2025/05/28 更新

写真a

ホシノ　タカユキ
星野　隆行
HOSHINO Takayuki
所属
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・ナノシステム 教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 機械・航空宇宙工学科
職名
教授
ホームページ
https://sites.google.com/view/hoshino-lab/

学位 1

  1. 博士（情報理工学） （ 2006年3月   東京大学 ） 

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研究キーワード 8

  1. 認知型インタフェース

  2. 自己組織化

  3. 自律分散

  4. バイオサイバネティクス

  5. バーチャル電極ディスプレイ

  6. 分子スケールAR

  7. 分子機械

  8. 生体情報計測

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研究分野 5

  1. ナノテク・材料 / ナノバイオサイエンス

  2. 情報通信 / ヒューマンインタフェース、インタラクション

  3. ライフサイエンス / 生体医工学

  4. ライフサイエンス / 生体材料学

  5. 情報通信 / 知能ロボティクス

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経歴 2

  1. 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   教授

    2023年10月 - 現在

  2. 弘前大学   大学院理工学研究科   准教授

    2018年4月 - 2023年9月

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受賞 1

  1. Most Impressive Presentation Award

    2022年   Microprocess and Nanotechnology Conference   Design of Scanning Path for Dynamic Virtual Cathode Tool

    Ken Sasaki, Tatsuki Nomura, Takayuki Hoshino

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    受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国：日本国

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論文 6

  1. Electron-beam induced electro-force field display for dynamical biomanipulation system 査読有り

    Kain Ichinohe, Ken Sasaki, Takayuki Hoshino

    Japanese Journal of Applied Physics     2025年1月

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：IOP Publishing  

    Abstract

    Molecular-computer interfaces are expected to provide valuable biomolecular applications with interconnecting the nanoscale molecular world to cyber space. We proposed an electron beam (EB)-induced dynamical display of pure electrophoretic-force field, and experimentally demonstrated interactive motion control with the nano resolution electro-force field display. The displayed electro-force fields were performed with nanoscale resolution and were instantaneously changed the geometrical form by the EB scanning trajectory, which named virtual cathode (VC). The surface modification of the display successfully suppressed electroosmotic flows and improve the nanoscale precision control via geometric form effects owing to a sharp edge part of the VC patterns, which enhanced the electrophoretic-force field at the sharp edge parts. Finally, we demonstrated the performance of the dynamically displaying force field by implementing an interactive nano video game on the display. These results indicate that the intuitive electrophoretic-force field display represents a powerful nanotool for enhancement of real-time biomolecular machining technology.

    DOI： 10.35848/1347-4065/ada707

    その他リンク： https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1347-4065/ada707/pdf

  2. 生体分子制御のためのバーチャル電極ディスプレイ 究極の複合現実を目指して 招待有り 査読有り

    星野 隆行,宮廻 裕樹

    応用物理   92 巻 ( 5 ) 頁： 283 - 286   2023年5月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  3. An interactive interface between computational data and real biomolecules, such as a mixed reality technology, can potentially contribute to the next generation of nanomolecular machines and computing. Herein, we develop a virtual cathode display as a molecular-resolution mixed reality interface, which can exhibit electric field phenomena in a dynamical nanopattern. A thin membrane window of SiN is employed as a display surface for the presentation of electric field. Backside projection of a scanning focused electron beam generates nanoscale electric, chemical, and mechanical phenomena on the SiN surface. This projection pattern can be instantly refreshed in response to changes in target biomolecules and living cells in an aqueous solution. 招待有り 査読有り

    Takayuki Hoshino, Hiroki Miyazako

    JSAP Review     頁： 230418   2023年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  4. Surface-limited reactions for spatial control of kinesin–microtubule motility assays using indirect irradiation of an electron beam 査読有り

    Hiroki Miyazako, Ryuzo Kawamura, Takayuki Hoshino

    Biomicrofluidics   16 巻 ( 6 ) 頁： 064105 - 064105   2022年12月

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：AIP Publishing  

    Gliding of microtubules (MTs) on kinesins has been applied to lab-on-a-chip devices, which enable autonomous transportation and detection of biomolecules in the field of bioengineering. For rapid fabrication and evaluation of the kinesin–MT based devices, optical control techniques have been developed for control of kinesin activity and density; however, use of caged molecules lacks spatial controllability for long-term experiments, and direct irradiations of UV light onto kinesin-coated surfaces are inherently damaging to MTs due to their depth limit since the heights of the kinesin–MT systems are at the tens of a nanometer scale. Considering surface electric fields in electrolytic solutions are shielded at the nanometer scale due to Debye shielding, in this study, we show that fine spatial control of kinesin density and activity is enabled using surface-limited electrochemical reactions induced by indirect irradiations of an electron beam (EB). An EB is indirectly irradiated onto the kinesins through a 100-nm-thick silicon nitride membrane, and the electrons scattered in the membrane can cause localized electrochemical effects to the kinesins. We show that these localized electrochemical effects cause both ablation of kinesins and motility control of kinesin activity by changing the EB acceleration voltage. In particular, the latter is achieved without complete ablation of MTs, though the MTs are indirectly irradiated by the EB. As a demonstration of on-demand control of gliding MTs, we show the accumulation of the MTs on a target area by scanning the EB. The proposed accumulation technique will lead to rapid prototyping of microdevices based on MT–kinesin motility assay systems.

