東北大学　研究シーズ集

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か 行
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け

〈ゲル-ゾル法〉

機能性単分散ナノ粒子製造と実用化

 
 
 
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特徴・独自性
  • 半導体、光触媒、誘電・圧電材料、磁性材料、塗料、化粧品、触媒などの機能性材料に利用するための、ナノ粒子や微粒子を液相で合成する。ナノ粒子や微粒子のサイズ、形態、構造、組成等をきわめて精密に制御し、それらの性質が均一な単分散粒子を調製する。企業が必要とする材料を提供するために、いわゆるテーラーメイドな粒子合成手法を開発している。
実用化イメージ

透明導電膜用インジウム-スズ酸化物（ITO）ナノ粒子、非鉛圧電アクチエーター用ビスマス系あるいはニオブ系ナノ粒子、誘電材料用チタン酸系ペロブスカイトナノ粒子、次世代光触媒用チタン系酸化物ナノ粒子、など多くの粒子を提供してきた。新規に開発した安価で比較的容易な液相大量合成法（ゲル- ゾル法等）により、粒子製造コストも抑えることができる。

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター 基幹研究部門 多元計測スマートラボ

村松 淳司  

Atsushi Muramatsu

〈嫌気実験〉

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。
実用化イメージ

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

研究者

大学院歯学研究科 歯科学専攻 エコロジー歯学講座（口腔生化学分野）

髙橋 信博  

Nobuhiro Takahashi

〈言語〉

言葉遣いのユニバーサルデザイン

 
 
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特徴・独自性
  • 健常な母語話者だけでなく、外国語学習者や失語症患者など、誰にとっても理解しやすい言語表現の性質、すなわち「言葉遣いのユニバーサルデザイン」を探る研究をしています。現在は特に「言語の語順」と「思考の順序」の関係について調べています。語順が違うと脳の使い方がどのように異なるのか、思考の順序はどの程度、言語の語順に影響されるのか、人間にとって最適な言語の語順や思考の順序というものは存在するのか、など。
実用化イメージ

（1）効果的な外国語教授法・学習法の開発や、（2）失語症のリハビリプログラムの改善、（3）危機言語・方言の動態保存、などに貢献できる可能性が考えられます。

研究者

大学院文学研究科 総合人間学専攻 心理言語人間学講座（言語学専攻分野）

小泉 政利  

Masatoshi Koizumi

〈健康〉

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。
実用化イメージ

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。

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 社会医工学講座（神経電子医工学分野）

渡邉 高志  

Takashi Watanabe

〈健康科学〉

ポジトロン断層法（PET）を用いた機能・分子イメージング研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • PETを用いた機能・分子イメージングでは、生体臓器（ヒトや動物の脳、心臓、筋肉など）の代謝、血流、微量物質貯留、情報伝達機能などを対象が生きたままの状態で体外から測定できます。この特徴を生かして、疾患の早期診断や抗ヒスタミン薬などの治療薬の作用・副作用研究、運動・代替医療による健康増進研究などを進めております。
実用化イメージ

以下のようなテーマの産学連携が可能です。㈰さまざまな薬物や飲食物の摂取前後の体内変化の評価、㈪運動、代替療法、瞑想などが心身に与える効果の評価、㈫認知症早期診断研究など。
基礎から臨床への橋渡し研究、臨床研究法対応も進めており、物理、化学・薬学、工学と連携した幅広い研究・開発の展開が可能です。

研究者

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター サイクロトロン核医学研究部

田代 学  

Manabu Tashiro

ウェアラブル脈波センサのための脈拍間隔ノイズ除去フィルタ

 
 
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特徴・独自性
  • ウェアラブル光電式容積脈波計（PPG）センサから得られる脈拍数時系列信号に含まれるノイズの生理学的特性に基づく識別に成功した．本技術は、生理的な脈拍数変動の特性を利用して，非生理的な変動をノイズとして識別することができる．これによって，従来，ウェアラブルPPGセンサでは困難であった活動中を含めた1拍毎の脈拍変動解析が可能になることが期待される．
実用化イメージ

