東北大学 研究シーズ集

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「か」行の研究者 75人

か
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き

未来の生活を豊かにするインタラクティブコンテンツ

 
 
 
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特徴・独自性
（1）人と空間とコンテンツに関する研究
さまざまな形のコンテンツ、それを見たり使ったりする人々、そしてこれらを取り巻く空間を含めて考え、これらの間のさまざまな関係に注目して、人々の作業を効率的にしたりコミュニケーションを円滑にしたりするインタラクションの手法を提案しています。また、これらが人々に及ぼす影響の調査・実験等に関する研究も進めています。
(2) ディスプレイと3次元インタラクション
さまざまな情報コンテンツを的確に表示するディスプレイ装置と、これらをうまく活用してコンテンツを直感的に利用するための新しい3次元インタラクション技術の研究を進めています。また、これまで計測が困難であった複雑な手作業中の手指の詳細な運動を計測する新しい3次元モーションセンサに関する研究も進めています。
(3) コンテンツのインタラクティブで柔軟な表示
創発の考え方によるアルゴリズムを利用して、様々なコンテンツを状況に応じて動的に、そしてインタラクティブに表示する新しい手法を提案しています。さらに、その特徴を活かした応用に関する共同研究を、多方面の方々と進めています。
(4) インタラクションデザインと評価
大画面、タッチパネル、マウスなどのさまざまな環境で効率的にコンテンツを扱うことができるように、オブジェクト選択などの基本インタラクションについて、運動学や実世界のメタファを導入して新しい手法をデザイン・評価する研究を進めています
(5) 災害復興エンタテインメントコンピューティング
情報通信の技術を用いてエンタテインメントの魅力をさらに高め、可能性を広げようとするエンタテインメントコンピューティングの研究を通して、被災地の創造的復興と、将来の災害にも対処できるように、いろいろな知見を蓄えることを目標に進めている研究です。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
いずれの研究テーマでも、我々の技術や知見を世の中の多くの方々に使っていただき、生活を便利にしたり、快適にしたりすることができたらと考えています。そのために、いろいろな分野の方と一緒に連携させていただきたいと思います。

電気通信研究所
北村 喜文 教授 工学博士
KITAMURA, Yoshifumi Professor
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均一なナノ空間を反応場としたナノカーボン材料の合成

 
 
 
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特徴・独自性
ナノレベルで構造を精密に制御したカーボン材料およびその複合体など、様々な新材料の開発を行っている。これまでに、直径と長さが均一であるカーボンナノチューブ、ゼオライトのような規則正しい細孔構造と世界最大の比表面積をもつ多孔性炭素、メソポーラスシリカなど無機多孔体の細孔表面をグラフェンシート数層で完璧に被覆した複合材料など画期的な材料の開発に成功している。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池、水素貯蔵、燃料電池、バイオセンサー、薬剤輸送・遺伝子輸送や、様々な炭素および複合材料の開発、炭素の構造解析などが挙げられる。

多元物質科学研究所
京谷 隆 教授 工学博士
KYOTANI, Takashi Professor
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く

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
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衛星によるＰＭ2.5を含む越境大気汚染モニタリング

 
 
 
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特徴・独自性
米国の地球観測衛星アクア、テラ、NPP等を直接受信し、独自の多次元画像解析方法を開発している。図は中国大陸を発生源とする大気汚染（黄）と黄砂（赤）である。2014年2月23日に黄海に溜まった大気汚染物質は24日に朝鮮半島を越え、一部は九州北部に達し、25日には本州に到達していることが分かる。シミュレーションとは違い実際の観測によるため信頼性が高い。地上の化学分析と照合することで大気汚染物質にＰＭ2.5が含まれていることが分かった。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
深刻な大気汚染の影響を受けている地域では、この研究を併用することで状況の正確な判断と予測が可能になるので、その関係の企業・団体・業界等との連携を期待している。

東北アジア研究センター
工藤 純一 教授 工学博士
KUDOH, Jun-ichi Professor
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エネルギー・環境問題の解決に向けたマルチフィジックス・マルチスケールシミュレーションによる材料設計

 
 
