東北大学　研究シーズ集

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か 行
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こ

〈高速変調〉

ICT応用に向けた新機能半導体レーザ光源技術

 
 
 
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特徴・独自性
  • 半導体レーザの高機能化を実現する新機能半導体レーザ光源技術の創出を目指し、以下の研究開発を進めています。
  • １． 100Gbps NRZ 信号で動作可能な集積型半導体レーザの実現を目指して研究開発を進めています。
  • ２． 光フィルタを周波数弁別器とした光負帰還法を単一モード半導体レーザへ適用することで、小型な超狭線幅光源の実現を目指しています。
  • ３． 光変調器を用いた平坦な光周波数コム発生の研究を進めています。
実用化イメージ

研究開発で実現を目指す新機能半導体レーザ光源技術は、次世代光通信システムや超精密光計測システムの機能や性能を大幅に改善できる技術と考えています。

研究者

電気通信研究所 情報通信基盤研究部門 応用量子光学研究室

八坂 洋  

Hiroshi Yasaka

〈抗体〉

タンパク質デザインをシーズとした未踏ナノ材開拓とバイオテクノロジーの異分野展開

 
 
 
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特徴・独自性
  • ドメイン単位とした蛋白質の構造情報と進化工学を利用して、ボトムアップに目的構造・機能を持つ蛋白質分子をデザインする技術構築を行い、蛋白質研究を真の「工学」へ脱皮させることを目指しています。これまでに、無機材料を室温合成できる蛋白質や無機材料表面を識別し接着できる蛋白質の創生やナノ材と酵素タンパク質のハイブリッド化技術による高機能セルラーゼの開発などに成功しています。
実用化イメージ

バイオセンサー、バイオプローブ、固相基質を対象にした高機能ハイブリッド酵素。

研究者

大学院工学研究科 バイオ工学専攻 生体機能化学講座（タンパク質工学分野）

梅津 光央  

Mitsuo Umetsu

ソフトでウェットな計測・発電デバイス

 
 
 
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特徴・独自性
  • モノづくり工学の次代ステージは、エネルギー効率や生命環境親和性に優れるバイオ材料（タンパク質や細胞）の機能活用である。我々は、脆弱なバイオ材料の機能を最大限に活用する技術体系の構築に取り組んでおり、「ハイドロゲルへの電気配線技術（画像㈰）」、「バイオ組織化の電気制御技術（画像㈪）」、「酵素電極シールの作製技術（画像㈫）」などを実現している。
実用化イメージ

上記技術は、「細胞アッセイシステム」、「DDS デバイス」、及び酵素発電で駆動する「健康医療機器」などに活用され、健康・医療・創薬・食品・化粧品業界に関係すると期待している。

研究者

大学院工学研究科 ファインメカニクス専攻 バイオメカニクス講座（バイオデバイス分野）

西澤 松彦  

Matsuhiko Nishizawa

人工知能を用いたタンパク質の機能設計：酵素・診断・医薬の設計アシスト

 
 
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特徴・独自性
  • 2018年にノーベル化学賞となった進化分子工学の発展により、設計せずとも、目的機能をもつタンパク質を創りだすことが可能になってきた。しかし、アミノ酸配列が取りえる組み合わせ数(配列空間)の中から目的タンパク質を見つけだす確率は満足のいくものでない。我々は、機械学習を進化分子工学に利用することで、進化分子工学がもつ最も深刻な「配列空間問題」を解決し、確実に目的の機能へたどり着く技術を開発した。
実用化イメージ

酵素や抗体などのタンパク質の機能・特性を改善したいタンパク質をもっている製薬・診断・食品企業などの企業。特に、複数の特性を同時に向上させいタンパク質を持っている企業。

研究者

大学院工学研究科 バイオ工学専攻 生体機能化学講座（タンパク質工学分野）

梅津 光央  

Mitsuo Umetsu

〈抗体医薬〉

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

〈行動経済学〉

医療における意思決定への行動経済学的アプローチ

 
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特徴・独自性
  • 医療場面での意思決定において、患者の意向の尊重という名の下に、選択を完全に患者に任せるようなコミュニケーションが少なからず取られている。しかし、意思決定を難しく感じる患者も多く、医学的な観点からは不合理と思われるような選択をするケースも生じる。本研究は、行動経済学のアプローチを医療場面に応用し、患者のバイアスや感情を考慮したより適切な医療コミュニケーションのあり方を探ることを目的として進めている。
実用化イメージ

