藤井 宏之 (フジイ ヒロユキ)

工学研究院 機械・宇宙航空工学部門 熱流体システム准教授

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研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(工学), 東北大学, 2012年03月
■ URL
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J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 光散乱・光伝搬
  • 輻射(ふくしゃ)輸送
  • 電磁波散乱
  • モデル化とシミュレーション
  • 近赤外分光
研究分野
  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学), 熱工学, ふく射輸送;光散乱
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2023年04月 - 現在
    北海道大学, 大学院工学研究院 機械宇宙工学部門, 准教授(テニュアトラック), 日本国
  • 2025年10月 - 2025年10月
    ロスキレ大学, 科学環境学科 数学・物理学専攻, 客員研究員, デンマーク王国
  • 2024年08月 - 2024年12月
    ミシガン大学, 電子工学・計算科学学科, 客員研究員, アメリカ合衆国
  • 2023年08月 - 2023年09月
    ロスキレ大学, 科学環境学科 数学・物理学専攻, 客員研究員, デンマーク王国
  • 2019年04月 - 2023年03月
    北海道大学 大学院工学研究院, 機械宇宙工学部門, 助教(テニュア)
  • 2019年09月 - 2019年12月
    ミシガン大学, 電子工学・計算科学学科, 客員研究員
  • 2014年04月 - 2019年03月
    北海道大学, 大学院工学研究院 機械宇宙工学部門, 助教(テニュアトラック)
  • 2012年04月 - 2014年03月
    東京都医学総合研究所, ヒト統合脳機能プロジェクト, 外部支援研究員(JST研究員)
学歴
  • 2009年04月 - 2012年03月, 東北大学, 工学研究科・ナノメカニクス専攻, 博士後期課程
  • 2007年04月 - 2009年03月, 東北大学, 工学研究科・ナノメカニクス専攻, 博士前期課程
  • 2003年04月 - 2007年03月, 筑波大学, 第一学群自然学類, 物理学専攻
委員歴
  • 2025年04月 - 現在
    日本熱物性学会 研究会「光熱変換現象のマルチスケール理解」, オーガナイザー, 学協会
  • 2025年04月 - 現在
    日本機械学会北海道支部, 学生会顧問, 学協会
  • 2024年10月 - 現在
    日本伝熱学会, 第63回日本伝熱シンポジウム 現地実行委員, 学協会
  • 2024年05月 - 現在
    日本伝熱学会, 63期 協議員, 学協会
  • 2022年04月 - 現在
    日本機械学会 流体工学部門, 北海道地区流体工学研究会 幹事, 学協会
  • 2022年04月 - 現在
    生体ひかりイメージング産学連携専門員会, 委員, 学協会
  • 2021年04月 - 現在
    近赤外研究会, 役員(北海道地区)
  • 2023年06月 - 2024年07月
    The fifth International Workshop on Nano-Micro Thermal Radiation, Nanorad 2024, Second Secretary General, 学協会
  • 2022年04月 - 2024年03月
    日本機械学会 熱工学部門, 広報委員会 委員, 学協会
  • 2015年04月 - 2017年03月
    日本機械学会 流体工学部門, 広報委員 ニューズレター担当, 学協会
  • 2015年01月 - 2015年10月
    日本機械学会, 2015年度年次大会 実行委員会 委員, 学協会

研究活動情報

■ 受賞
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
  • 生体ひかりイメージング 基礎と応用
    藤井 宏之, 1章3節、2章5節
    (株)エヌ・ティー・エス, 2021年12月, 9784860437299, 日本語, 学術書, 生体に安全で優しい“光イメージング”!!
