東北テクノアーチの製品・サービス一覧

音空間を他の場所から臨場感をもたせて収録再生する技術としては、ダミーヘッドに設けたマイクロホンの収録音を聴取者に聞かせる方式が用いられてきたが、聴取者の頭部運動に応じてダミーヘッドを動かすことからコストと雑音の障害があった。 本発明は、ダミーヘッドを動かすことなく、忠実な音空間情報を提示できる技術であり、これにより、複数の聴取者へ高臨場感の音空間の再現を提供することが可能になり、聴取者は例えば自宅にいながら劇場やスタジアムにいるような臨場感を味わうことができるようになる。

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炭素繊維強化プラスチック（CFRP）は、軽量、高強度で耐食性に優れることから、幅広い分野で採用されている。しかしながら、CFRPは電気伝導率が低いことが知られており、例えば航空機の胴体に用いる場合には、落雷よる損傷の危険性がある。したがって、導電性を高める手法としてCFRP表面に金属皮膜を形成して導電性を高める対策（メタライゼーション）が期待されている。 メタライゼーションの手法として低温で施工可能であり、CFRPの損傷が少ないコールドスプレー法に注目されており、先行研究ではスズからなる金属被膜を形成する方法が検討されている[1][2]。しかしながら、スズ／CFRP界面の付着強度が低いことが課題であった。付着強度を向上させるため、添加剤の利用やCFRPの表面処理を行う方法が開発されてきたが、これらの方法はコストの面から工業的には望ましくない。 本発明は、前処理・後処理を必要としない簡易な方法により付着強度を向上させた金属被覆CFRPとその製造方法に関するものである。

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アルツハイマー病やパーキンソン病などの中枢神経変性疾患発症の一因として、ATP供給システムであるミトコンドリアの機能不全による神経細胞死が報告されてる。本発明者らは、脳の神経細胞におけるATP供給システムを鋭意検討した結果、ミトコンドリアの機能維持に関わる新たな細胞内因アクチンキャッピングタンパク質（CP）を特定し、CPの増加を促進してミトコンドリア機能を増加させる低分子化合物のスクリーニングに成功した。 ・本発明で見出した細胞内因子CP（の構成要素V-1）をV-1遺伝子の導入により増やすと、細胞生存率、ミトコンドリアに存在するCOX1（シトクロムcオキシダーゼ）の発現量、およびATP産生量が増大することを確認した。 ・細胞内因子CPの増加を促進するmolecule（N陳皮）は、V-1/CP複合体の発現レベルが増大することを確認した。

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可溶性Aβオリゴマーは、アルツハイマー病（AD）の原因物質といわれている。 可溶性Aβオリゴマーは海馬での記憶形成に不可欠なCRE依存的転写活性を抑制し、結果として物忘れなどの初期AD症状が出現する。可溶性Aβオリゴマーを分解する脳内システムとして、ネプリライシン（NEP）神経とソマトスタチン（SST）神経が協同で構築する神経システムが海馬のほか、大脳皮質（最終的な記憶の保存場所）で発見された。したがって、このAβオリゴマー分解システムの機能を回復・強化できればAD予防に繋がると考えられる。 従来、ローヤルゼリー（RJ）がCRE依存的転写活性を促進することは知られていたが、in vivoでの上記分解システムに対するRJの作用及びRJのどの分画が有効であるのかは知られていなかった。発明者らは、in vivo試験で以下を証明した。 ・RJが、脳の老化に伴い発生するNEPとSSTの発現低下を回復させ、可溶性Aβオリゴマー分解システムの機能を強化する ・ RJ中から、このAβオリゴマーに対する防御システムの強化に寄与する成分を高濃度で抽出する方法を確立する

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乳児腸管で優勢化するビフィズス菌の一部が産生する菌体外多糖（EPS）は、腸管免疫抵抗性の向上や感染防御作用などの効果が期待されている。しかし、偏性嫌気性菌であるビフィズス菌の大量培養は高コストであり、有用成分であるEPSのみを大量に抽出することは難しいという課題があった。また、従来技術として胆汁やスキムミルクによりビフィズス菌のEPS産生が促進されること報告されているが、どの成分がEPS産生誘導に関与しているのかは不明であった。 本発明は、海藻などに多く含まれるL-フコースの添加により特定のビフィズス菌のEPS産生を促進させる方法に関する。乳児糞便からL-フコース資化性をもとに選抜・単離されたビフィドバクテリウム・ブレーベAT-APCFucE1（DSM 34284）株は、通常の培養条件（グルコース添加条件）に比べ、L-フコース添加時に誘導的にEPS産生が促進されるという特徴を示す（右図）。 本発明の応用例として、腸管内EPS産生を促進する機能性発酵食品や整腸剤、サプリメント開発に加えて、ビフィズス菌のEPS産生機構解析のためのリサーチツールとしての使用が挙げられる。