当該領域は近年アプリ等の活用も進んでいるため、開発を手がける企業との連携の可能性がある。また、治療選択のみならず検診受診やワクチン接種等の行動も扱っているため、行動変容を目指したい自治体等との連携の可能性もある。

研究者

大学院教育学研究科 総合教育科学専攻 教育心理学講座（臨床心理学）

吉田 沙蘭  

Saran Yoshida

〈行動と神経活動の自動記録〉

ビジュアルサーボ顕微鏡

 
 
 
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特徴・独自性
  • 蛍光顕微鏡は細胞内イオンの定量的可視化や光学顕微鏡の限界を超える観察などに必須の道具である。生物の「行動と神経活動の相関」を計測したい場合、現状では、ターゲットの神経細胞を機械的に固定するか麻酔するかしか方法がない。また、これらの方法では細胞や生物が動かないので、「行動」を計測したことにはならない。私たちは、動く生物を追いかけて神経細胞の活動を蛍光観察する手法を開発した。
実用化イメージ

観察しているターゲット細胞群の蛍光強度を観測しながら、細胞群の動き（３次元移動と変形）を自動でキャンセルする画像処理手法を開発した。「生物の運動」と「動く神経細胞活動」を同時に計測できる技術を活用したい企業との共同研究を希望する。

研究者

大学院情報科学研究科 システム情報科学専攻 知能ロボティクス学講座（知能制御システム学分野）

橋本 浩一  

Koichi Hashimoto

〈行動分析〉

社会経済データの高度解析手法とニーズの解明

 
 
 
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特徴・独自性
  • 公共交通の運営計画に役立つ利用者の行動分析を行ってきました。具体的には空港に出入りする交通量の観測値を異なる航空便を使う交通に分解する手法、混雑により潜在化した交通量をその地点を含む多数の地点の交通量から算定する手法などの、高度なデータ統計解析手法を開発してきましたが、それらは交通以外の多様なデータにも適用できる可能性があります。
実用化イメージ

交通をはじめとする公共サービスの需要分析のほか、大規模システムの挙動分析や商品ニーズの分析、マーケティングに活用したい団体や企業との共同研究を希望します。

研究者

災害科学国際研究所 災害人文社会研究部門 レジリエンス計画研究分野

奥村 誠  

Makoto Okumura

〈業と輪廻〉

古代インドの宗教，言語，社会，生活

 
 
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特徴・独自性
  • ヴェーダと仏教との二領域に亘る、通時的視点に立つ点を研究の特色とする。その際、㈰ 原典の文法及びシンタクスの正確な理解に基づく精査と、㈪ 伝承の背景となる社会や実生活の解明とを基礎として常に心がけ、㈫ ヴェーダ文献並びにヴェーダ祭式、㈬ 古代インドの生活と社会、㈭ ヴェーダから仏教へと至る思想と社会との変遷（胎児発生と輪廻説、家系及び家族制度など）、㈮ 仏教教団の生活に重点を置いている。
実用化イメージ

仏教興起に至る宗教および社会の変遷、ブッダの思想に関わる内容を、特に死生観を中心として紹介する。

研究者

大学院文学研究科 広域文化学専攻 域際文化学講座（インド学仏教史学専攻分野）

西村 直子  

Naoko Nishimura

〈孔版印刷〉

nm～µmサイズが混在しパターンの粗密がある構造体を精密に製造可能！

概要

モールドエッジにバリが発生せず、均一な残膜が得られる光ナノインプリント方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-159.pdf

従来技術との比較

スピン塗布膜への光型成形では、モールド（型）の側壁の汚染が繰り返し利用を妨げます。所定量の液量を印刷液滴の配置数で規定できるので、モールド外周部への光硬化性液体の回り込みを防ぐことができます。

特徴・独自性
  • サブピコリットルの定形液滴を印刷配置できる孔版印刷です
  • 孔版印刷の版はレーザー加工で作製するため従来のような印刷欠陥がありません
  • 膜厚10nmから光硬化膜を所定位置に形成できます
  • 印刷配置を制御できるので、型表面にあるパターン密度の粗密に対応することができます
実用化イメージ

ナノ構造オプティクス、平面レンズ、細胞培養シート、など表面への樹脂ナノパターンの付与、樹脂マスクを利用したリソグラフィ加工に用いることができます

研究者

多元物質科学研究所 附属マテリアル・計測ハイブリッド研究センター 光機能材料化学研究分野

中川 勝  

Masaru Nakagawa

〈束縛液体〉

表面力測定による材料ナノ界面科学の創製

 
 
