東北大学 研究シーズ集

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登録されている研究者 367人(研究テーマ418件)

高圧ガスタービン環境における燃焼評価と気流噴射弁の技術開発

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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各種高圧化学反応炉の設計技術と安全評価技術、新燃料の燃焼技術、さらには高圧下の液体微粒化技術の研究開発にも取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

航空宇宙、自動車、電力、工業炉、化学プラント業界における、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、化学反応炉の安全設計等に関する連携が可能です。

流体科学研究所 複雑流動研究部門 高速反応流研究分野
小林 秀昭 教授 工学博士
KOBAYASHI Hideaki Professor

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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特徴・独自性

次世代超高性能スーパー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、スーパー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高性能シミュレーション技術について研究を進めている。具体的には、3次元デバイスや不揮発メモリなど先進デバイス技術を活用した低消費電力、高メモリバンド幅スーパーコンピュータシステム設計とその利用技術の開発に取り組んでいる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

スーパーコンピュータ設計とその応用に関する産学連携研究を進めているが、ものづくりを支えるスーパーコンピュータ向けシミュレーションコードの高度化、高速化を必要とする企業との産学共同研究も可能である。

大学院情報科学研究科 情報基礎科学専攻 ソフトウェア科学講座 アーキテクチャ学分野
小林 広明 教授 工学博士
KOBAYASHI Hiroaki Professor

麹菌や酵母を宿主とした有用タンパク質生産システムの開発

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特徴・独自性

麹菌や酵母は安全性が高く高等動植物由来の有用タンパク質の生産宿主として期待されている。麹菌はタンパク質分泌能が高く有望な宿主であるが、自身が生産するプロテアーゼにより目的のタンパク質が分解されてしまうため、プロテアーゼ生産に関わる転写因子遺伝子の破壊株を作製し、異種タンパク質の分解を抑えることに成功した。また、異種遺伝子のコドン使用頻度を麹菌に最適化することで転写産物の安定性を飛躍的に高めることができ、目的とするタンパク質の生産性向上を可能にした。これらを組み合わせることによって有用タンパク質の生産量のさらなる増加が可能になるものと期待される。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

麹菌や酵母を宿主とした医薬品用タンパク質製造や産業用酵素生産への応用が期待でき、それらの製造生産に関わる企業との産学連携の可能性がある。

大学院農学研究科・農学部 生物産業創成科学専攻 発酵微生物学寄附講座
五味 勝也 教授 農学博士
GOMI Katsuya Professor

生体組織内のタンパク質等多成分拡散現象に関する研究

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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極めて困難であり、特にタンパク質においては物質自体が稀有であること、および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た。これに対し、当研究分野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高精度に測定する方法を開発した。既存の光学系に位相シフト技術を組み込むことで、解像度がλ /100 程度の精度を実現し、拡散場内のわずかな濃度変化も検知できるシステムを測定系を構築した。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る。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拡散現象を定量的に評価できる。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する。

流体科学研究所 複雑流動研究部門 伝熱制御研究分野
小宮 敦樹 准教授 工学博士
KOMIYA Atsuki Associate Professor

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。

多元物質科学研究所 計測研究部門 走査プローブ計測技術研究分野
米田 忠弘 教授 理学博士
KOMEDA Tadahiro Professor

生態学

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る。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る。

大学院生命科学研究科 生態発生適応科学専攻 生態ダイナミクス講座 統合生態分野
近藤 倫生 教授 博士(理学)
KONDO Michio Professor

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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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いる.これまでの研究内容は以下の通り.
・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

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

アンテナ・通信メーカーとの産学連携実績が多数ある.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.

大学院工学研究科 通信工学専攻
今野佳祐 准教授 博士(工学)
KONNO Keisuke Associate Professor

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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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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

大学院医工学研究科 医工学専攻 医療機器創生医工学講座 医用イメージング分野
西條 芳文 教授 博士(医学)
SAIJO Yoshifumi Professor

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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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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

大学院歯学研究科・歯学部 歯科学専攻 エコロジー歯学講座 歯科保存学分野
齋藤 正寛 教授 博士(歯学)
SAITOU Masahiro Professor

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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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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

大学院文学研究科・文学部 総合人間学専攻 心理言語人間学講座 心理学分野
坂井 信之 教授 博士(人間科学)
SAKAI Nobuyuki Professor

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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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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

データ駆動科学・AI教育研究センター
酒井 正夫 准教授 博士(工学)
SAKAI Masao Associate Professor

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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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る。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る。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

 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ある。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る。

電気通信研究所 人間情報システム研究部門 先端音情報システム研究室
坂本 修一 教授 博士(工学)
SAKAMOTO Shuichi Professor

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。

大学院理学研究科・理学部 物理学専攻 金属物理学講座(協力講座) 超伝導物理分野
佐々木 孝彦 教授 工学博士
SASAKI Takahiko Professor

脳型計算機ハードウェアの開発と視覚情報処理への応用

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特徴・独自性

生体の優れた視覚機能を模擬した視覚情報処理システムの実現に向けて、運動視に基づく空間認識の神経回路網モデルの構築とその集積回路化について研究している。このモデルでは、対象物の移動方向と速度を知らなくても、到達時間・平面方位・最短距離を検出できる。このモデルを実時間で実行するために試作した集積回路は電力効率に優れ、従来の計算機の100 分の1 以下の消費電力で動作する。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

