https://my.ebook5.net/ksii/ocu/ # 【大阪公立大学】大阪発世界レベル研究シーズ ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000001.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000002.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス情報通信健康・体力及び身体活動量の可視化によるアクティブヘルスライフ創出特徴・独自性［健康科学イノベーションセンター］所長［都市健康・スポーツ研究センター/医学研究科］教授岡﨑和伸高齢化社会において医療費が増大する中、生活習慣を改善してメタボリックやロコモティブシンドロームを回避し、健康寿命を伸ばすことが必要である。このためには、全てのライフステージにおいて、個々人の生活習慣や環境を踏まえて、各人に合った健康づくりのための支援を行うことが重要となる。今回我々は、日常生活において、ウェアラブルデバイス等による身体活動・運動量の計測結果と生活活動の記録とに基づいて、活動・運動量と生活習慣・環境の関係を明らかにし、メタボリックやロコモティブシンドローム予防のために必要な身体活動・運動量を確保した健康支援を実現できる手法を提案する。科学的エビデンスに基づいて、個々人の生活習慣・環境にカスタマイズした健康支援メニューを提供できる点にその特徴がある。社会実装と実用化への可能性システムの構築においては、スマートフォンベースの健康支援ツールとすることにより、若年層から高齢者まで幅広い普及が期待できる。松本市での1年間にわたるトライアルでは、メタボリックシンドローム該当者（予備軍も含む）を約20％削減することが報告されている。人口約268万人の大阪市の場合、高齢化率は24.9％予備軍も含むメタボリックシンドロームは％女性は20％であり（2014年データ）、本技術の普及により、約1,040億円の医療費削減が期待できる。特許論文参考URLキーワードニュータウンと既成市街地における高齢者の外出活動環境の比較:高齢者のロコモティブシンドローム予防に向けた活動環境に関する研究その3杉山正晃,生田英輔,岡崎和伸,高井逸史,森一彦日本建築学会計画系論文集83(746)707-7152018年4月ヘルスケア、健康寿命、メタボリックシンドローム、ロコモティブシンドローム ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000003.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス健康的ライフスタイル実現と運動の役割研究［都市健康・スポーツ研究センター］准教授横山久代特徴・独自性我々は健康長寿に向けた運動・身体活動の役割の解明や、運動実践方法の研究開発に取り組んでいる。高齢者における転倒防止に向けた研究では、年齢が高いと転倒リスクが大きいが、特に75歳以上では、運動習慣のある人は転倒リスクが低いことが分かった。また運動をしながら認知機能のトレーニングを行うことで、筋力に合わせ認知機能も同時に改善できることも示された。例えば、脳トレと運動を繰り返す群（単課題群）と、同じメニューで運動時に認知機能課題を課した群（二重課題群）では、両群とも課題実施前に比べて認知機能や大腿四頭筋の筋力の改善が見られたが、二重課題群は単課題群に比べて認知機能が高かった。我々は他にも、高齢女性や維持透析患者における運動の効果、咀嚼の食後血糖値への影響、運動時の脂肪酸化に対する中枢インスリン作用の解明等の健康長寿につながる研究を行っている。65歳以上の高齢者1,014名に、立位で前方に到達できる最大距離を測定するファンクショナルリーチテストを行った。運動を週に２時間以上する群は1時間未満の群に比べて有意に転倒リスクが低かった。脳トレ、筋力トレーニング、有酸素運動、ストレッチよりなる1時間の課題を週３回、12週間行う高齢者群（単課題群）と、同じメニューで筋力トレーニングと有酸素運動時に認知機能課題（計算問題、運動パターンの変更等）を課した群（二重課題群）を比較した。社会実装と実用化への可能性本研究で見いだされた転倒予防、認知症予防効果は、それぞれ、大阪市の介護予防事業、（株）ティップネスが展開する介護予防教室の運動プログラムに応用されている。単課題群、二重課題群とも課題実施前に比べて認知機能や大腿四頭筋の筋力の改善が見られたが、二重課題群は単課題群に比べて認知機能の改善が大きく、特に3MS検査の総得点と注意力における改善が有意に大きかった。特許論文YokoyamaH,etal.BMCGeriatr15:60,2015参考URLキーワードhttps://academic.oup.com/ageing/article/48/Supplement_4/iv18/5682096運動、高齢者、認知機能、転倒予防、フレイル、健康長寿 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000004.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス寿命延伸効果を示す天然由来成分の探索［都市健康・スポーツ研究センター］教授荻田亮特徴・独自性「健康寿命の延伸」は多くの人類の願いであり、近年、加齢による老化メカニズムの解明と抗老化への挑戦が注目されている。加齢関連疾患や老化亢進の制御には、長寿遺伝子が関与することが知られている。そこで、出芽酵母モデルを用いて、長寿遺伝子サーチュイン（Sirfamily）活性化成分の探索研究を行い、加齢関連疾患の分子病態の機序および老化亢進の制御機構を検討した。運動やカロリー制限により長寿遺伝子の発現が増加し、加齢の原因である細胞老化を防止する可能性が報告されている。社会実装と実用化への可能性長寿遺伝子活性化成分のスクリーニング方法を確立し、活性化物質を発見することにより、健康寿命の延伸および老化亢進の制御を目的とする医薬品／機能性食品／化粧品分野への応用が期待できる。ヒト長寿遺伝子として、サーチュインが注目されており、ヒトSIRT1に対応する出芽酵母のSir関連遺伝子と寿命との関連を検討した。RT-PCRによる解析の結果、梨幼果抽出液の添加による寿命延伸にはSIR関連遺伝子活性が関与している可能性が示された。特許論文参考URLキーワード１．InnovationinAging4(S1)1302020年12月２．InnovationinAging3(S1)S972019年11月３．AdvancementinMedicinalPlantResearch6(4)64-692018年11月細胞寿命、長寿遺伝子、出芽酵母、天然由来成分 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000005.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス生体へのストレス作用機序の解明と対応策［都市健康・スポーツ研究センター］准教授今井大喜特徴・独自性寒冷・暑熱環境によるストレスは、スポーツ実施時の生体に及ぼす影響が大きく、これらの作用機序を解明することは、体温維持やエネルギー浪費の防止といった観点等から、スポーツ選手の運動パフォーマンス向上に資するものとなる。このように、単一ストレスの生体への影響は、その機序の多くが研究対象として扱われている。しかし、実社会においては各種ストレス（気温、湿度、日照、アレルゲン、雑音等）が、日常的かつ複合的に負荷されているのが実情であり、その詳細は未だ明らかとされていない。そこで、寒冷・暑熱負荷に精神性負荷を加えた「複合ストレス」モデルを構築し、健康維持や作業効率向上のためのストレス軽減方法について、運動機能や認知機能等の評価から検討している。さらに、このような健康・スポーツ学的手法を用いて、都市防災問題の解決に向けた応用研究も行っている。社会実装と実用化への可能性単一または複合ストレスモデルから、寒冷・暑熱ストレスに対抗する新機能性ウェアの開発と性能評価を行っており、アウトドアスポーツや災害現場でのストレス軽減が期待される。これらの手法は、食品や住環境も含めたストレス軽減方法の評価にも応用できる可能性がある。特許論文参考URLキーワード１，EUROPEANJOURNALOFAPPLIEDPHYSIOLOGY118(3)551-5622018年03月２，都市防災研究論文集77-122020年11月３，都市防災研究論文集831-362021年11月https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001308_ja.htmlストレス（寒冷・暑熱・精神性）、複合ストレス、機能性ウェア、運動機能、認知機能、災害対応 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000006.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス身体運動のバイオメカニクス的研究［都市健康・スポーツ研究センター］准教授鈴木雄太特徴・独自性・慣性センサとAI我々は小型慣性センサと人工知能を用いる、身体運動の評価システムを開発している。身体に貼付した慣性センサで運動中の身体の並進加速度と角速度を計測し、測定データをinput、地面反力や関節トルクなどの評価パラメータをoutputとするニューラルネットワークを構築し、動作の評価パラメータを推定した。その結果、ランニング中の地面反力を比較的精度よく推定できた。・筋骨格モデルを用いた跳躍動作中の筋機能の解明研究では、コンピュータシミュレーションと数値最適化により、様々な方向への跳躍動作を推定した。順動力学的手法を併用することで、重心速度の獲得に対する各筋の貢献を定量化できた。・サーブ軌道またバレーボールサーブ軌道の取得システムの構築では、複数のカメラで試合を撮影し、画像上のボールの位置を畳み込みニューラルネットワークを用いて特定し、独自に開発したカメラ校正法を利用することで、ボールの3次元軌道を自動取得することができた。従来の手動のデータ取得よりも分析時間を大幅に短縮できるため（30分→2分）より多くのデータが収集可能である。79名のランナーを対象に慣性センサおよび地面反力計でランニング動作を測定し、ランニング動作の評価パラメータの1つである地面反力を推定した。慣性センサで測定した腰部と足部の加速度および角速度を入力データ、地面反力の時系列データを出力とするリカレントニューラルネットワーク（長・短期記憶，LSTM）を構築した。79名中76名を教師データ、3名をテストデータとし、推定した地面反力を測定値と比較した。筋骨格モデル社会実装と実用化への可能性小型慣性センサを用いて簡便に動作の評価・診断ができれば、子どもの体力向上と高齢者の健康寿命延伸に貢献する。またバレーボールサーブ軌道取得システムは、選手の競技力向上に役立つと考えられる。畳み込みニューラルネットワークの概念図特許論文参考URLキーワードhttps://www.j-platpat.inpit.go.jp/c1800/PU/JP-2015-248610/75E0B4E0E00F2A0FA5A4B24553D687D50BDF4157A3CF5C54C9C431B28DC5BC1A/10/jaIJSHS（2020）18，207-214体育学研究（2020）65，273-279バイオメカニクス研究（2016）20，2-9https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100000525_ja.html健康寿命、運動、高齢者、AI、ウェラブルセンサ、スポーツ選手 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000007.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス歩行時の加速度計からわかる人間の健康（股関節手術や脳卒中の予後）［工学研究科］准教授中島重義特徴・独自性歩行によって得られる情報を健康医療分野で役立てたいというニーズがある。例えば、歩行時のデータ解析により、人工関節置換術を受けた患者さんや脳梗塞を発症した患者さんの快復度合いの客観的な評価が期待できる。そのためには、簡便で通常生活に支障なくかつ連続的に測定したデータから、高精度な評価結果を得る手法が望まれる。本研究では、腰のベ軸（左右，前後，上下）加速度を測定し、加速度の時間変化を周波数領域に変換するとともに、加速度を二階積分した変位データから体の重心の時間変化を算出する。これら歩行時の加速度の周波数解析データと重心の時間変化に基づいて、サポートベクターマシン・AI（バックプロパゲーション）・ランダムフォレスト等の機械学習手法で歩行解析することを特徴とする。腰のベルトにつけた加速度計歩行時の加速度の時間変化社会実装と実用化への可能性疾患発症後や術後の快復度合いを客観的かつ高精度で評価できる。また、脳梗塞発症時の歩行と健常者の歩行を高精度で分類できることから、脳梗塞発症時をリアルタイムで検出でき、迅速な対応につなげることが可能となる。なお、加速度データは携帯端末等に内蔵された加速度計から得られるデータでもよく、今後、さらにデータを蓄積して精度向上や応用範囲拡大を図るとともに、実用化を目指した取組みを加速したい。歩行時の重心の時間変化特許論文参考URLキーワード特願2021-122041体幹加速度のスペクトル解析結果を用いた人工股関節全置換術後患者の歩容解析米田昌弘,池渕充彦,福田寛二,加藤良一,中土保,中島重義,中村博亮一般社団法人日本機械学会日本機械学会論文集85(877)19-00103-19-001032019年https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001141_ja.html歩行解析、加速度、機械学習、サポートベクターマシン、AI、ランダムフォレスト ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000008.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス炎症抑制作⽤を有する⾮下痢原性分散接着性⼤腸菌のプロバイオティクスとしての可能性［生活科学研究科］教授中台（⿅⽑）枝⾥⼦特徴・独自性上皮細胞に分散接着する分散接着性大腸菌（DAEC）には、ヒトに下痢を惹起する悪玉菌と善玉菌が混在している。我々は下痢患者と健常者の便より単離したDAEC株のうち、下痢株はすべて結腸癌由来細胞で高レベルの炎症性サイトカインIL-8を分泌誘導したが、健常者由来15株のうち９株のIL-8産生量は低いことを見出した。健常者由来でIL-8産生能が低いSK1144株は、L-6の分泌も抑制した。SK1144株によるこれらの作用は、何らかのエフェクタータンパク質を宿主細胞に注入し、炎症性サイトカインの翻訳周辺を抑制する可能性が考えられた。潰瘍性大腸炎やクローン病による炎症性腸疾患は国内患者数21万人をこえ、またディフィシル感染による腸炎も病院・老人施設等で集団発生が見られることがあり注意が必要である。健常者便から発見された"善玉"大腸菌SK1144は炎症性サイトカインによる炎症や下痢を抑制するプロバイオティクスとしの可能性が示唆される。下痢患者と健常者の便より単離した線毛アドヘシン遺伝子（afa）陽性DAEC株（赤線で囲った部分）のうち、下痢患者由来の7株はすべて結腸癌由来Caco-2細胞で高レベルのIL-8を分泌誘導した。一方、健常者由来15株のうち９株のIL-8産生量は低く、特にK1144株は最も低かった。SK1144はⅣ型分泌装置を介して、炎症性サイトカインの翻訳またはその近傍を阻害するエフェクタータンパク質を宿主細胞内に注入している可能性がある社会実装と実用化への可能性SK1144株を含む生菌製剤、そしてSK1144のエフェクターの同定や炎症抑制のメカニズムの解明を通して、炎症性腸疾患やディフィシル感染症などの疾患に有用な薬剤の開発が期待される。今後の研究開発のアウトライン特許論文参考URLキーワード特開2017-000126IL-6産生抑制作用を有する非下痢原性分散接着性大腸菌及びその利用VetImmunolImmunopathol.2013Mar15;152（1-2）:183-8.InfectImmun.2019Jan;87（1）:e00683-18.プロバイオティクス、医薬、抗炎症作用、炎症性腸疾患、大腸菌 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000009.