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認定NPO法人 第8回可視化技術ワークショップのご報告

主催: 認定NPO法人 綜合画像研究支援(IIRS)
共催: 日本女子大学バイオイメージングセンター(BIC)
後援: 社団法人日本顕微鏡学会(JSM)

3Dイメージング技法と3D構築法が切り開く新しい世界

去る2011年6月18日(土)に綜合画像研究支援と日本女子大学バイオイメージングセンター(BIC) (共催)、日本顕微鏡学会(JSM)(後援)により、ワークショップ「3Dイメージング技法と3D構築法が切り開く新しい世界」を開催いたしましたのでご報告致します。

日  時: 2011年6月18日(土)13時30分〜20時00分
ワークショップ / 13時30分〜17時30分
アカデミックサロン / 18時00分〜20時00分
会  場: 日本女子大学 百年館高層棟5階502〜504会議室

プログラム


 
13:30〜13:40 開会の挨拶 認定NPO法人綜合画像研究支援 理事長 大隅正子
 
座長 新潟大学医学部教授 牛木辰男
 
13:40〜14:20 3D構築とボリュームレンダリングの基礎
  (株)メタ・コーポレーション・ジャパン社長 高沖英二
14:20〜15:00 レーザー顕微鏡と多光子顕微鏡の3D構築
  岩手医科大学医学部解剖学教授 人見次郎
15:00〜15:40 電子線トモグラフィの原理と単粒子・結晶解析への応用
  (独)産業技術総合研究所 タンパク質構造情報解析研究チーム長 光岡 薫
 
15:40〜16:00 休  憩
 
座長 弘前大学農学生命科学部教授 鮫島正純
 
16:00〜16:40 フリーズレプリカのステレオイメージング
  名古屋大学エコトピア科学研究所教授 臼倉治郎
16:40〜17:20 3D走査顕微鏡とマニピュレーション
  静岡大学工学部機械工学科教授 岩田 太
 
17:20〜17:30 閉会の挨拶 日本女子大学理学部教授 今市涼子
 
18:00〜20:00 アカデミックサロン  日本女子大学桜楓2号館
(敬称略)

第8回可視化ワークショップを終えて
牛木辰男(新潟大学・大学院・医学総合研究科 顕微解剖学分野)

第8回可視化技術ワークショップは、昨年の第7回ワークショップに続き、顕微鏡分野における3Dイメージング技法と3D構築法について扱いました。今回は、前回に盛り込めなかったいくつかのテーマを選び、急速に進歩するこの分野の最先端の仕事をご紹介しました。

まず最初に「3D構築とボリュームレンダリングの基礎」と題して、(株)メタ・コーポレーション・ジャパンの高沖英二社長に立体視の基礎をざっくりと話していただきました。ピクセルとボクセルの違いや、コンピュータ内の仮想3D空間の表示法など、実際の3D映像を見ながらの楽しい講義でした。その後、2光子顕微鏡、電子線トモグラフィ、フリーズレプリカ法など異なる顕微鏡法による生体分子や構造物の3Dイメージングの話を、それぞれ専門の先生方にお話しいただきました。また、最後には3D走査電子顕微鏡の中でのマニピュレーションという、少し異なる角度からの話を静岡大学工学部の岩田 太教授からご提供いただきました。講演後のアカデミックサロンで、参加者の皆さんの声を直接伺うことができましたが、おおむね好評で、オーガナイザーの一人としてはほっとするとともに、大変うれしく思いました。

前回と今回の2回のワークショップの内容をもとに、3D顕微技法の教科書ともいえる書籍を出版する予定ですので、どうぞご期待ください。また、今回のワークショップでは、「EIZO」商標で知られる株式会社ナナオのご協力を得て、最先端の裸眼3Dモニターとビデオ入力付モニターの展示も行いました。飛び出す迫力のある映像技術の進歩をご実感いただけたのではないかと思います。

