東北大学　研究シーズ集

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あ 行
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え

〈エネルギー産生量〉

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

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 糖尿病制御学寄附研究部門

野々垣 勝則  

Katsunori Nonogaki

〈エネルギーシステム〉

持続可能なエネルギーシステムの統合デザインと分析

 
 
 
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特徴・独自性
  • 時間軸と空間軸からみたエネルギー社会の将来を明らかにすることを目的とする。「時間軸」と地域社会の「空間軸」を基軸に、エネルギー効率、CO2 排出量等の「技術指標」と、脱炭素、経済性、セキュリティ、レジリエンス等の「価値指標」、さらにエネルギーシステムの「資源」「変換技術」「需要部門」のセクターカップリングを加えた、統合最適化手法を開発して、地域社会にふさわしいエネルギーシステムをデザインします。
実用化イメージ

地方公共団体あるいは参画企業やコンサルタントがスマートシティ、脱炭素先行地域を企画するうえで、地域エネルギー需給に関わるデータベースを提供して、データ分析やシナリオデザインを支援する。

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（エネルギーサステナビリティ分野）

中田 俊彦  

Toshihiko Nakata

脱炭素をドライブさせる、エネルギーデザインの理論と実践

概要

脱炭素ドライブに欠かせない機能は、エネルギーデータ解析、高精度の空間解像度と時間解像度を併せ持つエネルギーのカーナビだ。空間解像度が高まれば、電気⾃動⾞の充放電や、地域間エネルギー融通が円滑に進む。時間解像度の高い分刻みのエネルギーデータが加われば、変動する再⽣可能エネルギーの出⼒と需要家を合理的かつ最適に組合せる。データ解析、システムデザイン、運⽤面から、カーボンニュートラル社会を牽引する。

従来技術との比較

日本初の地域エネルギー需給データベースを開発し、全国市区町村のエネルギー現況の分析結果をもとにして、持続可能かつレジリエンな地域エネルギーのインフラ配置と運用を詳細にデザインできる。

特徴・独自性
  • 米国でのフルブライトスカラーとしての研究経験と、欧州での社会実装の事例に熟知。
  • 膨大な地域エネルギー需給データベースに基づくデータ駆動型イノベーションの研究手法。
  • 社会課題を解決する社会起業家として、地域フィールドワークを重視。
実用化イメージ

理論を実践へ。新しいまちづくりの持続可能なエネルギーシステム構築を支援。地域社会の背景を含み置きつつ、住民の意見に耳を傾けて、今日的課題に即した議論へと導く。地球規模で考え、地域社会のなかで行動する。

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（エネルギーサステナビリティ分野）

中田 俊彦  

Toshihiko Nakata

〈エネルギー消費量〉

ウェラブルセンサを用いた身体活動の評価

 
 
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特徴・独自性
  • 身体活動時に装着した加速度センサをはじめとするウェラブルセンサの信号処理により身体活動の評価を行う研究。これまでに気圧センサと加速度センサにより、階段や坂道昇降の評価を可能とするアルゴリズム、加速度信号から歩幅を評価するアルゴリズムを提案、実証している。
実用化イメージ

通信機能の搭載あるいはスマートフォンなどへの実装により操作フリーで情報を処理し、わかりやすくユーザーに提示することが可能である。健康やスポーツ活動のモニタリングに利用可能である。

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 社会医工学講座（健康維持増進医工学分野）

永富 良一  

Ryoichi Nagatomi

〈エネルギーデザイン〉

脱炭素をドライブさせる、エネルギーデザインの理論と実践

概要

脱炭素ドライブに欠かせない機能は、エネルギーデータ解析、高精度の空間解像度と時間解像度を併せ持つエネルギーのカーナビだ。空間解像度が高まれば、電気⾃動⾞の充放電や、地域間エネルギー融通が円滑に進む。時間解像度の高い分刻みのエネルギーデータが加われば、変動する再⽣可能エネルギーの出⼒と需要家を合理的かつ最適に組合せる。データ解析、システムデザイン、運⽤面から、カーボンニュートラル社会を牽引する。

従来技術との比較

日本初の地域エネルギー需給データベースを開発し、全国市区町村のエネルギー現況の分析結果をもとにして、持続可能かつレジリエンな地域エネルギーのインフラ配置と運用を詳細にデザインできる。

特徴・独自性
  • 米国でのフルブライトスカラーとしての研究経験と、欧州での社会実装の事例に熟知。
  • 膨大な地域エネルギー需給データベースに基づくデータ駆動型イノベーションの研究手法。
  • 社会課題を解決する社会起業家として、地域フィールドワークを重視。
実用化イメージ

