東北大学　研究シーズ集

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ら 行
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り

〈リレー通信〉

あらゆるモノ同士の直接通信の効率化を実現する技術

 
 
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概要

あらゆるモノが自由自在につながる世界の実現を目指し、モノがインターネットにつながるためのインフラ型の無線通信技術と、モノが相互につながるためのアドホック型の無線通信技術の両方について研究を展開しています。研究対象となるモノについては、スマホから衛星まで様々です。

従来技術との比較

従来技術の多くは、モノに対してネットワーク接続機能を付与することでインフラ型の通信を可能にします。一方、本技術は、モノ同士が自由自在に直接つながるための機能を実現するもので、あらゆるモノが相互につながるアドホック型の通信を可能にします。

特徴・独自性
  • モノが相互につながるためのアドホック型の無線通信技術の一部について、スマートフォンを対象にして応用した事例として「スマホdeリレー」がありますが、こちらの研究開発詳細については研究室ウェブサイトをご覧下さい。
実用化イメージ

インフラ型の無線通信技術ならびにアドホック型の無線通信技術のそれぞれについて、無線通信機、通信システム、および通信サービスに関連する業界、ならびに防災・減災など災害時の情報通信に関係する業界の企業等との連携により、社会へ貢献することを目指しています。

研究者

大学院工学研究科

西山 大樹  

Hiroki Nishiyama

〈リン酸八カルシウム（OCP）〉

新生骨を誘導する次世代バイオマテリアルの開発

 
 
 
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概要

生体材料学を基盤として、骨の欠損を修復する整形外科、歯科、他の骨再生を必要とする領域の骨補填材を開発し、社会実壮を目指す研究を行っている。

従来技術との比較

骨アパタイト結晶の前駆体であるリン酸八カルシウム（OCP）の骨伝導性発見の成果に基づき、既存人工骨を上回る性能を持つ人工材料の調製に基づく骨補填材に関わる一連の技術を有し，新規骨補材を開発している。

特徴・独自性
  • 骨芽細胞分化を促すリン酸八カルシウム（OCP）の完全合成に成功し、骨芽細胞、破骨細胞に加え骨細胞分化も活性化させることを明らかにしました（Suzuki O et al. DentMater J39:187, 2020）。これまでの研究から、OCP と生体由来高分子であるgelatin およびcollagen との複合体は整形外科および歯科で臨床応用されるに至っています。PLGA やヒアルロン酸など他の高分子材料との複合体の適用開発を期待しており、OCP と合成高分子との複合体による臨床応用可能な次世代型バイオマテリアル開発への取り組みを進めています。さらに新生骨との置換性を高めた次世代型のOCP 研究も行っています（Suzuki O et al. Acta Biomater158:1, 2023）。
実用化イメージ

整形外科領域の骨欠損修復および顎顔面・口腔外科領域に応用可能な生体材料開発を学内共同研究により進めています。また、新規バイオマテリアルの開発をめざす企業に対して学術指導を行う用意があります。

研究者

大学院歯学研究科

鈴木 治  

Osamu Suzuki

〈臨床開発〉

酸素センサー・プロリル水酸化酵素（PHD)を標的とした虚血障害治療薬の開発

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 全ての生物は酸素を利用してエネルギーを作り出し、生命活動を維持しています。ひとたび酸素濃度が低下すると、その活動が著しく妨げられ、場合によっては死に至ります。局所の低酸素状態が関連する病気の代表例としては、虚血性心疾患、脳卒中、腎臓病などが挙げられます。私たちは、プロリル水酸化酵素（PHD）が低酸素状態を感知するセンサーとして機能していることに着目し、これを制御することで虚血障害を治療する医薬の開発を推進しています。
実用化イメージ

現在、いくつかのPHD を阻害する化合物を得ており、国内外の製薬メーカー等と連携して、非臨床試験から臨床開発へと進め、実用化を目指しています。

研究者

大学院医学系研究科

宮田 敏男  

Toshio Miyata

〈臨床検査〉

ソトス症候群の簡易スクリーニング法の開発

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　ソトス症候群はNSD1遺伝子の欠失または点変異によるハプロ不全により発症する小児期の顕著な過成長、特異的頭顔面、精神発達障害など多様な症状を呈する常染色体優性遺伝性疾患ですが、NSD1点変異の特定は困難で診断に至らないケースも少なくありません。当研究グループはNSD1のハプロ不全で顕著な発現調節を受ける遺伝子群の特定に成功し、これらの遺伝子群の定量による本症のスクリーニング法の開発に取り組んでいます。
実用化イメージ