近年、インフラ点検・農業・物流の効率化を目的としたドローンの需要が急速に伸びている。本研究成果を応用することで、周囲の空間を正確に把握して衝突することなく自律的に飛行するドローンの実現が見込まれる。

電気通信研究所 情報デバイス研究部門 ナノ集積デバイス・プロセス研究室
佐藤 茂雄 教授
SATO Shigeo Professor

フェムト秒レーザー光を用いるナノ粒子作製

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特徴・独自性

フェムト秒レーザーを用いて、貴金属(金、白金、銀、パラジウム)のナノ粒子を作製している。貴金属の水溶液にレーザー光を集光するだけで、数ナノメートルの大きさの粒子が合成できる。還元剤を必要としないので、不純物の混入が少ない上に、これらの貴金属元素間の合金ナノ粒子の合成が可能であることも確認している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

特に、バルクでは相分離する系でも固溶合金粒子の作製が可能である。また、液体中で合成されるので、ナノ粒子の回収も容易である。

多元物質科学研究所 プロセスシステム工学研究部門 光物質科学研究分野
佐藤 俊一 教授 工学博士
SATO Shunichi Professor

ベクトルビームの発生方法の開発と応用研究

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特徴・独自性

ベクトルビームの発生方法の開発や応用研究を行っている。中でも、径偏光ビームは開口数の大きなレンズで集光すると、直線偏光ビームよりも小さなスポット径を得ることが可能であり、超解像顕微鏡や光ディスクへの応用が期待されている。また、物体表面に垂直に集光すると全ての光線がp偏光となるため、光トラッピングやレーザー加工への応用も期待されている。さらには、焦点付近で発生する強い光軸方向電場(縦電場)を利用するレーザー加速器の検討もなされている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

ベクトルビームの発生方法(レーザー共振器からの直接発生や、既存の直線偏光ビームからの変換法など)や、ベクトルビームの応用(超解像顕微鏡やレーザー加工など)。

多元物質科学研究所 プロセスシステム工学研究部門 光物質科学研究分野
佐藤 俊一 教授 工学博士
SATO Shunichi Professor

中性子散乱による巨視的量子現象の探索と解明

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特徴・独自性

中性子散乱は他の散乱手法(X散乱や電子線散乱)に比較して、1) Li、 H 等の軽元素による散乱が大きい、2) 磁気散乱を通して物質中の電子スピンを検出可能、3) 弾性散乱(回折)に加えて室温程度の低エネルギー励起の測定が可能という特徴があります。我々は中性子散乱法を用いて、多体電子系における巨視的量子現象、なかでも量子フラストレートスピン系における巨視的非磁性基底状態や磁気揺らぎが媒介する非従来型の超伝導現象の探索とその解明を目的に研究を進めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

上で述べたように、中性子散乱は磁気構造およびスピンダイナミクス、さらに結晶中の軽元素位置やその運動を調べるのに適した手段です。従って、このような情報が必要な材料研究には極めて有用であると考えられます。

多元物質科学研究所 無機材料研究部門 スピン量子物性研究分野
佐藤 卓 教授 博士(理学)
SATO Taku J Professor

防災情報共有プラットフォームの開発と利活用による防災教育の高度化

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特徴・独自性

自然災害は地域ごとの自然条件/自然環境に大きく依存する。また、仮に同じ自然のハザードに曝されるとしても、その脅威を受ける社会の脆弱性に応じて災害の様相は大きく変動する。一方で、学校での防災教育では、学校周辺の地域性を十分に反映した教育内容には至っていない。地域素材の収集や教材化の困難さが主な理由である。そこで、地域のデジタル学習材を共有化するための情報共有プラットフォームの構築と利活用が、災害から子どもたちの命を守ることと、確かな学力形成の両立に貢献する。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

学校での防災教育の普及・高度化に受けて、郷土・地域のデジタル学習材を共有化するための防災情報共有プラットフォームの開発等が考えられる。

災害科学国際研究所 防災実践推進部門 防災教育実践学分野
佐藤 健 教授 博士(工学)
SATO Takeshi Professor

大気圧プラズマ流による次世代滅菌法の開発

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特徴・独自性

プラズマ滅菌は化学反応性、大気圧低温、低消費電力、低コスト、安全などの利点を有するため、既存の滅菌法の代替滅菌法として開発が進められている。本研究室では、様々な大気圧低温プラズマ流に対して、化学種生成輸送機構や滅菌効果について解明してきた。図1に示すように大腸菌にプラズマを照射すると、細胞内部よりカリウムが漏出してくる現象や細胞の高さが減少し変形することなどを明らかにしている。また、図2に示すように細管内部にプラズマを非一様に生成し、誘起される流れにより化学種を輸送して細管内壁を滅菌する手法を開発している。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。

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 教授 工学博士
SATO Takehiko Professor

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。

大学院工学研究科・工学部 通信工学専攻 波動工学講座 電磁波工学分野
佐藤 弘康 助教 工学博士
SATO Hiroyasu Assistant Professor