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研究テーマ: 建築

学科の分類: 工学部建築学科

古民家リノベーションによる地域再編に関する提案

工学部

建築学科

藤井研究室

藤井伸介准教授

古民家リノベーション地域資源

古民家が並ぶ景観や古民家そのものが地域の観光資源となり、さらに古民家はカフェや図書館、ゲストハウスとして活用でき、貴重な地域資源と捉えられるようになってきた。今回の提案は、観光業、農業、水産業との一体的な提案により地域の魅力向上と経済の活性化へつながる可能性を探るものである。

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通孔ポーラス材の簡単な作製方法

半凝固状態を利用してアルミニウム合金の通孔ポーラス材を簡単・安価に作製することができます．半凝固状態で中子棒を引き抜くだけで，通孔ポーラス材を作製できます．孔形状は例えば“L”字型も可能です．通孔の最小径の実績は0.5mmです．平行な通孔だけではなく，異なる方向の通孔も開けることができます．従来のポーラス材より長い通孔を開けることができます．直径5mmの通孔では長さ500mmの実績があります．

発酵食品中のアミノ酸分析

アミノ酸にはL体、D体と呼ばれる光学異性体が存在します。長年、我々ヒトはD-アミノ酸を利用しないと考えられてきました。しかし分析技術の発達に伴い、D-アミノ酸がヒトの生体内で重要な機能を有していることが明らかになってきました。またD-アミノ酸を用いて食品の呈味性や生理機能を向上させた商品も開発されています。我々の研究室ではD-アミノ酸の食品利用を目標に、発酵食品や食品に関係する微生物中のアミノ酸解析を進めています。

意思決定支援向けAI・マルチエージェント・モデリング＆シミュレーション技術

近年、交通・監視・管制・指揮等の分野では、AI（人工知能）技術の適用により、システムの自動化・高性能化が推進されています。このようなシステムでは、現況を正確に「認識」し、次に起こる状況を高速に「予測」して、「実行」に移すことが求められています。しかし、危機管理などのミッションクリティカルなシステムでは、「実行」（意思決定）までを全てAIに託すには多くの技術的・運用的課題があります。このため、このようなシステムでの意思決定を支援するための研究開発に挑んでいます。

クラッド材の作製用双ロールキャスター

世界に先駆けて開発したクラッド材作製用の２種類の双ロールキャスターを開発しました．一つは，複数の縦型高速双ロールキャスターを利用する縦型タンデム双ロールキャスターです．他は，スクレイパーを縦型双ロールキャスターまたは異形双ロール装着する方式です．スクレイパーを使用する方式は，Al-Mg合金やMg合金などの熱間圧延ではクラッド材の作製が容易ではない，または不可能な合金のクラッド材の作製も可能です．

培養骨格筋の機能的アッセイ技術

生体の骨格筋機能や疲労を定量的に計測することは個人差による困難を生じやすい．そこで，培養骨格筋細胞の活性張力を簡便かつ繰り返し評価可能な技術（特許第5549547号）を開発した．

腕振り運動の科学

ヒトが歩行時に腕振りや体幹捻りを無意識に行う理由は，当たり前のように見えてまだ解明していない問題の一つです．この問題を解決することでヒト，特に高齢者の運動能力の向上だけでなく，ロボットの新しい運動生成方法の提案など，様々な発展が期待できます．本研究ではヒトの上半身を簡単なモデルで表し，腕の前後方向の振りと，それに応じて回転する体幹の捻りが足裏にかかる力にどのような影響を与えるか調べています．調査の結果，腕は前後対象で無く非対称に振ると良いこと，体幹は柔軟性をもって捻ると良いこと，柔らかさを変えることで二足歩行が促進できることが分かってきました．また二脚歩行ロボットを試作し，歩行が可能であることも分かりました．

