法人別リリース

インフラ点検に“スマートセンシング”導入へ　6月より近江鉄道などで実証開始

大阪大学産業科学研究所 — Wed, 14 May 2025 14:10:00 +0900

2025年5月14日
大阪大学産業科学研究所

大阪大学産業科学研究所の荒木准教授は、近江鉄道・近江鉄道線管理機構や滋賀県東近江市などと連携し、地域交通を支えるインフラ構造物の維持管理にスマートセンシング技術を導入する実証実験を、2025年6月より開始する。

この発表は、5月20日（火）に開催される「大阪大学産業科学研究所・工学研究科定例記者発表」の場で行われる予定で、同日は、工学研究科の藤田克昌教授・医学部付属病院の名井陽教授による「手術を『みる』、細菌を『知る』：医工共創の最新成果」の発表も予定されており、医療分野における顕微鏡や診断技術の最前線についても紹介される。

スマートセンシング技術の新規実証を6月より開始産業科学研究所・先導的学際研究機構
荒木徹平（あらき・てっぺい）准教授
（専門領域：ものづくり技術、電気電子材料工学）

ポイント ◆　近江鉄道・近江鉄道線管理機構や滋賀県東近江市などと連携し、地域交通を支えるインフラ構造物の維持管理にスマートセンシング技術を導入する実証実験を、6月より開始

◆　地域インフラの維持管理が厳しくなりつつあるなか、多点かつリアルタイムに遠隔計測するセンサシステムを構築し、それを活用した効率的な点検・モニタリング手法の実現を急ぐ

◆　産学官民の連携を通じて、地域に根ざした持続可能な社会インフラの創出を目指す

概要　大阪大学産業科学研究所の荒木徹平（あらき・てっぺい）准教授は、安心・安全な暮らしを支えるインフラ構造物の「見えない劣化」や「潜在的リスク」を効率的に評価する「スマートセンシング技術」の研究開発を進めています。今春締結した近江鉄道・近江鉄道線管理機構や滋賀県東近江市などとの連携協定に基づき、地域住民の移動を支えるインフラ構造物を対象にした実証実験を、今年6月より開始いたします。　
記者発表当日は、プロジェクトの概要説明に加え、センサシステムのデモンストレーションを行います。

　近年、激甚化する自然災害や少子高齢化による人手不足により、インフラの維持管理がますます困難さを極めています。橋梁やトンネルなどのインフラ構造物は、利用状況や経済性を踏まえた管理者の判断と、法令やガイドラインに則った適切な点検や保全が求められる中で運用されており、現場の負担は増加する一方です。限られた人材・資源・財政で老朽化するインフラに対応し続ける現状は、すでに限界に近づいているとの指摘もあり、地域社会にとって深刻な課題となっています。

　こうした背景のもと、大阪大学先導的学際研究機構が設置する「住民と育む未来型知的インフラ創造拠点（FICCT）」において、荒木准教授は、2023年4月より研究課題リーダーを務め、大阪府の摂津市や豊能町などが管理するインフラ構造物を対象に、スマートセンシング技術の構築と実証実験を重ねています。現在は副プロジェクトリーダーとして、拠点運営メンバーと共に社会実装や適用エリア拡大を図っています。今年6月からは、新たに近江鉄道・近江鉄道線管理機構や東近江市が管理する多種・多様な橋梁を実証フィールドとし、これまで蓄積してきた知見・成果をフル活用することで、点検コストや人的負担の軽減を目的とした、効率的な点検・モニタリング手法の構築を急ぎます。

　各地で行っている実証実験では、車、バス、鉄道、バイク、自転車、徒歩といった地域住民の様々な移動を支えているインフラ構造物のうち、橋梁、トンネル、擁壁などに潜むリスクを「見える化」するために、多点かつリアルタイムに遠隔計測するセンサシステムを開発・活用します。そこでは、歪、亀裂、傾斜などの変化を捉えるセンサ類を基軸とし、内部を見える化できる電磁気的手法なども併せて複数種類データを蓄積・解析することで、インフラ構造物の健全性評価を高信頼に行うことが可能となります。このようなスマートセンシング技術は、維持管理担当者にとって有意義な支援ツールとなります。例えば、構造物の劣化兆候を早期に捉え、予防保全につなげることで、住民の安心・安全な暮らしを「さりげなく」支える取り組みが可能になります。

　荒木准教授は、担当するFICCT内の研究課題グループにおいて、エレクトロニクス･土木･建築･農学･機械･情報といった多様な分野の研究者と連携し、地域ごとのニーズに柔軟に対応できるセンサシステムの応用にも力を入れています。人々の暮らしを見守る技術の実現を通じて、「スマートな未来社会」の構築に挑み続けています。

