TechManage - Tech Manage 技術シーズ , 工業科学_その他TechManage - Tech Manage 技術シーズ , 工業科学_その他https://seeds.tech-manage.co.jp/blogs/工業科学_その他Sun, 22 Mar 2026 06:36:54 -0700http://zoho.com/sites/<![CDATA[反応性スパッタ成膜のリアルタイム状態推定システム]]>https://seeds.tech-manage.co.jp/blogs/post/DA-05400

Advantages

  • 不安定な反応性スパッタプロセスにおいて、プラズマ発光の全波長情報を機械学習することで、成膜された成果物中の価数状態・成長速度・格子定数を、リアルタイムで高精度に推定する技術。
  • 成膜プロセスを「見える化」し、複雑な反応性スパッタのプロセスをリアルタイムで理解・制御できる。
  • 開発時の「試行錯誤」をAI予測で代替し、開発期間を短縮。製造ラインの異常検知や大面積のムラ監視により、歩留まりを向上が期待される。
  • 他の酸化物や窒化物薄膜の製造にも応⽤でき、⾼品質なデバイス製造技術への展開も期待される。

Current Stage and Key Data

  • 鉄酸化物薄膜を反応性スパッタ法で成膜し、その最中にチャンバ内で発生するプラズマ発光を200nmから1000nmの広帯域で観測し得られたプラズマ発光（数百次元の波長データ）を主成分分析（PCA）した結果、わずか2つの主成分（PC1, PC2）だけで全情報の96.7%を集約できた。
  • 2つの主成分スコアのみで、鉄酸化物薄膜の価数状態（Fe₃O₄かγ-Fe₂O₃か）を正確に識別でき、さらに成膜速度も高い相関(R²=0.89)で予測した。
  • 鉄酸化物（Fe₃O₄, γ-Fe₂O₃）システムにおいて、本技術の有効性を実証済み。

Partnaring Model

筑波大学では、本発明のライセンス導入による製品化・実用化をご検討いただける、スパッタリング装置の開発・製造をしている企業様を探しています。また、筑波大学との秘密保持契約締結による未公開データ等の開示のほか、貴社がお持ちの対象物に対する本技術の適用に関する共同研究も相談可能です。研究者との直接のご面談によるお打合せも可能です。

鉄酸化物以外のさまざまな酸化物や窒化物への適用を拡大できると期待されます。また、成果物の組成をリアルタイムに推定し、その結果を装置にフィードバックしてガス流量などを自動制御する「自律的な成膜プロセス制御システム」の構築も、期待されます。

Background and Technology

金属の酸化物や窒化物の薄膜は、電子デバイス、半導体、エネルギー材料（太陽電池、センサなど）に不可欠な材料である。その主要な製造方法である「反応性スパッタ法」は、成膜条件を同じに設定しても膜の組成や成長速度が変動しやすく、品質の再現性に課題があった。従来、新材料の開発や製造条件の最適化は、成膜後に分析・評価を行う「試行錯誤」に大きく依存しており、成膜中に「今、どのような品質の膜ができているか」をリアルタイムで正確に把握する有効な手段がなかった。
筑波大学の研究者らは、この課題に対し、反応性スパッタ中に生じるプラズマ発光スペクトルの全波長データを機械学習で解析し、生成する薄膜の価数状態と成長速度をリアルタイムに推定する方法を開発した。従来法が特定の波長の光だけを監視していたのに対し、本技術では、分光器で観測される「全波長のスペクトル情報」を機械学習（主成分分析, PCA）で統合的に解析する。この手法により、数百次元にも及ぶ複雑なスペクトル情報を、わずか2つの主要な特徴量（主成分）に集約（次元削減）することに成功した。鉄酸化物薄膜を用いた実証実験では、この2つの主成分スコアだけで、成膜中の薄膜の「価数状態」（化学状態の違い）、「成長速度」、さらには「格子定数」をリアルタイムで高精度に推定できることを実証した。本技術は、これまで困難であった成膜プロセスの「見える化」を実現し、製造プロセスの安定化と効率化、さらには製造現場での歩留まり向上やコスト削減が期待される。