 
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特徴・独自性
  • 固- 液界面現象、そして表面間の相互作用を分子レベルで具体的に解明することを目的として研究しています。中心手段は、２つの表面間に働く相互作用力の距離依存性を直接測定する表面力測定、そして当研究分野で開発した液体ナノ薄膜の構造化挙動を高感度で評価できる共振ずり測定法です。従来困難であった不透明試料( 金属、セラミック、高分子など) が測定できるツインパス型表面力装置も独自開発し、電極界面の評価も行っています。
実用化イメージ

機能材料界面における表面電荷や吸着状態等の特性やナノレオロジー・ナノトライボロジーの評価が可能です。機械、潤滑剤、ナノ材料、塗料・シーラント、化粧品等の業種に対して共同研究・学術指導を行う用意があります。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 界面分子エンジニアリング

栗原 和枝  

Kazue Kurihara

〈高分子〉

表面力測定による材料ナノ界面科学の創製

 
 
 
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特徴・独自性
  • 固- 液界面現象、そして表面間の相互作用を分子レベルで具体的に解明することを目的として研究しています。中心手段は、２つの表面間に働く相互作用力の距離依存性を直接測定する表面力測定、そして当研究分野で開発した液体ナノ薄膜の構造化挙動を高感度で評価できる共振ずり測定法です。従来困難であった不透明試料( 金属、セラミック、高分子など) が測定できるツインパス型表面力装置も独自開発し、電極界面の評価も行っています。
実用化イメージ

機能材料界面における表面電荷や吸着状態等の特性やナノレオロジー・ナノトライボロジーの評価が可能です。機械、潤滑剤、ナノ材料、塗料・シーラント、化粧品等の業種に対して共同研究・学術指導を行う用意があります。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 界面分子エンジニアリング

栗原 和枝  

Kazue Kurihara

フレキシブル液晶ディスプレイの先進技術

 
 
 
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特徴・独自性
  • ガラス基板をプラスチックフィルム基板で置き換えたフレキシブル液晶ディスプレイは、 曲がる・薄い・軽い・割れないなどの特質により、ディスプレイの収納性・携帯性を飛躍的に高め、新たな視聴形態やヒューマンインターフェースを創出します。そこで誰もが豊かな情報サービスを享受できるように、液晶や高分子などの機能性有機材料を用いて大画面・高画質のフレキシブルディスプレイを実現するための基盤研究に取り組んでいます。
実用化イメージ

これらの研究を進展させて、実用的なフレキシブルディスプレイと応用技術を開発するため、産業界との共同研究を希望します。

研究者

大学院工学研究科 電子工学専攻 電子システム工学講座（画像電子工学分野）

藤掛 英夫  

Hideo Fujikake

機能性高分子ハイブリッドナノ材料

 
 
 
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特徴・独自性
  • Langmuir-Blodgett 法や浸漬法などボトムアップ的手法を基盤技術として利用し、様々なナノ材料の分子構造が示す表面・界面での相互作用を考慮することで、合目的的にナノ構造制御された光電子機能性高分子ハイブリッドナノ材料の開発を行っている。
実用化イメージ

0.4 nmで膜厚制御可能なSiO2超薄膜、発光型溶存酸素センサー、強誘電性高分子エレクトロニクスデバイスなど。

研究者

大学院工学研究科 応用化学専攻 環境資源化学講座（機能高分子化学分野）

三ツ石 方也  

Masaya Mitsuishi

生物模倣材料・デバイスの開発

 
 
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特徴・独自性
  • 生物の優れた機能を学び、材料・デバイスの創成に取り入れることで、生物を超える機能を示す機能を創出する『生物模倣工学』を目指しています。例えば、ムール貝に学んだ表面処理・接着剤の開発、ウツボカズラに学んだ抗生物付着基板の開発、ヘモグロビンに学んだ高活性燃料電池（水素・酵素・微生物等）の非白金触媒設計、生物の針に学んだ針型バイオセンサーなど多岐にわたります。
実用化イメージ

電気化学、高分子化学を基盤に金属空気電池・燃料電池・表面処理・接着・バイオセンサー等を含むエネルギー・バイオ・電気電子領域に関する技術・知見を提供します。

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所 新領域創成研究部学際基盤研究分野 デバイス・テクノロジー研究領域

