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ハイブリッドMEMS－超小型ランキンサイクル発電システムと医療用マイクロロボット－（研究紹介）
IoT機器類の増加、持続可能な開発目標の提唱など、単一の技術・材料だけでは対応が困難な課題が様々にある。そこで、本提案では「ハイブリッドMEMS」として加工技術や材料特性の利点を組合わせた小型デバイスの開発を行う。 例として電磁誘導式発電システムの小型化、ロボットの小型について紹介する
電子情報技術の発展に寄与してきたMEMS技術とシリコン材料をこれまで組み合わされてこなかった他の技術・材料と組み合わせる
➡分野を越えて共有することで新たな価値を創造する
要素技術として「シリコン微細加工技術」「セラミック素子作製技術」、研究施設として「クリーンルーム」があります
日本大学理工学部にあるクリーンルームを利用した実験や粉体・ペーストの基礎検討なども対応可能です。
レーザによる建築材料の表面処理方法（研究紹介）
レーザは，無反力，無騒音，無振動で加工できる加工機であり，この特性を活かすことで様々な適用が期待できる。レーザの特徴を活かし，建築分野への適用の可能性を検討している。
石材表面にレーザ照射を行うと，石材の組成およびレーザの種類によって，ガラス化もしくは爆裂する。
（１）表面ガラス化 ー 凝灰岩は，ケイ酸（SiO2）と呼ばれるシリカ成分を多く含有する。これにレーザ照射することで、石材表面が1000℃以上になりケイ酸が溶融しガラス化する。凝灰岩の組成にあるミソと呼ばれる不純物が含まれる部分は，黒色ガラスが形成される。
（２）微細孔仕上げ ー 花崗岩の石英が膨張することで石材表面を微細孔処理することができる。レーザ照射条件を変更することで、孔の深さや大きさなどを自由に変更することが可能であり、防滑性を付与することもできる。
・新しいテクスチャを付与する建材、防滑建材等の開発
・高耐久性・機能性材料の開発、無振動無騒音孔あけ工法等
並列・分散マルチエージェントプラットホーム（研究紹介）
・マルチエージェントシステム構築のためのプラットホームの提供
・大規模計算のための並列・分散プラットホームの提供
・アーキテクチャ
ネットワーク処理などの具体的な実装部とネットワーク処理を意識せずに抽象化された汎用のAPI部から成る。具体的なマルチエージェントによるアプリケーションはこのAPIを用いて構築し、ネットワーク上に存在する任意のマルチエージェントプラットホームの実装部を用いて（乗り換えて）動作することが可能である。
・ワークスペース
本プラットホームはネットワーク処理機能を備えた複数のエージェントによって構成される。このうち、システムの動作に必須なエージェントを基本サービスエージェントの動作環境を形成する。
・動的負荷分散
負荷分散エージェント（LBA：Load Balancing Agent）が定期的にワークスペースの状態（CPU負荷、メモリ使用状況、エージェントの数や動作状況）を監視し、他のワークスペース上のLBAと協調しながらこれらの
・マルチエージェントシステム構築のためのプラットホーム
・汎用（エージェント指向、オブジェクト指向、手続き型）並列計算環境
・ハイパフォーマンスコンピューティング
蛍光ラベリングがいらないDNAチップの開発（研究紹介）
ヒト遺伝子多型において一塩基多型(SNPs)は最も頻度が高く，疾病リスク，薬剤代謝等と密接な関りを持つことが知られている。我々は，この一塩基多型を迅速かつ簡便に検出できる手法の構築を目指して塩基識別型蛍光性核酸塩基(BDF塩基)を開発し，これをハイスループット性に優れるDNAチップへと応用する研究を行っている。
BDF塩基は，相補鎖側の塩基の種類によって蛍光発光を鋭敏に変化させる修飾塩基であり，相補塩基がマッチの配列の時に強い蛍光を発し，ミスマッチの時には発光しない性質を有する。
従来のDNAチップによるSNPs検出では，標的DNAの蛍光標識化やハイブリダイズ後の洗浄等が不可欠であり，その条件により結果のバラつきが大きくなるという問題があったが，BDFプローブを用いればそれらの工程は一切不要となる。
