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触媒

卑金属・半金属およびその合金によるオープンセル型ナノポーラス材料の開発

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特徴・独自性
  • ナノポーラス金属は、緻密材に比べて桁違いに大きい表面積を有し、次世代高機能材料として応用が期待されている。その主な作製法として知られる水溶液による脱成分法は、微細・均一な多孔質構造の形成を可能にするが、その形成原理は腐食であり、標準電極電位の高い貴金属において多孔質材料の作製が可能であるが、卑金属では酸化されてしまう。本部門では金属溶湯による簡便な脱成分技術を新たに考案した。この技術によれば、貴・卑に依存せず純金属や合金を多孔質化することが可能で、かつ、無酸素脱成分工程であるために酸化も生じない。従って、これまで作製が困難であった数々の卑金属(Ti、 Ni、 Cr、 Mo、 Fe、Co 等)・半金属元素およびそれらの合金において、オープンセル型ナノポーラス金属材料の開発に成功した。
実用化イメージ

新規電極、触媒、フィルター等に実用が期待できるほか、Niなどの毒性元素を含有する生体金属材料表面からこれを除去する技術としても利用でき、関連企業・団体との共同研究・開発を強く希望する。

研究者

金属材料研究所 物質創製研究部 非平衡物質工学研究部門

加藤 秀実  

Hidemi Kato

エネルギーデバイス用金属錯体触媒の開発

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特徴・独自性
  • アザフタロシアニン金属錯体を炭素上に分子担持することで燃料電池や金属空気電池の正極反応である酸素還元反応(ORR)に対する高活性なAZapthalocyanine Unimolecular Layer(AZUL)触媒を開発しました。本触媒はレアメタルフリーでありながら白金などのレアメタルと同等以上の性能を示します。本触媒を電池やその他のエネルギーデバイス用に展開しています。
実用化イメージ

本成果を基に東北大学発ベンチャー「AZUL Energy(株)」を設立。次世代エネルギー産業だけでなく、モビリティ産業も含め幅広く産学連携を行っています。

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

非フッ素系PTFE粒子分散剤

概要

非フッ素系PTFE水分散剤
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-448.pdf

従来技術との比較

PTFE粒子を水などの溶剤に分散させるためにはフッ素系分散剤が必要であったが、PFAS規制により仕様が制限されつつある。本発明は非フッ素系PTFE粒子分散剤を提供する。

特徴・独自性
  • カテコール系接着官能基を用いてPTFEに接着する分散剤を合成
  • PTFE等の低表面エネルギー粒子を水などに良好に分散
  • PFAS規制などで使用できない分散剤の代替として有望
実用化イメージ

PTFE粒子などの低表面エネルギー粒子は撥水剤やバインダーなどとして広く使用されている。本用途におけるPFASフリー化に貢献する。

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

new海洋・畜産バイオマスからエネルギー変換用炭素触媒を実現

概要

ホヤ殻由来セルロースと乾燥血粉を混合して焼成することで、酸素還元、酸素発生、水素発生用電気化学触媒能を持つカーボンアロイ触媒を合成。水電解や燃料電池、金属空気電池の電極触媒として応用可能。

従来技術との比較

白金代替触媒として開発されてきたカーボンアロイ触媒は従来合成有機化合物を焼成して得られる。本発明によれば高い触媒活性を持つカーボンアロイ触媒をバイオマスから合成できる。

特徴・独自性
  • ホヤ殻に含まれるセルロースナノファイバー(CNF)の炭化による炭素と血液中に含まれる鉄・窒素・リンなどが複合化された「ナノ血炭」を初めて合成。
  • 炭素の導電性とヘテロ元素の触媒活性により、レアメタルを用いた電極触媒に迫る酸素還元反応・酸素発生反応触媒活性を持つ両性電極触媒を実現。
  • 三陸地域の課題となっていた産業廃棄物の活用と、エネルギー循環社会に資する次世代エネルギーデバイス用高性能触媒材料の合成によりSDGsに貢献。
実用化イメージ

水電解や燃料電池などの水素システム、金属空気電池などのエネルギー貯蔵デバイス用のレアメタル代替電極触媒として活用できる。

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

new多元系酸化物ナノ粒子からなる高活性触媒開発

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概要

多種の金属元素からなる多元系酸化物は、近年触媒材料として注目される材料である。当研究グループでは最近、多種の金属元素からなる多元系酸化物ナノ粒子の合成法を確立した。得られた触媒は、高活性な電気化学触媒(電極触媒)材料、あるいは物質・エネルギー変換反応を進行させる触媒として機能することが期待できる。

