東北大学 研究シーズ集

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s

superalloy

析出強化型Co基超耐熱合金

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これまで、Co基合金は高温材料として利用できる金属間化合物γ’相が存在しないため、高温強度がNi基合金に比べて低い問題がありました。我々は、新しい金属間化合物相Co3(Al,W) γ’相を発見し、γ/γ’型Co-Al-W基鋳造及び鍛造合金で優れた高温強度が得られています。1100℃以上の超高温用としてはIr-Al-W合金があります。また、Co基合金は耐摩耗性に優れる特徴を有しています。例えば、摩擦攪拌接合(FSW)ツールとして優れた特性を示し、従来、FSWが困難であった鉄鋼材料やチタン合金などの接合に対しても高いパフォーマンスを確認しています。各種、高温部材、耐摩耗部材、FSWへの適用に向けた共同研究を希望します。

工学研究科 金属フロンティア工学専攻
大森 俊洋 准教授 工学博士
OMORI, Toshihiro Associate Professor

superconductivity

分子性有機物質の新電子物性開拓

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有機分子の集積によって構成されている分子性伝導体を中心に研究を進めています。分子で構成されている有機物質の特徴は“やわらかい”ことです。この特長から、近年、有機ELデバイスなどの軽量で“曲がる”エレクトロニクス材料として注目されています。当研究室では、このような分子性有機物質の基礎的物性(金属-超伝導-絶縁体)の解明、新物性の開拓を目指しています。
分子性有機物質は、無機物質と比べて“やわらかく”大きく広がった分子軌道や電荷の分布、また分子自身の持つ構造自由度などのために、電荷-スピン-分子格子-分子内結合の間にゆるやかで大きな自由度を有しています。このナノ分子サイズの“やわらかい”複合的自由度と強く関係している超伝導から絶縁体までの多彩な電子状態がバルクな物性として現れます。このような分子性物質の特長をフルに活かして、電子物性物理の重要で興味ある問題にチャレンジしています。 このような研究に興味のある企業への学術指導を行なう用意があります。

金属材料研究所 低温電子物性学研究部門
佐々木 孝彦 教授 工学博士
SASAKI, Takahiko Professor

surface processing

硬質炭素薄膜を用いた機能性コーティング

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(1)導電性非晶質炭素薄膜の機能性発現機構の解明と応用に関する研究
電磁機能性を有する炭素薄膜の応用研究として、ナノクラスタ金属を分散した非晶質炭素膜を用いた多機能センサを開発している。本技術は軸受などの摺動部における接触状態モニタリングや信号伝達等の機構部の高機能化に寄与する技術として期待されている。
(2)高潤滑性を有する硬質炭素膜の開発
多結晶ダイヤモンド膜が示す超低摩擦現象の実用化を目指して、摺動要素としての環境適応性評価及び機能発現メカニズムの解明を行っている。これらの研究は、無潤滑メンテナンスフリー軸受け機構や高精度位置決め機構に適用が期待されており、機構部位の高性能化をもたらす技術である。
本技術を活用したい企業や団体など産業界との共同研究を積極的に希望します。

学際科学フロンティア研究所
三木 寛之 准教授 理学博士
MIKI, Hiroyuki Associate Professor

S

Surface

コーティング及び界面修飾に関する分子動力学アプローチ

固・液の親和性や濡れ、熱抵抗、分子吸着等のメカニズムを解明し、コーティングや表面修飾などの技術によりこれを制御するための基礎研究を、分子動力学シミュレーションを主な手法として進めている。熱・物質輸送や界面エネルギー等の理論をバックグラウンドとして、フォトレジストのスピンコーティングからSAM(自己組織化単分子膜)や各種官能基による親水性・疎水性処理まで様々なスケールの膜流動・界面現象を対象としている。また、主に液体を対象として、その熱流体物性値を決定する分子スケールメカニズムや、所望の熱流体物性値を実現するための分子構造に関する研究を行っている。これらの研究に関して興味のある企業との共同研究や学術指導を行う用意がある。

流体科学研究所
小原 拓 教授 工学博士
OHARA, Taku Professor

T

Targeted Absolute Proteomics

質量分析装置を用いた蛋白質の高感度多種類同時定量技術

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特徴・独自性
三連四重極型質量分析装置のMRM modeを利用して、多種類タンパク質を同時に高感度に定量する方法を開発した。タンパク質の酵素分解産物の中から、アミノ酸配列情報のみに基づいて「より高感度で信頼性の高い定量が可能なペプチド」を選択する技術は、国内外で特許登録済である。特に、抗体で困難な、特定のアミノ酸が修飾された蛋白質や、1アミノ酸が異なる蛋白質などの精密定量が可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
食品、環境など、タンパク質が関与する全てのライフサイエンス産業への応用に可能性がある。図3には、特に、医薬品開発や診断や個別薬物療法などの医療関連産業への応用の可能性についてまとめた。

