Yutaka Kodama,“Phototropin functions as a thermosensor to regulate chloroplast positioning” International
Symposium on Plant Photobiology, Matsue, Japan, 15-18 January 2018.
●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1)「依頼」児玉 豊“植物の蛍光イメージング：タイムゲート法で葉緑体自家蛍光を消す”，第65回日本生態学会大会、自由集会「植物生理生態学の“見える化”」，北海道(2018)
2)「一般」藤井 雄太 , 田中 裕之, 金野 尚武, 小笠原 有香, 濵島 典子, 田村 沙織,
長谷川 智士, 早崎 芳夫, 岡島 公司, 児玉 豊，“青色光受容体フォトトロピンは温度セ
ンサーとして葉緑体の配置を制御する”，第81回日本植物学会大会，東京 (2017)
他１９件●著書，総説，解説等
1) 「解説」Fujii Y & Kodama Y (2017) Refinements to light sources used to analyze thechloroplast cold-avoidance response over the past century. Plant Sig Behav, 印刷中●特許（外国，国内，公開，出願）なし●受賞
1) 児玉豊，日本植物細胞分子生物学会奨励賞「植物の蛍光イメージング技術に関する研究」(2017年8月)●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）●学生教育（主任指導）110平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

博士後期課程博士前期課程

平28年度
平29年度
平28年度
平29年度

D3：0名，D2：0名，D1：2名
D3：0名，D2：2名，D1：0名
M2：2名，M1：1名
M2：1名，M1：1名●CDIプロジェクト関連の成果についての特記事項
報道9件
児玉豊，「植物の低温感知解明」（2017年8月8日）
下野新聞
毎日新聞
児玉豊，「植物の低温感知解明」（2017年8月8日）
日本経済新聞 児玉豊，「植物が低温感じる仕組み」（2017年8月11日）
東京新聞
児玉豊，「植物が低温感知 仕組み解明」（2017年8月13日）
読売新聞
児玉豊，「植物の寒さ感知 解明」（2017年8月15日）
児玉豊，「イブニング６ Plus」（2017年8月8日）
栃木テレビ
児玉豊，「とちテレニュースLIFE」（2017年8月8日）
栃木テレビ
児玉豊，「未来の起源」（2017年9月17日）
TBS
児玉豊，「未来の起源」（2017年9月24日）
BS-TBS111

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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

プロジェクトＦ－１６
ホログラフィックレーザー加工の産業利用と生体応用への展開（担当者）長谷川智士●プロジェクト研究成果概要
プロジェクト課題を通して，以下の 2 つのテーマに取り組んだ．
「ホログラフィックレーザー加工の産業利用の促進」
ホログラフィックレーザー加工は，空間光変調器に表示された計算機ホログラムによりレーザーの波面を変調し，任意の照射パターンにより同時一括な加工を行う技術である．本技術は，レーザー加工の産業利用には必要不可欠である高スループット加工を実現できることから，一部の企業からの関心も高く，共同研究を実施してきた．共同研究の中で，レーザー加工装置を用いた試作加工や，計算機ホログラムの設計方法に関する指導を行い，技術移転を積極的に進めた．
「ホログラフィックレーザー加工の生体応用への展開」
我々のレーザー加工技術を生体加工へ応用する試みを行った．具体的には，生きた細胞
内へのレーザー照射により，特定の細胞小器官やタンパク質の働きを阻害したり，あるいは活性・不活性化する技術である．そのレーザーによる操作技術を用いて，生体内での細胞機能のメカニズムを明らかにし，医療や創薬への応用に繋げることが目的である．実験を進める上で，個々の細胞や小器官の形状は一定ではないため，それらの形状や位置を予め計測し，形状や位置に合わせてレーザーを照射する装置（図 1）を開発した．

図 1 生体加工のために構築したレーザー加工装置の構成と写真

113

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書●原著論文（外国，国内）

1) T. Abe, H. Takahashi, S. Hasegawa, and Y. Hayasaki, “In-process debris removal infemtosecond laser processing”, Applied Physics A, vol. 123, no. 700 (2017).
2) Y. Hayasaki, S. Fukuda, S. Hasegawa, and S. Juodkazis, “Two-color pump-probe interferometry ofultra-fast light-matter interaction”, Scientific Reports, vol. 7, Article number: 10405 (2017).
3) Y. Fujii, H. Tanaka, N. Konno, Y. Ogasawara, N. Hamashima, S. Tamura, S. Hasegawa,
Y.Hayasaki, K. Okajima, and Y. Kodama, “Phototropin perceives temperature based on the
lifetime of its photoactivated state”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 114, no. 34, pp. 9206-9211(2017).
4) T. Higa, S. Hasegawa, Y. Hayasaki, Y. Kodama and M. Wada, “Temperature-dependent signaltransmission in chloroplast accumulation response”, Journal of Plant Research, vol. 130, no. 4,
pp. 779-789 (2017).
5) K. Kumagai, S. Hasegawa, and Y. Hayasaki, “Volumetric bubble display”, Optica, vol. 4, issue 3,
pp. 298-302 (2017).
6) Y. Ochiai, K. Kumagai, T. Hoshi, J. Rekimoto, S. Hasegawa, and Y. Hayasaki, “Fairy Lights in
Femtoseconds: Aerial and Volumetric Graphics Rendered by Focused Femtosecond
Laser Combined with Computational Holographic Fields”, ACM Transactions on
Graphics, vol. 35, issue 2, no. 17 (2016).
7) M. Malinauskas, A. Žukauskas, S. Hasegawa, Y. Hayasaki, V. Mizeikis, R. Buividas, and S.
Juodkazis, “Ultrafast laser processing of materials: from science to industry”, Light: Science &Applications, vol. 5, pp. e16133 (2016).
8) S. Hasegawa, H. Ito, H. Toyoda and Y. Hayasaki, “Massively parallel femtosecond laser
processing”, Optics Express, vol. 24, issue 16, pp. 18513-18524 (2016).

●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster presentation:
PP）1) *PP* C. H. Vu，S. Hasegawa，Y. Ogura，J. Tanida，and Y. Hayasaki, “Application ofsubdiffraction spot generated by computer generated hologram to femtosecond laser
processing”, The 22nd Microoptics Conference (MOC 2017), Tokyo (2017).
2) *IS* S. Hasegawa, and Y. Hayasaki, “Holographic manipulation of femtosecond laser pulses
for advanced material processing”, Advanced laser Technologies 2017 (ALT’17), FD-I-2,
Korea (2017).
3)*IS* S. Hasegawa, K. Kumagai, and Y. Hayasaki, “Holographic shaping of femtosecond
laser pulses and its applications”, Conference on Lasers and Electro-Optics/Pacific Rim(CLEO/PR) 2017, 2-1R-1, Singapore (2017).
4) *PP* I. Yamaguchi, S. Hasegawa and Y. Hayasaki, “Estimation of diffractive optics
fabricated inside glass using a femtosecond laser”, The 16th International Symposium114平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

on Laser Precision Microfabrication (LPM 2017), Program & Technical Digest, Tu2-O-1,
Toyama (2017).
5) *PP* S. Hasegawa and Y. Hayasaki, “Femtosecond laser processing of biological tissues using
computer-generated hologram”, The 16th International Symposium on Laser Precision
Microfabrication (LPM 2017), Program & Technical Digest, p-48, Toyama (2017).
6) *PP* S. Hasegawa and Y. Hayasaki, “Femtosecond Laser Microdissection of BiologicalTissues Using Computer- Generated Hologram”, Information Photonics 2017,
Yokohama (2017).
7) *IS* S. Hasegawa and Y. Hayasaki, “Line-shaped femtosecond laser pulses for large-areamachining”, SPIE Photonics West, San Francisco (2017).
8) *OP* S. Hasegawa and Y. Hayasaki, “Parallel femtosecond laser processing with more than
1000 beams”, International Symposium on Optomechatronics (ISOT 2016), Tokyo (2016).
9) *PP* C. H. Vu, S. Hasegawa, Y. Hayasaki, “Femtosecond laser processing of transparent
materials using a diffractive nonparabolic lens”, International Symposium on Optomechatronic
Technology (ISOT 2016), Tokyo (2016).
10) *IS* Y. Hayasaki and S. Hasegawa, “Massively parallel femtosecond laser processing”, The
2nd workshop on Progress in Ultrafast Modifications of Materials, Neuchtel, Swizerland (2016).
11) *IS* S. Hasegawa and Y. Hayasaki, “Holographic control of pattern and polarization if
femtosecond laser pulses for material laser processing”, The 17th International Symposium on
Laser Precision Microfabrication (LPM 2016), Xi'an, China (2016).
12) *OP* S. Hasegawa and Y. Hayasaki, “Fabrication of nano-periodic structures with holographic
line-shaped vector beams”, The Second Smart Laser Processing Conference (SLPC 2016),
Yokohama (2016).
13) *OP* T. Abe, S. Hasegawa, H. Takahashi, and Y. Hayasaki, “In-process debris removal basedon dual polarizations with optical time delay and holographic beam shaping”, The Second Smart
Laser Processing Conference (SLPC 2016) Yokohama (2016).

●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1)「招待」長谷川智士，早崎芳夫，“ホログラムによる光の空間位相と偏光制御を用いた高速・
高効率フェムト秒レーザー加工”,レーザー学会学術講演会第37 回年次大会，京都 (2017)．
2)「依頼」長谷川智士，早崎芳夫，“計算機ホログラムによるフェムト秒レーザービーム整形を用いたマイクロ・ナノ加工とその応用,”第4回板橋オプトフォーラム(IOF) UUサロエ，
東京 (2017).
3)「招待」長谷川智士，早崎芳夫，“ビーム整形されたフェムト秒レーザーによる生体細胞のナノサージェリー”, 第88 回レーザ加工学会，大阪 (2017).

115平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

4)「一般」長谷川智士, 早崎芳夫,“リングビーム整形されたフェムト秒パルスによるシングル
ショット貫通穴加工”, Optics & Photonics Japan 2017，東京 (2017).
5)「一般」長谷川智士, 早崎芳夫, “計算機ホログラムを用いた生体材料のフェムト秒レーザー加工”, 第 64 回春季応用物理学会学術講演会, 講演予稿集 15p-418-2，横浜 (2017)．
6)「一般」長谷川智士，早崎 芳夫,“計算機ホログラムを用いたフェムト秒レーザーマイクロダ
イセクション”, 第 9 回バイオナノシステムズ研究会，高松 (2017)．
7)「一般」長谷川智士，早崎 芳夫,“計算機ホログラムを用いた生体材料のフェムト秒レーザー加工”, レーザー学会第 501 回研究会，下関 (2016)．
8)「一般」長谷川智士，早崎 芳夫,“ホログラフィックベクトル波フェムト秒レーザー加工によるナノグレーティングの制御”, Optics & Photonics Japan 2016, 東京 (2016).
9)「ポ」山口生吹，長谷川智士，早崎 芳夫,“フェムト秒レーザー加工による透明材料内部への回折格子の作製”, Optics & Photonics Japan 2016, 東京 (2016).
10)「一般」阿部哲也, 長谷川智士, 高橋秀知，早崎芳夫,“ホログラフィックレーザースイーパ”,
Optics & Photonics Japan 2016, 東京 (2016).
他 11 件●著書，総説，解説等なし●特許（外国，国内，公開，出願）なし●受賞1) 長谷川智士，早崎芳夫，国際会議 Information Photonics 2017 において「Outstanding
Poster Award」受賞 (2017 年 4 月).
●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）
1)「奨学」 長谷川智士，1000 千円「計算機合成ホログラムを用いたバブルボリューディスプ
レイによる拡張現実の水棲生物への応用に関する研究」公益財団法人大川情報通信基金研究助成（平成 30 年度）
2)「奨学」 長谷川智士，300 千円「フェムト秒レーザーマイクロダイセクションによる生体組織の加工」一般社団法人日本光学会 2016 年度コニカミノルタ光みらい若手奨励金（平成 29 年度）
3)「奨学」 長谷川智士，2500 千円「生体組織の細胞間情報伝達機構の解明のためのレーザー加工装置の開発」公益財団法人高橋産業経済研究財団 研究助成（平成 28年度）●学生教育（主任指導）
博士後期課程平 28年度

D3：0 名，D2：0 名，D1：0 名

平 29年度 D3：0 名，D2：0 名，D1：0 名

116平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

博士前期課程平 28 年度

M2：0 名，M1：0 名

平 29 年度

M2：0 名，M1：0 名●CDIプロジェクト関連の成果についての特記事項
イ) 報道 2 件
NHK「E テレ」 長谷川智士，NHK サイエンスゼロ「超リアル！？ テクノロジー ×
アート最前線」（2017年 11月 19日）
宇都宮コミュニティＦＭ「ミヤラジ」 長谷川智士，「宇~太が語る！？宇大のヒミツ」（2018年 2月 21日）
ロ）技術指導 2 件 長谷川智士，「計算機ホログラムの設計方法」パナソニック（株）（2016（2018年 1月）
年 9月）

117

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Spiral fin
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平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

プロジェクトＦ－１７
スパイラルマグナス風車の流れ場解明による性能向上と事業化（担当者）長谷川裕晃●プロジェクト研究成果概要
スパイラルマグナス風車の性能向上として，円柱翼に取り付けるフィンに着目した．フィンは，ストレート状に取り付けたもの（ストレートフィン）よりも，スパイラル状に取り付けたもの（スパイラルフィン）のほうが高い揚力を示すことが分かった（図 1）．しかし，
円柱翼の回転数を抑えた低周速比 θ（回転角速度と主流速度の比）では，ストレートフィンとスパイラルフィンの揚力は同程度であった．本研究では，この理由をフィン付回転円柱ま
わりの流れ場を調べることで解明するとともに，フィンの先端形状を変更することで，さらなる高揚力化を目指した．数種類の先端形状を持つフィンを作成し，円柱模型に取り付け風洞試験を行った．現在，流体力測定系に見直しが必要なことがわかり，装置の改善等を実施
し，測定は継続中である．図 2 にフィンの先端形状を変更したストレートフィン付き回転
円柱の流れ場の可視化を示す．Straight fin では，周速比が大きくなるにつれて，渦がフィン先端に移動している（図 2（a）の赤丸部分）．一方，Stepped fin では，全ての周速比において生成される渦は円柱翼面に付着している（図 2（b）の青丸部分）．つまり Stepped fin
は，フィンの先端で剥離した流れが，すぐ後ろの段先端で生じる乱れによる混合の影響で，剥離流れを再付着させているといえる．渦が円柱表面近傍に付着することで，円柱周りの循環が大きくなり，揚力増加につながる．また，円柱表面に渦が生成されることで，外側の流れが持つ運動量を円柱表面に巻き込み，流れの剥離が抑制される（図 2（b）の白丸部分）．
よって，Stepped fin の段の深さ，幅を調整することで揚力の向上が期待できる．

Fig. 1 Lift coefficients.

119平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書(a) Straight fin(b) Stepped fin

Fig. 2 Flow visualization on the upper surface of the cylinder.
●原著論文（外国，国内）
1) Murakami, N., Hasegawa, H., Haniu, T. and Nakamura, M., “The mechanism of flow fieldaround a rotating cylinder with fins for High performance Magnus wind turbine,” Journalof Energy and Power Engineering Vol.10, No.1, 23-31 (2016)●国際会議発表（plenary lecture: PL, invited speaker IS, oral presentation: OP, poster
presentation: PP）
1) *OP* Murakami. N, Hasegawa. H, and Haniu. T, “Flow Field Elucidation of the Rotary120

平成２９年度宇都宮大学CDIプロジェクトＦ研究成果報告書

Column with Fins and Lift Enhancement of Magnus Windmill,” The 15th

World Wind Energy Conference and Exhibition, WWEC 2016, Tokyo (2016)
2) *OP* Y. Ikezawa, H. Hasegawa, T. Ishido, T. Haniu and N. Murakami, “Threedimensional
flow field around a rotating cylinder with spiral fin for Magnus wind turbine”,
The 11th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing,
Kumamoto (2017.12.2)●国内研究発表（基調講演，招待講演，依頼講演，一般発表，ポスター発表）
1)「一般」生澤由也，“揚力向上を目指したマグナス風車翼の形状最適化”，第 6 回サイエ
ンスインカレ，つくば（2017.3.4）
2)「一般」生澤由也，羽二生稔大，石戸 勉，長谷川裕晃，“フィン付きマグナス風車の揚力向上”，2017 年度日本機械学会年次大会，埼玉（2017.9.5）
3)「一般」植木将也，“フィン付き回転円柱の揚抗比増大に関する研究―マグナス風車用
フィン形状の最適化を目指して―”，第 7 回サイエンスインカレ，東京（2018.3.3）●著書，総説，解説等なし●特許（外国，国内，公開，出願）なし●受賞
長谷川裕晃，ターボ機械協会第 28 回畠山研究助成金受賞「マグナス風車フィン形状の最適化」（2017 年 5 月）
●外部資金（科学研究費：科研，奨学寄付金：奨学，受託研究：受託，共同研究：共同）「奨学寄附金」長谷川裕晃，1,000 千円「畠山研究助成」（平成 29 年度）●学生教育（主任指導）
博士前期課程平 28 年度

M1：2 名平 29 年度

M2：2 名，M1：8 名●CDI プロジェクト関連の成果についての特記事項
イ) JST 新技術説明会で発表 長谷川裕晃「低風速下で発電するスパイラルマグナス風車の性能改善」（2016 年 9 月 27 日）ロ) 第 13 回「学生＆企業研究発表会」 生澤由也他「次世代風車がもたらすエネルギー
革命～風車がとちぎの未来を変える～」（2016 年 11 月 26 日）

121

2.4 CDIプロジェクトの知財成果報告（平成２６～２９年度）
ＣＤＩコーディネーター 出口勝彦 纏め（2018/3/23)

代表者名

年度

区
分

CDIプロジェクト研究題目

H26(2014)

発明者

共願

出願人

2016/4/4

小野明
武田光夫
大谷幸利
谷田貝豊彦

無

宇都宮大学

2016/5/23

茨田大輔

無

宇都宮大学

無

宇都宮大学

発明の名称

出願番号

出願日

公開番号

公開日

透過波面計測装置及び透過波
面計測方法

2014-169226

2014/8/22

2016-045070

空間光変調装置及び空間光変調方法

2014-226523

2014/11/6

2016-091581

登録番号

登録日

2015-249245

2015/12/22

2016-048263

2016/4/7

谷田貝豊彦
喜入朋宏
早﨑芳夫
茨田大輔

2015-168882

2015/8/28

2017-045496

2017/3/2

茨田大輔
藤村隆史

無

宇都宮大学

2016-507742
PCT/JP2015/056921

2015/3/10

WO2015/137300

2015/9/17

花井洋輔
石川美菜
酒井保蔵

有

富士電機
宇都宮大学

スクラバ排水の処理方法及びス
磁化活性汚泥法を軸とした磁 クラバ排水処理装置
気分離を活用する水処理新分
野の創成
排液処理装置および排液処理
方法

2017-506124
PCT/JP2016/052455

2016/1/28

WO2016/147708

2016/9/22

花井洋輔
石川美菜
酒井保蔵

無

富士電機

2016-044466
PCT/JP2017/008252

2016/3/8
2017/3/2

2017-159206
WO2017154721

2017/9/14

花井洋輔
酒井保蔵

有

富士電機
宇都宮大学

排水処理方法および排水処理システム

2016-044541
PCT/JP2017/008530

2016/3/8
2017/3/3

2017-159211
WO2017154780

2017/9/14

花井洋輔
中田栄寿
酒井保蔵

有

富士電機
宇都宮大学

情報フォトニクスシステム・デバ

S イスの企業化推進プロジェクト
光強度計測装置

谷田貝豊彦
H27(2015)

光情報記録装置及び光情報記
録方法

権利者

H28(2016)
H29(2017)
H26(2014)

酒井保蔵

H27(2015)～
H29(2017)

排水処理方法S

H26(2014)
鈴木昇

H27(2015)
H28(2016)

マイクロ・ナノ構造体の創製とS 応用に関する総合的研究

H29(2017)
フェムト秒レーザー加工におH26(2014)

F ける超並列パルス制御による
高度化

早崎芳夫
H27(2015)
ホログラフィックレーザー加工
S 技術の産学連携による推進
H28(2016)
H29(2017)

122

6091039 2017/2/17

富士電機
宇都宮大学

代表者名

年度

区
分

CDIプロジェクト研究題目

発明の名称

H26(2014)
中赤外レーザーによる非侵襲
H27(2015)
S 生体細胞観察システムの開発
広帯域レーザー出力装置
H28(2016)
東口武史
H29(2017)
中赤外レーザーのビーム操作
H27(2015)
H28(2016)
H26(2014)

発明者

共願

出願人

2018/1/11

東口武史

無

宇都宮大学

2012/8/16

鈴木大介
鈴木友也
5701080 2015/2/27
吉原佐知雄
石川祥久

出願番号

出願日

公開番号

公開日

2016-127278

2016/6/28

2018-004722

人工合成ダイヤモンドを用いアルカリ水電解用電極、その製造方法及び水素発生装置

2011-015820

2011/1/27

2012-153958

S た環境センシング・浄化技術

バンテック
宇都宮大学

有 日本プレーテック

H28(2016)

公開前につき非表示

2017-020803

2017/2/7

吉原佐知雄

無

宇都宮大学

H29(2017)

公開前につき非表示

2017-235508

2017/12/7

吉原佐知雄

有

宇都宮大学

無

宇都宮大学

無

宇都宮大学

H27(2015)

S尾崎功一

工農連携実用化・機械創成プ
ロジェクト

2014-125862

2014/6/19

2016-002058

2016/1/12

被検者の状態判定システム

2014-218273

2014/10/27

2015-128574

2015/7/16

マニピュレータ、処理用ロボット、および分散協働型処理システム

2015-224947

2015/11/17

2017-087404

2017/5/25

尾崎功一

無

宇都宮大学

画像データの処理方法

2016-051864

2016/3/16

2017-169011

2017/9/21

尾崎功一
阿部有貴
金井海渡

無

宇都宮大学

公開前につき非表示

2017-114104

2017/6/9

尾崎功一
他2名

有

宇都宮大学

H29(2017)
H30(2018)
H27(2015)
移動技術を基盤とした分野融F 合プロジェクト
H28(2016)
木質バイオマスの改質ガス化・
H26(2014)

S トリジェネ利用システムの研究

H26(2014) S

尾崎功一
柏嵜勝
尾崎功一
阿部有貴
川上勝

栽培施設

H28(2016)

H27(2015)

権利者

ムの開発

H26(2014)

有賀一広

登録日

F と非侵襲生体細胞観察システ

H27(2015)
吉原佐知雄

登録番号

開発
自己組織化を基軸とする界面制御技術の開発と機能界面の創成

飯村兼一 H28(2016)
界面における自己組織化構造
H29(2017)
S 体の制御技術の開発
H30(2018)
H31(2019)

123

バンテック
宇都宮大学
日本プレー
テック

代表者名

年度

区
分

共願

出願人

2016/4/4

小野明
武田光夫
谷田貝豊彦
大谷幸利

無

宇都宮大学

無

宇都宮大学

2013/8/15

大谷幸利
他1名
若山 俊隆
6097703 2017/2/24
吉澤徹
大谷幸利
大谷幸利
他2名

有

埼玉医科大
埼玉医科大学
学/宇都宮
宇都宮大学
大学

有

宇都宮大学

鄒艶華

無

宇都宮大学

鄒艶華

無

宇都宮大学

鄒艶華

無

宇都宮大学

無

宇都宮大学

無

宇都宮大学

出願日

公開番号

公開日

2014-169226

2014/8/22

2016-045070

公開前につき非表示

2016-180021

2016/9/14

軸対称偏光変換素子

2013-557562
PCT/JP2013/052834

2013/2/7

公開前につき非表示

2017-148174

2017/7/31

H26(2014)

磁石工具を用いた磁気研磨方法及び磁気研磨装置

2014-180012

2014/9/4

2016-052704

2016/4/14

H27(2015)

磁気研磨装置及び磁気研磨方法

2015-239787

2015/12/8

2017-104926

2017/6/15

公開前につき非表示

2017-152496

2017/8/7

マンガンドープスピネル型赤色蛍光体及びその製造方法

2014-140054

2014/7/7

2016-017125

2016/2/1

蛍光体、蛍光体を含む光源、および蛍光体の製造方法

2015-166453

42242

2017-043686

2017/3/2

S

発明の名称

発明者

出願番号

H26(2014)

CDIプロジェクト研究題目

透過波面計測装置及び透過波
分光偏光イメージング技術開 面計測方法
発プロジェクト

登録番号

登録日

権利者

H27(2015)
大谷幸利

H28(2016)

S

偏光イメージング研究拠点プ
ロジェクト

H29(2017)

WO2013/118810

H30(2018)
H31(2019)

鄒艶華

H28(2016) S

磁気を利用した超精密加工技術の実用化・企業化推進研究

H29(2017)
H30(2018)
H31(2019)
H26(2014)
実用化を指向した光波制御デ
白石和男
S バイスの研究
H27(2015)
スポーツの教示訓練を目的と
H26(2014)
横田和隆
S した腕部関節運動訓練装置のH27(2015)
開発
岩永将司
杉山央

H26(2014)
H27(2015)

昆虫ウイルスを用いた次世代

F 型外来タンパク質発現系の開発H26(2014)
無線通信・センサ技術を利用F した建築施工技術の高度化
H27(2015)
H26(2014)

F

単躍進

希土類レス赤色発光酸化物の研究開発

H27(2015)
山本篤史郎

H26(2014)
H27(2015)

過冷却合金を利用した金属-

F CFRP 高強度接合技術の開
発

124

単躍進
湧井宣考
手塚慶太郎
手塚慶太郎
大槻卓哉
単躍進

代表者名
池田宰

年度

区
分

CDIプロジェクト研究題目

発明者

共願

出願人

2016/2/8

児玉豊

無

宇都宮大学

WO2015/133652

2015/9/11

沼田圭司
吉積毅
児玉豊

有

理化学研究所 理化学研究
慶応大学 所、宇都宮
宇都宮大学 大学

2016-198720

2016/12/1

古澤毅
伊藤直次
鈴木昇
佐藤剛史

無

宇都宮大学

飯郷雅之
他1名

有

宇都宮大学

発明の名称

出願番号

出願日

公開番号

公開日

植物栽培に適した光強度の判
別方法

2014-147821

2014/7/18

2016-021914

2016-506214
PCT/JP2015/057221

2015/3/5

アンモニア分解触媒，アンモ
ニア分解触媒の製造方法，水素の製造方法及び水素の製造装置

2015-80470

2015/4/9

公開前につき非表示

2017-235653

2017/12/8

登録番号

登録日

権利者

微生物生態を正または負に制H26(2014) F 御する新規技術の創出

次世代エレクトロニクスへ向け入江晃亘 H26(2014) F た超伝導デバイスの開発

H26(2014) F

植物ゲノムの自在改変によるバイオ物質生産イノベーション
植物の形質転換法児玉豊
H28(2016)
H29(2017)

植物の環境感知メカニズムのF 解明

非侵襲生体情報計測と生体モ

嶋脇聡

H26(2014) F デリングに関する研究開発前田勇

H26(2014) F ティカルセンシング技術開発

バイオ素子を基盤としたオプ

食用きのこのケミカルバイオロ

横田信三 H26(2014) F ジーに関する研究
外山史

H27(2015)
H28(2016)

H27(2015)
古澤毅

超大規模な組合せ最適化問

F 題に対する革新的アルゴリズ
ムの開発

低温アンモニア分解用メンブ

F レンリアクターの開発

H28(2016)
体内時計と季節繁殖の分子機飯郷雅之

H27(2015) F 構

アユの性格関連遺伝子解析

H28(2016) F に基づく分子育種技術開発

光と物質との相互作用による川田重夫 H27(2015) F 新機能の創出

125

代表者名

年度

区
分

CDIプロジェクト研究題目

発明の名称

出願番号

出願日

公開番号

公開日

優先権2015-130249
PCT/JP2016/066636

2015/6/29
2016/6/3

WO2017/002535

2017/5/1

表示装置及び空中像の表示方
法

2016-170376

2016/8/31

2017-107165

2017/6/15

表示装置及び空中像の表示方
法

優先権2015-130249
PCT/JP2016/086351

2015/6/29
2016/12/7

WO2017/099116

2017/6/15

情報取得方法および情報提供装置

2017-031808

2017/2/23

2017-129865

2017/7/27

計測装置

登録番号

登録日

H28(2016)
空中ディスプレイ技術のABCD

S 応用展開山本裕紹

H29(2017)
H30(2018)
H31(2019)
H28(2016)

発明者
安井武史
山本裕紹
他５名
山本裕紹
伊藤秀征
徳田雄嵩
黒川菜緒
山本裕紹
伊藤秀征
徳田雄嵩
黒川菜緒
山本裕紹
山本裕紹
他1名
山本裕紹
陶山 史朗

共願

出願人

有

徳島大学
宇都宮大学

無

宇都宮大学

無

宇都宮大学

無

宇都宮大学

無

宇都宮大学

有

宇都宮大学
徳島大学

公開前につき非表示

PCT/JP2017/031448

2017/8/31

情報提供方法および情報提供
装置

PCT/JP2012/001438

2012/3/2

WO2012120853

2012/3/2

2015-67491

2015/3/27

2016-185935

2016/10/27

加藤紀弘,
岡野千草

無

宇都宮大学

2015-101665

2015/5/19

2016-214126

2016/12/22

加藤紀弘,奈須野恵理,岡野千草,諸星知広,池田宰無宇都宮大学

2016-147581

2016/7/27

2018-016901

2018/2/1

加藤紀弘
高山友理子

無

宇都宮大学

2017-038224

2017/3/

諸星知広
他2名

有

宇都宮大学

61456222017/5/26

スパイラルマグナス風車の流F れ場解明による性能向上と事

H29(2017)
業化
長谷川裕晃 H28(2016)
マイクロバブルによる新しいう
H29(2017)
S つ治療法の確立－脱抗うつ薬
H30(2018)
への挑戦－
H31(2019)
H28(2016)
実用化を指向した光波制御デH29(2017)
依田秀彦
S バイスの研究
H30(2018)
H31(2019)
H27(2015)

加藤紀弘 H28(2016) F

クオラムセンシング制御用樹脂
粒子, 及びクオラムセンシングの制御方法
クオラムセンシング制御用担体
細菌遺伝子の発現をリモート の製造方法，クオラムセンシング
制御する新素材、新規技術の 制御用担体，及びクオラムセン
シングの制御方法開発
ゲルファイバー複合体及びその製造方法

H29(2017)
長谷川智士

H28(2016)
H29(2017)

公開前につき非表示
ホログラフィックレーザー加工

F の産業利用と生体応用への展

石川智治 H28(2016) F開
栃木県伝統工芸品をアピールする五感駆使表示技術の開
発

126

権利者

宇都宮大学

3.平成２９年度 CDI研究助成制度
3.1

平成２９年度 CDI 中核的研究機関研究員（ポスク）・
招聘外国人研究者・海外派遣動向調査若手研究者・
ヤングイノベーションスカラーシップ リスト …………128

3.2

CDI中核的研究機関研究員（ポスドク）紹介

3.3

CDI中核的研究機関研究員（ポスドク）研究成果報告書…135

3.4

招聘外国人研究者報告書 ……………………………………152

3.5

海外派遣動向調査若手研究者報告書 ………………………155

3.6

ヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書 …159

3.7

ヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書 …262127……………133

3.1 平成２９年度 ＣＤＩ中核的研究機関研究員（ポスドク）・
招聘外国人研究者・海外派遣動向調査若手研究者・
ヤングイノベーションスカラーシップ リスト○ 中核的研究機関研究員（ポスドク）
任用期間

年数

世話教員

研究開発テーマ

研究成果
報告書の
ページ

ち ぐ さ

H29.4.1～
H30.3.31

継続

加藤 紀弘

細菌遺伝子の発現をリモート制御する新素材、新規技術の開
発

136

ひろゆき

H29.4.1～
H30.3.31

継続児玉 豊

植物の環境感知メカニズムの
解明

140
144

148

ポスドク職員名

お か の

岡野

た な か

田中

千草

裕之

Shahabuddin
Mohammad
あ

べ

ゆう き

阿部

有貴

H29.4.1～
H29.8.31

新規鈴木 昇

ヘリセン誘導体を用いたシリカゲルの表面改質に関する研究H29.4.1～
H30.3.31

新規

尾崎 功一

顕微画像計測に基づく微粒子
選別技術の開発とその実用化○ 招聘外国人研究者
招聘外国人研究者

趙

明

担当教員

招聘国

所属機関

招聘期間

報告書の
ページ

鄒 艶華

中国

遼寧科技大学 教授

H29.8.6～H29.10.7

153○ 海外派遣動向調査若手研究者
海外派遣
若手研究者
くまがい こ う た

熊谷 幸汰

所属

派遣国

工学研
究科
DC1

オースト
ラリア

受入機関

Swinburne University ofTechnology, Prof. Saulius
Juodkazis, Center for MicroPhotonics○ ヤングイノベーションスカラーシップ
名前
は ら

原

ひ ろゆ き広行

KAYES MD

学年

DC2

DC3

NAZMULNGUYEN THI
MY AN

DC2

派遣期間

H29.9.4～
H29.11.17

報告書の
ページ

156

研究グラント
研究テーマ

スペクトル制御による高出力軟 X 線光源の開発
Characterization of Thin Films of Aromatic Diol and
Evaluation of Their Photoelectrochemical Properties
両親媒性シリカ微粒子を用いた表面パターニング技術の開発に関する研究

128

研究成果
報告書の
ページ

160

162

164

名前
もりしま

森嶋

おいかわ

及川

ふじもと

藤本

学年

か お り

佳織

ひ ろ き

大基

しょうた

正太

DC1

DC2
DC1

研究テーマ
栃木県におけるニホンヤマビルの宿主動物の同定と分布拡大要因の推定
原子層堆積法を用いる多層薄膜超伝導体による加速空洞の高性能化
新規カイコ核多角体病ウイルス株を用いたバ
キュロウイルス発現系の改良

研究成果
報告書の
ページ

166
168
170

A Fast and Facile Microwave Irradiation Method for The
Md.Obaidullah

DC2

Synthesis of ZnO-ZrO2 Core-Shell Nanocomposites and172

Investigation of their Optical Pproperties
Hossain MD.
Sharif
く ら た

倉田
りゅう

さ お り

沙織
向萍

Tumenjargal
Bayasaa

こう

わ

高

娃

あ

ら

ち

と

阿其拉図
ふ じ た

藤田

こ だ ま

児玉
か き ぎ

柿木

たかはし

高橋

すなやま

砂山

い ざ く

伊作

DC1

ents for Sterically hindered Substrates and Optical

174

Resolution of Quinone Derivatives

こうへい

劉

Development of Novel Optical Resolving Ag

DC2

線画彩色における影とハイライトの自動描画

176

DC3

入力線画に基づく切り絵の対話的作成支援

178

DC1

DC3
DC2
DC1

たかし

DC2

崇

やすなり

泰成

ようへい

庸平
こう た

幸太
ただ し

唯志

Stress-Wave Velocity of Siberian Larch (Larix sibirica

180

Ldb.) naturally Grown in Five Provenances in Mongolia

よしあき

祥明

Geographic Variation of Growth Characteristics and

DC1
DC2
MC1
MC2

磁化活性汚泥法の特徴を生かした難生分解性有機
排水処理の検討
ウシ卵子の卵胞内環境に着目した効率的体外受精
胚生産技術の開発
種子の少量化に向けた新しい技術開発
反応拡散性異種金属箔材における摩擦攪拌拡散接合
移動ロボットのための真空成形を用いた樹脂製フレーム設計に関する研究
イチゴの高品質出荷を実現する非接触外観および品質検査装置の開発
全排水毒性試験のためのディジタルホログラ
フィを用いたミジンコの形状計測
カイコ核多角体病ウイルス未解析株 Ti の性状解析

129

182
184
186
188
190
192
194
196

名前
かわまた

川俣

こ ん の

今野
いしおか

石岡

なかじま

中島

いのうえ

井上

たけうち

竹内

あ ら き

荒木

はしもと

橋本

わたなべ

渡部
えだ

枝

こ ん の

今野

いいづか

飯塚

き く ち

菊池

な お い

学年

ゆ う き

裕紀

な づ き

七月
わ

か

な

和佳奈
ともひろ

友寛
ひろ な

寛菜
あや か

絢香

MC1
MC1
MC2

ゆ う た

MC1

悠汰

け ん た

健太
ま すみ

真住

りょう た

MC2
MC2

涼太

MC1

みなみ

MC1

ま さ こ

雅子

あきひと

かさはら

りょう た

よう

MC1

MC1

聡人

楊

MC1

ま り な

鞠那

直井
笠原

MC2

亮太

い つ い

軼偉

MC1
MC1
MC2
MC1

研究テーマ
ピロール環を基本骨格に持つ嵩高い機能性色素の合成めっき法によるアルカリ水電解用高性能電極の創製
メグスリノキから生まれた光老化防止剤の構造最適化
アルミニウム合金の摩擦誘起反応による表面改質法の開発
魚類の摂食調節神経ペプチドおよび受容体の同定と機能解析が切り拓く新規養魚技術開発
イヌ凍結融解精子の質的向上を目指した新規凍結希釈液の開発
アリ類の繁殖を制御する分子機構の解明
シンセティックジェットによる境界層能動制御
メカニズムの解明
Ru 担持 Mg 複合酸化物触媒を用いたアンモニア分
解による水素製造
単分子膜鋳型を利用したウエットエッチングによる表面微細加工技術の開発
光合成を効率的に行う作物の作出を目指した葉緑体定位運動に関与する新規遺伝子の同定
次世代シーケンサーを用いた深海魚の網羅的遺伝子解析による新規有用遺伝子の探索
セロウロン酸分解菌のゲノム解析および分解機
構の解明
実建築部材に適用できる接触角計測分析手法の開発と改良
ダブルペロブスカイト型新規酸化物の合成と Mn4+
ドープによる赤色蛍光特性評価
ダイコンを用いた胆汁酸吸着能を持つ機能性食品素材の開発

研究成果
報告書の
ページ

198
200
202
204
206
208
210
212
214
216
218
220
222
224
226
228

刺激応答性高分子と蛍光性金ポリマーとから形
ますぶち

増渕

よ し き

由樹

MC1

成される有機無機ハイブリッドポリマーの創製

230

とその応用
よこやま

横山

だ い き

大樹

MC1

肩関節外転・前方挙上動作のシミュレーション

130

232

名前
わ か め た

ゆう き

若目 田
ほりぐち

堀口

ま え だ

前田

さかもと

坂本

あかいし

赤石

すぎやま

杉山
さ と う

佐藤
あ

べ

学年

有葵
とも お

智央
か

ほ

果歩

か ず き

和幸

やまもと

た む ら

田村

く ろ だ

黒田

MC1

MC2

MC1

ひ ろ き

MC1

裕紀

ゆうすけ

宥佑
智紀

山本

MC2

か ず や

和也

とものり

阿部

MC1

たかひさ

嵩久

MC2
MC2
MC1

とし き

MC2

まさよし

MC1

賢紀
正義

NOROVVANJILBANZRAGCH

MC1

研究テーマ
ドローンを用いた広大な地下空間の地図化を行うシステムの開発
バイオイメージングのための反射型ミュラー行列顕微鏡
出芽酵母における機能性脂肪酸取り込み能向上と高含量化に関する研究
可視光励起をもつ新規赤色酸化物蛍光体の探索―M ZnAl 10 O17（M =Sr, Ba）：Crの合成と評価 ―聖護院ダイコンのゲノム解読
移動端末クラスタシステムにおけるノード間通信量の削減に関する研究
プラスチック光ファイバーを用いた波長多重通信に関する研究
指の伸展・屈曲動作に基づいた脚機構を有するロボット「指脚（シキャク）」の開発と制御
小規模木質バイオマス発電のための森林バイオマス利用可能量推計
水の窓軟 X 線光源のクリーン化と高出力化
乳脂肪球皮膜ペプシン分解物による脂肪細胞代
謝改善効果の標的の解明
クロマツ自然交配家系における木材性質の変異

研究成果
報告書の
ページ

234
236
238

240

242
244
246
248
250
252
254
256

カバノアナタケ菌 IO-U1 株に感染したシラカンバ
ち

の

れい

千野

怜

MC1

幼植物体 No.8 の根に生成する特異的タンパク質258のプロテオーム解析
きたじま

北島

も と き

元樹

MC1

脂肪細胞とマクロファージによって起こる炎症におよぼす乳脂肪球皮膜ペプシン分解産物の効260

果○ ヤングイノベーションスカラーシップ
名前

学年

国際会議奨励グラント
発表論文名

研究成果
報告書の
ページ

The Properties of Mortar and Concrete using Beliteか わ と

川戸

た か や

隆也

DC2

Gehlenite Clinker as Fine Aggregate
ビーライト‐ゲーレナイト系クリンカーを細骨材として用いたモルタルおよびコンクリートの物性

131

263

名前

学年

発表論文名

研究成果
報告書の
ページ

Analytical Study on Response of Shear Connector of NonComposite Steel Girder Bridge under Live Load Focusing on
くわはら

桑原

しんたろう

伸太郎

DC2

its Fatigue Strength264

疲労強度に着目した活荷重下における非合成桁橋のずれ止め応答に関する解析的研究

Synthesis of Zeolite Membranes and Its Dehydration
ひ ろ せ

廣瀬

た く や

拓也

MC1

Separation Performance for Various Alcohol Solutions

265

ゼオライト膜の合成と各種アルコール水溶液の脱水性能
A Study on Reliable Position Estimation in Kinematic
いん

因

ひ ろ み

紘生

MC2

Positioning for Single Frequency GNSS Receiver1 周波 GNSS 受信機のための高信頼キネマティックポジ

266

ショニングに関する一検討
Acceleration of Publish/Subscribe messaging in ROSす が た

菅田

ゆうへい

悠平

MC1

Compliant FPGA Component
ROS 準拠 FPGA コンポーネントにおけるPublish/

267

Subscribe メッセージングの高速化
Analysis of The Mechanism of Isoleucine induced Glucose
し

が

志賀

か

な

加奈

MC2

Uptake into Skeletal Muscle

268

イソロイシンによる骨格筋への糖取り込み促進機構の解析
A Visible Screening Method of Quorum Quenching Bacteria by
ながよし

永吉

けいしゅ

恵主

MC1

Co-culture in The Polymer Capsule
高分子カプセル内における共培養を用いてクオラムクエン

269

チング細菌をスクリーニングする可視化手法
Evaluation of In-Plane Shear Performance of Japanese
し ば た

柴田

ゆう き

勇聖

MC1

Traditional Masonry Walls made of Oya Stone

270

組積造大谷石壁の画内せん断耐力評価
Investigation of Optimal Green Primary Color in Ultra Wide
いぬづか

犬塚

ゆうすけ

祐介

MC1

Color Gamut Display

271

超広色域ディスプレイにおける最適な緑原色の探求

NIA NATASHABINTI TIPOL

MC2

光弾性変調器による部分ミュラー行列エリプソメーター

272

An Examination of Perception of Grasping a Virtual Object
く

め

久米

ゆう た

佑太

MC1

in Barehanded Interaction
素手によるインタラクションにおける仮想物体の掴み感覚に関する検討

132273

3.2 平成 29 年度 CDI中核的研究機関研究員（ポスドク）紹介

研究テーマ：細菌遺伝子の発現をリモート制御する

新素材，新規技術の開発
情報伝達物質を介したコミュニケーションにより，細菌が集団として遺伝子発現を制御するクオラムセンシング機構の制御法を提案する．バイオフィルムの形成や病原性因子の生産などの細胞機能が，細胞周囲の情報伝達物質濃度により制御されている．本研究では情報伝達物質を「キャッチ＆リリース」する新規高分子素材，

岡野千草

超分子ナノ素材を設計，調製し，細菌遺伝子の発現を細胞外部からリモートコントロールする新技術を開発する．

研究テーマ：植物の環境感知メカニズムの解明
移動の自由を持たない植物は，温度，光，湿度の変動などにさらされている．しかし，植物は自らのおかれている環境条件を素早く認識し，様々な手法で対応することで環境変化に適応する．したがって，植物の環境認識機構を解明することは，急激な環境変動にも迅速に適応可能なストレス耐性作物の開発において研究基盤となる．本研究では強光，低温条件で認められる生理応答「葉緑体田中裕之

運動」を指標にした植物変異体探索によって，環境ストレス認識に関わるセンサータンパク質の同定を試みる.

133

研究テーマ：顕微画像計測に基づく微粒子選別技術の開発とその実用化
顕微鏡下で微粒子を選び，マイクロマニピュレータを用いて選別するような微細な操作は医学・農学・薬学など様々な分野で重要な技術である．しかし，マイクロメートル以下の操作となり，非常に繊細かつ緻密な作業であるため，正確性や作業者の持続性などの問題がある．そこで，画像計測により，微粒子の特徴量や物体間距離阿部

有貴を求める方法，さらにその情報から微粒子に対してマイクロマニ
ピュレーションを行う技術の開発を行っている．

研究テーマ：Synthesis of novel Chiral Stationary
Phase (CSP) using optically enrich helical molecules

Shahabuddin Mohammad

My current work focused on introducing modified
optically pure helical molecules to the silica gel
surface. The trialkoxysilane derivative can easily react withsilica gel and helicene derivatives. Thus, it is expected thatthe optically active helicene derivatives react under
microwave irradiation to form a new chiral stationary phase(CSP). Our CSP modification process may open up new
applications of helical molecules.