従来技術との比較

従来研究では、多元素酸化物のナノ粒子化は困難であったが、本研究では粒子径の制御された単分散ナノ粒子の合成に成功した。

特徴・独自性
  • 従来法では合成できなかった多元系酸化物ナノ粒子が合成できる
  • 目的とする反応に応じて、様々な金属元素・組成を有するナノ粒子を設計可能
  • 従来触媒では達成できなかった活性・安定性を有すると期待できる
実用化イメージ

高効率な電気化学的物質・エネルギー変換反応、選択的な物質変換(バイオマス等)反応を実現する触媒材料として、環境・エネルギー問題に貢献できると期待できる。

研究者

多元物質科学研究所 プロセスシステム工学研究部門 超臨界ナノ工学研究分野

岩瀬 和至  

Kazuyuki Iwase

食品

食品のおいしさや製品の使い心地に関する心理学・脳科学からのアプローチ

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特徴・独自性
  • 食品のおいしさやモノの使い心地に関して、心理学・脳科学の観点から研究をおこなっています。よく誤解されがちですが、食品のおいしさは食品そのものにあるという思い込みは半分以上間違っていると言わざるをえません。例えば、同じ食品を食べていても、人によっておいしいと思う程度は違ってきます。従来、このような個人差は誤差だと考えられてきましたが、この誤差こそ、これからのビジネスのシーズになると考えています。
  • 同じようにこれまで個人差で片付けられていたようなモノの使い心地のバリエーションは、ニッチな商品に結びつくだけでなく、まったく新しい製品の設計やあらたなニーズを掘り起こすシーズにもなります。これらの着眼点は、従来のものづくりの視点だけでは着想できなかったことも多いかと思います。
実用化イメージ

技術や品質が頭打ちあるいは横並びになっているとお悩みの場合、人の行動特性を脳科学の知見を取り入れながら理解する私の研究をぜひ取り入れ、新たな製品やサービスの開発につなげていただければと思っています。

研究者

大学院文学研究科 総合人間学専攻 心理言語人間学講座(心理学専攻分野)

坂井 信之  

Nobuyuki Sakai

レドックス制御によるアルツハイマー病予防の試み

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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 近年、アルツハイマー病をはじめとする加齢に伴う神経変性疾患は酸化ストレスによる細胞障害と神経炎症を基盤としていることが明らかにされている。これまでに我々は、転写因子NRF2による酸化ストレス応答の強化が多くの疾患を改善することを見いだしてきた。NRF2は強力な抗炎症作用も有することが明らかになったことから、NRF2活性化によるアルツハイマー病予防の可能性を検討している。
実用化イメージ

一部の野菜にはNRF2 を活性化する成分が含まれている。そこで、NRF2活性化作用を有する成分を増やすための作物品種改良、サプリメント開発などの事業に対して、細胞やマウスを用いた検証系を提供できる。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 生体機能学講座(医化学分野)

本橋 ほづみ  

Hozumi Motohashi

高圧熱水処理による未利用資源の有効活用

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特徴・独自性
  • 食料産業分野から排出される未利用資源を原料とし、従来広く用いられる発酵技術に変えて、高圧熱水処理法という新たな手法により、多様な機能を発揮する生物素材を製造する。高圧熱水は誘電率が低くイオン積が大きいため、常温常圧の水とは異なる溶媒特性を持つ。我々は、未利用水産物のモデルとして魚皮由来のゼラチンを選び、160〜 240℃の高圧熱水処理を施すことにより、タンパク質を分解し、分解産物について有用性を評価した。
実用化イメージ

高圧熱水処理による部分分解産物を、米、穀類、野菜、果実、花卉類等の農業分野、養殖水産業、畜産業あるいは様々な食品工業において有効活用せしめ、生産性の向上と競争力の高い商品開発に結びつけさせる。

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(テラヘルツ食品工学分野)

藤井 智幸  

Tomoyuki Fujii

食品機能性

食品の機能性研究

特徴・独自性
  • 食品や農水産物、天然資源に由来する機能性成分について、精密な構造分析と、生体内での吸収代謝、物質運搬の制御、細胞機能の修飾、シグナル伝達の改変、遺伝子発現の調節など、分子機能の基盤的理解に向けた研究を進めている。特に細胞の老化や老化性の障害(認知症、癌、動脈硬化など)の予防に焦点をあて、食品油脂類、過酸化脂質、共役脂肪酸、ビタミンE、プラズマローゲン、カロテノイド、アミノ糖、カテキン類などの食品成分について、食品栄養学的研究を行っている。
  • 本研究に関して興味のある企業へ学術指導を行う用意がある。
実用化イメージ

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 先端的食品バイオ研究拠点の構築

宮澤 陽夫  

Teruo Miyazawa

植物

バイオスティミュラントの探索

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概要

農薬成分の使用範囲は厳しくなる一方であるにもかかわらず,作物の効率生産を求められている.本研究室ではイオン輸送体(イオンチャネル・トランスポーター)を標的とする調節剤を探索して,植物の耐環境性や成長を促すバイオスティミュラントや環境にやさしい農薬の候補化合物の同定と生産をめざしています.

