産学官連携成果

　産学官連携・知的財産活動に係る成果事例について、以下の分類ごとに選定し紹介しています。
　　分類Ａ：　特許のロイヤリティ・特許の商品化・寄付講座・ベンチャー設立
　　分類Ｂ：　地域活性化、町おこし・地域資源活用・産業拠点形成
　　分類Ｃ：　大型外部資金
　　分類Ｄ：　人材育成　

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事例紹介

成功事例分類

分類B:地域活性化、町おこし・地域資源活用・産業拠点形成

タイトル

環境エネルギーの有効利用に資する新規創エネルギーシステムの開発

サブタイトル

氏名

加藤　岳仁

学校名

小山工業高等専門学校

所属学科等

機械工学科・複合工学専攻科

職名

講師

プロフィール写真

共同研究者

・栃木県小山市環境課

・民間企業3社

本文

１．研究背景

　エネルギー起源による温室効果ガスの増大は地球温暖化を促進し、世界各地に様々な影響を与えている。国内では「京都議定書」に批准し、1990年比－6%の削減計画を立て、地方自治体を含め、個別の取り組みを実施している。また、一般家庭においても住宅の屋根に設置した太陽光発電パネルによる、自家発電による自然エネルギーの利用が高まってきている。しかし、一般的に用いられているシリコン系太陽電池は製造コストの観点から、その普及率が十分では無い。一方、種々の産業（事業所）から排出されるガス排熱は年間250petacal程度であり、その排熱の8割以上が200℃以下の低温排熱であり、更にその9割以上の150petacal以上の膨大なエネルギーが外界へ排出されている。
　我々の研究グループは上記課題の解決と産業排熱の有効利用を目的として、太陽光と低温排熱を利用した新規創エネルギーシステムを提案している。本システムは例えば、プラントに設置されたガス排出パイプの外周にフレキシブルな熱電変換シートと太陽光発電シートとして複合的に配置することにより、産業排熱と太陽光を有効に活用することができる。また、全塗布プロセスを用いることが可能であるため、既存の太陽光発電パネル等に比べ、製造コストの大幅な低下が期待できる。更に、軽量のフレキシブルシートであるため、設置場所が限定されることなく、既存の設備に設置することが可能である。本研究グループでは電力変換シートに用いる有機無機複合電力変換機能層の高効率化及び高耐久化を中心に検討を行っている。

２．有機無機複合光電変換シート

　環境への負荷が少ないクリーンエネルギーの一つである太陽電池の中でも、製造工程に真空プロセスや高圧プロセスを必要としない近未来の太陽電池の一つとされている有機薄膜太陽電池の構造をベースにした高効率、高耐久が実現できる新しいタイプの有機無機ハイブリッド太陽電池の開発を行っている。光を吸収する発電層の色を自在に変えられることや、窓や壁に塗ることができる特徴を持っており、透過率を変化させることも可能である。更に本研究の成果を発展させ、有機無機ハイブリッド材料を発電層とした新コンセプトの太陽電池の開発にも力を入れている。

　　

　　　　　　　　図1　有機無機複合光電変換シート

３．有機無機複合熱電変換シート

　産業副産物を発電層主成分とした有機無機ハイブリッド材料によるスピンゼーベック熱電変換素子の開発を行い、産業排熱の有効利用に資することを目指している。発電層の形成が塗布により行えること、また発電層面積に比例して出力が増加することなどの特徴を有しており、共同研究企業の協力のもと、更なる高性能化を目指している。有機材料と無機材料の成分比や複合物を変換させることにより透過率等を変化させることも可能であり、従来の熱電変換素子の概念を払拭する新しいタイプの熱電変換モジュールの開発も行っている。

　　

　　　　　　　　図２　有機無機複合熱電変換シート

４．今後の展開

　再生可能エネルギー普及拡大の鍵を握るのが低コスト、低ＣＯ２排出であり、本研究グループによる有機無機ハイブリッド材料によるプリンタブルな発電デバイスの開発が実現すれば、資源的制約も少ないうえ、大面積化や高速印刷製造が容易であり、大幅な低コスト化が期待できる。現在、産官学の連携により、本技術の市場展開を目指している。

