樫原 茂

消防防災活動におけるドローンの利活用に向けて

ドローンが登場して10年が経ちますが,消防防災活動におけるドローンの利活用状況は期待にはまだ追いついていません.本研究活動では,消防防災活動でのドローンの利活用の定着に貢献すべく,開発に加え,運用も含めた研究活動を,実務者である消防隊員や分野を超えた研究者等と連携し進めています.現在,ドローンの利活用方法の一つとして捜索活動を対象に,可視情報(映像情報)と不可視情報(電波情報)を収集・提示するためのシステム開発と,ドローンの利活用に必要な訓練や運用方法に関して取り組んでいます.

和田 英男

温暖化防止対策のためのスマートウィンドウ開発

 地球温暖化による気候変動を解決するためには、熱エネルギーを効率的に使用して物質から放出される排熱を抑制することが重要です。二酸化バナジウム(VO2)は温度変化が生じることで、熱的に誘発された相転移によって近赤外域の光学特性の急激な変化を引き起こします。このため、可逆的に低温透明状態から高温不透明状態へ移行して自動的に太陽熱流束を調整することができます。本プロジェクトでは、有機金属分解法(MOD)を用いてナノスケール多孔質モスアイ構造を有するVO2薄膜を汎用ガラスに成膜することにより、サーモクロミックガラスを作製しています。また、高原子価カチオン元素を用いた置換ドーピングによる相転移温度の低温化を図り、環境温度に適応できるスマートウィンドウの開発を目指しています。

本田 昌昭

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。

日置 和昭

降雨量観測に基づく土砂災害発生危険度予測・監視に関する研究

 都市デザイン工学科の地盤領域(地盤防災研究室、地盤環境工学研究室)では,近年多発する豪雨や来たるべき巨大地震により山腹斜面や土構造物が崩壊する危険度を予測・評価するためのさまざまな研究を行っています.このうち,降雨量観測に基づく土砂災害発生危険度予測・監視に関する研究を紹介します.

原嶋 勝美

ソフトウェアエージェントによる社会シミュレーション

 複雑な社会の動きの完璧な予測や、瞬間的な社会の状態の正確な把握は、AIを用いても極めて困難である。一方で、生物や人間など多くのシステムは、動的かつ予測不能な局面において極めて柔軟に対処している。 本研究では、様々な生物や物体を模擬したソフトウェア(エージェント)を作成し、エージェントの自律行動や相互作用によって、社会に実在する問題や、現実では実現しにくい社会環境での生物の振る舞いなどを検証する。

林 暁光

高力ボルトを用いた鉄骨部材接合部の性能評価

従来の鉄骨構造の接合部設計では、剛接合とピン接合のどちらかで設計されている。本研究は高力ボルトと接合金物を用いた接合部の実態を剛接合でもピン接合でもないグレーゾーンの接合部として捉え、ありのままの姿で半剛半強の接合として検討している。具体的には耐震設計で必要とされている接合部力学性能指標のうち、接合部の初期剛性や耐力、復元力履歴特性およびエネルギー吸収能力の評価精度の向上を目指している。

福安 直樹

自動発注問題を題材としたIT人材育成教材

ビッグデータ処理、人工知能、クラウドの各技術を融合して社会の具体的な課題を解決できる人材の育成を目指して、スーパーマーケットにおける自動発注問題を課題として設定したPBLを設計・実装しました。システムを構成する各要素技術のみならず、チームでコンセンサスを得る方法やその難しさ、役割分担による開発、そのためのコミュニケーションなども経験できるようにしました。これまでに延べ236名を対象に実施し、アンケート結果等からその有用性を確認しました。

本田 昌昭

地域資源の活用による都市・地域更新の手法

 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。

田岡 育恵

譲歩・対比の文脈でのand

譲歩・対比の用法のand について「butと交換可能」という記述が辞書に見られる:/ ǽnd / [対照]それなのに、しかし、(また)一方《♦butと交換可能》;[譲歩的に]・・・なのに(小西友七・南出康世編集主幹『ジーニアス英和大辞典』).しかし,譲歩・対比を表すのにbutではなく,わざわざandを使うのは,それなりの伝達効果を見込んでのことである.譲歩・対比の文脈で使用されているandについて,butにはないandの伝達効果を紹介する.

藤元 章

二硫化モリブデン/グラフェンの電気特性とガスセンサー応用

〔概要〕酸化膜付きのSi基板上にMoを電子ビーム蒸着させ,Moを硫化させることにより二硫化モリブデン薄膜を作製した.この二硫化モリブデンのトランジスタ動作も確認した.グラフェンと二硫化モリブデンのファンデルワールスヘテロ接合を作製し,その抵抗変化による水素ガスと一酸化窒素ガスの検知特性を調べた.CVDグラフェン単体よりも,二硫化モリブデン/グラフェンのヘテロ接合の抵抗変化が大きいことを確認し,ガスセンサー応用を目指している.

倉前 宏行

マルチスケール・マルチフィジックス有限要素解析法

金属材料の機械的特性は,材料の微視的な多結晶構造,特に優先方位や結晶粒径に大きく依存する.微視結晶構造制御に基づく高機能材料の創製のためには,熱的影響を含む材料の加工過程における塑性変形過程の結晶集合組織発展の非線形解析手法と加工プロセスパラメータの最適化の確立が必要である. 本研究においては,塑性変形誘起の集合組織発展に加え,熱的負荷による動的再結晶を解析可能なマルチスケール熱・結晶塑性有限要素解析コードを開発した.これにより自動車用ボディ板材のAl合金板材の圧延創製過程のプロセス最適化が可能となる.

鈴木 基之

音声からの高精度感情識別法の開発

通常音声から感情を識別するには,声の高さや大きさ,声色といった情報を利用しますが,これらは仮に同じ感情で話していても話す内容(言葉)によって大きく変化してしまいます。 そこで「同じ発話内容を無感情で話している音声」を音声合成を用いて準備し,それとの違いを見ることで高精度に感情を識別する方法を開発しています。簡単な感情認識実験では,70%程度の感情認識率を76%程度まで向上させることができました。

西口 敏司

深層学習を用いた物体領域推定のための学習データの生成支援

深層学習を用いたセグメンテーションのための学習では,物体が写っている画像を物体毎に数百枚から数千枚用意し,画像に写っている物体の輪郭情報を人手でアノテーションする必要があり,労力やコストがかかるという問題がある.一方,RGB-Dカメラは各画素に対応する距離に関する情報も同時に獲得できるカメラである.本研究では,深層学習を用いた物体領域推定(セグメンテーション)のための学習に必要な物体の輪郭情報をRGB-Dカメラを用いて人手によらずに高速に獲得する手法を開発した.

橋本 智昭

融液内対流のモデル予測制御

融液内対流を制御する手法としては,るつぼの回転速度の調整,るつぼ側面の温度調整,磁場の印加などが制御入力の候補として考えられる.融液の対流現象を表現するための基礎方程式として,融液を非圧縮性流体と仮定すると,質量保存則から導かれる連続の式,運動量保存則から導かれるNavier-Stokes方程式,温度の拡散現象を表すエネルギー式,濃度の拡散現象を表す物質拡散方程式が挙げられる.これらの基礎方程式で記述される熱流体システムに対して,モデル予測制御系設計法が確立されている.

小池 一歩

絹フィブロインを用いた酵素膜の作製と拡張ゲートFET型バイオセンサーへの応用

本研究室が行っている研究課題の一つに「連続モニタリング可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」があります.近年,体液に含まれる健康指標マーカを連続,かつ,繰り返し測定可能なウェアラブルセンサーの需要が高まっています.その中でも特に実用化進んでいるパッチ式センサーは,皮下の血管と細胞の間を満たしている間質液を被検液とするため,低侵襲で連続使用できる特徴があります.これまで我々は,市販のMOSFETのゲート端子に酵素膜を形成した拡張電極を接続して,健康指標マーカであるグルコース(糖),尿素,クレアチニンを検出するための拡張ゲートFET(EGFET)型バイオセンサーを作製してきました.本研究シーズは,「絹フィブロインを用いた酵素固定化技術」と「EGFET型バイオセンサーへの応用」です.

都市デザイン工学科

田中 一成

空間の「ゆがみ」と避難経路

都市居住者の認知空間を取り出し,居住者が認知するまちの姿と現実空間の差違を明らかにすることで,都市空間における「ゆがみ」を抽出することを目的としています。最終的には,このゆがみをもとに,災害時の避難経路と避難場所の設定手法を提案することを目標とします。早く着きたいと思いながら避難しつつなかなか進まない経路と,よく知っていて好きな道であっという間に着く経路がある可能性があり,広く,安全なというイメージも合わせて日常的に接する形成されている可能性をみいだしました。

西堀 泰英

Wi-Fiパケットセンサーデータとトピックモデルによる人々の活動の特徴抽出

人流調査にも用いられるWi-Fiパケットセンサーデータに,文書データの解析手法であるトピックモデルを適用し,主に中心市街地等の人が集まる場所での人々の活動の特徴を抽出する手法です.この手法を用いてコロナ禍前後の人々の活動の特徴(通勤通学や週末夜の繁華街の活動など)を抽出し,それらの変化を把握することができました.この手法は,対象エリアの複数個所に設置したセンサーで継続的に取得したデータがあれば適用することができます.

藤本 哲生

コンクリート表面遮水壁型ロックフィルダムの耐震性能評価手法の確立に向けた研究

 都市デザイン工学科の地盤領域(地盤防災研究室、土構造研究室)では,近年多発する豪雨や来たるべき巨大地震により山腹斜面や土構造物が崩壊する危険度を予測・評価するためのさまざまな研究を行っています.このうち,コンクリート表面遮水壁型ロックフィルダムの耐震性能評価手法の確立に向けた研究を紹介します.

井上 晋教授,大山 理教授,三方 康弘教授,今川 雄亮准教授

構造実験センターにおける大型供試体を用いた橋梁の性能評価

 八幡工学実験場は,大阪工業大学が,学内の教育・研究活動の活性化のみならず,産・官・学の各方面との交流により社会や技術の発展に寄与することを目的として設立されたものです.本実験場は,1986年12月に構造実験センターとしてそのスタートを切り,その後,水理実験センター,高電圧実験センターを併置して今日に至っています.広大な実験場の敷地内には特色ある各種の大型実験設備・装置が設置されており,これらは実験場設立の趣旨にしたがい,学内の教育・研究はもとより,学外の関係各方面との綿密な連携のもとに行われる各種の委託研究や共同研究に役立てられています.また,このような学外との交流は実験場で学ぶ学生にとって貴重な体験となっています.
 ここでは,構造実験センターに設置されている主な実験設備・装置を紹介するとともに,その設備・装置を用いて取り組んでいる研究について紹介します.

東 良慶

流域治水の思想を踏まえた次世代型水害対策への挑戦

これまでの流域の開発は、過去の災害の実績にもとづき、計画規模を設定し,鋭意実施してきました。しかし近年、地球温暖化に伴う気象・水象イベントが極端化し、水災害が激甚化していると考えられています。このことから、上述の計画規模を超過する水害が頻発しており、現状の災害対策では対応できず、私たちが暮らす“まち”を守れない時代に突入しています。 これからの我が国は、水害の発生を許容できる粘り強い“まち”が求められます。本研究では水害特性を過去から読み解き、将来を高精度に予測し、その変化に適した“まちづくり”を考究し、提案します。

井上 晋教授,大山 理教授,三方 康弘教授,今川 雄亮准教授

新設&既設橋梁の性能評価に関する研究

 工学部都市デザイン工学科・コンクリート構造学研究室,コンクリート工学研究室ならびに橋梁工学研究室は,八幡工学実験場・構造実験センターにて,1) 新設橋梁,2) 維持管理,3) 想定外(火災),4) 長期挙動の4テーマに関して,自主研究,企業との委託,共同研究を行っています.  ここでは,その研究成果の一部について紹介します.

木村 優介

ウォーカビリティの概念に基づく歩行空間の分析

都市の賑わいや健康的な暮らしといった観点から、都市内の歩行空間の充実が都市政策上も重要な課題となっています。特に健康状態に関連のあるとされる身体活動量の増加に寄与するため、利用者数の増加だけではなく、歩行空間の近隣の居住者の歩行活動の増加に着目することが、歩行空間整備の評価にあたって重要となります。そこで、歩行に適した生活環境を表すウォーカビリティ(Walkability)の概念と、その評価指標の一つであるWalkability Indexに着目し、都市内の歩行活動量のポテンシャルを客観的にかつ面的に把握できる手法の開発を目指しています。

山口 行一

マルチエージェントを用いた避難シミュレーションツールの開発

近年、豪雨災害や地震災害が連続しています。対象地域から来街者全員が円滑に避難を完了できるかについては、個人ではなく、群集としての避難行動を把握する必要があります。本研究室では、地域に応じた防災・減災メニューの検討を支援するため、群衆を対象とした避難シミュレーションを取り込んだ、複数の避難誘導案や施設整備案の効果を比較・評価するパッケージを構築しています。

小川 芳也

橋脚の安定性確保と植生が繫茂した陸生化砂州の保全の両立に向けた研究

 河川は、水道水の源泉であるだけでなく食資源の産地でもあり私たちの生活に密接に関係しています。そのため、河川整備は人と動植物が共存共栄する関係が求められています。近年の大雨では、人々の利便性に役立つ橋梁の橋脚が局所洗堀によって沈下や傾斜する事例が発生しており、その上流側には動植物の生息場である植生が繁茂した陸生化砂州が低水路のかなりの部分を占めていることが多いです。そこで、人々と動植物が共存共栄できる関係を目指して研究に取り組んでいます。

日置 和昭

降雨量観測に基づく土砂災害発生危険度予測・監視に関する研究

 都市デザイン工学科の地盤領域(地盤防災研究室、地盤環境工学研究室)では,近年多発する豪雨や来たるべき巨大地震により山腹斜面や土構造物が崩壊する危険度を予測・評価するためのさまざまな研究を行っています.このうち,降雨量観測に基づく土砂災害発生危険度予測・監視に関する研究を紹介します.

