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研究紹介

研究グループ

N(新物質・機能素子・生産技術)研究部門

トライボトロニクス研究グループ
研究期間 2017年度~2019年度
研究課題 1. 摩擦・摩耗の動的制御に関する研究
2. トライボ・エネルギーを利用したメカトロニクス技術の研究
研究代表者 システム理工学部 小金沢 新治 教授

 機械において摩擦・摩耗は不可避の減少である。もし、物体間の摩擦係数を思いのままに制御できたり、接触や摩擦により発生するエネルギーを有効に活用できれば、機械の革新的な進化をもたらすことができる。そして、例えば現在大きな社会問題となっているエネルギー問題に対し、機械の高効率化の観点から貢献できるし、これ以外にもその効果を発揮できる領域は計り知れないほど大きい。

 本研究グループでは、「トライボトロニクス」を(1)これまで受動的に実現してきた摩擦や摩耗の設計を能動的に制御する摩擦・摩耗設計へ進化させるための技術分野、および(2)接触・摩擦などのトライボロジ的現象により発生するトライボ・エネルギーをメカトロニクスに活用する技術分野と捉え、革新的な摩擦設計方法とトライボ・エネルギーの活用方法の確立を目的とし、研究を行う。

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耐極限環境ハイエントロピー合金研究グループ
研究期間 2017年度~2019年度
研究課題 極限環境において卓越した機械的性質を示すハイエントロピー合金の構造と製造プロセスの関係解明
研究代表者 化学生命工学部 丸山 徹 教授

 ハイエントロピー合金は、一部いおいて卓越した機械的性質を示すことが知られており、その性質発現の中には従来の金属材料には知られていない新しいメカニズムが含まれている。ハイエントロピー合金のバルク構造は、単純な金属結晶の構造であるが、原子オーダーにおける微視的構造には不明な点が多い。その上、この合金の機械的性質はその構造に強く依存するが、製造プロセスによって微視的構造が大きく異なることが示唆されている。

 本研究グループでは、多様な製造方法でハイエントロピー合金を作製し、そのバルク構造、微視的構造及び機械的性質との関係を明らかにすることを目的とする。また、異なる方法で作製した合金の熱処理・表面処理による組織・構造に及ぼす影響を調査し、得られた知見から効果的・効率的にハイエントロピー合金の構造・組織を制御するための技術のシーズ創生を目的とする。

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I(情報・通信・電子)研究部門

緊急救命避難支援を実現する情報通信技術研究グループ
研究期間 2018年度~2020年度
研究課題 緊急救命避難支援のための情報通信技術に関する研究開発
研究代表者 システム理工学部 和田 友孝 准教授

火災、テロ、地震などの突発的災害発生時には、被災者はパニック状態に陥って冷製な判断ができず、迅速な避難が困難となる。被災者が正確な災害情報を発生直後に即時に入手することは困難であり、被災者が各々の判断で避難する必要があり、混乱などにより死傷者などの被害が拡大する可能性が高い。本研究者らは、これまで実現不可能として研究対象とされていなかった、災害発生直後1分以内に災害を自動検知し、リアルタイムで被災者の緊急避難情報の提供や指示を行う、新たな緊急救命避難支援システムを研究している。災害現場に居合わせた被災者らの時々刻々の行動を機械学習で分析し、携帯端末間のアドホック通信を用いて情報を交換・共有することにより、災害発生直後の災害発生検知、および避難経路の特定を行い、安全かつ迅速な避難支援を実現する。

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超臨場感システム研究グループ
研究期間 2018年度~2020年度
研究課題 超臨場感を実現する映像・音響・通信システムならびにそれによる高品質なサービスの創生
研究代表者 システム理工学部 松島 恭治 教授

第5期科学技術基本計画で提言された「超スマート社会」は、サイバー空間とフィジカル空間(実現社会)が高度に融合した社会と位置付けられている。その中では、IoT、ビッグデータ、AIなどのICTがその要素技術として挙げられており、今そこに居る感覚を生み出す超臨場感技術あ、テレプレゼンスやテレワークと言った形でのみ例示されていることが多い。

