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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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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．

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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。

金属―有機構造体を利用する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。

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。

窒素／酸素プラズマを用いた新規な化学種供給法

液面にプラズマを照射すると生成した化学種が液中まで輸送されます。現在、我々はこの現象を利用して液中に含まれる有害有機物の分解を行っており、その結果、従来の技術では困難な難分解性物質が分解できることを明らかにしています。また、この手法を用いて新奇な触媒製造を行っています。プラズマ照射によって製造した触媒はセルロースをグルコースに分解することができます。

長谷川尊之

半導体構造におけるテラヘルツ領域光励起過渡現象

半導体表面にフェムト秒レーザーを照射すると、テラヘルツ領域において電子や原子の様々な光励起過渡現象が励起されます。光励起過渡現象はテラヘルツ領域電磁波（テラヘルツ波）放射や誘電率変調など多彩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、結晶の表面状態に基づいた独自のアプローチから、光励起過渡現象のダイナミクスとテラヘルツ波放射特性を探究しています。

生物学的窒素固定の促進技術

本研究テーマは窒素固定微生物を用いたアンモニア生成技術開発を目指したものである。現行のハーバー・ボッシュ法で莫大なエネルギーを消費して生成されたアンモニアはほとんどが肥料として消費されている。水素エネルギー需要の増加によって水素キャリアとしてのアンモニアの注目度が増加する中、肥料のための窒素固定を生物学的行うことで低コスト化するだけでなく、アンモニア有効利用促進につながると考えられる。生物学的な窒素固定を利用するためには微生物活性を増加させる技術が必要であるため、活性化技術開発に取り組むテーマである。

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．

高速通信用発振器の相互干渉解析と自動補正に関する研究

近年の高速・高密度の大規模集積回路において，内蔵する発振器の性能がクロック同期系デジタル回路の処理速度に大きな影響を与える。そこで問題となるのが複数の発振器間の相互干渉である。私たちは今まで発振器の干渉ノイズのモデル化およびその実証と，位相同期回路における干渉ノイズの影響について研究してきた。特に完全同期にある発振器間の相互干渉において，小規模の補正回路でその影響を低減する手法を考案し，いくつかの知見を独自に得ている。本研究ではその知見をさらに一般的な凖同期の相互干渉の低減に適用し，今までにない新しい手法での相互干渉の影響削減の提案を行いたいと考えている。

フレキシブルデバイス作製のための基盤技術

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．

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．

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。

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．

非破壊で前処理なくあるがままの材料に使える熱物性値計測技術

　近年、エネルギーの有効利用がますます重要さを増しています。エネルギーの変換効率の改善や運転効率の向上には伝熱現象の正確な把握が必要です。また工業製品だけでなく人間も体温を保つ為に発熱し、体内で熱移動が起こり、周囲の環境と常に熱の授受を行っています。最近では人体と外部環境との熱の授受を解明し、温熱環境下における人体の快適性を定量的に評価する試みも行われています。あらゆる場面で生じる伝熱現象を正確に把握するには、対象物の熱的性質を定量的に知る事が必要です。当研究室では光熱変換法の1つである光音響法を利用し、非破壊で迅速、かつ簡便な熱的性質の計測技術の開発に取り組んでいます。

鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁で構成される混合構造柱梁接合部の構造性能評価

　現在，倉庫建築や商業施設に実績のある鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁で構成される混合構造において，2021年に日本建築学会より「鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁混合構造設計指針」が刊行されたが，(1) 梁が柱に対して偏心する柱梁接合部（偏心接合部），(2) 左右の梁天端のレベルあるいは梁せいが異なる柱梁接合部（段差接合部）に関する設計法は未だ示されていない。　本研究者は，これら各種柱梁接合部の耐震性能を評価するための構造実験および3次元有限要素解析などを実施している。

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ブレードの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。そこで本研究室では風速変動の大きさに応じて回転速度制御のアルゴリズムを変更することで、発電効率を向上させる手法を考案した。一般的なMPPT制御を利用した場合と比較して発電電力量を30%程度増大させることが可能である。

第一原理計算で解き明かす原子核の姿

元素の源となる原子核は陽子と中性子から構成され、それらの間に作用する「核力」によって結合します。核力はπ中間子とよばれるミクロな粒子を陽子と中性子が交換することにより生じます。本研究では、この特徴を持つ核力が原子核の性質にどのような影響を与えるのか調べています。

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

本研究室では、「連続モニタリングが可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」に取り組んでいます。近年、低侵襲でバイオマーカーを測定できるパッチ式バイオセンサーへの関心が高まっており、我々もこの分野における技術開発を進めています。本研究では、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することで、グルコース（糖）、腎機能指標であるクレアチニンおよび尿素を検出可能な拡張ゲートFET（EGFET）型バイオセンサーの開発を行っています。本研究の特徴的な技術シーズは、絹フィブロインを用いた酵素膜の作製技術と、EGFET型バイオセンサーの高感度かつ安定な動作を可能にする回路設計にあります。

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支援をするための研究開発に挑んでいます。

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