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第8回可視化技術ワ−クショップに参加して
鮫島正純(弘前大学・農学生命科学部)

今回の第8回可視化技術ワークショップ「3Dイメージング技法と3D構築法が切り開く新しい世界」は、2010年11月6日に開催された第7回可視化技術ワークショップ「急速に進化する3Dイメージングと3D構築法」の続編とも言うべきものです。前回は最新3Dテクノロジーとその応用のアラカルト的紹介でしたが、今回はストーリー性のある展開を楽しめるものでした。前半は3Dの基礎と理論、2光子顕微鏡を用いたゼブラフィッシュの組織レベルというより個体レベルに近い脈菅系解析の新たな展開、そして単粒子や結晶解析ではなく電子線トモグラフィによる生体分子の3D形態解析といった、基礎・理論・新技術の話題が提供されました。そして私が座長を務めた後半では、はじめに分子レベルの一段階上で、個体・組織レベルより細かいsub cellular levelでの細胞骨格の3D解析、そして最後に3D技術を用いたナノあるいはマイクロスケールでの細胞や分子のマニピュレイションでした。

このように基礎・理論・新技術・応用がうまく組み合わされていて、しかも観察対象が個体・細胞・分子と幅広く、さらに、3D技術が「観察」に留まるのではなく、組織・細胞・分子の「操作」にも有効なツールであることが紹介されました。討論も活発で予定時間を超えてしまいましたが、あっという間に経過してしまったというのが実感です。ワークショップ後のアカデミックサロンでも、どなたに伺っても「面白かった」の感想をいただくことができ、オーガナイザーの牛木先生の周到な企画とお話いただいた先生方の素晴らしい講演内容によるものと実感いたしました。

一連のワークショップで、多人数が同時に3D画像を見る基本は、かつて観光地のお土産に立体絵はがきがあり、こども向け雑誌のおまけに立体漫画が付いていた時代と同じであることも知りました。一方で、「連続切片の写真を透明なプラスチック板にトレースして重ね合わせる」方法以外にも、3D情報を得るための方法が実用化されてきたことも示されました。しかし「情報を得る装置」も「ディスプレイ装置」も、いずれも高価なものです。IIRSのすべきことはまだまだありそうです。

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第8回可視化技術ワークショップ「3Dイメージング技法と3D構築法が切り開く新しい世界」に参加して
岩田 太(静岡大学・工学部・機械工学科)

この度は、第8回可視化技術ワークショップに参加させて戴き誠に有難うございました。 私が電子顕微鏡の3Dイメージングを初めて体感したのは,次世代電子顕微鏡要素技術開発のプロジェクト(JST2006年〜)に参加する機会をいただいた5年前のことです。私は精密工学の分野で主にプローブ顕微鏡開発やマイクロメカニクスなどを扱っていたことから,このプロジェクトでは,次世代のSEM内で動作するナノマニピュレータの開発を担当したわけですが,その際に,まだ開発段階にあったステレオSEMを使わせていただきました。3DのSEM画像がリアルタイムで動作する驚きと,その迫力や美しさに衝撃を受けたのと同時に,3Dイメージング技術が単に顕微手法としてだけではなく,微小世界での次世代モノづくり技術として進化する上で必須のものになることを直感しました。実際,マニピュレーションと3Dイメージングの複合化技術は,顕微解剖などの繊細な作業において試料との奥行や距離間を感じられることで,その操作性を飛躍的に向上させることができました。また,プロジェクトに携わる中で,牛木辰男先生をはじめ,(株)日立ハイテクノロジーズの伊東祐博さん,本講演会にてご発表されていた(株)メタ・コーポレーション・ジャパンの高沖英二さん,本会場にて3D裸眼モニターのデモをされていた(株)ナナオの伊藤広さんなど,先進的なお仕事をされている多くの皆様と知り合うことができ,刺激をうけることで3Dイメージングの魅力にすっかり取りつかれてしまいました。さらに今回の可視化技術ワークショップに参加させていただき,人見先生の多光子顕微鏡技術や光岡先生の電子線トモグラフィー,また,臼倉先生の新しいレプリカ技術など益々進化し続けている3Dイメージングやその周辺技術のご講演を大変興味深く拝聴させていただき,その深さと素晴らしさを再認識いたしました。