理論を実践へ。新しいまちづくりの持続可能なエネルギーシステム構築を支援。地域社会の背景を含み置きつつ、住民の意見に耳を傾けて、今日的課題に即した議論へと導く。地球規模で考え、地域社会のなかで行動する。

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（エネルギーサステナビリティ分野）

中田 俊彦  

Toshihiko Nakata

〈エネルギーハーべスティング〉

振動制御

 
 
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特徴・独自性
  • 振動から取り出したエネルギーを使う「自家発電」による振動制御なので、「セルフパワード振動制御」と呼ばれます。回収エネルギーは余りますから、広範囲な用途に使えます。例えば、無電源通信・振動発電・振動エネルギーハーベスティング・ヘルスモニタリングの実施なども可能です。宇宙工学からスピンオフした技術です。高性能な振動発電としても使えます。
実用化イメージ

振動低減・ヘルスモニタリング・無電源無線通信
・ 工場の定常的な振動（回転機械・壁）
・ 電源コードが届かない回転体
・ 人から離れた橋梁・高架下・インフラ全般
・ 低周波騒音対策（防音壁など）

研究者

大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 宇宙システム講座（宇宙構造物工学分野）

槙原 幹十朗  

Kanjuro Makihara

液体流動を利用した新たなエネルギー変換

 
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特徴・独自性
  • ２次元材料であるグラフェンの上を１滴の水が滑り落ちる、または連続した流水が流れるときグラフェンに起電力が生じる現象があり、これまでの研究によって発生する起電力が流速と水が接触する界面の面積に比例することがわかっています。この現象を利用してエネルギー、環境分野へ展開する研究を行っています。液体の流動から機械的な変換を経ずに電気エネルギーを得ることができる独創的な研究です。
実用化イメージ

従来とは異なるエネルギー変換機構と基にしており、新たなエネルギーハーベスティング技術となる可能性があります。また従来の発電技術とは相補的な関係となるため、環境資源の有効活用に適した研究です。

研究者

大学院工学研究科 電子工学専攻 物性工学講座（固体電子工学分野）

岡田 健  

Takeru Okada

〈エネルギー変換〉

熱音響現象の理解と応用

 
 
 
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特徴・独自性
  • 温度境界層程度の狭い流路を伝搬する気柱音波は、音響パワーの自発的な生成や増幅、また低温生成などの多様な熱的現象を引き起こします。これら熱音響現象を実験的に理解し、固体ピストンなどの可動部品のない熱機関へ応用することに取り組んでいます。
実用化イメージ

音波エンジンは外燃機関ですから、産業排熱や太陽光エネルギーを熱源として利用可能です。
音波クーラーはフロンを使用しない冷却技術です。

研究者

大学院工学研究科 機械機能創成専攻 エネルギー学講座（熱制御工学分野）

琵琶 哲志  

Tetsushi Biwa

〈エネルギー変換回路〉

AIチップが切り拓く賢い省エネと安全の輸送技術

 
 
 
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特徴・独自性
  • 遠藤研究室では、これまで提案し研究してきた㈰高効率のパワーデバイス＆パワー制御回路技術、㈪スピン素子を融合した極限省エネな知的集積回路＆パワーマネジメント技術、㈫３次元構造デバイスによる極限集積システムのための新規材料プロセス技術（プラットフォーム構築）をコア技術として、パワーエレクトロニクスと知的ナノエレクトロニクスの融合技術へと発展・展開させ、更なる高性能化と省エネ化の両立という社会的要請に応える新しいグリーンパワーエレクトロニクス領域を創出することを目指しシステムアーキテクチャ、回路、デバイス、CADまでの研究・開発を、一貫して行っています。
実用化イメージ

省エネデバイスとパワーデバイスおよびその集積回路技術をコアとして、革新的な高効率エネルギー変換、高度パワーマネジメントの創出を目指し研究開発を行っています。本研究に興味のある企業や団体との共同研究を希望します。

研究者

大学院工学研究科 電気エネルギーシステム専攻 エネルギーデバイス工学講座（グリーンパワーエレクトロニクス分野）

遠藤 哲郎  

Tetsuo Endoh

〈エピジェネティクス〉

赤血球分化の新規調節機構を標的とした斬新な貧血治療薬の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 貧血は世界で最も罹患率の高い疾患であるが、輸血やエリスロポエチンなどの既存治療法の効果はしばしば限定的である。我々は代謝酵素の抑制により、赤血球産生が促進される事を発見し、新たな貧血治療戦略を見出した。さらに、同酵素活性をモニターできる人工遺伝子を開発し、スクリーニング系を確立している。
実用化イメージ

