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日本素材物性学会 2021/3/29

次世代放射光の概要と東北大学の役割～国際放射光イノベーション・スマート研究センター設置～

2019年10月1日設置

東北大学 副理事（次世代放射光計画担当）
国際放射光イノベーション・スマート研究センター長

村松

淳司

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3 / 65（代表機関）

枢要部の建設・運営■ 入射器・蓄積リング
ビームライン ～3本■ 基本建屋、研究交流施設
ビームライン ～7本■ Coalition活動の推進■ Coalition活動の支援■ 土地造成■ 誘致企業への支援■ Coalitionコアリション活動への参画■ 地域支援■ 都市ビジョン「光イノベーション都市・仙台」■ トライアルユース事業■ 敷地がキャンパス内■ 学術研究（国内外連携の推進）■ 産学連携の強化（ Coalition活動支援）

3

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5 / 65

星陵キャンパス

川内キャンパス
青葉山キャンパス

仙台駅

片平キャンパス動画

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青葉山新キャンパスにおける産学共創と課題解決型研究の推進

7 / 65次世代放射光施設

不確実性が高まるポストコロナ社会を見据え、変化する課題に迅速に対応し、社会価値を創出する機動的な産学共創体制の確立
サイエンスパーク型研究開発拠点整備を加速• 産学官が集う社会課題解決型キャンパスに共創の場を整備• 都市計画、用地取得、地下鉄整備（総事業費約2,300億円）等に関して、
仙台市および宮城県と密接に連携
国際集積エレクトロニクス研究開発センター

 民間寄附による研究棟整備
 民間先端設備の導入
 復興特区、税制優遇等の活用

マテリアル・イノベーション・センター

 民間寄附による研究棟整備
 材料科学分野におけるオープンイノベーション

アンダーワンルーフ型
産学共創拠点（2018年10月）

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サイエンスパークとは？
東北大学キャンパスにおいて、産学官が結集して、大学とともに社会価値創造を行う共創の場
国立大学初の国費に依存しない
大規模キャンパス整備

自己財源

 総面積81万ｍ２、東京ドーム17個分のスペース 旧キャンパスの売却収入等260億円により、
青葉山新キャンパスの土地取得・造成
およびキャンパス移転にかかる費用を負担
次世代放射光施設建設地（2023年運用開始予定）

国際放射光イノベーション・
スマート研究センター棟（予定）•放射光施設はナノを見るための巨大な顕微鏡。新材料やデバイスの開発、生命機能、創薬の研究開発などに必須•整備費用の概算総額:380億円程度（想定される国の分担:最大200億円程度）•「官民地域パートナーシップ」による整備【主体】量子科学技術研究開発機構【パートナー】一般財団法人光科学イノベーションセンター（代表機関）、
宮城県、仙台市、国立大学法人東北大学、一般社団法人東北経済連合会

サイエンスパーク約4万ｍ２
CGイメ―ジ9 / 65

基本構想

日本最大規模のリサーチコンプレックスを構築

現在の

整備により
「日本初・唯一」

リソースを最大限に利活用

次世代放射光施設の誘致、学術研究、実績、人財、環境、交通、行政と連携

東北大学青葉山キャンパス

科学技術イノベーションを牽引

放射光を活用した学術によるSociety5.0に則した戦略的共創の展開で、ｲﾉﾍﾞｰｼｮﾝ・ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾏｰへ

人材育成・共同研究拠点 を構築

サイクロトロン
ラジオアイソトープセンター

東北大学病
院

理学研究科

薬学研究科

仙台市街

青葉山分院

環境科学研究科

情報科学研究科

工学研究科

国際集積エレクトロニクス研究開発センター(CEIS)

植物フィールド

農学研究科

災害科学研究所

環境科学研究所

医工学研究科
地下鉄青葉山駅（東京駅から２時間）

UHハウス青葉山

レアメタル・グリーンイノベーション
研究開発センター

サイエンス
パークゾーン

未来科学技術共同研究センター
産学連携機構次世代放射光施設

配置図

事業工程表
事業計画
東北大学
リサーチコンプレックス構想

大学施設スペース概要

多様な価値観が交流する社会に開かれたキャンパスを整備し、本学と社会の共創によって、最先端の学術研究、産業技術、製品開発、人材育成を一
体的・統合的に展開する「研究する街」の目指す。

▪構造/階数/面積：RC/5F/5,000㎡

国際放射光イノベーション

イノベーションスクエア

企業誘致スペース

学際融合創発拠点
・スマート研究棟

次世代放射光施設
次世代放射光施設‘19

年
度 （R1）▪基礎免振構造採用▪諸室：研究室、交流スペース、情報発信・イベントスペース、ミー
ティングスペース、スタッフｽﾍﾟｰｽ▪構造：S+RC▪階数：地上2F、地下1F▪面積：25,324㎡▪諸室：研究室、設備室

