東北大学　研究シーズ集

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登録されている研究テーマ 418件

あ 行
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し

新規な有機強誘電体、有機半導体、有機磁性体の作製と物性評価

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 有機分子の設計自由度に着目した分子集合体の多重機能の構築および無機材料とのハイブリッド化を試みています。導電性・磁性・強誘電性の観点から、分子性材料の電子−スピン構造を設計し、その集合状態を制御する事で、マルチファンクショナルな分子性材料の開発を行っています。単結晶・柔粘性結晶・液晶・ゲル・LB 膜など多様な分子集合体を研究対象とし、無機クラスターや金属ナノ粒子とのハイブリッド化を試みています。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ります。
実用化イメージ

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 ハイブリッド材料創製研究分野

芥川 智行  

Tomoyuki Akutagawa

新奇な量子物性を示す強相関電子物質の開発

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 強相関電子系とは、クーロン斥力により強く相互作用する電子集団のことです。私たちは、物質合成と物性測定を相乗させることで、強相関電子系が示す新奇な量子物性を開拓しています。高圧合成法を含む様々な固体化学的手法を駆使することで物質を合成し、得られた試料の電気的・磁気的・熱的・光学的な物性を評価しています。さらに、極限環境や量子ビームを活用した特殊な計測も推進しています。こうした物質合成を基盤に据えた総合的な実験研究を通して、超伝導・磁性・トポロジカル秩序などの強相関量子物性を探求しています。
実用化イメージ

強相関電子系は、巨視的スケールで量子効果が現れることで、劇的な機能を示します。大きなエネルギースケールを有する遷移金属化合物は、次世代テクノロジーの基盤材料としての可能性を秘めています。

研究者

大学院理学研究科 物理学専攻 電子物理学講座（巨視的量子物性分野）

大串 研也  

Kenya Ohgushi

新規ハイブリッドライス育種基盤

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 両親の良いところを併せ持った多収品種をつくる究極の育種法にハイブリッド品種（一代雑種品種）を作る技術があります。ハイブリッドライスを育種する基盤として、細胞質雄性不稔性と稔性回復システムが使われます。我々は東北大学オリジナルのCW 型細胞質雄性不稔性イネの利用を検討し、その分子基盤を研究しています。CW 細胞質はこれまで不可能であったインディカ品種の雄性不稔化を実現できるので、高い利用価値が期待できます。
実用化イメージ

ハイブリッド品種のイネは、通常の品種と比較して30％ほどの収量増が期待され、その栽培面積は世界全体の13％を占めています。コメ産業の国際化を狙った日本独自の新規ハイブリッドライス育種基盤を提供できます。

研究者

大学院農学研究科 次世代食産業創造センター

鳥山 欽哉  

Kinya Toriyama

新規分子CAMP1を標的とした分裂期 細胞死誘導によるがん治療の開発

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 我々は細胞分裂に関係する新規分子CAMP1を発見し、この機能を抑制するとがん細胞の分裂が妨げられるだけでなく速やかに細胞死が起こることを見出しました。これにより、細胞分裂期に作用する従来の抗がん剤で見られる耐性を抑えることができました。また、CAMP1の機能抑制による細胞死の促進は正常細胞では見られなかったことから、がん細胞特異的な薬剤耐性の少ない治療法の開発につながることが期待されます。
実用化イメージ

CAMP1の機能を抑制する化合物の開発は、薬剤耐性の少ない抗がん剤の創薬に結びつく可能性があります。

研究者

加齢医学研究所 腫瘍制御研究部門 分子腫瘍学研究分野

田中 耕三  

Kozo Tanaka

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

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
  • 　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ますが、単独での有効性は低いです。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であると考えます。
  • ・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明示
  • ・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

以下のような社会実装への応用が想定されます。
・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

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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概要

従来技術との比較

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ています。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はありません。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ました。
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た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

新生骨を誘導する次世代バイオマテリアルの開発

 
 
 
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概要

生体材料学を基盤として、骨の欠損を修復する整形外科、歯科、他の骨再生を必要とする領域の骨補填材を開発し、社会実壮を目指す研究を行っている。

従来技術との比較

骨アパタイト結晶の前駆体であるリン酸八カルシウム（OCP）の骨伝導性発見の成果に基づき、既存人工骨を上回る性能を持つ人工材料の調製に基づく骨補填材に関わる一連の技術を有し，新規骨補材を開発している。

