東北大学　研究シーズ集

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E

〈energy expenditure〉

代謝解析装置の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 生体の代謝状態を的確かつ簡便に測定することができるように構成した生体の代謝状態を解析する装置及録媒体に関する発明であり、任意の時点と異なる2 時点間での脂肪組織における酸素消費量とエネルギー産生量を換算するソフトウエアを備える点に特徴を有する（特許第3848818）。
  • 前記健康管理に有益な指針情報として、身体インピーダンスの計測値に基づく任意の1 時点における代謝状態を表す指標と、異なる2 時点における代謝状態を表す指標（脂肪組織における酸素消費量とエネルギー産生量）を算出できる点に特徴を有する。本算出法は既存の体脂肪計に備えられている基礎代謝量の推定換算方法とは全く別の算出式を使用し、より高精度である。本装置の解析ソフトは、インピーダンス値や除脂肪量を算出する装置に追加して備えることも可能である。
  • 本発明（特許）を活用して事業化を企てる企業または出資者・開発支援者を求めている。
実用化イメージ

研究者

先端量子ビーム科学研究センター 糖尿病制御学寄附研究部門

野々垣 勝則  

Katsunori Nonogaki

〈energy metabolism〉

代謝解析装置の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 生体の代謝状態を的確かつ簡便に測定することができるように構成した生体の代謝状態を解析する装置及録媒体に関する発明であり、任意の時点と異なる2 時点間での脂肪組織における酸素消費量とエネルギー産生量を換算するソフトウエアを備える点に特徴を有する（特許第3848818）。
  • 前記健康管理に有益な指針情報として、身体インピーダンスの計測値に基づく任意の1 時点における代謝状態を表す指標と、異なる2 時点における代謝状態を表す指標（脂肪組織における酸素消費量とエネルギー産生量）を算出できる点に特徴を有する。本算出法は既存の体脂肪計に備えられている基礎代謝量の推定換算方法とは全く別の算出式を使用し、より高精度である。本装置の解析ソフトは、インピーダンス値や除脂肪量を算出する装置に追加して備えることも可能である。
  • 本発明（特許）を活用して事業化を企てる企業または出資者・開発支援者を求めている。
実用化イメージ

研究者

先端量子ビーム科学研究センター 糖尿病制御学寄附研究部門

野々垣 勝則  

Katsunori Nonogaki

〈eラーニング〉

対話型教授システムIMPRESSIONによる次世代教育環境

 
 
 
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特徴・独自性
  • IMPRESSION は、対面教育、遠隔教育の双方において各種マルチメディア教材を活用した対話型インストラクションのための教授システムです。このIMPRESSION では、講師と学習者との対話に着目した成長型教授設計プロセスモデルであるダブルループモデルに基づき、実際の学習者に応じたインストラクションの設計、実施、評価、改善を可能とし、これにより、効果的で魅力的な教育を実現します。
実用化イメージ

一般的な学校教育現場における高度なメディア活用教育のほか、遠隔地の社員を対象とした研修等、各種教育の実施環境、および、そのためのデザインツールとして活用することができます。

研究者

データ駆動科学・ＡＩ教育研究センター デジタル教育研究部門

三石 大  

Takashi Mitsuishi

F

〈fMRI〉

脳を知れば人間がわかる

 
 
 
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特徴・独自性
  • 人間らしい精神と行動を実現する脳の仕組みを、脳機能計測（図１）と生理・行動計測を駆使して明らかにしている。心の仕組みは、自己と外界との関係性の認知処理という視点から、３つの脳領域群（図２）で処理される「出力とフィードバック入力の関係性」（図３）として整理される：身体的自己（身体と外界の関係：Ａ）、社会的自他関係（自己と他者との社会的関係：Ｂ）、自己の社会的価値（Ｃ）。
実用化イメージ

心の働きを脳活動から推測する技術の開発や、人間らしい判断を可能にするアルゴリズムの開発を通じて、製品開発・評価に応用できる可能性がある。

研究者

加齢医学研究所 脳科学研究部門 人間脳科学研究分野

杉浦 元亮  

Motoaki Sugiura

脳機能イメージング技術のインタフェース評価への応用

 
 