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　過敏性腸症候群（IBS）は若年成人の約15％に認められる、器質的変化のない機能性胃腸症であるが、画像や血液検査では診断できないことから未治療症例が多いという課題があった。また、IBSの症状は軽症時と増悪時があり、増悪の原因がIBSにあるか、他の要因にあるかを判断することは難しかった。 　東北大学病院漢方内科有田龍太郎先生らは、健常人とIBS患者の軽症時、増悪時等の腸内細菌叢を解析することで、特定の細菌L/R/Fの増減がIBSの発症に関連することを見出した。本発明は対象の糞便を用いて細菌叢の解析を行うことで、IBS患者およびIBSによる増悪を検出する方法に関する。 　本発明は、腸内細菌叢のIBSリスク検査で応用することができる。また、別視点の応用例として、IBSに有効な医薬品や健康食品のスクリーニングが挙げられ、医薬、健康食品分野への応用も期待される。

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アルツハイマー病（AD）の原因はアミロイドβペプチド（Aβ）の蓄積（老人斑）と考えられている。Aβはアミロイド前駆体タンパク質（APP）が最終的にγセクレターゼによる切断を受けることで生成されることから、主に低分子化合物のγセクレターゼ阻害剤（GSI）がAD治療薬として開発されているが、深刻な副作用等が原因でいまだ実用化には至っていない。 発明者らは、AlphaFold2を用いたインシリコスクリーニングの結果、とあるペプチドXが、γセクレターゼによるAPPの分解活性を阻害することを見出した。本発明は、新規のγセクレターゼ阻害ペプチドに関する。 発明者らが構築したγセクレターゼ阻害活性を評価するβガラクトシダーゼアッセイにて、ペプチドXが強い阻害活性を持つことを確認した（右図）。 また、合わせてペプチドXによる、Aβの生成阻害活性も確認している（データ未開示）。 本発明は、既存のGSIとは異なる、新規の作用機序を持つことが示唆されており、新たなAD予防・治療薬候補となりうる。

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種々の疾患の要因であるアミロイド繊維は、細胞内のアミロイド前駆タンパク質の液滴から発生している可能性が高いと考えられている。 そのため、アミロイドの生成を抑制する薬の開発には、液滴からのアミロイド発生をハイスループット・定量的に評価する技術が重要であるが、これまでにそのような手法はなかった。 そこで本発明では、液滴の蛍光染色と画像処理・統計解析を用いてアミロイドの発生速さを定量的に表す熱力学的パラメータである「核生成速度 J」(単位時間、単位液滴体積当たりのアミロイド核生成頻度）を短時間で計測する手法を提案する。このJは、これまでのアミロイド発生指標（lag time）に比べ実験システムに依存しない数値であり、候補物質のアミロイド発生阻害能をより定量的に評価できる。

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慢性腎臓病は、現在成人の約8人に1人が罹患しており、日本の新たな国民病と言われている。治療は症状の進行を遅らせる目的、とりわけ末期腎不全への進行や心血管疾患の発症を防ぐことです。CKDには骨障害、筋萎縮(サルコペニア)、貧血などといった合併症もあり、有効な治療薬は存在しない。本発明はラクトフェリン（Lf）というタンパク質の慢性腎臓病（CKD）の進行及び合併症に対する効果に関する。 Lfの投与はアデニン誘発性腎不全モデルマウス（文献1）のCKD発症前の予防効果、及び発症後の治療効果の両方があると見出した。具体的に、サルコペニア（筋束横断面の縮小の抑制、筋肉における尿毒素蓄積の減少）、貧血、腎萎縮、尿細管間質障害、腎機能低下、腎臓における炎症及び線維化の抑制効果が確認できた。

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関節リウマチおよび歯周病の原因は炎症による骨吸収と知られている。 様々な薬剤の投与が行われているが、より簡便に行える食物摂取から骨吸収を抑制し、予防することが望ましい。 本発明は二段階発酵米糠が炎症に起因する破骨細胞の形成を抑制し、骨吸収を抑制することを見出した。さらに、そのメカニズムも確認し、直接的及び間接的に破骨細胞の形成を抑制するルートを解明した。

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任意の形状で剛性を変化可能な、索状体デバイスの開発が進められている。索状体は、狭隘環境や障害物の多い環境など、アクセスが困難な生体・自然・人工環境での作業に適した構造を有し、例えば医用内視鏡や工業用ビデオスコープなどで活用されている。 従来の索状体として、数珠にワイヤを通した構造やジャミング方式、メカニカル方式、チューブを加圧して剛性を操作する構造などがある。 しかし、いずれの構造も保持力、復元力、連続性、薄型軽量、長距離化といった求められる性能の全てを満たす技術はなかった。 本発明はこれらの性能全てを満たす、新しい索状体を開発した。 具体的にはワイヤとゴム素材を組み合わせ、その構造を工夫することにより、空気圧で高い保持力を発揮する、新たな構造を見出した。

