基板同士の複合化に関して直接接合を用いる場合、各基板の結晶方位の違いにより表面の反応性が変化することが知られており、接合強度に違いが生じうる。本研究ではゲルマニウム(Ge)基板とダイヤモンド放熱基板を用いた直接接合における、接合強度及び、基板表面活性化後の表面粗さや表面を構成する元素の結晶方位依存性について、Ge(100),(111)基版とダイヤモンド(100),(111)基板を用いて比較検討を行った。

本研究では，ウォータガイドレーザ加工におけるジェットの安定長伸長のために，数値シミュ―ションを用いてジェット界面の挙動を捉えることを試みている．前報ではアシストガスの影響を流体解析によって得たウォータジェット界面近傍の速度勾配を用いて予測評価を行った．実現象ではより細かい渦がWJの安定性に影響を与えている可能性があるため，本報では大規模並列計算による詳細シミュレーションで評価する手法の開発を行う．

当研究室ではCFRPを電着ダイヤモンド砥石で切断する際の目詰まりを抑制するため，インプロセスレーザドレッシングを採用している．CFRPは樹脂の種類によりCFRTSとCFRTPに大別される．本稿では両材料に対して溝研削加工をし，樹脂の種類が加工抵抗や目詰まり，ドレッシング効果へ及ぼす影響を評価した．いずれの材料に対してもドレッシングによる目詰まり抑制効果があること，およびCFRTPはCFRTSに比べ目詰まりが発生しやすいことを明示できた．

本研究では，レーザフォーミングによって複雑形状を得るため，各成形段で目標形状に漸近するよう成形を繰り返す．これを自動化するため，目標形状のためのレーザ走査経路を予測するシステム開発を目的とする．レーザ走査経路と画像情報化した板材形状を教師データとしてCNNに与えて訓練し，経路と変形の関係を抽出した．訓練後のCNNは，高成形段においては予測誤差が比較的大きいが，低成形段では精度よく走査経路を予測できた．

レーザ焼入れによる炭素鋼薄板のそり変形は，板厚やレーザ照射条件によって複雑に変化する．筆者らは，レーザ走査方向の変形挙動について検討し，そのメカニズムを明らかにしてきたが，レーザ走査に直交する方向についてはそのメカニズムには依然不明な点が多い．本研究では，レーザ焼入れによるマルテンサイト変態の影響も考慮した変形解析を実施し，レーザ走査に直交する方向の変形メカニズムについて考察した．

熱可塑性炭素繊維強化プラスチック（CFRTP）のレーザフォーミングにおいて，炭酸ガスレーザを用いてCFRTP板材を曲げ加工できることを確認している．しかしながら，レーザ光走査が板材の機械特性に及ぼす影響は明かとなっていない．そこで，パルスレーザのピーク出力とパルス幅を変化させることで機械特性を評価した結果，高ピーク出力かつ短パルスの場合において，CFRTPにおける材料強度の低下が抑制されることがわかった．

近年，小型で複雑な形状を有する半導体デバイスの需要の高まりから，ガラスの微細溶接技術が注目されている．しかし，高強度の超短パルスレーザ光で溶接した際に生じる大きな応力がクラックの発生原因となり，接合品質の低下につながる．そこで，空間光位相変調器を用いてレーザ光の多点分岐とエネルギー分布の制御を行い接合品質の向上を試みた．その結果，溶接時に生じる応力状態を改善することで，クラックの発生が抑制された．

CVDダイヤコート工具の課題である表面粗さを小さくするための平滑化加工として，短パルスレーザ加工は研削加工に比べて短時間での処理が可能である．ここでは，主たる材料除去メカニズムが熱的加工であるナノ秒・サブナノ秒のレーザとアブレーション加工が主となるフェムト秒レーザを用いて加工過程の表面粗さ進展を調べ，レーザのパルス幅がCVDダイヤコート工具加工時の表面粗さに与える影響を考察した．