この特性を用いて，より簡便で高感度なDNAチップの開発を行うことを目的として研究を行っている。
DNA二重鎖の外側は水に囲まれた極性環境下であり，内側は塩基対が並んだ疎水環境下である。BDF塩基の相補塩基がマッチの時は，相補塩基とBDF塩基との間で水素結合が形成され，溶媒効果の大きい系高分子(ピレン)がDNAの外側の極性環境下に押し出されて発光し，ミスマッチの時は，系高分子が塩基間にインターカレーションして疎水環境下に移動して消光される。これにより相補塩基の種類の識別が可能である。
このBDFプローブを用いて液相系(ホモジーニアスアッセイ系)でのSNPs検出について検討を行った。また，同時にBDFプローブをキャプチャーとして用いたDNAチップ(BDFアレイ)を作成し，従来のDNAチップとSNPs検出精度についての比較を行った。
結果は以下の通りとなった。
1) 液相系で精度よく，容易にSNPs検出が可能である。
2) BDFプローブを搭載したDNAチップは，従来のDNAチップより高精度でSNPs検出が可能である。
3) 従来のDNAチップと異なり，標的DNAの蛍光ラベリング，ハイブリダイゼーションの条件検討，ハイブリダイゼーション後の洗浄が一切不要である。
DNAチップ，SNPs検出チップ，液相系での高精度のSNPs検出，細胞系における遺伝子検出，SNPs検出
遺伝子検出に応用可能な環境感応型蛍光核酸（研究紹介）
我々の研究室ではこれまでに数十種類にもおよぶ新しい蛍光核酸塩基をデザインし合成してきた。さらに得られた蛍光核酸をオリゴDNA鎖に導入することで、ただ混ぜ合わせて紫外線を当てるだけでDNA配列中の見分けたい一塩基の違い（SNPs）を検出できる手法の開発に成功している。
しかし、従来のコンセプトに基づいた蛍光核酸塩基で作成した蛍光DNAプローブでは、DNAチップなどの固相上でのSNPs検出が難しかった。
そこで全く新しいコンセプトに基づき、周辺の環境変化に伴って多色で発光する蛍光核酸塩基の開発を行い、それらを含む蛍光DNAプローブを用いることで、マッチ−ミスマッチなどの一塩基変異を蛍光色変化によりモニターすることを目指した。また、開発したプローブをDNAチップに搭載することで波長（色）の違いで一塩基の識別を行うような全く新しいSNPs検出用DNAチップの開発も目指して研究を行なっている。
核酸塩基構造を保持しながら周辺のミクロ環境の変化（二重鎖、一本鎖やバルジ、ループ構造などとそれに伴う周辺環境の変化）に鋭敏に応答してその蛍光強度のみならず波長を大きく変化させるソルバトフルオロクロミックな分子を開発すれば、一塩基変異を蛍光色（蛍光波長）の変化として検出することが可能であると考えられる。そこで、環境の変化によりカメレオンのように蛍光色（波長）や強度を変化させる様々な次世代型の環境感応型蛍光核酸の開発を行い、それらを含むより高度な機能を持つ蛍光DNAプローブへの応用について検討を行った。
環境感応型の蛍光核酸を開発するにあたり、最もシンプルな方法として新しいソルバトフルオロクロミックな蛍光分子を開発し、それをリンカーを介して天然の核酸に導入することが考えられる。我々は、新しい蛍光色素をPRODAN をもとにデザインし、これをヌクレオシドに導入することで環境感応型の蛍光核酸を得ることに成功した。PRODANは周辺の極性環境変化に敏感なソルバトフルオロクロミックな蛍光分子であり、古くからレポーター分子としてなど様々な分野の研究に用いられているが、PRODANのナフタレン骨格をピレンで置き換えた誘導体Apaを合成し、それをグアニン塩基に導入した環境感応型の蛍光核酸をデザインした。
また、ソルバトフルオロクロミックな性質を有する蛍光核酸塩基を得るための新たなアプローチとして、分子内ドナー•アクセプター構造を有するPush-Pull型の蛍光核酸誘導体のデザインを行なった 。
さらに、分子のねじれに由来するICT-LE蛍光を利用した環境感応型蛍光核酸塩基の開発にも成功している。
これらの環境感応型蛍光核酸塩基をDNA鎖に導入し、遺伝子検出に応用可能な新しい環境感応型蛍光DNAプローブの開発を行なっている。
検出試薬
自転車用走行ログ記録システム～自転車乗用者の安全・安心を目指して～（12159）