特徴・独自性
  • 骨芽細胞分化を促すリン酸八カルシウム（OCP）の完全合成に成功し、骨芽細胞、破骨細胞に加え骨細胞分化も活性化させることを明らかにしました（Suzuki O et al. DentMater J39:187, 2020）。これまでの研究から、OCP と生体由来高分子であるgelatin およびcollagen との複合体は整形外科および歯科で臨床応用されるに至っています。PLGA やヒアルロン酸など他の高分子材料との複合体の適用開発を期待しており、OCP と合成高分子との複合体による臨床応用可能な次世代型バイオマテリアル開発への取り組みを進めています。さらに新生骨との置換性を高めた次世代型のOCP 研究も行っています（Suzuki O et al. Acta Biomater158:1, 2023）。
実用化イメージ

整形外科領域の骨欠損修復および顎顔面・口腔外科領域に応用可能な生体材料開発を学内共同研究により進めています。また、新規バイオマテリアルの開発をめざす企業に対して学術指導を行う用意があります。

研究者

大学院歯学研究科 歯科学専攻 リハビリテーション歯学講座（生体材料理工学分野）

鈴木 治  

Osamu Suzuki

深層学習を用いた磁場下の高速線量計算アルゴリズム

 
 
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概要

深層学習を用いた磁場下の高速線量計算アルゴリズム
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T20-199.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　放射線治療の新たな治療装置として磁場を用いるMR 装置と放射線治療装置(Linac) が一体化したMR-Linac が普及し始めています。一方、照射される治療用放射線は装置の発する磁場の影響で曲がるため、影響を考慮した線量分布から治療計画を作成する必要がありますが、既存の方法では計算に時間がかかる点が課題です。
  • 　一般的なConvolution/Superpositionなどの計算アルゴリズムは高速ですが（約1-2 分の計算）、磁場の影響を考慮できません。また、高精度のMonte Calro Algorithm などの計算アルゴリズムは磁場の影響を考慮できますが、計算速度が遅いです（約10分～ 20 分）。
  • 　本発明は深層学習技術を利用して線量計算を行うことで上記課題を解決します。磁場下における高精度かつ高速な線量計算アルゴリズムは現在存在せず、MRI ガイド下の放射線治療のために必要不可欠です。
実用化イメージ

以下のような社会実装を目指して研究を進めています。
・MR-Linac
・強度変調放射線治療（intensity-modulated radiation therapy：IMRT）
・適応放射線治療（Adaptive Radiotherapy：ART）

研究者

病院 放射線科 放射線治療科

角谷 倫之  

Noriyuki Kadoya

心臓・血管系動態の高精度超音波計測

 
 
 
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特徴・独自性
  • 心臓・動脈に照射し反射した超音波の解析で、従来のエコー装置で検出できない、対象物の振動や変形をミクロンオーダで数百Hz帯域（肉眼では捉えられない速い成分）まで高精度計測する方法を開発（図1）。心臓壁の動きの高精度計測でポンプ機能を司る壁伸縮特性評価、収縮のもととなる心筋興奮伝播の可視化、心臓弁開閉時に発生する微小振動伝播可視化（図2）、脈圧に伴う動脈壁厚み変化計測による壁硬さ評価（図3）が可能。
実用化イメージ

超音波計測は非侵襲であり、医療のみならず、健康維持の様々な計測にも展開可能です。超音波計測部分はアナログですが、主な処理はディジタル信号です。

研究者

大学院工学研究科 工学系研究企画室

金井 浩  

Hiroshi Kanai

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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概要

従来技術との比較

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。さらに、Replic細胞が線維芽細胞の性質を再獲得するとLuciferase を分泌するレポーター細胞を作出しました。
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 酸素代謝制御プロジェクト

鈴木 教郎  

Norio Suzuki

振動制御

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 振動から取り出したエネルギーを利用する「自家発電」による振動制御のため、「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剰が生じるため、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利用できます。
実用化イメージ

例として、以下のような社会実装に向けた共同研究が考えられます。
・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

新硫化技術及び同技術で作製するn型SnS薄膜と太陽電池

 
 
