北海道大学 研究シーズ集

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3. すべての人に健康と福祉を：52件

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  • 1. 貧困をなくそう
  • 2. 飢餓をゼロに
  • 3. すべての人に健康と福祉を
  • 4. 質の高い教育をみんなに
  • 5. ジェンダー平等を実現しよう
  • 6. 安全な水とトイレを世界中に
  • 7. エネルギーをみんなに、そしてクリーンに
  • 8. 働きがいも経済成長も
  • 9. 産業と技術革新の基盤をつくろう
  • 10. 人や国の不平等をなくそう
  • 11. 住み続けられるまちづくりを
  • 12. つくる責任、つかう責任
  • 13. 気候変動に具体的な対策を
  • 14. 海の豊かさを守ろう
  • 15. 陸の豊かさも守ろう
  • 16. 平和と公正をすべての人に
  • 17. パートナーシップで目標を達成しよう
  • 発想支援型マルチメディア検索システム

    画像や映像などのデータを有機的に連携することで、検索者に気づきを与え発想を支援する情報検索システム

    発想支援型マルチメディア検索システムは、画像、音楽、映像等の非構造化データを有機的に連携し、内在する類似性の抽出、およびその効果的な提示によって、検索者に気づきを与え、発想を支援する情報検索を実現します。

    • 画像検索システムImage Vortexは実用化され、Image Cruiserとして利用されています。（http://spir.ist.hokudai.ac.jp/shiga_photo.html）

    • ・連想型映像検索エンジン (Video Vortex)

    • ・トリガーレス情報推薦システム (Query is You! & COSMOS)

    研究の内容

    異なるメディア間での関連付けと類似性の導出、マルチメディア情報が持つ曖昧性を許容した連想型の検索スキーム(融合型検索)、ユーザネットワークによる個人の嗜好のモデル化、及びユーザインタフェースによる嗜好の類似性のビジュアライゼーション(個人適応型検索)を逸早く導入した新たな検索エンジン及びインタフェースを実現しています。これらを用いることによって、マルチメディアコンテンツ固有の多義性と曖昧性を効果的に利用した全く新しい検索が可能となっています。

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    長谷山 美紀 教授 Miki Haseyama
    工学博士
    情報科学研究院　メディアネットワーク部門　情報メディア学分野
    北海道⼤学研究者総覧
  • バイオメディカル光イメージングのための数理アルゴリズム開発

    生体における光伝搬数理モデルの構築

    バイオメディカル光イメージングの発展には、高精度かつ計算効率に優れた光伝播モデルが必要です。本研究では、光伝播を高精度に記述する輻射輸送方程式の高速解法を構築することに成功しました。提案手法による光診断・治療の高度化に取り組んでいます。

    • 近赤外光
      近赤外光（700nm-900nmの波長領域の光）は生体深部まで伝播することが可能で、図のように成人男性の手の厚み程度であれば透過することができます。

    • 伝播モデルの構築：輻射輸送方程式の高速解法
      光拡散方程式(DE)が成立しない検出点位置において、輻射輸送方程式(RTE)と本研究提案の連結モデル(Hybrid)による積分光強度Φは良く一致しています。

    • ヒト頸部内における光伝播
      頸部前方（紙面上部）から光を照射した場合における積分光強度分布シミュレーションです。甲状腺の情報を有した光は検出可能であると考えられます。

    研究の内容

    本研究では、輻射輸送方程式に基づいたバイオメディカル光イメージングの数理アルゴリズム構築を行っています。従来の数理モデルに基づいたイメージングでは適用できなかった生体組織や生体部位にも適用でき、また画像解像度の優れたイメージング技術を目指しています。これまで、輻射輸送方程式の数値計算負荷は膨大であることから、小さいサイズの生体に適用が制限されていました。本研究では、輻射輸送方程式と光拡散方程式を連結することによって、高精度かつ計算効率に優れた光伝播モデルを開発することに成功しました。開発した光伝播モデルに基づいた光イメージングは、様々な生体組織・部位に適用可能です。現在は、ヒト頸部における甲状腺腫瘍の光診断や、生体組織における光学特性値のin-vivo評価への適用に向けて取り組んでいます。

