東北大学 研究シーズ集

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ま
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ま

〈マーケティング〉

データ活用による社会的価値創出

 
 
 
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特徴・独自性
我々の日常生活や社会の中で蓄積されたデータを活用することで、生活・社会・サービス産業等における実際の問題解決による新しい社会的価値の創出を志向しています。主にベイズモデルを利用した統計的モデリングによって、各々の事例に適した問題解決の実践を行っています。同様に、機械学習やデータマイニングの手法を主とした、汎用的なデータ活用システムの開発も行っています。その過程を通して、ビッグデータ分析手法やセンサ信号処理法の高度化も目指しています。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
データ分析手法の高度化やデータ活用の実践に関して共同研究や学術指導の枠組みで知見・ノウハウの提供ができます。社会やサービス産業の問題に限らず、医学・工学・情報科学分野の問題解決に関する共同研究や、データ活用を基盤とした製造業のサービス化に関する共同研究も行っています。

経済学研究科
石垣 司 准教授 博士（学術）
ISHIGAKI, Tsukasa Associate Professor
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〈マイクロアレイ〉

バイオLSIの開発

 
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特徴・独自性
微細加工と局所表面での化学反応を利用し、生体物質を固定した新しい集積型バイオデバイスを作製するための基盤技術開発を展開しています。この度、生体材料の電気化学的応答を、１ピコアンペアレベルで迅速にしかも網羅的に解析できる超高感度多点電気化学バイオLSIを開発いたしました。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
バイオLSIを用いると、DNA、タンパク質、細胞の機能を網羅的に解析することが可能であり、次世代のバイオアレイへと展開できます。また、iPS細胞、ES細胞からの筋肉、心筋、神経細胞等への分化や、細胞の呼吸活性、遺伝子発現活性の解析にも使用できます。このバイオLSIは、先端融合イノベーション創出拠点事業で開発されたものであり、バイオLSIおよびその制御システムを貸し出します。興味のある方は下記にご連絡下さい。

sentan-bio01@mems.mech.tohoku.ac.jp

環境科学研究科
末永 智一 教授 薬学博士
MATSUE, Tomokazu Professor
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〈マイクロエネルギー〉

MEMS・マイクロマシンと微細加工技術に関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
情報機器の入出力や自動車の安全のために用いられるMEMSと呼ばれるマイクロデバイス／システムの研究を行っています。集積化センサ、圧電デバイス、高周波MEMS、過酷環境センサ、マイクロエネルギーデバイス、ウェハレベルパッケージなどの研究に実績があります。リソグラフィ、エッチング、成膜、ウェハ接合、実装、各種評価のための装置を多数揃え、研究者自身が操作して研究できる開かれた実験環境を提供しています。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
これまでに多くの企業から研究員を受け入れ、産学共同研究を行うとともに、スポット的に装置を利用頂くような支援も積極的に行っています。豊富な資料・データに基づき、随時、技術相談を受け付けています。

工学研究科　バイオロボティクス専攻
田中 秀治 教授 博士（工学）
TANAKA, Shuji Professor
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〈マイクロ光学〉

光学を基礎としたマイクロ光学デバイスの設計・製作，特に光応用のMEMSや光センサ

 
 
 
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特徴・独自性
光センサや光学系の設計等、光工学を基礎として、機械の運動測定やレーザーを用いた分光や非接触測定などの技術を研究している。また、半導体微細加工を利用して、集積型のマイクロ光センサ、マイクロ機械を組み合わせた光スキャナー、光通信用のスイッチなどの可変光デバイスを研究している（光MEMS）。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
光学設計、光計測産業、半導体マイクロマシニングおよびMEMSなどに関連した産業など。

工学研究科　ナノメカニクス専攻
羽根 一博 教授 工学博士
HANE, Kazuhiro Professor
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〈マイクロ構造体〉

3次元ナノインプリント

 
 
