16

地域共同
テクノセンター報技術・研究シーズ集

独立行政法人

目

次

ごあいさつ

秋田工業高等専門学校

校長

植松

康

…………………………………… 1

共同研究等成果の概要（掲載内訳）………………………………………………… 3

平成29・30年度 …………………………………………………………………… 4

研究紹介（科研費・特許・研究助成・その他）（掲載内訳） …………………

27

専攻科特別研究の概要（掲載内訳）………………………………………………

39

平成29年度 ………………………………………………………………………

40

平成30年度 ………………………………………………………………………

57

卒業研究テーマ一覧

平成29年度 ………………………………………………………………………

81

平成30年度 ………………………………………………………………………

89

技術・研究シーズ紹介（掲載内訳）……………………………………………… 95
機械系 …………………………………………………………………………… 97
電気・電子・情報系 …………………………………………………………… 104
物質・生物系 …………………………………………………………………… 115
土木・建築系 …………………………………………………………………… 125
外部資金受入実績一覧（過去5年間） …………………………………………… 134
テクノセンター関連記事

平成29・30年度地域共同テクノセンター活動総括 ………………………… 135
秋田工業高等専門学校地域共同テクノセンター規則……………………… 139

秋田工業高等専門学校産学協力会関連記事

秋田工業高等専門学校産学協力会平成29・30年度事業報告 ……………… 142
秋田工業高等専門学校産学協力会規約

技術相談・共同研究等を申請するには……………………………………… 145………………………………………… 147

編集後記

秋田工業高等専門学校 地域共同テクノセンター長 宮脇 和人 ………… 173

施設概要…………………………………………………………………………… 174

アクセス…………………………………………………………………………… 175ごあいさつ地域共同テクノセンター報技術・研究シーズ集発刊にあたって秋田工業高等専門学校
校長

植

松

康

国立高専は5年制の高等教育機関として昭和37（1962）年より全国に順次設置されてきました（秋田高専は昭和39年設置）。当時は高度経済成長期であり，高専は中堅技術者の養成機関として我が国の経済発展に大きく貢献しました。ものづくり大国日本の礎を作ったとも言えます。しかし，その後産業構造の変化，技術の高度化，少子化の進行，社会・産業・地域ニーズの変化等，社会状況の大きな変化に伴い，高専のミッションも変化しました。高専機構のミッション再定義によれば，「義
務教育終了直後の志ある青少年に対して，継続的な5年間以上の優れた教育環境を提供することにより，専門的かつ実践的な知識と世界水準の技術を有し，自立的，協働的，創造的な姿勢で地域と世界が抱える社会の諸課題に立ち向かう，科学的思考を身につけた人材を養成する」とあります。
高専のカリキュラムの大きな特色は，数ある工学系教育機関の中でも，実験や実習，インターン
シップに非常に多くの時間を割いていることです。また，ロボコンをはじめとする様々なコンテス
トや卒業研修を通して，自ら学び，自ら考え，社会の様々な課題にチャレンジできる創造力を養っていることです。そのため，就職先企業はもとより，進学した大学（大学院）からも高い評価を頂いています。
高専のミッションの中でも特に重要なものは社会連携です。
「今後の学校におけるキャリア教育・
職業教育の在り方について」（平成23年1月31日中央教育審議会答申）においても，「地域における
産業界等との連携による先導的な職業教育の取組の促進等，教育内容・教育方法の充実や地域及び我が国全体のニーズを踏まえた新分野への展開等のための教育組織の充実等」が求められています。
社会連携の推進を図るためには，産業界や地方公共団体との連携を強化すると共に，共同研究・受託研究等の推進を通じて，外部資金の充実に努める必要があります。秋田高専では，教育研究機能の向上と地域経済の活性化の推進を図る拠点として「地域共同テクノセンター」を設置し，様々な活動を行っています。例えば，秋田高専産学協力会との共催で技術講演会等を開催したり，「あきた産学官連携フォーラム」において研究シーズを紹介したりしています。
このような地域共同テクノセンターの活動を紹介するとともに，教職員の研究内容を広くアピールするため，地域共同研究センター報を隔年で発刊しています。このセンター報では，共同研究等の成果に加え，教職員が持つ研究・技術シーズ，本校が所有する設備や装置が紹介されています。
ご一読いただき，本校の産学連携の活動内容をご理解いただきますようお願いいたします。また，
本シーズ集が本校と地域企業との共同研究のきっかけとなれば幸いです。
―1―

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要
平成29・30年度

掲載内訳
区分
委託

研

究 テ

ー

マ

学 科

連鋳鋳片の浸漬冷却時の熱処理変形，応力発生挙動に及ぼす冷機
却水温の影響（逆変態処理による鋳片表面安定強靱化技術の研究）

・

氏

名

頁

械

系・ 磯部

浩一

4

械

系・ 池田

共同 次世代半導体基板研磨システムに関する研究開発

機

洋

7

共同 高周波材料定数測定方法の油状態センサーへの適用

電気・電子・情報系・ 駒木根隆士

9

寄附 アンテナ用高機能誘電体レンズの開発と応用

電気・電子・情報系・ 伊藤

桂一 11

共同

液晶マイクロレンズアレイを用いた採光フレキシブルウィンドウ
電気・電子・情報系・ 田中
フィルム及びその制御回路電源の開発に係る研究

将樹 13

受託

未利用間伐材等を微粉砕して消化率を高めた新規木質飼料の開発
物 質・ 生 物 系・ 上松
および完全混合型飼料（TMR）への活用

仁 15

土 木・ 建 築 系・ 金

受託 濁水処理による汚濁負荷削減技術の研究

主鉉 18

共同

下水汚泥コンポスト製造過程における光合成細菌の臭気および温土 木・ 建 築 系・ 増田
室効果ガス発生抑制効果の定量化

周平 21

共同

駐車場内の探索容易性・単方向性・均一性に優れた高速道路休憩
土 木・ 建 築 系・ 葛西
施設

誠 25

共同：共同研究
受託：受託研究
委託：委託研究
寄附：奨学寄附金―3―

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
研究年度
研究テーマ
研究組織

平成30年４月〜平成31年３月

区分

委託研究

連鋳鋳片の浸漬冷却時の熱処理変形，応力発生挙動に及ぼす
冷却水温の影響（逆変態処理による鋳片表面安定強靱化技術の研究）

本

校

企業・機関

研究者名

磯部

浩一

企業・機関名

委託元：新日鐵住金（株）

研究者名

長谷川一，根石豊１．緒言
鋼の連続鋳造・分解圧延工程では省エネルギーの観点から鋳片をホットチャージするHCR工程が一般に採用され，本工程での熱間圧延時の表面割れ防止を目的に逆変態処理適用による鋳片表層部強靭化が行われるようになった1）。この逆変態処理では鋳片を冷却時の曲がり，焼割れ等のトラブルが発生する場合がある。
本研究では，連続鋳造での変態相力学の手法2）を用いて，上記トラブルを防止する適正冷却
方法，冷却条件を解明することを目的に研究を行い，今回特に，鋳片を水槽に漬けて冷却する
浸漬冷却について，鋳片曲がりや焼割れ防止の観点から本冷却方法での冷却水温が熱処理変形や冷却時の発生応力に及ぼす影響について検討を加えた。
２．解析方法2）
熱処理変形では熱収縮，熱膨張に加え，変態にともなう収縮，膨張が変形や応力場に影響をおよぼし，また温度場や応力場も変態挙動に影響をおよぼす。よってこれらの相互影響を考慮
して熱処理変形について検討するため，相変態を考慮した温度-変形連成解析を可能とする連成モデルを用いて解析した。熱伝導解析では各種加熱条件，冷却条件および変態潜熱を考慮して，温度推移の計算を行う。
（1）変形解析の基礎式
変形解析では複数の相が混在する場合は混合則を適用し，弾性ひずみおよび塑性ひずみを考慮し，熱収縮，膨張と変態にともなう膨張，収縮を考慮した弾性ひずみ式を用い，その弾性および塑性ひずみの和であるトータルひずみの増分形式での応力-ひずみ式を用いて変形解析を行った。
（2）伝熱計算の基礎式
温度場の計算は，相変態にともなう潜熱の発生，弾性変形や塑性変形にともなう発熱を考慮
した熱伝導方程式を用い，また，鋳片表面は熱伝達境界として冷却時の抜熱速度を逐次計算し，鋳片内各部の温度推移を推定した。
３．解析条件
解析は断面サイズ200mm角の正方形断面を対象に，30 30=900個の要素に分割して計算を行った。また，鋳片内オーステナイト微細化目標範囲を，鋳片外表面から10mmまでとし，その位置でオーステナイト体積分率が0.1以下になるまでの時間を必要冷却時間として，その時間を推定すると共に，その瞬間まで各相の体積分率や発生応力等の時間推移を計算した。SCr420
௒ᅇࡣ㸲㠃 ᆒ୍෭༷ࡉࢀࡿ࡜ࡋ࡚ィ⟬ࢆ⾜ࡗࡓࠋ
を解析対象とし，粗大γ粒組織でのCCT図3）に基づき，冷却時の変態挙動を考慮した解析を行っᮏゎᯒ࡛ࡣ㗪∦ࡢཌࡳ୰ᚰ࡛ࡣཌࡳ᪉ྥࡢኚ఩࡜ᅇ㌿ࢆᣊ᮰ࡋ࡚ィ⟬ࡋࠊ㗪∦た。また､ 今回は４面均一冷却されるとして計算を行った。
ࡢᖜ୰ᚰ࡛ࡣᖜ᪉ྥࡢኚ఩࡜ᅇ㌿ࢆᣊ᮰ࡋ࡚ィ⟬ࢆ⾜ࡗࡓࠋ⇕ఏ㐩⣔ᩘࡣ ᾐₕ෭
本解析では鋳片の厚み中心では厚み方向の変位と回転を拘束して計算し，鋳片の幅中心では༷࡛ࡢỈ WZ Υ࡛ࡢ㟼ṆỈࠊ✵ẼᨩᢾࠊᄇỈᨩᢾࡢሙྜࡢ⾲ᒙ ᗘ࡜⇕ఏ㐩ಀᩘ
幅方向の変位と回転を拘束して計算を行った。熱伝達系数は浸漬冷却での水温（tw）20℃でのࡢ㛵ಀ  ࢆ࣮࣋ࢫ࡟ࠊỈ ΥࠊΥࠊΥ࡟࠾ࡅࡿ⾲ᒙ ᗘ࡜⇕ఏ㐩ಀᩘࡢ㛵ಀ
静止水，空気攪拌，噴水攪拌の場合の表層温度と熱伝達係数ࢆ ୗグࡢᘧ  ࡛⪃៖ࡋ࡚᥎ᐃࡋࡓࠋ
の関係4） をベースに，水温40℃，60℃，80℃における表層䠐䠊 ゎᯒ⤖ᯝ䛚䜘䜃⪃ᐹ5）で考慮して推定した。
温度と熱伝達係数の関係を下記の式┦ኚែຊᏛゎᯒᡭἲࢆ⏝࠸࡚㐃㗪Ⅳ⣲㗰㗪∦ࢆᾐₕ෭༷ࡍࡿ᫬ࡢỈ ࡀ㏫ኚែฎ⌮ࡢࡓࡵࡢᚲせ෭༷᫬㛫ࡸ㗪∦ࡢ⇕ฎ⌮ኚᙧཬࡧࠊ㗪∦᩿㠃ෆࡢᛂຊⓎ⏕ᣲື࡟ཬࡰࡍᙳ㡪ࢆゎ᫂ࡋࡓࠋ―4―
 ᨩᢾຊࡢపୗࡸỈ ୖ᪼࡟࡜ࡶ࡞࠺෭༷ᙉᗘࡢపୗ࡟ࡼࡾࠊ㏫ኚែฎ⌮ࡢࡓࡵࡢᚲせ෭༷᫬㛫ࡣቑ኱ࡋࡓࠋỈ ࡀྠࡌ࡛࠶ࢀࡤᄇỈᨩᢾࡼࡾ✵Ẽᨩᢾࠊ✵Ẽࡢ㛵ಀ  ࢆ࣮࣋ࢫ࡟ࠊỈࢆ ୗグࡢᘧ

ΥࠊΥࠊΥ࡟࠾ࡅࡿ⾲ᒙᗘ࡜⇕ఏ㐩ಀᩘࡢ㛵ಀ３）攪拌力の増加や水温の低下にともない冷却強度が増大すると面部に比較しコーナー部のマ ᨩᢾຊࡢቑຍࡸỈ ࡢపୗ࡟࡜ࡶ࡞࠸෭༷ᙉᗘࡀቑ኱ࡍࡿ࡜㠃㒊࡟ẚ㍑ࡋࢥ
ルテンサイト変態量と熱収縮量が増加して，コーナー部が外側に突出し，面中央部が凹んだ࣮ࢼ࣮㒊ࡢ࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺኚែ㔞࡜⇕཰⦰㔞ࡀቑຍࡋ࡚ࠊࢥ࣮ࢼ࣮㒊ࡀእഃ࡟
形状がより顕著になる。
✺ฟࡋࠊ㠃୰ኸ㒊ࡀพࢇࡔᙧ≧ࡀࡼࡾ㢧ⴭ࡟࡞ࡿࠋ
４）冷却時の最大応力は噴水攪拌で水温が20℃，40℃では面中央部の表層で発生し，他の冷却 ෭༷᫬ࡢ᭱኱ᛂຊࡣᄇỈᨩᢾ࡛Ỉ ࡀ ΥࠊΥ࡛ࡣ㠃୰ኸ㒊ࡢ⾲ᒙ࡛Ⓨ⏕
条件ではオフコーナー部の表層で発生する。
５）前者の場合は，マルテンサイト変態する直前のオーステナイト相が表層周辺側でのマルテࡋࠊ௚ࡢ෭༷᮲௳࡛ࡣ࢜ࣇࢥ࣮ࢼ࣮㒊ࡢ⾲ᒙ࡛Ⓨ⏕ࡍࡿࠋ
ンサイト変態での膨張で引張られ発生し（パターンA），後者の場合は，コーナー部表層部で ๓⪅ࡢሙྜࡣࠊ࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺኚែࡍࡿ┤๓ࡢ࣮࢜ࢫࢸࢼ࢖ࢺ┦ࡀ⾲ᒙ࿘㎶のマルテンサイト変態での膨張で発生する（パターンB）。
ഃ࡛ࡢ࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺኚែ࡛ࡢ⭾ᙇ࡛ᘬᙇࡽࢀⓎ⏕ࡋ㺨㺽㺞㺎㺻 $ ࠊᚋ⪅ࡢሙྜ６）噴水攪拌，水温20℃，40℃のように熱間延性の低いオーステナイト相に大きな引張応力がࡣࠊࢥ࣮ࢼ࣮㒊⾲ᒙ㒊࡛ࡢ࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺኚែ࡛ࡢ⭾ᙇ࡛Ⓨ⏕ࡍࡿ 㺨㺽㺞㺎㺻 % ࠋ
広い範囲で発生すると，割れ発生の駆動力が大きく焼割れの危険性が高まる。焼割れの発生 ᄇỈᨩᢾࠊỈΥࠊΥࡢࡼ࠺࡟⇕㛫ᘏᛶࡢప࠸࣮࢜ࢫࢸࢼ࢖ࢺ┦࡟኱ࡁが懸念される場合は，攪拌力の低下や水温の上昇で上記オーステナイト相へ作用する引張応࡞ᘬᙇᛂຊࡀᗈ࠸⠊ᅖ࡛Ⓨ⏕ࡍࡿ࡜ࠊ๭ࢀⓎ⏕ࡢ㥑ືຊࡀ኱ࡁࡃ↝๭ࢀࡢ༴㝤ᛶ
力の低下が有効と推察される。
࣮࢜ࢫࢸࢼ࢖ࢺ┦࡬స⏝ࡍࡿᘬᙇᛂຊࡢపୗࡀ᭷ຠ࡜᥎ᐹࡉࢀࡿࠋࡢୖ࡛᪼ୖグࡀ㧗ࡲࡿࠋ↝๭ࢀࡢⓎ⏕ࡀᠱᛕࡉࢀࡿሙྜࡣࠊᨩᢾຊࡢపୗࡸỈ―5―

共 同 研 究 等࡛⪃៖ࡋ࡚᥎ᐃࡋࡓࠋ䠐䠊 ゎᯒ⤖ᯝ䛚䜘䜃⪃ᐹ
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）┦ኚែຊᏛゎᯒᡭἲࢆ⏝࠸࡚㐃㗪Ⅳ⣲㗰㗪∦ࢆᾐₕ෭༷ࡍࡿ᫬ࡢỈ ࡀ㏫ኚែฎ⌮ࡢࡓࡵࡢᚲせ෭༷᫬㛫ࡸ㗪∦ࡢ⇕ฎ⌮ኚᙧཬࡧࠊ㗪∦᩿㠃ෆࡢᛂຊⓎ⏕ᣲ
４．解析結果および考察ື࡟ཬࡰࡍᙳ㡪ࢆゎ᫂ࡋࡓࠋ
相変態力学解析手法を用いて連鋳炭素鋼鋳片を浸漬冷却する時の水温が逆変態処理のための ᨩᢾຊࡢపୗࡸỈ ୖ᪼࡟࡜ࡶ࡞࠺෭༷ᙉᗘࡢపୗ࡟ࡼࡾࠊ㏫ኚែฎ⌮ࡢࡓࡵ
必要冷却時間や鋳片の熱処理変形及び，鋳片断面内の応力発生挙動に及ぼす影響を解明した。
ࡢᚲせ෭༷᫬㛫ࡣቑ኱ࡋࡓࠋỈ ࡀྠࡌ࡛࠶ࢀࡤᄇỈᨩᢾࡼࡾ✵Ẽᨩᢾࠊ✵Ẽ１）攪拌力の低下や水温上昇にともなう冷却強度の低下により，逆変態処理のための必要冷却ᨩᢾࡼࡾ㟼ṆỈࡢ㡰࡟ᚲせ෭༷᫬㛫ࡀቑ኱ࡋࠊࡑࡢศ㏫ኚែฎ⌮ࡢ⏕⏘ᛶࡣప
時間は増大した。水温が同じであれば噴水攪拌より空気攪拌，空気攪拌より静止水の順に必ୗࡍࡿࠋ
要冷却時間が増大し，その分逆変態処理の生産性は低下する。
２）浸漬冷却時の水温上昇は，必要微細化範囲を確保しようとすると，浸漬時間の延長が必要 ᾐₕ෭༷᫬ࡢỈ ୖ᪼ࡣࠊᚲせᚤ⣽໬⠊ᅖࢆ☜ಖࡋࡼ࠺࡜ࡍࡿ࡜ࠊᾐₕ᫬㛫であり，一定の浸漬時間では鋳片表層のオーステナイト相の微細化範囲を狭めるため，水温ࡢᘏ㛗ࡀᚲせ࡛࠶ࡾࠊ୍ᐃࡢᾐₕ᫬㛫࡛ࡣ㗪∦⾲ᒙࡢ࣮࢜ࢫࢸࢼ࢖ࢺ┦ࡢᚤ⣽の制御が必要と考えられる。
໬⠊ᅖࢆ⊃ࡵࡿࡓࡵࠊỈ ࡢไᚚࡀᚲせ࡜⪃࠼ࡽࢀࡿࠋ

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

８）焼割れが問題ない鋼種では，その生産性確保の観点から噴水攪拌で水温20℃から40℃程度 ↝๭ࢀࡀၥ㢟࡞࠸㗰✀࡛ࡣࠊࡑࡢ⏕⏘ᛶ☜ಖࡢほⅬ࠿ࡽᄇỈᨩᢾ࡛ỈΥ
で浸漬冷却するのが有利であるが，焼割れが問題となる鋼種では攪拌力を低下や水温を高め࠿ࡽ Υ⛬ᗘ࡛ᾐₕ෭༷ࡍࡿࡢࡀ᭷฼࡛࠶ࡿࡀࠊ↝๭ࢀࡀၥ㢟࡜࡞ࡿ㗰✀࡛ࡣ
制御し，浸漬冷却時間を延長する必要がある。
ᨩᢾຊࢆపୗࡸỈ ࢆ㧗ࡵไᚚࡋࠊᾐₕ෭༷᫬㛫ࢆᘏ㛗ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋ

䠑䠊 ⤖ゝ
５．結言
ᮏ◊✲࡛ࡣ┦ኚែຊᏛᡭἲࢆ⏝࠸ࠊṇ᪉ᙧ᩿㠃࡛ࡢゎᯒ࡟ࡼࡾ↝ධࢀᚋࡢ㗪∦ᙧ≧
本研究では相変態力学手法を用い，正方形断面での解析により焼入れ後の鋳片形状や断面内ࡸ᩿㠃ෆ࡟Ⓨ⏕ࡍࡿᛂຊศᕸ࡬ࡢᾐₕ෭༷᪉ἲࡸ෭༷Ỉ ࡢᙳ㡪࠾ࡼࡧࡑࢀࡽࢆᨭ
に発生する応力分布への浸漬冷却方法や冷却水温の影響およびそれらを支配するメカニズムや㓄ࡍࡿ࣓࢝ࢽࢬ࣒ࡸ⌮⏤࡟ࡘ࠸࡚ゎ᫂ࡋࠊ㐺ṇ෭༷᪉ἲ࡟㛵ࡍࡿᣦ㔪ࢆᚓࡓࠋ
理由について解明し，適正冷却方法に関する指針を得た。
ཧ⪃ᩥ⊩
参考文献
  ☾㒊ᾈ୍ᓥᙳ⫕ᒣ୰ᩔᮦᩱ࡜ࣉࣟࢭࢫYRO  ，852
１）磯部浩一，島影肇，山中敦：材料とプロセス，vol.20（2007）  ஭ୖ㐩㞝 ⏣୰႐ஂ᫛ 㛗ᒱ⁠ᅛయຊᏛ࡜┦ኚែࡢゎᯒ ኱Ἑฟ∧ ᖺ２）井上達雄，田中喜久昭，長岐滋:
固体力学と相変態の解析，大河出版，1995年
  ኱യᗣⱥ໭ฟ┿௚ୗཱྀᬕஅ㧗㡲୍㑻㕲࡜㗰 ，271。
３）大傷康英，北出真他，下口晴之，高須一郎，：鉄と鋼，93（2007）  ୕ሯṇᚿ⚟⏣ᩗ∞㕲࡜㗰  ４）三塚正志，福田敬爾：鉄と鋼，64（1978），70。
 ⚟⏣ᩗ∞୕ሯṇᚿ㕲࡜㗰  6５）福田敬爾，三塚正志：鉄と鋼，58（1972）
，S513

―6―

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共同研究୰ᮧ ❳ኴ ◊✲ဨ䠈 ㉺ᚋ㇂ṇぢ ◊✲ဨ次世代半導体基板研磨システムに関する研究開発◊✲ᡂᯝ䛾ᴫせ本 校 研究者名池田洋⌧ᅾ㸪〇㐀ᴗ⏺࡛ࡣ┬࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡢಁ㐍࡟ࡼࡾ㸪ࣃ࣮࣡ࢹࣂ࢖ࢫࡢᛶ⬟ྥୖࡀ
企業・機関名 秋田県産業技術センター
ࡑࡢ࣮࢟ࣃ࣮ࢶ࡛࠶ࡿࣃ࣮༙࣡ᑟయࡢᮦᩱ࡜ࡋ࡚⌧ᅾࡣ
ࡀ୺
研 究 組 ồࡵࡽࢀ࡚࠸ࡿ㸬織
企業・機関
久住 孝幸 主任研究員
ὶ࡜࡞ࡗ࡚࠸ࡿࡀ㸪㏆ᖺ࡛ࡣࡼࡾᛶ⬟ࢆྥୖࡉࡏࡿ஦ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿ
࡬ࡢ⨨ࡁ
研究者名
中村 竜太 研究員，越後谷正見 研究員
᥮࠼ࡀຍ㏿ࡋ࡚࠸ࡿ㸬ࡇࢀࡽࡢᮦᩱࡢ᭱⤊௙ୖࡆຍᕤ࡜ࡋ୍࡚⯡ⓗ࡟
研究成果の概要㸦㸪໬ᏛⓗᶵᲔⓗ㝖ཤ㸧ࡀ᥇⏝ࡉࢀ࡚࠸ࡿ㸬
現在，製造業界では省エネルギーの促進により，パワーデバイスの性能向上が求められていᢏ⾡ࡣ༙ᑟయ〇㐀ࣉࣟࢭࢫࡢ◊☻ᕤ⛬࡛ከ⏝ࡉࢀ࡚࠾ࡾ㸪ᇶᯈࢆṍࡳࡢ࡞࠸ᖹ⁥る。そのキーパーツであるパワー半導体の材料として現在はSiが主流となっているが，近年で㙾㠃࡟௙ୖࡆࡿ㐟㞳◒⢏◊☻ᢏ⾡ࢆཎ⌮࡜ࡍࡿຍᕤᢏ⾡࡛࠶ࡿ㸬ࡋ࠿ࡋ㸪ࡇࡢຍ
はより性能を向上させる事が可能となるSiCへの置き換えが加速している。これらの材料の最終ᕤᢏ⾡ࡣᅇ㌿㐠ື࡟ࡼࡗ࡚Ⓨ⏕ࡍࡿ㐲ᚰຊ࡟ࡼࡗ࡚◊☻㠃࠿ࡽࢫ࣮ࣛࣜࡀ㣕ᩓ
仕上げ加工として一般的にCMP（Chemical
Mechanical Polishing，化学的機械的除去）が採ࡋ࡚◊☻ຠ⋡ࡀపୗࡍࡿ࡜࠸࠺ㄢ㢟ࢆ᭷ࡋ࡚࠸ࡿ㸬ࡇࡢᢏ⾡ㄢ㢟ࢆゎỴࡍࡿࡓ
用されている。
CMP技術は半導体製造プロセスの研磨工程で多用されており，基板を歪みのなࡵ㸪㟁⏺ࢫ࣮ࣛࣜไᚚᢏ⾡ࢆ㐺⏝ࡋࡓ㧗ຠ⋡ᢏ⾡ࡢ㛤Ⓨࡀ㐍ࡵࡽࢀ࡚࠸ࡿ㸬い平滑鏡面に仕上げる遊離砥粒研磨技術を原理とする加工技術である。しかし，この加工技術
ᅗ ࡟ᮏᢏ⾡ࡢᴫせࢆ♧ࡍ㸬㟁⏺ࢫ࣮ࣛࣜไᚚᢏ⾡ࡣ㸪ࡇࢀࡲ࡛ࡢᇶ♏◊✲࡛Ⰻは回転運動によって発生する遠心力によって研磨面からスラリーが飛散して研磨効率が低下すዲ࡞◊☻≉ᛶࡀᚓࡽࢀࡿຠᯝࡀ☜ㄆࡉࢀ࡚࠸ࡿ㸬ᮏ◊✲࡛ࡣࡑࡢᐇ⏝໬ࢆ┠ᣦ
るという課題を有している。この技術課題を解決するため，電界スラリー制御技術を適用した
ࡋ㸪ᕷ㈍ࡢ◊☻⿦⨨࡟ᮏᢏ⾡ࢆᑟධࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿࠕ㟁⏺ࢫ࣮ࣛࣜไᚚࢩ
高効率CMP技術の開発が進められている。図1に本技術の概要を示す。電界スラリー制御技術は，
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これまでの基礎研究で良好な研磨特性が得られる効果が確認されている。本研究ではその実用ࡣࡌࡵ࡟㸪ᕷ㈍⿦⨨࡜ࡋ࡚♫〇ࡢᑠᆺ∦㠃◊☻⿦⨨ࢆ㑅ᐃࡋ㸪ᮏ⿦
化を目指し，市販の研磨装置に本技術を導入することが可能となる「電界スラリー制御システム」⨨ࢆᑐ㇟࡜ࡋࡓ㟁⏺ࢫ࣮ࣛࣜไᚚࢩࢫࢸ࣒ࡢ㛤Ⓨ࡟╔ᡭࡋࡓ㸬ᮏࢩࢫࢸ࣒ࡣ㸪ᅗ
を秋田県産業技術センターと共同で開発した。
࡟♧ࡍࡼ࠺࡟㸪◊☻㡿ᇦ࡟㟁⏺
はじめに，市販装置としてBUEHLER社製のࢆ୚࠼ࡿࡓࡵ㸪ᑓ⏝࡟㛤Ⓨࡋࡓ㟁
小型片面研磨装置を選定し，本装置を対象としᴟෆⶶᆺ◊☻࣊ࢵࢻ㸪࠾ࡼࡧᐃ
た電界スラリー制御システムの開発に着手し◊☻䢉䡫䢀䢚
྾╔䝅䞊䝖䠄ʔϭϴϬŵŵͿ┙㸪ࡑࡋ࡚㸪◊☻࣊ࢵࢻ࡜ᐃ┙࡟た。本システムは，図2に示すように，研磨領ෆⶶࡉࢀࡓ㟁ᴟ࡟㟁ᅽࢆ౪⤥ࡍ㟁ᴟ
域に電界を与えるため，専用に開発した電極内㧗㟁ᅽࡿࡓࡵࡢࢫࣜࢵࣉࣜࣥࢢ࣭ࣈࣛࢩ
蔵型研磨ヘッド，
および定盤，そして，研磨ヘッ
䝇䝷䝸䞊
྾ᘬຊ
྾ᘬຊ
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࡞࡝࡛ᵓᡂࡉࢀ࡚࠸ࡿ㸬ࡲࡓ㸪ᅗ
ドと定盤に内蔵された電極に電圧を供給するた
^ŝᇶᯈ
౪⤥
᤼ฟ
めのスリップリング・ブラシなどで構成されて࡟㟁ᴟࢆෆⶶࡋࡓ◊☻࣊ࢵࢻࡢ◊☻䝟䝑䝗ᐃ┙いる。また，図3に電極を内蔵した研磨ヘッドᵓ㐀ࢆ♧ࡍ㸬◊☻࣊ࢵࢻ࡟ࡣ㸪ᶵ㟁ᴟ䞉ᐃ┙㟁ᴟ䠄ʔϲϱϬŵŵͿ ⓗᛶ㉁ཬࡧ㟁Ẽⓗ⤯⦕ᛶ࡟ඃの構造を示す。研磨ヘッドには，機械的性質及Ე

び電気的絶縁性に優れたガラスエポキシ材を絶ࢀࡓ࢞ࣛࢫ࢚࣏࢟ࢩᮦࢆ⤯⦕ᮦ㻌
縁材料として使用して，下方に電極を封止した。
ᩱ࡜ࡋ࡚౑⏝ࡋ࡚㸪ୗ᪉࡟㟁ᴟࢆ
電界スラリー制御技術の概要
ᅗ 図１
 㟁⏺ࢫ࣮ࣛࣜไᚚᢏ⾡ࡢᴫせまた，上方にはスリップリングを設置し，コンᑒṆࡋࡓ㸬ࡲࡓ㸪ୖ᪉࡟ࡣࢫࣜࢵ
ࣉࣜࣥࢢࢆタ⨨ࡋ㸪ࢥࣥࢱࢡࢺࣉ
タクトプローブによって電極と電気的に接続し࣮ࣟࣈ࡟ࡼࡗ࡚㟁ᴟ࡜㟁Ẽⓗ࡟᥋ ࠊᝤ‫׹ݱ‬༾᩿
た。本装置専用に開発した定盤も研磨ヘッドとᄂᄶᘺፗɥᩓಊဇἨἻἉ
⥆ࡋࡓ㸬ᮏ⿦⨨ᑓ⏝࡟㛤Ⓨࡋࡓᐃ
同様な構造を有している。なお，定盤側面から┙ࡶ◊☻࣊ࢵࢻ࡜ྠᵝ࡞ᵓ㐀ࢆ᭷
スラリーが流れ落ちるため，定盤下方に設置すᩓಊϋᔺࡋ࡚࠸ࡿ㸬࡞࠾㸪ᐃ┙ഃ㠃࠿ࡽࢫるスリップリングには浸水防止用ホルダーを新ᄂᄶἪἕἛたに設計し，スリップリングとブラシとの接点
࣮ࣛࣜࡀὶࢀⴠࡕࡿࡓࡵ㸪ᐃ┙ୗ
が濡れないような構造とした。
᪉࡟タ⨨ࡍࡿࢫࣜࢵࣉࣜࣥࢢ࡟ࡣ
ɥᩓಊဇ
次に，今回開発した電界スラリー制御シスἋἼἕἩἼὅἂ
ᾐỈ㜵Ṇ⏝࣍ࣝࢲ࣮ࢆ᪂ࡓ࡟タィ
テムの研磨特性を評価するため，一般的な半ࡋ㸪ࢫࣜࢵࣉࣜࣥࢢ࡜ࣈࣛࢩ࡜ࡢ
ᩓಊϋᔺ‫ܭ‬Ⴔ
導体材料である直径2inchのシリコンウエハ
᥋Ⅼࡀ⃿ࢀ࡞࠸ࡼ࠺࡞ᵓ㐀࡜ࡋɦᩓಊဇἨἻἉ

3枚を工作物として使用し研磨実験を行った。
ࡓ㸬
図２
市販研磨装置に開発品を搭載した様子ᅗ ᕷ㈍◊☻⿦⨨࡟㛤Ⓨရࢆᦚ㍕ࡋࡓᵝᏊ
研磨パッドには格子溝を施した不織布パッḟ࡟㸪௒ᅇ㛤Ⓨࡋࡓ㟁⏺ࢫࣛࣜ㻌࣮ไᚚࢩࢫࢸ࣒ࡢ◊☻≉ᛶࢆホ౯
― 7 ―
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ỾἻἋỺἯỿἉ೔Ꮲ
ἋἼἕἩἼὅἂ
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共 同 研 究 等

◊✲⤌⧊
ᮏᰯ
◊✲⪅ྡ
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
௻ ᴗ 䞉 ௻ᴗ䞉ᶵ㛵ྡ
研究年度
平成30年4月〜平成31年3月
ᶵ㛵
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研究テーマ

ᖺ

共 同 研 究 等ࣉࣜࣥࢢࢆタ⨨ࡋ㸪ࢥࣥࢱࢡࢺࣉ
࣮ࣟࣈ࡟ࡼࡗ࡚㟁ᴟ࡜㟁Ẽⓗ࡟᥋ ࠊᝤ‫׹ݱ‬༾᩿ᄂᄶᘺፗɥᩓಊဇἨἻἉ
⥆ࡋࡓ㸬ᮏ⿦⨨ᑓ⏝࡟㛤Ⓨࡋࡓᐃ
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）┙ࡶ◊☻࣊ࢵࢻ࡜ྠᵝ࡞ᵓ㐀ࢆ᭷-1，ᩓಊϋᔺࡋ࡚࠸ࡿ㸬࡞࠾㸪ᐃ┙ഃ㠃࠿ࡽࢫトSUBA800（ニッタ・ハース製）を用い，研磨ヘッドと定盤の回転速度はそれぞれ60minᄂᄶἪἕἛ
-1࣮ࣛࣜࡀὶࢀⴠࡕࡿࡓࡵ㸪ᐃ┙ୗ
150 min とし，研磨圧力は9.8kPaに設定した。スラリーはCOMPOL80 のコロイダルシリカ系
᪉࡟タ⨨ࡍࡿࢫࣜࢵࣉࣜࣥࢢ࡟ࡣ
のスラリーを水で5倍に希釈し，毎秒3mlで供給した。図4は，印加電圧を1〜4kV まで与えた
ɥᩓಊဇἋἼἕἩἼὅἂ
時の電圧と除去量の関係を示す。電圧の増加に伴い，除去量が比例して増加しており，電界のᾐỈ㜵Ṇ⏝࣍ࣝࢲ࣮ࢆ᪂ࡓ࡟タィ
吸引作用が砥粒に有効に作用していると考えられる。このことから，今回開発した電界スラリーࡋ㸪ࢫࣜࢵࣉࣜࣥࢢ࡜ࣈࣛࢩ࡜ࡢ
ᩓಊϋᔺ‫ܭ‬Ⴔ
制御システムは，研磨速度向上効果を市販装置に適用できるシステムといえる。一方，無電界，
᥋Ⅼࡀ⃿ࢀ࡞࠸
ࡼ࠺࡞ᵓ㐀࡜ࡋ
ɦᩓಊဇἨἻἉ

そして最も高い研磨速度が得られた4kVにおける工作物の表面粗さRaは同等であることを確認ࡓ㸬ᅗ ᕷ㈍◊☻⿦⨨࡟㛤Ⓨရࢆᦚ㍕ࡋࡓᵝᏊした。
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࠶ࡿ┤ᚄࡢࢩࣜࢥ࢚ࣥ࢘ࣁ 3ᯛࢆᕤస≀࡜ࡋ࡚౑⏝ࡋ◊☻ᐇ㦂ࢆ⾜ࡗࡓ㸬◊☻ࣃࢵࢻ࡟ࡣ᱁Ꮚ⁁ࢆ ᪋ ࡋ ࡓ ୙ ⧊ ᕸ ࣃ ࢵ ࢺ SUBA800
㸦ࢽࢵࢱ࣭ࣁ࣮ࢫ〇㸧ࢆ⏝࠸㸪◊☻࣊ࢵࢻ࡜ᐃ┙ࡢᅇ㌿㏿ᗘࡣࡑࢀ
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図３ 電極内蔵型研磨ヘッドの構造係ࡣ㸪༳ຍ㟁ᅽࢆ 㹼ࡲ࡛୚࠼ࡓ᫬ࡢ㟁ᅽ࡜㝖ཤ㔞ࡢ㛵ಀࢆ♧ࡍ㸬㟁ᅽࡢቑຍ࡟క࠸㸪㝖ཤ㔞ࡀẚ౛ࡋ࡚ቑຍࡋ࡚࠾ࡾ㸪㟁⏺ࡢ྾ᘬస⏝ࡀ◒⢏࡟᭷ຠ࡟స⏝ࡋ࡚࠸ࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀࡿ㸬ࡇࡢࡇ࡜࠿ࡽ㸪௒ᅇ㛤Ⓨࡋࡓ㟁⏺ࢫ࣮ࣛࣜไᚚࢩ
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࠼ࡿ㸬୍᪉㸪↓㟁⏺㸪ࡑࡋ࡚᭱ࡶ㻌㧗࠸◊☻㏿ᗘࡀᚓࡽࢀࡓ࡟࠾ᅗ4㟁ᅽ࡜◊☻㏿ᗘࡢ㛵ಀ
図４ 電圧と研磨速度の関係ࡅࡿᕤస≀ࡢ⾲㠃⢒ࡉࡣྠ➼࡛࠶ࡿࡇ࡜ࢆ☜ㄆࡋࡓ㸬
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―8―

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◊✲ᖺᗘ㻌
㻞㻥
༊ศ㻌
研 究 年 度 ᖹᡂ
平成29年11月1日〜平成30年7月30日
共同研究
◊✲ᖺᗘ㻌
ᖹᡂ
㻞㻥 ᖺ
ᖺ 㻝㻝
㻝㻝 ᭶
᭶ 㻝㻝 ᪥䡚ᖹᡂ᪥䡚ᖹᡂ 㻟㻜
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㻟㻜 ᪥㻌
᪥㻌
༊ศ㻌区分㻌㻌 ඹྠ◊✲㻌ඹྠ◊✲㻌◊✲䝔䞊䝬㻌
◊✲䝔䞊䝬㻌
研究テーマ
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高周波材料定数測定方法の油状態センサーへの適用㧗࿘Ἴᮦᩱᐃᩘ ᐃ᪉ἲ䛾Ἔ≧ែ䝉䞁䝃䞊䜈䛾㐺⏝ᐃ᪉ἲ䛾Ἔ≧ែ䝉䞁䝃䞊䜈䛾㐺⏝㻌㻌 㻌㻌
◊✲⤌⧊㻌
◊✲⤌⧊㻌
研究組織

ᮏᰯ㻌
㻌㻌 㻌㻌 㥖ᮌ᰿㻌
本 校 ◊✲⪅ྡ㻌
研究者名
駒木根隆士
ᮏᰯ㻌
◊✲⪅ྡ㻌
㥖ᮌ᰿㻌 㝯ኈ㻌㝯ኈ㻌௻㻌㻌 㻌㻌 㻷㼅㻮
企業・機関名 KYB株式会社௻ᴗᴗ 䞉䞉 ௻ᴗ䞉ᶵ㛵ྡ㻌௻ᴗ䞉ᶵ㛵ྡ㻌㻷㼅㻮 ᰴᘧ఍♫㻌
ᰴᘧ఍♫㻌
企業・機関
ᶵ㛵㻌
◊✲⪅ྡ㻌
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研究者名
ᶵ㛵㻌
◊✲⪅ྡ㻌
㻌

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◊✲ᡂᯝ䛾ᴫせ㻌◊✲ᡂᯝ䛾ᴫせ㻌
研究成果の概要ᨺᑕ㟁⏺䜢 ᐃ䛩䜛䛯䜑䛻ᥦ᱌䛥䜜䛯ኚㄪᩓ஘ᡭἲ䠄㻹㻿㼀䠅䠄㻶㻚㻌ᐃ䛩䜛䛯䜑䛻ᥦ᱌䛥䜜䛯ኚㄪᩓ஘ᡭἲ䠄㻹㻿㼀䠅䠄㻶㻚㻌 㻴㻚㻌㻴㻚㻌 㻾㼕㼏㼔㼙㼛㼚㼐㻘㻌㻾㼕㼏㼔㼙㼛㼚㼐㻘㻌 㻵㻾㻱㻌㻵㻾㻱㻌㻌㻌 ᨺᑕ㟁⏺䜢
放射電界を測定するために提案された変調散乱手法（MST）（J. H. Richmond,
IRE Trans.,㼀㼞㼍㼚㼟㻚㻘㻌
㻹㼀㼀㻙㻟㻘㻌
㼜㼜㻚㻝㻟㻙㻝㻡㻘㻌㻝㻥㻡㻡䠅䜢ᨵⰋ䞉ᣑᙇ䛧䚸᪤▱䛾ㄏ㟁య䝥䝻䞊䝤䛛䜙䛾ᩓ஘Ἴ㼀㼞㼍㼚㼟㻚㻘㻌
㻝㻥㻡㻡䠅䜢ᨵⰋ䞉ᣑᙇ䛧䚸᪤▱䛾ㄏ㟁య䝥䝻䞊䝤䛛䜙䛾ᩓ஘Ἴ
MTT-3, 㻹㼀㼀㻙㻟㻘㻌
pp.13-15,㼜㼜㻚㻝㻟㻙㻝㻡㻘㻌1955）を改良・拡張し，既知の誘電体プローブからの散乱波強度から電界ᙉᗘ䛛䜙㟁⏺䜢᥎ᐃ䛩䜛᪉ἲ䜢⪃᱌䛧䛯䠄㼀㻚㻌㻷㼛㼙㼍㼗㼕㼚㼑㻘㻌㼀㻚㻌 㻷㼡㼞㼛㼟㼍㼣㼍㻘㻌㻷㼡㼞㼛㼟㼍㼣㼍㻘㻌㼍㼚㼐㻌 IEEJ㻴㻚㻌 㻵㼚㼛㼡㼑㻘㻌㻵㼚㼛㼡㼑㻘㻌
ᙉᗘ䛛䜙㟁⏺䜢᥎ᐃ䛩䜛᪉ἲ䜢⪃᱌䛧䛯䠄㼀㻚㻌
㼀㻚㻌
㼍㼚㼐㻌
㻴㻚㻌
を 推 定 す る 方 法 を 考 案 し た（T. Komakine, 㻷㼛㼙㼍㼗㼕㼚㼑㻘㻌
T. Kurosawa,
and H. Inoue,
Trans. FM,㻵㻱㻱㻶㻌㼀㼞㼍㼚㼟㻚㻌㻲㻹㻘㻌㼂㼛㼘㻚㻝㻟㻜㻙㻭㻘㻌㻺㼛㻚㻡㻘㻌㼜㼜㻚㻠㻢㻞㻙㻠㻢㻢㻘㻌㻞㻜㻝㻜䠅䚹䛥䜙䛻䚸ᩓ஘Ἴᙉᗘ䛸ㄏ㟁⋡䛾
Vol.130-A, No.5, pp.462-466, 2010）。さらに，散乱波強度と誘電率の関係を利用して，逆に㻵㻱㻱㻶㻌㼀㼞㼍㼚㼟㻚㻌㻲㻹㻘㻌㼂㼛㼘㻚㻝㻟㻜㻙㻭㻘㻌㻺㼛㻚㻡㻘㻌㼜㼜㻚㻠㻢㻞㻙㻠㻢㻢㻘㻌㻞㻜㻝㻜䠅䚹䛥䜙䛻䚸ᩓ஘Ἴᙉᗘ䛸ㄏ㟁⋡䛾㛵ಀ䜢฼⏝䛧䛶䚸㏫䛻ㄏ㟁⋡䜢᥎ᐃ䛩䜛ᡭἲ䜢ᥦ᱌䛧䛯䠄㼀㻚㻌㻷㼛㼙㼍㼗㼕㼚㼑㻘㻌㼀㻚㻌㻷㼡㼞㼛㼟㼍㼣㼍㻘㻌㻷㻚㻌
誘電率を推定する手法を提案した（T. Komakine, T. Kurosawa, K. Miyanaga and H. Inoue,㛵ಀ䜢฼⏝䛧䛶䚸㏫䛻ㄏ㟁⋡䜢᥎ᐃ䛩䜛ᡭἲ䜢ᥦ᱌䛧䛯䠄㼀㻚㻌㻷㼛㼙㼍㼗㼕㼚㼑㻘㻌㼀㻚㻌㻷㼡㼞㼛㼟㼍㼣㼍㻘㻌㻷㻚㻌㻹㼕㼥㼍㼚㼍㼓㼍㻌㼍㼚㼐㻌㻴㻚㻌㻵㼚㼛㼡㼑㻘㻌㻵㻱㻱㻶㻌㼀㼞㼍㼚㼟㻚㻌㻲㻹㻘㻌㼂㼛㼘㻚㻝㻟㻝㻙㻭㻘㻌㻺㼛㻚㻠㻘㻌㼜㼜㻚㻌㻞㻣㻣㻙㻞㻤㻞㻘㻌㻞㻜㻝㻝䠅䚹㻌IEEJ Trans. FM, Vol.131-A, No.4, pp. 277-282, 2011）。
㻹㼕㼥㼍㼚㼍㼓㼍㻌㼍㼚㼐㻌㻴㻚㻌㻵㼚㼛㼡㼑㻘㻌㻵㻱㻱㻶㻌㼀㼞㼍㼚㼟㻚㻌㻲㻹㻘㻌㼂㼛㼘㻚㻝㻟㻝㻙㻭㻘㻌㻺㼛㻚㻠㻘㻌㼜㼜㻚㻌㻞㻣㻣㻙㻞㻤㻞㻘㻌㻞㻜㻝㻝䠅䚹㻌ᅗ㻌㻌 㼇㼙㼉䛾㟁☢Ἴ䛻㼇㼙㼉䛾㟁☢Ἴ䛻[m]の電磁波に対し，
図1に示すような，半径[m]の球状誘電体プローブへ入射する波長OOλ㻌㻌 ᅗ㻝㻝 䛻♧䛩䜘䛖䛺䚸༙ᚄ䛻♧䛩䜘䛖䛺䚸༙ᚄ 㻌㻌 㼇㼙㼉䛾⌫≧ㄏ㟁య䝥䝻䞊䝤䜈ධᑕ䛩䜛Ἴ㛗㼇㼙㼉䛾⌫≧ㄏ㟁య䝥䝻䞊䝤䜈ධᑕ䛩䜛Ἴ㛗ᑐ䛧䚸䝺䜲䝸䞊ᩓ஘᮲௳ୗ䠄㻞㻌㻨 O㻛㻝㻜䠅䛷䛿䚸㻹㻿㼀ኚㄪᗘ䜢 㻝㻝 䛸௬ᐃ䛩䜛䛸䚸ᩓ஘Ἴ䛾㟁⏺
䛸௬ᐃ䛩䜛䛸䚸ᩓ஘Ἴ䛾㟁⏺
レイリー散乱条件下（ 2 <λO/10）では，MST変調度を1と仮定すると，散乱波の電界強度㻛㻝㻜䠅䛷䛿䚸㻹㻿㼀 ኚㄪᗘ䜢ᑐ䛧䚸䝺䜲䝸䞊ᩓ஘᮲௳ୗ䠄㻞
㻌㻨
との関係は次式で与えられる。
ᙉᗘ [V/m]と誘電体の分極率α㻌㼇㼂㻛㼙㼉䛸ㄏ㟁య䛾ศᴟ⋡Dᙉᗘ㻌㼇㼂㻛㼙㼉䛸ㄏ㟁య䛾ศᴟ⋡D 䛸䛾㛵ಀ䛿ḟᘧ䛷୚䛘䜙䜜䜛䚹㻌䛸䛾㛵ಀ䛿ḟᘧ䛷୚䛘䜙䜜䜛䚹㻌§ H 1 ·㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻔㻝㻕㻌3§¨¨ H r  ·¸¸ {㻔㻝㻕㻌{DD S 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌（1）2¸¨© HH r 
¹

¹
©
ここで，ε
は誘電体の誘電率，[V/m]は散乱体位置での電界強度，[m]は散乱体と受信㻌㻌 㼇㼙㼉䛿ᩓ஘య䛸㻌㻌 䛣䛣䛷䚸
䛣䛣䛷䚸 HH 䛿ㄏ㟁య䛾ㄏ㟁⋡䚸䛿ㄏ㟁య䛾ㄏ㟁⋡䚸 3 㻌㻌 㼇㼂㻛㼙㼉䛿ᩓ஘య఩⨨䛷䛾㟁⏺ᙉᗘ䚸㼇㼂㻛㼙㼉䛿ᩓ஘య఩⨨䛷䛾㟁⏺ᙉᗘ䚸㼇㼙㼉䛿ᩓ஘య䛸3]は球の体積である。式㻟（1）より，誘電率は，アンテナの間の距離， = 4π S / 3[m㼇㼙ཷಙ䜰䞁䝔䝘䛾㛫䛾㊥㞳䚸㼉䛿⌫䛾య✚䛷䛒䜛䚹ᘧ㻔㻝㻕䜘䜚䚸ㄏ㟁⋡䛿䚸㻌ཷಙ䜰䞁䝔䝘䛾㛫䛾㊥㞳䚸V = 4Sa/ 3㼇㼙㻟 㼉䛿⌫䛾య✚䛷䛒䜛䚹ᘧ㻔㻝㻕䜘䜚䚸ㄏ㟁⋡䛿䚸㻌
 2D
DS
3
9  㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻔㻞㻕㻌㻔㻞㻕㻌㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 HH r
（2）
2
D

DS
3 DS
3
D
䛸䛺䜚䚸ᘧ㻔㻝㻕䛾ᕥ㎶䛻䛒䜛䝟䝷䝯䞊䝍ᐃ䛻䜘䜚᥎ᐃ䛷䛝䜛䛣䛸䛻䛺䜛䚹ㄏ㟁⋡䛿୍⯡䛻༳䛸䛺䜚䚸ᘧ㻔㻝㻕䛾ᕥ㎶䛻䛒䜛䝟䝷䝯䞊䝍ᐃ䛻䜘䜚᥎ᐃ䛷䛝䜛䛣䛸䛻䛺䜛䚹ㄏ㟁⋡䛿୍⯡䛻༳となり，式（1）の左辺にあるパラメータ測定により推定できることになる。誘電率は一般にຍಙྕ䛾࿘Ἴᩘ䛻䜘䛳䛶ኚ໬䛩䜛䛾䛷䚸ᩓ஘䝇䝨䜽䝖䝹䛿ᩓ஘య䛾ᮦᩱ≉ᛶ䜢཯ᫎ䛩䜛ຍಙྕ䛾࿘Ἴᩘ䛻䜘䛳䛶ኚ໬䛩䜛䛾䛷䚸ᩓ஘䝇䝨䜽䝖䝹䛿ᩓ஘య䛾ᮦᩱ≉ᛶ䜢཯ᫎ䛩䜛
印加信号の周波数によって変化するので，散乱スペクトルは散乱体の材料特性を反映すると考䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹䛭䛣䛷䚸䛣䜜䜢సືἜ䛾ຎ໬≧ែホ౯䛻㐺⏝䛧䛯䚹㻌䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹䛭䛣䛷䚸䛣䜜䜢సືἜ䛾ຎ໬≧ែホ౯䛻㐺⏝䛧䛯䚹㻌
えられる。そこで，これを作動油の劣化状態評価に適用した。
㻌㻌 ᅗ
㻞㻞 䛻
ᅗ
䛻 ᐃ㓄⨨䜢♧䛩䚹㻶㻵㻿ᐃ㓄⨨䜢♧䛩䚹㻶㻵㻿 つ᱁ヨ㦂ἲ䛻䜘䜚つ᱁ヨ㦂ἲ䛻䜘䜚 㻞㻠㻞㻠 ᫬㛫䛛䜙
᫬㛫䛛䜙 㻝㻥㻞㻝㻥㻞 ᫬㛫䜎䛷ᙉไຎ໬䛥䛫᫬㛫䜎䛷ᙉไຎ໬䛥䛫
図2に測定配置を示す。JIS規格試験法により24時間から192時間まで強制劣化させた油を
䛯Ἔ䜢ᐜ✚
㻝㻜㻜
䛾෇ᰕ≧䛾ᶞ⬡ᐜჾ䛻඘ሸ䛧䛯ᐃ䝃䞁䝥䝹Ἔ䠄ᅗ㻟䠅䛻ᑐ䛧䚸ฟຊ㻌
3の円柱状の樹脂容器に充填した測定サンプル油（図3）に対し，出力
䛯Ἔ䜢ᐜ✚
㻝㻜㻜
䛾෇ᰕ≧䛾ᶞ⬡ᐜჾ䛻඘ሸ䛧䛯 ᐃ䝃䞁䝥䝹Ἔ䠄ᅗ 㻟䠅䛻ᑐ䛧䚸ฟຊ㻌
0 dBmに設
容積100 mm㻜㼐㻮㼙䛻タᐃ䛧䛯Ⓨಙჾ䛾ಙྕ䜢ᶆ‽䝩䞊䞁䜰䞁䝔䝘䛛䜙䝃䞁䝥䝹䛻ᨺᑕ䛧䛯䛸䛣䜝䚸ᩓ㻜㼐㻮㼙䛻タᐃ䛧䛯Ⓨಙჾ䛾ಙྕ䜢ᶆ‽䝩䞊䞁䜰䞁䝔䝘䛛䜙䝃䞁䝥䝹䛻ᨺᑕ䛧䛯䛸䛣䜝䚸ᩓ
定した発信器の信号を標準ホーンアンテナからサンプルに放射したところ，散乱波信号は，2.0஘Ἴಙྕ䛿䚸㻞㻚㻜ࠥ㻞㻚㻡㻳㻴㼦䛾⠊ᅖ䛻䛚䛔䛶ẚ㍑ⓗ኱䛝䛺ᕪ䜢♧䛩䛣䛸䜢ぢฟ䛧䛯䚹 ᐃ〜2.5 GHzの範囲において比較的大きな差を示すことを見出した。測定されたスペクトラムを஘Ἴಙྕ䛿䚸㻞㻚㻜ࠥ㻞㻚㻡㻳㻴㼦䛾⠊ᅖ䛻䛚䛔䛶ẚ㍑ⓗ኱䛝䛺ᕪ䜢♧䛩䛣䛸䜢ぢฟ䛧䛯䚹ᐃ2Or㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 㻌㻌 E RCV O
ES SSV䛥䜜䛯䝇䝨䜽䝖䝷䝮䜢ᅗ䛻䚸ຎ໬䝃䞁䝥䝹䛾᫬㛫䛸ᖹᆒ䝇䝨䜽䝖䝹㟁ຊ䛾㛵ಀ䜢ᅗ 㻠
䛻䛭
図3に，劣化サンプルの時間と平均スペクトル電力の関係を図4にそれぞれ示す。図4の結果は
䛥䜜䛯䝇䝨䜽䝖䝷䝮䜢ᅗ㻟㻟 䛻䚸ຎ໬䝃䞁䝥䝹䛾᫬㛫䛸ᖹᆒ䝇䝨䜽䝖䝹㟁ຊ䛾㛵ಀ䜢ᅗ㻠 䛻䛭䜜䛮䜜♧䛩䚹ᅗ䛾⤖ᯝ䛿ḟ䛾 㻟㻟 䛴䛾␗䛺䜛ẁ㝵䜢♧䛧䛶䛔䜛䚹㻌䛴䛾␗䛺䜛ẁ㝵䜢♧䛧䛶䛔䜛䚹㻌䛩䛺䜟䛱䚸䠄㼕䠅ຍ⇕䛻䜘
次の3つの異なる段階を示している。
すなわち，（i）加熱による残留水分の蒸発に伴う初期の䜜䛮䜜♧䛩䚹ᅗ㻠㻠 䛾⤖ᯝ䛿ḟ䛾䛩䛺䜟䛱䚸䠄㼕䠅ຍ⇕䛻䜘䜛ṧ␃Ỉศ䛾⵨Ⓨ䛻క䛖ึᮇ䛾㟁ຊῶᑡ䚸䠄㼕㼕䠅㓟໬≀䛾ᯒฟ䛻䜘䜛ຎ໬≧ែ䛻ẚ౛ⓗ䛺
電力減少，（ii）酸化物の析出による劣化状態に比例的な電力の増加，および（iii）析出物飽和䜛ṧ␃Ỉศ䛾⵨Ⓨ䛻క䛖ึᮇ䛾㟁ຊῶᑡ䚸䠄㼕㼕䠅㓟໬≀䛾ᯒฟ䛻䜘䜛ຎ໬≧ែ䛻ẚ౛ⓗ䛺㟁ຊ䛾ቑຍ䚸䛚䜘䜃䠄㼕㼕㼕䠅ᯒฟ≀㣬࿴䛻䜘䜛㟁ຊ䛾㣬࿴䚸䛷䛒䜛䚹㻌
による電力の飽和，である。
㟁ຊ䛾ቑຍ䚸䛚䜘䜃䠄㼕㼕㼕䠅ᯒฟ≀㣬࿴䛻䜘䜛㟁ຊ䛾㣬࿴䚸䛷䛒䜛䚹㻌
この結果は，散乱波スペクトルと劣化状態との間に強い相関があることを示唆しており，䛣䛾⤖ᯝ䛿䚸ᩓ஘Ἴ䝇䝨䜽䝖䝹䛸ຎ໬≧ែ䛸䛾㛫䛻ᙉ䛔┦㛵䛜䛒䜛䛣䛸䜢♧၀䛧䛶䛚䜚䚸㻌㻌 䛣䛾⤖ᯝ䛿䚸ᩓ஘Ἴ䝇䝨䜽䝖䝹䛸ຎ໬≧ែ䛸䛾㛫䛻ᙉ䛔┦㛵䛜䛒䜛䛣䛸䜢♧၀䛧䛶䛚䜚䚸
本手法の油の品質管理への適用可能性が確認できた。
ᮏᡭἲ䛾Ἔ䛾ရ㉁⟶⌮䜈䛾㐺⏝ྍ⬟ᛶ䛜☜ㄆ䛷䛝䛯䚹㻌ᮏᡭἲ䛾Ἔ䛾ရ㉁⟶⌮䜈䛾㐺⏝ྍ⬟ᛶ䛜☜ㄆ䛷䛝䛯䚹㻌㻌㻌

―9―共 同 研 究 等㻌㻌㻌

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
㻌共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

㻌㻌㻌Horn antenna
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
Sample㻌㻌㻌㻌㻌㻌図１ᩓ஘Ἴ䛾
散乱波の測定原理
散乱波の測定配置
ᅗ䠍㻌
ᐃཎ⌮㻌
ᅗ図2
㻞㻌 ᩓ஘Ἴ䛾
ᐃ㓄⨨㻌
㻌
㻌㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
᪂Ἔ㻌 㻌 㻌 㻞㻠㻴㻌 㻌 㻠㻤㻴㻌 㻌 㻣㻞㻴㻌 㻌 㻥㻢㻴㻌 㻌 㻌 㻝㻞㻜㻴㻌 㻌 㻝㻠㻠㻴㻌 㻌 㻝㻢㻤㻴㻌 㻌 㻝㻥㻞㻴㻌㻌㻌㻌
図3
強制劣化試験時間ごとの測定サンプル油外観
ᅗ 㻟㻌 ᙉไຎ໬ヨ㦂᫬㛫䛤䛸䛾 ᐃ䝃䞁䝥䝹Ἔእほ㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
ᅗ 図5
㻡㻌 ᩓ஘Ἴ㟁ຊ䛸ຎ໬ヨ㦂᫬㛫㻌㻌 ᅗ図4
㻠㻌 ྛ䝃䞁䝥䝹䛾ᩓ஘Ἴ䝇䝨䜽䝖䝷䝮㻌
各サンプルの散乱波スペクトラム
散乱波電力と劣化試験時間
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌


― 10 ―

㻌研究年度

平成30年4月〜平成31年3月

研究テーマ

アンテナ用高機能誘電体レンズの開発と応用

研究組織

本

校

企業・機関

区分

研究者名

伊藤

企業・機関名公益財団法人電気通信普及財団

奨学寄附金等

桂一

研究者名

研究背景および目的
屋外で電波センシングを行う場合，アンテナおよびセンサユニットを降雨などの使用環境下から保護するための誘電体カバーが必要となる。この誘電体カバーにレンズ的な性能を組合せることにより，アンテナを保護しながら性能改善が可能な高機能な誘電体レンズの開発が本研究の目的である。アンテナに誘電体レンズを装荷するだけで所望の特性を実現できれば，アンテナまたはセンサユニットを複数の用途で使い回すことも可能となり，既存アンテナを再利用した効率の良いアンテナ開発が可能になる。
本研究では導波管スロットアレーアンテナ用誘電体カバーとホーンアンテナ用誘電レンズの設計を行う。導波管スロットアンテナはスロット数を増やしてアレー化することにより容易に指向性アンテナを構成することができ，また，実習工場において金属加工で試作可能である。ホーンアンテナは高利得な指向性アンテナであり，標準アンテナとしても利用される。クラック検知に導波管スロットアンテナ，水位検知にホーンアンテナを用いることを想定している。また，
ミリ波帯の中でも自動車レーダーとしてよく利用されている76GHz帯を対象周波数とした。
ミリ波導波管スロットアレーアンテナ用誘電カバーの設計
ミリ波帯導波管スロットアレーアンテナのアンテナ開口面を保護するため，従来は板状の誘電体カバーが用いられてきた。本研究では収束効果による利得改善を期待して板状の誘電体カ
バーに小型の半球を付加した誘電体カバーを提案している。各スロットの位置に小型半球を設け，各スロットからの放射をレンズ的に収束させる。提案する半球付き誘電体カバーの板厚と半球の半径をパラメータとして，利得が改善する条件についてFDTD法（時間領域差分法）を用いて数値解析的に検討した。
最初は半球半径を固定し，板厚をパラメータとして計算を行い，最適な板厚を求めた。板厚が厚くなるとグレーティングローブと考えられる不要放射が発生することが分かったため，次に板厚の最適値において半球の半径をパラメータとして計算を行い，利得が改善し，かつ，グレー
ティングローブが発生しない最適値を探索した。
得られた最適値について3Dプリンタによる試作を行った結果を図1に示す。電波暗室において放射パターンを測定した結果を図2に示す。設計したレンズを装荷することによりメインロー
ブの最大値は増大し，利得の改善が確認できた。提案形状でも利得の改善が可能であることを確認できたため，今後は半球の形状を最適化し，さらなる高利得化を目指す予定である。
ミリ波ホーンアンテナ用誘電体レンズの設計
ミリ波帯ホーンアンテナ用誘電体レンズの設計では正規化ガウス関数ネットワーク（NGnet）
を3次元に拡張してトポロジー最適化を行った。NGnetは複数のガウス関数を利用することにより滑らかな境界分布が得られるため，提案手法は他のトポロジー最適化手法と比較しても高い
表現力が期待できる。ホーンアンテナ開口面近傍に誘電体レンズの設計領域を設け，利得が最大化するようレンズ形状の最適化を行った。実際にはNGnetを構成する各ガウス基底の重み係数の最適化を行う。設計領域をホーンアンテナ内部に入れた場合と外部に出した場合について比較を行った。
設計領域をアンテナ内部に設けた場合，誘電体レンズ内に空洞が現れる設計結果が得られ，― 11 ―

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

With proposed cover
Without cover0Power [dB]

共 同 研 究 等⏝䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚⁥䜙䛛䛺ቃ⏺ศᕸ䛜ᚓ䜙䜜䜛䛯䜑䠈ᥦ᱌ᡭἲ䛿௚䛾䝖䝫䝻䝆䞊᭱㐺໬ᡭἲ䛸ẚ㍑䛧䛶䜒㧗䛔⾲⌧ຊ䛜ᮇᚅ䛷䛝䜛䚹䝩䞊䞁䜰䞁䝔䝘㛤ཱྀ㠃㏆ഐ䛻ㄏ㟁య䝺䞁䝈䛾ἲ䛸ẚ㍑䛧䛶䜒㧗䛔⾲⌧ຊ䛜ᮇᚅ䛷䛝䜛䚹䝩䞊䞁䜰䞁䝔䝘㛤ཱྀ㠃㏆ഐ䛻ㄏ㟁య䝺䞁䝈䛾タィ㡿ᇦ䜢タ䛡䠈฼ᚓ䛜᭱኱໬䛩䜛䜘䛖䝺䞁䝈ᙧ≧䛾᭱㐺໬䜢⾜䛳䛯䚹ᐇ㝿䛻䛿 㻺㻳㼚㼑㼠タィ㡿ᇦ䜢タ䛡䠈฼ᚓ䛜᭱኱໬䛩䜛䜘䛖䝺䞁䝈ᙧ≧䛾᭱㐺໬䜢⾜䛳䛯䚹ᐇ㝿䛻䛿㻺㻳㼚㼑㼠䜢ᵓᡂ䛩䜛ྛ䜺䜴䝇ᇶᗏ䛾㔜䜏ಀᩘ䛾᭱㐺໬䜢⾜䛖䚹タィ㡿ᇦ䜢䝩䞊䞁䜰䞁䝔䝘ෆ㒊䛻䜢ᵓᡂ䛩䜛ྛ䜺䜴䝇ᇶᗏ䛾㔜䜏ಀᩘ䛾᭱㐺໬䜢⾜䛖䚹タィ㡿ᇦ䜢䝩䞊䞁䜰䞁䝔䝘ෆ㒊䛻ධ䜜䛯ሙྜ䛸እ㒊䛻ฟ䛧䛯ሙྜ䛻䛴䛔䛶ẚ㍑䜢⾜䛳䛯䚹
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
ධ䜜䛯ሙྜ䛸እ㒊䛻ฟ䛧䛯ሙྜ䛻䛴䛔䛶ẚ㍑䜢⾜䛳䛯䚹タィ㡿ᇦ䜢䜰䞁䝔䝘ෆ㒊䛻タ䛡䛯ሙྜ䠈ㄏ㟁య䝺䞁䝈ෆ䛻✵Ὕ䛜⌧䜜䜛タィ⤖ᯝ䛜タィ㡿ᇦ䜢䜰䞁䝔䝘ෆ㒊䛻タ䛡䛯ሙྜ䠈ㄏ㟁య䝺䞁䝈ෆ䛻✵Ὕ䛜⌧䜜䜛タィ⤖ᯝ䛜
アンテナを保護するカバーとして機能しないことが分かった。利得の減少を防ぐために中空構ᚓ䜙䜜䠈䜰䞁䝔䝘䜢ಖㆤ䛩䜛䜹䝞䞊䛸䛧䛶ᶵ⬟䛧䛺䛔䛣䛸䛜ศ䛛䛳䛯䚹฼ᚓ䛾ῶᑡ䜢㜵䛠䛯
造になったと考えられる。これに対して，アンテナ外部に設計領域を設けたときは，アンテナᚓ䜙䜜䠈䜰䞁䝔䝘䜢ಖㆤ䛩䜛䜹䝞䞊䛸䛧䛶ᶵ⬟䛧䛺䛔䛣䛸䛜ศ䛛䛳䛯䚹฼ᚓ䛾ῶᑡ䜢㜵䛠䛯䜑䛻୰✵ᵓ㐀䛻䛺䛳䛯䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹䛣䜜䛻ᑐ䛧䛶䠈䜰䞁䝔䝘እ㒊䛻タィ㡿ᇦ䜢タ䛡䛯䛸
を保護しながら利得改善が可能であることを示した。3Dプリンタによって試作した誘電体レン䜑䛻୰✵ᵓ㐀䛻䛺䛳䛯䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹䛣䜜䛻ᑐ䛧䛶䠈䜰䞁䝔䝘እ㒊䛻タィ㡿ᇦ䜢タ䛡䛯䛸䛝䛿䠈䜰䞁䝔䝘䜢ಖㆤ䛧䛺䛜䜙฼ᚓᨵၿ䛜ྍ⬟䛷䛒䜛䛣䛸䜢♧䛧䛯䚹㻟㻰 䝥䝸䞁䝍䛻䜘䛳䛶ヨズを図3，放射パターンの測定結果を図4にそれぞれ示す。今後はレンズの設計領域を微調整し䛝䛿䠈䜰䞁䝔䝘䜢ಖㆤ䛧䛺䛜䜙฼ᚓᨵၿ䛜ྍ⬟䛷䛒䜛䛣䛸䜢♧䛧䛯䚹㻟㻰䝥䝸䞁䝍䛻䜘䛳䛶ヨస䛧䛯ㄏ㟁య䝺䞁䝈䜢ᅗ 㻟䠈ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁䛾 ᐃ⤖ᯝ䜢ᅗ 㻠 䛻䛭䜜䛮䜜♧䛩䚹௒ᚋ䛿䝺䞁て最適な位置を探し，設計領域の位置とレンズ形状と利得の関係について明らかにする予定でస䛧䛯ㄏ㟁య䝺䞁䝈䜢ᅗ㻟䠈ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁䛾 ᐃ⤖ᯝ䜢ᅗ 㻠 䛻䛭䜜䛮䜜♧䛩䚹௒ᚋ䛿䝺䞁䝈䛾タィ㡿ᇦ䜢ᚤㄪᩚ䛧䛶᭱㐺䛺఩⨨䜢᥈䛧䠈タィ㡿ᇦ䛾఩⨨䛸䝺䞁䝈ᙧ≧䛸฼ᚓ䛾㛵ある。
䝈䛾タィ㡿ᇦ䜢ᚤㄪᩚ䛧䛶᭱㐺䛺఩⨨䜢᥈䛧䠈タィ㡿ᇦ䛾఩⨨䛸䝺䞁䝈ᙧ≧䛸฼ᚓ䛾㛵ಀ䛻䛴䛔䛶᫂䜙䛛䛻䛩䜛ணᐃ䛷䛒䜛䚹ಀ䛻䛴䛔䛶᫂䜙䛛䛻䛩䜛ணᐃ䛷䛒䜛䚹

-10

-20
-90

-60

-30

0

30

60

90

Angle [deg]

試作した誘電体カバー
H面放射パターンの測定結果
ᅗ図1
㻝 ヨస䛧䛯ㄏ㟁య䜹䝞䞊㻌㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ 㻞図2㻴 㠃ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁䛾ᐃ⤖ᯝᅗ 㻝 ヨస䛧䛯ㄏ㟁య䜹䝞䞊㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ 㻞 㻴 㠃ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁䛾 ᐃ⤖ᯝᅗ 㻟 ヨస䛧䛯ㄏ㟁య䝺䞁䝈㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ 㻠 㻴 㠃ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁䛾 ᐃ⤖ᯝᅗ図3㻟 ヨస䛧䛯ㄏ㟁య䝺䞁䝈㻌㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ 㻠図4㻴 㠃ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁䛾ᐃ⤖ᯝ
試作した誘電体レンズ
H面放射パターンの測定結果― 12 ―ᖹᡂ 㻟㻜 ᖺ 㻢 ᭶ 䡚 ᖹᡂ 㻟㻝 ᖺ 㻟 ᭶

༊ ศ

ඹྠ◊✲

◊✲䝔䞊䝬 ᾮᬗ䝬䜲䜽䝻䝺䞁䝈䜰䝺䜲䜢⏝䛔䛯᥇ග䝣䝺䜻䝅䝤䝹䜴䜱䞁
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

䝗䜴䝣䜱䝹䝮ཬ䜃䛭䛾ไᚚᅇ㊰㟁※䛾㛤Ⓨ䛻ಀ䜛◊✲

研究年度
平成30年6月〜平成31年3月
区分 共同研究
◊✲⤌⧊
ᮏᰯ
◊✲⪅ྡ
⏣୰ ᑗᶞ
液晶マイクロレンズアレイを用いた採光フレキシブルウィン
研究テーマ
௻ ᴗ 䞉 ௻ᴗ䞉ᶵ㛵ྡ ᅜ❧኱Ꮫἲே⛅⏣኱Ꮫ

ドウフィルム及びその制御回路電源の開発に係る研究ᶵ㛵Ἑᮧ ᕼ඾ ෸ᩍᤵ◊✲⪅ྡ
本 校 研究者名
田中 将樹◊✲ᡂᯝ䛾ᴫせ研究組織
企業・機関名 国立大学法人秋田大学
企業・機関  ᖺᗘ⛉Ꮫᢏ⾡᣺⯆ࣅࢪࣙࣥ᥎㐍஦ᴗ㸦࢖ࣀ࣮࣋ࢩࣙࣥ๰ฟ◊ᮏ◊✲ࡣᖹᡂ
研究者名
河村 希典 准教授
✲ᨭ᥼஦ᴗ㸧࡛⾜ࢃࢀࡓࠕᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬ࢔ࣞ࢖ࢆ⏝࠸ࡓ᥇ගࣇࣞ࢟ࢩࣈࣝ
研究成果の概要
࢘࢕ࣥࢻ࢘ࣇ࢕࣒ࣝཬࡧࡑࡢไᚚᅇ㊰㟁※ࡢ㛤Ⓨ࡟ಀࡿ◊✲ࠖ࡟࠾࠸࡚ࠊᾮᬗ࣐
本研究は平成30年度科学技術振興ビジョン推進事業（イノベーション創出研究支援事業）で࢖ࢡࣟࣞࣥࢬࡢගᏛࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥ࡟ࡘ࠸࡚◊✲ศᢸࡋࡓࠋࣞࣥࢬᚄࡀᩘ༑࣑
行われた「液晶マイクロレンズアレイを用いた採光フレキシブルウィンドウフィルム及びそのࢡ࣮ࣟࣥ࢜ࢲ࣮ࡢᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬ࢔ࣞ࢖ࢆ⏝࠸ࡓ㟁Ꮚไᚚࡢ᥇ග⏝ࣇࣞ࢟
制御回路電源の開発に係る研究」において，液晶マイクロレンズの光学シミュレーションにつࢩࣈࣝ࢘࢕ࣥࢻ࢘ࣇ࢕࣒ࣝࡢ㛤Ⓨࢆ┠ᶆ࡜ࡋ࡚ࠊග⥺㏣㊧ἲ࡟ࡼࡿࣉࣟࢢ࣒ࣛࢆ
いて研究分担した。レンズ径が数十ミクロンオーダーの液晶マイクロレンズアレイを用いた電సᡂࡋࠊᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬࡢᵓ㐀ࣃ࣓࣮ࣛࢱࡢ᭱㐺໬ࢆヨࡳࡓࠋᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟ
子制御の採光用フレキシブルウィンドウフィルムの開発を目標として，光線追跡法によるプロࣞࣥࢬࡢගᏛ఩┦ᕪศᕸࡼࡾồࡵࡓ್࠿ࡽධᑕගࡢග⥺㏣㊧ࢆ⾜࠸ࠊᗈ⠊ᅖࡢග
グラムを作成し，液晶マイクロレンズの構造パラメータの最適化を試みた。液晶マイクロレン
ࡢ೫ྥゅࡀᮇᚅ࡛ࡁࡿࡇ࡜ࡀࢃ࠿ࡗࡓࠋ
ズの光学位相差分布より求めた値から入射光の光線追跡を行い，広範囲の光の偏向角が期待で◊✲ෆᐜ
きることがわかった。
ᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬࡣࠊࣃࢱ࣮ࣥ㟁ᴟࡢ㟁ᴟ➃࡟୙ᆒ୍㟁ᅽࢆⓎ⏕ࡉࡏࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ࠊග
研究内容
Ꮫ఩┦ᕪࢆ⏕ࡌࡉࡏࠊගࡢ೫ྥ᪉ྥࢆ㐃⥆ⓗ࡟
液晶マイクロレンズは，パターン電極の電極端に不ไᚚࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋࡇࢀࡲ࡛ࡢ◊✲࡛ࠊᅄ
均一電圧を発生させることによって，光学位相差を生ゅᙧ≧㟁ᴟࣃࢱ࣮ࣥࢆ᭷ࡍࡿᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞじさせ，光の偏向方向を連続的に制御することができࣥࢬ࡟ࡘ࠸࡚ග⥺㏣㊧ἲࢆ฼⏝ࡋ࡚༳ຍ㟁ᅽ
る。これまでの研究で，四角形状電極パターンを有す࡟ࡼࡿ࣮ࣞࢨගࡢ཰᮰࠾ࡼࡧᣑᩓࡢຠᯝ࡟ࡘ
る液晶マイクロレンズについて光線追跡法を利用して࠸࡚ゎᯒࢆ⾜ࡗࡓࠋࡑࡇ࡛ᮏ◊✲࡛ࡣࠊᾮᬗࣞ
印加電圧によるレーザ光の収束および拡散の効果について解析を行った。そこで本研究では，液晶レンズのࣥࢬࡢග⥺㏣㊧ἲ࡟ࡼࡗ࡚ゎᯒࢩࢫࢸ࣒ࢆᨵ
光線追跡法によって解析システムを改良し，格子状パⰋࡋࠊ᱁Ꮚ≧ࣃࢱ࣮ࣥ㟁ᴟࢆ᭷ࡍࡿᾮᬗ࣐࢖ࢡ
ターン電極を有する液晶マイクロレンズおよびフレネ
図1 計算モデルࣟࣞࣥࢬ࠾ࡼࡧࣇࣞࢿࣝᆺᾮᬗࢹࣂ࢖ࢫࡢᗈ
ル型液晶デバイスの広がり角，焦点距離についてシ
ࡀࡾゅࠊ↔Ⅼ㊥㞳࡟ࡘ࠸࡚ࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥ
ミュレーションによる解析を試みた。
࡟ࡼࡿゎᯒࢆヨࡳࡓࠋ
格子状パターン電極を有する液晶マイクロレンズ᱁Ꮚ≧ࣃࢱ࣮ࣥ㟁ᴟࢆ᭷ࡍࡿᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟ
の計算モデルを図1に示す。液晶層の厚さを100μm，ࣞࣥࢬࡢィ⟬ࣔࢹࣝࢆᅗ  ࡟♧ࡍࠋᾮᬗᒙࡢ
屈折率分布特性を示す電極開口部の大きさを100μm
ཌࡉࢆ  ȣPࠊᒅᢡ⋡ศᕸ≉ᛶࢆ♧ࡍ㟁ᴟ㛤とし，厚さ1.1mmのガラス基板で挟んだセル構造とཱྀ㒊ࡢ኱ࡁࡉࢆ  ȣP ࡜ࡋࠊཌࡉ  PP ࡢ
した。屈折率 が 軸方向で変化する場合，光線は屈࢞ࣛࢫᇶᯈ࡛ᣳࢇࡔࢭࣝᵓ㐀࡜ࡋࡓࠋᒅᢡ⋡ Q
折率の高い方向に屈折する。このとき，光線の進行方
ࡀ \ ㍈᪉ྥ࡛ኚ໬ࡍࡿሙྜࠊග⥺ࡣᒅᢡ⋡ࡢ
向に距離 だけ進んだときの総屈折角θは以下の式か㧗࠸᪉ྥ࡟ᒅᢡࡍࡿࠋࡇࡢ࡜ࡁࠊග⥺ࡢ㐍⾜
ら求めることができる。
᪉ྥ࡟㊥㞳 G ࡔࡅ㐍ࢇࡔ࡜ࡁࡢ⥲ᒅᢡゅ ȟ ࡣ௨ୗࡢᘧ࠿ࡽồࡵࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋ
図2

焦点距離特性

この式より，液晶マイクロレンズに入射するレーザ光の波長を632.8nmとして，液晶マイク
ࡇࡢᘧࡼࡾࠊᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬ࡟ධᑕࡍࡿ࣮ࣞࢨගࡢἼ㛗ࢆ  QP ࡜ࡋ
ロレンズに入射する光線の軌跡のシミュレーションを行った。格子状パターン電極を有する液࡚ࠊᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬ࡟ධᑕࡍࡿග⥺ࡢ㌶㊧ࡢࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࢆ⾜ࡗࡓࠋ᱁晶マイクロレンズについて，外部電圧を印加した時の光線追跡を行い，光線の焦点距離と広がᏊ≧ࣃࢱ࣮ࣥ㟁ᴟࢆ᭷ࡍࡿᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬ࡟ࡘ࠸࡚ࠊእ㒊㟁ᅽࢆ༳ຍࡋࡓ᫬
り角を求めた。また4V印加時について，屈折率分布を求める際に行った曲線近似を次数を変えࡢග⥺㏣㊧ࢆ⾜࠸ࠊග⥺ࡢ↔Ⅼ㊥㞳࡜ᗈࡀࡾゅࢆồࡵࡓࠋࡲࡓ  9 ༳ຍ᫬࡟ࡘ࠸
て6次近似式まで求め光線追跡を行った。さらにフレネル型液晶デバイスについて光線追跡を行࡚ࠊᒅᢡ⋡ศᕸࢆồࡵࡿ㝿࡟⾜ࡗࡓ᭤⥺㏆ఝࢆḟᩘࢆኚ࠼࡚  ḟ㏆ఝᘧࡲ࡛ồࡵい，光線の広がり角を求めた。こちらも同様に6次近似式までの屈折率分布について光線追跡をග⥺㏣㊧ࢆ⾜ࡗࡓࠋࡉࡽ࡟ࣇࣞࢿࣝᆺᾮᬗࢹࣂ࢖ࢫ࡟ࡘ࠸࡚ග⥺㏣㊧ࢆ⾜࠸ࠊග⥺ࡢᗈࡀࡾゅࢆồࡵࡓࠋࡇࡕࡽࡶྠᵝ࡟  ḟ㏆ఝᘧࡲ࡛ࡢᒅᢡ⋡ศᕸ࡟ࡘ࠸࡚ග
― 13 ―⥺㏣㊧ࢆ⾜ࡗࡓࠋᅗ  ࡟᱁Ꮚ≧ࣃࢱ࣮ࣥ㟁ᴟࢆ᭷ࡍࡿᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬࡢ༳ຍ㟁ᅽ࡜ග⥺ࡢ↔

共 同 研 究 等◊✲ᖺᗘ

共 同 研 究 等ග⥺㏣㊧ࢆ⾜ࡗࡓࠋࡉࡽ࡟ࣇࣞࢿࣝᆺᾮᬗࢹࣂ࢖ࢫ࡟ࡘ࠸࡚ග⥺㏣㊧ࢆ⾜࠸ࠊග⥺ࡢᗈࡀࡾゅࢆồࡵࡓࠋࡇࡕࡽࡶྠᵝ࡟  ḟ㏆ఝᘧࡲ࡛ࡢᒅᢡ⋡ศᕸ࡟ࡘ࠸࡚ග
⥺㏣㊧ࢆ⾜ࡗࡓࠋᅗ  ࡟᱁Ꮚ≧ࣃࢱ࣮ࣥ㟁ᴟࢆ᭷ࡍࡿᾮᬗ࣐࢖ࢡࣟࣞࣥࢬࡢ༳ຍ㟁ᅽ࡜ග⥺ࡢ↔
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
Ⅼ㊥㞳ࡢ㛵ಀࢆ♧ࡍࠋ༳ຍ㟁ᅽࡀ  9 ࡲ࡛ࡣ↔Ⅼ㊥㞳ࡀᑠࡉࡃ࡞ࡾࠊ 9 ௨ୖ࡛行った。
᭱ᑠࡢ↔Ⅼ㊥㞳࡟࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋග⥺㏣㊧࠿
図2に格子状パターン電極を有する液晶マイクロࡽồࡵࡓ↔Ⅼ㊥㞳࡜ගᏛ఩┦ᕪ࠿ࡽồࡵࡓ
レンズの印加電圧と光線の焦点距離の関係を示す。
↔Ⅼ㊥㞳ࢆẚ㍑ࡍࡿ࡜ࠊග⥺㏣㊧࠿ࡽồࡵ
印加電圧が2Vまでは焦点距離が小さくなり，2V以ࡓ↔Ⅼ㊥㞳ࡢ᪉ࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀ
上で最小の焦点距離になっている。光線追跡からࡣගᏛ఩┦ᕪࡼࡾồࡵࡓᒅᢡ⋡ศᕸࡀ  ḟ
求めた焦点距離と光学位相差から求めた焦点距離㏆ఝ࡛࠶ࡿࡢ࡟ᑐࡋࠊග⥺㏣㊧ࡼࡾồࡵࡓ
を比較すると，光線追跡から求めた焦点距離の方↔Ⅼ㊥㞳ࡀ  ḟࠊ ḟ㏆ఝ࡛࠶ࡾࠊ↔Ⅼࡀ୍
が大きくなっている。これは光学位相差より求めⅬ࡟ᐃࡲࡽ࡞࠿ࡗࡓ࠿ࡽ࡛࠶ࡿࠋᅗ  ࡟༳
た屈折率分布が2次近似であるのに対し，光線追跡ຍ㟁ᅽ࡜ග⥺ࡢᗈࡀࡾゅࡢ㛵ಀࢆ♧ࡍࠋ༳
より求めた焦点距離が4次，5次近似であり，焦点図3 広がり角特性ຍ㟁ᅽࡀ  9 ࡲ࡛ࡣᗈࡀࡾゅࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡾࠊ
が一点に定まらなかったからである。図3に印加電 9 ௨ୖ࡛᭱኱ࡢᗈࡀࡾゅ࡜࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋග
圧と光線の広がり角の関係を示す。印加電圧が2V⥺㏣㊧࠿ࡽồࡵࡓᗈࡀࡾゅ࡜ගᏛ఩┦ᕪ࠿
までは広がり角が大きくなり，2V以上で最大の広ࡽồࡵࡓᗈࡀࡾゅࡣ࡯ࡰ୍⮴ࡋࡓࠋ
がり角となっている。光線追跡から求めた広がりࣇࣞࢿࣝᆺᾮᬗࢹࣂ࢖ࢫࡢග⥺㏣㊧ࡢ⤖角と光学位相差から求めた広がり角はほぼ一致した。 ᯝࢆᅗ  ࡟♧ࡍࠋග⥺㏣㊧࠿ࡽồࡵࡓ೫ྥ
フレネル型液晶デバイスの光線追跡の結果を図ゅࡢᖹᆒ್ࡣ rࠊගᏛ఩┦ᕪ࠿ࡽồࡵ4に示す。光線追跡から求めた偏向角の平均値はࡓ೫ྥゅࡣ r࡜㏆࠸್ࡀᚓࡽࢀࡓࠋ
0.628 ，光学位相差から求めた偏向角は0.633 と図4 フレネル液晶デバイスの光線追跡
近い値が得られた。

