東 北 大 学 附 置 研 究 所 若 手 アンサンブルプロジェク ト 活 動 報 告 書 2019

研究所若手アンサンブル

東北大学附置研究所若手
アンサンブルプロジェクト
活 動 報 告 書 2019東北大学附置研究所・センター連携体
東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクトワーキンググループ

東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクト
活動報告書 2019目次
１．プロジェクトの経緯と活動の概要 …………………………………………………………

2

２．平成３０年度若手研究者アンサンブルグラント採択課題の成果報告 …………………

4

３．第５回東北大学若手研究者アンサンブルワークショップ開催報告 …………………… 62
４．2019 年度若手研究者アンサンブルグラント実施報告 ………………………………… 115
５．アンサンブルプロジェクト リコレクションシンポジウム開催報告 ………………… 133
６．若手研究者アンサンブルグラント採択課題による研究成果フォローアップ調査結果

164

７．本年度および５か年の活動総括 …………………………………………………………

173

１．プロジェクトの経緯と活動の概要
東北大学では、金属材料研究所、加齢医学研究所、流体科学研究所、電気通信研究所、多元物質科学研究所、災害科学国際研究所、東北アジア研究センター、学際科学フロンティア研究所、材料科学高等研究所を東北大学研究所群として、その研究所長、センター長で構成される研究所長会議が、研究所連携プロジェクトを主導してきました。平成 27 年度には、研究所長会議において、これらの部局間の連携組織に「東北大学附置研究所・センター連携体」と新たに名称が付与されております。平成 29 年 10 月より、新たに電子光理学研究センターおよび未来科学技術共同
研究センターが本連携体に加わりました。本年度（平成 31 年度・令和元年度、2019 年度）における各研究所長、センター長は、次の通りで、研究所長会議代表は、９月３０日までが材料科学
高等研究所の小谷元子前所長、１０月１日以降が同研究所の折茂真一所長です。
金属材料研究所 所長 高梨 弘毅 教授
加齢医学研究所 所長 川島 隆太 教授
流体科学研究所 所長 大林 茂 教授
電気通信研究所 所長 塩入 諭 教授
多元物質科学研究所 所長 村松 淳司 教授
災害科学国際研究所 所長 今村 文彦 教授
東北アジア研究センター センター長 高倉 浩樹 教授
学際科学フロンティア研究所 所長 早瀬 敏幸 教授
材料科学高等研究所 前所長 小谷 元子 教授（令和元年９月３０日まで）
材料科学高等研究所 所長 折茂 慎一 教授（令和元年１０月１日から）
電子光理学研究センター センター長 濱 広幸 教授
未来科学技術共同研究センター センター長 長谷川 史彦 教授
平成 27 年度より、東北大学附置研究所・センター連携体の活動の一環として、若手研究者を中心とする研究交流・連携、および研究所間共同研究の促進を目的に、東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクト（以下、研究所若手アンサンブルプロジェクト）が発足しました。上記の各研究所・センター・機構（以下、各研究所）からワーキンググループのメンバーが集まり、博士研究員や大学院生を含む若手研究者を主とした学内研究者ネットワークの強化、および部局間共同研究の支援、外部研究費獲得の促進を目的として、研究所間の連携を深める活動を企画・運営しました。
これまでの各年度の活動として、まず研究所所属研究者や学内各部局の研究者の研究内容を相互に知り合うキックオフミーティングと位置づけた若手研究者アンサンブルワークショップを６
月または 7 月に開催しました。それに平行して、複数研究所間の共同研究課題を公募する『アンサンブルグラント』を実施しています。このグラントでは、萌芽的な研究を対象とする第 1 ステ

－2－ージ、および前年度第 1 ステージを実施し最終的に外部研究費獲得を目指す第 2 ステージが設定されています。また、秋季または冬季に若手研究者アンサンブル研究会を開催して、そのプログ
ラムは特別講演、アンサンブルグラント採択課題発表会、見学会などで構成しました。
当初の 2 年間は、研究所間の若手研究者の共同研究を促進するプロジェクトとして活動してきましたが、昨年度（平成 29 年度）からは研究所の若手研究者を中心にした、全ての部局間の共同研究を推進することとなりました。これに伴い、各イベントの名称も「研究所若手アンサンブル○○」から「東北大学若手研究者アンサンブル○○」に変更しました。
本年度は、５年間の活動の区切りとして、過去の活動を振り返り総括するためのアンサンブル
プロジェクト「リコレクション シンポジウム」を開催しました。
本報告書に、これらの実施内容および資料等をまとめます。今後、これらの活動をさらに充実
させて、研究所間の連携を深化させていきたいと考えております。引き続き、皆様のご理解とご協力をいただけますようお願い申し上げます。

－3－２．平成３０年度若手研究者アンサンブルグラント採択課題の成果報告
昨年度（平成 30 年度）、研究所間の共同研究の促進を目的として、複数研究所の所属研究者で構成される共同研究グループに対して研究費を支援する「平成 30 年度若手研究者アンサンブルグ
ラント第１ステージ」の公募を企画・実施しました。採択課題を表 1-1 に示します。続いて、17
件の研究課題の成果報告を掲載します。なお、ここでは、提出された報告書から、申請中および申請予定の外部研究費の情報を削除しています。
これらの共同研究の実施により、報告書提出の時点（令和元年 5 月末）で、9 報の論文掲載、1編の著書出版、28 件の学会発表、3 件の受賞の成果が挙げられたことが報告されました。また、外部研究費に関しては、4 件総額 17,100 千円が獲得され、他に 8 件総額 33,290 千円が申請中および申請予定とされております。

表 1-1 平成 30 年度若手研究者アンサンブルグラント（第１ステージ）の採択課題一覧◎ 研究代表者

所属・職名

研究分担者

研究課題名

◎横田信英

通研・助教

ナノインプリント薄膜光フィルタに基づく高伊東駿也

多元研・助教コヒーレンス面発光レーザの開発◎西嶋政樹

多元研・助教ニトロキシルラジカル―血清アルブミン複合

笹野裕介

薬学研究科・助教

人工酵素によるアルコールの空気酸化◎山田昭博

加齢研・助教早川晃弘

流体研・助教井上雄介

加齢研・助教◎小林弘明

多元研・助教

辻川雅人

通研・助教

小笠原義之

東京大学工学系研究科・特任助教◎岡 博文

AIMR・助教

単分子磁石メモリの実現へ向けて－分子レベ加藤恵一

理学研究科・助教

ル計測に基づく新規分子設計指針の構築－◎Chia-huei Tseng

通研・准教授Cindy Chiu

医学部・講師

Sachiko Kiyama

文学研究科・准教授◎井土 宏

AIMR・助教

２次元反強磁性体の極限環境測定を用いたス

木俣 基

金研・准教授

ピン検出

◎田邊亜澄

加齢研・研究員

羽鳥康裕

通研・助教

石橋 遼

スマートエイジング学際重点研究セン

レーザー技術を応用した革新的生体情報計測技術の開発

放射光 X 線分光と第一原理計算から導く Li2O型次世代正極材料の構造・動作原理の解明

Pre-verbal

Infants'

Abstract

Rule

Learning: Perceptual Narrowing Theory

なぜ「あの横にあるやつ」ばかり思い出すのか―記憶における注意資源割り当ての個人差の解明
ター・特任助教－4－◎鈴木杏奈

流体研・助教前川正充

大学病院・助教

岡島淳之介

流体研・助教

生命科学の深層理解と臨床応用に資する流れ

上原聡司

流体研・助教の力を活かした 細胞分画キットの開発

落合直哉

流体研・助教宮内 優

流体研・助教◎内藤寛子

東北ア・助教「越境的移動」の時代を問い直す：シベリア北大石侑香

東北ア・学振特別研究員

方少数民族ハンティの事例の検討による越境

田村光平

学際研・助教的地域研究の方法論の構築◎岡島淳之介

流体研・助教宮本直人

NICHe・准教授

森本達郎

NICHe・研究員

畠山 望

NICHe・准教授

岡部孝裕

弘前大学理工学研究科・助教◎佐々木大輔

災害研・助教防災投資便益を加味した際のログンダム

峠 嘉哉

工学研究科・助教（Rogun dam）に係る費用便益分析等◎鈴木通人

金研・准教授是常 隆

理学研究科・准教授

丹野航太

金研・技術職員◎田中利和

東北ア・学術研究員

甲斐洋行

工学研究科・特任助教

足を護りセンシングするアフリカ地下足袋の井上雄太

デロイトトーマツコンサルティング・

協創に関する研究

摩擦境界面の超高精度温度計測と伝熱解析によるスキー滑走面摩擦現象の解明

第一原理データベースと機械学習によるトポ
ロジカル磁性体の探索と物性予測

コンサルタント◎Dazhi Hou

AIMR・助教

Zhenchao Wen

CSRN（金研）・助教

Koki Takanashi

金研・教授

◎鎌形清人

多元研・助教城田松之

医学系研究科・助教

天然変性タンパク質を対象とした機能調整ペ

亀田倫史

産総研・主任研究員

プチドの人工設計法の開発

北原亮

立命館大学・教授◎梨本裕司

学際研・助教珠玖 仁

工学研究科・教授

原健士朗

農学研究科・准教授

Magnetic

phasetransitiontransistor

tunneling junction

精細管内フローに着目したウシ体外精子形成用マイクロ流体デバイスの開発－5－

ナノインプリント薄膜光フィルタに基づく
高コヒーレンス面発光レーザの開発
横田 信英１、伊東 駿也２１

電気通信研究所、２多元物質科学研究所

１．研究目的
大容量コヒーレント光通信や精密コヒーレント光計測など、半導体レーザ光源のコヒーレンス向上が重要となる応用分野は数多く存在する。特に、横端面発光レーザに比べてビーム
品質が良く低コストで省電力な面発光レーザの高コヒーレンス化が期待されているが、半導体基板に対して垂直方向に光共振器を形成する面発光レーザでは、光共振器を長尺化することで高コヒーレンス化する従来手法の適用が困難であり、新規手法の開発が求められていた。
そこで本研究では、面発光レーザへ光負帰還効果[1]を導入可能な薄膜光フィルタを、量産化に適したナノインプリントリソグラフィによって試作し、薄膜光フィルタに基づく高コヒー
レンス面発光レーザの動作を初めて実証することを目的とする。そのための第一ステップとして、サブ波長回折格子型の薄膜光フィルタをまずはガラス基板上に形成し、市販の面発光
レーザとハイブリッド集積することで原理検証実験を行うことを目的としている。
２．研究方法ナノインプリントリソグラフィによる薄膜光フィルタの作製に向けて、まずは有限差分時
間領域法を用いた電磁界シミュレーションにより、薄膜光フィルタ構造の設計・最適化を進める。次に、設計した構造に基づき、薄膜光フィルタを試作する。ナノインプリントには Si
モールドを用いるため、電子線描画・現像により電子線レジストの微細パターン作製を行う。
得られたレジストマスクを基に Si 基板をドライエッチング加工することでモールドを作製する。本モールドを用いたナノインプリントによって樹脂モールドを作製し、最終的な薄膜
光フィルタ構造は樹脂モールドから作製する。薄膜光フィルタはガラス基板上に形成するため、基板との屈折率差を得るためにエアブリッジ構造を導入する。このために、ガラス基板と樹脂の間に水溶性高分子層を挿入し、ナノインプリント後のウエットエッチングによって除去する。また、作製時にはプロセス誤差によって最適化した構造とのずれが生じるため、これらの補正方法を検討する。具体的には、最も顕著となる膜厚方向のずれを、フィルタ構
造における面内方向のスケールで等倍補正し、その代わりにスケーリング則に従って設計波長がシフトするというものである。様々なエアブリッジ構造を同時に作製し、構造の機械的強度や歩留まりについても知見を得る。作製した薄膜光フィルタの反射率特性は、サンプルに照射した白色光源の反射スペクトルと参照用ミラーの反射スペクトルをそれぞれ測定し、評価する。白色光源には光ファイバ増幅器から放出される 1.55 µm 帯の自然放出光ノイズを活用し、同軸で入射した He-Ne レーザの CCD カメラ撮影像からサンプルにおける光照射位置を確認した。
３．結果および考察
薄膜光フィルタ構造の設計モデルを図 1(a)に示す。屈折率 1.52 の樹脂と空気から成る回折格子型のフィルタ構造であり、格子周期Λ、格子幅 W、格子厚 t をパラメータとして最適化した。ここで、入射光電界は TE 偏光とした。図 1(b)に示すように、設計波長において電界（Ey）の空間分布は回折格子付近に局在しており、横方向へ光が結合していることがわかる。
図 1(c)に示すように、最適構造における反射スペクトルは半値全幅約 0.4 nm の急峻な Fano
共鳴型の反射スペクトル形状が得られ、これを用いることで面発光レーザに効率的な光負帰還効果を導入することが可能となり、高コヒーレンス化が期待できる。

－6－

このような設計に基づき、図 2(a)に示す構造を有する薄膜光フィルタを試作した。その光
学顕微鏡写真を図 2(b)(c)に示す。回折格子領域の周辺にエアブリッジ構造が形成されていることが確認できたが、回折格子領域には不均一な応力分布に起因した歪みが見られた。この原因として、ウエットエッチングによってエアブリッジ構造を形成する際に行ったサンプ
ルの加熱などが考えられる。より均一性の高い回折格子構造を形成するため、温度変化の小さいプロセス方法や高剛性樹脂材料の導入などの改善策を検討している。図 2(c)の回折格子
領域へ光照射し反射率の測定を試みたところ、図 3 に示すように、1530~1560 nm の波長領域において数%程度の平坦な反射スペクトルが得られた。これは空気と樹脂材料の境界面における反射と考えられるものであり、回折格子構造に起因した急峻な反射率変化の観測には至らなかった。歪によって回折格子の周期性が設計と大幅に変化したため、回折格子に起因した反射スペクトル成分が測定可能な波長領域からシフトした、または薄膜面内方向への光結合効率の低下によって反射率の変化量が低減したことなどが考えられる。

格子幅 w
t

Reflectivity

1

格子厚 t

格子周期 Λ

0.5~0.4 nm
FDTD

nH = 1.5201554

屈折率 nL = 1

1200 nm

1556

Fano fit

1558

1560

Wavelength (nm)図1(a)解析モデル、(b)電界分布の解析結果例、(c)反射スペクトルの解析結果

(a)

(b)
回折格子領域
200 × 200 um(c)
エッチング層（水溶性高分子PVA）
樹脂
ガラス基板
図2

試作した薄膜光フィルタの(a)構造図と光学顕微鏡写真(b)全体図、(c)回折格子領域の拡大図

－7－

反射率

(%)

30

20

10

0
1530

1550

1540

1560

波長 (nm)

図 3 試作した薄膜光フィルタの反射率測定結果

４．結論
本研究では面発光レーザの高コヒーレンス化に向けて、光負帰還法を導入可能な急峻な反射率特性を有する薄膜光フィルタ構造を設計し、ナノインプリントリソグラフィを用いて試作した。作製プロセスに起因した構造歪により、試作した薄膜光フィルタから急峻な反射率変化を得ることはできなかったが、研究期間においてナノインプリントリソグラフィを用いた薄膜光フィルタの作製課題を明確にし、反射率特性の測定系を立ち上げることができた。
今後継続して進めることで当初の目標を達成できる見込みである。
５．参考文献[1] K. Aoyama et al., "Strategy of optical negative feedback for narrow linewidth
semiconductor lasers," Opt. Express 26, 21159 (2018).
６．論文・学会発表、受賞、特許なし－8－ニトロキシルラジカル－血清アルブミン複合人工酵素によるアルコールの空気酸化
西嶋政樹 1、笹野裕介 2
１

多元物質科学研究所、２薬学研究科

１．研究目的
持続可能社会を志向する温和条件（室温付近、水系、高反応選択性、高リサイクル性、低触媒使用量）における有機合成プロセスの開発は、資源に乏しい我が国が世界をリードする研究領域の一つであり、今後益々の発展が望まれる。有機合成プロセスの中でも、アルコー
ルの酸化反応は、ケトンやカルボン酸等への有用な官能基変換として、有機工業的用途として重要な位置づけを占める。しかしながら、酸化剤は毒性や爆発性を有するものが多く、環境調和性に乏しい。
一方、生体内で行われる酵素反応は、一般的に温和条件下において、高活性・高選択的反応性を示す。しかしながら酵素反応は、特定の基質のみにしか対応せず、反応適応性が限定的であることから、医薬、農薬分野への実用的反応への展開は難しい。これらの打開として、
近年「人工酵素」が着目され、様々なアプローチがなされている。例えば、人工的にデザインした超分子ホスト型や、遺伝子工学を駆使して、活性中心を人為的に修飾・発現した修飾
タンパク等が報告されている。これらは高い選択性を示す例もあるが、修飾タンパクのスケール等の制限により、未だ実用的な方法論となり得ていない。
以上を踏まえ本研究では、高効率・高選択性を備えた簡便かつ安全・安心な人工酵素の提案を目的として、タンパク質が有するキラル環境と、安定な有機ニトロキシルラジカルの融合により新奇な人工酵素開発を検討する。
２．研究方法本研究代表者（西嶋）らは、体内で化合物の運搬機能を担う血清アルブミンに着目し、様々な化合物を取り込む結合サイトをキラル反応場に見立て、光化学反応との融合により「生体超分子
キラル光反応」を提唱し、97%を超える高エナンチオ選択性を達成してきた[1]。一方、本研究分担者（笹野）らは、安定な有機ニトロキシルラジカルである 2-アザアダマンタンニトロキシラジ
カル（AZADO）が空気酸素を酸化剤に利用可能な高活性触媒として機能することを見出し、高度な環境調和型酸化反応を報告してきた[2]。
以上により本提案では、血清アルブミンと AZADO 複合錯体を人工酵素としてデザインし、空気酸素を酸化剤とするアルコールの酸化反応を行う（スキーム 1）。本研究期間では、初期的検討
として、ヒト血清アルブミン（HSA）に AZADO および Cu 塩を添加し、in situ 型複合錯体の形成と、その錯形成挙動を分光的手法（紫外可視吸収スペクトル（UV-Vis）、円二色スペクトル（CD）、
電子スピン共鳴法（ESR））により解析した。この知見を基に空気酸素による、ベンジルアルコー
ル（BnOH）および 1-ピレニルメタノール（PyOH）の酸化反応を検討した。

Scheme 1. Design of the complex with HSA-AZADO-Cu as an artificial enzyme and its catalytic
cycle for aerobic oxidation of alcohols.

－9－３．結果および考察
HSA－AZADO－CuBr2 間相互作用の確認
ま ず 、 HSA とAZADO の 相 互 作 用を確認するために、
HSA-AZADO-CuBr2の混合溶液を CD ス
ペクトル測定と、その差スペクトルを確認した（図 1、左）。その結果、弱い強度ながらも、AZADO に由来 Figure 1. Differential CD spectra of HSA-AZADO-CuBr2 complex(left), the complex with BnOH (right)
する誘起 CD（ICD）
が観測され、HSA とAZADO 間で相互作用していることが明らかとなった。続いて複合錯体に対し、BnOH を添加した時の CD 差スペクトルを検討したところ、ベンジルアルコールに由来する ICD が観測され、複合錯体－基質間相互作用を確認した（図 1、右）。
さらに AZADO 周りのラジカル環境を
室温 ESR スペクトルにより検討した（図2）。その結果、HSA の有無に関わらず、
AZADO 由来の g 値は 2.00574 を示し、ラジカル環境変化は観測されなかった。一方で、HSA 存在下においては、ESR 強度 Figure 2. ESR spectra of AZADO (black) andが明確に減少したことから、AZADO-HSA
AZADO-HSA complex (green)間相互作用の存在が示唆された。
HSA－AZADO－CuBr2 複合錯体を人工酵素とするアルコールの空気酸化
この結果を踏まえ、
HSA-AZADO-Cu 複合錯体による BnOH および PyOH の空気酸化を行った。
1 mM HSA ストック溶液に対し、3mM AZADO ストック溶液、CuBr2 ストック溶液を混合（最終濃度として[HSA] = [AZADO] = 750 µM = 一定）後、室温で 15 分攪拌し複合錯体を調整した。その錯体を人工酵素として、10 等量のアルコールを添加し、所定時間反応を行った。反応溶液に等量のアセトニトリルを加え、酵素を変性、除去後 GC により定性分析を行った。
一般的にタンパク質を扱う場合、緩衝液を溶媒に用いることが多く、本系についても同様に
Table1. Oxidation of various alcohols mediated by HSA-AZADO-Cu complex
entry
Alc.a
CuBr2 / eq.
Solvent
Time / hrReaction[HSA] / µM
b
1
0
Bn
1
PBS
1
No
2
0
Py
1
1
No
3
750
Bn
1
1
No
4
750
Py
1
1
No
5
0
Bn
1
Water
1
Yes
6
0
Py
1
1
Yes
7
750
Bn
1
1
No
8
750
Py
1
1
No
9
750
Bn
1
6
No
10
750
Py
1
6
No
11
0
Bn
2
1
No
12
0
Py
2
1
No
a) Bn: Benzyl alcohol (BnOH), Py: 1-Pyrenylmethanol (PyOH), [Alc.] = 7.5 mM, b) PBS: pH 7
phosphate buffer solution.

－ 10 －

行った。しかし、HSA の有無およびアルコールの種類に関わらず、反応は進行しなかった（Entry1-4）。これは共触媒となる Cu イオンが、緩衝液に含まれるリン酸イオンとアニオン交換し、触媒能を失活したと考えられる。そこで、純水を溶媒に用い、同濃度条件において反応再検討を行った。その結果、HSA 非存在下では BnOH、PyOH いずれも酸化反応は進行したが、HSA 存在下では反応が進行しなかった（Entry 5-8）。また反応時間を長くても反応は進行しなかった（Entry9, 10）。これは HSA と Cu イオンの親和性が極めて高いことから、強固な錯体を形成し、Cu イオンの触媒能が失活したと考えられる。そこで、2 等量の Cu 添加系を行ったところ、この条件でも反応が進行しなかった（Entry 11, 12）。この結果は、HSA とAZADO が CD、ESR スペクトルから錯形成することを確認しているが、共触媒となる Cu イ
オンが HSA 内の AZADO 近傍に存在していないことに起因すると示唆される。
４．結論
本研究で行った反応条件では、人工酵素によるアルコール酸化は確認することができなかった。分光測定による HSA－AZADO－Cu の複合錯体が形成していることは確認していることから、今後様々な置換基を有する AZADO 誘導体を用い、HSA－AZADO―Cu 錯体の再設計を行うだけでなく、これを用いた反応条件の再検討を行いたい。また ESR 測定において、濃度依存性や低温下測定を詳細に検討し、ｇ値のみならず超微細構造の解析を進め、ラジカ
ル環境を明らかにしたいと考えている。
謝辞：
ESR 測定において、千葉裕輝技術職員（多元研 CAF)、荒木保幸准教授（多元研和田研）に協力いただき、感謝申し上げる。
５．参考文献[1] Nishijima, M.*; Pace, T.C.S.; Bohne, C.; Mori, T.; Inoue, Y.; Wada, T. J. Photochem. Photobiol. A,
2016, 331, 89.
[2] Sasano, Y.; Kogure, N.; Nishiyama, T.; Nagasawa, S.; Iwabuchi, Y.* Chem, Asian J., 2015, 10,1004.
６．論文・学会発表、受賞、特許なし－ 11 －

レーザー技術を応用した
革新的生体情報計測技術の開発
山田 昭博 1、早川 晃弘 2、井上 雄介 1１

加齢医学研究所、２流体科学研究所

１．研究目的現在加齢医学研究所の我々のグループでは、人工心臓、小型小児用肺循環補助デバイス、
人工弁評価やステント開発など、体内埋め込み人工臓器の研究を進めている。これらデバイ
スは、ヒトを対象とした実臨床応用前に、非臨床試験として実機試験系や動物実験などでその有効性・安全性を評価する必要があり、我々の研究グループでは、水やグリセリンを作動流体として血液循環をモデル化した実験系を構築し、ヤギを用いた大型動物実験によって開発したデバイス性能評価を行っている[1,2]。これらの実験系には、流量（流速）、圧力、温度など複数の流体特性のほか、デバイス消費電力や発熱量など多種の計測項目が必要となる。従
来の計測技術では、局所の状態変化を詳細にとらえることができず、人工心臓などの軸受け部などの微小循環領域での血栓生成メカニズムなど流れと温度が影響する領域の物理現象について未解明なものも多い。
また、流体科学研究所のグループにおいて、燃焼場を対象としたレーザーを用いた新しい
温度計測技術である Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy（LITGS）の研究が進められている[3]。高圧燃焼場に対して LITGS を適用し，火炎温度の定量計測を実施する基礎技術の構築ならびに、計測精度の向上や濃度・温度の同時定量計測といった LITGS の高度化が進められている。レーザーエネルギーならびに励起化学種濃度が LITGS 信号や計測結果に及ぼす影響について明らかとなっている。本研究では、流体研で研究が進められている非接触レーザ
ー計測技術である LITGS を医学応用し、温度、流速、濃度などを非接触で同時計測できる計
測システムの実現を目指す。LITGS 計測システムの医学領域への応用を進めるため、生体温度領域での基礎特性評価試験を実施し、確立した計測技術を、加齢研で開発する模擬循環試
験装置と組み合わせ、新規医療デバイスの非臨床試験系の構築をめざす（図 1）。

図１

研究概要と連携体制－ 12 －

２．研究方法
LITGS では二つの交差するレーザー光の交点に存在する化学種を励起させ，その場の温度を非接触で計測する手法であり、従来、高温の燃焼ガスを対象として開発が行われていた。
この技術を血液循環系の計測システムとして応用するためには、液体下での計測条件を明らかとすることが必要である。そこで LITGS 医学応用のための第一段階として、対象流体として水を溶媒として色素などの励起対象を混合した流体を用いた基礎実験を行い、LITGS を実施するための基礎検討と予備試験を実施した。
基礎的検討においては、計測対象としてエタノール中に色素（ローダミン 6G）を溶かした液体を対象に LITGS 計測を試みた。レーザー光学系の構築は達成できたものの、LITGS 信号の取得には至らなかった。
今後の研究方針としては、血液サンプルとして、血球成分をすべて含む全血、血球を除いた血漿、さらに凝固成分を除いた血清の三種について検討する必要がある。生体サンプルにおけるレーザー波長の選定や光学系構築および計測領域の高空間分解能化を行う。加齢研において、予備試験結果を踏まえ、医療デバイスの評価試験ならびにレーザー計測環境の最適化を行う。また光学系の最適化のために，液体に対する LITGS 計測の前に気体を対象とした
LITGS を行う。最終的に、流体研において、デバイス評価のための模擬循環回路を LITGS 計
測系に組み込み、温度と流速の同時計測を行う予定である。これにより、従来は計測不可能であった、温度・速度のような複数の物理量の同時定量計測可能な非臨床試験系を構築する。
３．結果と考察
図 2 に構築した実験装置写真を示す。写真は
図 1 におけるビームスプリッター(BS)から集光
レンズおよび受光部である。本検討では、エタ
ノールに色素（Rhodamine 6G）を溶かした液体を対象とした LITGS 計測を試みた。計測対象の液体を石英ガラス製のセルに入れ、そこにレーザーを照射させた。計測対象の温度は室温であり、そのオーダーは生体温度に近い。励起用レー ザ ー に は Nd:YAG レ ー ザ ー （ LOTIS TII,
LS-2137/2-DL）を用いた。励起波長は、Nd:YAG
レーザーの第二高調波である 532 nm とした。
鉛直方向の流速成分を計測することを想定し、励起用ビームを鉛直方向に 2 つに分けた。プローブ用レーザーには、CW レーザー（Omicron,
BrixX445-2500HP）を用いた。プローブレーザ
図２ 構築した LITGS 光学系
ーの波長は 445 nm である。1 台のプローブ用レーザーから発振した光をビームスプリッタで 2 つに分け、これらをプローブビームとして利用した。アライメント用レーザーとして半導体レーザー（Thorlabs, CPS532）を 2 つ用いた。
これら 6 本のレーザー光が集光レンズ（焦点距離 1000 mm）を通して 1 点で集光するように光学系を構築した。計測領域からの信号光は 2 つの光電子増倍管（浜松ホトニクス、H10721-210）によって検知する。
上記のような光学系を構築し、計測の予備試験を実施したものの、LITGS 信号を取得する事はできなかった。現在のアライメントではプローブビームが計測対象に当たった際の散乱光が著しく強く、これが光電子増倍管で信号を取得する際のバックグラウンドノイズとなり、微弱な信号光が検知できなかった可能性がある。この非常に強い散乱光は液体や石英ガラス
セルからの散乱光であると考えられる。今後、これらの影響を排除して光学系の最適化を図るために、気体を対象とした LITGS 試験を行う。
現在、臨床医学領域では様々なセンサが臨床応用されているが、そのどれもが単一のセンサで単一の物理現象を測るものである。いずれも温度を同時計測しながら流速や流体濃度を－ 13 －

