東北大学 研究シーズ集

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コンピュータアーキテクチャ

スーパーコンピュータシステム設計とその応用に関する研究

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特徴・独自性
次世代超高性能スーパーコンピュータシステムを実現するハードウェアおよびシステムソフトウェアの要素技術の確立と、スーパーコンピュータシステムの卓越した情報処理能力を最大限に引き出せる高性能シミュレーション技術について研究を進めている。具体的には、3次元デバイスや不揮発メモリなど先進デバイス技術を活用した低消費電力、高メモリバンド幅スーパーコンピュータシステム設計とその利用技術の開発に取り組んでいる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
スーパーコンピュータ設計とその応用に関する産学連携研究を進めているが、ものづくりを支えるスーパーコンピュータ向けシミュレーションコードの高度化、高速化を必要とする企業との産学共同研究も可能である。

情報科学研究科
小林 広明 教授 工学博士
KOBAYASHI, Hiroaki Professor

IoT

遠隔・非接触に生体情報を抽出する「魔法の鏡」プロジェクト

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特徴・独自性
少子超高齢化による医療費増大や医療格差拡大を抑止するための鍵は、情報通信技術(ICT)の利活用です。本研究室では、ICTを用いて「いつでもどこでも健康をモニタリング」するためのシステム「魔法の鏡」を開発しています。このシステムでは、遠隔・非接触で得られる映像信号に基づき、鏡の前に立つだけで血圧反射系に関係する自律神経機能を手軽にチェックすることができます。現在、実証実験を進めており、血圧変動推定や運動の効果の判定など、その有効性が確かめられつつあります。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
家庭の鏡以外にも、スマートフォン・自動車・感情認識ロボット・監視カメラ・スポーツ中継・広告評価など、幅広い応用可能性があります。この技術を応用する医療機関・企業を募集します。

サイバーサイエンスセンター 先端情報技術研究部
吉澤 誠 教授 工学博士
YOSHIZAWA, Makoto Professor

サイバー社会を支える協調分散知識処理とその応用

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特徴・独自性
人間と人工システムの多彩な協力・協働を支える知的情報空間(サイバー社会)の実現に向けて、ICT技術を基盤とした協調分散知識情報処理に関する研究開発を進めています。エージェントと呼ぶ自律的に動作する知的処理体を活用して、利用者向きの情報探索・利用サービス、多様なコミュニケーションを支える知的ネットワーキング、エージェント指向IoTによる知的生活環境などのスマートアプリケーションの実現を目指します。

産学連携の可能性
変動するシステム環境に対する頑健性や柔軟性を備えたICT応用システム、エージェント指向IoTを基盤としたM2M応用、スマートロボット(或いは、ソフトウェアエージェント)群の協調技術やミドルウェアなどへの活用が期待されます。

電気通信研究所
木下 哲男 教授 工学博士
Tetsuo Kinoshita Professor

ICT活用

学校現場における教員および児童生徒によるICT活用に関する実証研究

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特徴・独自性
我が国の初等・中等教育の学校現場におけるICT活用について研究している。学校現場、とりわけ公立学校の義務教育におけるテクノロジー導入を考える際には、児童生徒の学力向上というミッションからのブレがないことや、多忙な教員にとって現実的かつ持続可能であること、低廉なコスト、さらには公教育における平等性のバランスなどの「宿命」が存在する。これらを勘案した上でのICT活用について、より実証的な研究を目指していることが特徴である。
これまで、(1)教員に広く用いられやすいICTは実物投影機であり、その活用については各教員による授業の個性と関係していることの解明、(2)デジタル教科書等を比較的シンプルな工数で開発する技術、(3)小学生向けのキーボード入力学習eラーニングの開発などに取り組んできた。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
我が国の初等・中等教育の学校現場を対象とした教員向け授業支援ツールや児童生徒向けデジタル教材等の開発に関するコンサルティング等が考えられる。

