研究室紹介

研究室紹介

材料工学研究室

教授:橋本 純

セラミックス加工技術の開発とロハスを考える

kikai_zairyokogaku一般に鋼や銅などの金属材用の切断は、鋸刃により行われています。この場合、刃幅分の切屑が発生するので、環境問題の1つに挙げられ、さらに大きな材料で は、切断までに多くの時間と多量のエネルギーを使用するという問題も抱えています。一方、耐熱性、耐腐食性、耐摩耗性などにおいて、優れた特徴を持つセラ ミックスは、ロケットの耐熱タイルやエンジン、さらには半導体から人工骨まで幅広く利用されています。一般にセラミックスの切断も、ダイヤモンド砥石や鋸 刃などの刃物により行われています。しかしセラミックスの特徴が逆効果となり、刃物の損傷は著しく、切断までの時間とエネルギーは、金属の場合よりもより 多く必要となるため、さらに環境に負荷がかかります。このためセラミックスの切断などにおける問題を解決するように、次の研究テーマを設けて、省エネ型の 環境にやさしいセラミックス加工の技術開発を試みるとともに、ロハスについて議論しています。

【主な研究テーマ】
●亀裂進展を利用したセラミックスの分割法に関する研究
●セラミックスからなる破壊力学用試験片への予亀裂付与法に関する研究
●雨水浄化再使用に関する研究

 

サステナブルシステムスデザイン研究室 

教授:柿崎 隆夫  教授:武藤 伸洋  助教:遠藤 央

サステナブルな世界のデザインを目指して

kikai_susteinablesystemsdesign日本大学工学部では未来に向けたロハスイノベーションを世界に発信しています。本研究室では、 このプロジェクトの一翼を担うべく、地域から人間まで包括した持続型システムのデザイン規範を研究しています。 このためロハス環境内外のセンシング情報からシステムの基本構造を同定、ついでロハスダイナミクスモデルを構築し、 最終的には関連するエネルギ、コントロール、ロボティクス、ヒューマンインタフェース、そしてホームネットワーク等の各要素技術を統合、ロハス社会実現に 向けた重要基盤の一つとなるサステナブルシステムデザイン技術として確立します。 スタッフ陣は学生諸君が研究を通じて、骨太な技術を体得できるよう明るくそして熱く指導していきます。

【主な研究テーマ】
●ロハスのためのサステナブル機械システムの研究
●ロボット技術による生活支援・ヘルスケアの研究
●群ロボットを用いたメンテナンス作業システムの研究
●クラウド活用による環境モニタリングの研究
●再生可能エネルギ駆動システム制御の研究
●デジタルヒューマンモデルによる災害避難シミュレーションの研究
●異種複数ロボットによる大規模災害対応システムの研究

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バイオメカニクス研究室

教授:西本 哲也  准教授:杉浦 隆次  

より安全な自動車社会を目指して

kikai_biomechanix当研究室では自動車の安全性能に関する研究を実施しています。現在の自動車の安全性能の評価は、衝突実験用ダミーによって加速度等の物理量を測定し、それ より傷害の程度へと換算して行っています。しかし、近年では人体モデルを用いたコンピュータシミュレーションにより新型車の安全性能を解析し、迅速な車両 開発を目指す方向にあります。ところが、この人体モデルに必要なヒトの力学特性がよく分かっていないですし、また人体モデルも怪我を適切に評価できるよう にさらに開発を行っていく必要があります。私たちは交通事故による被害を最小限にとどめるための研究を行い、より安全な自動車造りを支援していきます。

【主な研究テーマ】
●自動車のアクティブ・パッシブ制御への生体情報の応用
●自動車へ救命機能を搭載するための研究
●安全な機械システムを設計するための人体の衝撃特性に関する研究
●人体傷害のコンピュータシミュレーション

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サステナブルエネルギー研究室

教授:佐々木 直栄  助教:田中 三郎

持続可能社会実現の基盤となるエネルギー有効利用技術

kikai_sustainableenergyわが国が独自に開発したヒートポンプ式給湯システム(エコキュート)に代表されるように、わが国のヒートポンプシステムは世界No.1の効率を誇っていま す。世界に誇れるヒートポンプ技術の更なる高効率化に寄与する研究だけでなく、さまざまな熱源(空気、水、地中など)に対応するための研究にも取り組み、 有限なエネルギー資源を持続的に活用できる社会の実現に貢献していきます。

【主な研究テーマ】
●水冷媒の吸収および吸着促進に関する研究
●蓄熱促進に関する研究
●単相流の伝熱促進に関する研究
●各種冷媒の沸騰・蒸発および凝縮促進に関する研究
●電子機器の冷却促進に関する研究

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流体システム工学研究室

教授:清水 誠二

水で切る!

kikai_ryutaisystem1「ウォータージェット」という言葉を耳にしたことがありますか?ウォータージェット技術とは、3000から4000気圧ほどに加圧した水を小さなノズルか ら噴出させ、それを材料に衝突させることで切断や穴あけを行う技術です。水に研磨材を混ぜることで、金属やコンクリートなどの硬い材料も加工することがで きます。加工時に温度の上昇がないことや粉塵の発生がないなど、他の加工方法にない利点があります。当研究室では、ウォータージェット技術に関する研究の 他、液体が高速で流動する場合にともなう色々な現象を明らかにするための研究も行っています。

