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

東京電機大学博士（工学）2024doctoral thesi

Julio, Christian, Young

学位論文審査の結果の要旨    
報告番号 先端科学技術甲第 191号 氏 名 ヤング ジュリオ クリスティアン 
論文題目 
 Evaluation of Speech Recognition, Text-to-Speech, and Generative Text Artificial 
Intelligence for English as Foreign Language Learning Speaking Practices 
論文審査委員会 
委員（主査） 教授 宍戸 真 
委員（副査） 教授 柴田 滝也 
委員（副査） 教授 土肥 紳一 
委員（副査） 教授 前田 英作 
研究の背景 
個別スピーキング練習のための実行可能なソリューションとしてチャットボットが活用されて
いる。チャットボットは、学習者の不安を軽減し、サポート的な学習環境を育む、ネイティブ・ス
ピーカーに代わる有望な代替手段を提供する。しかし、チャットボット・アプリケーションの開発
には、特に学習教材の作成とその中で使用される音声に関連する多大なコストがかかる。そこで本
研究では、音声制作の問題を解決するための Text-to-Speech 技術である WaveNet と、対話練習教材
を作成するためのオフライン生成 AI 技術、特に ChatGPT の性能評価に着目した。 
研究の目的 
本研究では、スピーキング用アプリケーションにおける AI 技術の統合を調査し、音声制作の問
題を解決するための WaveNet と対話練習教材を作成するためのオフライン生成 AI 技術である
ChatGPT の性能評価に着目した。英語学習領域におけるオフライン音声認識（SR）の実装が限定
的であることを考慮し、オフライン SR としての Vosk の適用可能性についても研究する。実験を
実施し、WaveNet の TTS によって作成された教材は、ネイティブ・スピーカーの音声よりも自然
ではないと認識されるが、学習者にとっては同等に理解しやすく、活用できることを明らかにする。 
研究の内容 
第 1 章は序章として、研究の背景、動機、目的を明記している。この章では、英語学習プロセス
を支援するスピーキング練習用アプリケーションの重要性を強調し、これらのコンテンツ開発にか
かる高いコストに関する課題を強調する。続いて、EFL 学習におけるテキスト生成 AI と音声合成
技術の導入が進行中であることを論じ、特定された課題に対する解決策としての可能性を強調する。
さらに、オフライン音声認識（SR）を英語学習に取り入れるという、あまり研究されていない分野
についても触れ、この分野における既存研究の少なさを強調する。その後、TTS と Text Generative 
AI をコンテンツに統合し、学生の音声入力を自動分析するオフライン SR 技術を搭載したスピーキ
ング練習アプリを提案・開発する方向性を確立した。提案するアプリは、学生が自主的にスピーキ
ングを練習するための補助教材として機能する。この方向性に基づき、システムに組み込まれた既
存の AI 技術の実装、分析、評価の概要を示す一連の実験について詳述する。この成果は、 
Young, J.C. & Shishido, M. Natural Language Processing Technologies in English as Second 
Language Learning Applications: A Review. 言語処理学会第 28 回年次大会(NLP2022). p. 
615-619. 2022 年 3 月. 静岡県浜松市. としてまとめられている。 
第 2 章では、外国語としての英語学習のための音声合成技術によって生成される音声品質を評価
する実験の実施に主眼を置いている。この実験では、英語の教科書から派生したリスニング練習用
の補助ダイアログを使用して構成されている。各ダイアログのセリフはネイティブ・スピーカーに
よって作成され、ダイアログ内の対応するテキストと照合される。WaveNet TTS を用いて、各対
応テキストの TTS バージョンを生成する。各音声グループの品質を評価するために、音声教材を
ランダムにシャッフルし、各音声の発音の正確さ、理解しやすさ、分かりやすさ、自然さなど、様々
な知覚基準について学生の判断を求める。その後、学生に各音声の書き写しをさせ、書き写しエラ
ー率を計算する。その後、各音声グループの知覚品質と書き取りエラー率の両方を分析することで、
結論を導く。このプロセスを通じて、英会話練習にネイティブ・スピーカーが参加することの代替
となりうる TTS 生成音声教材の妥当性を見極めることを目的とする。この成果は、 
Young, J. C. & Shishido, M. Evaluating WaveNet Synthetic Speech for English as Second 