    ―それは、光の波動性・粒子性の特性を正しく理解し、光の
    安全性を最大限利用することが肝要。
    この分野における、日本に蓄積されたさまざまな技術リソースと
    アカデミアでの研究成果の融合により、生体への応用も格段の
    進化を遂げる!, [査読有り], [共著]
■ 主な担当授業
  • 流体工学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • 流体工学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • 熱流体力学演習Ⅱ, 2024年, 学士課程, 工学部
■ 所属学協会
  • 2022年04月 - 現在
    日本光学会
  • 2020年04月 - 現在
    日本伝熱学会
  • 2014年05月 - 現在
    日本機械学会
  • 日本物理学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 光散乱・光伝搬モデルに基づいた分光法
    戦略的創造研究推進事業 さきがけ
    2025年10月 - 2029年03月
    藤井宏之
    科学技術振興機構, [計測解析基盤] 計測・解析プロセス革新のための基盤の構築, 北海道大学, 研究代表者, JPMJPR25J8
  • 光の多重散乱と蛍光応答に基づく高濃度コロイドの秒単位凝固制御システムの構築
    科学研究費助成事業
    2025年04月 - 2028年03月
    斎藤 嘉人; 藤井 宏之
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 新潟大学, 研究分担者, 25K02127
  • ナノ粒子分散液体の蒸発係数
    科学研究費助成事業
    2024年04月 - 2028年03月
    小林 一道; 藤井 宏之; 渡部 正夫
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 24K00797
  • 牛乳の品質非破壊評価に向けた物理化学特性と光学特性との定量関係の解明
    2025年度学術研究助成
    2026年02月 - 2027年12月
    藤井宏之
    前川報恩会, 北海道大学, 研究代表者
  • 蒸気中の液滴固体面衝突における凝縮効果によるsplash発生抑制機序の解明ion effect when a droplet impinges on a solid surface in a vapor
    科学研究費助成事業
    2024年04月 - 2026年03月
    渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 真田 俊之
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 23K26027
  • 超高濃度溶液における近赤外電場の多重散乱に起因した干渉効果の解明
    科学研究費助成事業
    2023年04月 - 2026年03月
    藤井 宏之
    日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A)), 北海道大学, 研究代表者, 22KK0243
  • 光音響技術のための光音響波から光吸収寄与を分離するモデル式の開発
    技術開発研究助成【奨励研究】
    2023年04月 - 2025年03月
    藤井 宏之
    中谷医工計測技術振興財団, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金
  • 食品内部品質非破壊評価のための近赤外散乱分光法の開発
    ロバスト農林水産工学研究プログラム
    2023年04月 - 2024年03月
    藤井宏之; 西村吾朗
    北海道大学, 公募研究, 北海道大学, 研究代表者
  • 光を用いた調理パン内部における具材量の非破壊計測
    学術研究助成
    2022年08月 - 2023年07月
    藤井 宏之
    エリザベス・アーノルド富士財団, 北海道大学, 研究代表者
  • 散乱光による豆腐製造過程モニタリングに向けた豆腐凝固状態と光散乱特性の相関関係の解明
    研究助成(若手部門)
    2022年06月 - 2023年04月
    藤井 宏之
    タカノ農芸化学研究助成財団, 研究代表者, 競争的資金
  • ヒト頸部の光と光音響波の伝播解明と画像診断応用
    研究奨励
    2022年02月 - 2023年04月
    藤井 宏之
    上原記念生命科学財団, 研究代表者
  • コロイド溶液における光散乱・揺らぎ・物質拡散のマルチフィジックスモデリング
    科学研究費助成事業
    2021年10月 - 2023年03月
    藤井 宏之