― 14 ―

研究年度
研究テーマ

受託研究（農水省）

未利用間伐材等を微粉砕して消化率を高めた新規木質飼料の開発および完全混合型飼料（TMR）への活用

本
研究組織

区分

平成27年４月〜平成30年３月

校

企業・機関

研究者名

上松

仁

企業・機関名秋田県立大学，秋田県畜産試験場，東北農研センター，由利本荘森林組合

研究者名

高橋
小松

武彦，濱野
篤司，岡部

美夫，渡邊
潤，嶝野
由男，佐藤 建一

英子，

１．研究の背景と目的
日本の酪農は家畜用穀物を輸入に依存しているため，配合飼料価格の高騰により経営が厳しい状況にある。これまでに，頭数を増やさずに牛肉あるいは牛乳の生産量を上げるために，牛の育種改良と栄養供給に関心が持たれてきた。育種改良により乳牛の泌乳能力は飛躍的に向上したが，濃厚飼料（穀物飼料）の給与量は20〜12kg/頭日とルーメンアシドーシスを避ける限界に近い状況にあり，それを補うための粗飼料（牧草）の給与からはエネルギー要求量を満たせていない。泌乳最盛期には乳牛は栄養不足に陥り，体に蓄積した養分で乳生産を賄うことになり，健康の悪化，繁殖性低下など乳牛の健全育成がなされていない。牛は育種により高性能になるが，飼料を消化しているのは牛ではなくルーメン菌であり，ルーメン菌の消化能力を上げることはできない。よって高性能な牛が必要とするエネルギー要求量に栄養供給が追い付かないのは当然の結果である。牛の性能より飼料価格（円/kg-TDN）を下げることが重要である。
濃厚飼料より高い粗飼料の価格を下げるには，粗飼料の消化率を上げることである。
粗飼料からのエネルギー供給量を増やさなければならない。まず，粗飼料は牛に反芻を促す物
理的な機能があるので，この機能は維持しなければならない。反芻を維持する為の粗飼料が給与されていれば，後の粗飼料は消化しやすいように加工した粗飼料を給与する。１日当たりの粗飼料からのエネルギー供給量は以下の式で表わされる。
エネルギー供給量（kg-TDN/日）＝嵩比重（kg-粗飼料/m3） 消化速度（m3/日） TDN含量（kg-TDN/kg-粗飼料）
従って，粗飼料からのエネルギー供給量を増やすには以下の３点を考える必要がある。
① ルーメン内の物理的充満が摂取量の主要な制限要因になっているので，粗飼料を粉砕して嵩比重を大きくする。
② 粗飼料を粉砕して質量当たりの表面積（cm2/g）を大きくし，飼料粒子に付着するルーメン菌を多くすることにより消化速度を上げる。
③ 粗飼料の粗蛋白質含量を15％にして消化率を上げてTDN含量を上げる。
加工粗飼料は粉砕することで物理的な機能がなくなるので粗飼料と言うよりはセルロース系飼料と呼ぶべきかもしれない。
２．スギを微粉砕した木質飼料の開発
年間を通して安定供給できる木の飼料化を行った。秋田県立大学システム科学技術学部の高橋らが木の消化を妨げているリグニン構造を機械的に破壊するために，リング型粉砕媒体を並べた省エネルギー型微粉砕機タンデムリングミルを開発した。スギの7割は糖質（ホロセルロー
ス）でできている。タンデムリングミルでスギのおが粉を微粉砕すると平均粒径20〜50μmの粉体が得られる。小麦粉並みの粒度である。
製造したスギ微粉末を加圧成型機で木質飼料ペレットにして，牛がエネルギー飼料として利用できるか確認するために，乳牛を用いた給与試験を秋田県畜産試験場で行った。給与試験では配合飼料２kgを木質飼料ペレット1.68kgと大豆粕0.6kgで代替給与して行った。その結果，10日間の給与では，乳量，乳成分，健常性に係わる血液生化学性状に影響は認められなかった。
― 15 ―

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

共 同 研 究 等ࡣᑐ↷༊࡟୚࠼ࡓ㣫ᩱ୰ࡢࢺ࢘ࣔࣟࢥࢩࢆ᏶඲࡟௦᭰ࡍࡿࡼ࠺࡟㓄ྜタィࡋࠊ㣫㣴ᶆ‽࡟ᇶ࡙ࡃ⥔ᣢせồ㔞ࢆ‶ࡓࡍࡼ࠺࡟⤥୚㔞ࢆㄪᩚࡋࡓࠋ⏕య㔜ࡣ࡯ࡰᑐ↷༊࡜ྠ➼࡞᥎⛣ࢆ♧ࡋࡓࠋ㣫ᩱ⤥୚㔞࡛ࡳ࡚ࡶ࢚ࢿࣝࢠ࣮୙㊊㸦య㔜ῶᑡ㸧࡟㝗
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
ࡿ࡯࡝ቑ⤥ࡍ࡭ࡁᚲせࡀ࡞࠸ࡇ࡜ࢆ☜ㄆࡋࡓࠋᮌ㉁㣫ᩱࡢ⤥୚㔞ࡣᴫࡡ NJ㸭㢌᪥ࡲ࡛⤥୚ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡓࠋࡇࢀࡽࡢヨ㦂⤖ᯝࡼࡾࠊ័⾜㣫ᩱタィ⤥୚᫬࡜
さらに，繁殖牛（黒毛和種）の飼養試験を秋田県立大学生物資源科学部（大潟キャンパス）でྠ➼ࡢ⏕⏘ᛶࢆ⥔ᣢࡋࡓࡇ࡜࠿ࡽࠊᮌ㉁㣫ᩱࡀ࢚ࢿࣝࢠ࣮㣫ᩱ࡜ࡋ࡚฼⏝࡛ࡁࡿ
行った。繁殖牛（空胎）３頭に木質飼料ペレットを８週間にわたって給与した。木質飼料は対ࡇ࡜ࢆ☜ㄆࡋࡓࠋ
照区に与えた飼料中のトウモロコシを完全に代替するように配合設計し，飼養標準に基づく維㸱㸬ᮌ㉁ཎᩱ࡜㣫ᩱཎᩱࡢΰྜᚤ⢊○㣫ᩱࡢ㛤Ⓨ
持要求量を満たすように給与量を調整した。生体重はほぼ対照区と同等な推移を示した。飼料
ࢫࢠᮌ㉁㣫ᩱࡢ 7'1 ྵ㔞ࢆᐇ ࡍࡿࡓࡵ࡟ࡵࢇ⨺ࢆ⏝࠸ࡓ඲⣅᥇ྲྀἲ࡟ࡼࡿᾘ
給与量でみてもエネルギー不足（体重減少）に陥るほど増給すべき必要がないことを確認した。
໬⋡ ᐃࢆ㎰◊ᶵᵓᮾ໭㎰ᴗ◊✲ࢭࣥࢱ࣮࡛⾜ࡗࡓࠋࡋ࠿ࡋࠊᮌ㉁㣫ᩱ࣌ࣞࢵࢺ
木質飼料の給与量は概ね3.4kg／頭日まで給与することができた。これらの試験結果より，慣行飼料設計給与時と同等の生産性を維持したことから，木質飼料がエネルギー飼料として利用ࡣᾘ໬ࡉࢀ࡞࠿ࡗࡓࠋࡑࡇ࡛ࠊࢫࢠ࡜✄ࢃࡽࡢΰྜᚤ⢊○≀㸦✄ࢃࡽࡢΰྜ๭ྜ
できることを確認した。
㸣ࠊ&3㸣㸧ࡢᾘ໬ヨ㦂ࢆྠᵝ࡟⾜ࡗࡓ࡜ࡇࢁࠊΰྜᚤ⢊○㣫ᩱ࡜ࡋ࡚ 7'1ྵ㔞ࡣ 㸣ࠊ✄ࢃࡽࡢᾘ໬ࢆᕪࡋᘬ࠸ࡓᮌ㉁㣫ᩱ࡜ࡋ࡚ 㸣࡛࠶ࡗࡓࠋᮌ
３．木質原料と飼料原料の混合微粉砕飼料の開発㉁㣫ᩱࡣ⢒⺮ⓑ㉁㸦&3㸧ࢆྵࡲ࡞࠸ࡇ࡜࠿ࡽᾘ໬ࡀ୙Ᏻᐃ࡛ᾘ໬⋡ࡀప࠸࡜⪃࠼
スギ木質飼料のTDN含量を実測するためにめん羊ࡓࠋࡑࡇ࡛ࠊᮌ㉁㣫ᩱࡢᾘ໬ࢆᏳᐃࡉࡏ࠿
を用いた全糞採取法による消化率測定を農研機構東北ࡘᾘ໬⋡ࢆୖࡆࡿࡓࡵ࡟ &3 ࢆྵࢇࡔ㣫ᩱ
農業研究センターで行った。しかし，木質飼料ペレッཎᩱ࡜ࡢΰྜᚤ⢊○ࢆ⾜ࡗࡓࠋトは消化されなかった。そこで，スギと稲わらの混合 ∵ࡢ⣅୰ࡢ㣫ᩱࡢ኱ࡁࡉࡣ⣙  ੈ௨ୗ࡛微粉砕物（稲わらの混合割合20％，CP 1.9％）の消࠶ࡿࠋࡘࡲࡾࠊ⢏ᚄ  ੈ⛬ᗘ࡟㣫ᩱࢆ⢊○化試験を同様に行ったところ，混合微粉砕飼料としてࡍࡿ࡜࣮࣓࡛ࣝࣥࡢ⁫␃᫬㛫ࡀ▷࠸࡜ண᝿
TDN含量は20.2％，稲わらの消化を差し引いた木質ࡉࢀࡿࠋࡑࢀ࡛ࡣ⢏ᚄ 㹼ȣP ࡟ᚤ⢊○飼料として14.6％であった。木質飼料は粗蛋白質（CP）
ࡋࡓࡽ࡝࠺ࡔࢁ࠺࠿ࠋேᕤ࣮࣓ࣝࣥࢆ⏝࠸
を含まないことから消化が不安定で消化率が低いと考ࡓヨ㦂࡛࣮࣓ࣝࣥ⳦ࡢจ㞟య࡟ྲྀࡾ㎸ࡲࢀ
えた。そこで，木質飼料の消化を安定させかつ消化率
写真１ 微粉砕飼料を取り込んだルーメンࡿࡇ࡜ࡀศ࠿ࡗࡓ㸦෗┿㸯㸧ࠋจ㞟యࡢ኱ࡁ ෗┿㸯㸬ᚤ⢊○㣫ᩱࢆྲྀࡾ㎸ࢇࡔ
を上げるためにCPを含んだ飼料原料との混合微粉砕
菌の凝集体（バーは200μm）
࣮࣓ࣝࣥ⳦ࡢจ㞟యࡉ࡟ẚ࡭࡚ᚤ⢊○㣫ᩱࡀ඘ศ࡟ᑠࡉ࠸࠿ࡽ
を行った。
牛の糞中の飼料の大きさは約1㎜以下であ࡛࠶ࡿࠋᚤ⢊○㣫ᩱ࡟࣮࣓ࣝࣥ
る。つまり，粒径1㎜程度に飼料を粉砕する
࡛࠶ࡿࠋᚤ⢊○㣫ᩱ࡟࣮࣓ࣝࣥ
⳦ࡢ㞟ᅋࡀ௜╔ࡋ࡚จ㞟య࡟࡞
とルーメンでの滞留時間が短いと予想され⳦ࡢ㞟ᅋࡀ௜╔ࡋ࡚จ㞟య࡟࡞ࡾࠊḟ࠸࡛จ㞟యࡀ኱ࡁ࡞⢒㣫
る。それでは粒径20〜50μmに微粉砕したࡾࠊḟ࠸࡛จ㞟యࡀ኱ࡁ࡞⢒㣫ᩱ࡟௜╔ࡍࡿ࡜⪃࠼࡚࠸ࡿ㸦ᅗ
らどうだろうか。人工ルーメンを用いた試ᩱ࡟௜╔ࡍࡿ࡜⪃࠼࡚࠸ࡿ㸦ᅗ㸯㸧ࠋࢭ࣮ࣝࣟࢫ※࡜ࡋ࡚ᮌࠊᮌ
験でルーメン菌の凝集体に取り込まれるこ㸯㸧ࠋࢭ࣮ࣝࣟࢫ※࡜ࡋ࡚ᮌࠊᮌ㉁᳜≀ࠊ㎰ᴗ๪⏘≀࠿ࡽ࡞ࡿᮌ
とが分かった（写真１）。凝集体の大きさに㉁᳜≀ࠊ㎰ᴗ๪⏘≀࠿ࡽ࡞ࡿᮌ㉁ཎᩱ࡜ &3 ※࡜ࡋ࡚✐≀ࠊ㧗 &3
比べて微粉砕飼料が充分に小さいからであ㉁ཎᩱ࡜
&3 ※࡜ࡋ࡚✐≀ࠊ㧗 &3⢒㣫ᩱࠊ㣗ရ⏘ᴗ๪⏘≀࠿ࡽ࡞る。微粉砕飼料にルーメン菌の集団が付着⢒㣫ᩱࠊ㣗ရ⏘ᴗ๪⏘≀࠿ࡽ࡞ࡿ㣫ᩱཎᩱࢆ୍⥴࡟ࢱࣥࢹ࣒ࣜ
して凝集体になり，次いで凝集体が大きなࡿ㣫ᩱཎᩱࢆ୍⥴࡟ࢱࣥࢹ࣒ࣜ
ࣥࢢ࣑࡛ࣝΰྜᚤ⢊○ࡋ࡚ΰྜ
粗飼料に付着すると考えている（図１）。セࣥࢢ࣑࡛ࣝΰྜᚤ⢊○ࡋ࡚ΰྜᚤ⢊○㣫ᩱ࡜ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ&3 ࢆ
ルロース源として木，木質植物，農業副産ᚤ⢊○㣫ᩱ࡜ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ&3ࢆ㐺ṇྵ㔞࡟ࡋࡓ ୖグࡢձࠊղࠊ
物からなる木質原料とCP源として穀物，高㐺ṇྵ㔞࡟ࡋࡓ
ୖグࡢձࠊղࠊ
ճࢆ‶ࡓࡍ㣫ᩱࢆ〇㐀
CP粗飼料，食品産業副産物かճࢆ‶ࡓࡍ㣫ᩱࢆ〇㐀ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿ㸦ᅗ
らなる飼料原料を一緒にタンデࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿ㸦ᅗ㸰㸧ࠋΰྜᚤ⢊○㣫ᩱࡣ
ムリングミルで混合微粉砕して㸰㸧ࠋΰྜᚤ⢊○㣫ᩱࡣ࢚ࢥࣇ࢕࣮ࢻⓎ㓝
705
混合微粉砕飼料とすることで，ᅗ㸯㸬
図 １࣮࣓ࣝࣥ⳦࡟ࡼࡿΰྜᚤ⢊○㣫ᩱࡢᾘ໬
ルーメン菌による混合微粉砕飼料の消化（○：木質原料、★：粗蛋白質）ᅗ㸯㸬࣮࣓ࣝࣥ⳦࡟ࡼࡿΰྜᚤ⢊○㣫ᩱࡢᾘ໬㸦‫ۑ‬㸸ᮌ㉁ཎᩱࠊ‫ۻ‬㸸⢒⺮ⓑ㉁㸧
㸦‫ۑ‬㸸ᮌ㉁ཎᩱࠊ‫ۻ‬㸸⢒⺮ⓑ㉁㸧

࢚ࢥࣇ࢕࣮ࢻⓎ㓝
705
ࡢ⣲ᮦ࡜ࡋ࡚⏝࠸ࡿࠋ
CPを適正含量にした上記の①，ࡢ⣲ᮦ࡜ࡋ࡚⏝࠸ࡿࠋ
7'1 ྵ㔞 㸣ࡢᮌ㉁②，③を満たす飼料を製造する
7'1 ྵ㔞 㸣ࡢᮌ㉁ことができる（図２）。混合微㣫ᩱ㸦✄ࢃࡽ
㸣ΰྜ
粉砕飼料はエコフィード発酵㣫ᩱ㸦✄ࢃࡽ㸣ΰྜᚤ⢊○㣫ᩱ㸧ࢆ⣲ᮦ࡜ᅗ㸰㸬ࢱࣥࢹ࣒ࣜࣥࢢ࣑ࣝ࡟ࡼࡿΰྜᚤ⢊○㣫ᩱࡢ〇㐀
TMRの素材として用いる。
ᚤ⢊○㣫ᩱ㸧ࢆ⣲ᮦ࡜ࡍࡿ࢚ࢥࣇ࢕࣮ࢻⓎ㓝 ᅗ㸰㸬ࢱࣥࢹ࣒ࣜࣥࢢ࣑ࣝ࡟ࡼࡿΰྜᚤ⢊○㣫ᩱࡢ〇㐀㸦‫ۑ‬㸸ᮌ㉁ཎᩱࠊ‫ۻ‬㸸⢒⺮ⓑ㉁㸧
図２ タンデムリングミルによる混合微粉砕飼料の製造
TDN含量20％の木質飼料（稲ࡍࡿ࢚ࢥࣇ࢕࣮ࢻⓎ㓝
705 ࡢㄪ〇ࢆ⛅⏣┴␆（○：木質原料、★：粗蛋白質）㸦‫ۑ‬㸸ᮌ㉁ཎᩱࠊ‫ۻ‬㸸⢒⺮ⓑ㉁㸧
わら10％混合微粉砕飼料）を705
ࡢㄪ〇ࢆ⛅⏣┴␆⏘ヨ㦂ሙ࡛⾜ࡗࡓࠋᮌ㉁㣫ᩱ༊ࡢ㣫ᩱᵓᡂࡣ஝≀๭ྜ࡛⢒㣫ᩱ㸣ࠊ㓄ྜ㣫ᩱ⏘ヨ㦂ሙ࡛⾜ࡗࡓࠋᮌ㉁㣫ᩱ༊ࡢ㣫ᩱᵓᡂࡣ஝≀๭ྜ࡛⢒㣫ᩱ㸣ࠊ㓄ྜ㣫ᩱ㸣ࠊᮌ㉁㣫ᩱ 㸣ࠊ࢚ࢥࣇ࢕࣮ࢻ 㸣࡛࠶ࡗࡓࠋᰤ㣴⃰ᗘࡣ
7'1㸣ࠊ―
16―㸣ࠊ
ᮌ㉁㣫ᩱ 㸣ࠊ࢚ࢥࣇ࢕࣮ࢻ 㸣࡛࠶ࡗࡓࠋ
ᰤ㣴⃰ᗘࡣ 7'1㸣ࠊ&3㸣࡛࠶ࡗࡓࠋᑐ↷༊ࡣ✄ࢃࡽࢆ஝≀๭ྜ࡛㸣ྵࡴ㣫ᩱᵓᡂ࡜ࡋࡓࠋ஝
&3㸣࡛࠶ࡗࡓࠋᑐ↷༊ࡣ✄ࢃࡽࢆ஝≀๭ྜ࡛㸣ྵࡴ㣫ᩱᵓᡂ࡜ࡋࡓࠋ஝
≀๭ྜ࡛⢒㣫ᩱ 㸣ࠊ㓄ྜ㣫ᩱ 㸣ࠊ✄ࢃࡽ 㸣ࠊ࢚ࢥࣇ࢕࣮ࢻ㸣

素材とするエコフィード発酵TMRの調製を秋田県畜産試験場で行った。木質飼料区の飼料構成
は乾物割合で粗飼料36.8％，配合飼料30.9％，木質飼料10.5％，エコフィード21.8％であった。栄養濃度はTDN 73.2％，CP 14.3％であった。対照区は稲わらを乾物割合で10％含む飼料構成とした。乾物割合で粗飼料36.9％，配合飼料31.0％，稲わら10.2％，エコフィード21.9％と木質飼料区と同等であった。栄養濃度はTDN 72.9％，CP 15.5％となった。エコフィードを素材にすることで配合飼料を慣行の50％まで削減できた。原物梱包密度は木質飼料区で605.5
18.2kg/m3，対照区で480.6 32.4kg/m3と木質飼料区が126％高く，同等の栄養濃度で嵩比重を上げることができた。乳量レベルの高いホルスタイン種泌乳牛を４頭用い，３ヶ月間，木質
飼料を素材とするエコフィード発酵TMRを給与した。乳量，乳成分率，乳成分量，血液生化学
性状に影響は認められなかった。よって木質飼料とエコフィードを活用した発酵TMRにより飼料自給率の高い生乳生産が可能であることを実証した。
混合微粉砕飼料はスギと稲わらの組み合わせでしか牛の給与試験を行っていなく，CP含量が充分でない。木質原料と飼料原料共に原料費，安定供給からもその組み合わせを考えていかな
ければならない。更なる実証試験が必要である。
本稿で紹介した内容は，農林水産業・食品産業科学技術研究推進事業（課題番号：27017B）（平
成27年〜29年（３年間））の成果に基づいている。

― 17 ―

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

ᖹᡂ䠎䠕ᖺ䠏᭶ 䡚 ᖹᡂ䠏䠍ᖺ䠏᭶༊ ศ 区分ཷク◊✲
研 究 年 ◊✲ᖺᗘ度
平成29年３月〜平成31年３月
受託研究
◊✲䝔䞊䝬
⃮Ỉฎ⌮࡟ࡼࡿở⃮㈇Ⲵ๐ῶᢏ⾡ࡢ◊✲
研究テーマ
濁水処理による汚濁負荷削減技術の研究◊✲⤌⧊
本 校 ᮏᰯ
研究者名◊✲⪅ྡ金主鉉 㔠 ୺㕷௻ᴗ䞉 ௻ᴗ䞉ᶵ㛵ྡ⛅⏣┴⏕ά⎔ቃ㒊⎔ቃ⟶⌮ㄢඵ㑻†⎔ቃᑐ⟇
研究組織
企業
・機関名
秋田県生活環境部環境管理課八郎湖環境対策室
企業・機関
ᶵ㛵
ᐊ
研究者名
◊✲⪅ྡ
１．はじめに㸯㸬ࡣࡌࡵ࡟
稲作の代かき期に発生する農業濁✄స䛾௦䛛䛝ᮇ䛻Ⓨ⏕
水 は， 八 郎 湖 のSS濃 度 の 増 加 や 透䛩䜛㎰ᴗ⃮Ỉ䛿䠈ඵ㑻†䛾
明度低下の一要因となっている（図㻿㻿 ⃰ᗘ䛾ቑຍ䜔㏱᫂ᗘప
-1）。南部排水機場から排出される濁ୗ䛾୍せᅉ䛸䛺䛳䛶䛔䜛㻔ᅗ
水の粒度分布は，大きさ10μm以下
㻙㻝㻕䠊༡㒊᤼Ỉᶵሙ䛛䜙᤼
が50〜60%を占めており，沈降しにฟ䛥䜜䜛⃮Ỉ䛾⢏ᗘศᕸ
くい。そのため，現在ヨシ植栽等に䛿䠈኱䛝䛥 㻝㻜㻌䃛㼙 ௨ୗ䛜
よる汚濁負荷削減が行われているが，㻡㻜䡚㻢㻜㻑䜢༨䜑䛶䛚䜚䠈ỿ
負荷量全体に対する削減率は0.4%と極めて少ない。更なる負荷削減のた㝆䛧䛻䛟䛔䠊䛭䛾䛯䜑䠈⌧ᅾ
八郎湖のSS濃度と透明度の経年変化
ᅗ 図-1ඵ㑻†ࡢ
66 ⃰ᗘ࡜㏱᫂ᗘࡢ⤒ᖺኚ໬
めには現有4haの浄化施設を拡大す䝶䝅᳜᱂➼䛻䜘䜛ở⃮㈇Ⲵ
る必要がある。しかし，用地取得，施設造成費，造成後の施設の維持管理に係る流域市町村と๐ῶ䛜⾜䜟䜜䛶䛔䜛䛜䠈㈇Ⲵ㔞඲య䛻ᑐ䛩䜛๐ῶ⋡䛿 㻜㻚㻠㻑䛸ᴟ䜑䛶ᑡ䛺䛔䠊᭦䛺䜛㈇Ⲵ
の財政負担などの理由から厳しい状況といえる。
๐ῶ䛾䛯䜑䛻䛿⌧᭷ 㻠㻌㼔㼍 䛾ί໬᪋タ䜢ᣑ኱䛩䜛ᚲせ䛜䛒䜛䠊䛧䛛䛧䠈⏝ᆅྲྀᚓ䠈᪋タ㐀
本研究では，このような課題の解決のため，大量処理が可能で，薬剤を使用しないコンパク
ᡂ㈝䠈㐀ᡂᚋ䛾᪋タ䛾⥔ᣢ⟶⌮䛻ಀ䜛ὶᇦᕷ⏫ᮧ䛸䛾㈈ᨻ㈇ᢸ䛺䛹䛾⌮⏤䛛䜙ཝ䛧䛔
トな農業濁水処理手法として天然ヤシ繊維を用いたろ過システムに着目し，平成29年度より現≧ἣ䛸䛔䛘䜛䠊
場実験を中心に検討を行っている。ここでは，平成30年度の濁水期の実験結果について報告すᮏ◊✲䛷䛿䠈䛣䛾䜘䛖䛺ㄢ㢟䛾ゎỴ䛾䛯䜑䠈኱㔞ฎ⌮䛜ྍ⬟䛷䠈⸆๣䜢౑⏝䛧䛺䛔䝁䞁る。
䝟䜽䝖䛺㎰ᴗ⃮Ỉฎ⌮ᡭἲ䛸䛧䛶ኳ↛䝲䝅⧄⥔䜢⏝䛔䛯䜝㐣䝅䝇䝔䝮䛻╔┠䛧䠈ᖹᡂ 㻞㻥ᖺᗘ䜘䜚⌧ሙᐇ㦂䜢୰ᚰ䛻᳨ウ䜢⾜䛳䛶䛔䜛䚹䛣䛣䛷䛿䠈ᖹᡂ 㻟㻜 ᖺᗘ䛾⃮Ỉᮇ䛾ᐇ㦂⤖
２．農業濁水処理システムの概要ᯝ䛻䛴䛔䛶ሗ࿌䛩䜛䠊
２．１ ヤシ繊維フィルター㸰㸬㎰ᴗ⃮Ỉฎ⌮ࢩࢫࢸ࣒ࡢᴫせヤシ繊維フィルター（Palm ﬁber ﬁlter，以下PFF）とは，100%天然ヤシ繊維を円筒状に形成㸰㸬㸯 ࣖࢩ⧄⥔ࣇ࢕ࣝࢱ࣮
し，同質のネットで作製したろ材である。ヤシ繊維は完全腐食分解性，土砂の拘束効果，柔軟䝲䝅⧄⥔䝣䜱䝹䝍䞊㻔㻼㼍㼘㼙㻌㼒㼕㼎㼑㼞㻌㼒㼕㼘㼠㼑㼞䠈௨ୗ 㻼㻲㻲㻕䛸䛿䠈㻝㻜㻜㻑ኳ↛䝲䝅⧄⥔䜢෇⟄≧䛻ᙧ
性，施工性から，浸食防止材や植生基盤材等としても利用されている。ヤシ繊維は透水性が高く，
ᡂ䛧䠈ྠ㉁䛾䝛䝑䝖䛷స〇䛧䛯䜝ᮦ䛷䛒䜛䠊䝲䝅⧄⥔䛿᏶඲⭉㣗ศゎᛶ䠈ᅵ◁䛾ᣊ᮰ຠ
保水性がないため，高速かつ長期的なろ過への利用が可能といえる。
ᯝ䠈ᰂ㌾ᛶ䠈᪋ᕤᛶ䛛䜙䠈ᾐ㣗㜵Ṇᮦ䜔᳜⏕ᇶ┙ᮦ➼䛸䛧䛶䜒฼⏝䛥䜜䛶䛔䜛䠊䝲䝅⧄⥔
䛿㏱Ỉᛶ䛜㧗䛟䠈ಖỈᛶ䛜䛺䛔䛯䜑䠈㧗㏿䛛䛴㛗ᮇⓗ䛺䜝㐣䜈䛾฼⏝䛜ྍ⬟䛸䛔䛘䜛䠊
２．２ ヤシ繊維フィルター（PFF）濁水処理システム㸰㸬㸰 ࣖࢩ⧄⥔ࣇ࢕ࣝࢱ࣮ 3)) ⃮Ỉฎ⌮ࢩࢫࢸ࣒
図-2にPFF濁水処理システムの概要を示す。農業濁水は塩ビ製タンクに水平かつ連続的に配ᅗ㻙㻞 䛻 㻼㻲㻲 ⃮Ỉฎ⌮䝅䝇䝔䝮䛾ᴫせ䜢♧䛩䠊㎰ᴗ⃮Ỉ䛿ሷ䝡〇䝍䞁䜽䛻Ỉᖹ䛛䛴㐃
置されたPFFにより処理する。また，農業濁水の処理流量は濁水流入口を調節するか，PFFの設⥆ⓗ䛻㓄⨨䛥䜜䛯 㻼㻲㻲 䛻䜘䜚ฎ⌮䛩䜛㻚㻌 䜎䛯䠈㎰ᴗ⃮Ỉ䛾ฎ⌮ὶ㔞䛿⃮Ỉὶධཱྀ䜢ㄪ⠇
置数や濁水に接する面積を変えることによって調節が可能である。このように，ろ過面積の調節を可能とし，かつPFFの設置数を調節することにより，幅広い流量と処理水質への対応が可䛩䜛䛛䠈㻼㻲㻲 䛾タ⨨ᩘ䜔⃮Ỉ䛻᥋䛩䜛㠃✚䜢ኚ䛘䜛䛣䛸䛻䜘䛳䛶ㄪ⠇䛜ྍ⬟䛷䛒䜛㻚㻌 䛣䛾能となる。大量の農業濁水にも対応可能であるため，既存のヨシ植栽による汚濁負荷削減と比䜘䛖䛻䠈䜝㐣㠃✚䛾ㄪ⠇䜢ྍ⬟䛸䛧䠈䛛䛴 㻼㻲㻲 䛾タ⨨ᩘ䜢ㄪ⠇䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚䠈ᖜᗈ䛔ὶ㔞較し省スペース化が図れる。
３．実験方法塩ビ製タンク式濁水処理システムは，方上自然浄化施設横に設置し，中央幹線排水路から汲み上げた濁水の一部を本濁水処理システムに導水して実施した。濁水は2列に並べられたヤシ繊維フィルターを通った後，農業排水路へ放流される仕組みになっている。PFFは，直径0.3m，長さ1mで図-4に示したように各列6本充填し，さらに隙間の埋め込みに0.3m分のPFFを使用し― 18 ―

෯২

SS෯২(mg/L)㸱㸬ᐇ㦂᪉ἲ
た。PFFは一本当たり平均7.5kg-wet/mで，1列 目46.6kg-wet，2列目45.5kg-wet， 合 計ሷ䝡〇䝍䞁䜽ᘧ⃮Ỉฎ⌮䝅䝇䝔䝮
12.3m，92.1kg-wet充填した。また，目標流䛿䠈᪉ୖ⮬↛ί໬᪋タᶓ䛻タ⨨䛧䠈
3/分とし，平均ろ過速度77.4m/日
量は0.05m୰ኸᖿ⥺᤼Ỉ㊰䛛䜙Ữ䜏ୖ䛢䛯⃮Ỉ
で連続通水実験を行った。
䛾୍㒊䜢ᮏ⃮Ỉฎ⌮䝅䝇䝔䝮䛻ᑟỈ
採水は，
2日置きに原水，
一列目のろ過水（処䛧䛶ᐇ᪋䛧䛯㻚㻌⃮Ỉ䛿㻞 ิ䛻୪䜉䜙
理水1），
二列目のろ過水（処理水2）
に対し行い，
䜜䛯䝲䝅⧄⥔䝣䜱䝹䝍䞊䜢㏻䛳䛯ᚋ䠈SS， ホ ルマ ジ ン 濁 度（OPTEX社TD-M500），㎰ᴗ᤼Ỉ㊰䜈ᨺὶ䛥䜜䜛௙⤌䜏䛻䛺
透 視 度，COD，TN，TPを 測 定 し た。 な お，䛳䛶䛔䜛䠊㻼㻲㻲 䛿䠈┤ᚄ 㻜㻚㻟㼙䠈㛗䛥
実験期間は濁水期（5月4日〜6月6日，33日間）
㻝㼙 䛷ᅗ㻙㻠 䛻♧䛧䛯䜘䛖䛻ྛิ㻢 ᮏ඘ୗ䛻䛩䜛Ⅽ䛾㻼㻲㻲 䛿 㻤 ิᚲせ䛷䠈༢఩㠃✚䛒䛯䜚䛾㻿㻿 ㈇Ⲵ๐ῶ㔞䛿⣙ 㻝㻚㻝㻌㻿㻿㻙㼗㼓㻛㼙 㻞 㻛とし，実験開始前の2日間の通水によりPFFのሸ䛧䠈䛥䜙䛻㝽㛫䛾ᇙ䜑㎸䜏䛻 㻜㻚㻟㼙㻌ᅗ⃮Ỉฎ⌮ࢩࢫࢸ࣒ࡢᴫᛕᅗ
᪥䛷䛒䛳䛯㻔ᅗ㻙㻠㻕䠊㻌図-23))PFF濁水処理システムの概念図
脱色洗浄を行った。
ศ䛾㻼㻲㻲䜢౑⏝䛧䛯㻚㻌㻼㻲㻲䛿୍ᮏᙜ௨ୖ䛾⤖ᯝ䜘䜚䠈ᮏ䝅䝇䝔䝮䛿㠀⃮Ỉᮇ䜘䜚⃮Ỉᮇ䛾᪉䛜䜘䜚 㻿㻿 䛾ᤕᤊຠᯝ䛜㧗䜎䜛䛣㻞䛯䜚ᖹᆒ㻣㻚㻡㼗㼓㻙㼣㼑㼠㻛㼙䛷䠈㻝 ิ┠ 㻠㻢㻚㻢㼗㼓㻙㼣㼑㼠 䠈 㻞㻿㻿ิ┠㻠㻡㻚㻡㼗㼓㻙㼣㼑㼠䠈ྜィ㻝㻞㻚㻟㼙䠈
ୗ䛻䛩䜛Ⅽ䛾㻼㻲㻲 䛿 㻼㻲㻲㻤 ิᚲせ䛷䠈༢఩㠃✚䛒䛯䜚䛾㈇Ⲵ๐ῶ㔞䛿⣙㻝㻚㻝㻌㻿㻿㻙㼗㼓㻛㼙䛸䛜ศ䛛䛳䛯䚹௒ᚋ䛿䛾⥔ᣢ⟶⌮ᡭἲ䜔෌฼⏝➼䛾᳨ウ䛜ᚲせ䛷䛒䜛䠊ᅗ㻙㻡䛻ᖹ㻛
４．実験結果および考察㻥㻞㻚㻝㼗㼓㻙㼣㼑㼠඘ሸ䛧䛯䠊䜎䛯䠈┠ᶆὶ㔞䛿㻜㻚㻜㻡㼙 㻟 㻛ศ䛸䛧䠈ᖹᆒ䜝㐣㏿ᗘ 㻣㻣㻚㻠㼙㻛᪥䛷㐃⥆᪥䛷䛒䛳䛯㻔ᅗ㻙㻠㻕䠊㻌
ᖺの
㻡᭶
㻝㻢水
᪥䛾ཎỈ䠈ฎ⌮Ỉ
実 験ᡂ
期 㻟㻜
間中
平均
温 は18 ℃， 平 均ཎỈᵴฎ⌮Ỉϭ 㻿㻿 䛾ᤕᤊຠᯝ䛜㧗䜎䜛䛣ฎ⌮ỈϮ
㏻Ỉᐇ㦂䜢⾜䛳䛯䠊㻌௨ୖ䛾⤖ᯝ䜘䜚䠈ᮏ䝅䝇䝔䝮䛿㠀⃮Ỉᮇ䜘䜚⃮Ỉᮇ䛾᪉䛜䜘䜚㻝䠈ฎ⌮Ỉ㻞 䛾⢏ᗘศᕸ䜢♧䛩䠊
pH7.4，
平
均DO8.5mg/Lで
あ っ た。DO，
46.6kg45.5kg᪥⨨䛝䛻ཎỈ䠈୍ิ┠䛾䜝㐣Ỉ㻔ฎ⌮Ỉ㻝㻕䠈஧ิ┠䛾䜝㐣Ỉ㻔ฎ⌮Ỉ㻞㻕䛻ᑐ䛸䛜ศ䛛䛳䛯䚹௒ᚋ䛿䛻ᖹ⥲ὶධSS
pHに つᐇ㦂㛤ጞ䛛䜙い᥇Ỉ䛿䠈㻞
ては原水と理 水㻼㻲㻲
と で䛾⥔ᣢ⟶⌮ᡭἲ䜔෌฼⏝➼䛾᳨ウ䛜ᚲせ䛷䛒䜛䠊ᅗ㻙㻡著しい㻝㻞処᪥┠䛾⤖ᯝ䛷䛒
350.3䟙
301.5䟙
422.7䟙
䛧⾜䛔䠈㻿㻿䠈䝩䝹䝬䝆䞁⃮ᗘ㻔㻻㻼㼀㻱㼄♫ 㼀㻰㻙㻹㻡㻜㻜㻕䠈㏱どᗘ䠈㻯㻻㻰䠈㼀㻺䠈㼀㻼䜢 ᐃ䛧䛯䠊ᤕᤊ^^ᡂ㻟㻜 ᖺ 㻡 ᭶ 㻝㻢 ᪥䛾ཎỈ䠈ฎ⌮Ỉᤕᤊ^^
変化はみられなかった。原水の平均SS濃䜛䠊⢏ᗘศᕸ䛿䠈㻼㻲㻲
䜢㏻㐣䛩䜛
64.3kg36.8kg
ཎỈᵴ
ฎ⌮Ỉϭ
ฎ⌮ỈϮ
ỿẊ
ỿẊ
ỿẊ
䛺䛚䠈ᐇ㦂ᮇ㛫䛿⃮Ỉᮇ㻔㻡᭶ 㻠達᪥䡚㻢 ᭶ 㻢 ᪥䠈㻟㻟 ᪥㛫㻕䛸䛧䠈ᐇ㦂㛤ጞ๓䛾㻞 ᪥㛫䛾㏻
㻝䠈ฎ⌮Ỉ㻞 䛾⢏ᗘศᕸ䜢♧䛩䠊
度 は189mg/L，
最
大 値 は341mg/Lに䛻ᚑ䛳䛶ẁ㝵ⓗ䛻⢏ᚄ䛾ᑠ䛥䛔ഃ
8.1kg
5.5kg
6.5kg

⥲ὶධ
Ỉ䛻䜘䜚
㻼㻲㻲 䛾⬺ⰍὙί䜢⾜䛳䛯䠊㻌ᐇ㦂㛤ጞ䛛䜙
㻝㻞᪥┠䛾⤖ᯝ䛷䛒䟙
し た。 䛻䝅䝣䝖䛧䠈⢏ᚄ平
成29年7月（
非㻝㻜䃛㼙
濁水期
）に実施
䟙
௨ୗ䛜༨
䟙
図-3
SS収支（平成30年5月4日〜6月6日）
ᅗ66 ཰ᨭ ᭶  ᪥㹼 ᭶  ᪥ ᤕᤊ^^ᖹᡂ  ᖺ ᤕᤊ^^㸲㸬ᐇ㦂⤖ᯝ࠾ࡼࡧ⪃ᐹ䜛䠊⢏ᗘศᕸ䛿䠈㻼㻲㻲
䜢㏻㐣䛩䜛㻝
した実験結果と比較すると原水SS濃度は䜑䜛๭ྜ䛿ཎỈ䛷㻡㻢㻑䠈ฎ⌮ỈỿẊỿẊỿẊϮϬϬ 㻣㻚㻠䠈ᖹᆒ 㻰㻻㻌 㻤㻚㻡㼙㼓㻛㻸 䛷䛒䛳䛯䠊㻰㻻䠈㼜㻴ᐇ㦂ᮇ㛫୰䛾ᖹᆒỈ䛿 㻝㻤䉝䠈ᖹᆒ 㼜㻴㻌
2.6倍高い。処理水1で157mg/L，処理水䛻ᚑ䛳䛶ẁ㝵ⓗ䛻⢏ᚄ䛾ᑠ䛥䛔ഃৰ೾க䛷㻣㻝㻑䠈ฎ⌮Ỉ㻞 䛷 㻤㻡㻑䛸ቑຍ䛧

ϭϱϬ
௓৒க
2で135mg/Lと最終除
去率 は29%であ䜘っ䛻䛴䛔䛶䛿ཎỈ䛸ฎ⌮Ỉ䛸䛷ⴭ䛧䛔ኚ໬䛿䜏䜙䜜䛺䛛䛳䛯䠊ཎỈ䛾ᖹᆒ㻿㻿 ⃰ᗘ䛿
䛻䝅䝣䝖䛧䠈⢏ᚄ
㻝㻜䃛㼙
௨ୗ䛜༨
ϭϬϬ
䛯䠊䛧䛛䛧䠈㻿㻿
㝖ཤ⋡䛿㻝㻜㻜䃛㼙
ᅗ66 ཰ᨭ ᖹᡂ  ᖺ  ᭶  ᪥㹼 ᭶  ᪥ た（ 図-4）。 ま た，SS除 去に 伴 うCOD，ϱϬ 㻞㻥 ᖺ 㻣 ᭶㻔㠀⃮Ỉᮇ㻕䛻ᐇ᪋䛧䛯ᐇ㦂⤖ᯝ㻝㻤㻥㼙㼓㻛㻸䠈᭱኱್䛿䛻㐩䛧䛯䠊ᖹᡂ
䜑䜛๭ྜ䛿ཎỈ䛷㻡㻢㻑䠈ฎ⌮Ỉ㻝䜚኱䛝䛺⢏Ꮚ䜢ྵ䜐㻝㻟㻠㻝㼙㼓㻛㻸
ิ┠䛾䜝㐣
ϮϬϬ
Ϭ
TN，TPの除去効果はそれぞれCOD17%，
䛸ẚ㍑䛩䜛䛸ཎỈ㻿㻿㻝㻡㻚㻜㻑䛸ẚ㍑ⓗ⃰ᗘ䛿 㻞㻚㻢 ಸ㧗䛔䠊ฎ⌮Ỉ㻝 䛷 㻝㻡㻣㼙㼓㻛㻸䠈ฎ⌮Ỉৰ೾க 㻞 䛷 㻝㻟㻡㼙㼓㻛㻸 䛸䛷㻣㻝㻑䠈ฎ⌮Ỉ㻞䛷㻤㻡㻑䛸ቑຍ䛧䛷㻝㻤㻚㻡㻑䠈㻞
ิ┠䛷ϭϱϬ ਉ਷
Ϭ
ϭ
Ϯ
ϯ
ϰ
ϱ
ϲ௓৒க
ϳ
ϴ
TN22%，TP22%であった。濁水期の処理᭱⤊㝖ཤ⋡䛿
㻞㻥㻑䛷䛒䛳䛯㻔ᅗ㻙㻠㻕䠊䜎䛯䠈㻿㻿㝖ཤ䛻క䛖㻯㻻㻰䠈㼀㻺䠈㼀㻼䛾㝖ཤຠᯝ䛿䛭䜜
ϭϬϬ䛯䠊䛧䛛䛧䠈㻿㻿
㝖ཤ⋡䛿
㻝㻜㻜䃛㼙
䜘
PFFਝ઼ਯ(ഔ)Ᏻᐃ䛧䛯䛣䛸䛛䜙䠈⢏Ꮚ䛾ᚤ⣽໬ϱϬ
効果を向上させる為にはPFFの追加設置が䛮䜜 㻯㻻㻰㻌 㻝㻣㻑䠈㼀㻺㻌㻝 㻞㻞㻑䠈㼀㻼㻌㻞㻞㻑䛷䛒䛳䛯䠊⃮Ỉᮇ䛾ฎ⌮ຠᯝ䜢ྥୖ䛥䛫䜛Ⅽ䛻䛿㻼㻲㻲䜚኱䛝䛺⢏Ꮚ䜢ྵ䜐ิ┠䛾䜝㐣
図-4 PFF設置数と処理水SSの推定䛻䜘䜛ᙳ㡪䛿ᑠ䛥䛛䛳䛯䠊㻌㻌Ϭ
必要となる。一方，原水，処理水1，2の
䛾㏣ຍタ⨨䛜ᚲせ䛸䛺䜛䠊୍᪉䠈ཎỈ䠈ฎ⌮Ỉ
㻝䠈㻞
⛬ᗘ䛷䠈
䛷
㻝㻤㻚㻡㻑䠈㻞 ิ┠䛷 㻝㻡㻚㻜㻑䛸ẚ㍑ⓗϬϭ 䛾Ϯ 㼂㻿㻿㻛㻿㻿ϯϰϱ䛿 ϲ㻜㻚㻝㻟䡚㻜㻚㻝㻠ϳϴਉ਷୍᪉䠈᪉ୖᆅ༊䛾䝶䝅᳜᱂ί໬
VSS/SSは0.13〜0.14程度で，PFFによる有機・無機物の選択的除去はみられなかった。
ᅗ 3)) タ⨨ᩘ࡜ฎ⌮Ỉ
66 ࡢ᥎ᐃਝ઼ਯ ഔ㻼㻲㻲 䛻䜘䜛᭷ᶵ䞉↓ᶵ≀䛾㑅ᢥⓗ㝖ཤ䛿䜏䜙䜜䛺䛛䛳䛯䠊㻌Ᏻᐃ䛧䛯䛣䛸䛛䜙䠈⢏Ꮚ䛾ᚤ⣽໬᪋タ䛸ẚ㍑䛩䜛䛸䠈㻝᪥䛒䛯䜚䛾㈇
図-3にSS収支を示す。流入SS総量は422.7kgで，1列目の捕捉SSは64.3kg，8.1kgが沈殿槽1㻞ᅗ㻙㻟 䛻 㻿㻿㻝㻚㻜㻤㻌㼗㼓㻛㼙཰ᨭ䜢♧䛩䠊ὶධ㻿㻿 ⥲㔞䛿㻠㻞㻞㻚㻣㼗㼓 䛷䠈㻝 ิ┠䛾ᤕᤊ 㻿㻿 䛿 㻢㻠㻚㻟㼗㼓䠈㻤㻚㻝㼗㼓䛻䜘䜛ᙳ㡪䛿ᑠ䛥䛛䛳䛯䠊㻌
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大捕捉量は1.38kg-SS/kg-wetで，平成29年
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7月（非濁水期）の実験で得られた最大捕捉‫ݬ‬ਭ䜚㏉䛧౑⏝䛩䜛ᚲせ䛜䛒䜛䠊㻌ಸ䛷䛒䛳䛯䠊㈝⏝ᑐຠᯝ䛿㻠㻥㻡 ༓ 㻜㻚㻢㻟㼗㼓㻙㻿㻿㻛㼗㼓㻙㼣㼑㼠ʀỈᮇ㻕䛾ᐇ㦂䛷ᚓ䜙䜜䛯᭱኱ᤕᤊ㔞䜘䜚⣙ 㻞㻚㻞 ಸྥୖ䛧䛯䠊㻌ʀ
量0.63kg-SS/kg-wetより約2.2倍向上した。
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14.7kgが捕捉されたのに対し，原水中の濁ᑐ䛩䜛㛗ᮇ㛫䛾ฎ⌮䛜ᮇᚅ䛷䛝䠈㸳㸬ࡲ࡜ࡵʀŴ ᮇ㐠㌿䛜ྍ⬟䛷䛒䛳䛯䠊㻌ʀŲ 
質が多く気温が低かったことから，1列目と㻼㻲㻲䛾タ⨨ᩘ䜢ቑ䜔䛩䛣䛸䛷䠈㧗㻡௨ୖ䛾⤖ᯝ䜘䜚䠈ᮏ䝅䝇䝔䝮䛿
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2列目での捕捉SSの均等化が図られたと考え⃰ᗘ䛾⃮Ỉ䛻ᑐᛂ䛷䛝䜛䛸⪃䛘䜙᭶䛾⃮Ỉᮇ䛻䛚䛔䛶ᚤ⣽⢏Ꮚ䛻ʀられる。破過時間は31日と，前年の15日間
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より長期運転が可能であった。
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本実験で得られたSS捕捉量と沈殿除去量㻔㻝㻕㻼㻲㻲 ⃮Ỉฎ⌮䝅䝇䝔䝮䛾᭱኱⃰ᗘ䛾⃮Ỉ䛻ᑐᛂ䛷䛝䜛䛸⪃䛘䜙ᅗ ⢏ᗘศᕸ
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たりのSS負荷削減量は約1.1SS-kg/m /日で㻔㻟㻕 ⃮Ỉᮇ䛾㻿㻿 ㈇Ⲵ๐ῶ㔞䛿䠈ᮏ䝅䝇䝔䝮ᇶ‽㻝㻚㻜㻤㻔㼗㼓㻛䟝㻛᪥㻕㻌ᤕᤊ㔞䛿䚸㠀⃮Ỉᮇ㻔㻣᭶㻕䛸ẚ
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共 同 研 究 等䛸ฎ⌮Ỉ㉁䜈䛾ᑐᛂ䛜ྍ⬟䛸䛺䜛㻚኱㔞䛾㎰ᴗ⃮Ỉ䛻䜒ᑐᛂྍ⬟䛷䛒䜛䛯䜑䠈᪤Ꮡ䛾䝶䝅
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
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共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
あった（図-4）。
以上の結果より，本システムは非濁水期より濁水期の方がよりSSの捕捉効果が高まることが分かった。今後はPFFの維持管理手法や再利用等の検討が必要である。図-5に平成30年5月16日の原水，処理水1，処理水2の粒度分布を示す。実験開始から12日目の結果である。粒度分布は，
PFFを通過するに従って段階的に粒径の小さい側にシフトし，粒径10μm以下が占める割合は原水で56%，処理水1で71%，処理水2で85%と増加した。しかし，SS除去率は100μmより大きな粒子を含む1列目のろ過で18.5%，2列目で15.0%と比較的安定したことから，粒子の微細化による影響は小さかった。
一方，方上地区のヨシ植栽浄化施設と比較すると，1日あたりの負荷削減量は1.08kg/m2/日
で約90倍であった。費用対効果は495千円/除去SS-tonで，ヨシ植栽と同等とする為にはPFFを9回以上繰り返し使用する必要がある。
５．まとめ
以上の結果より，本システムは5月の濁水期において微細粒子に対する長期間の処理が期待でき，PFFの設置数を増やすことで，高濃度の濁水に対応できると考えられる。しかし，コスト縮減のためのPFFの再利用が不可欠である。
（1）PFF濁水処理システムの最大捕捉量は，非濁水期（7月）と比較して流入負荷の大きい濁水期（5月）で2.2倍向上し，1.38kg-SS/ろ材kg-wet（2）ろ過水残留物の粒度分布は微細化が進むが，SS除去率は安定（3）濁水期のSS負荷削減量は，本システム基準1.08（kg/㎡ /日）（4）費用対効果は，ろ材のみで495千円/除去SS-ton― 20 ―

研究年度
研究テーマ
研究組織

平成30年７月〜平成31年３月

区分

共同研究

下水汚泥コンポスト製造過程における光合成細菌の臭気およ
び温室効果ガス発生抑制効果の定量化

本

校

企業・機関

研究者名

増田 周平

企業・機関名山岡工業株式会社

研究者名

山岡

和男

１．はじめに
下水汚泥のコンポスト製造過程においては，臭気対策として光合成細菌（以下，PB）が活用され，その有効性が認知されているものの，その効果の定量的な評価には課題が残されている。
また，PBの活用は発酵に関与する細菌群に重要な影響を及ぼすと予想される上に，とりわけアンモニアの分解に寄与することから，亜酸化窒素をはじめとする温室効果ガスの排出量も変動する可能性がある。そこで本検討では，PBがコンポスト製造過程に及ぼす影響について，①PBの臭気抑制効果の定量評価，②PBによる温室効果ガスの発生抑制効果の評価，③コンポスト製品の細菌叢に及ぼすPBの影響評価，の３点を明らかにすることを目的として，実験的検討を行った。
２．実験方法２．１．実験概要
上野台堆肥生産協同組合コンポスト工場地内にある回転型発酵装置を用いて，発酵試験を行なった。実験にあたっては，PBを散布しないA系とPBを散布するB系を運転し，両者の特性を比較・考察した。
２．２．実験方法
A系の実験を2018年9月25日（火）より10月23日（火）まで，B系の実験を2018年10月23日（火）より11月20日（水）まで実施した。A系の汚泥は秋田県流域下水道大曲処理区終末処理場，
B系の汚泥は同横手処理区終末処理場より搬入した脱水汚泥を用いた。
発酵槽には下部から空気を20m3/hの流量で送気した。B系におけるPBの散布にあたっては，
回転型発酵装置上部に散布装置を設置し，実験期間を通して1日に3回（5時，13時，21時）散布した。１回の散布にあたっては，5LのPB培養液を上部のスプリンクラーから19分間かけて表面に散布した。
２．３．測定方法
原則として実験期間の平日の日中に，ガス流量，アンモニア，硫化水素およびメルカプタン類の測定を行った。これらのガスは，ガステックの気体採取器セットGV-100Sを用いてガスを採取した後，ガステックの検知管（アンモニア３M，硫化水素４HM，メルカプタン類）により測定した。
また，コンポスト資材を週に一度の頻度で採取し，炭素および窒素の含有率を分析した。コンポスト資材は，A系においては表層のみ，B系においては表層と中層から採取した。炭素および窒素の含有率は，燃焼法元素分析装置（SUMIGRAPH NCH-22シリーズ）によって分析した。
さらに，コンポストおよび光合成細菌培養液に含まれる細菌叢サンプルについて，あわせて分析を行った。コンポスト資材は採取後-20 Cに保存した。サンプルを約5g量り取り，ISOIL
Large for Beads ver.2（NipponGene）を用いてDNAを抽出した。抽出は付属のマニュアルに従い，抽出後にQubit（ThermoFisher Scientiﬁc）で定量して使用した。16S rRNA遺伝子アン
プリコン解析にあたっては，MiSeq（Illumina）用のアダプター配列を連結した真正細菌に特異的なプライマーセットによりPCR増幅を行った。PCR産物をAMpure XP（BeckmanCoulter）― 21 ―

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

共 同 研 究 等㻮㼑㼍㼐㼟㻌 㼢㼑㼞㻚㻞䠄㻺㼕㼜㼜㼛㼚㻳㼑㼚㼑䠅䜢⏝䛔䛶 㻰㻺㻭 䜢ᢳฟ䛧䛯䚹ᢳฟ䛿௜ᒓ䛾䝬䝙䝳䜰䝹䛻ᚑ䛔䚸ᢳฟᚋ䛻㻽㼡㼎㼕㼠䠄㼀㼔㼑㼞㼙㼛㻲㼕㼟㼔㼑㼞㻌 㻿㼏㼕㼑㼚㼠㼕㼒㼕㼏䠅䛷ᐃ㔞䛧䛶౑⏝䛧䛯䚹㻝㻢㻿㻌 㼞㻾㻺㻭 㑇ఏᏊ䜰䞁䝥䝸䝁䞁ゎᯒ䛻䛒䛯䛳䛶䛿䠈㻹㼕㻿㼑㼝䠄㻵㼘㼘㼡㼙㼕㼚㼍䠅⏝䛾䜰䝎䝥䝍䞊㓄ิ䜢㐃⤖䛧䛯┿ṇ⣽⳦䛻≉␗ⓗ䛺䝥䝷䜲䝬䞊䝉䝑䝖䛻䜘䜚 㻼㻯㻾
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
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したPCR産物は，BluePippin（SageScience）で再度精製してアンプリコン解析用のライブラリー䞊 とした。調製したライブラリーはMiSeq（Illumina）により配列を決定した。得られた配列は，
䛿 㻹㼕㻿㼑㼝 䠄 㻵㼘㼘㼡㼙㼕㼚㼍 䠅 䛻 䜘 䜚 㓄 ิ 䜢 Ỵ ᐃ 䛧 䛯 䚹 ᚓ 䜙 䜜 䛯 㓄 ิ 䛿 䚸 㻯㼘㼍㼕㼐㼑㼚㼠㼢㻜㻚㻞䠄㼔㼠㼠㼜㼟㻦㻛㻛㼣㼣㼣㻚㼏㼘㼍㼕㼐㼑㼚㼠㻚㼛㼞㼓䠅䜢⏝䛔䛶ศᏊ⣔⤫Ꮫⓗ䛻ศ㢮䛧䛯䚹䛺䛚䚸䜽䜸䝸䝔䜱䝣䜱䝹䝍䞊ᚋ䛾㓄ิ
Claidentv0.2（https://www.claident.org）を用いて分子系統学的に分類した。なお，
クオリティ䜢 フィルター後の配列を97%レベルでOTUs（operational㻥㻣㻑䝺䝧䝹䛷 㻻㼀㼁㼟䠄㼛㼜㼑㼞㼍㼠㼕㼛㼚㼍㼘㻌㼠㼍㼤㼛㼚㼛㼙㼕㼏㻌㼡㼚㼕㼠㼟䠅ゎᯒ䛧䛯䚹
taxonomic units）解析した。
㻟㻚 ３．実験結果
ᐇ㦂⤖ᯝ
１．結果の評価にあたっての前提条件
㻟㻚㻝㻚３．
⤖ᯝ䛾ホ౯䛻䛒䛯䛳䛶䛾๓ᥦ᮲௳
B系の運転状況について，材料の表面状態から判断して，コンポスト資材表面におけるPBを㻮 ⣔䛾㐠㌿≧ἣ䛻䛴䛔䛶䠈ᮦᩱ䛾⾲㠃≧ែ䛛䜙ุ᩿䛧䛶䠈䝁䞁䝫䝇䝖㈨ᮦ⾲㠃䛻䛚䛡䜛 㻼㻮 䜢୺య䛸
主体とした生物膜の形成が不十分であったと考えられる。そのため，特にB系の結果は，PB散䛧䛯⏕≀⭷䛾ᙧᡂ䛜୙༑ศ䛷䛒䛳䛯䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹䛭䛾䛯䜑䠈≉䛻㻮 ⣔䛾⤖ᯝ䛿䠈㻼㻮 ᩓᕸ䛾ຠᯝ䛜
布の効果が十分に得られていない状況の結果である。また，A系とB系では異なる処理場から搬༑ศ䛻ᚓ䜙䜜䛶䛔䛺䛔≧ἣ䛾⤖ᯝ䛷䛒䜛䚹䜎䛯䠈㻭 ⣔䛸 㻮 ⣔䛷䛿␗䛺䜛ฎ⌮ሙ䛛䜙ᦙධ䛥䜜䛯ởἾ䜢
入された汚泥を用いて実験を行っているため，両者の比較にあたっては脱水汚泥の性質が異な⏝䛔䛶ᐇ㦂䜢⾜䛳䛶䛔䜛䛯䜑䠈୧⪅䛾ẚ㍑䛻䛒䛯䛳䛶䛿⬺ỈởἾ䛾ᛶ㉁䛜␗䛺䜛䛣䛸䜢⪃៖䛩䜛ᚲせることを考慮する必要がある。
䛜䛒䜛䚹
３．２．コンポスト資材の炭素と窒素の挙動㻟㻚㻞㻚 䝁䞁䝫䝇䝖㈨ᮦ䛾Ⅳ⣲䛸❅⣲䛾ᣲື
図1にCN分析結果を示す。これより，表層の結果で比較すると，炭素および窒素の含有率とも，ᅗ 㻝 䛻 㻯㻺 ศᯒ⤖ᯝ䜢♧䛩䚹䛣䜜䜘䜚䠈⾲ᒙ䛾⤖ᯝ䛷ẚ㍑䛩䜛䛸䠈Ⅳ⣲䛚䜘䜃❅⣲䛾ྵ᭷⋡䛸䜒䠈኱
大きな変動は見られなかった。一方でB系においては，２週目以降において炭素・窒素とも表層䛝䛺ኚື䛿ぢ䜙䜜䛺䛛䛳䛯䚹୍᪉䛷 㻮 ⣔䛻䛚䛔䛶䛿䠈䠎㐌┠௨㝆䛻䛚䛔䛶Ⅳ⣲䞉❅⣲䛸䜒⾲ᒙ䛾ྵ᭷
の含有率が中層よりも高かった。この要因として，PBの散布による表層の生物膜形成や，温度⋡䛜୰ᒙ䜘䜚䜒㧗䛛䛳䛯䚹䛣䛾せᅉ䛸䛧䛶䠈㻼㻮 䛾ᩓᕸ䛻䜘䜛⾲ᒙ䛾⏕≀⭷ᙧᡂ䜔䠈 ᗘ䛾㧗䛔୰ᒙ䛻
の高い中層におけるコンポスト資材の分解促進が考えられる。
䛚䛡䜛䝁䞁䝫䝇䝖㈨ᮦ䛾ศゎಁ㐍䛜⪃䛘䜙䜜䜛䚹

図１ CN分析結果（左図：炭素，右図：窒素）ᅗ䠍㻯㻺 ศᯒ⤖ᯝ䠄ᕥᅗ䠖Ⅳ⣲䠈ྑᅗ䠖❅⣲䠅
図中の略字はA：A系，Bs：B系表層，Bm：B系中層ᅗ୰䛾␎Ꮠ䛿 㻭䠖㻭 ⣔䠈㻮㼟䠖㻮 ⣔⾲ᒙ䠈㻮㼙䠖㻮 ⣔୰ᒙ
３．３．アンモニア㻟㻚㻟㻚 図２にアンモニア濃度の推移を示す。全体を通しての平均値は，A系で125.7ppm，B系で䜰䞁䝰䝙䜰ᅗ䠎 䛻 䜰 䞁 䝰 䝙 䜰 ⃰ ᗘ 䛾 ᥎ ⛣ 䜢 ♧ 䛩 䚹 ඲ య 䜢 ㏻ 䛧 䛶 䛾 ᖹ ᆒ ್ 䛿 䠈 㻭 ⣔ 䛷 㻝㻞㻡㻚㻣㼜㼜㼙 䠈 㻮 ⣔ 䛷
115.6ppmであり，B系において低かった。後半部分にPBの生物膜の形成不良があったにも拘ら㻝㻝㻡㻚㻢㼜㼜㼙
䛷䛒䜚䠈㻮 ⣔䛻䛚䛔䛶ప䛛䛳䛯䚹ᚋ༙㒊ศ䛻 㻼㻮 䛾⏕≀⭷䛾ᙧᡂ୙Ⰻ䛜䛒䛳䛯䛻䜒ᣊ䜙䛪䠈
ず，全体のアンモニア発生量は低かった。特に第一週ではA系ではアンモニア濃度が急激に増඲య䛾䜰䞁䝰䝙䜰Ⓨ⏕㔞䛿ప䛛䛳䛯䚹≉䛻➨୍㐌䛷䛿㻭 ⣔䛷䛿䜰䞁䝰䝙䜰⃰ᗘ䛜ᛴ⃭䛻ቑຍ䛧䠈
加し，180ppmまで至ったのに対して，B系では期間を通して10ppm以下，とアンモニアの発生が抑制されていた。なお，5日目と６日目におけるアンモニアの観測値がないものの，4日目
から7日目は槽内温度が66〜68℃程度と比較的高温で推移しており，アンモニアの発生が促進されたと推測される。
また，アンモニア濃度は，コンポスト資材の搬入あるいは撹拌後に一度上昇し，その後低下した。さらに，そのピーク濃度は週を経るごとに増加傾向にあった。ピーク濃度については，
平成24年に行われた「光合成細菌を利用したアンモニアの脱臭に関する試験」における発酵槽の試験結果によれば，切返しを行うたびにピーク濃度が減少する傾向にあり，本試験の傾向はそれと異なっていた。さらに，同調査時にはコンポスト資材の切り替えし翌日にアンモニア濃度が最大となっていたのに対して，本試験では搬入ないし撹拌日（１，８，15，22日目）から
２日目以降に濃度が最大となっていた。これらは，実験装置内の分解反応が実処理施設と比較― 22 ―

ヨ㦂䛷䛿ᦙධ䛺䛔䛧᧠ᢾ᪥䠄䠍䠈䠔䠈䠍䠑䠈䠎䠎᪥┠䠅䛛䜙䠎᪥┠௨㝆䛻⃰ᗘ䛜᭱኱䛸䛺䛳䛶䛔䛯䚹䛣䜜䜙
ヨ㦂䛷䛿ᦙධ䛺䛔䛧᧠ᢾ᪥䠄䠍䠈䠔䠈䠍䠑䠈䠎䠎᪥┠䠅䛛䜙䠎᪥┠௨㝆䛻⃰ᗘ䛜᭱኱䛸䛺䛳䛶䛔䛯䚹䛣䜜䜙
して遅いことを示唆すると考えられる。
䛿䠈ᐇ㦂⿦⨨ෆ䛾ศゎ཯ᛂ䛜ᐇฎ⌮᪋タ䛸ẚ㍑䛧䛶㐜䛔䛣䛸䜢♧၀䛩䜛䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹䛿䠈ᐇ㦂⿦⨨ෆ䛾ศゎ཯ᛂ䛜ᐇฎ⌮᪋タ䛸ẚ㍑䛧䛶㐜䛔䛣䛸䜢♧၀䛩䜛䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹

図２ 䜰䞁䝰䝙䜰⃰ᗘ䛾᥎⛣
アンモニア濃度の推移ᅗ䠎䜰䞁䝰䝙䜰⃰ᗘ䛾᥎⛣ᅗ䠎㻟㻚㻠㻚 ◲໬Ỉ⣲䞉䝯䝹䜹䝥䝍䞁㢮◲໬Ỉ⣲䞉䝯䝹䜹䝥䝍䞁㢮㻟㻚㻠㻚
３．
４．硫化水素・メルカプタン類◲໬Ỉ⣲⃰ᗘ䛾᥎⛣䜢ᅗ䠏䛻䠈䝯䝹䜹䝥䝍䞁㢮⃰ᗘ䛾᥎⛣䜢ᅗ䠐䛻♧䛩䚹◲໬Ỉ⣲⃰ᗘ䛾඲༊㛫䜢◲໬Ỉ⣲⃰ᗘ䛾᥎⛣䜢ᅗ䠏䛻䠈䝯䝹䜹䝥䝍䞁㢮⃰ᗘ䛾᥎⛣䜢ᅗ䠐䛻♧䛩䚹◲໬Ỉ⣲⃰ᗘ䛾඲༊㛫䜢
硫化水素濃度の推移を図３に，メルカプタン類濃度の推移を図４に示す。硫化水素濃度の全㏻䛧䛶䛾ᖹᆒ್䛿䠈㻭⣔䛷䛿 㻜㻚㻞㻣㼜㼜㼙䠈㻮 ⣔䛷䛿 㻝㻚㻝㻣㼜㼜㼙 䛸䛺䜚䠈㻮 ⣔䛻䛚䛔䛶㧗䛛䛳䛯䚹䜎䛯䠈䝯䝹㏻䛧䛶䛾ᖹᆒ್䛿䠈㻭⣔䛷䛿㻜㻚㻞㻣㼜㼜㼙䠈㻮 ⣔䛷䛿 㻝㻚㻝㻣㼜㼜㼙 䛸䛺䜚䠈㻮 ⣔䛻䛚䛔䛶㧗䛛䛳䛯䚹䜎䛯䠈䝯䝹
区間を通しての平均値は，A系では0.27ppm，B系では1.17ppmとなり，B系において高かった。
䜹䝥䝍䞁㢮⃰ᗘ䛿㻭 ⣔䛷䛿 㻠㻚㻝㻣㼜㼜㼙䠈㻮 ⣔䛷䛿 㻠㻚㻤㻢㼜㼜㼙 䛸䛺䜚䠈◲໬Ỉ⣲ྠᵝ䛻 㻮 ⣔䛷㧗䛛䛳䛯䚹䜹䝥䝍䞁㢮⃰ᗘ䛿 㻭 ⣔䛷䛿 㻠㻚㻝㻣㼜㼜㼙䠈㻮 ⣔䛷䛿 㻠㻚㻤㻢㼜㼜㼙 䛸䛺䜚䠈◲໬Ỉ⣲ྠᵝ䛻 㻮 ⣔䛷㧗䛛䛳䛯䚹また，メルカプタン類濃度はA系では4.17ppm，B系では4.86ppmとなり，硫化水素同様にB系
䛯䛰䛧䠈䛣䜜䜙䛿䛔䛪䜜䜒◲㯤䛻㉳ᅉ䛩䜛≀㉁䛷䛒䜚䠈䝁䞁䝫䝇䝖㈨ᮦ䛾◲㯤ྵ᭷⋡䛸䛾ホ౯䜢䛒䜟䛫䛯䛰䛧䠈䛣䜜䜙䛿䛔䛪䜜䜒◲㯤䛻㉳ᅉ䛩䜛≀㉁䛷䛒䜚䠈䝁䞁䝫䝇䝖㈨ᮦ䛾◲㯤ྵ᭷⋡䛸䛾ホ౯䜢䛒䜟䛫で高かった。ただし，これらはいずれも硫黄に起因する物質であり，コンポスト資材の硫黄含䛶⾜䛖ᚲせ䛜䛒䜛䚹䛶⾜䛖ᚲせ䛜䛒䜛䚹
有率との評価をあわせて行う必要がある。

図３

硫化水素濃度の推移

図４

メルカプタン類濃度の推移ᅗ䠏 ◲໬Ỉ⣲⃰ᗘ䛾᥎⛣㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ䠐 䝯䝹䜹䝥䝍䞁㢮⃰ᗘ䛾᥎⛣ᅗ䠏 ◲໬Ỉ⣲⃰ᗘ䛾᥎⛣㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ䠐 䝯䝹䜹䝥䝍䞁㢮⃰ᗘ䛾᥎⛣
３．５．PB培養液，汚泥資材，コンポストおよびPB培養液の細菌叢㻟㻚㻡㻚 㻼㻮 ᇵ㣴ᾮ䠈ởἾ㈨ᮦ䠈䝁䞁䝫䝇䝖䛚䜘䜃 㻼㻮 ᇵ㣴ᾮ䛾⣽⳦ྀ
図５に真正細菌に占める各細菌の割合を示す。結果は，光合成細菌と，それ以外の主要な細㻟㻚㻡㻚ᅗ䠑䛻┿ṇ⣽⳦䛻༨䜑䜛ྛ⣽⳦䛾๭ྜ䜢♧䛩䚹⤖ᯝ䛿䠈ගྜᡂ⣽⳦䛸䠈䛭䜜௨እ䛾୺せ䛺⣽⳦䜢㻼㻮 ᇵ㣴ᾮ䠈ởἾ㈨ᮦ䠈䝁䞁䝫䝇䝖䛚䜘䜃 㻼㻮 ᇵ㣴ᾮ䛾⣽⳦ྀ
菌を門レベルで整理した。
ᅗ䠑䛻┿ṇ⣽⳦䛻༨䜑䜛ྛ⣽⳦䛾๭ྜ䜢♧䛩䚹⤖ᯝ䛿䠈ගྜᡂ⣽⳦䛸䠈䛭䜜௨እ䛾୺せ䛺⣽⳦䜢㛛䝺䝧䝹䛷ᩚ⌮䛧䛯䚹
その結果，PB培養液は実験期間を通してProteobacteria門Chromatiaceae科に属する光合䛭䛾⤖ᯝ䠈䠬䠞ᇵ㣴ᾮ䛿ᐇ㦂ᮇ㛫䜢㏻䛧䛶 㻼㼞㼛㼠㼑㼛㼎㼍㼏㼠㼑㼞㼕㼍 㛛 㻯㼔㼞㼛㼙㼍㼠㼕㼍㼏㼑㼍㼑 ⛉䛻ᒓ䛩䜛ගྜᡂ⣽㛛䝺䝧䝹䛷ᩚ⌮䛧䛯䚹
成細菌であるThiocapsa属が6〜33％と特異的に高い割合を占めていた。また，培養前半では⳦䛷䛒䜛㼀㼔㼕㼛㼏㼍㼜㼟㼍 ᒓ䛜 㻢䡚㻟㻟䠂䛸≉␗ⓗ䛻㧗䛔๭ྜ䜢༨䜑䛶䛔䛯䚹䜎䛯䠈ᇵ㣴๓༙䛷䛿㻲㼕㼞㼙㼕㼏㼡㼠㼑㼟䛭䛾⤖ᯝ䠈䠬䠞ᇵ㣴ᾮ䛿ᐇ㦂ᮇ㛫䜢㏻䛧䛶
㻼㼞㼛㼠㼑㼛㼎㼍㼏㼠㼑㼞㼕㼍 㛛 㻯㼔㼞㼛㼙㼍㼠㼕㼍㼏㼑㼍㼑 ⛉䛻ᒓ䛩䜛ගྜᡂ⣽
Firmicutes門Chlorobiales科の光合成細菌も検出されたが，その割合は2％と比較的に低く，培⳦䛷䛒䜛㼀㼔㼕㼛㼏㼍㼜㼟㼍 ᒓ䛜 㻢䡚㻟㻟䠂䛸≉␗ⓗ䛻㧗䛔๭ྜ䜢༨䜑䛶䛔䛯䚹䜎䛯䠈ᇵ㣴๓༙䛷䛿 㻲㼕㼞㼙㼕㼏㼡㼠㼑㼟
養後半にはほとんど検出されなかった。
また，PB培養液を添加しないＡ系においては，反応の進行とともにFirmicutes門が優占化する傾向が見られた。これはほとんどがBacillaceae科に分類される真正細菌であり，一般的なコ
ンポスト反応の進行に見られる変化が見られた。
一方，PB培養液を添加したＢ系においては，反応の進行とともにProteobacteria門が優占化する傾向が見られた。また，Ａ系では少なかったBacteroidetes門も一定割合存在すると同時に，
Actinobacteria門も反応前半から中期にかけて検出された。Ａ系と比較して，コンポスト資材
中の細菌レベルの多様性は高く推移し，その傾向は反応の終了時，すなわちコンポストの完成品においても維持されていた。なお，培養液に含まれるThiocapsa属の優占化は見られなかった。
上記の結果は，Ａ系とＢ系の下水汚泥資材が異なること，Ｂ系におけるPB液散布が不足したこと，およびＢ系の反応中の温度上昇が十分でなかったことをふまえる必要がある。しかし，Ａ系とＢ系で用いた下水汚泥に占める各細菌の割合は，上位３種類はFirmicutes門，Proteobacteria門，Bacteroidetes門で共通しており，下水汚泥に占める主要な菌叢構成種は共― 23 ―

共 同 研 究 等䜙䛻䠈䛭䛾䝢䞊䜽⃰ᗘ䛿㐌䜢⤒䜛䛤䛸䛻ቑຍഴྥ䛻䛒䛳䛯䚹䝢䞊䜽⃰ᗘ䛻䛴䛔䛶䛿䠈ᖹᡂ 㻞㻠 ᖺ䛻⾜䜟䜙䛻䠈䛭䛾䝢䞊䜽⃰ᗘ䛿㐌䜢⤒䜛䛤䛸䛻ቑຍഴྥ䛻䛒䛳䛯䚹䝢䞊䜽⃰ᗘ䛻䛴䛔䛶䛿䠈ᖹᡂ 㻞㻠 ᖺ䛻⾜䜟䜜䛯䛂ගྜᡂ⣽⳦䜢฼⏝䛧䛯䜰䞁䝰䝙䜰䛾⬺⮯䛻㛵䛩䜛ヨ㦂䛃䛻䛚䛡䜛Ⓨ㓝ᵴ䛾ヨ㦂⤖ᯝ䛻䜘䜜䜀䠈䜜䛯䛂ගྜᡂ⣽⳦䜢฼⏝䛧䛯䜰䞁䝰䝙䜰䛾⬺⮯䛻㛵䛩䜛ヨ㦂䛃䛻䛚䛡䜛Ⓨ㓝ᵴ䛾ヨ㦂⤖ᯝ䛻䜘䜜䜀䠈ษ㏉䛧䜢⾜䛖䛯䜃䛻䝢䞊䜽⃰ᗘ䛜ῶᑡ䛩䜛ഴྥ䛻䛒䜚䠈ᮏヨ㦂䛾ഴྥ䛿䛭䜜䛸␗䛺䛳䛶䛔䛯䚹䛥䜙䛻䠈ษ㏉䛧䜢⾜䛖䛯䜃䛻䝢䞊䜽⃰ᗘ䛜ῶᑡ䛩䜛ഴྥ䛻䛒䜚䠈ᮏヨ㦂䛾ഴྥ䛿䛭䜜䛸␗䛺䛳䛶䛔䛯䚹䛥䜙䛻䠈
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
ྠㄪᰝ᫬䛻䛿䝁䞁䝫䝇䝖㈨ᮦ䛾ษ䜚᭰䛘䛧⩣᪥䛻䜰䞁䝰䝙䜰⃰ᗘ䛜᭱኱䛸䛺䛳䛶䛔䛯䛾䛻ᑐ䛧䛶䠈ᮏྠㄪᰝ᫬䛻䛿䝁䞁䝫䝇䝖㈨ᮦ䛾ษ䜚᭰䛘䛧⩣᪥䛻䜰䞁䝰䝙䜰⃰ᗘ䛜᭱኱䛸䛺䛳䛶䛔䛯䛾䛻ᑐ䛧䛶䠈ᮏ

共 同 研 究 等ୖグ䛾⤖ᯝ䛿䠈䠝⣔䛸䠞⣔䛾ୗỈởἾ㈨ᮦ䛜␗䛺䜛䛣䛸䠈䠞⣔䛻䛚䛡䜛䠬䠞ᾮᩓᕸ䛜୙㊊䛧䛯䛣䛸䠈䛚䜘䜃䠞⣔䛾཯ᛂ୰䛾 ᗘୖ᪼䛜༑ศ䛷䛺䛛䛳䛯䛣䛸䜢䜅䜎䛘䜛ᚲせ䛜䛒䜛䚹䛧䛛䛧䠈䠝⣔䛸䠞⣔䛷⏝䛔 䛯 ୗ Ỉ ở Ἶ 䛻 ༨ 䜑 䜛 ྛ ⣽ ⳦ 䛾 ๭ ྜ 䛿 䠈 ୖ ఩ 䠏 ✀ 㢮 䛿 㻲㼕㼞㼙㼕㼏㼡㼠㼑㼟 㛛 䠈 㻼㼞㼛㼠㼑㼛㼎㼍㼏㼠㼑㼞㼕㼍 㛛 䠈
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
㻮㼍㼏㼠㼑㼞㼛㼕㼐㼑㼠㼑㼟 㛛䛷ඹ㏻䛧䛶䛚䜚䠈ୗỈởἾ䛻༨䜑䜛୺せ䛺⳦ྀᵓᡂ✀䛿ඹ㏻䛧䛶䛔䛯䚹䛭䛾ୖ䛷䠈䠝⣔䛸䠞⣔䛷䛿⣽⳦⩌㞟ᵓ㐀䛾ኚ໬䛜᫂䜙䛛䛻␗䛺䛳䛶䛔䛯䚹䛭䛾せᅉ䛸䛧䛶䠈ୖ㏙䛧䛯 ᗘ䛾ୖ᪼通していた。その上で，Ａ系とＢ系では細菌群集構造の変化が明らかに異なっていた。その要䛜୙༑ศ䛷䛒䛳䛯䛣䛸䠈䛚䜘䜃䠬䠞ᇵ㣴ᾮ䛻ྵ䜎䜜䜛ᰤ㣴ศ䛜䝁䞁䝫䝇䝖㈨ᮦ୰䛷䛾཯ᛂ䛻ᐤ୚䛧䠈⩌
因として，上述した温度の上昇が不十分であったこと，およびPB培養液に含まれる栄養分がコ㞟ᵓ㐀䛾᥎⛣䛻ᙳ㡪䜢ཬ䜌䛧䛯䛣䛸䛜ᣲ䛢䜙䜜䜛䚹㻌 㻌
ンポスト資材中での反応に寄与し，群集構造の推移に影響を及ぼしたことが挙げられる。
㻌

㻌
㻌

㻌
図５
真正細菌に占める各細菌の割合（左上図：培養液，右上図：Ａ系，左下図：Ｂ系）
ᅗ䠑㻌┿ṇ⣽⳦䛻༨䜑䜛ྛ⣽⳦䛾๭ྜ䠄ᕥୖᅗ䠖ᇵ㣴ᾮ䠈ྑୖᅗ䠖䠝⣔䠈ᕥୗᅗ䠖䠞⣔䠅㻌㻌

― 24 ―

研究年度
研究テーマ
研究組織

平成30年8月 〜区分

平成31年3月

共同研究

駐車場内の探索容易性・単方向性・均一性に優れた高速道路
休憩施設

本

校

企業・機関

研究者名

葛西

誠

企業・機関名豊橋技術科学大学

研究者名

松尾幸二郎

１．はじめに高速道路休憩施設の駐車場（以下駐車場とする）は，車はもちろん歩行者も参加する交通の場である。歩行者の安全を確保しつつ，基本的な休憩施設の機能である「車を止められること」のサービスを落とさないような設計が求められる。駐車場の現有のサービスレベルを落とすことなく，車と歩行者との交錯を減少させることを目指す必要がある。
本研究ではまず駐車場のサービスを構成すると想定される3つの要因：「探索容易性」「周回性」「均一性」を仮定する。これらの要因の重みの比率を階層分析法により求める。なお，3要因の定義は以下の通りである。「探索容易性」：車を止めたい場所が一目で見つけられること，「周回性」：ストレスを感じず，駐車場内をぐるぐる回れること，「均一性」：他の車や歩行者との動線が交錯しないこと，である。
続いて，交錯現象の様態と均一性との対応付けを実験的に求める。安全上の配慮から，実験
室スケールでの実験を行なう。減速度は交錯対象物との相対速度等によって影響を受ける形式のモデルを想定する。

２．階層分析法による駐車場の評価（１）調査方法
調査時の手順は以下通りである。1）上記5つの駐車場に車を止めようとする車載ビデオ映像
を回答者に見せる。2）探索容易性について，駐車場間の1対比較を行なってもらう。どちらがどれだけ探索容易性が優れているかを回答用紙に記入してもらう。3）上記2）と同様に，周回性，均一性についても駐車場間の1対比較を行なってもらう。4）3要因間の重み付けを1対比較にて行ってもらう。回答数は教員1名，本科生3名の計4名である。

せᅉ䛾㔜䜏䜢ᅗ  䛻♧䛩䚹ᅇ（２）各要因の重み⟅⪅  䜢㝖䛟௚䛾ᅇ⟅⪅䛿䚸᥈⣴
要因の重みを図1に示す。回答者4を除く他
ᐜ᫆ᛶ䛾㔜䜏䜢௚䛾せᅉ䛻ᑐ䛧の回答者は，探索容易性の重みを他の要因に
䛶኱䛝䛟ホ౯䛧䛶䛔䜛䛣䛸䛜ぢ䛶
対して大きく評価していることが見て取れる。
ྲྀ䜜䜛䚹䛧䛛䛧䚸஺㘒䛧䛺䛔䛣䛸䜢
しかし，交錯しないことを表す「均一性」も⾲䛩䛂ᆒ୍ᛶ䛃䜒୍ᐃ⛬ᗘ㔜䜏䛜
一定程度重みがあるため，交錯現象を減らす䛒䜛䛯䜑䚸஺㘒⌧㇟䜢ῶ䜙䛩䛣䛸
ことも駐車場の高い評価につながると考えら
れる。

