東北大学 研究シーズ集

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e

eラーニング

対話型教授システムIMPRESSIONによる次世代教育環境

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特徴・独自性
IMPRESSIONは、対面教育、遠隔教育の双方において各種マルチメディア教材を活用した対話型インストラクションのための教授システムです。このIMPRESSIONでは、講師と学習者との対話に着目した成長型教授設計プロセスモデルであるダブルループモデルに基づき、実際の学習者に応じたインストラクションの設計、実施、評価、改善を可能とし、これにより、効果的で魅力的な教育を実現します。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
一般的な学校教育現場における高度なメディア活用教育のほか、遠隔地の社員を対象とした研修等、各種教育の実施環境、および、そのためのデザインツールとして活用することができます。

教育情報基盤センター
三石 大 准教授 博士(情報科学)
MITSUISHI, Takashi Associate Professor

f

fermentation

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

fMRI

脳を知れば人間がわかる

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特徴・独自性
人間らしい精神と行動を実現する脳の仕組みを、脳機能計測(図1)と生理・行動計測を駆使して明らかにしている。心の仕組みは、自己と外界との関係性の認知処理という視点から、3つの脳領域群(図2)で処理される「出力とフィードバック入力の関係性」(図3)として整理される:身体的自己(身体と外界の関係:A)、社会的自他関係(自己と他者との社会的関係:B)、自己の社会的価値(C)。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
心の働きを脳活動から推測する技術の開発や、人間らしい判断を可能にするアルゴリズムの開発を通じて、製品開発・評価に応用できる可能性がある。

加齢医学研究所/災害科学国際研究所
杉浦 元亮 教授 博士(医学)
SUGIURA, Motoaki Professor

脳機能イメージング技術のインタフェース評価への応用

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特徴・独自性
使いやすい製品やインタフェースを作るためにはユーザである人間を含めた評価が重要であるが、人間の多様性、そして優れた適応性のためにシステム側の評価を独立して行うことは困難である。本研究では、最先端の脳機能イメージング技術を利用することによりインタフェースの評価を行う研究を行っている。MRIやNIRS等の最先端の計測装置を利用して脳活動を計測することにより、インタフェースに対峙している人間の認知活動を直接観察することができる。それにより間接的な指標では推定の難しい認知的な負荷を直接評価することが可能となる。特に川島研究室と共同で開発した超小型NRIS装置は、20名までの脳活動をリアルタイムで同時に計測できる世界で唯一の装置であり、この装置を利用して複数人の脳活動に基づく共感の計測の可能性を検討している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
これまで主観的な評価に頼ってきたユーザビリティ評価に代わって客観的な評価を行う可能性を有しており、人間を対象にした評価を必要とする企業に対して学術指導を行う用意がある。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
高橋 信 教授 工学博士
TAKAHASHI, Makoto Professor

functional materials

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

F

Figure and Ground

人間の図地知覚特性を利用した多義的表現と社会的メッセージの創出

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情報の受け手にとって、魅力があり、意義深い印象をもつ表示デザインを創出するには、人間の感性特性、特に図と地に関する知覚心理学的知見を応用することが重要である。
図1は、人間の図地知覚において斜め線分がポップアウトする特性と、持続的注視による知覚的消失現象を利用したディスプレイである。中央付近をじっと見ていると、小さな「木」や、それらで構成される大きな「森」が見えなくなってしまい、斜め線分から構成される「人」で埋め尽くされてしまう。人が森林を破壊するという社会的メッセージも含んでいる。
図2は、透明視知覚現象を利用したデザインで、遮蔽された「人」→単安定的「人」→両安定的「人」に進化する様子を示し、それぞれ、男女関係、そして国際関係などにたとえた場合の社会的メッセージを含んでいる。
このような手法をWeb デザインやロゴなどに利用すれば、より心理的・感性的に洗練されたメッセージを効果的に発信することができる。

文学研究科
行場 次朗 教授 文学博士
GYOBA, Jiro Professor

FPD

電子デバイスの高性能・高信頼化のための配線材料と形成プロセスの開発

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特徴・独自性
半導体デバイスからなる電子製品は、半導体自体はもとより、半導体に接続する金属配線があって製品として動作する。金属配線に求められる課題は、半導体材料との良好な電気的コンタクト、相互拡散の防止、良好な密着性、および配線材料の低電気抵抗、耐腐食性、プロセス耐性などがある。本研究室では、種々のデバイスのニーズにあった配線材料の開発ならびにコストパフォーマンスを追求したプロセス技術を開発することによって、高性能かつ高信頼性の先端デバイス開発に貢献している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
Si半導体多層配線において拡散バリア層を自己形成するCu合金配線、IGZO酸化物半導体に対して熱反応によるキャリアドーピングを行えるCu合金配線、SiCパワー半導体に対して優れた熱・機械的信頼性と良好なコンタクト特性を示すNb合金配線、タッチパネル用途などのITO透明導電膜に対するCu合金配線、太陽電池におけるCuペースト配線、などがある。