建築学科

藤井 伸介

歴史的価値・自然の価値を活用したプロジェクトの提案

荻外荘プロジェクト(01) 東京都杉並区住宅街にある「荻外荘」は、内閣総理大臣を務めた近衞文麿が過ごし、政治の転換点となる重要な会議を数多く行った場所です。そこに新たな観光の核となり、歴史的価値を活用した荻窪のまちに融合する展示休憩施設棟の提案を行いました。この地に自然と人が集まるように計画地全体を回遊性のある計画とするだけでなく、街全体に広がるような提案を行いました。 根岸森林公園トイレ(02〜05) 根岸森林公園は、日本初の洋式競馬が行われた場所で、なだらかな地形を生かし、大きな芝生広場が魅力で多くの樹木が植わった森林公園です。この芝生広場に面した場所に、周辺環境を調査し歴史的価値や自然の価値を活用したプロジェクトの提案を行いました。

藤井 伸介

古民家リノベーション- 洲本市よりまち荘

50年前に建てられた木造2階建ての古民家を、地域の交流の拠点として新たに蘇らせるプロジェクトを進行中です。設計第2研究室では、敷地周辺の調査を実施し、施主、洲本市、地域振興協力隊などと協力しながら議論と提案を重ね、新たなコンセプトと設計案を策定しました。この長期プロジェクトは2023年から2025年までの3年間にわたって実施され、最初の年である2023年には、まず「離れ」のリノベーションに注力しました。離れはかつて母屋から分断されていましたが、私たちはその離れを縁側でつなげ、地域の人々が気軽に訪れることのできるオープンな空間を創出しました。また、廃材や地元で不要となった古材を解体時に再利用する提案も行いました。地元の熟練職人の指導のもと、学生たち自身が実際の施工作業に携わり、洲本市の地域連携事業として参加しています。

本田 昌昭

地域資源の活用による都市・地域更新の手法

 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。

藤井 伸介

集合住宅リノベーションにおける現代的な住まいの提案

集合住宅においては、時代の変遷や家族構成等の変化により、従来のn L D K型プランから現代の住まいに対応できる空間への再編が必要とされている。更にCOVID-19の影響により、テレワークを行うスペースや趣味を楽しめるスペース等、社会や生活空間に対するイメージが大きく変化し、従来のn L D K型プランとは異なる新しい住まいのあり方に関する提案が求められている。実在する集合住宅1室のリノベーションを行い、現代的な住まいのあり方を提案する(7案)。

吉田 哲

年をとっても同じまちで!

住み続けてきた街で、高齢期にも健康に生活を継続できることは誰しもが望むことである。そのためには特定のだれかに負担が集中したり、補助金頼みの支援では持続的な支援とならない。こうした前提で、1.高齢者の外出支援のための道路沿い私有地へのベンチの設置、2.介護保険外・訪問型日常生活支援の広域・越境提供の研究、などを進めています。中でも1.では2021年度国土交通省令和3年度(第15回)バリアフリー化推進功労者大臣表彰、京都景観賞、景観づくり活動部門:市長賞(令和2・3年度)、日本都市計画学会関西支部、関西まちづくり賞: 奨励賞などを受賞しており、2019年にはロンドンで Urban Design for Elderly Pedestriansと題した事例報告もしています( UCL-Japan Grand Challenges Symposium “Research Development and Innovative Knowledge Transfer to Super-ageing Society”, JANET Forum 2019, 2019.11.5, Embassy of Japan in the UK)。また、2023年度から同じ主旨の他地域の活動と連携を始めており、『まちのベンチ』情報交流会を9/30に京都教育大学で開催する。

吉田 哲

「私」をひらく地域施設

公共施設の長期的削減が着々と進む中で、依然として地域住民が利用できる施設は規模が小さく多機能でなくともそのそばにあることが望まれる。地域にある「私」を開くこと、もしくは「共」とすること、または、「公」であったものを「私」が運営する、などでそうした施設を身近におく試みを支援する。1.旧街道沿本陣のまちライブラリー利用、隣接市有ため池の地域利用化(公園、ビオトープ、農園利用):2018年度~、2.建築協定地域内の老朽集会所→空家利用改修支援:2022年度~、 3.元医院・空家の地域サロン化:2023年度~などを進めています。

寺地 洋之

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。

本田 昌昭

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。

林 暁光

高力ボルトを用いた鉄骨部材接合部の性能評価

従来の鉄骨構造の接合部設計では、剛接合とピン接合のどちらかで設計されている。本研究は高力ボルトと接合金物を用いた接合部の実態を剛接合でもピン接合でもないグレーゾーンの接合部として捉え、ありのままの姿で半剛半強の接合として検討している。具体的には耐震設計で必要とされている接合部力学性能指標のうち、接合部の初期剛性や耐力、復元力履歴特性およびエネルギー吸収能力の評価精度の向上を目指している。

寺地 洋之

市民協働型ワークショップをふまえたリノベーションデザインの実践と考察

 大阪府枚方市にある菅原生涯学習市民センター・菅原図書館の1F空きスペースを、企画設計や施工段階で市民が参加し、市民・運営者・設計者などが協働しながら議論や提案を重ね、空間をリノベーションに導いたプロジェクトである。研究室がワークショップをリードするためのコンセプトや設計案を作成し、それをもとに空間の方向性や運営方針を地域の市民と管理運営者などと一緒になって考える市民協働型ワークショップを複数回行いながらデザインした。参加された市民のみなさんは小学生から高齢者まで幅広く、活発な意見交換がなされた。また、木材を積極的に活用することをふまえ、次代を担う小学生とその家族を林業の集積地である奈良県川上村を訪ねて林業体験なども実施した。施工段階でも小学生たちの木材などに接するセルフビルドも行うことで素材や空間への愛着・大切さを体感できる取り組みも行なった。地域の市民にとって、職場でも学校でもない、新しい学びやつながりが体感できる場づくりを目指して、木材をふんだんに使った「コミュニティスペースMOKU(モク)」を完成に導いた。完成後も協働型は維持され、使用方法なども話し合いながら空間の利用が促進されている。この経験をふまえ、2020年にはセンター内の菅原図書館のエントランス部のリフォームデザインの提案依頼を受け、設計第1研究室が設計を行い施工が完了した。コミュニティスペースMOKU(モク)とあわせてこの空間も市民が気軽に立ち寄れ本に出会える新たな場所を創出している。

向出 静司

想定を超える大地震下における鋼構造建物の倒壊余裕度の向上

建築基準法の想定を超える大地震に対して,建築物は耐力を保持できる変形域を超えて耐力劣化し,倒壊する懸念がある.本研究者は,一般的な鋼構造ラーメン骨組を対象に,(1)超大変形域に至るまでの構成部材の破壊実験を通じて,その耐力劣化性状を把握すること,(2)超大変形域の挙動を考慮した建物全体の地震応答解析により,その倒壊性状を把握すること,(3)倒壊メカニズムに基づいた倒壊余裕度の評価方法を提案すること,などを実施している.

機械工学科

羽賀 俊雄

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.

羽賀 俊雄

鋳造鍛造によるリサイクルAl-Mg合金の機械的性質の改善

AC7AのようなAl-Mg合金は,鋳造したままで塑性加工や熱処理をせずに良好な機械的性質が得られる.つまり省エネルギーの利点がある.本研究では,AC7A合金機械的性質に対する,鋳造時の冷却速度影響,不純物Feの混入の影響,熱間鍛造の影響について調査した.その結果,Al-Mg合金はFeの混入に対して強いロバスト性,つまり機械的性質の低下が小さいことが明らかになった.

橋本 智昭

融液内対流のモデル予測制御

融液内対流を制御する手法としては,るつぼの回転速度の調整,るつぼ側面の温度調整,磁場の印加などが制御入力の候補として考えられる.融液の対流現象を表現するための基礎方程式として,融液を非圧縮性流体と仮定すると,質量保存則から導かれる連続の式,運動量保存則から導かれるNavier-Stokes方程式,温度の拡散現象を表すエネルギー式,濃度の拡散現象を表す物質拡散方程式が挙げられる.これらの基礎方程式で記述される熱流体システムに対して,モデル予測制御系設計法が確立されている.

桑原 一成

将来エンジンの燃料設計コンセプト

カーボンニュートラル社会の実現に向けて火花点火エンジンには超高圧縮比・超希薄燃焼による究極の熱効率向上が求められる。燃料には酸素過多の条件で増長するノッキングを抑制するために低温域では着火性が低く、希薄条件で増長する燃焼変動を抑制するために高温域では着火性が高いという、温度域により相反する着火特性が求められる。エンジン実験ベンチを自作し、この要求を満たす燃料の探査を行っている。

井原 之敏

多軸制御工作機械の加工精度向上

除去加工を行う工作機械は、機械の精度が悪いと加工方法や工具がどんなに良いものを使用しても加工されたものの精度はよくなりません(母性原理)。しかし、機械そのものの精度はあまり見えてこないのが実情です。特に多軸制御工作機械は機械そのものの精度を検査する方法も定まったものが存在しませんでした。そこで私たちの研究室では機械の運動精度を検査する方法を提案し実施することでまず機械の精度を保証し、そのうえで加工方法について提案と検証を行っています。

上辻 靖智

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.

羽賀 俊雄

高速ロールキャストしたADC12合金の板成形

国内で最も使用量が多いダイカスト用のアルミニウムダイカスト用合金であるADC12は,強度は高いが延性が低く,板成形には使用することは不可能である.ADC12がダイカスト以外にも使用できれば,リサイクルアルミニウム合金の使用範囲を拡大できると考えられる.ADC12の板成形について調査した例は見当たらない.  本研究では,異径双ロールキャスターにより板に鋳造したADC12を使用して,板の成形性を確認した.ADC12の成分の中で延性(板の成形性)を低下させている元素についても調査した

山浦 真一

圧電素子を用いた音響振動発電機の試作

自動車や電車、飛行機、工事現場など、我々の周囲は様々な音で溢れています。音もエネルギーを持っていますが、そのエネルギー密度はとても低いため、現状では回収できずに捨てられているのが現状です。本研究では、市販のPZT圧電素子とヘルムホルツ型共振器を用いて音響振動発電機を試作しました。音の周波数550Hzで共振するように設計・試作したところ、550Hzと425Hzで発生電圧が高まりました。120dBの音(すごくうるさい)を聞かせたところ、最大で0.8mWの電力を発生できました。今後はより小さい音でより大きな発電力が得られるように改良していきたいと思っています。

羽賀 俊雄

高速ロールキャスターによるアルミニウム合金板の鋳造

ロール周速30m/min以上,冷却速度2000℃/s以上でアルミニウム合金板が鋳造可能な双ロールキャスターと単ロールキャスターの開発を行ってきた.溶湯から直接薄板の高速鋳造が可能であるため,省工程・省エネルギーの利点がある.また,高い冷却速度によりリサイクル材に含まれる金属間化合物を微細粒状化し,不純物を部外化することができる.つまりアップグレードリサイクルが可能になる.また,中心線偏析は,双ロールキャスターに特徴的な欠陥であるが,これを解決するためにスクレイパーを装着した単ロールキャスターを開発した.

羽賀 俊雄

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.

山浦 真一

磁歪材料を応用したエネルギーハーベスト発電体の創製

本技術は、鉄コバルト系磁歪合金の逆磁歪特性を利用し、さらに衝撃付加部を組み込んで一体化させた、衝撃振動発電機です。発電促進のため、発電機内にリング状磁石を設置し、さらに磁歪合金コア材が衝撃により大きくスライドしながら固有振動を起こすため、通常の衝撃振動発電機と比較して、発電時間が長く、さらに発電力も高い点が特長です。一回の打突で30個以上のLEDを点灯させることが可能です。 エネルギーの地産地消に貢献し、IoT機器の駆動も可能です。

電気電子システム工学科

重弘 裕二

超大規模組合せ最適化問題に対する新解法の提案

設計、割り当て、スケジューリング等、様々な問題は組合せ最適化問題として定式化できる。しかし、実応用において厳密に最適な解を求めるのが不可能な場合も多い。そのような状況においても可能な限り良質な解を探索するために、これまでにも遺伝的アルゴリズムのような手法が提案されているが、万能ではない。本研究では、特に超大規模な組合せ最適化問題を対象とし、確率論、統計論的な観点から、最適と考えられる方法を追究している。

吉田 恵一郎

誘電体に生成した不均一電場によるススの捕集とプラズマによる分解

自動車や船舶に搭載されているエンジン排ガスに含まれる「スス」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,スス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.

田熊 隆史

腕振り運動の科学

ヒトが歩行時に無意識に行う腕振りや体幹捻りが歩行に及ぼす影響は,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.

前元 利彦

未来の生活を変える新機能デバイスの開発

今まで半導体として利用されてきたシリコンに比べて異なる性質のもつ半導体や、透明でしなやかな材料を研究することで、新しい機能を持った素子の実現を目指します。たとえば、酸化物半導体に関する研究では透明なディスプレイ・情報端末を実現するための技術や、自在に曲げられるデバイス・センサに関する研究を進めています。これらの技術は未来の生活の利便性を大幅に高めます。

藤井 彰彦

一軸掃引塗布プロセスによる太陽電池用ペロブスカイト薄膜の作製

近年太陽電池材料として有望視されている有機無機ハライドペロブスカイトの塗布製膜性に着目し、基板上に直接単結晶薄膜を作製する塗布プロセス技術を検討し、高い光電変換効率を示す太陽電池の開発を行っています。従来製膜法と比較すると、結晶粒径が100倍の100 μmの結晶が育成し、キャリア輸送に有利な結晶軸を面外方向に配向させることができ、太陽電池のエネルギー変換効率と安定性の改善に貢献しています。

神野 崇馬

電磁ノイズシミュレーター

本研究では、電気回路から発生する電磁ノイズを定量化・可視化するためのシミュレーターを開発しています。汎用的に用いられている回路シミュレーションでは、電磁場や電圧を変数とした解析が行われていますが、本手法はより基本的な物理量である電磁ポテンシャルを用いています。これにより、回路内をノイズ源として伝搬するコモンモードや回路から放射するエネルギーなど、回路内の様々な原因で発生する電磁ノイズを計算することができ、製品開発のより上流で電磁ノイズを考慮した設計が可能になります。

又吉 秀仁

太陽電池の特性を利用した新規の協調制御

再生可能エネルギーの大量導入を可能にするDCスマートグリッドのための新しいマネジメント手法を開発した。提案するDCシステムは自立運転を可能とする設計であり、エネルギー貯蔵装置の活用だけでなく負荷制御や再生可能エネルギー電源の出力抑制制御を通信システムを利用せずに実現する。DCマイクログリッドのシンプルでロバストな自立運転のために、PVモジュールの特性を利用する新規のDroop制御手法を提案した。新規のDroop制御は最大電力の推定を行わないシンプルな制御システムにより、PV出力電力の適切な抑制を可能とする。

又吉 秀仁

変動風速下でも高効率で発電可能な風力発電システム

大きな慣性モーメントを有する風車は、風速変動が大きい風況において、回転速度を迅速に制御することが難しく、発電出力は最大で40%以上減少する。これに対し、当研究室では高効率化に有効な回転速度維持制御法において、風速変動と風力発電システムの動作特性を機械学習により明確にし、風車制御システムに反映させることで、様々な風車タイプや風況に適用可能な高効率風力発電システムを考案した。

電子情報システム工学科

小池 一歩

絹フィブロインを用いた酵素膜の作製と拡張ゲートFET型バイオセンサーへの応用

本研究室が行っている研究課題の一つに「連続モニタリング可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」があります.近年,体液に含まれる健康指標マーカを連続,かつ,繰り返し測定可能なウェアラブルセンサーの需要が高まっています.その中でも特に実用化進んでいるパッチ式センサーは,皮下の血管と細胞の間を満たしている間質液を被検液とするため,低侵襲で連続使用できる特徴があります.これまで我々は,市販のMOSFETのゲート端子に酵素膜を形成した拡張電極を接続して,健康指標マーカであるグルコース(糖),尿素,クレアチニンを検出するための拡張ゲートFET(EGFET)型バイオセンサーを作製してきました.本研究シーズは,「絹フィブロインを用いた酵素固定化技術」と「EGFET型バイオセンサーへの応用」です.

