東北大学 研究シーズ集

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「か」行の研究者 75人

高加工性を有する新型銅系形状記憶合金

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特徴・独自性
実用形状記憶合金ニチノールと同等の形状記憶および超弾性特性を有し、約2倍の加工性を持つCu-Al-Mn系形状記憶合金を開発しました。この合金はニチノールの数分の1のコストで作製することができ、形状記憶処理に金型が不要なため、線以外の複雑な形状への加工・成形が可能です。最近、この合金を利用して着脱容易な「巻き爪矯正具」を開発・製品化し、2011年から販売を始めました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
直径や厚さが0.1~20mmもの線、棒、板材でも6%以上の優れた超弾性が得られる技術を確立し、現在制震部材への応用研究を進めています。医療、建築にかかわらず本合金の特性を利用したい用途があったら是非ご連絡下さい。

工学研究科 金属フロンティア工学専攻
貝沼 亮介 教授 工学博士
KAINUMA, Ryosuke Professor

動きをとらえる高速リアルタイムビジョン技術

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特徴・独自性
産業応用において視覚処理・画像認識はますます重要な技術となっています。視覚は第一義的には姿・形をとらえる感覚ですが、それと同時に「動き」をとらえる感覚でもあります。当研究室では、動きをとらえるセンサとしてのビジョン技術という視点から、高フレームレートビジョンシステムとその応用、LEDや高速プロジェクタ等の能動照明との連携、加速度センサ等の他のセンサとの情報融合などについて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)
運動する対象の計測全般において、高フレームレートビジョンは強力なツールとなります。さらに高速プロジェクタや他のセンサと組み合わせることにより、3次元計測や動物体検出・同定などの技術が展開できます。

情報科学研究科
鏡 慎吾 准教授 博士(工学)
KAGAMI, Shingo Associate Professor

グリーンプロセスによる高機能フォトセラミックスの創製

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特徴・独自性
機能性セラミックスにおける「合成・構造・機能」の相互関係を深く理解し、より高機能な材料を提供できる合成法を展開すると共に、新物質及び新機能の探索を行っている。特に、白色LED用蛍光体や可視光応答型光触媒を想定した新しい多元系酸化物、酸窒化物、硫化物の開発と実用化への展開を目指している。また、グリーン化学の観点から、『水』を利用するセラミックス合成プロセスの開発も行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
新物質開拓を通じて様々な励起発光特性を有する高輝度な蛍光体の開発が可能であり、これらは白色LEDや示温材料など様々な応用が可能である。

多元物質科学研究所
垣花 眞人 教授 理学博士
KAKIHANA, Masato Professor

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

高度リサイクルと環境保全技術の開発

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特徴・独自性
鉄鋼、銅、亜鉛など基幹金属の製精錬には、多量の資源が使用されており、これらのプロセス改善はエネルギーや環境問題の解決に直結する重要課題である。一方、新興国の生産量急増は、優良資源の枯渇化をもたらしている。本研究室では、劣質資源の特徴を積極的に利用し、金属生産プロセスの高効率化、低環境負荷化を行うため、原料予備処理から製錬、リサイクルまでの一貫したプロセスに関する基礎研究を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
鉄鋼および非鉄金属製錬に関連する業界、バイオマスや廃棄物エネルギーの有効利用プロセス開発への展開など。

環境科学研究科
葛西 栄輝 教授 工学博士
KASAI, Eiki Professor

宇宙機搭載用の電子機器(電波・赤外・光学およびデジタル)・伸展機構・搭載ソフトウェア開発

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特徴・独自性
宇宙機へ搭載する電波受信機、レーダー、赤外光学カメラ・分光器、伸展アンテナ、デジタル制御機器・組込ソフトウェア、および関係する大規模数値シミュレーションコードの開発を行っています。
実績・計画として、月周回衛星かぐや、日欧共同水星周回探査機BepiColombo、紫外線観測小型望遠鏡衛星Exceed、オーロラ観測小型衛星れいめい、地球放射線帯小型探査機ERG、欧木星探査機JUICE、国際宇宙ステーション[超高層大気カメラIMAP]、各種観測ロケット・高高度気球など。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
基盤となる宇宙搭載用のアナログ・デジタル機器、FPGA、組込ソフトウェア、伸展メカニクスおよびこれらと絡む数値シミュレーション技術等の開発。歴史的事情から主に関東・中部圏の企業・技術者と行ってきました。関心と実力ある地元企業・技術者との共同開発を希望いたします。

理学研究科 地球物理学専攻
笠羽 康正 教授 工学博士
KASABA, Yasumasa Professor

糖尿病治療にむけた臓器間神経ネットワーク調節デバイスの開発

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糖尿病患者は種々の合併症を惹き起こし、失明や血液透析などの主要な原因となっているなど、社会的に大きな問題となっている。1型のみならず2型の糖尿病でも膵β細胞の数が減少していることが示され、膵β細胞を体内で再生させることができれば、有望な糖尿病治療となる。再生治療といえば、iPSなどの未分化細胞を試験管内で増殖・分化させ移植する研究が行われることが多いが、克服すべき問題も多い。
我々は、膵β細胞を増加させる肝臓からの神経ネットワークを発見し、膵β細胞を選択的に増殖させることに成功(図)し、モデル動物での糖尿病治療に成功した(Science 2008)。これらの神経ネットワークを人為的に制御することにより、患者体内で、あるべき場所において患者自身の細胞を増やして糖尿病の治療につなげるデバイスの開発を目指す。