（補足）
・近江鉄道線管理機構との連携協定（令和7年3月26日）に関して
開業から120年以上にわたり地域交通を支えてきた近江鉄道線は、2024年度から公有民営方式による上下分離に移行し、施設・車両の保守管理を管理機構が担っている。人口減少や老朽化が進む中、持続可能なインフラ維持と地域交通の活性化が課題となっており、今回の協定では、大阪大学先導的学際研究機構が有するスマートセンシングなどの先端技術を活用し、鉄道運営の新たな維持管理手法やスマートメンテナンスの基準づくりに向けた連携強化が図られる。

・滋賀県東近江市との連携協定（令和7年3月26日）に関して
同市と大阪大学先導的学際研究機構および株式会社HAKATTEとの間で、インフラ構造物の老朽化対策に関する産学官連携協定を締結した。市内の多様な地域を実証フィールドとし、橋梁点検におけるスマートセンシング技術の活用を通じて、情報の収集・分析・評価・予測に基づく効率的な点検体制の構築と、点検費用や人的負担の軽減を目指す研究開発が進められる。

記者発表のご案内
本件に関しては、「産研・工学研究科定例記者発表」にて発表を行います。
一般の方のご参加はできません。

（同日発表）
『手術を「みる」、細菌を「知る」：医工共創の最新成果』
大学院工学研究科応用物理学系専攻藤田克昌（ふじたかつまさ）教授
医学部附属病院未来医療開発部未来医療センター長名井陽（みょういあきら）教授

※発表の詳しい内容に関しては、リリース原稿PDFをご参照ください

「光る植物」大阪・関西万博で一般初公開！（阪大・産研）

大阪大学産業科学研究所 — Thu, 16 Jan 2025 14:05:00 +0900

2025年1月16日
大阪大学産業科学研究所
大阪大学産業科学研究所は、2025年1月22日（水）14時からの「産研・工学研究科定例記者発表」にて、永井健治教授より『「光る植物」大阪・関西万博で一般初公開！電源不要の照明で描く“未来の侘び寂び”』についての発表を行う。

記者発表は、同大工学研究科と共同開催で、飯島一博教授より『グリーンな未来社会への鍵を握る“洋上ハブ構想”とは』の発表と同時に行われる。

「光る植物」大阪・関西万博で一般初公開！産業科学研究所・先導的学際研究機構　
永井健治教授（専門領域：生物物理学、バイオテクノロジー）

ポイント・発光タンパク質の遺伝子が導入された「自ら発光する植物」を大阪・関西万博で一般初公開
・地球規模の環境・エネルギー問題解決に向け、屋内外照明や街路樹への展開など実用化が期待される
・将来的には、自発光植物が吸収したCO2を、バイオ燃料など有用資源へ転換する代謝システムの構築を目指す

概要大阪大学産業科学研究所永井健治教授は、2025年日本国際博覧会（大阪・関西万博）の「大阪ヘルスケアパビリオン」にて、自身の研究グループで研究開発した「光る植物」を出展いたします。
（2025年4月21日～28日の8日間、大阪ヘルスケアパビリオン「リボーンチャレンジ」にて出展予定）

本記者発表では、「未来の侘び寂び」をコンセプトとした大阪・関西万博での出展概要を中心に、開発経緯や発光メカニズム、自発光植物で目指す未来社会の姿についてお話しします。

図：光る植物（Nicotiana tabacum / タバコ）

＜持続可能な高循環型資源利用社会へ向けて＞
再生可能エネルギー利用や省エネ製品の普及など、環境問題への意識が生活の中で身近なものになりつつある中、温室効果ガス排出量の実質ゼロを目指す「2050年カーボンニュートラル」の実現のためには、より革新的な技術開発が求められているのが現状です。

永井教授は、私たちの生活に根ざした電力利用を見直すために、電力を必要としない「光る花」や「光る樹木」を照明として代替できれば、火力発電による二酸化炭素排出量の削減につながると考えました。実際に、オワンクラゲなど発光生物のメカニズムの研究から高光度発光タンパク質「ナノランタン」を開発し、また、発光キノコや発光バクテリアが有する発光システムを改変して導入することで自発光植物の作製に成功して以降、屋内外照明としての実用化に向けた研究に日々取り組んでいます。

目指すのは、より明るく光り、よりCO2を吸収し、さらには有用資源を生産する多機能植物の開発、そして持続可能な高循環型資源利用社会です。

永井教授の研究グループはこれまでに、ゼニゴケをはじめとしてペチュニアやシクラメン、タバコ、ポプラなどの植物の発光を成功させており、大阪・関西万博では、「未来の侘び寂び」をコンセプトに自発光植物で仄かに照らし出された和室空間を展示予定です。

記者発表のご案内
本件に関しては、「第７回産研・工学研究科定例記者発表」にて発表を行います。
一般の方のご参加はできません。

（同日発表）
－日本が洋上風力発電でエネルギー輸入国脱却！？－グリーンな未来社会への鍵を握る“洋上ハブ構想”とは
大学院工学研究科地球総合工学専攻　飯島一博教授

※発表の詳しい内容に関しては、リリース原稿PDFをご参照ください

エネルギーの地産地消を目指して - 真庭高校（岡山県）とOSC実証プロジェクトを始動！（阪大・産研）

大阪大学産業科学研究所 — Thu, 14 Nov 2024 12:00:00 +0900

2024年11月14日
大阪大学産業科学研究所
大阪大学産業科学研究所は、2024年11月20日（水）13時半からの「第６回産研・工学研究科定例記者発表」にて、家裕隆教授より「岡山県の高等学校と有機太陽電池を設置する実証プロジェクトを始動！」についての発表を行う。

