大同大学のゼミ・研究室

建築設計やインテリアデザインにおいて、居心地のよい空間を検討する際、私たちは空間のレイアウトや見た目、材質の肌触りや断熱性能などには気を配るものの、音についての配慮を忘れがちです。しかし、暑すぎる室内では快適に生活できないのと同じように、うるさい場所では眠りにくいし、音の反響が大きい部屋では、会話もしづらいはず。快適な空間づくりには、音環境について検討することも非常に重要です。
「室内を静かにするためには遮音をすればよいのですが、建築物の防音性能を高めるには限界があります。また、静かすぎる環境では不安を覚えて落ち着かないなど、遮音しすぎるとかえって居心地の悪い空間になってしまう場合もあります。そのため音環境について考える際は、防音や騒音削減というアプローチだけでなく、『その空間の音を人はどのように感じるのか』という視点で考えることも大切なのです」
そう語るのは、大同大学建築学部建築学科建築設計・インテリアデザイン専攻の森長 誠先生。心理音響学を専門にしている森長先生は、まちを走る自動車や電車の音など、環境騒音がもたらす人の心理的・生理的な面への影響を客観的に評価する研究に取り組んでいます。"

森長研究室では、被験者の方々の協力を得ながら「どのくらいの騒音でどのくらいの人がうるさいと感じるか」のアンケート調査を実施したり、「どのくらいの騒音があると人は眠れなくなるのか」などのデータを集計しています。WHO（世界保健機関）欧州事務局が発表している「環境騒音ガイドライン」や、ISO（国際標準機構）が制定している「音環境に関する規格」に論文が引用されるなど、先生たちの研究は、世界の各機関に有益な情報を提供し、騒音に関する環境基準や騒音規制法などの見直しに貢献しています。
「騒音による健康リスクは、近年ようやく欧州を中心に研究が活発化してきた比較的新しい研究分野。まだ評価法が確立されておらず、データもまだまだ足りません。また、音の感じ方は、人によってかなり個人差があるという点も、騒音の影響評価の難しいところです。そのため、客観的に評価し、説得力のある結果を導くためには、実験をたくさん重ねるしかありません」
現在森長先生は、スマートウォッチやウェアラブル心拍センサで被験者の生体情報をモニターしながら、騒音計で周囲の騒音レベルを測定するなど、より科学的なデータ集計方法を検討中。さらに今後ビッグデータなどを活用しながら、より信頼度の高い分析ができる方法を模索しています。

環境騒音に関する知見を深め、空間の目的ごとにどれくらい遮音に配慮すればいいかを適切に判断できる力を養えば、建築設計や空間デザインの分野でもきっと大いに役立つはず。しかし、環境騒音の研究に取り組むことは、それ以外にもたくさんの意義があります。環境騒音の影響評価は、SDGsに設定されている「3：すべての人に健康と福祉を」「11：住み続けられるまちづくり」など、持続可能な社会づくりとも深く関係しています。そのためこの研究は、「世の中の大きな課題に対してどのように取り組んでいけばよいか」を実体験を通して学ぶことができる、学生たちが取り組むのにも最適な題材のひとつだと森長先生は言います。
「学生たちには、研究を通して『システム的思考』を身につけてほしいと考えています。世の中の課題と自分が学んできたさまざまな知識とを結びつけて、課題解決への筋道を見つけられる力です。この力はみなさんが将来どのような道に進んでも必ず役に立つはずです」
専門的な知識やスキルを身につけることはもちろん大切ですが、せっかく身につけた力やスキルもうまく活用できなければ宝の持ち腐れ。森長研究室で、「システム的思考」を磨けば、身につけた力を幅広く有効活用できる人材へときっと成長できるはずです。

ものづくりの現場では、材料の表面に物理的・化学的な処理を施して表面の性質を変える「表面改質」を行うことがよくあります。たとえば金属製品の多くは、材料となる金属を表面改質することで、強度や耐摩耗性、耐食性（さびにくさ）などを向上させています。この表面改質を行うために、これまでさまざまな表面処理方法が考案・実用化されてきました。身近なところでは塗装やメッキ加工、熱処理などもそのひとつ。そして、ほかにもたくさんある表面処理方法から、材料や目的に応じた方法で表面改質を実施して高品質なものづくりを実現しているのです。しかし、「これからもまだまだ新しい表面改質技術や、よりよい表面処理方法が考案・実用化されていくはず」と語るのは、大同大学工学部機械工学科の宮本 潤示先生。
「金属だけに着目してみても、世の中にはたくさんの種類の金属があり、処理条件なども考慮すると加工方法の選択肢も膨大にあります。私たちは、表面改質について研究をし尽くしたとは到底言い難く、この分野はいまだ発展途上だと思っています」
長年、金属の表面改質の研究に取り組んできた宮本先生は、まだまだ無限の可能性を秘めている表面改質の世界の追求に、さらなる情熱を燃やしています。