0.8
0.6
॑Ί 0.4

䜒㥔㌴ሙ䛾㧗䛔ホ౯䛻䛴䛺䛜䜛

0.2
0.0

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յ౶ं4

各駐車場評価要因の重み䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹
ᅗ  図1ྛ㥔㌴ሙホ౯せᅉࡢ㔜ࡳ
３．駐車場内の交錯現象を模擬したモデル
交錯現象における交錯の様態と駐車場の総合評価の関係を明らかにするためには，多様な交錯時の状況を利用者に見せ駐車場の総合評価をしてもらうことが必要である。実駐車場での車㥔㌴ሙෆࡢ஺㘒⌧㇟ࢆᶍᨃࡋࡓࣔࢹࣝ
載映像ではその様態の多様さが不足すると想定されるので，ドライビングシミュレータ等でCG஺㘒⌧㇟䛻䛚䛡䜛஺㘒䛾ᵝែ䛸㥔㌴ሙ䛾⥲ྜホ౯䛾㛵ಀ䜢᫂䜙䛛䛻䛩䜛䛯䜑䛻䛿䚸ከ
を見せる等の仮想状況を作り出し，利用者に評価してもらうことが一案である。

そのためには，ドライバーが取りうべき自然な挙動をドライビングシミュレータ等で再現すᵝ䛺஺㘒᫬䛾≧ἣ䜢฼⏝⪅䛻ぢ䛫㥔㌴ሙ䛾⥲ྜホ౯䜢䛧䛶䜒䜙䛖䛣䛸䛜ᚲせ䛷䛒䜛䚹ᐇ㥔
ることが考えられ，歩行者等を見た際のドライバーの挙動をモデル化しておく必要がある。
㌴ሙ䛷䛾㌴㍕ᫎീ䛷䛿䛭䛾ᵝែ䛾ከᵝ䛥䛜୙㊊䛩䜛䛸᝿ᐃ䛥䜜䜛䛾䛷䚸䝗䝷䜲䝡䞁䜾䝅䝭䝳䝺䞊䝍➼䛷 &* 䜢ぢ䛫䜛➼䛾௬᝿≧ἣ䜢స䜚ฟ䛧䚸฼⏝⪅䛻ホ౯䛧䛶䜒䜙䛖䛣䛸䛜୍᱌䛷䛒䜛䚹

― 25 ―

䛭䛾䛯䜑䛻䛿䚸䝗䝷䜲䝞䞊䛜ྲྀ䜚䛖䜉䛝⮬↛䛺ᣲື䜢䝗䝷䜲䝡䞁䜾䝅䝭䝳䝺䞊䝍➼䛷෌⌧䛩

共 同 研 究 等

共同研究等成果の概要（平成29・30年度）

䜛䚹䛭䛾䛯䜑䛻䛿䚸䝗䝷䜲䝞䞊䛜ྲྀ䜚䛖䜉䛝⮬↛䛺ᣲື䜢䝗䝷䜲䝡䞁䜾䝅䝭䝳䝺䞊䝍➼䛷෌⌧䛩
共同研究等成果の概要（平成29・30年度）
ఇ᠁᪋タෆ䠄㥔㌴ሙෆ䠅஺㘒䛧䛭䛖䛻䛺䛳䛶䛔䜛ሙ㠃䜢᝿ᐃ䛧䛯ᐇ㦂䛿㞴䛧䛔䛯䜑䚸஺㘒䜢ᶍᨃ䛧䛯ᐊෆᐇ㦂䜢⾜䛺䛔䚸Ṍ⾜⪅䜢⛣ື≀య䛻⨨䛝᥮䛘䚸⮬ື㌴䜢Ṍ⾜⪅䛻⨨䛝
休憩施設内（駐車場内）交錯しそうになっている場面を想定した実験は難しいため，交錯を᥮䛘䚸⛣ື≀య䜢ぢ䛯䛸䛝䛾Ṍ⾜⪅䛾ື䛝䜢䝰䝕䝹໬ྍ⬟䛛䛹䛖䛛䜢ุ᩿䛩䜛䛣䛸䛜ᮃ䜎
模擬した室内実験を行ない，歩行者を移動物体に置き換え，自動車を歩行者に置き換え，移動䛧䛔䚹
物体を見たときの歩行者の動きをモデル化可能かどうかを判断することが望ましい。
室内を歩行する歩行者に対して，ボール，フライングディスクを用意し，ランダムに物体をᐊෆ䜢Ṍ⾜䛩䜛Ṍ⾜⪅䛻ᑐ䛧䛶䚸䝪䞊䝹䚸䝣䝷䜲䞁䜾䝕䜱䝇䜽䜢⏝ព䛧䚸䝷䞁䝎䝮䛻≀య
歩行者の前方に飛行させる。飛行物の速度はばらつかせるようにする。室内に歩行者の進行方
䜢Ṍ⾜⪅䛾๓᪉䛻㣕⾜䛥䛫䜛䚹㣕⾜≀䛾㏿ᗘ䛿䜀䜙䛴䛛䛫䜛䜘䛖䛻䛩䜛䚹ᐊෆ䛻Ṍ⾜⪅䛾
向にy軸をとり，物体の飛び出す方向にx軸をとる。両軸は直交している。
㐍⾜᪉ྥ䛻 \ ㍈䜢䛸䜚䚸≀య䛾㣕䜃ฟ䛩᪉ྥ䛻 [ ㍈䜢䛸䜛䚹୧㍈䛿┤஺䛧䛶䛔䜛䚹
車両追従挙動モデルを参考にデータを以下のフィードバック型モデルに当てはめる：㌴୧㏣ᚑᣲື䝰䝕䝹䜢ཧ⪃䛻䝕䞊䝍䜢௨ୗ䛾䝣䜱䞊䝗䝞䝑䜽ᆺ䝰䝕䝹䛻ᙜ䛶䛿䜑䜛䠖݄ሷ௬ ሺ‫ ݐ‬൅ ο‫ݐ‬ሻ ൌ ܽϭ ܾሶ௫ ሺ‫ ݐ‬൅ ο‫ݐ‬ሻ ൅ ܽϮ ݄௬ ሺ‫ݐ‬ሻ݄ሶ௬ ሺ‫ ݐ‬൅ ο‫ݐ‬ሻ ൌ ݄ሶ௬ ሺ‫ݐ‬ሻ ൅ ݄ሷ௬ ሺ‫ ݐ‬൅ ο‫ݐ‬ሻο‫（         ݐ‬1）
            ݄௬ ሺ‫ ݐ‬൅ ο‫ݐ‬ሻ ൌ ݄௬ ሺ‫ݐ‬ሻ ൅ ݄ሶ௬ ሺ‫ ݐ‬൅ ο‫ݐ‬ሻο‫ ݐ‬൅ ܽϯ

ここに， ：時刻[s]，6 : 0.1[s]， ：物体の位置， ：被験者の位置， 1, 2, 3：係数，添字の ,䛣䛣䛻䚸W䠖᫬้>V@䚸¨W >V@䚸E䠖≀య䛾఩⨨䚸K䠖⿕㦂⪅䛾఩⨨䚸DDD䠖ಀᩘ䚸ῧᏐ䛾 [\はそれぞれ , 座標を示している。ハミルトン・モンテカルロ法によってパラメータを推定する䛿䛭䜜䛮䜜[\-1ᗙᶆ䜢♧䛧䛶䛔䜛䚹䝝䝭䝹䝖䞁䞉䝰䞁䝔䜹䝹䝻ἲ䛻䜘䛳䛶䝟䝷䝯䞊䝍䜢᥎ᐃ䛩-2と，
1=-0.964[s ], , 2=-0.252[s ], , 3=5.31[cm]（表1)。a1からは物体の速度が速いほど歩行䜛䛸䚸D >V @D >V@D >FP@ ⾲  䚹D 䛛䜙䛿≀య䛾㏿ᗘ䛜㏿䛔䜋䛹Ṍ者が強く減速すること，
2からは歩行者が物⾜⪅䛜ᙉ䛟ῶ㏿䛩䜛䛣䛸䚸D 䛛䜙䛿Ṍ⾜⾲ࣔࢹࣝ᥎ᐃ್
表1 モデル推定値
体に近いほど減速することを意味している。
⪅䛜≀య䛻㏆䛔䜋䛹ῶ㏿䛩䜛䛣䛸䜢ព࿡
図2は実測値とモデルによる推定値の比較で䛧䛶䛔䜛䚹ᅗ  䛿ᐇ ್䛸䝰䝕䝹䛻䜘䜛ಀᩘ᥎ᐃᖹᆒ್
95%ಙ⏝༊㛫あり，概ね良好に推定されている。
᥎ᐃ್䛾ẚ㍑䛷䛒䜚䚸ᴫ䛽Ⰻዲ䛻᥎ᐃ
-1.05 㹼 -0.883
ܽϭ-0.964䛥䜜䛶䛔䜛䚹
４．おわりに駐車場の総合評価には，探索容易性に対する評価が多くの割合を占めている一方，均一性も一定程度の割合を占めていることが明ら࠾ࢃࡾ࡟かとなった。交錯現象をフィードバック型モ
㥔㌴ሙ䛾⥲ྜホ౯䛻䛿䚸᥈⣴ᐜ᫆
デルで近似し，駐車場内の交錯の状況（歩行ᛶ䛻ᑐ䛩䜛ホ౯䛜ከ䛟䛾๭ྜ䜢༨䜑
者の速度等）と休憩施設の評価とを対応づけ䛶䛔䜛୍᪉䚸ᆒ୍ᛶ䜒୍ᐃ⛬ᗘ䛾๭
る準備がなされた。

今後取り得る方針は以下の2つである。1）ྜ䜢༨䜑䛶䛔䜛䛣䛸䛜᫂䜙䛛䛸䛺䛳䛯䚹
休憩施設で実際に交錯現象を多数観測し，再஺㘒⌧㇟䜢䝣䜱䞊䝗䝞䝑䜽ᆺ䝰䝕䝹䛷
度階層分析法によって休憩施設の総合評価を㏆ఝ䛧䚸㥔㌴ሙෆ䛾஺㘒䛾≧ἣ䠄Ṍ
してもらう。2）仮想的な休憩施設を設計し，
⾜⪅䛾㏿ᗘ➼䠅䛸ఇ᠁᪋タ䛾ホ౯䛸
上記でモデルを活用して活用してCGを作成䜢ᑐᛂ䛵䛡䜛‽ഛ䛜䛺䛥䜜䛯䚹
し，回答者に見せ，階層分析法を適用する。
௒ᚋྲྀ䜚ᚓ䜛᪉㔪䛿௨ୗ䛾 㻞 䛴䛷ܽϮܽϯ

-0.252-0.280 㹼 -0.224

5.31

4.43 㹼 6.25

15յ໪ ิߨ
ิߨंҒ஖y࠴ඬ[cm]共 同 研 究 等䜛䛣䛸䛜⪃䛘䜙䜜䚸Ṍ⾜⪅➼䜢ぢ䛯㝿䛾䝗䝷䜲䝞䞊䛾ᣲື䜢䝰䝕䝹໬䛧䛶䛚䛟ᚲせ䛜䛒䜛䚹

120
100
80
60
40
20
0

䛒䜛䚹㻝㻕ఇ᠁᪋タ䛷ᐇ㝿䛻஺㘒⌧㇟䜢ከᩘほ

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

࣎ؔ[s]
ࣰ଎ ิߨंҒ஖[cm]ਬఈҒ஖[cm]

ᅗ図2
 ᐇ್࡜ࣔࢹࣝ᥎ᐃ್ࡢẚ㍑
実測値とモデル推定値の比較䛧䚸෌ᗘ㝵ᒙศᯒἲ䛻䜘䛳䛶ఇ᠁᪋タ䛾⥲ྜホ౯䜢䛧䛶䜒䜙䛖䚹㻞㻕௬᝿ⓗ䛺ఇ᠁᪋タ䜢タィ䛧䚸ୖグ䛷䝰䝕䝹䜢ά⏝䛧䛶ά⏝䛧䛶㻯㻳 䜢సᡂ䛧䚸ᅇ⟅⪅䛻ぢ䛫䚸㝵ᒙศᯒἲ䜢㐺⏝䛩䜛䚹― 26 ―

研
究
紹

究 紹 介

介

研
掲載内訳
区分

研 究

テ

ー マ

学 科 ・

氏 名

頁

科研

新たなスラリー分布制御技術による高効率加工技術のメカニズ
機ム解明械 ・ 池田科研

実滑走運動解析とシミュレーションを用いたスノーボード・ジャ
機ンプのメカニズム解明械 ・ 齊藤亜由子 29

科研

スノーボーダーの視線と運動との関連性解明 ―効率的な練習機法の構築を目指す―械 ・ 齊藤亜由子 30

洋 28

科研 泥炭地盤の長期沈下予測ツールの開発と適用

土木・建築 ・ 山添 誠隆 31

科研 帝国大学における研究者の知的基盤に関する研究

一般教科
・ 米澤
人文科学

科研

晋彦 32

ミリ波の透過性を利用したドローン用不可視クラック検知レー 技術教育支・ 松田 英昭 33
ダシステムの開発
援センター

科研 超広角ミリ波アンテナを用いた非接触型高精度生体センサの開発

技術教育支・ 松田 英昭 34
援センター

科研 視線計測を活用した熟練者技能可視化教材の開発

技術教育支・ 佐々木智征 35
援センター

科研

オキシデーションディッチ法での水質変化が亜酸化窒素生成に 技術教育支・ 大友 渉平 36
与える影響評価と発生対策
援センター

科研 制御技術の体験・可視化を目的としたドローン型教材の開発
科研：科学研究費助成事業― 27 ―

技術教育支
・辻
援センター

尚史 37

ᵝᘧ䠐
研究紹介
ᵝᘧ䠐

新たなスラリー分布制御技術による高効率加工技術のメカニ
ズム解明᪂䛯䛺䝇䝷䝸䞊ศᕸไᚚᢏ⾡䛻䜘䜛㧗ຠ⋡ຍᕤᢏ⾡䛾䝯䜹䝙䝈䝮ゎ᫂᪂䛯䛺䝇䝷䝸䞊ศᕸไᚚᢏ⾡䛻䜘䜛㧗ຠ⋡ຍᕤᢏ⾡䛾䝯䜹䝙䝈䝮ゎ᫂

研究テーマ
研究者名

機械系

研
究
紹
介

㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌池田㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌洋㻌 㻌 ᶵᲔ⣔㻌 㻌 ▱⬟ᶵᲔ䝁䞊䝇㻌 㻌 ụ⏣ ὒ
知能機械コース㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᶵᲔ⣔㻌 㻌 ▱⬟ᶵᲔ䝁䞊䝇㻌 㻌 ụ⏣ ὒ
研究種目名：基盤研究（C） 研究期間：平成28年度〜平成30年度 課題番号16K06030◊✲✀┠ྡ䠖ᇶ┙◊✲䠄㻯䠅 ◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ䠎䠔ᖺᗘ䡚ᖹᡂ䠏䠌ᖺᗘ ㄢ㢟␒ྕ䠍䠒䠧䠌䠒䠌䠏䠌◊✲✀┠ྡ䠖ᇶ┙◊✲䠄㻯䠅 ◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ䠎䠔ᖺᗘ䡚ᖹᡂ䠏䠌ᖺᗘ ㄢ㢟␒ྕ䠍䠒䠧䠌䠒䠌䠏䠌
１．はじめに䠍䠊䛿䛨䜑䛻
世界規模での省エネルギー機運の高まりによって，発光ダイオード（LED）を搭載した機器
䠍䠊䛿䛨䜑䛻ୡ⏺つᶍ䛷䛾┬䜶䝛䝹䜼䞊ᶵ㐠䛾㧗䜎䜚䛻䜘䛳䛶䠈Ⓨග䝎䜲䜸䞊䝗䠄㻸㻱㻰䠅䜢ᦚ㍕䛧䛯ᶵჾ䛾ᕷሙ
の市場が活況を呈しており，その基板材料として主に単結晶サファイアが用いられている。しୡ⏺つᶍ䛷䛾┬䜶䝛䝹䜼䞊ᶵ㐠䛾㧗䜎䜚䛻䜘䛳䛶䠈Ⓨග䝎䜲䜸䞊䝗䠄㻸㻱㻰䠅䜢ᦚ㍕䛧䛯ᶵჾ䛾ᕷሙ䛜άἣ䜢࿊䛧䛶䛚䜚䠈䛭䛾ᇶᯈᮦᩱ䛸䛧䛶୺䛻༢⤖ᬗ䝃䝣䜯䜲䜰䛜⏝䛔䜙䜜䛶䛔䜛䠊䛧䛛䛧䠈䛣䛾༢⤖かし，この単結晶サファイアは高硬度かつ高い化学安定性を示すことから難加工性材料として䛜άἣ䜢࿊䛧䛶䛚䜚䠈䛭䛾ᇶᯈᮦᩱ䛸䛧䛶୺䛻༢⤖ᬗ䝃䝣䜯䜲䜰䛜⏝䛔䜙䜜䛶䛔䜛䠊䛧䛛䛧䠈䛣䛾༢⤖ᬗ䝃䝣䜯䜲䜰䛿㧗◳ᗘ䛛䛴㧗䛔໬ᏛᏳᐃᛶ䜢♧䛩䛣䛸䛛䜙㞴ຍᕤᛶᮦᩱ䛸䛧䛶▱䜙䜜䠈ᇶᯈຍᕤ䝥
知られ，基板加工プロセスに膨大な時間を要す。そこで，本研究では，電界砥粒制御技術をラッᬗ䝃䝣䜯䜲䜰䛿㧗◳ᗘ䛛䛴㧗䛔໬ᏛᏳᐃᛶ䜢♧䛩䛣䛸䛛䜙㞴ຍᕤᛶᮦᩱ䛸䛧䛶▱䜙䜜䠈ᇶᯈຍᕤ䝥䝻䝉䝇䛻⭾኱䛺᫬㛫䜢せ䛩䠊䛭䛣䛷䠈ᮏ◊✲䛷䛿䠈㟁⏺◒⢏ไᚚᢏ⾡䜢䝷䝑䝢䞁䜾ຍᕤ䛻㐺⏝䛧䛯
ピング加工に適用した新しい迅速研磨技術を提案し，単結晶サファイア基板に本技術を適用し䝻䝉䝇䛻⭾኱䛺᫬㛫䜢せ䛩䠊䛭䛣䛷䠈ᮏ◊✲䛷䛿䠈㟁⏺◒⢏ไᚚᢏ⾡䜢䝷䝑䝢䞁䜾ຍᕤ䛻㐺⏝䛧䛯
たときの研磨領域における砥粒分布と研磨特性を評価している。ここでは，電界砥粒制御技術
᪂䛧䛔㎿㏿◊☻ᢏ⾡䜢ᥦ᱌䛧䠈༢⤖ᬗ䝃䝣䜯䜲䜰ᇶᯈ䛻ᮏᢏ⾡䜢㐺⏝䛧䛯䛸䛝䛾◊☻㡿ᇦ䛻䛚䛡䜛᪂䛧䛔㎿㏿◊☻ᢏ⾡䜢ᥦ᱌䛧䠈༢⤖ᬗ䝃䝣䜯䜲䜰ᇶᯈ䛻ᮏᢏ⾡䜢㐺⏝䛧䛯䛸䛝䛾◊☻㡿ᇦ䛻䛚䛡䜛
を適用したときの研磨領域における砥粒分布の特性について紹介する。
◒⢏ศᕸ䛸◊☻≉ᛶ䜢ホ౯䛧䛶䛔䜛䠊䛣䛣䛷䛿䠈㟁⏺◒⢏ไᚚᢏ⾡䜢㐺⏝䛧䛯䛸䛝䛾◊☻㡿ᇦ䛻䛚◒⢏ศᕸ䛸◊☻≉ᛶ䜢ホ౯䛧䛶䛔䜛䠊䛣䛣䛷䛿䠈㟁⏺◒⢏ไᚚᢏ⾡䜢㐺⏝䛧䛯䛸䛝䛾◊☻㡿ᇦ䛻䛚䛡䜛◒⢏ศᕸ䛾≉ᛶ䛻䛴䛔䛶⤂௓䛩䜛䠊
２．研究方法䛡䜛◒⢏ศᕸ䛾≉ᛶ䛻䛴䛔䛶⤂௓䛩䜛䠊䠎䠊◊✲᪉ἲ
図1に試作したスラリー挙動観察実験装置を示す。実験は，研磨ヘッドとしてITO（透明電極䠎䠊◊✲᪉ἲᅗ 㻝 䛻ヨస䛧䛯䝇䝷䝸䞊ᣲືほᐹᐇ㦂⿦⨨䜢♧䛩䠊ᐇ㦂䛿䠈◊☻䝦䝑䝗䛸䛧䛶 㻵㼀㻻㻔㏱᫂㟁ᴟ௜䛝㻕付き）ガラスを使用し，サファイア基板を3枚貼り付けた。研磨ヘッドと定盤間（研磨界面）にᅗ 㻝 䛻ヨస䛧䛯䝇䝷䝸䞊ᣲືほᐹᐇ㦂⿦⨨䜢♧䛩䠊ᐇ㦂䛿䠈◊☻䝦䝑䝗䛸䛧䛶㻵㼀㻻㻔㏱᫂㟁ᴟ௜䛝㻕䜺䝷䝇䜢౑⏝䛧䠈䝃䝣䜯䜲䜰ᇶᯈ䜢㻟 ᯛ㈞䜚௜䛡䛯䠊◊☻䝦䝑䝗䛸ᐃ┙㛫㻔◊☻⏺㠃㻕䛻㟁⏺䜢༳ຍ䛧䠈
電界を印加し，それらの隙間にスラリーを滴下し，その時の内在する砥粒の分布状態を高速度䜺䝷䝇䜢౑⏝䛧䠈䝃䝣䜯䜲䜰ᇶᯈ䜢 㻟 ᯛ㈞䜚௜䛡䛯䠊◊☻䝦䝑䝗䛸ᐃ┙㛫㻔◊☻⏺㠃㻕䛻㟁⏺䜢༳ຍ䛧䠈䛭䜜䜙䛾㝽㛫䛻䝇䝷䝸䞊䜢⁲ୗ䛧䠈䛭䛾᫬䛾ෆᅾ䛩䜛◒⢏䛾ศᕸ≧ែ䜢㧗㏿ᗘ䜹䝯䝷䛷᧜ᙳ䛧グ㘓
カメラで撮影し記録した。そして，さまざまな電界条件のもとで得られた砥粒分布画像をRGB4
䛭䜜䜙䛾㝽㛫䛻䝇䝷䝸䞊䜢⁲ୗ䛧䠈䛭䛾᫬䛾ෆᅾ䛩䜛◒⢏䛾ศᕸ≧ែ䜢㧗㏿ᗘ䜹䝯䝷䛷᧜ᙳ䛧グ㘓䛧䛯䠊䛭䛧䛶䠈䛥䜎䛦䜎䛺㟁⏺᮲௳䛾䜒䛸䛷ᚓ䜙䜜䛯◒⢏ศᕸ⏬ീ䜢㻾㻳㻮㻠 㝵ㄪ䛻ฎ⌮䛧◒⢏⃰ᗘ䜢
階調に処理し砥粒濃度を加味した砥粒分布指数として算出した。図2に処理画像の一例を示す。
䛧䛯䠊䛭䛧䛶䠈䛥䜎䛦䜎䛺㟁⏺᮲௳䛾䜒䛸䛷ᚓ䜙䜜䛯◒⢏ศᕸ⏬ീ䜢㻾㻳㻮㻠 㝵ㄪ䛻ฎ⌮䛧◒⢏⃰ᗘ䜢ຍ࿡䛧䛯◒⢏ศᕸᣦᩘ䛸䛧䛶⟬ฟ䛧䛯䠊ᅗ 㻞 䛻ฎ⌮⏬ീ䛾୍౛䜢♧䛩䠊ຍ࿡䛧䛯◒⢏ศᕸᣦᩘ䛸䛧䛶⟬ฟ䛧䛯䠊ᅗ㻞 䛻ฎ⌮⏬ീ䛾୍౛䜢♧䛩䠊㧗㏿ᗘ࣓࢝ࣛ
◊☻࣊ࢵࢻ
㧗㏿ᗘ࣓࢝ࣛ

㸦,72࢞ࣛࢫ㸧◊☻࣊ࢵࢻ㸦,72࢞ࣛࢫ㸧౒ཽ͗ঙ͵͏෨෾
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㸦㸧⤥㟁㺪㺼㺵㺚
㸦*1'⤥㟁㺪㺼㺵㺚
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E 5*% ֌௒ॴཀྵժ଀
E 5*% ֌௒ॴཀྵժ଀

図1 スラリー挙動観察実験装置   
砥粒分布画像の階調変更例
ᅗ ࢫ࣮ࣛࣜᣲືほᐹᐇ㦂⿦⨨ᅗ 図2◒⢏ศᕸ⏬ീࡢ㝵ㄪኚ᭦౛ᅗ ࢫ࣮ࣛࣜᣲືほᐹᐇ㦂⿦⨨    ᅗ ◒⢏ศᕸ⏬ീࡢ㝵ㄪኚ᭦౛

３．結果と考察䠏䠊⤖ᯝ䛸⪃ᐹ↓㟁⏺
図3に周波数を1Hzに固定したときの電圧䠏䠊⤖ᯝ䛸⪃ᐹ㟁⏺᭷↓㟁⏺
ᅗ 㻟 䛻࿘Ἴᩘ䜢 㻝㻴㼦 䛻ᅛᐃ䛧䛯䛸䛝䛾と砥粒分布指数の関係を示す。電圧を2kV以㟁⏺᭷ᅗ 㻟 䛻࿘Ἴᩘ䜢 㻝㻴㼦 䛻ᅛᐃ䛧䛯䛸䛝䛾㟁ᅽ䛸◒⢏ศᕸᣦᩘ䛾㛵ಀ䜢♧䛩䠊㟁ᅽ
上印加することによって，電圧の増加に伴っ䜢㟁ᅽ䛸◒⢏ศᕸᣦᩘ䛾㛵ಀ䜢♧䛩䠊㟁ᅽ㻞㼗㼂 ௨ୖ༳ຍ䛩䜛䛣䛸䛻䜘䛳䛶䠈㟁ᅽ䛾
て砥粒分布指数が向上することが分かる。電䜢㻞㼗㼂 ௨ୖ༳ຍ䛩䜛䛣䛸䛻䜘䛳䛶䠈㟁ᅽ䛾ቑຍ䛻క䛳䛶◒⢏ศᕸᣦᩘ䛜ྥୖ䛩䜛䛣界を与えることによって砥粒に作用する吸引ቑຍ䛻క䛳䛶◒⢏ศᕸᣦᩘ䛜ྥୖ䛩䜛䛣䛸䛜ศ䛛䜛䠊㟁⏺䜢୚䛘䜛䛣䛸䛻䜘䛳䛶◒
力が研磨界面の砥粒濃度の増加に有効にはた䛸䛜ศ䛛䜛䠊㟁⏺䜢୚䛘䜛䛣䛸䛻䜘䛳䛶◒⢏䛻స⏝䛩䜛྾ᘬຊ䛜◊☻⏺㠃䛾◒⢏
らくと考えられ，研磨効率向上に期待できる。
⢏䛻స⏝䛩䜛྾ᘬຊ䛜◊☻⏺㠃䛾◒⢏
ただし，印加電圧2kV付近までは，砥粒に作⃰ᗘ䛾ቑຍ䛻᭷ຠ䛻䛿䛯䜙䛟䛸⪃䛘䜙䜜䠈⃰ᗘ䛾ቑຍ䛻᭷ຠ䛻䛿䛯䜙䛟䛸⪃䛘䜙䜜䠈
用する力は遠心力が支配的となり研磨界面の◊☻ຠ⋡ྥୖ䛻ᮇᚅ䛷䛝䜛䠊䛯䛰䛧䠈༳ຍ砥粒濃度がほぼ無電界と同等レベルで推移す◊☻ຠ⋡ྥୖ䛻ᮇᚅ䛷䛝䜛䠊䛯䛰䛧䠈༳ຍ㟁ᅽ㻞㼗㼂 ௜㏆䜎䛷䛿䠈◒⢏䛻స⏝䛩㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ 㻟㻌 㟁ᅽ䛸◒⢏ศᕸᣦᩘ䛾㛵ಀ
ると考えられる。
図3 電圧と砥粒分布指数の関係
㟁ᅽ㻞㼗㼂 ௜㏆䜎䛷䛿䠈◒⢏䛻స⏝䛩㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ 㻟㻌 㟁ᅽ䛸◒⢏ศᕸᣦᩘ䛾㛵ಀ䜛ຊ䛿㐲ᚰຊ䛜ᨭ㓄ⓗ䛸䛺䜚◊☻⏺㠃䛾䜛ຊ䛿㐲ᚰຊ䛜ᨭ㓄ⓗ䛸䛺䜚◊☻⏺㠃䛾◒⢏⃰ᗘ䛜䜋䜌↓㟁⏺䛸ྠ➼䝺䝧䝹䛷᥎⛣䛩䜛䛸⪃䛘䜙䜜䜛䠊㻌㻌㻌㻌◒⢏⃰ᗘ䛜䜋䜌↓㟁⏺䛸ྠ➼䝺䝧䝹䛷᥎⛣䛩䜛䛸⪃䛘䜙䜜䜛䠊㻌 㻌 㻌 㻌― 28 ―

ᵝᘧ䠐

◊✲⤂௓
研究紹介
研究テーマ

ᐇ⁥㉮㐠ືゎᯒ䛸䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁䜢⏝䛔䛯
実滑走運動解析とシミュレーションを用いたスノーボード・䝇䝜䞊䝪䞊䝗䞉䝆䝱䞁䝥䛾䝯䜹䝙䝈䝮ゎ᫂
ジャンプのメカニズム解明㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌

研究者名

機械系

知能機械コース

齊藤亜由子 ᶵᲔ⣔㻌 㻌 ▱⬟ᶵᲔ䝁䞊䝇㻌 㻌 㰺⸨ ள⏤Ꮚ

３．実験
䠏䠊ᐇ㦂
本実験に参加したスノーボーダーは，上級者1名，初級者1名の合計2名である。計測実験をᮏᐇ㦂䛻ཧຍ䛧䛯䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛿䠈ୖ⣭⪅ ྡ䠈ึ⣭⪅ ྡ䛾ྜィ ྡ䛷䛒䜛䠊ィ ᐇ㦂䜢⾜行うゲレンデの平均斜度は約10度であり，被験者は約15m助走した後，ジャンプ台においてジャ䛖䝀䝺䞁䝕䛾ᖹᆒᩳᗘ䛿⣙ᗘ䛷䛒䜚䠈⿕㦂⪅䛿⣙ຓ㉮䛧䛯ᚋ䠈䝆䝱䞁䝥ྎ䛻䛚䛔䛶䝆䝱䞁䝥
ンプを行う。計測システムのサンプリング周波数は100Hzである。
䜢⾜䛖䠊ィ 䝅䝇䝔䝮䛾䝃䞁䝥䝸䞁䜾࿘Ἴᩘ䛿
䛷䛒䜛䠊
４．結果
䠐䠊⤖ᯝ
計測システムから得られた上級者，初級者における体幹に対すィ 䝅䝇䝔䝮䛛䜙ᚓ䜙䜜䛯ୖ⣭⪅䠈ึ⣭⪅䛻䛚䛡䜛యᖿ䛻ᑐ䛩䜛㢌
る頭部姿勢を図2，3に示す。頭部の姿勢変化に着目すると，上㒊ጼໃ䜢ᅗ 䠈 䛻♧䛩䠊㢌㒊䛾ጼໃኚ໬䛻╔┠䛩䜛䛸䠈ୖ⣭⪅䛿㋃
級者は踏み切り前にX軸回りの角度をプラス方向へ変化（右側屈）䜏ษ䜚๓䛻㍈ᅇ䜚䛾ゅᗘ䜢䝥䝷䝇᪉ྥ䜈ኚ໬䠄ྑഃᒅ䠅䛥䛫䠈⁫✵させ，滞空中は姿勢を維持している。Y軸回りの角度に関しては，୰䛿ጼໃ䜢⥔ᣢ䛧䛶䛔䜛䠊 ㍈ᅇ䜚䛾ゅᗘ䛻㛵䛧䛶䛿䠈㋃䜏ษ䜚๓䛻
踏み切り前にプラス方向へ変化（屈曲）させた後，滞空中は一度䝥䝷䝇᪉ྥ䜈ኚ໬䠄ᒅ᭤䠅䛥䛫䛯ᚋ䠈⁫✵୰䛿୍ᗘ䝬䜲䝘䝇᪉ྥ䜈ኚ
マイナス方向へ変化（伸展）させている。Z軸回りの角度に関しては，踏み切り前にプラス方向へ変化（左回旋）させた後，滞空໬䠄ఙᒎ䠅䛥䛫䛶䛔䜛䠊 ㍈ᅇ䜚䛾ゅᗘ䛻㛵䛧䛶䛿䠈㋃䜏ษ䜚๓䛻䝥䝷
後半からさらにプラス方向へ変化（左回旋）させている。本結果䝇᪉ྥ䜈ኚ໬䠄ᕥᅇ᪕䠅䛥䛫䛯ᚋ䠈⁫✵ᚋ༙䛛䜙䛥䜙䛻䝥䝷䝇᪉ྥ䜈より，上級者は，踏み切り前にジャンプ台の上部を見上げる姿勢ኚ໬䠄ᕥᅇ᪕䠅䛥䛫䛶䛔䜛䠊ᮏ⤖ᯝ䜘䜚䠈ୖ⣭⪅䛿䠈㋃䜏ษ䜚๓䛻䝆䝱
をとり，滞空後半に頭部を左回旋しながら屈曲させ着地点を確認䞁䝥ྎ䛾ୖ㒊䜢ぢୖ䛢䜛ጼໃ䜢䛸䜚䠈⁫✵ᚋ༙䛻㢌㒊䜢ᕥᅇ᪕䛧䛺䛜
していたことが考えられる。一方で，初級者はジャンプの前後に䜙ᒅ᭤䛥䛫╔ᆅⅬ䜢☜ㄆ䛧䛶䛔䛯䛣䛸䛜⪃䛘䜙䜜䜛䠊୍᪉䛷䠈ึ⣭⪅
おいて明確な頭部姿勢の特徴が見られなかった。
䛿䝆䝱䞁䝥䛾๓ᚋ䛻䛚䛔䛶᫂☜䛺㢌㒊ጼໃ䛾≉ᚩ䛜ぢ䜙䜜䛺䛛䛳䛯䠊ᅗ 㻞 頭部姿勢（上級者）
㢌㒊ጼໃ䠄ୖ⣭⪅䠅図2

ᅗ 㻟 頭部姿勢（初級者）
㢌㒊ጼໃ䠄ึ⣭⪅䠅図3― 29 ―介䠎䠊ィ 䝅䝇䝔䝮
２．計測システム
本研究において開発した雪面反力計測システムを図1に示す。本システムは，ビンディングにᮏ◊✲䛻䛚䛔䛶㛤Ⓨ䛧䛯㞷㠃཯ຊィ 䝅䝇䝔䝮䜢ᅗ䛻♧䛩䠊ᮏ䝅䝇䝔䝮䛿䠈䝡䞁䝕䜱䞁䜾䛻⿦
装着する上部プレートと，スノーボード板に装着する下部プレートの2つのパーツから成り，上╔䛩䜛ୖ㒊䝥䝺䞊䝖䛸䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝗ᯈ䛻⿦╔䛩䜛ୗ㒊䝥䝺䞊䝖䛾 䛴䛾䝟䞊䝒䛛䜙ᡂ䜚䠈ୖ㒊䝥䝺䞊
部プレートと下部プレートの間には6軸力センサを䝖䛸ୗ㒊䝥䝺䞊䝖䛾㛫䛻䛿 ㍈ຊ䝉䞁䝃䜢ᦚ㍕䛧䛶䛔
8SSHU
8SSHU
搭載している。本研究においては同一のシステム䜛䠊ᮏ◊✲䛻䛚䛔䛶䛿ྠ୍䛾䝅䝇䝔䝮䜢 ಶ〇స䛧䠈
SODWH
SODWH
を2個製作し，左右のビンディングとスノーボード
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ᕥྑ䛾䝡䞁䝕䜱䞁䜾䛸䝇䝜䞊䝪䞊䝗ᯈ䛾㛫䜈ಶ䛪
D[LVIRUFHVHQVRU
SODWH
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SODWH
板の間へ1個ずつ装着した。体幹に対する頭部の姿䛴⿦╔䛧䛯䠊యᖿ࡟ᑐࡍࡿ㢌㒊ࡢጼໃ᥎ᐃ࡟ࡣ㸪
勢推定には，2個の9軸モーションセンサを用いる。
ᅗ図1
㻝 㞷㠃཯ຊィ䝅䝇䝔䝮
雪面反力計測システム
ಶࡢ ㍈࣮ࣔࢩࣙࣥࢭࣥࢧࢆ⏝࠸ࡿ㸬紹✲䛷䛿䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛾ど⥺㌶㊧䜢ゎᯒ䛩䜛䛯䜑䛾➨୍Ṍ䛸䛧䛶䝆䝱䞁䝥䛻䛚䛡䜛䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊
ジャンプにおけるスノーボーダーの頭部姿勢を推定し，上級者と初級者における頭部姿勢の違䛾㢌㒊ጼໃ䜢᥎ᐃ䛧䠈ୖ⣭⪅䛸ึ⣭⪅䛻䛚䛡䜛㢌㒊ጼໃ䛾㐪䛔䛻䛴䛔䛶ゎᯒ䛩䜛䠊いについて解析する。

究

１．緒言
䠍䠊⥴ゝ
スノーボードは1枚の板を用いて雪面を滑走するスポーツである。初心者が安全にスノーボー䝇䝜䞊䝪䞊䝗䛿 ᯛ䛾ᯈ䜢⏝䛔䛶㞷㠃䜢⁥㉮䛩䜛䝇䝫䞊䝒䛷䛒䜛䠊ึᚰ⪅䛜Ᏻ඲䛻䝇䝜䞊䝪䞊䝗ᢏ
ド技術を習得するためや，国内外の大会で活躍する選手育成のためには，科学的根拠に基づい⾡䜢⩦ᚓ䛩䜛䛯䜑䜔䠈ᅜෆእ䛾኱఍䛷ά㌍䛩䜛㑅ᡭ⫱ᡂ䛾䛯䜑䛻䛿䠈⛉Ꮫⓗ᰿ᣐ䛻ᇶ䛵䛔䛶䝍䞊てターンやジャンプにおける運動の特徴を明らかにすることが重要である。さらに，ターンや䞁䜔䝆䝱䞁䝥䛻䛚䛡䜛㐠ື䛾≉ᚩ䜢᫂䜙䛛䛻䛩䜛䛣䛸䛜㔜せ䛷䛒䜛䠊䛥䜙䛻䠈䝍䞊䞁䜔䝆䝱䞁䝥䛻䛚䛡
ジャンプにおける運動の特徴と併せて，スノーボーダーの視線軌跡を解析することができれば，䜛㐠ື䛾≉ᚩ䛸ే䛫䛶䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛾ど⥺㌶㊧䜢ゎᯒ䛩䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜜䜀䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛜ど
スノーボーダーが視覚から得た情報をどのように運動へフィードバックしているか解明するたぬ䛛䜙ᚓ䛯᝟ሗ䜢䛹䛾䜘䛖䛻㐠ື䜈䝣䜱䞊䝗䝞䝑䜽䛧䛶䛔䜛䛛ゎ᫂䛩䜛䛯䜑䛾⣒ཱྀ䛸䛺䜛䠊䛭䛣䛷ᮏ◊
めの糸口となる。そこで本研究ではスノーボーダーの視線軌跡を解析するための第一歩として

研

研究種目名：基盤研究（C） 研究期間：平成27年度〜平成29年度 課題番号15K01547◊✲✀┠ྡ䠖ᇶ┙◊✲䠄 䠅 ◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ䠎䠓ᖺᗘ䡚ᖹᡂ䠎䠕ᖺᗘ ㄢ㢟␒ྕ

ᵝᘧ䠐

◊✲⤂௓
研究紹介
研究テーマ

䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛾ど⥺䛸㐠ື䛸䛾㛵㐃ᛶゎ᫂
スノーボーダーの視線と運動との関連性解明䇷ຠ⋡ⓗ䛺⦎⩦ἲ䛾ᵓ⠏䜢┠ᣦ䛩䇷―効率的な練習法の構築を目指す―

研究者名

機械系

研
究

研究種目名：若手研究

知能機械コース齊藤亜由子㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌ᶵᲔ⣔㻌 㻌 ▱⬟ᶵᲔ䝁䞊䝇㻌 㻌 㰺⸨ ள⏤Ꮚ

研究期間：平成30年度〜平成31年度 課題番号18K17844

紹介◊✲✀┠ྡ䠖ⱝᡭ◊✲ ◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ䠏䠌ᖺᗘ䡚ᖹᡂ䠏䠍ᖺᗘ ㄢ㢟␒ྕ
１．緒言
スノーボードは冬季を代表するスポーツの一つであり，1998年に開催された長野オリンピッ䠍䠊⥴ゝクにおいて初めて冬季オリンピックの正式種目として採用されている。初心者が安全にスノー䝇䝜䞊䝪䞊䝗䛿෤Ꮨ䜢௦⾲䛩䜛䝇䝫䞊䝒䛾୍䛴䛷䛒䜚䠈ᖺ䛻㛤ദ䛥䜜䛯㛗㔝䜸䝸䞁䝢䝑䜽䛻䛚
ボード技術を習得するためや，選手育成のためには，科学的根拠に基づいた練習法，怪我の予䛔䛶ึ䜑䛶෤Ꮨ䜸䝸䞁䝢䝑䜽䛾ṇᘧ✀┠䛸䛧䛶᥇⏝䛥䜜䛶䛔䜛䠊ึᚰ⪅䛜Ᏻ඲䛻䝇䝜䞊䝪䞊䝗ᢏ⾡䜢
防法を確立することが重要である。これまでに，スノーボーダーの運動メカニズムを解明する⩦ᚓ䛩䜛䛯䜑䜔䠈㑅ᡭ⫱ᡂ䛾䛯䜑䛻䛿䠈⛉Ꮫⓗ᰿ᣐ䛻ᇶ䛵䛔䛯⦎⩦ἲ䠈᛹ᡃ䛾ண㜵ἲ䜢☜❧䛩䜛ため，ターンやジャンプにおける雪面反力，姿勢の変化に着目した研究が行われている。しかし，
䛣䛸䛜㔜せ䛷䛒䜛䠊䛣䜜䜎䛷䛻䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛾㐠ື䝯䜹䝙䝈䝮䜢ゎ᫂䛩䜛䛯䜑䠈䝍䞊䞁䜔䝆䝱䞁䝥
広大な雪面を滑走するスノーボードにおいては，力の使い方や姿勢変化に加え，スノーボーダー䛻䛚䛡䜛㞷㠃཯ຊ䠈ጼໃ䛾ኚ໬䛻╔┠䛧䛯◊✲䛜⾜䜟䜜䛶䛔䜛䠊䛧䛛䛧䠈ᗈ኱䛺㞷㠃䜢⁥㉮䛩䜛䝇
がターンやジャンプの局面において「どこを見ているか」明らかにすることが重要である。そ䝜䞊䝪䞊䝗䛻䛚䛔䛶䛿䠈ຊ䛾౑䛔᪉䜔ጼໃኚ໬䛻ຍ䛘䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛜䝍䞊䞁䜔䝆䝱䞁䝥䛾ᒁ㠃
こで本研究では，スノーボーダーの視線と運動との関連を解明するため，ターンにおけるスノー䛻䛚䛔䛶䛂䛹䛣䜢ぢ䛶䛔䜛䛛䛃᫂䜙䛛䛻䛩䜛䛣䛸䛜㔜せ䛷䛒䜛䠊䛭䛣䛷ᮏ◊✲䛷䛿䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛾
ボーダーの視線を計測し，雪面反力，頭部姿勢とあわせてスノーボーダーの視線行動についてど⥺䛸㐠ື䛸䛾㛵㐃䜢ゎ᫂䛩䜛䛯䜑䠈䝍䞊䞁䛻䛚䛡䜛䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛾ど⥺䜢ィ 䛧䠈㞷㠃཯ຊ䠈㢌
解析する。
㒊ጼໃ䛸䛒䜟䛫䛶䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛾ど⥺⾜ື䛻䛴䛔䛶ゎᯒ䛩䜛䠊

２．実験
䠎䠊ᐇ㦂
本研究においては，雪面反力計測システム，9軸モーションセンサ，視線計測システムをスノーᮏ◊✲䛻䛚䛔䛶䛿䠈㞷㠃཯ຊィ 䝅䝇䝔䝮䠈 ㍈䝰䞊䝅䝵䞁䝉䞁䝃䠈ど⥺ィ 䝅䝇䝔䝮䜢䝇䝜䞊䝪
ボーダーに装着し，ターンにおける雪面反力，頭部姿勢，視線を計測する。本実験に参加した
䞊䝎䞊䛻⿦╔䛧䠈䝍䞊䞁䛻䛚䛡䜛㞷㠃཯ຊ䠈㢌㒊ጼໃ䠈ど⥺䜢ィ 䛩䜛䠊ᮏᐇ㦂䛻ཧຍ䛧䛯䝇䝜䞊
スノーボーダーは，日本スノーボード協会公認A級インストラクター資格所持者1名である。計䝪䞊䝎䞊䛿䠈᪥ᮏ䝇䝜䞊䝪䞊䝗༠఍බㄆ ⣭䜲䞁䝇䝖䝷䜽䝍䞊㈨᱁ᡤᣢ⪅ྡ䛷䛒䜛䠊ィ ᐇ㦂䜢⾜
測実験を行うゲレンデの平均斜度は約10度であり，コース内に12本のポールを設置した。スノー䛖䝀䝺䞁䝕䛾ᖹᆒᩳᗘ䛿⣙ᗘ䛷䛒䜚䠈䝁䞊䝇ෆ䛻ᮏ䛾䝫䞊䝹䜢タ⨨䛧䛯䠊䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛾䝇
ボーダーのスタンスは左足を前足とするレギュラースタンスであり，一本目のポールにおいて䝍䞁䝇䛿ᕥ㊊䜢๓㊊䛸䛩䜛䝺䜼䝳䝷䞊䝇䝍䞁䝇䛷䛒䜚䠈୍ᮏ┠䛾䝫䞊䝹䛻䛚䛔䛶䝞䝑䜽䝃䜲䝗䝍䞊䞁䠈
バックサイドターン，
二本目のポールにおいてフロントサイドターンを行った後，12本目のポールまで同様に連続ターンを行った。雪面反力計測システム，9軸モーションセンサのサンプリン஧ᮏ┠䛾䝫䞊䝹䛻䛚䛔䛶䝣䝻䞁䝖䝃䜲䝗䝍䞊䞁䜢⾜䛳䛯ᚋ䠈ᮏ┠䛾䝫䞊䝹䜎䛷ྠᵝ䛻㐃⥆䝍䞊䞁
グ周波数は100Hz，視線計測システムのサンプリング周波数は60Hzである。
䜢⾜䛳䛯䠊㞷㠃཯ຊィ 䝅䝇䝔䝮䠈 ㍈䝰䞊䝅䝵䞁䝉䞁䝃䛾䝃䞁䝥䝸䞁䜾࿘Ἴᩘ䛿䠈ど⥺ィ䝅䝇䝔䝮䛾䝃䞁䝥䝸䞁䜾࿘Ἴᩘ䛿
䛷䛒䜛䠊
４．結果
計測システムから得られた左足のモーメントの結果と，頭部姿䠐䠊⤖ᯝ
勢推定の結果を図1，2に示す。本研究においては，左足のY軸モーィ 䝅䝇䝔䝮䛛䜙ᚓ䜙䜜䛯ᕥ㊊䛾䝰䞊䝯䞁䝖䛾⤖ᯝ䛸䠈㢌㒊ጼໃ
メントが0となった時点をターンの切り替え期と定義した。図1，
᥎ᐃ䛾⤖ᯝ䜢ᅗ 䠈 䛻♧䛩䠊ᮏ◊✲䛻䛚䛔䛶䛿䠈ᕥ㊊䛾 ㍈䝰䞊
2における縦の太破線は，スノーボーダーが次のポールに視線を䝯䞁䝖䛜 䛸䛺䛳䛯᫬Ⅼ䜢䝍䞊䞁䛾ษ䜚᭰䛘ᮇ䛸ᐃ⩏䛧䛯䠊ᅗ 䠈 䛻
移動させた時点を示している。 Y軸周りのモーメントと視線の移䛚䛡䜛⦪䛾ኴ◚⥺䛿䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛜ḟ䛾䝫䞊䝹䛻ど⥺䜢⛣ື
動時点に着目すると，スノーボーダーはターンの時間的中心付近
䛥䛫䛯᫬Ⅼ䜢♧䛧䛶䛔䜛䠊㍈࿘䜚䛾䝰䞊䝯䞁䝖䛸ど⥺䛾⛣ື᫬Ⅼにおいて次のポールに視線を移動させていることが分かる。頭部䛻╔┠䛩䜛䛸䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛿䝍䞊䞁䛾᫬㛫ⓗ୰ᚰ௜㏆䛻䛚䛔
姿勢のヨー角の変化に着目すると，スノーボーダーはバックサイ䛶ḟ䛾䝫䞊䝹䛻ど⥺䜢⛣ື䛥䛫䛶䛔䜛䛣䛸䛜ศ䛛䜛䠊㢌㒊ጼໃ䛾䝶
ドターンの中心付近において頭部の右旋回（ヨー角が減少）を開䞊ゅ䛾ኚ໬䛻╔┠䛩䜛䛸䠈䝇䝜䞊䝪䞊䝎䞊䛿䝞䝑䜽䝃䜲䝗䝍䞊䞁䛾
始し，フロントサイドターンの中心付近において左旋回（ヨー角୰ᚰ௜㏆䛻䛚䛔䛶㢌㒊䛾ྑ᪕ᅇ䠄䝶䞊ゅ䛜ῶᑡ䠅䜢㛤ጞ䛧䠈䝣䝻䞁が増加）を開始している。頭部の左右旋回動作と視線の移動時点
䝖䝃䜲䝗䝍䞊䞁䛾୰ᚰ௜㏆䛻䛚䛔䛶ᕥ᪕ᅇ䠄䝶䞊ゅ䛜ቑຍ䠅䜢㛤ጞ䛧
に着目すると，旋回開始と同時，または回旋開始直後に視線を次䛶䛔䜛䠊㢌㒊䛾ᕥྑ᪕ᅇືస䛸ど⥺䛾⛣ື᫬Ⅼ䛻╔┠䛩䜛䛸䠈᪕
のポールに移動させており，本結果はターンの先行動作として視図1
ᅗ 㻝左足のモーメントᕥ㊊䛾䝰䞊䝯䞁䝖

ᅇ㛤ጞ䛸ྠ᫬䠈䜎䛯䛿ᅇ᪕㛤ጞ┤ᚋ䛻ど⥺䜢ḟ䛾䝫䞊䝹䛻⛣ື䛥
線と頭部姿勢が協応して変化している可能性を示している。
䛫䛶䛚䜚䠈ᮏ⤖ᯝ䛿䝍䞊䞁䛾ඛ⾜ືస䛸䛧䛶ど⥺䛸㢌㒊ጼໃ䛜༠

図２ 頭部姿勢ᅗ䠎 㢌㒊ጼໃ

ᛂ䛧䛶ኚ໬䛧䛶䛔䜛ྍ⬟ᛶ䜢♧䛧䛶䛔䜛䠊― 30 ―

ᵝᘧ䠐㻌

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研究紹介
㻌
研究テーマ

ἾⅣᆅ┙䛾㛗ᮇỿୗண 䝒䞊䝹䛾㛤Ⓨ䛸㐺⏝㻌
泥炭地盤の長期沈下予測ツールの開発と適用㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅵᮌ䞉ᘓ⠏⣔㻌 㻌 ᅜᅵ㜵⅏䝅䝇䝔䝮䝁䞊䝇㻌 㻌 ᒣῧ㻌 ㄔ㝯㻌㻌ᯝ≉ᛶࡢグ㏙࡟ࡣ✀ࠎࡢᡭἲࡀᥦ᱌ࡉࢀ࡚࠸ࡿࡀ㸪ᮏ◊✲࡛ࡣ㛫㝽ẚࡢረᛶⓗ࡞ኚ໬㏿ᗘ
種々の手法が提案されているが，本研究では間隙比の塑性的な変化速度を状態変数とし，これによって正規圧密線NCLをシフトさせるNakaiࢆ≧ែኚᩘ࡜ࡋ㸪ࡇࢀ࡟ࡼࡗ࡚ṇつᅽᐦ⥺ et al.の方法を倣い，修正カムクレイモデルの降伏ࢆࢩࣇࢺࡉࡏࡿ
ࡢ᪉ἲࢆೌ࠸㸪1）。また，このモデルを二次元水／土連成FEMプログラムに組み込んだ。
関数を組み合わせたಟṇ࣒࢝ࢡࣞ࢖ࣔࢹࣝࡢ㝆అ㛵ᩘࢆ⤌ࡳྜࢃࡏࡓ
ࠋࡲࡓ㸪ࡇࡢࣔࢹࣝࢆ஧ḟඖỈ㸭ᅵ㐃ỿୗ㔞 S (m)┒ᅵཌ (m)ᡂࣉࣟࢢ࣒ࣛ࡟⤌ࡳ㎸ࢇࡔࠋ
10
３．解析結果䠏䠊ゎᯒ⤖ᯝ㻌(a)8
開発した汎用解析ツールを北海道釧路市鶴野で実
6 㛤Ⓨࡋࡓỗ⏝ゎᯒࢶ࣮ࣝࢆ໭ᾏ㐨㔲㊰ᕷ㭯㔝࡛
4
施された試験施工に適用した。当該箇所では軟弱層ࣔࢹࣝ໬ᐇ᪋ࡉࢀࡓヨ㦂᪋ᕤ࡟㐺⏝ࡋࡓࠋᙜヱ⟠ᡤ࡛ࡣ㌾
2
が深度26m付近まで非常に厚く堆積しており，プラ0ᙅᒙࡀ῝ᗘ௜㏆ࡲ࡛㠀ᖖ࡟ཌࡃሁ✚ࡋ࡚࠾
スチックボードドレーン工法により改良が施されて0.0ࡾ㸪ࣉࣛࢫࢳࢵࢡ࣮࣎ࢻࢻ࣮ࣞࣥᕤἲ࡟ࡼࡾᨵⰋ
(b)いる。中間砂層より上部の軟弱層は泥炭（Ap）と粘ࡀ᪋ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋ୰㛫◁ᒙࡼࡾୖ㒊ࡢ㌾ᙅᒙࡣἾ
0.5
性土（Ac1）で構成され，下部は均質な粘土層（Ac2,Ⅳ㸦 㸧࡜⢓ᛶᅵ㸦㸧࡛ᵓᡂࡉࢀ㸪ୗ㒊ࡣᆒィ ್Ac3）である。Ap層の層厚は2m程度である。この1.0ᆅ⾲㠃ỿୗ㔞
ゎᯒ್
Ap㉁࡞⢓ᅵᒙ㸦
㸧࡛࠶ࡿࠋ ᒙࡢᒙཌࡣ 2m
Ac1
基礎地盤上に厚さ6mの盛土が80日で施工された。
Ac2⛬ᗘ࡛࠶ࡿࠋࡇࡢᇶ♏ᆅ┙ୖ࡟ཌࡉ
ࡢ┒ᅵࡀ
1.5
Ac3
解析に用いたパラメタは室内土質試験結果に基づき᪥࡛᪋ᕤࡉࢀࡓࠋゎᯒ࡟⏝࠸ࡓࣃ࣓ࣛࢱࡣᐊෆ
設定したが，一部推定値を用いている。
2.0
0
100
200
300
400
ᅵ㉁ヨ㦂⤖ᯝ࡟ᇶ࡙ࡁタᐃࡋࡓࡀ㸪୍㒊᥎ᐃ್ࢆ
図1は盛土中央で観測された地表面沈下量および᫬㛫 t (day)⏝࠸࡚࠸ࡿࠋ
図１
沈下量の計測値と解析結果の比較
各土層の沈下量の経時変化である。同図には上記のᅗ  ỿୗ㔞ࡢィ ್࡜ゎᯒ⤖ᯝࡢẚ㍑（文献1）に加筆） ᅗ ࡣ┒ᅵ୰ኸ࡛ほ ࡉࢀࡓᆅ⾲㠃ỿୗ㔞࠾ࡼ㸦ᩥ⊩ ࡟ຍ➹㸧
汎用解析ツールの解析結果（実線）も示されている。
ࡧྛᅵᒙࡢỿୗ㔞ࡢ⤒᫬ኚ໬࡛࠶ࡿࠋྠᅗ࡟ࡣୖグࡢỗ⏝ゎᯒࢶ࣮ࣝࡢゎᯒ⤖ᯝ㸦ᐇ⥺㸧
これからわかるように，解析結果は計測値を良好に再現できている。
ࡶ♧ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀ࠿ࡽࢃ࠿ࡿࡼ࠺࡟㸪ゎᯒ⤖ᯝࡣィ ್ࢆⰋዲ࡟෌⌧࡛ࡁ࡚࠸ࡿࠋ

䠐䠊䜎䛸䜑䛸௒ᚋ䛾ᒎ㛤 㻌
４．まとめと今後の展開
室内試験から得られた時間依存性挙動結果をもとに，汎用解析ツールを開発した。
 本研究では，ᮏ◊✲࡛ࡣ㸪ᐊෆヨ㦂࠿ࡽᚓࡽࢀࡓ᫬㛫౫Ꮡᛶᣲື⤖ᯝࢆࡶ࡜࡟㸪ỗ⏝ゎᯒࢶ࣮ࣝࢆ㛤
また，このツールを実施工に適用し，建設中の圧密沈下および建設後の長期沈下挙動も良好にⓎࡋࡓࠋࡲࡓ㸪ࡇࡢࢶ࣮ࣝࢆᐇ᪋ᕤ࡟㐺⏝ࡋ㸪ᘓタ୰ࡢᅽᐦỿୗ࠾ࡼࡧᘓタᚋࡢ㛗ᮇỿୗ
再現できることを明らかにした。長期沈下の予測技術は，維持管理費の定量的な評価を可能とᣲືࡶⰋዲ࡟෌⌧࡛ࡁࡿࡇ࡜ࢆ᫂ࡽ࠿࡟ࡋࡓࠋ㛗ᮇỿୗࡢண ᢏ⾡ࡣ㸪⥔ᣢ⟶⌮㈝ࡢᐃ㔞するもので，ライフサイクルコストLCCの低減に不可欠なものである。今後は“長期沈下を予測ⓗ࡞ホ౯ࢆྍ⬟࡜ࡍࡿࡶࡢ࡛㸪ࣛ࢖ࣇࢧ࢖ࢡࣝࢥࢫࢺ
ࡢపῶ࡟୙ྍḞ࡞ࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋ
する技術”から“長期沈下を低減する技術”へと研究を展開していく所存である。
௒ᚋࡣ͆㛗ᮇỿୗࢆண ࡍࡿᢏ⾡͇࠿ࡽ͆㛗ᮇỿୗࢆపῶࡍࡿᢏ⾡͇࡬࡜◊✲ࢆᒎ㛤ࡋ࡚࠸ࡃᡤᏑ࡛࠶ࡿࠋ
１）山添，他: 泥炭の二次圧密係数とプラスチックボードドレーン改良地盤への適用, 地盤工学ᒣῧ㸪௚ ἾⅣࡢ஧ḟᅽᐦಀᩘ࡜ࣉࣛࢫࢳࢵࢡ࣮࣎ࢻࢻ࣮ࣞࣥᨵⰋᆅ┙࡬ࡢ㐺⏝ ᆅ┙
ジャーナル, 12(4), pp.409-424, 2017.
ᕤᏛࢪ࣮ࣕࢼࣝ
― 31 ―介ࡋ㸪ᛂຊ㸫ࡦࡎࡳ㸫ረᛶࡦࡎࡳ㏿ᗘ㛫࡟୍⩏ⓗ࡞㛵ಀࡀ࠶ࡿ࡜ࡍࡿ࢔࢖ࢯࢱࢵࢡ๎ࡀ㐺⏝
応力−ひずみ−塑性ひずみ速度間に一義的な関係があるとするアイソタック則が適用できる可能࡛ࡁࡿྍ⬟ᛶࡀ㧗࠸ࡇ࡜ࡀ᫂ࡽ࠿࡟࡞ࡗࡓࠋ࣒࢝ࢡࣞ࢖⣔ࡢᙎረᛶࣔࢹࣝ࡟ᑐࡍࡿ᫬㛫ຠ
性が高いことが明らかになった。カムクレイ系の弾塑性モデルに対する時間効果特性の記述には

紹䠎䠊ゎᯒ᪉ἲ㻌２．解析方法 各種圧密試験の結果から，泥炭の応力ひずみ関係（圧密曲線）はひずみ速度依存性を示し，
ྛ✀ᅽᐦヨ㦂ࡢ⤖ᯝ࠿ࡽ㸪ἾⅣࡢᛂຊࡦࡎࡳ㛵ಀ㸦ᅽᐦ᭤⥺㸧ࡣࡦࡎࡳ㏿ᗘ౫Ꮡᛶࢆ♧究䠍䠊䛿䛨䜑䛻㻌
１．はじめに ᮾ໭࠾ࡼࡧ໭ᾏ㐨࡟ࡣ᳜≀㑇㧁ࡀᮍศゎ࡛ሁ✚ࡋࡓ㧗ᅽ⦰ᛶࡢἾⅣᆅ┙ࡀᗈ⠊ᅖ࡟ศᕸ
東北および北海道には植物遺骸が未分解で堆積した高圧縮性の泥炭地盤が広範囲に分布する。
ࡍࡿࠋἾⅣᆅ┙࡛ࡣ㸪⢓ᛶ࡟㉳ᅉࡍࡿ㛗ᮇỿୗࡶ኱ࡁࡃⓎ⏕ࡋ㸪ࡑࡢಟ⧋⿵ಟ࡟せࡍࡿࢥ
泥炭地盤では，粘性に起因する長期沈下も大きく発生し，その修繕補修に要するコストが道路や河ࢫࢺࡀ㐨㊰ࡸἙᕝሐ㜵࡞࡝ࡢ஦ᴗ⟶⌮⪅࡟࡜ࡗ࡚኱ࡁ࡞㈇ᢸ࡜࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣ㸪
川堤防などの事業管理者にとって大きな負担となっている。本研究では，これまで実施してきた泥ࡇࢀࡲ࡛ᐇ᪋ࡋ࡚ࡁࡓἾⅣࡢᐊෆヨ㦂⤖ᯝࢆ࣮࣋ࢫ࡟㛤Ⓨࡋࡓ㛗ᮇỿୗண ࢶ࣮ࣝ࡜ᐇᆅ
炭の室内試験結果をベースに開発した長期沈下予測ツールと実地盤への適用結果について述べる。
┙࡬ࡢ㐺⏝⤖ᯝ࡟ࡘ࠸࡚㏙࡭ࡿࠋ

研

研究者名
土木・建築系 国土防災システムコース 山添 誠隆◊✲✀┠ྡ䠖⛉◊㈝㻌 ᇶ┙䠄㻯䠅㻌 ◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ 㻞㻤 ᖺᗘ䡚ᖹᡂ 㻟㻜 ᖺᗘ㻌 ㄢ㢟␒ྕ 㻝㻢㻷㻜㻢㻠㻥㻢㻌
研究種目名：科研費 基盤（C） 研究期間：平成28年度〜平成30年度 課題番号16K06496

研究紹介
研究テーマ

帝国大学における研究者の知的基盤に関する研究

研究者名

一般教科人文科学系

米澤

晋彦

研
究

研究種目名：基盤研究（C） 研究期間:平成28年度〜平成30年度 課題番号16K04518（研究代表者：岡山大学大学院ヘルスシステム統合科学研究科 吉葉恭行）

紹介

１．はじめに
本研究では，戦前期から戦中期にかけての帝国大学における個々の研究者らの知的営為（研究や大学行政，および社会活動）やその源となる「知的基盤」について解明し，考察を加える
試みを行なった。なお，本研究では，研究者の思想の背景にあるもの（学問的素養・組織体制・人的関係など）を「知的基盤」と総称することとした。筆者は東北帝国大学生物学教室初代主任教授で研究環境の整備に尽力し，大学や学術研究助成に重点を置いた財団法人等の要職を務めた畑井新喜司の教育研究思想について明らかにした。
２．研究方法東北帝国大学生物学教室に在籍した学生たち及び畑井の言説や，畑井とウィスター研究所所長グリーンマンの間で交わされた書簡等を解析することにより，畑井の教育研究思想について明らかにした。
３．結果
畑井は家族を「活動の源泉」と考えていた。研究成果をあげるには「研究者及び其家族が楽しく滞在期間を送ることは重要」と考え，「多少研究設備費が縮減されても研究実績に於いては十分以上に補いが出来る」と「確信」して浅虫臨海実験所に官舎を建設した。
畑井は生物学の研究において観察が重要であると考え，浅虫臨海実験所の設備を充実させた。
じっくりと生物を観察し，疑問を持ち，その疑問を実験，観察によって明らかにするという研究手法が大切だと考える畑井にとって，浅虫臨海実験所はその実践の場として欠かすことができなかった。
畑井の学生に対する指導は，具体的で細かなものは少なく，大まかなヒントを与えるだけで，よく「それはたいへん面白い，君ひとつやってみたまえ」と学生に対し言っていた。畑井の講
義は休講が多かったが，講義内容は的確であったため，学生はその学問の要点を把握し，自学して「壁」を乗り越えていった。自分で考え，自分で解決させるのが，畑井の教育研究思想の根幹であったと言えるのであるが，その背景には学内，学外の役職による所用に対応するため「東奔西走」せざるを得ず，そのことにより学生を十分に指導することができなかったという事情があったということを看過してはならない。
４．今後の展開
本研究では東北学院在学中の畑井について十分に検討することができなかった。畑井は東北学院在学中労働会に所属しており，そこにおいて共同生活を送り，牛乳配達等の労働に従事していた。当然のことながら，労働会において教育研究思想の基盤の一部が育まれていったと考えられる。東北学院時代の畑井の生活実態及び思想はいかなるものであったのか，労働会を中心に明らかにすることが今後の課題である。

― 32 ―㻌䝭䝸Ἴ䛾㏱㐣ᛶ䜢฼⏝䛧䛯㻌䝗䝻䞊䞁⏝୙ྍど䜽䝷䝑䜽᳨▱䝺䞊䝎䞊䝅䝇䝔䝮䛾㛤Ⓨ 㻌
ミリ波の透過性を利用したドローン用不可視クラック検知㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᢏ⾡ᩍ⫱ᨭ᥼䝉䞁䝍䞊㻌 㻌 ᯇ⏣㻌 ⱥ᫛㻌
研究テーマ
レーダーシステムの開発
㻌

研究紹介◊✲✀┠ྡ䠖ዡບ◊✲㻌◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ 㻞㻥ᖺᗘ㻌英昭ㄢ㢟␒ྕ 㻝㻣㻴㻜㻜㻟㻢㻣㻌
研究者名
技術教育支援センター
松田研㻌

研究期間：平成29年度 課題番号17H00367

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３．クラック検知測定結果
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次に，クラック検知能力を調べるため測定システムを構築した。クラックに見立てたスリッ㞃䛧䛯ሙྜ䛷䜒୍ᐃ䛾ᯛᩘ䜎䛷䛿㏱㐣䛧䛶᳨ฟ䛷䛝䜛䛣䛸䜒☜ㄆ䛧䛯䚹㻌
トを用意し，反射波のレベル差によりクラック検知能力を評価した。コンクリートと金属の2つ
㻌の場合について実験を行い，波長（約4㎜）程度のクラック検知は十分に可能であることが分かっ㻌た。また，
クラックを紙で隠した場合でも一定の枚数までは透過して検出できることも確認した。
1.2

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Voltage ratio

1ˮፗൿǊȔȳ

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0.8
0.6

# Metal

0.4
0.2
0
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アンテナ分解図と完成品
ᅗ㸯図１࢔ࣥࢸࢼศゎᅗ࡜᏶ᡂရ

― 33 ―

Slit width
0 mm (without slit)
1 mm
3 mm
5 mm

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í

0
10
Location [mm]

20

図2
ᅗ
 測定結果（金属）ᐃ⤖ᯝ㸦㔠ᒓ㸧

30

介䞁䝫䞊䝛䞁䝖䜢᥋⥆䛩䜛ᚲせ䛜䛒䜛䚹ᙜึ䠈䜰䞁䝔䝘୧➃䛻䝣䝷䞁䝆䜢䛴䛡䛶᥋⥆䛩䜛ணᐃ䛷䛒䛳䛯
２．ミリ波アンテナの試作䛜䠈䝣䝷䞁䝆䛷཯ᑕ䛧䛶ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁䛻䝸䝑䝥䝹䛜Ⓨ⏕䛩䜛䛣䛸䛜ศ䛛䛳䛯䚹䛭䛣䛷䠈䜰䞁䝔䝘䛾㛤ཱྀミリ波アンテナの設計のためにFDTD法によるシミュレーションを行った。アンテナ両端に㠃䜘䜚䝣䝷䞁䝆䛜㧗䛟䛺䜙䛺䛔䜘䛖ᑟἼ㊰䛻᭤䛜䜚㒊䜢タ䛡䛶タィ䛩䜛䛣䛸䛸䛧䛯䚹ヨస᪉ἲ䛻䛴䛔䛶
ミリ波コンポーネントを接続する必要がある。当初，アンテナ両端にフランジをつけて接続す᳨ウ䛧䛯⤖ᯝ䠈᭱⤊ⓗ䛻䛿㻟 䛴䛾㒊ရ䠄ᮏయ⵹ഃ䠈ᮏయᑟἼ㊰ഃ䠈ኳᯈ䠅䜢⤌䜏ྜ䜟䛫䛶〇స䛧䛯
る予定であったが，フランジで反射して放射パターンにリップルが発生することが分かった。
そこで，アンテナの開口面よりフランジが高くならないよう導波路に曲がり部を設けて設計す䠄ᅗ䠍䠅䚹䝇䝻䝑䝖䛿ኳᯈ䛻タ䛡䛯䛯䜑䠈䝇䝻䝑䝖᮲௳䛾ኚ᭦䛿ኳᯈ䛾஺᥮䛷ᑐᛂ䛩䜛䜘䛖ᕤኵ䛧䛯䚹㻌
ることとした。試作方法について検討した結果，最終的には3つの部品（本体蓋側，本体導波路
㻌側，天板）を組み合わせて製作した（図１）。スロットは天板に設けたため，スロット条件の変䠏䠊䜽䝷䝑䜽᳨▱ ᐃ⤖ᯝ㻌
更は天板の交換で対応するよう工夫した。
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１．はじめに䜎䛯䠈㧗䛔㏱㐣ᛶ䜒᭷䛧䛶䛚䜚䠈ቨ⣬䛺䛹䛷㞃䜜䛯䝁䞁䜽䝸䞊䝖䜽䝷䝑䜽䛾᳨▱䜈䛾ᛂ⏝䜒ሗ࿌䛥䜜䛶
ミリ波は空間分解能が高く，直進性も高いため距離センサや障害物センサとして用いられて䛔䜛䚹䝬䝹䝏䝁䝥䝍䞊䛻ᦚ㍕ྍ⬟䛺ᑠᆺ䛺䝭䝸Ἴ䝉䞁䝃䜢㛤Ⓨ䛷䛝䜜䜀䠈ே㛫䛷䛿ᐃᅔ㞴䛺ሙᡤ
いる。また，高い透過性も有しており，壁紙などで隠れたコンクリートクラックの検知への応䛷䜒ᵓ㐀≀䛾≧ែ䜢デ᩿䛩䜛䛣䛸䛜ᮇᚅ䛥䜜䜛䚹䜽䝷䝑䜽᳨▱䜢㧗⢭ᗘ䛷⾜䛖䛯䜑䛻䛿䠈㧗䛔✵㛫ศ
用も報告されている。マルチコプターに搭載可能な小型なミリ波センサを開発できれば，人間ゎ⬟䜢᭷䛩䜛ᣦྥᛶ䜰䞁䝔䝘䛜ᚲせ䛸䛺䜛䛣䛸䛜᝿ᐃ䛥䜜䜛䚹ᮏ◊✲䛷䛿 㻣㻢㻳㻴㼦 䛾䝭䝸Ἴᖏ䛷ືస
では測定困難な場所でも構造物の状態を診断することが期待される。クラック検知を高精度で䛩䜛ᑟἼ⟶䝇䝻䝑䝖䜰䝺䞊䜰䞁䝔䝘䛾㛤Ⓨ䜢⾜䛳䛯䚹㻤 䝇䝻䝑䝖䛷䜰䝺䞊໬䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚䠈䝯䜲䞁䝡䞊䝮行うためには，高い空間分解能を有する指向性アンテナが必要となることが想定される。本研䛾䝡䞊䝮ᖜ䜢⊃ᑠ໬䛩䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜛䚹ヨస䜰䞁䝔䝘䜢䜽䝷䝑䜽᳨▱䜈ᛂ⏝䛧䠈䛭䛾⬟ຊ䜢᫂䜙䛛䛻
究では76GHzのミリ波帯で動作する導波管スロットアレーアンテナの開発を行った。8スロッ䛩䜛䛣䛸䛜ᮏ◊✲䛾┠ⓗ䛷䛒䜚䠈 ᐃ⣔䛾ᵓ⠏䛸ணഛⓗ䛺ᐇ㦂䜢⾜䛳䛯䚹 㻌
トでアレー化することにより，メインビームのビーム幅を狭小化することができる。試作アン㻌
テナをクラック検知へ応用し，その能力を明らかにすることが本研究の目的であり，測定系の䠎䠊䝭䝸Ἴ䜰䞁䝔䝘䛾ヨస㻌
構築と予備的な実験を行った。
䝭䝸Ἴ䜰䞁䝔䝘䛾タィ䛾䛯䜑䛻 㻲㻰㼀㻰 ἲ䛻䜘䜛䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁䜢⾜䛳䛯䚹䜰䞁䝔䝘୧➃䛻䝭䝸Ἴ䝁究

研究種目名：奨励研究䠍䠊䛿䛨䜑䛻㻌

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研究紹介㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᢏ⾡ᩍ⫱ᨭ᥼䝉䞁䝍䞊㻌 㻌 ᯇ⏣㻌 ⱥ᫛㻌

超広角ミリ波アンテナを用いた非接触型高精度生体センサの研究テーマ◊✲✀┠ྡ䠖ዡບ◊✲㻌 ◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ 㻟㻜 ᖺᗘ㻌 ㄢ㢟␒ྕ 㻝㻤㻴㻜㻜㻞㻢㻢㻌
開発
㻌

研
究者名
䠍䠊䛿䛨䜑䛻㻌

㻌

技術教育支援センター

松田

英昭

究
紹
介

䞊䝬䝹䜰䞁䝔䝘䛻╔┠䛧䠈ᑟἼ⟶䜢⏝䛔䛶ྠ䜰䞁䝔䝘䛾ヨస᪉ἲ䛻䛴䛔䛶᳨ウ䛧䛯䚹㻌
１．はじめに㻌 最近では心拍数などを計測する見守りシステムへのミリ波応用が盛んになっており，一つの䠎䠊䝁䞁䝣䜷䞊䝬䝹䝭䝸Ἴ䜰䞁䝔䝘䛾ヨస㻌
センサで部屋全体を観測するには指向角が広いアンテナが必要となる。そこで広角アンテナと㧗࿘Ἴ䛷䜒ῶ⾶䛜ᑡ䛺䛟䠈ᐇ⩦ᕤሙ䛻䛚䛔䛶ヨసྍ⬟䛷䛒䜛䝁䞁䝣䜷䞊䝬䝹ᆺ䛾ᑟἼ⟶䝇䝻䝑䝖
してコンフォーマルアンテナに着目し，導波管を用いて同アンテナの試作方法について検討し䜰䝺䞊䜰䞁䝔䝘䛾ヨస䜢⾜䛳䛯䚹㻣㻢㻳㻴㼦 ᖏ䛷ືస䛩䜛䛯䜑䛻ᑟἼ㊰ᑍἲ䛿 㼃㻾㻙㻝㻜 つ᱁䛸䛧䠈䝇䝻䝑た。
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２．コンフォーマルミリ波アンテナの試作ศ䛡䛯䚹䝇䝻䝑䝖䛜䛒䜛᭤㠃䛾ቨཌ䛿㻜㻚㻞㻌 㼙㼙 䛸䛧䛯䠄ᅗ 㻝䠅䚹 ᐃ⤖ᯝ䜘䜚䝁䞁䝣䜷䞊䝬䝹ᆺ䛿ᨺᑕ䛜
高周波でも減衰が少なく，実習工場において試作可能であるコンフォーマル型の導波管スロットアレーアンテナの試作を行った。76GHz帯で動作するために導波路寸法はWR-10規格とし，
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スロット数は8とした。全てのスロットは同一の寸法とし，スロット長，スロット間隔，スロッ䝘䛾㍍㔞໬䛻ྲྀ䜚⤌䜐ணᐃ䛷䛒䜛䚹 㻌
トオフセットはそれぞれ1.973mm，3.12mm，0.5mmとした。アンテナの構造は2ピース構造
㻌とし，導波路側と蓋側とに分けた。スロットがある曲面の壁厚は0.2mmとした（図1）。測定結䠏䠊㻟㻰 䝥䝸䞁䝍䜢౑⏝䛧䛯䝭䝸Ἴ䜰䞁䝔䝘䛾ヨస㻌
果よりコンフォーマル型は放射が広角化していることを確認した。今後はスロットの設計法にḟ䛻ᶵᲔᕤస䛷䛿 㻞 䝢䞊䝇ᵓ㐀䛻䛺䛳䛶䛧䜎䛖䝭䝸ἼᑟἼ⟶䝇䝻䝑䝖䜰䞁䝔䝘䜢୍యᡂᆺ䛩䜛䛯䜑
ついて検討し，指向性の広角化，アンテナの軽量化に取り組む予定である。
䛻䠈㻟㻰 䝥䝸䞁䝍䜢౑⏝䛧䛯〇స᪉ἲ䛻䛴䛔䛶᳨ウ䛧䛯䚹ᚑ᮶ᆺ䛾┤⟶ᆺ䛾䝭䝸ἼᑟἼ⟶䝇䝻䝑䝖䜰䝺䞊䜰䞁䝔䝘䜢 㻟㻰 䝥䝸䞁䝍⏝䛻෌タィ䜢⾜䛔䠈㻼㻸㻭䠈㻼㻸㻭䠄䝯䝍䝹䝷䜲䜽㖡䠅䠈㻼㻸㻭䠄ᑟ㟁ᛶ䠅䛾 㻟 ✀㢮䛾
３．3Dプリンタを使用したミリ波アンテナの試作䝣䜱䝷䝯䞁䝖䜢⏝䛔䛶ヨస䛧䛯䚹䛹䛾⣲ᮦ䛷䜒䛭䛾䜎䜎䛷䛿ཷಙ䛷䛝䛺䛛䛳䛯䛯䜑䠈䜰䞁䝔䝘඲య䛻↓
次に機械工作では2ピース構造になってしまうミリ波導波管スロットアンテナを一体成型する㟁ゎ䝙䝑䜿䝹䝯䝑䜻䜢䛛䛡䛯䛸䛣䜝䠄ᅗ 㻞䠅䠈㻼㻸㻭䠄ᑟ㟁ᛶ䠅䛾䜏䜰䞁䝔䝘䛸䛧䛶ືసྍ⬟䛷䛒䜛䛣䛸䛜ศために，3Dプリンタを使用した製作方法について検討した。従来型の直管型のミリ波導波管ス䛛䛳䛯䠄ᅗ 㻟䠅䚹㏦ཷಙ䝺䝧䝹䛜㔠ᒓ〇䜰䞁䝔䝘䛸ྠ➼䝺䝧䝹䛻㏆䛵䛡䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜜䜀䠈ᶵᲔຍᕤ
ロットアレーアンテナを3Dプリンタ用に再設計を行い，PLA，PLA（メタルライク銅），PLA（導䛷䛿〇స䛷䛝䛺䛔」㞧䛺ᙧ≧䛾䜰䞁䝔䝘䛷䜒〇స䛩䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜛䛸ᮇᚅ䛧䛶䛔䜛䚹㻌電性）の3種類のフィラメントを用いて試作した。どの素材でもそのままでは受信できなかった㻌
ため，アンテナ全体に無電解ニッケルメッキをかけたところ（図2），PLA（導電性）のみアン㻌
テナとして動作可能であることが分かった（図3）。送受信レベルが金属製アンテナと同等レベ
㻌ルに近づけることができれば，機械加工では製作できない複雑な形状のアンテナでも製作することができると期待している。
íí

Level[dB]研᭱㏆䛷䛿ᚰᢿᩘ䛺䛹䜢ィ 䛩䜛ぢᏲ䜚䝅䝇䝔䝮䜈䛾䝭䝸Ἴᛂ⏝䛜┒䜣䛻䛺䛳䛶䛚䜚䠈୍䛴䛾䝉䞁䝃
研究種目名：奨励研究 研究期間：平成30年度 課題番号18H00266
䛷㒊ᒇ඲య䜢ほ 䛩䜛䛻䛿ᣦྥゅ䛜ᗈ䛔䜰䞁䝔䝘䛜ᚲせ䛸䛺䜛䚹䛭䛣䛷ᗈゅ䜰䞁䝔䝘䛸䛧䛶䝁䞁䝣䜷

PLA
PLA(Cupper)

Metal
PLA(Conductive)

í
í
í

図１

試作したコンフォーマルᅗ 㸯アンテナ ヨసࡋࡓࢥࣥࣇ࢛
࣮࣐ࣝ࢔ࣥࢸࢼ

図2

メッキしたミリ波アンテナ

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― 34 ―

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í

í
0
30
Angle [deg]

図3

ᅗ 

測定結果

ᐃ⤖ᯝ

60

90

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研究紹介◊✲✀┠ྡ㸸ዡບ◊✲◊✲ᮇ㛫㸸ᖹᡂ  ᖺᗘㄢ㢟␒ྕ +ど⥺ィ ࢆά⏝ࡋࡓ⇍⦎⪅ᢏ⬟ྍど໬ᩍᮦࡢ㛤Ⓨ
研究テーマ
視線計測を活用した熟練者技能可視化教材の開発㸯㸬⫼ᬒ㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᢏ⾡ᩍ⫱ᨭ᥼ࢭࣥࢱ࣮  బࠎᮌ

また，図3に示す作業時間についても平均して改善している。この理由として，作業のポイント࡜ࡀศ࠿ࡿࠋࡲࡓ㸪ᅗ ࡟♧ࡍసᴗ᫬㛫࡟ࡘ࠸࡚ࡶᖹᆒࡋ࡚ᨵၿࡋ࡚࠸ࡿࠋࡇࡢ⌮⏤࡜ࡋ
を示し，自身との比較を行ったことで，ヤスリの傾きやけがき線の見方，身体の動かし方など࡚㸪సᴗࡢ࣏࢖ࣥࢺࢆ♧ࡋ㸪⮬㌟࡜ࡢẚ㍑ࢆ⾜ࡗࡓࡇ࡜࡛㸪ࣖࢫࣜࡢഴࡁࡸࡅࡀࡁ⥺ࡢぢのコツをうまく掴む事ができたためであると考えられる。一部時間がかかってしまった学生は，
᪉㸪㌟యࡢື࠿ࡋ᪉࡞࡝ࡢࢥࢶࢆ࠺ࡲࡃᥗࡴ஦ࡀ࡛ࡁࡓࡓࡵ࡛࠶ࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀࡿࠋ୍㒊᫬
精度をより意識して加工を行った結果であると推測される。
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加工面の測定値
作業時間
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ᅗ図3
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４．まとめᩍᮦࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛Ꮫ⏕ࡢ⌮ゎ࡟ᑐࡋ୍࡚ᐃࡢᡂᯝࢆୖࡆࡓ࡜࠸࠼ࡿࠋ
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教材を用いることで学生の理解に対して一定の成果を上げたといえる。今後は機械加工においての視線を解析し，事前教育や安全教育へ応用して行く予定である。
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― 35 ―

介᪉㸪㌟యࡢື࠿ࡋ᪉࡞࡝ࡢࢥࢶࢆ࠺ࡲࡃᥗࡴ஦ࡀ࡛ࡁࡓࡓࡵ࡛࠶ࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀࡿࠋ୍㒊᫬ᑟ࡜㛤Ⓨࡋࡓᩍᮦ࡛ᣦᑟࡋࡓሙྜ࡟࠾࠸࡚⢭ᗘ࡜᫬㛫࡟ࡘ࠸࡚ࡢẚ㍑ࢆ⾜ࡗࡓࠋᅗ ࡼࡾと開発した教材で指導した場合において精度と時間についての比較を行った。図2より開発し㛫ࡀ࠿࠿ࡗ࡚ࡋࡲࡗࡓᏛ⏕ࡣ㸪⢭ᗘࢆࡼࡾព㆑ࡋ࡚ຍᕤࢆ⾜ࡗࡓ⤖ᯝ࡛࠶ࡿ࡜᥎
ࡉࢀࡿࠋ
た教材で指導を行った場合，加工面の平面度及び底面との平行度が改善していることが分かる。
㛤Ⓨࡋࡓᩍᮦ࡛ᣦᑟࢆ⾜ࡗࡓሙྜ㸪ຍᕤ㠃ࡢᖹ㠃ᗘཬࡧᗏ㠃࡜ࡢᖹ⾜ᗘࡀᨵၿࡋ࡚࠸ࡿࡇ

