東北大学 研究シーズ集

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「ら」行の研究テーマ  (14件)

リアルワールドロボティクス

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特徴・独自性
ロボット技術は、今日まで産業界に大きなインパクトを与えてきました。当研究室では、産業界や、我々の日常生活にも大きなインパクトを持ちうる次世代ロボット技術の開発を目指して、ロボティクスにおける新しい基盤技術の研究と、その実世界への展開研究に取り組んでいます。マニピュレーション技術、人間支援システム、人間協調型ロボット、ダンスパートナロボット等の成果があります。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
研究開発した次世代ロボット技術を基に実世界で活躍するロボットシステムへの展開研究を進めています。これらの基盤・展開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します。

工学研究科
小菅 一弘 教授 工学博士
KOSUGE, Kazuhiro Professor

リチウムイオン内包フラーレンを用いた二次電池の開発

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特徴・独自性
リチウムイオン内包フラーレン(Li+@C60)を用いた二次電池を開発しています。その中でもLi+@C60をカチオンとしたイオン液体を電気二重層キャパシタ(EDLC)の電解質として用いた[Li+@C60]・EDLCは、広い温度域で高い運動性を示す球形のC60殻内に安定に閉じ込めたLi+を用いるため、イオン液体中でも高密度で高速蓄電が可能で、高い安全性が確認されています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
宇宙などの極限環境下で使用可能な二次電池としての応用が期待されます。さらに、Li+@C60を用いた全固体型二次電池への展開も可能で、飛躍的な蓄電密度の向上が達成できます。


理学研究科巨大分子解析研究センター
權 垠相 准教授 博士(理学)
KWON, Eunsang Associate Professor

リチウムイオン電池・燃料電池のイオン物性計測

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特徴・独自性
固体中のイオンの動きに関する基礎的な研究の知識と技術を活かし、リチウムイオン電池や燃料電池、さらには次世代革新電池の開発に必要な材料評価・特性評価・劣化評価などの研究を進めています。また、安全で長寿命な夢の電池である全固体リチウム電池の試作と評価も行っています。
主な研究内容
1.全固体薄膜リチウム電池の研究
2.MRIによるリチウム電池・燃料電池内部の可視化技術開発
3.リチウムイオン電池の劣化診断技術の開発

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
リチウムイオン電池や燃料電池およびその材料の研究開発や劣化診断・安全性評価などの技術相談や共同研究を行っています。全固体薄膜電池の技術を応用したマイクロ電池開発にも協力いたします。

多元物質科学研究所
河村 純一 教授 理学博士
KAWAMURA, Junichi Professor

リチウム電池や太陽電池などのエネルギーデバイスプロセッシング

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 本間研究室では21世紀の科学技術が取り組む最重要課題である地球持続技術・低炭素化社会構築の為にナノテクノロジーを利用した再生可能エネルギー技術のフロンティア開拓を行う。新デバイス・新材料開発を中心に、太陽電池、燃料電池、二次電池等の革新的エネルギー技術を世に発信し地球温暖化対策のイノベーションを起こすことを目的としている。
 革新的エネルギー変換デバイスを実現するために、単原子層電極であるグラフェン、金属酸化物ナノシート、ナノ結晶活物質、イオン液体、表面ナノ薄膜などの革新的ナノテクノロジーの基礎研究から高容量・高出力型リチウム二次電池、全固体型リチウム二次電池、金属空気電池、大容量キャパシタ、太陽電池などの高性能電極材料・デバイス創製の精密化学プロセスを研究する。これらの革新的エネルギーデバイスを要素技術としてスマートグリッド、電気自動車や再生可能エネルギーの基盤強化に貢献するとともに産業界との共同研究を積極的に推進する。

多元物質科学研究所
本間 格 教授 工学博士
HONMA, Itaru Professor

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
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。

農学研究科
米澤 千夏 准教授 博士(理学)
YONEZAWA, Chinatsu Associate Professor

粒界工学による粒界劣化現象抑制に基づく高特性材料の開発

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特徴・独自性
オーステナイト系ステンレス鋼やニッケル合金は粒界劣化現象が永年の大きな問題である。当グループの開発した粒界工学制御プロセスは、通常ステンレス鋼の粒界腐食(図1,2)、溶接部腐食、応力腐食割れ、液体金属脆化、放射線損傷などに対する抵抗性を著しく向上させるとともに、高温クリープ破断寿命を顕著に延長(図3)させるなど、粒界劣化現象抑制による著しい特性改善を実現した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
この粒界工学制御技術により、金属材料の耐食性や高温寿命の向上が期待できることから、電力・化学プラント配管、高温高圧容器、食品加工機器などの製造業への適用が想定される。

