行の研究テーマ(103

サイクロトロン加速器技術の開発と応用研究

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特徴・独自性
  • サイクロトロン加速器に関連した技術開発および様々なイオンビームや中性子ビームを用いた基礎・応用研究を行っています。具体的には1)イオン源開発(特に重イオン源)、2) イオン光学設計(ビーム輸送技術)、3) 加速器関連の装置制御技術開発、4)高周波共振器の開発、5) イオン・ガンマ線・中性子等の放射線測定、6)イオンビーム・中性子ビームによる放射線耐性試験などです。
実用化イメージ

耐放射線に強い材料や回路を設計するための、陽子からXeに至るまでの重イオンビーム・中性子ビームなど多彩な量子ビームを用いた放射線耐性試験や、高速中性子ビームによるイメージング技術開発。

研究者

先端量子ビーム科学研究センター

伊藤 正俊  

Masatoshi Itoh

再生可能エネルギーの高効率利用システムの研究

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特徴・独自性
  • 地球規模の環境破壊やエネルギー問題を解決するためには、高効率なエネルギー利用システムの開発と共に、再生可能なクリーンエネルギー利用技術を研究する必要が有ります。我々は、太陽エネルギーや水素などの新エネルギー利用技術に関する研究に取り組んでいます。研究テーマは大きく分けて熱放射スペクトル制御を用いた、高効率な熱エネルギー利用と水素エネルギー社会の実現に向けた固体酸化物燃料電池の研究です。
実用化イメージ

環境調和型のエネルギーシステムにとって重要であり、今後の成長が期待される分野です。

研究者

大学院工学研究科

湯上 浩雄  

Hiroo Yugami

最大限の病変摘出と機能温存を両立させるパルスジェットを用いた手術法の開発

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特徴・独自性
  • 外科手術では転帰改善のため最大限の病変摘出と細血管、神経の温存により術後の機能障害を起こさないことの両立、同時に医療技術の高度化と標準化への要求が高まっている。パルスジェットメスはそうした時代要請に応える新しい手術機器で、既に単独施設の難度の高いトルコ鞍・頭蓋底腫瘍で既存の手術法に比較して有意な腫瘍摘出率の増加、術中出血量の減少、手術時間の短縮効果を報告した。本技術は内視鏡、カテーテル、顕微鏡を含めた低侵襲治療に対応可能な高速の微量流体をパルス状に発生させるもので、1990年代に流体科学研究所・高山研究室で衝撃波の臓器損傷で得られた知見を応用、発展させたものである。現在、効果と利便性、他機器との差別化、操作の快適性、安全性、市場戦略(価格や適応疾患の拡大)に関して多角的な検討を行っている。また、パルスジェットメスが工学的知識を持たない一般ユーザーが安全、快適に使用できる仕様に最適化することも今後の課題であり、企業を含めた共同研究を希望する。
実用化イメージ

研究者

役員

冨永 悌二  

Teiji Tominaga

細胞生物学

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特徴・独自性
  • 細胞小器官の研究は、それぞれの細胞小器官が持つ個性的な内部空間(ルーメン)の機能を解き明かすことを中心に進んできましたが、細胞小器官を形作っている膜そのものにも重要な機能が潜んでいると考え研究をすすめています。
実用化イメージ

自然免疫応答を惹起する重要分子STING は細胞内物質輸送によってその活性が厳密に制御されています。STING の輸送を制御する化合物の開発により、STING が関与する炎症応答を増強・緩和する薬剤につながることが期待されます(製薬業界)

