東北大学 研究シーズ集

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「た」行の研究テーマ  (46件)

第一原理計算に基づく新材料・素子機能の理論設計

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超高密度磁気記録用読出しヘッドや不揮発性スピンメモリなど高機能なスピントロニクス素子を実現するため、高スピン偏極材料を用いた磁気抵抗素子における電気伝導に関する理論研究に取り組んでいます。また、磁化の熱ゆらぎに対する耐久性向上を目指して、垂直磁気材料を用いた磁気抵抗素子の研究にも着手しています。強磁性体と酸化物の界面での結晶構造を理論的に設計して、磁気抵抗性能を向上させるための指針を得ることに成功しています。
経験的パラメタを必要としない第一原理計算手法は、スピントロニクス分野に限らず、多様な材料研究・開発の場において重要な役割を果たすものと確信しています。共同研究のご要望がございましたら、ご一報ください。

電気通信研究所
白井 正文 教授 工学博士
SHIRAI, Masafumi Professor

体外受精(出生)児のインプリント異常症診断システムの開発

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特徴・独自性
生殖補助医療(ART)は、不妊症患者に重要な治療法であり、年々増加している。しかし、一方でインプリンティング異常症の増加が指摘されている。これは、ARTにおいてインプリントが獲得される時期の配偶子を操作するため、インプリント責任領域にDNAメチル化が獲得あるいは維持できなかったことにより発症すると考えられている。本研究開発では、ART出生児の臍帯血を用い、インプリンティング異常症に関連する複数の遺伝子群のメチル化の有無について、PCR-Luminex法を用いた測定系を構築する。現在、ヒト精子の質的機能解析法として応用している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
従来法より簡便、迅速、安価に検査が可能となるため、容易に臨床現場へ導入が可能である。本システムは、ART出生児のインプリンティング異常症の予防、早期診断として有用かつ重要な検査となるだけでなく、ART操作の安全性評価にもなる。がんや生活習慣病などのメチル化に起因する疾患の診断、予防、治療効果などの判定にも応用可能な技術である。PTC出願を実施した。

医学系研究科 環境遺伝医学総合研究センター 情報遺伝学分野
有馬 隆博 教授 医学博士
ARIMA, Takahiro Professor

大気圧プラズマ流による次世代滅菌法の開発

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 プラズマ滅菌は化学反応性、大気圧低温、低消費電力、低コスト、安全などの利点を有するため、既存の滅菌法の代替滅菌法として開発が進められている。本研究室では、様々な大気圧低温プラズマ流に対して、化学種生成輸送機構や滅菌効果について解明してきた。図1に示すように大腸菌にプラズマを照射すると、細胞内部よりカリウムが漏出してくる現象や細胞の高さが減少し変形することなどを明らかにしている。また、図2に示すように細管内部にプラズマを非一様に生成し、誘起される流れにより化学種を輸送して細管内壁を滅菌する手法を開発している。この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。

流体科学研究所
佐藤 岳彦 教授 工学博士
SATO, Takehiko Professor

大規模高度シミュレーションを実現するスーパーコンピュータ活用技術

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特徴・独自性
現代のスーパーコンピュータは大規模化・複雑化しており、その性能を引き出すのは容易ではありません。ハードウェアとソフトウェアのそれぞれの事情で生じる課題を十分に把握したうえで適切にプログラムを作成する必要があり、職人的な技能や専門的な知識が求められます。当研究室では、実際にスーパーコンピュータを運用しながら、現場で起こる実用上の課題を踏まえて未来のスーパーコンピュータのシステムを設計・創造し、その活用のために必要なシステムソフトウェアを研究開発しています。また、より大規模で高度なシミュレーションを実現するため、最先端ハードウェア/ソフトウェア技術の活用方法についても常に興味を持って取り組んでいます。

産学連携の可能性
スーパーコンピュータの活用による大規模シミュレーションを実現するために、スパコン利用開始から並列化・高速化までを一貫して支援することができます。これまでにも、スパコンセンターとして多数のシミュレーションコードの並列化、高速化支援の実績があり、さらには大規模な科学技術計算ソフトウェア開発の生産性向上、効率化に関しても共同研究することができます。

