東北大学 研究シーズ集

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ライフサイクル分析

サプライチェーンを通じた資源利用と関連するリスクの可視化

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特徴・独自性
マテリアルフロー解析、産業連関モデルに基づくサプライチェーン解析により資源の流れを明らかにし、資源採掘・精錬・輸送に関わるサプライチェーンの各拠点、経路の各属性別リスクデータとの融合を行い、我が国の科学技術イノベーション政策、資源安全保障に寄与する知を生み出します。

産学連携の可能性
これまで共同研究・連携を行った経験があるのは鉄鋼産業、自動車産業です。
省資源化技術導入による環境影響評価を行いたい行政機関や事業者との連携も積極的に行っていきたいと思っております。


環境科学研究科
松八重 一代 教授 博士(経済学)
MATSUBAE, Kazuyo Professor

乱流

境界層遷移の制御

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境界層の乱流遷移に伴う流体抵抗の急激な増加は,航空機や鉄道車両,自動車,船舶といった交通機関に限らず,水や石油の長距離輸送パイプライン,流体機械の内部流れなどにおいても大きな問題である.我々はこれまで壁面上に流れと垂直に貼付したピエゾ素子をアクチュエータとして用い,そのわずか数μm 程度の変位を流れに周期的に加えるだけで境界層の遷移を遅らせることに成功している.この方法の鍵は,境界層の状態に見合った変位を種として与えることでその自発的な成長を促し,もともと境界層中に自然発生的に成長してくる不安定波動を相殺することにある.このように本研究では,まず流れ本来の性質を理解し,そしてこれを上手に利用することで効率の良い制御を目指している.当該研究について関心のある企業及び団体からの相談については,適宜応じる予定である.

工学研究科 機械システムデザイン工学専攻
福西 祐 教授 工学博士
FUKUNISHI, Yu Professor

リアルタイム

生体用モーションキャプチャシステムの開発

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特徴・独自性
生体に関する様々な運動を非接触かつ非侵襲的に計測することが可能な生体用モーションキャプチャシステムの開発を行っています。口腔内など遮蔽された空間でも利用可能な磁気式システムでは、最新の磁気工学技術によるLC共振型磁気マーカを利用し、外部からの磁場印加によるシステムのワイヤレス化を実現しました。さらに光学式システムでは小型軽量の赤外線反射マーカを利用し、250ヘルツにて50箇所までリアルタイムでの同期的計測が可能なシステムの開発に成功しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
本システムでは生体に関する様々な動作解析が可能で、非接触かつ非侵襲的な動作解析を必要とする診断・医療機器などへの応用が可能です。条件に合わせてシステムを特化することもできるので、本システムを活用したい企業や団体との共同研究を希望します。

歯学研究科 歯学イノベーションリエゾンセンター
金高 弘恭 准教授 博士(歯学)
KANETAKA, Hiroyasu Associate Professor

リアルタイム解析

計測融合シミュレーションによる複雑流れの解析に関する研究

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流体科学研究所
早瀬 敏幸 教授 工学博士
HAYASE, Toshiyuki Professor

リウマチ

X線位相イメージングによる高感度医用診断装置の開発

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特徴・独自性
通常のX線透視撮影は生体軟組織などのX線をあまり減衰させない構造に対して明瞭なコントラストを生成しない。X線が物質を透過するとき、わずかに屈折により曲げられる。通常のX線透視撮影では、X線は直進していると近似しているが、この屈折を検出・画像化することで、軟組織に対する感度が大幅に改善される。このような撮影を、X線透過格子を用いるX線Talbot干渉計あるいはX線Talbot-Lau干渉計により実現している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
すでに、軟骨描出能を使ったリウマチ診断、および、乳がん診断(マンモグラフィ)への適用を目的とした医用機器開発を進めている。他の医用用途が開拓できれば、新たな産学連携が構築できると期待している。

多元物質科学研究所
百生 敦 教授 工学博士
MOMOSE, Atsushi Professor

リサイクル

麹菌を用いた生分解性プラスチックの分解リサイクル

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特徴・独自性
カビの一種で醸造・醗酵に用いられる麹菌Aspergillus oryzaeの固体表面への生育能と、大規模な麹菌工業培養設備(100万トン/年)に着目し、麹菌による生分解性プラスチック(生プラ)の高速・高効率分解と、原料モノマー回収が可能なリサイクル技術の開発を行っている。
我々は、麹菌が生プラ固体表面に生育する際に界面活性蛋白質群を大量分泌し、界面蛋白質群が固体表面に吸着した後に生プラ分解酵素を特異的に吸着し固体表面に分解酵素を濃縮することで分解を促進する新規分解促進機構を見出した。また麹菌の産生する界面活性蛋白質は、免疫応答しないことから、医療用ナノ粒子の被覆材として利用可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
大型発酵設備に適用した工業技術の開発、及び界面活性蛋白質群・酵素等の化成品(医療用ナノ粒子素材等)への応用開発を展開している。