    本研究の目的は、生体ファントムであるコロイド溶液における、光の散乱、光の揺らぎ、コロイド粒子の拡散運動に関するマルチフィジックスモデルを構築し、光の揺らぎのメカニズムを統一的に理解することである。拡散相関分光法は、光強度の揺らぎの時間相関関数を計測することで、媒体深部の拡散係数を評価する。この分光法では、光の散乱、光の揺らぎ、粒子の拡散運動のモデル化が必要であるが、先行研究では別々にモデル化が行われていた。本研究では、3つの物理現象が密接に関係していることに着目する。電磁波散乱理論、輻射(ふく射)輸送論、ブラウン動力学シミュレーションに基づいたマルチフィジックスモデルを構築し、光の時間相関関数などを数値計算した上で一連の物理現象における特性時間や特性長を評価する。特性時間や特性長を無次元解析し、光の散乱と粒子の拡散運動に起因した光の揺らぎのメカニズムについて、普遍性の観点より明らかにする。この目的を達成するため、本年度は以下の2項目について研究を実施した。
    1.ブラウン動力学シミュレーションを実行する計算コードを作成した。分子動力学シミュレーションと構造特性の結果を比較し、溶媒粒子による構造特性への影響は小さいことを確認することができた。シミュレーション結果より得る構造特性の妥当性を、様々な計算手法による結果を比較して、検証した。少ない粒子数であっても、バルク系を再現する計算コードを構築した。
    2.シミュレーションで得た構造特性の結果を、電磁波理論の一つである干渉散乱理論に組み込み、光散乱特性を世界に先駆けて計算した。粘着性剛体球モデルの結果と比較し、光散乱特性に粒子間の引力相互作用が強く影響を及ぼすことを明らかにした。
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(A)(公募研究), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 21H05577
  • 混合気体に接した非平衡気液界面相変化機序の解明と分子混相流体力学への展開
    科学研究費助成事業
    2020年04月 - 2023年03月
    小林 一道; 藤井 宏之; 渡部 正夫
    本提案研究は,混合気体に接した気液界面における気体論境界条件を構築し,様々な分野に本研究成果を展開することである.2021年度は主に以下の3つの研究を行った.
    1.分子計算(分子運動論および分子動力学シミュレーション)を用いて,非平衡気液界面における気体論境界条件の構築を行った.その結果,気体論境界条件に含まれる二つの未知パラメータ(蒸発係数および凝縮係数)を決定した.本結果より,非平衡気液界面における蒸発係数と凝縮係数の値は,平衡状態および非平衡状態においてほぼ変わらないことが明らかとなった.これにより,初期液体温度などの条件にもよるが,平衡状態の蒸発係数および凝縮係数を求めておけば気体論境界条件を構築できることが示唆された.
    2.分子動力学解析を用いて,固体壁と液体に挟まれた気体のクエット流れについて解析を行った.この研究より,気液界面における気体論境界条件の位置を検証した.本研究より,1の研究で指定していた気体論境界条件の位置は妥当であることが示唆された.また,高クヌーセン数流れになるほど,気液界面の境界条件が平衡状態の関数形から異なることが示唆された.これについてはさらなる検討が必要である.
    3.分子動力学解析を用いて,混合液体(エタノール・イソオクタン)の蒸発について検証した.分子動力学計算を用いてエタノール・イソオクタンの気液平衡系を作り出し,1の研究で提案した方法によって,液体から蒸発する分子の成分について調べた.その結果,エタノールの濃度が低い混合液体においても,蒸発するエタノール分子の割合は高くなることが示された.今後はこの知見を用いて実験結果を整理する予定である.
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究分担者, 20K04277
  • 高Oh液滴の固体面衝突直後に発生するsplashの相似則構築とメカニズム解明
    科学研究費助成事業
    2020年04月 - 2023年03月
    渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之; 真田 俊之
    本研究の目的は,「高Oh液滴の固体面衝突直後に発生するcorona splashとprompt splashの発生条件を明らかにし,二つのsplashの発生メカニズムを説明する理論モデルを構築すること」である.この目的を達成するために,本年度は以下の2項目について研究を行った.
    1.固体表面に滴衝する高Oh液滴の観察:自由落下するシリコンオイルを用いて衝突実験を行い,高Oh液滴のsplash発生条件を探索した.高粘度液滴衝突ではあるOhを閾値としてsplashとreceding break-upの2種類の不安定性が観察されること, 閾値Oh数以上ではreceding break-upのみが観察されさらにOh数を大きくすると不安定性が観察されないこと,receding break-upはある衝突速度以上では観察されないことを明らかにした.