 
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　ナノオーダの形状精度、並びに超平滑表面を有する３次元加工表面(自由曲面)上に、サブミクロンオーダの周期的な微細構造を形成することによって、特異な特性（光学的、機械的、熱的特性等）を発現するための機能性インターフェースを有する３次元（３Ｄ）ナノインプリント用の金型創成に関する研究を行っている。
　さらに新しいガラス成形方法として超音波援用非等温成形法を提案した。これにより、複雑な３D形状をガラスに転写できるようになった。

■産学官連携の強化
　本研究室では､企業との共同研究を積極的に行っております｡企業から研究員を受け入れ､加工原理から実際の製品応用までの実用的な指導を行います｡また企業からの技術相談は随時お受け致します｡さらに､精密加工研究会、ナノ精度機械加工専門委員会を主宰し､企業との交流､連携を図っております。

医工学研究科
厨川 常元 教授 工学博士
KURIYAGAWA, Tsunemoto Professor
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〈マイクロシステム〉

試作コインランドリ　−MEMS・半導体試作共用設備−

 
 
 
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特徴・独自性
4インチ、6インチのMEMSを中心とした半導体試作開発のための共用設備で、必要な装置を必要なときに時間単位でお使いいただけます。東北大学に蓄積された関連ノウハウが利用可能で、スタッフが試作を最大限支援します。東北大学西澤潤一記念研究センターの2階スーパークリーンルームのうち、約1,200m2を主に利用しています。装置、料金については、ホームページをご覧ください。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
8年間で約230社の企業が利用しています。MEMSや半導体のデバイスメーカーはもちろん、材料や機械部品メーカー、装置メーカーからも利用があります。各種センサや光学部品、微細金型作製等にお応えできます。

マイクロシステム融合研究開発センター
戸津 健太郎 准教授 博士（工学）
TOTSU, Kentaro Associate Professor
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システムの鍵を握るMEMS (微小電気機械システム)の試作研究

 
 
 
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特徴・独自性
半導体集積回路技術で回路だけでなくセンサや動く機械構造などの多様な要素を集積化した、マイクロシステムやMEMS (Micro Electro Mechanical Systems)と呼ばれる高付加価値基幹部品を作ることができます。これはスマートフォンのユーザインターフェースなどでも活躍しています。開発が短期間で低コストにできるよう、自作や中古の設備を共有で用いています。またオープンなコラボレーションで情報が集まるようにしています。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
企業が来て共同開発した各種センサやマイクロシステムが、交通機関の安全装備や、情報システム、あるいは製造検査などのシステムに使われています。また情報を蓄積し企業からの相談にのっております。

マイクロシステム融合研究開発センター
江刺 正喜 教授 工学博士
ESASHI, Masayoshi Professor
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〈マイクロ波〉

マイクロ波を利用した機能無機材料プロセッシング

 
 
 
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特徴・独自性
マイクロ波は化学反応の駆動力としても注目されています。材料プロセッシングにおいては、単なる省エネルギー加熱としての特徴のみならず、反応促進効果や非平衡反応の進行が認められ、新素材を生み出す手法として期待できます。当研究室では、ミリ波からセンチ波に至るマイクロ波を駆使し、雰囲気制御を必要としない簡便な窒化物コーティング法や、サーメット焼結などの粉末冶金技術、金属ナノ粒子合成法を開発しています。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
マイクロ波を利用した窒化物コーティング法は、オンサイトかつ短時間の成膜を可能にし、歯科インプラント材や宝飾品、切削工具等、チタン合金や各種セラミックス、硬質材料などに適用できます。

工学研究科　応用化学専攻
滝澤 博胤 教授 工学博士
TAKIZAWA, Hirotsugu Professor
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先端ワイヤレス通信

 
 
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特徴・独自性
地上系・衛星系を統合した高度情報ネットワークの実現を目指して、高信頼かつ電力消費の少ない先端ワイヤレス通信技術に関して、高周波回路・信号処理回路・RFIC・実装技術から送受信機技術、変復調・ネットワーク技術に至るまで、一貫した研究・開発を行っている。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
地上無線通信あるいは衛星通信用の送受信機のハードウェア技術、たとえば、ディジタルRF、フェーズドアレーアンテナなどのビームフォーミング回路、ソフトウェア無線機の技術に関して、共同研究が可能と考えています。

