東北大学　研究シーズ集

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さ 行
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さ

〈殺ウイルス〉

五酸化二窒素の選択合成と応用

 
 
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概要

数十W程度の電力で、空気を原料に五酸化二窒素 (N2O5) を選択的にその場合成・供給できるプラズマ装置を開発し、応用展開を推進しています。
本装置を用いて、これまでに下記の効果を既に実証しており、今後は医療・農業・環境・材料分野等でさらに幅広く応用探索を進めたいと考えています。
○殺菌・殺ウイルス効果
○植物免疫活性効果
○窒素施肥効果

従来技術との比較

N2O5は、熱や水分に弱く、保存が効かず集約生産に不向きである他，従来合成法には、高い危険性や環境汚染等の問題がありました。
安全な空気からその場合成できる本技術は現地生成・利用を可能にします。

特徴・独自性
  • 原料は空気のみ
  • 省電力・省メンテナンス
  • 100ppmを超える五酸化二窒素を供給可能
実用化イメージ

空気とわずかな電力しか用いない本技術は、持続可能な環境負荷の小さい分散アプリケーションとの親和性が高いです。上述の特徴を上手に活用した未来の技術として発展させていきたいと考えています。

研究者

大学院工学研究科

佐々木 渉太  

Shota Sasaki

〈Saccharomyces cerevisiae〉

酵母を用いた認知症治療薬スクリーニング系の開発

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • γ セクレターゼを発現した酵母を用いてアルツハイマー病患者脳内で生成されるアミロイドβの生成を検出するアッセイ系を開発しました。家族性アルツハイマー病家系から見つかっている遺伝子変異を利用することで、特に毒性の高いアミロイドβ（A β42）の生成を検出することが可能です。また、レポーター遺伝子の発現、即ち酵母の生育・レポータ酵素を評価することにより、A β42を減少させる化合物、変異の同定に成功しました。
実用化イメージ

本法によりγセクレターゼの機能を調節・阻害して認知症治療を目指す、化合物、天然物、遺伝子等のスクリーニングを行うことができます。この技術を産業的に活用したい製薬・食品企業や団体との共同研究を希望します。

研究者

大学院農学研究科

二井 勇人  

Eugene Futai

〈殺菌〉

キャビテーションによる水処理

 
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概要

従来技術との比較

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ますので、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。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科

祖山 均  

Hitoshi Soyama

革新的水利用技術：高速ナノ液滴が拓く「超節水・薬剤フリー・濡れない」殺菌・洗浄

 
 
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革新的水利用技術：高速ナノ液滴が拓く「超節水・薬剤フリー・濡れない」殺菌・洗浄
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概要

水蒸気を混合した加圧ガスを噴射ノズルから噴出することにより、水蒸気を大気により冷却・凝縮（液化）させ、高速で噴射されるナノメートルスケールの液滴（高速ナノミスト）を生成することが可能です。本技術は、その方法と装置に関するものです。

・ナノミスト発生装置
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-702.pdf

従来技術との比較

本技術は液滴径が小さく、薬剤を用いずとも力学的・化学的作用などによる殺菌・洗浄が可能。必要水量も少なくドライかつ低温での殺菌・洗浄処理が可能。

特徴・独自性
  • 高速でナノメートルスケールの液滴を噴出することが可能
  • 低温、超節水、薬剤フリー、濡れない、殺菌・洗浄が可能
  • 液滴径のサイズや数の制御が可能
実用化イメージ

手洗い、シャワー（寝たきり、水インフラがない地域、災害、治療等）
食品殺菌（食肉、農産物、魚介類、加工品、調理用具、身の回りの物品）
半導体洗浄、耐熱性の低い材料や濡らさない必要のある材料の殺菌･洗浄

研究者

流体科学研究所

佐藤 岳彦  

Takehiko Sato

五酸化二窒素の選択合成と応用

 
 
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概要

数十W程度の電力で、空気を原料に五酸化二窒素 (N2O5) を選択的にその場合成・供給できるプラズマ装置を開発し、応用展開を推進しています。
本装置を用いて、これまでに下記の効果を既に実証しており、今後は医療・農業・環境・材料分野等でさらに幅広く応用探索を進めたいと考えています。
○殺菌・殺ウイルス効果
○植物免疫活性効果
○窒素施肥効果

従来技術との比較

N2O5は、熱や水分に弱く、保存が効かず集約生産に不向きである他，従来合成法には、高い危険性や環境汚染等の問題がありました。
安全な空気からその場合成できる本技術は現地生成・利用を可能にします。

特徴・独自性
  • 原料は空気のみ
  • 省電力・省メンテナンス
  • 100ppmを超える五酸化二窒素を供給可能
実用化イメージ

空気とわずかな電力しか用いない本技術は、持続可能な環境負荷の小さい分散アプリケーションとの親和性が高いです。上述の特徴を上手に活用した未来の技術として発展させていきたいと考えています。