運

組織化

用 10月発足
施 基本設計
設

‘20

‘21

‘22

‘23

‘24

‘25

‘26

‘27

‘28

（R2） （R3） （R4） （R5） （R6） （R7） （R8） （R9） （R10）
大学主導によるﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ

運用体制構築・強化

実施設計

東北大学２０３０
への着実なコミット

運用開始

建設

人材・環境・資金を呼び込み共創展開によるﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾏｰへ

新たな展開

共創・相乗効果

ﾌｧｰｽﾄ 運用開始
ﾋﾞｰﾑ

次世代放射光の建設の状況

2020年12月

2021年2月

実験ホール

2023年完成

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基本建屋の完成予想図（2023年）

蓄積リング棟内部

蓄積リング棟エントランス

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世界初・最大規模の連携： 「リサコン４極構想」
大学を介した海外の
主要な3 GeV級放射光施設の活用への連携

SOLEIL ＋ パリ・サクレー大学
DIAMOND＋オックスフォード大学
MAX-IV ＋ルンド大学
SLS＋PSI
Associate：ESRF (6 GeV)＋PETRA-III (6 GeV) DESY

AOBA
コミュニケ

次世代放射光＋東北大学＋SR7*（*北大, 東北大, 東大, 名大, 京大, 阪大, 九大＋東北7大学）

TPS＋清華大学
Australian Synchrotron ＋メルボルン大学
Associate：SPring-8/SACLA (8 GeV)

欧州

アジア
・
ｵｾｱﾆｱ

アメリカ
南米

SIRIUS＋サンパウロ大学＋カンピーナス大学

ALS＋カリフォルニア大学バークレー校
SSRL/SLAC ＋スタンフォード大学
NSLS-II＋ニューヨーク州立大学
ストーニーブルック校
Associate：APS (7 GeV)

リサコン４極の連携効果■ グローバルな連携による研究、教育、人材育成■ 国際的規模での放射光リソースを活用したフィジビリティ・スタディ■ 各リサーチコンプレックスの課題やノウハウを共有、相互発展■ 特長とする性能の異なる施設間の相補的利活用■ 施設相互の戦略的な高度化

多様な学問分野の集結した大学が産業界を含めた次世代放射光の活用を先導➡ 初の国際連携体制の構築のハブとして新センターを組織

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軟X線(50eV)から硬X線（30keV)まで利用が可能

IR

Soft X-rays

様々な原子の吸収端15 / 65

放射光施設は、大学・企業が集積するリサーチ・コンプレックスの中核となる

主な放射光施設と大学・研究所

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関連機関のミッション

学内共同利用の専門組織の設置が必要

学術研究・人材育成

産業技術・研究開発

東北大学

産業界
マッチング支援

整備運営主体施設運営支援
建設資金
投資

QST

PhoSIC
次世代放射光17 / 65東北大学
国際放射光イノベーション・
スマート研究センター
Tohoku University,
International Center for
Synchrotron Radiation Innovation Smart (SRIS)

学内措置で2019年10月1日設置

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「イノベーションをスマートに」

東北大学

国際放射光イノベーション・スマート研究センター

Tohoku University, International Center for Synchrotron Radiation Innovation Smart （SRIS)

2019/10/1学内共同利用組織として設立
多様なディシプリン（専門分野）、
課題（産/学）、技術、人材が集積
未来型医療、創薬
農業、食品

主要国立大学SR7
東北地域の大学
研究機関
放射光施設

・医学、歯学、薬学研究科
・加齢医学研究所
・医工学研究科
・生命科学研究科

・農学研究科・食と農免疫国際
教育研究センター

ミッション
１．新学術の創発と未踏研究領域を開拓する
２．社会連携に基づき、未来価値創造を支援する
３．海外施設/大学との国際研究ネットワークを構築する
４．世界トップレベルのグローバルリーダーを育成する
物質・材料・エネルギー・環境・多元物質科学研究所、・金属材料研究所
・流体科学研究所 ・災害科学国際研究所
・理学研究科 ・工学研究科 ・環境科学研究科

エレクトロニクス

QST

・国際集積エレクトロニクス研究開発センター
・省エネルギー・スピントロニクス
集積化システムセンター
・電気通信研究所

基幹

次世代計測技術の研究・開発

東北大学
新センター

横幹 ｴﾝﾄﾞｽﾃｰｼｮﾝと
次世代計測技術の
PhoSIC
ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽの研究・開発