研究者

大学院生命科学研究科

田口 友彦  

Tomohiko Taguchi

細胞内移行性と低毒性を備えるカチオン性ポリマー粒子

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概要

細胞内移行性と低毒性を備えるカチオン性ポリマー粒子
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T19-438.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  •  カチオン性ポリマー粒子は、細胞内に取り込まれやすいことから遺伝子導入試薬として使用されている。一方、細胞内の様々なタンパク質と非特異的に吸着することによって強い細胞毒性を示すことも報告されている。本発明は、独自に開発したカチオン性ラジカル重合開始剤ADIPを用いることによって作製した細胞内移行性と低毒性を備えるカチオン性ポリマーナノ粒子(ナノゲル)に関する。
  •  発明者らは、ADIP を用いて合成したNIPAMベースのカチオン性ナノゲルに下記特性があることを確認した。
  • ・混ぜるだけでHeLa細胞等の複数種の細胞内に移行した。
  • ・細胞内へ移行後も、細胞分裂や褐色脂肪細胞への分化を全く阻害せず、安定に細胞内に保持され続けた。
  • ・NIPAM特有の温度応答性を活かして細胞内温度を計測できた。
実用化イメージ

・核酸医薬等のDDSキャリア
・培養細胞の状態判別指示薬
・細胞内温度計

研究者

大学院薬学研究科

徳山 英利  

Hidetoshi Tokuyama

材料の微視的空間配置を精密制御する微粒子集積プロセスの開発

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特徴・独自性
  • 異種材料を複合化した材料は、構成する材料の複合化状態によって、発現機能が大きく異なる。粒径や形状を制御して微粒子を合成できる技術と、合成した微粒子を設計通りに集積させる技術の融合によって実現する「ビルディングブロック工学」では、構成材料の3次元的な空間配置をメゾスコピックスケールで精密に制御することができ、従来の材料開発では得られなかった優れた機能の発現(相乗効果)や、新たな機能の発見も期待できる材料創製プロセスである。
実用化イメージ

触媒(光触媒も含む)や分離カラムなどの化学関連プロセスのみならず、薬物送達システムや診断薬など医薬関連、コンデンサーや電池などの電子材料関連、屈折率制御材料やセンサーなど光学材料関連分野への用途展開が見込まれる。

研究者

大学院工学研究科

長尾 大輔  

Daisuke Nagao

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

渡辺 正夫  

Masao Watanabe

newサステナブルな製品デザインの特徴を明らかにする

概要

現在、環境や社会などのサステナビリティに配慮した製品が登場していますが、それらの製品デザインのありかたについて、消費者調査、意匠分析、テキスト分析などの手法を用いて明らかとすることを目的とします。

従来技術との比較

消費者調査やテキスト分析を組み合わせることで、製品デザインから受ける特徴を抽出し、効果的なデザイン開発を進めることが可能となります。

特徴・独自性
  • これまで意匠分析、消費者調査などの手法を用いて、新規性の高い製品デザインが消費者や企業にもたらす効果について検討をしてきました。これらの分析手法をサステナビリティに配慮した製品にも応用することで、製品デザインの方向性を定量的に明らかとすることができる点に特徴・独自性が存在します。
実用化イメージ

この研究で得られた知見を活かして、サステナビリティに配慮した製品についてより魅力的な形で消費者に届けることが可能となります。

研究者

大学院経済学研究科

秋池 篤  

Atsushi Akiike

サステナブル異分野融合型混相エネルギーシステムの創成

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特徴・独自性
  • 本研究分野では、超並列分散型コンピューティングと先端的光学計測の革新的融合研究に基づくマルチスケール先端混相流体解析手法の開発・体系化を目指している。さらに、高密度水素に代表される環境調和型エネルギーに直結した新しい混相流体システムとそれに伴うリスク科学の創成を目的とした基盤研究を推進している。特に、脱炭素P2P マルチグリッド型の相互補償を可能にする多相水素サプライチェーンの構築を目指している。
実用化イメージ

P2P Hydrogen supply chain,Elastohydrodynamic lubrication,Supercomputing of Laser melting andsputter particle formation, High pressurediecast computing / Automotive industry,Additive manufacturing

