https://my.ebook5.net/FIT-ebook5/research/ # 研究紹介集（第8版） ## Page 001 ![Page 001の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000001.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## Page 002 ![Page 002の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000002.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## Page 003 ![Page 003の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000003.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 時代の変革期における理工系大学の社会的使命福岡工業大学副学長総合研究機構長倪宝栄平素より本学の教育・研究活動に対し深いご理解とご支援を賜り厚く御礼申し上げます。人口の大幅な減少や急激なデジタルトランスフォーメーションの進展等により産業構造の在り方が大きく変わりつつある中、「新規で多様な知の創造」、「知の開拓に挑戦できる研究者の育成」、「予測困難な時代の変化に対応できる人材の育成」そして「創出した知を地域へ還元していく社会貢献」といった大学が果たすべき使命がより重要になっています。本学の研究戦略を立案し研究活動全般を総合的に推進する役割を担う総合研究機構は、3つの研究所と5つの研究センターを附置し、特色ある研究を生み出す環境を提供すると共に、より多くの研究者が科学研究費や大型競争的資金を獲得できるよう、日々研究活動の支援に取り組んでいます。また、ダイナミックな産官学連携の推進を目指して附置された産学連携推進室では、従来の地元企業・自治体からの技術相談への対応や共同・受託研究を通じた社会課題の解決に加え、分野横断型研究プロジェクトの組成、知的財産の活用による社会実装の実現、大学発スタートアップによる起業支援、さらにはグローバル企業との研究連携に向けたチャレンジ等、大学の未来を切り開く重要な役割を担いつつ、福岡市東部における学術研究拠点として積極的に地域社会へコミットしています。今般、総合研究機構の産官学連携・地域連携活動の一助として、本学研究者の主要研究テーマの概要や特許情報等の紹介に加え、地球規模で起きている課題解決に対応したSDGs目標番号を記載した「研究紹介集（第8版）」を刊行いたしました。本学では、これからも最新の研究成果や最先端技術の積極的な公開・発信に努め、理工系大学としての社会的使命を果たすべく邁進していく所存です。本冊子を通じて皆様との双方向の交流がますます進展することを期待しております。2023年8月吉日本学の研究活動や研究者情報並びに特許情報はWEB上にも公開しておりますので併せてお立ち寄りください。産学連携推進室：https://cro.fit.ac.jp/sangaku.html研究紹介集：https://cro.fit.ac.jp/sangaku/seeds.html特許情報：https://cro.fit.ac.jp/sangaku/intellectual/patent.html産学連携推進室研究紹介集特許情報 ## Page 004 ![Page 004の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000004.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 電子情報工学科電子情報工学科工学部教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授准教授准教授准教授助教助教助教助教教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授教授教授教授教授教授010203040506070809101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445非加熱食品加工のための高電圧発生回路の開発新規機能性光学素子及びそれを用いた光システムの研究マイクロ波・ミリ波によるリモートセンシング低次元ナノ材料の物性・機能と電子材料応用の研究閉ループデータを用いたオフライン制御器調整法の研究強化学習を用いた運転の危険性評価3Dカメラ：全自動三次元画像計測システム超高温物体三次元画像計測システム自動車車体部品の画像計測と品質管理システム津波・台風・海面状況の24時間画像計測システム超伝導体を利用した高速・低消費電力信号処理回路の研究地理的位置情報を含むIPv6アドレスの提案と応用量子力学的効果を利用した電子デバイスの研究人工脂質膜を用いた味覚センサの開発と実用化に関する研究ニュートン多面体を用いた調和解析学における漸近解析静磁波を用いたフィルタや共振子などの高周波デバイスの開発次世代不揮発性ディスプレイの開発幹細胞の運命制御機構の解析好中球の機能と免疫疾患クロスリアリティ-技術を利用したメタバースでの教育手法開発理論化学とコンピュータシミュレーションによる化学探求固体触媒としてゼオライトを用いる促進酸化処理法の開発高熱伝導率窒化ケイ素セラミックスの開発九州産の天然資源から化粧品素材を探る－抽出・分析・invitro評価－環境試料・生体試料に利用できる新規分析法の開発超臨界流体を用いたナノ粒子の分散化・固定化・複合化技術の開発天然物からの生理活性物質の分離・精製アストロバイオロジー実験「たんぽぽ」宇宙曝露実験用試験システム微生物による不飽和脂肪酸や長鎖炭化水素の生産微生物を用いた環境汚染物質の分解及び環境評価サスティナブルな微生物制御技術の開発製錬技術を用いた廃棄物の資源化及び無害化アンモニウム塩による廃棄物および鉱石に含まれる成分の選択分離廃棄される、もしくは希少な農水産物を有効活用した加工食品の有用性評価語のトポロジーを用いた結び目理論及びその周辺分野の研究動標構を用いた特異点を持つ曲線と曲面の研究無機ナノシート液晶の開発液晶性無機ナノシートに基づく高機能電気光学デバイスの開発ナノ構造無機物質と高分子を複合化した刺激応答性ゲルの合成と分子ロボティクスへの応用マイクロバブルを用いた有機物分解技術・生物成長促進技術ベンチュリ型マイクロバブル発生ノズルの開発と池の浄化への応用顕微ラマン分光装置を用いた新しい界面損傷評価方法コロイダルダンパの開発と実用化研究鉄道（新幹線）車軸の蛇行動に関する研究江口啓片山龍一近木祐一郎前田文彦松井義弘松木裕二盧存偉盧存偉盧存偉盧存偉小野美武田村瞳中村壮智巫霄野瀬敏洋家形諭家形諭赤木紀之赤木紀之赤木紀之蒲池高志北山幹人北山幹人桑原順子呉行正松山清松山清三田肇三田肇天田啓天田啓奥田賢一久保裕也久保裕也長谷靜香福永知則福永知則宮元展義宮元展義宮元展義江頭竜江頭竜朱世杰数仲馬恋典数仲馬恋典（田丸）生命環境化学科生命環境化学科知能機械工学科知能機械工学科 ## Page 005 ![Page 005の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000005.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 電気工学科電気工学科情報工学科情報工学科情報通信工学科情報通信工学科情報工学部教授教授教授教授教授教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授助教助教助教教授教授教授教授教授教授教授准教授准教授助教助教教授教授教授教授教授教授教授教授准教授准教授准教授助教助教教授教授教授教授教授4647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889多孔質内熱流動に関する研究消散項を持つ非線形偏微分方程式の数学解析レーザーや放電による微細加工レーザーを用いる可視化による高速度現象の研究塑性変形を利用した締結技術に関する研究フレキシブルな揺動加圧動作による鍛造加工に関する研究レーザを用いた精密微細加工技術フルードパワーを用いた生産システムの高機能化高数密度ディーゼル燃料噴霧液滴の計測軸受電食の防止技術バレーボールのオーバーハンドパスの動作解析と評価ロボットマニピュレーションの解析と計画マニピュレータの荷重補償機構に関する研究機械系構造物の耐震設計分子シミュレーションによる材料の構造と機械特性に関する研究超電導線材の電流輸送特性の広範な実用環境下における精密計測と性能制限因子の非破壊検出に関する研究電気自動車用スイッチトリラクタンスモータ駆動システムの開発軽元素添加による磁気特性変換高エントロピー合金型超伝導材料の開発有機廃棄物を活用した電力貯蔵用電気二重層キャパシタ及びその劣化診断技術の開発海洋・地域未利用資源を活用した次世代発電・蓄電デバイスの開発レーザーによるプラズマの非接触計測及び太陽光集光型室内照明装置の開発プラズマを用いた農業応用に関する研究人工的なトポロジカル絶縁体の実現マグレブ技術を使った薄鋼板の品質向上に関する研究広帯域誘電分光を用いた凝縮系における分子運動に関する研究ヒトの知覚特性を用いたユーザインターフェース設計とその効果に関する研究攻撃手法のリアルタイム可視化ドローン運行監視システム有限温度・密度における量子色力学の相構造の研究構造化データからの知識発見に関する研究高齢者自立支援のための俳句を利用した対話システム開発それぞれのユーザの感性に合うメディアコンテンツの生成双曲面ミラーを用いた全方位カメラの研究マイクロ構造の微弱X線・光センサー複雑物理現象を活用した情報処理、極端現象の新規予測方法論固有値問題のアルゴリズム受動歩行理論の教育教材と歩行補助器具開発への応用複雑系理論による脳型情報処理機構の解明スマートモビリティを実現するDTN技術を応用した車両間通信に関する研究自然災害時の円滑な情報共有に資する市町村型共通基盤に関する研究VR／ARを活用した伝統工芸システムに関する研究多文化融合型の高臨場感伝統工芸品システムに関する研究災害記録史可視化・分析システムに関する研究髙津康幸竹田寛志田邉里枝田邉里枝廣田健治廣田健治天本祥文加藤友規駒田佳介砂原賢治槇田諭槇田諭玉本拓巳鞆田顕章三澤賢明井上昌睦大山和宏北川二郎北川二郎田島大輔田島大輔松尾敬二北﨑訓鈴木恭一遠藤文人中西真大石原真紀夫種田和正種田和正柏浩司正代隆義馬場謙介福本誠山澤一誠有吉哲也中川正基宮田考史兵頭和幸山口裕池田誠石田智行石田智行石田智行石田智行 ## Page 006 ![Page 006の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000006.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 社会環境学科社会環境学部教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授教授准教授教授教授教授教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授講師講師助教助教教授教授教授教授准教授准教授准教授助教助教助教助教教授教授教授90919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132災害対策本部機能のメタバースへの移行リアルタイムな避難所混雑状況の可視化複合現実技術による伝統工芸共有システム拡張現実技術による音楽試聴アプリ複合現実技術によるピアノ練習システム三川内焼／波佐見焼を対象とした伝統的工芸品VRシステム災害情報通信システムに関する研究電磁波を対象としたエナジーハーベスティングに関する研究超高強度場と物質との相互作用の解明知的アルゴリズムを用いたネットワークのトラフィック制御の研究業務を効率化するRFIDシステムの開発・研究高速衛星通信システムに関する研究光信号処理のための回路設計・シミュレーションマシンテニスの提案と通信ネットワークによる競技支援児童生徒のための晴眼盲弱を区別しないプログラミング教育設置風況の速度非定常性に適応する高効率風車の開発粒子法による軟組織生体変形に関する数値シミュレーション直動関節駆動による着用型前腕運動支援ロボット機構の研究カオス理論の情報技術への応用人工関節や生体関節の動態解析に関する研究（医工連携）トライボシミュレータを用いた臨床材料の力学的評価に関する研究（医工連携）再生医療用CellProcessingRobotの開発（医工連携）情報工学技術を用いたSTEM教育教材の開発に関する研究（教工連携）室内環境要因が精神状態に及ぼす影響評価第一原理計算を用いた物質内の電子状態及び物性解析手法の高精度化に関する研究水栓のIoT化による活動見守りシステム画像からの情報抽出・解析手法の開発・研究健康管理のためのウェアラブルヘルスとモバイルヘルスの融合研究日常生活で着用・使用するモノによって生体情報の計測を行うシステムの開発・研究数理計画法による最適化問題の解決とその応用独居者の軽度うつ状態早期発見支援システムの開発・研究美の解剖学：AI技術による画像分析による魅力要因の可視化カメラを用いた製品の検査に関する研究ラグランジュ分解･調整法による多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリングWeb時系列情報における異常検知LayeredNetworks,EquilibriumDynamics,andStableCoalitions投票型協調デザイン支援システムの開発感性検索エージェントモデルによる商品レコメンドシステムパーツの組み合わせによるデザインカスタマイズシステムユーザの視線情報を用いたデザインカスタマイズシステムの開発水圏生態系の保全と持続的な資源の利活用のための生態系評価国際経済と地球温暖化問題の国際協調枠組みに関する研究国際法分野における地球観測衛星情報の活用に関する研究石田智行石田智行石田智行石田智行石田智行石田智行内田法彦中嶋徳正中村龍史バロリ・レオナルド藤崎清孝藤崎清孝前田洋松尾慶太木室義彦家永貴史利光和彦利光和彦森園哲也山口明宏下戸健下戸健下戸健下戸健田村かおり丸山勲松原裕之山本貴弘李知炯李知炯宋宇田嶋拓也藤岡寛之前原秀明小林稔髙橋啓傅靖竹之内宏竹之内宏竹之内宏竹之内宏乾隆帝鄭雨宗中川智治（情報工学科）情報システム工学科システムマネジメント学科 ## Page 007 ![Page 007の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000007.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情報メディア学科教養力育成センター短期大学部環境科学研究所附置研究所教授教授教授教授教授准教授准教授研究員准教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授准教授助教教授教授教授教授教授教授教授准教授准教授准教授助教教授教授准教授准教授助教研究員研究員研究員研究員133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168東アジア地域でのモノづくりにおける国際的な生産分業及び資源循環構造中小医療機関における集中化戦略の有効性に関する研究研究開発組織のマネジメント比較監査制度・環境会計環境規格・認証の有効性と国際的普及の検討都市居住環境の社会地区分析避難促進のための防災Go!の開発国際不当利得法の現代的意義に関する比較法的研究国際私法における同性婚に関する日台比較法研究政治家の言葉と心理洪水の被害拡大メカニズムの解明と将来予測河口域、沿岸海域の水環境の研究サイバー・サプライチェーン・セキュリティの法政策的研究コミュニティ文化を生かしたまちづくりや結婚支援に関する研究調査データに基づく環境意識の形成メカニズムに関する実証的研究航空部門のネットゼロエミッション目標に関する達成経路分析日本人・韓国人・中国人の英文ライティングに見られる特徴的文法・語彙の研究先人の教えを現実の教育・指導の場面や日常生活の中で活用する研究やる気・主体性を高めるフィードバック手法の研究山崎豊子戦争三部作論－国際関係に翻弄される個性－遠隔ディスカッション能力の熟達化過程に基づいた適応的グラウンド・ルールの開発運動を含む身体活動による高齢者の介護予防支援に関する研究英語圏現代女性文学における老い心の回復のしくみを探る子どもの遊び支援者にみる教育的配慮スプリント能力を高めるための接地パラメータの解析持続可能な地域社会の形成・維持に向けた多文化共生の実態と社会システムの在り方アジャイル開発手法を用いた大規模企業Webサイトの研究開発と企業のための人材育成職場におけるチーム能力向上のための教育手法及び効果測定手法の開発学習者特性の多様化を考慮した授業デザインの研究、地域及び地域社会における教育の研究ソフトウェア技術を応用した制御工学に関する研究高周波重畳によるモード切替センサレスIM可変速ドライブの実現大気中のマイクロプラスチックの存在と定量評価に関する研究地球温暖化による永久凍土中水銀の放出と環境に与える影響の研究IoTを用いた災害リスク低減（IoT-DRR）イノシカモニタリングシステム藤井洋次松藤賢二郎尹諒重李文忠渡邉智明上杉昌也上杉昌也森山聡之片岡雅世片岡雅世木下健田井明田井明橘雄介田中久美子陳艶艶鬼頭みなみ岡裏佳幸上寺康司土屋麻衣子徳永光展中野美香楢﨑兼司原田寛子井隼経子白坂正太樋口貴俊坂本文子曽超吉原克枝上村英男矢野健太郎窪田涼介永淵修永淵修森山聡之森山聡之（環境科学研究所） ## Page 008 ![Page 008の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000008.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 001電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所近年、熱を用いないで食物を破砕・加工する非加熱食品加工が注目を集めている。なかでも、図1に示す高電圧放電によって水中衝撃波を発生させる加工方法は、現在研究段階にあるものの、爆薬やコールドプラズマなどを使用せずに、安全・安価に栄養価の高い加工食品を提供できるという特長をもつ。この加工方法では、高性能な高電圧発生回路をいかに設計するかが鍵となる。このため、本研究室では双極多重変換方式の高電圧発生回路を開発することで、図2に示すような原理機によって非加熱食品加工を実現している。原理機を用いた実験において、図3に示すような高電圧放電によって、図4に示すように非加熱食品加工が可能であることを確認している。利点特徴応用分野非加熱食品加工のための高電圧発生回路の開発非加熱食品加工のための高電圧発生回路の開発■工学部電子情報工学科教授江口啓○研究分野：回路システム学○キーワード：非加熱食品加工、高電圧発生研究概要図2：実験回路の外観図3：高電圧放電の様子図4：加工後食品の一例図1：水中衝撃による食品加工の概念提案する新しい回路トポロジーによって、巻線比の高いトランスを使用せずに高電圧を発生できる。このため、高電圧発生回路の高速化のみならず、小型・軽量化、低価格化が実現できる。本研究は熊本高専回路システム研究室と共同研究を行っている。食品加工分野：本研究の高電圧発生回路によって、非加熱で野菜や果物の栄養素を損なうことなく破砕できるため、栄養価の高い食品を安価に提供することが可能となる。 ## Page 009 ![Page 009の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000009.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 002電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所各種光システムにブレークスルーをもたらす実用的研究記録、表示、計測等の各種光システム利点特徴応用分野新規機能性光学素子及びそれを用いた光システムの研究新規機能性光学素子及びそれを用いた光システムの研究■工学部電子情報工学科教授片山龍一○研究分野：応用光学、量子光工学○キーワード：機能性光学素子、光システム研究概要本研究室では、各種の光システムに新たな価値を付与するための新規な機能性光学素子の研究、及びそれを用いた高機能・高性能な光システムの研究を行っている。例えば、電気的に働きを変化させ得るビーム制御素子を光学系に導入することにより、機械的可動部が不要になり、高信頼・省電力な環境に優しい光システムが実現できる。これには高速性と広い制御範囲を兼ね備えた素子が必要である。また、超高速な空間光変調器が実現できれば、3次元の計測・表示システムにブレークスルーがもたらされる。現在、光学素子の分野では、ナノフォトニクス、プラズモニクス等をキーワードとする波長オーダー以下の微細構造を有する素子の研究が盛んである。本研究室では、これらの素子に上記のような機能性を持たせることにより、システム側からの要求に応える新たな素子を実現し、当該学術分野の進展に寄与したいと考えている。フォトニック結晶を用いた偏光・配光制御による高輝度固体光源プロジェクターリング共振器とプラズモンナノアンテナを用いた超高密度熱アシスト磁気記録・特許第6355731号「デバイス及び記録装置」他136件特許 ## Page 010 ![Page 010の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000010.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 003電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所利点特徴応用分野マイクロ波・ミリ波によるリモートセンシングマイクロ波・ミリ波によるリモートセンシング■工学部電子情報工学科教授近木祐一郎○研究分野：計測工学○キーワード：レーダ技術、津波波高計、洪水時浸水域監視、移動体検知研究概要近年発生する自然災害は規模を増し、国民の生命及び財産を脅かしている。集中豪雨による洪水・土砂災害、津波、噴火などの早期検知は減災のために非常に重要であるが、夜間や雨天時の情報収集方法は確立されていない。そこで、本研究では、航空機搭載型高分解画像レーダの開発を行い、地表面の変化を観測して減災に役立てる。研究内容は、画像レーダハードウェアの研究開発、それにより取得されるデータ処理方法の研究による地表面の微少変異検出手法の確立である。これまでに、図1のレーダハードウェアを開発し、地上試験（図2）及び飛行試験を行い、衛星写真と同程度の分解能を持つレーダ画像を得ることに成功している（図3）。・特許第5035782号「スプリットビーム方式合成開口レーダ」特許図1：LiveSARハードウェア図2：地上試験状況図3：衛星写真とレーダ画像の比較・高分解画像を取得できるレーダを飛行機に搭載できることで、災害発生時の機動的な運用が可能である。・移動補正モードにより画像取得を行うことから、高分解画像をほぼリアルタイムに取得できる。・高分解画像を用いると地表面の微少変異をより微細に観測できる。防災・減災、移動体検知海岸の岩海岸の岩海上の岩海上の岩能古島 ## Page 011 ![Page 011の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000011.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所004■工学部電子情報工学科教授前田文彦○研究分野：ナノ物性、ナノカーボン○キーワード：グラフェン、2次元層状物質、結晶成長、原子層シート研究概要炭素原子が蜂の巣状に広がって平面状のネットワーク（結晶格子）を組んだ1原子層のシートを「グラフェン」、このような背景から、高品質大面積のグラフェン形成とそ１．低コストを実現する新たなグラフェン成長法の研究２．グラフェンナノフィンのセンサ応用の研究利点特徴応用分野・大面積のグラフェン形成には、SiCの熱分解法と触媒金属を基板としたCVD法で精力的に研究が進められているが、爆発の危険のあるガ＜次世代電子材料＞・集積回路の配線（微細化に伴う発熱や断線スの使用が、安全に関する製造コストの上昇要因となっている。炭素の問題を克服）源として予め基板に塗布した固体を成長材料として爆発性ガスを使用・透明電極しない成長法を採用することにより、このようなコストの低減を目指・配線している。・超高感度センサ・グラフェンナノフィンは、グラフェン上にさらにグラフェンを成長した実験を行った際に、試料表面を観察して発見されたユニークな構造で、基板表面からフィン状に突き出た構造がネットワークを形成している。原子層シートのエッジには、化学的活性などシート面にない特性が予測され、それが露出しているグラフェンナノフィンには高感度センサなどへの応用が期待される。低次元ナノ材料の物性・機能と電子材料応用の研究と呼ぶ。このグラフェンを幾重にも重ねて目に見えるようになったものが、鉛筆の芯にも含まれていて実生活になじみのあるグラファイト（黒鉛）である。10年ほど前にグラファイトから10μmほどのこの物質の破片を分離することに成功し、理論的に予測されていた非常に優れた電気的な特性が実証された。これをきっかけとして、幅広い工業的な応用を期待して、グラフェンの研究は爆発的に進展することとなった。（この貢献に対してグラフェンの発見者にノーベル物理学賞が与えられた。）しかしながら、当初の作製方法は、大量生産が必要な産業応用に適したものではなく、大面積かつ高品質なグラフェンを形成する研究が活発に行われている。の応用を目指して、本研究室では下記の研究を進めている。システムマネジメント学科所低次元ナノ材料の物性・機能と ## Page 012 ![Page 012の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000012.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 005電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所家電や自動車などの工業製品、産業用ロボットや工作機などの工場の生産設備など、多くの分野で制御技術が使われている。制御装置の性能を十分発揮させるためには制御理論に基づく制御器の調整が不可欠である。しかし、実際の現場では、装置の立ち上げ時に適切に調整されず、再調整により性能向上が見込まれる制御装置が再調整されずにそのまま使用されていることが少なくない。適切な調整が行われていない制御装置では、装置の性能が十分発揮できないばかりか、制御器により過剰な操作が行われている場合には装置に振動が発生し、装置自体の劣化を招く原因にもなりかねない。特に生産設備における制御器の調整不良は、生産効率の低下、製品の品質劣化、過剰な生産エネルギー消費の原因になる。本研究では、上記問題の解決のため、簡易な実験により取得したデータのみを用いてオフラインで制御器調整を行う手法の開発を行っている。これまで位置決め制御系などのモーションコントロール分野の他、ヘリウム冷凍装置などプロセス制御分野においても良好な結果を得ている。利点特徴応用分野閉ループデータを用いたオフライン制御器調整法の研究閉ループデータを用いたオフライン制御器調整法の研究■工学部電子情報工学科教授松井義弘○研究分野：制御工学○キーワード：制御応用、モーションコントロール、位置決め制御、プロセス制御研究概要調整前の応答（調整に使用するデータ）調整後の応答図：1組の実験データのみを使用するオフライン制御器調整制御装置から取得したデータのみを用いてオフラインで制御器を最適に調整するための技術である。制御装置から簡易な実験により取得した1組のデータの提供があれば、最適な制御器調整が可能である。制御器調整の最適化により、制御装置の高性能化、省エネ化、低騒音化などが期待できる。フィードバック制御技術を応用しているものであれば、生産設備、製品、また、機械系、プロセス系等の分野を問わず応用可能である。さらに、PID制御、状態フィードバック制御など、多様な制御方式に対応可能である。 ## Page 013 ![Page 013の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000013.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 006電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所強化学習を用いた運転の危険性評価強化学習を用いた運転の危険性評価■工学部電子情報工学科教授松木裕二○研究分野：人間工学、社会システム学、交通心理学○キーワード：機械学習、交通事故、運転者モデル、衝突確率研究概要この研究では、交差点での交通事故リスクを定量的に評価する新たな手法を開発することを目指している。運転者の行動は非常に複雑であるため、それを数理モデル化することは困難とされてきた。特に、右折のような複雑な運転場面においては、従来のリスク評価方法が適用できないという問題があった。このような問題を解決するために、本研究では機械学習の１つである強化学習を用いて交差点を通過する運転者モデルを作成した。この運転者モデルでは、人の視野特性、運転操作量などを現実と同じように制限しており、その制限の中で目的地を目指して右折を行うように学習する。この運転者モデルを利用することにより、道路環境や交通環境が交差点での衝突リスクにどのように影響するかをシミュレーションすることが可能となった。今後は右折だけでなく、他の場面における運転の危険性も評価ができる汎用的な運転者モデルを作成する予定である。本研究により、従来では困難であった複雑な運転状況に対する衝突リスクを定量的に評価することが可能となり、運転者教育、安全運転支援装置の開発に役立つことが期待される。図：信号交差点での事故事例状況図と事故の特徴（公益財団法人交通事故総合分析センター「イタルダインフォメーション」より）利点特徴応用分野従来は評価が難しかった運転の危険性を定量的に評価することが可能となる。安全運転教育、安全運転支援装置の開発 ## Page 014 ![Page 014の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000014.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 007電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所3Dカメラ：全自動三次元画像計測システム3Dカメラ：全自動三次元画像計測システム■工学部電子情報工学科教授盧存偉○研究分野：計測工学、画像処理工学○キーワード：3D、カメラ、画像、計測、制御、認識研究概要一般のデジタルカメラは二次元（2D）の写真しか撮影できないが、本研究室が開発した3Dカメラは、研究者本人が発明した最適パターン光投影三次元画像計測などの特許技術を用い、計測対象物体の表面形状の三次元情報を取得することができる。これにより、非接触、リアルタイムで物体の立体形状、面積や体積、空間距離などを算出することができる。本技術は複数の会社との共同研究を通じて、新規性と実用性が実証された。・計測対象物の表面立体形状データを非接触で、高速に取得できる。・静止物体はもちろん、非静止対象物体の表面立体形状データも取得できる。・レーザーを使わないので、人体計測にも適応できる。・製品形状計測、外観検査、品質管理・人体の三次元形状取得、三次元顔認識、安全防犯・三次元モデリング、3Dプリンター用モデル生成利点特徴応用分野測定装置計測ソフトのメイン画面計測結果・特許第4883517号「三次元計測装置および三次元計測方法並びに三次元計測プログラム」・特許第4986679号「非静止物体の三次元画像計測装置、三次元画像計測方法および三次元画像計測プログラム」・米国特許第7,583,391号「Three-dimensionalmeasuringapparatus,three-dimensionalmeasuringmethod,andthree-dimensionalmeasuringprogram」・中国特許ZL200580039510.9「三次元計測装置、三次元計測方法および三次元計測プログラム」・中国特許ZL200880010126.X「非静止物体の三次元画像計測装置、三次元画像測定方法および三次元画像測定プログラム」・香港特許HK1139199「非静止物体の三次元画像計測装置、三次元画像測定方法および三次元画像測定プログラム」他、国内特許9件、中国特許3件特許 ## Page 015 ![Page 015の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000015.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 008電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所超高温物体三次元画像計測システム超高温物体三次元画像計測システム○研究分野：計測工学、画像処理工学○キーワード：高温、3D、画像、計測、形状、変形、認識研究概要■工学部電子情報工学科教授盧存偉・本システムは研究者本人が発明した特許技術を使用し、1200℃までの超高温物体表面立体形状を全自動で取得することができるものである。・計測対象物体の形状、寸法、熱変形及び指定した計測点間の距離、面積、体積などの計測が可能である。・計測結果と設計値とを比較して行う良品・不良品自動判別機能、自動警告機能を持っている。・計測結果はデータファイル出力、画像出力、3DCGによる視覚的表現などができる。・計測対象物の表面立体形状データを非接触で、高速に取得できる。・常温物体はもちろん、1200℃までの超高温物体にも適応できる。・レーザーなどを使わないので、健康への悪影響がない。・高温鍛造物体の熱間形状計測と品質管理・高温炉の形状計測と品質管理・その他の高温物体の非接触形状計測と品質管理利点特徴応用分野計測システムのイメージ計測結果の一例：偏芯の出力・特許第5224288号「表面検査装置および表面検査方法」・特許第5633719号「三次元情報計測装置および三次元情報計測方法」・特許第5728699号「表面検査装置、表面検査方法および表面検査プログラム」・特許第6099115号「三次元表面検査装置および三次元表面検査方法」・中国特許ZL201010283895.6「三次元情報計測装置および三次元情報計測方法」他、国内特許7件、米国特許1件、中国特許4件、香港特許1件特許 ## Page 016 ![Page 016の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000016.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 009電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所自動車車体部品の画像計測と品質管理システム自動車車体部品の画像計測と品質管理システム○研究分野：計測工学、画像処理工学○キーワード：車、3D、画像計測、品質管理、キズ、凹み研究概要利点特徴応用分野計測システムのイメージ■工学部電子情報工学科教授盧存偉・本システムは研究者本人が発明した特許技術を使用し、画像計測技術とパターン認識技術を用い、自動車車体部品の表面にあるキズ、凹み、塗装はがれなどを自動的に検出し、品質管理を行うものである。・5年間の研究開発を経て、現在1mm以下のキズとヘコミなどを精度よく検出することができた。また、キズ及びヘコミのサイズ推測やランク付き表現などができる。・現在、産学連携を通じて、実用化を目指している。・特許第5224288号「表面検査装置および表面検査方法」・特許第5633719号「三次元情報計測装置および三次元情報計測方法」・特許第5728699号「表面検査装置、表面検査方法および表面検査プログラム」・特許第6099115号「三次元表面検査装置および三次元表面検査方法」・中国特許201010283895.62「三次元情報計測装置および三次元情報計測方法」他、国内特許7件、米国特許1件、中国特許4件、香港特許1件特許計測結果の一例左：キズとヘコミの検出結果右：サイズ推測結果・画像計測技術を用い、自動車車体部品の表面品質検査を自動的に行う。・キズ、凹み、塗装はがれなどを自動的に検出し、サイズを推測する。・レーザーなどを使わないので、健康への悪影響がない。・自動車の製造、修理、整備、リサイクル、リユースなど・保険、事故処理・その他の金属物体などの形状計測と品質管理 ## Page 017 ![Page 017の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000017.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 010電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所津波・台風・海面状況の24時間画像計測システム津波・台風・海面状況の24時間画像計測システム■工学部電子情報工学科教授盧存偉○研究分野：計測工学、画像処理工学○キーワード：津波、台風・高波、防災・減災、3D画像計測、24時間監視、遠距離画像計測研究概要【24時間監視】可視光カメラと赤外カメラの撮影情報の総合解析により、365日24時間の監視が可能。【無公害・遠隔】レーダやレーザ光等を使用せず、カメラを用いた遠隔システムなので、無公害で導入簡単。【広範囲監視】カメラの旋回により、半径20Km程度の広範囲監視が可能。【多様な解析】撮影した画像はデーターサーバーに保存するので、多様なデータ解析に対応可能。【多様な応用】海面の三次元情報を取得するので、津波防災はもちろん他にも多分野に応用可能。【防災と減災】国の防災と減災政策の実現に必要な技術なので、多様な防災・減災システムに融合しやすい。・津波の計測、津波防災システムの構築・台風の計測、台風・高波防災システムの構築・漁業、海水浴場、港などの監視システムの構築・その他遠距離三次元画像計測システムの構築利点特徴応用分野本システムは文部科学省「私立大学戦略的研究基盤形成支援事業」の支援を受け、5年間の研究開発を経て構築したものであり、現在本学において試験運行している。●研究の性質・特許第6458415号「海面計測システム、海面計測方法および海面計測プログラム」・特許第6892134号「計測システム、計測方法および計測プログラム」・中国特許ZL202010027415.3「海面計測システム、海面計測方法および海面計測プログラム」・中国特許ZL202010075362.2「計測システム、計測方法および計測プログラム」他、国内特許9件、米国特許1件、中国特許3件、香港特許1件特許地震・津波の予知は非常に困難である今日、津波が発生した際に、それをいち早く検知し、津波の規模、波高と伝播速度をリアルタイムで計測することより、到着時間と規模を算出し、津波防災に貢献することが本研究の目的である。●研究の目的可視光カメラ、赤外カメラ、カメラレンズ、カメラ旋回台、PC、サーバー等。●必要な設備海に近い高台が望ましい。●設置場所陸地（現在本学の建築物）に設置する可視光カメラと赤外カメラにより、5～20Km先の遠方海面の状況を撮影し、三次元画像解析により、海面や波の高さ等の情報をリアルタイムで取得し、津波発生の有無を判定する。●システム構成 ## Page 018 ![Page 018の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000018.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 011電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所超伝導体を利用した高速・低消費電力信号処理回路の研究超伝導体を利用した高速・低消費電力信号処理回路の研究■工学部電子情報工学科准教授小野美武○研究分野：集積回路工学、超伝導工学○キーワード：超伝導、単一磁束量子、信号処理回路研究概要磁束量子の有無を情報の“0”、“1”に対応させることによる時間的・空間的に局在化したパルス信号を用いて演算を行う方式であり、高速性と低消費電力性を兼ね備えた電子回路として応用できる。図１は次世代信号処理回路への応用を目指したプロトタイプの4ｘ4ビット並列パイプライン乗算器（動作周波数：30GHz、消費電力：1.3mW）の一例である。本チップは図2に示すように、液体ヘリウム中での極低温下において計測が行われる。SFQ回路を利用したディジタル回路によるニューラルネットワークや、超伝導量子干渉デバイス（SQUID）によるアナログ回路を用いたニューラルネットワークなど、超伝導デバイスの高速・低消費電力性を生かしつつ、新たな機能を持つデバイスによる知的な情報処理を目指した研究を行っている。１．単一磁束量子（SFQ）論理による高速・低消費電力ディジタル信号処理回路ニューラルネットワークへの応用2．・高速性と低消費電力性を兼ね備えた次世代コンピューティングデバイスへの展開・高速パルス信号を利用した演算回路技術を利用しており、信号のタイミング制御技術などの関連技術への展開・高速・低消費電力性を生かした信号処理技術・極低温下における各種センサーを利用した電気電子計測分野利点特徴応用分野図1：金属系超伝導体（ニオブ）を用いた超伝導集積回路（4x4ビット並列除算器）図2：極低温（液体ヘリウム）下での超伝導チップの計測本研究室では、極低温下（液体ヘリウム温度4.2K）で超伝導特性を示す金属系超伝導体を利用した電子回路の研究を行っている。特に、超伝導ループ中で量子化する磁束を情報担体とした単一磁束量子（SingleFluxQuantum:SFQ）回路による高速・低消費電力信号処理回路の研究を展開している。 ## Page 019 ![Page 019の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000019.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 012電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所地理的位置情報を含むIPv6アドレスの提案と応用地理的位置情報を含むIPv6アドレスの提案と応用■工学部電子情報工学科准教授田村瞳○研究分野：ネットワーク制御、インターネット○キーワード：IPアドレス、地理的位置、IoT研究概要現在は、端末の通信識別子をIPアドレスで管理し、それと別に端末の位置情報は端末自身が持つGPSデバイスから得て、それをアプリケーション側に提供することで、端末の位置に適した情報提供などのサービスが提供されている。IPアドレス自体は通信のために端末を特定するためのビット列であり、これに位置情報という意味を持たせることで端末の位置に合わせた通信を容易に実現できると考え、端末の位置情報を一次元の地理情報であるメッシュコードで表現し、それを通信の識別子であるIPv6アドレスに埋め込んで、メッシュコード部分をネットワークアドレスとして利用できるようにした。・通信の識別子と端末の位置を管理することが不要となり、アプリケーション開発が容易になる。GPSデバイスを持たない超小型デバイスであっても、IPアドレスから直接位置情報を得ることができ、IoTアプリケーションの開発が促進される。・既存のネットワーク制御技術を変更することなく、提案したIPアドレスを適用できる。GPSデバイスを搭載できない超小型端末を利用した地理的位置ベースのアプリケーションの実現利点特徴応用分野図：メッシュコードの構造（n=3～10の場合）・特許第6074829号「位置情報に基づくIPアドレスを決定するプログラム、装置及び方法」特許 ## Page 020 ![Page 020の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000020.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 013電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所量子力学的効果を利用した電子デバイスの研究量子力学的効果を利用した電子デバイスの研究○研究分野：超伝導エレクトロニクス、半導体デバイス、スピントロニクス○キーワード：超伝導、半導体、スピン伝導、二次元系研究概要物質中の電気的な性質は電子やホールといったキャリアによって担われており、電子デバイスの多くはこれらを電場によって移動させることでその機能をもたらしている。しかしながら近年、これらの電気力学的な効果だけではなく、磁気的な効果や量子力学的な効果を利用したデバイスが多く利用されるようになってきた。例えば電子やホールは電荷だけではなくスピンと呼ばれる磁気的な性質をもっていることが知られており、このスピンを利用することで従来の電子デバイスよりも低消費電力で動作する素子や高い耐久性と高速動作を兼ね備えた不揮発性メモリが登場してきている。また、超伝導体と呼ばれる物質は冷やしていくとある温度で電気抵抗がゼロとなると同時に様々な量子力学的効果が表れるが、これを導線としてだけでなく素子材料として利用したデバイスでは超高感度の磁気センサーや高性能フィルターなどとして利用されている他、近年話題の量子コンピューターでも重要な役割を果たしている。本研究グループでは、これらスピンや超伝導を利用した次世代電子デバイスを半導体やグラフェンなどの新素材を用いて作製し、デバイスの物性評価やデバイス内部で生じている物理の研究を行っている他、デバイスの作製プロセスや測定手法の開発も行っている。低電力、高速応答、高性能な回路素子不揮発性メモリ、ロジック、超伝導コンピューター、量子コンピューター利点特徴応用分野■工学部電子情報工学科准教授中村壮智 ## Page 021 ![Page 021の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000021.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 014電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所人工脂質膜を用いた味覚センサの開発と実用化に関する研究人工脂質膜を用いた味覚センサの開発と実用化に関する研究■工学部電子情報工学科助教巫霄○研究分野：センシングデバイス、感性計測評価○キーワード：脂質膜、膜電位、味覚センサ、広域選択性研究概要高齢社会を迎えた日本をはじめとする世界各国において、食べることは生きるために必要な行為でありながら、おいしく食べることは喜びや幸福感を得るために重要な役割を担っている。生理学的には、人が感じる味には塩味、甘味、酸味、苦味、うま味の五つの基本味に加えて、痛覚を刺激する渋味や辛味といった広義な味がある。人間の舌や口腔内に存在する味蕾細胞の細胞膜に脂質膜が存在し、これが味覚物質の受容体と相互作用することで、味を感じる神経信号が発生する。本研究室では、生体膜を模倣した人工脂質膜を利用した味覚センサの開発および実用化に向けた研究を進めている。人工脂質膜は、脂質、修飾材、可塑剤および塩化ビニルから構成され、味物質と相互作用することで膜の電気特性が変化することを利用して、食品中に存在する味物質の種類や量を計測することを目指している。現在、味覚センサは既に実用に供されているが、膜電位計測であるため、電荷を有しない味物質や弱電荷を持つ味物質の計測には課題がある。そこで、研究室では糖類用甘味センサや非荷電苦味物質を検知するセンサなどの新規開発に取り組んでいる。また、味覚センサの汎用性を高め、実用化に向けた課題の解決に向けた手法も検討している。これらの研究成果は、将来的には、食品産業や医療分野において、より高度な味覚センシング技術の実現に役立つことが期待される。味覚センサの各受容膜が各味質に選択的に応答する。この性質は「広域選択性」と呼ばれる。従来の化学・バイオセンサの化学物質への高い選択性と比して、味覚センサは個々の化学物質ではなく、化学物質を味質に分類し、酸味や苦味といった味質に選択性を有する。本研究は、九州大学五感応用デバイス研究開発センターと共同研究を行っている。・食品・医薬品開発・食品・飲料の品質管理・食品・飲料のマーケティング/ビジネスのグローバル化・環境中の化学物質の検出利点特徴応用分野図1：味覚センサ図2：世界のビールマッピング1)参考文献[1]XiaoWu,KiyoshiToko,Tastesensorwithmultiarraylipid/polymermembranes,TrendsinAnalyticalChemistry,158,116874(2023) ## Page 022 ![Page 022の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000022.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 015電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ニュートン多面体を用いた調和解析学における漸近解析ニュートン多面体を用いた調和解析学における漸近解析■工学部電子情報工学科助教野瀬敏洋○研究分野：調和解析○キーワード：C∞級関数、ニュートン多面体、漸近解析、振動積分研究概要ニュートン多面体を一般のC∞級関数が現れる問題において有効に用いることを目的に、C∞級関数に対する適切なブローアップ及び特異点解消の構成について研究を行っている。Varchenkoらによる従来の手法を改良するため、彼らと同様、トーリック多様体の理論や凸多面体の幾何学を用いて研究を行っている。1.で得られる結果を用いて、調和解析における問題の中でも、特に、一般のC∞級関数を取り扱う場合について研究を行っている。例えば、振動積分や局所ゼータ関数の漸近解析を行っている。１．ニュートン多面体の構造やニュートン多面体を用いた特異点解消及びブローアップの考察調和解析学における種々の問題2．関数の滑らかさ（微分可能性）は数学の様々な問題において仮定されている。特に、無限回微分可能な関数（C∞級関数）は非常に重要な関数のクラスである。一方、ニュートン多面体はC∞級関数から定まる凸多面体であり、関数の局所的な性質の中でも特に、特異点論的な性質を反映する図形である。この多面体は、ニュートン以来、数学の様々な研究に用いられており、調和解析においても種々の問題の定量的な解析に用いられてきた。しかしながら、これらの解析ではより強い滑らかさ（実解析性）を仮定しており、一般のC∞級関数に関する問題においては、これまでの解析手法そのものを用いてニュートン多面体を有効に使うことは難しい。本研究では、以下の問題に取り組んでいる。現在までに、九州大学数理学研究院の神本氏と共同で、C∞級関数の場合の振動積分の漸近挙動について、部分的にではあるが新しい結果を得ている。その解析にはC∞級関数に対する適切なブローアップを用いているが、現時点でこのようなブローアップあるいは特異点解消をC∞級関数について試みているのは我々のグループのみである。また、このような漸近解析を行う際に、解析、幾何、代数、それぞれの対象の相互関係を探っていく点が本研究の特徴であるといえる。本研究によってC∞級関数と実解析的関数の解析的な取り扱いにおける違いが明らかになると期待されるため、これまでに実解析的な関数について研究されてきた様々な問題をC∞級関数の場合に拡張するための有用な手段になると考えている。利点特徴応用分野 ## Page 023 ![Page 023の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000023.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 016電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所静磁波を用いたフィルタや共振子などの高周波デバイスの開発静磁波を用いたフィルタや共振子などの高周波デバイスの開発■工学部電子情報工学科助教家形諭○研究分野：スピントロニクス○キーワード：高周波共振子、発振子研究概要高速で、安定した次世代通信を実現するためには高周波フィルタの開発が必要不可欠である。