エネルギー環境システム研究室（指導教員 教授 加藤 政一） 研究領域 電力・電気機器 研究概要 私たちの研究室では地球温暖化のような環境問題を引き起こさ ず、しかも必要なエネルギーは利用する、地球にやさしいエネル ギーシステムの研究を行っています。 研究トピックス １．太陽光発電の影響評価 ２．ごみ発電（廃棄物発電） 2030年までの太陽光発電の 導入量目標量は53[GW] ※現在の導入量の約５倍 ごみ発電とは、清掃工場の余熱 を利用する発電方法です。 我々の研究室ではシミュレー ションソフトを用いて、太陽 光 発 電の大 量 導入 が電 力系 統に 及ぼす影響を評価します。 研究室風景 輪講や学会発表を 積極的に行なう 活発な研究室です 4 研究風景 余熱を有効に利用できるような ごみの最適処理について検討しま す。 また、未利用バイオマスの統合 処理の効果についても評価します。 OB会 OB会では、 今でも多くのOB が集まります ハイパワー工学研究室（指導教員 教授 腰塚 正） 研究領域 電力・電気機器 研究概要 私たちの研究室では、ブレーカが電流を遮断する際の様々な現 象を解明し、高電圧分野において安全な電流遮断を確立すること をテーマに、研究を行っています。 研究トピックス • TRVの零点に関する研究 TRV（過 渡回復電圧）を測定し、測定上の不確かさを議論する際に TRVの零点を明確にする必要があります。低電圧での測定から零点を 明確にし、不確かさの理解を進めていきます。 • 変圧器の高周波特性に関する研究 ブレーカが変圧器を遮断すると、高周波の電圧が発生します。その電圧 変化には銅線内、鉄心内のうず電流が大きく関係します。高周波におけ る変圧器の特性を明らかにしていきます。 • 真空遮断器のリアクトル開閉におけるサージ発生と抑制手法に 関する研究 真空遮断器は優れたブレーカですが、その反面サージと呼ばれる過電圧 を発生させます。サージがどのように発生するか、どうしたら小さくする ことができるかを研究しています。 そのほか、空気中でアーク放電を発生させ電流を遮断する研究などを 行っています。様々な企業や他大学とも連携して成果を国内外に発信し ています。 研究室風景 研究風景 アーク放電 発生回路 （自作です！） 日々、現象の 解明に向けて 各々研究を頑 張っています 5 グリーンエネルギー研究室（指導教員 教授 西方 正司） 研究領域 電力・電気機器 研究概要 地球温暖化を防止しつつ国産の電気エネルギーを発生できる、 風力発電の研究を行っています。現在、新エネルギー・産業技術 総合開発機構（NEDO）の委託による洋上風力発電に関する研究 を、日本を代表する企業・大学等総計１０者で共同実施していま す。 研究トピックス ハイブリッド風力発電の研究 ハイブリッド風力発電システムの構成 特許第5392883号 特許第3181871号 風速とともに変動する風力発電機の 出力（PTout） を他のエネルギー（PSG） により補償することにより、風速の変動 に拘わらず任意の出力（Pout）が得られ るシステムを開発する。 直列接続方式風力発電システムの提案 特許第5229729号 既存の火力発電システムと同程 度の規模のウインドファームを直 列接続システムにより実現する。こ の方式は、構成が簡単でかつ洋上 変電所が不要であるため、メンテ ナンスが容易で信頼性が高く、か つ低コストの洋上発電システムを 実現できる。 直列接続システムの構成 研究室風景 ゼミ合宿 ゼミ合宿などの 楽しみもあります 6 学会発表 研究風景 毎年、国内外 の学会に積 極的に参加し 論文発表をし ています 国際学会in中国(杭州) 実際の発電 機を用いて、 システムの有 効性を確認し ています パワーエレクトロニクス研究室（指導教員 教授 枡川 重男） 研究領域 電力・電気機器 研究概要 私たちの研究室では電気の形を変換する パワーエレクトロニク ス の分野において、回路の効率向上や小型化を目指す取り組み をしています。