 
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概要

新硫化技術及び同技術で作製するn型SnS薄膜と太陽電池
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T20-154.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • S nS（硫化スズ) を用いた薄膜太陽電池は以下特徴があります。
  • ① Cd、Te のような有害元素を含みません。
  • ②安価な元素（Sn およびS) のみで構成されます（原料コストはシリコン系の1 / 7 、C d T e の1 / 2 、C I G S の1/14)
  • ③2-3μ m の厚さで光吸収が可能です（シリコン系~500μ m)
  • ④ホモp-n 接合で変換効率25.3% が実現できると報告されています。
  • 　しかしながら、高効率のホモp-n接合を有するSnS 太陽電池を実現するためには、技術的に作製出来なかったn 型のSnS 薄膜の実現が必要でした。本発明は、今まで作製出来なかったn 型SnS 薄膜を硫黄プラズマを用いた新規硫化技術を用いて世界で初めて実現しました。
  • 　このn 型SnS 薄膜を用いることで、今後はホモ接合のSnS 太陽電池を実現することが期待されます。
実用化イメージ

以下のような社会実装への応用が想定されます。
・太陽電池、フォトディテクター
・ 新規硫化技術を用いた硫化物の作成

研究者

多元物質科学研究所 附属金属資源プロセス研究センター 機能性粉体プロセス研究分野

鈴木 一誓  

Issei Suzuki

す

スーパーエンプラの成形に必要な高耐摩耗性と高耐食性を両立！粉末冶金を利用しない、低コストで量産が可能

 
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概要

Fe基金型合金
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T18-074.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　本発明では、炭化物を分散した高硬度合金の課題であった耐食性の低下を独自の合金設計により克服し、硬度と耐食性のバランスに優れたFe基合金を提供する。本発明合金は通常の溶解・加工設備で製造することができ、既存の粉末冶金材を代替することで素材コストの低減が可能である。PPS樹脂等のスーパーエンジニアリングプラスチックの成型に用いられるスクリュー等の構成部材や腐食環境で使用される金型材料として幅広い応用が期待される。
実用化イメージ

・スーパーエンプラの成型部材や金型　
・射出成型機のスクリュー

研究者

金属材料研究所 材料プロセス・評価研究部 加工プロセス工学研究部門

山中 謙太  

Kenta Yamanaka

スーパーコンピュータシステム設計とその応用に関する研究

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 次世代超高性能コンピュータシステムを実現するハードウェア、およびシステムソフトウェアの要素技術の確立と、次世代コンピュータシステムの卓越した情報処理能力を最大限に引き出せるシミュレーション技術やデータ処理技術について研究を進めています。特に、量子コンピュータを含む新たな計算技術の探求とそのシステム化、さらにはAIを駆使したアプリケーションの高度化・高速化にも取り組んでいます。
実用化イメージ

高性能コンピュータアーキテクチャとその応用に関する産学連携研究を進めていますが、シミュレーション・データ解析・AI技術を必要とする企業との産学共同研究も可能です。

研究者

大学院情報科学研究科 高性能光量子計算基盤（ＮＴＴＲ）共同研究講座

小林 広明  

Hiroaki Kobayashi

「スーパーコンピュータ」と「実問題の解決」との橋渡し

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 学術的な科学技術計算はもちろんのこと、大規模データ処理やAIなどの様々な分野で、圧倒的に高い性能を持つコンピュータ(いわゆるスーパーコンピュータ、スパコン)の利用が求められるようになっています。しかし、現代のスパコンは大規模化・複雑化しており、それを効果的に活用して実際の問題の解決までつなげることは容易ではありません。当研究室では、未来のスパコン技術を創造するための研究を行いながら、実際にスパコン(通称AOBA)を運用することで現場で起こる実用上の課題の解決にも積極的に取り組んでいます。また、より大規模で高度なスパコン環境を実現するために、最先端ハードウェア/ソフトウェア技術の活用方法についても常に興味を持って取り組んでいます。
実用化イメージ

スパコンの活用による問題解決を目指し、スパコン利用開始から並列化・高速化までを一貫して支援することができます。これまでにも、スパコンセンターとして多数のシミュレーションコードの並列化、高速化支援の実績があります。さらには、スパコンと外部とを接続・連携させた分散計算環境を構築したり、大規模な科学技術計算ソフトウェア開発の生産性向上、効率化に関する企業との共同研究の実績等もあります。

