東北大学　研究シーズ集

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登録されている研究者 430人（研究テーマ416件）

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高活性白金系燃料電池電極触媒の創製

 
 
 
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概要

2030年における燃料電池の広範な普及には、カソードにおける白金触媒の酸素還元反応活性を1740 A/gまで向上させる必要がある。我々は、~1 nm程度まで微細化された白金クラスターに対して、「合金化」、「担体の複合化」、「メラミンによる表面被覆」を適用することで、2500 A/g以上の白金質量活性を創出することに成功した。これらの実用化により、燃料電池の広範な普及に貢献する。

従来技術との比較

固体高分子型燃料電池においては、カソードにおける酸素還元反応が律速となっており、そうしたカソードでは、カーボンブラック上に2−3 nmの粒径の白金微粒子が担持された触媒が広く利用されている。それら白金ナノ粒子触媒の白金質量活性は、高いものでも480 A/g程度であり、我々の白金クラスター触媒（2500 A/g）はその5倍以上の質量活性を有している。

特徴・独自性
  • 1nm程度の極微細な白金クラスターの精密かつ単分散での合成
  • 複数の高機能化手段の最適化に基づく高活性な白金系燃料電池電極触媒
  • 得られた白金質量活性（2500 A/g）は2−3 nmの白金微粒子の5倍以上
  • 得られた白金質量活性はNEDO等が指摘する2030年目標（1740 A/g）を既に実現
  • 2−3 nmの白金微粒子の微粒子よりも高い安定性
実用化イメージ

我々の技術及び触媒を企業と共有（連携）することで実用化・事業化することを想定している。実用化の開始時期としては、2030年頃が目安になると考えている。

研究者

多元物質科学研究所

根岸 雄一  

Yuichi Negishi

の

乳腺免疫系の発達を促す分子メカニズム

 
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特徴・独自性
  • 家畜の三大疾病の一つとして知られる乳房炎は、乳牛の乳房に病原微生物が感染することで引き起こされる粘膜感染症であり、その被害は甚大である。これまで、乳房炎を予防・治療することを目的とした研究が多数行われてきたが、効果的な技術の確立には未だ至っていない。我々は、授乳期特有の乳腺免疫系の発達に関わる分子群を探索することで、乳腺での効果的な免疫誘導を可能にする乳房炎予防・治療技術の開発に取り組んでいる。
実用化イメージ

乳牛の乳房で効く、乳腺免疫学に立脚した乳房炎粘膜ワクチンを開発することに興味をお持ちの企業との産学連携を進めたい。

研究者

大学院農学研究科

野地 智法  

Tomonori Nochi

心身のストレス制御機器

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 特定の周波数・出力強度の超音波を安定して固定照射する機器により、1）患部に照射して、肩こり、腰痛、こむらがえり等のセルフケア、2）前腕部に照射して自律神経系の活性を促し、リラクゼーション、快眠、末梢循環改善、白衣高血圧現象の改善等、生体のストレス反応を制御する健康機器を地元の医療機器メーカーと産学共同で製造しました。
実用化イメージ

製品の販売を担う企業との連携を求めています。

研究者

先端量子ビーム科学研究センター

野々垣 勝則  

Katsunori Nonogaki

脂肪性肝疾患の発症予防用・進展抑制用組成物

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　本発明は、生体内で脂肪性肝疾患の発症予防又は進行抑制組成物で、乳蛋白質抽出物、又は、乳蛋白質加水分解物を含有する組成物、および、前記組成物含有ゼリー、又は、前記組成物含有栄養飲料水、又は、前記組成物含有医薬品に関する｡
  • 　本発明の体内セロトニン低下用組成物である体内FGF15/19 増加用組成物は、体内FGF21 低下用組成物であり、体内へ投与した場合に、血中FGF15/19 又は体内FGF15/19 分泌を増加させ、ホエイプロテイン抽出物、又は、ホエイプロテイン加水分解物を有効成分として含み、脂肪性肝疾患の発症予防用組成物又は進行抑制用組成物である。
  • 　また、本発明の前記組成物は、体内セロトニン2b 受容体シグナル伝達遮断用組成物であることを特徴とする組成物でもある。
  • 　更に、本発明の前記組成物は、脳内セロトニン2c 受容体シグナル伝達刺激用組成物であることを特徴とする組成物でもある。
実用化イメージ