　　　　　　　　図３　排熱による発電試験の様子

添付

特許出願番号

特願2013-59745

意匠登録番号

電話

0285-20-2204

E-Mail

Kato_t*oyama-ct.ac.jp

ホームページ

http://www.oyama-ct.ac.jp/M/kato/

掲載年度

2015年度

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成功事例分類

分類A:特許のロイヤリティ等

タイトル

微細気泡を用いた地域イノベーションに関する研究開発

サブタイトル

氏名

秦　隆志

学校名

高知工業高等専門学校

所属学科等

物質工学科

職名

准教授

プロフィール写真

共同研究者

西内　悠祐（高知高専・電気情報工学科・准教授）

永原　順子（高知高専・総合科学科・准教授）

多田　佳織（高知高専・総合科学科・講師）

本文

１．研究背景

　「微細気泡を用いた地域イノベーションに関する研究開発」は、高知県の基盤産業である一次産業を活性化し、更にその手法としての製品群を地元企業が具現化・販売することで製造品出荷額等に貢献、総じて県内総生産額の増加を目指して活動しています。

　ここで、一次産業、特に農水産業での課題として現場から提示されたのは、農業では洗浄水の節水、水産業では貧酸素状態の改善であり、これらの課題を解決する手法として微細気泡を用いました。

２．微細気泡とは ?

　微細気泡とは、マイクロバブルや最近ではファインバブルとも呼ばれる凡そ50μm以下の非常に小さな泡（バブル）を指します（写真1）。この微細気泡については近年の研究から通常の気泡とは明らかに異なり、多くの産業に有用な特徴を示すことがわかってきました。特に、先の節水では「微細気泡化による比表面積の拡充から生じる物理的吸着の飛躍的向上」、また貧酸素状態改善については「比表面積の拡充から生じる内包気体の溶解促進」などが有用に作用すると考えられます。

　このような効果は以前から認識されていましたが、なかなか実現には辿り着けませんでした。ここでの大きな問題点は、異物が混在した環境水に対応できる微細気泡発生装置が無かったことによります。そこで高知高専では、この問題を克服した微細気泡発生手法を構築しました。これが今回の「イノベーションの種」となります（権利化済）。

　　　　　　　　　　写真1　微細気泡

３．産学官連携（チーム）の構築から課題を克服 !

　基本的構成の把握は進みましたが、この後に重要になってくることは、製品としての具現化と、実際のフィールドでの実証実験になります。これらを乗り越えるためには連携機関の構築が必要になってきます。そこで、高知高専を主体とし、製品として具現化を目指す（株）坂本技研、フィールド試験先として（株）宝照水産、及び高知春野農業協同組合（JA春野）、更に、評価機関として高知県工業技術センターの5機関の産学官チームが構築され、高知県産学官連携産業創出研究推進事業（2011～2013年度：6,000万円）の採択・支援を受け活動をおこない、先の農水産業での課題を克服（地域活性化）することに繋がりました。

４．今後の展開

　現在、開発された微細気泡発生器は、（株）坂本技研において初の自社製品（写真2）として販売され、売り上げの向上と新規採用に繋がり、また、それに伴う高専への実施料納付が始まるなど、各連携機関において相互にWin-Winの関係が構築されています。これら活動が評価され、イノベーションネットアワード2015第4回地域産業支援プログラム表彰において、文部科学大臣賞を受賞することができました。更に、同技術を用いた高知県産業全体の活性化を目的とした高知県を主体とするファインバブル（微細気泡）・イノベーティブクラスター（FBIC）プロジェクトが設立され、より拡大した産学官民連携が始まっています。高知高専はその中心的機関として活動し、高知県の活性化に取り組んでいます。

