センシング工学とは「はかる」ことで人と社会の役に立つ新しい技術を生み出す研究分野です.「超高精度にはかる」ことは,高性能な機械を作る基盤となります(超低燃費な自動車,長寿命な人工衛星など).「超小型のセンサではかる」ことは機械システムの知能化を実現します(ロボット,自動運転など).さらにこれからは「賢くはかる」ことが必要とされています.これは情報技術の発達と密接な関わりがあります.最近では実社会の“写し鏡”として,サイバー空間をコンピュータの中で作りあげることが可能な時代となってきました.サイバー空間で予測された"少し先の未来"に合わせて,実空間を最適化すれば,望ましい社会を実現できると考えられています.未来の予測精度を上げるためには,実空間を適確にサイバー空間内に形づくる技術,すなわち「賢くはかる」ことが重要です.
 福澤研究室では,「高精度にはかる」「超小型のセンサではかる」「賢くはかる」ための技術革新を目指してセンシング工学という研究分野を開拓しています.
 機械学習,人工知能(AI)といった情報科学における近年の発展も重視して,情報科学研究科(大岡研究室,張研究室)と共同で研究を進めています.そして,産業界でも自動運転車など機械の情報システム化が急速に進展しています.当研究室では,これからの産業界・学術界で求められる情報技術が使える機械研究者・技術者を養成すべく教育・研究を進めていきます.
 当研究室の応用分野は,ナノスケールのモノづくり技術が期待されている,スマートフォンのメモリ,ハードディスクドライブなど先端精密機械システム,自動車エンジンなどモビリティ機械システム,人工関節やDNA分析チップなど医療・バイオ応用システム,マイクロマシン・ナノマシンなど超微小機械など多岐に渡っています.研究成果は産業界からも期待されており,また,企業との共同研究を通じた実社会体験など,学生の皆さんには研究や学修の幅を広げるチャンスに恵まれています.
 

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所属

名古屋大学大学院工学研究科

マイクロ・ナノ機械理工学専攻

マイクロ・ナノ機械科学講座

センシング工学グループ

教授

福澤健二

准教授

伊藤伸太郎

助教

東直輝

学生数

博士後期課程:1名

博士前期課程:14名

学部学生:8名

研究生:2名

連絡先

shintaro.itoh@mae.nagoya-u.ac.jp

(伊藤宛)

所在地

名古屋大学東山キャンパス 工学部2号館

愛知県名古屋市千種区不老町

 センシング工学とは「はかる」ことで人と社会の役に立つ新しい技術を生み出す研究分野です.「超高精度にはかる」ことは,高性能な機械を作る基盤となります(超低燃費な自動車,長寿命な人工衛星など).「超小型のセンサではかる」ことは機械システムの知能化を実現します(ロボット,自動運転など).さらにこれからは「賢くはかる」ことが必要とされています.これは情報技術の発達と密接な関わりがあります.最近では実社会の“写し鏡”として,サイバー空間をコンピュータの中で作りあげることが可能な時代となってきました.サイバー空間で予測された"少し先の未来"に合わせて,実空間を最適化すれば,望ましい社会を実現できると考えられています.未来の予測精度を上げるためには,実空間を適確にサイバー空間内に形づくる技術,すなわち「賢くはかる」ことが重要です.
 福澤研究室では,「高精度にはかる」「超小型のセンサではかる」「賢くはかる」ための技術革新を目指してセンシング工学という研究分野を開拓しています.
 機械学習,人工知能(AI)といった情報科学における近年の発展も重視して,情報科学研究科(大岡研究室,張研究室)と共同で研究を進めています.そして,産業界でも自動運転車など機械の情報システム化が急速に進展しています.当研究室では,これからの産業界・学術界で求められる情報技術が使える機械研究者・技術者を養成すべく教育・研究を進めていきます.
 当研究室の応用分野は,ナノスケールのモノづくり技術が期待されている,スマートフォンのメモリ,ハードディスクドライブなど先端精密機械システム,自動車エンジンなどモビリティ機械システム,人工関節やDNA分析チップなど医療・バイオ応用システム,マイクロマシン・ナノマシンなど超微小機械など多岐に渡っています.研究成果は産業界からも期待されており,また,企業との共同研究を通じた実社会体験など,学生の皆さんには研究や学修の幅を広げるチャンスに恵まれています.
 
 

ナノセンシング工学 
 ナノセンシング工学は,マイクロ・ナノレベルへと進展する機械工学の高精度化・高機能化に重要な役割を果たす研究分野です.福澤研究室では,独自の着想に基づいたセンシングシステムやセンシングデバイスを開発し,ナノスケールの現象を解明し,新しい動作原理に基づく超精密機械・微小機械の実現を目指しています.さらに,情報科学技術を用いて計測限界の打破も試みます.