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス骨再生スキャフォールドの短時間親水化［工学研究科］教授白藤立［工学研究科］教授呉準席特徴・独自性移植用人工骨や再生医療に用いられる疎水性骨マトリックスポリマーは、細胞への親和性を高めるための表面親水加工が施される。しかし、既存のアルカリ処理やUV処理は迅速性・確実性が十分ではなく、減圧プラズマではコストが高くなる。そこで、高純度ヘリウムガスを用いた「プラズマ弾丸処理」技術を開発した。高価な真空装置を用いることなく、数分間で骨マトリックスの親水処理を行うことができる。社会実装と実用化への可能性医療分野で用いられる骨マトリックスの製造に用いうる。また、迅速かつコストパフォーマンスに優れた多孔質体の内壁親水化技術として、種々の材質への応用が期待できる。また、ヘリウムより安価なアルゴンを利用できる可能性もある。骨マトリックスなどの多孔質素材に対する表面親水処理方法として、「プラズマ弾丸」は迅速・確実・安価な方法である。「プラズマ弾丸」の装置と効果A：試料を収めたヘリウム充填チャンバーの底に大気圧プラズマジェット（APPJ）ヘリウムガスを放射し、ヘリウムを媒介としてプラズマを伝搬させる。B：疎水性骨マトリックスは短時間で透水性を獲得する。C:親水性処理はマトリックスの全ての層に及ぶ。「プラズマ弾丸」の原理A:多孔質試料にAPPJを直接当てると表面の高純度ヘリウムに接する領域だけが親水処理され、内部には届かない。B:ヘリウムが充填された試料にAPPJの壁通過でプラズマを伝搬させることにより、内部まで親水処理できる。特許論文参考URLキーワード特願2019-155512電気学会研究会資料[放電・プラズマ・パルスパワー研究会],EPP-20-009（6pp）（2020年01月）Proc.41stInt.Symp.DryProcess,pp.175-176（2019年11月）Proc.42stInt.Symp.DryProcess,pp.165-166（2021年11月）化学工業Vol.73,No.1pp.49-55（2022年01月）https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001258_ja.htmlhttps://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001443_ja.htmlhttps://www.youtube.com/watch?v=5Q3V6aU-Lfw大気圧プラズマジェット、プラズマ弾丸、ヘリウム、親水処理、多孔体、骨マトリックス ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000010.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンスHBVの感染を阻害するモノクローナル抗体の開発［工学研究科］特任助教伊原寛一郎［工学研究科］教授立花太郎特徴・独自性B型肝炎ウイルス（HBV）が原因で発症するB型肝炎は、いまだ治療成績が低く、画期的な治療薬の開発を目指した基礎研究や臨床研究を国は推進している。治療成績が悪い理由として、抗HBVモノクローナル抗体はウイルスの遺伝子変異への対応が困難である、HBVの受容体であるタウロコール酸ナトリウム共輸送ポリペプチド（NTCP）は変異が生じ難いが、HBV感染阻害能力のある抗NTCPモノクローナル抗体は未だ開発されていない、等の理由が考えられる。我々はHVB感染を阻害するモノクローナル抗体の開発を目的として研究を行った。NTCPは膜貫通タンパク質で精製が困難なため、DNA免疫法で抗体を作製した。その結果、nativeformのNTCPを認識する複数のモノクローナル抗体の樹立に成功し、そのうち5A9C6はHBV感染を抑制する活性を有していた（特願2020-129195）。エピトープを調べたところ、いずれのクローンもNTCPのN末端を認識し、5A9C6はヒトに合わせマウスNTCPも認識することが分かった。さらに抗体遺伝子をクローニングし、5A9C7についてはヒト化にも成功した。HBV受容体NTCPに対するモノクローナル抗体によるHBV感染阻害抗NTCPモノクローナル抗体クローン5A9C6によるHBV感染抑制社会実装と実用化への可能性本研究により得られた抗NTCPモノクローナル抗体は、HBVの細胞への侵入を阻害するためB型肝炎の予防及び治療に有用である。またNTCP検出キットへの応用も考えられる。得られた抗NTCPモノクローナル抗体クローンが認識するエピトープ配列特論許文特願2020-129195参考URLキーワードHBV、B型肝炎、モノクローナル抗体、DNA免疫法、ヒト化抗体、ウイルス、感染阻害 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000011.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンスIgG型二重特異性抗体の新規フォーマット［工学研究科］准教授中西猛特徴・独自性2種類の抗体を組み合わせて、2つの異なる特異性を有する人工抗体（二重特異性抗体）は、単一特異性抗体では実現できない機能を発揮するため、次世代抗体医薬として注目されている。そこで、二重特異性抗体の収率向上と高純度精製技術の確立を目指して、以下の検討を行った。①軽鎖可変領域の共通化および重鎖可変領域の連結により、Fc領域間のヘテロ会合を必要としない2種類3本のポリペプチド鎖から構成される二重特異性抗体を設計した。②既知の可変領域配列を用いて2種類のがん関連抗原（HER2およびHER3）を標的とする組換え抗体を動物細胞発現系により調製した。③プロテインAアフィニティークロマトグラフィーおよび陽イオン交換クロマトグラフィーを組み合わせて、培養上清から目的の組換え抗体を高純度に精製した。④二重特異性と標的がん細胞株に対する結合性および増殖阻害効果を有するとともに親抗体（抗HER2IgGおよび抗HER3IgG）と同等の熱安定性を保持していた。二重特異性抗体TribsMabCLCの立体構造モデル陽イオン交換クロマトグラフィーによる精製社会実装と実用化への可能性2種類3本のポリペプチド鎖から構成されるIgG型二重特異性抗体は、高効率かつ高純度に作製できる抗体フォーマットであり、それを基盤とするバイオ医薬開発プラットフォーム技術は、次世代抗体医薬や診断薬の研究開発につながる可能性がある。表面プラズモン共鳴法による二重特異性の評価特論許文中西猛，北村昌也，立花太郎国際出願PCT/JP2021/012911参考URLキーワードhttps://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001026_ja.html抗体医薬、二重特異性抗体、抗体フォーマット、共通軽鎖、ペプチドリンカー、がん ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000012.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス情報通信脳機能の能力レベルをアプリで手軽に判定［医学研究科］講師内田健太郎特徴・独自性認知症の診断では、医師が被験者と対面して問診等により判断する方法が一般的であるが、長時間を要するストレスの高い検査となる。脳機能を簡易かつ客観的に診断するために、被験者に図形を模写させて、その図形が適切に模写されているか否かに応じて脳機能を診断する手法が提案されているが、被験者の画力レベルの高低が判定結果に影響を及ぼして、脳機能の正確な診断ができないという課題がある。本手法は、被験者に図形を模写させてAI（畳み込みニューラルネットワーク）により脳機能を診断する手法であり、模写図形とともに被験者の画力レベルを入力データとして用いて学習・判定することを特徴とする。画力レベルは別途データとして準備してもよいが、被験者により描画された参考画像から取得してもよい。これにより、認知症を含む高次脳機能障害を簡易かつ客観的定量的に診断することが可能となる。①図形どおりに模写する②アプリで撮影社会実装と実用化への可能性高齢化社会において、臨床現場のみならず介護認定や運転免許更新等の多くの場面で認知症診断が必要とされている。本手法は簡単な図形描写で脳機能を客観的に診断することが可能であり、またスマートフォンにアプリとして組み込むこともできることから、様々な局面での簡易検査システムとしての実現が期待できる。③瞬時に撮影表示特論許文特願2020-29654（特開2021-135603）判定装置、モデル生成装置、判定方法及び判定プログラム参考URLキーワード認知症、高次脳機能障害、簡易検査、スクリーニング、機械学習、AI ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000013.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス情報通信ロコモティブシンドローム予防用の訓練装置［医学研究科］教授中村博亮特徴・独自性平均寿命と健康寿命には男女とも10歳前後の差が有り、健康寿命の後に介護が必要となる人も少なくない。介護が必要になる原因の中には、運動器疾患によるものが25％ほど存在する。高齢になると筋力の低下に伴う、ロコモテイブシンドロームに陥る人も多く、高齢者の運動機能低下、“立つこと”、“歩くこと”の機能低下は要支援、要介護の始まりとなる。運動機能の状態確認の方法には、ロコチェック，立ち上がり度テスト，2ステップテスト、等、種々存在するが、筋力の維持を行うための適切なツールは存在しない。当研究室では、高齢者などの筋力低下を抑えるため方法や装置について研究を進めている。社会実装と実用化への可能性高齢者の筋力低下を抑制するための装置は、以下の条件が必要と考えられる。自宅で施行できること、モテイベーションが保たれること、各自の体力に応じた対応が可能なこと、操作が簡単なこと、比較的廉価なこと、安全性が確保できていること、など。このような条件を満たすものとして、本研究では、大腿四頭筋電位をトリガーし、立位運動補助装置が連動するように構成した、スクワットアシスト装置の研究を行っている。アシスト力の強さは使用する人の筋力により調節し、また、高齢者や脚力の弱い人でも自力で行えるように、手すり・ベルトを設置している。特許論文参考URLキーワード１．ReductionsintheFrequencyofGoingOutDuetotheCOVID-19PandemicNegativelyAffectPatientswithSpinalDisordersHidetomiTerai1,MasayoshiIwamae1,KojiTamai1,ShinjiTakahashi1,YusukeHori1,ShoichiroOhyama1,AkitoYabu1,MasatoshiHoshino1,HiroakiNakamura1SpineSurgRelatRes.2021Sep9;5(6):365-374.２．ImpactoftheCOVID-19pandemiconthedevelopmentoflocomotivesyndromeHidetomiTerai1,YusukeHori1,ShinjiTakahashi1,KojiTamai1,MasayoshiIwamae1,MasatoshiHoshino1,ShoichiroOhyama1,AkitoYabu1,HiroakiNakamura1JOrthopSurg(HongKong).Sep-Dec2021;29(3):23094990211060967.３．Predictorsofdropoutfromcohortstudyduetodeteriorationinhealthstatus,withfocusonsarcopenia,locomotivesyndrome,andfrailty:FromtheShiraniwaElderlyCohort(Shiraniwa)studyShoichiroOhyama1,MasatoshiHoshino1,ShinjiTakahashi2,YusukeHori1,AkitoYabu1,AkioKobayashi3,TadaoTsujio3,ShiroKotake4,HiroakiNakamura1JOrthopSci.2021Jan;26(1):167-172.４．Artificialintelligencemodeltoidentifyelderlypatientswithlocomotivesyndrome:Across-sectionalstudyShinjiTakahashi1,MD.,PhD.,YutaNonomiya2,HidetomiTerai1,MD.,PhD.,MasatoshiHoshino3,MD.,PhD.,ShoichiroOhyama4,MD.,PhD.,AyumiShintani2,PhD.,HiroakiNakamura1,MD.,PhD.,JOrthopSci.2022５．特集ロコモティブシンドロームの現況。住民コホートによる評価：Shiraniwaスタディ大山翔一朗1,高橋真治2,寺井秀富2,星野雅俊2,中村博亮2臨床雑誌整形外科72巻6号（2021年5月）高齢者、ロコモティブシンドローム、運動器症候群、ロコチェック、重症度判定、運動機能、スクワットアシスト、健康寿命、介護、サルコペニア、運動器、トレーニング ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000014.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンスがん・脳神経疾患を攻略する分子開発研究［理学研究科］教授品田哲郎特徴・独自性カイコ冬虫夏草（ハナサナギタケ）熱水抽出物から中枢神経系細胞（アストロサイト）増殖作用を有する環状ポリペプチド「ナトリード」を精製／構造決定し、化学合成に成功した。脳神経細胞の増殖及び突起伸長作用、神経栄養因子（NGF、VGF）の分泌促進作用を見出した。A：天然及び人工栽培のハナサナギタケB：ナトリードの分子構造C：培養アストロサイト増殖作用D：アストロサイト増殖作用の用量依存性社会実装と実用化への可能性国内及び欧米で特許化されており、神経膠原病（アストログリーシス）やアルツハイマー病治療剤としての開発が期待される。A：ナトリードはNGF、VGF分泌促進作用を示す。B：既存のアルツハイマー病治療薬にないアストロサイト増殖作用を示す。C：アセチルコリンエステラーゼ阻害作用は示さない。A：ナトリードは脳神経細胞の軸索伸長を促進する。B：デンドライトの全長と数を増加させる。C：１ng/mlナトリードは同濃度のNGFに匹敵するデンドライト伸長及び増加促進作用を示す。D：ナトリードは脳、肺、心臓、肝臓、腎臓、脾臓組織に影響を与えない。特許論文参考URLキーワードWO2016/047638（大阪市立大学、岩手大学、岩手医科大学、ロッテ）→日本特許第6182274号、米国特許US10654890、欧州特許EP3199541IshiguroS,ShinadaT,WuZ,SuzukiK,etal.(2021)Anovelcyclicpeptide(Naturido)modulatesglia–neuroninteractionsinvitroandreversesageing-relateddeficitsinsenescence-acceleratedmice.PLoSONE16(1):e0245235.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245235脳機能改善、天然有機化合物 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000015.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンスナノテクノロジー・材料院内感染対策としての抗菌性金属材料［工学研究科］准教授川上洋司特徴・独自性MRSAなど薬剤耐性菌の院内感染防止は医療現場では重要課題であり、昨今ではコロナウイルス蔓延により、一般社会においても環境表面を介した病原菌伝播・拡散のリスク軽減が求められている。そこで、銅合金や銅含有ステンレス鋼などの抗菌性金属材料の抗菌活性の評価や清拭方法、微生物腐食などを検討している。抗菌活性に加え、汎用性、コスト、耐久性／耐食性、清涼な表面など優れた特性を有する抗菌性金属材料のより広い実用化に寄与する知見を得ている。