東北大学　研究シーズ集

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〈ベイズ推定〉

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

〈ベイズモデリング〉

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

〈平面レンズ〉

nm～µmサイズが混在しパターンの粗密がある構造体を精密に製造可能！

概要

モールドエッジにバリが発生せず、均一な残膜が得られる光ナノインプリント方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-159.pdf

従来技術との比較

スピン塗布膜への光型成形では、モールド（型）の側壁の汚染が繰り返し利用を妨げます。所定量の液量を印刷液滴の配置数で規定できるので、モールド外周部への光硬化性液体の回り込みを防ぐことができます。

特徴・独自性
  • サブピコリットルの定形液滴を印刷配置できる孔版印刷です
  • 孔版印刷の版はレーザー加工で作製するため従来のような印刷欠陥がありません
  • 膜厚10nmから光硬化膜を所定位置に形成できます
  • 印刷配置を制御できるので、型表面にあるパターン密度の粗密に対応することができます
実用化イメージ

ナノ構造オプティクス、平面レンズ、細胞培養シート、など表面への樹脂ナノパターンの付与、樹脂マスクを利用したリソグラフィ加工に用いることができます

研究者

多元物質科学研究所 附属マテリアル・計測ハイブリッド研究センター 光機能材料化学研究分野

中川 勝  

Masaru Nakagawa

〈PET〉

医工放射線情報学

 
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特徴・独自性
  • 主に核医学に関わる医用工学分野の研究を行なっています。PETやSPECTに代表される核医学検査では、さまざまな薬剤に放射性同位元素をラベルし、その薬剤の体内の動態を非侵襲的に画像化できます。非常に高い感度、定量性を持った検査です。しかし、PET/SPECTのデータは、さまざまな情報、雑音が混合しており、そこから有益な情報を引き出す必要があります。そのための、数理モデルの構築や、画像処理の研究を行なっています。
実用化イメージ

画像処理・データ解析ソフトウェアを医療機器メーカーに提供できます。現在、PETは創薬の分野で注目を集めています。分子イメージング技術をいかした早期薬効評価の指標としてPETを利用しようというものです。そのためのPET 評価系の構築技術を提供できます。

研究者

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 放射線管理研究部

渡部 浩司  

Hiroshi Watabe

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

化合物半導体を用いた放射線検出器の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 材料純化、結晶成長、結晶加工、電極形成、検出器製作を一貫して行い、化合物半導体を用いた放射線検出器の開発を行っている。特に化合物半導体の一つである臭化タリウム（TlBr）に着目し研究を行っている。TlBr検出器は非常に高い検出効率を持ち、PET やSPECT 等の核医学診断装置やガンマ線CT、産業用X線CT、コンプトンカメラ等への応用が可能である。
実用化イメージ

化合物半導体成長技術はシンチレーション結晶育成、X線フラットパネルセンサー用直接変換膜製作へ応用が可能である。これらの結晶成長・検出器製作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。

研究者

大学院工学研究科 量子エネルギー工学専攻 粒子ビーム工学講座（放射線高度利用分野）

人見 啓太朗  

Keitaro Hitomi

難処理性高分子廃棄物の化学リサイクル

 
 
 
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特徴・独自性
  • PET、PVC、HIPS 等の廃プラスチックを、付加価値の高い化学物質への転換を目的に、乾式及び湿式プロセスで種々の高分子廃棄物リサイクルの研究をしている。例えば、PETの脱カルボキシル化にて、高収率でベンゼンを得ることに成功。また、難熱性プラスチックやPVC の脱ハロゲン化プロセスを開発し、炭化水素として燃料利用等を検討している。さらに、抗菌性やイオン交換特性を付与することを目的に、PVC の塩素の一部を官能基で化学修飾する研究をしている。また、HIPSの熱分解による脱ハロゲン化で、高収率でスチレンを得ることができる。これらの技術を用いて、金属・プラスチック複合物から金属とプラスチックを効果的にリサイクルする化学プロセスを構築している。
実用化イメージ

廃棄物のリサイクルプロセスの開発に付随して起こる諸問題を解決するための方法を提供することができる。

研究者

大学院環境科学研究科 先端環境創成学専攻 自然共生システム学講座（資源再生プロセス学分野）

吉岡 敏明  

Toshiaki Yoshioka

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPETイメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤とし、がんやアルツハイマー病のPET用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断(心筋血流、褐色脂肪組織) への応用、PET による薬物動態解析、薬効薬理研究に取り組んでいます。
実用化イメージ

新規ポジトロン標識技術・装置の開発。がん、認知症、循環器疾患のPET画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET 薬物動態評価(動物、ヒト)。新薬( 候補) の生体薬効薬理評価