未来科学技術共同研究センター
小池 淳一 教授 Ph. D.
KOIKE, Junichi Professor

Functional Brain Mapping

脳機能および精神的健康感の維持向上法開発研究

 スマート・エイジング国際共同研究センター(通称SAIRC)は、国際的な研究拠点として、超高齢社会における新たな統合的加齢科学分野を切り開き、世界を先導するスマート・エイジング研究を通じて、持続可能型高度成熟社会の形成に寄与するため、文系・理系に拘らない架橋融合的研究、国際共同研究、産学連携研究などを展開します。
 脳機能イメージング及び実験心理学的手法を核としながら、心を豊かに穏やかに加齢するための方法論的研究を、脳を直接研究対象とした脳科学研究、認知機能向上法開発のための認知心理学研究、認知症予防、メンタルヘルスを対象とした医学的研究、こころや死生観までを対象とした哲学・心理学研究・倫理学研究などを融合して推進します。
 スマート・エイジング研究に関する共同研究を募集しますし、学術指導も積極的に行います。

加齢医学研究所 スマート・エイジング国際共同研究センター
川島 隆太 教授 医学博士
KAWASHIMA, Ryuta Professor

Fusion Reactor

高温超伝導テープおよびケーブルの着脱可能な接合法の研究

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当研究室では高温超伝導テープおよび導体の着脱可能な接合法の研究を行っている。接合方法としては機械的バットジョイント、および機械的ラップジョイント(図1)を採用している。これら機械的接合法では、接合部に与える圧縮力を解除することで、着脱が可能となる。高温超伝導体は比較的高温(液体窒素温度域)で使用することで、比熱を大きくでき、ある程度の抵抗発熱を許容できる。局所的な高熱流束によるクエンチ防止には、金属多孔質体を用いた極低温冷媒の熱伝達促進技術(図2)を用いる。
本研究はこれまで想定されてこなかった高性能で短尺の高温超伝導線を利用した組立・分解・補修が可能な各種超伝導機器の開発可能性を新たに示すものであると考えている。すなわち、アプリケーション開発側から材料開発へのアプローチを可能とし、高温超伝導体産業の活性化を促せる研究であり、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。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
橋爪 秀利 教授 工学博士
HASHIZUME, Hidetoshi Professor

G

GaN on Siパワーエレクトロニクス

国際産学共同研究による革新的省エネルギー集積エレクトロニクスの創出~材料・デバイスから回路・システムまで~(国際集積エレクトロニクス研究開発センター)

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特徴・独自性
集積エレクトロニクスシステムは、我々の豊かで暮らしやすい社会を支える基盤技術です。本センターは、本学のコア技術と産学連携実績を求心力として、材料・装置・デバイス・回路・システムなど多様な国内外の企業と連携して、集積エレクトロニクス技術に係る7つの産学共同研究、大型国家プロジェクト、地域連携プロジェクトからなるCIESコンソーシアムを推進しています。特に、スピントロニクス集積回路対応としては、世界唯一となるワールドクラス企業との互換性のある300mmウエハ対応のプロセスライン、評価分析設備等を構築し、産学が連携して研究開発を展開しているのが特徴です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
装置・材料からデバイス・システムまで集積エレクトロニクス技術に係る産学共同研究を展開しています。加えて、地方公共団体(宮城県、仙台市等)と協力して、地域・地元企業との連携を拡充し、東北復興・地域貢献を目指しています。CIESコンソーシアムへの参加を歓迎します。

工学研究科/国際集積エレクトロニクス研究開発センター
遠藤 哲郎 教授 工学博士
ENDOH, Tetsuo Professor

GaN/Siハイブリッドパワー集積回路

国際産学共同研究による革新的省エネルギー集積エレクトロニクスの創出~材料・デバイスから回路・システムまで~(国際集積エレクトロニクス研究開発センター)

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特徴・独自性
集積エレクトロニクスシステムは、我々の豊かで暮らしやすい社会を支える基盤技術です。本センターは、本学のコア技術と産学連携実績を求心力として、材料・装置・デバイス・回路・システムなど多様な国内外の企業と連携して、集積エレクトロニクス技術に係る7つの産学共同研究、大型国家プロジェクト、地域連携プロジェクトからなるCIESコンソーシアムを推進しています。特に、スピントロニクス集積回路対応としては、世界唯一となるワールドクラス企業との互換性のある300mmウエハ対応のプロセスライン、評価分析設備等を構築し、産学が連携して研究開発を展開しているのが特徴です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
装置・材料からデバイス・システムまで集積エレクトロニクス技術に係る産学共同研究を展開しています。加えて、地方公共団体(宮城県、仙台市等)と協力して、地域・地元企業との連携を拡充し、東北復興・地域貢献を目指しています。CIESコンソーシアムへの参加を歓迎します。

