〇多元物質科学研究所　助教　森川大輔
多元物質科学研究所　教授　津田健治
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• ナノメートル（nm、1nmは10億分の1メートル）サイズの極小領域（分極ナノ領域（PNR）^（注１））が、温度低下とともに成長しネットワーク状に連結する様子を、世界で初めて電子顕微鏡で直接観察しました。
• 化学的規則領域（COR）^（注２）がサイズや配置が変化せず静的に存在することを明らかにし、材料の性能の起源を説明する「ランダム電場モデル^（注３）」を実空間で直接実証しました。
• 本成果は、電気自動車や再生可能エネルギー分野で求められる「より小さく、より大容量で、より効率的な」な次世代電子部品の開発を加速させ、高性能電子材料の設計指針として重要な基盤を提供します。

【概要】

スマートフォンやセンサーなど、私たちの生活に欠かせない電子機器には、「リラクサー強誘電体^（注４）」と呼ばれる極めて高性能な材料が使われています。しかし、なぜこれほど高い性能を発揮するのか、その根本的な理由は数十年もの間、物理学の大きな謎でした。

東北大学、静岡大学、東京科学大学の研究グループは、最先端の4次元走査透過電子顕微鏡手法（4D-STEM）^（注５）を用いて、代表的なリラクサー材料であるPMN（鉛マグネシウムニオブ酸）の内部をナノメートル単位で観察しました。その結果、温度が下がるにつれて「電気的な偏りを持つナノ領域」が成長し、ネットワークのように繋がっていく様子を世界で初めて直接捉えることに成功しました。これらの結果は、ランダム電場によって分極の発展が制御されるとする「ランダム電場モデル」を直接裏付けるものであり、リラクサー強誘電体の物理像に対する決定的な理解を与える成果です。

本研究成果は、Applied Physics Letters に4月6日付けで掲載されました。

図1. 材料内部のナノ領域の構造を示す概念図と、本研究で用いた最先端の電子顕微鏡の手法（4D-STEM）のイメージ。

【用語解説】

注1. 分極ナノ領域（PNR）: 材料の内部に存在する、プラスとマイナスの電気が特定の方向に偏ったナノメートルサイズの微小な領域。

注2. 化学的規則領域（COR）: 材料を構成する原子が特定の規則に従って並んでいるナノメートルサイズの領域。

注3. ランダム電場モデル: 材料内部の微小な化学的乱れが「不規則な局所電場（ランダム電場）」を生み出し、それが電気的な偏りを持つナノ領域（PNR）の成長や振る舞いをコントロールしているとする理論モデル。

注4. リラクサー強誘電体: 一般的な強誘電体よりも広い温度範囲で非常に高い誘電率（電気を蓄える能力）や圧電性を示す特殊な材料。

注5. 4次元走査透過電子顕微鏡手法（4D-STEM）: 電子線を試料に当てて、透過してきた電子の回折パターンを二次元の画像データとして測定点ごとに記録する、最先端の電子顕微鏡技術。

【論文情報】

タイトル：Direct imaging of temperature evolution of polar nanoregions and chemically ordered regions in PMN relaxor: Evidence for polar phase percolation
著者：Kohei Hino, Daisuke Morikawa*, Desheng Fu, Mitsuru Itoh, and Kenji Tsuda
*責任著者：東北大学多元物質科学研究所　助教　森川大輔
掲載誌：Applied Physics Letters
DOI：10.1063/5.0297426

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所
助教　森川　大輔（モリカワ　ダイスケ）
TEL: 022-214-5169
Email: daisuke.morikawa.e5*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所　広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

〇金属材料研究所　講師　清原慎
金属材料研究所　教授　熊谷悠
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 高誘電体で重要となる誘電率^（注１）のイオンによる寄与を、結晶構造から高精度に予測する新しいAI手法を開発しました。
• 具体的には、イオン寄与を物理式に則り構成要素に分解し、それぞれを異なる機械学習モデルで予測して再構築する「分解統合型AI」により、世界最高精度を達成しました。
• 開発したAIモデルを用いて 、8,717 種類の酸化物を網羅的に探索し、31 種類の高誘電材料を新たに発見しました。それらのうち実験で誘電率が報告されている材料については、AI 予測値と実測値がいずれも高誘電率で一致し、モデルの信頼性を実証しました。

【概要】

物質の微視的構造が示す振る舞いを高精度に理解することは新規材料の創出や特性制御に不可欠ですが、その本質的理解には膨大な計算資源を要する量子力学計算^（注２）が必要であり、大規模材料探索や迅速な設計の大きな障壁でした。

