東北大学　研究シーズ集

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た 行
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て

〈電池〉

発火や破裂の危険が少ない安全な電池の実現に貢献する

概要

小さな力で容易に伸縮する高分子電解質
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-753.pdf

従来技術との比較

従来の有機電解質は発火の危険があった。一方高分子化することで固体電解質化した高分子電解質はイオン伝導性が低かった。

特徴・独自性
  • 室温で10-4 S/cmクラスのLiイオン伝導度を持つ高分子電解質の合成に成功。
  • ミクロンサイズの多孔膜と光架橋性ポリエチレングリコール（PEG）の複合化により室温での高い性能発現とLiイオンの拡散を制御。
  • 広い電位窓（4.7 V）と高いLiイオン輸率（0.39）を実現。
  • 多孔膜を電解質中に形成することでデンドライト形成の抑止効果にも期待。
実用化イメージ

Liイオン電池用の安全な電解質として利用可能。

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

藪 浩  

Hiroshi Yabu

海洋・畜産バイオマスからエネルギー変換用炭素触媒を実現

概要

ホヤ殻由来セルロースと乾燥血粉を混合して焼成することで、酸素還元、酸素発生、水素発生用電気化学触媒能を持つカーボンアロイ触媒を合成。水電解や燃料電池、金属空気電池の電極触媒として応用可能。

従来技術との比較

白金代替触媒として開発されてきたカーボンアロイ触媒は従来合成有機化合物を焼成して得られる。本発明によれば高い触媒活性を持つカーボンアロイ触媒をバイオマスから合成できる。

特徴・独自性
  • ホヤ殻に含まれるセルロースナノファイバー（CNF）の炭化による炭素と血液中に含まれる鉄・窒素・リンなどが複合化された「ナノ血炭」を初めて合成。
  • 炭素の導電性とヘテロ元素の触媒活性により、レアメタルを用いた電極触媒に迫る酸素還元反応・酸素発生反応触媒活性を持つ両性電極触媒を実現。
  • 三陸地域の課題となっていた産業廃棄物の活用と、エネルギー循環社会に資する次世代エネルギーデバイス用高性能触媒材料の合成によりSDGsに貢献。
実用化イメージ

水電解や燃料電池などの水素システム、金属空気電池などのエネルギー貯蔵デバイス用のレアメタル代替電極触媒として活用できる。

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

藪 浩  

Hiroshi Yabu

〈転倒〉

すべり転倒の工学解析に基づく転倒抑制フットウェアの開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 歩行動作解析ならびに靴底/床面間のトライボロジー解析に基づいて、すべりなどの外乱による転倒防止のための歩行方法を提案している。さらに、油の上でも超耐滑性に優れているゴム靴底パターンや、防滑性の高い歩道用コンクリート平板、靴/ 床の摩擦係数測定システムを地域企業とともに開発し、実用化に成功している。
実用化イメージ

労働現場における転倒事故や高齢者の転倒事故を防止するための製品開発など。

研究者

大学院工学研究科 ファインメカニクス専攻 ナノメカニクス講座（ソフトメカニクス分野）

山口 健  

Takeshi Yamaguchi

〈伝導特性制御〉

半導体量子構造の伝導特性制御と超高感度NMR

 
 
 
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特徴・独自性
  • GaAs やInSbの量子構造の伝導特性を制御し、核スピンの偏極状態を操作することで、二次元構造やナノ構造に適用できる超高感度NMR技術を確立した。さらに、InSb 量子構造においてアルミナ絶縁膜を用い、理想的なゲート操作を実現した。また、核スピンが感じる雑音特性を周波数依存性も含め測定する一般化された横緩和時間の考え方を提案、実証した。この概念は核スピンを用いるすべての計測に大きな変化をもたらすことが期待される。
実用化イメージ

良好なゲート制御を用いた次世代InSbデバイス。一般化された横緩和時間を利用した様々な核スピン計測、核磁気共鳴。高感度NMR は物性研究への応用が中心であるが、量子情報処理への貢献も見込まれる。

研究者

高等研究機構先端スピントロニクス研究開発センター スピントロニクス基礎研究グループ

平山 祥郎  

Yoshiro Hirayama

〈天然物〉

超臨界流体の物性に立脚した抽出分離、洗浄、ポリマー加工

 
 