従来技術との比較

従来の農薬を代替する植物の耐環境性を強化する化合物

特徴・独自性
  • 農薬の代替であるバイオスティミュラントの開発を行う.植物の活性を調節するイオン輸送体などを標的分子とする化合物を探索する.植物に,耐乾燥性,耐塩性,光合成機能の向上,成長調節機能の人為的な強化をめざす.
実用化イメージ

候補化合物を,化学,農薬,食品,資材業界の専門家の協力と連携によって,より高性能で田畑で効果のあるバイオスティミュラントや天然の農薬として発展させることができればと思っています.

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(応用生物物理化学分野)

魚住 信之  

Nobuyuki Uozumi

作物の子実生産を向上させる生殖形質に関する研究

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概要

近年の異常気象の多発により、作物の種子、果実生産の低下が危惧されている。これまでに低温、高温ストレス下で応答する遺伝子群を同定しており、ゲノム編集などにより、温度ストレス下でも生産が可能なシステムを構築する。

従来技術との比較

従来から用いられている遺伝子組換え手法に加え、ゲノム編集技術により実用に供することが可能な遺伝子改変が可能になった。

特徴・独自性
  • 作物生産とその生産物の作物・子実は、食糧、環境、エネルギー、アメニティに応用でき、地球温暖化にある21 世紀には人類にとって、様々な面においてこれまで以上に重要度が増加している。その作物の子実生産を向上させるためには、昨今の激変する環境ストレスに耐性を有する作物の開発は至上命題である。特に環境ストレスに対して弱い受粉・受精の生殖形質を改変し、種子、果実生産を向上させることを目的とする。
実用化イメージ

高温、低温ストレス下で子実生産を左右する遺伝子群を同定している。収量増を見込めるF1 雑種品種育成に重要な自家不和合性遺伝子の利用も進め、種苗産業などとの連携が可能である。

研究者

大学院生命科学研究科 分子化学生物学専攻 分子ネットワーク講座(植物分子育種分野)

渡辺 正夫  

Masao Watanabe

植物活性化

new五酸化二窒素の選択合成と応用

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概要

数十W程度の電力で、空気を原料に五酸化二窒素 (N2O5) を選択的にその場合成・供給できるプラズマ装置を開発し、応用展開を推進しています。
本装置を用いて、これまでに下記の効果を既に実証しており、今後は医療・農業・環境・材料分野等でさらに幅広く応用探索を進めたいと考えています。
○殺菌・殺ウイルス効果
○植物免疫活性効果
○窒素施肥効果

従来技術との比較

N2O5は、熱や水分に弱く、保存が効かず集約生産に不向きである他,従来合成法には、高い危険性や環境汚染等の問題がありました。
安全な空気から合成できる本技術は現地生成・利用を可能にします。

特徴・独自性
  • 原料は空気のみ
  • 省電力・省メンテナンス
  • 100ppmを超える五酸化二窒素を供給可能
実用化イメージ

空気とわずかな電力しか用いない本技術は、持続可能な環境負荷の小さい分散アプリケーションとの親和性が高いです。上述の特徴を上手に活用した未来の技術として発展させていきたいと考えています。

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

植物工場

キャビテーションによる水処理

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特徴・独自性
  • キャビテーションを意図的に発生させた水を用いて水耕栽培を行うと、植物の活性が高まり、植物の成長を早めたり、植物の質を高めたりすることができます。また養殖などに有害なプランクトンを含む水をキャビテーションで処理すると、プランクトンを殺滅することができます。薬品を使うことなく、殺菌や滅菌などの水処理を行うことができるので、環境負荷が少ない水処理法です。低価格の設備で、かつ低ランニングコストでキャビテーションを発生できる装置を開発しているので、植物工場や養殖などの水処理に適用することが可能です。本技術を活用したい企業や団体との共同研究を希望します。あるいは本研究に関して興味のある企業へ学術指導を行うことも可能です。
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 材料メカニクス講座(知的計測評価学分野)

祖山 均  

Hitoshi Soyama

植物病原体

植物免疫の分子機構に関する研究

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特徴・独自性
  • 植物は病原体の感染に対して自らを守る防御システムを備えている。我々の研究グループでは、その防御システムを制御する抵抗性遺伝子の単離、抵抗性発現に関わるシグナル伝達系の解析、抵抗性発現により誘導される抗菌性タンパク質などの防御関連タンパク質をコードする遺伝子群の特定を行っている。さらに、単離したそれら遺伝子をマーカーとして利用するため、転写制御領域に発光タンパク質コード領域を連結した遺伝子を形質転換した植物を作出し、病害抵抗性の誘導を可視的に検知できるシステムを構築した(写真)。
実用化イメージ