産学連携により、この新しい制御機構を標的とする低分子化合物等の探索・評価を迅速に進め、斬新な貧血治療薬の開発へとつなげたい。また、ドラッグリポジショニングの可能性についても共同で検討していきたい。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 細胞生物学講座（生物化学分野）

五十嵐 和彦  

Kazuhiko Igarashi

〈エピトープ〉

腫瘍特異的モノクローナル抗体の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 近年、抗体医薬の開発が活発であるが、既存の抗体医薬品は正常組織にも発現するタンパク質に対する抗体であり、副作用が問題になる。この問題を解決するため、腫瘍細胞の特異的糖タンパク質、糖鎖、変異型タンパク質などの分子標的に対する特異的モノクローナル抗体を効率的に産生する技術を開発した。この技術により開発した抗体は腫瘍特異的であるため、副作用を低減した抗体医薬の開発を促進させることができる。
実用化イメージ

腫瘍マーカーや抗体医薬の開発を飛躍的に加速させる。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 生体機能学講座（分子薬理学分野）

加藤 幸成  

Yukinari Kato

〈FES〉

運動リハビリ・健康支援のためのウェアラブルシステムの開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 事故や病気などによる脳や脊髄の損傷により生じた運動機能の麻痺や、高齢による運動機能の低下に対して、機能的電気刺激（FES）を応用した手足の動作の補助・再建・訓練する技術、慣性センサ（ジャイロセンサや加速度センサ）による計測・評価技術の研究開発を行っています。ウェアラブルシステム化、運動学習のリハビリテーションへの応用、運動機能評価・運動効果判定システム、個人に適した運動プログラム提供を目指しています。
実用化イメージ

電気刺激を用いた新しい運動リハビリ法、運動訓練時の情報提示、運動訓練機器や訓練方法の定量的評価など、健康・福祉、リハビリテーション医療に関する分野への応用が期待されます。

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 社会医工学講座（神経電子医工学分野）

渡邉 高志  

Takashi Watanabe

〈FT-IR〉

気相化学種の同時定量技術・ソフトウェア

 
 
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概要

フーリエ変換赤外線分光法 (FT-IR) を用いて、活性酸素・窒素種 (O3、 H2O2、 NOx、 HNOx)やSOx、 COx等の気相化学種を同時に定量する技術を開発しています。

従来技術との比較

標準ガスを用いた校正曲線からの密度定量は、標準ガスとして入手できない化学種に対応できない等の問題を抱えていました。
本技術は、 標準ガスの校正をせずに、20種を超える化学種の同時定量を可能にします。

特徴・独自性
  • 手軽に1クリックで同時密度定量可能なソフトウェア
  • 化学種の吸収断面積データベースを使用
  • 様々な装置関数や測定条件に対応可能
実用化イメージ

気相化学種を密度定量したいという様々なニーズに対して、直接貢献できる。

研究者

大学院工学研究科 電子工学専攻 物性工学講座（プラズマ理工学分野）

佐々木 渉太  

Shota Sasaki

〈MRI〉

脳MRIデータベースを用いた発達、加齢に関する研究

 
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特徴・独自性
  • 遺伝要因、生活習慣がそれぞれ脳発達、加齢にどのような影響を与えるかを明らかにすることで、生涯健康脳の維持を目指す。これが明らかになることで、ある遺伝的素因を持つ個々人がどのような生活習慣を送ると、生涯健康脳が維持できるかが明らかになり、認知症等、種々の疾患の一次予防、二次予防が可能になる。更に、独自性は世界でも屈指の大規模脳MRI データベースを用いる点にある。
実用化イメージ

運動、睡眠、食品、楽器、その他の趣味に関わる業種といった、種々の生活習慣に関わる製品を開発している業界が該当すると考えられる。

研究者

スマート・エイジング学際重点研究センター

瀧 靖之  

Yasuyuki Taki

〈MRL/lpr〉

重度の自己免疫性関節炎、血管炎、唾液腺炎を自然発症する疾患モデルマウス、McH-lpr/lpr-RA1マウスの開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • McH/lpr-RA1マウスは、MRL/lprとC3H/lprマウスに由来するリコンビナントコンジェニックマウスで、関節リウマチ、結節性多発動脈炎、シェーグレン症候群に類似した骨破壊や関節強直、血管炎、唾液腺炎を高頻度に発症します。一方McH/lpr-RA1は、MRL/lprにみられるような全身のリンパ節腫脹や重篤な腎炎の発症はみられませんので、繁殖・維持が容易で長期の薬剤投与実験も可能です。
実用化イメージ