欧州
アジア
・
ｵｾｱﾆｱ

アメリカ
南米

産業界

不揮発システムLSI・国内外の共同研究の増加
・産学連携を強化する国際的頭脳循環のハブ機能
・若手研究者、（海外）特別研究員等の採用

健康

食の安全

製品、価値 （概念） の創造

エコカー、有機EL
エネルギー産業

展開 社会連携・分野融合研究の推進

サイエンスの裏付けが必要な基幹計測技術の開発、設計への助言、産学のフィジビリティスタディまでをカバー

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次世代放射光と新センターの協奏効果
・次世代放射光施設が可視化を、学術産業の価値に転換するデータドリブンのラボで構成
・イノベーションスマートをラボの協奏サイクルの効率化高速化で実現→イノベーションサイクルを半分に短縮
展開

新たな課題の共有
基幹
計測・解析法のスマート化
テラバイトの高速計測新センター利用により測定時間 5日間（従来）→数分（次世代）

新たな学理構築＋産業技術への転換

仮説検証サイクルの高速化
横幹
データーを価値へ転換
機械学習でスマート化

新センター利用により2次元情報（数千点）→3次元ビッグデータ（１億点以上）
【3次元】
【2次元】
【ビッグデータ】

触媒反応のプロセス20 / 65

本センターの部門構成

次世代放射光ビームライン
拡大模式図

サイエンスの深化と展開

国際放射光イノベーション・スマート研究センター

2020-2022年度

横幹研究部門

次世代計測技術と放射光科学をつなぐR&D
４スマートラボ
次世代
検出法

ビッグ
データ

横幹 国際連携
データ可視化

基幹研究部門

次世代計測技術の研究開発
６スマートラボ
階層的
計測
スピン
計測

展開研究部門

社会連携、
分野融合研究の推進
４スマートラボ

機能計測
多元計測

基幹 界面計測
生命分光
計測

農業・食品

未来型
医療・創薬

展開

物質・材料・
ｴﾈﾙｷﾞｰ・環境

ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ

欧州

スーパーコンピュータ

アジア
・
ｵｾｱﾆｱ

アメリカ
南米

リサコン４極構想

エンドステーションの設計を裏付けるサイエンス支援から、産業界との価値共創の牽引まで、本センターが中心となって学術研究を先導する21 / 65

横幹研究部門の４つのスマートラボ
全ての研究部門のミッション遂行に必要な相互関連する共通基盤機能
次世代
ビッグデータの解析、保存、転送、変換、管理な検出法
どを、 AIとの融合を含め、情報科学を軸にシステム化
ビッグ「処理する」

データ

分子・ナノレベルでの機能の三次元可視化を実現すべく分野横断的な次世代計測
技術を開発

データ
可視化

「可視化する」
未来型医療、創薬

農業、食品

主要国立大学SR7
東北地域の大学
研究機関
放射光施設

エレクトロニクス

高速・高感度・大面積での高時間・空間・エネル
ギー分解能検出器の開発

国際連携「連携する」
国際ネットワーク形成の要となり放射光施設・大学との連携による国際的な戦略的高度化

全ての計測システム、連携システムに関わる共通基盤

物質・材料・エネルギー・環境

QST

基幹 次世代計測技術R&D

東北大学
新センター

欧州
アジア
・
ｵｾｱﾆ
ｱ

「検出する」

横幹 ｴﾝﾄﾞｽﾃｰｼｮﾝと
次世代計測技術のｲﾝﾀｰﾌｪｰｽのR&D

アメリカ
南米

産業界
不揮発システムLSI
健康

食の安全

展開 社会連携・分野融合研究の推進

エコカー、有機EL
エネルギー産業

PhoSIC22 / 65

基幹研究部門の６つのスマートラボ
次世代放射光活用事例の創出（展開研究部門）を支える、計測技術の研究開発を担う「階層構造を」

何を見るか

「同時に」

階層構造と機能が強く相関するソフトマター（注）などの構造を可視化。生体、食品、医療材料、ポリマー材料などの研究開発「電子のｽﾋﾟﾝを」ｽﾋﾟﾝの化学状態やﾀﾞｲﾅﾐｸｽを可視化。
ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ、ｽﾋﾟﾝﾄﾛﾆｸｽ材料開発

構造と化学状態を同時に可視化し、材料の構造と機能の相関を調べる計測技術開発

機能
計測
階層的
計測

多元
計測

スピン
計測

界面
計測

「生体を」
医療、医薬、農業、環境分野として生体内の物質の形、親和性、拡散、結合のﾀﾞｲﾅﾐｸｽなどを可視化。
分光学的計測手法と放射光を組み合わせた新規計
測手法の開拓

生命分光
計測

どう見るか

「多元的に」
物質の機能と相関する要因を特定するために、有効な統合計測手法は研究対象物質により異なる。展開
研究部門と連携し、多様な材料それぞれに有効な多元計測のアプローチを開拓する。