非接触で計測できる技術は存在しない。LITGS 計測系では、レーザーの波長を適切に調整す
れば、原理的には流体濃度も同時に検出可能であり、医学領域では血中酸素飽和度も血流速と同時に計測可能となりうる。単一のセンサで、複数の物理量を同時に計測することができ
れば、局所の物理現象をより詳細に計測することが可能となると考えられる。
本研究の計測システムが実用化できれば、血流内のタンパク凝集や局所温度変化などが計測でき人工心臓内部の微小血栓生成メカニズムの解明にもつながる技術である。その他にも、人工弁やステントなど人工臓器開発プロセスにおいて、試作デバイスの流体力学的解析は必
須項目となっており、そこに本技術が応用できれば、より詳細に物理現象を解明でき、安全性の高い医療デバイスの実現に貢献することが可能となると考えられる。
５．結果
本研究は、アンサンブルプロジェクトから始動しているスタートアップ研究であり、共同研究実施体制として、加齢研にて生体応用のための各種パラメータの同定を進め、血液サン
プルなど基礎実験に必要な材料・知見を提供し、流体研にて LITGS 計測システムの医学領域への応用を進めるため、生体温度領域での基礎特性評価試験を実施した。本年度は、LITGS
計測システムの医学応用のため、液体を対象とした LITGS 光学試験系の再構築を行い、基礎実験を実施した。その結果、液体を対象とする LITGS を実施する際に課題となる点が明らかとなった。本研究は、高温高速流体の計測技術の医学応用に挑戦するものであり、新規医療デバイスの高性能化に資するデータの取得や計測技術の高度化にも貢献しうると考えられた。
５．参考文献1. Yamada A, Shiraishi Y, Miura H, Hashem HM, Tsuboko Y, Yamagishi M, Yambe T, Developmentof a thermodynamic control system for the Fontan circulation pulsation device using shapememory alloy fibers., J Artif Organs, 18(3):199–205, 2015
2. Shiga T, Shiraishi Y, Sano K, Taira Y, Tsuboko Y, Yamada A, Miura H, Katahira S, Akiyama M,
Saiki Y, Yambe T., Hemodynamics of a functional centrifugal-flow total artificial heart withfunctional atrial contraction in goats, J Artif Organs.19(1):8-13, 2016
3. A. Hayakawa, T. Yamagami, K. Takeuchi, Y. Higuchi, T. Kudo, S. Lowe, Y. Gao, S. Hochgreb, H.
Kobayashi, Quantitative Measurement of Temperature in Oxygen Enriched CH4/O2/N2 Premixed
Flames using Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS) up to 1.0 MPa., Proceedingsof the Combustion Institute,37,1427-1434, 2019
６．論文・学会発表、受賞、特許
1. A. Hayakawa, T. Yamagami, K. Takeuchi, Y. Higuchi, T. Kudo, S. Lowe, Y. Gao, S. Hochgreb, H.
Kobayashi, Quantitative Measurement of Temperature in Oxygen Enriched CH4/O2/N2 Premixed
Flames using Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS) up to 1.0 MPa., Proceedingsof the Combustion Institute,37,1427-1434, 2019７．外部研究費等申請
獲得： （科学研究費補助金・挑戦的研究（萌芽）、トレーサ粒子を用いない革新的非接触流速計測手法確立と多様な流動場に対する適用、早川晃弘、4,800 千円）－ 14 －

放射光 X 線分光と第一原理計算から導く
Li2O 型次世代正極材料の構造・動作原理の解明
研究代表者名、および共同研究者名
小林 弘明１、辻川 雅人２、小笠原義之 3、嶋田

裕太３、塚﨑隆志３

所属部局
１
多元物質科学研究所、２電気通信研究所、３東京大学大学院工学系研究科
１．研究目的高エネルギー蓄電デバイスとしてリチウムイオン電池は広く用いられているが、その性能は理論限界に迫っており、電気自動車のさらなる普及を目指す上では蓄電技術のブレークス
ルーが必要である。小林、小笠原のグループでは現行リチウムイオン電池正極材料の新規代替材料として、遷移金属をドープした Li2O 型正極材料を開発した 1。本材料は軽元素である
酸素のレドックス反応を利用するため重量エネルギー密度が高く、理論的には現行のリチウ
ムイオン電池の約 7 倍のエネルギー密度を達成可能である。これまでの研究で約 3 倍のエネ
ルギー密度まで達成しているが 2、さらなる性能向上には材料及び電気化学的に酸化/還元した状態の構造・電子状態を詳細に理解し、目的反応と競合する分解反応を抑制することが必須である。しかし、希薄固溶体かつナノ-アモルファス粒子である本材料は種々の分光測定に対し鈍感であり、電気化学的に酸化/還元した状態の構造、ドープされた遷移金属や酸素の電子状態など未だ不明瞭な点が多い。
そこで本研究では、東大の小笠原・嶋田・塚﨑が合成、電池特性を明らかにした正極材料
に対し、多元研の小林が取り組む高輝度放射光分光による実験的アプローチ、通研の辻川が取り組む第一原理計算による理論的アプローチを組み合わせ、材料の構造・電子状態・反応
メカニズムを評価する。数千種類の類似構造が考えられ、通常の第一原理計算では膨大な計算コストがかかる本希薄系材料に対し、辻川が豊富な経験を有するハイスループット計算により網羅的かつ効率よく導き出した構造モデルから分光スペクトルや生成自由エネルギーを計算、小林が豊富な測定経験を有する放射光 X 線吸収分光スペクトルと合わせて考察し、構造・反応メカニズムを解明する。同時に分解反応のメカニズムや本材料系の最適な組成を明らかにし、理論容量に迫る材料設計の指針を開拓する。
２．研究方法
本研究では遷移金属をドープした Li2O 型正極材料の構造・反応メカニズムを解明し、性能向上に向けた
材料合成指針を開拓する。Fig. 1 に示すように東大小
笠原・嶋田・塚﨑が材料合成及び電池正極特性評価、多元研小林が分析用電極作製・放射光分光測定・解析、
通研辻川が第一原理計算をそれぞれ分担、積極的に相Fig.1 研究体制。
互連携し、研究のスピードアップを図る。
本グラントの研究期間で対象とする材料は Cu をドープした Li2O (CuDL)および Cu と F をドープした Li2O (F–CuDL)とする。CuDL は安価な元素である Cu を用いており、300 mAh g–1の高い可逆容量を示すが、繰り返し特性が悪い課題を抱えている 3。これは Cu2+イオンのもつJahn-Teller 歪みにより、CuDL より安定なリチウム銅酸化物 Li2CuO2 に分解することが原因である。本研究ではアニオンの固溶化により骨格や原子の電子状態を制御し、サイクル性向上を目指した。固溶させるアニオンとしては、固溶が容易なハロゲン F を CuDL に導入した F–
CuDL を合成、特性の比較評価を行った(Fig. 2a)。

－ 15 －

３．結果および考察
Fig. 2b に F–CuDL、2c に CuDL の繰り返し (a)充放電した際の電圧曲線を示す。CuDL では充放電によって放電容量が大きく減少したが、
F–CuDL では放電容量の低下なく 300 mAh g–1の繰り返し充放電が 30 回以上進行し、高いサイクル性を示した。サイクル性向上の原因を調(b)(c)
べるべく、小林は放射光を用いた X 線吸収分光(XAS)、X 線回折(XRD)測定を行った。Fig. 2dに Cu K-edge XANES の pre-edge 領域拡大図を示す。Pre-edge 領域では Cu 周りの対称性により Td 対称(CuCr2O4)では強いピークが、D4h 対称(CuO)では弱いピークが観察される。CuDL と
F–CuDL の pre-edge ピーク強度は CuCr2O4 と(d)(e)
CuO の間であり、共に Td 対称から D4h 対称に歪んだ構造であることが示唆され、Cu の電子状態に変化は見られなかった。次に XRD による充放電前後の格子定数の変化を Fig. 2e に示す。CuDL では充放電に伴い格子定数の減少、増大が確認された一方で、F–CuDL では格子定
数変化は確認されなかった。Cu 周りの配位環
境の変化が抑制されたことで、歪んだ四面体配Fig.2 (a) CuDL および F–CuDL の結晶構造。
位から平面四配位(Li2CuO2)への分解反応が抑(b) F–CuDL、(c) CuDL の充放電曲線。(d) Cu
制され、サイクル性が向上したと考えられる。
K-edge XANES の pre-edge 領域。(e) 充放電
また、辻川は第一原理計算により CuDL、F–後の格子定数。
CuDL の生成自由エネルギーを計算し、以下に示す分解反応の自由エネルギー変化を調べた。
(1)
CuDL: (Li10/12Cu1/12□1/12)2O → Li2CuO2 + Li2O
F–CuDL: (Li9/12Cu1/12□2/12)2(O5/6F1/6) → Li2CuO2 + Li2O + LiF(2)
生成熱はそれぞれ 0.978 eV、1.438 eV と計算され、F ドープにより分解反応が起こりにくくなることが示唆された。
４．結論
F–CuDL のサイクル性向上は、分光測定からは酸化還元における格子定数変化の抑制が、また第一原理計算からは分解反応の生成自由エネルギー変化が低減されたことに起因することが示唆された。今後も継続的に共同研究を行い、Li2O 型次世代正極材料の構造・反応メカニ
ズムを統一的に解明し、理論容量に迫る材料設計の指針を開拓する。
５．参考文献1. S. Okuoka et al., Sci. Rep. 2015, 4, 5684.
2. T. Tsukasaki et al., J. Electrochem. Soc. 2018, 165(9), A1971.
3. H. Kobayashi et al., J. Power Sources 2017, 340, 567.

－ 16 －

６．論文・学会発表、受賞、特許
原著論文
1. Yuta Shimada, Hiroaki Kobayashi, Yoshiyuki Ogasawara, Mitsuhiro Hibino, Tetsuichi Kudo,
Noritaka Mizuno, and Kazuya Yamaguchi, “Fluorine and Copper Codoping for High Performance
Li2O-Based Cathode Utilizing Solid-State Oxygen Redox”, ACS Applied Energy Materials 2019,
DOI: 10.1021/acsaem.9b00574. (若手アンサンブルグラントへの謝辞有)
学会発表
1. 「異種元素をドープした Li5AlO4 正極の電気化学特性」，奥田大輔，小林弘明，石川正司，
電気化学会第 86 回大会，京都大学吉田キャンパス，京都府，2019.3.27–2019.3.29．
2. “Li2O-Based Cathode Materials Using Redox of Peroxide/Oxide Ions in Solids”, Hiroaki
Kobayashi, 43rd International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites,
Hilton Daytona Beach Resort and Ocean Center, USA, 2019.1.27–2019.2.1. (Invited lecture)
3. 「カチオンをディスオーダーさせた逆蛍石型構造 Li6CoO4 の充放電特性」，塚崎隆志，小笠原義之，工藤徹一，日比野光宏，小林弘明，水野哲孝，山口和也，第 59 回電池討論会，
大阪府立国際会議場，大阪府，2018.11.27–2018.11.29．
4. 「フッ素–銅二元ドープ酸化リチウムの合成と二次電池正極特性評価」，嶋田裕太，小笠
原義之，工藤徹一，日比野光宏，小林弘明，水野哲孝，山口和也，第 59 回電池討論会，
大阪府立国際会議場，大阪府，2018.11.27–2018.11.29．
5. 「固体内酸素種のレドックスを利用する新奇リチウムイオン電池」，小林弘明，第 49 回
セミコンファレンス・第 31 回東北若手の会，磐梯熱海温泉 清陵山倶楽部，福島県，2018.11.25–2018.11.26．(招待講演)

７．外部研究費等申請
獲得：若手研究、固体内酸素の活性化と安定化を両立する逆蛍石型固溶体材料の開拓、小林弘明、３３０万円。

－ 17 －

単分子磁石メモリの実現へ向けて－分子レベル計測に基づく新規分子設計指針の構築－
岡博文１、加藤恵一２

AIMR、２理学研究科化学専攻

１

１．研究目的「超スマート社会」の実現には、膨大なデータをあらゆる場所で利用できる仕組みが必要となり、ハードディスクのようなデータ記録デバイスの記憶容量を劇的に大きくすることが求められている。その中で、単分子磁石は、分子 1 つが磁石のように振る舞うため、磁気記録媒体としての応用が期待されている。もし分子磁石 1 つの磁化の向きをデータの 0／1 に対応させることができれば、1 cm2 あたりに約 30 TB の情報を記録できるようになる。この値は、現在市販されているハードディスクの約 100 倍の記憶容量を実現する。
しかしながら、単分子磁石を磁気記録媒体として利用するためには、克服しなければならな
い次のような課題がある。
(1)単分子磁石がその磁気特性を保持できるのは低温(約−250℃以下)に限られるため、より高い温度で動作する単分子磁石の設計と合成(2)単分子磁石の磁気特性は分子をのせる基板との相互作用に左右されるため、単分子磁石と基板との相互作用の解明
そこで本共同研究では、岡博文が有する原子・分子レベルで磁気特性を調べることができる
計測技術[1]と、加藤恵一が有する単分子磁石の設計・合成の技術[2]を組み合わせて、単分子磁石の磁気特性と基板との相互作用を分子個々のレベルで明らかにし、より高温で動作す
る新たな単分子磁石の設計指針を得ることを目的とした。

２．研究方法本共同研究では、単分子磁石(TbPc2)を、超高真空中で酸化物基板(SrVO3(001))に蒸着し、低温走査型トンネル顕微鏡(scanning tunneling microscopy: STM)を用いて、単分子磁石個々の吸着構造と磁気特性の関係を明らかにするために、以下のように研究を進めた。
(1)単分子磁石 TbPc2 の合成(加藤恵一)

パウダー状の分子の磁気特性評価から単分子磁石として働くことが知られている TbPc2 を本共同研究に使用した。図 1 は TbPc2 の模式図を示している。中心にある Tb イオンが主に磁気特性を担い、フタロシアニン(Pc)リングで挟むことにより磁気特性を保護している。先行研究[3]にならって、高図 1：TbPc2 を上と横から見た模式図[2]。
純度の TbPc2 を合成した。

－ 18 －

(2)TbPc2 の SrVO3 超薄膜基板への真空蒸着(岡 博文)

SrVO3 超薄膜は原子構造の異なる 2 つの表面をもつことから(図 2)[4]、多彩な分子の吸着構造が得られると予想され、本共同研究の目的「吸着構造と磁気特性の関係を明らかにする」に、最適な基板であると考えられる。
そこで、この超薄膜表面に上記(1)で合成した TbPc2 を超高真空中において室温で蒸着した。
(3)SrVO3 超薄膜基板上の TbPc2 の磁気特性評価 (岡 博
文)

図 2：SrVO3 超薄膜表面の STM 像(形状像)[4]。原子構造の異なる
A と B の領域がある。丸い点が原
子一つ一つに対応している。

上記(2)で作製した SrVO3 超薄膜基板上の TbPc2 を低温 STM 装置へ搬送し、TbPc2 の吸着構造と磁気特性を詳細に調べた。吸着構造の決定には、図 2 のような原子分解 STM 像(形状像)の測定を行った。磁気特性評価は、一つ一つの分子上で電流－電圧特性を測定し、ゼロ電圧付近のキンクの有無を調べることにより行った。ゼロ電圧付近のキンクは、分子中の電子スピン
が基板の伝導電子によってスクリーンされる近藤効果に起因するため、分子が磁性を示すのに必要な電子スピンの有無をキンクの有無と対応させて評価することができる。

３．結果および考察
図 3 に、SrVO3 超薄膜表面に吸着した TbPc2 のA
B
STM 像(形状像)を示す。矢印で示すように、原子構造の異なる A と B の領域にそれぞれ 2
つと 3 つの TbPc2 が吸着していることがわかる。同様の実験を高空間分解能で繰り返し、孤立した TbPc2 がどのように吸着しているのか、SrVO3 超薄膜基板の単位格子(図 2 に示す
5 nm四角)を基に解析したところ、様々な TbPc2 の
図 3：SrVO3 超薄膜表面に吸着した TbPc2 の吸着構造が得られるという予想に反し、A と B
STM 像(形状像)。矢印で示すように、原子の領域それぞれで TbPc2 は決まった吸着構造
構造の異なる A と B の領域にそれぞれ 2 つをとることがわかった。領域 B では、単位格と 3 つの TbPc2 が吸着していることがわか子の大きさと TbPc2 の大きさがほぼ同じことる。
から、決まった吸着構造をとるのではないかと考えられる。一方、領域 A では、単位格子よりも TbPc2 の方が大きい。孤立した状態では決まった吸着構造をとるが、図 3 のように 2 つの TbPc2 が隣り合った場合や複数の TbPc2 により島を形成した場合、異なる吸着構造をとると考えられさらなる実験が必要である。
次に、孤立した TbPc2 上で電流－電圧特性を測定し、ゼロ電圧付近のキンクの有無を調べた。
領域 B に吸着した TbPc2 は、ゼロ電圧付近にキンクを持たないことがわかった。一方、領域 Aに吸着した TbPc2 では、電圧の掃引に対して吸着状態が不安定になり、確証が持てる電流－電圧特性が得られなかった。この吸着状態が不安定になる原因は、上述した単位格子と TbPc2の大きさが異なることに起因していると考えられる。再現の良い電流－電圧特性を得るためには、吸着構造を安定させる必要がある。複数の TbPc2 による島の形成が解決策の一つであり、さらなる実験を予定している。

－ 19 －

４．結論
本共同研究では、2 種類の異なる原子構造を持つ SrVO3 超薄膜基板上に単分子磁石 TbPc2 を蒸着し、その吸着構造と電流－電圧特性を低温 STM により調べた。その結果、孤立した TbPc2の場合、異なる原子構造それぞれに対して TbPc2 は決まった吸着構造をとることが明らかになった。今後、TbPc2 の吸着量を増やし、複数の TbPc2 が島を形成した場合どのような吸着構造をとるのかを明らかにし、その電流－電圧特性測定から磁気特性について議論する予定である。

５．参考文献1. Hirofumi Oka, et al., Science 327, 843 (2010).
2. Keiichi Katoh, et al., J. Am. Chem. Soc. 131, 9967 (2009).
3. N. Ishikawa, et al., J. Am. Chem. Soc. 125, 8694, (2003).
4. Hirofumi Oka, et al., Appl. Phys. Lett. 113, 171601 (2018).

６．論文・学会発表、受賞、特許なし－ 20 －

Pre-verbal Infants’ Abstract Rule Learning:
Perceptual Narrowing Theory
Chia-huei Tseng1, 木山幸子 2, Cindy Chiu3
１

電気通信研究所、２文学研究科、３医学系研究科

１． 研究目的
Our objectives in the first year are to:(1) Establish a safe and appropriate infant testing environment at Tohoku University.
(2) Build a community system to inform potential families about research opportunities.
(3) Examine “perceptual narrowing theory” on infant abstract rule learning.
Before linguistic acquisition, infants possess capacities to understand abstract rules and principlesof the world. However, although it is well acknowledged that environmental experiences critically shape
infants’ brains and learning during this critical development period, there is very limited empiricalevidence. We will implement an infant learning paradigm developed by Tseng (2018, Scientific Report)
to investigate whether infants’ sensitivities across visual and auditory stimulations are widely connected
at birth, and became selectively narrowed in a socio-culturally relevant way (i.e. Perceptual Narrowing
Theory.)２．研究方法Infants younger than 12-month-olds cannot verbally explain what they see and not see. So different
paradigms have been developed to extract and decode infants’ response, which helps us to understandthe world of infants. We will conduct testing based on two well-tested paradigms in this phase of thestudy:i.
Forced-choice preferential looking paradigm
This method is a combination of the psychophysics two-alternative forced choice method with thepreferential looking paradigm. The stimulus is an image on either the left or the right in the display. The
prediction from infants’ preference of novelty is that the infant would look in the direction of the signal
stimulus if s/he can detect it. If the stimulus is not recognizable, then s/he will not have a preferred sideof gazing. A video camera captures the infant’s eye gaze in real time, and a forced response based on
the judgment from the infants’ eye gaze will be made.
ii.

Habituation paradigm－ 21 －

The habituation paradigm includes two phases. The first phase requires infants to be habituated to arule, and it continues until infants lose interest and their looking time drops below a pre-determined
criterion. In the second (or dis-habituation) phase, infants are presented with either a rule consistent orinconsistent with what they have learned during habituation. The rationale behind this paradigm is that
infants’ attention will recover when presented with a new rule different from the rule they were
habituated. From their longer looking time, we can infer that the infant is able to discriminate the newrule from the learned one.
iii.

Infant abstract rule learning (Tseng et al., 2018)

We create visual-audio rule sequences and present to infants repetitively until they havelearned it (indicated by their reduced looking time). The relation between visual-audio can be(1) arbitrary, (2) related in object level, or (3) relevant in semantic level (e.g. emotion).
Perceptual narrowing theory predicts that younger infants will open to a wide selection (1, 2, 3)
while older infants will gradually select to culturally meaningful pairs only (2, 3).
(1)

(2)

(3)

The relation between visualaudio can be arbitrary (1), related
in object level (2), or relevant insemantic level (3).

３．結果および考察
With the support of the ensemble grant, we established two infant testing sites in Tohoku
University. In the Medical Campus, we have the facility to conduct behavioral observation(habituation paradigm, preferential looking) and sleep study. In Kawauchi Campus, we have an
eye-tracker for infants (Tobii T300) which can be used to record gaze patterns, region-of-interest,and saccadic movements. It will be used to examine social preference, attention, and perception.

Site 2:Site 1:
東北大川内キャンパス
東北大星陵キャンパス
医学部保健学科 B 棟 1F 文・法合同研究棟 1F

Eye tracker can be used to create a heat map (onthe left) or record detailed gazing trajectory(right) of social stimuli.

Our study on infant learning is currently under review for ethical approval.
We hypothesize, if perceptual narrowing does limit infant learning, we
anticipate to see younger infants possess greater learning capacity (i.e. notselective to audio-visual pairing) than older infants.
Young－ 22 －Old

４．結論
In the past year, we successfully set up two infant testing facilities at Tohoku University and establishednetworks with the local community. With these facilities and available resources, we plan to conduct
studies relating to infant sleep, perception, attention, and learning in the near future.
５．参考文献1. Tseng, C. H., Chow, H. M., Ma, Y. K., & Ding, J. (2018). Preverbal infants utilize cross-modal
semantic congruency in artificial grammar acquisition. Scientific reports, 8(1), 12707.
2. Rabagliati, H., Ferguson, B., & Lew‐Williams, C. (2019). The profile of abstract rule learning
in infancy: Meta‐analytic and experimental evidence. Developmental science, 22(1), e12704.
６．論文・学会発表、受賞、特許NA.

－ 23 －

２次元反強磁性体の極限環境測定を用いたスピン検出研究代表者名、および共同研究者名
井土宏１、木俣基２
所属部局
1AIMR、2 金属材料研究所

１．研究目的2010 年のノーベル物理学賞に象徴されるように、グラフェンに代表される 2 次元ファンデルワールス物質は、高い結晶性をもち且つ単原子層薄さの試料を容易に作製できる層状物質であるため、ディラック電子をはじめとする新奇な物性が報告され、近年注目を浴びている。
2 次元ファンデルワールス物質群における磁性体は、ごく最近報告され、昨年度の Nature
誌には Cr2Ge2Te6, CrI3 の原子層薄さの結晶における磁性が報告されている[1,2]。一方で、磁気転移温度、ダンピング指数、MH 積などの磁性材料としての性能指数は従来の強磁性体に劣り、新奇な機能性を実現するには課題が山積している。本研究では、このような問題を反強磁性相に着目することで解決しようとするものである。反強磁性体は隣り合う位置のスピンが反対方向を向き、磁力線を外部に放出しないため、外部の磁気擾乱に強く、新世代の記
憶素子材料として最近活発に研究されている。一方でその物性を明らかにするためには、本
質的に高磁場による測定を必要とする。
２．研究方法
本研究では、上述の 2 次元ファンデルワールス物質試料作製を専門とする材料科学高等研究所の井土と、高磁場精密測定を専門とする金属材料研究所の木俣が共同で研究を行った。
特に、特殊な試料作製技術を要する材料と、高磁場におけるベクトル磁場印加を必要とする実験であり、共同で研究を実施することが本質的に必要である。これにより、従来未開拓であった、2 次元ファンデルワールス物質の反強磁性体におけるスピントロニクス素子の実現に先鞭をつけることを狙いとした。
３．結果および考察
上記の測定を行うためにまず測定系の最適化と試料測定を行った。試料はシリコン基板上に作製し、ホールバー形状のものを用いて系統的な伝導特性評価を行った。磁場・温度依存性、及び様々の測定端子配置（2 端子、多端子、ホール、縦抵抗、非局所、高調波など）を用いた。強磁場によるノイズの影響を最低限に抑えるためには電圧検出端子の正負電極を撚り対信号線の対に結合することが有効であるため、適宜そのようにした。に参照サンプルにおいて強磁場における磁気抵抗効果を検出し、その評価を行った。磁性体との接合膜では相転移に起因するとみられる磁気抵抗の強度変化が観測された。
４．結論
本年度の研究により磁性体との接合膜で相転移に起因するとみられる信号が得られ、参照
サンプルの磁気抵抗効果も検出できた。磁気抵抗効果と相転移の関係を温度変化などからも今後明らかにしていきたい。
５．参考文献－ 24 －

1. B. Huang et al., Nature 546 270 (2017).
2. C. Gong et al., Nature 546 265 (2017).
６．論文・学会発表、受賞、特許
共同利用課題採択 東北大学金属材料研究所 附属強磁場超伝導材料研究センター
共同利用課題採択 東北大学金属材料研究所 新素材共同研究開発センター－ 25 －

なぜ「あの横にあるやつ」ばかり思い出すのか―記憶における注意資源割り当ての個人差の解明
田邊

亜澄１、羽鳥康裕２、石橋遼１３

１

加齢医学研究所、２電気通信研究所、３スマートエイジング学際重点研究セン
ター
１．研究目的複雑な情報を含む環境下において，特定の対象に注意を向けることで対象の情報処理を促進することができる．しかし，注意の割当量の総量は有限であるため，注意資源を適切に割り当てることが必要になってくる．ワーキングメモリモデルにおいてこの資源の割り当ては
中央実行系と呼ばれる実行機能の中枢が担うと考えられている１）。ワーキングメモリは情報の一時的な保持と処理を担うシステムであり、中央実行系は保持コンポーネントの管理を担うとされている 1）。この中央実行系が複雑な情報環境下ではどの情報に注意を払うのか制御する役割を果たすと考えられる。一方、ワーキングメモリ研究から実行機能の能力には個人差があり、実行機能の個人差が一時的な記憶や高次認知活動の個人差に反映されると考えられている 2)。本研究では、視覚的ワーキングメモリ測定課題を用いて、注意の割り当てを失敗しやすい画像で記憶エラーが起こりやすくなるのかを検討した。
また、注意資源配分が影響する認知活動のひとつには多重課題状況が挙げられる。多重課
題は複数の行動を並行して行うことを指すが、これを適切に行うための能力としてワーキン
グメモリが挙げられている 3）。本研究では多重課題の遂行成績と視覚的ワーキングメモリの注意配分の関係も併せて検討した。
２．研究方法
視覚的ワーキングメモリ課題として、研究代表者の田邊が以前開発した課題「ピクチャースパンテスト」4)を用いた。田邊の研究では，光景中にその場面にふさわしくない物体がないかを判断する課題に注意
資源を割きながら，光景中の特定の対象（例えば図 1a 赤枠部分）に注意を向け記憶するよう指示したところ，課題とは無関
係の対象（図 1b の下側）を覚えてしまう「侵入エラー」と呼ばれる記憶エラーが人によっては多く観察された 4）．侵入エラー
は視覚的に目立つものによって注意資源が奪われてしまい課題に関連するものに十分な注意資源が割り当てられなくなったために生じると考えられる．目立ちやすさのように外部環境に存在する情報によって惹きつけられる注意はボトムアップ
図 1
a. ピクチャースパンテストで用いられ注意と呼ばれるが，現時点での目的やこれ る画像の例 b. ピクチャースパンテストでの記憶までの知識に合わせて注意を調節する働 テストで用いられる選択肢の例 c. a の画像のサリきをトップダウン注意という 5)．日常生活 エンシーマップ
で接する複雑な光景においてはボトムアップ注意とトップダウン注意の両方が働くが，ボトムアップ注意が意思とは無関係に働くも－ 26 －

のであるのに対し，トップダウン注意は意図的に制御可能な注意であり、後者がどの程度効果的に働き得るかは個人差があると考えられる 6)．ボトムアップ注意に関係する視覚情報の目
立ちやすさに対する注意制御を検証するために，研究分担者の羽鳥はサリエンシーマップという手法によってピクチャースパンテスト課題で用いる画像の各部分における視覚的目立ちやすさを算出した（図 1a のサリエンシーマップを図 1c に示す．赤～黄色の部分は画像の他の部分に比べて目立ちやすい箇所である）．
多重課題については、エディンバラ大学で開発された擬似的日常場面における多重課題「Edinburgh Virtual Errand Task（EVET）」7)に基づいて新たに作成したものを使用した。EVETの研究では、処理を行う情報の種類ごとにワーキングメモリの影響を検討することが示唆されており、本研究では知覚情報を対象とした課題目標の知覚的 EVETと、意味情報を対象とした課題目標の言語的 EVET の 2 種類を設定した。EVET では行動に際し複数のルールや課題を設定
し、課題を遂行できれば加点、ルールに違反した行動をとれば減点として多重課
題スコアを算出した。
図 2 EVET 画面の一例
３．結果および考察
ピクチャースパンテストに用いた画像のサリエンシーが侵入エラーの生起に与える影響を調べるために、研究分担者の石橋がピクチャースパンテスト遂行中のエラー全体における「侵入エラー」の生起について混合効果モデルによるロジスティック回帰分析を行ったところ、サリエンシーの高いアイテムが侵入エラーを誘発する傾向が見られた。つまり、視覚的に目立つものに注意資源を奪われやすい人は、目的に合わせて情報を取り入れる能力が低い傾向にあると考えられる。
また、ピクチャースパンテスト課題においてサリエンシーの高い項目に対し侵入エラーを起こす個人の傾向と EVET の成績との関係について同様に回帰分析を行ったところ，サリエン
シーの高い項目に対し侵入エラーを起こす傾向が高い人ほど，知覚的 EVET 課題で視覚情報に注意を向けているときに課題ルールに違反した行動をとってしまう傾向が高いことが示された． つまり、視覚的に目立つものに注意資源を奪われやすい人ほど，知覚情報に基づいた判断をしながら多くのことを同時並行して進めていく場面において、関係性の低いものごとに気を取られやすい傾向があるといえる．

４．結論
多量の情報に囲まれた複雑な環境下では、必要な情報のみを選択的に処理・記憶する必要があるが、視覚的に目立つものがあると記憶が干渉される可能性がある。また、そのように目立つものに記憶が妨害される傾向がある個人は、視覚情報を利用した多重課題時に課題無
関連な行動をとってしまう傾向があることが示された。視覚情報からの干渉を制御する能力が、視覚情報を用いた高次認知場面におけるパフォーマンスに寄与していると考えられる。
５．参考文献1. Baddeley, A. (2012). Working memory: theories, models, and controversies. Annual
Review of Psychology, 63, 1–29.
2. Engle, R.W., Tuholski, S.W., Laughlin, J.E., & Conway, A.R.A. (1999). Working
memory, short-term memory and general fluid intelligence: A latent variableapproach. Journal of Experimental Psychology: General, 128, 309–331.
3. Colom, R., Martínez-Molina, A., Shih, P. C., & Santacreu, J. (2010). Intelligence,－ 27 －

working memory, and multitasking performance. Intelligence, 38, 543–551.
4. Tanabe, A., & Osaka, N. (2009). Picture span test: Measuring visual working memory
capacity involved in remembering and comprehension. Behavior Research Methods,
41, 309-317.
5. Desimone, R. & Duncan, J. (1995) Neural mechanisms of selective visual attention.
Annual Review of Neuroscience, 18, 193-222.
6. Schmidt, B. K., Vogel, E. K., Woodman, G. F., and Luck, S. J. (2002). Voluntary
and automatic attentional control of visual working memory. Perception &Psychophysics, 64, 754–763.
7. Logie, R. H., Trawley, S., & Law, A. (2011). Multitasking: multiple,
domain-specific cognitive functions in a virtual environment. Memory & Cognition,
39, 1561–1574.

