Tokyo Denki University Repository (TDU) / 学術リポジトリ

松本, 実樹

中村, 陽

柴山, 拓郎

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
課題番号 Q24D-09 
課題名（和文） コンピュータを用いた電子音響音楽の創作指導手法の妥当性の検証 
課題名（英文） 
VERIFICATION OF TEACHING METHODS FOR SHARING THE CREATION OF 
ELECTROACOUSTIC MUSIC USING COMPUTERS WITH INEXPERIENCED PEOPLE 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
先端科学技術研究科 情報学専攻 博士課程(後期) 
氏名    松本 実樹 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
東京電機大学 理工学研究科 情報学専攻 修士課程 
氏名  中村 陽 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
東京電機大学 理工学部 情報システムデザイン学系 教授 
氏名 柴山 拓郎 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
同一の指導方法に基づいて制作された電子音響音楽作品を分析対象とし、定量的データを取得する過程にお
いて、講義とワークショップ（WS）の間に存在する差異について検討する必要が生じた。具体的には、パソコ
ン操作の熟練度、指導者による指導内容の一貫性、及び視覚情報に依存した作曲手法といった要因を考慮する
ことが求められる。さらに、共同研究者である中村氏が講義内で創作された作品を対象に実施した実験におい
ては、「良い作品」とされるものには、比喩的イメージにおけるコントラストの変化が豊かであるという傾向が
確認された。 
 
研究成果の概要（英文） 
In the process of analyzing electronic sound music works created based on the same teaching method 
and collecting quantitative data, it became necessary to examine the differences between the lecture and 
the workshop (WS). Specifically, factors such as the participants' proficiency in computer operations, the 
consistency of the content delivered by the instructor, and the compositional methods that rely on visual 
information need to be taken into account. Furthermore, in an experiment conducted by the co-researcher, 
Mr. Nakamura, using works created within the lecture, a tendency was observed that "good works" tend to 
exhibit a rich variation in the contrast of metaphorical images. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
 
1.研究開始当初の背景 
現代音楽の一種である電子音響音楽（EAM）は
1940年代にPierre Schaefferによってフランスで誕
生した。EAM とは、シンセサイザーや磁気テープ
など電子的な媒体を用いることで作曲や視聴ができ
る音楽である。EAM はポピュラー音楽のように西
洋の音楽理論や音階を持っていないため、人によっ
ては聞くことに抵抗感を示すことも多い。そのため、
多くのリスナーの獲得には至っていない。EAM の
構造を 理解す る試みは 、 Jean- Nattiez と
Delalande(2004)による「創作者」「視聴者」「客観
的情報」の 3項を軸とした記号学的な視点や、ゲシ
ュタルト心理学の援用によって試行されてきた[1]。
しかし、それらの先行研究はいずれも高い知名度や
影響力を持つ確立した作曲家の楽曲を対象としてお
り、多くの未経験者の創作を対象とした分析は未到
であるため、より現代的な認知科学的な知見からの
構造の解明が求められているといえる。 
現在 EAM は我が国のみならず各国の情報系およ
び芸術系大学において創作指導が実践されている。
しかしその教育的な目的は、近代以降の芸術学的な
思潮の延長上に置かれており、既に確立した芸術的
価値観への従属的な姿勢が主柱となっている状況が
否めない。そこで、純芸術の社会的に構築されうる
価値形成の構造を排し、実験的でかつ複雑性の高い
EAM の創作における人間の認知過程を科学的に明
示することで、その創作の意味と意義とをあらたに
再構築し、STEAM 教育における「A」に位置づけ
るための基礎研究を行う必要性を強く感じたことが
本研究計画の着想に至った経緯である。 
2.研究の目的 
申請者が所属する研究室で実施している WS は地
域の多世代の未経験者を対象としている。過去の
WS では、当初 EAM に対して抵抗感を示していた
参加者が, EAM の創作を「楽しむ」様子が観察され
ていた。この WS では指導時に参加者対し、創作時
に用いる音響素材に対して「高い↔低い」「硬い↔柔
らかい」などの形容詞対を用いた印象付けと、その
コントラストを高く保つことで音楽的な動きを創出
する指導法を採用している。申請者らはその指導法
の妥当性を、東京電機大学理工学部において同様の
指導法を採用している授業の履修者の創作物を分析
対象とし、一対比較法による定量的なデータの取得
とともに実証した。本研究の目的は、すでに明示さ
れた指導方法の妥当性を異なった条件においても再
現し、明示した主張の確度を向上させることである。
本申請課題の独自性と創造性は、既に社会に認知さ
れた作曲家の作品を分析するのではなく、WS や授
業で創作された未経験者の楽曲の分析を行うこと
で、先行研究とは異なったより一般化が可能な創作
教育のモデルの創出を試みる点に集約される。 
3.研究の方法 
申請者らが実施している電子音響音楽創作の指導
方法の内容は以下である。 
(1) 講義形式の場合、事前に準備した音源が参加者
に配布される。もしくは、WS 形式では参加者が物
音を発生させ、その音を講師が録音する。 
(2) 参加者は録音された音源をデジタル・オーディ
オ・ワークステーション（DAW）上で切り出す。 
(3) 参加者は DAW 上で音をモンタージュし、音楽
的構成を行う。 
(4) 講師は、モンタージュの過程において参加者に
対し、比喩的イメージに基づくコントラストの変化
を意識した作曲を行うように指導を行う。 
この指導方法に基づいて創作された作品を分析対
象とし、定量的なデータ収集を行う。 
4.研究成果 
WS の社会実践を行った結果、講義における指導
方法の妥当性を、異なる条件下でも再現可能かを検
討する過程で、WS 全体を振り返る必要性があると
認識された。講義において実施された創作実習は、
主に理系学生を対象としたものであり、これに対し
て WS は地域における多世代の創作未経験者を対象
としている。両者の対象者には明確な違いが存在し、
これに伴って指導方法にも異なるアプローチが必要
となる。 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
この相違を踏まえると、WS における指導方法を
講義形式に再現するにあたって、以下の 3点におい
て課題が浮上することが示唆される。第一に、参加
者のパソコン操作に関する熟練度に差異が見られる
点が挙げられる。講義に参加する理系学生において
は、比較的高度なパソコン操作スキルが期待される
ため、音源の選択や編集作業において迅速かつ効率
的な対応が可能である。一方、WS に参加する地域
の多世代の創作未経験者は、パソコン操作に不慣れ
な場合が多く、基本的な操作から指導を行う必要が
ある。そのため、WS においては参加者のパソコン
スキルに大きなバラツキがあり、操作方法の指導に
おいて一貫性を保つことが難しい可能性が高い。こ
のような熟練度の差異を埋めるためには、個別の指
導が一層重要となり、指導方法の調整が必要である。
第二に、WS では複数のスタッフが参加者に対して
状況に応じた個別指導を行う形式を採用している点
が挙げられる。この形式は、参加者一人一人の理解
度や進捗に応じて、柔軟に指導が行えるという利点
がある一方で、指導方法に関する統一性を確保する
ことが困難になる可能性がある。スタッフが異なる
指導方針や手法を取ることにより、参加者に与えら
れる指導内容にバラツキが生じ、指導の一貫性が欠
如するリスクがある。この問題に対処するためには、
スタッフ間での指導方針の共有と、指導内容の標準
化が必要であり、さらに指導スキル向上を目的とし
た研修が重要となる。第三に、講義においては、参
加者が配布された数十秒の音源から音を選んでモン
タージュを行う形式で進行される。一方で、WS の
参加者は数分間の録音を行い、その録音音源から音
を選択するプロセスが採られている。このように、
音源の選択肢において講義と WS では大きな違いが
存在する。WS においては、参加者が選択できる音
の数が膨大であり、選択肢が増加することで、音の
内容を詳細に吟味するよりも視覚的な情報に依存し
て音を選ぶ傾向が確認された。この傾向は、音選び
のプロセスにおいて視覚的要素が過度に影響を与え
る結果となり、音質や音響的特性を無視した選択を
引き起こす可能性がある。このような視覚依存の傾
向に対しては、音の選択に専念できるよう、視覚的
情報が補助的な役割を果たすようなツールの改善が
求められる。 
以上の課題を考慮した上で、WS における指導方
法を講義形式に適用するためには、さらに方法論的
な検討と調整が必要である。具体的には、参加者の
操作スキルや指導者間の一貫性、音選びにおける視
覚依存の問題を解決するための指導方法の改良が求
められる。また、指導者のトレーニングや指導マニ
ュアルの整備、参加者の背景に応じた柔軟な指導ア
プローチの確立が重要であり、これらを踏まえた再
現可能な指導方法の開発が今後の課題となる。その
後、指導法の確立を経て、本指導が異なる条件下に
おいても再現可能であるか否かを、定量的手法によ
り検証する予定である。 
講義作品の分析に関しては、共同研究者である中
村氏は、「良い曲」における比喩的イメージのコント
ラストとの関係性について研究を進めている。(1)こ
の研究では、東京電機大学理工学部において実施さ
れた電子音響音楽の創作実習において、受講生が制
作した複数の楽曲作品を対象とした。(2)中村氏ら
は、これらの作品群の中から「良い作品」と「つま
らない作品」と評価された各 1 作品を選定し、それ
ぞれを構成する音響素材ごとに分解した。(3)その
後、各音響素材に対する印象評価を目的とした一対
比較形式のアンケート調査を学生 32 名に対して実
施した。(4)得られた印象データをもとに、各素材の
印象を楽曲全体に適用し、カーネル密度推定法を用
いて印象に関する確率密度関数を推定した。(5)その
結果、「良い作品」と「つまらない作品」の双方にお
いて、比喩的イメージにおけるコントラストの変化
が確認されたが、「良い作品」ではその変化により富
んだ傾向が観察された。 
 