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    藤井 宏之 助教 Hiroyuki Hujii
    博士（工学）
    工学研究院　機械・宇宙航空工学部門　熱流体システム
    北海道⼤学研究者総覧
  • 電気化学応答性有機色素

    エレクトロクロミズムから多重応答へ(蛍光、旋光性）

    色調の制御が容易なカチオン性有機色素を基本として、蛍光、旋光性（円二色性）などの多重応答が可能な物質群を提供します。本技術では還元種の分解過程が抑制される工夫が施され、また酸化種と還元種を混合しても交換が起こらないという双安定性を持ちます。

    研究の内容

    エレクトロクロミズム系は、外部からの電位の変化に対応して色調が変化する化合物の総称です。発色・消色の可逆的な表示が可能な材料として、スマートウインドウなどの調光材料や電子ペーパーなどでの表示機能という観点からも注目されています。色調以外に、蛍光、旋光性（円二色性）なども変化する物質では、用途に応じたテーラーメードな応答が可能となります。
    本技術では、色調の制御が容易なカチオン性有機色素を基本とした、多重応答が可能な物質群を提供します。カチオン性色素の還元種は一般に反応活性で、応答の繰返性は低くなりますが、本技術ではカチオン部位を2つ組み込むことで、還元種の分解過程が抑制されています。また、酸化種と還元種を混合しても交換が起こらないという双安定性は、高密度記録材料への応用を可能とするものです。

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    鈴木 孝紀 教授 Takanori Suzuki
    理学博士
    理学研究院　化学部門　有機・生命化学分野
    北海道⼤学研究者総覧
  • 環状ポリエチレングリコールを用いたナノ粒子安定化

    高分子の「かたち」に依存した新奇安定化法

    本研究は環状ポリエチレングリコールを用いた金属ナノ粒子の新奇分散安定化手法の開発です。これまでに当研究グループは、環状高分子から成る分子集合体が優れた安定性を有することを見出しました。この現象を応用してナノ粒子の高分散安定化を行うものです。

    • 金ナノ粒子（AuNPs）の安定性評価。環状PEGを用いた場合、分散安定性が良く表面プラズモンの波長が保持されるが（522 nm）、一般の直鎖状PEGの場合、AuNPsの凝集により長波長へ変化する（547 nm）。また、透過型電子顕微鏡像からも環状PEGを用いた場合のAuNPsの分散および直鎖状PEGを用いた場合の凝集が確認できる。

    研究の内容

    現在、多数のナノ粒子系医薬品の研究が行われていますが、ドラッグデリバリーシステム（DDS）キャリアも含めそれらの多くは、生体適合性を有するポリエチレングリコール（PEG）で表面を覆われたナノ粒子になります。これに関して、私たちは環状PEGで修飾した金ナノ粒子（AuNPs）が高塩濃度に対して高い分散安定性を示すことを見出しました。すなわち、分子量4000の環状PEGで修飾されたAuNPは、生理条件よりも高濃度である180 mMのNaCl溶液で1週間以上分散安定性を保持したのに対し、同分子量の直鎖状PEGを用いた場合、僅か45 mMのNaClで3時間内に凝集・沈殿しました。この環状PEGを用いた新奇手法は、造影剤や磁性ナノ粒子を含む種々のナノ粒子系医薬品に応用可能です。

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    山本 拓矢 准教授 Takuya Yamamoto
    Ph.D.
    工学研究院　応用化学部門　分子機能化学分野
    北海道⼤学研究者総覧
  • ポータブルな液体クロマトグラフ

    電池で駆動する超軽量・超コンパクトな化学分析装置

    独自テクノロジーにより液体クロマトグラフの主要要素であるポンプ、カラム、および検出器を小型化し、Ｂ５サイズ・2 ｋｇというコンパクトで軽量かつポータブルな液体クロマトグラフを実現。これにより分析結果をその場で迅速に得ることが可能になります。