その中でもとりわけ、インバータ や コンバータ に 関する研究を盛んに行っています！ 研究トピックス 高調波注入方式36ステップ 電圧形インバータの開発 コンバータに用いる 高周波変圧器の設計 INV-M S7 S8 S11 S12 S1 S2 S3 C1 U Ed N V W C2 S9 S10 S13 N11 S4 S5 N21 k1 Τa1 N12 va1 S14 k2 va S6 vU1 vV1 v W1 v U2 vV2 vW2 Τ O Τa2 N22 v a2 回路図 変圧器の特性をグラフ化 1 1+γ S A = A0 f 従来方式よりも小型かつ高効率で 直流電圧を交流電圧に変換可能！ S f φ = φ0 γ 1+γ ノウハウに頼っていた 設計技術の定式化に成功！ 研究室風景 ゼミ合宿 学会発表 長野や伊豆などへ 行ってます！ 国内外問わず、さまざまな 学会で発表します 研究風景 シミュレーション結果の 議論をしています 実際に回路を 作っている様子です 7 電気電子機器研究室（指導教員 教授 宮下 收） 研究領域 電力・電気機器 研究概要 私たちの研究室では、パワーエレクトロニクス（電気エネルギーの 制御）、メカトロニクス（電子機械）、ヒューマンインタフェース（人 間と機械）といった分野の複合領域において、新しい技術の開発・ 研究を行っています。 研究トピックス ● 各種整流器の高力率制御法 ＊１） この研究は、パワーエレクトロニクス 分野の電力変換に関するもので、交流 から直流を作る機器（整流器）の新し い制御法の開発です。特に、電源側の 電流をできるだけ正弦波状に制御しま す。電流の高調波を減らすとともに、力 率と効率を高めることを目的としてい ます。また、電圧センサが不要で、しか も予測形の制御を提案して、各種整流 図 倍電圧整流器の高力率制御 器に展開しています。 ● 電動アシスト自転車におけるアシスト量の自動切換 ＊2） この研究は、メカトロニクスとヒューマンインタフェース（人間と機械 をつなぐ技術）に関連する技術開発です。自転車使用者の心拍数を測り ながら、自転車側のアシスト量を調整（自動切換）します。これにより、健 康器具のような装置、すなわち適度の運動負荷を与える自転車の制御シ ステムが構成できます（学科内共同研究）。 研究室風景 研究ミーティング風景、行事、他 研究を進めるためのミーティ ング風景です。自分の考えを示 し、同 僚に意 見を求めます。研 究室の日常の風景です。 また、研究の合間には、ボーリ ング大会や懇親会なども開いて います。 8 学会発表 ＊１）欧州パワーエレクトロニクス 国際会議EPE関連で発表。 (2012、他) ＊２）米国電気電子学会IEEEの 国際会議EMBSで発表。 (2011) 電気システム制御研究室（指導教員 教授 吉田 俊哉） 研究領域 電力・電気機器 研究概要 ・モノを思い通りに動かす制御する技術 ・位置、速さ、電圧、電流などを測る技術 ・それらを構築する技術（電子回路やマイクロコンピュータ） これらをベースに、新しいアイデアを加えて装置を高性能にしたり、 簡単にしたり、または新機能を付加したりする研究をしています。 研究トピックス 開発した駆動システム モータを使う機械等が何かの拍子に固 まって動かなくなってしまうことがありま す。この緊急事態を脱するために、モータ から火事場の馬鹿力を取り出せるモータ 駆動装置を開発しました。これにより、数 十分の1秒という短時間ではありますが、 10倍くらいの力が出せるようになりまし た。開発した技術は特許第5725919(平 27.4)として登録されました。 将来、太陽電池を自動車に搭載 して本格的に利用するかも知れま せん。車載した場合は家屋に設置 した場合より発電効率が悪くなり ます。