廣芝 伸哉

フレキシブルデバイス作製のための基盤技術(有機,酸化物,MDシミュレーション)

有機分子や,酸化物ナノ材料など物質のもつ多彩な機能や物性を応用し,フレキシブルFETデバイスやバイオセンシングなどのナノシステムデバイス創成することを目指しています. 物質中の電子を情報システムに組み込めるようなデバイス機能につながる物質の性質(物性)を探求しています. 電気測定をはじめ,分光特性,構造解析,分子動力学(MD)計算およびナノ構造作製技術を用いて基礎物性をベースとして得られた知見をもとに,デバイス機能への展開を目指しています. 特に,ナノ加工技術や精密な薄膜形成手法が得意分野です.この分野では,有機半導体ナノワイヤや分子超格子構造,誘導自己組織化と逐次浸透合成を組合せた微細構造作製などなど,新しい独自の技術を目指しています.

川上 雅士

通信機器におけるEMC/PI/SI協調設計手法

 電子機器は不要な電磁波を放射し,他の機器を妨害する可能性がある. このような問題をEMC(Electromagnetic Compatibility)問題と言う.EMC問題を解決することは,安心安全な電磁環境実現のために重要であり,高品質な電子情報化社会の確立への貢献につながる.本研究は,通信機器をターゲットにし,EMC,SI(Signal Integrity),PI(Power Integrity)についても同時に仕様を満足する協調設計手法の構築を行っている.  

藤村 真生

設計図の画像認識

建物の電力設備や通信ケーブルなどの設備工事の支援に画像処理を利用します。設備工事の請負には精緻な材料の選別と必要量の算出に基づく適切な見積もりが必要です。しかし中小の工事会社では見積もりに充てることが可能な人的資産が潤沢ではなく、短期間での精緻な見積もりは現実的ではありません。そこで設計図から画像処理によって自動的に材料とその必要量を算出し、より適切な見積もりが算出できるように支援します。

原嶋 勝美

ソフトウェアエージェントによる社会シミュレーション

 複雑な社会の動きの完璧な予測や、瞬間的な社会の状態の正確な把握は、AIを用いても極めて困難である。一方で、生物や人間など多くのシステムは、動的かつ予測不能な局面において極めて柔軟に対処している。 本研究では、様々な生物や物体を模擬したソフトウェア(エージェント)を作成し、エージェントの自律行動や相互作用によって、社会に実在する問題や、現実では実現しにくい社会環境での生物の振る舞いなどを検証する。

奥 宏史

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.

応用化学科

村岡 雅弘

超分子を用いる光学活性分子の高効率センシング

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。

森内 隆代

軟質塩ビおよび可塑剤の新規物性評価法

プロトン核磁気横緩和時間T₂に着目したパルスNMR分光計測法は、1)成形・調整することなく使用できる非破壊検査法であり かつ 2)経時変化も含めて容易に観測できることや、3)どのような形状の複合材料でもそのまま測定可能というこれからの新しい物性評価法に望まれる資質を有している上、4)分子運動性に対応する成分の測定が可能という他の評価法に例を見ない非常に特徴的な物性評価法として期待されています。本研究では、昨今の世界的問題である塩ビ製品中の可塑剤の動的挙動を評価する汎用性の高い物性評価法としての展開を目指しています。

小林 正治

CPMEおよび4-MeTHPの有機合成反応溶媒としての応用

21世紀の有機合成化学産業では地球環境への格段の配慮が求められており、環境負荷の少ない素反応や試薬の開発はもとより、反応装置や実施手順を含めた合成プロセス全体の改良・革新が日々検討されている。反応や精製に用いる「溶媒」も環境に影響を与える重要な因子の一つであり、グリーン基準に適合した溶媒の利用が推奨される。発表者は、産業で利用できる溶媒の選択肢を広げることを目的として、今世紀に開発された日本発の疎水性エーテル系溶剤、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)および4-メチルテトラヒドロピラン(4-MeTHP)の有機合成反応溶媒としての活用を詳細に検討した。

下村 修

弱酸で活性発現!一液型熱潜在性硬化剤の開発

一液型硬化剤として、保存安定性に優れ低温で硬化作用を持つゼオライト型イミダゾラート構造体を合成した。これは、90℃以上に加熱することで樹脂硬化反応が高効率に促進し、作業時間短縮と省エネルギーに貢献できる。また、樹脂類とイミダゾール類の中から適当な配合処方の組み合わせにより硬化反応性の設計ノウハウを提供できる。

村田 理尚

熱電発電に必要な高性能 n 型熱電フィルムを開発

未利用の排熱から発電する熱電発電技術に関して、大気安定な塗布膜としてはこれまでで最も高い性能をもつ有機系n型熱電フィルムの開発に成功しました。n型半導体の材料の水分散液にエチレングリコールを添加剤として加える独自の環境調和型の手法を開発しました。多様な形状に貼り付けて利用する柔らかい熱電変換素子としてIoT社会への貢献が期待されます。

益山 新樹

高性能化・複合機能化を指向した界面活性剤の創成

 少量で十分な界面活性能を発揮し、使用後の環境負荷低減に寄与する「高性能化」、界面活性能以外のプラスアルファの機能を付与する「複合機能化」を目指した新規両親媒性化合物の創成を行ってきました。具体的には、①金属イオン捕捉能を有する界面活性剤;②化学分解性界面活性剤;③天然物由来界面活性剤;④高性能ジェミニ型界面活性剤、であり、さまざまな分野で利活用できる可能性を備えています。これらの研究成果は、最終的に SDGs 目標 7,9,12,14,15 に資するものです。

松村 吉将

簡易・高感度なフッ化物イオン検出方法

ビスマス-ジチオカルボキシレート錯体構造を有するポリマーを合成した。このポリマーは単独では溶液中でも固体状態でも蛍光発光を示さないが、フッ化物イオンを添加すると蛍光発光性を発現した。すなわち、フッ化物イオンに対する顕著なターンオン型の発光性を有していることがわかった。この性質を活用することで、高感度・簡易なフッ化物イオンの検出法としての応用が期待される。

環境工学科

笠原 伸介

低濁度原水の薬注撹拌制御に関する研究

近年、活性炭処理水など凝集性粒子をほとんど含まない低濁度水を対象にPACl注入を行い、急速砂ろ過を運用する事例が増加している。このような状況では、連続的に流入する凝集フロックではなく、突発的に流入する非凝集性粒子への対応を意図した運用、すなわち濁質捕捉効果の高いAl集積層をろ層内に速やかに形成することが重要と考えられる。 本研究では、急速ろ過層が有する固液分離の仕上げ機能を最大限に引き出すための凝集操作要件を明らかにするため、薬注後のGT値がAl集積層の形成と非凝集性粒子の阻止率に及ぼす影響を検討した。

高山 成

潜在有効発汗量を使った屋外活動時における熱中症リスク評価法の開発

一般的に熱中症危険度の指標として湿球黒球温度(WBGT)が使用されています.WBGTは携帯型の機器ですぐに測定できる簡便さがある一方,経験的な指標(めやす)で物理的な根拠に乏しいという欠点がありました.今回学生たちの実験を基に考案されたPESは,ヒトの熱の出入りの数理的な計算(人体熱収支モデル)が基になっており,脱水による体重減少率という定量的な指標で熱中症リスクを評価できます.さらに評価方法も,①気象台のデータから計算 ②WBGT計のような装置で現場で測定 ③WBGT値から推定 と3パターンのバリエーションで使え,物理的な根拠の明確さと実用性を兼ね備えた新しい熱中症リスク評価手法と言えます.

河村 耕史

排CO2ゼロのバイオエネルギー生産システム

再生可能でかつ低炭素社会の実現に貢献する次世代エネルギー生産システムの構築は急務の課題である。これまで、微生物の代謝活動(光合成、発酵、電子伝達)を利用したバイオ燃料の生産技術が個々に追求されてきたが、未だ実用化が難しいものが多い。本研究は、これまで個別に研究開発されてきたバイオ燃料生産システムを統合することで、物質の循環利用構造を構築し、エネルギー変換効率を飛躍的に高めることを目的とした研究と技術開発を行っている。

皆川 健多郎

ものづくり人材育成のための教材開発とその検証

生産性向上はモノづくり現場のみならず、多くの現場における喫緊の課題となっている。かつてはこれらの課題に取り組む人材育成は、小集団活動やOJTも含め活発におこなわれていたが、長引く景気低迷、生産の海外移転などにより、近年ではその取り組みは必ずしも十分とは言えない。特にモノづくり現場では人口減少に伴う人手不足、またその対応としての外国人労働者の受け入れなど、生産性向上への対応は急務といえる。本研究代表者は、これまで1,000回を超える製造現場訪問を通じて、現場での実態を把握するとともに、問題解決のための教材開発ならびに教材を活用したセミナーの実施を進めてきた。さらにここにIoTも融合し、さまざまな現場にて自律的に生産性向上を実現する取り組みの推進と、経営工学(管理技術)の普及を目的としている。

河村 耕史

藻類バイオ燃料の実現に資する生物資源の収集と培養・育種技術

バイオ燃料化が期待される微細藻類の1種(ボトリオコッカス: Botryococcus braunii)の遺伝資源を国内外から収集し、高密度培養法、突然変異育種法などの技術を開発している。これまで、日本各地の湖沼とインドネシアのカリマンタン島内の熱帯泥炭湿地や湖沼を中心に500株あまりの野生株を収集し、これまでの増殖速度の最速値を更新する新しい高増殖株を発見した。

生命工学科

大森 勇門

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。

藤里 俊哉

培養筋肉を用いた健康科学研究

組織工学・再生医療技術を用いて、体の外で骨格筋組織(筋肉)を作製することに成功しました。 この培養筋肉は、長さ約15mm、直径約0.5mmと小さなサイズですが、電気刺激によって、人間の筋肉と同様の収縮運動させることができます。 最近、運動が健康に良いのは、骨格筋が作る様々なホルモン(総称してマイオカイン)によることが分かってきました。マイオカインは認知症の予防やがん予防にも効果があるとされています。 この培養筋肉を運動させることでマイオカインをたくさん作らせることが可能です。 また、マイオカインを豊富に含んだ健康に良くておいしい培養食肉の開発も進めています。

芦高 恵美子

神経障害性疼痛のメカニズム解明と治療薬開発

神経障害性疼痛は、糖尿病、癌、脊髄損傷に伴い、末梢神経系や中枢神経系の損傷や機能障害によって引き起こされ、本来痛みと感じない「触る」などの刺激が痛みとなるアロディニア(異痛症)が見られる。非ステロイド性抗炎症薬やモルヒネなどの麻薬性鎮痛薬でも著効しない難治性の慢性疼痛で、第一選択薬には傾眠などの副作用が問題となっている。 これまでに、神経ペプチドのノシスタチンが、髄腔内投与によりアロディニアを抑制することを発見した。ノシスタチンに由来するペプチド誘導体を基軸に、副作用が少なく経口投与可能な鎮痛薬を開発している。 また、遺伝性結合組織疾患のエーラス・ダンロス症候群が神経障害性疼痛を発症するメカニズムを解明している。

松村 潔

発熱の分子・細胞メカニズムと薬物評価

炎症、感染、脳出血にはしばしば発熱や痛覚過敏がともなう。これらの病態は生体防御としての側面と、増悪因子としての側面があり、適切な制御が望まれる。そのためには、これらの病態の分子・細胞メカニズムを解明することが必要である。本研究室では様々なマウスの発熱モデルを用いて、その分子・細胞メカニズムを研究している。この実験系を用いて、発熱時の病態に対する薬物の効果を評価することもできる。

﨑山 亮一

新規PD液開発ツールの三次元腹膜組織の開発

腹膜は中皮細胞、間質層、基底膜、血管から成りたちます。そこで、本技術は、腹膜を中皮細胞層、間質層、血管内皮層にわけて、それぞれの層を中皮細胞、線維芽細胞、血管内皮細胞を用いて作成します。それらを温度感受性培養皿とゼラチン積層化法を用いて、順に積層化することで、体の外で人工腹膜組織を構築します。さらに、腹膜で重要になる溶質の透過や中皮細胞の剥離などをトランスウェルを用いて評価します。 ・通常は1層しか評価できないが、本技術は異なる細胞で3層に積層化した人工腹膜を作成可能 ・積層化した人工腹膜をトランスウェル上に移すことで、溶質透過試験にて腹膜の傷害と溶質透過係数の関係図を作成可能

大森 勇門

川上村の微生物資源を利用した食品開発

水源地の森を始めとする豊かな自然に囲まれた奈良県川上村。川上村の植物や土壌、それから家庭のぬか床などから酵母や乳酸菌など、食品への応用が期待できる微生物の単離を行っています。これまでに16種の酵母、15種の乳酸菌を単離しており、現在はこれら単離した微生物資源をパンやヨーグルトの製造へ応用するべく、機能解析を進めています。