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特徴・独自性
  • 使いやすい製品やインタフェースを作るためにはユーザである人間を含めた評価が重要であるが、人間の多様性、そして優れた適応性のためにシステム側の評価を独立して行うことは困難である。本研究では、最先端の脳機能イメージング技術を利用することによりインタフェースの評価を行う研究を行っている。MRIやNIRS等の最先端の計測装置を利用して脳活動を計測することにより、インタフェースに対峙している人間の認知活動を直接観察することができる。それにより間接的な指標では推定の難しい認知的な負荷を直接評価することが可能となる。特に川島研究室と共同で開発した超小型NRIS 装置は、20 名までの脳活動をリアルタイムで同時に計測できる世界で唯一の装置であり、この装置を利用して複数人の脳活動に基づく共感の計測の可能性を検討している。
実用化イメージ

これまで主観的な評価に頼ってきたユーザビリティ評価に代わって客観的な評価を行う可能性を有しており、人間を対象にした評価を必要とする企業に対して学術指導を行う用意がある。

研究者

大学院工学研究科 技術社会システム専攻 ソーシャルシステムデザイン講座（社会技術システム分野）

高橋 信  

Makoto Takahashi

〈FPD〉

電子デバイスの高性能・高信頼化のための配線材料と形成プロセスの開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 半導体デバイスからなる電子製品は、半導体自体はもとより、半導体に接続する金属配線があって製品として動作する。金属配線に求められる課題は、半導体材料との良好な電気的コンタクト、相互拡散の防止、良好な密着性、および配線材料の低電気抵抗、耐腐食性、プロセス耐性などがある。本研究室では、種々のデバイスのニーズにあった配線材料の開発ならびにコストパフォーマンスを追求したプロセス技術を開発することによって、高性能かつ高信頼性の先端デバイス開発に貢献している。
実用化イメージ

Si半導体多層配線において拡散バリア層を自己形成するCu合金配線、IGZO 酸化物半導体に対して熱反応によるキャリアドーピングを行えるCu 合金配線、SiC パワー半導体に対して優れた熱・機械的信頼性と良好なコンタクト特性を示すNb 合金配線、タッチパネル用途などのITO透明導電膜に対するCu 合金配線、太陽電池におけるCu ペースト配線、などがある。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 インターコネクト・アドバンスト・テクノロジー（ＩＣＡＴ）共同研究プロジェクト

小池 淳一  

Junichi Koike

〈Fundamental theory of physical properties〉

全てを最適化する　Optimal Society

 
 
 
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特徴・独自性
  • 量子アニーリングと呼ばれる最適化技術を世界でいち早く産業化に向けて、その限界を突破する基礎技術、複数の企業との応用可能性の探索に取り掛かっている。
  • その手法の優位性は、一度最適化したい目標を描くコスト関数を定式化するだけで利用できる点だが、我々はさらに最適化しやすい形、学習による逐次最適化、ブラックボックス最適化など、手法にとどまらない展開をしている。
  • 特に自動運転、工場内の物流、災害時の避難誘導へ応用展開中である。
実用化イメージ

各種車両の自動運転、災害時の避難経路誘導などの経路探索問題、工程スケジューリングや多大な組合せ問題への応用。
各業界における組合せ最適化問題への課題解決方法を提供可能。
( 交通・流通、製造、材料、創薬等)

研究者

大学院情報科学研究科 情報基礎科学専攻 情報応用数理学講座（数理情報学分野）

大関 真之  

Masayuki Ohzeki

〈Fusion Reactor〉

高温超伝導テープおよびケーブルの着脱可能な接合法の研究

 
 
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特徴・独自性
  • 当研究室では高温超伝導テープおよび導体の着脱可能な接合法の研究を行っている。接合方法としては機械的バットジョイント、および機械的ラップジョイント（図1）を採用している。これら機械的接合法では、接合部に与える圧縮力を解除することで、着脱が可能となる。高温超伝導体は比較的高温（液体窒素温度域）で使用することで、比熱を大きくでき、ある程度の抵抗発熱を許容できる。局所的な高熱流束によるクエンチ防止には、金属多孔質体を用いた極低温冷媒の熱伝達促進技術（図2）を用いる。
  • 本研究はこれまで想定されてこなかった高性能で短尺の高温超伝導線を利用した組立・分解・補修が可能な各種超伝導機器の開発可能性を新たに示すものであると考えている。すなわち、アプリケーション開発側から材料開発へのアプローチを可能とし、高温超伝導体産業の活性化を促せる研究であり、この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科 量子エネルギー工学専攻 エネルギー物理工学講座（核融合・電磁工学分野）