Japanese

コンピュータを用いた電子音響音楽の創作指導手法の妥当性の検証

仙波, 悠太

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
課題番号 Q24D-10 
課題名（和文） オートファジー性薬剤耐性癌治療薬としての RID-B の薬理作用評価 
課題名（英文） Pharmacological evaluation of RID-B as a therapeutic agent for autophagic drug-resistant cancers 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
先端科学技術研究科 物質生命理工学専攻、博士後期課程 3 年 
氏名  仙波 悠太 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
オートファジーの過剰な活性化は抗癌剤耐性の一因となるが，既存のオートファジー阻害剤には副作用の課
題がある．そこで本研究では，癌指向性をもつ分子標的薬に塩基性官能基を付加した「RID 類」を用いて，オ
ートファジー阻害能と癌指向性の両立を試みた．その結果，塩基性官能基の数に応じて細胞傷害性が増強され，
基質タンパク質の蓄積を伴うオートファジー阻害が可能であることが示された．今後，本研究の知見を抗体薬
物複合体などの特異性が高いモダリティに応用することで，多様な薬剤の薬効向上に寄与する可能性がある． 
 
研究成果の概要（英文） 
The overactivation of autophagy is one of the causes of anticancer drug resistance, but current 
autophagy inhibitors have side-effects. In this study, we attempted to achieve both autophagy inhibition 
and cancer-directed activity by using “RIDs,” which are cancer-specific molecular target drugs to which 
basic functional groups are added. Our results indicated that the cytotoxicity was enhanced with the 
number of basic functional groups and that inhibiting autophagy with the accumulation of substrate 
proteins. The findings of this study may be applied to highly specific modalities such as antibody-drug 
conjugates to improve the efficacy of various drugs in the future. 
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
1.研究開始当初の背景 
オートファジーは細胞内の老廃物等を分解して栄
養素を得る，いわば細胞内のリサイクル機構であり，
正常細胞の健康を維持するうえで必要不可欠であ
る．その一方で，オートファジーが癌細胞で過剰に
活性化すると，抗癌剤によって損傷したタンパク質
やミトコンドリアなどを栄養素に変換して増殖/転
移を促進するため，薬剤耐性の原因となる．既往の
研究では「抗癌剤とオートファジー阻害剤を併用す
る」という治療方法が模索されてきたが，オートフ
ァジー阻害剤が癌指向性に乏しいことに起因して副
作用が生じ，実用化には至っていない． 
 
2.研究の目的 
本研究では癌指向性の高いオートファジー阻害剤
の創出を目指し，癌への指向性が高い分子標的薬に
オートファジー阻害能力を付加する戦略の概念実証
を試みた．  
 
3.研究の方法 
オートファジーにおける物質分解過程では，酸性
溶液で満たされた「リソソーム」と呼ばれる袋状の
細胞小器官が用いられる．そこで，リソソームの酸
性を中和することでオートファジーを阻害する「塩
基性」の官能基を，癌特異的な分子標的薬「タモキ
シフェン」に付加することで，オートファジーの阻
害能と抗癌効果の両立が可能かを検討した． 
本研究では塩基性官能基を 0，1，2 個有する 6 種
の化合物(以下，RID 類)を使用し，それぞれの薬剤
の細胞傷害性，薬剤作用時のリソソーム酸性の中和
能力，ならびにオートファジーにおいて分解を受け
る基質タンパク質の蓄積量を検討した． 
 