長森 英二

日本随一の教育・実証用バイオリアクターで「持続可能型社会」に貢献

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)のプロジェクト「カーボンリサイクル実現を加速するバイオ由来製品生産技術の開発」において、植物由来原料からバイオ由来製品を生産する技術の開発・最適化を迅速化するための技術開発を行っています。標準化・試作支援・技術者育成の3つを柱にして取り組んでいます。

宇戸 禎仁

電気探査法による安全で安価なCT技術の開発

体表面電位分布を計測するために開発した小型電極アレイを用いて,簡単に体内のインピーダンス分布を低侵襲的に計測する技術の開発を行っている。通常のインピーダンスCTのように多数の電極を体表面に配置するのではなく,簡単に着脱が出来る小型電極アレイを計測に用い,地質調査の分野で使用されている電気探査法を利用して内部のインピーダンス分布の再構成を行う。現時点ではまだ,生体の計測には至っていないが,電解液中に導電性ゲルを配置することで人体のインピーダンス分布を模擬し,計測のシミュレーション実験を行っている。また,有限要素法による解析も行い,実験結果と比較を行い,測定精度が分布形状に依存して変化することなどを明らかにしている。

西脇 雅人

一過性および定期的な運動・食品摂取の臨床試験的側面からの効果検証

一過性(急性の応答)および定期的(慢性の適応)な運動・身体活動・電気刺激やコンプレッションなど模擬運動処置の実施、あるいは食品摂取の実施をヒトを対象として行い、UMIN-CTRなどに臨床試験登録を行った上で効果検証を行える。特に、血圧脈波検査装置を用いた動脈壁硬化度(いわゆる血管年齢)の評価、超音波エコーを用いた血管内皮機能の評価や各部位の血流量・血管径の評価、Shear Wave Elastographyを用いた組織硬度の評価、体格、筋力、柔軟性、歩行能力、有酸素性運動能力(最大酸素摂取量)、運動効率、最大無酸素性パワーなどの評価、解剖学的アライメントの評価、足部アーチの評価、体表温度の評価、低酸素環境下への応答性と運動実施能力の評価、血中物質濃度の評価、遺伝子多型の評価、活動量計を用いた身体活動量の評価、GPS端末を用いた外出状況の評価、メンタルストレスの評価が実施できる。

藤田 英俊

肥満のメカニズム解明とその応用

21世紀に入り、先進国のみならず世界中においても飢餓から飽食の時代へとなりつつあり、人類は食欲を欲望のまま満たすこともできるようになったきました。このような時代において、国民の健康的な生活を阻む代表的な病態がメタボリックシンドロームであることは明白です。我々の研究室では、培養細胞やモデル動物を用いて、肥満のメカニズムを明らかにするとともに、それを解消する機能性食品の探索と開発を目指しています。

外波 弘之

フェノールポリマーの合成とその機能性評価

 近年,酵素触媒をプラスチックなどのポリマー合成に利用する方法が注目されている.これは酵素触媒の有する次のような特徴を活用しよ うというものである.1,高い触媒活性 2,基質特異性 3,生分解性 4,穏和な条件下で機能.本研究では,このような酵素触媒の特徴を活かし,主として西洋ワサビ由来のペルオキシダーゼ(HRP)を触媒としてフェノール類を重合させる.生成するフェノールポリマーについて,抗酸化性などの機能性評価を行う.

川原 幸一

新規細胞老化抑制剤|アンヒドロフルクトース

正常細胞は一定の分裂・増殖の後に停止する。この現象を細胞老化といい、分裂を停止した細胞を老化細胞という。特徴として、肥大化とsenescence-associated βガラクトシダーゼ(SA-β-gal)活性が見られる。 老化細胞は無害で、がん化もしないと言われていた。最近、老化細胞は炎症性サイトカインを分泌し、臓器・組織機能低下・障害を引き起こし、多様な加齢性疾患をもたらすことが判明した。さらにガン化の誘導にも関与している。 細胞の老化を抑制することは、現在の日本の超高齢社会において重要である。

一般教育科

藤元 章

二硫化モリブデン/グラフェンの電気特性とガスセンサー応用

〔概要〕酸化膜付きのSi基板上にMoを電子ビーム蒸着させ,Moを硫化させることにより二硫化モリブデン薄膜を作製した.この二硫化モリブデンのトランジスタ動作も確認した.グラフェンと二硫化モリブデンのファンデルワールスヘテロ接合を作製し,その抵抗変化による水素ガスと一酸化窒素ガスの検知特性を調べた.CVDグラフェン単体よりも,二硫化モリブデン/グラフェンのヘテロ接合の抵抗変化が大きいことを確認し,ガスセンサー応用を目指している.

藤元 章

「人類の危機への挑戦」をテーマにした課題解決型授業

[概要] 大阪工業大学の工学部では,PBL(ProblemあるいはProject-Based Learning)を基軸とした教育カリキュラムを実施しています。1年次では各学科の専門分野に関連した課題の実験・実習的なPBLを行い,2年次生には物理学,地球科学,生物科学の分野横断型PBLを提供しています。2015年度から2018年度まで「火星移住計画」を題材にして, 2019年度から2022年度まで「太陽系ツアー」を題材にして進めてきました。そして, 2023年度からは,惑星・宇宙の枠を飛び出して,「人類への危機への挑戦」をテーマにしたPBL型授業を進めています。

野澤 真人

一般相対性理論の数理構造の解明

Einstein の提唱した一般相対性理論は、Newtonの万有引力では謎であった多くの現象を説明することに成功し、最も予言能力の高い重力の理論としての地位を確立しています。さらに宇宙自身の膨張やブラックホールといった天体など、私たちの宇宙観に大きなパラダイムシフトをもたらしました。 このように大きな成功を収めた一般相対性理論ですが、私がこの理論に惹かれる理由は、何と言ってもその数理的な美しさにあります。時空の安定性を保証する正質量定理やブラックホールの唯一性定理の見事な証明は、その端的な例でしょう。これらをさらに一般化して、より汎用的な形式にするための研究を進めています。

小島 夏彦

渦鞭毛藻シスト(休眠胞子)を中心としたパリノモルフ群集の研究

 沿岸海洋表層堆積物には無数の生物起源物質が含まれているが,その中で単細胞の藻類である渦鞭毛藻はその休眠胞子(シスト)を堆積物中に残すことがある.そのため,堆積物中からそれらを抽出,分析することにより赤潮・貝毒予測をはじめ様々な情報を引き出せる.また,その堆積物から同時に産出するパリノモルフと呼ばれる多様な有機質の生物遺骸群集の存在も注目される.渦鞭毛藻シスト研究から派生的に生まれた分野とも言え,未解明の部分も多いが将来的には環境解析のツールとして利用できる可能性を秘めている.

長谷川 尊之

フェムト秒レーザで励起される超高速過渡現象の解明とテラヘルツ波放射の制御

半導体表面にフェムト秒レーザーを照射すると、サブピコ秒領域において電子や原子の様々な過渡現象が励起されます。過渡現象はテラヘルツ波放射や誘電率変調など多様な応答をもたらすことから、光機能デバイスへの応用の観点から注目を集めています。本研究室では、過渡現象と関連のある半導体表面状態を変化させる方法を開発し、さらに、独自の分光システムを整備することで、過渡現象ダイナミクスの解明とテラヘルツ波放射の制御を目指しています。

谷 保孝

古第三紀神戸層群凝灰岩層の層序学的・記載岩石学的研究

 本研究では,兵庫県三田盆地に分布する神戸層群凝灰岩層をより精密に区分し,それらの凝灰岩層の記載岩石学的性質を明らかにする.野外調査では凝灰岩層の岩相や分布を,鏡下観察では凝灰岩層の軽石斑晶鉱物の組み合わせを記載する.必要に応じて黒雲母などの化学組成も測定する.また,本研究による凝灰岩層序区分に基づいた地質図の作成も進める.本研究の成果は,神戸層群分布域で発生する地すべりに関する課題などを考察する上でも重要な役割を果たすことが期待される.

門内 晶彦

クォークグルーオンプラズマから探る数兆度の世界

物質を形作る最小構成要素であるクォークやグルーオンなどの素粒子は、通常は原子核中の陽子や中性子などのハドロンと呼ばれる粒子内部に閉じ込められています。一方約2兆度以上の超高温になるとクォークグルーオンプラズマ(QGP)と呼ばれる素粒子のプラズマ状態になると考えられています。QGPはビッグバン直後の初期宇宙を満たしていたとされますが、高エネルギー原子核衝突による実験的な生成が可能です。モデル構築、解析計算、数値シミュレーションなどを通じてQGPの物理を理論的に研究しています。

総合人間学系教室

西脇 雅人

一過性および定期的な運動・食品摂取の臨床試験的側面からの効果検証

一過性(急性の応答)および定期的(慢性の適応)な運動・身体活動・電気刺激やコンプレッションなど模擬運動処置の実施、あるいは食品摂取の実施をヒトを対象として行い、UMIN-CTRなどに臨床試験登録を行った上で効果検証を行える。特に、血圧脈波検査装置を用いた動脈壁硬化度(いわゆる血管年齢)の評価、超音波エコーを用いた血管内皮機能の評価や各部位の血流量・血管径の評価、Shear Wave Elastographyを用いた組織硬度の評価、体格、筋力、柔軟性、歩行能力、有酸素性運動能力(最大酸素摂取量)、運動効率、最大無酸素性パワーなどの評価、解剖学的アライメントの評価、足部アーチの評価、体表温度の評価、低酸素環境下への応答性と運動実施能力の評価、血中物質濃度の評価、遺伝子多型の評価、活動量計を用いた身体活動量の評価、GPS端末を用いた外出状況の評価、メンタルストレスの評価が実施できる。

辻本 智子

認知言語学的手法を応用した英語前置詞教材の開発

英語習得において、しばしば躓きの原因となる多義語の前置詞であり、また認知言語学における多義語研究が前置詞に関して最も進んでいることから、認知言語学の知見を生かした中学生向けオンライン教材『アニメで学ぶ 英語前置詞ネットワーク辞典』を開発した。認知言語学で言う「スキーマ図」のアニメ化がポイントである。

大塚 生子

日常会話における差別の(再)生産について

「ヘイトスピーチ」という語はこれまで、街宣活動やオンラインの掲示板などで不特定多数の人々に向けて発せられる、特定のアイデンティティを有する人々への差別的言語行動に対して用いられてきた。しかし、偏見や差別が人々の日常会話において談話を通して(再)構築されることを鑑み、本研究では個人間会話というミクロレベルでの差別の実践を問題とする。本研究では実際の会話の談話分析を通し、日常会話における差別は、「差別は悪である」という社会通念・規範よりも、相手との人間関係を良好に保つという相互行為上の規範が優先されるために起こるということを論じた。

椋平 淳

社会包摂に資する演劇事業の企画・運営

高齢化や経済格差拡大などの社会環境の変化を背景に、劇場のもつ社会包摂機能が注目されている。特に公共の劇場が提供する事業には、単に舞台関係者や芸術愛好家に訴求する要素だけでなく、広く一般の人々の幸福感増進やコミュニティ活性化に資する多様な機能が求められる。個別の演劇事業の企画・運営や統括的な劇場運営・プログラムデザインのあり方、さらには共生社会の実現に向けた劇場を拠点とする地域貢献の方策について、実践的に探求する。

石道 峰典

アクアポリン4による水代謝を活用してみずみずしい骨格筋をつくりたい!

骨格筋は水分含有量が約8割であり、水分を豊富に含んだ組織です。骨格筋を構成する筋線維(筋細胞)でのスムーズな水分代謝により筋の恒常性が保たれることから、骨格筋における水分代謝を制御する水分子輸送機構は、健康的で活動的な日常生活を維持するうえでも非常に重要となります。 現在、本研究室では、骨格筋における筋機能の維持・改善やサルコペニア予防など目的に応じた水分代謝の制御を実現するために、水分子輸送機構の主要タンパク質の1つであるアクアポリン4 (AQP4)の生理学的特性の利用法の開発を目指しています。

中村 友浩

3次元培養筋”OITem”の開発と評価

我々の研究グループでは、長期的な培養が可能で成熟度が高く、機能評価が簡便に実施できるマウス由来骨格筋オルガノイド作成に成功し、大阪工業大学独自のモデルとして3次元培養筋OITem (Osaka Institute of Technology:Tissue engineered muscle) と命名した。この骨格筋オルガノイドは、平面培養と異なり、細胞配向性が高く、形態的にも生体筋と類似していることが明らかとなっている。培養中に自己組織化によって生じる受動的張力を解放し、機械的除負荷を行うと生体筋の廃用性筋萎縮に類似した表現型が生じる。また、培養デバイスを汎用的な電気刺激装置が使用できるように最適化し、生体筋の収縮様式と類似した短縮性収縮を誘導したり、収縮機能を評価することも可能である。この生体外デバイスを利用し、生体筋収縮を模倣することが可能であれば、運動効果を検証する動物代替モデルとして活用できるだけで無く、高齢化に伴う筋力低下を予防できる栄養素材の開発やALS、重症筋無力症などの難病疾患の創薬等、幅広い領域で社会実装可能な基盤技術として期待できる。

西山 由理花

近代日本における政党政治の形成と崩壊に関する研究

近現代日本の民主主義のあり方に関心を持ち、近代日本の政党政治について、特に政党政治家の人物研究という観点から研究を行っている。近代日本の政党政治の形成・崩壊過程の中心にあった人物に焦点を当てることで、政策や組織の成り立ちの背後にある教育や社会状況をも含めて近代日本社会を理解できると考える。

川田 進

アジアの宗教紛争・民族問題と安全保障

1991年以降、中国、インド、ネパール、ミャンマー、カンボジア、ラオス、タイ、ベトナム等で、宗教問題や民族紛争に関する現地調査を継続してきた。主要なテーマは「チベット問題」と「イスラーム紛争」である。「宗教NGO」という視点から、穏健な「宗教ネットワーク」「民族コミュニティ」形成の糸口を明示し、紛争解決の有効な方策を提示する。日本社会が抱える弱点の一つは、「民族問題やイスラーム社会への理解不足」である。一連の研究が、テロ事件の背景や海外在住邦人の安全確保など、日本の安全保障及び民間企業・個人が海外で活動する際の安全確保に資することを目指す。