「界面で」界面や表面は、様々な化学反応の舞台となる。展開研究部
門の全ての分野に必要とされる界面の反応を可視化

展開研究部門の４テーマを「深化・発展させる」
農業、食品

未来型医療、創薬

物質・材料・エネルギー・環境

エレクトロニクス(注) 高分子、液晶、コロイド（エマルション 例：乳液、乳剤、ゾルなど）、生体膜、生体分子（蛋白質、DNAなど）などの柔らかい物質の総称。

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展開研究部門の４つのスマートラボ
本学の卓越した研究領域を軸とした放射光活用による成果創出を担う
未来型医療、創薬
農業、食品

主要国立大学SR7
東北地域の大学
研究機関
放射光施設

物質・材料・エネルギー・環境
エレクトロニクス

QST

東北大学
新センター
欧州

PhoSIC

アジア
・
ｵｾｱﾆｱ

アメリカ

南米

不揮発システムLSI

産業界
健康
食の安全

エコカー、有機EL
エネルギー産業

４スマートラボが社会連携・分野融合を共同研究開発により推進

SRIS教員名簿
研究部門
横幹研究部門ス マ ー ト ラ ボ 名

教授
氏 名

次 世 代 検 出 法

選考中

准教授
氏 名
矢代 航
（本務：多元研）
山本

達

選考中

デ ー タ 可 視 化

髙橋 幸生

篠田 弘造

石黒 志
姜 正敏

村松 淳司
（本務：多元研）
高田 昌樹
福山 博之
（本務：多元研）

江島 丈雄

羽多野 忠

際

連

携

機 能 情 報 計 測基幹研究部門多元計測

階 層 的 計 測

西堀 麻衣子

界

面

ス

ピ

虻川 匡司
杉山 和正
（本務：金研）南後 恵理子（本務：多元研）
蟹江 澄志（本務：多元研）
選考中
権田 幸祐（本務：医学）原田 昌彦（本務：農学）

ン

計

測

計

測

生 命 分 光 計 測展開研究部門物質・材料・エネル
ギ ー ・ 環 境エレクトロニクス
未来型医療・創薬
農

業

・

食

品

真木 祥千子
小川 修一

青色は専任

共同研究部門
射

光

助教
氏 名

ビ ッ グ デ ー タ

国

放

講師
氏 名

24 / 65

次

世

代

計

測

科

学

連

携

中村 哲也

ｾﾍﾟﾘ ｱﾐﾝ ﾎｾｲﾝ

25 / 65

コアリションメンバーとSRISとの関係
SRIS

コアリションBL技術供与

PhoSIC

共同研究，フィージビリティスタディサポート

コアリションメンバー
コアリションメンバー参画

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ビームライン
ワーキンググループ

BL-WG
東北大学
国際放射光イノベーション・
スマート研究センター

27 / 65

次世代放射光施設

28 / 65

BL-III

BL-IV, BL-V

樹脂

ワックス
新規の改質剤

従来の改質剤

29 / 65

横断利用に最適化したビームラインのラインナップをデザイン

30 / 65

31 / 65

地域パートナー COALITION Beamline 7本

BL-I

(U)

X線オペランド分光

分岐： メイン 1，ブランチ 1

BL-II

(W)

X線構造ｰ電子状態トータル解析

分岐： メイン 1，ブランチ 2

BL-III (W)

X線階層的構造解析

分岐： メイン 1，ブランチ 2

BL-IV (U)X線コヒーレントイメージング

BL-V

軟X線磁気イメージング(U)

HX: 2-20 keV, Beam Size: 100 nm
HX: 2-20 keV, Beam Size: 50 μm

HX: 4.4-30 keV, Beam Size: 50 μm
HX: 2-20 keV （偏光に依存）, Beam Size: 100 nm or 50 μm
SX: 0.18-4 keV （円偏光）, Beam Size: < 50 nm

BL-VI (U)

軟X線電子状態解析

分岐： メイン 1，ブランチ 1

BL-VII (U)軟X線オペランド分光

分岐： メイン 1，ブランチ 1

BL-VIII (U)

軟X線ナノ光電子分光

BL-IX (U)軟X線ナノ吸収分光

BL-X

軟X線超高分解能共鳴非弾性散乱

SX: 0.05-1 keV, Beam Size: < 50 nm

SX: 0.13-1 keV （偏光に依存）, Beam Size: < 50 nm
国が整備する Beamline 3本(U)

SX : 0.05-1 keV, Beam Size: 50 nm - 10 μm
SX : 0.13-2 keV （偏光に依存）, Beam Size : 50 nm - 10 μm
SX : 0.25-1 keV, Beam Size : < 500 nm

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ビームライン仕様決定

固液界面機能サイズ依存機能診断マーカーの
可視化
生体機能

物質中の
化学状態

細胞小器官

バルク不均一材料

材料機能

33 / 65

実験ホール内部

CFRP
製造装置

34 / 652θ = 4°

エッジを鋭く研磨したミラー ⇒購入可能

既存放射光施設におけるビームライン分岐の例○ SPring-8 BL12XU
C. Yong et al., AIP Conference Proceedings 705, 340 (2004).