東北大学大学院工学研究科の滝川敦之大学院生、同大学金属材料研究所の清原慎講師、熊谷悠教授らのグループは、物質の原子配列情報のみから誘電率へのイオンの寄与を高精度に予測できるAI手法を開発しました。具体的には、物質の結晶構造をグラフとして表現し、グラフニューラルネットワーク（GNN）^（注３）を用いてBorn有効電荷^（注４）を予測するとともに、最新の機械学習ポテンシャルを活用してフォノン特性^（注５）を算出し、それらを物理法則に基づく理論式により統合し、イオン寄与を求める新たな計算枠組みを構築しました。本手法により、従来は高精度な予測が困難であったイオン寄与を、量子力学計算と比べて大幅に少ない計算コストで高精度に予測できることを実証しました。さらに、本モデルにより数千種類の化合物を高速にスクリーニングし、LiBi₄Nb₃O₁₄をはじめとする有望な新規材料候補群を抽出しました。本成果は、AIと物理理論を融合した次世代材料開発の基盤技術として重要な意義を持ち、材料探索の効率化と革新的材料の創出加速に貢献することが期待されます。

本研究成果は、2026年4月7日（現地時間）付で物理学分野の代表的な国際学術誌Physical Review Xにオンライン掲載されました。

図1. (A)本研究において構築した機械学習を用いた予測手法の概略図。結晶構造の情報からBorn有効電荷とフォノン特性を個別の機械学習モデルで予測し、図に示す物理式を用いて誘電率のイオン寄与を再構築します。(B)928酸化物中のイオン寄与予測値で、横軸は量子力学計算による値を、縦軸は機械学習による予測値を示しています。R²は決定係数という予測精度を表す指標で、1に近いほど予測精度が高いことを示します。

【用語解説】

注1. 誘電率
物質が電場を受けたときにどれだけ電場を遮蔽できるかを示す物理量で、値が大きいほどより強く電場を遮蔽することができます。固体では、電場により電子やイオンがわずかに移動して分極が生じ、その応答の大きさが誘電率として表されます。

注2. 量子力学計算
固体中の電子の振る舞いを量子力学に基づいて求める計算手法。特に固体材料では密度汎関数理論（DFT）が広く使われ、材料の安定性、電子構造、バンドギャップ、点欠陥形成エネルギーなどを原理的に評価できます。精度が高い一方で、計算コストが大きく、大規模材料探索には時間と計算資源が必要となります。

注3. グラフニューラルネットワーク（GNN）
物質や分子などを「グラフ（点と線のつながり）」として扱い、その構造情報を学習する人工知能モデル。原子を"点（ノード）"、原子間の結合や距離を"線（エッジ）"として入力し、構造の特徴を自動的に抽出できるため、結晶構造を扱う材料科学の分野で広く利用されています。

注4. Born有効電荷
結晶中の原子が電場を受けて変位したときに、どれだけ強く電気分極を生み出すかを表す物理量です。単なる形式的なイオンの電荷とは異なり、原子の周囲の電子状態の変化も含めた実効的な電荷を示します。この値が大きいほど、原子の振動が誘電率に強く寄与するため、Born有効電荷は高誘電体材料におけるイオン寄与を決定する重要な指標の一つです。

注5. フォノン特性
結晶中の原子振動の性質を表すものです。原子は格子点の周りで振動しており、その集団的な振動を量子力学的に扱った概念がフォノンです。振動の周波数やモードは、特に誘電率のイオン寄与を決める重要な要素となります。

【論文情報】

タイトル：Physics-Based Factorized Machine Learning for Predicting Ionic Dielectric Tensors
著者： Atsushi Takigawa, Shin Kiyohara*, and Yu Kumagai*
*責任著者：東北大学金属材料研究所　講師　清原 慎、教授　熊谷 悠
掲載誌：Physical Review X
DOI：10.1103/28wr-w896

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 金属材料研究所
教授　熊谷 悠
TEL：022-215-2106
Email：yukumagai*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学 金属材料研究所
情報企画室広報班
TEL：022-215-2144
Email：press.imr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

• 健康寿命延伸を目指し、老化研究のエキスパートが集結する部局横断型の新組織「ヘルススパン研究センター（Healthspan Research Center：HeSReC）」を2026年4月に設立しました。
• 基礎研究と臨床応用研究の強力な連携により、研究開発から社会実装まで一気通貫の研究体制を構築します。
• 本学の貴重な研究リソースを最大限に利活用し、AI解析技術との融合により、老化状態を正確に評価する指標（老化バイオマーカー）を創出します。
• 国際的な長寿臨床コンペティションへの挑戦やスタートアップ創出を通じ、日本発の老化抑制法を世界へ発信し、新たな長寿産業を創出します。