研究者

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 核薬学研究部

古本 祥三  

Shozo Furumoto

〈PET化学〉

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPETイメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤とし、がんやアルツハイマー病のPET用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断(心筋血流、褐色脂肪組織) への応用、PET による薬物動態解析、薬効薬理研究に取り組んでいます。
実用化イメージ

新規ポジトロン標識技術・装置の開発。がん、認知症、循環器疾患のPET画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET 薬物動態評価(動物、ヒト)。新薬( 候補) の生体薬効薬理評価

研究者

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 核薬学研究部

古本 祥三  

Shozo Furumoto

〈PET創薬〉

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPETイメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤とし、がんやアルツハイマー病のPET用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断(心筋血流、褐色脂肪組織) への応用、PET による薬物動態解析、薬効薬理研究に取り組んでいます。
実用化イメージ

新規ポジトロン標識技術・装置の開発。がん、認知症、循環器疾患のPET画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET 薬物動態評価(動物、ヒト)。新薬( 候補) の生体薬効薬理評価

研究者

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 核薬学研究部

古本 祥三  

Shozo Furumoto

〈ペプチド〉

タンパク質デザインをシーズとした未踏ナノ材開拓とバイオテクノロジーの異分野展開

 
 
 
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特徴・独自性
  • ドメイン単位とした蛋白質の構造情報と進化工学を利用して、ボトムアップに目的構造・機能を持つ蛋白質分子をデザインする技術構築を行い、蛋白質研究を真の「工学」へ脱皮させることを目指しています。これまでに、無機材料を室温合成できる蛋白質や無機材料表面を識別し接着できる蛋白質の創生やナノ材と酵素タンパク質のハイブリッド化技術による高機能セルラーゼの開発などに成功しています。
実用化イメージ

バイオセンサー、バイオプローブ、固相基質を対象にした高機能ハイブリッド酵素。

研究者

大学院工学研究科 バイオ工学専攻 生体機能化学講座（タンパク質工学分野）

梅津 光央  

Mitsuo Umetsu

高温高圧条件でのアミノ酸のペプチド化と新規炭素繊維

 
 
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特徴・独自性
  • 生物体内では酵素などの作用でアミノ酸がペプチド化される。掛川研究室では無水、高温高圧環境下で触媒なしにアミノ酸の高重合度ペプチド生成に成功してきている。重合が難しいとされていたグリシンでは１１量体、アラニンでは５量体など重合度の世界記録を作ってきている。アラニン５量体は、クモの糸に代表される重要な硬質「炭素繊維」であり、本研究は新規炭素繊維開発に有効と考える。
実用化イメージ

本研究を応用することで、切れないペプチド繊維（アラニンペプチド）と柔軟性のあるペプチド繊維（グリシンペプチド）を組み合わせることで、固くて伸びる新規炭素繊維を作り出せる可能性がある。

研究者

大学院理学研究科 地学専攻 地球惑星物質科学講座

掛川 武  

Takeshi Kakegawa

〈ヘルスケア〉

マイクロ・ナノマシニング技術を⽤いた低侵襲医療機器・ヘルスケア機器

 
 
 
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特徴・独自性
  • 精密機械加工技術、MEMS（微小電気機械システム）技術などを用いて小さくとも様々な多機能を実現する新たな医療機器、ヘルスケア機器を開発しています。体内で検査治療を行う内視鏡やカテーテルを高機能化するほか、今までにない新たな医療機器を開発し、より精密で安全な検査・治療、新たな検査・治療の実現を目指します。また、体表に装着する薄く軽い高機能なデバイスにより、場所や時間の制約のない新たなヘルスケアを目指します。
実用化イメージ

基礎研究の他、実用化を目指し臨床医師および医療機器メーカーをはじめとした企業と協力して開発を進めています。また、大学から企業への橋渡しの目的で大学発ベンチャー企業を起業し共同した開発を進めています。

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 医療機器創生医工学講座（ナノデバイス医工学分野）

芳賀 洋一  

Yoichi Haga

LSI技術を用いた医療・ヘルスケア用マイクロナノ集積システム

 
 
 
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特徴・独自性
  • 半導体工学と神経工学を基盤として、生体の構造と機能の理解に基づいた医療・ヘルスケア用の新しいマイクロ・ナノ集積システムの研究開発を行っています。脳をはじめとする生体の電気的・化学的状態を多元的・立体的に計測解析するための神経プローブや生体信号処理LSI、生体と同じ積層構造を有することにより高いQOLを実現する完全埋込型人工網膜などの研究開発を推進しています。また、シリコン貫通配線（TSV)を用いたCtC/CtW/WtW 三次元集積化技術の研究開発も行っています。
実用化イメージ