本研究室では、従来の弾性波ではなく静磁波共振子を用いることでこれまで以上の高い周波数で動作する高周波フィルタの研究開発を行っている。図1は、静磁波共振子実現に必要な静磁波用反射器として反強磁性材料であるIrMnを採用し、シミュレーションを行った結果である。静磁波がIrMnのある領域に侵入できず反射される結果が得られた。また、静磁波の反射率を制御することで静磁波の屈折も実現することができる（図2）。・静磁波に関する研究だけでなく、磁性材料開発及び微細加工の研究に関する経験があり、実際にモノをつくるうえで十分な知見を有する。・マイクロマグネティクスシミュレーションによるコンピューティングと実際の実験を同時に進めることのできる環境が整っている。世界中のモバイル機器に搭載されるフィルタ素子利点特徴応用分野図2：静磁波の反射率を制御することで静磁波の屈折も実現図1：シミュレーション結果 ## Page 024 ![Page 024の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000024.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 017電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所次世代不揮発性ディスプレイの開発次世代不揮発性ディスプレイの開発■工学部電子情報工学科助教家形諭○研究分野：スピントロニクス○キーワード：スピン波論理回路研究概要本研究室では、電力をほとんど消費しない次世代不揮発性ディスプレイの研究開発を行っている。従来の液晶テレビやスマートフォンのモニタなどは、画面が表示されている間、常に電力を消費している。本研究で提案する次世代不揮発性ディスプレイは、表示内容が変更されるときのみわずかに電力を消費し、静止画を表示するだけでは全く電力を消費しない。原理には表面プラズモンを介した光と電子の相互作用を利用しており、従来のディスプレイより高速、かつ低消費電力で動作が可能であり、紙に印刷されたように鮮明で、どこにでも使えるディスプレイの実現を目指している。下図は、ガラス中に金属ナノ粒子を分散させたプラズモン共鳴による発色例の一つである。共鳴条件を制御することで好きな色に変色することができる。・表面プラズモンを用いたディスプレイは、本研究の完全なオリジナルであり、世界に先駆けて独自性を主張することができる。・電子ペーパとは異なり、鮮やかな発色、高速な動作を実現できるため、電子ペーパだけでなく、スマートフォンを含むディスプレイを使用する機器全てがターゲットとなる。利点特徴ガラス中に金属ナノ粒子を分散させたプラズモン共鳴による発色例電車内の吊広告のような紙媒体を含む世界中のディスプレイ応用分野 ## Page 025 ![Page 025の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000025.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 018電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所幹細胞の運命制御機構の解析幹細胞の運命制御機構の解析■工学部生命環境化学科教授赤木紀之○研究分野：分子細胞生物学、幹細胞生物学○キーワード：多能性幹細胞、造血幹細胞、転写因子、増殖、分化研究概要我々ヒトの「からだ」は約200種類、数十兆個の細胞から構成されていると言われている。この多種多様な細胞から成る「からだ」は、実は精子と卵が受精した、たった1つの細胞（受精卵）に由来する。つまり受精卵こそが、全ての細胞の元になる「幹細胞」であり、「ES細胞」とは、受精後数日目から得られた細胞で「多能性幹細胞」として知られている。受精卵は細胞分裂を繰り返し、これによりからだを構成する様ざまな組織や器官が形成される。各組織にはそれぞれの組織幹細胞（造血幹細胞や腸幹細胞）などが存在し、組織の維持や再生に関与している。また加齢とともに組織中の細胞はがん化することがあり、がん幹細胞の存在も知られている。本研究では、ES細胞（多能性幹細胞）、造血幹細胞（組織幹細胞）、がん幹細胞をモデルとして、幹細胞の運命制御機構の解析を遂行する。近年の研究から、ES細胞（多能性幹細胞）とがん細胞／がん幹細胞には類似した性質があることが明らかにされている。当研究ではこの類似性に着目し、細胞のがん化に関与する遺伝子群をES細胞で解析することで、幹細胞の運命を制御する新たな経路の発見を目指している。多能性幹細胞として知られているES細胞は、からだを構成する様ざまな細胞を生み出す性質を持っている。一方で、胎盤などからだ以外の組織（胚体外組織）を生み出すことはできない。幹細胞の運命制御機構を解明することで、生物を維持する全ての細胞を生み出す「全能性幹細胞」の開発に寄与できるのではないかと考えている。利点特徴応用分野 ## Page 026 ![Page 026の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000026.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 019電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所好中球の機能と免疫疾患好中球の機能と免疫疾患■工学部生命環境化学科教授赤木紀之○研究分野：分子細胞生物学、幹細胞生物学○キーワード：好中球、血球分化、転写因子、免疫不全研究概要血液中には、生体防御、酸素の運搬、止血などの重要な役割を持つ白血球、赤血球、血小板などの血液細胞が存在している。白血球はリンパ球、顆粒球、単球/マクロファージなどに分類され、中でも顆粒球はさらに好中球、好酸球、好塩基球に分類される。成人の血液中に最も多く存在する白血球は好中球であり、約50～70％がこれに該当する。好中球は、体に侵入した異物を貪食することで排除する機能を持っている。好中球は、造血幹細胞から生まれ、転写因子C/EBPεが機能することで分化する。言い換えれば、C/EBPεが機能しない場合、好中球は形成されない。好中球特異的二次顆粒欠損症（Neutrophil-specificgranuledeficiency;SGD）という病気は、好中球が機能せず、感染症を繰り返す免疫不全症である。この病気は、C/EBPε遺伝子に変異が入ることで、この転写因子の機能が失われ、結果として好中球が生まれてこない病気である。本研究では、国内外で報告されたC/EBPε遺伝子の変異に着目し、機能が失われるメカニズムの解析と好中球分化の分子機構の解明を目指している。世界的にも希少疾患であるSGDに着目しているのが最大の特長である。転写因子C/EBPεに着目したSGDの新たな治療薬の開発が期待できる。利点特徴応用分野 ## Page 027 ![Page 027の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000027.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 020電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所クロスリアリティ-技術を利用したメタバースでの教育手法開発クロスリアリティ-技術を利用したメタバースでの教育手法開発■工学部生命環境化学科教授赤木紀之○研究分野：科学教育、教育DX、分子細胞生物学、幹細胞生物学○キーワード：メタバース、XR空間、教育研究概要2020年度以降、新型コロナウイルスのパンデミックにより、大学の講義はZoomやTeamsといったビデオ会議システムの併用を余儀なくされた。これにより一部の学生にはストレスがかかり、「大学に馴染めない」「友人ができない」「大学に面白みがなく退学する」などの問題が浮上した。このような背景のもと、本研究ではクロスリアリティ（XR）技術を利用したメタバースでの新たな講義運営のあり方を検討してきた。XR空間にはインターネットのつながるパソコンさえあれば、簡単に入室できる。空間内にアバターとして入室し、自分の分身を空間内で操作することができる。すでに「AkagiLab」がXR空間内（MPUFによるXRCC）に構築されており、夜景空間、血管空間、宇宙空間などがある。空間内にあるモニターには講義資料を投影することができる。空間内では文字通り自由に「飛び回る」ことができる。この空間内でオンラインセミナーを開催すると、学生からは「没入感がある」「ワクワク感がある」といった声が聞かれ、XR空間の新たな可能性を見出している。本研究では学内外研究者・技術者と連携し、新たな教育手法の開発に取り組んでいる。特に、分子生物学の概念をXR空間で具体的に表現することで、より深い理解を目指す。場所を問わない自由なアクセス、没入感が高い学習体験、複数人での協同学習の促進、課題解決力の向上遠隔教育の強化、新しい教育手法の創造、コラボレーションの促進利点特徴応用分野 ## Page 028 ![Page 028の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000028.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 021電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所理論化学とコンピュータシミュレーションによる化学探求理論化学とコンピュータシミュレーションによる化学探求■工学部生命環境化学科教授蒲池高志○研究分野：計算化学、触媒化学、酵素化学○キーワード：量子化学、触媒、生体反応、データサイエンス研究概要計算化学の手法を使えば、分子の構造や反応に伴うエネルギー変化といった実験的手法では到底知り得ない情報を比較的容易に得ることができる。このため、計算化学と実験化学の連携の重要性は今日広く認識されている。コンピューターの飛躍的な性能向上により、この傾向は化学が関連するあらゆる分野で加速している。本研究室では、量子化学計算による反応機構解析の技術を基盤とした理論研究を展開している。プラントの設計にも重要な反応熱や活性化エネルギーなどの熱力学的データを高精度に評価可能であり、これにより反応機構が明らかとなる。反応速度論や分子軌道解析により、反応の選択性について予測することも可能である。近年ではQM/MM法により、1万原子を超えるような巨大系にも計算化学の手法が適用でき、高精度なdockingシミュレーションを実現した。これは、創薬での応用が期待される。現在は、高いエナンチオ選択性を示す有機分子触媒の合理的設計を目指したソフトウェア開発や、現在注目を集めている機械学習等のインフォマティクスに基づいた触媒開発など挑戦的な課題に取り組んでいる。実験だけではわからない問題について解答を与える。材料や触媒などの物質化学、酵素や創薬などの生命化学を含む広い分野利点特徴応用分野 ## Page 029 ![Page 029の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000029.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 022電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所固体触媒としてゼオライトを用いる促進酸化処理法の開発固体触媒としてゼオライトを用いる促進酸化処理法の開発■工学部生命環境化学科教授北山幹人○研究分野：環境無機化学○キーワード：水処理、難分解性有機物質、オゾン、促進酸化処理法、ゼオライト、触媒研究概要促進酸化処理法（AdvancedOxidationProcess:AOP）は、UVやUV+H₂O₂によって、オゾンをヒドロキシラジカル等のより酸化力の強い活性酸素種に転換することによって、有機物の分解効率を飛躍的に高める技術であり、1980年代に米国で提案された。オゾンとの直接反応は選択性が強く、一般に完全な酸化分解・無機化が難しいが、ヒドロキシラジカル等の活性酸素種は反応の選択性も低いという特徴を有するため、農薬等の難分解性有機物質を含む排水の処理に適している。しかしながら、UV等を使用する促進酸化処理法は、浮遊物の多い排水処理には適用不可である。また、H₂O₂添加やpH調整、Fe3+などの添加（フェントン法）もまた、大量の水処理には適さない。よって、固体触媒を用いる「不均一触媒」が望まれるが、これまで報告はほとんどない。最近、我々は、結晶構造に一定量以上のアルカリ金属を含む親水性ゼオライトが、水中溶存オゾンの分解に対して高い触媒活性を示すことを見出した（特許取得済）。本触媒の存在下、オゾンによる難分解性有機物質（農薬類似物質2,4-D）の分解が促進される、いわゆるAOP効果も確認した（図１）。さらに、最新のESR-スピントラッピング法を用いることによって、ゼオライト触媒存在下、水中オゾンの分解によってヒドロキシラジカルの生成を確認した（図２）。本研究室では、現在、水質汚濁物質の代表であるフミン酸を用い、完全に酸化分解するためのゼオライト触媒合成に取り組むと同時に、オゾンマイクロバブル発生装置を組み合わせた水処理システムの開発を行っている。図1：2,4-D分解曲線図2：DMPO-OH・アダクトのESRスペクトル利点特徴応用分野・他の酸化剤と比較し、オゾンは分解後無害な酸素に変わるため、環境に優しい・従来のAOPはUV+H₂O₂を用いてヒドロキシラジカルを生成するのに対し、本技術は固体触媒を用いるため、省エネルギーである上、濁った水にも適用できる・難分解性有機物質を含む排水処理・排水リサイクルシステム ## Page 030 ![Page 030の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000030.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 023電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所高熱伝導率窒化ケイ素セラミックスの開発高熱伝導率窒化ケイ素セラミックスの開発■工学部生命環境化学科教授北山幹人○研究分野：セラミックス材料工学○キーワード：セラミックス、窒化ケイ素、熱伝導率、パワーエレクトロニクス、放熱基板研究概要・パワーエレクトロニクス用半導体の放熱絶縁基板・CPU放熱基板（AlNセラミックスに比べ、GHz帯における誘電損失が極めて低いため）研究者は、これまで、窒化ケイ素の熱伝導に影響する種々の要因（微構造、格子固溶酸素、希土類焼結助剤の効果）を明らかにしてきた。これらは、窒化ケイ素の粒成長機構解明や希土類の粒界偏析に関する学術的な貢献と合わせ、内外で高く評価されている。利点特徴応用分野SiC・GaNパワーデバイスは、従来のSiデバイスよりも圧倒的に高い変換効率を持ち、さらに高温で使用可能であることから、その実用化が非常に期待されている。しかしながら、近年のSiC・GaNパワー半導体の性能の劇的な進化に反して、周辺技術の研究開発は圧倒的に遅れていることが喫緊の課題である。図1は、SiCパワーデバイスのロードマップである。比較的消費電力の小さな家電等から、太陽光発電、電気自動車や産業機器、スマートグリッド等の系統インフラまで、多岐にわたる応用が見込まれている。特に、自動車や系統インフラにおいては、大電流・高電圧・高出力での利用が期待されている。図2に典型的なSiCパワーデバイスの構造を示す。放熱基板として用いられているAlNセラミックスは、代表的な高熱伝導率材料（≧150W/m･K）であるが、機械的特性（強度や破壊靭性）が良好ではない。図3は、熱疲労試験後の電極のCuとAlNセラミックスの接合部の写真であるが、両者の熱収縮率差により亀裂が発生していることを示している。さらに近年、AlNセラミックスが400℃程度でほとんど絶縁性を失うことが見出され、電気的及び機械的特性に優れ、かつ本質的に高い熱伝導率を持つ材料として、Si₃N₄セラミックスが注目されている。超高温・長時間（>1900℃,数十時間）の熱処理によって、>180W/m･Kの熱伝導率がラボレベルで達成されたが、今後の工業的生産のためには、より低温・短時間の熱処理による製造が必須である。研究者は、熱伝導を大きく劣化させる格子固溶酸素を積極的に除去する新規焼結助剤である”Oxygengetter”を用いることによって、より低温・短時間の熱処理による高熱伝導率達成を目指している。図1：SiCパワーデバイスロードマップ図2：SiCパワーデバイスの構造図3：CuとAIN基板の接合部からAIN基板側に進展するクラック ## Page 031 ![Page 031の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000031.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 024電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所九州産の天然資源から化粧品素材を探る-抽出・分析・invitro評価-九州産の天然資源から化粧品素材を探る-抽出・分析・invitro評価-■工学部生命環境化学科教授桑原順子○研究分野：コロイド・界面化学、油化学、ペプチド化学、生体高分子化学○キーワード：化粧品、乳化、抽出、分析、細胞研究概要本研究室では、九州産の動物性および植物性の天然未利用資源から化粧品の新たな素材を見出し、分析、構造解析、細胞による機能性（美白,抗酸化等）のinvitro評価を主に行っている。コロイドおよび界面科学の研究経験をベースに、化粧品処方の中でも重要な油/水の乳化条件の検討、界面活性剤の動的表面張力測定、接触角（粗面の接触角測定も可）、ラメラ長測定など評価可能である。また、食品や化粧品の原料となり得る成分の抽出、抗酸化活性ならびに抗糖化活性の評価が可能である。細胞を使った機能性評価（美白、肌あれ改善）を実施している。・化粧品・食品・医薬品などの探索物質スクリーニング・配合原料の乳化コンディショニング・処方改良利点特徴応用分野・油/水の乳化条件検討、動的表面張力測定、接触角、ラメラ長測定・アミノ酸、色素などの低分子からタンパク質、多糖類の高分子の定性、定量分析・酵素を使った評価、酵素の基質ペプチドの設計・皮膚関連細胞を使った機能性評価飼料化研究動画 ## Page 032 ![Page 032の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000032.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 025電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所環境試料・生体試料に利用できる新規分析法の開発環境試料・生体試料に利用できる新規分析法の開発■工学部生命環境化学科教授呉行正○研究分野：分析化学、環境分析、生体試料分析○キーワード：偏向計測法、蛍光測定、キャピラリー電気泳動、等電点電気泳動、化学発光分析、フローインジェクション分析、金ナノ粒子研究概要光一本で濃度変化、温度変化を非接触的にリアルタイムでモニタリングできる偏光計測法１．大気中に温度差があると密度差もあって、光が高密度の方に曲がって進み、その結果蜃気楼現象が観察される。本研究では、この蜃気楼現象を利用して、濃度変化あるいは温度変化がある系を非接触的にリアルタイムでモニタリングできる偏向計測法を確立している。この手法は、固／液、液／液界面の物質輸送、化学反応の計測や、単一細胞の計測に使用できる。スーパーオキシドアニオン（O₂-）、過酸化水素（H₂O₂）、ヒドロキシルラジカル（･OH）などの活性酸素はタンパク質を変性させたり、細胞を老化、癌化させたりすると言われている。本研究室では、微量な活性酸素を化学発光法で測定し、さらに食品の抗酸化能も測定しようとしている。また、TiO₂光触媒反応課程での活性酸素の測定や、光触媒反応による有機物の計測にも利用できる。微量活性酵素の化学発光測定2．キャピラリー電気泳動法による微量タンパク質の迅速分析、生体・環境試料の簡易分析3．１)キャピラリー内で濃縮することにより、微量たんぱく質のキャピラリー電気泳動による迅速分析ができる。２)全カラムイメージング検出の等電点電気泳動法により、タンパク質の等電点の迅速測定ができる。３)キャピラリー電気泳動と膜分離をオンラインで結合することにより、生体・環境試料の迅速分析ができる。金ナノ粒子などのナノ材料とタンパク質の相互作用の研究を分光法及びキャピラリー電気泳動法で行っている。4．金ナノ粒子とタンパク質の相互作用の研究独自の工夫で非接触、リアルタイム計測、前処理と分析の一体化により、従来分析法より簡便・迅速などの利点がある。利点特徴応用分野・環境分析・生体試料の分析・ナノ材料の評価図1：ビーム偏光測定系図2：化学発光法による二酸化チタン光触媒反応の計測図3：キャピラリー電気泳動分析図4：全カラムイメージングキャピラリー等電点電気泳動分析※キャピラリー：微小細管（25μm-75μm） ## Page 033 ![Page 033の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000033.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 026電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所超臨界流体を用いたナノ粒子の分散化・固定化・複合化技術の開発超臨界流体を用いたナノ粒子の分散化・固定化・複合化技術の開発■工学部生命環境化学科教授松山清○研究分野：触媒、化粧品、医薬品、健康食品、電子材料、繊維○キーワード：ナノ粒子、多孔質体、超臨界流体、コーティング、複合化研究概要超臨界流体（高圧の二酸化炭素や水）の特性を生かした微細な細孔構造を有する多孔質体へのナノ粒子の固定化、ナノ粒子の複合化技術について提案している。本技術によりナノサイズの粒子の分散・固定化やマイクロ・ナノ粒子の複合化が可能である。超臨界流体が有する低粘性・高拡散性・界面張力ゼロの特徴を生かして、従来の液体溶媒や機械的処理では困難とされてきたナノ粒子の複合化や固定化が可能であり、図に示すようなコンセプトで様々な複合材料の開発を行っている。超臨界流体を用いた技術は、ナノ粒子や多孔質材料の微細な構造を有する材料開発に極めて有効である。最近では、機能性繊維、健康食品、電子部品、触媒、化粧品、多孔質材料等に関する研究テーマについて産学連携による共同開発に取り組んでいる。利点特徴応用分野図：超臨界流体の特徴を生かした機能性材料の開発コンセプトと応用例・特許第6208316号「金属ナノ粒子担持方法及びその装置」・特許第6320207号「多孔性配位高分子複合体の製造方法」・特許第7017730号「パラジウム－ルテニウム複合微粒子を用いた触媒の製造方法」・特許第7254308号「オレフィン系樹脂多孔質体の製造方法（相分離誘起+第2溶媒）」特許・ナノ粒子を凝集させることなく多孔質体などに固定化できる。・二酸化炭素や水中での操作であるため残留溶媒の心配がなく、医薬品や食品などへの応用が可能である。・均一なナノ粒子の分散・固定化・複合化が可能である。・触媒や電極材料などのナノ粒子が固定化された多孔質材料の開発ができる。・人体に対して無害な二酸化炭素や水を用いる技術であるため、残留化学物質を嫌う医薬品や食品などの複合粒子に応用可能である。研究動画 ## Page 034 ![Page 034の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000034.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 027電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所天然物からの生理活性物質の分離・精製天然物からの生理活性物質の分離・精製■工学部生命環境化学科教授松山清○研究分野：機能性食品、抽出、分離精製技術○キーワード：健康食品、生理活性物質、超臨界抽出研究概要有機溶媒に比べて人体や環境に対する悪影響が極めて少ない二酸化炭素や水を用いる超臨界流体技術は、目的物質である生理活性物質の失活や変性の問題が少ないことから、天然物からの有効成分の分離・精製技術として工業的に利用されている。本研究では、高温高圧の水や二酸化炭素を用いた天然物からの生理活性物質の分離・精製技術について検討を行っている。利点特徴応用分野・有機溶媒を用いないため目的物質へのダメージ(変性や失活)が少ない・多くの天然物からの生理活性物質の分離技術として利用実績がある・圧力および温度操作により様々な物質に対して適用可能・天然物からの生理活性物質の分離精製・健康食品などに利用可能な生理活性物質の分離・濃縮・コーヒーや茶葉からの脱カフェイン研究動画 ## Page 035 ![Page 035の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000035.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 028電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所アストロバイオロジー実験「たんぽぽ」アストロバイオロジー実験「たんぽぽ」■工学部生命環境化学科教授三田肇○研究分野：アストロバイオロジー、有機宇宙地球化学○キーワード：生命の起原、アミノ酸、ペプチド、核酸、真空紫外線研究概要国際宇宙ステーション・日本実験棟「きぼう」の曝露部（船外実験装置）で、有機物・微生物の曝露と宇宙塵の捕集を目指したアストロバイオロジー実験「たんぽぽ」に参加してる。SpaceBD社の提供するサービスである簡易曝露装置ExBASに曝露試料を取り付けて、生体関連有機物や微生物を宇宙空間に一定期間の曝露を行い、地球に試料を持ち帰り分析するものです。宇宙より飛来した微生物が地球上の最初の生命体になったというパンスペルミア仮説や、宇宙から運ばれた有機物が原料になって地球上の生命が誕生したと仮説が提唱されている。そこで、微生物が宇宙環境でどのくらい生存できるのか、宇宙環境での生体関連有機物の分解性や反応性について調べている。最初の「たんぽぽ」では、2015年より3年間にわたり宇宙曝露を行った。ここでは、アミノ酸よりもアミノ酸の高分子量前駆体が宇宙環境で安定であることを明らかにした。また、捕集した宇宙塵のアミノ酸分析を行っている。「たんぽぽ」での成果をもとに、2019年から「たんぽぽ２（研究副代表）」を、2020年から「たんぽぽ３（研究代表）」、2022年から「たんぽぽ４（研究代表）」、2023年から「たんぽぽ５（研究代表）」とほぼ毎年新たな曝露実験を行っている。「たんぽぽ２」「たんぽぽ４」では、宇宙環境における真空紫外線に依るアミノ酸からのペプチド合成実験を担当している。これは、MgF2基板上に蒸着したアミノ酸薄膜を真空紫外線下に曝露することでアミノ酸からペプチドが生成するか否かを調べることで、宇宙環境でもタンパク質に繋がるペプチドが生成し得ることの検証を目指したものである。また、このほか微生物や有機物の生存に大きく関わると考えられる宇宙紫外線の線量測定も担当している。さらに「たんぽぽ５」では、水溶液試料を宇宙曝露し、核酸の合成を目指すという世界でも例のない実験を行っている。この実験では、真空紫外線が降り注いでいた原始地球と良く似た環境や、小天体上の水質変成への宇宙紫外線の効果も知ることができる。これらの成果は、最先端の化学分析技術などを活用し、人類の謎を解き明かすものである。国際宇宙ステーションの曝露部を実験室として使用し、生命の起原の謎の解明を目指している。生物化学、有機化学、地球惑星科学、地球外生命探査利点特徴応用分野「たんぽぽ４」で曝露後に地球帰還した曝露ユニットの全体像「たんぽぽ５」で核酸合成を目指した水溶液曝露用実験装置「たんぽぽ２」でペプチド合成を目指したアミノ酸蒸着薄膜 ## Page 036 ![Page 036の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000036.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 029電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所宇宙曝露実験用試験システム宇宙曝露実験用試験システム■工学部生命環境化学科教授三田肇○研究分野：宇宙曝露実験、アストロバイオロジー、有機宇宙地球化学○キーワード：宇宙曝露実験、真空紫外線照射、熱サイクル試験、超高真空環境、真空紫外線分光器研究概要宇宙曝露実験のための安全審査や地上事前試験生物化学、有機化学、地球惑星科学、地球外生命探査、宇宙実験利点特徴応用分野国際宇宙ステーションでの宇宙実験を行うためには、事前の地上実験で様々な安全性試験を実施しておくことが不可欠である。三田らは、これまでに数回の国際宇宙ステーション・日本実験棟「きぼう」の曝露部で、有機物・微生物の曝露と宇宙塵の捕集を目指したアストロバイオロジー実験「たんぽぽ」に参加している。微生物の生存性や生体関連有機物の分解性や変成には真空紫外線の寄与が大きいとされている。また、国際宇宙ステーションの簡易曝露装置ExHAM上では-40～+30℃の温度変化を受けることがわかっている。そこで、国際宇宙ステーション上での曝露実験を進めるために必要な真空紫外線照射装置（172nm）、-55～+60℃を約20分サイクルで変化させる熱サイクル試験装置、10-₆～10-₅Paの超高真空環境を用意している。これらの装置を用いて、新規に開発した水溶液宇宙曝露装置の安全審査用のデータを取得し、実際に宇宙曝露実験を「たんぽぽ５」で実施している。また、真空紫外線分光装置（120～250nm）を備えており、真空紫外線による化学反応の解析を進めている。現在、真空紫外線領域の吸収スペクトルが異なるアミノ酸の宇宙曝露を行い、宇宙曝露に対する分解安定性や化学反応性に及ぼす相違を解析している。真空紫外線照射装置(172nm)真空紫外線吸収分光器（172～250nm）熱サイクル試験装置（-55～+60℃、20minサイクル、常圧） ## Page 037 ![Page 037の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000037.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 030電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所微生物による不飽和脂肪酸や長鎖炭化水素の生産微生物による不飽和脂肪酸や長鎖炭化水素の生産■工学部生命環境化学科准教授天田啓○研究分野：環境微生物学、環境エネルギー○キーワード：オーランチオキトリウム、機能性食品、石油生産、ドコサヘキサエン酸、スクアレン研究概要ドコサヘキサエン酸（DHA）などの多価不飽和脂肪酸は、人の体内で他の有機物から合成できず、食事などから摂取しなければならない必須脂肪酸である。DHAの摂取により、学習能力が向上することは良く知られているが、その他にも血中の中性脂肪量を減少させ、心臓病の危険を低減することなどが知られている。魚油に多く含まれるため、青魚などを食べることによって多く摂取していたが、近年は食生活の変化により減少している。そこで、魚油に代わるDHAの供給源として、DHAを大量に生産する海洋性微生物であるオーランチオキトリウム(Aurantiochytrium)属の微生物が注目されている。さらに、オーランチオキトリウム属の一種は、炭化水素（スクアレン）を生産することが知られており、新たな環境エネルギー源としても注目を浴びている。本研究室では、このような特徴をもったオーランチオキトリウム属の微生物に注目して、以下の研究を行っている。図1：ガスクロマトグラフィによる菌体内脂肪酸の分析16：0：パルミチン酸、DHA：ドコサヘキサエン酸図2：マレーシアの汽水域から分離されたオーランチオキトリウムの顕微鏡写真スケールバー（白線）：10μm利点特徴応用分野・細胞の増殖速度が速い。・細胞あたりの生産量が多い。・短時間に大量の生産物を得ることができる。・DHAなどを利用した機能性食品の開発・廃水処理をともなう環境エネルギーの生産１．効率的な分離法の検討２．DHAの生産３．スクアレンを生産する微生物の分離４．突然変異誘発による変異株の取得５．遺伝子解析 ## Page 038 ![Page 038の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000038.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 031電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所微生物を用いた環境汚染物質の分解及び環境評価微生物を用いた環境汚染物質の分解及び環境評価■工学部生命環境化学科准教授天田啓○研究分野：分子生物学、応用微生物学○キーワード：微生物、遺伝子研究概要現在、環境に対する関心が高まっている。中でも、バイオレメディエーション（微生物を用いた環境修復）は地球に優しい環境修復方法として注目され、世界中で研究が行われている。本研究室では、環境修復に有用な微生物とそれらの微生物が分泌する酵素に注目している。現在、環境中から分離した環境汚染物質を分解する細菌を培養し、環境汚染物質の分解活性を調べている。さらに、分解菌の遺伝子を解析し、環境汚染分解酵素の生化学的な性質を解析している。微生物による環境修復は、化学的、物理的な修復方法と比べ、設備投資などのコストがかからない、反応後の副産物による汚染の心配がないなどの利点から、低濃度、広範囲の環境修復に有効である。しかし、他の方法と比べ、非常に時間がかかると言った問題点がある。これらの問題を解決するために、微生物による効率良い環境修復方法と環境評価方法を探索することを目標に研究を進めている。水域の保全を行うためには、まずその環境の水質を知らなければならない。生物による水質評価法は、その地点に生息する生物を指標とするため、生存のためのあらゆる因子が反映された水質を知ることができる。現在、生物指標として注目されている珪藻を用いた水質評価法は、DAIpo（注）法とよばれ、試料中に現れた珪藻の出現頻度からDAIpo値を計算することで、あらゆる淡水環境の有機的な汚濁度を数値化し比較することを可能にしている。１．微生物による環境汚染物質の分解に関する研究生物を用いた水質評価2．設備投資などのコストがかからない、反応後の副産物による汚染の心配がないなどの利点から、低濃度、広範囲の環境修復に有効である。微生物を使った環境修復利点特徴応用分野（注）DAIpo：diatomassemblageindextoorganicpollutionFIG.2：Comparisonofthecadgeneclusterfrom(A)S.agrestis58-1and(B)Bradyrhizobiumsp.strainHW13.Theorfscontainingcadgenesarerepresentedbylargehorizontalarrowsandtheidentity(similarity)valuesofthecorrespondinggeneproductsarerepresentedbetweentheverticalarrows.FIG.3：AseveraldiatomsoftheTakaoriver,FukuokaPrefecture.1.Cymbellaleptceros.2.C.tumida.3.Naviculacryptotenella.4.Encyonemaleei.5.Cocconeisplacentula.6.Stauroneisjaponica.7.Achnanthesexigua.Scalebar=10µm.FIG.1：Timecourseof2,4-DdegradationandcellgrowthcurveofS.agrestis58-1,measuredspectrophotometrically.Symbols:circle,2,4-Dconcentration;Triangle,cellgrowth. ## Page 039 ![Page 039の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000039.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 032電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所サスティナブルな微生物制御技術の開発サスティナブルな微生物制御技術の開発■工学部生命環境化学科准教授奥田賢一○研究分野：細菌学、応用微生物学、微生物制御学○キーワード：微生物制御、バイオフィルム、薬剤耐性研究概要薬剤耐性（AMR）は世界規模での脅威であり、2050年にはAMRに関連した死亡数が年間1,000万人に達する可能性があると推測されている。一方で、新規抗菌薬の開発は停滞しており、国を挙げての積極的な取り組みが求められている。抗菌薬療法を今後も持続していくためには、抗菌薬の適正使用に加えAMRを誘導しにくい作用機序を持つ抗菌薬の開発や、従来から使用されてきた抗菌薬の有効活用を可能にする研究を推進することが重要となる。また、ある種の細菌が形成するバイオフィルムと呼ばれる膜状の構造体は、抗菌薬や免疫システムに対して高い抵抗性を示すために難治性の感染症の原因として問題視されており、効果的な制御法の開発が求められている。本研究グループではこれまでに、大規模な化合物スクリーニングを実施することで、細菌のバイオフィルム形成を抑制するバイオフィルム阻害剤の取得に成功している。さらに、バイオフィルム阻害剤に薬剤耐性菌に対する抗菌薬の効果を高める効果があることを見出している。加えて、乳酸菌が生産するナイシンと呼ばれる抗菌ペプチドを用いることで、抗菌薬抵抗性のバイオフィルムを効果的に殺菌できることを明かにしてきた。現在はこれらの研究を深化・発展させ、医療、食品、環境などの分野において問題となっているAMRとバイオフィルムを“耐性化を誘導することなく制御”する技術（＝サスティナブルな微生物制御技術）の開発を目指して研究を実施している。耐性化を誘導しないサスティナブルな微生物制御技術医療、食品、環境利点特徴応用分野バイオフィルム阻害剤バイオフィルムの3次元構造メチシリン耐性黄色ブドウ球菌 ## Page 040 ![Page 040の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000040.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 033電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所製錬技術を用いた廃棄物の資源化及び無害化製錬技術を用いた廃棄物の資源化及び無害化■工学部生命環境化学科准教授久保裕也○研究分野：リサイクル工学、金属製錬○キーワード：廃棄物、資源、スラグ、ダスト、レアメタル、磁気分離、電気パルス粉砕研究概要磁気分離は、エネルギー消費量が少なく、2次廃棄物が発生しないクリーンな技術である。鉄スクラップやスチール缶の選別では昔から使われているが、磁性を持たせる前処理や分離方式を工夫することによって、これまで有効利用されてこなかった廃棄物中の資源を回収することが可能である。廃棄物の多くは有価成分が特定の濃縮相（部品）に偏在している。これらの中から有価成分を抽出するためには、粉砕によって有価成分の濃縮相を単独粒子として生成することが重要である。しかし、従来の粉砕法では、ランダムな破壊が起こるため単独粒子を生成することは容易ではない。当研究室では、異相界面で優先破壊を起こすことが可能な電気パルス粉砕法を用いた分離を試みている。１．．磁気分離を用いた有価資源の回収電気パルス粉砕法による有価成分の選択分離2．物理選別、乾式製錬、湿式製錬、水溶液化学など各種製錬技術を用いて廃棄物や未利用資源のリサイクルについて、研究を進めている。3．レアメタルの回収実用化第一主義を掲げ、単に回収率が高い“ベストな”技術ではなく、コスト、2次廃棄物、回収物の需給などトータルでバランスが取れた“ベターな”技術の開発を目指す。利点特徴応用分野・廃棄物からの資源回収・未利用資源の活用・プロセスの効率化◉応用例：製鋼スラグ（図1）リン資源は、良質な鉱石が枯渇傾向にある。一方、鉄鋼製錬の副産物であるスラグには、大量のリンが含まれている（日本が輸入しているリン鉱石中のリンの量に匹敵する）が、現状ではリンの回収は行われず土木資材としての利用に留まっている。スラグは、リンが濃縮した相と鉄を含む相から構成されているため、粉砕・磁気分離することによりリン資源として利用可能である。代表著作：久保裕也、松八重一代、長坂徹也：マルチフェーズ脱リンスラグからのリン濃縮相の磁気分離、鉄と鋼、Vol.95（2009）,No.3,pp.300-305.図1：スラグ組織の観察（明るい箇所が高濃度）リン鉄磁石につかない磁石につく◉応用例：使用済み耐火レンガ（図2）金属製錬で使用される耐火レンガは、様々な素材の混合物である。硬質な使用済みレンガを電気パルス粉砕すると、有価の金属ワイヤーと骨材をきれいに回収できる。図2：耐火レンガの粉砕実験金属ワイヤー骨材研究動画 ## Page 041 ![Page 041の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000041.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 034電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所アンモニウム塩による廃棄物および鉱石に含まれる成分の選択分離アンモニウム塩による廃棄物および鉱石に含まれる成分の選択分離■工学部生命環境化学科准教授久保裕也○研究分野：金属製錬、廃棄物のリサイクル○キーワード：タンタル、ニオブ、下水、自動車触媒、電炉ダスト、製鉄研究概要塩化アンモニウム（NH₄Cl）や硫酸水素アンモニウム（NH₄HSO₄）などのアンモニウム塩は、数百℃の低温で酸化物と選択的に反応して塩を生成する。この特性を利用して、様々な廃棄物のリサイクルや製錬プロセスを提案している。鉱石からニオブとタンタルを回収して酸化ニオブ、及び酸化タンタルを製造する方法としては、一般的にフッ化水素酸を用いた液化処理方法が提案されているが、フッ化水素酸は、毒物として指定されている。そこで、そのフッ化水素酸を使用せずに硫酸水素アンモニウムを使用して安全に製錬する方法を提案している。農作物をはじめとする食料品に含まれているリンは、例えば人間の日常生活において消費されることで屎尿として下水等の生活排水となり、下水処理場にてリンの大部分が汚泥中に濃縮される。下水汚泥焼却灰からリンを全量回収することができれば、我が国におけるリン資源の多くを賄えることが期待できる。塩化アンモニウムを使用することで、リン以外の多くの不純物が含まれた下水汚泥焼却灰からリンの選択的回収を実現した。自動車触媒はハニカム形状の母材表面に白金族金属微粒子がAl₂O₃、ZrO₂などで固定されている。これらは酸に対して難溶解性であるため、白金族金属の回収率を低下させる。硫酸水素アンモニウムは、CeO₂、Al₂O₃、ZrO₂などの酸化物を短時間で溶融することが可能である。そのため、自動車触媒を硫酸水素アンモニウム溶融塩で加熱処理すると、触媒コート層が剥離し、白金族金属微粒子の大部分をスラリーとして回収可能になる。・酸やアルカリに対して難分解性の酸化物を低温、短時間で液化可能。・脱炭素とみなされるアンモニウム塩を使用したプロセス・酸化物を含む廃棄物、副産物の処理、リサイクル・低環境負荷型の酸化物鉱石からの金属製錬プロセス利点特徴応用分野・特許第6910690号「ニオブ、及びタンタルの液化処理方法」・特許第6943409号「電炉ダスト処理方法」・特許第6962536号「製鋼スラグの処理方法」・特許第6987419号「製鋼方法」・特許第7009008号「下水汚泥焼却灰の処理方法」特許(1)フッ化水素酸を用いないタンタル、ニオブ製錬(2)下水汚泥焼却灰に含まれる有害成分の除去(3)自動車触媒からの白金族金属回収率の向上研究動画 ## Page 042 ![Page 042の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000042.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 035電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所廃棄される、もしくは希少な農水産物を有効活用した加工食品の有用性評価廃棄される、もしくは希少な農水産物を有効活用した加工食品の有用性評価■工学部生命環境化学科准教授長谷（田丸）靜香○研究分野：食品栄養学○キーワード：加工食品、物性、嗜好性、機能性研究概要我が国において生産される農水産物は、必ずしも有効利用されていないのが現状である。例えば、生産過程で間引きされる未熟果実や規格外果実、果汁生産後の果実の搾りかす、果実生産において樹から刈り取られる葉、劣質な三番茶葉、水産業において収穫魚に紛れた雑魚などが挙げられる。これらは食用のものと同等もしくはそれ以上に栄養豊富であるにも関わらず、産業廃棄物として処理されている。また、限られた地域でのみ生産されている希少な農産物は、高機能性にも関わらず知名度が低いため有効利用されていない場合がある。例えば、用途の狭い茸類や、アジア地域にて古来より薬用として利用されている植物などである。そこで本研究では、このような農水産物用いて、美味しくかつ健康維持・増進に役立つ加工食品の開発や評価を行うことで、未利用資源の有効活用を目指す。美味しさとしては、味、物性、香りなどについて評価する。機能性については、健康効果のある成分がどのくらい含まれているか、さらにそれを摂取した際、体内での代謝を通してどのような疾病の予防効果があるについて検討する。利点特徴応用分野研究概要のイメージ図・特許第5176176号「脂質代謝改善物、飲食品、および医薬品」・特許第5232979号「コレステロール低減剤」・特許第5734101号「牡蠣エキスの製造方法、及び、牡蠣エキス」特許・未利用資源を有効活用できる。・優れた物性（食感など）や嗜好性（味や風味など）を有し、かつ肥満、糖尿病、高血圧、脂質異常などの生活習慣病予防に寄与する加工食品を開発することで、食品に付加価値を与える。・食品関連企業や他大学との共同研究を行い、細胞培養や動物実験により機能性評価を行う。・地元特産品の需要拡大による農水産業活性化・食品関連中小企業及び地域活性化・生活習慣病予防による健康寿命延伸及び医療費削減ヒトを対象とした臨床試験へ有効に利用されていない農水産物加工食品の製造･開発物性･嗜好性評価細胞培養や実験動物による機能性評価 ## Page 043 ![Page 043の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000043.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 036電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所語のトポロジーを用いた結び目理論及びその周辺分野の研究語のトポロジーを用いた結び目理論及びその周辺分野の研究■工学部生命環境化学科准教授福永知則○研究分野：幾何学○キーワード：語のトポロジー、ナノワード、結び目、曲面上の曲線研究概要結び目理論とは３次元空間の中への曲線の埋め込まれ方を研究する数学の一分野である。「与えられた結び目がほどけるか」という素朴な問題から始まり、2000年代以降は結び目の亜種である仮想結び目や仮想紐、自由結び目の理論なども研究が進められている。また、近年では分子生物学やDNAトポロジー、量子情報理論への応用など、数学内外問わず幅広い分野との関りと共に研究が進められている分野である。結び目の研究手法は多岐にわたっており、多くの数学と関わっているが、本研究室ではV.Turaevにより導入された語のトポロジー理論の視点から研究を行っている。語のトポロジーでは、結び目を文字列として表現し、結び目の空間内の変形を文字列の変形と対応させる。これにより、結び目という幾何学的対象を組合せ的に研究することができる（下図左）。本研究室の独自の結果として、Turaevの理論を拡張し、複数の結び目からなる図形である絡み目に対しても単一の語で表現できることを示した（下図右）。語を複数繋げたフレーズを用いて絡み目を表現する手法は知られていたが、語を一つしか使わずに絡み目の埋め込みを記述する手法は本研究室独自のものである。また、この一般化を用いて、従来の理論では語と対応させることが困難であったオーナメントなどの幾何学的対象との対応も構成することができた。今後の展開として、絡み目の記述の簡略化や、様々な幾何学的対象に対して語の理論を用いた研究が可能になることが期待される。様々な幾何学的対象が文字列で表せることから、計算機などでの実装と相性が良いことが期待できる。分子生物学、DNAトポロジー、位相幾何学的量子情報理論利点特徴応用分野 ## Page 044 ![Page 044の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000044.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 037電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所動標構を用いた特異点を持つ曲線と曲面の研究動標構を用いた特異点を持つ曲線と曲面の研究■工学部生命環境化学科准教授福永知則○研究分野：幾何学○キーワード：枠付き曲線、枠付き曲面、フロンタル、動標構研究概要曲線や曲面の形を調べる際に有効な数学的な概念として、曲率と呼ばれる概念がある。曲率とは、大まかに言えば、曲線や曲面を表す関数とその微分から得られる関数である。曲面や曲線（より一般に、多様体）に対して状況に応じて様々な方法で「曲率」が定義され、得られた曲率の性質を調べることにより、曲線や曲面の様々な性質を解明することができる。曲率を定義する方法の一つとして、曲線や曲面に付随する動標構を用いる方法が古くから知られているが、特異点を持つ曲線や曲面に対しては上手く定義できないことがあった。また、特異点以外で定義された曲率を特異点に拡張しようとしても、特異点では曲率は無限大に発散してしまうことがあり、上手く拡張できるとは限らない。そこで、本研究では、特異点を持つ曲線や曲面に対して適切な動標構を付随させた「枠付き曲線・枠付き曲面」の概念を用いて定義される、新たな曲率を使用した研究を行っている。定義された曲率は特異点上でも必ずしも発散せず、特異点を持つ曲線や曲面の微分幾何的な性質と相性が良い。この曲率を用いて、特異点を持つ曲線や曲面の形状の研究や特異点の分類・判定などへの応用といった成果を得ている。今後の展望として、特異点を持つ曲線や曲面の微分幾何学的な性質の更なる研究、様々な型の特異点の判定・分類の研究、曲率が一定となる曲面の研究、古典的な曲線や曲面に対する結果の特異点を持つ曲面への拡張に関する研究などが考えられる。特異点でも発散しない曲率を用いることにより、特異点が現れる物体や現象の解析への応用が期待される。弾性曲線、生物の形状解析、コンピューターグラフィックス、建築デザインなど、物体の形状に関わる全ての分野。利点特徴応用分野 ## Page 045 ![Page 045の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000045.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 038電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所無機ナノシート液晶の開発無機ナノシート液晶の開発■工学部生命環境化学科准教授宮元展義○研究分野：ナノマテリアル、無機化学、液晶、高分子、コロイド、ソフトマテリアル○キーワード：層状結晶研究概要本研究では、「無機ナノシート液晶」と呼ばれる新しいタイプの液晶素材の独自開発を行っている(Adv.Mater.2011,NatureCommun.2015等）。