宮本先生がとりわけ力を入れているのが「プラズマ窒化処理法※」の研究です。プラズマ窒化処理法は、製造現場でもすでにたくさん活用されている表面処理方法ですが、窒素プラズマ中でどのような反応が起こって金属の性質が向上しているのか、具体的な仕組みはいまだによくわかっていないのだとか。そこで宮本研究室では、プラズマ窒化処理のメカニズムを解明する基礎研究に取り組んでいるほか、培った知見を応用し、よりよいプラズマ窒化処理法の開発に挑戦しています。工業炉メーカーと行った共同研究では、これまでの処理法では困難だった「窒化層を均一に形成することができる処理法」の実用化に成功するなど、ものづくり業界にも大きく貢献。ほかにも、真空中での処理が必要だったプラズマ窒化処理を、大気圧化（空気中）でも処理できるようにする研究など、さまざまな企業との共同研究を展開しています。これらの研究により、よりよいプラズマ窒化処理法が確立されれば、生産性や汎用性の向上はもちろん、多くのCO2排出が課題となっている製造現場の熱処理分野において、地球環境への貢献も期待できると言います。
※プラズマ窒化処理法…鋼などの金属を窒素プラズマ中で加熱することで、金属表面に窒化層と呼ばれる0.1mm程度の層を形成し、金属の特性を向上させる方法

このように宮本研究室では「プラズマ窒化処理」という題材を基礎研究から応用研究まで、さまざまなアプローチで追求していきます。学生たちには、ひとつのテーマを深堀りする楽しさを感じてほしいと宮本先生。
「基礎研究には、これまで誰も知らなかったことがわかるようになるという喜びがあります。そして企業との応用研究では、自分の携わった研究が実用化されていく喜びを実感できます。さらに、スケールの大きな挑戦ができるのもこの研究室の魅力のひとつです。たとえば現在取り組んでいる『大気圧化でのプラズマ窒化処理法の研究』では、私たちは自動車部品メーカーの方々といっしょに世界初の実用化に挑戦しています。一般的にはなかなか目にすることのない機械設備などにも触れながら世界初に挑戦するという経験は、研究のおもしろさや楽しさを存分に味わえるはずです」
企業との共同研究では、研究室の学生たちが企業の方々と意見交換しながら研究を進めることも多く、学生たちにとっても貴重な機会になっています。研究を通して、設備コストやリードタイム（生産工程の始まりから終わりまでの時間）など、さまざまな観点からよりよいものづくりを追求していく経験には、たくさんの気づきがあるはず。宮本研究室には、好奇心を刺激する学びがつまっています。

生活必需品から娯楽品まで、現代の私たちのまわりにはたくさんのモノがあふれ、市場に出回るさまざまな商品が過当競争にさらされています。こうした状況のなか、人々に選ばれ、競争に勝ち残っていくモノを生み出すために重要になってくるのがプロダクトデザインの力。
「市場のほとんどのモノは誰かによってデザインされています。このとき使いやすさや便利さなどの機能性に加え、見た目や質感なども追求し、どれだけ新しい価値や魅力を提案できるか、そして感情や情緒に訴える、人々から選ばれる商品を生み出していけるかはデザインにかかっています。これが『プロダクトデザイン』の意義であり、役割です」
豊富な商品やさまざまなモノがあふれる現代にこそ、今まで以上に「プロダクトデザイン」の意義が高まっていると語るのは、大同大学情報学部情報デザイン学科の舟橋 慶祐先生。舟橋先生は家具や日用品をはじめ、伝統工芸品からロボットまで多岐にわたる分野で、さまざまな領域のプロダクトデザインを手がけている現役のプロダクトデザイナー。これまでにも100円ショップで販売されている雑貨から数百万円の光学機器まで、たくさんの商品を世に送り出しています。