 
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特徴・独自性
エネルギー・環境問題の解決のためには、燃料電池、リチウムイオン電池、トライボロジーなどの多様な研究分野において高機能・高性能材料の開発が必須です。特に、近年の材料技術は、ナノスケールにおける化学反応とマクロスケールの多様な物理現象が複雑に絡み合ったマルチフィジックス・マルチスケール現象であることが知られています。久保研究室では、量子論に基づくマルチフィジックス・マルチスケールシミュレータを世界に先駆けて開発するとともに、スーパーコンピュータ「京」と金属材料研究所のスーパーコンピュータの活用により、理論に基づく高精度な材料設計を推進しています。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
久保研究室で開発した量子論に基づくマルチフィジックス・マルチスケールシミュレーション技術の活用により、自動車、機械、電力、エレクトロニクス、材料、金属、化学などの多様な企業における材料開発を、高精度な理論に基づき高速化することで、エネルギー問題・環境問題の解決に向けた貢献を目指しています。

金属材料研究所
久保 百司 教授 博士（工学）
KUBO, Momoji Professor
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特別ニーズ教育へのブレンディドラーニング活用

 
 
 
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1) 特徴・独自性
教育場面における人間のコミュニケーション過程や機器とのやりとりに関心があります。特別な教育上のニーズを有する生徒、両親、教員を対象とした面接・質問紙調査、行動観察、実験等によって、ブレンディドラーニングやデジタル教材の必要性、アクセシビリティ、ユーザビリティ、有効性とその要因を検討しています。

2) 産学連携の可能性（想定される用途・業界）
教材や指導法の設計と開発への貢献が期待されます。

教育情報学研究部・教育部
熊井 正之 教授 博士（教育学）
KUMAI, Masayuki Professor
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自然免疫を標的とした創薬と利用

 
 
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特徴・独自性
自然免疫は、感染症、急性炎症、自己免疫疾患などと密接に関係するだけでなく、最近、自然免疫と一見無関係とも思えるガンの転移やメタボリックシンドロームなどの疾患とも関係していることが明らかとなってきました。したがって、自然免疫は、創薬の重要なターゲットであります。これまでに、自然免疫の種間での共通性を利用して、ショウジョウバエ個体を用いた自然免疫スクリーニング系を確立し、自然免疫を活性化する化合物、あるいは抑制する化合物を同定しています。また、自然免疫シグナル機構を利用した新たな検出技術も開発しています。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
創薬だけでなく、新たな検出技術の開発につながることが期待できます。

薬学研究科
倉田 祥一朗 教授 薬学博士
KURATA, Shoichiro Professor
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構造制御による複合材料の多機能化と新機能付与

 
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特徴・独自性：
科学技術の発展とともに，機械やデバイスの小型，軽量化，高性能化が求められている．当研究室では，独自装置を用いた材料創製技術，理論に基づいた数値解析技術を駆使し，種々のナノ粒子および繊維をポリマー，金属，セラミクス材料と複合化している．そして，複数の機能(例：高強度，超軽量，発電機能，損傷検出機能，自然分解性など)を同時に発現する多機能ナノコンポジットの創製と特性発現機構の理解を得意としている．

産学連携の可能性 (想定される用途・業界)：
ナノコンポジットの多機能化，新機能付与によって既存の機械やデバイスのさらなる小型化，高性能化，新機能追加による付加価値向上を目指している企業等との共同研究を希望する．

大学院工学研究科
栗田 大樹 助教 博士(工学)
KURITA, Hiroki Assistant Professor
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表面力測定による材料ナノ界面科学の創製

 
 
 
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特徴・独自性
固-液界面現象、そして表面間の相互作用を分子レベルで具体的に解明することを目的として研究しています。中心手段は、２つの表面間に働く相互作用力の距離依存性を直接測定する表面力測定、そして当研究分野で開発した液体ナノ薄膜の構造化挙動を高感度で評価できる共振ずり測定法です。従来困難であった不透明試料(金属、セラミック、高分子など)が測定できるツインパス型表面力装置も独自開発し、電極界面の評価も行っています。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
機能材料界面における表面電荷や吸着状態等の特性やナノレオロジー・ナノトライボロジーの評価が可能です。機械、潤滑剤、ナノ材料、塗料・シーラント、化粧品等の業種に対して共同研究・学術指導を行う用意があります。

未来科学技術共同研究センター
栗原 和枝 教授 工学博士
KURIHARA, Kazue Professor
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パウダージェットデポジション:PJD

 
 
 
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特徴・独自性
高精度に微粒子を噴射し、成膜することのできるデジタル式パウダージェットデポジション装置を開発し、室温、大気圧環境下でセラミックス厚膜を成膜することができる。さらに、ハイドロキシアパタイト（HAp）微粒子を、人の歯の表面（エナメル質）に高速で衝突させることにより、HAp厚膜を成膜することに世界で初めて成功した。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
新しい歯質の再構築を可能にするもので、虫歯治療や予防、審美の分野において、従来の歯科治療を根本から変える技術として注目されている。