    2.粗い表面に衝突する液滴の観察:低圧力環境下の高速液滴衝突 (50m/s程度) 実現を行い,固体表面粗さの効果を検討するために,減圧チャンバ内での粗い固体表面への高速液滴衝突を観察した.平滑表面および粗い固体表面においてsplashの発生閾値を検討した.低Oh液滴衝突においては,これまで観察されていたcorona splashとprompt splashに加えて衝突直後極短時間にのみ観察されるsplashが存在することが発見され,これまでに提案されたsplash発生閾値モデルは,粗い表面には適用できないことを明らかにした.
    3.高速度カラー光干渉計による気液界面計測システムによる観察:固体表面に衝突する液滴の固体面衝突直前に,固体表面と液滴との間に形成される薄空気膜はsplash発生に大きな影響を与える.この薄空気膜厚さの空間分布の時間変化が,固体表面電位と液体の誘電率によって大きく変化することを明らかにした.
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 20H02061
  • 高密度なコロイド溶液におけるふく射の干渉効果とふく射輸送に及ぼす影響の解明
    科学研究費助成事業
    2020年04月 - 2023年03月
    藤井 宏之; 渡部正夫; 小林一道; 西村吾朗
    本研究の目的は、「生体を模擬した高密度なコロイド溶液に対して、輻射(ふくしゃ)の干渉効果を組み込んだ輻射輸送モデル(輸送モデル)を新たに構築した上で、干渉効果が及ぼす光伝播への影響を明らかにすること」である。生体光イメージングや光治療において、生体内の光伝播を定量的に把握することが必要であり、光を輻射と捉えた輸送モデルが活用されている。しかし、従来の輸送モデルには、生体のような高密度な散乱媒体において重要となる干渉効果が考慮されていない。本研究では電磁波の散乱理論より干渉効果を考慮した散乱特性を計算し、輸送モデルに組み込んだ上で光強度の時間分解波形を数値計算する。また、短パルスレーザー光源による光強度計測も実施する。干渉効果が光伝播へ影響を及ぼす時空間スケールについて、散乱係数などで表される無次元数を用いて解析し、理論、数値計算、実験より体系的に明らかにする。この目的を達成するため、本年度は以下の3項目について研究を実施した。
    1.光散乱特性を簡潔に記述するモデル式を開発した。モデル式により、単一散乱の寄与と干渉効果の寄与を分離して評価することに初めて成功した。
    2.分担研究者の西村吾朗助教の波長可変の光計測システムを利用して、コロイド溶液(脂質エマルジョン)において、濃度20%まで21条件、720 nmから860 nmまでの6条件で光計測を実施した。光計測データを逆解析することで算出した光学特性値をモデル式より解析し、干渉効果の波長依存性を明らかにした。
    3.分子動力学シミュレーションにより構造特性を計算し、干渉散乱理論に組み込んで散乱特性を計算した。粒子間の引力相互作用が散乱特性に強く影響を及ぼすことを明らかにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 20H02076
  • 生体組織内部にある蛍光体の高感度検出を可能とするタイムドメイン蛍光法
    科学研究費助成事業
    2019年04月 - 2023年03月
    西村 吾朗; 藤井 宏之
    散乱体に埋め込まれた蛍光体に関して、その時間応答関数に関して、研究協力者と検討した。特に、S/Nが最も良くなる時間応答関数が最大値を取る時間を、点蛍光体に関して解析的に導出し、厳密な証明を与えた。これらの結果を投稿論文としてまとめ投稿した。
    時間応答関数を観測する上で、検出条件が与える影響を評価するために、MCシミュレーションを行った。特に、検出方向の境界面に対する角度依存性を検討した。検出方向の方位角を4分割、極角を10分割しそれぞれの方向で検出される光子数に関してシミュレーションを行った。入射点と検出点を結ぶ方向に対し直角となる方位角で検出する場合の極角に対する依存性は、界面のフレネル反射と拡散反射のみで説明可能であった。一方、入射点と検出点を結ぶ方向では、入射点方向から離れる方向では強度が大きくなる一方、逆の方向では強度が小さくなり、直角方向のそれとの違いはほぼ対称的であった。この結果は、拡散近似に含まれる流れの項で説明できることがわかった。その一方、時間応答の速い時間ではそれらからずれ、拡散近似の破れが現れた。これらの結果は、10月に行われた国内学会、4月に行われた国際会議で報告した。
    散乱体濃度に対して時間応答特性がどのように変化するか、特にその波長依存性に関して、共同研究者とより詳細に解析を進めた。その結果、濃度に対する散乱係数の依存性の非線形性が、波長が長くなるにつれより薄い濃度で現れることが明らかになった。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究分担者, 19K04421
  • 表面プラズモン共鳴観察によるアクティブマターのメカニズムの解明
    科学研究費助成事業
    2018年06月 - 2023年03月
    渡部 正夫; 小林 一道; 藤井 宏之
    本研究の目的は,アクティブマターを用いたマイクロ流体システムを開発するために,アクティブマターのメカニズムを解明することである.液滴アクティブマターのメカニズムを解明するためには,分散質(液滴)と分散媒との固体表面上での挙動を解明する必要がある.液滴と分散媒が混和性の場合には,移流による物質移動と相互拡散による物質移動が発生するため,個体表面極近傍での液滴と分散媒の濃度分布を計測することが必要不可欠となる.そのため,以下の2事項に着目して検討した.