舟橋研究室では、先生の指導のもと興味のあるテーマを定め、文具・生活用品・家具・化粧品・デジタルデバイスなどのデザインに取り組み、実際に制作まで自分たちで行います。学生たちは授業で学んだデザイン制作ソフトや3DCADソフトを使いこなしながら、3DプリンタやCNC切削機（コンピュータ数値制御で金属や木材の加工ができる機械）などを操り、作品を形にしていきます。このように自身がイメージしたものを正しくデジタルデータに変換し、各種デジタル工作機械によって製造していく「デジタルファブリケーション」のスキルを磨きながら、デザインについて学べる点は、大同大学情報デザイン学科の大きな特長のひとつです。
「プロダクトデザイナーは、絵を描くことや工作が得意で、手先が器用でないとできない仕事と誤解されていることが多いのですが、決してそんなことはありません。近年は正しくツールを使いこなせるスキルさえあれば、誰でも頭のなかに描いたものをプロダクトとして具現化できる時代です」
さまざまなツールを扱う技術を学びながらデザインを考え抜き、細部まで徹底的にこだわって何かをつくりあげる舟橋研究室での経験は、デザイナーとしてはもちろん、CADエンジニアやモデラー、ほかにもさまざまな仕事において幅広く役立つはずと舟橋先生は言います。

舟橋研究室では、毎年、学生たちが制作した作品を卒業制作展として発表しています。会場にはさまざまな商品開発メーカーなど、企業の方々も視察に訪れ、過去には学生の卒業制作の作品が商品化されたこともあると言います。また、学生たちはデザインコンペやコンテストにも積極的に挑戦。文部科学省や特許庁などが主催する「デザインパテントコンテスト」には7年連続で受賞者を輩出するなど、学外からも高い評価を受けています。
「私自身も過去にさまざまなデザインコンペに挑戦してきました。グッドデザイン賞や世界三大デザイン賞と言われているドイツのレッド・ドット・デザイン賞などを受賞したことで、自身の自信やキャリアアップにつながったことはもちろん、コンペに挑戦することで、日頃の制作活動だけでは得られないたくさんの刺激を受けました。このような経験から、学生たちにはどんどん学外にも飛び出し、積極的に挑戦をしてほしいと伝えています」
卒業制作やコンペなどへの挑戦を通して、実践的なデザイン経験を重ねられることはもちろん、ここで培った思考力や感性は、一生ものの貴重な財産になります。きっとデザイン業界だけでなく、さまざまな業界で活躍できる人材へと成長できるはずです。

世の中に自動車が登場してから100年以上、自動車は走行性能はもちろん、安全性や乗り心地においても目覚ましい発展を遂げてきました。自動車メーカーをはじめ、さまざまな研究者たちが、あらゆる部品の改良を続け、電子制御なども組み込みながら、自動車を快適で便利な乗り物へと進化させてきたのです。そして現在も、日々さらなる改良が続けられています。大同大学工学部電気電子工学科の川福 基裕先生も「より快適なクルマ」への挑戦を続けるひとり。川福先生は、ハンドル操作に電子制御を加えることで、誰でも乗り心地のよい運転ができるクルマを目指しています。
「山道の悪路を走るテストドライバーのクルマに同乗したときのことです。彼が『今から助手席の人が快適な運転から後部座席の人が快適な運転に変えますね』と言うと、それまでロデオマシンに乗っているようだった後部座席の人の揺れがピタッと止まり、反対に快適そうだった助手席の人の頭がみるみる揺れだしました。運転者の操舵でこうも違うものかと驚きました。そしてテストドライバーが感覚で行っているハンドルの微調整を電子制御でできるようになれば、より乗り心地のよいクルマが開発できるのではと考えたのです」
こうして川福先生は、車の操舵と振動の関係を解析し、振動を抑える研究を始めたと言います。

川福研究室の大きな特長のひとつが、机上計算やソフト上での数値シミュレーションだけでなく、実際に無線駆動車両（ラジコンカー）を用いて、解析や検証実験を行うこと。学生たちは自らが設計やプログラムをした電子制御部品を自作ラジコンカーに組み込み、車両バネ上※の制振制御など、それぞれの課題に取り組んでいきます。研究を通して、電気電子の知識だけでなく、ものづくりに必要となる力を幅広く磨いていくことができるのです。
「自動車と聞くと電気電子工学よりも、機械工学などの分野をイメージする人が多いかもしれません。私も昔はそうでした。もともとはロケットやロボットなどにも興味があり、学生時代は機械工学を専攻していたのです。しかし、現代のクルマはたとえガソリン車であってもバッテリー（電気）やたくさんの電子部品がなければ動きません。機械も電気電子の知識も両方大切なのです。現代のものづくりは、ほかにもさまざまな分野の知識や技術が結集されています。みなさんには広い視野をもって、ものづくりのプロセスを幅広く学んでほしいと思っています」