Principal Investigator

柳原 英人　教授　（筑波大学 数理物質系 物理工学域）

Patents and Publications

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]]>Fri, 28 Nov 2025 16:32:01 +0900<![CDATA[低劣化Ge負極のリチウムイオン電池]]>https://seeds.tech-manage.co.jp/blogs/post/DA-05091

Advantages

  • ゲルマニウム（Ge）負極に異種金属を添加することで充放電を繰り返しても劣化が抑えられるリチウムイオン電池
  • リチウムイオン電池において長年期待されていた、Ge系電極の長寿命化をもたらす新技術。
  • 添加金属としてはイッテルビウム（Yb）が最も劣化抑制効果が高く、Geより原子サイズの大きな他の金属でも同様の効果が期待できる。
  • 本技術を用いたリチウムイオン電池、リチウムイオン電池素材の実用化にご興味のある企業様を募集しています。

Background and Technology

情報化社会の発展に伴い、リチウムイオン電池の負極の高容量化が求められている。ゲルマニウム（Ge）は、従来の炭素電極に比べて容量が5倍程度である上に、高速充放電が可能であることから次世代負極材料として注目されてきた。しかし、Ge電極は充放電により体積が膨張・収縮し、繰り返し法充電をすることによりひび割れが生じて急速に劣化し、電池の寿命が短くなるという問題があった。
そこで本研究者は、Geの基盤の中に少量の異種の金属を入れることによって膨張収縮を抑え、長寿命化が可能な電極を開発した。添加する金属としていくつかの金属を検討した結果、イッテルビウム（Yb）の添加が最も劣化抑制効果が高く、負極を長寿命化することがわかった。加えて、銅、ニッケル、銀、タングステン、タンタルなど原子サイズがGeより大きな金属元素は同様に効果が期待できる。本技術により長年の課題となっていたGe系負極の長寿命化が可能となり、次世代のリチウムイオン二次電池の発展が期待される。

Data

  • Yb3%を含むGe電極を負極として用いた電池を用いて、負極の重さに対して1A/gの電流値を充放電し、そのサイクル特性を評価した。その結果、Ybを添加したGe負極の電池は、添加していないGe負極の電池より放電容量の低下が小さいことを確認した（右図）。

Expectations

筑波大学では、本技術にご興味があり、本技術のライセンス導入による製品化・実用化をご検討いただける、リチウムイオン電池を開発製造されている企業様、リチウムイオン電池のための原材料を取り扱われている企業様を探しています。本技術／プロジェクトに関し、研究者との直接のご面談によるお打合せも可能です。また、筑波大学との秘密保持契約締結により、未公開データ等の開示もご相談できます。

Patents

特許出願中（未公開） 

Researchers

都甲　薫　教授　（筑波大学大学院　数理物質科学研究科）　ほか


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]]>Wed, 23 Apr 2025 12:01:17 +0900<![CDATA[明るさの変化を利用して振動・音を記録するビジュアルマイクロフォン]]>https://seeds.tech-manage.co.jp/blogs/post/DA-05068

Advantages

  • イベントベースカメラを使い、物体の振動によって生じる明るさの変化を測定し音に変換する、ビジュアルマイクロフォン技術。
  • ギターの弦やスピーカーなどの振動を画像データから音に変換する技術を実証済み。
  • 従来技術からのメリット：処理するデータが軽いため、計算コストが低い。特殊な照明が不要。