本技術を用いることで，(1)特徴的な波形の可視化，(2)再現性のある指標の算出，(3)機械学習を応用した時系列データに対する異常検知など，解析技術の向上が期待できる．

研究者

大学院情報科学研究科 国際交流推進室

湯田 恵美  

Emi Yuda

〈健康管理〉

非接触方式による生体信号計測

 
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概要

生体情報を完全非接触で取得するウェアレス生体信号計測に関して研究を行っています。特に、ビデオカメラで取得可能な脈波信号（映像脈波）と、室内の電波環境変化から得られる人の活動パターン（活動量）に注目し、これらを医療や健康管理に活用するための技術開発を進めています。

従来技術との比較

従来のような皮膚に接触させるセンサを用いることなく、完全非接触で心拍数などの生体情報を計測することを可能とします。

特徴・独自性
  • 映像脈波に関しては、従来の心拍数に加えて血圧値や血中酸素飽和度などを推定することを目指し、推定モデルと撮像方法の改良を通して推定精度の向上を図っています。
  • 電波による活動パターン推定では、人の移動を模した自走ロボットを用いることで、人を使ったデータ収集が不要なモデル構築を目指しています。
実用化イメージ

ウェアレス生体計測は、センサ装着が難しい対象者や環境での計測に対して有用な技術です。また、センサ装着のし忘れがないため、長期間にわたる生体データ収集などにも活用が期待できます。

研究者

サイバーサイエンスセンター 研究開発部 サイバーフィジカルシステム研究部

杉田 典大  

Norihiro Sugita

〈健康長寿〉

スマート・エイジング実践法の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 健康長寿社会の実現をめざし、個人が多様で複雑な社会の中で、脳と心の健康を維持・向上させ、発達・加齢の各段階で健やか、且つ、穏やかな心を保つことを可能とする、様々な技術開発を、脳機能イメージング研究、認知科学、心理学などの基礎研究の知識と技術を応用して行います。健康な社会生活を送っている人たちが、より幸せな人生を歩むことができることを目的としていることが最大の特徴です。
実用化イメージ

生活の質向上、認知機能維持・向上、ストレス軽減、コミュニケーションスキル向上などを可能とするシステム開発を目指すため、医療・福祉、教育、情報・通信、生活に関する製造業全般との産学連携を想定しています。

研究者

加齢医学研究所 脳科学研究部門 応用脳科学研究分野

川島 隆太  

Ryuta Kawashima

〈言語習得〉

言葉遣いのユニバーサルデザイン

 
 
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特徴・独自性
  • 健常な母語話者だけでなく、外国語学習者や失語症患者など、誰にとっても理解しやすい言語表現の性質、すなわち「言葉遣いのユニバーサルデザイン」を探る研究をしています。現在は特に「言語の語順」と「思考の順序」の関係について調べています。語順が違うと脳の使い方がどのように異なるのか、思考の順序はどの程度、言語の語順に影響されるのか、人間にとって最適な言語の語順や思考の順序というものは存在するのか、など。
実用化イメージ

（1）効果的な外国語教授法・学習法の開発や、（2）失語症のリハビリプログラムの改善、（3）危機言語・方言の動態保存、などに貢献できる可能性が考えられます。

研究者

大学院文学研究科 総合人間学専攻 心理言語人間学講座（言語学専攻分野）

小泉 政利  

Masatoshi Koizumi

〈言語障害〉

言葉遣いのユニバーサルデザイン

 
 
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特徴・独自性
  • 健常な母語話者だけでなく、外国語学習者や失語症患者など、誰にとっても理解しやすい言語表現の性質、すなわち「言葉遣いのユニバーサルデザイン」を探る研究をしています。現在は特に「言語の語順」と「思考の順序」の関係について調べています。語順が違うと脳の使い方がどのように異なるのか、思考の順序はどの程度、言語の語順に影響されるのか、人間にとって最適な言語の語順や思考の順序というものは存在するのか、など。
実用化イメージ