記者発表は、同大工学研究科と共同開催で、企業×博士学生による医工学分野の成果として「アルバック未来技術協働研究所」から「常温で長期間保存可能な赤血球製剤の実現へ。博士学生とアルバック社との挑戦」の発表と同時に行われる。

岡山県の高等学校と有機太陽電池を設置する実証プロジェクトを始動！産業科学研究所附属産業科学ナノテクノロジーセンターソフトナノマテリアル研究分野　
家裕隆　教授（専門領域：機能物質化学、有機化学）

ポイント・岡山県立真庭高等学校と連携し、同校の食農生産科が有する農業用ハウスに「緑色光波長選択型有機太陽電池（OSC）」を設置する実証プロジェクトを12月より開始予定
・OSCは、太陽光を選択利用しながら発電と栽培の両立を実現する、次世代型の有機太陽電池
・国内トップシェアのシリコン系太陽電池に代わり、エネルギー地産地消の新しい営農型太陽光発電技術として、農業用ハウスへの実用化に期待

概要大阪大学産業科学研究所家裕隆教授らの研究グループは、研究開発を進める「緑色光波長選択型有機太陽電池（以下OSC）」について、岡山県立真庭高等学校と連携し、同校の食農生産科が有する農業用ハウスでの実証実験を12月より開始します。

図：農業用ハウスへの設置例

＜スマート農業のさらなる発展を目指して＞
日本国内の食料における安全保障は、食料の生産のみならず農業機械の燃料である化石燃料の対外依存度が高く、国際情勢の不安定化や災害による供給途絶のリスクが存在しています。　　　
また、「化石燃料漬け」の国内農業エネルギーの現状も、資源の持続可能性や環境保護の観点から大きな問題を抱えています。食料の安定供給・国産化の推進に向けて農業生産力の増大を図ることは急務であり、スマート農業など先端技術による生産性向上、再生可能エネルギーの活用など、新たな農業システムの確立が不可欠です。

家教授らが研究を進めるOSCは、農作物の生育に必要な青色光と赤色光を透過し、光合成への寄与が少ない緑色光を発電に用いるため、発電と栽培が同時にできる次世代型太陽電池です。

現在国内シェアの約8割を占めるシリコン系の太陽電池は重量が大きく、また光を遮るという難点のために、農業用途で活用するには周辺の農地への悪影響が懸念されています。OSCはこれらの欠点が解消された軽量かつ柔軟な薄いフィルム型で、農業用ハウスへの設置により農地面積を確保しながら農作物栽培および電力供給が可能であり、エネルギー地産地消の新しい営農型太陽光発電技術としての実用化が期待されています。

＜真庭高校、真庭市との連携について＞
今回のプロジェクトの目的はOSCの実証実験のみならず、最先端農業の導入により真庭高校の独自性や魅力の向上にもつながること、また、環境に配慮した持続可能な農業生産について、未来の「食」と「農」を支える若年層の理解を、実践を通して深める契機となることが期待されます。

研究グループはこれまでにも、株式会社Awaji Nature Farm（兵庫県淡路市）の運営する農業用ハウスにてパソナ農援隊と共同でOSCの実証実験を行ってきました。
そして今回、OSCを製造する株式会社MORESCOの協力のもと、新たに食農生産科のある真庭高校、岡山県真庭市と連携し、同校の農業用ハウスにてOSCの生育実証を行う準備を進めています。実証期間は12月より約3か月間を想定しており、真庭高校食農生産科の生徒らを中心に農作物の栽培を行い、発電量をはじめ、作物の生育に関して量や味、色や栄養成分など様々な観点からOSCの評価を行う予定です。

本記者発表では、OSCの実物もご覧いただけます。

記者発表のご案内本件に関しては、「第６回産研・工学研究科定例記者発表」にて発表を行います。
一般の方のご参加はできません。

（同日発表）
常温で長期間保存可能な赤血球製剤の実現へ。博士学生とアルバック社との挑戦
大学院工学研究科　ビジネスエンジニアリング専攻（D2）　此尾友花　
株式会社アルバック　常務執行役員・アルバック未来技術協働研究所副所長清田淳也

※発表の詳しい内容に関しては、リリース原稿PDFをご参照ください

我が国初の「国産生体分子シークエンサー」誕生（阪大・産研）

大阪大学産業科学研究所 — Wed, 02 Oct 2024 12:00:00 +0900

2024年10月2日
大阪大学産業科学研究所
大阪大学産業科学研究所は2024年10月1日（火）、大阪大学中之島センターにて同研究所の谷口正輝教授、大城敬人准教授より、国産生体分子シークエンサー開発に関する記者発表を行いました。当日は、谷口教授からの発表に加え、開発されたプロトタイプ機（モックアップ）も公開されました。

