東北大学　研究シーズ集

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さ 行
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し

〈種苗産業〉

新規ハイブリッドライス育種基盤

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 両親の良いところを併せ持った多収品種をつくる究極の育種法にハイブリッド品種（一代雑種品種）を作る技術があります。ハイブリッドライスを育種する基盤として、細胞質雄性不稔性と稔性回復システムが使われます。我々は東北大学オリジナルのCW 型細胞質雄性不稔性イネの利用を検討し、その分子基盤を研究しています。CW 細胞質はこれまで不可能であったインディカ品種の雄性不稔化を実現できるので、高い利用価値が期待できます。
実用化イメージ

ハイブリッド品種のイネは、通常の品種と比較して30％ほどの収量増が期待され、その栽培面積は世界全体の13％を占めています。コメ産業の国際化を狙った日本独自の新規ハイブリッドライス育種基盤を提供できます。

研究者

大学院農学研究科

鳥山 欽哉  

Kinya Toriyama

〈受粉反応〉

作物の子実生産を向上させる生殖形質に関する研究

 
 
 
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概要

近年の異常気象の多発により、作物の種子、果実生産の低下が危惧されている。これまでに低温、高温ストレス下で応答する遺伝子群を同定しており、ゲノム編集などにより、温度ストレス下でも生産が可能なシステムを構築する。

従来技術との比較

従来から用いられている遺伝子組換え手法に加え、ゲノム編集技術により実用に供することが可能な遺伝子改変が可能になった。

特徴・独自性
  • 作物生産とその生産物の作物・子実は、食糧、環境、エネルギー、アメニティに応用でき、地球温暖化にある21世紀には人類にとって、様々な面においてこれまで以上に重要度が増加しています。その作物の子実生産を向上させるためには、昨今の激変する環境ストレスに耐性を有する作物の開発は至上命題です。特に環境ストレスに対して弱い受粉・受精の生殖形質を改変し、種子や果実生産を向上させることを目的としています。
実用化イメージ

高温や低温ストレス下で子実生産を左右する遺伝子群を同定しています。収量増を見込める F1雑種品種育成に重要な自家不和合性遺伝子の利用も進め、種苗産業などとの連携が可能です。

研究者

大学院生命科学研究科

渡辺 正夫  

Masao Watanabe

〈腫瘍化抑制〉

iPS細胞の腫瘍化を抑制することが可能な分化誘導方法

特徴・独自性
  • 本発明は、スタチン系薬剤を用いることにより、iPS 細胞の移植に際して問題となる腫瘍化を抑制する技術である。スタチン系薬剤は、すでにコレステロール低下薬として広く普及している。iPS細胞の移植先における腫瘍化は、iPS細胞の再生医療応用への最大の課題のひとつであるが、細胞ソーティングなどの煩雑な手技を経ずに、スタチンを用いるだけでこの腫瘍化の課題が解決することができれば、iPS 細胞を用いた骨再生医療の実現へ大きく前進することが期待される。
実用化イメージ

本発明は、医科・歯科領域で重要な骨組織再生技術をiPS細胞を用いて可能にすることが想定される。

研究者

大学院歯学研究科

江草 宏  

Hiroshi Egusa

〈腫瘍形成〉

iPS 細胞の腫瘍形成を抑制した骨芽細胞の作製法

 
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概要

iPS細胞の腫瘍化を抑制することが可能な骨分化誘導方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T18-512.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • iPS 細胞の臨床応用に向け、移植した細胞に含まれる未分化な細胞を起源とする腫瘍（テラトーマ）の形成が、安全性の点で解決すべき課題のひとつです。本シーズは、iPS 細胞から骨再生治療に用いる細胞を作製する過程にスタチン系薬剤を用いることで、テラトーマの原因となる未分化な細胞を取り除き、成熟した骨芽細胞集団を得ることを可能にする技術です。すでにコレステロール治療薬として広く普及しているスタチン系薬剤を用いることで、従来の細胞ソーティングなどの煩雑な手技を経ずに腫瘍形成の課題が解決できるため、iPS 細胞を用いた骨再生治療の実現へ大きく前進することが期待されます。
実用化イメージ

整形外科領域や歯科領域における多様な骨関連疾患への展開が可能です。

研究者

大学院歯学研究科

江草 宏  

Hiroshi Egusa

〈腫瘍特異的〉

腫瘍特異的モノクローナル抗体の開発

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 近年、抗体医薬の開発が活発ですが、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、副作用が問題になります。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ました。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ます。
実用化イメージ