134

3.3

CDI中核的研究機関研究員（ポスドク）研究成果報告書

135平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

細菌遺伝子の発現をリモート制御する新素材，新規技術の開発

岡野 千草（非常勤研究員）
Chigusa OKANO（PD）
宇都宮大学 地域共生研究開発センター イノベーション創成部門 okanoc@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 加藤 紀弘（教授）
Norihiro KATO (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 katon@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
固体表面に付着した細菌は，自らが生産したタンパク質，多糖類，ラムノリピッド，DNA等の細胞外高分子物質(Extracellular Polymeric Substances: EPS)と共に，スライム状の3次元構造体であるバイオフィルムを形成する．バイオフィルムは抗生物質投与による細菌感染症治療を困難とすること，膜分離活性汚泥法を採用する下水処理場で分離膜の目詰まりを引き起こし濾過速度低下の主要因となるなど，負の因子として捉えられることが多い．一方，有益細菌によるバイオフィル
ム形成は清酒，醤油，酢など発酵食品の生産や，バイオレメディエーションなどへ工学的に利用されることから，バイオフィルムの形成阻害技術と共に形成促進技術の創出が望まれる．細菌が生産するEPSが関与するのはバイオフィルム形成のみではなく，浮遊細菌がEPSと共に形成する微生物フロックにおいても重要である．しかし，微生物フロックの主要成分であるEPSとバイオフィル
ムを構成するEPSの役割の違いなど，未だ詳細な検討は不十分である．そこで本研究では，微生物
フロック形成細菌とバイオフィルム形成細菌の共培養系を試験し，微生物複合系フロックのキャ
ラクタリゼーション，共培養系により得られるバイオフィルムの形成量を評価した．本研究ではバイオフィルム形成能を有する緑膿菌 Pseudomonas aeruginosa PAO1をモデル細菌として選択した．PAO1株のバイオフィルム形成には，情報伝達シグナルの濃度に依存した遺伝子発現系である
細胞間情報伝達機構Quorum sensing (QS)が関与する．N-acyl-L-homoserine lactone (AHL)をシグナルとするPAO1株のQS機構にはlas制御系とrhl制御系の2つがあり，N-(3-oxododecanoyl)-Lhomoserine lactone (3oxo-C12HSL)濃度依存性のlas制御系は多糖類や様々な酵素の生産に，Nbutyl-L-homoserine lactone (C4HSL)濃度依存性のrhl制御系はラムノリピッドの生産等に寄与す
る．バイオフィルム形成に起因するEPSの生産を抑制するためには，las制御系，rhl制御系双方の抑制が有効である．
自然界にはAHL加水分解酵素を生産するQS抑制細菌も存在し，AHL-lactonase，AHL-acylase合成
細菌が単離されている．本研究では，homoserine lactone の開環反応を触媒するMicrobacterium
testaceum StLB037株由来のAHLラクトナーゼAiiMを遺伝子工学的手法により大量発現し，精製したAiiMを用いてPAO1株のバイオフィルム形成阻害効果を評価した．

136

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

２．理論
バイオフィルムから抽出されるEPSには多糖類が多く，その一部は多価カチオンの影響を受
けゲルを形成することでバイオフィルムの構造保持に寄与する1)．一方，活性汚泥に存在する
微生物フロックのEPSにはタンパク質が豊富に含まれており細菌間の接着に寄与している2)．
フロック形成細菌のEPSは浮遊細菌に対し高い親和性を有し，バイオフィルム形成細菌のEPSとは異なる組成，成分比率を有する．そこで，バイオフィルム形成細菌の固体表面への初期付着を促すと共に，バイオフィルムの成長過程でバイオフィルム形成細菌由来の多糖類と相互作用
しバイオフィルム形成促進に寄与すると着想した．本研究では，バイオフィルム形成細菌と活性汚泥より単離したフロック形成細菌の共培養系から形成されるバイオフィルム量を評価した．
QS機構は多くのグラム陰性細菌に存在し，バイオフィルム形成，病原性因子の生産，生物発光などに関与している．アシル鎖長の異なるAHLが情報伝達シグナルとして利用されるもののQS
活性化の作用機序は同一であり，細胞内外を拡散するAHLが菌体密度の増大に伴い菌体周囲に蓄積し，閾値濃度を超えることがトリガーとなる．細胞内でもAHLが高濃度となることでAHL－レセ
プター複合体が誘導され，ターゲット遺伝子の転写を活性化する．AHL分解酵素によりAHL 濃
度をQS活性化の閾値濃度未満に保持することで，QS機構は不活性状態を維持できる．ラクトン
環部位を加水分解するAiiMは広範なアシル鎖長のAHLに活性を示すことから，AiiMを用いて
C4HSL，3oxo-C12HSL依存性のQS機構を抑制した際の，PAO1株のバイオフィルム形成阻害効果を
試験した．
３．実験
バイオフィルム形成細菌（3 種類），栃木県の下水処理場の活性汚泥から単離したフロック形
成細菌（5種類）を共培養し，レーザー回折/散乱法（LA-300，Horiba）により複合系フロックの形成状態を評価した．バイオフィルム形成細菌として P .aeruginosa PAO1 株を，フロック形
成細菌として P .oryzihabitans AO-363株を用いた共培養系では光学顕微鏡を用いたフロックのモルフォロジー評価，フロックの菌叢を解析した3)．各共培養系を用いてポリスチレン 6
ウェルプレートにバイオフィルムを形成させた．バイオフィルムをクリスタルバイオレット(CV)で染色後，CVをエタノールで溶出し595nmにおける吸光度(A595)を測定することでバイオ
フィルム量を決定した．
遺伝子工学的手法によりAiiMとマルトース結合タンパク質(Maltose

binding

protein:

MBP)の融合タンパク質MBP-AiiMを取得した．MBP-AiiM発現プラスミド pMAL-aiiMを形質転換したEscherichia

coli

DH5を培養し，アミロースレジンカラムを用いて菌体破砕液からMBP-

AiiMをアフィニティ精製した．緑色蛍光タンパク質 (Green fluorescent protein: GFP)を発現する P.aeruginosa PAO1(gftuv+)を所定量のAiiMを添加した液体培地で培養し，液体培地に浸漬したカバーガラス表面へのバイオフィルム形成(72h)を試験した．カバーガラス表面を蛍光顕微鏡でB励起観察し，AHL加水分解酵素によるQS阻害がバイオフィルム形成に及ぼす効果を評価した．

137

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

図２.

10
5

0

(A)

10

Frequency (%)

20
15

1 10 102 103
Diameter (μm)

Frequency (%)

菌体の顕微鏡画像 (A) P. oryzihabitans AO-363, (B) P. aeruginosa PAO1.
Frequency (%)

図１.

(B)

5
0

1 10 102 103
Diameter (μm)

10

(C)

5
0

1 10 102 103
Diameter (μm)

培養液の粒子径測定 (A)P .aeruginosa PAO1, (B)P .oryzihabitans AO-363, (C)共培養系©2017 The Materials Research Society of Japan.

４．結果と考察フロック形成細菌 P.oryzihabitans AO-363株，バイオフィルム形成細菌 P.aeruginosa PAO1株を単独培養した際の顕微鏡画像を図1に示す．PAO1株では浮遊菌体が観察されるのに対し，AO-363
株は浮遊菌体と共に数十μmのフロックが観察された．培養液の粒子径分布を測定すると，PAO1株
は直径1.3μmに単峰性のピークを示したことから（図 2A），浮遊菌体として培養液中に分散していることが示唆された．一方，AO-363株は直径 1.5，68μm に二峰性のピークを示し，一部の菌体はフロックとして存在することが示唆された（図 2B）．一方，PAO1株とAO-363株の初期植菌比をPAO1 : AO-363 = 1 : 3 として共培養した際には 1-2μm に見られるピーク強度は大きく減少したことから，PAO1株はAO-363株のフロックに取り込まれたと推察される．また，共培養系のフロッ
ク画分を低速遠心分離により分離し菌叢解析したところ，PAO1株とAO-363株の双方が検出されたことからも複合系フロックを形成していることが明らかとなった．他のバイオフィルム形成細菌とフロック形成細菌の共培養系においても，同様の複合系フロックの形成が粒子径分布測定により示された．このことは，フロック形成細菌のEPSとバイオフィルム形成細菌の高い親和性を示唆する．
PAO1株，AO-363株の共培養系から形成させたバイオフィルム量はPAO1株の単独培養時に比べ3.7 倍に増大した．PAO1株とフロック形成細菌であるBacillus cereus KO-5株，Acinetobacter
sp. KO-25株，Aeromonas caviae AO-395株との組み合わせにおいてもバイオフィルム形成量はそれぞれ1.3，1.8，2倍に増大した．また，バイオフィルム形成細菌をSinorhizobium sp.UU-13株,
フロック形成細菌をAcinetobacter sp.KO-25株とする共培養系では2.3倍に，バイオフィルム形
成細菌をSerratia marcescens UU-3株，フロック形成細菌をAcidovorax temperans AO-236株とする共培養系では7倍に増大した．このように，フロック形成細菌の共培養によりバイオフィルム形成の促進効果が現れている．フロック形成細菌由来の細菌接着性EPSがバイオフィルム形成細菌の初期付着に関与する可能性，さらには初期付着後のバイオフィルム成長過程に関与する可能性

138平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

図３.

バイオフィルムの観察結果. 左: Control, 右: MBP-AiiM 添加時が示唆される. P.aeruginosa はEPSとしてカルボキシル基を有するアルギン酸(Alg)を分泌することが知られる．本研究で用いたPAO1株のコロニーは非ムコイド型であり,Alg生産量は決して多くはない．しかし，静電的相互作用により電解質多糖類とタンパク質等が相互作用することでEPSの疎水性は強まる．今後は，EPSと菌体の間の詳細な相互作用解析が望まれる．
バイオフィルム形成を阻害するため，菌体の外部に放出されたAHLを低濃度に維持するQS阻害技術を試験した．AiiMを添加した培地で P. aeruginosa PAO1 (gfpuv +を培養し浸漬したガラス表面に形成されるバイオフィルムを観察した．72h培養後のバイオフィルムを菌体内に蓄積されたGFPを指標に蛍光顕微鏡観察すると，AiiM未添加のControlに比べ，AiiM添加条件では明らかに菌体量が少ない様子が観察される（図 3）．PAO1株のEPS生産はQS機構に依存することが報告されており，菌体外部におけるAHLの分解によるQS機構の不活性状態の維持がバイオフィルム形成阻害に有効であることが示された．
５．結言
バイオフィルムの形成促進技術，抑制技術の開発が求められている．本研究では，微生物フロック形成細菌の共培養がバイオフィルムの形成に及ぼす効果を検討した．フロック形成細菌のEPS 成分は細胞接着性に優れる．この効果は担体表面におけるバイオフィルム形成過程でも発現したと推察される．適切な細胞接着性高分子の添加でバイオフィルムの形成は促進可能となる．
その一方で，QS機構の人為的な阻害はP.aeruginosa のバイオフィルム形成に対し抑制効果を示した．遺伝子工学的手法で大量取得したAHL-lactonase AiiMは，効果的に P.aeruginosa の生産するC4HSL，3oxo-C12HSLを分解しバイオフィルム形成を有意に阻害した．安定なAHL分解酵素の供
給は，細菌分離膜のバイオファウリング抑制など工学的な利用が期待される．
参考文献
1) L. Hall-Stoodley and P. Stoodley, Curr. Opin. Biotech., 13(3), 228-233 (2002).
2) Z. Ding, I. Bourven, G. Guibaud, E. D. van Hullebusch, A. Panico, F. Pirozzi and G. Esposito, Appl.
Microbiol. Biotechnol., 99(23), 9883-9905 (2015).
3) C. Okano, K. Chiba, E. Nasuno, K. Iimura and N. Kato, Trans. Mat. Res. Soc. Jpn., 42(3),77-80 (2017).

139平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

植物の環境感知メカニズムの解明

田中裕之（非常勤研究員）

Hiroyuki TANAKA（PD）
宇都宮大学 地域共生研究開発センターCDI 部門（指導教員）児玉

h-tanaka@cc.utsunomiya-u.ac.jp
豊（准教授）

Yutaka KODAMA (Associate Professor) 宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センター
kodama@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
移動の自由を持たない植物は,温度,光,湿度などの変動にさらされている.しかし,植物は自らのおかれている環境条件を素早く認識し,様々な方法で環境変化に適応している.

したがって,植物の環境応答機構を解明することは,絶えず環境が変化する野外での農作物の安定生産に貢献すると考えられる.
植物において重要なオルガネラである葉緑体は,外部環境の変化に応答して細胞内を移動する.その中でも,光に応答する葉緑体運動は詳細に研究されてきた.
たとえば,弱光下では,光を効率的に捉えるために,葉緑体は光の照射方向に対して垂直となる細胞表面に移動する（集合反応）（図 1）.一方,強光下では,過剰な光エネルギーを回避するために,葉緑
体は光の照射方向に対して平行な細胞接着面に移動する（逃避反応）（図 1）.これらの現象の制御には,青色光受容体フォトトロピンが関与することがわかっている1).
また,コケ植物やシダ植物など一部の植物では,低温条件下において葉緑体が弱光から逃避する反応（寒冷反応）が報告されている 2,3)（図 1）.この寒冷反応は,冬の低温下でも葉が緑色を保っている常緑性植物では観察されるが,冬の低温下では落葉する夏緑性植物では観察されない.このことから,寒冷反応は低温下の光合成の維持に重要な現象であることが示唆されている2).
本研究では,植物の低温応答機構の解明を目的として,葉緑体の寒冷反応に関する以下の 2つの研究を行なった.
（1）温度依存的な葉緑体凝集反応の観察（2）高等植物シロイヌナズナの寒冷反応の観察

図 1. 植物細胞における葉緑体の細胞内配置140平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

２．材料及び方法（1）温度依存的な葉緑体凝集反応の観察
植物材料として, ゼニゴケの標準系統である野生型雄株Takaragaike-1（Tak-1）を用いた. 4
日齢のゼニゴケ無性芽を2枚のカバーガラスで封入し、温度制御顕微鏡にセットした.

逃避反応

は、チャンバーの温度を 22ºCに設定し,500µmol/m2/sの白色光を照射することで誘導した. 寒冷反応は,70µmol/m2/sの白色光を照射し,チャンバーの温度を 22ºCから 5 ºCに低下させることで誘導した.葉緑体の局在変化を5分毎に画像を取得し,逃避反応あるいは寒冷反応誘導前に細胞の中心に位置していた 5 個の葉緑体の軌跡をプロットした.
（2）高等植物シロイヌナズナの寒冷反応の観察
植物材料は,葉緑体運動の観察に適しているシロイヌナズナのトライコーム形成不全株（gl株）をコントロール株として用いた. フォトトロピン欠損株は, gl 株バックグラウンドの phot1-5 お
よびphot2-1 を用いた. 2週齢のシロイヌナズナ葉を2枚のカバーガラスで封入し,温度制御顕微
鏡にセットした. 寒冷反応は,14 µmol/m2/sの青色光を照射し,チャンバーの温度を22ºCから 5 ºCに低下させることで誘導した. 葉緑体の局在変化を 1 分毎に画像を取得し, 経時観察した.
２． 結果と考察（1）温度依存的な葉緑体凝集反応の観察
温度制御顕微鏡を用いたタイムラプス解析によって,ゼニゴケの逃避反応と寒冷反応を経時観察した. 逃避反応誘導後, 約 5時間で全ての葉緑体が細胞側面へと移動した（図 2a）. 5個の葉緑体は、それぞれ個別に、細胞側面へと移動していた（図 2b）.

次に,寒冷反応を誘導したところ, 約 12 時間後に全ての葉緑体が細胞側面へと移動した（図 2a）. その時の葉緑体は,隣接部分で接着しているように,2つの集団に分かれて細胞側面へと移動していた（図2b）. そこで,逃避反応および寒冷反応中の葉緑体間の距離を時間ごとに算出した. その結果,逃避反応の過程では隣接した葉緑体間の距離が時間経過とともに増加していた（図 2c）. 一方,寒冷反応の過程では同じグループとして隣接する葉緑体間の距離は終始一定であった（図 2c）.
以上の結果から,寒冷反応では隣接する葉緑体が凝集していることがわかった.この葉緑体の凝集は, 逃避反応では観察されなかった. このことから,葉緑体凝集反応は寒冷反応の特徴となる現象であると考えられる. 本研究の結果より,葉緑体凝集反応は寒冷反応の特徴的な現象である
ことがわかった. ゼニゴケは陸上植物の進化的基部に位置していることから,葉緑体凝集反応は陸上植物で保存された現象であると考えられる. 本成果は,研究論文として,科学誌 Journal of
Plant Research に発表した4).

141

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

図 2. ゼニゴケの逃避反応および寒冷反応における葉緑体の細胞内配置
a. 強光照射および低温処理後の葉緑体
b. 逃避反応および寒冷反応における葉緑体の軌跡
c. 隣接した葉緑体間の距離（2）高等植物シロイヌナズナの寒冷反応の観察
温度制御顕微鏡を用いたタイムラプス解析によって,シロイヌナズ葉緑体の寒冷反応の有無を調査した.チャンバーの温度を 22ºCに設定し,gl株の葉に14µmol/m2/sの青色光を照射した時の葉緑体を経時観察したところ,葉緑体は細胞表面に局在しており,逃避反応は観察されなかった. そこで,同様の光条件のままで、チャンバーの温度を 22ºCから 5ºCに低下させたところ,葉緑体の細胞側面方向への移動が観察された（図 3a）.さらに,チャンバーの温度を5ºCから22ºC に上昇させたところ,細胞側面方向へと移動していた葉緑体は細胞表面方向に移動した（図3b）.葉緑体の細胞側面方向と細胞表面方向への移動が温度変化によって切り替わることから, シロイヌナズナ
おいても寒冷反応が保存されていることがわかった.シロイヌナズナのゲノム中には2種類のフォトトロピン遺伝子（PHOT1, PHOT2）が存在する.そこで,それぞれのフォトトロピン欠損株(phot1-5, phot2-1）の葉を用いて,寒冷反応が誘導されるかを確認した.
その結果,phot1-5株では葉緑体の細胞側面方向への移動が観察され（図 3c）.一方,phot2-1
株では葉緑体の移動が観察されず,細胞表面に局在していた（図 3c）.以上の結果から,シロイヌ
ナズナの寒冷反応はPHOT2によって制御されることがわかった.シロイヌナズナの逃避反応もPHOT2によって制御されることから,寒冷反応は逃避反応と類似した機構によって制御されることが考えられる.逃 避反応は,これまで観察された全ての植物で確認されており,多くの植物に保存されている 1).し たがって,寒冷反応も陸上植物に広く保存された現象であることが示唆される.
本成果は,研究論文として,科学誌 Proc.Natl.Acad.Sci.USAに発表した 5).

142平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

図 2. シロイヌナズナ葉緑体の温度変化による細胞内配置の変化
a. gl 株の葉を 22℃から 5℃に温度下降したときの葉緑体細胞内配置
b. gl 株の葉を 5℃から 22℃に温度上昇したときの葉緑体細胞内配置
c. gl, phot1-5 および phot2-1 株の葉に低温処理した時の葉緑体細胞内配置
４．結言
本研究より,寒冷反応と葉緑体凝集反応は陸上植物で広く保存された現象であることが示唆された.この2つの反応の強弱を検出する方法を確立することができれば,植物の低温感受性をリア
ルタイムに評価するシステムを構築できる可能性がある.

参考文献
1) Suetsugu N and Wada M. (2007) Chloroplast photorelocation movement by phototropin family proteinsin green plants. Biological Chemistry, 388: 927-935.
2) Kodama Y, Tsuboi H, Kagawa T, Wada M (2008) Low temperature-induced chloroplast relocation
mediated by a blue light receptor, phototropin 2, in fern gametophytes. J Plant Res, 121:441-448.
3) Ogasawara Y, Ishizaki K, Kohchi T, Kodama Y (2013) Cold-induced organelle relocation in theliverwort Marchantia polymorpha L. Plant Cell Environ,
36:1520-1528.
4) Tanaka H, Sato M, Ogasawara Y, Hamashima N, Buchner O, Holzinger A, Toyooka K, Kodama Y(2017) Chloroplast aggregation during the cold-positioning response in the liverwort Marchantia
polymorpha L. J Plant Res, 130:1061-1070.
5) Fujii Y, Tanaka H, Konno N, Ogasawara Y, Hamashima N, Tamura S, Hasegawa S, Hayasaki Y, Okajima
K, Kodama Y (2017) Phototropin perceives temperature based on the lifetime of its photoactivated state.
Proc Nat Acad Sci USA, 114:9206–9211.

143平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

Synthesis of novel Chiral Stationary Phase (CSP) using optically enrich helical molecules

Mohammad SHAHABUDDIN （PD）
宇都宮大学 地域共生研究開発センター イノベーション創成部門 shahabsust@gmail.com（指導教員） 鈴木 昇 教授
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 suzukin@cc.utsunomiya-u.ac.jp

1.Introduction:
Effective optical resolution of enantiomers is one of the major challenges in synthetic organic chemistrybecause; conventional silica gel chromatography cannot separate the enantiomers. However,the separation ispossible by incorporating substances with asymmetric elements on the silica gel surface. Commerciallyavailable columns utilize hydrogen bonds as their main interactions, but this interaction is not suitable forseparating neutral and small molecule enantiomers.
Therefore,our current research focused on introducing modified asymmetrically helical molecules onto silica
gel surface. We are too much interested about trialkoxysilane derivatives because it can easily reacted withsilica gel, and a highly optically active helicene derivative is modified through a covalent bond by reactingwith a nucleophilic reagent at the terminal.However, the problems are, optically pure helicene-like molecules arequite rare and require long procedures for its preparation.Our research group is working on helicene
chemistry for more than one decade.We have successfully synthesized quinone derivatives1 and different
substituted oxa[9]helicene derivatives.2 Most recently we have shown an efficient way to synthesis of 1,1'bibenzo[c]phenanthrene-2,2'-diols (HEBPOLs).3 But,in all cases the synthesized quinone molecules as well as
oxa[9]helicene derivatives are 1:1 mixture of both enantiomers.In this current research project, first we aregoing to synthesis optically pure quinone derivatives through diastereomeric process and then try to use
optically pure oxa[9]helicene derivatives for the modification of silica gel.
2.Experimental:
After successfully synthesizing the HEBPOLs (rac)-2a-c from racemic quinone derivatives 1a-c,weinvestigated their optical resolution. To perform this analysis, we examined the utility of commercial(1R)-(-)-menthyl chloroformate as a chiral resolving agent,which is used to convert HEBPOLs
theircorresponding

diastereomericmixtureof(Sa,R)-3a-c

and

into

(Ra,R)-3a-c. Thus,treatment of

racemic HEBPOLs 2a-c with (1R)-(-)-menthyl chloroformate (2.0 equiv),in the presence of triethylamine(Et3N) in CHCl3 at room temperature for 2-4 h, led to a 1:1 mixture (confirmed by 1H NMR) of thetwo diastereomers,(Sa,R)-3a-b and (Ra,R)-3a-b.The crude product was then purified by flash column
chromatography using silica gel as a stationary phase and CHCl3 as an eluent to obtain pure white solids of(rac)-3a-b in excellent yields.

144

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

However,the diastereomers were satisfactorily separated by ordinary phase HPLC (separation factor: α = 1.2)
using a Si60 column (φ 4.6 mm × 250 mm) under the following conditions: n-hexane/CHCl3(7:3 v/v) was utilized as the mobile phase,the flow rate was 1.0 ml/min,the temperature was 293 K and UV
detection was performed at 254 nm. Next, we performed recycling preparative HPLC.The diastereomeric mixture(100 ± 5 mg) was eluted at room temperature on a Cica-MERCK Si60 HPLC column (φ20 mm × 250 mm) withn-hexane/CHCl3 (7:3 v/v) comprising the mobile phase with a flow rate of 3.8 ml/min.
The resulting optically active diastereoisomers (Sa,R)-3a-b and (Ra,R)-3a-b were separately hydrolyzed at
reflux in aqueous KOH/EtOH to generate the carbonate ester of the diastereomers.Analogous experiments
showed that the amount of water in the reaction system was very important for successful hydrolysis of thediastereomers and excess KOH was necessary to complete the reaction.The hydrolysis of the diastereomers
was performed evenly at reflux in 1:4 (v/v) aqueous EtOH with more than 4 equiv of KOH for 3-5 h.This
reaction generated the corresponding HEBPOLs (S)-2a-b and (R)-2a-b in excellent yields(Scheme 1).TheHEBPOLs were then subjected to an oxidation reaction with CuCl(OH)-TMEDA under aerobic conditions,which produced highly optically pure quinone derivatives (P)-1a-b and (M)-1a-b in good to very good yields(Scheme 1).
3. Results and Discussions:
The chiroptical properties of 1,1'-bibenzo[c]phenanthryliden-2,2'-dione (P), (M)-1a-b,(S)-2a-b, (R)-2a-b, (Sa,R)-3a-b and (Ra,R)-3a-b were also investigated by CD analysis. Initially, weassigned the absolute configuration of each diastereomer and enantiomer based on CD spectra. The CD
spectra indicated that complete resolution had occurred. The Cotton effect pattern at different regions of(Sa,R)-3a-b, (S)-2a-b and (P)-1a-b compared with the CD spectra of the known helical compound
revealed the stereochemical configuration of the compounds.
The 1B b band of the helical quinone derivatives 1a-bshowed clear resemblance with the known helicene
compounds. The optically pure quinone derivative 1b displayed a distinct bathochromic shift (red shift) in the
CD spectra compared to 1a. In 1a, the 1B b band appeared at 359 nm (Δε ~45 M-1cm-1) but in 1b the band
emerged at approximately 369 nm (Δε ~50 M-1cm-1). This red shift (10 nm) is due to the presence of a bromine
atom at the 6th position of 1b isomers and these atoms can extend the π-conjugation systems. Thus, bycomparison with the CD spectra of the known helical compounds, we can assign the absolute configuration ofthe (-)- and (+)-helical quinones 1a-b as M (left-handed helix) and P (right-handed helix), respectively (Fig. 1).
To further confirm the absolute configuration of the isomers, we attempted to generate sufficient crystals at
different solvent ratios for X-ray crystallographic analysis. We obtained an excellent single crystal of (Ra,R)-3a
with a cyclohexane : CHCl3 (8:2 v/v) solvent mixture. The stereochemistry of the axial chiral compound(Ra,R)-3a also confirmed that the compound stereochemical center label was Ra along the C-C chiral axis

145

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書(Fig. 2). Based on this result, the absolute configurations of the remaining isomers were also confirmed. Analytical
HPLC confirmed the high ee values obtained for every 1a-b enantiomer. In comparison to our previous
asymmetric synthesis method, our current diastereomeric process ensures high optical purity of the quinone
derivatives 1a-b and the reactions are relatively straightforward to conduct (Table 1).

R2

R2
R1

EtOH / H2O,.
KOH (4 eq )

O O
R
OH O

R2

ref lux

R1
OH
OH

R2

R1

EtOH

R1

R2

O HO

O
R1

(P) - 1a (>99% yield)(P) 1b (>99% yield)
R2

EtOH / H2O,.
KOH (4 eq ) R1

R1
O

O

R2

R2

R2

O

R1

Cu(OH)Cl TMEDA
air(S a) - 2a (>99% yield)(S a) 2b (>99% yield), - (S a R) 3a b

RR2

ref lux

R1

R1
Cu(OH)Cl TMEDA
air

HO
HO

R2
R1

(Ra) - 2a (>99% yield)(Ra) 2b (>99% yield), - (Ra R) 3a b

EtOH

O

R2

O
R1

.
(M ) - 1a (>99 .5% yield)(M ) 1b (>99 5% yield)

Scheme 1 Synthesis of optically pure quinones, (P/M) 1a-b

Fig. 1 CD spectra of (P/M) 1a-b

Fig. 2 X-ray structure of (R a,R)-3a146

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

Table 1. Comparative % ee values of (P/M)-1a-b with previous asymmetric synthesis results
Entry1

CompoundCurrent results %(P)-1aAsymmetric synthesis results 4 % ee
662(M)-1a67

3>99.5a(P)-1b

97

4

>99b

(M)-1b87>99.5b>99a% of ee was determined by analytical HPLC (Chiralpac IA® column), mobile phase: TBME.

a% of ee was determined by analytical HPLC (Chiralpac IA® column), mobile phase: n-hexane/EtOAc: 6/4 (v/v).

b

4. Conclusion:
We have developed an efficient diastereomeric process-based synthetic approach for the preparation ofhighly optically pure HEBPOLs (S)-2a-b and (R)-2a-b. The separated enantiomers were independently
converted to the corresponding quinone derivatives (P) and (M)-1a-b. In our next step, we are planning to
use these highly optically pure helical quinone derivatives for the formation of oxa[9]helicene
derivatives. We are hopeful enoughforto utilized

theseoptically

enrichoxa[9]helicene

derivatives

the modification of silica gel in upcoming days.

5. Acknowledgments:
We thank Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT) of Japanese Government
under (Monbukagakusho: MEXT) Scholarship and Creative Department for Innovation (CDI) for financial
support.
6. References:
1. M. Shahabuddin, A. Akutsu, T. Kimura, M. Karikomi, Synthesis, 2017, 49, 1547–1554.
2. (a) Salim, M.; Akutsu, A.; Kimura, T.; Minabe, M.; Karikomi, M. Tetrahedron Lett. 2011, 52, 4518–4520:(b) Salim, M.; Ubukata, H.; Kimura, T.; Karikomi, M. Tetrahedron Lett. 2011, 52, 6591–6593: (c)Shahabuddin, M.; Miah, M. J.; Iimura, K. I.; Kimura, T.; Karikomi. M.
Tetrahedron Lett. 2017, 58, 1334–1337: (d) Salim, M.; Kimura, T.; Karikomi, M.
Heterocycles2013, 87, 547–550: (e) Shahabuddin, M.; Salim, M.; Tomura, M.; Kimura, T.; Karikomi, M.
Tetrahedron Lett. 2016, 57, 5902–5906.
3. M. Shahabuddin, K. Ohgoshi, M. S. Hossain, T. Kimura, M. Karikomi, Tetrahedron Lett. 2017, 58, 3704–
3707.
4. M. Karikomi, M. Toda, Y. Sasaki, M. Shibuya, K. Yamada, T. Kimura, M. Minabe, K. Hiratani,
Tetrahedron Lett. 2014, 55, 7099–7101.

147平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

顕微画像計測に基づく微粒子選別技術の開発とその実用化

阿部有貴（非常勤研究員）
Yuki ABE（PD）
宇都宮大学 地域共生研究開発センター イノベーション創成部門 abe@ir.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

尾崎功一（教授）

Koichi OZAKI (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 ozaki@ cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
近年，光学顕微鏡とマイクロマニピュレータを用いた微細作業が様々な分野で行われている．
微粒子を操作し選別するような技術において，3次元距離情報，特に顕微鏡視野における奥行(光軸) 方向の距離情報取得が必要である．これまで高精度かつ広範囲に奥行距離推定できる手法として，輪郭ボケ幅による奥行距離推定法を開発した1)．本手法では輪郭ボケ幅を画像処理から取得
し予め輪郭ボケ幅と奥行距離との関係式（奥行距離推定式）を最小2乗法によって導出し奥行距離推定を行っている．しかし，顕微画像では輪郭ボケ幅の測定可能な範囲が限られており，観測値のサンプル数が不足し，奥行距離推定式の導出に影響を与える．本稿ではロバスト推定とマハラ
ノビス距離による判別分析を用いてサンプル数の補正を行い，推定式導出の安定化を試みた．

２．従来手法とその課題
顕微画像では対象物が焦点面から外れ被写界深度外になると焦点が合わず輪郭がボケた画像となる．図1は針状のエンドエフェクタが焦点面から10μm離れている様子を示している．対象物
が被写界深度から離れる程，ボケ幅は大きくなる．ボケ幅と奥行距離の関係を光学的な関係式として求めることができ，式を近似してまとめた式を以下に示す．
𝑛∆𝑧(𝑟) = ∑ 𝑐𝑘 𝑟𝑘

(1)

𝑘=1

∆𝑧(𝑟)は対象物とエンドエフェクタ先端との間の奥行距離であり，rは対象物とエンドエフェクタの輪郭ボケ幅の差をエンドエフェクタの最大ボケ幅で割った値である．cn は定数をまとめた項で

40μm

y

x

焦点面

10μm

30μm

20μm

図 1 輪郭ボケと奥行距離の関係

148

40μm

z

x

焦点面

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

エンドエフェクタ

画像処理後によるボケ抽出

顕微画像
エンドエフェクタ

ボケ幅（エンドエフェクタ）

ボケ幅（微粒子）
微粒子

2μm毎に移動50µm

Y
エンドエフェクタX

微粒子

ボケ幅（エンドエフェクタ）
Z

焦点一致面
X

図 2 奥行距離推定式の導出

あり，未知パラメータが含まれるため，cn の値をあらかじめ推定する必要がある．図 2に示すようにエンドエフェクタを対象物とボケ幅が一致するまで移動させる．その過程で画像処理によって観測したボケ幅とエンドエフェクタの移動量を観測値とし，最小 2 乗法を用いて推定式を導出する．この推定式を用いることで他の微粒子に対しても高精度かつ広範囲に奥行距離推定を行うことができる．奥行距離推定式の定数 cn にまとめたパラメータは未知数を含むが，符合が明らかであるため第 3 項までの定数 cn の符号は以下のように一意に定まる．これを推定式
導出の成功条件とするが，導出に用いるサンプル数は限りがあるため，導出が不安定となることがある．
𝑐1 > 0，𝑐2 < 0，𝑐3 > 0(2)

３．ロバスト推定の導入
ロバスト推定とは，最小2乗法をベースとした方法である 2) 3)．外れ値や誤差の偏りの影響を受けやすい最小2乗法の問題を解決するための方法である．ロバスト推定は外れ値に重みを付ける方法と，外れ値を除く方法の二つの種類に分けられる．重みを付ける方法としては，M推定4)が挙げることができ，重みの付け方によってさらに分類される．外れ値を除く方法には，
RANSAC5)，LMedS6)，LTS7)が挙げられる．本研究では，観測データの中から誤差の少ないサン
プルの組み合わせを決定するRANSACとLMedSをベースとして用いる．これらの方法は，一定のサンプル数の組み合わせを全て確認することで最適な関数を決定する．
本研究においては，観測データのサンプル数補正を目的とするため有効なサンプル抽出にロ
バスト推定を用いる．本手法は奥行距離推定式導出失敗時のアプローチであり，以降で流れを述べる．サンプルを増やすために，事前にボケ比rが0から1の範囲，奥行距離0から100μmの範囲に1万点サンプリングを行う．この1万点のサンプルの中から元の観測データを含めて，50個のサンプルの組み合わせで最小2乗法を繰り返していく．ここで導出される奥行距離推定式の中から，平均誤差と誤差偏差が最も小さく，推定式の成功条件を満たす式を最適解とする．成功条件は 2節で述べた係数の符号の条件である．

149

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書

４．マハラノビス距離を用いた処理の効率化
1万点のサンプルから適切なサンプルの組み合わせを全て検証する場合，処理時間がかかる．
そのため，元の観測データに関係の無いサンプルを事前に除去することは効率化に有用である．効率化のために本研究ではマハラノビス距離を用いた判別分析に注目した．マハラノビス
距離は相関性を考慮した多次元距離であり，ある集合に属するかどうかの信頼性を表すことができる 8)．マハラノビス距離を r ，z の 2 変数の式で表現すると下式のようになる．
𝐷2 =1
𝑟 − 𝜇𝑟 2𝑧 − 𝜇𝑧 2 2𝜌𝑟𝑧 (𝑟 − 𝜇𝑟 )(𝑧 − 𝜇𝑧 )
{(
) +(
) −
}
2
1 − 𝜌𝑟𝑧
𝜎𝑟
𝜎𝑧
𝜎𝑟 𝜎𝑧
𝜌𝑟𝑧 =

(3)

∑(𝑟𝑖 − 𝜇𝑟 )(𝑧𝑖 − 𝜇𝑧 )(4)√∑(𝑟𝑖 − 𝜇𝑟 )2 √∑(𝑧𝑖 − 𝜇𝑧 )2D はマハラノビス距離であり，ρrzは r と z の相関係数，μrと μzは観測値 r ，z の平均値，
ρr，ρzは観測値 r ，z の標準偏差である．式(4)は相関係数を求めるための式であり，riとziはi番目の観測値である．式(3)は楕円の式であり，等確率楕円を表している．楕円の大きさはマハラノ
ビス距離D の値に依存しており，本研究では信頼区間 99％の値を用いる．図 2に示すように1万点のサンプルからこの楕円内に含まれるサンプルを有効なサンプルとして取り出すことで判別分析を行う．このサンプルを基にロバスト推定を行うことで処理効率を高める．
５．実験
ロバスト推定を用いてサンプル数不足を解決し，奥行距離推定のモデル化の安定性を向上させる．また，マハラノビス距離による判別分析を用いてロバスト推定の効率化を行う．
奥行距離推定のモデル化に失敗した5回分の観測データに対し，提案手法で再度モデル化を行う．前述のように，サンプリングする点数は1万点，抽出する点数は50点，判別分析での信頼区
間は 99％とする．ロバスト推定においては，奥行距離推定式導出の成功条件と推定式の平均誤差，誤差偏差を評価する．判別分析実験では，抽出したサンプル数から評価を行う．
６．結果と考察
実験結果を表 1に示す．5回中5回奥行距離推定のモデル化に成功した．また，誤差偏差が1μm前⾲ 1 ᐇ㦂⤖ᯝ

従来手法のみ
No.
1
2
3
4
5

ロバスト推定有り

マハラノビス距離によるサンプル数の抽出

誤差 標準
誤差 標準
平均
偏差
成否
成否 平均 偏差 元データ数[μm] [μm][μm] [μm]×-0.22 1.30○
0.01 1.67
34
×-0.17 1.73○
-0.01 2.32
28
×-0.15 1.55○
0.01 1.58
32
×-0.13 0.95○
0.01 2.16
27
×-0.11 1.11○
0.04 1.73
28

150

抽出数
2050
1476
1950
1426

平成２９年度宇都宮大学 CDIポスドク研究成果報告書後低下する結果となったが，現在マニピュレーションの移動の分解能は 1μm のため十分な高い精度と考える．これは適切なサンプルの組み合わせを本手法によって決定することができたためと考える．また，1 万点のサンプリングから約 2 千点以内の有効なサンプルを抽出することに成功した．抽出するサンプル数は元の観測データの範囲に依存していることがわかる．そのため，元の観測データの傾向を反映したサンプルのみを抽出していると考える．以上の結果より，本手法による観測データのサンプル数補正は有用であると考える．
７．結言
本稿では，これまで開発してきた輪郭ボケ幅奥行距離推定法における観測データのサンプル数
不足を解決し，推定式の導出の安定性を向上させた．サンプル数不足の解決法として,RANSACとLMedS をベースとしたロバスト推定を用いた輪郭ボケ幅奥行距離推定法を提案し，さらにマハラ
ノビス距離を利用することで処理効率を高めた．実験結果より，奥行距離推定モデルの高い精度を保ちつつ，導出の安定性の向上できたことを確認し，本手法の有用性を示した．今後，補正す
るサンプル量を検討することによって更なる精度向上を期待できる．

参考文献
1）大澤茂治, 石濱貴徳, 尾崎功一: “マイクロ視野におけるボケ幅の差を用いた奥行き方向の距離推定”, 精密工学会誌, Vol. 77, No. 5, pp. 483-489, 2011.
2）小柳義夫:“ロバスト推定法とデータ解析”，日本物理學會誌，Vol. 34, No. 10，pp. 884-891,
1979.
3）Donald W. Marquardt：“An Algorithm for Least-Squares Estimation of Nonlinear
Parameters,” Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, Vol. 11, No.
2, pp. 431-441, June 1963.
4）Marc G. Genton：“Highly Robust Variogram Estimaion,” Mathematical Geology, Vol. 30, No.
2, 1998.
5）Martin A. Fischler, Robert C. Bolles：“Random sample consensus: a paradigm for model
fitting with applications to image analysis and automated cartography,” Communicationsof the ACM, Vol. 24, No. 6, pp. 381-395, 1981.
6) Peter J. Rousseeuw：“Least Median of Squares Regression” Journal of the American
Statistical Assoclation, Vol. 79, No. 388, pp. 871-880, 1984.
7) Jongwoo Kim, Raghu Krishnapuram, Rajesh Dave：“Application of the least trimmed
squares technique to prototype-based clustering,” Pattern Recognition Letters, Vol. 17,
No. 6, pp. 633-641, 1996.
8) R. De Maesschalck, D. Jouan-Rimbaud, D. L. Massart：“The mahalanobis distance,”
Chemo-metrics and intelligent laboratory systems, Vol. 50, No. 1, pp. 1-18, 2000.

151

3.4

招聘外国人研究者報告書

152平成２９年度宇都宮大学 CDI招聘外国人研究者報告書

平面磁気研磨技術の調査研究
趙明，遼寧科技大学

教授

中国遼寧省鞍山市（担当教員）鄒

艶華（准教授）宇都宮大学大学院工学研究科
1．諸言「磁気援用加工法」は，磁力線を媒介にして磁性砥粒や磁性粒子を磁化し，磁石との間の磁気力を加工力及び運動力として工作物表面の精密な加工を実現する加工方法１）である．宇都宮大学の進村らは長年で研究してきた．磁気援用加工法の特徴は，従来技術では加工できない狭くて目に見えない，手が届かない，通常の加工工具が入らない箇所の精密加工に適用できる．ここで，従来の平面磁気研磨法及び最近の新しい磁気研磨法を調査し，自動制御を利用してさらなる新しい磁気研磨法の開発につながると期待される．
２．従来の平面磁気研磨法と定圧磁気ブラシ利用法
図 1に，従来型の磁気ブラシ利用法と新しく提案した定圧磁気ブラシ利用法の加工部の模式図を示す．図１(a)に示すように，従来型の磁気ブラシ利用法は，磁極と工作物間に一定の間隙を設定し，この加工間隙に磁性砥粒を充填する．充填された磁性砥粒は磁場によって磁化され，磁力線に沿って粒子同士が連結し，磁気ブラシを形成する．そして，磁極の回転運動及び工作物の送り運動によって工作物表面の精密仕上げが行われる．加工に関与す

MagnetN

Pole (SS400 steel)δ Constant earance
Pol

S
Workpiece
Magnet(a) Conventional magnetic brush
Rotation
Constant
Rotation
P pressure
PermanmagnetMagnetic
MagneticNN
particles
particles
Magn

S

Workpiec

Work
(1)
(2)
(b) Constant pressure magnetic brushFig.1 Comparison between using the conventional magnetic brush and using theconstant pressure magnetic brush153平成２９年度宇都宮大学 CDI招聘外国人研究者報告書

る粒子ブラシ先端の１個の磁性粒子には，磁力線方向に磁性粒子同士の吸引磁力と工作物下方の磁極からの吸引磁力及び等磁位線方向磁力の合力の垂直方向分力が加工力となる７）．
図１(b)に示すように，定圧磁気ブラシ利用法の模式図を示す．図の示すように，加工間隙は自由として磁極に一定圧力を加え，磁極端面の磁性粒子を介して工作物表面に加工力を与えて精密加工を実現させる．その実現方法には２種類がある．方法１は，図１(b) の (1）に示すように，一定圧力は永久磁石工具と下側磁石の間の吸引磁力を利用して与える方法である．方法２は，図１(b)の（2）に示すように，外部から機械的に加えた力を一定圧力として利用する方法である．両者とも磁石工具を用い，磁力によって半固定的に保持されている磁性粒子を利用する．この場合の磁性粒子の加工力は，従来の磁気ブラシ利用法の磁力以外に，一個の磁性粒子に対して f ＝P /n（P ：一定圧力，n：磁石工
具端面の単位面積あたり磁性粒子数）が加味され，高い加工力が得られる．
実験結果によって，定圧磁気ブラシ利用法により，加工効率を上げ，形状精度と面精度を向上できることを明らかにされた．
３．磁性材工作物の精密磁気研磨法
金型材料には磁性材が多く用いられるため，磁性金属材料の磁気研磨法は重要な研究課題である．本研究は，磁性工作物材料を加工対象として，複数の永久磁石を用いて閉磁気回路を構成し，工具側磁極となる永久磁石表面に磁性砥粒を磁気吸引させ，さらに，磁気回路の磁力線に沿って形成させた粒子ブラシで加工する新しい方法を提案している．
工具側に永久磁石とヨークおよび磁性粒子で閉磁気回路を形成させ，磁性工作物表面への磁場の影響を軽減させる手法である．すなわち，磁性工作物表面上の１点には，工具側のN・S極対型回転磁極により交番磁場が作用する．この作用磁化の大きさは回転工具の移動とともに次第に小さな値となっていく．この事象は磁性材の磁化特性曲線で示されるループ減衰脱磁法の原理そのものに一致する．この効果により，磁性工作物表面は自動的に脱磁状態となり，残留磁性砥粒は極めて少なくなることによって磁性材工作物の表面仕上げを実現された．
４．結言
その他，磁気ブラシの自転と公転運動を与えた磁気研磨法も開発され，広い表面を均一になるように加工軌跡を解析しながら超精密仕上げを行う方法などがある．さらに，
今後は自動研磨システムの検討による修正研磨や，様々なパラメータを制御しながら新しい研究の展開ができることを期待される．

参考文献
1) 進村，他：精密工学会誌，52,5(1986)851．
2) 進村，他：精密工学会誌，52,6(1986)1080.
3) 鄒，進村：砥粒加工学会誌，48，8(2004）444．

154

3.5

海外派遣動向調査若手研究者報告書155平成２９年度宇都宮大学 CDI海外派遣動向調査若手研究者報告書

ＣＤＩ海外派遣動向調査若手研究者報告書― フェムト秒レーザーによる SiC および GaN における任意位置への色中心生成 ―熊谷幸汰(D3) *1
Kota KUMAGAI (D3)
指導教員：早崎芳夫(教授) *2
Yoshio HAYASAKI (professor)*1

大学院工学研究科博士後期課程システム創成工学専攻 kumagai_k@opt.utsunomiya-u.ac.jp*2

大学院工学研究科先端光学専攻 hayasaki@cc.utsunomiya-u.ac.jp

1. はじめに
平成29年度宇都宮大学地域共生開発研究センターイノベーション創成部門海外派遣若手研究者事業による資金的援助を受け，オーストラリア，メルボルンのSwinburne
Universityof Technology（図１），Saulius

従事した．派遣期間はJuodkazis教授の指導のもと研究活動に9月4日から11月17日までの75日間であった．Swinburne

University of Technologyは 1992年に設立され，およそ22,000人の在学者を有する．
コースも多種多様であり，アートやサイエンス，エンジニアリング，法律などの学部が用意されている．筆者は，とくに光学を中心に研究に取り組む，Center for MicroPhotonics に滞在した．

図 1

Swinburne University of Technology のキャンパス156

平成２９年度宇都宮大学 CDI海外派遣動向調査若手研究者報告書

2. 実施内容
９月は，滞在先であるシェアハウスの生活準備，大学への滞在における事務的な手続
き，実験設備の見学，レーザーの使い方など運用ルールの学習を行った．10月から帰国までの間は，研究プロジェクトの実験・考察期間に当てられた．研究室メンバー全体での活動は，図2に示すような毎週水曜日のミーティングであり，研究進捗報告のあるメ
ンバーがスライドを用いたプレゼン形式で行っていた．筆者は日本での研究内容である
ボリュームディスプレイについて発表した．ミーティングに参加して筆者は，発表順番が回ってきて進捗を報告しなければならないのではなく，報告したい者が進捗状況を教員と共有しディスカッションするという形に大きな感銘を受けた．日頃から研究活動は能動的であるべきと考えているが，実際に能動性のもとミーティングが行われている現場に立ち合い，感動的であった．

図 2 研究室全体ミーティング

従事した研究内容は，フェムト秒レーザーの集光照射によるSiCおよびGaN内への色中
心作製である．本研究は，同じくメルボルンのRMIT University，Stefania Castelleto
博士との共同プロジェクトであった．色中心は，特定の波長を吸収し発光する結晶内の欠陥である．なかでも，ダイヤモンド結晶内において，炭素があるべきところに窒素が置換され隣接する位置に空孔が存在する複合欠陥 NV -中心は，室温で動作する単一光子源として機能する．単一光子源はある時空間において光子が2個以上検出されない光源
であり，量子情報通信技術への応用が期待されている．近年，所望の位置への作製が困難とされていた色中心を，フェムト秒レーザーの集光照射によって，ダイヤモンド結晶
内の任意位置に作製する手法が提案された．一方で，ダイヤモンドはサブマイクロメー
トルオーダーのフィルム形状への成長が困難である．そこで本研究はSiCおよびGaN結晶へのフェムト秒レーザーを用いた色中心生成を目的とした．
SiCおよびGaN結晶への加工実験はクリーンルーム内でテクニシャンと呼ばれる技術職員とともに行われた（図3）．図4は作製された加工パターンである．加工パターンは点と線それぞれをレーザー照射エネルギーを変えて作製された．加工部の発光およびスペク
トル観察は，メルボルン大学で行われた（図5）．

157

平成２９年度宇都宮大学 CDI海外派遣動向調査若手研究者報告書

図 4 作製された加工パターン

図 3 クリーンルームでの実験

図 5 メルボルン大学での観察実験

3. おわりにフ ェムト秒レーザーの集光照射によりSiCおよびGaN結晶内への色中心作製を行った．
Saulius教授およびStefania 博士の指導のもと，加工実験，欠陥部から発光観察・スペクトル観察実験を行い，その結果について共に議論した．今回の派遣で得られた知見や経験は，これからの研究者生活のひとつの礎を築く大きな収穫となった．

4. 謝辞
今回の海外派遣において，資金的援助を頂いた宇都宮大学地域共生開発研究センターイノ
ベーション創成部門海外派遣若手研究者事業に心より感謝申し上げます．受け入れ先である
Swinburne University of Technology のSaulius Juodkazis教授をはじめとする研究室メン
バー，実験を共に実施したテクニシャンの皆様および共同研究者であるStefania Castelleto博士，受け入れ体制を円滑に整えて頂いた事務員の皆様に感謝いたします．また，本派遣への参加を快諾しアドバイスして頂いた，指導教員の早崎芳夫教授にも心より感謝の意を表します．

158

3.6

ヤングスカラーシップ研究成果報告書

159平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

ス ペ ク ト ル 制 御 に よ る 高 出 力 軟 X線 光 源 の 開 発
原 広行（D2）
Hiroyuki HARA（D2）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 dt167114@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）.東口 武史（教授）Takeshi HIGASHIGUCHI (Professor) 宇都宮大学大学院工学研究科電気電子システム工学専攻
higashi@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
光子エネルギーが低く物質透過性の低い X 線を軟 X 線と呼び，波長域にすると 0.1-10 nm 程度である．軟 X 線は, その波長の短さを利用した微細加工やイメージングなどへの応用に広く用いられている．特に，波長が 2.3-4.4 nm の波長域は「水の窓」軟 X 線と呼ばれており，水分子を構成する酸素には透明で，生体細胞を主として構成する炭素には吸収される特徴を持
つ．水の窓軟X

線顕微鏡は，生体試料を生きたままナノスケールで観察できると期待され，長い間研究されてきた．しかしながら，この波長域の実験室サイズの軟 X

線光源はこれまで低出力であったことから，加速器による放射光施設を用いることが多く，大型施設では限られたマ
シンタイムなどいくつもの制約がある．そこで，我々の研究している実験室サイズの明るい光
源と，これを用いるシングルショット水の窓軟 X 線顕微鏡の実現を目指している．
レーザー生成プラズマを用いた光源では，エネルギーはレーザーからプラズマに移動し，一部はプラズマから輻射エネルギーとして放出される．このうち軟 X
軟X

線，特に我々の欲しい水の窓

線領域内の発光として得られ，レーザーエネルギーと水の窓軟 X

線領域内の輻射エネル

ギーの比を変換効率と呼ぶ．プラズマにエネルギーを吸収させる際，空間スケールを広げることにより吸収率を増大させることができ，変換効率に大きく寄与し，空間スケールを広げるた
めに低密度ターゲットを作成し，密度勾配をコントロールすることを提案する．
２．輻射流体数値解析による電子密度と電子温度

まる．図 1 に固体ビスマスターゲットを用いた放射流体シミ ュレーションの予備計算結果を示す．
横軸が空間軸であり 18 µm 付近で急激な電子密度勾配が確認できる．この勾配付近でレーザーのエ
ネルギーを吸収しているが，空間スケールが短いため吸収率が低いことを示している．この吸収率を上げるには固体ターゲットの密度を下げ，エネル
ギーを吸収する空間スケールを広げることにより改善されると期待される．

160

Electron temperature (eV)

ルギーをいかに多くプラズマに吸収させるかで決

700

1024

600

1023

500

1022

400

1021

300

1020

200

1019

100

1018

0

10

15

20

25

30

35

1017

Longitudinal space (µm)

図 1: 電子密度と電子温度分布.

