東北大学　研究シーズ集

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な 行
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〈二次電池〉

新規固体電解質を備える二次電池

 
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概要

新規固体電解質を備える二次電池
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T07-229.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 近年、ポータブル機器の普及に伴い、小型大容量の二次電池に対する需要が高まっている。現在実用化されている二次電池の中で、最もエネルギー密度の高いリチウムイオン電池は電解質として有機溶媒電解液を用いていることから、その安全性に対して問題があり、安全性の高い固体状の電解質が求められている。特に自動車用途では電池サイズが大きく衝撃の危険性があるため、特に安全性の向上が要望されている。本発明では、リチウムイオン電池用の新規固体電解質に関するものであり、その組成は、LiBH4とMX（Mはアルカリ金属、Xは①ハロゲン原子 or ②NR２基 or③ N2R基：ただしRは水素原子またはアルキル基）である事を特徴とし、LiBH4の115℃の転移温度未満においても高いイオン伝導性を示すため、リチウムイオン二次電池用電解質として有用である。
実用化イメージ

・リチウムイオン二次電池用電解質

研究者

大学院工学研究科

髙村 仁  

Hitoshi Takamura

〈日本建築史〉

東アジアにおける仏教建築様式史の再構築と、歴史的建造物および歴史資料の保存・活用研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • 建築史学：東アジアにおける禅院の建築と山水を中心とした建築・都市・庭園に関する研究。歴史的建造物調査や、学際的研究会の主催を通した、仏教建築様式史の再構築。
  • 文化財学：歴史的建造物の保存と再生に関する実践的研究。過去の評価と未来への継承　時間・時間のリデザイン。歴史的建造物および歴史資料の、国宝・重要文化財・登録有形文化財としての評価を通した、国益に直結する人文科学的・工学的研究。
実用化イメージ

歴史的建造物および関連する歴史資料を文化財として評価するにあたり、文化庁・奈良文化財研究所・文化財建造物保存技術協会・宮城県・仙台市などの国・県・市の関係諸機関と連携。

研究者

大学院工学研究科

野村 俊一  

Shunichi Nomura

〈二枚貝〉

水生無脊椎動物用プロモーター

 
 
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概要

水生無脊椎動物用プロモーター
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T22-084.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　本発明のプロモーターは従来のプロモーターと比較して、二枚貝細胞におけるプロモーター活性が非常に高い。例えば、レポーター遺伝子としてルシフェラーゼ遺伝子を用いた場合には、従来のプロモーターであるCMV IE (cytomegalovirus immediate early) プロモーターと比較して約25倍のプロモーター活性を示した(Fig.1)。また、レポーター遺伝子としてGFP遺伝子を用いた場合には、ホタテガイ心筋細胞(Fig.2)だけでなく、 HEK293細胞(Fig.3) や、ゼブラフィッシュ胚でも蛍光顕微鏡にてGFP蛍光を観察することができた。
実用化イメージ

これまで、二枚貝等の水生無脊椎動物のための実用的なプロモータ―が見つかっておらず、遺伝子機能の解明や応用は実現されていなかったが、本プロモーターの活用により各分野への応用が今後は期待される。

研究者

大学院農学研究科

長澤 一衛  

Kazue Nagasawa

〈ニュートリノ観測〉

極低放射能環境での高感度放射線計測

 
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特徴・独自性
  • ニュートリノ科学研究センターでは、温湿度・振動などの点で非常に安定した地下1000mの空間に、1200立方メートルの有機シンチレータを主体とした装置を構築し、自然界と比べて1 兆倍も放射線の少ない極低放射能環境を実現しています。そこでは、超高感度での放射線計測、特にニュートリノ観測を実施しているほか、極低放射能を実現するための純化装置や高機能な放射線測定装置の開発も行っています。
実用化イメージ

極低放射能環境は希な現象の研究に適しているほか、微量放射能測定環境や放射線の生物進化への影響調査などへの活用が考えられます。また、ニュートリノ観測技術の原子炉モニターへの応用や、高感度放射線測定技術の医療への応用の可能性も考えられます。

研究者

ニュートリノ科学研究センター

井上 邦雄  

Kunio Inoue

〈乳がん〉

乳がんにおけるホルモン作用

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 乳がんの発育進展には女性ホルモンが重要な役割を担っており、その作用を制御することで乳がんの治療が可能です。我々は乳がん組織を病理学的に解析し、乳がんにおけるホルモン作用の本質に迫ります。そして得られた知見を細胞培養や動物モデル等様々な研究手法を用いて多角的に検証します。このように病理学的解析と分子生物学的解析を研究の両輪とすることで、オリジナリティーにあふれた研究成果を生み出しています。
実用化イメージ