○ SACLA: SXFEL (日本)、FLASH(独)エネルギー可変であるが、変更に時間と手間の問題⇒コアリション BL-Ⅰではエネルギー固定で使用。
上記問題を回避して効率的利用を実現。
R. Mitzner et al., Opt. Express 16, 19909 (2008).

○ Diamond Light Source (UK) I15
コアリション BL-Ⅱ, Ⅲと同種光源
MPWビームラインでの分岐実例
https://www.diamond.ac.uk/

実例では、30～200 eVを対象としているが、エネル
ギー範囲はDelay回路によって制限されていると考えられるので、1000 eVでも実用可能と考える。

35 / 65
BL-Ⅰ（09U) Ｘ線オペランド分光ビームライン構成

BL-Ⅴ（14U) 軟Ｘ線磁気イメージングビームライン構成
軟Ｘ線 ２分岐硬Ｘ線 ２分岐○ 今後の予定
BL-Ⅶ（08U) 軟Ｘ線オペランド分光ビームライン、BL-Ⅵ（07U） 軟Ｘ線電子状態解析ビームラインの分岐を含めたレイトレースによる光学系の最適化。

BL-Ⅲ（09W) Ｘ線階層的構造解析ビームライン構成 ⇒ BL-Ⅱ(08W)も分岐方式は同様
硬Ｘ線 ３分岐

5 ×1011 Ph/s
左記の条件において、光量はSP8 BM-BLの典型値を約5倍上回る。

E = 8.0 keV ( θB = 14.3 deg )その他のWG

 COVID-19対策チーム (2020/3/20設置）
 3社と共同研究開始．
 うち1社はNEDO大型プロジェクトに申請中 農学研究科内に「SRIS抗菌抗ウイルス研究ユニット設置」（8/1付）
 FSによるオゾン，光触媒などのウイルス不活化研究開始

 データサーバ・ネットワークWG(2020/8/20設置）
 サイバーサイエンスセンターと連携

 サイバーフィジカル共同研究，スーパーコンピューター利活用

 1次ストレージ，超高速光ファイバー敷設計画の推進 データセンター構想推進（サイエンスパークと連携）

 液体ヘリウムWG (2020/8/20設置）
 ヘリウム回収システム構築

 液体窒素・高圧ガスWG(2020/10/7設置）
 in-situ測定用高圧ガス関連の種々の問題解決
 その他
 ソフトマテリアル研究拠点WG
 国際サミット実行委員会
 小学生絵画コンクール実行委員会
 放射線安全性委員会への委員の出席

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37 / 65

COVID-19対策チーム
２０２０年３月２０日設置
２０２０年４月２０日取り纏め

東北大学
国際放射光イノベーション・
スマート研究センター

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SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）感染症（COVID-19）対策のために期待される放射光技術

1．創薬支援技術に関する研究 ２０２０年４月２０日取り纏め
Phase Ⅲ 生きたウイルスの構造変異部位を可視化し、予測する計測・解析技術の確立■ 研究開発対象： ウイルスの構造解析、ダイナミクスの迅速計測技術（例）可視化されたウイルスのダイナミックな構造-化学状態変化と変異部位との相関研究

新たな解析技術の構築
Phase Ⅱ 抗ウイルス剤の新規開発に資する高速・高確度計測プロトコルの構築■ 研究開発対象： ウイルス感染を阻害する薬剤とウイルス表在因子、ウイルス増殖を阻害する薬剤と標的因子の相互作用計測技術（例）構造生物学的解析による薬剤の反応部位と親和性の可視化、計算科学の活用による薬効の確度の高度化

既存解析プロセスの高度化・高速化
Phase Ｉ

既存の抗ウイルス薬とウイルス、ヒト細胞の相互作用の研究■ 研究開発対象： ウイルスとヒト細胞の相互作用、
ウイルス増殖制御因子の構造生物学的計測技術（例）COVID-19タンパク質に対する人工抗体の開発および（感染・非感染）細胞内元素動態の解析

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SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）感染症（COVID-19）対策のために期待される放射光技術■研究提案例A： ウイルス感染を阻害する抗体医薬とウイルス表在因子の相互作用の構造生物学的解析
タンパク質のhttps://www.nor
dicbiosite.com/
news/sars-cov-22019-ncovantigens

ウイルス表在因子

細胞受容体

bicyclic peptide（人工抗体）の取得と化学合成

課題
放射光施設
感染反応のトリガーを精密に解析

実験室系
試料選別
詳細構造

蛍光顕微鏡
イメージング■ 抗体医薬反応部位が感染制御因子の機能発現を確かに阻害している状態を精密に可視化する。
https://www.efmc.info/medchemwatch- ■ この情報を利用したシミュレーションによって薬効の最適化を
2011-3/researcher.php
図り、さらに強力な薬剤開発へ展開する。

