京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

毎秒200コマ撮影できるハイスピードカメラ4台を同期させて、ヒトや動物などあらゆるものの動きを観察することができます。また、三次元DLT法を用いて空間内の座標を算出して、動きを定量的に評価することができます。

■研究の概要

一般に、ComputedTomography(CT)として知られる再構成技術には、全ての角度からの視線情報が必要ですが、プラズマからの放射光を計測して三次元構造を同定しようとする場合は、真空容器に開いたポートによる著しい視野制限が存在します。本研究では、リフォーカスカメラの原理として知られる「インテグラルフォトグラフィー」と呼ばれる技術を応用して、プラズマのような半透明物質や浮遊している微粒子の三次元情報を、一方向から一回の撮影で取得します。

■研究の概要

生物試料の場合、乾燥の防止や内部組織の固定の目的で、低温環境での測定が欠かせません。我々が研究開発しているX線CT装置は、非常に小型です。500mm(W)x400mm(D)x600mm(H)であり、小型の真空オーブン程度のサイズです。そのため、少し大きな冷蔵庫に収めることができます。そこで、X線CT装置を冷凍庫内に設置し、低温での観察実験を行いました。
■生体試料の観察に適しています！
デモンストレーションとして、食肉の観察を行い、脂肪の分散の三次元可視化を行いました。図は凍結X線CTによって得られた食肉（国産和牛・肩ロース）の断面像です。
明るい部位は筋肉で、暗い部位は脂肪です。筋肉の繊維に沿って「さし」が入っていることが一目瞭然です。拡大図では、筋肉の繊維や脂肪細胞が判別できます。

■研究の概要

シリカモノリスは、相分離（物質が異なる領域に分離する現象。通常、多孔質などの不均質な材料構造を生じる。）を伴うゾル―ゲル法（液相から出発する材料合成法。特に無機材料・セラミックスにおいて、革新的なプロセス。）によって調製される一体型の素材で、微視的には三次元網目構造を取ります。調製条件を厳密に管理することで、μmサイズのマクロ孔とnmサイズのメソ孔を独立に調整可能です。この素材は多孔性に基づく大きな表面積と、高い液体の浸透率による高効率物質移動を可能にしており、現在HPLCのカラム担体として、従来の分析系の10倍の分析速度および分離性能を実現しています。シリカモノリスは有機合成反応や生化学反応の担体および触媒担体としても望ましい性質を兼ね備えていると考えられるので、この方面の応用も検討中です。シリカモノリスの合成から表面修飾による機能化、性能評価まで一貫して行っております。

■研究の概要

■ホログラムは、擬似的な３D画像やバーチャル・リアリティ（VR）とは異なり、空間的な奥行きまでも再現でき、まるで本物の物体がそこにあるかのように見せる究極の写真技術です。この延長に書き換え可能なフルカラーホログラムがあり、それは究極の映像技術と言えます。この書き換え型フルカラーホログラムの実現には、最適な光学技術と材料選択を同時に満たす条件を見つけなければなりません。ホログラムの光学技術は、既に完成された技術であるが、最適な材料選択は未だに材料群のカテゴリーすら定まっていません。私たちは、数多くある候補の中でフォトリフラクティブポリマーかフォトクロミック色素に注目しています。フォトリフラクティブポリマーは、光導電性ポリマー中の電荷キャリアを印加電圧によって高速に移動させるため書き換え型ホログラムに適した高い回折効率（ほぼ１００％）と早い応答時間（ミリ秒）が達成できます。しかし、高電圧駆動による材料の劣化が課題です。フォトクロミック色素は、光異性化と光配向によって高い回折効率（ほぼ１００％）と応答時間（数秒）が達成できますが、応答時間が遅く回折格子の保持ができないといった課題があります。本研究は、これらの材料を合成、素子化、評価まで一貫して行なっています。
■フォトリフラクティブポリマー
回折効率が７０％（ブラッグ回折：理論最大１００％）、応答時間が１ミリ秒で繰り返し屈折率変調格子の制御ができます。
■フォトクロミック色素
回折効率が３０％（ラマン・ナス回折：理論最大３４％）、応答時間が２秒で繰り返し屈折率変調格子の制御ができます。

■研究の概要

医用画像は、X線CTやMRIのように、撮影条件の安定した検査室で高精細な断層面を多数撮影し、異常所見を事後的に読影するモダリティを中心に発展してきました。一方、超音波エコー画像は、X線CTやMRIに比べて精細度には劣るものの、動画像が容易に得られるので、医師が徒手でプローブを走査しつつ撮影と読影を同時進行できるという利点があります。このような超音波の利点を活用するには、医師の事後的な読影を代替するのではなく、撮影の最中に医師の診断を支援するアプローチが有効です。
本研究の目的は、組織の動き(動脈拍動)をリアルタイムで2D/3D可視化することによって、読影に有効なビジュアルフィードバックを医師に提供することにあります。