【概要】

日本が直面する超高齢社会における最大の課題は、平均寿命と健康寿命（ヘルススパン）の間に存在する約10年のギャップにあります。この期間には病気や生活への支障が生じる可能性があり、個人の生活の質が損なわれるだけでなく、家族や社会に大きな負担が生じえます。健康寿命を延ばし、元気で長生きする社会を実現するため、国立大学法人東北大学（仙台市青葉区、総長：冨永悌二）は、2026年4月1日、「ヘルススパン研究センター」（センター長：片桐秀樹）を創設しました。

本センターの特徴は、老化研究のエキスパートが部局の垣根を越えて連携し、基礎研究から社会実装までを速やかに繋げる新しい研究開発体制にあります。この体制のもと、「複雑な老化の仕組みの解明」、「新しい薬や予防法の開発」、そして「社会実装」を一気通貫で進めます。東北大学の強みである老化研究の実績、コホートデータをはじめとする独自の研究リソース、臨床研究のノウハウを融合させることで、健康長寿延伸の実現に向けて世界をリードします。

図1. HeSReCの概要

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（センターに関すること）
東北大学ヘルススパン研究センター
事務局
TEL: 022-717-8597
Email: ida-iso*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学パブリックリレーションオフィス
報道担当
TEL: 022-217-4816
Email: press*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

〇多元物質科学研究所　准教授　吉井丈晴
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 酸化アルミニウム（アルミナ）を、室温・超高圧でミリメートル級の高密度なガラス状材料として形成
• 硬さ・熱特性・電気特性を併せ持つ新非晶質材料として、電子・機械分野での材料選択肢拡大に期待

【概要】

工学院大学（学長：今村 保忠、所在地：東京都新宿区／八王子市）と物質・材料研究機構（理事長：宝野 和博、所在地：茨城県つくば市、以下「NIMS」）を中心とする研究チームは、京都大学、名古屋大学、日本電子株式会社、東北大学、島根大学、岡本硝子株式会社をはじめ、国内複数機関との共同研究により、従来「ガラスにならない」と考えられてきた単一成分酸化物である酸化アルミニウム（Al₂O₃、アルミナ）について、室温の高圧プロセスにより、ミリメートルサイズの透明な非晶質（アモルファス）の塊（バルク）を合成することに成功しました。得られた試料が、高い熱伝導率や硬さを示すことに加え、誘電率が約3と、代表的な結晶相であるα‐Al₂O₃（サファイア）の誘電率（約10）を上回ることを示しました。

アルミナは化学的安定性や絶縁性に優れることから、電子材料やコーティングなどで広く用いられ、産業分野を支えている基幹材料です。一方で、ガラス科学の観点ではアルミナはガラス形成能を持たず、通常の溶融法ではガラス状態のアルミナ（非晶質アルミナ）を塊として得ることができませんでした。

今回、研究チームは、電気化学的に作製した多孔質非晶質アルミナ薄膜（アルマイト）に対して、室温で高圧（4 GPa：9万4千気圧）を印加することで、粒子界面や孔を消失させ、透明なバルク体へと一体化させました。固体核磁気共鳴分光、放射光X線回折、中性子回折、構造モデリングを組み合わせた解析により、非晶質アルミナの主要構造単位が、八面体から酸素頂点が一つ欠けたような5配位ピラミッド（AlO₅）であること、加圧によってAlO₅の変形とAlO₆八面体の増加が進み、両者が稜共有で連結した、通常の非晶質には見られない高密度な構造が形成されることを明らかにしました。これにより、電場に対して応答しやすい局所構造が形成され、高い誘電率の発現につながるというモデルを提案しました。

本研究で示した「高圧力で、原子の配位環境（短距離構造）とその連結性（中距離構造）を制御し、物性を引き上げる」概念は、一般化できる可能性が高く、今後、誘電特性に加えて熱・機械特性を含む総合的な設計指針の確立を目指します。