記者発表の様子（谷口正輝教授）

発表内容は以下の通り。

誕生、国産生体分子シークエンサー ―がん治療の遺伝子検査など、先進医療の持続的な提供に期待―

大阪大学産業科学研究所
谷口正輝教授（バイオナノテクノロジー研究分野）
大城敬人准教授（生体分子ＡＩセンシング応用研究分野）

研究成果のポイント・がん治療など遺伝子検査に必須の「生体分子シークエンサー」について、初の国産プロトタイプ機を開発
・国内の生体分子シークエンサー市場は海外メーカーの寡占状態で、国家レベルの課題となっていた
・遺伝子検査・先進医療の持続的な提供とペプチド創薬への応用に期待

概要大阪大学産業科学研究所の谷口正輝教授、大城敬人准教授らと、H.U.グループ中央研究所の共同グループは、我が国待望の国産生体分子シークエンサーのプロトタイプ機を開発したと発表しました。

生体分子シークエンサーとは、遺伝情報を解読するための装置です。
遺伝子に基づくがんの診断や治療に必須の先端機器で、人が個別に持つゲノム（DNA）情報を読むだけでなく、日々変わるゲノムの発現情報（RNAやペプチド）を読むことも可能です。こうした生体分子情報は、がんや難病における個別化医療の研究・創薬、微生物を利用したバイオものづくり等の工業分野、遺伝子組み換え技術を利用した品種改良等の農業分野に必要不可欠な情報です。
世界の遺伝子検査市場は急成長しているにも関わらず、これまで国産の生体分子シークエンサーは開発実現に至っておらず、海外メーカー製品の寡占状態にありました。

生体分子シークエンサーの原理検証は、16年以上かけて大阪大学の研究チームにより行われてきましたが、計測チップと計測装置の開発が実用化の大きなハードルとなっていました。今回、国内最大手の受託検査会社をグループに持つH.U.グループ中央研究所との共同研究開発により、生体分子シークエンサーのプロトタイプ機の開発に成功しました。今後はさらに研究開発を加速させ、数年後の受託検査事業への展開を目指します。

＜研究の背景＞
生体分子シークエンサーとは、遺伝情報を解読するための装置で、遺伝子に基づくがんの診断や治療に必須の先端機器です。
これまで、大阪大学の研究チームは、生体分子シークエンサーを用いて、DNA・RNAの塩基配列やペプチドのアミノ酸配列を決定できることを実証してきました。生体分子シークエンサーは、がんマーカーになるDNA・RNA・ペプチドの化学修飾を直接検出できるなど、他のシークエンサーにはない優位な機能を持っています。

このように、先端医療に欠かせない生体分子シークエンサーですが、国内の生体分子シークエンサーは全て海外メーカー製品に依存しているのが現状です。国内の新規がん罹患者が年間100万人となる中で、保険適用である遺伝子検査の実施も増加しており、我が国の保険行政を圧迫するとともに、多額の国費が海外に流出しています。この先も生体分子シークエンサーを海外に依存し続けた場合、これら国費の圧迫により国民が先進医療を享受できなくなる可能性があります。これは国家レベルの課題です。生体分子シークエンサーの原理検証は、16年以上かけて大阪大学の研究チームにより行われてきましたが、計測チップと計測装置の開発が実用化の大きなハードルとなっていました。

＜研究の内容＞
大阪大学の研究チームとH.U.グループ中央研究所の共同研究開発グループは、計測チップと計測装置の材料、作製プロセス、および機能の全てを実用化の観点から見直し、評価しました。得られた評価に基づいた新設計を行い、ソニーグローバルマニュファクチャリング＆オペレーションズ株式会社の強力な支援を受け、生体分子シークエンサーのプロトタイプ機の開発に成功しました。
今後はさらに、生体分子シークエンサーに最適化されたAIを開発することで、遺伝子に基づく高速・高精度な診断法を開発していきます。また、世界競争となっている「ペプチドシークエンサー」を開発し、ペプチド創薬における強力なツールの実現を目指します。

＜本研究成果が社会に与える影響（本研究成果の意義）＞
プロトタイプ機開発の成功により、初の国産生体分子シークエンサーの誕生が期待されます。国産シークエンサーは、多額の国費流出による医療行政の圧迫を抑制し、先進医療の持続的な提供を可能にします。遺伝情報を速く、大量に生み出す生体分子シークエンサーは、医療やＡＩの分野だけなく、生体分子が関わるあらゆる分野においてもイノベーションを生み出す原点になると期待されます。また、国際競争の激しいバイオ領域において、先端研究開発の推進、感染症の流行やバイオテロといったバイオセキュリティリスクに対して、国内で迅速に対応するための生体分子情報の解析等を加速することが期待される、大きな成果と言えます。