電気通信研究所
末松 憲治 教授 博士（工学）
SUEMATSU, Noriharu Professor
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〈マイクロ波プロセッシング〉

低コスト・高スループットナノ材料プロセッシング

 
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特徴・独自性
従来の液相における材料合成では、溶媒に溶解する原料を大前提としているために、材料選択性が限られるだけでなく、洗浄・廃棄物など様々な問題があります。原料が溶媒に溶解しない物質であれば、原料選択性の広がりによりプロセッシングの枠が格段に広がります。例えば、金属原子と酸素原子で構成された安価な酸化物が原料に利用できれば、環境負荷とコストの低減できる可能性があります。従来にない新しいプロセッシングにより、新しい材料を作成してきました。

産学連携の可能性
ナノ粒子関連材料の低コスト・高環境性・高スループット材料プロセッシングの開発で、これまでに多くの産学官連携（JST, NEDO）を推進してきました。

工学研究科　応用化学専攻
林　大和 准教授 博士（工学）
HAYASHI, Yamato Associate Professor
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〈マイクロ非球面〉

M4プロセス技術による機能性インターフェース創成

 
 
 
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　近年､マイクロレンズアレイ､ホログラム光学素子､光導波路などのように､シリコン以外の材料からなるマイクロ部品のニーズが高まってきている｡これらの大きざは1mm以下のいわゆるサブミリサイズのものもあり、形状も複雑である｡しかも材料自体も高硬度､高脆性､高融点のものが多いため､前述したようなリソグラフィ技術はもちろん､レーザ､電子ビームなどの熱的加工が不向きで､その加工は特に難しい｡また加工能率、加工コストの点からも､高能率、低コストの微細加工法が望まれている｡本研究室では､機械的な方法でこのようなマイクロ加工を行うマイクロ機械加工(Micro/Meso Mechanical Manufacturing､以下M4プロセスと略記する）の新しい加工原理の開発を行っている。
1. マイクロ非球面研削、2. マイクロ非球面研磨、3. マイクロ非球面レンズアレイのマイクロ切削、4. マイクロアブレイシブジェット(AJM)、5.マイクロパウダージェットポリツシング、6．マイクロ超音波加工 、7．マイクロ放電加工、8．マイクロレーザ加工等。

■産学官連携の強化
　本研究室では､企業との共同研究を積極的に行っております｡企業から研究員を受け入れ､加工原理から実際の製品応用までの実用的な指導を行います｡また企業からの技術相談は随時お受け致します｡さらに､精密加工研究会、ナノ精度機械加工専門委員会を主宰し､企業との交流､連携を図っております。

医工学研究科
厨川 常元 教授 工学博士
KURIYAGAWA, Tsunemoto Professor
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〈マイクロマシニング〉

マイクロ・ナノマシニング技術を⽤いた低侵襲医療機器・ヘルスケア機器

 
 
 
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特徴・独自性
精密機械加工技術、MEMS（微小電気機械システム）技術などを用いて小さくとも様々な多機能を実現する新たな医療機器、ヘルスケア機器を開発しています。体内で検査治療を行う内視鏡やカテーテルを高機能化するほか、今までにない新たな医療機器を開発し、より精密で安全な検査・治療、新たな検査・治療の実現を目指します。また、体表に装着する薄く軽い高機能なデバイスにより、場所や時間の制約のない新たなヘルスケアを目指します。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
基礎研究の他、実用化を目指し臨床医師および医療機器メーカーをはじめとした企業と協力して開発を進めています。また、大学から企業への橋渡しの目的で大学発ベンチャー企業を起業し共同した開発を進めています。

医工学研究科/工学研究科
芳賀 洋一 教授 工学博士・医学博士
HAGA, Yoichi Professor
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〈マイクロマシン〉