無機ナノシート液晶は、天然の粘土鉱物や無機固相合成した様々な層状結晶を原料とし、これらを溶媒中で剥離・分散することによって合成する。ナノシート自体の機能化（電気的特性、電荷密度、光活性、磁性、発光など）や、コロイドとしての物性制御（粒径、溶媒、対カチオン種、塩濃度）、また種々の高分子や生体分子、有機機能分子との複合化を行うことによって、微構造・物性・機能が制御され、さまざまな用途に利用可能なナノシート液晶の合成を行っている。なお、本研究は、東京大学、九州大学、仏オルレアン大、仏パリ第11大学、物質材料研究機構などと共同で進めている。無機ナノシートは、約1nmの厚さに対して最大で数百μmにもなる横幅を持った極めて異方性の大きいナノ素材である。最近では、グラフェンが特に注目されているが、その他にも様々な種類のナノシートを合成することができる。さらに我々の研究では、ナノシートをそのまま利用するだけでなく、ナノシートが溶媒に分散して自発的に形成する組織化構造である液晶相を積極的に利用する点が特徴的である。無機ナノシート液晶は、既存の有機液晶と比べて、無機物特有の電子物性などを活用しやすく、機械的熱的安定性に優れ、無機有機ナノ複合体の合成に活用しやすいなど多くの利点がある。・液晶は、すでに表示素子や光シャッタ－など広い分野で応用されており、本研究の新しい液晶も同様の応用が可能である。無機ナノシート液晶の場合、安価・無害・安全・環境低負荷の粘土鉱物等からの合成も可能であり、大規模な遮光窓などへの応用も考えられる。・一方、液晶は、トップダウン手法では不可能なナノ構造構築や異方性材料の合成などにも利用可能である。特に、高分子との複合化によるガスバリア性・強度・耐熱性などに優れる高性能複合材料などの開発が期待される。また、液晶ならではの構造色や刺激応答性を利用したセンサーや色材への応用も模索している。利点特徴応用分野・特許第7031833号「修飾無機ナノシートの製造方法、及び修飾無機ナノシート」・特許第7006885号「無機ナノシート-ポリマー複合体の製造方法、及び無機ナノシート-ポリマー複合体」他国内特許4件特許無機ナノシートコロイドの液晶ナノシート液晶のパラメータ制御研究動画 ## Page 046 ![Page 046の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000046.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 039電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所液晶性無機ナノシートに基づく高機能電気光学デバイスの開発液晶性無機ナノシートに基づく高機能電気光学デバイスの開発■工学部生命環境化学科准教授宮元展義○研究分野：ナノマテリアル、無機化学、液晶、高分子、コロイド、ソフトマテリアル○キーワード：層状結晶研究概要本研究室では、様々な層状結晶の剥離によって得られる「無機ナノシート液晶」を独自に見いだし研究を進めている（Adv.Mater.2001）。最近、九州大学菊池研究室との共同研究により、無機ナノシート液晶が交流電場による電場応答性を示すことや、著しく大きなカー係数をもつ電気光学効果を示すことを明らかにした。これらの成果から、ナノシートに基づいた新しいタイプの高性能光電気デバイス開発が期待される。そこで、本研究では、高性能デバイスを構築することを目的として、ナノシート液晶の各パラメータがデバイス特性に与える影響について系統的かつ詳細な検討を行っている。・本研究室では、粒径、化学組成、対イオン、電荷密度、溶媒組成、添加物質など、様々なパラメータを制御したさまざまなナノシート液晶の合成技術を有している。・一方、九州大学の菊池研究室では、最大時間分解能10µSの偏光高速カメラによる独自の電気光学特性評価システムなど、最先端の電気光学効果測定技術を有している。・本研究では、これらの技術を融合することによって、新しいデバイスの開発を目指している点が特徴である。無機ナノシートに基づく電気光学デバイスは、上記の様々なパラメーターによって性能の最適化が可能であり、また既存のすべてのコロイドや液晶と比べて数桁大きい電気光学応答を示す全く新しい材料である点が、大きな利点である超低電圧駆動とメモリー効果によって超低消費電力を実現する高性能電気光学デバイスの光シャッター等への応用が期待される。利点特徴応用分野・特許第7031833号「修飾無機ナノシートの製造方法、及び修飾無機ナノシート」・特許第7006885号「無機ナノシート-ポリマー複合体の製造方法、及び無機ナノシート-ポリマー複合体」他国内特許4件特許ナノシートの電場配向による光学応答研究動画 ## Page 047 ![Page 047の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000047.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 040電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ナノ構造無機物質と高分子を複合化した刺激応答性ゲルの合成と分子ロボティクスへの応用ナノ構造無機物質と高分子を複合化した刺激応答性ゲルの合成と分子ロボティクスへの応用■工学部生命環境化学科准教授宮元展義○研究分野：ナノマテリアル、無機化学、液晶、高分子、コロイド、ソフトマテリアル○キーワード：メゾポーラス材料、無機ナノシート、高分子ゲル、分子ロボティクス研究概要本研究者は、2012年度より科学研究費新学術領域「分子ロボティクス」に計画班メンバーとして参画し、ナノ構造無機物質と高分子を複合化したゲル物質を分子ロボティクスに応用していくための基礎研究を行っている。本研究では、メソポーラスシリカや無機ナノシートなど、ナノ構造を持つ無機物質を合成し、有機機能色素や高分子と複合化することで、光や熱などの刺激に応答して様々なモードで変形するアクチュエーターの性質をもつ新しいゲル素材を合成している。さらにDNA化学の研究者と協力し、DNAの分子情報によって制御されるアクチュエーターや情報増幅機構を持った、生きた生物（分子ロボット）のようなスマートなゲルアクチュエーターを目指している。本研究は、東京大学、名古屋大学、九州大学、北海道大学、物質材料研究機構、産業総合研究所などと共同で進めている。情報科学・制御工学・DNA化学・無機化学など幅広い分野の研究者が結集して新しい学術領域開拓と新しい発想のロボット開発を目指して共同研究を行っている点が特徴である。分子ロボットは、物質そのものがエネルギーを変換しながら動くロボットであり、モーターや配線を必要としない。またDNAなど物質ベース演算回路の実装によって、制御用のコンピュータさえ必要ない。生体親和性、静音動作、軽量、超小型化が可能、単純な構造なので作成が容易など多くの利点がある。体内の患部に薬剤を運ぶドラッグデリバリーシステムや、微細な流路の制御、汚染物質や病原菌のセンシングなどへの応用が期待される。利点特徴応用分野研究動画 ## Page 048 ![Page 048の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000048.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 041電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所マイクロバブルを用いた有機物分解技術・生物成長促進技術マイクロバブルを用いた有機物分解技術・生物成長促進技術■工学部知能機械工学科教授江頭竜○研究分野：流体工学○キーワード：マイクロバブル、超音波、溶存酸素研究概要近年、マイクロバブルは様々な分野で活躍の場を広げている。その活躍の場は環境、産業、食品、農業、医療と多岐にわたる。マイクロバブルを応用する際、マイクロバブル単体の特性だけを用いるのではなく、他の物質の特性や他の技術と組み合わせることで新たな特性を産み出そうとする取り組みも行われている。本研究では、マイクロバブル単体での特性を利用した応用として農作物栽培への応用、マイクロバブルと他の技術を組み合わせた応用として超音波技術と組み合わせた有機物分解への応用を試みた。・マイクロバブルは水中の溶存酸素量を増加させるため、生物の成長促進効果が期待できる。・マイクロバブルと超音波を併用することにより、効果的に有機物を分解できる。廃水の浄化、湖沼の浄化、農産物・水生生物の生育促進利点特徴応用分野・特許第7204211号「バッチ式マイクロバブル液生成装置及び生成方法」・特許第7098175号「気液溶解装置」特許農作物栽培の例シソキュウリトウモロコシ農作物シソキュウリトウモロコシコメ発芽率○××―成長速度××××収穫量―○―○根―○○―「○」は効果有り、「×」は効果なし、「―」は効果の評価ができなかったことを表す。発芽率収穫量根の大きさ有機物分解実験メチレンブルーを試薬とし、以下の5つの対象で20分間有機物分解の実験を行った（実験はそれぞれの実験で5回繰り返した）。 ## Page 049 ![Page 049の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000049.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 042電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ベンチュリ型マイクロバブル発生ノズルの開発と池の浄化への応用ベンチュリ型マイクロバブル発生ノズルの開発と池の浄化への応用■工学部知能機械工学科教授江頭竜○研究分野：流体工学○キーワード：マイクロバブル、ボイド率、溶存酸素研究概要近年、通常の気泡よりも大きさの小さいミクロンオーダーの莫大な数の気泡（以下「マイクロバブル」）が幅広い分野で適用され、様々な成果をあげている。しかしながら、マイクロバブルを用途に合わせて効率よく発生させる装置が開発されているとは言い難い。本研究では、ノズル噴射式マイクロバブル発生装置を試作し、マイクロバブル発生のメカニズムを解明するとともに、効率よくマイクロバブルを発生させるノズルの開発を目的としている。・ノズル噴射式マイクロバブル発生装置は、構造が簡単で製作しやすい。・空気吸入ノズルを用いることでコンプレッサーが不要となり、コストダウンができる。・湖沼の浄化・農産物や水生生物の生育促進利点特徴応用分野マイクロバブルとミリバブルの比較池の水質浄化への試み気泡径分布ノズル噴射式マイクロバブル発生装置―ミリバブル――マイクロバブル―下図のように本研究で製作したノズルを用いて閉鎖水域にマイクロバブルを噴射することで、水中の溶存酸素量を増加させることができ、それにより、水中の微生物を活性化させ水質の浄化を図る。 ## Page 050 ![Page 050の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000050.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 043電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所顕微ラマン分光装置を用いた新しい界面損傷評価方法顕微ラマン分光装置を用いた新しい界面損傷評価方法■工学部知能機械工学科教授朱世杰○研究分野：機械材料、材料力学○キーワード：残留応力、界面損傷評価方法、遮熱コーティング、アルミナ研究概要ガスタービン動静翼や燃焼室ライナーなどの部品に用いられている超合金の表面にはZrO₂セラミックスの遮熱コーティングが施されているが、実使用環境下では遮熱セラミックスコーティング自体の破損や超合金から剥離するなどの損傷が生じ、タービンの破損に至るために、使用中に実構造部材レベルでの遮熱コーティングの信頼性を保証するための評価技術の開発が重要な課題となっている。本研究では、熱生成酸化物アルミナ層内の残留応力を顕微ラマン分光装置を用い、図に示すように蛍光分光スぺクトルのピークずれにより測定する。その結果は、コーティングの信頼性を増すことにより将来の高温燃焼に耐えられるコーティング部材の提供にも役立つ。間接的には発電用ガスタービンの熱効率を改善し、燃料を節約したり、CO₂などの有害廃棄物を減少するために有効である。提案している方法で、コーティングの健全性を判定するための損傷を非破壊で得ることが可能になる。構成が容易であるとともにX線のように防護の必要がなく、超音波のように水などの媒体も必要ないので、将来の遮熱コーティングの検査方法として役立つことができる。この評価方法の特徴は、非破壊、非接触、定量性などで他に類が見られない。また、耐熱コーティング以外のAl₂O₃薄膜の評価にも適用できる。・航空機や発電用ガスタービン・石油化学工業用耐熱セラミック部品・電子機器の金属とセラミックの多層構造利点特徴応用分野図：アルミナ層内残留応力測定の蛍光分光法原理 ## Page 051 ![Page 051の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000051.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 044電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所コロイダルダンパの開発と実用化研究コロイダルダンパの開発と実用化研究■工学部知能機械工学科教授数仲馬恋典○研究分野：知能機械学、機械システム○キーワード：コロイド、水、疎水化多孔質シリカゲル、発電、振動、ナノテクノロジー、接触角ヒステリシス、スリップ、アクティブ制御、ダンピング、乗り物の懸架装置用ダンパ、耐震ダンパ、加振機研究概要油の代わりに「水」と「ナノ多孔質シリカゲル（人工的な砂）」との混合物からなるコロイド溶液を用いた液圧ダンパである。◆コロイダルダンパとは、省エネルギー、省資源、代替エネルギー資源、環境を汚さない、ダンパのエコ化･単純化･コンパクト化･軽量化･アクティブ制御化･エネルギーハーベスティング化車･飛行機･バイク･自転車等乗り物の懸架装置用ダンパ、耐震ダンパ、鉄道車両用ダンパ利点特徴応用分野自動車の懸架装置用パッシブコロイダルダンパコロイダル懸架装置の利点従来の懸架装置1）油：不要（エコ化）2）圧縮コイルばね：不要（単純化）3）ピストンの頭：弁なし（単純化）4）ピストン直径：3倍減少（コンパクト化）5）外径：60%減少（コンパクト化）6）質量：30%減少（軽量化）オイル：80gピストン直径：30mmコロイダル懸架装置コロイド：20gピストン直径：10mm水圧装置空気圧縮機電圧ノイズカッター測定・制御装置前輪懸架装置インターフェイス発電機自動車の懸架装置用アクティブ制御コロイダルダンパ ## Page 052 ![Page 052の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000052.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 045電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所鉄道（新幹線）車軸の蛇行動に関する研究鉄道（新幹線）車軸の蛇行動に関する研究■工学部知能機械工学科教授数仲馬恋典○研究分野：鉄道、振動工学、機械要素・トライボロジー、ダンピング、快適性評価○キーワード：鉄道、新幹線、車軸、蛇行動、乗心地、直線・曲線レール、減衰比研究概要本研究では、室内に低速で直線・曲線レールを走行する模型鉄道車両に疑似蛇行動を発生させ、そのときにヨーダンパおよび車両間ダンパの運動を明確化し、車軸の蛇行動における負の減衰比の定式化を行い、鉄道車両の安定性と快適性をより向上させるためには、ダンパの最適な設計、乗心地評価に使用する重み関数の見直し、ならびに車軸とレールの最適な設計に着目する。・鉄道（新幹線）の走行速度をさらに向上・乗客の読み・書き作業に関する乗心地の評価と改善・室内に低速で走る模型鉄道車両に疑似蛇行動を発生させ、負の減衰メカニズムを実験より解明・ヨーダンパおよび車両間ダンパの最適設計・踏面およびレールの最適な形状選定・鉄道（新幹線）輸送利点特徴応用分野 ## Page 053 ![Page 053の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000053.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 046電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所多孔質内熱流動に関する研究多孔質内熱流動に関する研究■工学部知能機械工学科教授髙津康幸○研究分野：熱工学○キーワード：多孔質、断熱材、気液二相流、乱流、可視化研究概要多孔質とは、球・粉末あるいは繊維などの固体マトリックスによって構成された材料であり、内部空隙を通じて流体は流動することができる。多孔質内熱流動の特徴として、層流域では固体まわりの抗力による対流の抑制効果、乱流域では固体を迂回する流れによる混合拡散などが挙げられる。本研究では、主として多孔質構造体における流動及び熱伝達現象に関する実験並びに解析を行い、伝熱のメカニズムを明らかにする研究を行っている。例えば、多孔質内乱流モデルの構築、多孔質内気液二相流モデルの構築、多孔質構造体熱物性値に関する理論の構築などに取り組んでいる。・研究アプローチ方法：可視化及び画像解析、多孔質熱流動のモデリング、熱流動場の数値解析・研究成果：断熱材有効熱伝導率評価、多孔質伝熱面を利用した伝熱促進、多孔質内乱れの生成・散逸機構の解明、バイオヒート方程式・機械分野：断熱材、反応装置、熱交換器、燃料電池・生体分野：温熱治療・環境分野：ヒートアイランド現象利点特徴応用分野PIVとLIFを組み合わせた可視化による多孔質内混合拡散現象の検証多孔質内水平気液二相流の様相（多孔質代表寸法の気泡径への寄与について検証）※PIV（粒子画像流速測定法）とは、ParticlelmageVelocimetryの略で、流体中に混入したトレーサ粒子の粒子画像により、2次元平面内の速度および方向を非接触で求めることができる流体計測手法。目に見えない気流・水流の動きを可視化し、解析を行う。※LIF（レーザー誘起蛍光法）とはLaserlnducedFluorescenceの略で、レーザーを用いた特定分子の可視化が可能な計測手法である。火炎、噴霧、熱流などにおける化学種の濃度、混合割合、温度計測に最適なソリューション。PIVのトレーサーとして蛍光粒子を使用すると実験系に反射するレーザー光を除去してトレーサーが放出する蛍光を観測することができる。レーザー光をフィルタでカットして蛍光のみをカメラで撮影することでノイズが消えた視認性の高い粒子の挙動を観測することができる。 ## Page 054 ![Page 054の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000054.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 048電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所レーザーや放電による微細加工レーザーや放電による微細加工■工学部知能機械工学科教授田邉里枝○研究分野：生産工学、加工学○キーワード：レーザー加工、放電加工、可視化研究概要放電加工における微細電極として、直径0.1mm以下の細線電極（コア）の周囲を把持しやすい径まで同一円筒状にコアより低融点の別の金属を被覆した2層構造の工具電極を開発している。図1の応用例1に示すように、工具として使う際には、①単発放電により電極先端の被覆部を瞬時に除去（ピール）して②軸中心のコアを露出させ、③露出したコア部で微細加工を行うことができるので、ピーリング工具と名付けている。従来であれば、④加工により工具が消耗すると、工具交換が必要であるが、このピーリング工具は、⑤被覆部を再除去し、⑥コアを再露出させることが可能で、加工機から工具を取り外さずに加工を継続できる。また、近年の研究では、応用例2に示すように、単発放電による被覆部除去をせずに、そのまま工具を加工に用いると、被覆部が優先的に除去され、同時に露出したコアによる微細加工も可能であることが分かった。1度の加工で段付加工が可能である。現在は、コア径10μm、外径100μmの工具を作製し、直径約20μmの微細穴加工が可能である。レーザーでは一般に試料表面に加工を行うが、ガラスなどの透明試料に対しては表面にダメージ無く、内部のみ、裏面のみなど選択的に加工ができる。赤外光を用いれば、一見透明ではないシリコン基板に対しても、図2に示すように、表面にダメージ無く裏面への加工ができる。また、シリコン基板を透過して別の材料表面に加工することもできる。二層構造の工具を用いた放電加工により一度の加工で深さの異なる加工が実現できる。微細金型作製など利点特徴応用分野図1：ピーリング工具の応用例図2：赤外フェムト秒レーザーによるシリコンの裏面加工の例 ## Page 055 ![Page 055の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000055.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 049電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所レーザーを用いる可視化による高速度現象の研究レーザーを用いる可視化による高速度現象の研究■工学部知能機械工学科教授田邉里枝○研究分野：生産工学、加工学○キーワード：レーザー加工、放電加工、可視化研究概要放電加工やレーザー加工等は、加工時間が短く、プラズマの発光が伴うため、現象を肉眼で観察することは困難である。それゆえにメカニズムが不明な現象が多く存在する。メカニズムの解明の一歩として、実際に起きている現象を把握するために、加工過程を直接観察する研究を行っている。図1は、異なる金属が同軸円筒状に2層に構成された工具電極（ピーリング工具）を用いて単発放電を行ったときの様子を、我々独自の高速度レーザーストロボビデオ撮影法により撮影をした動画から、一部をピックアップして時系列に並べた画像である。写真の下には放電開始からの時間をマイクロ秒で示す。放電中は眩しい発光が伴うが、カメラの照明光に短パルスレーザーを用いて輝度を調整することで、放電中でも発光の影響を抑えて加工中の現象が撮影できる。適切な放電条件で単発放電を行うと、コアを溶融せず、被覆部のみを除去できていることが分かる。従来の放電加工では、電極と被加工物の距離が最小の点で放電が飛ぶと言われているが、ピーリング工具の場合には、被覆部が除去されるとコアの先端が被加工物との距離が最小の点になるはずであるが、コアは未溶融で露出できる放電条件がある。図2は、液中の金属板に対してナノ秒パルスのレーザーを1パルス照射した際の現象を1μs間隔で連続撮影した画像である。衝撃波の伝播、バブルの形成、音波などが明瞭に撮影されている。高速度レーザーストロボビデオ撮影法の特徴短パルスレーザーを照明に応用している。短パルスレーザーのパルス幅はカメラが設定できるシャッター速度よりもはるかに短いので、通常の撮影法よりも鮮明でブレのない画像が撮影できる。利点特徴図1：単発放電によるピーリング工具の被覆部の瞬時除去過程。ピーリング工具のコア径は50μm、外径は250μmである。図2：液中の金属板へのレーザー照射における現象。左から、レーザー照射前、レーザー照射から0.4μs後、1.4μs後、2.4μs後の写真である。 ## Page 056 ![Page 056の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000056.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 050電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所塑性変形を利用した締結技術に関する研究塑性変形を利用した締結技術に関する研究■工学部知能機械工学科教授廣田健治○研究分野：生産工学、加工学○キーワード：金属、成形、塑性加工研究概要軸にギヤやカップリングなどが付随した軸部品は自動車の駆動系を中心に多くの需要があり、付随部分の寸法形状や材質によって一体成形される場合と分割品を接合する場合がある。このうち後者については接合強度だけでなく、分割品の加工工程との連携を考慮した効率的な接合手法が望まれている。本研究では、上記の課題に対して部品のプレス成形工程に組み込んで実現できる塑性締結技術の開発を行っている。具体的には軸もしくは付随部分の一方に溝を成形し、その部分を型として相手部材を成形することで部材間に機械的なかみ合いを生成して一体化する。このとき、破断を生じることなく溝部分に相手材が充填すれば、塑性変形による加工硬化と圧縮残留応力により溝のかみ合う方向に十分な強度を有する締結が達成できる。この方法によりトルク伝達方向となる周方向に対して母材以上の締結強度が得られる事を実証しており、現在は周方向と軸方向の同時締結を目指して検討を行っている。１．研究背景研究内容2．利点特徴応用分野・部品のプレス加工用の設備で接合を実現できる。・条件を適切に選べば母材強度以上の接合強度が得られる。・軸部品製造（自動車等）・異種金属の締結 ## Page 057 ![Page 057の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000057.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 051電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所フレキシブルな揺動加圧動作による鍛造加工に関する研究フレキシブルな揺動加圧動作による鍛造加工に関する研究■工学部知能機械工学科教授廣田健治○研究分野：生産工学、加工学○キーワード：金属、成形、塑性加工研究概要車両やモバイル機器では軽量化のために部位毎に厚さを変えた複雑な金属部品の需要が増えている。このような部品を金型で成形しようとすると所要荷重が高くなることが問題となっている。本研究室では人が物をこねる動作に学び、図1のように複数の直動アクチュエータで加圧盤を支持して加圧を行う多軸揺動加圧法を開発した。各アクチュエータの直動動作とタイミングを制御することでフレキシブルに盤面を傾けながら加圧を行うことが可能となる。図2は試作した加圧装置であり、図3はこの装置により純アルミニウムの円柱試片を加圧した場合の荷重線図である。荷重の増加が顕著になる加工の後半で一方向に揺動動作を与えているが、従来の加圧に比べて荷重低減が可能である。また、一方向の揺動では図4のように揺動方向に変形が進む傾向が認められた。このような荷重低減効果や形状の特徴は揺動動作の種類や条件（傾斜角度θや頻度n）によって異なることがわかり、その解明を目指して検討を行っている。利点特徴応用分野・特許第6832015「プレス加工装置」特許・競合技術である回転鍛造に比べ、構造が単純で装置を小型化できる。・すべてのアクチュエーターを同期させれば通常のプレスとしても使用でき汎用性がある。・加工の途中で状況に応じて揺動条件を変化させることで効率的な加圧が可能となる。・特定方向への展伸挙動をうまく用いれば、加工形状に応じた材料流動の制御が期待できる。・通常のプレス及び工法では荷重の増加が顕著となるような部品形状に対する鍛造加工・素材形状と最終形状の差が大きいような部品形状に対する鍛造加工図1：多軸揺動加圧法図2：加圧装置図4：加工後の横断面形状（左：揺動なし,右：揺動あり）図3：荷重線図の比較（被加工材：純アルミニウム,Φ8×8mm） ## Page 058 ![Page 058の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000058.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 052電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所レーザを用いた精密微細加工技術レーザを用いた精密微細加工技術■工学部知能機械工学科准教授天本祥文○研究分野：精密加工学○キーワード：レーザ加工、ダイヤモンド研究概要半導体超精密加工技術では造ることが難しい三次元微細形状を造る手段として、1990年代に入ってからマイクロ機械加工技術の開発が盛んに行われてきた。しかし、硬脆材料に対して高速荒加工を行うことができる工具が開発されていないため、微細形状の加工に長時間を費やしている。機械的な切りくずの除去加工法と異なり、レーザ加工は金属材料だけでなく、硬脆材料に対して微細穴や微細溝を短時間で彫る能力を持っている。この特徴に着目し、集束レーザ光を用いて三次元微細形状を加工することができるレーザ加工技術の開発を行っている。図1に示しているのは、マシニングセンタのコラムにレーザの光学系を取り付けたレーザ加工機の外観である。図2に示しているのは、マシニングセンタの直線運動と円弧運動を利用してナノ多結晶ダイヤモンド（NPD）上にレーザ加工した9個の凸状ディンプルである。究極の半導体と考えられているダイヤモンド半導体の加工手段やダイヤモンド製の切削・研削工具の形状成形等、応用できる範囲は広い。利点特徴応用分野・一般的なレーザ加工機とは異なり、市販のCAD/CAMを用いてレーザ加工用の走査軌跡を作製できる。・切削・研削工具を用いた機械的除去加工と異なり、工具の摩耗による影響がない。図1：レーザ加工機の外観図2：レーザ加工を用いてナノ多結晶ダイヤモンド上に形成した3x3個の凸状ディンプル ## Page 059 ![Page 059の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000059.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 054電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所高数密度ディーゼル燃料噴霧液滴の計測高数密度ディーゼル燃料噴霧液滴の計測■工学部知能機械工学科准教授駒田佳介○研究分野：熱流体工学、混相流、流体計測○キーワード：ディーゼルエンジン、噴霧液滴、速度、サイズ研究概要ディーゼルエンジンは熱効率および耐久性が高いことから貨物輸送用トラックや船舶などに用いられており、日本のような島国にとっては物流の輸送を支える重要な手段となっている。世界各国の自動車市場でEV（電気自動車）シフトが加速する昨今ではあるが、「もうひとつの持続可能な未来」として、カーボンニュートラルな次世代バイオディゼル燃料の研究も進められている。ディーゼルエンジンは、燃料を噴射し、燃料と空気を混合させ、その混合気を燃焼・爆発させピストンを動かすことで動力を得る。そのため、噴射された燃料の特性を把握することは非常に重要である。しかし、噴射直後の燃料噴霧液滴はといった特徴を持つため、個々の液滴の計測が困難であり、計測データが十分にない。そのため数値シミュレーション結果を検証することができず、未だその予測精度は低く、次世代エンジンを開発する上で非常に問題となっている。独自に開発したレーザー2焦点流速計（右図参照）は2つの焦点を持ち、焦点間を通過する液滴の速度とサイズを同時に計測することが可能であり、マイクロスケールの微小な測定体積を持つことから高数密度場においても個々の液滴を判別することができる。本研究ではレーザー2焦点流速計を用いて噴霧液滴の分裂過程の解明を目指す。・超音速で飛行・平均液滴直径は数µmから数十µm・液滴が非常に密集している（数密度が高い）従来の手法では計測が不可能であった燃料噴霧内部の極めて数密度の高い領域において個々の液滴を計測することが可能である。・各種エンジンの燃料噴霧・インクジェットプリンタや塗装用ノズルの噴霧利点特徴応用分野図：噴霧液滴の計測イメージ ## Page 060 ![Page 060の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000060.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 055電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所軸受電食の防止技術軸受電食の防止技術■工学部知能機械工学科准教授砂原賢治○研究分野：トライボロジー○キーワード：軸受、電食、発光、放電、粘度圧力係数、洗濯板、電食痕研究概要モータ（図1）は、軸受が電食すると、洗濯板状の電食痕（図2）が生じ、騒音を発し使えなくなる。この軸受の電食が省エネルギーを狙い広く普及しているインバータで駆動するモータの一部で起こっている。環境問題対応のため、電気自動車や風力発電（発電機＝モータ）など、インバータと組み合わせて使われるモータは今後、急激に増加すると予測されており、電食メカニズム解明と対策提案が急務となっている。電気を通さないセラミック軸受を使えば電食を防止できるが、コストが高い、納期に時間がかかるという問題があり適用が限定される。図4に、油膜で生じる放電を発光現象として世界で初めて可視化することに成功した装置を示す。ガラスディスク下面に被覆したⅠTO膜（液晶パネルに使われる透明導電膜）により、電流を流しながら接触面の観察を可能にしている。図5に、発光を捉えた高速度カメラ画像を示す。油膜内部では、直径数µmに電流集中し、放電が起こっている。この装置を使って100ms間の発光回数を測定することで、発光しにくい（＝電食しにくい）潤滑油を発見した。油の性状である粘度圧力係数が大きい潤滑油は電食しにくい（図6）。この潤滑油は、軸受電食を防止する廉価で画期的な方法として、期待されている。１．研究背景研究テーマの一例「耐電食潤滑剤の選定」2．油膜で生じる放電を可視化し直接的に現象を調べている。よって、実機の軸受で電食実験をすると1年かかる評価時間が、本手法だと100msと短時間で終了する。家庭用エアコン、鉄道車両、工場設備などインバータ駆動モータを使っている分野利点特徴応用分野※軸受電食とは：軸受内部の油膜部（図3）で放電が生じ、軸受の転走面が溶融損傷する現象図2：軸受電食の損傷例（玉）図3：玉軸受の構造図1：モータ軸受軸受図6：5種油の発光回数図4：発光実験装置図5：高速度カメラの画像0.1mm洗濯板状の電食痕油膜部 ## Page 061 ![Page 061の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000061.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 056電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所バレーボールのオーバーハンドパスの動作解析と評価バレーボールのオーバーハンドパスの動作解析と評価■工学部知能機械工学科准教授槇田諭○研究分野：スポーツ科学、バイオメカニクス、運動解析○キーワード：筋腱複合体、動作解析、運動計測研究概要バレーボールのオーバーハンドパスは基本動作の一つであり、プレーヤーのスキルの差がよく表れる。オーバーハンドパスの難しさの一つに、「落下するボールを緩衝して受け止める（キャッチ）」と「ボールを手指で押し出し、狙った軌道へ送り出す（リリース）」の二つの動作をごく短時間のうちに実施する必要のあることが挙げられる。この一連の動作において、手指の弾性を巧みに利用することが、プレースキルの良否を決定すると考えられる。本研究ではこのスポーツ動作を定量的に評価、分析し、よりよいコーチングに発展させる、また、プレーを生み出す身体運動のメカニズムを明らかにするために以下の課題に取り組む。利点特徴応用分野・指先接触力、関節角度といった外部から計測可能なパラメータに基づくモデル化により、スポーツ現場でも容易にプレー動作の評価が可能・筋腱複合体（筋肉と腱の総称）の生理学的挙動に基づいてモデルの検証が可能・主観的な判断、表現になりがちであったスポーツ動作のコーチングに科学的根拠を付与・手指の弾性に起因する、運動動作の柔軟さを利用する各種スポーツ等の動作解析・人間の身体メカニズムのモデル化と、その機械システムの実現、ロボット化●オーバーハンドパスのプレー中の指先接触力、関節角度等の計測による動作の定量化●プレー動作を数値的に表現することによる、科学的根拠に基づくコーチング、ジャッジ●筋腱複合体の弾性特性に基づく手指の柔軟さのモデル化と機械システムへの応用●超音波画像診断装置を用いた筋腱の直接的観察に基づく、モデルの生理学的正しさの保証 ## Page 062 ![Page 062の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000062.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 057電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ロボットマニピュレーションの解析と計画ロボットマニピュレーションの解析と計画■工学部知能機械工学科准教授槇田諭○研究分野：知能ロボティクス、機械システム、情報処理○キーワード：物体操作、産業用ロボット、ロボットハンド、動作計画、物体認識研究概要・幾何学的な拘束（抜け出さないようにする）を考慮することで、力学的拘束の破綻（指を滑らせて把持対象物を落とす）などに対して安全を保障できる。・センシング情報の不確かさがあっても、余裕（マージン）をもって動作計画ができる。・これまでに自動化が十分でなかった生産分野（組み立て作業、ワイヤーハーネスの取り扱い）・時々刻々と周辺環境の状況（照明条件、障害物配置など）が変化する、家庭内などにおける作業のロボット化利点特徴応用分野労働人口の減少に伴い、産業におけるロボット導入による自動化、ならびに家庭内サポートのロボット化が求められている。ロボットにさまざまな作業を行わせるためには、「ロボットが扱うことのできる操作対象物体を多くすること」「さまざま条件下で物体認識ができるようにすること」「確実で安心な物体操作方法を計画すること」などが求められる。本研究ではロボットによる物体操作をさらに高度で巧みなものとするために、以下の課題に取り組む。●ロボットによる物体操作が確実に行えるかどうかを判定する力学解析●幾何学的拘束によって対象物がハンドから抜けださないようにする把持戦略（ケージング）●対象物の形状特徴の認識と、それに応じた幾何学的拘束の計画●対象物を完全に把持しないで、環境と接触した状態での操作（押す、滑らせるなど） ## Page 063 ![Page 063の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000063.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 058電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所マニピュレータの荷重補償機構に関する研究マニピュレータの荷重補償機構に関する研究■工学部知能機械工学科助教玉本拓巳○研究分野：ロボット工学、機構学○キーワード：産業用ロボット、荷重補償機構、遊星歯車機構研究概要マニピュレータ先端の負荷荷重に応じて、荷重補償力の調整を自動で行うことが可能。産業用マニピュレータ、運搬ロボット利点特徴応用分野マニピュレータにおいて可搬重量とは重要な能力指標の一つであり、大きな値を得るにはアクチュエータの大容量化などによる関節トルクの増大を基本とする。一方、マニピュレータ本体の重量や手先に加わる負荷荷重を機構により補償する手法が提案されており、それらは自重補償機構・荷重補償機構と呼ばれ、代表的なモデルの一つにバネを用いたものがある。これらの機構は、マニピュレータの消費エネルギーの削減に大きく寄与することが期待できる。しかし、一般的な荷重補償機構の多くは負荷荷重の変化に対応することができないという課題が存在する。本研究では、遊星歯車機構を用いて、アクチュエータの動力を関節の運動のための力と荷重補償力の調整のための力に分岐させる。それにより、負荷荷重に対して適切な荷重補償力へ自動で調整することが可能となる。一度釣り合い状態になった後は、再び負荷荷重が変化するまで荷重補償機構としての役割を果たすことができる。 ## Page 064 ![Page 064の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000064.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 059電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所機械系構造物の耐震設計機械系構造物の耐震設計■工学部知能機械工学科助教鞆田顕章○研究分野：振動工学、耐震工学○キーワード：耐震、免震、摩擦振動研究概要配管や大型タンク、クレーン等の産業施設内構造物に地震動が入力されると、構造物の破損や危険物流出による2次災害が懸念される。近年では、機械構造物を地震から守るため、摩擦支承を用いた免震構造が注目されているが、摩擦部を有する機械構造物の地震応答予測は、複雑かつ多大なコストを要する。摩擦部のある機械構造物は、固有周期や摩擦力の組み合わせによっては地震応答が大きくなり、構造物の破損につながる恐れがある。摩擦を有する振動系の振動特性について、振動試験（図1）及び数値シミュレーションにより詳細に調査した結果、機械構造物の固有周期と摩擦力の値の最適な組み合わせがあることが判明した。さらに、このような機械構造物の地震応答を簡易に推定することが可能である（図2）ことが分かった。そこで、本研究では、摩擦等の非線形性を有する振動系の簡易耐震設計法の提案や新たな免震装置の開発を目指している。１．研究背景研究内容2．摩擦部を有する機械構造物の地震応答を簡易推定することが可能である。新たな免制震デバイスの開発利点特徴応用分野図1：振動試験装置図2：耐震設計用摩擦系応答スペクトル ## Page 065 ![Page 065の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000065.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 060電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所分子シミュレーションによる材料の構造と機械特性に関する研究分子シミュレーションによる材料の構造と機械特性に関する研究■工学部知能機械工学科助教三澤賢明○研究分野：物性物理学、計算材料科学○キーワード：計算機シミュレーション、第一原理計算、分子動力学法研究概要無機半導体は一般的に脆い材料が多く、薄く延ばしたり曲げたりして加工することが困難である。そんな中、硫化銀（Ag₂S）という材料は無機半導体でありながら室温環境下で金属のような延性を示すことが最近になって明らかとなり、薄型・柔軟な電子デバイスへの応用に期待が寄せられている。硫化銀のもつ延性の起源を解明することができれば、その理論に立脚して、より優れた電子特性と機械特性を両立する革新的な新規半導体材料を創出できる可能性がある。我々は物質を構成する原子１つ１つの運動を計算する「分子動力学法」に基づく計算機シミュレーションにより、せん断応力下における硫化銀の構造変化の様子を詳しく解析し、結晶中に存在する硫黄副格子の対称性を起源とする新たな延性変形のメカニズムを見出した。[Misawaetal.,Sci.Rep.12,19458(2022)]本研究室では、計算機シミュレーションを用いて物質・材料のもつナノスケールの構造や機械特性を明らかにする目的で様々な研究テーマに取り組んでいる。以下に最近の研究例を示す。二酸化珪素（SiO₂）はガラスやセラミックスなど幅広い材料に応用されている、工業的に重要性の高い物質の１つである。超高温・超高圧下で形成される二酸化珪素の結晶相であるスティショバイトは、極めて高い硬度を有する反面、衝撃に対する耐久性（破壊靱性）が低く、このことが構造材料としての応用に向けてのボトルネックとなっていた。この問題に対し、スティショバイトをナノサイズの粒径をもつ多結晶体に加工することで破壊靱性を飛躍的に向上させるという方法が提案された。この破壊靱性向上の起源には、亀裂の先端にかかる引張応力によって引き起こされる局所的な構造変化（破壊誘起構造変化）が深く関係することが示唆されている。我々は量子化学計算と分子動力学法を組み合わせた「第一原理分子動力学法」に基づく計算機シミュレーションにより、スティショバイトの破壊誘起構造変化の原子論的メカニズムとエネルギー特性を明らかにするとともに、数ピコ秒（10-12秒）という極めて短い時間スケールで構造変化が起こり得ることを理論的に示した。[Misawaetal.,Sci.Adv.3,e1602339(2017)]１．硫化銀の延性の起源の解明二酸化珪素の破壊に伴う構造変化機構の解明2．多種多様な物質に関する様々な現象を原子スケールで調べられるフレキシブルデバイス、高強度セラミックス材料等利点特徴応用分野 ## Page 066 ![Page 066の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000066.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 061電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所超電導線材の電流輸送特性の広範な実用環境下における精密計測と性能制限因子の非破壊検出に関する研究超電導線材の電流輸送特性の広範な実用環境下における精密計測と性能制限因子の非破壊検出に関する研究■工学部電気工学科教授井上昌睦○研究分野：超電導工学○キーワード：超電導、電流輸送特性、非破壊検査、強磁場、極低温研究概要液体ヘリウムフリー環境は、すなわち、動作温度の選択肢が広がることを意味している。従って、動作温度の選定、機器の最適化においては、広範な温度における特性の把握が必要不可欠となる。また、超電導の優位性を活かした磁場中応用では磁場特性も重要となる。このような極低温かつ強磁場における電流輸送特性の精密計測に取り組んでいる。銅などの従来材料の100倍以上の電流を損失無しに流すことができる超電導材料は、電力機器や電力輸送システムへの適用により、環境調和型電力システムの構築や低炭素化社会の実現に大きく貢献するとして、その実用化に向けた研究が進められている。特に、超電導”線材”は広範な電力機器・システムに用いられる主要材料であることから、国内外で開発に取り組まれている。なかでも、希少で高価な液体ヘリウムを使用することなく超電導現象を発現できる高温超電導線材には大きな期待が寄せられている。本研究室では高温超電導線材の電磁気特性の精密評価と特性向上のための性能制限因子解明を行っている。高温超電導線材は金属元素以外を含む複数の元素から構成されており、均一かつ長尺な線材を形成することは容易ではない。一方、線材は一次元の電気伝導体のため局所的な欠陥が線材全体の性能低下を引き起こすことになる。そこで、線材の性能制限因子となる局所欠陥の非破壊検出にも取り組んでいる。現在は、電磁気的手法やX線CTなどを用いた複合評価を行っている。１．高温超電導線材の広範な実用環境下における電流輸送特性評価高温超電導線材の性能制限因子の非破壊検出に関する研究2．・広範な温度、磁場における通電試験を実現・局所欠陥を伴う材料の局所電磁気特性と非破壊内部構造観察の複合評価現在は、超電導材料の通電特性試験、局所電磁気特性評価、非破壊検査を行っているが、他の電気・電子材料への応用も可能である。利点特徴応用分野図1：高温超電導線材のねじりによる破壊試験の測定例図2：磁気顕微鏡による線材内部の磁場及び臨界電流密度分布観察図3：X線CTにより超電導線材内部のフィラメント構造を可視化した例最近の研究プロジェクト・科研費：基盤研究(B)(22H02021)代表、基盤研究(S)(19H05617)分担、基盤研究(B)(22H02019)分担など・NEDO：航空機用先進システム実用化プロジェクト「次世代電動推進システム研究開発」(R1～)再委託など ## Page 067 ![Page 067の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000067.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 062電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電気自動車用スイッチトリラクタンスモータ駆動システムの開発電気自動車用スイッチトリラクタンスモータ駆動システムの開発■工学部電気工学科教授大山和宏○研究分野：電力工学、電気機器工学○キーワード：スイッチトリラクタンスモータ、電気自動車、制御システム研究概要スイッチトリラクタンスモータ（SRモータ）は、原理的に回転子に永久磁石や巻線がなく、モータ構造が簡単で安価、機械的に堅牢、また、回転子の発熱問題がない。永久磁石の熱減磁の問題がなく高温での運転が可能といった特徴を持っていて、1950年代には、ステップモータとして製品化されているが、振動、騒音の問題によりモータの主流とはならなかった。近年は、シミュレーション技術や制御技術の進展により、極形状・巻線の最適設計、駆動電流の波形制御などによる改良提案がなされ、SRモータが大量生産に向き、低コストで信頼性に優れたモータとして、電気自動車用に注目されている。本研究室では、SRモータによる電気自動車用駆動システムについて開発している。１．研究背景SRモータはステータ、ロータともに突極構造を有し、各ステータの突極に集中巻された巻線にロータの位置情報に基づいて電流を供給して生ずる連続的な磁気吸引力により回転運動を作り出すもの。SRモータは、ロータの突極が近づいてきたステータのコイルに通電を順次切り換えることにより、ロータを回転させている。ＳＲモータの基本構造と作動原理3．●可変速風力発電システムに関する研究●小水力発電システムに関する研究●交流機のセンサレス制御に関する研究●フレキシブルリニアアクチュエータに関する研究その他の研究4．研究内容2．・巻線効率が高く、組み付けが簡単である。・高速・高温運転が可能。・回転制御が容易。電気自動車、電気自転車、電動バイク利点特徴応用分野SRモータの基本構造と作動原理・特許第5920714号「SRモータの駆動方法および装置」・特許第6086428号「SRモータの固定子および回転子の設計方法、SRモータの固定子および回転子の製造方法」・特許第6086429号「SRモータの駆動回路およびその制御方法」特許 ## Page 068 ![Page 068の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000068.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 063電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所軽元素添加による磁気特性変換軽元素添加による磁気特性変換■工学部電気工学科教授北川二郎○研究分野：磁性・超伝導材料○キーワード：強磁性、永久磁石、軽元素添加研究概要マンガンは反強磁性体だが、マンガン原子間距離が少しでも伸びると強磁性体になりやすいことが昔から知られている。そのため、マンガン化合物にはMnBiに代表されるような強磁性体や、Mn₃Snという最近トロポロジカル反強磁性体として注目されているものまで存在し、強磁性・反強磁性材料ともにマンガン化合物は欠くことができない。マンガン原子間距離の制御は、軽元素添加でも可能である。例えば、常磁性体Th₆Mn₂₃に水素が吸蔵されると、室温強磁性が誘起されることが報告されている。我々は、創発的な研究により、強磁性を全く示さないPd0.75Mn0.25というマンガン合金に軽元素ボロン(B)を少しでも添加したPd0.75Mn0.25Bxで、室温強磁性が発現することを発見した（図）。