Electron density (cm-3)

変換効率を向上させるためにはレーザーのエネ平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．実験
各ターゲットの垂直方向からパルス幅150psと6nsの波長1064nmのNd:YAG レーザーを焦点
距離 f = 250mmのレンズを用いて集光照射した．チャンバー内は 10-4Pa程度まで真空引きし，レーザー軸から 30度方向に設置した軟 X 線分光器により 1−7 nmの波長域におけるスペ
クトル画像を取得した．この時用いた回折格子とCCD(Charged coupled device)カメラは
KEKのPhoton Factoryで較正し，スペクトル画像から光子数に換算できるようにしている．
４．結果と考察
低密度ビスマスターゲットとして気孔率(porosity)92.5%のものを使用した．図2にターゲット写真を載せる．ビスマスは7.5%程しか含まれておらず，密度を10分の1以下に落としている．

Photon flux (x1014 photons/nm/sr)

いと発光に寄与するビスマスの原子数が少な
く，炭素による発光が確認された．これは低密度ターゲットを作成する際，樹脂成分(ウレタンスポンジ・バインダー)を使用しており，ビスマスの原子数が少ないため樹脂成分に使用されている炭素にエネルギーを奪われていることが分かる．発光に寄与するビスマスの原子数を増やすためパルス幅の大きい6nsのレーザーを使用する方が良いことが分かる．
低密度ターゲットと固体ターゲットの比較を行った．パルス幅として6nsを採用し，パルス
エネルギーは400mJに設定した．固体ターゲッ
トの気孔率は0%としている．この時のスペクト
ルを図4に示す．短波長側の発光はほぼ重なっており，ビスマスの多価イオンを固体ターゲッ
トと同等に生成できていることが分かる．5nm
より長波長側では低密度ターゲットの発光強度

図 2: 低密度ターゲット
1

Porosity (%) /Laser energy (mJ) /Pulse duration (ps)92.5/ 200/ 150
92.5/ 200/ 6000

0.8
0.6
0.4
0.2
0
1

2

3

4

5

6

7

Wavelength (nm)図 3: パルス幅依存性.
Photon flux (x1014 photons/nm/sr)

図3にレーザーのパルス幅として150psと6nsを用いて，パルスエネルギーを 200mJに設定
し，パルス幅依存性を確認した．パルス幅が短2Porosity (%) /Laser energy (mJ) /Pulse duration (ps)92.5/ 400/ 6000
0/ 400/ 6000

1.5

1

0.5
0 0.5
1

2

3

4

5

6

7

Wavelength (nm)

図 4: 気孔率の違いによる変化.

が低く，エネルギー損失が少ないことを示しており，スペクトル純度が高いことが分かる．さらに4.4nmの発光も低密度ターゲットの方が低く，解析を通して最適な気孔率を算出する必要があると考えている．
５．結言
低密度ターゲットとして気孔率 92.5%のものを作成し，ビスマスの密度を10分の1以下に抑えた．このターゲットによる発光は固体ターゲットとほぼ同等の発光強度を得ることが
できた．

161

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

Characterization of Thin Films of Aromatic Diol and Evaluation of Their
Photoelectrochemical Properties
カイエス

エムデー

ナズムル（D2）

Kayes MD NAZMUL（D2）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 dt157103@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

飯村

兼一（准教授）Ken-ichi IIMURA (Associate Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 emlak@cc.utsunomiya-u.ac.jp
1. Introduction
High efficiencies of solar cell can easily be obtained with inorganic materials which are complicatedand costly [1]. The desirability of lower costs has driven the development of new solar technologies ormaterials. The presence of large intermolecular conduction cross-sections in polymer makes thetransportation of charges problematic. Organic materials especially the small molecules have someadvantages rather than the polymer and inorganic materials due to their tunable physico-chemical
properties, ease of purification and modification and well-defined chemical structures [2]. Spin coating(SP) technique has been used all over the world to prepare films for the purpose of photovoltaic. But thestructure of the molecule will be in a disordered or random fashion. On the contrary, Langmuir-Blodgett(LB) technique is very common to prepare films with ordered orientation. Till now only a few compounds
have been used to prepare films by LB technique for photovoltaic purposes. In the present study,
2,15-dihydroxy[6]helicene (HELIXOL) (Fig. 1) has been used to prepare films by both LB and SP
technique. The films were characterized and their photoelectrochemical behavior was also determined fortheir further uses in some optoelectronic devices.
2. Experimental
A LB trough system was used to prepare a Langmuir film and a LB film. The thin film formed at the
air-water interface was compressed at 10 mm/min and transferred on a quartz substrate or FTO-coatedglass slide by the vertical dipping method and on a Si-wafer by the scooping-up method at 10 mNm-1. SPfilms were prepared on pre-cleaned substrates with a spin coater at a constant rotation rate of 2000 rpm for40s. Thin films prepared on Si wafer were used to characterize film structures by atomic force microscopy(AFM) and X-ray reflectometry (XR). UV-visible spectra were taken with the films fabricated on quartz
substrate. Cyclic voltammetry (CV) measurement was carried out with a non-aqueous three-electrodesystem whether the photocurrent measurement was performed in an aqueous system. A HELIXOL-coated
FTO substrate as a working electrode and a platinum counter electrode were used for the electrochemical
setup. A non-aqueous reference electrode of Ag/Ag+ (0.01M AgNO3 in acetonitrile was used for CV
measurement whereas photocurrent was measured with a reference electrode of Ag/Ag+ (3.0 M NaCl(aq)).
3. Results and Discussion
The energy of oxidation and reduction of the HELIXOL were estimated from a CV curve. The
corresponding HOMO and LUMO energy, as well as the band gap energy, were calculated according to162

平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

the literature. The optical band gap energy (Eopt) was determined from the UV-visible spectra. The Eopt at
higher λonset point is coincident with the band gap energy obtained by CV, suggesting that the energy
corresponding to higher wavelength has major contribution in photocurrent generation [3]. The theoreticalFig. 1 Molecular structure of 2,15dihydroxy[6]helicene (HELIXOL).

Surface pressure / mNm-1

molecular area was estimated as 83 Å2molec.-1 by assuming themolecules in a two-dimensional hexagonal rotator phase. Fig. 2
shows the surface pressure-molecular area isotherm at 24 °C. The
experimental molecular area is less than 20 Å2, determined byextrapolating the linear portion of sharp rising point in theisotherm. The significantly small molecular area may be due tothe formation of three-dimensional aggregates at the air/waterinterface, which would be due to less hydrophilicity of the
HELIXOL molecule. The thickness of the films was determinedby the analysis of XR fitting data. The height of the LB film isalmost equivalent to the height of the molecule obtained from theoptimized molecular structure through Spartan 10 software. The
photocurrent was found to increase with the thickness of the film
upon light illumination which occurs due to the presence of larger
number of molecules in the film as well as the higher photon
absorption by the molecule. The increase of photocurrent against
time was observed and is assumed to occur for the accumulationof electrons in the film due to hole formation by SP technique atpresent.

Molecular area / Å2molec.-1

Fig. 2 Surface pressure-molecular area
isotherms of HELIXOL at 24°C.

4. Conclusions
UV-visible spectra suggest that the highly conjugated aromatic helicene moieties are weakly stacked toform aggregates in the film. In LB films, monolayers were formed initially but the lack of hydrophilicity
led them to form some aggregates on the monolayer. In SP films, many small holes were formed which
may be created as a result of aggregation of HELIXOL molecules during solvent evaporation after once
the formation of uniform film. The photocurrent density was not completely proportional to the thickness
and increased with time for the SP films are attributed for accumulation of electrons in the films.
Acknowledgements
I would like to acknowledge Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT)
for scholarship for my stay in Utsunomiya University as well as to Creative Department for Innovation(CDI) of Utsunomiya University for financial support as Young Innovation Scholarship.
References
1) Y. Liu, J. Zhao, Z. Li, C. Mu, W. Ma, H. Hu, K. Jiang, H. Lin, H Ade, H. Yan, Nat. Commun.,. 5:5293
1-8 (2014).
2) C. Q. Ma, M. Fonrodona, M. C. Schikora, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, P. Bäuerle, Adv. Funct.
Mater., 18 3323-3331 (2008).
3) M. N. Kayes, M. Shahabuddin, M. J. Miah, M. Karikomi, S. Yoshihara, E. Nasuno, N. Kato, and K.
Iimura, Colloids Surf. A, 538, 155-163 (2018).

163平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

両親媒性シリカ微粒子を用いた表面パターニング技術の開発に関する研究
グェン

チーミアン（D2）

Nguyen THI MY AN（D2）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 dt167108@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

飯村

兼一（准教授）Ken-ichi IIMURA（Associate Professor）
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 emlak@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
表面パターニングを作製する技術の中で，２次元に配列したコロイド粒子をマスクとして，粒子の配列に基づいて様々な機能性材料のパターニングを作製する方法は，再現性が良く，コストが低いため，近年多くの注目を集めている．粒子の配列や粒子サイズを変えることによって，パターニングの配列性やパターンサイズをコントロールすることができるため，様々な粒子径の単粒子膜の作製が必要になる．しかし，これまでの研究から，表面が均一に疎水化されたシリカ粒子を用いた場合，ある程度の範囲にわたって粒子１個の厚さの単粒子膜が形成されるものの，多層化した領域も多く形成されてしまう傾向があった．これは，粒子を水面上に浮かせるため疎水化することによって，本質的には水との接触を妨げる方向に粒子の自己組織化が進行することや，水面上で粒子間に働く横毛管力や展開溶媒との親和性が制御しきれていないことなどに起因していると考えられる．
そこで本研究では，本来親水性のシリカ粒子の表面の一部に疎水性領域を導入した両親媒性粒子を作製し，それらの粒子に対してラングミュア・ブロジェット（LB）法を適用することで，目指広範囲に渡る単粒子膜の作製を検討した.

２．実験方法
２．１ ピッカリングコロイドソーム（PC）の作製
両親媒性粒子をワンポットで大量に作製するために，ピッカリングエマルション法を利用した．シリカ粒子（粒子径 290 nm）の分散溶液を攪拌しながら didodecyldimethylammonium bromide （DDAB）
溶液を加え，70℃まで加熱したところで，パラフィンワックス を加え，1500 rpm で１時間攪拌した．分散液を冷水で常温まで冷却した後，パラフィンワックスに弱く吸着したシリカ粒子や過剰の
DDAB を除去するために, PC を超純水で数回洗浄した後，真空吸引のデシケータで 24 時間乾燥させた．
２．２ シリカ粒子膜の作製
シ リ カ 粒 子 の 表 面 処 理 剤 と し て は ， hexadecyltrimethoxysilane (HDTMS) ， 2-(methoxy(polylethyleneoxy) propyl) trichlorosilane (MPTS)，trimethoxysilylpropyl modified polyethylenimine (SPEI)を用いた．PC をイソプロパノールに分散させた後，表面処理剤を加え，室温で攪拌した．反応後，PC を吸引ろ過によって採取し，未反応のシラン化合物を除去した．最後にヘキサンとエタノー
ルで遠心分離を行うことによってワックスを除去し，それぞれのシラン化合物により処理された

164平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

両親媒性粒子を採取した．また比較のために，両親媒性粒子の作製と同様な条件にて，全表面にシラン処理を行ったシリカ粒子も調製し，粒子膜作製に用いた．
２．３ 粒子膜の作製
ラングミュアトラフの気/液界面へシリカ粒子の分散液を展開した後，両側のバリアによって粒子膜を圧縮し，粒子の密度をコントロールし, スクーピングアップ法によりシリコン基板上に作製した粒子膜を移行した.
２．４ 粒子膜特性の評価
表面圧（π）-粒子占有面積(A)等温線の測定や移行膜の電子顕微鏡（SEM）観察から，両親媒性粒子を用いた場合および全表面にシラン処理を行った粒子を用いた場合の粒子膜の物性と形状を評価した.
３．結果と考察
シラン化合物により全表面が疎水化されたシリカ粒子を用いた場合：粒子が二次元に配列した領域に加え，多層領域も多く形成された（図 1(A)). また，π-A 等温線から計算した粒子の最密占有面積は，この多層化領域の形成を反映して，シリカ粒子がヘキサゴナ
ルに充填したときに期待される粒子占有面積と比べて，かなり小さな値を示した．
両親媒性粒子を用いた場合：
PC の SEM イメージから，粒子が均一にワックス相へ吸着し，シリカ粒子の約半分がワックス
相へ埋め込まれることが分かった．また, 作製した両親媒性粒子の性質を確認するために, 両親媒性粒子の疎水化されない表面に 3-aminopropyltriethoxysilane （APTES）によってアミノ基を導入した後，クエン酸還元法により合成した金ナノ粒子を吸着させたところ，すべての表面処理剤を用いた場合において，シリカ粒子表面のある領域のみに金ナノ粒子の吸着が確認できたため，本方法で作製した両親媒性シリカ粒子は疎水性と親水性の領域を持つことが示された． それらの両親媒性粒子を用い，粒子膜を作製した結果，広範囲に渡り, 粒子が配列した良質な粒子膜が形成された（図１(B)）．また，π-A 等温線から見積もられる粒子の最密占有面積は，ヘキサゴナル充填構造に対する理論値と比べてやや大きい値を示し
たが， これは粒子結晶領域間の欠陥によるものと考えられる．

図 1. 粒子膜の SEM 観察像：HDTMS により(A)全表面処理
された粒子および (B) 両親媒性粒子．移行圧 15 mN/m．

４．結言
シラン化合物によりシリカ粒子の全表面を疎水化した場合は粒子の多層化領域が多く形成されたが，両親媒性粒子を用いることで，多層化が制御され，広範囲に渡り均一な単粒子膜を作製することが可能となった．

165

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

栃木県におけるニホンヤマビルの宿主動物の同定と分布拡大要因の推定森嶋佳織（D1）

Kaori Morishima（D1）
東京農工大学大学院連合農学研究科環境資源共生科学専攻 s176692v@st.go.tuat.ac.jp（指導教員）

逢沢峰昭（准教授）

Mineaki Aizawa (Associate Professor)
宇都宮大学農学部森林科学科 aizawam@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
ニホンヤマビル（以下，ヤマビル）はヒトのほかニホンジカ（以下，シカ）などの大型哺乳類から吸血し，ヒトに吸血被害をもたらすため古くから分布域が把握されてきた．ヤマビルは，かつて山奥の沢筋のごく限られた狭い地域に生息していた（1）が，近年，全国的にヤマビルの吸血被害が増加しており，分布拡大が示唆されている．ヤマビルは尺取虫様に移動することから，行動圏は非常に狭いと考えられるため，このようなヤマビルの分布拡大とシカの増加・分布拡大との関連性が指摘されている（2）．
本研究では，栃木県内において，吸血被害が問題化している地域から採集したヤマビルの吸血液に含まれる遺伝情報を用いて，宿主動物の同定を行い，どのような動物を媒介してヤマビルが移動したのか推定することを目的とした．
２．実験
材料には，栃木県内の 4 地域で採集したヤマビル 44 個体を用いた．採集したヤマビルを解剖し消化器官に残る未分解の血液塊から DNeasy Blood&Tissue Kit（Qiagen 社）を用いて全 DNA を抽出した．その後，ミトコンドリア DNA の 16S リボソーム遺伝子領域を増幅し，塩基配列を決定した．そして，得られた配列情報を DDBJ データベース（日本 DNA データバンク）に登録されている配列と照合して宿主動物を同定した．ヒトと同定された試料は解析から除いた．
また，得られたヤマビルの宿主動物の情報と栃木県が毎年行っている県内全域を対象とした野生動物のモニタリング結果の分布情報を統合して，栃木県内においてヤマビルがどのような動物を媒介して分布地を拡大させたのか推定した．
３．結果と考察1 匹のヤマビルから複数の宿主動物が同定されることはなく，4 地域から採集した 27 匹のヤマ
ビルの宿主動物を同定できた（表–1）．17 匹のヤマビルについては，PCR 増幅がみられなかったため，宿主動物の同定ができなかった．ヤマビルの採集地はシカの分布域と重なっており，ヤマビル19匹の宿主動物はシカと同定された（表–1，図–1）．栃木県のシカの行動圏について，冬期には積雪の少ない越冬地への移動が報告されている（3）が，夏期の水平方向の数十kmにおよ166平成２９年度宇都宮大学 CDI ヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

ぶ大規模な移動は報告されていな

表–1.ヤマビルの宿主動物の同定結果

い．これまで，ヤマビルの宿主動同定された宿主動物

物には，主にシカ，イノシシが報

採集地
高原山

ニホンジカ

9

告されてきた（4）が，本研究におツキノワグマ1

いて，ヤマビルは，タゴガエルやニホンカモシカ

ニホンヒキガエルも宿主動物として利用していることが明らかとなった．カエル類は，移動性が低

船生演

三滝

粕尾

合計

3

7

19
1
1

1

1

1

ノウサギ
3

タゴガエル
ニホンヒキガエル

1

合計

11

4

1

1
3

5

27

8

いことが予測される．これらのこ
高原山とから，栃木県におけるヤマビルの移動は，大型・中型の哺乳類や船生演

カエル類を介しており，狭域で生じていることが考えられた．

４．結言

粕尾

三滝
1－5頭

栃木県におけるヤマビルの宿主

6－25頭
26－50頭動物は，シカ，ツキノワグマ，ニ

20

10

0

20

51－100頭km

ホンカモシカ，ノウサギ，カエル

図–1.有害捕獲等によるシカ捕獲分布（平成 27 年度） 栃木類 2 種と同定された．同定された県（2017）を改編．黒丸はヤマビルの採集地を示す．

101頭以上動物の生活圏から，宿主動物を介したヤマビルの移動は，狭域で生じていることが示唆された．
謝辞
本研究を進めるにあたり，京都大学大学院理学研究科中野隆文准教授には，ヤマビルの解剖方法をご教示いただき，同大学霊長類研究所半谷吾郎准教授には，実験プロトコールについてご助言をいただきました．栃木県林業センター研究部の丸山哲也氏および高橋安則氏より，栃木県内のシカの分布情報をご提供いただきました．以上の方々に感謝申し上げます．なお，本研究は，一部に科学研究費補助金（JP16K07768）を使用して行った．
参考文献
1）Whitman (1886 Q J Microsc Sci 26: 317–416
2）吉葉（1994）平成 4・5 年度科学研究費補助金一般研究（C）研究成果報告書
3）丸山（1981）東京農工大学農学部学術報告 23: 1–85
4）Sasaki et al. (2008 Med Entomol Zool 56:79–84

167平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

原 子 層 堆 積 法 を 用 い る 多 層 薄 膜 超 伝 導 体 に よ る	 加 速 空 洞 の 高 性 能 化	 及川大基（D2）
Hiroki OIKAWA（D2）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 dt167103@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）	
  東口武史（教授）Takeshi HIGASHIGUCHI (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科電気電子システム工学専攻 higashi@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言	
 薄膜超伝導体塗布による超伝導加速空洞の高電界化の研究は，現在 Saclay，SLAC，ANL，Cornell
大学，JLAB，FNAL などの全世界の研究機関で行われている [1]．加速空洞内表面にナノメート
ルオーダーで多層膜を塗布することは加速空洞の形状の複雑さや空洞の大きさから未だに難しい．そのため，加速空洞に応用する前に，加速電界を高くするため高い臨界磁場をもつ超伝導薄膜を Nb 単板サンプル上に成膜し，そのサンプルを測定，評価する必要がある．具体的には，成膜された多層薄膜サンプルを極低温まで冷却し，RF 周波数域の super heating 臨界磁場を測定することで薄膜の製造方法や性能を評価する．性能評価用 RF 空洞共振器を電気的に設計し，試験器を製作することにより，試験機が所望の電磁場を持つかどうかを摂動法により確認した．

２．設計
多層薄膜超伝導体評価用空洞共振器は，RF 領域での共振周波数を持ち，サンプルに RF磁場がElectric field [MV/m]

強く印加され，かつサンプル以外の空洞内表面には磁場が強く印加されないようにする必要がある．これは，空洞は超伝導体で製作する計画であり，サンプル以外での超伝導破壊が生じることを防ぐためである．これらのことを実現するために，SLAC

40
30
20
10
0

での先行研究を参考にして設計した[2]．このとき，サンプル部
Sample surface
Magnetic field [kA/m]での磁場強度がその他の空洞内表面の磁場強度の 1.5倍になるようにした．	
 
図1に空洞共振器内空間の半球部中心を通るような断面における電磁場強度を示す．電場は空洞での損失を減らすために，
内表面に電場が励起されないように設計した．数値計算によると，半球部下部のサンプル面に強い磁場が印加され，その磁場

Sample surface

強度は59.6kAmである．また，その他の面での磁場強度は半球部で最大値は27.5kAmである．設計指針である1.5倍の比以上になったことから，この形状の試験機を製作し，内部に励振される電磁 場分布を観測した．

168

図 1：空洞共振器内の電磁場強度分布

150
100
50
0

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．実験
前節で述べた設計に従って試験機を製作した．図 2 に試験空洞共振器の概要を示す．空洞は上部のアンテナより励振される．空洞の共振状態を調べるため，パワーピックアップアンテナを空洞下部に取り付けた．電磁場分布測定のための微小体を通す穴が空洞半球部に開けてある．
Φ140

この試験器を用いて，内部に励振される電磁場分布を測定

Input antenna

した．実際には，微小体を空洞内に挿入し，走査させたとき

Φ 45の電磁場変化による共振周波数の偏移量を測定した．また，

55

Hemisphereshape

168.6

電磁場シミュレーションでも，微小体を空洞内で走査させる

Φ 41

10

シミュレーションモデルで計算し，実験結果と比較した．微

8.
6

Φ 80
Φ29

小体は直径 4 mm，長さ 6 mm のアルミニウムの筒とした．

51

PickupantennaΦ 260

４．結果と考察

図 2：試験空洞共振器概要

図 3 に前節で述べた微小体を用いた摂動による周波数偏きの共振周波数の差である．これにより，試作空洞は設計とよく合う電磁場分布を持つことがわかった．各ピークの部分
で周波数変移が小さくなったのは，測定用の穴から電磁場が

4 x 100Frequency shift f = f - f [Hz]軸は微小体が空洞共振器内に存在しないときと存在すると漏れ出していることに加えて，アンテナ自身が電磁場に摂動を与えていることによるものであると考えている．

Measured resonant frequency shift
Calculated resonant frequency shift6

移量を示す．横軸は空洞の半球部中心を原点とした位置，縦6

3 x 106

2 x 106

1 x 100-1 x 106-2 x 106-3 x 10

6

-150

-100

-50
0
50
Bead position [mm]

100

150

図 3：摂動法による共振周波数偏移量の測定結果

５．結言	
 多層薄膜超伝導体評価のための空洞共振器を電気的に設計し，試作機を評価した．超伝導サンプ
ルでの RF 磁場強度は 59.6 kA/m，それ以外の空洞共振器内表面での最大磁場強度は 27.5 kA/mであった．磁場強度の比は 2.16 であり，設計指針の比 1.5を満足することがわかった．また，電気的設計の妥当性を試験機により評価し，観測した電磁場分布から設計が良好であることを確認した．

謝辞
本研究は JSPS 科研費 17J09072 の助成を受けて行われました．また，多くのご助言をいただきました高エネルギー加速器研究機構 (KEK) の早野仁司教授に深く感謝申し上げます．
参考文献
1)

A.-M.

Valente-Feliciano,“SuperconductingRFmaterials

other

than

bulk

niobium,”

Superconductor Science and Technology Supercond. Sci. Technol. 29 (2016) 113002 (32pp).
2)

J. Guo et al., “CRYOGENIC RF MATERIAL TESTING AT SLAC,” Proceedings of 2011
Particle Accelerator Conference, New York, NY, USA.

169

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

新規カイコ核多角体病ウイルス株を用いたバキュロウイルス発現系の改良藤本正太（D1）
Shota FUJIMOTO（D1）東京農工大学大学院連合農学研究科生物生産科学専攻 s171397w@st.go.tuat.ac.jp（指導教員）

岩永将司（准教授）

Masashi IWANAGA (Associate professor)
宇都宮大学農学部生物資源科学科 iwanaga@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
カイコ核多角体病ウイルス(BmNPV)は，感染後期に多量の多角体タンパク質を発現させる強力なポリヘドリンプロモーターを有し，このプロモーターを利用した外来タンパク質発現系（BEVS）は獣医薬の生産等に広く利用されている（Maeda et al., 1984）．一方，現在カイコ BEVS
において利用されている株はほとんどが標準株である T3 株を骨格としたウイルスであることから，BEVS の更なる発展のためには有用な形質を持つ新規ウイルスベクターを探索することが重要であると考えられる．そこで当研究室では，研究室に保存されていた数種の未解析株を解析し，ラオス由来の La 株が T3 株と比べ高い多角体タンパク質の発現を行うことを見出した（Fujimoto etal., 2017）．本研究では，このような有用形質を示す La 株について全ゲノムの解明を行い，また外来タンパク質としてルシフェラーゼを組換えたウイルス（La_Luc）を構築し，既存の T3 株ルシフェラーゼ組換えウイルス（T3_Luc）との比較を行った．

2．実験①La 株全ゲノム配列の決定
La 株のゲノム配列については,先行研究において次世代シーケンサーによる解析によって既に95%が明らかとなっていたため，残りの未解明の箇所を含めた La 株ゲノミックライブラリーを構築しサンガー法によってその配列を決定した．
②La 株外来遺伝子発現能の調査決定した配列を参考にトランスファーベクターを構築し，外来タンパク質としてホタルルシフェ
ラーゼ遺伝子を挿入した．その後，La

株ゲノムとトランスファーベクターを培養細胞へコトラ

ンスフェクションし，プラークアッセイによってルシフェラーゼ組換えウイルス（La_Luc）を単離した．単離した La_Luc は既存の T3_Luc と力価を合わせた後に培養細胞，及び幼虫個体へ接種
し感染継時的なルシフェラーゼ遺伝子の転写，発現量を調査した．

3．結果と考察①La 株全ゲノム配列の決定
シークエンス解析の結果，明らかとなった La 株全ゲノムは 127,618bp であり，T3 株との相同性は 98.3%と非常に高い値を示した．また，そのポリヘドリンプロモーターの配列に違いはなく

170

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書（図 1），La 株の高い多角体遺伝子の転写



4



0

3



0

2

0



ーターとは異なる領域が支配していることが示唆された．一方で，La0T G T T T T T T A T T A A C G A T A C A A A T G G A A A T A A T A A C C A T C T C* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

T3

はプロモ

5

Laos T G T T T T T T A T T A A C G A T A C A A A T G G A A A T A A T A A C C A T C T C

1



1

0



1



0

2



0

3

0

Laos G C A A A T A A A T A A G T A T T T T A C T G T T T T C G T A A C A G T T T T G T

G C A A A T A A A T A A G T A T T T T A C T G T T T T C G T A A C A G T T T T G T* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *



T3




株ゲノムにはバキュロウイルス特異的な遺

4



0

5



0

6

0

 A A T A A A A A A A C C T A T A A A T A T G C C G A A T T A T T C A T A C A C C
A A T A A A A A A A C C T A T A A A T A T G C C G A A T T A T T C A T A C A C C*伝子である bro-b 遺伝子の欠損に加え多数

*

図1

*

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*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*










*

La 株ポリヘドリンプロモーターの比較

500
450

La_Luc と T3_Luc を比較した結果，

400

La_Luc のルシフェラーゼの発現量は培

300

養細胞において T3_Luc の 2〜4 倍（図 2），

200

転写量においても 3〜6 倍と高い値を示100すことが明らかとなった．また，幼虫個

0.

350

48 hpi72 hpi96 hpi＊ p < 0.05＊＊ p < 0.005

250

＊＊

600

48 hpi72 hpi96 hpi500 ＊ p < 0.05

＊
＊＊

150

400
300
200
100

50

T3_Luc

La_Luc.

図 2 培養細胞におけるルシフェラーゼ活性の比較

＊

＊

0.

T3_Luc.

体の体液中の発現量を比較した結果においても，La_Luc は T3_Luc の 2〜4 倍と高

＊

700
%

②La 株外来遺伝子発現能の調査%の変異が存在することが明らかとなった．

La_Luc

図 3 幼虫体液中におけるルシフェラーゼ活性の比較

い値を示し（図 3），La 株は外来遺伝子の発現において T3 株よりも有用なベクタ ーとなりうることが示唆された．
4．結言
本研究では，BEVS における新規ベクター開発のために，La 株全ゲノム配列 127,618bp に加え，
La 株組換えウイルスが T3 株のものよりも多くの外来遺伝子を転写・翻訳することを明らかにした．一方で，La 株のポリヘドリンプロモーターの配列に変異はなく La 株の高い遺伝子転写能についてその原因は未だ明らかではない．今後，T3 株とのキメラウイルス構築などの手法によりその原因について調査を進める．また，本研究で用いた外来遺伝子はホタルルシフェラーゼのみであり，La 株外来遺伝子発現能についての調査は十分ではない．今後は複数の遺伝子について同様の調査を行い BEVS における La 株の総合的な評価を行う．
謝辞
本研究を行うにあたり，La 株ゲノム解析に御協力いただきました東京大学大学院

農学生命科学研究科昆虫遺伝子研究室准教授勝間進博士，及び日本学術振興会特別研究員庄司佳祐博士に厚く御礼申し上げます．
参考文献
1）Maeda, S., Kawai, T., Obinata, M., Chika, T., Horiuchi, T., Maekawa, K., Nakasuji, K., Seki, Y., Sato,Y., Yamada, K., Furusawa, M. (1984) Characteristics of human interferon α produced by a genetransferred by a baculovirus vector in the silkworm , Bombyx mori. Proceedings of the Japan Academy,
Series B, 60(10): 423-426.
2）Fujimoto, S., Kokusho, R., Kakemizu, H., Izaku, T., Katsuma, S., Iwashita, Y., Kawasaki, H., Iwanaga,
M.（2017）Characterization of a Bombyx mori nucleopolyhedrovirus variant isolated in Laos. J. Insect
Biotechnol. Sericol. 86: 85-94.

171平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

A fast and facile microwave irradiation method for the synthesis of ZnO-ZrO2
core-shell nanocomposites and the investigation of their optical properties
MD OBAIDULLAH（D2）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 dt167102@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 鈴木 昇（教授）Noboru SUZUKI (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 suzukin@cc.utsunomiya-u.ac.jp

Introduction:
Core-shell nanomaterials have aroused great attraction because of the distinguishing characteristics
of nanoparticles and diverse potential applications [1]. Zinc oxide nanoparticles have been broadly usedin sunscreen formulation due to high transparency in the visible spectral region and broad opticalabsorption in both UVA and UVB [2]. But ZnO produces highly reactive oxygen species in the presenceof solar light which can degrade other ingredients present in the cosmetics. Therefore, ZnO@ZrO2 coreshell matrix can eliminate the adverse impact of nanostructured bare ZnO, and this array can be used inoxygen sensors, pyroelectric ceramics, piezoelectric, and a variety of functional ceramic products [3].
Experimental Section:
At first, 1.0 g of ZnO nanoparticles were dispersed in 20 mL water followed by pulverization in azirconia pot with 73.5 g of zirconia ball by a planetary ball mill at 370 rpm for 10 min. Then the dispersed
ZnO was transferred into a three-necked 300 mL round bottom ﬂask followed by further adding of 60 mL
H2O, and different amount of ammonia solution (pH=12). This dispersed ZnO was acquainted as solution
A. Solution B was prepared by dissolving the different amount of Zr(SO4)2.4H2O (0.5 g, 1.0 g, and 1.5 g)
distinctly in 20 mL water. Solution B was then added to the solution A dropwise during stirring. The ﬁnal
mixture was irradiated under a microwave at 70 °C for 5 min. At last, the ZnO@ZrO2 suspension waswashed with ethanol by centrifugation followed by vacuum drying at 110 °C for two hours.
Results and Discussion:
ZnO nanoparticles were handled for coating with zirconia through a controlled hydrolysis reactionof zirconium sulfate tetrahydrate (Zr(SO4)2.4H2O) in the presence of ethanol,
water and ammonia solution. The band at 3434 cm-1 and 1632 cm-1 is the stretching and bending of
(b)

(a)

Fig. 1: (a) FTIR spectrum of pure ZnO and as synthesized ZrO2 coated ZnO, (b) XPS survey spectrum of
ZnO and ZnO@ZrO2 nanocomposites.
H−O−H which typically comes from residual water molecule or physically adsorbed water (Fig. 1(a)).
Moreover, it can be seen from Fig. 1(a) that the band at 619 cm-1 and 1120 cm-1 implies the Zn−O−Zr
stretching vibration, and the band at 1402 cm-1 predicts that the molecule on the surface contains O−H

172平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

group. It can also be recognized from XPS measurement that Zr 3d peaks were detected along with
Zn 2p and O 1s for the synthesized composite materials (Fig. 1(b)). Fig. 1(b) shows that the intensityof Zn 2p decreases and Zr 3d peak intensity rises with the increasing of ZrO2/ZnO weight ratio. Thesesignify the full coverage of ZnO surface by ZrO2.
(b)

(a)

Fig. 2: (a) Energy Dispersive X-ray (EDX) spectrum of synthesized ZnO@ZrO2 nanocomposite; (b) TEM
image of prepared ZnO@ZrO2 core-shell nanocomposite.
EDX spectrum also confirms about the presence of zirconium on the surface of ZnO NPs (Fig.2(a)).
TEM analysis was performed to confirm about the coating of zirconia on ZnO nanoparticles. From Fig.
2(b), it can be perceived that transparent zirconia layer (4.7~4.9 nm) has been formed on ZnO.
Conclusion:
The attributes of ZnO surface were tuned by coating with hydrolyzed ZrO2 within very short reaction
time by the aid of microwave irradiation. ZrO2 layer encircled ZnO composites possessed UVshielding with high visible light reflectance property which allows them to the use in modern sunscreen
formulations for enhancing overall aesthetic appeal by the uniform coverage of skin surface.
Acknowledgment:
We express acknowledgments to the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, andTechnology (MEXT) of the Japanese Government and Creative Department for Innovation (CDI),
Utsunomiya University, Japan.
References:
1. X. Qua, D. Xiea, L. Caob, F. Dua, Ceram. Int. 40, 12647–12653 (2014).
2. V. G. Bairi, J.H. Lim, I.R. Quevedo, T.K. Mudalige, S.W. Linder, Spectrochim. Acta, Part B, 116,
21–27 (2016).
3. N. Selvi, S. Sankar, K. Dinakaran, J. Mater. Sci.-Mater. Electron. 25, 5078–5083 (2014).

173平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

Development of novel optical resolving agents for sterically hindered
substrates and optical resolution of quinone derivatives(立体障害の大きな基質に適用可能な新規光学分割剤の開発とそれを用いたキノン誘導体の光学分割に関する研究)
Hossain MD. Sharif（D1）
宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 shafisust2012@gmail.com（指導教員）

刈込道徳（准教授）

Michinori Karikomi（Associate Professor）
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 karikomi@cc.utsunomiya-u.ac.jp
Optically active helical molecules are interesting in their application to asymmetric catalyst, chiral molecular
recognition, optical materials, and liquid crystals. Helicenes are ortho-condensed polycyclic aromaticcompounds in which benzene rings or other aromatic rings are angularly annulated to give helically-shaped
molecules. The chemistry of helicenes has attracted continuing attention due to their potential applications forasymmetric synthesis, molecular recognition, nonlinear optics, and liquid crystals. However, the separationof enantiomers of helicene-like molecules is not easy to conduct due to identical physicochemical
properties (except
for
opticalactivity).
Toachieve
opticalresolution,
aftergetting
helicalshaped bibenzo[c]phenanthrene-diols: HEBPOLs (2a-e) available from racemic quinone
derivatives (1a-e)1, I have tried to separate using (-)-menthyl chloroformate as chiral resolving agent.

R2

R2

R2

R2

5%Pd-C, H 2(-)-RCl, Et3N

EtOAc
R1

O

O

R1

R1

HO

OH

Racemic quinone

HEBPOL

1a: R1 ,R2 = H
1b: R1 = H, R2 =Br
1c: R1 = Me, R2 = H
1d: R1 = Et, R2 = H
1e: R1 = t-Bu, R2 = H

2a (99% yield), 2b (90% yield)
2c (96% yield), 2d (95% yield)
2e (99% yield)

R

O

R1

F1
R2

O O
R
OH O

R2

HPLC

OH

(-)-RCl =

R2

R2

R1

CHCl3

R1

RO

Diastereomeric mixture

R1

3a (34% yield)
3b (33% yield)

R1(Sa,R) - 3a-b

MightysilSi-60

R2F2

3a (92% yield)
3b (99% yield)
3c (Not isolated)
3d (Not isolated)
3e ( Not isolated)

3a (44% yield)
3b (37% yield)

R1
O
R

O

R2

O HO
R1

(Ra,R) - 3a-b

174

Cl
O

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

The

results

showedthat,(-)-menthyl

chloroformate

reactedwithnon-substituted(2a)and bromo-substituted (2b) and thus the diastereomers were separated successfully and subsequent
treatment resulted in optically pure HEBPOLs (2a,b)as well as optically pure quinones.2 This chiralresolving agent also reacted with a [6]helicene (rac-6) and the resulting diastereomers were separated
successfully. On the other hand, the reaction did not take place for any other substituted HEBPOLs (2c-e)
which might be due to the steric hindrance.
To minimize steric hindrance chiral resolving agent, the following scheme has been applied to synthesize
a new chiral resolving agent (S)-5. This newly synthesized chiral resolving agent (S)-5 reacted only with
[6]helicene resulting two diastereomers which were separated successfully using analytical HPLC.

O

O

O

O +

OH

125 ºC, 1 h

N

NH2

O

O
OH
O

O

SOCl2, CH2Cl2O

reflux,1 hO(L)-Valine

phthalic anhydride

(S)-5

(S)-4

O

O

O

O
O

Et 3N, CHCl3

N

S

S

N
HO

Cl

N

O

O

+ (S)-5

OMPrt, 18h
rac-6(P,S)-6a(M,S)-6b

However, the synthesized chiral resolving agent did not react with HEBPOLs (2c-e). Finally, I havedecided to use another chiral resolving agent, (-)-chloromethyl menthyl ether (MenMeCl) to overcome thesteric barrier for 2c-e. However, (-)-MenMeCl reacted only with non-substituted HEBPOL (2a), not anyother HEBPOLs.

MenMeCl, K2CO3
DMF, 50ºC 46 hOHr ac-2a

R

Ra
O

HO

HO
MenMeCl = ClO

(R a ,R)- 7a
O

Sa
O
OH

O

R

(Sa ,R)-7b

To sum up, the diastereomers of non-substituted (2a), bromo-substituted (2b) HEBPOLs and[6]helicene (rac-6) have been successfully synthesized and separated. However, a part of the main
objectives that was mentioned earlier have not yet to be solved.
References
1. M. Shahabuddin, K. Ohgoshi, Md. Hossain, T. Kimura, M. Karikomi, Tetrahedron Lett., 2017, 58, 3704.
2. M. Shahabuddin, Md. S. Hossain, T. Kimura, M. Karikomi, Tetrahedron Lett., 2017, 58, 4491.

175

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

線画彩色における影とハイライトの自動描画
倉田沙織（D2）
Saori KURATA（D2）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 dt167107@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

東海林健二（教授）

Kenji SHOJI (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 shoji@is.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
絵画は芸術作品として，また情報伝達やアイデアの表現等の手段として利用される．線画は形状の具現化の役割を担い，色彩はイメージの鮮明化を行う．色彩変化表現の一環として，影やハイライトは目視による立体認識を補助する目的で描かれるが，絵画初心者には具体的に描画するのは難しい．本研究では，カラー写真とそれを模して描いた線画彩色画像の差分画像から
影とハイライト領域をそれぞれ抽出し，影とハイライトを自動描画する手法を提案する．
２．理論

図1

全体の流れ

1. 入力はカラー写真等の参照画像(a)とそれに基づく入力線画(b)とし，[1]の手法で(c)を生成
2. (a)を GrabCut した結果をマスクとし，(a)と(c)の差分に取り，影とハイライト領域を抽出
3. 各差分画像の各画素の RGB 成分に閾値処理(閾値例 50)を行い，二値化処理
4. ノイズ除去し，抽出領域の画素を明るく(例：(c)の 3 倍)，暗く(例：(c)の 0.3 倍)する
３．実験
提案手法で用いたパラメータの適正値の調査，日常の絵画制作経験及び画像の閲覧習慣と影とハイライト描画との関係の調査の 2 つを目的とし，12 名の被験者を用いて事前に用意した絵画に
陰とハイライトを施した画像を生成する実験を行った．
5 種類の彩色線画(動物 2 種，人物，果実，金属物)に対し，6 種類のパラメータ(閾値処理値，ノイズ除去用構造要素直径，画素倍率の影とハイライト用各 2 種)をシークバーにより入力操作する事により，影とハイライトを描画した絵画を完成させる．事前に日常的に閲覧する画像が「写真」か「絵画(CG 含む)」か，デジタル・アナログでの絵画制作経験に(頻度，商用利用向け作品
制作経験の有無など)関する調査を行い，被験者の分類を以下のカテゴリで行う．
●画像閲覧習慣：「写真閲覧被験者」と「絵画閲覧被験者」●絵画制作経験：「絵画制作経験者」と「絵画初心者」

176

平成２９年度宇都宮大学 CDI ヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

ハイライト量及びその濃度に基づく評価指標 Degree を以下に示す．Area は面積を表し，閾値
処理値及び構造要素直径によって決まる．

SD_RATE：影画素倍率， HL_RATE：ハイライト画素倍率

４．結果と考察
図 2，3 に示すグラフは，Degreeを画像閲覧習慣分類，絵画制作経験分類で，それぞれ平均した結果を示す．平均値の比較として，有意水準5%で対応無しの‫ݐ‬検定により平均値の差の検定を行った結果が表1である．
画像閲覧習慣分類における人物モチーフのハイライトの比較において有意差が見られた．このことから，人物モチーフの絵画において，絵画を好むユーザの方が写真を好むユーザよりもハ
イライトを施す量・明るさが多い傾向があるといえる．
一方で，絵画制作経験分類比較においては有意な結果が得られなかった事から，絵画の熟練や経験の有無は影響しないものと考えられる．ユーザの満足度の高い絵画を得る方法として，日常的に好んで閲覧する画像の情報をデータベースとし，学習する手法を検討する余地がある．
表1

画像閲覧習慣分類による平均(青：写，赤：絵)

図3

絵画制作経験分類による平均(青：経，赤：初)*:< .05「絵画制作経験者」と「絵画初心者」

画像

画像

動物 1(影)図2

t 検定結果

「写真閲覧被験者」と「絵画閲覧被験者」
p値
0.6630

動物 1(影)p値
0.5661

動物 1（ハ）0.3513動物 1（ハ）0.4391

動物 2（影）0.5116動物 2（影）0.4782動物 2（ハ）0.2367動物 2（ハ）0.5492

人物（影）0.4499人物（影）0.9863人物（ハ）0.0471*

人物（ハ）0.4729果実（影）0.1247果実（影）0.1496果実（ハ）0.9797果実（ハ）0.5481

金属物（影）

0.7362金属物（影）

0.6785金属物（ハ）

0.6897

金属物（ハ）

0.8476

５．結言
本研究では，カラー写真とそれを模して描いた線画彩色画像の差分画像から影とハイライト領
域をそれぞれ抽出し，影とハイライトを自動描画する手法を提案し，調整法によるパラメータ調査実験を行った．

謝辞
本研究に取り組むにあたり，終始適切なご助言を賜った東海林健二教授，森博志助教授，実験にご協力頂いた被験者の方々に感謝の意を表します．
参考文献
1）倉田沙織，石山雄也，森博志，外山史，東海林 健二：“参照画像を利用した手描き線画への彩色”，映像情報メディア学会誌，Vol. 68, No. 8, pp. J381-J384，(2014)177平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

入力線画に基づく切り絵の対話的作成支援劉 向萍（D３）
Xiangping LIU（D３）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻
ryu@image.is.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）東海林健二（教授）Kenji SHOJI (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻
shoji@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
切り絵とは，白黒に染め分けた下絵を黒い紙の上に固定し，下絵をガイドとして黒い紙の不要な部分を切り抜いて絵を作り上げていく絵画手法の 1 つである．他の絵画(塗り絵や貼り絵，「労力を要する」などのイメージがなど) に比べ，刃物を使うことから「作成難易度が高い」
されやすく，切り絵は一般的な認知度が低い．しかし，下絵を基に指定された箇所を切り抜いていくだけなので，初心者でも比較的容易に作成することができ，また，刃物特有の切り口により，美しい作品を作成することができる．しかし，上述した特徴である切り絵への入門のしやすさは切り絵用下絵が用意されている前提から成り立っている．独自の図柄で切り絵を作成したい場合，切り絵用下絵を自分で作成する必要がある。切り絵用下絵は，切り取る部分と残す部分をどこにするかの判断や，切り終わった後にバラバラにならないように連結成分を１つにするなど，その作成には知識と経験が必要となる．本研究では，ユーザとして切り絵の初心者を想定し，タブレット端末とタッチペンで描いた線画から個性的な切り絵用下絵となる切り絵画像を作成できる対話的支援システムを提案する．
２．理論
本研究では，手描き線画を対象とし，対話的に切り絵用下絵作成支援を行うことで，ユーザの意図，個性が反映された切り絵用下絵を作成できるようにすることを目的とする．具体的には，閉じていない輪郭を自動的に閉じる処理[1]を行った後，白と黒に塗りつぶした際に輪郭の消滅を防ぐ「塗りつぶし制約」，切り終わった後にバラバラになることを防ぐ「連結性の制約」
を満たすことで切り絵用下絵を複数作成する．この過程で，描画線で囲まれた領域の色を白とするか黒とするかをユーザが選択・決定する必要がある．一般に，手描き入力の描画線で囲まれた領域数 N は多く，各領域の色の組み合わせは 2N 通りと膨大になるため，ユーザがその中から一つを選択するときに，これを効率良く行うための工夫が必要である．ここではその指標として，一つは黒領域(切り抜いて作成される絵の部分)の面積割合を利用する．これは，白の割合が多いと明るい，軽快，爽やかな印象，黒の割合が多いと静けさ，重厚，神秘的な印象となる切り絵の特徴を利用したもの[2]である．もう一つの指標として，学習済の一般物体認識ニューラルネットワーク（16 層の CNN である VGG-16）の出力を利用する．これは，2N 通りの178平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

切り絵画像から，指定したカテゴリの出力値の大きい順に少数の候補に絞って切り絵画像を推薦する手法である[3]．
３．実験
閉じていない輪郭を自動的に閉じる処理に関しては，制約付きドロネー三角形分割による連結領域の検出という手法を提案し，その有効性を確認する実験を行った．多数の切り絵画像のCNN 出力の利用に関しては，画像認識のタスクで予め訓練したニューラルネットワークをそのまま流用し，指定したカテゴリでの出力値に基づいて少数の候補に絞って切り絵画像を推薦する手法を提案し，その利用可能性の確認実験を行った．
４．結果と考察
閉じていない輪郭を自動的に閉じる処理に関しては，簡単な固定閾値でも良好な結果を得る
ことができた．さらに，動的しきい値による処理ができるようになれば，提案手法の活用範囲が広がると考えられる．多数の切り絵画像の CNN 出力の利用に関しては，ユーザの求めている切り絵用下絵を画像認識のタスクで予め訓練したニューラルネットワークを利用することにより全自動で選択できることが理想だが，切り絵用下絵は入力線画が同じでもユーザによって求めている結果が変化してしまうため，最適な切り絵用下絵を自動的に選択することは困難であった．そこで，評価実験を行い，ユーザが手描き線画からどのような切り絵用下絵を選択し，その際にどのような指標で決定しているかなどを検証する必要があると考えられる．
５．結言
本研究では，切り絵用下絵の対話的作成支援手法を提案し，それに基づいたシステムを試作し，その有効性を確認した
謝辞
本研究を行うにあたり，終始適切なご助言を賜った東海林健二教授，森博志助教授，研究室の皆様に感謝の意を表します．
参考文献［1］ X. Liu, H. Mori, F. Toyama, K. Shoji: "Line Drawing Image Segmentation Using Constrained
Delaunay Triangulation", Proceedings of The International Display Workshops, Vol.24, pp.1095-1098,2017.12.
［2］ 田谷康多, 劉向萍, 東海林健二, 外山史, 森博志: "入力線画に基づく切り絵の対話的作成支援", 芸術科学フォーラム 2017, 映像情報メディア学会技術報告, Vol.41, No.12, pp.331-334, 2017.03.
［3］ 劉向萍，田谷康多, 東海林健二, 外山史, 森博志: "一般物体認識ニューラルネットワークを用いた切り絵画像推薦手法の提案", 芸術科学フォーラム 2017, 映像情報メディア学会技術報告,
Vol.41, No.12, pp.319-322, 2017.03

179平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

Geographical variation of growth characteristics and stress-wave velocity of
Larix sibirica naturally grown in five provenances in Mongolia
トゥメンジャルガル

バヤサ (D1)

Bayasaa TUMENJARGAL (D1)
東京農工大学大学院連合農学研究科環境資源共生科学専攻 s175876q@st.go.tuat.ac.jp(指導教員 横田信三(教授Shinso YOKOTA (Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科森林科学専攻 yokotas@cc.utsunomiya-u.ac.jp

1. Introduction
The forests in Mongolia are located in the transitional zone between the great Siberian taiga andMongolian plateau of grassland steppe (Tsogtbaatar 2002). Total Mongolian forest area covers 18.5
million ha, which is 11.8% of total land area of the country. Forest area of L. sibirica is more than 60% of
total forest area in Mongolia (Forest Research and Development Center 2016). Therefore, L. sibirica isconsidered as the most important tree species for Mongolian forestry and wood industry. However,available information is very limited on wood properties of L. sibirica grown in Mongolia. The aim of thisstudy was to clarify the geographical variation of growth characteristics and stress-wave velocity (SWV)of L. sibirica trees naturally grown in Mongolia. Based on the results, the relationships were discussed
between growth characteristics and SWV of this species.
2. Materials and methods
In the present study, the following
five

sites

were

selected

from

III

Mongolia (Fig.1): Khentii (site-I),
Arkhangai (site-II), Zavkhan (site-III),
Khuvsgul(site-IV),

and

IV

V

I

II

Selenge(site-V). Total 250 standing trees (50trees at each site) with stem diameter
ranging from 20 to 30 cm at 1.3 m
above the ground were selected from

Fig. 1 The location of the sample sites

the five sites. Stem diameter, tree

Note: map resources: d-maps.com

height, and SWV were measured forthe selected trees. Stress-wave propagation time was determined by using a commercial handled
stress-wave timer (Fakopp Microsecond timer) according to the method described in the previous paper(Ishiguri et al. 2008). Stress-wave propagation time was measured 6 times in each tree. SWV was
calculated by dividing the distance between two sensors by average value of stress-wave propagation time.