磁気応用技術と磁性材料

 
 
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特徴・独自性
磁気工学を基礎とした材料開発ならびに応用技術を研究している。特に磁気の特徴であるワイヤレスを生かした新しいセンサやアクチュエータの開発を、最適な特性を有する材料の開発も含めて行っている。これまでにカプセル内視鏡の駆動技術や内視鏡手術支援用アクチュエータ、補助人工心臓用ワイヤレス駆動ポンプなど医用応用技術や、磁界センサやひずみセンサなど世界最高レベルの感度のセンシング技術、バッテリーレスワイヤレスの温度計測技術、位置検出（モーションキャプチャ）技術などの開発を行ってきた。また材料単独では、損失が極めて低い電磁鋼板の実現や、電気化学的手法を用いてナノスケールで構造を制御した磁性材料（陽極酸化磁性被膜材料）の開発等を行ってきている。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
上記項目に興味のある企業・団体に対する技術指導・共同研究は随時受け付けている。加えて、磁気に関連する技術に関する広く一般的な技術指導の実績も数多く行っている。

電気通信研究所
石山 和志 教授 博士（工学）
ISHIYAMA, Kazushi Professor
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〈マイクロレンズアレイ〉

M4プロセス技術による機能性インターフェース創成

 
 
 
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　近年､マイクロレンズアレイ､ホログラム光学素子､光導波路などのように､シリコン以外の材料からなるマイクロ部品のニーズが高まってきている｡これらの大きざは1mm以下のいわゆるサブミリサイズのものもあり、形状も複雑である｡しかも材料自体も高硬度､高脆性､高融点のものが多いため､前述したようなリソグラフィ技術はもちろん､レーザ､電子ビームなどの熱的加工が不向きで､その加工は特に難しい｡また加工能率、加工コストの点からも､高能率、低コストの微細加工法が望まれている｡本研究室では､機械的な方法でこのようなマイクロ加工を行うマイクロ機械加工(Micro/Meso Mechanical Manufacturing､以下M4プロセスと略記する）の新しい加工原理の開発を行っている。
1. マイクロ非球面研削、2. マイクロ非球面研磨、3. マイクロ非球面レンズアレイのマイクロ切削、4. マイクロアブレイシブジェット(AJM)、5.マイクロパウダージェットポリツシング、6．マイクロ超音波加工 、7．マイクロ放電加工、8．マイクロレーザ加工等。

■産学官連携の強化
　本研究室では､企業との共同研究を積極的に行っております｡企業から研究員を受け入れ､加工原理から実際の製品応用までの実用的な指導を行います｡また企業からの技術相談は随時お受け致します｡さらに､精密加工研究会、ナノ精度機械加工専門委員会を主宰し､企業との交流､連携を図っております。

医工学研究科
厨川 常元 教授 工学博士
KURIYAGAWA, Tsunemoto Professor
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〈マウス〉

育種学的手法及び飼料添加物による病気に強い動物の開発

 
 
 
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国内外の養豚生産現場で最も重要な病気は、複数の病原体の感染により豚が呼吸器病を示す豚呼吸器複合症（PRDC）である。宮城県畜産試験場との共同研究でマイコプラズマ性肺炎病変(MPS)低方向へ5世代選抜した結果、病変は減少し、相関反応として自然免疫能（貪食能：PA、顆粒球・リンパ球比率：GLR）、細胞性免疫能が高まり、液性免疫能であるSRBC特異的抗体産生能（AP）が抑制された。
海藻の飼料添加給与が液性免疫IgGやIgAを活性化させ、甘草の飼料添加給与が炎症性サイトカインを抑制するのでこれらの物質の利用により飼料への過度の抗菌剤添加を軽減させる。さらに、抗病性育種の選抜実験としてマウスの自然免疫、獲得免疫および両者を同時に選抜する3系統と無選抜対照系を20世代選抜し、これらの免疫特性、抗病性を比較検討中である。本研究で得られた技術を産業界で活用したい企業や団体からのお問い合わせをお待ちしています。