企業との共同研究を積極的に行っております。企業から研究員を受け入れ、加工原理から実際の製品応用までの実用的な指導を行います。また企業からの技術相談は随時お受け致します。さらに、精密加工研究会、ナノ精度機械加工専門委員会を主宰し、企業との交流、連携を図っております。

医工学研究科
厨川 常元 教授 工学博士
KURIYAGAWA, Tsunemoto Professor
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M4プロセス技術による機能性インターフェース創成

 
 
 
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　近年､マイクロレンズアレイ､ホログラム光学素子､光導波路などのように､シリコン以外の材料からなるマイクロ部品のニーズが高まってきている｡これらの大きざは1mm以下のいわゆるサブミリサイズのものもあり、形状も複雑である｡しかも材料自体も高硬度､高脆性､高融点のものが多いため､前述したようなリソグラフィ技術はもちろん､レーザ､電子ビームなどの熱的加工が不向きで､その加工は特に難しい｡また加工能率、加工コストの点からも､高能率、低コストの微細加工法が望まれている｡本研究室では､機械的な方法でこのようなマイクロ加工を行うマイクロ機械加工(Micro/Meso Mechanical Manufacturing､以下M4プロセスと略記する）の新しい加工原理の開発を行っている。
1. マイクロ非球面研削、2. マイクロ非球面研磨、3. マイクロ非球面レンズアレイのマイクロ切削、4. マイクロアブレイシブジェット(AJM)、5.マイクロパウダージェットポリツシング、6．マイクロ超音波加工 、7．マイクロ放電加工、8．マイクロレーザ加工等。

■産学官連携の強化
　本研究室では､企業との共同研究を積極的に行っております｡企業から研究員を受け入れ､加工原理から実際の製品応用までの実用的な指導を行います｡また企業からの技術相談は随時お受け致します｡さらに､精密加工研究会、ナノ精度機械加工専門委員会を主宰し､企業との交流､連携を図っております。

医工学研究科
厨川 常元 教授 工学博士
KURIYAGAWA, Tsunemoto Professor
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ナノ精度機械加工による次世代光学素子創成

 
 
 
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　日本の“ものづくり”がこれからも世界をリードしていくためには､海外の技術では到達できないような､より高い精度と付加価値をもった製品開発を強力に推進していかなければならない｡そのためには､ナノオーダーの超平滑な表面並びにナノ精度の3次元形状を有する構造体を創成する超精密加工技術と､原子や分子の加除を精繊な制御によって達成し､微細な構造体を創成する超微細加工技術の2つを駆使した生産加工技術の開発研究の促進が必要不可欠である｡本研究は､前者の超精密加工技術をさらに進展させるための新しい加工法の開発を目指すものである。
１．超安定・超精密自由曲面加工に関する研究
２．超精密切削加工に関する研究。

■産学官連携の強化
　本研究室では､企業との共同研究を積極的に行っております｡企業から研究員を受け入れ､加工原理から実際の製品応用までの実用的な指導を行います｡また企業からの技術相談は随時お受け致します｡さらに､精密加工研究会、ナノ精度機械加工専門委員会を主宰し､企業との交流､連携を図っております。

医工学研究科
厨川 常元 教授 工学博士
KURIYAGAWA, Tsunemoto Professor
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3次元ナノインプリント

 
 
 
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　ナノオーダの形状精度、並びに超平滑表面を有する３次元加工表面(自由曲面)上に、サブミクロンオーダの周期的な微細構造を形成することによって、特異な特性（光学的、機械的、熱的特性等）を発現するための機能性インターフェースを有する３次元（３Ｄ）ナノインプリント用の金型創成に関する研究を行っている。
　さらに新しいガラス成形方法として超音波援用非等温成形法を提案した。これにより、複雑な３D形状をガラスに転写できるようになった。

■産学官連携の強化
　本研究室では､企業との共同研究を積極的に行っております｡企業から研究員を受け入れ､加工原理から実際の製品応用までの実用的な指導を行います｡また企業からの技術相談は随時お受け致します｡さらに､精密加工研究会、ナノ精度機械加工専門委員会を主宰し､企業との交流､連携を図っております。

医工学研究科
厨川 常元 教授 工学博士
KURIYAGAWA, Tsunemoto Professor
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こ

電子デバイスの高性能・高信頼化のための配線材料と形成プロセスの開発

 
 