4.研究成果 
本研究で使用した RID 類は，塩基性官能基の数に
比例して強力な細胞傷害性と，リソソーム酸性の中
和能力を発揮した．特に，塩基性官能基の数が 2 個
の化合物(RID-B および RID-SB10)では，作用開始
後 30 分時点でリソソーム酸性が 80%中和され，そ
の後 24 時間時点まで中和状態が持続した．また，
この薬剤を作用させた細胞ではオートファジーで分
解される LC3B タンパク質の経時的な蓄積が確認さ
れた．従って，分子標的薬に対して塩基性官能基を
付加することによって，リソソームの中和を介した
オートファジー阻害が可能であることが強く示唆さ
れた． 
今後の検討課題として，本研究で得られたオート
ファジー阻害戦略における，癌細胞に対する指向性
を立証する必要がある．すなわち，本研究で試行し
た「既存薬に対して塩基性官能基を付加することに
よるオートファジー阻害能力の付与」が，機能付与
の対象である分子標的薬元来の癌指向性に影響を与
えている可能性を精査する必要がある．その上で将
来的には，抗体薬物複合体のような標的指向性が高
いモダリティに対し，塩基性官能基付与という戦略
を応用することで，癌に限らず多様な疾病に対する
治療の改良につながる可能性が考えられる．  
 
5.主な発表論文等 
（研究代表者、共同研究者には下線） 
〔雑誌論文〕（計 1 件） 
① Murata, T., Komukai, K., ◎Semba, Y., Murata, E., 
Sato, F., Takano, T., Tsuchiya, K., Matsuda, C., 
Sakai, A., Yoneoka, A., Takahashi, S., Nagahara, Y., 
& Shiina, I. (2024). Synthesis of BODIPY 
FL-tethered ridaifen-B, RID-B-BODIPY, and its 
localization in cancer cells. Frontiers in chemistry, 
12, 1451468. https://doi.org/10.3389/fchem.2024.14 
51468 
 
〔学会発表〕（計 1 件） 
① ◎仙波悠太, 米岡雨音, 小向杏佳, 村田貴嗣, 
椎名勇, 高橋俊介, 長原礼宗:「塩基性官能基の
付加を介した Tamoxifen 類縁体への抗オート
ファジー作用の付与」，『第 47 回日本分子生物
学会年会』，2024 年 11 月 28 日，博多(福岡県)． 
 


オートファジー性薬剤耐性癌治療薬としてのRID-Bの薬理作用評価

横山, 智紀

超高速デジタル制御システム研究所　年度末報告書

宮元, 大地

五十嵐, 洋

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
課題番号 Q24D-02 
課題名（和文） 浮腫状態判定可能なウェアラブルデバイスの開発 
課題名（英文） Development of a Wearable Device Capable for Edema Status Determination 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
先端科学技術研究科 電気電子システム工学専攻 3 年 
氏名 宮元大地 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
工学部 電子システム工学科 教授 
氏名 五十嵐 洋 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
本研究では、浮腫状態判定可能なウェアラブルデバイスの開発を目標に、実装可能な装置構造の検討を実施
した。アクチュエータと錘を用いた測定機構とアクチュエータのみを用いた測定機構の 2 種類を用意し、それ
ぞれの装置により圧痕性浮腫のファントムへの検証を行った。結果として、どちらの機構においても押下時に
発生する圧痕により重症度の判別が可能な結果となった。アクチュエータのみを用いた測定機構は小型化でき
る利点を含むため、今後の研究において本装置を用いて浮腫のモデル化を進める。 
 
 
研究成果の概要（英文） 
In this study, we investigated implementable device structures to develop a wearable device capable of 
assessing edema conditions. Two measurement mechanisms were prepared: one using both an actuator 
and a weight, and another using only an actuator. Verification was conducted on phantom models of pitting 
edema using each device. As a result, both mechanisms enabled the differentiation of severity based on the 
indentations generated during pressing. Since the measurement mechanism using only an actuator has 
the advantage of being miniaturized, future research will proceed with modeling edema utilizing this 
device. 
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
1.研究開始当初の背景 
浮腫は、我々現代人において、健康な人でも発生
しうる身近な症状である。一方で、様々な病気の症
状として発生する。浮腫の判別は医療・福祉従事者
による視診・触診・問診により、総合的に判定が行
われる。圧痕性浮腫においては患部に対し直接押下
し、押下後に発生した圧痕の深さで測定するピッチ
ングテストが一般的な浮腫の重症度判別手法である
が、従事者の習熟度合いによって押下時の力のバラ
つきが発生することが報告されている。一方で、圧
痕が残らない非圧痕性浮腫では、ゴールドスタンダ
ードとなる測定手法は存在せず、基準となる測定手
法の確立が必要となる。 
2.研究の目的 
従来の判別方法では、浮腫の判別に際し専門的な
知識、もしくはリンパシンチグラフィなど造影剤を
用いた大掛かりな検証が必要となる。本研究は、専
門知識や測定可能な設備に依存しない浮腫の重症度
判別の手段として、ウェラブルデバイスで実装可能
な装置構造について検討を行う。 
3.研究の方法 
(1) アクチュエータと錘を用いた測定機構 
本機構は、押下方向への力を錘による質量で制御
し、反対方向へ作用する力をロータリーアクチュエ
ータと PE ラインを介して制御を行う。押下する力
は錘の重さが最大値となるため、押下力設計の自由
度が高い。しかしながら、押下面に対して水平方向
の力が発生するため、機構での制限、もしくはアク
チュエータの同期制御が必須となる。 
(2) アクチュエータを垂直に配置した測定機構 
 本機構は、アクチュエータを向かい合う形で設置
することで、押下・押上方向双方に発生する力をア
クチュエータのみで制御することが可能である。さ
らに、アクチュエータが PE ラインを介して互いに
引っ張り合う方向に制御するため、錘を用いる場合
と比べて制御性が高く、装置の小型化が可能となる。 
4.研究成果 
本研究課題では、上記 2 種類の機構における浮腫
測定の可否について検討する。測定対象として、京
都科学社の浮腫ファントムを用意し、押下時の重症
度による圧痕の変化を検出できるか確認する。押下
は、それぞれの測定機構により、圧痕性浮腫を 10
秒間行う。このときの圧痕の変化を確認した。 
この結果、いずれの測定機構においても、重症度
が上がるほど圧痕の深さが増加する傾向が確認され
た。また、発生した圧痕の時系列データは、クリー
プ応答の特性を示しており、フォークトモデルで示
される粘性係数・弾性係数によるモデル化が期待で
きる結果となった。 
いずれの測定装置においても圧痕性浮腫の測定が
可能であることが示されたが、錘を用いた機構と比
較して、アクチュエータのみで実現した機構が小型
化できる利点を有する。研究目的であるウェアラブ
ルデバイスへの実装を踏まえて、本機構を用いて今
後の研究を進めることとする。 
現時点での成果では、圧痕性浮腫のファントムに
対して、圧痕が測定できることが示された反面、非
圧痕性浮腫に対する測定アプローチをとることがで
きていない。さらに、今回使用された浮腫ファント
ムは圧痕性浮腫で発生する圧痕の深さに合わせて素
材を組み合わせて構成されており、実際の浮腫に対
して押下する場合は、皮膚状態や脂肪など、個人差
が生じることが想定される。これらの測定方法を踏
まえた浮腫のモデル化手法を検討し、実験協力者を
募り、ヒトに対する測定を実施する。 
5.主な発表論文等 
〔学会発表〕（計 2件） 
① 宮元 大地、五十嵐 洋: 「浮腫状態判定可能な
ウェアラブルデバイスの開発」、SICE SI 2024、
アイーナいわて県民情報交流センター、岩手県、
2024/12/20 
② 宮元 大地、五十嵐 洋: 「多様な種別の判定に
向けた浮腫測定デバイスの開発」、ロボティク
ス・メカトロニクス講演会 2025、山形ビッグ
ウイング・やまぎん県民ホール、2025/6/5 
 