バルクのマンガン化合物において、軽元素添加による室温強磁性の誘起例は水素吸蔵Th6Mn23しか報告例がなかったが、我々の物質は、キュリー温度と室温飽和磁化は最も高い値を実現している。永久磁石の研究において、主に鉄化合物では、軽元素添加による磁気特性向上の研究が昔から盛んであり、これらの研究は強磁性の性質をいかに向上させるかに焦点が当てられている。しかし、マンガン化合物では、常磁性から強磁性へ、反強磁性から強磁性へといった、磁気特性の変換が軽元素添加という簡単な手法で可能となるかもしれない。これからの磁性材料の研究に新たな切り口を与えるものとなった。・結晶構造を大きく乱さずに磁気特性を変換させることができる。・軽元素の量により磁気転移温度や磁化の値を制御できる。・永久磁石・スピントロニクス利点特徴応用分野図：Pd0.75Mn0.25Bxの室温磁化曲線参考文献“Newroom-temperatureferromagnet:B-addedPd0.75Mn0.25alloy”J.KitagawaandK.Sakaguchi:J.Magn.Magn.Mater.468(2018)pp.115-122. ## Page 069 ![Page 069の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000069.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 064電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所高エントロピー合金型超伝導材料の開発高エントロピー合金型超伝導材料の開発■工学部電気工学科教授北川二郎○研究分野：磁性・超伝導材料○キーワード：超伝導、高エントロピー合金、複雑性研究概要・超伝導線材との親和性が高い。・機械的特性が優れている。・超伝導線材・超高圧条件でも使用可能な超伝導体利点特徴応用分野近年、高エントロピー合金（High-entropyAlloys:HEA）という物質群が新しいカテゴリーの材料として世界的に注目を浴びている。HEAは基本的には等モルに近い5種類以上の元素が一つの原子サイトをランダムに占有している。これまでに体心立方格子（BCC）、面心立方格子（FCC）を中心に研究が盛んである。HEAは従来の物質を凌駕する機械的特性や腐食耐性を示すことから、実用面で大きな期待をされている。一方、基礎物質科学の側面ではHEA型超伝導物質が注目されている。HEA型超伝導体はよく知られているマティアス則を満たさないなどの、これまでの超伝導体とは異なった性質を示す。HEAは複数の原子が極めて大きな乱雑さを有しながらも新しい物性を示すので、「多様な物性が複雑性から発現している」と見なすことができ、これからも新しい結果が出てくると考えられる。我々はBCC構造のHEA型超伝導体の開発を行った。BCC構造について多くの研究がされているが、それでも数例しか報告がなかった。我々は、Hf₂₁Nb₂₅Ti₁₅V₁₅Zr₂₄というHEA合金（図）が超伝導転移温度5.3Kの新しい超伝導体であることを発見できた。図：我々が発見したHEA超伝導体参考文献“Newhigh-entropyalloysuperconductorHf21Nb25Ti15V15Zr24”N.IshizuandJ.Kitagawa:ResultsinPhysics13(2019)102275. ## Page 070 ![Page 070の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000070.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 065電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所有機廃棄物を活用した電力貯蔵用電気二重層キャパシタ及びその劣化診断技術の開発有機廃棄物を活用した電力貯蔵用電気二重層キャパシタ及びその劣化診断技術の開発■工学部電気工学科教授田島大輔○研究分野：新エネルギー、電力貯蔵○キーワード：電気二重層キャパシタ研究概要近年、電極の劣化がほとんどなく、メンテナンス不要な電池である電気二重層キャパシタが注目され、自動車などの回生エネルギーを有効活用するなど、普及が進んでいる。本研究では、電気二重層キャパシタの電極に使用されている炭素材料に着目し、新しい炭素材料（有機性廃棄物由来：焼酎粕）を使った高性能な電気二重層キャパシタの開発を行っている。・電極材料に廃棄物を使用するため、低コストである。・地域の未利用資源を有効活用することができるため、地域活性化につながる。・自動車用回生エネルギー貯蔵装置・家庭用蓄電システム利点特徴応用分野図1：電気二重層キャパシタの構造と原理図2：様々な焼酎粕図4：焼酎粕から電気二重層キャパシタができるまで図3：パワー密度とエネルギー密度の関係研究動画 ## Page 071 ![Page 071の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000071.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 066電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所海洋・地域未利用資源を活用した次世代発電・蓄電デバイスの開発海洋・地域未利用資源を活用した次世代発電・蓄電デバイスの開発■工学部電気工学科教授田島大輔○研究分野：活性炭、電池、エネルギー、未利用資源○キーワード：海洋プラスチック、地域未利用資源、マグネシウム空気燃料電池研究概要蓄積された海洋プラスチックごみは近年になり大きな問題となっており、現在では海に少なくとも年間800万トン、累積で1億5000万トンもの海洋プラスチックごみがある。これらの国内外で環境問題となっている海洋プラスチックごみを回収・有効利用し、ナノ炭素材料へ転換後、発電や蓄電ができるエネルギーデバイスへ応用する。産業応用として、災害・緊急時の非常用電源や防災センサー用の電源、家庭用電源や自動車用電源としての利用が挙げられる。本研究グループではこれまでに、金属空気電池の正極として表面官能基が制御された活性炭を使用することで、市販活性炭を使用した場合と比較して起電力が向上し、最大出力密度の向上にも効果があることを見出した。現在は更なる高性能化のための研究を実施している。海洋プラスチック等のごみを利用するため、環境に優しい非常用電源、家庭用電源、自動車用電源利点特徴応用分野金属空気燃料電池の電流密度一出力密度特性 ## Page 072 ![Page 072の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000072.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 067電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所レーザーによるプラズマの非接触計測及び太陽光集光型室内照明装置の開発レーザーによるプラズマの非接触計測及び太陽光集光型室内照明装置の開発■工学部電気工学科教授松尾敬二○研究分野：プラズマ科学、レーザー計測、デジタル信号処理、光工学○キーワード：プラズマ、レーザー計測、多次元スペクトル、高分解解析、光ファイバー、照明装置研究概要本研究室では、主に高温プラズマの計測法について研究を進めている。超高温の希薄媒体（プラズマ）を屈折率の情報から計測する手法を開発してきた。そこでは、赤外線レーザーを駆使して計測を行い、得られたデータの高精度画像構成法を開発した。同法は接触できない対象の高精度計測に道を開くものと考えている。また、ここで開発したデータ解析法は、従来扱いにくかった多次元での解析を容易にするものである。さらに、太陽光を照明として利用するシステムの開発も行っている。屋内の照明に太陽光を有効に活用するシステムである。特殊なレンズで集光した太陽光を光ファイバーに集光し、ファイバーによって取り回し良く屋内に光を照射する。このシステムでは電気エネルギーに変換することなく「光」として用いるので、極めて高効率のシステムが構成可能である。他方、教科書データからプロジェクタ表示用のファイルを自動生成するコンバータの開発も行っている。紙用のデータにプロジェクタでの動的な表現を付加し、教育効果の向上を狙ったものである。核融合科学研究所のＣＨＳ装置に適用したレーザー計測システム利点特徴応用分野・レーザー計測技術は、非接触、高精度、高感度、高分解能といった特徴を有する。・太陽光の照明への利用は、省エネルギーに貢献できる。・高温媒体の高精度計測・生体の計測（MRIへの適用）・省エネルギーを目指した補助照明装置・教科書とプロジェクタを連動させた教育システム ## Page 073 ![Page 073の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000073.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 068電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所プラズマを用いた農業応用に関する研究プラズマを用いた農業応用に関する研究■工学部電気工学科准教授北﨑訓○研究分野：プラズマ○キーワード：プラズマ農業応用、発芽促進、成長促進、腐敗抑制研究概要プラズマ（電離気体）は、固体、液体、気体に次ぐ「物質の第4の状態」と呼ばれ、エネルギーが高く反応性に富むことから、半導体の微細加工や薄膜作製、また、未来のエネルギーとも呼ばれる核融合発電等、様々な分野で用いられている。本研究室では、この「プラズマ」を、農業分野に応用する研究を行っている。具体的には、プラズマ照射による植物種子の発芽や成長の促進に関する研究、プラズマ照射効果確認のための圃場における実証実験、また、収穫後の青果物にプラズマを照射し、青果物の追熟制御や腐敗の抑制、さらには品質を向上させる研究を行っている。・薬剤処理と比較し処理時間が短時間であり、効果持続期間が半年程度と長い・プラズマの発生には電気とごく少量のガスのみを使用し、低コストである・発生するプラズマは数ミリ秒と極短寿命であることから、薬剤処理と違い残留性がなく、植物・人・環境に無害である・植物の発芽率向上や成長の制御・収穫後の青果物の腐敗防止･品質向上利点特徴応用分野研究動画図2：各プラズマ照射条件に対するトウモロコシの（a）収量、（b）糖度の変化写真1：種子への空気プラズマ照射の様子写真2：種子に30分間酸素プラズマ照射後、1週間栽培したカイワレ大根図1：播種後の3日間におけるカイワレ大根平均長の変化 ## Page 074 ![Page 074の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000074.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 069電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所人工的なトポロジカル絶縁体の実現人工的なトポロジカル絶縁体の実現■工学部電気工学科准教授鈴木恭一○研究分野：半導体、トポロジカル絶縁体○キーワード：半導体ヘテロ接合、スピン伝導、量子効果、微細加工研究概要近年、トポロジーの観点から物質を分類し直す動きが盛んになり、絶縁体・金属・半導体といった従来の分類に属さないトポロジカル絶縁体という物質の存在が明らかになってきた。このトポロジカル絶縁体は、我々のいる外界とは異なるトポロジーの絶縁状態を内部にもち、内部と外界の絶縁状態が連続的につながることはない。その結果、境界（3次元トポロジカル絶縁体ではその表面、2次元トポロジカル絶縁体ではその端面）にトポロジーによって強固に保護された伝導チャネルが生じる。特に2次元トポロジカル絶縁体では、伝導チャネルにおいて、電子スピンの向きが完全に固定されたスピン偏極伝導及び後方散乱が禁制となる無散逸伝導が予測されており、スピンデバイスや省電力デバイスとしての応用が期待されている。これまで知られているトポロジカル絶縁体は、産業的になじみが薄く、取り扱いの難しい材料であったが、本研究室では、広く普及している半導体材料（InAs、GaSb、InN、GaN等）を用い、そのヘテロ接合（異種半導体どうしの結晶成長）による人工的なトポロジカル絶縁状の実現、安定的なスピン偏極伝導や無散逸伝導の観測、さらにはデバイス応用を目指している。高度に発展した半導体結晶成長技術、微細加工技術の適用が可能で、トポロジカル絶縁体の物性研究及び産業応用が促進される。・量子情報処理・半導体デバイス利点特徴応用分野図1：2次元トポロジカル絶縁体図2：測定試料 ## Page 075 ![Page 075の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000075.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 070電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所マグレブ技術を使った薄鋼板の品質向上に関する研究マグレブ技術を使った薄鋼板の品質向上に関する研究■工学部電気工学科助教遠藤文人○研究分野：制御工学、振動工学○キーワード：薄鋼板、磁気浮上、振動制御研究概要自動車や家庭用電気製品を中心とした分野において薄鋼板が広く用いられている。薄鋼板の製造ラインでは搬送工程において主にローラによる接触搬送が行われているが、ローラとの接触がメッキ不良や傷といった表面品質の劣化を引き起こす要因となっていることが課題となっている。この問題の解決方法として、本研究では磁気浮上（マグレブ）技術を使い、薄鋼板を非接触に把持および搬送する技術について研究を行っている。本研究では図のような装置によって薄鋼板の磁気浮上技術について研究を行っている。搬送対象である薄鋼板は周囲に電磁石が配置されており、電磁石コイルへ印加する電圧を制御することで、電磁石が適切な磁力を発生させて浮上を実現する。また、電磁石と薄鋼板が接触せずに浮上できるよう、電磁石と薄鋼板のギャップをフィードバックし、一定の距離を保つような制御方式を取り入れている。しかしながら、磁気浮上制御は非常に不安定な特性を持っている。特に、厚さ0.30mm以下の非常に薄い鋼板はその柔軟性から浮上中に複雑な形状に変形し、落下しやすい不安定な状態となる。そこで把持・搬送中に落下することがないよう、浮上中における薄鋼板の形状や振動現象の解明、その振動を抑制するための制御手法などを中心に研究を行なっている。また、浮上対象の材質やサイズ、板厚に応じて柔軟性や振動特性が変化することから、多様な浮上対象に合わせた磁気浮上システムの設計方法についても検討している。１．研究背景薄鋼板におけるマグレブ技術2．・常伝導磁気浮上であることから比較的容易に利用できる。・非接触であることから浮上対象の表面品質が格段に向上する。・電磁石を用いることで比較的自由度の高い搬送経路を構築できる。・薄鋼板の製造工程・柔軟な物体の把持・搬送技術利点特徴応用分野図：薄鋼板の磁気浮上装置 ## Page 076 ![Page 076の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000076.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 071電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所広帯域誘電分光を用いた凝縮系における分子運動に関する研究広帯域誘電分光を用いた凝縮系における分子運動に関する研究■工学部電気工学科助教中西真大○研究分野：化学物理、生物物理○キーワード：分子運動、広帯域誘電分光、ガラス転移、生体分子、水、氷研究概要物質はミクロに見ると原子や分子から構成されている。液体の特徴は流れることができ、その形を変えることができる点であるが、この特徴は液体を構成する分子が運動することに由来している。本研究室では、電場に対する応答性からこの分子運動の様子を調べている。生命活動には水が不可欠なことから、タンパク質やアミノ酸などの生体高分子の働きは水に支えられていると考えられている。誘電率の測定を通して、このような水と生体分子の相互作用を分子運動の観点から研究している。また、氷は固体であるが、実は氷の中では水分子は配向をランダムに変えることができる。つまり、分子の方向の点から見ると氷は固体ではなく液体なのである。このような氷の中の水分子の運動やその不純物効果などを誘電率の測定を通して研究している。１．液体の分子運動に関する研究水と生体分子の分子運動及び氷中の水分子の配向運動に関する研究2．身の回りのプラスチックは、高分子というスパゲッティのような分子でできている。これも実は液体の一種で、温かいときには柔らかい餅が、冷めるにつれて徐々に硬くなるように、連続的に粘っこくなった状態である。これをガラス転移という。誘電分光法の広い周波数レンジを生かして、このような急激な分子運動の緩慢化を調べている。3．ガラス転移に関する研究動的粘弾性測定とほぼ同等の情報が得られるが、測定できる周波数範囲が1010～10-5Hz程度と非常に広いこと、電気測定なので感度が高いこと、選択性が高いことなどが特徴である。コンデンサの材料の評価、高分子ダイナミクス、レオロジー、電池、水溶液の研究などによく応用される。利点特徴応用分野図1：水分子の電荷の偏り図2：電場に対する分子の応答多くの分子は電荷の偏りを持っていて、＋の電荷が強い部分と－の電荷が強い部分に分かれている（図1）。こうした電荷に偏りを持った分子に電場を加えると、＋の部分は電場の方向に、－の部分は電場と逆向きの方向に引き寄せられ、分子に回転が生じる（図2）。この様に電場を印加して、分子に向く方向を指示し、分子がそれに対してどれくらい並べられたかを表わすのが「誘電率」という物理量である。直流電場の代わりに交流電圧を加え、分子の向くべき方向を一定の時間間隔で変化させた場合、分子はその方向を電場の周波数に従って変化させる。ところが、分子の動ける速さには限界があり、その限界の速さよりも早く電場の方向を変化させると、分子は電場の指示する方向に従うことができずに、ばらばらの方向を向いたままになる。このときの誘電率は、遅い周波数の電場を加えたときよりも小さくなるはずである。実際に電場の周波数を徐々に早くしながら誘電率を観測すると、ある周波数を境に大きな誘電率から小さな誘電率に変化する。この周波数から、分子の動ける速さが分かる。◆広帯域誘電分光法とは ## Page 077 ![Page 077の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000077.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 072電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ヒトの知覚特性を用いたユーザインターフェース設計とその効果に関する研究ヒトの知覚特性を用いたユーザインターフェース設計とその効果に関する研究■情報工学部情報工学科教授石原真紀夫○研究分野：ヒューマンコンピュータインタラクション○キーワード：自己所有観、仮想空間、空間認知、視距離、処理効率、人間工学研究概要ユーザインタフェース（userinterface）とは、コンピュータとその利用者の間に存在し、利用者の指示をコンピュータに伝えたり、またコンピュータからの結果を利用者に示したりするソフトウェアまたはハードウェアのことである。マウスやタッチパネル、キーボードなどが代表例である。一般に、ユーザインタフェースを設計する際に、分かり易い・使い易い・疲れにくい・間違えにくいなど利用者の利便性を向上するようヒトの特性・人間工学（ergonomics）を応用する。本研究室では、物があたかも体の一部のように感じる自己所有感（senseofself-ownership）を応用したマウスシステム（図1）、仮想世界でのヒトの空間認知特性を応用した操作空間の拡張（図2）、超遠視距離におく巨大仮想スクリーンを用いたパソコン作業環境（図3）、カード操作によるプログラミング学習システム（図4）の構築とその効果についての調査を進めている。人間工学的見地からのアプローチを行うことで、ヒトに心理的かつ物理的な負荷、ストレスを与えることなく杖やメガネのように体の一部であるかのような福祉機器としてヒトを拡張するコンピュータを目指す。ユーザインタフェースに関するヒトの知覚特性に関する知見は、短期的には近年増え続けるVDT症候群の改善や仕事の処理効率の向上への効果が期待でき、長期的にはヒトに寄り添うユーザインタフェースの設計や開発、次世代ユーザインタフェースの在り方への議論展開などが期待できる。利点特徴応用分野図1：自己所有感を生起させるマウス図4：プログラミング学習支援図3：HMDによる巨大スクリーン提示図2：CAVEを用いた空間認知実験研究動画 ## Page 078 ![Page 078の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000078.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 073電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所攻撃手法のリアルタイム可視化攻撃手法のリアルタイム可視化■情報工学部情報工学科教授種田和正○研究分野：サイバーセキュリティ○キーワード：サイバー攻撃、制御フローハイジャック、可視化研究概要新たなセキュリティ脆弱性が日々発見されている現代において、その脆弱性を利用した新しい攻撃技術はバグ報奨金プログラムやハッキング競技等によって大幅に進歩し続けており、悪用されるケースが後を絶たない。このため、アメリカ労働局の報告によると、情報セキュリティアナリストの需要は、2018年から2028年で32％増加すると予測されている。サイバー技術開発のための仮想環境や隔離されたサンドボックス環境は、攻撃コードで出来ること及び攻撃後の対処の学習に有効である。一方、セキュリティ専門家を目指す学習者が攻撃コードのメモリ上の動作を理解するためには、関連する技術とソースコードを理解するために多くの時間を費やさなければならない。そこで、本研究はサイバーセキュリティ学習者が攻撃手法を容易に理解できるように、攻撃コードのメモリ上の動作をリアルタイムに可視化するシステムを提案する。本システムは、exploitとweb-appの2つのモジュールで構成される（図1）。exploitは脆弱なコードを攻撃すると同時にそのコードのプロセスデータを取得し、Firefoxブラウザに送る。web-appは取得したデータをFirefoxに表示するフォーマット形式等の処理を行う。図1は攻撃に関連するメモリ上のスタック領域の一部を読込み、Firefoxに表示する場合である。図2は、実施されたReturnOrientedPrograming(ROP)攻撃が回避策（stackcanary）により失敗した直後のFirefoxの内容である。失敗理由とその時のスタック領域が表示される。１．研究背景攻撃手法の可視化システムの概要2．本システムは効率的で包括的な学習のための3つの特徴を持つ。(1)攻撃コードの実行環境（シミュレーター／エミュレーターではない）を提供し、学習者は攻撃コードや回避策のon/offを変更しながら学習できる。これにより、より深く攻撃手法を理解できる。(2)攻撃コードに関し、「何が出来るか」ではなく「どのように動作するか」をアセンブリ言語レベルで説明する。(3)攻撃に無関係な情報を除外し学習の効率を高める（実際の攻撃コードは不必要な命令を多く含んでいる）。本システムはセキュリティ専門家の学習用のみならず、攻撃回避策の開発、脆弱性診断、攻撃コードの自動生成の研究としても応用可能である。利点特徴応用分野図1：可視化システムの構成図2：Firefox上のメモリ情報とコメント ## Page 079 ![Page 079の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000079.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 074電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ドローン運行監視システムドローン運行監視システム■情報工学部情報工学科教授種田和正○研究分野：サイバーセキュリティ、信号処理○キーワード：ドローン、サイバー攻撃、センサー研究概要2022年12月の航空法改正により、無人航空機レベル4（有人地帯における目視外飛行）の制度がスタートし、いよいよ日本でドローンの本格的活用が始まる。農業、インフラ点検、警備、物流などドローンに対する大きな潜在的需要から、2027年の市場規模は2022年の3倍（約5,000億円）と見積もられている。新しいシステムは常にサイバー犯罪のターゲットになるため、想定される攻撃に備える必要がある。通常のドローンシステムは偽GPS信号（GPSspoofing）やマルウェア感染によってハイジャックされる可能性がある。これを感知するために、物理的に分離された監視機構（図2）を追加することを提案する。この機構の働きはWiFi（インターネット不接続）を通して外部センサーの信号を定期的に地上の監視システムへ送信するだけであるため安価に実現できる。地上システムは信号処理技術を使って送られてきた信号から現在の自動運行の状況を把握する。もしも初期設定した自動パイロットコードと信号から作られた自動運行状況が不一致であれば、ドローンが乗っ取られた（或いは、モーターやバッテリー等の不具合）と判断できる。１．研究背景運行監視システム2．図２では追加部分をラズベリパイで実装しているが、信号を送るだけであるため小型マイクロプロセッサを使って安価に実現できる。外部センサーで送信する信号はリアルタイム性と計算量削減を考えて最小限の信号の組合せを提案する。更に、長時間運行に対応した監視システムである。本システムは多くの種類の無人航空機（UAV）に対応できる。更に、地上、水上ドローンにも同様な手法が適応可能と考えている。利点特徴応用分野図1：想定サイバー攻撃図2：提案システム構成 ## Page 080 ![Page 080の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000080.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 075電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所有限温度・密度における量子色力学の相構造の研究有限温度・密度における量子色力学の相構造の研究■情報工学部情報工学科教授柏浩司○研究分野：素粒子・ハドロン・原子核物理学○キーワード：相転移、閉じ込め・非閉じ込め、クォーク研究概要物質の相構造を解明するには、各エネルギースケールにおいて物質がどのような状態にあるのかを示す相図を描くことが必要である。本研究では、素粒子であるクォークやグルーオンが、超高温や超高密度状態の様な極限状況下において示す物性の研究を行っている。QCD相図の研究における大問題として、QCDを直接用いた第一原理計算が符号問題の発生により有限密度領域で破綻し、予想図しか得ることができていないことがあげられる。しかし、QCDの相構造は初期宇宙や近年の加速器実験、中性子星内部などに関係する重要な情報であり、その解明は素粒子・ハドロン・原子核物理だけにとどまらず宇宙物理においても重要である。符号問題は経路積分を実行する際に生じる数値計算上の問題であるので、この問題に対処するため積分経路を実から複素に拡張した後に、符号問題が弱くなる積分経路の取り直しを行う手法の構築・改良を行っている。その際、新しい積分経路の推定に機械学習を利用している。現在の所、まだQCDへの適用はできていないが、QCDよりも簡単ないくつかの理論でうまく行くことを確認しており、現在研究を進めているところである。研究目的：量子色力学（QCD)の相構造の解明■1．符号問題の解決に向けて機械学習を利用した研究クォークは極限状況下において非閉じ込め状態という新奇な状態に転移することが予想されている。しかし、この非閉じ込め状態への相転移はいまだ謎が多い。そこで、この相転移をトポロジカルな観点から見つめなおし、その性質を明らかにすることを目指している。トポロジカルな観点からのクォークの閉じ込め・非閉じ込めについての研究2．初期宇宙や近年の加速器実験、中性子星のような重い星の内部などに関係する量色力学の相構造を、数値計算と解析計算を利用してトポロジカルな観点から研究している。利点特徴 ## Page 081 ![Page 081の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000081.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 076電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所構造化データからの知識発見に関する研究構造化データからの知識発見に関する研究■情報工学部情報工学科教授正代隆義○研究分野：知能情報学、機械学習、帰納推論○キーワード：グラフ構造データ、グラフマイニング、グラフアルゴリズム、計算論的学習研究概要ネットワーク技術の急激な進歩にともない、ウェブページに代表されるテキストデータの利用が急速に進んでいる。特に、HTMLやXMLデータ(図1)に代表される木構造データは、その規模を日増しに増大させている。また、近年では、化学化合物データ(図2)やウェブのリンク情報といったようなグラフ構造データから情報抽出を行うことに関心が集まっている。本研究では、そのようなグラフ構造データを主とする大規模データベースから、多くのグラフ構造データに共通して現れる特徴的な構造を見つけ出す情報基盤技術を開発することを目的としている。グラフ構造データベースから意味のある知識を抽出するためには、まず、そのデータ中に潜むパターンをどのようにグラフパターンとして表現する(図3)か、そして、いかにしてうまくそのグラフパターンを発見するかが鍵となる。そこで本研究では、知識発見のための理論的基盤を構築するために、計算論的学習理論における様々な学習モデルを用いて、グラフ構造データベースから現実的な時間でグラフパターン発見を行う学習アルゴリズムの開発を行う。１．構造化データからの知識発見グラフパターンの機械学習理論と知識発見システムへの応用2．グラフ構造をもったデータは、ウェブ、バイオ/創薬、ビジネス分析、マーケティングなど、実世界の多くの重要な場面において自然に現れる。一方で、グラフ構造を扱う計算は、組合せ爆発により「事実上の計算不可能」となることが多い。そこで、本研究では、応用場面に即した合理的な制限を入れながら、実用的な設定において学習アルゴリズムの効率化を図る。特に、本研究では、近年のAI技術の著しい進展に鑑み、ブラックボックス化した学習結果の内容理解をサポートするパターン表現と高速な学習アルゴリズムの開発を目標としている。本研究で開発した技術により、データが持つ内面的性質と構造的性質を結びつけるようなルールを発見する手助けとなることが期待される。これまでの研究では、HTML/XMLデータのような木構造データからの科学的知識抽出以外にも、ウェブ空間に存在する様々な構造を持つデータ、たとえば地図情報や複雑な表、化学化合物のデータベースなどから知識発見を行う学習アルゴリズムを提案している。今後も新たなグラフ構造を対象とする高速な学習アルゴリズムを開発して、それらを統合した高速なデータマイニングシステムの提供を目指している。利点特徴応用分野図1：XMLデータのグラフ表現(木)図3：グラフ構造パターンに対する高速な学習アルゴリズムの設計とグラフマイニングへの応用図2：化学化合物のグラフ表現(外平面的グラフ) ## Page 082 ![Page 082の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000082.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 077電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所高齢者自立支援のための俳句を利用した対話システム開発高齢者自立支援のための俳句を利用した対話システム開発■情報工学部情報工学科教授馬場謙介○研究分野：データサイエンス○キーワード：介護支援、俳句、感情推定、データサイエンス、人工知能研究概要本研究では、高齢者が精神的に充実した生活を送るための補助を行う技術の開発を目指す。高齢者が介護を必要とせず、自立して人間的に充実した生活を送るには、会話や創作などの精神的な活動が重要となる。身体的な活動については、必要な知識や技術が体系化され、補助のための器具や先端技術に基づいたロボットも開発が進んでいる。これに対し、精神的な活動については、高齢者自身のパーソナリティや周囲の工夫に頼る部分が大きい。高齢者の精神的活動を補助することができれば、介護を予防することに加え、高齢者の生活の質の向上が期待できる。本研究では、具体的に、利用者の心情を考慮できる対話システムの開発を行う。このシステムでの心情の定式化では、俳句に詠まれた情景を用いる。俳人による情景の分類と大量の俳句データでの語句の出現の統計解析により、語に関連する心情をベクトル値として定量化する。これによって、対話システムは入力文の心情を推定し、出力文に用いる語の選択を行う。対話の内容を心情を考慮したものにすることで、文芸創作などの知的欲求まで満たし、豊かな精神活動を実現する。このシステムが実現できれば、歩行支援ロボットなどが身体的労力の削減をするように、高齢者との対話による精神的労力の削減が実現できる。・俳人・俳句結社の協力による、文芸に関する監修・大規模コンテスト主催団体の協力による、大量の俳句データ高齢者の見守り、文書や発話からの感情認識利点特徴応用分野 ## Page 083 ![Page 083の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000083.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 078電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所それぞれのユーザの感性に合うメディアコンテンツの生成それぞれのユーザの感性に合うメディアコンテンツの生成■情報工学部情報工学科教授福本誠○研究分野：ヒューマンメディアインタラクション、最適解探索、信号処理○キーワード：対話型システム、進化計算、音楽、香り、生体計測研究概要音楽や香りのようなメディアは、日常的に用いられている。しかし、これらのメディアは、個々のユーザの感性や好みに合う形になっていない場合が多い。本研究室では、主に、音楽や香りコンテンツの最適解探索を行っている。対話型進化計算という手法を用い、ユーザの感性を評価関数とすることで、複雑で非明示なユーザの感性に対応する解を探索し、ユーザの感性に合うメディアコンテンツなどの形で得ることができる。メディアの刺激を受けることで、我々は感動したり眠くなったり、様々な作用を受ける。本研究室では、このようなメディアの効果を生体情報により調査するとともに、その結果からメディアコンテンツを調整する研究を行っている。例えば、同一の楽曲を様々なテンポで提示した際に、どのような印象の変化が起きるかを調査している。楽曲のテンポに対する好みは逆U字の傾向を取ることが知られているが、様々な形容詞対においても概ね逆U字となり、そのピークの位置は形容詞対によって異なる結果となった。また、ピークの位置と心拍数との関係が伺える形容詞対も見られた。１．対話型進化計算を用いた音楽や香りコンテンツの個人適応楽曲のテンポが及ぼす印象の変化の調査2．・日常生活の中で触れることの多いメディアコンテンツを、個々のユーザの感性や好みに合うような形に変えることが可能である。・メディアコンテンツの効果を、生体情報をもとに調査することが可能である。・主な対象は、音楽や香りとしているが、視覚に関するCGや画像処理はもちろん、他の感覚に関するメディアについても、対応可能である。・療法的な目的での音楽や香りなどの利用における、よりユーザの感性や好みに合うコンテンツの生成・メディア視聴中の生体情報の観察に基づいた、メディアの編集や調整利点特徴応用分野テンポの違いが及ぼす印象の変化の調査対話型進化計算による香りの個人適応 ## Page 084 ![Page 084の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000084.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 079電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所双曲面ミラーを用いた全方位カメラの研究双曲面ミラーを用いた全方位カメラの研究■情報工学部情報工学科教授山澤一誠○研究分野：メディア情報学、知能情報学○キーワード：全方位カメラ、拡張現実感、複合現実感、画像メディア、画像処理、画像認識、コンピュータビジョン研究概要１．全方位カメラとは、全方位画像を撮像する方法には、2．・周囲360度の動画像を取得可能・光学的特性が透視投影のため、入力画像を一般のカメラで撮ったような画像やパノラマ画像に変換可能＝従来の多くの画像処理技術が応用可能・ロボット用視覚センサ・テレプレゼンス（遠隔臨場感）利点特徴応用分野・水平方向の全周囲360度の画像が一度に撮影できる。(垂直方向の視野は、カメラとミラーの構成により異なる。)・ロボットや遠隔臨場感（バーチャル旅行など)に応用できる。・複数のカメラを用いる方法、魚眼レンズを用いる方法、回転対称の曲面ミラーを用いる方法などがある。・1枚の回転対称曲面ミラーを用いる方式は構造が簡単で撮像範囲が広いという特長がある。・特に双曲面ミラーを用いれば、一般のカメラと同様の歪みのない画像に変換可能なため、従来の多くの画像処理技術が応用できる。対象物体からの光は曲面ミラーで反射され、レンズ系の主点を通ってイメージセンサー上に結像する。イメージセンサー上には円形の像ができ、水平方向は円周方向に、垂直方向は円の中心から放射方向に写る。ミラーの下方の俯角部分だけでなく、上方の仰角45度位まで撮像できる。光学的には、曲面ミラーにより結像した全周囲の虚像をカメラで撮像していることになる。原理構成図 ## Page 085 ![Page 085の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000085.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 080電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所マイクロ構造の微弱X線・光センサーマイクロ構造の微弱X線・光センサー■情報工学部情報工学科准教授有吉哲也○研究分野：電子デバイス・電子機器○キーワード：X線、光子計測、撮像、集積回路、半導体、マイクロデバイス研究概要光はX線、可視光線、赤外線などに分類され、それぞれで多種多様な利用例があり、撮像、透視、信号伝送、物体感知などが挙げられ、これらを高分解能、高感度、高速処理できる光センサーが求められる。全ての光に対応した万能な光センサーはなく、各種光専用のセンサーが必要である。本研究では、シリコン半導体に微細加工技術を施した、マイクロ構造の各種光センサーを提案している。本提案の光センサーは基本的に図に示すような、シリコン基板中に深掘り溝を形成した構造である。この溝の側壁をPN接合化すれば光センサー（フォトダイオード）を形成できる。この溝型光センサーを長く深くすればX線や近赤外光の高速高感度な検出、溝幅を広げれば光検査溶液を直接注入でき、高効率な光検出が実現できる。１．背景新構造光センサーの概要2．X線・可視光・近赤外線センサーデバイス材料である、価格が安くて環境負荷がなく、加工が容易なシリコンを用いて、目的に合った様々なマイクロセンサー構造を、微細加工技術にて作り出すことができる。高感度な光子計数能力を示し、従来比で一桁以上少ないX線量で済むX線撮像、4πジオメトリ計測による100%近い集光効率での微弱光検出などを創製できる。・低線量X線を用いた元素マッピング型CTスキャナ、非破壊検査・衛生検査における微量有害物質・細菌の光検出・高感度な量子型近赤外線暗視カメラ利点特徴応用分野図：シリコン基板中に形成した深掘り溝 ## Page 086 ![Page 086の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000086.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 081電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所複雑物理現象を活用した情報処理、極端現象の新規予測方法論複雑物理現象を活用した情報処理、極端現象の新規予測方法論■情報工学部情報工学科准教授中川正基○研究分野：リザバーコンピューティング、カオス○キーワード：FRETネットワーク、物理リザバーコンピューティング、間欠性カオス研究概要超スマート社会の到来に向けて、高速・高効率な革新的コンピューティング技術の創出が求められている。現代のコンピューティング技術の発展は、半導体微細化技術に支えられているが、永続的な微細化技術の発展を期待することは難しい。また、現在主流となっているノイマン型アーキテクチャは、演算部とメモリ部をつなぐバスの帯域がシステム全体の律速となるという本質的な問題がある。本研究グループでは、近年注目されている複雑物理現象を計算資源として活用する「物理リザバーコンピューティング」のパラダイムに基づき、この課題に挑戦している。特に、光エネルギー移動の一種であるナノ粒子間「FRETネットワーク」をニューラルネットワークとして活用することを考えている。現在は、FRETネットワークに適した情報処理原理をシミュレーションベースで探究している。複雑物理現象を活用した情報処理極端現象の新規予測方法論・ナノ粒子間の光現象を利用するため、高速・省エネ・小型化が可能・力学系理論に基づくため、少量データでも高精度の予測が可能・IoT、センサネットワーク、データセンター・天気予報、地震予測、株価暴落予測利点特徴応用分野FRETネットワーク（当面のターゲット）典型的な極端現象の時系列多くの極端現象に共通のバーストメカニズム気象、地震、経済など社会に大きなインパクトを与えうる極端な現象に対して、少量のデータでも予測できる新しい方法論の開拓を目指している。特に、近年発展してきている力学系理論からのアプローチに基づき、この課題に挑戦している。現在は、多くの極端現象に共通するバーストメカニズムに内在する間欠性カオスを数理的に理解し、それを土台に極端現象の予測アルゴリズムに繋げることを試みている。 ## Page 087 ![Page 087の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000087.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 082電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所固有値問題のアルゴリズム固有値問題のアルゴリズム■情報工学部情報工学科准教授宮田考史○研究分野：計算科学○キーワード：高速高精度計算、固有値問題研究概要複雑な現実問題を解く手段として、近年、計算機を用いたシミュレーションが活発に行われている。特に、理論や実験では解析困難な問題に対する有効性が認知されたことから、計算科学は第三の科学的手法として急速に発展している。このような数値シミュレーションを行うためには、アルゴリズム（計算法）が必要不可欠である。固有値問題は電子状態計算や構造解析など、幅広い応用に現われる主要な工学問題の一つである。本問題を解くことによって応用諸分野に役立てるため、固有値問題に対するアルゴリズムの研究を行う。特に最近は、数百万元以上の巨大行列の固有値問題を解くことが要求されるため、「より速く・より正確に」求解可能な高速高精度アルゴリズムの開発に取り組む。１．研究背景研究内容2．計算機を使って問題を解くための道具（計算科学の基礎）電子状態計算や構造解析などの数値シミュレーション利点特徴応用分野流体解析のテスト問題：（横軸右へ）計算が進むにつれて（縦軸下へ）解に収束※提案法（1）は、従来法（2）よりも速く解へ到達電子状態計算のテスト問題：（横軸）100例に対する結果（縦軸）下にあるほど高精度※提案法（●）は、従来法（○）よりも精度の良い近似解を生成 ## Page 088 ![Page 088の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000088.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 083電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所受動歩行理論の教育教材と歩行補助器具開発への応用受動歩行理論の教育教材と歩行補助器具開発への応用■情報工学部情報工学科助教兵頭和幸○研究分野：ロボティクス、メカトロニクス○キーワード：受動歩行、教育教材、補助器具開発研究概要・電気エネルギーの要らない省エネルギーな歩行・重力を有効活用した人間に近い歩行・義足の制御、歩行補助器具の開発、教育教材への展開・ヒューマノイドロボットの省エネルギーな歩行制御利点特徴応用分野・坂での重力を利用した歩行で、モータなどの動力源や電気を用いずに歩ける。・重力を上手く利用するため、人間に近い歩行とされている。受動歩行とは、０８８１機行歩るいてれら取が許特応用応用・人間の歩行解析・歩行支援検証システム・義足の制御・ヒューマノイドロボットの省エネルギーな歩行制御・歩行補助器具の開発・教育教材への展開 ## Page 089 ![Page 089の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000089.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 084電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所複雑系理論による脳型情報処理機構の解明複雑系理論による脳型情報処理機構の解明■情報工学部情報工学科助教山口裕○研究分野：計算論的神経科学、人工知能○キーワード：神経回路網、機能分化、カオス、深層学習研究概要脳における機能分化の過程を計算論的な観点から解明するため、神経回路網を計算機上で機能分化を誘導させる数値実験を行っている（図1）。回路内の情報の流れを捉え変化させることで、リカレントニューラルネットワークの中に機能的なモジュールを自己組織的に生成し、タスクに応じて柔軟に再構築できる脳型情報処理モデルを構築することを目的としている。本研究室では、脳のダイナミックな情報処理原理を解明し、人工知能に応用するために、深層学習等の人工知能技術と神経科学的知見を融合し、さらに複雑ダイナミクスを持った深層ニューラルネットワークモデルを構築する研究を行っている。深層学習モデルに対し、ダイナミクスを導入することで、その能力を拡張する研究を行っている、画像の変換を行う深層生成モデルを使い、繰り返し変換を行う力学系を構築し、カオスダイナミクスを利用することで決定論的な軌道に沿って多様な画像を生成する連想的な生成モデルを研究している。１．神経ネットワークの分化機構の数理的研究深層生成モデルにおけるカオスダイナミクスの役割の研究2．脳の複雑系としての特徴を分析し、AIモデルに導入することで、現在のAI技術の発展に貢献できる。神経科学の知見を取り入れた人工知能モデルの開発に特徴がある。・人工知能システムやロボットにおける機能モジュールのボトムアップ的構築に関する理論的基盤の構築・脳科学における脳の機能分化の意味や疾患による脳機能低下に関する理解利点特徴応用分野図1：ネットワークの機能分化図2：（左）深層生成モデルにおけるカオスアトラクタとこのモデルにより生成された画像の系列 ## Page 090 ![Page 090の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000090.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 085電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所スマートモビリティを実現するDTN技術を応用した車両間通信に関する研究スマートモビリティを実現するDTN技術を応用した車両間通信に関する研究■情報工学部情報通信工学科教授池田誠○研究分野：情報ネットワーク○キーワード：遅延・途絶耐性ネットワーク、車両間通信、路車間通信研究概要近年、環境に配慮しながらスムーズで快適な移動を実現する交通手段やシステムなどを表すスマートモビリティが注目されている。これは、交通手段の最適化・連携、交通弱者への配慮、環境問題、災害対策など、都市交通が抱える様々な課題の解決を目指す新たな交通インフラのあり方ともいえる（右図）。その中で注目されている通信手法の一つとして車両を通信端末にしたものがある。車両間通信における経路制御は通信経路が刻々と変化するため、メッセージを宛先まで配信することは困難であり、メッセージ複製を頻繁に行うためネットワーク資源を消費するという問題がある。本研究では、この問題を解決するために遅延・途絶耐性ネットワーク（Delay/DisruptionTolerantNetworking:DTN）を利用した通信システムの提案と評価を行っている。DTNのメッセージ転送の概念図を図１に示す。本研究では、文献[1]で路側機を利用したネットワーク資源削減手法を提案している。これにより、車両を利用した広告配信システムを実現することも可能となり、周辺の情報を車両内に動画像や音声として配信することも実現できる。近い将来、車両間通信の普及により車両が能動的に情報を受け取るのではなく、車両も情報を発信する端末になることが期待され、スマートモビリティを実現するために不可欠なものとなる。図1：DTNのメッセージ転送の概念図図2：情報の送受信イメージスマートモビリティ当問題を解決することで、「路側機と車両間」や「車両間」で情報を送受信することにより、ネットワーク資源を効果的に活用し、宛先まで情報を流布することが可能になる（図２）。・車両間での広告配信・災害時の緊急用ネットワーク・惑星間通信利点特徴応用分野参考文献[1]T.Honda,M.Ikeda,S.Ishikawa,L.Barolli,AMessageSuppressionControllerforVehicularDelayTolerantNetworking,The29thIEEEInternationalConferenceonAdvancedInformationNetworkingandApplications(IEEEAINA-2015),Korea,March,2015,pp.754-760. ## Page 091 ![Page 091の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000091.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 086電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所自然災害時の円滑な情報共有に資する市町村型共通基盤に関する研究自然災害時の円滑な情報共有に資する市町村型共通基盤に関する研究■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：情報ネットワーク、社会システム工学○キーワード：総合防災管理支援システム、災害情報共通システム、安全管理、地域防災研究概要東日本大震災による津波被害や御嶽山の火山噴火、台風による茨城県常総市の豪雨被害などに代表されるように、日本は地震、津波、火山噴火や大豪雨などの自然災害が多発する地域であり、住民の安全と安心を守るうえで「防災・減災」に資する技術の開発はもっとも重要な研究テーマの一つである。