これまでに国内外の企業・研究機関と三次元集積化技術や生体信号処理LSI に関する共同研究を積極的に行っています。
㈰医療現場での生体情報モニタリング機器やパーソナルヘルスケア機器に使用される集積回路や医用集積モジュールの開発
㈪シリコン貫通配線を用いた三次元集積回路の開発(3D-LSI/TSV)

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 生体機械システム医工学講座（医用ナノシステム学分野）

田中 徹  

Tetsu Tanaka

〈ヘルペスウイルス〉

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

〈変異〉

簡便・低コスト・高感度な一塩基多型（SNP）分析法による品種判別、種同定、突然変異選抜

 
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特徴・独自性
  • 独自に開発したdot-blot-SNP 分析法や、磁気ビーズ法により、遺伝子の一塩基の変異を多数の植物個体について低コストで分析できる。分析技術の熟練が必要ではあるが、一度に数千個体の遺伝子型分析を低コストで行うことを可能とする。
実用化イメージ

作物育種の現場でのDNA分析による遺伝子型判定や突然変異体の選抜、さらに、種子の純度検定、品種の同定、異品種混入の同定等に利用することが出来る。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 植物生命科学講座（植物遺伝育種学分野）

北柴 大泰  

Hiroyasu Kitashiba

〈偏光制御技術〉

次世代高臨場・低電力ディスプレイシステムの研究開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 近年、高精細映像通信サービスやユビキタスネットワークの普及による情報の多様化に伴い、情報ネットワークと人との間を繋ぐヒューマンインターフェースとしてディスプレイは大容量化や高色再現といった表示の高品位化だけではなく、省電力化や高臨場感等の高機能化の実現が期待されている。当研究室では、液晶を用いた光の偏光および拡散の精密な解析・制御技術、ならびにそれに基づいた高性能ディスプレイシステムについて研究を行っており、これにより電子ブックやデジタルサイネージ等をはじめとした新しいメディアの創出、省エネルギー社会の実現に貢献することを目的としています。特に偏光の精密な解析と制御を可能とする偏光制御理論を確立すると共に、その応用として液晶分子の表面配向状態の解析および制御技術、液晶の広視野角・高速化技術、フィールドシーケンシャルカラー（色順次表示）方式を用いた超高精細ディスプレイ技術、超低消費電力反射型フルカラーディスプレイ、超大型・高品位ディスプレイなどについて研究を進めています。
  • また、インタラクティブ（双方向対話型）なコミュニケーション技術に基づいた情報社会の構築を想定した次世代高臨場感ディスプレイ技術についても研究を行っています。具体的には精密な光線方向制御に基づいた実空間裸眼立体ディスプレイおよび多視点ディスプレイに関する研究などがあります。以上のような技術をさらに進展させ、産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望します。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科 技術社会システム専攻 バリュープロポジション講座（情報感性工学分野）

石鍋 隆宏  

Takahiro Ishinabe

ほ

〈保育〉

子育て支援

 
 
 
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特徴・独自性
  • 子どもとかかわる保護者、保育者自身の「大人のキャリア発達」を研究テーマとしています。家族システム論、保育環境論をベースに、子どもとかかわる大人の感情制御、環境設定などについて文化・社会、時代・歴史的背景を踏まえて研究を進めています。 特徴としては，Bronfenbrennerの生態学的アプローチに基づき，親や子どもの個体内要因のみでなく，生活体をシステムとしてアセスメントする点にあります。
実用化イメージ

特に乳幼児を中心とした子育て家族にかかわる、保育、子育て支援関係者あるいは、子育て家族にかかわる教育、福祉、司法、医療、産業領域におけるコンサルテーション。

研究者

大学院教育学研究科 総合教育科学専攻 教育心理学講座（教育心理学）

神谷 哲司  

Tetsuji Kamiya

〈ホイスラー合金〉

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

多結晶でも単結晶と同レベルの特性を示し、フレキシブル基板上に製膜可能

概要

多結晶ホイスラー合金薄膜
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-2968.pdf

従来技術との比較

従来技術では大きな異常ネルンスト効果や異常ホール効果等の特性を発現させるためにバルク単結晶や単結晶薄膜が不可欠と考えらえてきたが、本技術により単結晶化が不要となる。

特徴・独自性
  • Co2MnGaやCo2MnAlに代表されるCo基ホイスラー合金の多結晶層を、絶縁性のAlN層で挟みこむことで、結晶配向の制御や結晶性の向上を促進することができ、高い特性を発現させることが可能となる。また、単結晶成長を必要としないので基板を選ばずに作製可能であり、フレキシブル基板の上でも高い特性が得られる。
実用化イメージ

パイプ内の排液や室内外温度による発電を可能とする熱電変換素子、フレキシブル基板上にホールセンサを初めとする高感度センサなどへの応用展開の可能性がある技術である。

研究者

金属材料研究所 物質創製研究部 磁性材料学研究部門

関 剛斎  

Takeshi Seki

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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