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社会の未来につながる技術・研究とは何か。

川の氾濫を予知するシステム。
ゲームの新たな入力装置開発。
これまでと異なる建築スタイル。
リサイクル困難な"色付きガラス"の再生。
適切な医療機器のメンテナンス法。
「食べたい・飲みたい」のメカニズム。

...これらは全て広島工業大学の学生が、日々研究し、実験し、開発し、失敗を繰り返している対象。ここに挙げているものは、学生たちの取り組みのほんの一部に過ぎません。
彼らは研究の中で、もっと便利で、快適で、より良い社会の実現とは何か、を学んでいます。そうした広島工業大学の学びに触れられる、オープンキャンパス。
第二弾の今回は、情報学部・環境学部・生命学部のプログラムを、少しだけですがご紹介します。

10時過ぎには、広島市外・県外からの貸し切りバスが続々と到着。西日本のいろんな地域からやってきた来場者の方々が、足早に会場へと向かいました。

マツダ（株）の協力のもと、最新車種を紹介するコーナーも設けられました。機械・電気・電子・化学・情報など、あらゆる分野の最先端の技術が搭載されている自動車は、研究材料としても最適。また広島工業大学の卒業生も、大勢マツダ(株)に就職しています。

広島工業大学のオープンキャンパスで毎回開催される恒例イベント「高校対抗・水ロケット大会」。500mlペットボトル2本を継ぎ合わせてロケットを自作し、飛距離を競います。さてこのロケット、何ｍ飛ぶかな？ここまでの最高記録・59ｍを更新できるでしょうか？

学食ランチ体験では、パスタ・カレー・ロコモコ丼などが無料で振る舞われました。この日の一番人気メニューはオムライスで、早々に売り切れてしまいました。

• 情報工学科
  川の水位を測定し、氾濫の危険をいち早く知らせるシステム
  透明のフィルムでコーティングされた、細長い3つの線。3つの線はそれぞれ高さが違っており、緑の先は一番低く、次が黄色、赤は一番高くなっています。実はこれ、「河川の水位を測るセンサ」なのです。豪雨などで河川の水位が上がり、緑の位置まで来るとモニタの緑の線が反応して知らせます。一番高い赤が反応すると、水位がかなり上がったということ。素早く避難すれば、万一川が氾濫しても、最悪の事態は避けられます。水位を測るためのセンサと、取得した情報を補正する回路。その情報を無線で飛ばす仕組み。さらに受け取った情報をクラウドで共有するシステムと、ハードからソフトまで全て学生たちが手作りで完成させた、豪雨災害時の減災システムです。

ハードウェア面での苦労は、取得情報の精度を高めるため、センサの位置設定から回路の組立まで精密な手作業が必要だったこと。ソフトウェア面では、端末で情報を飛ばすシステム、パソコンで受け取るシステム、クラウドで共有するシステムの連携が大変でした。

情報遅延を防ぐアプリやネットワークの設計法とは
スマホでカメラ付きキャタピラ車を操作。前後左右を動かす程度なので操作は簡単です。ところが、道を先に進むと...足取りが怪しくなってきました。ボタンを押しても機敏に反応せず、イライラしてきます。
これは道の先で、情報が遅れて届く状態を実験的に発生させたため。高速道路は車線が減ったり車の量が増えると交通渋滞が発生しますが、情報通信ネットワークも同じで、流れる量によって情報が遅延してしまうのです。遅延すると、このキャタピラ車のように思い通り動かせなくなったり、動画の配信が途切れ途切れになるなどの問題が発生します。情報通信におけるサービスの品質をQoE（Quality of Experience）と呼びますが、情報遅延はQoEを損なう大敵。そこでQoE向上のためのアプリやネットワークの設計・制御法などを研究しています。