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特徴・独自性
  • 超臨界流体に関する基礎的な物性として、高温高圧下での密度、粘度の測定と推算、高温での水素結合特性についての研究を行っている。また、それらを利用した応用技術として、天然物の分離、クリーニング洗浄、ポリマー可塑化を利用した塗膜生成、重質油改質、バイオマスのカスケード利用、それに藻類バイオマス利用技術についての研究を実施している。
実用化イメージ

洗浄技術：精密機械部品、光学部品など。
天然物分離：食品、サプリメント、香料。
ポリマー可塑化：機能性樹脂、電子部品材料など。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 超臨界ナノ材料技術の社会実装

猪股 宏  

Hiroshi Inomata

金ナノ粒子と生理活性天然物を利用したセンサー物質開発研究

 
 
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特徴・独自性
  • 金ナノ粒子を使用した検査薬の担持物質として、これまではタンパク質（レクチン等）や単純な有機化合物が使用されてきた。一方、生理活性天然物は医農薬指向で研究されてきたが、多様な作用機構を応用すれば検査薬に使用可能と考えられる。これらの性質を組み合わせることで新奇センサー物質の創成が可能と予想される。
実用化イメージ

生理活性天然物の活性発現機構に着目することで、従来技術（抗体等）では検出が難しかった物質（低分子化合物・金属イオン等）の検出が可能になると期待できる。

研究者

大学院農学研究科 農芸化学専攻 生物化学講座（生物有機化学分野）

榎本 賢  

Masaru Enomoto

〈天然物合成〉

生物活性天然物をもとにした化合物ライブラリー合成法

 
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特徴・独自性
  • 生物活性をもつ天然物の骨格をもとに迅速な類縁体合成法を開発している。環状デプシペプチド、複素環化合物、テルペン、ステロイド、糖鎖、さらにそれらのハイブリッド化合物等幅広い化合物の合成に精通している。化合物ライブラリーを構築するため、固相法を用いたコンビナトリアル合成法を開発している。HDAC 阻害、テロメラーゼ阻害、V-ATPase 阻害作用をもつ化合物の合成を行っている。
実用化イメージ

標的タンパク質を明らかにするためのペプチドタグと生物活性化合物を連結する分子プローブ合成法を確立している。固相合成を利用して類縁体を迅速合成して創薬のシーズを探索する研究のほか、結合タンパク質のネットワーク解析のプローブ合成について学術指導および共同研究する準備がある。

研究者

大学院薬学研究科 分子薬科学専攻 分子制御化学講座（反応制御化学分野）

土井 隆行  

Takayuki Doi

〈天然有機化合物〉

有機合成化学および天然物化学

 
 
 
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特徴・独自性
  • アミノ酸、あるいはアミノ酸から簡単に合成できる低分子有機化合物を触媒とした、光学活性化合物の実用的な合成法の開発を行っています。世界中で使われているJorgensen-Hayashi Catalystを開発しました。さらに、それらの合成方法を利用して、抗癌作用等の生物活性を有する天然有機化合物の独創的・実用的な合成を行っています。これまでに抗インフルエンザ治療薬であるタミフルのわずかone-pot での合成に成功しています。
実用化イメージ

医薬品合成、農薬合成、化成品合成に我々の開発した反応、触媒は大いに役立ちます。

研究者

大学院理学研究科 化学専攻 有機化学講座（有機分析化学研究室）

林 雄二郎  

Yujiro Hayashi

〈電波〉

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

〈電波散乱体〉

イノベーションの基盤となる電磁波応用技術の研究開発

 
 
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特徴・独自性
  • 電磁界理論，計算電磁気学，およびアンテナ工学の視点から，幅広く研究を行っている．これまでの研究内容は以下の通り．
  • ・人体とアンテナの相互作用の数値シミュレーション
  • ・無線電力伝送用大規模アレーアンテナの数値解析
  • ・高セキュリティのアレーアンテナの設計法
  • ・機械駆動の可変アンテナの研究
  • ・3Dプリンタを用いた広帯域の電波散乱体の設計
  • ・高精度な電流分布推定法の構築
実用化イメージ