一般教育科数学教室の教育と研究

数学教室では専任教員6名にロボティックス＆デザイン学部専任教員1名と非常勤講師を加えて各数学科目の担当を行っている。ここでは教育センターのことも含めて実状は語れないので教育センターにも触れる。数学科目に関しては特に初年次教育に重点を置き、「解析学I」「解析学I演習」という接続科目を設定し、教育センターと連携しながら数学教室専任教員も担当するという形をとっている。講義と演習を連携した上で、必要ならば「学習相談」という自由に質問できる時間を設け、さらに、学習が不十分な学生に対しては教育センターでチューターによる対応を行い、「基礎力向上講座」も開講している。これらの接続科目は教育センターと共同で運営している。１年次科目「解析学 II」「解析学 II 演習」「解析学 III」「解析学 III 演習」「線形代数学 I」「線形代数学 II」に対してもある程度同様に対応しているが、ここからは主に数学教室の担当となる。なお、学科によって履修時期や若干の内容の違いはある。次に、２年次以上に対しては「工学の基礎」「数理科学と教育」というカテゴリーで数学科目（別記）を担当し、講義に対応する演習科目は設定していないが、「数学教室学習相談」で質問の対応している。科目に関しては自由選択であり、微分方程式、確率統計、複素解析などの分野の科目を設定し担当している。研究については、個人研究を中心に行っている。

光学材料のレーザー損傷耐性の非破壊３次元イメージング技術

高レーザー損傷耐性で均質な光学材料の供給が産業用レーザーシステム、半導体露光装置等の性能、信頼性の向上に緊急で不可欠な課題となっている。本技術は、これまで開発してきた基本評価技術にさらに評価用レーザー光源の安定化を図ることで2光子吸収からレーザー損傷耐性を非破壊で高精度計測することを可能にしている。これにより各種光学材料のレーザー損傷耐性を非破壊で３次元イメージング可能な品質評価技術として確立している。

地域資源の活用による都市・地域更新の手法 2

　現在、日本は拡大・成長の時代から、縮小・成熟の時代へと突入したと言える。もはや、スクラップ・アンド・ビルドによる都市更新の時代ではない。本研究室では、これからの時代における都市更新の手法について研究を行っている。身の回りに多く蓄積された「建築ストック」の活用を前提とし、さらには、成長の時代に蔑ろにされながらも命脈を保っている「地域性」を発見・増幅することによって、これからの「共同体」のあり方についても研究・提案を行っている。

伊與田宗慶

抵抗発熱を用いた溶接・接合技術

　近年の自動車産業では，車体重量の低減を目的として，車体構造部材に対して強度レベルのが高い高強度鋼板の適用が推進されている．中でも，強度レベルが1000MPaを超える超高強度鋼板が開発され，またその適用が期待される一方で，その接合部において剥離強度である十字引張強さの低下が懸念されている．そこで超高強度鋼板抵抗スポット溶接継手の接合強度向上に寄与する抵抗スポット溶接手法について開発を行った事例を紹介する．

機能材料のマルチスケール最適設計

　材料に優れた特性を発現させる鍵は，微視構造にある．次世代新規デバイス開発の核となるマルチフェロイック材料の電気磁気効果を飛躍的に向上することを目的とし，顕微鏡で観察される微視（ミクロ）スケールと機械構造物を捉えた巨視（マクロ）スケールを連成したマルチスケール構造最適設計を駆使して，数値解析主導の材料設計開発を提供する．

吉田恵一郎

誘電体を用いたすすの静電捕集とプラズマ分解

エンジン等の燃焼排ガスに含まれる「すす」を除去するには，多孔質セラミックのフィルタが用いらせますが，すすの蓄積とともに圧力損失が上昇します．　一方，静電集じん技術は，帯電させた微粒子を静電引力で気流から取り除くため圧力損失が極めて低いものの，導電性の高いすすの場合，再飛散しやすいという問題があります．　本申請技術は，コレクター部に誘電体を用いることで，フィルタレスで高効率に集塵を行い，同時に，誘電体上で低温プラズマによって酸化分解まで行うことが可能です．

絶縁物への電子ビーム照射時の無帯電条件

電子ビーム（ＥＢ）は原子サイズ程度にまで細く絞れるため、レーザービームより格段に微細な加工が可能で、最先端集積回路製造を含む様々なナノテクノロジーで使用されている。ところが、ＥＢ照射される試料が絶縁体の場合、電子電荷の蓄積等で試料が帯電することは避けられず、応用範囲が限られると懸念されてきた。我々はＥＢ照射後の絶縁体表面の電位分布を測定する静電気力顕微鏡（EFM）を開発し、照射条件によって起こる帯電現象がどのような特徴を示しながら変化するかを詳細に調べた。その結果、大量のＥＢ照射を行っても試料が帯電しない条件を発見した。