180平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

3. Results and discussion
Although the standing trees were selected from trees with stem diameter ranging from 20 to 30 cm, treeheight varied from 12.2 to 19.7 m. Mean values of SWV were 3.20, 2.91, 3.27, 3.34, and 3.41 km/s for site
I, II, III, IV, and V, respectively. Ishiguri et al. (2008) reported that SWV values of 36-year-old Japaneselarch (L. kaempferi) ranged from 2.25-3.66 km/s. Although tree age was different, SWV values in L.
sibirica were similar to those in L. kaempferi. On the other hand, significant differences were found on
both tree height and SWV among five sites, suggesting that selection of superior trees with higher strength
properties is possible for this species by tree breeding programs. It has been reported that weak negative
correlations were found between stem diameter and SWV in softwood species (Carter et al. 2005;
Chauhan and Walker 2006; Ishiguri et al. 2008). For total 250 selected trees, significant correlations were
found between stem diameter and SWV of trees (r = -0.402) and between tree height and SWV of trees (r= 0.287), respectively. These results suggest that faster growth characteristics affect SWV in this species.
Further research is still needed to clarify the basic information on wood properties, anatomical
characteristics, and genetic diversity of L. sibirica in Mongolia.
4. Conclusions
In the present study, growth characteristics and SWV of L. sibirica grown in Mongolia were
investigated. The obtained results were as follows:
1) Mean values of tree height and SWV of 250 standing trees were 15.8 m and 3.23 km/s, respectively.
2) Significant differences in SWV were found among the five sites.
3) Significant correlations were found between stem diameter and SWV (r = - 0.402), and tree heightand SWV (r = 0.287).
References:
1) Carter P, Briggs D, Ross RJ, Wang X (2005) Acoustic testing to enhance western forest values andmeet customer wood quality needs. USDA forest Service General Technical Reports PNW 642:
121-1292) Chauhan SS, Walker JCF (2006) Variation in acoustic velocity and density with age, and theirinterrelationship in radiata pine. Forest Ecology and Management 229: 388-394
3) Forest Research and Development Center (2016) Annual report of Mongolian forest fund for
official usage
4) Ishiguri F, Matsui R, Iizuka K, Yokota S, Yoshizawa N (2008) Prediction of the mechanicalproperties of lumber by stress-wave velocity and Pilodyn penetration of 36-year-old Japaneselarch trees. Holz als Roh-und Werkstoff 66: 275-280
5) Tsogtbaatar J (2002) Forest policy development in Mongolia. Paper presented at the IUFROScience/Policy Interface Task Force regional meeting held in Chennai, India at the M.S.
Swaminathan Research Foundation, 16-19 July181

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

磁化活性汚泥法の特徴を生かした難生分解性有機排水処理の検討
高 娃（D3）
Wa Gao（D3）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成専攻 gaowa.shilei@gmail.com（指導教員）酒井保藏（准教授等）
Yasuzo SAKAI (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 sakaiy@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
1,4-ジオキサン(以下，ジオキサンと略記する)は，2009 年，新たに有害物質として環境基準に追加された環状エーテル構造を持つ難生分解の揮発性有機化合物である．現状ではオゾン酸化法，促進酸化法 1)，フェントン法などが用いられているが，化学的酸化処理は当量以上の薬剤添加が必要で高コストが課題となる．また薬剤による二次的な環境影響も配慮しなければならない．一般の有機排水では，微生物による浄化処理が，安価で，効果的な排水処理法として広く利用されている．活性汚泥法は下水処理場等で最も一般的に用いられている水処理法である．しかしながら，ジオキサンは従来の活性汚泥法では分解できず，水環境保全上の大きな課題となっている．
我々が研究推進してきた磁化活性汚泥(Magnetic Activated Sludge: MAS)法は，微生物の反応槽滞留時間を原理上無限大とし，微生物の有機物に対する分解性を最大限高めることができる 2)．
本研究の目的は，MAS 法によるジオキサンを含む排水処理を新たな処理技術として提案することである．本研究では擬排水を用いて MAS 法によるジオキサン含有排水の分解性能を調べ，安価な処理法を検討した．

２．実験(1) ジオキサンの蒸散試験

ジオキサンは揮発性を有するため，ジオキサンの分解及び蒸散についてバッチ試験を行った．MAS 装置の容器を用いて，ジオキサン 500 mg/L，尿素 75mg，無機栄養塩を含む水溶液の曝気を行った．一方は MAS を添加し，一方は水溶液のみとし，共に連続曝気し，装置内の有機物濃度の経時変化を TOC で測定した．
(2) MAS 法による生分解試験

次に，MAS 法の連続処理によるジオ

クサンの生分解処理実験を行った．Fig.1 に連続処理実験の装置概略を図示した．模擬排水としてグルコース，ポリペプトンをそれぞれ 250
mg/L，ジオキサンを 50 mg/L 含む，CODCr 約 650 mg/L，BOD 約 550 mg/Lの水溶液を用いた．種汚泥には下水処理汚泥を研究室で馴養したものを用いた．これに MLVSSと同濃度になるようにマグネタイト(Fe3O4)を適宜添加した．装置の反応槽は 5 L，流量は 5 L/dとした．さらに，大学構内の土壌サンプルをジオキサンで馴養したものを MAS に添加して分解試験を試みた．また，好気条件や嫌気条件での分解試験，共代謝物質を添加した生分解試験 3)な182平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

どを試みた．ジオキサン濃度，BOD，TOC などを JIS 法に従って測定した．
３．結果と考察
ジオキサンの蒸散試験では，微生物を含まない槽の TOC も減少した．槽内の TOC 成分はジオ
キサンのみであることから，ジオキサンの蒸散による減少は一日約 20％程度と見積もられた．実装置で MAS 法を含め活性汚泥法を適用する場合は曝気によって大気中に蒸散するジオキサンの環境影響も考慮する必要があると考えられた．また，MAS を添加した系の方が TOC 成分がより減少したことから，蒸散だけでなく一日あたり約 2%の生分解による減少が示唆された．
MAS 法によるジオキサンを含む模擬排水の連続処理では，ジオキサンの濃度は約 40 mg/L，
BOD は 20 mg/L 以下まで処理できた．曝気によるジオキサンの蒸散分を考慮すると，ジオキサン
については，ほとんど生分解はされていないと推察された．一方，模擬排水中の BOD 成分は 96％以上除去されていることから，ジオキサンが混在していても分解性有機物であるグルコースとポ
リペプトンは良好に生分解されることがわかった．本実験の濃度程度のジオキサンであれば微生物の通常の代謝経路を阻害せず，活性汚泥の分解活性が維持されていること示された．
共代謝物質を添加した場合，ほぼ 100％のジオキサンの分解が可能であることが示されたが，残存する共代謝物質の環境影響，添加量の最適化，コスト面での検討が今後の課題として残された．馴養微生物や嫌気処理によるジオキサンの分解性の向上は認められなかった．

４．結言
標準的な MAS 法ではジオキサンの効率的な分解は難しいが，共存する他の有機物については，ジオキサンの影響を受けることなく分解処理できることが示された．共代謝物質を添加すればほぼ完全にジオキサンを分解できたが，添加量の最適化やコストの検討が課題として残された．ジオキサン分解菌の探索は継続して行きたいと考えている．

謝辞
本研究は本学 准教授

酒井 保藏，水処理化学研究室 山岸 峻也氏との共同研究として実施された．また，本研究は H29 年度の CDI ヤングイノベーションスカラーシップ研究グラントの支援を受けた．
参考文献
1 ） Naoyuki Kishimoto et.al ， Ozonation combined with electrolysis of 1,4-dioxane using a
two-compartment electrolytic flow cell with solid electrolyte, Water research, 42, p.379-385 (2008)
2）西郷晋ら，磁化活性汚泥法による難生分解性有機物の分解処理～フェノール，ポリビニルア
ルコールの生分解，日本水環境学会年会講演集 2005, p138.
3 ） Kazunari SEI et.al., Isolation and Characterization of Tetrahydrofuran-Degrading Bacteria for
1,4-Dioxane-Containing Wastewater Treatment by Co-Matabolic Degradation, Journal of Water andEnvironment Technology, 11 (1), p.11-19 (2013)183平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

ウシ卵子の卵胞内環境に着目した効率的体外受精胚生産技術の開発
阿其拉図（アチラト）（D2）

atchalalt

khurchabilig(D2)

東京農工大学大学院連合農学研究科 s160407w@st.go.tuat.ac.jp（指導教員）Ā
長尾 慶和 教授
Yoshikazu Nagao(Professor)

東京農工大学大学院連合農学研究科 ynagao@cc.utsunomiya-u.ac.jp

1. 緒言
ウシにおいては,と畜卵巣由来卵子を用いた体外受精（IVF）技術および経膣採卵技術（OPU）
により採取した生体卵巣由来卵子を用いた OPU-IVF 技術がフィールド応用されている．しかしながら,体外成熟卵子由来の体外受精後の胚盤胞発生率および得られた胚盤胞の質は,卵子が由来するウシ個体の状態等の様々な要因によりばらつき,フィールドで個体別に体外受精を実施する際の課題となっている．個体差の要因の解明や卵子ごとの初期発生能を評価するマーカーの開発が必要されているが,未だに確立されていない．そこで,本研究では,ウシの性周期及び卵胞液中の性ホルモン濃度に着目し,それらの相互作用と卵子の初期発生能の関連について明らかにし,効率的なウシ体外受精胚生産システムを開発することを目指した．Ā
2. 実験【実験１】卵巣の状態と卵子の初期発生能の関連	
 と畜場において,卵巣を個体ごとに採取した．卵巣ごとに形態的特徴により黄体形成期前期,黄体形成期後期,黄体開花初期および黄体開花期中期に分類し,シリンジで吸引する方法によりそれぞれの卵巣の２−６mm の小卵胞から未成熟卵丘細胞卵子複合体を卵胞液と共に採取した．形
態的に選別した良質卵子のみを体外成熟,体外受精および体外培養に供試し,７日後に実体顕微
鏡下で胚観察を行い,卵割率および胚盤胞発生率（胚盤胞率）を求めた．また,卵胞液に中のestradiol(E2)および progesterone(P4)濃度を酵素免疫測定法により測定した．
【実験２】個体別 IVF 技術のフィールド応用試験
近年,精子の雌雄分別技術の開発により,乳牛では人工受精技術により選択的に雌産子を得ることが可能となった．そこで,本試験には県内酪農家の希望に応じ,年間乳量が 12000kg を超える高泌乳牛一頭を供し,性分別精液を用いた IVF を試みた．連携獣医師により,ウシ卵巣を経膣的に摘出し,研究室へ搬入した．実験１と同様に性周期を判断し,卵胞をシリンジ法により吸引および卵巣を細切する方法により卵子を取り出し,性分別精液用いて,体外胚受精を行った．
その後,発生培養を行い,培養７日後に胚盤胞への発生率を観察した．得られた胚盤胞を希望農
家の予め性周期を調整したレシピエント牛へ,連携獣医師により移植した．

184

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．結果と考察
実験１において,体外受精後の発生状況および卵胞液中のホルモン濃度を表 1 に示した．卵割率については,各区の間に差は認められなかったが,胚盤胞率については,黄体開花期中期は黄体
花期初期に比べて高い値を示した（P<0.05）．E2

胚濃度については,各区の間に差は認められなかっ盤

たが,P4 濃度については,黄体開花期中期は,黄体胞形成期後期および黄体開花期初期に比べて高い値を示した（P<0.05）．また,P4 濃度と胚盤胞率については,R=0.610Ā(P<0.001)で強い正の相関が認められた（図１）．E2 濃度と胚盤胞率については,R=‐0.155Ā(P>0.05)で,相関が認められな

開率％

ProgesteroneĀ濃度
図 1.ウシ小卵胞内卵子の胚盤胞率と卵胞液中のProgesteroneĀ濃度との関連（26 回）

かった．以上の結果により,と畜時のウシの卵巣の性周期の状態が卵巣内卵子の初期発生能に関連していることが明らかとなった．P4 が卵子周囲の卵丘細胞のアポトーシスを抑制し,卵子成熟過程および受精後の胚発生に影響している可能性が考えられる．
表 1.性周期が卵巣由来卵子の体外受精後の初期発生能およびホルモン濃度に及ぼす影響
実験区

N

良質卵子数

培養胚数

卵割率％＊

胚盤胞率％＊

E2(ng/ml)＊

P4(ng/ml)＊

黄体形成期前期

7

140

116

89.3±4.5

37.4±6.0	
 ab

11.1±4.0

115.3±16.3	
 ab

黄体形成期後期

69483

88.6±4.733.1±6.6	
 ab

15.7±6.5

92.0±18.5ĀĀ

黄体開花期初期

6

173

150

77.6±6.3

27.2±2.7ĀĀ

7.6±4.3

105.9±6.6ĀĀ

黄体開花期中期

7

113

99

86.8±3.7

41.7±2.8ĀĀ

5.8±2.5

151.8±15.5ĀĀ

N 頭数, *平均±標準誤差, a-b 有意差あり(P<0.05)

実験２では,卵巣を形態的に黄体開花中期と判断した．その結果,回収した良質卵子数が 11個で,体外受精後の卵割卵は８個（72.7%）,および胚盤胞は２個（18.2%）だった．その他桑実胚１個が得られた．桑実胚以上３個を農家の レシピエント牛へ移植したところ,１頭の妊娠が確認された（妊娠率 33.3%）．しかしながら 45 日齢頃に流産が確認された．より良質な卵子を多数採取し、より個体発生能の高い胚を生産するために課題が残された．
４．結言
以上より,性周期がウシ卵子の初期発生能に関連することが明らかとなった．その要因として
卵胞液中有の P4 の関与が示唆された．得られた知見を応用して,個体別 IVF をフィールド応用
することができた．今後は, より発生能の高い胚を得るために,小卵胞の P4 生産能力と卵子の質の関連について詳しく検討する必要がある．
謝辞
ウシと体卵巣の採取にあたり,ご協力いただきました中尾畜産有限会社,筑西食肉衛生組合および株式会社神明畜産の皆様に深謝いたします．また,実験２における卵巣採取および移植を実施していただいたた玉野獣医師およびタマノアニマルクリニックの皆様に深謝いたします．

185

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種子の少量化に向けた新しい技術開発
藤田祥明（D1）
Yoshiaki FUJITA（D1）
東京農工大学大学院連合農学研究科生物生産科学専攻 s175429s@st.go.tuat.ac.jp（指導教員）

房相佑（教授）Sang-Woo BANG (Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 bang@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
近年，ブドウやカキ，スイカ等は，果実の中に種子が多く食べづらいといった理由から他の果実に比べて，消費者から嫌煙されがちである．そのため，種子の少量化を目的とした品種の育成が求められていることから種なしスイカ等の品種が育成された．しかし，この品種は，栽培が難しいことから大量生産できず青果物としての生産性が低く，生産者に広く普及していな
い．成熟種子を残しつつ種子数を少量化できれば，栽培環境に適応させる育種改良により大量生産が可能となるため生産者への広い普及が望めるとともに消費拡大につながると期待できる．
我々が作出したアブラナ科の異質細胞質一染色体添加型ハクサイ系統（2n = 21，以降，「Allo
MAL ハクサイ系統」と呼ぶ）は，1 つの莢の中において従来のハクサイ系統（2n = 20）と比べて少ない成熟種子が得られる系統である．これは，Allo MAL ハクサイ系統の染色体が 1 本添加された雌性配偶子が雄性配偶子と接合し成熟種子になると考えられる．そこで本研究では，Allo
MAL ハクサイ系統において受粉から種子形成までどの段階で雌性不稔になるのかを明らかにすることで，植物体の成熟種子数の制御に関連する分子マーカーの開発につなげることを目的とした．
２．実験(1) 花粉管伸長調査
Allo MAL ハクサイ系統と従来のハクサイ系統との交配後 2 日目の雌しべをアニリンブルーで染色し，蛍光顕微鏡下で観察した．
(2) 胚発達調査
交配後 14，21 および 28 日目の莢を用いた．交配後 10，20 日目の莢は透明化法を用いて，顕微鏡下で観察し，交配後 28 日目の莢の胚珠は実体顕微鏡下で観察した．
(3) 添加型染色体の同定
Allo MAL ハクサイ系統の植物体における若葉から CTAB 法により genome DNA を抽出し，PCR 解析を行った．

186

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．結果と考察
花粉管伸長調査の結果，従来のハクサイ系統は，胚珠の大きさが全て類似しており，花粉管が侵入した胚珠は 80% 程度を示したのに対して（図 1 A）
，Allo MAL ハクサイ系統は，胚珠の大きさがバラつき，花粉管が侵入した胚珠は 50% 程度を示し，花粉管が侵入していない胚珠の大きさは小さかった（図 1 B）
．このことから染色体が 1 本添加されていない雌性配偶子の発達が遅延しており，花粉管誘引ができない可能性が示唆された．そこで染色体が 1 本添加された雌性配偶子が雄性配偶子と接合した後の Allo MAL ハクサイ系統における受精後の障害を明らかにするため胚発達調査を行った．その結果，従来のハクサイ系統の肥大胚珠率は，交配後 14，21 および 28 日目のいずれも 80 %程度を示し，交配後 28 日目では全て成熟型の胚が観察された（図 2 A- C）．一方，Allo MAL ハクサイ系統の肥大胚珠率は，交配後 14，21 および 28 日目のいずれも50 %程度を示し，交配後 14，21 日目において胚の発達遅延がみられたが交配後 28 日目には成熟型の胚が観察された（図 2. D - F）．一添加型プライマーを用いた PCR 解析の結果，添加染色体の 11 タイプのうち Allo MAL ハクサイ系統は a タイプが添加されていることが示唆された（図 3）．
以上のことから，Allo MAL ハクサイ系統における小さい胚珠では雌性配偶子の発達が不完全であるため，花粉管誘引ができない可能性が示唆された．また，受精した胚においても 50%程度の胚珠が正常に発達せず，しいな種子となることが明らかとなった．
A

B

図1. 交配48時間後における胚珠付近の様子．(A) 従来のハクサイ系統．(B) AlloM AL ハクサイ系統． ：花粉管が侵入している胚珠， ：侵入していない胚珠．

1

2

3

4

5

6

7

B

C

D

E

F

8

図3. 一添加型特異的プライマーを用いた PCR 解析．
1. Positive control; 2. Negative control; 3-8. Allo M AL
ハクサイ系統．

A

図 2. 蕾受粉による胚発達の様子．(A - C) 従来のハクサイ系統間の交配．(D - F) Allo M ALハクサイ系統と従来のハクサイ系統との交配．(A, D) 交配後14日目．(B, E) 交配後21日目．(C, F) 交配後28日目．Scale bars: 100 μm．

４．結言
本研究により Allo MAL ハクサイ系統において胚のう細胞の成熟遅延により助細胞の花粉管誘導する機能が欠如したと示唆され，受精した胚珠では 50 %程度が発達せず雌性不稔になることをが明らかとなった．また，添加染色体には雌性配偶子の発達に関する遺伝子が座乗していると考えられ，本研究により添加染色体のタイプ分けを行うことができた．今後，添加染色体における雌性稔性回復遺伝子を同定することで，分子マーカーとして利用可能となることが期待される．

187

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反応拡散性異種金属箔材における摩擦攪拌拡散接合
児玉崇（D2）
Takashi KODAMA（D2）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 dt167109@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

高山善匡（教授）

Yoshimasa TAKAYAMA (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 takayama@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
環境負荷低減を背景に輸送機器の軽量化がますますその重要性を増している．部位ごとに適切な材料を選択するマルチマテリアル化が求められ，異種材料の接合技術の開発が不可欠となっている．
近年，構造体の軽量化と高精度化要求に伴い，薄肉材を対象とする接合技術の開発が増加しつつあるが，箔材接合の研究例は限られているのが現状である．そこで，本研究では箔材を対象に摩擦攪拌と拡散によるハイブリッド接合を試み，接合条件の最適化と接合メカニズムの体系的理解を目指す．
この接合において，回転ツールが材料に与える仕事は摩擦熱と攪拌によるものの二つに分けられると思われる 1)．そのために今回は，接合に関わる要素のひとつとして，攪拌時の上箔の材料
流動をトレーサー材を用いて調査し，接合状態への影響を調査した．
２．実験
上箔材料として異なる 3 種類の Al 合金(A5052, A4045, A1050)をそれぞれ工業用純チタン箔
材と重ね合わせ接合した．このとき用いた Al 合金の片側表面にはトレーサー材として白金-パラジウムを厚さ 200nm となるように蒸着しており，蒸着面が箔材同士の界面となるように重ね合わせて接合した．トレーサー材である Pt-Pd
は，接合部の中心を通る箔材に垂直な断面をとり， SEM を用いて観察することで流動状態の調査を行った．ツールは，材料が SKD61
で，形状はFig.1に示すようにプローブがな

く，先端に1.0mmのR ついた直径3.6mmの円筒状であり，先端を#2000 のエメリー紙で研磨Fig. 1 ツール形状したものを使用した．接合条件は，ツール回
転数 105,000rpm, 攪拌時間を 10s とした．

３．結果と考察
攪拌状態において，押し込み量が 6μmの場合の上箔材料の違いを見ていく．
Fig. 2 摩擦攪拌拡散接合装置の概略図

188平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

まず，A5052 では，Pt-Pd は箔材の界面に連続して存在しており，上箔中に入り込むような形で確認された．最もトレーサーが Al 合金内に入り込んだ部分は，ツール中心からおよそ 0.5mm の位置であり，その高さは約 4μm であった．また，そこから外側にかけて界面に不連続に Pt-Pdが存在しており，中心から約0.9mm

た．この連続した部分において，Pt-Pd

より外側では界面に連続して存在していることが確認できがアルミニウム側に入り込んでいることが確認できた．A1050 においては，ツール中心周辺の界面では，攪拌によって Pt-Pdが攪拌によって取り除かれていることが確認できた．そして，ツール中心からおよそ 0.6mm の位置で，Pt-Pd が箔材の上側表面付近にまで巻き上げられていることが確認できた．A4045

においては，A1050と同様にツール中心付近の Pt-Pd の攪拌によってはがされた部分と大きく巻き上げられた部分，確認されたが，A1050 と比べるとツール中心付近の界面には一部 Pt-Pd が残っていること，また，Pt-Pd
が巻き上げられている位置がツール中心から 0.5mm と A1050 よりも内側であることが確認された．また，巻き上げられた部分よりも外側では Pt-Pd が界面に連続して存在していることが確認された．これらのことから，A1050 が攪拌から受ける影響が最も大きく， A5052が受ける影響が最も小さいことがわかる．
また，上箔材料が A1050, 押し込み量が 3μm の場合のトレーサー材の状況を見ると，6μm の場合と同様界面 Pt-Pd の除去と巻き上げが確認された．そのツール中心位置周辺において界面付
近に Pt-Pd が確認され，巻き上げられた位置も中心からおよそ 0.5mm の位置であり，このことか
ら押し込み量が小さくなると攪拌が影響する領域も半径方向および厚さ方向に小さくなることが分かった．
前回に報告したとおり，押し込み量が大きくなると接合直径が大きくなること，また，A5052において，押し込み量が微小な場合，接合直径が極端に小さくなることが確認されている

2)．したがって，今回の実験結果を含めて考えると，押し込み量が大きくなると，攪拌が影響する領域
が大きくなることで接合直径が広くなること，攪拌がされにくい材料において良好な接合を得るた
めには，攪拌が接合界面にまで及ぶようにより大きな押し込み量が必要になることが分かった．
５．結言
今回行った Pt-Pd をトレーサー材として用いた上箔の流動状況の調査から，上箔材料の種類によって攪拌の影響する領域が異なっていることが確認された．また，押し込み量が大きくなると攪拌の影響が及ぶ領域が大きくなることが分かった．このことと，過去の実験結果から，押し込
み量が大きくなり，攪拌領域が大きくなることで，接合直径が大きくなること，攪拌されにくい
材料は界面にまで攪拌の影響が及びにくく，良好な接合を得るにはより大きい押し込み量が必要であることがわかった．
参考文献
1） 小久保

正史：異種アルミニウム合金の摩擦接合における接合条件の最適化における研究,

宇都宮大，博士論文，（2008）189平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

移動ロボットのための真空成形を用いた樹脂製フレーム設計に関する研究
柿木泰成（D1）
Yasunari KAKIGI（D1）宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 kakigi@ir.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 尾崎功一（教授）Koichi OZAKI (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科 ozaki@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
近年，ロボットの触覚に関する議論は多く行われている．触覚を持つロボットの開発目的には物体との接触・衝突を検知することや，それによる安全性の向上，また新たな操作インターフェイスとしての機能などがある[1]．我々は全身触覚ロボットのための触覚デバイスとして，ひずみゲージを貼付した樹脂製外装を考え，そのセンサ配置の設計プロセスを検討した[2]．
本研究では，この触覚デバイスをロボットの構造材に実装し，ロボットが受ける外力や内部応力の計測をすることを志向し、まずはロボットの外部構造，つまり外装にこのデバイスを実装，実験を行う．本稿では、新たに開発した触覚システムの概要について述べる．そして荷重試験によってその性能を検討する．
２．理論
本稿にてロボット用外装とし て 検 討 す る の は ，PET(PolyEthylene Terephthalate) 製の樹脂板を真空成型機[4]によって加工したものである．真空成形は多品種少量生産から大量生産まで幅広い生産方法に適した成形方法であり，本研究ではこの成形方法によ ってロボッ
トの構造材を構成することを目指す．外装にかかる力はひずみゲージを用いて検知を行う．ひずみゲージはロードセ
ル等に比較して安価であるとともに、単純な電気回路とマイクロコントローラで出力を計測することが可能で、ロボットの触覚デバイスに適している．このひずみゲージをロボットの外装に貼り付け、ロボットの外装そのものをひとつのセンサとすることを目
指す．

（a）ロボットの外観（b）外装の固定点①②（c）外装の裏，表（b）アンプ回路

図2 ロボットの外観と外装固定点、センサ位置

190④（d）ひずみゲージの設置位置

図1 ロボットの外観と外装固定点、センサ位置（a）ひずみ計測ロガー③

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．実験
3.1 試験機仕様
図1(c)(d)のようにロボットの外装のひとつに
ひずみゲージ4枚を貼り付け，荷重試験を行う.
ひずみゲージは外装を固定する2つの点に対し,縦横ニ軸分を計測するよう貼付している．

L

R

ッ

50

50

40

40

A
系列3
B
系列4
C
系列5
D
E
系列1

系列2
A

系列2
30
20
10
0
-10

0

10

20

30

40

50

30

系列3
B

C
系列4

20

D
系列5

10
0
-10

E
系列1
0

10

20

30

40

50

う

（a）センサ出力

ひずみゲージからの出力は図2(b)のようなアンプ回路で増幅し，マイコンボードのA/D変換機能（分解能10bit）により電圧として得る。アンプ回路は計装アンプとブリッジ回路を基板上に実装したものであり，ノイズ回避のためにプリント基板を新たに設計製作した．ひずみゲージの配線は3線式1ゲージ法であり、アンプにはINA121Pを用いる．マイコ
ンボードからの電圧値を小型PCで記録する．
3.2 荷重試験
荷重を加える点を図3に示す．10Nの荷重を加え，10Hzの（b）荷重点図3

実験に関して周波数で計測を行う．荷重を加える前に最初に記録した電圧を初期値とし、初期値との差をグラフ化する．また，①と②，③と④の値を足し合わせることで左右の固定点ごとの計測値とする．
４．結果と考察
図3(b)に実験結果を示す(Fig.3)．横軸が計測回数，縦軸がA/D変換値の変化である．右側の固定点周辺で計測された出力が全体的に低いが、左側ではいずれの荷重点においても計測誤差以上の大きな出力を得ており，荷重の検知自体は可能であることが見て取れる．また、左右の出力の偏りや出力の変化から，荷重の位置や大きさの計測への発展が見込める．出力の小ささに関しては、ある程度固定点を密に配置することで対応可能である．
５．結言
本稿では，ロボットの機体フレームへの触覚デバイス実装を志向し，外装に加わった荷重をひずみゲージで計測する実験を行った．結果から触覚デバイスとしての実現性を確認されると共に，荷重の位置や大きさの計測への発展が示唆された．
謝辞
本研究は平成29年宇都宮大学ヤングイノベーションスカラーシップの支援を受けて行った．ここに謝意を示す.
参考文献
1)岩田浩康，星野勇人，森田寿郎，菅野重樹，`‘人間共存ロボットのための全身触覚インタェ ース”，日本ロボット学会誌, Vol.20,No.5,pp.543–549, 2002.
2)柿木泰成，赤井直紀，井上一道，尾崎功一，“全身触覚ボディを実現するための応力・歪み分布
シミュレーションに基づくセンサ配置の決定”，Conference Digest of ROBOMECH2015, pp.
84,2015.
3)小川鑛一：“人と物の動きの計測技術— ひずみゲージとその応用”，東京電機大学出版局局pp.
22–31，2002．
4)森永浩之，‘真空成型法”，日本ゴム協会誌, Vol.34, No.6,pp.479–486, 1961.

191

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

いちごの高品質出荷を実現する非接触外観および品質検査装置の開発
高橋庸平（D2）
Yohei Takahashi（D2）
宇都宮大学大学院工学研究科システム創成工学専攻 chris@ir.utsunomiya-u.ac.jp （指導教員）
尾崎功一（教授）
Koichi Ozaki (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科機会知能工学専攻 ozaki@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
農林水産省が打ち出した輸出戦略によって，農林水産物・食品輸出拡大の取り組みが行われている．日本産イチゴは海外産のものと比べ，甘く，大粒な品種が多く，イチゴを超高品質で出荷する
ポイントは，(1)完熟で収穫すること，(2)果皮に触れないこと，である．宇都宮大学では，先のようなイチゴの特性を踏まえ，イチゴの実（果皮）に接触しないことを重視した栽培・収穫・出荷方法の実現を目指している．試験的には「イチゴ収穫ロボット」による収穫を実現し，イチゴの果皮に触れない容器「フレシェル」に収納することで，イチゴの欧州出荷を実現した．しかしながら，確実な海外出荷を実現するためには収穫されたイチゴに対する接触および損傷検査が必要となる．本
研究では，イチゴの非接触型損傷検査装置を開発し，肉眼での判断が困難なイチゴの損傷を可視化した．また，画像処理を用いることでイチゴの損傷を自動で判別した．
２．理論
近赤外光を用いてイチゴ果実の損傷を可視化できることが，Nagata らによって示されている．
この手法では，イチゴ果実表面での近赤外光の反射光をもちいることで，イチゴ果実の損傷を可視化している．しかし，これらの手法における近赤外光を用いた損傷検査は，果実の1 方向のみ
から二次元センサを用いたカメラにより行われており，全周画像による損傷検査は行っていない．
また，これらの検査・測定はイチゴを横に置いた状態での検査であり，イチゴ果実の物理的接触・損傷検査においては望ましくない．そこで我々は，フレシェル内部のイチゴ保持部を利用すること
でイチゴに非接触での近赤外領域における全周画像を撮影する検査装置を開発した．
損傷の認識においては，イチゴの形状による影の影響を除去する必要がある．そこで損傷の認識手法としてsauvolaの二値化とラベリングを利用した．sauvolaの二値化は，ローカル閾値法であり，閾値の計算式に標準偏差の項を含むため，周辺画素のばらつきを考慮することができる．このため，輝度勾配の緩やかな影と輝度勾配が急である損傷を正確に識別することができる．
３．実験
製作した検査装置を用いて，指で損傷を与えた果実の全周画像を撮影する．撮影された画像
対にし，白飛びの影響を低減する為の前処理，sauvola の二値化，膨張縮小処理をかける．得られた画像に対し，ラベリングをかけることにより損傷の認識が可能であるか実験する．

192

平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

４．結果と考察
開発した試験機を用いて，撮影したイチゴの全周画像を図１に示す．また本画像に対し前処理， sauvola の二値化，縮小膨張処理ラベリングをかけた画像を図２に示す．図２において画像中から損傷部の認識が出来ていることが確認できる．特に影の内部にある損傷の認識も可能となっている．

図１

イチゴ全周画像

図２

損傷認識画像５．結言
本研究により，損傷の認識におけるイチゴの形状による影除去に sauvola の二値化手法が有効である事を示した．今後複数の形状・条件のイチゴ果実を用いて実験を進め，本手法の有効性をより詳細に研究する予定である．
参考文献
1）Masateru N, Jasper G. T. and Taiichi K.: “Bruise Detection using NIR Hyperspectral Imaging for Strawberry(Fragaria x ananassa Duch.),”Environ. Control Biol, Vol. 44, No.2, 133-142, 2006.

193平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

全排水毒性試験のためのディジタルホログラフィを用いたミジンコの形状計測
砂山幸太（M1）
Kota Sunayama（M1）
宇都宮大学大学院工学研究科学際先端システム学専攻 sunayama_k@opt.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

早崎芳夫（教授）

Yoshio Hayasaki (Professor)
宇都宮大学オプティクス教育研究センター hayasaki@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
人間の生活排水に含まれる化学物質の水質汚染は，生物の生態系に多大な異常を引き起こす．その水環境汚染を防ぐために確立された全排水毒性試験（Whole Effluent Toxicity( WET ) test）は排水に対して生物応答試験することで水生生物への影響を把握できる．WET 試験では，ミジンコが指標生物の 1 つである．ミジンコに対する毒性評価は，実際の排水を濃度ごとに分けた各区画に 1 匹の雌を数日間暴露し，生死，成長の有無，雌雄の比率の 3 つの基準により行われる．
ミジンコの毒性試験は通常，顕微鏡により行われる．そのため狭い空間にミジンコを閉
じ込めて行われる既存の顕微鏡計測手法では，試験個体へのストレスが懸念される．試験個体へのストレスを低減する方法として，カメラの焦点内に収まるように厚さ 3mm 程度の薄い水槽を用いて，その中の遊泳中ミジンコの面積情報を取得するライブイメージング成長評価法[1]が考案された．しかし，ライブイメージング成長評価法では，個体へのストレスは低いものの，細かな部位の計測も行える顕微鏡手法に比べて，ミジンコの面積情報しか取得できないことが課題である．
そこで，これまでに我々は Fig.1 に示す 2 軸光路ディジタルホログラフィ(DH) [2]を用いて，低いストレス状況下で，ミジンコの体長計測を行うことでこの課題を解決した．
しかし，光源には干渉しやすいレーザーを用いるため撮像された画像にノイズが多く生じてしまい，計測誤差に繋がってしまったことや，2 軸光路のため振動耐性が低く計測環境が限られてしまうことが課題である．本稿では，これらの課題を解決するために Fig.2 に示す光源 LED の単一光路ディジタルホログラフィを用いて，自由に遊泳中のミジンコの体長計測を行う．

Fig.1. 2 軸光路 DH

Fig.2.単一光路 DH

194平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

２．実験
我々が提案する光源LEDの単一光路ディジタルホログラフィを用いた，自由に遊泳中のミジンコの体長計測と，実測値である顕微鏡計測との比較を行うことで，WET試験におけるディジタ
ルホログラフィの有用性を検証した．Fig.2に示すサンプルには 40×30×25mm3 のプラスチック容器に入れた水中のミジンコを用いた．また，撮像されたミジンコの画像からコンピュータ内で自動体
長計測を行うプログラムを実装した．

３．結果と考察Fig.3(a)は，本研究の計測手法により取得された主軸描画画像であり，体長は 2160(µm)と計測された．Fig.3 (b)は，Fig.3 (a)の同一のミジンコを顕微鏡によって計測された画像であり，体長は2177(µm)と計測された．Fig.3 (c)は上記と同様に 10 個体のミジンコの体長を顕微鏡計測と比較したグラフになる．横軸に顕微鏡によるミジンコの体長，縦軸は DH によるミジンコの体長とし，10 点からの近似直線と傾き 1 の目標直線とを比較した．提案手法は WET 試験に適用できる程十分な精度であることを示した．しかし，傾きの差は 9.56%あり，より精度を向上させるには再生像から 2 値化反転処理の際のしきい値の適切な設定が必要である．

Fig.3. (a) 単一光路 DH 計測画像 , (b) 顕微鏡計測画像 , (c) 体長計測の比較

４．結言
我々は，LEDを光源とする単一光路ディジタルホログラフィ顕微鏡を用いて，ミジンコの体長計測を行った．LEDを光源とすることで，光源からのノイズによる計測誤差を低減し，単一光路を用いることで，高い振動耐性を実現することにより，光学実験室を離れフィールドワークでの使用も可能とした．
謝辞
本研究の遂行において，指導教員の早崎芳夫 教授をはじめ，宮川一志 准教授の共同研究者の皆様に心より感謝いたします．
参考文献
1） A. Suzuki et al., J. Appl. Toxicol. 35, 68–74 (2015).
2） M. K. Kim, SPIE reviews 1, 018005 (2010).

195平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

カイコ核多角体病ウイルス未解析株 Ti の性状解析
伊作唯志（M2）
Tadashi Izaku（M2）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma168103@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

岩永将司（准教授）

Masashi Iwanaga (Associate Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 iwanaga@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
カイコ核多角体秒ウイルス（BmNPV）は鱗翅目昆虫であるカイコを宿主とするウイルスであり，感染末期に多量のウイルス封入体を形成する．この封入体遺伝子は，外来遺伝子と組換え，封入体の代わりに組換えタンパク質を発現させることができる．この技術はバキュロウイルス発現系（BEVS）と呼ばれ，獣医薬や臨床検査薬の生産に利用されている（岩永, 2014）．
近年，BmNPV の改良を目的として，これまで未解析であったラオス由来 La株の解析を行った結果，従来の標準株T3株に比べて宿主細胞の崩壊度が高く，致死時間の短縮が認められた他，主要な封入体遺伝子の転写量が従来の4倍に達することが明らかとなった（Fujimoto et al., 2017）．
そこで本研究では，未解析株であるタイ由来Ti株について性状解析，及びゲノム解析を進め，BEVS におけるTi株の優位性について評価することにした．
２．実験①BmNPV Ti株の性状解析
Ti株に関する性状解析を行うため，カイコ幼虫と培養細胞を用いた接種試験を行った．特に，BEVSでは多角体遺伝子との相同組換えによって外来タンパク質を発現するため，病徴だけでなく多角体の形成数についても調査した．
②BmNPV Ti株の全ゲノムの解読
BmNPV Ti 株の多角体遺伝子の配列を決定するため，Ti株のゲノムを抽出し，多角体遺伝子と多角体遺伝子プロモーターを含む領域をクローニングし，その配列を決定した．
次に，BmNPV Ti株の全ゲノムを明らかにするため，ウイルス感染後 48時間のサンプルを用いた
RNA-seq 解析を行った．
３．結果と考察①BmNPV Ti株の性状解析

84 hpiBmNPV Ti株の接種試験の結果，カイコ幼虫では表皮の溶解の程度が大きく，標準株T3株よりも激T3

しい病徴を示した（図１）．また，体液中に放出

Ti.

96 hpi

される多角体数も標準株 T3 に比べて多いことが明らかとなった（図２）．培養細胞への接種試験においても,カイコ幼虫と同様の激しい病徴が196

BmNPV Ti
T3;

84

96

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

観察され，標準株よりも多くの宿主細胞の崩壊が生じ，多角体が漏洩する様子が観察された（図３）．これらの結果は，Ti株が高く多角体遺伝子転写量を有するとともに，その感染過程において高い病徴が現れることを示すものであった．

図２．
Ti②BmNPV Ti株の全ゲノムの解読

T3

Ti株が高い多角体形成数を示したため，多角体遺伝
子の配列を決定した．その結果，多角体遺伝子のアミノ酸配列は標準株T3と完全に一致し，また多角体

T3

Ti.

遺伝子プロモーターについては若干の変異が生じていることが明らかとなった．
次に，BmNPV Ti株感染後 48時間の培養細胞からRNAを抽出し，RNA-seq解析を行った．その結果，
BmNPVのゲノムにマップされる12,831,548のリードが存在することが明らかとなった．

BmNPV Ti
T3;

そこで，これらのリードを元に，繰り返し領域を除く全ゲノム配列128,406塩基を決定した．
このゲノムの中には135個のオープンリーディングフレームが含まれていた．
４．結言
本研究において，BmNPV Ti株がBEVSに有効であること，また，そのゲノム配列の大部分を明らかにすることが出来た．今後，RNA-seqのデータを詳細に解析するとともに，多角体遺伝子の転写量やカテプシンの活性について調査を進める．
謝辞
本研究では，RNA-seq データの解析について日本学術振興会特別研究員庄司佳祐博士，並びに東京農工大学連合農学研究科博士課程 1 年藤本正太氏のご協力を賜った．また，多角体遺伝子領域の配列決定は宇都宮大学農学部生物資源科学科 3 年磯貝壮佑氏のご協力を賜った．厚く御礼申
し上げる．

参考文献
1) 岩永将司（2014）バキュロウイルスの特性と増殖「最新 昆虫病理学」第 6 章-3, pp134-145,

国見裕久, 小林迪弘（編）2) Fujimoto, S., Kokusho, R., Kakemizu, H., Izaku, T., Katsuma, S., Iwashita, Y., Kawasaki, H., Iwanaga, M. (2017)
Characterization of a Bombyx mori nucleopolyhedrovirus variant isolated in Laos. J. Insect Biotechnol. Sericol. 86:
85-94.

197平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

ピロール環を基本骨格に持つ嵩高い機能性色素の合成
川俣裕紀（M2）
Yuuki KAWAMATA
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt166315@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

伊藤智志（助教）

Stoshi ITOH
宇都宮大学工学部応用化学科 s-ito@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
身近な液晶ディスプレイの重要な構成要素のひとつに色の表示を決定するカラーフィルターがある．緑色を表示する緑色材
カラーフィルターにはこれまで2種類の顔料（難溶性の色素）を組み合わせたものが用いられてきた．しかし 2種類以上の顔料を混合させると凝集しやすくフィルターとしての性能が低下す
る欠点があった．そこで，顔料の代わりに染料（可溶性の色素）を用いることで凝集を抑えられるのではないかと考えた．
しかし，緑色材カラーフィルターには優れた吸収特性・耐熱性

Figure 1. BODIPY の構造・溶解性など複数の物性を併せ持つ必要がある．そこで BODIPY(Boron dipyrromethene)と呼ばれる安定な蛍光色素に着目した．BODIPY最大の特徴は修飾部位が豊富なため物性を自由に付与することができる点である．そのため BODIPYは蛍光プローブや色素レーザー，光増感剤など幅広い分野で応用されている．本研究では，このBODIPYに構造修飾を行うことで様々なBODIPY誘導体を合成し緑色材カラーフィルターの開発を目指した．
２．実験
本研究では溶解性の低下を引き起こすπ-πスタッキングを阻害し溶解性の向上が期待できる「嵩高い骨格を有するピロール」を原料に用いてトリプチセン BODIPYを合成した．構造修飾の方法としてメソ位修飾，Knoevenagel縮合， O キレート錯体形成を検討した．メソ位修飾，Knoevenagel縮合においては用いるアルデヒドの種類を変えることで，置換基および置換位置による吸収波長，溶解性の変化を観察することが可能である．O キレート錯体形成では用いるボロン酸の種類を変えることで，様々な芳香環（フェニル基やナフチル基）をキレート錯体として導入することが可能となる．O キレートBODIPYの合成は嵩高い骨格を有するトリプチセンピロールを出発物質に用いて，ＮＢＳによる臭素化，鈴木カップリングによる２メトキシフェニル基の導入，そして脱炭酸反応，ジピロメタン形成，酸化，ホウ素錯体形成をワンポッドで行った後，三臭化ホウ素を用いて脱メチル化を行うことで O キレートBODIPYを合成した．得られたBODIPY 類について吸収特性，耐熱性等の測定を行い緑色材カラーフィルターとしての評価を行った．

198

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

Scheme 1.