アンテナ・通信メーカーとの産学連携実績が多数ある．他にも，材料メーカー，インフラ業界，独法などとの連携実績もあり，電磁波が応用できる分野であればどこでも連携は可能．

研究者

大学院工学研究科 通信工学専攻 波動工学講座（電磁波工学分野）

今野 佳祐  

Keisuke Konno

〈電流分布推定〉

イノベーションの基盤となる電磁波応用技術の研究開発

 
 
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特徴・独自性
  • 電磁界理論，計算電磁気学，およびアンテナ工学の視点から，幅広く研究を行っている．これまでの研究内容は以下の通り．
  • ・人体とアンテナの相互作用の数値シミュレーション
  • ・無線電力伝送用大規模アレーアンテナの数値解析
  • ・高セキュリティのアレーアンテナの設計法
  • ・機械駆動の可変アンテナの研究
  • ・3Dプリンタを用いた広帯域の電波散乱体の設計
  • ・高精度な電流分布推定法の構築
実用化イメージ

アンテナ・通信メーカーとの産学連携実績が多数ある．他にも，材料メーカー，インフラ業界，独法などとの連携実績もあり，電磁波が応用できる分野であればどこでも連携は可能．

研究者

大学院工学研究科 通信工学専攻 波動工学講座（電磁波工学分野）

今野 佳祐  

Keisuke Konno

〈電流モード回路〉

電流モード多値技術に基づく高速・低電力非同期データ転送方式に関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • 局所的に逐次動作をするその特性から高速・低消費電力・高環境適応・低ノイズなど様々なメリットがある、従来のクロックを使用しない非同期式制御によるVLSIシステムを提案しています。要求応答に基づくハンドシェーク通信のオーバヘッドを、多値符号化により配線数削減および通信プロトコルの根本的改善を行い、さらに電流信号表現による高駆動転送によるチップ内・チップ間ネットワークの高速化を実現しています。
実用化イメージ

本成果は、高速・低電力な大規模VLSI システムの実現において有用であり、これに関連するメニーコア、マルチモジュールNoC 分野において有意義な共同研究ができるものと考える。

研究者

電気通信研究所 計算システム基盤研究部門 新概念ＶＬＳＩシステム研究室

羽生 貴弘  

Takahiro Hanyu

〈電力伝送〉

非接触エネルギー伝送を用いた産業機器・医療機器の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 独自技術を用いた非接触電力伝送システムを中心に数ワットから数十キロワットクラスの幅広い開発を行っている。産業機器ではモバイル機器を始めEV や工場内搬送装置に至る幅広い対応が可能である。医療機器では人工心臓への電力伝送や、主に四肢不自由者の運動機能再建を目指す機能的電気刺激装置（FES）の開発、がん治療として体内の温度計測を必要としない小型埋込素子を用いたハイパーサーミアの開発を行っている。
実用化イメージ

産業・医療用途共に、独自の信号伝送システムも併せて開発を行い実用化している。

研究者

災害科学国際研究所 レジリエントＥＩＣＴ研究推進部門 レジリエントＥＩＣＴ

松木 英敏  

Hidetoshi Matsuki

と

〈ドーパミン神経〉

ヒト間葉系細胞からの神経細胞誘導と神経変性疾患への応用

 
 
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特徴・独自性
  • 骨髄間葉系細胞はすでに臨床応用されており、腫瘍形成能が無い。我々はNotch 遺伝子導入と浮遊培養を組み合わせることで神経前駆細胞を作り出すシステムを開発し、脳梗塞での有効性を示した。さらにGDNFによりドーパミン神経となり、ラットでパーキンソン病の機能改善が確認された（J. Clin. Invest, 2004）。さらにパーキンソン病サルの脳内へ自己細胞移植することで運動障害や脳内ドーパミン機能を長期間にわたり改善し、腫瘍形成や副作用が現れないことを分子イメージング技術で明らかにした。霊長類動物における世界で初めての成果でJ. Clin. Invest（ 2013）に掲載され、Nature Review Neurosci、LosAngeles Times など主要な雑誌やメディアで取り上げられた。
実用化イメージ

神経前駆細胞、ドーパミン神経、共に脳梗塞やパーキンソン病の治療開発に有効である。さらに神経系に作用する薬剤開発に置けるスクリーニングにも応用できる。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 細胞生物学講座（細胞組織学分野）