【谷口教授のコメント】
大量の遺伝情報を生み出す生体分子シークエンサーは、医療やAIのビジネス分野だけでなく、医科学や創薬をはじめとする生命科学を革新すると期待されます。日本から次々とイノベーションを生み出すコア技術へと発展させたいです。特に、生体分子シークエンサーは量子現象を用いているため、量子コンピュータのキラーアプリになると期待しています。

谷口正輝教授大城敬人准教授

＜特記事項＞
本研究成果は、パシフィコ横浜で開催される展示会『BioJapan 2024』で、10月9日（水）～10月11日（金）の3日間公開されます。（小間番号：C-16）

なお、本研究は、ＪＳＴ経済安全保障重要技術育成プログラム（K Program、JPMJKP23H3）とAMED革新的がん医療実用化研究事業（23ck0106872s0202）の一環として行われました。
また、本研究については現在特許出願手続き中です。

パワー半導体モジュールの社会実装を一気に加速する、高信頼性、材料コスト削減を実現する新接合材料

大阪大学産業科学研究所 — Thu, 18 Jul 2024 13:00:00 +0900

2024年7月17日
大阪大学産業科学研究所
大阪大学産業科学研究所は、2024年7月23日（火）の「第４回産研・工学研究科定例記者発表」にて、同研究所フレキシブル３D実装協働研究所の陳伝彤特任准教授より「パワー半導体モジュールの社会実装を一気に加速！高信頼性、材料コスト削減を実現する銀とシリコンを用いた新接合材料」についての発表を行う。

記者発表は、同大工学研究科と共同開催で、佐伯昭紀教授（大学院工学研究科応用化学専攻）の「一元化・オートメーション化・迅速化の三拍子を備えた次世代太陽電池開発手法」の発表と同時に行われる。

パワー半導体モジュールの社会実装を一気に加速！
高信頼性、材料コスト削減を実現する銀とシリコンを用いた新接合材料産業科学研究所フレキシブル３D実装協働研究所　
工学博士　陳　伝彤　特任准教授（常勤）（専門領域：半導体実装技術、金属材料物性）

研究成果のポイント・製品の信頼性向上・材料コストの削減につながる、銀とシリコンを用いた接合材料を新開発
・従来材料（銀のみを使用した接合材料）と比較し、SiCパワー半導体実装構造の寿命が約2倍に向上
・EV（電気自動車）への応用をはじめ、パワー半導体モジュールの社会実装の加速へ期待

概要大阪大学産業科学研究所フレキシブル3D実装協働研究所[1]の陳伝彤（チン・テントウ）特任准教授（常勤）らの研究グループと株式会社ダイセルは、銀（Ag）とシリコン（Si）の複合焼結材料の新開発に成功しました。この新開発材料は、銀のみを使用した従来材料と比較し、厳しい熱衝撃試験後の結果において（-50℃〜250℃で1000サイクル）、約2倍の強度保持率を達成しています。この材料を使用することで、極めて高い信頼性を維持しながら、材料コストの削減を実現する高性能パワー半導体の製造につなげることができます。

＜従来材料の課題＞
脱炭素化の社会において、EV（電気自動車）の普及に欠かせないのが「SiC（炭化ケイ素）パワー半導体」です。この半導体は、電力変換ロスを大幅に低減し、機器の小型化や、CO2排出量削減に大きく貢献します。その一方で、200℃を超える高温環境下では動作上の課題を抱えており、その課題に対して、安定的な動作を保証するための耐熱・放熱技術や、構造信頼性を維持する材料の開発が遅れていました。
この高温動作の課題に対しては、現在までに銀ナノ粒子（粒径＜100nm）焼結接合技術の活用が主に検討されていますが、それも厳しい熱衝撃試験（-50〜250℃）では、銀接合層と半導体デバイス接合界面（境界）に亀裂が発生したり、構造が破壊されるなど、多くの課題が残されていました。

＜新開発材料の特徴＞
今回の新接合材料では、銀とシリコンの接合界面におけるシリコン表面に酸化膜ができることで、低温界面が確実に形成され、低い熱膨張係数の接合材料を実現し、界面亀裂の発生および構造破壊の問題が大幅に改善されました（図１）。さらにシリコンの添加量を調整することにより熱膨張係数の制御が可能となります。

今回の研究で新開発した銀とシリコンの複合焼結材料をSiCパワー半導体とDBC基板（Cu回路付きセラミック基板）の接合材料として使用することで、SiCパワー半導体と接合材料の熱膨張ミスマッチを低減させ、厳しい使用環境においても接合界面の亀裂や構造破壊が起こりにくくすることができ、優れた接合信頼性を得ることが可能になります。さらに、シリコンを加えることにより、従来の銀のみの接合材料と比較して材料コストの削減につながることが期待されます。

この成果は、SiCパワー半導体の長寿命化と、その実装構造の信頼性向上、ならびに接合材料コストの削減につながります。社会におけるEV（電気自動車）への応用など、新世代パワー半導体モジュールの社会実装を一気に加速することが期待されます。