  • 0.1nNの力感度を実現した超高感度なナノ力学センシング装置の開発 
  • ナノスケールの表面解析とマニュピレーションを実現するマイクロメカニカルプローブ
  • ナノスケールの動的な流体現象を可視化するエリプソメトリ顕微鏡

 

 

バイオセンシング工学 
医療やバイオ研究の更なる発展には,DNAやタンパク質などのバイオ分子を高精度かつ高速にセンシングする技術が不可欠です.そこで,微小流路内のマイクロ・ナノ構造を用いて,バイオ分子を一分子レベルでセンシングできるマイクロ流体デバイスを開発しています.また,超解像イメージング法など情報科学の手法を用いた新しい計測法の研究も進めています.

  • 高精度・高速なDNA分析を実現するマイクロ流体デバイスの開発
  • 微小流路内の分子制御と超解像イメージング法を組み合わせたDNA一分子センシング
  • 医療デバイス・人工関節などへの応用を目指した生体適合ポリマーによる表面流動特性の制御

 

トライボロジー 
独自開発のナノセンシング技術によって超低摩擦,高耐久性,画期的な機能を有する表面や潤滑システムを分子レベルから創成することに挑戦しています.研究成果は,自動車エンジンの燃費向上,スマートフォンメモリの超大容量化,次世代ハードディスクドライブの実現,人工関節の高寿命化など,産業界からも期待されています.

  • 次世代情報記録装置のための先端トライボロジーシステムの開発
  • 低燃費を実現するためのエンジン潤滑技術
  • ナノマシンやナノインプリントリソグラフィーなど次世代ものづくりナノ加工技術

 

分子動力学シミュレーション 
ナノスケールの現象を把握するためには,分子ひとつひとつの挙動を正しく解釈する必要があります.情報学研究科の張研究室との共同研究により,分子動力学シミュレーションを用いて分子の動きを解析する研究を進めています.さらに,機械学習など情報科学技術を分子動力学シミュレーションに応用することで,分子間の化学反応をも考慮した分子挙動解析も試みています.

  • スーパーコンピュータを用いた原子・分子レベルでの機械要素の力学解析
  • 機械学習を応用した分子動力学シミュレーションによる分子挙動および化学反応の解析

 

2020

作業中

2019

  • 国内会議:第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム (静岡)で研究発表しました.
    • "静電力と弾性力による隙間制御機構を付与した表面力測定用マイクロ プローブの開発", 稲川 賢人, 福澤 健二, 伊藤 伸太郎, 張 賀東
    • "DNA分子濃縮を用いたナノ隙間手前の分子のトラップ時間の測定", 東 直輝, 福澤 健二, 伊藤 伸太郎, 張 賀東 
  • 国際会議:32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (Hiroshima,Japan)で研究発表しました.
    • "Stretching of DNA molecules Migrating through a Nanoslit by Electrophoresis and Its Dependence on Voltages", Haruka Nagata, Shintaro Itoh, Naoki Azuma, Kenji Fukuzawa, Hedong Zhang
    • "Measurement of trapping time of DNA molecule in nanofluidic entropy trap using DNA concentration", Naoki Azuma, Shintaro Itoh, Kenji Fukuzawa, and Hedong Zhang 
  • 国際会議:2019 STLE Tribology Frontiers Conference (Chicago, USA)で研究発表しました.
    • "Gap and Shear Rate Dependence of Viscoelasticity of Lubricants with Polymer Additives Sheared in Nano Gap", Shintaro Itoh, Kenji Fukuzawa, Ryosuke Aoki, Hedong Zhang, Naoki Azuma, Yasushi Onuma
    • "Dynamic Viscoelasticity of Hydrated Phospholipid Polymer Brush Measured by Fiber Wobbling Method", Shintaro Itoh, Shoko Aoyama, Yuu Higashisaka, Kenji Fukuzawa, Hedong Zhang, Naoki Azuma 
  • 国際会議:International Tribology conference Sendai 2019 (Sendai, Japan)で研究発表しました.
    • "In Situ Measurement of Contact State between Two Sliding Surfaces Lubricated with Nanometer - Thick Liquid Films", Yuto Uchida, Yurun Li, Hedong Zhang, Yasunaga Mitsuya, Kenji Fukuzawa, Shintaro Itoh
    • "Observation of Lubrication Films in Nanometer-Gao Under Reciprocating sliding by Vertivcal-Objective-Type Elipsometic Microscopy", Katsuya Namba, Kenji Fukuzawa, Kaiito Yamanaka, Shintaro Itoh, Hedong Zhang 
  • 国内会議:⽇本機械学会 2019年度年次⼤会 (秋田)で研究発表しました.
    • "水晶振動子センサとガラス球プローブを用いた垂直力・せん断力同時計測法のナノすきま潤滑現象への適用", 西澤 興,森田 祥平,福澤 健二,伊藤伸太郎,張 賀東