光学素子や超精密工具等への応用が期待されるダイヤモンドには，精密面加工法が必要である．従来の機械的研磨等の手法は，加工能率の低さや面形状の幾何学的制約という課題があるため，超短パルスレーザによる直接加工が注目されている．本研究は，時空間集光（Spatial-temporal focusing）を用いた精密加工法を提案する．実験により材料除去の閾値の集光位置に対する依存性を検証し，従来の集光法と比較し除去量制御に有効であることを確認した．

フェムト秒レーザは広いバンドギャップを持つ材料に対しても微細で自由度の高い非熱的な加工を施すことが可能と知られている．しかし，先行研究では，高い繰り返し周波数での加工で加工形状の歪みや熱影響層が見られた．本研究の目的はフェムト秒レーザによる蓄熱メカニズムを定量的に解明することである．ポンププローブ法，干渉計，高速度カメラを組み合わせることにより，加工時の蓄熱過程を定量的に示した．

SiCのレーザスライシングにおいて，剥離面形状は加工時間，材料ロス，剥離の確実性に大きく寄与している．剥離面形状は，オフ角に沿ったへき開によって形成されるため，このへき開伸展・連結を制御する手法が必要となる．そこで，本研究では，へき開の伸展状況の詳細観察を行い，加工条件を選定することによって剥離面の制御に成功したので報告する．

マイクロニードルメッシュシート（MNMS）は外科手術における組織接着剤としての使用が検討されている。我々は人工血管置換術での人工中膜としての使用を想定している。当該疾患に対してMNMSを使用するためには、心臓血管に負担が少なく、貼付後脱落しないことが求められる。本研究では、穿刺抵抗を低減しつつ抜針抵抗を増大させるためのMNの至適形状を検討し、力学試験にて作製したMNMSの穿刺抵抗・抜針抵抗の評価を行った。

体内に生分解性のマイクロニードルメッシュシート(MNMS)を留置し、大動脈解離などの疾病の治療を行うことが検討されており、生体内での中長期間の機械的強度の経時変化を調査する必要がある。生体を模擬した37℃のリン酸バッファにMNMSを浸漬させ、浸漬期間ごとの質量、引張強度を測定し、表面性状を観察した。浸漬期間3か月のMNMSでは質量が0.4%減少し、ばね定数は24％減少した。SEM観察の結果より表面性状の劣化が確認できた。

我々は採血成功率の高い低侵襲性中空マイクロニードルの開発を行ってきた。現在、超弾性材料であるNiTiを用いた肉薄で柔軟なマイクロニードルを開発することを検討している。針を肉薄にすることで採血に必要な内径を確保しつつ、外径を細くして侵襲性を抑制することが可能であると期待される。本研究ではNiTi中空針作製し、屈曲時の残留歪についてステンレス鋼製の針と比較することで、NiTiの針材料としての有用性を検討する。

我々は痛みのない注射針を実現するため，蚊の低侵襲性針穿刺メカニズムを解明してきた．蚊は直径50μmと極細で柔らかい針を用いて血管を穿刺することができる．その知見から，超弾性体であるNiTiを材料とした柔軟なマイクロニードルを用いることで, 蚊のような血管穿刺が実現できると期待される．本研究では非線形動的陽解法を用いたシミュレーションにより，NiTiマイクロニードルを用いた血管穿刺技術の検討を行う．

我々は採血用の低侵襲性中空微細針を開発してきた．現在，超弾性材料であるNiTiを用いた肉薄で柔軟な中空微細針の有用性について検討している．針の柔軟性を向上させて皮膚内部で屈曲させることで，血管を捉え易くする効果が期待される．また，材料の超弾性により針の破断を抑制する効果も期待される. 本研究では，血管付き人工皮膚モデルを用いて針穿刺時の血管の変形挙動を観察し，採血成功へのプロセスを検討する．

