先端技術館 展⽰物と教科との関連資料（2024年度）※本資料は、TEPIA先端技術館スタッフが教科書などを参考に作成したものです。
展⽰物名

A1

⼿のひらサイズの「体温発電機」

ASKA3Dプレートによる⾮接A2 触タッチパネル「空中ディスプレイ」

暮らしと経済
A3

A4

B1

社
会

バーチャルカメラアプリ「xpression camera」

パイプ探査ロボット「配管くん」

⾳声で伝える着⽤型の端末「ダイナグラス」

電動クローラ（キャタピラ）移B2 動⽤ロボット概要

私たちが暮らす便利な⽣活、スマート社会の実現には、膨⼤な数のセンサとそれを動かす電気が必要になります。この⼿のひらの温もりで電気を⽣み出す微⼩温度差発電モジュールは温度差を利⽤したクリーンな発電です。鉄、アルミニウム、シリコンといった地球に多くある物質で出来ている FAST
材®を使って構築された技術は安価で無害、環境に優しい上、外部からの給電の必要がない⾃⽴した電源を⽣み出す技術です。

課

題

解決に資する技術

学習ポイント

エネルギー
発電する電⼒が少なくても、多くの装置での ⼀般的な発電（電磁誘導）の仕組みとのこれからのIT社会に必要なセンサや通信の 活⽤が期待されている。
違いを知る。
機器は様々必要となり、微⼩な電⼒でも良 鉄・アルミニウム・シリコン元素からなる熱電いが安定した電源供給が必要となる。
材料（FAST材®）を⽤いた微⼩温度差発電モジュールを使い体温と外気のわずかな温度差で発電、蓄電できる。

感染予防対策の観点から、不特定多数の⼈が触れる画⾯タッチ操作においても衛⽣⾯での配慮が ⾮接触
空中結像技術をつかった空中ディスプレイ
反射する光をまた結合することで像が現れる必要になりました。ASKA3Dプレートによる空中ディスプレイは、タッチパネル⾯に触れることなく操作 新型コロナウイルスの感染防⽌対策として、 で、タッチパネル⾯に触れることなく操作やオ 空中結像技術を理解する。
やオペレーションが可能です。光の反射を利⽤することで空中に映像を表⽰させる空中結像技術を 不特定多数の⼈が触れる画⾯タッチ操作で ペレーションが可能。衛⽣⾯を重視する医療 空中をタッチする指を感知する仕組みを理使っています。衛⽣⾯を重視する医療現場だけではなく、様々な施設で感染予防対策に役⽴ちま も衛⽣⾯での配慮が必要となる。
現場、さらには店舗や飲⾷店、⾷品⼯場、 解する。
す。それだけではなく、汚れた⼿や⼿袋をしていても操作できます。
公共施設などでの活⽤が期待される。

コロナ禍で急激に普及したオンライン授業や会議などの活動は、ビデオチャットなどの動画コミュニケー ストレスのないコミニケーション
顔の形状や表情を50,000点以上の3Dの AI・ビッグデータを理解する。（映像の中からションが中⼼です。あらゆるビデオアプリ上でリアルタイムに動作する「xpression camera」を使え
テレビ電話などの動画コミュニケーションはスト ポイントで詳細に認識し、素早く画像を⽣成 素早く顔の領域を特定し、⽬・⿐などの顔のば、画像を⼀枚⽤意するだけでその⼈になりきることができます。⾃分のスーツ姿の画像を使い、メイ レスを感じる⼈もいる。
処理して、リアルタイムで表情を動かせる。こ 特徴点を判定し、その情報を選択した画像
クせずに普段着で仕事の会議に臨むことも可能です。従来の技術は２Dで顔の点を認識をしていまのことによって他の画像でテレビ電話に参加 に反映する。）
したが、３Dで捉えることにより詳細な顔の形状・表情を認識しています。
でき、ストレスなく楽しむ事ができる。

