東北大学　研究シーズ集

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〈パッシブ〉

ミリ波パッシブイメージング装置の開発と実用化

 
 
 
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特徴・独自性
  • 等の背後の危険物が放射するミリ波を受信し、これをパッシブに完全無侵襲で検知することが可能であり、これを実現するミリ波パッシブイメージング装置の開発を進めてきました。ミリ波帯は波長が1 mm 〜 10 mmの電磁波であり、
  • ミリ波を用いる利点として、テラヘルツ波や赤外線に比べて画像の空間分解能が低いものの衣服等の透過率が高いこと、物体から放射された微弱なミリ波を増幅するための低雑音増幅器が存在し、電磁波を照射しないパッシブ方式が実現できる周波数帯であることが挙げられます。
  • 現在、装置は主に空港・港湾等の水際で使用するセキュリティー機器として企業との共同研究により開発を進めていますが、火災・警察・医療等への応用も検討したいと考えています。今後ミリ波パッシブイメージング技術の応用分野はさらに広がるものと考えており、産業界で応用を検討したい企業・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 通信工学専攻 波動工学講座（電磁波工学分野）

佐藤 弘康  

Hiroyasu Sato

〈撥水剤〉

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

〈発達〉

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

〈発達認知神経科学〉

脳機能および精神的健康感の維持向上法開発研究

特徴・独自性
  • スマート・エイジング国際共同研究センター（通称SAIRC）は、国際的な研究拠点として、超高齢社会における新たな統合的加齢科学分野を切り開き、世界を先導するスマート・エイジング研究を通じて、持続可能型高度成熟社会の形成に寄与するため、文系・理系に拘らない架橋融合的研究、国際共同研究、産学連携研究などを展開します。
  • 脳機能イメージング及び実験心理学的手法を核としながら、心を豊かに穏やかに加齢するための方法論的研究を、脳を直接研究対象とした脳科学研究、認知機能向上法開発のための認知心理学研究、認知症予防、メンタルヘルスを対象とした医学的研究、こころや死生観までを対象とした哲学・心理学研究・倫理学研究などを融合して推進します。
  • スマート・エイジング研究に関する共同研究を募集しますし、学術指導も積極的に行います。
実用化イメージ

研究者

加齢医学研究所 脳科学研究部門 応用脳科学研究分野

川島 隆太  

Ryuta Kawashima

〈発電〉

身のまわりの排熱を利用した熱電発電デバイスの創製

 
 
 
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特徴・独自性
  • 私達の身のまわりには多くの排熱源が存在します。例えば、オフィス機器や電化製品は絶えず100℃以下の熱を発生し続けていますし、自動車からは500℃近傍の熱が排出されています。これらの排熱の大部分は有効利用されることなく、「廃熱」となっているのが現状です。当研究室では、これら種々の温度域で発生する廃熱から高効率で電気を発生することができる熱電発電材料の開発を推進しています。
実用化イメージ

電子機器メーカーや自動車関連メーカーとの共同研究はもとより、温泉の温水と冷水を巧みに利用した「温泉発電」実現のための自治体との連携、人間の体温からの発電を目指す衣料メーカーなど多岐にわたる連携を目指しています。

研究者

大学院工学研究科 応用物理学専攻 応用材料物理学講座（機能結晶学分野）

宮﨑 讓  

Yuzuru Miyazaki

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

多結晶でも単結晶と同レベルの特性を示し、フレキシブル基板上に製膜可能

概要

多結晶ホイスラー合金薄膜
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-2968.pdf

従来技術との比較

従来技術では大きな異常ネルンスト効果や異常ホール効果等の特性を発現させるためにバルク単結晶や単結晶薄膜が不可欠と考えらえてきたが、本技術により単結晶化が不要となる。

特徴・独自性
  • Co2MnGaやCo2MnAlに代表されるCo基ホイスラー合金の多結晶層を、絶縁性のAlN層で挟みこむことで、結晶配向の制御や結晶性の向上を促進することができ、高い特性を発現させることが可能となる。また、単結晶成長を必要としないので基板を選ばずに作製可能であり、フレキシブル基板の上でも高い特性が得られる。
実用化イメージ

