東北大学 研究シーズ集

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「や」行の研究者 29人

ICT応用に向けた新機能半導体レーザ光源技術

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特徴・独自性
半導体レーザの高機能化を実現する新機能半導体レーザ光源技術の創出を目指し、以下の研究開発を進めています。
1. 100Gbps NRZ 信号で動作可能な集積型半導体レーザの実現を目指して研究開発を進めています。
2.光フィルタを周波数弁別器とした光負帰還法を単一モード半導体レーザへ適用することで、小型な超狭線幅光源の実現を目指しています。
3.光変調器を用いた平坦な光周波数コム発生の研究を進めています。

産学連携の可能性
研究開発で実現を目指す新機能半導体レーザ光源技術は、次世代光通信システムや超精密光計測システムの機能や性能を大幅に改善できる技術と考えています。

電気通信研究所
八坂 洋 教授 博士(工学)
YASAKA, Hiroshi Professor

ミリ秒オーダーX線トモグラフィの開発

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特徴・独自性
高感度なX線イメージング法と、強力な白色放射光により、世界最速となるミリ秒オーダー撮影時間(空間分解能約20 μm)で有機材料のX線CT(コンピュータトモグラフィ)に成功しています。軽元素から構成される試料のハイスループット3次元可視化や、ミリ秒時間分解能の4次元(3次元+時間)トモグラフィへの応用研究を展開しています。

産学連携の可能性
材料破壊、接着界面破壊、動的バイオミメティクス、省エネマイクロマシン、電池、インテリジェント材料などのミリ秒時間分解能3D観察が可能で、様々な新しい産学連携の可能性を期待しています。

多元物質科学研究所
矢代 航 准教授 博士(工学)
YASHIRO, Wataru Associate Professor

X線イメージングと構造解析の融合

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特徴・独自性
X線用の回折格子を用いた新しいイメージング法(小角X線散乱コントラストイメージング法)により、画像検出器の空間分解能を1000~10000倍上回るnmオーダーの構造情報を非破壊で定量的に取得することに成功しています。軟組織の診断を含む医療診断や、ソフトマテリアルを含む材料の研究・開発、農作物、食品などの研究・開発、光学素子の精密評価など、様々な応用展開を期待しています。

産学連携の可能性
医療診断機器の開発、有機・無機材料の研究・開発、農林水産業、食品加工業など、様々な応用分野との産学連携の可能性を期待しています。

多元物質科学研究所
矢代 航 准教授 博士(工学)
YASHIRO, Wataru Associate Professor

分子イメージングの開発と創薬への応用

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特徴・独自性
分子イメージングとは、生物が生きた状態のままで外部から生体内の遺伝子やタンパク質などの様々な分子の挙動を観察する技術である。特にPET(Positron Emission Tomography)を中心とした分子イメージング技術は「ものをみる」基礎技術であると同時に医用画像化技術への発展性を有し、多様なプローブ開発により創薬プロセス、疾患の超早期・先端的診断技術及び治療評価などの先駆的業績を挙げ、また現在も産学連携に発展可能な多くの技術を開発している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
特にがんと認知症の超早期診断、創薬へ応用できる。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、特にトランスレーショナル研究まで結び付く共同研究テーマを希望する。現在、サイクロトロンラジオアイソトープセンター(CYRIC)・センター長(http://www.cyric.tohoku.ac.jp/index_j.html)を兼務しており、加速器を用いた産学連携を目指している。

医学系研究科 機能薬理学分野/サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター
谷内 一彦 教授・センター長 医学博士
YANAI, Kazuhiko Professor, Director of the Center

バイオミメティック材料・自己組織化

1)特徴・独自性
当研究室では、①生物から得られたヒント(材料デザイン)を基に、②ナノ材料や機能性高分子などの合成物を、③自己組織化や自己集合という低エネルギープロセスで形作ることで、生物に学び(Biomimetic)、生物と融合し(Biohybrid)、最終的には人工材料と生物デザインにより生物を超える(Metabio)材料の作製を目指しています。

2)産学連携の可能性
細胞培養・分離・イムノアッセイ等のバイオ分野、構造材料・接着材料等の高分子分野、ナノ粒子等のナノ材料分野、燃料電池・金属空気電池等のエネルギー分野の企業との産学連携