医学系研究科 代謝疾患医学コアセンター
片桐 秀樹 教授 医学博士
KATAGIRI, Hideki Professor

肥満治療にむけた臓器間神経ネットワークを制御する薬剤やデバイスの開発

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特徴・独自性
全身での体重調節の仕組みとして、神経ネットワークが重要な役割を果していることを発見した。脂肪組織からの神経シグナルは過食の抑制に働くこと、肝臓からの神経シグナルにより基礎代謝が調節されそれにより体重の増加や減少がもたらされることなどを解明した。そこで、これらの神経ネットワークを人為的に制御することにより、過食の抑制や基礎代謝の増加を惹起し、食事・運動療法に頼らずとも減量できるようにする肥満症の治療につなげる薬剤やデバイスの開発を目指す。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
肥満は種々の代謝異常を惹き起こし(メタボリックシンドローム)、動脈硬化につながる。動脈硬化は我が国の主要な死因の一つで、社会的にも喫緊に解決すべきテーマである。その克服策の開発はマーケットも巨大でインパクトも大きい。

医学系研究科 代謝疾患医学コアセンター
片桐 秀樹 教授 医学博士
KATAGIRI, Hideki Professor

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

インターネットビデオが持つ指紋のような固有パターン

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特徴・独自性
最新の研究により、インターネット上を流れるビデオストリームには、各ビデオ固有の特徴が存在することが明らかになってきました。シーン変化の多少といったビデオ映像そのものの特徴や、エンコード方式の違い等により、リアルタイムビデオ配信ではネットワークを流れるデータ列に各ビデオ固有のパターンが現れます。ネットワークの中間点においてデータの中身を見ることなくビデオを特定できる技術として注目を集めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ビデオを視聴しているユーザのプライバシー等を侵害することなく、違法ユーザによる有料ビデオの横流しや秘密TV会議映像の企業外への流出の防止、あるいはビデオコンテンツの流通調査などでの利用が期待できます。

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

卑金属・半金属およびその合金によるオープンセル型ナノポーラス材料の開発

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特徴・独自性
ナノポーラス金属は、緻密材に比べて桁違いに大きい表面積を有し、次世代高機能材料として応用が期待されている。その主な作製法として知られる水溶液による脱成分法は、微細・均一な多孔質構造の形成を可能にするが、その形成原理は腐食であり、標準電極電位の高い貴金属において多孔質材料の作製が可能であるが、卑金属では酸化されてしまう。本部門では金属溶湯による簡便な脱成分技術を新たに考案した。この技術によれば、貴・卑に依存せず純金属や合金を多孔質化することが可能で、かつ、無酸素脱成分工程であるために酸化も生じない。従って、これまで作製が困難であった数々の卑金属(Ti, Ni, Cr, Mo, Fe, Co等)・半金属元素およびそれらの合金において、オープンセル型ナノポーラス金属材料の開発に成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
新規電極、触媒、フィルター等に実用が期待できるほか、Niなどの毒性元素を含有する生体金属材料表面からこれを除去する技術としても利用でき、関連企業・団体との共同研究・開発を強く希望する。

金属材料研究所
加藤 秀実 教授 工学博士
KATO, Hidemi Professor

腫瘍特異的モノクローナル抗体の開発

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特徴・独自性
近年、抗体医薬の開発が活発であるが、既存の抗体医薬品は正常組織にも発現するタンパク質に対する抗体であり、副作用が問題になる。この問題を解決するため、腫瘍細胞の特異的糖タンパク質、糖鎖、変異型タンパク質などの分子標的に対する特異的モノクローナル抗体を効率的に産生する技術を開発した。この技術により開発した抗体は腫瘍特異的であるため、副作用を低減した抗体医薬の開発を促進させることができる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
腫瘍マーカーや抗体医薬の開発を飛躍的に加速させる。

医学系研究科 地域イノベーション分野
加藤 幸成 教授 博士(薬学)
KATO, Yukinari Professor

心臓・血管系動態の高精度超音波計測

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特徴・独自性
心臓・動脈に照射し反射した超音波の解析で、従来のエコー装置で検出できない、対象物の振動や変形をミクロンオーダで数百Hz帯域(肉眼では捉えられない速い成分)まで高精度計測する方法を開発(図1)。心臓壁の動きの高精度計測でポンプ機能を司る壁伸縮特性評価、収縮のもととなる心筋興奮伝播の可視化、心臓弁開閉時に発生する微小振動伝播可視化(図2)、脈圧に伴う動脈壁厚み変化計測による壁硬さ評価(図3)が可能。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
超音波計測は非侵襲であり、医療のみならず、健康維持の様々な計測にも展開可能です。超音波計測部分はアナログですが、主な処理はディジタル信号です。

