ウェアラブル単一トランスデューサーによるエコーマイオグラフィーシステムの革新：筋肉動態監視から複雑なジェスチャー追跡まで 学術的背景と研究の意義 近年では、ウェアラブル電子デバイスが健康モニタリングおよびヒューマンマシンインタラクション分野において大きな可能性を持つとして注目を集めています。その中でも、筋活動を測定する技術として表面筋電図（Electromyography, EMG）が研究のホットトピックとなっています。しかし、EMG信号には多くの制約があります。信号強度が弱く不安定で、空間分解能が低い上、信号対雑音比（SNR）が低いです。その偶発性や同期性の低さが測定結果の不一致につながり、特定の筋線維の寄与を効果的に分離することが困難です。また、信号質を改善するために利用される大型の電極...

刺繍形式の超材料バイオセンサー：運動環境における非接触型生体信号モニタリング 近年、スマートカー、航空安全、健康モニタリングの需要が増加する中で、さまざまなセンサー技術が急速に発展しています。しかし、特に動的な環境で生理信号を測定する場合、従来型センサー技術には、信号干渉や振動の影響、プライバシー問題など、多くの課題があります。この課題に対処するために、本研究はデジタル刺繍によって製造された超材料バイオセンサーを提案し、運動環境下でも高品質な心肺信号を非接触で取得できる新しいアプローチを提供しました。 背景と動機 統計データによると、アメリカだけで毎年10万件以上の交通事故が、ドライバーの疲労や注意散漫などの要因によって引き起こされています。これを減少させるために、自動車用バイオセンサーは、...

二次元ヴァン・デル・ワールス金属陰極を用いたアナログスイッチングメモリスタの研究 学術的背景 人工知能（AI）アプリケーションが急速に発展している中で、従来のフォン・ノイマンアーキテクチャは、データ集約型計算タスクにおいて性能の限界に達しようとしています。ニューロモルフィックコンピューティング（neuromorphic computing）は、データ集約型タスクをより高速かつ効率的に処理できる新興の計算パラダイムとして注目されています。この分野では、メモリスタ（memristor）はメモリ内計算やアナログ計算を実現できるため注目されています。特に、複数の導電状態を持つアナログメモリスタは、ニューロモルフィックコンピューティングの効率を大幅に向上させることができます。しかしながら、従来のアナロ...

挿入層遷移金属ジカルコゲニドに基づく高生成率での効率低下が抑えられた発光ダイオード（LEDs）の研究 背景と研究意義 近年、2次元（2D）材料を基盤とした発光ダイオード（LEDs）は、ディスプレイ技術、光通信、ナノ光源などの分野で注目を集めています。しかし、2D材料の強い量子閉じ込め効果と減少した誘電体遮蔽効果により、高生成率下では2D材料LEDに「効率低下」（Efficiency Roll-Off, ERO）が生じる課題が存在します。この現象は主に励起子-励起子消滅（Exciton-Exciton Annihilation, EEA）プロセスに起因します。このプロセスは、ある励起子が別の励起子を非放射的に解離させ、エネルギーを放出するオージェ再結合（Auger recombination）...

高遷移率n型モリブデン⼆硫化物トランジスターにおける分数量子ホール相研究 背景および研究動機 低温環境において、半導体遷移金属ダイカルコゲナイド（Transition Metal Dichalcogenides, TMDs）に基づくトランジスターは、理論的に高いキャリア移動度、強いスピン軌道相互作用、そして量子基底状態における内在的な強電子相互作用を提供することができます。これにより、多体電子相互作用や量子状態の探索に理想的なプラットフォームとなります。しかし、極低温でTMD材料に対して信頼性の高いオーミック接触（Ohmic Contact）を実現する難しさから、フェルミ準位がバンド端近くにある場合の電子相関特性、特に部分充填されたランドー準位（Landau Levels, LLs）での分数...