浮腫状態判定可能なウェアラブルデバイスの開発

加太, 春貴

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
課題番号 Q24D-11 
課題名（和文） 位置情報と AR 技術を用いた防災システム  
課題名（英文） Disaster prevention system using location information and AR  
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
先端科学技術研究科 情報学専攻 
氏名 加太 春貴 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
研究課題申請時には、モバイル端末専用のアプリケーションを開発し、地図データと地形データから避難者周
囲の危険判定を行い、危険な方向に向かっている際に AR 技術による注意喚起を行うシステムを開発してい
た。 
研究の成果として、SNS のリアルタイム速報サービスを展開する企業から情報提供いただき、開発している
システムにリアルタイムの災害情報を反映させることができた。 
 
 
研究成果の概要（英文） 
During the application for the research project, we were developing a mobile device-specific application 
that would assess the dangers surrounding evacuees using map and terrain data, and issue alerts using 
AR technology when heading in a dangerous direction. As a result of the research, we received information 
from a company that provides real-time news services on social media, allowing us to incorporate real-
time disaster information into the system we are developing. 
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
1.研究開始当初の背景 
近年、日本の自然災害は被害規模と発生件数が
共に増加している。その中でも台風や豪雨による
水害は甚大な被害を出しており、今後も大雨の発
生件数が増加し水害が頻発することが懸念され
ている。過去に発生した水害において犠牲者の殆
どは避難行動を行っていないが、全体の約 1 割は
避難を行っていた。避難を行っていた犠牲者は流
れが急な川や斜面などの危険箇所に意図せず接
近したことが要因で水害にまきこまれた。 
台風や豪雨による水害発生時に避難者が危険
箇所へ接近して犠牲となってしまうのは、周囲の
水害リスクを避難者が把握していないことが大
きな要因として挙げられる。避難行動中の対策と
してはモバイル端末を用いた避難支援が存在す
る。モバイル端末は軽量・小型で普段から持ち歩
かれているため，システムを導入することが容易
であり、国内の自治体ではモバイル端末専用の防
災アプリを導入する場所が多く存在する。しか
し，2 次元マップ上に避難経路と現在位置を示す
ので，画面を確認しながら避難しなければならな
い課題がある。また，地図を読み・考える時間も
必要とする。 
 
2.研究の目的 
本研究では所在している場所で避難が必要な
状況になった場合、直感的に避難する方向を避難
者に提供することができるシステムの提案を目
的とする。水害発生時に避難者周囲の川や急斜面
などの危険箇所を判定し、その結果を基に AR 技
術を用いて現実世界に追加情報を加えることで
避難者に直感的で分かりやすい避難支援を行う
システムを開発する。 
 
3.研究の方法 
提案する避難支援システムにおける危険判定
はサーバー上で実施し、モバイル端末上の専用ア
プリケーションから避難者の位置情報を受信す
る。サーバーでは位置情報と地図情報を合わせて
分析し，現在位置周囲の危険箇所と避難所を判定
する。これらの危険判定の結果を基に専用アプリ
ケーションの AR 機能と警告音によって注意喚起
を行うことで，避難を支援する。従来のハザード
マップや避難経路を表示する避難支援では避難
者が地図を読んで，安全な方向を判断する必要が
ある。これらと比較して，本研究で提案する避難
支援は，モバイル端末コンパスのキャリブレーシ
ョンのため，避難者にその場で 1 周ターンしても
らうだけで，その後の安全な方向を提供できる 
 
4.研究成果 
研究課題申請時には、モバイル端末専用のアプ
リケーションを開発し、地図データと地形データ
から避難者周囲の危険判定を行い、危険な方向に
向かっている際に AR 技術による注意喚起を行う
システムを開発していた。 
研究の成果として、SNS のリアルタイム速報サ
ービスを展開する企業から情報提供いただき、開
発しているシステムにリアルタイムの災害情報
を反映させることができた。 
 
5.主な発表論文等 
（研究代表者、共同研究者には下線） 
〔雑誌論文〕（計 1 件） 
① 電 気 学 会 論 文 誌 C,143 巻  12 号 , p. 
1211~1218, 加太春貴, 神戸英利 
 
〔学会発表〕（計 0 件） 
 
〔図書〕（計 1 件） 
① 画像ラボ,2024 年 6 月号, 加太春貴 
 


位置情報とAR技術を用いた防災システム

坪谷, 朱音

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
課題番号 Q24DS-03 
課題名（和文） 適応的なリスク態度と柔軟な目的表現を実現する深層強化学習理論 
課題名（英文） 
Deep reinforcement learning theory for achieving adaptive risk attitudes and flexible 
target representations 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
東京電機大学 総合研究所 特任助手 
氏名 坪谷朱音 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
深層強化学習は、適用範囲の拡大に伴い、期待収益のみならずその不確実性も踏まえた高度な意思決定能力が
求められるようになっている。しかし、既存の深層強化学習手法の多くはリスクを無視するリスク中立性を前
提としており、応用上の大きな障壁となっている。本研究では、リスク態度の転換点として目的水準を導入し、
リスクを考慮した深層強化学習エージェントの構築を目指した。提案手法は、経路探索タスクにおいて準最適
解に陥ることなく最適解を発見し、運動制御タスクにおいても常に既存手法を上回る成績を達成した。特に、
少ないエピソード数で迅速に成績を向上させる点が顕著であった。 
 