米国環境保護庁は銅及び銅合金の公衆衛生における殺菌力を表示することを許可している。銅や銅合金の表面ではメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）等を含む病原菌を2時間以内に99.9%殺菌できる。社会実装と実用化への可能性より実用的な抗菌性金属材料の開発や医療福祉施設において実施可能な清拭方法の確立に寄与すると考えられる。清拭により、タンパク質汚損、油脂汚損された抗菌性ステンレスの抗菌活性は回復する。銅合金は抗真菌活性も示す。特許論文参考URLキーワード1，銅と銅合金60巻p.241-2452021年2，銅と銅合金58巻p.285-2892019年3，銅と銅合金57巻p.307-3122018年4，銅と銅合金57巻p.304-3062018年5，BiocontrolScience20,193-1982015年https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001235_ja.html院内感染対策、銅合金、銅含有ステンレス鋼、抗菌性金属材料、MRSA、微生物腐食、清拭方法 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000016.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス外膜小胞に着目した大腸菌のタンパク質分泌生産［工学研究科］准教授尾島由紘特徴・独自性大腸菌等による組換え異種タンパク質生産では、宿主細胞内における不活性なタンパク質凝集体（封入体）の形成をさけるため、ペリプラズムに移行させることが行われる。しかしペリプラズムには多くのタンパク質を収納できないという課題があった。我々は細胞壁合成に関与するNlpIの遺伝子欠損大腸菌株（ΔnlpI）が遺伝子外膜小胞（OuterMembraneVesicles;OMVs）を大量に分泌する事、OMVsはペリプラズム中のタンパク質を細胞外に輸送することに注目した。そこでインターフェロン遺伝子（IFNα2b）にペリプラズム移行配列を結合し、それをΔnlpI大腸菌株で発現させたところ、培養上清中にはインターフェロンが約3.5μg/Lの濃度で分泌されていた（モデルタンパク質であるGFPは約3.3mg/Lで分泌）。また分泌生産されたインターフェロンは水溶性タンパク質として回収され，フォールディングが正しく行われた事を示唆した。なおnlpI遺伝子の欠損により、大腸菌のOMV産生量は約7倍に増加した。異種タンパク質のペリプラズムへの移行と外膜小胞（OMVs）による細胞外分泌ΔnlpI株におけるインターフェロンの分泌発現。インターフェロン遺伝子（hIFNα-2bcDNA）にペリプラズム移行配列（pelB）とT7プロモータを結合し、OMV大量生産株BW25113（DE3）ΔnlpIで発現させた。社会実装と実用化への可能性今後は多重遺伝子欠損株を作成し、OMV産生量と外来タンパク質発現分泌量のさらなる向上を目指す予定である。大腸菌野生株とΔnlpI株におけるインターフェロンの分泌発現特許論文参考URLキーワードY.Ojima,T.Sawabe,M.Nakagawa,YO.Tahara,M.Miyata,andM.Azuma,AberrantmembranestructuresinhypervesiculatingEscherichiacolistrainΔmlaEΔnlpIvisualizedbyelectronmicroscopy.FrontiersinMicrobiology,12:706525(2021)Y.Ojima,T.Sawabe,K.Konami,M.Azuma,ConstructionofhypervesiculationEscherichiacolistrainsandapplicationforsecretoryproteinproduction.Biotechnol.Bioeng.,117(3),701-709(2020)https://www.bioa.eng.osaka-cu.ac.jp/bie/index.html遺伝子組換え、タンパク質生産、大腸菌、外膜小胞 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000017.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス細胞製剤調製や薬剤スクリーニングに好適な細胞スフェロイドの迅速作製法［工学研究科］教授立花亮特徴・独自性細胞製剤や薬剤スクリーニングに用いられるスフェロイドの作製法は、スフェロイド形成に長時間（１～数日）かかる、細胞間接着の弱い細胞でスフェロイドはできない、大きいスフェロイドが得難い、均一になりにくい、形状コントロールができない等の課題があった。これに対し、我々が開発した型枠の中に細胞とゼラチンを入れる方法だと、1時間以内で作製可能、細胞間接着が弱い細胞でもスフェロイド作製可能、型枠に合わせてどんな形状・大きさのスフェロイドも作成可能、均一な大きさ・形状のスフェロイド形成が容易、という特徴がある。本法を用いると、1cmを超える長い棒状や直径120μの微小棒状スフェロイドに加えて、2mmを超える球状のものやストロー状のスフェロイド形成が可能である。また従来単独ではスフェロイドを形成しなかった細胞でもスフェロイドが形成できた。さらにシート状のスフェロイドを重層することで、積層シートを作ることも可能である。型枠を用いたスフェロイドの迅速作成法球状スフェロイドの形成。直径は2mmを超え、スフェロイドの辺縁はなめらかな構造をしている。従来単独ではスフェロイドを形成しなかったマウス線維芽細胞やヒト乳がん細胞でも形成可能である。社会実装と実用化への可能性本スフェロイド作成法は、細胞製剤、薬剤スクリーニング、物質生産など幅広い用途に使用可能である。これら応用面以外に、スフェロイド作製の自動化を目指しており、企業・大学・研究機関との共同研究を求めている。積層細胞シートの作製。マウス胎児性癌細胞由来癌幹細胞P19CL6を単層培養し、その上にステンレスリングを被せ、ゼラチンを流し込んで単層シート状細胞スフェロイドを形成させる。リングごと別の細胞シートの上に乗せることで、積層細胞シートが形成される。特許論文参考URLキーワード特開2018-113945Uniformstraw-likecellarchitectureforthree-dimensionalcell-cellcommunicationassay.InubushiY,SakaguchiY,TachibanaA.BiosciBiotechnolBiochem.202084:1681-1684.Uniformspheroidformationonalaboratory-made,lowcellattachmentsurfaceconsistingofachitinsheet.InubushiY,TachibanaA.BiosciBiotechnolBiochem.202084:997-1000.スフェロイド、細胞製剤、細胞シート、薬剤スクリーニング ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000018.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス薬剤耐性を抑制する植物由来成分［理学研究科］准教授藤田憲一特徴・独自性近年、真菌による日和見感染が増加しており、薬剤耐性菌の出現が問題になっている。真菌薬剤耐性の主要メカニズムであるABCトランスポーター等を阻害する薬剤は耐性菌にも有効と考えられる。植物由来フェニルプロパノイド類アネトールは抗菌作用が認められない低濃度で、種々の抗真菌剤（ドデカノールなどの直鎖アルコール、ポリゴジアール、ナギラクトンEなどの天然物、フルコナゾールなどアゾール系抗生物質）との併用で相乗的な抗真菌作用を示す。作用メカニズム検討により、アネトールは薬剤排出トランスポーターの発現に関わるPDR（pleiotropicdrugresistance）系を抑制することを解明した。社会実装と実用化への可能性アネトールは出芽酵母に対してドデカノール併用で相乗的抗真菌作用を示す。単独では殺菌作用がみられない312.5μMアネトールと250μMドデカノールを組み合わせた場合、持続的な殺菌作用が認められた。アネトールは物性や作用機構の異なる抗真菌剤と組み合わせでも相乗効果を発揮する。耐性菌が問題となっている病原性真菌C.albicansに対して、代表的な抗真菌薬フルコナゾール併用においても相乗効果を発揮した。植物由来成分のアネトールは、甘味料や香料として食品や歯磨き粉などに添加実績があり、ヒトでの安全性は確認されているため、食品や化粧品としての開発は新規物質より容易と考えられる。防腐剤、抗菌剤、抗真菌剤、抗がん剤などに応用できる可能性がある。ドデカノール処理によって、その排出ポンプであるPDR5の遺伝子発現量が顕著に増大し、アネトールとの併用により、PDR5の発現は強く抑制された。さらに、PDR5の発現を制御する転写因子PDR1、PDR3についてもアネトールとの併用により、その発現が抑制された。特許論文参考URLキーワード特許第5935201号薬物排出抑制剤、抗菌活性増強剤、及び抗癌活性増強剤Tsukudaetal.,LettersinAppliedMicrobiology74(3)377-384,2022年3月Uedaetal.,Antibiotics10(5)537,2021年5月Oyamaetal,FEMSYeastResearch20(1)foaa003,2020年2月https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001019_ja.htmlhttp://www.sci.osaka-cu.ac.jp/biol/mchem/index.htmlアネトール、併用療法、抗真菌剤、ドデカノール、フルコナゾール、アゾール、ポリゴジアール、ナギラクトン、相乗的抗真菌作用、ABCトランスポーター、多剤耐性薬剤排出ポンプ、PDR ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000019.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンスソーシャルイノベーション脳磁図による瞬時の抗いがたい食欲の評価法の提案［医学研究科］教授吉川貴仁特徴・独自性世界の食の傾向は全体にエネルギー摂取量の増加傾向・高水準にあるが、一方で、肥満や過体重は健康問題となっている。また、1日の摂取カロリーは年齢とともに低下する傾向にあり、高齢者では食欲不振、加齢に伴う心身の活力低下、複数の慢性疾患の併存などの影響もあり、虚弱（フレイル）に繋がっている。本研究では、脳磁図を用い、被験者に視覚的に食刺激を加えた時の脳活動観察等の実験を通じて、食刺激に対する生理学的反応を評価する方法を確立し、効果的な食行動に導く手段を提供することを目指している。脳磁図は、高い時空間分解能で頭蓋表面から電磁場を測定して脳の電気生理的信号を測定でき、さらに、瞬時の神経生理学的プロセスをミリ秒レベルで追跡できるため、これらの脳磁図の特性を活用した「抗いがたい」食欲の客観的評価法の実用化を目指している。社会実装と実用化への可能性ヒトの食欲に関する脳磁図解析法を既に確立しており、健康／食品関連分野への応用が期待できる。種々の視覚的食刺激に対する脳神経応答の評価法として本シーズで提案する脳磁図法は、肥満、生活習慣病、食欲不振やフレイル、などの健康問題を抱える現代の人々を対象とした食欲の生理学的評価や、消費者に視覚的かつ自然に訴えかける食品開発のための調査ツールにもなる可能性が有るため、その実用化に向けた取り組みを進めたい。抑制・制御食品選択・消費健康・生命適度な食欲行動意欲選んで（好んで）摂取適度な量、適切な内容で摂取質問紙と脳磁図法の組み合わせで評価好んで健康的に食べる特許論文YoshikawaT,TanakaM,IshiiA,FujimotoS,WatanabeY.Neuralregulatorymechanismofdesireforfood:revealedbymagnetoencephalography.BrainRes2014;1543:120-7.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000689931301500XYoshikawaT,TanakaM,IshiiA,WatanabeY.Suppressiveresponsesbyvisualfoodcuesinpostprandialactivitiesofinsularcortexasrevealedbymagnetoencephalography.BrainRes2014;1568:31-41.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006899314005198TakadaK,IshiiA,MatsuoT,NakamuraC,UjiM,YoshikawaT.Neuralactivityinducedbyvisualfoodstimulipresentedoutofawareness:apreliminarymagnetoencephalographystudy.SciRep.2018Feb15;8:3119.http://www.nature.com/articles/s41598-018-21383-0参考URLhttp://www.med.osaka-cu.ac.jp/sportsmed/キーワード脳磁図、電磁場、頭蓋、信号、食、食欲、食品、肥満、摂取カロリー、加齢、フレイル、高齢者、食刺激、生理学、神経、生活習慣病、健康問題 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000020.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンスがん治療後リンパ浮腫ケアの体系化［看護学研究科］教授作田裕美特徴・独自性リンパ浮腫とは、リンパの流れが滞り手足などにむくみが生じる疾患で、乳がん・婦人科がん治療後の発症率は20％前後である。重症化するとQOLの低下をもたらすが、生命を脅かす疾患でないことなどから、対処法はまちまちであった。そのため我々はがん治療後リンパ浮腫ケアの体系化に取り組んでいる。リンパ浮腫の予防には、スキンケア、体重管理等が有用である。リンパ浮腫の早期発見指標として、指尖血流量の違いや上肢細胞内外水分比（上肢I/E）が有用であることを我々は報告してきた。発症すれば完治が困難なために、複合的治療による継続的な治療と増悪の回避が必須である。患者が生活の中にリンパ浮腫治療を取り入れ、リンパ浮腫とともに生きる生活スタイルをいかに確立させうるかが鍵となる。術後にリンパ浮腫を生じた乳がん患者のQOL（QualityofLife：生活の質）は、身体的にも精神的にも国民の標準値より低い。出典：作田裕美ら日がん看会誌,21(1)66-70,2007.リンパ浮腫の複合的治療とは、圧迫療法、圧迫下での運動療法、スキンケア、リンパドレナージ、日常生活指導の５つで構成される。社会実装と実用化への可能性リンパ浮腫医療をめぐる体制は徐々に整備されている＜リンパ浮腫複合的治療料新設（2016）、リンパ浮腫診療ガイドラインの改訂（2018）、日本がんサポーティブケア学会リンパ浮。今後取り組むべき課題は、発症の低減と発症後の長期にわたる治療とセルフケア継続の支援の方略である。特に、患者の高齢化に伴い長期にわたる治療とセルフケアを可能にする経済的基盤の安定と生活スタイルの再獲得に向けた社会的方策が重要となる。がん術後リンパ浮腫患者の日常生活における体調管理の特徴は6項目、リンパ浮腫患者を支える看護の特徴は5項目。特許論文参考URLキーワードMasatoYoshihara,KaoruKitamura,SatokoTsuru,RyokoShimono,HiromiSakuda,etal.Factorsassociatedwithresponsetocompression‑basedphysicaltherapyforsecondarylowerlimblymphedemaaftergynecologiccancertreatment:amulticenterretrospectivestudy.BMCCancer.2022：https://doi.org/10.1186/s12885-021-09163-y等リンパ浮腫、QOL、治療、予防、乳がん、婦人科がん ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000021.