Language Listening Activities. 2022 Joint 12th International Conference on Soft Computing 
and Intelligent Systems and 23rd International Symposium on Advanced Intelligent Systems 
(SCIS&ISIS). December, 2022. Ise, Mie. としてまとめられている。 
第 3 章では、開発した音声コンテンツに WaveNet の TTS を使用した音読練習からなるスピー
キング練習アプリケーションを紹介している。このアプリケーションは、オフライン音声認識を統
合し、学生の音声入力を効率的に認識し、修正フィードバックを提供する。このため、SR システ
ムによって認識された学生の音声入力結果と、ダイアログ内の参照テキストを比較した。その後 SR
による書き取りの誤り率を測定するために、アプリを利用した実験を行った。その他、オフライン
SR システムを学習アプリに組み込むことに関する参加者の経験や見解を収集し、評価プロセスに
おけるアプリの質的側面を分析した。これらの成果は、 
Young, J. C. & Shishido, M. Evaluation of Offline Automated Speech Recognition for English 
as Second Language Learning Application. EdMedia + Innovate Learning Online 2022 - 
Online, November 1-3, 2022. pp. 19-25. としてまとめられている。 
第 4 章では、スピーキング練習アプリケーションの開発において、教育者に多大な時間と労力を
要求するダイアログ作成プロセスの課題を取り上げる。この課題に対処するため、本章では
ChatGPT を音読活動用に調整された参照用ダイアログを生成する強力なツールとして活用し、学
生にスピーキングスキルを向上させるプラットフォームを提供する。一連の実験を通して、
ChatGPT によって生成された教材の適切性が評価される。各実験では、ChatGPT によって生成さ
れた教材に最も適したターゲットオーディエンスを決定するために、一連の読みやすさのメトリク
スを採用している。ChatGPT の出力品質に様々なプロンプトが影響することを認識し、この章で
はプロンプトエンジニアリング技術の違いが ChatGPT から得られる結果の品質にどのような影響
を与えるかを分析した。この成果は、 
Young, J. C. & Shishido, M. Evaluation of the Potential Usage of ChatGPT for Providing 
Easier Reading Materials for EFL Students. EdMedia + Innovate Learning 2023 Vienna.  
Vienna, Austria, July 10-14, 2023. pp.155-162. Outstanding Paper Presentation Award 受賞 
Young, J. C. and Shishido, M. Investigating OpenAI’s ChatGPT Potentials in Generating 
Chatbot’s Dialogue for English as a Foreign Language Learning. International Journal of 
Advanced Computer Science and Applications (IJACSA Volume 14 Number 6) p. 65-72. 2023 
年 7 月. としてまとめられている。 
第 5 章では、ChatGPT で作成した教材を既存のスピーキング練習アプリケーションに統合する。
学生のスピーキング練習をサポートするアプリケーションの有効性を評価するために、実験が行わ
れる。この章では、事前・事後テストを利用し、学生がアプリの使用により顕著な影響を経験する
かどうかを検証する。さらに、アプリケーションを使用した生徒の経験を積極的に求め、ユーザー
エクスペリエンスに関する貴重な定性的洞察を提供する。 
最後に、第 6 章では、各 AI 技術の個別実験から得られた知見を、アプリ利用の実験結果から、
効果や学生の視点と統合する。本章は、AI 技術を EFL のスピーキング練習に取り入れることの長
所と短所の分析で締めくくられる。さらに、アプリ使用後に学生が認識したニーズについて議論し、
改善点を強調する。これらの洞察に基づき、より効果的な AI 対応スピーキング練習アプリを開発
するための今後の研究の方向性を提案する。 
以上、本論文において著者が検討して得た結論に記された事柄は、教育工学、自然言語処理、機
械学習において極めて有用であると判断できることから、本論文の価値は工学的、工業的な観点か
らも十分に評価できる。よって、本論文は博士（工学）の学位論文として十分な価値を有するもの
と認められる。 