    1.表面プラズモン共鳴観察による濃度分布計測システムの構築:固体表面極近傍での液滴・分散媒の濃度分布を計測するために,表面プラズモン共鳴観察による濃度分布計測システムを構築した.表面プラズモン共鳴の共鳴条件が,基板表面の状態に敏感に変化することを利用して,基板表面への赤色光入射角を固定することで,基板表面極近傍の液滴・分散媒濃度分布を反射率の関数として 光強度分布として定量化可能である.今年度は,液滴として水,分散媒としてエタノールを用いた.基板表面への入射光角度を水の表面プラズモン共鳴角度に固定して,固体表面極近傍における水・エタノール混合溶液の水平方向濃度分布の時間変化を高速度カメラで撮影することに成功した.
    2.エタノール薄液膜に衝突する水液滴挙動の固体表面極近傍での観察:底面を金薄膜を蒸着したスライドガラスとするアクリル製の検査容器を作成しプリズム上に設置し,容器の中にエタノール薄液膜を形成した.直径2mm程度の水液滴を自由落下させエタノール薄液膜に衝突させた.エタノール薄液膜厚さと水液滴落下高さとをパラメータとして,衝突後の水液滴とエタノールの混合溶液の固体表面極近傍での挙動を検討するために,表面プラズモン共鳴観察を行い,固体極近傍での水平方向濃度分布を高速度カメラを用いて観察した.
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 研究分担者, 18K18816
  • 生体深部における光と音の伝播の解明と光音響イメージングへの応用
    研究助成(一般)
    2020年07月 - 2021年03月
    藤井 宏之
    秋山記念生命科学振興財団, 研究代表者
  • 生体の大域・局所構造に起因したふく射の干渉機構の解明と光散乱特性の理論値導出
    科学研究費助成事業
    2018年04月 - 2021年03月
    藤井 宏之
    本研究では、生体組織を高密度かつ網目構造を有した高分子溶液として捉え、光干渉散乱理論に基づいて、生体組織における光散乱特性の理論値を導出すること、そして、生体組織の構造特性に起因した光の干渉機構を解明することを目的としている。


    平成30年度では、まず、従来の単分散のコロイド水溶液における干渉散乱理論を多分散に拡張することを試みた。ここで、Cartignyらによって構築された干渉散乱理論を適用し、静的構造因子にはPercus-Yevickの解析解を用いた。また、粒径分布や粒子径などは、生体や農産物の模擬試料として広く用いられているイントラリピッド水溶液に関する計測データを用いた。体積分率が2%程度より低い場合、独立散乱理論と干渉散乱理論による散乱係数は同じとなり、それより大きい場合では干渉効果によって、干渉散乱理論の結果の方が値が小さくなった。この結果は、先行研究による単分散シリカ溶液の結果と同じ傾向であることから、多分散の効果は、定量的に寄与することが考えられた。
    次に、イントラリポス溶液を用いて、粒径分布や光計測を行う準備を進めた。粒径分布は北海道大学工学研究院マテリアル分析・構造解析共用ユニットMASAOUにて光計測した。計測結果より、粒径分布はGauss分布の形をしていることが分かったが、計測原理上、高い体積分率では測定できず、今後は別の手法で測定することになった。
    最後に、散乱係数を測定するため、ふく射輸送方程式に基づいた逆解析アルゴリズムを構築した。均一無限媒体における、ふく射輸送方程式の解析解と拡散近似した境界条件を用いて、半無限媒体における、ふく射輸送方程式の近似解を構築し、光伝播モデルとした。この近似が成立する光源ー検出点間距離を、ふく射輸送方程式の数値計算と比較することで評価した。
    日本学術振興会, 若手研究, 北海道大学, 研究代表者, 18K13694
  • 高速射出液膜流れの固気液三相接触線近傍流れ場の不安定現象に及ぼす周囲気体効果
    科学研究費助成事業
