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最近の研究成果

太陽電池 2016年9月5日発表

燃えにくくて軽量な、信頼性の高い太陽電池モジュールを開発-車載用などの新たな用途での導入や設置・利用法の多様化を目指して-

シリコーンゴムでできたシート状の封止材を用いた新たな結晶シリコン太陽電池モジュールを開発した。開発した新しい太陽電池モジュールは、従来型の太陽電池モジュールで用いられていた高重量のガラス基板や可燃性の有機部材を用いていない。また、長期信頼性を確認するための評価試験を行ったところ優れた信頼性を示し、高い難燃性や、軽量化、非破損(割れない)、簡易に設置できるなどのメリットを生かして、新たな用途や従来とは異なる設置・利用法での導入が期待される。例えば、電気自動車(EV)などの車載用の太陽電池としての使用や、住宅の屋根材一体型としての結晶シリコン太陽電池の利用や壁面への設置などにより、スマートハウスへの利用拡大やネット・ゼロ・エネルギー・ハウス(ZEH)の実現に貢献できる可能性がある。

開発した太陽電池モジュールの外観(左)と、燃焼試験中の様子(右上)、試験後の裏面(右下)の写真

生殖操作 2016年9月23日発表

共生細菌が宿主昆虫をメスだけにするしくみを解明-オスのX染色体を切断して細胞死を引き起こす-

共生細菌スピロプラズマが宿主ショウジョウバエをメスだけにしてしまう、オス殺しという生殖操作に関わる重要なしくみを解明した。X染色体とY染色体を持つショウジョウバエのオス(XY)は、X染色体のみを持つメス(XX)の半数しかX染色体がなく、遺伝子発現量を倍加させる活性をもつタンパク質-RNA複合体(遺伝子量補償複合体)がX染色体の全域にわたり結合している。スピロプラズマはこのタンパク質-RNA複合体が結合した染色体に損傷を与えることにより、特異的にオスの胚発生の過程でプログラム細胞死(アポトーシス)を誘導する。その結果としてオス卵がすべて死亡し、メス卵のみが正常に発生することを明らかにした。これにより、共生細菌による宿主生物の生殖操作の理解が進むとともに、有用昆虫のメス特異的な生産や、天敵農薬の効率的生産などの技術開発に資することが期待される。

キイロショウジョウバエ(左)の体液中の共生細菌スピロプラズマの暗視野顕微鏡像(右)の写真

ロボット 2016年7月25日発表

電波が直接届かない環境でもロボットを安定に制御する技術を開発-上空のドローンを経由し、見通し外の小型四輪ロボットを遠隔制御できることを実証-

制御用の電波が直接届かない場所(見通し外)にあるロボットを他のロボットを経由して遠隔制御し、かつその状態を監視する技術を開発しました。実験では、見通し外にある小型四輪ロボットに対し、上空のドローンを経由してコントロールすることを実証しました。この技術は、ロボット間による中継経路がその移動により頻繁に切り替わる際でも通信を切断させないことを可能とする手法を採用しており、世界でもまだ実現した例がありません。これまでの技術では、中継経路が切り替わるたびに通信が切断され、ロボットがその間、操縦不能になるという問題がありました。この技術によって、通常は制御不能になる見通し外を動き回るロボットに対しても、他のロボットが協力して周囲の環境に適応しながら安定に制御通信回線を確保することができ、電波が伝わりにくい環境に対してタフなロボットシステムの実現に貢献できます。

システム概念図

徐放システム 2016年9月13日発表

水に応答して内容物を放出する新規の有機ナノカプセルを開発-乾燥や有機溶媒に安定な均一サイズの水応答性カプセルが量産可能に-

水に応答して薬剤を放出する新規の有機ナノカプセルを開発した。このナノカプセル(直径100~150ナノメートル)は、アミノ酸誘導体と亜鉛化合物をアルコール中で混合するだけで簡便に製造可能である。製造時に薬剤などの内容物を一緒に混合しておくだけで、カプセル化と同時に封入できる。アルコールに混合可能であれば、親水性、疎水性を問わず封入が可能となる。ナノカプセルは、乾燥状態および有機溶媒中では安定であるが、水系溶媒では水による刺激に応答して構造が変化し、内容物を放出する。汗、雨水、海水などでぬれると内容物を放出する水応答性カプセルとして期待できる。

カプセル化と放出の模式図。3つの原料を有機溶媒中で混合することでナノカプセルが形成し、水系溶媒に再分散すると内容物を放出する。

待機電力ゼロ 2016年9月20日発表

世界最高性能の半導体系トンネル磁気抵抗素子を開発-待機電力ゼロのトランジスタ実現へ道を拓く-

独自に開発した単結晶酸化ガリウム(Ga2O3)の成膜プロセスを用いて、半導体Ga2O3をトンネル障壁層とした単結晶だけからなるトンネル磁気抵抗(TMR)素子を開発した。今回開発したTMR素子の磁気抵抗変化率(MR比)は室温で92 %と極めて大きい。このTMR素子は、メモリー機能をもつ縦型のスピン電界効果型トランジスタ(縦型スピンFET)の基本構造となるもので、待機電力ゼロのノーマリー・オフ・コンピューターへの貢献が期待される。

今回開発したTMR素子断面の電子顕微鏡写真

播州赤穂 2016年8月8日発表

赤穂市は恐竜時代のカルデラの中にできた町だったことが判明-播州赤穂地域の詳細な地質図幅を刊行-

「播州赤穂地域の地質」を刊行した。これは、平成23~25年度の3年間にわたり実施した兵庫県赤穂市を中心とした「播州赤穂」地域周辺の詳細な地質調査を基にまとめた資料である。兵庫県と岡山県にまたがるこの地域全域の5万分の1の地質図幅は、今回が初となる。今回、「播州赤穂」地域の火山の噴火活動が盛んだった後期白亜紀の状況と、地盤が形成された歴史を解明した。「播州赤穂」地域では後期白亜紀に大量の火砕流を噴出した火山活動が複数あった。その際に形成された当時のカルデラ(コールドロン)を埋めるように火砕流堆積物が分布していることが明らかになった。今回確認された赤穂市付近の白亜紀のカルデラ(コールドロン)は、現在は浸食によりカルデラ地形は失われて火山体の地下構造が露出しているが、カルデラ(コールドロン)としては国内でも有数の大きさであり、「赤穂コールドロン」と命名した。

「播州赤穂」地域の地質図幅の一部(一部修正、加筆)の図

衝突安全性 2016年9月6日発表

自動車業界との連携による国際標準規格ISO 16063-17の発行-衝突安全性に資するひずみゲージ式加速度計の評価手法を確立-

計測における不確かさの表現ガイド(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement)に準拠した、遠心加速度を用いた加速度計の一次校正法を国際標準化機構(ISO)に提案し、ISO国際標準規格(ISO 16063-17)として2016年5月30日に発行された。自動車の衝突実験の際のドライバーの頭部安全性評価などでは、ひずみゲージ式加速度計が世界的に使用されているが、日本の事業者は遠心加速度を用いたひずみゲージ式加速度計を校正している。実際の衝突実験では、遠心加速度と異なりさまざまな周波数成分を含んだ加速度波形を計測することから、産総研が所有する衝撃校正装置と各機関が所有する遠心校正装置との同等性をひずみゲージ式加速度計のラウンドロビンテストを実施することで技術的に評価した。

本取組における自動車業界との活動概要と意義の図

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