右下の白いカメラ付きキャタピラ車をスマホで操作。最初は快適でしたが、だんだん動きづらくなってしまいました。どの程度の量のデータを送れるか、を「ネットワークスループット」と言いますが、スループット以上の情報を送ろうとすると、オーバーした分だけの遅延が発生してしまうのです。

• 知的情報システム学科
  操作方法が変わると、ゲームはもっと快適になる
  下の写真にあるのは、クラシカルな迷路ゲーム。ゲーム盤の端のハンドルを操作して盤面を動かし、ボールをゴールまでたどり着かせるものです。しかし、その操作法が果たして最善なのでしょうか。人間の行動や快適さを中心に考えた時、各種機器を操作するためのインタフェース（入力装置）には、多様な形があるべきじゃないでしょうか。そこで、インタフェースがどう変われば、人間はゲームをもっと快適に楽しめるようになるか、を研究しています。迷路ゲームを操作するインタフェースとして、例えばタブレット端末を活用してみます。タブレットを左に傾けると盤面も左に、右に傾けると盤面も右に追随して傾きます。すると、あたかも「迷路を実際に動かしている」ような感覚が生まれてきました。

タブレット端末にはジャイロセンサや加速度センサが標準的に組み込まれており、移動スピードや端末の傾きなどが計測できます。この仕組みをそのまま活用するわけです。追究するのは、操作性とエンタテインメント性を両立させるスタイルとは何か、です。

歩かないのに、進める。VRで散歩を楽しむ
VR画像を楽しめるヘッドマウントディスプレイ（HMD）。これを装着し、靴を脱ぎ、TVゲームで使用するバランスボードの上に立ちます。そして、体をゆっくり前に傾けると...HMDに写る3Dの風景の中を、自動で進み始めました。右へ傾くと右へ進み、左へ傾くと左に。足を一歩も動かすことなく、風景内を散歩している感覚にとらわれます。これは、バランスボードに内蔵された荷重センサが体の傾きを感知。その情報に連動して3Dの風景が動くためです。後ろに傾いたら？今度はバックをし始めました。あまりにも自然な動きに、体験した高校生も興奮冷めやらぬ様子でした。

バランスボードと3D画像を連動させ、HMDに映し出してリアルに見せる。このシステムは、高齢者や体が不自由な方のリハビリに活用したいと研究されているものです。このシステムがあれば、足の上げ下ろしなどの動作に連動させて、家にいながら散歩の感覚が味わえます。

• 建築デザイン学科
  デジタルが建築のあり方を根こそぎ変えている
  建築におけるものづくりは、変わりつつあります。例えば下のような模型。奥に体育館のような模型がありますが、これらを構成している部材を切り出すのに、以前は定規とのこぎりを使っていました。今は違います。パソコンで設計図を入力、直結したレーザーカッターが自動で部材を切り出すのです。所要時間は手作業の数分の1。手前の複雑な形状も、手作業では骨が折れますが、レーザーカッターなら数mmの狂いもなく切り出せます。現在の建築は、デジタルデータをフル活用したデザインが登場してきています。建築を大きく変えるデジタルデザインの手法を、同学科ではいち早く学びに取り入れています。

模型の横では、レーザーカッターによる部材製作の実演が行われていました。パソコンで自分の名前を入力し、スイッチを押すと、30秒程度で自分のネームタグができあがるのです。形状は楕円を2つ組み合わせたもので、カーブも滑らかです。

街の緑に溶け込む、巨大な"チーズ"
まるで巨大なチーズのような、てっぺんの切れた四角錐型の建物がずらっと並んだ風景。これ、一階を店舗、中層階をオフィス、上層階を住居として利用することを想定した複合施設の模型です。横5、縦3の計15棟並んだ"チーズ"は、空中の渡り廊下で結ばれ、自由に行き来できるようになっています。なぜこうした、四角錐のてっぺんのとんがりを切ったような、上に行くほど幅が狭くなる形になっているのでしょう？
施設の前面には歩道に並木がずらりと並んでおり、また施設の裏面には緑豊かな公園があります。そこで上層階の幅を狭め、建物同士の間をあけたのです。こうすると、並木側から見た時、建物の間に公園の緑が見えます。逆に公園側からも、建物の間に並木が見えます。街の緑と建物を溶け込ませるための工夫が、そこにはありました。