運転者に適切に警報を出すことができる自転車走行状態記録装置、自転車走行状態記録方法およびプログラムを提供する
自動車用ドライブレコーダーは一般にも普及しているが、自転車用のドライブレコーダーや走行ログ記録システムは普及していないのが現状で自転車同士，自転車対歩行者の危険場面は記録が残らない。一方、自転車同士，自転車対歩行者の事故件数は減りが鈍化している。
市販のサイクルレコーダーでは瞬間速度や走行距離や走行時の映像撮影が可能であるが、それらの情報だけでは運転者自身がどのような加速、減速、ブレーキ操作をしていたかなどの確認は困難である。
大量の自転車走行時の運転情報（加速度、ハンドル角、ブレーキの有無、前方映像）データを蓄積し、行動解析のためのデータベースとすることを考えた。
このデータベースを利用することにより現在の運転情報（加速度、ハンドル角、ブレーキの有無、前方映像を解析し、自転車の運転者に対して必要に応じて警報を発するシステムを開発した。
本システムは自転車の走行状態・走行経緯を把握することができ、自転車目線での危険事象分析、乗用者への危険通知、事故発生時の自動通報、自転車の管理（レンタサイクルなど）に活用可能である。
自転車用ドライブレコーダー、危険通報システム
新しい環境感応型蛍光核酸塩基の開発（11902）
周辺の極性環境等の違いによって蛍光発光波長を変化させることができ、ＤＮＡに導入した場合にもＤＮＡの二重らせん構造を不安定化せず、塩基識別能に優れた蛍光ヌクレオシド及びそれを利用したプローブを提供する。
周辺の極性環境の違いによって蛍光発光波長を変化させる化合物については、これまでに多く報告されている。同様のヌクレオシドについてもいくつかの報告例がある。
周辺の極性環境の違いによって蛍光発光波長を変化させる化合物は、対象物質の極性環境の変化を色の違いによって検出できるため、遺伝子検出用のプローブ、タンパク質又は細胞内の局所的な極性環境の調査用プローブなどとしての利用が期待される。例えば、ＤＮＡ中の識別したい塩基の対面に蛍光ヌクレオシドを導入したプローブＤＮＡを作製し、対面塩基とのマッチ－ミスマッチの違いによる周辺極性環境の変化を利用することで、目的とする塩基の種類を色の違いで識別することができるため、このような化合物は遺伝子検出用のプローブとして有用である。
従来の化合物の良い光学特性を維持しつつ、ＤＮＡに導入した場合にもＤＮＡの二重らせん構造を不安定化せず、塩基識別能に優れた新規な蛍光ヌクレオシド及びそれを利用したプローブの開発が求められている。
我々が開発した環境感応型蛍光核酸である8-アザ-3,7-ジデアザアデノシン誘導体および3-デアザアデノシン誘導体に関して、極性環境の異なる溶媒中での発行の様子を比べたところ、環境変化に伴い発光波長（発光色）を大きく変化させる性質を有することがわかった。-デアザアデノシン誘導体に関しては、分子のねじれにより大きな波長変化が見られた。
これらの環境感応型蛍光核酸を含むDNAプローブを用いることで、標的DNA中検出、さらには標的中の一塩基の違いまで、波長の変化として検出することが可能である。
新しいコンセプトに基づいた遺伝子検出試薬や核酸検出チップ（SNPs検出も可能）
磁石を用いた新しい尿道用括約筋代用弁の開発(人工括約筋)（10363＆10718＆10719＆10979＆11205）
磁石の吸引力を用いながら、生体管部の周囲に沿って一様な圧迫力を与えることができる人工括約筋を提供する。
加齢や事故等で尿障害を起こしている患者は我が国で約６００万人と言われている。尿障害によって失禁状態になることを防止するために人工括約筋を埋め込むことが行われる。例えば、小型ポンプとリザーバとカフを埋め込む方式があるが、電池が必要で、また小型ポンプ等の耐久年数が来ると全体をそっくり交換する必要がある等、いくつかの課題がある。
本研究では体内と体外の磁石により尿道の緊張と弛緩をコントロールするための帯を備える機構とした。女性は括約筋の緩みによる尿失禁が多いため、吊り上げ型とし、男性は前立腺摘出による括約筋不全が多いことから圧迫型とした。機構内の部品を最適化することでオーダーメイドも可能。
医療機器 ペット用尿失禁防止 各種機能弁
