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418件）

あ 行
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こ

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

小林 広明  

Hiroaki Kobayashi

アジアにおける対話型環境政策提言の探究　人文学のアプローチを用いて

概要

実効的な環境政策を目指す限り、人々の文化に根ざした「自然観」を政策立案者が理解することは不可避である。そのため、今後の人文学アプローチによる自然観解明の研究は必要とされるだろう。その第一段階として、本プロジェクトを対話型環境政策のプロトタイプとして提示する。

従来技術との比較

現状では、非西洋国がナショナリズムの高揚を目的としたプロパガンダとして、自国文化を「自然と共生する」と礼賛することがある。中国、インド等の東アジアでは顕著であり、日本もその一翼をになっている。このようなマクロ視点の対抗的・競争的な環境政策の対話ではなく、ミクロ視点の協働的対話を目指す。

特徴・独自性
  • 以下のような研究を進めています。・環境分野において政策提言に向けた「フォーラム」を設置するアイデア・各国の文化差を尊重しながら、グローバルな歩調を合わせた環境政策提言を目指す・環境政策の対話の取り組みのフレームワークを提案する
実用化イメージ

環境にかかわる企業との共同研究を希望しています。従来の法的・政治的配慮としての環境保全計画ではなく、事業地の地域住民との紛争回避のための環境方針の事項的な策定プロセスに寄与することを目指します。

研究者

大学院文学研究科

小松原 織香  

Orika Komatsubara

多成分系におけるタンパク質物質拡散係数の導出法

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 物質拡散係数の高精度測定は、諸々の熱物性値測定の中でも困難とされており、特にタンパク質においては分子数が大きいため拡散現象が非常に遅いことなど、多くの点から困難とされてきました。これに対し、当研究室では最新画像処理技術を用いることにより、少量のタンパク質試料で微小非定常拡散領域を測定する方法を開発しました。既存の光学系に位相シフト技術を組み込むことで、高精度化を実現し、拡散場内のわずかな濃度変化も検知できる測定系システムを構築しました。生体組織内に代表されるような極限環境下では複数の物質が同時に物質移動する多成分系拡散現象がおきています。本測定法では同時に複数の物質の拡散係数を測定できる特徴を有しており、この測定法を用いることで多成分物質拡散現象を定量的に評価できます。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強く希望しております。
実用化イメージ

研究者

流体科学研究所

小宮 敦樹  

Atsuki Komiya

ナノ材料における原子レベル分光開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 走査型プローブ顕微鏡はトンネル顕微鏡に代表されるように、原子分解能が得られる数少ない顕微鏡である。低エネルギーのトンネル電子を用いることから生物試料などにもダメージを与えることが少なく、ナノテクノロジーの重要な評価技法と位置づけられている。研究は像の観察から単一原子・分子の化学分析へシフトしてきている。そのひとつの手法としてトンネル電子分光が挙げられるが、精度の高い測定には顕微鏡としての高い安定性が要求される。この研究部門では、先端的な原子レベルでのトンネル分光を主眼としたプローブ顕微鏡の開発を主眼とする。そこでは分子振動測定や、孤立分子のLarmor歳差運動を捉える単一スピン検出方法などをターゲットとし、それに最適な装置を開発する。
  • 主な研究内容
  • 　1. ソフトマテリアル、生物分子などの分子レベルでの構造測定
  • 　2. STM 顕微鏡をもちいた分子振動測定による化学種同定
  • 　3. トンネル電子を利用した単一スピンの検出・制御
  • 　4. 新しいプローブ分光法に寄与する高精度プローブ顕微鏡の開発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

多元物質科学研究所

米田 忠弘  

Tadahiro Komeda

生態学

概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 生態系の複雑性(多次元性や非線形性)を考慮した生態学を推進しています。食物網、多種共存や生態系機能に関する理論研究のほか、特に最近は環境DNAや音響観測といった手法に基づく生態系観測や大規模観測データに基づいた実証研究、生態系の動態予測・制御の問題に興味があります。また2024年度より、産官学連携で自然共生社会構築を目指すCOINEXT「ネイチャーポジティブ発展社会実現拠点」のPLとして拠点を運営しています。
実用化イメージ

