東北大学　研究シーズ集

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〈アミノ酸被膜〉

金属ナノ粒子を用いた抗原虫薬の開発　アミノ酸被膜による効果の増強

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 金属ナノ粒子は、一般的な大きさの金属個体とは異なる物理的、化学的特性を持ちます。これらの特性は金属ナノ粒子の比表面積が極めて大きいことに起因します。また、その量子サイズによって特有の物性を示します。さらに、金属ナノ粒子は微生物を殺滅する活性酸素種を産生する能力があり、膜透過性も持ちます。我々は、アミノ酸被膜金属ナノ粒子がトキソプラズマの増殖を抑制することを報告しています。
実用化イメージ

マラリアを始め、人類の脅威となっている原虫感染症の予防、治療、診断について、金属ナノ粒子を使った新しいツールを提供できる可能性があります。ナノテクノロジー分野、動物医療を含めた医薬品分野等において活用の可能性があります。

研究者

大学院農学研究科

加藤 健太郎  

Kentaro Kato

〈アミロイドβ〉

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しました。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 β42）の生成を検出することが可能です。また、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、変異の同定に成功しました。
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ます。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します。

研究者

大学院農学研究科

二井 勇人  

Eugene Futai

〈アモルファス〉

カルコゲナイド系材料のエレクトロニクス応用

概要

現代社会が情報化社会と呼ばれて久しいですが、昨今大量のデータ処理や演算の需要が高まり、消費電力も指数関数的に増加しています。これまではSiが半導体デバイスの中心でしたが、これ以上の高性能化や低消費電力化には限界が見え始めつつあります。そこで、カルコゲナイドと呼ばれる周期表の第16族元素を含んだ全く新しい材料によって、既存のSi半導体を凌駕する電子デバイスの実現を目指して研究を行なっています。

従来技術との比較

カルコゲナイド材料薄膜は、量産化とも相性の良いスパッタリング法にて作製しています。これにより、材料の基礎研究と実用化との障壁を大きく下げることができます。また、従来全く検討されてこなかった材料の組み合わせや、自然界には存在しない準安定な薄膜材料の創製など、これまでにない手法での材料技術の高度化を目指しています。さらに、放射光実験や第一原理計算も取り込みながら、材料の理解も同時に進めています。

特徴・独自性
  • 新規カルコゲナイド材料による電子デバイスの高機能・低消費電力化
  • 実用化を見据えた新規電子材料設計・開発
  • 放射光や理論計算による電子状態の解明
実用化イメージ

半導体は、デバイスメーカーだけでなく、半導体製造装置メーカー、半導体素材・材料メーカーと非常に裾野の広い産業です。サプライチェーンの安定化が望まれる中、日本発の新材料技術として社会実装を目指します。

研究者

グリーン未来創造機構

齊藤 雄太  

Yuta Saito

〈亜臨界〉

ヒトの五感に訴える新製品・新分野を開発－高圧実験と理論の開発―

 
 
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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
  • このシーズは、下記の特徴を持ちます。
  • ・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
  • ・これまでに抽出分離できなかった、利用できていなかった有用成分の利活用
  • ・グリーン溶媒を用いた反応・吸着の設計
  • ・高圧クロマトグラフィー/半回分装置/流通装置を保有
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抽出分離に長けた溶媒を用いています。医薬食品・飲料・化粧品・化成品等の化学・材料分野に応用できます。

研究者

大学院工学研究科

大田 昌樹  

Masaki Ota

〈歩きスマホ〉

人間と移動ロボットの共存

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サービスロボットや自動運転車、パーソナルモビリティなど人間と共存する環境で動作する様々な新しい移動体が普及することが期待されています。本研究室では、これらの様々な移動体と安全かつ円滑に共存するための技術について研究しています。
  • 特に、人間の視覚的注意などの特性を考慮し、その動きを予測するという側面からアプローチしています。
実用化イメージ

サービスロボット、パーソナルモビリティ、自動運転車など、人間と共存する環境で動作する移動体の研究開発や、これらが安全に共存するための交通環境整備などに活用可能です。

研究者

大学院工学研究科

田村 雄介  

Yusuke Tamura

〈アルツハイマー病〉

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しました。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 β42）の生成を検出することが可能です。また、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、変異の同定に成功しました。
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ます。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します。