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再生エネルギーの導入と普及促進に伴い、太陽光発電事業のための農地活用が認められているが、太陽光パネルを設置した下部の農地における単収が、同年同地域の平均の8割以上でなければならない、といった条件がある。これを達成するためには、パネルの間隔を開けて植物への光量を確保する必要があるが、それにより発電量が減少するという課題があった。一方、パネル設置により植物への光量が減少することで収量に悪影響を及ぼす。 これらの課題を解決するために本発明では、パネル裏側に設置したLED照射装置により、光量を補完する方法を提供する。発明者らは牧草（オーチャードグラス、ペレニアルライグラス）生育とLED光量とに関する詳細なデータを取得することで本発明を完成させ、特許を取得した。 本発明により、太陽光発電の普及に寄与しつつ、農作物の収量を確保することができる。 他方、近年急速に山間部が切り開かれ、ソーラーパネルの設置が進んでいるが、それが原因の一つと考えられる自然災害が頻発している。本発明を用いることで農地を維持したまま、太陽光発電設備を設置することができるので、自然災害の防止にも貢献しうる。

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一般的に知られているデータベース技術として、RDB(RelationalData Base)やKVS(Key-Value Store)があるが、複数システム間で活用するには不便性がある。 本発明は、複数のシステムで管理されている関連性のないデータであっても、複雑なテーブル設計や管理を必要とせずに堅牢なデータ管理を行うと共に、効率的な運用を行うことができる名寄システムを提供する。

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現在、生産労働人口減少の問題を解決するために多くの産業分野でロボットの導入が進んでいる。今後ロボットがヒトと同様の作業をするためには、視覚以外の感覚(力覚、圧覚、温覚、冷覚など)のセンサをロボットが持つことが重要になる。そのために、物体に作用する力などを測定するセンサとして微小電気機械システム技術を用いた小型で高感度なセンサの開発が進んでいる。しかし現在の技術では、外部からの力の向きによっては、印加された力を十分検出することができないという課題があった。 本発明によって、外部から加わる様々な向きの力を検出することのできるセンサユニットおよびセンサを提供することが可能になった。また、1つの素子で様々な情報を得ることのできるセンサユニットも提供することができる。本発明は、基準面に対して第1方向に対して突出する複数の凸構造の立体形状センサを有する連続した磁歪膜を用いることで、外部から加わる様々な向きの力を検出することが可能となる。

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注射やカテーテルを用いた経皮的針穿刺は、患者体内の疾患を低侵襲的に診断・治療する方法として現場で行われている。一方、穿刺対象である臓器や腫瘍は体内で完全に固定されておらず、針の動きと共に移動する（穿刺抵抗が高い）ため正確に穿刺することが困難であった。本発明は、穿刺抵抗が高い臓器や主要に対して小さな穿刺力で穿刺できる装置として、複数の溝を設けた針に微細な2軸の振動を付与する穿刺装置を提供する。 【効果】 • 穿刺する際に振動を印加することで穿刺抵抗を低減できる • 瞬発穿刺によって体内で動いてしまう臓器の変異や回転を減らせる。

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一酸化二窒素(N₂O)は二酸化炭素(ＣＯ₂)の約300倍の温室効果を持つ強力な温室効果ガスであり、人為的排出源の59%が農業由来であると言われている。 特に、大規模農業における化学肥料の過剰利用は、植物が吸収するよりも多くの化学肥料が投入され、土壌からのN₂Oの排出原因となっている。 ある種の根粒菌(Bradyrhizobium diazoefficiensUSDA110株)はN₂Oを無害な窒素(N₂)に還元することが知られているが、当該菌では課題解決に足るほどの効果はなかった。地球温暖化の抑制の観点、及び土壌生態系の観点から、高いN₂O還元能を有するnon-GMOの根粒菌の活用が期待されいる中、本発明では、従来の根粒菌よりも、 N₂O還元酵素活性の強い天然根粒菌(Bradyrhizobium ottawaense SG09株他)とその用途を提案するものである。

• その他

本技術は、確率的計算方式を用いてデータを暗号化状態のまま演算処理する技術です。暗号化状態のデータを演算処理するには、従来完全準同型暗号(FHE: FullyHomomorphic Encryption)といった技術が用いられますが、演算処理時間が膨大になるといった課題がありました。本技術は、確率的計算手法を用いた加算及び乗算を回数制限無く利用可能であり、既存の方式に比して、演算処理時間を短縮することが可能です。