　　　　　　　　　　写真２　開発された微細気泡発生器

添付

特許出願番号

特許第5669031号（WO2012/105536）　超微細気泡発生器　　　　　　　　　　　　　　　特許第5678385号（WO2012/086685）　流体混合器及び流体混合方法　　　　　　　　　　特願2014-029578　微細気泡発生器

意匠登録番号

電話

E-Mail

ホームページ

掲載年度

2015年度

詳細

成功事例分類

分類B:地域活性化、町おこし・地域資源活用・産業拠点形成

タイトル

高品位分光イメージングを実現可能とする液晶波長可変フィルタ設計・作製方法確立と世界初の宇宙空間実用化

サブタイトル

氏名

若生　一広

学校名

仙台高等専門学校

所属学科等

電気システム工学科

職名

准教授

プロフィール写真

共同研究者

高橋　幸弘（国立大学法人　北海道大学大学院　理学研究院）

栗原　純一（国立大学法人　北海道大学大学院　理学研究院）

武山　芸英（株式会社ジェネシア）

本文

１．研究背景

　　近年、「分光イメージング」（測定対象物において、目視では認識が不可能か、あるいは極めて困難な情報を、多数の波長に分光された画像情報を収録・解析することにより高精度に取得する技術）が多くの分野で注目を集めており、多波長に分光された画像情報を高精度かつ高速に取得するための、小型、簡便、高品位な分光イメージング用波長可変フィルタの実現が日本のみならず各国で強く要求されている。この波長可変フィルタは従来多くの方式が提案されているが、波長精度、選択波長範囲、波長可変速度、小型軽量化等において要求性能を満足することが困難な状況が続いていた。
　本成果では、要求性能を満足する最も有力な方法であると期待されながらも、設計指針が確立されていないため限定的な性能に留まっていた液晶を用いた波長可変フィルタ（ＬＣＴＦ）について、設計指針、作製手法を確立し、用途・目的に応じて最適化された、信頼性の高い液晶波長可変フィルタを短時間で設計・製作可能な基盤技術を確立した。これにより、厳しい性能、信頼性、小型軽量化が要求される人工衛星への搭載、運用を世界で初めて実現した。

２．世界初となる超小型人工衛星搭載、世界最高解像度での分光イメージング地球観測実現

　液晶波長可変フィルタによる分光イメージングの概念を図１に、設計、作製した液晶波長可変フィルタ光学部の写真を図２に示す。
　本成果にて実現した液晶波長可変フィルタは小型軽量である（例：超小型人工衛星用光学部３ｃｍ立方、約８０ｇ）と同時に、画像情報を保持しながら電気的な制御で任意の波長を短時間で選択でき、飛躍的な解析精度の向上が可能である。実用化事例について、本成果による液晶波長可変フィルタが世界で初めて超小型人工衛星（「雷神２」）に搭載され、２０１４年５月に打ち上げ成功した。本フィルタによる分光イメージングでの地球観測解像度は世界一を誇る（２０１６年１月現在）。これにより、森林の植生分布、地球上の地質・水質解析、天候解析等について、これまで得られなかった情報が液晶波長可変フィルタにより詳細に取得可能となった。
　また、２０１６年には液晶波長可変フィルタを搭載した２機目の超小型人工衛星がフィリピン第一号の人工衛星として日本で開発完了しており、フィリピン政府に引き渡され、国際宇宙ステーションより放出、運用される予定である。打ち上げ前に厳密な性能試験、信頼性試験をクリアしており、厳しい使用環境に対する信頼性も保証される。

　　　　　　　　図１　ＬＣＴＦによる分光イメージング
　　　　　　　　　　
　　図２　設計、作製したＬＣＴＦ

　　　　　　　　図２　設計、作製したＬＣＴＦ

３．今後の展開

　　本成果は「分光イメージング」の本格展開・普及に対して中核的な役割を果たす素子として、宇宙用途のみならず、多岐にわたる応用と多大な貢献が期待できる。現在も医療分野、工業分野、食品分野、農林水産分野など多分野からのニーズを受け、各用途で要求される特性項目について企業等と協議を進めている。これまで得ることが極めて困難であった情報を簡便かつ容易に取得可能とすることから、本成果が各分野にもたらす波及効果は極めて高いと考える。