炭素繊維強化プラスチックとチタン合金の重積材の穴加工に対して，多結晶ダイヤモンドのドリルを開発した．開発工具は切削抵抗に対するすくい角と逃げ角の影響を考慮して，ドリルの形状を設計した．市販のドリルと開発工具の切削特性を比較し，工具形状の妥当性と工具摩耗に対する効果を明らかにした．開発工具では切削抵抗が小さく，市販のドリルに対して工具寿命が飛躍的に改善された．

CFRPは近年需要が拡大しているが，穴あけ加工の際に剥離やバリが発生してしまう問題がある．本研究ではcBN電着バレル工具を用いてヘリカル穴あけ加工をおこなった．加工中の切削抵抗とひずみの変化，加工温度，加工後の試験片画像から最適な切削パラメータを決定し，加工品質と加工能率を両立できた．

オーステナイト系ステンレス鋼を対象としたワイヤ＋アーク放電方式の積層造形では、造形時の入熱・冷却状況により、造形物内部に樹枝状結晶が発生する。樹枝状結晶が発生することで、造形物は材料異方性を持つ。本研究では、結晶の成長方向と切削方向の相対関係の変化が切削抵抗に及ぼす影響の調査を行った。 圧延材と比較すると、主分力と送り分力には0%～＋20%の変化がみられ、背分力には-20%～＋70%の変化が見られた。

WC-Co系超硬合金の切削加工にはダイヤモンド工具が主に使用され，CBN工具の適用は困難とされている．本研究では，快削性が付与された超硬合金を対象とした場合におけるCBN工具の適用可能性を検討した．具体的には，ダイヤコート工具とＣＢＮ工具による切削実験を行い，それらの加工面性状を比較した．その結果，工具材種によってWC粒子の破壊メカニズムが異なり，得られる表面性状も異なることがわかった．

タイヤやゴムローラー等，表面にさまざまな形状を付与し高機能化されたゴム製品が実用化されている．これらは主に精密金型を用いた成形加工により製造されている．一方，試作品や多品種少量品を製造するには機械加工が有効である．ところがゴム材料は粘弾性体であるため機械加工による高精度加工は容易でない．そこで本研究では，フライスによるゴム材料表面の精密加工において工具形状や切削条件と加工面性状との関係を検討した．

本研究では，二次元切削によりポリマーシートを生成する新たな手法の構築を目指している．そこで，ポリマーの切削機構を明確化するとともに，二次元切削によるポリマーシート生成で課題となる切りくずカール現象に着目し，加工現象のその場観察によりカール生成要因を明らかにした．そして，ポリマー自由面への引張応力の付与による切りくずカール抑制手法を提案し，カールのない平坦なポリマーシートを生成できることを示した．

近年，地球規模の環境問題に対応すべく，我々は，竹のみを利用した成形体を製品として使用するための成形条件を検討している．本報では，成形に用いる竹繊維の強度を向上させるため，竹の強度を担保している維管束に着目し，この維管束のみを効率的に竹繊維として抽出できるような切削条件を検証した．その結果，竹材から維管束形状を破壊することなく抽出することで，竹成形体の引張強さが向上することがわかった．

外科手術における骨の切断には主に往復動式・揺動式鋸であるボーンソーが用いられる．ボーンソーのブレード上の各歯は負のすくい角を必ず有するため，切断時に大きな切削力が発生しやすく，切断精度の劣化や術者の疲労増大といった問題が生じている．そこで本研究では歯のすくい角と切削速度を変化させた骨の二次元切削実験を行い，その結果，骨の粘弾性特性が切削力に大きく影響を及ぼすことを見出した．

旋削中の生成直後の切りくず裏面の温度分布画像のみから，すくい面，逃げ面，コーナー，両切れ刃側の境界の５種の摩耗量を同時に推定する，教師あり学習の回帰に基づくAIシステムを構築した．５種の摩耗のうち，すくい面摩耗は比較的よく推定できた．各種の摩耗が切りくず裏面の温度分布に及ぼす影響を明らかにするために，AIが何処に注目して各種の摩耗量を推定しているのかを分析した結果について述べる．