農学研究科
鈴木 啓一 教授 農学博士
SUZUKI, Keiichi Professor
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〈膜透過性ペプチド〉

ナノイメージングによる膜透過性ペプチド細胞内透過機序の解明

 
 
 
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様々な生体蛋白質から細胞膜を通過し細胞内に移行する膜透過性ペプチド(CPP)が見つかっている。CPP活用で蛋白質を細胞内に導入し機能させる技術の開発が試みられてきたが、導入効率の改善が課題となっている。CPPには直接的な観察方法がなく、その侵入の仕組みは長い間謎に包まれてきた。
我々は世界ではじめてCPP１分子の膜上での動態を7ナノメートルの精度で直接・高速に可視化・定量化する方法を開発した。その結果CPP侵入には細胞表面の受容体（CPP-receptor）に結合し、架橋し、細胞内取り込み機序を活性化させることが不可欠であり、CPP価数調整のみで結合速度を100倍に高め、導入効率も120倍に高められる事を示した。同時に、様々なCPPに共通するCPP-receptor遺伝子の単離・同定にも成功した。さらに、この技術を用いて改良したCPP利用により、直径40nmの鉄粒子を細胞内小器官に直接導入することにも成功した。
我々が開発した技術で高効率CPPの開発は飛躍的に改善されると考えられ、ガンや再生医学、皮膚老化防止薬の開発への応用が期待される。この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望している。

医学系研究科　感染病態学講座
鈴木 康弘 講師 医学博士
Suzuki, Yasuhiro Lecturer
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〈膜透過性ペプチド受容体〉

ナノイメージングによる膜透過性ペプチド細胞内透過機序の解明

 
 
 
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様々な生体蛋白質から細胞膜を通過し細胞内に移行する膜透過性ペプチド(CPP)が見つかっている。CPP活用で蛋白質を細胞内に導入し機能させる技術の開発が試みられてきたが、導入効率の改善が課題となっている。CPPには直接的な観察方法がなく、その侵入の仕組みは長い間謎に包まれてきた。
我々は世界ではじめてCPP１分子の膜上での動態を7ナノメートルの精度で直接・高速に可視化・定量化する方法を開発した。その結果CPP侵入には細胞表面の受容体（CPP-receptor）に結合し、架橋し、細胞内取り込み機序を活性化させることが不可欠であり、CPP価数調整のみで結合速度を100倍に高め、導入効率も120倍に高められる事を示した。同時に、様々なCPPに共通するCPP-receptor遺伝子の単離・同定にも成功した。さらに、この技術を用いて改良したCPP利用により、直径40nmの鉄粒子を細胞内小器官に直接導入することにも成功した。
我々が開発した技術で高効率CPPの開発は飛躍的に改善されると考えられ、ガンや再生医学、皮膚老化防止薬の開発への応用が期待される。この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望している。

医学系研究科　感染病態学講座
鈴木 康弘 講師 医学博士
Suzuki, Yasuhiro Lecturer
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〈マグネシウム合金〉

摩擦攪拌接合による難溶接材料の高品位接合技術の確立

 
 
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特徴・独自性
摩擦攪拌接合は、非消耗ツールによる固相攪拌現象を用いた固相接合技術である。溶融・凝固を伴わない低入熱接合法であるため、溶融溶接法では欠陥発生や諸特性劣化が避けられない構造材料を高品位に接合できる技術として注目されている。当研究室では既存または新規構造材料において、信頼性の高い接合部を得るために必要な接合ツールの開発、接合方案の構築、接合中の微細構造・特性変化の解明とその制御に関して研究している。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
摩擦攪拌接合はアルミニウム合金を始め、鉄鋼やチタン合金等の構造材料の新規接合技術として期待されることから、航空・宇宙、輸送機器、インフラ、エネルギー産業等へ活用したい企業等との共同研究を希望する。

工学研究科　材料システム工学専攻
佐藤 裕 教授 工学博士
SATO, Yutaka Professor
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