東北大学　研究シーズ集

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た 行
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ち

〈超薄膜〉

機能性高分子ハイブリッドナノ材料

 
 
 
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特徴・独自性
  • Langmuir-Blodgett 法や浸漬法などボトムアップ的手法を基盤技術として利用し、様々なナノ材料の分子構造が示す表面・界面での相互作用を考慮することで、合目的的にナノ構造制御された光電子機能性高分子ハイブリッドナノ材料の開発を行っている。
実用化イメージ

0.4 nmで膜厚制御可能なSiO2超薄膜、発光型溶存酸素センサー、強誘電性高分子エレクトロニクスデバイスなど。

研究者

大学院工学研究科 応用化学専攻 環境資源化学講座（機能高分子化学分野）

三ツ石 方也  

Masaya Mitsuishi

〈長疲労寿命〉

低ヤング率を有する新規CoCr系生体用超弾性金属材料

 
 
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特徴・独自性
  • 一般的に使用されているステンレス鋼および従来のCoCr合金などの生体用金属材料は、生体骨より10倍もの高いヤング率を示し、インプラントによる骨の萎縮現象が問題視されている。β-Ti合金は比較的に低いヤング率を示すが、耐摩耗性が低い。本新規CoCr系合金は、低ヤング率と高耐摩耗性の両立を初めて実現した。さらに、耐食性が優れ、17%以上の超弾性歪みも示すことから、次世代生体材料として有望である。
実用化イメージ

生体骨と同程度の低いヤング率、高い耐食性と耐摩耗性および優れた超弾性特性の 4 拍子そろった本 CoCr 系生体材料は、人工関節、ボーンプレート、脊髄固定器具やステントなどへの応用が期待される。

研究者

大学院工学研究科 金属フロンティア工学専攻 創形創質プロセス学講座（計算材料構成学分野）

許 皛  

Xiao Xu

〈超臨界〉

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

超臨界水熱合成法による有機・無機ハイブリッドナノ粒子合成

 
 
 
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特徴・独自性
  • 超臨界水を反応場とする有機修飾ナノ粒子の合成技術を発明した。超臨界反応場では有機分子と金属塩水溶液が均一状態で反応し、水分子が酸／塩基触媒として働き、有機修飾金属塩ナノ粒子を合成できる。このハイブリッドナノ粒子は有機分子を表面に有するため、溶剤に高濃度分散させてナノフルイッド、ナノインクとしたり、高分子とハイブリッド化させて有機・無機材料の機能を併せ持つ材料を創成することができる。
実用化イメージ

窒化ホウ素の有機修飾ナノ粒子はポリマーに分散させて、高熱伝導材料として使用できる。また酸化チタン、酸化ジルコニウムの有機修飾ナノ粒子は、ポリマーなどに高濃度分散させることにより高屈折率レンズ製造に応用できる。また、高活性ナノ触媒としての利用も期待される。現在、本技術に基づいて、超臨界ナノ材料技術開発コンソーシアム（参加企業およそ80 社）が設立されており、産業への応用や国家プロジェクトの提案などを積極的に推進している。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所 ソフトマテリアルグループ

阿尻 雅文  

Tadafumi Ajiri

超臨界水中での反応プロセス開発

 
 
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特徴・独自性
  • 当研究室では、超臨界水を反応場とする流通型反応プロセスの開発を行っている。高温高圧反応場では、水の物性が大きく変化し、水と油とガスが均一相を形成する。この状態では、水分子そのものが酸や塩基触媒として機能し、高速に反応が生じる。このような新規な反応場の利用には、プロセス開発をすすめながら反応場の相平衡、流動、反応速度論の理解に基づく、プロセスの設計基盤の確立が必要である。
実用化イメージ

超臨界水中でのナノ粒子連続合成プロセス、超臨界水・亜臨界水中でのバイオマスの前処理・可溶化プロセス、超臨界水中での重質油の改質プロセスの開発を行っている。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所 ソフトマテリアルグループ