Background and Technology

振動を測定・可視化する技術の一つに、振動を画像として記録して音を再現する技術「ビジュアルマイクロフォン」がある。 この技術では例えばレーザードップラー振動計（LDV)やハイスピードカメラ（HSC）といった非接触な観察装置が使われる。こうした装置によるビジュアルマイクロフォンは高い測定精度を提供する一方で、いくつかの課題を抱えている。例えば、LDV は装置が高価でありまた設置のコストもかかるため使いやすさに難がある。また、HSCは解像度とサンプリング周波数がトレードオフであることや、明るい照明を必要とする点、さらには動画大量のデータ処理に伴う計算コストの高さが問題視されている。
そこで、これらの課題を解決するために、本研究者らはイベントベースカメラを用いた低コストかつ使いやすい、ビジュアルマイクロフォンを開発した（下図）。イベントベースカメラは、明るさの変化と時刻のみを記録する装置であり、記録頻度が非常に高速（1秒間に100万イベント以上）である。また、HSCと異なり、高速な撮影速度と高い解像度を両立しており、明るい照明も不要なため、本技術は幅広い使用環境や対象を測定できる。また、HSCは明るさと色の情報を画角全体で記録する装置だが、イベントベースカメラは明るさの変化しか情報を記録しないため、データが非常に軽量であり計算処理のコストも低い。
筑波大学の研究グループは、イベントベースカメラに特化した情報処理ソフトウェアを独自に開発し、高い再現性と早い処理速度で振動データから音を再現することに成功した。例えば、ギターの弦など振幅を撮影できる発音体から出る音を復元した。また、イベントベースカメラが音源から10 m程度離れた遠隔環境での再現や、複数の音が同時に鳴っている環境で特定の物体の音を再現するなどの実験にも成功している。詳しくは、下記の動画をご覧いただきたい。

Data

本技術を用いたビジュアルマイクの動画参照。

Expectations

本技術をライセンス導入し、製品化・実用化いただける、企業様を探しています。本技術は、例えば次のような用途に活用いただけると考えます。
  • 工業機械の設計・メンテナンス等において、物体の振動を検査する、振動測定装置
  • 自動車・鉄道・航空機など振動のモニタリングが必要な製品の保守システム
  • 音響解析・新たな音楽再現技術の応用
本技術に関し、研究者との直接のご面談によるお打合せや、筑波大学との秘密保持契約の締結による情報交換も可能です。弊社へお気軽にお尋ねください。

Publications

丹羽遼吾,落合陽一,他. 

“Event-based Visual Microphone: Non-contact Vibration Sensing using Event Camera”. 日本音響学会第150回 (2023年秋季) 研究発表会.2023. 

https://tsukuba.repo.nii.ac.jp/records/2008447

Patents

特開2024-165819 

Researchers

落合　陽一　准教授　（筑波大学　図書館情報メディア系）　ほか

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]]>Wed, 26 Feb 2025 11:20:11 +0900<![CDATA[うつ伏せで心臓を撮像する超音波検査支援ロボット]]>https://seeds.tech-manage.co.jp/blogs/post/DA-04996

Advantages

  • エコー撮影ロボットを開発。ベッドにうつ伏せに寝た被検査者に対して、ベッドの下から超音波プローブを当てることができるロボットシステムを実現。
  • 仰向きで行う通常のエコー検査に比べて心臓の像が大きく鮮明になる。
  • 専門医と協働でプロトタイプを作製済み。

Background and Technology

エコー検査においてより良い画像の取得が求められる。通常のエコー検査では、被検査者が仰向けにベッドに寝るため、心臓は背中側（下方）に移動し、超音波プローブから離れた位置となる。
筑波大学では、ロボットを利用して鮮明な画像を取得できる新しいエコー検査技術を開発した。この技術では、被検査者が穴の開いたベッドの上にうつ伏せとなり、ベッドの下部からロボットにより操作される超音波プローブを押し当てる。これにより、より大きく鮮明な心臓の像が得られる。
また検査支援ロボットにより腹部エコー（心臓に限らない）を撮像する場合には、超音波プローブを仰向けの非検査者の上で動作させるより、うつ伏せの非検査者の下で動作させる方が安全かつシンプルな装置構成となる。現在AI解析と組み合わせた必要部位の画像/映像の抽出の研究も実施している。
現在、専門医と協働で下図のプロトタイプを作製済みであり、超音波プローブをボタンとジョイスティックで三次元的に操作して撮像するところまで実証済みである。