薬学研究科
寺崎 哲也 教授 薬学博士
TERASAKI, Tetsuya Professor

TlBr

化合物半導体を用いた放射線検出器の開発

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特徴・独自性
材料純化、結晶成長、結晶加工、電極形成、検出器製作を一貫して行い、化合物半導体を用いた放射線検出器の開発を行っている。特に化合物半導体の一つである臭化タリウム(TlBr)に着目し研究を行っている。TlBr検出器は非常に高い検出効率を持ち、PETやSPECT等の核医学診断装置やガンマ線CT、産業用X線CT、コンプトンカメラ等への応用が可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
化合物半導体成長技術はシンチレーション結晶育成、X線フラットパネルセンサー用直接変換膜製作へ応用が可能である。これらの結晶成長・検出器製作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する。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
人見 啓太朗 准教授 博士(工学)
HITOMI, Keitaro Associate Professor

Transporter

質量分析装置を用いた蛋白質の高感度多種類同時定量技術

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特徴・独自性
三連四重極型質量分析装置のMRM modeを利用して、多種類タンパク質を同時に高感度に定量する方法を開発した。タンパク質の酵素分解産物の中から、アミノ酸配列情報のみに基づいて「より高感度で信頼性の高い定量が可能なペプチド」を選択する技術は、国内外で特許登録済である。特に、抗体で困難な、特定のアミノ酸が修飾された蛋白質や、1アミノ酸が異なる蛋白質などの精密定量が可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
食品、環境など、タンパク質が関与する全てのライフサイエンス産業への応用に可能性がある。図3には、特に、医薬品開発や診断や個別薬物療法などの医療関連産業への応用の可能性についてまとめた。

薬学研究科
寺崎 哲也 教授 薬学博士
TERASAKI, Tetsuya Professor

輸送体制御テクノロジーによる生物物質生産(発酵)

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微生物による大規模物質生産(発酵)には、化成品・食品に該当する有機酸・アミノ酸、抗生物質などの代謝産物生産がある。大型発酵タンク(数百トン)を用いて生産されるものも多く、単品で年産100万トンを越える物質も多数ある。発酵では目的物質生産のために極端な代謝制御を行う。従来の発酵産業は細胞内代謝の機能改変・強化により成功を収めたがその手法も限界に達している。即ち基質取り込み・産物排出が律速となり生産性の向上が見込めない。我々は基質取り込み・産物排出機能の強化・改変による生産性の向上を目指し、輸送体を制御して物質生産を行う技術の開発を行っている。方策の一つとして、輸送・排出過程でエネルギーを消費せずにエネルギーを生産しつつ物質生産を高速且つ高効率に行う輸送体とその共役謝系を見出し、産業応用開発を行っている。
1)Nanatani K. and Abe K. Lactic Acid Bacteria and Bifidobacteria: Caister Academic Press, pp.67-87 (2011)
2)七谷圭, 阿部敬悦バイオサイエンスとバイオインダストリー, 66, 442-446 (2008)

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

TSLP

TSLP産生制御機構の解析

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特徴・独自性
Thymic stromal lymphopoietin(TSLP)はアレルギー発症のマスタースイッチとして注目されているサイトカインで、アレルギー性疾患の予防および増悪化防止を目指した新たな創薬ターゲットである。「TSLPを恒常的に、しかも大量に産生するケラチノサイト株」の発見により、TSLP産生抑制薬のハイスループットスクリーニングが可能になった。また本細胞は、TSLPを中心としたアレルギー研究並びにTSLP産生調節薬の開発研究において非常に有用である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
本細胞は、TSLP産生誘導機構や機能の解析、TSLP産生阻害薬の探索、TSLP産生を指標とした免疫毒性活性評価等に活用できる。TSLPに関心のある企業と本細胞を用いた共同研究を希望する。

薬学研究科
平澤 典保 教授 薬学博士
HIRASAWA, Noriyasu Professor

t

thermoelectric compound

ナトリウムを用いて低温で熱電変換シリサイドバルク体を作製する

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β-FeSi2 , MnSi1.7+δなどのSi組成に富む金属シリサイドは,耐酸化・耐熱性に優れた熱電変換材料が多い。これら金属シリサイドの合成には,原料金属とSiを融解して反応させるアーク溶解法や,ホットプレス法などの高温や高圧を必要とする合成法が使用されてきた。本研究では,金属の圧粉成型体をNaとともに加熱することで,β-FeSi2やMnSi1.7+δの熱電変換シリサイドのバルク体を,一度の加熱プロセスで合成することに成功した。具体的にはAr雰囲気を満たした容器内で,FeまたはMnの圧粉成型体をSi粉末と少量のNaとともに800−900℃で12−24 h加熱することで,β-FeSi2やMnSi1.7+δのバルク体を得ることができる。 Naは大気中でアルコールと反応させることで,アルコキシドとして安全に生成物から除去することができる。また原理的には,Naの高い蒸気圧を利用して加熱して蒸発除去を行い,そのNaを回収して再利用することも可能である。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する。