阿尻 雅文  

Tadafumi Ajiri

高温高圧水中での化学反応を用いたプロセス開発、超/亜臨界流体抽出技術

 
 
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特徴・独自性
  • これまでの研究はほとんどが水熱技術（超/亜臨界水技術など）に関連しており、超臨界流体（CO₂）と亜臨界流体(DME)の抽出技術、無機材料の合成、石炭化学、バイオマス変換、微細藻類の抽出、廃棄物のリサイクルなど多岐にわたる。また、さまざまな化学工学的応用の経験もあります。現在はリチウムイオン電池と廃プラスチックのリサイクルと化学実験の自動化と知能化に関する研究に取り組んでいる。
実用化イメージ

1. 廃リチウムイオン電池のリサイクルと貴金属の回収
2. 連続水熱装置による廃プラスチックのリサイクル
3. 非効率に利用される炭素系未利用固体廃棄物から高付加価値製品を製造する技術開発

研究者

大学院工学研究科 附属超臨界溶媒工学研究センター システム開発部

鄭 慶新  

Qingxin Zheng

超臨界二酸化炭素による洗浄ならびにクリーニング

概要

高圧のCO2の浸透力と溶解力ならびに高膨張性を利用した、本質的なドライクリーニング、洗浄・再生技術

従来技術との比較

本質的なドライ・乾式の洗浄で、ナノ空間への浸透性も高い。また無酸素状態での洗浄か可能。

特徴・独自性
  • 超臨界状態のCO2を溶媒とした洗浄プロセス、液体溶媒を利用しない本質的なドライクリーニングである。液体を用いないことから乾燥工程が不要で、毛管応力による構造体の収縮も抑制できる。微細構造物の洗浄・再生が可能で、高性能フィルターの再生技術は、一部実用化されている。
実用化イメージ

精密機器。フィルターを利用する空調機器機械メーカー。洗浄の逆プロセスでは染色も可能になる。文化財の保存にも利用可能。

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

超臨界法で合成された金属酸化物ナノ粒子を用いた炭化水素の低温改質反応

 
 
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特徴・独自性
  • 超臨界水を反応場とする有機修飾ナノ粒子の合成技術を利用することで、サイズ、結晶面が制御された、様々な金属酸化物ナノ粒子の合成に成功している。低温域での酸素貯蔵/放出能力が非常に高く、有意な速度で酸化的炭化水素の改質反応が進行する。
実用化イメージ

バイオマス廃棄物・重質油やメタンの低温改質反応。将来的には廃棄物・プラスチックのCO2フリー完全リサイクルをはじめとした低炭素社会構築につながる技術として期待される。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所 ソフトマテリアルグループ

阿尻 雅文  

Tadafumi Ajiri

ヒトの五感に訴える新製品・新分野を開発－亜臨界溶媒分離法における実験と理論の開発―

 
 
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概要

超臨界／亜臨界抽出分離技術とは、水や二酸化炭素等の物質を高圧・高温にした際に、それらが液体と気体の両方の性質を併せ持った流体（超臨界/亜臨界流体）となることを利用し、その流体を用いてこれまで分けられなかった様々な物質を抽出分離できる技術です。特に亜臨界抽出では、より温和な条件での抽出分離を実現しています。有機溶剤を使用しないグリーンな抽出分離プロセスや装置、理論の研究開発を行っています。

従来技術との比較

開発した亜臨界溶媒分離法は，在来型の蒸留・抽出・分離等の化学工学プロセスとは異なり，大幅なスケールダウンを実現できることがメリットです。

特徴・独自性
  • 水，エタノール，二酸化炭素等の環境溶媒のみを製造工程に用いることができる
  • SDGsの推進
  • 日本発の医薬食品・飲料・化粧品・化成品等の製造工程のグリーンイノベーション
  • これまでに分離できなかった、利用できていなかった有用成分の利活用
実用化イメージ