    2017年04月 - 2020年03月
    渡部 正夫; 真田 俊之; 小林 一道; 藤井 宏之
    固体表面への液滴衝突は噴霧冷却,インクジェット印刷,超清浄洗浄等の技術応用において重要な技術的要素である.本研究では,固体表面衝突後に形成される高速液膜流れの不安定性現象に着目し,4つの研究項目(高速度カラー光干渉計を用いた液滴-固体間の空気薄膜形成の観察,異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突の観察,減圧チャンバ内での高速液滴衝突の観察,固体表面衝突後の液膜不安定性に及ぼす周囲凝縮性気体の効果の観察)を行うことにより,「高速射出液膜流れの固気液三相接触線近傍流れ場の不安定現象に及ぼす周囲気体効果」を考察した.
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 17H03168
  • 近赤外光コンピュータ断層撮影を用いたパン内部品質の非破壊評価(2016年度の継続課題)
    学術研究助成
    2019年07月 - 2020年02月
    藤井 宏之
    エリザベス・アーノルド富士財団, 研究代表者, 競争的資金
  • 光コンピュータ断層撮影による甲状腺腫瘍診断のためのヒト頸部における光伝播モデルの高度化
    2017年度研究助成
    2018年03月 - 2019年03月
    藤井 宏之
    大川情報通信基金, 研究代表者, 競争的資金
  • 2成分混合気体の気体論境界条件の決定とその応用
    科学研究費助成事業
    2016年04月 - 2019年03月
    小林 一道; 藤井 宏之; 渡部 正夫; 今 美沙紀
    本研究は蒸気(凝縮性気体)と気体(非凝縮性気体)の混合気体に対する気体論境界条件を決定し,その境界条件を利用して,混相流れの解析,特に気泡の崩壊問題の解析に適用することである.本研究期間では,分子動力学法を用いて平衡状態における混合気体の気体論境界条件を構築した.また,得られた境界条件を用いて,気泡の崩壊問題に適用した.その結果,気泡が崩壊する際には,気液界面近傍に薄い非凝縮性気体の層が形成され,この層の影響で,蒸気の凝縮係数が著しく低くなることが示唆された.また,崩壊時の気泡内部の温度分布は,その内部に含まれるほんのわずかな非凝縮性気体の量に応じて変化することが明らかとなった.
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究分担者, 16K06064
  • 光と音響の生体内伝播理論に基づく胎児への酸素供給モニタリングシステムの開発
    科学研究費助成事業
    2015年04月 - 2018年03月
    大川 晋平; 藤井 宏之; 平沢 壮; 精 きぐな
    レーザー光を生体に照射した際にヘモグロビンなどの色素が発生する超音波(光音響)を用いて胎児・胎盤の血液濃度分布をイメージングすることによって胎内での酸素供給状態をモニタリングするための技術研究を目的として、光音響を用いた生体組織の光の吸収・散乱の度合いを表す光学特性値測定や生体内の光伝播シミュレーションを用いた定量的なヘモグロビン濃度分布の画像化法の開発、動物モデルを用いた胎盤の光音響イメージングを行った。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 研究分担者, 15K06125
  • 微細構造を有する生体組織内のふく射輸送現象の解明に基づいた光学特性値の高精度計測
    科学研究費助成事業
    2015年04月 - 2018年03月
    藤井 宏之
    本研究課題では,ふく射輸送方程式に基づいて,微細構造を有する生体組織内の光伝搬を明らかにした上で,in-vivoにおける生体組織の光学特性値を高精度に算出する逆解析アルゴリズムを開発することを目指した.