工学研究科 電子工学専攻
金井 浩 教授 工学博士
KANAI, Hiroshi Professor

ナノスケール超微細構造を利用した超小型・高機能光デバイスの開発

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特徴・独自性
ナノスケール超微細構造と光との相互作用から生じる新規光学現象を利用した超小型・高機能光デバイスの研究を行っています。また、ナノ光学素子を実用化する上で顕在している問題を克服する新たな製作技術の開発も行っています。
《主な研究テーマ》
■可動メタマテリアルによる光の動的制御
■微細周期構造を利用したカラーフィルタの研究
■表面原子自己拡散を利用した超平坦化技術の開発
■超低損失シリコンナノフォトニクスの基礎研究

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
光フィルタ、光共振器、カラーフィルタ等の用途を目指しており、ナノインプリントによるナノ光学素子の開発も行っています。

工学研究科 ロボティクス専攻
金森 義明 教授 博士(工学)
KANAMORI, Yoshiaki Professor

イオン制御プラズマによるナノ・メディカル・アグリ応用技術開発

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特徴・独自性
人の手で触ることのできるような非平衡(低温)プラズマ中のイオン、電子、活性種(ラジカル)を制御して生成する技術(イオン制御プラズマ)を開発・活用することで、ナノエレクトロニクス分野ではナノ粒子・ナノカーボン・生体分子の複合物質を創製でき、医療分野では極めて低侵襲で細胞内に薬剤(抗がん剤)や治療用遺伝子を高効率で導入することができ、さらに農業分野では農薬に代わって殺菌を行うことができる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
イオン制御プラズマを、人に優しい低侵襲・高効率の遺伝子・薬剤導入装置、自然に優しい農薬不使用栽培システム、地球に優しい高効率電池電極材料創製等に応用する研究を行っている。プラズマの新たなナノ・メディカル・アグリ応用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。

工学研究科 電子工学専攻
金子 俊郎 教授 博士(工学)
KANEKO, Toshiro Professor

生体用モーションキャプチャシステムの開発

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特徴・独自性
生体に関する様々な運動を非接触かつ非侵襲的に計測することが可能な生体用モーションキャプチャシステムの開発を行っています。口腔内など遮蔽された空間でも利用可能な磁気式システムでは、最新の磁気工学技術によるLC共振型磁気マーカを利用し、外部からの磁場印加によるシステムのワイヤレス化を実現しました。さらに光学式システムでは小型軽量の赤外線反射マーカを利用し、250ヘルツにて50箇所までリアルタイムでの同期的計測が可能なシステムの開発に成功しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
本システムでは生体に関する様々な動作解析が可能で、非接触かつ非侵襲的な動作解析を必要とする診断・医療機器などへの応用が可能です。条件に合わせてシステムを特化することもできるので、本システムを活用したい企業や団体との共同研究を希望します。

歯学研究科 歯学イノベーションリエゾンセンター
金高 弘恭 准教授 博士(歯学)
KANETAKA, Hiroyasu Associate 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

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

がん血管内放射線治療用セラミック微小球

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特徴・独自性
深部がんの血管内放射線治療に適した、イットリウム89(89Y)やリン31(31P)を含む、直径25μm程度のセラミック微小球を開発しています。同微小球は、中性子線照射によりβ線放射体となるので、これを、カテーテルを介してがんのごく近傍の毛細血管内に導入すれば、毛細血管を塞いでがんへの栄養補給を絶つ(塞栓治療)と同時に、そこからがんを直接放射線照射して治療することが可能となります。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
我々の提案する微小球は、手術不可能な部位に生じた深部がん、特に肝臓がんの低侵襲治療に有用です。医薬品・医療機器メーカーと連携して、同微小球の臨床応用へ向けた研究を進めたいと考えています。

医工学研究科
川下 将一 准教授 博士(工学)
KAWASHITA, Masakazu Associate Professor

脳機能および精神的健康感の維持向上法開発研究

 スマート・エイジング国際共同研究センター(通称SAIRC)は、国際的な研究拠点として、超高齢社会における新たな統合的加齢科学分野を切り開き、世界を先導するスマート・エイジング研究を通じて、持続可能型高度成熟社会の形成に寄与するため、文系・理系に拘らない架橋融合的研究、国際共同研究、産学連携研究などを展開します。
 脳機能イメージング及び実験心理学的手法を核としながら、心を豊かに穏やかに加齢するための方法論的研究を、脳を直接研究対象とした脳科学研究、認知機能向上法開発のための認知心理学研究、認知症予防、メンタルヘルスを対象とした医学的研究、こころや死生観までを対象とした哲学・心理学研究・倫理学研究などを融合して推進します。
 スマート・エイジング研究に関する共同研究を募集しますし、学術指導も積極的に行います。

加齢医学研究所 スマート・エイジング国際共同研究センター
川島 隆太 教授 医学博士
KAWASHIMA, Ryuta Professor