O キレート BODIPY 6 の合成

４．結果と考察O キレート BODIPYが緑色材カラーフィルターとして特に優れた性能を示した．吸収特性に関しては目的の位置に最大吸収波長があり，適切な波長の光を吸収することに成功した．また嵩高いトリプチセン骨格により高い溶解性を示し，凝集を抑えることに成功した．そして O キレート構
造は他の BODIPY類には見られない耐熱性を示し，高温条件下でも分解しないことがわかった．
+00
0.20

+00
50.0

0.10

261.8 ℃

-3.29 %

0.00 TG

40.0-13.04 %478.6 ℃

-0.10

274.5 ℃

30.0

326.6 ℃
20.0

484.6 ℃

-0.40 DTA

0.0

-0.50

-10.0

Flow/μV

10.0

-0.30

Heat

Weight/mg

-0.20

-0.60
-20.0
-0.70
-30.0
-0.80
-40.0

-0.90
-1.00

-50.0
25.8

100.0

200.0

300.0
Temperature/℃

400.0

500.0
+00

Figure 2. BODIPY 6 の TG-DTA 測定結果（左）および BODIPY 5,6 の UV スペクトル in CHCl3（右）５．結言
本研究内容は企業との共同研究として進められており，現段階でいくつかの BODIPY 類において各種インキ，プラスチック，カラーフィルターや化粧品などの着色剤として応用が可能であるという評価を受けた．しかし，まだ吸収特性などにおいて改善の余地があり今後も分子構造の検討を続けていく．
謝辞
JSR 株式会社
参考文献
1）J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1997, 3161-3165.

199

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

めっき法によるアルカリ水電解用高性能電極の創製
今野 七月 (M1)
Nazuki KONNO (M1)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt176317@cc.utsunomiya-u.ac.jp(指導教員) 吉原 佐知雄 (准教授)
Sachio YOSHIHARA (Associate Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 sachioy@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
世界的な環境問題への意識の高まりから，次世代のエネルギー媒体として注目されているのが，水素である．しかし，現在におけるエネルギー需要を満たすことの出来る安価で大量の水素を製造する技術の開発には至っていない．本研究は鉄系合金めっきをアルカリ水電解の電極として用い，高水素発生触媒活性，高耐食性化を目指したものである．合金組成としてFe-Ni-Wに着目し，ステンレス(SUS430)基板上に電析させた 1)．電極特性の評価にはリニアスイープボルタンメト
リー(LSV)を行った．
２．実験方法
２．１．Fe-Ni-W合金めっき電極の作製
実験には電気化学測定システム(北斗電工、HA-305)を用い，対極に Pt 板、作用極にステンレ
ス基板(SUS430)を使用した．基板の前処理として脱脂，水洗を行った後，ニッケルストライク
めっきを施した．前処理後，基板の作用面積が4cm²となるようマスキングを行った．電析には定電流電解法を用い，2種のFe-Ni-W➀，Fe-Ni-W➁合金めっきを施した．
２．２．水電解試験
電気化学測定法としてLSV測定を用い，水素発生反応に対する触媒活性の解析を行った．作用極に作製した合金めっき電極，対極にPt電極，参照電極にはSCEを使用した．走査範囲をカソ
ード -0.5～-1.5 V vs.SCE，アノード-0.3～0.7 Vvs.SCEとし，試験溶液には 7M KOH水溶液を使用した．
２．３．表面解析
めっき皮膜の表面観察は，電界放出型走査電子顕微鏡(SEM)を用いた．また，組成分析には，
エネルギー分散型蛍光 X 線分析(EDX)を行った．
３．結果と考察表

合金めっき皮膜の元素組成 (wt%)

EDX により得られた Fe-Ni-W➀，Fe-Ni-W➁合金めっきの元素組成を表に示す．Fe-Ni-W➁合金めっき電極は Fe-NiW➀合金めっき電極よりも Feの含有量が多く，W の含有量がFe-Ni-W➀
Fe-Ni-W➁

Fe
29.4
57.7

Ni
24.2
11.3

W
42.7
14.9

O
3.7
16.1

少ない合金めっきとした．
極に作製した合金めっき電極，対極にPt電極，参照電極にはSCEを使用した．走査範囲をカソ
ード -0.5～-1.5 V vs.SCE，アノード-0.3～0.7 Vvs.SCEとし，試験溶液には 7M KOH水溶液を使
用した．

200

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

SEM により得られた，前処理基板，Fe-Ni-W➀，Fe-Ni-W➁合金めっき，Fe めっきの皮膜表面を図 1 に示す．めっき後，皮膜は平滑になることが確認できた．

図1

SEM 像 (左から 前処理のみ, Fe-Ni-W➀合金めっき, Fe-Ni-W➁合金めっき, Fe めっき)

Fe-Ni-W➀，Fe-Ni-W➁合金めっき，Fe めっきをカソード，アノード電極とした場合の LSV 測定の結果を図 2，3 に示す．カソードでは Fe-Ni-W➁合金めっき電極の水素触媒活性が良好であり，アノードでは Fe-Ni-W➀合金めっき電極の酸素触媒活性が良好であることがわかった．Fe-Ni-W➁合金めっき電極は
酸素含有量が多いことから，めっき皮膜中に金属酸化物や金属水酸化物を多く含んでおり，水素発生を阻害する電解液中の水酸化物イオンを吸着し，水素発生を促進していると考えられる．一方，酸素発生では金属酸化物や金属水酸化物に強く吸着した水酸化物イオンのアノード反応が遅くなることで，酸素発生を抑制していると考えられる 2)．

図2

LSV 測定 (カソード)

図3

LSV 測定 (アノード)

４．結言
Fe-Ni-W 合金めっき電極の触媒活性は皮膜中の酸素含有量が影響していると考えており，カソードでは酸素含有量の多い Fe-Ni-W➁合金めっき電極，アノードでは酸素含有量の少ない Fe-Ni-W➀合金めっき
電極の触媒活性が良好だった．

謝辞
本研究を進めるにあたり，ご協力いただきました及川 渉氏，石川祥久氏をはじめとする日本プレーテック株式会社の皆様に感謝致します．

参考文献
1) 吉原佐知雄, 今野七月, Electrochemistry, 85(11), 728-734 (2017).
2) Ming Gong et al., Nature communications, 5, 4695, (2014).

201

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

メグスリノキから生まれた光老化防止剤の構造最適化
石岡和佳奈（M1）
Wakana ISHIOKA (M1)
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻
ma178108@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

二瓶賢一（准教授）

Ken-ichi NIHEI (Associate Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻
nihei98@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
北関東地域に自生するメグスリノキの成分であるエピ
ロドデンドリン(1)を構造変換することで(Fig. 1)，当研究室では，皮膚光老化の原因酵素の一つであるチロシナーゼ
に対する新しい阻害剤 2 を開発した．この阻害剤は，代表的なチロシナーゼ阻害剤であるコウジ酸の 1.9 倍の強い活性を示し 1，かつ配糖体のために高親水性であることを特徴とする．
このような配糖体型のチロシナーゼ阻害剤は，現在まであまり知られておらず，糖構造が活性発現にどのような役割を持つのか非常に興味深い．しかしながら，2 のアグリコン部分はキラル中心を有するため，その化学合成には煩雑かつ低収率な工程を経由する．そこで本研究では，アキラルなアグリコン部分と糖構造を組み合わせた 2 の単純化アナログ 3 の簡便な合成を行い，さらに，そのチロシナーゼ阻害活性を評価した．
２．結果と考察
アグリコン部分の合成

202

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

市販の2,4-ジヒドロキシベンズアルデヒドから調製した4を，Wittig試薬5を用いて一炭素増炭し(Scheme 1)，得られたエノールエーテルを酸加水分解してアルデヒド 6に導いた(収率92%，2段階)．アルデヒド 6を，5を使用して再度，一炭素増炭し，酸加水分解を行うことで7を得た(収率 79%，2段階)．次に，水素化ホウ素ナトリウムを用いた 7のヒドリド還元により，アグリコン部分 8を収率96%で合成した．
単純化アナログ 3 の合成
D-グルコース(9)の全ての水酸基をピバロイル(Pv)化し，収率 65%でエステル 10を得た，臭化水素-酢酸溶液を用いて，10のアノメリック位を臭素化し，グルコース供与体 11を収率 91%で得た(Scheme 2)．

Koenigs-Knorr反応により，11を使用した8の配糖体化を行い，収率93%で配糖体12を得た(Scheme 3)．それらのPv基とベンジル(Bn)基をそれぞれ，エステル交換反応および加水素分
解により除去し(収率 98%，2段階)，目的とする単純化アナログ 3の化学合成を達成した．

チロシナーゼ阻害活性
分取 HPLCで 3の精製を行った後，そのチロシナーゼ阻害活性を測定した．その結果，50%阻
害濃度(IC50)を 3.62μMと決定した．この値は，コウジ酸の 2.5倍であった．
３．結言
本研究により，4から，8段階，総収率 67%で目的の単純化アナログ3を合成することができた．また，3はコウジ酸の 2.5倍のチロシナーゼ阻害活性を示し，先に合成した2よりも強力な阻害剤の開発が達成された．
参考文献
1）Iwadate, T.; Nihei, K. Bioorg. Med. Chem. 2015, 23, 6650-6658.

203平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

アルミニウム合金の摩擦誘起反応による表面改質法の開発
中島友寛（M1）
Tomohiro NAKAJIMA（M1）宇都宮大学大学院

工学研究科

機械知能工学専攻 mt176135@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

高山善匡（教授）

Yoshimasa TAKAYAMA (Professor)
宇都宮大学大学院

工学研究部

循環生産研究部門 takayama@cc.utsunomiya-u.ac.jp

1．緒言
近年，摩擦攪拌接合(Friction Stir
Welding; FSW)の開発に伴い，摩擦を有効利用する研究開発が盛んになされている．一

Fig.1 試料形状と寸法

方，Yamamotoは自己燃焼合成 (Self-

低温で生じることを明らかにした1)．よって，

2.2 ツール
本研究におけるツールは，Al合金と摩擦誘起反応が有効に働く可能性のある工業用純チ
タン(第一種)を用いる．チタンツールの形状

摩擦が生じる材料表面の強せん断変形領域ではを Fig.2 に示す．化学組成，機械的性質を低温で摩擦に誘起された燃焼合成反応が生じる

それぞれ Table2に示す．またチタンツール

可能性がある．この摩擦誘起反応を適切に制御の一部をグラファイトに置換したチタングラ

できれば，化合物の微細分散による表面硬化がファイトツールを使用する．

propagating High-temperature Synthesis;
SHS)が局所的な強ひずみにより促進され，より期待される．

Table 2 チタンツールの化学組成 (mass%)

本研究では摩擦によって点火される
SHS(Friction Ignited SHS; FISHS)を精密に制御するため，押込み速度一定の試験装置を試作した．また FISHS を決定する因子として，摩

N
0.03
Fe
0.2

CP
titanium

擦力(垂直軸応力)と摩擦速度(ツール回転速度)

C
0.08
O
0.15

H
0.013
Ti
Bal.

に対応する押込量，回転数を取り上げ，SHSが発生するか否かを調査し，化合物形成状態を観
察した．
2．実験
2.1 被処理材
本研究で用いる被処理材は，5052Al-H34合金を使用する．被処理材の化学組成，Table1にFig.2 チタンツールの形状示す．また，試料形状と寸法は Fig.1に示す．

2.3 実験条件

Table 1 5052Al被処理材の化学組成 (mass%)

本研究における摩擦押込み実験の条件を

Fe
0.27
Zn
0

Table 3 に示す．また実験中には，4成分動5052Al-H34

Si
0.08
Cr
0.18

Cu
0.02
Ti
0.01

Mn
0.05
V
-

Mg
2.43
Al
Bal.

力計を用いて軸方向荷重と軸周りのトルク，
タコメータを用いて回転数，熱電対を用いて温度を測定した．

204

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

Fig3

実験条件
した．測定は5点行い，最大・最小と平均のIndentation
speed[mm/min]Indentation[mm]

Rotating speed[rpm]

ビッカース硬さをTable3に記す．未処理材の

0.05

0.1

20000

応が起こった被処理材は最大で206[HV]と硬

0.1

0.1

13500

0.2

0.1

7200

さが約2.5倍向上した．摩擦誘起反応によ

0.50.02 , 0.1 , 0.518000 , 20000

1.0

0.1

20000

5052Alの硬さが80[HV]に対して，摩擦誘起反

り，硬さが向上することで表面改質法の開発につながると考えられる．

3．結果と考察3.1 摩擦押込み試験
摩擦押込み試験で荷重，トルク，回転数と温No度を測定した．押込み速度0.5mm/min，回転数
20000rpm，押込み量 0.1mm，の条件の場合，火Table 3

ビッカース硬さ試験結果

Indentation
speed

Mean

Max

Min Max-min

[HV]

[HV]

[HV]

[HV]

[mm/min]
Al

―

80

82

78

4

38

0.5

206

324

141

183

No.54（回転数：20000rpm,押し込み速度：

41

0.5

128

171

102

69

0.5mm/min,押し込み量：0.1mm,Tiツール,火

37

0.05

108

162

90

72

花発生が観察され，摩擦誘起反応を確認する
ことができた．Tiツールを使用した試料

花あり）の荷重の変化を Fig.3に示す．さらに，Fig.3中の火花が発生した付近である-6.75s〜-6.45sを拡大したものをFig.4.9に示す．火花発生時刻は-6.585sで，荷重が上がり始めてから火花発生までの時間
は，0.090sであった．また最大荷重は106.27[N]であった．

4．結言
1）摩擦押し込み試験において，z軸荷重が増加してから，摩擦誘起反応は起こった．
2）ビッカース硬さ試験において，未処理材の5052Alの硬さが80[HV]に対して，摩擦誘起反応が起こった被処理材は最大で206[HV]と硬さが約 2.5倍向上した．
謝辞
本研究を行うにあたり，高山善匡教授，山本篤次郎准教授，渡部英男技術職員，緒方隆裕には貴重な御指導，御意見をいただきました．この場をお借りして深く感謝し，厚く御礼申し上
げます．
参考文献
1) T. Yamamoto, Phil. Mag., 94 (2014)
3234-3246.

Fig.3 時間－荷重の関係
3.22) 鷹嘴権郁，高山善匡，山本篤史郎，渡部英男：軽金属学会 第 129 回秋期大会講演概要，

ビッカース硬さ試験(2015), pp.297-298.

5052Al 表面にビッカース硬さ試験を実施

205平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

魚 類の摂 食 調節 神 経 ペ プ チ ド お よ び 受 容 体 の 同 定 と機 能 解析 が 切 り 拓 く 新 規 養 魚 技 術 開 発
井上寛菜（M1）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178111@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）鈴木智大（准教授），飯郷雅之（教授）Tomohiro SUZUKI (Associate Professor), Masayuki IIGO (Professor)
学内共同教育研究施設等 バイオサイエンス教育研究センター

suzukit@cc.utsunomiya-u.ac.jp

宇都宮大学大学農学部 iigo@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
脊椎動物の生理や行動はさまざまな神経ペプチドにより制御されている．摂食行動もその例外ではない．近年，視床下部や下垂体から発見されたさまざまな神経ペプチドが摂食調節に関与することが明らかになってきた．オレキシン／ハイポクレチンHCRT），グレリン，神経ペプチド
Y（NPY），黒色素胞刺激ホルモン（MSH），メラニン凝集ホルモンMCH），甲状腺刺激ホルモン放出ホ
ルモンTRH）などがその例である．そこで本研究においては，栃木県における重要な養殖魚アユ
Plecoglossus altivelis およびトラフグ Takifugu rubripes を対象として，次世代シーケンサ ーを活用した mRNA-seq により，魚類の摂食調節神経ペプチドおよび受容体を網羅的に同定することを試みた．また，代謝に関わる甲状腺ホルモンの動態もあわせて調べた．これらの摂食調節神経ペプチドおよび受容体の機能解析から新規養魚技術の開発を目指す．
２．実験
2.1.魚類の摂食調節神経ペプチドおよび受容体の網羅的同定
公共データベースで検索したトラフグの摂食調節神経ペプチドおよび受容体の演繹アミノ酸配列を用いて，アユの摂食調節神経ペプチドおよび受容体の網羅的同定を試みた．アユ mRNA-seqのデータベース（稚魚全身，成魚の脳，松果体，血管嚢，視床下部，耳石，網膜，および肝臓から作成されたライブラリー，ならびに脳完全長 cDNA から作成されたライブラリーを mRNA-seqしたもの）を対象に BLAST 検索を行った．また，トラフグに関しては，トラフグ mRNA-seq のデー
タベース（脳，松果体，血管嚢，下垂体，精巣，肝臓から作成されたライブラリーを mRNA-seq したもの）を対象に BLAST 検索行い，発現の有無を調べた．
2.2.絶食／再給餌を行ったアユの甲状腺ホルモン濃度および摂食調節神経ペプチドおよび受容体
遺伝子群の発現解析
アユを 2 群に分け，1 群を給餌群，他方を絶食群とした．初日の給餌前，給餌 2 時間後および4 時間後に採血および脳と下垂体試料の採取を行った．さらに 1 週間飼育した後，絶食群に給餌を行い，給餌前，給餌 2 時間後および 4 時間後に同様に試料を採取した．血漿を分離し，
ラジオイムノアッセイによりサイロキシン（T4）および 3,3’,5-トリヨードサイロニン（T3）の血中濃度測定した．初日の給餌前，給餌 2 時間後および 4 時間後の T4 および T3 濃度は二元配置分散分析（2ANOVA）に供した．また，再給餌の際の T4 および T3 濃度は一元配置分散分

206

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

析（2ANOVA）に供した．また，再給餌の際の T4 および T3 濃度は一元配置分散分析（1ANOVA）に供した．脳と下垂体の試料はリアルタイムPCRによる摂食調節神経ペプチドおよび受容体遺伝子群の発現解析に供す予定である．
３．結果
3.1.魚類の摂食調節神経ペプチドおよび受容体の網羅的同定
アユについては，オレキシン／ハイポクレチン系のHCRTおよび HCRTR2，NPY系のNPY，NPY1R，NPY2R，NPY4R，NPY6R，NPY8R，メラノコルチン系では，MSHをコードする POMCおよびMC1R，MCH 系では MCH および MCHR2のcDNA部分塩基配列が同定された．また，TRH系においては，TRHのcDNA翻訳領域全長とTRHR1，TRHR2，TRHR3のcDNA部分塩基配列が同定された．グレリン
系では，GHSR の cDNA 部分塩基配列が同定された．
トラフグでは，脳にNPY，NPY4R，NPY8AR，NPY8BR，POMC，MCH，TRH，TRHR1，TRHR2，TRHR3，血管嚢にMCHR2，下垂体にHCRTR2，GHSR，NPY，NPY4R，NPY8AR，NPY8BR，POMC，MC1R，MCH，MCHR1，
MCHR2，TRH，TRHR1，TRHR2，TRHR3，精巣に POMC，MCHR1，TRHR1，TRHR2，TRHR3の発現が確認された．
3.2.絶食／再給餌を行ったアユの甲状腺ホルモン濃度および摂食調節神経ペプチドおよび受容体
遺伝子群の発現解析
T4 および T3 の血中濃度は，初日の給餌前，給餌 2 時間後および 4時間後に有意な変動を示さなかった（2ANOVA，P >0.05）．絶食1週間後の再給餌の際にも有意な変動を示さなかった（1ANOVA，P >0.05）．
４．考察
今後は，本研究で同定された塩基配列を活用して，絶食／再給餌を行った際のアユ脳における摂食調節神経ペプチドおよび受容体遺伝子群の発現量解析をリアルタイムPCRにより行う予定である．また，予測された摂食調節神経ペプチドの投与実験を行い，摂食行動の調節や成長に関与するかどうか明らかにする．さらに，地域の特産品開発の対象となっている養殖魚（ナマズ

Silurus asotus およびホンモロコ Gnathopogon caerulescens ）を対象とした研究も進める．マツカワなどカレイの仲間においては，背景色を白色または黒色に変えた水槽で飼育すると，摂食調節
神経ペプチドであるMSHとMCHの分泌量が変化し，成長に影響を与えることが報告されている．そこ
で，背景色を変えた水槽で飼育し，成長に与える影響を調べるとともに，摂食調節神経ペプチドおよび受容体の mRNA 量に変化があるかどうかを調べ，新規養魚技術の開発につなげる．
５．結言
本研究の成果の一部は，2017年5月22-24日に仙台市で開催された. NGS現場の会第五回研究会，2017年11月17-19日に奈良市で開催された第42回日本比較内分泌学会大会にて，ポスター発表した．魚類の摂食調節神経ペプチドおよび受容体の機能解析に関する研究をさらに進め，新規養魚技術の開発につなげたい．

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平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

イヌ凍結融解精子の質的向上を目指した新規凍結希釈液の開発
竹内絢香（M2）
Ayaka Takeuchi（M2）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma168120@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）長尾慶和（教授）Yoshikazu Nagao (Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ynagao@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
人工繁殖技術を利用して優れた遺伝資質を有するイヌを効率的に繁殖させる取り組みが近年進められてきた．凍結精液を用いた人工授精は，雄側からの改良を可能とする効果的な人工繁殖技術である．ウシにおいては既に実用化され，育種改良に大きな効果を上げてきたが，イヌにおいては精子の凍結融解後の質の低下が著しいため，実用化には多くの課題が残されている．凍結
希釈液組成は，凍結融解精子の質に大きく影響する要因の一つである．中でも糖類は，凍害保護
物質および融解後の精子のエネルギー源として働く主要な役割を担う．そこで本研究では，イヌ
凍結融解精子の質の向上を目指して，凍結希釈液における糖組成に着目して実験を行った．実験
1では，糖組成により大きく変動する希釈液の至適浸透圧について検討した．実験 2では，3種類の糖類に着目し，希釈液に添加する糖の組合せについて検討した．
２．実験【実験 1】盲導犬繁殖犬の Labrador Retriever 種の雄イヌ 3 頭（1-6 歳）から精液を採取した．新鮮精液の評価後，実験区ごとに精液を希釈および凍結保存した．糖類無添加の凍結希釈液の浸透圧を，塩化ナトリウムを用いて 180，230，280，330 および 380mOsm/kgに調整した．凍結
精液を融解し，融解 0，3，6，12 および 24時間後の活性+++率および生存指数を観察により，融解 0時間後の先体保有率をヘキストCTC二重染色により評価した．フローサイトメーター（FCM）
を用いて，融解 12時間後における精子ミトコンドリア(MT）活性をJC1染色により評価した．
【実験 2】盲導犬繁殖犬の Labrador Retriever 種の雄イヌ 4 頭（1-6 歳）から精液を採取した．新鮮精液の評価後，実験区ごとに精液を希釈および凍結保存した．フルクトース（F），ラクトース（L）およびラフィノース(R）を用いて，無添加，FL，FR，LR および FLR をそれぞれ添加した．実験1より希釈液の浸透圧は330 mOsm/kgに調整した．すなわち，2種添加区は各60mM，3
種添加区は各40mMを添加した．凍結精液を融解し，融解0，3，6，12，24および36時間後の活性+++率および生存指数，融解0時間後の先体保有率を評価した．FCMを用いて，融解24時間後におけるMT活性ならびに融解 0，12，24および36時間後における生存率を SYBR14-PI二重染色により評価した．さらに実験2の結果より，浸透圧を330mOsm/kg，FRを糖組成とする凍結希釈液を用いた
凍結融解精液を供試して経子宮頸管的人工授精（Transcervical Insemination:TCI）を行うこと
により，凍結融解精子の受精，受胎および発生能を評価した．

208

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．結果と考察【実験 1】浸透圧330区における活性+++率および生存指数が，180区と比較して融解3から12時
間後にかけて有意に高く（P＜0.05），また全ての時間および全ての実験区間において最も高い値を示した．以上より，凍結希釈液の浸透圧を330mOsm/kgに設定することで，凍結融解精子の長時間に及ぶ運動性および生存性を向上させることが示された．ウシ精液の浸透圧は280mOsm/kg1)
である一方，イヌ精液は 315mOsm/kg 前後2) と種差がある．凍結希釈液の浸透圧は，精子の運動性や生存性に影響することが知られており3)，凍結希釈液の浸透圧をイヌ精液の浸透圧に近づけることで，凍結融解過程における浸透圧ストレスを軽減し，融解後の精子の運動性および生存性が向上することが示唆された．
【実験 2】活性+++率について，FR区では融解 6から 24時間後にかけて，FL区では融解 6および24時間後において，無添加区と比較して有意に高かった(P＜0.05)．また全ての時間および全ての実験区間について，FR区あるいは FL区において最も高かった．生存指数については，融解6および 24時間後において，無添加区と比較してFR区において有意に高く(P＜0.05)，全ての時間および実験区間についてFR区において最も高かった．以上より，凍結希釈液に Fおよび Rを組合せて添加することで，凍結融解精子の長時間に及ぶ運動性および生存性が向上することが示された．イヌ精子の代謝において Fはグルコースよりも効果が大きく，精子の運動性を向上させると言われている4)．また，Lおよび Rは細胞膜非透過性であり，ウシ精子凍結保存において分子量の大きい Rがより効果が高いと報告されている3 ) ことから，エネルギー源としての Fに併せて，細胞外で働く凍害保護物質としてRを添加することが有効である可能性が示唆された．
TCIについては，残念ながら受胎を確認することはできなかった．
４．結言
イヌ凍結希釈液の至適浸透圧は 330mOsm/kgであり，各 60mM のフルクトースおよびラフィ
ノースを添加した希釈液を用いることで，凍結融解精子の長時間に及ぶ運動性および生存性が向上することが示唆された．本研究結果に基づいた新規凍結希釈液を利用したTCIの例数を重ねることにより，盲導犬等の育種改良に貢献できると期待される．
謝辞
本研究を進めるにあたり，多大なる御協力をいただきました共同研究先である，東日本盲導犬協会事業部長 菅根尚子氏，事業部 長谷川真弓氏ならびに職員の皆さまに深く感謝申し上げます．
参考文献
1）社団法人 日本家畜人工授精師協会. 家畜人工授精講習会テキスト（家畜人工授精編）. 20102）Rota et al., Theriogenology. 1995; 44(6): 885-900.
3）飯田勲, 西川義正. 哺乳動物の精子. 1972.
4）Rigau et al., Reproduction. 2002; 123(4): 579-91.

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アリ類の繁殖を制御する分子機構の解明
荒木鞠那（M1）
Marina ARAKI（M1）宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178105@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 宮川一志（准教授）
Hitoshi MIYAKAWA (Associate Professor)
宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センター h-miya@cc.utsunomiya-u.ac.

１．緒言
集団内に不妊の階級（カースト）を持つ真社会性昆虫は，地球上に現存する昆虫の半数以上を占め，自然環境・生物多様性へ与える影響は非常に大きい．その中でも膜翅目昆虫であるアリ類は最も身近な昆虫と言えるが，家屋内へ侵入することから不快害虫として認識されており，繁殖能力が高いゆえ侵略的外来種に特定される種も数多く存在する．さらには農業害虫であるアブラムシとの共生関係を築くことで(1)，間接的に農作物に被害を与えるなど，我々の生活に対する悪影響が問題視されている．アリ類の駆除においては既に殺蟻剤が市販されてはいるが，女王アリを殺虫しない限りコロニーは存続するため一時的な駆除に過ぎず根絶は困難である．そのため，何らかの手段で女王アリによる繁殖を阻害することが根本的な解決のために要求される．しかしながら，アリ類の繁殖を制御する分子機構は未だ不明である．
今回研究対象として使用するアミメアリ Pristomyrmex punctatus は，一般的なアリのコロニー（女王アリ・雄アリ・働きアリと呼ばれるワーカー（全て雌）から構成）とは異なり，カーストが存在せず遺伝的に同一なワーカーのみでコロニーを構成するため，そのワーカー内で労働個体と繁殖個体が存在（繁殖分業）するという極めて単純な社会性を持
つ膜翅目昆虫である(2)．本研究ではサンプル採集が大学構内で可能であり，飼育も比較的容易であるアミメアリを用いて，繁殖個体と労働個体の違いを規定する分子制御機構を解明することで，将来的に新規のアリ防除技術開発に活かすための基礎的知見を得ることを目的とする．
２．実験
本種は外部形態から繁殖状態を判断できないが，我々のこれまでの研究により卵巣の発達に伴 って発現する遺伝子Vitellogenin1 (VTG1)の発現を解析することで個体の繁殖状態を判定する手法を確立している．この手法を利用し本研究では，本種の繁殖を制御する
分子機構を解明するために以下の実験を行った．
実験１：RNA-seq により本種における遺伝子配列情報を網羅的に取得した．
実験２：実験１で取得した配列情報を用いて，VTG1 の発現（繁殖状態）と関連した発現変化を見せる遺伝子をリアルタイム PCR により探索した．

210

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．結果と考察
実験１より，44,197,364リードのシーケンスを獲得し，その後,denovoアセンブルによって37,921個の遺伝子配列を構築した．取得した配列情報から昆虫類で繁殖の制御に関わることが知られている遺伝子を選抜し，実験２の遺伝子発現解析を行った．その結果，VTG1と強い負の相関を示す遺伝子Kr-h1を見出した(p=0.0087)．Kr−h1は，昆虫において繁殖・脱皮・変態など様々な機能に関与するホルモンである幼若ホルモン(Juvenile hormone: JH）の存在下で発現上昇するJH応答遺伝子である．そのためこの結果から，卵巣の発達していない個体は体内JH濃度が高いことが示唆された．また，VTG1と遺伝子重複により獲得されたパラログであるVTG2の発現量の間にも負の相関が見られた(p= 0.0341)．VTG2は卵巣発達に関与するVTG1とは全く異なる機能で繁殖分業の制御に関わっているのかもしれない．

４．結言
本研究において，アミメアリの繁殖制御にはJHシグナル経路が関与していることが示唆された．そのため，体内JH濃度が低下することで卵巣発達が促進される可能性があると考えられる．今後はJHの関与を明確にすべく，薬剤塗布実験を成虫に行うことによって，VTG1の発現が抑制されるかも併せて調べる必要がある．また，いくつかの候補遺伝子について
RNAiやゲノム編集などの技術を活用することで，それらが繁殖制御に果たす機能を解析する．
謝辞
飼育実験は，宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センターの宮川（岡本）美里博士の指導のもと行った．また，専門的知識や技術力を必要とする次世代シーケンサーを利用したRNA-seq解析では，宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センターの鈴木智大准教授の協力を得て行った．
参考文献1 ） John F. Addicott (1979) A multispecies aphid–ant association: density dependence andspecies-specific effects. Canadian Journal of Zoology 57(3), 558-569.
2）Kazuki Tsuji(1990) Reproductive division of labour related to age in the Japanese queenless
ant, Pristomyrmex pungens. Animal Behaviour 39, 843-849.

211

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

シンセティックジェットによる境界層能動制御メカニズムの解明
橋本悠汰（M1）
Yuta Hashimoto（M1）
宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 mt176140@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）長谷川裕晃（教授）Hiroaki Hasegawa (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 hhasegaw@cc.utsunomiya-u.ac.jp
1. 緒言
流れの剥離は，航空機の失速や自動車の抗力増大による燃費の低下を招くなど工学的に好ましくない現象である．そのため，流れの剥離を抑制することが非常に重要である．その流れの剥離を能動的に制御する方法としてシンセティックジェット(1)がある．シンセティックジェ
ット発生装置にはスピーカーや圧電振動板を用い，キャビティ下面に配置した板や膜を振動させることにより，流体の吹出し・吸込みを行う．その際に周期的な撹乱を流れに与えることで，剥離の制御を行うことが可能である．
シンセティックジェットは，吹出す際のパラメータが多岐 (周波数，流速，入力波形，
デューティ比など)にわたり，発生する渦輪が流れ場に複雑に干渉するため，剥離を抑制する
際の明確なメカニズムは，はっきりとわかっていない．そこで，本研究ではシンセティック
ジェットで剥離が抑制されるメカニズムを解明するための可視化実験を行った．
2. 実験
本実験で使用するシンセティックジェット発生装置の概略図を図1に示す．スピーカー上部に
厚さ0.1mmのアルミニウム板を貼り付け，スピーカーの振動によるキャビティ内部の体積変化によって，シンセティックジェットの吹出しを行う．キャビティの大きさは，50mm×150mm×20mm
であり，吹出し口深さは8mmである．スピーカーには，ファンクションジェネレータにより周波数fを調整し，矩形波交流電圧を印加した．吹出し口の直径が D=2mmの円形の吹出し口を 5個用
い，それぞれのスパン方向距離は z/D = 7.5である．

Fig. 1.Schematic of synthetic jets

Fig. 2.Configuration of test section212平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

流れ場の様子を調査するために可視化を行った．可視化実験の実験装置を図2に示す．x-y
断面にレーザーシートを鏡で反射することで入射し，主流中にスモークを注入しハイスピード
カメラを用いて可視化を行った．本実験では，後方ステップ流れを有する流路で流れに剥離を発生させ，その後方で剥離制御を行った．剥離制御効果の評価は，制御・非制御時の再付
着距離を比較することで行った．
3. 結果と考察
主流に吹出した際の渦輪の挙動は，無次元ストロークに関連している(2)．そこで，無次元ストロークの違いによる渦輪のふるまいを調査した．結果を図 3 に示す．図3(a)，(b)の無次
元ストローク L = u/fD(u はジェット流速)はそれぞれ 25，7.5であり，黄色の破線は境界層を示したものである．図3(a)では渦輪は，吹出された直後に境界層外縁付近で変形し低い位置で崩壊している．これに対して，図3(b)では渦輪は境界層を突き抜け高い位置に存在する．
本実験では，ステップ端で発生した速度せん断層への適用という観点から，渦輪の崩壊が遅い
条件を選択した．また，周波数 f = 100 Hz，無次元ストローク L = 10，ジェット流速と主流速Uとの比である VR = u/U = 1.0で実験を行った．可視化結果を図4に示す．非制御では，流れがステップ端から完全に剥離している様子がわかる．シンセティックジェットを駆動することで剥離流れが再付着するまでの距離を短くし，剥離を抑制することが可能である．

(a) L = 25(a) no control(b) L = 7.5(b)flow control

Fig. 4.Flow visualization(L = 10，VR = 1.0，Re = 2610)

Fig. 3.Synthetic jet into a cross flow
(VR = 1.5，Re = 2610)

参考文献
1) Ari Glezer and Michael Amitay, “SYNTHETIC JETS”, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol.
34, pp.503-529, 2002.
2) Sau, R. and Mahesh, K., Dynamics and Mixing of Vortex Rings in Crossflow, J. Fluid Mech. (2008),
Vol. 604, pp. 168-174

213平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

Ru担持Mg複合酸化物触媒を用いたアンモニア分解による水素製造
渡部健太（M2）
Kenta Watanabe (M2)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt166345@cc.utsunomiya-u.ac.jp
指導教員

古澤毅（准教授）

Takeshi Furusawa (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 furusawa@cc.utsunomiya-u.ac.jp

1．緒言
新エネルギーとして注目されている「水素エネルギー」ではあるが，貯蔵・輸送が困難であるため，エネルギーキャリアの概念が提唱されている．当研究室では，水素キャリアとして期待されるアンモニアから水素を製造する際に用いるアンモニア分解触媒の開発を行ってきた．
本研究では Ru/MgO触媒について，触媒構造(表面積,Ru粒子径,構造など)がアンモニア分解特性へ与える影響を検討しながら，Ru/MgO 触媒の欠点を改善すべく，新たにMg-Al複合酸化物を調製し，同複合酸化物を担体とするRu触媒のアンモニア分解特性を検証することとした．
2．実験
2.1 担体および触媒の調製$ 0J$O」ྜ㓟໬≀ᢸయࡢㄪ〇ࠉ◪㓟࣐ࢢࢿࢩ࣒࢘භỈ࿴≀࡜◪㓟࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘஑Ỉ࿴≀ࢆ௵ពࡢẚ⋡࡛⣧Ỉ࡟⁐ゎ࣭ΰྜࡉࡏ⁐ᾮ$ࢆㄪ〇ࡋࡓ㸬ḟ࡟㸪Ⅳ㓟ࢼࢺ࣒ࣜ࢘ࢆ⣧Ỉ࡟⁐ゎࡉࡏ⁐ᾮ%ࢆㄪ〇ࡋࡓ㸬⁐ᾮ$ࢆ⁐ᾮ%࡟ᨩᢾࡋ࡞ࡀࡽ⁲ୗࡋ㸪⁲ୗ୰ࡣS+ ࡟࡞ࡿࡼ࠺࡟1D2+ࢆ⏝࠸࡚ㄪᩚࡋࡓ㸬඲࡚⁲ୗᚋ㸪ỿẊ≀ࢆℐྲྀࡋỈ࡛Ὑίࡋࡓᚋ࡟㸪Υ୍࡛ᬌ஝⇱ࡉࡏ㸪↝ᡂ ΥK ࡋ0J$O」ྜ㓟໬≀ᢸయࢆᚓࡓ㸬% ᾮ┦㑏ඖἲ࡟ࡼࡿ5X0J2ゐ፹࠾ࡼࡧ5X0J$Oゐ፹ࡢㄪ〇
まず，担体の乾燥 (110℃，一晩)と Ru 前駆体溶液の調製を行った．次に，乾燥させた担体にRu 前駆体溶液を加え，常温常圧にて1 h攪拌した．ここに，NaBH4/(超純水+エタノール)混合溶
液を加えて 2 h還元を進行させた後，超純水 100mLを加えて 50℃に加熱しながら 2h攪拌した．
続いて，吸引ろ過によって触媒を回収し，50℃の超純水で十分に洗浄した．最後に 110 ℃で一晩乾燥させて触媒を得た．触媒は Ru/担体と表記し，例えば，Mg:Al 比(2:1)の触媒はRu/
Mg-Al(2:1)と表す．
2.2 アンモニア分解反応試験
アンモニア分解反応試験は固定床流通式反応装置を用いた．0.3gの触媒に100%アンモニア反応ガスを 10mL/min[GHSV=2000mL-NH3/h・g-cat]で流通させ，反応温度400℃で5時間アンモニア214

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分解反応を行った．15分おきに GC-TCDで反応後ガスを分析し，アンモニア分解率を算出した．
また，通常前処理として，Ar処理[500℃,1h]→H2 還元処理[450℃, 2h]を行った．
3．結果と考察
図1にRu/MgO触媒およびRu/Mg-Al触媒のアン
モニア分解反応試験結果を示す．アンモニア
分解活性の序列は，Ru/Mg-Al(1:2)触媒 ≒Ru/
Mg-Al(2:1)触媒(95%)>Ru/MgO 触媒(85%)とな
りRu/MgO触媒の欠点である水酸化物形成を抑制したRu/Mg-Al複合酸化物触媒が高いアンモニア分解活性を示した．そこで，Ru/MgO触媒
より高いアンモニア分解活性を示したRu/MgAl(1:2)触媒とRu/Mg-Al(2:1)触媒について詳
細に考察することにした．図2にH2 還元処理後

図 1 各触媒のアンモニア分解反応試験結果のRu/MgO触媒，Ru/Mg-Al(1:2)触媒およびRu/
Mg-Al(2:1)触媒のTEM観察結果を示す．TEM観察結果より算出したRu/Mg-Al(1:2)触媒のRu平均粒
子径(3.2nm)は，Ru/MgO触媒のRu平均粒子径(11.5nm)よりも小さい結果となった．また，TEM像より担体はMg-Al 複合酸化物として存在しており，同複合酸化物上にRu粒子が高分散に担持されていた．これらの結果よりRu/Mg-Al(1:2)触媒がRu/MgO触媒よりも高活性だったのは，Ru 粒子径を小さく制御できたためと考察した。
また，Ru/Mg-Al(2:1)触媒においてもTEM観察結果より算出したRu平均粒子径は4.9nmでありRu/
MgO触媒におけるRu平均粒子径よりも小さかった．さらに担体であるMgOとMg-Al複合酸化物の双方に高分散に担持されており，触媒表面を十分利用して反応を促進しているため，Ru/MgO触媒よりも高いアンモニア分解活性を示したと考えた．

(a)

(c)

(b)

Ru 平均粒子径：11.5 nm

図2

Ru 平均粒子径：3.2 nm

Ru 平均粒子径：4.9 nm

H2還元後の各触媒のTEM観察結果(a)Ru/MgO, (b)Ru/Mg-Al(1:2),(c)Ru/Mg-Al(2:1)

4．結言
Ru/MgO触媒の欠点である水酸化物形成を抑制するためにRu/Mg-Al複合酸化物触媒を調製した．Ru/Mg-Al触媒はRu/MgO触媒よりも高いアンモニア分解特性を示し，その要因はRu粒子が高分散に担持されているかつ粒子径が小さく制御されているためと考察した．

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単分子膜鋳型を利用したウエットエッチングによる表面微細加工技術の開発
枝 真住（M2）
Masumi EDA（M2）宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt166308@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 飯村 兼一（准教授）
Ken-ichi IIMURA（Associate Professor）
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 emlak@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
界面における分子の自己組織化は，低コスト・低エネルギーで微細な表面構造を構築するできるため注目を集めている．これまで申請者は，化学吸着相と物理吸着相からなるミクロ
相分離単分子膜を固体基板上に移行した後，物理吸着相を除去した領域に，水素結合性末端基を有する有機シラン化合物の表面ゾルゲル反応によりシリカ前駆体ゲルが垂直方向に成長する現象を利用した表面ナノ構造体（VGS：Vertically Grown Structure）の形成技術の開発と応用に関する研究を進めてきた．このVGSは，水素結合や van der Waals 力，部分的なシロキサン結合から成るシリカ前駆体であるが，加熱処理を行うことでシリカ（SiO2）となる．一方，アルカリ性溶液によるシリコンエッチングはSi結晶面のエッチング速度の差から異方的なエッチング表面を得ることが可能である．そこで本研究では，同じミクロ相分離膜を利用するが，表面に位置選択的に物質を積み上げるのではなく，表面を位置選択的にウエットエッチングにより削ることによる表面ナノ構造体の形成技術の開発を目指した．
２．実験
ミクロ相分離構造を有する混合単分子膜は，アラキジン酸（C20）/部分フッ素化トリエト
キシシラン（FDTES）(1:1）混合溶液を、Langmuirトラフに満たした下相水（pH 2.0）上に展開することによって作製した．固体基板としては清浄なシリコンウエハを用い，単分子膜の移行はスクーピングアップ法により行った．ミクロ相分離膜からエタノール洗浄により物理吸着相（C20 相）を除去した後の試料を，水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）水溶液に浸漬することでエ ッチングを行った．しかし後述するように、単分子膜のみでは位置
選択的なエッチングは困難であったことから、VGS表面を利用したエッチングを試みた．すなわち，水を飽和させたトルエンを溶媒として調製した 30 mM 3-アミノプロピルトリエト
キシシラン（APTES）溶液に浸漬し，35℃で数日間反応させることで VGSを形成した後，300℃で2時間加熱することでシリカとした表面に対して、TMAH水溶液に浸漬することでエッチングを行った．

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３．結果と考察
３－１．相分離単分子膜マスクエッチング
反応温度 40，60，80℃とし，それぞれ反応時間 30，60 分で 25wt% TMAH溶液によりエッ
チングを行った．しかし，どの条件においても表面が全体的にエッチングされた．これは，TMAHはSiと比べるとエッチング速度は遅いもののマスクとなるSiO2もエッチングしてしまうことから厚さ数nmである単分子膜マスクでは，TMAHを膜内に侵入させないほどの耐性がなかったことによると考えられる．
３－２．シリカ VGS マスクエッチング
３－１と同様の実験を，シリカVGS（厚さ約 35 nm）を用いて行った．反応温度40℃では，エッチング反応は進行せずに反応前のシリカ VGS と同じ円柱形状と高さを示した．一方，80℃ではエッチング反応の進行が速く，マスクとなるシリカVGSもエ ッチングされてしまった．反応温度60℃，反応時間30分においてのみ
高さ約800nmの構造体を得ることができた．この結果から反応温
度を60℃，反応時間を30分に固定して，TMAH溶液濃度を5，15wt%
についても行ったところ同様に数百nmの構造体を形成した．しかし，基板と垂直方向のエッチングのみならず構造体の側面のエッチングも進んだことにより，シリカVGSの円柱径よりも小さくなってしまった（Fig.1 (a)）．そこで添加剤として
isopropanolIPA）をTMAH溶液に1/6v/v）加えてエッチングを行った．IPAを添加することによりエッチング反応速度が減少し，シFig.1 シリカVGSをマスクとして用いたエッチング後の基板のSEMイメージ：(a)5wt%
TMAH 溶液，(b)5wt%TMAH+1/6(v/v) IPA溶液（反応温度 60℃，反応時間30分）．

リカ VGSの円柱径を維持したまま300nmを超える構造体を形成した（Fig. 1(b)）．

この現象を考察するために接触角測定を行った．ここでは，フッ酸により自然酸化膜を除去したシリコンウエハ上にエッチング溶液を滴下することにより接触角を測定した．TMAH溶液のみよりもIPAを添加した方が，接触角が減少した．これは，IPAを加えることにより，
TMAHよりも優先的にIPAが基板表面と液滴表面に吸着し，エッチング溶液のシリコンウエハ
表面への濡れ性が向上しているためであると解釈できる．したがって，IPAの吸着層がエッチング反応を妨げることにより，反応速度の減少が引き起こされたものと考えられる．
４．結言
相分離単分子膜およびシリカVGSをマスクとしてウエットエッチングによる表面微細加工を行った．相分離単分子膜をマスクとした場合では位置選択的なエッチングはされなかったが，シリカVGSをマスクとした場合では，数百nmの構造体を形成させることができた．さらにIPAを加えることによって，エッチング反応速度は減少したものの円柱形を維持したままの構造体を形成することに成功した．

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光合成を効率的に行う作物の作出を目指した葉緑体定位運動に関与する新規遺伝子の同定
今野 涼太（M1）
Ryota Konno（M1）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178119@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 児玉豊（准教授）

Yutaka Kodama (Associate Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科生産生産科学専攻 kodama@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
本研究では、効率的に光合成を行う作物の作出を目標として実験を行った。植物の葉緑体は,光合成を最適化するために弱光に集まる集合反応や,光障害を避けるために強光から逃避する逃避反応を起こす.さらに,コケやシダなどの一部の植物においては,弱光下で低温に晒されると光から逃げる寒冷反応が報告されている(Kodama et al.2008,Ogasawara et al.2013).これらの現象は,葉緑体定位運動と呼ばれており,植物の光合成の向上に非常に重要であることがわかっている.この葉緑体定位運動に関与する遺伝子を改変し,効率的に光合成を行う作物を開発すれ
ば,食料生産量の増加が期待できる.
本研究では,効率的に光合成を行う作物の作出を目指し,葉緑体定位運動を制御する新規遺伝子を同定することを試みた.
２．理論
葉緑体定位運動は,青色光受容体フォトトロピン（phot）を介して制御されることが知られているが,葉緑体定位運動の制御機構とphotを直接結びつける因子は同定されていない.Photを介した制御機構の解明には,photに相互作用して働くタンパク質の同定が必要と考えられている.
児玉研究室では,最近,52種類の新たな phot相互作用候補タンパク質が発見した.そこで,ゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9を用いて,候補タンパク質をコードする遺伝子を破壊した変異体ゼニ
ゴケを作出し,その変異体ゼニゴケの葉緑体定位運動を解析した.
３．実験
CRISPR/Cas9によって,候補遺伝子に変異が導入されたか否かを確認するために,変異体のゲノ
ムDNAを抽出し,シークエンス解析を行った.候補遺伝子が葉緑体定位運動の制御に関与しているか否かを調べるため,作出した変異体の葉緑体定位運動を観察した.
４．結果と考察
作出した変異体のゲノムDNAを抽出し,シークエンス解析を行なった結果,候補遺伝子に変異が導入されていることを確認した.変異体ゼニゴケの葉緑体定位運動を観察すると,遺伝子A変異体218

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では寒冷反応が消失していることを確認した.この結果から,遺伝子Aは葉緑体定位運動の制御に関与していることが示唆される.現在は,遺伝子A変異体における葉緑体定位運動のさらなる解析を行っている.
遺伝子 A 変異体

野生型
青色光
22℃ 1時間照射青色光
5℃ 24時間照射青色光
22℃ 1時間射青色光5℃ 24時間照射40µm

図

野生型と遺伝子 A変異体における寒冷反応の比較.野生型と比較して,遺伝子 A変異体では

低温下で青色光を 24 時間照射しても,寒冷反応が確認されなかった.
５．結言
本研究において,CRISPR/Cas9 を用いて,候補遺伝子に変異を導入することができた.また,作出した遺伝子 A変異体では寒冷反応が消失していることも確認した.今後は,遺伝子 A変異体についてさらなる解析を行い,農作物に応用することを検討する.
謝辞
田中裕之 博士（宇都宮大学地域共生研究開発センター）には本研究の実験に関して,アドバ
イスをいただきました.感謝申し上げます.
参考文献
1）Kodama et al. (2008) Low temperature-induced chloroplast relocation mediated by a blue light
receptor, phototropin 2, in fern gametophytes. J Plant Res, 121:441-448.
2) Ogasawara et al. (2013) Cold-induced organelle relocation in liverwort Marchantia polymorpha L.
Plant Cell Environ, 36: 1520-1528.