研究者

流体科学研究所

石本 淳  

Jun Ishimoto

サプライチェーンを通じた資源利用と関連するリスクの可視化

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特徴・独自性
  • マテリアルフロー解析、産業連関モデルに基づくサプライチェーン解析により資源の流れを明らかにし、資源採掘・精錬・輸送に関わるサプライチェーンの各拠点、経路の各属性別リスクデータとの融合を行い、我が国の科学技術イノベーション政策、資源安全保障に寄与する知を生み出します。
実用化イメージ

これまで共同研究・連携を行った経験があるのは鉄鋼産業、自動車産業です。省資源化技術導入による環境影響評価を行いたい行政機関や事業者との連携も積極的に行っていきたいと思っております。

研究者

大学院環境科学研究科

松八重 一代  

Kazuyo Matsubae

さまざまな凹凸形状をつかめるピン配列型把持機構

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概要

対象物の形状が未知の複雑な凹凸形状であっても把持可能で、形状の推定も可能な、簡単な機構のグリッパを開発した。グリッパは、行列に配列した複数のピンと、ピン先端に爪を持つ。このグリッパは、駆動により複数箇所で強固に対象物を把持することができる。

従来技術との比較

本技術では未知の形状も含むどのような形状の対象物に対しても接触可能であり、接触後、複数のピン先を動作させて対象物を強固に把持できる。さらに、形状計測も同時に可能である。

特徴・独自性
  • 対象物が凸形状でも凹形状でも同じ動作原理でピン配列を動作させて接触把持するため、必要なアクチュエータ数は1つだけである
  • ピン配列を水平方向に動作させた際にピンの動きがロックされ、より安定した把持を実現する
  • 対象物に接触させた時のピンの移動量を計測することで、対象物の3次元形状計測も可能である
  • ピン先にゴム製素材を用いる等することで、柔らかい不定形状も把持可能と考えられる
実用化イメージ

搬送システム、産業用機械、不整地移動ロボティクス、土木建設機械、農業用機械などで有効なグリッパ機構を探している企業に有効です。量産・高品質化を目指した改良、実現場への応用を協働する相手を求めています。

研究者

大学院工学研究科

宇野 健太朗  

Kentaro Uno

酸化物エレクトロニクス材料の創製

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概要

金属酸化物等の無機電子材料の物質デザイン・物性創製・薄膜作製

従来技術との比較

準安定相化合物の物質デザインや薄膜作製も行います。

特徴・独自性
  • 金属酸化物等の機能性無機材料の創製と物性・機能開発を行う研究に取り組んでいます。パルスレーザー堆積法やスパッタ法を用いた薄膜作製やバルク合成、そして新合成ルートの開発を行っています。最近は、電気伝導性をもつ希土類酸化物、透明導電性をもつ室温強磁性体、金属水素化物等の無機材料を扱っています。へテロエピタキシーにも取り組んでいます。
実用化イメージ

新規導電性酸化物を活用する酸化物エレクトロニクスや、透明強磁性体や新規強磁性体を用いた酸化物スピントロニクスの分野での共同研究。

研究者

大学院理学研究科

福村 知昭  

Tomoteru Fukumura

3段階解析で正確な空間情報を抽出!

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概要

人工衛星等で地表面を観測したデータの解析手法である。データ容量の少ない近赤外バンドを用いて洋上浮遊物があると思われるエリア1を特定し,そのエリア近傍2のパンクロマティックバンド画像を作成し、オブジェクトベース解析によって対象物を抽出する。