多元物質科学研究所
山根 久典 教授 理学博士
YAMANE, Hisanori Professor

U

UASB-DHSシステム

途上国に適用可能な超省エネ型の下水処理技術の開発

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特徴・独自性
途上国では、下廃水処理の整備への財政基盤が貧弱なため、ほとんどの下廃水は垂れ流しか一次処理のみで、表層水の汚濁が深刻な状況にある。この人々の健康に重大な脅威を与えている劣悪な水環境汚染を修復・改善し、水起因衛生リスクを低減するために、途上国の研究機関と緊密に連携した現地一体型の国際共同研究体制を構築する。さらに途上国が適用可能な革新的下廃水処理技術であるUASB(嫌気性前段処理)とDHS(好気性後段処理)を組みあわせた無曝気・エネルギー最小消費型の新規の下水処理システムを開発し、現地で実証試験を実施し、提案技術の実用化のための技術体系を構築する。
現在、我々が開発した技術の実機(処理量5,000m3/日、処理人口33,000人相当)をタージマハル(インド国アグラ市)に至近の下水処理場に建設中である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
下水、有機性廃水の処理を必要とする全業種との連携が可能。

未来科学技術共同研究センター
原田 秀樹 教授 工学博士
HARADA, Hideki Professor

UAV

実環境に適用可能なフィールドロボティクス技術

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特徴・独自性
地震災害が発生した際、二次災害を防ぐためには、移動ロボットや飛行ロボットなど、ロボット技術を用いた調査が必要不可欠となります。また、火山噴火時には、人的被害の拡大を抑えるため、立入禁止区域内に進入し、状況を把握するロボット技術が求められます。当研究室では、上述の欲求を満たすことが可能な移動ロボット技術、飛行ロボット技術に関する研究開発を進めてきました。近年、これらと並行して、水上移動ロボットや、プラント点検ロボット、建設機械の遠隔操作といった、フィールドロボティクス技術に関する研究開発も進めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
開発したロボットの有用性を検証するため、実環境やモックアップ環境におけるフィールド試験を積極的に行ってます。ロボット技術を用いて実問題を解決することが期待される業種との連携を図りたいと考えています。

未来科学技術共同研究センター
永谷 圭司 准教授 博士(工学)
NAGATANI, Keiji Associate Professor

UGC

次世代CGM/UGCコンテンツの創生・理解・配信技術

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 当研究室ではデジタルコンテンツ、特にCGM/UGC(Consumer Generated Media / User Generated Content)のライフサイクル全般にわたる知的処理について、特にコンテンツ創生技術、コンテンツ理解技術、コンテンツ流通技術を3本柱として研究を進めています。具体的には、「コンテンツ創生技術」として、シナリオ入力アニメ制作技術(図1)、簡単3DCG制作のための高精度スケルトン生成手法技術、仮想試着技術(図2)、浮遊型3D映像技術(図3)など、「コンテンツ理解技術」として、映像検索(自動メタデータ付与)技術、写真・CG合成のための高精度光源推定技術、Distance-free型画像マッチング技術など、「コンテンツ流通技術」として、分割放送スケジューリング放送技術、有害コンテンツ(特にポルノ映像)自動検出技術、Web不整合解決(図3)などの研究に取り組んでいます。以上の技術について、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ます。

未来科学技術共同研究センター
青木 輝勝 准教授 工学博士
AOKI, Terumasa Associate Professor

UGV

実環境に適用可能なフィールドロボティクス技術

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特徴・独自性
地震災害が発生した際、二次災害を防ぐためには、移動ロボットや飛行ロボットなど、ロボット技術を用いた調査が必要不可欠となります。また、火山噴火時には、人的被害の拡大を抑えるため、立入禁止区域内に進入し、状況を把握するロボット技術が求められます。当研究室では、上述の欲求を満たすことが可能な移動ロボット技術、飛行ロボット技術に関する研究開発を進めてきました。近年、これらと並行して、水上移動ロボットや、プラント点検ロボット、建設機械の遠隔操作といった、フィールドロボティクス技術に関する研究開発も進めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
開発したロボットの有用性を検証するため、実環境やモックアップ環境におけるフィールド試験を積極的に行ってます。ロボット技術を用いて実問題を解決することが期待される業種との連携を図りたいと考えています。