農学研究科/未来科学技術共同研究センター
阿部 敬悦 教授 農学博士
ABE, Keietsu Professor

離散数学

理論計算機科学とその実用

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特徴・独自性
理論計算機科学、特にアルゴリズム理論の研究と、その様々な応用、実用を行っている。特に計算幾何学と呼ばれる幾何学情報処理における最適化理論では、世界的に高く評価されている。また、データマイニングを中心にしたビッグデータ科学については我が国でパイオニア的な実績を持ち、幾何学アルゴリズムを導入した数値データマイニング手法は広く引用されている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ビッグデータの高速処理と理論的な保証を持つ最適化、予測や診断システム設計のコアアルゴリズム設計や開発などがある。

情報科学研究科
徳山 豪 教授 理学博士
TOKUYAMA, Takeshi Professor

リスク・マネジメント

企業経営と社会的責任(CSR)

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特徴・独自性
主な研究領域は、企業倫理、非営利組織(NPO)論で、企業と社会の近接領域について多様な角度からアプローチしています。現在手掛けているテーマとしては、企業がどのように倫理課題を認識している(し損なっている)のかという認識フレームワークの形成に関する研究、PL(製造物責任)訴訟や労働訴訟を題材に、企業を取り巻くステークホルダー(消費者や従業員等)がどのような権利行使によって企業と対話関係を生み出しているか、というマネジメント・プロセスの把握に関する研究があります。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
実践面ではこれまで、国内メーカーでのPLケース開発と研修プログラムの実施、電力会社等発行のCSRレポート第三者意見にも携わってきたことがあり、今後もこうした形で知見提供が可能です。

経済学研究科
高浦 康有 准教授 商学修士
TAKAURA, Yasunari Associate Professor

リチウム

エネルギー利用を目指した“水素化物”の基盤・応用研究

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特徴・独自性
エネルギー利用を目指した“水素化物”の基盤・応用研究に取り組んでいます。主要なテーマは、燃料電池などの水素利用技術を支える高密度水素貯蔵材料の開発です。現在、軽量元素や特異なナノ構造を有する新たな錯体・合金・ペロブスカイト水素化物群を合成し、原子・電子構造解析なども駆使した多面的な研究を進めています。また、リチウム高速イオン伝導材料などの“水素化物”に関する広範な研究領域も開拓しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
水素利用・貯蔵システムや次世代二次電池などの基盤材料開発を通して、素材・電気・エネルギーなどに関する産業展開に貢献するとともに、関心をお持ちの企業・団体などへの学術指導も積極的に実施しています。

材料科学高等研究所/金属材料研究所
折茂 慎一 教授 博士(学術)
ORIMO, Shin-ichi Professor

リチウムイオン電池

リチウムイオン電池・燃料電池のイオン物性計測

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特徴・独自性
固体中のイオンの動きに関する基礎的な研究の知識と技術を活かし、リチウムイオン電池や燃料電池、さらには次世代革新電池の開発に必要な材料評価・特性評価・劣化評価などの研究を進めています。また、安全で長寿命な夢の電池である全固体リチウム電池の試作と評価も行っています。
主な研究内容
1.全固体薄膜リチウム電池の研究
2.MRIによるリチウム電池・燃料電池内部の可視化技術開発
3.リチウムイオン電池の劣化診断技術の開発

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
リチウムイオン電池や燃料電池およびその材料の研究開発や劣化診断・安全性評価などの技術相談や共同研究を行っています。全固体薄膜電池の技術を応用したマイクロ電池開発にも協力いたします。

多元物質科学研究所
河村 純一 教授 理学博士
KAWAMURA, Junichi Professor

二次電池、太陽電池等のクリーンエネルギーデバイスとナノテクノロジー

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特徴・独自性
革新的エネルギー変換デバイスを実現するために、単原子層電極であるグラフェン、金属酸化物ナノシート、ナノ結晶活物質、イオン液体、表面ナノ薄膜などの革新的ナノテクノロジーの基礎研究から高容量・高出力型リチウム二次電池、全固体型リチウム二次電池、金属空気電池、大容量キャパシタ、太陽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)
これらの革新的エネルギーデバイスを要素技術としてスマートグリッド、電気自動車や再生可能エネルギーの基盤強化に貢献するとともに産業界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

