東北大学 研究シーズ集

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植物工場

キャビテーションによる水処理

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特徴・独自性

キャビテーションを意図的に発生させた水を用いて水耕栽培を行うと、植物の活性が高まり、植物の成長を早めたり、植物の質を高めたりすることができます。また養殖などに有害なプランクトンを含む水をキャビテーションで処理すると、プランクトンを殺滅することができます。薬品を使うことなく、殺菌や滅菌などの水処理を行うことができるので、環境負荷が少ない水処理法です。低価格の設備で、かつ低ランニングコストでキャビテーションを発生できる装置を開発しているので、植物工場や養殖などの水処理に適用することが可能です。本技術を活用したい企業や団体との共同研究を希望します。あるいは本研究に関して興味のある企業へ学術指導を行うことも可能です。

工学研究科
祖山 均 教授 工学博士
SOYAMA, Hitoshi Professor

植物病原体

植物免疫の分子機構に関する研究

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特徴・独自性

植物は病原体の感染に対して自らを守る防御システムを備えている。我々の研究グループでは、その防御システムを制御する抵抗性遺伝子の単離、抵抗性発現に関わるシグナル伝達系の解析、抵抗性発現により誘導される抗菌性タンパク質などの防御関連タンパク質をコードする遺伝子群の特定を行っている。さらに、単離したそれら遺伝子をマーカーとして利用するため、転写制御領域に発光タンパク質コード領域を連結した遺伝子を形質転換した植物を作出し、病害抵抗性の誘導を可視的に検知できるシステムを構築した(写真)。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

農業現場で使用されている化学農薬は、生物毒性による環境への影響や薬剤耐性菌の出現などが問題となっており、食の安全・安心や、環境と調和した持続的な食料生産体制の確立の観点からも、従来の農薬に代わる病害防除手段として、植物のもつ防御応答システムを活性化する化合物の開発が注目されている。殺虫剤・防除剤等の薬品メーカー、漢方・生薬市場、サプリメント・食品メーカー等での活用が可能。

農学研究科 応用生命科学専攻 植物病理学分野
高橋 英樹 教授 農学博士
TAKAHASHI, Hideki Professor

食欲

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

除染・減容技術

水素誘起劣化事象(水素脆性、水素誘起割れ、水素誘起局所塑性、水素加速酸化、水素加速クリープ等)の機構解明と機器・構造物の余寿命診断と劣化対策、廃炉並びに過酷事故対応技術開発、除染及び放射性廃棄物減容

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特徴・独自性

多様な社会インフラ並びにエネルギー変換機器・構造物の経年劣化は社会的に大きな課題であり、その中で、水素に誘起・加速された多様な劣化が進行している。本研究では、生起する劣化事象を、マルチスケールモデリングにより考究し、シミュレーション並びに実験により劣化事象の本質を検証する。又、廃炉並びに過酷事故対応の除染及び放射性廃棄物処理技術開発を実機適用性を含めて独自の視点から推進している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

経年劣化の本質的解明は、寿命予測や対策の基礎を提供し、経年劣化高耐性材料は次世代機器の信頼性向上に寄与する。廃炉並びに過酷事故対応の除染及び放射性廃棄物処理技術開発の一部は、産学連携を進めており、さらに拡大したい。

未来科学技術共同研究センター
渡邉 豊 教授 工学博士
WATANABE, Yutaka Professor

触覚・触感

触覚・触感センサの開発に関する研究

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特徴・独自性

触覚・触感は、粗骨感、硬軟感、乾湿感、温冷感などの基礎感覚やその組み合わせの複合的な感覚であるが、これらの感覚は力、ひずみや温冷情報、粘性、振動などの情報で表現できると考えられる。これまで、ヒトの感覚受容器に対応させた触覚センサと触動作を模したセンサ機構を統合した能動型触覚センサシステムを開発し、種々の感性ワードや粗さ、柔らかさや温冷感の測定が可能となるシステムを実現した。また、触覚・触感はこれらの感覚に加え、その組み合わせなどもあり、メカニズムの解明は、センサの開発において重要である。本研究ではこれまで得られた基礎的な感覚やその他の感覚の関係、またその感覚取得に関連する物理情報等、触覚・触感のメカニズムを明らかにし、高機能な触覚・触感情報を可能とするセンサシステムの開発をする。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