本研究成果は、2026年4月7日に米国化学会「Journal of the American Chemical Society」に掲載されました。

図 　本研究で合成した透明バルク非晶質アルミナの誘電率と構造

【論文情報】

掲載誌：Journal of the American Chemical Society
題目：Bulk Amorphous Alumina: The Density-Driven Interplay of Pentahedral Pyramids and Octahedra for High Dielectric Permittivity
著者：Hideki Hashimoto, Yohei Onodera, Rei Okuno, Masashi Miyakawa, Hitoshi Yusa, Takashi Taniguchi, Sho Kakizawa, Shuya Sato, Takao Shimizu, Taro Kuwano, Takato Abe, Naoki Takata, Dasom Kim, Koji Yazawa, Kenzo Deguchi, Shinobu Ohki, Koji Kimoto, Shunsuke Shimizu, Yuto Okawara, Yuta Nishina, Aiko Shimada, Ryuichi Maekawa, Koji Ohara, Yuta Shuseki, Hidetoshi Morita, Tomoko Sato, Hiroyo Segawa, Hiroki Taniguchi, Atsunobu Masuno, Takeharu Yoshii, Koji Kawada, Toshinori Okura, Shinji Kohara
DOI：10.1021/jacs.5c22344

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

東北大学多元物質科学研究所 広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

今回の訪問は、本学で開催された国際共同ラボ「ELyTMaX」および「ELyTGlobal」の設立10周年記念式典に併せて行われたものです。本学からは、冨永総長のほか、植木俊哉理事・副学長、杉本亜砂子理事・副学長らが同席しました。

面談では、冨永総長による歓迎のあいさつに続き、フォチャデュ学長をはじめとするフランス側代表者から、これまでの連携に対する連携への感謝と、今後の協力強化への期待が示されました。

また、今後の連携の可能性がある研究分野や、本学が国際卓越研究大学へ認定されたことで、研究のみならず様々な活動に連携が広がる可能性などが議論されました。ELyTMaXおよびELyTGlobalの次の10年に向けて、さらなる連携の強化が期待されます。

Engineering and Science Lyon Tohoku (ELyT)：
東北大学とリヨンの研究・教育機関が共同し、研究・教育に関する取り組みを行っており、ELyTMaXとELyTGlobalは、ELyTプロジェクトにおいて次の役割を担っています。
ELyTMaX：日仏の研究者が極限環境下における材料研究を主とした共同研究を行うリサーチラボラトリー
ELyT Global：日仏を中心とした研究者の多国間ネットワークであり、共同研究活動等を実施

左から：レー学長、フォチャデュ学長、ブシャイオ工学部長

左から：杉本理事・副学長、冨永総長、植木理事・副学長、ファブル副学長

• 詳細｜東北大学国際連携部国際企画課ウェブサイト

問い合わせ先

グローバル戦略室
TEL：022-217-4844
Email：kokusai-r*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

〇産学連携機構　イノベーション戦略推進センター
特任教授　永富　良一
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 日本の大学に在籍する留学生は、日本人学生より良好な健康状態の割合が低いことが示されましたが、健康に関する情報を理解し活用する能力「ヘルスリテラシー^（注1）」を考慮するとその差は消失しました。
• ヘルスリテラシーが高い学生に限ると、留学生の方が日本人学生よりも健康状態が良好であることが明らかとなりました。
• 留学生の健康格差は「国籍」ではなく「ヘルスリテラシー」が関連している可能性が示されました。留学生の健康支援において、国籍に基づく支援ではなく、ヘルスリテラシー向上を中心とした支援の必要性が示唆されました。

【概要】

日本在住の外国人や留学生は言語や文化、医療制度の違いなどにより健康上の課題を抱えやすいことが知られていますが、その背景要因の詳細は十分に明らかになっていませんでした。

東北大学大学院医学系研究科運動学分野の山田陽介教授、同大学大学院農学研究科食科学国際共同大学院のAdeoya Akindele助教（研究当時　同分野大学院生）、 国立医薬品基盤・健康・栄養研究所の門間陽樹ウェルビーイング室長（研究当時　同分野准教授）、同大学産学連携機構イノベーション戦略推進センターの永富良一特任教授（研究当時　同分野教授）らは、日本の大学生を対象に、国籍と健康状態の関連を検討し、その関連におけるヘルスリテラシー（健康情報を理解・活用する能力）の役割を明らかにしました。全国6地域の大学生1,366名を対象としたオンライン調査の結果、日本人学生と比較して留学生は良好な健康状態の割合が低いことが示されました。しかし、ヘルスリテラシーを考慮するとこの差は消失し、さらにヘルスリテラシーが高い学生に限ると、留学生の方が日本人学生よりも健康状態が良好であることが明らかとなりました。これらの結果は、留学生の健康格差は国籍そのものではなく、ヘルスリテラシーの違いによって生じている可能性を示しています。