６．論文・学会発表、受賞、特許（学会発表）
１．石橋（田邊）亜澄・石橋遼・Matthew Logie・Robert Logie 「仮想環境内の展望記憶課
題における意味情報と知覚情報の影響」, 日本心理学会第 82 回大会, 仙台, 2018 年 9 月
２ ． Azumi Tanabe-Ishibashi, Ryo Ishibashi, Matthew R. Logie & Robert H. Logie"Multitasking abilities depend on multitasking requirements" 2018 Psychonomic Society
Annual Meeting, New Orleans, 2018 年 11 月
３．Azumi Tanabe-Ishibashi, Ryo Ishibashi & Yasuhiro Hatori “Sailient items intrude
in visual working memory”21st Meeting of the European Society for Cognitive Psychology,
Tenerife, 2019 年 9 月発表予定－ 28 －

生命科学の深層理解と臨床応用に資する流れの力を活かした細胞分画キットの開発
鈴木杏奈1、 前川正充2、 岡島淳之介1、 上原聡司1、 落合直哉1、 宮内優1
１

流体科学研究所、２大学病院

１．研究目的
ゲノム解読が可能となっても、生命の理
解には、セントラルドグマ下流に位置する代謝物やタンパク質の解析が必須と考えられている。研究分担者前川らは、尿中代謝物に、指定難病の遺伝性疾患ニーマンピッ
ク病 C 型 (NPC) 患者のマーカーを発見し(Maekawa et al,, 2013,2015,2016)、臨床応用
可能な解析手法を提案している。現状は、検体内の脂質排出タンパクの機能異常を検出し、この NPC 疾患を判断しているが、このマーカー蓄積の細胞内での局所性は明らかになっていない。リソソームであるか、あるいは細胞膜か別の細胞内小器官かが理解できることによって、より精度の高い分
Fig.1: 研究目的.
析・診断が可能となる。分画法としては、
大きなタンパク質（分子量：50000～150000）を対象とするショ糖濃度勾配遠心法や、細胞外小胞エクソソームの DNA (~100 nm) を対象とした方法が存在する（名大・馬場教授）。
しかしながら、10μm 程度の細胞分画し、微小なそれぞれの小器官内の低分子代謝物（分子量：100~1000、10μm）に着眼した分画は、いまだに構築されていない。この技術が構築できれば、NPC のみならず、がんや糖尿病、アルツハイマー病などの主要な疾患の病態解明や臨床診断、治療法開発に発展可能である。そこで本研究では、細胞内分子メカニズムの解明と臨床応用に資する細胞の器官分画法を提案することを目的とする。
生命科学と臨床全般の応用を目指し、安価で持ち運びが可能であり、使い捨てられるような商品化を目指すことである一方、細胞内器官保存のため、界面活性剤などの化学的な処理には頼らない物理的な手法が必要である。物理的に細胞膜を破り、細胞膜と細胞内とを分けるためには、（1）細胞膜を破裂させ、（2）細胞膜・細胞内を分離するシステムが必要であり、両者を満足することができるのは流れの力である。そこで、流れを専門とする流体研の助教集団が各々の専門を生かし、臨床病態解析におけるニーズに対して、流体研のシーズで解決策を模索するのが我々の共同研究の特徴である。これまでに、ブレインストーミングを重ね、試作品を作成したが、細胞破裂には至らなかった。細胞が壁面に触れなくとも細胞を破裂される方法として、液体の流れの中で圧力差により瞬間的に泡を発生させるキャビテー
ションを検討した。
２．研究方法以下に、研究課題と役割分担を示す。
①キャビテーションのシミュレーション（落合）、②細胞準備（前川）、③細胞破裂の実
証実験（岡島）、④実験試料の質量分析（前川）、⑤細胞流動のシミュレーション（宮－ 29 －

内）、⑥マイクロ流路デザイン・作成（鈴木）、 ⑦マイクロ流路における細胞破裂の実証（上原）、⑧実験試料の質量分析（前川）今回の第１ステージでは、キャビテーションによる細胞破裂の数値シミュレーションによる検討と試作装置による実証実験を行った。
３．結果および考察①キャビテーション発生
シミュレーション
液体中における気泡の変化挙動を評価するため、気液混合の数値シミュレーシ
ョンを行った。計算条件
は、軸対称(気泡中心をとおって壁面に垂直な軸に関して対称)とし、初期半径:
1.5 mm、初期気泡内圧力:
3 kPa、初期気泡外圧力:
100 kPa とした。気泡周囲の圧力がステップ状に上昇したと仮定し、気泡周囲は水. 気泡は蒸気と空気の混合とした。数値シミュレー
Fig.2: キャビテーションの数値シミュレーション結果.
ション結果より、大気圧中から真空状態に急減圧することによって、キャビテーションが発生しうる可能性が示された。
②キャビテーション発生装置の試作作製①によるキャビテーションが発生しうる圧力状況を模擬するため、真空ポンプを用いて一気に急減圧することにした。試作型として、真空ポンプに接続したデシケータに、サンプルを入れたファルコンチューブを接続し、バルブを開くことによって急減圧できる装置を作成した。
③キャビテーション発生装置を用いた細胞の破砕処理②で作製したキャビテーション発生装置を用いて、細胞を入れたサンプルをつなぎ、キャビテーションを発生させた。爆発的に泡が発生し（沸騰）、泡がおさまったところで、サンプルを回収した。DAPI 染色を行い、TECAN INFINITE PRO200 で蛍光強度の計測、BIO RAD ZOE 蛍
光 セルイメージャーを用いて、細胞を観察した。蛍光強度は処理前後の細胞間で差が認められなかった。水バースト処理で蛍光強度の低減が認められたことから、十分な破砕が行えなかったと言える。
④キャビテーション発生装置の改良②で作製した試作型では、沸騰は起きたものの、キャビテーションが発生したとは言えなかった。キャビテーションを発生させるた
めには、減圧して加圧するような状況が必要であり、そのような形状をデザインする必要がある。そこで、ベンチュリ管のような途中で管－ 30 －

Fig.3: 作製したガラス管.

径が細くなりまた広がるような構造を検討した。
ガラス管を熱で引き延ばすことによって、10ー500 μm の内径を持つ管の作成に成功した。また、真空ポンプ・デシケータに接続し、流動実験を行なった。管が広がったところで沸騰が起きていることが観察されたが(Fig. 4)、これによってキャビテーションが起きているのか、また、細胞が破砕するだけの力が発生するのかについては今後の検討課題である。

⑤細胞流動のシミュレーション（宮内）
数値計算によって、層流の単相流れという条件のみで管の直径と流速との関係を評価した。長さ 10mm と固定して、直径 100μm で約3.7m/s、直径 200μm で約 15m/s 程度の流速となることがわかった。
また、球状カプセルのシミュレーシ
ョンを行った。計算領域は、200μm x100μm x 100μm の矩形領域として，主流方向に平均流速が 3.7m/s となるような圧力勾配を与えた．カプセルの初期形
状は，半径が 20μm の球とし，膜の構成
式には生体膜で最も一般的（単純）な
Neo-Hooke モデルを使用した．今回の計算では，膜にかかる応力の最大値が78kPa 程度であった．ひずみは 0.03（3%）変形すると穴が開くとされている。

Fig.4: ガラス管を用いたキャビテー
ションの発生実験.

Fig.3: 作製したガラス管.

４．結論
キャビテーションによる細胞破裂の数値シミュレーションによる検討と試作装置による実証実験を行った。試作装置では、急減圧により沸騰を確認したが、細胞の破砕には至らなかった。改良を加えたガラス管を用いた試験装置ではキャビテーションらしきものが観測されたが、細胞の破壊に効果的かどうかについては今後検討の必要がある。
５．参考文献該当なし
６．論文・学会発表、受賞、特許該当なし－ 31 －

「越境的移動」の時代を問い直す：シベリア北方少数民族ハンティの事例の検討による越境的地域研究の方法論の構築内藤寛子１、大石侑香２、田村光平３
１

東北アジア研究センター、２国立民族学博物館／学術資源研究開発センター、
３
学際科学フロンティア研究所
１．研究目的
現代は「越境的移動」の時代とされる。世界が「フラット化」し、移動を妨げてきた障壁が消失し、「越境的な」移動がありふれたものになる。一方で、可視不可視の障壁が移動を妨げることも数多くある。それは、国家権力のこともあれば、個人の価値観の場合もある。我々の社会は「フラット化」と「分断化」が複雑に入り混じるモザイク模様をなしている。
本研究は、地域研究の方法論を「越境的移動」を扱えるようにアップデートし、現代的課題に適した方法論と研究コミュニティを創出する。具体的に本共同研究では、シベリアの北方少数民族であるハンティの移動とその障壁をとりあげる。現在、彼らを含む北極圏の諸民族は北極気候
変動や地下資源開発、同化政策の被害者として均一なイメージが付与されている。しかし、実際にはそれぞれの地域の歴史や支配的権力との関係によって多様な社会状況が現われている。本研
究では地域社会的多様性とその境界性／越境性に焦点を当て、地域研究における移動への理解を深める。
２．研究方法本研究が対象とするのは、西シベリア（ウラル連
邦管区内のヤマル—ネネツ自治管区にあたる（図 1））のハンティを中心とした北方少数民族である。彼ら
は狩猟・漁撈・トナカイ遊牧といった生業活動を維持するために、生態環境や生産の単位である親族関係に合わせた移動を行ってきた。その一方で、彼らの移動は歴史的にその時々の支配的権力が引いた境界線の中に制限されてきた。今年度の研究として、ハンティの居住地域における自然資源管理を （図 1）ロシア連邦（赤）およびウラル連邦管区（青）内のヤマルネネツ自治管区（黄）めぐる権力関係の移動とその障壁を事例としてとりあげた。
シベリアでは河川淡水魚が重要な経済的価値を持ち、連邦政府と地方政府は資源管理として漁業規制を行ってきた。多くの高級魚は川の上流に産卵地を持つ塑河性魚のため、上流域に禁漁区が設置されてきた。しかし、そこにはハンティ等少数民族の居住地があり、現在も彼らは移動しつつ漁撈を行い生活の糧としているため、一方的な規制を行う行政と少数民族との間にコンフリクトが起こっている。
本研究は、ソ連時代から現在までのハンティとロシア政府の関係を人類学と政治学の視点から分析し、漁業をめぐる人と権力の移動を考察することを目指した。まず、大石が参加した「ヤマル—ネネツ自治管区シュルイシカルスキー地区の生態調査」に関する公聴会の具体的内容を共同研
究者ら（内藤・田村）と共有し、行政が推し進めようとしている漁業規制に対するハンティ側の理解と姿勢、さらに規制後の実情について考察した。次に、大石が収集したデータから、ハンテ
ィの漁労を制限する政策が中央レベルで採択された一方で、地元政府はその政策を厳格に遂行していないという現象を確認したことから、ロシア連邦政府とウラル連邦管区政府、あるいはヤマル—ネネツ自治管区、さらに下級の行政区画であるシュルイシカルスキー地区との関係（以下、まとめて「中央・地方関係」とする）に注目し、ソ連崩壊以降の中央・地方関係の変容について概観した。最後に、ロシアの中央・地方関係の変容に関する先行研究の理解を踏まえ、ハンティと地－ 32 －

元政府の関係の実態を最も適当と思われる概念枠組みに基づき検討した。そして、この事例から、本研究の主題目である「越境的地域研究の方法論」に還元し得る「移動と障壁」モデルの構築を目指した。

３．結果および考察
ロシアの中央・地方関係は、①連邦中央、②連邦構成主体（共和国、地方、州、市、自治州、自治管区）、③地方自治体で構成されている。特に、2000 年にプーチンが大統領に就任して以降（2008 年から2012 年はメドジェーヴェフ）、連邦中央へ
の集権化傾向が強まった。プーチン政権が推し進めた中央集権化政策は、第一に、連邦構成主体の首長を国民による直接選（図 2）ロシア連邦政府の構造
挙から大統領の任命としたこと、第二に、（参照：参考文献 3．57 頁、図 6 を参考に作成）
連邦構成主体の首長および地方自治体の首長の罷免権を大統領に付与するとしたことである。
一方、地方自治体の首長の選出に関しては、依然として当該地方自治体に居住する市民の住民投票によることから、連邦中央および連邦構成主体（合わせて「国家権力機関」という）から独立した自治を確保しているとも考えられる。しかし、プーチン政権下で成立した「新地方自治一般原則法」に基づけば、地方自治体は、権限実施に関する文書を国家権力機関に提出する義務があり、また財政面も国家権力機関に依存している。このことから、国家権力機関に対する地方自治体への管理は強化されたと捉えられる。このような中央・地方関係の変化に伴い、地方自治体首長は①国家権力機関、とりわけ連邦大統領からの承認と②市民の住民投票に基づく当選という正統性の源泉を二重に有するようになった。つまり、地方自治体首長は当該地域の政治指導者であり続けるために、双方の条件を満たさなければならない。
漁業規制をめぐるハンティとシュルイシカルスキー地区（地方自治体）の構図は、まさに、このような地方自治体の特殊な状況を映し出している。本共同研究の分析枠組みであるリプスキーの「ストリートレベルの官僚制」に当てはめると、以下二つのことが分かる。第一に、地方自治政府は国家権力機関に対して迎合する姿勢をみせている。ハンティにとって重要な漁業を制限する「スィニャ－ヴォイカル」国立自然禁漁区の設置は、連邦中央が制定した「連邦土地法典」と「連邦法」、そして連邦構成主体であるヤマロ－ネネツ自治管区が定めた「ヤマロ－ネネツ自治管区法」に基づいている。地方自治政府が連邦大統領からの承認を得続けるためには、居住民に向けた公聴会や禁漁区設置にかかる政策を積極的に実施し、国家権力機関に対して「良い」成果報告を行わなければならない。
一方、国家権力機関に迎合ばかりしていると、居住民による選挙で当選することができない。ヤマロ－ネネツ自治管区の住民の多くは、トナカイの放牧や猟、漁撈を営んでいる。地
方自治体は、彼らからの支持を得続けるため、水面下で禁漁区での漁業活動の制限を緩和しようと試みる。換言すると、地方自治政府の居住民に対する行動は、住民投票での再選を目的とするクライアント支配が起こっている。
４．結論
プーチン政権下での中央集権化政策の結果、連邦制度は、連邦中央の連邦構成主体および地方自治体に対する支配の強化を担保する内容へと改正された。一般的な理解として、中央集権化した政治体制の政治指導者は、社会に対する統制を強めるとされる。このような理解を本共同研究が取り上げたヤマロ－ネネツ自治管区内の禁漁区の設置にも適応すると、禁漁区の設置は厳格に実施され、漁業を中心として生活をしているハンティの移動は制限されると考えられる。その結果、ハンティが培ってきた伝統や文化も形骸化することが予想される。
しかし、ロシア連邦政府の構造をより重層的に見ていくと、地方自治政府が利益相反し得－ 33 －

る二つの正統性の源泉を有していたことから、国家権力機関に迎合する姿勢をみせる一方で、居住民の禁漁区での漁労活動に寛容な対応をとったことが分かった。つまり、国家権力機関からみると禁漁区設置の根拠となる様々な制度は、ハンティの移動を制限する障壁となっているようにみえるが、クライアント支配に基づいた地方自治区政府の行動により、その制度は本来の機能を果たしていないことが分かった。
５．参考文献1．Yuka Oishi, “Disappearing white fish and remaining black fish in the lower
Ob’River and its tributaries: Conflict over the use of fish resources between
indigenous people and non-locals “in Veli-Pekka T. and Tabata, S. (ed.) Russia's
Far North: The Contested Energy Frontier, England and Wales: Routledge, pp. 173188.
2．中馬瑞貴「ロシアの中央・地方関係をめぐる政治過程—権限分割条約の包括的な分析を例に—」『スラヴ研究』、第 56 号、2009 年、91—125 頁。
3．横手慎二『現代ロシア政治入門』（慶應義塾大学出版会、2005 年）
６．論文・学会発表、受賞、特許
大石侑香「スィニャ・ハンティの年金生活者の生業活動とその役割」吉田睦・永山ゆかり編『アジア遊学アジアとしてのシベリア：ロシアの中のシベリア先住民世界』、勉誠出版、2018
年、193-210 頁。
Yuka Oishi, “From Conservation of Migratory Fish Spawning Ground to Adaptive
Management in Western Siberia”, Thinking a New Interdisciplinary Approach in Area
Studies: Transboundary Comparative Study on Mobility, Fluidity and theInfrastructures (Small-Group Workshop of Ensemble Project for Young Researchers in
Tohoku University), 17th September 2018 at SOAS in UK.
（ワークショップの内容は、内藤寛子「東北大学若手アンサンブルプロジェクト小規模研究会『新たな地域研究方法の創出を目指して—移動・インフラに関する越境的比較研究－』」『東
北大学東北アジア研究センターニューズレター』、第 78 号、2018 年 12 月にまとめた）－ 34 －

摩擦境界面の超高精度温度計測と伝熱解析によるスキー滑走面摩擦現象の解明
岡島 淳之介 1，宮本 直人 2，森本 達郎 2， 畠山 望 2，岡部 孝裕 3１

流体科学研究所、２未来科学技術共同研究ｾﾝﾀｰ、３弘前大学理工学研究科

１．研究目的
スキーの滑走性の向上のために新規ワックス開発や滑走面ストラクチャの研究が盛んに行われている．スキーの滑走性は，環境温度（気温・雪温），雪の密度，雪の融解現象などに依存すると考えられており，高性能なワックスは環境温度の温度帯に応じて製造されている．
しかしながら，滑走性を決定づける摩擦特性については未解明な部分が多く，ワックスやス
トラクチャの最適設計は経験則に頼っていることが多い．特に，雪温 0℃付近の環境では，
摩擦発熱により氷が融解し，発生した水膜による流体潤滑が生じると考えられている一方で，より低温の環境では，固体間の摩擦が発生していると考えられ，滑走面の局所温度がスキー全体の摩擦特性に影響を与えることが予想される．以上を踏まえ，本研究では，スキー滑走
面の摩擦現象解明，特に摩擦による発熱現象の評価と温度計測による局所摩擦力の推定手法への展開にむけて，滑走時の摩擦特性を示す物理量の一つである温度に着目し，温度定量計
測と摩擦発熱モデリングおよび局所摩擦力モデリングを行う．
本研究において重要な要素は，温度計測と摩擦発熱モデルである．まず温度計測においては，雪面における摩擦発熱による温度上昇が僅かであること，かつ，氷の状態を議論するた
めに温度の絶対値が必要となる．これまでに熱電対(1)や放射温度計(2)で計測した例はあるが，微小な温度変化を検出するためにはさらに高感度な計測手法が必要となる．すなわち，温度計測には，計測システムの分解能と確度の飛躍的な向上が求められる．さらに，滑走中の温度計測には，センサの耐久性とロガーの携帯性の両方を考慮する必要がある．また，滑走時の摩擦状態は，マクロスケールの量である滑走速度，環境温度などだけではなく，ミクロス
ケールな特性である滑走面および雪面の機械的・化学的な表面状態に依存する．計測により得られた温度から摩擦状態の推定まで繋げるためには，温度センサを含む滑走面と雪との間の伝熱現象をモデル化し，逆算的に局所発熱量および局所摩擦力を推定する必要がある．
以上の問題点を解決する第一歩として，本研究では，スキー滑走時のスキー－雪面の熱伝導解析を行った．
２．研究方法
スキー滑走中の摩擦熱による滑走面温度変化に関する三次元温度場の数値計算を行った．
図 1 は三次元数値解析モデルであり，長さ 350 mm，幅 10 mm，厚さ 5 mm のスキー板が雪（温度：-10℃）に接触していることを表している．本計算では雪を一定の滑走速度 vsnow = 3 m/s
で移動させることによってスキーの滑走を模擬した．スキー板と雪の境界面には，式（1）で表されるスキーと雪の摩擦によって発生する単位面積あたりの発熱量を与えた．
=
Q µ=
Pvski

µ mgvsnow

（1）

Aski

ここで，Q は摩擦による単位面積あたりの発熱量[W/m2]，μ は動摩擦係数，P は接触圧力[Pa]，vski は滑走速度[m/s]，m は重りとスキー板の合計の質量[kg]，g は重力加速度[m/s2]，Aski は見かけの接触面積[m2]である．動摩擦係数は 0.05 で一定とし，重りと計測システムの質量 m は以前に行った実験と同様に 34 kg 及び 54 kg を与えて計算した．スキー板先端から 315 mm の位置に直径 1 mm の穴を作成し，その中に直径 0.5 mm，長さ 2 mm のサーミスタ及びセンサ固－ 35 －

定用熱伝導接着剤を与えた．ただし，サーミスタは均質と仮定し，リード線や被膜等の影響は無視した．また，サーミスタの先端 1 mm の領域を感温部と仮定し，その平均温度をセン
サ温度 Ts とした．センサ温度 Ts をサーミスタと雪の境界面温度 Tb と比較し，測定の妥当性を検証した．なお，計算は汎用有限要素解析ソフトウェアの COMSOL Multiphysics ver. 5.3a を用いて行った．
φ1

Ski
Adhesive
φ 0.5

Thermistor

2

Sensing part, Ts

Gliding surface

Tb
Snow

vsnow [m/s]outletSymmetric

Ski

【Ski】
length: 350 mm
thickness: 5 mm
【Snow】
length: 350 mm
thickness: 4 mm

Snow
vsnow

Gliding surface(Q = μmgvsnow/A [W/m2])

inlet

図 1. 解析モデル

３．結果および考察
図 6(a)は 13kg の滑走体に重りを 20 kg 及び 40 kg 追加した際の滑走速度 3 m/s における滑走面温度上昇の計算結果であり，図 6(b)は滑走開始 3 秒後における重り 40 kg の場合のセンサ部
近傍の温度分布を表している．図 6(a)中の点線は境界面温度 Tb，実線はセンサ温度 Ts を表している．計算結果より，滑走開始 3 秒後における温度上昇量は+20 kg の場合で 0.30℃，+40 kgの場合で 0.52℃であった．また，各条件において境界面温度 Tb とセンサ温度 Ts に差異が生じており，+20 kg の場合で最大 0.08℃，+40 kg の場合で最大 0.15℃程度であった．これはセンサ内部の温度分布が原因と考えられる．センサ内に温度分布が存在する場合，温度の測定値
Ts は感温部内の温度分布を含む平均の値となるため，境界面温度 Tb よりも低い値となる．図6(b)をみると，実際に感温部内に温度分布が生じていることが確認できる．また，センサ内の温度分布の様相は，センサ内の熱伝導と境界面の伝熱量の比によって支配されている．そのため，重りの質量や滑走速度，動摩擦係数等によって境界面発熱量が変化すると，センサ内の温度分布の様相が変化し，境界面温度測定の精度に影響を与えると推測される．以上のことから，実験で得られた測定値は，センサ内温度分布による 0.1–0.2℃程度の不確かさを有し，摩擦による発熱量の大きさによってその値は増大する可能性がある．ただし，一般的に用いられている熱電対（±0.5℃）や放射温度計（±1–2℃）の温度計測の不確かさに比べて小さいことから，本計測システムはスキー滑走中の境界面温度計測に適していると考える．

temperature rise, oC

0.8

0.6

vsnow = 3 m/s[+20 kg]Tb[+40 kg]Tb

ΔT [℃]

Ski

Ts

-9.5

Ts

0.4

Glidingsurface

Sensing
part

-9.6
-9.7
-9.8

0.2

vsnow = 3 m/s
0.0

Snow

0

1

2

-9.9
-10

3

elapsed time, sec(a) 温度上昇(b) t = 3 s におけるサーミスタ周りの温度分布
図 6 解析結果

－ 36 －

４．結論
本研究では滑走面の温度計測による摩擦特性の評価を目的とし，数値解析を実施し，温度計測システムの検証および現象評価を行った．以下に得られた知見をまとめる．
1.

数値計算の結果，実験で得られた測定値はセンサ内温度分布による 0.1–0.2℃程度の不確かさを有し，摩擦による発熱量の大きさによってその値は増大する可能性が示された．
ただし，一般的に用いられている熱電対（±0.5℃）や放射温度計（±1–2℃）の温度計測
不確かさに比べて小さいことから，開発した計測システムはスキー滑走中の境界面温度計測に適していると考えられる．

５．参考文献(1) Colbeck, S. C., “A review of the friction of snow skis”, Journal of Sports Sciences, Vol. 12, No. 3,(1994), pp. 285-295.
(2) Schindelwig, K., Hasler, M., Putten, J. V., Rohm, S., Nachbauer, W., “Temperature below a
gliding cross country ski”, Procedia Engineering, Vol. 72, (2014), pp. 380-385.
６．論文・学会発表、受賞、特許
岡部孝裕, 岡島淳之介, 宮本直人, 森本達郎, 角田和彦, 畠山望, 雪の摩擦に伴うスキー滑走
面の温度変化の高精度・高確度計測, 日本機械学会 2018 年度年次大会講演論文集 (2018),
S2310202.