研究者

大学院生命科学研究科

近藤 倫生  

Michio Kondo

イノベーションの基盤となる電磁波応用技術の研究開発

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 電磁界理論、計算電磁気学、およびアンテナ工学の視点から、幅広く研究を行っております。これまでの研究内容は以下の通りです。
  • ・人体とアンテナの相互作用の数値シミュレーション
  • ・無線電力伝送用大規模アレーアンテナの数値解析
  • ・高セキュリティのアレーアンテナの設計法
  • ・機械駆動の可変アンテナの研究
  • ・3D プリンタを用いた広帯域の電波散乱体の設計
  • ・高精度な電流分布推定法の構築
実用化イメージ

アンテナ・通信メーカーとの産学連携実績が多数あります。他にも、材料メーカー、インフラ業界、独法などとの連携実績もあり、電磁波が応用できる分野であればどこでも連携は可能です。

研究者

大学院工学研究科

今野 佳祐  

Keisuke Konno

さ

ナノオーダーで抗がん活性を有する低分子化合物

 
 
 
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概要

　Histone deacetylase(HDAC)阻害剤およびphosphatidylinositol3-kinase(PI3K) 阻害剤は、有望ながん分子標的薬剤でありますが、単剤使用での効果は限定的です。この2剤の併用は殺細胞効果の相乗作用をもたらす報告があることから、発明者らはHDAC/PI3K ２重阻害剤の探索を行いました。数百種類のPI3K 阻害活性を有する化合物をスクリーニングしたところ、既にHDAC 阻害剤として知られるロミデプシン（FK228）およびその類縁体にPI3K 阻害活性があることを見出しました。
　類縁体FK-A11 は、前立腺がん細胞(PC-3) やHDAC 阻害剤に抵抗性を有する大腸がん細胞（RKO、CO115）に対して、SAHA（HDAC阻害剤）とLY294002（PI3K 阻害剤）の併用よりも高い殺細胞効果を示しました。なお、この濃度においては、非がん細胞であるKMST6 細胞は顕著な細胞死を生じませんでした。
　また、脂質代謝に関わるLIPIN1 遺伝子の抑制により、FK-A11 の殺細胞効果、抗腫瘍効果が増強することがわかりました。

従来技術との比較

特徴・独自性
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研究者

病院

西條 憲  

Ken Saijo

高周波数超音波および光音響イメージングによる生体組織微細構造の可視化

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 高周波数超音波を用いることで、空間分解能が高く非侵襲的な生体組織イメージングが可能です。私たちが開発した超音波顕微鏡は、周波数100MHz で光学顕微鏡40 〜100倍相当、GHz 領域の超音波により細胞1個も観察可能な高解像度を実現しており、組織の形態だけではなく弾性計測も可能です。また、最近では組織にレーザー光を照射した際に発生する超音波の検出を原理とするリアルタイム三次元光音響イメージングシステムを開発し、皮下の毛細血管網や酸素飽和度が可視化できるようになりました。
実用化イメージ

高周波数超音波および光音響イメージングは非侵襲的に繰り返し計測できるので、動脈硬化の超早期診断、皮膚のエイジング、組織の代謝状態の評価など化粧品・医薬品の効果判定に応用できます。高周波数超音波は、生体組織だけではなく、光学的手法では困難とされる不透明な薄膜や二重の透明コーティングなどを、0.1ミクロンの精度の計測が必要な産業分野へも応用可能です。

研究者

大学院医工学研究科

西條 芳文  

Yoshifumi Saijo

マルファン症候群における解離性大動脈瘤予防薬の開発及び事業化

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • マルファン症候群（MF）は、微細線維と呼ばれる細胞外マトリックス成分の機能不全を原因に致死性の解離性大動脈瘤を発症することが知られています。これまでMF の治療に関して、薬物療法と外科手術で正常の人なみに寿命を延長することは可能になりましたが、再外科治療を余儀なくされる事も多いです。そのため患者への負担軽減のためにも、先行技術では成し得なかった解離性大動脈瘤を予防する生物製剤の開発および実用化を目指しています。
実用化イメージ