    • ポータブル液体クロマトグラフ

    • カラムと検出器を集積したチップデバイス

    • 電気浸透流ポンプの動作原理

    • 生体アミンの分析例

    研究の内容

    我々が開発した液体クロマトグラフのポンプは電気浸透現象を原理とし、乾電池で長時間駆動します。機械的駆動部がないため極めて小型・軽量で脈流が発生しないという特徴があります。カラムと検出器（電気化学・UV）は微細加工技術を用いて名刺ほどの一枚の小さな基板上に搭載しています。カラムには従来の充填剤を使用しており、これまで使用してきた分析条件をそのまま適用できます。電気化学検出器は独自開発のくし形電極を採用しており、小型とはいえ従来機に匹敵する感度をもっています。現在、化学分析の主要な装置として使用されている液体クロマトグラフは大型で大重量であるため実験室の特定の場所での使用に限定されていましたが、我々が開発した装置はどこでも簡単に使用することができます。溶媒使用量も従来の１/１００～１/１０００に低減されます。

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    石田 晃彦 助教 Akihiko Ishida
    博士（工学）
    工学研究院　応用化学部門　分子機能化学分野
    北海道⼤学研究者総覧
  • 鉄より丈夫なゲル

    柔靱な複合材料

    ガラス繊維と自己修復ゲルを複合化することによって、カーボン繊維強化プラスチック(CFRP)よりも丈夫なゲルを実現した。ゲルを母材とするため、曲げに対してはゴムのようにしなやかであるが、引裂きに対してはCFRPよりも靱性が高く、壊れにくい。

    • ガラス織物複合PAゲルは金属、CFRP、セラミクスと比べて靱性が高く、柔らかい

    研究の内容

    我々が開発したガラス繊維複合ゲルは割れない、引裂けない、ちぎれにくいといった性質を示す。一般に、複合材料と言えばCFRPやガラス繊維強化プラスチック(GFRP)などが広く用いられている。これらの繊維強化プラスチック同様、繊維強化ゲルは繊維の特性により、引張に対しては硬く・強い性質を示す、一方で曲げに対してはゲルの特性を生かして柔らかく・しなやかにふるまう。また、母材に用いる自己修復性ポリアンフォライト(PA)ゲルは、変形に対して大きくエネルギーを散逸する機能を有しているため、単体でも丈夫である。さらにゲルが柔軟であるため、繊維と複合することによって、局部的な歪を繊維を介して遠くの母材まで伝えることができるため、結果として材料全体で大きくエネルギーを散逸する。つまり、著しく丈夫である。

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    黒川 孝幸 教授 Takayuki Kurokawa
    博士（理学）
    大学院先端生命科学研究院　転成ソフトマター研究室
    北海道⼤学研究者総覧
  • Gd₂Si₂O₇系高性能シンチレータの開発とその応用

    放射線検出器用大発光量シンチレータの開発

    シンチレータは放射線により発光する物質で医療診断装置、石油探査などで使用されます。Gd2Si2O7 (GPS)シンチレータは、高発光量、高エネルギー分解能、非潮解性等の優れた特長をもち、単結晶とセラミクスプレート・粉体が作れます。

    • GPSの高温環境下での発光量温度依存性。GSO(従来品)を遙かに凌駕

    • GPSプレートを用いた可搬型α線検出装置の試作機

    • ラドン子孫核種:核燃料起因α線放出核種=50:1環境における核燃料起因α線放出核種の弁別例

    研究の内容

    Gd2Si2O7:Ce(GPS)単結晶シンチレータは、NaI:Tlの1.4倍程度の大発光量、高エネルギー分解能､非潮解性、自己放射能無しといった優れた特長を持ち、250℃以上の高温環境でも使用可能な事から、石油探査の大深度化への貢献が期待されます｡（株）オキサイドへの技術移転が完了し、SPECT等に応用していただける状態になりました。また5cm角GPS焼結体プレートの安定製造技術を確立しました。位置検出型光電子増倍管組み合わせることにより､福島第一原子力発電所事故で放出されたα線を放出する核燃料物質を高感度で検出可能になりました。試作装置では従来装置では考えられなかった核燃料起因α線放出核種:自然放射能(ラドン子孫核種) = 1: 200の環境下で核燃料起因α線放出核種の検出に成功しました｡