－ 37 －

防災投資便益を加味した際のログンダム（Rogun dam）に係る費用便益分析等
佐々木 大輔１、峠 嘉哉２１

災害科学国際研究所、２大学院工学研究科

１．研究目的2016 年 10 月、中央アジアのタジキスタンで世界一堰堤が高いログンダム（Rogun dam）の建設が開始された。当該プロジェクトについては、過去に世界銀行が実現可能性調査（feasibility study）を実施しており、それによると、主にタジキスタンにおいて高い売電収入が見込まれるとされている。一方で、ログンダムが内包する下流国での防災投資便益（渇水防止による経済的被害の回避など）といった売電以外の便益については、必ずしも十分な議論がされてこなかった。そこで本共同研究では、主にアムダリア川（Amudarya river）流域における水循環解析・衛星解析に基づく防災投資便益を推定し、より精緻で包括的な費用便益分析を行うことを主たる目的とする。
２．研究方法本共同研究は、水循環解析・衛星解析に基づく防災投資便益の推計と同時に、従来の国際協力における手法に基づく費用便益分析や、国際関係論において一般的な方法論であるゲーム理論による解析を試みるものであり、極めて学際的・分野融合的な研究である点が特徴的である。この点を踏まえ、佐々木（災害科学国際研究所）が国際プロジェクトにおける費用
便益分析、及びゲーム理論に基づく関係国の行動分析を、峠（工学研究科）が水循環解析による水収支評価・衛星解析による過去の渇水影響推定を担当することにより、互いの専門性を生かした相互補完的な連携となるよう研究組織を組成した。
水循環解析では、水供給・水需要の双方を物理的に考慮する統合水循環モデルを使用することで逼迫度を各年で評価し、加えて衛星解析による地表面温度日格差を利用した実灌漑域推定により逼迫度に対応した渇水影響地域を推定する。このように、防災投資便益を加味した費用便益分析を行うことにより、従来の推計よりも内部収益率（Internal Rate of Return,IRR）が高くなるものと考えられる。また、便益が地理的に広範囲に渡って分布することが想定されるため、下流のウズベキスタンが享受する便益が相対的に小さいといった、従来の国際関係論における解釈が変更される可能性がある。これらの結果は、ログンダムの建設が当該地域の国際関係に与える影響を分析する上で、大変有益なものであると思料される。

地表面温度の日格差は灌漑地で小さい

[K]

灌漑地区

下流の灌漑区域で水が逼迫する
渇水災害防止のダム操作が必要

図１

Bayavut試験農場

図２ 衛星解析例（実灌漑域推定）

水循環解析例（水逼迫度評価）－ 38 －

３．結果および考察
国 際 プ ロ ジェ ク トに おけ る 費 用便 益 分 析を 行う に 先 立ち 、 ア ジア 開発 銀 行 （ AsianDevelopment Bank, ADB）への有識者ヒアリングを実施した。当該ヒアリングにより得られた
主な知見は、以下のとおりである。
ログンダムは、タジキスタンのみならずウズベキスタンにとっても経済的に魅力がある。
ウズベキスタンの電力は、主にガスなど天然資源による火力発電であり、タジキスタンから水力発電によって作られた電力を買った方が安い。しかしながら、現在、タジキスタンとウズベキスタンは送電線が繋がっておらず、ウズベキスタンとタジキスタンの電力周波数の調整等、運用上の課題が存在している。一方で、World Bank のプロジェクトである Central Asia
South Asia Electricity Transmission and Trade Project (CASA-1000)では、パキスタンへの電力輸出を想定しているが、パキスタンは中国のファイナンスによって石炭火力発電所を増設しており、国内の電力需要は既に満たされているのが実情である。従って、パキスタンにはわざわざログンダムの電力を買うインセンティブは存在しないことになり、地域の電力
需給バランスに鑑みて、ログンダムの経済性には疑義が残る。
衛星解析においては、渇水の影響が深刻なアムダリア川下流デルタにおいて、衛星解析から得られる地表面温度観測値と陸面過程モデルから算定される非灌漑仮定時の地表面温度を比較することで、現地農業機関でも把握できていない渇水災害時の実灌漑領域の分布を推定する手法を開発した。アムダリア川の中下流地点に位置する Tuyamuyun ダムとの比較では、
ダム放流量と灌漑指標との相関が高いことが示されている（図３）。図４の分布図では、図の右下側の上流域方向では、渇水年においても限られた水資源で灌漑が行われているが、図左上方向のデルタの下流端付近ではほとんどの地域で灌漑が行われておらず、耕作放棄されたことが分かる。デルタ域は地下水位が高く、成長した自然植生の影響で可視光センサに基づいた既往の植生指数では灌漑域と自然植生域の切り分けが困難であった。本手法は地表面温度観測値に基づいているため灌漑による冷却効果が抽出できたほか、降雨や地形が高い場合
等の自然起因による地表面温度の冷却について、陸面過程モデルによる数値解析によって正規化できたことで広域に適用可能な指標となった。

図３

衛星解析灌漑指標値とダム放流量比較(a)平年 2017 年(b) 渇水年 2001 年
図４ 灌漑指標の分布

４．結論
アジア開発銀行へのヒアリング結果から、ログンダムが内包する下流国での防災投資便益のような売電以外の便益を加味しない場合、ログンダムの経済性には疑義が残ることがわかった。そこで今後の研究では、水循環解析・衛星解析により得られた渇水影響地域の推定等を基に、より詳細な経済性分析を行うことにより、防災投資便益等を加味した際のログンダ
ムのプロジェクトにおける内部収益率（Internal Rate of Return, IRR）の推計を試みたいと考えている。
衛星解析については、渇水の影響が深刻なアムダリアデルタにおける灌漑不能領域の特について、地表面温度の冷却効果に着目した抽出方法の開発と、陸面過程モデルによる自然起－ 39 －

因による冷却効果の除去が広域に適用可能な灌漑抽出手法として使用可能であることが示された。現状では、現地検証としてデルタ域に水資源を供給するダムからの放流量との比較を行ったのみの状況であるため、個々の地点を対象とした灌漑不能判定の検証を詳細に行っていく必要がある。また、防災投資分析を行う上では灌漑地の面積単価の情報が必要であるため、単位面積当たりの綿花収量や販売取引価格に関する現地調査を進める必要がある。
５．参考文献1. Japan International Cooperation Agency (JICA). (2016). FY2016 Ex-Post Evaluationof Technical Cooperation Project “The Project for Water Management Improvement”.
Retrieved
February
6,
2019,
from
https://www2.jica.go.jp/en/evaluation/pdf/2016_0801105_4.pdf
2. Swinkels, R., Romanova, E., & Kochkin, E. (2016). Exploratory assessment offactors that influence quality of local irrigation water governance in Uzbekistan.
Washington, DC: World Bank.
６．論文・学会発表、受賞、特許【論文】
Sasaki, D., Salewicz, K. A., Deguchi, H., & Nakayama, M. (2018). Development of
Cross-Border Electricity Trade: The Vakhsh River Basin Case in Tajikistan. Manuscript
submitted for publication.
Mbugua, J. M., Touge, Y., Kazama, S., Khujanazarov, T., & Tanaka, K. (2019). Detecting

Changes in Irrigated Area using Multi-Temporal MODIS and Land Surface Model Surface
Temperature within Amu Darya Delta. Manuscript submitted for publication.

－ 40 －

第一原理データベースと機械学習によるトポロジカル磁性体の探索と物性予測
鈴木通人 1、是常隆 2、丹野航太 1
１

金属材料研究所、２理学研究科

１．研究目的本研究プロジェクトでは、研究代表者ら独自の第一原理計算データベースを活用すること
で、機械学習や統計解析手法を用いた材料設計フレームワークの構築を目指す。特に本研究期間中は、物質中で秩序化する磁気構造に対する系統的なトポロジー解析の実施によりこれ
らの解析の自動化に対する指針を得るとともに、近年大きな注目を集める磁性体のトポロジ
カルな性質と物性現象の相関関係を明らかにすることで、機械学習による物質設計を行う上で重要なマクロ物性を特徴づける特徴量の候補の選定へとつなげる。
２．研究方法研究代表者は第一原理データベース構築の基盤理論として、対称性によって分類されたエネルギー的に非等価な磁気構造を系統的に生成する理論手法を提案している。この理論手法によって提案された磁気構造群は、実際に実現する磁気構造の候補となっており、第一原理計算によって全エネルギーを評価することで、安定・準安定な磁気構造に関する情報を得ることが期待できる。本プロジ
ェクト期間中に、このエネルギー的に非等価な磁気構造群を生成するために必要な磁気構造基底の生成手法に関する論文が出版されている(Suzuki et al., Phys. Rev. B(2019), Editors' Suggestion, 図１)。研究代 図 1 パイロクロア構造に対する対称性に
表者は機械学習による物質設計フレームワー
よって分類された磁気構造
クの構築のための研究の一環として、結晶構造(Suzuki et al., Phys. Rev. B (2019))
データベースなどから取得した結晶構造に対して、上記理論手法によって生成された磁気構造に対して、第一原理計算による全エネルギ
ー評価を行うことで、結晶構造以外の実験情報に依らずに安定・準安定な磁気構造を評価す
るフレームワークを提案している。
本研究プロジェクト期間中には、安定・準安定な磁気構造とマクロな物性現象の発現の有無を決定する磁気対称性の系統的な解析から機能性物質の候補となる磁性体を探索し、電子構造の系統的なトポロジー解析によってマクロ物性を特徴づける電子構造の特徴を明らかにすることで、機械学習による研究を行う上で必須となるマクロ物性に対する良い特徴量の選定へとつなげる。
３．結果および考察研究代表者が提案する第一原理計算による安定・準安定磁気構造の予測手法と合わせ、マ
クロ物性の発現を特徴づける磁気構造の対称性解析を様々な物質に対して行うことで、大き－ 41 －

な異常ホール効果を発現しうる反強磁性体として、アンチペロブスカイト化合物 Mn3AN を選定した。本物質では、全エネルギーの評価から予測された安定磁気構造が、２種類の反強磁性構造のいずれかをとることがわかっており、実験的にも理論的に予測された磁気構造と等価な磁気構造が実現していることが報告されている。マクロな物性発現の有無
は、磁気構造の対称性によって決まることが知られており、これらの磁気構造の対称性を解析することで、候補となる２つの磁気構造のうちの一つが異常ホー
図 2 Mn3NiN と Mn3PtN のベリー曲率（上段）
ル効果の発現を許すことが明らかになっとバンド構造（下段）た。このため、本研究期間中はこのアンチ(Huyen, Suzuki et al, arXiv:1905.07962(2019))
ペロブスカイト化合物 Mn3AN に対して、電子構造の持つトポロジー構造の系統的な解析を実施することで、磁性体の系統的なトポロジ
ー解析の指針を得るとともに、異常ホール効果の大きさとトポロジーの関係性を見出す研究を実施した。
図２はアンチペロブスカイト化合物のうちで、A 原子が同族原子に属する Mn3NiN と Mn3PtNの電子構造のトポロジーを特徴づける、波数空間におけるベリー曲率という量（図２上段の図）がどのようなバンド構造（図２中段の図）のもとで大きくなるかを示したものである。
このベリー曲率を波数空間で積分したものがマクロな応答現象である異常ホール効果の大きさを特徴づける異常ホール伝導度として現れることが理論的にわかっており、本研究における解析を通して、異常ホール効果を増強する電子構造の特徴が明らかになっている（Huyen, Suzuki et al.,arXiv:1905.07962）。
４．結論
本研究では、第一原理計算による磁気構造データベース構築の基盤となる磁気構造生成理論と第一原理計算をもとに磁性体のトポロジー構造の系統的な解析を行い、近年大きな注目を集めている反強磁性体の異常ホール効果と、それらの電子構造のもつトポロジー構造の関係を系統的に解析することで、反強磁性体における大きな異常ホール効果の発現に必要なバンド構造の特徴を同定することに成功している。今後の研究展開として、このような系統的なトポロジー探索を様々な物質に適用していくことで、異常ホール効果を始めとするマクロな物性と特徴的なバンド構造の関係についてより包括的な知見を獲得し、機械学習による物質探索に必要となる特徴量の選定などにつなげていきたい。
５．参考文献1. M.-T. Suzuki, T. Nomoto, R. Arita, Y. Yanagi, S. Hayami, and H. Kusunose,
Multipole expansion for magnetic structures: A generation scheme for asymmetry-adapted orthonormal basis set in the crystallographic point group,
Phys. Rev. B 99, 174407 (2019).
2. V. T. N. Huyen, M.-T. Suzuki, K. Yamauchi, T. Oguchi, Topology analysis foranomalous Hall effect in the non-collinear antiferromagnetic states of Mn3AN(A = Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Pd, In, Sn, Ir, Pt), arXiv:1905.07962 (2019).

－ 42 －

６．論文・学会発表、受賞、特許
論文
1. M.-T. Suzuki, T. Nomoto, R. Arita, Y. Yanagi, S. Hayami, H. Kusunose, Multipole
expansion for magnetic structures: A generation scheme for symmetry-adapted
orthonormal basis set in crystallographic point group, Phys. Rev. B 99, 2019,174407/1-10
学会発表
1) 鈴木通人、反強磁性体の磁気対称性・トポロジーと異常ホール効果, 第１１回凝縮系理論
勉強会, 2019 年 3 月 2 日, 東京理科大学（東京）2) 鈴木通人、
反強磁性体の異常ホール効果の系統的研究,TMS 新学術領域 第 4 回領域研究会,
2019 年 1 月 22 日-24 日(発表:23 日), 名古屋大学 理学部南館 坂田・平田ホール (愛知)
3) 鈴木通人、第一原理データベースと機械学習によるトポロジカル磁性体の探索と物性予測,
第 4 回東北大学若手研究者アンサンブル研究会, 2019 年 1 月 8 日-9 日(発表:8 日), 宮城県
大崎市中山コミュニティセンター (宮城)4) 鈴木通人、多極子理論とデータ科学の融合による物質設計,さきがけ研究領域 「理論・実験・計算科学とデータ科学が連携・融合した先進的マテリアルズインフォマティクスのための基盤技術の構築」第 7 回領域会議, 2018 年 12 月 6 日-8 日(発表:7 日), 橿原市商工経済会
館 (奈良)－ 43 －

足を護りセンシングするアフリカ地下足袋の協創に関する研究田中利和１、甲斐洋行２、井上雄太３
東北アジア研究センター、２AIMR、３デロイトトーマツコンサルティング

１

１．研究目的
本研究の目的は、「足を護り生体センシングするウェアブルデバイスとしてのエチオピア産
地下足袋=【エチオタビセンシング】」の開発と普及の実現可能性について、異文化・産学・文理の連携による共同研究によって具体的に検討することである。
「アフリカ地下足袋」文化と「生体センサー」技術と「公衆衛生・生活習慣病予防」医学をあわせて、アフリカの人びとも交えてともに学際的に検証する点に特徴がある。
日本伝統の履物である地下足袋は、大正時代にゴム底に木綿製の足袋(江戸時代は革)を接着することによって考案されたのが起源とされる(近藤 1979; 潮田 1973)。親指が独立に別れた二股構造によって指が鍛えられ、裸足感覚にちかく地面を掴む動作が軽快にでき、かつ足を保護することができる。およそ 100 年間、炭鉱夫をはじめ労働者の足元を護った。現在、日本では労働時の人びとの足を「護る」役割に加え、祭事に「踊る」ための地下足袋の需要がある。近年では日常使用にも適した健康促進をする、あらたな地下足袋の開発も老舗地下足
袋会社「丸五」によっておこなわれている。海外では忍者シューズやファッションブランド
によって形態は援用され、人びとの足を「彩る」活躍を見せている。以上を踏まえ、エチオピ
アで地下足袋に足から運動・健康状態といった生体情報を測るセンサーを搭載し、医学と文化の側面から健康・安全を考察する着想を得た。
田中は、エチオピアの裸足で牛耕をする人びとの足を疾病から護る地下足袋の可能性を見出し、機能と美を両立した地下足袋【エチオタビ】を文化としてアフリカから協創する実践
的地域研究をおこなっている。身体と履物の相互作用によって安全・健康促進する役割とデザインを備えた地下足袋協創の意義をより深く探求するために、工学研究科(当時，現 AIMR)
で、材料分析や生体センシングを専門とする甲斐、ロンドン大学衛生熱帯医学大学院出身でコンサルティング会社に所属し公衆衛生学が専門の井上と共同研究を組織した。
２．研究方法(1) 国内ミーティングの実施■田中：【文化人類学・地域研究】
統括、調査アレンジ、参与観察、履物人類史、ミクロ質的データの解析、プロセスデザイン■甲斐：【工学・ウェアブルデバイス】
材料の検討、センサーの地下足袋への融合、生体データ収集■井上：【熱帯医学・人類生態学・疫学】
疾病・健康に関する情報の収集・分析、マクロデータの解析、普及戦略
12 月に東北大学の田中・甲斐のもとに東京を拠点とする井上が合流する。田中が 1.エチオ
ピアにおける地下足袋協創研究の経緯と未来可能性について、甲斐が中心に 2.センシング技
術の地下足袋応用可能性と材料技術(防汚処理・撥水・浸水素材など)について、井上が中心に
3.現代の日本・アフリカなどの各社会における足に関する健康・疾病(象皮病・破傷風など)を整理と調査可能項目について検討し、4.社会との共有普及に関するアイデアを提案する。
(2) フィールドワーク
田中は東アフリカに位置するエチオピアの標高 2000m で冷涼な気候である中央高原オロミ
ヤ州ウォリソ市で 2007 年から調査開始し、18 回の渡航合計 1135 日滞在してきた(本フィール－ 44 －

ドワーク前まで)。 地域社会と信頼関係が形成されているため、「人・資源・技術」に関する精度の高い情報を現地語(オロモ語)で得ることができる。田中が 3 月に甲斐とのエチオタビ
センシング開発の共同調査を現地協働者の起業家・皮革職人カッバラ氏とアレンジする。
甲斐が日本から市販の物理センサ(荷重・加速度)を持ち込み、エチオタビに組み込む形デザ
インを、カッバラ氏と田中と共同でおこない、人類史上初とおもわれるアフリカ大陸におけるセンサー搭載型の地下足袋をエチオピアのウォリソで制作する。
井上が日本からオンラインによって中心となり、疾病・健康に関する彼らが抱える課題を検討する。センシング技術の対象としやすい疾病の特定をし、使いやすいセンシングについて地域の文化に配慮して特定していく。
３．結果および考察
1) エチオタビセンシング研究会の発足
12 月 22 日におこなった東北大学でのキックオフミーティングでは、3 月予定のフィールド
ワークの実機の開発の目標を設定することができた。また、各専門をもちよった共同研究の特性を議論するなかで、各学会での連盟での発表を重ねることにより、本共同研究を主なテーマとした学際的に発展させていく展望を得た。あわせて、研究の成果を社会と共有していく実践的な研究としても柔軟に対応できる形について議論できた。その基盤として、【エチオ
タビセンシング研究会】を発足し、今後も、継続的にミーティングを重ねることを通じて、情報、成果を共有していくことに同意した。今後 HP を立ち上げる予定である。
(2) 協創によるエチオタビセンシングの誕生
甲斐が中心となり田中と現地職人のカッバラ氏およびアシ
スタントのヨナス氏とともに、調査地ウォリソにおいて 3 月 1117 日の７日間で足裏の圧力と温度を測定可能なインソールを組み込んだ地下足袋型ウェアラブル生体センサのプロトタイ
プを 7 足作製した(図 1)。7 足のプロトタイピングの過程で議論を積み重ね、インソールにセンサを組み込む、くるぶし側にポケットを付けて無線発信機を収納する、二重の布地の隙間に配線を通す、といった漸進的な改良をおこなうことに成功し、無 図 1.エチオタビセンシング
線で情報を送信する地下足袋型生体センサが動作することを確かめた(図 2)。地下足袋のインソールに圧力・温度センサを内包することで、歩行の様子を測定できることを確認した。
この異文化・産学・文理融合の共同研究による７足のエチオ
タビセンシングの開発は、日本発案の地下足袋に影響をうけた
エチオタビにセンサーを搭載するという点で希少な試みであり、エチオピアの地で協働調査によっておこなわれたという点で、学際・学術的に大きな意義がある。
図 2.協創デザインの様子
４．結論
本共同研究を通じて、フィールドワークを中心とする文化人類学(田中)・センシング工学(甲斐)・公衆衛生学(井上)が地下足袋をめぐって各分野の長所を活かしながら協創に向けた学際的な連携ができることが確認できた。また一過性のイベントではなく継続的なプロセスを活かしていく基盤としての【エチオタビセンシング研究会】を発足することができた。そのため、研究を発展かつ成果を社会に継続的に普及かつ発展させていく基盤が整った。
協創のフィールドワークを通じて、エチオタビセンシングの制作実例をつくることに成功したのみならず、今後は、エチオピアや日本の人びとが、必要とする情報をセンシングできる地下足袋を柔軟に開発していける基盤が整った。今後は、この枠組みのもと、甲斐が無線
発信機の小型化（小型部品の選定、配線の最適化）、作製方法の簡単化（プリント基板の設計など）、電池の長寿命化（送信プログラムの変更）、加速度センサの統合といった、エチオピ
アにおいて十分な量（人数・測定時間）の生体データを収集するための技術的課題に取り組－ 45 －

む。田中は継続的に、現地の農民・市民が解決したい新たな健康・社会的課題を、フィールド
ワークを通じて探求する。井上は、測定した生体データやフィールドワークで得られた知見の解釈を通した地下足袋の健康的価値の特定、及び人類の健康に貢献するエチオタビセンシ
ングの普及に向けた課題と解決策の特定を、公衆衛生学・経営コンサルタントの観点から、
バックアップしていく。エチオタビセンシングは、ともに次の一歩を踏み出した。
５．参考文献1. 近藤四郎(1979)『足の話』岩波新書.
2. 潮田鉄雄(1973)『はきもの』ものと人間の文化史.
６．論文・学会発表、受賞、特許発表
田中利和「アフリカと足を護り・彩り・測る地下足袋協創の研究・事業」JST 第 4 回 COI2021
会議、日本科学未来館未来館ホール、2018 年 12 月 19 日.
田中利和「Ethio-Tabi の創造に関する実践的地域研究③ウォリソにおける地下足袋の販売と宣伝に関する課題」第 28 回日本ナイル・エチオピア学会、於京都大学稲盛財団記念館 3F 大ホール」、2019 年 4 月 20 日.
田中利和「エチオピアと地下足袋を起こす」第 28 回日本ナイル・エチオピア学会公開シンポ
ジウム「アフリカと身を起こす」、於京都大学百周年記念館、2019 年 4 月 20 日.
甲斐洋行「マイクロウェアラブルセンサ」2019 年 JST COI 東北全体会議、2019 年 4 月 26 日.
田中利和「エチオピアの地下足袋とはかる」アフリカセミナーの会、於仙台国際センター1 階、修室、2019 年 5 月 16 日.
田中利和「フィールドとともにできること：エチオピアにおける産学・文理連携の地下足袋
協創研究をめぐって」第 53 回日本文化人類学会、2019 年 6 月 1 日.
井上雄太, 甲斐洋行, 田中利和, Kebere Legesse 「エチオピアとつくる地下足袋の健康視点での価値探求」第 33 回人類生態学研究会、2019 年 6 月 29 日(予定).
甲斐洋行，Kebere Legesse，井上雄太，田中利和「地下足袋型ウェアラブルセンサのプロトタ
イピング」第 36 回電気学会「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジ
ウム、2019 年 11 月(予定).
受賞
田中利和「アフリカと足を護り・彩り・測る地下足袋協創の研究事業」JST 第 4 回 COI2021、
会議オーディエンス章、2018 年(平成 30 年)12 月 19 日、日本科学未来館.
田中利和「アフリカと足を護り・彩り・測る地下足袋協創の研究事業」JST 第 4 回 COI2021、
会議 COI2021 表彰特別賞、2018 年(平成 30 年)12 月 19 日、日本科学未来館.
甲斐洋行 「多孔質マイクロニードル電極の開発と高精度経皮投薬への応用」田中貴金属記念財団、2018 年度「貴金属に関わる研究助成金」萌芽賞、2019 年 3 月.
７．外部研究費等申請
採択： 2018 年度 中谷医工計測技術振興財団 技術開発研究助成【奨励研究】「皮膚上の微小流体制御による汗成分センサの開発」、甲斐洋行、200 万.

－ 46 －

Magnetic phase transition transistor tunneling junction
Dazhi Hou1, Zhenchao Wen2, Koki Takanashi2
1AIMR, 2IMR,

1．Objectives
We aim to experimentally demonstrate a tunneling junction with a voltage-controlled
resistance due to the quantum magnetic phase transition. Magnetic phase transition isusually driven by temperature, however, in some materials with competing magnetic
orderings, e.g., FeRh, a first order ferromagnet-antiferromagnet (FM-AFM) transition canbe induced not only by temperature but also by magnetic field, femto-second pulse laseror even strain in piezo materials. The AFM-FM phase transition of FeRh is accompanied
by a big change of the carrier density, which suggests the possibility to exploit FeRh as atransistor materials. In this collaboration, the voltage-induced AFM-FM phase transition
will be read out by the resistance change in a tunneling junction, delivering a prototype
phase transition transistor.
In a Ta/BaTiO3/FeRh/MgO/Pt structure, the ferromagnet-antiferromagnet phasetransition in FeRh can be realized by the voltage exerted on BaTiO3, which will induce astrong modulation of the electron density at the Fermi level of FeRh and thus yield a bigchange of the resistance of the tunneling junction. The device to be developed in thiscollaborative research will be a new prototype phase transition transistor, the resistanceof which can be simply controlled by an electric voltage signal.
2．Methods
In the first stage of this project, we succeed to fabricate the epitaxial B2-phase FeRh filmon MgO(001) substrates. The FeRh is deposited on MgO(001) by DC magnetron sputtering
at 500˚C and post annealed at 900 ˚C for two hours. The thickness of the FeRh film isdetermined to be 40 nm by surface profilometry. Four-probe measurement of the resistanceof the FeRh film is carried out by PPMS. A photo of the FeRh/MgO(001) samples are shownin Figure a.

－ 47 －

3. Results and discussions
Figure b shows the four-probe resistance versus temperature under different magnetic
field, in which the magnetic field is out-of-plane and kept constant during eachmeasurement. A large change of the resistance up to 70% is observed when thetemperature reaches the well-known FM-AFM transition point, and the transition point
shifts to lower temperature for higher applied magnetic field. Compared with theresistance change at the FM-AFM phase transition reported in recent literature, e.g. 15%
in Ref. 1, the value observed in our sample is much larger. The phase transition
temperature of our sample is also higher than those reported in recent studies. These facts
indicate that the homogeneity of our FeRh film is good and it is the time to move on to thedevelopment of the tunneling junction development.

abFigure caption: a: The photo of the FeRh/MgO(001) sample for the resistance measurement. b:
The temperature dependence of the resistance of the FeRh films under different magnetic field.
A large change of resistance over 70% is observed during the FM-AFM phase transition.

4. Summary and prospects
Epitaxial FeRh films on MgO(001) are prepared by DC magnetron sputtering. A large
resistance change due to the FM-AFM phase transition of FeRh is observed under various
magnetic fields, indicating the formation of the B2 phase FeRh. The development of thetunneling junction device will be the next step in this project.

5. References
1. X. Z. Chen et. al. Nature Communications 8, Article number: 449 (2017)
6. Achievements (Publications, Presentations, Awards, Patents, and so on)
N/A－ 48 －

天然変性タンパク質を対象とした機能調整ペプチドの人工設計法の開発 -がん抑制タンパク質 p53 への応用鎌形清人１、城田松之２、亀田倫史３、北原亮４
１

多元物質科学研究所、２医学系研究科附属創生応用医学研究センター、３産総研・創薬基盤、４立命館大学・薬１．研究目的．．．．
医薬品の開発は、コンピューター上でタンパク質の立体構造に対して、様々なペプチドなどの分子を結合させ医薬品候補を絞り込む方法が一般的である。近年、全タンパク質の約 30%．．．．．．．．．．．．
を占める特定の立体構造を持たない天然変性タンパク質が、がんなどの疾患に関わることが分かってきた。しかし、特定の立体構造を持たないため、既存手法ではこれら天然変性タン
パク質に対する医薬品の開発は困難である。本研究では、立体構造に基づく従来の創薬法では扱えない、天然変性タンパク質の創薬手法の開発を目的とした。さらに、開発した方法を用いて、がん抑制タンパク質 p53 の天然変性領域を標的としたペプチドの設計を行った。
２．研究方法p53 の天然変性領域に強く結合し、がん抑制機能を制御する“ペプチド”の設計を行った。
10 残基のペプチドの設計の場合、候補となるペプチドは 1013 種類にのぼる。そのため、“理論計算”からタンパク質の立体構造中のアミノ酸間の結合エネルギーを用いた効率的なペプチドの設計手法を開発した。次に、実際にがん抑制機能を調節するペプチドを作成し、滴定
実験、NMR、分子動力学シミュレーションを用いて p53 と設計ペプチドとの結合を解析し、単分子計測を用いて p53 の DNA 結合に与える設計ペプチドの影響を調べた。
３．結果および考察
実際に、６種類のペプチドを設計し、滴々装置を用いて p53 の天然変性領域への結合を調べた。その結果、一つの設計ペプチドが 1 µM の結合定数を持ち、p53 に強く結合することが分かった。また、NMR と MD を行い、設計ペプチドが設計通りに結合していることが分かった。
さらに、p53 の機能への影響を調べるため、滴々装置を用いて p53 の DNA 結合を調べた。その結果、p53 の DNA への結合が、設計ペプチドによって抑制することが分かった。さらに、
単分子計測装置を用いて、DNA に沿った p53 のスライディング運動を調べたところ、設計ペプチドがその運動を抑制することが分かった。
４．結論
以上より、設計ペプチドが狙い通りに p53 の機能を制御できることを明らかにした。設計
したペプチドは、細胞のがん化を抑える医薬品候補となるだけでなく、iPS 細胞の作成効率の改善などにも使用できる。さらに、開発する手法は p53 以外の天然変性タンパク質やアルツハイマー病などを引き起こすタンパク質の繊維形成化の阻害に対しても応用が期待できる。
５．参考文献－ 49 －

該当しない。
６．論文・学会発表、受賞、特許
論文*Kamagata K.., Mano E., Itoh Y., Wakamoto T., Kitahara R., Kanbayashi S., Takahashi
H., Murata A., *Kameda T., “Rational design using sequence information only produces
a peptide that binds to the intrinsically disordered region of p53”, Scientific Reports,
in press.
鎌形清人、伊藤優志、Subekti D. R. G.、「がん抑制タンパク質 p53 はどのように標的 DNA 配列探索問題を解いているのか？」物理学会 in press.
学会発表（招待講演）
鎌形清人、「天然変性タンパク質 p53 は液-液相分離するのか？」、第 2 回 LLPS 研究会、お台場、2019 年 4 月
鎌形清人、「単分子蛍光顕微鏡を用いた 天然変性タンパク質 p53 と DNA の 相互作用解析」、「水和と ATP エネルギー」研究会、仙台、2019 年 3 月
Kamagata, K., "Single molecule dynamics and aggregation in intrinsically disordered
protein p53", RIKEN Symposium "Recent Progress in Protein Conformation and Aggregation,
Wako, January, 2019
鎌形清人、
「天然変性タンパク質を対象とした機能調整ペプチドの人工設計法の開発 -がん抑制タンパク質 p53 への応用-」、第４回 東北大学若手研究者アンサンブル研究会、仙台、2019
年1月
Kamagata, K., "Ecological search dynamics of DNA-binding proteins for target DNA", An
Update on Molecular Motors: Open Challenges and New Perspectives, Sendai, November,
2018
Kamagata, K., "Single-molecule characterization of p53 on DNA using DNA array “DNAgarden", 3rd international symposium on chemical communication, Sendai, September,2018－ 50 －