東日本大震災においては電力、情報通信、携帯電話が利用できず災害情報の収集や応急対応は困難をきわめた。このため、防災行政無線や緊急防災メール、災害ポータルサイトといった様々な情報伝達ツールを介して災害対策本部から住民に迅速に情報を伝達する市町村型のプラットフォームの実現が望まれている。また、災害対策本部内では集約された災害情報を紙媒体で処理し、ホワイトボードなどに時系列で手書きすることで情報共有がなされている。このため、膨大な災害情報を電子的に処理し、刻一刻と変化する状況をリアルタイムに確認できる情報共有ツールの実現が望まれている。本研究では、今後予想される大規模災害時における住民の安全と安心を確保するための情報伝達・情報共有手段として、『市町村型共通基盤』を開発している。具体的には、災害対策本部内で取り扱う全ての情報を電子化することで、自動で防災行政無線や緊急防災メールなどの各種情報伝達ツールから住民に災害情報を一斉配信する災害情報共通プラットフォーム（図1）を開発している。また、災害対策本部で情報共有すべき重要案件を自動で抽出し、多種多様なコンテンツを同時表示させ、動的に可視化された災害情報をリアルタイムに共有する災害情報共有可視化システム（図2）を開発している。１．研究背景市町村型共通基盤の概要2．本研究の災害情報共通プラットフォームは、自治体災害対策本部の業務を簡素化し、迅速かつ正確な情報を伝達できる新しい共通基盤であり、コグニティブ手法により瞬時にケーブルテレビや防災ポータルサイト、SNSなどに情報を提供できる点に特徴がある。また、災害情報共有可視化システムは、災害対策本部内で共有が必要な情報のみを自動で抽出するとともに、多種多様なコンテンツを同時に提示する新しい共有基盤であり、メタな臨場感の提示により、思考を中断しないインタラクティブな共有環境を実現する点に特徴がある。本研究は、災害対策本部における情報整理や被害対応等のボトルネックを解消し、防災対策の第一次的責務を有している災害対策本部活動の著しい改善を目的としているが、災害情報共通プラットフォームは平時における自治体と市民との情報共有手段として応用できるとともに、災害情報共有可視化システムは、日常における会議の場などにおいて、意思決定を支援するツールとして応用できる。利点特徴応用分野図1：災害情報通信システム図2：災害情報共有可視化システム研究動画 ## Page 092 ![Page 092の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000092.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 087電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ＶＲ／ＡＲを活用した伝統工芸システムに関する研究ＶＲ／ＡＲを活用した伝統工芸システムに関する研究■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：マルチメディア、ヒューマンインタフェース、感性情報学○キーワード：バーチャルリアリティ、拡張現実、伝統工芸、感性情報処理研究概要日本では古くから建具、着物、染め物、漆器といった地場産業としての伝統工芸の重要性が挙げられるが、後継者の減少や日本人のライフスタイルの欧米化に伴う味わい文化の衰退といった問題があり、伝統工芸は衰退の一途を辿っている。一方で、近年では生産性の向上や高品質な製品の開発、伝統工芸の活性化が図られ、その一環としてWWWにより伝統工芸に関する情報の提供が行われるようになってきた。特に、近年の急激なブロードバンド化や通信技術の発達により、携帯電話が急速に普及し、現在では高い処理能力を備えたスマートフォンやタブレットといったモバイル端末が広く普及している中で、コンテンツを効率よく開発し、提供することの重要性が益々高まっている。伝統工芸分野においても、従来のカタログベースでのプレゼンテーション方法から、ネットワークを用いた新たなプレゼンテーション方法が求められている。本研究では身近なモバイル端末向けに感性検索によるAR伝統工芸プレゼンテーションシステム（図1）の構築と感性検索の評価を行っている。本研究では、感性検索を実現するため、建具の印象について10組の感性語対を用いたアンケート調査を行い、感性検索を実現することで、AR技術を活用した伝統工芸プレゼンテーションシステムの研究開発を行っている。さらに、安価なヘッドマウントディスプレイ（HeadMountedDisplay：HMD）をプラットフォームとした高臨場感バーチャル伝統工芸プレゼンテーションシステム（図2）を構築している。本システムでは、バーチャルリアリティ技術により、「和」と「洋」を融合させたインテリア空間を構築することで、ユーザに高臨場感のある伝統工芸品プレゼンテーション体験を提供する。さらには、ネットワーク技術により空間の遠隔共有機能を実現することで、遠隔地に存在するユーザ同士が一つのバーチャル空間において協調作業が行えるシステムを構築している。１．研究背景伝統工芸システムの概要2．本研究では伝統工芸品の新たなプレゼンテーション方法をユーザに提供することで、伝統工芸品の認知度の向上と需要の奮起を促し、伝統工芸産業に一石を投じるものである。本研究で構築したＶＲ／ＡＲを活用した伝統工芸システムは、伝統工芸品のほかに、インテリア製品や生活家電、自動車などの人々の生活に関わる様々な3Dオブジェクトを提供することが可能であり、産業、教育、医療分野など様々な分野への応用が可能である。利点特徴応用分野図2：高臨場感バーチャル伝統工芸システム図1：AR伝統工芸プレゼンテーションシステム ## Page 093 ![Page 093の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000093.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 088電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所多文化融合型の高臨場感伝統工芸品システムに関する研究多文化融合型の高臨場感伝統工芸品システムに関する研究■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：マルチメディア、ヒューマンインタフェース○キーワード：バーチャルリアリティ、データグローブ、伝統工芸、インバウンド研究概要本研究では、伝統工芸品である石川県七尾市の田鶴浜建具を一例として上げ、VR技術を用いることでより伝統工芸品を効果的にプレゼンテーション可能な高臨場感伝統工芸品システムを提案し、構築を行った。提案システムでは、高臨場感のあるバーチャル空間内で現実に近い伝統工芸品を体験出来るとともに、異文化の部屋スタイルを融合した多文化体験を提供することで、海外顧客に対する情報提供を強化した。また、データグローブを用いたインタラクティブな操作方式を実装することで、より現実に近いバーチャル体験を利用者に提供し、伝統工芸品に対するプレゼンテーションをより効果的に行う（図1）。さらに、複数のVRデバイスを用いることで、多人数の利用者が同一のバーチャル空間を体験出来る空間共有機能を実現し、伝統工芸品の展示や販売における売り手と買い手間のコミュニケーションを強化した（図2）。本研究では、「臨場感の高いバーチャル体験を介した伝統工芸品のプロモーション」、「体感的な要素を含めた体験の提供による臨場感の向上」および「多人数間の空間共有による売り手と買い手間のコミュニケーションの強化」の3点を中心にシステムの開発を行った。構築したシステムは、利用者がHMDを用いることで、日本の伝統工芸品である障子と襖を現実に近い高精細な質で体験でき、さらに和、中、米、欧の4種類のバーチャル部屋空間で障子や襖などの伝統工芸品の配置・変更を体験できる。また、データグローブを用いることにより、本システムでは直感的かつインタラクティブな操作体験を利用者に提供することで、バーチャル空間における体験の臨場感と没入感を向上させた。本研究で構築した多文化融合型の高臨場感伝統工芸品システムは、伝統工芸の分野以外にも、インテリアシミュレーションや新築・改築を予定しているユーザの部屋空間シミュレーションにも応用が可能である。利点特徴応用分野図1：データグローブとユーザアバタの同期図2：バーチャル空間の共有 ## Page 094 ![Page 094の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000094.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 089電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所災害記録史可視化・分析システムに関する研究災害記録史可視化・分析システムに関する研究■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：マルチメディア、ヒューマンインターフェイス○キーワード：人工知能、災害支援、意思決定支援、SNSAPI、データの可視化研究概要本研究では、自治体にヒアリング調査を実施し、現状の災害対応プロセスを明らかにした。その結果、情報収集・整理に膨大な時間を要するため、災害対策本部の意思決定が遅れてしまう可能性があることが明らかとなった。そこで、本研究ではこれら災害対策本部の課題を解決するため、災害記録史可視化・分析システムを構築した。災害記録史可視化・分析システムは自治体が持つ災害対応記録や地域防災計画などの各種災害情報を蓄積し，災害対応時に災害対策本部の現状に応じた過去の適切な災害対応記録を掲示することで意思決定を支援するためのシステムである。本システムはデータを蓄積するための災害情報蓄積システムと、蓄積された災害情報を可視化するための災害情報可視化システムから構成される。また、可視化システムは過去の災害情報に加えてソーシャル・メディア情報の可視化も可能としており、これにより過去・現在の情報を利用した意思決定支援を実現した。災害記録史可視化・分析システムは自治体が持つ災害対応記録や地域防災計画などの各種災害情報を蓄積し、災害対応時に、適切な過去の災害情報を可視化することで災害対策本部の意思決定を支援するためのシステムである。災害情報蓄積システムは情報の入力機能の他にテキストアプリケーション内のテキスト情報やメディア情報の自動抽出・入力機能を備えており、これにより従来利用されてきたアプリケーションとの連携を可能とすることで、迅速な情報入力を実現した。また、災害情報可視化システムは過去の災害対応記録や地域防災計画の可視化機能に加えて、ソーシャル・メディア上のメディア情報を含んだ情報を抽出・可視化する機能を提供する。今後の応用として、“外部アプリケーションとの連携強化”、“蓄積する災害情報の拡張”、“ソーシャル・メディア情報の地図連携”が挙げられる。外部アプリケーションとの連携強化においては、データ注入が可能な外部アプリケーション数の拡張や、県防システムのような外部の防災システムとの相互連携を実現したデータ入出力機能を開発する。また、蓄積する災害情報の拡張においては、気象情報を配信する外部サイトから気象情報をスクレイピングし、それらの情報を抽出・蓄積する機能を実現することで、災害情報の拡張を行う。さらに、ソーシャル・メディア情報の地図連携においては、情報を発信したユーザの情報やテキスト情報、メディア情報などから地域を推定し、地図上へマッピングする。利点特徴応用分野図1：災害情報蓄積機能図2：災害情報可視化機能研究動画 ## Page 095 ![Page 095の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000095.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 090電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所災害対策本部機能のメタバースへの移行災害対策本部機能のメタバースへの移行■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：マルチメディア、ヒューマンインタフェース○キーワード：メタバース、バーチャルリアリティ、リアルタイムビデオアバタ研究概要東日本大震災以降、災害対策本部のデジタル化や様々な情報ツールを使用した情報発信が行われるようになったものの、新型コロナウイルス感染症という想定外の脅威に直面している現在、従来の災害対策本部や避難所の運営強化には限界がある。そのため、非接触による情報共有と意思決定を可能とする新たな高度コミュニケーションツールが求められている。そこで、本研究では、災害時において決して機能不全に陥ってはならない災害対策本部の三密回避を目的とした『災害対策本部のバーチャル化手法』を開発した。災害対策本部のバーチャル化手法は、(a)災害対策本部のバーチャル共有空間構築技術（図1）、(b)災害対策本部職員のビデオアバタ構築技術（図2）、(c)バーチャル共有空間での資料提示技術（図3）から成る。なお、ビデオアバタ構築技術においては、深度カメラを用いた距離による人物抜き出しによって大掛かりな機材を必要としないリアルビデオアバタを生成するとともに、災害時におけるインターネットの不通を想定し、LAN内で全ての通信が完結するシステム構成を設計した。災害対策本部のバーチャル共有空間構築技術においては、災害対策本部内における机や椅子の配置などを再現するとともに、空間のインテリアはユーザ側による自由なレイアウト機能を実現した。また、災害対策本部職員のビデオアバタ構築技術においては，共有空間に参加するためのユーザPCおよび3面ディスプレイで構成されたコックピット内に深度計測が可能なステレオビジョンの深度カメラを3台配置することで、ユーザの完全なリアルタイムアバタを作り出し、災害対策本部のバーチャル共有空間に送り込むことを実現した。さらに、バーチャル共有空間での資料提示技術においては、空間内に情報共有用のバーチャルスクリーンを配置することで、参加者がバーチャルスクリーンに様々な資料を提示することを可能とした。本研究は、災害対策本部のバーチャル化手法を開発することにより、ポストコロナ時代に対応した迅速な情報共有と意思決定を実現する技術を創出するものである。本研究では、災害対策本部をバーチャル化することにより、ビデオアバタ同士が「同じ空間に存在している感覚」を得ながら情報共有や意思決定を行う点に独自性を持っている。また、平常時における企業等の会議においても、相手の表情はもちろん、感情や細かいニュアンスも伝わる高臨場感でスピーディな意思決定を実現する新たなビジネスツールとしての活用を見い出せる。利点特徴応用分野図1：バーチャル共有空間構築技術による災害対策本部メタバース図2：深度センサによるビデオアバタ構築技術図3：バーチャル共有空間での資料提示技術研究動画 ## Page 096 ![Page 096の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000096.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 091電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所リアルタイムな避難所混雑状況の可視化リアルタイムな避難所混雑状況の可視化■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：情報ネットワーク、社会システム工学○キーワード：IoT（InternetofThings）、可視化、Web、安否登録研究概要2020年6月、内閣府は「新型コロナウイルス感染症を踏まえた災害対応のポイント」を公開しているものの、大規模な自然災害が発生した場合の感染症対策を施した避難所運営を詳細に検討できている自治体は少ない。そのため、「分散避難」の重要性がますます高まっている。そこで、本研究では、避難者の情報をBLEビーコン、NFCタグ、QRコードを介して安否情報登録用のWEBサイトに登録する避難者安否登録システム（図1）、避難者安否登録システムから登録された各避難所の避難者を管理する避難所管理システム（図2）、避難者管理システムに集約された各避難所の避難者数から避難所の混雑状況をリアルタイムに可視化する避難所混雑状況可視化システム（図3）を構築した。本システムの構築により、避難所の避難者を正確かつ迅速に管理するとともに、災害対策本部においても各避難所の状況を把握することで、避難所の実態に即した支援物資の配給が可能となる。さらには、各避難所のリアルタイムな混雑状況を可視化することにより、住民が避難する避難所を選択できるようにすることで、分散避難を推進し、「住民の安全確保」と「感染症のリスク低減」を両立させることを可能とした。本研究で開発した避難所混雑状況可視化システムの有効性や機能性を評価するため30名の被験者にアンケート調査を実施したところ、「飲食店の混雑状況を可視化する際にも有効ではないか」、「投票所の混雑状況を可視化する際にも使えそう」といった意見を頂いた。そのため、本技術は災害時における避難所混雑状況のリアルタイムな可視化だけではなく、平常時における生活のさまざまな場面での応用が期待される。利点特徴応用分野図1：避難者安否登録システム図3：避難所混雑状況可視化システム図2：避難所管理システム研究動画 ## Page 097 ![Page 097の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000097.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 092電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所複合現実技術による伝統工芸共有システム複合現実技術による伝統工芸共有システム■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：情報ネットワーク、社会システム工学○キーワード：複合現実（MixedReality:MR）、空間共有、伝統工芸研究概要伝統工芸品の事業所は小規模であることが多く、インターネット上に伝統工芸品の紹介ページ等は公開しているものの、大々的にインターネット広告を行ったりショッピングサイトに出品したりしていないことが多いため、人々はインターネット上においても伝統工芸品を見かける機会が限られている。さらには、伝統工芸品の紹介ページにたどり着いたとしても、静止画や動画をスマートフォンやPCの平面ディスプレイを利用して閲覧することになるため、伝統工芸品の持つ「本物の良さ」や「味わい深さ」を感じることは難しい。そこで、本研究では複合現実（MixedReality：MR）技術に着目し、現実空間上に仮想の伝統工芸品を配置することで、3DCGで構成されたバーチャル部屋空間やVR設備（高性能PCやHMD等）の構築を必要としない現実空間上でのマルチユーザによるバーチャル伝統工芸品共有システムを開発した。本システムは、現実空間上にバーチャル伝統工芸品オブジェクトを重畳表示することから、共有空間は透明になっており、バーチャル伝統工芸品オブジェクトのみをユーザが認知することが可能となっている。バーチャル伝統工芸品オブジェクトが存在する透明な共有空間を現実空間に重ね合わせことで、ユーザに対してオブジェクトが現実空間上に重畳表示されているように可視化する（図1）。また、本システムでは、複数のユーザ間でバーチャル伝統工芸品オブジェクトを共有することが可能となっている。ユーザがバーチャル伝統工芸品オブジェクトの一覧メニューから生成したオブジェクトは他ユーザにも共有され、オブジェクトの位置、向き、大きさの変更も共有される。バーチャル伝統工芸品オブジェクトを共有している様子を図2に示す。図2は、2台のHoloLens2を利用して、片方のHoloLens2がバーチャル伝統工芸品オブジェクトの操作を行い、もう片方のHoloLens2にバーチャル伝統工芸品オブジェクトが共有されている様子を示したものである。本システムでは、VR部屋空間を使用せず、本システムを使用するユーザの実部屋空間上にバーチャル伝統工芸品オブジェクトが重畳表示されるため、VR部屋空間を使用した場合と比較して、より臨場感の高い体験を提供する。また、本システムをインストールしたMRHMDを複数台使用することで、現実空間上に重畳表示されたバーチャル伝統工芸品オブジェクトを複数のユーザ間で共有することが可能となっている。本研究では、グローカルな視点で伝統工芸品の興味関心を高めることを目的に、石川県七尾市で生産されている田鶴浜建具をコンテンツとして取り扱ったが、今後の展開として、伝統工芸品に加え、MR技術を利用した家具や日用品の販売、オンラインショッピング、オンライン展示会などに応用できるものと考える。また、遠隔地にいるユーザとのオブジェクトの共有、商品の紹介などに利用するために本システムの遠隔共有機能も実用可能だと考える。利点特徴応用分野図2：バーチャル伝統工芸品オブジェクトの共有図1：共有空間のイメージ図 ## Page 098 ![Page 098の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000098.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 093電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所拡張現実技術による音楽試聴アプリ拡張現実技術による音楽試聴アプリ■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：情報ネットワーク、社会システム工学○キーワード：拡張現実（AugmentedReality:AR）、画像処理、音楽試聴研究概要現代の音楽視聴方法に目を向けると、カセットテープやレコード、CompactDisk(CD)、デジタルデータへと音楽の聴き方は大きな変化を遂げてきた。一方、CDは未だに音楽を聴く手段として用いられており、サブスクリプションによるストリーミングやダウンロード音源ではなくCDを買う理由として、現物の安心感やコレクション要素が考えられる。しかしながら、2019年に発生した新型コロナウイルス感染症の影響により、「人」や「モノ」との接触への不安や動揺が大きくなる中で、CDショップにおいても利用者は敏感になっている現状がある。コロナ禍前はショップ内に設置された試聴機で自由に音楽を楽しめていたが、現在は試聴機に接続されたヘッドホンを使用することに対して不安を感じてしまう状況にある。そこで、本研究ではAugmentedReality(AR)技術を活用した音楽視聴アプリを開発することにより、CDショップを訪れた人が興味関心のあるアーティストの音楽をスマホ1つで非接触に安心して試聴することが可能なアプリケーションを開発した。本システムは、音楽試聴機能を提供する「ListeningMode」と、情報表示機能を提供する「ARMode」から成り立っている（図1）。AR機能においては、ユーザがCDジャケットをカメラにかざし、指定したARマーカを認識することで、CDジャケット上にPlaneオブジェクトが表示される。重畳表示されたオブジェクトを、本をめくるように下の角からスワイプ操作することで情報を閲覧することが可能となっている。また、Bookオブジェクトの表紙画像をCDジャケットと同じ画像に設定することで、CDをめくって中身を見ているような動作を実現した（図2）。本システムを介して、利用者は任意のCDジャケットを手に取り、アーティストのこだわりを感じるとともに、AR技術によりCDジャケットを画像認識させることで、そのアーティストのさまざまな情報も閲覧できる。このことは、新型コロナウイルス感染症の影響による、試聴機に接続されたヘッドホンを使用することに対しての不安感を拭うとともに、非接触に安心して音楽を試聴することを可能とする。本研究で開発した技術は様々な分野にも応用が可能であると考えられる。システム評価においては、被験者より「DVDでの予告視聴に応用できそう」、「コミックの試し読みに使えそう」といった意見を頂いたため、DVDに対する試聴行為や、書籍に対する試読行為に対しても応用可能であると考えられる。利点特徴応用分野図2：左からめくる動作をしている様子図1：アプリの画面遷移 ## Page 099 ![Page 099の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000099.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 094電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所複合現実技術によるピアノ練習システム複合現実技術によるピアノ練習システム■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：情報ネットワーク、社会システム工学○キーワード：複合現実（MixedReality:AR）、画像処理、音楽教育研究概要子供のピアノ学習への課題に着目すると、練習量が十分でないと感じている保護者が多いようである。ピアノの演奏技術は、長時間の練習の積み重ねにより上達することから、自宅練習の時間が多く必要であるが、幼い子供は集中力を長く保つことが難しい。また、保護者から促され練習をし、保護者が傍で練習を見守ることが多いため、分からない部分を教え、間違いを指摘することは保護者の音楽経験も必要であり、練習内容にも深く関わる。自宅での子供のピアノ練習では、保護者の役割や負担が大きいことが課題となっている。そこで、本研究では現実世界の立体的形状を認識したうえで、現実空間に対して仮想オブジェクトを重畳表示させるMR技術と、デジタルコンテンツの重畳表示箇所を容易に決められるマーカ型AR技術を融合することで、子供から大人までの幅広い年齢層が気軽にピアノを始められるような初心者向けのピアノ練習システムを開発した。本研究では、マイクロソフト社のHoloLens2を使用しており、HoloLens2には図1に示すようなピアノオブジェクトが表示される。ホーム画面は、ピアノオブジェクトと、図2に示す「RightHand」、「LeftHand」、「BothHands」、「Back」の4つのボタンオブジェクトから構成される。例えば、両手用の練習ボタンを押すと図3に示すように両手用のノーツが流れ出す。ピアノ学習者は流れるノーツに合わせて両手のピアノ練習をする。本研究では、現実世界の立体的形状を認識し、現実空間に対して仮想オブジェクトを重畳表示させるMR技術と、デジタルコンテンツの重畳表示箇所を容易に決められるマーカ型AR技術を融合させることで、初心者向けの「ピアノ練習システム」を開発した。ピアノ学習者は、本システムを介して自分の好きな時間に自由に練習することが可能になる。システム評価のおいては、ピアノ練習システムの応用性について、「高い」もしくは「やや高い」と回答した被験者が97％となっており、他の楽器への高い応用性を確認することができた。被験者からは、「他の鍵盤系（木琴）などでもプレイしてみたい」といったコメントを頂いたことから、ピアノ以外の楽器への応用が期待される。利点特徴応用分野図2：ARマーカを認識し表示されたボタンオブジェクト図1：ARマーカを認識し表示されたピアノオブジェクト図3：両手のピアノ練習 ## Page 100 ![Page 100の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000100.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 095電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所三川内焼／波佐見焼を対象とした伝統的工芸品VRシステム三川内焼／波佐見焼を対象とした伝統的工芸品VRシステム■情報工学部情報通信工学科教授石田智行○研究分野：情報ネットワーク、社会システム工学○キーワード：人工現実（VirtualReality:VR）、ヘッドマウントディスプレイ（HeadMountedDisplay:HMD）、伝統工芸研究概要伝統的工芸品は古くから日本各地に伝わり、伝統的な原材料、匠の技術や技法を用いて作られており、その地域の特色や歴史的背景を表すシンボル的存在である。しかし近年、伝統工芸産業は衰退の道をたどっている。その原因として、近年の消費者ニーズの多様化による需要の低迷や、少子高齢化による従事者の不足、原材料や生産用具の調達が困難といったこと等が挙げられる。長崎県にも「三川内焼」、「波佐見焼」という陶磁器が存在し、食卓を彩る身近な伝統的工芸品となっている。しかしながら、三川内焼／波佐見焼ともに前述のとおり、出荷額の低下、生産者の高齢化や後継者不足などの問題を抱えている。そこで本研究では、VR空間の中に一般的な一人暮らしの部屋を再現し、その仮想空間内で三川内焼と波佐見焼の3Dオブジェクトをユーザに自由に配置させることで、伝統的工芸品に触れる疑似的な体験ができるVRシステムを開発した。本システムは、スタート画面（図1）とトライアルルーム（図2）の2つから構成される。トライアルルームは、一般的な一人暮らしの部屋を再現したもので、日本人の多様化する生活様式に対応すべく、家具や雰囲気を変えた6種類の部屋を用意している。ユーザはヘッドマウントディスプレイ（HeadMountedDisplay:HMD）を装着し、HMD付属のコントローラを使用することで仮想空間内の全ての操作が可能となる（図3）。図2：トライアルルーム図1：スタート画面図3：ユーザ目線のメニュー画面（三川内焼の3Dオブジェクト選択画面）本研究では、長崎県の伝統的工芸品である三川内焼と波佐見焼の認知度向上に貢献すべく、一般的な部屋を再現した仮想空間内で、三川内焼と波佐見焼に触れる疑似体験が可能なVRシステムを開発した。ユーザは、仮想空間内で6つの一般的な部屋から自分の部屋に似た部屋を選ぶことができ、HMD付属のコントローラを用いて焼き物の3Dオブジェクトに対して自由に掴み・移動の操作が可能となっている。本研究では、身近なICT技術の一つであるVR技術を用い、仮想空間内で波佐見焼と三川内焼の疑似体験の場を実現し、認知度、需要の向上に貢献することを目的としてシステム開発を行った。今後の展開として本システムを多数の来場者が見込める期間限定イベント等で利用し、実際に伝統的工芸品VRシステムを体験してもらうことで、子供から大人まで幅広い年代に三川内焼と波佐見焼への興味関心を促すことができるシステムを目指す。利点特徴応用分野 ## Page 101 ![Page 101の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000101.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 096電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所災害情報通信システムに関する研究災害情報通信システムに関する研究■情報工学部情報通信工学科教授内田法彦○研究分野：新世代ネットワーク、コグニティブ無線、無線通信システム○キーワード：災害情報通信システム、早期土砂災害警報システム、IoT研究概要災害時においては、通信インフラの断絶の他、ネットワークアクセスが爆発的に増大し、通話、インターネット等よる安否確認や被災状況、避難所情報などの利用が困難となる。そこで、本研究では、複数の無線インターフェイスを通信環境や利用者の要求を考慮しながら、縮退しながらも自律的に再構成することにより、通信環境（電界強度、スループット、遅延等）やユーザポリシーを認知（Cognition）しながら、重要な情報伝達を飛躍的に向上させる無線通信手法に関する研究を行っている。また、孤立地区においても、携帯電話等のセンサー類を検知しながら、要救助者等を自律的に判別し、ユーザポリシーを考慮した蓄積運搬方式で情報を伝達する拡張DTN法（データトリアージ法）を用いて、より効率的かつ接続性を重視した災害情報通信システムの研究（図1、特許第6180008号）を行っている。近年、伊豆山土砂災害等、国内の多地点で土砂災害に対する対応が急務となっている。そうした中、ハザードマップや土砂災害警報の整備の他、IoTセンサーでリアルタイム監視を行い、住民に早期避難を呼びかける早期土砂災害警報システムが国内外で注目されているが、IoTセンサーの接続数、通信エラー、IoTセンサーによる精度等の課題も多い。そこで、本研究では、これまでの災害情報システムに関する通信プロトコルを応用した拡張MQTT法を提案し、IoTセンサネットワークとして接続数や通信性能の向上を実現するとともに、災害時の要救護者の早期発見に有効であったMCMC法を異常状態検知法として導入し、多数のIoTセンサーにより、スケーラビリティと信頼性を向上させた早期土砂災害警報システムについて研究開発を行っている。１．災害情報通信システムに関する研究IoT通信のスケーラビリティと信頼性を向上した早期土砂災害警報システムに関する研究2．現在主流であるベストエフォート型の通信とは異なり、たとえ遅くとも確実に情報を伝達すると言ったアプローチは特徴的であり、災害時の他、情報通信格差が憂慮されている山間部、車車間通信においても有効な手法として、岩手県立大学、国立情報学研究所、静岡県立大学、東京大学等と広いトピックの共同研究を行っている。1.の研究：災害情報通信のみならず、山間部や車車間での通信といった応用研究が進んでいる。2.の研究：IoT通信において、多数のIoTセンサーから、重要なデータを優先させ、異常検知する手法は、広くIoTセンサーを用いた他システムにも有効と考えられる。利点特徴応用分野・特許第6180008号「静体状態に応じてデータパケットの送信優先度を制御する携帯端末、システム及びプログラム」特許図1：災害情報通信システム図2：早期土砂災害警報システム ## Page 102 ![Page 102の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000102.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 097電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電磁波を対象としたエナジーハーベスティングに関する研究電磁波を対象としたエナジーハーベスティングに関する研究■情報工学部情報通信工学科教授中嶋徳正○研究分野：アンテナ工学、電気・電子回路○キーワード：エナジーハーベスティング、レクテナ（アンテナ＋整流回路＋平滑化回路）、電波伝搬研究概要・放送・通信用電磁波エネルギーの有効活用・災害時及び非常時における電源確保に資する技術・災害時及び非常時における小型機器用電源供給システム（ユビキタス電源）の開発・携帯電話基地局、放送送信所近隣住民への冗長電源あるいは補助電源の提供利点特徴応用分野・これらの発生源より生じる電磁波の質（振幅、周波数、初期位相、偏波など）は互いに異なり、電力は距離の2乗で減衰する。・課題：高効率レクテナ（アンテナ＋整流回路＋平滑化回路）の開発-アンテナ：複数の周波数帯域に対して高利得な小型アンテナあるいはアンテナ系。-整流回路、平滑化回路：低損失なRF-DC変換回路。・エナジーハーベスティング（環境発電）とは、光、熱、振動、電磁波など我々の身の回りに点在するエネルギーを回収し、電気エネルギーに変換する技術「点在するエネルギー（エナジー）を収穫（ハーベスティング）する」という意味・福岡工業大学の周辺には放送・通信用電磁波の発生源が多く点在している（一例：図）。他大学にはない恵まれた環境。エネルギーの豊作が期待される。図：福岡工業大学D棟屋上からの眺め（●は携帯電話の基地局）➡➡福岡タワーTV放送用アンテナ（距離：約14km）AMラジオ放送用アンテナ（距離：約1.4km）AMラジオ放送用アンテナ（距離：約3.4km） ## Page 103 ![Page 103の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000103.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 098電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所超高強度場と物質との相互作用の解明超高強度場と物質との相互作用の解明■情報工学部情報通信工学科教授中村龍史○研究分野：プラズマ物理○キーワード：高強度場、高エネルギー密度科学、粒子加速、ガンマ線研究概要超高強度レーザーを物質に照射するとその物質はプラズマ状態となり、そこから相対論的エネルギーを持つ高エネルギー電子や、MeVを超えるイオン、X線などが発生する（図1）。そして近年、超高強度場と高密度プラズマとの相互作用を利用し、他では実現できないような超高出力のガンマ線源が実現できることをシミュレーションにより解明した（図2）。本研究では、ガンマ線源の詳細を明らかにするとともに、ガンマ線を利用した多様な量子線源の可能性について研究を行っている。高強度場と物質との相互作用を解明するためには、電磁波の伝播、電磁波と荷電粒子との相互作用、相対論的効果、原子過程を介した粒子生成、輻射の放出過程など、様々な物理過程を扱うことのできるシミュレーションコードが必要となる。本研究では、更に新しい物理過程を取り入れることでより広範な物理現象を調べることができるシミュレーションコードの開発を行っている。１．超高強度レーザーを利用したガンマ線源の提案高強度場と物質との相互作用を解明するためのシミュレーションコードの開発2．・超高強度レーザーが作り出す光の圧力は太陽中心の圧力にも匹敵する。このような極限状態を作り出すレーザー光を利用することで新しい量子線源が実現できないかと考えている。・また、シミュレーション研究では一般利用が可能な理化学研究所の「京」コンピュータや国立大学が所有する大型計算機を利用することで、複雑かつ多様な物理の解明に取り組んでいる。医療用粒子線源利点特徴応用分野図1：強磁場を伴った電子渦運動を利用した高エネルギーイオン発生図2：レーザーと固体薄膜との相互作用によるガンマ線発生 ## Page 104 ![Page 104の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000104.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 099電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所○キーワード：高速ネットワーク、アドホック・ネットワーク、WDMネットワーク、知的アルゴリズム、無線ネットワーク、P2Pネットワーク、センサ・ネットワーク、高速ルータ知的アルゴリズムを用いたネットワークのトラフィック制御の研究知的アルゴリズムを用いたネットワークのトラフィック制御の研究■情報工学部情報通信工学科教授バロリ・レオナルド○研究分野：計算機システム、ネットワーク研究概要異なる特徴を持つ異なる種類のネットワークがヘテロジニアスネットワークとして統合されている。このようなネットワークでは、増加するユーザーへの対応、多数の異なるサービスのサポート、通信品質（QoS）の保証、ネットワーク資源の有効利用をサポートすることが重要である。そのため、ネットワークのトラフィック制御にはさらに知的な制御が必要となってきている。次世代マルチメディア通信を支援するために、高速ネットワーク、無線ネットワーク及びアドホックネットワークの研究が盛んに行われている。これらのネットワークにおいてマルチメディア通信を実現するためには、いくつかのトラフィック制御の問題を解決する必要があり、解決すべきトラフィック制御の問題が重要な研究テーマになっている。現在、有線ネットワークの最大の伝送速度は、Gb/sである。しかし、光ネットワークの技術により、Tb/sの伝送速度が実現できる。また、無線LANの転送速度で新しい技術を利用することにより、Gb/sに近い伝送速度にできることが研究で確認されている。このようなネットワークのためのトラフィック制御のアルゴリズムは、短時間でネットワークのトラフィックを制御しなければならない。無線アドホックネットワークのトポロジーは、短時間で変化するため、特にこのことが重要となる。従来からのトラフィック制御のアルゴリズムは高速ネットワークに適用することは難しく、もっと動的で柔軟で知的な方法が必要となる。ファジィ制御、遺伝的アルゴリズムなどの知的制御は、多数のパラメータを操作して最適制御を決定、支援するような問題の解決に効果的であることが知られており、工学的な応用例も多い。本研究では、このような知的制御を用いることにより、ネットワークのトラフィック制御のための新しい解決法を探すことを目指している。１．研究背景研究内容2．利点特徴応用分野・研究としては、理論的な計算、システムの実装及びシミュレーション実験によって行う。・ネットワークのトラフィックを制御するためには、近い将来、知的アルゴリズムに基づく手法は、実用化の可能性が高い。・情報ネットワーク・高速スイッチング・トラフィック制御ネットワーク・トラフィック解析 ## Page 105 ![Page 105の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000105.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 100電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所業務を効率化するRFIDシステムの開発・研究業務を効率化するRFIDシステムの開発・研究■情報工学部情報通信工学科教授藤崎清孝○研究分野：情報通信、電磁波応用、電波伝搬○キーワード：RFID、自動認識、非接触通信、情報活用研究概要物に貼り付けたタグから非接触で情報を読み出すことができるRFID(RadioFrequencyIdentification)の技術を活用することで、図書館やレンタルショップにおける蔵書等の管理や商店における商品の精算処理の効率化が可能となる。ここでは、まず図書館等における自動貸出・返却装置や商店のセルフレジ等でのRFIDシステムの利用を想定し、リーダとタグ間の交信性能の向上を目指す。具体的には、リーダ周辺に無給電コイルなどの寄生素子を追加することで、リーダからでる電磁界の向きを制御し、交信距離や交信エリアを向上させる方法を検討する。次に、タグが様々な方向を向いて交信エリア内にあるときの交信性能の向上を目指す。物品管理に特化したシステムを検討することで、既存のシステムよりも性能向上を図ることが可能となる。図書館、レンタルショップ、商店等における物品管理、精算処理など利点特徴応用分野h=6cmに設置した無給電コイルの巻数と各交信距離におけるリーダ上の読み取り可能地点の割合 ## Page 106 ![Page 106の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000106.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 101電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所高速衛星通信システムに関する研究高速衛星通信システムに関する研究■情報工学部情報通信工学科教授藤崎清孝○研究分野：電波伝搬、情報通信、電磁波○キーワード：衛星通信、降雨減衰、回線品質予測、回線設計、適応型通信、通信ネットワーク研究概要降雨の影響を受けやすい次世代衛星通信システムに対して、マルチビーム衛星を対象に、アメダスなどの気象実測及び予測データから各ビームの次の時間帯の伝搬環境の変化を予測し、適応的に衛星回線を制御することで、降雨環境下でも安定した通信を可能とする技術の開発を目指す（右上図）。高周波数帯を用いる次世代の衛星通信システムは、降雨や大気の影響を受けやすく、安定した通信を実現するためには回線品質を補償する技術が必須となる。本研究では、通信途絶に強く、マルチメディアデータを高速に、且つ効率よく伝送できる次世代衛星通信システムの開発を目標に、気象予測に基づいた回線制御による安定した衛星回線の実現や複数の小型システムの組み合わせによる高速かつ高信頼性を実現する衛星通信ネットワークの構築を目指している。通信途絶に強く、マルチメディアデータを効率良く伝送できる衛星通信方式の実現を目標に、伝搬状況やトラフィック量、QoSに応じて回線設定をインテリジェントに変化させるシステムの開発を目指す。また、複数の小型アンテナを組み合わせることで信頼性が高く、かつ高速通信を可能とする分散型衛星通信システムを構築する技術の開発を目指す（右下図）。１．気象予測に基づく適応型降雨対策技術の開発マルチメディア対応型情報通信ネットワークの構築2．利点特徴応用分野・信頼性の高い、安定した通信回線が確保できる。・マルチビーム衛星システムの運用の効率化にも寄与できる。・衛星上の無駄なエネルギー消費を抑えることができる。・次世代のシステムだけでなく、より高周波数帯を利用する次々世代のシステムでも重要・既存のシステムの性能を改善することも可能・地上における無線中継伝送や固定無線アクセスなどにも運用可能 ## Page 107 ![Page 107の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000107.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究102所光信号処理のための回路設計・シミュレーション■情報工学部情報通信工学科教授前田洋○研究分野：光通信工学、電磁波工学、電磁波伝搬シミュレーション○キーワード：光通信、光ファイバ、フォトニック結晶、非線形光学効果、シミュレーション研究概要光通信工学や光情報処理のために、光信号をその振幅や周波数に応じて伝送・分配・処理するための回路の設計をシミュレーションによって行っている。光の伝送路（光導波路、ひかりどうはろ）に閉じ込めた光波を、分波・合波、フィルタリング、経路制御などを行うための基本的な構造について、研究している。すべて光信号のままで情報信号を処理できるようになると、現在の電気－光変換にかかる時間を要しないために、高ビットレートで大容量の光通信が実現できるほか、光によって計算を行うより高速なコンピュータも実現できると考えられている。そのための基本的な回路の設計と計算を行っている。伝送路としては、2次元構造を主に取り扱っている。特に、周期的な媒質定数の分布により実現される、フォトニック結晶（または電磁バンドギャップ構造）と呼ばれる構造を用いた信号処理に関する研究を多く行っている。また、電界振幅に依存して媒質定数（誘電率など）が変化する非線形現象の応用も研究している。１．電磁的バンドギャップ素子のマイクロ波モデル実験ならびにシミュレーション誘電体の周期的構造であるフォトニック結晶が次世代の光通信や信号処理のための素子として注目されている。誘電体の誘電率や形状・寸法、光の周波数と構造周期で決まるフォトニックバンドギャップという性質を利用すると、電磁波を閉じ込めて運ぶ導波路や、特定の周波数だけを取り出すフィルタ回路を構成することができる。この性質はマイクロ波帯でも現れ、電磁的バンドギャップ素子とも呼ばれる。このテーマでは、マイクロ波帯で電磁的バンドギャップ素子回路を製作し、その電磁的特性を実験により明らかにする。これらの実験に対してシミュレーションを行い、結果を相互に確認し、周期構造素子の理解を深める。図1：フォトニック結晶導波路の構造例2．周波数または振幅依存性がある媒質中の電磁波伝搬シミュレーション様々な電磁波伝搬現象を数値解析するために、従来から時間領域有限差分(FDTD)法が広く用いられてきた。FDTD法は単純な差分式の繰り返しで簡易に結果が得られるのが利点であり、基礎的な電磁気学の教科書にも載っている。上記の電磁的バンドギャップ素子の一部には金属や誘電体が使われているが、その媒質定数は厳密には入力信号の周波数や振幅に依存して変化する。（実用上は使用周波数帯域を制限し、入力信号振幅を小さくすることで、これらの依存性の影響を抑えている。）そのような依存性がある媒質内の電磁波伝搬を解析する数値解析法と、そのためのプログラミングおよび結果の応用について研究する。図2：入力波長1.338μm(左図)と1.516μm(右図)を左側から与えたときの電界分布入力波長利点特徴応用分野・フォトニック結晶構造は、周期構造の中に、部分的に周期性が欠如した欠陥列を設けることで、光や電波を閉じ込めて伝送することが可能である。本研1.フォトニック結晶の応用・光集積回路・マイクロ波回路の集積化技術究室では、光の代わりにマイクロ波を用いたフォトニック結晶のスケールモ・電磁波遮断効果を持つ建物の構造設計デルを構成し、実験とシミュレーションによって様々な回路の特性の確認を行っている。2.非線形光学効果の応用・非線形光学効果の応用として、光信号の振幅に依って回路内の伝送経路を・海底光ファイバ通信制御（光スイッチング）、あるいは光信号のままで論理演算（光コンピューティング）を行う回路の設計も行っている。これにより、高速な光演算が可能になると考えられる。・インターネット光パケットのルーティング・光コンピューティングシステムマネジメント学科所光信号処理のための回路設計・シミュレーション ## Page 108 ![Page 108の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000108.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 103電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所マシンテニスの提案と通信ネットワークによる競技支援マシンテニスの提案と通信ネットワークによる競技支援■情報工学部情報通信工学科教授松尾慶太○研究分野：通信・ネットワーク工学○キーワード：システム制御、ロボット、P2P、センサネットワーク研究概要近年、車いすテニスは世界で広く認知されており、生涯を通して楽しめるスポーツとして社会的な定着もみられている。しかし、腕力のない人が車いすを動かし球を打つという動作は難しく、初心者にとっては、敷居の高いスポーツとなっている。そこで、入門し易い環境が必要と考えマシンテニス（MachineTennis）を提案している。マシンテニスとは、テニス用に特化した電動車いす（マシン）を利用したテニスである。特化したマシンとは、テニス競技中に絶対転倒せず、ボールを追いかけるため様々な方位（全方位）に相手のコートに正対したまま（並進）高速で容易に移動できる一人乗り用の電動車いすのことである。このようなマシンを利用することで、競技者に強い腕力がなくてもテニスコート内で容易にボールを追いかけることができる初心者用の環境を提供できる。また、センサと通信ネットワークなどを組み合わせた競技者にとって安全な環境を提供する研究も行っている。図1にテニスのダブル競技中における車いす同士の衝突回避システムの例を示す。図2はマシンをバトミントン競技に応用したときの実験の様子である。・近年、車いすを利用したスポーツは様々な競技で発展している。また、電動車いすを用いた競技として代表的なものに「電動車椅子サッカー」などがあり、今後は他の競技にも取り入れられ発展していくと考えられる。・一方、電動いすのスポーツへの応用は、先行研究も少なくその課題も明らかにされていない。本研究を通して、様々な課題を解決することで、多くの人がスポーツを通じて文化的な生活をおくることに貢献できる。・各種スポーツへの電動いすの応用・高精度位置検出システム・M2M利点特徴応用分野図1：無線LANと超音波によるマシンテニスのための衝突回避システム図2：バトミントン競技への応用 ## Page 109 ![Page 109の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000109.