研究成果の概要（英文） 
Deep reinforcement learning expands into broader application domains, advanced decision-making that 
accounts for both expected returns and uncertainty is increasingly required. However, baseline methods 
assume risk neutrality, posing a major barrier to practical applications. This study proposes a deep 
reinforcement learning agent that incorporates risk considerations by introducing an aspiration level as a 
turning point for risk attitudes. The proposed method discovers the optimal reward without falling into 
suboptimal traps in pathfinding tasks and consistently outperforms basic methods in control tasks, 
particularly achieving rapid performance improvements with a small number of episodes. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
1.研究開始当初の背景 
深層強化学習は、囲碁やビデオゲームのプレイにお
いて人間を上回る成績を達成してきた。しかし、医
療、自動運転、金融工学といった人命や財産に関わ
る領域への応用は、依然として限定的である。これ
らの領域においては期待収益のみならず、その不確
実性(すなわちリターンとリスク）を踏まえた高度な
意思決定能力が求められるためである。通常の深層
強化学習手法の多くはリスクを無視する「リスク中
立性」を前提としており、この要求に応えられてい
ない。リスクを考慮する数少ない手法としては、内
発的動機づけや制約付き強化学習が挙げられる。こ
れらの手法は、リスクに対する単一の態度(リスクを
取る／避ける)を表現することで、特定の環境下では
優れた性能を示してきた。しかし、異なるリスク態
度を個別に表現するにとどまり、それらを統合し状
況に応じて柔軟に使い分けることはできない。この
制約は、深層強化学習の適用範囲を拡大する上で大
きな障壁となっている。 
2.研究の目的 
本研究では、リスク態度の転換点として「目的水準」
を導入することで、リスクを考慮した深層強化学習
エージェントを構築することを目指す。これにより、
深層強化学習における探索の高効率化と、適用範囲
の飛躍的な拡大を図る。 
3.研究の方法 
上記の目的を達成するため、以下に取り組んだ。 
(1) 目的水準を導入したリスク考慮型深層強化学習
エージェントの確立 
申請者のこれまでの研究において、内発的動機付け
手法の一種である Neural Episodic Control を応
用することで、優先的に探索すべき状態–行動を推定
できることが示されている。しかし、この手法では、
現状態に類似した過去の経験を毎回メモリから参照
する必要があり、計算時間がボトルネックとなって
いた。本研究では、より軽量な計算手法を考案する
ことで、大規模タスクにも適応可能な手法への改良
を試みた。 
(2) 提案手法の性能及び探索効率の広範な検証 
深層強化学習は、運動制御タスクやゲームタスクな
ど、幅広い意思決定問題への適用が可能であり、汎
用性の高い手法への注目が集まっている。そこで本
研究では、異なる設計思想を持つ複数のタスク群を
用いて、提案手法の包括的な評価を実施した。 
4.研究成果 
(1) 過去の経験参照にかかる計算時間を短縮するた
め、過去の経験をクラスタリングして情報を圧縮す
る新たな手法を考案した。この手法を導入したエー
ジェント !"!	は、高い成績を維持しつつ、計算時間
を数倍にわたり削減することに成功した。 
(2) 経路計画タスクおよび運動制御タスクを用い
て、提案手法 !"!の性能と探索能力を検証した。比
較手法としては、最も代表的な挙動方策の 1つであ
る ε-greedy を採用した。 
 
図 1：経路探索における成績 
経路探索タスクにおいては、準最適解に陥ることな
く最適解を発見できることを示した（図 1）。運動制
御タスクにおいては、常に既存手法を上回る成績を
達成した。提案手法の特筆すべき点は、少ないエピ
ソード数で迅速に成績を向上させる点にある。今後
は、この結果を基に、類似手法との比較検証を進め
ていく予定である。 
5.主な発表論文等 
〔学会発表〕（計 1件） 
◯ は発表者を示す. 
① ◯ Akane Tsuboya, Yu Kono, Tatsuji 
Takahashi, “Reinforcement Learning with a 
Focus on Adjusting Policies to Reach 
Targets”, 30th International Symposium on 
Artificial Life and Robotics, 2025 年 1月 22
日, B-Con PLAZ, 別府. 


適応的なリスク態度と柔軟な目的表現を実現する深層強化学習理論

黒龍, 星七

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
課題番号 Q24DS-06 
課題名（和文） 縦型高速双ロール鋳造板の表面模様と偏析に及ぼすノズル形状・状態の影響 
課題名（英文） 
Effect of Nozzle Shape and Condition on Surface Patterns and Segregation in Vertical-
type High-Speed Twin-Roll Cast Strips. 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
先端科学技術研究科 機械システム工学専攻 
氏名 黒龍星七 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
先端科学技術研究科 機械システム工学専攻 准教授 
氏名 原田 陽平 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
縦型高速双ロール鋳造法は、回転する一対の銅ロール間に溶湯を流し込むことで、薄板を作製する手法であ
る。低コストと高い生産性という利点に加え、急冷凝固による組織の微細化により、不純物元素を無害化す
る。これにより、鋳造材及びスクラップから展伸材へのアップグレードリサイクルの実現が期待されている。
しかし、本鋳造法で作製した鋳造板表面には周期的な模様が形成されてしまうため、その存在が最終製品への
外観及び機械的特性の低下を及ぼすことが問題となっている。本研究では、種々の条件下で双ロール鋳造板を
作製することで表面品質改善と周期模様形成メカニズム解明を目的とする。 
 
研究成果の概要（英文） 
Vertical-type high-speed twin-roll casting is a method for producing a thin strip by pouring molten metal 
between a pair of rotating copper rolls. In addition to the advantages of low cost and high productivity, the 
rapid solidification refines the microstructures, leading to the detoxification of impurity elements. As a 
result, cast strips are expected to enable upgrade recycling from cast materials or scrap into wrought 
materials. However, cast strips produced by this method often exhibit periodic surface patterns. These 
defects deteriorate mechanical properties and appearance quality. This study investigates the effects of 
various casting conditions on surface quality and the formation mechanism of periodic patterns. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
1.研究開始当初の背景 
 近年、環境問題への対応として CO₂排出削減が
求められており、アルミニウム合金のリサイクル
の重要性が高まっている。現在は展伸材から鋳造
材へのカスケードリサイクルが一般的だが、今
後、鋳造材やリサイクル合金から展伸材へのアッ
プグレードリサイクルの実現が求められる。本研
究では、アップグレードリサイクルを実現させる
ために、縦型高速双ロール鋳造法に着目した（Fig. 
1）。本法は、溶融金属を急冷凝固させて直接薄板
を製造する手法であり、不純物の無害化や高い生
産性が期待される。しかし、光沢部と白濁部から
なる周期模様が鋳造板表面に形成されることが
問題となっている。 
 