紹࡝ࡇࢆὀどࡋ࡚࠸ࡿ࠿㸪ࡅࡀࡁ⥺ࢆぢࡿ࣏࢖ࣥࢺࡲࡓࡣぢ࡚࠸ࡿ᫬㛫࡞࡝௒ࡲ࡛ㄝ᫂ࡋ࡟㸰㸬ྍど໬ᩍᮦ࡟ࡘ࠸࡚
２．可視化教材についてࡃ࠸㒊ศࢆẚ㍑ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡓࠋࡉࡽ࡟
ጞࡵ࡟㸪⫋ဨ࡜Ꮫ⏕ࡑࢀࡒࢀࡢసᴗࢆ࣮ࣔࢩࣙࣥ࢟ࣕࣉࢳࣕ࡟ࡼࡾࢹ࣮ࢱ໬ࡋ㸪ྠ᫬࡟࣏࢖ࣥࢺ⾲ ♧
始めに，職員と学生それぞれの作業をモーショᅗࡢࡼ࠺࡟࣏࢖ࣥࢺ࡜࡞ࡿ㒊ศࢆඹ࡟♧ど⥺ィ ⿦⨨࡟ࡼࡾసᴗ୰ࡢど⥺ࢆィ ࡋࡓࠋࡇࡢࢹ࣮ࢱࢆゎᯒ࣭ẚ㍑ࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡛Ꮫ⏕ンキャプチャによりデータ化し，同時に視線計ࡍࡇ࡜࡛㸪ࡼࡾ┤ឤⓗ࡟ࢥࢶࢆ⌮ゎ࡛ࡁࡿࡣ⮬㌟࡜ࡢ㐪࠸ࢆどぬⓗ࡟࡜ࡽ࠼ࡸࡍࡃ࡞ࡿࠋ≉࡟ど⥺࡟㛵ࡋ࡚ຍᕤ᫬ࡢࣖࢫࣜࡢぢ᪉㸪
測装置により作業中の視線を計測した。
このデーࡇ࡜ࡀᮇᚅࡉࢀࡿࠋ௒ᅇࡣᡭ௙ୖࡆసᴗࡢ࡝ࡇࢆὀどࡋ࡚࠸ࡿ࠿㸪ࡅࡀࡁ⥺ࢆぢࡿ࣏࢖ࣥࢺࡲࡓࡣぢ࡚࠸ࡿ᫬㛫࡞࡝௒ࡲ࡛ㄝ᫂ࡋ࡟
タを解析・比較を行うことで学生は自身との違୰࡛ࡶ᫬㛫㸪⢭ᗘ࡟ᙳ㡪ࡢ኱ࡁ࠸ࣖࢫ࡛ࣜ
ࡃ࠸㒊ศࢆẚ㍑ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡓࠋࡉࡽ࡟
࣏࢖ࣥࢺ⾲ ♧
いを視覚的にとらえやすくなる。特に視線に関ᅗ ࡢⲨ๐ࡾຍᕤ࡟ࡘ࠸࡚ຠᯝࡢ᳨ドࢆ⾜ࡗࡓࠋࡢࡼ࠺࡟࣏࢖ࣥࢺ࡜࡞ࡿ㒊ศࢆඹ࡟♧して加工時のヤスリの見方，どこを注視していᅗ 図1సᴗࡢ࣏࢖ࣥࢺࢆ⾲♧ࡋࡓᩍᮦࡍࡇ࡜࡛㸪ࡼࡾ┤ឤⓗ࡟ࢥࢶࢆ⌮ゎ࡛ࡁࡿ
作業のポイントを表示した教材
るか，けがき線を見るポイントまたは見ている㸱㸬⤖ᯝࡇ࡜ࡀᮇᚅࡉࢀࡿࠋ௒ᅇࡣᡭ௙ୖࡆసᴗࡢ
時間など今まで説明しにくい部分を比較することができた。さらに図1のようにポイントとなるୖ㠃࠿ࡽ PP ࡟ࡅࡀࡁ⥺ࢆᘬ࠸ࡓ PP ࡢ୍⯡ᵓ㐀⏝ᅽᘏ㗰ᮦࢆ⏝࠸㸪ᚑ᮶ࡢᣦ୰࡛ࡶ᫬㛫㸪⢭ᗘ࡟ᙳ㡪ࡢ኱ࡁ࠸ࣖࢫ࡛ࣜ
部分を共に示すことで，より直感的にコツを理解できることが期待される。今回は手仕上げ作
ᑟ࡜㛤Ⓨࡋࡓᩍᮦ࡛ᣦᑟࡋࡓሙྜ࡟࠾࠸࡚⢭ᗘ࡜᫬㛫࡟ࡘ࠸࡚ࡢẚ㍑ࢆ⾜ࡗࡓࠋᅗ  ࡼࡾࡢⲨ๐ࡾຍᕤ࡟ࡘ࠸࡚ຠᯝࡢ᳨ドࢆ⾜ࡗࡓࠋ業の中でも時間，精度に影響の大きいヤスリでの荒削り加工について効果の検証を行った。
㛤Ⓨࡋࡓᩍᮦ࡛ᣦᑟࢆ⾜ࡗࡓሙྜ㸪ຍᕤ㠃ࡢᖹ㠃ᗘཬࡧᗏ㠃࡜ࡢᖹ⾜ᗘࡀᨵၿࡋ࡚࠸ࡿࡇᅗ  సᴗࡢ࣏࢖ࣥࢺࢆ⾲♧ࡋࡓᩍᮦ࡜ࡀศ࠿ࡿࠋࡲࡓ㸪ᅗ࡟♧ࡍసᴗ᫬㛫࡟ࡘ࠸࡚ࡶᖹᆒࡋ࡚ᨵၿࡋ࡚࠸ࡿࠋࡇࡢ⌮⏤࡜ࡋ
㸱㸬⤖ᯝ
３．結果
࡚㸪సᴗࡢ࣏࢖ࣥࢺࢆ♧ࡋ㸪⮬㌟࡜ࡢẚ㍑ࢆ⾜ࡗࡓࡇ࡜࡛㸪ࣖࢫࣜࡢഴࡁࡸࡅࡀࡁ⥺ࡢぢୖ㠃࠿ࡽPP ࡟ࡅࡀࡁ⥺ࢆᘬ࠸ࡓ PPࡢ୍⯡ᵓ㐀⏝ᅽᘏ㗰ᮦࢆ⏝࠸㸪ᚑ᮶ࡢᣦ
上面から1mmにけがき線を引いた16
19 50mmの一般構造用圧延鋼材を用い，従来の指導究࡛㸪ࡼࡾ┤ឤⓗ࡟ࢥࢶࢆ⌮ゎ࡛ࡁࡿᩍᮦࡢ㛤Ⓨࢆ⾜ࡗࡓࠋ࡟ࢥࢶࢆᥗࡴࡇ࡜ࡀ㞴ࡋࡃ㸪〇ရࡢ᏶ᡂ࡟᫬㛫ࢆせࡋ࡚ࡋࡲ࠺ࠋࡑࡢᣦᑟ᪉ἲ࡜ࡋ࡚㸪ࢥ
工作技術の教育として行っている工作実習の中で，特に手仕上げ作業では，実習時間内にコツを掴むことが難しく，製品の完成に時間を要してしまう。その指導方法として，コツの可視
ࢶࡢྍど໬ᩍᮦࡢ㛤Ⓨࢆ⾜ࡗ࡚ࡁࡓࡀ㸪ືసࡔࡅࢥࢶࢆᥗࢇ࡛ࡶど⥺ࢆ࡝ࡇ࡟⨨ࡃ࠿ࡀศ㸰㸬ྍど໬ᩍᮦ࡟ࡘ࠸࡚
化教材の開発を行ってきたが，動作だけコツを掴んでも視線をどこに置くかが分からないと，࠿ࡽ࡞࠸࡜㸪⇍⦎⪅࡛࠶ࡿ⫋ဨ࡜ྠࡌࡼ࠺࡟ຍᕤ࡛ࡁ࡞࠸ࡇ࡜ࡀศ࠿ࡗࡓࠋࡑࡇ࡛㸪⫋ဨጞࡵ࡟㸪⫋ဨ࡜Ꮫ⏕ࡑࢀࡒࢀࡢసᴗࢆ࣮ࣔࢩࣙࣥ࢟ࣕࣉࢳࣕ࡟ࡼࡾࢹ࣮ࢱ໬ࡋ㸪ྠ᫬࡟
熟練者である職員と同じように加工できないことが分かった。そこで，職員の視線をメガネ型
ࡢど⥺ࢆ࣓࢞ࢿᆺど⥺ィ⿦⨨࡟ࡼࡾࢹ࣮ࢱ໬ࡋ㸪ືࡁ࡜ど⥺ࢆ」ྜⓗ࡟ྍど໬ࡍࡿࡇ࡜
視線計測装置によりデータ化し，動きと視線を複合的に可視化することで，より直感的にコツど⥺ィ ⿦⨨࡟ࡼࡾసᴗ୰ࡢど⥺ࢆィ ࡋࡓࠋࡇࡢࢹ࣮ࢱࢆゎᯒ࣭ẚ㍑ࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡛Ꮫ⏕࡛㸪ࡼࡾ┤ឤⓗ࡟ࢥࢶࢆ⌮ゎ࡛ࡁࡿᩍᮦࡢ㛤Ⓨࢆ⾜ࡗࡓࠋを理解できる教材の開発を行った。
ࡣ⮬㌟࡜ࡢ㐪࠸ࢆどぬⓗ࡟࡜ࡽ࠼ࡸࡍࡃ࡞ࡿࠋ≉࡟ど⥺࡟㛵ࡋ࡚ຍᕤ᫬ࡢࣖࢫࣜࡢぢ᪉㸪研ᬛᚁᕤసᢏ⾡ࡢᩍ⫱࡜ࡋ࡚⾜ࡗ࡚࠸ࡿᕤసᐇ⩦ࡢ୰࡛㸪≉࡟ᡭ௙ୖࡆసᴗ࡛ࡣ㸪ᐇ⩦᫬㛫ෆ研 ࡟ࢥࢶࢆᥗࡴࡇ࡜ࡀ㞴ࡋࡃ㸪〇ရࡢ᏶ᡂ࡟᫬㛫ࢆせࡋ࡚ࡋࡲ࠺ࠋࡑࡢᣦᑟ᪉ἲ࡜ࡋ࡚㸪ࢥ
究者名
技術教育支援センター 佐々木智征◊✲✀┠ྡ㸸ዡບ◊✲ ◊✲ᮇ㛫㸸ᖹᡂ  ᖺᗘ ㄢ㢟␒ྕ +ࢶࡢྍど໬ᩍᮦࡢ㛤Ⓨࢆ⾜ࡗ࡚ࡁࡓࡀ㸪ືసࡔࡅࢥࢶࢆᥗࢇ࡛ࡶど⥺ࢆ࡝ࡇ࡟⨨ࡃ࠿ࡀศ
研究種目名：奨励研究 研究期間：平成30年度 課題番号18H00177
࠿ࡽ࡞࠸࡜㸪⇍⦎⪅࡛࠶ࡿ⫋ဨ࡜ྠࡌࡼ࠺࡟ຍᕤ࡛ࡁ࡞࠸ࡇ࡜ࡀศ࠿ࡗࡓࠋࡑࡇ࡛㸪⫋ဨ㸯㸬⫼ᬒࡢど⥺ࢆ࣓࢞ࢿᆺど⥺ィ ⿦⨨࡟ࡼࡾࢹ࣮ࢱ໬ࡋ㸪ືࡁ࡜ど⥺ࢆ」ྜⓗ࡟ྍど໬ࡍࡿࡇ࡜
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１．背景

㻌
研究紹介
研究テーマ

䜸䜻䝅䝕䞊䝅䝵䞁䝕䜱䝑䝏ἲ䛷䛾Ỉ㉁ኚ໬䛜㻌ள㓟໬❅⣲⏕ᡂ䛻୚䛘䜛ᙳ㡪ホ౯䛸Ⓨ⏕ᑐ⟇㻌
オキシデーションディッチ法での水質変化が亜酸化窒素生成㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᢏ⾡ᩍ⫱ᨭ᥼䝉䞁䝍䞊㻌 㻌 ኱཭㻌 ΅ᖹ㻌
に与える影響評価と発生対策
㻌

紹
介

䠎䠊᪉ἲ㻌
２．方法
㻻 ฎ⌮䝉䞁䝍䞊䛻䛚䛡䜛 㻻㻰 ᵴ䛻䛚䛔䛶䠈㻞㻜㻝㻤㻛㻥㻛㻠䡚㻞㻜㻝㻥㻛㻟㻛㻞㻢 䛻䠈䛚䛚䜘䛭㐌୍ᅇ䠈㻻㻰 ᵴὶ
O処理センターにおけるOD槽において，2018/9/4〜2019/3/26に，おおよそ週一回，OD槽ฟᆅⅬ䛷⁐Ꮡែ 㻺 㻞 㻻㻔㻰㻺 㻞 㻻㻕䛻㛵䛩䜛㛗ᮇㄪᰝ䜢⾜䛳䛯䠊䜎䛯䠈㻣 ᭶䛸 㻝㻝 ᭶䛻 㻻㻰 ᵴ඲య䛾ヲ⣽ㄪ
流出地点で溶存態N2O（DN2O）に関する長期調査を行った。また，7月と11月にOD槽全体のᰝ䜢⾜䛳䛯䠊䛺䛚䠈㻻ฎ⌮䝉䞁䝍䞊䛿⦪㍈ᆺ᧠ᢾᶵ䜢஧ྎ᭷䛧䛶䛚䜚䠈㻟 ᫬㛫ẖ䛻 㻝 ྎ䛪䛴✌ാ䛩
詳細調査を行った。なお，O処理センターは縦軸型撹拌機を二台有しており，3時間毎に1台ず䜛䠊ᮏ◊✲䛷䛿䠈ởỈ䛾ὶධഃ䛜✌ാ䛧䛶䛔䜛≧ἣ䜢㻯㼍㼟㼑㻝䠈ᑐ䛾᧠ᢾᶵ䛜✌ാ䛧䛶䛔䜛≧ἣ䜢
つ稼働する。本研究では，汚水の流入側が稼働している状況をCase1，対の撹拌機が稼働して
㻯㼍㼟㼑㻞
䛸䛧䛯䠊㻌
いる状況をCase2とした。
㻌㸱㸬⤖ᯝ࡜⪃ᐹ
３．結果と考察㻌 㻻㻰ᵴ䛾ヲ⣽ㄪᰝ䛾⤖ᯝ䠈㻯㼍㼟㼑㻞 䛾᪉䛜 㻰㻺 㻞2㻻Oは低濃度になった。これは，流入する有機物を䛿ప⃰ᗘ䛻䛺䛳䛯䠊䛣䜜䛿䠈ὶධ䛩䜛᭷ᶵ≀䜢⬺
OD槽の詳細調査の結果，Case2の方がDN❅䛻฼⏝䛩䜛䛣䛸䛷䠈ຠ⋡䜘䛟❅⣲㝖ཤ䛜⾜䜟䜜䛯䛯䜑䛸⪃䛘䜙䜜䜛䠊䛣䛾ཎ⌮䛿䠈๓ẁ䜢↓㓟⣲ᵴ
脱窒に利用することで，効率よく窒素除去が行われたためと考えられる。この原理は，前段を無酸素槽にして脱窒を促進している嫌気好気法と同様である。これより，N䛻䛧䛶⬺❅䜢ಁ㐍䛧䛶䛔䜛㻭㻻 ἲ䛸ྠᵝ䛷䛒䜛䠊䛣䜜䜘䜚䠈㻺 㻞㻻 䛾⏕ᡂ䛚䜘䜃Ⓨ⏕ᑐ⟇䛸䛔䛖ほⅬ䛛䜙
2Oの生成および発生対策という観点からは，Case2の運転条件の方が適していると考えられた。
䛿䠈㻯㼍㼟㼑㻞䛾㐠㌿᮲௳䛾᪉䛜㐺䛧䛶䛔䜛䛸⪃䛘䜙䜜䛯䠊㻌〜543.23
長期調査の結果を図１に示す。これより，OD槽においてDN
2O-N濃度は0.19μg/L㛗ᮇ ㄪ ᰝ 䛾 ⤖ ᯝ 䜢 ᅗ 䠍 䛻 ♧ 䛩 䠊 䛣 䜜 䜘 䜚 䠈 㻻㻰 ᵴ 䛻 䛚 䛔 䛶 㻰㻺㼓㻛㻸 䡚㻞 㻻㻙㻺 ⃰ ᗘ 䛿 㻜㻚㻝㻥 䃛
μg/Lの変動がみられた。そのため，濃度増大時にCase2の稼働割合を多くすることが生成およ㻡㻠㻟㻚㻞㻟䃛㼓㻛㻸䛾ኚື䛜䜏䜙䜜䛯䠊䛭䛾䛯䜑䠈⃰ᗘቑ኱᫬䛻 㻿㻾㼀 䜢㛗䛟䛩䜛䛣䛸䛜⏕ᡂ䛚䜘䜃Ⓨ⏕ᑐ
び発生対策として有用であると考えられる。なお，
DN2O濃度の増大は，流入有機物濃度の低下，⟇䛸䛧䛶᭷⏝䛷䛒䜛䛸⪃䛘䜙䜜䜛䠊䛺䛚䠈㻰㻺పୗ䛻㻞 㻻 ⃰ᗘ䛾ቑ኱䛿䠈ὶධ᭷ᶵ≀⃰ᗘ䛾పୗ䠈Ỉ
水温低下とそれにともなうDO濃度の増大が要因と推察された。
䛸䜒䛺䛖 㻰㻻 ⃰ᗘ䛾ቑ኱䛜せᅉ䛸᥎ᐹ䛥䜜䛯䠊㻌

㻌
㻌
㻌
㻌
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ϲϬϬ

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図１ 長期調査期間中のO処理センターにおける各データの変動グラフ
ᅗ㸯 㛗ᮇㄪᰝᮇ㛫୰ࡢ
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研究種目名：奨励研究
研究期間：平成30年度 課題番号：18H00276
䠍䠊 䛿䛨䜑䛻㻌
㻌１．はじめにୗỈฎ⌮ሙ䛷䛿䠈୺䛻⏕≀Ꮫⓗ䛺◪໬䛚䜘䜃⬺❅཯ᛂ䛻䜘䜚ள㓟໬❅⣲㻔㻺 㻞 㻻㻕䛜⏕ᡂ䛥䜜䜛䠊䛣
主に生物学的な硝化および脱窒反応により亜酸化窒素（N2O）が生成される。
䛾 下水処理場では，㻺 㻞 㻻 䛿 ᐊຠᯝ䜺䝇䛷䛒䜛䛸䛸䜒䛻ᙉຊ䛺䜸䝌䞁ᒙ◚ቯ≀㉁䛷䜒䛒䜛䛯䜑䠈ྛฎ⌮ሙ䛷䛿㻺㻞㻻 䛾
このN2Oは温室効果ガスであるとともに強力なオゾン層破壊物質でもあるため，各処理場では⏕ᡂഴྥ䜢ᢕᥱ䛧䛯䛖䛘䛷䠈䛭䜜䛻ᛂ䛨䛯ᑐ⟇䜢ㅮ䛨䜛ᚲせ䛜䛒䜛䠊㻌
Oの生成傾向を把握したうえで，それに応じた対策を講じる必要がある。
N2䛣䛣䛷䠈ୗỈฎ⌮ᙧᘧ䛾୍䛴䛷䛒䜛䜸䜻䝅䝕䞊䝅䝵䞁䝕䜱䝑䝏㻔㻻㻰㻕ἲ䛿䠈୺䛻୰ᑠつᶍฎ⌮ሙ䛷
ここで，下水処理形式の一つであるオキシデーションディッチ（OD）法は，主に中小規模処䛾᥇⏝䛜ከ䛟䠈䜟䛜ᅜ䛷᭱ከ䛾ฎ⌮᪉ᘧ䛷䛒䜛䠊䛧䛛䛧䠈㻻㻰ἲ䜢⾜䛖཯ᛂᵴ㻔㻻㻰 ᵴ㻕䛻䛚䛔䛶䠈Ỉ
理場での採用が多く，わが国で最多の処理方式である。しかし，OD法を行う反応槽（OD槽）㉁ኚ໬䛸 㻺 㻞 㻻 ⏕ᡂ䛾┤᥋ⓗ䛺ᅉᯝ㛵ಀ䛴䛔䛶䠈඲ᐜ䛿᫂䜙䛛䛻䛺䛳䛶䛔䛺䛔䠊䛭䛣䛷䠈ᮏ◊✲䛷䛿
において，水質変化とN2O生成の直接的な因果関係ついて，全容は明らかになっていない。そ㻻㻰 ᵴ䛻䛚䛡䜛Ỉ㉁ኚ໬䛜㻺 㻞㻻 ⏕ᡂ䛻୚䛘䜛ᙳ㡪䜢ᐃ㔞ⓗ䛻ホ౯䛧䠈䛭䜜䛻ᇶ䛵䛔䛯Ⓨ⏕ᑐ⟇䜢こで，本研究ではOD槽における水質変化がN2O生成に与える影響を定量的に評価し，それに基ᥦ᱌䛩䜛䛣䛸䜢┠ⓗ䛸䛧䛯䠊㻌
づいた発生対策を提案することを目的とした。
㻌‫ـ‬Ի;ΥͿɾਭԻ;ΥͿɾ^Zd;ೖͿ研

研究者名
技術教育支援センター 大友 渉平◊✲✀┠ྡ䠖ዡບ◊✲㻌 ◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ 㻟㻜 ᖺᗘ㻌 ㄢ㢟␒ྕ䠖㻝㻤㻴㻜㻜㻞㻣㻢㻌

ᵝᘧ䠐
研究紹介

制御技術の体験・可視化を目的としたドローン型教材の開発
ไᚚᢏ⾡ࡢయ㦂࣭ྍど໬ࢆ┠ⓗ࡜ࡋࡓࢻ࣮ࣟࣥᆺᩍᮦࡢ㛤Ⓨ

研究テーマ
研究者名

㻌 㻌 㻌 㻌辻㻌 㻌 㻌 㻌 尚史
㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᢏ⾡ᩍ⫱ᨭ᥼䝉䞁䝍䞊
技術教育支援センター

㎷ ᑦྐ

すくした。
ᴟప㏿ᅇ㌿䛥䛫䜛䛣䛸䛷ືస䛾ኚ໬䜢ศ䛛䜚䜔䛩
制御システム構成を図2に示す。特にセンサ
䛟䛧䛯䠊
およびモータドライバにし て はStrawberryไᚚ䝅䝇䝔䝮ᵓᡂ䜢ᅗ㻞 関䛻♧䛩䠊≉䛻䝉䞁䝃䛚Linux社にてモジュール化された製品を採用し䜘䜃䝰䞊䝍䝗䝷䜲䝞䛻㛵䛧䛶䛿 㻿㼠㼞㼍㼣㼎㼑㼞㼞㼥㻌 㻸㼕㼚㼡㼤た。
こ れ ら の セ ン サ はI2C（Inter-Integrated♫䛻䛶䝰䝆䝳䞊䝹໬䛥䜜䛯〇ရ䜢᥇⏝䛧䛯䠊䛣䜜Circuit）方式にて接続した。動作用のプログラ䜙䛾䝉䞁䝃䛿 㻵 㻞 㻯䠄㻵㼚㼠㼑㼞㻙㻵㼚㼠㼑㼓㼞㼍㼠㼑㼐㻌 㻯㼕㼞㼏㼡㼕㼠䠅᪉ᘧ
ムはPythonで構築した。
䛻䛶᥋⥆䛧䛯䠊ືస⏝䛾䝥䝻䜾䝷䝮䛿 㻼㼥㼠㼔㼛㼚 䛷ᵓᅗ 1図1ࢻ࣮ࣟࣥᆺไᚚయ㦂࣭ྍど໬ᩍᮦ
ドローン型制御体験・可視化教材⠏䛧䛯䠊
３．模擬授業の実施と学生からの教材評価
本教材で試行的に本校機械工学科5年生2名
䠏䠊ᶍᨃᤵᴗ䛾ᐇ᪋䛸ᩍᮦ䛾Ꮫ⏕䛛䜙䛾ホ౯に，2時間程度の授業を実施した。学生らは電子ᮏᩍᮦ䛷ヨ⾜ⓗ䛻ᮏᰯᶵᲔᕤᏛ⛉ 㻡 ᖺ⏕ 㻞 ྡ
工作の経験がなかったため，教材の概要やプロ䛻䠈㻞 ᫬㛫⛬ᗘ䛾ᤵᴗ䜢ᐇ᪋䛧䛯䠊Ꮫ⏕䜙䛿㟁Ꮚ
グラム方法から説明した。その後，比較的簡単ᕤస䛾⤒㦂䛜䛺䛛䛳䛯䛯䜑䠈ᩍᮦ䛾ᴫせ䜔䝥䝻に製作できる対地測距センサのセンシングデー
ᅗ 図22 ࢩࢫࢸ࣒ᵓᡂᴫ␎ᅗ
システム構成概略図
䜾䝷䝮᪉ἲ䛛䜙ㄝ᫂䛧䛯䠊䛭䛾ᚋ䠈ẚ㍑ⓗ⡆༢䛻
タに応じ，4つのモータドライバを回転数制御す〇స䛷䛝䜛ᑐᆅ ㊥䝉䞁䝃䛾䝉䞁䝅䞁䜾䝕䞊䝍䛻ᛂ䛨䠈㻠 䛴䛾䝰䞊䝍䝗䝷䜲䝞䜢ᅇ㌿ᩘไᚚ䛩䜛䝥䝻るプログラムを，事前用意した資料に沿って打ち込みさせた。
䜾䝷䝮䜢䠈஦๓⏝ព䛧䛯㈨ᩱ䛻ἢ䛳䛶ᡴ䛱㎸䜏䛥䛫䛯䠊
学生らは特にプログラムの修正作業に苦労している様子が見られた。しかし，正常動作を確Ꮫ⏕䜙䛿≉䛻䝥䝻䜾䝷䝮䛾ಟṇసᴗ䛻ⱞປ䛧䛶䛔䜛ᵝᏊ䛜ぢ䜙䜜䛯䠊䛧䛛䛧䠈ṇᖖືస䜢☜ㄆ䛷䛝
認できた際には非常に喜んでいる様子が印象的であった。この授業を通じ学生らからは「シミュ䛯㝿䛻䛿㠀ᖖ䛻႐䜣䛷䛔䜛ᵝᏊ䛜༳㇟ⓗ䛷䛒䛳䛯䠊䛣䛾ᤵᴗ䜢㏻䛨Ꮫ⏕䜙䛛䜙䛿䛂䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁
レーションを超えて実際の製品に近いものを動作させること自体が新鮮で面白かった」「電子回䜢㉸䛘䛶ᐇ㝿䛾〇ရ䛻㏆䛔䜒䛾䜢ືస䛥䛫䜛䛣䛸⮬య䛜᪂㩭䛷㠃ⓑ䛛䛳䛯䛃䛂㟁Ꮚᅇ㊰䛿㞴䛧䛔䛸ᛮ
路は難しいと思っていたが理解ができ，更なる興味を持つことができた」といった評価が得られた。
䛳䛶䛔䛯䛜⌮ゎ䛜䛷䛝䠈᭦䛺䜛⯆࿡䜢ᣢ䛴䛣䛸䛜䛷䛝䛯䛃䛸䛔䛳䛯ホ౯䛜ᚓ䜙䜜䛯䠊

４．結論と展望䠐䠊⤖ㄽ䛸ᒎᮃ
本教材は，プログラミングを習熟した人だけでなく，初心者にも展開可能であることが分かっᮏᩍᮦ䛿䠈䝥䝻䜾䝷䝭䞁䜾䜢⩦⇍䛧䛯ே䛰䛡䛷䛺䛟䠈ึᚰ⪅䛻䜒ᒎ㛤ྍ⬟䛷䛒䜛䛣䛸䛜ศ䛛䛳䛯䠊䜎
た。また，実際の製品を模したシステムが，学習意欲向上のきっかけとなることも分かった。
䛯䠈ᐇ㝿䛾〇ရ䜢ᶍ䛧䛯䝅䝇䝔䝮䛜䠈Ꮫ⩦ពḧྥୖ䛾䛝䛳䛛䛡䛸䛺䜛䛣䛸䜒ศ䛛䛳䛯䠊௒ᚋ䛿 㻼㻮㻸 ᩍ
今後はPBL教育の展開も視野に，本教材のさらなる活用方法について検討したい。
⫱䛾ᒎ㛤䜒ど㔝䛻䠈ᮏᩍᮦ䛾䛥䜙䛺䜛ά⏝᪉ἲ䛻䛴䛔䛶᳨ウ䛧䛯䛔䠊― 37 ―介䛿㻼㻸㻭 䜢౑⏝䛧䛯䠊
プロペラは安全性の観点から飛行は考慮せず，䝥䝻䝨䝷䛿Ᏻ඲ᛶ䛾ほⅬ䛛䜙㣕⾜䛿⪃៖䛫䛪䠈
極低速回転させることで動作の変化を分かりや紹

２．教材システムの概要䠎䠊ᩍᮦ䝅䝇䝔䝮䛾ᴫせボディは学生の興味を引き付ける目的で市販
䝪䝕䜱䛿Ꮫ⏕䛾⯆࿡䜢ᘬ䛝௜䛡䜛┠ⓗ䛷ᕷ㈍䛥
されているドローンに近い外観とした（図1）。
䜜䛶䛔䜛䝗䝻䞊䞁䛻㏆䛔እほ䛸䛧䛯㻔ᅗ㻝㻕䠊䝪䝕䜱
ボディの成形はFDM方式の3Dプリンタを使用䛾ᡂᙧ䛿 㻲㻰㻹 ᪉ᘧ䛾 㻟㻰 䝥䝸䞁䝍䜢౑⏝䛧䠈ᮦ㉁し，材質はPLAを使用した。

究

１．緒言
䠍䠊⥴ゝ
近年，産業界では各種センサを用いた自動運転車やドローンなどの開発および実用化が盛ん㏆ᖺ䠈⏘ᴗ⏺䛷䛿ྛ✀䝉䞁䝃䜢⏝䛔䛯⮬ື㐠㌿㌴䜔䝗䝻䞊䞁䛺䛹䛾㛤Ⓨ䛚䜘䜃ᐇ⏝໬䛜┒䜣䛻
に行われており，今後益々の発展が期待される。しかし，このような次世代を担うことになる⾜䜟䜜䛶䛚䜚䠈௒ᚋ┈䚻䛾Ⓨᒎ䛜ᮇᚅ䛥䜜䜛䠊䛧䛛䛧䠈䛣䛾䜘䛖䛺ḟୡ௦䜢ᢸ䛖䛣䛸䛻䛺䜛Ꮫ⏕䜈䛾ᩍ
学生への教育は，急発展する現状に全く追いついていない。そこで本研究では，先端の制御技⫱䛿䠈ᛴⓎᒎ䛩䜛⌧≧䛻඲䛟㏣䛔䛴䛔䛶䛔䛺䛔䠊䛭䛣䛷ᮏ◊✲䛷䛿䠈ඛ➃䛾ไᚚᢏ⾡䜢⌮ゎ䛥䛫䜛
術を理解させる事を目指し，ドローンをベースとした教材システムを開発した。
஦䜢┠ᣦ䛧䠈䝗䝻䞊䞁䜢䝧䞊䝇䛸䛧䛯ᩍᮦ䝅䝇䝔䝮䜢㛤Ⓨ䛧䛯䠊研

研究種目名：奨励研究
課題番号18H00207◊✲✀┠ྡ䠖ዡບ◊✲ 研究期間：平成30年度◊✲ᮇ㛫䠖ᖹᡂ 㻟㻜 ᖺᗘ ㄢ㢟␒ྕ㻝㻤㻴㻜㻜㻞㻜㻣

区分□□システム工学専攻

研究テーマ□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

研究者名

□□工学科

□□□□

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
掲載内訳□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
区分
研 究 テ ー マ
専攻科生 ・ 指導教員 頁□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
生産
移動型の全身運動補助機器の開発
泉廣大 ・ 宮脇 和人 40□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
生産
野球の素振り動作に関する研究
柏崎
星 ・ 宮脇 和人 41□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

専攻科特別研究の概要

顕人 ・ 宮脇 和人 44

佐藤悠斗 ・ 木澤

生産 液晶・ 誘電体多層構造によるミリ波偏向特性の解析

茂林

真羽 ・ 田中 将樹 46

生産

電流モード制御によるスイッチトリラクタンスモータの高効
庄司
率化

尚矢 ・

悟 45

安東
至
47
中沢 吉博

白幡

勇気 ・ 野澤 正和 48

生産 占有率に勾配を与えた液晶・誘電体多層構造のミリ波偏向測定 菅原

星矢 ・ 田中 将樹 49

生産 多孔質金属を用いた液体窒素中のプール沸騰現象
生産 生体組織の凍結保存における冷却速度促進に関する検討
生産

障がい者用自転車の乗車ポジションと下肢の筋電・関節モー水澤
メントの関係

生産 マイクロチャネル内の液体窒素の伝熱特性と流動状態の関係
環境

杉本

渡邊

陽 ・ 野澤 正和 50
駿介 ・

宮脇 和人
51
小林 義和

一路 ・ 野澤 正和 52

臭化サマリウム（II）を用いたベンゾイル基の選択的脱保護
小山田 駿 ・ 横山 保夫 53
法開発

環境 金属二次資源からの有価金属の高効率分離プロセスの開発

木村

雪菜 ・ 野中利瀬弘 54
井上
誠
55
鎌田 光明

環境

秋田市の地区のイメージにおける境界認知構造と空間構成要
佐藤
素の研究

元気 ・

環境

戻りコンクリートから再生した骨材を用いたコンクリートの照井
強度特性

克尚 ・ 桜田 良治 56― 39 ―

究

佐藤

研

生産
車いすを車載するリフターの乗り心地評価□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
生産 Kinectを用いた上肢リハビリ支援システムの開発

別誘電体カバー装荷ミリ波帯導波管スロットアレーアンテナの□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
熊田 将也 ・ 伊藤 桂一 42
生産
設計□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
各種自転車の乗車姿勢による下肢関節モーメントと筋電値の宮脇 和人□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
生産
児嶋 良太 ・
43
比較調査
小林 義和
□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

特平成29年度卒業研究テーマ一覧
平成29年度

卒
業
研
究― 81 ―

卒業研究テーマ一覧（平成29年度）■機械工学科卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

卒
業
研
究

車いす車載用リフターの乗り心地の評価

宮 脇 和 人バッティング動作の評価

宮 脇 和 人モーションキャプチャを利用したポールウォーキングの評価

宮 脇 和 人マイクロ波照射によるスラグ中燐の回収

若 生 昌

光

ドローン飛行特性に関する基礎研究

若 生 昌

光

連鋳鋳片の浸漬冷却時の熱処理変形，応力発生挙動に及ぼす冷却水温の影響

磯 部 浩

一

各種鋼材の水焼入れ，浸炭焼入れ時の熱処理変形，応力発生挙動に及ぼす焼入れ条件の影響

磯 部 浩

一

病理診断における患部組織の標本作製自動化に関する研究

池 田洋

電界制御技術を適用した半導体ウエハーの切断技術の開発

池 田洋

小型片面研磨装置向け電界制御システムの開発

池 田洋

Lego Mindstorm

木

澤

悟

Kinect V2のモーションセンサーとしての精度評価

木

澤

悟

リハビリロボットを用いた上肢の動作解析に関する研究

木

澤

悟

障害者用自転車の乗車ポジションと下肢筋の筋電値との関係

小 林 義 和スポーツ自転車のサドル高さが下肢筋の筋電値に及ぼす効果

小 林 義 和リサイクルのための材料分離装置の開発

小 林 義 和

狭小流路を流動する液体窒素の伝熱・流動現象

野 澤 正

和

生体組織の凍結保存における冷却特性の改善

野 澤 正

和

パルス管冷凍機の動作挙動と冷凍性能の関係

野 澤 正

和

スノーボード用雪面反力計測システムの開発に関する研究齊 藤 亜由子

9軸モーションセンサを用いた膝関節角度の推定精度に関する研究齊 藤 亜由子

加工空間形状が及ぼす高速回転爪チャック近傍流れへの影響

今 田 良

徳

マルチコプター利用技術に関する基礎研究

今 田 良

徳

マルチコプター利用技術に関する基礎研究

今 田 良

徳

EV3を用いた倒立２輪ロボットに関する研究― 82 ―

卒業研究テーマ一覧（平成29年度）■電気情報工学科卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

インターリーブ式ソフトスイッチングPFC回路の電流センサレス手法

安 東至

GIC回路による入力電流センサレス三相PWMコンバータにおけるモデル内
電流の復元誤差補償法

安 東至

必要最小限の直流昇圧動作による小型単相電圧調整器

安 東

至

GIC回路を活用したd-q座標系に基づく入力電流センサレス三相PWMコン
バータ制御

安 東

至

入力より高い電圧出力に適した小型単相電圧調整器

安 東

至

液体のマイクロ波散乱における試料温度および容量の影響評価

駒木根 隆

士

電磁波分布の三次元測定と可視化手法の研究

駒木根 隆

士

UHF帯微弱無線ビーコンによる方向探知の研究

駒木根 隆

士

無線LAN-APからのエネルギーハーベスティングシステムの検討

駒木根 隆

士

散乱電磁波スペクトラム分析による液体試料の濃度推定の研究

駒木根 隆

士

卒

誘電体レンズのトポロジー最適化と3Dプリンタによる試作

伊 藤 桂

一

業

GPGPUによる進化型計算手法の高速化

伊 藤 桂

一

研

平面アンテナの給電系の性能改善に関する研究

伊 藤 桂

一

究

ミリ波アンテナのクラック検知への応用に関する研究

伊 藤 桂

一

ミリ波位相測定環境の構築と電磁界解析

伊 藤 桂

一

HBSTMの加速度制御におけるコギングトルクの影響について

山 崎 博

之

HBSTMのギャップパーミアンスの高調波の検討

山 崎 博

之

PEDOT/PSS透明導電膜の試作と導電率測定

田 中 将

樹

3Dプリンタによるミリ波反射型レンズアンテナの試作

田 中 将

樹

光線追跡法による液晶マイクロレンズ解析の検討

田 中 将

樹

Zigbeeによるセンサネットワーク構築の検討

田 中 将

樹

爆発アニメーションのダイジェスト画像自動抽出

竹 下 大 樹SPH法を用いた水のシミュレーションの並列化

竹 下 大 樹画像処理を用いた爆発のアニメーション

竹 下 大 樹遺伝的アルゴリズムによる階層型ニューラルネットワークの重み学習

菅 原 英

子

Raspberry Piを利用した画像認識システムの構築

菅 原 英

子

時間割自動生成ツールの開発

菅 原 英

子

超音波センサを用いた物体形状判別システムの構築

菅 原 英

子

ペルチェ素子を用いたアルファ線観測用霧箱の設計製作

坂 本 文

人

― 83 ―

卒業研究テーマ一覧（平成29年度）
卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

回折放射光を用いた非破壊電子ビームモニターの基礎検討

坂 本 文

人

等価回路モデルを用いた高周波加速空洞の周波数領域解析

坂 本 文

人

ガンマ線照射による放射性セシウムの核変換に関する研究

坂 本 文

人

SRGを用いたマイクロ水力発電システムにおける水力タービンモデルの構築

中

沢 吉

博

FPGAを用いたSRM制御システムの開発

中

沢 吉

博

d-q座標系に基づくSynRMモデルの構築

中

沢 吉

博

卒
業
研
究

― 84 ―

卒業研究テーマ一覧（平成29年度）■物質工学科卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

防かび効果を有する充填材の開発

野 坂

肇

鉛をベースとした新しいアノード材の開発

野 坂

肇

鉄（III）イオン還元細菌による銀イオンの回収

野 坂

肇

セルラーゼを生産する真菌の探索

上 松

仁

セルラーゼを生産する放線菌の探索

上 松

仁

深海微生物のセルロース分解に関する研究

伊 藤 浩

之

Arthrobacter sp. 由来 β-フラクトフラノシダーゼの糖転移活性を利用した
新規糖質の合成伊 藤 浩

之Sphingobacterium sp.V-54 由来デキストラナーゼ相同遺伝子の機能解析

伊 藤

秋田産枝豆枝からのセルロースナノファイバーの 抽出

佐 藤 恒

高濃度アルカリ水溶液に対する X 型およびY 型 ゼオライトの溶解特性

佐 藤

天然およひび人工モルデナイトの溶解実験

佐 藤 恒

高感度測定可能な HRP/PEG 複合体の合成

榊秀次郎

分子シャペロン能を有するインテリジェントポリマ ー

榊秀次郎

リゾチーム/MMA複合体の合成

榊秀次郎

マンガンフェライトの合成

丸 山 耕

一

複合素材の粗表面の光学特性の光学干渉による評価

丸 山 耕

一

超音波照射による黒鉛剥離法の検討

石 塚 眞

治

透析膜を用いた酸化黒鉛精製法の検討

石 塚 眞

治

有機溶媒ならびに電圧印加による白金薄膜の表面 形状変化観察

石 塚 眞

治

無電解銀めっきプロセスの前処理工程に関する研究

西 野 智

路

流体解析ソフトを用いた二重管式熱交換器の温度 解析

西 野 智

路

グルコース燃料電池へのグルコース燃料組成の検討

西 野 智

路

無溶媒，無触媒下で進行するイミン類の効果的な合成法の開発1

横 山 保

夫

無溶媒，無触媒下で進行するイミン類の効果的な合成法の開発2

横 山 保

夫

光触媒複合化無機ナノチューブの吸着特性

野 中 利瀬弘

無電解めっきによる複合材料の機能化

野 中 利瀬弘

フェライト材料からの有用金属の多段階分離

野 中 利瀬弘

フシコクシン生産菌の形質転換に関する研究

野 池 基

義

トウコゴマ由来リパーゼの発現系の構築

野 池 基

義

イラクサ科植物ウワバミソウに含まれる有用天然物 の追求

児 玉

猛

之

恒 之
之

卒
業
研
究

― 85 ―浩 之

卒業研究テーマ一覧（平成29年度）
卒 業 研 究 テ ー マ 名
秋田県産食用植物に含まれる抗菌成分のスクリーニ ング

卒
業
研
究

― 86 ―

担当教員名
児 玉

猛

卒業研究テーマ一覧（平成29年度）■環境都市工学科卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

桜 田 良

治

秋田市における降雨パターンの時系列変化と特徴について佐 藤悟

秋田市における平均気温と降水パターン変化の特徴について

佐 藤悟

秋田市中心市街地での全天候型歩行空間の検討

井 上誠

秋田高専の通学に関する手段及び時間的・空間的現状把握

井 上誠

アウトライン・マトリクスを用いた秋田高専学生寮マスタープランの検討

井 上誠

天然ヤシ繊維を用いた八朗湖に流入する農業濁水の処理システムの開発

金

主

鉉

マイクロバブルを用いた懸濁性有機物共存化における農業濁水の浮上分離
処理

金

主

鉉

余力を考慮した木造住宅の地震応答解析〜耐震等級別の地震被害の評価〜

寺 本 尚

史

等価線形化法を用いた巨大地震時における木造住宅の耐震性能評価

寺 本 尚

史

過去30年間の公共事業費の変遷とその要因

寺 本 尚

史

東日本大震災当時と現在における津波避難意識の変化に関する比較調査

寺 本 尚

史

Deep Learning技術による道路反射鏡検出に関する研究

長谷川

裕

修

ウェアラブルセンサによる通学時の歩行挙動特性の把握

長谷川

裕

修

秋田高専生を対象とした交通安全危険予知教材の開発と評価

長谷川

裕

修

インフォグラフィックスを用いた高専生の通学特性の可視化

長谷川

裕

修

無終端水路における亜酸化窒素の変動特性解析

増 田 周

平

秋田県の生活排水処理事業における温室効果ガス排出量の動態解析

増 田 周

平

下水処理水を利用した酒米栽培システムにおける玄米品質の評価

増 田 周

平

下水処理水を利用した酒米栽培システムにおける温室効果ガス発生特性

増 田 周

平

秋田泥炭の長期圧密及びひずみ依存特性に関する研究

山 添 誠

隆

馬場目川堤防サイトの地盤特性及び堤体内水圧挙動の観測

山 添 誠

隆

中心市街地の平面構成におけるヴォイド空間のゲシュタルト図像的研究

鎌 田 光

明

茶室空間の解釈論による現代における独服空間の提案-身体所作に基づく私的空間としての茶室-

鎌 田 光

明

秋田市中心市街地の街路空間構成における色彩と看板の類型化分析

鎌 田 光

明

秋田竿燈まつりにおけるプレパレーションスペースの都市的配置構成の研究

鎌 田 光

明

秋田県由利本荘市における耐候性鋼橋の実橋腐食と腐食環境の関係につい
ての検討

中

嶋 龍一朗

秋田県と新潟県の耐候性鋼材の腐食環境に及ぼす影響要因についての考察

中

嶋 龍一朗

― 87 ―

究

米ヌカを混入した魚礁用セメント系固化体の強度特性

研

治

業

桜 田 良

卒

凝集処理による再生骨材を用いたコンクリートの強度特性

卒業研究テーマ一覧
平成30年度

卒
業
研
究― 89 ―

卒業研究テーマ一覧（平成30年度）■機械工学科卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

PZTを利用した微動刃物台の評価

宮 脇 和 人移動型運動装置の評価

宮 脇 和 人BMIに関する基礎的研究

宮 脇 和 人

台車を押す動作の評価

宮 脇 和 人全身運動補助装置の評価

宮 脇 和 人ドローン飛行特性に関する基礎研究

若 生 昌

光

マイクロ波照射によるスラグ中燐の回収

若 生 昌

光

塩焼石灰の特性

若 生 昌

光

スプレー冷却法での鋳片逆変態処理の必要冷却時間と変形・応力解析

磯 部 浩

一

ミスト冷却法での鋳片逆変態処理の必要冷却時間と変形・応力解析

磯 部 浩

一

卒

病理診断における患部組織の標本作製自動化に関する基礎研究

池 田

洋

業

電界砥粒制御技術を適用したサファイア基板の研磨特性

池 田

洋

研

Kinoveaを用いた看護動作の解析に関する研究

木

澤

悟

究

上肢リハビリロボットにおける機械インピーダンス特性に関する研究

木

澤

悟

Lego Mindstorms EV3を用いた倒立２輪ロボットのモデル化と制御

木

澤

悟

Unityを用いた人間の動作解析に関する研究

木

澤

悟

Open Simを用いたスポーツ自転車乗車時の運動解析

小 林 義 和Open Simと従来法を用いた障がい者用自転車の動作解析の比較

小 林 義 和

液体窒素中の多孔質金属からの沸騰現象

野 澤 正

和

生体組織の凍結保存時の冷却性能の改善

野 澤 正

和

極低温流体中の自由対流熱伝達および流動特性

野 澤 正

和

狭小流路における液体窒素の伝熱・流動特性

野 澤 正

和

アルペンスタイルとフリースタイルにおけるスノーボードターンの特性推定に関する研究齊 藤 亜由子

地磁気自動計測機の開発とカルマンフィルタを用いた地磁気パラメータの推定に関する研究齊 藤 亜由子

スノーボード用雪面反力計測システムの軽量化と計測に関する研究齊 藤 亜由子

スノーボードターンにおけるスノーボーダーの視線行動に関する研究齊 藤 亜由子

マルチコプター利用技術に関する基礎研究（ローター気流中の障害物の影響）

今 田 良

徳

切削加工時におけるCNC旋盤加工空間内で発生している空気流特性

今 田 良

徳

加工空間形状とチャック近傍流れとの関係

今 田 良

徳

加熱円柱後流の計測(U0=1.5m/s，Δθ=255℃ )

渡 部 英

昭

― 90 ―

卒業研究テーマ一覧（平成30年度）■電気情報工学科卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

安 東

至

フライングキャパシタを活用したクロス結線式高効率コンバータ

安 東至フライングキャパシタを活用したクロス結線式高効率コンバータの理論解析

安 東至

フライングキャパシタ を活用した１線共通型単相コンバータ

安 東至

上空のドローンに対する無線電力伝送手法の研究

駒木根 隆

士

電磁波による構造物内部材料の判別手法の研究

駒木根 隆

士

Pythonを用いたConstant-Q 変換と画像認識による自動採譜の研究

駒木根 隆

士

ドローンを用いた地上の無線標識の位置標定法の研究

駒木根 隆

士

散乱マイクロ波による誘電損失推定手法の研究

駒木根 隆

士

回転群上の分布データに対する高速マッチングの実装評価

武 井 由

智

対称群上の未知関数のラベル依存性抽出効率の実装評価

武 井 由

智

Android端末で動作するARを用いた3Dグラフ表示アプリケーションの実現

武 井

対称群上の未知選好関数に対する機械学習アルゴリズムの実装評価

武 井 由

智

myRIOとLabVIEWを用いた画像認識実習の開発

伊 藤 桂

一

放射パターン測定環境の自動化に関する研究

伊 藤 桂

一

スロットアンテナに周波数選択性を付加するための解析的検討

伊 藤 桂

一

ミリ波導波管スロットアレーアンテナに装荷する誘電体カバーの形状設計

伊 藤

画像認識を用いたマシン制御実習の開発

伊 藤 桂

一

CsI(Tl)を用いたシンチレーション検出器の設計

山 崎 博

之

TI社製DSPのA/Dコンバータモジュールを用いた計測器の製作

山 崎 博

之

LMSの運用を目的とするサーバー構築に関する研究

山 崎 博

之

導電性高分子膜の成膜条件の最適化

田 中 将

樹

金属メッシュ構造のミリ波反射および透過特性

田 中 将

樹

3Dプリンタによるミリ波帯メタマテリアルの設計

田 中 将

樹

ミリ波帯マルチレベル型回折レンズの試作

田 中 将

樹

液晶レンズ解析のための光線追跡法による解析システムの構築

田 中 将

樹

爆発のCGアニメーションにおけるダイジェスト画像自動抽出

竹 下 大 樹画像処理による人物領域抽出を用いた画像の個人情報の秘匿化

竹 下 大 樹K-means法によるクラスタリングを用いた爆発のCGのポスタリゼーション

竹 下 大 樹― 91 ―

由 智

桂 一

究

高い電圧出力に適した１線共通型三相電子電圧調整器

研

至

業

安 東

卒

フライングキャパシタを追加したインターリーブ式コンバータの入力電流波形改善

卒業研究テーマ一覧（平成30年度）
卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

Raspberry Piを用いた顔画像分類システムの構築

菅 原 英

子

油劣化評価へのSOMの適用に関する研究

菅 原 英

子

CNNを用いたリアルタイム顔認識システムの構築

菅 原 英

子

機械学習による話者認識に関する研究

菅 原 英

子

d-q座標系に基づくSynRGモデルの構築

中

沢 吉

博

磁気回路法および簡易有限要素法によるSRM特性解析精度の検討

中

沢 吉

博

FPGAを用いたSRM実験装置の開発

中

沢 吉

博

卒
業
研
究

― 92 ―

卒業研究テーマ一覧（平成30年度）■物質工学科卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

防かび効果を有する充填材の開発

野 坂

肇

鉛をベースとした新しいアノード材の開発

野 坂肇

インジゴ生産菌 BK11株による和紙の藍染め

上 松

仁

インジゴ生産菌 BK13株による木の藍染め

上 松

仁

インジゴ生産菌 BK14株による綿の藍染め

上 松

仁

インジゴ生産菌 BK12株による絹の藍染め

上 松

仁

電解質溶液による LBL 膜形成に関する研究

伊 藤 浩

之

Sphingobacterium sp.V-54 由来デキストラナーゼ相同遺伝子の機能解析

伊 藤

大腸菌トレハラーゼ遺伝子のクローニングと発現酵素解析

伊 藤 浩

之

セルロースナノファイバー抽出プロセスの検討

佐 藤 恒

之

ゼオライトの溶解に伴う形状変化

佐 藤 恒

之

卒

拡散型減圧熱 CVD によるシリカ膜の合成

佐 藤 恒

之

業

西洋ワサビ過酸化酵素標識抗体（HRP-IgG）の凍結・融解安 定化剤

榊

秀次郎

研

Glucose Oxidase を用いた時間温度依存型インジケーター（TTI）の開発

榊

秀次郎

究

分子シャペロン能を有する温度感受性ポリマーの合成

榊秀次郎

セルロースナノファイバペーパの作製

丸 山 耕

一

酸化グラフェンによる表面改質

丸 山 耕

一

銅めっき皮膜による表面改質

丸 山 耕

一

スペイシャルフィルターの基本特性

丸 山 耕

一

銀めっき皮膜の表面改質

丸 山 耕

一

酸化グラフェンの精製における透析膜法と遠心分離法の比較

石 塚 眞

治

電気伝導性高分子ビーズの作成

西 野 智

路

臭化サマリウム（II）を用いた化学選択的脱保護法1：安息香酸エステル対
脂肪族エステル

横 山 保

夫

臭化サマリウム（II）を用いた化学選択的脱保護法2：安息香酸エステル対
芳香族エステル

横 山 保

夫

無溶媒，無触媒反応によるイミン類の効果的合成法

横 山 保

夫

湿度制御による多孔質フィルムの合成

野 中 利瀬弘

チタン複合化ナノチューブの合成と特性評価

野 中 利瀬弘

放線菌が生産する青色色素の同定

野 池 基

義

有用物質を生産する放線菌の探索

野 池 基

義

薬理活性成分の含有量を指標とした秋田県産桔梗の成分分析

児 玉

猛― 93 ―浩 之

卒業研究テーマ一覧（平成30年度）■環境都市工学科卒 業 研 究 テ ー マ 名

担当教員名

卒
業
研
究

再生粗骨材を用いた再生コンクリートの高品質化について

桜 田 良

治

表面改質処理による再生粗骨材を用いたコンクリートの強度特性

桜 田 良

治

雄物川における近年の供水出水と流況変化の特徴について

佐 藤悟

雄物川水系に現れるハイドログラフの特徴と経年変化について

佐 藤悟

骨子表を用いた建築計画に基づく秋田高専学生寮の改修方針

井 上誠

新しいつながりを目指した秋田高専附属図書館の改修案

井 上

誠

受容度を用いた賃貸物件検索方法の実験的評価

井 上

誠

設計者の受容度を用いた多目的最適化の設計変数空間での検討

井 上誠

灌漑期における天然ヤシ繊維を用いた八郎湖に流入する農業濁水処理シス
テムの検討

金

主

鉉

ヤシ繊維を用いた素掘型濁水天然処理システムの検討

金

主

鉉

天然ヤシ繊維を植生基材とした湿性植物マコモの発芽についての基礎研究

金

主

鉉

東日本大震災直後とその後の津波からの避難意識の変化と傾向分析

寺 本 尚

史

実耐力を考慮した木造住宅の耐震性能評価

寺 本 尚

史

振動台実験によるスマートフォンを用いた簡易地震計の精度の検証

寺 本 尚

史

実写VR技術を用いた交通安全教材の開発と評価

長谷川

裕

修

生活道路の交差点部周辺における歩行者通行位置の安全性評価

長谷川

裕

修

眼鏡型デバイス搭載センサを用いた通学路歩行挙動特性の把握

長谷川

裕

修

運転免許保有有無と慣れに着目した通学路歩行時の注視行動分析

長谷川

裕

修

湖沼底泥の採取深度が亜酸化窒素生成ポテンシャル評価に及ぼす影響

増

田 周

平

下水処理水を代替肥料とした水稲栽培における温室効果ガス発生特性

増 田 周

平

下水処理場におけるN₂O生成量とN₂O生成ポテンシャルの関係性評価

増 田 周

平

アイソタック則に基づく定ひずみ圧密試験の補正法と泥炭への適用

山 添 誠

隆

ドレーン打設時における泥炭地盤の乱れの評価と改良地盤の圧密沈下特性
について

山 添 誠

隆

秋田自動車道の暫定2車線区間における任意地点の交通量および速度変動

葛 西誠

交錯現象を模擬した室内実験における人の挙動に関する研究

葛 西誠

地域別の単位耕地面積あたりの農業産出額と経営費に関する考察

葛 西誠

秋田市の地区における心理評価構造と空間構成要素の相関の研究

鎌 田 光

明

土崎港洩山まつりにおけるプレパレーションスペースの都市的分布と可視
領域の研究

鎌 田 光

明

秋田市中心市街地の街路空間に関する心理評価の研究

鎌 田 光

明

橋梁断面周辺の風速の推定と実橋梁腐食の関係についての一検討中― 94 ―嶋 龍一朗

技術・研究シーズ紹介

掲載内訳
主 な

キ

ー

ワ

ー

ド

機 械 系 福祉工学・バイオメカニクス・工作機械

職 名・

氏 名

頁

教 授 ・ 宮脇 和人 97

材料力学，計算力学，熱弾塑性解析，熱収縮・膨張，変態収
縮・膨張，熱処理ひずみ

教 授 ・ 磯部

浩一 98

機 械 系

電界，CMP，スラリー，硬脆材料，研磨レート，砥粒，SiC，
教 授 ・ 池田ガラス，サファイア，研磨装置

洋 99

機 械 系

バイオメカニクス，ロボット，ニューラルネットワーク，
教 授 ・ 木澤
FES

悟 100

機 械 系 リハビリテーション，自転車，車いす，FES（機能的電気刺激） 准教授 ・ 小林 義和 101
機 械 系

計測工学，スポーツ工学，運動解析，センサ・フュージョン，
准教授 ・ 齊藤亜由子 102
状態推定

機 械 系

工作機械，チャック，空気流，熱移動，可視化法，数値解析，
講 師 ・ 今田 良徳 103
ドライ加工，セミドライ加工

電気・電子・情報系 高効率，電力変換器，インバータ，UPS，チョッパ

教 授 ・ 安東

至 104

電気・電子・情報系 誘電体，散乱波，スペクトラム，マイクロ波，非侵襲測定

教 授 ・ 駒木根隆士 105

電気・電子・情報系

データマイニング，ランダムアルゴリズム，公開鍵暗号関連
技術，乱数，学習アルゴリズム

教 授 ・ 武井 由智 106

電気・電子・情報系

導波管スロットアンテナ，誘電体レンズ，FDTD法，ビーム
フォーミング，トポロジー最適化

教 授 ・ 伊藤桂一 107

電気・電子・情報系 電気機械変換工学，誘導電動機，極数切換，空間高調波

准教授 ・ 山崎 博之 108

電気・電子・情報系 ミリ波デバイス，液晶

准教授 ・ 田中 将樹 109

電気・電子・情報系

コンピュータグラフィックス，流体のビジュアルシミュレー
ション，ユーザインタフェース

電気・電子・情報系 自律再構成，故障補償，ディジタル回路設計

准教授 ・ 竹下 大樹 110
講 師 ・ 菅原 英子 111

電気・電子・情報系

原子力工学，ビーム物理学，二次元有限要素法電磁場解析，
講 師 ・ 坂本 文人 112
流体シミュレーション

電気・電子・情報系

電気機器，スイッチトリラクタンスモータ，高効率制御，可変速制御

電気・電子・情報系

パターン認識，人工知能，ニューラルネットワーク，深層学習，
カラベス アンド
助 教・
114
機械学習
ラデ エドアルド― 95 ―

助 教 ・ 中沢 吉博 113

技 術・ 研 究 シ ー ズ

機 械 系

主 な
物質・生物系

キ

ー

ワ

ー

ド

職 名・

微生物，酵素，天然物，バイオマス，化学構造解析，情報（文献，特許）検索

物質・生物系 同化デンプン代謝，酵素機能改変，分子育種
物質・生物系

氏 名

頁

教 授 ・ 上松仁 115

教 授 ・ 伊藤浩之 116

ゼオライト，溶解再結晶，ナノ材料，CVD，おから再利用，
教 授 ・ 佐藤 恒之 117
水素利用技術

物質・生物系 高分子，機能性高分子，酵素，検知，臨床診断

教 授 ・榊秀次郎 118

磁性体，誘電体，磁気工学，材料物性，光学実験，電気化学
実験，マイクロプローブ実験

教 授 ・ 丸山 耕一 119

物質・生物系 表面反応，化学蒸着，電子分光，表面組成解析，表面形状解析

准教授 ・ 石塚 眞治 120

物質・生物系 酸化物セラミックス，液相合成法

准教授 ・ 西野

物質・生物系

智路 121

物質・生物系

有機合成，希土類元素化合物，14族元素化合物，有機フッ素化合物

准教授 ・ 横山 保夫 122

物質・生物系

塩化揮発，カーボクロリネーション反応，レアメタル，リサ
イクル，金属二次資源

准教授 ・ 野中利瀬弘 123

物質・生物系 酵素，微生物の二次代謝産物，イソプレノイド

准教授 ・ 野池基義 124

土木・建築系 建築設計，都市及び地方計画，公園緑地，まちづくり，IoT

教 授 ・ 井上誠 125

土木・建築系 高度処理，バイオマス，生態系影響評価

教 授 ・金主鉉 126

鉄筋コンクリート構造，架構解析，サブストラクチャ・オン
ライン実験

准教授 ・ 寺本 尚史 127

土木・建築系 温室効果ガス，メタン，亜酸化窒素，下水道，河川，間接発生

准教授 ・ 増田 周平 128

土木・建築系 泥炭地盤，地盤変形，長期沈下，FEM

准教授 ・ 山添 誠隆 129

土木・建築系 交通流，渋滞，サービス水準，暫定2車線

准教授 ・ 葛西

土木・建築系 空間計画，景観計画，建築・都市計画，環境心理助 教 ・ 鎌田 光明 131

土木・建築系 構造力学，鋼構造，維持管理工学，耐候性鋼材

助 教 ・ 中嶋龍一朗 132

土木・建築系

誠 130

技 術・ 研 究 シ ー ズ○技術・研究シーズの情報は，秋田高専COC+事業HP（http://akita-nct.coop-edu.jp/scholar）に掲載されております。

QRコード― 96 ―

技術・研究シーズ紹介
㩷

㩷

研
究
タイトル

機械系

知能機械コースᚲዻ䋺㩷 ⑺↰Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ㩷 ᯏ᪾Ꮏቇ⑼人間動作測定技術を用いた福祉機器，リハビリ機器
ᚲዻ䋺㩷 ⑺↰Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ㩷 ᯏ᪾Ꮏቇ⑼㩷の開発⎇ⓥ䉺䉟䊃䊦䋺ੱ㑆േ૞᷹ቯᛛⴚ䉕↪䈇䈢⑔␩ᯏེ䇮䊥䊊䊎䊥ᯏེ䈱㐿⊒㩷
⎇ⓥ䉺䉟䊃䊦䋺ੱ㑆േ૞᷹ቯᛛⴚ䉕↪䈇䈢⑔␩ᯏེ䇮䊥䊊䊎䊥ᯏེ䈱㐿⊒㩷
宮脇 和人
E-mail miyawaki@akita-nct.ac.jp
氏
名
MIYAWAKI Kazuto

㩷
㩷
職᳁ฬ䋺㩷
名 㩷 ች⣁๺ੱ㩷
教授
博士（工学）
䋯㩷 㪤㪠㪰㪘㪮㪘㪢㪠㩷㪢㪸㫑㫌㫋㫆㩷学 位㪜㪄㫄㪸㫀㫃䋺㩷㫄㫀㫐㪸㫎㪸㫂㫀㪗㪸㫂㫀㫋㪸㪄㫅㪺㫋㪅㪸㪺㪅㫁㫇㩷᳁ฬ䋺㩷 㩷 ች⣁๺ੱ㩷 䋯㩷 㪤㪠㪰㪘㪮㪘㪢㪠㩷㪢㪸㫑㫌㫋㫆㩷㪜㪄㫄㪸㫀㫃䋺㩷
㫄㫀㫐㪸㫎㪸㫂㫀㪗㪸㫂㫀㫋㪸㪄㫅㪺㫋㪅㪸㪺㪅㫁㫇㩷⡯ฬ䋺㩷 ᢎ᝼㩷 日本機械学会，精密工学会，ライフサポート学会，日本福祉工学会，ቇ૏䋺㩷ඳ჻䋨Ꮏቇ䋩㩷
所属学会・協会⡯ฬ䋺㩷 ᢎ᝼㩷 バイオメカニズム学会，日本設計工学会，日本人間工学会ቇ૏䋺㩷ඳ჻䋨Ꮏቇ䋩㩷
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キ
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福祉工学，バイオメカニクス，工作機械
䊋䉟䉥䊜䉦䊆䉵䊛ቇળ䇮ᣣᧄ⸳⸘Ꮏቇળ䇮ᣣᧄੱ㑆Ꮏቇળ㩷ᚲዻቇળ䊶දળ䋺㩷䊋䉟䉥䊜䉦䊆䉵䊛ቇળ䇮ᣣᧄ⸳⸘Ꮏቇળ䇮ᣣᧄੱ㑆Ꮏቇળ㩷
・福祉工学，リハビリテーション機器や福祉介護機器の設計開発
⑔␩Ꮏቇ䇮䊋䉟䉥䊜䉦䊆䉪䉴䇮Ꮏ૞ᯏ᪾㩷
技䉨䊷䊪䊷䊄䋺㩷
術 相 談⑔␩Ꮏቇ䇮䊋䉟䉥䊜䉦䊆䉪䉴䇮Ꮏ૞ᯏ᪾㩷䉨䊷䊪䊷䊄䋺㩷
・座圧や足圧，モーションキャプチャーを用いた人間動作の計測
提供可能技術䊶⑔␩Ꮏቇ䇮䊥䊊䊎䊥䊁䊷䉲䊢䊮ᯏེ䉇⑔␩੺⼔ᯏེ䈱⸳⸘㐿⊒㩷ᛛⴚ⋧⺣㩷
・精密な位置決めの研究䊶⑔␩Ꮏቇ䇮䊥䊊䊎䊥䊁䊷䉲䊢䊮ᯏེ䉇⑔␩੺⼔ᯏེ䈱⸳⸘㐿⊒㩷䊶ᐳ࿶䉇⿷࿶䇮䊝䊷䉲䊢䊮䉨䊞䊒䉼䊞䊷䉕↪䈇䈢ੱ㑆േ૞䈱⸘᷹㩷ᛛⴚ⋧⺣㩷ឭଏน⢻ᛛⴚ䋺㩷 䊶ᐳ࿶䉇⿷࿶䇮䊝䊷䉲䊢䊮䉨䊞䊒䉼䊞䊷䉕↪䈇䈢ੱ㑆േ૞䈱⸘᷹㩷䊶♖ኒ䈭૏⟎᳿䉄䈱⎇ⓥ㩷
研究内容
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人間の足に作用する力や，足の裏の圧力，おしりにかかる圧力，または，各関節がどのようឭଏน⢻䈭⸳஻䊶ᯏེ䋺㩷ឭଏน⢻䈭⸳஻䊶ᯏེ䋺㩷㩷㩷

ฬ⒓䊶ဳ⇟䋨䊜䊷䉦䊷䋩㩷
提供可能な Vicon370（Oxford Metrics
Co. Ltd. UK）／ F-scan（Nitta Co. Ltd.）／ BIGฬ⒓䊶ဳ⇟䋨䊜䊷䉦䊷䋩㩷㪭㫀㪺㫆㫅㪊㪎㪇㩷䋨㪦㫏㪽㫆㫉㪻㩷㪤㪼㫋㫉㫀㪺㫊㩷㪚㫆㪅㩷㪣㫋㪻㪅㩷㪬㪢㪀㩷㪝㪄㫊㪺㪸㫅㩷㩿㪥㫀㫋㫋㪸㩷㪚㫆㪅㩷㪣㫋㪻㪅㪀㩷
設備・機器
MAT（Nitta Co. Ltd.）／床反力計 9286（Kistler
Japan Co. Ltd.）㪭㫀㪺㫆㫅㪊㪎㪇㩷 䋨㪦㫏㪽㫆㫉㪻㩷㪤㪼㫋㫉㫀㪺㫊㩷㪚㫆㪅㩷㪣㫋㪻㪅㩷㪬㪢㪀㩷㪙㪠㪞㪄㪤㪘㪫㩷㩿㪥㫀㫋㫋㪸㩷㪚㫆㪅㩷㪣㫋㪻㪅㪀㩷㪙㪠㪞㪄㪤㪘㪫㩷㩿㪥㫀㫋㫋㪸㩷㪚㫆㪅㩷㪣㫋㪻㪅㪀㩷㪝㪄㫊㪺㪸㫅㩷㩿㪥㫀㫋㫋㪸㩷㪚㫆㪅㩷㪣㫋㪻㪅㪀㩷ᐥ෻ജ⸘㩷 㪐㪉㪏㪍㩷㩿㪢㫀㫊㫋㫃㪼㫉㩷㪡㪸㫇㪸㫅㩷㪚㫆㪅㩷㪣㫋㪻㪅㪀㩷ᐥ෻ജ⸘㩷 㪐㪉㪏㪍㩷㩿㪢㫀㫊㫋㫃㪼㫉㩷㪡㪸㫇㪸㫅㩷㪚㫆㪅㩷㪣㫋㪻㪅㪀㩷― 97 ―

技 術・ 研 究 シ ー ズ㩷⎇ⓥౝኈ䋺㩷
な軌跡で変化するかを計測する人間動作測定技術を利用して，身体に適合した機器設計開発を㩷⎇ⓥౝኈ䋺㩷
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実施しています。
ੱ㑆䈱⿷䈮૞↪䈜䉎ജ䉇䇮⿷䈱ⵣ䈱࿶ജ䇮䈍䈚䉍䈮䈎䈎䉎࿶ജ䇮䉁䈢䈲䇮ฦ㑐▵䈏䈬䈱䉋䈉䈭゠〔䈪ᄌൻ䈜䉎䈎䉕⸘᷹䈜䉎ੱ㑆േ૞᷹ቯᛛⴚ䉕೑↪䈚䈩䇮り૕䈮ㆡว䈚䈢ᯏེ⸳⸘㐿⊒䉕ታᣉ䈚䈩䈇䉁䈜䇯㩷
ここで対象とした機器は高齢者が自立支援するための福祉機器であり，具体的には，立ち上⸘᷹䈜䉎ੱ㑆േ૞᷹ቯᛛⴚ䉕೑↪䈚䈩䇮り૕䈮ㆡว䈚䈢ᯏེ⸳⸘㐿⊒䉕ታᣉ䈚䈩䈇䉁䈜䇯㩷がり補助椅子，電動歩行器，腕動作支援装置の開発設計です。これらの機器の設計には高齢者䈖䈖䈪ኻ⽎䈫䈚䈢ᯏེ䈲㜞㦂⠪䈏⥄┙ᡰេ䈜䉎䈢䉄䈱⑔␩ᯏེ䈪䈅䉍䇮ౕ૕⊛䈮䈲䇮┙䈤਄䈏䉍⵬ഥ᫹ሶ䇮㔚േᱠ䈖䈖䈪ኻ⽎䈫䈚䈢ᯏེ䈲㜞㦂⠪䈏⥄┙ᡰេ䈜䉎䈢䉄䈱⑔␩ᯏེ䈪䈅䉍䇮ౕ૕⊛䈮䈲䇮┙䈤਄䈏䉍⵬ഥ᫹ሶ䇮㔚േᱠ
の残存機能をうまく使わせ，足りない部分だけを機械が補助するパワーアシストの技術が重要ⴕེ䇮⣨േ૞ᡰេⵝ⟎䈱㐿⊒⸳⸘䈪䈜䇯䈖䉏䉌䈱ᯏེ䈱⸳⸘䈮䈲㜞㦂⠪䈱ᱷሽᯏ⢻䉕䈉䉁䈒૶䉒䈞䇮⿷䉍䈭䈇ㇱಽ䈣ⴕེ䇮⣨േ૞ᡰេⵝ⟎䈱㐿⊒⸳⸘䈪䈜䇯䈖䉏䉌䈱ᯏེ䈱⸳⸘䈮䈲㜞㦂⠪䈱ᱷሽᯏ⢻䉕䈉䉁䈒૶䉒䈞䇮⿷䉍䈭䈇ㇱಽ䈣
となりますが，どのような補助がどのような効果を持つという情報はあまり知られていません。
䈔䉕ᯏ᪾䈏⵬ഥ䈜䉎䊌䊪䊷䉝䉲䉴䊃䈱ᛛⴚ䈏㊀ⷐ䈫䈭䉍䉁䈜䈏䇮䈬䈱䉋䈉䈭⵬ഥ䈏䈬䈱䉋䈉䈭ലᨐ䉕ᜬ䈧䈫䈇䈉ᖱႎ䈲䈔䉕ᯏ᪾䈏⵬ഥ䈜䉎䊌䊪䊷䉝䉲䉴䊃䈱ᛛⴚ䈏㊀ⷐ䈫䈭䉍䉁䈜䈏䇮䈬䈱䉋䈉䈭⵬ഥ䈏䈬䈱䉋䈉䈭ലᨐ䉕ᜬ䈧䈫䈇䈉ᖱႎ䈲
そこで，人間の動作を計測することで，どの程度の負担軽減が必要であるかを定量的に求め，䈅䉁䉍⍮䉌䉏䈩䈇䉁䈞䉖䇯䈠䈖䈪䇮ੱ㑆䈱േ૞䉕⸘᷹䈜䉎䈖䈫䈪䇮䈬䈱⒟ᐲ䈱⽶ᜂシᷫ䈏ᔅⷐ䈪䈅䉎䈎䉕ቯ㊂⊛䈮᳞䈅䉁䉍⍮䉌䉏䈩䈇䉁䈞䉖䇯䈠䈖䈪䇮ੱ㑆䈱േ૞䉕⸘᷹䈜䉎䈖䈫䈪䇮䈬䈱⒟ᐲ䈱⽶ᜂシᷫ䈏ᔅⷐ䈪䈅䉎䈎䉕ቯ㊂⊛䈮᳞
高齢者が必要としている補助のシステムを開発しています。
䉄䇮㜞㦂⠪䈏ᔅⷐ䈫䈚䈩䈇䉎⵬ഥ䈱䉲䉴䊁䊛䉕㐿⊒䈚䈩䈇䉁䈜䇯㩷
今までに開発した福祉介護機器䉄䇮㜞㦂⠪䈏ᔅⷐ䈫䈚䈩䈇䉎⵬ഥ䈱䉲䉴䊁䊛䉕㐿⊒䈚䈩䈇䉁䈜䇯㩷੹䉁䈪䈮㐿⊒䈚䈢⑔␩੺⼔ᯏེ㩷㩷 ੹䉁䈪䈮㐿⊒䈚䈢⑔␩੺⼔ᯏེ㩷
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電動歩行器
立ち上がり補助椅子
ソーラーパネル付き電動車
㔚േᱠⴕེ㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 ┙䈤਄䈏䉍⵬ഥ᫹ሶ㩷 㩷 㩷 䉸䊷䊤䊷䊌䊈䊦ઃ䈐㔚േゞ䈇䈜㩷㩷㩷㩷ʴ᧓ѣ˺ย‫ܭ‬২ᘐʴ᧓ѣ˺ย‫ܭ‬২ᘐ
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ローイング型リハビリ機器㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷人間の動作や生理的データを定量的に計測し評価する

㻌

技術・研究シーズ紹介
研究◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
タイトル

ᡤᒓ䠖㻌 ᶵᲔᕤᏛ⛉
機械系 機械システムコース

金属材料の熱処理，鋳造時の変形，応力解析㔠ᒓᮦᩱ䛾⇕ฎ⌮䚸㗪㐀᫬䛾ኚᙧ䚸ᛂຊゎᯒ㻌

磯部 浩一
氏
名
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Kohichi
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教授

E-mail㻌㻌㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌

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学 位

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博士（工学）

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所属学会・協会 日本鉄鋼協会，日本金属学会，日本機械学会，日本塑性加工学会
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キ ー ワ ー
ド 材料力学，計算力学，熱弾塑性解析，熱収縮・膨張，変態収縮・膨張，熱処理ひずみ䞉จᅛ䚸㐃⥆㗪㐀䝥䝻䝉䝇䛷䛾ྛ✀Ḟ㝗పῶ㻌

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・凝固，連続鋳造プロセスでの各種欠陥低減
技 術 相䞉㔠ᒓᮦᩱ⇕ฎ⌮䚸㗪㐀᫬䛾ᛂຊ䞉ኚᙧゎᯒ㻌
談ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
・鉄鋼材料の材質，熱間加工性改善，熱間割れ防止
提供可能技術㻌
・金属材料熱処理，鋳造時の応力・変形解析







研究内容

計算力学による金属材料の熱処理および鋳造工程における変形，応力解析ィ⟬ຊᏛ䛻䜘䜛㔠ᒓᮦᩱ䛾⇕ฎ⌮䛚䜘䜃㗪㐀ᕤ⛬䛻䛚䛡䜛ኚᙧ䚸ᛂຊゎᯒ㻌◊✲ෆᐜ䠖㻌
㻌 鋼の鋳片や鋼材は強靱化や疲労強度向上等のために

熱処理が施されるが，熱処理時には熱膨張，収縮およ㗰ࡢ㗪∦ࡸ㗰ᮦࡣᙉ㠎໬ࡸ⑂ປᙉᗘྥୖ➼ࡢࡓࡵ࡟⇕ฎ⌮ࡀ᪋ࡉࢀ
⇕཰⦰䞉⇕⭾ᙇᛂຊ䞉䜂䛪䜏
ᗘ䚸⇕ᒚṔ
び変態膨張，収縮に起因する歪みや変形で曲がりや歪 ࡿࡀࠊ⇕ฎ⌮᫬࡟ࡣ⇕⭾ᙇࠊ཰⦰࠾ࡼࡧኚែ⭾ᙇࠊ཰⦰࡟㉳ᅉࡍࡿṍࡳࡸኚᙧ࡛᭤ࡀࡾࡸṍࡳࡀⓎ⏕ࡋ᫆ࡃࠊࡑ
จᅛ䚸ఏ⇕ィ⟬⇕ᙎረᛶィ⟬みが発生し易く，そ曲がり，焼割れ等のトラブルが発ᗘ౫Ꮡᛶ ᭤ࡀࡾ㸪↝๭ࢀ➼ࡢࢺࣛࣈࣝࡀⓎ⏕ࡍࡿࠋࡇࢀࡽࡢపῶ࡟ࡣࠊ㗰ᮦࡢ䠄จᅛ₯⇕䠅⇕≀ᛶᶵᲔⓗ≀ᛶ
生する。これらの低減には，鋼材の熱処理時の曲がり⇕ฎ⌮᫬ࡢ᭤ࡀࡾࡸṍࡳ࡞࡝ࡢኚᙧࡸᛂຊⓎ⏕ᣲືࢆຊᏛⓗほⅬ࠿ࡽや歪みなどの変形や応力発生挙動を力学的観点から解ᛂຊゎᯒࡋࠊ෭༷᮲௳➼ࡢせᅉࡀ⇕ฎ⌮᭤ࡀࡾࡸṍࡳ࠾ࡼࡧᛂຊⓎ⏕࡟ཬኚែ 㗰✀;ᡂศͿ౫Ꮡ析し，冷却条件等の要因が熱処理曲がりや歪みおよび ࡰࡍᙳ㡪ࢆゎ᫂ࡋ㐺ṇ໬ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣୖグ⫼ᬒ࠿ࡽࠊ
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ኚែ཰⦰䞉
応力発生に及ぼす影響を解明し適正化する必要がある。
;ɶ⢏䝃䜲䝈䠅dኚែ⭾ᙇ ኚែ┦ຊᏛ࠾ࡼࡧᩘ್ィ⟬ࡢᡭἲࢆ⏝࠸࡚ࠊ㗪∦ࡸ㗰ᩱࡢ⇕ฎ⌮࠾ࡼ;dddͿ
本研究では上記背景から，変態相力学および数値計算ࡧ㗪㐀ᕤ⛬࡛ࡢኚᙧࠊᛂຊゎᯒࢆྍ⬟࡜ࡍࡿࣔࢹࣝࢆᵓ⠏ࡋࠊᮏ⇕ฎኚែᣲື
の手法を用いて，鋳片や鋼料の熱処理および鋳造工程⌮᮲௳ࡸ㗪㐀ࣉࣟࢭࢫ᮲௳➼ࡢ㐺ṇ໬࡟ࡘ࠸᳨ウࡋ࡚࠸ࡿࠋ

での変形，応力解析を可能とするモデルを構築し，本ኚែ㏿ᗘ䚸 ౛࡜ࡋ࡚㗪∦⾲ᒙ㒊ࡢᙉ㠎໬ࢆᅗࡿ㏫ኚែฎ⌮࡟㸪ᾐₕ෭༷ࢆኚែ ᗘ
熱処理条件や鋳造プロセス条件等の適正化につい検討 㐺⏝ࡋࡓሙྜ࡟࠾ࡅࡿ㗪∦ኚᙧᣲືࡸ㗪∦ෆࡢᛂຊⓎ⏕ᣲື࡟ࡘ࠸࡚
している。
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

技 術・ 研 究 シ ー ズ図１㔠ᒓᮦᩱ䛾⇕ฎ⌮䛚䜘䜃㗪㐀ᕤ⛬䛷䛾㻌
金属材料の熱処理および鋳造工程でᅗ䠍㻌
1例として鋳片表層部の強靱化を図る逆変態処理に，浸㗰ࡢ㐃⥆㗪㐀࣭ศሢᅽᘏࢆ
+&5ᕤ⛬࡛⾜࠺㝿ࠊ⇕㛫ᅽᘏ᫬ࡢ⾲㠃
の変形、応力解析モデル
ኚᙧ䚸ᛂຊゎᯒ䝰䝕䝹㻌
漬冷却を適用した場合における鋳片変形挙動や鋳片内の๭ࢀ㜵Ṇࢆ≺࠸࡜ࡋ࡚ࠊ㏫ኚែฎ⌮࡟ࡼࡿ㗪∦⾲ᒙ㒊ࡢᙉ㠌໬ࡀ⾜ࢃ ࢀࡿࡼ࠺࡟࡞ࡗࡓࠋࡇࡢฎ⌮࡛ࠊᾐₕ෭༷࡛㗪∦ࢆᙉ෭༷ࡍࡿ࡜ࠊ
応力発生挙動について解析した結果について紹介する。
鋼の連続鋳造・分塊圧延をHCR 工程で行う際，熱間 ࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺኚែ࡟㉳ᅉࡍࡿ㗪∦᭤ࡾࡸ↝๭ࢀ➼ࡢࢺࣛࣈࣝࡀⓎ⏕
圧延時の表面割れ防止を狙いとして，逆変態処理によࡍࡿሙྜࡀ࠶ࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣࡇࢀࡽࡢࢺࣛࣈࣝࡸ↝๭ࢀࡢ㜵Ṇࢆ≺࠸
る鋳片表層部の強靭化が行われるようになった。この࡜ࡋ࡚ࠊ┦ኚែຊᏛࡢᡭἲࢆ⏝࠸࡚ࠊࣈ࣮࣒ࣝ㗪∦⇕ฎ⌮᫬ࡢࠊ≉࡟
処理で，浸漬冷却で鋳片を強冷却すると，マルテンサ⾲ᒙ㒊ࡢ㗪∦ෆᛂຊศᕸࡸࡑࢀࡽ࡟ཬࡰࡍ㗪∦ᙧ≧ࡸ෭༷᮲௳ࡢᙳ 㡪࡟ࡘ࠸᳨࡚ウࡋࡓࠋ
イト変態に起因する鋳片曲りや焼割れ等のトラブルが発生する場合がある。本研究ではこれらのトラブルやᮏゎᯒ࡟ࡼࡾ௨ୗࡢࡇ࡜ࢆ᫂ࡽ࠿࡟ࡋࡓࠋ
ᾐₕ෭༷ࡢ㐺⏝᫬࡟
焼割れの防止を狙いとして，相変態力学の手法を用いࡣࠊ෭༷㛤ጞ┤ᚋ࡟㗪∦⾲ᒙ㒊࡛࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺࡀ⏕ᡂࡋࠊ࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺて，ブルーム鋳片熱処理時の，特に表層部の鋳片内応ኚែ࡟࡜ࡶ࡞࠺⭾ᙇ࡛㗪∦⾲ᒙ┤ୗ࡟኱ࡁ࡞ᘬᙇࡾᛂຊࡀⓎ⏕ࡍࡿࠋ  ୖグᘬᙇࡾᛂຊࡣࠊࡑࡢ఩⨨ࡀ࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺኚែࢆ㛤ጞࡍࡿ┤
力分布やそれらに及ぼす鋳片形状や冷却条件の影響について検討した。
ࡲࡓࠊ㗪∦᩿㠃ᙧ≧ࡢᙳ㡪ࡸ᩿㠃ࢧ࢖ ๓࠿ࡽ┤ᚋ࡛᭱኱࡜࡞ࡿࠋ
本解析により以下のことを明らかにした。1）浸漬冷ࢬࡢῶᑡࠊ࠶ࡿ࠸ࡣ⇕ఏ㐩⋡ࡢቑ኱࡛㗪∦⾲ᒙ㒊ࡢ෭༷㏿ᗘࡀቑ኱