研究者

サイバーサイエンスセンター 研究開発部 スーパーコンピューティング研究部

滝沢 寛之  

Hiroyuki Takizawa

スーパービタミンEトコトリエノールの高効率回収技術

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 本技術は、
  • 1. 分子蒸留を一切行わないため熱安定性の低いトコトリエノールを分解なしに100% 回収できる、ビタミンE 類（トコトリエノールとトコフェロール）を選択的に樹脂に保持できるため不純物混入量が少なく高純度で回収できる、
  • 2. ビタミンE類の回収と同時に遊離脂肪酸とトリグリセリドを何れも転化率100% で脂肪酸エステルに変換できる、
  • 3. 樹脂充填層に溶液を供給するだけの簡便な操作で連続操作が可能である、という特長を持ちます。
実用化イメージ

抗癌作用が注目されているトコトリエノールを医薬品や食品添加物として利用したい企業、原料ビタミンE濃度が低くても選択的に完全回収できるため、スカム油からのビタミンE回収率向上を目指す企業との連携が可能です。

研究者

大学院工学研究科 化学工学専攻 プロセス要素工学講座（反応プロセス工学分野）

北川 尚美  

Naomi Kitakawa

水産生物における遺伝的多様性モニタリングシステムの構築

 
 
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特徴・独自性
  • 遺伝的多様性の維持は、水圏生物の持続的利用や保全を図る上で重要なポイントです。本研究は、DNA分析と集団遺伝学的な解析を主なツールとして、１）自然集団の遺伝的構造や系統地理を明らかにして保全方策を提言し、２）栽培漁業の対象となっている魚介類について、放流種苗の遺伝的特徴や海域での種苗の生残率または再生産への寄与度を明らかにすることによって、より良い放流方法の確立に貢献することを目指しています。
実用化イメージ

海洋や河川・湖沼の生態系の現況調査においては、種数や個体数だけではなく遺伝的多様性についてもモニタリングしておくことの重要性が認識されつつあります。主に分析手法や解析方法についての学術指導や共同研究を行う準備があります。

研究者

大学院農学研究科 附属複合生態フィールド教育研究センター 複合水域生産システム部（沿岸フィールド生物生産学分野）

池田 実  

Minoru Ikeda

水生無脊椎動物用プロモーター

 
 
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概要

水生無脊椎動物用プロモーター
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T22-084.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　本発明のプロモーターは従来のプロモーターと比較して、二枚貝細胞におけるプロモーター活性が非常に高いものです。例えば、レポーター遺伝子としてルシフェラーゼ遺伝子を用いた場合には、従来のプロモーターであるCMV IE (cytomegalovirusimmediate early) プロモーターと比較して約25倍のプロモーター活性を示しました（図1）。また、レポーター遺伝子としてGFP 遺伝子を用いた場合には、ホタテガイ心筋細胞（図2）だけでなく、HEK293細胞（図3）や、ゼブラフィッシュ胚でも蛍光顕微鏡にてGFP 蛍光を観察することができました。
実用化イメージ

これまで、二枚貝等の水生無脊椎動物のための実用的なプロモータ―が見つかっておらず、遺伝子機能の解明や応用は実現されていませんでしたが、本プロモーターの活用により各分野への応用が今後は期待されます。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 水圏生産科学講座（水圏動物生理学分野）

長澤 一衛  

Kazue Nagasawa

水素エネルギーシステムの統合型安全管理技術の開発

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 水素高速高圧充填に対する安全性対策が求められています。高圧水素タンクの初期欠陥に起因する亀裂伝播により破損した際の反応性水素ガス漏洩の拡散・燃焼現象を調べるために、異分野融合的研究アプローチによって材料構造と反応性乱流多相流を同時に解析する連成解析手法を開発しました。さらに、高圧タンク隔壁の亀裂伝播による破損で漏洩する水素の拡散流動特性と燃焼限界に関連する新しい数値予測手法を開発しました。
実用化イメージ

高圧タンク隔壁の亀裂伝播により漏洩する水素拡散流動特性と燃焼限界にの数値予測が可能となりました。各種輸送機用水素貯蔵容器の設計や水素ステーション構成の安全性指針策定・リスクマネージメントに貢献します。

研究者

流体科学研究所 附属統合流動科学国際研究教育センター 混相流動エネルギー研究分野

石本 淳  

Jun Ishimoto

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