Fig. 1 縦型高速双ロール鋳造法の模式図 
2.研究の目的 
本研究では、リサイクル合金を模擬した Al-
3%Si-1%Fe 合金を用いて、種々の条件下で鋳造を
行う。鋳造板表面及び断面を詳細に調査し、鋳造
条件が表面性状および溶質偏析挙動へ及ぼす影
響を明らかにすることを目的とした。 
3.研究の方法 
凝固距離を 100 mm、120 mm、140 mm に設定
することで、種々の溶湯液面高さで鋳造を行っ
た。ロール周速及びばね荷重はそれぞれ
40m/min、20 kN と同一条件とした。得られた鋳
造板の表面割れを観察するために、浸透液を用い
て浸透探傷試験を行った。さらに、鋳造板表面に
現れた模様を光沢部、薄白濁部、白濁部の 3 種類
に分け、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し
た。また、エネルギー分散型 X 線分光法(EDS)を
用いて組成分析を行った。 
4.研究成果 
凝固距離を広げ、溶湯液面高さを低下させること
で、鋳造板表面に形成される周期模様がなくな
り、表面割れの発生も抑制されることが明らかと
なった。また、周期模様のある鋳造板の光沢部で
は溶質濃度が低いのに対し、周期模様のない鋳造
板では光沢部の溶質濃度が高かった。このことか
ら、表面に見られる明暗のコントラストは溶質濃
度の違いではなく、主に表面の凹凸の有無に起因
することが示唆された。しかし、液面高さが低く
なるほど、溶湯の静水圧が低下し溶湯とロールの
接触が弱くなるため、表面の凹凸が多く、溶質濃
度は高い傾向がみられた。今後、周期模様の発生
要因を解明し、最適な鋳造条件の選定と表面性状
の制御を目指す。 
5.主な発表論文等 
〔雑誌論文〕（計 1 件） 
① 黒龍星七，原田陽平 他 1名 「Al-3%Si-1%Fe 
合金双ロール鋳造板の表面性状に及ぼすノズ
ル先端形状と溶質偏析の影響」，鋳造工学，査
読有，第 97 巻，2025，pp. 78-85 
〔学会発表〕（計 4 件） 
① 黒龍星七，原田陽平，熊井真次「Al-3%Si-
1%Fe 合金双ロール鋳造板の表面・断面組織
に及ぼす注湯温度の影響」，軽金属学会第
147 回秋期大会，2024 年 11 月，群馬 
② 黒龍星七，丑沢聖平，原田陽平，熊井真次「縦
型高速双ロールキャスト法により作製した
Al-3%Si-1%Fe 合金板の内部割れに及ぼす鋳
造条件の影響」，日本鋳造工学会第 184 回全国
講演大会，2024 年 10 月，富山 
③ 黒龍星七，原田陽平，熊井真次「Al-3%Si-1%Fe
合金双ロール鋳造板の表面・断面組織に及ぼ
す溶湯液面高さの影響」，軽金属学会第 146 回
春期大会，2024 年 5 月，愛知 
④ Seina Kurotatsu，Yohei Harada，Shinji 
Kumai 「 Effect of nozzle tip shape on 
periodic surface pattern of Al-3%Si-1%Fe 
alloy twin-roll cast strips.」，ICAA19，June，
2024，USA 


縦型高速双ロール鋳造板の表面模様と偏析に及ぼすノズル形状・状態の影響

東京電機大学博士（工学）2024doctoral thesi

原田（市丸）, 晃

東京電機大学大学院 
学位論文内容の要旨   
報告番号 先端科学技術乙第 81号 氏 名 原田（市丸） 裕晃 
論文題目 臨床検査を志向した機能性粒子の開発 
  
 本論文では、臨床診断において特に重要視される臨床検査に焦点を当て、現状の課題
を解決するための機能性ナノ材料の開発を行った。第 2 章と第 3 章では、イムノクロマト
グラフィー法における課題を克服するため、金ナノクラスター（Au NCs）を用いた蛍光粒
子の研究を行った。第 2章では、臨床検査で広く使用されているポリスチレンナノ粒子（PS 
NPs）と複合化した蛍光ポリスチレンナノ粒子（Au PS NPs）について述べ、第 3 章では、
シリカナノ粒子（SiO2 NPs）と複合化し、近赤外蛍光を発する NH2-SiO2@Au@CS@AuAgについ
て詳述した。第 4章では、化学発光酵素免疫測定法（CLEIA）に注目し、新規な磁性ナノ粒
子（MPS NPs）の合成方法とその CLEIAへの応用について述べた。以下に、それぞれの章の
具体的な内容を示す。 
 
第 1 章では、臨床診断のプロセスとその重要性について概説した。臨床診断は、患者の
健康状態を評価し、病気や障害を特定するために、症状、病歴、身体検査、および各種臨
床検査結果を総合的に分析するプロセスであることを示した。また、臨床検査手法として
広く実用化されているイムノクロマトグラフィー法の原理とその課題についても説明した。
この技術は迅速かつ簡便な診断が可能であり、Au NCsの特性が感度向上に寄与する可能性
があることを示唆した。さらに、担体粒子として利用される PS NPs と SiO2 NPs の医療応
用についても触れた。最後に、広範な疾患の検査に対応可能な CLEIA および MPS NPs の特
性と役割についても紹介した。 
 
第 2章では、Au NCsを利用した Au PS NPsの合成とその特性評価について詳述した。Au 
NCsは UV照射下で赤色蛍光を示すが、単体では取り扱いが難しく、臨床検査試薬としては
適していない。そのため、担体粒子として PS NPsに注目し、Au NCsと複合化した Au PS NPs
を合成し、その蛍光特性を評価した。実験では、ウシ血清アルブミン（BSA）や塩化金酸な
どを使用し、湿式還元法と還元的アミノ化反応により疎水化 BSA 保護金ナノクラスター
（h-BSA-Au NCs）を合成した。さらに、h-BSA-Au NCs を PS NPs 内に内包させるため、膨
潤法を用いて Au PS NPs を合成した。実験結果から、Au PS NPsは 365 nmの励起光照射下
で橙色の蛍光を示すことが確認された。しかし、本研究で得られた Au PS NPs の最大蛍光
波長が、検体の自家蛍光と重なる可能性が示唆された。この課題に対処するため、今後は
担体粒子の選定や修飾方法の工夫が必要であると考えられた。 
 