大塚 生子

イン/ポライトネスと人間関係の周縁化について

通信手段の多様化によるコミュニケーションの機会の増加は、他者との親密な関係を築く機会の増加であると同時に、対立を生み、人間関係の軋轢が生じる機会の増加であるともいえる。 従来、言語使用と人間関係の構築(維持、崩壊を含む)を取り扱うイン/ポライトネス研究は、「円滑なコミュニケーション」を前提とした「相手への配慮」に関心を置き、人を周縁化したり傷つけたりする相互行為には着目してこなかった。 本研究では「ママ友」のコミュニティを集団特性を持つコミュニティのひとつと見なし、相互行為者間の実質的・感情的利害の対立に由来する場面の分析を通して、集団内での他者の周縁化を考察する。

尾田 知子

J. D. サリンジャーの文学作品における「移動」

本研究は、アメリカ作家J. D. サリンジャーの文学に描かれる「移動」に着目し、その多様性と特異性を明らかにするものである。アメリカ西部や南部への長距離移動を描く「ロード・ナラティヴ」の本流とみなされてきたのは、同時代のアメリカ作家ジャック・ケルアックであるが、サリンジャーの小説はケルアックの文学と少なからぬ共通項を有する。したがって本研究は、両作家作品の共通点を踏まえつつ、ケルアックとは方向性を異にするサリンジャー作品独自の「移動」の諸相を考察する。

瀧川 宏樹

英国ヴィクトリア朝の文学作品における男性像の研究

本研究では、英国ヴィクトリア朝の男性表象の探求をテーマとしている。当時、男性は女性と比較して、社会的に優遇された立場にあった。そのため、これまでの研究では、社会的に冷遇されていた女性に焦点を当てたフェミニズム研究が盛んに行われてきた。 ところが、昨今のジェンダー研究においては、社会的に優遇されている男性もまた、社会が求める理想的な男性像に苦悩しているのではないかという視点が確立されている。男女平等を確立し、女性が生きやすい社会を作ることは言うまでもないが、男性も生きやすい社会を目指してこそ、真のジェンダー平等の達成と言える。 ブランウェル・ブロンテの作品における男性表象に着目し、そこから見えてくる理想的な男性像と、ブランウェル・ブロンテが実人生で直面した現実の男性の生き様との間の齟齬を探りだすのが、本研究の目標である。

ナノ材料マイクロデバイス研究センター

前元 利彦

未来の生活を変える新機能デバイスの開発

今まで半導体として利用されてきたシリコンに比べて異なる性質のもつ半導体や、透明でしなやかな材料を研究することで、新しい機能を持った素子の実現を目指します。たとえば、酸化物半導体に関する研究では透明なディスプレイ・情報端末を実現するための技術や、自在に曲げられるデバイス・センサに関する研究を進めています。これらの技術は未来の生活の利便性を大幅に高めます。

小池 一歩

絹フィブロインを用いた酵素膜の作製と拡張ゲートFET型バイオセンサーへの応用

本研究室が行っている研究課題の一つに「連続モニタリング可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」があります.近年,体液に含まれる健康指標マーカを連続,かつ,繰り返し測定可能なウェアラブルセンサーの需要が高まっています.その中でも特に実用化進んでいるパッチ式センサーは,皮下の血管と細胞の間を満たしている間質液を被検液とするため,低侵襲で連続使用できる特徴があります.これまで我々は,市販のMOSFETのゲート端子に酵素膜を形成した拡張電極を接続して,健康指標マーカであるグルコース(糖),尿素,クレアチニンを検出するための拡張ゲートFET(EGFET)型バイオセンサーを作製してきました.本研究シーズは,「絹フィブロインを用いた酵素固定化技術」と「EGFET型バイオセンサーへの応用」です.

廣芝 伸哉

フレキシブルデバイス作製のための基盤技術(有機,酸化物,MDシミュレーション)

有機分子や,酸化物ナノ材料など物質のもつ多彩な機能や物性を応用し,フレキシブルFETデバイスやバイオセンシングなどのナノシステムデバイス創成することを目指しています. 物質中の電子を情報システムに組み込めるようなデバイス機能につながる物質の性質(物性)を探求しています. 電気測定をはじめ,分光特性,構造解析,分子動力学(MD)計算およびナノ構造作製技術を用いて基礎物性をベースとして得られた知見をもとに,デバイス機能への展開を目指しています. 特に,ナノ加工技術や精密な薄膜形成手法が得意分野です.この分野では,有機半導体ナノワイヤや分子超格子構造,誘導自己組織化と逐次浸透合成を組合せた微細構造作製などなど,新しい独自の技術を目指しています.

藤元 章

二硫化モリブデン/グラフェンの電気特性とガスセンサー応用

〔概要〕酸化膜付きのSi基板上にMoを電子ビーム蒸着させ,Moを硫化させることにより二硫化モリブデン薄膜を作製した.この二硫化モリブデンのトランジスタ動作も確認した.グラフェンと二硫化モリブデンのファンデルワールスヘテロ接合を作製し,その抵抗変化による水素ガスと一酸化窒素ガスの検知特性を調べた.CVDグラフェン単体よりも,二硫化モリブデン/グラフェンのヘテロ接合の抵抗変化が大きいことを確認し,ガスセンサー応用を目指している.

和田 英男

温暖化防止対策のためのスマートウィンドウ開発

 地球温暖化による気候変動を解決するためには、熱エネルギーを効率的に使用して物質から放出される排熱を抑制することが重要です。二酸化バナジウム(VO2)は温度変化が生じることで、熱的に誘発された相転移によって近赤外域の光学特性の急激な変化を引き起こします。このため、可逆的に低温透明状態から高温不透明状態へ移行して自動的に太陽熱流束を調整することができます。本プロジェクトでは、有機金属分解法(MOD)を用いてナノスケール多孔質モスアイ構造を有するVO2薄膜を汎用ガラスに成膜することにより、サーモクロミックガラスを作製しています。また、高原子価カチオン元素を用いた置換ドーピングによる相転移温度の低温化を図り、環境温度に適応できるスマートウィンドウの開発を目指しています。

藤井 彰彦

一軸掃引塗布プロセスによる太陽電池用ペロブスカイト薄膜の作製

近年太陽電池材料として有望視されている有機無機ハライドペロブスカイトの塗布製膜性に着目し、基板上に直接単結晶薄膜を作製する塗布プロセス技術を検討し、高い光電変換効率を示す太陽電池の開発を行っています。従来製膜法と比較すると、結晶粒径が100倍の100 μmの結晶が育成し、キャリア輸送に有利な結晶軸を面外方向に配向させることができ、太陽電池のエネルギー変換効率と安定性の改善に貢献しています。

ロボット工学科

廣井 富

手すりの上を移動する道案内ロボット

 本コミュニケーションロボットの特徴は、手すりの上を移動することである。ケータイや地図が読めない方でも問題なく、音声とジェスチャで指示してくれる。さらに人はロボットの手を握って誘導される。この時、ロボットの腕が伸び縮み可能なシステムを構築した。これにより、人の歩行速度に応じた無理のない道案内が可能である。本研究室でアルゴリズムを開発した「測域センサを用いた人検出システム」を応用しており、複数人が存在する環境内においても対象者を見失うことがなく、動作可能である。また、ロボットと案内される人の対話が破綻している場合等にオペレータが介入可能である。その介入頻度を簡易に制御可能であり、オペレータの負荷を軽減することが可能である。

井上 雄紀

ROSを基盤とした研究、開発用の移動ロボット

移動ロボットの開発では、信頼性確保のために新規モジュールの開発は上位の各種ソフトウェアモジュール、スタック、ツール群を含めると膨大なコストとなる。ROSを活用することで、きちんと動作する、独自ハードウェアロボットの実装が容易となる。なお、移動ロボットの独自のハードウェアとロボットシステムとの間のドライバは、当然開発が必要となる。PSOCによりその部分の抽象化共通化を目指す。

河合 俊和

医師と協働する手術支援マニピュレータ

本研究室では,患者の傍から近接操作でき,医師と共存協調する手術支援ロボットを,医工・産学連携で研究しています.執刀医が一人で行えるロボット支援手術が実現すれば,少ない医療スタッフでの手術が可能となり(感染症対策,外科医の働き方改革,大規模災害),患者は地元病院で手術を受けられ,診療科の偏在の縮小,医療費の低減にもつながります.

谷口 浩成

底背屈と回外内動作を提供する足関節の関節可動域運動支援装置

拘縮とは,関節の柔軟性が失われた状態であり,発症前に予防することが重要である.拘縮の予防方法として,理学療法士による関節可動域(Range of Motion : ROM)訓練が実施される.しかし,高齢者の福祉施設や,通所リハビリテーションの事業所など,介護の分野における理学療法士の不足が指摘されている.そこで本研究室では,理学療法士に代わってROM訓練を行う運動装置の開発を行っている.本研究では,独自に開発した空気圧ソフトアクチュエータを用いることで,足関節のROM訓練やストレッチ運動など多様な動作を実現できるリハビリテーションシステムについて紹介する.本アクチュエータの柔軟性を利用することで,患者に対して安全で予防に必要な多様な動作を提供できる点が特長である.

倉前 宏行

マルチスケール・マルチフィジックス有限要素解析法

金属材料の機械的特性は,材料の微視的な多結晶構造,特に優先方位や結晶粒径に大きく依存する.微視結晶構造制御に基づく高機能材料の創製のためには,熱的影響を含む材料の加工過程における塑性変形過程の結晶集合組織発展の非線形解析手法と加工プロセスパラメータの最適化の確立が必要である. 本研究においては,塑性変形誘起の集合組織発展に加え,熱的負荷による動的再結晶を解析可能なマルチスケール熱・結晶塑性有限要素解析コードを開発した.これにより自動車用ボディ板材のAl合金板材の圧延創製過程のプロセス最適化が可能となる.

姜 長安

非把持双腕ロボットによる摩擦力補償無しでの抱きかかえ制御

本研究では,力学的な本質を失わず,3次元運動を2次元運動に簡略化し,要介護者を二つの関節を持った3リンクの物体とみなす.そして,非把持双腕ロボットアームとリンクの間の静止摩擦を利用し,3リンク物体がロボットアームから滑り落ちないための安定領域を求め,その中に摩擦力が最も小さくなる姿勢を求める.得られた最適な角度を用いて,ロボットの抱きかかえ制御を行い,3リンク物体の安定支持が実現できることを示す.

鎌野 健

大野関数の解析的性質について

画像の関数を大野関数といい,互いに双対なインデックスに対する大野関数は,複素関数として等しいことが知られている.特に0以上の整数点での値を考えると多重ゼータ値の理論における大野関係式が導かれるため,それは大野関係式を補完したものであるといえる.本研究では,大野関数が積分表示を持つことを示し,それにより大野関係式の補間の別証明を与えた.

横山 香奈

ハワイにおける日系移民の成功要因に関する一考察

 ハワイでは、日系移民が他のアジア系エスニックグループに比して突出した成功を収めた。成功した背景理由として、「日本人は勤勉で我慢強かったからだ」と精神論に終始することが多いが、調査の結果、それ以外にも多角的要因が寄与していることが示唆された。 かつて海外へと移り住んだ日系移民の一例を参考に、今後、日本においても移民の教育問題について検討したりするなど、多方面に還元できるような研究に繫げていくことを目指す。

システムデザイン工学科

井上 剛

生体電位計測を用いたアプリケーションの創出

ヒトの体からは臓器の活動や筋の収縮に伴い微弱な電気信号(生体電位)が発生しています.医療現場で病気の判断等に用いられていたこれらの電気信号は,近年の計測技術の発展によりより日常での計測が可能になりつつあります.生体電位の計測結果からはユーザの状態,例えばどのくらい心拍が変動しているか?どのくらい筋力が発揮されているか,などが定量化できるため,この定量値を基づいて自然な形でユーザを「推定・理解・予測」する様々なユーザ支援アプリケーションの実現が可能となります.

情報知能学科

尾崎 敦夫

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支援をするための研究開発に挑んでいます。

ズオン クアン タン

遺伝的アルゴリズムによる地上放送システムの無線資源割り当て最適化技術

本技術のコアは,遺伝的アルゴリズムを用いて放送局の送信電力と使用チャネルを割り当てる際,膨大な地図情報を取り入れると計算不能になるため,各局の放送エリアを簡単に近似できる数学モデルを構築し,これを最適化アルゴリズムに入れることで,計算を可能にする.

牧野 博之

ばらつきに対応したSRAMの動作安定化に関する研究

トランジスタのしきい値電圧のばらつきによってSRAMが動作不良となる問題に対して、これを救済し歩留まりを向上させる手法を開発しました。まず、オンチップでしきい値電圧を測定する方法を提案し、5mVの精度で検知可能であることを確認しました。さらに、様々なしきい値電圧において、メモリセル(記憶回路の最小単位)に与える電圧を変化させて動作可否を調べることにより、SRAMに与える最適電圧を明らかにしました。なお、本研究はJSPS科研費 (JP23560423)の助成を受けたものです。

小谷 直樹

短時間で知的な機械を構成するためのAIの学習法に関する研究

近年,人工知能・機械学習技術の発展もあり,これらの知能化技術をロボットの環境適応能力や自律性の付与の手段として用いることが期待されています.しかし,強化学習を含む機械学習は,一般的に多くの学習時間を必要とする根本的な問題を抱えています.従って,学習時間を短縮することが,実時間で学習する実ロボットにとって,特に解決すべき重要な課題です.私達は,遺伝的アルゴリズムの概念で説明した学習高速化手法を開発し,より高度なロボットの知能化の実現を目指しています.

中西 知嘉子

エッジAIで高精度画像認識・物体検出

組み込み市場では,運用コストやセキュリティー,リアルタイム性などの問題から,エッジ(端末側)で単独処理できる「エッジAI」が期待されている.その実現方法であるFPGAによるエッジAIは根強いニーズがありながら,デバイスが高価格,実装が難しい,量子化による性能劣化という問題点があった.そこで,我々は,低価格のデバイスをターゲットにし,推論アルゴリズムを解析することで,効率よくアクセラレートする回路をFPGAで実装,処理を最適化することで,低消費電力で高速な推論処理を実現している.

