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工具補助加熱式摩擦攪拌接合（研究紹介）
材料内に圧入するプローブ部に加熱機構を具備した摩擦攪拌接合用接合工具を開発した。
この接合工具を用いて摩擦攪拌接合することにより,加熱機構をもたない通常の摩擦攪拌接合と比較して,著しく低い回転数(例えば60 rpm)でも接合が可能となる.これにより,接合部の温度履歴を通常の摩擦攪拌接合よりも200K以上低く抑制したまま健全な継手形成が可能となり,接合部の結晶粒成長に伴う材料軟化を抑制できる。
摩擦攪拌接合は,プローブと称する突起部とショルダと称する肩部を具備する接合工具を回転させたまま被接合材接合界面に圧入し,工具との摩擦攪拌により接合界面近傍に塑性流動を生じさせ,これにより接合を阻害する表面層を破壊して,接合界面での化学結合を形成させる接合技術である。
接合を誘起するために摩擦攪拌接合では被接合材を接合工具により摩擦攪拌せねばならない。この工程では接合工具が摩擦発熱と攪拌流動の2つの役割を同時に担う。十分な攪拌流動を生じるためには材料を加熱して軟化させる必要があるが,そのために接合工具回転数を増加させて摩擦発熱量を増そうとすると,材料が接合工具の回転運動に追従できず,接合工具が空転し攪拌流動が抑制されて摩擦攪拌接合に特徴的な接合欠陥を生じることがある。
本研究では上記課題を解決すべくプローブに加熱機構を具備させた接合工具を開発した。
開発した接合工具によると、摩擦発熱と覺拌流動のうち,摩擦発熱に関する要求を補助熱源を装着することによって減じ,対象材料の攪拌流動を誘起するに適した接合工具回転数でのオペレーションを実現が可能になった。
本研究で開発したプローブに加熱機構を具備させた接合工具を用いて1050アルミニウム板の摩擦攪拌接合を実施したところ,従来報告されているパラメーター範囲よりもはるかに広いパラメーター範囲を設定可能であることがわかった。
摩擦攪拌接合およびその関連プロセスを適用して製造するあらゆる製品に対して応用可能。特にアルミニウム合金やマグネシウム合金の摩擦攪拌接合に適している。
クスリの治療効果を予測する薬学的人工知能モデル（12274）
機械学習の利点を享受しつつ、科学的に妥当な過程を経て算出されている薬物の血中濃度を出力することができる薬物血中濃度予測装置、薬物血中濃度予測プログラム及び薬物血中濃度予測方法を提供する。
近年、被検体に投与した薬物の体内動態を人工知能（ＡＩ）を使用してコンピュータ上で再現するモデリングアンドシミュレーション（Ｍ＆Ｓ））が注目を集めている。
従来技術として、個別化化学療法及び薬物送達を提供するためのシステムが挙げられるが、当該システムは、計算式流体力学、解剖学的モデル、患者固有データ、血管網における血流特性、薬物の輸送、薬物の空間的分布、薬物の時間的分布等を機械学習アルゴリズムに入力する。そして、当該システムは、機械学習アルゴリズムを使用して標的組織の一つ又は複数の位置における薬物送達データを出力する。
しかし、一般に、機械学習は、入力したデータの特徴を自動的に抽出して学習することが可能であり、入力と出力との複雑な関係も関数近似することが可能であるという利点を有するものの、入力と出力との具体的な関係を明らかにすることができない。このため、上述したシステムは、出力された薬物送達データが科学的に妥当な過程を経て算出されているか否かを明らかにすることができない。
本研究の薬物血中濃度予測装置は、薬物が投与された被検体の医学的な特性を示す医学的データを取得して機械学習装置に入力し、被検体のクリアランスの予測値を示し、機械学習装置から出力されるクリアランス予測データ及び薬物の分布容積の予測値を示し、機械学習装置から出力される分布容積予測データの少なくとも一方を取得し、被検体に投与された薬物の投与量を示す投与量データを取得し、被検体に薬物が投与された時刻から経過した時間を示す時間データを取得し、被検体のクリアランスの予測値及び薬物の分布容積の予測値の少なくとも一方と、薬物の量と、時間データにより示される時間とにコンパートメントモデルを適用して被検体における薬物の血中濃度の予測値を示す血中濃度予測データを出力する。
薬物治療に関する技術分野において広く応用される可能性
【例】
医薬品開発における臨床試験
希少疾病の治療薬開発
クスリの患者個別の投与法の開発
治験患者数の減少および効率化
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。
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
アスファルト舗装廃材から素材を分別回収する新たなリサイクル技術の開発（12186）
アスファルト舗装廃材は、良質な骨材とアスファルトを含有した貴重な天然資源混合物といえます。近年では機械破砕によって舗装廃材を粒状化し、得られた再生骨材を再び舗装用骨材として利用していますが、再生骨材は骨材と劣化したアスファルトが混在する不均質な材料であるため、品質管理や持続的利用が難しく、用途も限定されます。