研究者

大学院工学研究科

佐々木 渉太  

Shota Sasaki

〈殺菌効果〉

ナノバブル：生命科学とサステナブル農業への応用展開

2024年７月９日（火）新技術説明会
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概要

ナノバブル技術には従来の洗浄と異なる革新的な機能が期待できる。純水に微量の無機イオンを加えることで、長期間安定したナノバブルの製造に成功した。ナノセルとも呼ぶことができる10nmレベルの微粒子であり、界面活性剤などが必要なく安定的に分散している。表面に数nm以下の凹凸構造があり、ナノ特有の機能が期待できる。安全性に優れており、医療やバイオ、農業分野など広範な技術領域で応用できる可能性がある。

従来技術との比較

従来のファインバブルはシャワー洗浄等で注目されているが、具体的機能は未だ不明。東北大学は10nmレベルのナノバブルの製造と測定に成功。単なる洗浄効果を凌駕し、生体や植物に対する広範な機能を有する。

特徴・独自性
  • 10nmレベルのナノ粒子（量子ドット）的な存在である
  • 分散剤を必要とせずに長期に安定している（凝集しない）
  • 生体や植物に対して安全でありながら特異な機能を発揮する
実用化イメージ

未知な領域で新たな機能を発揮させて欲しい。医療・バイオ分野等、素材として取り扱う企業との共同研究を希望。水としての利用が可能であり、他の薬剤との相乗効果を希望する場合、本技術が有効と思われる。

研究者

未来科学技術共同研究センター

高橋 正好  

Takahashi Masayoshi

〈殺虫〉

青色光を用いた殺虫技術の開発

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 可視光には複雑な動物に対する致死効果はないとこれまで考えられていましたが、その常識を覆し、青色光に殺虫効果があることを明らかにしました。LEDなどの照明装置を用いて、青色光を害虫の発生場所に照射するだけの殺虫方法であるため、クリーンで安全性の高い全く新しいケミカルフリーな害虫防除技術になることが期待されます。可視光に殺虫効果があることを発見したのは世界初であり、他に類似のものが全くない独自の技術です。
実用化イメージ

農業、食品産業、畜産業、公衆衛生、一般家庭など様々な分野における害虫防除への利用を想定しています。上記用途と関連する業界あるいは照明メーカーとの連携が考えられます。

研究者

大学院農学研究科

堀 雅敏  

Masatoshi Hori

〈SAF〉

バイオものづくりによるグリーンクロステック研究

 
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概要

ソルガムは本州でも約４〜５m程度まで成長する世界生産量第４位のイネ科植物である。また、ソルガムは乾性と湿性のものがあり、湿性からは糖蜜が搾れる。そこで福島国際研究教育機構（F-REI）プロジェクトの一環として、福島浜通りの営農休止地においてソルガムを栽培し、搾り汁と搾り粕をそれぞれカスケード活用することでカーボンニュートラルなグリーンケミカル（トランスアコニット酸、ブタノール）を製造する。

従来技術との比較

再生航空燃料（SAF: Sustainable Aviation Fuels）の製造では、微生物によってCO2とH2からエタノールを生合成し、化学反応によってエチレンを合成した後、重合・水素付加してSAFを製造している。本技術では、ソルガム搾り粕などリグノセルロースを原料として、微生物変換プロセス（Consolidated Bioprocessing）によってバイオブタノールの増産化が可能になる。

特徴・独自性
  • 植物は光合成によってCO2を吸収・固定し、さまざまな形の炭化水素を蓄積します。このリグノセルロースを完全利用することができれば、カーボンニュートラルを実現することができます。リグノセルロースの分解・糖化は当研究グループがゲノム解読した嫌気性セルロソーム生産菌Clostridium cellulovoransを活用し、この菌にブタノール発酵Clostridium属細菌を組み合わせることで1つのタンク内でリグノセルロースからブタノールを取得することができます。
実用化イメージ

本微生物変換プロセス（CBP）が事業化できれば、得られたグリーンなブタノールからSAF 製造が可能になり、国内生産ができれば自動車・航空業界、物流産業やインバウンドを含む観光産業にも貢献できます。

研究者

グリーン未来創造機構

田丸 浩  

Yutaka Tamaru

〈サブカルチャー〉

日本における中国通俗文化の研究

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 日本に於ける中国文化受容の研究を一つの柱として研究しています。日本では、『西遊記』や『水滸傳』『三国志演義』など多彩な中国小説が受容されています。特に中国通俗小説における日本語への翻訳の事例に注目し、異国の文化が日本人に理解され、日本人になじみやすい文化として消化されていったのかその動態を詳しく研究しております。また中国から伝来した文物が、日本では異なる受け入れられ方をした事例など様々な文化受容についても検討しております。
実用化イメージ