リチウムイオン内包フラーレン

リチウムイオン内包フラーレンを用いた二次電池の開発

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特徴・独自性
リチウムイオン内包フラーレン(Li+@C60)を用いた二次電池を開発しています。その中でもLi+@C60をカチオンとしたイオン液体を電気二重層キャパシタ(EDLC)の電解質として用いた[Li+@C60]・EDLCは、広い温度域で高い運動性を示す球形のC60殻内に安定に閉じ込めたLi+を用いるため、イオン液体中でも高密度で高速蓄電が可能で、高い安全性が確認されています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
宇宙などの極限環境下で使用可能な二次電池としての応用が期待されます。さらに、Li+@C60を用いた全固体型二次電池への展開も可能で、飛躍的な蓄電密度の向上が達成できます。


理学研究科巨大分子解析研究センター
權 垠相 准教授 博士(理学)
KWON, Eunsang Associate Professor

リチウム電池

リチウム電池や太陽電池などのエネルギーデバイスプロセッシング

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 本間研究室では21世紀の科学技術が取り組む最重要課題である地球持続技術・低炭素化社会構築の為にナノテクノロジーを利用した再生可能エネルギー技術のフロンティア開拓を行う。新デバイス・新材料開発を中心に、太陽電池、燃料電池、二次電池等の革新的エネルギー技術を世に発信し地球温暖化対策のイノベーションを起こすことを目的としている。
 革新的エネルギー変換デバイスを実現するために、単原子層電極であるグラフェン、金属酸化物ナノシート、ナノ結晶活物質、イオン液体、表面ナノ薄膜などの革新的ナノテクノロジーの基礎研究から高容量・高出力型リチウム二次電池、全固体型リチウム二次電池、金属空気電池、大容量キャパシタ、太陽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。これらの革新的エネルギーデバイスを要素技術としてスマートグリッド、電気自動車や再生可能エネルギーの基盤強化に貢献するとともに産業界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

固体イオニクス材料のエネルギー変換・貯蔵・利用技術への応用

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特徴・独自性
固体イオニクスを中心として高度なエネルギー変換を実現するための機能性材料の開発を行っている。燃料電池や蓄電池の高性能化のためには、高いイオン伝導度と化学的安定性を有するイオン導電体や混合導電体が必要とされ、これら材料を酸化物の欠陥化学や熱力学に基づき探索し、デバイスに応用している。これまでに酸素分離膜型水素製造システムや全固体リチウム電池を開発している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
酸化物イオン・電子混合導電体は小型水素製造システムや燃料電池の電極材料、酸素吸蔵放出材料、純酸素の工業的利用と関連が深く、リチウム伝導体は発火の危険性のない全固体電池への応用が期待される。

工学研究科 知能デバイス材料学専攻
高村 仁 教授 博士(工学)
TAKAMURA, Hitoshi Professor

全固体薄膜リチウム電池

リチウムイオン電池・燃料電池のイオン物性計測

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特徴・独自性
固体中のイオンの動きに関する基礎的な研究の知識と技術を活かし、リチウムイオン電池や燃料電池、さらには次世代革新電池の開発に必要な材料評価・特性評価・劣化評価などの研究を進めています。また、安全で長寿命な夢の電池である全固体リチウム電池の試作と評価も行っています。
主な研究内容
1.全固体薄膜リチウム電池の研究
2.MRIによるリチウム電池・燃料電池内部の可視化技術開発
3.リチウムイオン電池の劣化診断技術の開発

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
リチウムイオン電池や燃料電池およびその材料の研究開発や劣化診断・安全性評価などの技術相談や共同研究を行っています。全固体薄膜電池の技術を応用したマイクロ電池開発にも協力いたします。

多元物質科学研究所
河村 純一 教授 理学博士
KAWAMURA, Junichi Professor

立体構造

腫瘍特異的モノクローナル抗体の開発

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特徴・独自性
近年、抗体医薬の開発が活発であるが、既存の抗体医薬品は正常組織にも発現するタンパク質に対する抗体であり、副作用が問題になる。この問題を解決するため、腫瘍細胞の特異的糖タンパク質、糖鎖、変異型タンパク質などの分子標的に対する特異的モノクローナル抗体を効率的に産生する技術を開発した。この技術により開発した抗体は腫瘍特異的であるため、副作用を低減した抗体医薬の開発を促進させることができる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
腫瘍マーカーや抗体医薬の開発を飛躍的に加速させる。