情報科学研究科 人間社会情報科学専攻
堀田 龍也 教授 
HORITA, Tatsuya Professor

亜鉛

食と栄養素による疾病予防の研究

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特徴・独自性
高齢化社会が進み、国の医療費を節約する必要がある。農学領域の栄養学の使命は、食べ方や食品摂取のやり方による疾病の予防である。当研究室では、独自にビタミンKとビオチンの新しい生理機能(老化予防と生活習慣病予防)について解明してきた。また、亜鉛及び炭酸脱水酵素による味覚障害予防や、米糠及び大麦発酵物の疾病防御効果についても解明しつつある。苦味受容体の遺伝子多型と発がんリスクとの関係の解明も進めている(歯学研究科と医学研究科との共同研究を行いつつある)。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
用途:高齢者用サプリメント食品素材の開発・研究、生活習慣病抑制用素材の開発・研究、ヒト味覚障害及び摂食調節疾障害の非侵襲的簡易診断法の開発。

業界:食品産業、臨床検査業界との連携。地域食産業の振興を介した農業の再生・振興。

農学研究科 栄養学分野
駒井 三千夫 教授 農学博士
KOMAI Michio Professor

青色光

青色光を用いた殺虫技術の開発

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特徴・独自性
可視光には複雑な動物に対する致死効果はないとこれまで考えられていたが、その常識を覆し、青色光に殺虫効果があることを明らかにした。LEDなどの照明装置を用いて、青色光を害虫の発生場所に照射するだけの殺虫方法であるため、クリーンで安全性の高い全く新しいケミカルフリーな害虫防除技術になることが期待される。可視光に殺虫効果があることを発見したのは世界初であり、他に類似のものが全くない独自の技術である。

産学連携の可能性
農業、食品産業、畜産業、公衆衛生、一般家庭など様々な分野における害虫防除への利用を想定している。上記用途と関連する業界あるいは照明メーカーとの連携が考えられる。

農学研究科
堀 雅敏 准教授 博士(農学)
HORI, Masatoshi Associate Professor

アクセス制御

多様なアクセス制御方式をもつネットワークローミングシステム

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特徴・独自性
認証基盤に基づく無線LANローミング環境で、ユーザ属性情報を用いて多様なアクセス制御を実現する方式を開発している。802.1x方式による大学間無線LANローミングeduroamを運用しつつ、認証結果によりアクセス制御方式の改良提案と実証評価を行う。ユーザの所属情報に従いOpenFlow技術を用いて収容ネットワークを選択したり、予め設定した属性データによりアクセス権限を制御したりできる技術を含んでいる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ネットワークアクセス制御と認証応用の結合は、利用者ごとにネットワーク利用のサービスや優先度を変更できる耐災害ネットワーク構築技術に応用できる。無線LANアクセスサービスの多様化を可能とする基盤技術として利用できる。

サイバーサイエンスセンター
曽根 秀昭 教授 博士(工学)
SONE, Hideaki Professor

アクチュエータ

MEMS・マイクロマシンと微細加工技術に関する研究

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特徴・独自性
情報機器の入出力や自動車の安全のために用いられるMEMSと呼ばれるマイクロデバイス/システムの研究を行っています。集積化センサ、圧電デバイス、高周波MEMS、過酷環境センサ、マイクロエネルギーデバイス、ウェハレベルパッケージなどの研究に実績があります。リソグラフィ、エッチング、成膜、ウェハ接合、実装、各種評価のための装置を多数揃え、研究者自身が操作して研究できる開かれた実験環境を提供しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
これまでに多くの企業から研究員を受け入れ、産学共同研究を行うとともに、スポット的に装置を利用頂くような支援も積極的に行っています。豊富な資料・データに基づき、随時、技術相談を受け付けています。