却の適用時には，冷却開始直後に鋳片表層部でマルテ 図２ 鋳片浸漬冷却時の垂直応力およびࡍࡿ࡜ࠊ࣐ࣝࢸࣥࢧ࢖ࢺኚែࡢ㏿ᗘࡸኚែ㔞ࡀቑຍࡍࡿ⤖ᯝࠊ㗪∦ᅗ䠎㻌 㗪∦ᾐₕ෭༷᫬䛾ᆶ┤ᛂຊ䛚䜘䜃䝬䝹䝔䞁㻌
マルテンサイト体積分率の推移

ンサイトが生成し，マルテンサイト変態にともなう膨⾲ᒙ㒊࡛㗪∦⾲㠃࡟ᖹ⾜࡞᪉ྥࡢᘬᙇࡾᛂຊࡀ㢧ⴭ࡟ቑ኱ࡍࡿࠋ
（SCM420，220角BL）

張で鋳片表層直下に大きな引張り応力が発生する。2） 䝃䜲䝖య✚ศ⋡䛾᥎⛣㻔㻿㻯㻹㻠㻞㻜㻘㻞㻞㻜 ゅ 㻮㻸㻕㻌
上記引張り応力は，その位置がマルテンサイト変態を開始する直前から直後で最大となる。3）ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌 䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌
また，鋳片断面形状の影響や断面サイズの減少，あるいは熱伝達率の増大で鋳片表層部の冷却ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌
速度が増大すると，マルテンサイト変態の速度や変態量が増加する結果，鋳片表層部で鋳片表 㻌 㔠ᒓᮦᩱ⇕ฎ⌮䚸㗪㐀᫬䛾ኚᙧ䚸ᛂຊゎᯒ䝅䝇䝔䝮㻌㻌
面に平行な方向の引張り応力が顕著に増大する。

 㻌

 㻌





提供可能な
設備・機器

㻌

金属材料熱処理／鋳造時の変形／応力解析システム
㻌

㻌

㻌

㻌

㻌

― 98 ―

㻌

機械系ᡤᒓ䠖㻌 ᶵᲔᕤᏛ⛉
知能機械コース

電界援用による新たな硬脆材料向け研磨システムの開発◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㟁⏺᥼⏝䛻䜘䜛᪂䛯䛺◳⬤ᮦᩱྥ䛡◊☻䝅䝇䝔䝮䛾㛤Ⓨ㻌

㻌

研
究
タイトル

池田
洋
ụ⏣㻌 名
ὒ㻌 䠋㻌
㻵㻷㻱㻰㻭㻌㻴㼕㼞㼛㼟㼔㼕㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
Ặྡ䠖㻌 㻌 氏
E-mailIKEDA Hiroshi⫋ྡ䠖㻌 㻌 ᩍᤵ㻌
Ꮫ఩䠖㻌
職
名 教授
学 位
ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 ᪥ᮏᶵᲔᏛ఍䠈⢭ᐦᕤᏛ఍㻌㻌㻌㻌㼕㼗㼑㼐㼍㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌
ikeda@akita-nct.ac.jp㻌༤ኈ㻔ᕤᏛ㻕㻌
博士（工学）

㻌

所属学会・協会
日本機械学会，精密工学会
㟁⏺䠈㻯㻹㻼䠈䝇䝷䝸䞊䠈◳⬤ᮦᩱ䠈◊☻䝺䞊䝖䠈◒⢏䠈㻿㼕㻯䠈䜺䝷䝇䠈䝃䝣䜯䜲䜰䠈◊☻⿦⨨㻌䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌㻌㻌䞉㟁⏺䜢᥼⏝䛧䛯ྛ✀◳⬤ᮦᩱ䠄䜺䝷䝇䠈䠯䡅䠟䠈䠯䡅䠈䝃䝣䜯䜲䜰➼䠅䛾㧗ຠ⋡䠟䠩䠬ᢏ⾡㛤Ⓨ㻌
キ ー ワ ー ド 電界，CMP，スラリー，硬脆材料，研磨レート，砥粒，SiC，ガラス，サファイア，研磨装置䞉㟁⏺ไᚚ䝅䝇䝔䝮䜢⤌㎸䜣䛰◊☻⿦⨨䛾㛤Ⓨ㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌
・電界を援用した各種硬脆材料（ガラス，SiC，Si，サファイア等）の高効率CMP技術開発
ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
技 術 相䞉◊☻⿦⨨䜢ྵ䜐ྛ✀⿦⨨䛾䝯䜹䞉㟁⿦タィ㛤Ⓨ඲⯡㻌
談
・電界制御システムを組込んだ研磨装置の開発
提 供 可 能 㻌技 術
・研磨装置を含む各種装置のメカ・電装設計開発全般

電界制御技術とCMP技術を融合した新しい研磨技術のスラリー運動特性と研磨特性◊✲ෆᐜ䠖㻌 研究内容
㟁⏺ไᚚᢏ⾡䛸㻯㻹㻼 ᢏ⾡䜢⼥ྜ䛧䛯᪂䛧䛔◊☻ᢏ⾡䛾䝇䝷䝸䞊㐠ື≉ᛶ䛸◊☻≉ᛶ㻌
【研究概要】
㻌࠙◊✲ᴫせࠚ 
技術革新などで産業の発展を支える電子材㻌 ᢏ⾡㠉᪂࡞࡝࡛⏘ᴗࡢⓎᒎࢆᨭ࠼ࡿ㟁Ꮚᮦᩱ࡟ࡣ㸪ࢩ
料には，シリコンやガラスなど様々な基板が㻌ࣜࢥࣥࡸ࢞ࣛࢫ࡞࡝ᵝࠎ࡞ᇶᯈࡀ࠶ࡿ㸬᭱㏆࡛ࡣ㸪ୡ⏺
㻌ある。最近では，世界的なスマートフォンやⓗ࡞ࢫ࣐࣮ࢺࣇ࢛ࣥࡸࢱࣈࣞࢵࢺ➃ᮎࡢྎ㢌㸪ࡑࡋ࡚ᫎ㻌タブレット端末の台頭，そして映像の高詳細
ീࡢ㧗ヲ⣽⾲♧໬࡞࡝࡟ࡼࡗ࡚㸪࢞ࣛࢫᇶᯈࡢᕷሙ㟂せ㻌
表示化などによって，ガラス基板の市場需要ࡣᖺࠎᣑ኱ࡋ࡚࠾ࡾ㸪ࡉࡽ࡟ᡂ㛗ࡀᮇᚅࡉࢀ࡚࠸ࡿ㸬୍㻌
は年々拡大しており，さらに成長が期待され᪉㸪ୡ⏺つᶍ࡛┬࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡢᶵ㐠ࡀ㧗ࡲࡾ㸪≉࡟ࣃ࣡㻌࣮ࢹࣂ࢖ࢫ࡟࠾࠸࡚㸪ᚑ᮶ࡢࢩࣜࢥ༙ࣥᑟయ࠿ࡽ
6L&ている。一方，世界規模で省エネルギーの機
図1
電界スラリー制御技術の原理㻌ᅗ  㟁⏺㺛㺵㺶㺎ไᚚᢏ⾡ࡢཎ⌮ࢆ౑ࡗࡓḟୡ௦༙ᑟయ࡬ࡢ⨨ࡁ᥮࠼ࡀຍ㏿ࡋ㸪ᐇ⏝໬࡬
運が高まり，特にパワーデバイスにおいて，
㻌ྥࡅࡓᢏ⾡㛤Ⓨࡀ㐍ࢇ࡛࠸ࡿ㸬࠸ࡎࢀࡢᇶᯈ࡟࠾࠸࡚ࡶ
従来のシリコン半導体からSiCを使った次世代㻌ࡑࡢ≉ᛶࢆ༑ศ࡟Ⓨ᥹ࡉࡏࡿࡓࡵ࡟ࡣ㸪↓ṍࡳࡢᖹ⁥㙾
半導体への置き換えが加速し，実用化へ向け㻌㠃࡟ࡍࡿࡇ࡜ࡀ኱๓ᥦ࡜࡞ࡾ㸪᭱⤊௙ୖࡆຍᕤ࡜ࡋ࡚
た技術開発が進んでいる。いずれの基板にお㻌ࡣ㸪୍⯡ⓗ࡟ &03㸦&KHPLFDO 0HFKDQLFDO 3ROLVKLQJ㸧ᢏ㻌
いてもその特性を十分に発揮させるためには，⾡ࡀ᥇⏝ࡉࢀ࡚࠸ࡿ㸬ࡋ࠿ࡋ㸪㏻ᖖࡢ
&03 ᢏ⾡ࡣᅇ㌿㻌
無歪みの平滑鏡面にすることが大前提とな㐠ືࢆక࠺ࡓࡵ㸪◊☻⏺㠃࠿ࡽࡢࢫ࣮ࣛࣜ㣕ᩓ࡟ࡼࡗ࡚㻌り，最終仕上げ加工としては，一般的にCMP◊☻ຠ⋡ࡀపୗࡍࡿ࡜࠸࠺ၥ㢟ࢆ᭷ࡋ࡚࠸ࡿ㸬ᮏ◊✲࡛
図2
電界有無におけるスラリー飛散の様子ᅗ㟁⏺᭷↓࡟࠾ࡅࡿ㺛㺵㺶㺎㣕ᩓࡢᵝᏊ㻌（Chemical Mechanical
Polishing）技術が採ࡣ㸪ࡇࡢᢏ⾡ㄢ㢟ࢆゎỴࡍࡿࡓࡵ㸪㟁⏺ࢆ◊☻⏺㠃࡟༳㻌ຍࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ࢫ࣮ࣛࣜࡀ᭷ຠ࡟ᕤస≀࡟స⏝ࡋ
用されている。しかし，通常のCMP技術は回㻌ᚓࡿ౪⤥ᢏ⾡㸪ࡍ࡞ࢃࡕ㟁⏺ࢫ࣮ࣛࣜไᚚᢏ⾡ࢆ㛤Ⓨ
転運動を伴うため，研磨界面からのスラリー㻌ࡋ㸪㧗ຠ⋡ &03ᢏ⾡ࡢ๰ฟࢆ┠ᣦࡋ࡚࠸ࡿ㸬
飛散によって研磨効率が低下するという問題㻌࠙ཎ⌮࡜ࡑࡢຠᯝࠚ
を有している。本研究では，この技術課題を㻌 ᅗ  ࡟㟁⏺ࢫ࣮ࣛࣜไᚚᢏ⾡ࡢཎ⌮ࢆ♧ࡍ㸬◊☻㡿ᇦ
解決するため，電界を研磨界面に印加するこ㻌࡟㟁⏺ࢆ༳ຍࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚⦪᪉ྥ࡟྾ᘬຊࡀస⏝㻌
とによってスラリーが有効に工作物に作用しࡋ㸪ࢫ࣮ࣛࣜࡢ㣕ᩓࢆᢚไࡍࡿ㸬㟁⏺᭷↓࡟࠾ࡅࡿࢫࣛ
㻌
得る供給技術，すなわち電界スラリー制御技
࣮ࣜ㣕ᩓࡢᵝᏊࢆᅗ ࡟♧ࡍ㸬ࡇࡢࢫ࣮ࣛࣜ㣕ᩓᢚไຠ図3
ᅗ  印加周波数と除去量の関係༳ຍ࿘Ἴᩘ࡜㝖ཤ㔞ࡢ㛵ಀ
㻌
術を開発し，高効率CMP技術の創出を目指しᯝࡀ◊☻⏺㠃ࡢࢫ࣮ࣛࣜศᕸࢆᣑ኱ࡉࡏ㸪◊☻㏿ᗘࡢྥ㻌ୖࢆᅗࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿ㸬㸦ᅗ 㸧୍᪉㸪㟁⏺༳ຍ࡟
ている。
㻌
図4 研磨後の工作物表面状態ࡼࡗ࡚㸪ᕤస≀ࡢ⾲㠃ရ఩㸦⾲㠃⢒ࡉ㸧ࢆ⥔ᣢࡋࡘࡘ◊ᅗ  ◊☻ᚋࡢᕤస≀⾲㠃≧ែ【原理とその効果】
㻌☻㏿ᗘࢆྥୖࡉࡏࡿࡇ࡜ࡀศࡗࡓ㸬㸦ᅗ 㸧
図1に電界スラリー制御技術の原理を示す。研磨領域に電界を印加することによって縦方向に吸引力が作用し，スラリーの飛散を抑制する。電界有無におけるスラリー飛散の様子を図2に示ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌す。このスラリー飛散抑制効果が研磨界面のスラリー分布を拡大させ，研磨速度の向上を図るྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌ことが可能となる。（図3）一方，電界印加によって，工作物の表面品位（表面粗さ）を維持し㻌㻌
つつ研磨速度を向上させることが分った。（図4）
㻌
㻌
㻌
㻌

㻌

提供可能な
設備・機器

㻌
㻌
㻌

― 99 ―



技 術・ 研 究 シ ー ズ



技術・研究シーズ紹介

技術・研究シーズ紹介
研
究
㻌
タイトル
氏

機械系

知能機械コース

Kinectを用いた上肢リハビリ支援システムの開発ᡤᒓ䠖㻌 ᶵᲔᕤᏛ⛉

木澤悟
E-mail kizawa@akita-nct.ac.jp
名㻷㼕㼚㼑㼏㼠
䜢⏝䛔䛯ୖ⫥䝸䝝䝡䝸ᨭ᥼䝅䝇䝔䝮䛾㛤Ⓨ㻌
KIZAWA Satoru

㻌

博士（工学）
Ặྡ䠖㻌 㻌 ᮌ㻌 ⃝㻌 㻌 ᝅ㻌 䠋㻷㻵㼆㻭㼃㻭㻌㻿㼍㼠㼛㼞㼡㻌 㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
㼗㼕㼦㼍㼣㼍㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌
所属学会・協会 日本機械学会，日本福祉工学会，日本臨床バイオメカニクス学会㻌᪥ᮏᶵᲔᏛ఍䠈᪥ᮏ⚟♴ᕤᏛ఍㻌
キ ー ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌
ワ ー ド バイオメカニクス，ロボット，ニューラルネットワーク，FES㻌䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌・リハビリテーション機器の設計開発
䝞䜲䜸䝯䜹䝙䜽䝇䠈䝻䝪䝑䝖䠈䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽䠈㻲㻱㻿㻌

㻌

職

名

教授

㻌

⫋ྡ䠖㻌

学

ᩍᤵ㻌

位

Ꮫ఩䠖㻌

㻌

༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌

㻌

技 術 相 談提
 供可能技術・制御機器の応用
䞉䝸䝝䝡䝸䝔䞊䝅䝵䞁ᶵჾ䛾タィ㛤Ⓨ㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌 ・MATLAB/SimulinkおよびScilab䞉ไᚚᶵჾ䛾ᛂ⏝㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌

研究内容
䞉㻹㻭㼀㻸㻭㻮㻛㻿㼕㼙㼡㼘㼕㼚㼗 䛚䜘䜃 㻿㼏㼕㼘㼍㼎㻌㻌

Kinectはマーカレスで人間の身体の関節情報を推定する機能を持っているが，逆にマーカーを取り付けた任意の位置情報を取得することは難しい。そこで，モーションキャプチャーとし㻌
ての機能を構築するために，任意の位置に貼り付けたマーカーの位置情報を取得するための機◊✲ෆᐜ䠖㻌
㻌

能を開発した。さらに，開発したKinectシステムを上肢リハビリ装置に組み込み，システムを.LQHFW ࡣ࣐࣮࢝ࣞࢫ࡛ே㛫ࡢ㌟యࡢ㛵⠇᝟ሗࢆ᥎ᐃࡍࡿᶵ⬟ࢆᣢࡗ࡚࠸ࡿࡀ㸪㏫࡟࣐࣮࣮࢝ࢆྲྀࡾ௜ࡅ
駆動制御するセンサーの役割とともに各関節の運動情報を取得することを検討した。
ࡓ௵ពࡢ఩⨨᝟ሗࢆྲྀᚓࡍࡿࡇ࡜ࡣ㞴ࡋ࠸㸬ࡑࡇ࡛㸪࣮ࣔࢩࣙࣥ࢟ࣕࣉࢳ࣮ࣕ࡜ࡋ࡚ࡢᶵ⬟ࢆᵓ⠏ࡍࡿࡓࡵ࡟㸪௵ពࡢ఩⨨࡟㈞ࡾ௜ࡅࡓ࣐࣮࣮࢝ࡢ఩⨨᝟ሗࢆྲྀᚓࡍࡿࡓࡵࡢᶵ⬟ࢆ㛤Ⓨࡋࡓ㸬ࡉࡽ࡟㸪㛤Ⓨࡋࡓ

.LQHFW ࢩࢫࢸ࣒ࢆୖ⫥ࣜࣁࣅࣜ⿦⨨࡟⤌ࡳ㎸ࡳ㸪ࢩࢫࢸ࣒ࢆ㥑ືไᚚࡍࡿࢭࣥࢧ࣮ࡢᙺ๭࡜࡜ࡶ࡟ྛ㛵⠇
〇実験装置ࡢ㐠ື᝟ሗࢆྲྀᚓࡍࡿࡇ࡜ࢆ᳨ウࡋࡓ㸬
図１に開発した制御システムの基本構成を示す。主に駆動制御，力覚センサー，Kinectから
構成される。また，携帯性を考慮してノートPCを基本に全てのデバイスがUSBで接続されていࠐᐇ㦂⿦⨨る。
 ᅗ㸯࡟㛤Ⓨࡋࡓไᚚࢩࢫࢸ࣒ࡢᇶᮏᵓᡂࢆ♧ࡍ㸬୺࡟㥑ືไᚚ㸪ຊぬࢭࣥࢧ࣮㸪.LQHFW ࠿ࡽᵓᡂࡉࢀࡿ㸬
図２はKinectを上肢支援リハビリ装置に組込んだシステムである。マーカーは手首，肘，肩ࡲࡓ㸪ᦠᖏᛶࢆ⪃៖ࡋ࡚ࣀ࣮ࢺ 3& ࢆᇶᮏ࡟඲࡚ࡢࢹࣂ࢖ࢫࡀ 86% ࡛᥋⥆ࡉࢀ࡚࠸ࡿ㸬
および装置の位置情報取得のために装置本体に設置した。
 ᅗ㸰ࡣ .LQHFW ࢆୖ⫥ᨭ᥼ࣜࣁࣅࣜ⿦⨨࡟⤌㎸ࢇࡔࢩࢫࢸ࣒࡛࠶ࡿ㸬࣐࣮࣮࢝ࡣᡭ㤳㸪⫝㸪⫪࠾ࡼࡧ⿦⨨ࡢ఩⨨᝟ሗྲྀᚓࡢࡓࡵ࡟⿦⨨ᮏయ࡟タ⨨ࡋࡓ㸬                                                        ᅗ㸯 ไᚚࢩࢫࢸ࣒               ᅗ㸰 ୖ⫥ᨭ᥼ࣜࣁࣅࣜࢩࢫࢸ࣒
図１ 制御システム
図２ 上肢支援リハビリシステム
ࠐ◊✲ᡂᯝ
࣭.LQHFW 9 ࢆᛂ⏝ࡋ࡚௵ព࡟ᣦᐃࡋࡓ࣐࣮࢝ࡢ  ḟඖ఩⨨᝟ሗࡢྲྀᚓ࡟ᡂຌࡋࡓ㸬
〇研究成果࣭࣐࣮࢝ࢆୖ⫥ࡢྛ㛵⠇࡟㈞௜ࡍࡿࡇ࡜࡛㸪࣮ࣔࢩࣙࣥ࢟ࣕࣉࢳ࣮ࣕ࡜ࡋ࡚ࡢᶵ⬟ࡀᚓࡽࢀࡓ㸬
・Kinect V2を応用して任意に指定したマーカの3次元位置情報の取得に成功した。
࣭.LQHFW ࡣ࣮ࣔࢩࣙࣥࢭࣥࢧ࣮ᶵ⬟࡜ྠ᫬࡟ไᚚ⿦⨨ࡢ఩⨨ไᚚ࡟ࡶ฼⏝ྍ⬟࡛࠶ࡿ㸬・マーカを上肢の各関節に貼付することで，モーションキャプチャーとしての機能が得られた。
࣭9,&21࡟ࡼࡿ⢭ᗘࡢẚ㍑ᐇ㦂࠿ࡽ᭱኱ㄗᕪࡣ PP ⛬ᗘ࡟ᢚ࠼ࡽࢀ㸪Ᏻ౯࡞࣮ࣔࢩࣙࣥࢭࣥࢧ࣮࡜ࡋ࡚ࡢᛂ
・Kinectはモーションセンサー機能と同時に制御装置の位置制御にも利用可能である。
⏝ࡀᮇᚅ࡛ࡁࡿ㸬

・VICONによる精度の比較実験から最大誤差は5mm程度に抑えられ，安価なモーションセン
サーとしての応用が期待できる。
ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌 䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌

技 術・ 研 究 シ ー ズྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌ᅇ㌿ᆺ  㺶㺻㺖ಽ❧᣺Ꮚᐇ㦂⿦⨨㸦ࣜ࢔ࣝࢸࢵࢡ㸧㻌
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提供可能な
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設備・機器
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回転型2リンク倒立振子実験装置（リアルテック）㻌㻌― 100 ― 㻌ᡤᒓ䠖ᶵᲔᕤᏛ⛉㻌

技術・研究シーズ紹介 機械系
知能機械コース◊✲䝍䜲䝖䝹䠖ୗ⫥㞀ᐖ⪅䛾䛯䜑䛾㻲㻱㻿䠄ᶵ⬟ⓗ㟁Ẽ่⃭䠅䜢⏝䛔䛯㌴䛔䛩⏝╔⬺ᘧ䝃㻌

研
究 下肢障害者のためのFES（機能的電気刺激）を用い䜲䜽䝸䞁䜾䝴䝙䝑䝖䛾㛤Ⓨ㻌
タイトル た車いす用着脱式サイクリングユニットの開発

㻌

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㻌

小林 義和
氏
名
YoshikazuẶྡ䠖㻌 㻌 ᑠᯘ⩏࿴㻌 KOBAYASHI䠋㻷㻻㻮㻭㼅㻭㻿㻴㻵㻌㼅㼛㼟㼔㼕㼗㼍㼦㼡㻌㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌

E-mailkobay@akita-nct.ac.jp㼗㼛㼎㼍㼥㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌

㻌

名 准教授
⫋ྡ䠖㻌 職෸ᩍᤵ㻌

学 位
Ꮫ఩䠖㻌

博士（工学）
༤ኈ㻔ᕤᏛ㻕㻌

㻌

日本機械学会，リハビリテーション工学協会，バイオメカニズム学会，日本高専 㻌᪥ᮏᶵᲔᏛ఍䚸䝸䝝䝡䝸䝔䞊䝅䝵䞁ᕤᏛ༠఍䚸䝞䜲䜸䝯䜹䝙䝈䝮Ꮫ఍䚸᪥ᮏ㧗ᑓᏛ఍㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌
所属学会・協会
学会
䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
䝸䝝䝡䝸䝔䞊䝅䝵䞁䚸⮬㌿㌴䚸㌴䛔䛩䚸㻲㻱㻿䠄ᶵ⬟ⓗ㟁Ẽ่⃭䠅㻌
キ ー ワ ー ド リハビリテーション，自転車，車いす，FES（機能的電気刺激）䞉䝸䝝䝡䝸䝔䞊䝅䝵䞁㻌

研究内容┠ⓗ䛸ෆᐜ㻌
FES（機能的電気刺激）とは，
㻲㻱㻿䠄ᶵ⬟ⓗ㟁Ẽ่⃭䠅䛸䛿䚸⬨㧊
脊髄損傷などで末梢神経に指ᦆയ䛺䛹䛷ᮎᲈ⚄⤒䛻ᣦ௧䛜ᒆ䛛䛺
令が届かなくなってしまった䛟䛺䛳䛶䛧䜎䛳䛯➽⫗⾲㠃䛾⓶⭵䛻⾲
筋肉表面の皮膚に表面電極を㠃㟁ᴟ䜢ᙇ௜䛡䚸㟁Ẽ่⃭䜢୚䛘䜛
張付け，電気刺激を与えるこ䛣䛸䛷䚸➽⫗䛾㐠ື䜢෌ᘓ䛩䜛ᢏ⾡とで，筋肉の運動を再建する䛷䛒䜚䚸ᮏ◊✲䛷䛿䛣䛾㻲㻱㻿 䜢⏝䛔
技術であり，本研究ではこの䛶䚸㞀ᐖ⪅䛾᪉䛻䚸⮬ศ䛾㊊䛷䝃䜲䜽䝸䞁䜾䜢ᴦ䛧䜣䛷㡬䛟䛣䛸䜢┠ⓗ䛸䛧
FESを用いて，障害者の方に，䛶䛔䜛䚹㻌自分の足でサイクリングを楽ୗ⫥㞀ᐖ⪅䛾᪉䛜䚸ᬑẁ౑⏝䛧䛶
しんで頂くことを目的として
䛔䜛㌴䛔䛩䛻ᡭ㍍䛻ྲྀ௜䛡䝃䜲䜽䝸いる。
䞁䜾䜢ᴦ䛧䜣䛷㡬䛡䜛䝃䜲䜽䝸䞁䜾䝴
下肢障害者の方が，普段使䝙䝑䝖䜢㛤Ⓨ䛧䛶䛔䜛䚹㻌
用している車いすに手軽に取ྑᅗ䛾ㄝ᫂㻌

付けサイクリングを楽しんでᕷ㈍䛾䛒䜙䜖䜛㌴䛔䛩䛻ྲྀ䜚௜䛡ྍ
頂けるサイクリングユニット⬟䛺䝃䜲䜽䝸䞁䜾䝴䝙䝑䝖䜢㛤Ⓨ䛧䛶
を開発している。
䛔䜛䠄ୖẁ䠅㻌
➽⫗䛾㟁Ẽ่⃭䛾㐺ษ䛺䝍䜲䝭䞁䜾
右図の説明䜢ㄪ䜉䛯䚹䜎䛯䚸ኴ⭣䛾➽⫗䛷䛒䜛䚸
市販のあらゆる車いすに取኱⭣➽䛸䝝䝮䝇䝖䝸䞁䜾䝇䚸⮌㒊䛾➽
り付け可能なサイクリングユ⫗䛷䛒䜛኱Ẋ➽䛾䠏䛴䛾䛖䛱䚸኱⭣➽
ニットを開発している（上段）䛸䝝䝮䝇䝖䝸䞁䜾䜢่⃭䛩䜜䜀䝃䜲䜽筋肉の電気刺激の適切なタ䝸䞁䜾䛜ᐇ⌧䛷䛝䜛䠄ୗẁ䠅㻌
イミングを調べた。また，太⌧ᅾ䛾◊✲㻌
腿の筋肉である，大腿筋とハ⌧ᅾ䠏✀㢮䛾஌㌴ጼໃ䛾㐪䛖䠢䠡䠯䝃ムストリングス，臀部の筋肉䜲䜽䝸䞁䜾䝴䝙䝑䝖䜢ヨస䛧䚸஌㌴䝫䝆䝅䝵䞁䛸䚸䝸䝝䝡䝸䝔䞊䝅䝵䞁ຠᯝ䛸䛾で あ る 大 殿 筋 の ３つ の う ち，㛵ಀ䜢ㄪ䜉䛶䛔䜛䚹㻌
大腿筋とハムストリングを刺激すればサイクリングが実現できる（下段）
現在の研究
現在３種類の乗車姿勢の違うFESサイクリングユニットを試作し，乗車ポジションと，リハビリテーション効果との関係を調べている。
ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌 㻌

技 術・ 研 究 シ ー ズ㻌䞉⮬㌿㌴䛾タィ䚸㐠ືゎᯒ䚸䝟䝽䞊ゎᯒ㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌
・リハビリテーション
技 術 相 談・自転車の設計，運動解析，パワー解析
䞉㌴䛔䛩䛾タィ䚸ホ౯㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
提供可能技術・車いすの設計，評価◊✲ෆᐜ䠖㻌 㻌

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ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌㼗㼑㼛㻌㼜㼛㼣㼑㼞㻌 䝨䝎䝹䠄㻸㻻㻻㻷䠅㻌
提供可能な
keo power ペダル（LOOK）
㻌
設備・機器

㻌
㻌

― 101 ―



技術・研究シーズ紹介㻌

機械系

知能機械コースᡤᒓ䠖㻌 ᶵᲔᕤᏛ⛉研
究
センサ・フュージョンによる動作計測
タイトル◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌 㻌

㻌
㻌

齊藤亜由子
䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䛻䜘䜛ືసィ㻌E-mail saito@akita-nct.ac.jp
名氏

SAITO Ayuko㻌 Ặྡ䠖㻌 㻌 㰺⸨㻌 ள⏤Ꮚ㻌 䠋㻌
職
名 准教授⫋ྡ䠖㻌 ຓᩍ㻌㻌㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
ᡤᒓ䠖㻌 ᶵᲔᕤᏛ⛉
学 位 博士（工学）Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌

㻌㻌㻌◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌日本機械学会，日本スポーツ産業学会，日本スキー学会
㻌᪥ᮏᶵᲔᏛ఍䠈᪥ᮏ䝇䝫䞊䝒⏘ᴗᏛ఍䠈᪥ᮏ䝇䜻䞊Ꮫ఍㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌
所属学会・協会㻌 㻌䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䛻䜘䜛ືసィ䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌ィ ᕤᏛ䠈䝇䝫䞊䝒ᕤᏛ䠈㐠ືゎᯒ䠈䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䠈≧ែ᥎ᐃ㻌㻌㻌 㻌
キ ー ワ ー ド 計測工学，スポーツ工学，運動解析，センサ・フュージョン，状態推定䞉䝇䝜䞊䝇䝫䞊䝒䛻ᑐᛂ䛧䛯㐠ືィ䝅䝇䝔䝮䛾㛤Ⓨ㻌ள⏤Ꮚ㻌 䠋㻌
㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
Ặྡ䠖㻌 㻌 㰺⸨㻌・スノースポーツに対応した運動計測システムの開発㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌䞉䜹䝹䝬䞁䝣䜱䝹䝍䜢⏝䛔䛯䝅䝇䝔䝮ྠᐃ㻌
技 術⫋ྡ䠖㻌
相 談
ຓᩍ㻌・カルマンフィルタを用いたシステム同定༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
䞉㐠ື୰䛾䠏ḟඖጼໃ᥎ᐃ㻌 Ꮫ఩䠖㻌提 供 可 能 技 術 ・運動中の３次元姿勢推定䞉ே㛫ືస䛾ᐃ㔞໬㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌᪥ᮏᶵᲔᏛ఍䠈᪥ᮏ䝇䝫䞊䝒⏘ᴗᏛ఍䠈᪥ᮏ䝇䜻䞊Ꮫ఍㻌㻌・人間動作の定量化䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌ィ ᕤᏛ䠈䝇䝫䞊䝒ᕤᏛ䠈㐠ືゎᯒ䠈䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䠈≧ែ᥎ᐃ㻌㻌
研究内容 センサ・フュージョンによる動作計測◊✲ෆᐜ䠖㻌
䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䛻䜘䜛ືసィ㻌䞉䝇䝜䞊䝇䝫䞊䝒䛻ᑐᛂ䛧䛯㐠ືィ䝅䝇䝔䝮䛾㛤Ⓨ㻌
センサ・フュージョンとは，複数のセンサを併用し，得られたデータを統合的に処理するこᢏ⾡┦ㄯ㻌䞉䜹䝹䝬䞁䝣䜱䝹䝍䜢⏝䛔䛯䝅䝇䝔䝮ྠᐃ㻌 㻌 䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䛸䛿䠈」ᩘ䛾䝉䞁䝃䜢ే⏝䛧䠈ᚓ䜙䜜䛯䝕䞊䝍䜢⤫ྜⓗ䛻ฎ⌮䛩䜛䛣䛸䛷䠈༢୍䛾䝉䞁䝃䛛䜙䛿ᚓとで，単一のセンサからは得ることができない高度な認識機能を実現するセンシング技術であᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉㐠ື୰䛾䠏ḟඖጼໃ᥎ᐃ㻌 䜛䛣䛸䛜䛷䛝䛺䛔㧗ᗘ䛺ㄆ㆑ᶵ⬟䜢ᐇ⌧䛩䜛䝉䞁䝅䞁䜾ᢏ⾡䛷䛒䜛䠊ᮏ✏䛷䛿䠈䝆䝱䜲䝻䝉䞁䝃䞉ຍ㏿ᗘ䝉䞁䝃䞉ᆅ☢Ẽ䞉ே㛫ືస䛾ᐃ㔞໬㻌る。本稿では，ジャイロセンサ・加速度センサ・地磁気センサを併用した角度の推定手法につ 䝉䞁䝃䜢ే⏝䛧䛯ゅᗘ䛾᥎ᐃᡭἲ䛻䛴䛔䛶⤂௓䛩䜛䠊㻌
いて紹介する。
㻌◊✲ෆᐜ䠖㻌 䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䛻䜘䜛ືసィ



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㻌

䛆ィ 㻌 䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䛸䛿䠈」ᩘ䛾䝉䞁䝃䜢ే⏝䛧䠈ᚓ䜙䜜䛯䝕䞊䝍䜢⤫ྜⓗ䛻ฎ⌮䛩䜛䛣䛸䛷䠈༢୍䛾䝉䞁䝃䛛䜙䛿ᚓཎ⌮䛇㻌 㻌
【計測原理】

ジャイロセンサの出力を積分することにより算出した角度は，ドリフト誤差等の誤差を含む。
䝉䞁䝃䛛䜙ᚓ䜙䜜䜛㔜ຊຍ㏿ᗘ䠈ᆅ☢Ẽ䝉䞁䝃䛛䜙ᚓ䜙䜜䜛☢ሙ䜢ే⏝䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚䠈ㄗᕪ䜢⿵ṇ䛧䛯ゅᗘ᥎ᐃ䜢⾜䝉䞁䝃䜢ే⏝䛧䛯ゅᗘ䛾᥎ᐃᡭἲ䛻䛴䛔䛶⤂௓䛩䜛䠊㻌
そこで，静止時に加速度センサから得られる重力加速度，地磁気センサから得られる磁場を併㻌䛖䠊䝰䞊䝅䝵䞁䝉䞁䝃䠄䝆䝱䜲䝻䝉䞁䝃㻗ຍ㏿ᗘ䝉䞁䝃㻗ᆅ☢Ẽ䝉䞁䝃䠅䜢⏝䛔䛯㻝 䝸䞁䜽䛾ゅᗘ᥎ᐃᴫせ䜢௨ୗ䛻♧䛩䠊㻌
用することにより，誤差を補正した角度推定を行う。モーションセンサ（ジャイロセンサ+加速

䛆ィ
ཎ⌮䛇㻌
㻌
 度センサ+地磁気センサ）を用いた1リンクの角度推定概要を以下に示す。
䝆䝱䜲䝻䝉䞁䝃䛾ฟຊ䜢✚ศ䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚⟬ฟ䛧䛯ゅᗘ䛿䠈䝗䝸䝣䝖ㄗᕪ➼䛾ㄗᕪ䜢ྵ䜐䠊䛭䛣䛷䠈㟼Ṇ᫬䛻ຍ㏿ᗘ 䜛䛣䛸䛜䛷䛝䛺䛔㧗ᗘ䛺ㄆ㆑ᶵ⬟䜢ᐇ⌧䛩䜛䝉䞁䝅䞁䜾ᢏ⾡䛷䛒䜛䠊ᮏ✏䛷䛿䠈䝆䝱䜲䝻䝉䞁䝃䞉ຍ㏿ᗘ䝉䞁䝃䞉ᆅ☢Ẽ

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䝉䞁䝃䛛䜙ᚓ䜙䜜䜛㔜ຊຍ㏿ᗘ䠈ᆅ☢Ẽ䝉䞁䝃䛛䜙ᚓ䜙䜜䜛☢ሙ䜢ే⏝䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚䠈ㄗᕪ䜢⿵ṇ䛧䛯ゅᗘ᥎ᐃ䜢⾜㻌

2リンク以上の場合はリンク毎に1つのモーションセンサを装着することにより，各リンク角 度の推定が可能である。

䛆䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䛻䜘䜛⭸㛵⠇ゅᗘ䛾᥎ᐃ౛䛇㻌 㻌㛵⠇ゅᗘ䛾᥎ᐃ䛻䛚䛔䛶䛿䠈ィ䛩䜛㛵⠇䜢ᣳ㻌

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【センサ・フュージョンによる膝関節角度の推定例】
䜐䠎䛴䛾㒊఩䜈䝉䞁䝃䜢⿦╔䛩䜛䠊⭸㛵⠇ゅᗘ䜢᥎㻌
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ᢂᏩ஖
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関節角度の推定においては，計測する関節を挟む２つの部位へセンサを装着する。膝関節角UL ᐃ䛩䜛ሙྜ䛿䠈ᅗ㻝 䛻♧䛩䜘䛖䛻኱⭣㒊䠈ୗ⭣㒊䜈㻌 㻌䛆䝉䞁䝃䞉䝣䝳䞊䝆䝵䞁䛻䜘䜛⭸㛵⠇ゅᗘ䛾᥎ᐃ౛䛇㻌


‫ٻ‬ᐅᢿ

度を推定する場合は，図1に示すように大㛵⠇ゅᗘ䛾᥎ᐃ䛻䛚䛔䛶䛿䠈ィ 䛩䜛㛵⠇䜢ᣳ㻌䝉䞁䝃䜢⿦╔䛩䜛䠊㻌 腿部，下腿部へセンサを装着する。モー

˳࠴

ᐐ᧙ራ

䜐䠎䛴䛾㒊఩䜈䝉䞁䝃䜢⿦╔䛩䜛䠊⭸㛵⠇ゅᗘ䜢᥎㻌䝰䞊䝅䝵䞁䝉䞁䝃䜢⏝䛔䛶᥎ᐃ䛧䛯⭸㛵⠇ゅᗘ䛾㻌 ションセンサを用いて推定した膝関節角‫ٻ‬ᐅᢿᐃ䛩䜛ሙྜ䛿䠈ᅗ㻝 䛻♧䛩䜘䛖䛻኱⭣㒊䠈ୗ⭣㒊䜈㻌᥎ᐃ⤖ᯝ䠄ᅗ
㻞䠅䛿䠈㐟⬮ᮇ䛸❧⬮ᮇ䜢ྵ䜐୍⯡ⓗ㻌ɦᐅᢿ䝉䞁䝃䜢⿦╔䛩䜛䠊㻌䛺Ṍ⾜䝟䝍䞊䞁䜢♧䛧䛶䛚䜚䠈䝰䞊䝅䝵䞁䝉䞁䝃䜢⏝㻌ᐐ᧙ራ 度の推定結果（図2）は，遊脚期と立脚期
 を含む一般的な歩行パターンを示してお

UL

ǻȳǵ

UL 1
UL

ǻȳǵ

䝰䞊䝅䝵䞁䝉䞁䝃䜢⏝䛔䛶᥎ᐃ䛧䛯⭸㛵⠇ゅᗘ䛾㻌 ᅗ 䝉䞁 䝃䛾⿦╔఩⨨䛔䛯㛵⠇ゅᗘ᥎ᐃ䛾᭷ຠᛶ䜢♧䛩䛣䛸䛜䛷䛝䛯䠊㻌 り，モーションセンサを用いた関節角度᥎ᐃ⤖ᯝ䠄ᅗ 㻞䠅䛿䠈㐟⬮ᮇ䛸❧⬮ᮇ䜢ྵ䜐୍⯡ⓗ㻌
ɦᐅᢿ
㻌


㻌
 㻌

 推定の有効性を示すことができた。



㻌

㻌  㻌
提供可能な
 㻌
設備・機器

ᅗ1 䝉䞁
䝃䛾⿦╔఩⨨
図１
センサの装着位置

ᢂᏩ஖

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ᇌᏩ஖

60
40
20
0
0

䛺Ṍ⾜䝟䝍䞊䞁䜢♧䛧䛶䛚䜚䠈䝰䞊䝅䝵䞁䝉䞁䝃䜢⏝㻌䛔䛯㛵⠇ゅᗘ᥎ᐃ䛾᭷ຠᛶ䜢♧䛩䛣䛸䛜䛷䛝䛯䠊㻌

Knee Angle [degree](+ Flexion)

技 術・ 研 究 シ ー ズ







䝆䝱䜲䝻䝉䞁䝃䛾ฟຊ䜢✚ศ䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚⟬ฟ䛧䛯ゅᗘ䛿䠈䝗䝸䝣䝖ㄗᕪ➼䛾ㄗᕪ䜢ྵ䜐䠊䛭䛣䛷䠈㟼Ṇ᫬䛻ຍ㏿ᗘ





ᅗ

⭸㛵⠇ゅᗘ᥎ᐃ⤖ᯝ
20

40
60
Time [%]

80100

ᅗ2 ⭸㛵⠇ゅᗘ᥎ᐃ⤖ᯝ
図２
膝関節角度推定結果







㻌



― 102 ―

ᡤᒓ䠖㻌 ᶵᲔᕤᏛ⛉㻌ᡤᒓ䠖㻌 ᶵᲔᕤᏛ⛉◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌

技術・研究シーズ紹介

機械系 機械システムコース

ᕤసᶵᲔຍᕤ✵㛫ෆ䛾✵Ẽ䛸⇕䛾ὶ䜜㻌研究タイトル 䠋㻌工作機械加工空間内の空気と熱の流れẶྡ䠖㻌 㻌 ௒⏣Ⰻᚨ㻌㻷㻻㻺㻰㻭㻌㼅㼛㼟㼔㼕㼚㼛㼞㼕㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
㻌㻌E-mail名䠋㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌㻷㻻㻺㻰㻭㻌㼅㼛㼟㼔㼕㼚㼛㼞㼕㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
KONDA
Yoshinori㻌᪥ᮏᶵᲔᏛ఍䠈⢭ᐦᕤᏛ఍㻌㻌㻌Ეຍᕤ✵㛫ෆ䛾✵Ẽ䛸⇕䛾ὶ䜜㻌⫋ྡ䠖㻌 ㅮᖌ㻌
Ꮫ఩䠖㻌
ᕤᏛಟኈ㻌
今田 良徳
氏

㻌

㻌

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名ᕤసᶵᲔ䠈䝏䝱䝑䜽䠈✵Ẽὶ䠈⇕⛣ື䠈ྍど໬ἲ䠈ᩘ್ゎᯒ䠈䝗䝷䜲ຍᕤ䠈䝉䝭䝗䝷䜲ຍᕤ㻌
学 位 工学修士
講師 Ꮫ఩䠖㻌
ᕤᏛಟኈ㻌䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌職

㻌䞉䝏䝱䝑䜽ᢏ⾡㻌᪥ᮏᶵᲔᏛ఍䠈⢭ᐦᕤᏛ఍㻌
所属学会・協会
日本機械学会，精密工学会

㻌
㻌
㻌
㻌

㻌

䞉ᶵᲔ⿦⨨タィ䛸〇స㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌ᕤసᶵᲔ䠈䝏䝱䝑䜽䠈✵Ẽὶ䠈⇕⛣ື䠈ྍど໬ἲ䠈ᩘ್ゎᯒ䠈䝗䝷䜲ຍᕤ䠈䝉䝭䝗䝷䜲ຍᕤ㻌
キ ー ワ䞉ྍど໬ἲ䛸ᩘ್ゎᯒ㻌
ー ド 工作機械，㻌チャック，空気流，熱移動，可視化法，数値解析，
ドライ加工，セミドライ加工ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
䞉䝏䝱䝑䜽ᢏ⾡㻌㻌
・チャック技術

技 術 相 談䞉ᶵᲔ⿦⨨タィ䛸〇స㻌
・機械装置設計と製作
提供可能技術・可視化法と数値解析䞉ྍど໬ἲ䛸ᩘ್ゎᯒ㻌◊✲ෆᐜ䠖㻌 ✵Ẽ䛾ὶ䜜䛻ὀ┠䛧䛯ᕤసᶵᲔຍᕤ✵㛫ᙧ≧タィ䛻㛵䛩䜛◊✲㻌

空気の流れに注目した工作機械加工空間形状設計に関する研究

研究内容

工作機械加工空間で生ずる空ᕤసᶵᲔຍᕤ✵㛫࡛⏕ࡎࡿ✵Ẽὶ࡜⇕       

気流と熱に関わる問題に着目し，ὶ䜜䛻ὀ┠䛧䛯ᕤసᶵᲔຍᕤ✵㛫ᙧ≧タィ䛻㛵䛩䜛◊✲㻌࡟㛵ࢃࡿၥ㢟࡟╔┠ࡋ㸪✵Ẽὶไᚚ࡟ࡼࡿ
空気流制御による加工空間形状ຍᕤ✵㛫ᙧ≧タィἲࡢ☜❧࡟ྲྀࡾ⤌ࢇ࡛㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌設計法の確立に取り組んでいま㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㛫࡛⏕ࡎࡿ✵Ẽὶ࡜⇕࠸ࡲࡍ㸬ຍᕤ✵㛫ෆ✵Ẽὶࡣຍᕤᕤ⛬ẖ࡟
す。加工空間内空気流は加工工ࡋ㸪✵Ẽὶไᚚ࡟ࡼࡿ
程毎に逐次変動し複雑な様相を㏲ḟኚືࡋ」㞧࡞ᵝ┦ࢆ࿊ࡋ࡚࠸ࡲࡍࡀ㸪

呈していますが，様々な可視化ἲࡢ☜❧࡟ྲྀࡾ⤌ࢇ࡛
㻌ᵝࠎ࡞ྍど໬ἲ㸦౛࠼ࡤᅗ㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㸧࡟ࡼࡿ✵Ẽ㻌㻌㻌㻌㻌法（例えば図1）による空気流✵Ẽὶࡣຍᕤᕤ⛬ẖ࡟ὶほᐹ࡜ᩘ್ゎᯒ㸦ᅗ 㸧ࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛㸪

図2 MC加工空間内の空気流
観察と数値解析（図2）を用いる 図1 タフト法による可視化-1㸦ᩘ್ゎᯒ࡟ࡼࡿ㸧（主軸回転数n=5000min（数値解析による） ）㸦୺㍈ᅇ㌿ᩘ Q PLQ 㸧┦ࢆ࿊ࡋ࡚࠸ࡲࡍࡀ㸪ຍᕤ✵㛫ෆ࡛㉳ࡁ࡚࠸ࡿ⌧㇟ࢆᢕᥱࡍࡿ
ことで，加工空間内で起きている現象を把握することが可能でࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛ࡍ㸬≉ᚩⓗ࡞ὶࢀᣲືࢆ⢭ᰝ࠼ࡤᅗ㸧࡟ࡼࡿ✵Ẽ
す。特徴的な流れ挙動を精査し，ᅗ 㸯  㺞 㺪 㺢 ἲ ࡟ ࡼ ࡿ ྍ ど ໬ᅗ㸰 0& ຍᕤ✵㛫ෆࡢ✵Ẽὶᅗࡋ㸪㸧✵Ẽὶၥ㢟࡜㛵㐃௜ࡅࡿࡇ࡜࡛ຍᕤ✵ࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛㸪ຍᕤ✵㛫ᙧ≧タィ࡬ᛂ⏝
空気流問題と関連付けることで㸦ᩘ್ゎᯒ࡟ࡼࡿ㸧㛫ᙧ≧タィࢆ⾜࠸ࡲࡍ㸬㸦୺㍈ᅇ㌿ᩘ Q PLQ 㸧࡚࠸ࡿ⌧㇟ࢆᢕᥱࡍࡿ
加工空間形状設計を行います。
ᅗ 㸯  㺞 㺪 㺢 ἲ ࡟ ࡼ ࡿ ྍ ど ໬ᅗ㸰 0& ຍᕤ✵㛫ෆࡢ✵Ẽὶᛂ⏝஦౛ 応用事例

㐃௜ࡅࡿࡇ࡜࡛ຍᕤ✵図3にCNC旋盤加工空間任意断面の空気流挙動を示します。一般的な加工空間（図3（1））では，ຍᕤ✵㛫ᙧ≧タィ࡬ᛂ⏝᪕┙ຍᕤ✵㛫௵ព᩿㠃ࡢ✵Ẽὶ
チャックからの流速の大きい空気流（図3（1）中A部）が広範囲に空間下方を流動し，テールストッ㻌㻌ᣲືࢆ♧ࡋࡲࡍ㸬୍⯡ⓗ࡞ຍᕤ✵㛫㸦ᅗ㸧
ク付近を通って空間中央（図3（1）中B部）まで到達します。一方，空気流制御を施した加工㻌空間（図3（2））では，空間下部の空気流動が低減され，堆積切屑の巻き上がりを抑制します。
࡛ࡣ㸪ࢳࣕࢵࢡ࠿ࡽࡢὶ㏿ࡢ኱ࡁ࠸✵Ẽὶ㸦ᅗ

 ᅗ
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⠊ᅖ࡟✵㛫ୗ᪉ࢆὶືࡋ㸪㺡㺎ࡉࢀ㸪ሁ✚ษᒌࡢᕳࡁୖࡀࡾࢆᢚไࡋࡲࡍ㸬ᅗ㸱 &1& ᪕┙ຍᕤ✵㛫ࡢ✵Ẽὶไᚚຠᯝ㸦ᩘ್ゎᯒ⤖ᯝ㸧✵㛫୰ኸ ᅗ

୰౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌 ✵Ẽὶไᚚ࡞ࡋ ✵Ẽὶไᚚ࠶ࡾ㒊 ࡲ࡛㻌㸪✵Ẽὶไᚚࢆ᪋ࡋࡓຍᕤ✵㸪✵㛫ୗ㒊ࡢ✵Ẽὶືࡀపῶ

ᕳࡁୖࡀࡾࢆᢚไࡋࡲࡍ㸬㻌 （1）空気流制御なし
 ✵Ẽὶไᚚ࡞ࡋ
図3

ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌（2）空気流制御あり ✵Ẽὶไᚚ࠶ࡾ

CNC旋盤加工空間の空気流制御効果（数値解析結果）
㻌ᅗ㸱 &1& ᪕┙ຍᕤ✵㛫ࡢ✵Ẽὶไᚚຠᯝ㸦ᩘ್ゎᯒ⤖ᯝ㸧
㻌

提供可能な
設備・機器

㻌
㻌

ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌㻌㻌― 103 ―

技 術・ 研 究 シ ー ズᚩⓗ࡞ὶࢀᣲືࢆ⢭ᰝ

技術・研究シーズ紹介

電気・電子・情報系 電気エネルギーシステムコース

研
究
タイトル

高効率高品質電力供給システムの開発と応用

氏

名

安東
至
ANDO Itaru

E-maili-ando@akita-nct.ac.jp

職

名

教授

学

博士（工学）

位

所属学会・協会

電気学会，計測自動制御学会，IEEE

キ ー ワ ー ド

高効率，電力変換器，インバータ，UPS，チョッパ

技 術 相 談提供可能技術・コンバータ/インバータ
・UPS（無停電電源装置）
・チョッパ

研究内容

コンバータ/インバータに代表される半導体電力変換器による高効率高品質電力供給システムの開発とその応用に関する研究を行っている。一般的なブリッジ形電力変換器の高効率制御法から新しい
主回路構成，センサレス制御，ソフトスイッチングを導入した高効率化手法を研究開発するとともに，UPS（無停電電源装置）やCT等の医療機器用電源，実験用電源装置などへの応用も行っている。
○GICを用いた電子回路モデルによるコンバータの三相電流復元とセンサレス制御

温湿度変化の激しい屋外の使用や振動の多い劣悪な環境下で使用する電力変換器はゲイン不平衡等を含むセンサの故障が電力供給に大きな影響を与え，コスト削減と合わせてセンサレス制御化が望まれている。本研究は，GIC（Generalized Immittance Converter）を用いた電子回路モデルにより，
技 術・ 研 究 シ ー ズ

直流電流センサのみで三相電流を簡単に復元し，三相電流センサレス正弦波コンバータを実現する手法を開発するとともに，本モデル手法による他のブリッジ形電力変換器のセンサレス制御への応用を検討することである。開発する三相電流復元手法はコンバータをインピーダンス等価変換し，制御回路の電力レベルで電子回路モデルを構成して三相電流を復元し，また，実機とモデルの各直流電流の差から実機とモデル間の使用素子パラメータ誤差を補償することで事前のスイッチング情報を必要とせず，また，復元困難期間もなく，復元電流の正確性を確保できる。

（参考文献：平成29年度電気関係学会東北支部連合大会2A08，科研費H28〜 H30，16K06251）○出力電圧に適した回路構成を有する入出力１線共通型電力変換器
一般的な単相ブリッジ形電圧形電力変換器は，出力電圧の変化に関わらず一定の直流電圧を確保し，PWM制御等のスイッチング制御と出力フィルタにより高品質な出力電圧を供給している。スイッチン
グ周波数の増加は損失と電磁ノイズを増加するが，出力フィルタの小形化を可能にする。一方，出力電圧に応じた直流電圧を確保するチョッパ回路や電源電圧を利用した出力制御は電力変換器の過度な変換負担を軽減し，効率の上昇とフィルタの小形化を達成できる。これより，本研究では出力電圧に適した回路構成に変形可能で，入出力の１線を共通とし安全性を高めた出力フィルタの小型化を可能にする電力変換器の提案を行い，シミュレーションと実験により開発を行っている。
（参考文献：平成29年度電気関係学会東北支部連合大会2A07）○ロスレススナバを組み入れたインターリーブ式ソフトスイッチングPFC回路のセンサレス制御法
小容量アクティブ整流器はロスレススナバと臨界モード制御の活用により比較的簡単な回路で構成できる反面，電流不連続による入力フィルタの大型化が課題であった。提案したインターリーブ方式
ソフトスイッチングPFC 回路はこれらを改善できる一方で，ソフトスイッチング実現のためにセンサ数の増加が懸念されていた。本研究ではセンサレス制御の実現による高い安全動作性能の確保を実現する。
（参考文献：安東他

電気学会論文誌D, vol.135, No.12, pp1217­1224, 2015）

提供可能な
設備・機器

― 104 ―

ᡤᒓ䠖㟁Ẽ᝟ሗᕤᏛ⛉◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
㻌
技術・研究シーズ紹介 電気・電子・情報系 情報・通信ネットワークコース

ᚤᙅ㟁ຊಙྕ䛾ゎᯒ䛸ᛂ⏝ᢏ⾡䛾◊✲㻌研
究
微弱電力信号の解析と応用技術の研究
タイトルẶྡ䠖㻌 㻌 㥖ᮌ᰿㝯ኈ㻌 䠋㻷㻻㻹㻭㻷㻵㻺㻱㻌㼀㼍㼗㼍㼟㼔㼕㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌

㼗㼛㼙㼍㼗㼕㼚㼑㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
駒木根隆士
E-mail komakine@akita-nct.ac.jp
KOMAKINE TakashiᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 㟁Ꮚ᝟ሗ㏻ಙᏛ఍㻌職
名 教授
学 位 博士（工学）ㄏ㟁య䚸㻌 ᩓ஘Ἴ䚸㻌 䝇䝨䜽䝖䝷䝮䚸㻌 䝬䜲䜽䝻Ἴ䚸㻌㠀౵く ᐃ㻌
䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌

⫋ྡ䠖㻌

ᩍᤵ㻌
氏

名

㻌
㻌
㻌
㻌
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㻌

䞉㟁☢Ἴ䛻䜘䜛㠀᥋ゐ≀ᛶศᯒ㻌
所属学会・協会
電子情報通信学会䞉㟁☢㞧㡢䛾 ᐃ䚸ホ౯䚸ᑐ⟇ᡭἲ㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌
キ ー ワ 䞉ᚤᙅ↓⥺㏻ಙ䝅䝇䝔䝮㛤Ⓨ㻌ー ド 誘電体，散乱波，スペクトラム，マイクロ波，非侵襲測定ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
㻌
・電磁波による非接触物性分析
技 術 相 談提供可能技術・電磁雑音の測定，評価，対策手法
・微弱無線通信システム開発◊✲ෆᐜ䠖㻌 䝬䜲䜽䝻Ἴᩓ஘䝇䝨䜽䝖䝷䝮ほᐹ䛻䜘䜛≀ᛶศᯒἲ㻌する液体へも対応できる実用的な手法である。
ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌䠑㠃䝬䜲䜽䝻Ἴ⏝㟁Ἴᬯᐊ䠄㼀㻰㻷䠅㻌䝇䝨䜽䝖䝷䝮䜰䝘䝷䜲䝄 㻺㻥㻟㻠㻜㻮䠄䜻䞊䝃䜲䝖䠅㻌参 考 文 献 ［1］T. Komakine, T. Kurosawa, K. Miyanaga H. and Inoue, “A Novel Estimation䝧䜽䝖䝹䝅䜾䝘䝹䝆䜵䝛䝺䞊䝍 㻿㻹㻮㼂㻝㻜㻜㻭䠄䝻䞊䝕䝅䝳䝽䝹䝒䠅㻌
Method of Dielectric Permittivity by using Scattered Waves” , IEEJ Trans. FM, vol.131, no.4 (2011).

䝅䜾䝘䝹䜰䝘䝷䜲䝄 㻲㻿㼃䠄䝻䞊䝕䝅䝳䝽䝹䝒䠅㻌䝩䞊䞁䜰䞁䝔䝘 㻮㻮㻴㻭㻥㻝㻞㻜㻯䠄䝅䝳䝽䝹䝒䝧䝑䜽䠅㻌䝬䜲䜽䝻Ἴ䝅䜾䝘䝹䝆䜵䝛䝺䞊䝍 㻿㻹㻮㻝㻜㻜㻭䠄䝻䞊䝕䝅䝳䝽䝹䝒䠅㻌䝕䝆䝍䝹䡡䜸䝅䝻䝇䝁䞊䝥 㻾㼀㻻㻞㻜㻜㻜䠄䝻䞊䝕䝅䝳䝽䝹䝒䠅㻌㻌㻌
提供可能な 5面マイクロ波用電波暗室（TDK）／スペクトラムアナライザN9340B（キーサイト）／シグナルアナライザFSW（ローデシュ
ワルツ）／ベク
トルシグナルジェネレータSMBV100A（ローデシュワルツ）／ホーンアンテナBBHA9120C（シュワルツベック）
㻌
㻌
設備・機器

／マイクロ波シグナルジェネレータSMB100A（ローデシュワルツ）／デジタル･オシロスコープRTO2000（ローデシュワルツ）― 105 ―



技 術・ 研 究 シ ー ズ䛆䠍䛇ᴫせ㻌
研究内容 マイクロ波散乱スペクトラム観察による物性分析法
㻌 ᵝ䚻䛺ᮦᩱ䛾≀ᛶ䜢≉ᚩ௜䛡䜛䛂㔞䛃䛸䛧䛶䚸㧗࿘Ἴᩘᖏ䛷䛾ㄏ㟁⋡䛸ㄏ㟁ᦆኻ䛜䛒䜛䚹䛣䜜䜎䛷䚸ᵝ䚻䛺≉ᚩ䜢䜒䛴【１】概要
ᐃἲ䛜⪃᱌䞉ᐇ⏝໬䛥䜜䛶䛝䛯䛜䚸ᮏ◊✲䛷䛿䚸䝬䜲䜽䝻Ἴᩓ஘䜢฼⏝䛩䜛䚸⡆౽䛛䛴㎿㏿䛺ㄏ㟁⋡ᐃἲ䜢ᥦ᱌䞉
様々な材料の物性を特徴付ける「量」として，高周波数帯での誘電率と誘電損失がある。これまで，
㛤Ⓨ䛧䚸ᮦᩱ≀ᛶ䛾ホ౯䝅䝇䝔䝮䛸䛧䛶ᛂ⏝䜢ᅗ䛳䛶䛔䜛䚹㻌
様々な特徴をもつ測定法が考案・実用化されてきたが，本研究では，マイクロ波散乱を利用する，簡䛆䠎䛇 ᐃཎ⌮㻌 便かつ迅速な誘電率測定法を提案・開発し，材料物性の評価システムとして応用を図っている。
㻌 ㄏ㟁ᛶ䛾⿕ 【２】測定原理ᐃ≀䛻ヨᩱ䝃䜲䝈䜘䜚༑ศ䛻㛗䛔Ἴ㛗䜢ᣢ䛴㧗࿘Ἴᨺᑕ㟁⏺䛜ຍ䜟䜛䛸䚸ㄏ㟁య୰䛷஺␒䛩䜛ศᴟ䛻䜘䜚ኚ఩㟁ὶ䛜ὶ䜜䚸㟁☢Ἴ䛜ᩓ஘෌ᨺᑕ䛥䜜䜛䚹䛣䛾ᩓ஘Ἴ䛾ᙉᗘ䛿䚸ヨᩱ䛾ẚㄏ㟁⋡䛸୍ព䛾㛵ಀ䛜䛒䜚䚸㟁
誘電性の被測定物に試料サイズより十分に長い波長を持つ高周波放射電界が加わると，誘電体中で☢Ἴ䛾Ἴ㛗䞉ఏ᧛㊥㞳䞉ヨᩱయ✚䛚䜘䜃ᙧ≧䛻ᛂ䛨䛯⿵ṇ䛻䜘䜚ᐃ㔞ⓗ䛻୚䛘䜙䜜䜛஦䜢⌮ㄽ䛚䜘䜃ᐇ㦂䛻䜘䜚᳨ド
交番する分極により変位電流が流れ，電磁波が散乱再放射される。この散乱波の強度は，試料の比誘䛧䛯䚹Ἴ㛗 㻟㻜㻜㻌 電率と一意の関係があり，電磁波の波長・伝播距離・試料体積および形状に応じた補正により定量的䟚㻌 䠄࿘Ἴᩘ㻌 㻝㻳㻴㼦䠅䚸┤ᚄ 㻝㻜㻌 㼙㼙㻌 䛚䜘䜃 㻞㻜㻌 䟚䛾ヨᩱ䛻䛚䛔䛶䚸ẚㄏ㟁⋡ 㻥㻚㻣㻌 䛾䜰䝹䝭䝘⌫䜢ᇶ‽䛻
に与えられる事を理論および実験により検証した。波長300㎜（周波数1GHz），直径10mmおよび20ᰯṇ䛧䛯 ᐃ䝅䝇䝔䝮䛷䛿䚸䝔䝣䝻䞁⌫䛾ㄏ㟁⋡ 㻞㻚㻜㻌 䜢⢭ᗘ 㻞㻑䛷᥎ᐃ䛷䛝䛶䛔䜛䚹㻌㎜の試料において，比誘電率9.7のアルミナ球を基準に校正した測定システムでは，テフロン球の誘電䛆䠏䛇ᾮ≧ヨᩱ䜈䛾ᛂ⏝㻌
率2.0を精度2%で推定できている。
㻌 ᮏᡭἲ䛾ᛂ⏝䛸䛧䛶䚸ᶵᲔ䝅䝇䝔䝮䛾Ἔᅽ㥑ື⏝సືἜ䜔₶⁥Ἔ䛾ຎ໬䜢䚸㎿㏿䛻㠀᥋ゐ䞉㠀౵く䛷ホ౯䛩䜛䝅䝇
【３】液状試料への応用
䝔䝮䜢㛤Ⓨ䛧䛯䚹㻞䡚㻞㻚㻡㻌㻳㻴㼦 䛾䝬䜲䜽䝻Ἴ䜢⤒᫬ຎ໬䛥䛫䛯Ἔヨᩱ䛻↷ᑕ䛧䛯䛸䛝䛾ᩓ஘Ἴ䛾㐃⥆䝇䝨䜽䝖䝷䝮䛿ᅗ 㻝㻌
本手法の応用として，機械システムの油圧駆動用作動油や潤滑油の劣化を，迅速に非接触・非侵襲䛻♧䛩䜘䛖䛺⤒㐣᫬㛫䛤䛸䛻␗䛺䜛≉ᛶ䜢♧䛧䚸䛭䛾㟁ຊᖹᆒ䛿䚸ᅗ 㻞 䛾䜘䛖䛻౑⏝᫬㛫䛸䛾㛫䛻ᙉ䛔┦㛵䛜ぢ䜙䜜
で評価するシステムを開発した。2〜2.5GHzのマイクロ波を経時劣化させた油試料に照射したときの䛯䚹䛧䛯䛜䛳䛶䚸ᩓ஘Ἴᙉᗘ䛛䜙ຎ໬≧ែ䜢⡆౽䛻ホ౯䛩䜛䛣䛸䛜ྍ⬟䛷䛒䜛䚹䜎䛯䠈㔠ᒓ䜔Ỉศ䛾ΰධ䛻ᑐ䛩䜛᭷ព
散乱波の連続スペクトラムは図1に示すような経過時間ごとに異なる特性を示し，その電力平均は，図䛺ᛂ⟅䜒☜䛛䜑䜙䜜䛯䚹௨ୖ䛾䛣䛸䛛䜙䚸ᮏ䝅䝇䝔䝮䛿Ἔヨᩱ䛾ရ㉁⟶⌮䛻᭷⏝䛷䛒䜛䛣䛸䛜ศ䛛䛳䛯䚹㻌䛆䠐䛇௒ᚋ䛾ᒎ㛤㻌2のように使用時間との間に強い相関が見られた。したがって，散乱波強度から劣化状態を簡便に評価することが可能である。また，金属や水分の混入に対する有意な応答も確かめられた。以上のことから，㻌 ᮏᡭἲ䛿䚸⎔ቃ䛻䛚䛡䜛ሷศ䛺䛹䛾ΰධ䛻䜘䜛Ỉ㉁ở⃮䛾᳨ฟ䜔䚸Ỉศ䛻ὀ┠䛧䛯స≀➼䛾ရ㉁⟶⌮䛻䜒㐺⏝䛩䜛
本システムは油試料の品質管理に有用であることが分かった。
䛣䛸䛜䛷䛝䜛䚹䜎䛯⏕య䛾≧ែ㆑ู䛾ᛂ⏝䜒⪃䛘䜙䜜䜛䚹ᮏ◊✲䛷ᥦ᱌䛩䜛㟁☢Ἴ䛾ᩓ஘෌ᨺᑕ䜢฼⏝䛩䜛᪉ἲ䛿䚸【４】今後の展開㧗࿘Ἴ㟁⏺୰䛾ㄏ㟁య䛛䜙䛾෌ᨺᑕἼᙉᗘ䛸ẚㄏ㟁⋡䛾୍ព䛾㛵ಀ䜢฼⏝䛧䚸᪤▱䛾㧗࿘Ἴᨺᑕ㟁⏺୰䛻⨨䛔䛯
本手法は，環境における塩分などの混入ㄏ㟁యヨᩱ䛾ᩓ஘Ἴ㟁⏺䜢ィ 䛧䛶䛭䛾ㄏ㟁⋡䜢㠀᥋ゐ䛷㻌
による水質汚濁の検出や，水分に注目した⡆౽䛻᥎ᐃ䛷䛝䜛䜒䛾䛷䛒䜛䚹㻌
作物等の品質管理にも適用することができ㻌 ᮏἲ䛿䚸ヨᩱ䛾ᑍἲ䛜ಙྕἼ㛗䛻ᑐ䛧ᑠ䛥䛟䛶Ⰻ䛔䛸䛔䛖る。また生体の状態識別の応用も考えられ≉ᚩ䜢ᣢ䛱䚸䜎䛯ᵝ䚻䛺ヨᩱᙧ≧䜔ὶື䛩䜛ᾮయ䜈䜒ᑐᛂる。本研究で提案する電磁波の散乱再放射䛷䛝䜛ᐇ⏝ⓗ䛺ᡭἲ䛷䛒䜛䚹㻌を利用する方法は，高周波電界中の誘電体
㻌からの再放射波強度と比誘電率の一意の関ཧ⪃ᩥ⊩㻌 䠷㻝䠹㼀㻚㻌㻷㼛㼙㼍㼗㼕㼚㼑㻘㻌㼀㻚㻌㻷㼡㼞㼛㼟㼍㼣㼍㻘㻌㻷㻚㻌㻹㼕㼥㼍㼚㼍㼓㼍㻌㻴㻚㻌㼍㼚㼐㻌
係を利用し，既知の高周波放射電界中に置㻵㼚㼛㼡㼑㻘㻌 䇾㻭㻌㻺㼛㼢㼑㼘㻌㻱㼟㼠㼕㼙㼍㼠㼕㼛㼚㻌㻹㼑㼠㼔㼛㼐㻌㼛㼒㻌㻰㼕㼑㼘㼑㼏㼠㼞㼕㼏㻌㻼㼑㼞㼙㼕㼠㼠㼕㼢㼕㼠㼥㻌
いた誘電体試料の散乱波電界を計測してそ㼎㼥㻌 㼡㼟㼕㼚㼓㻌 㻿㼏㼍㼠㼠㼑㼞㼑㼐㻌㼃㼍㼢㼑㼟䇿㻌 㻘㻌 㻵㻱㻱㻶㻌 㼀㼞㼍㼚㼟㻚㻌 㻲㻹㻘㻌 㼢㼛㼘㻚㻝㻟㻝㻘㻌 㼚㼛㻚㻠㻌
図１
図２
平均電力との相関の誘電率を非接触で簡便に推定できるもの
ᅗ 㻝㻌散乱波スペクトラムᩓ஘Ἴ䝇䝨䜽䝖䝷䝮㻌ᅗ 㻞㻌 ᖹᆒ㟁ຊ䛸䛾┦㛵
㻌
㻔
㻕
である。
ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌㻌
本法は，試料の寸法が信号波長に対し小さくて良いという特徴を持ち，また様々な試料形状や流動技術・研究シーズ紹介
研
究
タイトル

㻌

電気・電子・情報系 情報・通信ネットワークコース

ビッグデータから知見を発掘する数理ツールの研究

武井 由智
氏
名
TAKEI Yoshinori◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
職

名教授ᡤᒓ䠖㻌 㟁Ẽ᝟ሗᕤᏛ⛉E-mailytakei@akita-nct.ac.jp

学

博士（工学）

位㻌䝡䝑䜾䝕䞊䝍䛛䜙▱ぢ䜢Ⓨ᥀䛩䜛ᩘ⌮䝒䞊䝹䛾◊✲㻌

所属学会・協会Ặྡ䠖㻌 㻌 Ṋ஭㻌 LA，電子情報通信学会，情報処理学会，ACM，SIAM，AMS，IEEE⏤ᬛ䠋㻌 㼀㻭㻷㻱㻵㻌㼅㼛㼟㼔㼕㼚㼛㼞㼕㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
㼥㼠㼍㼗㼑㼕㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌㻌㻌㻌⫋ྡ䠖㻌 ෸ᩍᤵ㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ㻌 㻔ᕤᏛ㻕㻌キ ー ワ ー ド データマイニング，
ランダムアルゴリズム，
公開鍵暗号関連技術，
乱数，
学習アルゴリズム 㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 㻸㻭㻘㻌 㟁Ꮚ᝟ሗ㏻ಙᏛ఍㻘㻌 ᝟ሗฎ⌮Ꮫ఍㻘㻌㻭㻯㻹㻘㻌㻿㻵㻭㻹㻘㻌㻭㻹㻿㻘㻌㻵㻱㻱㻱㻌
㻌




技 術 相 談提 供䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌可能技術

・ランダムなデータ（数値，テキスト，画像）からの規則性発見のためのアル䝕䞊䝍䝬䜲䝙䞁䜾䚸䝷䞁䝎䝮䜰䝹䝂䝸䝈䝮䚸බ㛤㘽ᬯྕ㛵㐃ᢏ⾡䚸஘ᩘ䚸Ꮫ⩦䜰䝹䝂䝸䝈䝮㻌 㻌
ゴリズム
㻌・複数データ相互の類似性検出アルゴリズム

䞉䝷䞁䝎䝮䛺䝕䞊䝍䠄ᩘ್䚸䝔䜻䝇䝖䚸⏬ീ䠅䛛䜙䛾つ๎ᛶⓎぢ䛾䛯䜑䛾䜰䝹䝂䝸䝈䝮䞉㻌
ᢏ⾡┦ㄯ㻌
研究内容
䞉」ᩘ䝕䞊䝍┦஫䛾㢮ఝᛶ᳨ฟ䜰䝹䝂䝸䝈䝮㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
算法（アルゴリズム）の分野において，ビッグデータから有用な知見をあぶり出す「データ㻌

マイニング」のための数理的なツールの開発を中心として，次のような研究を手掛けて来ていMin ⟬ἲ䠄䜰䝹䝂䝸䝈䝮䠅䛾ศ㔝䛻䛚䛔䛶䚸䝡䝑䜾䝕䞊䝍䛛䜙᭷⏝䛺▱ぢ䜢䛒䜆䜚ฟ䛩䛂䝕䞊䝍䝬䜲䝙䞁䜾䛃䛾䛯䜑䛾ᩘ⌮ⓗ䛺
hashと呼ばれるドキュメントの小さな要約データからドキュメント間の類似性を推定する手法
 䝒䞊䝹䛾㛤Ⓨ䜢୰ᚰ䛸䛧䛶䚸ḟ䛾䜘䛖䛺◊✲䜢ᡭ᥃䛡䛶᮶䛶䛔䜎䛩䚹䕺䝗䜻䝳䝯䞁䝖㢮ఝᗘ䛾㧗㏿ุᐃ䛻⏝䛔䜙䜜䜛᭱
の根幹となる「最小値独立置換族」に対し，無駄のない構成を与えています（下図左）。◆波形 ᑠ್⊂❧⨨᥮᪘䛾᭱㐺ᵓᡂ䠖㻌㻹㼕㼚㻙㼔㼍㼟㼔㻌 䛸࿧䜀䜜䜛䝗䜻䝳䝯䞁䝖䛾ᑠ䛥䛺せ⣙䝕䞊䝍䛛䜙䝗䜻䝳䝯䞁䝖㛫䛾㢮ఝᛶ䜢᥎
モーメントによるディジタルフィルタの閉じた公式：
マルチメディアデータ加工の基礎とな ᐃ䛩䜛ᡭἲ䛾᰿ᖿ䛸䛺䜛䛂᭱ᑠ್⊂❧⨨᥮᪘䛃䛻ᑐ䛧䚸↓㥏䛾䛺䛔ᵓᡂ䜢୚䛘䛶䛔䜎䛩㻔ୗᅗᕥ㻕䚹䕺Ἴᙧ䝰䞊䝯䞁䝖䛻䜘るディジタルフィルタを簡単に構成できます。◆疎フーリエ表現アルゴリズムの実装： スペ 䜛䝕䜱䝆䝍䝹䝣䜱䝹䝍䛾㛢䛨䛯බᘧ䠖㻌䝬䝹䝏䝯䝕䜱䜰䝕䞊䝍ຍᕤ䛾ᇶ♏䛸䛺䜛䝕䜱䝆䝍䝹䝣䜱䝹䝍䜢⡆༢䛻ᵓᡂ䛷䛝䜎䛩䚹
クトルの偏ったデータを簡潔に表現することができる疎フーリエ表現アルゴリズムを実装しま 䕺␯䝣䞊䝸䜶⾲⌧䜰䝹䝂䝸䝈䝮䛾ᐇ⿦䠖㻌䝇䝨䜽䝖䝹䛾೫䛳䛯䝕䞊䝍䜢⡆₩䛻⾲⌧䛩䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜛␯䝣䞊䝸䜶⾲⌧䜰䝹した。◆未知論理関数の学習アルゴリズム：
ランダムに集めた複数設問の YES/NO の回答か 䝂䝸䝈䝮䜢ᐇ⿦䛧䜎䛧䛯䚹䕺ᮍ▱ㄽ⌮㛵ᩘ䛾Ꮫ⩦䜰䝹䝂䝸䝈䝮䠖㻌䝷䞁䝎䝮䛻㞟䜑䛯」ᩘタၥ䛾㻌 㼅㻱㻿㻛㻺㻻㻌 䛾ᅇ⟅䛛ら，ターゲット設問のYES/NOがどのように決まっているかをあぶり出すことができます。◆
偏りの少ない逆数型擬似乱数発生器：有限体上の逆数変換の応用により，格子構造という有害 䜙䚸䝍䞊䝀䝑䝖タၥ䛾㼅㻱㻿㻛㻺㻻㻌 䛜䛹䛾䜘䛖䛻Ỵ䜎䛳䛶䛔䜛䛛䜢䛒䜆䜚ฟ䛩䛣䛸䛜䛷䛝䜎䛩䚹䕺೫䜚䛾ᑡ䛺䛔㏫ᩘᆺᨃఝ
な規則性を排した乱数列を出すアルゴリズムです。◆順列に対する未知の選好をあぶり出すた ஘ᩘⓎ⏕ჾ䠖᭷㝈యୖ䛾㏫ᩘኚ᥮䛾ᛂ⏝䛻䜘䜚䚸᱁Ꮚᵓ㐀䛸䛔䛖᭷ᐖ䛺つ๎ᛶ䜢᤼䛧䛯஘ᩘิ䜢ฟ䛩䜰䝹䝂䝸䝈䝮䛷めの帯域制限フーリエ変換アルゴリズム： 観測者が順列に関して感じている隠れた選好を非 䛩䚹䕺㡰ิ䛻ᑐ䛩䜛ᮍ▱䛾㑅ዲ䜢䛒䜆䜚ฟ䛩䛯䜑䛾ᖏᇦไ㝈䝣䞊䝸䜶ኚ᥮䜰䝹䝂䝸䝈䝮䠖㻌ほ ⪅䛜㡰ิ䛻㛵䛧䛶ឤ䛨
可換フーリエ変換（下図右）の応用によりあぶり出します。工程の順と品質の関係のあぶり出 䛶䛔䜛㞃䜜䛯㑅ዲ䜢㠀ྍ᥮䝣䞊䝸䜶ኚ᥮䠄ୗᅗྑ䠅䛾ᛂ⏝䛻䜘䜚䛒䜆䜚ฟ䛧䜎䛩䚹ᕤ⛬䛾㡰䛸ရ㉁䛾㛵ಀ䛾䛒䜆䜚ฟ䛧
しにもなぞらえられます。
 䛻䜒䛺䛮䜙䛘䜙䜜䜎䛩䚹㻌㻌◊✲ෆᐜ䠖㻌
ます。◆ドキュメント類似度の高速判定に用いられる最小値独立置換族の最適構成：

技 術・ 研 究 シ ー ズ

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技術・研究シーズ紹介 電気・電子・情報系 情報・通信ネットワークコース◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
研
究
タイトル

㻌

アンテナの電磁界解析と最適化設計

䜰䞁䝔䝘䛾㟁☢⏺ゎᯒ䛸᭱㐺໬タィ㻌Ặྡ䠖㻌 㻌 ఀ⸨㻌 ᱇୍㻌䠋㻌 㻵㼀㻻㻴㻌㻷㼑㼕㼕㼏㼔㼕㻌
伊藤
桂一
氏
名
⫋ྡ䠖㻌 ෸ᩍᤵ㻌 ITOH Keiichi㼕㼠㼛㼗㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌
itok@akita-nct.ac.jpᏛ఩䠖㻌༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
職
名学位教授
博士（工学）
ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 㟁Ꮚ᝟ሗ㏻ಙᏛ఍䠈᪥ᮏ 㻭㻱㻹 Ꮫ఍䠈᪥ᮏ䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁Ꮫ఍䠈௚㻌

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E-mail㻌㻌㻌㻌㻌ᑟἼ⟶䝇䝻䝑䝖䜰䞁䝔䝘䠈ㄏ㟁య䝺䞁䝈䠈㻲㻰㼀㻰ἲ䠈䝡䞊䝮䝣䜷䞊䝭䞁䜾䠈䝖䝫䝻䝆䞊᭱㐺໬㻌 㻌䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
所属学会・協会
電子情報通信学会，日本AEM学会，日本シミュレーション学会，他
䞉䜰䞁䝔䝘䛾㟁☢⏺ゎᯒ䛸䝇䝟䝁䞁䛻䜘䜛኱つᶍィ⟬㻌
キーワー
ド 導波管スロットアンテナ，
誘電体レンズ，FDTD法，ビームフォーミング，
トポロジー最適化䞉䜰䞁䝔䝘䛾᭱㐺໬タィ䛚䜘䜃ㄏ㟁య䝺䞁䝈ᙧ≧䛾䝖䝫䝻䝆䞊᭱㐺໬㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌
・アンテナの電磁界解析とスパコンによる大規模計算ᐃ䛺䛹䛾䝬䜲䜽䝻Ἴ䞉䝭䝸Ἴ ᐃ㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉㟁Ἴᬯᐊ䜢฼⏝䛧䛯ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁
技 術 相 談 ・アンテナの最適化設計および誘電体レンズ形状のトポロジー最適化䞉ㄏ㟁య䝺䞁䝈䛻䜘䜛䜰䞁䝔䝘䛾ᗈゅ໬䠈⊃ゅ໬䛻㛵䛩䜛タィ䛚䜘䜃ヨసᢏ⾡㻌
提 供 可 能 技 術 ・電波暗室を利用した放射パターン測定などのマイクロ波・ミリ波測定
・誘電体レンズによるアンテナの広角化，狭角化に関する設計および試作技術◊✲ෆᐜ䠖㻌 研究内容
䜰䞁䝔䝘䛾᭱㐺໬タィ䛸୺䝡䞊䝮䛾⊃ゅ໬䛚䜘䜃ᗈゅ໬ᢏ⾡䛾㛤Ⓨ㻌
アンテナの最適化設計と主ビームの狭角化および広角化技術の開発