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次世代シーケンサーを用いた深海魚の網羅的遺伝子解析による新規有用遺伝子の探索
飯塚 みなみ（M１）Minami IIZUKA（M１）宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178106@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）飯郷 雅之（教授）Masayuki IIGO (Professor)
宇都宮大学大学農学部 iigo@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
地球上の水域うち，生物生息圏を体積で比べると，陸上が 0.5%で海洋が 99.5％である．海洋の中でも，深海は水深 200mより深い水域のことを指し，海洋の 95%程度を占めている．よって，深海は生物生息圏の中で最大の領域を占めているといえる．地球上の限りある資源を有効活用し，持続可能な開発を進めるためには，深海に生息する魚類の生理生態を解明し，新規有用物質を探索することが大きな手掛かりとなる．
深海魚は，高水圧，低水温，低酸素濃度である上に，光のほとんど届かない極限環境に生息しているため，独自の進化を遂げ，浅海の魚類からかけ離れた特異な形態，生理，生態を示す種も存在する．そこで本研究においては，深海魚と浅海に生息する魚を比較するため，深海魚としてはヒレタカフジクジラ（Etmopterus molleri；軟骨魚綱ツノザメ目カラスザメ科），浅海性の種としてドチザメ（Triakis scyllium；軟骨魚綱メジロザメ目ドチザメ科）を対象として，次世代シーケンサーを用いた網羅的遺伝子解析により新規有用遺伝子の探索を試みた．新規有用遺伝子としては，近年注目を集めているオプトジェネティクスで利用可能な光受容体遺伝子や，脂質代謝に関わる遺伝子群を対象とした．さらに，光受容体で受容された情報は情報伝達
経路を介して概日リズムの同調を行っていることから，時計遺伝子及びメラトニン関連遺伝
子群も探索した．
２．実験
試料
神奈川県立海洋科学高等学校の協力の下，相模湾にて 2015 年 10 月26-27日に釣獲されたヒレタカフジクジラ1尾を用いた．また，2017年10月2日に城ヶ島漁業協同組合から購入したドチザメ2尾を用いた．
次世代シーケンサーを用いた mRNA-seq
ヒレタカフジクジラの網膜，松果体，嗅上皮からtotal RNA抽出を行った．Sure SelectStrand Specific RNA Library Preparation Kit を用いてmRNA-seq用ライブラリーを作成した．次世代シーケンサーMiSeqにより301bp×2のペアエンドシーケンスを行った．Genomics
Workbench 9.5.2を用いてアダプター配列をトリミングの後，de novoアセンブルを行った．
アセンブルされたコンティグをデータベース化し，NCBIデータベースに登録された配列を用いたBLAST検索により，光受容体遺伝子群，時計遺伝子群，メラトニン関連遺伝子群の同定を
試みた．

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３．結果アセンブルの結果，1 尾のヒレタカフジクジラの網膜，松果体，嗅上皮よりそれぞれ 63,756 本(合計約30Mbp)，82,276本(合計約41Mbp)，7,915本(合計約2Mbp)のコンティグが得られた．BLAST検索により，光受容体遺伝子群として，網膜と松果体からRHOのcDNA翻訳領域の全長，松果体からOPN3の部分塩基配列が同定された．時計遺伝子群として，網膜からRORBとNR1D2のcDNA翻訳領域全長とCLOCK，ARNTL，PER2，CRY2，BHLHE40，BHLHE41，RORA，NFIL3，CSNK1D，CSNK1Eの部分塩基配列，松果体からCSNK1D，CSNK1EのcDNA翻訳領域全長とCLOCK，ARNTL，CRY1，CRY2，BHLHE41，HLF，NR1D2のcDNA 部分塩基配列，嗅上皮からCSNK1EのcDNA 部分塩基配列が同定された．メラトニン関連遺伝子群としは，網膜と松果体よりTPH1，DDC，AANATのcDNA翻訳領域全長とメラトニン受容体MTNR1Aの部分塩
基配列が同定された．
４．考察
網膜，松果体の双方に光受容体遺伝子群の発現が確認されたことから，ヒレタカフジクジラ
も，網膜に加えて松果体も光受容能を持つと考えられる．新たな光受容器官の候補である血管嚢を対象とした mRNA-seq を行うことで，血管嚢の光受容能の有無についても検討し，新規光受容体遺伝子の探索を行いたい．光受容体遺伝子群である OPN3 は，ヒトも含めた脊椎動物のゲノム上に存在するが，機能がわかっていない光受容体遺伝子である．そのため，今回の結果
が機能の解明に繋がると期待される．同定した光受容体遺伝子がイオンチャンネルを制御するのであれば，光照射により神経活動を制御するオプトジェネティクスに利用できる可能性がある．
時計遺伝子群とメラトニン合成酵素遺伝子群（TPH1，DDC，AANAT）の発現が網膜と松果体で確認されたことから，体内時計の出力系としてメラトニン合成系が使われている可能性がある．発現が確認できなかったもうひとつのメラトニン合成酵素遺伝子 ASMT がこれらの器官に発現しているか確認する必要がある．メラトニン合成・分泌のサーカディアンリズムの有無を検証する必要もある．メラトニン受容体遺伝子MTNR1B，MEL1Cは確認できなかったため，同定を進めたい．
５．結言
本研究成果は，2017年5月22-24日に開催された NGS 現場の会第五回研究会，2017年10月
28-29日に開催された第24回日本時間生物学会学術大会にて，ポスター発表を行った．今後，深海魚及び浅海魚の肝臓を対象にして，mRNA-seq，LC-MS分析，UPLC分析等により，脂質代謝に関わる遺伝子群の同定，脂質の同定及び定量を行い，得られたデータを統合すること
で，深海魚に特異的な脂質代謝酵素の探索を行いたい．
謝辞
試料採集にあたりお世話になった，神奈川県立海洋科学高等学校，城ヶ島漁業協同組合，宇都宮大学農学部中島克彰様に感謝申し上げます．

221平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

セロウロン酸分解菌のゲノム解析および分解機構の解明
菊池雅子（M1）
Masako KIKUCHI（M1）宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178115@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）羽生直人（教授）Naoto HABU (Professor)
宇都宮大学農学部応用生命化学科 habu@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
セルロースは木材の主成分であり，天然に最も多く存在する生物資源である．セルロースに様々な化学修飾を施すことで，材料として幅広い機能性を持たせる研究が行われてきた．
再生セルロースに TEMPO (2,2,6,6,-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical)触媒酸化を適用すると，水溶性のセロウロン酸(β-1,4-ポリグルクロン酸)が得られる．セロウロン酸は半合成的に得られる多糖であるにもかかわらず，天然多糖と同程度の高い生分解性を有する．
土壌から単離・同定されたグラム陰性細菌である Brevundimonas sp.SH203株(以下 SH203
株)はセロウロン酸分解能を有することが報告されている．本菌株はエンド型およびエキソ
型の分解モードの異なる2つのセロウロン酸リアーゼ(cellouronate lyase-I(CUL-I)およびCUL-II)を産生し，これらにより相乗的にセロウロン酸を分解することが明らかにされた 1),
2)．これらの酵素は精製され特性が解析されたものの，構造に関する情報は不明であり，遺伝子のクローニングも行われていない．
本研究では，これらのリアーゼによるセロウロン酸分解機構の更なる解明を目指し，セロ
ウロン酸分解菌であるSH203株のゲノム解析およびCUL-Iのアミノ酸配列の同定を行い，多糖リアーゼ(PL)ファミリーに関する知見を得た．また，本酵素の解析を進めるために，大腸菌を用いた異種発現を行った．
２．実験(1) SH203 株のゲノム解析
SH203株をLB培地で2日間，30℃で培養した．DNAを抽出し，次世代シーケンサー(Miseq)を使用して301×2 bpのペアエンドシーケンスを行った．取得したリードのフィルタリング後(Quality score<15)，SPAdesを用いたDe novoアセンブル，Prokkaを用いた遺伝子抽出・ア
ノテ ーションを行った．
(2) CUL-I のアミノ酸配列の同定
SH203株を0.5%(w/v)セロウロン酸液体培地で4日間，30℃で培養した．回収した菌体から調製した無細胞抽出液を各種カラムクロマトグラフィーに供し酵素精製を行った．SDS-PAGE
で約40kDa付近に認められた精製CUL-Iのバンドをトリプシン消化後LC-MS/MS に供し，ゲノ
ム解析によって得られたアミノ酸配列をデータベースとしてPEAKS解析することでCUL-Iのア
ミノ酸配列を同定した．NCBIのnrデータベースを用いて，同定した配列の相同性検索を行った．

222

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書(3) CUL-I のクローニング
予想配列をもとにプライマーを作成し，SH203株由来のシグナルペプチドを除いたCUL-I遺伝子を PCRで増幅させ，E.coli Rosetta2(DE3)株に導入した．作製した形質転換大腸菌の培養・誘導を行い，誘導の確認を行った．回収した菌体から調製した無細胞抽出液をアフィニ
ティークロマトグラフィーに供した．得られた分画に対してSDS-PAGEを行い，CBB染色およびウェスタンブロットによりrCUL-Iの発現確認を行った．また，これらの分画のセロウロン
酸分解活性を測定した．
３．結果と考察SH203株のゲノム解析の結果，総塩基数は3.1Mbp，タンパク質をコードする遺伝子(CDS)の数は2961であることが判明した3)．得られたゲノム情報を用いて，CUL-Iをコードする遺伝子を同定したところ,アミノ酸426残基から構成される配列が得られた．そのN末端側には21アミノ酸残基からなるシグナルペプチド配列を有すると予想され，ペリプラズム空間に局在する酵素であることが示唆された．CUL-Iの配列情報を相同性検索した結果，アルギン酸リアーゼドメインが保存されており，Caulobacter 属やSphingomonas 属などのグラム陰性細菌由来のアルギン酸
リアーゼ様タンパク質群と相同性があるという結果が得られた．上記の配列分析でヒットした配列は，いずれも生
化学的には未解析のタンパク質であり，どの PLファミ
リーにも属していない．したがって，CUL-Iは新規のPLファミリーに属する可能性が高いと考えている．また，大腸菌で rCUL-Iの発現に成功した．セロウロン酸分解活性も認められており，現在精製を進めている．
図 rCUL-I ウェスタンブロット結果

４．結言
SH203株のドラフトゲノムを解読し，CUL-Iのアミノ酸配列を同定した．相同性検索の結果，
CUL-Iは新規のPLファミリーに属する可能性が高いと考えられる．大腸菌を用いたCUL-Iの異種発現において，rCUL-Iの発現とセロウロン酸分解活性を確認した．現在，rCUL-Iの精製と並行して，CUL-IIの同定およびクローニングを行っている．
謝辞
本研究を行うにあたり，大腸菌を用いた異種発現のご指導を頂きましたバイオサイエンス教
育研究センター 児玉 豊 准教授，藤井 雄太 氏に深く感謝申し上げます．
参考文献
1) Konno et al., Carbohydrate Polymers, 64, 589-596, 2006
2) Konno et al., Cellulose, 15, 453-463, 2008
3) Suzuki et al., Genome Announcements, 5, e00262-17, 2017223

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

実建築部材に適用できる接触角計測分析手法の開発と改良
直井聡人（M1）
Akihito NAOI（M1）宇都宮大学大学院工学研究科地球環境デザイン学専攻 mt176412@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

藤本郷史（准教授）

Satoshi FUJIMOTO (Associate Professor
宇都宮大学大学院工学研究科地球環境デザイン学専攻 fujim@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
既存の建築物を持続的に利用するためには，物理的な劣化がないか定期的に検査することが必要とされている．本研究では，劣化に対応する物性として建築材料表面の「ぬれ性」に着目した．一般的に，ぬれ性を判断する指標としては固体表面と液滴外縁部のなす角である「接触角」
が用いられる．経年によるぬれ性の変化を確認するためには接触角の変化を確認する必要があり，建築分野では，固体表面に滴下した液滴の形状を観察・分析することで接触角を算出する，液滴法が採用されることが多い．既存の接触角計(図 1では CCDカメラを用いることで液滴形状の観察を行うが，建築部材のような大面積部材を対象とする場合，カメラを液滴の真横に設置することが難しいため，こういった真横方向からの形状観察は適切な手法ではない．
そこで，本研究では経年による建築部材のぬれ性変化を現場で検査可能とすることを最終目標とし，その初期段階として大面積部材に適用できる接触角計測分析手法の開発を目的とした．
２．理論
従来の手法では，液滴形状が真球であると仮定し接触角の算定を行う，「θ/2 法」1)が採用されている．θ/2法は，CCDカメラによる真横からの撮影によって解析した「液滴高さh」と「接地面半径r」から，式(1を用いて接触角を算定する手法である．
θ/2 法

＝2

(1)

本研究で提案する手法においても，液滴が真球であると仮定し算定にθ/2法を採用したため，液従来法と同様に滴高さhと接地面半径rが必要となる．まず，液滴高さhを計測するため，マイクロ図1

既存の接触角計

メータを用いた計測装置(図2)を設 計・開発した．この計測装置では，マイクロメータの先端部を液滴頂点に直接接触させることで液滴高さhを計測する．接地面半径rについては，直接計測することが出来な
いため，一部が欠けた球体の体積の公式(式(2))を用いて算定

図2

開発した計測装置を行った．この時，液量Vが必要となるため，マイクロピペッ
トを使用し液量を制御した．
一部が欠けた球体の体積

＝

3

224

(2)

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．実験
初期実験として，開発手法の適切な計測条件(「液量」，「計測タイミング」)および目標精度を決定するため，従来法の精度評価を通じた検証実験を行った．その後，従来法と開発手法による接触角の計測値を比較し，その差が目標精度の範囲内に収まっているかの確認を行った．
４．結果と考察
図3 に初期実験の計測結果を示す．他の算出法とθ/2 法の計測値の差を参考に，開発手法の目標精度を±3°以内と決定し，液滴形状に大きな変化が生じない範囲として，液量を 1～
10µL，計測タイミングを滴下後10～30秒程度と決定した．

図3

左：算出法別の算出値の比較

中央：液量と接触角の関係

右：接触角の経時変化

図 4 に従来法及び開発手法による計測値の比較結果を示す．一回目の計測では計測
値に 10°程度の差が確認された．差が生じた原因として，マイクロメータ先端部に取り付けたプローブの取り付け精度が低かったことが考えられたため，装置の改良を行い，再度実験を行った．改良後の比較では

図 4 比較結果(左：改良前 右：改良後)
計測値の差が±3°程度の範囲に収まったため，本研究で提案した計測手法が目標精度を達成することが確認された．

５．結言
経年による建築部材のぬれ性変化を現場で検査可能とすることを最終目標とした，大面積部材に適用できる接触角計測分析手法を開発した．初期段階では目標とした性能を満たしていなかったが，計測装置の改良を行うことで，目標性能を達成した．
謝辞
計測装置の作製に当たりご助力いただいた，ものづくりセンターの原紳先生，栃木県産業技術センターの佐伯様に深く感謝申し上げます．誠にありがとうございました．
参考文献
1）R.Kohli et. al.: Developments in Surface Contamination and Cleaning, Vol 6,pp168-181, 2013225

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ダブルペロブスカイト型新規酸化物の合成とMn4+ドープによる赤色蛍光特性評価
笠原亮太（M2）
Ryota KASAHARA（M2）宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt166309@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）手塚慶太郎（准教授）
Keitaro TEZUKA（Associate professor）
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 ktez@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
温白色 LED に用いられている赤色蛍光体は，高価や安定性に乏しいといった問題が多いことから，安価で安定な赤色蛍光体の開発が盛んである．そこで，安価でかつ空気中で安定な
Mn4+ドープ酸化物赤色蛍光体が近年注目されている．その中でも，ダブルペロブスカイト(DP)型酸化物を母体材料とした赤色蛍光体が近年盛んに研究されており，数多くの報告がある．ただし，八面体配位を取りやすくかつ Mn4+のイオン半径に近い，高酸化数イオンである
Sb5+,Nb5+,Te6+,Mo6+,W6+にMn4+を置換する報告は極めて少なく，Mn4+のイオン半径と同じである I7+については報告がまったくなかった．
そこで本研究ではこれらの高酸化数イオンを含む DP型新規酸化物を中心に新規物質の創製及び Mn4+をドープによる高輝度赤色蛍光体の開発とその要因を調査することを目的とした．
２．理論（研究指針）
Mn4+が絶縁体母体化合物の八面体サイト中に入ると，紫外光もしくは青色光を当てることで赤色発光が発生することが知られている．しかし，母体化合物によって発光の有無や発光強度は大きく変化する．その中でも高酸化数元素含有DP型酸化物はMn4+をドープできる八面体サ
イト同士が孤立している等の理由から，発光強度の向上が見込まれるため，Mn4+ドープ赤色蛍
光体の母体材料として有望である可能性が高い．そこで，本研究では，化合物としての報告
例がなくかつ高酸化数イオン(Mn+)と1価のNa+が秩序することで高輝度化が見込める，La-Na-

M系DP型新規酸化物に着目し，新規物質の創製から行うことで高輝度赤色蛍光体の開発を試みた．

３．実験
試料の合成は固相反応法で行った．出発原料を秤量・混合し600℃で4h か焼し(ヨウ素系除く)，再度混合して600～1000℃で12h焼成することで試料を得た．相の同定はXRDにより行い，構造解析プログラムを用いて結晶構造を精密化した．また，Mnドープ試料については励起・
蛍光スペクトルの測定も行い，発光起因や発光強度の検討のために酸素または窒素雰囲気にてアニール処理や UV-vis拡散反射スペクトル測定等の実験も行った．

226

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

４．結果と考察
La-Na-M (M = Sb, Nb, Te, W, I)系DP型新規酸化物の探索結果，既知のDP型酸化物と類似したXRD回折ピークをもつ新規酸化物を得られた．そこで単相となった Sb,Te系及び唯一+7価でかつ単相に近い I 系の 3 つの系で結晶構造の精密化を行った．その結果，高酸化数陽イオ
ン(Sb5+,Te6+, I7+)と Na+がオーダーした配列を取るBサイトオーダーDP型構造でフィッティングに成功した．
次に，Mnを添加することにより赤色発光を示すか確認した．Fig.1に合成した試料の蛍光スペクトルと例としてTe系の発光の様子を示す．どの系も赤色発光が確認でき，特にTe系は市販の黄色蛍光体YAG:Ce3+の半分程度の発光強度であることが判明した．このことから，高輝度Mnドープ酸化物赤色蛍光体の開発に成功したといえる．
赤色発光はMn2+でもMn4+でも起こりえる．また，Te系は試料色からMn5+が含まれている可能性があった．そこで酸素・窒素それぞれの雰囲気でアニール処理を行い，その前後での発光強度とUV-Visスペクトルの形状の変化からMnの酸化状態の調査を行った．結果，Sb系は酸化(O2)雰囲気で，Te 系は還元(N2)雰囲気で各々処理することでMn4+に起因すると考えられる発光強度が大幅に向上し，UV-Visスペクトルより他のMnの酸化数に起因するd-d吸収も消失した．I系もスペクトル形状がSb,Te系と同様であったため3系全てMn4+により発光していると決定した．
最後に，3系の発光強度の違いと，Te系が特に高輝度になった要因について考察を行った． UV-Vis 測定より母体はSb,Te,I系の順でバンドギャップが大きいことが判明し，一方で励起・蛍光スペクトルからI,Te,Sb系の順でMn4+の結晶場分裂及びMn-Oの混成が大きいことがわかった．以上からFig.2に示す通り，Te系はMn4+のeg軌道と伝導帯及びt2g軌道と価電子帯が共に適度に離れており，Sb,Iの2つの系と比較して消光しにくくなっていると推測した1)．またSEM観察とXRDから結晶性・粒子径がTe,Sb,I系の順番であることがわかった．これらのことが要因となって発光強度がTe,Sb,I系の順番となり，かつ Te系が高輝度になったと考えられる．
300

2500

250

PL Intensity

3000

La2NaSbO6:Mn

4+

La1.5Na1.5TeO6:Mn
LaNa2IO6:Mn

2000

200

1500

150

1000

100

La1.5Na1.5WO6:Mn

500

50

BaGe4O9:Mn

0

640

680

720

500 550 600 650 700 750

La2NaNbO6:Mn
La2NaTaO6:Mn

YAG:Ce:Mn

4+

4+

4+

4+
4+

4+

3+

0

Wavelength / nm

Fig.1 励起・蛍光スペクトル及び発光の様子(左：感度 medium 右：感度 low)

Fig.2

発光強度の違いの要因(a) バンド構造(b) SEM画像

５．結言
La-Na-M(M=Sb,Nb,Te,W,I)系 DP型新規酸化物の創製に成功し，Mn4+ドープにより高輝度
Mn4+ドープ酸化物赤色蛍光体の開発に成功した．また，発光強度の違いの要因は，母体のバンド間にある Mnのd軌道の位置関係及び結晶性・粒子径に依存していると考察した．
参考文献
1) Y. Takeda, et al., J. Phys. Chem. C 121 (2017) 18837–18844.

227平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

ダイコンを用いた胆汁酸吸着能を持つ機能性食品素材の開発
楊 軼偉（M1）
YANG YIWEI（M1）宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178141@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）橋本 啓（教授）Kei HASHIMOTO (Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 keih@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
胆汁酸は肝臓においてコレステロールから合成されるため,胆汁酸の合成促進は血清中のコレステロール濃度低下をもたらす.また,胆汁酸の腸管循環の過程で生成される二次胆汁酸は大腸がんのリスクを上昇させるので,胆汁酸排泄促進剤による腸管内の胆汁酸の吸着は大腸がんのリスクの低下,糖尿病、心疾患及び脳血管疾患などの生活習慣病の予防にもつながるものと期待されている.
食物繊維は,胆汁酸を吸着する効果を持っているとの報告がある.ダイコンは日本人の食卓に欠かすことのできない野菜であり,また,スプラウトであるカイワレダイコンも,近年注目されている.本研究では,ダイコンとカイワレダイコンの胆汁酸吸着能を調べ,重量野菜として消費者に敬遠される傾向のあるダイコンの食品素材化を進めることを目的とした.
２．実験①サンプル調製・水不溶性画分サンプルの調製
60,80,100℃で茹でたダイコン,タクアン,カイワレダイコン,カイワレダイコン葉部,カイワレ
ダイコン軸部を凍結乾燥後,粉末化した,乾燥粉末を40倍量のMilli-Q水で二回洗浄後,13,000×g
15 分遠心分離し,得られた沈殿物を凍結乾燥し,水不溶性画分サンプルとした.
・カイワレダイコン葉部ジメチルホルムアミド(DMF)抽出物の調製
カイワレダイコン葉部水不溶性画分にDMFを10mg/mlなるように加え,遠心分離し,得られた上澄みを凍結乾燥後,メタノールで抽出し,減圧乾固した.
②デオキシコール酸(DCA)吸着率の定量
二次胆汁酸であるDCAを用いた.アッセイ試料に10mM HClを20mg/mlとなるように加え,37℃,
60min振とう後,100mM NaOHを用いて中和した.その後,DCA溶液と16mg/mlパンクレアチン溶液を加え, 37℃, 60min振とうした.遠心分離し,得られた上澄みのDCA濃度をHPLCによって定量することでDCA吸着率を求めた.
３．結果と考察
ダイコンの加工方法については,茹ででも,タクアンにしても,ダイコン(13.5%)よりDCA

吸着率が有意に低下した(図1).ダイコンとカイワレダイコンのDCA 吸着率を調べた結果,カイワレの方(39.3%)がダイコンより有意に吸着率が高かった.
そこで、カイワレダイコン葉部と軸部それぞれの吸着率を比較したところ,葉部(45.3%)は軸部(23.7%)より高い吸着能を示した(図 2).次に,DCA濃度がカイワレダイコン葉部のDCA吸着率に及ぼす影響を検討した.その結果,いずれの濃度においても吸着率は変動しなかった.また,吸着228

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

時間が DCA 吸着率に及ぼす影響を検討した,その結果,経時的に吸着率は上昇し,30 分間でほぼ飽和した (図 3).
一定温度(37℃)での吸着時間と吸着率の関係を解析した.その結果,Henry型(相関係数 0.9976)とFreundlich型(相関係数 0.9891)の等温吸着式によく当てはまった(図 4,5).
カイワレダイコン葉部が DMF による分画物の吸着率調べた (図 6).DMF不溶性画分では,吸着率が 28.8%に低下したが,DMF 不溶性画分を可溶性画分と共存させても,吸着率は 34.7%にとどま
った.
60

10
5

軸部

60
DCA吸着率(%)

80
60
40

40
20

30

60

90

120

150

DMF可溶+DMF不溶

0

DMF不溶

20

DMF可溶

0

葉部

DCA吸着率(%)

0

図 2 カイワレダイコン部位別の DCA 吸着率

図 1 加工調理がダイコン DCA 吸着率に及ぼす影響

0

20

葉部

タクアン

100℃処理

80℃処理

60℃処理

0

40

全部

DCA吸着率(%)

15

生DCA吸着率(%)

20180

吸着時間(min)
図 3 吸着時間がカイワレダイコン葉部 DCA 吸着率に及ぼす影響

図 6 DMF 分画物の DCA 吸着率

160
-8
-8

-6

-4

-2

110

0

qe

-10

ln qe

-9

60
10
0

-10

1

2

3

4

-40

ln Cb

Cb

-11

図 4 カイワレダイコン葉部による DCA 吸着におけるFreundlich 等温吸着曲線、qeはサンプル1mgあたりの吸着量(nmol)Cbは平衡状態における液相のDCA濃度(mol/L)

図 5 カイワレダイコン葉部による DCA 吸着におけるHenry等
温吸着曲線、qeはサンプル1mgあたりの吸着量(nmol)Cbは平衡状態におる液相のDCA濃度(mol/L)

４．結言
カイワレダイコン葉部の DMF 可溶性画分の主成分はクロロフィルと考えられるので,さらにク
ロロフィルの役割を検討する.また,コール酸など他の胆汁酸に対する吸着率も検討する.

229

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刺激応答性高分子と蛍光性金ポリマーとから形成される有機無機ハイブリッドポリマーの創製とその応用
増渕由樹（M1）
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt176337@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 上原伸夫（教授）
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 ueharan@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
熱応答性高分子は周囲の温度変化に応答して可溶化-不溶化の可逆的な相転移を引き起こす刺激応答性高分子の一種である。この可逆的な性質のために，熱応答性高分子はバイオマテリアルや薬物輸送システムの分野でインテリジェントポリマーとして用いられている。本研究では，刺激応答性高分子と蛍光性金ポリマーとを組み合わせることにより，新しいタイプの有機無機ハイブリッドポリマーの創製を試みた。創製した有機無機ハイブリッドポリマーは近赤外域に蛍光を示す。そこで，バイオプローブへ応用することを目的に合成したポリマーの特性について検討した。
２．実験
有機無機ハイブリッドポリマーを以下の手順で合成した。第一に，中間原料高分子であるPNIP-MA を N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)とメタクリル酸(MA)から合成した。三口セパ
ラブルに重合禁止剤を除去したNIPAAm 20.37 g，MA 1.69mL，メタノール 70mL，3-メルカプトプ
ロピオン酸 0.35mL，アゾビスイソブチルニトリル 0.82gを加えて，窒素雰囲気下においてフラスコの温度を60℃に保った状態で4時間合成した。
第二に，P-NIP-MAにチオール基を導入した。P-NIP-MA 2g，DMF 20mLをバイアル瓶に加えて一晩撹拌した。次に，2-アミノエタンチオール0.14gを加えて均一溶液とし，寒剤中でWSC
0.38g，HOBt 0.29gを加えて2時間の撹拌後に，室温で一晩撹拌してP-NIP-MA(SH)を合成した。
最後に，濃度1.0wt%となるようにP-NIP-MA(SH)溶液と金ナノクラスター(AuNC) 1200µLとを試験管に加えた後，超純水で全量3mLとした。調製した溶液を加熱冷却し，有機無機ハイブリッドポ
リマー溶液を得た。この溶液の蛍光強度と透過率に及ぼす溶液温度の影響を検討した。P-NIPMA(SH)の構造式及びハイブリッドポリマーの概念図を Fig.1とFig.2にそれぞれ示す。

刺激応答部(有機ポリマー)

発蛍光部(無機ポリマー)Fig. 1

P-NIP-MA(SH)の構造式

Fig. 2230

ハイブリッドポリマーの概念図

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．結果と考察P-NIP-MA(SH)の温度変化における透過率曲線を Fig. 3 に示す。カルボキシ基の pKa 付近であるpH= 5.0では，温度上昇に伴って相転移温度移行に顕著な透過率の減少がみられる。しかし，
これよりも低pH及び高pHにおいては透過率の減少が緩やかになる傾向がみられる。この結果から P-NIP-MA(SH)では，低pHにおいて2-アミノエタンチオールに由来するアミノ基が正に帯電しており，一方，高 pH においてメタクリル酸のカルボキシ基が解離して負に帯電するために，溶解性をもつものと考えられる。
Fig.4にP-NIP-MA(SH)とAuNCから成るハイブリッドポリマーの熱応答性を示す。このハイブ
リッドポリマーの蛍光スペクトルは 683nm，763nm，825nm にピークを示す。また，グラフから透過率の減少に伴って蛍光強度が増加していることがわかる。この相関性は凝集誘起発光(AIE)効果によるものと考えられる。相転移により凝集した状態では分子内の運動が制限され，その結果として無放射遷移経路が阻害されて強い蛍光が得られると推測される。
４．結言
熱応答性高分子及び蛍光性金ポリマーを用いて新規な有機無機ハイブリッドポリマーを創製した。このポリマーは pHにより溶解性が変化する。また，相転移に伴い凝集するとAIE効果によって著しく蛍光強度が増加する。この特性を利用することにより，がん細胞や生体高分子を認識するバイオプローブへの展開が期待できる。

2500

825 nm

90

pH

70

3.5

60

4.0

50

5.0

40

70

透過率
1500

20

7.0

10

8.0
30

35

40

45

50

90
80

683 nm

1000

60
50
40

6.0

30

0

2000

蛍光強度

透過率/ ％T

80

100

30
500
0

763 nm30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

透過率/ ％T

100

20
10
0

温度/ ℃

温度/ ℃

Fig.3 P-NIP-MA(SH)の透過率曲線

Fig.4 ハイブリッドポリマーの熱応答性
測定条件
P-NIP90.4-MA9.475(SH)0.143 濃度：1.0wt%

測定条件
P-NIP90.4-MA9.457(SH)0.143 濃度：0.5wt%
イオン強度：0.01(NaCl)

AuNC 濃度：0.0728 g-Au/L
励起波長：270nm 蛍光波長：830nm

吸収波長：850nm

231平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

肩関節外転・前方挙上動作のシミュレーション
横山大樹(M1)
Daiki Yokoyama(M1)

宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 mt176154@cc.utsunomiya-u.ac.jp(指導教員) 嶋脇聡(教授)
Satoshi Shimawaki(Professor)

宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 simawaki@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
ヒト動作の解明に関する研究は,過去から現在に至るまで様々な研究者によって行われてきた.しかし,未だにヒト動作の解明には至っていない点が多くある.ヒト動作を解析する手法の一つとして,
デジタルヒューマンモデルがある.デジタルヒューマンモデルとは,ヒト動作をコンピュータ上で高精度に再現するシミュレーションシステムのことである.またデジタルヒューマンモデルは,医療分野における靭帯や腱断裂がヒト動作に与える影響の調査や建造物構造がヒトに与える影響の調査など様々な分野に利用されている.
本研究では,日常生活において重要な役割を担っており,その中でも特に複雑な肩関節を取り上げ
シミュレーションを行う.肩関節は上肢の複雑な動作を実現するために複数の筋によって生成され，関節は複数の靭帯に拘束され運動性を保っている．そこで肩複合体の３DCGモデルを作成し,肩関節外転・屈曲時の上腕骨・鎖骨・肩甲骨の動きを考慮することにより高精度なデジタルヒューマ
ンモデルの作成を行うことができるようになり,医療福祉分野における腱断裂や筋損傷がヒト動作に与える影響の評価やリハビリ試験の効率化,農業従事者の作業時の人体への影響を軽減させるた
めのパワーアシストスーツの開発などを目的としている.
２．実験
骨モデル作製と評価用骨モデル作製のためにCT撮影装置を用いてCT撮影を行った.被験者は本学男
子学生1名であり,撮影部位は肩複合体(胸郭,肩甲骨,鎖骨,上腕骨)とした.撮影枚数は計7枚である.
撮影は放射線技師の指導の元で実施した.撮影条件に関しては表1に示す.骨モデル作製には3Dモデル
作製ソフト3DSlicerを用いた.作製した骨モデルを図1に示す.なお関節面に対しスムージング処理を施し滑らかな形状になるようにMesfmixerを用いて補正処理をした.またシミュレーションシステム
は,物理エンジンPhsyXを使用しているUnityを用いた.
筋の力学的等価モデルとして,収縮要素であるContractile Componentモデルや直列弾性要素であるSeries Elastic Componentモデル,また収縮要素と並列な位置にある並列弾性要素と呼ばれる
Parallel Elastic Componentモデルを有するシステムが提唱されている.しかし,筋の構造を考慮した複雑なモデルを作製しプログラムを作り上げることは困難であるため本研究では簡単のために収縮要素と粘性要素を並列に配置したモデルとした.筋力は至適長近傍で最大張力を生じる.また肩関節外転時と屈曲時に主に作用する筋の三角筋,棘上筋,棘下筋,肩甲下筋に関してPCSA(生理学的断面積)と至適長に関して表2に示す.また肩関節に存在する上腕靭帯,烏口上腕靭帯,肩鎖靭帯,胸鎖靭帯に関する剛性値に関して表3に示す.なおこれらの値は,Oizumi,Josephらの研究を参考にした.また筋から生じる最大筋力はPSCAに比例定数kとして0.4～1.0(N/m3)を掛けることで算出できる(式(1)).なお,本研究ではkの値として0.7を用いて筋の最大筋力を算出した.
最大筋力 ＝ k × PCSA ・・・・・・(1)表 1.CT 撮影条件
撮影部位

上腕骨・肩甲骨・鎖骨・胸郭

撮影姿勢

屈曲 0°・39°・73°・104°・150°
外転 0° 45° 75° 105° 150°(予定)図 1.骨モデル

撮影機器

232

CT

平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

表 2.筋物性値
筋名
三角筋
棘上筋
棘下筋
肩甲下筋

PCSA(mm^2)
860
469
817
1500

表 3.靭帯物性値
至適長(mm)
165
126
153
127

靭帯名
上腕靭帯
烏口上腕靭帯
肩鎖靭帯
胸鎖靭帯

剛性値
20
30
50
30

３.結果と考察
図2は肩関節外転時の主動筋である棘上筋の外転角度による筋長の変化を表したグラフである.本来であれば外転角度が増加するに従って筋長が徐々に短くなっていくと考えられる.しかし結果において外転角度が60°-80°の時に筋長に大きな誤差がある.理由としては上腕骨の骨頭が肩甲骨の関節窩に衝突していることだと考えられる.
従って,今後は関節窩に軟部組織を考慮しなければならない事が示唆された.また肩関節屈曲時の動きとして,外転角度が小さい時には肩甲骨の動きは小さく上腕骨の動きのみによって屈曲が行われるが,今回得られた結果から30度程度の屈曲でも肩甲骨度の屈曲でも骨度の屈曲でも

図 2.棘上筋 角度-筋長

肩甲骨の動きが見られることから,肩甲骨の動きを考慮したシミュレーションを行わなければならないことが分かる.これは屈曲運動においても同様である.
またシミュレーションによる結果と実際に得られた評価データを比較すると,屈曲角度の増加に伴い動きに違いが表れていることがわかった.こうした結果が得られた理由として,屈曲角度が大きくなるにつれ,肩甲骨の動きが 大きくなったことが挙げられる.当初の予測として屈曲角度60度程度までは,上腕骨のみの動きとして運動をシミュレーションすることが可能であるとしていた.
しかし,今回得られた結果から屈曲角度30度未満でしか肩甲骨の動きを無視したシミュレーショ
ンは行えないことがわかった.今後は肩甲骨や鎖骨の動きを考慮したシミュレーションを行う.
４．結言
上腕骨運動のシミュレーションを行うために,筋モデルや靭帯モデルを作製した.また作製したモデルを使用して,上腕骨運動のシミュレーションを実施した.以下に得られた結果を示す.屈曲角度 30 度未満であれば肩甲骨の動きを無視してシミュレーションが可能であることが示唆される.30 度以上の動きのシミュレーションでは,肩甲骨の動きを考慮したモデルを作成する必要がある.今後は,肩甲骨や鎖骨の動きを考慮したモデルの作製を行い,今回考慮しなかった筋に関しても考慮し,より正確なシミュレーションシステムを作成する.
謝辞
本研究を行うにあたり,終始指導を賜った生体計測・福祉工学研究室の嶋脇聡教授,中林正隆先生に深く感謝いたします.
文献1)Joseph E.Langenderfer Cameron Patthanacharoenphon Variability-in-isometric-force-andmoment-generating-capacity-of-glenohumeral-external-rotator-muscles_2006_ClinicalBiomechanics2)幸村琢, 黒田篤 モーションキャプチャ,筋骨格系モデルによる遠隔リハビリシステム 情報処理振興事業協会(IPA) 平成 13 年度成果報告集233平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

ドローンを用いた広大な地下空間の地図化を行うシステムの開発
若目田有葵（M1）
Yuki Wakameda（M1）
宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 wakameda@ir.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

尾崎功一（教授）

Koichi Ozaki (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 ozaki@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
ドローンを利用した地図化手法には，正確な位置・姿勢推定が重要になってくる．一般的にドローンの位置・姿勢推定は GPSが利用される．しかし，洞窟などに代表される地下空間においてはGPS が通じないため，位置・姿勢推定はドローンに搭載されたセンサ情報に委ねられる．具体的には，ドローンの搭載重量制限や消費電力の観点からレーザー測距計を用いるのではなく，軽量かつ小型のカメラや IMU(ジャイロ，地磁気，加速度センサ)のみによる推定が必要である．
本研究では，ドローンを利用した地下空間の位置・姿勢推定および周辺環境の三次元地図化に注目し，実用可能なシステムの提案を行う．特にカメラによるアプローチとIMUセンサによるアプローチを融合したセンサフュージョン手法を利用し，頑強かつ高精度な情報を提供する．
２．理論
本研究におけるシステムの概要をFig.1に示す．ドローンに搭載されたカメラから得られた視
覚 情 報 は ， LSD-SLAM (Large-Scale Direct
SLAM)1)によって位置・姿勢推定と地図化を行う．また同時にドローンに搭載された IMU(ジャイロ・地磁気・加速度センサ)を利用したカルマン

Fig.1 Sensor Fusion Method

フィルタによる位置・姿勢推定を行う．LSD-SLAMによって得られた位置・姿勢情報とIMUによって得られた位置・姿勢情報を尤度判定により比率で合成することによって，互いの脆弱性を補うことが可能である．組み合わせによって得られた新たな位置・姿勢情報を地図情報(三次元復元)に利用することやそれらの情報を基にバンドル調整を用いた位置・姿勢情報の最適化に利用できる．
本研究では，尤度判定に着目し，その有効性についての検証と実用性を評価する．ここで尤度関数は得られた測定値の誤差enが正規分布に従うと仮定し対数尤度関数log𝐿(𝜇, 𝜎2)を設定する．
𝑛1

log 𝐿(𝜇, 𝜎 2 ) = − 2 log(2𝜋𝜎 2 ) − 2𝜎2 ∑𝑛𝑘=1(𝑒𝑘 − 𝜇)2(1)（μは誤差分布の平均，σ2 は誤差分布の分散である．各手法で得られた対数尤度の比を重み付けとして利用し，得られた位置・姿勢情報を合成する）

234

平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．実験
本研究では，提案した尤度判定がヨー角姿勢推定補正に有効であるかを検証する．まずカメラとIMUを繋げた状態においてゆっくり手動で周期的にヨー角揺動させる．そのとき計測したカメラの自己姿勢情報を基に，提案手法によって自己姿勢情報を算出し，誤差・標準偏差から補正によってどの程度改善されたか評価を行う．
４．結果と考察Fig.2に実験の結果を示す．左図がヨー回転のLSDSLAMの推定軌跡，右図がヨー回転の合成推定軌跡である．縦軸がヨー角[deg]，横軸が時間[s]である．LSD-SLAMの推定軌跡は滑らかなカメラ移動であったのにもかかわらず50秒後付近で誤マッ
チングによって大きく変動した部分が見Fig.2 Result of the experiment: Left-graph is Yaw
angle estimation by LSD-SLAM. Right-graph is
Yaw angle estimation by proposed method.

られた．このときLSD-SLAMの誤差率は 80.5%，一方で合成後の誤差率は22.5%であった．特に赤丸部分においてIMUによる補正が行われヨー角の推移が滑らかに変化していることが分かる．これは IMU の出力によりLSD-SLAMの急な変動値を平滑化したためである．同様に誤差分散に関しても減少傾向にあった．ただし，本実験で用いた尤度関数では完全な補正はできず誤差が残っている．これは誤差を正規分布で表現したためであり，この尤度関数を最適化することで，更なる補正が期待できる．
５．結言
本研究では，LSD-SLAM と IMU によるセン
サフ ュージョンを対数尤度関数と誤差を用いた重み付けによって行い，LSD-SLAM の推定軌跡の補正を行 った．ヨー角回転のみの検証であるが，複数のデータで大幅な改善が示された．今後は本尤度合成手法の改善や本手法を実装した周辺環境の三次元復元を行っていく．

Fig.3 Reconstructed Oya-stone quarry site of point cloud.

謝辞
本研究は平成29年宇都宮大学ヤングイノベーションスカラーシップの支援を受けて行った．ここに謝意を示す．また，当研究は宇都宮市大谷町大谷石採掘場と地元団体との協力によって成り立っており，実験場を快くお貸しいただきましたことを，心より感謝申し上げます．
参考文献
1) J.Engel, T.Schops and D.Cremers:“LSD-SLAM: Large-Scale Direct Monocular SLAM”，European
Conference on Computer Vision (ECCV)，2014.

235

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

バイオイメージングのための反射型ミュラー行列顕微鏡
堀口智央（M2）
Tomohisa Horiguchi（M2）
宇都宮大学大学院

工学研究科

先端光工学専攻 horiguchi_t@opt.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）大谷幸利（教授）Yukitoshi Otani (Professor)
宇都宮大学大学院 工学研究科

先端光専攻 otani@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
現在まで，バイオの分野における機械的特性である「かたさ」や「やわらかさ」の評価が求められている．バイオサンプルの機械的特性の評価は臓器の判別や悪性腫瘍の発見，食品分野における鮮度の特定に貢献できる．現在のバイオサンプルの機械的特性は，新しい分野としてエラス
トグラフィーによる形状変化を利用した「かたさ」測定が行われている．エラストグラフィーは対象物の表面の情報から測定を行う．そこで，我々は偏光計測によるミュラー行列からバイオサンプルの評価を試みた．偏光計測によって，将来的に内部情報を取得しながら機械的特性評価を行うことが期待できる．バイオサンプルとして鶏の心臓と肝臓を用いて，ヤング率と複屈折位相
差の同時測定を試みる．鶏の心臓と肝臓のヤング率と複屈折位相差の関係から，複屈折位相差の測定によってかたさの推測を検討する．
２．機械的特性と複屈折位相差の関係性
通常，バイオサンプルの繊維の方向はあらゆる方向を向いている．図 1 に示すように両端から力を与えると，引っ張られる方向に繊維が配向する．このとき繊維内の x 方向の屈折率 nx と y方向の屈折率 ny で異なり，その差である複屈折位相差が大きくなる．x 方向の応力 σx と y 方向の応力 σy も異なり，主応力差が生まれる．このとき応力差と複屈折位相差は一般に光弾性係数によって比例関係で結ばれる．

Fig.1 Relationship of mechanical property and retardance236

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．バイオサンプルの機械的特性評価
バイオサンプルである鶏の心臓と肝臓の機械的特性の評価をするため，心臓と肝臓に対してひずみを与え，応力との関係からそれぞれのサンプルのヤング率を求めた 1）．同時に偏光計測に
よって複屈折位相差を測定し，ヤング率と複屈折位相差の対応関係を求めた．図2に心臓と肝臓のひずみに対する応力と複屈折位相差の変化を示す．

Fig.2 Relationship to stress and retardance for heart and liver strain

図 2 より，上段から応力ひずみ線図，(a)〜(e)の心臓の複屈折位相差画像，(f)〜(h)の肝臓の複屈折位相差画像，複屈折ひずみ線図を示す．応力ひずみ線図および複屈折ひずみ線図からはともに心臓の方の傾きが大きく肝臓の方の傾きが小さいことがわかる．応力ひずみ線図より心臓と肝臓のヤング率をそれぞれ求めると 0.73MPa，0.14MPa であった．また，複屈折ひずみ線図から心臓と肝臓の近似直線の傾きを求めるとそれぞれ 2.3×102，5.1×10 であった．この結果から複屈折位相差はヤング率のおよそ 300 倍の関係であり，複屈折位相差とヤング率の大小関係が一致した．よって，心臓の方が肝臓よりも 5 倍かたいことが判明した．したがって，偏光によってバイ
オサンプルの複屈折位相差を測定することで，機械的特性を定量化できる．
４．おわりにバイオサンプルの機械的特性評価を行うために，サンプルにひずみを与えながらそのときの応力と複屈折位相差を測定した．応力ひずみ線図から得られた心臓と肝臓のヤング率はそれぞれ0.73MPa，0.14MPa，複屈折位相差ひずみ線図から得られた心臓と肝臓の複屈折位相差の変化はそれぞれ 2.3×102，5.1×10 であった．ヤング率と複屈折位相差の大きさが対応していることから，複屈折位相差によってバイオサンプルの機械的特性を定量化できる．
参考文献
1)海老沢瑞枝，佐久間淳，大谷幸利: 組織集合組織の巨視的変形過程におけるひずみ複屈折の顕微観察 日本機械学会論文集(A)，72，724，12(2006)269-275.