English

Evaluation of Speech Recognition, Text-to-Speech, and Generative Text Artificial Intelligence for English as Foreign Language Learning Speaking Practices

山内, 賢太郎

                                    様式 1 - 2 
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        号 氏 名  山内 賢太郎 
論文題目 接着剤と低表面自由エネルギー被着体との接着強度に関する研究 
 
論文は，全６章からなっている． 
第１章は，序論であり，研究の目的と背景が記される．本研究は，エポキシ樹
脂接着剤と低表面自由エネルギーポリマーの接着において，接着強度の表面自
由エネルギー依存性について明らかにすることを目的とし，接着メカニズムの
解明により医療業界等における低表面自由エネルギー被着体の用途拡大を目指
す． 
被着体が低表面自由エネルギーであるポリマーの場合，エポキシ樹脂との接着
強度はポリマーの表面自由エネルギーの増加に対し直線的に増加することが報
告されている．ただしこの報告では表面自由エネルギーの下限が 20mN/mであり
20mN/m 以下の領域では接着強度と表面自由エネルギーとの間でどのような関係
があるかについては不明であった． 
接着強度の表面自由エネルギー依存性を明らかにするうえで以下の実験的課題
と理論的課題があった． 
実験的課題は，20mN/m 以下の表面自由エネルギーを有する被着体の作製が困難
なことであった． 
理論的課題は，接着に関する既存の３つの破壊力学的理論すなわち Griffithの
理論，き裂の存在を想定した異種接着材料の破壊力学理論，き裂の存在を想定し
ない異種接着材料の破壊力学理論のいずれの場合も，接着強度の表面自由エネ
ルギー依存性を説明することはできないことであった．  
第２章では，実験的課題を解決するため金属試料の上に PTFE 粒子を含む液体
塗料などの低表面自由エネルギー塗膜を塗布し，20mN/m より低い表面自由エネ
ルギーを有する被着体を実現した．実験的課題を解決することにより，接着強度
と表面自由エネルギーとの直線関係を支配する法則の下限値を，従来値の
20mN/mから 15.3 mN/m へと低下させた．  
第３章では，理論的課題を解決するためエポキシ樹脂とポリマーの接着体を
両者の平均的な物性を有する物体とみなし, その物体に対し Griffithの理論を
適用した．さらにこの理論に液状エポキシ樹脂の表面自由エネルギーより低い
表面自由エネルギーを有するポリマーの表面ではぬれ性が低下し接着強度が低
下するというファクターを乗じることにより接着強度と表面自由エネルギーと
の関係を表す式を導出した． 
 
 
図１ 接着強度の表面自由エネルギー依存性．実線は切り欠きの長さc= 3.7 μm 
とした場合の理論値．  
 
図１に示すようにこの理論式は表面自由エネルギーが 15.3mN/m以上の領域で実
験値と一致した．表面自由エネルギーが 2.3mN/m の場合の接着強度は被着体表
面が PTFE粒子分散材料であることから説明される．  
第４章では，応力特異場パラメ−タの表面自由エネルギー依存性を明らかにし
た．これまでの章において接着強度としてせん断引張強度を用いた．しかしエポ
キシ樹脂とポリマーの接着において接着端の応力特異場に着目した場合，せん
断引張強度の代りに応力特異場パラメータを用いることが提案されている．本
章では特性方程式を解くことによりエポキシ樹脂とポリマーの接着における特
異性の指数λを求め，表面自由エネルギーが減少すればλは増加傾向がみられ
20.4 mN/mで飽和値 0.5に達することを明らかにした．  
第５章では，これまでの章で得られた，接着剤と低表面自由エネルギー被着体
との接着強度の表面自由エネルギー依存性についての研究成果を，動的接着現
象である低表面自由エネルギー上での粒子のランダムウォークに適用した．そ
の結果，低表面自由エネルギー表面では付着力が弱くランダムウォークによる
粒子の平均移動距離が増加することから光触媒粒子分散抗菌材料の抗菌性向上
メカニズムを明らかにした．  
第６章は本研究の総括を行った．  
 