 しかしながら、見方を変えれば、サイバー空間とフィジカル空間の融合とは、その相互のインターフェースを捉えることもできる。例えばサイバー空間⇒フィジカル空間の情報の流れは、サイバー空間の情報を人の五感に伝達する超臨場感3次元映像・音響技術であり、フィジカル空間⇒サイバー空間は人が生息する周囲環境を撮像・計測し、サイバー空間に投影する超臨場感技術である。これらの組み合わせ、すなわち、フィジカル空間⇔サイバー空間(ネットワーク)⇔フィジカル空間の結合は、まさにテレプレゼンスに他ならないが、それだけに留まらず、中間のサイバー空間のおいては様々なICTを組み合わせることにより、従来なかったサービスを創発することが超スマート社会へと至る一つの道筋とも考えられるしかし、そこには、多くの技術的課題が存在している。

 本研究グループは、このような見地に立ち、サイバー空間⇒フィジカル空間インターフェースである3次元映像・音響技術、フィジカル空間⇒サイバー空間インターフェースである撮像・3次元計測技術、そしてこれらを媒介・融合するICTにより超スマート社会が目指す賢くて質の高いサービスを創発することを目的とする。

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B(生命・人間・ロボティクス)研究部門

バイオエンジニアリング研究グループ
研究期間 2017年度~2019年度
研究課題 浮遊粒子の分離・選別のための流体デバイスの開発と原理
研究代表者 システム理工学部 関 眞佐子 教授

 バイオエンジニアリングは、生物学・医学と理工学の境界領域に位置しており、生命科学分野における様々な現象や広く生体に関係した現象を理工学の手法を用いて解明し、医療、保健、環境等といった実用的な応用にまで高めようとする研究領域で、その対象は、分子・細胞レベルのミクロなスケールから個体全体といったマクロなスケールまでを含み、広範で多様である。特に最近では、高齢化が進む中で医療の進歩を支える技術革新や最先端医療、生活の質の向上を目指す技術開発など、社会的ニーズも極めて高い。

 本研究グループは、物理学、機械工学、光学を基盤とする各会員の専門性を活かしながら、生体でみられる様々な現象を実験や数値シミュレーションといった工学の切り口でアプローチし、その現象の詳細の解明と理解を進めるとともに実用的応用に結び付けていくことを目指す。その目的のため、他大学他分野の研究者を研究協力者とする学際的研究や国際交流にも力を注いでいく。

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人間・環境系の動的相互作用モデルに基づく環境制御研究グループ
研究期間 2017年度~2019年度
研究課題 人間-環境系の動的相互作用モデルの構築と環境制御技術の開発
研究代表者 環境都市工学部 原 直也 教授

 情報化社会の進展い伴い、近い将来、実空間の居住環境のあらゆる状態が情報空間上に配置され、それら情報に基づいた環境制御が可能となることが予想される。適切な環境制御は、単なる目標とする物理的環境条件の達成を目標にするのではなく、滞在者の生理応答や心理応答、行動に即したものであることが望まれ、その実現には、「人間・環境系の動的相互作用モデルに基づく環境制御」を可能にする必要が生じる。
 人間・環境系の動的相互作用モデルに基づく環境制御は、次の技術開発を統合することで実現されると考える。

   ・滞在者の移動や空調・照明設備等の環境制御設備の稼働状態変化に伴う環境条件の変化に対する生理応答、心理応答や感性評価、次の行動の推定を可能とする人間環境系の動的相互作用モデルの開発
 ・滞在者の属性・位置や姿勢、視線方向や生理応答といった状態情報の検出技術、その状態情報に基づく実空間が忠実に射影された情報空間の構築と、情報空間に基づく実空間における滞在者の曝露環境の推定技術
 ・可動壁やブラインド、ロールスクリーンによる空間制御や、空調・照明設備による環境制御の動的制御やその状態検出技術

 本研究グループは、これら技術の創造を目的とし、学際的に議論・実証していくことでこの広領域な分野にチャレンジするために設立したいと考えている。また、本学で当該領域に関連する研究者の連携に加えて、さらに産学連携を推進するための体制を構築することも本研究グループの活動としている。

