東北大学　研究シーズ集

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さ 行
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す

〈スクリーニング〉

生物活性の探索をアウトソーシングしませんか　-　ウイルス・腫瘍・細菌を中心に　-

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 当研究室では様々な生物活性探索アッセイ方法を確立しています。その成果として日本たばこ産業と共同開発した抗HIV 剤、エルビテグラビルが臨床応用されています。他にも、新規の作用機序を有する逆転写酵素阻害剤（EFdA） や抗ガン剤（S-FMAU）を開発してきました。具体的には、1）抗ウイルス剤・抗菌剤などの活性評価、2）抗腫瘍活性の測定、3）新たなスクリーニング法の確立などを行います。
実用化イメージ

新たなターゲットに対するhigh through-put screening 確立の受託も可能ですので個別にご相談ください。P3実験施設を必要とする共同開発や他の微生物を含めた学術指導にも応じます。

研究者

災害科学国際研究所 災害医学研究部門 災害感染症学分野 医学研究科・医学部・大学病院・東北メディカル・メガバンク機構（兼務）

児玉 栄一  

Eiichi Kodama

〈ステロイド〉

乳がんにおけるホルモン作用

 
 
 
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特徴・独自性
  • 乳がんの発育進展には女性ホルモンが重要な役割を担っており、その作用を制御することで乳がんの治療が可能です。我々は乳がん組織を病理学的に解析し、乳がんにおけるホルモン作用の本質に迫ります。そして得られた知見を細胞培養や動物モデル等様々な研究手法を用いて多角的に検証します。このように病理学的解析と分子生物学的解析を研究の両輪とすることで、オリジナリティーにあふれた研究成果を生み出しています。
実用化イメージ

乳がんの予後や治療効果に関する新規検査方法の開発や新規薬剤の治療効果の評価等が可能と思われます。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 病理病態学講座（病理診断学分野）

鈴木 貴  

Takashi Suzuki

〈ステント〉

生体材料やシミュレーションによる医療デバイス開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • ハイドロゲルを用いて、医療デバイスの状態を視認できるように、透明で表面摩擦抵抗が低く、ヒト血管の力学的特性および形状を忠実に再現できる全身血管モデルや、骨のモデルを開発しています。また、最適化手法を用いた医療デバイスの最適なデザインの研究として、特に、脳動脈瘤治療用ステント、カテーテルなどの開発をしています。これらは、デバイス開発のための動物実験の減少にも、貢献が期待されます。
実用化イメージ

医療デバイス開発を進める企業、業界との連携が可能。医療画像診断装置や画像処理、MEMS を用いた応用展開、標準化開発業界、医療トレーニング企業、高分子素材企業など様々な場面で応用が期待できます。

研究者

流体科学研究所 流動創成研究部門 生体流動ダイナミクス研究分野

太田 信  

Makoto Ohta

次世代ステント用Co-Cr合金の高機能化

概要

次世代バルーン拡張型ステントへの適用を念頭に、規格Co-Cr合金高強度化・高延性化のための加工熱処理プロセス高度化に加えて、更なる機械的特性の向上およびX線視認性の向上を指向とした新規Co-Cr合金開発を行っている。

従来技術との比較

次世代ステントには更なる小径化が要求されているため、高強度・高延性に加えて、低降伏応力や高X線視認性という多様な特性が要求されている。低温熱処理技術と軽元素・貴金属の合金化によりその課題を解決する。

特徴・独自性
  • 高強度・高延性・低降伏強度の共立
  • 高いX線視認性のための合金設計
  • 生体用Co-Cr合金の特性評価技術
実用化イメージ

次世代ステントの実用化に、生体用Co-Cr合金の加工熱処理プロセスの高度化と新合金開発の観点から貢献する。

研究者

大学院工学研究科 材料システム工学専攻 生体材料システム学講座（医用材料工学分野）

成島 尚之  

Takayuki Narushima

〈ステンレス鋼〉

粒界工学による粒界劣化現象抑制に基づく高特性材料の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • オーステナイト系ステンレス鋼やニッケル合金は粒界劣化現象が永年の大きな問題である。当グループの開発した粒界工学制御プロセスは、通常ステンレス鋼の粒界腐食（図１、2）、溶接部腐食、応力腐食割れ、液体金属脆化、放射線損傷などに対する抵抗性を著しく向上させるとともに、高温クリープ破断寿命を顕著に延長（図3）させるなど、粒界劣化現象抑制による著しい特性改善を実現した。
実用化イメージ

この粒界工学制御技術により、金属材料の耐食性や高温寿命の向上が期待できることから、電力・化学プラント配管、高温高圧容器、食品加工機器などの製造業への適用が想定される。

