京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

　よこ編みスペーサーファブリックは、ベースとなる２層の間によこ糸を挿入して編み上げる3層構造（3D）の編み布です。この独自な構造により、衝撃に対するエネルギー吸収が高く、緩衝材としても使用できます。また現在は、靴、ブラジャー、マットレス、カーシート、創傷包帯、医療用パッドなど多様な用途に展開されています。したがって、用途によって要求される性能も異なります。本研究では、多様な用途展開を可能にする新しい技術を布の性能評価とあわせて探究しています。たとえば、糸を横編みスペーサファブリックの編成に挿入するインレイ技術があります。インレイの糸の種類や編み密度を様々に変えることで、新規な横編みスペーサーファブリックの作製が可能となります。これは、スペーサーファブリックの新しい応用に役立つ可能性を持っています。

Spacer fabric is a three-dimensional (3D) knitted fabric composed of two outer fabric layers that are connected by a layer of spacer yarns. The unique structure of spacer fabric facilitates good energy absorption so that this type of fabric can be used as a cushioning material. It is commonly applied as shoes, bras, mattress, car seats, wound dressings and medical padding. To suit different end uses, different thickness and fabric properties are needed. This study aims find new methods to change the properties of traditional 3D spacer fabrics. Inlaid knitting technique is integrated into the knitting of weft knitted spacer fabric to apply additional yarns or materials into the structure so as to change the fabric properties. The outcomes could help to widen the scope of the applications of spacer fabric for different end-uses.

■研究の概要

　超音波は空気中を340メートル毎秒で、水中ではやや速く1500メートル毎秒で伝わります。物質の音速は、その硬さ、粘性、密度に依存してそれぞれ異なるので、有効数字6桁の精密な音速測定により物質の純度や弾性、粘性等の情報を得ることができます。1メートル伝搬すると超音波がどの程度減少するかを減衰率と呼びます。これも音速に加えて豊富な情報を有する重要な音響物性です。超音波が障害物に直面したときに、ある程度透過し、ある程度反射します。この反射率から物質の密度が得られますが、我々は最近、音速、減衰率、密度を同時に計測する手法を考案し、これより弾性率や粘度を、化学反応・構造変化を伴うサンプルについても解析可能にしました。

■研究の概要

　デジタルホログラフィは、3次元空間情報をもつ2次元干渉縞パターンを電子カメラでディジタル画像化し、これを計算機で数値的に解析することで、記録された様々な3次元空間情報をオンラインで同時計測することを可能にしました。
　○ 数ミクロン～数十ミクロン程度の微小体群の3次元運動を捉えたい
　○ 微小体の運動に加え、大きさ・形状・数密度などを同時に定量化したい
このようなご要望にお応えできるのがデジタルホログラフィ空間計測法です。

■研究の概要

■背景
　タンパク質の固定化技術は、固定化酵素、イムノアッセイ、クロマトグラフィ、DDS等、バイオプロセスならびに医療分野を中心に広く利用されています。特に、プラスチック基板表面へのタンパク質の固定化技術はタンパク質固定化チップ(Protein Chip)等の構築において極めて重要であり、基板表面への高集積化ならびに配向制御法の開発が強く要求されています。
■目的
　従来、用いられてきた物理吸着法や共有結合法によるタンパク質の固定化は、密度、生理活性、配向性の3者を高く維持することが困難です。本研究では、機能性タンパク質のプラスチック基板上への配向固定を目的とし、当該タンパク質の末端部に「のりしろ」となるペプチドタグのスクリーニングを行っています。基板表面に特異的かつ高親和的に相互作用するペプチドタグがスクリーニングできれば、任意の機能性タンパク質を高密度・高活性・高配向に固定化することが可能となります。
■内容
　本研究では、近年、バイオチップへの利用が検討されつつある2種類のプラスチック基板(ポリカーボネート（PC）、ポリメタクリル酸メチル(PMMA))に対するアフィニティペプチドタグのスクリーニングを実施しました。右図に示すごとく、大腸菌タンパク質群を一次ライブラリとし、二次元電気泳動ならびにPMF法によってプラスチック基板に対して高親和的に作用するタンパク質を単離・同定・クローニングしました。さらに、これらを大腸菌によって高発現し、これらをトリプシンまたはキモトリプシンによってペプチド断片に分解しました。プロテアーゼ消化産物中からPC、PMMAそれぞれに高親和的に作用するペプチドタグ候補をHPLCによって分画し、MALD-TOF MSによって分子量を同定、さらに親和性タンパク質のアミノ酸配列と親和性ペプチド候補の分子量を基に親和性ペプチドのアミノ酸配列を決定しました。これらのペプチドタグはPC、PMMA基板上に対して強い親和力を有し、タンパク質固定化用のペプチドタグとしての有用性が示されました。