237

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出芽酵母における機能性脂肪酸取り込み能向上と高含量化に関する研究
前田果歩（M1）
Kaho Maeda（M1）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178137@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

前田勇（准教授）

Isamu Maeda（Associate Professor）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 i-maeda@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
ヒトにとって不飽和脂肪酸はLDLコレステロールの抑制や過酸化脂質の発生を予防する効果があるとして「健康によい油」といわれている．しかし不飽和脂肪酸の摂取量は不十分である．
例えば青魚類に含まれるエイコサペンタエン酸EPAやドコサヘキサエン酸 DHAも含有量は低く，魚油には独特なにおいがあるため苦手な人も多い．そこで，これら病気の予防効果や機能増進効果が報告される不飽和脂肪酸を出芽酵母の細胞内に取り込ませ，さらに不飽和脂肪酸が高含量化した酵母を調製しヒトが摂取することができるサプリメント開発を目的とするため研究
を行った．
２．実験
オリーブ油の取り込み試験

オリーブ油の脂肪酸組成はオレイン酸（C18:1(Δ9)）が多くの割合を占め 1)，オレイン酸を目安にオリーブ油の取り込みを確認しやすいことから用いた．ドラ
イイーストより単離された株を菌株として用い，グリセロールまたはグルコースを炭素源として増殖させ，オリーブ油を添加した培地で 24 時間培養することで取り込み試験を行った．
魚油の取り込み試験

精製した魚油を添加した培地で 24 時間培養し，酵母細胞への取り込み試験を行った．魚油を添加しないもの，培養しないものとの比較により酵母細胞への魚油の取り込みを確認した．
菌体中の脂肪酸の含有比評価

酵母細胞の脂肪酸組成において，パルミトレイン酸（C16:1(Δ9)）の割合が大きいことから，酵母細胞の量はパルミトレイン酸を指標とした 2)．
３．結果と考察
オリーブ油の取り込み試験

GC-FID分析の結果から菌体中のオレイン酸の含有比を評価したものを表 1に示した．前培養の炭素源がグリセロール，グルコースのどちらもオリーブ油を添加した培地で24時間培養を行ったものの菌体中のオレイン酸含有比が他の条件と比較して大きいことから，オリーブ油の取り込みが行われたことが分かった．特に炭素源がグリセロールのものの含有比が大きかった．この試験から，酵母細胞の培地に中性脂質を添加し，培養すること
で酵母細胞内へ脂肪酸が取り込まれること，前培養の炭素源をグリセロールで行う方が酵母細胞への脂肪酸の取り込み能が向上することが確認できた．

238

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

魚油の取り込み試験

オリーブ油の取り込み試験の結果から，前培養はグリセロールを炭素源として用いた．GC-FID分析による魚油の脂肪酸組成の結果を表2に示した．この試験は，機能性脂肪酸である EPAと DHAを酵母細胞へ取り込むことが目的であり，この 2 種の脂肪酸の含有量が比較的大きく，また，入手しやすいことも考慮しサバの油を取り込み試験に用いた．
サバの油はミリスチン酸（C14:0）とパルミチン酸（C16:0）の割合が高いため，サバの油が取り込まれているかの確認はこの 2 種の脂肪酸を目安とした．オリーブ油の取り込み試験と同様にGC-FID分析の結果から菌体中のミリスチン酸，パルミチン酸の含有比を評価した．サバの油を添加した培地で24 時間培養を行ったもののみミリスチン酸が含まれていることが確認できた．パルミチン酸の含有比は他の条件と比較すると大きい．しかし，オリーブ油の取り込み試
験と比較すると，差が小さく，サバの油の取り込みが行われた可能性はあるが断定することはできず，さらなる検討が必要である．また，サバの油の GC-FID分析結果からEPA，DHAのピーク
は明確には検出されなかった．もともとサバの油に含まれるEPA，DHAの含有量が少ないことが理由として考えられる．

表 1 菌体中のオレイン酸の含有比（C18:1/C16:1）
培養
時間

オリーブ油

炭素源

表 2 菌体中のミリスチン酸，パルミチン酸含有量
培養時間

サバの油

C14:0/C16:1

C16:0/C16:1

グリセロール

グルコース

24h

無

-

0.089

24h

無

1.916

1.479

0h

無

-

0.1281

0h

無

1.482

1.821

24h

有

0.05980.1522

24h

有

5.828

2.491

0h

有

-

0.1348

0h

有

1.056

1.010

５．結言
酵母細胞の培地に中性脂質を添加し，培養することで脂肪酸は酵母細胞内へ取り込まれる．
また，前培養の炭素源をグリセロールで行う方が酵母細胞への脂肪酸の取り込み能が向上する．
魚油の酵母細胞への取り込みについては断定できなかったため，取り込みに適した培養時間や脂肪酸の生理状態を再度検討する．
謝辞
本研究を遂行するに当たり，終始丁寧なご指導とご助言をして頂いたことに対し，宇都宮大学農学部前田勇先生に深く感謝申し上げます．そして，研究についてのご助言だけでなく，未熟な私を様々な面で支えて下さった微生物工学研究室の皆様に心から感謝いたします．
参考文献
1)Ollivier, D., Artaud, J., Pinatel, C., Durbec, J. P., and Guérere, M., Food Chemistry, 97, 382–393 (2006)
2)Czabany, T., Wagner, A., Zweytick, D., Lohner, K., Leitner, E.,Ingolic, E., and Daum, G., Journal of
Biological Chemistry, 283, 17065–17074 (2008)239

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

可視光励起をもつ新規赤色酸化物蛍光体の探索：Cr の合成と評価――MZnAl10O17（M=Sr, Ba）
坂本和幸（M2）
Kazuki SAKAMOTO（M2）宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt166319@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）単躍進（教授）
Yue Jin SHAN (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 Shan@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
現在の白色 LED は，青色 LED に黄色に発光する蛍光体を組み合わせたものと，青色 LED に緑色と赤色に発光する蛍光体を組みわせた 2 種類が普及している．三原色を用いる後者の方式は，演色性の問題は解消されたものの，赤色蛍光体の発光中心に希少である希土類元素の Eu を用いるため高価や供給不安定などの問題がある．そこで Mn4+のような安価で入手が容易な遷移金属イオ
ンを発光中心とすることが考案された．しかし、Mn4+は可視光の励起が弱く，青色 LED の光を励起源とする白色 LED への応用には不向きである．
一方，Cr3+は Mn4+と同様の電子配置（3d3）を有しており，赤色発光を示し，励起および蛍光波
長が Mn4+よりも長い．特に，Cr3+の励起波長は紫外から緑色の範囲にあり，可視光の励起が比較的に強いという特徴がある．白色 LED では青色 LED を励起源としているので，Cr3+の蛍光体はMn4+のよりも白色 LED への応用には適していると考えられる．
本研究では，比較的に安価の元素で構成する Cr3+酸化物蛍光体を中心に文献調査し，比較的短波長の発光を示す母体物質 MMgAl10O17（M=Sr, Ba）の結晶構造を着目し，Mg の代わりに Zn を用いることで，新しい物質 SrZnAl10O17 の合成と共に Cr3+ドープを試み，新規酸化物蛍光体の合成と評価を行うことを目的とした．
２．実験
論文調査を行い，新規酸化物と新規 Cr 酸化物蛍光体の合成は，共に錯体重合法を用いた．得られた試料は XRD による相の同定とリートベルト法による構造解析を行った．また，分光蛍光
光度計による蛍光特性の評価および ESR の測定を行った．
３．結果と考察
初めに，すでに報告されているCr蛍光体について調査を行った．多くの Cr蛍光体の発光が近赤外(700nm)であったが，MMgAl10O17（M=Sr,Ba）：Cr蛍光体の蛍光波長が690nmであった．それは，母体物質 MMgAl10O17（M=Sr,Ba）に有する2種類の AlO6 八面体は全て歪んでいることに関係していると考えられるFig.1）．我々はこの結晶構造に注目し，Mg2+を Zn2+に置換した母体物質MMgAl10O17240

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書(M=Sr, Ba）および新規 Cr 蛍光体の合成を試みた．
錯体重合法で調整した原料を1500℃で6時間焼成し，報告のないSrZnAl10O17を単相で得られた．
また，リートベルト解析による結晶構造の精密化も行い，その結果を Fig.2に示す．結晶構造精密化の信頼度因子 S 値は 1.42であり，新規物質 SrZnAl10O17の合成に成功したと考えられる．
更に，新規物質を含む MZnAl10O17 (M = Sr, Ba)に Crをドープして蛍光体の合成を試みた．得ら
れた蛍光体がLED（400nm）照射下の発光様子を Fig.3 に示す．Fig.4に MZnAl9.95O17（M=Sr,
Ba）:0.05Cr3+の励起・蛍光スペクトルを示す．両蛍光体ともに可視領域に強い励起波長をもち，696nmの赤色の発光を示すことが分かった．更にESR測定を行ったところ，歪んだ八面体中のCr による低磁場領域（150mT）の複数の共鳴吸収（シグナル）が確認され，既知の BaMgAl10O17 : Cr の
ESR結果と同様になった．本研究で検討した蛍光体の場合，蛍光波長の短波長シフトにはCr添加サ
イトの歪みが深く関係していることが分かった．
４．結言：CrのMgをZn に置き換え，新規母体物質 SrZnAl10O17の合
既存の蛍光体 MMgAl10O17（M=Sr, Ba）
成と共に，：Crドープ赤色蛍光体MZnAl10O17（M=Sr,Ba）：Crの合成を試みた．得られたMZnAl10O17(M=Sr, Ba）：Cr は 696 nm の発光を示し，既知の MMgAl10O17（M=Sr, Ba）：Crと同様に赤色発光を示した．

Fig. 1 MMgAl10O17 の結晶構造と Al 八面体の配位環境

Fig. 2 SrZnAl10O17 の構造解析結果

PL(E) Intensity / a.u.

1200

SrZnAl9.95O17 : 0.05Cr
BaZnAl9.95O17 : 0.05Cr

1000

Fig. 3 MZnAl9.95O17 : 0.05Cr（M=Sr, Ba）の発光の様子

800
600
400
200
0

400

500

600 650700

Wavelength / nm

750

Fig. 4 MZnAl9.95O17 : 0.05Cr（M=Sr, Ba）の励起蛍光スペクトル241平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

聖護院ダイコンのゲノム解読
赤石和也（M1）
Kazuya Akaishi（M1）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178101@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）房相佑（教授）Sang Woo Bang (Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 bang@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
ダイコンは，国内出荷量がジャガイモ，キャベツに次いで多く，重要な野菜である．ダイコンの形態は，聖護院ダイコンや桜島ダイコンのような丸い形から守口ダイコンのような 1メートル前後まで成長する細長い形まで，根の長さや太さが多様であり，色にも青首ダイコンのような白から二十日ダイコンのような赤まで，多様性がある．また，日本のダイコンの多くは，アブラナ科で問題となっている根こぶ病に対して高い抵抗性を示す．形や色，根こぶ病抵抗性に関与する遺伝子を明らかにすることができれば，これらの形質を制御した品種の作出が可能となる．ダイ
コンのゲノム解読は2014年に初めて行われたが，現存する塩基配列情報は数品種のみで限定的である．そこで，本研究では，聖護院ダイコンのゲノム構築と，形態や根こぶ病抵抗性に関与する遺伝子の同定を試みた．
２．実験(1) 次世代シーケンサーPacBio RSIIによる聖護院ダイコンのゲノム解読
長鎖長のreadを用いてより長い塩基配列情報を収集するために，聖護院ダイコンの葉からDNAを抽出し，次世代シーケンサーPacBio RSIIによりシーケンスを行った．SMRT Analysis，Canu，SPAdesの3種類のアセンブラーを用いて，シーケンスにより得られたreadのアセンブルを試みた．
(2) 聖護院ダイコン変異体の作出
形態や根こぶ病抵抗性に関与する遺伝子の同定を行うために，メタンスルホン酸エチル(EMS）
処理を行って聖護院ダイコンのゲノムに変異を誘発し，標的形質に影響を与えるような遺伝子破壊系統の選抜を目指した．EMS処理の最適濃度を調査するために，注目するEMS処理濃度を0-2%の間の13段階に分けて，それぞれにダイコン種子各50粒を16時間浸した後，シャーレに播種し，1日後の発芽率を調査した．
３．結果と考察(1) 次世代シーケンサーPacBio RS II による聖護院ダイコンのゲノム解読

242

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

表 1．シーケンスデータの概要

シーケンスの結果，総塩基数約1.02Gbp平均read長11,132bp，91,843reads）が得られた（表1）．平均 depthは約 1.9（ダイコンゲノムサイズ 530Mb）となった．アセンブルには少なくとも
平均depth20が必要であるため，今後は，出力されるデータ量の多い Hiseq X PE150でシーケンスを行い短鎖長のreadを十分に得て，長鎖長のreadと短鎖長のreadを組み合わせてアセンブルを行う予定である．
(2)聖護院ダイコン変異体の作出
EMS処理して播種後 1日目の発芽率を調査した結果，EMS濃度 0-0.3 %では発芽率の低下がほとんど確認できなかったが，0.4 %以上になると EMS 濃度が高くなるほど発芽率が低下した（図1）．このことから，発芽率が低下し始めた
0.4 % 前後から，発芽率約 50 %となる 0.8 %前後の濃度が処理に適していると考えられた．今後は，0.5%と 0.6%の濃度で処理し生育させたM1 植物約450個体を自殖して，得たM2 植物の形態や根こぶ病抵抗性を調査し目的の変異体を選抜するとともに，選抜した変異体の
図 1．EMS処理濃度と発芽率の関係

塩基配列を解析する予定である．
４．結言

本研究において，これまでには得られていない聖護院ダイコンの長鎖長のreadを得ることができた．今後，短鎖長のreadと組み合わせた聖護院ダイコンのゲノム構築および変異体の選抜と変異箇所の同定を行うことにより，形態や根こぶ病抵抗性に関与する遺伝子の同定ができると期待される．
謝辞
本研究を行うにあたり，シーケンスデータ解析にお力添えをいただきましたバイオサイエンス
教育研究センター鈴木智大准教授，園芸学研究室黒倉健講師に御礼申し上げます．
参考文献
1）Kitashiba H., F. Li, H. Hirakawa, T. Kawanabe, Z. Zou, Y. Hasegawa, K. Tonosaki, S. Shirasawa,
A.Fukushima, S. Yokoi, Y. Takahata, T. Kakizaki, M. Ishida, S. Okamoto, K. Sakamoto, K. Shirasawa, S.
Tabata and T. Nishio (2014) Draft sequences of the radish (Raphanus sativus L.) genome. DNA Research
21: 481-490.

243平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

移動端末クラスタシステムにおけるノード間通信量の削減に関する研究
杉山裕紀（M1）
Hiroki Sugiyama（M1）
宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 sugiyama@virgo.is.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

大津金光（准教授）

Kanemitsu Ootsu （Associate Professor）
宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 kim@is.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
近年，普及が進んでいるモバイル端末の多くはマルチコアプロセッサを搭載する等，性能が著しく向上している．そのため，モバイル端末は並列分散処理の新たな計算資源として注目されている．そこで我々は，モバイル端末を計算ノードとして利用したクラスタ計算機を開発している1)．しかし，本クラスタシステムはノード間の通信性能が低いため，並列分散処理中において通信の待ち時間の占める割合が大きくなり，それがクラスタシステムの性能のネックになっている2)．本研究では，ノード間の通信量を削減することで，本クラスタシステムの性能を改善す
る．
２．理論
本クラスタシステムでは，マルチコアプロセッサを活用するために，1 台のモバイル端末内
で複数の並列分散プロセスが処理を行う．このとき，並列分散プロセス間ではノード内とノード間通信が行われる．本クラスタシステムでは主に無線通信を用いてノード間で通信を行うため，異なるノード内の並列分散プロセス間の通信には時間がかかる．逆に，同一ノード内の並列分散プロセス同士は高速に通信を行える．そこで，並列分散プロセスの配置を工夫し，通信データ量の多い並列分散プロセス同士を同一のノード内に配置し，ノード間の通信データ量を削減することで，低速なノード間の通信性能を補う形でクラスタシステムの処理性能改善を図ることができる．
３．実験姫野ベンチマークを用いることで，ポアソン方程式を解く際の性能を測定することができる．この姫野ベンチマークを用いて並列分散プロセスの配置によって移動端末クラスタシステ
ムの性能がどのように変化するかを評価した．評価には，計算ノードとして ASUS 社のNexus7(2013)タブレットを用いた無線通信によるクラスタシステムを使用した．
４．結果と考察
図1に評価結果を示す．図2に示すように配置1ではそれぞれの並列分散プロセスが，異なるノードにある並列分散プロセスに対して通信を行なっているため，ノード間の通信量が大きい．
これに対して配置2ではプロセスの配置を変更することで，異なるノード間で通信を行うプロ
セスは1組のみとなっているため，ノード間の通信量が少ない．

244

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

図 1 より，ノード間の通信量が大きい配置 1 では，2 ノード以降の性能が低下し，最も高い FLOPS値を記録したのは 1 ノードのときであった．これに対して，ノード間の通信量が少ない配置 2では，3 ノードまでノード数が増えても FLOPS 値が向上し，配置 1と比べて高い FLOPS値を記録した．したがって，ノード間の通信量を削減できる並列分散プロセスの配置を見つけることで，移動端末クラスタシステムの性能を改善することができると考えられる．
そこで，どのCPUコアにどの並列分散プロセスを配置するのが最適か決定するアルゴリズムを検討する．まず，それぞれの並列分散プロセス間の通信データサイズと各CPUコア間の通信速度から，通信にかかる時間を予測する．また，図 1 の結果より，ノード数が増えると性能が低下することがあるため，最適なノード数を決定することも必要である．そこで，予測した通信時間に加えて，各CPUコアの演算性能と，並列分散プロセスの計算量から，それぞれのノード数のときの計算にかかる時間を予測し，予測した通信時間と計算時間が最小になるようなノード数および並列分散プロセスの配置を求める．

配置 1

0
2

配置 2

0
1

1
1
1

計算ノード

図 1 並列分散プロセスの配置による性能の変化

1

2
3
並列分散プロセス

図 2 並列分散プロセスの配置

５．結言

1
1

3

1

本研究では，姫野ベンチマークにおいて並列分散プロセスの配置を変更し，ノード間の通信データ量を削減することで，移動端末クラスタシステムの性能を改善することが可能であることを示した．また，移動端末クラスタシステムにおいて，並列分散プロセスの配置を最適化すること
でクラスタシステムの性能を改善するアルゴリズムを提案した．
参考文献
1)Yuki Sawada，Yusuke Arai，Kanemitsu Ootsu，Takashi Yokota，Takeshi Ohkawa，“Performance ofAndroid Cluster System Allowing Dynamic Node Reconfiguration ，”Wireless PersonalCommunication，Vol.93，Issue 4，pp.1067-1087，Feb. 2017．
2)杉山 裕紀，新里 将大，重信 晃太，大津 金光，横田 隆史，大川 猛，“Android クラスタにおけるOpen MPI 並列処理の性能評価”，信学技報，vol.117，no.343，pp.45-50，2017年12月．

245

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

プラスチック光ファイバーを用いた波長多重通信に関する研究佐藤宥佑（M2）
Yusuke SATO（M2）宇都宮大学大学院工学研究科先端光工学専攻 mt166711@cc,utsunomiya-u,ac,jp（指導教員）杉原興浩（教授）Okihiro SUGIHARA (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科先端光工学専攻 oki-sugihara@cc,utsunomiya-u,ac,jp

１.緒言
交通事故の件数は年々減ってきてはいるが,最近では高齢者の運転による自動車事故の報道が多く見られるようになり,自動運転車は非常に注目されてきている.自動運転車では高解像度のカメラ画像やセンサー情報などのビッグデータの超高速情報通信・処理が重要であり,光技術の適用は不可欠である.現在,車載実績のあるステップ屈折型プラスチック光ファイバー（Step Index Plastic Optical Fiber：SI-POF）では 1Gbpsが限度であり,より広帯域の伝送は困難である.そこで,今回新たに広帯域伝送が可能な車載を想定した耐熱性を有する分布屈折型プラスチック光ファイバー（Graded Index Plastic Optical Fiber：GIPOF）が開発された.本研究では,その耐熱 GI-POFを用いた,850nm,1060nmの2波長による波長多重通信によって,より広帯域での超高速伝送を実現することを目標にしている.
２.実験
3つの実験を行った.全ての実験において,車載基準耐熱を有するGI-POFと同時に,通常のGIPOF（商品名：FONTEX®）での測定も行った.実験2・実験3では励振器として,SI(ステップ屈折）
ファイバーとGI分布屈折）ファイバーを交互に接続することで作製したSGSSI-GI-SI）とGSGGI-SIGI）を使用した.
実験1では,メインの使用波長として想定されている850nm以外の波長での透明性を調べるため,白
色光源と光スペクトルアナライザーを用いて,光損失スペクトル測定を行った.
実験2では,ベクトルネットワークアナライザー,オシロスコープ,E/O コンバーター：VCSEL,O/E
コンバーター：PDを用いて,帯域測定を行った.
実験3では,LD 光源,パワーメーターを用いて,伝搬損失測定を行った.ファイバーの長さを1m,15
m,40mと変化させることにより,カットバック法と同様の測定を行った.
３.結果と考察
実験1の結果を図1 に示す.これは耐熱GI-POF の特性から白色光源の特性を差し引き,850nmを基準に取ったものである.多少の増減はあるものの,おおむね850nmと同等の透明性が700～1100nmの波長域であることが確認できた.また,FONTEX®でも同様の結果が得られた.この結果と市販されているVCSEL 光源のラインナップを考慮して,850nmと1060nmの2波長を用いた波長多重通信が可能では246

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

ないかと考えた.よって,以下の実験では 850nmと 1060nmでの測定を行った.
実験 2の結果を表 1に示す.どちらのファイバーでも,850nm,1060nm共に 10GHzは確保できるため,広帯域の伝送が期待できることがわかった.また,850nmよりも 1060nm の方が帯域が高い傾向が見られる.これは,GI-POFの波長分散が長波長になるほど小さくなることから,850nmよりも長波長側である 1060nmの方が帯域が高くなったのではないかと考えられる.
実験3の結果を表 2に示す.いずれの場合においても 850nmよりも 1060nmの方が伝搬損失が少ないことがわかる.これはレイリー散乱の影響によって,850nm よりも長波長側である 1060nmの方が損失が少なくなったのではないかと考えられる.

3

表1

2

損失(dB)

1

波長(nm)

0

850
1060

表2
-1
-2
-3

波長(nm)
700

800

900

1000

1100

1200

850
1060

帯域測定結果帯域(GHz)
耐熱GI-POF
FONTEX®
SGS
GSG
SGS
GSG
11.8
11.9
12.6
13.1
15.5
13.0
14.9
13.0

伝搬損失測定結果
伝搬損失(dB/m)
耐熱GI-POF
FONTEX®
SGS
GSG
SGS
GSG
0.054
0.052
0.047
0.042
0.042
0.041
0.040
0.035

波長(nm)

図1

耐熱 GI-POFの光損失スペクトル測定結果

４.結言
耐熱 GI-POF・FONTEX®共にメインの使用波長である850nm以外にも 700～1100nmの波長域で使用できることがわかった.これに加え,光源等を考慮すると 850nmと 1060nmの 2波長を用いた波長多重通信が可能であると考えられる.この波長多重通信の実現によって,今後の情報量の増大に対応できるであろう.
謝辞
本研究を進行するにあたり,ファイバーを提供してくださった旭硝子株式会社,また,1060
nmでの帯域測定に協力してくださった古河電気工業株式会社には深く感謝申し上げます.
参考文献
1）FS.Tan, O.Sugihara, and T.Kaino, ”Encircled Flux-based optimized simple launch condition forstandardization of multimode polymer optical waveguide evaluations”, Optics Express 18(23)(2010) 23554-23561

247

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

指の伸展・屈曲動作に基づいた脚機構を有するロボット「指脚（シキャク）」の開発と制御
阿部智紀（M2）
Tomonori ABE（M2）宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 mt166103@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）星野智史（准教授）
Satoshi HOSHINO (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科機械知能工学専攻 hosino@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
我が国は，自然災害大国である．そのため，ロボティクスの分野では，被災地で活躍できるレ
スキューロボットの研究・開発が進められている．我々は，これまでにない新たな脚機構を開発し，簡素なモータ制御で不整地移動可能なロボットの開発に取り組む．
不整地を移動可能なロボットは，クローラ式と脚式に大別される．クローラ式ロボットが高い
不整地移動性能を発揮するためには，メインクローラやサブクローラといった複数種類のクローラが必要となる．また，砂地などの低摩擦地面に対してはクローラが空転，草地では草がクロー
ラに巻き込まれ動作不可能になるという問題がある．脚式型ロボットが高い不整地移動性能を発揮するためには，各関節にモータを用いて，足底接地・着地を考慮した姿勢制御が必要となる．
さらに，姿勢制御には逆運動学を解かねばならず，高い自由度の脚に対しては，その分計算量が増大してしまう．また，多数のモータにより，ロボットの自重も増加する．
以上のことから本研究では，多関節の脚を単一のモータで制御することを試みる．そのため，指の伸展および屈曲動作に着目した．これをロボットの脚に用いることで，クローラ式の問題および脚式における計算量および自重の問題は解決されるはずである．
２．理論
本研究では，ロボットの脚機構の開発にあたり，人間の指の動作に着目した．指と脚を置き換
えると，ロボットは，指を伸ばした状態から曲げることで前に進むことが可能となる．その後，曲げた指を伸ばし，曲げる動作を繰り返すことで，歩行を実現する．この指の単純な伸展・屈曲の繰り返しは，整地・不整地に関係なく適用することができる．本研究では，指の伸展・屈曲動
作に基づいた脚機構を指脚と呼び，それを6本有するロボットのことを多指脚ロボットと呼ぶ．
右の写真は，本研究で設計・開発した多指脚ロボットである．多指脚ロボットの各脚の根元の部分にはサーボモータが1 つずつ取り付けられている．脚の 3つの関節は，6本のベルトと9個のプーリによりつなが っている．そのため，モータの正回転・逆回転の繰り返しにより1脚の歩行動作を実現することができる．
以上，本ロボットは従来にない新たな脚機構により，1脚あたり1 つのモータのみ
で，かつ簡素なモータ制御により不整地を移動できる能力を有することとなる．
Fig.1 Developped Multi-legged Robot248

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．実験
ロボットの歩行性能を検証するため，歩行実験を行った．実験環境は，平地および高さ
46[mm]の障害物を設けた．平地での歩行の様子をFig.2 に，障害物乗り越えの様子をFig.3に示す．

Fig.2 Flat

Fig.3 Step
平地では，左前，右中，左後ろ脚と，右前，左中，右後ろ脚をそれぞれ1セットとし，交互に地面をかくことにより，スムーズに歩行することができた．また，障害物に対しては，両前脚，
両中脚，両後ろ脚の順に脚をかけ，胴体を持ち上げることにより，乗り越えることができた．
４．結果と考察
平地での 0.8[m]歩行および障害物を乗り越えるまでに要した時間を Table.1に示す．なお，歩行性能の指標として，シミュレーションにて同様の環境で歩行した時に要した時間を載せる．

Table.1 Comparison of result on Flat and Step
Simulation

SHIKYAKU Robot

Time on Flat[s]

12.62

12.82

Time on Step[s]

9.27

11.10

どちらの環境においても，実機のロボットはシミュレーションと同程度の歩行性能を発揮した．
５．結言
本研究では，簡素なモータ制御で不整地移動可能なロボットとして，多指脚ロボットを開発した．そして，平地や障害物が存在する環境での歩行実験により，高い不整地移動性能が示された．
謝辞
本研究は，平成29年度宇都宮大学ヤングイノベーションスカラーシップの支援を受けて行った．ここに謝意を示す．

249

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

小規模木質バイオマス発電のための森林バイオマス利用可能量推計山本嵩久（M1）
Takahisa YAMAMOTO（M1）宇都宮大学大学院農学研究科森林科学専攻 ma178506@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）有賀一広（准教授）
Kazuhiro ARUGA (Associate Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科森林科学専攻 aruga@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
平成24年7月に再生可能エネルギー固定価格買取制度FITが開始され，平成28年8月時点でFIT設
備認定を受けた木質バイオマス発電設備は全国で72ヶ所と計画が進行しており，栃木県においても那珂川町の製材所で，平成26年10月から木質バイオマス発電施設が稼働している．このように
木質バイオマス発電の計画が各地で進展している一方，燃料となる木質バイオマスの原料調達が課題となっていることから，今後は地域の実情に即した燃料の供給体制を確立し，適切な規模で取り組むことが重要となっている．このような中，申請者は那珂川町の発電施設への聞き取りと地理情報システムGISを用いた解析により，発電施設の燃料調達範囲を確定し，それを栃木県の収穫可能量マップと重ね合わせることにより，小規模木質バイオマス発電適地を探索し，森林バイオ
本研究ではこの手法を他の都道府県にも適用し，日本全国の小規マスの利用可能量を推計した1）．
模木質バイオマス発電のための森林バイオマス利用可能量推計を行う．
２．方法
本研究は１）各都道府県の収穫可能量マップの作成，２）需要地・需要量マップの作成，３）
GISを用いた収穫コストの算定，４）収支比較による小規模木質バイオマス発電適地の探索，５）
小規模木質バイオマス発電のための森林バイオマス利用可能量推計からなる．本年度は３）GISを用いた収穫コストの算定を行った．
本研究における収穫コストとは，収穫林分における路網作設コストと，材の搬出・輸送に関する各種作業工程で発生する作業コストの合計とした．ただし，収穫コストには収穫林分までの到達路網の作設コストは含まないものとした．
作業システムは地形条件によって規定される．本研究では，後藤(2016）が提示した傾斜と起伏量による作業システム区分2）を用い，各林分で使用する作業システムを決定した．この作業シ
ステム区分では地形条件に適した9種類のシステムが想定されている．また，材の輸送には8tトラックを用いると想定し，出荷先は最寄りの市町村役場とした．
コスト評価に際し使用したGISデータは下記の通りである．DEMは国土地理院の基盤地図情報（数値標高モデル）10mメッシュ（標高）を使用した．道路データは同院の数値地図（国土基本情報）の道路中心線を用いた．人工林データは環境省の第2-5回植生調査重ね合わせ植生から，主要な造林樹種であるスギ，ヒノキ，カラマツ等の人工林を抽出し作成した．

250

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．結果と考察

図.1 収穫コストの空間分布

図.2 収穫コストの確率密度

図.1に日本全国における収穫コストの空間分布図を示す．比較的緩傾斜地に人工林が分布する北海道では8割強で車両系作業システムが選択され，平均コストは最も安かった．逆に，急峻な地形が多い近畿地方，四国地方では8割以上で架線系作業システムが選択され，平均コストは7,500円/m3ほどであった．両者には1,000円/m3程度の差が見られた．
図.2に地方区分ごとの収穫コストの確率密度関数を示す．確率密度関数はカーネル密度推定法
により求めた．収穫コストがおよそ4,000円/m3 のところに山があるが，これは車両系作業システ
ムの内，主にCTLが選択された林分である．また，6,000円/m3から7,000円/m3 のところにある山
は，グラップルやウィンチを用いた車両系作業システムとスイングヤーダを用いた架線系作業シ
ステムが選択された林分である．そして，7,000円/m3から8,000円/m3のところにある山は主にタワーヤーダや本架線が選択された林分である．
４．結言
本研究では，GISデータを利用することで各林分に適した作業システムを想定し，全国の人工林を対象に収穫コストの評価を行った．収穫コストは地形条件や道路条件の違いを反映し，地方区分ごとに異なるものとなった．今後は，収穫コストだけではなく売り上げも試算し，収支計算を行うことで，経済性の担保された資源の特定や供給可能量の推定を行う予定である．
謝辞
本研究実施に当たりご指導いただきました信州大学白澤紘明先生にお礼申し上げます．
参考文献
1)山本嵩久・有賀一広・古澤毅・當山啓介・鈴木保志・白澤紘明（2018）栃木県における
木質バイオマス発電のための長期的な未利用材利用可能量推計．日林誌 99(6)：266-271
2)後藤純一（2016）平成27年度林業機械化推進シンポジウム 林業の成長産業化と求められる作業システム. 機械化林業 752:1-8

251平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

水 の 窓 軟 X線 光 源 の ク リ ー ン 化 と 高 出 力 化 	 田村 賢紀（M2）
Toshiki TAMURA（M2）宇都宮大学大学院工学研究科電気電子システム工学専攻 mt166229@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 東口 武史（教授）Takeshi HIGASHIGUCHI (Professor) 宇都宮大学大学院工学研究科電気電子システム工学専攻
higashi@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
軟X線の波長領域では元素によって透過率が変わる．酸素に対しては波長が2.3nm以上での透過率が高く，炭素に対しては4.4nm以上で透過しやすくなる．つまり，波長範囲が2.3-4.4
nmの軟X線は，水分子を構成する酸素にはほとんど吸収されず，細胞を構成する炭素に強く吸収される．この性質を利用すると，培養液に入った生きた細胞組織の内部構造を高いコ
ントラストで観察できるため，この波長領域を「水の窓」と呼び，水の窓軟X線を光源とする顕微鏡が研究されている．この軟X線は，パルス幅がナノ秒からピコ秒のレーザーパルス
を重金属のビスマス(83Bi)に集光照射して生成されるプラズマにより効率的に発生する．しかし，プラズマ光源では，軟X線と同時に発生するkeV領域のエネルギーを持つ高速イオンが
軟X線捕集鏡にダメージを与え，反射率を低下させることが問題となっている．そこで，本研究では，静電場や静磁場で軌道を曲げることができる高速イオンについて調べることにした．プラズマ光源から発生するビスマスイオンの特性を明らかにするとともに，デブリが捕集鏡に 直撃するのを防止する手 法を探った．
２．二重パルス照射法
二重パルス照射法とは，プレパルスとメインパルスレーザーを同時に用い，最適遅延時間(710ns)を設けてターゲットに集光照射し，媒質の電離と加熱を分けることで軟X線エネルギーを増加させる手法である．また，軟X線のエネルギーと光子数が増加するとき，高速イオンのエネル
ギーが下がることが観測されている.

３．実験
ビスマスプラズマから発生する高速イオンの価数分離スペクトルを測定し，軟X線光源の出力エネル
ギー（光子数）の二重パルス実験との相関を調べた．真空容器中央部に平板Biターゲットを配置し，入射角30°でプレパルスレーザーを入射した．その後，遅延時間を設けて，入射角0°でメインパルスレ
ーザーを入射した．それぞれのレーザーパルスは，Nd:YAGレーザーの基本波(波長 1064nm)，パルス幅は150ps(FWHM)である．プリパルスおよびメインパルスのパルスエネルギーはそれぞれ7mJおよび200mJとした．高速イオンのエネルギー分布は静電エネルギー分析器(Electrostaticenergyanalyzer:ESA)を用いて
観測した．

252

Number ofphotons(x1014 photon/sr)

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

４．結果と考察
軟X線の光子数と光源サイズとイオン量の遅延
時間依存性を図 1 に示す.
図1(a)に示すように，遅延時間が7nsのときに

(a)

2
1.5
1
0.5
0

100

ときに最小になる．用いたプリパルスはサブナノ秒のレーザーであり，プリプラズマの膨張サイズは小さいため，光子数が増加する最適遅延時間(∆
τ=7-10ns)，エネルギー分布関数は変化しないとSource diameter(µm,FWHM)

軟X線の光子数は最大になり，遅延時間が100nsのきの光源サイズと同じであるが，遅延時間が100nsのときの光源サイズは，レーザー軸方向のプラ
ズマの膨張と共に大きくなっている．光源サイズ

ESA signal (arb. units)

ーザー軸方向も光源サイズはプレパルスがないと

(b)

250

Laser axis
Radius axis

200
150
100
50
0

予測される．このことは，図1(b)からもいえる．
最適遅延時間近傍では，レーザーの半径方向もレ100ていると思われ，高速イオンのフラックス(ESA
信号強度)が影響を受けると思われる．そこ

ESA signal (arb. units)

ものと考えている．このとき，プラズマは膨張しkeV)，(e)Z =12(K =40.6keV)イオンのESA信号強度である．軟X線の光子数が強度である．軟X線の光子数が増えた7nsと図1．イオン量の遅延時間依存

ESA signal (arb. units)

Z = 2 (K = 2.2 keV)，(d) Z = 8 (K = 18.0

104
(c)

10-1
10-2
10-3

100

101
103
102
Pulse separation time (ns)

104
(d)

100
10-1
10-2
10-3

で,高速イオンの幾つかの価数のESA信号強度の遅延時間依存性を観測した．図 1(c)-1(e) は (c)

101
102
103
Pulse separation time (ns)100

が大きくなったときに軟X線の光量が減っている
ことから，プラズマによる再吸収効果に起因した

104

101
102
103
Pulse separation time (ns)

100

101
103
102
Pulse separation time (ns)

104
(e)

100
10-1
10-2
10-3

100

101
102
103
Pulse separation time (ns)性と光源との関係増えた7nsと軟X線の光子数が減った100nsの遅延時間の時のESA信号強度をみると，各価数は遅延時間が7nsのときはほとんど変化しなかったが，遅延時間が 100 ns のとき，価数が Z = 2 とZ=12のイオンは減少した．一方，Z=8のイオンは増加した．現段階でこの振る舞いを説明することは難しいが，プレプラズマとメイ
ンレーザーのエネルギー結合とプラズマ膨張の電子密度勾配の長さで荷電交換が起きていると予想されることから，物理機構の検討が必要である．
５．結言	
 プラズマ光源と捕集鏡の間のビスマスイオンの特性を明らかにするとともに,デブリが捕集鏡に直撃することの防止法を探ることを目的として研究した．デブリの発生を抑えつつ，パルスエ
ネルギーから軟X線への変換効率が大きくなるような条件を明らかにした．

253

104

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

乳脂肪球皮膜ペプシン分解物による脂肪細胞代謝改善効果の標的の解明
黒田正義（M1）
Masayoshi Kuroda（M1）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma17811@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

山田潔（講師）Kiyoshi Yamada（Lecturer）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産化学専攻 yamada@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
現在社会問題となっている肥満症に対して,その原因たる脂肪細胞についての研究が広く行われる中,熱産生によるエネルギー消費器官としての脂肪細胞の機能が注目されている.哺乳動物
が持つ脂肪細胞には,主にエネルギー貯蔵器官として働く白色脂肪細胞と脱共役による熱産生器官として働く褐色脂肪細胞,そして白色脂肪細胞の熱産生特化形態として,最近その存在が認められたベージュ脂肪細胞を加えた3種類が存在する.これら脂肪細胞が持つ熱産生経路は,ノルア
ドレナリンを始めとしたカテコールアミンの受容による細胞内サイクリックAMP(cAMP）濃度の上昇及び,Transient Receptor Potential(TRP)チャネルの活性化による細胞内カルシウムイオ
ンムイオン(Ca2+）濃度の上昇によって活性化されることが明らかとなっている.
当研究室では乳脂肪球皮膜(MFGM)ペプシン分解物が脂肪細胞の熱産生にもたらす効果について, 熱産生遺伝子の発現上昇傾向を以前に確認した.このことからMFGMペプシン分解物が脂肪細胞の熱産生経路のいずれかのポイントを活性化させている可能性が示唆された.本研究では,
MFGMペプシン分解物が細胞外から脂肪細胞膜上へ直接的に働きかけていると仮定し,熱産生経路の起点となるアドレナリンレセプター及びTRPチャネルに対して,MFGMペプシン分解物が実際に作用することにより,細胞内cAMP濃度及びCa2+濃度に影響を与えているかを検討した.
２．実験
白色/ベージュ脂肪細胞株として3T3-L1マウス線維芽細胞株,褐色脂肪細胞株としてHB2マウス
褐色脂肪細胞株を用いた.それぞれの細胞を前培養後,24wellプレートで分化誘導,及びイスリン刺激を行い, 成熟脂肪細胞に分化させた.
成熟脂肪細胞をアッセイプレートへ再度播種し,4時間のMFGMペプシン分解物刺激(100g/ｍL),
及びポジティブコントロールとして30分のイソプロテレノール(3-ARリガンド)刺激(200M)を加えた.刺激後,細胞を溶解させることでcAMPを溶出させ,濃度の測定を行った.
成熟脂肪細胞を同様にアッセイプレートへ再度播種し直し,Fluo4-AM(蛍光プローブ)を細胞内へローディングした. 3段階の濃度のMFGMペプシン分解物(1.0～0.1mg/mL)で細胞を刺激し, 蛍
光の変化をモニターした.またポジティブコントロールとしてA23187カルシウムイオノフォア(8μM)及び,対照として卵白アルブミンペプシン分解物を実験群に加えた.)254

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

３．結果と考察Fig.1 細胞内cAMP濃度の測定(Iso:イソプロテレノール群)

HB2 細胞において,MFGM による有意な cAMP 濃度の上昇が見られた.またイソプロテレノー
ルと競合してMFGMが作用している可能性が考えられた.

Fig.2 3T3-L1脂肪細胞内のカルシウムイオン濃度変化MFGM
刺激2分後において有意なCa2+濃度の上昇が見られた.
2つの実験結果から,MFGMが実際に脂肪細胞膜上で機能的に作用し,熱産生経路活性化に関与する機構を活性化している可能性が示唆された.今後はレセプターの阻害剤を用いた実験を行い,MFGM がアドレナリンレセプターおよびTRP チャネルを特異的に活性化させていることの裏付けを行う必要がある.
４．結言
MFGMペプシン分解物が脂肪細胞膜上のレセプターに直接的に影響を及ぼし,実際に細胞内のセカンドメッセンジャー濃度を変化させていることが明らかとなった.
謝辞
研究を進めるにあたり,ご指導,ご意見を賜りました東徳洋教授,並びに実験技術指導を賜りました山田潔講師に心より感謝申し上げます.
参考文献『実験医学；糖尿病』, Vol.35-No.2, p77-84, 羊土社, 2017255

平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

クロマツ自然交配家系における木材性質の変異
ノロブワンジル バンズラグチ（M1）Banzragch NOROVVANJIL（M1）宇都宮大学大学院農学研究科森林科学専攻 ma178504@cc.utsunomiya-u.ac.jp
指導教員） 石栗 太（准教授）
Futoshi ISHIGURI（Associate Professor）
宇都宮大学大学院農学研究科森林科学科専攻 ishiguri@cc.utsunomiya-u.ac.jp
１．緒言
クロマツ（Pinus thunbergii Parl.）は，日本に広く分布するマツ科の樹種であり，古くから植林木として利用され，海岸沿いにも植栽されている樹種である（林ら 1985，中川 1994）．その木材は，近縁種であるアカマツ（Pinus densiflora Seid. & Zucc.）の木材と類似し，気乾密度の平均が0.52 g/cm3 とやや高い値を示すことから共にマツ類の硬松類とされ，主に建築用材として用いられてきた（貴島ら 1962，須藤 1994）．アカマツでは，木材性質に関する研究例は多いが（加納ら1970，須藤 1976，佐伯ら 1980），クロマツでは，木材性質に関する研究例は少なく（石栗ら 2011， 2012），また，その家系間変異を明らかにした例はほとんどない．本研究では，クロマツ自然交配家系の成長および木材性質の変異を調査した．
２．実験
実験には，茨城県日立市森林総合研究所林木育種センター内のクロマツ試験地に，2003～2004
年に植栽された13～14年生の自然交配4家系，合計17個体を用いた．各家系の個体数は，3～5個体であった．伐採前に，供試木の成長形質として，胸高直径および樹高を測定した．胸高直径
は，地上高1.3 m部位を直径巻尺により測定した．また，樹高は，市販の測高器（バーテックス）により測定した．応力波伝播速度は，地上高0.5～1.5ｍの部位において，市販の応力波伝番
時間測定器（ファコップ）を用いて測定した．また，地上高1.3ｍ付近の樹皮の一部を剥ぎ取り，ピロディンにより，ピロディン打ち込み深さを測定した．立木の調査終了後，すべての個体を伐採した．伐採後，地上高0.5～1.8mの部位より，長さ1.3mの丸太を採取した．採取した丸太を用いて，縦振動法により丸太の動的ヤング率を測定した．各形質の家系間変異は，統計ソフト
R（R Development Core Team 2017）を用いて，家系を要因とした一元配置の分散分析により求めた．
３．結果と考察
表1に，本研究で調査したクロマツの木材性質の家系ごとの平均値および標準偏差を示す．応
力波伝播速度の家系ごとの平均値は，2.86（家系2）～3.38km/s(家系4)の範囲であり，全体の平均値は，3.09km/sであった．この値は，これまでに，59年生クロマツ雑種F1で報告されている値（3.56 km/s，石栗ら 2011）と比較して，やや低い値を示した．また，ピロディン打ち込み深さの全体の平均値は，12.9mmであり，最小値および最大値は，12.2（家系2）および 13.7mm（家系3）であった．丸太の動的ヤング率の家系ごとの平均値は，3.99（家系2）～5.72GPa(家系4）の範囲であり,全体の平均値は，4.81GPaであった．石栗ら（2011）は，59年生クロマツ雑種F1の256

平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

丸太の動的ヤング率は，11.53GPaであったことを報告している．本研究で得られた値は，石栗ら（2011）の値より低い値を示した．一般に，針葉樹材においては，未成熟材が形成されているため，髄から 15～20 年輪目までの木部はヤング率が低い値を示すことが知られている（太田ら 1968）．従って，このことが，本研究における結果に影響していたと考えられる．また，一元配置の分散分析の結果から，ピロディン打ち込み深さにおいても5％水準で有意な差が認められた．さらに，丸太の動的ヤング率において，1％水準で有意な差が認められた．このことから，クロマツにおいても，他の針葉樹種と同じくピロディン打ち込み深さや丸太の動的ヤング率などの木材性質を遺伝的に改良できる可能性が示唆された．

表1 応力波伝播速度（SWV），ピロディン打ち込み深さ（PP）および丸太の動的ヤング率（DMOE）の家系ごとの平均および標準偏差SWV (km/s)
PP (mm)DMOE (GPa)
平均
標準偏差
平均
標準偏差
平均
標準偏差
1
5
2.96
0.29
13.5
0.8
4.15
0.62
2
5
2.86
0.20
12.2
1.5
3.99
0.80
3
3
3.15
0.37
13.7
0.8
5.40
0.72
4
4
3.38
0.20
12.4
0.8
5.72
0.74
平均
17
3.09
0.26
12.9
1.0
4.81
0.72
ns
*
6.622**
F-値
2.486
5.578
ns
注）n＝個体数，**＝1％水準で有意差あり，*＝5％水準で有意差あり ＝有意差なし
家系

n

４．結言
本研究では，クロマツ自然交配家系の成長および木材性質の変異を調査した．その結果，クロマツにおいて，ピロディン打ち込み深さや丸太の動的ヤング率のような木材性質が遺伝的に改良可能であることが明らかとなった．
参考文献
1)石栗ら（2012）木材学会誌 58：137-143
2)石栗ら（2011）木材工業 66：105-109
3)須藤（1994）“木材活用辞典”，産業調査会．pp．613
4)中川（1994）“検索入門針葉樹”，保育社．pp．92
5)林ら（1985）“原色樹木大図鑑”，北隆館．pp．750
6)貴島ら（1962）“原色樹木大図鑑”，保育社．pp．14
7)加納，斎藤（1970）アカマツ材の容積密度数の選抜について．木材学会誌 16：305-309
8)須藤（1976）アカマツ仮道管長の変異について（第 11 報）．木材学会誌 22：265-268
9)佐伯，河毛（1980）木材学会誌 26：707-713」
10)太田ら（1968）未成熟材の力学特性に関する研究（第 2 報）木材学会誌 14：261-268

257

平成２９年度宇都宮大学CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

カバノアナタケ菌 IO-U1 株に感染したシラカンバ幼植物体 No.8 の根に生成する特異的タンパク質のプロテオーム解析
千野

怜（M1）

Rei CHINO（M1）宇都宮大学大学院農学研究科森林科学専攻 ma178503@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

横田信三（教授）

Shinso YOKOTA（Professor）
宇都宮大学大学院農学研究科森林科学専攻 yokotas@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
植物の病害に対する防御応答についての研究は，草本植物を対象として多く行われてきており，
木本植物を対象とした研究はそれほど多くない．これまでに，著者らのグループでは，木本植物の病害に対する防御応答の解明を目的として，シラカンバ幼植物体 No.8 とカンバ類の癌腫病菌カ
バノアナタケ IO-U1 株の実験系を用いて研究を行ってきた．その結果，シラカンバ幼植物体
No.8 は，カバノアナタケ菌 IO-U1 株の感染により，植物体全体で，分子シャペロンや光合成に関与するタンパク質を特異的に生成することを見出してきた（Takashima et al. 2013；飯塚ら 2016）．
しかしながら，各器官に生成する菌感染特異的タンパク質については，主茎のみ行われているにすぎない（千野ら 2017）．本研究では，幼植物体の器官のうち，根に着目し，根由来の菌感染タ
ンパク質について調査した．
２．実験
実験には，3ヶ月間培養して得たシラカンバ幼植物体 No.8，および 2ヶ月間培養して得たカバノ
アナタケ菌IO-U1株の菌糸体を用いた．シラカン
バ幼植物体の茎頂から3番目の節間に，メスで約1/3の深さまで軸方向に対して水平に傷をつけ，その傷に菌糸体を接種した（以下Treatment（T）とする）．対照として，無処理の幼植物体（以下Control-1（C1）とする），および傷処理のみ施すが，菌を接種しない幼植物体（以下Control-2（C2）とする）もまた調製した．これらをさらに
2 日間培養し，処理区ごとに根を採取し，液体窒素を用いて，タンパク質抽出直前まで，凍結させ
たまま

258

図 1 供試植物体（左）および供試菌（右）平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書保存した．根は，乳鉢と乳棒を用いて粉砕後，緩衡液によりタンパク質を抽出した．抽出したタンパク質を，二次元電気泳動し，得られたゲルから画像を取り込み，各処理区のゲル画像を比較し，菌感染特異的タンパク質スポットを検出した。

３．結果と考察
画像解析によって各処理区のタン
パク質スポットの検出・比較を行った結果，Tで発現したタンパク質ス
ポットは944個であり，そのうち，Tのみで発現した菌感染特異的タンパク質は194個であった．一方，以前に行われた主茎におけるプロテオーム解析の結果，主茎のTで発現したタンパク質スポットは 616 個，特異的タンパク質スポットは9個であった（千野ら2017 ）．従って，根では主茎と比べて 1.5倍の種類のタ
ンパク質が生成しており，菌感染特異的タンパク質の種類も，21倍であ

図 2 根において発現したタンパク質スポットのベン図った．このことから，主茎においてよりも根において，より多くの菌感
染特異的タンパク質が生成することが明らかになった．

５．結言
本研究では，シラカンバ幼植物体No.8の根の病原菌に対する病害抵抗性について調査した。その結果，主茎よりも根において，多くの菌感染特異的タンパク質が生成することが明らかになった．今後は，根において発現した菌感染特異的タンパク質を同定する必要がある．また，まだ検討していない器官についても調査し，器官ごとにどのような病害応答を行っているか解明する必要がある．
参考文献
1)千野ら（2017）第67 回日本木材学会大会研究発表要旨集，P1792)飯塚ら（2016）第 66 回日本木材学会大会研究発表要旨集，P71
3)Takashima et al. (2013) Plant Biotechnology 30: 83-87259

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

脂肪細胞とマクロファージによって起こる炎症におよぼす
乳脂肪球皮膜ペプシン分解産物の効果
北島元樹（M1）
Motoki KITAJIMA（M1）宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma178116@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）東徳洋（教授）
Norihiro AZUMA (Professor)
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 azuma@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．緒言
近年，平均寿命の上昇に伴う高齢化社会の進展や肥満によって引き起こされる慢性炎症に誘発される様々な疾患が社会問題になっている．そうした疾患のうち，骨に関わるもの
として骨粗鬆症と関節リウマチがあり，特に骨粗鬆症を原因とする骨折は老後の「寝たきり」の原因のうち 9.4%を占めている．1）骨粗鬆症の発症は，骨代謝の一部を担う破骨細胞の過剰な活性により，骨形成と骨吸収のバランスが吸収に傾くことによる場合が多く，それを抑制することで症状を抑えることができる．
本研究では食品による骨粗鬆症予防を目指し，その機能を持ちうる食品成分候補として
乳脂肪球皮膜(Milk Fat Globule Membrane : MFGM)に着目した．乳児期に母乳で育った人
は調製粉乳で育った人より骨密度が高いという報告があり2），この2つの乳の大きな相違点の一つとしてMFGMの有無が挙げられる．さらに当研究室ではこれまでin vitro においてRAW264.7マウスマクロファージ様細胞に対してMFGMペプシン分解物を添加した培地で培養することで破骨細胞分化の阻害などの結果を得ており，MFGMが破骨細胞の分化，活性化に対して何らかの効果を持ちうると考えられる．今回の研究ではMFGMペプシン分解物添加培
養において破骨細胞の，骨の主成分であるリン酸カルシウム吸収活性及び分化関連因子の主要な転写因子であるNFATC1 のmRNA発現量について検討した．
２．実験
リン酸カルシウム吸収活性に MFGM が及ぼす影響
RAW264.7細胞をCorning Osteo Assay Surface 96 well plateに 8×102 cells/wel
播き，1日前培養を行った．前培養後に培地を分化因子RANKL 50ng/ml及び，経口摂取を想定してペプシン処理を行ったMFGMを含んだ培地に交換し，8日間培養した．培養後細胞，培地を除去し，50倍視野にて 1wellあたり2枚の写真を撮り，imagej Fijiを用いて各画像
中のリン酸カルシウム吸収面積を計測した．

260

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告書

破骨細胞分化因子NFATC1 mRNA発現にMFGMペプシン分解物が及ぼす影響
RAW264.7細胞を12well plateに 5×105 cells/well播き，1日前培養を行った．前培養後に培地をRANKL50ng/ml及びペプシン処理を行ったMFGMを含んだ培地に交換した．24時間後に培地をアスピレータで除去し，RNA iso Plus 600µlで細胞を溶解，細胞中の RNAを抽出し，cDNA合成を行い，リアルタイム PCRを行った．
３．結果と考察RAW264.7 細胞の破骨細胞分化過程に対してMFGMペプシン分解物を添加することで骨の主成分であるリン酸カルシウム吸収活性を抑えることができた．以前の研究からMFGMペプシン
分解物には TNF-産生を抑制することが分かっており，吸収活性の抑制もそれとかかわりのある可能性が考えられる．
NFATC1のmRNA発現に対してはRANKL刺激時においてMFGMペプシン分解物を添加することでそのmRNA発現を抑える傾向が見られた．以前の研究よりMFGMにはNFATC1の制御に関わる
PPARの活性を阻害する可能性が示唆されており，破骨細胞への分化に関わらず転写される
NFATC1mRNAの量を低下させる可能性が示唆された.
４．結言
本研究においてMFGMペプシン分解物は破骨細胞のリン酸カルシウム吸収活性を抑制することが分かった．また，主要な分化関連因子の転写因子であるNFATC1の細胞内の保有量を低下させる可能性も示唆された．以上のことからMFGMペプシン分解物は破骨細胞の抑制による骨粗鬆症予防に有用であり，その機能としてNFATC1の転写抑制がある可能性が示唆された.