サイバーサイエンスセンター
滝沢 寛之 教授 博士(情報科学)
TAKIZAWA, Hiroyuki Professor

代謝解析装置の開発

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 生体の代謝状態を的確かつ簡便に測定することができるように構成した生体の代謝状態を解析する装置及録媒体に関する発明であり、任意の時点と異なる2時点間での脂肪組織における酸素消費量とエネルギー産生量を換算するソフトウエアを備える点に特徴を有する(特許第3848818)。
 前記健康管理に有益な指針情報として、身体インピーダンスの計測値に基づく任意の1時点における代謝状態を表す指標と、異なる2時点における代謝状態を表す指標(脂肪組織における酸素消費量とエネルギー産生量)を算出できる点に特徴を有する。本算出法は既存の体脂肪計に備えられている基礎代謝量の推定換算方法とは全く別の算出式を使用し、より高精度である。本装置の解析ソフトは、インピーダンス値や除脂肪量を算出する装置に追加して備えることも可能である。
 本発明(特許)を活用して事業化を企てる企業または出資者・開発支援者を求めている。

医工学研究科
野々垣 勝則 教授 医学博士
NONOGAKI, Katsunori Professor

第3世代 T細胞レパートリー解析技術開発

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特徴・独自性
病気から身体を守るために、T細胞という免疫細胞が働いています。T細胞は、その受容体で様々な病原体に対応でき、1020種類ものT細胞受容体、すなわちレパートリーをもっています。例えば、がんを排除できるT細胞受容体を特定できれば、このT細胞受容体をもとにした創薬が可能となり、がんをより効率的に排除できるようになります。T細胞受容体を網羅的に調べる技術(T細胞レパートリー解析技術)は以前からありましたが、精度や効率性に問題がありました。我々はこの問題を克服し、高精度、高効率の解析技術、いわゆる第3世代T細胞レパートリー解析技術を新たに開発しました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
この技術はT細胞が関係する疾患全てに応用できるため汎用性が高く、がんや自己免疫疾患、感染症に対する治療薬、ワクチン開発、遺伝子治療などの新規治療法の開発および個別化医療を可能とします。

加齢医学研究所 生体防御学分野
小笠原 康悦 教授 
OGASAWARA, Kouetsu Professor

大腸がんにおけるABC トランスポーターの発現制御

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特徴・独自性
大腸がんは、わが国のがん死亡原因の上位に位置し、手術療法以外には根治的治療法がない。がん部の特徴を探索するために、私たちは大腸がん部と非がん部の転写産物を網羅的に解析している。例えば抗癌剤の有効性決定因子の一つであるABC トランスポーターの発現に注目したところ、ABC トランスポーターの一つであるABCC3は大腸がん発がんに関わるWnt シグナルによって抑制されることを見出した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
臨床検体から容易にトランスクリプトームをはじめとする網羅的解析を行うことができるようになった。これらの結果は、創薬標的発見の一助となることが期待され、製薬業界でこの知見の展開を希望している。

医学系研究科
中山 啓子 教授 医学博士
NAKAYAMA, Keiko Professor

太陽電池用Si多結晶インゴットの成長技術開発

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特徴・独自性
太陽電池用Si多結晶インゴットの高品質化成長技術開発を進めている。従来の結晶成長技術に比較して、不純物や結晶欠陥が少ないSi多結晶インゴットを作製する独自の技術開発を行っている。

産学連携の可能性
Si結晶インゴット製造メーカー、結晶成長炉製造メーカー、太陽電池製造メーカーとの産学連携の可能性がある。

金属材料研究所
藤原 航三 教授
FUJIWARA, Kozo Professor

対話型教授システムIMPRESSIONによる次世代教育環境

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特徴・独自性
IMPRESSIONは、対面教育、遠隔教育の双方において各種マルチメディア教材を活用した対話型インストラクションのための教授システムです。このIMPRESSIONでは、講師と学習者との対話に着目した成長型教授設計プロセスモデルであるダブルループモデルに基づき、実際の学習者に応じたインストラクションの設計、実施、評価、改善を可能とし、これにより、効果的で魅力的な教育を実現します。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
一般的な学校教育現場における高度なメディア活用教育のほか、遠隔地の社員を対象とした研修等、各種教育の実施環境、および、そのためのデザインツールとして活用することができます。

教育情報基盤センター
三石 大 准教授 博士(情報科学)
MITSUISHI, Takashi Associate Professor

多元系セラミックスの高速・高収率成膜技術による超電導線材作製

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特徴・独自性
Y系超電導線材実用化に向けた線材作製の低コスト化には、超電導層の高速かつ高収率成膜プロセスの開発が必要である。Y系超電導層は、主に熱CVD法やレーザアブレーション法により合成されるが、成膜速度が低いことが問題である。また、高い特性を得るためには、Y系超電導層の化学組成 (YBa2Cu3O7-δ) を精緻に制御する必要がある。我々は、独自に開発したレーザーCVD法を用いて、Y系超電導層の高速・高収率成膜技術の開発を行っている。これまで、ハステロイ線材上へのY系超電導層の高速・高収率合成に成功した。現在、ナノ構造制御による臨界電流密度の向上や、さらなる高効率化に向けた原料供給手法の開発に関する研究を推進している。