配管の⽼朽化が問題になっています。特に建物の配管メンテナンスにおいて、⽼朽化した配管の位 維持管理の効率化
狭い配管内を⾃由に移動できる機構とカメ 難しい環境を移動するための構造を知る。
置や破損した場所を調査する際、⽼朽化の進⾏具合を確認することは困難を極めます。この配管く インフラの⽼朽化が進み、点検維持管理の ラやジャイロセンサ、⾓速度計で配管内の情 センサ・⾓速度計を⽤いることの意義を知
んは配管内を移動しながら内部映像と位置を記録します。位置情報から作成した図⾯と映像を組 増⼤や労働者不⾜に陥っている。
報を知ることができる。
る。（例︓上記のセンサを⽤いると空間情み合わせて配管の状態を診断します。
報がデータ化されるなど）

ダイナグラスは取り付けられたカメラとAIが周囲の情景を認識。1つの端末に「信号」「⽂字」「周囲の様⼦や⽬の前にいる⼈」「周辺の危険物」の情報を⾳声で伝えてくれる機能があります。
盲導⽝や⽩杖と⼀緒に利⽤することで得られる情報が増え、視覚障がい者が今以上に安⼼して外出や暮らしを楽しめるようになる技術です。

共⽣社会
視覚障がい者の外出は多くの危険と隣り合わせである。安⼼して外出できるように、周囲の情景を伝える必要がある。

カメラで写した情景・⽂字・ハザードなどの情 AIやビッグデータを理解する。
報をAIで認識し⾳声に変換してユーザーに 最新のテクノロジーを駆使しながら、共⽣社伝える。
会を考える。
情景データを貯めることで、使⽤ごとに画像解析性能が向上し続ける。

CuGoは、荷物をのせて安定した⾛⾏ができ、軽量⾞体で⼤⼈⼀⼈でも持ち運べます。動⼒機構を内蔵し、簡単に組み⽴てることができ、アルミフレームの取り付けだけでカスタマイズが可能です。建
設現場や災害現場などの不整地の⾛⾏や天候や季節によって変動する様々な作業に合わせたロボット開発など、いろいろな⽬的に活⽤できるロボットです。

ロボット開発の効率化
⾛⾏部分にCuGoを活⽤することで、その他 タイヤ、クローラ、四⾜歩⾏、⼆⾜歩⾏など、ロボットを開発するうえで、実⾏したい⽬的の の機能の開発に注⼒でき、ロボット開発を効 ⾜回りの違いによる⻑所や短所を考える。
機能の開発に加えて、⾛⾏部分まですべて 率よく⾏える。
開発を⾏うと多くの時間を要してしまう。

「 CuGo 」

B3

⾳が鳴る布「ファブリックスピーカー」

ファブリックスピーカーは、銀メッキ短繊維を利⽤した導電配線・電極形成により布からスピーカーのよう 技術範囲の拡張
布のようなやわらかい素材で作ることで、⾐ 変形しても断線せず電気が通る仕組みを理に⾳を出す技術です。薄くて柔らかく、伸び縮みする素材を使⽤しているため布と同じように⾐服に組 電⼦技術の利⽤範囲を広げるため、柔軟に 服に組み込めば、違和感なく⾳声の情報を 解する。
込み、⾝に着けることができます。⾐服だけでなく⾞の座席やベッドに組込むことで、⼈にストレスを与 変形する素材にも電気を通せるようになる必 取得できる。また⾞の座席やベッドなどあらゆえることなく⾳や情報を伝えることが可能になります。
要がある。
るところに組み込むことも可能。この技術を使ってセンサも作られており、体の情報を測定して医療にも活⽤する研究がされている。

現在、世界⼈⼝の40％の⼈が安全な⽔を確保できないとされています。安全な飲み⽔の確保は命 世界の⽔不⾜
窒化チタンナノ粒⼦を利⽤するとより簡単にに係わる重⼤な社会問題です。ナノ粒⼦にした窒化チタンを、⽔等の媒質に分散をさせて太陽光を 世界⼈⼝の40％の⼈が安全な⽔を確保で 蒸留が可能になり、被災地や浄⽔場の⼤吸収させると⽔が蒸発する性質があることがわかりました。この性質を応⽤することで太陽光で⽔を直 きないとされており、汚れた⽔を主原因とする 型設備を整えられない環境でも、安全な蒸留⽔を作ることが期待されている。
ナノ材料を利⽤した太陽熱によ 接蒸留させることが可能となり、被災地や浄⽔場の設備を整えられない環境でも、汚⽔や海⽔から 下痢で命を落とす乳幼児は、年間30万C１安全な蒸留⽔を作ることが期待されます。※窒化チタンは主にドリルの刃等⼯具のコーティングに使 ⼈、毎⽇800⼈以上にものぼっている。安る⾼効率な⽔の加熱われている材料。
全な飲み⽔の確保は命に係わる重⼤な社会問題である。
環境中のプラスチックは次第に細かくなり、マイクロプラスチックと呼ばれるようになります。現在、海には 海の環境保全
たくさんのマイクロプラスチックが漂っており⽣態系への悪影響を及ぼすとされていますが、どこにどのくら 回収が困難である海洋に漂うマイクロプラス