Japanese

接着剤と低表面自由エネルギー被着体との接着強度に関する研究

近藤, 通朗

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
課題番号 Q22J-01 
課題名（和文） 順序構造をもつ一般化近似空間の研究 
課題名（英文） Research on generalized approximation spaces with partial order 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
数学系列，特定教授 
氏名 近藤 通朗 
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） 
L を剰余束，U を空でない集合，R を L-ファジイ関係，すなわち写像 U×U→L とするとき，一般化近似空
間(U,R)において，R から定義される上近似演算子 R+の性質を詳細に調べた．写像 F : LU → LUで条件 
(N1) F (a ⊙ 𝐴𝐴) = a ⊙ F (𝐴𝐴); 
(N2) F (∨𝐴𝐴𝐴𝐴 )=∨F(𝐴𝐴𝐴𝐴) 
を満たすものを正規演算子と定義するとき， 
(1) 任意の上近似演算子 R+は正規演算子であること， 
(2) 任意の正規演算子 F に対して，F=R＋となる L-ファジイ関係が唯一つ存在すること， 
したがって，正規演算子と上近似演算子は一対一に対応することを示した． 
 
研究成果の概要（英文） 
Let L be a residuated lattice, U a non-empty set and R a L-fuzzy relation, that is, R is a map U×U→L. 
For a generalized approximation space (UR), I studied properties of upper approximation operators R+ in 
details. An operator F : LU → LU satisfying conditions (N1) F (a ⊙ 𝐴𝐴) = a ⊙ F (𝐴𝐴) and (N2) F (∨𝐴𝐴𝐴𝐴 )=∨
F(𝐴𝐴𝐴𝐴) is called normal. I proved that every upper approximation operator R+ is normal and, conversely, for 
any normal operator F there exists a unique L-fuzzy relation R such that F=R＋. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
1.研究開始当初の背景 
ビッグデータの解析や近似推論等，データ集合か
ら（隠れた）知識を得たり判断を下す手法として，
ラフ集合がある．ラフ集合による近似推論において
最も重要な概念が近似空間である．これまでの近似
空間(X,R) では，X は有限集合，R は X 上の同値
関係という制限のため，様々な応用技術の数学的基
盤とはなりえなかった．また，U は数学的構造を持
たないため，知識を表すと考えられる U の部分集
合に対して，知識（部分集合）の間の関係は全く考
察できなかった． 
2.研究の目的 
本研究ではこのような制約に由来する困難を解決
するため，より一般的な枠組みの中で考察すること
にした．まず L を順序構造を持つ集合，特に剰余束
とし，U は空でない任意の集合，R を L-ファジイ
関係と呼ばれる写像 R:U×U→L とする一般近似空
間(U,R)を考えた．L={0,1}の場合がこれまでの近似
空間である．本研究課題では，L が順序などの数学
的構造を持つ対象，特に剰余束として研究を進め
た． 
3.研究の方法 
剰余束 L に対する一般近似空間(U,R)において，
L-ファジイ関係 R から定義される上近似演算子
R+:LU→LU のもつ性質を詳細に調べた．R+(A)をデ
ータ集合 U における A に関する知識と考えるので