研究者

大学院工学研究科

佐藤 裕  

Yutaka Sato

〈ストリーミング〉

インターネットビデオが持つ指紋のような固有パターン

 
 
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特徴・独自性
  • 最新の研究により、インターネット上を流れるビデオストリームには、各ビデオ固有の特徴が存在することが明らかになってきました。シーン変化の多少といったビデオ映像そのものの特徴や、エンコード方式の違い等により、リアルタイムビデオ配信ではネットワークを流れるデータ列に各ビデオ固有のパターンが現れます。ネットワークの中間点においてデータの中身を見ることなくビデオを特定できる技術として注目を集めています。
実用化イメージ

ビデオを視聴しているユーザのプライバシー等を侵害することなく、違法ユーザによる有料ビデオの横流しや秘密TV 会議映像の企業外への流出の防止、あるいはビデオコンテンツの流通調査などでの利用が期待できます。

研究者

大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻 応用情報技術論講座（情報通信技術論分野）

加藤 寧  

Nei Kato

〈ストレス〉

多能性超音波照射装置の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 従来の超音波治療器は病変部に照射して、照射部位に限局した局所効果を得るものでした。我々は、病変部以外の部位に超音波を照射して全身性効果を発揮する多能性超音波照射装置を開発しています。微弱な周波数と超低出力強度の超音波を安定して固定照射する技術により、高血圧改善効果をはじめ、ストレス・疲労回復効果等、従来の超音波照射装置にはない様々な効能を発揮します。当装置を用いた未来医療産業の創生を目指しています。
実用化イメージ

製品化に伴い、医療機器、美容機器、家庭用機器などの販売を担う企業、または、それらのデバイスを用いたリラクゼーションサービス業を担う企業との連携を求めています。

研究者

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 糖尿病制御学寄附研究部門

野々垣 勝則  

Katsunori Nonogaki

〈SNIPERs〉

疾患関連タンパク質を分解誘導する低分子

 
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特徴・独自性
  • 生細胞において、標的タンパク質をユビキチンプロテアソーム系に誘導する技術を開発しました。この手法を用いて、難病である神経変性疾患の原因タンパク質も減少できることを確認しました。
実用化イメージ

創薬、生命科学分野での応用が期待されます。

研究者

大学院生命科学研究科 分子化学生物学専攻 ケミカルバイオロジー講座（活性分子動態分野）

石川 稔  

Minoru Ishikawa

〈スパースモデリング〉

全てを最適化する　Optimal Society

 
 
 
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特徴・独自性
  • 量子アニーリングと呼ばれる最適化技術を世界でいち早く産業化に向けて、その限界を突破する基礎技術、複数の企業との応用可能性の探索に取り掛かっている。
  • その手法の優位性は、一度最適化したい目標を描くコスト関数を定式化するだけで利用できる点だが、我々はさらに最適化しやすい形、学習による逐次最適化、ブラックボックス最適化など、手法にとどまらない展開をしている。
  • 特に自動運転、工場内の物流、災害時の避難誘導へ応用展開中である。
実用化イメージ

各種車両の自動運転、災害時の避難経路誘導などの経路探索問題、工程スケジューリングや多大な組合せ問題への応用。
各業界における組合せ最適化問題への課題解決方法を提供可能。
( 交通・流通、製造、材料、創薬等)

研究者

大学院情報科学研究科 情報基礎科学専攻 情報応用数理学講座（数理情報学分野）

大関 真之  

Masayuki Ohzeki

〈スパコン〉

摺動部摩耗と焼付き発生部位に関するシミュレーション予測システムの開発

 
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概要

エンジンピストンピン－コンロッド小端間の相変化を伴う潤滑油液膜流れに着目し、構造体の弾性変形と流路変化を考慮した混相流体－構造体連成解析手法を新たに開発し、高負荷条件下におけるトライボロジー特性に関するシミュレーション予測法を開発しました．その結果、摺動部における摩耗・焼付き発生部位のシミュレーション予測に成功するとともに、構成部品の特異な変形挙動が摩耗・焼付きの発生要因であることを発見しました。

従来技術との比較

流体潤滑における摩耗・焼付き発生部位の検証には計算による予測は不可能であると考えられてきましたが，本研究では摺動部における摩耗・焼付き発生部位のシミュレーション予測に成功しました．

特徴・独自性
  • スーパーコンピューターでエンジンピストンピン摺動部における摩耗・焼付き発生部位に関するシミュレーション予測に世界で初めて成功した。
  • ピストンピンの弓なり状の変形が、コンロッドエッジにおける機械接触・焼付きの原因であることを特定した。
  • ピストンピンとコンロッド双方の弾性変形ならびに非定常流路変化を伴う薄膜キャビテーション注1潤滑を考慮した、3次元混相流体－構造体連成解析手法注2の開発に成功した。
実用化イメージ