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 104電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所児童生徒のための晴眼盲弱を区別しないプログラミング教育児童生徒のための晴眼盲弱を区別しないプログラミング教育■情報工学部情報システム工学科教授木室義彦■情報工学部情報工学科准教授家永貴史○研究分野：教育工学、福祉○キーワード：視覚障害、計算機動作原理、ロボットプログラミング、10キープログラミング研究概要情報化社会の基盤であるコンピュータを過信することなく使いこなすためには、プログラミング体験が有用である。しかし、多くのプログラミング環境は視覚情報を多用しており、視覚障害のある児童生徒は、利用できなかった。また、2020年から小学校でもプログラミングが必修化されたが、初心者向けと喧伝されているブロックプログラミング言語も、実は使うのは簡単ではない。本研究では、micro:bitやArduinoといったマイコンボードを搭載する市販玩具のロボットやドローンを改造し、触覚と聴覚を利用するロボットプログラミング環境を構築する。被験者による使用結果を収集・解析し、視覚障害とプログラミング習得との関係を明らかにする。これにより、視覚障害児支援を実現するとともに、生活支援ロボットへも応用する。１．研究背景研究内容2．ロボットプログラミング教材の開発を通して、プログラミング教材のユニバーサルデザインを実現し、プログラミング初学者に貢献することができる。開発した教材を用いると、小学１年生でも5分でプログラミングが習得可能である。・技術教育分野・プログラミング教育分野利点特徴応用分野参考文献・木室，瀧内,古里,家永，”10キープログラミングロボットシステム-micro:bitによるデータロガーの実現”，日本教育工学会研究報告集,Vol.1pp.64-69,2022..・木室,瀧内,古里,家永,“晴眼盲弱を区別しないmicro:bitロボットプログラミング環境-命令セットとセンサの改良-”,27thロボティクスシンポジア,2022.・木室,古里,家永,"晴眼盲弱を区別しない，PCを使わないmicro:bitプログラミング環境の提案",情報処理学会情報教育シンポジウムSSS2021,2021.・"晴眼盲弱を区別しない初等プログラミング環境のドローンへの拡張",日本学術振興機構科学研究費補助金基盤研究Ｃ,2020-2022.・"晴眼盲弱を区別しない短時間修得・他科目援用可能な初等中等プログラミング教育教材",日本学術振興機構科学研究費補助金基盤研究Ｃ,2017-2019.3．プロジェクト実績図1：キーボードを搭載したロボット教材（地場企業のイーケイジャパンの協力を得て、開発）図2：キーボードを搭載した、PCやスマホを使わないドローン教材図3：開発したロボット教材のシステム構成 ## Page 110 ![Page 110の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000110.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 105電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所設置風況の速度非定常性に適応する高効率風車の開発設置風況の速度非定常性に適応する高効率風車の開発■情報工学部情報システム工学科教授利光和彦○研究分野：流体機械○キーワード：ターボ機械、風力発電、自然風研究概要日本では、地理的要件から欧米に比べて風速が時間的に変動する非定常風であることが多く、不安定発電の要因の一つになっている。反面、時間的変動や乱流成分を含む非定常風は、定常風より風自体の持つエネルギーが大きい場合があり、非定常風のエネルギーをうまく取り出せれば、定常風より大きな風車出力を得ることが期待される。風車ロータを設置風況の自然風（速度変動風）に対応して設計し、高効率風車を開発する。そのために、マルチファン型アクティブ制御乱流風洞を用いて、風車性能測定実験を行う。これにより、設置風況でのフィールド試験を行う必要がなくなり、設計の時間とコストが大幅に削減でき、かつ、設置時の風車出力をより正確に予測できる。これらの実験データを基に、設置風況の速度非定常性（乱れ強度:I，渦スケール:L）を主要因とする風況に最適化したロータの設計・評価手法の確立を行う。図1に、独自に設計製作した風車ロータを示す。図2に、Karmanのパワースペクトル密度関数（PSDF：Su）に基づく理論値（青）と模擬自然風の実測値（緑）の比較を示す（平均風速7m/s，乱れ強度2%，渦スケール20m）。1Hz以下において、両者は一致し、ほぼ目指す自然風を再現できていることが分かる。図3に、自然風に最適化した風車ロータを用いた場合の、模擬自然風及び定常風での出力係数Cpを示す（平均風速7m/s，I=2%，L=5m,10m,20m)。風車出力は，低乱れ強度の自然風（L=20m）において、定常風の場合より、最大Cpが約10%増加することが明らかとなった。１．研究背景研究目的2．利点特徴応用分野・設置風況（速度変動自然風）に適応する風車ロータの設計と性能評価・設計コスト、時間の削減と風車の出力増加・風力発電・その他、気体のタービン設計図1：独自に設計製作した風車翼車の例（MEL3）図2：KarmanのPSDFに基づく模擬自然風のPSDF（平均風速7m/s，乱れ強度2%，渦スケール20m）図3：模擬自然風及び定常風における風車出力特性 ## Page 111 ![Page 111の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000111.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 106電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所粒子法による軟組織生体変形に関する数値シミュレーション粒子法による軟組織生体変形に関する数値シミュレーション■情報工学部情報システム工学科教授利光和彦○研究分野：計算医工学○キーワード：粒子法、メッシュレス、大変形解析、触診研究概要医療検査では、CT、MRIに代表される検査機器の発達により、詳細なデジタル生体データが得られる。本研究は、そのデータを利用し、患部を数値計算可能な点の集合（点群）でモデル化し、生体（軟組織）の変形、内部応力などの解析を粒子法で行う。解析対象としては、触診や異なる検査体位での重力による変形が問題となる乳がん検査などであり、数値解析を医療に役立てることを目的とする。臓器などの生体を離散的な点群で表現し（図1）、粒子法による数値解析を行う計算コードを開発している。生体は、厚肉弾性体としてモデル化し、大変形非線形解析が可能である。図2に、非一様な硬さ組織の生体モデルでの解析結果の例を示す。中央部にしこりがあり、その直上を押した場合の有限要素法（FEM）と開発した粒子法解析コードによる、変形とVonMises応力の比較である。両者は良く一致しており、本計算の妥当性が確認できる。図3に、当研究室で開発中の触診訓練シミュレーターに適用するため、頬を指で押した場合の変形計算結果を3次元VRモデルで示したものである。現在は、より大きな変形、精度のさらなる向上、機械学習による計算速度の高速化などの改良に取り組んでいる。１．研究背景・目的研究内容※2．医療行為に使える再現モデルが解析できるようになれば、有限要素法解析では難しい、患部を切り取る操作などにも対応でき、術前シミュレーションへの展開が期待できる。3．今後の展開図３：頬の指で押した場合の変形（左：FEM、右：粒子法）図２：計算例、しこりあり生体モデル図１:頭頸下部点群計算モデル利点特徴応用分野・点群モデルは、複雑な構造の解析対象を再現しやすい・重力変形後の切断などの操作に対応する連続的な数値シミュレーションが可能生体のような柔軟な対象物の大変形非線形解析が必要な分野※利光他,頭頸部触診のための粒子法による非一様弾性生体変形解析,日本機械学会論文集C編（生体工学，医工学，スポーツ工学，人間工学),Vol.87,No.894,PaperNo.20-00339,2021.DOI:10.1299/transjsme.20-00339. ## Page 112 ![Page 112の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000112.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 107電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所直動関節駆動による着用型前腕運動支援ロボット機構の研究直動関節駆動による着用型前腕運動支援ロボット機構の研究■情報工学部情報システム工学科教授森園哲也○研究分野：ロボット工学、機構学○キーワード：ロボット、ウェアラブル、運動補助、パワーアシスト、直動関節研究概要着用型ロボットにおいて、ロボットの着脱の容易さや着用者への親和性の向上は、このロボットを実現する上での主要な技術課題の一つと言える。この課題を解決する方法の一つは、私たちが日常着用する衣服のような着用感が得られるようにすることであると考えられ、そのために、衣服と同様の柔軟な素材を用いる試みもある。しかし例えば、操作対象物の重量をロボットに支持させたい場合などには、産業用ロボットなどと同様に剛体リンクを有する機構が望まれることも考えられる。人間の肘の屈伸運動と前腕の回転運動を着用型ロボットで支援することを考えた場合、ロボット機構に旋回関節や回転関節を設けてこれらの運動支援を行うと、ロボット機構の装着時に、人間の腕とロボット機構双方の関節の回転軸を合わせるという作業が必要となる。しかし、着脱の容易さという点からは、このような作業は必要とされない方が望ましいと言える。そこで、本研究では、直動関節を駆動して運動支援を行うロボット機構の設計や制御を研究している。図はそのような機構の一例のモックアップである。機構の装着部の人間の腕に対する「ずれ動き」を測定して装着感を評価する研究を行っているほか、今後は機構の力学特性の解析やアクチュエータを備えた試作機の製作も計画している。１．研究背景研究内容2．本研究は、装着時の装着位置の調整を不要とすることで着脱が容易となり、また、装着中に装着位置が多少ずれ動いても装着感の低下を招きにくい着用型ロボット機構の実現を目指している。リハビリテーション訓練の補助機器の機構や、高齢者などの日常生活における軽作業などの支援機器の機構などへの応用が期待される。利点特徴応用分野図：着用型前腕運動支援ロボット機構のモックアップ（木箱は台）参考文献MorizonoTetsuyaetal.:EvaluatingWearingMobilityofWearableRobotMechanismsBasedonMeasurement,Int.J.Space-BasedandSituatedComputing,Vol6,No.4,pp.209-220,DOI:10.1504/IJSSC.2016.082762,2016 ## Page 113 ![Page 113の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000113.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 108電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所カオス理論の情報技術への応用カオス理論の情報技術への応用■情報工学部情報システム工学科教授山口明宏○研究分野：応用数理○キーワード：カオス、CDMA、暗号、擬似乱数生成、神経回路網研究概要カオス力学系は、単純なシステムでも非常に複雑な系列を生成することができる。本研究室では、カオスの複雑さの情報技術への応用として、暗号システムのための擬似乱数系列の生成や、CDMA通信システムのためのスペクトル拡散符号の構成について研究を行っている。図1は、Arnold’scatmapと呼ばれるカオス写像で、数回の変換によって元の画像の情報は攪拌されて、一見情報を失ったように見えるが、この写像は可逆であり、逆写像を順次適用すると元の情報を完全に復元することができ、暗号化と復号化に対応付けることができる。図2は、Arnold’scatmapを4つ使用した多次元写像を用いた擬似乱数生成回路のシミュレーション結果である。このようなカオス写像を応用することで、実際の乱数に近い統計的性質を有する擬似乱数系列を生成することができる。図1：2次元キャットマップを用いた画像の暗号化の例逆写像を適用すると画像を復元することができる。図2：キャットマップを用いた疑似乱数回路のシミュレーション結果データの秘匿化のための擬似乱数生成システム及びCDMA通信などの多重化通信システムへの応用利点特徴応用分野・カオス系列の多様性を応用することで、理想的な乱数系列に近い統計的性質を有する擬似乱数系列を生成することができる。・スペクトラム拡散符号の生成においても、単純なカオス力学系を用いて多様な符号集合を構成することができる。 ## Page 114 ![Page 114の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000114.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 109電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所人工関節や生体関節の動態解析に関する研究（医工連携）人工関節や生体関節の動態解析に関する研究（医工連携）■情報工学部情報システム工学科准教授下戸健○研究分野：医用工学○キーワード：医工連携、整形外科、動態解析研究概要重度の膝関節疾患に対して、全人工膝関節置換術が適用される。生体内で人工膝関節がどのように動いているかを解析することで、詳しい診断や新しい人工関節の開発を行うことができる。そこで、X線画像のみを用いて動態解析できるソフトウェアの開発を行い、様々な動態における人工膝関節のキネマティクスを明らかにしている（図1）。生体関節の動態解析では，CT撮影による骨のデータとX線画像を用いて，画像相関を応用した動態解析手法を開発した。考案した解析手法を用いることで、高精度で関節の動態を解析できるようになり、健常者と疾患者の比較や、疾患関節の独特な動きの解析を行っている（図2）。利点特徴応用分野・九州大学医学部と医工連携で共同研究をしており、先にある医療や患者さんのために新しい知見をもたらしている。・医学系研究者あるいは臨床医師との関わりの中で、工学系研究者と医学系研究者の強みをそれぞれ活かしながら、研究を行っている。・日本人の生活様式に合わせた人工関節の開発を行い、薬事申請のための実験実施・得られた知見は手術方法や診断に応用[受賞][1]優秀講演賞：葛島航大，下戸健，権藤大貴，日垣秀彦，：肩関節の挙上動作時における鏡視下腱板修復術前後の動態比較，日本機械学会九州学生会第50回学生員卒業研究発表講演会[2]講演奨励賞：橋本和憲，島田昇，：医用画像を用いた生体肩関節の動態解析，第24回電子情報通信学会九州支部学生講演会図1：人工関節の動態解析図2：生体関節の動態解析[Study]2018年7月-2018年12月OrthopaedicBiomechanicsLaboratory,UniversityofFlorida,Short-TermScholarX線画像とコンピュータシミュレーション画像X線画像とコンピュータシミュレーション画像人工関節同士の接触を可視化肩甲骨と上腕骨の相対関係を可視化[主な研究発表][1]MurakamiK,HamaiS,OkazakiK,WangY,IkebeS,HigakiH,ShimotoT,Mizu-UchiH,AkasakiY,NakashimaY：Invivokinematicsofgaitinposterior-stabilizedandbicruciate-stabilizedtotalkneearthroplastiesusingimage-matchingtechniques，Internationalorthopaedics,42(11)pp.2573-2581,2018.[2]KozonoN,OkadaT,TakeuchiN,HamaiS,HigakiH,ShimotoT,IkebeS,GondoH,NakanishiY,SenjuT,NakashimaY：Invivodynamicacromiohumeraldistanceinshoulderswithrotatorcufftears，ClinicalBiomechanics,60,pp.95‒99,2018. ## Page 115 ![Page 115の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000115.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 110電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所トライボシミュレータを用いた臨床材料の力学的評価に関する研究（医工連携）トライボシミュレータを用いた臨床材料の力学的評価に関する研究（医工連携）■情報工学部情報システム工学科准教授下戸健○研究分野：医用工学○キーワード：医工連携、整形外科、生体材料研究概要医工連携で研究することによって、それぞれの分野だけでは解決できなかった問題に対して、異なったアプローチをすることができる。例えば、人工膝関節の開発において、近年、膝蓋骨コンポーネントの機能について着目されている。そこで、膝蓋大腿関節の力学評価を行うためのシミュレータを開発し評価を行っている（図1）。他にも、指屈筋腱縫合術における縫合方法の検証や、腱・骨結合部におけるアンカー引抜き強度の測定のため、生体環境を考慮したシミュレータの開発を行い、手術用材料の評価も行っている（図2）。利点特徴応用分野・九州大学医学部と医工連携で共同研究をしており、先にある医療や患者さんのために新しい知見をもたらしている。・医学系研究者あるいは臨床医師との関わりの中で、工学系研究者と医学系研究者の強みをそれぞれ活かしながら、研究を行っている。・日本人の生活様式に合わせた人工関節の開発を行い、薬事申請のための実験実施・得られた知見は手術方法や診断に応用[主な研究発表][1]宮地頼太,宮本知佳,下戸健,石川篤,日垣秀彦,見明豪,小薗直哉,岡田貴允，：指屈筋腱縫合術における非対称性6-strandsペニントン縫合の縫合強度の評価，日本機械学会論文集,84,pp.17-00191,2018.(DOI:https://doi.org/10.1299/transjsme.17-00191)[2]下戸健,竹内直英,中西義孝,石川篤,日垣秀彦，：指屈筋腱縫合術におけるCyclicloadingを用いた縫合強度の評価，バイオメカニズム学会誌,38(1),pp.53-59,2014.[3]SenjuT,OkadaT,TakeuchiN,KozonoN,NakanishiY,HigakiH,ShimotoT,NakashimaY,:Biomechanicalanalysisoffourdifferentmedialrowconfigurationsofsuturebridgerotatorcuffrepair,ClinicalBiomechanics,Vol.69,pp.191-196,2019.[4]TakeuchiN,OkadaT,KozonoN,ShimotoT,HigakiH,IwamotoY,:Symmetricperipheralrunningsuturesaresuperiortoasymmetricperipheralrunningsuturesforincreasingthetendonstrengthinflexortendonrepair,JournalofHandSurgeryAsianPac,22(2),pp.208-213,2017.[受賞][1]優秀講演賞：宮本知佳,下戸健,小薗直哉,岡田貴允,日垣秀彦，：豚の腱を用いたAsymmetricsix-strandcoresutureの縫合強度の評価，日本機械学会九州学生会第48回学生員卒業研究発表講演会図1：膝蓋大腿関節の力学評価を行うためのシミュレータ図2：生体環境を考慮したサイクリックシミュレータTibiacomponentLoadPolyethyleneinsertPatellacomponentFemoralcomponentTotalKneeArthroplastymodelUniversaltestingmachineINSTRONPanelPersonalcomputerH8microcomputerAmplifierLoad-sellSteppingmotorClinicalmaterial ## Page 116 ![Page 116の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000116.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 111電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所再生医療用CellProcessingRobotの開発（医工連携）再生医療用CellProcessingRobotの開発（医工連携）■情報工学部情報システム工学科准教授下戸健○研究分野：医用工学○キーワード：医工連携、整形外科、再生医療研究概要再生医療において、細胞構造体の大型化が実現されつつある。しかし、作製は細胞や試薬、細胞培養方法を熟知しているオペレータの手によって行われている。培養操作時間、培養操作時の細胞へのダメージ、培養操作の正確性（再現性）など、多くの変動要因が存在するため、これらを最小限に抑えることが求められている。そこで、本研究室ではロボティクス技術を応用し、細胞構造体の作製過程の自動化を行っている（図1）。細胞構造体で使用する細胞凝集塊（スフェロイド）を任意の大きさで作製するシステムやスフェロイドの形態を定量評価できるシステム（図2）など、関連システムの開発も行っている。・国際公開WO2012111684、特許第5999646号「自動細胞ハンドリングロボットにおける泡沫除去デバイス」特許利点特徴応用分野・九州大学医学部と医工連携で共同研究をしており、再生医療については、佐賀大学医学部や企業と医工連携で共同研究しており、新しい医療を目指している。・医学系研究者あるいは臨床医師との関わりの中で、工学系研究者と医学系研究者の強みをそれぞれ活かしながら、研究を行っている。再生医療において自動化の有用性が確認されたため、企業が参加し研究を推進中図1：再生医療用CellProcessingRobot図2：スフェロイド形態評価システム[主な研究発表][1]ShimotoT,Xiu-YingZhang,AkiedaS,IshikawaA,HigakiH,NakayamaK,Analysisofcellspheroidmorphologicalcharacterusingthespheroidmorphologyevaluationsystem,JournalofRoboticsandMechatronics,Vol.30,No.5,pp.819-826,2018.[2]下戸健，石川篤，日垣秀彦：再生医療用cellprocessingロボットを用いたスフェロイド作製過程の自動化，臨床バイオメカニクス,39，pp.305-311，2018.[受賞][1]優秀講演賞：藤川眞麗惠，下戸健，石川篤，日垣秀彦，中山功一，：再生医療用細胞構造体のためのスフェロイド形成システムの開発，日本機械学会九州学生会第47回学生員卒業研究発表講演会CleanbenchSCARArobotStacker ## Page 117 ![Page 117の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000117.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 112電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所情報工学技術を用いたSTEM教育教材の開発に関する研究（教工連携）情報工学技術を用いたSTEM教育教材の開発に関する研究（教工連携）■情報工学部情報システム工学科准教授下戸健○研究分野：教育工学○キーワード：STEM教育、情報処理技術、ロボティクス、生体情報研究概要複数の教科を学ぶことができるハイブリットな教材が求められており、情報工学技術を用いて、生物育成と情報の両学習内容を対象としたシミュレーション教材の開発を行った(図1)。わが国において、理工系人材の育成を国家の重要戦略の1つとして積極的に推進すべきとしている。そのための有効な教育方法として、STEM（Science,Technology,EngineeringandMathematics）教育があり、特にアメリカでは、STEM教育の4つの分野が国の発展の中心を担うとし、最重要政策課題と位置付けている。国の発展を考慮するならば、現代社会を背景とし教育現場と連携して、未来を見据えた技術者を育成することが重要である。そこで、教育現場と連携してSTEM教育教材の開発を行っている。初等教育から高等教育までを含めた包括的な内容にするためには、現場での内容を応用することによって、どのような未来を創造できるかを考えさせることが重要である。したがって、先端技術を関連させ、大学から高校へ技術を継承することが重要である。そこで、本学の特色を反映していることや、生体情報に関する研究や技術が多く存在することから、生体情報（筋電）計測教材キットを作製した（図2）。応用例としては、開発した教材から得られる値を入力とし、プログラミングでデータ処理をさせ、ロボットを動かすことを出力とし、生体情報と同時にシステムの基本を学ぶなどである。「生物育成」と「情報」を結びつけて学べるシミュレーション教材の開発１．2．STEM教育の考えに基づいた生体情報計測教材の開発利点特徴応用分野・福岡教育大学や附属高校と共同研究をしており、時代背景や教育現場を考慮した教材の開発を行い、教育効果の増大を目指している。・教育系研究者あるいは現場の教員との関わりの中で、工学系研究者と教育系研究者の強みをそれぞれ活かしながら、研究を行っている。・開発した教材は教育現場で活用・応用されている。・地域の科学イベント等に参加し、科学教育や技術教育の社会貢献がされている。[主な研究発表][1]下戸健，梅野貴俊，原未希子，平尾健二，:生物育成に関連させたシミュレーションプログラム，小・中・高等学校でのプログラミング教育実践，pp.158-165，2019.[2]ShimotoT,MiyamotoC,UmenoT,：DevelopmentoftheBiologicalInformationMeasurementSystemforSTEMEducationandHighSchool/UniversityArticulation,JournalofRoboticsandMechatronics,Vol.31,No.4,pp.594-602,2019.【受賞】[1]特別賞：高山篤史、手島星、：IoTシステムを実践的に学べる教育教材の開発、日本産業技術教育学会第12回技術教育創造の世界発明・工夫作品コンテスト[2]特別賞：坂本拓之、吉武柚希、：生体情報（筋電）計測教材キットの開発と作例、日本産業技術教育学会第10回技術教育創造の世界発明・工夫作品コンテスト図2：生体情報（筋電）計測教材を用いた授業図1：生物育成のペットボトル稲を対象としたARシミュレーション教材MeasurementsiteBiologicalinformationMeasuringteachingmaterials(Input)Arduino(Processing)LEDCUBE(Output) ## Page 118 ![Page 118の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000118.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 114電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所第一原理計算を用いた物質内の電子状態及び物性解析手法の高精度化に関する研究第一原理計算を用いた物質内の電子状態及び物性解析手法の高精度化に関する研究■情報工学部情報システム工学科准教授丸山勲○研究分野：情報工学○キーワード：第一原理計算、密度汎関数法研究概要・密度汎関数法の応用により、物質の原子・分子組成及び構造からその特徴を解析・遷移金属酸化物の機能、動力学及び電子相関も設計可能新規材料の設計、コンピュータによる物質特性予測利点特徴応用分野・国際公開WO2018043634、特許第6729883号、US11072524「自己触媒能を有する炭素系水素貯蔵材料、その製造方法、その化合物を用いる水素の吸蔵方法及び水素の放出方法、及び水素吸蔵用デバイス」特許～従来の計算法を高精度化～任意の物質に適用される収束判定を備えた計算法を定めると「多配置参照型」の密度汎関数理論に至る。量子場の理論から導かれる密度汎関数法収束する電子状態計算は、密度が一定の条件のもとでアップコンバージョン模型がクーロン多体系に向かって漸近するとき、「モデル空間」において、同一相に至っていることが保障される。[1]基礎理論：モデル空間の理論アップコンバージョン模型：superprocessを与えるAspace+complementMR-DFTinAspaceUpconversion[1]K.Kusakabe,I.Maruyama,J.Phys.A:Math.Theor.44(2011)135305.遷移金属酸化物の機能、動力学及び電子相関も設計可能物質設計としての物質解と設計法 ## Page 119 ![Page 119の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000119.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 115電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所水栓のIoT化による活動見守りシステム水栓のIoT化による活動見守りシステム■情報工学部情報システム工学科講師松原裕之○研究分野：組込みシステム・システムLSI・教育工学○キーワード：混合水栓、IoT化、安全安心、組込みシステム研究概要近年、センサとIoTを家電に組み合わせた家庭内の活動見守りシステムの開発が盛んに行われている。家庭内の水回りの安全・安心のため、混合水栓の熱湯事故を防ぐ見守りシステムが知られている。本研究では、水栓本体を加工せずに、浄水のアタッチメントに水温のセンサノードを内蔵して簡便な手法で、水栓の利用状況を把握できる活動見守りシステム[1]を開発した。家庭内の混合水栓や水栓内の水温・湯温などをIoTでモニタリングしてその利用状況を把握することにより、家庭内の独居老人や子供などの安全・安心な見守りを実現する。本研究の活動見守りシステムを図に示す。水栓の浄水アタッチメントに温度のセンサノードを取り付けて、IoTのクラウドにログを送信する。水栓の利用状況やログを遠隔地からネットワークを通じてスマホなどで確認でき、家庭内の日常生活を見守ることができる。加えて、熱湯事故を防ぐために、センサノードとは別にアナログ動作の温度センサを取り付けており、概ね40℃以上の熱湯が流れる時に利用者にブザーで警告する。図：水栓のIoT化による活動見守りシステム参考文献[1]“水栓のIoT化による活動見守りシステムの基礎検討”,福岡工業大学総合研究機構研究所所報,Vol.2,pp.85-89,2020.利点特徴応用分野・水栓のIoT化は温度のセンサノードを内蔵した浄水器を取り付けるだけであり、簡便な手法である。・水栓の利用状況やログを遠隔地からネットワークを通じてスマホなどで確認でき、家庭内の日常生活を見守ることができる。・混合水栓の熱湯事故を防ぐ為に熱湯が流れる時にブザー音などで警告する。・地域の独居老人や子供などの家庭内の日常生活や活動の見守り・上水道などの水量異常や漏水の早期発見・検出 ## Page 120 ![Page 120の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000120.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 116電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所画像からの情報抽出・解析手法の開発・研究画像からの情報抽出・解析手法の開発・研究■情報工学部情報システム工学科講師山本貴弘○研究分野：情報工学、画像処理○キーワード：テクスチャ特徴、パターン認識研究概要画像に含まれる情報を抽出・認識するためには、まず画像をテクスチャ（パターン模様）特徴の一様性に基づいて領域分割する必要がある。本研究室では、テクスチャが周期的な繰り返しパターンであることが多いことから、空間－周波数領域でその特徴を捉えることを目的として、ウェーブレットフレーム分解とGMRFモデル（確率モデル）を応用した領域分割手法の開発を行っている。生体認証では、指の指紋や血管、手のひらの掌紋、目の虹彩などの生体情報が用いられる。血管の情報を用いた認証では、指に赤外線を当てたときの状況を赤外線カメラなどの特殊なセンサにより計測・撮影することで、血管の分布パターンを取得している。本研究室では、スマートフォンなどに搭載されているカメラによって撮影したカラー画像から、赤外線カメラで撮影したような画像を推定することにより、血管分布パターンに基づく生体認証を低コストで実現する手法の開発を行っている。１．画像認識に関する基礎的研究画像情報を利用した生体認証手法の開発2．図2：RGB画像から手のひらの血管(b)・血流(c)分布の抽出結果図1：テクスチャ画像の領域分割利点特徴応用分野画像を一目見ただけではわからないパターン情報を低コストで精度良く抽出し、認証処理などに応用することができる。・機械学習などによる画像・パターン認識システムの開発・生体認証や医用画像処理システムの開発 ## Page 121 ![Page 121の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000121.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 117電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所健康管理のためのウェアラブルヘルスとモバイルヘルスの融合研究健康管理のためのウェアラブルヘルスとモバイルヘルスの融合研究■情報工学部情報システム工学科助教李知炯○研究分野：生体情報計測システム工学○キーワード：ウェアラブルヘルスケア、モバイルヘルスケア研究概要・音楽を聴きながら、運動をしながら、日常で楽しく健康管理！・オリンピックやスポーツで母国語に通訳された試合解説を聞きながら、特に「熱中症」から体を守りながら、楽しく屋外スポーツを観戦！・補聴器を用いた高齢者の健康管理を補助！日常生活や運動中の健康管理等に焦点を当て、各種生体情報（体温、心拍数、緊張・ストレス状態[1]）を「耳の外耳道密閉型耳栓（イヤーピース）」から取得し、スマートフォンなどの携帯型記録機器を通してチェックする「自己健康管理」として利用でき、なおかつイヤホンとしても共用可能な「スマートイヤーモニターシステム」の開発を目指した研究である。１．研究発想研究内容2．利点特徴応用分野・片耳のイヤホンを使って体の状態を簡単にチェック可能であり、さらにスマートフォンによって音楽や通訳などのアプリと連動が可能である。・スポーツ選手だけではなく、観客にも使える。・現場における緊張・ストレス状態もチェックが可能である。・スポーツ健康科学研究・スポーツ産業・福祉産業図：スマートイヤーモニターシステムのイメージ参考文献[1]J.Lee,K.Matsumura,T.Yamakoshi,P.Rolfe,N.Tanaka,K.H.KimandK.Yamakoshi,Validationofnormalizedpulsevolumeintheouterearasasimplemeasureofsympatheticactivityusingwarmandcoldpressortests:towardsapplicationsinambulatorymonitoring,Physiol.Meas.,34(3),359-375,2013.研究動画 ## Page 122 ![Page 122の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000122.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 118電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所日常生活で着用・使用するモノによって生体情報の計測を行うシステムの開発・研究日常生活で着用・使用するモノによって生体情報の計測を行うシステムの開発・研究■情報工学部情報システム工学科助教李知炯○研究分野：生体情報計測システム工学○キーワード：ウェアラブルヘルスケア研究概要日常生活で無侵襲・無拘束・無意識的に生体情報を計測し、健康管理を支援するシステムが注目されている。本研究室では、日常生活で着用・使用する「メガネ」に着目し、メガネフレームを用いて頭部における心電図を計測して、メガネレンズを介して心拍数や自律神経機能活性度などの生体情報解析結果（例：健康状態など）をリアルタイムでモニター可能なシステムを研究開発している（図）。また、その技術をサングラスなどに応用し、スポーツ選手の運動パフォーマンス向上や心臓突然死を予防する対策システムとして研究開発中である。スマートグラスを用いた健康管理利点特徴応用分野・生体情報の「計測」と計測結果の「確認」がメガネを着用することだけで可能・耐久性が高いウェアラブル生体情報計測システム・スポーツ健康科学研究・福祉産業図：スマートアイーモニターのイメージ（右下図）と頭部における心電図計測システム研究動画 ## Page 123 ![Page 123の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000123.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 119電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所数理計画法による最適化問題の解決とその応用数理計画法による最適化問題の解決とその応用■情報工学部システムマネジメント学科教授宋宇○研究分野：オペレーションズリサーチ、経営工学○キーワード：数理計画法、最適化、勤務スケジュール作成、最適施設配置研究概要病院の看護師勤務表作成に代表されるスタッフスケジューリング問題は、複数の勤務シフト（日勤、夜勤、準夜勤等）、勤務形態（正社員、パート等）、技量（ベテラン、新米）、さらに法的規制など多くの制約を受け、極めて複雑な問題である。本研究では数理計画法などを用いて、制約条件をクリアし、スタッフ満足度を向上させる勤務表作成の手法について研究する（図1）。本研究では数理的な手法を用いて、どのように公的施設やサービス施設を配置すれば利用者の利便性、満足度を向上させるかについて研究する（図2）。１．スタッフスケジューリング問題に関する研究最適施設配置問題に関する研究2．1.の研究：スタッフスケジューリング：現場のためにWeb、アプリ、Excelなど必要に応じてインタフェースを用意し、だれでも簡単に使える。2.の研究：最適配置問題：公共施設・企業サービスなど様々なケースに応用できる。1.の研究：病院、飲食店、工場等のスタッフ勤務表の作成2.の研究：図書館、病院、学校、水素ステーション等の最適配置問題利点特徴応用分野図2：EVバッテリー交換ステーション最適配置図1：看護師勤務表作成支援ツール ## Page 124 ![Page 124の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000124.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 120電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所独居者の軽度うつ状態早期発見支援システムの開発・研究独居者の軽度うつ状態早期発見支援システムの開発・研究■情報工学部システムマネジメント学科教授田嶋拓也○研究分野：福祉工学○キーワード：うつ発見支援、行動認知、センサ応用システム研究概要うつの発見と治療には、家族や周辺の人々にも病に対する正しい知識や理解をもってもらうことが必要であるが、現実は容易ではなく、未治療のうつ病患者は症状出現の原因が身体の病気や自分の能力不足であると考えることが多く、専門医での治療を受け難くしている。本研究室では、これまで圧力分布センサ（図1：センサ外観）を用いて、うつ状態の自動発見を目指した行動認知の基礎研究を行ってきた（図2：センサで歩行を取得した様子）。これを基に専門医の協力の下で、普段との様子の違いが気づかれ難い独居者を対象に、様々なセンサを用いて睡眠障害、摂食障害、精神運動機能障害、体重の異常増減、入浴の有無などを自動検知することにより普段との行動の違いをいち早く検知したり、専門医からの知見を導入することによって、うつ状態の早期発見を支援する実用的なシステムを開発している。日常的な生活行動の有無や頻度を識別し、その行動を認知することでうつ状態の早期発見を支援するシステムである点が特色である。さらにシステムをネットワークで介し、遠隔地に住む家族などにシステム利用者の生活状況や健康状態を知らせることができるため、心身の健康を保つための適切で早期のケアを促すために利用できる点も特色である。うつ状態を発見・判断し、家族や主治医に報告したり受療を促したりすることができるため、自殺やその他の事故等を未然に防ぐための情報提供システムとしての利用も見込まれる。利点特徴応用分野図2：センサで歩行を取得した様子図1：センサ外観 ## Page 125 ![Page 125の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000125.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 121電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所美の解剖学：AI技術による画像分析による魅力要因の可視化美の解剖学：AI技術による画像分析による魅力要因の可視化■情報工学部システムマネジメント学科教授藤岡寛之○研究分野：情報工学○キーワード：AI、深層学習、美、魅力要因、可視化研究概要本研究は、AI技術を用いた画像分析によって、美の魅力要因を定量的に可視化することを目的としている。画像を入力とする畳み込みニューラルネットワーク(ConvolutionalNeuralNetwork:CNN)と呼ばれるAI技術と魅力度に関するアンケート調査結果を基本に、美的評価における魅力要因を可視化する（下図参照）。本研究は、美的評価における新たな手法を提供することで、様々な分野に応用が可能である。例えば、広告やマーケティング分野で商品やサービスの魅力や、建築やデザイン分野におけるモノの美的評価を客観的に可視化・分析することができる可能性がある。以上のように、本研究の技術は、AI技術を活用した美的評価の新たな可能性を提示するものとなっている。その他、民間企業においてAI技術を使ったDX推進に関わる技術アドバイスなどの経験を有している。AI技術を利用することで、商品や建築物など様々なモノの魅力要因を客観的に評価することが可能になる。商品開発（例：競合他社の商品と比較して、より魅力的なデザインやパッケージングを開発）、ブランディング強化（例：ブランドロゴの評価を行い、ブランディング戦略の改善に活用）、など。利点特徴応用分野 ## Page 126 ![Page 126の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000126.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 122電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所カメラを用いた製品の検査に関する研究カメラを用いた製品の検査に関する研究■情報工学部システムマネジメント学科教授前原秀明○研究分野：画像解析、機械学習、写真測量○キーワード：カメラ、画像処理、工業製品、外観検査研究概要製品をカメラにより撮影し、その画像を計算機に取り込んで処理することで、製品の不良品を識別する画像解析技術について研究している。この技術を実用化することで、次のような効果が期待できる。・検査工程の省コスト化・検査ミスの低減、検査員によるばらつきをなくすことよる検査品質の向上・不良度合いの定量化（定量化したデータはデータマイニングにより経営改善に利用できる）仕組みとしては、事前準備として、正常な製品を機械学習によりデータ化し、「良品モデル」として登録する（※）。検査ではまず、検査対象をカメラにより撮影し、画像を計算機に入力する。計算機は、最初に前段処理として、良品モデルと検査対象画像の外観が一致するような変換パラメーターを推定し、それにより良品モデルから投影画像を生成する。次に後段処理として、零平均正規化相互相関と呼ばれる指標により2画像の類似性を評価する。検査対象に外観上の異常が無ければ2画像は全体として高い類似性を示すが、検査対象の一部に傷や部品の欠落などがあるとその部分の類似性が局所的に低下するので、それを抽出することで不良品を識別する。※検査対象が平面状の場合は2次元、立体形状の場合は3次元の良品モデルを定義する。利点特徴応用分野①前段処理において、検査対象と外観が一致するように「良品モデル」から投影画像を生成するので、検査対象の撮影条件を精密に一致させる必要がない。また、異常を見つける後段処理では、検査対象画像のノイズやコントラストの低下に対して頑強な零平均正規化相互相関と呼ばれる類似指標を用いるため、照明の変化や台座の傾きなどがあっても検出性能が極端に低下しない。②多数の学習データを必要とするAI（ディープラーニング）とは異なり、不良品のサンプルが少ない場合や、少量多品種の製造においても製品検査の低コスト化を実現できる。・ネジなどの加工品、鋳造品、組み立て品など、正常な外観が定義できる量産品の検査に幅広く活用することができる。・海岸などの地形変化、塗装面の劣化などの検出にも応用することができる。 ## Page 127 ![Page 127の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000127.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 123電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ラグランジュ分解･調整法による多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリングラグランジュ分解･調整法による多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング■情報工学部システムマネジメント学科准教授小林稔○研究分野：生産管理、経営工学○キーワード：スループット向上、在庫削減、納期遵守、設備の有効活用、可変ロットサイズ研究概要多品目をそれぞれ顧客の指定納期までに生産するためには、製造オーダの発行（OrderRelease）から負荷の平準化（Loading）、ロットサイズの決定（LotSizing）、差し立て（Dispatching）、ロット順序の決定（LotSequencing）などに代表される複数の異質の決定をすべて決める必要がある。しかし、既存の生産スケジューリング技術では、これらの局面を順序立てて決定しなければならず、納期遵守、適正在庫水準の維持、スループット向上が難しかった。ラグランジュ分解･調整法による多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリングモデルを用いれば、上記決定局面をすべて同時に決めることができ、納期遵守、適正在庫水準の維持、スループット向上に著しく貢献できる。利点特徴応用分野・米国特許第7,072,732号、欧州特許第403748号「Multi-ⅠtemMulti-ProcessLotSizeSchedulingMethod」特許・ボトルネック工程などへの本モデルの適用による仕掛在庫削減、納期短縮、スループット向上・本モデルの実用的アプリケーション・ソフトウェアとしての実装（ソフト開発）【適用実績】プリント配線基盤の製造工程（設備効率８％向上）、フィルムメーカの製造工程（設備効率５%向上、納期達成率７%向上）、ダイカスト製造工程、鉄鋼製造工程等ロットサイズ、ロット順序、代替機械がある場合の使用機械の選択、負荷平準化、最適仕掛り水準などが、最適基準に基づいてすべて同時に自動調整されて、生産スケジュールが生成される。図2：本スケジュール法による結果図1：既存の方法によるスケジュール結果青枠部：ロットサイズが固定されているので作り過ぎの無駄が発生している。赤枠部：在庫がマイナス、つまり出荷時点までに、生産が追いついてない。在庫過多にならず、納期遵守率100%を達成でき、短時間でスループットも向上している。ITEM10150300ITEM20350700ITEM30225450ITEM40125250ITEM50125250ITEM60125250ITEM70150300ITEM80150300ITEM9050100ITEM10075150ITEM11050100ITEM12075150ITEM13050100ITEM140255018365472901081260IDLINGMACHINE1ITEM1ITEM2ITEM3ITEM4IDLINGMACHINE2ITEM5ITEM6IDLINGMACHINE3ITEM5ITEM6ITEM7ITEM8IDLINGMACHINE4ITEM9ITEM10ITEM11ITEM12ITEM13ITEM1401836547290108126 ## Page 128 ![Page 128の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000128.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 125電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所LayeredNetworks,EquilibriumDynamics,andStableCoalitionsLayeredNetworks,EquilibriumDynamics,andStableCoalitions■情報工学部システムマネジメント学科准教授傅靖○研究分野：ゲーム理論○キーワード：Clubnetworks,stablecoalitionstructures,discountedstochasticgames,stationaryMarkovperfectequilibria.