（1）効果的な外国語教授法・学習法の開発や、（2）失語症のリハビリプログラムの改善、（3）危機言語・方言の動態保存、などに貢献できる可能性が考えられます。

研究者

大学院文学研究科 総合人間学専攻 心理言語人間学講座（言語学専攻分野）

小泉 政利  

Masatoshi Koizumi

〈言語認知脳科学〉

言葉遣いのユニバーサルデザイン

 
 
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特徴・独自性
  • 健常な母語話者だけでなく、外国語学習者や失語症患者など、誰にとっても理解しやすい言語表現の性質、すなわち「言葉遣いのユニバーサルデザイン」を探る研究をしています。現在は特に「言語の語順」と「思考の順序」の関係について調べています。語順が違うと脳の使い方がどのように異なるのか、思考の順序はどの程度、言語の語順に影響されるのか、人間にとって最適な言語の語順や思考の順序というものは存在するのか、など。
実用化イメージ

（1）効果的な外国語教授法・学習法の開発や、（2）失語症のリハビリプログラムの改善、（3）危機言語・方言の動態保存、などに貢献できる可能性が考えられます。

研究者

大学院文学研究科 総合人間学専攻 心理言語人間学講座（言語学専攻分野）

小泉 政利  

Masatoshi Koizumi

〈減災〉

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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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。
実用化イメージ

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

研究者

大学院工学研究科 通信工学専攻 通信システム工学講座（通信方式分野）

西山 大樹  

NISHIYAMA Hiroki

〈減災システム〉

〈原子拡散接合〉

原子拡散接合法（新しい室温接合技術）とその応用

 
 
 
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特徴・独自性
  • 原子拡散接合法（Atomic Diffusion Bonding, ADB）は、同種・異種のウエハ等を室温で接合する、我々が提案した新しい技術です。標準的なADBは、超高真空中で薄い金属膜を使って接合する技術ですが、最近、酸化膜や窒化膜を使ったADB開発にも成功し、接合界面の機能を更に向上させました。また、Au膜等を用いた大気中接合は、利便性が高く、優れた熱伝導性等を実現できます。
実用化イメージ

新しい電子デバイス、光学デバイス、パワーデバイス、MEMS、ポリマー等の有機系デバイスの形成や、精密機器部品等への展開が期待され、一部は実際のデバイス形成技術として既に利用されています。

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所 先端学際基幹研究部 情報・システム研究領域

島津 武仁  

Takehito Shimatsu

〈原子再配列〉

原子拡散接合法（新しい室温接合技術）とその応用

 
 
 
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特徴・独自性
  • 原子拡散接合法（Atomic Diffusion Bonding, ADB）は、同種・異種のウエハ等を室温で接合する、我々が提案した新しい技術です。標準的なADBは、超高真空中で薄い金属膜を使って接合する技術ですが、最近、酸化膜や窒化膜を使ったADB開発にも成功し、接合界面の機能を更に向上させました。また、Au膜等を用いた大気中接合は、利便性が高く、優れた熱伝導性等を実現できます。
実用化イメージ

新しい電子デバイス、光学デバイス、パワーデバイス、MEMS、ポリマー等の有機系デバイスの形成や、精密機器部品等への展開が期待され、一部は実際のデバイス形成技術として既に利用されています。

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所 先端学際基幹研究部 情報・システム研究領域

島津 武仁  

Takehito Shimatsu

〈原子力〉

ウィークビーム走査透過電子顕微鏡による原子力材料中の微細組織の定量解析

概要

格子欠陥定量解析法として極めて高い計測精度を誇るウィークビーム走査透過電子顕微鏡（WB-STEM）法の中で放射化試料・核燃試料の微細組織（転位および照射欠陥集合体など）を定量解析する技術を開発しました。
カートリッジ式の加熱炉の温度計測と電流制御を完全自動化した専用の加熱試料ホルダーとの組み合わせで、高い信頼性の温度履歴と一緒に転位組織の変化を動的にその場計測できます。

