湿度センサーは、部屋の湿度を知るためだけではなく、エアコン、電子調理機器、美容機器などの電子機器内に使われています。また、湿度管理を必要としている化学工場、バイオ関連の工場などでも必要不可欠なセンサーです。 　当研究室では、新しい感湿メカニズムを持つセラミックス材料の開発を行っています。更にこの材料を、ナノテクを使って、髪の毛の太さの千分の一くらいの厚さのナノ薄膜にし、急な湿度変化があった場合に、瞬時に対応できるような、トップクラスの感湿応答特性を持つ湿度センサーを作成しています。

写真1. 電子ビーム蒸着装置	写真2. 作成したセラミックス薄膜湿度センサー	写真3. Ⅹ線光電子分光装置

  写真1は、真空中で電子ビームを作りたい薄膜の元材料に照射し蒸発させて、堆積させて薄膜を作る、電子ビーム蒸着装置です。

 写真2は、電子ビーム蒸着装置を使って完成したセラミックス薄膜湿度センサーです。

 写真3は、作成した薄膜の特性を評価する装置の一つ、X線光電子分光装置です。

 このほか当研究室では、色々なナノテク装置を駆使してセンサーを開発しています。

植原弘明教授による研究紹介（高電圧工学研究室　関連記事）を映像でお届けします（Youtube「関東学院チャンネル」より）。

  　当研究室では、モーションキャプチャなどの姿勢計測装置や筋電図、脳波等の計測装置を用いて、スポーツや日常生活における動作を科学的に分析する研究を行っています。モーションキャプチャによる計測では、身体の関節等にマーカーと呼ばれる小指大サイズのボールを貼付し、それらの3次元な位置を時々刻々と記録します。記録されたデータをもとに、マーカーの加速度や関節の角度変化等、人の動作の力学的な性質を見出すことができます。また筋電図や脳波計測といった電気生理学的計測装置は身体を動かす時に機能する神経細胞の微弱な電気的活動を検出することができます。現在eegosportsと呼ばれる運動時でも測定可能な脳波・筋電図計測装置を用いた研究も行なっております。

図1. モーションキャプチャ測定環境

　なお最近では、以下のようなテーマで卒業研究を実施しております。

• モーションキャプチャを用いたインサイドキックの動作解析
• 剣道の応じ技にみられる技術的差異
• 現実空間とバーチャルリアリティにおける運動時の脳波の比較
• 日本剣道形の動作中に現れる生体信号の解析

　これらの研究に従事するに当たり、例えばマーカーや筋電図センサの貼付位置を適切に選定のために、解剖学や運動生理学の知識がベースとして要求されますが、これらは健康・スポーツ計測コースの初年度から習得することになっております。

　当研究室では、これらの研究を通じて、上手な選手とそうでない選手の違いを見つける等、コーチングやトレーニングについての改善や提案への貢献を目指しています。

多変数システムのPID制御

現在日本で用いられている制御器のうち、約97%がPID制御器と言われています。PID制御器は、比例・積分・微分で構成される汎用性に優れた制御器であり、主に図1のように１入力1出力の制御対象に対して様々な分野で利用されています。

図１．1入力1出力の温度制御系に対するPID制御実験装置

　それに対し実際のシステムは複雑であり,制御対象に関しては,図2のような冷水と温水を基に調整し、温度と液面制御を行う2入力2出力系を制御対象としてPID制御器で制御を行う実験プラントのように、入出力間に相互干渉を有する多入力多出力系に拡張することが望まれています。 本研究室は 知的情報処理に基づく適応・学習・進化といった従来のシステムに無い能力を備えた“インテリジェントシステムの構築”を主な研究テーマとして活動しており、その応用として、多変数システムに対してPID制御の実用可能な手法の開発を行っています。

図2. 冷水と温水を基に調整し、温度と液面制御を行う2入力2出力系を制御対象としてPID制御器で制御を行う 実験プラント