ソトス症候群のスクリーニングのための臨床検査法の開発を企業と共に取組み、過成長と精神発達障害を来す児の鑑別のための臨床応用を行うことを希望しています。

研究者

大学院医学系研究科

富田 博秋  

Hiroaki Tomita

〈リンパ節〉

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

〈リンパ節郭清〉

がん病巣の活性化因子の探索

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 主要臓器に転移を来したがん細胞は、リンパ節を摘出すると活性化します。このような臨床現場で散見される事象にどのような分子が関与するのか、わたしたちの研究室では遠隔転移活性化マウスモデルを開発し、この活性化因子を探索しています。このモデルでは、ヒトのリンパ節と同等の大きさを有するMXH マウスを使用しており、MXH マウスは当該研究室のオリジナルです。また、本モデルでの転移活性化率は100% を達成します。転移活性化分子の探索と同定は、新規薬剤の開発のみならず、がんの超早期診断が可能な新たな診断機器の開発につながるものと期待されます。
実用化イメージ

製薬会社：がん活性化抑制分子や免疫活性化分子の探索から製剤化が可能
医療機器メーカー：がんの超早期診断が可能な新たな診断機器の開発

研究者

大学院歯学研究科

Sukhbaatar Ariunbuyan  

Sukhbaatar Ariunbuyan

〈リンパ節転移〉

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

〈リンパ節腫脹モデルマウス〉

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

れ

〈レーザー〉

スピン制御レーザー

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • Qスイッチという光学デバイスは、高安定・高出力で知られる固体レーザーのパワーを著しく増大することができます。現在は、電気光学効果あるいは音響光学効果を用いたQ スイッチが主流ですが、磁気光学効果を用いても、Q スイッチができることを、我々は見出しました。実際に、磁気光学材料を使って、Qスイッチを作製し、「スピン制御レーザー」という名前で、デバイス化しています。
実用化イメージ

膜型のQスイッチは、他にありません。磁性膜を使うことで初めて実現されました。固体レーザーのパワーを飛躍的に増大できるものであり、現在のハイパワーなレーザーを、小型化できるデバイスと言えます。

研究者

電気通信研究所

後藤 太一  

Taichi Goto

光学式精密運動計測センサおよび外部標準が不要な校正法の開発

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概要

広波長帯域光源を用いた角度センサに対して、用いられる回折格子の格子定数や検出器の設置誤差などを外部の測定器なしで決定する方法を開発した。本手法は上位の参照基準が不要となる方法であり、光周波数コムを用いた測定とも相性が良い。

従来技術との比較

広波長帯域光源を用いた角度センサでは、光周波数コムのような周波数高精度光源を用いても、用いる回折格子の格子定数や検出器の設置誤差などを既知の値とするか外部の測定器で校正して測定を行っていた。

特徴・独自性
  • 移動ステージやロータリエンコーダなどの校正に用いることができる正確な角度計測が可能です。
  • エンコーダなどに用いる回折格子定数の10 ピコメートルレベルの決定が可能です。
  • 原子時計と光周波数コムを組み合わせた角度計測に適用することで、研究室内で外部標準の不要な校正された角度計測系が構築可能です。
実用化イメージ

以下のような企業等との共同研究を希望します。
・波長測定精度の向上には光周波数コムの高速・高安定化技術が必要であり、これらの技術を持つ企業
・トレーサビリティ認定に本技術を適用可否について検討できる企業

研究者

大学院工学研究科

松隈 啓  

Hiraku Matsukuma

レーザー駆動電子・原子ダイナミクスの第一原理シミュレーション

概要

レーザーなどの光が物質に照射されると、物質中の原子や電子のダイナミクスが駆動されます。私たちは、このように駆動される原子・電子のダイナミクスを、量子力学に基づく微視的シミュレーションを用いて詳細に解析する研究を行っています。さらに、このシミュレーション手法を通じて、光が誘起する現象の背後にあるミクロな物理過程の解明にも取り組んでいます。

従来技術との比較

従来の物質科学計算では、密度汎関数理論に基づく静的な第一原理計算シミュレーションが広く用いられてきました。しかし、そのような静的手法では、光によって物質中に駆動されるダイナミクスを捉えることは容易ではありません。本研究手法は、物質のダイナミクスを扱うことのできる時間依存密度汎関数理論を用いることで、静的な記述を超え、光が駆動する非平衡現象・非線形現象・超高速現象を精密に解析することを可能にします。

特徴・独自性
  • ・光科学の第一原理計算
  • ・光が駆動する原子-電子の非平衡ダイナミクスを時間領域で解析可能
  • ・シミュレーション結果からミクロな物理過程を解明
実用化イメージ

私たちは、光が駆動する非線形・非平衡な原子・電子のダイナミクスを精密に記述する理論計算手法を開発するとともに、光駆動現象を基盤とした新たな科学技術の創出を目指して研究を進めています。私たちの研究が、新たな科学技術の社会実装に貢献できれば幸いです。