その詳細な検討と効率を改 善する技術を検 討しています。こ れまでに開発した基本技術は特許 第4491622(平22.4)として登 録されています。 車載実験の様子 研究室風景 研究風景 学会発表 懇親会 焼肉屋での飲み会 太陽電池の制御の実験 磁気軸受装置 国際会議（イギリス）で 修士生が発表している様子 9 学習システム研究室（指導教員 教授 安達 雅春） 研究領域 電子情報システム 研究概要 私たちの研究室では生体情報システム分野において生物の脳の 働きにヒントを得た情報処理の方法について様々な角度から研 究をしております。例えば、頭で考えるだけで機械を操作するシ ステムを目指す取り組みとして、近赤外線を用いた脳活動の計測 とその解析などの研究を行っています。 研究トピックス 研究テーマ1：近赤外線を用いた脳活動の計測とその解析 この研究における脳の活動の測定には、機能的近赤外分光装 置という装置を用いています。この装置は、測定対象の人がある 程度動いても測定の妨げにならないなどの利点があります。 そこで、この装置を用いて、測定対象の人がある物を見ている とき、運動をしているときや何かを見ているときの脳の活動を測 定しています。この測定結果を調べることにより、頭で考えるだ けで機械を操作するシステムにつながる、脳の活動に関する情報 が得られます。 研究テーマ2：試行錯誤に基づく学習に関する研究 この研究では、ある行動をとった結果、その行動が良かったか 悪かったかしか与えられない状況で、コンピュータはどのような 学習を行えばよいかについて研究しています。 この研究を通して、より賢いコンピュータを作ることを目指し ています。 研究室風景 ゼミ合宿 卒業パーティー 研究風景 脳活動の計測 の様子 10 生体情報インタフェース研究室（指導教員 教授 植野 彰規） 研究領域 電子情報システム 研究概要 生体信号センシング回路や生体刺激回路の新規開発を基礎に、 ヒトとコンピュータ機械の間を橋渡しするヒューマン・マシン用イ ンタフェースを構築し、人々の健康や安心・安全に貢献することを 目指しています。その過程の基礎研究や開発装置の応用により、 科学技術の発展に寄与することも重要と考えています。 研究トピックス ●スマート見守りベッド 赤ちゃんを肌着を着せたまま寝かせるだけで、 心電図と呼吸を同時に測れます（世界初！）。こ の技術を乳児用途だけでなく、高齢者の見守り や在宅医療などへ展開するために、研究・開発を 続けています。成人向けには、睡眠時無呼吸症 候群の簡易検査や、ウェアラブル型の心疾患検 査装置への展開も検討中です。 ●神経インタフェース用の基盤技術開発 神経インタフェースの実現には、神経電気活動 を計測する技術が欠かせません。研究室では右 の写真のような特殊電極を製作し、体表面から 非侵襲的に自律神経電気活動を計測することに 成功しています（世界初！）。一方、神経活動の電 気刺激による制御も重要な技術ですので、刺激 のための電子回路製作や効果の確認について、 医師と共同研究を進めています。 研究室風景 恒例のお好み焼き会 研究室行事 三研究室対抗ボーリング大会 Interelectrode distance 1mm 12.5mm 8mm 20mm Buffer Reference electrode (47mm2) Measuring electrode (45mm2) 研究成果 製作回路のサンプル 掲載論文の一例 11 ディジタル信号処理研究室（指導教員 教授 陶山 健仁） 研究領域 電子情報システム 研究概要 私たちの生活に必要不可欠な信号処理技術の研究 ディジタル信号処理とは、光、音といった様々なアナログ信号を ディジタル信号に変換して処理する（例：雑音除去）ことです。 