誘電体レンズ（レドームとしての役割もある）があれば，
䝺䞁䝈䛾཰᮰ᛶ䛸䛔䛖㛗ᡤ䛿ά䛛䛧䛺䛜䜙䠈䜰䞁䝔䝘䜢ಖㆤ䛩䜛ᑠᆺ䛾
過酷な自然環境下でも使用できる高効率なアンテナを開発 ㄏ㟁య䝺䞁䝈䠄䝺䝗䞊䝮䛸䛧䛶䛾ᙺ๭䜒䛒䜛䠅䛜䛒䜜䜀䠈㐣㓞䛺⮬↛⎔ቃୗすることができます。本研究ではアンテナおよびアンテナ 䛷䜒౑⏝䛷䛝䜛㧗ຠ⋡䛺䜰䞁䝔䝘䜢㛤Ⓨ䛩䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜎䛩䚹ᮏ◊✲䛷䛿䜰に装荷する誘電体レンズ（レドーム）を最適設計する技術䞁䝔䝘䛚䜘䜃䜰䞁䝔䝘䛻⿦Ⲵ䛩䜛ㄏ㟁య䝺䞁䝈䠄䝺䝗䞊䝮䠅䜢᭱㐺タィ䛩䜛を開発することを目標としています。特に，誘電体レンズ
ᢏ⾡䜢㛤Ⓨ䛩䜛䛣䛸䜢┠ᶆ䛸䛧䛶䛔䜎䛩䚹≉䛻䠈ㄏ㟁య䝺䞁䝈䛾ᙧ≧䜢ኚ䛘
の形状を変えるだけでアンテナの特性を変えることができ䜛䛰䛡䛷䜰䞁䝔䝘䛾≉ᛶ䜢ኚ䛘䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜜䜀䠈୍䛴䛾䜰䞁䝔䝘䜢ከ⏝㏵
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れば，一つのアンテナを多用途に使うことできます。以下䛻౑䛖䛣䛸䛷䛝䜎䛩䚹௨ୗ䛻タィ஦౛䜢♧䛧䜎䛩䚹㻌
に設計事例を示します。
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技 術・ 研 究 シ ー ズ䛆タィ౛䠍㻌 ᑟἼ⟶䝇䝻䝑䝖䜰䞁䝔䝘䛾タィ䛇㻌【設計例１導波管スロットアンテナの設計】䃛㻳㻭䠄䝬᫬㛫㡿ᇦ᭷㝈ᕪศ䠄㻲㻰㼀㻰䠅ἲ䛸㐍໬ᆺィ⟬ᡭἲ䛾୍䛴䛷䛒䜛
時間領域有限差分（FDTD）法と進化型計算手法の一つ
 䜲䜽䝻㑇ఏⓗ䜰䝹䝂䝸䝈䝮䠅䜢⤌䜏ྜ䜟䛫䛯タィᡭἲ䜢ᥦ᱌䛧䛶䛔䜎䛩䚹ᅗ
であるμGA（マイクロ遺伝的アルゴリズム）を組み合わ 㻝 䛻♧䛩䜘䛖䛻䝃䜲䝗䝻䞊䝤ẚ 㻞㻜㼐㻮 䛸䛺䜛䜘䛖䛻ㄏ㟁య䝺䞁䝈⿦ⲴᑟἼ⟶せた設計手法を提案しています。図1に示すようにサイド䝇䝻䝑䝖䜰䝺䞊䜰䞁䝔䝘䛾ప䝃䜲䝗䝻䞊䝤タィ䜢⾜䛳䛯⤖ᯝ䠈䝺䞁䝈䛾ᑍἲ
ローブ比 20dBとなるように誘電体レンズ装荷導波管ス䜢⪃៖䛻ධ䜜䛯䝡䞊䝮䝣䜷䞊䝭䞁䜾䜢ᐇ⌧䛧䜎䛧䛯䠄ᅗ 㻝 ཧ↷䠅䚹㻌
ロットアレーアンテナの低サイドローブ設計を行った結㻌果，レンズの寸法を考慮に入れたビームフォーミングを実䛆タィ౛䠎㻌 ㄏ㟁య䝺䞁䝈ᙧ≧䛾䝖䝫䝻䝆䞊᭱㐺໬䛇㻌
現しました（図1参照）。
ㄏ㟁య䝺䞁䝈䜢䜰䞁䝔䝘䛻⿦Ⲵ䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚䠈୺䝡䞊䝮䛾䝡䞊䝮ᖜ䜢ᗈᅗ 㻝㻌 ప䝃䜲䝗䝻䞊䝤タィ䛾タィ⤖ᯝ㻌䛟䠄ᗈゅ໬䠅䠈䜎䛯䛿⊃䛟䠄⊃ゅ໬䠅䛩䜛ᢏ⾡䛻䛴䛔䛶◊✲䛧䛶䛔䜎䛩䚹㻟 ḟඖ
【設計例2誘電体レンズ形状のトポロジー最適化】
 䝖䝫䝻䝆䞊᭱㐺໬䜢ᑟධ䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚䠈タィ⪅䛾▱ぢ䛻౫Ꮡ䛧䛺䛔ㄏ㟁
誘電体レンズをアンテナに装荷することにより，主ビー య䝺䞁䝈䛾ᙧ≧タィ䛜ྍ⬟䛻䛺䜚䜎䛩䚹ṇつ໬䜺䜴䝇㛵ᩘ䝛䝑䝖䝽䞊䜽ムのビーム幅を広く（広角化），または狭く（狭角化）す 䠄㻺㻳㼚㼑㼠䠅䜢⏝䛔䜛䛣䛸䛻䜘䜚䠈ᑐ⛠ᛶ䛾䛒䜛ヨసྍ⬟䛺ᙧ≧䜢ᚓ䜛䛣䛸䛜䛷る技術について研究しています。3次元トポロジー最適化䛝䜎䛩䠄ᅗ 㻞 ཧ↷䠅䚹㻌
を導入することにより，設計者の知見に依存しない誘電体
㻌
レンズの形状設計が可能になります。正規化ガウス関数
㻌䛣䛾䜋䛛䠈㻔㻝㻕ୖグ䛾ィ⟬䜢⾜䛖䛯䜑䛾䝇䝟䝁䞁䛻䜘䜛኱つᶍゎᯒ䠈㻔㻞㻕ᮏ
図2
トポロジー最適化結果
ネットワーク（NGnet）を用いることにより，対称性のあᅗ 㻞㻌 䝖䝫䝻䝆䞊᭱㐺໬⤖ᯝ㻌
（主ビームのビーム幅の狭角化）ᰯᐇ⩦ᕤሙ䛻䛚䛡䜛䜰䞁䝔䝘ヨస䠈㻔㻟㻕ᮏᰯᡤ᭷䛾㟁Ἴᬯᐊ䛻䛚䛡䜛
る試作可能な形状を得ることができます（図2参照）。
䠄୺䝡䞊䝮䛾䝡䞊䝮ᖜ䛾⊃ゅ໬䠅㻌ᐃ䠈㻔㻠㻕䝭䝸Ἴ㡿ᇦ䜈䛾ᛂ⏝䠈䛺䛹䛻䛴䛔䛶◊✲䜢㐍䜑䛶䛔䜎䛩䚹㻌
このほか，（1）上記の計算を行うためのスパコンによる大規模解析，（2）本校実習工場におᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌
けるアンテナ試作，（3）本校所有の電波暗室における測定，（4）ミリ波領域への応用，などに

ついて研究を進めています。
ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌 㟁Ἴᬯᐊ㻌㻟㻰 䝥䝸䞁䝍䠄㻹㼁㼀㻻㻴 ♫〇䠈௚䠅㻌 䝁䞁䝟䜽䝖䝺䞁䝆䠄㻝㻞㻳㻴㼦 ᖏ㻛㻣㻢㻳㻴㼦 ᖏඹ⏝䠅㻌䝭䝸Ἴᐃ⏝䝁䞁䝫䞊䝛䞁䝖䠄Ⓨ᣺ჾ䠈䝝䞊䝰䝙䝑䜽䝭䜻䝃䠈௚䠅㻌ᐃ⏝ᅇ㌿ྎ㻌 電波暗室，3Dプリンタ（MUTOH社製，他）／コンパクトレンジ（12GHz帯/76GHz帯共用）／ミリ波㻌 ᨺᑕ䝟䝍䞊䞁 提供可能な測定用コンポーネント（発振器，ハーモニックミキサ，他）／放射パターン測定用回転台／放射分布測定
ᨺᑕศᕸ ᐃ⏝㼤㻙㼥 䝇䜻䝱䝘㻌用x-yスキャナ／電圧定在波比測定システム
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設備・機器
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㟁ᅽᐃᅾἼẚᐃ䝅䝇䝔䝮㻌

㻌― 107 ―



技術・研究シーズ紹介

電気・電子・情報系 電気エネルギーシステムコース

研
究
タイトル

極数切換誘導電動機の特性算定について

氏

名

山崎 博之
YAMAZAKI Hiroyuki

E-maileyama@akita-nct.ac.jp

職

名

准教授

学

博士（工学）

位

所属学会・協会

電気学会，IEEE

キ ー ワ ー ド

電気機械変換工学，誘導電動機，極数切換，空間高調波

技 術 相 談提供可能技術・誘導電動機の特性測定技術
・電気機械統一理論による，誘導電動機等解析法

研究内容

PAM方式を適用した極数切換誘導電動機の特性算定法に関する研究

PAM方式極数切換誘導電動機は，１：２以外の速度比で極数を切換えることができる特徴がある。
一方，起磁力高調波の影響が大きく，高調波非同期トルクを発生しやすい問題がある。
本研究では，一般的な整数スロット巻誘導電動機にPAM方式を適用した場合の極数切換誘導電動機のインダクタンス行列を，対象座標軸上に展開し，対象座標軸上における電圧方程式から，空間高調波を考慮した等価回路を導出している。空間高調波を考慮した等価回路定数は，実験により直接求めることができないため，PAM方式適用前の，一般的な誘導電動機の試験により，一般的な等価回路定数を求め，一般的な等価回路定数から変換することによってPAM方式を適用した場合の誘導電動機の等価回路定数を導出する方法を明らかにしている。
整数スロットを基本としたPAM方式極数切換誘導電動機の特性算定例は以下のようになる。
技 術・ 研 究 シ ー ズ

１） 3の倍数次を含まない極数への切換の場合
8極整数スロット巻誘導電動機をPAM方式によって10極へ切換える場合
２） 3の倍数次を含む極数の切換の場合

8極整数スロット巻誘導電動機をPAM方式によって6極へ切換える場合
6極整数スロット巻誘導電動機をPAM方式によって8極へ切換える場合

整数スロット巻誘導電動機をベースにPAM方式を適用した場合，切換える前後において電動機のバランスが良くないこと，少ないコイル数で多極機を実現したいことなどから，分数スロット巻誘導電動機に対してPAM方式を適用し，多極機へ切換える場合について，設計法，及び特性算定法について研究を行っている。多極機の固定子が実現できると，例えば多極同期電動機の固定子としても転用でき，
小型でコンパクトな低速電動機を実現できる可能性もある。
分数スロット巻誘導電動機をPAM方式によって極数を切換える場合について設計例と起磁力高調波について検討を行った例が，8極から14極へ切換える場合についてであるが，その結果，14極の成分が非常に優勢になるように設計することができている。また，分数スロット巻8極の誘導電動機をベースにPAM方式を適用して10極，14極，16極，20極へ切換える場合のコイルの設計法についても明らかにしている。

特性算定法については，分数スロット巻8極の誘導電動機を10極，14極，16極，20極へ切換える場

合について空間高調波を考慮した等価回路を導出している。それぞれの極数について対応するために，
巻線係数の一種であるConnection factorを導入することによって，各極数への対応ができるように工夫している。また，等価回路定数は，整数スロット巻誘導電動機をPAM方式によって切換える場合と同様に，8極時の等価回路定数を，切換えた後の高調波を考慮した等価回路の諸定数に変換する方法を提案している。
現在，分数スロット巻8極の誘導電動機を14極へ切換えた場合の実機による特性測定結果と，提案する特性算定法によるシミュレーション結果を比較検討し，本手法に対する検討を行っている。
提供可能な
設備・機器

― 108 ―

㩷 技術・研究シーズ紹介 電気・電子・情報系 電気エネルギーシステムコース
ᚲዻ䋺㩷 ⑺↰Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ㩷 㔚᳇ᖱႎᎿቇ⑼
研
究
液晶を用いたミリ波帯制御デバイスに関する研究⎇ⓥ䉺䉟䊃䊦䋺ᶧ᥏䉕↪䈇䈢䊚䊥ᵄᏪ೙ᓮ䊂䊋䉟䉴䈮㑐䈜䉎⎇ⓥ㩷
タイトル
氏

㩷 田中 将樹

E-mail名

TANAKA Masaki᳁ฬ䋺㩷 㩷 ↰ਛ㩷 ዁᮸㩷 䋯㩷 㪫㪘㪥㪘㪢㪘㩷 㪤㪸㫊㪸㫂㫀㩷
職
名 准教授
学 位
⡯ฬ䋺㩷 ಎᢎ᝼㩷tanaka@akita-nct.ac.jp㪜㪄㫄㪸㫀㫃䋺㩷
㫋㪸㫅㪸㫂㪸㪗㫀㫇㪺㪅㪸㫂㫀㫋㪸㪄㫅㪺㫋㪅㪸㪺㪅㫁㫇㩷
博士（工学）
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所属学会・協会
電子情報通信学会，応用物理学会
䉨䊷䊪䊷䊄䋺㩷

䊚䊥ᵄ䊂䊋䉟䉴䋬ᶧ᥏㩷
キ ー ワ ー ド ミリ波デバイス，液晶䊶䊚䊥ᵄᏪ䈱⸘᷹㩷
・ミリ波帯の計測䊶ᶧ᥏䈱㔚ᵄ㗔ၞ೑↪㩷
技 ᛛⴚ⋧⺣㩷
術 相 談
・液晶の電波領域利用
提 ឭଏน⢻ᛛⴚ䋺㩷
供可能技術䊶㪝㪛㪫㪛 ᴺ䈮䉋䉎㔚⏛ᵄ䉲䊚䊠䊧䊷䉲䊢䊮㩷・FDTD法による電磁波シミュレーション
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研究内容 液晶を用いた準光学的なミリ波偏向デバイスに関する研究

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液晶材料は低消費電力，軽量・小型，低コストなどの特徴から，主に液晶ディスプレイ等の⎇ⓥౝኈ䋺㩷
ᶧ᥏䉕↪䈇䈢Ḱశቇ⊛䈭䊚䊥ᵄ஍ะ䊂䊋䉟䉴䈮㑐䈜䉎⎇ⓥ㩷
可視光領域で応用されているが，ミリ波やマイクロ波のようないわゆる電波の周波数領域におᶧ᥏᧚ᢱ䈲ૐᶖ⾌㔚ജ䇮シ㊂䊶ዊဳ䇮ૐ䉮䉴䊃䈭䈬䈱․ᓽ䈎䉌䇮ਥ䈮ᶧ᥏䊂䉞䉴䊒䊧䉟╬䈱นⷞశ㗔ၞ䈪ᔕ↪䈘䉏䈩䈇䉎
いても比較的大きな電気光学効果を有することが確認されており，この周波数領域における制
御デバイスへの応用が試みられている。また，液晶は可視光領域と比較してミリ波領域におけ䈏䇮䊚䊥ᵄ䉇䊙䉟䉪䊨ᵄ䈱䉋䈉䈭䈇䉒䉉䉎㔚ᵄ䈱๟ᵄᢙ㗔ၞ䈮䈍䈇䈩䉅Ყセ⊛ᄢ䈐䈭㔚᳇శቇലᨐ䉕᦭䈜䉎䈖䈫䈏⏕⹺䈘䉏
る損失は小さいことから，数波長程度の比較的大きな実効長を有するデバイスに適用すること䈩䈍䉍䇮䈖䈱๟ᵄᢙ㗔ၞ䈮䈍䈔䉎೙ᓮ䊂䊋䉟䉴䈻䈱ᔕ↪䈏⹜䉂䉌䉏䈩䈇䉎䇯䉁䈢䇮ᶧ᥏䈲นⷞశ㗔ၞ䈫Ყセ䈚䈩䊚䊥ᵄ㗔ၞ
が可能である。一般に，ミリ波領域は比較的波長が短いことから光学的な手法を適用すること䈮䈍䈔䉎៊ᄬ䈲ዊ䈘䈇䈖䈫䈎䉌䇮ᢙᵄ㐳⒟ᐲ䈱Ყセ⊛ᄢ䈐䈭ታല㐳䉕᦭䈜䉎䊂䊋䉟䉴䈮ㆡ↪䈜䉎䈖䈫䈏น⢻䈪䈅䉎䇯৻⥸䈮䇮
が可能であることは良く知られており，プリズムやレンズ等の準光学的なデバイスが報告され䊚䊥ᵄ㗔ၞ䈲Ყセ⊛ᵄ㐳䈏⍴䈇䈖䈫䈎䉌శቇ⊛䈭ᚻᴺ䉕ㆡ↪䈜䉎䈖䈫䈏น⢻䈪䈅䉎䈖䈫䈲⦟䈒⍮䉌䉏䈩䈍䉍䇮䊒䊥䉵䊛䉇䊧䊮ている。そこで，本研究ではネマティック液晶の電気光学効果をミリ波領域に適用し，準光学䉵╬䈱Ḱశቇ⊛䈭䊂䊋䉟䉴䈏ႎ๔䈘䉏䈩䈇䉎䇯䈠䈖䈪䇮ᧄ⎇ⓥ䈪䈲䊈䊙䊁䉞䉾䉪ᶧ᥏䈱㔚᳇శቇലᨐ䉕䊚䊥ᵄ㗔ၞ䈮ㆡ↪䈚䇮
的なミリ波帯制御デバイスを開発することを目的として，積層型液晶プリズムおよび回折光学Ḱశቇ⊛䈭䊚䊥ᵄᏪ೙ᓮ䊂䊋䉟䉴䉕㐿⊒䈜䉎䈖䈫䉕⋡⊛䈫䈚䈩䇮Ⓧጀဳᶧ᥏䊒䊥䉵䊛䈍䉋䈶࿁᛬శቇ⚛ሶ᭴ㅧᶧ᥏䊒䊥䉵䊛
素子構造液晶プリズムを提案する。

図1は積層型液晶プリズムの構造を示す。液晶分子を駆動するための電極を兼ねた金属基板と䉕ឭ᩺䈜䉎䇯㩷

液晶層が交互に積み重ねられた構造となっている。この構造の液晶プリズムに電圧を印加する࿑ 㪈 䈲Ⓧጀဳᶧ᥏䊒䊥䉵䊛䈱᭴ㅧ䉕␜䈜䇯ᶧ᥏ಽሶ䉕㚟േ䈜䉎䈢䉄䈱㔚ᭂ䉕౗䈰䈢㊄ዻၮ᧼䈫ᶧ᥏ጀ䈏੤੕䈮Ⓧ䉂㊀
ことにより，3〜4 程度の偏向角の変化が得られた。また図2は，サブミリメートルオーダの格䈰䉌䉏䈢᭴ㅧ䈫䈭䈦䈩䈇䉎䇯䈖䈱᭴ㅧ䈱ᶧ᥏䊒䊥䉵䊛䈮㔚࿶䉕ශട䈜䉎䈖䈫䈮䉋䉍䇮㪊䌾㪋㫦⒟ᐲ䈱஍ะⷺ䈱ᄌൻ䈏ᓧ䉌䉏䈢䇯
子周期中に誘電体（液晶）が占める割合である占有率に勾配を与えた構造を持つ回折光学素子䉁䈢࿑ 㪉 䈲䇮䉰䊑䊚䊥䊜䊷䊃䊦䉥䊷䉻䈱ᩰሶ๟ᦼਛ䈮⺃㔚૕䋨ᶧ᥏䋩䈏භ䉄䉎ഀว䈪䈅䉎භ᦭₸䈮൨㈩䉕ਈ䈋䈢᭴ㅧ䉕ᜬ䈧࿁
構造液晶プリズムを示す。有限差分時間領域（FDTD）法によるシミュレーションにより，誘᛬శቇ⚛ሶ᭴ㅧᶧ᥏䊒䊥䉵䊛䉕␜䈜䇯᦭㒢Ꮕಽᤨ㑆㗔ၞ䋨㪝㪛㪫㪛䋩ᴺ䈮䉋䉎䉲䊚䊠䊧䊷䉲䊢䊮䈮䉋䉍䇮⺃㔚૕䈱⺃㔚₸䈱ᄌൻ
電体の誘電率の変化によって数度程度の偏向角の変化が得られたことから，各パラメータの最䈮䉋䈦䈩ᢙᐲ⒟ᐲ䈱஍ะⷺ䈱ᄌൻ䈏ᓧ䉌䉏䈢䈖䈫䈎䉌䇮ฦ䊌䊤䊜䊷䉺䈱ᦨㆡൻ䉕ⴕ䈦䈩⚛ሶ䈱⸳⸘䉕ⴕ䈦䈩䈇䉎䇯㩷
適化を行って素子の設計を行っている。
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      ࿑図１
 Ⓧጀဳᶧ᥏ࡊ࡝࠭ࡓ               図２
 ࿑ 回折光学素子構造液晶プリズム
࿁᛬శቇ⚛ሶ᭴ㅧᶧ᥏ࡊ࡝࠭ࡓ
積層型液晶プリズムឭଏน⢻䈭⸳஻䊶ᯏེ䋺㩷㩷

ฬ⒓䊶ဳ⇟䋨䊜䊷䉦䊷䋩㩷 䋵䋰㪞㪟䌺Ꮺ䊚䊥ᵄ⊒ᝄེ䋨䊚䊥䊁䉾䉪䋩㩷

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提供可能な
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 䋹䋰㪞㪟䌺Ꮺ䊚䊥ᵄ⊒ᝄེ䋨䊚䊥䊁䉾䉪䋩㩷
50GHz帯ミリ波発振器（ミリテック）／90GHz帯ミリ波発振器（ミリテック）
設備・機器
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― 109 ―㩷

技 術・ 研 究 シ ー ズᡤᒓ䠖㟁Ẽ᝟ሗᕤᏛ⛉㻌

技術・研究シーズ紹介 電電気・電子・情報系 情報・通信ネットワークコース◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
研
究
タイトル

㻌

流体アニメーション制作システム

ὶయ䜰䝙䝯䞊䝅䝵䞁ไస䝅䝇䝔䝮㻌䠋㻌 㼀㻭㻷㻱㻿㻴㻵㼀㻭㻌㻰㼍㼕㼗㼕㻌Ặྡ䠖㻌 㻌 ➉ୗ㻌 ኱ᶞ㻌
竹下
大樹
氏
名
⫋ྡ䠖㻌 ㅮᖌ㻌 TAKESHITA Daiki㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
E-mailᏛ఩䠖㻌㼠㼍㼗㼑㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌take@akita-nct.ac.jp༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌

職
名 准教授
学 位 博士（工学）ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌᝟ሗฎ⌮Ꮫ఍䠈ⱁ⾡⛉Ꮫ఍䠈㻭㻯㻹䠈㻵㻱㻱㻱㻌㻯㼛㼙㼜㼡㼠㼑㼞㻌㻿㼛㼏㼕㼑㼠㼥㻌

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㻌

䝁䞁䝢䝳䞊䝍䜾䝷䝣䜱䝑䜽䝇䠈ὶయ䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁䠈䝴䞊䝄䜲䞁䝍䝣䜵䞊䝇㻌䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
所属学会・協会
㻌
ACM，IEEE Computer Society，芸術科学会
䞉ὶయ䜰䝙䝯䞊䝅䝵䞁㻌キ ー ワ ー 䞉⢏Ꮚἲ䛻䜘䜛ὶయ䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁㻌ド コンピュータグラフィックス，流体のビジュアルシミュレーション，ユーザインタフェースᢏ⾡┦ㄯ㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉᱁Ꮚἲ䛻䜘䜛ὶయ䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁㻌・流体アニメーション
技 術 相 談
㻌・粒子法による流体のビジュアルシミュレーション
提供可能技術・格子法による流体のビジュアルシミュレーション

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◊✲ෆᐜ䠖㻌 研究内容
ὶయ䜰䝙䝯䞊䝅䝵䞁ไస䝅䝇䝔䝮㻌
流体アニメーション制作システム



流体シミュレーションを利用した煙，爆発，ὶయࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࢆ฼⏝ࡋࡓ↮ࠊ⇿ⓎࠊỈࡢ࢔ࢽ࣓࣮
水のアニメーションの制作手法に関する研究をࢩࣙࣥࡢไసᡭἲ࡟㛵ࡍࡿ◊✲ࢆ୰ᚰ࡟⾜ࡗ࡚࠸ࡲࡍࠋᅗ
中心に行っています。図1，2，3は研究室の学生 㸪㸪 ࡣ◊✲ᐊࡢᏛ⏕࡜⾜ࡗࡓ◊✲ᡂᯝࡢ⏬ീ࡛ࡍ㸬↮ࡢ &* と行った研究成果の画像です。
࡟ࡣ 6WDEOH )OXLG ࡜࠸࠺ィ⟬ࣔࢹࣝ࡟ 9RUWLFLW\
Fluidという計算モデルに&RQILQHPHQW煙のCGにはStable࡜࠸࠺ ᗘࢆᙉ໬ࡍࡿᡭἲࢆᐇ⿦ࡋࡓ᱁Ꮚἲ
࡟ࡼࡿࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࢆ⏝࠸ࡲࡋࡓ㸬⇿Ⓨ࡜Ỉࡢ &* ࡟ࡣVorticity Conﬁnementという渦度を強化する手 ⢏Ꮚἲࢆ⏝࠸࡚࠸ࡲࡍ㸬Ẽయࡢ࢔ࢽ࣓࣮ࢩࣙࣥ࡟⢏Ꮚἲࢆ⏝法を実装した格子法によるシミュレーションを⇿Ⓨࡢὶయࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥ ࠸ࡓ◊✲౛ࡣከࡃ࠶ࡾࡲࡏࢇ㸬用いました。爆発と水のCGには粒子法を用いて
ᅗ図１㸬↮ࡢ&*㸦ྑᅗࡣᅽຊሙ㸧
煙のCG（右図は圧力場）
࡟ࡣᅽຊ໙㓄ࡢィ⟬ࢆ⢏Ꮚ㛫࡟ാࡃ᩺ຊࢆ௬ᐃࡍࡿࡇ࡜࡛
います。気体のアニメーションに粒子法を用い㏆ఝィ⟬ࡋࡓ⊂⮬ࡢィ⟬ࣔࢹࣝࢆ⏝࠸࡚࠾ࡾ㸪ィ⟬㔞ࡣᚑ᮶
た研究例は多くありません。爆発の流体シミュ ᡭἲࡼࡾࡶ㍍ῶࡉࢀ࡚࠸ࡲࡍ㸬Ỉࡢࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥ࡟ࡣ
レーションには圧力勾配の計算を粒子間に働く
 3RVLWLRQ %DVHG )OXLGV ࡜࿧ࡤࢀࡿィ⟬ࣔࢹࣝࢆ᥇⏝ࡋࡲࡋ
斥力を仮定することで近似計算した独自の計算ࡓ㸬ࡇࡕࡽࡢᡭἲࡣ
6WDEOH)OXLG ࡜୪ࡧ㸪&* ࡢศ㔝࡛ࡣⴭྡ࡞ィ⟬ࣔࢹ࡛ࣝࡍ㸬↮࡜Ỉࡢ &* ࡢ⏬ീ⏕ᡂ࡟ࡣ 2SHQ*/
モデルを用いており，計算量は従来手法よりも ࢆ⏝࠸࡚࠾ࡾ㸪⇿Ⓨࡢ &* ࡟ࡘ࠸࡚ࡣ 3295D\ ࡜࠸࠺ࣇࣜ
軽減されています。水のシミュレーションには&* ࡢࣉࣟࢢ࣒ࣛ࡟ࡘ࠸࡚ࡣ ࣮ࢯࣇࢺࢆ⏝࠸ࡲࡋࡓ㸬ỈࡢPosition Based Fluidsと呼ばれる計算モデルを
2SHQ03 ࡟ࡼࡿ୪ิ໬ฎ⌮ࢆ⾜ࡗ࡚࠸ࡲࡍ㸬ࡇࢀ࡟ࡘ࠸࡚

採用しました。こちらの手法はStableFluidと並ࡣ &XGD ࡟ࡼࡿ *38 ࢆ⏝࠸ࡓ୪ิ໬ฎ⌮ࢆᐇ⿦ࡍࡿணᐃ࡛
び，CGの分野では著名な計算モデルです。煙と ࡍ㸬
水のCGの画像生成にはOpenGLを用いており，
᭱㏆ࡢ◊✲ᡂᯝ࡜ࡋ࡚㸪⢏Ꮚἲࡢቃ⏺᮲௳࡟㛵ࡍࡿࡶࡢࢆ

爆 発 のCGに つ⢏Ꮚἲ࡛Ẽయࢆ⾲⌧ࡍࡿ㝿࡟ࡣࢩ
い て はPOV-Rayと い う フ リ ー ソㄽᩥㄅ࡟ᥖ㍕ࡋ࡚࠸ࡲࡍ㸬

ᅗ
㸬⇿Ⓨࡢ
&*
図２
爆発のCG
࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥ✵㛫࡟⢏Ꮚࢆ‶ࡓࡋࡓୖ࡛㸪ࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙ
フトを用いました。水のCGのプログラムについ ࣥࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡟࡞ࡾࡲࡍࡀ㸪Ẽయࡢ㐠ື࡟క࠸㸪✵㛫እ࡟ὶてはOpenMPによる並列化処理を行っています。
 ฟࡍࡿ⢏ᏊࡀⓎ⏕ࡋࡲࡍ㸬ࡑࡢ㝿㸪୙㊊ࡋࡓ⢏Ꮚࢆࢩ࣑ࣗࣞ
これについてはCudaによるGPUを用いた並列化࣮ࢩࣙࣥ✵㛫ᵓᡂ㠃࠿ࡽὶධࡉࡏࡿࡇ࡜࡛⢏Ꮚᩘࢆ⿵࠺ᚲ

処理を実装する予定です。
⏝ࡀ࠶ࡾࡲࡍࡀ㸪ᚑ᮶ࡣヨ⾜㘒ㄗ࡛ὶධ఩⨨㸪᪉ྥ㸪㏿ᗘ㸪
最近の研究成果として，粒子法の境界条件にࢱ࢖࣑ࣥࢢࢆỴᐃࡋ࡚࠸ࡲࡋࡓ㸬ࡇࡢㄽᩥ࡟࠾ࡅࡿ◊✲࡛ࡣ
関するものを論文誌に掲載しています。粒子法 ὶධ⢏Ꮚࡢ఩⨨㸪᪉ྥ㸪㏿ᗘ㸪ࢱ࢖࣑ࣥࢢࢆ⮬ື࡛Ỵᐃࡍࡿ
図３
水のCG（簡易表示）ᅗ㸬Ỉࡢ&*㸦⡆᫆⾲♧㸧
で気体を表現する際にはシミュレーション空間
᪉ἲࢆᥦ᱌ࡋ࡚࠸ࡲࡍ㸬
に粒子を満たした上で，シミュレーションを行うことになりますが，気体の運動に伴い，空間ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌㻌
外に流出する粒子が発生します。その際，不足した粒子をシミュレーション空間構成面から流ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌
入させることで粒子数を補う必用がありますが，従来は試行錯誤で流入位置，方向，速度，タ

技 術・ 研 究 シ ー ズ

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イミングを決定していました。この論文における研究では流入粒子の位置，方向，速度，タイ㻌
ミングを自動で決定する方法を提案しています。

提供可能な
設備・機器

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― 110 ―

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技術・研究シーズ紹介
研
究
タイトル

㻌

電気・電子・情報系

情報・通信ネットワークコース

自律再構成ハードウェアシステムの構築ᡤᒓ䠖㟁Ẽ᝟ሗᕤᏛ⛉◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌菅原 英子
氏
名
SUGAWARA Eiko㻌E-mailume56@akita-nct.ac.jp⮬ᚊ෌ᵓᡂ䝝䞊䝗䜴䜵䜰䝅䝇䝔䝮䛾ᵓ⠏㻌名 講師
学 位 博士（情報科学）職Ặྡ䠖㻌 㻌 Ⳣཎ㻌 ⱥᏊ䠋㻿㼁㻳㻭㼃㻭㻾㻭㻌㻱㼕㼗㼛㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
㼡㼙㼑㻡㻢㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌
所属学会・協会 電子情報通信学会⫋ྡ䠖㻌 ㅮᖌ㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄᝟ሗ⛉Ꮫ䠅㻌
キ ー ワ ー ド 㟁Ꮚ᝟ሗ㏻ಙᏛ఍㻌
自律再構成，故障補償，ディジタル回路設計
ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌

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ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌

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提供可能な
ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌FPGAボード（Xilinx社製FPGA搭載，東京エレクトロンデバイス他）
設備・機器
㻲㻼㻳㻭 䝪䞊䝗㻔㼄㼕㼘㼕㼚㼤 ♫〇 㻲㻼㻳㻭 ᦚ㍕䚸ᮾி䜶䝺䜽䝖䝻䞁䝕䝞䜲䝇௚㻕 㻌
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技 術・ 研 究 シ ー ズ䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
技 術 相 談 ⮬ᚊ෌ᵓᡂ䚸ᨾ㞀⿵ൾ䚸䝕䜱䝆䝍䝹ᅇ㊰タィ㻌
・ハードウェアシステムの故障補償
㻌
提 供 可 能 技 術 䞉䝝䞊䝗䜴䜵䜰䝅䝇䝔䝮䛾ᨾ㞀⿵ൾ㻌
・FPGAを用いたディジタル回路の設計・実装䞉㻲㻼㻳㻭 䜢⏝䛔䛯䝕䜱䝆䝍䝹ᅇ㊰䛾タィ䞉ᐇ⿦㻌
ᢏ⾡┦ㄯ㻌
研究内容
自律的な故障補償が可能なハードウェアニューラルネットワークシステム
ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 㻌
ニューラルネットワークはパターン認識やデータマイニングなど様々な場面で利用されてい㻌る。一般にはソフトウェアシミュレーションにより実行されるが，ニューラルネットワークのハードウェア化（専用システム構築）は汎用計算機によるソフトウェアシミュレーションに比⮬ᚊⓗ䛺ᨾ㞀⿵ൾ䛜ྍ⬟䛺䝝䞊䝗䜴䜵䜰䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽䝅䝇䝔䝮㻌◊✲ෆᐜ䠖㻌
べ高速実行が可能になる，他機器への組み込みが容易になるなどの利点があり，研究・開発が㻌行われている。ニューラルネットワークに限らず，ハードウェアシステムを設計する場合，現㻌 䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛿䝟䝍䞊䞁ㄆ㆑䜔䝕䞊䝍䝬䜲䝙䞁䜾䛺䛹ᵝ䚻䛺ሙ㠃䛷฼⏝䛥䜜䛶䛔䜛䚹୍⯡䛻䛿䝋䝣䝖䜴䜵䜰䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁䛻䜘䜚ᐇ⾜䛥䜜䜛䛜䚸䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛾䝝䞊䝗䜴䜵䜰໬䠄ᑓ⏝䝅䝇䝔䝮ᵓ⠏䠅䛿ỗ⏝ィ⟬ᶵ䛻䜘䜛
在の技術ではハードウェア上に発生する故障は避けられず，何らかの故障対策が必要不可欠で䝋䝣䝖䜴䜵䜰䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁䛻ẚ䜉㧗㏿ᐇ⾜䛜ྍ⬟䛻䛺䜛䚸௚ᶵჾ䜈䛾⤌䜏㎸䜏䛜ᐜ᫆䛻䛺䜛䛺䛹䛾฼Ⅼ䛜䛒䜚䚸◊ある。本研究では，故障補償機構を組み込むことで外部の計算機を用いずに自律的に故障を検✲䞉㛤Ⓨ䛜⾜䜟䜜䛶䛔䜛䚹䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛻㝈䜙䛪䚸䝝䞊䝗䜴䜵䜰䝅䝇䝔䝮䜢タィ䛩䜛ሙྜ䚸⌧ᅾ䛾ᢏ⾡䛷䛿䝝
出・補償する階層型ニューラルネットワークシステムを提案し，ハードウェア化に適した階層䞊䝗䜴䜵䜰ୖ䛻Ⓨ⏕䛩䜛ᨾ㞀䛿㑊䛡䜙䜜䛪䚸ఱ䜙䛛䛾ᨾ㞀ᑐ⟇䛜ᚲせ୙ྍḞ䛷䛒䜛䚹ᮏ◊✲䛷䛿䚸ᨾ㞀⿵ൾᶵᵓ䜢⤌型ニューラルネットワークの構成・実装法，自律的な故障補償を実現するための補償アルゴリ
䜏㎸䜐䛣䛸䛷እ㒊䛾ィ⟬ᶵ䜢⏝䛔䛪䛻⮬ᚊⓗ䛻ᨾ㞀䜢᳨ฟ䞉⿵ൾ䛩䜛㝵ᒙᆺ䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽䝅䝇䝔䝮䜢ᥦ᱌
ズムやハードウェア構成法について研究をおこなっている。また，ニューラルネットワークを䛧䚸䝝䞊䝗䜴䜵䜰໬䛻㐺䛧䛯㝵ᒙᆺ䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛾ᵓᡂ䞉ᐇ⿦ἲ䚸⮬ᚊⓗ䛺ᨾ㞀⿵ൾ䜢ᐇ⌧䛩䜛䛯䜑䛾⿵ൾ䜰
利用したパターン認識なども扱っている。
䝹䝂䝸䝈䝮䜔䝝䞊䝗䜴䜵䜰ᵓᡂἲ䛻䛴䛔䛶◊✲䜢䛚䛣䛺䛳䛶䛔䜛䚹䜎䛯䚸䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽䜢฼⏝䛧䛯䝟䝍䞊䞁ㄆ㆑
図1に提案するシステムの構成を示す。階層型ニューラルネットワークのハードウェアシステ
䛺䛹䜒ᢅ䛳䛶䛔䜛䚹㻌
ムとは，複数の演算素子が階層型のネットワーク㻌 ᅗ 㻝 䛻ᥦ᱌䛩䜛䝅䝇䝔䝮䛾ᵓᡂ䜢♧䛩䚹㝵ᒙᆺ䝙䝳䞊䝷䝹を形成する処理システムであり，演算素子（ニュー䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛾䝝䞊䝗䜴䜵䜰䝅䝇䝔䝮䛸䛿䚸」ᩘ䛾₇⟬⣲Ꮚ䛜㝵ᒙᆺ䛾䝛䝑䝖䝽䞊䜽䜢ᙧᡂ䛩䜛ฎ⌮䝅䝇䝔䝮䛷䛒䜚䚸₇⟬⣲ロン），
メモリ（結合重み），配線（ニューロン間結合）
Ꮚ䠄䝙䝳䞊䝻䞁䠅䚸䝯䝰䝸䠄⤖ྜ㔜䜏䠅䚸㓄⥺䠄䝙䝳䞊䝻䞁㛫⤖ྜ䠅
で構成される。故障補償手法として，予備回路を用䛷ᵓᡂ䛥䜜䜛䚹ᨾ㞀⿵ൾᡭἲ䛸䛧䛶䚸ணഛᅇ㊰䜢⏝䛔䛶ᨾ㞀
いて故障箇所を物理的に切り離す冗長手法と，結⟠ᡤ䜢≀⌮ⓗ䛻ษ䜚㞳䛩෕㛗ᡭἲ䛸䚸⤖ྜ㔜䜏䛾᭦᪂䛻䜘䜚
合重みの更新によりネットワークから故障の影響䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛛䜙ᨾ㞀䛾ᙳ㡪䜢ྲྀ䜚㝖䛟㔜䜏Ꮫ⩦ᡭἲ䛾஧䛴
を取り除く重み学習手法の二つがある。本システ䛜䛒䜛䚹ᮏ䝅䝇䝔䝮䛷䛿䚸ணഛ䝙䝳䞊䝻䞁ᅇ㊰䛻䜘䜛ᨾ㞀⿵ムでは，予備ニューロン回路による故障補償(冗長ൾ㻔෕㛗ᡭἲ㻕䛸㻳㻭㻌 㼜㼞㼛㼏㼑㼟㼟㼛㼞 䛻䜘䜛⤖ྜ㔜䜏䛾᭦᪂㻔Ꮫ⩦ᡭ手法)とGA processorによる結合重みの更新(学習ἲ㻕䜢⤌䜏ྜ䜟䛫䛯ᨾ㞀⿵ൾᶵᵓ䜢㝵ᒙᆺ䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽手法)を組み合わせた故障補償機構を階層型ニュー䞊䜽ᅇ㊰䛻⤌䜏㎸䜐䚹ẚ㍑ⓗᑡ㔞䛾ᨾ㞀Ⓨ⏕᫬䛻䛿䚸ᨾ㞀
ラルネットワーク回路に組み込む。比較的少量の⟠ᡤ䜢୰㛫ᒙ䛚䜘䜃ฟຊᒙ䛻㓄⨨䛧䛯ணഛ䝙䝳䞊䝻䞁ᅇ㊰䛻ษ䜚᭰䛘䜛䛣䛸䛻䜘䜚䚸▷᫬㛫䛷ᨾ㞀⟠ᡤ䜢ྲྀ䜚㝖䛟䛣䛸䛜䛷䛝
故障発生時には，故障箇所を中間層および出力層䜛䚹䜎䛯䚸ணഛᅇ㊰௨ୖ䛾ᨾ㞀䛜Ⓨ⏕䛧䛯ሙྜ䛻䛿䚸ᨾ㞀䝙
に配置した予備ニューロン回路に切り替えること䝳䞊䝻䞁䜢㝖䛔䛯䝛䝑䝖䝽䞊䜽ᵓᡂ䛷䛾⤖ྜ㔜䜏䜢෌Ꮫ⩦䛩
により，短時間で故障箇所を取り除くことができ䜛䛣䛸䛷ᨾ㞀䛾ᙳ㡪䜢ྲྀ䜚㝖䛟䛣䛸䛜䛷䛝䜛䚹㻌る。また，予備回路以上の故障が発生した場合には，故障ニューロンを除いたネットワーク構成での結合重みを再学習することで故障の影響を取り除く 図１ 階層型ニューラルネットワークシステム
ᅗ  㝵ᒙᆺࢽ࣮ࣗࣛࣝࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࢩࢫࢸ࣒ࡢᴫせの概要
ことができる。

㻌

技術・研究シーズ紹介ᡤᒓ䠖㻌 㟁Ẽ᝟ሗᕤᏛ⛉
電気・電子・情報系 電気エネルギーシステムコース

㻌◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
研
究タイトル

高輝度・高品質電子ビームの生成と計測

㧗㍤ᗘ䞉㧗ရ㉁㟁Ꮚ䝡䞊䝮䛾⏕ᡂ䛸ィ

㻌

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坂本ᩥே䠋㻲㼡㼙㼕㼠㼛㻌㻿㼍㼗㼍㼙㼛㼠㼛㻌
文人
Ặྡ䠖㻌
㻌名ᆏᮏ㻌
㼟㼍㼗㼍㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌E-mail 㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌氏
saka@akita-nct.ac.jp
SAKAMOTO Fumito⫋ྡ䠖㻌 ຓᩍ㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
職名 講師
学 位 博士（工学）᪥ᮏຍ㏿ჾᏛ఍䠈䝡䞊䝮≀⌮◊✲఍䠈᪥ᮏཎᏊຊᏛ఍㻌 ௚㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌
所属学会・協会 日本加速器学会，ビーム物理研究会，日本原子力学会 他

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キ ー ワ ー ドཎᏊຊᕤᏛ䠈䝡䞊䝮≀⌮Ꮫ䠈஧ḟඖ᭷㝈せ⣲ἲ㟁☢ሙゎᯒ䠈ὶయ䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁㻌
原子力工学，ビーム物理学，二次元有限要素法電磁場解析，流体シミュレーション

ᢏ⾡┦ㄯ㻌
技 術 相 談提供可能技術ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌

஧ḟඖ᭷㝈せ⣲ἲ䛻䜘䜛㟁☢ሙゎᯒ䠈䝺䞊䝄䞊䜰䝤䝺䞊䝅䝵䞁ἲ䛻䜘䜛ⷧ⭷⏕ᡂ㻌
二次元有限要素法による電磁場解析，レーザーアブレーション法による薄膜生成䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌

㻌

研究内容 䝺䞊䝄䞊䜰䝤䝺䞊䝅䝵䞁ἲ䜢⏝䛔䛯䝬䝹䝏䜰䝹䜹䝸ග㝜ᴟ䛾㛤Ⓨ㻌
レーザーアブレーション法を用いたマルチアルカリ光陰極の開発◊✲ෆᐜ䠖㻌

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技 術・ 研 究 シ ー ズ

図１ ᵝࠎ࡞ග㝜ᴟᮦᩱࡢ㔞Ꮚຠ⋡࡜ᑑ࿨ࡢ㛵ಀ
様々な光陰極材料の量子効率と寿命の関係
ᅗ㸯

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ILCやXFEL，ERLなどの次世代線形加速器の電子源である光陰極高周波電子銃の陰極材料に
  ,/& ࡸ ;)(/㸪(5/ ࡞࡝ࡢḟୡ௦⥺ᙧຍ㏿ჾࡢ㟁Ꮚ※࡛࠶ࡿග㝜ᴟ㧗࿘Ἴ㟁Ꮚ㖠ࡢ㝜ᴟᮦᩱ࡟ࡣ㸪ᅗ㸯࡟♧は，図１に示すように高量子効率かつ高耐久性が必須の条件である。近年陰極材料として注目ࡍࡼ࠺࡟㧗㔞Ꮚຠ⋡࠿ࡘ㧗⪏ஂᛶࡀᚲ㡲ࡢ᮲௳࡛࠶ࡿ㸬㏆ᖺ㝜ᴟᮦᩱ࡜ࡋ࡚ὀ┠ࡉࢀ࡚࠸ࡿ࣐ࣝࢳ࢔ࣝ࢝ࣜ໬ྜ

されているマルチアルカリ化合物は，約10%という高量子効率を実現する新材料と期待されて≀ࡣ㸪⣙࡜࠸࠺㧗㔞Ꮚຠ⋡ࢆᐇ⌧ࡍࡿ᪂ᮦᩱ࡜ᮇᚅࡉࢀ࡚࠸ࡿࡀ㸪⏕ᡂ᪉ἲࡢᢏ⾡ⓗ࡞ᡭἲࡀ☜❧ࡉࢀ࡚いるが，生成方法の技術的な手法が確立されていない。さらには，光電子発生や経時劣化機構࠸࡞࠸㸬ࡉࡽ࡟ࡣ㸪ග㟁ᏊⓎ⏕ࡸ⤒᫬ຎ໬ᶵᵓࡶゎ᫂ࡉࢀ࡚࠸࡞࠸㸬ࡑࡢࡓࡵᏳᐃⓗ࡞㧗㔞Ꮚຠ⋡࣭㧗⪏ஂࡢග
も解明されていない。そのため安定的な高量子効率・高耐久の光陰極生成までには至っていない。
 㝜ᴟ⏕ᡂࡲ࡛࡟ࡣ⮳ࡗ࡚࠸࡞࠸㸬㻌ᙜ◊✲ᐊ䛾䛣䜜䜎䛷䛾◊✲䛻䜘䜚㛤Ⓨ䛧䛯ὶయ䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁䝁䞊䝗䛻䜘䜚䠈䝺䞊䝄䞊䜰䝤䝺䞊䝅䝵䞁ἲ䛻䜘䜛䝬䝹䝏
当研究室のこれまでの研究により開発した流体シミュレーションコードにより，レーザーア䜰䝹䜹䝸໬ྜ≀䛾ᡂ⭷䛜ྍ⬟䛺䛣䛸䜢♧䛧䛯䚹௒ᚋ䛿䚸ᐇ㦂ⓗ䜰䝥䝻䞊䝏䛻䜘䜚㧗㍤ᗘ䞉㧗ရ㉁㟁Ꮚ䝡䞊䝮※䛾㛤Ⓨ䜢
ブレーション法によるマルチアルカリ化合物の成膜が可能なことを示した。今後は、実験的アᐇ⌧䛥䛫䜛䚹≉䛻䠈㔞Ꮚຠ⋡ࡀ᭱ࡶ㧗࠸࡜ᮇᚅࡉࢀࡿ࣐ࣝࢳ࢔ࣝ࢝ࣜ໬ྜ≀࡛࠶ࡿ&V.6E ໬ྜ≀࡟╔┠ࡋ㸪ࣞ
プローチにより高輝度・高品質電子ビーム源の開発を実現させる。特に，量子効率が最も高い ࣮ࢨ࣮࢔ࣈ࣮ࣞࢩࣙࣥἲࢆᛂ⏝ࡋࡓ࣐ࣝࢳ࢔ࣝ࢝ࣜ໬ྜ≀⏕ᡂ࡜ග㝜ᴟ࡜ࡋ࡚ࡢ≉ᛶホ౯ࡀྍ⬟࡞〇㐀࣭ホ౯と期待されるマルチアルカリ化合物であるCs,K,Sb化合物に着目し，レーザーアブレーション ࢩࢫࢸ࣒ࢆᵓ⠏ࡋ㸪ග㝜ᴟ࡜ࡋ࡚ࡢ≉ᛶࢆゎ᫂ࡍࡿ㸬ࡇࢀ࡟ࡼࡾ㧗㔞Ꮚຠ⋡࣭㧗⪏ஂග㝜ᴟࡢᐇ⌧࡟ࡘ࡞ࡆࡿ㸬法を応用したマルチアルカリ化合物生成と光陰極としての特性評価が可能な製造・評価システ
ムを構築し，光陰極としての特性を解明する。これにより高量子効率・高耐久光陰極の実現に

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つなげる。
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

ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌 ஧ḟඖ᭷㝈⏝᪉ἲ㟁☢ሙゎᯒ䝁䞊䝗䠄⮬స䠅㻌㼅㻭㻳 䝺䞊䝄䞊㻔㻝㻜㻢㻠㼚㼙㻘㻡㻟㻞㼚㼙㻘㻞㻢㻢㼚㼙㻕㻌䜸䝅䝻䝇䝁䞊䝥㻌
提供可能なග㟁Ꮚቑಸ⟶㻌
設備・機器
 㧗ឤᗘ 㻯㻯㻰 䜹䝯䝷㻌㻌䝃䞊䝰䜹䝯䝷㻌
䝺䞊䝄䞊

ᗘィ㻌

㻌
二次元有限用方法電磁場解析コード（自作）／サーモカメラ／
YAGレーザー（1064nm，
㻌
532nm，266nm）／レーザー温度計／オシロスコープ／光電子増倍管／高感度CCDカメラ
㻌― 112 ―



技術・研究シーズ紹介

㻌

電気・電子・情報系 電気エネルギーシステムコース

研
究
タイトル

スイッチトリラクタンスモータの制御について

氏

名

中沢 吉博
NAKAZAWA Yoshihiro

E-mailnakazawa@akita-nct.ac.jp

職

名

助教

学

博士（工学）

位

所属学会・協会

電気学会，米国電気電子学会（IEEE），英国電気学会（IET）

キ ー ワ ー ド

電気機器，スイッチトリラクタンスモータ，高効率制御，可変速制御

ᡤᒓ䠖㻌 㟁Ẽ᝟ሗᕤᏛ⛉㻌◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌・スイッチトリラクタンス機の設計および制御
技 術 相 談 ・有限要素法による回転機コアの静磁場解析
提 供 可 能 技 術 ・回転機のシミュレーション技術
・VHDL言語によるFPGAを用いたモータコントローラの実装Ặྡ䠖㻌 㻌 ୰ἑྜྷ༤䠋㻺㻭㻷㻭㼆㻭㼃㻭㻌㼅㼛㼟㼔㼕㼔㼕㼞㼛㻌 㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌㼚㼍㼗㼍㼦㼍㼣㼍㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌
研究内容 スイッチトリラクタンスモータの高効率制御およびマイクロ水力発電⫋ྡ䠖㻌 ຓᩍ㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌

㻌䝇䜲䝑䝏䝖䝸䝷䜽䝍䞁䝇䝰䞊䝍䛾ไᚚ䛻䛴䛔䛶㻌㻌㻌㻌

近年，図1に示すレアアースを使用しないスイッチトリラクタンスモータ（SRM：SwitchedᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 㟁ẼᏛ఍䠈⡿ᅜ㟁Ẽ㟁ᏊᏛ఍䠄㻵㻱㻱㻱䠅䠈ⱥᅜ㟁ẼᏛ఍䠄㻵㻱㼀䠅㻌
Reluctance Motor）が次世代の省エネ・省資源モータとして注目されている。SRモータは回㻌㟁Ẽᶵჾ䠈䝇䜲䝑䝏䝖䝸䝷䜽䝍䞁䝇䝰䞊䝍䠈㧗ຠ⋡ไᚚ䠈ྍኚ㏿ไᚚ㻌䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
転子に巻線がないため，堅牢，低コスト，高回転に耐え，また永久磁石がないために熱減磁や㻌䞉䝇䜲䝑䝏䝖䝸䝷䜽䝍䞁䝇ᶵ䛾タィ䛚䜘䜃ไᚚ㻌 磁石割れの問題がない。原理上，回転子を励磁するためのエネルギーが必要なため，永久磁石䞉᭷㝈せ⣲ἲ䛻䜘䜛ᅇ㌿ᶵ䝁䜰䛾㟼☢ሙゎᯒ㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌 型同期モータと比較して効率および力率面で劣る。しかし，誘導モータよりも効率が高いため，ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉ᅇ㌿ᶵ䛾䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁ᢏ⾡㻌
 誘導モータの代替として近年ではサイクロン掃除機への応用が進んでいる。
䞉㼂㻴㻰㻸 ゝㄒ䛻䜘䜛 㻲㻼㻳㻭 䜢⏝䛔䛯䝰䞊䝍䝁䞁䝖䝻䞊䝷䛾ᐇ⿦㻌◊✲ෆᐜ䠖㻌 䝇䜲䝑䝏䝖䝸䝷䜽䝍䞁䝇䝰䞊䝍䛾㧗ຠ⋡ไᚚ䛚䜘䜃䝬䜲䜽䝻ỈຊⓎ㟁㻌 1．SRモータの制御による高効率化・高力率化㏆ᖺ㸪ᅗ  ࡟♧ࡍࣞ࢔࢔࣮ࢫࢆ౑⏝ࡋ࡞࠸ࢫ࢖ࢵࢳࢺࣜࣛࢡࢱࣥࢫ࣮ࣔࢱ㸦650㸸6ZLWFKHG5HOXFWDQFH0RWRU㸧
SRモータの効率や力率などは励磁タイミングに大きく影響する。電流モードに関しては電流ࡀḟୡ௦ࡢ┬࢚ࢿ࣭┬㈨※࣮ࣔࢱ࡜ࡋ࡚ὀ┠ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋ65࣮ࣔࢱࡣᅇ㌿Ꮚ࡟ᕳ⥺ࡀ࡞࠸ࡓࡵ㸪ሀ∼㸪పࢥࢫ
 連続モードの適用により，通常の励磁方式と比較して出力のさらなる向上が確認されているが，ࢺ㸪㧗ᅇ㌿࡟⪏࠼㸪ࡲࡓỌஂ☢▼ࡀ࡞࠸ࡓࡵ࡟⇕ῶ☢ࡸ☢▼๭ࢀࡢၥ㢟ࡀ࡞࠸ࠋཎ⌮ୖ㸪ᅇ㌿Ꮚࢆບ☢ࡍࡿࡓ その他の電流モードについては十分な検討がなされていない。そこで，本研究ではSRモータにࡵࡢ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡀᚲせ࡞ࡓࡵ㸪Ọஂ☢▼ᆺྠᮇ࣮ࣔࢱ࡜ẚ㍑ࡋ࡚ຠ⋡࠾ࡼࡧຊ⋡㠃࡛ຎࡿࠋࡋ࠿ࡋ㸪ㄏᑟ࣮ࣔ
通電方式との比較検 電流臨界モードを適用した場合のモータ効率や力率について，通常の120ࢱࡼࡾࡶຠ⋡ࡀ㧗࠸ࡓࡵ㸪ㄏᑟ࣮ࣔࢱࡢ௦᭰࡜ࡋ࡚㏆ᖺ࡛ࡣࢧ࢖ࢡࣟࣥᤲ㝖ᶵ࡬ࡢᛂ⏝ࡀ㐍ࢇ࡛࠸ࡿࠋ
討を行った。図2に示すように低出力域において効率が向上することが確認された。これより， 㻝㻚 㻿㻾 䝰䞊䝍䛾ไᚚ䛻䜘䜛㧗ຠ⋡໬䞉㧗ຊ⋡໬㻌
65 ࣮ࣔࢱࡢຠ⋡ࡸຊ⋡࡞࡝ࡣບ☢ࢱ࢖࣑ࣥࢢ࡟኱ࡁࡃᙳ㡪ࡍࡿࠋ㟁ὶ࣮ࣔࢻ࡟㛵ࡋ࡚ࡣ㟁ὶ㐃⥆࣮ࣔࢻࡢ㐺
低出力域においては電流臨界モードを適用することにより，より高効率にSRモータを駆動させ⏝࡟ࡼࡾ㸪㏻ᖖࡢບ☢᪉ᘧ࡜ẚ㍑ࡋ࡚ฟຊࡢࡉࡽ࡞ࡿྥୖࡀ☜ㄆࡉࢀ࡚࠸ࡿࡀ㸪ࡑࡢ௚ࡢ㟁ὶ࣮ࣔࢻ࡟ࡘ࠸࡚
ることが可能となる。
 ࡣ༑ศ࡞᳨ウࡀ࡞ࡉࢀ࡚࠸࡞࠸ࠋࡑࡇ࡛㸪ᮏ◊✲࡛ࡣ 65 ࣮ࣔࢱ࡟㟁ὶ⮫⏺࣮ࣔࢻࢆ㐺⏝ࡋࡓሙྜࡢ࣮ࣔࢱຠ⋡ ࡸຊ⋡࡟ࡘ࠸࡚㸪㏻ᖖࡢ r㏻㟁᪉ᘧ࡜ࡢẚ㍑᳨ウࢆ⾜ࡗࡓࠋᅗ  ࡟♧ࡍࡼ࠺࡟పฟຊᇦ࡟࠾࠸࡚ຠ⋡ࡀྥୖ
2．SRジェネレータを用いたマイクロ水力発電
ࡍࡿࡇ࡜ࡀ☜ㄆࡉࢀࡓࠋࡇࢀࡼࡾ㸪పฟຊᇦ࡟࠾࠸࡚ࡣ㟁ὶ⮫⏺࣮ࣔࢻࢆ㐺⏝ࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾ㸪ࡼࡾ㧗ຠ⋡࡟
65 出力が100kW以下であるマイクロ水力発電は，規模が小さく構造も簡単なことから，今まで࣮ࣔࢱࢆ㥑ືࡉࡏࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿࠋ㻞㻚㻿㻾 䝆䜵䝛䝺䞊䝍䜢⏝䛔䛯䝬䜲䜽䝻ỈຊⓎ㟁㻌
活用されてこなかった水路などの水資源の有効利用という観点から注目されている。本研究でฟຊࡀ N: ௨ୗ࡛࠶ࡿ࣐࢖ࢡࣟỈຊⓎ㟁ࡣ㸪つᶍࡀᑠࡉࡃᵓ㐀ࡶ⡆༢࡞ࡇ࡜࠿ࡽ㸪௒ࡲ࡛ά⏝ࡉࢀ࡚ࡇ࡞
は，SRモータを発電機として使用したマイクロ水力発電について研究を行う。具体的には，図 ࠿ࡗࡓỈ㊰࡞࡝ࡢỈ㈨※ࡢ᭷ຠ฼⏝࡜࠸࠺ほⅬ࠿ࡽὀ┠ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣ㸪65 ࣮ࣔࢱࢆⓎ㟁ᶵ࡜ࡋ࡚౑
3に示すSRジェネレータモデルを用いたシミュレーションにより，励磁タイミングとジェネレー⏝ࡋࡓ࣐࢖ࢡࣟỈຊⓎ㟁࡟ࡘ࠸࡚◊✲ࢆ⾜࠺ࠋලయⓗ࡟ࡣ㸪ᅗ  ࡟♧ࡍ 65 ࢪ࢙ࢿ࣮ࣞࢱࣔࢹࣝࢆ⏝࠸ࡓࢩ࣑ࣗタ効率，出力の関係について検討を行っている。この検討の結果から流量変化に対応して可変࣮ࣞࢩࣙࣥ࡟ࡼࡾ㸪ບ☢ࢱ࢖࣑ࣥࢢ࡜ࢪ࢙ࢿ࣮ࣞࢱຠ⋡㸪ฟຊࡢ㛵ಀ࡟ࡘ࠸᳨࡚ウࢆ⾜ࡗ࡚࠸ࡿࠋࡇࡢ᳨ウࡢ ⤖ᯝ࠿ࡽὶ㔞ኚ໬࡟ᑐᛂࡋ࡚ྍኚບ☢ࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡟ࡼࡾ㸪ᖖ࡟᭱኱ຠ⋡࡛Ⓨ㟁ࢆ⾜࠺ྍኚ㏿ไᚚἲࢆᥦ᱌ࡋ࡚
励磁を行うことにより，常に最大効率で発電を行う可変速制御法を提案している。
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ᅗ 各電流モードにおけるྛ㟁ὶ࣮ࣔࢻ࡟࠾ࡅࡿ
ᅗ SRジェネレータのシミュレーションモデル
65 ࢪ࢙ࢿ࣮ࣞࢱࡢࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࣔࢹࣝ
図２
図３
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モータ効率および力率
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 設備・機器䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌

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― 113 ―

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'技 術・ 研 究 シ ー ズ

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技術・研究シーズ紹介

電気・電子・情報系 情報・通信ネットワークコース
ᡤᒓ䠖㻌 㟁Ẽ䞉㟁Ꮚ䞉᝟ሗ⣔㻌 ᝟ሗ䞉㏻ಙ䝛䝑䝖䝽䞊䜽䝁䞊䝇研究◊✲䝍䜲䝖䝹䠖ேᕤ▱⬟䜢⏝䛔䛯⬻άື䝟䝍䞊䞁䛾ศᯒ㻌
タイトル 人工知能を用いた脳活動パターンの分析氏

㻌名 カラベス アンドラデ エドアルド E-mail carabez@akita-nct.ac.jp

CARABEZ ANDRADEEDUARDO䜹䝷䝧䝇㻌䜰䞁䝗䝷䝕㻌
䜶䝗䜰䝹䝗㻌 䠋㻌Ặྡ䠖㻌 㻌 㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
㻯㻭㻾㻭㻮㻱㼆㻌㻭㻺㻰㻾㻭㻰㻱㻌㻱㻰㼁㻭㻾㻰㻻㻌職
名 助教
学 位 博士⫋ྡ䠖㻌 ຓᩍ㻌Ꮫ఩䠖㻌

所属学会・協会㼏㼍㼞㼍㼎㼑㼦㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌༤ኈ㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 㻌

パターン認識，人工知能，ニューラルネットワーク，深層学習，機械学習䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
ࣃࢱ࣮ࣥㄆ㆑ࠊேᕤ▱⬟ࠊࢽ࣮ࣗࣛࣝࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࠊ῝ᒙᏛ⩦ࠊᶵᲔᏛ⩦
・畳み込みニューラルネットワーク
䞉␚䜏㎸䜏䝙䝳䞊䝷䝹䝛䝑䝖䝽䞊䜽㻌技 術 相 談・ブレインコンピュータインタフェース䞉䝤䝺䜲䞁䝁䞁䝢䝳䞊䝍䜲䞁䝍䝣䜵䞊䝇㻌
ᢏ⾡┦ㄯ㻌
提
供可能技術
・事象関連電位ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉஦㇟㛵㐃㟁఩㻌
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研究内容
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私は自然からアイデアを得たアルゴリズムにおおいに興味があり，一つの例は脳の構造を模  ◊✲ෆᐜ䠖㻌
キ ー ワ ー ド

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技 術・ 研 究 シ ー ズ

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した人工ニューラルネットワークで，特に医療応用やコンピュータ科学等の（人工知能，機械⚾ࡣ⮬↛࠿ࡽ࢔࢖ࢹ࢔ࢆᚓࡓ࢔ࣝࢦࣜࢬ࣒࡟࠾࠾࠸࡟⯆࿡ࡀ࠶ࡾࠊ
୍ࡘࡢ౛ࡣ⬻ࡢᵓ㐀ࢆᶍࡋࡓேᕤࢽ࣮ࣗࣛࣝ
ࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡ࡛ࠊ≉࡟་⒪ᛂ⏝ࡸࢥࣥࣆ࣮ࣗࢱ⛉Ꮫ➼ࡢேᕤ▱⬟ࠊᶵᲔᏛ⩦ࠊ῝ᒙᏛ⩦࢔ࣝࢦࣜࢬ࣒➼ ከࡃࡢ
学習，深層学習アルゴリズム等）多くの専門分野にわたるトピックやプロジェクトに興味があᑓ㛛ศ㔝࡟ࢃࡓࡿࢺࣆࢵࢡࡸࣉࣟࢪ࢙ࢡࢺ࡟⯆࿡ࡀ࠶ࡾࡲࡍࠋࡇࢀࡲ࡛ࠊ⚾ࡢ◊✲ࡣࣄࢺࡢ⏕⌮Ꮫⓗಙྕࢆ་⒪ります。これまで，私の研究はヒトの生理学的信号を医療の専門家や患者の方をサポートするࡢᑓ㛛ᐙࡸᝈ⪅ࡢ᪉ࢆࢧ࣏࣮ࢺࡍࡿࢶ࣮ࣝࡢసᡂ࡟౑࠺᪉ἲࢆ᥈ࡍࡇ࡜࡟ὀຊࡋ࡚ࡁࡲࡋࡓࠋ
ツールの作成に使う方法を探すことに注力してきました。

最近では，私は畳み込みニューラルネットワーク（CNN）という特別な形の人工ニューラル
᭱㏆࡛ࡣࠊ⚾ࡣ␚ࡳ㎸ࡳࢽ࣮ࣗࣛࣝࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡ &11 ࡜࠸࠺≉ู࡞ᙧࡢேᕤࢽ࣮ࣗࣛࣝࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࢆ⏝࠸
ネットワークを用いて脳活動に関わる研究を行っており，脳活動と深層学習の研究を続けたい࡚⬻άື࡟㛵ࢃࡿ◊✲ࢆ⾜ࡗ࡚࠾ࡾࠊ⬻άື࡜῝ᒙᏛ⩦ࡢ◊✲ࢆ⥆ࡅࡓ࠸࡜⪃࠼࡚࠸ࡲࡍࠋ≉࡟ࠊேࠎࡀࡈࡃ≉と考えています。特に，人々がごく特殊な刺激を受けた後にみられるパターンをどのように理解，Ṧ࡞่⃭ࢆཷࡅࡓᚋ࡟ࡳࡽࢀࡿࣃࢱ࣮ࣥࢆ࡝ࡢࡼ࠺࡟⌮ゎࠊㄆ▱ࡋศ㢮ࢆ⾜࠺࠿࡜࠸࠺஦࡟ࡘ࠸࡚⥆ࡅ࡚࠸ࡁࡓ
認知し分類を行うかという事について続けていきたいです。
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様々な研究分野でCNNの適用が増加するにつれて，CNNの構造と関連するパターンに注目
した結果が現れ始めた。それらの結果によると，脳波（EEG）といったデータを解釈するのにᵝࠎ࡞◊✲ศ㔝࡛&11 ࡢ㐺⏝ࡀቑຍࡍࡿ࡟ࡘࢀ࡚ࠊ&11 ࡢᵓ㐀࡜㛵㐃ࡍࡿࣃࢱ࣮ࣥ࡟ὀ┠ࡋࡓ⤖ᯝࡀ⌧ࢀጞࡵࡓࠋࡑࢀࡽࡢ⤖ᯝ࡟ࡼࡿ࡜ࠊ⬻Ἴ ((* ࡜࠸ࡗࡓࢹ࣮ࢱࢆゎ㔘ࡍࡿࡢ࡟ &11 ࡟࠾ࡅࡿ㝈⏺ࡶྵࡲࢀ࡚࠸ࡓࡀࠊ
CNNにおける限界も含まれていたが，CNNの層において行われる標準的な処理（プーリング，&11畳み込み）を変更することによってモデルの性能を向上させる可能性があります。
ࡢᒙ࡟࠾࠸࡚⾜ࢃࢀࡿᶆ‽ⓗ࡞ฎ⌮ ࣉ࣮ࣜࣥࢢࠊ␚ࡳ㎸ࡳ ࢆኚ᭦ࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ࣔࢹࣝࡢᛶ⬟ࢆྥୖࡉࡏࡿྍ⬟ᛶࡀ࠶ࡾࡲࡍࠋ
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目的のアプリケーションとしてはブレインコンピュータインタフェース（BCI）というユー࡛ᶵᲔ࣭ࢥࣥࣆ࣮ࣗࢱ➼ࡢࢥࣥࢺ࣮ࣟࣝࡀ࡛ࡁࡿࢩࢫࢸ࣒ࢆ㛤Ⓨࡍࡿࡇ࡜࡛ࡍࠋ㻌
ザーの脳波等の検出で機械・コンピュータ等のコントロールができるシステムを開発すること㻌です。
㻌ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌㻌ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌
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設備・機器
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技術・研究シーズ紹介

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物質・生物系

バイオ・アグリ工学コース
ᡤᒓ䠖≀㉁ᕤᏛ⛉研究
天然物からの生理活性物質の探索研究
タイトル◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌

上松仁
氏
名Agematu Hitosi
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E-mail agematu@akita-nct.ac.jpኳ↛≀䛛䜙䛾⏕⌮άᛶ≀㉁䛾᥈⣴◊✲㻌

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学 㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌位 博士（工学）ᩍᤵ㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
日本生物工学会，日本農芸化学会，日本放線菌学会
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所属学会・協会㻌

キ ー ワ ー ド ᚤ⏕≀䚸㓝⣲䚸ኳ↛≀䚸䝞䜲䜸䝬䝇䚸໬Ꮫᵓ㐀ゎᯒ䚸᝟ሗ䠄ᩥ⊩䚸≉チ䠅᳨⣴㻌䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
微生物，酵素，天然物，バイオマス，化学構造解析，情報（文献、特許）検索

・産業上有用な微生物および酵素の探索研究䞉⏘ᴗୖ᭷⏝䛺ᚤ⏕≀䛚䜘䜃㓝⣲䛾᥈⣴◊✲㻌
技 術 相 談 ・生理活性物質の探索研究䞉⏕⌮άᛶ≀㉁䛾᥈⣴◊✲㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌
提 供 可 能 技 術 ・生理活性物質の単離・精製，構造解析，文献検索ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉⏕⌮άᛶ≀㉁䛾༢㞳䞉⢭〇䚸ᵓ㐀ゎᯒ䚸ᩥ⊩᳨⣴㻌・バイオマスの有効利用䞉䝞䜲䜸䝬䝇䛾᭷ຠ฼⏝㻌
研究内容 山菜のホンナに含まれるメラニン色素抑制物質の単離・精製と化学構造の決定

㻌（1）Nexera UHPLC system（2）Xevo LC-QTOFMS（秋田大INC） （3）AVANCETM III NanoBay㸦⛅⏣኱㸧
超高圧タイプのHPLC分析システム
精密質量分析による構造解析
NMR測定による構造解析㉸㧗ᅽࢱ࢖ࣉࡢ

ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌ศᯒࢩࢫࢸ࣒ ⢭ᐦ㉁㔞ศᯒ࡟ࡼࡿᵓ㐀ゎᯒ ᐃ࡟ࡼࡿᵓ㐀ゎᯒ᭷㻌ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌㻴㻼㻸㻯䞉㻺㼑㼤㼑㼞㼍㻌㼁㻴㻼㻸㻯㻌㼟㼥㼟㼠㼑㼙䠄ᓥὠ〇సᡤ䠅㻌㻌
提供可能な HPLC・Nexera UHPLC system（島津製作所）／ HPLC・Prominence HPLC-ELSD（島㻴㻼㻸㻯䞉㻼㼞㼛㼙㼕㼚㼑㼚㼏㼑㻌㻴㻼㻸㻯㻙㻱㻸㻿㻰䠄ᓥὠ〇సᡤ䠅㻌㻌 NanoBay (Bruker BioSpin, 400MHz)
設備・機器 津製作所）／ NMR・AVANCETM III
㻺㻹㻾䞉㻭㼂㻭㻺㻯㻱㼀㻹㻌㻵㻵㻵㻌㻺㼍㼚㼛㻮㼍㼥㻌 㻌 㻔㻮㼞㼡㼗㼑㼞㻌㻮㼕㼛㻿㼜㼕㼚㻘㻌㻠㻜㻜㻹㻴㼦㻕㻌

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― 115 ―
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技 術・ 研 究 シ ー ズ

美容への関心の高まりから肌の美白に関する研究が盛んに行われている。しかし，これらの◊✲ෆᐜ䠖㻌 ᒣ⳯䛾䝩䞁䝘䛻ྵ䜎䜜䜛䝯䝷䝙䞁Ⰽ⣲ᢚไ≀㉁䛾༢㞳䞉⢭〇䛸໬Ꮫᵓ㐀䛾Ỵᐃ㻌
殆どは肌の黒ずみの原因であるメラニン色素を生成するチロシナーゼを阻害する物質の研究で⨾ᐜ䜈䛾㛵ᚰ䛾㧗䜎䜚䛛䜙⫙䛾⨾ⓑ䛻㛵䛩䜛◊✲䛜┒䜣䛻⾜䜟䜜䛶䛔䜛䚹䛧䛛䛧䚸䛣䜜䜙䛾Ṥ䛹䛿⫙䛾㯮䛪䜏䛾ཎᅉ
ある。そこで，秋田大学教育文化学部の池本敦先生との共同研究で，秋田を代表する山菜であるホンナのエタノール抽出画分から「秋田美人をつくる」と言うキャッチフレーズでチロシナー
䛷䛒䜛䝯䝷䝙䞁Ⰽ⣲䜢⏕ᡂ䛩䜛䝏䝻䝅䝘䞊䝊䜢㜼ᐖ䛩䜛≀㉁䛾◊✲䛷䛒䜛䚹䛭䛣䛷䚸⛅⏣኱Ꮫᩍ⫱ᩥ໬Ꮫ㒊䛾ụᮏᩔඛ
ゼの生成を遺伝子発現レベルで抑制する物質の探索研究を行った。
⏕䛸䛾ඹྠ◊✲䛷䚸⛅⏣䜢௦⾲䛩䜛ᒣ⳯䛷䛒䜛䝩䞁䝘䛾䜶䝍䝜䞊䝹ᢳฟ⏬ศ䛛䜙䛂⛅⏣⨾ே䜢䛴䛟䜛䛃䛸ゝ䛖䜻䝱䝑䝏䝣䝺
ホンナの70％エタノール抽出物0.635gから活性物質の単離・精製を各種クロマトグラフィー䞊䝈䛷䝏䝻䝅䝘䞊䝊䛾⏕ᡂ䜢㑇ఏᏊⓎ⌧䝺䝧䝹䛷ᢚไ䛩䜛≀㉁䛾᥈⣴◊✲䜢⾜䛳䛯䚹㻌により行い，２つの活性物質MI-A（5mg）とMI-B（2mg）を得た。活性物質の検出，定量には䝩䞁䝘䛾 㻣㻜䠂䜶䝍䝜䞊䝹ᢳฟ≀ 㻜㻚㻢㻟㻡㼓 䛛䜙άᛶ≀㉁䛾༢㞳䞉⢭〇䜢ྛ✀䜽䝻䝬䝖䜾䝷䝣䜱䞊䛻䜘䜚⾜䛔䚸䠎䛴䛾άᛶ≀
HPLC（１）を用いた。次に，秋田大学インキュベーションセンターのLC-QTOFMS（２）によ㉁ 㻹㻵㻙㻭䠄㻡㼙㼓䠅䛸 㻹㻵㻙㻮䠄㻞㼙㼓䠅䜢ᚓ䛯䚹άᛶ≀㉁䛾᳨ฟ䚸ᐃ㔞䛻䛿㻴㻼㻸㻯䠄䠍䠅䜢⏝䛔䛯䚹ḟ䛻䚸⛅⏣኱Ꮫ䜲䞁䜻䝳䝧䞊䝅䝵
りMI-AとMI-Bの精密質量分析を行い，(M+H)＋はそれぞれ(m/z) 317.214，(m/z) 317.210であっ㻗䞁䝉䞁䝍䞊䛾
㻸㻯㻙㻽㼀㻻㻲㻹㻿䠄䠎䠅䛻䜘䜚 㻹㻵㻙㻭䛸 㻹㻵㻙㻮13䛾⢭ᐦ㉁㔞ศᯒ䜢⾜䛔䚸㻔㻹㻗㻴㻕䛿䛭䜜䛮䜜㻔㼙㻛㼦㻕㻌㻟㻝㻣㻚㻞㻝㻠䚸㻔㼙㻛㼦㻕㻌
1H-NMR，
C-NMR，H-H COSY，HMBC，HMQCの測定を行った。さらに，NMR（３）で㻝㻝㻟
13C-NMRの測定はできなかった。1次元NMRからはHおよび㻟㻝㻣㻚㻞㻝㻜た。なお，MI-Bは量が少ないので䛷䛒䛳䛯䚹䛥䜙䛻䚸㻺㻹㻾䠄䠏䠅䛷 㻴㻙㻺㻹㻾䚸㻯㻙㻺㻹㻾䚸㻴㻙㻴㻌㻯㻻㻿㼅䚸㻴㻹㻮㻯䚸㻴㻹㻽㻯 䛾 ᐃ䜢⾜䛳䛯䚹䛺䛚䚸㻹㻵㻙㻮㻝㻟
までの 䛛䜙
Cのケミカルシフトを，H-HCOSYからはH間のカップリングを，HMBCからはHとCの䛿㔞䛜ᑡ䛺䛔䛾䛷
㻯㻙㻺㻹㻾 䛾 ᐃ䛿䛷䛝䛺䛛䛳䛯䚹㻝 ḟඖ 㻺㻹㻾 䛛䜙䛿 㻴 䛚䜘䜃 㻯 䛾䜿䝭䜹䝹䝅䝣䝖䜢䚸㻴㻙㻴㻯㻻㻿㼅
位置関係を，HMQCからは直接結合しているHとCの組み合わせを得ることができた。これら䛿 㻴 㛫䛾䜹䝑䝥䝸䞁䜾䜢䚸㻴㻹㻮㻯䛛䜙䛿 㻴 䛸 㻯 䛾 㻶㻟 䜎䛷䛾఩⨨㛵ಀ䜢䚸㻴㻹㻽㻯 䛛䜙䛿┤᥋⤖ྜ䛧䛶䛔䜛 㻴 䛸 㻯 䛾⤌䜏の情報からMI-Aの部分構造を推定した。最後にオンラインデータベースSciFinderによりMI-Aྜ䜟䛫䜢ᚓ䜛䛣䛸䛜䛷䛝䛯䚹䛣䜜䜙䛾᝟ሗ䛛䜙 㻹㻵㻙㻭 䛾㒊ศᵓ㐀䜢᥎ᐃ䛧䛯䚹᭱ᚋ䛻䜸䞁䝷䜲䞁䝕䞊䝍䝧䞊䝇 㻿㼏㼕㻲㼕㼚㼐㼑㼞 䛻の分子量と部分推定構造から化学構造検索を行い，MI-Aはpetasin，MI-Bはその異性体である
䜘䜚 㻹㻵㻙㻭 䛾ศᏊ㔞䛸㒊ศ᥎ᐃᵓ㐀䛛䜙໬Ꮫᵓ㐀᳨⣴䜢⾜䛔䚸㻹㻵㻙㻭 䛿 㼜㼑㼠㼍㼟㼕㼚䚸㻹㻵㻙㻮 䛿䛭䛾␗ᛶయ䛷䛒䜛 㼕㼟㼛㼜㼑㼠㼍㼟㼕㼚 䛷
isopetasinであると決定した。両物質は既知物ではあるが本活性についての報告がなかったので䛒䜛䛸Ỵᐃ䛧䛯䚹୧≀㉁䛿᪤▱≀䛷䛿䛒䜛䛜ᮏάᛶ䛻䛴䛔䛶䛾ሗ࿌䛜䛺䛛䛳䛯䛾䛷≉チฟ㢪䛧≉チ➨㻢㻝㻠㻟㻝㻢㻣 ྕ䛸䛧䛶
特許出願し特許第6143167号として登録した（平成29年5月19日）。市販されているS-petasinⓏ㘓䛧䛯䠄ᖹᡂ㻞㻥 ᖺ 㻡 ᭶ 㻝㻥 ᪥䠅䚹ᕷ㈍䛥䜜䛶䛔䜛 㻿㻙㼜㼑㼠㼍㼟㼕㼚 䛻䜒ྠᵝ䛾άᛶ䛜䛒䜛஦䜢☜ㄆ䛧䛯䚹
にも同様の活性がある事を確認した。

技術・研究シーズ紹介

物質・生物系

バイオ・アグリ工学コース

研
究
タイトル

酵素機能改変による植物の生産性向上

氏

名

伊藤 浩之
ITO Hiroyuki

E-mailotih@akita-nct.ac.jp

職

名

教授

学

博士（農学）◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌

ᡤᒓ䠖㻌 ≀㉁ᕤᏛ⛉位㓝⣲ᶵ⬟ᨵኚ䛻䜘䜛᳜≀䛾⏕⏘ᛶྥୖ㻌
所属学会・協会 日本植物生理学会，日本農芸化学会，日本生物工学会，日本応用糖質科学会
Ặྡ䠖㻌 㻌 ఀ⸨ᾈஅ㻌 䠋㻌 㻵㼀㻻㻌㻴㼕㼞㼛㼥㼡㼗㼕㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
㼛㼠㼕㼔㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌

⫋ྡ䠖㻌

ᩍᤵ㻌
キ ー ワ ー ドᏛ఩䠖㻌༤ኈ䠄㎰Ꮫ䠅㻌
同化デンプン代謝，酵素機能改変，分子育種

㻌
㻌
㻌
㻌
㻌

技 術・ 研 究 シ ー ズ᪥ᮏ᳜≀⏕⌮Ꮫ఍䠈᪥ᮏ㎰ⱁ໬Ꮫ఍䠈᪥ᮏ⏕≀ᕤᏛ఍䠈᪥ᮏᛂ⏝⢾・植物酵素の微生物発現・精製・解析
㻌
技 術 相 談ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌・酵素機能変換
提 供 可 能 ㉁⛉Ꮫ఍㻌技術㻌
・植物形質転換䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
ྠ໬䝕䞁䝥䞁௦ㅰ䠈㓝⣲ᶵ⬟ᨵኚ䠈ศᏊ⫱✀㻌
研究内容 デンプン生合成関連酵素の機能改変と植物生産性向上への応用䞉᳜≀㓝⣲䛾ᚤ⏕≀Ⓨ⌧䞉⢭〇䞉ゎᯒ㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌
本研究では，植物の生産性向上に結びつくデンプンの量的改変とデンプンのカスタムメイド䞉㓝⣲ᶵ⬟ኚ᥮㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
を可能にする質的改変を最終的に目指している。この目的を達成するためには，デンプン生合䞉᳜≀ᙧ㉁㌿᥮㻌成に関わる酵素群の機能を明らかにし，生合成機構の詳細を理解することが必須である。
◊✲ෆᐜ䠖㻌 䝕䞁䝥䞁⏕ྜᡂ㛵㐃㓝⣲䛾ᶵ⬟ᨵኚ䛸᳜≀⏕⏘ᛶྥୖ䜈䛾ᛂ⏝㻌
植物の生産性向上を目指すためのターゲットとして同化デンプン代謝に着目した。植物のソース器官で固定された炭素は，トリオースリン酸（TP）に変換されショ糖合成に利用される（図㻌 ᮏ◊✲䛷䛿䠈᳜≀䛾⏕⏘ᛶྥୖ䛻⤖䜃䛴䛟䝕䞁䝥䞁䛾㔞ⓗᨵኚ䛸䝕䞁䝥䞁䛾䜹䝇䝍䝮䝯䜲䝗䜢ྍ⬟䛻䛩䜛㉁ⓗᨵኚ䜢1）。ショ糖はシンク器官へ転流され，エネルギー源として用いられる。光合成の進行によりショ᭱⤊ⓗ䛻┠ᣦ䛧䛶䛔䜛䚹䛣䛾┠ⓗ䜢㐩ᡂ䛩䜛䛯䜑䛻䛿䠈䝕䞁䝥䞁⏕ྜᡂ䛻㛵䜟䜛㓝⣲⩌䛾ᶵ⬟䜢᫂䜙䛛䛻䛧䠈⏕ྜᡂᶵ
糖合成が飽和すると，TP は同化デンプン合成に回される。このことは，同化デンプンが夜間のᵓ䛾ヲ⣽䜢⌮ゎ䛩䜛䛣䛸䛜ᚲ㡲䛷䛒䜛䚹㻌
炭素源としてだけでなく，昼間の過剰な TP の一時的なシンクとしても働くことを示している。
㻌 ᳜≀䛾⏕⏘ᛶྥୖ䜢┠ᣦ䛩䛯䜑䛾䝍䞊䝀䝑䝖䛸䛧䛶ྠ໬䝕䞁䝥䞁௦ㅰ䛻╔┠䛧䛯䠊᳜≀䛾䝋䞊䝇ჾᐁ䛷ᅛᐃ䛥䜜䛯Ⅳ
したがって，同化デンプン代謝能を強化することができれば，シンクへの炭素フラックスの増⣲䛿䠈䝖䝸䜸䞊䝇䝸䞁㓟㻌㻔㼀㻼㻕㻌 䛻ኚ᥮䛥䜜䝅䝵⢾ྜᡂ䛻฼⏝䛥䜜䜛䠄ᅗ 㻝䠅䚹䝅䝵⢾䛿䝅䞁䜽ჾᐁ䜈㌿ὶ䛥䜜䠈䜶䝛䝹䜼䞊加を導くと考えられ，植物の生長や生産性増加が期待される。
※䛸䛧䛶⏝䛔䜙䜜䜛䚹ගྜᡂ䛾㐍⾜䛻䜘䜚䝅䝵⢾ྜᡂ䛜㣬࿴䛩䜛䛸䠈㼀㻼㻌䛿ྠ໬䝕䞁䝥䞁ྜᡂ䛻ᅇ䛥䜜䜛䚹䛣䛾䛣䛸䛿䠈ྠ
同化デンプン蓄積量を操作するためのターゲットには，ADP-グルコースピロホスホリラーゼ໬䝕䞁䝥䞁䛜ኪ㛫䛾Ⅳ⣲※䛸䛧䛶䛰䛡䛷䛺䛟䠈᫨㛫䛾㐣๫䛺㻌㼀㻼㻌 䛾୍᫬ⓗ䛺䝅䞁䜽䛸䛧䛶䜒ാ䛟䛣䛸䜢♧䛧䛶䛔䜛䚹䛧䛯䛜（AGPase）を選択した。AGPase
は，デンプン合成の鍵酵素であり，基質である
ADP-グルコー䛳䛶䠈ྠ໬䝕䞁䝥䞁௦ㅰ⬟䜢ᙉ໬䛩䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜜䜀䠈䝅䞁䜽䜈䛾Ⅳ⣲䝣䝷䝑䜽䝇䛾ቑຍ䜢ᑟ䛟䛸⪃䛘䜙䜜䠈᳜≀䛾⏕㛗ス（ADPG）を供給する。その酵素活性はアロステリックに調節され，同化デンプン合成速度䜔⏕⏘ᛶቑຍ䛜ᮇᚅ䛥䜜䜛䚹㻌ྠ໬䝕䞁䝥䞁⵳✚㔞䜢᧯స䛩䜛䛯䜑䛾䝍䞊䝀䝑䝖䛻䛿䠈㻭㻰㻼㻙䜾䝹䝁䞊䝇䝢䝻䝩䝇䝩䝸䝷䞊䝊㻌㻔㻭㻳㻼㼍㼟㼑㻕㻌 䜢㑅ᢥ䛧䛯䚹
を支配している。そこで，アロステリック感受性の低下した機能向上型AGPaseを作ることがで㻭㻳㻼㼍㼟㼑㻌 䛿䠈䝕䞁䝥䞁ྜᡂ䛾㘽㓝⣲䛷䛒䜚䠈ᇶ㉁䛷䛒䜛㻌㻭㻰㻼㻙䜾䝹䝁䞊䝇㻌 㻔㻭㻰㻼㻳㻕㻌 䜢౪⤥䛩䜛䚹䛭䛾㓝⣲άᛶ䛿䜰䝻
きれば，同化デンプン合成量を増加させることができると期待された。
䝇䝔䝸䝑䜽䛻ㄪ⠇䛥䜜䠈ྠ໬䝕䞁䝥䞁ྜᡂ㏿ᗘ䜢ᨭ㓄䛧䛶䛔䜛䚹䛭䛣䛷䠈䜰䝻䝇䝔䝸䝑䜽ឤཷᛶ䛾పୗ䛧䛯ᶵ⬟ྥୖᆺ
大腸菌における植物AGPase発現系の構築，ランダム変異，部位特異的変異，逆遺伝学的手法
㻭㻳㻼㼍㼟㼑㻌 䜢స䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜜䜀䠈ྠ໬䝕䞁䝥䞁ྜᡂ㔞䜢ቑຍ䛥䛫䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜛䛸ᮇᚅ䛥䜜䛯䚹㻌などを駆使して，最終的にシロイヌナズナ葉AGPaseの３種のin vitro機能向上型酵素を作製することに成功した。この機能向上酵素を発現する植物を作成したところ，同化デンプン代謝能㻌 ኱⭠⳦䛻䛚䛡䜛᳜≀㻌㻭㻳㻼㼍㼟㼑㻌 Ⓨ⌧⣔䛾ᵓ⠏䠈䝷䞁䝎䝮ኚ␗䠈㒊఩≉␗ⓗኚ␗䠈㏫㑇ఏᏛⓗᡭἲ䛺䛹䜢㥑౑䛧䛶䠈᭱
の強化をもたらし，同化デンプンの回転率（最大蓄積量と最小蓄積量の差）が野生型株の1.1〜⤊ⓗ䛻䝅䝻䜲䝚䝘䝈䝘ⴥ㻌㻭㻳㻼㼍㼟㼑㻌 䛾䠏✀䛾㻌 㼕㼚㻌 㼢㼕㼠㼞㼛㻌 ᶵ⬟ྥୖᆺ㓝⣲䜢స〇䛩䜛䛣䛸䛻ᡂຌ䛧䛯䚹䛣䛾ᶵ⬟ྥୖ㓝⣲䜢
1.3 倍に増加した。また，形Ⓨ⌧䛩䜛᳜≀䜢సᡂ䛧䛯䛸䛣䜝䠈ྠ໬䝕䞁䝥䞁௦㻌
ᅗ 1 ⅣỈ໬≀௦ㅰ
ᅗ 2 ྠ໬䝕䞁 䝥 䞁 ௦ㅰ&2ゎ⢾⣔ㅰ⬟䛾ᙉ໬䜢䜒䛯䜙䛧䠈ྠ໬䝕䞁䝥䞁䛾ᅇ㌿⋡㻌
質転換植物の中には，二酸化73㌿ὶTriose-P
Triose-P䠄᭱኱⵳✚㔞䛸᭱ᑠ⵳✚㔞䛾ᕪ䠅䛜㔝⏕ᆺᰴ䛾㻌ගྜᡂ
炭素固定能（＝光合成能）や
㈓ⶶ
Pi
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䜹 䝹䝡 䞁䝕䞁 䝥 䞁
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㻝㻚㻝ࠥ㻝㻚㻟㻌 ಸ䛻ቑຍ䛧䛯䚹䜎䛯䠈ᙧ㉁㌿᥮᳜≀䛾㻌
個体あたりの種子数（＝生産
Hexose-Pྠ໬୰䛻䛿䠈஧㓟໬Ⅳ⣲ᅛᐃ⬟䠄䠙ගྜᡂ⬟䠅䜔ಶ㻌䝕䞁 䝥 䞁
ATP性 ） が 野 生 型 株 の1.2倍 程 度
䝉䝹䝻 䞊䝇
Hexose-P
AGPase䝋 䞊䝇 ჾᐁ䝅䞁 䜽 ჾᐁ
2Pi
PPi
య䛒䛯䜚䛾✀Ꮚᩘ䠄䠙⏕⏘ᛶ䠅䛜㔝⏕ᆺᰴ䛾㻝㻚㻞㻌
に増加したものが見いだされADPGATPᅗ 3 ᶵ⬟ᨵኚ㓝⣲㑇ఏᏊ䛾ᑟධಸ⛬ᗘ䛻ቑຍ䛧䛯䜒䛾䛜ぢ䛔䛰䛥䜜䛯䚹䛣䜜䜙䛾㻌た。これらの結果は，機能改NADPH
SUCROSE
STARCH⤖ᯝ䛿䠈ᶵ⬟ᨵኚ㻌㻭㻳㻼㼍㼟㼑㻌 䛾Ⓨ⌧䛜ྠ໬䝕䞁㻌
変AGPaseの発現が同化デンプග㌿ὶ䝥䞁௦ㅰ⬟䛾ቑຍ䛻ᐤ୚䛧䠈⏕㛗䜔⏕⏘ᛶ䜢ྥ㻌maltoseン代謝能の増加に寄与し，生or
glucoseୖ䛥䛫䜛ྍ⬟ᛶ䜢⛎䜑䛶䛔䜛䛣䛸䜢♧၀䛧䛶䛔䜛䚹㻌ⴥ⥳య
長や生産性を向上させる可能⣽⬊㉁性を秘めていることを示唆し
㔝⏕ᆺᰴ
ᙧ㉁㌿᥮య
ている。
ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌㻌
提供可能な
大型恒温振とう培養機・G-BR-200（タイテック株式会社）ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌

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設備・機器

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― 116 ―

技術・研究シーズ紹介

物質・生物系 マテリアル・プロセス工学コース

研
究
タイトル

新規エネルギー開発等への地産材料資源の有効利用
プロセス

氏

名

佐藤 恒之
SATO Tsuneyuki

E-mailsato@akita-nct.ac.jp

職

名

教授

学

工学博士

位

所属学会・協会

化学工学会，日本化学会，ゼオライト学会，表面科学会，日本伝熱学会他

キ ー ワ ー ド

ゼオライト，溶解再結晶，ナノ材料，CVD，おから再利用，水素利用技術

技 術 相 談提供可能技術・ゼオライトの活用
・CVDによる機能薄膜合成・おから等の食品機能化

研究内容

①

化学工学プロセスによる材料機能化の研究

提供可能な
設備・機器

ICP発光分光分析装置 Optima8300 (Perkin Elmer) ／ XRD SmartLab (Rigaku) ／3D レーザ−顕微鏡LEXT OLS4000 (Olympus) ／高分解能電子顕微鏡― 117 ―

技 術・ 研 究 シ ー ズ

ゼオライトの溶解による機能化
ゼオライトは規則的な配列・径を有する多孔性無機材料であり，石油合成などにおける反応触媒の主力となっている。骨格を構成する成分はシリコン，アルミニウム，および酸素であり，その他に電気的な安定のためにナトリウムやセシウムなどのカチオンを含む。ゼオラ
イトは骨格口径がサブナノメータから数ナノメータにおよび，この口径差を利用して物質のサイズ選択性を生む。上述した石油合成系では大きさの異なる有機物質をより分け，そしてより分けられた有用な物質のみがアルミニウムサイトの有する固体酸点において合成反応を行うことができる。このような機能を持つゼオライトの更なる機能化のために，本研究ではゼオライトのプロトンによる選択溶解に関する研究を行っている。プロトンにより切断された骨格が新たな小骨格を生じ，これを新しい出発材料とする研究である。秋田県産天然ゼオ
ライトクリノプチロライトなど安価なゼオライトを利用して，より機能性の高いこれまでにない省エネルギー性のガス分離プロセスなどへの応用を検討している。
② CVDによる機能性薄膜の合成
CVD（シーブイディー）は水を使わないドライな環境中で成膜を行うプロセスである。集積回路など半導体技術においてよく用いられる。特徴は，たいへん薄い酸化物の膜を比較的低温において合成できる点にある。合成されるものも膜だけではなく，ナノ粒子も可能である。多成分の合成も可能である。現在実験室規模のCVD装置を用いて，1nm以下の細孔内へのシリカ（SiO2）成膜を行っている。減圧条件や成膜温度の条件をいろいろ変えることにより，原料の分解反応速度や成膜速度の決定メカニズムを明らかにしたいと考えている。将来的にはゼオライトに代表される多孔性材料の高機能化に結び付けたいと考えている。
③ おからの食品機能化
おからは大豆豆乳搾取後の繊維質を多く含む残さ物である。2000年に廃棄物処理法が施行されて以来，このような食品加工残渣の有効活用が多方面において検討されている。本研究では秋田県内において多く排出されるおからをパン加工し，新しい食品としての価値を見出そうという試みを行っている。発酵条件の検討にあたっては小麦粉との配合割合，温度など反応条件の最適化を行うとともに，焼き上がりに対するおから粒子のサイズや形状の影響についても実験的に明らかにした。
④ 水素利用技術 −高圧水素容器ライナー用樹脂／ガラス複合材料の開発−
水素はエネルギーとしてのクリーンさから次世代エネルギー社会の一翼として期待されている。現在，燃料電池車（FCV）への搭載が商業レベルで検討されており，水素貯蔵技術は最先端技術の一つと考えられる。しかしながら高圧水素容器については体積を増すために容器の軽量化が必要である。我々は既存の金属容器ではなく，安価で軽量なプラスチックを用いる研究を行っている。RFマグネトロンスパッタリング法によって表面にごく薄いガラス膜を堆積させることにより，耐水素性を向上させるものである。

技術・研究シーズ紹介

㻌研

物質・生物系

バイオ・アグリ工学コース
ᡤᒓ䠖≀㉁ᕤᏛ⛉究◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
タイトル 酵素フィルム（酵素含有機能性高分子フィルム）
榊 秀次郎 䠄㓝⣲ྵ᭷ᶵ⬟ᛶ㧗ศᏊ䝣䜱䝹䝮䠅㻌㓝⣲䝣䜱䝹䝮
E-mail sakaki@akita-nct.ac.jp
名
SAKAKI Shujiro

氏

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職
名 教授
学 位 博士（学術）⫋ྡ䠖㻌 ᩍᤵ㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄Ꮫ⾡䠅㻌
所属学会・協会 㧗ศᏊᏛ఍䠈᪥ᮏ໬Ꮫ఍㻌
高分子学会，日本化学会
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キ ー ワ ー ド 㧗ศᏊ䠈ᶵ⬟ᛶ㧗ศᏊ䠈㓝⣲䠈᳨▱䠈⮫ᗋデ᩿㻌
高分子，機能性高分子，酵素，検知，臨床診断㻌㻌㻌䞉㧗ศᏊྜᡂ䠈㧗ศᏊ≀ᛶホ౯ᢏ⾡㻌・高分子合成，高分子物性評価技術
技 術 相 談 䞉㓝⣲䛾᭷ຠ฼⏝ᢏ⾡㻌
・酵素の有効利用技術ᢏ⾡┦ㄯ㻌
・有害物質の分解
提 供 可 能 技 術 䞉᭷ᐖ≀㉁䛾ศゎ㻌
・臨床診断，臨床検査ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
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研究内容

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〈有害物質の分解，有害物質への変換〉◊✲ෆᐜ䠖㻌 㻌概要 㻌
酵素は基質特異性および触媒活性を有するタンパク質であり，洗剤や医薬品や食品加工や有䠘᭷ᐖ≀㉁䛾ศゎ䠈᭷ᐖ≀㉁䜈䛾ኚ᥮䠚㻌ᴫ㻌 㻌 せ㻌害物質の分解などが可能であり，様々な分野で利用されています。しかし酵素は，熱・有機溶
剤により容易に変性してしまうので，繊維化やフィルムに加工することは困難であり，更に水㓝⣲䛿ᇶ㉁≉␗ᛶ䛚䜘䜃ゐ፹άᛶ䜢᭷䛩䜛䝍䞁䝟䜽㉁䛷䛒䜚䚸Ὑ๣䜔་⸆ရ䜔㣗ရຍᕤ䜔᭷ᐖ≀㉁䛾ศゎ䛺䛹䛜ྍ
分の無い気相中の基質を分解することはできません。
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そこで本研究の酵素を含有した機能性高分子フィルム（酵素フィルム）を用いると，気相中 䝹䝮䛻ຍᕤ䛩䜛䛣䛸䛿ᅔ㞴䛷䛒䜚䚸᭦䛻Ỉศ䛾↓䛔Ẽ┦୰䛾ᇶ㉁䜢ศゎ䛩䜛䛣䛸䛿䛷䛝䜎䛫䜣䚹㻌䛭䛣䛷ᮏ◊✲䛾㓝⣲䜢ྵ᭷䛧䛯ᶵ⬟ᛶ㧗ศᏊ䝣䜱䝹䝮䠄㓝⣲䝣䜱䝹䝮䠅䜢⏝䛔䜛䛸䚸Ẽ┦୰䛾᭷ᐖ≀㉁䜢Ᏻ඲䛺໬ྜ≀䜔
の有害物質を安全な化合物や有益な化合物に分解することや，有益な化合物に変換することが᭷┈䛺໬ྜ≀䛻ศゎ䛩䜛䛣䛸䜔䚸᭷┈䛺໬ྜ≀䛻ኚ᥮䛩䜛䛣䛸䛜ྍ⬟䛷䛩䚹㻌
可能です。
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応用可能な用途 䞉䜲䞁䝣䝹䜶䞁䝄䜴䜲䝹䝇ศゎ䝬䝇䜽㻌・インフルエンザウイルス分解マスク
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䞉✵ẼΎίჾ䝣䜱䝹䝍䞊㻌
・空気清浄器フィルター䞉䝅䝑䜽䝝䜴䝇⑕ೃ⩌ཎᅉ≀㉁䠄䝩䝹䝮䜰䝹䝕䝠䝗䠅ศゎሬᩱ䞉ศゎቨ⣬㻌Ᏻ඲䛺໬ྜ≀ RU
・シックハウス症候群原因物質（ホルムアルデヒド）分解塗料・分解壁紙᭷┈䛺໬ྜ≀㻌

技 術・ 研 究 シ ー ズ㻌〈検知フィルム，温度・時間インジケーター〉
 䠘᳨▱䝣䜱䝹䝮䠈 ᗘ䞉᫬㛫䜲䞁䝆䜿䞊䝍䞊䠚㻌ᴫ㻌 㻌 せ㻌概要㓝⣲䝣䜱䝹䝮䛻䜘䜚⏕䛨䛯⏕ᡂ≀䜢≉ᐃ䛾ヨ⸆䛻䛶ⓎⰍ䛥䛫䜛䛣䛸䛻䜘䜚䚸ᵝ䚻䛺≀㉁䛾䇾᳨▱䝣䜱䝹䝮䇿䜈䛾ᛂ⏝䛜ྍ⬟酵素フィルムにより生じた生成物を特定の試薬にて発色させることにより，様々な物質の“検 䛻䛺䜚䜎䛩䚹䜎䛯䚸㓝⣲䛿≉ᐃ䛾 ᗘ䠈≉ᐃ䛾᫬㛫䛻䛶ᇶ㉁䜢ศゎ䛩䜛䛣䛸䛜ྍ⬟䛺䛾䛷䚸 ᗘ䛸᫬㛫䛾཮᪉䜢┠ど䛻
知フィルム”への応用が可能になります。また，酵素は特定の温度，特定の時間にて基質を分解ᗘ䞉᫬㛫䜲䞁䝆䜿䞊䝍䞊䇿䜈䛾ᛂ⏝䛜ྍ⬟䛻䛺䜚䜎䛩䚹㻌 䛶ほᐹྍ⬟䛺䇾
することが可能なので，温度と時間の双方を目視にて観察可能な“温度・時間インジケーター”ᛂ⏝ྍ⬟䛺⏝㏵㻌
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への応用が可能になります。
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応用可能な用途䞉䝅䝑䜽䝝䜴䝇⑕ೃ⩌䛾᳨▱䝣䜱䝹䝮㻌
・揮発性有機化合物（VOCs）の検知フィルム 䞉 ᗘ䠃᫬㛫ᒚṔ䛜┠ど䛻䛶ほᐹྍ⬟䛺䠄 ᗘ䠃᫬㛫䜲䞁䝆䜿䞊䝍䞊䠅㻌・シックハウス症候群の検知フィルム 䜹䝑䝥䝷䞊䝯䞁䛾㣗䜉㡭䝅䞊䝹䠄䝔䞊䝥䠅䠈་⸆ရ䛾 ᗘᒚṔグ㘓䝅䞊䝹䠄䝔䞊䝥䠅㻌・温度＆時間履歴が目視にて観察可能な（温度＆時間インジケーター）
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カップラーメンの食べ頃シール（テープ），医薬品の温度履歴記録シール（テープ）ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌 㻳㼑㼘㻌㻼㼑㼞㼙㼑㼍㼠㼕㼛㼚㻌㻯㼔㼞㼛㼙㼍㼠㼛㼓㼞㼍㼜㼔㼥㻌㻔㻳㻼㻯㻕䝅䝇䝔䝮㻌㻌
提供可能な 䝬䜲䜽䝻䝥䝺䞊䝖䝥䝺䞊䝖䝸䞊䝎䞊㻌㻌
Gel Permeation Chromatography（GPC）
システム／マイクロプレートプレートリーダー
設備・機器
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㻌

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― 118 ―
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技術・研究シーズ紹介

物質・生物系

マテリアル・プロセス工学コース

研
究
タイトル

磁性体と誘電体のナノ構造・機能性制御

氏

名

丸山 耕一
MARUYAMA Koh-ichi

E-mailmaruko@akita-nct.ac.jp

職

名

教授

学

博士（工学）

位

所属学会・協会

日本応用物理学会，日本表面科学会，日本物理学会，米国電気化学会

キ ー ワ ー ド

磁性体，誘電体，磁気工学，材料物性，光学実験，電気化学実験，マイクロプローブ実験技 術 相 談提供可能技術・材料合成（各種めっき法，ゾル-ゲル法，マイクロプローブによる液中成長）
・材料評価（磁気光学，電気光学，固体電極の電気化学実験，X線・放射光実験，SPM実験）
・計測法（光学実験のソフト・ハード制御）

研究内容

研究領域
⑴ 磁性体（金属，酸化物），誘電体（酸化物），半導体（導電性高分子）の薄膜や微粒子を合成⑵ 複合材料等の異種相の界面に発現する現象を材料機能性へ応用する研究⑶ 光学実験・電気化学実験を中心とした，材料の機能性評価と,これに付随する，装置開発，
計測法・解析法開発

提供可能な研究・技術の根拠となる成果
丸山耕一他，エチレングリコール溶媒によるゾル-ゲルコバルト酸ランタン微粒子の合成と相の定量化，日本素材物性学会誌28, 1/2, 6-10, 2017
S. Abe, K. Maruyama, te al., Optical Response of Magnetic and Piezoelectric Materials
to External Fields, e-J.Surf.Sci.Nano.10 503-508 2012
E. Arakawa, K. Maruyama INTERNAL MAGNETOSTRICTION OBSERVED BY X-RAY
DIFFRACTION IN IRON, INTERMAG issue of IEEE Transactions on Magnetics 41, 37183720，2005
丸山耕一他，Fe77.8Si8.8B13.2C0.2/Fe80Si7B13 ２層薄帯の磁気特性に及ぼす熱処理の影響，日本
応用磁気学会誌25，743-746 (2001)
丸山耕一他，定電流パルス電析法によるCoおよびCo-Ni合金膜形成の初期過程の観察，表面科学21，488-495 (2000)
プローブ走査型顕微鏡（Agilent Co. Ltd., 5100型 AFM/SPMシステム）／分光エリプソメーター
提供可能な（大塚電子，FE-50S）／電気化学計測装置（北斗電工製装置＋PC制御自作システム）／可視領域
設備・機器
磁気光学効果・電気光学効果計測装置（自作装置）― 119 ―

技 術・ 研 究 シ ー ズ

研究手法
秋田田高専の実験室では，各種化学合成法による試料作製のほか,⑴ 可視光・近赤外光領域の，磁気光学効果・電気光学効果を光の旋光性や強度を計測するハードとソフトのシステムの構築⑵ 高分子等凝縮系物質の複屈折特性を可視化するための偏光レーザ干渉法，表面プラズモン分
光（SPR）法計測システムの構築⑶ マルチフェロイック材料の磁気分極，電気分極に基づく，磁歪効果，誘電歪，圧電歪等を制御する機能性材料開発⑷ 各種電気化学計測（i-V計測，QCM計測，EIS計測）法と，各種マイクロプローブ計測（STM，AFM，MFM，EFM）法とにより，金属，酸化物，高分子，およびこれらの複合体のナノ領域の電極反応と，ピエゾ応答による誘電体の電気分極反転との制御⑸ XRD（X線回折）法による，結晶構造解析に加え，
KEKやSPring-8などの放射光実験施設での，XMCD（X線磁気円二色性）実験，XRMS（X線共鳴磁気散乱）実験

技術・研究シーズ紹介

物質・生物系

マテリアル・プロセス工学コース

氏

名

石塚 眞治

E-mailishiduka@akita-nct.ac.jp

職

名

准教授

学

博士（理学）

位

所属学会・協会

応用物理学会

キ ー ワ ー ド

表面反応，化学蒸着，電子分光，表面組成解析，表面形状解析

技 術 相 談提供可能技術・個体表面構造解析
・個体表面元素分析
・有機薄膜形成

研究内容

超高真空中にて，加熱したシリコン表面にアンモニアやエチレンガスなどを反応させ，その表面をオージェ電子分光（AES）やX線光電子分光（XPS），走査電子顕微鏡（SEM），トンネル
電子顕微鏡（STM），原子間力顕微鏡（AFM）などの手法で測定し，表面での化学反応や，表面に形成される窒化物，炭化物の形成・成長機構の解明を行ってきました。
現在はシリコン表面，金属表面の酸化反応，窒化反応の機構や極薄酸化膜，窒化膜の成長機構を解明する研究しております。

技 術・ 研 究 シ ー ズ

提供可能な
設備・機器

オージェ電子分光装置AAS-200（日電アネルバ）／スピンコーター MS-A100（ミカサ）／赤外吸収スペクトル測定装置FT/IR-4600（JASCO）― 120 ―

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物質・生物系 マテリアル・プロセス工学コース

技術・研究シーズ紹介᳁ฬ䋺㩷 㩷 㩷⷏㊁㩷 ᥓ〝㩷 䋯㪥㪠㪪㪟㪠㪥㪦㩷㪫㫆㫄㫆㫄㫀㪺㪿㫀㩷 㩷 㪜㪄㫄㪸㫀㫃䋺㩷㩷研⡯ฬ䋺㩷究 ಎᢎ᝼㩷ቇ૏䋺㩷ඳ჻䋨Ꮏቇ䋩㩷
タイトル 機能性酸化物セラミックスの液相合成
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キ ー ワ ード 酸化物セラミックス，液相合成法⎇ⓥౝኈ䋺㩷
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技 術 相 談 ・酸化亜鉛微粒子ならびに酸化亜鉛膜の調製と評価
提 供ᯏ⢻ᕈ㉄ൻ‛䉶䊤䊚䉾䉪䉴䈱᧚ᢱ⸳⸘䉕⋡⊛䈫䈚䈩䋬ᶧ⋧วᚑᴺ䉕↪䈇䈢วᚑ䊒䊨䉶䉴䈱⏕┙䈫䋬䈠䈱䊒可 能 技 術 ・酸化チタン微粒子ならびに酸化チタン膜の調製と評価

機能性酸化物セラミックスの材料設計を目的として，液相合成法を用いた合成プロセスの確䈜䉎䈖䈫䉕ⴕ䈦䈩䈇䉎䇯㩷 䈖䉏䉌䈱ⷐ⚛ᛛⴚ䉕䉅䈫䈮䋬䉶䊤䊚䉾䉪䉴⭯⤑䋬ᄙሹ⾰䉶䊤䊚䉾䉪䉴䋬శ⸅ᇦ᧚ᢱ䈭䈬
立と，そのプロセス解析に関する研究を行っている。とくに，熱処理過程における材料の化学䈱᧚ᢱ㐿⊒䉕⹜䉂䈩䈇䉎䇯㩷的ならびに物理的構造変化を速度論的に解析した反応機構の解明，微量添加物が微細構造や電㉄ൻ‛䉶䊤䊚䉾䉪䉴䈫䈚䈩䈲䋬ᄙ᭽䈭శ䊶㔚ሶᯏ⢻䉕᦭䈜䉎䈖䈫䈎䉌䋬Ⱟశ૕䋬䊋䊥䉴䉺䋬䉶䊮䉰䊷䋬ㅘ᣿㔚
気特性におよぼす影響を明らかにすることを行っている。これらの要素技術をもとに，
セラミッ
クス薄膜，多孔質セラミックス，光触媒材料などの材料開発を試みている。
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酸化物セラミックスとしては，多様な光・電子機能を有することから，蛍光体，バリスタ，
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センサー，透明電極など幅広い応用が期待されている酸化亜鉛と，化学的に極めて安定な材料ᔕ↪䈮㑐䈜䉎⎇ⓥ䉕ⴕ䈦䈩䈇䉎䇯㩷 䈫䈒䈮䋬ᓸ☸ሶ䈱ⶄวൻ䉇⭯⤑䈱ᄙሹ⾰ൻ䈭䈬䈮䉋䉍䋬ᯏ⢻ઃਈ䈭䉌䈶䈮
である酸化チタンに着目している。酸化亜鉛や酸化チタンの液相合成法を用いた調製と特性評ᯏ⢻ะ਄䈮ะ䈔䈩ข䉍⚵䉖䈪䈇䉎䇯㩷
価および光電極材料や環境浄化材料への応用に関する研究を行っている。とくに，微粒子の複㩷
合化や薄膜の多孔質化などにより，機能付与ならびに機能向上に向けて取り組んでいる。
Reaction Time
Addition Time

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10min

30min

60min

90min 100min 150min 180min 240min

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TEOS Addition(10minitus later)㩷

TEOS Addition(90minitus later)㩷㩷࿑  ㉄ൻ੝㋦ⶄว᧚ᢱߩ⺞⵾
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図１

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酸化亜鉛複合材料の調製

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技 術・ 研 究 シ ー ズ

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研究内容 機能性酸化物セラミックスの液相合成に関する研究ൻ䉕ㅦᐲ⺰⊛䈮⸃ᨆ䈚䈢෻ᔕᯏ᭴䈱⸃᣿䋬ᓸ㊂ᷝട‛䈏ᓸ⚦᭴ㅧ䉇㔚᳇․ᕈ䈮䈍䉋䈿䈜ᓇ㗀䉕᣿䉌䈎䈮

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職ᛛⴚ⋧⺣㩷
名 准教授 䊶㉄ൻ䉼䉺䊮ᓸ☸ሶ䈭䉌䈶䈮㉄ൻ䉼䉺䊮⤑䈱⺞⵾䈫⹏ଔ㩷
学 位 博士（工学）ឭଏน⢻ᛛⴚ䋺㩷 䊶㩷㩷
所属学会・協会 化学工学会，日本セラミックス協会，日本工学教育協会

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西野 智路
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E-mail氏
名
NISHINO
Tomomichi
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提供可能な
設備・機器

紫外・可視分光光度計V-515（日本分光）― 121 ―

技術・研究シーズ紹介

㻌

物質・生物系 バイオ・アグリ工学コース

研
究
タイトル

高効率有機合成反応の開発とその応用

氏

横山 保夫
YOKOYAMA Yasuo

名

職
名 准教授
◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌

E-mailᡤᒓ䠖㻌 ≀㉁ᕤᏛ⛉
yokoyama@akita-nct.ac.jp

学

博士（理学）

位㻌㻌

日本化学会，有機合成化学協会㧗ຠ⋡᭷ᶵྜᡂ཯ᛂ䛾㛤Ⓨ䛸䛭䛾ᛂ⏝㻌

所属学会・協会㻌Ặྡ䠖㻌㻌 ᶓᒣಖኵ㻌䠋㼅㻻㻷㻻㼅㻭㻹㻭㻌㼅㼍㼟㼡㼛㻌 㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌 族元素化合物，有機フッ素化合物㼥㼛㼗㼛㼥㼍㼙㼍㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌キー ワ
ー ド 有機合成，希土類元素化合物，14

㻌

⫋ྡ䠖㻌

㻌

෸ᩍᤵ㻌 ・有機化合物の効果的な合成法の立案及び，試験的合成
Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ㻔⌮Ꮫ㻕㻌

技 術 相 談の測定及び，データ解析
ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 ・核磁気共鳴スペクトル，GC-MS᪥ᮏ໬Ꮫ఍䠈᭷ᶵྜᡂ໬Ꮫ༠఍㻌
提供可能技術䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌

研究内容



・希土類元素化合物，14族元素化合物，有機フッ素化合物の取り扱い᭷ᶵྜᡂ䠈ᕼᅵ㢮ඖ⣲໬ྜ≀䠈㻝㻠 ᪘ඖ⣲໬ྜ≀䠈᭷ᶵ䝣䝑⣲໬ྜ≀㻌䞉᭷ᶵ໬ྜ≀䛾ຠᯝⓗ䛺ྜᡂἲ䛾❧᱌ཬ䜃䠈ヨ㦂ⓗྜᡂ㻌
希土類元素化合物を用いた新規有機合成反応の開発とその応用㻌㻌䞉᰾☢Ẽඹ㬆䝇䝨䜽䝖䝹䠈㻳㻯㻙㻹㻿 䛾 ᐃཬ䜃䠈䝕䞊䝍ゎᯒ㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌
有用な有機化合物を効果的に合成することを目的とする有機合成の分野においては，還元を基本とす䞉ᕼᅵ㢮ඖ⣲໬ྜ≀䠈㻝㻠᪘ඖ⣲໬ྜ≀䠈᭷ᶵ䝣䝑⣲໬ྜ≀䛾ྲྀ䜚ᢅ䛔㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
る反応を用いる場合が非常に多い。例えば，官能基の変換や炭素−炭素結合形成は代表的なものであ㻌るが，そればかりでなく，炭素−ヘテロ原子結合形成，転位を伴う化合物の骨格変換あるいは，官能基の保護−脱保護等非常に多岐に亘っている。これらの反応は利便性が高いものが多く，医薬や農薬，◊✲ෆᐜ䠖㻌
ᕼᅵ㢮ඖ⣲໬ྜ≀䜢⏝䛔䛯᪂つ᭷ᶵྜᡂ཯ᛂ䛾㛤Ⓨ䛸䛭䛾ᛂ⏝㻌
機能性材料として用いられる様々な有機化合物の合成に広く用いられている。しかしながら，還元系
 㻌 ᭷⏝䛺᭷ᶵ໬ྜ≀䜢ຠᯝⓗ䛻ྜᡂ䛩䜛䛣䛸䜢┠ⓗ䛸䛩䜛᭷ᶵྜᡂ䛾ศ㔝䛻䛚䛔䛶䛿䠈㑏ඖ䜢ᇶᮏ䛸䛩䜛཯ᛂ䜢⏝䛔
反応のうち，最も頻繁に用いられていると考えられる，“還元剤を用いる手法”に関しては，生物毒性䜛ሙྜ䛜㠀ᖖ䛻ከ䛔䚹౛䛘䜀䠈ᐁ⬟ᇶ䛾ኚ᥮䜔Ⅳ⣲䠉Ⅳ⣲⤖ྜᙧᡂ䛿௦⾲ⓗ䛺䜒䛾䛷䛒䜛䛜䠈䛭䜜䜀䛛䜚䛷䛺䛟䠈Ⅳの高い金属元素含有化合物を使用する場合が多く，生成物中の痕跡量の金属化合物の残留による毒性⣲䠉䝦䝔䝻ཎᏊ⤖ྜᙧᡂ䠈㌿఩䜢క䛖໬ྜ≀䛾㦵᱁ኚ᥮䛒䜛䛔䛿䠈ᐁ⬟ᇶ䛾ಖㆤ䠉⬺ಖㆤ➼㠀ᖖ䛻ከᒱ䛻ர䛳䛶䛔
の発現が特に医薬分野で懸念されるとされている。この点に鑑み私は，生物毒性がほとんど無いとさ 䜛䚹䛣䜜䜙䛾཯ᛂ䛿฼౽ᛶ䛜㧗䛔䜒䛾䛜ከ䛟䠈་⸆䜔㎰⸆䠈ᶵ⬟ᛶᮦᩱ䛸䛧䛶⏝䛔䜙䜜䜛ᵝ䚻䛺᭷ᶵ໬ྜ≀䛾ྜᡂ䛻
れている，希土類元素化合物を用いる有機合成反応の開発を行っている。希土類元素化合物の利用は，
ᗈ䛟⏝䛔䜙䜜䛶䛔䜛䚹䛧䛛䛧䛺䛜䜙䠈㑏ඖ⣔཯ᛂ䛾䛖䛱䠈᭱䜒㢖⦾䛻⏝䛔䜙䜜䛶䛔䜛䛸⪃䛘䜙䜜䜛䠈䇾㑏ඖ๣䜢⏝䛔䜛ᡭἲ䇿䛻㛵䛧䛶䛿䠈⏕≀ẘᛶ䛾㧗䛔㔠ᒓඖ⣲ྵ᭷໬ྜ≀䜢౑⏝䛩䜛ሙྜ䛜ከ䛟䠈⏕ᡂ≀୰䛾⑞㊧㔞䛾㔠ᒓ໬ྜ≀䛾ṧ
有機合成の分野ではそれほどメジャーではない。これは希土類元素自体が，これまであまり有機合成 ␃䛻䜘䜛ẘᛶ䛾Ⓨ⌧䛜≉䛻་⸆ศ㔝䛷ᠱᛕ䛥䜜䜛䛸䛥䜜䛶䛔䜛䚹䛣䛾Ⅼ䛻㚷䜏⚾䛿䠈⏕≀ẘᛶ䛜䜋䛸䜣䛹↓䛔䛸䛥䜜
の分野では顧みられなかったばかりでなく，その価格が比較的高いためであった。しかし現在，その 䛶䛔䜛䠈ᕼᅵ㢮ඖ⣲໬ྜ≀䜢⏝䛔䜛᭷ᶵྜᡂ཯ᛂ䛾㛤Ⓨ䜢⾜䛳䛶䛔䜛䚹ᕼᅵ㢮ඖ⣲໬ྜ≀䛾฼⏝䛿䠈᭷ᶵྜᡂ䛾ศ
価格はリーズナブルなものとなっており，積極的に利用することが十分に可能となっている。私が希㔝䛷䛿䛭䜜䜋䛹䝯䝆䝱䞊䛷䛿䛺䛔䚹䛣䜜䛿ᕼᅵ㢮ඖ⣲⮬య䛜䠈䛣䜜䜎䛷䛒䜎䜚᭷ᶵྜᡂ䛾ศ㔝䛷䛿㢳䜏䜙䜜䛺䛛䛳䛯
土類元素化合物の中で特に注目しその利用法の開発を行っているのは，サマリウムの低原子価化合物
䜀䛛䜚䛷䛺䛟䠈䛭䛾౯᱁䛜ẚ㍑ⓗ㧗䛔䛯䜑䛷䛒䛳䛯䚹䛧䛛䛧⌧ᅾ䠈䛭䛾౯᱁䛿䝸䞊䝈䝘䝤䝹䛺䜒䛾䛸䛺䛳䛶䛚䜚䠈✚ᴟⓗ 䛻฼⏝䛩䜛䛣䛸䛜༑ศ䛻ྍ⬟䛸䛺䛳䛶䛔䜛䚹⚾䛜ᕼᅵ㢮ඖ⣲໬ྜ≀䛾୰䛷≉䛻ὀ┠䛧䛭䛾฼⏝ἲ䛾㛤Ⓨ䜢⾜䛳䛶䛔䜛である。このタイプの化合物として有名な有機合成試薬としては，ヨウ化サマリウム（II）が知られて䛾䛿䠈䝃䝬䝸䜴䝮䛾పཎᏊ౯໬ྜ≀䛷䛒䜛䚹䛣䛾䝍䜲䝥䛾໬ྜ≀䛸䛧䛶᭷ྡ䛺᭷ᶵྜᡂヨ⸆䛸䛧䛶䛿䠈䝶䜴໬䝃䝬䝸䜴いる。この化合物は様々な有機合成に用いられているが，還元力が低すぎるといった欠点を有するため，䝮㻔㻵㻵㻕䛜▱䜙䜜䛶䛔䜛䚹䛣䛾໬ྜ≀䛿ᵝ䚻䛺᭷ᶵྜᡂ䛻⏝䛔䜙䜜䛶䛔䜛䛜䠈㑏ඖຊ䛜ప䛩䛞䜛䛸䛔䛳䛯ḞⅬ䜢᭷䛩䜛䛯
汎用性は今一つであることは否めない。そこでこの点を解決し，サマリウム化合物の都合の良い性能䜑䠈ỗ⏝ᛶ䛿௒୍䛴䛷䛒䜛䛣䛸䛿ྰ䜑䛺䛔䚹䛭䛣䛷䛣䛾Ⅼ䜢ゎỴ䛧䠈䝃䝬䝸䜴䝮໬ྜ≀䛾㒔ྜ䛾Ⰻ䛔ᛶ⬟䛿䛭䛾䜎䜎䛷はそのままである物質として，臭化サマリウム（II）に注目し，これを用いた有機合成反応の開発を現 䛒䜛≀㉁䛸䛧䛶䠈⮯໬䝃䝬䝸䜴䝮㻔㻵㻵㻕䛻ὀ┠䛧䠈䛣䜜䜢⏝䛔䛯᭷ᶵྜᡂ཯ᛂ䛾㛤Ⓨ䜢⌧ᅾ⾜䛳䛶䛔䜛䚹㻌
在行っている。


技 術・ 研 究 シ ー ズ


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



SmI2

SmBr2

Mild Reduction
Sm3+/Sm2+= -1.55 V (THF)-2.1 V (HMPA)Long Ionic Radius (0.96 Angstrom, M3+)
Coordination Number = 8-12
Easy Operation (Syringe Work)
Stable (Under Inert Gas)

Mild Reduction (Slightly Strong)
Sm3+/Sm2+= -2.07 V (THF)-2.6 V (HMPA)Long Ionic Radius (0.96 Angstrom, M3+)
Coordination Number = 8-12
Easy Operation (Syringe Work)
Stable (Under Inert Gas)VS㻌
私は，この臭化サマリウム(II)の特徴を生かした有機合成法として，以下の手法の開発に成功している。
⚾䛿䚸䛣䛾⮯໬䝃䝬䝸䜴䝮㻔㻵㻵㻕䛾≉ᚩ䜢⏕䛛䛧䛯᭷ᶵྜᡂἲ䛸䛧䛶䠈௨ୗ䛾ᡭἲ䛾㛤Ⓨ䛻ᡂຌ䛧䛶䛔䜛䚹㻌１）シクロプロピル化反応（殺虫剤などの農薬の合成に用いることができる）
䠍䠅 䝅䜽䝻䝥䝻䝢䝹໬཯ᛂ㻌䠄ẅ⹸๣䛺䛹䛾㎰⸆䛾ྜᡂ䛻⏝䛔䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜛䠅㻌 䠎䠅 ≉ᐃ䛾ಖㆤᇶ䛾㑅ᢥⓗ⬺ಖㆤ໬㻌２）特定の保護基の選択的脱保護化（抗菌剤などの医薬，殺虫剤などの農薬の合成に用いることができる）
䠄ᢠ⳦๣䛺䛹䛾་⸆䠈ẅ⹸๣䛺䛹䛾㎰⸆䛾ྜᡂ䛻⏝䛔䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜛䠅㻌䠄ᾮᬗᮦ３）構造的に単純な含フッ素有機化合物をビルディングブロックとする有機フッ素化合物の効果的な 䠏䠅 ᵓ㐀ⓗ䛻༢⣧䛺ྵ䝣䝑⣲᭷ᶵ໬ྜ≀䜢䝡䝹䝕䜱䞁䜾䝤䝻䝑䜽䛸䛩䜛᭷ᶵ䝣䝑⣲໬ྜ≀䛾ຠᯝⓗ䛺ྜᡂἲ㻌ᩱ䛺䛹䛾ᶵ⬟ᛶᮦᩱ䠈ᢠ䛜䜣๣䛺䛹䛾་⸆䠈ẅ⹸๣䛺䛹䛾㎰⸆䛾ྜᡂ䛻⏝䛔䜛䛣䛸䛜䛷䛝䜛䠅㻌
合成法（液晶材料などの機能性材料，抗がん剤などの医薬，殺虫剤などの農薬の合成に用いること





ができる）
ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌㻌

核磁気共鳴スペクトル測定装置（NMR）Avance III（Bruker-Biospin) ／ガスクロマトグラフ付提供可能なྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌
質量分析計（GC-MS）PARVUM2（Shimadzu）／赤外吸収スペクトル測定装置（FT-IR) FT/IR設備・機器
 ᰾☢Ẽඹ㬆䝇䝨䜽䝖䝹 ᐃ⿦⨨㻔㻺㻹㻾㻕㻌㻭㼢㼍㼚㼏㼑㻌㻵㻵㻵㻌㻔㻮㼞㼡㼗㼑㼞㻙㻮㼕㼛㼟㼜㼕㼚㻕䜺䝇䜽䝻䝬䝖䜾䝷䝣௜㉁㔞ศᯒィ䠄㻳㻯㻙㻹㻿䠅㻌㻼㻭㻾㼂㼁㻹㻞㻌㻔㻿㼔㼕㼙㼍㼐㼦㼡㻕㻌
610（JASCO) ／分子モデリングソフトウェア
SPARTANʼ16（Wavefunction Inc.） ㉥እ྾཰䝇䝨䜽䝖䝹ᐃ⿦⨨㻔㻲㼀㻙㻵㻾㻕㻌㻲㼀㻛㻵㻾㻙㻢㻝㻜㻌㻔㻶㻭㻿㻯㻻㻕㻌ศᏊ䝰䝕䝸䞁䜾䝋䝣䝖䜴䜵䜰㻌 㻿㻼㻭㻾㼀㻭㻺䇻㻝㻢㻌㻔㼃㼍㼢㼑㼒㼡㼚㼏㼠㼕㼛㼚㻌㻵㼚㼏㻚㻕㻌

 㻌

㻌 ―
― 122

㻌

㻌



技術・研究シーズ紹介

㩷

物質・生物系 マテリアル・プロセス工学コース

研
究
タイトル

塩化・還元反応による形態変化を利用した金属資源の選択的分離プロセスの開発

氏

名

野中利瀬弘
NONAKA Risehiro

E-mail

職

名

准教授

学

⎇ⓥ䉺䉟䊃䊦䋺㩷

所属学会・協会位

nonaka@akita-nct.ac.jpᚲዻ䋺㩷 ⑺↰Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ㩷 ‛⾰Ꮏቇ⑼
博士（工学）

㩷

化学工学会，粉体工学会，資源・素材学会，日本エネルギー学会ほかႮൻ䊶ㆶర෻ᔕ䈮䉋䉎ᒻᘒᄌൻ䉕೑↪䈚䈢㩷
塩化揮発，カーボクロリネーション反応，レアメタル，リサイクル，金属二次資源

キ ー ワ ー ド㊄ዻ⾗Ḯ䈱ㆬᛯ⊛ಽ㔌䊒䊨䉶䉴䈱㐿⊒㩷

技 術 相 談 ・塩化揮発法による二次資源からの金属分離
・組成分析
提᳁ฬ䋺㩷
供可能
技
術
・液相還元によるナノ材料合成㩷 ㊁ਛ㩷 ೑ἑᒄ䋯㪥㪦㪥㪘㪢㪘㩷㪩㫀㫊㪼㪿㫀㫉㫆㩷㪜㪄㫄㪸㫀㫃䋺㩷
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⡯ฬ䋺㩷

研究内容

ಎᢎ᝼㩷

ቇ૏䋺㩷

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金属二次資源の化学形態解明と組成変化を利用した分離精製技術の開発ᚲዻቇળ䊶දળ䋺㩷 ൻቇᎿቇળ䋬☳૕Ꮏቇળ䋬⾗Ḯ䊶⚛᧚ቇળ䋬ᣣᧄ䉣䊈䊦䉩䊷ቇળ䈾䈎㩷

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【関連特許】․⸵╙㪌㪉㪉㪊㪇㪏㪌䋬⩲ේൎᐽ䋬⩲ේᜏ↵䋬㊁ਛ೑ἑᒄ䋬㵰Ⴎൻើ⊒ᴺ䈮䉋䉎䊧䉝䊜䉺䊦䈱ಽ㔌♖⵾ᣇᴺ㵱㩷
特許第5223085，菅原勝康，菅原拓男，野中利瀬弘，“塩化揮発法によるレアメタルの分離精製方法”㩷ឭଏน⢻䈭⸳஻䊶ᯏེ䋺㩷㩷

ICP発光分光分析装置・Optima8300（PerkinElmer）／イオンクロマトグラフィー・ICS-2000，1500（Dionex）／ X線回折分析装置・
ฬ⒓䊶ဳ⇟䋨䊜䊷䉦䊷䋩㩷
SmartLab（Rigaku）／熱分析装置・Thermo
plus EVOⅡ（Rigaku）／蛍光X線分析装置・Supermini200（Rigaku）／3Dレーザー 㪠㪚㪧 ⊒శಽశಽᨆⵝ⟎䊶㪦㫇㫋㫀㫄㪸㪏㪊㪇㪇䋨㪧㪼㫉㫂㫀㫅㪜㫃㫄㪼㫉䋩㩷
顕微鏡・LEXT OLS4000（Olympus）／ FE-SEM, EDS・JSM-7800F（JEOL）／全自動元素分析装置・2400Ⅱ（PerkinElmer）
㪊㪛 䊧䊷䉱䊷㗼ᓸ㏜䊶㪣㪜㪯㪫㩷㪦㪣㪪㪋㪇㪇㪇䋨㪦㫃㫐㫄㫇㫌㫊䋩㩷


提供可能な
設備・機器

㩷 䉟䉥䊮䉪䊨䊙䊃䉫䊤䊐䉞䊷䊶㪠㪚㪪㪄㪉㪇㪇㪇䋬㪈㪌㪇㪇䋨㪛㫀㫆㫅㪼㫏䋩㩷㪯 ✢࿁᛬ಽᨆⵝ⟎䊶㪪㫄㪸㫉㫋㪣㪸㪹䋨㪩㫀㪾㪸㫂㫌䋩㩷ᾲಽᨆⵝ⟎䊶㪫㪿㪼㫉㫄㫆㩷㫇㫃㫌㫊㩷㪜㪭㪦㸈䋨㪩㫀㪾㪸㫂㫌䋩㩷㪝㪜㪄㪪㪜㪤㪃㩷㪜㪛㪪䊶㪡㪪㪤㪄㪎㪏㪇㪇㪝䋨㪡㪜㪦㪣䋩㩷― 123―
ో⥄േర⚛ಽᨆⵝ⟎䊶㪉㪋㪇㪇㸈䋨㪧㪼㫉㫂㫀㫅㪜㫃㫄㪼㫉䋩㩷㩷

技 術・ 研 究 シ ー ズ

近年，レアメタルのような希少資源を含む産業廃棄物の循環利用と併せて，ユビキタス元素䉨䊷䊪䊷䊄䋺㩷
Ⴎൻើ⊒䋬䉦䊷䊗䉪䊨䊥䊈䊷䉲䊢䊮෻ᔕ䋬䊧䉝䊜䉺䊦䋬䊥䉰䉟䉪䊦䋬㊄ዻੑᰴ⾗Ḯ㩷
を用いた代替材料の研究開発が推進されており，ここ10年以内で先端材料用の原料としてのᛛⴚ⋧⺣㩷䊶Ⴎൻើ⊒ᴺ䈮䉋䉎ੑᰴ⾗Ḯ䈎䉌䈱㊄ዻಽ㔌㩷 㩷 䊶⚵ᚑಽᨆ㩷
ベースメタル需要が著しく増大することが予想される。例えば亜鉛は，液晶ディスプレイに使ឭଏน⢻ᛛⴚ䋺㩷 䊶ᶧ⋧ㆶర䈮䉋䉎䊅䊉᧚ᢱวᚑ㩷
用されるインジウム系薄膜を代替する透明導電膜や薄膜太陽電池，既存のガリウム系LEDに代
わる高輝度紫外線LEDとしての実用化が検討されている。また，鉛はハンダなどでフリー化が ⎇ⓥౝኈ䋺㩷 ㊄ዻੑᰴ⾗Ḯ䈱ൻቇᒻᘒ⸃᣿䈫⚵ᚑᄌൻ䉕೑↪䈚䈢ಽ㔌♖⵾ᛛⴚ䈱㐿⊒㩷
進められている一方，その電気的特性を代替する材料の開発および普及は未だ進まず，PZT圧ㄭᐕ䋬䊧䉝䊜䉺䊦䈱䉋䈉䈭Ꮧዋ⾗Ḯ䉕฽䉃↥ᬺᑄ᫈‛䈱ᓴⅣ೑↪䈫૬䈞䈩䋬䊡䊎䉨䉺䉴ర⚛䉕↪䈇䈢ઍᦧ᧚ᢱ䈱⎇
電材料や鉛蓄電池用電極としての需要が十数年程は継続すると予想される。今後，海外依存しⓥ㐿⊒䈏ផㅴ䈘䉏䈩䈍䉍䋬䈖䈖㪈㪇 ᐕએౝ䈪వ┵᧚ᢱ↪䈱ේᢱ䈫䈚䈩䈱䊔䊷䉴䊜䉺䊦㔛ⷐ䈏⪺䈚䈒Ⴧᄢ䈜䉎䈖䈫䈏੍ᗐ䈘䉏䉎䋮଀䈋䈳੝㋦䈲䋬ᶧ᥏䊂䉞䉴䊒䊧䉟䈮૶↪䈘䉏䉎䉟䊮䉳䉡䊛♽⭯⤑䉕ઍᦧ䈜䉎ㅘ᣿ዉ㔚⤑䉇⭯⤑ᄥ㓁㔚ᳰ䋬ᣢሽ
ない先端材料の開発および資源循環・転換技術の開発は，世界に先駆けて行っていくべき課題䈱䉧䊥䉡䊛♽
㪣㪜㪛 䈮ઍ䉒䉎㜞ノᐲ⚡ᄖ✢ 㪣㪜㪛 䈫䈚䈩䈱ታ↪ൻ䈏ᬌ⸛䈘䉏䈩䈇䉎䋮䉁䈢䋬㋦䈲䊊䊮䉻䈭䈬䈪䊐䊥䊷ൻ䈏
の一つと言える。
 ㅴ䉄䉌䉏䈩䈇䉎৻ᣇ䋬䈠䈱㔚᳇⊛․ᕈ䉕ઍᦧ䈜䉎᧚ᢱ䈱㐿⊒䈍䉋䈶᥉෸䈲ᧂ䈣ㅴ䉁䈝䋬㪧㪱㪫 ࿶㔚᧚ᢱ䉇㋦⫾㔚ᳰ↪
本研究ではこれまで，多元素の同時分離を少ないステップで達成し，液処理量や設備コスト
 㔚ᭂ䈫䈚䈩䈱㔛ⷐ䈏චᢙᐕ⒟䈲⛮⛯䈜䉎䈫੍ᗐ䈘䉏䉎䋮੹ᓟ䋬ᶏᄖଐሽ䈚䈭䈇వ┵᧚ᢱ䈱㐿⊒䈍䉋䈶⾗ḮᓴⅣ䊶ォ឵を低減し得る塩化・還元揮発反応を利用した二次資源中レアメタルの分離精製技術の開発を行っᛛⴚ䈱㐿⊒䈲䋬਎⇇䈮వ㚟䈔䈩ⴕ䈦䈩䈇䈒䈼䈐⺖㗴䈱৻䈧䈫⸒䈋䉎䋮㩷
てきた。例えば超硬工具スクラップのWリサイクル工程で発生するレアメタル含有浸出滓に対ᧄ⎇ⓥ䈪䈲䈖䉏䉁䈪䋬ᄙర⚛䈱หᤨಽ㔌䉕ዋ䈭䈇䉴䊁䉾䊒䈪㆐ᚑ䈚䋬ᶧಣℂ㊂䉇⸳஻䉮䉴䊃䉕ૐᷫ䈚ᓧ䉎Ⴎൻ䊶ㆶర ើ⊒෻ᔕ䉕೑↪䈚䈢ੑᰴ⾗Ḯਛ䊧䉝䊜䉺䊦䈱ಽ㔌♖⵾ᛛⴚ䈱㐿⊒䉕ⴕ䈦䈩䈐䈢䋮଀䈋䈳⿥⎬Ꮏౕ䉴䉪䊤䉾䊒䈱㪮 䊥䉰䉟
して，添加剤による形態変化と塩化・還元揮発法とを併用し，70%以上の分離率を達成した（Fig.
䉪䊦Ꮏ⒟䈪⊒↢䈜䉎䊧䉝䊜䉺䊦฽᦭ᶐ಴ṗ䈮ኻ䈚䈩䋬ᷝട೷䈮䉋䉎ᒻᘒᄌൻ䈫Ⴎൻ䊶ㆶరើ⊒ᴺ䈫䉕૬↪䈚䋬㪎㪇㩼એ਄1,2）。さらに，難分離性の鉛や亜鉛を含む溶融飛灰に対して塩化・還元反応を適用した研究も䈱ಽ㔌₸䉕㆐ᚑ䈚䈢䋨㪝㫀㪾㪅㩷 㪈㪃㩷 㪉䋩䋮䈘䉌䈮䋬㔍ಽ㔌ᕈ䈱㋦䉇੝㋦䉕฽䉃ṁⲢ㘧Ἧ䈮ኻ䈚䈩Ⴎൻ䊶ㆶర෻ᔕ䉕ㆡ↪䈚䈢⎇ⓥ
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継続的に行っており，これまで未解明であった溶融飛灰中亜鉛の初期組成と塩化揮発反応に伴䉅⛮⛯⊛䈮ⴕ䈦䈩䈍䉍䋬䈖䉏䉁䈪ᧂ⸃᣿䈪䈅䈦䈢ṁⲢ㘧Ἧਛ੝㋦䈱ೋᦼ⚵ᚑ䈫Ⴎൻើ⊒෻ᔕ䈮઻䈉ᒻᘒᄌൻ䋬੝㋦䈱
う形態変化，亜鉛の存在形態と各々の揮発分離挙動の詳細，そして共存するカルシウムや反応ሽ࿷ᒻᘒ䈫ฦ䇱䈱ើ⊒ಽ㔌᜼േ䈱⹦⚦䋬䈠䈚䈩౒ሽ䈜䉎䉦䊦䉲䉡䊛䉇෻ᔕଦㅴ೷䈱ᓇ㗀䉕᣿䉌䈎䈮䈚䈩䈇䉎䋮㩷促進剤の影響を明らかにしている。
 㩷技術・研究シーズ紹介

㩷

物質・生物系

バイオ・アグリ工学コース

ᚲዻ䋺㩷 

研
究タイトル

微生物が生産する二次代謝産物の生合成機構の解明

氏

野池 基義
NOIKE Motoyoshi㩷⎇ⓥ䉺䉟䊃䊦䋺ᓸ↢‛䈏↢↥䈜䉎ੑᰴઍ⻢↥‛䈱↢วᚑᯏ᭴䈱⸃᣿㩷㩷名E-mailnoike@akita-nct.ac.jpၮ⟵㩷 䋯㩷 㪥㪦㪠㪢㪜㩷㪤㫆㫋㫆㫐㫆㫊㪿㫀㩷㫅㫆㫀㫂㪼㪗㪸㫂㫀㫋㪸㪄㫅㪺㫋㪅㪸㪺㪅㫁㫇㩷᳁ฬ䋺㩷名㩷 ㊁ᳰ㩷
職
学 位 㪜㪄㫄㪸㫀㫃䋺㩷准教授
博士（工学）
⡯ฬ䋺㩷

ಎᢎ᝼㩷
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ඳ჻䋨Ꮏቇ䋩㩷
日本農芸化学会
ᚲዻቇળ䊶දળ䋺㩷 ᣣᧄㄘ⧓ൻቇળ㩷キー ワ ー ド 酵素，微生物の二次代謝産物，イソプレノイド䉨䊷䊪䊷䊄䋺㩷
㉂⚛䇮ᓸ↢‛䈱ੑᰴઍ⻢↥‛䇮䉟䉸䊒䊧䊉䉟䊄㩷
所属学会・協会

・酵素の機能解析
䊶㉂⚛䈱ᯏ⢻⸃ᨆ㩷
技
術 相 談
ᛛⴚ⋧⺣㩷
・微生物の二次代謝産物の生合成機構の解明䊶ᓸ↢‛䈱ੑᰴઍ⻢↥‛䈱↢วᚑᯏ᭴䈱⸃᣿㩷
提供可能技術ឭଏน⢻ᛛⴚ䋺㩷 ・糸状菌を用いた有用物質の生産䊶♻⁁⩶䉕↪䈇䈢᦭↪‛⾰䈱↢↥㩷

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研究内容

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放線菌や糸状菌は，抗生物質や生理活性物質など様々な二次代謝産物を生産する。本研究では，⎇ⓥౝኈ䋺㩷
㩷
微生物が生産する有用な二次代謝産物について，その生合成に関与する遺伝子のクローニング，
酵素の詳細な機能解析を行うことを目的とする。
᡼✢⩶䉇♻⁁⩶䈲䇮᛫↢‛⾰䉇↢ℂᵴᕈ‛⾰䈭䈬᭽䇱䈭ੑᰴઍ⻢↥‛䉕↢↥䈜䉎䇯ᧄ⎇ⓥ䈪䈲䇮ᓸ↢‛䈏↢↥䈜䉎᦭↪䈭ੑᰴઍ⻢↥‛䈮䈧䈇䈩䇮䈠䈱↢วᚑ䈮㑐ਈ䈜䉎ㆮવሶ䈱䉪䊨䊷䊆䊮䉫䇮㉂⚛䈱⹦⚦䈭ᯏ⢻⸃ᨆ䉕ⴕ䈉䈖䈫䉕
これまでに著者らは，放線菌が生産するペプチド系抗生物質，フェガ⋡⊛䈫䈜䉎䇯㩷
ノマイシンの生合成機構の解明を行い，ペプチドを求核剤として用いる新奇ペプチドリガーゼ䈖䉏䉁䈪䈮⪺⠪䉌䈲䇮᡼✢⩶を見い出した（図）。1） 㪪㫋㫉㪼㫇㫋㫆㫄㫐㪺㪼㫊㩷 㪺㫀㫉㫉㪸㫋㫌㫊 䈏↢↥䈜䉎䊕䊒䉼䊄♽᛫↢‛⾰䇮䊐䉢䉧䊉䊙䉟䉲䊮䈱↢วᚑᯏ᭴ 䈱⸃᣿䉕ⴕ䈇䇮䊕䊒䉼䊄䉕᳞ᩭ೷䈫䈚䈩↪䈇䉎ᣂᄸ䊕䊒䉼䊄䊥䉧䊷䉷䉕⷗䈇಴䈚䈢䋨࿑䋩䇯㪈㪀㩷
また，抗がん剤のリード化合物として期待される糸状菌が生産するジテ䉁䈢䇮᛫䈏䉖೷䈱䊥䊷䊄ൻว‛䈫䈚䈩ᦼᓙ䈘䉏䉎♻⁁⩶ 㪧㪿㫆㫄㫆㫇㫊㫀㫊㩷㪸㫄㫐㪾㪻㪸㫃㫀 䈏↢↥䈜䉎䉳䊁䊦䊕䊮㈩♧૕䈪䈅䉎䊐䉲
2）
ルペン配糖体であるフシコクシンの生合成の生合成機構を明らかにした。
䉮䉪䉲䊮䈱↢วᚑ䈱↢วᚑᯏ᭴䉕᣿䉌䈎䈮䈚䈢䇯㪉㪀㩷
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図 フェガノマイシンの生合成機構
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䇼ෳ⠨ᢥ₂䇽㩷
１）Noike, M et al.
11, 71-76（2015） 㪈㪀㩷㪥㫆㫀㫂㪼㪃㩷㪤㩷㪼㫋㩷㪸㫃㪅㩷㪥㪸㫋㫌㫉㪼㩷㪚㪿㪼㫄㫀㪺㪸㫃㩷㪙㫀㫆㫃㫆㪾㫐㪃㩷㪈㪈㪃㩷㪎㪈㪄㪎㪍㩷㩿㪉㪇㪈㪌㪀㩷２）Noike, M et al.
7, e42090（2012） 㪉㪀㩷㪥㫆㫀㫂㪼㪃㩷㪤㩷㪼㫋㩷㪸㫃㪅㩷㪧㪣㫆㪪㩷㪦㪥㪜㪃㩷㪎㪃㩷㪼㪋㪉㪇㪐㪇㩷㩿㪉㪇㪈㪉㪀㩷㩷

技 術・ 研 究 シ ー ズឭଏน⢻䈭⸳஻䊶ᯏེ䋺㩷

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提供可能な
設備・機器

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― 124 ―

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技術・研究シーズ紹介

㻌

研
究
タイトル

◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌

土木・建築系

空間デザインコースᡤᒓ䠖वీ޽‫߶ۂ‬౵઒໵ָߏ ౖ໨ʀ‫ݒ‬஛‫ؔۯ ܧ‬υδ΢ϱαʖη

建築設計・公園緑地・キャンパスマスタープラン・
まちづくり

井上
誠
E-mail‫ݒ‬஛અ‫ܯ‬ʀޮԄྚஏʀΫϡϱϏηϜηνʖϕϧϱʀΉͬͰ͚Ε
INOUE Makoto

Ặྡ䠖㻌

氏

名

職

名

教授
Ҭ৏
੥ʙ,128(0DNRWR⫋ྡ䠖㻌 所属学会・協会

学

位

㈨᱁䠖㻌

Ҳ‫ݒڅ‬஛࢞
博士（工学）

वీ‫ݟ‬ϖϨτʖζϜϋʖζϡʖ

日本建築学会，人工知能学会，IEEE，秋田県建築士会‫گ‬दദ࢞ʤ޽ָʥ
Ꮫ఩䠖㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌キ ー ワ ー ೖຌ‫ݒ‬஛ָճɾਕ޽எ೵ָճɾ,(((ɾवీ‫ݒݟ‬஛࢞ճド 建築設計，都市及び地方計画，公園緑地，まちづくり，IoT

・建築計画・設計（住居，教育文化，医療，社会福祉に関する施設）

䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
技 術 相 ‫ݒ‬஛અ‫ܯ‬ɾ౐ࢤ‫;ٶ‬ஏ๏‫ܯ‬ժɾޮԄྚஏɾΉͬͰ͚Εɾ,R7
談 ・ランドスケープデザイン（外構，公園緑地，街路），アーバンデザイン
提 供 可 能 技ʀ‫ݒ‬஛‫ܯ‬ժʀઅ‫ܯ‬ʤे‫ڋ‬ɾ‫گ‬үชԿɾҫྏɾऀճෳࢳͶ‫ͤؖ‬Ζࢬઅʥ
術 ・キャンパスマスタープラン，まちづくり（歴史的建築物を含む）
・2D-CAD，3Dモデラ，3Dプリンタ，BIMの導入ᢏ⾡┦ㄯ㻌ʀϧϱχηίʖϕυδ΢ϱʤ֐ߑɾޮԄྚஏɾ֙࿑ʥ
ɾΠʖώϱυδ΢ϱ
研究内容
ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
ʀΫϡϱϏηϜηνʖϕϧϱɾΉͬͰ͚Εʤྼ࢛ద‫ݒ‬஛෼Ν‫؜‬΋ʥ
ʀ'&$'ɾ' Ϡυϧɾ' ϕϨϱνɾ%,0 ͹಍೘
建築設計及びまちづくりに関する方針

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・建築単体ではなく周辺環境を含む都市デザインとして捉える。
◊✲ෆᐜ䠖㻌 ・地域性，風土，歴史的背景に対して十分に配慮する。
㻌
・利用者と住民との交流や地域貢献を考慮したものとする。
ᘓ⠏タィཬࡧࡲࡕ࡙ࡃࡾ࡟㛵ࡍࡿ᪉㔪 ʀ‫ݒ‬஛ୱରͲͺ͵͚बว‫ڧ؂‬Ν‫؜‬΋౐ࢤυδ΢ϱͳ͢ͱଌ͓Ζɿ
これまでの実務内容
 ʀஏҮ੓ɾ෫ౖɾྼ࢛దഐ‫ܢ‬Ͷଲ͢ͱॉ෾ͶഓྂͤΖɿ
・街路樹維持管理に関する設計，積算，監理。
ʀཤ༽ंͳे຿ͳ͹ިླྀΏஏҮ߫‫ݛ‬Νߡྂͪ͢΍͹ͳͤΖɿ
・教育大学及び附属幼稚園・小・中学校施設に関する設計，積算，耐震診断，施工監理。

・高等専門学校（学生寄宿舎を含む）施設に関する設計，積算，耐震診断。
ࡇࢀࡲ࡛ࡢᐇົෆᐜ
・総合大学及び附属病院施設に関する設計，積算，施工監理。
 ʀ֙࿑धң࣍؇ཀྵͶ‫ͤؖ‬Ζઅ‫ܯ‬ɾ੷ࢋɾ؄ཀྵɿ
・医科大学及び附属病院，附属保育園施設に関する設計，積算，施工監理，大学移転計画。
 ʀ‫گ‬ү୉ָ‫;ٶ‬෡଒༰கԄʀঘʀ஦ָߏࢬઅͶ‫ͤؖ‬Ζઅ‫ܯ‬ɾ੷ࢋɾଳਔਏஇɾࢬ޽؄ཀྵɿ
ʀ߶౵઒໵ָߏʤָਫ਼‫ر‬ॕࣹΝ‫؜‬΋ʥࢬઅͶ‫ͤؖ‬Ζઅ‫ܯ‬ɾ੷ࢋɾଳਔਏஇɿ
・秋田工業高等専門学校キャンパスマスタープラン及び施設整備案の策定。
ʀ૱߻୉ָ‫;ٶ‬෡଒බӅࢬઅͶ‫ͤؖ‬Ζઅ‫ܯ‬ɾ੷ࢋɾࢬ޽؄ཀྵɿ ʀҫՌ୉ָ‫;ٶ‬෡଒බӅɾ෡଒ฯүԄࢬઅͶ‫ͤؖ‬Ζઅ‫ܯ‬ɾ੷ࢋɾࢬ޽؄ཀྵɾ୉ָҢ఺‫ܯ‬ժɿ
設計案
 ʀवీ޽‫߶ۂ‬౵઒໵ָߏΫϡϱϏηϜηνʖϕϧϱ‫ࢬ;ٶ‬અ੖ඍҌ͹ࡨఈɿ
・「秋田市市街地に建つ土蔵のあるすまい」第27回秋田の住宅コンクール優秀賞（図１）。

・「まつり通りに面する家：伝統的空間を通じて都市から個室へ」
タィ᱌
・「八幡浜市大島交流拠点施設（仮称）デザイン設計競技案」
ʀʰवీࢤࢤ֙ஏͶ‫ౖͯݒ‬଄͹͍ΖͤΉ͏ʱ୊  յवీ͹े୒αϱέʖϩ༑ऴৈʤᅗ㸯ʥɿ ʀʰΉͯΕ௪ΕͶ໚ͤΖՊʁఽ౹ద‫ؔۯ‬Ν௪ͣͱ౐ࢤ͖Δ‫΃࣪ݺ‬ʱ
主な教育ʀ ʰൂാශࢤ୉ౣިླྀ‫ࢬ఼ڎ‬અʤՀসʥυδ΢ϱઅ‫ٗڟܯ‬Ҍʱ・Jw̲cad，SketchUp，3Dプリンタ，Revitを用い୺࡞ᩍ⫱ た設計指導。
 ʀ-ZBFDGɾ6NHWFK8Sɾ' ϕϨϱνɾ5HYLW Ν༽͏ͪઅ‫ࢨܯ‬಍ɿ・「秋田を創る新たな文化施設」設計指導。
ʀʰवీΝ૓Ζ৿ͪ͵ชԿࢬઅʱઅ‫ࢨܯ‬಍ɿ
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図１⛅⏣ᕷᕷ⾤ᆅ࡟ᘓࡘᅵⶶࡢ࠶ࡿࡍࡲ࠸
秋田市市街地に建つ土蔵のあるすまいᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌㻌ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌 ' ϕϨϱν 提供可能な)/$6+)25*( &UHDWRU3UR
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設備・機器

3Dプリンタ㻌

FLASHFORGE CreatorPro㻌㻌㻌㻌 125 ――

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技 術・ 研 究 シ ー ズ技術・研究シーズ紹介
㻌 研

究
タイトル
氏
職

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技 術・ 研 究 シ ー ズᚠ⎔ᆺ♫఍䛻㐺ᛂ䛧䛯ᇙ❧ᆅᾐฟỈ䛾E-mail kim@akita-nct.ac.jp
KIM Juhyun❅⣲㝖ཤἲ䛾㛤Ⓨ㻌㻌◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
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金
主鉉
名

名 教授
Ặྡ䠖㻌 㻌 㔠㻌 ୺㕷㻌 䠋㻌 㻷㻵㻹㻌㻶㼡㼔㼥㼡㼚㻌学

位 博士（工学）㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
㼗㼕㼙㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌

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ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 ᅵᮌᏛ఍䚸᪥ᮏỈ⎔ቃᏛ఍䚸᪥ᮏỈฎ⌮⏕≀Ꮫ఍䚸㎰ᴗ㎰ᮧᕤᏛ఍㻌キ ー ワ ー ド 高度処理，バイオマス，生態系影響評価䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
㧗ᗘฎ⌮䠈䝞䜲䜸䝬䝇䠈⏕ែ⣔ᙳ㡪ホ౯㻌㻌㻌

研究内容 循環型社会に適応した埋立地浸出水の窒素除去法の開発◊✲ෆᐜ䠖㻌 ᚠ⎔ᆺ♫఍䛻㐺ᛂ䛧䛯ᇙ❧ᆅᾐฟỈ䛾❅⣲㝖ཤἲ䛾㛤Ⓨ㻌
◊✲䛾≺䛔

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循環型社会に適応した埋立地浸出水の窒素除去法のᡤᒓ䠖⎔ቃ㒔ᕷᕤᏛ⛉
開発⫋ྡ䠖㻌 ෸ᩍᤵ㻌土木学会，日本水環境学会，日本水処理生物学会，農業農村工学会
Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
所属学会・協会 㻌

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国土防災システムコース

・高濃度有機性排水の高度処理䞉 㧗⃰ᗘ᭷ᶵᛶ᤼Ỉ䛾㧗ᗘฎ⌮㻌
技 ᢏ⾡┦ㄯ㻌術 相 談・バイオマスの有効利用䞉 䝞䜲䜸䝬䝇䛾᭷ຠ฼⏝㻌
提供
可能技術ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌䞉 Ỉᅪ⏕ែ⣔ᙳ㡪ホ౯㻌
・水圏生態系影響評価

土木・建築系ᾐฟỈ୰䛾❅⣲㝖ཤ䛻ᚲせ䛺䝯䝍䝜䞊䝹䛻௦䜟䜛Ⅳ⣲※䛛䛴௜╔ᢸయ䛸䛧䛶䛂ⲡᮏ⣔䝞䜲䜸䝬䝇䛾ᐇ⏝ᛶ䛃䛻ὀ┠䛧䚸䝧䞁䝏䝇䜿䞊䝹ᐇ㦂⿦⨨䜢⏝䛔䛯⌧ሙᐇ㦂䜢⾜䛳䛯䚹䛺䛚ⲡᮏ⣔䝞䜲䜸䝬䝇䛻䛿䜰䝹䜹䝸ฎ⌮䝶䝅䛸䜰䝹䜹䝸ᮍฎ⌮䝶䝅䜢౑⏝䛧䛯䚹

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原子吸光光度計（島津製作所）／イオンクロマトグラフ分析システム（島津製作所）
提供可能な⣸እྍどศගගᗘィ䠄ᓥὠ〇సᡤ䠅㻌㻌
／全有機炭素計（島津製作所）／蒸発光散乱検出システム（島津製作所）紫外可視設備・機器
分光光度計（島津製作所）


― 126 ―

技術・研究シーズ紹介
研
究
タイトル

㩷

氏
職

空間デザインコース

実地震時挙動を再現した構造実験手法（サブストラ
クチャ・オンライン実験手法）
ᚲዻ䋺㩷 ⑺↰Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ㩷 ⅣႺㇺᏒᎿቇ⑼

寺本 尚史
E-mail teramoto@akita-nct.ac.jp
Teramoto⎇ⓥ䉺䉟䊃䊦䋺㩷㩷 㩷 㩷Naofumiታ࿾㔡ᤨ᜼േ䉕ౣ⃻䈚䈢᭴ㅧታ㛎ᚻᴺ㩷
名

名

准教授

博士（工学）
㩷㩿䉰䊑䉴䊃䊤䉪䉼䊞䊶䉥䊮䊤䉟䊮ታ㛎ᚻᴺ㪀
学

位

㩷
㩷
㩷

日本建築学会，日本コンクリート工学会，日本土木学会

㩷

キ ーワ ー㩷 ኹᧄ㩷ド 鉄筋コンクリート構造，架構解析，サブストラクチャ・オンライン実験᳁ฬ䋺㩷ዏผ㩷 䋯㩷 㪫㪼㫉㪸㫄㫆㫋㫆㩷㪥㪸㫆㪽㫌㫄㫀㩷 㪜㪄㫄㪸㫀㫃䋺㩷㫋㪼㫉㪸㫄㫆㫋㫆㪗㪸㫂㫀㫋㪸㪄㫅㪺㫋㪅㪸㪺㪅㫁㫇㩷㩷ቇ૏䋺㩷ඳ჻䋨Ꮏቇ䋩㩷
技 ⡯ฬ䋺㩷
術 相 ಎᢎ᝼㩷
談 ・建築物を対象とした構造解析・耐震工学の関する分野
提供
可
能
技
術
・構造実験手法ᣣᧄᑪ▽ቇળ䇮ᣣᧄ䉮䊮䉪䊥䊷䊃Ꮏቇળ䇮ᣣᧄ࿯ᧁቇળ㩷ᚲዻቇળ䊶දળ䋺㩷㩷

所属学会・協会㩷

土木・建築系㩷䉨䊷䊪䊷䊄䋺㩷㋕╭䉮䊮䉪䊥䊷䊃᭴ㅧ䇮᨞᭴⸃ᨆ䇮䉰䊑䉴䊃䊤䉪䉼䊞䊶䉥䊮䊤䉟䊮ታ㛎㩷
実地震時挙動を再現した構造実験手法の開発（サブストラクチャ・オンライン実験手法）
䊶ᑪ▽‛䉕ኻ⽎䈫䈚䈢᭴ㅧ⸃ᨆ䊶⠴㔡Ꮏቇ䈱㑐䈜䉎ಽ㊁㩷
サブストラクチャ・オンライン実験手法とは，柱・梁などの建物を構成する構造部材を対象䊶᭴ㅧታ㛎ᚻᴺ㩷ᛛⴚ⋧⺣㩷
とした構造実験と，コンピュータを使って行う構造解析を組み合わせた方法であり，通常の構䊶㩷ឭଏน⢻ᛛⴚ䋺㩷
造実験と比べ，より実際に近い状態の構造部材の挙動・損傷を把握する事が出来る実験手法でታ࿾㔡ᤨ᜼േ䉕ౣ⃻䈚䈢᭴ㅧታ㛎ᚻᴺ䈱㐿⊒㩿䉰䊑䉴䊃䊤䉪䉼䊞䊶䉥䊮䊤䉟䊮ታ㛎ᚻᴺ㪀㩷 ⎇ⓥౝኈ䋺㩷あり，以下に示す二種類の実験方法が挙げられる。
㩷・サブストラクチャ・オンライン漸増載荷実験手法䉰䊑䉴䊃䊤䉪䉼䊞䊶䉥䊮䊤䉟䊮ታ㛎ᚻᴺ䈫䈲䇮ᩇ䊶᪞䈭䈬䈱ᑪ‛䉕᭴ᚑ䈜䉎᭴ㅧㇱ᧚䉕ኻ⽎䈫䈚䈢᭴ㅧታ㛎䈫䇮䉮䊮䊏䊠
構造物の一部の架構を試験体による構造実験，その他の架構をコンピュータによる架構モデ䊷䉺䉕૶䈦䈩ⴕ䈉᭴ㅧ⸃ᨆ䉕⚵䉂ว䉒䈞䈢ᣇᴺ䈪䈅䉍䇮ㅢᏱ䈱᭴ㅧታ㛎䈫Ყ䈼䇮䉋䉍ታ㓙䈮ㄭ䈇⁁ᘒ䈱᭴ㅧㇱ᧚䈱᜼
ルとし，Ai分布等の静的加力を架構に漸増載荷し，その時の試験体の挙動を詳細に再現する実േ䊶៊்䉕ᛠី䈜䉎੐䈏಴᧪䉎ታ㛎ᚻᴺ䈪䈅䉍䇮એਅ䈮␜䈜ੑ⒳㘃䈱ታ㛎ᣇᴺ䈏᜼䈕䉌䉏䉎䇯㩷験手法である。
 䊶䉰䊑䉴䊃䊤䉪䉼䊞䊶䉥䊮䊤䉟䊮ẋჇタ⩄ታ㛎ᚻᴺ㩷
・サブストラクチャ・オンライン仮動的実験手法
 㩷 ᭴ㅧ‛䈱৻ㇱ䈱᨞᭴䉕⹜㛎૕䈮䉋䉎᭴ㅧታ㛎䇮䈠䈱ઁ䈱᨞᭴䉕䉮䊮䊏䊠䊷䉺䈮䉋䉎᨞᭴䊝䊂䊦䈫䈚䇮㪘㫀 ಽᏓ╬䈱㕒⊛
架構モデルに関しては漸増載荷実験と同様とし，地震時の応答計算をコンピュータ上で行い，
ടജ䉕᨞᭴䈮ẋჇタ⩄䈚䇮䈠䈱ᤨ䈱⹜㛎૕䈱᜼േ䉕⹦⚦䈮ౣ⃻䈜䉎ታ㛎ᚻᴺ䈪䈅䉎䇯㩷
その時の架構の応答状態をコンピュータから構造実験の加力システムにオンラインで伝達し，
䊶䉰䊑䉴䊃䊤䉪䉼䊞䊶䉥䊮䊤䉟䊮઒േ⊛ታ㛎ᚻᴺ㩷
損傷状況などを詳細に再現する手法である。
 㩷 ᨞᭴䊝䊂䊦䈮㑐䈚䈩䈲ẋჇタ⩄ታ㛎䈫ห᭽䈫䈚䇮࿾㔡ᤨ䈱ᔕ╵⸘▚䉕䉮䊮䊏䊠䊷䉺਄䈪ⴕ䈇䇮䈠䈱ᤨ䈱᨞᭴䈱ᔕ╵
研究内容

技 術・ 研 究 シ ー ズ ⁁ᘒ䉕䉮䊮䊏䊠䊷䉺䈎䉌᭴ㅧታ㛎䈱ടജ䉲䉴䊁䊛䈮䉥䊮䊤䉟䊮䈪વ㆐䈚䇮៊்⁁ᴫ䈭䈬䉕⹦⚦䈮ౣ⃻䈜䉎ᚻᴺ䈪䈅䉎䇯㩷

具体的な適用方法としては，例えば建物に地震の揺れや津波による外力が作用する時の状態ౕ૕⊛䈭ㆡ↪ᣇᴺ䈫䈚䈩䈲䇮଀䈋䈳ᑪ‛䈮࿾㔡䈱ំ䉏䉇ᵤᵄ䈮䉋䉎ᄖജ䈏૞↪䈜䉎ᤨ䈱⁁ᘒ䉕䉮䊮䊏䊠䊷䉺਄䈪⸘
をコンピュータ上で計算し，被害が予想される部位にどのような力が加わり，どのように壊れ▚䈚䇮ⵍኂ䈏੍ᗐ䈘䉏䉎ㇱ૏䈮䈬䈱䉋䈉䈭ജ䈏ട䉒䉍䇮䈬䈱䉋䈉䈮უ䉏䉎น⢻ᕈ䈏䈅䉎䈎䈭䈬䉕ታ㛎䈪⏕⹺䊶ᬌ⸽䈜䉎
る可能性があるかなどを実験で確認・検証することなどがある。この実験手法を使えば，現在 䈖䈫䈭䈬䈏䈅䉎䇯䈖䈱ታ㛎ᚻᴺ䉕૶䈋䈳䇮⃻࿷ⴕ䉒䉏䈩䈇䉎䉋䉍䉅⃻ታ⊛䈭᭴ㅧታ㛎䈏น⢻䈫䈭䉍䇮ᣂ䈢䈮㐿⊒䈚䈢⠴
行われているよりも現実的な構造実験が可能となり，新たに開発した耐震補強工法などの性能 㔡⵬ᒝᎿᴺ䈭䈬䈱ᕈ⢻䉕ᱜ⏕䈮ᛠី䈜䉎䈖䈫䈏น⢻䈪䈅䉎䇯㩷を正確に把握することが可能である。
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ឭଏน⢻䈭⸳஻䊶ᯏེ䋺㩷
提供可能な
設備・機器

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 㩷

㩷

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― 127 ― 㩷 㩷㩷技術・研究シーズ紹介

土木・建築系

国土防災システムコース

研
究
タイトル

水環境における温室効果ガスの動態解析

氏
㻌

名

増田 周平
MASUDA Shuhei

職

名 准教授
◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
㻌E-mail学

位

masuda@akita-nct.ac.jpᡤᒓ䠖⎔ቃ㒔ᕷᕤᏛ⛉

博士（工学）

ᡤᒓ䠖⎔ቃ㒔ᕷᕤᏛ⛉㻌㻌㻌
所属学会・協会 International Water Association，土木学会，日本水環境学会，日本下水道協会
㻌◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌

Ỉ⎔ቃ䛻䛚䛡䜛

ᐊຠᯝ䜺䝇䛾ືែゎᯒ㻌Ặྡ䠖㻌 㻌 ቑ⏣㻌 ࿘ᖹ㻌 䠋㻌 㻹㻭㻿㼁㻰㻭㻌㻿㼔㼡㼔㼑㼕㻌キ ー ワ ー ド㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌

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温室効果ガス，メタン，亜酸化窒素，下水道，河川，間接発生Ỉ⎔ቃ䛻䛚䛡䜛

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・下水処理場におけるメタン，亜酸化窒素の排出量の実態把握および削減方策の提案㻌 ቑ⏣㻌࿘ᖹ㻌 䠋㻌 㻹㻭㻿㼁㻰㻭㻌㻿㼔㼡㼔㼑㼕㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
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・下水処理場におけるLCCO
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・公共用水域（河川・流域）におけるメタン，亜酸化窒素の排出量の実態把握㻌㻵㼚㼠㼑㼞㼚㼍㼠㼕㼛㼚㼍㼘㻌㼃㼍㼠㼑㼞㻌㻭㼟㼟㼛㼏㼕㼍㼠㼕㼛㼚㻘㻌 ᅵᮌᏛ఍䠈᪥ᮏỈ⎔ቃᏛ఍䠈᪥ᮏୗỈ㐨༠఍㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌䞉ୗỈฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛䝯䝍䞁䠈ள㓟໬❅⣲䛾᤼ฟ㔞䛾ᐇែᢕᥱ䛚䜘䜃๐ῶ᪉⟇䛾ᥦ᱌㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌䞉ୗỈฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛㻸㻯㻯㻻㻞 ホ౯䛸 㻯㻻㻞 ๐ῶ᪉⟇䛾ᥦ᱌㻌
研究内容
䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
ᐊຠᯝ䜺䝇䠈䝯䝍䞁䠈ள㓟໬❅⣲䠈ୗỈ㐨䠈Ἑᕝ䠈㛫᥋Ⓨ⏕㻌㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉බඹ⏝Ỉᇦ䠄Ἑᕝ䞉ὶᇦ䠅䛻䛚䛡䜛䝯䝍䞁䠈ள㓟໬❅⣲䛾᤼ฟ㔞䛾ᐇែᢕᥱ㻌䞉ୗỈฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛䝯䝍䞁䠈ள㓟໬❅⣲䛾᤼ฟ㔞䛾ᐇែᢕᥱ䛚䜘䜃๐ῶ᪉⟇䛾ᥦ᱌㻌
１．下水処理場におけるメタン・亜酸化窒素の動態解析ᢏ⾡┦ㄯ㻌 㻌䞉ୗỈฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛 㻸㻯㻯㻻㻞 ホ౯䛸 㻯㻻㻞 ๐ῶ᪉⟇䛾ᥦ᱌㻌
下水処理プロセスにおいて発生するメタン（CH4）および亜酸化窒素（N2O）は，強力な温ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉බඹ⏝Ỉᇦ䠄Ἑᕝ䞉ὶᇦ䠅䛻䛚䛡䜛䝯䝍䞁䠈ள㓟໬❅⣲䛾᤼ฟ㔞䛾ᐇែᢕᥱ㻌
室効果ガスであり，その排出量の把握と削減策の実施が急務とされている。本研究では下水処㻌㻌 ◊✲ෆᐜ䠖㻌⫋ྡ䠖㻌