従来技術との比較

大きさ,数量,位置情報等の空間情報を同時に高い精度で抽出する。

特徴・独自性
  • 解析時間の短縮
  • 衛星画像の利用
  • 空間情報の抽出
実用化イメージ

・船舶運航の安全の管理
・水害等による漂流物の探知
・養殖漁具の管理

研究者

大学院農学研究科

米澤 千夏  

Chinatsu Yonezawa

酸素センサー・プロリル水酸化酵素(PHD)を標的とした虚血障害治療薬の開発

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特徴・独自性
  • 全ての生物は酸素を利用してエネルギーを作り出し、生命活動を維持しています。ひとたび酸素濃度が低下すると、その活動が著しく妨げられ、場合によっては死に至ります。局所の低酸素状態が関連する病気の代表例としては、虚血性心疾患、脳卒中、腎臓病などが挙げられます。私たちは、プロリル水酸化酵素(PHD)が低酸素状態を感知するセンサーとして機能していることに着目し、これを制御することで虚血障害を治療する医薬の開発を推進しています。
実用化イメージ

現在、いくつかのPHDを阻害する化合物を得ており、国内外の製薬メーカー等と連携して、非臨床試験から臨床開発へと進め、実用化を目指しています。

研究者

大学院医学系研究科

宮田 敏男  

Toshio Miyata

CFDに基づく将来の温熱風環境の予測・評価と、将来気候に適応可能な都市環境計画

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特徴・独自性
  • 都市屋外の温湿度、風、汚染質濃度といった物理環境の数値シミュレーションによる予測や環境形成要因の解明実測調査による実態把握を行う。また、国・地域スケール、街区スケール、建物スケールの地球温暖化が進行した将来の屋外環境予測・熱中症評価を行う。
    さらに、平常時の夏の暑さや、稀に発生する台風や洪水に強い都市に対する形態(建物形状や配置、街路樹等)の影響を定量化する。
実用化イメージ

数値解析により、設計建物や街区計画、各種暑さ対策技術の導入が、地域の温熱環境や、風の道形成に与える「功罪」、さらには台風等災害発生時における悪影響を定量評価し、導入可否判断材料を提供する。

研究者

大学院工学研究科

石田 泰之  

Yasuyuki Ishida

磁気応用技術と磁性材料

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特徴・独自性
  • 磁気工学を基礎とした材料開発ならびに応用技術を研究している。特に磁気の特徴であるワイヤレスを生かした新しいセンサやアクチュエータの開発を、最適な特性を有する材料の開発も含めて行っている。これまでにカプセル内視鏡の駆動技術や内視鏡手術支援用アクチュエータ、補助人工心臓用ワイヤレス駆動ポンプなど医用応用技術や、磁界センサやひずみセンサなど世界最高レベルの感度のセンシング技術、バッテリーレスワイヤレスの温度計測技術、位置検出(モーションキャプチャ)技術などの開発を行ってきた。また材料単独では、損失が極めて低い電磁鋼板の実現や、電気化学的手法を用いてナノスケールで構造を制御した磁性材料(陽極酸化磁性被膜材料)の開発等を行ってきている。
実用化イメージ

上記項目に興味のある企業・団体に対する技術指導・共同研究は随時受け付けている。加えて、磁気に関連する技術に関する広く一般的な技術指導の実績も数多く行っている。

研究者

電気通信研究所

石山 和志  

Kazushi Ishiyama

事業継続計画(BCP)の導入・向上

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概要

事業継続マネジメント(BCM) は、企業や公的組織が災害、大事故、テロ、感染症などで甚大な被害を受けた際にも、重要業務を継続または早期復旧するための対応戦略で、事業継続計画(BCP)はその計画文書である。政府もその策定・改善を推奨している。当研究室はこの普及策・改善策を研究しており、政府のガイドラインにも深く関与している。産官学の勉強会の毎月開催し、複数の企業との共同研究も行っている。

従来技術との比較

従来の企業の防災、組織の防災は、身体・生命の安全と資産の保全を主たる目的とするが、事業継続では、企業・組織の提供する製品・サービスの供給責任を果たす目的も加わり、被災がサプライチェーンを通じて他主体、社会へ広く波及してしまうことを抑制する目的もある。経営戦略とも深く関わってくる。