医学系研究科 地域イノベーション分野
加藤 幸成 教授 博士(薬学)
KATO, Yukinari Professor

ディスプレイ

未来の生活を豊かにするインタラクティブコンテンツ

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特徴・独自性
(1)人と空間とコンテンツに関する研究
さまざまな形のコンテンツ、それを見たり使ったりする人々、そしてこれらを取り巻く空間を含めて考え、これらの間のさまざまな関係に注目して、人々の作業を効率的にしたりコミュニケーションを円滑にしたりするインタラクションの手法を提案しています。また、これらが人々に及ぼす影響の調査・実験等に関する研究も進めています。
(2) ディスプレイと3次元インタラクション
さまざまな情報コンテンツを的確に表示するディスプレイ装置と、これらをうまく活用してコンテンツを直感的に利用するための新しい3次元インタラクション技術の研究を進めています。また、これまで計測が困難であった複雑な手作業中の手指の詳細な運動を計測する新しい3次元モーションセンサに関する研究も進めています。
(3) コンテンツのインタラクティブで柔軟な表示
創発の考え方によるアルゴリズムを利用して、様々なコンテンツを状況に応じて動的に、そしてインタラクティブに表示する新しい手法を提案しています。さらに、その特徴を活かした応用に関する共同研究を、多方面の方々と進めています。
(4) インタラクションデザインと評価
大画面、タッチパネル、マウスなどのさまざまな環境で効率的にコンテンツを扱うことができるように、オブジェクト選択などの基本インタラクションについて、運動学や実世界のメタファを導入して新しい手法をデザイン・評価する研究を進めています
(5) 災害復興エンタテインメントコンピューティング
情報通信の技術を用いてエンタテインメントの魅力をさらに高め、可能性を広げようとするエンタテインメントコンピューティングの研究を通して、被災地の創造的復興と、将来の災害にも対処できるように、いろいろな知見を蓄えることを目標に進めている研究です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
いずれの研究テーマでも、我々の技術や知見を世の中の多くの方々に使っていただき、生活を便利にしたり、快適にしたりすることができたらと考えています。そのために、いろいろな分野の方と一緒に連携させていただきたいと思います。

電気通信研究所
北村 喜文 教授 工学博士
KITAMURA, Yoshifumi Professor

リハビリ

運動リハビリ・健康支援のためのウェアラブルシステムの開発

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特徴・独自性
事故や病気などによる脳や脊髄の損傷により生じた運動機能の麻痺や、高齢による運動機能の低下に対して、機能的電気刺激(FES)を応用した手足の動作の補助・再建・訓練する技術、慣性センサ(ジャイロセンサや加速度センサ)による計測・評価技術の研究開発を行っています。ウェアラブルシステム化、運動学習のリハビリテーションへの応用、運動機能評価・運動効果判定システム、個人に適した運動プログラム提供を目指しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
電気刺激を用いた新しい運動リハビリ法、運動訓練時の情報提示、運動訓練機器や訓練方法の定量的評価など、健康・福祉、リハビリテーション医療に関する分野への応用が期待されます。

医工学研究科
渡邉 高志 教授 博士(工学)
WATANABE, Takashi Professor

リモートセンシング

レーダリモートセンシング

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特徴・独自性
電磁波応用計測として衛星ならびに航空機搭載マイクロ波リモートセンシング(SAR)、地中レーダ(GPR)・電磁法(金属探知器)による地下計測、ポラリメトリックボアホールレーダによる地下水評価などについて研究を進めています。特に人道的地雷検知・除去を目的に開発したGPRシステムALISはカンボジアで地雷除去活動に実践的に利用されています。こうした技術は環境計測、埋設物検知、防災・減災などへの応用が期待できます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
地中レーダ(地下水、土壌水分、地雷・危険物検知、遺跡調査、埋設物構造検査)
衛星・航空機搭載合成開口レーダ(環境計測、植生調査、対象物識別)
地表設置型合成開口レーダ(地滑りモニタリング、津波対策、構造物健全調査)

東北アジア研究センター
佐藤 源之 教授 工学博士
SATO, Motoyuki Professor

超小型(50kg級)人工衛星の研究・開発

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特徴・独自性
大きさ50cm立法、質量50kg級の超小型人工衛星を大学の研究室で設計・開発している。東北大1号機衛星『雷神』は2009年1月に、2号機衛星である『雷神2』は2014年5月に、それぞれJAXAのロケットにより打ち上げられ、運用を継続している。特に『雷神2』では同クラスで世界最高性能である5m解像度の地上写真撮影に成功するなどの成果をあげている。国際科学ミッションを目指した3号機の開発も進んでいる。また10kg未満のナノサテライトの開発も進めており、10×10×20cmの大きさの『雷鼓』を開発して2012年10月国際宇宙ステーションより軌道投入された。このクラスの衛星の後継機も開発中である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
宇宙開発は国の専門機関が行うものという常識を破り、短期間・低価格で衛星を開発し、リモートセンシング、地球観測、宇宙探査等において新しい応用分野を開拓することに挑戦している。また、衛星搭載機器の実装技術にも実績をあげており、産学連携の可能性を模索している。

工学研究科 航空宇宙工学専攻
吉田 和哉 教授 工学博士
YOSHIDA, Kazuya Professor