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    金子 純一 准教授 産学・地域協働推進機構副機構長 Junichi H. Kaneko
    博士（工学）・経営管理修士（専門職）
    工学研究院　応用量子科学部門　物質量子工学
    北海道⼤学研究者総覧
  • 簡易病原菌測定装置

    キットにサンプルを添加するだけで病原菌を測定可能

    測定キットにサンプル（下水、廃水、食品抽出液、飲料水）を0.1mL添加し、装置に設置するだけで、早ければ1時間、遅くても12時間以内に大腸菌、大腸菌群、腸球菌の濃度を測定できる技術を開発しました。

    • 図1　キット（マイクロプレート）に大腸菌を含むサンプルを入れ、培養した後のブラックライト下の写真。大腸菌が含まれていたサンプルが添加された場所（穴、ウェル）だけに青色の蛍光が見られる。蛍光を発していないウェルは添加されたサンプルには大腸菌がいなかったことを意味する。

    • 図2　縦軸はキットを装置に設置し、蛍光強度を10分間隔で測定し、蛍光強度がある閾値を超えるまでに要した培養時間（陽性時間と称する）、横軸は市販のキットで測定した大腸菌濃度を示す。大腸菌濃度と本技術で求めた陽性時間に直線関係が見られた。この事から、本技術は市販のキット（1サンプルの測定コストは約1000円）の代わりとなる事が分かった。

    研究の内容

    現在病原菌の測定には、寒天培地を作る、多量のサンプルを何度も希釈する、24時間培養する、など、多大な時間と労力が必要です。我々は、液体サンプルや食品抽出液を0.1mL注入するだけで大腸菌、大腸菌群、腸球菌といった病原細菌（糞便汚染指標細菌）を測定できるキットを開発しました。現在の一般的な細菌測定技術と比べると、サンプルを溶液と混合するだけの極めて簡便な技術です。細菌濃度は蛍光色素を使って測定されます。蛍光色素は液体が濁っていても測定できるので、廃水や食品からの抽出液などの濁ったサンプルでもいかなる前処理もせずに直接各種細菌濃度を測定することができます。

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    佐藤 久 教授 Hisashi Satoh
    博士（工学）
    工学研究院　環境工学部門　環境工学
    北海道⼤学研究者総覧
  • 風景から故郷（くに）づくりへ

    住民参加で地域の価値を創造する

    風景計画の視点から、地域の環境を人々の認識や社会的な意味と結びつけて保全・活用する方法を研究しています。近年は、「健康」や「葬送」といった、社会とともに変容する価値観や空間的ニーズをどのように風景化できるかを実践的に研究しています。

    • ドイツの健康保養地（クアオルト）

    • ドイツの樹木葬墓地

    研究の内容

    地域資源を住民参加で守り育てるためには、人々の視点から地域を見る「風景」のアプローチが大変有効です。人々や社会の風景認識の研究を発展させ、場所への愛着を地域資源マネジメントに活かす実証的な研究を行っています。
    健康保養地（クアオルト）の環境整備：
    ドイツでは、温泉や海、気候などの自然環境を利用した療養・保養地を国が認定し、医療保険が適応されます。日本でも、地域住民の健康増進とヘルスツーリズムを両立させる健康保養地（クアオルト）の取り組みが始まっています。
    樹木葬墓地による森林活用：
    森林資源の活用として、ドイツを参考とした森林型の樹木葬墓地を日本で展開する実践研究を行っています。多死社会に対応する地域マネジメントとして、国土の７割を占める森林の新たな管理手法として、樹木葬墓地づくりを各地で進めています。