乳がんの予後や治療効果に関する新規検査方法の開発や新規薬剤の治療効果の評価等が可能と考えています。

研究者

大学院医学系研究科

鈴木 貴  

Takashi Suzuki

リンパ節内薬剤投与における溶媒粘度特性の明確化とその免疫応答への影響

 
 
 
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概要

転移リンパ節に対する全身化学療法の奏効率は低い。本発明はリンパ節に直接薬剤を投与する方法（リンパ行性薬物送達法）における溶媒特性、特に粘度の最適値を提示するものである。2024年、岩手医科大学附属病院　頭頸部腫瘍センターにおいて　リンパ節転移に対する特定臨床研究(jRCTs021230040) が開始された。

従来技術との比較

転移リンパ節に対する全身化学療法では、転移リンパ節に対する薬物送達量が少ない。リンパ節内の腫瘍増殖にともなう内圧増加や腫瘍巣の形成にともなう微小血管の消失によるものである。本発明ではリンパ節に薬剤を直接投与するリンパ行性薬物送達法での溶媒の最適な粘度域を明らかにした。

特徴・独自性
  • リンパ節内薬剤投与法により、リンパ節転移治療に必要な抗がん剤の量は全身投与の1/1000 ～ 1/100と極めて少量で済みます。そのため、副作用はほぼ無視できるレベルです。また、抗がん剤をリンパ節内に直接投与することで抗腫瘍免疫が活性化することが確認されており、この効果は投与薬剤の溶媒粘度に依存します。溶媒粘度の調整により、薬剤の滞留時間や拡散特性が向上し、免疫チェックポイント阻害剤との併用による相乗効果が期待されます。さらに、超音波画像ガイド下での精確なリンパ節内投与が可能であり、溶媒粘度に関する技術は国際特許を取得済みです。
実用化イメージ

本技術は、以下のような適応に向けた実用化が期待されます。
1 ．頭頸部がん・乳がんの所属リンパ節治療および予防的治療
　・早期段階でのリンパ節転移制御・外科手術の補助療法
2 ．高齢者や基礎疾患を持つ患者に対する低侵襲治療・体力的負担を抑えた安全な治療選択肢
　・既存治療との併用による治療成績向上
3 ．免疫チェックポイント阻害剤との併用による抗腫瘍免疫の強化
　・免疫応答の増強による治療効果向上
　・低用量での有効性確保による副作用リスクの軽減
4 ．ドラッグリポジショニングおよびジェネリック医薬品の開発
　・既存薬の新たな適応開発によるコスト削減
　・新たな治療オプションの提供
5 ．新規リンパ行性薬剤投与システムの開発
　・効率的な薬剤送達技術の確立
　・患者負担を軽減する革新的デバイスの設計
　
本技術は、薬剤の溶媒粘度を調整することで、がん治療における新たな選択肢を提供し、より効果的かつ低侵襲な治療法の確立に貢献します。

研究者

大学院医工学研究科

小玉 哲也  

Tetsuya Kodama

リンパ節転移リスクをリンパ節の内圧の変化から評価する

 
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概要

リンパ節転移リスク評価方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T13-196.pdf

従来技術との比較

がん細胞のリンパ節への転移の有無は、患者の生存率に大きく影響を与える。転移後の致死率が高いことから、早期にリンパ節転移リスクを評価できることが望ましい。しかし、従来の方法（超音波、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴなど）では、最大短径10mm以下の微小転移巣を同定することは困難であり、早期にリンパ節転移リスクを評価することは困難であった。

特徴・独自性
  • リンパ節転移は多くのがんで見られるものの、現行のCT、MRI、PET、超音波などでは10mm 以下の小さな転移リンパ節の検出が困難です。私たちは、ヒトと同等の大きさのリンパ節を持つリンパ節転移モデルマウスを独自開発し、これを用いた研究で、小さなリンパ節転移の早期段階においてリンパ節内圧が増大することを発見しました。臨床試験でも、転移リンパ節の内圧が正常リンパ節より高いことが確認され、これにより転移の早期発見が可能となります。
実用化イメージ

本技術の応用により、以下の実用化が期待されます。
１ ．転移リンパ節の検出を可能にする圧力計測機器の開発
　・小さなリンパ節転移を高精度で検出
　・非侵襲的かつ迅速な診断ツールの提供
２ ．転移リンパ節の早期診断および治療効果の評価システムの開発
　・早期転移を検出し、治療進行をリアルタイム評価
　・治療効果を迅速に判断し、最適な治療を提供
３ ．リンパ行性薬剤送達のための新しい薬剤注入機器の開発
　・精密かつ効果的なリンパ節内注入を実現
　・がん治療における薬剤送達効率の向上
４ ．新規画像解析機器の性能評価および改良
　・転移リンパ節を検出する新たな画像解析技術の開発
　・画像診断の精度向上と早期診断の確立