■研究の概要

■目的
3次元情報の高速、実時間計測・獲得
■応用
静止物体、動物体の3次元形状計測、認識、生体、微生物、生細胞に対する3次元顕微鏡、粒子の3次元分布計測、流体の密度、速度の3次元分布計測へ応用できます。超高速3次元力メラへの発展が期待できます。遠隔地で3次元情報を獲得し、インターネットを通して遠隔地での3次元情報観察、測定が期待できます。生物学における新たな3次元観察、流体力学・計測における新3次元計測技術として応用できます。

■研究の概要

■背景
・3次元情報の実時間計測に対するニーズの高まり
・生細胞の3次元動画像計測に対するニーズの高まり
・3次元構造計測、屈折率分布計測、位相イメージング
・従来技術では奥行き方向の情報取得に走査過程が必要
・微視的領域では奥行き走査間隔が短く瞬時計測が困難
■目的
・面内方向サブμmの3次元情報の瞬時計測
・画像の連続取り込みによる4次元イメージング
・3次元構造と光学特性を同時に瞬時計測
・4次元イメージング装置の開発
・生細胞、微細構造への計測応用
■内容
・レーザを用いて試料の3次元情報を計測します(図1)
・レーザ光を2分し、片側の光を試料に照射します
・他方の光は直接カメラに照射します(参照光)
・試料からの回折光を顕微鏡対物レンズで集めます
・試料の拡大像と参照光が撮像素子面上で干渉します
・干渉縞画像を撮像素子で取込み、計算機へ送ります
・計算機で干渉縞を画像処理します
・所望の奥行き位置の試料の像を計算し、表示します
・図2は1回の撮影より得られた試料のある瞬間の像
・従来デジタルホログラフィック顕微鏡よりも高画質
・位相分布情報により屈折率分布等の光学特性計測可能
・図3は1回の撮影より得られた異なる奥行き位置の像
・瞬時の3次元空間の情報取得、計測、表示が可能
・面内方向サブμm、奥行方向10nmオーダの分解能
・画像連続取り込みにより、4次元イメージング可能
■応用
・生体、微生物、生細胞の3次元動的現象観察
・微細構造の高速検査、実時間検査
・透明物体の構造および欠陥観察
・流体の微視的領域における現象観察
・将来展望
・4次元イメージング顕微鏡装置の開発と生体計測応用
・細胞液の可視化と時間分解3次元解析
・ガラス等透明材料の密度分布計測応用
・製品の微細構造の高速検査応用

■研究の概要

■目的
高速に動く物体の3次元動画イメージング、3次元動画像計測透明な物体の高速度位相イメージング
■応用
エンジン開発における燃料噴霧の3次元動画像計測
工場の生産ラインにおける部品・製品検査
生細胞の動態解析
ガラス等透明材料の厚み・密度・屈折率分布計測
圧縮ガス等流体の密度分布計測

■研究の概要

　イベント会場などの公衆無線LANでアクセスポイントへのアクセスが途切れた経験はありませんか？このように通信が途切れる主な要因として、多数の無線LAN端末が一つのアクセスポイントに集中して膨大な数の無線データパケットにより無線チャネルが混雑することが考えられます。無線LAN端末が無線チャネルにアクセスするプロトコルとしてランダムな時間を待機してから無線チャネルが空いていると判断したときに送信を開始するランダムアクセスプロトコルが広く利用されています。しかし、多数の無線LAN端末が無線チャネルに競合アクセスする状況では、ほぼ同時に送信された無線データパケット同士の衝突が生じ、効率が低下してしまいます。本シーズでは、アクセスポイントからのACKパケットを受信した無線LAN端末が他の無線LAN端末と競合なく無線チャネルにアクセスできる成功優先の仕組みを取り入れることで伝送効率を改善することができます。