農業現場で使用されている化学農薬は、生物毒性による環境への影響や薬剤耐性菌の出現などが問題となっており、食の安全・安心や、環境と調和した持続的な食料生産体制の確立の観点からも、従来の農薬に代わる病害防除手段として、植物のもつ防御応答システムを活性化する化合物の開発が注目されている。殺虫剤・防除剤等の薬品メーカー、漢方・生薬市場、サプリメント・食品メーカー等での活用が可能。

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(植物病理学分野)

高橋 英樹  

Hideki Takahashi

食欲

肥満治療にむけた臓器間神経ネットワークを制御する薬剤やデバイスの開発

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特徴・独自性
  • 全身での体重調節の仕組みとして、神経ネットワークが重要な役割を果していることを発見した。脂肪組織からの神経シグナルは過食の抑制に働くこと、肝臓からの神経シグナルにより基礎代謝が調節されそれにより体重の増加や減少がもたらされることなどを解明した。そこで、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、過食の抑制や基礎代謝の増加を惹起し、食事・運動療法に頼らずとも減量できるようにする肥満症の治療につなげる薬剤やデバイスの開発を目指す。
実用化イメージ

肥満は種々の代謝異常を惹き起こし(メタボリックシンドローム)、動脈硬化につながる。動脈硬化は我が国の主要な死因の一つで、社会的にも喫緊に解決すべきテーマである。その克服策の開発はマーケットも巨大でインパクトも大きい。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 内科病態学講座(糖尿病代謝内科学分野)

片桐 秀樹  

Hideki Katagiri

除染・減容技術

所属リンパ節

リンパ節内投与法の開発

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特徴・独自性
  • 1.1個の転移リンパ節の治療に必要な抗がん剤の量は全身投与量の1/1,000から1/10,000.
  • 2. 副作用はほぼ無視できる.
  • 3. 超音波ガイド下でリンパ節内に薬剤投与が可能
  • 4. 投与薬剤の溶媒に関して, 国際特許出願済み
実用化イメージ

1. 頭頸部がん, 乳がんなどにおける所属リンパ節の治療と予防的治療
2. ドラッグリポジショニング・ジェネリックによる医薬品開発を目指す製薬企業
3. 投与システムの開発を目指す医療機器メーカー

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

触覚・触感

触覚・触感センサの開発に関する研究

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特徴・独自性
  • 触覚・触感は、粗骨感、硬軟感、乾湿感、温冷感などの基礎感覚やその組み合わせの複合的な感覚であるが、これらの感覚は力、ひずみや温冷情報、粘性、振動などの情報で表現できると考えられる。これまで、ヒトの感覚受容器に対応させた触覚センサと触動作を模したセンサ機構を統合した能動型触覚センサシステムを開発し、種々の感性ワードや粗さ、柔らかさや温冷感の測定が可能となるシステムを実現した。また、触覚・触感はこれらの感覚に加え、その組み合わせなどもあり、メカニズムの解明は、センサの開発において重要である。本研究ではこれまで得られた基礎的な感覚やその他の感覚の関係、またその感覚取得に関連する物理情報等、触覚・触感のメカニズムを明らかにし、高機能な触覚・触感情報を可能とするセンサシステムの開発をする。
実用化イメージ

ライフサイエンスのみにとどまらず、香粧品業界や繊維等の業界の他にも一般メーカーなども対象となり、ものづくりの分野で有効である。

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 社会医工学講座(医療福祉工学分野)

田中 真美  

Mami Tanaka

触覚インタフェース

安全で安心して暮らせる豊かな社会を実現するためのロボットテクノロジー

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特徴・独自性
  • 倒壊瓦礫の数cmの隙間をぬって内部調査できる世界唯一のレスキューロボット「能動スコープカメラ」、福島原発で2〜5階を初めて調査した世界唯一のロボット「クインス」などを研究開発してきました。その技術は、トヨタ東日本との共同による氷雪環境の屋外で稼働する無人搬送車の製造ライン投入、清水建設との共同による瓦礫内調査システム「ロボ・スコープ」の開発など、さまざまな応用に展開されています。
実用化イメージ

現実の問題に対する求解を通じた教育・研究をモットーに、現段階で10 件近くの産学連携研究を進めています。特に、屋外調査、インフラ・設備点検など、ロボットによる遠隔化・自動化に特徴があります。

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(人間-ロボット情報学分野)

田所 諭  

Satoshi Tadokoro

シリコン

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。
実用化イメージ

研究者

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  

Satoshi Uda