研究者

大学院農学研究科

二井 勇人  

Eugene Futai

新規免疫チェックポイント分子LILRB4を応用した創薬および LILRB4からなるがん患者の予後予測バイオマーカー

概要

免疫チェックポイント阻害剤
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T18-289_T20-3069.pdf

従来技術との比較

T細胞，抗原提示細胞を中心とした免疫チェックポイントの阻害抗体は多く開発されているが，単独での有効性は低い。本ミエロイド系細胞の免疫チェックポイントを標的とするものはユニーク。

特徴・独自性
  • 　T細胞、抗原提示細胞を中心とした免疫チェックポイントの阻害抗体は多く開発されていますが、単独での有効性は低いです。本ミエロイド系細胞の免疫チェックポイントを標的とするものはユニークであると考えます。
  • ・ミエロイド系細胞、特にがん微小環境中に浸潤しているマクロファージやミエロイド系サプレッサー細胞上に発現するLILRB4を標的とすることで、特異的リガンドであるフィブロネクチンとの結合を阻害する抗体がマウスモデルにおいてがんに著効
  • ・一部の自己免疫にも有効であることがマウスモデルで明示
  • ・本抗体は、がん患者組織でLILRB4発現レベルを評価することで予後が予測でき、LILRB4免疫チェックポイント阻害抗体の適用可否を判断できるコンパニオン診断薬としても利用可能
実用化イメージ

以下のような社会実装への応用が想定されます。
・現行の免疫チェックポイント阻害抗体との併用や単独での適用でがんの予後を大幅に改善
・SLE 治療薬
・ミクログリア上にもLILRB4が発現するため、アルツハイマー病などの神経疾患にも適用可能性

研究者

加齢医学研究所

高井 俊行  

Toshiyuki Takai

〈アルミナ〉

高機能カーボンナノチューブーアルミナ複合材料の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 分散が困難とされていた、カーボンナノチューブ(CNT) を配合したセラミック複合材料の開発に関して、CNT の剛性ならびに表面性状を制御することにより均一分散させたCNT/アルミナ複合材料の作製に成功した。さらに、無加圧焼結によりアルミナ単味の強度特性を大きく超える複合体を作製できている。これを背景に、試作したCNT/ アルミナ複合材料の機械・電気的特性の向上と実用化に向けた基礎研究を行っている。
実用化イメージ

トライボ応用、強度と耐摩耗性が要求される人口股関節等の生体材料、電気ひずみ効果を利用したマイクロアクチュエータ、数GHz 〜数10GHz 程度の周波数帯における電波吸収材料への応用展開が期待される。

研究者

未来科学技術共同研究センター

橋田 俊之  

Toshiyuki Hashida

〈アルミニウム〉

金属材料のナノ複合化と高機能化

 
 
 
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概要

カーボンナノチューブ（CNT）、グラフェン、MXene などの低次元強化相を金属複合材料の強化材として活用する。界面反応を意図的に制御することで、低次元強化相特有の特性を引き出す方法を明確化し、有効な荷重伝達を実現することで、優れた機械特性、導電率、熱伝導率を同時に向上させる。更に、新規な複合粉末の製造方法の確立並びに３Dプリンターを活用した高機能金属（Al、Cu、Ag、Ti など）を開発する。　

従来技術との比較

適切な界面反応が界面結合を大幅に改善できることを示し、従来の考え方とは異なる発見であった。従来のボールミリングやアトマイズ法などの方法とは異なり、新しい複合粉末の作製手法が開発された。3Dプリンター中の急速凝固を活用することで、状態図上では溶解が困難と予想される大量のナノ炭素や酸化物を強制的に固溶させ、高機能金属材料として実現することが可能となる。

特徴・独自性
  • ナノカーボンやナノバブルを活用し、ヘテロ凝集させナノセラミックス/金属粉末を製造するプロセスを提案する。複合材料開発のためのハイスループット手法を確立し、機械学習を用いて強化相の添加、界面組織、および物理・機械的特性の関係を予測するモデルを構築する。金属とセラミックスの優れた機械的・物理的特性を組み合わせることで、多機能部品の実現が可能となる。
実用化イメージ