【主な研究テーマ】
●アブレシブ・インジェクション・ジェットの流動構造と加工特性
●アブレシブ・サスペンション・ジェットによる水中切断
●キャビテーションジェットの有効利用
●ファンジェットによる表面処理

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流体システム工学研究室

教授:彭 國義

コンピュータで流体の流れをシミュレートする

kikai_ryutaisystem2流体工学とは、流れ現象を「工学的」に取り扱い解明することで流れを扱うシステムの効率化を図ったり、そのための新技術を開発したりする学問分野です。水 を高速で噴射する「ウォータージェット」は、新しい加工技術として様々な分野で幅広く利用されていますが、その流れは未知の点が多く、特にキャビテーショ ンを伴うウォータージェットの場合、数多くの気泡が含まれているので可視化手法を用いて流れの内部を観察することは困難です。当研究室では、CFD の手法を用いることでジェット流れをシミュレートし、ウォータージェット流れの解明、さらに流れの最適化による噴流ノズルの設計などに関する研究を行って います。

【主な研究テーマ】
●高速度ウォータージェット流のCFD解析
●キャビテーション噴流の構造解析及び有効利用
●キャビテーション流れの実用的数値解法の研究開発
●微細気泡の可視化計測と有効利用に関する研究

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流体システム工学研究室

助教:小熊 靖之

流れの可視化計測技術

機械工学科小熊靖之研究室image002人間の目では見ることができない水や空気の流れを見えるようにする技術は、流れの可視化技術と呼ばれています。従来の流れの可視化技術は、流れの特徴や状態などを定性的に理解する目的で使われてきました。近年、コンピューター性能の飛躍的向上に伴い、流れの可視化技術とコンピューターによる情報処理技術を組み合わせることで流れの速度などを定量的に求めることができるようになっています。これが「流れの可視化計測技術」です。流れの可視化計測技術を利用することで、流体機械のさらなる性能向上を図り、高い加工能力をもつウォータージェット加工技術を開発することで、ロハス工学へ貢献していきたいと考えています。

【主な研究テーマ】
●ファンジェットの流動構造の可視化、速度場計測
●アブレシブ・サスペンションジェットの流動構造の可視化
●キャビテーションジェットの流動構造の可視化、速度場計測

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計測・診断システム研究室

教授:横田 理

安全性・信頼性を高め生体にも優しい計測技術を目指して

kikai_keisokushindan金属材料に特定の機能性を持たせるためには、例えばホーロー鍋のように、その表面を被覆(コーティング)することがあります。当研究室では、主にアルミナ やジルコニアのようなセラミックスを取り上げ、その被膜の強度、摩耗、寿命の研究を進めています。その他、材料を分離したり、破壊しないで内部の状態の特 性を調べる電磁誘導法、アコースティック・エミッション等を用いて、材料の性能を測定、評価なども行っています。また、ゴム、テニスボールなどの弾性体、 ゼリー、こんにゃくなどの軟体物、生体部位の柔らかさを測定できるプローブの開発に取り組んでいます。これからはいずれも、材料や、生体の安全性、信頼性 をより高め、環境に優しい構造物、人間に無侵襲な計測機器にしていくことが大切だと考え、研究を行っています。

【主な研究テーマ】
●レプリカ法による表面粗さの測定及び評価
●スクラッチ試験による溶射皮膜のアコースティック・エミッション特性
●コンクリート構造物の健全性評価
●生体機能計測機器の開発と評価

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計測・診断システム研究室

教授:齋藤 明徳

「ものづくり」をしっかりと支えるために

kikai_keisokushindan2皆さんは粘土細工をしたことがあるでしょうか?粘土の塊から人や動物など様々な造形を作り出すことができます。その工程で、私たちは、自分が作業しやすい 角度に粘土を置き直したり、その逆に、粘土に対して体の向きを調整したりしながら、作業を進めて行きます。複雑な形状の機械部品を加工するために、これと 同じような動作を行う多軸工作機械という機械があります。多軸工作機械は、マリンプロペラや自動車のボディの金型など複雑で美しい曲面を金属材料から工具 を用いて削り出します。私たちの研究室では、その性能を向上させるために、1.機械がもつ誤差を評価する方法、2.付加価値を生む加工方法について研究を行っています。

【主な研究テーマ】
●マイクロ工作機械の機上計測方法の開発
●画像相関を用いたマシニングセンタの位置決め精度測定方法の開発
●アブレシブウォータジェット加工によるCFRP複層材料の切削特性
●小型風力発電用翼形加工支援に関する研究