橋爪 秀利  

Hidetoshi Hashizume

G

〈genome〉

微生物ゲノム情報を用いた抗菌剤創造薬システム

 
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特徴・独自性
  • 農業・医療分野の動植物感染菌対策に必要な抗菌剤の開発においては、効率的創薬手法の確立が求められており、我々は微生物ゲノム科学を活用して連続的に新規抗菌剤を創出する新技術体系を確立した。新規創薬パイプラインでは、様々な基準抗真菌剤に対する糸状菌の網羅的な転写応答プロファイル解析から、創薬標的候補遺伝子の機能解析と候補化合物の系統的分別探索に有効な、1)細胞システム毎(エネルギー系、細胞膜生合成系、細胞壁系、細胞骨格系等、シグナル伝達系)のレポーターアッセイ系、2)化合物転写応答-表現型データベースによる統計解析を組み合わせた新剤評価系を構築して産業運用している。現在、化合物探索の共同開発が可能な状態にある。
実用化イメージ

研究者

大学院農学研究科 農芸化学専攻 発酵微生物学寄附講座

阿部 敬悦  

Keietsu Abe

H

〈HIF-a〉

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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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 創生応用医学研究センター 分子病態治療学分野

宮田 敏男  

Toshio Miyata

〈High-Temperature Superconducting Cable〉

高温超伝導テープおよびケーブルの着脱可能な接合法の研究

 
 
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特徴・独自性
  • 当研究室では高温超伝導テープおよび導体の着脱可能な接合法の研究を行っている。接合方法としては機械的バットジョイント、および機械的ラップジョイント（図1）を採用している。これら機械的接合法では、接合部に与える圧縮力を解除することで、着脱が可能となる。高温超伝導体は比較的高温（液体窒素温度域）で使用することで、比熱を大きくでき、ある程度の抵抗発熱を許容できる。局所的な高熱流束によるクエンチ防止には、金属多孔質体を用いた極低温冷媒の熱伝達促進技術（図2）を用いる。
  • 本研究はこれまで想定されてこなかった高性能で短尺の高温超伝導線を利用した組立・分解・補修が可能な各種超伝導機器の開発可能性を新たに示すものであると考えている。すなわち、アプリケーション開発側から材料開発へのアプローチを可能とし、高温超伝導体産業の活性化を促せる研究であり、この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科 量子エネルギー工学専攻 エネルギー物理工学講座（核融合・電磁工学分野）

橋爪 秀利  

Hidetoshi Hashizume

〈High-Temperature Superconductor〉

高温超伝導テープおよびケーブルの着脱可能な接合法の研究

 
 
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特徴・独自性
  • 当研究室では高温超伝導テープおよび導体の着脱可能な接合法の研究を行っている。接合方法としては機械的バットジョイント、および機械的ラップジョイント（図1）を採用している。これら機械的接合法では、接合部に与える圧縮力を解除することで、着脱が可能となる。高温超伝導体は比較的高温（液体窒素温度域）で使用することで、比熱を大きくでき、ある程度の抵抗発熱を許容できる。局所的な高熱流束によるクエンチ防止には、金属多孔質体を用いた極低温冷媒の熱伝達促進技術（図2）を用いる。
  • 本研究はこれまで想定されてこなかった高性能で短尺の高温超伝導線を利用した組立・分解・補修が可能な各種超伝導機器の開発可能性を新たに示すものであると考えている。すなわち、アプリケーション開発側から材料開発へのアプローチを可能とし、高温超伝導体産業の活性化を促せる研究であり、この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科 量子エネルギー工学専攻 エネルギー物理工学講座（核融合・電磁工学分野）