ホエイプロテインを含む健康食品、飲料水、ゼリー製品等の開発・販売事業を担う企業との連携を求めています。

研究者

先端量子ビーム科学研究センター

野々垣 勝則  

Katsunori Nonogaki

東アジアにおける仏教建築様式史の再構築と、歴史的建造物および歴史資料の保存・活用研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • 建築史学：東アジアにおける禅院の建築と山水を中心とした建築・都市・庭園に関する研究。歴史的建造物調査や、学際的研究会の主催を通した、仏教建築様式史の再構築。
  • 文化財学：歴史的建造物の保存と再生に関する実践的研究。過去の評価と未来への継承　時間・時間のリデザイン。歴史的建造物および歴史資料の、国宝・重要文化財・登録有形文化財としての評価を通した、国益に直結する人文科学的・工学的研究。
実用化イメージ

歴史的建造物および関連する歴史資料を文化財として評価するにあたり、文化庁・奈良文化財研究所・文化財建造物保存技術協会・宮城県・仙台市などの国・県・市の関係諸機関と連携。

研究者

大学院工学研究科

野村 俊一  

Shunichi Nomura

は

マイクロ・ナノマシニング技術を⽤いた低侵襲医療機器・ヘルスケア機器

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 精密機械加工技術、MEMS（微小電気機械システム）技術などを用いて小さくとも様々な多機能を実現する新たな医療機器、ヘルスケア機器を開発しています。体内で検査治療を行う内視鏡やカテーテルを高機能化するほか、今までにない新たな医療機器を開発し、より精密で安全な検査・治療、新たな検査・治療の実現を目指します。また、体表に装着する薄く軽い高機能なデバイスにより、場所や時間の制約のない新たなヘルスケアを目指します。
実用化イメージ

基礎研究の他、実用化を目指し臨床医師および医療機器メーカーをはじめとした企業と協力して開発を進めています。また、大学から企業への橋渡しの目的で大学発ベンチャー企業を起業し協同した開発を進めています。

研究者

大学院医工学研究科

芳賀 洋一  

Yoichi Haga

高機能カーボンナノチューブーアルミナ複合材料の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 分散が困難とされていた、カーボンナノチューブ(CNT) を配合したセラミック複合材料の開発に関して、CNT の剛性ならびに表面性状を制御することにより均一分散させたCNT/アルミナ複合材料の作製に成功した。さらに、無加圧焼結によりアルミナ単味の強度特性を大きく超える複合体を作製できている。これを背景に、試作したCNT/ アルミナ複合材料の機械・電気的特性の向上と実用化に向けた基礎研究を行っている。
実用化イメージ

トライボ応用、強度と耐摩耗性が要求される人口股関節等の生体材料、電気ひずみ効果を利用したマイクロアクチュエータ、数GHz 〜数10GHz 程度の周波数帯における電波吸収材料への応用展開が期待される。

研究者

未来科学技術共同研究センター

橋田 俊之  

Toshiyuki Hashida

マイクロ波を用いた高速配管探傷法

 
 
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特徴・独自性
  • マイクロ波を用いて配管内面の広域一括探傷を行う技術の開発を行なっている。配管内部に数GHz 〜数十GHz のマイクロ波を入射し、その反射および透過の様子から、傷の位置及び大まかな性状を評価する。本技術においてはプローブを配管内部で移動させることは不要であり、またマイクロ波は配管内部を極めて低損失で伝播することから、従来技術に比してはるかに高速な検査が実現されるものと期待される。
実用化イメージ

全数検査が必要である、もしくは対象が長大・複雑等の理由により、従来技術を用いた検査が困難である配管に対して、本技術の有効性は特に高いと考えられる。

研究者

大学院工学研究科

橋爪 秀利  

Hidetoshi Hashizume

高温超伝導テープおよびケーブルの着脱可能な接合法の研究

 
 