理場の水処理プロセス・汚泥処理プロセスで発生するメタンおよび亜酸化窒素を実測し，年間 䠍䠊ୗỈฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛䝯䝍䞁䞉ள㓟໬❅⣲䛾ືែゎᯒ㻌
排出量を明らかにするとともに，その削減策について検討した。
㻌 ୗỈฎ⌮䝥䝻䝉䝇䛻䛚䛔䛶Ⓨ⏕䛩䜛䝯䝍䞁䠄䠟䠤ᐊຠᯝ䜺䝇䛷䛒䜚䠈䛭䛾᤼䠐䠅䛚䜘䜃ள㓟໬❅⣲䠄䠪 䠎 䠫䠅䛿䠈ᙉຊ䛺 ◊✲ෆᐜ䠖㻌 㻌1）として，Ｍ処理場における温室効果ガスの排出量とその内訳を示す（左下図）
ฟ㔞䛾ᢕᥱ䛸๐ῶ⟇䛾ᐇ᪋䛜ᛴົ䛸䛥䜜䛶䛔䜛䠊ᮏ◊✲䛷䛿ୗỈฎ⌮ሙ䛾Ỉฎ⌮䝥䝻䝉䝇䞉ởἾฎ⌮䝥䝻䝉䝇䛷Ⓨ⏕
結果の一例。排 䠍䠊ୗỈฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛䝯䝍䞁䞉ள㓟໬❅⣲䛾ືែゎᯒ㻌䛩䜛䝯䝍䞁䛚䜘䜃ள㓟໬❅⣲䜢ᐇ䛧䠈ᖺ㛫᤼ฟ㔞䜢᫂䜙䛛䛻䛩䜛䛸䛸䜒䛻䠈䛭䛾๐ῶ⟇䛻䛴䛔䛶᳨ウ䛧䛯䠊㻌
出量は電力消費のCO
2，焼却由来のN2O，水・汚泥処理由来のCH
4の順に高かった。これより，M㻌 ୗỈฎ⌮䝥䝻䝉䝇䛻䛚䛔䛶Ⓨ⏕䛩䜛䝯䝍䞁䠄䠟䠤ᐊຠᯝ䜺䝇䛷䛒䜚䠈䛭䛾᤼䠐䠅䛚䜘䜃ள㓟໬❅⣲䠄䠪 䠎 䠫䠅䛿䠈ᙉຊ䛺㻝䠅 㻌 ⤖ᯝ䛾୍౛䛸䛧䛶䠈䠩ฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛 ᐊຠᯝ䜺䝇䛾᤼ฟ㔞䛸䛭䛾ෆヂ䜢♧䛩䠄ᕥୗᅗ䠅䠊᤼ฟ㔞䛿㟁ຊᾘ㈝䛾䠟
処理場における温室効果ガス削減対策は，電力消費量の削減および焼却由来のNฟ㔞䛾ᢕᥱ䛸๐ῶ⟇䛾ᐇ᪋䛜ᛴົ䛸䛥䜜䛶䛔䜛䠊ᮏ◊✲䛷䛿ୗỈฎ⌮ሙ䛾Ỉฎ⌮䝥䝻䝉䝇䞉ởἾฎ⌮䝥䝻䝉䝇䛷Ⓨ⏕
2Oを削減するこᐊຠᯝ䜺䝇๐ῶᑐ⟇䠎䠫䠈Ỉ䞉ởἾฎ⌮⏤᮶䛾䠟䠤 䠐䛾㡰䛻㧗䛛䛳䛯䠊䛣䜜䜘䜚䠈䠩ฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛 䠫䠎䠈↝༷⏤᮶䛾䠪䛩䜛䝯䝍䞁䛚䜘䜃ள㓟໬❅⣲䜢ᐇ䛧䠈ᖺ㛫᤼ฟ㔞䜢᫂䜙䛛䛻䛩䜛䛸䛸䜒䛻䠈䛭䛾๐ῶ⟇䛻䛴䛔䛶᳨ウ䛧䛯䠊㻌とが有効であると考えられた。また，水・汚泥処理プロセスにおけるCH
4排出量は反応槽で卓越し䛿䠈㟁ຊᾘ㈝㔞䛾๐ῶ䛚䜘䜃↝༷⏤᮶䛾䠪䠎䠫䜢๐ῶ䛩䜛䛣䛸䛜᭷ຠ䛷䛒䜛䛸⪃䛘䜙䜜䛯䠊䜎䛯䠈Ỉ䞉ởἾฎ⌮䝥䝻䝉䝇 㻌 ⤖ᯝ䛾୍౛ 㻝䠅䛸䛧䛶䠈䠩ฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛ᐊຠᯝ䜺䝇䛾᤼ฟ㔞䛸䛭䛾ෆヂ䜢♧䛩䠄ᕥୗᅗ䠅䠊᤼ฟ㔞䛿㟁ຊᾘ㈝䛾䠟

ており（右下図），反応槽で微細気泡方式を採用することで，排出量を削減できると考えられた。
䛻䛚䛡䜛䠟䠤䠐᤼ฟ㔞䛿཯ᛂᵴ䛷༟㉺䛧䛶䛚䜚䠄ྑୗᅗ䠅䠈཯ᛂᵴ䛷ᚤ⣽ẼἻ᪉ᘧ䜢᥇⏝䛩䜛䛣䛸䛷䠈᤼ฟ㔞䜢๐ῶ䛷䛝

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技 術・ 研 究 シ ー ズ 䠫䠎䠈↝༷⏤᮶䛾䠪䠎䠫䠈Ỉ䞉ởἾฎ⌮⏤᮶䛾䠟䠤䠐䛾㡰䛻㧗䛛䛳䛯䠊䛣䜜䜘䜚䠈䠩ฎ⌮ሙ䛻䛚䛡䜛 ᐊຠᯝ䜺䝇๐ῶᑐ⟇䜛䛸⪃䛘䜙䜜䛯䠊㻌䛿䠈㟁ຊᾘ㈝㔞䛾๐ῶ䛚䜘䜃↝༷⏤᮶䛾䠪䠎䠫䜢๐ῶ䛩䜛䛣䛸䛜᭷ຠ䛷䛒䜛䛸⪃䛘䜙䜜䛯䠊䜎䛯䠈Ỉ䞉ởἾฎ⌮䝥䝻䝉䝇㻌䛻䛚䛡䜛䠟䠤䠐᤼ฟ㔞䛿཯ᛂᵴ䛷༟㉺䛧䛶䛚䜚䠄ྑୗᅗ䠅䠈཯ᛂᵴ䛷ᚤ⣽ẼἻ᪉ᘧ䜢᥇⏝䛩䜛䛣䛸䛷䠈᤼ฟ㔞䜢๐ῶ䛷䛝㻌䜛䛸⪃䛘䜙䜜䛯䠊㻌
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Ϭ͘ϬϬϯϱ
䠎䠊Ἑᕝ⎔ቃ䛻䛚䛡䜛ள㓟໬❅⣲䛾ᐇែㄪᰝ㻌ĂĨƵŵŝ
２．河川環境における亜酸化窒素の実態調査㻌Ϭ͘ϬϬϯ㻌 ᙉຊ䛺 ᐊຠᯝ䜢ᣢ䛴䠪 䠎 䠫䛿䠈⮬↛⎔ቃ୰䛻䛚䛔䛶㻌
強力な温室効果を持つN
2Oは，自然環境中におdŽǇŽ⏕≀Ꮫⓗ◪໬䞉⬺❅స⏝䜢ཷ䛡䛶Ⓨ⏕䛩䜛䠊ேⅭⓗάືϬ͘ϬϬϮϱ Ϭ͘ϬϬϯϱ䠎䠊Ἑᕝ⎔ቃ䛻䛚䛡䜛ள㓟໬❅⣲䛾ᐇែㄪᰝ㻌ĂĨƵŵŝ
いて生物学的硝化・脱窒作用を受けて発生する。
䛻䜘䛳䛶⮬↛⎔ቃ୰䛻ᨺฟ䛥䜜䛯཯ᛂᛶ❅⣲䛿䠈ᆅୗ/ŬĂǁĂϬ͘ϬϬϮ Ϭ͘ϬϬϯ㻌 ᙉຊ䛺 ᐊຠᯝ䜢ᣢ䛴䠪 䠎 䠫䛿䠈⮬↛⎔ቃ୰䛻䛚䛔䛶
人為的活動によって自然環境中に放出された反応Ỉᇦ䠈Ἑᕝ䠈Ἑཱྀ䛺䛹䛻䛚䛔䛶䠪䠎䠫䜈䛸ኚ໬䛧䠈኱Ẽ୰dŽǇŽ⏕≀Ꮫⓗ◪໬䞉⬺❅స⏝䜢ཷ䛡䛶Ⓨ⏕䛩䜛䠊ேⅭⓗάືϬ͘ϬϬϭϱ Ϭ͘ϬϬϮϱĂďĂŵĞ
䛻ᨺฟ䛥䜜䜛䠊䛣䛾㐣⛬䛿㛫᥋Ⓨ⏕䛸࿧䜀䜜䠈䛭䛾᤼ฟ 2O
性窒素は，地下水域，河川，河口などにおいてN䛻䜘䛳䛶⮬↛⎔ቃ୰䛻ᨺฟ䛥䜜䛯཯ᛂᛶ❅⣲䛿䠈ᆅୗ/ŬĂǁĂϬ͘ϬϬϭ Ϭ͘ϬϬϮಀᩘ䛾⢭⦓໬䛜ồ䜑䜙䜜䛶䛔䜛䠊௨ୖ䜢䜅䜎䛘䠈ᮏ◊✲へと変化し，大気中に放出される。この過程は間接DŝƚĂŶĞ
Ỉᇦ䠈Ἑᕝ䠈Ἑཱྀ䛺䛹䛻䛚䛔䛶䠪䠎䠫䜈䛸ኚ໬䛧䠈኱Ẽ୰䛷䛿ඵ㑻†ὶᇦ䜢ᑐ㇟䛻䠈䠪 䠎 䠫䛾᤼ฟಀᩘ䜢᫂䜙䛛䛻Ϭ͘ϬϬϬϱ Ϭ͘ϬϬϭϱĂďĂŵĞ
発生と呼ばれ，その排出係数の精緻化が求められ䛻ᨺฟ䛥䜜䜛䠊䛣䛾㐣⛬䛿㛫᥋Ⓨ⏕䛸࿧䜀䜜䠈䛭䛾᤼ฟEŽƌƚŚĚƌĂŝŶĂŐĞ
䛩䜛䛯䜑䠈㏻ᖺㄪᰝ䜢ᐇ᪋䛧䛯䠊㻌Ϭ͘ϬϬϭಀᩘ䛾⢭⦓໬䛜ồ䜑䜙䜜䛶䛔䜛䠊௨ୖ䜢䜅䜎䛘䠈ᮏ◊✲ Ϭ
ĐĂŶĂůている。以上をふまえ，本研究では八郎湖流域を対DŝƚĂŶĞ㻌 ㄪᰝ䛾⤖ᯝ䠈⁐Ꮡែ䠪 䠎 䠫⃰ᗘ䛻䛿Ꮨ⠇ኚື䛜ぢ䜙^ŽƵƚŚĚƌĂŝŶĂŐĞ
䛷䛿ඵ㑻†ὶᇦ䜢ᑐ㇟䛻䠈䠪Ϭ͘ϬϬϬϱ䠎 䠫䛾᤼ฟಀᩘ䜢᫂䜙䛛䛻
象に，NOの排出係数を明らかにするため，通年調2䜜䠈ึኟ䛻⃰ᗘ䛜㧗䛟䛺䜛ഴྥ䛻䛒䛳䛯䠊䛣䛾ཎᅉ䛸䛧ĐĂŶĂůEŽƌƚŚĚƌĂŝŶĂŐĞ
䛩䜛䛯䜑䠈㏻ᖺㄪᰝ䜢ᐇ᪋䛧䛯䠊㻌ϬĐĂŶĂů
査を実施した。
䛶䠈⏣⏿䜈䛾᪋⫧䛾ᙳ㡪䛜⪃䛘䜙䜜䛯䠊䜎䛯䠈ள◪㓟ᛶ
)LJ7KHVHDVRQDOYDULDWLRQRIWKH'1
2FRQFHQWUDWLRQ㻌 ㄪᰝ䛾⤖ᯝ䠈⁐Ꮡែ䠪 䠎 䠫⃰ᗘ䛻䛿Ꮨ⠇ኚື䛜ぢ䜙&ŝŐ͘Ϯ͘dŚĞƐĞĂƐŽŶĂůǀĂƌŝĂƚŝŽŶŽĨEϮKĐŽŶĐĞŶƚƌĂƚŝŽŶ
^ŽƵƚŚĚƌĂŝŶĂŐĞ
❅⣲䞉◪㓟ᛶ❅⣲䛸䛾㛫䛻┦㛵䛜ぢ䜙䜜䛯䠊㻌
調査の結果，溶存態NO濃度には季節変動が見2
䜜䠈ึኟ䛻⃰ᗘ䛜㧗䛟䛺䜛ഴྥ䛻䛒䛳䛯䠊䛣䛾ཎᅉ䛸䛧ĐĂŶĂů
られ，初夏に濃度が高くなる傾向にあった。この原䛶䠈⏣⏿䜈䛾᪋⫧䛾ᙳ㡪䛜⪃䛘䜙䜜䛯䠊䜎䛯䠈ள◪㓟ᛶ
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2FRQFHQWUDWLRQ&ŝŐ͘Ϯ͘dŚĞƐĞĂƐŽŶĂůǀĂƌŝĂƚŝŽŶŽĨEϮKĐŽŶĐĞŶƚƌĂƚŝŽŶ
❅⣲䞉◪㓟ᛶ❅⣲䛸䛾㛫䛻┦㛵䛜ぢ䜙䜜䛯䠊㻌
因として，田畑への施肥の影響が考えられた。また，

亜硝酸性窒素・硝酸性窒素との間に相関が見られた。





提供可能な
設備・機器





― 128 ―

技術・研究シーズ紹介

㻌

土木・建築 国土防災システムコース

研
究
タイトル

泥炭地盤の変形予測手法の開発と適用

氏

名

山添 誠隆
YAMAZOE Nobutaka

E-mailyamazoe@akita-nct.ac.jp

職

名

准教授

学

博士（工学）◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌

ἾⅣᆅ┙䛾ኚᙧண

ᡤᒓ䠖⎔ቃ㒔ᕷᕤᏛ⛉

位

ᡭἲ䛾㛤Ⓨ䛸㐺⏝㻌

地盤工学会，土木学会
ᒣῧㄔ㝯㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
㼥㼍㼙㼍㼦㼛㼑㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌Ặྡ䠖㻌 㻌
㼅㻭㻹㻭㼆㻻㻱㻌㻺㼛㼎㼡㼠㼍㼗㼍㻌キ ー ワ ー ド 泥炭地盤，地盤変形，長期沈下，FEM⫋ྡ䠖㻌 ෸ᩍᤵ㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
・泥炭地盤の変形解析
技 術 相 ᆅ┙ᕤᏛ఍䠈ᅵᮌᏛ఍㻌談ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌・軟弱地盤対策工
提供可能技術・堤防浸透照査䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
ἾⅣᆅ┙䠈ᆅ┙ኚᙧ䠈㛗ᮇỿୗ䠈㻲㻱㻹㻌
所属学会・協会



㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌

䞉ἾⅣᆅ┙䛾ኚᙧゎᯒ㻌
プラスチックボード工法で改良された泥炭地盤の変形挙動
䞉㌾ᙅᆅ┙ᑐ⟇ᕤ㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌 北海道・東北には，泥炭地盤という植物遺骸が未分解で堆積した高圧縮性の地盤が広範囲に䞉ሐ㜵ᾐ㏱↷ᰝ㻌
分布している。この泥炭地盤上に構造物を建設すると，過剰間隙水圧の消散に伴い非常に大きᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌㻌
な沈下が長期間に渡り生じる。このような軟弱地盤の対策工として用いられるプラスチックボー䝥䝷䝇䝏䝑䜽䝪䞊䝗ᕤἲ䛷ᨵⰋ䛥䜜䛯ἾⅣᆅ┙䛾ኚᙧᣲື㻌 ◊✲ෆᐜ䠖㻌 ドドレーン工法（以下PBD）は，プラスチック樹脂製のドレーン材（排水材）を地盤内に鉛直方向に打設し（図1），圧密排水距離を水平方向に短縮させることで圧密促進と地盤の強度増加 㻌 ໭ᾏ㐨䞉ᮾ໭䛻䛿䠈ἾⅣᆅ┙䛸䛔䛖᳜≀㑇㧁䛜ᮍศゎ䛷ሁ✚䛧䛯㧗ᅽ⦰ᛶ䛾ᆅ┙䛜ᗈ⠊ᅖ䛻ศᕸ䛧䛶䛔䜛䚹䛣䛾Ἶ
を図るものである。PBD工法は安価で，改良効果が非常に高いことから，近年，泥炭地盤でもⅣᆅ┙ୖ䛻ᵓ㐀≀䜢ᘓタ䛩䜛䛸䠈㐣๫㛫㝽Ỉᅽ䛾ᾘᩓ䛻క䛔㠀ᖖ䛻኱䛝䛺ỿୗ䛜㛗ᮇ㛫䛻Ώ䜚⏕䛨䜛䚹䛣䛾䜘䛖䛺㌾ᙅᆅ┙䛾ᑐ⟇ᕤ䛸䛧䛶⏝䛔䜙䜜䜛䝥䝷䝇䝏䝑䜽䝪䞊䝗䝗䝺䞊䞁ᕤἲ䠄௨ୗ㻼㻮㻰䠅䛿䠈䝥䝷䝇䝏䝑䜽ᶞ⬡〇䛾䝗䝺䞊䞁ᮦ䠄᤼
積極的に用いられている。
Ỉᮦ䠅䜢ᆅ┙ෆ䛻㖄┤᪉ྥ䛻ᡴタ䛧䠄ᅗ㻝䠅䠈ᅽᐦ᤼Ỉ㊥㞳䜢Ỉᖹ᪉ྥ䛻▷⦰䛥䛫䜛䛣䛸䛷ᅽᐦಁ㐍䛸ᆅ┙䛾ᙉᗘቑຍPBDは通常，正方形に配置・打設されるため，地盤変形解析においては，本来三次元的な取 䜢ᅗ䜛䜒䛾䛷䛒䜛䚹㻼㻮㻰 ᕤἲ䛿Ᏻ౯䛷䠈ᨵⰋຠᯝ䛜㠀ᖖ䛻㧗䛔䛣䛸䛛䜙䠈㏆ᖺ䠈ἾⅣᆅ┙䛷䜒✚ᴟⓗ䛻⏝䛔䜙䜜䛶䛔り扱いが必要となる。関口によって提案されたマクロエレメント法はPBDの集水・排水効果を 䜛䚹㻌
二次元平面ひずみ条件下でも考慮できる解析手法である。この手法を用いてPBDで改良された㻌 㻼㻮㻰 䛿㏻ᖖ䠈ṇ᪉ᙧ䛻㓄⨨䞉ᡴタ䛥䜜䜛䛯䜑䠈ᆅ┙ኚᙧゎᯒ䛻䛚䛔䛶䛿䠈ᮏ᮶୕ḟඖⓗ䛺ྲྀ䜚ᢅ䛔䛜ᚲせ䛸䛺䜛䚹㛵
泥炭地盤上に建設された道路盛土を解析した結果が図2の変形図である。解析結果は原位置で計ཱྀ䛻䜘䛳䛶ᥦ᱌䛥䜜䛯䝬䜽䝻䜶䝺䝯䞁䝖ἲ䛿 㻼㻮㻰 䛾㞟Ỉ䞉᤼Ỉຠᯝ䜢஧ḟඖᖹ㠃䜂䛪䜏᮲௳ୗ䛷䜒⪃៖䛷䛝䜛ゎᯒᡭ
測された変形とほぼ一致することを確認しており，PBDを適用した泥炭地盤の変形予測が可能 ἲ䛷䛒䜛䚹䛣䛾ᡭἲ䜢⏝䛔䛶㻼㻮㻰 䛷ᨵⰋ䛥䜜䛯ἾⅣᆅ┙ୖ䛻ᘓタ䛥䜜䛯㐨㊰┒ᅵ䜢ゎᯒ䛧䛯⤖ᯝ䛜ᅗ 㻞 䛾ኚᙧᅗ䛷
であることがわかる。
䛒䜛䚹ゎᯒ⤖ᯝ䛿ཎ఩⨨䛷ィ䛥䜜䛯ኚᙧ䛸䜋䜌୍⮴䛩䜛䛣䛸䜢☜ㄆ䛧䛶䛚䜚䠈㻼㻮㻰 䜢㐺⏝䛧䛯ἾⅣᆅ┙䛾ኚᙧண
PBDの設計において重要なパラメータが圧密速度に関わる水平方向圧密係数である。しかし，䛜ྍ⬟䛷䛒䜛䛣䛸䛜䜟䛛䜛䚹㻌
この値は圧密係数の異方性やPBD打設時におけるPBD周辺地盤の乱れ，ドレーンの折れ曲げや㻌 㻼㻮㻰 䛾タィ䛻䛚䛔䛶㔜せ䛺䝟䝷䝯䞊䝍䛜ᅽᐦ㏿ᗘ䛻㛵䜟䜛Ỉᖹ᪉ྥᅽᐦಀᩘ䛷䛒䜛䚹䛧䛛䛧䠈䛣䛾್䛿ᅽᐦಀᩘ䛾␗᪉ᛶ䜔 㻼㻮㻰ᡴタ᫬䛻䛚䛡䜛 㻼㻮㻰 ࿘㎶ᆅ┙䛾஘䜜䠈䝗䝺䞊䞁䛾ᢡ䜜᭤䛢䜔䝣䜱䝹䝍䞊㒊䜈䛾ᅵ⢏Ꮚ䛾ὶධ➼䛻䜘䛳フィルター部への土粒子の流入等によって，決めることは容易ではない。今後の研究では，実 䛶䠈Ỵ䜑䜛䛣䛸䛿ᐜ᫆䛷䛿䛺䛔䚹௒ᚋ䛾◊✲䛷䛿䠈ᐇ᪋ᕤ䛾㏫ゎᯒ䜢㏻䛨䛶䠈䛭䛾್䜢ヲ⣽䛻ㄪ䜉䜛䛸䛸䜒䛻䚸ᐇ㝿䛾
施工の逆解析を通じて，その値を詳細に調べるとともに、実際の効果に基づいた設計法の確立ຠᯝ䛻ᇶ䛵䛔䛯タィἲ䛾☜❧䜢┠ᣦ䛧䛶䛔䜛䚹㻌
を目指している。
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図２
道路盛土の解析結果（変形図）(単位：m) 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ㻞㻌 㐨㊰┒ᅵ䛾ゎᯒ⤖ᯝ䠄ኚᙧᅗ䠅㻔༢఩㻦㼙㻕㻌㻌
PBDの打設状況㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᅗ 図１
㻝㻌 㻼㻮㻰䛾ᡴタ≧ἣ㻌
研究内容






ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌
提供可能な
設備・機器

㻌
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 㻌

㻌

 㻌

―
㻌 129 ― 㻌

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技 術・ 研 究 シ ー ズ技術・研究シーズ紹介
研
究
タイトル

㻌

土木・建築系

高速道路交通流のサービスについてᡤᒓ䠖㻌 ᅵᮌ䞉ᘓ⠏⣔㻌 ✵㛫䝕䝄䜲䞁䝁䞊䝇

葛西
誠
氏
名
◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌KASAI Makoto
職名

空間デザインコース

准教授

E-mailkasai@akita-nct.ac.jp

学

博士（工学）位㻌㻌㧗㏿㐨㊰஺㏻ὶ䛾䝃䞊䝡䝇䛻䛴䛔䛶㻌㻌

所属学会・協会Ặྡ䠖㻌㻌 㻌 ⴱす㻌 ㄔ㻌䠋㻌 㻷㻭㻿㻭㻵㻌㻹㼍㼗㼛㼠㼛㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
土木学会，交通工学研究会

㼗㼍㼟㼍㼕㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌

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༤ኈ㻔ᕤᏛ㻕㻌㻌෸ᩍᤵ㻌

キ ー ワ ー ドᏛ఩䠖㻌

交通流，渋滞，サービス水準，暫定2車線

㻌ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 ᅵᮌᏛ఍䚸஺㏻ᕤᏛ◊✲఍㻌
・交通流の速度の予測技術


技 術 相 談提供可能技術䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌

・統計モデルの構築，多変量解析
஺㏻ὶ䚸῰⁫䚸䝃䞊䝡䝇Ỉ‽䚸ᬻᐃ㻞 ㌴⥺㻌・交通流のモデル化
䞉஺㏻ὶ䛾㏿ᗘ䛾ண

㻌

ᢏ⾡㻌



ᢏ⾡┦ㄯ㻌 暫定2車線高速道路における地点速度の予測䞉⤫ィ䝰䝕䝹䛾ᵓ⠏䚸ከኚ㔞ゎᯒ㻌
地方部に多く存在する暫点2車線高速道路は一部の追越車線設置箇所（付加追越車線という）䞉஺㏻ὶ䛾䝰䝕䝹໬㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌

を除き追越しができない。したがって前方を走行する車の影響を受け希望する速度での走行が㻌◊✲ෆᐜ䠖㻌
ᬻᐃ㻞㌴⥺㧗㏿㐨㊰䛻䛚䛡䜛ᆅⅬ㏿ᗘ䛾ண㻌
できず地点速度が変動しやすい。利用者のサービス向上を図るために付加追越車線の新規設置 が考えられる。付加追越車線設置に伴なって付加追越車線区間下流の地点速度がどの程度とな 㻌ᆅ᪉㒊࡟ከࡃᏑᅾࡍࡿᬻⅬ ㌴⥺㧗㏿㐨㊰ࡣ୍㒊ࡢ㏣㉺㌴⥺タ⨨⟠ᡤ㸦௜ຍ㏣㉺㌴⥺࡜࠸࠺㸧ࢆ㝖ࡁ㏣㉺ࡋࡀ
るかを予測する手法，すなわち暫定2車線高速道路における地点速度予測手法の開発が期待され࡛ࡁ࡞࠸ࠋࡋࡓࡀࡗ࡚๓᪉ࢆ㉮⾜ࡍࡿ㌴ࡢᙳ㡪ࢆཷࡅᕼᮃࡍࡿ㏿ᗘ࡛ࡢ㉮⾜ࡀ࡛ࡁࡎᆅⅬ㏿ᗘࡀኚືࡋࡸࡍ࠸ࠋ
る。
฼⏝⪅ࡢࢧ࣮ࣅࢫྥୖࢆᅗࡿࡓࡵ࡟௜ຍ㏣㉺㌴⥺ࡢ᪂つタ⨨ࡀ⪃࠼ࡽࢀࡿࠋ௜ຍ㏣㉺㌴⥺タ⨨࡟క࡞ࡗ࡚௜ຍ㏣
これまでの研究では，暫定2車線区間を進行するにつれて徐々に速度が低下する傾向と，勾配 ㉺㌴⥺༊㛫ୗὶࡢᆅⅬ㏿ᗘࡀ࡝ࡢ⛬ᗘ࡜࡞ࡿ࠿ࢆண ࡍࡿᡭἲࠊ
ࡍ࡞ࢃࡕᬻᐃ  ㌴⥺㧗㏿㐨㊰࡟࠾ࡅࡿᆅⅬ㏿ᗘ
のきつい上り坂ほど速度が低くなり，また下り勾配がきついほど速度が上昇しやすい傾向が明ணᡭἲࡢ㛤Ⓨࡀᮇᚅࡉࢀࡿࠋ

らかとなっている。これらの傾向をもとに速度予測式を提案した。
ࡇࢀࡲ࡛ࡢ◊✲࡛ࡣࠊᬻᐃ
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ࡇࢀࡽࡢഴྥ
提案したモデル式は全国4つの暫定2車線区間路線の速度データ（速度プロファイルデータ） ࢆࡶ࡜࡟㏿ᗘண ᘧࢆᥦ᱌ࡋࡓࠋ
をもとに検証された。検証結果の一例を下図の通り示す。実測値に対して推定速度が十分に接ᥦ᱌ࡋࡓࣔࢹࣝᘧࡣ඲ᅜ  ࡘࡢᬻᐃ  ㌴⥺༊㛫㊰⥺ࡢ㏿ᗘࢹ࣮ࢱ㸦㏿ᗘࣉࣟࣇ࢓࢖ࣝࢹ࣮ࢱ㸧ࢆࡶ࡜࡟᳨ドࡉ
近しており交通量レベル中程度の400-600pcu/hでの推定値は実測値の変動をよく捉えているこࢀࡓࠋ᳨ド⤖ᯝࡢ୍౛ࢆୗᅗࡢ㏻ࡾ♧ࡍࠋᐇ ್࡟ᑐࡋ࡚᥎ᐃ㏿ᗘࡀ༑ศ࡟᥋㏆ࡋ࡚࠾ࡾ஺㏻㔞ࣞ࣋ࣝ୰⛬ᗘࡢ
とが見てとれる。
 SFXK ࡛ࡢ᥎ᐃ್ࡣᐇ ್ࡢኚືࢆࡼࡃᤊ࠼࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡀぢ࡚࡜ࢀࡿࠋ
研究内容

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185

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20
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0
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ॐஇ‫ޱ‬ഓ[%]H27৙൮ಕ(ԾΕ) 400-600pcu/hଐౕ[km/h]

技 術・ 研 究 シ ー ズ



305

࿳ཀྵ

ॐஇ‫ޱ‬ഓ[%]推定された路線別交通量別のパラメータ値を活用すると，新たに付加車線を設置した場合に ᥎ᐃࡉࢀࡓ㊰⥺ู஺㏻㔞ูࡢࣃ࣓࣮ࣛࢱ್ࢆά⏝ࡍࡿ࡜ࠊ᪂ࡓ࡟௜ຍ㌴⥺ࢆタ⨨ࡋࡓሙྜ࡟ࡑࡢୗὶࡢᬻᐃ
㌴⥺༊㛫ࡢ㏿ᗘࡀ࡝ࡢ⛬ᗘୖ᪼ࡍࡿ࠿ࡀண
ྍ⬟࡜࡞ࡿࠋ
その下流の暫定2車線区間の速度がどの程度上昇するかが予測可能となる。
㻌
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ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌㻌 㻌ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌
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提供可能な
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設備・機器
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― 130
―
㻌㻌
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技術・研究シーズ紹介
㻌

土木・建築系

空間デザインコースᡤᒓ䠖㻌 ⎔ቃ㒔ᕷᕤᏛ⛉㻌研
究
建築・都市空間に関する定量的分析
タイトル◊✲䝍䜲䝖䝹䠖ᘓ⠏䞉㒔ᕷ✵㛫䛻㛵䛩䜛ᐃ㔞ⓗศᯒ㻌

鎌田 光明
Mitsutoshi KAMADA

名職㙊⏣㻌 㻌 ග᫂䠋㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌
㻌
Ặྡ䠖㻌
名 助教
学
㻹㼕㼠㼟㼡㼠㼛㼟㼔㼕㻌 㻷㻭㻹㻭㻰㻭㻌㻌㻌

kamada@akita-nct.ac.jp㻌䡇㼍㼙㼍㼐㼍㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌
位㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
博士（工学）

㻌E-mail氏㻌⫋ྡ䠖㻌 ຓᩍ㻌Ꮫ఩䠖㻌༤ኈ㻔ᕤᏛ㻕㻌
所属学会・協会 日本建築学会，人間・環境学会（MERA）
ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 ᪥ᮏᘓ⠏Ꮫ఍㻘㻌 ே㛫䞉⎔ቃᏛ఍㻔㻹㻱㻾㻭㻕㻌㻌㻌㻌㻌 キ ー䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌✵㛫ィ⏬㻘㻌 ᬒほィ⏬㻘㻌 ᘓ⠏䞉㒔ᕷィ⏬㻘㻌 ⎔ቃᚰ⌮㻌
ワ ー ド 空間計画，景観計画，建築・都市計画，環境心理ᡤᒓ䠖㻌 ⎔ቃ㒔ᕷᕤᏛ⛉㻌㻌㻌
景観評価，建築・都市空間の分析，まちづくり・ワークショップ，景観シミュレー
相 談
技 術◊✲䝍䜲䝖䝹䠖ᘓ⠏䞉㒔ᕷ✵㛫䛻㛵䛩䜛ᐃ㔞ⓗศᯒ㻌㻌 ᬒほホ౯㻘㻌 ᘓ⠏䞉㒔ᕷ✵㛫䛾ศᯒ㻘㻌 䜎䛱䛵䛟䜚䞉䝽䞊䜽䝅䝵䝑䝥㻘㻌 ᬒほ䝅䝭䝳䝺䞊䝅䝵䞁㻘㻌ᢏ⾡┦ㄯ㻌
ション，心理評価・物理量を用いた空間の定量的な分析，建築計画・都市デザ㻌提 供 ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌可能技術㻌
イン ᚰ⌮ホ౯䞉≀⌮㔞䜢⏝䛔䛯✵㛫䛾ᐃ㔞ⓗ䛺ศᯒ㻘㻌 ᘓ⠏䞉㒔ᕷ䝕䝄䜲䞁㻌
㻌
㻌

㻌



これらの研究は，秋田市の都市構造を読み解く資料となり，魅力的なまちづくりや新たな観光䛾◊✲䛃䛺䛹䜢⾜䛺䛳䛶䛔䜎䛩䚹౛䛘䜀䚸ᆅ༊䛾䜲䝯䞊䝆䛾◊✲䛷䛿䚸ᐇ㝿䛾ᆅ༊䛾ఫᡤ䛸ே䚻䛾䜲䝯䞊䝆ୖ䛾ᆅ༊䛾ᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌 䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌⠊ᅖ䜢ẚ㍑ศᯒ䛩䜛䛣䛸䛷䚸⛅⏣ᕷ䛾䜲䝯䞊䝆ୖ䛾㒔ᕷᵓ㐀䜢᫂䜙䛛䛻䛧䜎䛧䛯䚹䜎䛯䚸➎⇠⚍䜚䛾◊✲䛷䛿䚸ฟ➎඲
実践活動としては，新しい施設のあり様を示す建築・都市のデザイン提案や，行政や市民と㻟㻤 ⏫ෆ䛾ᕪ䛧ᡭ䛾⦎⩦㢼ᬒ䜔䛚ᄳᏊ䛾㡢Ⰽ䛷‶䛯䛥䜜䜛㒔ᕷ䛾⠊ᅖ䜢ㄪᰝ䞉ศᯒ䛧䚸ྍど໬䛧䜎䛧䛯䚹䛣䜜䜙䛾◊✲ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌の協力のもと中心市街地のまちづくりを行なっています。
「まち」はそこに住んでいる人々が共 䛿䚸⛅⏣ᕷ䛾㒔ᕷᵓ㐀䜢ㄞ䜏ゎ䛟㈨ᩱ䛸䛺䜚䚸㨩ຊⓗ䛺䜎䛱䛵䛟䜚䜔᪂䛯䛺ほග㈨※䛻䛴䛔䛶ᶍ⣴䛩䜛䜒䛾䛷䛒䜚䜎䛩䚹㻌㻌
通の意識をもって育てていくべきものであります。人々の意識と研究活動やデザイン活動が結 㻌 㻌ᐇ㊶άື䛸䛧䛶䛿䚸᪂䛧䛔᪋タ䛾䛒䜚ᵝ䜢♧䛩ᘓ⠏䞉㒔ᕷ䛾䝕䝄䜲䞁ᥦ᱌䜔䚸⾜ᨻ䜔ᕷẸ䛸䛾༠ຊ䛾䜒䛸୰ᚰᕷ⾤ᆅ㻌
びつくよう，実際のまちの人々との活動を大切にします。豊かな「まち」は，住民・学・官・䛾䜎䛱䛵䛟䜚䜢⾜䛺䛳䛶䛔䜎䛩䚹䛂䜎䛱䛃䛿䛭䛣䛻ఫ䜣䛷䛔䜛ே䚻䛜ඹ㏻䛾ព㆑䜢䜒䛳䛶⫱䛶䛶䛔䛟䜉䛝䜒䛾䛷䛒䜚䜎䛩䚹㻌㻌

産が密に結びつき，高い意識の上で育まれます。豊かな秋田の空間を創造する，これからもそே䚻䛾ព㆑䛸◊✲άື䜔䝕䝄䜲䞁άື䛜⤖䜃䛴䛟䜘䛖䚸ᐇ㝿䛾䜎䛱䛾ே䚻䛸䛾άື䜢኱ษ䛻䛧䜎䛩䚹㇏䛛䛺䛂䜎䛱䛃䛿䚸㻌㻌 ఫẸ䞉Ꮫ䞉ᐁ䞉⏘䛜ᐦ䛻⤖䜃䛴䛝䚸㧗䛔ព㆑䛾ୖ䛷⫱䜎䜜䜎䛩䚹㇏䛛䛺⛅⏣䛾✵㛫䜢๰㐀䛩䜛䚸䛣䜜䛛䜙䜒䛭䛾୍➃䜢ᢸ
の一端を担う活動を行います。
㻌㻌 䛖άື䜢⾜䛔䜎䛩䚹㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌㻌 資源について模索するものであります。

 提供可能なᥦ౪ྍ⬟䛺タഛ䞉ᶵჾ䠖㻌
設備・機器

 㻌

䠄බ㛤グ஦䛾᭷↓䜢௜グ㢪䛔䜎䛩䠅㻌ྡ⛠䞉ᆺ␒䠄䝯䞊䜹䞊䠅㻌
㻌

 㻌

― 131
―
㻌

 㻌

㻌

技 術・ 研 究 シ ー ズ

研究内容 建築・都市空間の研究㙊⏣㻌 㻌 ග᫂䠋㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌㻌㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌
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建築・都市空間は様々な要素が複雑に絡み合い形作られています。人々は空間を体験するこ䛾㞺ᅖẼ䜢ឤ䛨䜎䛩䚹䛭䜜䛿ᛌ䛥䛷䛒䛳䛯䜚䚸䛒䛯䛯䛛䛥䛷䛒䛳䛯䜚䚸ⴠ䛱╔䛝䛷䛒䛳䛯䜚䚸ᘬ䛝㎸䜎䜜䜛ឤぬ䛷䛒䛳䛯㻌とによって，様々な空間の雰囲気を感じます。それは快さであったり，あたたかさであったり， 䜚䚸䛒䜛䛔䛿ⴠ䛱╔䛛䛺䛔ឤぬ䛷䛒䛳䛯䜚䛧䜎䛩䚹ᵝ䚻䛺せ⣲䛜⥲ྜⓗ䛻✵㛫䛾ᛶ㉁䜢ᙧᡂ䛩䜛䛾䛷䛩䚹㻌
落ち着きであったり，引き込まれる感覚であったり，あるいは落ち着かない感覚であったりしᘓ⠏䞉㒔ᕷ✵㛫䛾◊✲㻌」㞧䛺✵㛫䜢䛭䛾䜎䜎ศᯒ䛩䜛䛸䚸ㄞ䜏ྲྀ䜚䛜㞴ゎ䛷⟅䛘䛻⾜䛝╔䛟䛾䛜ᅔ㞴䛷䛧䜗䛖䚹䛭䛣䛷䚸ᐃ㔞ⓗ䛺ศᯒ䜢⾜ 㻌◊✲ෆᐜ䠖㻌ます。様々な要素が総合的に空間の性質を形成するのです。
䛔䚸」㞧䛺✵㛫䜢ㄞ䜏ゎ䛔䛶⾜䛝䜎䛩䚹ලయⓗ䛻䛿䚸✵㛫䜢ᵓᡂ䛩䜛≀⌮ⓗ䛺ഃ㠃䜢䜶䝺䝯䞁䝖䛻ศゎ䛧䚸✵㛫䛾స䜙 㻌 㻌
複雑な空間をそのまま分析すると，読み取りが難解で答えに行き着くのが困難でしょう。そ㻌䜜᪉䜢ศᯒ䛧䜎䛩䚹ḟ䛻䚸✵㛫䛛䜙ឤ䛨䜛ே䚻䛾ᚰ⌮ⓗ䛺ឤぬ䜢䚸ᵝ䚻䛺ᙧᐜモ䜢⏝䛔䛶ᐃ㔞ⓗ䛻ồ䜑䜎䛩䚹䛣䛾ศᯒ
こで，定量的な分析を行い，複雑な空間を読み解いて行きます。具体的には，空間を構成する
䛻䜘䜚䚸䛭䜜䛮䜜䛂≀⌮㔞䛃䛸䛂ᚰ⌮㔞䛃䛜ᚓ䜙䜜䚸㻞䛴䛾㔞䛾┦㛵㛵ಀ䜢ศᯒ䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚䚸䛹䜣䛺䜶䝺䝯䞁䝖䛜䛹䛾䜘䛖㻌 䛺ᚰ⌮䛻ᙳ㡪䛩䜛䛾䛛䛜ぢ䛶ྲྀ䜜䜎䛩䚹䛥䜙䛻㋃䜏㎸䜣䛷ศᯒ䛩䜛䛸䚸䛹䛾䜘䛖䛺✵㛫䜢䝕䝄䜲䞁䛩䜛䛸䚸ᐇ㝿䛻య㦂䛧
㻌物理的な側面をエレメントに分解し，空間の作られ方を分析します。次に，空間から感じる人々䛷䛝䜛䜘䛖䛻䛺䜚䜎䛩䚹䛴䜎䜚䚸ឤぬⓗ䛺䝕䝄䜲䞁䜢䚸ᐃ㔞ⓗ䛻⾲䛩 㻌䛯᫬䛻䛹䛾䜘䛖䛺ឤぬ䛻䛺䜛䛾䛛䛜䚸䛒䜙䛛䛨䜑ண
の心理的な感覚を，様々な形容詞を用いて定量的に求めます。この分析により，それぞれ「物䛣䛸䛜ྍ⬟䛷䛒䜚䚸ᐈほⓗ䛺ᣦᶆ䛸䛧䛶ᘓ⠏䞉㒔ᕷ✵㛫䜢ㄒ䜛ᴟ䜑䛶᭷ຠ䛺㈨ᩱ䛸䛺䜚䜎䛩䚹䛣䛾䜘䛖䛺ᡭἲ䜢⏝䛔䛶䚸 㻌理量」と「心理量」が得られ，2つの量の相関関係を分析することにより，どんなエレメントが㻌ᵝ䚻䛺✵㛫䜢ศᯒ䛧䛶䛔䜎䛩䚹㻌ᘓ⠏䞉㒔ᕷ✵㛫䛿ᵝ䚻䛺せ⣲䛜」㞧䛻⤡䜏ྜ䛔ᙧస䜙䜜䛶䛔䜎䛩䚹ே䚻䛿✵㛫䜢య㦂䛩䜛䛣䛸䛻䜘䛳䛶䚸ᵝ䚻䛺✵㛫
どのような心理に影響するのかが見て取れます。さらに踏み込んで分析すると，どのような空 㻌 ㏆ᖺ䚸⛅⏣䜢ᑐ㇟䛻䛧䛯◊✲䛸䛧䛶䛿䛂⛅⏣䛾ᆅ༊䛾䜲䝯䞊䝆䛾◊✲䛃䚸䛂⛅⏣䛾㒔ᕷᇦ䛾◊✲䛃䚸䛂⛅⏣ᕷ୰ᚰᕷ⾤ᆅ䛾㞺ᅖẼ䜢ឤ䛨䜎䛩䚹䛭䜜䛿ᛌ䛥䛷䛒䛳䛯䜚䚸䛒䛯䛯䛛䛥䛷䛒䛳䛯䜚䚸ⴠ䛱╔䛝䛷䛒䛳䛯䜚䚸ᘬ䛝㎸䜎䜜䜛ឤぬ䛷䛒䛳䛯
間をデザインすると，実際に体験した時にどのような感覚になるのかが，あらかじめ予測でき䛾⾤㊰✵㛫䛾◊✲䛃䚸䛂⛅⏣ᕷ୰ᚰᕷ⾤ᆅ䛾ᅗ䛸ᆅ䛾◊✲䛃䚸䛂⛅⏣➎⇠⚍䜚䛾‽ഛ✵㛫䛻䛚䛡䜛㢼ᬒ䛸㡢ᬒ䛾ᗈ䛜䜚 䜚䚸䛒䜛䛔䛿ⴠ䛱╔䛛䛺䛔ឤぬ䛷䛒䛳䛯䜚䛧䜎䛩䚹ᵝ䚻䛺せ⣲䛜⥲ྜⓗ䛻✵㛫䛾ᛶ㉁䜢ᙧᡂ䛩䜛䛾䛷䛩䚹㻌
るようになります。つまり，感覚的なデザインを，定量的に表すことが可能であり，客観的な䛾◊✲䛃䛺䛹䜢⾜䛺䛳䛶䛔䜎䛩䚹౛䛘䜀䚸ᆅ༊䛾䜲䝯䞊䝆䛾◊✲䛷䛿䚸ᐇ㝿䛾ᆅ༊䛾ఫᡤ䛸ே䚻䛾䜲䝯䞊䝆ୖ䛾ᆅ༊䛾 㻌 」㞧䛺✵㛫䜢䛭䛾䜎䜎ศᯒ䛩䜛䛸䚸ㄞ䜏ྲྀ䜚䛜㞴ゎ䛷⟅䛘䛻⾜䛝╔䛟䛾䛜ᅔ㞴䛷䛧䜗䛖䚹䛭䛣䛷䚸ᐃ㔞ⓗ䛺ศᯒ䜢⾜
指標として建築・都市空間を語る極めて有効な資料となります。このような手法を用いて，様々⠊ᅖ䜢ẚ㍑ศᯒ䛩䜛䛣䛸䛷䚸⛅⏣ᕷ䛾䜲䝯䞊䝆ୖ䛾㒔ᕷᵓ㐀䜢᫂䜙䛛䛻䛧䜎䛧䛯䚹䜎䛯䚸➎⇠⚍䜚䛾◊✲䛷䛿䚸ฟ➎඲䛔䚸」㞧䛺✵㛫䜢ㄞ䜏ゎ䛔䛶⾜䛝䜎䛩䚹ලయⓗ䛻䛿䚸✵㛫䜢ᵓᡂ䛩䜛≀⌮ⓗ䛺ഃ㠃䜢䜶䝺䝯䞁䝖䛻ศゎ䛧䚸✵㛫䛾స䜙 な空間を分析しています。
㻟㻤 ⏫ෆ䛾ᕪ䛧ᡭ䛾⦎⩦㢼ᬒ䜔䛚ᄳᏊ䛾㡢Ⰽ䛷‶䛯䛥䜜䜛㒔ᕷ䛾⠊ᅖ䜢ㄪᰝ䞉ศᯒ䛧䚸ྍど໬䛧䜎䛧䛯䚹䛣䜜䜙䛾◊✲䜜᪉䜢ศᯒ䛧䜎䛩䚹ḟ䛻䚸✵㛫䛛䜙ឤ䛨䜛ே䚻䛾ᚰ⌮ⓗ䛺ឤぬ䜢䚸ᵝ䚻䛺ᙧᐜモ䜢⏝䛔䛶ᐃ㔞ⓗ䛻ồ䜑䜎䛩䚹䛣䛾ศᯒ 䛿䚸⛅⏣ᕷ䛾㒔ᕷᵓ㐀䜢ㄞ䜏ゎ䛟㈨ᩱ䛸䛺䜚䚸㨩ຊⓗ䛺䜎䛱䛵䛟䜚䜔᪂䛯䛺ほග㈨※䛻䛴䛔䛶ᶍ⣴䛩䜛䜒䛾䛷䛒䜚䜎䛩䚹
近年，秋田を対象にした研究としては「秋田の地区のイメージの研究」「秋田の都市域の研究」，，
䛻䜘䜚䚸䛭䜜䛮䜜䛂≀⌮㔞䛃䛸䛂ᚰ⌮㔞䛃䛜ᚓ䜙䜜䚸㻞䛴䛾㔞䛾┦㛵㛵ಀ䜢ศᯒ䛩䜛䛣䛸䛻䜘䜚䚸䛹䜣䛺䜶䝺䝯䞁䝖䛜䛹䛾䜘䛖㻌 ᐇ㊶άື䛸䛧䛶䛿䚸᪂䛧䛔᪋タ䛾䛒䜚ᵝ䜢♧䛩ᘓ⠏䞉㒔ᕷ䛾䝕䝄䜲䞁ᥦ᱌䜔䚸⾜ᨻ䜔ᕷẸ䛸䛾༠ຊ䛾䜒䛸୰ᚰᕷ⾤ᆅ
，「秋田市中心市街地の図と地の研究」，「秋田竿燈祭りの「秋田市中心市街地の街路空間の研究」
䛺ᚰ⌮䛻ᙳ㡪䛩䜛䛾䛛䛜ぢ䛶ྲྀ䜜䜎䛩䚹䛥䜙䛻㋃䜏㎸䜣䛷ศᯒ䛩䜛䛸䚸䛹䛾䜘䛖䛺✵㛫䜢䝕䝄䜲䞁䛩䜛䛸䚸ᐇ㝿䛻య㦂䛧䛾䜎䛱䛵䛟䜚䜢⾜䛺䛳䛶䛔䜎䛩䚹䛂䜎䛱䛃䛿䛭䛣䛻ఫ䜣䛷䛔䜛ே䚻䛜ඹ㏻䛾ព㆑䜢䜒䛳䛶⫱䛶䛶䛔䛟䜉䛝䜒䛾䛷䛒䜚䜎䛩䚹
準備空間における風景と音景の広がりの研究」などを行なっています。例えば，地区のイメー 䛯᫬䛻䛹䛾䜘䛖䛺ឤぬ䛻䛺䜛䛾䛛䛜䚸䛒䜙䛛䛨䜑ண 䛷䛝䜛䜘䛖䛻䛺䜚䜎䛩䚹䛴䜎䜚䚸ឤぬⓗ䛺䝕䝄䜲䞁䜢䚸ᐃ㔞ⓗ䛻⾲䛩ே䚻䛾ព㆑䛸◊✲άື䜔䝕䝄䜲䞁άື䛜⤖䜃䛴䛟䜘䛖䚸ᐇ㝿䛾䜎䛱䛾ே䚻䛸䛾άື䜢኱ษ䛻䛧䜎䛩䚹㇏䛛䛺䛂䜎䛱䛃䛿䚸䛣䛸䛜ྍ⬟䛷䛒䜚䚸ᐈほⓗ䛺ᣦᶆ䛸䛧䛶ᘓ⠏䞉㒔ᕷ✵㛫䜢ㄒ䜛ᴟ䜑䛶᭷ຠ䛺㈨ᩱ䛸䛺䜚䜎䛩䚹䛣䛾䜘䛖䛺ᡭἲ䜢⏝䛔䛶䚸
ジの研究では，実際の地区の住所と人々のイメージ上の地区の範囲を比較分析することで，秋 ఫẸ䞉Ꮫ䞉ᐁ䞉⏘䛜ᐦ䛻⤖䜃䛴䛝䚸㧗䛔ព㆑䛾ୖ䛷⫱䜎䜜䜎䛩䚹㇏䛛䛺⛅⏣䛾✵㛫䜢๰㐀䛩䜛䚸䛣䜜䛛䜙䜒䛭䛾୍➃䜢ᢸᵝ䚻䛺✵㛫䜢ศᯒ䛧䛶䛔䜎䛩䚹㻌
田市のイメージ上の都市構造を明らかにしました。また，竿燈祭りの研究では，出竿全38町内
㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌 㻌䛖άື䜢⾜䛔䜎䛩䚹㻌㏆ᖺ䚸⛅⏣䜢ᑐ㇟䛻䛧䛯◊✲䛸䛧䛶䛿䛂⛅⏣䛾ᆅ༊䛾䜲䝯䞊䝆䛾◊✲䛃䚸䛂⛅⏣䛾㒔ᕷᇦ䛾◊✲䛃䚸䛂⛅⏣ᕷ୰ᚰᕷ⾤ᆅ
の差し手の練習風景やお囃子の音色で満たされる都市の範囲を調査・分析し，可視化しました。
㻌 䛾⾤㊰✵㛫䛾◊✲䛃䚸䛂⛅⏣ᕷ୰ᚰᕷ⾤ᆅ䛾ᅗ䛸ᆅ䛾◊✲䛃䚸䛂⛅⏣➎⇠⚍䜚䛾‽ഛ✵㛫䛻䛚䛡䜛㢼ᬒ䛸㡢ᬒ䛾ᗈ䛜䜚㻌㻌ᡤᒓ䠖㻌 ⎔ቃ㒔ᕷᕤᏛ⛉ᡤᒓ䠖㻌 ⎔ቃ㒔ᕷᕤᏛ⛉
技術・研究シーズ紹介 土木・建築系 国土防災システムコース◊✲䝍䜲䝖䝹䠖㻌
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研究
タイトル

耐候性鋼橋梁の腐食環境と腐食評価⪏ೃᛶ㗰ᶫᱱ䛾⭉㣗⎔ቃ䛸⭉㣗ホ౯㻌⪏ೃᛶ㗰ᶫᱱ䛾⭉㣗⎔ቃ䛸⭉㣗ホ౯㻌Ặྡ䠖㻌 㻌 ୰ᔱ㱟୍ᮁ㻌 䠋㻌 㻺㻭㻷㻭㻶㻵㻹㻭㻌㻾㼥㼡㼕㼏㼔㼕㼞㼛 㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌㼚㼍㼗㼍㼖㼕㼙㼍㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌

技 術・ 研 究 シ ー ズ

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中嶋龍一朗䠋㻌 㻺㻭㻷㻭㻶㻵㻹㻭㻌㻾㼥㼡㼕㼏㼔㼕㼞㼛 㻱㻙㼙㼍㼕㼘䠖㻌Ặྡ䠖㻌㻌 ୰ᔱ㱟୍ᮁ㻌㼚㼍㼗㼍㼖㼕㼙㼍㻬㼍㼗㼕㼠㼍㻙㼚㼏㼠㻚㼍㼏㻚㼖㼜㻌E-mail nakajima@akita-nct.ac.jp
氏名⫋ྡ䠖㻌 ຓᩍ㻌Ꮫ఩䠖㻌ಟኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
NAKAJIMA Ryuichiro⫋ྡ䠖㻌 ຓᩍ㻌Ꮫ఩䠖㻌ಟኈ䠄ᕤᏛ䠅㻌
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職
名 助教
学 位 修士（工学）ᡤᒓᏛ఍䞉༠఍䠖㻌 ᅵᮌᏛ఍㻌ᵓ㐀ຊᏛ䠈㗰ᵓ㐀䠈⥔ᣢ⟶⌮ᕤᏛ䠈⪏ೃᛶ㗰ᮦ㻌䜻䞊䝽䞊䝗䠖㻌
所属学会・協会 土木学会
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キ ー ワ ー ド 構造力学，鋼構造，維持管理工学，耐候性鋼材ᢏ⾡┦ㄯ㻌䞉⪏ೃᛶ㗰ᶫᱱ䛾㐺⏝ᛶุᐃ㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌 䞉ᶫᱱ䜢ᑐ㇟䛸䛧䛯ᵓ㐀ゎᯒ䛾ศ㔝㻌䞉⪏ೃᛶ㗰ᶫᱱ䛾㐺⏝ᛶุᐃ㻌ᥦ౪ྍ⬟ᢏ⾡䠖㻌
技 術 相 談 ・橋梁を対象とした構造解析の分野
㻌提 供 可 能 技 術 ・耐候性鋼橋梁の適用性判定
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研究内容 ⪏ೃᛶ㗰ᶫᱱ䛾⭉㣗ண
耐候性鋼橋梁の腐食予測に関する研究◊✲ෆᐜ䠖㻌
䛻㛵䛩䜛◊✲㻌㻌
耐候性鋼材とは，緻密なさび層により腐食因子の透過を防ぎ，さびの進展を抑制するという㻌⪏ೃᛶ㗰ᮦ䛸䛿䠈⦓ᐦ䛺䛥䜃ᒙ䛻䜘䜚⭉㣗ᅉᏊ䛾㏱㐣䜢㜵䛞䠈䛥䜃䛾㐍ᒎ䜢ᢚไ䛩䜛䛸䛔䛖≉ᚩ䜢ᣢ䛴䛣䛸䛛䜙䠈
特徴を持つことから，架設橋梁全体の鋼重に対する割合は20％ほどを占める。
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この耐候性鋼材を適用可能な環境の指標として，年平均飛来塩分量による規定や，鋼材曝露ᯫタᶫᱱ඲య䛾㗰㔜䛻ᑐ䛩䜛๭ྜ䛿㻞㻜䠂䜋䛹䜢༨䜑䜛䠊㻌䛣䛾⪏ೃᛶ㗰ᮦ䜢㐺⏝ྍ⬟䛺⎔ቃ䛾ᣦᶆ䛸䛧䛶䠈ᖺᖹᆒ㣕᮶ሷศ㔞䛻䜘䜛つᐃ䜔䠈㗰ᮦ᭚㟢ヨ㦂∦䛻䜘䜛⌧ᆅ
試験片による現地曝露試験による腐食減耗量の規定が示されている。桁内の複雑な腐食環境は䛣䛾⪏ೃᛶ㗰ᮦ䜢㐺⏝ྍ⬟䛺⎔ቃ䛾ᣦᶆ䛸䛧䛶䠈ᖺᖹᆒ㣕᮶ሷศ㔞䛻䜘䜛つᐃ䜔䠈㗰ᮦ᭚㟢ヨ㦂∦䛻䜘䜛⌧ᆅ᭚㟢ヨ㦂䛻䜘䜛⭉㣗ῶ⪖㔞䛾つᐃ䛜♧䛥䜜䛶䛔䜛䠊᱆ෆ䛾」㞧䛺⭉㣗⎔ቃ䛿ᶫᱱ䛜ᯫタ䛥䜜䜛䜎䛷ほ䛩䜛䛣䛸䛜
橋梁が架設されるまで観測することができない。
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このため，図-1に示すように既存の桁内に複数の調査器具を取り付けることにより，桁内の䛷䛝䛺䛔䠊㻌
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飛来塩分量，腐食減耗量の関係について，調査を行なっている。写真-1に，実際の取り付け状
䛣䛾䛯䜑䠈ᅗ㻙㻝 䛻♧䛩䜘䛖䛻᪤Ꮡ䛾᱆ෆ䛻」ᩘ䛾ㄪᰝჾල䜢ྲྀ䜚௜䛡䜛䛣䛸䛻䜘䜚䠈᱆ෆ䛾㣕᮶ሷศ㔞䠈⭉㣗ῶ⪖㔞䛾㛵ಀ䛻䛴䛔䛶䠈ㄪᰝ䜢⾜䛺䛳䛶䛔䜛䠊෗┿㻙㻝䛻䠈ᐇ㝿䛾ྲྀ䜚௜䛡≧ἣ䜢♧䛩䠊㻌
況を示す。
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ᡤ図１
観測機器の設置例
計測器具取り付け状況㻌 㻌 㻌 㻌 写真１෗┿㻌ᅗ ほ ᶵჾࡢタ⨨౛ ィ ჾලྲྀࡾ௜ࡅ≧ἣ
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秋田県由利本荘市における複数の既設の橋梁を対象に，耐候性鋼材の腐食環境についての調㻌䛾⤖ᯝ䠈ᅗ㻙㻞⛅⏣┴⏤฼ᮏⲮᕷ䛻䛚䛡䜛」ᩘ䛾᪤タ䛾ᶫᱱ䜢ᑐ㇟䛻䠈⪏ೃᛶ㗰ᮦ䛾⭉㣗⎔ቃ䛻䛴䛔䛶䛾ㄪᰝ䜢ᐇ᪋䛧䛯䠊䛭
査を実施した。その結果，図-2に示すように，飛来塩分量は観測した月毎に結果が変動し，冬䛻♧䛩䜘䛖䛻䠈㣕᮶ሷศ㔞䛿ほ 䛧䛯᭶ẖ䛻⤖ᯝ䛜ኚື䛧䠈෤Ꮨ䛿ቑຍ䠈ኟᏘ䛿ῶᑡഴྥ䛻䛒䜛䛣䛸䛾⤖ᯝ䠈ᅗ㻙㻞
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季は増加，夏季は減少傾向にあることがわかった。これは，日本海側から吹く季節風の影響と䛜䜟䛛䛳䛯䠊䛣䜜䛿䠈᪥ᮏᾏഃ䛛䜙྿䛟Ꮨ⠇㢼䛾ᙳ㡪䛸⪃䛘䜙䜜䜛䠊㻌
考えられる。
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また，図-3に示すように，離岸距離と桁内の飛来塩分量の関係についても，ある程度の相関㻌䛜㛗䛟䛺䜛䜋䛹䠈㣕᮶ሷศ㔞䛜ῶᑡ䛩䜛䠊䛧䛛䛧䠈᱆ෆ䛻௜╔䛩䜛㣕᮶ሷศ㔞䛿䠈ᶫ㍈䠈᱆㧗䠈࿘㎶⎔ቃ䛻䜒ᙳ㡪䜢䜎䛯䠈ᅗ㻙㻟
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塩分量は，橋軸，桁高，周辺環境にも影響を受けることが考えられる。このため，桁内付着塩ཷ䛡䜛䛣䛸䛜⪃䛘䜙䜜䜛䠊䛣䛾䛯䜑䠈᱆ෆ௜╔ሷศ㔞䜢ண䛩䜛㝿䛻䛿䠈௚䛾䝟䝷䝯䞊䝍䜢ᑟධ䛩䜛䛣䛸䛷䠈䜘䜚⌧ᆅ䛾⎔ቃ䛻㏆䛔್䜢ᚓ䜙䜜䜛䜒䛾䛸⪃䛘䜙䜜䜛䠊㻌
分量を予測する際には，他のパラメータを導入することで，より現地の環境に近い値を得られ㻌 䛾⎔ቃ䛻㏆䛔್䜢ᚓ䜙䜜䜛䜒䛾䛸⪃䛘䜙䜜䜛䠊㻌るものと考えられる。
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図２ᅗ㻙㻞㻌
桁下飛来塩分量の月ごとの推移
離岸距離と飛来塩分量の関係

提供可能な
設備・機器

― 132 ―



関 連 資 料

関連
資料― 133 ―

外部資金受入実績一覧（過去５年間）
区

分

科学研究費助成事業
奨

学

寄

附

金

共

同

研

究

受

託

研

究

合

計

申 請 数
採択件数
金

額

件

数

金

額

件

数

金

額

件

数

金

額

件

数

金

額

単位：千円

平成26年度 平成27年度 平成28年度 平成29年度 平成30年度

41

40

54

58

61

19,42820,68030,613

18,237

19,780

8,291

4,223

7,866

10,744

7,743

3,650

1,650

2,861

797

3,103

6,085

2,676

5,701

12,2724,900

37,45429,22947,04142,05035,526

15

19

17

12

15

10

3

52

2

関
連
資
料

― 134 ―

41

23

10
7

4

44

17

13
4
2

36

15

10
9

1

35

平成29年度

秋田高専地域共同テクノセンター活動総括

実施月日

事

4月19日（水）県内企業説明会開催（産学協力会協賛）（会場：秋田高専 会議室Ａ及びテクノコミニティ）

6月1日（木）

H29年度第1回地域共同テクノセンター運営委員会開催
H28活動報告／ H29年度計画（案）／センター報・シーズ集作成／その他

6月7日（水）H29年度最先端技術講演会・第10回COC+講演会（合同開催）
演題：「完璧品質のもづくりと価値づくり経営」
講師：東京大学 ものづくり経営研究センター 佐々木 久臣 氏
（産学協力会共催）（会場：秋田高専 大講義室）

8月31日（木）

H29年度第2回地域共同テクノセンター運営委員会開催
教員の研究活動の効率化／その他

9月15日（金）第18回技術研究会・第7回COC+研究会（合同開催）【基調講演】『牛の第一胃（ルーメン）の機能をまねたバイオプロセスの開発』
創造システム工学科 物質・生物系 教授 上松 仁
【シーズ発表】『金属二次資源のリサイクル技術』
創造システム工学科 物質・生物系 准教授 野中 利瀬弘『天然資源を利用した生理活性物質の探索及び天然物アナログの創製』
創造システム工学科 物質・生物系 助教 児玉 猛
『高齢者，障がい者のための福祉機器の開発』
創造システム工学科 機械系 准教授 小林 義和『ウェアラブルモーションセンサを用いた動作計測』
創造システム工学科 機械系 助教 齊藤 亜由子

業

内

容

H29年度第3回地域共同テクノセンター運営委員会開催
テクノラボの移転について／その他― 135 ―

料

11月21日（火）資第1ブロック（北海道・東北地区）高等専門学校テクノセンター長等会議（担当校：八戸高専）連

11月7日（火）関※専攻科特別研究パネルも展示（会場：秋田高専 テクノコミュニティ）

実施月日

事

業

内

容

あきた産学官連携フォーラム2017【研究・シーズ・連携事例展示 本校の出展】「ヒトの動作測定を利用した機器開発」
創造システム工学科 機械系 教授 宮脇 和人「電界制御技術を適用したSiC基板の高効率CMP技術の開発」
創造システム工学科 機械系 教授 池田 洋
「微生物が生産する有用物質の生合成に関する研究」
創造システム工学科 物質・生物系 准教授 野池 基義「天然資源を利用した有用物質の探索及び創製」
創造システム工学科 物質・生物系 助教 児玉 猛
（会場：秋田市民交流プラザ「アルヴェ」2F多目的ホール/1Fきらめき広場）（主催：あきた産学官連携フォーラム2017実行委員会，秋田科学技術協議会，
秋田大学産学官連携推進協議会）（幹事校：秋田県立大学）

11月下旬

地域共同テクノセンター報第15号/シーズ集 発行

12月6日（水）知的財産権セミナー特別講演会・第15回COC+講演会（合同開催）
講演：「企業の研究は特許をとるためにある」
佐々・藤盛特許事務所 代表弁理士 佐々 健太郎 氏（会場：秋田高専 大講義室）

産学協力会
研修会

第70回研修会 最先端技術講演会共催（6月7日）
第71回研修会（9月4日）
第72回研修会（12月12日）
第73回研修会（3月12日）

秋田県産学連携
コーディネーター
会議＆秋田産学官
ネットワーク運営
会議

事務局：産学官ネットワーク事務局
センター長又は教育改革コーディネータ，企画室員が参加
高専事業等のPR，県内情報の収集

関11月29日（水）連資料― 136 ―

平成30年度

秋田高専地域共同テクノセンター活動総括

実施月日

事

業

内

容

6月8日（金）

H30年度第1回地域共同テクノセンター運営委員会開催
H29活動報告／ H30年度計画（案）／センター報16号について／その他

11月6日（火）第1ブロック（北海道・東北地区）高等専門学校テクノセンター長等会議（担当校：一関高専）

12月4日（火）あきた産学官連携フォーラム2018
テーマ ｢あきたのヒト・モノ・シゴトづくり｣〜産学官連携で今、あきたの底力を見せる〜【講演】「秋田高専のヒトづくり、モノづくり」
創造システム工学科 機械系 教授 宮脇 和人【研究・シーズ・連携事例・技術ニーズ展示 本校の出展】「データの集積から隠れた規則性をあぶりだす、類似性を探る」
創造システム工学科 電気・電子・情報系 教授 武井 由智「スイッチトリラクタンスジェネレータを用いたマイクロ水力発電
システム」
創造システム工学科 電気・電子・情報系 助教 中沢 吉博「下水処理水を活用した酒造好適米の栽培」
創造システム工学科 土木・建築系 准教授 増田 周平「秋田市における建築・都市空間の研究とデザイン提案について
─祭りにおけるプレパレーションスペースの都市的配置構成の研究や都市空間の定量的な分析─」
創造システム工学科 土木・建築系 助教 鎌田 光明（会場：秋田市民交流プラザ「アルヴェ」2F多目的ホール）（主催：あきた産学官連携フォーラム実行委員会2018，秋田科学技術協議会，
秋田大学産学官連携推進協議会）（幹事校：秋田高専）― 137 ―

料

H30年度 最先端技術講演会・第19回秋田高専COC+講演会（合同開催）
演題：「技（わざ）」と ｢術（すべ）｣ を考える〜知識を知恵に変えるとは〜
講師：三菱重工業株式会社 バリューチェーン本部 バリューチェーン技術部
技術支援センター技監・ME 大 坂 弘 美 氏（産学協力会共催）（会場：秋田高専 大講義室）

資

6月6日（水）連

県内企業説明会開催（産学協力会協賛）（会場：秋田高専 第一ゼミナール室・第二ゼミナール室・中会議室）

関

平成30年
4月18日（水）

実施月日

事

業

内

容

12月5日（水）平成30年度知的財産権セミナー特別講演会・第23回COC+講演会（合同開催）
講演：「企業で研究開発したら特許をとりましょう！」
佐々・藤盛特許事務所 代表弁理士 佐々 健太郎 氏（会場：秋田高専 大講義室）

平成31年
1月21日（月）県内企業を知る会（産学協力会協賛）（会場：秋田高専 第一ゼミナール室・第二ゼミナール室・中会議室）

産学協力会
研修会

第74回研修会 最先端技術講演会共催（6月6日）
第75回研修会（9月11日）
第76回研修会（11月28日）

秋田県産学連携
コーディネーター
会議＆秋田産学官
ネットワーク運営
会議

事務局：産学官ネットワーク事務局
センター長又は教育改革コーディネータ，企画室員が参加
高専事業等のPR，県内情報の収集

関
連
資
料

― 138 ―

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関
連
資
料

― 141 ―

秋田工業高等専門学校産学協力会
事

業 名

平成29年度事業報告

実施月日

事

業

内

容

平成29年5月31日（水）15：30〜
於： ホ テ ル メ ト ロ ポ リ
タン秋田

平成28年度事業報告・決算報告（案）及び平成29
年度事業計画・予算（案）についての審議，その他

平成29年度
定期総会

平成29年5月31日（水）16：30〜
於： ホ テ ル メ ト ロ ポ リ
タン秋田

平成28年度事業報告・決算報告（案），平成28年度
会計監査報告，平成29年度事業計画・予算の承認，事業紹介，その他，および交流会

第70回研修会（地域共同テクノセンター・秋
田 高 専COC＋
事業共催）

平成29年6月7日（水）14：45〜
於：秋田高専最先端技術講演会「完璧品質ものづくりと価値づくり経営」
東京大学 ものづくり経営研究センター
特任研究員 佐々木 久臣 氏

第71回研修会（秋田高専COC＋事業共催）

平成29年9月4日（月）14：00〜
於：（株）
小滝電機製作所：プラザ杉の子

地区講演会（大館市）
工場見学，会社紹介：（株）小滝電機製作所
常務取締役工場長 中村 英明 氏
1.「スイッチトリラクタンスジェネレータを用いたマイクロ水力発電」
秋田工業高等専門学校 創造システム工学科
電気・電子・情報系 助教 中沢 吉博 氏
2.「秋田県由利本荘市芋川流域における鋼材腐食環境について」
秋田工業高等専門学校 創造システム工学科
土木・建築系 助教 中嶋 龍一朗 氏

会報第60号

平成29年10月10日発行

平成29年度定期総会報告，研修会報告・講演要旨，
教員紹介，新規入会企業紹介等

第72回研修会（秋田高専COC＋事業共催）

平成29年12月12日（火） 地区講演会（由利本荘市）
14：00〜
工場見学，会社紹介：
於：由利工業（株）
由利工業（株） 代表取締役 須田 哲生 氏
：ホテルアイリス
1.「医療分野への応用を目指した極低温流体の
伝熱・流動状態」
秋田工業高等専門学校 創造システム工学科
機械系 准教授 野澤 正和 氏
2.「細胞膜類似リン脂質極性基含有ポリマー（MPCポリマー）の生化学および環境分野での利用」
秋田工業高等専門学校 創造システム工学科
物質・生物系 教授 榊 秀次郎 氏

関

平成29年度役員会

連
資料― 142 ―

事

業 名

実施月日

事

業

内

容

会員企業紹介パンフレット

平成30年2月発行

産学協力会会員企業の紹介

第73回研修会（秋田高専COC＋事業共催）

平成30年3月12日（火）15：30〜
於： ホ テ ル メ ト ロ ポ リ
タン秋田

テーマ：インターンシップの取り組み
1.「花王株式会社におけるインターンシップの取り組み」
花王（株）酒田工場
地域サービスセンター課長 佐藤 好志 氏
2.「花王株式会社の秋田高専卒業生によるインターンシップ体験談」
花王（株） 田中 彦 氏
3.「アルフレッサファインケミカル株式会社におけるインターンシップの取り組み」
アルフレッサファインケミカル（株）
取締役工場長 佐藤 謙治 氏
4.「アルフレッサファインケミカル株式会社の秋田高専卒業生によるインターンシップ体験談」
アルフレッサファインケミカル（株）
竹谷 佳菜衣 氏

産学協力会会長賞

平成30年3月17日（土）卒 業 証 書・ 修 了 証 書 授
与式

受賞者：生産システム工学専攻 佐藤 悠斗 君

会報第61号

平成30年3月20日発行

研修会報告・講演要旨，教員紹介，新規入会企業紹介,
学生によるインターンシップ体験談等

関
連
資
料

― 143 ―

秋田工業高等専門学校産学協力会
平成30年度事業報告ᖹ ᡂ   ᖺ ᗘ஦ ᴗ ሗ ࿌⛅⏣ᕤᴗ㧗➼ᑓ㛛Ꮫᰯ⏘Ꮫ༠ຊ఍
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― 144 ―

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関
連
資
料

― 146 ―

技術相談・共同研究等を申請するには申 請 す る に は― 147 ―

外部資金受入制度のご紹介
共同研究

内

受託研究

寄付金

秋田高専が研究者（教員）

秋田高専が，企業等から秋田高専が企業等から学と研究施設を提供し，企業委託を受けての特定の課題

術研究の奨励や教育の振興

等から研究者と研究経費等を研究します。なお，研究を目的に寄付金を受け入れを受け入れ，双方の研究者に要する経費は委託者の負る制度で，寄付者は研究目が協力して共通の課題を研担となります。

的や教員を指定できます。

→規則・申請書162ページ→規則・申請書168ページ

究します。また，高専の研容究者が企業に出向き，企業の研究施設を利用して行う場合もあります。
→規則・申請書154ページ

企 業 等

企 業 等

秋田高専

問い合わせ先秋田工業高等専門学校総務課総務係

秋田高専〒011-8511 秋田市飯島文京町1番1号
TEL 018-847-6106 FAX 018-857-3191
E-mail : somu-dv@akita-nct.ac.jp― 148 ―

寄 付 金 の 納 付

結申 請 す る に は

秋田高専

受入れの決定通知

締寄附の申し込みの研究成果の報告約

研究経費の納付契

受入れの決定通知

結受託研究の申し込み

締

み

研究成果の発表等︑特許出願の等

共同研究の実施

約

研究経費の納付契

受入れの決定通知

組

共同研究の申し込み

仕業

研 究 員 の 派 遣企技術相談・共同研究が可能な装置・設備一覧№

装置・設備名称

設置場所

担当者

3Dプリンター

機械実験室

宮脇 和人
木澤
悟

2

動作解析装置

福祉工学研究センター

宮脇 和人
木澤
悟

3

金属材料熱処理､ 鋳造時の変形・応力解析シ
ステム

磯部研究室

磯部

浩一

4

シュリーレン可視化装置

計算力学実験室野澤正和

5

ハイスピードカメラ・FASTCAM

計算力学実験室野澤正和

6

極低温環境用圧力センサ

計算力学実験室

野澤 正和

7

電波暗室（Xバンド帯コンパクトレンジ）

電磁波工学実験室Ⅰ

駒木根隆士
伊藤 桂一

8

ミリ波対応高周波変復調信号アナライザ

電磁波工学実験室Ⅱ

駒木根隆士
伊藤 桂一

9

ミリ波発振器（50GHz帯，90GHz帯）

電子物性実験室

田中 将樹

10

三相交流可変周波数電源装置

電気機械実験室

電気・電子・情報系長

11超高速液体クロマトグラフ（UHPLC）

構造解析室

物質・生物系長※12

恒温振とう培養システム

培養室

物質・生物系長※13紫外・可視分光光度計V-515

プロセス工学研究室

物質・生物系長※

14

電気化学計測システム

無機材料実験室

物質・生物系長※15可視光領域磁気光学・電気光学測定装置（自作装置）

表面科学研究室

物質・生物系長※16分光エリプソメーター

表面科学研究室

物質・生物系長※17

原子間力・スキャニングマイクロプローブ顕微鏡(AFM/SPM)

表面科学研究室

物質・生物系長※

18ガスクロマトグラフ付き質量分析装置

構造解析室

物質・生物系長※19

核磁気共鳴スペクトル測定装置（NMR）

機器分析室

物質・生物系長※20

赤外吸収スペクトル測定装置

構造解析室

物質・生物系長※

21分子モデリングソフトウェア

横山研究室

物質・生物系長※22

Gel Permeation Chromatography (GPC) シ
ステム

構造解析室

物質・生物系長※23

3Dレーザー顕微鏡

構造解析室

物質・生物系長※24電界放出形走査電子顕微鏡

表面科学研究室

物質・生物系長※25イオンクロマトグラフシステム

構造解析室

物質・生物系長※26誘導結合プラズマ発光分光分析システム

物理化学実験室

物質・生物系長※27

高感度熱分析−元素分析システム

表面科学研究室

物質・生物系長※

SA-X2― 149 ―

申 請 す る に は

1

№

装置・設備名称

設置場所

担当者

28

X線回折装置

X線室

物質・生物系長※29

全自動元素分析装置

環境工学研究室

物質・生物系長※30

モルタル全自動圧縮試験機

コンクリート・構造実験室

桜田 良治
寺本 尚史
中嶋龍一朗

31

コンピュータ制御万能試験機

コンクリート・構造実験室

桜田良治
中嶋龍一朗

32

原子吸光光度計

衛生工学実験室金主鉉

33

イオンクロマトグラフ分析システム

衛生工学実験室金主鉉

34

全有機炭素計衛生工学実験室金主鉉

35

蒸発光散乱検出システム

衛生工学実験室金主鉉

36

紫外・可視分光光度計

衛生工学実験室

金主鉉

・企業等の皆様が、秋田高専の装置・設備等を活用する場合には、担当者（関連分野の教職員）との技術相談等を経て、共同研究等の契約を締結することとなっております。技術相談のお申込みや費用等については技術相談取扱規則をご参照ください。
・装置・設備の情報は、秋田高専COC＋事業HP（http://akita-nct.coop-edu.jp/facility）に掲載されております。
※物質・生物系の装置・設備については以下連絡先へお問い合わせください。
物質・生物系長伊藤 浩之

TEL：018-847-6064

E-mail：otih@akita-nct.ac.jp

QRコード

申 請 す る に は― 150 ―

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産学協力会のご紹介

本校の産学協力会は，1992年5月に会員企業40社を持って発足しました。この頃は，本校創設か
ら28年が経過し，高専の設置基準が改正されて学校の自由度が拡大し，地元企業の技術振興を積極的に支援できる体制が整ってきました。そこで，これまで県外企業に偏っていた卒業生の就職先を，地元企業の振興という点から高専との交流のパイプをもっと太くする必要が出てきたことが設立の趣旨として挙げられています。
また，産学協力会という名称のなかに官の文字はありませんが，設立時から官である秋田県とは密接に連携し，県の次長，センター長の職にある方々を顧問や参与に迎え，積極的に助言などを得ています。また，県内企業の役員の方々を本会の会長，副会長，理事にそれぞれ迎えて会の運営に携わっていただいております。
現在の主な活動内容としては，産学の最新技術情報を交換し，人的ネットワーク作りに役立つ研修会・交流会が活動の中心に，秋田高専地域共同テクノセンターとの共催により，技術講演会（学生・一般参加者・教職員対象）や，県内企業を知る会（学生対象）等を行っています。
ご質問等ございましたら下記までご連絡ください。
問い合わせ先秋田工業高等専門学校 産学協力会事務局（総務課内）T E L：018­847­6106
E-mail：sangaku@akita-nct.ac.jp

インターンシップ受入企業の募集について
秋田工業高等専門学校では本科４年次および専攻科１年次学生を対象に，正規の授業科目としてインターンシップを行っております。
ご承知のように，学生が民間企業，官公庁等で実際に就業体験することにより職業意識を身につけるとともに，学校での講義や実験・実習が社会でどのように活かされているかを自覚し，技術者としての在り方や自発的な研究能力を涵養するうえでインターンシップは，極めて高い効果をあげております。
また，企業と学校との接点が増えることにより，人材の育成や技術者・研究者教育について企業と学校の双方向の意見交換が増え，これがひいては創造的・実践的な人材を育成することにつながると期待できます。
申 請 す る に は

現在本校は，インターンシップのより一層の充実を目指して新しい受け入れ企業を募集しております。
本校学生の受入を是非ご検討いただけませんでしょうか。
本校のインターンシップへ興味をお持ちいただいた皆様，ご質問等ございましたら下記宛にご一報いただければ幸いです。
問い合わせ先秋田工業高等専門学校 学生課教務係
T E L：018­847­6018
E-mail：kyomu-dv@akita-nct.ac.jp― 172 ―

編 集

後記
秋田高専の産学官連携活動

秋田工業高等専門学校

地域共同テクノセンターが平成13年9月に設置されてから18年目を迎え，COC+事業や秋田高専産学協力会と連携して技術講演会，特許講演会などの各種講演会・研修会等を企画・開催し，産学官連携強化につながる活動を推し進めてきました。
平成29年度のトピックスとしましては，6月7日（水）に技術講演会を秋田高専にて開催しました。
講師は東京大学ものづくり経営研究センター特任研究員（元いすず自動車株式会社専務取締役）佐々木

久臣氏に「完璧品質ものづくりと価値づくり経営」というテーマで自動車メーカの生産工場における品質管理に関するご講演をいただきました。技術研究会としては9月15日（金）秋田高専 物
質・生物系バイオ・アグリ工学コース教授上松仁氏に「牛の第一胃（ルーメン）の機能をまねた

バイオプロセスの開発」と題して基調講演をいただき，秋田高専教員による5件のシーズ発表と，専攻科特別研究のポスター展示を行いました。次に，平成30年度は，県内の企業や学校，公設研究機関が研究成果を発表する「あきた産学官連携フォーラム」が平成30年12月4日(火)に秋田拠点センターアルヴェで開催されました。本フォーラムは秋田県内の大学と高専が連携して，今回は秋田高専が幹事校として企画・運営を担当してフォーラムを開催しました。4件の講演と産学官40のブースが並び，経済活性化につなげようと新しく開発した技術や工夫をこらした品々が披露されました。
本テクノセンター報第16報は，平成29-30年度の地域共同テクノセンターの活動をまとめたものです。本報も皆様に時節を得た適切なる情報公開や活動内容の速やかなる報告をお届けすることを目指して編集いたしましたが，内容の更なる充実・改善を図るために，皆様方の忌悼のないご意見，ご要望等をお寄せいただきたくお願い申し上げます。本校の持つポテンシャルとシーズの紹介，企業ニーズの具体的掘り下げなど，双方の融合を図り，そのことにより産学官民連携の実りある成果が生まれてくるものと確信いたしております。今後とも，産学協力会会員をはじめとする産業界の方々，また官公庁，教育研究機関などの関連する方々の更なるご支援をよろしくお願い申し上げます。
地域共同テクノセンター長― 173 ―

宮

脇

和

人

施 設 概 要（科学技術教育棟）
地域共同テクノセンターは，テクノコミュニティとテクノラボの2室からなり，科学技術教育棟の1階に開設されています。前者は主に民間等からの技術相談や研修，交流を図る場として，後者は本校教員陣と民間等との研究者が共同して技術開発を行う実験研究の場としてそれぞれ設けられています。
本テクノセンターは，本校教員，学生，地域技術者の三者の交流，研鑽の場となり，新しい技術の芽を育て，新産業の展開にまで結びつけられることが期待されています。

（1階）― 174 ―

学

校

所 在

A C C E S S

至能代↑

徒

歩〈約25分〉駅
上飯島

JR奥羽本線

土 崎 駅

電車〈約8分〉地

タクシー〈約10分〉

略 図

秋田工業高等
専門学校
飯島中学校

秋
コンビニ
港北小学校
土崎

高

秋

田
自
動
至
車
秋
道
田
中
央
I.C
→

秋田厚生医療
センター

陸上自衛隊
秋田駐屯地

駅

徒歩〈約5分〉ポートタワー
セリオン

専

駅

秋田高専前

田

田

バス〈約30分〉
秋田厚生医療センター線

国道7号線

秋
バス〈約30分〉 飯島コミュニティー 徒歩〈約10分〉
センター入口土崎線（新国道経由）
五城目線 追分線

N

秋田北I.C

飯島小学校

GS
横山金足
線

土崎南小学校（新国道・土崎経由）

パス
バイ
臨海

タクシー〈約30分〉

新国

外旭川郵便局〒道↓至本荘

外旭川中学校
外旭川小学校

至

高清水公園

手

形

→

飯島
コミュニティー
センター入口

生協

連

絡

先

秋 田 工 業 高 等 専 門 学 校 総務課総務係〒011-8511 秋田市飯島文京町1番1号

TEL 018-847-6106（直通）

FAX 018-857-3191

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独立行政法人 国立高等専門学校機構

地域共同
テクノセンター報 16
技術・研究シーズ集◎発行／令和元年11月 ◎発行者／秋田工業高等専門学校
洋，電気・電子・情報系 教 授 駒木根隆士◎編集担当者／機 械 系 教 授 池田
物質・生物系 教 授 上松仁，土木・建築系 准教授 増田 周平
特命助
教 佐藤 貴紀