工学研究科/国際集積エレクトロニクス研究開発センター
遠藤 哲郎 教授 工学博士
ENDOH, Tetsuo Professor

GFP

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

GIS

g

generic

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

genome

微生物ゲノム情報を用いた抗菌剤創造薬システム

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農業・医療分野の動植物感染菌対策に必要な抗菌剤の開発においては、効率的創薬手法の確立が求められており、我々は微生物ゲノム科学を活用して連続的に新規抗菌剤を創出する新技術体系を確立した。新規創薬パイプラインでは、様々な基準抗真菌剤に対する糸状菌の網羅的な転写応答プロファイル解析から、創薬標的候補遺伝子の機能解析と候補化合物の系統的分別探索に有効な、1)細胞システム毎(エネルギー系、細胞膜生合成系、細胞壁系、細胞骨格系等、シグナル伝達系)のレポーターアッセイ系、2)化合物転写応答-表現型データベースによる統計解析を組み合わせた新剤評価系を構築して産業運用している。現在、化合物探索の共同開発が可能な状態にある。
1)Abe K. et al. Aspergillus: Caister Academic Press, pp. 199-227 (2010)
2)阿部 敬悦ら、抗カビ剤のスクリーニング方法, 特開2006-65281

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

H

Hard coating

結晶配向制御した硬質セラミックスの高速・低温コーティング技術

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特徴・独自性
超硬合金工具の機械的特性や耐熱衝撃性を向上させるため、基材表面をα-Al2O3などの硬質材料でコーティングする必要がある。その手法として、化学気相析出(CVD)法が広く用いられるが、プロセスの高速化、低温化が課題であり、高い機械的特性を得るためには結晶配向制御も求められる。本研究グループは、CVDプロセスを高出力レーザーで活性化させることで、<span class="italic">c軸に配向したα-Al2O3膜を、従来法よりも約400度低温化かつ10-100倍高速で合成した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
レーザーCVDは、ZrO2やSiCなどの主要なエンジニアリングセラミックス材料のコーティング法としての研究実績も豊富にある。工具や耐熱基材などの保護コーティングに、新たな価値を付与する成膜技術として応用可能である。

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

HGF

筋萎縮性側索硬化症(ALS)に対する肝細胞増殖因子(HGF)を用いた治療法の開発

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特徴・独自性
筋萎縮性側索硬化症(ALS)は成人発症の神経変性疾患で、脳から脊髄に至る運動ニューロンの系統的変性脱落によって全身の筋力低下・筋萎縮をきたし、やがて呼吸不全に至る過酷な疾患である。ALSに対する治療法開発のため、東北大学神経内科では世界に先駆けてラットによるALSモデル動物の開発に成功した(Nagai M, et al. J Neurosci 2001)。このALSラットに対してヒト型遺伝子組換えHGF蛋白の脊髄腔内持続投与を行ったところ、発症期からの投与開始でも運動ニューロンの脱落変性を抑制し、疾患進行を大幅に遅らせることに成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
大阪大学発のベンチャー企業であるクリングルファーマ社と共同でヒトに使用可能なGMP基準のヒト型リコンビナントHGF蛋白による非臨床試験が終了し、東北大学病院臨床研究推進センターの協力の下で2011年7月からフェーズI試験が開始されている。さらにフェーズII試験の準備を行っている。今後は大手製薬企業とも連携する予定である。

医学系研究科 神経内科学分野
青木 正志 教授 医学博士
AOKI, Masashi Professor

HIF-a

酸素センサー・プロリル水酸化酵素(PHD)を標的とした虚血障害治療薬の開発

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特徴・独自性
全ての生物は酸素を利用してエネルギーを作り出し、生命活動を維持しています。ひとたび酸素濃度が低下すると、その活動が著しく妨げられ、場合によっては死に至ります。局所の低酸素状態が関連する病気の代表例としては、虚血性心疾患、脳卒中、腎臓病などが挙げられます。私たちは、プロリル水酸化酵素(PHD)が低酸素状態を感知するセンサーとして機能していることに着目し、これを制御することで虚血障害を治療する医薬の開発を推進しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
現在、いくつかのPHDを阻害する化合物を得ており、国内外の製薬メーカー等と連携して、非臨床試験から臨床開発へと進め、実用化を目指しています。

医学系研究科 附属創生応用医学研究センター 分子病態治療学分野
宮田 敏男 教授 医学博士
MIYATA, Toshio Professor

High-Temperature Superconducting Cable

高温超伝導テープおよびケーブルの着脱可能な接合法の研究

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当研究室では高温超伝導テープおよび導体の着脱可能な接合法の研究を行っている。接合方法としては機械的バットジョイント、および機械的ラップジョイント(図1)を採用している。これら機械的接合法では、接合部に与える圧縮力を解除することで、着脱が可能となる。高温超伝導体は比較的高温(液体窒素温度域)で使用することで、比熱を大きくでき、ある程度の抵抗発熱を許容できる。局所的な高熱流束によるクエンチ防止には、金属多孔質体を用いた極低温冷媒の熱伝達促進技術(図2)を用いる。
本研究はこれまで想定されてこなかった高性能で短尺の高温超伝導線を利用した組立・分解・補修が可能な各種超伝導機器の開発可能性を新たに示すものであると考えている。すなわち、アプリケーション開発側から材料開発へのアプローチを可能とし、高温超伝導体産業の活性化を促せる研究であり、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。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
橋爪 秀利 教授 工学博士
HASHIZUME, Hidetoshi Professor

h

heat resistant material

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