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北海道大学工学部
機械知能工学科
大学院工学院

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me.eng.hokudai.ac.jp

人間機械システムデザイン専攻

専攻の概要

人間機械システムデザイン専攻は、高度な人間中心型社会の到来を見据え、人間の行動・生活・健康を支援し、その自由度を最大限発揮させる人間機械システムの創造とこれに必要な工学の研究・教育を目指しています。その取り組みの中で、安心・安全な社会を生み出す技術等の開発も重要な課題となっています。平成17・18年度には文部科学省の「魅力ある大学院教育」イニシアティブ事業に参画し、「π型フロントランナー博士育成プログラム」において、博士(後期)課程を中心とする「魅力ある大学院」の推進に取り組みました。本専攻では、連携講座であるバイオメディカルシミュレーション講座が所属する理化学研究所において、博士(後期)課程学生の研究発表会を開催するなど、研究・教育の充実に努めています。

本専攻の最新情報、各研究室の詳細については、以下のホームページをご覧ください。

人間機械システムデザイン専攻ホームページ:http://www.eng.hokudai.ac.jp/edu/div/hummech/

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バイオ・ロボティクス講座

■バイオメカニカルデザイン研究室

生体の力学的機能を探るバイオメカニクスに基づき、生体の分子、組織、臓器・器官、全身に及ぶ階層的な力学的特性を明らかにし、また全身や身体部位の運動や筋力特性の計測方法を開発することで、疾患原因の解明や新たな医療・診断機器、生活・福祉機器の実現を目指します。

医療・診断システムの
開発《研究テーマ》

  • 骨格系・運動器の臨床バイオメカニクス
  • 運動・動作機能計測システムの開発
  • 癌放射線治療効果予測シミュレーション
  • 福祉機器のユニバーサルデザイン

■ロボティクス・ダイナミクス研究室

柔軟構造や不安定な構造を持つロボットなどの機械システムの動的挙動解析と制御系設計に取り組みます。また環境情報を得るためのセンシング、さらにその信号処理などを中心にロボットの自律化を行い、誰にでも使いやすいロボットシステムの実現を目指します。

ゴルフロボット《研究テーマ》

  • 柔軟構造物の運動と振動の制御
  • 自律ロボットのナビゲーション
  • センサデータの非線形信号処理
  • 鉄道車体や台車関連の振動解析
  • 流体−構造連成振動の解析と制御

■スマートメカニズム研究室

スマート構造およびその制御、レーザーを応用した制御・計測、スマート材料を用いたロボット機構などの研究を通じて、よりスマートな機械システムの開発、および新しい制御・計測・解析技術の開発を目指しています。

スマートHDDヘッドアクチュエータの制御システム《研究テーマ》

  • センサ/アクチュエータ/情報処理機能を融合したスマート構造およびその知的制御
  • レーザー応用技術(レーザーによる移動体の遠隔駆動/制御、レーザー加振技術)
  • 移動ロボット
  • 動力学的問題における最適設計
  • 運動と振動/音の制御
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マイクロシステム講座

■マイクロエネルギーシステム研究室

極微小なナノ材料を用いた熱伝導率の著しく高い複合材料の開発、ナノ粒子を利用した流動抵抗低減技術開発などの低炭素社会実現にかかわる研究や、マイクロステントの開発などの人間工学や医療工学に通ずる研究を通して夢ある未来の実現を目的としています。

マイクロステント拡張解析例《研究テーマ》

  • 低炭素社会を支える高熱伝導複合材料の開発
  • 超高密度電子実装基板のマイクロ熱・構造解析
  • マイクロステントの開発
  • 流動抵抗の少ないスマート流体
  • 液滴の衝突現象の解析

■マイクロ・ナノメカニクス研究室

材料力学や流体力学などの学問分野を基盤として、生命現象と力学環境のかかわりについて最先端の工学・生化学技術を駆使した研究を展開し、当該分野における普遍原理を探求するとともに病態原因の解明や医学分野への応用を目指しています。

細胞バイオメカニクス《研究テーマ》

  • 細胞の力学特性計測と力学応答機構の解明
  • マイクロマシニング技術による細胞バイオメカニクス計測
  • マイクロマシニング技術による最先端バイオチップの開発
  • Tissue Engineering応用細胞バイオメカニクス研究
  • 有限要素法解析による細胞バイオメカニクスの数値計算

■インテリジェントデザイン研究室

曲面や局所異方性を持つ複合材料の解析と最適設計法の開発、スマート材料、ナノ材料、有孔材料など先端材料の固体力学研究、および感性工学の観点から製品ユーザーの形状や色、「飽き」の認識など幅広く工学デザインを研究しています。

最適設計の例《研究テーマ》

  • 曲線繊維により補強される先端複合材料の解析と最適設計
  • スマート複合材料、ナノ材料、有孔材料の力学解析と最適化
  • 曲面構造に関する形状最適化と曲面から受ける感性の評価
  • 形の認識やUniversal Design製品の感性評価
  • Multi-Body Dynamicsによる柔軟構造の動力学解析
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バイオメディカルシミュレーション講座(RIKEN連携講座)

計算機上に人間の形状や内部構造・媒質などをもつ生体データを再現し、シミュレーションにより診断や施術検討を行う研究を推進します。生体を対象とした医療に関するシミュレーション技術の研究と開発を通して、当該分野を主導できる人材の育成を図ります。対象となる学術領域としては、生体に関する形状モデリング、画像工学、固体力学、熱流体力学、動力学、計算科学などの領域にわたり、これらの理論をもとにして、ソフトウェア開発を行い、実際の現象に即した解析を実施します。

計算機上に再現した人体モデル《研究テーマ》

  • 人体のモデリング手法
  • 血流や循環器系の熱流体力学
  • 生体内の硬軟組織の固体力学
  • 人体運動の動力学等のバイオメカニクス
  • 生体内の超音波伝播
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