東北大学　研究シーズ集

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な行の研究者 37人

な 行
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な

社会における科学・技術　ー　科学・技術の哲学と倫理

 
 
 
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概要

人間が幸せを感じられる社会を作っていくために、テクノロジーの進化と不可分の未来社会をどのようにデザインしていくべきか。近年言われるELSIも念頭に、研究者、技術者、企業の間でwell-beingを実現する技術を目指し、応用哲学・応用倫理学の方面からアプローチする。

従来技術との比較


研究・開発から社会実装に至る過程で、上流の段階から人や世界との関わりやwell-beingの実現を組み込んでいくアプローチのなかで、人文社会科学と技術開発との接点を見いだしていく。

特徴・独自性
  • 「人間中心的デザイン」が言われて久しいですが、何が人間中心的であるのか、研究開発によってどのような社会が予想され、また厄介な（倫理的、社会的、技術的）問題が生じるのかはそれほど明らかではありません。人工物や人工物を介した人や世界との関わりのあり方について哲学や倫理学の視点を用いながら研究を進めています。
実用化イメージ

理論立てて効率的に正解を求める工学的思考とともに、現在は答えのない課題に対応し、既存の概念に囚われない思考が求められています。一歩先のことを考えるような協働関係が築ければ成果が出せると思います。

研究者

大学院文学研究科

直江 清隆  

Kiyotaka Naoe

次世代流動実験研究センター　低乱風洞実験施設

 
 
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概要

最大風速80m/s、乱れ強さが0.02%以下と極めて低い世界トップレベルの低乱熱伝達風洞を中心に、計測技術開発などに小回りの利く小型低乱風洞、風切り音など風によって発生する騒音の計測に用いられる小型低騒音風洞、様々な流れに対応した吹出式風洞からなる低速風洞群から構成されています。

従来技術との比較

磁力支持天秤装置をはじめ、様々な計測技術と国内有数の風洞を共同研究の有無に関わらずどなたでもご利用できます。また、利用相談、試験の支援をはじめ、風洞利用経験のない利用者へのサポートも行っています。

特徴・独自性
  • 最大風速80m/s、乱れ強さ0.02%の質の良い流れで試験が可能です
  • 磁石と磁場を用いて模型を保持することで、支持装置の影響がないリアルな空気力の測定が可能です
  • PIV、PSP/TSPなど最先端の可視化技術も利用可能です
  • 風切り音など風による騒音計測が可能な小型低騒音風洞もあります
  • 委託による試験も可能です
実用化イメージ

層流から乱流への流れの遷移と呼ばれる学術的な基礎研究から、様々な企業の製品開発まで科学技術発展に貢献して行きます。

研究者

流体科学研究所

永井 大樹  

Hiroki Nagai

次世代流動実験研究センター　弾道飛行装置

 
 
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特徴・独自性
  • 弾道飛行装置は、高速で飛翔体を射出する装置です。射出速度は200m/s の亜音速から最高6km/sの超音速領域までの広い速度範囲であり、気体中、液体中の高速自由飛行実験、高速衝突実験が可能であり、航空宇宙、地球物理分野をはじめとする様々な理工学分野における基礎・応用実験が行えます。
実用化イメージ

流体科学研究所における共用（外部利用可）の超音速実験研究に関わる施設の設備であり、高速飛翔体まわりの流れの計測から、高速衝突による材料物性の計測まで、幅広い分野でご利用いただけます。

研究者

流体科学研究所

永井 大樹  

Hiroki Nagai

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

生体信号の解析と視覚化

 
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特徴・独自性
  • 多彩なセンサーの開発やICT 技術の発展により、膨大な生体信号を記録・保存することが可能になってきた。我々は、その信号を、病気の診断や健康の増進への利活用を目指して様々な信号処理方法を研究している。例えば、妊娠中の母親の腹部に張り付けた電極から子宮内胎児の心電図を高精度に抽出するアルゴリズムや、多種の生体信号の時間的関係から自律神経系などの状態を推定し、可視化するアルゴリズム等の開発を行っている。
実用化イメージ

生体信号の解析・可視化・診断システム。
自動車運転手や各種システムオペレータの集中度や眠気のモニタリング・評価。
生体リズムの特性を考慮した就労スケジューリング。

研究者

未踏スケールデータアナリティクスセンター

中尾 光之  

Mitsuyuki Nakao

脂質の酸化原因を明らかにできる新たな手法を開発

 
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特徴・独自性
  • 私たちの身体を構成する脂質が何らかの原因で酸化され、過酸化脂質が生じると、病気の要因になると考えられています。 故に、どのような酸化反応( 炎症やラジカル酸化) が進んでいるのかを知ることは重要で、私たちは過酸化脂質の構造を質量分析で詳細に解析することで、酸化反応の種類の見極めを達成しました。 つまり、その種類に応じた適切な抗酸化物質を選択すれば、効果的に酸化を抑制できると期待されます。
実用化イメージ