近年、切削加工監視技術の需要が高まっている。筆者らの開発したセンシングツールはひずみセンサ、無線通信基板、電池をツールホルダに内蔵しており、加工点の状態を高精度、高感度に監視できる。本研究ではエンドミル加工において、センシングツールで測定されたモーメント荷重のグラフと瞬間切削力モデルによる推定グラフの幾何形状を比較することで、事前の切削試験無しで工具刃先摩耗の監視を試みた。

私はフレ調整無線ホルダを用いて工具フレを考慮したボールエンドミル切削痕制御について研究している。今日、製品は小型化・複雑化しており、それを作り出す工作機械はより一層高度な技術が要求される。しかし工作機械の加工面は切削の痕跡である切削痕により不均一な面になる。そこで切削痕を任意の形状にコントロールする技術の開発を行い、加工面を均一化することで研磨工程の時間短縮によるコストダウンに取り組んでいる。

本研究では切削加工において，熟練者の経験により選定される切削条件を，オンラインで自動的に最適化することを目的とする．提案する方法では，リアルタイム切削力シミュレーションを実加工より先行して実行する．シミュレーションにおいて予測される切削力が目標値となるような送り速度を計算し，工作機械にリアルタイムで反映することで最適化が実現する．本システムの有用性について，切削実験により検証を行った．

切削加工におけるびびり振動の発生は，仕上げ面品位の低下，工具欠損の発生など製品や工具に悪影響を及ぼす．エンドミル加工では切れ刃のピッチやリード角を変えることにより再生型自励びびり振動が抑制されることがよく知られている．本研究では不等ピッチ不等リードエンドミルのびびり振動の抑制効果をStoneの理論に基づいて検討し，実験により検証した．

回転を伴う工作機械を扱う際，びびり振動は避けられない問題の一つである．切削時にびびり振動が生じると振動変位によって加工面にびびり振動模様と呼ばれる周期的な模様が生じることが知られている．切削途中の切りくずにびびり振動の影響が表れていると考え，びびり振動条件と安定条件で切削実験をおこなった．切りくず形状へのびびり振動影響を調査した結果，切りくずを用いて加工面にびびり模様が表れているかを推定できた．

ミリングプロセスにおいて送り動作に揺動を重畳する揺動ミリングでは，切れ刃の回転半径を能動的に制御することができる．工具偏心が動的変化するプロセスと等価であることに着目し，構造の動特性を考慮したシミュレータを開発した．プロセス解析を通じて，主軸の回転運動に同期する“整数同期制御”と準同期する“有理数同期制御”が粗さと加工精度に与える影響を明らかにするとともに，検証実験を通じてその妥当性を確認した．

低侵襲治療や生体工学応用に向けたMHz帯域の強力超音波振動子(D-ELIPS)を提案する. 本振動子では2つの楕円反射面を用いることで縦波横波モード変換を利用して超音波を細棒に集束する. 提案振動子について有限要素解析やモード変換効率の計算を行った. さらに実機を作製し周波数1.575 MHz, 振幅 431 Vpp, 10波のバースト波を印加したところ, 細棒先端で最大振動速度3.35 m/sを得た.

ソフトアクチュエータの柔軟性を損なわず，変位等の情報を検出するセンサが必要とされている．エレクトロスピニングによって圧電高分子P(VDF/TrFE)のナノファイバー不織布状センサ素子の製作が可能であり，本研究では，エレクトロスピニング法におけるコレクタ形状を変更することによりナノファイバーの配向化を行った．また，コレクタ間距離による伸縮性能を評価した．製作したセンサ素子の圧電定数を測定し，性能を評価した．