添付

特許出願番号

「顕微鏡装置」　（特願2010-51282, 特開2011-186182）　　　　　　　　　　　　　　「波長可変フィルタ分光装置」（特願2007-51804, 特開2008-216479）　　　　　　　　「液晶波長可変フィルタ」　（特願2007-34493, 特開2008-197518）

意匠登録番号

電話

022-381-0305

E-Mail

wako*sendai-nct.ac.jp

ホームページ

http://www.sendai-nct.ac.jp/

掲載年度

2015年度

詳細

成功事例分類

分類C:大型外部資金

タイトル

文部科学省「学習上の支援機器等教材研究開発支援事業」

サブタイトル

学びの教育効果を見える化するためのクラウド活用によるICT教育支援教材の開発（平成２６～２８年度）

氏名

清田　公保

学校名

熊本高等専門学校熊本キャンパス

所属学科等

地域イノベーションセンター

職名

センター長・教授

プロフィール写真

共同研究者

全国KOSEN福祉情報教育ネットワークにおいてICT特別支援教育アプリの開発を行っている
プロジェクトメンバー

佐々木　敦、佐藤英樹（釧路高専）、竹島久志（仙台高専）、
秋口俊輔、大橋千里（富山高専）、吉本定伸（東京高専）、
江崎修央（鳥羽商船高専）、白濱成希（北九州高専）、
大塚弘文、三好正純、柴里弘毅、合志和洋（熊本高専）、
眞喜志　隆、野口健太郎、神里志穂子、佐竹卓彦（沖縄高専）

本文

１．研究背景

　文部科学省の「障害のある児童生徒の教材の充実に関する検討会」の報告書において、今後、特別支援教育における教材の充実に関連した施策が推進されるように次のような方策を提言している。「産業界、大学等との連携による教材や支援機器の充実：教材等の作成に当たっては、大学、高等専門学校、専修学校、ボランティア団体等の地域資源の協力を得ながら進めることも有効である。そのことで、より適切な教材等を作成することが可能になると同時に、教員の負担軽減が図られるなどの効果が期待される。」　この提言に応える形で、国立高等専門学校において「全国KOSEN福祉情報教育ネットワーク」（以下、KOSENネットと称する）を立ち上げた。「KOSENネット」（代表：熊本高等専門学校　清田公保）は、これまで各地域における高専と特別支援学校を中心としたICT教育支援教材の開発実績を共有し、さらに全国的な取組へ展開することを目的として高専に所属する教職員の有志で設立された。現在は、国立特別支援教育総合研究所や国立障害者リハビリテーションセンターとも連携して全国的な共同研究・開発を展開している（図1）。

　　　　　　　　　図１　産学官による開発支援体制

２．クラウド活用によるICT教育支援教材の開発

　全国の高専で組織されたKOSENネットが提案した「学びの教育効果を見える化するためのクラウド活用によるICT教育支援教材の開発」が、平成２６年度の文部科学省・学習上の支援機器等教材開発事業に採択された。特別支援教育においては、児童生徒の障害の状態によってICT導入の方法や効果が異なるだけでなく、障害の特性にも留意したアクセシビリティを十分に考慮しなければならない。本事業では、１２件のICT学習支援アプリの実装を行う。また、アプリの学習過程の情報をデータベースサーバー上に収集することで、実際に利用する児童生徒、担当教員・保護者のそれぞれの視点で学習到達度などの「教育効果を見える化」するという機能を実装する。学習記録情報を整理し、時系列な成果としてグラフ化や達成度表示を工夫することで、最終段階では学習支援の教育効果の向上がわかるICT学習支援アプリのクラウド化モデルの構築を目的としている（図２）。