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンスものづくり技術骨粗鬆症性椎体骨折に対するIoTを活用した次世代型装具の開発［医学研究科］准教授豊田宏光特徴・独自性骨粗鬆症性椎体骨折は、高齢化の進展に伴い増加の一途をたどっている疾患である。急性期治療の中心的役割を担う装具療法は、理論的には骨折部の安定性や圧潰の進行予防が期待されるが、効果を示す科学的根拠に乏しい。コンプライアンスの低さも問題となっており、そもそも処方された装具をどれくらいきちんと装着しているのについての情報は皆無である。私たちの研究グループは骨粗鬆症性椎体骨折患者に対して多施設前向き研究を行い、治療成績に影響を与えるいくつかの因子を明らかにしてきた。また、従来型の装具では治療成績にあまり影響を与えていない可能性も示唆された。そこで、コンプライアンス改善に寄与できる次世代型装具を提案する。体幹装具に圧や温度センサーなどのIoT技術を導入することにより、装着時間が可視化されれば、また、強さと軽さを備え、体表との接触面での集中的荷重を分散できる伸縮性にも富んだ新素材を採用することで装着時の不快感の軽減が図れれば、コンプライアンスの改善、治療成績の向上に寄与すると考える。社会実装と実用化への可能性健康寿命を伸ばす施策は喫緊の課題である。提案する次世代型装具は国内のみならず海外においても新たな需要を創出することが期待できる。特論許文ToyodaH,HoshinoM,TakahashiS,etal:Relationshipbetweennumberofradiologicalriskfactorsfordelayedunionafterosteoporoticvertebralfractureandclinicaloutcomes.ArchOsteoporos.2021Feb1;16(1):20.ToyodaH,TakahashiS,HoshinoM,etal:Characterizingthecourseofbackpainafterosteoporoticvertebralfracture:ahierarchicalclusteranalysisofaprospectivecohortstudy.ArchOsteoporos.2017Sep23;12(1):82.参考URL大阪市立大学大学院医学研究科整形外科学http://www.med.osaka-cu.ac.jp/orthoped/キーワード骨粗鬆症、椎体骨折、装具、IoT ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000022.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンス生活習慣病／老化を予防する食品成分の探索［生活科学研究科］准教授小島明子特徴・独自性生活習慣病の発症や老化に食生活が大きな影響を及ぼすことが知られている。そこで、4つの生活習慣病モデル（炎症性肝疾患、肥満症、神経変性疾患、がん）、と皮膚の老化モデルを作製し、食品成分による予防効果を検討している。現在までに、ナンキョウ由来の1'-アセトキシチャビコールアセテート[ACA](アルツハイマー病・老化による認知障害、がん、皮膚創傷）への有効性のほか、マテ茶抽出物（アルコール性肝疾患）、セサミノール（パーキンソン病、肥満症）、甘苦茶抽出物（脂肪肝、肥満症）、Eckloniacava[カジメ]polyphenol（アルコール性肝疾患）、玉造黒門越瓜抽出物（アルコール性肝疾患）、サケ白子抽出物（アルコール性肝疾患）、カロブ抽出物（肥満症）などの疾患予防への応用を示唆している。生活習慣病の予防効果および皮膚のアンチエイジング効果を有する食品成分の探索ACAは老化促進モデルマウス(SAMP8)の認知機能を有意に改善すること、グルコースの代替エネルギー源となりうる血清ケトン体濃度を亢進させて神経細胞のエネルギー源として供給し、大脳において記憶を司る海馬の神経細胞障害を抑制することによって認知症予防効果を示した。社会実装と実用化への可能性膨大な患者数と市場規模を有する上記疾患の予防に有用な成分は開発意義が大きく、さらに食品由来の成分は安全性の懸念が新規化合物よりも少なく、健康食品、サプリメント、化粧品、医薬品等として開発しやすいと考えられる。カロブ抽出物は、細胞レベル、動物レベルともに抗肥満効果を示した。特許論文参考URLキーワード特許第4670040号、特許第5577489号、特許第5686365号、特許第5737889号、特許第5787285号、特許第5787246号、特許第5930784号、特許第5930814号、特許第6122652号、特許第6238190号、特許第6156795号、特許第6708435号1.PLOSONE16:e0248073,2021.2.NutritionResearchandPractice15:e532021,2021.3.Heliyon6:e05342,2020.4.FoodScience&Nutrition8:3936-3946,2020.5.JournalofMedicinalFood23:465–475,2020.6.AmericanJournalofPhytomedicineandClinicalTherapeutics6:12-19,2018.7.NaturalProductResearch32:1459-1462,2018.8.PlantaMedica84:153-159,2018.9.『Polyphenols:MechanismsofActioninHumanHealthandDisease』SecondEdition.AcademicPress,Elsevier,Oxford,UK.pp41-52,2018.10.InternationalJournalofFoodandNutritionalScience6:56-66,2017.https://researchmap.jp/akiko-k-y食品機能性、生活習慣病、アルツハイマー病、パーキンソン病、肥満、ガン、炎症性肝疾患、アルコール性肝疾患、肝細胞、肝星細胞、コラーゲン、エラスチン、アンチエイジング、皮膚線維芽細胞、角化細胞 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000023.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 エネルギーソーシャルイノベーション蓄熱都市の実現を目指して［都市研究プラザ］特命教授中尾正喜特徴・独自性⽔都⼤阪の隠れた資源として、透⽔性の良い地層が地中に眠っている。本研究は、冬期にこの地層から熱をくみ上げて暖房すると同時に、冬期に熱をくみ上げることにより地層を冷やし、夏は冬に冷やされた地層を使って冷房することを狙いとしている。我が国の複雑な地層構造の中で⻑期間運⽤可能な信頼性のある井⼾構築技術と地盤沈下を回避できる地下⽔熱利⽤技術の進展により、⼤規模施設へ帯⽔層蓄熱を適⽤することを可能とするものである。社会実装と普及に向けて⼤阪市は、市域の地中に⼤きな再⽣可能エネルギーが存在し、このエネルギーの利活⽤の実現に向けた機運を⾼めるため、帯⽔層蓄熱情報マップを作成。市は、現在、地下⽔の有効利⽤のあり⽅について検討を⾏っており、市域全域で本マップを利⽤した⼤規模な帯⽔層蓄熱利⽤ができる周辺環境の整備を進めている。さらに、⼤阪市は、帯⽔層蓄熱利⽤技術の普及に向けて平成30年8⽉17⽇内閣府に対して、国家戦略特区における新たな特例措置に係る提案を⾏った結果、内閣府地⽅創⽣推進事務局や国家戦略特区ワーキンググループにおける検討を経て、内閣総理⼤⾂を⻑とする国家戦略特別区域諮問会議において、特区申請が認められた。熱源容量１システムで揚水・還水量100t/hの場合、夏期では700KW、冬期では850KWまでの負荷をATESにより賄う。不足分は他の熱源による。環境省事業により高砂市における冷凍機工場，大阪市うめきた地区における実証試験に引き続き，神戸市における冷凍機工場へ補助事業により社会実装がなされ，現在運用されている。また，大阪市舞洲地区における体育・宿泊施設での二層利用技術の環境省実証試験を経て，現在普及へ向けて低コスト化検討を進めている。特許論文参考URL特許6857883特許6932346山本真平,西岡真稔,鍋島美奈子,中尾正喜,中曽康壽,坂井正頌,中村和弘.帯水層を利用した蓄熱空調システムの研究:－季節間蓄熱の直接利用・熱源水利用併用システムの検討－.空気調和・衛生工学会論文集.2017,vol.42,no.248,p.1–9.中曽康壽,伊藤貴之,佐々木健太,藤井良平,中尾正喜,西岡真稔,鍋島美奈子.閉鎖性帯水層の昼夜間蓄熱利用:第1報-帯水層蓄熱モデルの実験検証.空気調和・衛生工学会論文集.2013,vol.38,no.190,p.11–20.中曽康壽,佐々木健太,藤井良平,中尾正喜,西岡真稔,鍋島美奈子.閉鎖性帯水層の昼夜間蓄熱利用:第2報-簡易集中定数モデルの作成と検証.空気調和・衛生工学会論文集.2013,vol.38,no.195,p.11–18.https://www.city.osaka.lg.jp/kankyo/page/0000476996.htmlキーワード地層、地下水、地下水熱、帯水層、蓄熱、再生可能エネルギー、井戸、蓄熱マップ、地盤構造、採熱、排熱、地中温度、還水、地盤沈下リスク ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000024.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料触媒促進水熱酸化法による難分解性汚染水の処理［工学研究科］教授米谷紀嗣特徴・独自性工場等から排出されるダイオキシンやPCB等の難分解性有害物質による環境汚染は深刻な問題で、その高効率かつ安価な分解処理技術が求められる。水熱酸化法とは高温高圧水を用いて有害物質を酸化分解する技術で、PCBの処理等に実用化されているが、厳しい反応条件（380℃、22MPa以上）を要することや高コストが課題となってきた。我々は、この水熱酸化法に独自のフェントン型触媒を併用することで、従来法より大幅に温和な反応条件で様々な難分解性汚染水を処理する事を可能にした。例えばCu触媒によるフェントン型反応では、166℃、10MPa、10秒で4－クロロフェノールがほほ100％分解された。さらにCu-Ni触媒はCuを上回る触媒作用を示し、分解生成物が更に低分子化することも示された。そこでベンチスケール反応装置を試作し、1500ppmの1,4-ジオキサンを含む高濃度汚染水を処理した結果、1,4-ジ秒の反応で環境排出基準値（0.5ppm）以ppmに激減した。オゾン処理と併用することでTOC（全有機炭素）除去率も向上した。社会実装と実用化への可能性本技術は、工場等の廃液・排水処理、汚染地下水等の浄化、有害物質の無害化処分等に利用可能で、ある会社での再生活性炭による汚染水処理時に生じる有害なドレイン水の無害化処理に本技術が採用されている。Cu触媒によるフェントン型反応により、従来より温和な条件で4-クロロフェノールの水熱酸化分解が進んだCu-Ni触媒はCuを上回る触媒作用を示す1500ppmの1,4-ジオキサンを含む汚染水を200℃、2.0MPa、反応時間30秒で水熱酸化処理した結果、1,4-ジオキサン濃度は0.3ppmとなった。オゾン/H2O2処理を併用することで、TOC（全有機炭素）除去率も向上した。特許論文参考URLキーワード米谷紀嗣（発明者）、“水熱法による有機ハロゲン化合物の水熱酸化処理方法及びその触媒”、特許第5901791号米谷紀嗣，高見玲奈，中尾恭平，“酸化銅触媒を用いた水熱酸化法による有機塩素系汚染水の高度処理”,混相流,Vol.29,pp.302-308(2015)http://www.a-chem.eng.osaka-cu.ac.jp/kometani_group/index.html汚水処理、有害物質、環境改善、低環境負荷 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000025.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料ものづくり技術磁気粘性流体を用いた制御用デバイスの開発［工学研究科］助教大島信生特徴・独自性磁気粘性流体（MR流体）はオイル等の非磁性媒体中に強磁性体微粒子を分散懸濁させた流体であり、磁場を与えることにより、図１のように強磁性体微粒子が磁力線に沿って鎖状構造を形成し、その抵抗力によって見かけの粘度変化させる機能性流体の一つです。また、この変化は数ｍｓと高速であり、かつ可逆的です。磁場印加時の流体の流動特性はビンガム流体であり、最大50～100ｋＰａの降伏応力を有し、弁体やクラッチのような応用が可能です。また、粒子径の小さい磁性流体を使用することにより、ニュートン流体と同じような楕円形の力―速度線図を描き、ダンパの構築も可能です。図２は、MR流体を使用した油圧アクチュエータ用制御MRバルブを示す。磁場により制御を行っているため、従来のデバイスと異なり、複雑な機械的な機構を必要とせず、単純な流路と磁気回路のみで構成され、複雑な弁機構を必要としてしないため、信頼性に優れる。図３は、ソレノイド型MR流体減衰ユニットを示す。MR流体の流れと磁場を直交させることで、MR流体と磁場が平行の場合に比して、磁場印加時クラスタ形成による流動抵抗を増加させる構造となっている。図１．MR流体作動の機構図２．油圧アクチュエータ制御用MR流体バルブ社会実装と実用化への可能性本技術は、高精度アクチュエータ、構造物、機械用の振動抑制、動力伝達などのクラッチ機構等の制御デバイスに応用が期待される。図３．ソレノイド型MR流体減衰ユニット特許論文参考URLキーワード矩形パルス波制御による磁気粘性流体バルブによる油圧アクチュエータの速度と推力の同時制御、日本フルードパワーシステム学会論文集、2020年51巻2号p.32-38磁気粘性性流体、アクチュエータ、振動抑制 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000026.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料鉄触媒によるリン化合物の新規合成法［理学研究科］講師板崎真澄特徴・独自性有機リン化合物ビニルホスフィンは医薬品や農薬、化成品、試薬等の原料に用いられるが、有機化合物のヒドロホスフィン化に用いられる金属触媒は限られている（Pd,Ni,Co,Cu,Zr,Ca,La等）。今回、鉄錯体触媒Cp*Fe（CO)2(Py)Meを用いて、位置選択的なビニルホスフィンの合成に成功した1。さらに以前に報告しているダブルヒドロホスフィン化の条件2を用いることで、非対称ジホスフィンの合成にも成功している。これらの研究課題は科研費にも採択されている3,4。鉄錯体触媒Cp*Fe(CO)(py)Meを用いて、Zアイソマー優先的にジフェニルビニルホスフィン誘導体を合成した。社会実装と実用化への可能性資源豊富で安価な鉄錯体触媒は高価なプラチナ触媒等に比して、コストダウンや資源保護に有用と考えられ、化成品などの製造に活用される可能性がある。さらに位置選択的なビニルホスフィン誘導体から鉄錯体触媒CpFe(CO)2Meを用いて、非対称ジホスフィンを合成した。X線結晶構造解析により、その構造も明らかにした。特許論文参考URLキーワード1，Chem.Commun.,2016,52,3163-31662，J.Am.Chem.Soc.,2012,134,119323，科研2018年度研究成果報告書研究課題/領域番号16K057284，科研2016年度研究成果報告書研究課題/領域番号25410073https://researchmap.jp/read0069671鉄触媒、ビニルホスフィン、ジホスフィン、ヒドロホスフィン化、有機リン化合物、位置選択的な合成 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000027.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料フォトメカニカル結晶を用いた光駆動デバイスの創製［工学研究科］講師北川大地特徴・独自性光の刺激によって駆動するフォトメカニカル材料は、非接触で遠隔でも操作できるため、次世代材料として注目されている。