光ファイバプローブハイドロホン(FOPH)は，音圧による媒質の屈折率変化を光ファイバ端面の光反射率変調として検出するセンサとして知られる．光ファイバのクラッド径は125 μｍであるため，従来の圧電型ハイドロホンでは困難であった微小領域の音圧や分布の計測が可能となる．そこで本研究では作製したFOPHを用いて，汎用培養容器内に生成された超音波音場の計測を行った．

本研究では可撓機構を用い，永久磁石の相互間隔変化による吸引力調整で位置決めする微動テーブルを提案している．今回，新たに1軸テーブルを製作し，基本性能となる出力変位を測定した．試験装置の構成や微動原理および変位測定手法について述べる．また，吸引力変化に対する微動変位において試験値とFEM解析による推定値との比較評価を行ったので報告する．

一般的に金属材料は温度によって音響特性が変化することが知られているが，特に機械的品質係数（Q値）の温度依存性は，その計測の困難さゆえに信頼できるデータベースは存在しない．本研究では，電磁超音波トランスデューサ（EMAT）と近距離超音波浮揚による非接触手法を用いる．この非接触システムによる計測を温度制御された恒温槽内で行い，様々な金属材料の音響特性の温度依存性を計測した．

超音波振動子が水などの液体中に放射する際，直流的な力である音響駆動力が発生する。この音響駆動力の反作用を推進力として活用する超音波推進システムは，高周波化による微小化が容易であり，微小化しても単位面積当たりの推力が低下しないことから，新しい推進源として着目されている。本研究では，超音波振動子による液中推進システムの小型化を検討する。

継代培養における細胞剥離で用いられるタンパク質分解酵素は細胞の活性を低下させることが知られている．このため，超音波による酵素フリーの細胞剥離の研究が進められているが，剥離のメカニズムは明確になっていない．本研究ではこのメカニズムを解明するため，ガラス製細胞培養面に面内振動を強く励振するデバイスを開発し，このデバイスを用いてマウスの筋芽細胞に細胞実験を行った結果，細胞剥離が起こることが確認された．

Beyond 5G/6G technology uses terahertz waves to achieve high-speed and low-latency communications. However, due to the short wavelength, the mechanical errors of the waveguide and the transmission line on an integrated circuit significantly affect their impedance matching. We propose integrating a membrane micro-actuator as a tunable back short to tune the waveguide’s impedance. The micro-actuator consists of a flexible conductive membrane (FCM) and a piezoelectric impact drive actuator (PIDA). The FCM is a bi-layer composite material with Ag-based conductive and flexible polymer layers. The PIDA changes the FCM’s deformation, finally leading to impedance tuning. The micro-actuator consumes zero power to keep the membrane deformation due to the PIDA’s self-locking mechanism. A reversible 100 μm stroke with a resolution of 2 μm for the FCM is achieved. The measured return loss from the transmission line to the waveguide from 220 to 330 GHz indirectly shows the waveguide’s impedance can be tuned by deforming FCM.

Ultrasonic atomization has been utilized across diverse areas including medical devices, material synthesis, and humidity control. In this research, a novel ultrasonic transducer was proposed to enable wide-band (ranging from 0 to 2.5 MHz) and multi-modal (comprising over 10 modes) excitation capabilities. In transducer design, a parabolic reflector serves as a horn to focus the incident ultrasound waves, and a circular plate is employed to excite bending modes. Four distinct frequencies were selected to investigate atomization properties experimentally. By observing droplets with a high-speed camera, the relationships among droplet size, operating frequency, and electrical power were investigated. The observed diameter distribution followed a log-normal pattern at different frequencies. Moreover, using a syringe pump, the atomization rate was quantified, showing a stronger correlation with electric power than operational frequency. These findings suggest that the innovative transducer exhibits significant potential for facilitating high-frequency, multi-modal atomization processes.