ものごとの強み弱みと顧客ターゲットに着目したアイデア発想技法

我々が開発した[ニーズデザインメソッド]は「強み・弱みカード」「5x5x2マトリックス」「アレンジカード」「ペルソナシート」の4点を使います。メソッドの進行は大きく2段階に分かれます。まずはものごとの強み・弱みをあきらかにする第１フェーズ、次に第１フェーズであきらかにした強みをさらに強めるアイデア抽出と弱みを反転させて強みに変えるアイデア抽出の第２フェーズです。　KJ法を使った会議などで、無地のカードや付箋を配られて、「思いつくことを書いて」と言われて困ったり、書き出したカードのグルーピングに迷ったことがある人は多いと思います。我々が開発した[ニーズデザインメソッド]は、思考を整理整頓し記述を誘発しやすく、記述漏れがおきないシステムが組み込まれています。そしてアイデア発想が自然に導かれ確実にステップアップするシステムを構築しています。

ドローンの閉ループシステム同定によるモデリングと飛行制御

幅広い産業でビッグデータの活用が進んでいるが，予測・診断・制御・意思決定の精度向上に際してモデルの重要性が近年ますます高まっている．データエンジニアリングのひとつの分野として，システム同定法によるデータ駆動モデリングについて紹介する．具体例として，MOESP型閉ループ部分空間同定法(CL-MOESP)によるドローンの閉ループ同定と，得られた同定モデルを利用した最適制御器設計の事例研究を紹介する．

景観に配慮した祇園祭祭礼時の仮設休憩所のデザイン

毎年７月に催される伝統行事，祇園祭においては，「山」や「鉾」と呼ばれる大型の山車を保有する「山鉾町」の各所で，神事や祭事などの様々な催しが行われる。２０１７年より本研究室で運営協力を行っている岩戸山町もそのひとつであり，２０１９年においては，「岩戸山」に隣接し，祇園囃子を演奏する「囃子方」が演奏の幕間に休憩や準備を行う休憩所を木製テントで実現することを設計，設営することとなった。計画にあたっては，規模に見合う主要骨格の設計や，構成部材の選定，搬送，組立手順のみならず，山鉾や京都の伝統的景観だけでなく，駒形提灯や露天などの祭礼独特の空間演出にも調和するよう検討，試作を重ねた。

超分子を用いる光学活性分子の高効率合成

キラル化合物を選択的に合成する触媒的不斉合成では，高価なキラル源や金属を利用したり，多段階の精密な合成手法と精製方法を駆使するなどの問題点がありました。そこで本研究では，構造がシンプルで簡単に合成できる輪状分子と軸状分子を適切に組み合わせることで得られる「機械結合性面不斉キラルインターロック超分子」に着目し，光学活性分子を高効率で合成する手法を開発しています。これまでに、このインターロック超分子の一つであるロタキサンを新たに合成し，特徴的な動的挙動や３次元構造を有効利用して、分子シャトル性能を評価しました。

エネルギー物質科学

新エネルギー・省エネルギーを物質科学の観点から創造します。

木造密集市街地における防災シミュレーション

わが国には歴史的な都市や、戦後の大都市への人口集中で形成された地区など、木造密集市街地が数多く存在し、そのような市街地は災害に対して脆弱です。ここでは、京都市の歴史地区を対象として、火災を想定した防災シミュレーションを行っています。そのシミュレーションは、火災時の延焼性状を防火対策別に示すもの、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）を用いて火災時の煙流動を解析したもの、マルチエージェント（Multi-Agent）を用いて避難行動を予測したものです。

関西地域の住宅における温熱環境と快適性及び居住者行動に関するフィールド調査

人間が多くの時間を過ごすであろう建築内の快適性構築は重要である。本研究では関西地域の実際の住宅において、温湿度計などによる「物理環境自動測定」と居住者に快適性と行動習慣を回答してもらう「アンケート申告」を同時実施する「フィールド調査」を1年以上行い、居住環境のデータセットを構築する。このデータセットを統計解析することで、居住実態を解明するとともに、季節に応じた適切な温熱環境や居住者行動を提案する。

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