東北大学 研究シーズ集

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「は」行の研究者 43人

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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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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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共同した開発を進めています。

医工学研究科/工学研究科
芳賀 洋一 教授 工学博士・医学博士
HAGA, Yoichi Professor

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

工学研究科
橋田 俊之 教授 工学博士
HASHIDA, Toshiyuki Professor

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。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
橋爪 秀利 教授 工学博士
HASHIZUME, Hidetoshi Professor

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

情報科学研究科
橋本 浩一 教授 工学博士
HASHIMOTO, Koichi Professor

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

情報科学研究科
橋本 浩一 教授 工学博士
HASHIMOTO, Koichi Professor

放射性廃棄物にならない原子力・高エネルギー加速器施設用材料

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特徴・独自性

原子炉や加速器の周辺の構造物は、運転中に発生する中性子の照射を受けて核変換がおこり、放射性物質となってしまいます。この放射化は材料中の特定の元素の含有量で決まります。我々は2000 種類以上におよぶ建設材料の原材料中のこれらの元素の含有量を測定し、データベース化し(図1)、実際に放射化しにくいコンクリートや鉄筋を作成しました(図2、図3)。これにより施設の建設時から素材を厳選することで、施設を廃棄する際に排出される放射性廃棄物を大幅に低減することが可能となりました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

原子炉周辺の構造物や医療用加速器および高エネルギー加速器周辺の遮蔽体に利用できます。原子力施設の周辺機器、構造体製造、建設業界などに活用が期待されます。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
長谷川 晃 教授 工学博士
HASEGAWA, Akira Professor

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。

電気通信研究所
長谷川 剛 教授 博士( 工学)
HASEGAWA, Go Professor

CAD/CAM応用に向けた歯列形態と咬合関係の高精度計測

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特徴・独自性

CAD/CAMによる歯科補綴装置の調製が実現されて久しいが、寸法精度は無調整で口腔に装着可能な程度に遠く及ばない。印象採得時の開口により顎骨や歯列が変形し、咬合関係に関するCADデータの精度が低下するためである。本技術は咬頭嵌合位のチェックバイト形状を用いて個々の歯冠形態を再配置し、咬合時の歯列形態や咬合状態を再現するもので、補綴装置が無調整で装着できる精度(0.04mm)を実現した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

本法独自のチェックバイト法を現行の精密印象法もしくは光学印象法と併用するもので、種々の商用CADシステムに容易に応用可能である。高精度商用システム開発に向け、歯科関連企業との連携を希望する。

歯学研究科 口腔機能形態学講座 加齢歯科学分野
服部 佳功 教授 歯学博士
HATTORI, Yoshinori Professor

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

電気通信研究所
羽生 貴弘 教授 工学博士
HANYU, Takahiro Professor

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

電気通信研究所
羽生 貴弘 教授 工学博士
HANYU, Takahiro Professor

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)。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

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。

工学研究科 ナノメカニクス専攻
羽根 一博 教授 工学博士
HANE, Kazuhiro Professor

低コスト・高スループットナノ材料プロセッシング

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特徴・独自性

従来の液相における材料合成では、溶媒に溶解する原料を大前提としているために、材料選択性が限られるだけでなく、洗浄・廃棄物など様々な問題があります。原料が溶媒に溶解しない物質であれば、原料選択性の広がりによりプロセッシングの枠が格段に広がります。例えば、金属原子と酸素原子で構成された安価な酸化物が原料に利用できれば、環境負荷とコストの低減できる可能性があります。従来にない新しいプロセッシングにより、新しい材料を作成してきました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

ナノ粒子関連材料の低コスト・高環境性・高スループット材料プロセッシングの開発で、これまでに多くの産学官連携(JST、 NEDO)を推進してきました。

工学研究科 応用化学専攻
林 大和 准教授 博士(工学)
HAYASHI, Yamato Associate Professor

有機合成化学および天然物化学

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特徴・独自性

アミノ酸、あるいはアミノ酸から簡単に合成できる低分子有機化合物を触媒とした、光学活性化合物の実用的な合成法の開発を行っています。世界中で使われているJorgensen-Hayashi Catalystを開発しました。さらに、それらの合成方法を利用して、抗癌作用等の生物活性を有する天然有機化合物の独創的・実用的な合成を行っています。これまでに抗インフルエンザ治療薬であるタミフルのわずかone-pot での合成に成功しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