精細管内フローに着目したウシ体外精子形成用マイク
ロ流体デバイスの開発
梨本裕司１、２、珠玖仁２、原健士朗３
１

学際研、２工学研究科、３農学研究科

１．研究目的牛の精子形成を体外で再現できれば、牛生産コストの大幅な削減、ひいては日本の牛製品の国際競争力の向上が期待できるが、成功例は無い。精子形成を支える体内の微小環境を再現することができれば、牛体外精子形成が可能になるはずである。本研究では、再現する微小環境として、精細管内の組織液の流れ（精細管内フロー）に着目した。精細管内フローは、精子形成を促進するだけでなく、形成された精子の搬出の役割を果たす(文献 1,2)。従って、精細管内フローの再現により、体外培養下での精子形成効率の向上、さらには形成された精子の自動取出しを同時に実現することが期待される。以上の背景から、本研究では、精細管内フローを再現するデバイスの新規開発を目的とした。
２．研究方法
既報の血管デバイス（文献 3）を参考にして、精細管の形状に適合するように新たに設計したデバイスを、ポリジメチルシロキサン（PDMS）を材料として作製した。
３．結果および考察
本研究の結果、PDMS 製のマイクロ流体デバイスの試作機を作成できた。牛精細管と同じ大きさのビニルチューブを挿入して、管内フロー生成を確認しているが、実際の牛精細管におけるフロー生成と、それが精子形成に与える影響は今後の検討課題である。
４．結論
本研究により、マイクロ流体デバイスの試作機を作成できた。今後、牛精細管を用いて体外精子形成における同デバイスの効果を検証することで、次世代型牛生産技術への発展が期待される。なお、本研究で得られた成果を足掛かりとして、科研費・新学術領域研究（700万円/2 年）に採択された。
５．参考文献1. Setchell BP, Scott TW, Voglmayr JK, Waites GM. Characteristics of testicularspermatozoa and the fluid which transports them into the epididymis. Biol Reprod.
Suppl 1, 40-66 (1969)
2. Setchell BP. The secretion of fluid by the testes of rats, rams and goats withsome observations on the effect of age, chryptorchidism and hypophysectomy. J.
Reprod. Fert. 23, 79-85 (1970)
3. Günther A1, Yasotharan S, Vagaon A, Lochovsky C, Pinto S, Yang J, Lau C,
Voigtlaender-Bolz J, Bolz SS. A microfluidic platform for probing small artery
structure and function. Lab Chip. 10, 2341-9 (2010)
６．論文・学会発表、受賞、特許
1. Kanamori M,Oikawa K, Tanemura K, Hara K. Mammalian germ cell migration during
development, growth, homeostasis: Reprod. Med. Biol. review (in press)－ 51 －

７．外部研究費等申請
獲得：（名称、題目、代表者、金額）
科研費 新学術領域研究（研究領域提案型）、精細管フローと精子インテグリティ、原健士朗、
700 万円－ 52 －

次に、「平成 30 年度若手研究者アンサンブルグラント第２ステージ」の採択課題を表 1-2 に示します。続いて、採択された 2 件の研究課題の成果報告を掲載します。なお、ここでは、提出された報告書から、申請中および申請予定の外部研究費の情報を削除しています。
これらの共同研究の実施により、報告書提出の時点（平成元年 5 月末）で、8 報の論文掲載、10
件の学会発表があり、外部研究費 8 件総額 53,770 千円が獲得され、他に 2 件総額 56,000 千円が申請中および申請予定とされております。

表 1-2 平成 30 年度若手研究者アンサンブルグラント（第２ステージ）の採択課題一覧◎ 研究代表者

研究課題名

所属・職名

研究分担者
◎高橋秀幸

通研・助教

杉安和也

災害研・助教

横田信英

通研・助教

寅屋敷哲也

災害研・助教佐藤翔輔

災害研・准教授

井元智子

農学研究科・准教授

田中利和

東北ア・学術研究員◎井上雄介

加齢研・助教甲斐洋行

工学研究科・特任助教

鈴木杏奈

流体研・助教

生体埋込センサの長寿命化のための多孔質ポリマー

岡島淳之介

流体研・助教によるハイブリッドフィルタの開発

平郡 諭

大阪工業大学・准教授

山田昭博

加齢研・助教IoT 機器を活用した人と環境調和型の防災・減災機
能とジオデザインに関する共同研究－ 53 －

IoT 機器を活用した人と環境調和型の防災・減災機能とジオデザインに関する共同研究高橋秀幸１、杉安和也２、横田信英１、寅屋敷哲也３、佐藤翔輔２、井元智子１、
田中利和３
１

電気通信研究所、２災害科学国際研究所、３農学研究科、4 東北アジア研究セ
ンター
１．研究目的東日本大震災以降，大地震による巨大津波の襲来，集中豪雨，台風，噴火などの天災に備えることが喫緊の課題となっている．本共同研究では，第１ステージの成果[1,2]を発展させ，(1)現在の地形・土地，過去の災害時の状況，人口統計，公共施設，観光施設，交通手段，IoT（Internet of Things）環境に関する空間データと災害リスク，リスクコミュニケーションに基づき，人と環境が調和する防災・減災機能の強化を目指した避難行動支援システムの検討，(2)国内の実証実験フィールドエリアにおける避難訓練などを通した実証実験の実施と有用性の検証，災害リスクに関する合意形成と防災教育に関する実施の検討，(3)エチオピア農村部の人災・災害に基づくアフリカ地域向け防災・減災機能の検討を目的とする．
２．研究方法(1) 研究体制
図１に本プロジェクトの研究組織と研究の役割分担を示す．第 1 ステー
ジの研究組織を拡大し，「災害発生時の屋内外の包括的な避難行動支援を目指したソフトウェアとハードウェ
アの研究開発と実証実験を推進するチーム」と「災害時のリスクに焦点を置き，リスク分析・マネジメント・
図 1 第 2 ステージの研究体制
コミュニケーションという観点から
人と環境を取り巻く地域・地形を考慮した防災・減災について研究を推進するチーム」が協調・連携することで，異分野の研究者による新たな防災・減災機能の研究開発を行う．また，
防災・減災機能を海外地域に適用する際の要件や課題について，エチオピア農村部を例に検討し，実際に現地での議論を行うことで，今後の新たな展開を見据えた準備を行う．
(2)防災・減災機能の強化の研究開発
ドローン，ロボット，無線センサなどの IoT 機器を用いた避難行動支援システムにおいて，
ドローンによる自律的な避難誘導支援機能とスマートフォンの LED ライト等を想定した要救助者発見機能の開発，様々な地域・地形を考慮した防災・減災機能の検討と予備実験を行う．
(3)実証実験フィールドにおける避難訓練などを通した実証実験の実施と有用性の検証
いわき市沿岸部における避難訓練の計画立案と訓練内容の検討，そして，防災訓練時に開発した防災・減災機能を活用した実証実験やデモンストレーションを行い，地域住民や地方自治体の方々を交えた各機能の有用性に関する意見交換，動作検証を行う．
(4)エチオピア農村部の人災・災害に基づくアフリカ地域向け防災・減災機能の検討
エチオピアの農村部における自然災害の特徴，人々の災害リスクに対する意識などに関して，エチオピアの研究者および農民の方々との意見交換を通した地域研究を行う．

－ 54 －

３．結果および考察(1) 人と環境が調和する防災・減災機能の強化を目指した避難行動支援システムの研究開発
津波発生時にドローンが避難所まで人を誘導する避難誘導支援機能を本メンバの高橋を中心に開発した．具体的には，災害情報に基づき状況を把握し，避難所までの移動時間，経路と海岸線からの距離，道路以外の公園や学校などの通り抜けが可能な敷地内に基づき，津波
到達時刻よりも早く避難可能な避難所と経路を導出し，導出結果に従いドローンが自律飛行
によって避難誘導を行う機能を開発した．予備実験から実現可能性を確認することができた．
また，夜間救助や救助支援の情報収集機能として，本メンバの横田を中心に光 ID を用いた
災害救助支援機能の開発を行った．スマートフォンのアプリケーションを想定して，僅かな
光 ID の情報から詳細な情報に変換し，要救助者の位置情報などを取得する機能である．具体的には，ドローンに搭載したカメラと LED ライトを用いて，LED から送信される擬似ランダ
ム信号を光 ID として受信する検証実験を行い，光 ID のエラーフリー受信に成功することができた(図 2)．実験結果より今後，屋外で実験を行う際の有益な知見を得ることができた．
さらに，人と環境を取り巻く地域・地形を考慮した防災・減災機能として，第１ステージ
では，主にいわき市沿岸部を実証実験フィールドとして実験を行ってきたが，第 2 ステージ
では，本メンバの杉安と寅屋敷が新たに宮城県南三陸町でフィールド調査を行った．また，南三陸町の地域において，ドローンとドローンに搭載した赤外線カメラを用いることで災害時に要救助者の人物検出が可能かどうかについて予備実験を行うことができた(図 3)．

(a) 実験環境(b) 実験結果
図 2 LED による光 ID 受信に関する検証実験(a)可視カメラ画像 (b)赤外線カメラ画像
図 3 南三陸町における予備実験の様子(2)実証実験フィールドエリアにおける避難訓練などを通した実証実験と有用性の検証
杉安，横田，高橋と企業(共同研究)が，いわき市薄磯地区の地震・津波避難訓練（2018 年
10 月 21 日に実施）に参加した．杉安による地震・津波避難訓練内容の監修と運営支援，各メンバが開発中の防災・減災支援機能を用いた訓練を実施した(図 4)．また，地区の地形・土地などを考慮し，車椅子避難時の課題抽出，要救助者確認のためのドローンによる遠隔監
視，浮輪を装備したドローンによる救助のデモンストレーションなどを実施し，地域住民や消防団・警察，地方自治体の方々と新たな防災・減災機能について意見交換を行うことができた．さらに，自律飛行可能なドローンによる避難誘導支援の実験を実証実験フィールドで実施し，海辺から高台の避難所までの避難誘導に関する動作検証を行うことができた(図 5)．
さらに，災害リスクやリスクコミュニケーションに関連して，薄磯復興協議委員会と杉安，
寅屋敷，高橋が人と環境が調和する防災・減災機能と今後の連携に関する意見交換を行った(図 6)．特に，平時と災害時に役立つ IoT システムに関連して，安全・安心な生活，安心して子育てができるまちづくりに関する討論，防災公園の設備等の調査を行うことができた．
ドローン(a)救助ドローン (b)防災訓練
図 4 薄磯地区避難訓練の様子(a)実証実験フィールドの様子 (b)避難所までの誘導飛行
図 5 ドローンの自律飛行による避難誘導の動作検証実験－ 55 －

(3)エチオピア農村部の人災・災害に基づく防災・減災機能と今後の発展に向けた検討
エチオピアの農村部における自然災害の特徴，人々の災害リスクに対する意識などに関する地域研究として，田中がアフリカ・エチオピアにおいて，アディスアベバ大学災害・開発
学部の Temesgen Tilahun 助教と議論を行った(図 7)．特に，アディスアベバ大学においてエ
チオピア特有の防災・災害である気候変動に関するワークショップ開催の検討，国際共同研
究の可能性についても議論を行うことができた．また，エチオピアの農民と IoT 機器を活用
した減災・防災について議論を行い，牧畜などへのドローンの応用など地域特有の議論を行うことができた．また，地下足袋にセンサを内蔵する研究テーマとの融合として，ドローンとセンサが連携したセンサ情報の効率的な収集方法や応用例について検討することができた．
さらに，本プロジェクトメンバを中心として，国際会議 GCCE2018 における企画セッション(OS-DRR: Practical Issues, Systems & Applications for Disaster Risk Reduction) (図8)，国際会議 BigComp2019 において国際ワークショップ The First International Workshop
on Practical Issues, Systems & Applications for Disaster Risk Reduction in Smart
Computing (DRRSC 2019)を開催した．専門分野の異なる様々な研究者が参加し，防災・減災
機能に関する活発な議論が行われた．また，杉安，横田，高橋は，企業と共同で 2019 年 1 月
22 日に仙台国際センターで開催された産学官金連携フェア 2019 みやぎへ出展を行った(図 9)．

図 6 委員会との意見交換

図 7 Temesgen 助教との議論

図 8 企画セッション 図 9 出展の様子

４．結論
異分野の研究者が横断的に連携することで，防災・減災をテーマとした IoT 機器の平時・災害時の利活用とジオデザインの検討を行うことができた．また，地域住民との災害リスクとまちづくりに関する意見交換などを通して，人の多様性，地域特性に関する課題や被災地の復興に向けた新たな課題を整理することができた．そして，現在開発中の一部機能の事業化，国際プロジェクトへの展開の可能性など，今後の発展に繋がる知見を得ることができた．
本プロジェクトは，2016 年度アンサンブルワークショップへのポスター発表が縁でゼロからスタートし，アンサンブルグラント第 1・第 2 ステージの支援を受け，様々な外部研究費の獲得，企業との共同研究，地方自治体との連携へ発展することができた．また，報道番組や記事にも取り上げられ，専門分野のみの研究活動では得られない多くの経験や様々な知見を得ることができた．最後に，研究所若手アンサンブルプロジェクト関係者の皆様には，貴重な機会を与えていただき，ご多忙の中，多方面にわたるお力添えを賜り感謝申し上げます．
５．参考文献1. 高橋秀幸, 横田信英, 杉安和也, “命を救うロボット統制システム,” ROBOT CREATORSMAGAZINE, July 2018.
2. K. Katayama, H. Takahashi, S. Yokoyama, K. Gäfvert, T. Kinoshita,“Evacuation
Guidance Support Using Cooperative Agent-based IoT Devices,” Proc. of the 6thIEEE Global Conference on Consumer Electronics (GCCE 2017), pp.98-99, Oct. 2017.
６．論文・学会発表、受賞、特許
1) 高橋秀幸, 横田信英, 杉安和也, “人命を救う沿岸部向け自律分散型避難誘導支援シス
テム,” 東北大学 TECH OPEN2018 ビジネスプランコンテスト, Aug. 2018.
2) K. Katayama, H. Takahashi, N. Yokota, K. Sugiyasu, T. Kinoshita, “Design and－ 56 －

Implementation of Multiagent-based Evacuation Guidance Support System using
UAVs,” Proc. of The 9th IEEE International Conference on Awareness Science andTechnology (iCAST 2018), pp.196-201, Sep. 2018.
3) 高橋秀幸, 片山健太, 横田信英, 杉安和也, 北形 元, 木下哲男, “UAV を活用した避難誘導支援システムの設計と試作,” 第 17 回情報科学技術フォーラム(FIT2018)講演論
文集, O-019, 第 4 分冊, pp.363-364, Sep. 2018.
4) K. Katayama, H. Takahashi, N. Yokota, K. Sugiyasu, T. Kinoshita, “Cooperation
Scheme of Multi-UAVs for Evacuation Guidance Support,” Proc. of 2018 IEEE 7th
Global Conference on Consumer Electronics (GCCE 2018), pp.189-190, Oct. 2018.
5) K. Sugiyasu, S. Sasaki, N. Araya, H. Takahashi, N. Yokota, K. Katayama, M. Matsumoto,“Assessment Method of Tsunami Evacuating Behavior Used by GPS and GIS,” Proc.
of 2018 IEEE 7th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE 2018), pp.191-192,
Oct. 2018.
6) N. Yokota, H. Yasaka, K. Sugiyasu, H. Takahashi, “Motion Tolerance for Dynamic
Object Recognition Using Visible Light IDs,” Proc. of 2018 IEEE 7th Global
Conference on Consumer Electronics (GCCE 2018), pp.667-668, Oct. 2018.
7) 杉安和也, 高橋秀幸, 横田信英, 片山健太, Garcia Fry Martin, 橘一光, 小野寺清美,
菊地弘幸,“東日本大震災被災地における復興事業完了後の津波避難訓練の取り組み-2018 年福島県いわき市薄磯区の事例-,” 平成 30 年度東北地域災害科学研究集会予稿集,
Dec. 2018.
8) 高橋秀幸, 杉安和也, 横田信英, 杉山健一, 小野里清美, “沿岸部地域向け避難誘導ドローンの開発,” 産学官金連携フェア 2019 みやぎ, Jan. 2019.
9) 高橋秀幸, 杉安和也, 横田信英, 寅屋敷哲也, 佐藤翔輔, 井元智子, 田中利和,“環境調和型防災・減災システムに関する取り組み,”第 24 回先進的情報通信工学研究会, Feb.
2019.
10) K. Katayama, H. Takahashi, N. Yokota, K. Sugiyasu, G. Kitagata, T. Kinoshita, “An
Effective Multi-UAVs-based Evacuation Guidance Support for Disaster Risk
Reduction,” Proc. of the 6th IEEE International Conference on Big Data and Smart
Computing (BigComp 2019), Feb. 2019.
７．外部研究費等申請
1) 獲得：日本学術振興会・二国間交流事業・共同研究，「エージェント型 IoT のためのシス
テム基盤技術と地域防災情報システムに関する研究」，高橋秀幸、240 万円
2) 獲得：日本学術振興会・科研費・基盤 B・特設分野，「天災に適応し地域防災力を強化する
避難行動支援システムに向けた実証的研究」，高橋秀幸，1,846 万円3) 獲得：日本学術振興会・科研費・若手研究、「地方自治体の災害対応力向上のための民間企業との連携における改善方策の研究」，寅屋敷哲也，416 万円－ 57 －

生体埋込センサの長寿命化のための多孔質ポリマーによるハイブリッドフィルタの開発
井上雄介１、甲斐洋行２、鈴木杏奈３、岡島淳之介３、平郡諭４、山田昭博１１

加齢医学研究所、２工学研究科、３流体科学研究所、４大阪工業大学

１．研究目的
毎日採血する 4 億人の糖尿病患者は、穿刺時の苦痛と感染リスクが大きな問題である。これまでに、甲斐らの多孔質ポリマーであるポリグリシジルメタクリレート（PGMA）を利用して毛細管現象を利用して皮膚間質液を高効率に採取可能なマイクロニードルを開発し、皮膚上からの血糖値測定に応用してきた。皮下埋込型のセンサは使用可能期間が数日程度と短く
センサ寿命を伸ばすことは急務の課題である。寿命低下の主因は、機能面に生じる生体反応によるものであり、皮下に埋め込むセンサが生体反応を制御可能となれば、センサ寿命は飛躍的に向上する。制御すべき生体反応は主に次の 3 つである①血液による凝血塊・血栓形成、②血小板付着・タンパク凝固、③血管形成。PGMA は高い歩留まりと低コスト性を有しているが、その優れた特性を臨床応用するためには、その材料が有する生体反応の制御能（抗血栓性、タンパク・血小板付着能、グルコース透過能、血管新生）および材料の長期使用時の効
果寿命および生体内での評価が必須の課題であった。甲斐らは PGMA の空隙率、連続性、孔径を変更し、さらに表面を化学修飾することで生体反応の制御能を有する新材料を開発した。
井上らは新しく作製された多孔質材料に対して、抗血栓性について評価を行った。市販のフィルタを Control として、作製したバイオフィルタは表面をアミノ化し、細孔量を変えることで形成される血栓量に大きな違いが見られ、細孔量を低下させたサンプルではほとんど血栓は形成されず良好な結果を得た。
多孔質ポリマーによる新材料は抗血栓性の付与に加えて、外型と光源を最適化することによって、初めて均一の厚みと形状で作製することが可能となった。均一成型が可能になったことにより、限外濾過による材料のフィルタ能を評価できるようになった。そこで第 1 の目
的を、改良したフィルタのタンパク除去能・グルコース透過能を評価することとした(Type1)。
新たな試みとして、さらに高機能なフィルタを作製するために、生体組織の高い生体適合性を利用したハイブリッド型のバイオフィル
タの開発を行う(Type2)。多孔質ポリマーを足場として、皮下で生体組織を誘導し生体がもつ生体適合性を獲得し、センサと生体との境界領域で機能するハイブリッドバイオフィル
タの新規開発を目的とする。
図 1 バイオセンサの機能低下要因
２．研究方法第 1 ステージの発展系である多孔質ポリマーのみで構成する Type1 と、多孔質ポリマーを足場として生体組織を組み込んだハイブリッド型の Type2 の 2 種類のバイオフィルタを作製し、それらの生体反応制御性について評価を行う。
Type1.多孔質ポリマーを用いた生体反応制御能を有する新材料バイオフィルタの作製
ポリグリシジルメタクリレート（PGMA）からなるポリマーモノリスは、1µm 程度の径の連続的細孔を有する多孔質ポリマーであり、大きな内部表面積や化学修飾の容易さといった利点を持つ。本研究提案において甲斐は、PGMA を生体内埋め込みデバイスに利用するために、①任意形状での成形 ② 生体適合性の化学修飾 ③ 機械強度の向上の 3 つの技術的課題－ 58 －

を解決する。具体的に、以下の項目を検討する。① PGMA の重合は、これまで簡便な紫外光照射による光重合を用いてきたが、今回はより複雑かつ分厚い形状を作成すること、また、
PGMA が不透明であることより、光重合では内部まで十分に重合できない可能性がある。このため、加熱によりラジカルを生成する熱重合開始剤の使用を検討する。② 以前の検討で、アミノ基を有する分子を PGMA 表面のエポキシ基に修飾しており、この反応を足がかりに
PGMA の生体適合性向上のための MPC ポリマーなどによる表面修飾を検討する。③ 機械強度の向上のために、重合度の増大および架橋密度の制御を検討する。

図 2 (a)PGMA ポリマーモノリスの構成成分(b,c)作製したポリマーモノリスの SEM 像 Scale：10µm(b), 1µm(c)Type2．生体組織を誘導したハイブリッド型バイオフィルタの開発
生体と人工物をシームレスに接続することで生体反応を制御することが可能となる材料を開発し、埋込型センサを異物として認識させないことで、センサ寿命の向上を図る。これまでは人工心臓と生体とをシームレスに接続し、血栓を形成させない人工血管としての成果をあげてきたが、生体内で材料として成形するまでの時間コストと歩留まりの低さを解決できなかった。そこで、材料の核となる足場を任意に設計・構築可能な技術を有する甲斐らとともに、新しい機能を有する足場を設計・作製しその足場を用いてインターフェースの開発を行う。生体組織誘導速度を向上させるために、空隙率・連続孔形状最適化設計を行う。具体的には細胞が遊走し、細胞外マトリクスを構築する最適な形状とクリアランスを理論的に計算し、空隙率と形状を決定する。流体研の鈴木は複合多孔質体の構造を、逆問題解析を行って最短の埋め込み期間でハイブリッド化できるよう、足場構造の最適化設計を行う。また高分子を成形する際に一部に有機材料を組み込むことで、細胞活性を上げて生体組織誘導の短縮化を試みる。

図 3 Type2 の実験概要：多孔質ポリマー自身をフィルタとして機能させるのではなく、生体組織誘導の足場として用い、脱細胞化されたコラーゲンを機能的フィルタとして用いる。
細胞が誘導されやすい多孔質ポリマーは連続孔を有し高い空隙率を必要とするため、流体研による逆問題解析を行い設計にフィードバックする－ 59 －

開発したバイオフィルタ（Type1＆2）の制御能・効果寿命評価試験
１）生体反応の制御能（抗血栓性、タンパク・血小板付着能、グルコース透過能、血管新生）
センサ機能を低下させる生体反応に対して材料が制御性を有するかを評価するために 3 つの生体反応を in vitro で評価し、血管新生のみ in vivo で評価する。①材料の抗血栓性を評価するためにヤギから採血した血液 1ml 中に 1~20 分間浸し、材料の表面に形成した血栓の面積で評価を行う。②タンパク・血小板の付着能を評価するために、全血から分離した血漿・血小板含む流れ場中に材料を静置し、一定時間中に材料に付着した単位面積あたりの量から評価する。電子顕微鏡による血球カウントと、組織染色手法によって定量化する。③グルコー
ス透過能は、限外濾過によって透過させた血漿中の血糖値を計測し、前後で変化を比較して評価する。④血管新生は、皮下に埋め込んだ材料と顕微鏡によって観察を行う。連続モニタ
リングを行うことで、血管新生の詳細な様子を評価する。
３．結果および考察
高分子によって作製した新たな材料サンプルは、複数のパラメータによって作り分けた。
パラメータは[PEG 分子量、PEG 配合比、重合条件、雰囲気、親水性・疎水性表面処理、温度]とした。図 3 に示すように材料の表面に形成された血栓量に差が見られた。材料の面積に対して形成された血栓の面積を画像処理によって算出した結果を図 4 に示す。D3,D5,E3 の表面には全面に血栓が形成された。これらはすべて PEG 分子量が 10K のものであるが、作製時の雰囲気が窒素ではなく空気で作製したものは、全面に血栓は形成されず、材料作製時の雰囲
気が血栓性に影響を与えることがわかった。材料の表面処理を施し、親水化（エチレンジア
ミン）と疎水化（n-ヘキシルアミン）を狙ったが、抗血栓性には大きな変化はなかった（D3a・
D3b・D3c）。温度による変化と PEG の配合比においても、今回行った条件下においては大きく影響を受けなかった（D3・
D5・E3）。

図 4(上) 材料サンプルに形成された血栓図 5(右) 血栓面積率と材料の作製条件
４．結論
センサの寿命を延長可能なフィルタとして高分子材料によるサンプル作製を行い、生体制
御能の一つである抗血栓性について評価した。作製時の PEG 分子量と雰囲気とを最適化する
ことで、抗血栓性を任意に変更させることが出来ることがわかった。血液に接する部位で使用するセンサの場合には高い抗血栓性を示すものを用い、生体と反応性を必要とするセンサに対しては血液が凝固する材料表面を用いることが可能であり、生体反応の制御性を有する
バイオフィルタの開発にむけて研究が進んだ。
医学領域と工学領域の共同研究によって実現される PGMA バイオフィルタの具現化により、これを応用した生体センサにより全世界 4 億人の糖尿病患者を毎日の穿刺苦痛から解放できるだけでなく、感染リスクの低減による寿命の延長に寄与し、無痛の採血システムを構築できることが可能となることが最大の成果である。また穿刺ごとの離散的な血糖値だけでなく、連続血糖モニタリングが可能となり、これまで計測することが難しかった血糖値の日内変動を明らかとすることができ、病態解明と治療に大きく貢献し、医療費の削減も期待できる。

－ 60 －

５．参考文献
1. Yusuke Inoue, Tomoyuki Yokota, Tsuyoshi Sekitani, et al, "Antithrombotic Protein
Filter Composed of Hybrid Tissue-Fabric Material has a Long Lifetime", Annals ofBiomedical Engineering, vol. 45, No.5, pp.1352-136
2. Liming Liu, Hiroyuki Kai*, Kuniaki Nagamine, Yudai Ogawa, Matsuhiko Nishizawa*;"Porous polymer microneedles with interconnecting microchannels for rapid fluid
transport." RSC Advances, 6, 48630-48635 (2016).
６．論文・学会発表、受賞、特許
1. Wonryung Lee, Yusuke Inoue, Tomoyuki Yambe,et al,Nonthrombogenic, stretchable,
active multielectrode array for electroanatomical mapping, Science Advances, 4,
10, 1-7, 2018
2. Hiroyuki Kai, Ryoma Toyosato, Matsuhiko Nishizawa, Space-filling open
microfluidic channels designed to collect water droplets. RSC Advances, 8,
15985-15990, 2018.
７．外部研究費等申請
獲得：
 科研費 基盤研究(C)一般、機械循環の長期使用による出血合併症治療薬開発のための基礎研究、井上雄介、429 万円
 JST 平成 30 年度 センターオブイノベーション COI 若手連携研究ファンド、装着感と拘束感のないセンサ(Stress Free Sensing)で取得する生体ビッグデータによる新しい医療デバイス開発への挑戦、井上雄介、1,161 万円
 カシオ財団研究助成、つけ爪型脈波センサの開発－全生活時間をモニタリング可能な無拘束計測システム－、井上雄介、100 万円
 JST 平成 30 年度 COI 若手連携研究ファンド デジタル分野調査研究(FS)、生体情報セン
サの IoT 化と得られたビッグデータ解析のための調査研究、井上雄介、257 万円
 東北大学加齢医学研究所若手共同研究促進助成金、マルチスケールメカノバイオロジー
解析手法による人工心臓合併症の病態解明、井上雄介、100 万円
 JST 平成 31 年度 COI 若手連携研究ファンド、装着感と拘束感のないスマートテキスタ
イルで取得する全生活時間ビッグデータによる医療デバイス開発への挑戦、井上雄介、
928 万円 東北大学 学際科学フロンティア研究所 領域創成研究プログラム、生体とデバイスとを
シームレスに接続するハイブリッドインターフェースの開発、井上雄介、200 万円－ 61 －

３．第５回東北大学若手研究者アンサンブルワークショップ開催報告2019 年 6 月 7 日（金）に、材料科学高等研究所ロビーおよびセミナールームにおいて、「第 5回東北大学若手研究者アンサンブルワークショップ」を開催し、103 名の方にご参加いただきました。本ワークショップでは、分野横断的・学際的な共同研究への展開のきっかけとなることを目的とし、ポスター発表、および交流会を行いました。
今回も過去 2 回に引き続き、全学より参加を募集し、研究所・センター以外からも文学研究科から 4 名、理学研究科から 2 名、医学系研究科から 2 名、工学研究科から 4 名、農学研究科から
1 名、環境科学研究科から 1 名の参加がありました。
ショートプレゼンテーションとポスター発表
今回のワークショップでは、77 件の研究発表と、研究所・センター紹介 11 件がありました。
研究発表では、2 時間のポスターセッションを行いました。参加者投票により、以下の 10 件の優秀ポスター賞と 2 件の奨励賞を選びました。
優秀ポスター賞（10 件）
濱本 裕美（医学系研究科）「「太っている」という認識を不適切に生み出す神経基盤の解明」
熊可欣（文学研究科）「２言語間の非選択的活性化はどのレベルで起こるか－漢字圏バイリンガルでの再検証」

