大阪大学 大学院基礎工学研究科の佐藤宏介 教授らの研究グループ（宮武大和さん（博士前期課程卒業生）、Parinya Punpongsanon 助教、岩井大輔 准教授）は、フード３Ｄプリンタを用いて食品の内部に特殊なパターンを形成することで、食べられるデータの埋め込みを世界で初めて実現しました。埋め込まれたデータはそのままでは人の目には見えないため、背面から光を照射してデータを食品表面に浮かび上がらせ、それをカメラで撮影する透過撮影技術を用いて読み出します。

これまで食品に付加するデータは、包装などに印字されることが一般的で、食品自体に、その見かけを変えず、さらに食べられることを保証しつつデータを埋め込むことは実現されていませんでした。

今回、佐藤教授らの研究グループは、フード３Ｄプリンタを用いて、食品内部の食材の充填パターンで２次元コードやARマーカーなどの空間コードを表現することにより、見かけを変えず食べられるデータ埋め込みが可能であることを実証しました。また、背面照射された食品をカメラで撮影する透過撮影技術を用いることで、埋め込まれたデータを読み出すことも実証しました。これにより、食品そのもののDXが可能となり、食品トレーサビリティ拡充による食の安全性向上や、拡張現実感と組み合わせた新たな食体験の開拓が期待されます。

本研究成果は、2022年10月29日（土）〜11月2日（水）にアメリカ合衆国オレゴン州ベンドにて開催されるACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST) にて口頭発表されます。なお、成果内容については、口頭発表にあたり事前の査読を経ています。

図1. フード３Ｄプリンタを用いた食品内部への食べられるデータの埋め込みとそれによる新たな食体験の創出

これまで、食品の賞味期限や産地、含有アレルゲンなどの情報は、包装など食品以外のものに印字されることが一般的でした。食品そのものへのデータ埋め込みができれば、包装開封後であっても、食べる直前までこれらの情報を確認できるようになりますが、食品表面に印字する場合はその見かけを変えてしまうことになります。一方、最新技術を食に活用するフードテック分野では、新たな調理技術としてフード３Ｄプリンタが注目されています。フード３Ｄプリンタを使うことで、食品の外形だけでなく、その内部構造を自在に設計することができるようになってきました。

佐藤教授らの研究グループでは、クッキーをフード３Ｄプリンタで作成する際、内部の特定の位置に、異なる色の生地を配置したり、逆に生地を配置せず空間としてあけておいたりすることで、内部に２次元コードやARマーカーなどの空間コードを形成する技術を開発しました。特に、生地を焼成したときに内部のパターンが表面に現れず、さらに、食感や強度にも大きく影響しないような内部構造設計技術を、実験を繰り返すことで確立しました（図2）。クッキー以外にも、豚肉ミンチを用いた場合でも同様に空間コードを形成できることを確認しました。

さらに、内部構造を透過撮影する技術を用いることで、食品内部に埋め込まれた、人の目では見ることのできないデータの読み出しを実現しました。本研究では、背面から光を照射することで内部の空間コードを表面に浮かび上がらせて、それを前面からカメラで撮影する技術を用いました。食品内部での光の散乱を撮影後に計算によって除去することを可能とする高周波パターン（白黒の細かな市松模様、図3）を照射することで、よりくっきりとコードを撮影することができることも確認しました。

図2. クッキーの見た目を変えず、かつ、データ読み出し可能となる内部構造を試行錯誤

図3. 高周波パターン背面照射による光の散乱を抑えたデータ読み出し

本研究成果により、食品そのもののDXが可能となり、食品トレーサビリティ拡充による食の安全性向上や、拡張現実感と組み合わせた新たな食体験の開拓が期待されます。賞味期限や含有アレルゲンなどの情報は、通常、包装から出した後は失われてしまいますが、食べる直前まで読み出すことができるようになり、食の安全性を高めることが可能となります。また、食のペアリング情報を埋め込んでおけば、ペアリングする食品を、他のIoT調理器具と連携して提供できるようになります。例えばクッキーであれば、インターネット接続されたIoTコーヒーメーカーがあれば、そのクッキーを美味しく味わうのに最適な温度、濃さでコーヒーを自動抽出することができるようになるでしょう（図4左）。さらに、ARマーカーを埋め込んでおけば、食品の3次元の位置姿勢を計測できるようになります。これにより、例えばクッキーに様々なグラフィックスをプロジェクションマッピングで貼り付ける拡張現実感（図4右）を実現でき、新たな食体験が可能となります。

図4.（左）埋め込まれたデータから得られるペアリング情報から最適なコーヒーを抽出するシステム
（右）プロジェクションマッピングとの組み合わせによる新たな食体験

本研究成果は、2022年10月29日（土）〜11月2日（水）にアメリカ合衆国オレゴン州ベンドにて開催されるACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST) にて口頭発表されます。

タイトル：“interiqr: Unobtrusive Edible Tags using Food 3 Printing”
著者名：Yamato Miyatake, Parinya Punpongsanon, Daisuke Iwai, and Kosuke Sato

なお、本研究は、JST戦略的創造研究推進事業ACT-X（課題番号：JPMJAX20AK）、科研費 学術変革領域研究(A)計画研究（課題番号：20H05958）の支援を受けて実施されました。

佐藤宏介 教授 研究者総覧
https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/ec1598c02c611a39.html

岩井大輔 准教授 研究者総覧
https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/7252dbfff7d52472.html

P. Punpongsanon助教 研究者総覧
https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/5d619524957c2c78.html