50

NFATC1/GAPDH40
吸収面積(%)

1.5

P<0.05

30
20
10
0

0

50

10

2

1
0.5

MFGM 0(g/ml)0.4

RANKL
図 1 : リン酸カルシウム吸収に対するMFGMの効果

-

0

50

10

2

RANKL
図 2 : NFATC1 発現に対するMFGMの効果参考文献
1) https://www.eisai.jp/diseases-and-symptoms/osteoporosis/
予防から治療まで見つかる Eisai.jp
2) 広田 孝子～他 (1990)「ヤングとシルバーエイジに求められる健康のための食生
活とメニュー提案-特に骨粗鬆症の予防と治療のために-」財団法人すかいらーく
フードサイエンス研究所

261

3.7

ヤングスカラーシップ国際会議報告書

262

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

The properties of mortar and concrete using
Belite-Gehlenite clinker as fine aggregate
川戸陸也（M2）
Takaya KAWATO（M2）宇都宮大学大学院工学研究科地球環境デザイン学専攻 mt166424@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員） 藤原浩已（教授）
Hiromi FUJIWARA (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科地球環境デザイン学専攻 fhiromi@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名:14th International Conference on Durability of Building Materials and Components
国

名 ：Kingdom of Belgium

都 市 名 ：Ghent
開催期間 ：2017年5月29日～2017年5月31日
２．発表概要日本におけるセメント産業は建設基礎資材を提供するだけでなく廃棄物・副産物を受け入れリ
サイクルする役割を担っている．しかし，セメントの需要が減少傾向にある中，廃棄物の受け入れは増加している．そこで，本研究では原料として廃棄物を多く使用したクリンカーの利用方
法を模索し，クリンカーを細骨材として用いた場合の基本性状について評価した．その結果，クリンカーを用いると砕砂のみの場合と比べて，圧縮強度は増加し，乾燥収縮は低減し，中性化抵抗性は向上することがわかった．一方，自己治癒性能や，凍結融解抵抗性に関しては，クリンカーを細骨材として使用することによる明確な影響は認められなかった．

謝辞
論文を執筆するにあたり，指導教員である宇都宮大学大学院工学研究科教授藤原浩已博士には研究を行う機会を与えて頂き感謝致します．また，准教授丸岡正知博士には実験を行うにあたり多くの助言を頂きましたこと心から感謝申し上げます．太平洋セメント㈱の内田俊一郎氏，林建
佑氏および曽我亮太氏にはご多忙のなか研究に関する様々なご助言や知識を頂戴するとともに大量の材料を提供頂いたこと心から感謝致します．株式会社デイ・シイの二戸信和氏にはご多忙のなか大量の材料を提供頂いたこと心から感謝致します．最後に論文を完成するにあたり同研究室の根本雅俊，高橋洋基，大塚亮介，小笠原健，白山昂資，山中友仁には同じリサイクル班として数多くの実験を行い大変お世話になりましたこと心から感謝致します．

263

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

ANALYTICAL STUDY ON RESPONSE OF SHEAR CONNECTOR OF NONCOMPOSITE STEEL GIRDER BRIDGE UNDER LIVELOAD FOCUSING ON ITS FATIGUE STRENGTH
桑原 伸太郎（M2）
Shintaro KUWAHARA（M2）宇都宮大学大学院工学研究科地球環境デザイン学専攻 mt166425@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）中島 章典（教授）Akinori NAKAJIMA (Professor)
宇都宮大学地域デザイン科学部社会基盤デザイン学科 akinorin@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名 The 15th East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction
国

名：中華人民共和国

都 市 名：西安市
開催期間：2017年10月11日～2017年10月13日
２．発表概要鋼橋梁として最も一般的な形式として非合成桁が挙げられる．非合成桁は鋼桁のみが荷重に抵抗すると考え，RC 床版と鋼桁との合成効果を期待しない．しかし，このような非合成桁橋においても，相対的な位置の確保を目的として，鋼桁上フランジ上にスラブ止めなどのずれ止めを設ける必要がある．これらずれ止めは一般に柔なずれ止めとして取り扱われ，設計上は鋼桁とコンク
リート床版間に働く水平せん断力は伝達しないとされている．しかし実際には，これらのずれ止
めはずれに対して大きく抵抗していることが明らかにされている．つまり，非合成桁に用いられ
るずれ止めも車両の走行に伴って水平せん断力を伝達していると考えられる．そこで本研究では，
一般的なずれ止め配置を有する単純形式及び 2 径間連続形式の非合成桁を対象として，活荷重によるずれ止めのせん断力及び車両走行によるずれ止めのせん断力振幅を，剛体ばねモデルを用いた線形解析により求めた．そして，非合成桁橋のずれ止めの静的強度，疲労強度の観点から検討を行った．その結果，非合成桁橋において一般的な配置と考えられる 1m 間隔 2 本配置のスタッ
ドは，大型車両走行によって生じるせん断力振幅が，そのスタッドの疲労強度を上回る可能性が認められた．したがって，ずれ止めにスタッドを用いる場合には，疲労強度の観点から支点付近のスタッドの配置に注意することが必要であると言える．
謝辞
本研究にあたり直接の御指導を頂いた中島章典教授，Nguyen Minh Hai 助教，藤倉修一准教授に深く感謝申し上げます．

264平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

Synthesis of Zeolite Membranes and its Dehydration Separation
Performance for Various Alcohol Solutions
廣瀬拓也(M1)

Takuya Hirose（M1）
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt176332@cc.utsunomiya-u.ac.jp （指導教員）伊藤直次（教授）Naotsugu Itoh(Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 itoh-n@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名国

ICOM

名：アメリカ都 市 名：サンフランシスコ
開催期間：2017年7月9日～2017年8月4日
2．発表概要
産業分野においてのエネルギー消費は化学産業が約20%も占めている.そのうち約40%が蒸留操作による分離・精製に費やされている.したがって,蒸留に代わる省エネルギーな分離技術を開発することができればその効果は非常に大きい.この省エネ型分離技術として期待されているのが膜分離であり,膜材料としては高い耐久性と分子サイズに近い細孔を持つゼオライトが注目されている.そこで本研究は各種ゼオライトを合成し,各種アルコール水溶液での分離試験を行った.
使用したゼオライトはFAU型,CHA型,MOR型の3種類のゼオライトをそれぞれα-アルミナ管状支体上に水熱合成し,SEM 観察と XRD 観察により目的のゼオライトが合成できているか確認した.
アルコールIPA）－水,t-ブタノール(TBA）－水の 3
種類の水溶液を用い,それぞれ PV試験およびVP試験
で分離性能を評価した.
Figure 1にPV試験による水透過流束を示した.
TBA＞IPA＞EtOHの順に流束の減少が観測された.その理由として比誘電率に着目した.アルコールの比誘電率が増加するにつれ水透過流束は減少する傾向にある.これは高い比誘電率を持つアルコールは水と強い相互作用を起こし,アルコール分子と水分子で集合体を作ってしまい,透過を阻害していると考えられる.

265

10

Water flux [kg m⁻ ²h⁻ ¹]

アルコール水溶液はエタノール－水,イソプロピル

70℃
FAU
CHA

TBA

IPA

5
EtOH

MOR
0

5

10

15

20

25

Dielectric constant ε30

Figure 1 PV 試験による水透過流束

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

A Study on Reliable Position Estimationin Kinematic Positioning for Single Frequency GNSS Receiver因紘生（M1）
Hiromi IN（M1）宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 in@aws.is.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）羽多野裕之（准教授）
Hiroyuki HATANO (Associate Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 hatano@is.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名 Intelligent Transport Systems Telecommunications (ITST) 2017
国

名 ：ポーランド

都 市 名 ：ワルシャワ
開催期間 ：2017年5月29日～2017年5月31日
２．発表概要キネマティック測位は，衛星と受信機間の搬送波の波数計測によって移動体の高精度位置推定が可能であり，自動運転やドローンへの応用が期待されている．しかし，高精度位置推定のためには，二種類の搬送波を両方受信できる高価な二周波受信機を必要となる．そこで，本研究では安価な一周波受信機による高精度位置推定手法を提案する．一周波受信機での高精度位置推定には，衛星選択など多数のパラメータ設定が重要となる．
従来手法では，パラメータを固定値として，位置推定を行っていた．しかし，移動体は周囲の構造物により信号受信環境が常に変動するため，最適図1

提案手法の概要

なパラメータも変動する．
本提案手法では，複数パラメータでキネマティック測位を行い，同時刻で複数の位置推定結果を取得する．さらに誤った位置推定結果を除去し，各時刻で最も信頼性の高い位置推定結果を決定する．図 1に提案手法の概要を示す．本提案手法により，各時刻で最適なパラメータによる位置推定が可能となり，安価な一周波受信機において，高精度な位置推定結果の取得率が向上する．
謝辞
本研究の実施および発表に当たり，ご指導，ご鞭撻を賜りました，渡辺裕教授，伊藤篤教授，
藤井雅弘准教授，羽多野裕之准教授に深く感謝致します．

266

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

Acceleration of publish/subscribe messaging in
ROS-Compliant FPGA Component
菅田悠平（M1）
Yuhei SUGATA（M1）宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 sugata@virgo.is.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）横田隆史（教授）Takashi YOKOTA (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 yokota@is.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名 The Eighth International Symposium on Highly-Efficient Accelerators andReconfigurable Technologies
国

名 ：ドイツ都 市 名 ：ボーフム
開催期間 ：2017年6月7日～2017年6月9日
２．発表概要FPGA (Field Programmable Gate Array)は，ユーザがディジタル論理回路を自由にプログラミ
ングすることが可能な LSIチップであり，ソフトウェア処理と比較して高速化・消費電力の削減が可能である．そのため，ロボットシステムにFPGAを導入することで，ロボット本体の消費電力の削減，高性能化が期待できる．しかし，FPGAを用いたシステム開発は難しく，ロボットシステ
ムにFPGAを導入することは容易ではない．この課題に対して，ロボット開発に用いられている
ROS(Robot Operating System)に準拠したFPGAのコンポーネント化技術が提案された．従来のROS
準拠FPGAコンポーネントは，ROSのPublish/Subscribe通信をソフトウェアで行うため，通信の遅延時間が大きいことが課題であった．
本研究は，ROSの Publish/Subscribe通信をハードウェア TCP/IP スタックを用いて高速化することによる，通信の遅延時間の削減を目的としている．発表では，ROSシステム内におけるネット
ワーク パケッ トの分 析結果に 基づ く ，Publish/Subscribe通 信の分 割手法を 提案し た．
Publish/Subscribe通信を登録部分(XMLRPC)とデータ通信部分(TCPROS)に分割することで，ROS通
信のハードウェア実装が可能となる．また，提案手法を ROS システム内で評価し，遅延時間の削減が可能であることを示した．
謝辞
本研究の機会を与えていただき，また，日頃から貴重な御意見，御指導いただいた，大川猛助
教，大津金光准教授，横田隆史教授に深く感謝致します．

267

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

Analysis of the mechanism of isoleucine
induced glucose uptake into skeletal muscle
志賀加奈（M2）

Kana Shiga（M2）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 ma168114@cc.ustunomiya-u.ac.jp（指導教員）吉澤 史昭（教授）Fumiaki Yoshizawa（Professor）
宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻 fumiaki@cc.ustunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名 IUNS 21st ICN International Congress of Nutrition
国

名：アルゼンチン

都 市 名：ブエノス・アイレス
開催期間：2017年10月15日～2017年10月20日
２．発表概要
分岐鎖アミノ酸の一種であるイソロイシンは，インスリン非依存的に骨格筋への糖取り込みを促進することで血糖値上昇を抑制する．骨格筋への糖取り込みにはインスリン刺激により活性化するPI3K-Akt経路と，細胞内エネルギーの減少により活性化されるAMPK経路が存在する．
それらの経路の糖取り込みには糖取り込み輸送体のGLUT4の細胞膜への移行が関与している．
本研究は，イソロイシンの骨格筋への糖の取り込み促進作用の機構解明を目指した．
本研究により，ラット骨格筋においてイソロイシン刺激によりインスリン刺激と同様に
GLUT4の細胞膜への移行が促進されることが明らかとなった．
また，培養筋細胞においてイソロイシンは AMPKを活性化
せず，Aktを活性化することが明らかとなった．さらに糖取り込み能を評価したところ，イソロイシンの糖取り込
みにはインスリンと同様にPI3KとGLUTが関与していることがわかった．これらのことから，イソロイシンはPI3KAkt 経路を介して，GLUT4の細胞膜への移行を促進させる
ことで，骨格筋への糖取り込みを行っている可能性が示唆された（Fig.1）．
Fig.1 骨格筋における糖取り込みのシグナル伝達経路

謝辞

本研究を進めるにあたり,ご指導ただきました本学教授 吉澤 史昭先生，本学講師 佐藤 祐介先生に深く感謝申し上げます.

268平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

A Visible Screening Method of Quorum Quenching Bacteria
by Co-culture in the Polymer Capsule
永吉恵主（M1）
Keishu Nagayoshi (M1)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 mt176328@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）加藤紀弘（教授）
Norihiro Kato (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科物質環境化学専攻 Katon@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名 IUPAC-FAPS 2017 Polymer Congress
国名：韓国

都 市 名：済州島西帰浦市
開催期間：2017年10月11日～2017年10月13日
２．発表概要グラム陰性細菌の細胞間情報伝達機
構であるQuorum Sensing(QS)では,情報伝達シグナルとして N-アシルホモセリ

Outer fluid 1
2 wt% lecitin in corn oil

Outer fluid 2
1.5 wt% CH3COOH in corn oil

Inner fluid (FIN)
0.75 wt% CaCO3
2 wt% Sodium alginate aq.

ンラクトン(AHL)を生産し,集団としての遺伝子発現を制御している.自然界にCorn Oil
Glass capillary

はAHL合成細菌に加えAHL加水分解酵素を生産しQSを不活性化する細菌も存在

W/O Droplet containing sodium alginate, CaCO3 particles, and bacterial cells

する.本研究では,環境試料からAHL分解細菌をスクリーニングする新技術を検討した.マイクロ流体デバイスを用いて微生物を封入した高分子ゲルカプ
セルを調製し,カプセル内部で培養し未知細菌の効率的なスクリーニングに

CH3COOH
500 μmCa2+ Liberation 500 μm

incubation
500 μm

Alg/PolyLys Capsules

Gel Capsules after QS activation

マイクロ流体デバイスを用いた AHL センサー細菌と未知微生物試料を封入するゲルカプセルの作製応用する.
本研究では,N-hexanoylhomoserine lactone (C6HSL)シグナルの濃度上昇によりQSが活性化し抗菌性の赤色色素 prodigiosin を生産するSerratia marcescens AS-1を未知細菌に対するセンサーとして用いた.このセンサー株と未知細菌を含む試料水を混合しカプセル内部で培養すると, AHLが存在する場合にはカプセル全体が赤く呈色する.簡便にAHL分解細菌が含まれるカプセルのみ
を多検体からスクリーニング可能であり, 選別したカプセルから目的細菌を単離可能となる.

謝辞
本発表を行うにあたりご指導を頂きました本学教授 加藤紀弘先生に心より感謝致します.また研究の先駆者である高山友理子氏, 岡野千草氏, 高橋尚之氏, 本学准教授 飯村兼一先生, 本学助教 奈
須野恵理先生に心より感謝致します.

269

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

EVALUATION OF IN-PLANE SHEAR PERFORMANCE OF JAPANESE TRADITIONALMASONRY WALLS MADE OF OYA STONE柴田勇聖（M1）
Yuki Shibata（M1）
宇都宮大学大学院工学研究科地球環境デザイン学専攻 mt176406@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）

増田浩志（教授）

Hiroshi Masuda (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科地球環境デザイン学専攻 masuda@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名 The 15th East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction
国

名：中華人民共和国

都 市 名：陝西省西安市
開催期間：2017 年10月11日～2017 年10 月13日

２．発表概要
近年,栃木県宇都宮市では既存大谷石建築物の保存と活用を目指しているが,大谷石建築物の構造性能に関する実験的資料は少なく,耐震診断の手法が確立されていない.煉瓦建築物の保存修理
工事報告書によると,「鉄筋コンクリート造建築物の耐震診断基準・改修設計指針同解説」の一
次診断法に準じて,煉瓦造建築物の耐震診断を行っている例が多くみられる.本研究では,既存大谷石建築物の耐震診断時における壁のせん断耐力の推定,および大谷石壁体の破壊性状の把握を目的として,大谷石壁の水平せん断試験を行い，壁の面内せん断耐力を評価するために必要な強度と靭性について明らかにした．

図 1.

大谷石建築物

図 2.

セットアップ状況

謝辞
試験体採取および実験冶具の作成にあたり多数の協力をいただいた飯村石材工業(株)飯村悟氏，豊鉄工建設(株)豊崎博文氏に感謝申し上げます．

270平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

Investigation of Optimal Green Primary Colorin Ultra Wide Color Gamut Display
犬塚祐介（M1）YUSUKE INUZUKA（M1）宇都宮大学大学院

工学研究科

先端光工学専攻 mt176705@cc.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）阿山みよし（教授）MIYOSHI AYAMA (Professor)
宇都宮大学大学院 工学研究科

先端光工学専攻 miyoshi@is.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名 The 13th International AIC (Association Internationale de le Couleur) Congress
国

名：大韓民国都 市 名：済州市
開催期間：2017年 10月16日～2017年10月20日
２．発表概要近年，ディスプレイの色域は拡大の一途を遂げている．色域が広いほど色再現性能が優れてい
るが，色彩画像の自然さ又はユーザの好みは，必ずしも色再現性能と同じではない．本研究では感性評価的観点から広色域ディスプレイにおける最適な緑原色を検討した．異なる緑色波長
520,530,540,550nmを緑原色に用いた広色域での画像表示を実現し，多数の自然画像（第1，2画像群）を異なる色域で表示し，5対の感性評価語に対してSD法による主観評価実験を行った．
実験結果は，第1画像群では異なる波長間で有意な差が見られなかったが，第 2画像群では多数の画像において540nmで評価が高く550nmで評価が低い結果となった．また，感性評価結果と画像の色度分布との関係性を探ると，緑画像ではコンテンツによって感性評価結果と関係が深い
色度分布が異なった．図1はキャベツ画像の例である．緑領域の高品質色再現については，画像コンテンツと感性評価の関係のさらなる検討が必要である．
(b)

(a)

図1

(c)

キャベツ画像における色度分布(a),5 評価語の平均値(b),赤枠で囲まれた領域内のピクセル数(c)

謝辞
本研究を進めるにあたりご指導，ご鞭撻を賜りました阿山みよし教授，石川智治准教授に深謝いた
します．また，共同研究者として貴重な助言，ご協力を頂いた熊倉暁久氏に感謝の意を表します．最後に，被験者として協力して頂いた方をはじめ阿山・石川研究室の諸氏に感謝の意を表します．

271

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

光弾性変調器による部分ミュラー行列エリプソメーター
ニア

ナタシャ

ティポル（M2）

Nia Natasha TIPOL（M2）宇都宮大学大学院工学研究科先端光工学専攻 natasha_t@opt.utsunomiya-u.ac.jp（指導教員）大谷幸利（教授）Yukitoshi OTANI (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科先端光工学専攻 otani@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名 2017 International Symposium on Optomechatronic Technology
国

名

:台湾

都 市 名 ：台南
開催期間 ：2017年11月5日 ～ 2017年11月9日
２．発表概要
近年，工業製品の小型軽量化が進み，製品を構成する部品にもさらなる微細化が求められるようになった．この部品の微細化に伴い，形状測定のみならず部品の構成元素の評価の重要性も高くなっている．超精密加工技術の向上に伴い三次元計測技術がナノメートルからサブナノメート
ルオーダに至ろうとしている．現在のナノ形状評価技術はAFM(Atomic Force Microscopy：原子間力顕微鏡)やCD-SEM(Critical Dimension–Scanning Electron Microscopy：測長用走査型電子顕微鏡) が主流である．しかし，半導体成業では物の構造が細密に小さくなるにつれ，構造の形状が複雑になってきている.さらに，3次元構造の形状と同時に材料特性の計測要求も高くなる.それだ
けでなく，ナノ形状評価技術の面では非接触，非破壊形状計測が望まれている．
そこでこれらを満たす計測方法として，本研究では偏光による形状測定に注目した．その一つ
大きなメリットは非接触，非破壊で物の形状を計測できることにある．ミュラー行列要素は偏光特性を持っており，偏光特性により測定したサンプルの様々な情報を手に入れることができる．
ここでは，特に，偏光情報を高速・高精度で計測することが求められる．
光弾性変調器を利用することにより高速測定かつ高い精度の測定を行うことができる．本研究では電気的に駆動する光弾性変調器を用いた偏光計を提案してきた．弾性変調器，PEMは，光の偏光状態を固定された周波数で変調できるユニークな偏光制御素子である．圧電素子を高速に駆動し，合成石英などの光学素子に応力を加えて意図的に応力複屈折を発生させ，透過光の偏光状態を変調する．そのため，高速・高精度な測定が可能になる．今回は，偏光子と検光子を組み合わせることによって，部分ミュラー行列から物質の材料特性と3次元構造を決定する．
謝辞
ご指導頂いたオプティクス教育研究センター/先端光工学専攻の大谷幸利教授，東京工芸大学の川畑州一教授に心より感謝申し上げます．

272

平成２９年度宇都宮大学 CDIヤングイノベーションスカラーシップ国際会議報告書

An Examination of Perception of Grasping a Virtual Object
in Barehanded Interaction
久米佑太（M1）
Yuta KUME（M1）宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 mt176513@cc.utsunomiya-u.ac.jp
佐藤美恵（教授）
Mie SATO (Professor)
宇都宮大学大学院工学研究科情報システム科学専攻 mie@cc.utsunomiya-u.ac.jp

１．出席会議名国International Workshop on Advanced Image Technology 2018

名：Thailand

都 市 名：Chiang Mai
開催期間：2018年1月7日～2018年1月10日
２．発表概要素手による仮想物体とのインタラクションにおいて，仮想物体が変形する視覚刺激と同時に聴覚刺激を提示することで，仮想物体の柔らかさの知覚や操作性の向上を計る．
図の(a)に本システムの概要を，(b)に HMD 上の映像を示す．本システムでは，柔らかさの異なる球状の仮想物体を 4 種類用意し，仮想物体の変形が限界まで達したときに聴覚刺激(ビープ音)が提示される．
本研究では，被験者実験を行い，被験者に聴覚刺激ありとなしで仮想物体を変形させ，どの柔らかさの仮想物体であったかを回答させ正答率を出した．また，被験者が柔らかさを回答するまでにかかった時間と図の箱の中まで移動させるまでの時間も計測した．実験の結果，全ての仮想物体において聴覚刺激ありのほうが正答率は高くなり，計測した時間も短くなった．これより，
聴覚刺激の付加が仮想物体の柔らかさ知覚と操作性の向上に有効であることが示された．

(b)HMD 上の映像(a)システムの概要

謝辞
本研究は JSPS 科研費15K00373の助成を受けたものである．

273

4. 平成２９年度ＣＤＩ活動
4.1 ２０１７オープンキャンパス公開報告・・・・・・275
4.2 ＣＤＩ講演会報告・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・276
4.3 ＣＤＩ中核的研究機関研究員（ポスドク）
・ヤングイノベーションスカラーシップ研究
成果報告・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・278
4.4 その他CDI活動の様子・・・・・・・・・・・・・・・・・284

274

4.1

２０１７オープンキャンパス公開報告

平成 29 年 7 月 17 日（月・ 祝）、進学を希望する高校生と一般市民の方々を対象とした「2017 宇
都宮大学オープンキャンパス」が開催され、イノベーション創成部門（ＣＤＩ）では例年通りＣＤ
Ｉ棟の１階ロビー、１階と２階のプロジェクト実験室、２階ブレインコミュニケーションルームを使用して実施された。1 階ロビーではポスドクによる研究紹介及びプロジェクト研究のデモンスト
レーションを行い、１階と２階のプロジェクト実験室の公開は４室で実施された。２階ブレインコ
ミュニケーションルームでは小型ヘリコプター操作体験と介護ロボット体験コーナーを設けた。公
開展示内容の概要と展示内容の様子を以下に紹介する。見学者数１１１名

ＣＤＩ展示案内図

介護ロボット体験

小型ヘリコプター(クアッドコプタ)操作体験

磁力で微生物を分離する新しい生物学的処理法,「磁化活性汚泥法」を紹介

ＣＤＩポスドクによる研究紹介 葉緑体定位運動

275

4.2 平成２９年度ＣＤＩ講演会報告
平成２９年１１月２８日（火）宇都宮大学工学部 アカデミアホールにて，平成２９年度ＣＤＩ講演会が開催され，下記 2 名の講師から貴重な講演を拝聴した．学内外を含め１１５名の参加者があった．

講演１：演題：「散乱と干渉が織り成す色彩の世界」
講師：有限会社 テクノ・シナジー 代表取締役 田所 利康 氏
講演２：演題：「工業デザインを通して協業を考える」
講師：すあなサイエンス 代表 猪俣 大輔 氏

挨拶 高山 善匡 部門長

司会 東口武史 教授

講師 田所 利康 氏

講師 猪俣 大輔 氏

会場の様子

質疑応答

276

277

4.3

CDIポスドク及びヤングスカラー研究成果報告会

Poster Presentation by Postdoctoral and Young Scholars, CDI, Utsunomiya University

日時：2018 年 3 月 1 日 (木) 11:30～13:30
場所：宇都宮大学工学部 10 号館 エントランスホール
主催：宇都宮大学 地域共生研究開発センター
イノベーション創成部門（CDI）
共催：宇都宮大学
奇数番号：前半(11：30～12：30)

偶数番号：後半(12：30～13：30)

非常勤研究員(PD)
1. 岡野

千草

（加藤 紀広研究室）

細菌遺伝子の発現をリモート制御する新素材、新規技術の開発
2. 田中

裕之

（児玉 豊

研究室）

植物の環境感知メカニズムの解明
3. 阿部有貴（尾崎 功一研究室）

顕微画像計測に基づく微粒子選別技術の開発とその実用化

ヤングイノベーションスカラーシップ（研究グラント）
4. 原広行（工学研究科

指導

東口 武史

教授）

スペクトル制御による高出力軟 X 線光源の開発
5. KAYES MD NAZMUL（工学研究科

指導

飯村 兼一

准教授）

Preparation and Characterization of Thin Films of Semiconductive Aromatic Diols as
Photovoltaic Materials
6. NGUYEN THI MY AN（工学研究科

指導

飯村 兼一

准教授）

熱応答性高分子被膜シリカ微粒子による単粒子膜作製技術の開発に関する研究278

7. 森嶋佳織（農学研究科

指導

逢沢 峰昭

准教授）

栃木県におけるニホンヤマビルの宿主動物の同定と分布拡大要因の推定
8. 及川

大基（工学研究科

指導

東口 武史

教授）

原子層堆積法を用いる多層薄膜超伝導体による加速空洞の高性能化
9. 藤本

正太（農学研究科

指導

岩永 将司

准教授）

新規カイコ核多角体病ウイルス株を用いたバキュロウイルス発現系の改良
10. Md.Obaidullah（工学研究科

指導

鈴木 昇

教授）

A fast and facile microwave irradiation method for the synthesis of ZnO-ZrO2 core-shell
nanocomposites and investigation of their optical properties.
11. Hossain MD. Sharif（工学研究科

指導

刈込 道徳

准教授）

Development of novel optical resolving agents for sterically hindered substrates andoptical resolution of quinone derivatives
12. 倉田沙織（工学研究科

指導東海林 健二教授）

影とハイライト表現可能な線画彩色についての研究
13. 劉向萍（工学研究科

指導東海林 健二教授）

入力線画に基づく切り絵の対話的作成支援
14. Tumenjargal Bayasaa（農学研究科

指導

横田 信三

教授）

Geographic variation of growth characteristics and stress-wave velocity of Siberian
larch (Larix sibirica Ldb.) naturally grown in five provenances in Mongolia
15. 高娃（工学研究科

指導

酒井 保藏

准教授）

磁化活性汚泥法の特徴を生かした難生分解性有機排水処理の検討
16. 阿其拉図（農学部附属農場

指導

長尾 慶和

教授）

ウシ卵子の卵胞内環境に着目した効率的体外受精胚生産技術の開発
17. 藤田祥明（農学研究科

指導

房 相佑

教授）

種子の少量化に向けた新しい技術開発
18. 児玉崇（工学研究科

指導

高山 善匡

教授）

高速回転ツールのサブミクロン押し込みによる摩擦攪拌拡散接合技術の開発
19. 柿木泰成（工学研究科

指導

尾崎 功一

教授）

移動ロボットのための真空成形を用いた樹脂製フレーム設計に関する研究279

20. 高橋庸平（工学研究科

指導

尾崎 功一

教授）

イチゴの高品質出荷を実現する非接触外観および品質検査装置の開発
21. 砂山幸太（オプティクス教育研究センター

指導

早崎 芳夫

教授）

全排水毒性試験のためのディジタルホログラフィを用いたミジンコの形状計測
22. 伊作唯志（農学研究科

指導

岩永 将司

准教授）

カイコ核多角体病ウイルス未解析株 Ti の性状解析
23. 川俣

裕紀（工学研究科

指導 伊藤 智志助教）

ピロール環を基本骨格に持つ嵩高い機能性色素の合成
24. 今野七月（工学研究科

指導吉原 佐知雄准教授）

めっき法によるアルカリ水電解用高性能電極の創製
25. 石岡和佳奈（農学研究科

指導

二瓶 賢一

准教授）

メグスリノキから生まれた光老化防止剤の構造最適化
26. 中島友寛（工学研究科

指導

高山 善匡

教授）

アルミニウム合金の摩擦誘起反応による表面改質法の開発
27. 井上寛菜（バイオサイエンス教育研究センター

指導

鈴木 智大

准教授）

魚類の摂食調節神経ペプチドおよび受容体の同定と機能解析が切り拓く新規養魚技術開発
28. 竹内絢香（農学部附属農場

指導

長尾 慶和

教授）

イヌ凍結融解精子の質的向上を目指した新規凍結希釈液の開発
29. 荒木鞠那（バイオサイエンス教育研究センター

指導

宮川 一志

准教授）

アリ類の繁殖を制御する分子機構の解明
30. 橋本悠汰（工学研究科

指導長谷川 裕晃教授）

シンセティックジェットによる境界層能動制御メカニズムの解明
31. 渡部健太（工学研究科

指導

古澤 毅

准教授）

Ru 担持 Mg 複合酸化物触媒を用いたアンモニア分解による水素製造
32. 枝

真住（工学研究科

指導

飯村 兼一

准教授）

単分子膜鋳型を利用したウエットエッチングによる表面微細加工技術の開発
33. 今野涼太（バイオサイエンス教育研究センター

指導

児玉 豊

准教授）

光合成を効率的に行う作物の作出を目指した葉緑体定位運動に関与する新規遺伝子の同定
280

34. 飯塚

みなみ（農学研究科

指導

飯郷 雅之

教授）

次世代シーケンサーを用いた深海魚の網羅的遺伝子解析による新規有用遺伝子の探索
35. 菊池雅子（農学研究科

指導

羽生 直人

教授）

セロウロン酸分解菌のゲノム解析および分解機構の解明
36. 直井聡人（地域デザイン科学部

指導

藤本 郷史

准教授）

実建築部材に適用できる接触角計測分析手法の開発と改良
37. 笠原亮太（工学研究科

指導手塚 慶太郎准教授）

ダブルペロブスカイト型新規酸化物の合成と Mn4+ドープによる赤色蛍光特性評価38. 楊

軼偉（農学研究科

指導

橋本 啓

教授）

ダイコンを用いた胆汁酸吸着能を持つ機能性食品素材の開発
39. 増渕

由樹（工学研究科

指導

上原 伸夫

教授）

刺激応答性高分子と蛍光性金ポリマーとから形成される有機無機ハイブリッドポリマーの創製とその応用
40. 横山大樹（工学研究科

指導

嶋脇 聡

教授）

肩関節外転・前方挙上動作のシミュレーション
41. 若目田有葵（工学研究科

指導

尾崎 功一

教授）

大谷石採掘場跡地における小型無人航空機による地下空間地図生成システムの開発
42. 堀口智央（工学研究科

指導

大谷 幸利

教授）

バイオイメージングのための反射型分光ミュラー行列顕微鏡
43. 前田果歩（農学研究科

指導

前田 勇

准教授）

出芽酵母における機能性脂肪酸取り込み能向上と高含量化に関する研究
44. 坂本和幸（工学研究科

指導

単 躍進

教授）

可視光励起をもつ新規赤色酸化物蛍光体の探索－MZnAl10O17（M=Sr,Ba）：Cr の合成と評価－
45. 赤石和也（農学研究科

指導 房 相佑

教授）

聖護院ダイコンのゲノム解読
46. 杉山裕紀（工学研究科

指導

大津 金光

准教授）

移動端末クラスタシステムにおけるノード間通信量の削減に関する研究
47. 佐藤宥佑（工学研究科

指導

杉原 興浩

教授）

プラスチック光ファイバーを用いた波長多重通信に関する研究281

48. 阿部智紀（工学研究科

指導

星野 智史

准教授）

指の伸展・屈曲動作に基づいた脚機構を有するロボット「指脚（シキャク）」の開発と制御
49. 山本嵩久（農学研究科

指導

有賀 一広

准教授）

小規模木質バイオマス発電のための森林バイオマス利用可能量推計50. 田村賢紀（工学研究科

指導

東口 武史

教授）

水の窓軟 X 線光源のクリーン化と高出力化
51. 黒田正義（農学研究科

指導

山田 潔

講師）

乳脂肪球皮膜ペプシン分解物による脂肪細胞代謝改善効果の標的の解明
52. NOROVVANJILBANZRAGCH（農学研究科

指導

石栗 太

准教授）

クロマツ自然交配家系における木材性質の変異
53. 千野怜（農学研究科

指導

横田 信三

教授）

カバノアナタケ菌 IO-U1 株に感染したシラカンバ幼植物体 No.8 の根に生成する
54. 北島元樹（農学研究科

指導

東 徳洋

教授）

破骨細胞分化過程に対する乳脂肪球皮膜ペプシン分解物の効果

ヤングイノベーションスカラーシップ（国際会議奨励グラント）
55. 川戸隆也（地域デザイン科学部

指導

藤原 浩巳

※報告書掲示のみ

教授）

ビーライトーゲーレナイト系クリンカーを細骨材として用いたモルタルおよびコンクリートの物性
56. 桑原伸太郎（地域デザイン科学部

指導

中島 章典

教授）

疲労強度に着目した活荷重下における非合成桁橋のずれ止め応答に関する解析的研究
57. 廣瀬拓也（工学研究科

指導

伊藤 直次

教授）

ゼオライト膜の合成と各種アルコール水溶液の脱水性能
58. 因紘生（工学研究科

指導波多野 裕之准教授）

1 周波 GNSS 受信機のための高信頼キネマティックポジショニングに関する一検討
59. 菅田悠平（工学研究科

指導

横田 隆史

教授）

ROS 準拠 FPGA コンポーネントにおける Publish/Subscribe メッセージングの高速化
60. 志賀加奈（農学研究科

指導

吉澤 史昭

教授）

イソロイシンによる骨格筋への糖取り込み促進機構の解析
282

61. 永吉

恵主（工学研究科

指導

加藤 紀広

教授）

高分子カプセル内における共培養を用いてクオラムクエンチング細菌をスクリーニングする
可視化手法
62. 柴田勇聖（地域デザイン科学部

指導

増田 浩志

教授）

組積造大谷石壁の画内せん断耐力評価
63. 犬塚祐介（工学研究科

指導阿山 みよし

教授）

超広色域ディスプレイにおける最適な緑原色の探求
64. NIA NATASHA BINTI TIPOL（工学研究科

指導

大谷 幸利

教授）

光弾性変調器による部分ミュラー行列エリプソメーター
65. 久米佑太（工学研究科

指導

佐藤 美恵

教授）

素手によるインタラクションにおける仮想物体の掴み感覚に関する検討

非常勤研究員(PD)※報告書掲示のみ

66. Shahabuddin Mohammad

（鈴木 昇

研究室）

ヘリセン誘導体を用いたシリカゲルの表面改質に関する研究

見 学 自 由ご来訪を歓迎いたします≪問い合わせ先≫
宇都宮大学 地域共生研究開発センター
イノベーション創成部門（ＣＤＩ）
Tel：０２８-６８９-７００６

283

4.4

その他ＣＤＩ 活動の様子
１）招聘外国人研究者講演会

平成２９年度 CDI招聘外国人研究者として，担当教員の鄒艶華 准教授により 1名を招聘し，平成２９年９月２１日に講演会を開催した．
招聘研究者 ：趙 明 教授
所 属 機 関：中国 遼寧科技大学
招 聘 期 間：平成２９年８月６日～平成２９年１０月７日（６３日間）
研究開発プログラム名：蟻コロニー最適化により多自由度ロボットアームの運動学逆解析

講演会案内

招聘研究者：趙 明 教授

担当教員：鄒艶華 准教授

講演会の様子

講演会の様子

講演会の様子284

２）海外派遣若手研究者報告会

平成２９年度 CDI 海外派遣若手研究者支援として，工学研究科 博士後期課程学生 1 名を採択し，平成３０年１月１２日に報告会を開催した．

派

遣者： 工学研究科 システム創成工学専攻博士後期課程１年

派

遣先： Swinburne University of Technology （オーストラリア、メルボルン）

熊谷 幸汰 氏派 遣 期 間 ： 平成２９年９月４日～平成２９年１１月１７日（7５日間）
ホスト研究室： Prof. Saulius Juodkazis, Center for Micro-Photonics

調査研究題目: フェムト秒レーザーによるナノファブリケーション

熊谷幸汰 氏

報告会の様子派遣先にて派遣先での活動スケジュール

質疑応答

質疑応答

285

３）ヤングイノベーションカラーシップ選考会
平成２９年７月４日選考会により，研究グラント DC１７名，MC３４名の計５１名（全学対象）を 国際会議奨励グラント DC２名，MC９名の計１１名（全学対象）を採択した．
ヤングスカラー研究支援として，大学院生が研究者・技術者として自立する意識をもたせるとともに柔軟な発想で発見・発明を生む経験をさせるための支援をおこなった．

４）ＣＤＩポスドク・ヤングイノベーションスカラーシップ研究成果報告会
平成３０年３月１日 宇都宮大学工学部１０号館エントランスホールにおいて，ポスト
ドクターおよびヤングスカラーの合同研究成果報告会としてポスターセッションを設けた．ポスドク４名，ヤングスカラー６２名（５１名+国際会議奨励グラント１１名）の発表が行われ，多くの学内外の学生・社会人に公開した．

286

５. 編 集 後 記

イノベーション創出への取り組み
イノベーション創成部門長 高山 善匡

巻頭言にもありますように，本学の地域連携機能を強化するため地域関連３センター等は「地域創生推進機構」に統合・再編されることになりました．これに伴い，イノベーション創成部門（CDI）は産学連携・イ
ノベーション・知財部門へと再編されます．４年間のCDIの事業を総括しますと，「アントレプレナーシップを重要視しつつもベンチャービジネスに特化せず，大学のシーズを生かし産業界のニーズに応える産学官金連携を達成するためのイノベーション創出を目指した事業を実施する」ことを使命として組織され，学内の研究シーズの活かし方を考え，また支援してきたと言えます．今後は，CDIで実施してきた事業がイノベー
ションの創出に繋がり，産学連携の実を上げられるよう，また研究の活性化に繋がるように願っております．
今年度も，CDI４年目の成果として，各事業について振り返りたいと思います．
●CDI 研究開発プロジェクト 研究開発プロジェクトは，研究資金を提供するプロジェクトFとスペースを提供するプロジェクトSよりなり，Fは2年，Sは4年が標準的な期間となっております．平成29年度はF4件（継続），S13件のプロジェクトが実施され，合計17件のプロジェクトが遂行されました．
●中核的研究機関研究員（CDI ポスドク） 本年度は4名の募集に対して，10名の応募があり，プロジェク
ト外からの応募も含めて慎重に審議し，5名を採用した．その後，1名の辞退があり，年度当初 4名採用となりました．
●ヤングスカラーシップ 平成29年度のCDIヤングイノベーションスカラーシップは，昨年度同様応募者が多く，その採択審査には苦慮しました．イノベーション創出を支援する【研究グラント】DC17名，MC34名の計51名（全学対象）と，海外での研究発表を奨励するための【国際会議奨励グラント】DC２，MC9名の計11名（全学対象）を採択しました．
●海外派遣若手研究者

CDIでは対象を45歳以下の教員・ポスドク・DC 学生とし，積極的に若手研究者の海外派遣を推進しています．平成28年度はDC学生1名を派遣しました．派遣報告会ではフェムト秒レーザーに関わる研究成果が報告されました．
●招聘外国人研究員報告会 平成 29年度は機械工学分野の中国の研究者を招聘することができました．
また，招聘外国人研究員報告会を陽東地区で実施し，多くの参加を得て実施しました．
●CDI講演会 平成29年度はCDI講演会の世話教員を工学系教員にお願いしました．今回は色彩を扱う光学分と工業デザイン分野のベンチャー企業代表お招きし，参加者115名を得て貴重な講演を拝聴する機会を設けることができました．
●外部との交流等

夏のオープンキャンパスでCDI部門の公開を1階ロビーで行いました．ポスドクの方々

だけでなく，プロジェクトSを進めている教員を中心に，CDI部門の活動に関わる展示を行いました．
●CDI 部門の体制と管理室 鈴木 昇 地域共生研究開発センター長はじめ，入江 晃亘，杉山 央 両副部門
長，出口 勝彦コーディネーター，齊藤 歌織 事務補佐，地共センター関係者の方々のご指導とご協力をいた
だき，イノベーション創成部門は４年目を無事に終えることができました．CDI事業の多くは産学連携・イノベーション・知財部門に引き継がれる予定です．CDIを代表し，４年間の活動へのご貢献ご協力に厚くお礼申し上げます．

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６.ＣＤＩ連絡先○CDI研究開発プロジェクトの内容を詳しく知りたい方
・個々の研究プロジェクトの研究成果報告書に記載されている研究代表者に，直接お問い合わせください．
・あるいは，下記の CDI事務室にお問い合わせください．
○CDIとの共同研究を開拓し，推進されたい方
・個々の研究プロジェクトの研究成果報告書に記載されている研究代表者に，直接お問い合わせください．
・あるいは，宇都宮大学 地域共生研究開発センターにご連絡ください．
電話：028-689-6316（広報室） Fax：028-689-6320
E-mail：chiiki@miya.jm.utsunomiya-u.ac.jp○CDI施設・大型研究設備の見学など
・下記の CDI事務室にお問い合わせください．

○CDI事務室
所在地：〒321-8585 栃木県宇都宮市陽東 7-1-2
宇都宮大学地域共生研究開発センター イノベーション創成部門
電話＆Fax：028-689-7006（直通）平成２９年度 スタッフ
イノベーション創成部門（CDI）部門長
副部門長
副部門長
中核的研究機関研究員
中核的研究機関研究員
中核的研究機関研究員
中核的研究機関研究員
CDIコーディネーター
事務補佐員

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高山 善匡 教授 (工学研究科)
入江 晃亘 教授 (工学研究科)
杉山 央 教授 (地域デザイン科学部)
岡野 千草
田中 裕之
阿部 有貴
Shahabuddin Mohammad
出口 勝彦
齊藤 歌織

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E-mail:cdi@cc.utsunomiya-u.ac.jp䢊䡬䢍䢉䢛䡬䡸䢚䡭䢀䢚䢖䡹

http://www.sangaku.utsunomiya-u.ac.jp/dep-cdi/index-cdi.html

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