別紙：機械システム学セミナー No. 担当教員 テーマ テーマ一覧 2016 年度 場所 曜日 人 数 集中 4 火曜５ 限一部 集中 4 火曜５ 限一部 集中 4 集中 4 内容 半期単位で開講されるテーマ 01 横川隆司 マイクロ・ナノ構造 内でのモータタン パク質運動の可視 化 桂 C3 棟 bB1S02 02 鈴木基史 名村今日 子 グリーンナノテク ノロジー 桂 C3 棟 c2S11 03 岩井裕 齋藤元浩 岸本将史 機械系の電池入門 桂 C3 b4S08 04 巽和也 栗山怜子 流れ・物質輸送の計 測と数値解析演習 棟 桂 C3 棟 b2S11 一部 吉田開催 細胞内物質輸送を担うモータンパク質は化学エネルギーを 運動エネルギーに変換することでナノスケールの運動を生 み出している．このサイズのナノアクチュエータを機械工 学的に作り出すことは難しいことから，モータタンパク質 をそのままナノシステムの駆動機構として利用する取り組 みを実習を通して紹介する．半導体微細加工技術を用いて 製作したマイクロ構造とモータタンパク質を融合すること で，その制御された運動を可視化し評価する．本ゼミでは， 基礎的なマイクロシニング技術の習得とタンパク質アッセ イに必要な生化学実験技術の習得を目指すため，マイクロ デバイスの製作に加え生体材料，バイオエンジニアリング， 再生医療などに興味のある学生の受講を歓迎する．講義は 3 ～4 回程度の集中講義（日程は受講生と相談のうえ決定）の 予定． 人類が直面しているエネルギーや地球環境問題の本質を理 解するための第一歩は，太陽からのエネルギーの流れを理 解することである．そして，建物や地面を含んだ様々な人 工物の光学特性を自然と調和させることで，エネルギーの 有効利用や環境の改善が期待できる．本テーマでは，地球 温暖化のメカニズムや薄膜による熱ふく射の制御法を座学 (4-5 回)で学んだ後，薄膜技術を用いた赤外線放射特性の制 御を実習(2-3 回[集中講義，日程は受講生と相談のうえ決定]) する． 震災後，蓄電の重要性が再認識された．時間変動する太陽 光発電の運用には蓄電システムが必須である．Hybrid 車は すっかり普及した．家庭用燃料電池エネファーム販売累積 10 万台を数え，燃料電池車も市場導入された．電池性能に 与える熱物質輸送の影響は大きく，機械系視点なくしてそ の高性能化はありえない． 「電気化学が少しわかる機械系人 材」のニーズは高まっている．本演習では主に燃料電池を 対象とし，その正しい知識を身につけ，デモ機による実験 を通じて理解を深め，電気化学の基礎を学ぶ． 「流れ」と「物質輸送」は，航空機，自動車，家電製品， マイクロデバイスなど，様々な機械製品が有する基本要素 であり，機器の安全性や性能向上のためには「流れ」の様 式やそれに伴う物質輸送を把握する必要がある．本課題は マイクロスケールで流体と物質濃度の光学計測を通して流 体挙動と物質輸送を学ぶ．また，数値流体シミュレーショ ンの入門編として Excel を使った２次元解析プログラムの 作成・実行を行って実験と比較することで数値解析の基礎 を学ぶ． 05 福島宏明 自律移動ロボット の制御 桂 C3 棟 dB1N05 06 中西弘明 堀口由貴 男 ヒューマン－マシ ン・システム入門 桂 C3 b1N06 棟 集中 （受講 者と日 程調整 の上， 土曜日 に開 講） 6 集中 10 月 開講 12 本演習では，車輪型移動ロボットを題材に障害物回避を考 慮した自律移動制御手法に触れるとともに，シミュレーシ ョンと実機実験で検証を行う．まず，与えられた軌道に追 従して動くような制御則および障害物回避を考慮した制御 系を MATLAB を用いてそれぞれ実装し，それらの挙動を検 証する．次に，同様の制御系を実機実装し，その挙動を確 認する．さらに，移動ロボットに搭載したセンサ情報を用 いて障害物検知も行い，リアルタイムに障害物回避を実現 することを行う．必要となる前提知識は特にないが，制御 工学，プログラミング(C 言語)に関する知識があるほうが望 ましい． 家電製品などの日常的なものから航空機などのハイエンド なものに至るまで，従来人手で行っていた作業の機械化が 進んでいる．そのような機械を適切に利用してもらうため には，使用者である人の特性を理解して，機械やインタフ ェースの設計にその知見を応用する必要がある．本テーマ では，数値シミュレーションと計測実験を通じて，人の特 性の分析する技術や方法について学ぶ． 数値シミュレーション実習と屋外での計測実験に各 1 日を 割く． 