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計測・診断システム研究室

教授:長尾 光雄

生体センシング・快適な音空間・人と自然に優しいポンプの創造を目指して

kikai_keisokushindan3●臨床医療技術を支援する生体計測方法の提案と試験装置の開発を目指して、靱帯の張力や剛性計測プローブ、生体部位の柔かさやこり計測プローブ、脊椎計測 プローブなどに取り組んでいます。●生活環境に氾濫している音には快適・不快・情報といった音環境があり、不快・ストレスと感じる騒音を静音化する技術に 取り組んでいます。●人の健康や自然環境に有害な汚染物質・放射線物質・産業廃棄物などが混入した液体を安全に移送するポンプシステムの設計開発に取り組 んでいます。

【主な研究テーマ】
●生体の柔らかさ及び発生信号の計測と診断
●生体の骨開孔切削支援制御装置の開発
●機械からの発生騒音の低減予測手法と評価方法
●環境に優しいバルブレス流体機械の開発

 

創成学研究室

准教授:伊藤 耕祐

LOHASのためのトライボロジー

kikai_soseigakuトライボロジーとは、摩擦、摩耗、潤滑に関する科学技術です。摩擦が大き過ぎればエネルギーの無駄となり、 小さすぎればブレーキは効かず、滑って歩くことすらできません。 摩耗が大き過ぎれば故障や資源の無駄となり、小さすぎれば切削加工(=意図的に摩耗させること)ができません。 潤滑油は摩擦・摩耗の最適化に不可欠ですが環境汚染の原因にもなり得ます。自動車などの「動く機械」や 我々の健康維持・増進に役立っている医療器具等、ほぼすべての機械にとってトライボロジーの最適化は不可欠です。 それらの機械を作るための工作機械も同様です。当研究室では、現代社会ニーズ即応型の応用研究や近未来ニーズ対応型の基礎研究等を通じて、 100年先を見据えた環境適合型社会のあり方とLOHASのための技術を提案することを最終目標としています。

【主な研究テーマ】
●現代社会のニーズに即応する「低摩擦材料と水および油による潤滑システムの基礎と応用の研究」
●近未来のニーズを先取りする「導電性摩擦システムの基礎研究」および「摩擦誘起による新材料創成の基礎研究」
●LOHASのためのトライボロジーの基礎と応用の研究

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生体機能工学研究室

教授:片岡 則之

生体の機能を探り、健康に活かす技術開発

kikai_seitaikinoukougaku1生体は、内的にも外的にも、重力や流れ、伸展といった力学刺激にさらされており、これら力学刺激は生体機能の維持や病気の発生に深く関与しています。例えば、心臓は拍動を繰り返し、血管内を血液が流れ、血管もつねに伸縮を繰り返します。全て血管内面を一層に覆っている内皮細胞は血流状態を感知して機能を変化させますが、その機能変化が動脈硬化などの血管病変の発生に深く関わっていることが知られています。ところで、細胞の力学特性は細胞の機能と密接に関わっており、機械工学的な解析が細胞機能の解明に役立ちます。さらに近年、iPS細胞などを用いた組織再生の可能性が示唆されていますが、幹細胞から組織を作り出す際には、必ず機械工学技術が必要になります。本研究室では、「生体の機能」を探り、「健康に活かす技術開発」を目指します。

【主な研究テーマ】
●細胞の力学刺激感知メカニズムの解明
●白血球の血管浸潤メカニズムの解明ならびにその制御
●原子間力顕微鏡を用いた細胞の力学特性計測
●力学刺激を利用した幹細胞分化システムの開発

 

バイオマテリアル研究室

教授:田村 賢一

からだに優しい生体材料を開発する

kikai_biomaterial2012近年、病気や事故が原因で人工関節や人工歯根を使用する場合があります。この材料には軽くて強いチタン合金が多用されていますが、、残存骨との融合不良、骨摩耗によるゆるみが生じて再手術となることもあります。このためヒトの骨や歯などの構成物質:「生体用アパタイト」という粉末材料をチタン合金と複合使用して再生反応を促進させています。そこで当研究室では、アパタイト単体の代用骨の製作を目指して、「チタン・メディカル・アパタイト(TMA)」という新しい生体用アパタイトの真空焼結体を作製し、焼結体の力学特性、切削加工性、動物実験による再生能力などについて検討しています。

【主な研究テーマ】
●CAD/CAMによるTMA真空焼結体製の再生骨部品の開発
●新しい光触媒材料の開発
●光触媒効果を利用した水質浄化の研究

 

設計研究室

准教授:岡部  宏

現代社会に求められる新しいモノづくり

kikai_sekkei当研究室では、材料力学と材料工学を重視しています。そして、社会のニーズに基づいたモノづくりを目指し、パソコンのプリンタや一眼レフカメラなど、さまざまな分野で実用化されている圧電素子を利用して、リニアモータの開発を行っています。構造を簡略化・小型化することを目標に、モノレール式のリニアモータを試作し、新しい駆動方式の駆動原理や特性について研究を重ねています。その他にも、安定して移動できる車椅子の試作や人力ヘリコプタの構造研究、ダ・ヴィンチの機械を復元し、その構造について研究するなど、実際に材料を応用しながらモノづくりのノウハウを学び、独自の研究につなげています。

【主な研究テーマ】
●福祉機器の試作的研究
●圧電素子を用いた小形モータの研究
●レオナルド・ダ・ヴィンチの機械の復元

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