本研究成果は、2026年3月26日にAnnals of Medicineに掲載されました。

図1. 研究の概要図

【用語解説】

注1. ヘルスリテラシー: 健康に関する情報を理解し活用する能力。日本の医療制度や健康情報へのアクセス方法などの知識とその理解など。

【論文情報】

タイトル：The role of health literacy in the association between nationality and health status among university students: a cross-sectional study
著者：Akindele Abimibayo Adeoya*, Haruki Momma, Ryoichi Nagatomi, Yosuke Yamada
掲載誌：Annals of Medicine
DOI: 10.1080/07853890.2026.2643976

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学産学連携機構
イノベーション戦略推進センター特任教授　
（研究当時　同大学大学院医学系研究科運動学分野教授）
永富　良一
TEL: 022-752-2191
Email: ryoichi.nagatomi.c4*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学大学院医学系研究科・医学部広報室
TEL: 022-717-8032
Email: press.med*grp.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

〇流体科学研究所　教授　石本淳
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• スーパーコンピューターによるHigh-Fidelityシミュレーション^（注1）により、高圧ダイカスト鋳造における鋳巣^（注2）発生部位の時系列特定に世界で初めて成功しました。
• 従来手法では観察不可能であった非定常凝固を伴う鋳巣の微細形状を可視化し、鋳巣欠陥形成要因を明らかにしました。
• 実鋳造品のX線CT^（注3）計測との比較検証で、鋳巣発生部位の空間一致率が最大60%に達し、予測の有効性を確認しました。

【概要】

自動車や精密機器産業において、アルミニウムダイカスト製品は軽量化と高強度を両立する基幹部品として不可欠ですが、鋳造工程中に空気が巻き込まれることで生じる鋳巣（ポロシティ）は、外観からは検知困難な内部欠陥であり、従来のシミュレーションでは正確な予測が極めて困難とされてきました。

東北大学流体科学研究所 石本淳 教授の研究グループは、VOF（Volume of Fluid）法^（注4）とLES（Large Eddy Simulation）^（注5）を組み合わせ、気体の圧縮性と凝固プロセスを統合した三次元High-Fidelityシミュレーションにより、高圧ダイカスト鋳造の充填過程から初期凝固段階までの全過程を解析しました。スーパーコンピューターによる大規模計算を活用し、気泡の生成・移動・圧縮・封じ込め挙動を時系列で追跡することで、鋳巣発生部位の時系列特定に世界で初めて成功しました。実際の量産品のX線CT計測データとの比較検証では、鋳巣発生位置の空間一致率が最大60%に達し、予測の有効性が確認されました。なおAstemo株式会社との共同研究によりオープンソースCFD（数値流体力学）ソフトOpenFOAM^（注6）を新たに開発し、シミュレーションにあたってはこれを基盤としたオリジナル鋳造計算ソフトウェア「DiecastCompressibleInterFoam」を用いました。

本手法は、ダイカストアルミニウム製品の欠陥予測とプロセスフィードバックに有効であり、製品設計のフロントローディングと量産時の品質保証に大きく貢献するものと期待されます。

本研究成果は、学術誌International Journal of Metalcastingに2026年3月23日にオンライン掲載されました。

図1. 鋳造解析専用ソフトウェア開発の変遷（溶湯混相流体の圧縮性を考慮し、凝固過程をシミュレート可能なソフトウェア開発に成功した）

【用語解説】

注1. High-Fidelity（高忠実度）シミュレーションとは、より多くの物理現象を精緻に再現する高精度計算手法を指す。

注2. 鋳巣（ポロシティ）：鋳造工程中に内部に形成される空洞や気泡による欠陥。製品の強度低下や破損の原因となる。

注3. X線CT（コンピュータ断層撮影）：X線を用いて製品内部の三次元構造を非破壊で可視化する計測技術。

注4. VOF（Volume of Fluid）法：気体と液体の界面を追跡する数値解析手法。各計算セルにおける流体の体積分率を追跡することで、気泡の生成や移動を可視化できる。

注5. LES（Large Eddy Simulation）：乱流の大規模渦を直接計算し、小規模渦のみモデル化する高精度乱流解析手法。

注6. OpenFOAM：オープンソースの流体解析ソフトウェア。ソースコードが公開されており、学術研究機関や製造業で広く使用されている。

【論文情報】

タイトル：Visualization and Validation of Air Entrapment and Porosity Formation in Compressible Multiphase High-Pressure Die Casting
著者：Hideaki Yamada, *Jun Ishimoto, Fumikazu Sato, Yoshikatsu Nakano
*責任著者：東北大学流体科学研究所 教授 石本 淳
掲載誌：International Journal of Metalcasting
DOI: 10.1007/s40962-026-01946-y

