東北大学 研究シーズ集

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ミリ波

ミリ波パッシブイメージング装置の開発と実用化

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ミリ波は、衣類、炎、壁等を透過する性質を持っています。また、あらゆる物質は熱雑音として電磁波を放射しています。この2つの性質を利用して、衣服等の背後の危険物が放射するミリ波を受信し、これをパッシブに完全無侵襲で検知することが可能であり、これを実現するミリ波パッシブイメージング装置の開発を進めてきました。
ミリ波帯は波長が1 mm~10 mmの電磁波であり、ミリ波を用いる利点として、テラヘルツ波や赤外線に比べて画像の空間分解能が低いものの衣服等の透過率が高いこと、物体から放射された微弱なミリ波を増幅するための低雑音増幅器が存在し、電磁波を照射しないパッシブ方式が実現できる周波数帯であることが挙げられます。
現在、装置は主に空港・港湾等の水際で使用するセキュリティー機器として企業との共同研究により開発を進めていますが、火災・警察・医療等への応用も検討したいと考えています。今後ミリ波パッシブイメージング技術の応用分野はさらに広がるものと考えており、産業界で応用を検討したい企業・団体との共同研究を希望します。

工学研究科
佐藤 弘康 助教 工学博士
SATO, Hiroyasu Assistant Professor

ミリ秒

ミリ秒オーダーX線トモグラフィの開発

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特徴・独自性
高感度なX線イメージング法と、強力な白色放射光により、世界最速となるミリ秒オーダー撮影時間(空間分解能約20 μm)で有機材料のX線CT(コンピュータトモグラフィ)に成功しています。軽元素から構成される試料のハイスループット3次元可視化や、ミリ秒時間分解能の4次元(3次元+時間)トモグラフィへの応用研究を展開しています。

産学連携の可能性
材料破壊、接着界面破壊、動的バイオミメティクス、省エネマイクロマシン、電池、インテリジェント材料などのミリ秒時間分解能3D観察が可能で、様々な新しい産学連携の可能性を期待しています。

多元物質科学研究所
矢代 航 准教授 博士(工学)
YASHIRO, Wataru Associate Professor

未利用魚

水産生物資源の高品質化と高度有効利用

1)魚貝類の可食部分(主に筋肉)の構成成分は陸上動物に比べ著しく不安定で、腐敗変質しやすさの主な原因である。特にタンパク質の不安定性の原因を明らかにし、貯蔵条件や加工条件の適正化を図ることが重要である。また、水産物は栄養性、嗜好性、健康機能性など注目すべき点が多いものの、未知の部分が多い。これらの点を明らかにすることにより、水産物の付加価値をさらに高める。
2)漁港、卸売市場、加工場などの現場には、低身利用種の混獲、予想外の品質劣化、消費者からのクレーム等、さまざまな問題が山積している。助言を提供することで、広く水産業の発展に貢献できる点は多いものと考えている。


大学院農学研究科
落合 芳博 教授 農博
OCHIAI, Yoshihiro Professor

未利用資源

高圧熱水処理による未利用資源の有効活用

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特徴・独自性
食料産業分野から排出される未利用資源を原料とし、従来広く用いられる発酵技術に変えて、高圧熱水処理法という新たな手法により、多様な機能を発揮する生物素材を製造する。高圧熱水は誘電率が低くイオン積が大きいため、常温常圧の水とは異なる溶媒特性を持つ。我々は、未利用水産物のモデルとして魚皮由来のゼラチンを選び、160~240℃の高圧熱水処理を施すことにより、タンパク質を分解し、分解産物について有用性を評価した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
高圧熱水処理による部分分解産物を、米、穀類、野菜、果実、花卉類等の農業分野、養殖水産業、畜産業あるいは様々な食品工業において有効活用せしめ、生産性の向上と競争力の高い商品開発に結びつけさせる。

