東北大学 研究シーズ集

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N

NIRS

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

大学院工学研究科・工学部 技術社会システム専攻 先端社会工学講座 リスク評価・管理学分野
高橋 信 教授 工学博士
TAKAHASHI Makoto Professor

NMR

半導体量子構造の伝導特性制御と超高感度NMR

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特徴・独自性

GaAs やInSbの量子構造の伝導特性を制御し、核スピンの偏極状態を操作することで、二次元構造やナノ構造に適用できる超高感度NMR技術を確立した。さらに、InSb 量子構造においてアルミナ絶縁膜を用い、理想的なゲート操作を実現した。また、核スピンが感じる雑音特性を周波数依存性も含め測定する一般化された横緩和時間の考え方を提案、実証した。この概念は核スピンを用いるすべての計測に大きな変化をもたらすことが期待される。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

良好なゲート制御を用いた次世代InSbデバイス。一般化された横緩和時間を利用した様々な核スピン計測、核磁気共鳴。高感度NMR は物性研究への応用が中心であるが、量子情報処理への貢献も見込まれる。

先端スピントロニクス研究開発センター スピントロニクス基礎研究グループ
平山 祥郎 教授 工学博士
HIRAYAMA Yoshiro Professor

NoC

電流モード多値技術に基づく高速・低電力非同期データ転送方式に関する研究

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特徴・独自性

局所的に逐次動作をするその特性から高速・低消費電力・高環境適応・低ノイズなど様々なメリットがある、従来のクロックを使用しない非同期式制御によるVLSIシステムを提案しています。要求応答に基づくハンドシェーク通信のオーバヘッドを、多値符号化により配線数削減および通信プロトコルの根本的改善を行い、さらに電流信号表現による高駆動転送によるチップ内・チップ間ネットワークの高速化を実現しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

本成果は、高速・低電力な大規模VLSI システムの実現において有用であり、これに関連するメニーコア、マルチモジュールNoC 分野において有意義な共同研究ができるものと考える。

電気通信研究所 ブレインウェア研究開発施設 新概念VLSIシステム研究室
羽生 貴弘 教授 工学博士
HANYU Takahiro Professor

NPO

非営利組織(NPO)とソーシャル・キャピタル

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特徴・独自性

地域や社会課題の解決や新たな社会的価値の創造を目指して活動しているNPO。NPO には、政府や市場の失敗を補完する役割だけではなく、市民性の創造や、信頼や規範、ネットワークといったソーシャル・キャピタル(社会関係資本)を地域に創出する役割もある。目に見えないソフトな資本であるソーシャル・キャピタルは、持続可能な組織経営にとっても重要性を増してきている。
本研究では、地域や組織におけるソーシャル・キャピタルを測定し、その実態を把握し、NPO との協働や人材育成という視点もふまえて、どのようにソーシャル・キャピタルを創出し活用するかについて、関心のある企業や団体と共同研究を行うことを希望する。

大学院経済学研究科・経済学部 経済経営学専攻 医療福祉講座
西出 優子 教授 国際公共政策博士
NISHIDE Yuko Professor

O

obesity

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。

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 戦略的食品バイオ未来産業拠点の構築
野々垣 勝則 教授 医学博士
NONOGAKI Katsunori Professor

oligonucleotide

核酸医薬への展開を目指した架橋反応性人工核酸の開発

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特徴・独自性

核酸医薬は標的に対して相補的な塩基配列を持つ人工的に化学合成された核酸分子である。核酸医薬による遺伝子発現制御方法は、アンチセンス法、siRNA法、デコイ法などが知られており、21世紀の新しい創薬として注目を集めている。最近、蛋白を発現しないnon coding RNA が遺伝子発現制御に重要な働きをもつことがわかってきており、核酸医薬の新たな標的として注目されている。我々は次世代の核酸医薬の開発を目指し、遺伝子に対して高い効率で反応する新規架橋反応性人工核酸を開発した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

遺伝子に対する選択的な化学反応は、核酸医薬を用いた遺伝子発現制御方法を効率化するのみならず、従来にはない、遺伝子改変技術として展開できる可能性を有することから、その有用性は非常に高いと考えられる。さらに本技術では共有結合した2本鎖DNAを容易に調整できることから、有用なDNA 材料の創製も可能であり、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。

多元物質科学研究所 有機・生命科学研究部門 生命機能分子合成化学研究分野
永次 史 教授 薬学博士
NAGATSUGI Fumi Professor

Optimization Problem

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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)