次世代放射光の将来活用
ウイルス

人工抗体

ヒト細胞

構造評価、
フィッティング

人工抗体の改良

ハイスループット計測、計算科学等と融合した次世代放射光計測が、ウイルス変異予測と連動した創薬技術開発を加速
変異予測
次世代放射光による可視化40 / 65
SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）感染症（COVID-19）対策のために期待される放射光技術■ 研究提案例B-1： ウイルス変異の予測と併せた治験サイクルの高速化
課題： 治療薬・ワクチンの早期開発
至急、全世界200万人以上の感染者に直ちに有効な治療薬を届け、順次、全世界約80億人に効果的なワクチンを接種する

次世代放射光の将来活用
・世界で650以上の治験登録・その他、治療薬候補

治験

治療薬の効果に対する科学的根拠解明
・Ｘ線タイコグラフィー
・Ｘ線小角散乱・軽元素軟Ｘ線分光
・走査型蛍光X線顕微鏡
次世代放射光ウイルス感染抑制と病態抑制のその場観察

N < 10

治験リスク低減

メカニズム解明

製薬プロセスへ

治験薬候補

N > 10,000

高速スクリーニング

創薬プロセス

それでも生じてしまった
副作用については製薬プロセス41 / 65
SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）感染症（COVID-19）対策のために期待される放射光技術■ 研究提案例B-2： 創薬・製薬研究開発テーマと放射光計測活用例
創薬
高能率創薬

バイオ医薬品

ターゲット,
診断マーカー探索製薬
モデル生物系
構築

不純物解析

フラグメント・スクリーニング

タンパク質の微小多結晶体のハイスループット
自動測定構造解析システム XRD(欧州ESRF)

抗ウイルス薬開発
X線分光

フラグメント・スクリーニングのためハイ
スループット装置を英国the Structure
Genomics Consortium とDiamond Light
Sourceが開発。浸漬〜結晶化〜測定〜解析までの各段階を自動化、測定までのXRD (英Diamond)

有機オスミウム剤の卵巣がん細胞内の分布を測定、ミトコンドリ
アに入り込むことを発
見 XRF (欧州ESRF)

抗腫瘍活性Ga化合
物の化学状態と細胞内分布の可視化
KAS, XRF(英Diamond)

凝集状態制御医薬品の品質管理

ターゲット・タンパク質/糖鎖等の立体構造解析

肺炎球菌がホスト生物の細胞に取り憑くのに使われるシアリダーゼNanCの構造を解析.
薬剤耐性肺炎球菌に対するワクチンと治療薬のターゲットとして検討., XRD(英Diamond)

立体構造異性体などの多形制御

薬剤の品質管理を目的として、微量不純物、残留した溶媒、目的薬剤の多形結晶等の問題がないかを精密測定 XRD(英Diamond)

診断マーカー探索

リンパ芽球性白血病向けバイオ医薬品エルウィニア L-アスパラギナーゼ 酵素(製品名Erwinase)の臨床グレード品質管理.立体構
造異性体の検出, SAXS(英Diamond)バイオ医薬品 モノクロナール
免疫グロブリンG1抗体の低分子薬との抗体-薬物複合体。水中でのコロイド不安定性を発見,
SAXS(仏SOLEIL)

モデル生物系の開発

X線分光

アルツハイマー病変部で酸化還元活性のある鉄元素を見いだし、さらに反強磁性秩序状態にあることを発見。アルツハイマー痴呆症の初期段階でのNMR等での診断の可能性 XAS, XMCD
(英Diamond)

ヒト幹細胞の内部構造の3次元可視化などμCT(米APS)

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SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）感染症（COVID-19）対策のために期待される放射光技術

2．生命維持・治療技術、診断技術、感染拡大防止技術に関する材料開発
生命維持・治療装置材料（例）体外式膜型人工肺（ECMO）材料の（例）界面活性剤利用の吸着殺菌開発（例）ナノバブルの殺菌効果の応用

・高機能膜（フィルター）・100 nmサイズのウイルス内の化学状態分布

・血栓形成を軽減する生体適合材料のイメージング・人工肺に組み込まれるセンサー

・脂質二重膜エンベロープ構造を持つウイルス

PennMedicine.org/cli
nical-briefings
FY-16_10007 05.16と界面活性剤の吸着状態の可視化

フィルター材料

ウイルスを分解する光触媒材料（例）ナノ～ミクロフィルター材料の開発（例）光触媒材料の衣類、生活資材、・エアロゾルの挙動と化学状態の可視化

衛生材料、車両内装材への応用

・フィルター製造工程の開発

・塗布加工技術の開発

・フィルター機能を活かした診断キットの・成膜プロセスの可視化

開発

殺菌材料・プロセス・光照射条件in situ 触媒反応の可視化・耐久性等の評価（形状、化学状態）

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SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）感染症（COVID-19）対策のために期待される放射光技術