本技術は、MF における解離大動脈瘤の予防治療を可能にする世界発のタンパク質製剤開発を目指しています。難病治療薬を取り扱っている製薬企業およびベンチャー企業との連携により実用化が期待されます。

研究者

大学院歯学研究科

齋藤 正寛  

Masahiro Saito

カルコゲナイド系材料のエレクトロニクス応用

概要

現代社会が情報化社会と呼ばれて久しいですが、昨今大量のデータ処理や演算の需要が高まり、消費電力も指数関数的に増加しています。これまではSiが半導体デバイスの中心でしたが、これ以上の高性能化や低消費電力化には限界が見え始めつつあります。そこで、カルコゲナイドと呼ばれる周期表の第16族元素を含んだ全く新しい材料によって、既存のSi半導体を凌駕する電子デバイスの実現を目指して研究を行なっています。

従来技術との比較

カルコゲナイド材料薄膜は、量産化とも相性の良いスパッタリング法にて作製しています。これにより、材料の基礎研究と実用化との障壁を大きく下げることができます。また、従来全く検討されてこなかった材料の組み合わせや、自然界には存在しない準安定な薄膜材料の創製など、これまでにない手法での材料技術の高度化を目指しています。さらに、放射光実験や第一原理計算も取り込みながら、材料の理解も同時に進めています。

特徴・独自性
  • 新規カルコゲナイド材料による電子デバイスの高機能・低消費電力化
  • 実用化を見据えた新規電子材料設計・開発
  • 放射光や理論計算による電子状態の解明
実用化イメージ

半導体は、デバイスメーカーだけでなく、半導体製造装置メーカー、半導体素材・材料メーカーと非常に裾野の広い産業です。サプライチェーンの安定化が望まれる中、日本発の新材料技術として社会実装を目指します。

研究者

グリーン未来創造機構

齊藤 雄太  

Yuta Saito

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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概要

従来技術との比較

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

坂井 信之  

Nobuyuki Sakai

ブロックチェーンを活用した安全なクラウド・ストレージ技術および個人データ取引のための実用的スマートコントラクト技術の開発

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 不特定多数のユーザ端末が供出する空きストレージとブロックチェーンを活用して、高度な安全性を実現するP2P型ストレージの構築技術を開発しています。構築ストレージは、中央管理サーバの問題に起因する保存データの大規模情報漏洩リスクも回避可能です。また、暗号通貨を報酬と利用料に使用し、全ユーザの公平なストレージ利用も実現します。さらに、実用的なデータ商取引を可能にするスマートコントラクト技術も開発しています。
実用化イメージ

ブロックチェーン技術を活用したスマートコントラクトやフィンテックなどのBitcoin2.0型アプリケーション、モノインターネット(IoT)、医療情報データベース関連などの開発を行う企業との共同研究を希望します。

研究者

データ駆動科学・ＡＩ教育研究センター

酒井 正夫  

Masao Sakai

大規模言語モデルを支える自然言語処理技術

 
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概要

　

従来技術との比較

　

特徴・独自性
  • 私たちは、言語モデルの推論過程や数量・記号の処理メカニズムを解明し、自然言語処理技術のさらなる発展を目指しています。統計的な機械学習モデルが数値や記号をどのように処理し、学習データから得た知識を推論時にどのように活用しているのかを観察・分析することで、高信頼性かつ解釈可能なAIシステムの開発を推進します。また、これらの基盤技術を応用し、実世界で運用可能な対話システムの開発や、教育支援、耐災害情報処理、異常検知といった実践的な研究にも取り組んでいます。さらに、法律・医療・化学・脳科学・コンピュータビジョンなど、多様な学際領域と連携し、自然言語処理技術の新たな応用可能性を探求しています。
実用化イメージ