ライフサイエンスのみにとどまらず、香粧品業界や繊維等の業界の他にも一般メーカーなども対象となり、ものづくりの分野で有効である。

医工学研究科
田中 真美 教授 工学博士
TANAKA, Mami Professor

触覚インタフェース

安全で安心して暮らせる豊かな社会を実現するためのロボットテクノロジー

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特徴・独自性

倒壊瓦礫の数cmの隙間をぬって内部調査できる世界唯一のレスキューロボット「能動スコープカメラ」、福島原発で2〜5階を初めて調査した世界唯一のロボット「クインス」などを研究開発してきました。その技術は、トヨタ東日本との共同による氷雪環境の屋外で稼働する無人搬送車の製造ライン投入、清水建設との共同による瓦礫内調査システム「ロボ・スコープ」の開発など、さまざまな応用に展開されています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

現実の問題に対する求解を通じた教育・研究をモットーに、現段階で10 件近くの産学連携研究を進めています。特に、屋外調査、インフラ・設備点検など、ロボットによる遠隔化・自動化に特徴があります。

情報科学研究科
田所 諭 教授 博士(工学)
TADOKORO, Satoshi Professor

触覚センサネットワークシステム

MEMSとLSIをコアとしたエッジヘビーセンシング

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特徴・独自性

半導体技術であるMEMSとLSIを組み合わせることで高付加価値なデバイスならびにシステムを提供できます。例えば、MEMSセンサと専用LSI とを集積化した触覚センサデバイスでは、これまでに困難であった高性能なセンシング、多数個センサ配置、高速応答、省配線、高いシステムの柔軟性などを同時に実現しています。ハードウェアモジュール、ソフトウェア利用者のためのAPI、開発ツール等も考慮します。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

社会実装を第一に考えており、また、これまでに上流から下流まで広く企業との繋がりがあり、バランスの取れた研究開発ならびに実用化までの連携を行うことができます。

マイクロシステム融合研究開発センター
室山 真徳 准教授 博士(工学)
MUROYAMA, Masanori Associate Professor

シリコン

外場印加により固液界面のエネルギー状態を制御した新しい結晶成長

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特徴・独自性

我々は、結晶成長過程における界面現象と育成された結晶の特性の関係を明らかにするといった立場から、主として融液からのバルク結晶の成長に取り組んでいます。特に、界面に電場を印加することにより結晶と融液の間に電気二重層という極薄領域を形成しナノメータスケールで結晶育成を制御しています。電場印加による具体的な結晶作製研究例として、
1. 融液と結晶のエネルギー関係を制御し、従来育成が不可能とされていた高温圧電センサー用ランガサイト型結晶の開発。
2. 結晶化が困難なタンパク質の核形成を電場印加により容易に実現。
3. シリコン結晶成長において界面の不安定性を制御し、理想的な構造を持つシリコン結晶の開発。
このように21 世紀高度情報化社会に必要な、光学、圧電、磁性等の分野で有用な新結晶や、あるいは、従来育成が困難とされていた結晶の創製の分野で有意義な共同研究ができるものと考えます。

金属材料研究所
宇田 聡 教授 Ph.D.
UDA, Satoshi Professor

Si結晶

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(想定される用途・業界)

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

自律神経

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

自律神経機能センサ

遠隔・非接触に生体情報を抽出する「魔法の鏡」プロジェクト

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特徴・独自性

少子超高齢化による医療費増大や医療格差拡大を抑止するための鍵は、情報通信技術(ICT)の利活用です。本研究室では、ICT を用いて「いつでもどこでも健康をモニタリング」するためのシステム「魔法の鏡」を開発しています。このシステムでは、遠隔・非接触で得られる映像信号に基づき、鏡の前に立つだけで血圧反射系に関係する自律神経機能を手軽にチェックすることができます。現在、実証実験を進めており、血圧変動推定や運動の効果の判定など、その有効性が確かめられつつあります。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

家庭の鏡以外にも、スマートフォン・自動車・感情認識ロボット・監視カメラ・スポーツ中継・広告評価など、幅広い応用可能性があります。この技術を応用する医療機関・企業を募集します。