神納 貴生

微弱特徴の可視化によるX線画像診断

社会インフラを支える工業製品など,簡単に停止して点検できないものは多く,それらは非破壊検査によって点検される.非破壊検査の一つとして,X線画像診断が挙げられる.X線は物体の透過率の違いにより内部構造を写し出せるが,X線が透過し難い金属などで覆われている場合,写し出せる内部構造の像は薄くはっきりとしないものとなる.これまで個別の工業製品に対するX線画像診断は熟練工の目視技術によって成り立っていたが,本技術は熟練工が確認する特徴を可視化して誰もが頑健に検査できるようにする.

情報システム学科

尾花 将輝

システムログを用いた不吉なログ検出の試み

近年のシステムは様々なサーバ,ネットワーク機器,アプリケーション等のソフトウェアとインフラストラクチャ(インフラ),ままたはクラウドサービスが複雑さに関係しあうシステムが多い.このように複雑化する一方で,ソフトウェア,またはインフラ,クラウド等を環境に合わせて正常に設定する必要がある.しかし,設定項目が多すぎるため,設定ミスによる障害の発生や,更にどの機器に原因が発生したのかがわからない上に特定する事には多大なコストがかかる.複雑なシステムの障害を検出するための第1段階としてソフトとインフラをシームレスにリプレイするログリプレイヤのプロトタイプを開発した

福安 直樹

自動発注問題を題材としたIT人材育成教材

ビッグデータ処理、人工知能、クラウドの各技術を融合して社会の具体的な課題を解決できる人材の育成を目指して、スーパーマーケットにおける自動発注問題を課題として設定したPBLを設計・実装しました。システムを構成する各要素技術のみならず、チームでコンセンサスを得る方法やその難しさ、役割分担による開発、そのためのコミュニケーションなども経験できるようにしました。これまでに延べ236名を対象に実施し、アンケート結果等からその有用性を確認しました。

井垣 宏

リアクション機能を備えたリモートモブプログラミング支援環境の検討

複数人でソフトウェア開発を行う手法の一つとして,モブプログラミングやペアプログラミングといったというものがある.モブプログラミングでは,開発者らは端末を操作するドライバと開発画面を見ながら意見を出してドライバをサポートするナビゲータと呼ばれる役割に分かれ,役割を短時間で交代しながら開発を進めていく. 本研究室では,コロナ禍の現状を受けて,このモブプログラミングをリモート環境で実施している.実際に対面からリモート環境に移行するにあたり,開発者間のコミュニケーションにおいて課題が有ることがわかった.そこで本研究では,モブプログラミングのそれぞれの役割に応じたコミュニケーション支援機能とリアクションが実行された際に記録する機能を検討している.

鎌倉 快之

カメラを用いた人の非接触状態計測

カメラの映像から顔や顔のパーツ,身体の動きを検出して生体信号を計測したり,計測した情報を応用するシステムを作成しています.また,計測したデータが,実際のセンサで計測したデータとどのくらい一致するのか,どんな風に違っているのかについて比較,解析しています. カメラを用いたウェアレス(非接触)での計測とその応用について検討しています.

鎌倉 快之

カメラを用いた人の非接触状態計測

カメラの映像から顔や顔のパーツ,身体の動きを検出して生体信号を計測したり,計測した情報を応用するシステムを作成しています.また,計測したデータが,実際のセンサで計測したデータとどのくらい一致するのか,どんな風に違っているのかについて比較,解析しています. カメラを用いたウェアレス(非接触)での計測とその応用について検討しています.

鎌倉 快之

トモグラフィー画像の3次元可視化プログラムの作成

X線CTやMRIなどで撮影したトモグラフィー像(断層画像)の中から,注目領域だけを検出したり,立体構造を想像することは容易ではありません.画像処理技術や手法の応用により,注目領域のセグメンテーションとラベリング,立体構造の再構成を行い,三次元可視化するためのソフトウェアの開発に取り組んでいます.

水谷 泰治

図形アニメーションに基づいた学習用並列プログラミング環境の提案

マルチコアCPUの性能を最大限に活用してプログラムを高速実行するためには並列プログラムを作成する必要がある。しかし、一般に並列プログラミングの学習は初学者にとっては容易ではない。その理由として、並列プログラミング自体が難しいことに加え、初学者には馴染みの薄い数値計算問題を題材とすることが多いこと、大規模な計算でない限り並列化の効果を実感しにくいことなどから、初学者の興味を維持しにくいことが考えらえる。本研究では並列化の効果を体感しやすく、かつ、平易な教材を扱える並列プログラミングの学習環境としてProcessing言語を用いた図形アニメーションプログラムのための並列化フレームワークを提案する。

本田 澄

欠陥データを利用したソフトウェアプロジェクト比較手法に関する研究

本研究では様々なドメインや開発スタイルに属するソフトウェア開発に対して有効なソフトウェア信頼性モデルを構築し活用方法を広く普及することでソフトウェア開発をより効果的で制御可能とすること目的とします。そのためには多くの企業の開発データの収集方法および普及方法としてウェブアプリケーションの開発が必要です。また企業の開発データのみならずオープンソースソフトウェアにおける開発データも対象とします。本研究を行うことで現在困難とされている開発スケジュールの定量的な決定に役立つと考えられます。

尾花 将輝

システムログを用いた障害検出のためのログリプレイヤの開発の試み

近年のシステムは様々なサーバ,ネットワーク機器,アプリケーション等のソフトウェアとインフラストラクチャ(インフラ),ままたはクラウドサービスが複雑さに関係しあうシステムが多い.このように複雑化する一方で,ソフトウェア,またはインフラ,クラウド等を環境に合わせて正常に設定する必要がある.しかし,設定項目が多すぎるため,設定ミスによる障害の発生や,更にどの機器に原因が発生したのかがわからない上に特定する事には多大なコストがかかる.複雑なシステムの障害を検出するための第1段階としてソフトとインフラをシームレスにリプレイするログリプレイヤのプロトタイプを開発した

樫原 茂

ワタリガニ養殖の持続可能なDX化プロジェクト

本研究課題では,食用カニであるワタリガニの養殖を対象とし,その収穫率向上のためにICT(情報通信技術),Internet of Things(IoT),およびAI(人工知能)を適用した次世代ワタリガニ養殖の持続可能なDX化の体系化に向けた実証的研究に取り組んでいる.養殖業におけるICT・IoT・AIの適用は黎明期であり効果的な活用方法について模索しているのが現状である.ワタリガニの養殖環境を有し,これまで共に研究を行っているハサヌディン大学(インドネシア)及び伊良部島を研究拠点とし,効率的かつ効果的な次世代のワタリガニ養殖方法の研究開発を実施している.

本田 澄

画像認識 AI はどこを見ているの?

さまざまな画像認識AIが提案されていますが、画像のどこを見て認識しているのでしょうか?本研究ではAIの認識箇所を特定する技術であるGrad-CAMを利用して認識箇所を可視化し、どこを見て認識しているかを調べました!その結果から次の提案を考えています。1)画像認識AIの精度比較のために、人間が画像を認識している特徴的な箇所とAIの認識箇所を利用する。2)長年の経験や勘が必要な画像識別技術をAIで再現し、無意識に利用していた画像の特定箇所を明らかにする。

真貝 寿明

宇宙物理学・相対性理論研究+文理協働研究+科学のアウトリーチ活動

アインシュタインが相対性理論を提唱して100年が経ち,技術が進化して,ようやく重力波・ブラックホールの直接観測ができる時代になりました.日本の重力波観測プロジェクトKAGRA(かぐら)の科学研究者代表を2017年から21年まで務め,一般向けの著作や講演も多く請け負っている教員が,この分野の解説を提供いたします.「相対性理論はどこまで正しいのか」「宇宙への理解は今後どう深まっていくのか」などをテーマに,歴史的・科学的どちらの視点からも可能です.

情報メディア学科

河北 真宏

光線空間情報の撮影と裸眼3D映像表示

 次世代の映像技術として,これまでの2次元映像では表現できなかった実物感や実在感があるリアルな映像技術のニーズが高まっている.本研究では,3Dメガネをかけることなく自然な3次元映像を鑑賞できるとともに,光沢などの物体表面の質感まで再現できる映像技術の実現を目的としている.今回,簡易なカメラ構成で光線情報を取得できる撮影技術を開発するとともに,3次元映像表示装置と組み合わせることでリアルタイムの裸眼3次元映像の撮影と表示を可能とした.

村木 祐太

植物画像を対象とした枝の構造復元

近年,農家の高齢化や減少に伴い,カメラを用いた植物の自動監視技術が注目されている.しかし,植物の成長具合を判断する指標である枝構造の情報を取得する場合,葉によって枝が隠れてしまうため枝の情報を取得することが困難である.そこで,本研究では対象の植物を多視点から撮影し,多視点からの植物画像を入力として,枝の三次元構造を復元する.はじめに,多視点から撮影した植物画像に対して,深層学習による画像変換を行い,枝の存在確率画像を生成する.枝の存在確率画像とは,枝の存在確率を画素値で表した画像のことを指す.そして,多視点での枝の存在確率画像を用いて,三次元構造の復元を行うことで枝の構造復元を実現する.

田岡 育恵

逆接の意味が漂白化したBUTの「逆接」とは何か?

辞書に,butのspokenの用法で逆接の意味が漂白化したような意味が記述されている.それらは,「怒り,驚きなどを表す」,「謝罪の後に用いる」,「話題転換する前に用いる」,「語の反復の間に用いる」という用法である.しかし,butが本来持つ逆接の機能とこれらの用法とのつながりはよく分かっていない.そこで,but の逆接の意味が漂白化した用法とbut本来の逆接の意味とがどのようにつながっているのかについて述べる.

神田 智子

ユーザの視線行動に適応した エージェントの視線行動の開発と評価

シャイな人間は対話相手の視線に敏感であり,注視されることを嫌うということが示されている.本研究は実験参加者の視線行動に適応するエージェントの視線行動の開発と評価を目的とする.具体的には,対話中のユーザの視線行動をアイトラッカーで取得し,過去15秒間にユーザがエージェントの目を注視していた割合を基に対話エージェントがユーザの目を注視する割合を適応させ,ユーザと類似した凝視量を保ちながら視線行動をとる対話エージェントを開発した.評価実験では,シャイなユーザグループに対話のストレスの軽減効果および対話エージェントへの親近感の向上効果が見られた.

鈴木 基之

音声からの高精度感情識別法の開発

通常音声から感情を識別するには,声の高さや大きさ,声色といった情報を利用しますが,これらは仮に同じ感情で話していても話す内容(言葉)によって大きく変化してしまいます。 そこで「同じ発話内容を無感情で話している音声」を音声合成を用いて準備し,それとの違いを見ることで高精度に感情を識別する方法を開発しています。簡単な感情認識実験では,70%程度の感情認識率を76%程度まで向上させることができました。

福島 拓

話者の意図を適切に伝達可能な多言語間対話支援手法

医療従事者と外国人患者の間の対話支援を目的とした,多言語対話支援手法について述べる.医療現場において母語が異なるために意図の伝達が円滑に行えない問題を解決するために,用例対訳と機械翻訳を併用した多言語間対話支援技術の開発を行っている.本技術では,用例対訳や回答候補などの概念を用いて正確な意図の伝達を支援している.

古樋 直己

映画・洋楽の英語教育への活用

英語の運用能力向上には、英語に接する時間の増加が必須である。たしかに、学習時間の増加がそのまま英語運用能力の向上につながるとも限らない。しかし,学習量を増やすことは不可欠である。これには、苦にせず接することができる素材が必要となる。元来、娯楽用に制作された映画や洋楽は、楽しみながら本物の英語に接することができるという点で優れている。ただ、本物であるからこそ、学校の英語との橋渡しの工夫が必要となってくる。

河北 真宏

空中への3次元映像表示技術

 近年,非接触型タッチパネルなどのニーズの高まりとともに,空中に映像を表示する技術(空中映像技術)の研究が盛んになっている.現在,テンキーやメニュー画面などの2次元映像を空中に表示し,非接触でインタラクティブ操作する装置が開発されている.本研究では,ボリュームや視差がある3次元映像を空中に表示する技術を実現し,より多彩なインタラクション操作が可能な映像メディアの実現と幅広い分野への応用を目指している.

田岡 育恵

譲歩・対比の文脈でのand

譲歩・対比の用法のand について「butと交換可能」という記述が辞書に見られる:/ ǽnd / [対照]それなのに、しかし、(また)一方《♦butと交換可能》;[譲歩的に]・・・なのに(小西友七・南出康世編集主幹『ジーニアス英和大辞典』).しかし,譲歩・対比を表すのにbutではなく,わざわざandを使うのは,それなりの伝達効果を見込んでのことである.譲歩・対比の文脈で使用されているandについて,butにはないandの伝達効果を紹介する.

田岡 育恵

逆の意味をつなぐANDとアドホック概念の形成

(1) He looked vicious and attractive.  (1) の前項はviciousというネガティブな状態を表す語であるのに対して、後項はattractiveというポジティブな状態を表す語である.ここでは,「やくざな感じで(そこが)魅力的だった」というように、前項が後項の要因になっているような解釈になる.しかし,本来,ネガティブとポジティブという逆の意味をつなぐのに,何故butではなくandの使用が許されるのか?そこにはアドホック概念の生成が関わるものと考える. ここでは,そのアドホック概念の形成について考察を述べる.

橋本 渉

容易に構築できる球面ディスプレイ環境

球面型没入ディスプレイ環境構築をサポートするシミュレータを開発した.球面ディスプレイを作る際には,ドームスクリーンへの特殊な歪み補正を考慮した投影系の光学設計を行う必要がある.しかし,実際に製作される光学系はシミュレーション通りの精度が保証されるわけではない.使用する際に改めて光学系の微調整が必要となる.本研究では,投影系の光学設計と同時に,光学系の微調整や歪み補正が実行可能な投影シミュレータを開発している.

宮脇 健三郎

スマート農林業のための自律走行型クローラロボット「アグリムーバ」

農地や山林での移動に適した中型のクローラロボット「アグリムーバ」を株式会社デザイオ社と共同で研究・開発しています. 雑草除去や作物の運搬等様々な作業に使用可能なロボットで,GNSS(Global Navigation Satellite System:米国の GPS や日本の衛星を含む全球測位衛星システム)や3 次元 LiDAR(光学的な距離計測センサ)を搭載し,ROS(Robot Operating System)にも対応しています. ROSはロボット制御ソフトウェアの効率的な開発を実現するツール・ライブラリ群のセットで,世界中でロボットの研究・開発に利用されているため,様々なソフトウェア資産を活用し容易に機能拡張ができます. 現在は,GNSSによるセンチメートル単位での測位情報に基づく自律走行や,LiDARを用いたSLAM(距離データに基づく環境地図の作成)をすることが可能です.