ビルやマンションは、四角い直方体で造りがち。その方が室内空間は広く取れるのですが、外観は無機質になってしまいます。しかしこの建物は上層階に行くほど建物同士の間が広がるため、並木やと公園の緑を同時に見通せます。街に存在する建物である以上、街の景色に溶け込むべきではないか。この模型には、そんな思いが込められています。

• 地球環境学科
  生物の宝庫「干潟」について学び、守る
  潮が引いた時に現れ、潮が満ちると海水で覆われて見えなくなってしまう。そんな遠浅の浜「干潟」は、生物の宝庫。遠浅なので日光・酸素に恵まれ、また川と海が豊富な栄養を運んでくるため、ガザミ、シオマネキ、ヤマトオキガニなどとカニ類や貝、エビ、これらを捕食する魚や渡り鳥など、多様な生物たちのすみかとなっているのです。ところが干潟は開発によって埋め立てられ、数が減っています。そこに生育する希少生物も、絶滅の危機を迎えてしまいます。生物多様性の維持のため、私たちは干潟や、そこに生息する生物を知らなければいけません。そこで干潟にすむ生物の種類や生態について調査を続けています。

女子学生が持つカブトガニは、本物の剥製。瀬戸内海の干潟にフィールドワークに行った先輩が、許可を得て合法的に捕獲したものです。こうした"生きた化石"に出会うチャンスがあるのも魅力の一つ。また海浜植物の植生を調べるため、ドローンを使った調査も行っています。

再利用の難しい色付きびんを、水の浄化装置としてリサイクル
透明な瓶やビール瓶は、空になると回収され、瓶として繰り返し利用されます。ところがワインなどの入った色付きびんは再利用が難しく、大半が不燃ごみとして捨てられるしかありません。そこで、色付きびんの再利用法を研究しています。
まずびんを細かく砕いて、ガラスカレットと呼ばれる状態にします。そしてカレットに発泡剤を添加し、800～900度の高温で焼成します。すると石ころのような「発泡ガラス」が誕生します。発泡ガラスの表面には、無数の小さな穴が空いています。この発泡ガラスを公園の池などに多量に撒けば、穴の中に微生物が住みつき、水を浄化してくれるのです。表面からアルカリ分などの各種イオンが溶出するため、水の腐敗を抑制する効果もあります。

左の学生が持つような色付きびんをガラスカレットにして発砲材と共に焼成すると、右の学生が持つ発泡ガラスになります。

このビンに入っている消しゴムのようなものが発泡ガラス。現在は発泡ガラスを、雨水を溜め込んでおくタンクの中に投入し、水の腐敗抑制・浄化にどの程度効果があるか観察しています。

• 生体医工学科
  医療機器の適切な点検・管理が、患者の生命を守る
  今日の医療現場で、各種の医療機器は欠かせません。臨床工学技士は、それらの医療機器を操作するだけではありません。常に機器に異常がないか目を配っておくこともまた、臨床工学技士の担う役目の一つです。
  例えばこの除細動器は、心室細動などの不整脈がある場合に、電気的ショックを与え、心臓に正常なリズムを取り戻させるために使用します。機器に破損があったり漏電があると、いざと言う時に使えません。また外見上の異常はなくとも、電気ショックを与える際、適切なタイミングで放電されなかったり、意図通りの放電量が得られないと、その後の治療に支障を来すことになります。こうしたトラブルを避けるため、日々のこまめな保守管理が大事なのです。