本技術は、高信頼な知識検索・要約により、論文・技術レポート・公的文書などの情報整理や要約を通じて、研究開発や政策立案を支援する可能性があります。また、専門分野向け言語モデルを活用し、医療・法律・科学技術分野での文書解析・翻訳・要約の精度向上が期待されます。さらに、学習支援システムとして、記述式答案の自動採点や個別最適化フィードバックを活用することで、教育の質向上に寄与することが考えられます。次世代対話システムにおいても、カスタマーサポートやヘルスケア相談などで、より自然な対話の実現が見込まれます。加えて、言語モデルによる推論過程の可視化を通じ、AI活用の透明性・公正性の向上が期待されます。耐災害情報処理・異常検知に関しても、災害時の情報整理やフェイクニュースのフィルタリングによる迅速な情報提供の支援が想定されます。

研究者

大学院情報科学研究科

坂口 慶祐  

Keisuke Sakaguchi

聴覚・多感覚音空間情報の収音・操作・合成技術の開発

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 3次元音空間における人間の様々な聴覚特性の解明と、その知見に基づいた3次元音空間の高精度収音・再生技術の開発、および、そのシステム実現に取り組んでいます。3次元音空間収音・再生技術は次世代マルチメディアコミュニケーション基盤技術の一つとして重要であり、各種音響実験を行うための無響室や、全周囲から耳までの音響伝達特性を測るための多目的防音シールド室など、この研究を高い次元で行うために必要な実験設備を有しています。
実用化イメージ

高臨場感情報通信・放送分野や各種アミューズメント等、音、特に3次元音空間に関する様々な内容での連携が可能です。また、ユニバーサルコミュニケーションを指向した聴覚・多感覚コミュニケーションシステムの開発といった観点での連携も想定できます。

研究者

電気通信研究所

坂本 修一  

Shuichi Sakamoto

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。
安全な空気からその場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

佐々木 渉太  

Shota Sasaki

気相化学種の同時定量技術・ソフトウェア

 
 
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概要

フーリエ変換赤外線分光法(FT-IR)を用いて、様々な化学種が混在しているガスの成分を同時に定量する技術を開発しています。測定対象化学種の例)オゾンO3、過酸化水素H2O2、窒素酸化物(一酸化窒素/二酸化窒素/五酸化二窒素/亜酸化窒素)NOx、亜硝酸/硝酸HNOx、硫黄酸化物SOx、一酸化炭素/二酸化炭素COx等FTIRを用いた現行の密度定量は、化学種ごとにピークを選択し、標準ガスを用いた校正曲線を作成し、密度定量を行っていました。しかし、この手法では下記のような問題を抱えています。
○校正曲線作成のための人的・設備コストが大きい
○測定条件が変わる度に校正曲線を作り直す必要がある(人的コスト増)
○標準ガスが入手困難な場合、定量出来ない
○スペクトル形状に隠された重要情報を廃棄
本技術は、上記の問題を全て解決し、標準ガスによる校正作業を行うことなく、20種を超える化学種の同時定量を可能にします。

従来技術との比較

標準ガスを用いた校正曲線からの密度定量は、標準ガスとして入手できない化学種に対応できない等の問題を抱えていました。
本技術は、 標準ガスの校正をせずに、20種を超える化学種の同時定量を可能にします。

特徴・独自性
  • 手軽に1クリックで同時密度定量可能なソフトウェア
  • 化学種の吸収断面積データベースを使用
  • 様々な装置関数や測定条件に対応可能
実用化イメージ

気相化学種を密度定量したいという様々なニーズに対して、直接貢献できる。

研究者

大学院工学研究科

佐々木 渉太  

Shota Sasaki

分子性有機物質の新電子物性開拓

 
 
 
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特徴・独自性
  • 有機分子の集積によって構成されている分子性伝導体を中心に研究を進めています。分子で構成されている有機物質の特徴は“やわらかい”ことです。この特長から、近年、有機ELデバイスなどの軽量で“曲がる”エレクトロニクス材料として注目されています。当研究室では、このような分子性有機物質の基礎的物性( 金属- 超伝導- 絶縁体) の解明、新物性の開拓を目指しています。
  • 分子性有機物質は、無機物質と比べて“やわらかく”大きく広がった分子軌道や電荷の分布、また分子自身の持つ構造自由度などのために、電荷- スピン- 分子格子- 分子内結合の間にゆるやかで大きな自由度を有しています。このナノ分子サイズの“やわらかい”複合的自由度と強く関係している超伝導から絶縁体までの多彩な電子状態がバルクな物性として現れます。このような分子性物質の特長をフルに活かして、電子物性物理の重要で興味ある問題にチャレンジしています。 このような研究に興味のある企業への学術指導を行なう用意があります。
実用化イメージ