パイプ内の排液や室内外温度による発電を可能とする熱電変換素子、フレキシブル基板上にホールセンサを初めとする高感度センサなどへの応用展開の可能性がある技術である。

研究者

金属材料研究所 物質創製研究部 磁性材料学研究部門

関 剛斎  

Takeshi Seki

〈発電特性〉

構造制御による複合材料の多機能化と新機能付与

 
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特徴・独自性
  • 科学技術の発展とともに、機械やデバイスの小型、軽量化、高性能化が求められている。当研究室では、独自装置を用いた材料創製技術、理論に基づいた数値解析技術を駆使し、種々のナノ粒子および繊維をポリマー、金属、セラミクス材料と複合化している。そして、複数の機能( 例：高強度、超軽量、発電機能、損傷検出機能、自然分解性など)を同時に発現する多機能ナノコンポジットの創製と特性発現機構の理解を得意としている。
実用化イメージ

ナノコンポジットの多機能化、新機能付与によって既存の機械やデバイスのさらなる小型化、高性能化、新機能追加による付加価値向上を目指している企業等との共同研究を希望する。

研究者

大学院環境科学研究科 先端環境創成学専攻 資源循環プロセス学講座（複合材料設計学分野）

栗田 大樹  

Hiroki Kurita

〈発明案件（特許等）〉

新規免疫チェックポイント分子LILRB4を応用した創薬及びLILRB4からなるがん患者の予測予後バイオマーカー

概要

免疫チェックポイント阻害剤
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T18-289_T20-3069.pdf

従来技術との比較

T細胞，抗原提示細胞を中心とした免疫チェックポイントの阻害抗体は多く開発されているが，単独での有効性は低い。本ミエロイド系細胞の免疫チェックポイントを標的とするものはユニーク。

特徴・独自性
  • ミエロイド系細胞，特にがん微小環境中に浸潤しているマクロファージやミエロイド系サプレッサー細胞上に発現するLILRB4を標的とすることで特異的リガンドであるフィブロネクチンとの結合を阻害する抗体がマウスモデルにおいてがんに著効
  • 一部の自己免疫にも有効であることがマウスモデルで示されている
  • 本抗体は，がん患者組織でLILRB4発現レベルを評価することで予後が予測でき，LILRB4免疫チェックポイント阻害抗体の適用可否を判断できるコンパニオン診断薬としても利用可能
実用化イメージ

・現行の免疫チェックポイント阻害抗体との併用や単独での適用でがんの予後を大幅に改善
・SLE治療薬
・ミクログリア上にもLILRB4が発現するため，アルツハイマー病などの神経疾患にも適用可能性

研究者

加齢医学研究所 加齢制御研究部門 遺伝子導入研究分野

高井 俊行  

Toshiyuki Takai

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

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

高い空隙率をもつ多孔質SiCを簡便に作製

概要

炭化ケイ素のフラクタル多孔体
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T21-019.pdf

従来技術との比較

SiCの多孔質化には従来微細加工などが用いられてきた。本発明はSiCフラクタル多孔体をバルクで合成する手法を提供する。

特徴・独自性
  • Mg蒸気でシリコーン樹脂を還元することで、SiC多孔体を形成
  • フラクタル構造を持つ階層的な多孔体が形成される
  • 従来の微細加工では困難だった表面等に形成が可能
実用化イメージ

耐熱性のあるファインセラミクス多孔体として利用可能。

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

革新的水利用技術：高速ナノ液滴が拓く「超節水・薬剤フリー・濡れない」殺菌・洗浄

 
 
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革新的水利用技術：高速ナノ液滴が拓く「超節水・薬剤フリー・濡れない」殺菌・洗浄
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概要

水蒸気を混合した加圧ガスを噴射ノズルから噴出することにより、水蒸気を大気により冷却・凝縮（液化）させ、高速で噴射されるナノメートルスケールの液滴（高速ナノミスト）を生成することが可能です。本技術は、その方法と装置に関するものです。

・ナノミスト発生装置
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-702.pdf

従来技術との比較

本技術は液滴径が小さく、薬剤を用いずとも力学的・化学的作用などによる殺菌・洗浄が可能。必要水量も少なくドライかつ低温での殺菌・洗浄処理が可能。

特徴・独自性
  • 高速でナノメートルスケールの液滴を噴出することが可能
  • 低温、超節水、薬剤フリー、濡れない、殺菌・洗浄が可能
  • 液滴径のサイズや数の制御が可能
実用化イメージ

手洗い、シャワー（寝たきり、水インフラがない地域、災害、治療等）
食品殺菌（食肉、農産物、魚介類、加工品、調理用具、身の回りの物品）
半導体洗浄、耐熱性の低い材料や濡らさない必要のある材料の殺菌･洗浄