3．次世代の施設活用の標準化：
ロボット導入によるリモート実験 ➡ オンラインディスカッション➡ 研究成果の流れを強化する
現状

リモート測定やメールイン測定は、世界の各施設それぞれが独自に実施しており、その形態は、常時スタッフがビームラインにおいて面倒を見ている場合
も、完全自動化によって遠隔操作している場合もある。

課題 次世代の放射光施設の活用方法として、人の移動を伴わないリモート計測から、オンラインディスカッションを経て、研究成果まで繋げる一連の流れを可能とする環境の整備を、COVID-19の対策課題研究を推進しながら強化する。この流れを、放射光施設間アライアンス等を利用して国内外の放射光施設の次世代活用方法として標準化することを目指す。

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国際放射光サミット
第1回 2019年4月22日 仙台
第2回 2020年4月24日 Zoom
第3回 2021年7月1日 ハイブリッド

東北大学
国際放射光イノベーション・
スマート研究センター

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J. B. Hastings
SLAC USA

AOBA コミュニケ

2019年4月22日• 東北の仙台市で、次世代３GeV放射光施設の建設を始められ、第一回次世代放射光イノベーション
フォーラムを開催された日本に祝意を表する。このことは、日本の東日本大震災からの本格的な復興を世界に証明することである。
• 放射光を利用した基礎研究や応用研究の利用を推進するために、大学、産業界、施設の連携を進める定期的なフォーラムとして開催する、世界規模のサミット会議を設置する。

第1回

23

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第2回

議長： 大野東北大学総長

第2回

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AOBA COMMUNIQUE 2

第2回

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第2回

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第2回

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(Provisional Program)

3rd International Forum for Innovation in Next Generation Synchrotron Radiation- SR Science in a Post-COVID-19 World 1st July 2021
Tohoku University, Aobayama, Sendai, Japan

Organized by: Tohoku University
Co-organized by: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST), Photon Science Innovation
Center (PhoSIC)
Supporting Organizations: The University of Tokyo, National Institute for Material Science (NIMS), National Institute of Advanced
Industrial Science and Technology (AIST), RIKEN, Institute for Molecular Science (IMS)
Chair: Hideo Ohno (President, Tohoku Univ.)
Vice Chair: Motoko Kotani (Executive Vice President, Tohoku Univ.)
1. The International Symposium on Next Generation Engineering for Synchrotron Radiation Innovation(On-site & On-line Hybrid Meeting)
Venue: TBA
10:00 - 10:10 Welcome Address Hideo Ohno (President, Tohoku University)
10:10 - 10:20 Congratulatory Address
TBD (MEXT)
Toshio Hirano (President, QST)
Masaki Takata (President, PhoSIC)
10:20 - 11:20 Plenary Lecture (TBC)
Francesco Sette (ESRF, Director, France)
Challenge of ESRF-EBS towards post-COVID-19
11:20 - 11:50 Keynote Lecture 1 (Candidates, TBC)
Rob Lamb (Canadian Light Source, Director, Canada)
Perspective of Canadian light source for agricultural science
12:00 - 13:00 Lunch Break
13:00 - 14:00 Keynote Lectures 2 and 3 (Candidates, TBC)
第3回
Sakura Pascarelli (European XFEL, Scientific Director)

Rob Lamb (Canadian Light Source, Director, Canada)
Perspective of Canadian light source for agricultural science
12:00 - 13:00 Lunch Break
13:00 - 14:00 Keynote Lectures 2 and 3 (Candidates, TBC)
Sakura Pascarelli (European XFEL, Scientific Director)
Current and future of ultra-highspeed X-ray absorption spectroscopy
So Iwata (Department of Cell Biology, Kyoto University, Professor, Japan)
The role of SR-based life science in post-COVID-19
14:00 - 16:00 Lectures by Rising Stars of SR Science (Candidates, TBC)
Manuel Guizar Sicairos (SLS, Beamline Scientist, Switzerland)
High-resolution non-destructive three-dimensional imaging of integrated circuits
Iradwikanari Waluyo (NSLS-II, USA)
Optimizing the growth of coatings on nanowire catalysts
Nicolas Jaouen (Synchrotron SOLEIL, SEXTANTS beamline, France)
Chirality in thin films and multilayers probed by soft x-ray (coherent) scattering
Kirsten M. Ø. Jensen (Copenhagen University, Denmark)New nanostructures from total scattering
Alexandra-Teodora Joita-Pacureanu (ESRF, Junior Scientist, France)
Dense neuronal reconstruction through X-ray holographic nano-tomography
16:10 - 16:20 Closing Remarks
2. The 3rd International Summit of SR Innovation (On-site & On-line Hybrid Meeting)
Venue: TBA
Academia Members: Tohoku University, QST, NIMS, AIST, RIKEN, IMS
Facility Members: Representatives of SLAC, ALS, NSLS-II, APS, ESRF, SOLEIL, SLS, TPS, SPring-8/SACLA
Chair: Hiroyuki Fukuyama (Prof. Tohoku Univ.)
16:30 - Opening Address Hideo Ohno (President, Tohoku Univ.)
16:40 – 19:00 Summit Meeting
Chair: Jerome Hastings (Prof. Stanford Univ.)
19:10 - Closing Address