工学研究科 バイオロボティクス専攻
田中 秀治 教授 博士(工学)
TANAKA, Shuji Professor

高性能な小型センサ・アクチュエータの設計、製造とテスト

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特徴・独自性
金属ガラスやナノ構造などの新しい種類の材料をマイクロテクノロジと統合して、音響センサやアクチュエータ、熱電発電およびウェハレベルパッケージ等の新規デバイスの研究/開発を行っている。これらはマイクロ・ナノ・エレクトロ・メカニカル・システム(MEMS / NEMS)と呼ばれ、今日のスマートフォンや自動運転、ドローン等に欠かせない技術となっている。学内外のパートナーと連携して基礎的な材料/プロセス技術からパッケージングや信頼性等、産業に移転可能な実用化技術までを開発している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
マイクロシステム分野で幅広い産学連携が可能である。信頼性、歩留り等、重要な項目で産業へ技術移転が可能なレベルにプロセス、デバイス、システムの開発を最適化ができる。 フラウンホーファー研究機構と協力実績があり、産学連携において幅広いプロジェクト要件への対応や複雑なシステムソリューションを提供することができる。

材料科学高等研究所
ヨーク フロメル 准教授 工学博士
FROEMEL, Joerg Associate Professor

アジア

アジアにおける廃棄物の適正処理と都市鉱山政策に関する研究-国際資源循環と越境環境問題を中心に-

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特徴・独自性
近年、アジア諸国における廃棄物処理及びリサイクルのマーケットが急速に拡大しており、いわゆる「静脈産業」、「都市鉱山」分野の潜在力が注目されている。本研究の目的は使用済み自動車、使用済み小型家電、容器包装、生活系廃棄物などを対象として、各国における廃棄物処理、リユースネットワーク、リサイクルプロセスを比較分析した上、それぞれの政策評価を行い、国際資源循環の可能性と越境環境問題の解決策を探ることである。特に各国の社会・経済・環境システムの特徴と課題を考慮し、有価物のみならず、資源化効率の低い再生資源、生活系廃棄物などの総合的な廃棄物処理と再資源化政策を提案する。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
アジア各国の動脈産業及び静脈産業における国際資源循環の連携について実践的試みを継続して行っており、人、情報、モノのネットワーク構築のための、基礎調査(Feasibility Study) 、技術指導、人材育成、環境管理システム及び新しいビジネスモデル構築などの支援ができる。

国際文化研究科 国際環境資源政策論講座
劉 庭秀 教授 博士(都市・地域計画)
YU, Jeongsoo Professor

圧電結晶

新規機能性結晶、シンチレータ、圧電単結晶の開発とデバイス化

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特徴・独自性
放射線や光、熱、圧力等の外部からのエネルギーと結晶との相互作用に興味を持ち、①化学と物理の両面からの材料設計、②合成プロセスの開発、③相互作用の評価と理解、の3つの切り口から先駆的な機能性結晶の研究を進めています。研究室内で異分野融合を行っており、要素技術の上流から下流までを垂直統合する体制で取り組んでいます。優れた特性を持つ結晶に関しては、そのデバイス化、実機搭載にも主体的に関わる点も特徴です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
シンチレータは、核医学、セキュリティ、核融合、資源探査、宇宙物理等、に用いる放射線検出器に応用されます。高発光量、高速応答、長波長発光、高エネルギー分解能、高温域での安定性など、ユーザーのニーズに合わせた材料設計が可能です。また、ランガサイト型圧電結晶は室温近傍の温度特性と低インピーダンスである特性を利用して、振動子、発振器、音叉等への応用も考えられております。また、高温域での特性に注目し、特に、自動車の燃焼圧センサー等への応用も検討されております。