    主な成果としては,生体のような強い異方性散乱媒体に対して,高速かつ高精度のふく射輸送方程式の数値計算手法を開発し,弾道光から拡散光へと遷移する長さと時間を光学特性値の関数として提示したこと,逆解析アルゴリズムを構築し,農産物や食品の光学特性値をin-vivo及びex-vivoで算出,構造特性との関係性を明らかにしたことである.
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 15K17980
  • 近赤外光コンピュータ断層撮影を用いたパン内部品質の非破壊評価
    学術研究助成・舟橋重明記念奨励助成
    2016年07月 - 2017年04月
    藤井 宏之
    エリザベス・アーノルド富士財団, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金
  • 光CTを用いた農産物組織における光散乱特性の解析と組織構造との関係性の解明
    研究助成(奨励)
    2016年07月 - 2017年03月
    藤井 宏之
    秋山記念生命科学振興財団, 研究代表者, 競争的資金
  • 蒸気中における液滴固体面衝突後に発達する高速液膜流れ不安定性現象に及ぼす凝縮効果
    科学研究費助成事業
    2014年04月 - 2017年03月
    渡部 正夫; 真田 俊之; 小林 一道; 矢口 久雄; 藤井 宏之
    固体表面への液滴衝突は噴霧冷却,インクジェット印刷,超清浄洗浄等の技術応用において重要な技術的要素である.本研究では,Xuら(Phys. Rev. Lett, 184505, 2005)の液滴衝突後に発生する高速液膜の不安定現象発生閾圧力についてのモデルが,周囲気体温度の寄与を予測することが可能であることを示した.さらに周囲気体が凝縮性気体の場合には,高速液膜の不安定現象発生閾圧力がXuらのモデルでは予測できず,不安定現象発生閾圧力はより高く,すなわち安定化することを示した.
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 26289031
  • 平均場運動論理論による高速移動気液界面における非定常熱・物質輸送現象の解明
    科学研究費助成事業
    2014年04月 - 2016年03月
    渡部 正夫; 小林 一道; 矢口 久雄; 藤井 宏之
    本研究の目的は,平均場運動論理論から得られるEnskog-Vlasov方程式を用いて,強い非平衡状態にある気液界面近傍での非定常熱・物質輸送現象を解明することである.運動論理論の数値解析手法の一つであるEV-DSMC法を用いて,強い非平衡状態の気液界面近傍の非定常熱・物質輸送現象の数値解析を行い,流体力学の枠組み内で使用可能な,気液界面近傍の熱・物質輸送を記述する境界条件を構築した.この境界条件を用いて相変化を含んだ気泡運動を表す数理モデルを提案し,物理過程を調査した.
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 研究分担者, 26630043
  • 近赤外光CTによるメロン内部品質の非破壊評価
    フードイノベーション創造支援事業
    2015年07月 - 2016年02月
    藤井 宏之
    ノーステック財団, 研究代表者, 競争的資金
  • ヒト頸部における 非侵襲光診断技術による 腫瘍部位推定
    若手研究人材・ ネットワーク育成補助金
    2014年08月 - 2015年02月
    藤井 宏之
    ノーステック財団, 研究代表者, 競争的資金
■ 学術・社会貢献活動/その他
社会貢献活動
  • オープンキャンパス
    2025年08月04日 - 2025年08月04日
    運営参加・支援
    北海道大学
    令和7年度工学部オープンキャンパス
その他
  • 2025年10月 - 2025年10月
    STS Forum Annual Meeting 2025
    Attendee of the Young Leaders Program
    https://www.stsforum.org/kyoto2025/

研究シーズ集

■ 研究シーズ