腫瘍マーカーや抗体医薬の開発を飛躍的に加速させることを目指して、研究を進めています。

研究者

大学院医学系研究科

加藤 幸成  

Yukinari Kato

〈腫瘍マーカー〉

腫瘍特異的モノクローナル抗体の開発

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 近年、抗体医薬の開発が活発ですが、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、副作用が問題になります。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ました。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ます。
実用化イメージ

腫瘍マーカーや抗体医薬の開発を飛躍的に加速させることを目指して、研究を進めています。

研究者

大学院医学系研究科

加藤 幸成  

Yukinari Kato

〈需要予測〉

社会経済データの高度解析手法とニーズの解明

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 観測データや人流ビッグデータ等に基づき、公共交通利用者の行動とニーズの分析を行ってきました。空港を出入りする交通量の航空便ごとの需要への分解や、多数地点の交通量、滞在人口データからの混雑による潜在量の把握など、高度なデータ統計解析手法を開発してきました。それらは交通や人口以外のデータにも適用できる可能性があります。
実用化イメージ

交通をはじめとする公共サービスの需要分析のほか、大規模システムの挙動分析や商品ニーズの分析、マーケティングに活用したい団体や企業との共同研究を希望します。

研究者

災害科学国際研究所

奥村 誠  

Makoto Okumura

〈潤滑〉

高機能カーボンナノチューブーアルミナ複合材料の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 分散が困難とされていた、カーボンナノチューブ(CNT) を配合したセラミック複合材料の開発に関して、CNT の剛性ならびに表面性状を制御することにより均一分散させたCNT/アルミナ複合材料の作製に成功した。さらに、無加圧焼結によりアルミナ単味の強度特性を大きく超える複合体を作製できている。これを背景に、試作したCNT/ アルミナ複合材料の機械・電気的特性の向上と実用化に向けた基礎研究を行っている。
実用化イメージ

トライボ応用、強度と耐摩耗性が要求される人口股関節等の生体材料、電気ひずみ効果を利用したマイクロアクチュエータ、数GHz 〜数10GHz 程度の周波数帯における電波吸収材料への応用展開が期待される。

研究者

未来科学技術共同研究センター

橋田 俊之  

Toshiyuki Hashida

〈潤滑剤〉

非フッ素系PTFE粒子分散剤

概要

非フッ素系PTFE水分散剤
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-448.pdf

従来技術との比較

PTFE粒子を水などの溶剤に分散させるためにはフッ素系分散剤が必要であったが、PFAS規制により仕様が制限されつつある。本発明は非フッ素系PTFE粒子分散剤を提供する。

特徴・独自性
  • カテコール系接着官能基を用いてPTFEに接着する分散剤を合成
  • PTFE等の低表面エネルギー粒子を水などに良好に分散
  • PFAS規制などで使用できない分散剤の代替として有望
実用化イメージ

PTFE粒子などの低表面エネルギー粒子は撥水剤やバインダーなどとして広く使用されている。本用途におけるPFASフリー化に貢献する。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所

藪 浩  

Hiroshi Yabu

〈循環器〉

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。
実用化イメージ

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。

研究者

大学院工学研究科

金井 浩  

Hiroshi Kanai

〈循環器イメージング〉

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPET イメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤とし、がんやアルツハイマー病のPET 用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断（心筋血流、褐色脂肪組織）への応用、PET による薬物動態解析、薬効薬理研究に取り組んでいます。
実用化イメージ

以下のような社会実装を目指して研究を進めています。
・新規ポジトロン標識技術・装置の開発。
・がん、認知症、循環器疾患のPET 画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET 薬物動態評価（動物、ヒト）。\
・新薬（候補）の生体薬効薬理評価。

研究者

先端量子ビーム科学研究センター

古本 祥三  

Shozo Furumoto

〈循環器疾患〉

超音波による安全で画期的な循環器診断

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 体表から送信した超音波の位相を巧妙に用い、収縮弛緩や血圧変化に伴って心筋や動脈壁で1心拍内に生じる数ミクロンの僅かな厚み変化を高精度に計測し、心筋機能や動脈壁硬さを層別に評価できる手法を世界に先駆け開発しました。さらに、心臓収縮初期に興奮の電気伝導に伴い心筋に微小な応答が生じ心臓壁を伝搬する現象を初めて見出しました。また虚血後の数秒間の僅かな時間に、その興奮の伝導速度が約50％低下することも見出しました。
実用化イメージ

病変内部組成を体表から同定できる生体マイクロスコープを実現し、心筋梗塞等の急性冠症候群の安全で画期的な診断手法が期待でき、医療費の適正化にも貢献できます。

研究者

大学院工学研究科

金井 浩  

Hiroshi Kanai

〈循環経済〉

テラヘルツ波を用いた廃プラスチックの選別装置開発と持続可能な資源循環技術の社会実装

 
 