金属材料研究所 先端結晶工学研究部
吉川 彰 教授 
YOSHIKAWA, Akira Professor

圧電センサー

新規機能性結晶、シンチレータ、圧電単結晶の開発とデバイス化

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特徴・独自性
放射線や光、熱、圧力等の外部からのエネルギーと結晶との相互作用に興味を持ち、①化学と物理の両面からの材料設計、②合成プロセスの開発、③相互作用の評価と理解、の3つの切り口から先駆的な機能性結晶の研究を進めています。研究室内で異分野融合を行っており、要素技術の上流から下流までを垂直統合する体制で取り組んでいます。優れた特性を持つ結晶に関しては、そのデバイス化、実機搭載にも主体的に関わる点も特徴です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
シンチレータは、核医学、セキュリティ、核融合、資源探査、宇宙物理等、に用いる放射線検出器に応用されます。高発光量、高速応答、長波長発光、高エネルギー分解能、高温域での安定性など、ユーザーのニーズに合わせた材料設計が可能です。また、ランガサイト型圧電結晶は室温近傍の温度特性と低インピーダンスである特性を利用して、振動子、発振器、音叉等への応用も考えられております。また、高温域での特性に注目し、特に、自動車の燃焼圧センサー等への応用も検討されております。

金属材料研究所 先端結晶工学研究部
吉川 彰 教授 
YOSHIKAWA, Akira Professor

圧電デバイス

MEMS・マイクロマシンと微細加工技術に関する研究

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特徴・独自性
情報機器の入出力や自動車の安全のために用いられるMEMSと呼ばれるマイクロデバイス/システムの研究を行っています。集積化センサ、圧電デバイス、高周波MEMS、過酷環境センサ、マイクロエネルギーデバイス、ウェハレベルパッケージなどの研究に実績があります。リソグラフィ、エッチング、成膜、ウェハ接合、実装、各種評価のための装置を多数揃え、研究者自身が操作して研究できる開かれた実験環境を提供しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
これまでに多くの企業から研究員を受け入れ、産学共同研究を行うとともに、スポット的に装置を利用頂くような支援も積極的に行っています。豊富な資料・データに基づき、随時、技術相談を受け付けています。

工学研究科 バイオロボティクス専攻
田中 秀治 教授 博士(工学)
TANAKA, Shuji Professor

圧力流速同時計測

熱音響現象の理解と応用

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特徴・独自性
温度境界層程度の狭い流路を伝搬する気柱音波は、音響パワーの自発的な生成や増幅、また低温生成などの多様な熱的現象を引き起こします。これら熱音響現象を実験的に理解し、固体ピストンなどの可動部品のない熱機関へ応用することに取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
音波エンジンは外燃機関ですから、産業排熱や太陽光エネルギーを熱源として利用可能です。
音波クーラーはフロンを使用しない冷却技術です。

工学研究科
琵琶 哲志 教授 博士(工学)
BIWA, Tetsushi Professor

アドホック

圏外でも通信可能な“スマホdeリレー”

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特徴・独自性
爆発的に普及したスマートフォンですが、そのWiFiを活用すれば、携帯電話がつながらなくても、隣の人はもちろん、周囲のスマートフォンにデータをリレーしてもらうことで遠くの人とも情報を交換することが可能になります。現在研究開発を進めている省電力技術やセキュリティ技術が確立すれば、電池残量を気にする必要もなく、他人にデータを見られる心配もなく、通信することが可能になります。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
災害等の緊急時の情報発信、商店街等での広告・クーポン配布、イベント会場等での少人数グループ内情報交換、団体旅行・登山等でのトランシーバ的な利用、新興国等での通信サービスなどへの応用が期待できます。

情報科学研究科 応用情報科学専攻
加藤 寧 教授 工学博士
KATO, Nei Professor

アナモックス

メタン発酵とアナモックスプロセスの応用

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特徴・独自性
嫌気性微生物系(メタン生成古細菌とアナモックス細菌)と機能性材料(分離膜、担体)の融合利用により、有機性排水・廃棄物の処理に適した省エネルギー・低炭素型かつエネルギー生産ができる高効率的処理技術を確立していきたいです。図1に示すように、嫌気性膜分離反応槽と担体添加型一槽式アナモックス(ANAMMOX)ユニットを組み合わせることによって新しい排水・廃棄物処理システムを構築し、図2のような効果の実現を目指しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
下水、産業排水、ごみ埋立処理処分場浸出水などの有機性排水処理および廃棄物系バイオマスのエネルギー資源化を目指して、環境プラントメーカーまたはバイオガス発電事業者との連携を図っていきたいです。