中国文化と日本の関係や、例えば『西遊記』のように本来は玄奘三蔵の偉人伝として作られた作品が、江戸時代には波瀾万丈の異国物語として解釈されました。そして、明治時代以降になると孫悟空・猪八戒・沙悟浄というキャラクターに注目した娯楽作品へと改変が行われます。そして戦後に手塚治虫によって痛快無比な漫画化・アニメ化が行われ、日本ではサブカルチャーを語る上で重要な媒体となりました。その日本で育てられたサブカル的西遊記が、今後は本場の中国に逆輸入されております。この種のサブカル文化における日本の役割などで、産学連携の可能性が想定されます。

研究者

大学院国際文化研究科

勝山 稔  

Minoru Katsuyama

〈サブTHz波〉

次世代ワイヤレスIoT実現のための無線機ハードウェアおよび通信システムの研究

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 電波が吸収され届きにくかった人体内と体外をつなげる通信、工場内などの高密環境でも干渉を低減し、リアルタイム性を実現する通信、周波数資源をディジタルビームフォーミングにより空間的・時間的に分割して有効利用できる通信など、次世代ワイヤレスIoTに関する研究を、デバイス・回路・実装・ディジタル信号処理技術から送受信機・サブシステムに至るまで一貫して研究・開発を行っています。
実用化イメージ

以下のような社会実装への応用が期待されます。
・当研究室で開発したリアルタイムスペクトラムモニタによる、各種無線通信機器間干渉の見える化
・5Gで注目されているミリ波、サブテラヘルツ無線の送受信機、デバイス、アンテナの評価、開発などの技術支援

研究者

電気通信研究所

末松 憲治  

Noriharu Suematsu

〈サブミクロン〉

型の線幅よりも微細な金属配線パターンの作製が可能！

概要

湿式エッチングでサブマイクロ線幅の金属配線付き基板を作製する方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T11-050.pdf

従来技術との比較

従来のフォトレジストマスクをウエットエッチングに用いた場合、金属配線幅は約10μmが下限でした。エッチング耐性に優れたレジストの熱ナノインプリント成形で、線幅0.1μmの金属配線の作製に成功しました。

特徴・独自性
  • 金・銀・銅・クロムなどのウエットエッチング加工が可能です
  • 金属と有機レジストを化学結合を介してつなぐ分子接着剤を用いています
  • サイドエッチングによる狭線化が可能なため、マイクロサイズの金属線幅をサブミクロンサイズまで縮小することが可能です
実用化イメージ

透明導電パネル・磁気シールドフィルム・帯電防止シートなどへの利用が考えられます。ウエットエッチング方式での加工なので、ロールtoロール製法にも対応が期待できます。

研究者

多元物質科学研究所

中川 勝  

Masaru Nakagawa

〈サプライチェーン〉

事業継続計画（BCP）の導入・向上

 
 
 
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概要

事業継続マネジメント（BCM) は、企業や公的組織が災害、大事故、テロ、感染症などで甚大な被害を受けた際にも、重要業務を継続または早期復旧するための対応戦略で、事業継続計画（BCP）はその計画文書である。政府もその策定・改善を推奨している。当研究室はこの普及策・改善策を研究しており、政府のガイドラインにも深く関与している。産官学の勉強会の毎月開催し、複数の企業との共同研究も行っている。

従来技術との比較

従来の企業の防災、組織の防災は、身体・生命の安全と資産の保全を主たる目的とするが、事業継続では、企業・組織の提供する製品・サービスの供給責任を果たす目的も加わり、被災がサプライチェーンを通じて他主体、社会へ広く波及してしまうことを抑制する目的もある。経営戦略とも深く関わってくる。

特徴・独自性
  • 研究の目的は2つです。1つは、被害に伴う企業・組織活動の停止によって生じる倒産や社会的信用の失墜を防ぐことです。もう1つは、倒産や社会的信用の失墜が、サプライチェーンを通じて他主体、社会へ広く波及してしまうことを抑制することです。政府、経済団体等は、これら目的の必要性から導入・改善を積極的に推進しています。
    当研究室は、BCP の普及・改善策を研究し、政府のガイドラインの策定・改善に深く関与しています。また、BCP や防災の産官学の勉強会を毎月開催し、複数の企業と共同研究を行っています。
実用化イメージ

B CP・BCM の導入・改善の支援により、企業・組織のレジリエンスを高めることに貢献できます。業界団体のガイドラインの策定や改善、企業との共同研究によるBCP の充実、訓練支援、人材育成についての連携が想定されます。