従来技術との比較

従来TEM法では逆空間や転位論などの専門知識を必要としましたが、我々のWB-STEM法では膜厚計測や転位ループ特徴抽出など自動解析ソフトウェアを実装しており、簡便かつ高精度な照射欠陥分析ができます。

特徴・独自性
  • WB-STEM法は、その設計当初から原子力材料を取り扱う放射線管理区域内での、実装とオンサイト修理を想定して特殊孔径絞りや回折ディスク選択装置、制御・解析ソフトウェアを開発しています。
  • 欧州炉RPV監視試験片、米国研究炉中性子照射材など世界中の放射化試料の照射欠陥分析を受け入れています。
  • 廃炉事業に鉄含有核燃料模擬デブリの性状分析にも活用されています。
実用化イメージ

現在、透過電子顕微鏡を用いて組織観察を実施している研究組織が新たに特殊改造によってWB-STEM法を導入することをサポートをします。透過電子顕微鏡の使用実績の無い研究者に転位分析の手順を指導します。

研究者

金属材料研究所 附属量子エネルギー材料科学国際研究センター 研究部

吉田 健太  

Kenta Yoshida

〈原子力材料〉

〈原子力プラント〉

固相接合による模擬応力腐食割れ試験体製作技術

 
 
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特徴・独自性
  • 高信頼性原子力発電所の実現に向けた保全技術の開発のため、検査・評価技術の高度化及び検査員の技能研鑽のためには適切な試験体の存在が不可欠である。しかし、人為的に実キズ、特に応力腐食割れのような複雑なキズを再現するためには長い期間と多額の費用が必要であり、かつ制御が極めて困難という問題がある。このような問題を鑑み、非破壊検査技術に対する応答が実キズ相当である模擬キズを安価かつ短期間に製作する技術の開発を行っている。
実用化イメージ

非破壊検査技術に対する応答が実キズ相当である試験体の安価な提供が可能となり、検査・評価技術の高度化、及び検査員の技能研鑽に大きく貢献することが期待される。

研究者

大学院工学研究科 量子エネルギー工学専攻 原子核システム安全工学講座（量子信頼性計測学分野）

遊佐 訓孝  

Noritaka Yusa

〈原子レベル分光〉

ナノ材料における原子レベル分光開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 走査型プローブ顕微鏡はトンネル顕微鏡に代表されるように、原子分解能が得られる数少ない顕微鏡である。低エネルギーのトンネル電子を用いることから生物試料などにもダメージを与えることが少なく、ナノテクノロジーの重要な評価技法と位置づけられている。研究は像の観察から単一原子・分子の化学分析へシフトしてきている。そのひとつの手法としてトンネル電子分光が挙げられるが、精度の高い測定には顕微鏡としての高い安定性が要求される。この研究部門では、先端的な原子レベルでのトンネル分光を主眼としたプローブ顕微鏡の開発を主眼とする。そこでは分子振動測定や、孤立分子のLarmor歳差運動を捉える単一スピン検出方法などをターゲットとし、それに最適な装置を開発する。
  • 主な研究内容
  • 　1. ソフトマテリアル、生物分子などの分子レベルでの構造測定
  • 　2. STM 顕微鏡をもちいた分子振動測定による化学種同定
  • 　3. トンネル電子を利用した単一スピンの検出・制御
  • 　4. 新しいプローブ分光法に寄与する高精度プローブ顕微鏡の開発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。
実用化イメージ

研究者

多元物質科学研究所 計測研究部門 走査プローブ計測技術研究分野

米田 忠弘  

Tadahiro Komeda

東北大学　研究シーズ集

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