膠原病の診断・治療薬の開発。免疫チェックポイント阻害剤による免疫学的有害事象の発症メカニズムの解明と発症予防薬の開発等に応用可能で、製薬会社、検査試薬会社等との産学連携が可能である。

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 治療医工学講座（腫瘍医工学分野）

小玉 哲也  

Tetsuya KODAMA

〈McH-lpr/lpr-RA1〉

重度の自己免疫性関節炎、血管炎、唾液腺炎を自然発症する疾患モデルマウス、McH-lpr/lpr-RA1マウスの開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • McH/lpr-RA1マウスは、MRL/lprとC3H/lprマウスに由来するリコンビナントコンジェニックマウスで、関節リウマチ、結節性多発動脈炎、シェーグレン症候群に類似した骨破壊や関節強直、血管炎、唾液腺炎を高頻度に発症します。一方McH/lpr-RA1は、MRL/lprにみられるような全身のリンパ節腫脹や重篤な腎炎の発症はみられませんので、繁殖・維持が容易で長期の薬剤投与実験も可能です。
実用化イメージ

膠原病の診断・治療薬の開発。免疫チェックポイント阻害剤による免疫学的有害事象の発症メカニズムの解明と発症予防薬の開発等に応用可能で、製薬会社、検査試薬会社等との産学連携が可能である。

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 治療医工学講座（腫瘍医工学分野）

小玉 哲也  

Tetsuya KODAMA

〈エラストロニクス〉

newマグノンデバイスの開発と放射光を利用したスピン波観測技術の構築

概要

現在の電子デバイスは電子の移動を利用しているためジュール熱が発生し小型化・高速化が困難になるという課題があります。これを解決するためスピン波を利用するデバイスの研究開発を行っています。スピン波には、長距離伝搬が可能、絶縁体中でも伝搬が可能という利点があります。スピン波の観測のため、Ｘ線磁気円二色性によるスピン波の空間的分布を観測する技術を構築しています。

従来技術との比較

ジュール損失がない超低消費電力の次世代デバイスの実現を目指しています。高輝度の光源を有するナノテラスを用いることで、100 nm以下の高い分解能での観測が可能になることが期待できます。

特徴・独自性
  • スピン波（マグノン）伝搬を利用した、ジュール損失がゼロであるデバイスの研究
  • NanoTerasuの輝度が高い軟Ｘ線を使うことで高分解能のスピン波観測の可能性
  • スピン波の波の性質を用いた高周波デバイスや新しい計算手法への展望
実用化イメージ

広く応用が期待されるスピンデバイスにおけるスピン波観測技術を提供することで実用化を支援するとともに、磁性絶縁体を利用したマグノンデバイスによる電子デバイスの超低消費電力化の実現を目指しています。

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター 横幹研究部門 国際連携スマートラボ

河野 竜平  

Ryuhei Kohno

〈エリスロポエチン〉

赤血球分化の新規調節機構を標的とした斬新な貧血治療薬の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 貧血は世界で最も罹患率の高い疾患であるが、輸血やエリスロポエチンなどの既存治療法の効果はしばしば限定的である。我々は代謝酵素の抑制により、赤血球産生が促進される事を発見し、新たな貧血治療戦略を見出した。さらに、同酵素活性をモニターできる人工遺伝子を開発し、スクリーニング系を確立している。
実用化イメージ

産学連携により、この新しい制御機構を標的とする低分子化合物等の探索・評価を迅速に進め、斬新な貧血治療薬の開発へとつなげたい。また、ドラッグリポジショニングの可能性についても共同で検討していきたい。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 細胞生物学講座（生物化学分野）

五十嵐 和彦  

Kazuhiko Igarashi

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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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。
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る。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 酸素代謝制御プロジェクト

鈴木 教郎  

Norio Suzuki

〈LOH症候群〉

男性の更年期障害を改善する食品成分

 
 
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特徴・独自性
  • 近年、加齢や過度のストレスによる加齢男性性腺機能低下（LOH）症候群が注目されています。LOH 症候群は男性ホルモンの合成量が減少することで発症し、筋肉機能、性機能の低下だけでなく鬱などの精神的症状も招きます。
  • 食品成分による男性ホルモン増強作用をスクリーニングする系を精巣由来細胞を用いて確立し、ビタミン、サプリメント、食経験のある植物抽出物などが増強活性を持つことを明らかにしました。
実用化イメージ

上記の成分や新たに選抜した成分を高含有する食品にLOH症候群の予防・改善効果が期待され、「中高年にやる気を与える食品」の開発に繋げられれます。

研究者

大学院農学研究科 農芸化学専攻 食品天然物化学講座（栄養学分野）

白川 仁  

SHIRAKAWA Hitoshi

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