京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

全く新しいCT再構成法として、SimulatedAnnealing法を利用したSACTという方法を考案・研究しています。
SACTは通常のCTに比べてコントラストが向上します。コントラストの向上は見掛けの空間分解能の向上にもつながります。従って、CTが用いられているあらゆる分野でSACTの利用価値があります。
現在のCTはマルチスライスからコーンビームにシフトしつつあります。コーンビームCTでは、理想的な再構成条件が満たせず、アーティファクトが生じることが知られています。SACTはコーンビームでのアーティファクトも低減します。
投影角度が制限されたCTは、電子基板などの平板状の被写体、ナノスケールの分解能を誇る電子顕微鏡CTで問題になっています。SACTは投影角度が制限されたCTのアーティファクトも低減します。SACTによって、CTの利用分野拡大が期待されます。

■研究の概要

　カーボンナノチューブ（CNT）をポリプロピレンに混合した材料は、充填量に応じて導電性を発現します。試料作製方法を少し変更すると、導電性が大きく変化することがわかっています。SEM写真で白い点がCNTの断面でです。導電性が異なっても、CNTの分散の違いは目視ではわかりません。

　解析の結果、CNTの充填量が変化してもエントロピーは変化しないことがわかりました。パーコレーション転移における指数則に基づいて解析を行いました。パーコレーション閾値φcはエントロピーの関数であることがわかりました。こうした事実から作成した導電性に関する経験式（エントロピーと充填量の関数）は、実験結果を広い範囲で再現しました。

■研究の概要

　X線CTにおいては様々なアーティファクト（偽画像）が生じることが知られており、長年解決のための努力が続けられています。本研究では全く新しい再構成法によって、様々なアーティファクトの大幅な低減に成功しました。代表的なアーティファクトの一つは、図に示したように被写体に不透明部位を含む場合に生じるメタルアーティファクトです。
　通常のCTではFiltered Back-projection（FBP）という方法で再構成を行います。CTにおけるアーティファクトの原因の多くは、FBPで用いられるフィルタリングと逆投影という2つの操作に起因します。本研究では、どちらの操作も用いないことでアーティファクトの低減を実現しました。Forward-projectionという操作だけを用い、"サイコロ"によって再構成像を求めます。様々な工夫によって、100の10万乗という途方もない組み合わせから、リーズナブルな解を10秒程度で選び出します。Simulated　Annealing法を使ったCTということで、SACTと呼んでいます。

■研究の概要

我々の開発した高コントラストX線CTは、いろいろな物の3次元画像を手軽に撮影できます。思いつくまま、いろんなものを撮影しました。
■アプリケーションを探しています！
我々は普段ポリマーサイエンスの研究をしていますが、X線CTの利用分野が広がることが我々の希望です。
分野にとらわれず、なんでも被写体にチャレンジしています。

■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) x 400mm(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

　高分子複合材料は基材となる高分子に充填材（フィラー）混ぜることで性能向上した材料です。フィラーの種類だけではなく、フィラーの分散状態でも、性能が変化することが知られています。そのため、分散状態を制御して性能を最大化するという研究が多く行われます。
しかしながら、分散状態を比較するのは、極めて難しいです。

■研究の概要

　X線CTは被写体の内部を含む3次元画像を得る非破壊検査方法の一つです。近年、X線CTの空間分解能の向上は目覚ましく、顕微鏡の一種として使える程度になりました。従来、高分子試料はX線に対して透明で、X線CTには向かないと考えられていましたが、我々は高分子試料に最適な高コントラストX線CTの開発に成功しました。染色等の前処理を必要とせず、3ミクロンの空間分解能を達成しています。
　大変簡便な測定で、固体試料であれば、1時間以内に3次元画像が得られます。具体的には、観察に適するように試料を切り出し、測定ホルダにマウントするまで10分以内、撮影に30分、再構成処理に10分程度というスケジュールになります。