本テーマ履修者は下記の日程を予定に入れておくこと． *10/8(土) 10:00～16:00 (数値シミュレーション) *10/15(土) 10:00～16:00 (計測実験) *10/22(土) 10:00～16:00 (予備日) 毎週開講 07 蓮尾昌裕 藤井恵介 光計測学入門 桂 C3 棟 b4N02 火曜 5 限 4 08 立花明知 瀬波大土 市川和秀 量子力学とそのシ ミュレーション入 門 桂 C3 棟 b1s13 ゼミ 室 火曜 5 限 6 09 北條正樹 西川雅章 松田直樹 有限要素解析を用 いた材料力学設計 の演習 物 305 吉田 ゼミ室 金曜 5 限 4 10 亀尾佳貴 自己組織化現象の 数理 再生医科学 研究所 東館 404B 火曜 5 限 3 遠く離れた天体，超高温の核融合プラズマや微小な細胞な ど，直接触れることのできないものを計測する場合，光は 重要なツールの一つとなる．本セミナーでは，光計測の原 理を最近のトピックスから学ぶ．さらに，シンプルな光計 測システムの製作やそれを用いた実験により原理を体感す る． 量子力学の初歩とそれに基づくシミュレーョンを理解する ことを目的とする．主に基礎となる量子論の概要と数値シ ミュレーションの基礎について輪読形式で学習を行う．後 半には数値シミュレーションがどのように行われるかにつ いて簡量子力学の初歩とそれに基づくシミュレーョンを理 解することを目的とする．主に基礎となる量子論の概要と 数値シミュレーションの基礎について輪読形式で学習を行 う。後半には数値シミュレーションがどのように行われる かについて簡単な解説・実習を行う． 航空機や自動車に代表される輸送機器の軽量化を目的とし て，CFRP と呼ばれる先進複合材料を一体成形した特徴的な 軽量・高強度構造が利用され，安全性・信頼性を確保する ための構造・材料設計が行われている．本演習では，この ような設計における材料力学設計の基礎を講述するととも に，文献調査に基づき，翼構造などを題材とした具体的な 設計を実施する．また，有限要素法演習を通じて数値シミ ュレーション設計の基礎についても学ぶ． 砂丘の風紋や雪の結晶など自然がつくり出す美しいパター ンの多くは，自己組織化と呼ばれる現象によって生じる． また，このような無機物に限らず，動物の模様や生体組織 の形成にも自己組織化が大きく関わっている．本セミナー では，身近にある多様な自己組織化現象について概観した 後，現象の数理モデル化とシミュレーションを通じて，複 雑な現象の裏に隠された本質的なメカニズムを理解するた めの数理的アプローチについて学習する． 11 大塚敏之 平岡敏洋 システムのモデリ ングとシミュレー ション 吉田 学術情報メ ディアセン ター 南館 303 演習室 金曜 4 限 6 自動車や航空機のように複雑な機械システムを開発するに は，モデリングとシミュレーションによる解析・評価が必 要不可欠である．本演習では，自動車やロボットなどの機 械システムを題材として，モデリングとシミュレーション のさまざまな手法を多角的に学ぶ．適宜，デモや実習を行 う． 集中講義 12 土屋智由 平井義和 ナノ・マイクロ加工 とマイクロ流体デ バイスへの応用 桂 C3 棟 c2S15 集中 or 火曜 5 限 4 13 東 俊一 制御系設計入門 集中 土曜日 を３回 3 14 藤原幸一 生体センサの作成 と生体信号解析 吉田 工学部 1 号館 408 室 吉田 総合研究 12 号館 330 室 集中 学生と 相談 4 ナノ・マイクロ加工で作製した微小流路やバルブ，ポンプ で構成されるマイクロ流体デバイスは，医療診断デバイス やバイオ，化学工学の研究に広く応用されている．本テー マでは，マイクロ流体デバイスの構築技術（加工・設計・ 制御）を題材として，材料力学をベースとしたデバイスの 設計方法の基礎やナノ・マイクロ加工技術を体験する． 制御工学の理解には，実際に自分で制御系を設計してみる のが一番である．本セミナーでは，制御工学の本を読みな がら，実際に制御系の設計実習を行う． 現在，脳波や心拍などをモニタリングすることで健康状態 や感情などを推定するサービスの開発が進んでいる．これ はセンサを用いて生体信号を取得し，取得した信号を解析 してユーザに様々な情報を提示するもので，本研究室では てんかん発作予知システムや居眠り運転検知システムなど を開発し，すでに一部は実用化されている．本セミナでは， 脳波や筋電などを取得できるセンサの作成と簡単な実験を 通じて，生体信号解析の実際について学ぶ．
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