 
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特徴・独自性
半導体デバイスからなる電子製品は、半導体自体はもとより、半導体に接続する金属配線があって製品として動作する。金属配線に求められる課題は、半導体材料との良好な電気的コンタクト、相互拡散の防止、良好な密着性、および配線材料の低電気抵抗、耐腐食性、プロセス耐性などがある。本研究室では、種々のデバイスのニーズにあった配線材料の開発ならびにコストパフォーマンスを追求したプロセス技術を開発することによって、高性能かつ高信頼性の先端デバイス開発に貢献している。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
Si半導体多層配線において拡散バリア層を自己形成するCu合金配線、IGZO酸化物半導体に対して熱反応によるキャリアドーピングを行えるCu合金配線、SiCパワー半導体に対して優れた熱・機械的信頼性と良好なコンタクト特性を示すNb合金配線、タッチパネル用途などのITO透明導電膜に対するCu合金配線、太陽電池におけるCuペースト配線、などがある。

工学研究科
小池 淳一 教授 Ph. D.
KOIKE, Junichi Professor
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言葉遣いのユニバーサルデザイン

 
 
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特徴・独自性
健常な母語話者だけでなく、外国語学習者や失語症患者など、誰にとっても理解しやすい言語表現の性質、すなわち「言葉遣いのユニバーサルデザイン」を探る研究をしています。現在は特に「言語の語順」と「思考の順序」の関係について調べています。すなわち、（1）語順が違うと言語処理の際の脳の使い方がどのように異なるのか、（2）思考の順序はどの程度、言語の語順に影響されるのか、（3）人間にとって最適な言語の語順や思考の順序というものは存在するのか、などの解明に努めています。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
私が行っているのは基礎研究ですが、それを発展させて、（1）効果的な外国語教授法・学習法の開発や、（2）失語症のリハビリプログラムの改善、などに貢献できる可能性が考えられます。

文学研究科
小泉 政利 教授 Ph.D
KOIZUMI, Masatoshi Professor
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精密ものづくり計測に関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
精密加工品の形状及び精密機械の運動を必要な精度で計測するという精密ものづくり計測の研究に取り組んでいる。独自の計測原理に基づいて、グレーティングなどの微細格子と波動光学系を組み合わせることによって、超精密ものづくり計測の基本道具となる高精度かつコンパクトな多軸変位、角度センサを実現させている。各種超精密及びマイクロ加工品の形状を高速高精度に測定する実用的なシステム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）
多軸変位、角度センサは半導体及び電子部品製造・検査装置、超精密加工機、超精密測定機の運動計測に活用され、また、形状測定システムは超精密加工分野で利用されることを期待し、産業界との共同研究を希望する。

工学研究科
高 偉 教授 工学博士
GAO, Wei Professor
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半導体における電気的スピン生成・制御とスピン機能デバイスに関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
Ⅲ-Ⅴ族化合物半導体では電子スピンに内部有効磁場が働く。この効果は、外部磁場の替わりに利用できることから、電気的スピン生成や電気的スピン制御が可能になると期待されている。我々は、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導体ヘテロ接合における内部有効磁場を設計し、電気的スピン生成および電気的スピン制御、さらにスピン緩和を完全に抑制することのできる永久スピン旋回状態に関する研究を行っている。また時間分解スピン測定手法を用いることで電子スピン緩和やスピン軌道相互作用の評価に向けた基盤研究にも取り組んでいる。

産学連携の可能性（想定される用途・業界）
電気的なスピン生成・制御が可能になることで省電力スピン機能デバイスが実現できる可能性がある。また将来半導体産業においてスピン自由度を活用するためにはスピン緩和を抑制しなければならない。この様な技術を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　知能デバイス材料学専攻
好田 誠 准教授 博士（工学）
KOHDA, Makoto Associate Professor
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高時間分解能・高速での放射線計測

 
 
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放射線検出器の一つであるシンチレーション検出器に搭載する、シンチレータというセンサーについての研究です。放射線の到達時刻を精密に決定する特性を有しながら、X線やガンマ線などの光子としての放射線を高い効率で検出可能な材料を実現しました。ポリマーをベースとした有機材料に、重い元素の酸化物ナノ粒子を高い充填率にて添加することにより、この特性を実現しました。
基礎科学の研究現場、特に高強度のX線を利用する放射光施設などでの計測器として、あるいは次世代型のX線CT装置への搭載用として想定しています。

大学院工学研究科
越水正典 准教授
KOSHIMIZU, Masanori Associate Professor
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