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    上田 裕文 准教授 Hirofumi Ueda
    Ph.D.
    メディア・コミュニケーション研究院　メディア・コミュニケーション部門　国際地域文化論分野
    北海道⼤学研究者総覧
  • 人口3割減時代における公共施設の再編

    「まちの整体」と生活圏のグランドデザイン

    北海道では近い将来消滅すると予想される集落は百数十にのぼるといわれる。「まちの整体」は、地方で未利用・低利用なまま抱えられている公共建築群の再編を軸にしながら、人口3割減時代を見据え、地方都市の広義の適正規模化を図るものである。

    • 上士幌町セントラルベルト構想

    研究の内容

    北海道河東郡の上士幌町は、他の北海道の自治体と同じく急速な人口減少に直面している。1965年には10,309人であったのが、2010年にはその約半分にまで減った。2040年には3,222人へと減少すると推計されている。そのような中、平成24年度に「5,000人のまちづくり」を目指す10のテーマを定め、その第1番目として「公共施設の配置等グランドデザイン作成」を掲げた。
    公共施設の再編については、都市部の自治体では一般に、施設数のコントロールによって財政的な圧迫を改善することが目指される。上士幌町の課題と目的はそれが第一義ではない。人口が1万を割るような小さなまちでどのような豊かな暮らしが実現できるのか、そのために公共施設が果たす役割は何かからはじまる再編の意義を探求している。

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    森 傑 教授 Suguru Mori
    博士（工学）
    工学研究院　建築都市部門　空間デザイン
    北海道⼤学研究者総覧
  • 先端研究基盤共用促進事業NMR共用プラットフォーム

    先端ＮＭＲファシリティの共用促進プログラム

    先端NMRファシリティは北海道地域で最大のNMR施設です。地域産業のみならず、全国の産業界、学術・研究機関などからもご利用いただけます。

    研究の内容

    北海道大学先端NMRファシリティの運営組織は、大学院先端生命科学研究院・理学研究院がコアとなり、 産学・地域協働推進機構、 創成研究機構グローバルファシリティセンターとも連携して産業界を中心とした新規利用の促進を目指しております。 800MHz溶液NMR・600MHz固体NMRなどの装置群のスペック、利用枠申込等の詳細についてはホームページをご覧いただき、 ぜひとも北海道大学の先端NMRファシリティの共用促進事業をご利用いただけますようよろしくお願い申し上げます。

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    出村 誠 教授 Makoto Demura
    薬学博士
    先端生命科学研究院　生命機能科学研究部門　生物情報解析科学研究分野
    北海道⼤学研究者総覧
  • １枚の顕微鏡画像でも、全てを語れる

    日本全国の研究者へ、最新の生物顕微鏡を提供する施設

    日本全国の研究者が最新の生物顕微鏡を利用できる施設としてニコンイメージングセンターは設立され、現在は電子科学研究所の運営で活動しております。顕微鏡に触れたことのないような初心者の方にも、専任スタッフが機器やソフトウエアの操作方法を説明します

    • 超解像顕微鏡

    • 培養細胞の超解像画像

    研究の内容

    近年になってバイオイメージングの需要はますます増大しており、遺伝子導入技術や蛍光タンパク質による分子・細胞マーキング技術、そして顕微鏡などの観察機器の性能も、飛躍的に向上しております。しかし高性能の顕微鏡システムは非常に高額で、特にスタートアップ時にすべてを揃えるのは困難なうえ、誰でも簡単に優れたデータを取得できる訳ではないところに、イメージングの難しさがございます。
    当センターは学外の研究者にも広く機器を開放し、機器やソフトウエアの操作指導のみならず、イメージングのノウハウも提供します。また本年より「先端バイオイメージング支援プラットフォーム」にも参画し、国内の他の顕微鏡施設とも連携して、最先端の顕微鏡の利用の支援にも携わっております。イメージングを検討中の企業の方々におきましては、まずはぜひご検討ください。

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    三上 秀治 教授 Hideharu Mikami
    博士（理学）
    電子科学研究所　共創研究支援部　ニコンイメージングセンター
    北海道⼤学研究者総覧

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