現在、病気予防を目的に、様々な抗酸化食品が出ていますが、私たちの方法を活用することにより、作用メカニズムが明確な確固たる抗酸化食品の創成に繋がると期待されます。

研究者

大学院農学研究科

仲川 清隆  

Kiyotaka Nakagawa

ナノインプリントリソグラフィによる先進光機能材料のナノファブリケーション

 
 
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特徴・独自性
  • ナノインプリント技術は、パターンサイズとデバイス面積を広範囲にカバーでき、産業界に向いた量産性に優れるナノファブリケーション法として注目されています。当研究グループは、単分子膜工学を推進し、界面機能分子制御の学理の追求と実学応用を進めています。離型分子層、密着分子層、偏在分子層を設計した光硬化性樹脂を研究し、ナノインプリントリソグラフィによる半導体、金属、無機酸化物の超微細加工に挑戦しています。
実用化イメージ

透明導電膜、光導波路、メタマテリアル等の先進光機能材料に関する研究成果を発表しました。材料、機械、マスク、デバイスメーカーと連携し、日本のものづくりの強化に貢献します。

研究者

多元物質科学研究所

中川 勝  

Masaru Nakagawa

型の線幅よりも微細な金属配線パターンの作製が可能！

概要

湿式エッチングでサブマイクロ線幅の金属配線付き基板を作製する方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T11-050.pdf

従来技術との比較

従来のフォトレジストマスクをウエットエッチングに用いた場合、金属配線幅は約10μmが下限でした。エッチング耐性に優れたレジストの熱ナノインプリント成形で、線幅0.1μmの金属配線の作製に成功しました。

特徴・独自性
  • 金・銀・銅・クロムなどのウエットエッチング加工が可能です
  • 金属と有機レジストを化学結合を介してつなぐ分子接着剤を用いています
  • サイドエッチングによる狭線化が可能なため、マイクロサイズの金属線幅をサブミクロンサイズまで縮小することが可能です
実用化イメージ

透明導電パネル・磁気シールドフィルム・帯電防止シートなどへの利用が考えられます。ウエットエッチング方式での加工なので、ロールtoロール製法にも対応が期待できます。

研究者

多元物質科学研究所

中川 勝  

Masaru Nakagawa

押し込み弾性率8.4 GPa！原版モールドの複製や欠陥検査を安価に実現

概要

ポリイミドより強靭な樹脂モールド
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T11-053.pdf

従来技術との比較

無機ナノ粒子が高含有率で存在するためシランカップリング剤による表面処理により、繰り返し離型が可能な離型層を付与することができます。有機無機ハイブリッド化により、高強度と高耐久性を実現しました。

特徴・独自性
  • ・極細の45nmのライン-アンド-スペースパターンの繰返し転写が行えます。
  • ・室温での光ナノインプリント成形にて、モールドを作製することができます。
実用化イメージ

ナノ構造オプティクス、平面レンズなどの光学用途をはじめ、様々な光学・電気デバイスの材料加工を行うための成形型としての活躍が期待されます。

研究者

多元物質科学研究所

中川 勝  

Masaru Nakagawa

nm～µmサイズが混在しパターンの粗密がある構造体を精密に製造可能！

概要

モールドエッジにバリが発生せず、均一な残膜が得られる光ナノインプリント方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T19-159.pdf

従来技術との比較

スピン塗布膜への光型成形では、モールド（型）の側壁の汚染が繰り返し利用を妨げます。所定量の液量を印刷液滴の配置数で規定できるので、モールド外周部への光硬化性液体の回り込みを防ぐことができます。

特徴・独自性
  • サブピコリットルの定形液滴を印刷配置できる孔版印刷です
  • 孔版印刷の版はレーザー加工で作製するため従来のような印刷欠陥がありません
  • 膜厚10nmから光硬化膜を所定位置に形成できます
  • 印刷配置を制御できるので、型表面にあるパターン密度の粗密に対応することができます
実用化イメージ

ナノ構造オプティクス、平面レンズ、細胞培養シート、など表面への樹脂ナノパターンの付与、樹脂マスクを利用したリソグラフィ加工に用いることができます

研究者

多元物質科学研究所

中川 勝  

Masaru Nakagawa

エコマテリアルプロセス

 
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特徴・独自性
  • 溶融鉄合金・スラグの熱力学的性質、反応速度論、複合酸化物の相平衡など、鉄鋼を中心とした金属製造プロセスに関する物理化学的基礎研究、金属スクラップや廃棄物リサイクルの熱力学、スラグを利用した炭酸ガス固定化等、環境関連の研究を行っている。最近では、従来行ってきた素材製造プロセス工学に基礎を置く研究手法に、計量経済学、LCA、物質フロー分析などを融合させ、他に類を見ない独特の環境研究を展開している。
実用化イメージ