樋田 浩一（加齢研）「心的時間を測る時計を作る」
鈴木 隆哉（加齢研）「組織工学の手法を用いた移植可能な人工肺作成技術の開発」
阿部 博弥（学際研）「生物を学び・生物に学ぶ〜電気化学と材料科学の融合〜」
甲斐 洋行（AIMR）「皮膚とウェアラブルデバイスの効率的なインターフェイスを目指して」
井上 瑠菜（東北ア）「あの時、なぜアイヌは描かれたのか？-《夷酋列像》制作をめぐる考察 -」
椋平 祐輔（流体研）「地下の逆問題解決に対するチート的アプローチ」
藤田 昂志（流体研）「火星探査航空機」
Lustikova Jana（先端スピントロニクス）「Oscillatory Nernst effect in
Pt|ferrite|cuprate-superconductor trilayer films」
奨励賞（2 件）
山本 雅納（多元研）「炭素材料の理解と機能化へ向けた分子工学的アプローチ」
是澤 櫻子（環境科学研究科）「先住民運動における年長者団体の役割をめぐる人類学的研究」－ 62 －

交流会
ポスターセッション終了後に交流会を行い、61 名の方に参加いただきました。交流会では受賞者の表彰も行いました。

多くの方に参加いただき、ご好評をいただけました。本ワークショップにより、研究所間の連携がより密になり、学際的・分野横断的な研究のきっかけとなることが期待されます。
次ページ以降に、ワークショップ開催時配布資料、発表概要を掲載します。

小谷元子 所長（材料科学高等研究所）

開催趣旨説明の様子

による開会挨拶

ポスターセッションの様子

交流会の様子－ 63 －

第５回東北大学若手研究者アンサンブルワークショップ
日時：2019 年 6 月 7 日(金) 13：30－17：35
場所：東北大学 材料科学高等研究所

本館 1F ロビー、2F セミナールーム

主催：東北大学附置研究所・センター連携体
実行委員会：東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクト WG

プログラム：
13：30－14：00 受付
14：00－14：05 開会挨拶

(2F セミナールーム)

14：05－14：15 所長挨拶

(2F セミナールーム)

14：15－14：40 グラント実施概要説明(2F セミナールーム)

14：40－15：40 ポスターセッションⅠ（60 分）(1F ロビー)

15：40－16：40 ポスターセッションⅡ（60 分）(1F ロビー)※ ポスターは、懇親会前までに撤去をお願いします

16：40－17：35 研究所紹介(2F セミナールーム)

17：40－19：30 懇親会、ポスター賞表彰(5F コンビネーションルーム)

19：30－

閉会挨拶－ 64 －

東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクトの概要
本プロジェクトは、東北大学附置研究所・センター連携体のもとで進められてきた研究所連携プロジェクトの一環として、若手研究者を中心とした研究交流に重点を置き、平成 27 年度に発足しました。各研究所からワーキンググループのメンバーが集まり、「仲間の輪を拡げれば、もっと研究が楽しくなるかも！？」という動機をエンジンとして、研究所間の連携を深める活動を企画・運営しています。
これまでの各年度の活動として、まず研究所所属研究者の研究内容を相互に知り合うキックオフミーティングと位置づけた研究所若手アンサンブルワークショップを開催してきました。それに並行して、複数研究所間の共同研究課題を公募する『アンサンブル
グラント』を実施しています。このグラントでは、萌芽的な研究を対象とする第 1 ステージ、および前年度以前に第 1 ステージを実施し最終的に外部研究費獲得を目指す第 2
ステージが設定されています。また、秋季には 研究所若手アンサンブル研究会を開催して、そのプログラムには招待講演、アンサンブルグラント採択課題発表会、見学会などを盛り込みました。
今後、これらの活動をさらに充実させて、研究所間の連携を深化させていきたいと考えております。引き続き、皆様のご理解とご協力をいただけますようお願い申し上げます。

－ 65 －

白がセッションⅠ、青がセッションⅡです
番号

名前

所属部局

発表タイトルG2-1

高橋秀幸

電気通信研究所

IoT 機器を活用した人と環境調和型の防災・減災機能とジオデザインに関する共同研究

加齢医学研究所

生体埋込センサの長寿命化のための多孔質ポリマーによるバイオフィルタの開発と評価

G2-2

井上雄介

G1-1

横田信英

電気通信研究所

ナノインプリント薄膜光フィルタに基づく高コヒーレンス面
発光レーザの開発

G1-2

西嶋政樹

多元物質科学研究所

ニトロキシルラジカル―血清アルプミン複合人工酵素によるアルコールの空気酸化

G1-3

山田昭博

加齢医学研究所

レーザー技術を応用した革新的生体情報計測技術の開
発

G1-4

小林弘明

多元物質科学研究所

放射線 X 線分光と第一原理計算から導く Li20 型次世代
正極材料の構造・動作原理の解明

材料科学高等研究所

単分子磁石メモリの実現へ向けて－分子レベル計測に基づく新規分子設計指針の構築－

G1-5

岡博文

G1-6

Tseng Chia-huei

電気通信研究所

Pre-verbal Infant's Abstract Rule Learning: Perceptual
Narrowing Theory

G1-7

井土宏

材料科学高等研究所

2 次元反強磁性体の極限環境測定を用いたスピン検出

G1-8

田邊亜澄

加齢医学研究所

なぜ「あの横にあるやつ」ばかり思い出すのか―記憶における注意資源割り当ての個人差の解明

流体科学研究所

生命科学の深層理解と臨床応用に資する流れの力を活かした細胞分画キットの開発

東北アジア研究センター「越境的移動」の時代を問い直す：シベリア北方少数民族
ハ ンティの事例の検討による越境的地域研究の方法論
の構築

G1-9
G110

鈴木杏奈

内藤寛子

G111

岡島淳之介

流体科学研究所

摩擦境界面の超高精度温度計測と伝熱解析によるスキー滑走面摩擦現象の解明

G112

佐々木大輔

災害科学国際研究所

防災投資便益を加味した際のログンダム（Rogun dam)に係る費用便益分析等

G113

鈴木通人

金属材料研究所

第一原理データベースによるトポロジカル磁性体の探索
と物性予測

G114

田中利和

東北アジア研究セン
ター

足を護りセンシングするアフリカ地下足袋の協創に関する研究

材料科学高等研究所

Magnetic Phase Transition Transistor Tunneling
Junction

G115

Hou Dazhi

G116

鎌形清人

多元物質科学研究所

天然変性タンパク質 p53 を標的としたペプチドの人工設
計－液液相分離の制御－

G117

原健士朗

農学研究科

精細管内フローに着目したウシ体外精子形成用マイクロ流体デバイスの開発

P1

濱本裕美

医学系研究科「太っている」という認識を不適切に生み出す神経基盤の
解明

P2

水谷大二郎

災害科学国際研究所

インフラ廃棄問題と需要制御効果

P3

横田信英

電気通信研究所

災害救助支援に向けた光 ID 活用の試み－ 66 －

P4

岡部雅大

電子光理学研究セン
ター

軟 X 線を用いた高エネルギー γ 線生成

P5

熊 可欣

文学研究科

２言語間の非選択的活性化はどのレベルで起こるか－
漢字圏バイリンガルでの再検証

P6

都甲 将

流体科学研究所

中性粒子ビームを利用した低損傷ナノ加工技術

P7

鈴木 隆哉

加齢医学研究所

組織工学の手法を用いた移植可能な人工肺作成技術の
開発

李 弘毅

金属材料研究所

Thermodynamic Perspective on Co-Intercalation
Behavior of Li/Mg Dual Cations in Intercalation CathodeMaterials

P9

奥山純子

災害科学国際研究所／指定国立大災害科
学世界トップレベル拠点専任教員

被災後ケアのための小冊子を対象とした質的検討

P10

神永健一

材料科学高等研究所

異常原子価をもつ電気伝導性希土類酸化物の開拓

多元物質科学研究所

炭素材料の理解と機能化へ向けた分子工学的アプロー
チ

P8

P11

山本雅納

P12

山本浩輔

電気通信研究所

Attention alters the pattern of recalibration of vocalauditory subjective synchrony

P13

森田希望

電子光理学研究セン
ター

光学移相器の設計

相田努

未来科学技術共同研
究センター

2030 年度までに東北大学発ベンチャーを 100 社創出す
るためには

P14

P15

武田翔

流体科学研究所

Eddy Current Testing as an Evaluation Method of thePhase Transition of Austenitic Stainless Steels byHydrogen Charging

P16

樋田浩一

加齢医学研究所

心的時間を測る時計を作る

P17

阿部博弥

学際科学フロンティア
研究所

生物を学び・生物に学ぶ〜電気化学と材料科学の融合
〜

P18

谷村洋

金属材料研究所

共鳴結合結晶の超高速光応答

P19

門廻充侍

災害科学国際研究所

東日本大震災における宮城県での死因分類

P20

甲斐洋行

材料科学高等研究所

皮膚とウェアラブルデバイスの効率的なインターフェイス
を目指して

P21

奥村知世

多元物質科学研究所

ポリアミド-ヒドロキシアパタイトナノ複合材料の作製

P22

田中利和

東北アジア研究セン
ター

かっこ・つかい・よい人類の地下足袋をともにつくる研究

P23

鈴木杏奈

流体科学研究所

ワク湧くアズライフ-温泉資源で日本の活性化-

P24

金田文寛

学際科学フロンティア
研究所

Multiplexed quantum information processing

P25

簡梅芳

環境科学研究科

金属資源の回収を目指した生物機能の解明と利用

P26

林智紀

金属材料研究所

電磁超音波共鳴法による金属ガラスの構造と緩和現象
の解析

P27

山口裕矢

災害科学国際研究所

土砂災害を対象とした３次元数値シミュレーション手法の
開発

P28

飯浜賢志

材料科学高等研究所

Single-shot all-optical magnetization switching in spinvalve structure－ 67 －

羽鳥康裕

電気通信研究所

過去の視覚情報により生じる知覚バイアスの生成メカニ
ズム-頭部運動を用いたアプローチ-

P30

井上瑠菜

東北アジア研究センター

あの時、なぜアイヌは描かれたのか？ ー《夷酋列像》制作をめぐる考察ー

P31

齋藤五大

文学研究科

正面と背面におけるセルフタッチ錯覚

P32

岡大将

理学研究科

非線形時空均質化問題に現れる臨界現象について

P29

P33

IchinoseTomohiro

材料科学高等研究所

Exploration of barrier materials for magnetic tunnel
junctions

P34

藪下瑞帆

多元物質科学研究所

メカノケミカル反応を介した Mo 骨格置換ゼオライト合成とメタン転換反応における触媒活性評価

P35

土屋朋生

先端スピントロニクス
研究開発センター

トンネル磁気抵抗素子用強磁性材料の開発

P36

榎木勝徳

多元物質科学研究所

クラスター展開・変分法を用いたハイエントロピー合金の熱力学的安定性の検討

佐藤翔太

電気通信研究所

小型狭線幅半導体レーザ光源の実現に向けた Si リング
フィルタの検討P38

山田悠樹

電子光理学研究セン
ター

コヒーレントスミス=パーセル放射を用いた非破壊型バン
チ長モニターの研究

P39

石井花織

東北アジア研究センター

現代日本のごみインフラサブシステムに関する人類学的研究ー「べんり屋」の廃品回収実践に着目して

P37

P40

小山田圭佑

文学研究科

身体軸・重力軸の一致不一致がベクションに及ぼす影響
とその発達

P41

岡大地

理学研究科

酸化物エピタキシーを活用した電子物性探索

P42

椋平祐輔

流体科学研究所

地下の逆問題解決に対するチート的アプローチ

P43

井田大貴

学際科学フロンティア
研究所

電気化学を利用したプローブ顕微鏡による試料局所評価

P44

是澤櫻子

環境科学研究科

先住民運動における年長者団体の役割をめぐる人類学
的研究

鈴木一行

学際科学フロンティア
研究所

研究者ネットワークの有効性についての多面的定量的な
検証

P45
P46

味戸沙耶

金属材料研究所

Kelvin 法を用いた NaCl 液滴下での炭素鋼の腐食過程における pH 測定

P47

横哲

材料科学高等研究所

超臨界水熱法によるナノ粒子合成

P48

岩瀬和至

多元物質科学研究所

超臨界場での MoS2 ナノシート合成と水素発生触媒能

P49

竹節直也

電気通信研究所

デジタルコヒーレント光伝送における GAWBS 雑音の観測とその補償技術の開発

P50

野本禎司

東北アジア研究セン
ター

時代劇と地域文化の形成－時代考証と歴史学－

P51

武藤俊哉

電子光理学研究セン
ター

電子円形加速器を用いた高エネルギーガンマ線生成

P52

藤田昂志

流体科学研究所

火星探査航空機P53

川田佳史

災害科学国際研究所

動く地学教材を作る〜地震学編

Lustikova Jana

先端スピントロニクス
研究開発センター

Oscillatory Nernst effect in Pt|ferrite|cupratesuperconductor trilayer films

多元物質科学研究所

ヌクレアーゼ活性制御を指向した DNA-人工核酸キメラ
分子の開発

P54
P55

稲垣雅仁

－ 68 －

P56
P57
P58

材料科学高等研究所

Direct Observations of Li-O2 Reaction Dynamics by In
Situ Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

新居陽一

金属材料研究所

空間反転対称性が破れた磁性体におけるマイクロ波や音波のダイオード効果

時安敦史

電子光理学研究センター

宇宙暗黒物質アクシオンの探索

HanJiuhui

P59

北條智彦

金属材料研究所

Hydrogen Embrittlement Properties of Hot Forged TRIPAided Bainitic Ferrite Steels

P60

羽鳥康裕

電気通信研究所

過去の視覚情報により生じる現在の知覚バイアスの生成メカニズム:頭部運動を用いたアプローチ

多元物質科学研究所

湿式ボールミル中の砕料粒子挙動のシミュレーションに
よる解析

P61

久志本築

P62

新屋ひかり

電気通信研究所

KKR グリーン関数法に基づくスピントロニクス材料のマテ
リアルズデザイン

P63

橋本雅和

災害科学国際研究所

広域豪雨災害をいかにモニタリングできるか？

P64

小野裕一

災害科学国際研究所

世界防災フォーラムの取り組みについて

材料科学高等研究所

有機分子保護磁性ナノ粒子を用いた 有機・無機ハイブ
リットスピントロニックデバイスの開発

P65

鈴木和也

－ 69 －

第 5 回東北大学若手研究者アンサンブルワークショップ実行委員会
代表

笘居 高明 （多元物質科学研究所）
谷村 洋 （金属材料研究所）
大場 健太郎 （加齢医学研究所）
阿部 圭晃 （流体科学研究所）
横田 信英 （電気通信研究所）
佐々木 大輔（災害科学国際研究所）
内藤 寛子 （東北アジア研究センター）
鈴木 一行
岡（学際科学フロンティア研究所）

博文 （材料科学高等研究所）

武藤 俊哉 （電子光理学研究センター）
相田 努－ 70 －（未来科学技術共同研究センター） R®UZ ¥Y'u#¨WÔVWRm¥¼³Âº±Ó§¬ af

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②伝わる：地震波の伝わり方（P波とS波）を実感する模型  
①起こる：地震が起こる頻度を実感する模型「碁石モデル」
1巡目

２巡目 ...

③測る：地震計の仕組みを実感する模型－ 106 －

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アンケート結果◆回答総数：40
ワークショップに参加した感想（回答数 40）
楽しかった

60%

普段聞けない分野の話が聞けてよかった

80%

異分野への理解が進んだ

38%

共同研究の話が始まりそう35%

友達ができた23%

準備が大変だった

3%

懇親会は（回答数 36）
あってよかった81%

なくてよかった

8%

不参加

11%

2019 年度アンサンブルグラントについて（回答数 39）
是非応募したい44%

共同研究者が見つかれば応募したい36%

応募するつもりはない

23%

グラントの趣旨がわからない

3%

その他

3%

ご意見（11 件）○普段、交流の少ない部局の方と交流できるいい機会でした。
○ただの連絡漏れだったのかもしれませんが、発表題目や概要を事前に知る機会が無かったので、概要を作成する意義が薄いように感じました。(概要を見るよりも実際にポスターを回った方が効率よく感じたため。)○ワークショップにて、ポスター発表修了と研究所紹介の間の時間がもう少しあると良かったと思います。
○昨年も参加したのですが、1 分プレゼンがなくなったのは時間短縮・負担減になってよかったです。ただその分要旨スライドの資料が前日までに手元にあったほうが、どれを聞くか検討することができたのかな、と思いました。
○質疑応答でもありましたが、必ずしもすべてが英語である必要はないとはいえ、抄録や要項については英語併記が良いかもしれません。
○普段聞くことのない異分野の研究成果を聞くことができて面白かった。

－ 113 －

○ただ、懇親会の時は知り合いや分野が近い人同士で集まる傾向があるので、強制的に異分野交流をする（例えばテーブルに番号をつけて、くじでテーブルを決定し、最初の15 分は世間話でもいいから何かしら話をする）といった、大した手間がかからない範囲で交流促進・工夫を是非とも検討していただければ、と思います。
○マッチングサイトの管理・拡充などについて，もしお手伝いできることがあればやってみたいです。
○懇親会会場にもポスターを張り出したり，懇親会の最初だけは抽選制で特定の卓に座るなどすれば，より交流も深まるのではないかと思いました．
○優秀ポスターへの投票がいつまでなのかのアナウンスがほしかった。ワークショップ
開催はグラントの助成期間終了後なのでポスター印刷代がグラントから出せないが、ワークショップのために何らかの補助があってほしい。
○グラント第 2 ステージの位置付けをもう少し明確に出来ると良いのかなと思いました。全部第１ステージにするのはダメでしょうか？

－ 114 －

４．2019 年度若手研究者アンサンブルグラント実施報告
昨年度に引き続き、複数研究所の所属研究者で構成される共同研究グループに対して研究費を支援する「令和元年度若手研究者アンサンブルグラント」の公募を企画・実施しました。申請者（研究代表者）の対象は、主に准教授、助教などの若手研究者としましたが、共同研究者には制限は設けていません。研究所・センター連携体の部局の所属研究者を研究代表者とし、学内の複数部局の研究者による共同研究であることを申請条件としています。
本年度も、新たな研究のスタートアップ、あるいはこれまでのテーマの幅を広げる新展開への試行を奨励する「第１ステージ」に加えて、昨年度の研究所若手アンサンブルグラント第１ステージの採択グループを対象として、第２ステージへのステージアップ公募を実施しました。第１ステージでの研究の進捗に基づき、採択課題数を２件に絞り、配分研究費を 100 万円としました。
本グラントは外部研究費獲得も目的のひとつとしており、第２ステージでは、研究期間中または終了後の何らかの外部研究費等への申請を必須要件としています。
本公募は、2019 年 4 月 23 日（火）に公開して、6 月 28 日（金）に応募を締め切りました。その結果、第 1 ステージに 30 件、第 2 ステージに 5 件の応募がありました。所属研究所別の申請者数を表２に示します。
審査委員会には、各研究所・センターからの推薦者（各所内より教授または准教授を各ステー
ジについて１名ずつ）に加わっていただき、申請書の審査を依頼して、結果を集計しました。なお、本公募の審査では、申請者と審査委員の利害関係を「研究グループ（研究代表者及び分担者）の研究室・部門に、審査委員の研究室・部門、
もしくは審査委員と密接な関係のある研究室・部門が含まれる場合」と定義して、各審査委員がそれぞれの判断で該当する申請の審査を辞退するものとしました。
審査結果を受けて、研究所長会議で決定された第 1 ステージ 21 件および第 2 ステージ 2 件の採択課題を表 3-1 と表 3-2 にそれぞれ示します。続いて、第１ステージおよび第 2 ステージの公募要項を掲載します。なお、第１ステージ、第 2 ステージともに英語版の公募要項も公開しました。

－ 115 －

表 2 2019 年度若手研究者アンサンブルグラントの所属研究所別申請者数
所属研究所

第 1 ステージ

第 2 ステージ

代表者

分担者

代表者

分担者

金属材料研究所

3

2

0

0

加齢医学研究所

6

2

1

0

流体科学研究所

3

2

0

0

電気通信研究所

0

4

1

1

多元物質科学研究所

5

2

1

1

災害科学国際研究所

4

1

0

0

東北アジア研究センター

2

3

1

0

学際科学フロンティア研究所

5

5

0

0

材料科学高等研究所

2

1

1

1

電子光理学研究センター

0

0

0

0

未来科学技術共同研究センター

0

0

0

0

文学研究科

2

0

理学研究科

4

1

医学系研究科

1

0

薬学研究科

1

1

工学研究科

10

0

農学研究科

1

0

情報科学研究科

10

環境科学研究科

10

医工学研究科

0

1

史料館

1

0

URA センター

1

0

学外

3

1

計

30

48

5

7

注：分担者数として、１件の申請内での同一研究所の複数人数分は数えていない－ 116 －

表 3-1 2019 年度若手研究者アンサンブルグラント（第１ステージ）の採択課題一覧◎ 研究代表者

研究課題名

所属・職名

研究分担者
◎樋田浩一

加齢研・学術研究員

四畳半の練習室から大規模ホールまでの合奏

山本浩輔

通研・助教

を可能にする認知メカニズム

齋藤五大

文学研究科・助教～聴覚フィードバックを用いた身体制御の予坂本修一

通研・准教授測手がかりの解明～◎鎌形清人

多元研・准教授

鈴木勇輝

学際研・助教DNA オリガミ技術を用いた DNA 結合タンパク

Reid C. Johnson

カリフォルニア大学ロサンザルス

質の機能解析法の開発

校・教授◎岡島淳之介

流体研・助教深谷 碧

東北文化学園大学・助手

機械循環装置のせん断流による血中タンパク井上雄介

加齢研・助教変性および出血合併症の機序解明

山田昭博

加齢研・助教◎鈴木隆哉

加齢研・助教ハニカム構造を利用した簡易な肺・気道上皮培

阿部博弥

学際研・助教養環境の構築◎安田 容子

災害研・助教峠 嘉哉

工学研究科・助教

井上 瑠菜

東北ア・学術研究員

◎谷村 洋

金研・助教

須藤祐司

工学研究科・准教授◎新居 陽一

金研・助教

谷口 耕治

金研・准教授岡 博

AIMR・助教◎BERNARD Chrystelle

学際研・助教栗田大樹

工学研究科・助教

阿部直樹

農学研究科・助手◎阿部博弥

学際研・助教微生物の付着・抗付着を簡便に制御可能な基板

簡梅芳

環境科学研究科・助教

の創製

◎竹本大策

スマート・エイジング学際重点研究

モデル生物を用いたハイコンテントスクリー

センター・助教

ニングによるケイ素原子含有医薬リードの探菅原章公

薬学研究科・助教

索と最適化

◎鈴木隆哉

加齢研・助教トポロジー解析を用いた、毛細血管ネットワー

鈴木杏奈

流体研・助教ク構築の最適化◎山本雅納

多元研・助教計算化学と実験化学の融合による三次元炭素

山崎 馨

金研・助教

材料の分子論的理解と包括的研究完成

江戸時代の大火を対象とした季節変動と水文学的要因分析

相変化材料 MnTe の超高速光励起挙動の研究

キラル有機分子における巨大なスピンフィル
ター機能の研究

高強度セルロースナノファイバー強化生分解性プラスチックの創製とサステナブル性評価－ 117 －

◎吉松公平

多元研・講師

急峻な有機液体/酸化物ヘテロ界面の形成によ丸山伸伍

工学研究科・助教

る強相関酸化物の相転移制御◎中安祐太

学際研・助教丸岡伸洋

多元研・助教鈴木杏奈

流体研・助教温泉排水熱と未利用バイオマスの活用による

峠 嘉哉

工学研究科・助教

青根温泉でのカカオ栽培のポテンシャル開拓

大野 肇

工学研究科・助教

木下 睦

工学研究科・学術研究員◎田中利和

東北ア・学術研究員

エチオピア天水農業地帯を対象とした渇水災

峠 嘉哉

工学研究科・助教

害と人びとの在来適応戦略の研究◎鈴木龍樹

多元研・助教三木佑太郎

工学研究科・B4

越水正典

工学研究科・准教授◎海邉健二

AIMR・特任准教授

Hansen Marc

URA センター・特任助教

武田浩太郎

工学研究科・講師

多様な観点に基づく研究力分析・評価のための高橋 亮

理学研究科・特任准教授

評価指標・手法の開発とイノベーション創出に

湯本道明

金研・特任教授

向けた提言

鈴木一行

学際研・特任准教授

瀧川裕貴

文学研究科・准教授◎佐々木大輔

災害研・助教地引泰人

理学研究科・准教授

ナノ結晶化した有機色素会合体の超放射を利用したシンチレータの開発

火山災害における経済被害額の算定手法の精緻化に向けて：インドネシア・クラカタウ火山
を事例に
◎杉安和也

災害研・助教次世代通信規格による日常・非常時の横断的運

横田信英

通研・助教

用を想定した定点観測防災 IoT 機器開発に関す

中安祐太

学際研・助教

る共同研究

奥村知世

多元研・助教

火星探査航空機向け誘電エラストマアクチュ◎藤田昂志

流体研・助教エータに対するポリアミドの適用可能性検討◎岩瀬和至

多元研・助教

新規金属フタロシアニン錯体を用いた二酸化

阿部博弥

学際研・助教

炭素固定触媒の開発－ 118 －

表 3-2 2019 年度若手研究者アンサンブルグラント（第 2 ステージ）の採択課題一覧◎ 研究代表者

研究課題名

所属・職名

研究分担者
◎田邊亜澄

加齢研・助教

羽鳥康裕

通研・助教

石橋 遼

スマートエイジング学際重点研究セ“いらんことしい”の行動原理－サリエンシーが高い情報への注意制御が記憶
パフォーマンスに及ぼす影響
ンター・特任助教◎田中利和

東北ア・学術研究員

甲斐洋行

AIMR・助教

伊藤大亮

医工学研究科・助教

是恒さくら

東北ア・学術研究員

井上雄太

Duke University・MBA candidate

履いて身体を理解・表現するアフリカ地下足袋協
奏の実践的研究－ 119 －

公募実施時の配布資料

２０１９年度若手研究者アンサンブルグラント第１ステージの公募について

東北大学研究所長会議 代表
材料科学高等研究所 所長

小谷 元子

研究所若手アンサンブルプロジェクトＷＧ リーダー
多元物質科学研究所 笘居 高明

東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクトでは，学内の若手研究者による連携を促進するために，複数部局の研究者で構成された共同研究グループへ研究費を配分いたしま
す．本研究費は，全研究領域を公募対象とし，部局間連携により一層の発展が見込まれる萌芽的な学術研究課題に対して助成を行うものです．
昨年度に引き続き，新たな研究のスタートアップ，あるいはこれまでのテーマの幅を広げる新展開への試行を奨励する，「第１ステージ」課題を公募します．若手研究者による応募を歓迎しますが，研究分担者として研究グループへ参画する方については，要項に記載された所属の要件を満たしていれば，身分等は問いません．新しい着想や視点（研究内容はもちろん，他部局設備の利用による研究の効率化なども対象となりえます）を基に，積極的な応募をお願いいたします．

－ 120 －

公募実施時の配布資料

公募要項
１．対象研究グループ
本学の複数部局（研究所，センター，研究科等）に所属する教員・研究員で構成される研究グループ
申請者（研究代表者）の対象は，東北大学の研究所に所属するポスドク，助手，助教，
講師，准教授（特任・特定を含む）とします．特に若手研究者の応募を歓迎します．研究代表者以外の共同研究者については，職名・身分の制限はありませんが，学生の卒業・修了などにより，複数部局のグループが研究期間の大半に構成されなくなる見込みが明確な場合は，対象とはなりません（後期課程などへ進学希望，ポスドクとして在籍予定などの場合は対象とします）．
＊ここで「研究所」とは，金属材料研究所，加齢医学研究所，流体科学研究所，電気通信研究所，多元物質科学研究所，災害科学国際研究所，東北アジア研究センター，学際科
学フロンティア研究所，材料科学高等研究所（AIMR），電子光理学研究センター，未来科
学技術共同研究センター（NICHe）を指します（以下，同じ）．
＊なお本公募では，兼任・兼担などの場合（学際研のメンター制も含む），在籍研究所あるいは主な活動拠点の研究所に所属する研究者とグループを構成しても，それ自体では複数研究所とはみなされません．
＊申請者（研究代表者）は，上記の研究所のいずれかにおいて本学の予算管理システム
を使用可能であることが必須です．
２．研究内容複数の部局間で連携する研究＊全領域の研究を対象とします．異分野融合研究，学際研究が必須条件ではありません．
３．採択決定時期と研究期間
２０１９年７月下旬頃に採択課題を決定します．第１ステージの研究期間は２０２０年３月３１日までとします．来年度，第１ステージの採択課題の中から，第２ステージへのステー
ジアップ申請を受けて，数件を採択する予定です．
４．支援内容今回公募する第１ステージの研究費については，上限 60 万円とし，審査，採択されます．研究経費は，審査の結果，採択件数によって減額されることがあります．採択後，一定の期間を経て，研究代表者の所属する研究所に対し，世話部局である材料科学高等研究所から配分されます．