ある．上近似演算子 R+の持つ性質のうち，次の 2 つ
の性質に着目した： 
(N1) R+ (a ⊙ 𝐴𝐴) = a ⊙ R+ (𝐴𝐴) 
(N2) R+ (∨𝐴𝐴𝐴𝐴 )=∨R+ (𝐴𝐴𝐴𝐴) 
この 2 つの性質から R+の持つ多くの性質が導かれ
ることがわかった．これは L-ファジイ関係 R;U×U
→L から(N1),(N2)を満たす演算子 R+:LU→LU が定
義できることを表している．そこで次のような問い
が自然に生じる: 
1．逆に，任意の演算子 F:LU→LU から L-ファジイ
関係 R;U×U→L が構成できるか？ 
しかし，L-ファジイ関係全体 L(U×U)と演算子全体
(LU) (LU)の濃度を比較すれば，これは明らかにNo で
あることがわかる.そこで実質的な問いは 
問 どのような条件があれば演算子 F:LU→LUから
L-ファジイ関係 R;U×U→L が構成できるか？とな
る．  
4.研究成果 
この問題に関して，次の結果を得た：演算子 F:LU
→LUが条件 
(N1) F (a ⊙ 𝐴𝐴) = a ⊙ F (𝐴𝐴); 
(N2) F (∨𝐴𝐴𝐴𝐴 )=∨F(𝐴𝐴𝐴𝐴) 
を満たせば，その演算子 F から L-ファジイ関係 RF
を作ることができる． 
また，L-ファジイ関係 RF から作られる上近似演算
子(RF)+は元の演算子 F と一致すること， 
(RF)+ = F 
を示すことができた．この結果から，上近似演算子
と条件(N1),(N2)を満たす演算子が一対一に対応す
ることが示された．  
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 5 件）すべて査読有 
① M.Kondo:Properties of stabilizers in 
residuated lattices, Soft Comput 26, 6981–
6988 (2022). 
② J. Jarvinen and M. Kondo: Relational 
correspondences for L-fuzzy rough 
approximations defined on De Morgan 
Heyting algebras, Soft Computing 28, 903–
916 (2024) 
〔学会発表〕（計 5 件） 
① AAA103:OnL-fuzzy approximation operators 
on residuatedlattices, Tartu, Estonia, June 9-
11, 2023 
② IEEE ISMVL2023 On Quotient Algebras of 
Normal eo-algebras by Congruences, May 23, 
2023, Matsue, Shimane, Japan 


順序構造をもつ一般化近似空間の研究

池田, 雄介

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
課題番号 Q22J-02 
課題名（和文） 機械学習を用いた室内音場の境界条件推定に関する研究 
課題名（英文） Estimation of boundary conditions in room acoustics with machine learning 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
未来科学部 情報メディア学科 教授 
氏名 池田 雄介 
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） 
本研究では，深層学習を用いた少数の室内インパルス応答からの壁面吸音率の推定手法について検討を行っ
た。提案手法では、物理モデルを用いた疑似マイクロホン信号の生成や、数値解析によるデータ駆動型深層学
習によって、部屋の中央付近に設置された少数のマイクロホンから各壁面の吸音率の推定を行った。境界要素
法等の数値解析を用いた２次元音場シミュレーション実験から、マイクロホン位置や部屋形状にかかわらず、
一定精度で吸音率が推定可能なことが明らかとなった。 
 