今後も様々な形で発展し続ける3Dイメージングの分野では新しいテクノロジーが数多く誕生することが期待でき,とても楽しみです。

最後になりましたが、大隅先生や幡場先生をはじめ多くの皆様とお会いでき, お世話なりましてどうもありがとうございました。

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第8回可視化技術ワークショップに参加して
峰雪芳宣(兵庫県立大学・大学院・生命理学研究科)

前回第7回の“急速に進化する3Dイメージングと3D構築法”に参加した時には、3Dは“見せてもらう”時代から、“使って操作して解析する”時代に来たということを実感できたワークショップだったと、感想を書かせて頂きました。今回の“3Dイメージング技法と3D構築法が切り開く新しい世界”は、3Dを“使って操作して解析する”ことが実際に様々なところで進行していることを実感させてもらったワークショップだったと思います。人見先生の多光子顕微鏡を使った組織レベルでの3D観察と解析、臼倉先生の電顕レベルでの細胞骨格の研究、光岡先生の単粒子解析への電子線トモグラフィーの応用と、マイクロレベルから、ナノあるいはオングストロームレベルまで、各レベルで、そのレベルに合った3D技術を使った研究が実際に進んでいるのだ、という強い印象を受けました。これら組織、細胞、から分子までの各レベルでの研究のお話の後、最後に岩田先生の、SEM観察でリアルタイムに3D操作するお話があり、ミクロレベルでの3D操作が現実になって来た事を実感できました。この技術は、自分の研究にも使えそうで、非常に興味を持って聞かせていただきました。また、株式会社メタ・コーポレーション・ジャパン高沖氏の3D構築法の説明とソフトの実演、株式会社ナナオの3Dモニターの展示は、実際に3D技術の最前線を知る意味で非常に印象に残る展示だったと思います。昨年のワークショップは、3D映画のブームの時期と重なってタイムリーだった印象がありました。今回は、映画の3Dブームは少し下火になりつつありますが、生命科学分野では逆に、3Dを使って操作して解析する新しい時代の到来を確信させたワークショップだったと思います。

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宮澤淳夫(兵庫県立大学・大学院・生命理学研究科 細胞構造学分野)
(理化学研究所放射光科学総合研究センター・グループディレクター)

私たちの存在する「この世」は三次元空間である。そこで、三次元構造を持った生体分子から構成された身体となって、私たちは生きている。数学的な面積のない線、体積のない面などは、この世には存在しない。この世に生を受けたものとして、自らの「命のしくみ」の解明を志すのに理由はいらないだろう。そして、その答えは、言葉とグラフや図表ではなく、やはり三次元的に私たちが見て分かる形で示されなければならないと確信する。そのために、可視化ワークショップのテーマにある「3Dイメージング技法」や「3D構築法」は、大変重要な研究手法となる。今回、選りすぐられた5名の講演者たちの卓越した取り組みと、その素晴らしい成果が切り開く新しい世界が、すぐ目の前に広がっていることに大きな感銘を覚えた。ただし、この新しい3Dの世界とは、私たちの住む世界そのものであり、科学は日常と共にあることも実感した。また、企業展示された株式会社ナナオの3Dモニターには、近未来における私たちの日常に入り込み、これまでの生活を一変させる可能性を強く感じた。最後に、「綜合画像研究支援」および「日本女子大学バイオイメージングセンター」の非常に洗練されたスタッフによる運営には、いつも感心すると共に、一種の感動を覚える。東日本大震災後の節電のため空調を入れず、暑い室内でのワークショップであったが、講演者と参加者が共に熱く議論できた。ここに、参加者の1人として心から感謝の意を表したい。