阿部 博弥  

Hiroya Abe

発火や破裂の危険が少ない安全な電池の実現に貢献する

概要

小さな力で容易に伸縮する高分子電解質
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-753.pdf

従来技術との比較

従来の有機電解質は発火の危険があった。一方高分子化することで固体電解質化した高分子電解質はイオン伝導性が低かった。

特徴・独自性
  • 室温で10-4 S/cmクラスのLiイオン伝導度を持つ高分子電解質の合成に成功。
  • ミクロンサイズの多孔膜と光架橋性ポリエチレングリコール（PEG）の複合化により室温での高い性能発現とLiイオンの拡散を制御。
  • 広い電位窓（4.7 V）と高いLiイオン輸率（0.39）を実現。
  • 多孔膜を電解質中に形成することでデンドライト形成の抑止効果にも期待。
実用化イメージ

Liイオン電池用の安全な電解質として利用可能。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所 デバイス・システムグループ

藪 浩  

Hiroshi Yabu

〈高分子材料〉

形状制約のない力学的異方性材料の簡易な弾性定数計測手法の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 本弾性定数計測手法は、任意の弾性定数を入力値に用いて共鳴振動解析を行い、振動実験から得られた共鳴振動数と各振動様式が解析結果と一致する入力弾性定数を逆解析的に求める手法です。材料種、材料形態および計測環境の制約を伴わない計測手法の構築を目指しており、金属材料・セラミックス材料・高分子材料・複合材料、顕微鏡サイズ材料・薄膜材料・異種接合材料および高温環境下なども研究対象としています。
実用化イメージ

本研究を発展させるためには、企業の課題と我々の課題との間のギャップを埋める必要があり、知識の相互補完なしでは目的を達成することができない研究開発テーマです。是非、抱えている課題や困難をお教えください。

研究者

大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 航空システム講座（材料・構造スマートシステム学分野）

山本 剛  

Go Yamamoto

〈高分子電解質〉

発火や破裂の危険が少ない安全な電池の実現に貢献する

概要

小さな力で容易に伸縮する高分子電解質
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-753.pdf

従来技術との比較

従来の有機電解質は発火の危険があった。一方高分子化することで固体電解質化した高分子電解質はイオン伝導性が低かった。

特徴・独自性
  • 室温で10-4 S/cmクラスのLiイオン伝導度を持つ高分子電解質の合成に成功。
  • ミクロンサイズの多孔膜と光架橋性ポリエチレングリコール（PEG）の複合化により室温での高い性能発現とLiイオンの拡散を制御。
  • 広い電位窓（4.7 V）と高いLiイオン輸率（0.39）を実現。
  • 多孔膜を電解質中に形成することでデンドライト形成の抑止効果にも期待。
実用化イメージ

Liイオン電池用の安全な電解質として利用可能。

研究者

高等研究機構材料科学高等研究所 デバイス・システムグループ

藪 浩  

Hiroshi Yabu

〈高分子電解質膜〉

燃料電池内部の物質輸送現象の量子・分子論的解析

 
 
 
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特徴・独自性
  • 通常の連続体理論では把握できない燃料電池内部の様々な物質輸送特性を、物質を構成する原子・分子の挙動として捉え、量子論と分子運動論をつなぐ独自の手法を用いたマルチスケール解析によりその物質輸送特性の解明を行っている。量子化学計算等の手法により物質輸送現象を支配する量子力学的要因を明らかにし、その本質的な性質を失わない形でポテンシャルモデルを構築し、分子動力学計算に繰り込んだ計算を行っている。
実用化イメージ

燃料電池業界はもちろんのこと、ナノスケールの構造を有するデバイスの流動現象の解析、たとえば半導体製造プロセスや摩擦現象の解析、次世代電源の開発等に応用可能である。

研究者

流体科学研究所 ナノ流動研究部門 量子ナノ流動システム研究分野

徳増 崇  

Takashi Tokumasu

〈高分子フィルム〉

非水浸超音波可視化手法

 
 
 
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特徴・独自性
  • 水と被検査物との間に固体薄膜を挿入し、薄膜と被検査物との界面に負圧力を付与した状態で高周波数超音波を伝達する独自のドライ超音波法を開発しています。当該原理に基づき試作したドライ超音波顕微鏡により、これまで実現されていなかった水非接触下における電子デバイス内部の高分解能可視化に成功しています（図１）。さらに音響整合層として機能する高分子薄膜を挿入することで、従来水没時よりも高画質な内部画像を得ることも可能にしました（図２）。また、超音波が薄膜を通過する際に生じる音響共鳴現象を利用して、高分子フィルムの音響物性値を測定（図３）するなど、薄物材料の高精度な非破壊評価が可能です。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します。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科 ファインメカニクス専攻 ナノメカニクス講座（材料システム評価学分野）

燈明　泰成  

TOHMYOH Hironori

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