農学研究科
藤井 智幸 教授 博士(農学)
FUJII, Tomoyuki Professor

未利用低温熱

超臨界法で合成された金属酸化物ナノ粒子を用いた炭化水素の低温改質反応

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特徴・独自性
超臨界水を反応場とする有機修飾ナノ粒子の合成技術を利用することで、サイズ、結晶面が制御された、様々な金属酸化物ナノ粒子の合成に成功している。低温域での酸素貯蔵/放出能力が非常に高く、有意な速度で酸化的炭化水素の改質反応が進行する。

産学連携の可能性 (想定される用途・業界)
バイオマス廃棄物・重質油やメタンの低温改質反応。将来的には廃棄物・プラスチックのCO2フリー完全リサイクルをはじめとした低炭素社会構築につながる技術として期待される。

材料科学高等研究所
阿尻 雅文 教授 工学博士
ADSCHIRI, Tadafumi Professor

民法改正

民法改正と事例研究(ケーススタディ)

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特徴・独自性
120年ぶりの大改正と言われた民法(債権関係)改正が2020年4月1日に施行となりました。一方で学説・理論を取り込み、従来とは異なる結論が導かれるケースも生じていますし、他方で判例・実務を条文化することで、結論は変わらずとも適用条文に変化が生じているケースも出てきています。実際の法律実務で想定される事案に対して、改正法を前提にすればどのように対処するべきなのか、そうした事例研究(ケーススタディ)は喫緊の課題といえます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
金融、不動産、小売、サービスその他どのような業種でも、債権法が関わらない領域はありません。講演、勉強会、研究会などの形で、民法の事例研究に貢献できると考えています。法律実務家(士業)を対象とした講演(写真参照)の経験もあります。

法学研究科
吉永 一行 教授 修士(法学)
YOSHINAGA, Kazuyuki Professor

無線通信

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

あらゆるモノ同士の直接通信の効率化を実現する技術

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1) 特徴・独自性
モノが通信する時代では,通信インフラを利用することなく,あらゆるモノ同士が自由自在に直接通信できることが望まれます.モノが密集した状況でも,移動している状態でも,効率的な無線通信を実現することを目指し,局所集中型通信技術の研究を推進しています.なお,当該技術の一部を応用した事例の一つとして「スマホdeリレー」がありますが,こちらの研究開発詳細については研究室ウェブサイトをご覧下さい.

2) 産学連携の可能性(想定される用途・業界)
無線通信機,通信システム,及び通信サービスに関連する業界.ならびに防災・減災など災害時の情報通信に関係する業界

大学院工学研究科
西山 大樹 教授
NISHIYAMA, Hiroki Professor

無線LANローミング

多様なアクセス制御方式をもつネットワークローミングシステム

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特徴・独自性
認証基盤に基づく無線LANローミング環境で、ユーザ属性情報を用いて多様なアクセス制御を実現する方式を開発している。802.1x方式による大学間無線LANローミングeduroamを運用しつつ、認証結果によりアクセス制御方式の改良提案と実証評価を行う。ユーザの所属情報に従いOpenFlow技術を用いて収容ネットワークを選択したり、予め設定した属性データによりアクセス権限を制御したりできる技術を含んでいる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ネットワークアクセス制御と認証応用の結合は、利用者ごとにネットワーク利用のサービスや優先度を変更できる耐災害ネットワーク構築技術に応用できる。無線LANアクセスサービスの多様化を可能とする基盤技術として利用できる。

サイバーサイエンスセンター
曽根 秀昭 教授 博士(工学)
SONE, Hideaki Professor

無損傷

メカトロニクス

安全で安心して暮らせる豊かな社会を実現するためのロボットテクノロジー

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特徴・独自性
倒壊瓦礫の数cmの隙間をぬって内部調査できる世界唯一のレスキューロボット「能動スコープカメラ」、福島原発で2~5階を初めて調査した世界唯一のロボット「クインス」などを研究開発してきました。その技術は、トヨタ東日本との共同による氷雪環境の屋外で稼働する無人搬送車の製造ライン投入、清水建設との共同による瓦礫内調査システム「ロボ・スコープ」の開発など、さまざまな応用に展開されています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
現実の問題に対する求解を通じた教育・研究をモットーに、現段階で10件近くの産学連携研究を進めています。特に、屋外調査、インフラ・設備点検など、ロボットによる遠隔化・自動化に特徴があります。