研究者

大学院理学研究科

佐藤 駿丞  

Shunsuke Sato

〈レーザー顕微鏡法〉

光学情報検知装置及び顕微鏡システム

 
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2020年7月16日新技術説明会 発表動画
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概要

光学情報検知装置及び顕微鏡システム
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T15-198.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 走査型レーザー顕微鏡は集光したレーザー光を試料上で走査し、試料からの反射・散乱光や蛍光を計測することで、試料の微細構造や蛍光プローブの局在を可視化します。従来の走査型レーザー顕微鏡は、顕微鏡の光軸に直交する面（観察面）の2D 画像の高速取得が可能な一方で、三次元観察のためには観察面を光軸方向に機械的に移動しながら逐次画像取得を行う必要があり、リアルタイムでの三次元画像の取得が困難でした。
  • 本発明では、検出信号に対する波面制御を原理として、観察試料の光軸方向に沿った空間情報を受光面での空間的な位置情報として検知することを可能にしました。本発明によって、光学系や検知対象物を光軸方向への移動無しに、レーザー集光スポットの二次元走査のみで対象の深さ情報を一挙に取得する、高速な、リアルタイム三次元イメージングを可能にします。
実用化イメージ

以下のような産業における社会実装が想定されます。
・三次元画像の高速取得が求められる分野
・生命機能解析等の生物分野・生体分野や医療分野
・微細な機能性素材の開発が進められている金属、化学等の産業分野

研究者

多元物質科学研究所

小澤 祐市  

Yuichi Kozawa

〈レーザー計測〉

光学を基礎としたマイクロ光学デバイスの設計・製作，特に光応用のMEMSや光センサ

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 光センサや光学系の設計等、光工学を基礎として、機械の運動測定やレーザーを用いた分光や非接触測定などの技術を研究しています。また、半導体微細加工を利用して、集積型のマイクロ光センサ、マイクロ機械を組み合わせた光スキャナー、光通信用のスイッチなどの可変光デバイスを研究しています（光MEMS）。
実用化イメージ

光学設計、光計測産業、半導体マイクロマシニングおよびMEMS などに関連した産業などにおける応用可能性があります。

研究者

未来科学技術共同研究センター

羽根 一博  

Kazuhiro Hane

高圧ガスタービン環境における燃焼評価と気流噴射弁の技術開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 燃焼は、温度、濃度、速度、高速化学反応といった多次元のダイナミックスが複合した複雑な過程です。当研究室は、高圧ガスタービン環境を実現できる世界的にも希な高圧燃焼試験装置を有し、高温高圧下の燃焼実験ならびにレーザー分光計測に独自性があります。航空宇宙推進系のみならず各種高圧化学反応炉の設計技術と安全評価技術、新燃料の燃焼技術、さらには高圧下の液体微粒化技術の研究開発にも取り組んでいます。
実用化イメージ

航空宇宙、自動車、電力、工業炉、化学プラント業界における、多様な燃料に対するガスタービン燃焼と評価、高圧噴霧生成と制御、高圧下のレーザー燃焼診断、化学反応炉の安全設計等に関する連携が可能です。

研究者

流体科学研究所

小林 秀昭  

Hideaki Kobayashi

高圧ガスタービン環境における燃焼評価とカーボンニュートラル燃料の燃焼技術開発

 
 
 
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概要

　

従来技術との比較

　

特徴・独自性
  • 燃焼は、温度、濃度、速度、高速化学反応といった多次元のダイナミックスが複合した複雑な過程です。当研究室は、高圧ガスタービン環境を実現できる世界的にも希な高圧燃焼試験装置を有し、高温高圧下の燃焼実験ならびにレーザー分光計測に独自性があります。航空宇宙推進系のみならず各種高圧化学反応炉の設計技術と安全評価技術、新燃料の燃焼技術、さらには高圧下の液体微粒化技術の研究開発にも取り組んでいます。
実用化イメージ

航空宇宙、自動車、電力、工業炉、化学プラント業界における、燃焼評価、アンモニア燃焼現象の評価、多様な燃料に対するガスタービン燃焼と評価、高圧噴霧生成と制御、高圧下のレーザー燃焼診断等に関する連携が可能です。

研究者

流体科学研究所

早川 晃弘  

Akihiro Hayakawa

〈レーザファブリケーション〉

レーザファブリケーションによる高機能バイオインタフェースの創成

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　本研究では、レーザ照射を利用して材料表面に様々な機能を付与する手法の開発を行っています。特に、レーザを材料に照射した際に生じる現象を、シミュレーションおよび実験的な手法を用いて明らかにし、新しい機能性インターフェースの創成を行っています。
  • 　具体的には、高機能バイオインターフェースの創成を進めています。人工臓器や人工血管、あるいはバイオインプラントなどに利用される材料は、生体組織や細胞に対する高い親和性が求められます。そこで、本研究室では、レーザ照射による表面創成プロセスにより、「生体に優しい」表面づくりに取り組んでいます。本手法により、チタン系材料に対して生体に活性な機能を付与することに成功しています。このような機能を持つ材料を生体内に埋入すると、表面にハイドロキシアパタイト（骨や歯の主成分）が自然に析出します。本研究では、このような手法を駆使し、バイオ分野への新たなブレークスルーを目指しています。
実用化イメージ