出沢 真理  

Mari Dezawa

〈ドーピング〉

新奇有機半導体材料の合成と応用

特徴・独自性
  • 本研究では、外観構造が全く同じであるにも関わらず、電子の数が1つだけ違う特異な二つの分子を合成し、これらを混合することで、高い伝導性と物性制御性を兼ね備えた有機半導体材料を創製します。構造が同じ分子をドーパントとして用いるため、従来のドーピングの概念を超える高い割合での材料複合が可能と考えられます。幅広い物性を有する有機半導体の即時提供を可能とし、デバイス分野全体の飛躍的な進化を目指します。
実用化イメージ

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所 新領域創成研究部学際基盤研究分野 物質材料・エネルギー研究領域

上野 裕  

Hiroshi Ueno

〈統計解析〉

社会経済データの高度解析手法とニーズの解明

 
 
 
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特徴・独自性
  • 公共交通の運営計画に役立つ利用者の行動分析を行ってきました。具体的には空港に出入りする交通量の観測値を異なる航空便を使う交通に分解する手法、混雑により潜在化した交通量をその地点を含む多数の地点の交通量から算定する手法などの、高度なデータ統計解析手法を開発してきましたが、それらは交通以外の多様なデータにも適用できる可能性があります。
実用化イメージ

交通をはじめとする公共サービスの需要分析のほか、大規模システムの挙動分析や商品ニーズの分析、マーケティングに活用したい団体や企業との共同研究を希望します。

研究者

災害科学国際研究所 災害人文社会研究部門 レジリエンス計画研究分野

奥村 誠  

Makoto Okumura

〈統計科学〉

データ活用による社会的価値創出

 
 
 
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特徴・独自性
  • 我々の日常生活や社会の中で蓄積されたデータを活用することで、生活・社会・サービス産業等における実際の問題解決による新しい社会的価値の創出を志向しています。主にベイズモデルを利用した統計的モデリングによって、各々の事例に適した問題解決の実践を行っています。同様に、機械学習やデータマイニングの手法を主とした、汎用的なデータ活用システムの開発も行っています。その過程を通して、ビッグデータ分析手法やセンサ信号処理法の高度化も目指しています。
実用化イメージ

データ分析手法の高度化やデータ活用の実践に関して共同研究や学術指導の枠組みで知見・ノウハウの提供ができます。社会やサービス産業の問題に限らず、医学・工学・情報科学分野の問題解決に関する共同研究や、データ活用を基盤とした製造業のサービス化に関する共同研究も行っています。

研究者

大学院経済学研究科 経済経営学専攻 システム科学講座

石垣 司  

Tsukasa Ishigaki

〈統計調査〉

高齢社会の経済分析

特徴・独自性
  • 少子・高齢社会の問題や男女共同参画、医療や介護などの社会保障の問題などについて、従来の歴史的、制度的観点に重きを置いた分析とは異なり、経済学や市場均衡の理論と統計資料を使って分析し、解決策を政策提言します。
実用化イメージ

少子高齢化に伴う財政、市場の将来予測、医療、福祉の効率的運営や男女共同参画社会の経済学的分析など、行政やシンクタンクとの連携、また高齢者向け福祉器具や将来世代向けイノベーション機器の開発。

研究者

大学院経済学研究科 経済経営学専攻 医療福祉講座

吉田 浩  

Hiroshi Yoshida

〈頭頸部がん〉

リンパ節内投与法の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 1.１個の転移リンパ節の治療に必要な抗がん剤の量は全身投与量の1/1,000から1/10,000.
  • 2. 副作用はほぼ無視できる.
  • 3. 超音波ガイド下でリンパ節内に薬剤投与が可能
  • 4. 投与薬剤の溶媒に関して, 国際特許出願済み
実用化イメージ

1. 頭頸部がん, 乳がんなどにおける所属リンパ節の治療と予防的治療
2. ドラッグリポジショニング・ジェネリックによる医薬品開発を目指す製薬企業
3. 投与システムの開発を目指す医療機器メーカー

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 治療医工学講座（腫瘍医工学分野）

小玉 哲也  

Tetsuya KODAMA

〈統計力学〉

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

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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