研究概要Animportantaspectofnetworkdynamicsthathasbeenmissingfromourunderstandinginvariousappliedsettingsistheinfluenceofstrategicbehaviorindeterminingequilibriumnetworkdynamics.Inadditiontoconstructingadiscountedstochasticgamemodel(i.e.,aDSGmodel)ofclubnetworkformation,weshowthatourDSGofnetworkformationpossessesastationaryMarkovperfectequilibriuminplayers'membership-actionstrategies,andidentifytheassumptionsonprimitiveswhichensurethattheinducedequilibriumMarkovprocessoflayeredclubnetworkformationsatisfiestheTweedieStabilityConditions(2001).AsarunningexampleweconsideraDSGovertimeallocationnetworks.Weshowthatbecauseplayers'payofffunctionsarenaturallyaffineovertheconvex,compactfeasiblesetoftimeallocationnetworks,players'stationaryMarkovperfectequilibriumnetworkformationstrategiesarebang-bang.Thus,ratherthandiversifyingtheirclubtimeacrossseveralclubs,eachplayerineachstatespendsallclubtimeinoneandonlyoneclubinducingstablecoalitionstructures.Integrateintotheanalysisofnetworkdynamicstheessentialroleplayedbythestrategicbehaviorofplayersinthenetworkformationprocess.Stableclubnetworkscouldbeappliedindetermininghowbesttoremedy,viapolicyinterventions,shortfallsintheendogenousincentivesofinstitutionstoformnetworksthatminimizesystemicrisks,maximizeresiliency,andtherebyallowinvestablefundstoflowtotheirsociallyoptimaluses,creatingproductiveinvestmentswheretheymatter.利点特徴応用分野Figure1.TimeAllocationNetwork ## Page 129 ![Page 129の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000129.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 126電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所投票型協調デザイン支援システムの開発投票型協調デザイン支援システムの開発■情報工学部システムマネジメント学科助教竹之内宏○研究分野：感性情報処理○キーワード：投票、対話型進化計算、合意形成研究概要現代のインターネットでは、LINEやFacebook、Twitterなど多くのSNSサービスで、ユーザが掲載された記事やコメントに対して、共感の有無に関する投票ができるシステムが普及している。本研究では、このような多くのユーザの感性を投票により獲得し、多くのユーザが満足できるデザインも生成するシステムを構築している。対話型進化計算システムでは、AI技術の1つである進化計算技術を用いて、ユーザの好みのものを動的に生成する。このシステムでは、ユーザはシステムより提示されたものに対して、好き嫌いなど自身の感性に基づいた評価対話をするだけである。１．研究背景対話型進化計算手法とは2．本研究では、多くのユーザの感性を投票によって獲得し、数千人規模のユーザの感性を利用した動的なデザイン生成を目的としている。ユーザの投票は、Webサイトや街中のデジタルサイネージなどを利用して獲得することを想定している。提案システムでは、図1、2のように、一定の期間、ユーザからの投票を獲得し、投票数を基に各デザインを評価する。そして、進化計算処理を行い、新たなデザインを生成し、再び多くのユーザにデザインを提示する。これらの処理を繰り返して、多くのユーザの感性を取り入れたデザインを生成する。3．研究内容利点特徴応用分野・多くのユーザの投票を用いてデザイン評価を行い、新たなデザインを動的に生成できる。・新たなデザインを生成する過程で、ユーザの投票傾向などから好まれるデザインのルールを抽出できる可能性がある。・感性デザイン・協調デザイン・知識・ルール抽出図1：システム概要（インターネット投票）図2：システム概要（デジタルサイネージ投票） ## Page 130 ![Page 130の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000130.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 127電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所感性検索エージェントモデルによる商品レコメンドシステム感性検索エージェントモデルによる商品レコメンドシステム■情報工学部システムマネジメント学科助教竹之内宏○研究分野：感性情報処理○キーワード：感性検索エージェント、レコメンドシステム、ルール抽出研究概要近年、Amazonや楽天に代表されるWebショッピングサイトでは、協調フィルタリング技術などによって、ユーザに商品をレコメンドおすすめする機能が搭載されている。しかし、このような手法では、商品の購入・閲覧傾向が似通った他のユーザの履歴のみを用いて商品のレコメンドが行われており、システムがユーザの嗜好や感性を理解しているわけではない。本研究では、システムがユーザの嗜好や感性を学習し、ユーザの好む商品をレコメンドできる感性検索エージェントモデルを提案し、実用化に向けた有効性を検証している。感性検索エージェントモデルでは、図のように、ユーザにレコメンドした商品とその評価を基に、ユーザの嗜好を学習する。個々の感性検索エージェントはファジィ推論モデルによって構成されており、商品に対してユーザと同様の評価を行えるように、内部パラメータを進化計算技術によって更新する。ユーザの評価情報をある程度獲得できれば、感性検索エージェントの内部パラメータを分析し、ユーザの嗜好を抽出できるようになる。このような手法は、ユーザの潜在的な嗜好を調査し、新たな商品開発に役立てるマーケティングなどの分野に応用可能である。現在は、検索対象にキャラクターデザイン、レディースファッションコーディネート、音楽データなどを用いて、提案モデルにおけるユーザの嗜好学習に関する有効性を検証中である。１．研究背景研究内容2．利点特徴応用分野・商品のレコメンドとユーザの嗜好に関するデータ（即ち、商品に対するアンケートデータ）の収集を同時に行うことが可能である。・ユーザは、データに対して好みの度合を答えるだけでよく、従来の検索システムのように感性語による評価やキーワード入力が不要である。・データベースにおけるデータの特徴量を定義できれば、衣服に限らず、様々な商品レコメンドに応用可能である。・嗜好学習・知識・ルール抽出・マーケティング図：感性検索エージェントモデルの概要 ## Page 131 ![Page 131の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000131.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 128電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所パーツの組み合わせによるデザインカスタマイズシステムパーツの組み合わせによるデザインカスタマイズシステム■情報工学部システムマネジメント学科助教竹之内宏○研究分野：感性情報処理○キーワード：デザインカスタマイズ、対話型進化計算、組み合わせ最適化研究概要近年のWebショッピングサイトでは、シューズや腕時計、スポーツチームのユニフォームなど、ユーザが製品のデザインをカスタマイズできるサービスが普及している。これらのサービスでは、ユーザは製品デザインを構成するパーツの色や形などを選択することでオリジナルのデザインを作成し、発注できる。しかし、ユーザは膨大なデザインパーツの中から所望のパーツを探し、好みのデザインや調和の取れたデザインを生成しなければならず、作業負担が大きい。そこで、本研究では、対話型進化計算手法（InteractiveEvolutionaryComputation:IEC）を用いて、製品のデザインを動的にカスタマイズできるシステムを提案し、実用化に向けた有効性を示している。提案システムでは、ユーザは提示された2つのデザインについて、どちらが好みかを判定する作業を繰り返すだけで、ユーザの求めるデザインを動的に生成できる。ユーザは図1に示すような評価インタフェースにおいて、好みのデザインを選択する作業を繰り返していく。腕時計を例にすると、提示されるデザインは図2に示すように、複数のパーツで構成されている。提案システムでは、これらのパーツを組み合わせることによって、様々なデザインを表現できる。各パーツは見た目の類似性とIEC手法における遺伝子列同士の距離を考慮して、コーディングされている。１．研究背景研究内容2．利点特徴応用分野・ユーザにデザインについての専門知識がなくても、好みのものをデザインできる。・IECの確率的探索により、偶発的によいデザインが生成される可能性がある。・IECの分野において、通常のIECに比べ、ユーザのデザイン評価過程の負担を軽減できる。・製品カスタマイズシステムとしての応用・マーケティング分析（どのようなパーツや組み合わせが好まれるかなど）図1：評価インタフェースの一例図2：腕時計のデザインパーツ例 ## Page 132 ![Page 132の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000132.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 129電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ユーザの視線情報を用いたデザインカスタマイズシステムの開発ユーザの視線情報を用いたデザインカスタマイズシステムの開発■情報工学部システムマネジメント学科助教竹之内宏○研究分野：感性情報処理○キーワード：視線情報、対話型進化計算、嗜好ルール研究概要「目は口ほどに物を言う」ということわざがあるように、人の視線や目の動きには潜在的な嗜好や気持ちが隠されているとされている。このため、感性工学やヒューマンインタフェース、マーケティングなどの分野では、人の視線情報から様々な嗜好や意思を抽出したり分析したりする研究が盛んに行われている。本研究では、我々がこれまでに開発してきた対話型進化計算手法において、ユーザの視線情報を用いたデザイン評価を取り入れることを目指している。提案システムでは、ユーザはコンピュータから提示されたデザインを明示的に評価せず、「眺めるだけ」でユーザ好みのデザインなどを動的に生成する。提案システムにおいては、現在、単数及び複数ユーザ向けのシステムを構築し、実用化に向けて有効性を検証している。提案システムにおけるフレームワークは前述の研究テーマ「パーツの組み合わせによるデザインカスタマイズシステム」と同様である。単数ユーザ向けシステムでは、図1に示すように、ユーザは電子カタログに掲載されている商品を眺め、カタログのページをめくるだけで、ユーザの好みの商品や好まれると想定される商品を次々に提示するような仕組みを想定している。現在、様々なデザインを提示するため、多峰的探索が可能な進化計算アルゴリズムを用いたフレームワークを開発中である。複数ユーザ向けシステムでは、図2に示すように、前述の研究テーマ「多人数参加型の対話型進化計算システム」のように多人数の視線情報の利用を想定している。１．研究背景研究内容2．利点特徴応用分野・ユーザの視線情報を利用し、潜在的嗜好を獲得できる。・獲得した嗜好情報を利用して、ユーザ好みのデザインを動的に生成できる。・通常の対話型進化計算手法と比較して、ユーザのデザイン評価過程の負担を軽減できる。潜在的嗜好の獲得から、ユーザの嗜好ルールを獲得できる可能性（どのような条件が揃えば、ユーザの好む商品になるかなど）図1：単数ユーザ向けシステム概要図2：複数ユーザ向けシステム概要 ## Page 133 ![Page 133の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000133.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 130電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所水圏生態系の保全と持続的な資源の利活用のための生態系評価水圏生態系の保全と持続的な資源の利活用のための生態系評価■社会環境学部社会環境学科教授乾隆帝○研究分野：水圏環境学、応用生態工学、魚類生態学○キーワード：生態系、河川、沿岸、干潟、汽水域、GIS、AI、ディープラーニング研究概要生物の保全のためには、その生物が「どこに」、「どんな環境に」生息しているのかを知ることが必要である。各種生物が「どこに」、「どんな環境に」生息しているのかを現地調査で明らかにするだけでなく、GISを用いて生物の分布予測を行っている。水中には、そこに生息する生物由来のDNAが存在しており、それを環境DNAと呼んでいる。本研究室では生物調査に環境DNA分析を活用し、生物の在不在や生物量・個体数、さらには遺伝情報などの集積を行っている。１．水生生物の生息環境、分布予測環境DNAを用いた生物分布・生物量の推定2．生物の保全にとって必要な情報は、従来行われてきた現場での直接的な採捕や環境測定で得られる情報のみでは、時間的、金銭的、そして労力的制約により不十分であることが多い。分布予測や、環境DNA、AIによる深層学習を併用することにより、従来の手法の限界をカバーするだけでなく、俯瞰的な視点からの評価も可能になり、さらに膨大なデータを得ることも可能になる。河川管理、沿岸域管理、水産資源管理利点特徴応用分野干潟域に生息する多くの種に適応可能で、かつ短時間で、誰にでも調査可能な、再現性のある面的モニタリング手法の構築を目的とし、AIによる深層学習により、干潟表面の画像から各種生物の分布が判別することのできる手法の構築を行っている。3．深層学習を用いた干潟生物の分布判別手法の構築図1：山口県における外来沈水植物オオカナダモの分布予測図図2：環境DNAのイメージ図と採水の様子図3：深層学習を用いた干潟生物の分布判別のイメージ図研究動画 ## Page 134 ![Page 134の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000134.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 131電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所応用分野国際経済と地球温暖化問題の国際協調枠組みに関する研究国際経済と地球温暖化問題の国際協調枠組みに関する研究■社会環境学部社会環境学科教授鄭雨宗○研究分野：応用経済学○キーワード：国際経済学、環境経済学、国際エネルギー問題研究概要本研究室では、経済・エネルギー・環境保全をベースに地球温暖化防止の国際制度設計と運用に関する包括的研究を行っている。地球温暖化問題は不確実性とリスクの下で政策決定が求められ、解決には科学と政策の融合、市場メカニズムの適切な運用が重要になる。・国際カーボン・マーケットの制度設計・排出権取引制度地球温暖化対策のリスクシェアリングによる国際環境協調の新たな枠組みの構築とその効果を模索している。また、エネルギー・環境問題をベースとした北東アジア共同体形成について理論研究を行っている。ポスト京都に向けたEUETS（EU排出権取引制度）の拡大や多様なクリーン開発メカニズム（CDM）プロジェクトへの期待が高まる中、CDMプロジェクトの地域偏在性、客観性の問題など国際カーボン・マーケットをめぐる国際制度設計について研究を行っている。１．不確実性下での政策決定プロセスと国際環境協調の効果分析持続可能な国際カーボン・マーケットの運用に関する研究2．クリーン開発メカニズム（CDM）先進国A国（投資国）民間企業承認・支援途上国B国（ホスト国）共同の排出削減・吸収強化事業資金・技術排出削減量（クレジット）指定運営組織（DOE）CDM理事会（EB）監督報告削減量の認証適応基金（クレジットの2%）プロジェクト設計書の提出 ## Page 135 ![Page 135の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000135.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 132電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所○研究分野：国際法○キーワード：地理情報システム（GIS）、衛星画像、衛星AIS、海洋状況把握（MDA）本研究室では、地球観測衛星から得られた科学データを国際法学の研究において活用する手法について検討している。従来の国際法学の研究は、国際判例や外交文書あるいは論文著作等の文献を資料として用いて行われてきている。そこで、本研究では、文献以外の研究試料として、地球観測衛星から得られた科学データを活用できないかどうか、他分野における手法の応用可能性について検討を重ねている。研究概要利点特徴応用分野国際法分野における地球観測衛星情報の活用に関する研究国際法分野における地球観測衛星情報の活用に関する研究■社会環境学部社会環境学科教授中川智治研究概要・従来の文献アプローチによる研究が行われる前の段階（理論的には準リアルタイム）で状況把握及び研究等を行うことができるようになる。・地球観測衛星の利用の促進につながる。・地球観測衛星情報を活用した国際法教育の実施（例えば、埋め立てや空港建設など地表面上の変化を検出し、その変化の法的評価を行うなど）・地球観測衛星情報を活用したサービス分野における分析人材の育成（例えば、衛星画像を利用した分析に法的な分析も加味できる人材の育成など）利点特徴応用分野2014年9月から11月にかけての中国漁船と台湾漁船の位置2014年11月における中国漁船の航跡図例1：衛星画像を利用しての南シナ海における埋め立て前後の状況確認例2：衛星AIS情報による漁船位置の再現例3：衛星AIS情報による漁船位置の再現参考文献中川智治,“国際海洋法分野におけるGISの利用について”,福岡工業大学環境科学研究所所報,第9巻（2015）49-58頁.埋め立て前埋め立て後 ## Page 136 ![Page 136の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000136.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 133電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所東アジア諸国・地域の経済発展は、日米を中心とした海外からの直接投資の流入を背景に、投資国間や域内での生産工程間分業が進展し、製造業生産と製品輸出の拡大によって経済成長が牽引されるという外資依存・輸出主導型の発展を遂げてきた。さらに、2000年代以降には、経済成長による人々の所得水準の上昇によって国内市場が拡大し、成長の一翼を担うまでになっている。そこで、本研究では、東アジアの経済発展を促してきた国際分業のあり方の変化や、それを促してきた技術の発展及び貿易制度の変化を研究している。利点特徴応用分野東アジア地域でのモノづくりにおける国際的な生産分業及び資源循環構造東アジア地域でのモノづくりにおける国際的な生産分業及び資源循環構造■社会環境学部社会環境学科教授藤井洋次○研究分野：経済政策○キーワード：国際分業、貿易論、アジア経済、多国籍企業研究概要国際分業の変化と環境制度に関する研究・国際的な環境政策や環境規制の研究・貿易と環境の関連の研究東アジアの経済発展の背景にある先進国の多国籍企業による生産工程分割と生産工程の国際的分散は、これまでの貿易論では十分に説明できない。そこで、現在の国際的な生産分業構造の現状分析とともに、その理論研究を行っている。世界の製造業の中心が、先進諸国から東アジアに大きくシフトしたことに伴い、生産に必要なさまざまな資源や資本財・中間財の国際的な流れが大きく変化している。さらに、商品の生産・消費・廃棄・再利用のサイクルが、国内から国際的に広がってきている。そこで、国際的な生産工程の分散におけるエネルギー消費の抑制や環境汚染の防止などの制度設計は国際的な課題となっており、その研究を行っている。１．戦後の国際分業の変化の研究国際分業の拡大によるグローバルな資源循環の研究2． ## Page 137 ![Page 137の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000137.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 134電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所中小医療機関における集中化戦略の有効性に関する研究中小医療機関における集中化戦略の有効性に関する研究■社会環境学部社会環境学科教授松藤賢二郎○研究分野：医療経営学、医療マーケティング○キーワード：医療機関、経営戦略、マーケティング戦略、NDB、DPC研究概要利点特徴・エビデンスに基づく病院経営の戦略形成を示すことができる。・医療機関が地域医療における機能選択と他医療機関との連携について、より有効な意思決定ができるようになる。・医療と経営の効率性追求が可能となる。近年の医療制度改革により、医療機関には医療の質を維持した上での経営の効率性が要請されており、特に急性期病床を有する中小医療機関（300床未満）には、生き残りをかけて高度な経営的意思決定が不可欠となっている。本研究では、中小医療機関の経営戦略・マーケティングの観点から、定量的分析に基づく環境分析を行い、第2次医療圏※内における各種競合状況を把握する（図1）。その上で、中小医療機関にとって、特定の主要診断群ないし疾患に専門特化する、いわゆる“集中化戦略”（図2）が医療機関の経営効率性の追求だけでなく、医療の質を維持した上での医療の効率性（医療資源の効率的配分）をも追求しうる、医療と経営の二側面での効率性についての有効性を検証する。なお、各種定量的分析には、厚生労働省公開の診療実績データや各医療機関が公表している財務諸表データを活用している。図1：第2次医療圏（久留米医療圏）の競合状況と各病院のMDC（主要診断群）別患者数出所：厚生労働省「DPC導入の影響評価に関する調査」平成25年度公表資料より筆者作成図2：中小医療機関の定量的分析に基づく環境分析※2次医療圏都道府県が医療政策を立案するために、1～3次の医療圏を設定している。1次医療圏は診療所などの外来を中心とした日常的な医療を提供する地域区分で、原則は市区町村が中心。3次医療圏は、重度のやけどの治療や臓器移植など特殊な医療や先進医療を提供する単位で、北海道を除いて各都府県がひとつの区域となる。2次医療圏は、救急医療を含む一般的な入院治療が完結するように設定した区域。2020年9月時点で335区域ある（日本経済新聞の分析は16年時点の344区域で比較）。人口や入院患者の流出入の状況に基づき、通常は複数の市区町村で構成する。医師数や病床数などの計画は2次医療圏をベースにしており、地域医療の基本的な単位といえる。(nikkei4946.com2020.10.1版より) ## Page 138 ![Page 138の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000138.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 135電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所研究開発組織のマネジメント研究開発組織のマネジメント■社会環境学部社会環境学科教授尹諒重○研究分野：経営学○キーワード：研究開発組織、研究開発人材、研究開発のバランス研究概要研究開発組織における研究活動の問題を考える際に、全く新しい知識や発想を生み出すための活動（探索）と、既存の知識や知識間の連携を通じて改善を生み出すための活動（活用）とを同時に考える必要がある。そもそも2つの活動は相容れない性格を持っている。組織としてコントロールしない限り、一方の活動が優勢になりバランスが崩れがちである。本研究では、探索と活用のバランスを調整する手段として研究開発人材に対する人事管理施策が有効と考える。具体的に昇給と昇進に加え、特許報奨や表彰、テーマや予算配分等などを幅広く考えながら、キャリアについても管理職と専門職の単純な分類ではなく複線的キャリア設計が求められる。人事管理施策が、研究開発人材の心理的変化に働きかけた結果、研究開発における2つの活動間の連動性を刺激すると予想される（図）。研究開発組織における創造性と効率性という矛盾を克服するための手段として、研究開発人材に対するマネジメントに着目することで企業の競争力決定要因を明らかにする。研究開発人材は一般的なホワイトカラーとは異なり、仕事へのコミットメントが強いと指摘される。そのため、心理的変化が研究開発成果に与える影響を丹念に調べることは研究開発部門を抱える企業のマネジメントにおいて多くの示唆が期待できる。利点特徴応用分野図：研究の枠組み ## Page 139 ![Page 139の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000139.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 137電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所環境規格・認証の有効性と国際的普及の検討環境規格・認証の有効性と国際的普及の検討○研究分野：環境法政策、グローバル・ガヴァナンス（国際関係論）○キーワード：環境認証、標準化、公共調達研究概要利点特徴応用分野■社会環境学部社会環境学科教授渡邉智明現在、工業製品の規格に関わるISO（国際標準化機構）、電気に関わるIEC（国際電気標準化会議）、あるいはFSC（森林管理評議会）など民間組織のルールである規格やラベルが、地球環境問題に果たす役割について関心が集まっている。従来のような、強制力をもつ国家の法律などの規制に比べて、どのような点で有効なのか、森林や電気製品など各分野の比較を通じて、その可能性を研究している。これらの環境規格や認証は、国あるいは地域を超えて普及している。国際的な普及は、どのような要因によって進展するのか。政府が購入支援することや（公共調達）、環境規制などの社会制度、その国の市場など、様々な要因に目を向けながら、日本や欧米、発展途上国について比較検討している。専ら技術的な分野と見做されてきた標準化や認証について、グローバルなルール形成の制度メカニズムについて知見を深めることができる。EUや日本の経済産業省の担当者とのネットワークを介した当該技術分野におけるルール策定動向についての分析図：環境認証の普及に与える諸要因政府の購入支援（公共調達）ローカルな環境認証グローバルな環境認証普及国・地域の環境政策市場の規模・特性 ## Page 140 ![Page 140の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000140.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 138電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所都市居住環境の社会地区分析都市居住環境の社会地区分析■社会環境学部社会環境学科准教授上杉昌也○研究分野：都市地理学、都市計画、空間情報科学○キーワード：地理情報システム（GIS）、ジオデモグラフィクス、居住環境、地域政策研究概要本研究室では、町丁や郵便番号区などの小地域単位の居住者特性の分布との関係から、都市の居住環境やそれにかかわる居住者の行動・意識の要因について分析している。具体的には、地理情報システム(GIS)や統計的手法を用いて、地域の治安や居住者の交通行動、すまいの耐震化意識などの地理的な違いを明らかにし、地域特性に応じた改善施策について検討している（1～3）。また、小地域単位の居住者特性を把握するため、全国の地区を居住者特性に基づいて複数の社会地区類型（一人暮らしの若者が多い地区、裕福な中高年が多い地区、高齢化が進む地区などの近隣タイプ）として類型化したジオデモグラフィクスデータの活用も進めている。自治体が公開している町丁別の犯罪発生件数データを用いて、空き巣等の犯罪発生が地区の戸建住宅割合や幹線道路までの近接性、さらに社会地区類型によってどのように異なるかを明らかにし、手口に応じて防犯施策を重点化するエリアを小地域単位で特定している。人の1日の移動を把握するパーソントリップ調査データを活用し、通勤や買物などの日常生活における個人の交通手段選択が、個人の属性とは別に社会地区類型によってどのように異なるかを明らかにし、自動車利用から公共交通利用への転換を促す政策誘導の可能性について検討している。１．都市における窃盗犯の物理的・社会的環境要因に関する研究個人の交通行動を規定する地域的要因に関する研究2．アンケートにより住宅リフォーム時における居住者の耐震化意識や利用する情報媒体を調査し、居住地の社会地区類型による傾向の違いを明らかにすることで、耐震補強に関する自治体の情報提供等の有効な啓発策やそのターゲットを特定している。3．すまいの耐震化の普及・啓発に関する研究利点特徴応用分野・従来の統計・調査データに多面的な地域特性を紐づけ、小地域単位で地域的な傾向を明らかにすることができる・施策の面では、ターゲットが小地域単位で地域特性に応じて特定できるため、限られた財政的・人的資源のなかで効率化を図ることができる地域統計データや回答者の居住地などを含むアンケート調査データなど、地理情報をもつデータに対して広く応用可能である。 ## Page 141 ![Page 141の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000141.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 139電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所避難促進のための防災Go!の開発避難促進のための防災Go!の開発■社会環境学部社会環境学科准教授上杉昌也■総合研究機構環境科学研究所研究員森山聡之○研究分野：防災工学○キーワード：防災、流域、GIS、ゲーミング研究概要近年日本各地で豪雨や、それに伴う洪水に対する逃げ遅れが発生している。これは、根本的には地域住民が常日頃から流域に意識を向けていないことが問題である。そこで本研究では、スマホ向け防災ゲーム「防災Go®」を開発し、住民が流域を平常時に巡回するように誘導することにより、住民の水意識の向上、最終的には避難モチベーションの向上を目指す。１．研究背景平常時から地域の河川に親しんでもらうために、地域の空間情報を提供し、現地に行くとポイント等を獲得できるゲーム形式のスマホアプリを開発する（図1）。ベースマップとして各地域のハザードマップ情報を用いて、実際に危険スポットや避難所を訪れることで、途中の経路の危険性や災害以外の危険性に気付くきっかけを提供する（図2）。防災Go®2．日頃から使うアプリとして、河川に親しむことで住民の水意識への回帰、防災意識の向上などが期待される。避難のモチベーション向上のためにも、地域を知ることによる人との繋がりが増大することが、地域活性化にも繋がると考えられる。本アプリは、ゲームのみならず河川管理にも活用可能であり、住民と河川管理者の有機的な連携、例えば住民が堤防の状況がおかしいなどの（写真や動画も含む）状況をスムーズに共有可能な機能も同時に実装する。利点特徴応用分野・商標登録第6241393号「防災Go」特許図1：アプリの概要図2：モバイル端末での表示〔研究助成〕国土交通省河川砂防技術研究開発公募河川技術部門河川技術・流域管理分野「避難促進と流域治水のための防災Go!の開発」研究動画 ## Page 142 ![Page 142の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000142.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 142電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所政治家の言葉と心理政治家の言葉と心理■社会環境学部社会環境学科准教授木下健○研究分野：政治学、現代日本政治、議会○キーワード：政治コミュニケーション、どっちつかず理論、表情分析研究概要なぜ政治家は独特の言葉遣いや表現をするのだろうか。政治の世界では、多数決で決着が付けられるため、政治家は再選できるように支持者を集めるための努力をしている。その活動は、選挙前のみならず、普段の政治活動、国会での質疑答弁やテレビ討論番組出演など多岐にわたる。例えば、政治家が討論番組で話をする場合、攻めの姿勢と守りの姿勢の2つを示す。攻めの姿勢は自分が間違っていないということを確信しており、強い主張を行う場合である。守りの姿勢は自分の支持者を失わないようにするため、曖昧な回答をする場合である。この2つの姿勢はあくまで典型例であり、この間にはグラデーションが存在している。2つの姿勢の見分け方は簡単である。攻めの姿勢の判断基準は、語気が強い場合や自身のある表情が見られる場合は攻めの姿勢である。この場合、相手の理解を促すために手振りが増えることや、眉を動かすため驚きの表情（強調）が見受けられる。他方で、守りの姿勢の判断基準は政治家が回答を悩んでいる場合、「ええ」や「あの」といった表現が見られる場合は悩んでおり、守りの姿勢であることが分かる。表情も下を向くことが多く、悲しい表情や脅えた表情が見受けられる。この他、当該政治家の政策位置や専門分野、議題の争点なども関係している。与党議員は現状の政策に対する説明が求められるため守りの姿勢が多い一方で、野党議員は政府の政策を批判するために攻めの姿勢が多くなる。・政治の世界は、感情による影響が大きい。有権者は政策を吟味するよりも、政治家の見た目や信頼できそうというイメージによって投票することが多い。政治家は有権者の感情に訴えかけるため、身振り・手振りに加えて表情など非言語表現を効果的に用いている。・本研究では、政治家の言葉遣いや表情に焦点を当て、いかなるレトリック（修辞法）を用いているか、質問に答えているかといったことを明らかにすることを試みる。有権者が政治家のレトリックを理解し、惑わされないような判断を下すことが求められる。・本研究は政治コミュニケーション論の枠組みを用いて政治家を対象としているが、あらゆるコミュニケーションに応用することが可能である。相手の表情や振る舞いから真意を読み取ることができれば交渉を有利に進めることが可能であり、ビジネスや会議といった場面で活用することができる。・また、感情や振る舞いといった心理は、デジタルネイティブ世代にとっても重要となる。現代社会ではインターネット上でのやり取りが増えており、相手の表情を読み取る回数が減りつつある。しかし、重要な場面では対面によるやり取りが必要となり、その場合に良い印象を与えるための効果的な振る舞いが求められる。コミュニケーション研究はより良い人間社会の形成に役立つと考えられる。利点特徴応用分野表：与野党議員による攻めの姿勢と守りの姿勢攻めの姿勢場面振る舞い・表情場面与党議員野党議員振る舞い・表情業績のアピール、政策の説明など強い語気、自信、驚きの表情（強調）政府・与党への批判、独自の政策案など怒りの表情、驚きの表情守りの姿勢取り組み状況の説明・釈明など下を向く、悲しい表情、脅えた表情過去の発言との矛盾、失言など下を向く、悲しい表情、脅えた表情（注）場面、振る舞い・表情は一例に過ぎず、多くのバリエーションが存在している。 ## Page 143 ![Page 143の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000143.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 143電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所洪水の被害拡大メカニズムの解明と将来予測洪水の被害拡大メカニズムの解明と将来予測■社会環境学部社会環境学科准教授田井明○研究分野：防災工学、河川工学、沿岸海洋工学○キーワード：洪水、豪雨、数値シミュレーション、地球温暖化研究概要近年、我が国では毎年のように豪雨災害が生じており、特に九州においては平成24年7月九州北部豪雨、平成29年7月九州北部豪雨、令和2年７月豪雨など人的被害を伴う被害が生じ続けている。さらに、IPCC第6次評価報告書では、将来、地球温暖化の影響で大雨の頻度、強度の増加といった極端気象が世界的に増加する可能性が高いことが報告されている。本研究グループでは、各地の洪水災害直後に現地調査を行い、そのデータをもとにコンピューターシミュレーションを実施し、洪水の被害拡大メカニズムの解明を行っている。また、大規模アンサンブル気候予測データベースを用いて、降水量の将来変化に対する確率的な評価を行い、気温上昇に伴い九州全域で年最大時間降水量が増加すること、また豪雨の変化には地域差がみられることを示した。さらに、気候予測データを用いて九州地方における一級河川流域の豪雨時の流出量を流出モデルにより予測し、地球温暖化に伴う降雨及び河川流量の変化特性について検討を行っている。現実に生じた洪水や将来起こりうる洪水の様子をコンピューター上に再現することで、様々な対策に活用することが可能である。将来の洪水に対して適切な避難誘導や土地利用を考える上で重要な情報を提供する。利点特徴応用分野災害調査の様子（人吉市、2020年）九州における1時間最大降水量（50年に一度）の分布（b）2℃上昇（c）4℃上昇（a）現在氾濫シミュレーション（人吉市、2020年） ## Page 144 ![Page 144の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000144.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 144電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所河口域、沿岸海域の水環境の研究河口域、沿岸海域の水環境の研究■社会環境学部社会環境学科准教授田井明○研究分野：防災工学、河川工学、沿岸海洋工学○キーワード：沿岸海域、干潟、数値シミュレーション、地球温暖化研究概要現在、沿岸海洋では水質の悪化や水産資源の減少が生じている。さらには地球温暖化の進行により水環境は大きく変化していくと考えられている。沿岸海洋の水環境は潮汐・潮流・波浪などの流れやその流れにより移動する土砂や生物によって支配されている。本研究グループでは、九州各地の内湾（有明海、八代海、博多湾など）や干潟を対象に、最新鋭の観測装置を用いた流動や水質の調査や数値シミュレーションを行うことで、環境変化のメカニズムや将来予測を実施している。現地観測に基づき沿岸域のコンピューター上に再現することで、複雑な現象の解明を行うことができる。利点特徴現在生じている水環境問題の解決だけでなく、地球温暖化後の沿岸海洋の適切な利活用のための重要な情報を提供する。応用分野沿岸域の土砂の動態カニの浮遊幼生の分布シミュレーション（宮崎県北川河口）沈降 ## Page 145 ![Page 145の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000145.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 145電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所サイバー・サプライチェーン・セキュリティの法政策的研究サイバー・サプライチェーン・セキュリティの法政策的研究■社会環境学部社会環境学科准教授橘雄介○研究分野：情報法、知的財産法、人権法○キーワード：情報セキュリティ、サプライチェーン・リスクマネジメント研究概要・IT機器などについて安全なサプライチェーンの構築へ寄与する・中小事業者なども参入可能な、競争的なサプライチェーンの構築へ寄与する・欧米の動向も踏まえ、国際的なサプライチェーンの構築へ寄与する私は日本企業が直面するサプライチェーンに関する法的・政策的・実務的課題を研究しており、本研究もその一環である。そのため、本研究は以下の分野に応用可能である。・サプライチェーン・リスクマネジメント・営業秘密の保護・消費者の保護（情報漏洩の防止や製造物責任の回避など）利点特徴応用分野近時、サプライチェーン(供給網)を利用したサイバー攻撃が相次いでいる。たとえば、直近では、米国や欧州の政府機関などで広く使われているSolarWinds社のソフトウェア「Orion」への攻撃が世界に衝撃を与えた。攻撃者は、まず、SolarWinds社のネットワークに侵入し、Orionに悪意のあるソフトウェアを注入した。次に、顧客がそのソフトウェアをダウンロードし、攻撃者が顧客のネットワークに侵入可能となった(同種の事件として、富士通ProjectWEB事件)。サプライチェーンの弱いところが狙われているのである。１．研究背景サイバー・サプライチェーン・セキュリティとは情報及び運用技術(IT/OT)に関するサプライチェーンのセキュリティ確保の取組みを指す。サプライチェーンの情報セキュリティ水準については、従来、どのようなセキュリティ対策を実施するかを事業者に委ねるアプローチが採用され、一律の義務が課されているわけではなかった。このような中、「任意のアプローチからの転換」を目指しているのが米国である。米国は国防事業について、従来、セキュリティ対策について請負人が自ら履行を申告することのみが求められていたのに対して、近時、これを第三者機関による認証の対象とした(CybersecurityMaturityModelCertification:CMMC)。他方で、こういった「アクセル」に対して「ブレーキ」のあり方が問題となっている。すなわち、サプライチェーンから排除される事業者をどうするかという問題である。本研究では「アクセル」と「ブレーキ」のバランスを法学、法政策及び実務の観点から探求するものである。たとえば、セキュリティ水準を高くしすぎて、中小事業者などが対応できず、官公庁の入札やサプライチェーンから排除されてしまえば元も子もない(そうでなければ、一部の企業の寡占を招き、消費者に害悪となる)。そこで、この競争的なサプライチェーンという観点から我が国の政策を提言する。また、社会実装(実務)としては中小事業者も履行可能なガイドラインの整備を提言する。研究内容2． ## Page 146 ![Page 146の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000146.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 146電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所コミュニティ文化を生かしたまちづくりや結婚支援に関する研究コミュニティ文化を生かしたまちづくりや結婚支援に関する研究■社会環境学部社会環境学科准教授田中久美子○研究分野：民俗学、社会学○キーワード：まちづくり、コミュニティ、文化遺産、結婚支援研究概要地域社会の中には、自分の時間や労力を惜しまず使いながら、地域を良くしていくような様々な活動を行っている人たちがいる。本研究室では、こうした活動を行っている人たちへのインタビュー調査や参与観察を通して、活動のしくみ、そこで生かされている知恵や技術、目的を達成するための人と人とのつながりを明らかにし、そこから生活をよくする工夫を明らかにしている。結婚支援事業・文化遺産の保護や活用には、多くの自治体が取り組んでいるが、本研究において得られた知見はこれらの政策を立てる際に参考になる。利点特徴日本の社会では、かつては「見合い結婚」が多く行われており、見合い結婚によって多くの人たちが結婚してきた。その際に活躍したのが「仲人」であるが、仲人とのどのような関わり方が結婚相手に出会うことに大きな役割を果たしてきたのか、また、未婚化が進む現在において、仲人の活動はどのような意味があるのかを結婚相談員・仲人へのインタビュー調査等を通して明らかにしている。１．結婚支援における仲人・結婚相談員の役割に関する研究地域社会の中には、歴史的建造物、祭りや行事、食文化等たくさんの文化遺産がある。これらの文化遺産を地域づくりや観光に生かそうとする活動が、自治体だけではなく住民たちによって行われてきた。そこで、文化遺産を保存していくために地域の人々がどのような活動を行っているのか、またそれがコミュニティの生活保全にどのように役立っているのか、行政のどのような支援が有効なのかに注目して研究を行っている。文化遺産の保存・活用に関する研究2．宗教的環境が地域の人々の心持や生活とどのように関わってきたのかに焦点をあてて研究している。信仰が生み出す地域環境に関する研究3． ## Page 147 ![Page 147の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000147.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 147電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所調査データに基づく環境意識の形成メカニズムに関する実証的研究調査データに基づく環境意識の形成メカニズムに関する実証的研究■社会環境学部社会環境学科准教授陳艶艶○研究分野：環境社会学、計量社会学○キーワード：環境意識、社会調査、計量分析研究概要人々の抽象的環境意識について、実際に調査現場からデータを収集し、環境意識・環境配慮行動のパターン特徴を統計的に抽出し、社会的・環境的要因をも考慮しながら、環境意識の本質を理解する。環境意識の改善に繋がる情報を調査データの解析により抽出することで、環境配慮行動の喚起する方法や効率的な環境対策と環境教育の枠組を構築することに貢献できるものと期待される。利点特徴応用分野環境問題の多くは人々の価値観の危機ないし逸脱した人間行動に関わっている。人々の環境意識の改善は今日の環境問題の解決にとって不可欠である。一方、人々の環境意識は非常に複雑な構造を有するものである。１．研究背景本研究では、異なる社会背景における人々の環境意識と環境配慮行動の実態を調査データの解析により解明すると共に、環境意識の構造的特徴及びその形成に影響を与える主な要因、環境意識から環境配慮行動までの因果関係連鎖を計量的に明らかにする。研究目的2．（1）異なる社会背景における人々の環境意識の実態と特徴調査データの統計分析を土台に、国や地域の事情に合わせ、人々の環境意識の実態や構造的特徴、環境意識の改善策を探索している。これまでの現地調査の結果より、異なる文化背景・経済状況・環境品質を持つ日本、韓国及び中国における人々の環境意識に大きな隔たりがあることが確認できた。また、同じ中国の中の都市部と農村部、南北に属する北京と杭州においても、経済的・環境的格差により人々の環境に対す関心や行動に相違点があることが見られた。（2）環境意識から環境配慮行動までの因果関係連鎖の探索環境問題の解決には、一人ひとりの環境配慮行動が不可欠であるが、環境に関する意識の高まりが必ずしも環境配慮行動に結びつかず、「意識」と「行動」には乖離があるという実態が示された。本研究では「意識一行動」の連鎖に、行動の不確実性も考慮に入れ、心理的要因、社会的経済的要因、人口統計学的属性の各種の影響要因の働きを計量的に評価した上で、行動喚起のための実効性の高い環境対策や具体的な環境教育の改善策を勘案する。（3）社会調査方法論の研究調査地域の実情に合わせて、測定対象に対応する適切かつ多様な測定尺度の開発に努めている。また、これまで統計的観点から、日本のような理想的な無作為標本抽出法ができない中国においては、地域や時代にあわせた適切な統計的調査方法の開発を目指して進展している。研究内容3． ## Page 148 ![Page 148の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000148.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 148電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所航空部門のネットゼロエミッション目標に関する達成経路分析航空部門のネットゼロエミッション目標に関する達成経路分析■社会環境学部社会環境学科助教鬼頭みなみ○研究分野：ライフサイクルアセスメント、運輸部門、環境と経済○キーワード：ゼロエミッション、航空輸送、二酸化炭素研究概要図1.排出削減策と航空部門のCO₂排出目標図2.ネットゼロエミッション目標達成のために必要となる変化気候変動緩和のためには、二酸化炭素（CO₂）の削減が必要であるが、大幅な排出削減が可能な技術が未成熟な航空部門は、CO₂排出量の削減が難しい部門のひとつであると言われている。将来技術を導入することができなかった場合の排出削減方法を検討し、技術に依存しない、より実現可能性の高い目標達成経路を明らかにする。また、今後ネットゼロエミッションを目指す社会において、航空輸送以外の部門においても必要となる社会の変化についても検討する。１．航空部門の排出量大幅な排出削減が可能な将来技術を用いなかった場合、2050年ネットゼロエミッション目標の達成のためには、大幅な飛行距離の抑制が必要である。2050年ネットゼロエミッション目標を達成するためには、新型コロナウイルス拡大期（2020年）に経験した変化に加えてさらに大きな社会や生活の変化が求められると考えられる。2050年排出目標達成の実現に向けて2．将来の技術に依存しない実現可能性の高い目標達成経路を明らかにすることができる・運輸部門全体の排出目標達成に向けた議論・ネットゼロエミッションを目指す社会に求められる変化利点特徴応用分野 ## Page 149 ![Page 149の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000149.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 149電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所日本人・韓国人・中国人の英文ライティングに見られる特徴的文法・語彙の研究日本人・韓国人・中国人の英文ライティングに見られる特徴的文法・語彙の研究■教養力育成センター教授岡裏佳幸○研究分野：応用言語学○キーワード：英文ライティング、英文法研究概要本研究室では、北米の大学で学ぶ日本人・韓国人・中国人の英文ライティングに見られる文法知識に関する研究、及び英語母語話者（NativespeakersofEnglish；NS）であるアメリカ人・カナダ人の英文ライティングに見られる文法知識と、英語非母語話者（Non-nativespeakersofEnglish；NNS）である日本人・韓国人・中国人の英文ライティングに見られる文法知識との比較研究を行っている。本研究では、まず被験者に、データ収集用ホームページにおいて、TOEFLiBT（Internet-basedtest）のIndependentWritingTask形式の問題に解答してもらう。次に、収集した英文データにおいて、Douglas（2000）が指摘しているように、言語知識（LanguageKnowledge）を構成する4要素のうちの1つである文法知識（Grammaticalknowledge）について分析する（図）。