材料科学高等研究所
藪 浩 准教授 博士(理学)
YABU, Hiroshi Associate Professor

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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特徴・独自性
歩行動作解析ならびに靴底/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る。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/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る。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
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。

工学研究科
山口 健 准教授 工学博士
YAMAGUCHI, Takeshi Associate Professor

アルツハイマー病の新規根本治療薬の開発

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特徴・独自性
漢方生薬陳皮成分ノビレチンがアルツハイマー病(AD)の動物モデルAPPトランスジェニックマウスにおいてAβの蓄積を抑制し記憶障害を改善することを見出しました。また、ノビレチンを高濃度含有する陳皮がAD患者の認知機能障害の進行を阻止する可能性が示され、この陳皮エキスからノビレチンの活性を凌駕する抗認知症成分としてシネンセチンを新たに発見しました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
構造活性相関研究データに基づいて合成したプローブと選択的に結合する脳内の標的分子を特定し、この標的分子に結合して抗AD作用を持つ新規化合物の開発を行います。

薬学研究科 薬物療法学分野
山國 徹 准教授 医学博士
YAMAKUNI, Tohru Associate Professor

V-1を標的にしたがん分子標的治療薬の開発

がんは我が国で死因の第一位の疾患であり、副作用の少ないがん分子標的治療薬の開発が待望されている。がん細胞の増殖、転移、細胞間接着、細胞間接着や腫瘍部における血管新生にはアクチン細胞骨格制御系が密接に関わっている。
私たちは自らが発見したタンパク質V-1に、アクチンキャッピング因子CP(論文発表PLoS Biol 8, e1000416, 2010)および脱重合因子コフィリンの活性を抑制して、アクチン細胞骨格の形成を顕著に促進する特筆すべき活性を見出すことに成功した。さらに、表面プラズモン共鳴法でのスクリーニングによりV-1の作用を阻害する低分子化合物の発見に成功し、実際その化合物はがん細胞のアクチン細胞骨格形成を阻害した。現在、新たな誘導体を合成し、その構造活性相関研究を展開している。
研究ゴールは「新たながん分子標的治療薬の創成」である。この研究成果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。

薬学研究科 薬物療法学分野
山國 徹 准教授 医学博士
YAMAKUNI, Tohru Associate Professor

次世代型高次機能性ナノ金属錯体の科学

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特徴・独自性
1nm-100nmは原子・分子のサイズとバルク材料のサイズの中間に位置し、その特異なサイズ故に原子・分子やバルクの世界では見られないような新奇な「非線形性」や「量子効果」が観測される。磁性、伝導性、光物性、誘電性などの機能が複数絡み合った高次機能性に焦点を当て、そこから発現が期待される「新奇非線形性や量子効果」に基づき、近未来に実現が期待される「次世代型」高次機能性ナノハイブリッド物質の創出をする。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
近未来に実現が期待される「量子コンピューター」、「光コンピューター」、「大容量高速光通信」、「高密度磁気メモリー」、「単分子メモリー」など想定した物質合成をおこなっており、エレクトロニクス関連産業との連携を期待している。

材料科学高等研究所/理学研究科
山下 正廣 教授 博士(理学)
YAMASHITA, Masahiro Professor

ナトリウムを用いて低温で熱電変換シリサイドバルク体を作製する

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β-FeSi2 , MnSi1.7+δなどのSi組成に富む金属シリサイドは,耐酸化・耐熱性に優れた熱電変換材料が多い。これら金属シリサイドの合成には,原料金属とSiを融解して反応させるアーク溶解法や,ホットプレス法などの高温や高圧を必要とする合成法が使用されてきた。本研究では,金属の圧粉成型体をNaとともに加熱することで,β-FeSi2やMnSi1.7+δの熱電変換シリサイドのバルク体を,一度の加熱プロセスで合成することに成功した。具体的にはAr雰囲気を満たした容器内で,FeまたはMnの圧粉成型体をSi粉末と少量のNaとともに800−900℃で12−24 h加熱することで,β-FeSi2やMnSi1.7+δのバルク体を得ることができる。 Naは大気中でアルコールと反応させることで,アルコキシドとして安全に生成物から除去することができる。また原理的には,Naの高い蒸気圧を利用して加熱して蒸発除去を行い,そのNaを回収して再利用することも可能である。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。