サイバーサイエンスセンター 先端情報技術研究部
吉澤 誠 教授 工学博士
YOSHIZAWA, Makoto Professor

自律制御

宇宙探査ロボットの研究・開発

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特徴・独自性

月や火星などの未知の不整地を、移動探査するロボットの技術を研究・開発しています。ロボットの移動機構として不整地走行に適したメカニズムの開発、また砂状の滑りやすい地形での駆動制御の研究を進めています。レーザー測距の技術を用いて移動しながら3次元環境地図を作成し、障害物回避等の自律制御および遠隔操縦支援に役立てる技術を開発しています。JAXA 小惑星探査機「はやぶさ」「はやぶさ2」の開発にも貢献しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

地上での探査ロボット、災害対応ロボットにも応用可能です。

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

自律分散制御

生物のようにレジリエント(しなやかでタフ)な人工物の開発

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特徴・独自性

生物は、比較的単純な機能を有する要素が多数集まって相互作用することで、予測不能的に変動する実世界環境下であってもしぶとくかつタフに振る舞うことができる。当研究室では、自律分散制御という概念を基盤として、このように優れたリジリアンスを持つ生物の設計原理の解明を通して、従来の人工物に比べて著しい環境適応性や耐故障性を有する人工物の設計・開発に関する研究を進めている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

大自由度システムの制御や、実世界環境下で適応的に行動するロボットの開発など。

電気通信研究所
石黒 章夫 教授 工学博士
ISHIGURO, Akio Professor

飼料添加物

育種学的手法及び飼料添加物による病気に強い動物の開発

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特徴・独自性

国内外の養豚生産現場で最も重要な病気は、複数の病原体の感染により豚が呼吸器病を示す豚呼吸器複合症(PRDC)である。宮城県畜産試験場との共同研究でマイコプラズマ性肺炎病変(MPS)低方向へ5世代選抜した結果、病変は減少し、相関反応として自然免疫能(貪食能:PA、顆粒球・リンパ球比率:GLR)、細胞性免疫能が高まり、液性免疫能であるSRBC 特異的抗体産生能(AP)が抑制された。
海藻の飼料添加給与が液性免疫IgGやIgA を活性化させ、甘草の飼料添加給与が炎症性サイトカインを抑制するのでこれらの物質の利用により飼料への過度の抗菌剤添加を軽減させる。さらに、抗病性育種の選抜実験としてマウスの自然免疫、獲得免疫および両者を同時に選抜する3 系統と無選抜対照系を20 世代選抜し、これらの免疫特性、抗病性を比較検討中である。本研究で得られた技術を産業界で活用したい企業や団体からのお問い合わせをお待ちしています。

農学研究科
鈴木 啓一 教授 農学博士
SUZUKI, Keiichi Professor

トキソプラズマの急性感染と潜伏感染を共に抑制できる薬剤のスクリーニング系の確立

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特徴・独自性

トキソプラズマ症は、ヒトや動物に重篤な病気を引き起こす。現行のトキソプラズマ薬は病態を引き起こす急性感染虫体を潜伏感染へと移行させるだけで根本的な駆虫に至らない。従って、潜伏感染虫体を防除できる方策を確立する必要性がある。
我々は原虫の増殖と潜伏感染誘導をともに計測する薬剤のスクリーニング系を確立し、トキソプラズマの増殖と潜伏感染をともに抑制し、毒性の少ない理想的な薬剤の同定に成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

薬剤ライブラリーの提供があれば、新規薬剤のスクリーニングが可能である。ヒトの産婦人科医療及び獣医診療、動物用飼料業界での、トキソプラズマ症の感染予防及び治療を目的とした新規薬剤、飼料添加物の同定が可能である。