• その他

筋細胞膜修復の過程ではdysferlin蛋白が損傷部位に集積する。 筋ジストロフィーの一種であるdysferlin異常症ではdysferlin遺伝子変異が見出される。発明者らの検討により膜修復分子dysferlin蛋白にエネルギー代謝を制御するとされている分子AMPKが結合することが明らかとなった。AMPK活性化剤の一つであるメトホルミンの投与によりdysferlin異常症における細胞膜の修復機能低下が改善することがわかった。 本発明はAMPK活性化剤の一つであり糖尿病治療薬として知られるメトホルミンを細胞膜修復の活性化剤として利用し、筋ジストロフィーをはじめとする筋疾患や細胞膜脆弱性を呈する各種疾患の治療薬とすることを提案するものである。

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単X線を利用した放射光分析（X線CT）は食品、医薬、化学工業など広い分野で利用されている非破壊分析である。食品分野では、食味、食感の改良のほか、品質を維持できる保存、輸送方法の開発に向けて利用されている。 　本発明は、X線CT像に現れる画像のコントラストが、試料に含まれ、食品の品質に影響を与えやすいNa、Clなどの中元素の分布や移動によるものと証明したことに基づく、被験試料の分析（評価）方法に関する。 　右図は、凍結融解を繰り返したスケトウダラすり身ゲル（蒲鉾）のX線CT像上のコントラストが、元素ごとに有する線吸収係数に基づき分析することで中元素の移動によるものであると証明した例である。2024年度運用開始を目指す次世代放射光施設「ナノテラス」で撮像したX線CT像と本発明の利用で、食品分野での加工、保存、輸送技術の開発や、食品以外の中元素（ミネラル）を含む素材の解析等を加速できると期待される。

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　地下の資源開発において、坑井（ボアホール）に高圧の流体を注入することで岩盤に亀裂を造成する水圧破砕法が広く用いられている。水圧破砕法で造成される亀裂の方向は、岩盤の最大主応力方向のみに限定されるため、目的の資源貯留部の方向へ造成できない場合がある。この場合、数本の坑井を掘削する必要があるが、掘削には多大なコストがかかる。 なお、地下での資源の貯留部は不均一に分布しており、水圧破砕法によって資源貯留ゾーンに接続できる可能性は必ずしも高くない。 　従来の水圧破砕法の一つに、低粘性流体を使用し網目状の微細亀裂を造成する手法がある。しかしながら、その透水性は著しく小さいという課題があった。 　本発明は岩盤に多数の亀裂を造成する水圧破砕法であり、岩盤の最大主応力方向以外へも亀裂を造成することが可能となった。本発明によって資源貯留部への亀裂の到達確率を大幅に向上させることができる。

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　近年、医用画像データベースから抽出した大量の画像特徴量を網羅的に解析することで、病変の生物学的な特徴を読解する研究分野（ラジオミクス）が注目を集めている。ラジオミクスの応用の１つとして、腫瘍疾患患者の予後予測への応用が期待されているが、腫瘍の表現型情報や腫瘍内の局所情報を正確に表すことが難しいという指摘があり、さらなる研究の進展が望まれている。 　今回発明者らは、グラフ理論に基づく新たなラジオミクス特徴量を開発した。グラフ理論特徴量により加工した医用画像では、相対的に予後が良い腫瘍画像の方が予後が悪い腫瘍画像と比べて線の密度が小さくなる。 さらに、グラフ理論特徴量により算出した rad score は、従来の特徴量で算出した値に比べて、腫瘍の状態変化をより明確に示すことができる。 従って本発明を用いることで、従来方法よりも癌治療の予後予測を高精度で行うことが可能となる。

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■東北大学技術のご紹介（T19-673） 半導体材料である透明電極の性能改善によるウェアラブル端末のさらなる進化が期待されている。ZnOは代表的な導電性の酸化物であり、透明電極への応用が望まれる。化学気相成長(CVD)・原子層堆積(ALD)・スパッタリング等の薄膜作製法が確立されているが、導電性を損なわずに樹脂などのフレキシブル基材上に形成できないという課題があった。本発明では電子線をZnO粒子に照射することで、優れた導電性と、これまでにない安定した構造を有するZnO薄膜をPET上に作製することが可能となる。

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シリコン(Si)は、黒鉛の10倍以上の重量容量密度を持っているため、リチウムイオン電池の負極材や次世代電池電極材料として注目されている。しかし、充電時に4倍程度の体積膨張を引き起こすため電極が破壊されてしてしまい、優れたサイクル性能が得られないといった問題が存在しており、負極材としての実用化の障害となっている。 　また、全固体電池では、薄膜アモルファスシリコンが負極材として用いられ、優れたサイクル特性が報告されているが、真空蒸着法や気相成長法で作製するため、量産性に課題があった。 　本発明は、液体Si合金をガスアトマイズ法で急冷することによって、上記問題を解決し、多孔質構造を有するアモルファスシリコンを大量に生産できる手法を見出した。