本研究手法は自動車用エンジンのみならず流体潤滑を用いた全ての摺動部品要素に適用可能であり、輸送機械・産業機械の損傷予測や構成要素の安全性指針策定に貢献します，構成要素の最適設計が可能になります．

研究者

流体科学研究所 附属統合流動科学国際研究教育センター 混相流動エネルギー研究分野

石本 淳  

Jun Ishimoto

〈スパッタリング〉

チタンの抗菌・抗ウイルス化表面処理

概要

熱酸化やスパッタリング法によりチタン・チタン合金表面上に可視光応答型光触媒活性酸化チタン膜を作製する。酸化チタンの光触媒活性の酸化分解能により、可視光照射のみでチタン製インプラントや構造物表面に付着した細菌やウイルスを死滅させることができる。

従来技術との比較

熱酸化やスパッタリング法といった比較的簡便で基板形状を問わないプロセスにより、チタン表面に軽元素や貴金属を含有した可視光応答型光触媒活性酸化チタン膜を作製する技術を有する。

特徴・独自性
  • 二段階熱酸化法や反応性スパッタリング法などの酸化チタン成膜技術
  • 抗菌および抗ウイルス性評価技術を構築
実用化イメージ

手術部位感染や今後も引き続き起こることが確実視されている新型コロナウイルスパンデミックに対して材料の観点から貢献する。

研究者

大学院工学研究科 材料システム工学専攻 生体材料システム学講座（医用材料工学分野）

成島 尚之  

Takayuki Narushima

〈スピン〉

スピン流の方向と大きさを光で自在に制御可能！

概要

磁気メタマテリアル、スピン流制御装置及びスピン流制御方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-3091.pdf

従来技術との比較

特徴・独自性
実用化イメージ

研究者

大学院理学研究科 物理学専攻 量子物性物理学講座（光物性物理分野）

松原 正和  

Masakazu Matsubara

〈スピン軌道相互作用〉

半導体における電気的スピン生成・制御とスピン機能デバイスに関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • ㈽ -㈸族化合物半導体では電子スピンに内部有効磁場が働く。この効果は、外部磁場の替わりに利用できることから、電気的スピン生成や電気的スピン制御が可能になると期待されている。我々は、㈽-㈸族化合物半導体ヘテロ接合における内部有効磁場を設計し、電気的スピン生成および電気的スピン制御、さらにスピン緩和を完全に抑制することのできる永久スピン旋回状態に関する研究を行っている。また時間分解スピン測定手法を用いることで電子スピン緩和やスピン軌道相互作用の評価に向けた基盤研究にも取り組んでいる。
実用化イメージ

電気的なスピン生成・制御が可能になることで省電力スピン機能デバイスが実現できる可能性がある。また将来半導体産業においてスピン自由度を活用するためにはスピン緩和を抑制しなければならない。この様な技術を活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

研究者

大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻 情報デバイス材料学講座（電光子情報材料学分野）

好田 誠  

Makoto Koda

〈スピン制御〉

半導体における電気的スピン生成・制御とスピン機能デバイスに関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • ㈽ -㈸族化合物半導体では電子スピンに内部有効磁場が働く。この効果は、外部磁場の替わりに利用できることから、電気的スピン生成や電気的スピン制御が可能になると期待されている。我々は、㈽-㈸族化合物半導体ヘテロ接合における内部有効磁場を設計し、電気的スピン生成および電気的スピン制御、さらにスピン緩和を完全に抑制することのできる永久スピン旋回状態に関する研究を行っている。また時間分解スピン測定手法を用いることで電子スピン緩和やスピン軌道相互作用の評価に向けた基盤研究にも取り組んでいる。
実用化イメージ

電気的なスピン生成・制御が可能になることで省電力スピン機能デバイスが実現できる可能性がある。また将来半導体産業においてスピン自由度を活用するためにはスピン緩和を抑制しなければならない。この様な技術を活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

研究者

大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻 情報デバイス材料学講座（電光子情報材料学分野）

好田 誠  

Makoto Koda

〈スピン生成〉

半導体における電気的スピン生成・制御とスピン機能デバイスに関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • ㈽ -㈸族化合物半導体では電子スピンに内部有効磁場が働く。この効果は、外部磁場の替わりに利用できることから、電気的スピン生成や電気的スピン制御が可能になると期待されている。我々は、㈽-㈸族化合物半導体ヘテロ接合における内部有効磁場を設計し、電気的スピン生成および電気的スピン制御、さらにスピン緩和を完全に抑制することのできる永久スピン旋回状態に関する研究を行っている。また時間分解スピン測定手法を用いることで電子スピン緩和やスピン軌道相互作用の評価に向けた基盤研究にも取り組んでいる。
実用化イメージ