産学連携への可能性(想定される用途・業界)
レーザーCVDは、Y系超電導材料だけでなく、強誘電体や電池材料など様々な多元系機能性セラミックス材料の厚膜を、高速成膜かつ配向成長させることが出来る。

金属材料研究所
後藤 孝 教授 工学博士
GOTO, Takashi Professor

多能性超音波照射装置の開発

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特徴・独自性
従来の超音波治療器は病変部に照射して、照射部位に限局した局所効果を得るものでした。我々は、病変部以外の部位に超音波を照射して全身性効果を発揮する多能性超音波照射装置を開発しています。微弱な周波数と超低出力強度の超音波を安定して固定照射する技術により、高血圧改善効果をはじめ、ストレス・疲労回復効果等、従来の超音波照射装置にはない様々な効能を発揮します。当装置を用いた未来医療産業の創生を目指しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
製品化に伴い、医療機器、美容機器、家庭用機器などの販売を担う企業、または、それらのデバイスを用いたリラクゼーションサービス業を担う企業との連携を求めています。

医工学研究科
野々垣 勝則 教授 医学博士
NONOGAKI, Katsunori Professor

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

単一ナノ磁性体の物性の解明と先端磁気メモリーデバイスへの展開

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磁気ディスクをはじめとする磁気メモリは,不揮発,高密度,低コスト,高速などの特長を有し,急速に情報化が進む現代社会において益々その重要性を増しています.現在,それらのデバイスを構成する磁性体のサイズは10 nm程度に微細化され,表界面効果,量子効果,熱揺らぎなどナノサイズ特有の様々な現象が顕在化しつつあります.例えば,具体的な問題として,どのような原子配列がナノサイズ領域において安定なのか,サイズ効果によりバルクとは異なる物性が現れるのか,さらには外場や熱に対して静的・動的にどのように振舞うのか,等々があります.これら基本的な問題を解決することは,基礎的興味だけでなく将来のデバイス開発を進めていく上で非常に重要です.そうした背景を踏まえ,私達の研究グループでは,ナノサイズ粒子の結晶相安定性,単一ナノ粒子の物性・スピンダイナミクス,微細加工技術の改善,新規な高密度メモリー技術の提案,という研究課題に取り組んでいます.

多元物質科学研究所
北上 修 教授 工学博士
KITAKAMI, Osamu Professor

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
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。

工学研究科
梅津 光央 教授 博士(工学)
UMETSU, Mitsuo Professor

地球環境保全に貢献する粉体工学の創成

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特徴・独自性
粉体は私たちの生活に欠かすことのできない固体の存在形態であり、食品や化粧品、薬品、セラミックス、鉱工業等、様々な産業分野で用いられている。粉体を原料とする製品の性質や特性はその化学組成だけではなく、材料中の粒子充填構造にも大きく依存するため、粉砕や混合などの粉体プロセスを制御することが必要である。本研究室では、粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュレーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
シミュレーションを活用した粉砕、混合、充填などの粉体プロセスの解析・高効率化とメカノケミカル効果を積極的に活用した都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展開している。

多元物質科学研究所
加納 純也 教授 博士(工学)
KANO, Junya Professor

窒素固溶による磁気シールド材料を用いたニッケルフリー歯科用磁性アタッチメントの開発

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特徴・独自性
義歯やインプラントの上部構造などを維持する歯科用磁性アタッチメントでは、磁気回路により吸引力を増強するため、Niを含む非磁性の磁気シール材料が用いられている。本研究では、磁性ステンレス鋼にNを周囲から固溶させて表面のみを非磁性化し、Niを全く含まない磁気回路の形成と製造工程の低減を可能にする。このN固溶法により、Niを全く含まず安全性の高い閉磁路型の歯科用磁性アタッチメントの製造が期待できる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
Niを全く含まない歯科用磁性アタッチメントは、より安全性の高い維持装置を実現し、義歯に限らず脱着が容易な歯科用インプラントやエピテーゼなどの用途で医科及び歯科医療への応用が期待できる。