多元物質科学研究所
山根 久典 教授 理学博士
YAMANE, Hisanori Professor

ナトリウムフラックス法を用いて多孔質SiCセラミックスを作製する

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特徴・独自性
炭化ケイ素(SiC)の合成は、一般に1200℃を超える高温条件下で行われる。研究者らは、Si+C→SiCの反応において、ナトリウム(Na)を利用することで、β型立方晶系のSiCが700℃で合成できることを見出した。この合成法で、数ナノメートルの粒径を有する微粉末や、原料圧粉成型体の形状を保持した多孔体、図に示すような生体由来の組織を維持した多孔体が得られた。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
作製されるSiC多孔体は、高温ガスまたは融液のフィルターや触媒担体、軽量構造材料などに利用できる可能性がある。

多元物質科学研究所
山根 久典 教授 理学博士
YAMANE, Hisanori Professor

心臓と血管の血圧反射機能を独立に定量診断することができる非侵襲診断装置

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特徴・独自性
これまでに血管系の自律神経反射機能を診断する方法論は存在しなかった。我々は、心臓と血管の血圧反射機能を独立に定量診断する方法論を新しく発明した。メタボ対策などのヘルスケア産業に進展が期待される。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
予防医学の機器開発、医薬品、サプリメントの効果判定、健康維持機器開発。

加齢医学研究所
山家 智之 教授 医学博士
YAMBE, Tomoyuki Professor

再生可能エネルギーの高効率利用システムの研究

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特徴・独自性
地球規模の環境破壊やエネルギー問題を解決するためには、高効率なエネルギー利用システムの開発と共に、再生可能なクリーンエネルギー利用技術を研究する必要が有ります。我々は、太陽エネルギーや水素などの新エネルギー利用技術に関する研究に取り組んでいます。研究テーマは大きく分けて熱放射スペクトル制御を用いた、高効率な熱エネルギー利用と水素エネルギー社会の実現に向けた固体酸化物燃料電池の研究です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
環境調和型のエネルギーシステムにとって重要であり、今後の成長が期待される分野です。

工学研究科 機械システムデザイン工学専攻 新エネルギー変換工学分野
湯上 浩雄 教授 工学博士
YUGAMI, Hiroo Professor

固相接合による模擬応力腐食割れ試験体製作技術

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特徴・独自性
高信頼性原子力発電所の実現に向けた保全技術の開発のため、検査・評価技術の高度化及び検査員の技能研鑽のためには適切な試験体の存在が不可欠である。しかし、人為的に実キズ、特に応力腐食割れのような複雑なキズを再現するためには長い期間と多額の費用が必要であり、かつ制御が極めて困難という問題がある。このような問題を鑑み、非破壊検査技術に対する応答が実キズ相当である模擬キズを安価かつ短期間に製作する技術の開発を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
非破壊検査技術に対する応答が実キズ相当である試験体の安価な提供が可能となり、検査・評価技術の高度化、及び検査員の技能研鑽に大きく貢献することが期待される。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
遊佐 訓孝 准教授 博士(工学)
YUSA, Noritaka Associate Professor

アジアにおける廃棄物の適正処理と都市鉱山政策に関する研究-国際資源循環と越境環境問題を中心に-

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特徴・独自性
近年、アジア諸国における廃棄物処理及びリサイクルのマーケットが急速に拡大しており、いわゆる「静脈産業」、「都市鉱山」分野の潜在力が注目されている。本研究の目的は使用済み自動車、使用済み小型家電、容器包装、生活系廃棄物などを対象として、各国における廃棄物処理、リユースネットワーク、リサイクルプロセスを比較分析した上、それぞれの政策評価を行い、国際資源循環の可能性と越境環境問題の解決策を探ることである。特に各国の社会・経済・環境システムの特徴と課題を考慮し、有価物のみならず、資源化効率の低い再生資源、生活系廃棄物などの総合的な廃棄物処理と再資源化政策を提案する。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
アジア各国の動脈産業及び静脈産業における国際資源循環の連携について実践的試みを継続して行っており、人、情報、モノのネットワーク構築のための、基礎調査(Feasibility Study) 、技術指導、人材育成、環境管理システム及び新しいビジネスモデル構築などの支援ができる。