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第8回可視化技術ワークショップ「3Dイメージング技法と3D構築法が切り開く新しい世界」に参加して
峯木 茂(東京理科大学・理工学部)

大学での仕事を終え、会場にかけつけると3題目の電子線トモグラフィーの講演が始まったところであった。筆者は微生物の研究に携わっているが、近ごろは電顕写真を見ることからすっかりご無沙汰していた。ところが最近、電顕のデータが必要になり、昔、酵母のすばらしい電顕写真を発表された大隅先生を思い出した。先生のご支援をいただこうとつい最近IIRSに入会し、このワークショップに参加した。電顕についてそれほど知識は持ち合わせていないので、誤りはご容赦いただくとともにご叱正いただければ幸いである。

今回のテーマは3D電顕であるが、3次元というと筆者にとっては共焦点顕微鏡の方がなじみがある。何年か前に、ミトコンドリアが糸のように細長く、細胞内を動き回り、切れたりくっついたりしている動画は、その形がらせん球とばかり思っていた筆者にとって衝撃的であった。従って、電顕で3次元を撮れば細胞微小構造やタンパク質レベルの立体構造や立体的配置を明らかにでき、ミトコンドリアのような思い込みが是正されたり、未だ明らかになっていない因子の構造解明に利用できると思って参加させていただいた。

光岡先生の電子線トモグラフィーのお話では、インテグリンの異種二量体αIIbβ3の100粒子の立体構造を検討して、βサブユニットに構造的柔軟性があることを示された。また、V-ATPasが水溶性のATP結合ドメインと膜内在性のイオン輸送ドメインから成り、ATP結合ドメインが膜に対して45°傾いて結合していることなどが紹介された。また、臼倉先生は急速凍結法CEMOVISとトモグラフィーの併用で、張り巡らされ複雑に絡み合ったアクチンフィラメントを観察し、アクチンフィラメントの分化・空間配置でオルガネラの位置が決まるということを示された。さらに、岩田先生は3D走査顕微鏡とAFMマニピュレーターを組み合わせて、顕微解剖や微細加工が行えることを示された。これらはいずれも3次元電子顕微鏡観察ならではの成果であり、大変感銘させられた。成果は着々とあがっているとのことであり、今後の発展がとても楽しみである。

ワークショップ終了後、懇親会アカデミックサロンではいろいろな銘酒がふるまわれ、演者の先生方とも会話が弾み、筆者も初対面の方々と楽しいひと時を過ごすことができた。
今後、IIRSが益々発展することを願っている。

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第8回可視化技術ワークショップを終えて
伊藤 広(株式会社ナナオ)

第7回に引続き3D関連のワークショップということで参加させていただき、今回も貴重なお話を伺うことができ、大変勉強になりましたこと御礼申し上げます。

高沖先生のフィールドは私の専門に近く、3DCG処理の領域を再確認させていただけました。コンテンツとしては巷に溢れている3DCGも、その製作過程やツールといったものはなかなか目にする機会が少なく、実地でデモしていただけたことは大変参考となりました。

また、人見先生・臼倉先生のお話からは3次元観察の必要性や、あるいは限界といったものが門外漢の私にもよく感じられました。特に臼倉先生の「3D構造が判っているものを立体観察することは容易だが、立体観察から3D構造を理解することはそれほど容易ではない」といったくだりは、未知の部分を探求する現場では単に立体的に見えるだけでは不十分であることが伺い知れ、装置を開発する者としてどのようなことができるかを考えさせられるお話でした。

一方、光岡先生のトモグラフィのお話は原理から実際の応用における制約まで非常に判り易くご紹介いただけ、同技術に対する理解を深めることができました。

岩田先生とは一部プロジェクトをご一緒させていただいており、内容も良く存じているのですが、ものづくりとい言う観点からはデモ映像も含め大変興味深いものであると同時に、大学発の製品開発という面においても、今時の大学の在り方などを考えさせられるお話でした。