 
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概要

本研究は次世代通信や自動運転等で使われているテラヘルツ波の特性を利用して廃プラスチックの材質を識別することによって、既存のプラスチックリサイクル技術を改善するだけではなく、再生プラスチックの品質評価にも適用でき、高品質の再生プラスチックの安定的な生産が期待できる。容器包装や自動車リサイクルなどにおける多様な課題解決のための装置開発（小型・大型）が容易であり、脱炭素と循環経済社会の実現に貢献できる。

従来技術との比較

従来の廃プラスチック識別・選別技術は、比重選別や近赤外線を用いた装置が多い。特に近赤外線の選別技術は膨大なデータが蓄積されており、廃プラスチックリサイクル工場の主な選別技術である。しかし、近赤外線選別装置は黒色プラの識別が容易ではなく、添加剤の有無や劣化の度合いを判断することが難しい。本技術はテラヘルツ波の透過率と吸収率の特性を計測・評価するため、黒色プラ、添加剤有無、劣化程度の判別ができる。

特徴・独自性
  • 近年、脱炭素をはじめ、漂着ごみやマイクロプラスチックのような海洋汚染問題、プラスチック廃棄物資源の海外輸出問題、レジ袋やストローなどの使い捨て容器の増加、コロナ禍の影響による容器包装廃棄物の急増など、世界各国で廃プラ問題に注目している。特に、持続可能な開発目標 (SDGs: Sustainable Development Goals) の達成や循環経済（Circular Economy）の実現が求められている中、廃プラスチック材質の高度な識別と再資源化のニーズが高まっている。
  • 東北大学・芝浦工大・静岡大学の研究グループは「プラスチック製容器包装廃棄物の高度選別装置の事業化」に関する研究を行ってきたが、テラヘルツ波の特性を利用して既存の識別装置では識別が難しかった、黒色プラ、添加剤や難燃剤などが含まれている混合プラを識別することができた。また、紫外線や長期使用による劣化の度合いを把握できることも確認している。さらに、今後、需要が急増することが予想される、容器包装、自動車、家電系の廃プラだけではなく、バイオプラスチックを見分ける手法としても有効であることがわかった。
  • これらの識別技術は、2022年に施行された「プラスチックに係る資源循環の促進等に関する法律」によって発生する廃プラを適切に選別することに応用することができ、廃プラスチック資源の再資源化による高品質の再生資源の確保に大きく貢献できる。
  • 本研究グループは、分野横断研究を行っており、社会工学・資源循環（劉庭秀教授）、光工学（芝浦工大 田邊匡生教授・静岡大学 佐々木哲生教授）、情報科学・ビッグデータ分析（大窪和明准教授）、データ収集及び分析・国際協力（眞子岳特任講師）、社会実験・行動経済学（劉 暁玥助教）などを専門とする研究者が、国内外における社会・経済・環境問題のニーズを吸い上げて、それぞれの課題解決と持続可能な社会形成に向けて幅広い視点で取り組んでいる。国内外の民間企業だけではなく、行政及び研究機関、市民団体などとのコラボーレーションとネットワークづくりも期待している。
実用化イメージ

国内外における容器包装リサイクル、自動車リサイクル、家電及び家電リサイクルなどのプロセスから発生する廃プラスチックの識別・選別装置開発、再生プラスチックの生産及び品質評価などに応用できる。

研究者

大学院国際文化研究科

劉 庭秀  

Jeongsoo Yu

〈省エネAI回路〉

AIチップが切り拓く賢い省エネと安全の輸送技術

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 遠藤研究室では、これまで提案し研究してきた高効率のパワーデバイス&パワー制御回路技術、スピン素子を融合した極限省エネな知的集積回路&パワーマネジメント技術、3次元構造デバイスによる極限集積システムのための新規材料プロセス技術(プラットフォーム構築)をコア技術として、パワーエレクトロニクスと知的ナノエレクトロニクスの融合技術へと発展・展開させ、更なる高性能化と省エネ化の両立という社会的要請に応える新しいグリーンパワーエレクトロニクス領域を創出することを目指し、システムアーキテクチャ、回路、デバイス、CAD までの研究・開発を、一貫して行っています。
実用化イメージ

省エネデバイスとパワーデバイスおよびその集積回路技術をコアとして、革新的な高効率エネルギー変換、高度パワーマネジメントの創出を目指し研究開発を行っています。本研究に興味のある企業や団体との共同研究を希望します。