[1] 大阪大学における産学連携のオープンイノベーション拠点

図１
（a）SiCパワー半導体とDBC基板との接合構造
（b）銀とシリコンの接合界面におけるシリコン表面の酸化膜
（c）同じ熱衝撃試験での1000サイクル後の構造内部の劣化比較。銀のみを使用した従来材料の接合構造と比較し、クラック（亀裂）が小さくなり数も減少
（d）厳しい熱衝撃試験（-50℃～250℃）において、銀とシリコンの複合焼結材料は、銀のみの従来材料と比較し接合強度維持率が約2倍に。

記者発表のご案内本件に関しては、「第４回産研・工学研究科定例記者発表」にて発表を行います。
一般の方のご参加はできません。

（同日発表）
一元化・オートメーション化・迅速化の三拍子を備えた次世代太陽電池開発手法
大学院工学研究科　応用化学専攻　　佐伯　昭紀教授
（専門領域：ナノテク・材料、ものづくり技術、電子デバイス、電子機器）
※詳しい内容に関しては、リリース原稿PDFをご参照ください

透明な太陽電池の開発（赤外光エネルギー変換）- 阪大・産研

大阪大学産業科学研究所 — Wed, 15 May 2024 15:41:42 +0900

2024年5月15日
大阪大学産業科学研究所
大阪大学産業科学研究所は、2024年5月21日（火）の「第3回産研・工学研究科定例記者発表」にて、同研究所金属有機融合材料研究分野の坂本雅典教授より「透明な太陽電池の開発ー赤外光エネルギー変換ー」についての発表を行う。

記者発表は、同大工学研究科と共同開催で、倉敷哲生教授（工学研究科附属フューチャーイノベーションセンター長）の「ビジネス・オン・キャンパス／研究コンシェルジュ制度の開始」の発表と同時に行われる。

透明な太陽電池の開発　-赤外光エネルギー変換- 大阪大学産業科学研究所・金属有機融合材料研究分野
坂本　雅典教授（専門領域：ナノ材料化学、光化学）

研究成果のポイント・赤外光で発電する透明な太陽電池の開発
・まだ開発されていない太陽エネルギー資源である、赤外光のエネルギー資源化

概要坂本教授の研究グループは、赤外域の光を選択的に捕集し、エネルギーに変換する技術（局在表面プラズモン共鳴を示すヘビードープ半導体ナノ粒子による赤外光―エネルギー変換）の開発を進め、世界最高の効率で赤外光の化学エネルギー変換に成功しました。

また、赤外光が目に見えない事を利用した透明な太陽電池の開発にも成功しています。
赤外域の太陽光で発電する透明な太陽電池は、住宅やビルの窓ガラスなど、既存の太陽電池が設置できなかった場所に設置することができ、社会実装が実現すれば街全体が発電所となり、今までにないエネルギー生産の技術となります。

一連の発見は、赤外光のエネルギー資源化へのブレイクスルーとなり、クリーンで持続可能な太陽エネルギーを余すことなく使用する新たな未来を切り開くことが期待されます。

産業科学研究所金属有機融合材料研究分野（坂本研）WEBページ

細胞を光で制御、がん治療への応用に期待 - 阪大・産研

大阪大学産業科学研究所 — Wed, 21 Feb 2024 14:00:00 +0900

2024年2月21日
大阪大学産業科学研究所
大阪大学産業科学研究所は、2024年2月27日（火）に行われる「第2回産研・工学研究科定例記者発表」にて、「細胞を望みの配置に並べて調べられる光応答性培養基材の開発」について発表する。
記者発表は、同大工学研究科と共同開催で、貝戸清之准教授の「AI・データサイエンスでひと・インフラを自然災害から守る」の発表と同時に行われる。

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細胞を望みの配置に並べて調べられる光応答性培養基材の開発産業科学研究所・分子システム創成化学研究分野
山口　哲志　教授（専門領域：合成生物化学・バイオプロセス工学）

研究成果のポイント -------------- ・どんな種類の細胞も光を照射したところにだけ瞬時にくっつけることができる培養基材を開発
・望みの形状の光を照射することで、様々な種類の細胞を単一細胞レベルの精度で配置可能
・個々の免疫細胞ががん細胞を殺傷する能力を調べて、AI解析する技術へと応用

概要 -------------- 大阪大学産業科学研究所の山口哲志教授、京都大学医学系研究科の山平真也特定講師らの研究グループは光応答性※2 の細胞培養基材を開発し、免疫細胞とがん細胞との相互作用を一つずつ観察して治療効果の高い免疫細胞を探すプラットフォーム技術を開発しました。

山口教授らは、独自に開発した光応答性の高分子材料を培養基材表面に修飾することで、光を照射したところにだけどんな細胞も瞬時にくっつく基材を開発しました。この表面では、複数種類の細胞を望みの光パターンに応じて配置できます（図Ａ）。また、光によって精緻に短時間で配置できることから、多くの種類の細胞を簡単に1細胞レベルの精度で配置でき、浮遊性の細胞もくっつけることができます（図B）。