⽔不⾜という社会課題を認識した上で、⼀般的な蒸留は沸点の差を利⽤して、気体を凝縮して⾏うが、窒化チタンナノ粒⼦を利⽤するとより簡単に蒸留が可能になることを理解する。

ハイパースペクトル画像診断技術を⽤いるこ プラスチックの素材の特性を理解する。（耐とで分析速度が従来⼿法の100倍程度に 久性に優れているが、耐久性があるため腐らず⻑持ちするので、海に流れて海洋汚染に繋がっている）
プラスチック素材ごとに固有の分光反射特性を持つので解析できるようになることを知り、さまざまな調査⽅法について考える。

地
ハイパースペクトル画像診断技 いあるのか実態がわかりません。また、海からサンプルを取って調査をしても下処理に時間がかかり、量 チックの削減に向けて現在どのような状況で 効率を上げられるようになる。
球や測定できる⼤きさにも限界があり⾮効率な状態でした。今回、ハイパースペクトル画像診断技術を あるか迅速に調べる必要がある。
術を⽤いた
・ C２
マイクロプラスチックの⾼速な分 ⽤いることで分析速度が従来⼿法の100倍程度に効率を上げられるようになりました。
⽣
析⼿法の開発命

現在、⽇本では年間約48万トンの⾐料品が廃棄処分されています。⾐料品の多くは化学繊維で ごみの減量/CO2の削減
キュアテックス®は⼟に還すことができ、⾐類 ゴミを減らす意義を理解する。
できており、⼟壌汚染や、焼却処分をする際の⼆酸化炭素の排出量など環境への負担が⼤きいこと ⽇本で年間約48万トンもの⾐類がゴミとし のゴミを削減し、環境汚染やCO2増加を抑 ⼈間の⽣活における⾐類も微⽣物のはたらが問題となっています。和紙を100%使って独⾃製法でつむいだキュアテックス® は、消臭・抗菌・ て処理されており、焼却時に発⽣したCO2に ⽌する効果が期待されている。
きで天然素材であれば分解される（⽣分⽣分解性と⼟壌活性化に優れ抗ウイルス・UVカット効果等の⾼い性能に加えて⼟に還る⽣分解性もあり、⼟壌中の微⽣物を活 よる環境負荷が⼤きな問題になっている。 また植物の成⻑を促し栄養価の⾼い作物を 解）ことを理解し、分解される素材と分解さC３ た和紙繊維れない素材を考える。
性化させることで⾼栄養な農作物を育てることができるようになります。役⽬を終えた⾐料品を⼟に還育てることができる。
「キュアテックス ® 」
すことで環境への負担を軽減しつつ循環した社会の構築が期待されます。

⽇本国内で育った⽊材を暮らしの中で利⽤することが、森林に必要な⼿⼊れを⾏い、守ることにつな 森林資源の未活⽤がります。CNF（セルロースナノファイバー）は、森林資源の循環利⽤へつながる技術です。植物か 林業の⾼齢化が進み、また、海外から安い