第 3章では、第 2章で明らかになった課題を踏まえ、蛍光波長が 700 nm以上の蛍光粒子
の合成を試みた。担体粒子を SiO2 NPsに置き換え、グルタチオン保護金ナノクラスター（GSH 
Au NCs）およびグルタチオン保護金銀合金ナノクラスター（GSH AuAg NCs）を表面に担持
させることで、蛍光共鳴エネルギー移動様の機構を構築し、蛍光波長の長波長化を目指し
た。実験材料には、塩化金酸、GSH、SiO2 NPsなどを用いた。NH2-SiO2は Stöber法、GSH Au 
NCsおよび GSH AuAg NCsは湿式還元法で合成した。また、Laye by Layer法を用いて、GSH 
Au NCs および GSH AuAg NCs を SiO2 NPs 上に積層させた蛍光シリカ粒子を合成した。実験
の結果、GSH Au NCs と GSH AuAg NCs はそれぞれ 698 nm と 706 nm の最大蛍光波長で赤色
蛍光を示した。さらに、合成した NH2-SiO2@Au@CS@AuAgは、365 nmの励起光照射下で 750 nm
の近赤外蛍光を発し、検体中の自家蛍光と明確に区別できることが確認された。これによ
り、NH2-SiO2@Au@CS@AuAgは臨床診断において高い応用可能性を持つことが示された。 
 
第 4 章では、臨床診断に広く用いられている CLEIA に適用するための MPS NPs の合成と
その特性評価について述べた。CLEIA において、抗体を固定化した MPS NPs は、標的抗原
を捕捉する上で重要な役割を果たす。しかし、従来の MPS NPs の合成方法は長時間の加熱
が必要であり、エネルギーコストが高いという課題があった。そこで、エマルジョン溶媒
蒸発法を用いて低コストで MPS NPs を合成し、その CLEIA における実用性を検討した。実
験では、PS、ステアリン酸、メタノールなどを使用した。MPS NPs はエマルジョン溶媒蒸
発法により合成され、粒子径分布、ゼータ電位、磁性粒子含有量などを評価した。特に、
メタノールを添加した水溶液中で合成された 4MeSA-MPS NPs は、他の方法で合成された粒
子と比較して最も高い磁性粒子含有量を示した。また、4MeSA-MPS NPs は迅速な磁気応答
を示し、C 反応性タンパク質の検出においても高感度で、80 pg/mL の検出限界を持つこと
が確認された。この結果は、メタノールの添加により PS 鎖がグロビュール構造を形成し、
酸化鉄粒子の捕捉効率が向上したためであると考えられた。これらの結果から、4MeSA-MPS 
NPsは CLEIAおよび他の臨床診断用途において有望な材料であることが示唆された。 


臨床検査を志向した機能性粒子の開発

趙, 崇貴

長谷川, 賢太郎

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
課題番号 Q24L-04 
課題名（和文） 人と機械の円滑な作業引き継ぎを目的とした筋活動に基づく準備度合いの推定 
課題名（英文） 
Readiness Estimation based on Muscle Activity toward Smooth Human-Machine Task 
Takeover 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
理工学部 理工学科 電子情報・生体医工学系 助教 
氏名 趙崇貴 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
理工学研究科 電子工学専攻 修士課程学生 
氏名 長谷川賢太郎 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
研究成果の概要（和文） 
人と機械の円滑な作業引き継ぎの実現には，機械が人間の状態を正しく認識した上で行動することが重要で
ある．特に，機械から人間への物体の受け渡しにおいては，受け手側である人間の身体的な準備度合いを把握
することが，安定した受け渡しに繋がると考えられる．本研究では，人間同士の棒の受け渡しタスクを対象と
し，受け手の関節剛性に寄与する主動筋と拮抗筋の共収縮と受け渡しの安定性との関係を解析した．実験の結
果，受け渡し前に受け手が関節剛性を高める手順により受け渡しが安定し，かつ主動筋と拮抗筋の共収縮の度
合いから関節剛性の高低を判断可能なことが示唆された． 
 
研究成果の概要（英文） 
To enable smooth task takeover between humans and machines, it is essential that the machine 
accurately assesses the human's state. In particular, understanding the receiver's physical readiness is key 
to a stable object handover. This study investigated how the co-contraction of agonist and antagonist 
muscles, related to joint stiffness, affects the stability of a human-to-human rod handover. Experimental 
results suggest that increased joint stiffness prior to handover improves stability and that the stiffness can 
be inferred from the degree of muscle co-contraction. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44 号 (2024 年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
1.研究開始当初の背景 
人間ロボット協働において，両者間で物体を受け
渡す場面が存在する．このような物体受け渡しは，
物体を介した人間とロボットの物理的な接触を伴う
ため，高い安全性が求められる．一方で，受け渡し
位置や姿勢が適切であっても，受け渡しの負荷に対
して，受け手の準備が十分でなく，受け渡しが不安
定になる場合が存在する．申請者は，円滑かつ安全
な作業引継ぎ（ここでは物体受け渡し）には作業量
の大きさに応じて事前に緊張状態を作ることが重要
であり，その緊張を身体的な準備度合いとして筋活
動から推定できると仮説を立てた．  
 
2.研究の目的 
本研究では，合図から実際の物体受け渡しまでの
区間に生じる，関節剛性に関与する主動筋と拮抗筋
の事前筋活動に基づいて，身体的な準備度合いを推
定することが可能か検証することを目的とした．  
 
3.研究の方法 
人間同士を対象に，棒（直径 25 mm，長さ 300 mm，
重量 115 g）を受け渡す際の，受け手側の筋活動，
棒上端の加速度（加速度センサの出力電圧）を計測
した．受け渡しは三指指尖把握で行ったため，主動
筋である浅指屈筋と，拮抗筋である総指伸筋の筋活
動を表面筋電位として計測した．  
受け渡し前の関節剛性向上の無し/有り（それぞれ
条件 1 と 2）の 2条件で，3 名の参加者（20代男性）
に対して，各条件 5試行受け渡しを実施した． 
 
4.研究成果 
 図 1 に主動筋・拮抗筋の正規化筋電位𝐸𝑀𝐺!"#$，
棒上端の合成加速度𝑎%"$&の例を示す．受け渡しタイ
ミング（𝑡'）を基準とした際，条件 1 と比較し，条
件 2 では受け渡し前の主動筋と拮抗筋の𝐸𝑀𝐺!"#$が
増加し，受け渡し後に𝑎%"$&が減少していることが確
認できる．参加者毎に各条件で平均した共収縮指標
𝛽と棒上端の合成加速度の大きさ𝑎#(!)*の参加者間
平均を図 2 に示す．条件 2 で𝛽が大きく共収縮が確
認でき，𝑎#(!)*が小さく安定性が高い結果となった． 
受け渡し前に受け手が関節剛性を高める手順が安
定性の向上に繋がり，関節剛性（身体的な準備）を
共収縮の度合いから確認できることが示唆された． 
  