情報科学研究科
田所 諭 教授 博士(工学)
TADOKORO, Satoshi Professor

メカニカルアロイング

原子力・核融合材料

1)原子力や将来の核融合炉に用いられる機能・構造材料の開発と評価に関する研究を進めている。特に、メカニカルアロイング法による分散強化合金の創製や、ナノインデンテーション法を駆使した超微小試験技術に関して独自の方法を開発している。
2)原子力業界や材料業界

金属材料研究所
笠田 竜太 教授 博士(エネルギー科学)
KASADA, Ryuta Professor

メカノケミカル法

地球環境保全に貢献する粉体工学の創成

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特徴・独自性
粉体は私たちの生活に欠かすことのできない固体の存在形態であり、食品や化粧品、薬品、セラミックス、鉱工業等、様々な産業分野で用いられている。粉体を原料とする製品の性質や特性はその化学組成だけではなく、材料中の粒子充填構造にも大きく依存するため、粉砕や混合などの粉体プロセスを制御することが必要である。本研究室では、粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュレーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
シミュレーションを活用した粉砕、混合、充填などの粉体プロセスの解析・高効率化とメカノケミカル効果を積極的に活用した都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展開している。

多元物質科学研究所
加納 純也 教授 博士(工学)
KANO, Junya Professor

メソポーラス物質

ポストリチウムイオン電池の新しい機能材料とナノテクノロジー

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特徴・独自性
高容量・高出力・高安全性・低コストの次世代蓄電エネルギーデバイスであるポストリチウムイオン電池を実現するために、単原子層物質グラフェン、金属硫化物ナノシート、ナノ結晶活物質、ナノ粒子、ナノ多孔材料などの新しい機能材料の開拓とデバイス応用を研究する。全固体型リチウム二次電池、マグネシウム電池、燃料電池、大容量キャパシタ、ウェアラブル電池などの高性能電極材料・デバイス創製の精密化学プロセスを研究する。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ポストリチウムイオン電池および革新的エネルギー材料開発を研究シーズとして素材産業、電池メーカー、電気自動車企業、スマートグリッドや再生可能エネルギー等の電力ビジネス企業との共同研究を積極的に推進する。

多元物質科学研究所
本間 格 教授 工学博士
HONMA, Itaru Professor

メダカ

魚類iPS細胞開発に向けた基盤研究

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特徴・独自性
細胞の多能性をGFPの蛍光でモニターできるトランスジェニック(Tg)メダカとゼブラフィッシュを開発した。開発したTgを使うと、GFPの蛍光発光で胚細胞の多能性や再生組織に出現する多能性細胞をモニターできるので、培養細胞のiPS化を蛍光で判定することも可能である。また哺乳類のiPS細胞作成用に市販されているMiniCircle DNAが魚類でも多能性付与効果のあることを明らかにした。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
魚類iPS細胞の開発。現在、モデル生物であるメダカとゼブラフィッシュを用いて基盤研究を進めているが、養殖魚の選抜系統を細胞の状態で凍結保存する技術開発に結びつけたい。

農学研究科
鈴木 徹 教授 農学博士
SUZUKI, Tohru Professor

メタバイオ材料

バイオミメティック材料・自己組織化

1)特徴・独自性
当研究室では、①生物から得られたヒント(材料デザイン)を基に、②ナノ材料や機能性高分子などの合成物を、③自己組織化や自己集合という低エネルギープロセスで形作ることで、生物に学び(Biomimetic)、生物と融合し(Biohybrid)、最終的には人工材料と生物デザインにより生物を超える(Metabio)材料の作製を目指しています。

2)産学連携の可能性
細胞培養・分離・イムノアッセイ等のバイオ分野、構造材料・接着材料等の高分子分野、ナノ粒子等のナノ材料分野、燃料電池・金属空気電池等のエネルギー分野の企業との産学連携