• その他

金属ガラスは、大きなバルク体を作製するためには、均質な性能を維持した大型バルク体は作製が困難といった課題があった。本技術は、「アモルファス相の金属ガラス粉体を、該金属ガラス粉体の少なくとも一部が過冷却液体状態で基材表面において凝固及び積層して、基材表面にアモルファス相の金属ガラス層を形成することを特徴とする金属ガラス積層体の製造方法」に関するもので、溶射技術により、被膜として金属ガラスを付与せしめる技術であり、金属ガラスの活用可能性として、複雑形状部品や大型部品への適用が可能となる。

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従来、ロボットアームの関節などの駆動機構として、1つの関節で複数方向への駆動を可能にするために、コニカルギアなどを用いた駆動装置が開発されている。このような駆動装置を利用することにより、ロボットアームの関節等の小型化や高機能化を図ることができる。しかし、回転方向を変換する際に歯車を用いているため、バックラッシュにより出力に誤差が生じてしまうという課題があった。また、小型化すると、大きいトルクを伝達するのが困難になるという課題もあった。 本発明によって、バックラッシュを低減して出力精度を高めることができ、小型化しても比較的大きいトルクを伝達することができる2方向駆動装置を提供することが可能になった。本発明は、支持部と、回転支持体と、複数の突出部を有し、各突出部の先端部がスライド移動することにより、 内側回転体が回転するよう構成されていることを特徴とする。この構造によって、バックラッシュを低減して出力精度を高めることができ、小型化しても比較的大きいトルクを伝達することができる２方向駆動装置を提供することができる。

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配管等の欠陥を検査するための非破壊検査において、従来法として広く知られる打音法は、ノイズに弱く空間分解能が低い（正確な位置が把握しづらい）、熟練作業者の不足という課題がある。同じく広く利用される漏洩磁束探傷法においては前述の欠点は解消されるものの、小さな欠陥を検知しにくいこと、検査対象物を着磁するためのコストや時間がかかること、着磁ユニットのサイズが大きく作業負荷がかかること、が欠点である。また着磁の難しい地下埋設配管等には不向きである。本発明の打磁試験法はTMRセンサを用いて構造物の微小振動から固有振動数を測定・解析して劣化を診断するもので、「至近距離では空間分解能およびノイズ耐性が高い」 「固有振動が生じていれば着磁不要で、地下埋設配管等に好適」「 0.3mmの検出分解能で減肉測定が可能」「センサコスト・計算コストが低い」「オペレーターの作業負荷や教育コストが小さい」といったメリットを有する。また常に微小振動を生じている設備においては、打撃を加えずとも本手法を実施できる可能性があり、センサと測定対象が数十cm離れても非接触の測定ができると推測される。

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磁性材料の磁気特性を測定する従来の交流磁化率測定においては、交流磁化率を交流周波数によって検出することから、不均衡電圧と試料による検出電圧が混雑し、低周波数(< 1 kHz)で薄膜やナノ粒子など少量の試料の測定が不可能であり、生体磁気センシング等には応用できないという課題があった。 また直流磁化率と交流磁化率の測定は、それぞれ測定手法が大きく異なるため、両方の測定モードを備える測定器はあれど、その同時測定は不可能であり、測定に時間を要していた。 本発明では直流磁化率の測定手法である振動試料磁気測定法(Vibrating Sample Magnetometry：VSM法)をベースに、交流磁化率測定と新たな解析手法を組み合わせる。 これにより、側波帯の周波数で交流磁化率の検出を行い、検出感度を向上させて従来測定できなかった少量試料の交流磁化率測定が可能となる。また、直流磁化率と交流磁化率の同時測定も可能となる。従来の測定器に解析手法を組合せるだけで実現できる可能性があることも本発明の大きなメリットである。

• その他

磁性体を用いた電子部品等の小型化のために、透磁率の小さな磁性体を高周波において高精度に損失測定することが求められる。従来、リング状試料に巻線を施し損失測定を行う評価手法においては、高周波での損失測定のために探索コイルの巻数を減らして自己共振周波数を高周波側にシフトさせる必要があるが、巻数を減らすと試料からの漏れ磁束のために損失測定値が過小評価となる問題があった。 本発明は、損失測定の際の透磁率と、別途測定した透磁率との相違を補正することで、巻数に依存せずに低周波から高周波まで高精度の損失測定を可能にする。また、既存の損失測定装置への本発明の追加は、技術的ハードルが比較的低いと考えられる。