ディジタル信号処理技術は通信、計測、家電、医療など様々な分野で活躍 研究トピックス ディジタルフィルタ：ノイズ除去など、信号処理に必要不可欠な回路 マイクロホンアレー：音源方向を推定し、音源分離を実現 ディジタルフィルタ マイクロホンアレー マイクを複数用いた収音システム 入力信号 応用例 出力信号 各マイクで声の到達時間差が発生 時間差を利用した信号処理 音の到来方向の推定 複数音声の聞き分け（分離） 提案手法による成果 • 従来手法よりも良好な設計性能 • 同精度で回路規模を60％削減 • 設計時間を数か月短縮 研究室風景 やる時はしっかりやる、遊ぶ時はしっかり遊ぶ研究室です。 イベント 新歓等、定期的に行っています 12 最近の研究成果 • リアルタイムで複数音源追尾 • 2マイクロホンのみで音源分離 学会発表 研究風景 国内外で開催される学会で 活発に発表しています 音源追尾の実環境実験 知能システム研究室（指導教員 教授 日高 浩一） 研究領域 電子情報システム 研究概要 私たち、知能システム研究室では、自動車の自動運転や室内運搬 ロボットの自動化などに必要な「制御」 （動き（ダイナミクス）を デザインする方法）についての研究を行っています。自動車や運 搬ロボットなど車輪で動くものを対象に、賢く動くための方法を 開発することが研究テーマです。 研究トピックス １．ハイブリット車のエコ走行計画と予測制御に関する研究 ハイブリット車や電気自動車(EV)を対象にして、誰が運転しても最適な 燃費で走行できるためには、どのようなエンジン回転を行い、電気モータの 力をどこでどれだけ加えるかという方法(アルゴリズム）に関する研究を行っ ています。この研究では、実際の自動車のデータを利用して自分たちの方法 で燃費がどのくらい改善されるかを評価しています。複数の大学で同じ自動 車を対象として研究を行っており、学会発表などで性能評価の検討を実施 しています。 ２．車載カメラを利用した運搬ロボット制御に関する研究 車載カメラを利用して、工場内で人と一緒に自動で動けるロボット制御の 研究を行っています。本研究では自動車や運搬ロボットなど、車輪で移動す るロボットを対象にカメラ情報を利用して自動制御する方法を開発していま す。光の影響なども考慮した方法を提案して、実際の環境でも間違った動き をしないことも研究テーマの一つです。 研究室風景 ゼミ発表中 毎週ゼミを行って 基礎知識を勉強中 研究発表 研究室学生集合 国内・欧米で開催される会議など で発表してます 日々協力しながら新しい 方法を検討しています 13 電子応用研究室（指導教員 教授 原 和裕） 研究領域 電子デバイス 研究概要 私たちの研究室ではエレクトロデバイス分野において、空気中の 見えない成分や有害物質を検出するセンサを研究しています。検 出対象としては、PM2.5、PM0.5、空中浮遊菌、カビの胞子等の 浮遊粒子状物質や、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、水素、 及び、アンモニア、イソ吉草酸、ノネナール等の悪臭等があります。 研究トピックス 空中浮遊物計測用センサ アンモニアセンサ MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)技術を用いたセンサでカ ビの胞子や花粉等を検出することが できます。 SnO2ナノパーティクルを用いたセ ンサに、Ruを塗布した触媒格子を 設置することにより、アンモニアに 対して画期的に高感度になります。 研究室風景 14 様々なことにチャレンジし、実力を付けて、社会に巣立ちます。 バーベキュー 学会発表 研究風景 体力をつけています 国際会議での発表 日夜励んでいます ナノデバイス研究室（指導教員 教授 平栗 健二） 研究領域 電子デバイス 研究概要 私たちの研究室では、電気電子工学分野ならびに医工学分野へ の応用を目指した材料の開発を行っています。