本技術は、圧力計測技術とリンパ節内圧の変化に基づく評価法を活用し、がん診断・治療に新たなアプローチを提供します。これにより、がんの早期発見と最適な治療選択が可能となり、診断・治療の革新に貢献します。

研究者

大学院医工学研究科

小玉 哲也  

Tetsuya Kodama

〈乳腺免疫〉

乳腺免疫系の発達を促す分子メカニズム

 
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特徴・独自性
  • 家畜の三大疾病の一つとして知られる乳房炎は、乳牛の乳房に病原微生物が感染することで引き起こされる粘膜感染症であり、その被害は甚大である。これまで、乳房炎を予防・治療することを目的とした研究が多数行われてきたが、効果的な技術の確立には未だ至っていない。我々は、授乳期特有の乳腺免疫系の発達に関わる分子群を探索することで、乳腺での効果的な免疫誘導を可能にする乳房炎予防・治療技術の開発に取り組んでいる。
実用化イメージ

乳牛の乳房で効く、乳腺免疫学に立脚した乳房炎粘膜ワクチンを開発することに興味をお持ちの企業との産学連携を進めたい。

研究者

大学院農学研究科

野地 智法  

Tomonori Nochi

〈乳房炎〉

乳腺免疫系の発達を促す分子メカニズム

 
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特徴・独自性
  • 家畜の三大疾病の一つとして知られる乳房炎は、乳牛の乳房に病原微生物が感染することで引き起こされる粘膜感染症であり、その被害は甚大である。これまで、乳房炎を予防・治療することを目的とした研究が多数行われてきたが、効果的な技術の確立には未だ至っていない。我々は、授乳期特有の乳腺免疫系の発達に関わる分子群を探索することで、乳腺での効果的な免疫誘導を可能にする乳房炎予防・治療技術の開発に取り組んでいる。
実用化イメージ

乳牛の乳房で効く、乳腺免疫学に立脚した乳房炎粘膜ワクチンを開発することに興味をお持ちの企業との産学連携を進めたい。

研究者

大学院農学研究科

野地 智法  

Tomonori Nochi

〈人間工学〉

ウェアラブル脈波センサのための脈拍間隔ノイズ除去フィルタ

 
 
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特徴・独自性
  • ウェアラブル光電式容積脈波計（PPG）センサから得られる脈拍数時系列信号に含まれるノイズの生理学的特性に基づく識別に成功した．本技術は、生理的な脈拍数変動の特性を利用して，非生理的な変動をノイズとして識別することができる．これによって，従来，ウェアラブルPPGセンサでは困難であった活動中を含めた1拍毎の脈拍変動解析が可能になることが期待される．
実用化イメージ

本技術を用いることで，(1)特徴的な波形の可視化，(2)再現性のある指標の算出，(3)機械学習を応用した時系列データに対する異常検知など，解析技術の向上が期待できる．

研究者

大学院工学研究科

湯田 恵美  

Emi Yuda

〈人間中心的デザイン〉

社会における科学・技術　ー　科学・技術の哲学と倫理

 
 
 
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概要

人間が幸せを感じられる社会を作っていくために、テクノロジーの進化と不可分の未来社会をどのようにデザインしていくべきか。近年言われるELSIも念頭に、研究者、技術者、企業の間でwell-beingを実現する技術を目指し、応用哲学・応用倫理学の方面からアプローチする。

従来技術との比較


研究・開発から社会実装に至る過程で、上流の段階から人や世界との関わりやwell-beingの実現を組み込んでいくアプローチのなかで、人文社会科学と技術開発との接点を見いだしていく。

特徴・独自性
  • 「人間中心的デザイン」が言われて久しいですが、何が人間中心的であるのか、研究開発によってどのような社会が予想され、また厄介な（倫理的、社会的、技術的）問題が生じるのかはそれほど明らかではありません。人工物や人工物を介した人や世界との関わりのあり方について哲学や倫理学の視点を用いながら研究を進めています。
実用化イメージ

理論立てて効率的に正解を求める工学的思考とともに、現在は答えのない課題に対応し、既存の概念に囚われない思考が求められています。一歩先のことを考えるような協働関係が築ければ成果が出せると思います。