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特徴・独自性
  • 当研究室では高温超伝導テープおよび導体の着脱可能な接合法の研究を行っている。接合方法としては機械的バットジョイント、および機械的ラップジョイント（図1）を採用している。これら機械的接合法では、接合部に与える圧縮力を解除することで、着脱が可能となる。高温超伝導体は比較的高温（液体窒素温度域）で使用することで、比熱を大きくでき、ある程度の抵抗発熱を許容できる。局所的な高熱流束によるクエンチ防止には、金属多孔質体を用いた極低温冷媒の熱伝達促進技術（図2）を用いる。
  • 本研究はこれまで想定されてこなかった高性能で短尺の高温超伝導線を利用した組立・分解・補修が可能な各種超伝導機器の開発可能性を新たに示すものであると考えている。すなわち、アプリケーション開発側から材料開発へのアプローチを可能とし、高温超伝導体産業の活性化を促せる研究であり、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する。
実用化イメージ

研究者

大学院工学研究科

橋爪 秀利  

Hidetoshi Hashizume

キャリブレーションを必要としない高度ビジョンシステム

 
 
 
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特徴・独自性
  • 生産現場におけるロボット導入の障害は、完ぺきな環境整備とティーチィングである。ビジョンを援用して環境や作業手順を自動で認識できれば、ロボットの導入は飛躍的に容易になるが、ビジョンシステムにおける事前の条件出し（キャリブレーション）の負担が大きい。フィードバック制御を用いれば、目標画像（ロボットが行うべき作業の写真）と現在画像（カメラからリアルタイムに得られる画像）をキャリブレーションなしで一致させることができる。この技術をビジュアルサーボという。
実用化イメージ

ビジュアルサーボの導入でカメラの配置が自由になり、キャリブレーションレスになり、ビジョンシステム導入の障害を容易に解決可能である。

研究者

大学院情報科学研究科

橋本 浩一  

Koichi Hashimoto

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

橋本 浩一  

Koichi Hashimoto

ネットワークアプリケーション制御技術

 
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特徴・独自性
  • Software Defined Networking(SDN) やサーバ仮想化技術などに基づき、アプリケーション層からデータリンク層までを含んだ横断的アプローチを用いて、アプリケーションの要求品質に応じて適応的にネットワークリソースを確保することで、ネットワーク・コンピューティング資源利用を最適化し、インターネットアプリケーションの品質の向上を目指します。
  • その他、モバイルネットワーク制御技術、ネットワークアーキテクチャ、サーバ・ネットワーク仮想化技術などに基づいたテーマでの産学連携が可能です。
実用化イメージ

研究者

電気通信研究所

長谷川 剛  

Go Hasegawa

多層膜光学素子の開発とテイラーメイドX線光学素子の開拓

概要

X線は進行方向を変える（レンズを作る）ことが難しく、ミラーで反射させることで集光させます。このとき、一層の厚さが数nmの極薄多層膜を曲面に沿って精密に膜厚制御されたミラーを用いると、直入射で高反射率が得られます。この原理を用いることで、実験室の光源でも明るく解像度の高い軟X線顕微鏡が実現できます。

従来技術との比較

軟Ｘ線の反射波長は多層膜の層厚と入射角に依存します。結像ミラーでは曲面に沿って入射角が変わるため、精密な層厚制御なしでは反射する軟Ｘ線の波長が変わり、明るい顕微鏡が実現できません。

特徴・独自性
  • 速度可変シャッター機構を使ったイオンビームスパッタリング成膜による精密膜厚分布制御成膜法
  • ４枚の直入射ミラーで反射波長を一致させた実験室光源を用いた軟Ｘ線顕微鏡
  • 精密膜厚分布制御成膜法により、基板面内で反射波長が連続的に変化する硬Ｘ線ポリクロメーターの実現（放射光施設内の白色ビームラインでの応用）
実用化イメージ

収差が小さく明るい軟Ｘ線顕微鏡を実現できます。生物細胞の内部構造の観察や軟X線露光装置に用いるマスクの検査等の用途への適用が期待されます。

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター

羽多野 忠  

Tadashi Hatano

歯科用CAD装置と咬合力測定装置を連携した新規咬合解析システム

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 噛みしめ時の咬合力を薄膜状感圧デバイスで測定する咬合力計測システムは、個々の咬合接触部の力の大きさを個別に測定できる能力を有しますが、力の向きや作用部位に関する情報を記録できず、その利便性がほとんど活かされていません。口腔内光学スキャナなどデジタル歯学のツールを咬合力計測システムと併用することで、この問題を解決しました。1症例につき約1時間の分析で、咬合の力学的特徴を表現するレンチ・パラメータを出力します。
実用化イメージ