研究者

災害科学国際研究所

丸谷 浩明  

Hiroaki Maruya

〈サプライチェーンリスク〉

サプライチェーンを通じた資源利用と関連するリスクの可視化

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • マテリアルフロー解析、産業連関モデルに基づくサプライチェーン解析により資源の流れを明らかにし、資源採掘・精錬・輸送に関わるサプライチェーンの各拠点、経路の各属性別リスクデータとの融合を行い、我が国の科学技術イノベーション政策、資源安全保障に寄与する知を生み出します。
実用化イメージ

これまでに共同研究・連携を行った経験があるのは鉄鋼産業、自動車産業です。省資源化技術導入による環境影響評価を行いたい行政機関や事業者との連携も積極的に行っていきたいと考えています。

研究者

大学院環境科学研究科

松八重 一代  

Kazuyo Matsubae

〈酸化〉

〈産学官〉

〈産学官連携〉

〈産学連携〉

第3世代　T細胞レパートリー解析技術開発

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 病気から身体を守るために、T 細胞やB 細胞という免疫細胞が働いています。T 細胞は、その受容体によって様々な病原体に対応でき、10の18乗ものT 細胞受容体、すなわちレパートリーを持っています。B細胞も同様で、B細胞受容体は抗体になり、抗体も多くのレパートリーを持っています。例えば、がんを排除できるT 細胞受容体を特定できれば、このT 細胞受容体をもとにした創薬が可能となり、がんをより効率的に排除できるようになります。T 細胞受容体やB細胞受容体を網羅的に調べる技術は以前からありましたが、精度や効率性に問題がありました。我々はこの問題を克服し、高精度・高効率の解析技術、いわゆる免疫受容体解析技術を新たに開発しました。
実用化イメージ

この技術はT 細胞やB細胞が関係するあらゆる疾患に応用できるため汎用性が高く、がんや自己免疫疾患、感染症に対する治療薬、ワクチン開発、遺伝子治療などの新規治療法の開発および個別化医療を可能とします。

研究者

加齢医学研究所

小笠原 康悦  

Koetsu Ogasawara

〈酸化原因〉

脂質の酸化原因を明らかにできる新たな手法を開発

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 私たちの身体を構成する脂質が何らかの原因で酸化され、過酸化脂質が生じると、病気の要因になると考えられています。故に、どのような酸化反応（炎症やラジカル酸化）が進んでいるのかを知ることは重要で、私たちは過酸化脂質の構造を質量分析で詳細に解析することで、酸化反応の種類の見極めを達成しました。つまり、その種類に応じた適切な抗酸化物質を選択すれば、効果的に酸化を抑制できると期待されます。
実用化イメージ

現在、病気予防を目的に、様々な抗酸化食品が出ていますが、私たちの方法を活用することにより、作用メカニズムが明確な確固たる抗酸化食品の創成に繋がると期待されます。

研究者

大学院農学研究科

仲川 清隆  

Kiyotaka Nakagawa

〈酸化ストレス〉

腎臓線維化の原因細胞を用いた線維化治療薬の開発

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 慢性腎臓病は病態が複雑ですが、共通して腎臓が線維化することから、線維化が治療標的として注目されています。腎線維化は線維芽細胞が筋線維芽細胞に形質転換することによって進行しますが、私たちは、この形質転換は可逆的であり、線維化は治療可能であることを見出しました。また、腎臓の筋線維芽細胞に由来する細胞株「Replic 細胞」を樹立し、Replic細胞が線維芽細胞の性質を回復する条件を同定しました。さらに、Replic細胞が線維芽細胞の性質を再獲得するとLuciferase を分泌するレポーター細胞を作出しました。
実用化イメージ

線維化した腎臓の筋線維芽細胞に由来するReplic 細胞株を元の線維芽細胞に戻す化合物や遺伝子を探索することにより、腎臓線維化および慢性腎臓病の革新的医療の開発につながります。

研究者

未来科学技術共同研究センター

鈴木 教郎  

Norio Suzuki

〈酸化チタン〉

毒性のある遷移金属を含まないカラフルな酸化チタン顔料

概要

ニ酸化チタン着色粒子
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-849.pdf

従来技術との比較

遷移金属化合物は多彩な色を示すことで知られている。これまで、遷移金属イオンのドープにより、白色の酸化チタンを着色させることは可能であるものの、遷移金属に由来する生体毒性を回避することが難しい。

特徴・独自性
  • 本発明では、毒性のある他の遷移金属を含まず、白色、黄色、赤色、グレー、緑色、紫色、黒色、肌色など、様々な色を有する酸化チタン無機顔料を実現しました。
実用化イメージ

生体毒性が課題となる化粧品分野等での酸化チタン顔料の新規応用が期待できます。

研究者

多元物質科学研究所

Yin Shu  

Yin Shu

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