研究者

大学院文学研究科

直江 清隆  

Kiyotaka Naoe

〈認知介入〉

脳機能および精神的健康感の維持向上法開発研究

概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　スマート・エイジング国際共同研究センター（通称SAIRC）は、国際的な研究拠点として、超高齢社会における新たな統合的加齢科学分野を切り開き、世界を先導するスマート・エイジング研究を通じて、持続可能型高度成熟社会の形成に寄与するため、文系・理系に拘らない架橋融合的研究、国際共同研究、産学連携研究などを展開します。
  • 　脳機能イメージングおよび実験心理学的手法を核としながら、心を豊かに穏やかに加齢するための方法論的研究を行います。脳を直接研究対象とした脳科学研究、認知機能向上法開発のための認知心理学研究、認知症予防、メンタルヘルスを対象とした医学的研究、こころや死生観までを対象とした哲学・心理学研究・倫理学研究などを融合して推進します。
  • 　スマート・エイジング研究に関する共同研究を募集します。また学術指導も積極的に行います。
実用化イメージ

研究者

加齢医学研究所

川島 隆太  

Ryuta Kawashima

スマート・エイジング実践法の開発

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 健康長寿社会の実現をめざし、個人が多様で複雑な社会の中で、脳と心の健康を維持・向上させ、発達・加齢の各段階で健やか、且つ、穏やかな心を保つことを可能とする様々な技術開発を、脳機能イメージング研究、認知科学、心理学などの基礎研究の知識と技術を応用して行います。健康な社会生活を送っている人たちが、より幸せな人生を歩むことができることを目的としていることが最大の特徴です。
実用化イメージ

生活の質向上、認知機能維持・向上、ストレス軽減、コミュニケーションスキル向上などを可能とするシステム開発を目指すため、医療・福祉、教育、情報・通信、生活に関する製造業全般との産学連携を想定しています。

研究者

加齢医学研究所

川島 隆太  

Ryuta Kawashima

〈認知症〉

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

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

〈認知症イメージング〉

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

〈認知症治療薬〉

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

ね

〈熱〉

マイクロ流路内の相変化伝熱による高熱流束冷却機構

 
 
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特徴・独自性
  • 発熱密度が増大しているシステムにおいて高性能な冷却を達成するために、微細な流路内の沸騰現象を制御し、熱輸送量を高める研究を行っています。沸騰現象の厳密な数値シミュレーションや一次元簡易沸騰シミュレーションを駆使し、理論的な予測に基づく冷却システムの設計を目指しています。
実用化イメージ

発熱密度が増大する情報通信システム用のデバイスや電気自動車等の電力制御システムの冷却が応用先として考えられます。また、理論解析を通じた既存の冷却システムの熱解析や最適化なども対象になります。

研究者

流体科学研究所

岡島 淳之介  

Junnosuke Okajima

中・遠赤外光の電力変換

 
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概要

無線送電技術であるレクテナを用いた赤外光の電力変換技術です。赤外光を電磁波としてアンテナで吸収して生じる交流電場をダイオードで整流することで電力へと変換します。アンテナの設計次第であらゆる波長の赤外光を電力変換できるため、中・遠赤外光が主体となる300℃以下の物体からの熱ふく射も電力変換可能です。

従来技術との比較

従来の熱発電技術とは全く異なる方法により電力変換を行います。熱ふく射を電力変換するため熱源と素子が接触する必要が無く、耐久性やデバイス設計自由度が高いです。電力変換可能な波長域は材料に依らずアンテナ設計次第で自由に制御することができます。

特徴・独自性
  • 赤外光の波動性の基づいた電力変換を行うため、材料物性に依らず感度波長を自由に制御できることが最大の特徴です。
  • 有限温度の物体は須らく熱ふく射を放出するため、原理的にあらゆる熱源から電力を抽出することが可能となります。
  • マイクロ波を用いた無線送電技術として既に確立されていますが赤外光は周波数が非常に高いため（1013Hz～）、高速応答するダイオードの開発とデバイス化が課題です。我々は金属ナノ粒子を用いたトンネルダイオード技術とアンテナーダイオード結合技術を持っています。
実用化イメージ

あらゆる環境で発電が可能であり薄膜化も可能であるため、自立型センサ等の電源応用が期待できます。

研究者

大学院工学研究科

清水 信  

Makoto Shimizu

〈熱延伸〉

能動ファイバセンサ

 
 
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特徴・独自性
  • 本研究における多機能ファイバの特徴として、デバイスに必要な部材を全て内包するプレフォームを設計することで、熱延伸処理によるロール巻き取りが可能である。このため従来技術で問題点となる微細で複雑な積層構造をファイバに新たに追加する必要がなく、量産性も高いため製造コストを大幅に削減することも可能である。さらに容易にファイバの線径を制御して微細化できるため、ウェアラブルデバイスなどにも応用が可能である。
実用化イメージ

応用例として、微小空間でも検査可能な能動カテーテルが挙げられる。光ファイバによるカメラ機能や電気化学センサの付与が可能である。着用者の生体情報を常にセンシングできるウェアラブルデバイスも挙げられる。

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所

郭 媛元  

Yuanyuan Guo

東北大学　研究シーズ集

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