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生物資源保存技術創生研究グループ
研究期間 2018年度~2020年度
研究課題 冷凍保存が困難な種々の生物(産業界で利用されている微生物や細胞・組織・臓器)を対象に氷制御技術を利活用させてその保存技術を構築する。
研究代表者 化学生命工学部 河原 秀久 教授

 産業界では、微生物(細菌・酵母・カビ・キノコ)から動物細胞まで、多種多様な生物が利用されている。これらの保存は、古くからの課題の一つであり、畜産分野においては、卵子、精子の冷凍保存が可能になりつつあるが、再生医療を含む医療分野で扱う臓器や組織を冷凍保存する技術は確立されてない。また、食品用微生物や自然界から分離した有用微生物は個々に冷凍保存条件が検討されていきたが、多くの場合、活性を保った状態で長期保存できないのが現状である。

 冷凍保存できないのは、氷結晶の成長によるダメージが主な原因である。そこで本研究会では、研究グループメンバーがお互いに連携して、従来の技術では冷蔵・冷凍保存できなかった生物資源を対象として、そのダメージを軽減する氷制御技術を確立することを目的とする。

 研究グループメンバーは、天然物より氷制御技術を有する化合物の抽出および分離を行う者、氷制御できるペプチドおよび高分子化合物をデザインし、その機能を評価する者、氷を制御する機能物質を有用微生物や動物細胞などの保存に利用してその評価を行う者、それらの氷制御物質による保存効果を高めるために必要な機能性物質について提言する者で構成する。このように研究グループメンバーがお互いに密接に連携して、関西大学発の新たな保存技術を確立することを最終目標とする。

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機能性食品開発研究グループ
研究期間 2018年度~2020年度
研究課題 D-アミノ酸に着目した新規機能性食品の開発
研究代表者 化学生命工学部 老川 典夫 教授

 機能性食品の市場規模は、年々増加しており、2013年度では約1兆2千億円と試算されている。2015年4月から、特定保健用食品(トクホ)、栄養機能食品に加えて食品の機能性について表示が認められる第三の制度、機能性表示食品制度が始まり、これに超高齢化社会や生活習慣病の影響等もあり、今後ますます機能性食品の市場は拡大すると予想されている。一方近年、食品の機能性成分として注目されているものにD-アミノ酸がある。D-アミノ酸には、加齢に伴う記憶や学習機能の回復や肌の老化を抑制する等のアンチエイジング効果や、食品の旨味を強める効果があることが知られている。本学では、D-アミノ酸高生産乳酸菌を仕込み時に添加し、D-アミノ酸濃度を高めたD-アミノ酸強化福山黒酢の製造法を開発し、これを用いたフルーツ黒酢を関大×福山黒酢コラボ商品として2016年5月から上市している。

 また、本フルーツ黒酢は、最近大手百貨店の産学連携商品の販売フェアで完売した実績を持ち、メディア等にも取り上げられ、D-アミノ酸に対する認知度も学内外において徐々に高まってきている。このような背景において、新たな食品中のD-アミノ酸の機能の解明とこれに着目した新規機能性食品の開発を目指し、本研究グループの設立を企画した。本研究グループでは、食品中の遊離状態で存在するD-アミノ酸の機能性評価を微生物、動物細胞、動物の異なる評価系を用いて実施し、新たなD-アミノ酸の機能を探索することを目的とする。

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E(環境・エネルギー・社会)研究部門

スマートインフラのためのセンシング情報研究グループ
研究期間 2017年度~2019年度
研究課題 スマートインフラのための都市領域におけるセンシング情報の計測と活用に関する研究
研究代表者 環境都市工学部 窪田 諭 教授