市販システムの出力を独自のアルゴリズムで組み合わせるもので、種々の商用システムに応用可能です。歯科関連企業との連携を希望します。

研究者

大学院歯学研究科

服部 佳功  

Yoshinori Hattori

不揮発デバイスを用いたPVTバラつきフリーLSIの構成に関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • 電源を切ってもデータを記憶し続ける不揮発性デバイスを、メモリだけでなく、CPUなどの演算器やシステム全体の構成に積極的に活用する回路・システム構築方法が「不揮発性ロジック」です。本テーマでは、不揮発性デバイスに「回路構造情報」を記憶することで、製造プロセス（P）や電源電圧（V）、温度（T）などに起因する回路特性バラつきに対して頑健な回路を、少ないオーバーヘッドで実現できる回路構成を提案しています。
実用化イメージ

この成果は、今後微細化が益々進行する超微細LSI の高信頼化・高性能化に大いに寄与する技術であり、これに関連する分野で有意義な共同研究ができるものと考える。

研究者

電気通信研究所

羽生 貴弘  

Takahiro Hanyu

電流モード多値技術に基づく高速・低電力非同期データ転送方式に関する研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • 局所的に逐次動作をするその特性から高速・低消費電力・高環境適応・低ノイズなど様々なメリットがある、従来のクロックを使用しない非同期式制御によるVLSIシステムを提案しています。要求応答に基づくハンドシェーク通信のオーバヘッドを、多値符号化により配線数削減および通信プロトコルの根本的改善を行い、さらに電流信号表現による高駆動転送によるチップ内・チップ間ネットワークの高速化を実現しています。
実用化イメージ

本成果は、高速・低電力な大規模VLSI システムの実現において有用であり、これに関連するメニーコア、マルチモジュールNoC 分野において有意義な共同研究ができるものと考える。

研究者

電気通信研究所

羽生 貴弘  

Takahiro Hanyu

光学を基礎としたマイクロ光学デバイスの設計・製作，特に光応用のMEMSや光センサ

 
 
 
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特徴・独自性
  • 光センサや光学系の設計等、光工学を基礎として、機械の運動測定やレーザーを用いた分光や非接触測定などの技術を研究している。また、半導体微細加工を利用して、集積型のマイクロ光センサ、マイクロ機械を組み合わせた光スキャナー、光通信用のスイッチなどの可変光デバイスを研究している（光MEMS）。
実用化イメージ

光学設計、光計測産業、半導体マイクロマシニングおよびMEMS などに関連した産業など。

研究者

未来科学技術共同研究センター

羽根 一博  

Kazuhiro Hane

高圧ガスタービン環境における燃焼評価とカーボンニュートラル燃料の燃焼技術開発

 
 
 
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概要

　

従来技術との比較

　

特徴・独自性
  • 燃焼は、温度、濃度、速度、高速化学反応といった多次元のダイナミックスが複合した複雑な過程です。当研究室は、高圧ガスタービン環境を実現できる世界的にも希な高圧燃焼試験装置を有し、高温高圧下の燃焼実験ならびにレーザー分光計測に独自性があります。航空宇宙推進系のみならず、エネルギー分野の研究にも取り組んでいます。近年では、カーボンニュートラル燃料として注目されているアンモニア燃焼研究にも取り組んでいます。
  • 航空宇宙、自動車、電力、工業炉、化学プラント業界における、燃焼評価、アンモニア燃焼現象の評価、多様な燃料に対するガスタービン燃焼と評価、高圧噴霧生成と制御、高圧下のレーザー燃焼診断等に関する連携が可能です。"""
実用化イメージ

　

研究者

流体科学研究所

早川 晃弘  

Akihiro Hayakawa

Mg2Sn系として過去最高のzT>0.8を実現

概要

高熱電効率なMg2Sn系熱電材料
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-641.pdf

従来技術との比較

開発したMg2Sn単結晶は、多結晶よりも電気伝導率が高いだけでなく熱伝導率が低い点で優れている。

特徴・独自性
  • 開発したMg2Sn単結晶において熱電性能を飛躍的に向上し、従来報告されていた多結晶の性能を超えた。
実用化イメージ

未利用排熱を用いて発電することにより、省エネルギー化と地球温暖化ガスの排出抑制につながる。

研究者

大学院工学研究科

林 慶  

Kei Hayashi

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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