すなわち、文法知識を構成する4つの要素のうち、音声知識（Knowledgeofphonology）を除いて、語彙知識（Knowledgeofvocabulary）、形態論的知識（Knowledgeofmorphology）、統語知識（Knowledgeofsyntax）の観点から、特徴的な使用を明らかにする。本研究の主な目的は、誤用分析ではないが、英語母語話者（NS）と英語非母語話者（NNS）の英文を比較研究することによって、後者に必要とされる文法知識が明らかになる。本研究によって、日本人英語学習者が英文ライティングに使用する語彙知識、形態論的知識、統語知識の特徴が明らかになる。それゆえ、本研究結果に基づいて、英語母語話者（NS）の英文に近づけるために、日本人英語学習者が習得すべき語彙知識、形態論的知識、統語知識に焦点を当てた英語学習教材を開発することができる。利点特徴応用分野図：Componentsofcommunicativelanguageability（Douglas,2000） ## Page 150 ![Page 150の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000150.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 150電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所先人の教えを現実の教育・指導の場面や日常生活の中で活用する研究先人の教えを現実の教育・指導の場面や日常生活の中で活用する研究■教養力育成センター教授上寺康司○研究分野：教育学、人間学、危機管理学○キーワード：佐藤一斎、『言志四録』、貝原益軒、『益軒十訓』、立志、化、躬行、虚、誠、敬、忠恕、心の環境づくり、心の危機管理研究概要学校教育現場にかかわらず、企業や家庭における指導者・教育者による教育・指導の工夫や指導のための心の環境づくりについての研究を行っている。・「躬行」による教育・指導・「化」による教育・指導・「七・八分」（余韻）による教育・指導本研究では、先人の教えの中で、特に、佐藤一斎の『言志四録』に焦点を当てて、その『言志四録』にみられる内容の教育学的分析・考察を通して、下記の研究を行っている。孔子の『論語』や孟子の『孟子』、貝原益軒の『慎思録』や『益軒十訓』（特にその中でも『養生訓』、『大和俗訓』、『楽訓』、『武訓』が中心）も研究の対象としている。先人の教えには、今日の科学としての教育学や心理学ひいては社会科学全般の本質に通じるものが多く含まれており、実践知として現実の教育・指導の場面、生活の場面全般に活用できるものや、現代社会のあらゆる場面での行動指針及び行動力の源泉となるものが多い。学校教育現場にかかわらず、企業や家庭における指導者・教育者又はリーダーとしての立場にあるものの在り方、生き方、ひいては求められる人間力についての研究を行っている。「春風を以て人に接し、秋霜を以て自ら粛む。」（以春風接人。以秋霜自粛。）（佐藤一斎『言志後録』第33条）１．教育者・指導者による教育・指導の工夫教育者・指導者の在り方、生き方2．人間の「学び」のための心の環境の中心に「立志」を据え、「謙虚な心」・「素直な心」・「感謝の心」を、「立志」のまわりに位置づき「学び」を具体的に推進する「心の3要素」ととらえ、「立志」及びそれら「心の3要素」による「学び」のための「心の環境づくり」について、佐藤一斎の『言志四録』を中心とする先人の教えをもとに研究を行っている。人間の「学び」の対象は自らの（外的）環境である。「学び」についての定義（上寺）：「自らを鍛え・錬り・磨き人間的な成長を図る営み」3．充実した人生を送るための人間の「学び」に求められる「心の環境づくり」利点特徴応用分野・先人の教えは、職業生活を含めた日常生活における人間力の向上につながる。・発想力の向上・柔軟な思考力の涵養・「学び」のための心の環境づくり＝心の危機管理「学び」＝最大の危機管理教育者・指導者（経営者、リーダー）に求められる危機管理のための心の環境づくり・危機の事前の心の環境（予兆の把握）・危機対応時の心の環境・危機の事後の心の環境 ## Page 151 ![Page 151の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000151.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 151電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所やる気・主体性を高めるフィードバック手法の研究やる気・主体性を高めるフィードバック手法の研究■教養力育成センター教授土屋麻衣子○研究分野：教育学○キーワード：自己調整、目標設定、モチーベーション、意欲減退、フィードバック研究概要学習を始めとする諸活動に対して苦手意識を持っていたり、やる気が出ない状況にいたりする学習者から、前向きな気持ち・姿勢を引き出すための手法研究を行っている。キーワードは「自己調整学習」である。「自己調整」は2020年度から始まった新学習指導要領において言及されており、能動的姿勢の育成の鍵として注目されているものである。最終的には、当事者本人が効果や成果に繋がる自己調整を行えるようになることが望ましいが、つまずきや不安、行き詰まりを感じている段階においては、教師など周囲の人物からの外的フィードバックが肝要となる。効果的に自己調整学習を行うためには、「方略」「目標」「自己効力感」の３点が重要で、主にその３点に関する適切なフィードバックが必要である。本研究室では、自己調整力を高めるためのモチベ―ショナル・フィードバックの研究を行っている。これまでの実証研究を通して、当該フィードバックがあった学習者は、それがなかった者よりもやる気、行動、成績においてプラスの変化があったことが見出されている。自己調整学習の3つのフェーズとモチベーション・フィードバックモチベ―ショナル・フィードバックは、苦手意識を持つ物事に学習者が自分でモニタリングし、振り返りながら取りり組むことをサポートするものである。当事者のスキルや対象となる物事の難易度により、時間を要する場合もあるが、多くの場合で当事者は目標達成に向けて姿勢やモチベーションを改善させている。利点特徴応用分野・小学生～大学生にわたる学習計画指導・企業新人研修等におけるマインドセット・目標設定・苦手分野の克服を目指した研修●モチベ―ショナル・フィードバックの作用・現時点での自分の状況やスキル、やる気の程度を正しく理解できるようになる・必要な目標と計画を立てることができるようになる・見通しを持ち、負担感を調整できるようになる・振り返りながら、目標達成に向けて計画を進めることができるようになる・自己効力感を感じられるようになる ## Page 152 ![Page 152の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000152.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 152電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所山崎豊子戦争三部作論－国際関係に翻弄される個性－山崎豊子戦争三部作論－国際関係に翻弄される個性－■教養力育成センター教授徳永光展○研究分野：日本文学○キーワード：山崎豊子、第二次世界大戦、『不毛地帯』、『二つの祖国』、『大地の子』研究概要山崎豊子の『不毛地帯』、『二つの祖国』、『大地の子』では、ソビエト、アメリカ、中国といった大国と日本の狭間で揺れ動く数奇な登場人物が描かれるが、多くの読者に支持されたからこそ、連載小説として作品が書き続けられたという事実がある。読者は、シベリア抑留体験者の壹岐正、日系アメリカ人二世の天羽賢治、中国残留孤児の陸一心を通して、二つの文化を背負う息苦しさに接したが、このテーマは1970～1980年代の大衆に受け入れられたのであり、そこに山崎のセンスが光ったのである。りくいっしんあもうけんじいきただし利点特徴歴史学、国際教養、異文化コミュニケーション応用分野山崎豊子の戦争三部作は、二つ以上の文化・言語を持った個性が戦争状態にあって、純血でないために排除されたり、逆に利用されたりする状況を描いたものである。１．どこに注目し、何を論じるか戦争という駆け引きに二国間の境界に立つ人物は翻弄される宿命を背負っている。異文化間コミュニケーションには限界があり、越えられない壁が存在する。また、歴史的事実と作品との異同や、モデルと作中人物との異同を考察すると、異なっている点が作者の創作と言える。２．何を分析するか、どういう解釈をするか、どういう角度から論じるか山崎の描く人物像が週刊誌の読者に受け入れられた。彼女の小説を読むために、サラリーマンが雑誌を買った。戦後の男たちの理想は戦中を戦い抜いた英雄にあった。３．新しい見解は何か、何を結論とするか敗戦後78年が経過した。戦争経験は風化し、戦争を扱った作品を読むという行為までも風化しかねない雰囲気がある。本研究は、平成が終わった今、昭和史（戦時期と敗戦後）を問う営みでもある。同時に、戦後処理から現在に至るアメリカ主導の政治的舵取りが明らかになる中で、日本が再軍備すれば再び惨禍に直面するという歴史の繰り返しが起きかねないことへの警笛を鳴らすという意味をも併せ持つ。４．2023年において本研究を行う意味 ## Page 153 ![Page 153の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000153.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 153電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所遠隔ディスカッション能力の熟達化過程に基づいた適応的グラウンド・ルールの開発遠隔ディスカッション能力の熟達化過程に基づいた適応的グラウンド・ルールの開発■教養力育成センター教授中野美香○研究分野：教育工学、コミュニケーション学、教育心理学、認知科学○キーワード：議論、熟達化、高等教育、コミュニケーション、遠隔、人工知能研究概要表1レベル1：初歩のGRの抜粋（例）図1：3つのフェーズの熟達化（例）・初年次教育、プレゼンテーション教育、専門教育、卒業研究など学習段階・状況に適した教育プログラムの提案・多様化する教育へのニーズに対応することができる理論と実践を融合するデザイン研究・社会課題の解決につながる個別最適かつシームレスなコミュニケーションの創出／共創・協創の価値の浸透を目的利点特徴応用分野・カリキュラム・教育プログラム、教育手法の開発（幼・小・中・高）・企業研修、教育コンサルテーション・人工知能を用いたコミュニケーションの評価のための分析手法の開発・解析本研究室では、知の基盤となる領域横断的な人間の思考や相互作用に着目し、以下の研究を行っている。(1)他者との相互作用による思考過程の影響(2)学習が最適化される学習環境づくり(3)議論教育プログラム・カリキュラム開発(4)オンラインメディアにおけるコミュニケーション／NIE（NewspaperinEducation）(5)大学生の発達とジェンダー(6)STEAM教育／教養教育における学習・適応支援(7)アントレプレナーシップ教育近年は、デジタルデバイドの解消やインクルージョンの価値浸透を目指し、遠隔ディスカッションの熟達化過程に基づいた適応的グラウンド・ルールの開発に従事している（科研費基盤C、課題番号22K02849：代表者中野美香）。代表著作：中野美香（2023）『プレゼンテーション教育ハンドブック：VUCAの克服のために』ナカニシヤ出版中野美香（2018）『大学生からのグループ・ディスカッション入門』ナカニシヤ出版中野美香（2014）『ディスカッション：学問する主体として社会を担う』田島充士・富田英司（編著）『大学教育：越境の説明を育む心理学』ナカニシヤ出版中野美香（2012）『大学生からのプレゼンテーション入門』ナカニシヤ出版中野美香（2011）『議論能力の熟達化プロセスに基づいた指導法の提案』ナカニシヤ出版（平成22年度科学研究費補助金学術図書、課題番号225181：代表者中野美香）中野美香（2010）『大学1年生からのコミュニケーション入門』ナカニシヤ出版 ## Page 154 ![Page 154の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000154.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 154電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所運動を含む身体活動による高齢者の介護予防支援に関する研究運動を含む身体活動による高齢者の介護予防支援に関する研究■教養力育成センター教授楢﨑兼司○研究分野：運動疫学、運動生理学○キーワード：公衆衛生、運動処方、要介護研究概要超高齢社会の到来に伴い、高齢者の要介護予防および健康寿命延伸の実現は喫緊の社会的課題であると認識されている。これまでの中高齢者を対象とする国内外の研究では、日常生活において身体活動を増やすことで、要介護の原因疾患となりうる生活習慣病や認知症などの発症が抑制されることが報告されている。また、身体活動の多寡にかかわらず日常生活中の座位行動を減らすことによってもこれらの疾患の一部が抑制される可能性が示されている。上記の背景をふまえ、私の研究室では「中高齢者の日常身体活動を増やし、座位行動を減らすことで、その後の要介護リスクは低くなる」という仮説を立て、その仮説に対するエビデンスを得るための運動疫学研究や、要介護リスクの低減に有効でかつ安全に実施できる運動条件を明確にするための運動生理学研究を行っている。１．研究背景研究内容2．高齢者の方々を対象とする運動教室や各種活動など、介護予防を目的とする地域施策の企画・実践・評価などに役立つ研究知見が得られる。・公衆衛生学・老年医学・健康科学利点特徴応用分野九州大学健康・運動疫学研究室（熊谷秋三教授）との共同研究を通して、地域在住高齢者のある時点での日常身体活動・座位行動・体力とその後の要介護認定との関連性について研究を行っている。また、地域医療振興協会地域医療研究所ヘルスプロモーション研究センター（野藤悠研究員）との共同研究を通して、地域在住の中高齢者における居住環境と運動を含む身体活動および座位行動との関連性について研究を行っている（図1）。①運動疫学研究福岡大学スポーツ科学部運動生理学研究室（田中宏暁教授）との共同研究を通して、比較的低強度のジョギングやサイクリングなどの運動がもたらす介護予防効果に関する研究を行っている（図2）。②運動生理学研究図1：運動疫学研究（調査会）の様子図2：運動生理学研究（実験）の様子研究動画 ## Page 155 ![Page 155の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000155.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 155電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所英語圏現代女性文学における老い英語圏現代女性文学における老い■教養力育成センター教授原田寛子○研究分野：英語圏文学、文学一般○キーワード：英語圏文学、エイジング、老い、女性文学、日本文学、現代小説研究概要高齢化が進み「老い」に対する認識を再考する必要がある現代において、老いをどのように受け入れていくかは重要な課題である。人種、階級、ジェンダーに加え、年齢もまた差別を生み出すカテゴリーとして理論化される必要がある。本研究では、歴史的・文化的背景に照らして、どのように「老い」が構築され、認識されていくのかを考察する。そして、否定的・肯定的な複合的な要素を含む、老いの多様性を文学作品を通じて明らかにする。研究対象として主に英語圏現代女性文学の作品を取り上げ、現代日本文学の作品との比較も交えながら考察を深める。社会のなかで、老いによって女性には二重のマージナリティが与えられることは議論されている。伝統的に付された女性の役割を重視し、女性の価値を美や若さに置く社会的・文化的背景はいまだ根強くあり、女性たちもそのような規範にとらわれている。このような根強い社会的規範を再考し、社会や家庭、個人など様々な視点から考察し、高齢女性に対する新しい文化的モデルをフィクションを通じて構築する。・社会的・文化的文脈の中で構築される女性の老いの表象とその問題点を明らかにする。・文学作品を通じて描かれる女性の老いの在り方を、以下の点に着目して考察する。・新たな自己の確立老いる過程で経験するアイデンティティ・クライシスと自己再構築のプロセス・共同体における役割家庭や共同体における老いの役割と意義の見直し・自然との関わり女性、母親、妻という社会的役割を超えた存在として、高齢女性が発する自然への訴え・文学を通じて提示される老いの多様性を異なる文化圏の作品において比較する。研究概要研究方法対象作家MargaretDrabble、HiromiGoto、DorisLessing、MargaretLaurence、小川洋子、梨木香歩など・否定的、悲観的に捉えられがちな老いを前向きに捉えることで、老いに対する人々の意識を問い直し、変化を促す。老いのあり方の多様性を認識することで、高齢化社会との向き合い方を考え直す一助となる。・物語は単なる作り話ではなく現実世界を反映するものとし、教育の現場や人々の意識改革に役立つ、フィクションに内在する可能性を引き出す。利点特徴応用分野老いに対する認識の変化は、子供、外国人、障害をもつ人など社会におけるマイノリティや弱者とみなされる者への理解を深めることにつながる。 ## Page 156 ![Page 156の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000156.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 156電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所心の回復のしくみを探る心の回復のしくみを探る■教養力育成センター准教授井隼経子○研究分野：心理学○キーワード：レジリエンス、回復、注意機能、心理的快研究概要現代社会の抱える大きな問題の一つに、精神的健康がある。我が国では毎年多くの自殺者が出ており、またうつ病患者も増加している。近年はコロナ禍によるストレスを抱える者も多くおり、私達はこのようなストレスや心の危機的な状況を自分でうまく処理していくことが精神的健康につながると考えられる。私達は心の回復機能が備わっており、心が傷ついても元の健康な状態に戻ることができる。この機能をレジリエンスという。レジリエンスが高い者の心は柔軟でさまざまな事柄に適応していき、ダメージからの回復も速いとされるが、低い者は概して回復が遅れる傾向にある。これらの違いは、自身のパーソナリティや置かれる環境、サポート資源の有無によって生じることが明らかになっている。これらの持ちうる回復機能はケアや訓練等により変化するものであるが、これまでの研究では多くが専門家とともに、専門的な手続きを何度も繰り返して行う必要があった。また、レジリエンスは非常に複雑な概念であるため、心の回復までの仕組みの全容が明らかになっていないこともレジリエンス向上を阻む一因となっている。そこで本研究では、心の回復機能と心理的な快（安心、癒やし、心地よい等）との関連を調べ、ダメージからの回復の仕組みを明らかにする。そのことから、安心・癒やしをキーワードとして個人でより手軽に、日常の中で取り組みやすい心の回復方法を提案することを目標としている。研究の背景2020年度から、『「安心・癒やし」を用いたレジリエンス向上手法の探索』として研究を実施している。ここでは、触れると心地が良いもの、安心するようなものを取り上げ、このような安心感、癒やしが不安な状態からどれだけストレスや不安な気持ちが減らせるのかを明らかにすることを目指している。また、どういった対象が「安心感」や「癒やし」をもたらすのかを調べている。臨床心理学、カウンセリング等利点特徴応用分野図1：回復モデルと安心対象の関わり ## Page 157 ![Page 157の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000157.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 157電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所子どもの遊び支援者にみる教育的配慮子どもの遊び支援者にみる教育的配慮■教養力育成センター准教授白坂正太○研究分野：教育社会学○キーワード：社会化、教育観、遊び支援研究概要本研究は、社会学的社会化研究がその存在を前提として議論を進めてきた「子ども」を問い直すために、「大人」が「子ども」に向ける二つの教育的配慮（ariés1960）の関係性に着目しながら、社会的存在としての「子ども」を描きだすことを目的としている。教育的配慮の交錯が激しいと考えられる遊び支援現場に着目し、対象現場の実践的課題とその解決へのアプローチを把握することで、教育的配慮の2側面「水路づけ」「尊重」の関係を構造的に捉えていく。子どもの規律的側面「水路づけ」と自律的側面「尊重」において、遊び支援者にどのような葛藤が生じるのかを明らかにし、【思惟】と【行為】レベルの観点から整理しながら、その教育観変容過程を分析する。従来の社会化研究が枠組みとしてきた＜親―子＞＜教師―生徒＞といった役割に準拠しない枠組みを構築する。人間関係の形成に関する研究領域に応用できると考えられる。利点特徴応用分野 ## Page 158 ![Page 158の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000158.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 158電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所スプリント能力を高めるための接地パラメータの解析スプリント能力を高めるための接地パラメータの解析■教養力育成センター准教授樋口貴俊○研究分野：スポーツ科学○キーワード：走パフォーマンス、トレーニング、コーチング研究概要疾走能力の向上は様々なスポーツや身体教育の現場における重要な課題である。しかし、走速度を決定するスライドとピッチ（一歩あたりの距離と時間）には、接地時の力発揮や接地時間が影響するにも関わらず、地面と接する足部の特性や接地動作と走速度の関係は明らかになっていない。本研究グループでは、様々な疾走能力やトレーニング歴の人を対象に、接地動作（図1）、アーチ・スティフネス（図2）、足趾筋力、疾走速度などの測定及び解析を行い、疾走能力を高めるために必要な足部の機能や接地動作の解明に取り組んでいる。また、国内トップレベルのスプリンターが所属する大学陸上競技部の選手及び指導者と共同で、疾走能力を高めるためのトレーニング法とコーチ法の確立にも取り組んでいる。利点特徴応用分野・これまでの多くの研究では、走運動において大きな力を発揮し、顕著な動きを伴う股関節・膝関節・足関節の運動学的指標が着目されてきたのに対して、本研究では、地面に直接作用する足部のスティフネスや接地動作に着目して走パフォーマンス向上を図ろうとする点に特徴があり、早稲田大学スポーツ科学部と福岡大学スポーツ科学部の研究者及び陸上競技指導者と共同研究を行っている。・近年の高速度撮影機能付きカメラの低価格化と普及により、これまでは肉眼レベルでの観察に頼らざるを得なかった接地動作を誰でもスローモーションで確認することが可能となったことから、スプリント中の接地に関する有用な知見を明らかにすれば、多くの競技指導及び身体教育の現場において即座に活用されることが期待できる。・身体教育・スポーツ・コーチング図1：国内トップレベルの女子短距離選手の接地動作と接地時の足部（右下）を記録した高速度カメラの画像図2：膝上から専用装置を用いて段階的に荷重し（A）、3D形状測定装置（B）で足部形状の変化を調べ、スティフネスを求める ## Page 159 ![Page 159の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000159.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 159電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所持続可能な地域社会の形成・維持に向けた多文化共生の実態と社会システムの在り方持続可能な地域社会の形成・維持に向けた多文化共生の実態と社会システムの在り方■教養力育成センター助教坂本文子○研究分野：社会学、多文化共生論、地域創生論○キーワード：多文化共生、中間支援、防災、サービス・ラーニング研究概要日本では、急激な人口減少を背景とする地域コミュニティの衰退が一層懸念される一方で、地方を含む日本全国で外国人住民が増加している。地域コミュニティの形成・維持を目的に、外国人住民が地域を担う構成員として、共に暮らせる地域社会の在り方や、そうした社会の構築をめぐる諸課題について調査・研究を行っている。具体的には、外国人住民の地域参画に必要な中間支援の要件や、外国人住民が要支援者としてだけでく支援者として活躍するための防災の見直し、外国人児童生徒教育に関する教育環境問題などである。さらに、これらを明らかにする過程において、外国人住民と共にワークショップを実施したり、コミュニティFMの番組制作をするなど、実践との往還を重視して行っている。また、地域コミュニティの形成・維持を目的とした施策や取組と多文化共生を目的とした施策や取組が融合を果たしていないとの問題意識から、それらをつなぎ合わせるための方策の一つとして、地域に根差した学びを重視する教育手法（サービス・ラーニング）に着目する。サービス・ラーニングを基礎とする教育プログラムの開発を行うと同時に、効果の測定などを行っている。外国人という視点をもって地域の形成・維持に関する事柄を見直すことによって、多様化する日本人にも住みやすい社会の在り方を示すことができる。外国人受け入れに伴う諸課題への対応策や実態調査利点特徴応用分野「留学生の防災まち歩き」「防災ワークショップ」「コミュニティFM番組制作」 ## Page 160 ![Page 160の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000160.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 160電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所アジャイル開発手法を用いた大規模企業Webサイトの研究開発と企業のための人材育成アジャイル開発手法を用いた大規模企業Webサイトの研究開発と企業のための人材育成■短期大学部情報メディア学科教授曽超○研究分野：情報工学、工学教育○キーワード：Drupaｌ、OSS、CMS、クラウドコンピューティング、アジャイル開発、多言語研究概要本研究室では、大学の持っている高い技術力と教育力を活かして、産学連携により企業の情報技術者人材を育成しながら企業の情報システム化を実現する研究とその開発実践を行っている。本研究の目的は、どのようにしてベンダーロックインを避けながら、自社構築と外注サービスの組み合わせを最善にし、企業のシステム開発のトータルコストを最小化するための最適解を企業と一緒に探ることである。従来のウォーターフォール型の開発プロセスは、一般的に開発周期が長くそれに顧客のニーズや技術の変化に対応しにくいことなどが指摘されている。それに対して、アジャイル開発手法では、短い周期で要件定義・設計・実装・テストを何度も反復しながら次第に全体を組み立てるので、各周期で顧客ニーズや技術における変化に迅速に対応することが可能である。本研究では、AWSやSoftLayerなどのクラウド技術を用いたシステムのアーキテクチャ設計から各種サーバ環境の構築・運用管理、そしてその上でOSSのCMSであるDrupalなどを使った大規模企業Webサイトの構築を提案している。さらに、ApacheHadoopやSparkなどの最先端技術を利用した企業活動によって発生するビッグデータに対する分析及びシステムの研究開発をも実施する。利点特徴応用分野・社員と大学教員または学生によって作った開発チームでアジャイル開発手法を用い、教員指導のもとで開発を通じてチーム構成員をWebエンジニアまたはSEに育成する。・研究開発を通じて開発したシステムを維持管理・機能変更や追加などを行える自社人材を育てることができる。・AWSなどのクラウドを利用することで開発のイニシャルコストを極力抑え、ランニングコストを自社人材で行うことで最小限に削減することができる。・他社任せのシステム開発と比べ、十数倍のコストダウン効果を企業にもたらすことができる。また、OSSを利用することでソフトウェアライセンス料も限りなくゼロに抑えられる。・ビジネス活動を支える大規模でグローバルな企業サイトの構築・SNSなどの機能を備えた企業Webシステム構築・ビッグデータを分析し、企業ビジネス活動を支えるシステム研究構築 ## Page 161 ![Page 161の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000161.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 161電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所職場におけるチーム能力向上のための教育手法及び効果測定手法の開発職場におけるチーム能力向上のための教育手法及び効果測定手法の開発■短期大学部情報メディア学科教授吉原克枝○研究分野：産業・組織心理学○キーワード：チーム、チームワーク、職業教育、コンピテンシー研究概要チームワークを育むため多様なトレーニングや介入が職場で行われているが、その効果について実感はされていても、科学的に明らかにされていないため、教育手法と効果測定の手法を開発している。個人のチームワーク能力の育成と測定：OECDのDeSeCoプロジェクトが提示したこれからの社会生活を送る上で特に重要なコンピテンシーのひとつに「協力する能力」がある。協力する力の育成は、今後、多様な人々を雇用しなくてはならない日本企業にとっても切実な課題である。高等教育における授業や企業研修の場で疑似体験、振り返りを取り入れるなど、個人のチームワーク能力を効果的に育成する手法について研究している。また、介入前後に個人のチームワーク能力を測定し、統計的手法による科学的分析ができるツールの開発に取り組んでいる。個人のチームワーク能力が職場チームレベルでの能力にどのように関連するのか、そのメカニズムの解明に取り組んでいる。個人のチームワーク能力を高めることが、職場チーム全体の能力を自動的に高めることにはならないと考えられている。チーム全体がパフォーマンスをあげるためには、メンバー間で相互作用をしながら課題に取り組む過程が効果的なものである必要がある。課題遂行時のメンバー間での相互作用過程は、メンバー個々の特性が相互作用して、チームレベルの特性を形成し、同時にチームレベルの特性が個々のメンバー間の心理や行動に影響を与えるという「マイクロ・マクロ・ダイナミズム」の視点で分析する必要がある。個人のチームワーク能力がチームワークを媒介してチームのパフォーマンスに繋がるメカニズムの解明に取り組んでいる。１．職場でのチームワーク向上のための教育手法の開発と効果測定に関する研究個人のチームワーク能力とチームレベルでの能力の関連に関する研究2．吉原克枝・古川久敬,サービス化した組織における成員裁量の職務行動とその促進要因に関する研究--組織に対する外部評価への敏感さの促進効果,産業・組織心理学研究,21（1）27-39,2007年9月.⇒本論文で発表した「サービス化した組織における成員裁量の職務行動尺度」が心理測定尺度集Ⅵ（堀洋道監修,サイエンス社,2011年3月）に採用された。代表著作：利点特徴応用分野・産業・組織心理学は、組織内で働く人々の認知や行動のメカニズムについて科学的な手法を用いて解明を試みる学問領域である。質問紙調査や実験を行い、統計的な手法で分析を行う。・実践研究や介入研究により、真理を追究すると同時に現場での意思決定や価値判断に直接的に役立つデータを提供できる。・新入社員のコミュニケーション能力育成プログラムの開発・チームで顧客対応をする組織におけるチームマネジメント手法の開発・職場単位でのチーム能力測定と能力向上のための手法開発・職場チームで発生するヒューマンエラーの原因分析と対応策の構築 ## Page 162 ![Page 162の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000162.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 162電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所学習者特性の多様化を考慮した授業デザインの研究、地域及び地域社会における教育の研究学習者特性の多様化を考慮した授業デザインの研究、地域及び地域社会における教育の研究■短期大学部情報メディア学科准教授上村英男○研究分野：数学教育、教育工学、集団力学○キーワード：学習者特性、多様性、UDL、地域社会における教育、教育格差研究概要利点特徴応用分野・理解度に応じて授業の受け方を選択することにより、学習内容の深い理解につながる。・学習スタイルを選択することによる学習方略の確立とモチベーションの向上・事前に学習者の理解不十分な箇所を把握可能となる。このことは、特に経験の浅い授業者にとっては有用である。・教育の地域格差の解消・核家族社会において、教育を通し地域社会のつながりを持つことができる。・教育現場において多様な学習者に対応した授業の実施が期待できる。・新任教員の授業力の向上・僻地での教育、まちおこしにおける教育・困りを抱えた子供たちへの対応1．本研究室では、多人数一斉授業の形態の授業において、多様な学習者特性を持った学習者に対応できる授業デザインがどのようなものなのか、ということを研究している。現時点では以下のような授業デザインを試行中である。この授業デザインでは、多様な学習者特性に対応するため、UDL（UniversalDesignforLearning：学びのユニバーサルデザイン）の視点を援用し、授業内容習得のための様々なアプローチを用意する。２．地域のつながり、またその中での教育について研究している。さらに、軽度知的障害や境界知能を持った子供たちへの対応として、立命館大学宮口幸治教授らのグループが開発した、子供を支援する包括プログラムである「コグトレ」や創作活動などを実践し、それらが及ぼす影響を調査する。また、この授業デザインでは、学習者の理解が不十分な箇所を事前に把握できるため、授業経験の浅い指導者においても、ベテランの授業者に近い授業を行うことができる可能性を内包している。 ## Page 163 ![Page 163の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000163.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 163電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所ソフトウェア技術を応用した制御工学に関する研究ソフトウェア技術を応用した制御工学に関する研究■短期大学部情報メディア学科准教授矢野健太郎○研究分野：情報工学、制御工学○キーワード：精度保証付き数値計算、制御工学、リアルタイム制御研究概要これまで数値計算の分野で用いられていた精度保証付き数値計算を、LQ制御問題等の制御工学の分野に適用する手法を提案している。提案手法を用いることで、計算結果の数値計算誤差及び設計結果（制御器）が設計仕様を満たすかの品質保証を行うことが可能となる。制御系設計プロセスの効率化、特にシミュレーションと制御実験の繰り返しを効率化する手法を提案している。また、提案手法を実装し、シミュレーションと制御実験の統合環境を構築した。さらに、制御工学教育の学習支援環境の構築、管理、運用に要する負担を軽減し、リアルタイム制御にも対応するシステム制御学習支援システムも提案・開発している。１．精度保証付き数値計算に基づく制御系設計手法に関する研究リアルタイム制御に関する研究2．代表著作：矢野健太郎，古賀雅伸,「LQ制御問題の精度保証付き数値計算」,『計測自動制御学会論文集第45巻第5号』,pp261-267,2009年5月.利点特徴応用分野・制御工学や数値計算の理論の提案だけでなく、提案した手法を実装したソフトウェアの開発も行っている。・制御系の設計、シミュレーション、実装、実験まで幅広く研究対象としている。・数値計算誤差の問題により、制御系設計に失敗していた事例の解決が期待される。・多倍長演算と組み合わせることで、高精度かつ精度保証付きの高品質な制御器を設計することが可能となる。・今後は、より多くの分野・問題に高品質な数値計算が適用されることが望まれる。１．精度保証付き数値計算に基づく制御系設計手法に関する研究・学生実験を初めとした、シミュレーションとリアルタイム制御実験を含む制御系設計への適用が期待される。・システム制御学習支援システムは導入事例として、九州工業大学情報工学部システム創成情報工学科の実験科目であるプロジェクトⅡにおいて使用実績がある。２．リアルタイム制御に関する研究 ## Page 164 ![Page 164の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000164.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 164電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所高周波重畳によるモード切替センサレスIM可変速ドライブの実現高周波重畳によるモード切替センサレスIM可変速ドライブの実現■短期大学部情報メディア学科助教窪田涼介○研究分野：電力工学、電気機器工学、パワーエレクトロニクス○キーワード：IM、モード切替、センサレスベクトル制御、高周波重畳研究概要かご形誘導機（IM）は、構造上、安価かつ堅牢であり、また動作原理的にステータとロータが非接触のため保守が簡単という特長を有することから産業用ドライブとして最も幅広く実用されている。IMの高性能化は極めて大きな省エネ効果をもたらすとの考えから、2011年にトップランナー基準の対象機とされ、また近年、省資源の観点から希土類元素フリーモータとして再び着目されている。本研究では、IM可変速ドライブにおいて速度センサを要しない、いわゆる速度センサレスベクトル制御の高性能化を図るべく取り組んでいる。本研究室ではこれまでに、ベクトル制御ならびに一次磁束制御されたIM機内に生じる磁気飽和の高周波インピーダンスへの影響について明らかにしてきた。現在はモード切替と高周波重畳技術を組み合わせたIM可変速ドライブの開発を行っている。１．研究背景研究内容2．・HTS-IM設計及び制御・VRドライブシミュレーションによるモータ実駆動特性評価に関する研究・ワイヤレス電力伝送に関する研究・物体検出による自律飛行制御搭載小型ドローンに関する研究3．その他の研究・センサ排除による低コスト化、信頼性向上、小形化・センサ故障時のフェールセーフとして利用可能電気鉄道、産業用ドライブ、eVTOL（電動垂直離着陸機）利点特徴応用分野IMの磁気飽和と高周波インピーダンス(a)ロータ内部(c)ベクトル制御(d)一次磁束制御(b)制御モードによって異なる高周波インピーダンス軌跡 ## Page 165 ![Page 165の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000165.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 165電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所!"!!!"!#!$!大気中のマイクロプラスチックの存在と定量評価に関する研究大気中のマイクロプラスチックの存在と定量評価に関する研究■総合研究機構環境科学研究所研究員永淵修○研究分野：環境科学／環境動態解析○キーワード：マイクロプラスチック、大気汚染、長距離輸送、自由対流圏研究概要マイクロプラスチック（MPs）による汚染は、全世界で懸念されており、現代の重要な環境問題の一つとなっている。これまでのMPsの研究は、ほとんどが海洋環境に焦点が当てられていたが、最近、他の環境媒体への汚染が注目されている。近年、都市部のようなMPsの発生源地域から遠く離れた大気中にもMPsが検出されており、MPsの長距離大気輸送の可能性が示唆されている。しかし、大気中のMPsの発生、運命、輸送、影響については不明な点が多いため、本研究ではその輸送と起源について検討することにした。観測は図１に示す九重山系の1,670m地点で行った。プラスチックフリーの機材を用いて樹氷を採取した。樹氷中MPsの粒径分布を樹氷が着氷した時の通過経路と関連して考察すると、12月から3月までは中国大陸での滞留時間が長い。一方、4月の場合は日本海を南下し、九重山系に到達している。汚染地域でない海上を通過しているがMPsの濃度が高い。これは海面表層に分布するMPsを低気圧等の上昇気流により巻き上げられたものが気塊に取り込まれ定点に到達したものと考えられる。また、陸上で発生したMPsと海面表層にあるMPsの粒径分布の違いも影響している可能性がある。以上のことから、樹氷中のMPsは、国内起源の混入は否定できないものの、その大部分は中国大陸起源あるいは海洋起源と考えるほうが合理的である。そして、1,000km以上は輸送されることが推測された。大気中のMPsの研究は緒に就いたばかりである。数少ない観測データではあるものの、我々が無意識に、大量に使っているプラスチックが海洋のみならず、都市や遠隔地の大気にも及んでいることが明らかになってきた。我々の子孫が生活する地球を守ることは、今を生きる我々に課せられた使命であり、義務である。地球の声に耳を傾け、待ったなしの対策を実施する時期に来ている。今後は、大気中のMPsが、人体、特に肺や気管支にどのような影響を及ぼしているかについても、医学系の研究者とともに解明していく。利点特徴応用分野図１：九重山系の調査地点と作業風景図3：九重山系で樹氷採取MPsの移動軌跡図2：九重山系で樹氷採取MPsの移動軌跡 ## Page 166 ![Page 166の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000166.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 166電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所地球温暖化による永久凍土中水銀の放出と環境に与える影響の研究地球温暖化による永久凍土中水銀の放出と環境に与える影響の研究■総合研究機構環境科学研究所研究員永淵修○研究分野：環境科学／環境動態解析○キーワード：水銀、永久凍土、地球温暖化研究概要永久凍土はこれまで数千年以上の時間をかけて大量の有機炭素と水銀を蓄積してきた。しかし、地球温暖化による永久凍土の融解と崩壊は、水銀の大気圏および水圏への供給源となる可能性がある。これまで、永久凍土中水銀の大気への放出に関する研究はほとんど行われておらず、その大気への正確な放出フラックスは不明である。本研究では、永久凍土（活動層を含む）中水銀の賦存量と大気への放出について明らかにする。ここでは、アラスカおよびカナダの永久凍土域において、①永久凍土中水銀と有機炭素の濃度分布を明らかにし、永久凍土中水銀の賦存量を推定する。②大気への水銀再放出とその動態について、現場チャンバー試験により明らかにする。③永久凍土や氷河末端部の崩壊による陸域から北極海堆積物への水銀の移動も明らかにする。具体的には、2022年8月、アラスカのデナリハイウェイそばの永久凍土丘(パルサ)で水銀チャンバー試験装置を用いて永久凍土層からの水銀再放出の予備的実験を行った(図2(a))。調査地のこの時期の活動層厚は50cm程度でその下は永久凍土であった。ここでは、約3mと2mの永久凍土コアを採取した。3mを超えたところでミネラル層の永久凍土となった。現場の環境大気中水銀濃度は1.5ng/㎥でほぼ一定であったが、チャンバー内の大気水銀濃度は、気温が10℃を超える(日射との関係もあり)と約4ng/㎥と2.5倍程度の濃度となった。パターンとしては、気温が先に上昇し若干遅れてチャンバー内の水銀濃度が上昇し、活動層からの水銀の再放出を確認した。今後これらのデータ解析により本格的な調査を行う。本研究では、近年の温暖化による影響により永久凍土に封じ込められていた水銀の再放出フラックスを現場観測から明らかし、大気圏への放出と輸送に関する基礎的な研究を行う。さらに永久凍土中に含まれる有機炭素と水銀の比率から推定されている永久凍土に賦存するとされる水銀量の不確実性について統計学の見地から検討する。現場における土壌からの水銀チャンバー実験は世界でも例がない。この現場観測結果を用いてのモデル計算から北極圏における大気への水銀負荷量の全体像を明らかにする。1つのパルサという限られた場所で詳細な研究を行うことにより、今後の地球規模の水銀循環研究に発展させることが可能となる。利点特徴応用分野図１：北極を中心とした永久凍土分布(引用元：EuropeanEnvironmentAgency=EEA)図2：2022年の調査の様子。水銀の再放出観測の様子(a)およびチャンバー実験の結果(b) ## Page 167 ![Page 167の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000167.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 167電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所IoTを用いた災害リスク低減（IoT-DRR）IoTを用いた災害リスク低減（IoT-DRR）■総合研究機構環境科学研究所研究員森山聡之○研究分野：防災工学○キーワード：局所的豪雨対策、洪水予測研究概要・大中小河川における洪水予測・都市型短時間豪雨による洪水の防止・安価な水位計ノードセンサーを流域に多数設置し、モニタリングを行う。・収集したデータはLPWAであるLoRa/LoRaWANでデータをクラウドに収集する。・特許第4323565号「降雨による河川氾濫予測情報を導出する端末及びプログラム」により、スマホの位置における最寄りの対象河川の洪水予測を行う。１．目的方法2．・安価な水位センサーノードとLPWAで設置及び維持コスト大幅ダウン・水位をそのまま計算に活用する高精度な水位予測が可能福岡市・樋井川流域で実証研究を実施（連携機関･団体:あまみず社会研究会、九州大、熊本大、福岡大、九産大、京大、静岡大、首都大、熊本高専、福岡県、福岡市城南区）利点特徴応用分野大河川（白川）での応用イメージ樋井川でモニタリング中の河川水位センサーノード・特許第4323565号「降雨による河川氾濫予測情報を導出する端末及びプログラム」特許 ## Page 168 ![Page 168の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000168.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 168電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所電子情報工学科生命環境化学科知能機械工学科電気工学科情報工学科情報通信工学科情報システム工学科システムマネジメント学科社会環境学科教養力育成センター情報メディア学科環境科学研究所イノシカモニタリングシステムイノシカモニタリングシステム■総合研究機構環境科学研究所研究員森山聡之○研究分野：防災工学○キーワード：食害、森林被害研究概要イノシシやシカによる食害（農業被害）は全国的に問題となっている。その影響は生態系のバランスを崩すに留まらず、森林の下草や低木の食害による斜面崩壊や土砂流出を引き起こし、洪水リスク増大の恐れを含んでいる。我々は防災に関する研究活動を行う中で、食害防止や森林保全を目的としたイノシシやシカの動態調把握を可能とするセンサーノードの開発に着手している。熊本県・球磨川の坂本地区周辺においてAI機能を搭載したカメラを獣道等に設置している。カメラにてシカを検出すると、無線ネットを通じてクラウドで受信し、その動態を掴むシステムである。カメラには事前にAIコンソールを用いて学習させたシカの姿と比較できるAI機能を搭載し、併せてエッジコンピューティングの技術を用いることで非常に小さいデータで通知することを可能とし、回線コストを下げている。カメラがシカと認識した場合、アマチュア無線を介して近隣自治体や農家等へ通知ができ、また犬の声等を発生させることでシカを傷つけずに追い払うことも可能である。１．研究背景システム概要2．利点特徴応用分野・昼間だけでなく夜間でも使用できるシステムである・低価格で実施できる・スマートフォン等を用いて近隣住民に通知する機能がある・農業被害だけでなく防災情報等も含めたネットワークの組成が可能であり、自治体や環境保護団体、防災コミュニティ等と協働し、その地域の防災活動へ寄与できる・検知したカメラの情報を基に動物の生態モニタリングに活用できる ## Page 169 ![Page 169の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000169.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## Page 170 ![Page 170の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000170.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 新たな知を地域に、世界に。福岡工業大学総合研究機構FITComprehensiveResearchOrganization福岡工業大学総合研究機構をお訪ねの際は、大学キャンパスE棟１階の総合研究機構事務室へお越しください。各種技術相談、共同研究・委託研究に関するお問合せ、奨学寄付金のお申込み、知的財産に関すること等、産学連携プロデューサーが個別に対応いたします。また、E棟１階計測センターの共同研究機器ご利用に関するご相談・お申込みにつきましても、総合研究機構事務室までお気軽にお問合せください。■総合研究機構事務室：cro@fit.ac.jp■産学連携推進室：sangaku@fit.ac.jp ## Page 171 ![Page 171の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000171.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## Page 172 ![Page 172の画像](https://img01.ebook5.net/FIT-ebook5/research/contents/image/book/medium/image-000172.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 福岡工業大学総合研究機構〒811-0295福岡市東区和白東3-30-1E棟1階事務室代表産学連携推進TEL：092-606-1077／E-mail：cro@fit.ac.jpTEL：092-606-3236／E-mail：sangaku@fit.ac.jpF-B100122,445この冊子は、温室効果ガス排出権付水なし印刷で作製しました。発生したCO2はカーボンフリーコンサルティング株式会社を通じてオフセット（相殺）され地球温暖化防止に貢献します。