フォトクロミック化合物の中でもジアリールエテン結晶は、高い熱安定性と繰り返し耐久性を有し、固体中でも光異性化反応が進行することから注目を集めている。ジアリールエテン結晶のフォトクロミック反応は分子構造中央部における結合の生成と切断によって起こるため、無色体および着色体はその分子構造の特徴からそれぞれ開環体および閉環体と呼ばれる。本技術では、このジアリールエテン結晶フォトクロミック反応を利用した光誘起屈曲現象、光誘起ねじれ現象等の新しいフォトメカニカル現象を研究し、同⼀の結晶に照射する光の⽅向を変えることで、フォトメカニカル挙動のモードを制御することに成功し、フォトメカニカル結晶の新たな可能性を⾒出した。また、実際の応用に向けた研究として、結晶の表面に金を蒸着したジアリールエテン結晶のフォトメカニカル現象を利用した光可逆電流スイッチングの試作を行ない、その動作を確認した。図１．ジアリールエテン結晶の光誘起屈曲現象図２．ジアリールエテン結晶の光誘起ねじれ現象社会実装と実用化への可能性本技術は、ジアリールエテン結晶が、新しいフォトメカニカル現象を⽰す光機能材料としての可能性を見出したもので、髪の⽑の10分の1程度の⼤きさの結晶であることから、非常に⼩さな光駆動装置としての応⽤が期待される。図３．光可逆電流スイッチング特許論文参考URLキーワード特開2019-151596ジアリールエテン化合物、フォトクロミック材料、及び調光部材PhotoreversiblecurrentON/OFFswitchingbyphotoinducedbendingofgold-coateddiarylethenecrystals,Chem.Commun.41（21）4421–4424,2015フォトメカニカル結晶、ジアリールエテン、フォトクロミズム、 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000028.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料ものづくり技術高機能・省エネエレクトロニクスの実現を目指す異種材料の常温直接接合［工学研究科］准教授梁剣波特徴・独自性異種材料の接合技術は、従来では困難とされた新たな材料を組み合わせることが可能で、自動車や電子、電機分野で、製品の軽量化や機能・性能の向上、コスト削減に寄与するものと期待されている。本技術は、高真空中で接合材料の表面にアルゴンの原子ビームを照射し、材料表面の酸化膜を除去し、活性化された表面同士を接触させて強固に接合可能な、表面活性化接合法（SAB:SurfaceActivatedBonding）を用いて、半導体材料、セラミックス、金属等の異種材料を組み合わせ、新機能及び複機能化素子の実現すること目的としている。SAB法の特長は、常温で接合材料の熱膨張係数差や格子定数差の影響を受けることなく、中間物なしでの基板の直接接合が可能なことである。本技術を用いて、Si基板/Al箔、InGaP/GaAs/Siの３接合太陽電池、4H-SiC/Si接合、GaN/Si接合、ダイヤモンド/Si接合の試作により、デバイスの高機能化、低コスト化を実証した。図１．表面活性化接合（SAB:SurfaceActivatedBonding）図２．異種材料接合による新機能性素子作製の基礎検討社会実装と実用化への可能性本技術は、半導体材料、セラミックス、金属等の異種材料（基板）を中間物なしで、常温で直接接合が可能なため、高機能なデバイスを抵コストで作製でき、セラミックス応用機械・エレクトロニクス分野、環境・エネルギー分野、生体・医療分野において、応用が期待される。図３．ダイヤモンド/Si接合：高機能性・低コストパワー素子の実現特許論文参考URLキーワード特願2020-14220，特願2018-94186RealizationofdirectbondingofsinglecrystaldiamondandSisubstrates,AppliedPhysicsLetters,110（11）:111603.March2017Effectofthermalannealingprocessontheelectricalpropertiesofp+-Si/n-SiCheterojunctions,AppliedPhysicsLetters,104,161604.April2014https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100000484_ja.html常温直接接合、表面活性化（SAB）接合、異種材料・基板 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000029.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料触媒ナノ粒子集合体を利用した環境浄化［工学研究科］教授山田裕介特徴・独自性本研究は、環境汚染物質に対して分解活性を持つ触媒材料をナノ粒子化・積層化させ、触媒としても、ナノ粒子間の間隙を利用した吸着剤としても機能する材料にすることで、効率的な環境浄化方法の開発を目指している。特に、人体に有害な気相の有機リン化合物を効率的に除去する高性能材料を想定している。従来の活性炭は、多くの有害物質を同時に除去できるが、吸着剤のため、破過時間が短いという問題がある。吸着剤に、吸着能だけではなく、有機リン化合物を分解する触媒能も備えていれば、破過時間を伸ばすことが可能となる（図１参照）。本研究では、多孔性材料として、二種類の金属がCN配位子によって架橋され、金属イオンの組合せで活性点をデザインできる、プルシアンブルー類縁体を提案した（図２参照）。図３は、CN配位子のC側に結合する金属をFe3価に固定し、活性点となるN側に配位する金属の種類を変えたプルシアンブルー類縁体の、有機リン酸エステルの加水分解反応への触媒活性の評価を示す。いずれの触媒も加水分解反応に活性を示したが、Feイオンを用いた場合に、最も高い触媒回転数（TON）が得られた。図１．本研究の背景と概要図２．プルシアンブルー類縁体の構造と触媒ナノ粒子集合体社会実装と実用化への可能性本技術の有機リン化合物分解触媒は、破過時間が長く（活性炭の5倍）、効率的な浄化が可能で、マスク、フィルター、防護服への応用が期待される。図３．有機リン酸エステル加水分解への触媒活性比較特許特許6948057号、有機リン化合物分解触媒論文SingleOpenSitesonFeIIIonsStabilizedbyCoupledMetalIonsinCN-DeficientPrussianBlueAnaloguesforHighCatalyticActivityintheHydrolysisofOrganophosphates,Inorg.Chem.59,16000(2020)参考URLhttp://www.a-chem.eng.osaka-cu.ac.jp/yamadalab/キーワード有機リン化合物分解触媒、触媒能、吸着能、触媒ナノ粒子、環境浄化 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000030.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料スピントロニクスを用いたスマートエネルギー展開［工学研究科］教授仕幸英治特徴・独自性本研究では、電子デバイスにおけるスマートエネルギー関連課題（創エネ・蓄エネ・省エネに関する課題）を、電子の持つ電気的および磁気的性質の両方を制御するスピントロニクスを用いて解決することを目的としています。純スピン流の利点は、理想的にはエネルギーの散逸がないために究極の省エネルギー情報伝播方法となりうることです。図２に示すように、動力学的スピン注入法であるスピンポンピングを用いて、p型シリコン中の室温純スピン流輸送を世界で初めて達成しました。この成功によりn型、p型のシリコンに室温でスピン情報を伝播させる基礎技術が確⽴したことになり、シリコンを用いたスピントロニクス領域の大きな発展が期待できます。図３上図には、強磁性共鳴（FMR）下で強磁性金属（FM）膜に発生する起電力（EMF）を利用した発電の実証で、エネルギーハーベスティング技術として期待できます。図3下図は、熱蒸着ペンタセン膜の純スピン流輸送特性の評価結果（スピン緩和長42±10nmおよびスピン緩和時間150±120ns）を示しております。図１・電流とスピン流図２．p型シリコン中で室温純スピン流輸送社会実装と実用化への可能性図３．純スピン流を用いた創エネ効果デバイス、省エネ効果デバイスの実証本技術は、電子デバイス（半導体デバイス等）における創エネ・蓄エネ・省エネ効果、微小電圧で駆動可能な簡易素子の電源として期待できるものです。特許論文参考URLキーワードSpin-Pump-InducedSpinTransportinp-TypeSiatRoomTemperature,Phys.Rev.Lett.110,127201（2013）Spin-pump-inducedspintransportinathermallyevaporatedpentacenefilm,Appl.Phys.Lett.107,242406（2015）Spincurrentrelaxationtimeinthermallyevaporatedpentacenefilms,Appl.Phys.Lett.110,032403（2017）Anenergyharvestingtechnologycontrolledbyferromagneticresonance,AIPAdvances11,085114（2021）https://shikoh17.wixsite.com/websiteスピントロニクス、磁性体、金属、半導体、有機分子、薄膜、接合、多層膜、純スピン流、スマートエネルギー ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000031.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料粒径や結晶多形などの結晶特性を制御するための新規晶析装置の開発［工学研究科］准教授五十嵐幸一特徴・独自性晶析は製品を結晶として回収する分離精製操作の1つであるが、粒径や粒径分布、形状、多形など様々な特性を制御する必要がある。本研究では、均一な微結晶を得るための新しい晶析装置「ｍL（ミリリッター）スケール連続式晶析装置」（図１参照）を開発した。開発した晶析装置の容量は0.9mLであり、瞬時に溶液を混合するための高速撹拌機が備わっている。そのため、秒単位の平均滞留時間で連続貧溶媒晶析が可能である。本装置を用いてグリシンおよびL-アラニンの貧溶媒晶析を行った結果、従来型晶析装置に比べて均一な微結晶を得ることができ、非常に短い滞留時間（0.33〜33秒）で、ほぼ100%結晶が回収でき、多形制御も可能（転移前に回収できる）であることを示した（図２参照）。また、非混合溶媒を用いた冷却晶析にも有効であることを示した（図３参照）。図１．高速撹拌機を備えたmLスケール連続晶析装置図２．ｍLスケール晶析装置の他装置（半回分式、容量連続式）との比較（貧溶媒晶析）社会実装と実用化への可能性本技術（mLスケール連続晶析装置）は、以下の分野で、応用が期待できる。1）医薬品等の結晶を最終形態とする製品の品質向上2）均一な微結晶の製造（製剤工程において粉砕操作が不要）図３．ｍLスケール晶析装置を用いた冷却晶析特許特開2008-49303晶析装置および方法論文参考URLキーワードControlofCrystalSizeDistributionUsingamL-ScaleContinuousCrystallizerEquippedwithaHighSpeedAgitator,JournalofchemicalengineeringofJapan45（1）:28-33,January2012.CoolingCrystallizationUsingamL-ScaleContinuousCrystallizerEquippedwithaHighSpeedAgitatorforProductionofUniformSmallCrystals、JournalofchemicalengineeringofJapan49（8）:805-808,January2016mLスケール連続晶析装置、貧溶媒晶析、冷却晶析 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000032.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料ものづくり技術金属材料を用いたハイブリッド化による炭素繊維複合材料の耐損傷性向上技術［工学研究科］准教授中谷隼人特徴・独自性炭素繊維複合材料（主にCFRP）は高比剛性・高比強度であるが、応力集中に敏感で面外衝撃負荷に弱く、容易に母材き裂や層間はく離が発生し、これが強度低下につながる。現在の設計では、損傷が発生しないよう板厚を大きくするなど安全率を高くとっている。このため、軽量であるというCFRPの長所を活かした設計とはなっていない。本技術では、CFRP構造において、応力集中や面外衝撃負荷が想定される部位に、金属材料であるチタン箔や金属メッシュを挿入しハイブリッド化することによって、損傷の発生・進展を抑制し、構造の重量増加を最低限に抑えつつ、CFRP構造の耐損傷性向上を目指すものである。図２には、チタン箔挿入によるCFRPボルト接合部の損傷抑制を、図３には、低速衝撃負荷によるCFRP/チタン箔積層板の損傷挙動の評価を示している。どちらも、チタン箔の挿入により、耐損傷性の向上を示している。図１．本技術の背景と特徴図２．チタン箔挿入によるCFRPボルト接合部の損傷抑制社会実装と実用化への可能性本技術は、航空機、自動車、鉄道、海洋、工業機械、エネルギー分野、その他CFRPを用いた構造において、応用が期待できる。図３．低速衝撃負荷によるCFRP/チタン箔積層板の損傷挙動特許論文参考URLキーワードMoldingandMechanicalPropertiesofCFRTP/TitaniumMeshLaminatesCFRTP,TheProceedingsoftheMaterialsandprocessingconference2018.26:124.EffectsofInterfacialStrengthonDamageBehaviorinBoltedJointofCFRP/TitaniumFoilsLaminatesCFRP,TheProceedingsoftheMaterialsandprocessingconference2018.26:222.炭素繊維複合材料（CFRP）、金属材料とのハイブリッド化、接合強度、衝撃損傷、損傷抑制、マルチマテリアル構造 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000033.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料周期的傾斜組成構造を有する新しい高強度めっき膜［工学研究科］教授兼子佳久特徴・独自性我々は、合金めっきの微視的構造を緻密に制御することで、主成分を変化させることなく高い強度を示すめっき膜の開発に取り組んでいます。図1は、合金めっきの濃度変動の例です。例えば、多層膜のように周期的に成分を変動させることで高い強度が得られます。本技術は、電気めっき時に強制的に濃度勾配を導入し、高い傾斜組成を有するめっき膜を成膜するとともに、単なる合金や多層膜より高い硬さを示すこと実証したものです。図２は傾斜組成めっきを可能とするインテリジェントめっきシステムのプロセスの概要です。析出物組成と電位との関係をあらかじめ測定し、消費電流から推定されるめっき厚さとそこでの目標濃度に応じた電位を付加することを短時間で繰返すことにより、自在な濃度変動を得ることができます。図３はCo-Cu合金膜断面の組成変動と、Ni-Cu系およびCo-Cu系の傾斜組成めっき膜の硬さを合金めっきや多層膜と比較したものです。傾斜組成膜は最も硬く、新しい金属強化法として期待できます。図１．多層膜めっきと傾斜組成めっき図２．傾斜組成めっきを可能とするインテリジェントめっきプロセス社会実装と実用化への可能性本技術は既存の合金めっき技術の一部を発展させるもので、電位・電流供給電源を追加的に改良することで実現が可能となります。したがって、新規にめっき槽を導入するのではなく、既存の装置を流用・発展させることになるので、実装化は比較的容易と考えられます。図３．