本研究の成果は、生体・医療用デバイスへの応用をはじめとして、幅広い分野への波及効果が期待できます。例えば、骨との固着性に格段に優れるインプラントを作製することが可能であり、人工関節や歯科インプラントなどへの応用が期待できます。

研究者

グリーン未来創造機構

水谷 正義  

Masayoshi Mizutani

〈レアアースフリー〉

レアアースフリー永久磁石を目指した強磁性窒化鉄粉末

 
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概要

6 MGOe以上のBHmaxを示すレアアースフリー強磁性粒子粉末
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T19-390_T19-706_T19-709.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　近年、ネオジムの国際相場が高騰しています。脱炭素化を国策として推進している中国において、風力発電用や電気自動車用のモーターとして需要が増大していることが原因とみられます。また、日本国内では経済安全保障の観点からの議論も活発であり、レアアースを含有しない磁性材料が強く求められるようになってきました。なかでも、鉄と窒素のみから成る安価なFe-N 系磁性材料への期待は大きいです。特に、結晶がbct 構造であり、大きな飽和磁化をもつことが予測されているα”-Fe16N2は高い注目を集めています。
  • 　しかし、α”-Fe16N2 自体は、Fe-N系化合物をアニールした際に晶出する準安定化合物であり、バルク体として単離した報告はほとんどありません。数少ない報告例も、α”-Fe16N2 と安定相との共晶や、100℃環境で10 日間しか存在しないものなどであり、α”-Fe16N2 単相をバルクとして安定的に単離した例は存在しません。
  • 　本発明は、α”-Fe16N2 の安定単離粉末に関するものです。本磁性粉末は、フェライトやアルニコより大きな6MGOe（48kJ/m3）以上のBHmaxを示します。また、金属Fe を上回る221emu/g の飽和磁化値を示し、アルニコ磁石より大きくフェライト磁石と同程度の2kOe（160kA/m）以上の保磁力を示します。本磁性粉末により、レアアースフリーで、かつフェライト磁石やアルニコ磁石より優れた磁石特性が期待され、将来的には希土類系ボンド磁石の一部を代替する磁石材料として、様々な家電用・車載用モーター等への応用が期待できます。
実用化イメージ

以下のような社会実装への応用が想定されます。
・異方性磁石
・圧粉磁石
・ボンド磁石
・その他、モーターなどネオジム磁石の代替磁石としての用途

研究者

大学院工学研究科

小川 智之  

Tomoyuki Ogawa

〈レアメタル〉

溶融塩を用いた高温素材プロセッシング

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 室温で固体のイオン結晶を加熱し、高温で溶融した液体を「溶融塩」と呼びます。金属アルミニウムは溶融塩中での電気分解で製造されており、産業界では大量に使用されています。その溶融塩を反応媒体として利用し、レアアース、チタン、シリコン、リチウム等、化学的に活性なレアメタルの製錬、リサイクル、表面改質法を研究しています。日本でも実施可能な高付加価値製品の製造技術として、溶融塩技術を変貌させることを目指します。
実用化イメージ

業界としては、非鉄金属製錬、リサイクル、表面処理に従事する業界。用途としては、活性金属（合金）製造、廃棄物処理、耐酸化性コーティング等を希望します。

研究者

大学院工学研究科

竹田 修  

Osamu Takeda

〈レアメタルフリー蓄電池〉

レアメタルフリー高性能蓄電池の先端ナノテクノロジー

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 高容量・高出力・高安全性・低コストの次世代蓄電エネルギーデバイスであるポストリチウムイオン電池を実現するために、単原子層物質グラフェン、金属硫化物ナノシート、ナノ結晶活物質、ナノ粒子、ナノ多孔材料などの新しい機能材料の開拓とデバイス応用を研究します。全固体型リチウム二次電池、マグネシウム電池、燃料電池、大容量キャパシタ、ウェアラブル電池などの高性能電極材料・デバイス創製の精密化学プロセスを研究します。
実用化イメージ

ポストリチウムイオン電池および革新的エネルギー材料開発を研究シーズとして素材産業、電池メーカー、電気自動車企業、スマートグリッドや再生可能エネルギー等の電力ビジネス企業との共同研究を積極的に推進します。

研究者

多元物質科学研究所

本間 格  

Itaru Homma

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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