研究者

金属材料研究所

佐々木 孝彦  

Takahiko Sasaki

実験動物における脳波、心電図、自律神経信号などの生理学的計測

概要

実験動物を用いた基礎生理学の研究において、脳波、心電図、自律神経信号などを同時に計測することで、全身の動的連関を理解することに貢献する。これらの信号は、ヒトでも共通するものが多いため、有用な生理マーカーとしての指標の１つになると期待される。

従来技術との比較

これまでの生理計測では、脳のみ、心臓のみ、など単一の臓器を扱ったものであったが、本技術では、すべての信号を同時に計測できる点が強みである。

特徴・独自性
  • 中枢末梢連関を介した生体応答が、いつ、どこで、どのように生じるか、より直接的に解析し、定量的に評価することができます。他の分子生物学や生化学実験との融合が自由に行うことができます。3D プリンターなど工学的な利点も活かして、標的領域を自由に選択することができます。
実用化イメージ

生理信号は、動物とヒトでも共通するものが多いため、臨床診断やこころの読み取りなどを目指した指標の選定、デバイス開発への貢献が期待されております。

研究者

大学院薬学研究科

佐々木 拓哉  

Takuya Sasaki

地形横断面の自動抽出および縦断的可視化プログラム

 
 
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概要

地形横断面の自動抽出および縦断的可視化プログラム
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T20-504_S20-074.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 地形を把握する手段として、UAVによる写真測量から得られた点群データを処理し、オルソモザイク画像や、鳥瞰図、三次元モデルなどの作成が行われています。しかし、河川や道路、水路、海岸線等の曲線状地形においては、これらの作成したモデルがそのまま曲線状に表示されるため、曲線状地形やその周辺地域の全体像の把握が困難です。本技術は、曲線状地形を視覚的に把握しやすくすることができる手法、およびプログラムを提供します。具体的には、以下の特徴を有しております。
  • ◆三次元点群から断面を自動抽出
  • ◆曲線状地形を直線的に配列することで、全体像を見やすく表示
  • ◆複数時期の地形の変化を比較可能
  • ◆対象地形の横断面・縦断面の標高を取得
  • ◆季節ごとの周辺環境(植生など)の変化を表示
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。
・地形の管理・測量
・地図の作成

研究者

災害科学国際研究所

佐藤 翔輔  

Shosuke Sato

タンパク質の変性領域を化学標識する手法

 
 
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概要

タンパク質変性の可視化プローブ
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T21-051.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　タンパク質変性を可視化するために従来では、タンパク質の変性領域に結合し、蛍光の輝度が上昇する化学プローブが開発されています。しかし、従来の蛍光プローブとタンパク質変性領域の間の結合は可逆的です。よって、タンパク質混在系においては、どのようなタンパク質の変性を感知して蛍光の輝度が上昇しているのかを紐づけすることが困難でした。
  • 　新たに発明した蛍光プローブは、従来の変性タンパク質プローブとは一線を画し、タンパク質の変性部位、凝集部位と直接共有結合を形成するという特徴を有しています。また、反応前は無蛍光性の分子であり、凝集タンパク質と共有結合を形成した時にのみ、蛍光性を発するという特徴を有しています。これまでに変性の検出感度の異なる約30 種類のプローブを開発しています。また、プローブ分子が結合した変性・凝集タンパク質、およびそのペプチド断片は濃縮できる工夫がされており、プローブと反応したタンパク質だけを質量分析することが可能です。
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。
・診断薬（神経変性疾患、人工授精の変形卵子の抽出等）
・食品（冷凍食品、代替食品のタンパク質変性検査等）
・化粧品（品質検査）

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所

佐藤 伸一  

Shinichi Sato

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