低極性・高極性化合物や沸点の異なる化学物質の分離に長けています．クロマト法の精密性には及びませんが，物質群としての分離・分画操作には向いています．医薬食品・飲料・化粧品・化成品等の分野に応用できます。

研究者

大学院工学研究科 附属超臨界溶媒工学研究センター 溶媒要素技術部

大田 昌樹  

OTA Masaki

〈超臨界水〉

〈超臨界流体〉

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

高温高圧水中での化学反応を用いたプロセス開発、超/亜臨界流体抽出技術

 
 
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特徴・独自性
  • これまでの研究はほとんどが水熱技術（超/亜臨界水技術など）に関連しており、超臨界流体（CO₂）と亜臨界流体(DME)の抽出技術、無機材料の合成、石炭化学、バイオマス変換、微細藻類の抽出、廃棄物のリサイクルなど多岐にわたる。また、さまざまな化学工学的応用の経験もあります。現在はリチウムイオン電池と廃プラスチックのリサイクルと化学実験の自動化と知能化に関する研究に取り組んでいる。
実用化イメージ

1. 廃リチウムイオン電池のリサイクルと貴金属の回収
2. 連続水熱装置による廃プラスチックのリサイクル
3. 非効率に利用される炭素系未利用固体廃棄物から高付加価値製品を製造する技術開発

研究者

大学院工学研究科 附属超臨界溶媒工学研究センター システム開発部

鄭 慶新  

Qingxin Zheng

〈超音波スペクトロスコピー〉

形状制約のない力学的異方性材料の簡易な弾性定数計測手法の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 本弾性定数計測手法は、任意の弾性定数を入力値に用いて共鳴振動解析を行い、振動実験から得られた共鳴振動数と各振動様式が解析結果と一致する入力弾性定数を逆解析的に求める手法です。材料種、材料形態および計測環境の制約を伴わない計測手法の構築を目指しており、金属材料・セラミックス材料・高分子材料・複合材料、顕微鏡サイズ材料・薄膜材料・異種接合材料および高温環境下なども研究対象としています。
実用化イメージ

本研究を発展させるためには、企業の課題と我々の課題との間のギャップを埋める必要があり、知識の相互補完なしでは目的を達成することができない研究開発テーマです。是非、抱えている課題や困難をお教えください。

研究者

大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 航空システム講座（材料・構造スマートシステム学分野）

山本 剛  

Go Yamamoto

〈触媒調整〉

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

〈地理情報科学〉

リモートセンシング・GIS(地理情報システム)

 
 
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特徴・独自性
  • リモートセンシング全般、GIS にまつわる研究を行っている。人工衛星や航空機によるリモートセンシングデータを利用した環境モニタリング、農地や植生地域の管理、災害による被害状況の把握などが主研究内容であり、陸域を観測したデータの解析を中心としている。合成開口レーダ（SAR）やハイパースペクトルセンサによる観測データも用いている。GISは研究対象であるとともに主要なツールの一つでもあり、リモートセンシングデータのほか、国土地理院によって提供される基盤地図情報などの空間データの管理や空間解析に利用している。
実用化イメージ

広域情報を一度に把握でき、また過去の状況を調べることもできる。農地管理のほか、自治体やライフライン関連企業での、施設・設備の情報の管理・運営などにも広く役立てることができる。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 農業経済学講座（地域資源計画学分野）

米澤 千夏  

Chinatsu Yonezawa

〈地理情報システム〉

持続可能なエネルギーシステムの統合デザインと分析

 
 
 
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特徴・独自性
  • 時間軸と空間軸からみたエネルギー社会の将来を明らかにすることを目的とする。「時間軸」と地域社会の「空間軸」を基軸に、エネルギー効率、CO2 排出量等の「技術指標」と、脱炭素、経済性、セキュリティ、レジリエンス等の「価値指標」、さらにエネルギーシステムの「資源」「変換技術」「需要部門」のセクターカップリングを加えた、統合最適化手法を開発して、地域社会にふさわしいエネルギーシステムをデザインします。
実用化イメージ