農学研究科
加藤 健太郎 教授 博士(獣医学)
KATO, Kentaro Professor

磁力支持天秤

次世代環境適合技術流体実験共用促進事業 次世代流動実験研究センター 低乱熱伝達風洞

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特徴・独自性

低乱熱伝達風洞
低乱熱伝達風洞は、台風並みの最大風速80m/s を有し、気流乱れ0.02% 以下と極めて低い世界トップレベルの風洞です。本風洞は、文部科学省による「先端研究施設共用促進事業」に採択され産業界へ施設の共用を進めて参りました。平成28 年度より、事業を発展させ「風と流れのプラットフォーム」として、基礎研究からイノベーション創出に至るまでの科学技術活動全般に貢献して行きます。
磁力支持天秤装置
世界トップレベルの風洞に模型を支柱で支持することなく磁場を用いて空中に保持できる世界最大サイズの「磁力支持天秤装置」を導入いたしました。本装置を用いることで支柱による干渉を受けることなく正味の空気力を測定することが可能となります。本装置も風洞と同様に産業界へ施設共用しており、一般利用可能な世界唯一の装置です。
風と流れのプラットフォーム
航空機が巡航しているような相対的に乱れのない流れや地上でのビルに当たる風など、風や流れの性質には様々な様相があります。このため風を作る装置として「風洞」と一言で言っても用途に応じて様々な風洞が存在します。また、風洞では全ての情報を得ることは難しいため今日では、スーパーコンピュータの支援を伴うことが一般的となってきました。
これらのことから、「風と流れのプラットフォーム」としてスーパーコンピュータ、風洞群をセットで共用に供し、分野を問わず、風と流れに関する様々なユーザニーズに対応した高度利用支援を行い、流体力学に立脚する科学技術イノベーションを協力に促進することを目指しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

本風洞は、共同研究に限らずどなたでもご利用できます。また、リエゾン室を設置することにより利用相談、試験の支援をはじめ、風洞利用経験のない利用者へのサポートも行っています。

流体科学研究所
永井 大樹 教授 工学博士
NAGAI, Hiroki Professor

磁歪材料

構造制御による環境発電材料の高性能化と応用展開

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特徴・独自性

IoT 社会の実現に向けて、充電を必要としない小型センサの開発は不可欠である。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、材料の複合化によって、身の回りの未利用エネルギー(振動、超音波、光エネルギーなど) を電気エネルギーとして回収可能な環境発電材料の創製とさらなる高性能化を得意としている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

環境発電特性および関連特性の付与による、既存の機械やデバイスのさらなる高性能化、新機能追加から生じ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。

工学研究科
成田 史生 教授 博士( 工学)
NARITA, Fumio Professor

進化計算

次世代設計理論・多目的設計探査−設計空間の見える化−

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特徴・独自性

我々のグループでは「多目的設計探査(MODE)」と名付けて、多目的最適化によるトレードオフ情報の提示により、設計空間の構造を俯瞰的に「可視化」する新しい設計手法を研究している。設計図は形を「可視化」するものだが、本手法は機能の「可視化」を試みるものである。「可視化」=「設計空間の見える化」により機能のトレードオフや設計変数の影響を見て取ることができるようになり、設計における意思決定に大いに役立つと期待される。優れた設計をするためには、CAE(Computer AidedEngineering)技術を利用した「見える化」の一層の活用が重要である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

流体解析、構造解析などの特定分野でCAE 技術の活用が可能。

流体科学研究所
大林 茂 教授
OBAYASHI, Shigeru Professor

心筋梗塞

低出力衝撃波を用いた新しい血管新生療法の開発

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特徴・独自性

基礎研究の結果をもとに、低出力体外衝撃波を用いた新しい血管新生療法(「低出力体外衝撃波治療」)を開発し、狭心症、下肢閉塞性動脈硬化症、難治性皮膚潰瘍などを対象に臨床試験を行っています。治療により、狭心症状や心筋血流・心機能の改善、歩行距離の延長など有効性を認めています。エコーガイド下に体外から患部に低出力の衝撃波(結石破砕に用いる出力の10分の1)を当てるため、麻酔や手術を必要としない非侵襲的な治療法です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

狭心症に対する治療は2010年7月に先進医療に承認され、下肢閉塞性動脈硬化症に対する治療も先進医療に申請中です。各種疾患に対する非侵襲的治療機器の開発を考えている企業からのお問い合わせもお待ちしています。

医学系研究科 循環器内科学(分野)
下川 宏明 教授 医学博士
SHIMOKAWA, Hiroaki Professor

真空

薄膜・界面に発現する多様な物性の開拓と応用展開

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特徴・独自性

真空プロセスを介した薄膜化技術を用いて各種物質の薄膜化や界面形成を行い、それら試料における機能の探索や物性開拓の基礎研究を行っています。新しい物質群の薄膜や界面の形成は工学的な側面から将来的な利用に欠かせません。また、薄膜や界面で発現する物性を機能として利用しようとする際、理学的な側面で理解を進めることも大切と考えています。そうした多角的な視野で薄膜と界面を活用する素子の開発に取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

最近では、磁気素子、半導体接合素子、超伝導接合素子、トポロジカル物質群の薄膜化などの研究を進めていますので、それらに関連する素子開発の共同研究。

金属材料研究所
塚﨑 敦 教授
TSUKAZAKI, Atsushi Professor