• その他

現在の技術で最も高い感度を有する振動センサとしてレーザードップラー振動計やMEMS技術を利用した加速度センサが知られているが、高価であるため、診断対象物に対する多数個の取り付けが難しい。一方、安価な振動センサとして、ひずみゲージが知られているが、異常振動を検出できるほど感度は高くない。 本発明では、磁性体に歪みを与えると極めて高い感度で透磁率が変化し、透磁率の変化を高周波インピーダンスの変化として検出できることに着目し、さらにカンチレバーの形状を工夫した。本発明により高感度な振動センサを安価に提供することが可能となった。

• その他

化学強化ガラスはスマートフォンのカバーガラスなどに大いに普及した。化学強化ガラスとは、硝酸カリウム融液にガラスを浸漬し、ガラスに含まれるナトリウムイオンと、硝酸カリウム融液中のカリウムイオンとをイオン交換したものである。従来、化学強化ガラスの強度の評価方法としては、化学強化ガラスの曲げ応力を測定する曲げ試験法や光導波路法が挙げられる。しかし、これらの測定法では、化学強化ガラスの残留応力を局所的に測定することに適していないばかりでなく、測定可能な化学強化ガラス試料に制限がある等の課題があった。 本発明によって、化学強化ガラスについて、非接触、非破壊かつ位置選択的に残留応力を評価することが可能となった。本発明では、イオン交換に伴って増大する比容の変化率を、化学強化ガラスの顕微ラマン散乱スペクトルから導出することにより、化学強化ガラスの残留応力を算出する。

• その他

数１０～数１００μｍの粒度が揃った粒子は積層造形(3Dプリンタ)の原料として期待され、その作製にはパルス圧力付加オリフィス法(POEM)や、本発明者らの開発した凍結乾燥POEM(FD-POEM)法が用いられる。組成制御や表面張力による球状化の観点から、原料はスラリー状が望ましいが、短時間での沈殿やそれに伴い粒子濃度を高くできないという課題があった。 本発明を用いることで、比較的長時間、より高い濃度で粒子を分散させることができ、FD-POEM法を用いて従来より小サイズ・密な球状粒子を作製することが可能となる。さらに本発明は超高温材料であるMoSiBTiC合金の粒子作製にも応用可能である。

• その他

窒化物半導体InGaAlNは太陽光スペクトル全域をほぼカバーでき、かつ、その構成元素も環境に優しい。窒化物半導体には従来からある半導体とは異なり格子整合する基板が存在しないため、結晶中に多くの欠陥を有する。太陽電池においては、フォトキャリを効率良く引き出す必要がある。この方策として、結晶中に自然発生している分極電界を利用する素子構造を提案している。本構造の実現のためには、結晶の極性（薄膜結晶成長方向に沿った構成原子の配列順）を制御した成長技術、特に窒素（N)極性成長技術が必須である。東北大では、このN極性成長に世界でいち早く成功し、N極性太陽電池を作製している。Ga極性太陽電池と比較して、フォトキャリの引き出し効率が8倍以上大きくなることを実験検証している。

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近年、発光ダイオードやレーザなどの発光素子に用いる半導体材料として、III族窒化物半導体（GaNやInGaN）が着目されている。この窒化物半導体は、赤外光から紫外光の広い波長範囲に対応するバンドギャップエネルギーを有し、青色や緑色などの発光ダイオードや、発振波長が紫外域から赤外域の半導体レーザの材料として有望視されている。しかし、窒素の気相・固相間の平衡蒸気圧が従来からあるIII-V族半導体材料に較べて数桁高いため、GaN単結晶基板を安価で作製することはできない。また、「自立基板」と称されるGaN基板を用いる方法もあるが、現状の作製技術では高いコストを要するといった課題がある。 本発明によって、より安価に貫通転位密度の少ない窒化物半導体自立基板が作製することが可能となった。本発明では、成長基板の主表面上に窒化物半導体からなるバッファ層を形成する工程から、複数の窒化物半導体自立基板を作製する工程までの、全7工程を備える。

• その他

組合せ最適化問題は近年様々な社会課題を解決可能な手法として注目されており、その解を高速に探す手法として量子によるアニーリング手法(QA)が期待されている。しかし、現状のQA は実装規模に制限があったり、専用のシステムを用意必要があるなど、大規模な問題を解くのに不向きであった。また、現在研究されている確率情報に基づく演算手法のストカスティックを用いたシミュレーテッドアニーリング法(SC-SA)は、古典系で動作するため問題に制約がなく，省電力ではあるが、大規模化に伴い低速であり、導入においてハードルがあった。 そこで本技術は、ストカスティック演算に基づく新たなアニーリング法である量子モンテカルロ(SC-QMC)を用いることで、実装規模の制限や導入コストの少なくし、高速に、QAに比べて2桁以上の省電力で、最適化問題の解法を実現した。