 2016年度にスタートした第5期科学基本計画では、「超スマート社会」の政策を提言している。超スマート社会は、必要なモノ・サービスのユビキタス化によって、活き活きと快適に暮らすことのできる社会を目指し、3次元地理データ、人間の行動データ、交通データ等の多種多様で大量のデータを収集し、解析し、横断的に活用する課題に取り組むこととしている。
 本研究では、超スマート社会の実現のために、都市域のインフラを対象とする。都市インフラの3次元情報は、被災状況の把握や情報化施工等の様々な分野で活用が見込まれ、発現効果が極めて大きい。しかし、都市インフラの3次元情報の整備と活用は、国土交通省のi-Constructionの政策によって進みつつあるが、インフラの施工段階が主となっている課題がある。
 本研究の目的は、都市インフラとその利用者である人の行動をセンシングした3次元情報の活用により、インフラの計画・測量、設計、施工、維持管理、更新の建設生産プロセスの向上、自然災害の対応や次世代都市交通等等のスマートインフラのための環境を構築することである。
 具体的には、都市域のインフラを航空レーザ、移動計測車両(Mobile Mapping System:MMS)、地上設置型レーザスキャナおよび無人航空機(Unmanned Aerial Vehicle;UAV)の種類の異なる計測機器によって複合的にセンシングする方法を考案し、その大量な「インフラセンシング情報」を施工の効率化、効果的な維持管理、長寿命化や自然災害への迅速な対応等の新たな情報システムサービスに展開する。加えて、都市インフラを利用する人々の交通行動や生活活動を対象として、スマートフォンやスマートウォッチ等のスマートデバイスによって「人センシング情報」を収集し、そのビッグデータの可視化技術と交通計画や災害対応に活用するためのサービス開発を行う。

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景観と防災まちづくり研究グループ
研究期間 2019年度~2021年度
研究課題 (1) 河川景観と防災まちづくり
(2) 沿岸域の景観・利用と津波防災まちづくり
(3) グリーンインフラによる防災まちづくり
(4) 水辺景観・アメニティ形成と防災まちづくり
研究代表者 環境都市工学部 林 倫子 准教授

 多発する自然災害に対処するため、または将来的な気候変動に適応するため、近年の防災・減災の取り組みは大規模化し、かつ、そのメニューも多様化してきている。そこで防災対策の制度や技術はそれ単独で成立するのではなく、地域の景観や生態系、生活文化と調和した「防災文化」として、地域社会に根差していくこtが求められるが、現状では必ずしもそれがうまくいっているとはいえない。

 本研究グループでは、上記のような問題意識に基づき、命や財産を守るための防災まちづくりと、地域の魅力づくりやコミュニティ創生といった景観街づくりという、従来個別に議論されてきた2つのまちづくり論の接点を探り、総合的なまちづくりとして昇華させるための方策を提案することを目的とする。

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健康まちづくりオープンイノベーションにおける合意形成と意思決定
研究グループ
研究期間 2019年度~2021年度
研究課題 健康まちづくりオープンイノベーションにおける合意形成と意思決定
研究代表者 環境都市工学部 尹 禮分 教授

 健康まちづくりを進めるにあたっては、自治体、医療・保険関係者、市民、NPO、企業などの多様なステークホルダーの意見を反映した事業の進め方が重要である。また、創造的な成果を必要とすることから、構想・企画段階から実装まで、実験的な方法も交えて、合意形成の手続きにおける透明性、公正性が強く求められることになる。さらに、各ステークホルダーの関心事は、市民全体の便益向上、健康社会の実現、自身の身近な問題解決、個別テーマの活動の充実、研究開発の進展など多様であり、オープンイノベーションの場にどのようなテーマを持ち込み、どこまで皆で情報共有して議論し、何を意思決定し、個々の関心事に繋げるかといった合意形成と意思決定プロセスのデザインがその成否に関して極めて重要となる。

 オープンイノベーションの場は、公平性、主体性、創造性などの価値観の共有も重要であり、このような合意形成と意思決定の場における新しいコーディネーションの方法論も明らかにしていく必要がある。

 本研究グループは、健康まちづくりという、オープンイノベーションの中でも社会性にとりわけ重要な価値を置くメガテーマを設定した取り組みにおいて、このようなイノベーティブな合意形成と意思決定メカニズムを実践的に明らかにすることを目的とする。具体的な成果は、社会意思決定理論における創造的意思決定理論の構築、多目的他主体の意思決定コーディネーションプログラムの開発、合意プロセスマネジメントマニュアルの作成などとする。

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