工学研究科 材料システム工学専攻
佐藤 裕 教授 博士(工学)
SATO, Yutaka Professor

液体ロケットエンジン・ターボポンプに発生するキャビテーションの諸問題

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 「キャビテーション現象」は、高速流体機械などの低圧部において液相が気相へと相転移する現象であり、その非定常性や壊食性が流体機械の振動・騒音、性能低下や損傷などの原因となることで知られている。
 国産液体ロケットであるH-IIA、IIBに搭載されている液体酸素・液体水素ターボポンプは、高馬力かつ小型軽量化がなされており、その入口部のインデューサと呼ばれる軸流ポンプではキャビテーションは不可避的に発生する。インデューサに発生するキャビテーションは、推進剤の脈動や回転非同期の軸振動の原因となる「キャビテーション不安定現象」を引き起こす場合があり、問題となる。
 これまで、独自に開発した気液二相媒体モデルを用いた数値解析手法により、単独翼に発生する非定常キャビテーション特性、翼列に発生するキャビテーションの破断特性、三枚周期翼列に発生するキャビテーション不安定現象の解明、インデューサに発生する翼端渦キャビテーション、スリット翼列によるキャビテーション不安定現象の抑制、などに関して数値的研究を行っている。また、液体ロケットの推進剤である液体酸素および水素では「熱力学的効果」が発生する。熱力学的効果とは、液相が気相へと相転移する際に奪われる気化熱により、液温が低下し、気化が起こりにくくなる効果である。これはキャビテーションの成長を抑制する方向に働く好ましい効果であると考えられているが、キャビテーション不安定現象に及ぼす影響については未解明の点も多い。よって現在、本解析手法を極低温流体へと拡張し、熱力学的効果がキャビテーション不安定現象に及ぼす影響の解明を行っている。
 今後、この極低温キャビテーションの数値解析手法を、LNG配管系で生じる気化現象の予測や高効率配管系の設計へと展開していきたいと考えている。その他、本研究は原子力発電プラント保全技術、海洋・沿岸安全技術、水質保全、医療分野への応用が可能である。
 この数値解析手法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
伊賀 由佳 教授 工学博士
IGA, Yuka Professor

量子もつれ光源の研究開発

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特徴・独自性
量子コンピュータ、量子暗号などに代表される量子情報通信技術は、現在の古典的情報処理や情報通信技術の限界を打ち破る全く新しい情報通信技術を切り拓くものとして注目を集めています。量子もつれは、そのような量子情報通信技術に不可欠な重要なリソースです。なかでも、高い効率で量子もつれ光子を発生し得る高性能な量子もつれ光源の開発は、将来の量子情報通信の中核的デバイスとして期待されています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
半導体や擬似位相整合光学非線形素子を用いた新しい量子もつれ光源の研究を進めており、多くの特許を取得しています。この技術を実用化するための企業や団体との共同研究を希望します。

電気通信研究所
枝松 圭一 教授 理学博士
EDAMATSU, Keiichi Professor

理論計算機科学とその実用

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特徴・独自性
理論計算機科学、特にアルゴリズム理論の研究と、その様々な応用、実用を行っている。特に計算幾何学と呼ばれる幾何学情報処理における最適化理論では、世界的に高く評価されている。また、データマイニングを中心にしたビッグデータ科学については我が国でパイオニア的な実績を持ち、幾何学アルゴリズムを導入した数値データマイニング手法は広く引用されている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ビッグデータの高速処理と理論的な保証を持つ最適化、予測や診断システム設計のコアアルゴリズム設計や開発などがある。

情報科学研究科
徳山 豪 教授 理学博士
TOKUYAMA, Takeshi Professor

リン酸オクタカルシウム(OCP)・コラーゲン複合体による骨再生治療

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特徴・独自性
OCP・コラーゲン複合体(OCP/Col)は人工合成のOCPとブタ皮膚由来アテロコラーゲンからなる骨再生材料で、既存骨代替材料の骨再生能を凌駕し、細胞や成長因子の補充なしで有効な骨再生を実現する。吸収性・賦形性・操作性に優れ、使用時の煩雑な操作や管理体制が不要で費用対効果に優れる。非臨床研究及び企業主導治験を経て、歯科・口腔外科領域の骨欠損を対象した医療機器として2018年度の上市を目指している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
骨再生材料として整形外科、脳神経外科領域等の様々な骨欠損修復への応用展開や海外展開を目指すとともに、最近開発されたコンビネーションプロダクトによる難治性骨欠損や緊急手術時への応用が期待される。