• その他

λ-Ti3O5は可視光で光誘起相転移を示す初の酸化物材料であり、従来のカルコゲナイド材料に比較して環境負荷が小さいため、CD, DVD,BDなどの光記録材料への応用が期待される。しかし現状ではλ-Ti3O5が準安定相であるため、作製できる結晶の大きさがナノメートルオーダーに制限されている。 本発明は、TiO2を原料とし、パルスレーザー堆積(PLD)法において、実施可能な程度に容易な工夫を施すことで、デバイス応用が期待される大面積（5×5mm以上）のλ-Ti3O5薄膜を提供することを可能とする。 また従来法では基板上に直接λ-Ti3O5を作製することができず、中間にシード層が必要であったため、シード層の成分がλ-Ti3O5に拡散し、相転移を示さないことが問題であった。それに対して本発明は、シード層を介さず基板上に直接λ-Ti3O5薄膜を作製することができるため、安定して相転移を示すものである。

• その他

Co2MnGaやCo2MnAlに代表されるCo基ホイスラー合金は、大きな異常ネルンスト効果や異常ホール効果を示すため、高感度センサや高効率熱電変換素子の候補材料として注目を集めている。上記の優れた特性を発現させるためには、単結晶成長させたバルク材料、または単結晶基板上に成長させた単結晶薄膜が必要と考えられ、そのような試料が作製されている。しかしながら、実際のデバイスへの応用を視野に入れると、単結晶基板を用いない多結晶膜において単結晶の材料と同等の特性を示すことが不可欠と考えられていた。 本発明では、単結晶薄膜と同レベルの異常ホール角(θAH~7.5 %)および以上ネルンスト係数(SANE~5 μV/K)を示しながらも、単結晶基板に限らない「多結晶ホイスラー合金薄膜」を提供する。多結晶層を絶縁性のAlN層で挟みこむことで、結晶配向の制御や結晶性の向上を促進することができる。

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コイルに生じる誘導起電力を使い回路電流を一定に保つ素子としてインダクタ素子が知られており、小型の電子機器で使用される回路素子には小型化が求められるが、構造上の制約から小型化には自ずと限界があった。本発明は、発明者らが研究しているスピントロニクス技術のインダクタの発現原理を利用して、従来のコイルや磁気構造のような「ねじれ」の必要ない「普遍的な磁性材料」で、安価で温度等に対し安定的な小型化が可能な特性可変インダクタ素子を実現する理論を実証した。

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黒体は、あらゆる光を完全に吸収できる物質であるが、光をほぼ完全に吸収できる物質としてカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）黒体が知られている。これは、紫外線から可視光、遠赤外線までの２００ｎｍ-２００μｍの広い波長域で９８％以上の光（電磁波）を吸収することができる。 このカーボンナノチューブは、カメラや光学機器の遮光、赤外線吸収材や熱型赤外センサー、電子機器の冷却などに利用が可能である。しかしながら、ＣＮＴは微粉末でその製造、取り扱いに困難さが伴うといった課題があった。本発明は、紫外光から、可視光、遠赤外光までの広い波長領域にわたって光を吸収可能で、かつ光の吸収方位を選択的に調整することができる金属ナノ・マイクロ突起黒体を提供することを目的とする。

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CO2固定・利用では、例えばアミン吸収液やカルシウム水溶液と希薄CO2 含有ガスとの反応など、気液間の物質移動・反応・吸収を伴う系が多く存在する。従来のスプレー塔、気泡塔、充填塔、ぬれ壁塔などは、反応界面積、滞留時間を大きくとる目的で装置が大型化することが問題である。 また日本国内における製塩プロセスの濃縮・晶析・乾燥工程でも、従来法である立窯法では同様に装置の大型化が問題であり、また液相を沸騰させて気泡を発生させるため、エネルギー消費が大きいことも問題である。 本発明は、回転式二重管を用いた熱交換機構に導入した気相が、回転円筒の撹拌力・剪断力により微細化し、溶媒内に保持される現象を利用して、気液反応界面積を増大させることで、装置の小型化を達成するものである。また、回転円筒上の析出物や境膜の除去により、伝熱速度が向上し、省エネルギー化も可能となる。