第3回

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絵画コンクール
締切： 2月11日
現在，審査中東北大学
国際放射光イノベーション・
スマート研究センター

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Activities

東北大学
国際放射光イノベーション・
スマート研究センター

Adv. Kirkpatrick-Baezミラー集光光学系を用いたタイコグラフィEXAFS法による原子間隔のナノスケール決定

既に研究成果が続々と・・・

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光ファイバーカップリングＸ線マルチビーム画像検出器の開発

MnO粒子の再構成像とEXAFSスペクトル

Jpn. J. Appl. Phys., 59, 038003 (2020).

J. Synchrotron Radiat., 27, 455 (2020).
細胞核内アクチン繊維形成によるゲノム機能制御機構解明

マルチビームX線タイコグラフィの実証

Opt. Express, 28, 1216 (2020).

Cells, 9, 758 (2020).

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自由電子レーザーからのTHzパルス光
によるアクチン繊維断片化の発見

高速O2分子のグラフェン非破壊透過を発見

Cover artに採択
J. Phys. Chem. Lett. 11, 9159 (2020)

Sci. Rep., 10, 9008 (2020).

ナノ粒子液晶の USAXS による動的配向評価

ミリ秒Ｘ線CTのための放射光マルチビーム光学系の開発

投影像

3D再構成像Optica, 7, 514 (2020).

Nanoscale Adv., 2, 814-822 (2020).

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自由電子レーザーからのTHzパルス光
によるアクチン繊維断片化の発見

高速O2分子のグラフェン非破壊透過を発見

Cover artに採択
J. Phys. Chem. Lett. 11, 9159 (2020)

Sci. Rep., 10, 9008 (2020).

ナノ粒子液晶の USAXS による動的配向評価

ミリ秒Ｘ線CTのための放射光マルチビーム光学系の開発

投影像

3D再構成像Optica, 7, 514 (2020).

Nanoscale Adv., 2, 814-822 (2020).

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三角形開口を用いた非孤立物体のシングルフレームコヒーレント回折イメージング

Optics Express,29(2), (2021)

その場X線タイコグラフィによるSn-Bi粒子の溶融過程における相転移のナノスケール可視化

Microscopy and Microanalysis, 26, 878-885 (2020)

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超高温その場X線回折によるMoSiBTiC合金の動的相変態過程の解明
光受容体フィトクロムの光初期反応による構造変化

Materialia, 13, 100867 (2020)
Elife 9. e53514 (2020)

タイヤゴムの引張破壊過程をミリ秒リアルタイム3D観察

試料中央部の3D像（動画）J. Synchrotron Rad., 28, 322-326 (2021)

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レンズカップリング型Ｘ線マルチビーム画像検出器の開発

Appl. Phys. Express, 13, 077002 (2020)（Spotlightsに選出）

統合失調症に関わるドパミン受容体の構造解明 ―副作用を抑えた薬の迅速な探索・設計が可能に―

Nat Commun 11, 6442. (2020)

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令和 2年 7月 28日

世界最先端のウイルス不活化技術の開発をスタート- 新種のウイルス被害拡大に向けた不活化技術開発説明者

東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター
村松 淳司（むらまつ あつし）
東北大学大学院 農学研究科 教授
原田 昌彦（はらた まさひこ）
ポエック株式会社 代表取締役社長
釆女 信二郎（うねめ しんじろう）

センター長

2020年7月28日

研究開発スケジュール概要
2020年7月

1

ナノ粒子液晶の USAXS
2022年による動的配向評価
2023年
2021年

オゾン抗
ウイルスシステムの確立

安全性・効率性の高いシステム開発オゾンの効果解析

ウイルス不活化メカニズム検証
オゾン抗ウイルス
システムの製品化

多様なウイルスに作用し安全性の高い
システム確立

放射光技術のによるオゾンメカニズム解明～応用～製品開発
Nanoscale Adv., 2, 814-822 (2020).

ナノバブル技術 の応用～製品開発

1

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Webサイト
http://sris.tohoku.ac.jp/

http://www.phosic.or.jp/

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sris.tohoku.ac.jp
2023年、次世代放射光施設が仙台に完成する

常時1000人以上が集う街ができる
mura@tohoku.ac.jp