特に、これらの分 野で活用できるように、様々な機能（発光機能、生体適合機能な ど）を付加させた材料を開発し、その実用化に向けて検証してい ます。 研究トピックス シリコン系蛍光ナノ粒子 ダイヤモンド状炭素(DLC)膜 安価、簡便で作製可能な新規蛍光 材料 多色発光 高硬質、生体適合性、ガスバリア性etc… 多くの機能を持つコーティング材料 高輝度 医療分野 人工心臓 手術機器 人工血管 PETボトル エンジン 半年後 カミソリ 長寿命 光学・医療分野への実用化 LED 液晶保護フィルム DLC 工業分野 工業分野 癌細胞検出 多くの特性から無限の応用先 研究室風景 ゼミ合宿 学会発表 研究風景 関東圏でゼミ合宿を 行っています 国内・欧米で開催される 会議で発表してます 日々、性能向上を目指し、 材料の改良を行っています 15 ナノデバイス研究室（指導教員 助教 佐藤 慶介） 研究領域 電子デバイス 研究概要 私たちの研究室では、再生可能エネルギーの一つである太陽電池 を「より安価に」、 「より手軽・簡便に」創れる技術を考案し、さら に「より高性能に」するための材料やセル構造の改良を行ってい ます。特に、太陽電池の性能を向上させるために、独自のアイデア でこれまでにない新奇機能性材料の開発に力を入れています。 研究トピックス 化学粉砕法を用いた導電性シリコン系ナノ構造体の創製 p型ナノ粒子 n型ナノ粒子 太陽電池の主要材料であるシリコンをナノ サイズ: 4 nm サイズ: 3.5 nm 構造体（例えば、ナノ粒子、ナノワイヤなど） に加工し、 そのナノ構造体の中に不純物をド ーピングすることで導電機能の付加された 1 nm 1 nm 新奇シリコン系ナノ構造体を創製しています 。また、 そのナノ構造体をより安く、より簡便 (左)p型、(右)n型シリコン系ナノ 粒子の電子顕微鏡写真 に創る技術を検討しています。 ナノワイヤ シリコン系ナノ構造体を用いた太陽電池の開発 太陽電池を普及していくには、 「コストの 削減」、 「セル性能の向上」、 「誰もが身近に 使える」ことが要求されます。これらの点を 解消するために、 「誰でも手軽に創れ、どん な場所にでも利用できる高性能太陽電池」 として、シリコン系ナノ構造体などを光電変 (左)シリコン系ナノワイヤを用い 換層に用いた新規太陽電池の開発を行って た太陽電池と(右)フレキシブル 太陽電池 います。 研究室風景 学会発表 研究風景 懇親会 様々な催しを定期的 に開催しています 16 国内・欧米で開催される 会議で発表してます 日々、新奇機能性材料 の開発に励んでいます 全員で議論すること で新しいアイデアが 生まれています 電子応用研究室（指導教員 助教 山口 富治） 研究領域 電子デバイス 研究概要 私たちの研究室では、電界効果トランジスタ(FET)をベースとし たガス・湿度センサの研究に取り組んでいます。FETは電子機器 に広く使われている半導体デバイスであり、超小型で省電力なも のを作製できます。この長所を生かして、環境モニタリングシステ ムなどに使える高機能センサの実現を目指しています。 研究トピックス FET型ガス・湿度センサの研究 ・FETのチャネルの導電率が、ゲート電極にガス分子が吸着した時に変化 することを利用して吸着物質を検出できます。 ・ゲート金属やゲート絶縁膜の材料や構造を変えることで、各種センサを 作製できます。例えば、ゲート金属に白金やパラジウムを用いることで、 燃料電池の燃料として使われる水素ガスを検出するセンサになります。 ・一般的な半導体プロセスで作製でき、小型化や量産化が容易です。 研究室風景 自分たちでさまざまなセンサ構造や作製方法を考え、試作 や評価を行っています。この他、バーベキューなどの研究室 イベントも行っています。 デバイス作製中 デバイス評価中 国際学会発表 17
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