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 教授 博士(理学)
OHZEKI Masayuki Professor

organic materials

分子性有機物質の新電子物性開拓

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特徴・独自性

有機分子の集積によって構成されている分子性伝導体を中心に研究を進めています。分子で構成されている有機物質の特徴は“やわらかい”ことです。この特長から、近年、有機ELデバイスなどの軽量で“曲がる”エレクトロニクス材料として注目されています。当研究室では、このような分子性有機物質の基礎的物性( 金属- 超伝導- 絶縁体) の解明、新物性の開拓を目指しています。
分子性有機物質は、無機物質と比べて“やわらかく”大きく広がった分子軌道や電荷の分布、また分子自身の持つ構造自由度などのために、電荷- スピン- 分子格子- 分子内結合の間にゆるやかで大きな自由度を有しています。このナノ分子サイズの“やわらかい”複合的自由度と強く関係している超伝導から絶縁体までの多彩な電子状態がバルクな物性として現れます。このような分子性物質の特長をフルに活かして、電子物性物理の重要で興味ある問題にチャレンジしています。 このような研究に興味のある企業への学術指導を行なう用意があります。

大学院理学研究科・理学部 物理学専攻 金属物理学講座(協力講座) 超伝導物理分野
佐々木 孝彦 教授 工学博士
SASAKI Takahiko Professor

oxide

外場印加により固液界面のエネルギー状態を制御した新しい結晶成長

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特徴・独自性

我々は、結晶成長過程における界面現象と育成された結晶の特性の関係を明らかにするといった立場から、主として融液からのバルク結晶の成長に取り組んでいます。特に、界面に電場を印加することにより結晶と融液の間に電気二重層という極薄領域を形成しナノメータスケールで結晶育成を制御しています。電場印加による具体的な結晶作製研究例として、
1. 融液と結晶のエネルギー関係を制御し、従来育成が不可能とされていた高温圧電センサー用ランガサイト型結晶の開発。
2. 結晶化が困難なタンパク質の核形成を電場印加により容易に実現。
3. シリコン結晶成長において界面の不安定性を制御し、理想的な構造を持つシリコン結晶の開発。
このように21 世紀高度情報化社会に必要な、光学、圧電、磁性等の分野で有用な新結晶や、あるいは、従来育成が困難とされていた結晶の創製の分野で有意義な共同研究ができるものと考えます。

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 持続可能な社会に資する結晶材料・応用デバイスの開発
宇田 聡 教授 Ph.D.
UDA Satoshi Professor

oxygen consumption

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。

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 戦略的食品バイオ未来産業拠点の構築
野々垣 勝則 教授 医学博士
NONOGAKI Katsunori Professor

P

P2P (ピア・ツー・ピア)

ブロックチェーンを活用した安全なクラウド・ストレージ技術および個人データ取引のための実用的スマートコントラクト技術の開発

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特徴・独自性

不特定多数のユーザ端末が供出する空きストレージとブロックチェーンを活用して、高度な安全性を実現するP2P型ストレージの構築技術を開発しています。構築ストレージは、中央管理サーバの問題に起因する保存データの大規模情報漏洩リスクも回避可能です。また、暗号通貨を報酬と利用料に使用し、全ユーザの公平なストレージ利用も実現します。さらに、実用的なデータ商取引を可能にするスマートコントラクト技術も開発しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

ブロックチェーン技術を活用したスマートコントラクトやフィンテックなどのBitcoin2.0 型アプリケーション、モノインターネット(IoT)、医療情報データベース関連などの開発を行う企業との共同研究を希望します。

データ駆動科学・AI教育研究センター
酒井 正夫 准教授 博士(工学)
SAKAI Masao Associate Professor

pancreatic beta cells

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。

大学院医学系研究科・医学部 医科学専攻 内科病態学講座 糖尿病代謝内科学分野
片桐 秀樹 教授 医学博士
KATAGIRI Hideki Professor

PCR-Luminex法

体外受精(出生)児のインプリント異常症診断システムの開発

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特徴・独自性

生殖補助医療(ART) は、不妊症患者に重要な治療法であり、年々増加している。しかし、一方でインプリンティング異常症の増加が指摘されている。これは、ARTにおいてインプリントが獲得される時期の配偶子を操作するため、インプリント責任領域にDNAメチル化が獲得あるいは維持できなかったことにより発症すると考えられている。本研究開発では、ART出生児の臍帯血を用い、インプリンティング異常症に関連する複数の遺伝子群のメチル化の有無について、PCR-Luminex 法を用いた測定系を構築する。現在、ヒト精子の質的機能解析法として応用している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