国際文化研究科 国際環境資源政策論講座
劉 庭秀 教授 博士(都市・地域計画)
YU, Jeongsoo Professor

高性能な小型センサ・アクチュエータの設計、製造とテスト

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特徴・独自性
金属ガラスやナノ構造などの新しい種類の材料をマイクロテクノロジと統合して、音響センサやアクチュエータ、熱電発電およびウェハレベルパッケージ等の新規デバイスの研究/開発を行っている。これらはマイクロ・ナノ・エレクトロ・メカニカル・システム(MEMS / NEMS)と呼ばれ、今日のスマートフォンや自動運転、ドローン等に欠かせない技術となっている。学内外のパートナーと連携して基礎的な材料/プロセス技術からパッケージングや信頼性等、産業に移転可能な実用化技術までを開発している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
マイクロシステム分野で幅広い産学連携が可能である。信頼性、歩留り等、重要な項目で産業へ技術移転が可能なレベルにプロセス、デバイス、システムの開発を最適化ができる。 フラウンホーファー研究機構と協力実績があり、産学連携において幅広いプロジェクト要件への対応や複雑なシステムソリューションを提供することができる。

材料科学高等研究所
ヨーク フロメル 准教授 工学博士
FROEMEL, Joerg Associate Professor

機能性結晶材料と結晶成長技術の開発

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1) 融液からの結晶成長技術を利用した新規の機能性結晶材料を開発することを特徴とした研究を行っている。具体的には、シンチレータ材料・光学材料・圧電材料・熱電材料・金属材料を対象物質として研究を行っている。さらに、独自の結晶成長技術を用いた新規機能性材料のバルク単結晶化や難加工性金属合金の線材化技術などを開発している。
2) シンチレータや圧電素子等の単結晶が利用されている検出器や光デバイス、電子機器向けの新規材料探索や材料の高品質化に貢献できる。さらに、融液の直接線材化技術を用いた様々な難加工性合金の細線化が可能である。

未来科学技術共同研究センター
横田 有為 准教授
YOKOTA, Yuui Associate Professor

極限機能半導体レーザとナノイメージング応用

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特徴・独自性
半導体レーザの極限機能を追求して世界最先端の高機能光源の開発を進めています。その目標性能は、電気的制御による超短時間幅パルス性、キロワット級以上の高ピークパワー性、紫外線から赤外線にわたる超広帯域での波長選択性などです。また、開発光源を駆使して、生体組織深部のイメージングや分子構造レベルでの生体組織診断、さらに超解像ナノイメージングなど実現が切望されている応用計測技術の研究にも取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
半導体ナノ構造の制御による超高性能半導体レーザの開発とそれを心臓部とする超短パルス性や高ピークパワー性などを備えた光源の産業実用化、さらにこの光源を用いた先端バイオメディカル計測システムの開発など。

未来科学技術共同研究センター
横山 弘之 教授 工学博士
YOKOYAMA, Hiroyuki Professor

難処理性高分子廃棄物の化学リサイクル

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特徴・独自性
PET、PVC、HIPS等の廃プラスチックを、付加価値の高い化学物質への転換を目的に、乾式及び湿式プロセスで種々の高分子廃棄物リサイクルの研究をしている。例えば、PETの脱カルボキシル化にて、高収率でベンゼンを得ることに成功。また、難熱性プラスチックやPVCの脱ハロゲン化プロセスを開発し、炭化水素として燃料利用等を検討している。さらに、抗菌性やイオン交換特性を付与することを目的に、PVCの塩素の一部を官能基で化学修飾する研究をしている。また、HIPSの熱分解による脱ハロゲン化で、高収率でスチレンを得ることができる。これらの技術を用いて、金属・プラスチック複合物から金属とプラスチックを効果的にリサイクルする化学プロセスを構築している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
廃棄物のリサイクルプロセスの開発に付随して起こる諸問題を解決するための方法を提供することができる。

環境科学研究科
吉岡 敏明 教授 工学博士
YOSHIOKA, Toshiaki Professor