研究者

流体科学研究所 ナノ流動研究部門 生体ナノ反応流研究分野

佐藤 岳彦  

Takehiko Sato

多結晶でも単結晶と同レベルの特性を示し、フレキシブル基板上に製膜可能

概要

多結晶ホイスラー合金薄膜
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-2968.pdf

従来技術との比較

従来技術では大きな異常ネルンスト効果や異常ホール効果等の特性を発現させるためにバルク単結晶や単結晶薄膜が不可欠と考えらえてきたが、本技術により単結晶化が不要となる。

特徴・独自性
  • Co2MnGaやCo2MnAlに代表されるCo基ホイスラー合金の多結晶層を、絶縁性のAlN層で挟みこむことで、結晶配向の制御や結晶性の向上を促進することができ、高い特性を発現させることが可能となる。また、単結晶成長を必要としないので基板を選ばずに作製可能であり、フレキシブル基板の上でも高い特性が得られる。
実用化イメージ

パイプ内の排液や室内外温度による発電を可能とする熱電変換素子、フレキシブル基板上にホールセンサを初めとする高感度センサなどへの応用展開の可能性がある技術である。

研究者

金属材料研究所 物質創製研究部 磁性材料学研究部門

関 剛斎  

Takeshi Seki

押し込み弾性率8.4 GPa！原版モールドの複製や欠陥検査を安価に実現

概要

ポリイミドより強靭な樹脂モールド
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T11-053.pdf

従来技術との比較

無機ナノ粒子が高含有率で存在するためシランカップリング剤による表面処理により、繰り返し離型が可能な離型層を付与することができます。有機無機ハイブリッド化により、高強度と高耐久性を実現しました。

特徴・独自性
  • ・極細の45nmのライン-アンド-スペースパターンの繰返し転写が行えます。
  • ・室温での光ナノインプリント成形にて、モールドを作製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、平面レンズなどの光学用途をはじめ、様々な光学・電気デバイスの材料加工を行うための成形型としての活躍が期待されます。

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

型の線幅よりも微細な金属配線パターンの作製が可能！

概要

湿式エッチングでサブマイクロ線幅の金属配線付き基板を作製する方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T11-050.pdf

従来技術との比較

従来のフォトレジストマスクをウエットエッチングに用いた場合、金属配線幅は約10μmが下限でした。エッチング耐性に優れたレジストの熱ナノインプリント成形で、線幅0.1μmの金属配線の作製に成功しました。

特徴・独自性
  • 金・銀・銅・クロムなどのウエットエッチング加工が可能です
  • 金属と有機レジストを化学結合を介してつなぐ分子接着剤を用いています
  • サイドエッチングによる狭線化が可能なため、マイクロサイズの金属線幅をサブミクロンサイズまで縮小することが可能です
実用化イメージ

透明導電パネル・磁気シールドフィルム・帯電防止シートなどへの利用が考えられます。ウエットエッチング方式での加工なので、ロールtoロール製法にも対応が期待できます。

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

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

現場で、目視で、金属材料への水素侵入をリアルタイム検出

 
 
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概要

金属材料に水素が侵入すると、材料の機械的特性が低下し脆性破壊することがある。（水素脆化）水素脆化の発生を事前に予測するためには、材料への水素侵入を検出する必要がある。本技術では、対象となる金属材料に「水素と反応して色が変わる高分子センサー」を成膜することで、材料に侵入した水素を目視で発見できる。高分子センサーは安価かつ容易に成膜可能なため、大型で形状が複雑なインフラ設備にも適用できると期待される。

従来技術との比較

従来、金属中の水素検出には大型で高価な装置を必要としていたため、現場における水素検出は困難であった。本技術の水素センサーは水素を視認可能にするため、既存設備に成膜するだけで水素の侵入を発見できる。

特徴・独自性
  • ・金属材料に侵入した水素をリアルタイムで可視化できる。
  • ・金属の腐食に伴い侵入した微量の水素でも検出できる。
  • ・安価かつ容易に成膜可能なセンサーを使用するため、既存の大型設備にも適用できる。
  • ・材料に侵入した水素を発見することで、水素脆化の防止と材料の長寿命化が期待される。
実用化イメージ

本技術によって、大型のインフラ材料に侵入した水素を容易に検出できる。既存設備でも、材料表面に水素センサーを成膜すれば材料に侵入した水素を目視で発見できるため、メンテナンスコストの削減が期待できる。

研究者

金属材料研究所 材料設計研究部 耐環境材料学研究部門

柿沼 洋  

Hiroshi Kakinuma

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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