－ 121 －

公募実施時の配布資料

５．応募方法所定の書式を用いて申請書を作成し，PDF 形式で電子メール添付にて，締切日までに研究代表者がご提出ください．なお，提出の際は，東北大学内の組織が発行した公的な電子メールアドレス（例、taro@renkei.tohoku.ac.jp）を使用してください．
提出先メールアドレス：ensemble_secretariat@fris.tohoku.ac.jp
メール件名：Application for Ensemble Grant 1st stage (Xxxxxx, YYYY)
Xxxxxx は名前（漢字、アルファベットどちらでも可）YYYY は研究所の英字略記
締切日：２０１９年６月２８日 (金)異なる書式によるもの，あるいは提出期限をすぎたものは受理・審査されません．
６．採択件数
第 1 ステージ全体で１０～１５件程度
７．選考
各研究所長から指名された委員，および研究所若手アンサンブル WG で構成される審査委員会で審議し，所長会議で決定します．
８．報告
研究期間終了後，所定様式の成果報告書の提出が義務づけられます．また，年度内に開催予定のシンポジウムで研究の概要を発表していただきます．なお，成果の公表の際には，本公募プログラムの支援によるものであることを記載してください．
９．取り扱い
安全衛生管理ならびにネットワーク管理，研究不正防止，法令順守などについて，本学ならびに所属部局にて実施運用しているすべての規則・指導に準拠して研究を実施していただきます．なお，これらを逸脱していると判断される場合には支援を中止させていた
だきます．
１０．その他
本公募に関しご不明な点は，
多元物質科学研究所笘居准教授 takaaki.tomai.e6@tohoku.ac.jp、
学際科学フロンティア研究所鈴木特任准教授(URA) suzukik@fris.tohoku.ac.jp
までご照会ください．

－ 122 －

公募実施時の配布資料

申請書の書き方について
１．研究組織本学の複数部局（研究所，センター，研究科等）に所属する教員・研究員・技術職員で構成される研究グループとしてください．これ以外に，分担者であれば，研究所以外の部局に所属する研究者，学外者を含んでも結構です．研究代表者名の前に，◎を付加してください．
２．研究経費
研究経費は設備費，消耗品費，旅費，謝金・人件費で本研究の遂行に必要なものに限ります．（研究室運営のための経費や，他の研究の経費として計上することがふさわしいと考えられる支出は認められません．）
３．研究の目的，予想される結果と意義，計画・方法等
申請書は適宜字数を調節して２枚に収めてください．
４．他の研究費申請について
研究実施前の時点で、他の研究費に重複して申請されている場合には、その情報を最
終ページの欄に記載してください。本グラントでは、重複申請自体は制限しませんが、他研究費に制限がある場合には、考慮の上、申請してください。なお、重複獲得の是非については、金額や申請内容により個々の審査委員の判断に委ねられます。

－ 123 －

公募実施時の配布資料
２０１９年度「若手研究者アンサンブルグラント第１ステージ」計画申請書

E メール

研究代表者
プロジェクト題 目
要

求額○,○○○千円氏
名研究組織（ 研 究 代 表 者 ◎代表者
及び研究分担者）

所属・身分

共同研究の目的（共同研究実施
上特徴的な点についても記述ください）予想される結果と意義（研究進捗後に申請予定の外部
研究費があれば、記載）

１－ 124 －

研 究 の 役 割 分 担

公募実施時の配布資料
研究計画・方法（図表を用いても可）

重複申請の研究費獲得：（資金名称、題目、代表者、金額）
申請中：（資金名称、題目、代表者、金額）
予定：（資金名称、題目、代表者、金額）
必要経費内訳
設備費：円（○○○○装置 一式）
消耗品費：円（○○○等）
旅費：円（○月頃：旅行先
目的円（
謝金・人件費：その他：
円（
２－ 125 －）））

公募実施時の配布資料

２０１９年度若手研究者アンサンブルグラント第２ステージの公募について

東北大学研究所長会議 代表
材料科学高等研究所 所長 小谷 元子
研究所若手アンサンブルプロジェクトＷＧ リーダー
多元物質科学研究所 笘居 高明

東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクトでは，昨年度までの研究所若手アンサ
ンブルグラント第１ステージの採択グループを対象として，第２ステージへのステージアッ
プ公募を実施します．
第１ステージでの研究の進捗に基づき，採択課題数を 2～4 件，配分研究費を 100 万円とします．本グラントは外部研究費獲得も目的のひとつとしていますので，第２ステージでは，何らかの外部研究費等への申請を実施条件といたします．なお，別途，第１ステージへの申請も受け付けますが，その場合には，それぞれの申請書を準備してください．
研究意欲の増進という面でも，幅広い協力関係は有益です．本グラントをひとつの機会として，研究所間・部局間連携を進めて活発な研究活動につなげていただきますようお願いいたします．

－ 126 －

公募実施時の配布資料

公募要項
１．対象研究グループ
2015～2018 年度研究所若手アンサンブルグラント第１ステージ採択グループを対象とします．若干名の研究者の変更は可能ですが，「異動のため」や「分担内容への対応のため」などの理由を記載してください．研究グループの構成の規定は，第１ステージと同様で以下の通りです．
本学の複数部局（研究所，センター，研究科等）に所属する教員・研究員で構成される研究グループ （複数の研究所に加えて，他部局が入っていても可）＊ここで「研究所」とは，金属材料研究所，加齢医学研究所，流体科学研究所，電気通信研究所，多元物質科学研究所，災害科学国際研究所，東北アジア研究センター，学際科
学フロンティア研究所，材料科学高等研究所（AIMR），電子光理学研究センター，未来科
学技術共同研究センター（NICHe）を指します（以下，同じ）．
＊なお本公募では，兼任・兼担などの場合（学際研のメンター制も含む），在籍研究所あるいは主な活動拠点の研究所に所属する研究者とグループを構成しても，それ自体では複数研究所とはみなされません．
＊申請者（研究代表者）は，上記の研究所のいずれかにおいて本学の予算管理システム
を使用可能であることが必須です．
２．研究内容複数の部局間で連携する研究＊全領域の研究を対象とします．異分野融合研究，学際研究が必須条件ではありません．
３．採択決定時期と研究期間2019 年７月下旬頃に採択課題を決定します．第２ステージの研究期間は 2020 年３月３１日までとします．
４．支援内容今回公募する第２ステージの支援研究費は，上限１００万円です．研究経費は，審査の結果，減額されることがあります．採択後，一定の期間を経て，研究代表者の所属する研究所に対し，世話部局である材料科学高等研究所から配分されます．
５．応募方法所定の書式を用いて申請書を作成し，PDF 形式で電子メール添付にて，締切日までに研究代表者がご提出ください．なお，提出の際は，東北大学内の機関が発行した公的な電子メールアドレスを使用してください．

－ 127 －

公募実施時の配布資料

提出先メールアドレス：ensemble_secretariat@fris.tohoku.ac.jp
メール件名：Application for Ensemble Grant 1st stage (Xxxxxx, YYYY)
Xxxxxx は名前（漢字，アルファベットどちらでも可）YYYY は研究所の英字略記
締切日：2019 年６月２８日 (金)異なる書式によるもの，あるいは提出期限をすぎたものは受理・審査されません．
６．採択予定件数
２～４件
７．選考
各研究所長から指名された委員で構成される審査委員会で審議し，所長会議で決定します．
８．実施条件
研究期間終了後，所定様式の成果報告書の提出が義務づけられます．また，年度内に開催予定のシンポジウムで研究の概要を発表していただきます．
第 2 ステージでは，研究期間中もしくは終了後１年以内の外部研究費への申請を必須とします．その見通しも審査対象となりますので，ご留意ください．
なお，成果の公表の際には，本公募プログラムの支援によるものであることを記載してく
ださい．
９．取り扱い
安全衛生管理ならびにネットワーク管理，研究不正防止，法令順守などについて，本学ならびに所属部局にて実施運用しているすべての規則・指導に準拠して研究を実施していただきます．なお，これらを逸脱していると判断される場合には支援を中止させていた
だきます．
１０．その他
本公募に関しご不明な点は，
多元物質科学研究所笘居准教授 takaaki.tomai.e6@tohoku.ac.jp、
学際科学フロンティア研究所鈴木特任准教授(URA) suzukik@fris.tohoku.ac.jp
までご照会ください．

－ 128 －

公募実施時の配布資料

申請書の書き方について
１．研究組織本学の複数部局（研究所，センター，研究科等）に所属する教員・研究員・技術職員で構成される研究グループとしてください．これ以外に，分担者であれば，研究所以外の部局に所属する研究者，学外者を含んでも結構です．研究代表者名の前に，◎を付加してください．
２．研究経費
研究経費は設備費，消耗品費，旅費，謝金・人件費で本研究の遂行に必要なものに限ります．（研究室運営のための経費や，他の研究の経費として計上することがふさわしいと考えられる支出は認められません）．
３．研究の目的，予想される結果と意義，計画・方法等
申請書は適宜字数を調節して３枚に収めてください．
４．他の研究費申請について
第２ステージでは、成果を基にした外部研究費への申請が求められます。実施中、あるいは終了後の申請予定の外部研究費について記載してください。
また、第２ステージ実施前の時点で、他の研究費に重複して申請されている場合には、その情報を最終ページの欄に記載してください。本グラントでは、重複申請自体は制限しませんが、他研究費に制限がある場合には、考慮の上、申請してください。なお、重複獲得の是非については、金額や申請内容により個々の審査委員の判断に委ねられます。

－ 129 －

公募実施時の配布資料
2019 年度「若手研究者アンサンブルグラント第２ステージ」申請書

E メール

研究代表者
プロジェクト題 目
要

求額○,○○○千円氏
名研究組織（ 研 究 代 表 者 ◎代表者
及び研究分担者）

所属・身分

研 究 の 役 割 分 担＊第１ステージから変更がある場合には、その理由を個々に記載

第１ステージの （以下、欄の大きさを適宜調整して全体で３ページ以内としてください）
成果の概要

第２ステージの研究の目的－ 130 －

公募実施時の配布資料予想される結果と意義

研究結果を受けて申請予定の外
部研究費等（年度）名称、申請予定金額

研究計画・方法（図表を用いても可）－ 131 －

公募実施時の配布資料（研究計画・方法のつづき）

現時点での重複申請の研究費獲得：（資金名称、題目、代表者、金額）
申請中：（資金名称、題目、代表者、金額）
予定：（資金名称、題目、代表者、金額）
必要経費内訳
設備費：円（○○○○装置 一式）
消耗品費：円（○○○等）
旅費：円（○月頃：旅行先
目的
謝金・人件費：円（
その他：円（－ 132 －）））

５．アンサンブルプロジェクト リコレクションシンポジウム開催報告2019 年 12 月 18 日（水）、19 日（木）に、加齢医学研究所国際会議室において、アンサンブ
ルプロジェクト リコレクションシンポジウムを開催し、88 名の方にご参加いただきました。本
シンポジウムは、プロジェクト活動のひと区切りとして、過去 5 ヵ年を振り返り成果や反省点をまとめることを目的として実施しました。グラントの採択課題実施者を中心にワーキンググルー
プ経験者からも活動を通じてのメリット／デメリットについて意見交換を行いました。また、今年度のグラント採択者の概要説明の機会も設けました。
○プログラム12 月 18 日（水）12：00－13：00 受付
13：00－13：15 所長挨拶（材料科学高等研究所 折茂所長）
13：20－14：50 昨年度までの第２ステージ採択課題報告（30 分×3 件）
14：50－16：20 ポスター発表 (昨年度までの第 1 ステージグラント採択課題 15 件)
16：30－17：30 昨年度までの第２ステージ採択課題報告（30 分×2 件）
17：45－20：00 意見交換会
12 月 19 日（木）8：30－ 9：30 OB/OG セッション（WG 経験者の意見開陳と近況）
9：30－10：30 今年度第 2 ステージ採択課題概要説明（30 分×2 件）
10：30－11：45 ポスター発表（今年度の第 1 ステージグラント採択課題 21 件）
11：45－12：00 プロジェクトの 5 ヵ年の総括（笘居委員長）
12：00－12：10 講評（加齢医学研究所 川島所長）○各セッションの内容
開会にあたり、材料科学高等研究所の折茂所長よりご挨拶いただき、これまでのプロジェクト推進への評価のお言葉をいただきました。
本シンポジウムでは、初日に過去のグラントの採択者より、共同研究を進めた経緯、研究成果、その後の展開、およびプロジェクトの感想について発表いただきました。第 2 ステージの採択者
からは 5 件の口頭発表、第 1 ステージの採択者からは 15 件のポスター発表がありました。
初日のセッション終了後に意見交換会を行い、40 名の方に参加いただき、プロジェクトへの参加時期の差異がある研究者間においても交流を深めることができました。
2 日目には、過去のプロジェクトワーキンググループ委員 5 名より、本プロジェクトへの意見と近況についてプレゼンテーションしていただくセッションを設けました。総じて有意義な経験であったこと、今後の継続を期待すること、委員の負担軽減の工夫が望まれるといったコメントをいただきました。

－ 133 －

続いて、本年度のグラント採択課題について、第 2 ステージでは 2 件の口頭発表、第 1 ステー
ジでは 21 件のポスター発表により、研究概要の説明と進捗の報告があり、初日に引き続き、活発な質疑応答や研究交流が行われました。
その後、笘居 WG 委員長より、プロジェクトの 5 ヵ年の総括として、グラントを通してあげられた成果・業績のまとめの報告がありました。
閉会にさしては、加齢医学研究所の川島所長より講評をいただき、本学の若手研究者への期待と今後のプロジェクト実施への意志表示を求めるメッセージをいただきました。
次ページ以降に、今年度のアンサンブルグラント採択課題の概要説明発表資料、シンポジウムの様子の写真、参加者アンケート集計結果を掲載します。

－ 134 －

－ 135 －－ 136 －－ 137 －－ 138 －－ 139 －－ 140 －－ 141 －－ 142 －－ 143 －－ 144 －－ 145 －－ 146 －－ 147 －－ 148 －－ 149 －－ 150 －－ 151 －－ 152 －－ 153 －－ 154 －－ 155 －－ 156 －－ 157 －○シンポジウムの様子

AIMR 折茂所長による開会あいさつ

昨年度までの第２ステージ採択課題報告

ポスター発表 (昨年度までの採択課題)

OB/OG セッション

今年度第 2 ステージ採択課題概要説明

課題概要説明での質疑応答

プロジェクト 5 ヵ年の総括（笘居委員長）

加齢研川島所長による講評－ 158 －

○参加者アンケート結果
後日、プロジェクトのこれまでの活動への感想、および今後へ向けての意見集約を目的として、
本シンポジウム参加者へのアンケートを実施しました。その集計結果を以下に示します。
（１）WG 委員未経験者対象アンケート結果（対象者 67 名中 E メールアドレス登録者 47 名に回答依頼）
シンポジウムに参加した感想（回答数 23）
楽しかった

74%

普段聞けない分野の話が聞けてよかった

65%

異分野への理解が進んだ

39%

共同研究の話が始まりそう22%

友達ができた6%

本プロジェクトに関する理解が深まった

10%

アンサンブルプロジェクトの今後について（回答数 23）
継続を強く希望する

91%

継続・終了のどちらでもよい

4%

終了したほうがよい

0%

その他

4%

その他：少し形を変えて継続
アンサンブルプロジェクト WG の担当について（回答数 21）
無条件で担当したい

0%

1 年程度なら担当してみたい

5%

業務が軽減される見込みであれば担当してみたい

19%

所長や教授から評価されるのであれば担当してもよい

5%

担当したくない10%

所属研究室の業務が忙しく担当が困難

43%

その他

19%

その他：
・本部 URA のため担当不可
・業務内容や負荷、頻度が不明なため、可否が判断できません。個人的には担当すること自体に否定的ではありませんが、まずは情報を提示いただきたいです。
・ぜひ担当したいのですが、病院業務が多いためなかなか予定が合わせられない可能性がありま
す。
・任期次第

－ 159 －

ご意見（回答数 7）
・今年度から教員になったため初めての参加でした。成果も出ていますし、大変有意義な会だと思います。時期５年（？）でさらに発展させるためには、ある程度の「英語化・国際化」が必要かもしれません。
・もう少し期間の長い研究をご支援いただけたら幸いです。実質半年はやはりできることが少な
いと思います。またシンポジウムのポスター発表は責任滞在時間を明確にしてほしいです。話を聞きたいと思ったポスターの前に発表者がいないことが多々あったようですので。
・もっと多くの研究者の出会いの場となる魅力ある形に変える。第二ステージをなくして、一律
50 万円 20 人。春行われたように、シンポジウムは毎回、採択者以外も交えた交流の場とする。
など。
・出会いの場として、今後も継続していただきたい。現在のアンサンブルグラントは、附置研究所と他部局が対となることが申請要件となっているが、同一機関内同士でも申請できるようにするのはどうか？特に多元研は多岐に渡る分野の研究者の集合体なので、価値があると思う。
・若手研究者の野心的計画とネットワーキングを促進するプロジェクトとして、継続を期待しております。
・採択者の before/after が可視化されると、プロジェクト継続の強力な根拠となると思う。委員の方のご負担にならなければですが，6 月のワークショップや今回のシンポジウムの活動報告・演題一覧等を HP にアップしていただけると，業績の証明になるので嬉しいです．

（２）WG 委員経験者対象アンケート結果（対象者 18 名に回答依頼）
アンサンブルプロジェクトの今後について（回答数 18）
継続を強く希望する

78%

継続・終了のどちらでもよい22%

終了したほうがよい

0%

その他

0%

WG 委員の負担について（回答数 18）
総じて負担が大きかった28%

シンポジウム・ワークショップ運営の負担が大きかった

22%

グラント審査の負担が大きかった

6%

負担は大きくなかった

33%

その他:

11%

その他：

－ 160 －

・委員長の負担が突出しているため、改善の必要がある。
・一部の方に負担が集中していたように思います。すみませんでした。
ＷＧ委員のやりがいについて（複数回答可）（回答数 18）
研究者ネットワークの拡張に有意義であった

100%

自分の研究に有用な新たな知見を得た

44%

異分野への理解が進んだ

94%

意義を感じなかった

0%

その他:

11%

その他：
・学生にも発表、交流の機会を作ることが出来、良かった。
研究所間連携の推進に有効であったと考える取り組み（複数回答可）（回答数 18）
ワークショップ

78%

グラント

78%

合宿研究会

56%

成果報告会

39%

マッチングサイト

11%

その他:

6%

適切な委員の担当期間（回答数 18）
3 年以上

6%

2年

83%

1年

11%

意見（回答数 10）
・委員となることで、一般参加者よりも、異分野への理解、ネットワーキングがより充実した。
通常業務では得難い経験をさせて頂いたことは、自分の財産になったと感じる。成果は着実に上がってきているので、今後は成果の見える化にも力を入れるべきだと思う。
・委員を担当することで他機関への理解がひろがりました。仕事が増えるしんどさはありましたが、総じて楽しかったです。可能であれば、打ち合わせなどに経費担当部局の事務方もいていた
だけると話がスムーズかな、とは思いました。
・非常に貴重な取り組みと思いますので，ぜひ継続していただきたいです．立ち上げ時期でしたので非常に大変でした．過去の経験をうまく生かして負担が大きくならないようにしてもらうとよいと思います．各部局 2 名の幹事がいてもいいかもしれません．1 年ごとに 1 名ずつ交代していくと知見がなくなりにくいと思います．マッチングサイトが当初期待していたよりうまく機能－ 161 －

していないらしいというお話がありましたので，有効性をアピールしていただければと思います．
・アンサンブルのネーミングはすでにブランドを確立しているように感じます。他の名前は難しいのでサブテーマで対応するのが良いと思います。
他大学に出ると大学祭、オープンキャンパス、研究所公開が広報、イメージ戦略、受験生確保の観点から重要であることを痛感します。東北大学が行っている各種取り組みは先端研究に触れる教育機会を無償で提供し、経済力の乏しい家庭子供にも学問への門戸を開くもので非常に重要であると思います。
アンサンブルでは研究では顕著な成果がでています、またビジネスの方面でもアウトプットがあったことを横田先生からご報告いただきました。今後は広報活動、教育、社会貢献の分野でもアンサンブルのプラットフォームを活用すべきであると思います。個人的な経験ですが上記のようなものは学科単位、研究室単位で対抗心をもって、もしくは押し付け合いでやっていたように思います。アンサンブルの協奏の精紳でより学際的で学問的に奥深いものが出来ように思います。
・事務方からの協力がほしい。特にシンポジウムや成果発表会等の会場や懇親会の準備等、研究者で無くとも可能な部分。
・シンポジウムでもコメントしましたが、新たな参加者の開拓が課題だと思います。声掛けだけ
では、これ以上の大幅な増加はなかなか難しいかもしれません。プロジェクト自体は大変有意義なのでぜひ続けてほしいと思いますが、なんらかの打開策は必要に思います。
クジによる強制マッチングも面白いアイデアだと思いますし、マッチングサイトをもっと効果的に使用するとか、WG メンバーがマッチングコーディネータとして活躍するとか、コラボレーシ
ョンのコツを学ぶセミナーとか（過去の採択者を講演者に招くとか）、なにか面白い打開策を次期委員の先生方には期待したいと思います。
・委員担当期間を 1 年とし、多数の若手教員に経験させることで、アンサンブルプロジェクトを広く周知することができ、結果的に研究所間連携の機会を増やすことにつながると思います。引
き継ぎのことを考慮すると、次年度担当部局のみ委員長として 2 年連続担当するなどの対策がありえるかもしれません。
・私自身委員として楽しんで活動できたので，非常に有意義でした．課題としては，参加メンバーが固定しつつあるように思うので，もっと若い人の参加を促し，裾野を広くする事が大切であろう．シンポジウムのときに話になった，くじでチームを決めるのはおもしろい（共同研究を行わないにしても，例えばランダムに決めたチーム内でディスカッションを行うなど．お見合いみたいですね）
・委員が負担かどうかは，幹事研究所に当たったか否かが大きい気がします。大変かとは思いますが，次年度以降も続くことを強く祈念しております。

－ 162 －

・東北大学に所属する多くの若手研究者は個人としての能力は比較的高い。一方で所属する環境や人脈に依存して本来の力が発揮できていない個人も多いと思われる。学位取得直後数年の若者は除き、研究者としてペースを掴めているが所謂一流ではない若手、東北大学に所属しているく
せにくすぶっている若手には特に参加を促すべきと考える。各研究所の WG 委員からそういったイマイチな若手に対し直接勧誘することを提案する。
参加メンバの固定解消には年齢、あるいは学位取得後の年数制限を設ける方法がある。40 歳以下を基準するのはどうか。
各研究所長から PI に向けていくら若手の参加と会の理解を促しても PI 連中のワーキングメモリ
容量はそれほど高くなく所長の話など聞いていない。周知されていると思う考えは甘い。参加し易い環境作りとその意味を広く説くことは最も重要と考える。
アンサンブルのキャリアパス企画として参加者の異動後の所属先での研究会と見学会は興味深い。旧帝国大学などは面白みがなく、鈴鹿医療科学大学、常葉大学、龍谷大学が良いと思う。
偉い所長達を相手にこれまでうまく運営され、成果を積み重ねて来られた WG 委員の方々には感銘と感謝しかない。アンサンブルプロジェクトは必ず東北大学附置研究所の 1 つのウリになると思う。次の世代の方々にはアンサンブルプロジェクトをぶっ壊すノリで企画運営していただきたい。

－ 163 －

６．若手研究者アンサンブルグラント採択課題による研究成果フォロー
アップ調査結果

１．概要
本調査結果は、平成 27 年度から平成 30 年度に東北大学若手研究者アンサンブルグラントにおいて採択した研究課題（第 1 ステージ 49 件、第 2 ステージ 6 件）の成果を追跡調査して、その結果をまとめたものです。調査に対して、44 課題（第 1 ステージ 38 件、第 2 ステージ 6 件）での研究成果の回答を集計したリストを以下に示します。
２．論文・プロシーディング（51 報）[1] J. Yoo, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya, T. Hanada, R. Katayama, T. Matsuoka, “Polarity control of
GaN grown on PLD-AlN/GaN templates by MOVPE”, Japanese Journal of Applied Physics, 2016, 55,
05FA04-1[2] Y. Inaba, K. Chida, R. Kobayashi, M. Zuguchi, “A cross-sectional study of the radiation dose andimage quality of X-ray equipment used in IVR”, Journal of Applied Clinical Medical Physics, 2016,17(4), 391-401[3] Y. Inaba, K. Chida, R. Kobayashi, Y. Haga, M. Zuguchi, “Radiation dose of cardiac IVR x-ray systems:
A comparison between today and the past”, Acta Cardiologica, 2015, 70(3), 299-306[4] Y. Hayashi, K. Otsuka, M. Ebina, K. Igarashi, A. Takehara, M. Matsumoto, A. Kanai, K. Igarashi, T.
Soga, Y. Matsui, “Distinct requirements for energy metabolism in mouse primordial germ cells andtheir reprogramming to embryonic germ cells”, Proceedings of the National Academy of Sciences of theUnited States of America (PNAS), 2017, 114, 8289-8294[5] H. Kosukegawa, S. Berkani, H. Miki, T. Takagi, “Structure and electrical properties of molybdenumcontaining diamond-like carbon coatings for use as fatigue sensors”, Diamond and Related Materials,
2017, 80, 38-44[6] H. Taguchi, S. Imashuku, S. Kashiwakura, K. Wagatsuma, S. Fujieda, T. Kawamata, S.
Suzuki, ”Observation of reaction distribution in electrodes of lithium-ion battery using laser-induced
breakdown spectroscopy”, ALC’17 Proceedings,

2017[7] K. Katayama, H. Takahashi, S. Yokoyama, K. Gäfvert, T. Kinoshita, “Evacuation Guidance Support
Using Cooperative Agent-based IoT Devices”, Proceedings of the 6th IEEE Global Conference on
Consumer Electronics 2017, 2017, 98-99[8] A. Yamada, Y. Shiraishi, H. Miura, Y. Tsuboko, Y. Taira, Y. Inoue, H. Dai, M. Yamagishi, T. Yambe,“Thermodynamic Effect on Fontan Circulation Assist Device”, Thirteenth International Conference on
Flow Dynamics Proceedings 2016 , 2016, 344-345[9] Y. Inoue, T. Yokota(Equal contribution), Y. Terakawa, J. Reeder, M. Kaltenbrunner, T. Ware, K. Yang,
K. Mabuchi, T. Murakawa, M. Sekino, W. Voit, T. Sekitani, T. Someya, “Ultraflexible, Large-area,
Physiological Temperature Sensors for Multi-point Measurement”, Proceedings of the National－ 164 －

Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 2015, 112, 14533–14538[10] Y. Inoue, I. Saito, T. Isoyama, Y. Abe,Kohei Ishii, Toshiya Ono, Kou Imachi, H. Miura, K. Sasaki, Y.
Shiraishi, T. Yambe, “Development of an Implantable Capillary Flow Observation System for Helical
Flow Total Artificial Heart”, Japanese Society for Rotary Blood Pumps, 2015, 23, 19-23[11] Y. Inoue, M. Sekino, T. Yokota, T. Someya, Y. Abe, T. Isoyama, I. Saito, H. Miura, Y. Shiraishi, T.
Yambe, “Development of Implantable Observation Device for Angiogenesis with Electrical
Stimulation”, Biomedical Science and Technology, 2015, 1, 42691[12] Y. Inoue, T. Yokota, T. Sekitani, A. Kaneko, T. Woo, S. Kobayashi, T. Shibuya, M. Tanaka, H.
Kosukegawa, I. Saito, T. Isoyama, Y. Abe, T. Yambe, T. Someya, M. Sekino, “Antithrombotic Protein
Filter Composed of Hybrid Tissue-Fabric Material has a Long Lifetime”, Annals of Biomedical
Engineering, 2017, 45, 1352-1364[13] Y. Inoue, T. Yokota, Y. Shiraishi, A. Yamada, Y. Tsuboko, Y. Taira, J. Ikeda, T. Arakawa, M. Yuba,
T. Yambe, “Development of the temperature sensor with pre-clinical research”, Medical Engineering &Preclinical Studies, 2016, 1, 42655[14] Y. Inoue, Y. Shiraishi, A. Yamada, T. Yambe, “Flexible Multi-point Temperature Sensors for Body
Temperature”, Thirteenth International Conference on Flow Dynamics Proceedings 2016, 2016, 348349[15] Y. Inoue, Y. Shiraishi, A. Yamada, Y. Tsuboko, Y. Taira, J. Ikeda, T. Arakawa, M. Yuba, Y. Abe, T.
Isoyama, I. Saito, T. Yambe, “Effect of microcirculation by total artificial heart : Observation of theblood vessels”, 4th Biomedical Sciences & 3rd Biomedical Engineering Symposium, 2017, 3, 43226[16] Y. Inoue, Y. Shiraishi, A. Yamada, Y. Tsuboko, Y. Taira, T. Arakawa, M. Yuba, M. Karube, T.
Genda, Y. Abe, T. Isoyama, I. Saito, T. Yambe, “Effect of Total Artificial Heart for Microcirculation”,
Tohoku Forum for Creativity, Tehematic Program 2017 Aging Science: from Molecules to Society,2017, 2, 34[17] Y. Inoue, Y. Shiraishi, H. Miura, I. Saito, T. Isoyama, Y. Abe, K. Ishii, T. Ono, K. Imachi, T. Kitano,
K. Sano, S. Watanabe, Y. Tsuboko, K. Sasaki, T. Yambe, “Current Progress of a Peripheral Perfusion
Evaluation during Mechanical Circulatory Support”, Non-invasive measurement in cardiovascular
dynamics, 2015, 1, 42501[18] Y. Inoue, Y. Abe, K. Ishii, I. Saito, T. Isoyama, Shintaro Hara, T. Ono, Y. Shiraishi, A. Yamada, Y.
Tsuboko, T. Yambe, “Development of an Implantable Micro Circulation Observation System for Total
Artificial Heart”, International Society for Rotary Blood Pump, 2016, 24, 37[19] S. Koshita, N. Onizawa, M. Abe, T. Hanyu, M. Kawamata, “High-Precision Stochastic State-Space
Digital Filters Based on Minimum Roundoff Noise Structure

