中村・田原研究室 ―研究室紹介 #15―

波動・光および通信グループ
ライフエンジニアリングコース・電気電子コース
研究室：すずかけ台キャンパス・R2-718 / R2-713
教授 中村健太郎
准教授 田原麻梨江 助教 水野洋輔

超音波や光などの波動現象を用いて、人間の健康や安全に役立つ「ライフエンジニアリング」に関する研究を行っている。特に超音波のエネルギー応用・動力的応用、光と超音波の相互作用の利用、光ファイバのセンシング応用などをテーマに、他の方式では実現できない方式の開拓を行っている。

• 当研究室はライフエンジニアリングコースに所属し、機械、材料、生命など他の分野の研究室とも交流しながら分野横断的な活動を行っています。試作、実験中心の研究テーマです。

弾性波である超音波と電磁波である光波を用いることで、それぞれの特徴を生かすと同時に、超音波と光波の相互作用を利用した計測・観測技術を開発している。

右図は、超音波を集束照射することで、その放射力により組織を変形させ、光学的な手法で変形量を正確に測定する内視鏡の構成例である。

WHOによると、聞こえに何らかの問題がある人は人口の5%である。日本では600万人以上に相当するが、高齢化を考慮すると1,000万人に達するとも考えられている。

これまでに補聴器を支援するデバイスや聞こえ支援システムを開発し、難聴者が健聴者とともに楽しめるコンサートへの協力、バスへの実装試験への協力などの活動を行ってきた。今後、スマートホンを利用したシステムの開発や、より多くの公共施設等への応用など、社会実装のための活動を行ってゆく。

高度成長期に集中的にインフラ整備をしたわが国では、道路やトンネルなど多くの土木建造物で耐久性の問題が急激に起きている。また、地震や台風などの自然災害が避けられないわが国では、災害後建物のダメージの迅速な診断が必要である。光ファイバセンサは、光ファイバをセンサとして、光ファイバのどこにどのような歪が加わったのかがわかる有力な技術である。しかし、測定装置が大がかりなため、小規模構造物にはコスト等の見地から応用しにくかった。

本研究室では、ポリマーファイバを使うことで、その可塑性に着目し、変形や歪をファイバ自体が記憶することを積極的に利用している。ポリマーファイバに沿って歪や温度の分布を連続的に測定することに成功している。

中村先生・田原先生より

超音波や光の技術を基盤として、これを人の健康や快適なくらしに役立てるすべの開拓に努力しています。電気電子系のライフエンジニアリングコースとして、他の系とも積極的に交流しながら研究を進めています。実験や試作が中心の研究テーマですが、聞こえ支援の研究など、実際のユーザーと意見交換しながら進めるテーマもあります。