傾斜組成めっき膜の濃度変動と硬さ（Ni-Cu系およびCo-Cu系）特許論文参考URLキーワードFabricationandEnhancedVickersHardnessofElectrodepositedCoCuAlloyFilmwithHighCompositionGradient,MATERIALSTRANSACTIONS,Vol.61（2020）,No.4pp.801-804.https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100000620_ja.html合金めっき、傾斜組成材料、ナノ構造材料 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000034.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 1mm1mmナノテクノロジー・材料ものづくり技術光や熱に敏感なスマートマテリアル（温度センサーやアクチュエーターへの応用）［工学研究科］教授小畠誠也特徴・独自性ジアリールエテンは、光（紫外線）、熱等の外部刺激により、フォトクロミック反応に伴う分子の構造変化により、発色・消色・色変化や結晶の光誘起屈曲・ねじれなどのフォトメカニカル挙動を示すスマートマテリアルである。本研究は、ジアリールエテンを用いた光スタート型低温温度上昇センサーや光や熱により応答する有機結晶微小アクチュエーターの開発である。近年、食品や医薬品の温度管理が重要視され、室温以下での温度上昇センサーの要求が高まっている。本技術の温度上昇センサーは、使用前には常温保管が可能で、紫外線照射で温度センサー機能がスタートし、温度と時間の積算で退色し、退色した状態が不可逆であるため、簡便に温度異常があったことを目視で確認できる（図１、図２参照）。また、光や熱により応答する光誘起屈曲・ねじれ現象のフォトメカニカル挙動により、様々な用途のアクチュエータが考えられる（図３参照）。図１．研究の背景（光スタート型低温温度上昇センサーラベル）図２．温度センサーの基本概念と研究の内容・光で変形/光で屈曲する結晶・光でねじれる結晶社会実装と実用化への可能性本技術の温度上昇センサーは、安価で簡便に温度を管理でき、温度上昇センサーラベル、温度上昇センサーインクなどに利用でき、印刷・製紙・ラベル・記録紙製造業界、食品業界、運送業界、文具業界などの温度センサーを必要とする業界で応用が期待される。微小アクチュエーターは、極小の光駆動装置として、様々な応⽤が期待される。・電流のON/OFFスイッチング結晶に⾦をコーティングUV‘‘ON’’‘‘OFF’’Nature,446,778(2007).Angew.Chem.Int.Ed.,52,9320(2013).・熱で屈曲する結晶紫外光を当て、屈曲温度を調整可能25°C17°CChem.Commun.,51,4421(2015).Chem.Mater.,29,7524(2017).図３．光や熱により応答する有機結晶微小アクチュエーターの研究内容特許論文参考URLキーワード特許5920780号、ジアリールエテン化合物を含むフォトクロミック材料および光機能素子WO2018/038145A1、ジアリールエテン化合物Thermalbleachingreactionsofphotochromicdiaryletheneswiththiophene-S,S-dioxideforalight-startingirreversiblethermosensor,Chem.Commun.,49,2362-2364(2013).Alkylsubstituenteffectsinphotochemicalandthermalreactionsofphotochromicthiophene-S,S-dioxidizeddiarylethenes,NewJ.Chem.,38,933-941(2014).Thiophene-S,S-dioxidizeddiarylethenesforlight-startingirreversiblethermosensorsthatcandetectariseinheatatlowtemperature,J.Mater.Chem.C,5,6210-6215(2017).スマートマテリアル、ジアリールエテン、フォトクロミズム、光スタート型低温温度上昇センサー ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000035.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料試料表面近傍の非破壊的３次元素分布イメージング法［工学研究科］教授辻幸一特徴・独自性各種試料の内部の元素分布を調べることで、材料開発や製品の不良解析に関する情報が得られるが、従来の方法は断面を切り出して表面分析を行うなど、破壊的な試料準備が前提となっている。本研究は、様々な固体・液体試料の内部の元素分布を非破壊的に可視化することを目的としたものである。本研究では、共焦点型の３次元蛍光Ｘ線分析装置を使用し、一次Ｘ線をポリキャピラリーＸ線集光レンズを用いて、10-20μｍのマイクロビームとし、かつ、試料からの蛍光Ｘ線の検出においても視野制限と集光用にポリキャピラリーＸ線レンズを用いて、微小空間の蛍光Ｘ線分析を行なうことで、固体試料の表面近傍における複数元素分布の可視化を実現できるようにした。試料を３次元的に走査することで、深さ方向を含めた元素分布像が構築できるようになった。社会実装と実用化への可能性⾃動⾞塗膜⽚の⾮破壊的深さ⽅向元素プロファイリング例⾃動⾞事故現場に残された塗膜⽚の層構造が解明された。⽔溶液中における⾦属腐⾷過程の解明左図は腐⾷開始から12⽇⽬の固液界⾯近傍の元素分布像。膨れ破壊の様⼦が観測されている。想定される用途としては、元素分布解析を通じた材料の劣化過程の解明、異物解析などの電子デバイスの不良解析、電極表面の観測など動作環境下でのその場測定、液中を含む腐食環境下でのその場元素分析、等に応用可能である。試料の断面を露呈することなく、非破壊的に元素の分布状況を可視化できる点に優位性が有る。例えば、試料の数十μｍの分析領域に対して深さ元素分布を取得したり、断面元素イメージングが可能になる。SDメモリーカード(a)の微⼩部XRF分析法によるCuの分布像b),および、共焦点3次元XRF法による異なる深さでのCuの分布像(c)特許論文参考URLキーワード特許第5704711号K.Tsuji,etc.,NewdevelopmentsofX-rayfluorescenceimagingtechniquesinlaboratory,Spectrochim.ActaPartB,113(2015)43-53.https://tsuji.lab.eng.osaka-cu.ac.jp/材料解析、元素分析、蛍光X線、3次元分析、非破壊、可視化、ポリキャピラリー、マイクロビーム ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000036.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ものづくり技術過熱水蒸気・高湿度空気の高度利用研究［工学研究科］教授伊與田浩志［工学研究科］准教授辻岡哲夫［生活科学研究科］教授酒井英樹特徴・独自性大気圧下100℃以上で，室内空気の水蒸気分圧（約1kPa）から水蒸気分圧が大気圧に等しくなる過熱水蒸気（約101kPa）までの広い湿度範囲の気体（過熱水蒸気・高湿度空気）を使いこなすための技術の確立を目指している．すでに開発した技術例として，水蒸気の凝縮熱を利用した無農薬・高効率な種子消毒方法がある．そのほか，オーブン等の加熱機器の熱解析と加工プロセスの最適設計法の確立のために，伝熱工学，食品工学，調理科学，社会科学など多面的な視点を踏まえながら取り組んでいる．装置要素技術の研究開発では，高温条件での湿度測定装置，特殊環境下での色や光沢の評価装置の開発を進めている．過熱水蒸気を含む湿度図表（高露点域の高度利用）社会実装と実用化への可能性水蒸気の凝縮熱を利用した水稲種子消毒過熱水蒸気・高湿度空気は，農産物・食品分野では食品の加熱・殺菌・焼成や木材の高速乾燥・高品位化等に，医療分野では減菌装置等として，工業分野ではセラミック材料の脱脂・乾燥・焼成や金属部品の加熱洗浄等に活用されつつある．開発を進めている高温高湿度条件でも適用できる湿度測定技術により，品質安定化や装置高性能化が期待できる．また，本研究室で開発を進めている色彩や光沢の測定装置は，食品など凹凸次元かつ非接触で測定できるため，装置自動制御による製品品質向上並びに生産性向上が期待できる．ドーム型照明装置・二次元非接触で測色できる．・方向性のない拡散光のみを均一に照射できる．凹凸のある食品に対しても陰影の少ない画像を得ることができる．・光トラップを用いることで得られた画像の合成より，SCE・SCI画像を得られる．食品の色に加え，光沢度も評価できる．特論許文特許第6653134号特許第5621085号参考URLhttp://kani.sakura.ne.jp/netsu/public_html/welcome.htmlキーワード過熱水蒸気、湿度計測、乾燥、消毒、殺菌、洗浄、食品機械、測色、光沢、外観検査、相変化、ワイヤレス計測、制御、IoT、フードサービス、セルフイナート ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000037.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料ものづくり技術低コストで冷却・熱中症対策できるミストファンLow-costcoolingandheatstrokepreventionwithmistfan［生活科学研究科］准教授ファーナムクレイグエドワード特徴・独自性夏場の屋外や大型空間等、空調できない空間での来客や作業員の熱中症対策としては、ミスト蒸発冷却が利用されている。ミスト蒸発の潜熱量はポンプ等の消費電力量の200倍以上となる場合もあり、省エネ効果の高い対策と言える。しかし、風のある環境下ではミストが散乱されて、冷却効果が得られないという課題がある。本研究では、首振り可能なファンを用いてミストを散乱させることなく必要な所に届け、ファンの対流冷却も併せて蒸発速度を促進して冷却効果を高めるミストファンシステムを提案している。試作の大型システムでは、ミスト噴霧量0.51m3/h，ファン風量320m3/min，ミスト平均粒子径25μmの仕様で、約4,000m2のエリアが冷却可能であり、ランニングコストは3,500円程度と見積もられた（水代＋電気料金，10時間稼働）。また、158名の被験者を対象として小型システムを用いた主観評価実験を行い、温冷感と快適感についての効果を確認している。50,000m2延べ面積の工場でスポットクーリングとしてミストファンを使用。大型首振りファンの効果は4000m2の空間をカバーできる。首振ミストファンの下で快適な急激温度低下が発生する。社会実装と実用化への可能性日の最高気温が33℃を超える場合、熱中症の発生率は気温の上昇とともに指数関数的に増加する。ミスト蒸発冷却で℃下げることができれば、発生リスクをかなり下げることができる。ミストファンは、特に風のある屋外等の開放空間での熱中症対策としての実用化が期待される。猛暑日に行ったアンケート調査によって、ミストファンの下で温冷感が「暑い」から「涼しい」に変わった。特許論文参考URLキーワード特願2015-121394公開日：平成27年7月2日発明の名称：熱エネルギー搬送システム及び熱融通システム発明者：中尾正喜,西岡真稔,ファーナムクレイグ,長廣剛,小林陽一特開2010-236724公開日：平成22年10月21日2010年10月21日発明の名称：ノズルの噴霧制御方式発明者：水野毅男,中尾正喜,西岡真稔,鍋島美奈子,ファーナムクレイグEvaluationofcoolingeffects:outdoorwatermistfan,C.Farnham,K.Emura,T.Mizuno,BuildingResearchandInformation43(3),pp.334-345,2015PossiblePerceptionBiasintheThermalEvaluationofEvaporationCoolingwithaMistingFan,C.Farnham,CleanTechnologies3(1)pp.183-205,2021ミスト、ファン、熱中症、冷却、冷房 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000038.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料ものづくり技術再帰性反射結像に基づく空中三次元ディスプレイ［工学研究科］准教授宮崎大介特徴・独自性３次元立体表示技術は、直感的に３次元情報の構造を理解することができ、表示物体に対する現実感が増し、将来の映像情報インターフェイスとして期待されている．本技術の特徴は、二面コーナーリフレクタアレイ（DCRA）を用いた再帰性反射に基づく結像光学素子により、3次元空中像の形成を実現したものである。また、点像分布関数のデコンボリューションによる空中像のボケの補正手法も開発した。プロジェクタアレイ、スクリーン、DCRAで構成された光学系で、歪、収差のない解像度を向上した多視点空中立体像を形成でき、メガネ等を装着せずに自然な立体感を持つ立体表示を可能とした。図１．二面コーナーリフレクタアレイDCRA（Dihedralcornerreflectorarray）への入射光線社会実装と実用化への可能性3次元情報の把握が重要な医療画像、教育、CAD（製品設計）、3次元画像通信などの分野での、映像情報インターフェイスとして、実用化が期待される。図２．DCRAを用いた多視点空中立体像形成図３．多視点型３次元空中像の表示結果特許論文参考URLキーワード特願2010-143416、特願2010-143460「体積走査を用いた空中浮遊３次元画像形成」映像情報メディア学会技術報告ITETechnicalReportVol.40,No.203DIT2016-18,IDY2016-22（Jul.2016）https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001266_ja.html3次元ディスプレイ、立体表示、空中像、再帰性反射 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000039.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 エネルギーものづくり技術テラヘルツ波領域におけるワイヤーグリッド偏光子の積層化技術［工学研究科］講師菜嶋茂喜特徴・独自性近年テラヘルツ（THz）技術の発展により、1011のダイナミックレンジを有する分光測定が可能となり、様々な分野への応用が期待されている。それに伴いTHz波領域で使用できる偏光子の高性能化が求められている。ワイヤーグリッド（WG）は、微細な金属ワイヤーを周期的に並べた構造をもち、THz波領域で用いられる一般的な偏光子である。本技術は、2つのWGをワイヤー間隔程度まで近接させた構造（二重WG）にすることで、偏光性能（高い消光比、動作帯域の増大）を飛躍的に向上することができる。また、この技術は積層化しても損失が抑えられる上、偏光性能が更に向上できる特長がある。図１．従来のワイヤーグリッド（WG）偏光子社会実装と実用化への可能性図２．WGの二重化による偏光性能の向上本技術のワイヤーグリッド（WG）偏光子は、消光比が1億（108）以上、即ち、従来の10,000倍以上の高い偏光性能が得られ、THz波帯の分光、イメージング、センシング等の応用領域での利用（例えば、偏光子フィルター、偏光ビームスプリッター、円二色性（VCD）センサー、複屈折センサー、非接触型歪みセンサー等）が期待されている。図３．WGの積層化による偏光性能の向上特許論文参考URLキーワード特許第6256966号、特許第6846030号16p-P1-12「スペーサーを用いた二重ワイヤーグリッド偏光子の作製と評価」、第77回応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集（2016）https://shingi.jst.go.jp/list/list_2021/2021_3kansai.html#20211109X-002テラヘルツ波、ワイヤーグリッド偏光子、二重構造化、積層化技術 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000040.