特徴・独自性
  • 被害が企業・組織の活動を停止させることで倒産や社会的信用失墜を防ぐのが目的。
  • サプライチェーンを通じて他主体、社会へ広く波及することを抑制するのも目的。
  • 政府、経済団体等は、これら目的の必要性から導入・改善を積極的に推進している。
  • 当研究室は、BCPの普及・改善策を研究し、政府のガイドラインの策定・改善に深く関与している。
  • 当研究室は、BCPや防災の産官学の勉強会を毎月開催し、複数の企業と共同研究を行っている。
実用化イメージ

BCP・BCMの導入・改善の支援により、企業・組織のレジリエンスが高められる。業界団体のガイドラインの策定や改善、企業との共同研究によるBCPの充実、訓練支援、人材育成が想定できる。

研究者

災害科学国際研究所

丸谷 浩明  

Hiroaki Maruya

軸索病態に着目した筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態解明

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概要

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動ニューロン選択的に神経細胞死が起こる難病である。1mにおよぶ長い軸索は運動ニューロンの特徴であり、神経細胞死に先行する軸索形態・機能異常の修復はALS病態への早期治療介入という観点で重要である。

従来技術との比較

私たちは軸索形態異常の分子病態をALS患者由来のiPS細胞およびゲノム編集により変異箇所のみを修復したコントロール細胞等を比較し、高収量のRNA回収が可能なマイクロ流体デバイスを用いてRNAseq解析を行うことにより解析を進めてきた。さらにALSの原因遺伝子変異を導入したノックインマウスを作出し、運動ニューロン軸索遠位の神経筋接合部病態についても明らかにしてきている。

特徴・独自性
  • ・軸索形態異常の分子病態をALS患者由来のiPS細胞およびゲノム編集により変異箇所のみを修復したコントロール細胞を作出
  • ・高収量のRNA回収が可能なマイクロ流体デバイスを用いてRNAseq解析を行うことにより解析
  • ・ALSの原因遺伝子変異を導入したノックインマウスを作出し、運動ニューロン軸索遠位の神経筋接合部病態についても明らかにしてきている。
実用化イメージ

ALSの治療開発に貢献する

研究者

大学院医学系研究科

青木 正志  

Masashi Aoki

試作コインランドリ −MEMSを中心とする半導体試作共用設備−

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概要

4 インチ、6インチ、一部8インチのMEMSを中心とした半導体試作開発のための共用設備で、必要な装置を必要なときに時間単位でお使いいただけます。東北大学に蓄積された関連ノウハウが利用可能で、スタッフが試作を最大限支援します。東北大学西澤潤一記念研究センターの2 階スーパークリーンルームのうち、約1,200m2を主に利用しています。装置、料金については、ホームページをご覧ください。

従来技術との比較

経験豊富な10人以上の技術スタッフが支援します。エッチング、成膜などの各プロセスの標準的な加工条件を提供していますので、ご要望に応じた試作がすぐに開始できます。シリコン以外の様々な材料にも対応します。

特徴・独自性
  • MEMS、光学素子、高周波部品などのデバイスのほか、半導体材料開発などに対応します。
  • 試作前、試作途中における、デバイスやプロセスの技術相談にも対応しています。
  • デバイスの実装工程に対応する「プロトタイプラボ」も利用できます。
  • 半導体、計測器、センサなどの歴史を学んでいただける博物館もご覧いただけます。
  • 東北大学半導体テクノロジー共創体の一部として、半導体の研究開発、人材育成を推進しています。
  • 学生、企業技術者向けの半導体人材育成プログラムをオンデマンドで実施しています。
  • 文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ(ARIM)事業のメンバーとして、設備とデータの共用に取り組んでいます。
実用化イメージ

2010年の開始以降330社以上の企業が利用しています。MEMS等のデバイスメーカーはもちろん、材料や機械部品、装置メーカーからも利用があります。これまでに約10件の実用化支援事例があります。

研究者

マイクロシステム融合研究開発センター

戸津 健太郎  

Kentaro Totsu