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学流体科学研究所
教授　石本 淳
TEL: 022-217-5271
Email: ishimoto*alba.ifs.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学流体科学研究所
国際研究戦略室（広報）
TEL: 022-217-5873
Email: ifs-koho*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

〇大学院理学研究科化学専攻　准教授　佐藤雄介
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 生化学において標的の検出や定量に広く用いられているサンドイッチELISA^（注1）に適用可能な脂質膜結合性検出リガンド^（注2）を開発し、A型インフルエンザウイルス（IAV）粒子の検出を実現しました。
• 通常の抗体型検出リガンドとは異なり、遊離タンパク質^（注3）には一切応答せず、IAV粒子を特異的に検出するため、ウイルス粒子の機能（感染力）評価が可能です。
• 併用する抗体やDNAアプタマー^（注4）を変更することで様々なウイルス粒子計測にも有用です。

【概要】

A型インフルエンザなど、ここ10年ほどの間に世界的に大流行したウイルス感染症のほとんどは、脂質膜を持つウイルス（エンベロープウイルス）によるものです。ウイルスによる感染症拡大抑制対策にはウイルス解析技術が必要不可欠であり、一般的にはウイルス粒子内に含まれるタンパク質を計測する抗体法ならびにゲノム（核酸）を計測するPCR法が用いられています。一方、これらはウイルス粒子構造を破壊後に解析する手法であり、感染力などのウイルス粒子としての機能を評価することは困難です。

東北大学大学院理学研究科の佐藤雄介准教授らの研究グループは、典型的なエンベロープウイルスであるA型インフルエンザウイルス（IAV）粒子を解析するための新たな分析技術を開発しました。佐藤准教授らが独自に開発してきたウイルス脂質膜に結合する両親媒性a-helixペプチド（AHペプチド）^（注5）をサンドイッチELISA法の検出リガンドとして用いることで、IAV粒子の選択的検出を実現しました。本手法は原理上様々な種類のエンベロープウイルスに適用可能であり、ウイルス粒子の機能解析や感染力評価などへの展開が期待できます。

本研究成果は、2026年4月2日（米国東部時間）にアメリカ化学会（ACS）の学術誌ACS Sensorsに掲載されました。

図1. 本手法の概略図：(i) 基板に固定化したHAを認識するDNAアプタマーによるIAV捕捉、(ii) ウイルス脂質膜に結合するtrApoC-C₁₂リガンドへの結合(iii) HRP部位によるTMB酸化反応による発色・検出

【用語解説】

注1. サンドイッチELISA：2種類の分子により、標的を挟み込んで（サンドイッチ）複合体を形成させ、標的を検出・定量する方法。一般的には結合分子として抗体を用いることが多く、検出用抗体の先に連結した酵素による呈色反応を用いる（ELISA：enzyme-linked immunosorbent assay、酵素結合免疫吸着測定法）。

注2. 脂質膜結合性検出リガンド：ウイルス粒子表面の脂質膜に選択的に結合する分子（リガンド）。リガンドに酵素を連結することで、酵素反応による検出が可能。

注3. 遊離タンパク質：ウイルス粒子を構成していたタンパク質が、粒子の破壊などに伴って水中に遊離したもので、感染力はない。

注4. DNAアプタマー：特定の標的分子に対して優れた結合能を有する機能性DNA。

注5. α-helixペプチド（AHペプチド）：α-helix構造を取った際に、疎水面と親水面が生じるペプチド配列。両親媒性α-helix ペプチドの中には、その疎水面が高い曲率を持つ脂質二重膜の表面に現れる脂質パッキング欠損構造に挿入（疎水性挿入）される性質を持つものがある。

【論文情報】

タイトル：Viral membrane-targeting amphipathic helical peptide ligands for colorimetric sandwich assays of influenza A virus particles
著者： Kota Matsumoto, Yusuke Sato*, Yusaku Hatanaka, Satoshi Kurihara, Yoshitaka Sato, Arihiro Narita, Seiichi Nishizawa*
*責任著者：東北大学大学院理学研究科 准教授 佐藤雄介、教授 西澤精一
掲載誌：ACS Sensors
DOI：10.1021/acssensors.6c00241

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院理学研究科化学専攻
准教授 佐藤 雄介（さとう ゆうすけ）
TEL：022-795-6551
Email：yusuke.sato.a7*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学大学院理学研究科
広報・アウトリーチ支援室
TEL：022-795-6708
Email：sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