高炉、電炉鉄鋼メーカーとは従来より強く連携して研究を進めてきたが、スラグ等製錬副生物の高度資源化のために、非鉄メーカー、廃棄物中間処理事業者、行政とも連携していきたい。

研究者

未来科学技術共同研究センター

長坂 徹也  

Tetsuya Nagasaka

水生無脊椎動物用プロモーター

 
 
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概要

水生無脊椎動物用プロモーター
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T22-084.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　本発明のプロモーターは従来のプロモーターと比較して、二枚貝細胞におけるプロモーター活性が非常に高い。例えば、レポーター遺伝子としてルシフェラーゼ遺伝子を用いた場合には、従来のプロモーターであるCMV IE (cytomegalovirus immediate early) プロモーターと比較して約25倍のプロモーター活性を示した(Fig.1)。また、レポーター遺伝子としてGFP遺伝子を用いた場合には、ホタテガイ心筋細胞(Fig.2)だけでなく、 HEK293細胞(Fig.3) や、ゼブラフィッシュ胚でも蛍光顕微鏡にてGFP蛍光を観察することができた。
実用化イメージ

これまで、二枚貝等の水生無脊椎動物のための実用的なプロモータ―が見つかっておらず、遺伝子機能の解明や応用は実現されていなかったが、本プロモーターの活用により各分野への応用が今後は期待される。

研究者

大学院農学研究科

長澤 一衛  

Kazue Nagasawa

企業内教育を変える

 
 
 
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特徴・独自性
  • プレゼンテーションや医療面接などにおける、コミュニケーション力を効果的に育成するための研究と開発をしています。具体的には、教育プログラムと、それを最大限に活かすためのシステムPF-NOTEの研究開発です。PF-NOTE は記録中の映像に、リアルタイムにフィードバックを付加するシステムであり、コミュニケーション力育成を支援します。さらにベテランと新人の観察力や判断力の違いの可視化、映像付きの対話的なe ラーニングコンテンツ作成も可能です。
実用化イメージ

社員の技術伝承やコミュニケーション能力育成に関して特に興味のある企業、観察力育成、就職面接トレーニングに注目している業界に、PF-NOTEを効果的に活かす教育方法を提案します。

研究者

大学院教育学研究科

中島 平  

Taira Nakajima

持続可能なエネルギーシステムの統合デザインと分析

 
 
 
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特徴・独自性
  • 時間軸と空間軸からみたエネルギー社会の将来を明らかにすることを目的とする。「時間軸」と地域社会の「空間軸」を基軸に、エネルギー効率、CO2 排出量等の「技術指標」と、脱炭素、経済性、セキュリティ、レジリエンス等の「価値指標」、さらにエネルギーシステムの「資源」「変換技術」「需要部門」のセクターカップリングを加えた、統合最適化手法を開発して、地域社会にふさわしいエネルギーシステムをデザインします。
実用化イメージ

地方公共団体あるいは参画企業やコンサルタントがスマートシティ、脱炭素先行地域を企画するうえで、地域エネルギー需給に関わるデータベースを提供して、データ分析やシナリオデザインを支援する。

研究者

大学院工学研究科

中田 俊彦  

Toshihiko Nakata

カーボンニュートラルの設計論

 
 
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特徴・独自性
  • 2050年に向けた地域社会のカーボンニュートラルをデザインを支援する。国際互換性ある開発中の地域エネルギー需給データベースを提供して、現状分析と将来の合理的なシナリオデザインを支援する。水素エネルギーやLCA評価など、地域や業界のニーズに適確に対応して、各地域の再生可能エネルギーポテンシャルの最新の分析結果に基づく地域エネルギーシステムの設計を支援し、性能分析や価値評価の手法を提供する。
実用化イメージ

カーボンニュートラル計画の実務担当者。
地域にて新たなエネルギーサービスを提供するビジネスの担い手。
カーボンニュートラル社会と共生可能な製造業ビジネスモデルの企画立案者。

研究者

大学院工学研究科

中田 俊彦  

Toshihiko Nakata

脱炭素をドライブさせる、エネルギーデザインの理論と実践

概要

脱炭素ドライブに欠かせない機能は、エネルギーデータ解析、高精度の空間解像度と時間解像度を併せ持つエネルギーのカーナビだ。空間解像度が高まれば、電気⾃動⾞の充放電や、地域間エネルギー融通が円滑に進む。時間解像度の高い分刻みのエネルギーデータが加われば、変動する再⽣可能エネルギーの出⼒と需要家を合理的かつ最適に組合せる。データ解析、システムデザイン、運⽤面から、カーボンニュートラル社会を牽引する。