材料科学高等研究所
藪 浩 准教授 博士(理学)
YABU, Hiroshi Associate Professor

メタボ

実践的かつ経営的処方を支援する薬品決定支援システムおよびプログラムの開発

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 糖尿病における実地医療現場で実践的かつ経営的処方術を実施するための薬剤決定支援システムおよび薬剤決定支援プログラムを発明した(特許第4176438号)。
 我が国の保健医療現場における医師の処方は1剤205円以内の6剤投薬と規定されている。この制限を越えた投薬を施行した場合には薬価請求額の10%が減額されるしくみになっている。但し、服用法が同じで、かつ205円以内に収まる複数の薬剤は1剤とみなされ、6剤を越えた処方がなされても6剤以下の処方と扱われる。
一方、我が国の高齢化社会では加齢に伴い糖尿病患者が増加している。糖尿病合併症を含めその治療薬を1人の内科医が処方すると容易に6剤投薬を超えてしまう。そこで医療経営的にジェネリック(後発品)の使用が不可欠となる。しかし、医師が先発品と後発品の医薬情報を薬価まで熟知し瞬時に処方を行うことは極めて難しい。本発明は主に糖尿病診療における内科医の処方技術を実践的かつ経営的に改善するものである。
 本発明(特許)を活用して事業化を企てる企業または出資者・開発支援者を求めている。
 ソフトウエアのサンプルあり。

医工学研究科
野々垣 勝則 教授 医学博士
NONOGAKI, Katsunori Professor

メタボリックシンドローム

心臓と血管の血圧反射機能を独立に定量診断することができる非侵襲診断装置

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特徴・独自性
これまでに血管系の自律神経反射機能を診断する方法論は存在しなかった。我々は、心臓と血管の血圧反射機能を独立に定量診断する方法論を新しく発明した。メタボ対策などのヘルスケア産業に進展が期待される。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
予防医学の機器開発、医薬品、サプリメントの効果判定、健康維持機器開発。

加齢医学研究所
山家 智之 教授 医学博士
YAMBE, Tomoyuki Professor

メタボローム

和食を基盤とした健康長寿食の開発や未病改善サプリメント開発と展開

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特徴・独自性
私たちは、和食の健康機能について研究を行い、1975年の日本食にストレス軽減や肥満、糖尿病、脂肪肝、認知症、がんのリスク減少、寿命が延伸する機能を持つことを明らかにしました。そして、様々な評価系により、1975年日本食の特徴を明確しました(図1)。この研究で得られた様々な知見は、健康食品を開発するうえでかなりのアドバンテージとなり、健康長寿食の開発や未病改善サプリメント開発を行うことができます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
食品の機能性研究の他に、食事や食素材のメタボローム手法を用いた一斉分析により機能性成分の同定(図2)、腸内細菌叢のバランスをより良いものに改善する成分の同定(図3)なども可能です。

農学研究科
都築 毅 准教授 博士(農学)
TSUDUKI, Tsuyoshi Associate Professor

メタボロミクス

口腔バイオフィルム機能解析システム:「何がいるか?」から「何をしているか?」まで

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特徴・独自性
歯、舌、口腔粘膜には、500種を超す膨大な数の微生物がバイオフィルムを形成し、齲蝕、歯周病、口臭などの口腔疾患、さらには歯科材料劣化の原因となります。

私どもは、構成菌種や機能(代謝)をメタゲノム、メタボロミクスといったオミクス技術や最新の検出技術で解析すると共に、その多くが嫌気性菌である構成菌を生きたまま取り出し、高度嫌気性実験システムを用いて機能解析を行っています。「何がいるか?」から「何をしているか?」までを知ることで、初めてその制御(予防と治療)が可能となります。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
口腔バイオフィルム性疾患(齲蝕、歯周病、口臭、誤嚥性肺炎など)のリスク診断

・薬剤や食材の口腔バイオフィルム機能への効果

・バイオフィルム性材料劣化の評価

歯学研究科 口腔生化学分野
高橋 信博 教授 博士(歯学)
TAKAHASHI, Nobuhiro Professor