電気的なスピン生成・制御が可能になることで省電力スピン機能デバイスが実現できる可能性がある。また将来半導体産業においてスピン自由度を活用するためにはスピン緩和を抑制しなければならない。この様な技術を活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

研究者

大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻 情報デバイス材料学講座（電光子情報材料学分野）

好田 誠  

Makoto Koda

〈スピンダイナミクス〉

スピントロニクス材料と情報通信技術への応用

 
 
 
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特徴・独自性
  • 1. マンガン系磁性材料を主とする新薄膜磁性材料の研究開発（図1）
  • ２. フェムト秒パルスレーザーに対する磁性体の超高速応答の基礎研究（図2）
実用化イメージ

次のような、電子・通信産業と産学連携の可能性があります。
○ 新材料を用いたトンネル磁気抵抗素子の、大容量磁気メモリ、磁気ストレージ、ミリ波〜テラヘルツ波通信素子への応用。
○ フェムト秒パルス光を用いたテラヘルツ波輻射への応用。
○ パルス光を用いた磁気スピン波の制御と論理デバイスへの応用。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所 デバイス・システムグループ

水上 成美  

Shigemi Mizukami

〈スピントロニクス〉

スピントロニクス材料と情報通信技術への応用

 
 
 
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特徴・独自性
  • 1. マンガン系磁性材料を主とする新薄膜磁性材料の研究開発（図1）
  • ２. フェムト秒パルスレーザーに対する磁性体の超高速応答の基礎研究（図2）
実用化イメージ

次のような、電子・通信産業と産学連携の可能性があります。
○ 新材料を用いたトンネル磁気抵抗素子の、大容量磁気メモリ、磁気ストレージ、ミリ波〜テラヘルツ波通信素子への応用。
○ フェムト秒パルス光を用いたテラヘルツ波輻射への応用。
○ パルス光を用いた磁気スピン波の制御と論理デバイスへの応用。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所 デバイス・システムグループ

水上 成美  

Shigemi Mizukami

半導体における電気的スピン生成・制御とスピン機能デバイスに関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • ㈽ -㈸族化合物半導体では電子スピンに内部有効磁場が働く。この効果は、外部磁場の替わりに利用できることから、電気的スピン生成や電気的スピン制御が可能になると期待されている。我々は、㈽-㈸族化合物半導体ヘテロ接合における内部有効磁場を設計し、電気的スピン生成および電気的スピン制御、さらにスピン緩和を完全に抑制することのできる永久スピン旋回状態に関する研究を行っている。また時間分解スピン測定手法を用いることで電子スピン緩和やスピン軌道相互作用の評価に向けた基盤研究にも取り組んでいる。
実用化イメージ

電気的なスピン生成・制御が可能になることで省電力スピン機能デバイスが実現できる可能性がある。また将来半導体産業においてスピン自由度を活用するためにはスピン緩和を抑制しなければならない。この様な技術を活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

研究者

大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻 情報デバイス材料学講座（電光子情報材料学分野）

好田 誠  

Makoto Koda

トンネル磁気抵抗素子を用いた室温動作の高感度磁気センサの開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 近年、室温においても大きな磁気抵抗効果を示すトンネル素子が多く報告され、これを用いた高感度な磁気センサへの応用が期待される。磁気センサに関しては現在、地磁気程度の磁場から極微小な生体磁場まで非常に広範囲の磁場検出のニーズに対して、様々な原理に基づく様々なセンサが開発されてきている。トンネル磁気抵抗素子を用いた磁気センサは、広範囲の磁場感度、簡易的、室温動作、安価、などの要求を原理的に満たす。
実用化イメージ

本技術を用いると簡易的な手法で室温において生体磁場を検出でき、現在主流であるSQUIDによる高価な装置を置き換えられる可能性があり、医療分野で興味のある企業、団体との有意義な共同研究ができるものと考える。

研究者

大学院工学研究科 応用物理学専攻 先端スピントロニクス医療応用工学共同研究講座

安藤 康夫  

Yasuo Ando

スピントロニクス素子技術

特徴・独自性
  • 電子の持つ電気的性質と磁気的性質を同時に利用することで発現する新奇物理現象を明らかにし、工学応用に繋げることを目的とした研究を進めている。論理集積回路の高性能化、低消費電力化、既存のノイマン型計算機では実現が困難な複雑なタスクを処理する脳型コンピュータ、確率論的コンピュータ、量子コンピュータなどを実現する。
実用化イメージ

研究者

電気通信研究所 計算システム基盤研究部門 スピントロニクス研究室

深見 俊輔  

Shunsuke Fukami

東北大学　研究シーズ集

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