従来技術との比較

日本初の地域エネルギー需給データベースを開発し、全国市区町村のエネルギー現況の分析結果をもとにして、持続可能かつレジリエンな地域エネルギーのインフラ配置と運用を詳細にデザインできる。

特徴・独自性
  • 米国でのフルブライトスカラーとしての研究経験と、欧州での社会実装の事例に熟知。
  • 膨大な地域エネルギー需給データベースに基づくデータ駆動型イノベーションの研究手法。
  • 社会課題を解決する社会起業家として、地域フィールドワークを重視。
実用化イメージ

理論を実践へ。新しいまちづくりの持続可能なエネルギーシステム構築を支援。地域社会の背景を含み置きつつ、住民の意見に耳を傾けて、今日的課題に即した議論へと導く。地球規模で考え、地域社会のなかで行動する。

研究者

大学院工学研究科

中田 俊彦  

Toshihiko Nakata

核酸医薬への展開を目指した架橋反応性人工核酸の開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 核酸医薬は標的に対して相補的な塩基配列を持つ人工的に化学合成された核酸分子である。核酸医薬による遺伝子発現制御方法は、アンチセンス法、siRNA法、デコイ法などが知られており、21世紀の新しい創薬として注目を集めている。最近、蛋白を発現しないnon coding RNA が遺伝子発現制御に重要な働きをもつことがわかってきており、核酸医薬の新たな標的として注目されている。我々は次世代の核酸医薬の開発を目指し、遺伝子に対して高い効率で反応する新規架橋反応性人工核酸を開発した。
実用化イメージ

遺伝子に対する選択的な化学反応は、核酸医薬を用いた遺伝子発現制御方法を効率化するのみならず、従来にはない、遺伝子改変技術として展開できる可能性を有することから、その有用性は非常に高いと考えられる。さらに本技術では共有結合した２本鎖DNAを容易に調整できることから、有用なDNA 材料の創製も可能であり、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。

研究者

多元物質科学研究所

永次 史  

Fumi Nagatsugi

ウェラブルセンサを用いた身体活動の評価

 
 
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特徴・独自性
  • 身体活動時に装着した加速度センサをはじめとするウェラブルセンサの信号処理により身体活動の評価を行う研究。これまでに気圧センサと加速度センサにより、階段や坂道昇降の評価を可能とするアルゴリズム、加速度信号から歩幅を評価するアルゴリズムを提案、実証している。
実用化イメージ

通信機能の搭載あるいはスマートフォンなどへの実装により操作フリーで情報を処理し、わかりやすくユーザーに提示することが可能である。健康やスポーツ活動のモニタリングに利用可能である。

研究者

産学連携機構

永富 良一  

Ryoichi Nagatomi

プログラムの効率化および形式的検証

 
 
 
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特徴・独自性
  • プログラムの効率の改善や形式的検証に関する研究を行っている。短期間で記述したプログラムは実行時間やメモリ使用量について非効率的であることが多いが、この問題に対し、プログラム変換によって機械的に改善する手法の開発に取り組んでいる。また、大規模なプログラムはその複雑さから予期せぬバグを含みやすいが、この問題に対しては、プログラム検証やモデル検査とよばれる数学的手法によって実行前に網羅的に検証する研究も進めている。
実用化イメージ

通常のソフトウェア開発では有限個のテストを通じて動作確認が行われるが、モデル検査器や定理証明支援系などのツールを用いることで、無限個の入力に対して動作が保証されたプログラムの作成を実現できる。

研究者

電気通信研究所

中野 圭介  

Keisuke Nakano

メンテナンスレス、レアメタルフリーの安価な発電機

 
 
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概要

メンテナンスレス、レアメタルフリーの安価な発電機
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T08-080.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　本発明は、安価なフェライト磁石を採用しながら、高価な希土類磁石使用の発電機並みの発電出力と効率が得られるリラクタンスジェネレータ（可変磁気抵抗型発電機）である。回転子極先端の形状に工夫を加え、独自の2段積み構造を採用することで、トルクリプルを大幅に低減。静粛な動作が可能。また、電源不要で無電化地域での使用も可能なうえ、簡易構造かつ増速ギアも不要なダイレクトドライブ方式対応のため、他の発電機と比較してもメンテナンスレス、トータルコストも削減可能。
実用化イメージ

・水力発電
・風力発電
・マイクロガスタービン等

研究者

大学院工学研究科

中村 健二  

Kenji Nakamura
  • 1
  • 2

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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