地方公共団体あるいは参画企業やコンサルタントがスマートシティ、脱炭素先行地域を企画するうえで、地域エネルギー需給に関わるデータベースを提供して、データ分析やシナリオデザインを支援する。

研究者

大学院工学研究科 技術社会システム専攻 ソーシャルシステムデザイン講座（エネルギーサステナビリティ分野）

中田 俊彦  

Toshihiko Nakata

リモートセンシング・GIS(地理情報システム)

 
 
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特徴・独自性
  • リモートセンシング全般、GIS にまつわる研究を行っている。人工衛星や航空機によるリモートセンシングデータを利用した環境モニタリング、農地や植生地域の管理、災害による被害状況の把握などが主研究内容であり、陸域を観測したデータの解析を中心としている。合成開口レーダ（SAR）やハイパースペクトルセンサによる観測データも用いている。GISは研究対象であるとともに主要なツールの一つでもあり、リモートセンシングデータのほか、国土地理院によって提供される基盤地図情報などの空間データの管理や空間解析に利用している。
実用化イメージ

広域情報を一度に把握でき、また過去の状況を調べることもできる。農地管理のほか、自治体やライフライン関連企業での、施設・設備の情報の管理・運営などにも広く役立てることができる。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 農業経済学講座（地域資源計画学分野）

米澤 千夏  

Chinatsu Yonezawa

〈治療〉

新型コロナウイルス治療薬・消毒薬の評価

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 感染性を有する新型コロナウイルスを使用し、新型コロナウイルスに対する新規治療薬候補の評価や開発、併せて消毒剤の評価なども行っています。さらに作用機序や耐性機序に踏み込むことも可能です。ほかにもインフルエンザウイルスから薬剤耐性菌までの同時評価が必要な場合はご相談ください。これまでに国内外製薬企業、関連企業との共同研究で、臨床薬の基礎開発から臨床応用までの経験があります。
実用化イメージ

阻害剤や消毒剤などの開発・評価において、目的の微生物だけでなく、同一施設で、条件をそろえて幅広く対応でき、効果の比較が容易です。野生型だけでなく、変異型にも対応可能です。

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

〈治療薬〉

赤血球分化の新規調節機構を標的とした斬新な貧血治療薬の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 貧血は世界で最も罹患率の高い疾患であるが、輸血やエリスロポエチンなどの既存治療法の効果はしばしば限定的である。我々は代謝酵素の抑制により、赤血球産生が促進される事を発見し、新たな貧血治療戦略を見出した。さらに、同酵素活性をモニターできる人工遺伝子を開発し、スクリーニング系を確立している。
実用化イメージ

産学連携により、この新しい制御機構を標的とする低分子化合物等の探索・評価を迅速に進め、斬新な貧血治療薬の開発へとつなげたい。また、ドラッグリポジショニングの可能性についても共同で検討していきたい。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 細胞生物学講座（生物化学分野）

五十嵐 和彦  

Kazuhiko Igarashi

酵母を用いた認知症治療薬スクリーニング系の開発

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • γ セクレターゼを発現した酵母を用いてアルツハイマー病患者脳内で生成されるアミロイドβの生成を検出するアッセイ系を開発
  • 家族性アルツハイマー病家系から見つかっている遺伝子変異を利用することで、特に毒性の高いアミロイドβ（A β 42）の生成を検出することが可能
  • レポーター遺伝子の発現、即ち酵母の生育・レポータ酵素を評価することにより、A β42 を減少させる化合物、変異の同定に成功
実用化イメージ

本法によりγセクレターゼの機能を調節・阻害して認知症治療を目指す、化合物、天然物、遺伝子等のスクリーニングを行うことができる。この技術を産業的に活用したい製薬・食品企業や団体との共同研究を希望する。

研究者

大学院農学研究科 農芸化学専攻 生物化学講座（酵素化学分野）

二井 勇人  

Eugene Futai

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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