※車両バネ上…車体の振動を吸収するバネ部品「サスペンション」より上部の部分を指す

さらに近年のものづくりには情報工学系の知識も欠かせません。川福研究室でも画像認識をはじめ、AI・人工知能なども取り入れた研究も積極的に行っています。
「振動を抑える電子制御ができるようになれば、人が操作するときだけでなく、昨今研究が進んでいる自動運転で車両の振動を抑えることにも活用できるはず。さらに雪道走行時の安全性向上など、多方面での応用が期待できます」
スリップには、当然ながらタイヤと路面との摩擦力が関係しています。この摩擦力の大きさは、タイヤを地面に押し付ける力である垂直抗力の大きさに比例します。川福先生によると、車体が垂直方向に揺れて車体が浮き上がったりすると垂直抗力が不安定になるため、摩擦力が低下してスリップしやすくなると考えられると言います。つまり車体の振動を抑えることはスリップ低減効果など、乗り心地以外の面でもさまざまな効果が期待できるのです。
このように電気電子工学を中心に、機械工学や材料工学、情報工学など、さまざまな分野を行き来しながら研究を進める川福研究室の研究は、ものづくりのおもしろさを存分に体験できる機会にあふれています。自分で考え、自分なりの工夫を繰り返しながら、自ら制作したラジコンカーが思い通りに動いたときの達成感は格別なはずです。

「社会基盤」を意味するインフラストラクチャー（インフラ）。道路・鉄道や、上下水道・電気等のライフライン、公園など、私たちの生活に欠かせない基盤となる施設やサービスのことを指します。なかでも都市の成長や発展に大きく影響するのが、道路などの交通インフラです。都市のあり方は、時代やそこで暮らす人々の生活様式などとともにつねに変化していきますが、「現在日本の都市は交通インフラを再整備し、大きな転換を考えるべき時期にある」と、大同大学建築学部建築学科都市空間インフラ専攻の嶋田 喜昭先生は言います。
「特定小型原付として電動キックボードが公道を走れるようになったり、自転車のシェアリングサービスが登場していることなどに加え、自動運転技術の研究や実証実験も進んでおり、近年人々の交通事情に大きな変化が起こっていると感じています。こうした背景に合わせた交通計画を検討し、安全で安心な道路を再整備していくことが、都市の公共空間の快適性向上につながり、ひいては地域再生などにもつながっていきます」
都市計画や交通計画を専門とする嶋田先生のもと、嶋田研究室ではさまざまな観点からまちの交通インフラについて検討し、将来の道路空間整備のあり方などを提言しています。

嶋田研究室で取り組んでいる研究テーマのひとつが「自転車などの利用環境整備および利用誘導手法」。日本では現在、自転車は車道通行が原則ですが、自転車レーンや自転車道などの専用の通行空間が整備されていても歩道を通行する自転車が多くなっています。そこで研究室では、VRシミュレーションを用いてバーチャル空間上に道幅などの条件を変えた道路空間を実装し、自転車に乗っている人がどこを走りたいかなどのアンケートを実施。安全で快適な道路環境を検討しています。
「道幅はもちろん、段差や路面状況、歩車道との境界に柵やポールがどのように立っているかなどによって自転車に乗っている人がどこを走りたいと思うのかは変わってきます。安全な環境を整備することはもちろんですが、利用者の心理なども考えながら、交通計画を検討することで、机上の空論では終わらない、真に人々が快適に利用できる公共空間を提案していきたいと考えています」
このように嶋田研究室では、最先端の情報技術に行動科学や社会心理学なども取り入れながら研究を進めており、学生たちは研究を通して情報ツールを使いこなす力をはじめ、社会を見通す力や想像する力など、課題解決に役立つ力を多方面から鍛えていくことができます。

「交通インフラは、その都市に暮らす人々はもちろん、都市を訪れる多くの人々が利用するもの。また、交通安全や防災の観点からみると、ときに人命にも関わる非常に重要な、まさに社会基盤です。たくさんの人々の生活に貢献できる、とてもやりがいの大きい分野です」
公共土木工事は、基本的には国や県、市町などの自治体が計画して実施するもの。そのため民間の建築物と比べ、設計者情報をはじめ、個人の功績や名前などが世に出る機会はあまり多くはなく、公共土木やインフラ分野は一見地味に思われがちだと、嶋田先生は言います。
しかし、都市や交通の政策に携わる公務員の方々や、建設コンサルタントとして計画・設計を行う方々、そして実際に工事（施工）等を行うゼネコンの方々など、たくさんの人々が縁の下の力持ちとして、まちのインフラを支えています。都市計画や交通計画は、このようにたくさんの人々が携わるまちのインフラ整備の指針となります。みんなが快適で安全に暮らせるまちをつくるにはどうすればいいか、複雑な現代社会においてその答えを導き出すことは決して容易ではありません。だからこそ、嶋田先生をはじめ、さまざまな人がいろいろなアプローチから都市計画、交通計画の検討に取り組んでいるのです。