　　　　　　　　　図２　クラウド化によるICT教育支援教材の見える化

３．今後の展開

　平成２８年度（最終年度）以降は、開発した全てのICT教育支援アプリを特別支援学校におけるモニター評価試験を実施し、製品化に耐えうる実用性評価を行う。さらに、特別支援教育総合研究所のポータルサイトやセミナー時に連携協力校の教員らに、先行配布を行い、クラウドサーバーを介した学習過程の見える化の実践的運用と（無料ダウンロード）、担任教員、保護者らの運用評価のアンケートを実施し、特別支援学校における運用を開始する。事業終了後の運用については、AT関連の協賛企業等を募り、非営利団体NPO法人を立ち上げ、支援企業をとおしてアプリの機能充実や新規ニーズによる新アプリの開発事業へと展開できる自立運営が可能な体制を検討している。

添付

特許出願番号

意匠登録番号

電話

096-242-6065

E-Mail

kkiyota*kumamoto-nct.ac.jp

ホームページ

http://kosen-at.kumamoto-nct.ac.jp/

掲載年度

2015年度

詳細

成功事例分類

分類B:地域活性化、町おこし・地域資源活用・産業拠点形成

タイトル

沖縄県と共同で取組む「再生医療実現のための産業技術確立と人材育成」及び「北部振興への島野菜の産業活用」

サブタイトル

氏名

池松　真也

学校名

沖縄工業高等専門学校

所属学科等

生物資源工学科

職名

副校長(研究担当) / 教授

プロフィール写真

共同研究者

千葉俊明(沖縄工業高等専門学校)、梅澤明弘、要匡(国立成育医療研究センター)、中山功一(佐賀大学医学部臓器再生医工学講座)、山本雅(沖縄科学技術大学院大学、理化学研究所)、屋宏典(琉球大学)、岩崎公典(琉球大学)、門松健治(名古屋大学大学院医学系研究科)、田之倉優（東京大学大学院農学生命科学研究科）

本文

１．研究背景

　沖縄は東アジアとのアクセスにも優れており、沖縄から各地へ細胞・組織を輸送する空輸システムを確立し再生医療技術と協働することで新たなビジネスを創出することが可能である。また、沖縄は亜熱帯気候地域に属し、多様な生物資源に恵まれている。これらの生物資源の中でも沖縄高専と密接な地域の特産品を詳細に解析し、得られた化合物を医薬品等の原料として提供するベンチャー企業の事業化に向けて取り組む。

２．再生医療実現のための産業技術確立と人材育成

　再生医療実現のため、開発中の最先端の臨床用バイオ3Dプリンタでの組織構築技術を確立し、そこへ供給する幹細胞の大量培養技術及び安全性評価システムの構築を行っている。また、これら技術の産業化に向けて高度技術者の人材育成にも取り組んでいる。

　　　　　　　　　　　　図１　再生医療実現に向けた産業開発

３．沖縄県北部産島野菜の免疫調節機能等を活用した健康食品及び医薬品の開発・事業化

　沖縄県北部で栽培される島野菜の免疫調節機能等に着目し、これらの活性をもつ化合物の同定及びその作用メカニズムの解明を行い、健康食品や医薬品の原料として提供するベンチャー企業の事業化を目指して取り組んでいる。
　

　　　　　　　　　　図２　沖縄北部島野菜の利用

4．今後の展開

　(1) 再生医療実現に向けて大量細胞培養・細胞塊作成技術を開発する。

　 (2) 臨床培養士等の再生医療現場に必須の人材育成を関連学会と連携して行う。

　 (3) 沖縄県北部島野菜の免疫調節機能を明らかにし、産業化に向けて取り組む。

添付

特許出願番号

意匠登録番号

電話

0980-55-4200

E-Mail

ikematsu*okinawa-ct.ac.jp

ホームページ

http://ikematsu-lab.kir.jp/index.html

掲載年度

2015年度

詳細

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