研究者

大学院工学研究科

遠藤 哲郎  

Tetsuo Endoh

〈省エネデバイス〉

AIチップが切り拓く賢い省エネと安全の輸送技術

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 遠藤研究室では、これまで提案し研究してきた高効率のパワーデバイス&パワー制御回路技術、スピン素子を融合した極限省エネな知的集積回路&パワーマネジメント技術、3次元構造デバイスによる極限集積システムのための新規材料プロセス技術(プラットフォーム構築)をコア技術として、パワーエレクトロニクスと知的ナノエレクトロニクスの融合技術へと発展・展開させ、更なる高性能化と省エネ化の両立という社会的要請に応える新しいグリーンパワーエレクトロニクス領域を創出することを目指し、システムアーキテクチャ、回路、デバイス、CAD までの研究・開発を、一貫して行っています。
実用化イメージ

省エネデバイスとパワーデバイスおよびその集積回路技術をコアとして、革新的な高効率エネルギー変換、高度パワーマネジメントの創出を目指し研究開発を行っています。本研究に興味のある企業や団体との共同研究を希望します。

研究者

大学院工学研究科

遠藤 哲郎  

Tetsuo Endoh

〈省エネルギー〉

機能性粉体プロセスの創成とシミュレーションによる粉体プロセスの最適化

概要

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。また、粉体プロセスの一つである粉砕操作によって発現するメカノケミカル現象を積極的に活用し、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。

従来技術との比較

これまで予測や最適化設計できなかった粉砕や混合プロセスを粉体シミュレーションによって可能にし、粉体プロセスの予測や設計、最適化を可能にした。

特徴・独自性
  • 粉体シミュレーションを活用して粉体プロセスの予測や設計を行うこと。
実用化イメージ

粉体プロセスにおいては、実験室レベルから工業レベルへのスケールアップの方法が確立されていない。粉体シミュレーションによって、工業レベルのスケールアップ機の条件予測を可能にすること。

研究者

多元物質科学研究所

加納 純也  

Junya Kano

Mg2Sn系として過去最高のzT>0.8を実現

概要

高熱電効率なMg2Sn系熱電材料
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-641.pdf

従来技術との比較

開発したMg2Sn単結晶は、多結晶よりも電気伝導率が高いだけでなく熱伝導率が低い点で優れている。

特徴・独自性
  • 開発したMg2Sn単結晶において熱電性能を飛躍的に向上し、従来報告されていた多結晶の性能を超えた。
実用化イメージ

未利用排熱を用いて発電することにより、省エネルギー化と地球温暖化ガスの排出抑制につながる。

研究者

大学院工学研究科

林 慶  

Kei Hayashi

〈小角Ｘ線散乱〉

Ｘ線イメージングと構造解析の融合

 
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概要

従来技術との比較

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。
実用化イメージ

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。

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター

矢代 航  

Wataru Yashiro

〈小角散乱〉

Ｘ線位相イメージングによる高感度非破壊検査装置の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 通常のＸ線透視撮影は軽元素からなる高分子材料などの低密度材料に対して明瞭なコントラストを生成しない。しかし、Ｘ線が物質を透過するとき、わずかに屈折により曲げられることを検出・画像化することで、そのような物質に対する感度が大幅に改善される。Ｘ線透過格子を用いるＸ線Talbot 干渉計あるいはＸ線Talbot-Lau干渉計によりこれが実験室で実施できるようになった。高感度三次元観察を可能とするＸ線位相CT も実現している。
実用化イメージ

工業製品検査や保安目的のＸ線非破壊検査を、従来法では適応が難しかった対象に拡張できる。Ｘ線マイクロCT装置への位相コントラストモード付加、生産ラインでのＸ線検査装置の高度化などが開発目標となる。

研究者

多元物質科学研究所

百生 敦  

Atsushi Momose

〈衝撃波〉

次世代流動実験研究センター衝撃波関連施設（弾道飛行装置）

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 衝撃波関連施設は衝撃波現象をはじめとする音速を超える超音速の流れに関する実験研究が可能な実験施設です。施設に設置してある主の装置である弾道飛行装置は、静止気体中へ高速で飛翔体を射出する装置です。流体科学研究所に2002年に設置された本装置は、飛翔体射出速度が100m/s の亜音速から最高6km/s の極超音速領域までの広い速度範囲であり、世界最高性能の装置です。大型の試験部に様々な気体、水試験槽の導入、大型試験片が設置可能で、高速自由飛行、高速衝突実験が可能であり、航空宇宙、材料開発、地球物理分野をはじめとする様々な理工学分野における基礎・応用実験が行えます。
実用化イメージ

流体科学研究所における共用（外部利用可）の超音速実験研究に関わる施設の設備であり、高速飛翔体まわりの流れの計測から、高速衝突による材料物性の計測まで、幅広い分野でご利用いただけます。

研究者

流体科学研究所

永井 大樹  

Hiroki Nagai

東北大学　研究シーズ集

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