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ライフサイエンスものづくり技術ステレオ内視鏡を用いた消化管の３次元パノラマ観測技術［工学研究科］講師吉本佳世特徴・独自性内視鏡は、消化管の腫瘍や炎症等の局所病変の精密な検査・評価法として利用されている。しかし、視野が狭くて消化管全体を網羅的に観察することができず、また腫瘍や炎症の大きさや位置関係を把握することが困難であるという課題がある。本研究は、ステレオタイプの内視鏡で撮像した映像から３次元情報の取得と内視鏡動作の推定を同時に行って、つなぎ合次元パノラマ画像を構築し、医師の診断を支援することを目的としている。技術的には、左目に対応する画像と右目に対応する画像とのステレオマッチング及び基準フレームと１サンプリング後のフレームとのフレーム間マッチングにより、対応する３次元点を取得する。これに基づいて、内視鏡の並進・回転移動量を推定し、前後のフレームの３次元構造を重ね合わせて消化管全体の３次元構造を取得する点に特徴がある。社会実装と実用化への可能性ブタの食道に模擬病変としての格子模様を配置したサンプルを用いて実証実験を行った結果、画像の重ね合わせに影響がない誤差範囲内で内視鏡の移動量を推定でき、結果的に模擬病変の実寸での計測が実現できることを確認している。本技術により、内視鏡による診断の抜本的な精度向上が期待できる。特許論文参考URLキーワードThree-DimensionalPanoramaImageofTubularStructureUsingStereoEndscopy.InternationalJournalofInnovativeComputing,InformationandControl,vol.16,no.3,June2020.https://sites.google.com/site/yskayo/home内視鏡、ステレオ画像、3次元画像、3次元パノラマ、移動推定 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000041.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料エネルギー太陽光エネルギーを利用した二酸化炭素の利用・燃料化・資源化［人工光合成研究センター］所長天尾豊［人工光合成研究センター］副所長吉田朋子特徴・独自性二酸化炭素は地球温暖化物質であるが、自然界の光合成に倣えば有用な資源物質になる。人工光合成研究センターは、高濃度の二酸化炭素を原料とし、太陽光エネルギーを利用した人工光合成技術開発により、燃料・機能性材料製造に取り組んでいる（図１）。二酸化炭素をギ酸等に還元する人工光合成技術は実証が進んでおり、基礎研究としては時代遅れになりつつあり、さらなる展開として二酸化炭素から機能性材料を製造する技術が望まれる。図２には、色素・生体模倣触媒複合系による可視光駆動型機能性材料生成技術を示す。生分解性プラスチック原料である乳酸の可視光エネルギーによる合成例を示している。加えて生分解性プラスチック原料であるヒドロキシ酪酸、リンゴ酸を二酸化炭素から合成することに成功している。図３には金属微粒子担持型光触媒による二酸化炭素・水を原料とした一酸化炭素生成技術を示す。銀微粒子のナノメートルスケールでの大きさによって一酸化炭素の生成機構が変化することを発見し、一酸化炭素生成の反応中間体である「ギ酸塩」の生成が、酸化ガリウム上の直径1ナノメートル前後の小さな銀ナノ粒子の近傍で促進され、一酸化炭素が効率的に生成していることを明らかにした。図１．研究の概要図２．可視光駆動型二酸化炭素－機能性材料生成技術社会実装と実用化への可能性本技術は、二酸化炭素を原料とする燃料の生成や化成品の合成への応用で期待される。図３．銀担持酸化ガリウム光触媒を利用した水による二酸化炭素還元反応論文参考URLキーワードpH-Controlledselectivesynthesisoflactatefrompyruvatewiththephotoredoxsystemofwater-solublezincporphyrin,electronmediatorandplatinumnanoparticlesdispersedbypolyvinylpyrrolidone,SustainableEnergyFuels,2021,5,6004-6013.PhotocatalyticreductionofCO2withwaterpromotedbyAgclustersinAg/Ga2O3photocatalyst,J.Mater.Chem.A,2015,3,16810-16816.EffectofAgco-catalystonCO2adsorptionstatesoverGa2O3photocatalyst,Catal.Today,2018,303,334-340.RolesofSilverCo-catalystonGalliumOxideforPhotocatalyticCO2ReductiontoCO,e-J.Surf.Sci.Nanotech.,2020,18,168-174.https://www.recap.osaka-cu.ac.jp/index.html人工光合成、二酸化炭素、太陽光、一酸化炭素、機能性材料、生分解性プラスチック生成 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000042.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料エネルギー究極の低熱抵抗を目指すダイヤモンドと半導体、金属の直接接合［工学研究科］教授重川直輝特徴・独自性ダイヤモンドは、熱伝導率が最も⾼く、耐熱性、電気特性に優れる材料として知られている。本技術は、ダイヤモンドとワイドギャップを含む半導体と⾦属（ヒートシンク）を、表面活性化接合（SAB：SurfaceActivatedBonding）法を用いて、中間層無しの直接接合の基盤技術を提供し、ダイヤモンドをヒートスプレッダとする究極の低熱抵抗・⾼出⼒・⾼集積・⾼耐熱性モジュールの実現を目指すものである。Si/ダイヤモンド直接接合界⾯及びＧａＮ/ダイヤモンド直像より、いずれの接合においても、接合界⾯が素⼦プロセスへの応⽤可能な耐熱性を有することを⽰している。Cu/ダイヤモンド直接接合界⾯の断⾯TEM像及び熱抵抗評価結果より、接合界⾯がモジュール応⽤可能な耐熱性を有すること、界⾯の熱抵抗が⼗分低いことを実証している。図１．目標－究極の抵熱抵抗モジュールの実現図２．半導体/ダイヤモンド直接接合の断面TEM観察社会実装と実用化への可能性本技術は、パワー半導体デバイスをダイヤモンドを実装基板（パワースプレッダ）とする究極の低熱抵抗・高出力パワーモジュールの実現の可能性を実証しており、高出力・高周波パワー素子、高温動作素子、高密度集積モジュールでの応用が期待できる。図３．Cu/ダイヤモンド直接接合界面特許特願2020-014220、特願2018-094186論文参考URLキーワードFabricationofGaN/DiamondHeterointerfaceandInterfacialChemicalBondingStateforHighlyEfficientDeviceDesign,Adv.Mater.2021,2104564.CharacterizationofNanoscopicCu/DiamondInterfacesPreparedbySurface-ActivatedBonding:ImplicationsforThermalManagement,ACSAppl.NanoMater.2020,3(3)pp.2455-2462.https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100000844_ja.htmlダイヤモンドと半導体、金属との直接接合、表面活性化接合（SAB）、抵熱抵抗モジュール ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000043.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情報通信物理モデルを用いた機器の診断─デジタルツインへの適用に向けて─［工学研究科］教授川合忠雄特徴・独自性状態監視保全では、設備に取り付けたセンサー情報から設備の状態を推定し、適切なタイミングでメンテナンスを行っている。しかし、(1)センサーの種類や設置場所の制約から本当に知りたい情報が得られない、(2)AI診断のための故障データが得られないなどの大きな課題があった。本研究では、機械設備自体および生じうる異常をモデル化し、シミュレーションすることにより、(1)センサーの設置が困難な箇所のデータを取得できる、(2)故障が発生したときに設備の各箇所に現れる現象を把握できる、ことにより上記の課題を克服する手法を提案してきた。さらに、実機からのデータをモデルに反映させ、モデルを用いて分析し、必要に応じて実機にフィードバックすることにより実機をより良い状態にコントロールするデジタルツインの研究にも取り組んでいる。社会実装と実用化への可能性モデルを用いることにより故障によって生じる現象を把握できるので、エキスパートでなくても故障の原因を推定することが容易となる。また、実機で生じうる故障データをモデルで生成し、学習データとすることでAIの認識精度を向上させることができる。さらに、実機のデータをリアルタイムでモデルに反映し、モデルから実機をより良く制御できるデジタルツイン技術へと発展させることにより、余寿命診断、機器の信頼性向上が期待できる。デジタルツインの概念論文キーワード(1)西林、川合、“デジタルツインに基づいた診断/制御手法の検討”、1DCAE・MBDシンポジウム2021講演論文集、2021.12(2)青木、川合、“物理モデルを用いたスクリューコンプレッサに_x005f発生する異常の評価”、DynamicsandDesignConference2021講演論文集、2021.9(3)Ishibashi,T.andKawai,T.:ModelingofRotatingShaftwithPartialRubbing,Proceedingsofthe13thInternationalModelicaConference,pp.381-387(2019)(4)石橋達朗,川合忠雄:「油膜軸受で支持された回転機械診断のための物理モデリング」,第17回評価・診断に関するシンポジウム講演論文集pp.111-116(2018)設備診断、機器診断、メンテナンス、IoT、機械学習、デジタルツイン ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000044.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情報通信医療福祉施設の職員や入居者の行動計測手法［生活科学研究科］教授松下大輔特徴・独自性入居者や職員等の行動計測により、入居者の生活の質の向上とともに職員等の負担軽減が期待できる。1.睡眠／覚醒計測ミリ波レーダーの技術を援用することで、体動、呼吸、心拍をとらえる。それらの計測データの学習により、高精度な睡眠／覚醒判定が可能となる。レーダーは小型でレンズ不要なためプライバシーを侵害しにくい。2.動線計測近距離無線通信の技術を援用することで、施設内の人の位置、時刻をとらえる。入居者や職員等の行動の客観的な把握や可視化が可能となる。3.特徴量解析計測データの学習により、行動と健康状態などの相関を見出し、生活の質を向上させる介入が可能となる。ウェブサイト形式の見守りインターフェース・クラウド上の睡眠／覚醒、臥床／離床、呼吸数、心拍数データの可視化社会実装と実用化への可能性1.睡眠／覚醒計測により、入居者の睡眠／覚醒状態を常時把握できる。睡眠時の訪室などの身体拘束を避け、覚醒時の適時訪室が可能となる。入居者の生活の質の向上とともに、職員等の業務の質の向上や負担の軽減につながる。2.動線計測により、入居者や職員等の、滞在場所、滞在時間、訪問回数、移動距離、直接／間接看護介護時間などが把握できる。3.特徴量解析をもとに、睡眠の質や日中の活動や歩行距離に対する介入により、生活の質の向上が期待される。行動解析や可視化により最適な室配置計画や、建物リフォーム、人員や機器の配置、業務の改善などにつながる。行動計測・発信機（3㎝×3㎝）はボタン電池でひと月以上動作・受信器（7㎝×4㎝）はAC電源でWi-Fiに接続睡眠計測・ミリ波レーダーはレンズ不要でいずれも非接触行動計測と特徴量解析による生活の質の向上特許論文参考URLキーワード鳴田千晶,松下大輔:ミリ波レーダーによる臥床時非接触睡眠判定手法,日本建築学会技術報告集28(68)533-5382022年https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001315_ja.html睡眠・覚醒判定、施設内行動計測、ミリ波(EHF)、見守り、生活の質 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000045.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情報通信リアルな体験が可能な災害訓練ARアプリ［工学研究科］准教授吉田大介［理学研究科］教授三田村宗樹特徴・独自性従来の防災訓練は､地区･地域の潜在的な災害リスクを含む様々な課題が十分に考慮された内容になっていない場合が多い。本研究は、シナリオの存在しない課題解決型の訓練を実施するためのアプリを実現することで、シナリオを参加者に伝えず、自分たちが住んでいる地域を歩き様々な課題を解決することによりゲームのように訓練を進めることができるツールの実現を狙ったものである。訓練本番や訓練協力者との事前準備を通じ、参加者だけでなく地域全体としてレジリエント（災害からの柔軟な回復力）な防災・減災力の向上が期待される。ARアプリを使用している様子社会実装と実用化への可能性本研究の成果として、iPhone、iPad(セルラーモデルが必要)向けのアプリ「CERD-AR」を、AppStoreにて無償配布している。このアプリは、背景地図にオープンデータを使用しており、アイコンをクリックすることで、詳細情報(写真や動画)を表示できるなど、ＡＲ表示や地図表示が可能となっている。特徴として、火災･浸水･土砂崩れ・道路閉塞等の災害情報がタイマーによって設定可能であり、また、画面の色･効果音による視聴覚的な警告機能を有している。さらに、アプリのコードをオープンなライセンス（ＭＩＴ)として公開しており、他地域における防災教育への活用、さまざまな目的への応用、CodeForコミュニティ等の外部団体との協働･共創も期待される。仮想的な浸水を表示している画面ハザードマップ（浸水想定図）をAR表示している画面特許論文https://www.jacic.or.jp/josei/R01/REP2018-03.pdf参考URLhttps://www.hdcdp.jp/musubou-ar/キーワード災害、防災、訓練、AR、拡張現実、iOS、iPhone、iPad、レジリエント、ハザードマップ、オープンソース ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000046.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情報通信ソーシャルイノベーションメディア・コンテンツを活用したアーツ・ベイスド・ラーニングの開発［医学研究科］准教授山口（中上）悦子特徴・独自性病院の安全は、安全な組織文化の醸成にかかっており、文化は教育によって醸成されるが、効果的な医療安全教育は、確立されていない。効果的な教育とは、職員・学生・患者の認知的な側面だけでなく、心理や行動、信条や感情、身体的な感覚等にもアプローチするものである。近年、海外では、そのような方法として芸術・表現の手法を活用したアーツ・ベイスド・ラーニング（Arts-BasedLearning,以下ABL）が導入されており、本研究では、①メディア・アートを応用した、実用性・汎用性の高い医療安全のためのABLプログラムを開発し、②評価が難しいといわれるABLプログラムの評価方法の開発、に挑戦している。