従来法より簡便、迅速、安価に検査が可能となるため、容易に臨床現場へ導入が可能である。本システムは、ART出生児のインプリンティング異常症の予防、早期診断として有用かつ重要な検査となるだけでなく、ART操作の安全性評価にもなる。がんや生活習慣病などのメチル化に起因する疾患の診断、予防、治療効果などの判定にも応用可能な技術である。PTC 出願を実施した。

大学院医学系研究科・医学部 共通施設 環境遺伝医学総合研究センター 情報遺伝学分野
有馬 隆博 教授 医学博士
ARIMA Takahiro Professor

PET創薬

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

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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て、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および薬効薬理研究に取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 核薬学研究部
古本 祥三 教授 博士(薬学)
FURUMOTO Shozo Professor

PET化学

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

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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て、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および薬効薬理研究に取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 核薬学研究部
古本 祥三 教授 博士(薬学)
FURUMOTO Shozo Professor

PF-NOTE

企業内教育を変える

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特徴・独自性

プレゼンテーションや医療面接などにおける、コミュニケーション力を効果的に育成するための研究と開発をしています。具体的には、教育プログラムと、それを最大限に活かすためのシステムPF-NOTEの研究開発です。PF-NOTE は記録中の映像に、リアルタイムにフィードバックを付加するシステムであり、コミュニケーション力育成を支援します。さらにベテランと新人の観察力や判断力の違いの可視化、映像付きの対話的なe ラーニングコンテンツ作成も可能です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

社員の技術伝承やコミュニケーション能力育成に関して特に興味のある企業、観察力育成、就職面接トレーニングに注目している業界に、PF-NOTEを効果的に活かす教育方法を提案します。

大学院教育学研究科・教育学部 総合教育科学専攻 教育情報アセスメント講座 教育情報デザイン論分野
中島 平 准教授 博士(情報科学)
NAKAJIMA Taira Associate Professor

phase change memory

低消費電力と長期信頼性に優れる相変化メモリ材料の開発

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特徴・独自性

相変化材料を用いた不揮発性相変化メモリ(PCRAM) が注目されている。現在、Ge-Sb-Te 系材料がPCRAMに使われているが、融点が高いためデータ書込み消費電力が高く、結晶化温度が低いため耐熱性に劣るという問題がある。我々は、融点が低く、かつ耐熱性に優れるGe-Cu-Te 系等の新規相変化材料の開発を行っており( 図1、2 )、材料の相変化機構や消費電力、データ書換え速度等の性能を検証している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

新規相変化材料は不揮発性メモリへの適用が想定されますが、この技術を活用したい、また興味がある企業や団体との共同研究を希望しております。

大学院工学研究科・工学部 知能デバイス材料学専攻 ナノ材料物性学講座 極限材料物性学分野
須藤 祐司 教授 工学博士
SUTOU Yuji Professor

PHD

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

大学院医学系研究科・医学部 附属創生応用医学研究センター 先進医療開発コアセンター 分子病態治療学分野
宮田 敏男 教授 医学博士
MIYATA Toshio Professor

POCT

遺伝子検査ツールの開発研究

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我々の研究はPOCTとして実用可能な遺伝子検査ツールの開発である。これまでに開発したSTH法は、検査対象遺伝子をタグDNA に読み替え、そのタグDNAとの反応で特定ラインが青色に変化する試験紙:PASを用いて検査する極めて簡単な遺伝子検査法である。現在様々な用途での活用が検討され、豚肉混入検査キット、食中毒菌検査キット等幾つかの検査キットが実用化されてきている。今後我々は、ニーズの大きな各種感染菌の検査キット開発に注力して行きたい。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

最もニーズが高いと想定される用途は、結核/マラリア/デング熱/ジカ熱等の各種感染症の原因菌/ ウィルスの現場検査と考えられる。POCT 遺伝子検査に興味を持つ診断キットメーカー/ 検査キットメーカーとの産学連携を期待したい。

医工学研究科
川瀬 三雄 教授 工学博士
KAWASE Mitsuo Professor

Polarization Control Technology

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。

大学院工学研究科・工学部 電子工学専攻 電子システム工学講座 画像電子工学分野
石鍋 隆宏 准教授 工学博士
ISHINABE Takahiro Associate Professor