〇大学院医学系研究科
高次機能障害学分野　助教　柿沼一雄
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 前頭側頭型認知症^（注1）の症状における食行動変化^（注2）は、従来知られていた「行動障害型前頭側頭型認知症（以下、行動障害型）」^（注3）だけではなく、言語障害型である「進行性非流暢性失語」^（注4）「意味性認知症」^（注5）でも高頻度で出現することを明らかにしました。
• 前頭側頭型認知症のいずれの病型でも、発症からおおむね5年以内に半数以上の症例で食行動変化が生じることが判明しました。
• 食行動変化のうち過食タイプは「行動障害型」で出現しやすいことも分かりました。こうした傾向を把握することで、より円滑な診断補助や介護者支援に繋がることが期待されます。

【概要】

前頭側頭型認知症では、過食やこだわりなどの「食行動変化」が出現することがあり、これまで「行動障害型」の特徴とされてきました。一方で、言語障害型における行動面の変化については十分な検討がなされておらず、発症初期から出現するかどうかは明らかではありませんでした。

今回、東北大学医学部医学科の佐藤優樹学部生、林瞳美学部生と東北大学大学院医学系研究科高次機能障害学分野の柿沼一雄助教らは、東北大学病院高次脳機能障害科のデータベースから、前頭側頭型認知症58例の食行動変化を分析しました。その結果、食行動変化は「行動障害型」だけでなく「言語障害型」でも高頻度で出現する症状であり、いずれの病型でも発症からおおむね5年以内に半数以上の症例で食行動変化が生じることが分かりました。また、過食傾向は行動障害型で多いことも分かりました。この知見は診断や介護者支援に役立つ可能性があります。本研究成果は2026年3月30日にJournal of Neuropsychologyに掲載されました。

図1. 前頭側頭型認知症の食行動変化
前頭側頭型認知症の3つの病型である「行動障害型前頭側頭型認知症」「進行性非流暢性失語」「意味性認知症」で食行動変化の出現率を比較した。食行動変化はいずれの病型でも過半数で認められた一方で、過食系の変化は行動障害型で特に高い率を呈した。いずれの病型でも、初発症状からおおむね5年で半数以上の症例が食行動変化を呈することが分かった。

【用語解説】

注1. 前頭側頭型認知症：大脳皮質の前頭葉および側頭葉を主体に萎縮と機能低下が進行する脳疾患。行動や情動の変化を主体とする「行動障害型前頭側頭型認知症」と、言語の障害が生じる「進行性非流暢性失語」「意味性認知症」の3つに分類される。

注2. 食行動変化：食事の内容や行動習慣に現れる変化のこと。食欲が増加あるいは低下したり、特定の食べ物を過剰に好むようになったり、食事の時間や食べる順序にこだわりが見られる、といったものが含まれる。

注3. 行動障害型前頭側頭型認知症：社会性の異常や人格的変化のほか、異常行動や食行動変化が目立ってくるタイプ。言語的な異常は比較的軽度なことが多い。

注4. 進行性非流暢性失語：発話がたどたどしくなる、文法的に単純化した文が多くなるなど、「しゃべる」機能の障害が主体となる病型。前頭側頭型認知症の中でも左前頭葉の障害が主体の群と考えられている。

注5. 意味性認知症：物の名前が出にくくなる、言葉や物の意味が分からなくなるなど、「意味」の障害が主体となる病型。左側頭葉の障害が主体の群と考えられている。

【論文情報】

タイトル：Eating Behaviour Profiles Across the Frontotemporal Dementia Spectrum
著者：Yuki Sato, Hitomi Hayashi, Kazuo Kakinuma*, Chifumi Iseki, Shoko Ota, Kazuto Katsuse, Shiho Matsubara, Nobuko Kawakami, Shigenori Kanno, Keisuke Morihara, Yoshiyuki Nishio, Kyoko Suzuki
佐藤 優樹、林 瞳美、柿沼 一雄*、伊関 千書、太田 祥子、勝瀬 一登、松原 史歩、川上 暢子、菅野 重範、森原 啓介、西尾 慶之、鈴木 匡子
*責任著者：東北大学大学院医学系研究科 高次機能障害学分野 助教 柿沼 一雄
掲載誌：Journal of Neuropsychology
DOI：10.1111/jnp.70045

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院医学系研究科
高次機能障害学分野
助教　柿沼　一雄（かきぬま　かずお）
TEL: 022-717-7358
Email: kazuo.kakinuma.c1*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学大学院医学系研究科・医学部広報室
東北大学病院広報室
TEL: 022-717-8032
Email: press.med*grp.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