5.主な発表論文等 
〔学会発表〕（計 2 件） 
① 長谷川賢太郎，趙崇貴，大西謙吾，"主動筋・拮
抗筋の共収縮による関節剛性向上に着目した物
体受け渡しの安定性解析", 日本機械学会ロボ
ティクス・メカトロニクス部門講演会
(ROBOMECH2025), 2P2-O04, 2025,（発表予
定）. 
② 長谷川賢太郎，趙崇貴，大西謙吾，"前腕の皮膚
変形計測に基づく等尺性収縮を反映する特徴の
抽出", 第 25 回計測自動制御学会システムイン
テグレーション部門講演会(SI2024), 2F5-04, 
2024. 
 
図 2 条件間の共収縮指標（β）と 
棒上端の合成加速度の大きさ（𝒂𝒓𝒂𝒏𝒈𝒆） 
 
図 1 受け渡し前後の筋活動と棒上端の加速度 
(a) 受け渡し前の関節剛性向上無し（条件 1） 
(b) 受け渡し前の関節剛性向上有り（条件 2） 


人と機械の円滑な作業引き継ぎを目的とした筋活動に基づく準備度合いの推定

井上, 淳

千代丸, 正志

大川, 孝浩

濱田, 優生

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44号 (2024年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
課題番号 Q24Y-01 
課題名（和文） 脚部障害に対する総合的評価手法の開発 
課題名（英文） Development of a Comprehensive Evaluation Method for Lower Limb Disorders 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
工学部 機械工学科 教授 
氏名 井上 淳 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位）  
文京学院大学 保健医療技術学部 准教授 
氏名 千代丸 正志 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
文京学院大学 保健医療技術学部 助教 
氏名 大川 孝浩 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
工学研究科 機械工学専攻 
氏名 濱田 優生  
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
 
氏名 
 
研究成果の概要（和文） 
本研究では、下肢の運動連鎖の解明を目的に、足部角度可変傾斜装置を開発し、底背屈や回内外運動を両足
4軸で制御可能にした。被験者を乗せた状態でモーションキャプチャを用いた実験を行い、特に回内運動時に
は股関節周囲筋が姿勢保持に関与することが示唆された。また、下腿の回旋を誘発するインソール研究では、
構造的に沈み込みと回転を対応させる新たな回転機構を開発し、特許出願も実施。力学特性の定式化により個
別設計が可能となり、実用化に向けた成果が得られた。 
 
研究成果の概要（英文） 
This study aimed to elucidate the kinetic chain of the lower limbs by developing a foot angle-adjustable 
tilting device capable of controlling four axes on both feet. Motion capture experiments showed that during 
pronation, the hip joint angle gradually increased, but decreased sharply when returning to neutral, 
suggesting hip muscle involvement in posture control. Parallel research on rotation-inducing insoles led 
to the development and patent filing of a new mechanism linking depression and rotation. By formalizing 
the relationship between rotation angle and mechanical properties, the structure can be customized for 
each patient, advancing its practical implementation.  
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 44号 (2024年度に終了した研究課題)   No.44 Tokyo Denki University                   
 
1.研究開始当初の背景 
膝や足部の障害に対する歩行解析は一般に、モーシ
ョンキャプチャや床反力計、加速度計、筋電位計など
を用いて実施されるが、機能評価は静的な評価が多く、
動的な評価や運動連鎖の評価が困難である。また、O
脚等の膝の症状に対しては軽度の段階から予防する手
法が日常の運動に限られており、積極的な予防が難し
い問題もある。 
2.研究の目的 
上記の問題に対し、本研究では、３年間の文京学院
大学 保健医療技術学部との共同研究で、下肢に障害の
ある患者に対する原因の解析、新たなリハビリ評価手
法や補助用具の開発、下肢障害そのものの予防を総合
的に行うことを目指している。２年目である本年度は
リハビリ患者の足部残存能力を動的に計測するため
の、足部傾斜制御装置の両足４軸同時制御システムの
開発、および足の内外旋を調整できるインソールの開
発・改良を行った。 
3.研究の方法 
下肢の運動連鎖の解明を目指した足部角度可変傾斜
装置の開発の研究においては、両足で 4軸を同時に制
御できるようにすることで、足の内返し・外返し時等
の機能評価を行うことができるようにした。実際に被
験者を乗せた状態で底背屈、回内外にそれぞれ 0度か
ら 15 度、同時に動かしてモーションキャプチャで計
測を行った。 
下腿の回旋を誘発させるインソールの研究において
は、2023年度に製作した回転機構の研究と平行して、
図 1に示すような、沈み込み量と回転量を構造的に一
対一に対応させるような、異なる形状の回転機構の開
発を目指した。 
4.研究成果 
足部傾斜制御装置を用いた実験では、動的に傾斜角
度を変えた際の様々な知見が得られた。図 2に回内時
の矢状面の角度を示すように、傾斜装置を回内 15 度
まで傾け、その後 0度まで戻した際の各足部関節の角
度は、回内から 15 度の停止時にかけて股関節角度が
徐々に増加するのに対して、0度に戻す際には急激に 
Fig. 1 Overall view  
 
Fig. 2 Angle change in pronation direction  
 
角度が小さくなることがわかる。このことから、自
ら回内をする時と違い、股関節周りの筋が働いて姿勢
を保とうとすることがわかる。本研究で得られた知見
は患者の立位姿勢維持能力を統合的に評価する際に応
用可能である。 
また、インソールの研究ではインソール内に設置す
る回転機構の特許を出願したほか、回転時に掛かる力
や機構内部の歯の数、内部の材質の弾性係数等と回転
角度との間で定式化を図り、患者ごとに異なる体重や
回転させるべき角度によって構造をテーラーメード的
に変更できるようにしたほか、図 1にも示した、より
安定度の高い構造を開発し、実用化に向けても研究を
進めることができた。 
 
5.主な発表論文等 
〔学会発表〕（計 1件） 
① 川端 勇樹，井上 淳“下腿回旋誘発インソール
に搭載する回転機構の形状の違いによる性能への
影響の考察” ROBOMECH2025 
〔特許出願〕（計 1件） 
② 井上 淳, 濱田 優生, 大川 孝浩“靴のソール
内に配設された緩衝装置” 特願 2024-086338 
 


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