Proceedings of 2018 IEEE

International Symposium on Circuits and Systems”, 2018, 1-5[20] Masafumi Nakayama, “Macrophage recognition of crystals and nanoparticles”, Frontiers in
Immunology, 2018, 9:103[21] Kanamori M,Oikawa K, Tanemura K, Hara K, “Mammalian germ cell migration during development,
growth, homeostasis.”, Reprod Med Biol. 2019 Jun 9;18(3):247-255. doi: 10.1002/rmb2.12283[22] Wonryung Lee, Yusuke Inoue, Tomoyuki Yambe,et al, “Nonthrombogenic, stretchable, active－ 165 －

multielectrode array for electroanatomical mapping”, Science Advances, 4, 10, 1-7, 2018[23] Hiroyuki Kai, Ryoma Toyosato, Matsuhiko Nishizawa, “Space-filling open microfluidic channels
designed to collect water droplets”, RSC Advances, 8, 15985-15990, 2018[24] Yuta Shimada, Hiroaki Kobayashi, Yoshiyuki Ogasawara, Mitsuhiro Hibino, Tetsuichi Kudo,Noritaka
Mizuno, and Kazuya Yamaguchi, “Fluorine and Copper Codoping for High Performance Li2O-BasedCathode Utilizing Solid-State Oxygen Redox”, ACS Applied Energy Materials, 2019. DOI:
10.1021/acsaem.9b00574[25] M.-T. Suzuki, T. Nomoto, R. Arita, Y. Yanagi, S. Hayami, H. Kusunose, “Multipole expansion formagnetic structures: A generation scheme for symmetry-adapted orthonormal basis set incrystallographic point group”, Phys. Rev. B 99, 2019, 174407/1-10[26] Kamagata K.., Mano E., Itoh Y., Wakamoto T., Kitahara R., Kanbayashi S., Takahashi H., Murata A.,
Kameda T., “Rational design using sequence information only produces a peptide that binds to theintrinsically disordered region of p53”, Scientific Reports, in press.
[27] A. Hayakawa, T. Yamagami, K. Takeuchi, Y. Higuchi, T. Kudo, S. Lowe, Y. Gao, S. Hochgreb, H.
Kobayashi, “Quantitative Measurement of Temperature in Oxygen Enriched CH4/O2/N2 Premixed
Flames using Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS) up to 1.0 MPa”, Proceedings of
the Combustion Institute, 37, 1427-1434, 2019[28] K. Katayama, H. Takahashi, N. Yokota, K. Sugiyasu, T. Kinoshita, “Design and Implementation ofMultiagent-based Evacuation Guidance Support System using UAVs”, Proc. of The 9th IEEE
International Conference on Awareness Science and Technology (iCAST 2018), pp.196-201, Sep. 2018.
[29] K. Katayama, H. Takahashi, N. Yokota, K. Sugiyasu, T. Kinoshita, “Cooperation Scheme of MultiUAVs for Evacuation Guidance Support” , Proc. of 2018 IEEE 7th Global Conference on Consumer
Electronics (GCCE 2018), pp.189-190, Oct. 2018.
[30] K. Sugiyasu, S. Sasaki, N. Araya, H. Takahashi, N. Yokota, K. Katayama, M. Matsumoto,“Assessment Method of Tsunami Evacuating Behavior Used by GPS and GIS”, Proc. of 2018 IEEE 7th
Global Conference on Consumer Electronics (GCCE 2018), pp.191-192, Oct. 2018.
[31] N. Yokota, H. Yasaka, K. Sugiyasu, H. Takahashi, “Motion Tolerance for Dynamic Object
Recognition Using Visible Light IDs”, Proc. of 2018 IEEE 7th Global Conference on Consumer
Electronics (GCCE 2018), pp.667-668, Oct. 2018.
[32] K. Katayama, H. Takahashi, N. Yokota, K. Sugiyasu, G. Kitagata, T. Kinoshita, “An Effective MultiUAVs-based Evacuation Guidance Support for Disaster Risk Reduction”, Proc. of the 6th IEEE
International Conference on Big Data and Smart Computing (BigComp 2019), Feb. 2019.
[33] Mbugua, J. M., Touge, Y., Kazama, S., Khujanazarov, T., & Tanaka, K., “Detecting Changes in
Irrigated Area using Multi-Temporal MODIS and Land Surface Model Surface Temperature within
Amu Darya Delta”, 土木学会論文集 B1(水工学) 75

2019 年[34] Susumu Imashuku, Hiroyuki Taguchi, Toru Kawamata, Hiroshi Yorifuji, Shun Fujieda, Shunsuke
Kashiwakura, Kozo Shinoda, Shigeru Suzuki and Kazuaki Wagatsuma, “Simpler method for acquiring
quantitative state-of-charge distribution of lithium-ion battery cathode with high accuracy”, Journal of
The Electrochemical Society, 2019, 166, A1972-A1976－ 166 －

[35] 熊谷 明哉、高橋 康史、三浦 千穂、渡邊 徹弥、猪又 宏貴、棟方 裕一、珠玖 仁、金村 聖
志、末永 智一, “ナノ電気化学セル顕微鏡を用いた電極表面の局所電気化学測定”, 表面科学,
2016, 37 巻 10 号

494-498[36] 稲葉洋平、千田浩一、小林亮太, “心血管 IVR 装置における多施設線量比較 臨床放射線”,
2016, 61(3), 483-490[37] 稲葉洋平、千田浩一、小林亮太, “冠動脈インターベンションにおける新型リアルタイム術者
線量計システムの有用性”, 心臓, 2015, 47(6), 679-686[38] 片山健太、横山真悟、加藤匠、高橋秀幸、横田信英、杉安和也、木下哲男, “エージェント型
IoT デバイスの連携による避難行動支援機能の提案”, 情報処理学会東北支部研究報告 2017,2016, 1-5
[39] 片山健太、横山真悟、加藤匠、高橋秀幸、横田信英、杉安和也、木下哲男, “避難行動支援向けエージェント型 IoT システムの検討”, 情報処理学会第 78 回全国大会講演論文集, 2017, 5ZB06, 4-593-4-594[40] 高橋秀幸、片山健太、横田信英、杉安和也、木下哲男, “マルチエージェントに基づく沿岸部
地域向け避難行動支援システム”, 信学技報, 2017, 117(67), 35-39[41] 井上雄介, “一度やったらプロフェッショナル”, 生体医工学, 2017, 55, 103-104[42] 井上雄介, “電気製品へと変わる人工心臓 - 回路実装技術の現在と未来”, 電気学会誌, 2015,
135, 626-628[43] 井上雄介、白石泰之、山田昭博、坪子侑佑、平恭紀、池田純平、荒川友哉、弓場充、阿部裕輔、山家智之, “非臨床試験および前臨床試験手法を用いた心臓血管系診断に対する科学的アプローチ”, 第 20 回日本統合医療学会学術大会論文集, 2016, 20, 26-31[44] 井上雄介、山家智之、白石泰之、三浦英和、石井耕平、山田昭博、阿部裕輔, “生体組織と人工材料をシームレスに接続する新しい医療材料の開発”, 東北醫學雑誌, 2017, 129(1), 52[45] 井上雄介、山家智之、白石泰之、山田昭博、三浦英和、石井耕平、阿部裕輔, “人工心臓と心臓をシームレスに接続する新しいハイブリッド医療材料の開発”, 生体医工学, 2016, 54(6), 275276[46] 山口睦, “災害支援としての慰問袋ー20 世紀前半の新聞記事を資料として”, やまぐち地域社
会研究, 2018, 15 号
[47] 鎌形清人, 伊藤優志, Subekti Dwiky Rendra Graha, “がん抑制タンパク質 p53 はどのように標的 DNA 配列探索問題を解いているのか？”, 日本物理学会誌

74(7) 472-475

2019 年 7 月[48] 高橋秀幸, 片山健太, 横田信英, 杉安和也, 北形 元, 木下哲男, “UAV を活用した避難誘導
支援システムの設計と試作,” 第 17 回情報科学技術フォーラム(FIT2018)講演論文集, O-019, 第4 分冊, pp.363-364, Sep. 2018[49] 杉安和也, 高橋秀幸, 横田信英, 片山健太, Garcia Fry Martin, 橘一光, 小野寺清美, 菊地弘幸,“東日本大震災被災地における復興事業完了後の津波避難訓練の取り組み-2018 年福島県いわき市薄磯区の事例-” , 平成 30 年度東北地域災害科学研究集会予稿集, Dec. 2018.
[50] 八下田由恵、田中利和、菅野均志, “よい土とは何か：エチオピア中央高原における有畜農耕の有機物移動に着目して”, 生態人類学会ニュースレター, 2018, 24, 38-41－ 167 －

[51] 田中利和, “アフリカと地下足袋をめぐる東北大学若手研究者アンサンブル共同研究活動”,
東北大学東北アジアニュースレター, 2019, 82, 8

３．著書（3 件）[1] S. P. Boret, 災害後の持続可能なコミュニティの構築に果たす記念碑の役割――東日本大震災と津波を事例に,

高倉浩樹・山口睦編『被災後の地域文化と被災者の民俗誌ーフィール

ド災害人文学の構築』, 新泉社, 2018[2] 山口睦, 被災地にみる手仕事ビジネスと新たな社会関係, 高倉浩樹・山口睦編『被災後の地域文化と被災者の民俗誌ーフィールド災害人文学の構築』, 新泉社, 2018[3] 大石侑香「スィニャ・ハンティの年金生活者の生業活動とその役割」吉田睦・永山ゆかり編『アジア遊学アジアとしてのシベリア：ロシアの中のシベリア先住民世界』193-210 頁、勉誠
出版、2018[4] 今宿晋, レーザー誘起プラズマ分光法を用いたリチウムイオン電池正極のリチウム分布測定,『リチウムイオン電池の分析、解析と評価技術 事例集』, 技術情報協会, 2019４．学会発表（国内 62 件、国際 17 件）（内容省略）

５．外部研究費獲得
研究者名
熊谷明哉
岡田健
（熊谷 Gr.）

金額

研究費名

（千円）

平成 28 年度科研費若手研究（A)平成 28 年度～平成 31 年度

25,610平成 28 年度科研費基盤研究（C)平成 28 年度～平成 30 年度

4,940

今宿晋

平成 28 年度科研費挑戦的萌芽研究

星野哲久

平成 29 年度科研費若手研究（B)佐藤昭

NICT 委託研究

高橋秀幸

平成 30 年度二国間交流事業共同研究 平成 30 年度～平成 31 年度

2,376

大場健太郎

平成 30 年度科研費若手研究

4,160

山口睦
（藤岡 Gr.）

中山勝文

平成 28 年度～平成 29 年度
平成 29 年度～平成 30 年度

平成 28 年度～平成 32 年度

4,550

総額 90,814 千円

平成 30 年度～平成 32 年度

平成 29 年度科研費基盤研究（C)3,770

平成 29 年度～平成 31 年度

2,470

JST さきがけ「生体における微粒子の機能と制御」

40,000林陽平

住友財団研究助成、2017-2018 年度

1,100

林陽平

平成 29 年度上原記念生命科学財団研究奨励金

2,000（干川 Gr.）－ 168 －

井上雄介

JST センターオブイノベーション 若手連携研究ファンド

11,610井上雄介

平成 28 年度日本生体医工学会荻野賞

原健士朗

2019 年度科研費 新学術領域研究 2019-2021 年度

7,000

井上雄介

2019 年度科研費 基盤研究(C)

4,290

井上雄介

カシオ財団研究助成

1,000

井上雄介

JST センターオブイノベーション 若手連携研究ファンド

2,570

井上雄介

JST センターオブイノベーション 若手連携研究ファンド

9,280

小林弘明

2019 年度科研費 若手研究

3,300

甲斐洋行

2018 年度 中谷医工計測技術振興財団 技術開発研究助成

2,000

高橋秀幸

平成 30 年度科研費 基盤研究(B) 特設分野 2018-2020 年度

18,460寅屋敷哲也

2019 年度科研費 若手研究

4,160

今宿晋

2019 年度科研費 挑戦的研究(萌芽) 2019-2019 年度

500

2019-2021 年度

2019-2021 年度

2019-2021 年度

4,900
計

160,046

６．特許（3 件）[1] 関野正樹、富岡容子、井上雄介、染谷隆夫、酒井真理、榎本慎太郎，「血流障害検出装置」，国際特許，公開，WO/2017/026393，2017 年 2 月 16 日
[2] 山家智之、香取幸夫、川瀬哲明、山内大輔、加藤健吾、白石泰之、井上雄介，「人工舌用または舌部埋め込み型アクチュエータ、人工舌、人工舌システム」，国内特許，公開，特開2017-185226，2017 年 10 月 12 日
[3] 山家智之、白石泰之、井上雄介、山田昭博、坪子侑佑，「人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度測定装置，人工内臓ドライブラインモデルの皮膚癒着強度診判定方法」，国内特許，出願，特願 2016-218781，2016 年 11 月 9 日

７．プレスリリース・報道（3 件）[1] 高橋秀幸、杉安和也、横田信英、片山健太，東北放送 N スタみやぎ「津波災害にドローン活用の動き」，2017 年 9 月 13 日
[2] 松居靖久、林陽平，プレスリリース「生殖細胞の細胞内代謝の特徴と役割 ‐生殖細胞の独特なエネルギー代謝変化の必須な機能‐」，2017 年 7 月 18 日
[3] 高橋秀幸、杉安和也、横田信英，アンドロボティクス株式会社 ROBOT CREATORSMAGAZINE「ロボット達を統制し、これまで災害で救えなかった命を救う」，2018 年 7 月 30
日

８．受賞（23 件）[1] 熊谷 明哉、高橋 康史、三浦 千穂、珠玖 仁、末永 智一，応用物理学会 2016 年春季大会－ 169 －

Poster award，「グラファイト/グラフェンのエッジ領域における電気化学活性の可視化」，応用物理学会，東京工業大学，2016 年 3 月 20 日
[2] 劉陳燁、正直花奈子、谷川智之、窪谷茂幸、花田貴、片山竜二、松岡隆志，Poster
Presentation Award，「Polarity control of GaN grown on pulsed-laser-deposited AlN/GaN templateby metal-organic vapor phase epitaxy」，2015 Annual Meeting of Excellent Graduate Schools forMaterials Integration Center and Materials Science Center，Sendai, Miyagi, Japan，2016 年 3 月 18日
[3] 軽部雅人、白石泰之、井上雄介、山田昭博、平恭紀、荒川友哉、弓場充、源田達也、山岸正明、山家智之，若手研究者優秀賞，「右⼼補助デバイスのための⽣体ハイブリッド模擬循環
システムの開発」，第 4 回医工学懇親議会，ホテル紫苑，2018 年 1 月 8 日[4] 荒川友哉、白石泰之、井上雄介、山田昭博、平恭紀、弓場充、軽部雅人、源田達也、山家智之，大会長賞，「循環シミュレータを用いた大動脈ステント挿入時の心機能負荷変化に関する基礎検討」，第 55 回日本人工臓器学会，法政大学，2017 年 9 月 2 日[5] 弓場充、中潟寛、白石泰之、山田昭博、井上雄介、坪子侑佑、平恭紀、池田純平、荒川友哉、山家智之，IMJ2016 優秀ポスター賞，「生体内組織の局所温度調節による血圧制御の医工学的基礎検討」，第 20 回日本統合医療学会，東北大学医学部星陵キャンパス，2016 年 12月 24 日[6] 平恭紀、白石泰之、井上雄介、山田昭博、坪子侑佑、池田純平、荒川友哉、弓場充、山家智之，IMJ2016 若手研究者優秀発表賞，「食感特性評価のための嚥下挙動解析」，第 20 回日本
統合医療学会，東北大学医学部星陵キャンパス，2016 年 12 月 25 日
[7] 池田 純平、白石 泰之、坪子 侑佑、平 恭紀、山田 昭博、井上雄介、山岸正明、山家智之、
本間大，萌芽研究ポスターセッション優秀賞，「Fontan 循環クリップ開発のための設計構成
要素の基礎検討」，第 54 回日本人工臓器学会，米子コンベンションセンター，2016 年 11 月
24 日
[8] 平恭紀、白石泰之、井上雄介、山田昭博、坪子侑佑、池田純平、荒川友哉、弓場充、山家智之，萌芽研究ポスターセッション大会長賞，「食物運搬機能を有する人工食道ステント開発のための非線形粘弾性モデルを用いた生体力学的特性解析」，第 54 回日本人工臓器学会，米子コンベンションセンター，2016 年 11 月 24 日
[9] 池田純平、白石泰之、山田昭博、坪子侑佑、平恭紀、鈴木拓志、井上雄介、本間大、山岸正明、山家智之，学術集会ポスター賞「基礎 2」第 2 位，「Fontan 循環用呼吸時逆流抑制デバイ
ス評価の試み」，第 44 回人工心臓と補助循環懇話会学術集会，ホテル松島大観荘，2016 年 3月5日[10] 山田昭博、白石泰之、三浦英和、坪子侑佑、平恭紀、池田純平 、井上雄介 、山岸正明、本間大、山家智之，学術集会ポスター賞「基礎 2」第 1 位，「Fontan 循環動物実験モデルによる拍動指数評価の試み」，第 44 回人工心臓と補助循環懇話会学術集会，ホテル松島大観荘，
2016 年 3 月 5 日[11] 田代彩夏、井上雄介、磯山隆、斎藤逸郎、小野俊哉、原伸太郎、圦本晃海、李欣陽、村上
遥、前野映里奈、熊谷寛、阿部裕輔，萌芽研究ポスターセッション優秀賞，「ハイブリッド－ 170 －

材料の医療材料としての滅菌方法に関する研究」，第 53 回日本人工臓器学会，東京ドームホ
テル，2015 年 10 月 1 日[12] K. Katayama, H. Takahashi, S. Yokoyama, K. Gäfvert, T. Kinoshita，Student Paper Award，「Evacuation Guidance Support Using Cooperative Agent-based IoT Devices」，GCCE2017，WINCAICHI, Nagoya, Japan，2017 年 10 月 26 日
[13] 片山健太、横山真悟、加藤匠、高橋秀幸、横田信英、杉安和也、 木下哲男，学生奨励賞，「避難行動支援向けエージェント型 IoT システムの検討」，情報処理学会第 79 回全国大会，名古屋大学，2017 年 3 月 17 日
[14] 池田 純平、白石 泰之、坪子 侑佑、平 恭紀、山田 昭博、井上雄介、山岸正明、山家智之、本間大，萌芽研究ポスターセッション優秀賞，「Fontan 循環クリップ開発のための設計
構成要素の基礎検討」，第 54 回日本人工臓器学会 ，2016 年 11 月 24 日
[15] 軽部雅人、白石泰之、井上雄介、山田昭博、平恭紀、荒川友哉、弓場充、源田達也、山岸正明、山家智之，若手研究者優秀賞，「右心補助デバイスのための生体ハイブリッド模擬循環
システムの開発」，第 4 回医工学懇親議会，2018 年 1 月 8 日[16] 井上雄介、山家智之、白石泰之、三浦英和、山田昭博、石井耕平、阿部裕輔，荻野賞，「人工心臓と心臓をシームレスに接続する新しいハイブリッド医療材料の開発」日本生体医工学会・第 55 回日本生体医工学会大会，2016 年 4 月 27 日
[17] H. Ishihara, K. Goto, T. Wada, Y. Hoshikawa, T. Kyotani，優秀ポスター賞，「Quantitative
analysis of amyloid β adsorbed on carbon nano-test-tubes by the temperature programmed desorption
method」，平成 29 年度化学系学協会東北大会，岩手大学，2017 年 9 月 17 日
[18] 林 陽平，第 36 回池田理化再生医療研究奨励賞，「マウス多能性幹細胞と始原生殖細胞の代謝特性制御とその生理的意義の解明」，株式会社池田理化，2017 年 4 月[19] 林 陽平，平成 30 年度匂坂記念賞，艮陵医学振興会，2018 年 5 月[20] 三浦 千穂、熊谷 明哉、岡田 健、寒川 誠二、珠玖 仁、高橋 康史、末永 智一，第 42 回
（2017 年春季）応用物理学会講演奨励賞，「ナノ電気化学セル顕微鏡によるグラフェン/グラ
ファイト構造における電気化学活性の局所電気化学測定と可視化」，応用物理学会，パシフ
ィコ横浜，2017 年 3 月 15 日
[21] 田中利和，会議オーディエンス賞，「アフリカと足を護り・彩り・測る地下足袋協創の研究事業」，JST 第 4 回 COI2021，日本科学未来館，2018 年(平成 30 年)12 月 19 日
[22] 田中利和，COI2021 表彰特別賞，「アフリカと足を護り・彩り・測る地下足袋協創の研究事業」，JST 第 4 回 COI2021，日本科学未来館，2018 年(平成 30 年)12 月 19 日
[23] 甲斐洋行，2018 年度「貴金属に関わる研究助成金」萌芽賞，「多孔質マイクロニードル電極の開発と高精度経皮投薬への応用」，田中貴金属記念財団，2019 年 3 月

９．ほか特記事項
・2017 年 9 月 24 日、平成 29 年度いわき市総合防災訓練(薄磯地区)に参加し、ドローンを用いた－ 171 －

予備実験を行った（杉安和也、高橋秀幸、横田信英、片山健太）
・2018 年 1 月 18 日、産学官金連携フェア 2018 みやぎ（みやぎ産業振興機構）に出展：IoT 機器を活用した沿岸部地域向け避難支援（高橋秀幸、杉安和也、横田信英）
・宮城県の地元企業との産学連携に向けて現在意見交換中であり、今後、産学による外部資金獲得に向けた申請を計画中（高橋秀幸、杉安和也、横田信英）
・2018 年 10 月 9-12 日、国際会議 GCCE2018 において本共同研究メンバで災害と ICT に関するオーガナイズドセッションを開催(Char 高橋秀幸、Co-Chairs 杉安和也、横田信英)
・新規の研究ネットワーク構築：本プロジェクトが対象とする匂い知覚の基礎研究を将来的に実用・臨床応用へ発展させる試みの一環として、匂いのもたらす効果に関心のあるアロマセラピーの専門家 2 名、耳鼻科専門医 1 名、研究者 1 名と本研究グループの石橋・大場が参加して会合を行った(於京都 2018 年 2 月)。主要参加者から匂いに関するこれまでの研究や今後の研究計画の紹介と意見交換を行い、基礎・応用の専門家間での相互理解を促進させることができた。また、将来的な共同研究を視野に今後も緊密に情報交換していくことで参加者間の合意が得られた（石橋遼、大場健太郎）－ 172 －

７．本年度および５か年の活動総括
本年度の研究所若手アンサンブルプロジェクトの活動の企画・運営においては、研究所長会議、およびその代表を務められました材料科学高等研究所前所長の小谷元子教授、現所長の折茂慎一
教授、材料科学高等研究所事務部門の方々に多大なるご支援をいただきました。また、各イベン
ト、およびグラント公募の実施において、各研究所・センターの世話教員をはじめとする教職員の皆様には、ご多忙な中、様々なご協力をいただきました。プロジェクトワーキンググループの一同より感謝申し上げます。本年度ご指導いただいた各研究所・センターの世話教員は、次の方々です。
金属材料研究所 藤原 航三 教授
加齢医学研究所 田中 耕三 教授
流体科学研究所 小原 拓 教授
電気通信研究所 石山 和志 教授
多元物質科学研究所 笠井

均 教授

災害科学国際研究所 寺田 賢二郎 教授
東北アジア研究センター 寺山 恭輔 教授
学際科学フロンティア研究所 才田 淳治 教授、津田 健治 教授
材料科学高等研究所 平野 愛弓 教授
電子光理学研究センター 大西 宏明 教授
未来科学技術共同研究センター 鈴木 高宏 教授
活動の結果は、以上に報告した通りですが、研究イベント参加者数とグラント応募件数をまとめて再掲しますと、表 4-1 の通りとなります。
表 4-1 令和元年度の研究イベント参加者数とグラント応募件数
若手研究者アンサンブルワークショップ
参加者数

103

発表件数（11 件の研究所紹介を含む）

88

交流会参加者数61

若手研究者アンサンブルグラント第 1 ステージ
応募件数

30

採択件数

21

若手研究者アンサンブルグラント第 2 ステージ
応募件数

5

採択件数

2

アンサンブルプロジェクト リコレクションシンポジウム
参加者数

88

－ 173 －

－ 174 －

2

2

7

通研

多元研

1

2

1

2

5

2

-

3

5

2

7

多

3

5

–

2

2

3

災

0

6

流体研

1

3

-

5

1

ア

1

-

3

3

5

1

3

6

1

際

表 4-3

1

4

通研
0

7

災害研
1

5

東北ア

1

-

1

1

2

1

5

Ａ

-

光

-

1

1

2

1

N

1

1

2

1

2

3

1

3

1

1

2

2

学

学
1

理

文

1

1

1

1

2

学

医

1

1

学

薬

1

6

2

3

3

1

3

2

2

学

工

0

6

AIMR

2

1

2

1

学

農

0

0

1

1

1

報

情

電子光

1

境

環

0

0

NICHe

1

1

工

医

1

1

2

院

病

8

70

計

2

2

B

MM

1

1

1

セ

U

4

2

3

3

3

4

1

4

5

1

外

学

10

0

19

43

18

28

37

17

29

40

22

計

医工：医工学研究科、病院：東北大学病院、MMB：東北メディカルメガバンク機構、U セ：URA センター

文学：文学研究科、理学：理学研究科、医学：医学系研究科、薬学：薬学研究科、工学：工学研究科、農学、農学研究科、情報：情報科学研究科、

表中の部局等名称の略記は、次の通り。

1

7

学際研

採択課題の部局間共同研究件数

1

13

多元研

研究代表者所属部局

右欄の合計数は、のべ件数で各部局の関係する採択課題数とは一致しない。

第 1 ステージと第 2 ステージの区別はしていない。

NICHe

電子光

1

5

AIMR

3

1

6

1

学際研

2

3

–

2

2

通

1

3

5

-

8

流

3

16

加齢研

東北ア

災害研

8

流体研

2

-

-

加齢研

金研

加

1

第 2 ステージ

金6

第 1 ステージ

金研

表 4-2

若手研究者アンサンブルグラントにおける部局間連携状況

各研究交流イベントでは、多くの参加者数と発表により、盛会となりました。対応いただいた
方々に深く感謝申し上げます。
アンサンブルグラントでは、ほぼ想定した程度の応募件数が集まりましたが、なるべく多くの試みに機会を提供するために、予定件数を超える数の研究課題を採択することとなりました。グ
ラントについては、過去 4 年間の実施課題に対して、研究成果のフォローアップ調査を実施した
ところ、非常に多くの成果が挙げられていることが報告されました。すべてが本グラントのみによる成果ではないとしても、研究者からは他では研究費がつきづらいかなり萌芽的な段階の研究を行うことができて、その後の科研費への申請がとてもしやすくなったなどの感想が多く寄せられました。
本プロジェクトは、部局間連携および共同研究を促進して、学内の研究者の研究業績向上や外部研究費の獲得に資する目的で進められておりますが、加えて研究者の流動性の高まる状況にあっては、研究者ネットワークの強化が大学の地力を増すことにつながるという面での評価も受けております。
本年度で当プロジェクトは５年の活動を終えました。一区切りとして、これまでに挙げられた研究業績や獲得外部研究費、そして各企画への参加者やワーキンググループ経験者の意見をまとめ、ワーキンググループから研究所長会議に報告しました。そのうえで、次年度以降の取り組み
案を上程した結果、今後５年を目途としてプロジェクトの継続が認められました。
5 回のアンサンブルグラントでの採択課題における部局間連携状況をまとめたものが、表 4-2と表 4-3 となります。これに示された多くの部局間連携からフォローアップ調査でまとめた成果に結実したと考えるとき、本プロジェクトでの取り組みに十分な意義があったと自負しています。
他にも、ワークショップや合宿形式の研究会、小規模研究集会を通しての研究交流が行われ、若手研究者間のネットワークの醸成に貢献できたと考えています。
現在、国内外における新型コロナウィルスの感染拡大の影響を受けている最中にあり、次年度の活動にも工夫が必要になります。また、初期からのワーキンググループメンバーも入れ替わる
タイミングとなり、新しい視点での研究交流や共同研究の機会提供が検討されていくはずです。
来年度は、附置研究所・センター連携体の主管が学際科学フロンティア研究所となります。研究所長会議代表となる早瀬所長をはじめとして、事務部にはご負担をおかけすることになると思いますが、どうぞよろしくお願い申し上げます。
東北大学にて研究活動を行う教職員・学生はもとより、活動にご関心をお持ちいただけます学
内外の皆様には、引き続き、東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクトへのご理解、ご協力をお願い申し上げまして、本報告書の結びといたします。
令和２年３月－ 175 －

平成 31 年・令和元年度東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクト
ワーキンググループリーダー

笘居 高明（多元物質科学研究所 准教授）
谷村 洋（金属材料研究所 助教）
大場 健太郎（加齢医学研究所 助教）
阿部 圭晃（流体科学研究所 助教）

サブリーダー 横田 信英（電気通信研究所 助教）
佐々木 大輔（災害科学国際研究所 助教）
内藤 寛子（東北アジア研究センター 助教）
鈴木 一行（学際科学フロンティア研究所特任准教授 URA）
岡 博文（材料科学高等研究所 助教）
武藤 俊哉（電子光理学研究センター 助教）
相田 努（未来科学技術共同研究センター 助教）－ 176 －

東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクト
活動報告書 2019令和２年３月 発行

東北大学附置研究所・センター連携体
東北大学附置研究所若手アンサンブルプロジェクト
ワーキンググループ
平成 31 年・令和元年度主管：材料科学高等研究所〒980-8577 宮城県仙台市青葉区片平 2-1-1