舗装廃材が含有する骨材（石、砂）とアスファルトをより有効に、かつ持続的に、さらには柔軟に利活用するためには、例えば使用後のカン、ビン、ペットボトルのように、素材ごとに分別回収し、繰り返し再資源化できるリサイクル技術の開発が不可欠です。
本研究室では水と油の性格を応用した新たな環境調和型リサイクル技術を開発しました。この技術は主に熱水中での撹拌によって舗装廃材を解砕・分級し、粗骨材（石）を再資源化する一次工程と、細骨材（砂）とアスファルトを分別、回収する二次工程からなります。
分別回収した各素材に関して品質管理試験を行った結果、特に骨材は新材と同等の品質を有することを確認しました。なお、アスファルトは分別回収時の熱水温度や撹拌速度を操作することで、性状（針入度、軟化点、伸度など）や状態（膜状、粒状、微粒子状など）を適宜制御できることが分かっています。
このほか、これまでの検討から得られた知見は以下のとおりです。
● 一次・二次工程によって舗装廃材の洗浄、解砕、分級、分別、回収、乾燥が行える。
● 分別回収した骨材およびアスファルトは新規素材と同様の管理と利用が可能である。
● 熱水の循環利用により、現行方法に比べて省エネ・省コスト化が期待できる。
● 放射性物質による汚染舗装の除染・減容化技術としての応用が期待できる。
道路舗装分野（アスファルト、アスファルト乳剤）、その他の建設・建築材料分野
磁気アルキメデス浮上を利用した液中微粒子の分離回収法（研究紹介）
磁性を利用した微粒子の分離は，強磁性体とそれ以外の物質を分離する高勾配磁気分離が主な分離手法として知られているが，弱磁性（非磁性ともいわれている）物質同士を分離できる磁気アルキメデス分離は実験的試みはなされてきたが，回収率の定量評価までには至っていない等の理由により未だ認知度が低い。
磁気アルキメデス分離は周囲媒体と被分離物質の磁化率差および密度差によって物質の浮上位置が異なることで分離できる物理的手法であり，異種物質はもとより同種物質でも含まれる微量な添加物や不純物による物性の違いによって浮上位置が異なる場合は分離できる。そのため希少物質のリサイクルのみならず，様々な分野における新たな分離・分析手法としての可能性を秘めている。
一例として水溶液中の混合色ガラス粒子の分離回収する装置を開発した。
水溶液中の３種類の混合色ガラス粒子を以下の２つの方法で分離回収して，回収率の比較を定量的に行なった．
方法A：混合状態から直接磁気浮上させて回収する方法
方法B：混合状態から一度磁気浮上させた後に磁場を下げて色ガラス順に積層させる．その後再度磁気浮上させて回収する方法
方法Bは３色の色ガラス粒子全てにおいて95%以上が目的の格納部に回収された．
対象により分離条件の検討を重ねることにより希少物質のリサイクルのみならず，様々な分野における新たな分離・分析手法としての可能性を秘めている。
●希少物質のリサイクル
●不純物質または添加物質の分析・評価
●付加価値物質の分離・回収
●希少金属の分離・回収
●新たな分離分析
微粉末からはじまるマイクロ成形（研究紹介）
マイクロメーターサイズの微細成型を様々な材料に適用するのは難しい。この方法は材料を粉体にすることによって微細加工を行う方法を提供する。
微粉を樹脂と混合し，数μmから数100μmの厚みのシートを作成する。このシートには柔軟性があり，加工がきわめて容易。また，樹脂成分に感光性のものを使用することによってフォトリソグラフィーの適用が可能。あるいは，微細構造の施された母型に充填剥離することで微細構造の転写ができる。
MEMS，マイクロマシン，マイクロファブリケーション，パッケージ，アクセサリー
微分型センサー（研究紹介）
超弾性合金は携帯電話のアンテナなどに利用されている比較的安価なTi-Ni合金であるが，その電気抵抗の高さと弾性伸び変形の大きさから大きな変形を精度良く測定するためのセンサとして活用できると考え，ひずみセンサや変形センサとしての可能性を検討している。
本研究では超弾性合金センサの応用例として，突風に対するGFRP*屋根の変形・応答振動の測定を試み，超弾性合金センサのセンサ特性の検証とともに，GFRP屋根の風応答や新道徳性について検討した。
超弾性合金センサシステムは，超弾性合金ワイヤーの長さ調節によって，たわみ測定の範囲を比較的自由に設定できる利点があり，今回の測定対象のような建築構造の変位測定に適した測定システムである。
超弾性合金センサは既存の変異変換機と比較して，センサ感度がひずみゲージの2倍以上と高く，測定範囲も広いことから，屋根材の動的応答を精度良く測定できることを検証した。
超弾性合金ワイヤーを応用した変位センサにより，軽量FRP屋根の風荷重に対する動的応答を測定するシステムを構築することができた。この計測システムはFRP屋根の動的応答や破損に対する構造ヘルスモニタリングシステムに応用可能である。
*GFRP:Fiber Reinforced Plastics，ガラス繊維強化プラスチック
建築・構造物のゆがみ測定センサ，装置