血液の細胞など、体内を循環している細胞は浮遊性の細胞であり、他の技術では基材にくっつけることができません。そこで、この基材を用いて、浮遊性の免疫細胞とがん細胞とを一つずつペアにして並べ、その相互作用を観察する技術を開発しました（図C）。その結果、免疫細胞ががん細胞を殺傷する様子をリアルタイムで観察でき、そのがん細胞傷害性の不均一性を可視化できました（図D,E）。

さらに、膨大な数の観察画像の解析データを機械学習にかけることで、がん細胞傷害性の異なる免疫細胞を1細胞ずつ自動分類できます（図F）。また、今回、並べて観察した細胞を光に応じて1細胞ずつ回収し、その遺伝子を調べる技術の開発にも成功しました。

近年、細胞集団の中の個々の細胞の性質は同じではなく、その不均一性が病気の重篤化や治療効果に大きな影響があることが分かってきました。今回、免疫細胞のがん細胞傷害性を1細胞観察し、殺される細胞の画像データから、どのような殺し方をする免疫細胞がどれで、それがどれくらいいるのか、が初めてわかるようになりました(図G,H)。

このような未知の情報を得ることができる本技術は、がんの治療に最適な人工免疫細胞の開発や品質管理、がん細胞を殺傷するための薬の開発へ応用が期待されます。

※2　光応答性：光に応答して機能が変わる性質。空間分解能の高い光で制御できるため、1細胞レベルの微細な領域でだけ機能をスイッチオンにすることが可能。

産業科学研究所・工学研究科定例記者発表を開始

大阪大学産業科学研究所 — Wed, 22 Nov 2023 14:00:00 +0900

2023年11月22日
産業科学研究所・工学研究科定例記者発表を開始
大阪大学の産業科学研究所（以下、産研）および大学院工学研究科（以下、工学研究科）は、研究成果の積極的な情報発信によるパブリシティの向上を目的として、両部局合同による「大阪大学産研・工学研究科定例記者発表」を、今後２か月に１度のペースで開催いたします。

- 第１回発表者 –
遠隔操作も可能に！自動化トランススケールスコープ
産業科学研究所・先導的学際研究機構
永井健治　栄誉教授

多色発光するカドミウムフリー量子ドット
大学院工学研究科
上松太郎　准教授

＜概要＞
　大阪大学の産業科学研究所（以下、産研）および大学院工学研究科（以下、工学研究科）は、研究成果の積極的な情報発信によるパブリシティの向上を目的として、両部局合同による「大阪大学産研・工学研究科定例記者発表」を、今後２か月に１度のペースで開催いたします。第1回は12/4（月）です。
　第１回目となる今回は、生命科学研究のDX(BioDX)を牽引する旗艦装置となる自動化トランススケールスコープのプラットフォーム開発および、2023年のノーベル化学賞においても注目された量子ドット分野の最新研究とも言えるカドミウムフリー量子ドットの研究成果を発表させていただきます。

　今後の定例記者発表では、特定の分野に縛られることなく「産業に必要な自然科学の基礎と応用」の研究を実践している産研と、約170の研究室を擁し、工学のあらゆる分野を網羅している工学研究科がタッグを組み、社会課題解決につながる最新の研究成果を今後リアルタイムでお届けします。定期的な開催により報道関係者の皆様に気軽にご参加いただき、様々な研究や取組に触れていただくとともに、多分野にわたる両部局の教員・研究者をご紹介させていただくことで、新たな相互関係構築のきっかけを創出することも目的としています。
　また、第１回の記者発表の終了後には、両部局研究者と報道関係者の方との名刺交換会・懇親会を開催いたします。こちらも併せまして、ご出席を賜りますよう、ぜひともよろしくお願い致します。

【日　時】2023年12月4日（月） 15：00 ～ (14：30開場) ※懇親会は同日17:15 〜
【場　所】大阪大学中之島センター
※事前の参加申込をお願いします。（末尾参照）

＜当日スケジュール（予定）＞
15：00　産研所長・工学研究科長からの挨拶
15：15　研究発表①（産研）・質疑応答
15：50　研究発表②（工学研究科）・質疑応答
16：25　記者発表終了
以後、フォトセッション・追加質疑等
17：15　両部局研究者と記者の皆様との名刺交換会・懇親会

15:15〜
＜遠隔操作も可能に！自動化トランススケールスコープ＞
　登壇者：産業科学研究所・先導的学際研究機構　永井　健治　栄誉教授
（専門領域：生物物理学、バイオイメージング、バイオテクノロジー）

【研究成果のポイント】
▪️0.01%以下しか存在しないユニークな性質を持つ細胞や生命現象の検出を実現する光イメージン
グ装置が大進化。ロボットアームが備わり、遠隔操作が可能に
▪️得られた巨大画像データをデータベース化し、取得・保存・管理・利活用するプラットフォームを整備
▪️AI・ビッグデータの活用による生命科学研究のデジタルトランスフォーメーション(BioDX)を牽引