工学研究科 / レアメタル・グリーンイノベーション研究開発センター
李 玉友 教授 工学博士
LI, Yu-You (RI, Gyokuyu) Professor

アブラナ

作物の子実生産を向上させる生殖形質に関する研究

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特徴・独自性
作物生産とその生産物の作物・子実は、食糧、環境、エネルギー、アメニティに応用でき、地球温暖化にある21世紀には人類にとって、様々な面においてこれまで以上に重要度が増加している。その作物の子実生産を向上させるためには、昨今の激変する環境ストレスに耐性を有する作物の開発は至上命題である。特に環境ストレスに対して弱い受粉・受精の生殖形質を改変し、種子、果実生鮮を向上させることを目的とする。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
高温、低温ストレス下で子実生産を左右する遺伝子群を同定している。収量増を見込めるF1雑種品種育成に重要な自家不和合性遺伝子の利用も進め、種苗産業などとの連携が可能である。

生命科学研究科
渡辺 正夫 教授 博士(農学)
WATANABE, Masao Professor

甘草

育種学的手法及び飼料添加物による病気に強い動物の開発

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国内外の養豚生産現場で最も重要な病気は、複数の病原体の感染により豚が呼吸器病を示す豚呼吸器複合症(PRDC)である。宮城県畜産試験場との共同研究でマイコプラズマ性肺炎病変(MPS)低方向へ5世代選抜した結果、病変は減少し、相関反応として自然免疫能(貪食能:PA、顆粒球・リンパ球比率:GLR)、細胞性免疫能が高まり、液性免疫能であるSRBC特異的抗体産生能(AP)が抑制された。
海藻の飼料添加給与が液性免疫IgGやIgAを活性化させ、甘草の飼料添加給与が炎症性サイトカインを抑制するのでこれらの物質の利用により飼料への過度の抗菌剤添加を軽減させる。さらに、抗病性育種の選抜実験としてマウスの自然免疫、獲得免疫および両者を同時に選抜する3系統と無選抜対照系を20世代選抜し、これらの免疫特性、抗病性を比較検討中である。本研究で得られた技術を産業界で活用したい企業や団体からのお問い合わせをお待ちしています。

農学研究科
鈴木 啓一 教授 農学博士
SUZUKI, Keiichi Professor

アミノ酸

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
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。

理学研究科 地学専攻
掛川 武 教授 Ph.D.
KAKEGAWA Takeshi Professor

アミロイド

アルツハイマー病バイオマーカー開発と予防・先制医療

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特徴・独自性
2025年までにアルツハイマー病根本治療薬の開発と市場化を加速させるために、アルツハイマー病の疾病概念や薬効評価のパラダイムが、従来の認知機能検査ベースからバイオマーカーベースへと大きくシフトしようとしている。特に、アルツハイマー病発症前から脳に蓄積する凝集アミロイドベータ蛋白やリン酸化タウ蛋白即ち病理像としての老人斑や神経原線維変化を「見える化」する脳脊髄液バイオマーカーや分子イメージング技術の開発を進め、先制医療や予防介入に繋げる道筋を明らかにしたいと考えている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
豊富な認知症症例、独自の血液・脳脊髄液バンクおよび東北大学PETセンターを有している。アルツハイマー病疾患修飾薬開発を目指す製薬企業やバイオベンチャー及び画像診断プローブを有しヒューマンサイエンスへの貢献を考えている企業との産学連携は不可欠と考えている。

加齢医学研究所
荒井 啓行 教授 医学博士
ARAI, Hiroyuki Professor