除細動器は規模の大きな機器ではありませんが、点検項目は30にも及びます。心室細動は時間との勝負であり、1分遅れると、電気ショックによる心拍正常化の成功率は7～10％下がる、とも言われます。使いたい時に意図通り動作するよう、事前の点検・準備が欠かせないのです。

心電図を測定する回路を自作してみる
胸や足に電極を取り付けて、心臓の動きを記録する心電図。健康診断などでも広く利用されており、心臓の病気を発見するための最も基本的な診断方法です。この心電図を測定する回路作りに高校生たちが挑戦しました。小さな穴がたくさん空いた、電子回路試作用の基板であるブレッドボードを机の上に置き、設計図に従って抵抗やコンデンサ、ICを差し込んでいきます。穴が小さいため、うっかりすると差す場所を間違えそうですが、図面通りに組み立てられればOK。試しに装着してみると、鼓動のような動きがきちんととらえられていました。

医師を中心とする医療チームの中で、機械に強いという特徴を持つのは、医療機器の操作を受け持つメディカル・エンジニアのみ。回路設計して装置を組み立てることは医療現場では滅多にありませんが、回路を読み取れる程度の基礎知識がないと、十分な保守管理はできません。生体医工学科でこうした知識が学べるのは、本学の基盤に工学があるからこそ、とも言えます。

• 食品生命科学科
  芽が種からではなく、葉っぱから出るのはなぜ？
  これはコダカラソウという植物。一枚の葉っぱから、小さい若葉のようなものが盛んに出ています。これ、一つひとつが芽なのです。私たちのよく知る植物は、土に種を蒔くことで、種から芽が出て、根が生えてきます。ところがコダカラソウは、葉っぱのふちの部分から次々に芽が出てくるのです。出てきた芽はやがて地面に落ち、新たな株として増えていきます。個体を維持するため新たな株を作って増やす、という行為はどの植物にも備わっています。
  しかし、なぜ葉から芽がでるのか、そのメカニズムは全くわかっていません。未知の部分が多い植物のメカニズムを解明すれば、生命の謎に迫ることができるかもしれません。また食物の生産という観点からも、植物の研究は重要なのです。

コダカラソウの葉っぱには細かく凹凸があります。芽が出るのは、その凹んだ部分だけ。でっぱった部分からは芽が伸びません。芽が出るのは上の方の葉だけで、下の葉からは出ません。実に不思議なメカニズムです。

人がお酒を飲む時、脳内でどんなメカニズムが作動するか
お酒は、飲む人を心地よくさせます。「もっと飲みたい」という気分になって、2杯、3杯とコップを重ねる大人は少なくありません。またお腹が空いてきたりもします。なぜか。脳の視床下部には、側坐核を中心とする「脳報酬系」と呼ばれる部位があります。これは別名「快楽中枢」とも言われ、人間の「気持ちいい」という感情を司っています。お酒を飲むと、脳報酬系で、グレリンという食欲に関係するホルモンが増加します。このグレリンの増加が、人に「食べたい・飲みたい」気持ちを起こさせるのです。同時にグレリンは、神経伝達物質であり、快楽に大きく関与するドパミンを刺激します。その結果、人は気持ちよくなり、飲食への欲求を高めるのです。脳報酬系で起こるこうしたメカニズムを詳細に解明し、生活の改善などに役立てる。そんな研究が続けられています。

お酒に「はまる」、ゲームに「はまる」、スイーツに「はまる」...。「はまる」対象は異なっても、脳報酬系で起こるメカニズムは、実は同じ。「はまる」メカニズムを効果的に活用すれば、摂食障害に陥った人に「食べたい」という気持ちを起こさせることもできるかもしれません。

いかかでしたか？
ほんの一部ではありますが、広島工業大学の学びや研究に触れることができたのではないでしょうか。オープンキャンパスが、ご来場いただいた高校生の未来を決める指針や参考となったなら、これに過ぎる喜びはありません。
暑い中、多くの方にご来場いただき、ありがとうございました。