Expectations

筑波大学では、本技術を元にした超音波画像診断支援装置の共同開発に取り組む装置メーカーやAI画像診断AI企業を探索しています。本技術にご関心がありましたら、ぜひ弊社へお問い合わせください。

Publications

  • 論文投稿中

Patents

  • 特許出願中

Researchers

鈴木　健嗣　　　筑波大学システム情報系　教授　


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]]>Wed, 30 Oct 2024 11:41:04 +0900<![CDATA[厚板を、多点曲げ加工で任意の三次元形状に成形する方法]]>https://seeds.tech-manage.co.jp/blogs/post/HK-03215
本曲げ加工は、高価な大型プレス機や金型は必要とせず、熟練者に依存する熱曲げの代りに、加工位置（押し曲げ点）と順番の最適な設定により任意の目標形状を効率良く低荷重かつ低コストで加工可能

Advantages

  • 成形ツールに横加重をかけないことで、厚板においてインクリメント加工が可能
  • 高価な大型プレス機や金型は必要とせず、熟練者に依存する熱曲げの代りに、加工条件の最適な設定でのデジタル化・自動化により任意の三次元形状への加工が容易。少量生産や単品の注文生産に適する
  • 船体構造材料や、発電プラント・石油プラントのボイラー、産業機械などの加工を想定
  • 数値解析と検証試験により本技術の有効性を実証済み

Background and Technology

　従来の金型レスISF*加工法は、薄い鉄板シート材を、棒状の成形ツールを三次元空間で移動させて板材を押し曲げ、目標形状を成形する加工法であるが、加工位置間の移動に際し成形ツールに大きな横加重がかかるため厚板には適用できなかった。したがって厚板では曲げ加工（熟練者による線状加熱や、大型プレス機など）や金型加工が行われていた。
*インクリメントシートフォーミング：板材に成形ツールを逐次押しつけて目的の形状を得る金型レス塑性加工技術
　本技術は、成形ツールに大きな横加重がかからない厚板インクリメント加工である。成形ツールが下方へ移動する時には厚板を押し曲げて成形を行い、成形ツールが上方へ移動する時には厚板を平面移動させて次の加工位置へと進めることで、成形ツールに横荷重がほぼかからないため、厚板でもインクリメント加工を可能とした。なお成形ツールの上下移動はサーボプレス機で制御し、厚板の平面移動はCNC（コンピューター数値制御）マシンで制御した。
　本技術の利点としては、熟練者や大型プレス機を必要としないこと、任意の三次元形状に加工しやすいこと、加工条件の最適な設定でのデジタル化・自動化が容易なこと、金型製造に要する時間・コストがかからないことが挙げられる。なお１つの加工あたりの時間は相応に要するため、少量生産や単品の注文生産に適している。
　本技術の用途としては、船体構造材料や、発電プラント・石油プラントのボイラー、産業機械などの加工が想定される。

Data

　設定した目標形状は球形の半径R=1,000mm、中心部の成形深さを57mmとする、図1に示した球形の一部。セットアップは図2のように500mm × 500mmのSS400鋼板（厚さ8mm）の4隅と4辺を支え、Toolで押し曲げた。加工位置は図3のように、最初に中心の❶、次に❷から紫点線に沿って8か所、その次に ●10 から赤点線に沿って8か所、●18 から緑点線に沿って8か所、最後に●26 から黒点線に沿って8か所の計33点の曲げ加工を行った。
結果として図4（A-A断面）および図5（B-B断面）が示すとおり、目標形状（■Target）に対する数値解析（●simulation result）と検証試験（■Experiment result）から、本技術の有効性が実証された。

Expectation

共同研究、または出願特許の実施許諾

Publications

技術論文：型レス厚板インクリメント成形技術の研究開発

Patent

特願2020-158404

Researcher

麻　寧緒（大阪大学　接合科学研究所　教授）

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]]>Mon, 31 Jul 2023 14:21:11 +0900