    DOI： 10.1063/5.0124921

  5. Rapid Pattern Formation in Model Cell Membranes When Using an Electron Beam 査読有り

    Hiroki Miyazako, Takayuki Hoshino

    Colloids and Surfaces B: Biointerfaces   220 巻   頁： 112967 - 112967   2022年10月

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.colsurfb.2022.112967

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MISC 2

  1. 生体分子制御のためのバーチャル電極ディスプレイ—究極の複合現実を目指して 招待有り 査読有り

    星野 隆行, 宮廻 裕樹  

    応用物理92 巻 ( 5 ) 頁： 283 - 286   2023年5月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 応用物理学会  

    生体分子により構成された分子機械は，生命現象の根源であるだけでなく，ポストシリコン時代のナノマシンや分子演算デバイスとして応用が期待されている．我々はこれまでに，生体分子とコンピュータをリアルタイムにつなぐインタフェースとして，ナノスケールの分解能で電場現象を変幻自在に呈示する「バーチャル電極ディスプレイ」を開発してきた．窒化シリコン（SiN）薄膜の裏面から照射した電子線により，薄膜表面にナノスケールの空間電場を呈示し，水溶液中の生体分子を電気的・化学的・機械的に制御することができる．この技術を用いて，リアル分子と情報空間をつなげる拡張現実技術を目指し，コンピュータ上の情報空間から生細胞や人工細胞膜の形や膜タンパク質を制御することに挑戦している．

    DOI： 10.11470/oubutsu.92.5_283

  2. Virtual cathode display for biomolecular control: Towards the ultimate mixed reality 招待有り 査読有り

    Hoshino Takayuki, Miyazako Hiroki  

    JSAP Review2023 巻   頁： n/a   2023年

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    記述言語：英語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）   出版者・発行元：The Japan Society of Applied Physics  

    An interactive interface between computational data and real biomolecules, such as a mixed reality technology, can potentially contribute to the next generation of nanomolecular machines and computing. Herein, we develop a virtual cathode display as a molecular-resolution mixed reality interface, which can exhibit electric field phenomena in a dynamical nanopattern. A thin membrane window of SiN is employed as a display surface for the presentation of electric field. Backside projection of a scanning focused electron beam generates nanoscale electric, chemical, and mechanical phenomena on the SiN surface. This projection pattern can be instantly refreshed in response to changes in target biomolecules and living cells in an aqueous solution.

    DOI： 10.11470/jsaprev.230418

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講演・口頭発表等 172

  1. ナノ複合現実にむけた力場呈示ディスプレイの画像フィードバック技術の開発

    梅村 悠斗, 佐々木 建, 丸山 央峰, 星野 隆行

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月15日  応用物理学会

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    開催年月日： 2025年3月

    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

  2. マイクロ切り紙足場による細胞牽引力の誘導と自発的三次元形状構築

    金 楊, 秋田谷 美乃, 丸山 央峰, 星野隆行

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月15日  応用物理学会

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    開催年月日： 2025年3月

    会議種別：ポスター発表  

    開催地：東京理科大学，野田  

  3. 電場によって誘起されるGO/Pyrene膜上のルミネッセンス増強

    佐々木 建, 丸山央峰, 星野 隆行

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月17日  応用物理学会

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    開催年月日： 2025年3月

    会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京理科大学，野田  

  4. 単一筋管細胞誘導のための貫通スリット薄膜構造の作製と応用

    柴垣 竜資, 秋田谷 美乃, 丸山 央峰, 星野 隆行

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月15日  応用物理学会

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    開催年月日： 2025年3月

    会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京理科大学，野田  

  5. 切り紙構造を足場とする骨格筋細胞の自立細胞シートの形成

    秋田谷 美乃, 丸山央峰, 森脇 健司, 星野 隆行

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月16日  応用物理学会

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    開催年月日： 2025年3月

    会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京理科大学，野田  

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科研費 1

  1. デジタル抗体デバイスの開発

    2022年6月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科研費 

    星野隆行

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    担当区分：研究代表者 

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社会貢献活動 4

  1. ナノテクノロジーのミライ

    役割：出演

    J-WAVE  SAISON CARD ON THE EDGE,” STEP ONE  2025年2月

  2. 第20回名古屋大学ホームカミングデー

    役割：実演

    2024年10月

  3. テクノサイエンスセミナー（TSS）2024

    役割：講師,　実演

    2024年8月

  4. 2024年度オープンキャンパス

    役割：実演

    2024年8月

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メディア報道 32

  1. ＜フロンティア発＞世界最小のテレビゲーム開発 新聞・雑誌

    中日新聞  中日新聞  22面  2025年3月

  2. ＜フロンティア発＞世界最小のテレビゲーム開発：東京新聞デジタル 新聞・雑誌

    東京新聞  東京新聞デジタル  https://www.tokyo-np.co.jp/article/395174  2025年3月

  3. Japanese boffins invent the 'world's smallest shooting game' by using an electron beam to blast particles one billionth of a metre in size インターネットメディア

    PC Gamer  PC Gamer  https://www.pcgamer.com/games/japanese-boffins-invent-the-worlds-smallest-shooting-game-by-using-an-electron-beam-to-blast-particles-one-billionth-of-a-metre-in-size/  2025年3月

  4. 「世界最小のシューティングゲーム」を名古屋大学と弘前大学が開発。ナノの世界で、自機を“現実”に出現させる インターネットメディア

    AUTOMATON  AUTOMATON  2025年3月

  5. Japanese researchers make world’s smallest video game, which shoots nano-sized virtual bullets into real objects インターネットメディア

    AUTOMATON WEST  AUTOMATON WEST  https://automaton-media.com/en/news/japanese-researchers-make-worlds-smallest-video-game-which-shoots-nano-sized-virtual-bullets-into-real-objects/  2025年3月

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