＜概要＞
　大阪大学産業科学研究所の永井　健治教授、先導的学際研究機構の市村垂生特任准教授らの研究グループは自動化トランススケールスコープを開発し、理化学研究所の大浪修一チームリーダーらの研究グループと共同で巨大画像データを取得・保存・管理・利活用するプラットフォームを整備しました。
　今回開発した自動化トランススケールスコープは2021年に発表した装置（AMATERAS）を進化させ、さらにオートメーション化し、遠隔操作機能も装備しました。AI・ビッグデータの活用による生命科学研究のデジタルトランスフォーメーション(BioDX)を牽引する旗艦装置として、基礎生物学研究はもとより、疾患リスク予測や新薬開発などの医学、薬学分野、さらには新しい育種法の開発や微生物を活用した有用物質生産など、農業やバイオマテリアル産業への波及も期待されます。
　2024年1月より共同利用機器としての利用を開始する予定です。

旗艦バイオイメージング装置としてBioDX研究を加速する自動化トランススケールスコープAMATERAS（左）とウズラ胚の3次元トランススケールイメージング例（右）

15:50 〜
＜多色発光するカドミウムフリー量子ドット＞
　登壇者：大学院工学研究科　上松　太郎　准教授
（専門領域：ナノテク・材料，ナノ材料科学）

【研究成果のポイント】
▪️3種類以上の元素からなり、カドミウムを含まず、色鮮やかに発光する量子ドット蛍光体を効率的に製造するための新たな合成ルート開発に成功した
▪️正確な組成変化により、緑から赤までの発光色変化に成功し、各発光色できわめて高い色純度を実現
▪️色鮮やかな液晶ディスプレイ実現に繋がり、電流により直接発光を得る「量子ドットLED」も開発中

＜概要＞
　大阪大学大学院工学研究科の上松太郎准教授、桑畑進教授らのグループは、名古屋大学工学研究科の鳥本司教授、ＮＨＫ放送技術研究所との共同研究により、鮮やかな緑色と赤色に発光する量子ドット蛍光体を開発しました。量子ドットは、単色性の高い鮮やかな発光を示すことを特徴とし、その基礎開発が今年のノーベル化学賞にも選ばれ、注目を浴びている研究分野です。開発当初の量子ドットは、毒性の高いカドミウムやセレンを含んでおり、環境や健康への影響が懸念されることから、代替材料の開発が進められてきました。最近では「リン化インジウム」が液晶や有機ELディスプレイの波長変換部へ搭載されていますが、性能は十分なものとは言えません。
　「多成分系」と呼ばれる別の種類のカドミウムフリー量子ドットの研究を行っていた同グループは２０１８年、その1つである「硫化銀インジウム量子ドット」に、これまで検討されたことのなかった「硫化ガリウム」の殻（シェル）を被せ、大幅な発光の単色化に成功しました。しかし、それぞれ異なる反応性を有する３種類以上の元素を狙った組成でナノ粒子化するのは極めて困難であり、材料合成面での課題を抱えていました。
　上松准教授らは、硫化銀を核としてナノサイズの結晶の組成を順に変換する合成ルートを新たに開発し、反応の効率化を達成し（図１）、この成果により、狙った元素組成で均質なナノ粒子を造ることが可能になりました。得られたナノ粒子の表面を硫化ガリウムシェルで被覆したところ、スペクトル幅30nmの緑色発光が得られ、同じカドミウムフリー量子ドットであるリン化インジウムのスペクトル幅（35nmから45nm）よりも狭く、開発した量子ドットがリン化インジウムよりも優れた単色性
を示し、ディスプレイへの利用に適していることが明らかになりました。
　さらに、合成に用いる原料の組成を変えることや、新たに銅を導入することによって、内側のコア部分の組成を変化させ、緑から赤までの連続的な発光色変化を実現しました（図２）。

図１：硫化銀を核としてナノサイズの結晶を順番に変換することで、造りやすさと性能の両方を改善し、量産化・実用化に近づいた。

　
　
図２：コア部分の組成を変化させることで、緑から赤までの発光色を実現。３種類のカドミウムフリー量子ドットはいずれも強く鮮やかに発光し、量子ドットLEDの研究も進行中。

　現在これらの材料を有機ELの発光部に導入した「量子ドットLED」の開発にも取り組んでおり、これまでより一層鮮やかなディスプレイの実現に近づいています。

＜参加申込について＞
※本会にご参加いただける際は、12月1日（金）9時までに以下よりお申込をお願いします。
https://forms.gle/xDuKfAReGxgkqviB9

＜会場のご案内＞
大阪大学中之島センター
〒530-0005　大阪市北区中之島4-3-53　
アクセス｜大阪大学中之島センター HP
　※お時間まで、2階のカフェ・アゴラにてお待ちいただくことが可能です。

（第1部・定例記者発表）
14：30　受付開始
10階/佐治敬三メモリアルホールにて

（第2部・両部局研究者・報道関係者懇親会）
17：00　受付開始
2階/カフェ・アゴラにて
参加費　2,200円（当日精算）

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