金属およびセラミックス基複合粉末の作製が可能である。導電体の軽量化や送電ロスの低減に加え、銅資源問題への対応が期待できる。高強度かつ高抗菌性を有する生体用金属材料の積層造形を目指す。

研究者

大学院工学研究科

周 偉偉  

Weiwei Zhou

〈アレーアンテナ〉

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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概要

従来技術との比較

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おります。これまでの研究内容は以下の通りです。
  • ・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ります。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です。

研究者

大学院工学研究科

今野 佳祐  

Keisuke Konno

〈アロマターゼ〉

乳がんにおけるホルモン作用

 
 
 
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概要

従来技術との比較

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考えています。

研究者

大学院医学系研究科

鈴木 貴  

Takashi Suzuki

〈安価〉

タンパク質の変性領域を化学標識する手法

 
 
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概要

タンパク質変性の可視化プローブ
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T21-051.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　タンパク質変性を可視化するために従来では、タンパク質の変性領域に結合し、蛍光の輝度が上昇する化学プローブが開発されています。しかし、従来の蛍光プローブとタンパク質変性領域の間の結合は可逆的です。よって、タンパク質混在系においては、どのようなタンパク質の変性を感知して蛍光の輝度が上昇しているのかを紐づけすることが困難でした。
  • 　新たに発明した蛍光プローブは、従来の変性タンパク質プローブとは一線を画し、タンパク質の変性部位、凝集部位と直接共有結合を形成するという特徴を有しています。また、反応前は無蛍光性の分子であり、凝集タンパク質と共有結合を形成した時にのみ、蛍光性を発するという特徴を有しています。これまでに変性の検出感度の異なる約30 種類のプローブを開発しています。また、プローブ分子が結合した変性・凝集タンパク質、およびそのペプチド断片は濃縮できる工夫がされており、プローブと反応したタンパク質だけを質量分析することが可能です。
実用化イメージ

以下のような社会実装への応用が想定されます。
・診断薬（神経変性疾患、人工授精の変形卵子の抽出等）
・食品（冷凍食品、代替食品のタンパク質変性検査等）
・化粧品（品質検査）

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所

佐藤 伸一  

Shinichi Sato

〈暗号〉

ビッグデータ時代の画像コンピューティングとセキュアICT

 
 
 
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特徴・独自性
  • 第一に、実世界にあふれる膨大な画像データのセンシング・処理・認識・解析の研究を行っています。特に、サブピクセル分解能の画像解析を可能にする「位相限定相関法」を発案し、個人識別（顔、指掌紋、FKP、虹彩、X 線画像の認識）、マシンビジョン、多視点3D 計測、画像検索、医用画像解析などに応用しています。
  • 第二に、世界最高性能の耐タンパー暗号処理技術および生体認証技術を核にしたセキュアICT の基盤システムを研究しています。
実用化イメージ

画像情報工学、情報セキュリティ、バイオメトリクス、LSI、組込み技術の分野における産学連携を進めることができます。既に多数の企業、大学、研究機関、医療機関などの研究者や技術者が、分野を問わず訪れています。情報知能システム（IIS）研究センターのスタッフがご相談を受け付けます。
info@iisrc.ecei.tohoku.ac.jp

研究者

役員

青木 孝文  

Takafumi Aoki

〈暗所〉

イネを用いた有用タンパク質の超低コスト生産

 
 
 
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概要

多剤耐性菌の蔓延が公衆衛生上の脅威となっている。国内の抗生物質の半量は家畜に使用されており、畜産業での抗生物質の使用量の削減が急務となっている。私たちは、耐性菌が出にくい抗菌タンパク質、抗菌ペプチドを畜産業でも利用可能な価格で生産する手法の開発を行っている。特に、イネを用いて植物工場の電気コストを大幅に削減できる暗所での生産と精製コストを削減できる振盪培養細胞を用いた生産を目指している。

従来技術との比較

有用タンパク質は動物細胞や微生物を用いて生産されているが、生産コストが高いことが問題となっている。私たちは、食経験から安全性が担保されているイネを用いて、有用タンパク質を超低コストで生産する手法の開発を行っている。