最後に、今回のワークショップにおきましては弊社モニタの展示デモを併設させていただき、ご来場いただきました多数の先生より貴重なご意見を伺うことができましたこと、御礼申し上げます。ワークショップ後のアカデミックサロンにおきましても色々なご意見を頂戴し、今後の製品開発に反映できればと思います。

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第8回可視化技術ワークショップに参加して
今井 元(日本女子大学・理学部・数物科学科)

前回、大隅先生からのお誘いで初めて参加して、今回は2回目です。分野的に門外漢の私が参加するのは、可視化技術という点に惹かれたからです。物理の分野では現象がナノテクノロジーのようにより小さく、また一方では宇宙のようにより壮大になってきており、いかに可視化するかが、これから学ぶものにとって大いに役立つ有意義なことになります。このことは物理現象全体を分かりやすく、理解することが容易になるからです。

今回の講演でまず興味深かったのはメガネを使用する難はありますが、微細な構造を3次元で表現することです。眼と脳の働きでひずみのない大画面になると凝視することで立体感が生まれてくるのですが、2つの眼の情報から立体感を作ることがより正確に表現できるものと思います。立体の再現では常に疑問に思いますのは奥行き方向の寸法です。奥行きはコンピュータで再現するときに加工(変化)されてしまうのではないかと、表面の凹凸は理解できても奥行きがどの程度なのかは実体験しない限り分からないのではと思います。

2光子顕微鏡は物性現象を利用して観測するため、対象の光学的性質を加味した観測ができるということでとても有効な観測手段です。2光子吸収現象が900nm付近の光で反応してその半分の光を放出することを利用していますが、吸収の起きる部位を奥行き方向も含めて特定することはできないのでしょうか。特に生態系ですと表皮、内細胞と分離して観測することは有効なことにならないのでしょうか。また、題名で多光子とありましたが、3光子吸収となると変換効率が非常に悪くなってなかなか観測できなくなると危惧しますが、いかがでしょうか。

3つ目の講演は界面活性剤を利用することが興味を引きました。私は今有機半導体に興味を持っているのですが、注目しているのが界面活性剤です。発表のなかで、CMCの大きな材料を使うと良いとありました。界面活性剤はミセルを形成する際に不純物を取り込むといわれており、CMCが大きいのでより大きな不純物を取り込めることが有効なのかと考えておりました。

非常に興味深く拝聴させていただきました。門外漢にも分かり易かったのですが、専門用語の略号が出てくるとフォローが難しくなります。できましたら略すまえのものをプロシーディングにでも書いていただけたら幸いです。

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写真集


大勢の参加者を前に開会の挨拶をする
大隅正子理事長

前半座長された新潟大学医学部・IIRS理事
牛木辰男先生

(株)メタ・コーポレーション・ジャパン社長 高沖英二様

3Dメガネをかける参加者

熱心に質問する参加者

岩手医科大学医学部解剖学 人見次郎先生

(独)産業技術総合研究所
タンパク質構造情報解析研究チーム長 光岡 薫先生

終始会場は和やかな雰囲気で
休憩時間には、(株)ナナオ殿のご協力で3Dの機器(高精細裸眼3Dモニター;DuraVision FDF2301-3D, ビデオ入力付き小型液晶モニター;DuraVision FDX1002)の展示が併設され、ワークショップ出席の皆様に興味深くご覧いただき、出展社説明員にも活発な質問等があり、3Dがテーマのワークショップの実体験機器としてお楽しみ頂きました。

後半座長された弘前大学農学生命科学部
鮫島正純先生

会場風景

名古屋大学エコトピア科学研究所 臼倉治郎先生

熱心に質問する参加者

静岡大学工学部機械工学科 岩田 太先生

3D画像を興味深く観る参加者

閉会の挨拶をする日本女子大学理学部 今市涼子先生

大勢の参加者にお礼を述べる大隅正子理事長
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