未来科学技術共同研究センター
永谷 圭司 准教授 博士(工学)
NAGATANI, Keiji Associate Professor

u

ultra-realistic communication

次世代高臨場・低電力ディスプレイシステムの研究開発

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近年、高精細映像通信サービスやユビキタスネットワークの普及による情報の多様化に伴い、情報ネットワークと人との間を繋ぐヒューマンインターフェースとしてディスプレイは大容量化や高色再現といった表示の高品位化だけではなく、省電力化や高臨場感等の高機能化の実現が期待されている。当研究室では、液晶を用いた光の偏光および拡散の精密な解析・制御技術、ならびにそれに基づいた高性能ディスプレイシステムについて研究を行っており、これにより電子ブックやデジタルサイネージ等をはじめとした新しいメディアの創出、省エネルギー社会の実現に貢献することを目的としています。特に偏光の精密な解析と制御を可能とする偏光制御理論を確立すると共に、その応用として液晶分子の表面配向状態の解析および制御技術、液晶の広視野角・高速化技術、フィールドシーケンシャルカラー(色順次表示)方式を用いた超高精細ディスプレイ技術、超低消費電力反射型フルカラーディスプレイ、超大型・高品位ディスプレイなどについて研究を進めています。
また、インタラクティブ(双方向対話型)なコミュニケーション技術に基づいた情報社会の構築を想定した次世代高臨場感ディスプレイ技術についても研究を行っています。具体的には精密な光線方向制御に基づいた実空間裸眼立体ディスプレイおよび多視点ディスプレイに関する研究などがあります。以上のような技術をさらに進展させ、産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望します。

工学研究科
石鍋 隆宏 准教授 工学博士
ISHINABE, Takahiro Associate Professor

V

V-1

V-1を標的にしたがん分子標的治療薬の開発

がんは我が国で死因の第一位の疾患であり、副作用の少ないがん分子標的治療薬の開発が待望されている。がん細胞の増殖、転移、細胞間接着、細胞間接着や腫瘍部における血管新生にはアクチン細胞骨格制御系が密接に関わっている。
私たちは自らが発見したタンパク質V-1に、アクチンキャッピング因子CP(論文発表PLoS Biol 8, e1000416, 2010)および脱重合因子コフィリンの活性を抑制して、アクチン細胞骨格の形成を顕著に促進する特筆すべき活性を見出すことに成功した。さらに、表面プラズモン共鳴法でのスクリーニングによりV-1の作用を阻害する低分子化合物の発見に成功し、実際その化合物はがん細胞のアクチン細胞骨格形成を阻害した。現在、新たな誘導体を合成し、その構造活性相関研究を展開している。
研究ゴールは「新たながん分子標的治療薬の創成」である。この研究成果を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

薬学研究科 薬物療法学分野
山國 徹 准教授 医学博士
YAMAKUNI, Tohru Associate Professor

v

view of life and death

現代社会と死

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 “Man is mortality(人は死すべき存在である)”という言い方があるように、この世に生を受けたいかなる人間も「死」を免れることはできない。そしてまた、「死」は不可逆的な現象であるので、死後の世界がどのようになるかを知っている人は、この世に存在しない。その意味で、「死」は人間にとって歴史を超え、地域を超えた永遠の問題である。
 社会変動の激しい現代社会においては、「死」をめぐる状況も大きく変容し、そのような事態に対して人は、葬式をどうするか、墓をどうするかなどといった場面などでさまざまな試みを行っている。私の現在の関心は、とりわけ現代日本に見られる「死」を、これまでの歴史的展開や、外国の事例などと比較して文化論的に探ってその意味を解明している。
 自己の「死」を見つめる機会となるような講演会、死生学などの講座の講師として、研究成果をお示しすることが可能です。

文学研究科
鈴木 岩弓 教授 文学修士
SUZUKI, Iwayumi Professor

W

WiFi

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

Y

YBCO

多元系セラミックスの高速・高収率成膜技術による超電導線材作製

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特徴・独自性
Y系超電導線材実用化に向けた線材作製の低コスト化には、超電導層の高速かつ高収率成膜プロセスの開発が必要である。Y系超電導層は、主に熱CVD法やレーザアブレーション法により合成されるが、成膜速度が低いことが問題である。また、高い特性を得るためには、Y系超電導層の化学組成 (YBa2Cu3O7-δ) を精緻に制御する必要がある。我々は、独自に開発したレーザーCVD法を用いて、Y系超電導層の高速・高収率成膜技術の開発を行っている。これまで、ハステロイ線材上へのY系超電導層の高速・高収率合成に成功した。現在、ナノ構造制御による臨界電流密度の向上や、さらなる高効率化に向けた原料供給手法の開発に関する研究を推進している。

産学連携への可能性(想定される用途・業界)
レーザーCVDは、Y系超電導材料だけでなく、強誘電体や電池材料など様々な多元系機能性セラミックス材料の厚膜を、高速成膜かつ配向成長させることが出来る。

金属材料研究所
後藤 孝 教授 工学博士
GOTO, Takashi Professor