歯学研究科 歯科生体材料学分野
高田 雄京 准教授 工学博士
TAKADA, Yukyo Associate Professor

地熱エネルギー開発ならびに地圏環境情報学

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特徴・独自性
地球資源、地球エネルギー、地圏環境評価に関わる幅広い分野の科学と技術に関する研究を行っている。特に、地熱エネルギーについては、地質学的手法による熱源探査、地熱貯留層評価を行うとともに、貯留層内での岩石と熱水の反応と流動性のキャラクタリゼーションと地熱資源の発達プロセスに関わる研究を行っている。また、土壌、河川水、河川底質などの高精度分析を通じて、土壌汚染の評価と対策技術に関わる研究を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
地熱開発、先端地球エネルギー開発、土壌汚染の評価と対策、資源開発、天然資源の活用、未利用資源の開発などに関わる民間、研究機関ならびに地方自治体との連携を積極的に進めている。

環境科学研究科
土屋 範芳 教授 工学博士
TSUCHIYA, Noriyoshi Professor

地方創生のための自然資本・地域資源活用の分析・合意形成

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特徴 独自性
 本格的な人口減少の局面にあり、地域の資源を活用し、魅力ある地域づくりの地方創生は急務である。
 本研究室では、主に地方自治体と地域に根づいた金融機関、事業者と連携した豊富な経験を活かし、農林漁業産品の「地理的表示の保護制度」(GI)や地域団体商標等のブランドに関わる戦略や実践活動を共創する。産品レベルに加え、エコパーク、ジオパーク、世界農業遺産等の「場の認定」の定量的評価と助言も可能である。
過去には自然資本の活用に向けて、農林水産省では企業と生産者を結ぶ中間組織やプラットフォームの構築に参画している。また、暮らしやすさに関しては、国土交通省の都市の生物多様性指標の策定と、指標を活用した自治体の評価に参画し、2016年に国内初の生物多様性の豊かさの自治体ランキングにも関与した。金融、製造業等の事業者と環境配慮型商品での共同研究の経験がある。
 
産学連携の可能性
地域資源の発掘と地理的表示等への登録などのブランド化、自治体・事業者のステークホルダー会議の開催、戦略の策定、環境・持続性報告書への第三者意見の執筆

環境科学研究科
香坂 玲 教授
KOHSAKA, Ryo Professor

中性子散乱による巨視的量子現象の探索と解明

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特徴・独自性
中性子散乱は他の散乱手法(X散乱や電子線散乱)に比較して、1) Li, H 等の軽元素による散乱が大きい、2) 磁気散乱を通して物質中の電子スピンを検出可能、3) 弾性散乱(回折)に加えて室温程度の低エネルギー励起の測定が可能という特徴があります。我々は中性子散乱法を用いて、多体電子系における巨視的量子現象、なかでも量子フラストレートスピン系における巨視的非磁性基底状態や磁気揺らぎが媒介する非従来型の超伝導現象の探索とその解明を目的に研究を進めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
上で述べたように、中性子散乱は磁気構造およびスピンダイナミクス、さらに結晶中の軽元素位置やその運動を調べるのに適した手段です。従って、このような情報が必要な材料研究には極めて有用であると考えられます。

多元物質科学研究所
佐藤 卓 教授 博士(理学)
SATO, Taku J Professor

超小型(50kg級)人工衛星の研究・開発

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特徴・独自性
大きさ50cm立法、質量50kg級の超小型人工衛星を大学の研究室で設計・開発している。東北大1号機衛星『雷神』は2009年1月に、2号機衛星である『雷神2』は2014年5月に、それぞれJAXAのロケットにより打ち上げられ、運用を継続している。特に『雷神2』では同クラスで世界最高性能である5m解像度の地上写真撮影に成功するなどの成果をあげている。国際科学ミッションを目指した3号機の開発も進んでいる。また10kg未満のナノサテライトの開発も進めており、10×10×20cmの大きさの『雷鼓』を開発して2012年10月国際宇宙ステーションより軌道投入された。このクラスの衛星の後継機も開発中である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
宇宙開発は国の専門機関が行うものという常識を破り、短期間・低価格で衛星を開発し、リモートセンシング、地球観測、宇宙探査等において新しい応用分野を開拓することに挑戦している。また、衛星搭載機器の実装技術にも実績をあげており、産学連携の可能性を模索している。

工学研究科 航空宇宙工学専攻
吉田 和哉 教授 工学博士
YOSHIDA, Kazuya Professor