医工学研究科 骨再生医工学分野
鎌倉 慎治 教授 歯学博士
KAMAKURA, Shinji Professor

リンパ節転移の早期診断・治療システムの開発

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特徴・独自性
がん転移の早期診断・治療にはリンパ節転移の早期診断が必須である。従来のマウスを用いたリンパ節転移の誘導・診断・治療実験は、リンパ節の転移率の低さ、診断機器の性能の低さ等から斬新な診断・治療法の開発が困難であった。我々は、ヒトのリンパ節と同等の大きさを有し長期実験に適するリンパ節腫脹マウスを約20年の歳月をかけて独自に開発し、これにより、前述の問題を解決し、前臨床実験が可能な実験系を樹立した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
リンパ節転移の超早期診断用機器の開発、リンパ節転移治療薬剤の開発、リンパ節転移の機序の解明、従来のリンパ節転移を診断・治療に使用してきた機器の性能評価に関心がある企業との連携が期待できる。

医工学研究科
小玉 哲也 教授 工学博士・医学博士
KODAMA, Tetsuya Professor

レーザファブリケーションによる高機能バイオインタフェースの創成

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 本研究では、レーザ照射を利用して材料表面に様々な機能を付与する手法の開発を行っている。とくにレーザを材料に照射した際に生じる現象を、シミュレーションおよび実験的な手法を用いて明らかにし、新しい機能性インターフェースの創成を行っている。
 本研究成果は、生体・医療用デバイスへの応用を始めとし、幅広い分野への波及効果が期待できる。

■ 高機能バイオインターフェースの創成
 人工臓器や人工血管、あるいはバイオインプラントなどに利用される材料は、生体組織や細胞に対する高い親和性が求められる。そこで本研究室では、レーザ照射による表面創成プロセスにより「生体に優しい」表面づくりにも取り組んでいる。
 本手法により、チタン系材料に対して生体に活性な機能を付与することに成功している。このような機能を持つ材料を生体内に埋入すると、表面にハイドロキシアパタイト(骨や歯の主成分)が自然に析出する。この方法を利用すれば骨との固着性に格段に優れるインプラントを作製することが可能であり、人工関節や歯科インプラントなどへの応用が期待できる。
 本研究ではこのような手法を駆使し、バイオ分野への新たなブレークスルーを目指す。

工学研究科 機械システムデザイン工学専攻
水谷 正義 准教授 博士(工学)
MIZUTANI, Masayoshi Associate Professor

レーダリモートセンシング

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特徴・独自性
電磁波応用計測として衛星ならびに航空機搭載マイクロ波リモートセンシング(SAR)、地中レーダ(GPR)・電磁法(金属探知器)による地下計測、ポラリメトリックボアホールレーダによる地下水評価などについて研究を進めています。特に人道的地雷検知・除去を目的に開発したGPRシステムALISはカンボジアで地雷除去活動に実践的に利用されています。こうした技術は環境計測、埋設物検知、防災・減災などへの応用が期待できます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
地中レーダ(地下水、土壌水分、地雷・危険物検知、遺跡調査、埋設物構造検査)
衛星・航空機搭載合成開口レーダ(環境計測、植生調査、対象物識別)
地表設置型合成開口レーダ(地滑りモニタリング、津波対策、構造物健全調査)

東北アジア研究センター
佐藤 源之 教授 工学博士
SATO, Motoyuki Professor

レドックス制御によるアルツハイマー病予防の試み

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特徴・独自性
近年、アルツハイマー病をはじめとする加齢に伴う神経変性疾患は酸化ストレスによる細胞障害と神経炎症を基盤としていることが明らかにされている。これまでに我々は、転写因子NRF2による酸化ストレス応答の強化が多くの疾患を改善することを見いだしてきた。NRF2は強力な抗炎症作用も有することが明らかになったことから、NRF2活性化によるアルツハイマー病予防の可能性を検討している。

産学連携の可能性
一部の野菜にはNRF2を活性化する成分が含まれている。そこで、NRF2活性化作用を有する成分を増やすための作物品種改良、サプリメント開発などの事業に対して、細胞やマウスを用いた検証系を提供できる。

加齢医学研究所
本橋 ほづみ 教授 MD.PhD.
MOTOHASHI, Hozumi Professor