橋爪 秀利  

Hidetoshi Hashizume

I

〈insulin〉

糖尿病治療にむけた臓器間神経ネットワーク調節デバイスの開発

 
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特徴・独自性
  • 糖尿病患者は種々の合併症を惹き起こし、失明や血液透析などの主要な原因となっているなど、社会的に大きな問題となっている。1 型のみならず2 型の糖尿病でも膵β細胞の数が減少していることが示され、膵β細胞を体内で再生させることができれば、有望な糖尿病治療となる。再生治療といえば、iPSなどの未分化細胞を試験管内で増殖・分化させ移植する研究が行われることが多いが、克服すべき問題も多い。
  • 我々は、膵β細胞を増加させる肝臓からの神経ネットワークを発見し、膵β細胞を選択的に増殖させることに成功（図）し、モデル動物での糖尿病治療に成功した（Science 2008）。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、患者体内で、あるべき場所において患者自身の細胞を増やして糖尿病の治療につなげるデバイスの開発を目指す。
実用化イメージ

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 内科病態学講座（糖尿病代謝・内分泌内科学分野）

片桐 秀樹  

Hideki Katagiri

〈inter-organ communication〉

糖尿病治療にむけた臓器間神経ネットワーク調節デバイスの開発

 
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特徴・独自性
  • 糖尿病患者は種々の合併症を惹き起こし、失明や血液透析などの主要な原因となっているなど、社会的に大きな問題となっている。1 型のみならず2 型の糖尿病でも膵β細胞の数が減少していることが示され、膵β細胞を体内で再生させることができれば、有望な糖尿病治療となる。再生治療といえば、iPSなどの未分化細胞を試験管内で増殖・分化させ移植する研究が行われることが多いが、克服すべき問題も多い。
  • 我々は、膵β細胞を増加させる肝臓からの神経ネットワークを発見し、膵β細胞を選択的に増殖させることに成功（図）し、モデル動物での糖尿病治療に成功した（Science 2008）。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、患者体内で、あるべき場所において患者自身の細胞を増やして糖尿病の治療につなげるデバイスの開発を目指す。
実用化イメージ

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 内科病態学講座（糖尿病代謝・内分泌内科学分野）

片桐 秀樹  

Hideki Katagiri

L

〈LED〉

青色光を用いた殺虫技術の開発

 
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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る。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ある。
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る。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る。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 植物生命科学講座（応用昆虫学分野）

堀 雅敏  

Masatoshi Hori

〈Liquid Crystal Display〉

次世代高臨場・低電力ディスプレイシステムの研究開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 近年、高精細映像通信サービスやユビキタスネットワークの普及による情報の多様化に伴い、情報ネットワークと人との間を繋ぐヒューマンインターフェースとしてディスプレイは大容量化や高色再現といった表示の高品位化だけではなく、省電力化や高臨場感等の高機能化の実現が期待されている。当研究室では、液晶を用いた光の偏光および拡散の精密な解析・制御技術、ならびにそれに基づいた高性能ディスプレイシステムについて研究を行っており、これにより電子ブックやデジタルサイネージ等をはじめとした新しいメディアの創出、省エネルギー社会の実現に貢献することを目的としています。特に偏光の精密な解析と制御を可能とする偏光制御理論を確立すると共に、その応用として液晶分子の表面配向状態の解析および制御技術、液晶の広視野角・高速化技術、フィールドシーケンシャルカラー（色順次表示）方式を用いた超高精細ディスプレイ技術、超低消費電力反射型フルカラーディスプレイ、超大型・高品位ディスプレイなどについて研究を進めています。
  • また、インタラクティブ（双方向対話型）なコミュニケーション技術に基づいた情報社会の構築を想定した次世代高臨場感ディスプレイ技術についても研究を行っています。具体的には精密な光線方向制御に基づいた実空間裸眼立体ディスプレイおよび多視点ディスプレイに関する研究などがあります。以上のような技術をさらに進展させ、産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望します。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科 技術社会システム専攻 バリュープロポジション講座（情報感性工学分野）