社会実装と実用化への可能性図1患者向け転倒防止アニメーション図2チームトレーニング用アニメーション本研究では、アニメーションやゲームなどのメディアアートを積極的に医療の教育に取り入れ、入院患者の転倒防止の指導や、安全の基本となるチームトレーニングに活用して、コミュニケーションの改善に効果を上げる等、学習効果が高いことを確認した。本研究は、医学部/医科大学と芸術大学/芸術専門校による共同研究で、国内では先駆的な取り組みであり、医療と芸術の混淆による新しい学術分野を創出すると共に、コンテンツ産業の新たな展開としても期待できる。図3アニメーションを用いた職員研修特許論文・山口（中上）悦子,丹後幾子,平井祐範,石井正光,荒川哲男,「医療現場に芸術活動を導入する意義とその方略ー医学部附属病院の「アートプロジェクト」に関する一考察」,アートミーツケア,2012,vol.4,1-19・EtsukoNakagami-Yamaguchi,KumikoFujinaga,AkikoBatard,NorioBaba,KazunoriNakamura,KyokoMiyazaki,MayumiMukai,MikioSugiuraandTatsuyaNakatani,Theeffectofananimationmovieforinpatientfallprevention:apilotstudyinanacutehospital,SafetyinHealth,2016,2:3参考URLhttps://www.igaku-shoin.co.jp/paper/archive/y2021/3438_02キーワード病院、安全、医療、教育、学習、アーツ・ベイスド・ラーニング、Arts-BasedLearning、ABL、トレーニング、メディア・アート、アニメーション、キャラクタ－、ストーリー、コミュニケーション、感染、転倒 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000047.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 炭素、窒素、リン溶出、酸素消費増大からの一時的回避炭素、窒素、リンの海域外への移動プランクトン死骸の海底への沈降BenthicEcosystemPelagicEcosystemOrganicCarbon/CaCO3Livingandnon-livingFlux2;air-seaCO2gasexchangeTCO2Stroage[CO2*]+[HCO-3]+[CO32-]Biologicalproduction(Carboncaptureflux)Flux1;BurialofPOCandCaCO3toeternalsedimentationzone(Carbonstorageflux)酸欠による生物の死亡海底酸素消費量の増•生物量・多様性が貧困な海へ加•低次生産から高次生産への移行が困難な海へ•栄養塩を生物生産によって有効活用できない海へ植物プランクトンの増大炭素、窒素、リンの海域外への移動Flux4;In/outflowofPOC,DOC,TCO2andCaCO3intothecontinentalshelfordeepseaDottedallow:NetbiochemicalprocessesSolidallow:NetphysicalprocessesInsideofthedottedboxisthecoastalclosedsystem植物プランクトンの減少•生物量・多様性が豊かな海へ•低次生産から高次生産への移行が活性化された海へ•栄養塩を生物生産によって有効活用できる海へ酸欠による生物死亡の軽減プランクトン死骸の海底沈降の減少海底酸素消費量の減少ソーシャルイノベーション沿岸生態系がもたらす豊かな海と気候変動緩和［工学研究科］教授相馬明郎特徴・独自性沿岸生態系は生物生産性が高く、最近では気候変動を緩和する可能性も指摘されている。一方、都市沿岸域はその豊かさを失いつつある。生活・産業排水による富栄養化問題（貧酸素化・赤潮）は、流入負荷削減で一定の改善は得たものの今だ解決には至らない。さらに、近年はノリ色落ち、二枚貝・イカナゴの減少といった新たな問題も生じている。一方、これらの原因究明は困難を極める。それは都市沿岸域が生物・物理・化学・社会活動プロセスの絡み合う複雑システムだからである。我々は、これらプロセスを結合し、干潟—湾央域、大気－水－堆積物に渡る生態系全体の動態を予測・評価する生態系モデル：EMAGINを開発。本モデルの解析から次の知見を得た。①都市沿岸域は気候変動緩和能を持つ、②生物生産性の向上は気候変動緩和能も向上させる、③干潟・海草場は生物生産性、気候変動緩和能とも引き上げ、貧酸素化・赤潮を改善する。生態系モデルのイメージ（論文１,３,４）生態系を構成する生物・化学・物理過程を１つ１つ解明する還元論的視点と各素過程が相互に連鎖した生態系全体の動きを捉える全体論的視点を融合するツールである。河川・陸域からの懸濁有機炭素(POC),溶存有機炭素(DOC),無機炭素(DIC)の流入大気から海洋間のCO2ガス交換無機炭素DICCO2*HCO3-CO32-浅海域領域へ流入出する炭素フラックス生物生産で固定される炭素フラックス炭素ストック浅海域生態系炭素吸収（放出）フラックス生物生産炭素固定フラックス有機炭素(OC)とCaCO3懸濁有機物及びCaCO3の埋没懸濁有機炭素（POC),溶存有機炭素(DOC),無機有機炭素(DIC)の外洋への流出もしくは外洋からの流入生態系モデルから見えてきたこと：ブルーカーボンのメカニズム（論文２）海洋が持つ気候変動の緩和能を、「大気ー海洋間のCO2吸収」⇒「生物生産による炭素固定」⇒「固定された炭素の堆積物への貯留」の一連の流れで解析。この流れにおける支配的な生物・化学・物理過程を明らかにした。生物体非生物有機物(デトリタス)とCaCO3炭素貯留フラックス大気水中堆積物●環境悪化スパイラル（生物量・多様性の貧困な海へ）環境悪化スパイラルから回避（スピンアウト）することを狙った施策：流入負荷削減，浚渫，覆砂転換●環境改善スパイラル（生物量・多様性の豊かな海へ）“環境改善スパイラルを自律的に生み出し，閉鎖性海域を再生させる施策？：干潟・浅海域創生社会実装と実用化への可能性■目指す姿の検討、行動計画の策定への活用：生態系モデル：EMAGINによるシミュレーションは、複合的見地から、環境の現状と予測を可能にし、施策の立案や評価に有用である。■産官学民のコミュニケーションプラットホームとしての活用：本モデルは「政策決定者-企業-研究者・市民間」のコミュニケーションのプラットホームとしても機能する。覆砂貧酸素水、青潮の発生底質の悪化浚渫赤潮の多発海洋生物（魚類）の減少更なる生態系環境の悪化へ底生生物（二枚貝など）の減少流入負荷削減消失（スイッチ）【浅海域（干潟・浅場・藻場）】底生生物（二枚貝など）の増加更なる生態系環境の改善へ海洋生物（魚類）の増加赤潮の減少生態系モデルから見えてきたこと：環境改善・環境悪化スパイラル仮説（論文3,4)モデル解析では、流入負荷の削減、浚渫、覆砂が、「水質のきれいな海」を実現し、「環境悪化スパイラル（左図（左）」からの脱却は導くものの、「生物の貧困な海」をもたらすことも示唆した。他方、干潟浅場創成は、内湾全体に環境改善スパイラルを与え、「水質のきれいな海」、「生物の豊かな海」の両得へと導く可能性を示した。創生（スイッチ）底質の改善貧酸素水、青潮の改善特許論文参考URLキーワード論文1：環境アセスメント学会誌18(1)33-38,2020年論文2：EcologicalModelling,Vol.384,pp.261-289,2018年論文3：EcologicalModelling,Vol.215,pp.10-39,2008年論文4：海洋理工学会誌11(2),pp.21-52,2005年https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100001396_ja.html#item_ronbn_2沿岸生態系、温暖化、富栄養化、貧栄養化、ブルーカーボン、干潟、藻場、生態系モデル、エコロジー、社会生態系 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000048.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ナノテクノロジー・材料ソーシャルイノベーション災害時の化学物質漏出に備える─PRTRを活用した化学物質存在量の推定─［工学研究科］准教授水谷聡特徴・独自性災害や事故による工場等からの化学物質漏出による環境汚染や健康被害を予測し対処方法を探るための情報基盤の整備を目的として、我々は既存のPRTR届出データ等を活用する化学物質の存在量推定の可能性を検討した。PRTRは事業者が対象化学物質の排出量や廃棄物処理した量（「排出・移動量」）を国に届出する制度であるが、公表データには、製品等の出荷量や化学物質の保管量は含まれていない。一方、大阪府の「生活環境の保全等に関する条例」に基づく化学物質管理制度では、原材料として使用された量や製品に移行した量を含めた「取扱量」も届出する事となっている。そこで大阪府下の各市における、PRTRでの排出･移動量と、大阪府条例で報告されている取扱量との関係性について解析するために、前者に対する後者の比を「取扱係数」と定義し、化学物質や業種の視点で整理して評価した。その結果、①取扱係数の年度による違いは1オーダー以内である②取扱係数の地域差は大きく，異なる地域に適用することは難しい③事業所取扱係数は化学物質の種類よりも業種の方が類似性が高い④業種により取扱係数のばらつきが異なる、という結果であった。PRTR制度とそこに含まれる情報大阪府の各自治体におけるエリア取扱係数の比較社会実装と実用化への可能性今後、取扱係数の精緻化、業種により取扱係数の値やばらつきが異なる理由の解明、他の地域へ取扱係数を適用できるかの検証等を行う。取扱係数の「化学物質」別と「業種」別の比較特許論文参考URLキーワード杉浦隆介，水谷聡，中村智，貫上佳則，震災時における化学物質汚染の予測に組めた化学物質の排出・移動量と取扱量の関係の評価－大阪府化学物質管理制度を活用して－，土木学会論文集G（環境），Vol.75，No.7，III_65-III_72，2019http://www.nies.go.jp/res_project/s17/index.htmlPRTR制度、有害物質、防災、化学物質、基盤情報、環境改善 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000049.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ソーシャルイノベーション大阪近代長屋の保全活用〜大阪市大モデルの実践から〜［生活科学研究科］［生活科学研究科］［生活科学研究科］［生活科学研究科］教授教授准教授准教授中野茂夫小伊藤亜希子福田美穂小池志保子特徴・独自性大阪市では、明治末期から昭和の戦前期にかけて、大量の長屋が建設され借家として利用された。戦火を逃れた長屋は住み継がれてきたが、近年は老朽化等により取り壊され、激減している。しかし、長屋の文化財としての価値や地域コミュニティの育成面等での長所が見直されており、長屋の保全活用の可能性を提示することが急務である。大阪市立大学長屋保全研究会では、長屋で暮らしておられる方々への調査から長屋再生における課題を抽出し、これに基づいて長屋の保全活用を図る大阪市大モデルを構築・実践している。そのコンセプトは、①住まいとして再生する、②伝統を尊重し素材を吟味する、③耐震改修をする、④家主が借家経営の展望を持てるように、の４つである。また長屋の魅力を発信するためのオープンナガヤ大阪（オープンハウスイベント）の継続開催や、過去から現在の大阪長屋情報のアーカイブの構築にも取り組んでいる。大阪市大モデル第1号豊崎長屋の外観伝統を尊重しつつ現代の住まいとして再生社会実装と実用化への可能性長屋の再生活用は建替えよりも低コストで実現でき、また多様なライフスタイルに対応できるとともに近隣との関係が自然に育まれる等、家主と入居者ともにメリットがある。大阪市立大学長屋保全研究会は、長屋再生活用の新しいスタイルの普及を目指している。小屋裏に梁や筋交を足して一体的な構造としている特許論文参考URLキーワード・小伊藤亜希子,小池志保子,行田夏希,峯﨑瞳,藤田忍：新規入居者による大阪近代長屋の住み方−オープンナガヤ大阪のネットワークを通じた事例から−，日本建築学会計画系論文集，第750号，pp.1381～1390，2018.8・小池志保子，小伊藤亜希子，峯﨑瞳,行田夏希，藤田忍：大阪近代長屋における改修を伴う新規入居の仕組みと改修の傾向−オープンナガヤ大阪のネットワークを通じた事例から−,日本建築学会計画系論文集,第768号,pp.223-232,2019.2ほかhttps://opennagaya.wixsite.com/website長屋、ストック活用、リノベーション、耐震補強 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000050.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ソーシャルイノベーションもったいないをなくそう─木造建築を永く使うための研究─［工学研究科］准教授石山央樹特徴・独自性木材はサスティナブルな材料として近年注目を集めているが、シロアリ被害や腐朽等による劣化は避けられない。劣化した部材は一般的に交換廃棄されるが、構造性能を適切に評価することができれば、継続使用できるケースも多くあると考えられる。また、適切な耐震補強を行うことで、木造建築を永く使用することが可能となる。私たちの研究室では、既存の木造建築を永く使うことを目的として、釘接合部の非破壊検査による構造性能評価手法の開発、及び既存の梁の効果的な補強方法の開発などに取組んでいる。前者の構造性能評価では、釘接合部に超音波を入射してその伝播速度から木材内部で生じた釘の錆量を推定し、釘接合部の構造性能を評価する手法を開発した。後者の梁補強方法では、補強部材を長ねじによって斜め打ちするとともに、くさびを打つことで性能向上させる構法を開発した。補強部倍の性能となるが、本手法では4～5倍の性能が期待できる。社会実装と実用化への可能性既存木造建築の構造性能評価においては、木材内部で生じた釘の錆量をどのように診断するかが課題となる。本手法は非破壊的検査による錆量の推定に基づいて構造性能を評価でき、構造性能の劣化程度に応じた効果的な耐震補強につなげることができる。特論許文参考URLキーワード木造建築、劣化、釘接合、錆、梁、耐震補強 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/ocu/contents/image/book/medium/image-000051.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ソーシャルイノベーション熱・物質輸送速度の強化による省エネルギーな化学・食品プロセスの開発［工学研究科］講師増田勇人特徴・独自性化学製品や食品等の製造プロセスの効率化・省エネ化のためには、物質同士を素早く均一に混ぜ合わせたり（物質輸送の強化）熱を効率的に伝える（熱輸送の強化）等、流動に伴う物質・熱促進によってもたらされるプロセス強化が重要な戦略となる。本研究では、プロセス強化のために、①運動量・熱・物質の輸送速度強化とともに全分子に同じ履歴を持たせて均一粒径の粒子を得ること、②プロセスをバッチ操作から連続操作へ転換すること、の２つの戦略を採用する。そして、化学・食品分野でよく扱われる高粘性流体の輸送のために、回転円筒間に生じるテイラー・クエット流を利用して、穏やかな渦流れ（層流領域）で高効率な輸送を実現する点に特徴がある。本技術をデンプン加水分解プロセスや液状食品の加熱殺菌プロセスに適用し、前者では高い糖収率を後者では菌の高い致死率を実現している。社会実装と実用化への可能性製造プロセスで高粘性流体を扱う場合、高い熱・物質輸送速度の実現のために乱流渦を利用するが、大きなエネルギーを必要とする。また製造プロセスで物質の粘性変化が大きくかつ異なる操作が求められる場合、各プロセスで別々の装置が必要となるバッチ操作が主流であり、効率的なプロセスの構築が困難であった。本技術はこれらの課題を解決でき、プロセスの小型化・省エネ化が期待できる。特許論文参考URLキーワード化学工学的観点から考える食品加工プロセスの強化日本食品工学会誌Vol.20,No.1,March.2019https://researchmap.jp/hayato-masuda化学プロセス、食品プロセス、プロセス強化、熱輸送、物質輸送、テイラー・クエット流