セルロースナノファイバーは、⽊材など、植物 今まで⽯油から作っていた⾝の回りのプラスを原料とする新素材で、とても軽く、そして強 チック製品や⾞の部品などさまざまなものが、森林︓⽇本の豊富な森林資ら取り出したナノサイズの繊維状物質で、軽さ、強度、耐膨張性など様々な優れた点を持ちます。そ ⽊材の輸⼊が進み、収⼊よりも⼿⼊れや保 くて壊れにくいという特⻑をもつ。鋼鉄の5倍 CO₂を吸収して育った⽊を原料としたセル源を最新技術でカーボンニューの特⻑を活かし、⾃動⾞、家電、住宅・建材等の分野で環境負荷の少ない製品開発が⾏なわれ 育にかかる費⽤の⽅がかかってしまうことなど の強度で5分の1の軽さといわれている。
ロースナノファイバーにできると⽇本の資源をD1 トラルな⾰新素材に変えるテク実⽤化されています。また、天然素材である特⻑を活かして⾷品分野での応⽤が進んでいます。
から、間伐や⼿⼊がされずほったらかしになっ活⽤でき、環境にもやさしい。
ノロジーてしまう森林が増えている。
「CNF」

⼈と⾃然

最近、⽇本の沿岸で「磯焼け」という現象が起きています。鉄鋼スラグと⼈⼯腐植⼟を合わせたビバ 海洋環境の変化
ビバリー®ユニットは、鉄鋼の製造過程で出 海藻類は育つ過程で多くの⼆酸化炭素をリー®ユニットは、磯焼けの原因の⼀つである森林からの鉄分供給の不⾜を補い、海藻の⽣育に必 ⽇本の陸地の約12倍の広さを持ち、豊かな る鉄鋼スラグと腐植物質の混合物を海底に 固定してくれる他、⿂のえさになったり産卵場要な「⼆価鉄イオン」を腐植酸鉄の形で海に供給し藻場の造成を助けます。ビバリー®ユニットは、 資源に恵まれた⽇本の海。現在は、磯焼け 埋めることで海藻の⽣育に必要な鉄イオンを になる等海の⽣態系を⽀える重要な役割を
海洋︓海洋でのさまざまな課
森林⼟壌中の「鉄イオン」と「腐⾷酸」がキレート化する事で⽣み出される腐⾷酸鉄を⼈⼯的に⽣成 や酸性化など海洋環境の変化によって海藻 供給。海藻が⽣い茂る環境をよみがえらせ になっている。
D2 題の解決に役⽴つテクノロジーするものです。キレート化とはカニがはさみでモノを挟むような形で⾦属と錯結合することです。腐植酸 類の⽣息場が減少するという問題が起きて る。
「ビバリー®ユニット」
鉄のようにキレート化した⾦属は⽣物に吸収されやすくなります。
いる。

fabulaは、規格外の野菜や加⼯時に出る端材、廃棄される⽣ゴミや⾷品廃棄物など未利⽤資源 廃棄物の未活⽤
fabulaは、売り物にならない野菜や加⼯時 コンクリートをつくるために必要な砂が⼤変貴からバインダーを使⽤せず100 ％⾷品廃棄物からつくられた素材です。⾷品ゴミを乾燥・粉砕した
⾷品ごみには、⾷べ残しのほかにも農場や⼯ に出る⽪や種、売れ残りのお弁当などの⽣ゴ 重な⾃然資源となり、奪い合いとなってい廃棄物︓そのまま廃棄されるは後に、⾦型に粉末を⼊れて熱と圧⼒を加えて成形します。温度と圧⼒を調整することであらゆる廃 場など「⾷べ物をつくる過程」で発⽣するごみ ミを原料に、乾燥・粉砕・熱圧縮の⼯程でつ る。⾝の回りの⾷品廃棄物のみでつくられるずのものに新しい価値を⾒つけ棄⾷材を理想の形に成形することができます。製品使⽤後に回収することで再び原料として使⽤す も含まれる。ごみ処理には⼤きな⼿間やコス くられる。その丈夫さは、⽩菜を原料としたプ 新素材。砂の不⾜問題だけでなく、⾷品ゴミD3 活⽤し、地域の困りごとの解決ることができ、不要になった場合は⼟に還すことも可能です。いろいろな業種と協業し、地域で出たゴ トがかかり、⾷品ごみの問題は、世界中で⼤ レートでコンクリートの曲げ強度の約４倍にも の問題解決の可能性を考える。にもつながる新しいテクノロジー ミをその場所で活⽤するゴミの地域循環モデルの構築を⽬指しています。
きな関⼼ごとになっている。
なる。

「fabula」