柔性エレクトロニクスにおける液体金属マイクロドロップの迅速な三次元組立と電気的接続の研究 はじめに：研究背景と意義 柔軟な電子技術がソフトロボティクス、ウェアラブルデバイス、柔軟ディスプレイなどの分野で広く応用される中、柔軟で伸縮可能な回路間の層間電気接続を実現する方法が、この分野の重要な課題の一つとなっています。従来の硬質電子デバイスでは、化学やプラズマエッチングなどの成熟した技術により、シリコンウェハ上でミクロンからナノメートルレベルの貫通孔（ビア）が作製されています。しかし、柔軟な電子分野において、この方法には流動性材料の粘度や機械的性能の不整合、また孔埋めプロセスの非効率性や複雑さといった問題があります。特に、柔軟デバイスの機械的動特性により、従来の硬質導体で作製された貫通孔は応力集...

CMOS互換のひずみ工学を単層半導体トランジスタに適用 学術的背景 半導体技術の進化に伴い、2次元（2D）材料はその原子レベルの薄さから、高密度・低電力の電子デバイスにおいて大きな可能性を示しています。特に、二硫化モリブデン（MoS₂）などの遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDs）は、優れた電気的特性から、将来のトランジスタチャネル材料として期待されています。しかし、2D材料が実験室レベルで優れた性能を示す一方で、既存のCMOS（相補型金属酸化膜半導体）技術との互換性をどのように実現するかは、依然として大きな課題です。 ひずみ工学（Strain Engineering）は、現代のシリコンベースの電子デバイスにおいて重要な役割を果たしてきました。1990年代に導入されて以来、ひずみ工学は材料のバ...

反復的な出生後セボフルラン曝露がマウスの海馬CA2領域のGABA作動性ニューロン活動と発達を妨げ、社会的認識を損なう 学術的背景 毎年約150万人の乳幼児が医療処置のために全身麻酔を受けており、その中でセボフルラン（sevoflurane）は小児麻酔で広く使用されている吸入麻酔薬です。しかし、臨床および動物研究により、乳幼児期のセボフルラン曝露が長期的な神経認知障害や行動障害、特に社会的行動障害を引き起こす可能性が示されています。これまでの研究では、セボフルラン曝露が神経細胞のアポトーシス、シナプス可塑性の変化、および神経伝達物質の乱れと関連していることが示されていますが、その具体的な神経生理学的メカニズムはまだ明らかになっていません。海馬CA2領域（cornu ammonis area 2...

非心臓手術における個別化周術期イバブラジン投与：単一施設、ランダム化、プラセボ対照、二重盲検の実現可能性パイロット試験 学術的背景 周術期心筋損傷（Perioperative Myocardial Injury, PMI）は、非心臓手術後の一般的な合併症であり、術後の死亡率や罹患率と密接に関連しています。研究によると、心拍数（Heart Rate, HR）は周術期心筋損傷の独立した危険因子です。β遮断薬は周術期の心拍数を調節し心臓合併症を予防するために使用されていますが、特に手術直前に使用すると低血圧や徐脈などの副作用を引き起こす可能性があります。そのため、より安全で効果的な心拍数調節薬の探索が研究の焦点となっています。 イバブラジン（Ivabradine）は、洞房結節のIfチャネルを選択的...

イングランドにおける手術の生涯リスク：全国的な観察コホート研究 学術的背景 手術は英国国民保健サービス（NHS）の重要な部分を占めており、毎年約440万人がイングランドで手術を受けています。日帰り手術が増えているものの、多くの手術は依然として入院を必要とし、平均入院期間は1.7日です。注目すべきは、6人に1人の患者が術後合併症を発症し、その重症度はさまざまで、入院期間の延長や医療資源の使用増加につながることがあります。さらに、術後30日以内に発生する合併症は、1年後の死亡率を2倍に増加させます。手術を受ける患者の高齢化が進んでおり、手術患者の平均年齢は一般人口よりも14.5歳高くなっています。2015年には、イングランドの75歳以上の人口の20％が手術を受けており、この数字は増加しています。...