ランジュバン型振動子に内部配管を有したホーンを結合し，ホーン先端の振動面に幾何形状を備えた面を対向させて与圧を与えた状態で超音波振動を励起すると，周囲と内部配管の間で気体を移送できるポンプ効果が発現することを見いだしている．28kHzランジュバン型振動子によるプロトタイプの製作とそのポンプ性能，高周波化やたわみ振動の利用によるポンプ構成の小型化について紹介する．

振動面を近接させると，アルミニウム試料の表面と振動面との間でキャビテーションが発生し，アルミニウム試料の表面は壊食することが知られている．前報にて，この現象を用いることで，砥粒を使用せず，また周囲に粉塵を飛散させずに，アルミニウム試料の表面にサンドブラスト加工と同等の処理（装飾処理）ができることを示した．本報では，処理が最適となるギャップに設定するためにギャップを推定する方法について検討する．

筆者らは圧電素子と電磁石を使用したインチワーム型移動機構の開発を行っている。この移動機構は電磁石の床面との吸着・解放と圧電素子の伸縮タイミングを制御することで移動する。圧電素子と電磁石を直列接続した回路を製作し、ダイオードを用いて電流経路を制限し、圧電素子の伸縮と電磁石の励磁タイミングを制御する。スイッチにより動作する回路を決定することで平面動作が可能となる。提案する移動機構の動作について述べる。

本研究では、永電磁石の電磁力制御を用いた移動機構の動作を明らかにする。永電磁石の吸着・解放動作だけでなく、それらを切り替える制御信号を変更することによって、永電磁石の電磁力を制御し、それによって最大静止摩擦力を変更する。永電磁石の制御信号と発生する電磁力を述べたうえで、圧電素子の変形を用いて永電磁石の位置を移動させる移動機構の動作を明らかにする。

超音波モータの利点である高速応答性を完全に発揮するにはステータ振動を高速に制御する必要がある．しかし、ステータ振動は強い非線形性を持ち、僅かな周波数の誤差で回転が停止し得る。そのため，応答性と同時に外乱への頑強性が求められる．本研究では深層強化学習を用い超音波モータUSR60の無負荷下立ち上げ制御を行った．その結果3msで250rpmに到達する結果が得られた．著者らはトルク負荷化での応答についても現在検討を行っている．

本研究は、機械学習モデルを用いた超音波モータの出力トルクをリアルタイムで推定することを目的としています。ニューラルネットワークは、直接的なトルク測定センサを使用せずに正確なトルク推定を可能にし、制御システムを大幅に簡素化します。これにより、将来のセンサレス制御の基盤が築かれます。データ駆動型技術の活用により、複雑なモーター制御の課題に対処し、超音波モータシステムの性能と効率を向上させる有望な解決策が示されました。

摺動面に超音波振動を与え，振幅を制御することで摩擦係数を制御することができる．本報では，それを深絞り加工に応用した．超音波振動はダイに付加し，超音波振動の周波数は20kHzとした．超音波振動が深絞り加工特性に与える影響を調査した．

超音波振動研削法は，難加工材料や難加工形状工作物における精密研削や高能率研削に有効である．しかしながら，本加工法における研削装置には専用のものが必要であり，そこに利用の制限があった．それに対し，本研究では，汎用の研削装置に取り付けて利用できる，自立して超音波振動を行う砥石を開発した．

砥石面の砥粒突出し高さを揃えた砥石により，超音波振動研磨を行うことにより，研磨面の表面粗さ精度が向上することが明らかにされている．前報までに，PCDラップを用いたラッピング法による砥石トランケーション法にて各種被削材に対する研磨特性に関して検討した．本報では，表面粗さ精度および研磨能率の向上法について検討した．

本研究では，超音波振動切削により形成されたテクスチャと鋼球間の接触時における内部応力分布を光弾性法を用いて評価し，テクスチャ形成により摩擦特性が変化するメカニズムを解明する．既報では，超音波振動切削で創成されたテクスチャが慣用切削面と比較して内部応力が小さくなることを明らかにした．本報では，テクスチャの配置の影響を調査し，送り方向に整列した配列において内部応力が大きくなることがわかった．