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本発明は、反射鏡を利用した投影光学装置、特に各種顕微鏡等に好適な反射型の投影光学装置に関する。一般的な反射型投影光学装置では、結像に伴う収差を低減させるため、一組の凹面鏡と凸面鏡で構成されるシュワルツシルト光学系が用いられる。しかしながら、この種の従来装置では、高分解能での観察には、拡大光学系の結像倍率が不足するという問題があった。例えば、シュワルツシルト光学系で容易に実現できる焦点距離は、作成可能な反射鏡の外径で制限され、１０ｍｍ程度であり、 1m程度の全長で実現できる結像倍率は最大で１００倍程度である。このため、試料上で10nmの空間分解能を得るには、２次元検出器には1μ m以下の分解能が要求されるが、この波長域で広く用いられる背面照射型ＣＣＤの最小画素サイズは10μ m程度であり、１桁程度検出器の分解能が不足するといった課題があった。本発明は、図１の方式を利用する事で、結像倍率や光量を従来装置に比べて著しく向上可能である、全て反射鏡で構成した反射型投影光 学装置に関する。

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本発明では、反射鏡の設置誤差が結像特性に与える影響を小さくすることを目的に、２つの反射鏡として「非球面反射鏡」を用いていることが特徴である。本発明の顕微鏡への応用例を図2に示した。本発明で提案しているいくつかの光学パラメータの１つを用い、拡大鏡を作製した。反射鏡間が10cmと広い空間が確保されており、そこに設置した直径1mmポリエチレン球、お よび体長1mmの昆虫の羽根の毛を観察することができた。さらに本発明は光学系で高精度な位置合わせが要求される波長2-200nmの極紫外および軟Ｘ線領域に有効である

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【燃料電池】 高効率・高耐久・低コストの燃料電池システム構築には、電池内部におけるプロトン、酸素、水などの輸送メカニズムを解明し、最適なシステム設計が必要です。ナノ・マイクロスケールの 流動現象を解析し、各部材における構造特性と輸送メカニズムの相関を明らかにすることで、PEFC性能向上へ活用が期待されています。 【二次電池】 エネルギー需要の増大と環境問題の深刻化から、充電、放電がともに可能でCO2や窒素酸化物を排出しない二次電池が注目されています。液系および全固体リチウムイオン電池 内部における、電解質内のイオンの流れなど、ナノ・マイクロスケールの流動現象解析の実績があります。 【半導体】 半導体製造の成膜工程では膜厚誤差±0.5Åという原子層レベルの制御が求められています。従来、精密な薄膜を形成するためには膨大な実験データを最適化する必要がありましたが、徳増研究室では数値シミュレーションによりメカニズムを解明し、最適な成膜条件探索を行います。

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本発明は、生体内使用部材用金属ガラス合金に関するものであり、さらに詳しく述べるならば、貴金属が本来具備する高い耐食性と同時に金属ガラス合 金が持っている優れた耐食性、機械的強度、粘性流動による成形加工性なども兼備した新規な生体内使用部材用貴金属基金属ガラス合金に関するものであ る 。本発明の組成はPd-Pt-Cu-Pであり、毒性を持つＮｉを含まず、生体適合性に優れ，かつガラス形成能に優れる点が特徴として挙げられる。容易な成形加工により複雑な形状の生体材料にも対応可能である。

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光秘匿通信に用いられる暗号として、光の量子雑音を利用したストリーム暗号(QNSC: Quantum Noise StreamCipher) が知られている。QNSCは、高速通信が実現できる量子暗号として期待されているが、強い光信号を利用するため、量子雑音による完全なマスキング効果が得られず、暗号化に用いる乱数列の一部の情報が盗聴者に漏れてしまう可能性があるという課題があった。本発明によって、高速伝送を得意とするQNSC信号を時間軸にも 拡散させ、データの振幅および位相の多値化に用いる乱数列の情報も暗号化することにより、従来のQNSCよりも安全性が高く、かつ高速伝送可能な光秘匿通信システムおよび光秘匿通信装置を提供することが可能になった。本発明は、送信部で生成したQNSC信号を共通鍵を用いて時間軸上にランダムに拡散させた上で送信し、受信部において、送信部との間で予め共有した共通鍵を用いて、正しいタイミングでQNSC信号を受信するよう構成されている。このように、暗号化に用いる乱数列も暗号化することにより、より高い安全性と高速性を兼ね備えた光秘匿通信を実現することができる。

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圧縮性流体解析手法は、様々な現象の解析に適用できる。実際、通常の空力解析のほかに燃焼流、プラズマ流また状態方程式を工夫することによりスーパーキャビテーションなどの解析にも適用されている。さらに、これを擬似圧縮法などにより非圧縮性流体の解析にも適用できるように拡張していくことも可能である。このような点から、カーネルとなる圧縮性流体解析を頑健、高精度かつ高効率で計算できるようにし、様々な物理モデルを容易に組み込めるようにした汎用プログラムを開発しておく必要がある。そこで、一般状態方程式を用いて空力解析とスーパーキャビテーションの両方の解析が可能な圧縮性流体解析コードの開発した。

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