田岡 育恵

オクシモロンの謎―意味の矛盾と伝達効果

オクシモロンとは「小さな巨人」のように反対の意味が同じ対象に適用されるレトリックである.「小さくて大きいものは何だ?」とすれば「なぞなぞ」にもなり得るが,字義通りに考えれば反対語が共起しているのだから矛盾することになる.しかし,実際には意味解釈に支障は来さない.それどころかこのレトリックならではの伝達効果がある.オクシモロンの構造,伝達効果は私の研究テーマの一つである.

河合 紀彦

事前撮影画像を用いた破綻しない拡張現実感(Indirect AR)とVRとの融合

拡張現実感(Augmented Reality:AR)は,現実世界を映した映像に仮想物体であるCGを合成することで,まるでその場にその物体が存在するかのように見せる技術です.しかし,特に観光地などでカメラ映像に人が写りこむような状況では,AR画像の見栄えが悪化したり,CG合成が正確にできなかったりすることがあります.これに対して,事前撮影画像を用いた拡張現実感(Indirect AR)では,そのような環境下でも,スマートフォンやタブレットといったモバイル端末で頑健で見栄えのいいARを実現します.また,視点や天気・季節を仮想的に変えることでVRと融合することもできます.

宮脇 健三郎

ROSプログラミング研修のためのオリジナルロボット

ROS(Robot Operating System)はロボット制御ソフトウェアの効率的な開発を実現するツール・ライブラリ群のセットで,世界中でロボットの研究・開発に利用されています. 本シーズはROSを通じたロボットのプログラミング研修に適したオリジナルのロボットを提供するものです.このロボットはハードウェアの構造も比較的分かりやすいように設計されているため,ソフトウェアの研修を終えた後に自分自身でロボットを構築する手助けとなります. 実際に提案するロボットを使ったROSの技術セミナーを開催し,参加者からは好意的な評価を得ています. また,大阪工業大学情報科学部でもPythonやC++によるロボット制御プログラミングを学ぶための教材としてゼミやPBL(Project Based Learning)で活用しています. ゼミやPBLにおいては小型の車輪移動ロボットと中・大型のロボットを使い分け,効率的に学習を進められるように配慮しています. 市販の大型ロボットは高価なものが多いですが,独自に設計・製作したロボットは低コストで手軽に利用可能です. 4足歩行ロボットや車輪移動型ロボットに装着するアーム等も製作しており,様々な研修用ロボットの製作ノウハウを有しています.

河合 紀彦

映像中から物体をリアルタイムで除去する隠消現実感

隠消現実感(Diminished Reality)とは、映像中の不要物体の上に背景画像を重畳することで、不要物体をリアルタイムで視覚的に取り除く技術であり、映像中に仮想的な物体を重畳する拡張現実感(Augmented Reality) とは反対の概念を持ちます。本シーズでは、画像修復技術を用いて不要物体の周辺情報から尤もらしい背景画像を生成し、かつ背景の形状を推定することで、移動するカメラの映像から物体をリアルタイムで取り除きます。

中西 淳

言語理解AIを活用した「単語の使い分けマップ」の開発

英作文を書いていて「この英単語はこのタイミングで使っていいのかな?」と迷うことは多くの英語学習者に共通する悩みだと思います。一方,どの英単語がどの文脈で使用できるかどうかを調べるのは簡単ではなく,結果的に馴染みのある単語を繰り返し使ってしまう傾向にあることが様々な研究で報告されています。本研究では,英語学習者が様々な単語の適切な使い方を学習できるように,近年注目を集めている言語理解AI(GPT・BERT)を活用して,様々な用例や類語の関係性を視覚化することのできる「単語使い分けマップ」の開発を目指しています。

福島 拓

避難訓練や運動などの動機づけを行う情報システム

制御焦点理論を活用した動機づけ支援を行う情報システム(避難訓練支援,運動支援)の研究開発を行っている.制御焦点理論は心理学で研究されている人の志向性(考え方の特性)に関わる理論である.人々を志向性のグループに分け,それぞれに適した支援を行うことで各場面での動機づけを行っている.本研究では,心理学分野の知見を活用した情報システムの研究を行っている.

河合 紀彦

VRのための360度全方位画像・映像からの撮影者や動物体の消去

手に持って簡単に撮影できる全方位カメラ(360度カメラ)が普及し、気軽に360度全方位画像・映像を取得できるようになってきました。このような画像や映像は、Googleストリートビューや不動産サイトでの物件内覧といったVRシステムに利用され、ユーザが好きな方向を見回すことができます。しかし、全方位カメラによる撮影では、その撮影者や周辺の動物体も画像・映像中に映り込んでしまうことが多く、そのままの画像をVR用途で使うことはできません。そこで本シーズでは、複数の画像を合成することで撮影者や動物体を全方位画像から消去します。

ネットワークデザイン学科

島野 顕継

高等学校普通教科「情報」の質向上を目的とした教材及び シラバスの作成

文部科学省高等学校次期学習指導要領解説情報編(平成30年度改訂)では,情報分野を学ぶ上で専門的な知識に触れ,それがどの様な仕組みであるかを知るための教育を重要視している.本研究では情報の科学的な理解を深め,情報分野に対する興味・関心を引き出すことをねらいとする高等学校情報科科目「情報I」で実際に活用でき,特定の環境を用意できる現場を助ける教材開発及びシラバスの作成を行った.

杉川 智

リアクティブスケジューリングのための数理モデル

システム開発や建設業などのプロジェクトにおいて,スケジュール作成時点では,わからない不確定な事象によってスケジュールの変更を余儀なくされることがある.さらに,昨今の社会では即応性が求められるため,十分に吟味されないままスケジュールを作成し後で変更することもあります.本研究は,それらのスケジュール立案後の変更を考慮したスケジューリングモデルのための基本的な考え方,分類,数理モデルを提案します.本モデルによりスケジュールの変更をふまえた新しいスケジュールを作成すること,新しい解法を提案することが可能になります.

井上 裕美子

VR空間における位置把握と視線との関係

 道に迷いやすい人と,1度で道順を覚えて目的地に移動できる人がいる.道に迷わない空間把握能力の高い人は,実空間においても,VR空間においても,同じように目的地まで迷わず行ける傾向がある.このような人は,どのように視覚情報を得て,道順を記憶し,移動しているのだろうか.これまでの研究で,この点について詳細は明らかではない.そこで本研究では,看板等のある都市部の街並みを模したVR空間内を移動し,目的地まで到達する間の視線を検討した.また,心理的指標の1つとして,移動中の心拍数の変化についても検討した.将来的には,実空間においても,記憶に残りやすい街並みや,空間を移動しながら行う探索型の教育コンテンツやゲームのVR空間において,迷わず進める空間作りの1つの基礎データとなることを期待し,本研究を行った.

西口 敏司

深層学習を用いた物体領域推定のための学習データの生成支援

深層学習を用いたセグメンテーションのための学習では,物体が写っている画像を物体毎に数百枚から数千枚用意し,画像に写っている物体の輪郭情報を人手でアノテーションする必要があり,労力やコストがかかるという問題がある.一方,RGB-Dカメラは各画素に対応する距離に関する情報も同時に獲得できるカメラである.本研究では,深層学習を用いた物体領域推定(セグメンテーション)のための学習に必要な物体の輪郭情報をRGB-Dカメラを用いて人手によらずに高速に獲得する手法を開発した.

樫原 茂

ワタリガニ養殖の持続可能なDX化プロジェクト

本研究課題では,食用カニであるワタリガニの養殖を対象とし,その収穫率向上のためにICT(情報通信技術),Internet of Things(IoT),およびAI(人工知能)を適用した次世代ワタリガニ養殖の持続可能なDX化の体系化に向けた実証的研究に取り組んでいる.養殖業におけるICT・IoT・AIの適用は黎明期であり効果的な活用方法について模索しているのが現状である.ワタリガニの養殖環境を有し,これまで共に研究を行っているハサヌディン大学(インドネシア)及び伊良部島を研究拠点とし,効率的かつ効果的な次世代のワタリガニ養殖方法の研究開発を実施している.

樫原 茂

消防防災活動におけるドローンの利活用に向けて

ドローンが登場して10年が経ちますが,消防防災活動におけるドローンの利活用状況は期待にはまだ追いついていません.本研究活動では,消防防災活動でのドローンの利活用の定着に貢献すべく,開発に加え,運用も含めた研究活動を,実務者である消防隊員や分野を超えた研究者等と連携し進めています.現在,ドローンの利活用方法の一つとして捜索活動を対象に,可視情報(映像情報)と不可視情報(電波情報)を収集・提示するためのシステム開発と,ドローンの利活用に必要な訓練や運用方法に関して取り組んでいます.

山内 雪路

フリーWiFi接続サービス監視方式と監視装置

集客施設などで来訪者向けのフリーWiFi接続サービスを提供する機会が増えている。ところが大規模通信事業者のサービスを用いず、主たる事業に付随して開設する形態のフリーWiFi接続サービスでは設置者がその稼働状況を気にせず放置したままで必要な時に利用できない場合や、悪意ある利用者がフリーWiFi接続用アクセスポイント(AP)になりすましたAPを設置し、盗聴や中間者攻撃を行う場合がある。本研究では「ダミークライアント」と呼ぶ簡易な装置を開発し、フリーWiFi接続サービスを遠隔地から総合的に監視するとともに、悪意ある攻撃者の出現を迅速に発見可能なシステムサービスが提供可能となった。本研究の成果は地方自治体の公共施設で数年に亘って安定的に稼働しており、トラブルの迅速な発見に貢献している。JST主催 2021年度イノベーションジャパン大学見本市に出展。

矢野 浩二朗

VR伴大納言絵巻

初等、中等教育の国語科においては、古典作品の歴史や背景を学びながらそれを楽しむ態度を育成することが求められているが、現実には古典に親しみを持つ児童や生徒は多くないのが現状である。そこで本発表では、我々が開発している絵巻物「伴大納言絵巻」の上巻の没入型インタラクティブコンテンツについて紹介する。このコンテンツでは、絵巻中の人物を切りだしてポリゴン化し、仮想空間内の絵巻に配置している。ユーザーはヘッドマウントディスプレイを通して絵巻を鑑賞し、仮想空間内で絵巻にユーザーが近づくと人物がアニメーションし、シナリオに従って発話できるようにすることで各々の人物が絵巻の物語の中で何をしているのかを理解できるようにした。このコンテンツを活用することで、絵巻物の内容理解、および興味関心が向上することが期待される。

塚本 勝俊

電波を効率よく利用するヘテロジニアスワイヤレスシステム

Beyond 5Gなどの将来のワイヤレスアクセスネットワークにおけるフロントホールの課題に、無線アクセス区間の広帯域化に伴うMIMOアンテナ数の増加やIoT基盤への応用に起因したフロントホール伝送容量の増大、 一層のスモールセル化に伴って発生する膨大な数のDU(分散無線ユニット)を有する基地局設備の設置、それらへのフロントホールリンク数の増大がある。これらに対する一つの解決策となるのが光ファイバの中に様々な電波に対して透明な自由空間を提供するRoF (Radio over Fiber) ネットワークである。RoFを用いることによってヘテロジニアスワイヤレスに汎用的に使用できるフロントホールと基地局が実現できる。また分散アンテナシステムの構築も容易となる。本シーズでは、RoFによる分散アンテナシステムを紹介し、それを用いた位置検出システムへの取り組みについて述べる。

データサイエンス学科

坂平 文博

テキストアナリティクスによるカスケード災害の分析・評価

「カスケード災害」とは、ある事象が次々と他に影響を及ぼしていく連鎖現象を有する災害のことです。本研究ではカスケード災害を分析・評価するために、自然言語処理と機械学習を用いて新聞記事から災害事象の因果知識を抽出し、災害因果ネットワークを作成します。これをもとに被害を拡大・長期化させる脆弱性ポイントを見つけ出します。(東京大学廣井悠教授との共同研究)

安留 誠吾

初等中等教育向けロボットプログラミング学習環境

2020年度から小学校においてプログラミング教育が必修化された。小学校では、ビジュアルブロックエディタを利用したプログラミングが想定されるが、中学校、高校では、テキストエディタを利用することになる。そこで、ビジュアルブロックエディタからテキストエディタへの移行をスムーズに行えるように、両エディタに対応したロボットプログラミング学習環境を開発した。また、教員の負担を軽減するための教員支援システムも開発した。

須山 敬之

共進化型AIプラットフォーム

分散コンピューティングとはネットワークで接続された複数のコンピューターが処理を分担して行う仕組みです。ここではクラウドはネットワーク上にあるサーバー類の総称、エッジは末端で動作する装置のことを言います。分散コンピューティングを用いて人工知能(AI)のモデルを更新することによりクラウド側とエッジ側が共進化する分散AI基盤システムの構築を行います。

椎原 正次

生産スケジュール改善サイクルの開発

 生産スケジュール改善サイクルは、ロット分割を段階的に進めることにより、段取り回数の増加を抑えつつ良好なスケジュールを得るための仕組みである。ロット分割は、生産スケジュール改善のための有効な手法の一つであるが、分割によってロット数が増えることになる。その結果として、総段取り時間が増加するだけではなく生産統制を複雑にしてしまう。このサイクルは四つのフェーズから構成され、受け入れ可能な生産スケジュールが得られるまで繰り返す。多目的最適化も可能である。

皆川 健多郎

ものづくり人材育成のための教材開発とその検証

生産性向上はモノづくり現場のみならず、多くの現場における喫緊の課題となっている。かつてはこれらの課題に取り組む人材育成は、小集団活動やOJTも含め活発におこなわれていたが、長引く景気低迷、生産の海外移転などにより、近年ではその取り組みは必ずしも十分とは言えない。特にモノづくり現場では人口減少に伴う人手不足、またその対応としての外国人労働者の受け入れなど、生産性向上への対応は急務といえる。本研究代表者は、これまで1,000回を超える製造現場訪問を通じて、現場での実態を把握するとともに、問題解決のための教材開発ならびに教材を活用したセミナーの実施を進めてきた。さらにここにIoTも融合し、さまざまな現場にて自律的に生産性向上を実現する取り組みの推進と、経営工学(管理技術)の普及を目的としている。

荒木 英夫

加速度センサを用いた歩行状態計測による体調の推定

加速度センサを用いて被験者が歩行している際の体の揺れを測定することにより、被験者の体調変化を検出することを目指す。具体的な想定として、高齢者を対象とした生活改善を目指したプログラムを実施した際にその効果やプログラムへの満足度を評価することは難しく、一般的にはアンケート等を取ることにより評価を行っている。そこで高齢者である被験者に邪魔にならない程度のデバイスを身に着けてもらい、プログラムの前後において歩行時のリズムや重心のブレ方が変化するかを測定しその結果から体調の変化を検出することを目指す。

濵田 悦生

新型コロナウイルスにおけるオープンデータの教育的利用

厚生労働省が提供する新型コロナウイルス感染症に関するデータはオープンデータである。このデータは全国で収集された、PCR検査数、PCR陽性者数、重症者数、死亡者数などを含むが、簡単なモデルを適用することによって、学部3年生向けのPBL教材で使うことの出来そうな実例を作成することが見込まれる。学生にとっても非常に身近なデータであり、その教育的効果は高いであろう。

知的財産研究科・知的財産学部

研究シーズがありません

その他

樫原 茂

ワタリガニ養殖の持続可能なDX化プロジェクト

本研究課題では,食用カニであるワタリガニの養殖を対象とし,その収穫率向上のためにICT(情報通信技術),Internet of Things(IoT),およびAI(人工知能)を適用した次世代ワタリガニ養殖の持続可能なDX化の体系化に向けた実証的研究に取り組んでいる.養殖業におけるICT・IoT・AIの適用は黎明期であり効果的な活用方法について模索しているのが現状である.ワタリガニの養殖環境を有し,これまで共に研究を行っているハサヌディン大学(インドネシア)及び伊良部島を研究拠点とし,効率的かつ効果的な次世代のワタリガニ養殖方法の研究開発を実施している.