特徴・独自性
  • 暗所でイネの種子を発芽、生育させることにより植物工場の電気コストを大幅に削減することができます。光合成タンパク質が抑制されるため、目的タンパク質の生産量が増加します。融合タンパク質として生産し、タンパク質抽出後に自動的に融合部位を切断することにより、イネの生育に負の影響を与えるペプチドも生産可能です。全てのタンパク質生産に応用可能です。
実用化イメージ

有用タンパク質遺伝子を持つイネの種子を照明施設なしの植物工場（もやし工場）で発芽、生育させ、芽生え（イネもやし）からタンパク質を抽出、精製します。振盪培養細胞から細胞外に分泌し、培養上清を用います。

研究者

大学院農学研究科

伊藤 幸博  

Yukihiro Ito

〈安心〉

犯罪予防の促進要因の検討

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 犯罪者は誰を狙い、どこで犯行に及ぶのでしょうか。また、犯罪の被害に遭わないようにするためには、我々はどのようなことを心掛け、どのような場所を避けると良いのでしょうか。あるいは、環境を整えることで犯罪を防ぐことは可能なのでしょうか。こうした点を心理学的な手法を用いて研究し、犯罪からの安全や安心を目指すための方策を考えています。
実用化イメージ

犯罪からの社会の安全や安心はもとより、災害、産業リスクなどからの安全・安心を提供するような業界との産学連携を想定しています。他にも、心理学的手法を使い人間の特徴を把握した上で、その特徴に合わせた安全で安心な製品作りなどが考えられます。お気軽にお問い合わせください。

研究者

大学院文学研究科

荒井 崇史  

Takashi Arai

〈安全〉

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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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 歩行動作解析ならびに靴底と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ます。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、靴と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ます。
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期待されます。

研究者

大学院工学研究科

山口 健  

Takeshi Yamaguchi

犯罪予防の促進要因の検討

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 犯罪者は誰を狙い、どこで犯行に及ぶのでしょうか。また、犯罪の被害に遭わないようにするためには、我々はどのようなことを心掛け、どのような場所を避けると良いのでしょうか。あるいは、環境を整えることで犯罪を防ぐことは可能なのでしょうか。こうした点を心理学的な手法を用いて研究し、犯罪からの安全や安心を目指すための方策を考えています。
実用化イメージ

犯罪からの社会の安全や安心はもとより、災害、産業リスクなどからの安全・安心を提供するような業界との産学連携を想定しています。他にも、心理学的手法を使い人間の特徴を把握した上で、その特徴に合わせた安全で安心な製品作りなどが考えられます。お気軽にお問い合わせください。

研究者

大学院文学研究科

荒井 崇史  

Takashi Arai

人間と移動ロボットの共存

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サービスロボットや自動運転車、パーソナルモビリティなど人間と共存する環境で動作する様々な新しい移動体が普及することが期待されています。本研究室では、これらの様々な移動体と安全かつ円滑に共存するための技術について研究しています。
  • 特に、人間の視覚的注意などの特性を考慮し、その動きを予測するという側面からアプローチしています。
実用化イメージ

サービスロボット、パーソナルモビリティ、自動運転車など、人間と共存する環境で動作する移動体の研究開発や、これらが安全に共存するための交通環境整備などに活用可能です。

研究者

大学院工学研究科

田村 雄介  

Yusuke Tamura

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

藪 浩  

Hiroshi Yabu

〈安全設計〉

高圧ガスタービン環境における燃焼評価と気流噴射弁の技術開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 燃焼は、温度、濃度、速度、高速化学反応といった多次元のダイナミックスが複合した複雑な過程です。当研究室は、高圧ガスタービン環境を実現できる世界的にも希な高圧燃焼試験装置を有し、高温高圧下の燃焼実験ならびにレーザー分光計測に独自性があります。航空宇宙推進系のみならず各種高圧化学反応炉の設計技術と安全評価技術、新燃料の燃焼技術、さらには高圧下の液体微粒化技術の研究開発にも取り組んでいます。
実用化イメージ

航空宇宙、自動車、電力、工業炉、化学プラント業界における、多様な燃料に対するガスタービン燃焼と評価、高圧噴霧生成と制御、高圧下のレーザー燃焼診断、化学反応炉の安全設計等に関する連携が可能です。

研究者

流体科学研究所

小林 秀昭  

Hideaki Kobayashi

東北大学　研究シーズ集

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