石鍋 隆宏  

Takahiro Ishinabe

〈Low Power〉

次世代高臨場・低電力ディスプレイシステムの研究開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 近年、高精細映像通信サービスやユビキタスネットワークの普及による情報の多様化に伴い、情報ネットワークと人との間を繋ぐヒューマンインターフェースとしてディスプレイは大容量化や高色再現といった表示の高品位化だけではなく、省電力化や高臨場感等の高機能化の実現が期待されている。当研究室では、液晶を用いた光の偏光および拡散の精密な解析・制御技術、ならびにそれに基づいた高性能ディスプレイシステムについて研究を行っており、これにより電子ブックやデジタルサイネージ等をはじめとした新しいメディアの創出、省エネルギー社会の実現に貢献することを目的としています。特に偏光の精密な解析と制御を可能とする偏光制御理論を確立すると共に、その応用として液晶分子の表面配向状態の解析および制御技術、液晶の広視野角・高速化技術、フィールドシーケンシャルカラー（色順次表示）方式を用いた超高精細ディスプレイ技術、超低消費電力反射型フルカラーディスプレイ、超大型・高品位ディスプレイなどについて研究を進めています。
  • また、インタラクティブ（双方向対話型）なコミュニケーション技術に基づいた情報社会の構築を想定した次世代高臨場感ディスプレイ技術についても研究を行っています。具体的には精密な光線方向制御に基づいた実空間裸眼立体ディスプレイおよび多視点ディスプレイに関する研究などがあります。以上のような技術をさらに進展させ、産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望します。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科 技術社会システム専攻 バリュープロポジション講座（情報感性工学分野）

石鍋 隆宏  

Takahiro Ishinabe

M

〈M2M〉

圏外でも通信可能な“スマホdeリレー”

 
 
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特徴・独自性
  • 爆発的に普及したスマートフォンですが、そのWiFiを活用すれば、携帯電話がつながらなくても、隣の人はもちろん、周囲のスマートフォンにデータをリレーしてもらうことで遠くの人とも情報を交換することが可能になります。現在研究開発を進めている省電力技術やセキュリティ技術が確立すれば、電池残量を気にする必要もなく、他人にデータを見られる心配もなく、通信することが可能になります。
実用化イメージ

災害等の緊急時の情報発信、商店街等での広告・クーポン配布、イベント会場等での少人数グループ内情報交換、団体旅行・登山等でのトランシーバ的な利用、新興国等での通信サービスなどへの応用が期待できます。

研究者

大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻 応用情報技術論講座（情報通信技術論分野）

加藤 寧  

Nei Kato

〈Machine Learning〉

全てを最適化する　Optimal Society

 
 
 
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特徴・独自性
  • 量子アニーリングと呼ばれる最適化技術を世界でいち早く産業化に向けて、その限界を突破する基礎技術、複数の企業との応用可能性の探索に取り掛かっている。
  • その手法の優位性は、一度最適化したい目標を描くコスト関数を定式化するだけで利用できる点だが、我々はさらに最適化しやすい形、学習による逐次最適化、ブラックボックス最適化など、手法にとどまらない展開をしている。
  • 特に自動運転、工場内の物流、災害時の避難誘導へ応用展開中である。
実用化イメージ

各種車両の自動運転、災害時の避難経路誘導などの経路探索問題、工程スケジューリングや多大な組合せ問題への応用。
各業界における組合せ最適化問題への課題解決方法を提供可能。
( 交通・流通、製造、材料、創薬等)

研究者

大学院情報科学研究科 情報基礎科学専攻 情報応用数理学講座（数理情報学分野）

大関 真之  

Masayuki Ohzeki

〈MANET〉

圏外でも通信可能な“スマホdeリレー”

 
 
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特徴・独自性
  • 爆発的に普及したスマートフォンですが、そのWiFiを活用すれば、携帯電話がつながらなくても、隣の人はもちろん、周囲のスマートフォンにデータをリレーしてもらうことで遠くの人とも情報を交換することが可能になります。現在研究開発を進めている省電力技術やセキュリティ技術が確立すれば、電池残量を気にする必要もなく、他人にデータを見られる心配もなく、通信することが可能になります。
実用化イメージ

災害等の緊急時の情報発信、商店街等での広告・クーポン配布、イベント会場等での少人数グループ内情報交換、団体旅行・登山等でのトランシーバ的な利用、新興国等での通信サービスなどへの応用が期待できます。

研究者

大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻 応用情報技術論講座（情報通信技術論分野）

加藤 寧  

Nei Kato

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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