〇大学院理学研究科物理学専　准教授　齋藤真器名
研究室ウェブサイト

【概要】

理化学研究所（理研）放射光科学研究センター制御情報・データ創出基盤グループの初井宇記グループディレクター、高輝度光科学研究センター研究DX推進室の西野玄記主幹研究員（理研放射光科学研究センター客員研究員）、城地保昌室長（理研放射光科学研究センタービームライン制御解析チームチームリーダー）、東北大学大学院理学研究科の齋藤真器名准教授（理研放射光科学研究センター客員研究員（研究当時））らの共同研究グループは、放射光実験におけるX線画像検出器から出力される大容量データを即時圧縮するデータ処理基盤を開発し、大型放射光施設「SPring-8」^[1]において構築し、運用を始めました。

本研究で開発されたデータ処理基盤は、エクサバイト（EB、1EBは100京バイト、1テラバイト（TB、1TBは1兆バイト）の記憶装置にすると100万台分）級のデータ生成が見込まれる、「SPring-8-II^[2]」などの次世代放射光施設を支える中核基盤技術です。また、本技術は、幅広い計測分野における大容量データ処理を支える技術としての展開も期待されます。

本研究で対象としたガンマ線準弾性散乱（QEGS）実験^[3]では、84万画素のCITIUS検出器^[4]を17.4キロヘルツ（kHz）で動作させます。このとき検出器からは毎秒27ギガバイト（GB、1GBは10億バイト）のデータが生成され、1週間では約19ペタバイト（PB、1PBは1,000兆バイト、1TBの記憶装置にすると1,000台分）に達します。

共同研究グループは、FPGAデータ処理基板上の書き換え可能な半導体回路、FPGA^[5]により画素ごとの前処理をデータ生成後に直ちに実行し、さらに可逆圧縮（元データを損なわず正確に復元できるように圧縮すること）を組み合わせることで、平均約8,600分の1という高い圧縮率を達成しました。圧縮後のデータは施設内データセンターへ自動転送され、高性能計算機を用いた並列解析により、ユーザーは実験中に解析結果を確認し、測定条件を最適化できます。

本研究は、科学雑誌『Journal of Synchrotron Radiation』オンライン版（3月25日付）に掲載されました。

FPGAデータ処理基板を収めた計算機

【用語解説】

[1] 大型放射光施設「SPring-8」
理化学研究所が所有する兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出す大型放射光施設で、利用者支援などは高輝度光科学研究センター（JASRI）が行っている。SPring-8（スプリングエイト）の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来する。SPring-8では、放射光を用いてナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われている。

[2] SPring-8-II
SPring-8の大幅な性能向上を目指した次期計画の名称。詳しくは、下記プレスリリースを参照。
2024年10月24日プレスリリース「SPring-8光源大改修の設計指針を公表」

[3] ガンマ線準弾性散乱（QEGS）実験
放射光を用いて、物質中の原子・分子の動きを100ピコ秒（1ピコ秒は1兆分の1秒）〜100ナノ秒（1ナノ秒は10億分の1秒）の時間領域で調べる測定手法。散乱されたX線のわずかなエネルギー変化を解析することで、材料や生体関連試料などの微視的な動的挙動を評価できる。詳しくは、下記プレスリリースを参照。
2024年6月18日プレスリリース「10億分の1秒の原子運動を見る放射光技術を開発」

[4] CITIUS検出器
理化学研究所が開発した、画素サイズ72.6マイクロメートル（µm、1µmは100万分の1メートル）、フレームレート（1秒間に撮像できる静止画の枚数）17.4kHzで動作するX線画像検出器。本研究で用いたシステムでは、3枚のセンサーを組み合わせて合計84万画素の検出器として運用されている。

[5] FPGA
製造後でも回路構成を変更できる集積回路。並列処理や入出力制御を柔軟に実装できるため、計測装置などでデータ処理や制御を組み込む用途に用いられる。FPGAはField Programmable Gate Arrayの略。

【論文情報】

＜タイトル＞FPGA-accelerated streaming data reduction achieving an average compression ratio over 8000 in a 17.4 kHz, 840 kpixel CITIUS detector for quasi-elastic gamma-ray scattering
＜著者名＞Haruki Nishino, Masashi Kobayashi, Toshiyuki Nishiyama Hiraki, Yoshiaki Honjo, Kyosuke Ozaki, Mitsuhiro Yamaga, Nobumoto Nagasawa, Yoshitaka Yoda, Yasumasa Joti, Makina Saito and Takaki Hatsui
＜雑誌＞Journal of Synchrotron Radiation
＜DOI＞10.1107/S1600577526000883

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