医薬品合成、農薬合成、化成品合成に我々の開発した反応、触媒は大いに役立ちます。

理学研究科 化学専攻
林 雄二郎 教授 博士(理学)
HAYASHI, Yujiro Professor

計測融合シミュレーションによる複雑流れの解析に関する研究

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特徴・独自性

流れ場のもつ膨大な流体情報をリアルタイムで獲得するためのコンピュータと実験計測を融合した新しい流体解析手法である「計測融合シミュレーション」に関する研究を行っている。本手法は、流れ場の計測データと対応するシミュレーション結果の差を数値シミュレーションにフィードバックすることにより、実現象の流れを正確に再現できる。本手法は、医療分野での血流のリアルタイム可視化、自動車等の複雑形状物体周りの流れ解析、原子力配管系内流れのリアルタイムモニタリング等、複雑な流れ場を高精度かつ高効率に再現することが必要とされる問題に広く適用可能である。
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る。

流体科学研究所
早瀬 敏幸 教授 工学博士
HAYASE, Toshiyuki Professor

イネ科作物の高温・低温障害の克服法

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特徴・独自性

地球規模での温暖化は、コムギやオオムギなどの収量に多大な影響を及ぼしている。また、異常気象は局所的な低温ももたらし、東北地方でのイネの冷害は有名である。これら主要作物の温度障害は、いずれも花粉形成の過程が最も脆弱であり、ストレスにより正常花粉ができなくなる。本技術は、植物ホルモンのオーキシンやジベレリン、さらにはカーボンソースを適切な時期に散布することで、これら障害を完全に克服するものである。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

適切な植物ホルモン等を利用することで異常気象による作物の収量低下を防ぐことができ、農作物の安定的な生産に資する。

生命科学研究科
東谷 篤志 教授 理学博士
HIGASHITANI, Atsushi Professor

化合物半導体を用いた放射線検出器の開発

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特徴・独自性

材料純化、結晶成長、結晶加工、電極形成、検出器製作を一貫して行い、化合物半導体を用いた放射線検出器の開発を行っている。特に化合物半導体の一つである臭化タリウム(TlBr)に着目し研究を行っている。TlBr検出器は非常に高い検出効率を持ち、PET やSPECT 等の核医学診断装置やガンマ線CT、産業用X線CT、コンプトンカメラ等への応用が可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

化合物半導体成長技術はシンチレーション結晶育成、X線フラットパネルセンサー用直接変換膜製作へ応用が可能である。これらの結晶成長・検出器製作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。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
人見 啓太朗 准教授 博士(工学)
HITOMI, Keitaro Associate Professor

TSLP産生制御機構の解析

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特徴・独自性

Thymic stromal lymphopoietin(TSLP)はアレルギー発症のマスタースイッチとして注目されているサイトカインで、アレルギー性疾患の予防および増悪化防止を目指した新たな創薬ターゲットである。「TSLP を恒常的に、しかも大量に産生するケラチノサイト株」の発見により、TSLP 産生抑制薬のハイスループットスクリーニングが可能になった。また本細胞は、TSLP を中心としたアレルギー研究並びにTSLP 産生調節薬の開発研究において非常に有用である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

本細胞は、TSLP産生誘導機構や機能の解析、TSLP産生阻害薬の探索、TSLP産生を指標とした免疫毒性活性評価等に活用できる。TSLPに関心のある企業と本細胞を用いた共同研究を希望する。

薬学研究科
平澤 典保 教授 薬学博士
HIRASAWA, Noriyasu Professor

ファーマコゲノミクス解析に基づく個別化薬物療法

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特徴・独自性

東北メディカル・メガバンク機構が構築した一般住民バイオバンクの全ゲノム配列情報を活用して、薬物代謝酵素における約1000 種の組換え遺伝子多型バリアントを網羅的に作製・機能評価する。これにより、これまで見落とされてきた薬物代謝酵素活性に影響を及ぼす重要な低頻度遺伝子多型を同定し、遺伝子型から表現型を高精度で予測できる薬物応答性予測パネルや独自のコンパニオン診断薬(核酸クロマトグラフィー法)を構築する。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

核酸クロマトグラフィー法は尿糖や妊娠検査薬のようなものであり、キットが成功すれば、簡便で大型の検出機器を必要としないため、大病院だけでなく中小病院や診療所レベルでも遺伝子多型診断の導入が可能になると考えられる。

薬学研究科
平塚 真弘 准教授 博士(薬学)
HIRATSUKA, Masahiro Associate Professor