雨宮 徹

生きる意味の研究

 ニヒリズム(この世界は生きるに値しないという世界観)の克服をテーマに、主にフランクル(V.E.Frankl,1905-1997)の意味の思想の研究を行っている。ユダヤ人であるフランクルは、強制収容所の体験記『夜と霧』によって世界的に有名であるが、精神科医としてニヒリズムの克服を一生のテーマとし続けた人物である。全体像が見えづらく断片的な印象を与えるフランクルの思想を、哲学の立場から体系化し、理解を深め、そこからニヒリズムを克服しうる理論を明確にすることを目的としている。 

吉田 福蔵

高温高湿環境下の樹脂材が熱刺激電流に与える影響

電気配線, デバイス素子そして電気機器等の電気絶縁を保持する目的として, 樹脂材は重要な働きを担っている. 現在, 機器の小型化に伴い電界強度・電流密度が増加, その結果, 樹脂材はますます過酷な環境下での使用が要求されている. そこで高温高湿環境下での樹脂材の電気絶縁性を調べるため熱刺激電流(TSC)を計測, TSCスペクトルに与える影響を検討した. 一般にTSCスペクトルが単峰で計測される事は稀であるが, TSCスペクトルの可視化解析技術により, 信号の分離を可能にし, 単一信号の物性量を正確に評価できるに至る.

向出 静司

想定を超える大地震下における鋼構造建物の倒壊余裕度の向上

建築基準法の想定を超える大地震に対して,建築物は耐力を保持できる変形域を超えて耐力劣化し,倒壊する懸念がある.本研究者は,一般的な鋼構造ラーメン骨組を対象に,(1)超大変形域に至るまでの構成部材の破壊実験を通じて,その耐力劣化性状を把握すること,(2)超大変形域の挙動を考慮した建物全体の地震応答解析により,その倒壊性状を把握すること,(3)倒壊メカニズムに基づいた倒壊余裕度の評価方法を提案すること,などを実施している.

安達 照

新しいテクノロジーを使った物理実験開発と物理教育への応用

 スマートフォン(スマホ)の音入出力機能(イヤホン出力やマイク入力)を用いて、音波発生と記録が同時に行え、画面のタッチにより拡大・移動や測定値表示のような簡易分析機能を有するスマホのアプリケーション "DiracmaS" を開発し、気柱共鳴での音圧分布測定実験への応用可能性を明らかにした。実験装置もスマホとマイク、スピーカがあれば実験可能となり、従来に比べ持ち運びも簡単で、実験室に限らずどこででも実験が可能となる。本装置を用いて測定した開管の基本振動数、2倍振動数における管内の音圧分布は理論どおりの結果を得ることができた。

西野 孝仁

地震火災に対する建築物の耐火性能

地震直後に発生する火災、いわゆる地震火災に対する建築物の耐火性能を明らかにしておくことは重要である。なぜなら、地震でダメージを受けた建物が補修されることなく火災に遭遇すると、地震によるダメージが無い場合に比べ、耐火性能が低下する可能性があるから、である。鉄骨建物の場合、地震および火災によるダメージの一つとして座屈があり、繰り返し応力履歴(火災時でも皆無ではない)を受けると座屈が発生しやすくなる。繰り返し応力履歴下での座屈には、材料の応力度-ひずみ度関係におけるバウシンガー領域の存在が影響を及ぼす。当研究室では、高温環境下及び高温冷却後の室温環境下における鋼材のバウシンガーモデルの開発に取り組んでいる。

安達 照

新しいテクノロジーを使った物理実験開発と物理教育への応用

 身近に使われるようになったスマートフォン(スマホ)や最新のセンサー技術を使用することで、物理概念を構築するために効果的な新しい物理実験開発、新しい活用方法等を提供してきた。今回は、新しいテクノロジーをつあった1例として、スマホに接続した超音波センサーを用いた実験例を紹介する。任意の動きが可能な自動制御された鉄道模型を超音波センサーで測定することにより、速度や加速度の学習に効果的に活用できる。本学習システムは、大学教育の向上だけでなく、中学や高校での物理教育にも貢献することを目的としている。

布施 宏

革新的超薄肉ダイカストヒートシンク

本技術は既存の純アルミのダイカスト技術とは異なり,金型加熱や超高速マシンは不要で「低温・低速充填と指向性凝固並びに剥離現象の促進により純アルミニウムダイカストの肉厚1mm以下の薄肉化へ適応可能」となることを見出しました.純アルミはダイカスト用合金ADC12に比べ湯流れ性が悪く,金型への焼付きが著しいことから技術的に難易度が高かったのですが、従来にはない新しいプロセスで、純アルミの薄肉ダイカスト化が適応可能となります。

吉田 福蔵

教育センター実施の基礎学力調査により「分析できた新入生学力」

18歳人口が減少する中, いろいろな入試区分で入学した新入生の基礎学力を分析・把握することは, 大学の役割である. 大阪工業大学の工学部の8学科では, 1年次に物理を履修することが推奨されているため, 教育センターでは高校3年間の学びで培った数学と物理の力を, 入学時の基礎学力として調査する目的で「新入生学力確認テスト」を実施している. 現在は, 新入生学力確認テストを多角的に分析し, これを大学全学科の情報として共有することの重要性を認識し, 教育センターから発信している.

井上 晋教授,大山 理教授,三方 康弘教授,今川 雄亮准教授

構造実験センターにおける大型供試体を用いた橋梁の性能評価

 八幡工学実験場は,大阪工業大学が,学内の教育・研究活動の活性化のみならず,産・官・学の各方面との交流により社会や技術の発展に寄与することを目的として設立されたものです.本実験場は,1986年12月に構造実験センターとしてそのスタートを切り,その後,水理実験センター,高電圧実験センターを併置して今日に至っています.広大な実験場の敷地内には特色ある各種の大型実験設備・装置が設置されており,これらは実験場設立の趣旨にしたがい,学内の教育・研究はもとより,学外の関係各方面との綿密な連携のもとに行われる各種の委託研究や共同研究に役立てられています.また,このような学外との交流は実験場で学ぶ学生にとって貴重な体験となっています.
 ここでは,構造実験センターに設置されている主な実験設備・装置を紹介するとともに,その設備・装置を用いて取り組んでいる研究について紹介します.

中西 真悟

標準正規分布の幾何学的対称性

連続な確率変数の確率密度関数の積分形は、0から1までで評価できる累積分布関数です。では、累積分布関数を積分するとき、積分形の関数の一階の導関数は、累積確率として0から1までの傾きになります。つまり、直角三角形を用いた三平方の定理による評価が可能になります。そこで、標準正規分布の幾何学的対称性を応用しながら三平方の定理を用いてみると、新たな確率評価基準が思考できます。

中西 真悟

ニュートンの二項定理を活用した修正パスカルの三角形の考案

ニュートンの二項定理では、負のべき乗を級数として表現できます。これがパスカルの三角形に活用できることは意外と知られていません。本研究ではフィボナッチ数列とリュカ数列の表現に、この発想が欠かせないことを可視化するとともに、この両数列に関連する数列を修正パスカル三角形が見事に表現してくれることを紹介します。下記に示す修正された三角形をご覧いただきこの考え方のアルゴリズムって美しいなって感動してもらえたら光栄です。

内田 浩明

カント『オプス・ポストゥムム』と初期ドイツ観念論の研究

私の研究テーマは、ドイツの哲学者イマヌエル・カント(1724-1804)の思想究明である。カントの著作は数多くあるが、カント哲学の代名詞とも言える「批判哲学」の主著と目される『純粋理性批判』は、まず理解しなければならないものである。しかし、それだけではカントの思想の全体像は浮かび上がってこない。 そこで、近年はカントが最晩年に書き残した『オプス・ポストゥムム』(ラテン語で「最後の作品」という意味)と呼ばれる草稿と『純粋理性批判』やカントの他の諸著作、および初期ドイツ観念論との関係を解明するための研究を行っている。

中西 真悟

貴金属比の類似比が奏でる数理情報デザイン

黄金比とピタゴラスの定理を魅了させるケプラー三角形に、一般化されたフィボナッチ数列を応用した新たな貴金属比の類似比の魅力を提案しました。発表後に定義式には第2類似比がカッパー比、第3類似比がニッケル比と1990年代後半に命名されていたことがわかったのですが、命名者も際立った数学的・芸術的魅力は言及しませんでした。一方で、従来の貴金属比の第4貴金属比にもカッパー比、第5貴金属比にもニッケル比が記載されることがあり、名称の由来や情報とその信憑性に確信を持てませんでした。したがって、発表時のコンセプトの通りに従来の第2貴金属比である白銀比、第3貴金属比である青銅比を基準に対比しながら今回の発表を公開して、ご閲覧いただく皆様のご意見を聴くことにしました。科学・技術ならびに芸術の世界に役立つ発展に繋がれば嬉しいです。ところで、白銀比に必要な直角二等辺三角形と、ペル数列の代わりにヤコブスタール数列を活用した貴金属比の類似比には、従来の貴金属比とは導出こそ異なるけれども、とても美しい数理と芸術の可能性が隠されていました。貴金属比の類似比の幾何学的特徴を調べながら、有名な数学者の功績を加えて調和させていくと、その美に魅せられます。下記は、提案から1年間の成果のギャラリーです。ご堪能ください。

越智 徹

全国学生を対象としたインターネットアンケートによるオンライン授業環境調査

我々は,これまでに担当した工学系大学においてオンライン授業時の学生の受講環境を継続的に調査してきた.また,演習を伴うオンライン授業であったため,外部モニタの有用性を説き,導入を促し,実際の導入についても調査を行ってきた.これらのオンライン授業環境調査が全国の学生と比較してどのような傾向にあるのか調査するため,2021年12月から2022年1月にかけて,LINEリサーチプラットフォームとFreesayの2つのWebアンケートシステムによって,それぞれ全国500人の学生に対してインターネットアンケートを行った.この結果,外部モニタの使用率はLINEリサーチでは23%,Freeasyでは31%となり,学内における我々の過去の調査よりも高い使用率になった.また,オンライン授業の方式に関わらず,広い机や椅子,クッションがあればよかったという回答が目立ち,オンライン授業を快適に受講するために環境や家具が重要であると推測された.

越智 徹

キーボードやスマートフォンの入力様態の計測装置開発

若い世代がインターネットにアクセスする際、パソコンよりもスマートフォンなどのタッチパネル端末を選ぶ傾向が顕著になっている。この傾向は、フリック入力、その他のタッチパネル操作、音声入力などを包含している。そのため、これらの新しいデバイスの開発者やICT教育などの研究者にとっては、これらの若い世代における入力方法の実態や主要なパターンに関する広範かつ効果的なデータを収集し、さらなる改善につなげることが不可欠である。 我々は従来の入力方法以外の入力方法を用いているユーザの手、指、顔の動きを計測するための、実用的で実現可能かつ合理的なアプローチを提案する。キーボード入力とフリック入力の両方において、これらの動きを記録し、分析するために、安価なWebカメラとAIライブラリのMediaPipeを用いて計測装置をした。そして、2021年からいくつかの実験を行い、装置の改良を続けてきた。キーボードのタイピング実験を行い、タイピング傾向の異なる学生を分析した。

中西 真悟

直角三角形が活躍する正弦波螺旋と等角螺旋の関係や、パスカルの蝸牛形の考察

英語版のWikipediaによると、マクローリンが見つけた正弦波螺旋は螺旋と名付けられているが、螺旋とは関連がないものとして知られていたようです。しかし、等角螺旋の性質を調べると等角螺旋に関連する直角三角形を用いることにより説明できることがわかりました。同様にその関連する直角三角形がある時点で反転させるときにもパスカルの蝸牛形の幾何学的特徴が説明できました。本研究で紹介する画像を見ながらその様子を楽しんでください。

井上 晋教授,大山 理教授,三方 康弘教授,今川 雄亮准教授

新設&既設橋梁の性能評価に関する研究

 工学部都市デザイン工学科・コンクリート構造学研究室,コンクリート工学研究室ならびに橋梁工学研究室は,八幡工学実験場・構造実験センターにて,1) 新設橋梁,2) 維持管理,3) 想定外(火災),4) 長期挙動の4テーマに関して,自主研究,企業との委託,共同研究を行っています.  ここでは,その研究成果の一部について紹介します.