研究成果の概要（英文） 
This study investigates a method for estimating the sound absorption coefficients of wall surfaces from a 
small number of room impulse responses using deep learning. In the proposed method, the sound 
absorption coefficient of each wall was estimated from a small number of microphones placed near the 
center of the room by generating pseudo microphone signals using a physical model and data-driven deep 
learning based on numerical analysis. The experiments on two-dimensional sound field simulation using 
numerical analysis such as the boundary element method revealed that the sound absorption coefficients 
can be estimated with a certain accuracy regardless of the microphone positions and the room geometry. 
 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
1.研究開始当初の背景 
実際の室内音場を数値解析によって求めるには、
室内音場をモデル化する必要がある。その際、境
界条件の把握が重要となる。室内音場の場合、境
界面(壁面， 床など)の吸音率や音響インピーダン
スの把握が課題となり，一般に，現場での実測に
は，境界面付近を 走査するように非常に多くの
計測を行う必要があり，測定は容易ではない。ま
た，近年，測定したマイクロホン信号と数値解析
を併用した吸音率の推定手法が提案されている
が，十分な精度の推定が困難であった。 
2.研究の目的 
そこで、本研究では、効率的な壁面の吸音率の取
得を目指して，少数の室内インパルス応答計測デ
ータから機械学習による壁面の音響インピーダ
ンス推定を行うことを目的とする。数値解析によ
るデータ駆動型深層学習によって、マイクロホン
の位置や部屋形状にできるだけ依存せずに、壁面
ごとの吸音率を推定する。数値解析によるデータ
生成を学習データとして、ネットワークアーキテ
クチャの比較と物理モデルを用いた疑似マイク
ロホン信号の生成の有効性を明らかにする。 
3.研究の方法 
部屋の中央付近をグリッド状に区分けし、そのグ
リッド点の一部で計測されたインパルス応答か
ら、各壁面の吸音率を推定する事を考える。吸音
率は周波数ごとによって異なるため、入力信号を
複素音圧として、実部と虚部にチャンネルに分け
て周波数ごとにネットワークに入力する。入力信
号の空間的な位置関係を保持したまま学習する
ため、ネットワークアーキテクチャには CNN を
中心に用いた。また、壁面形状は固定された矩形
形状もしくは、四辺形の自由形状の２つの条件で
検討を行った。さらに、音伝搬の物理モデルとし
て点音源を用いて音場をモデル化する等価音源
法を用いて、計測以外のグリッド点での音圧を予
測し、深層学習の入力とする手法の検討を行っ
た。データ生成における単純化のため、２次元音
場において手法の検討を行ったが、虚像法を用い
た室なインパルス応答シミュレーションを用い
て作成されたデータから３次元 CNN を用いた壁
面吸音率の推定を行う。 
4.研究成果 
２次元音場シミュレーション実験の結果から、等
価音源法を用いた疑似マイクロホン信号の生成
を用いることで、マイクロホン本数を擬似的に増
やすことで、少数マイクロホンの信号のみを用い
た場合と比べ、若干の推定精度の改善が見られ
た。しかし、多数の実マイクロホンを用いた場合
と比較すると、十分な改善ではなく、さらなる検
討が必要であることが明らかとなった。次に、部
屋形状を四辺形自由形状として、部屋形状の情報
を用いることなく、少数マイクロホン信号のみを
用いて各壁面の吸音率の推定を試みたところ、部
屋形状が固定されている場合と比較して、若干の
推定精度は悪化するが、中央値でRMSEが約 0.05
と十分な精度で推定可能なことが明らかとなっ
た。また、３次元 CNN を用いることで、３次元
音場への適用も検討した。 
5.主な発表論文等 
〔学会発表〕（計 10 件） 
① Hiroto Arai, Gen Sato, Yusuke Ikeda, 
“Data-driven estimation of sound 
absorption coefficients considering the 
positions of microphones,” Proc. of Inter-
noise 2023, 6pages (2023. 8) 
② 大川祐貴子, 松橋遼, 津國和泉, 池田雄介, 
及川靖広, “等価音源法と機械学習を用いた少
数計測による壁面吸音率の推定,” 日本音響
学会講演論文集 (2022.9) 
③ 鬼澤諒介，佐藤元，池田雄介, “深層学習を用
いた少数マイクロホンによる散乱音場の可
視化,” 2023 年電子情報通信学会総合大会 
(2024.3) 
④ Gen Sato, Yusuke Ikeda, “Data-driven 
simulation for two-dimentional sound field 
considering room shape,” Proc. of Inter-
noise 2023, 6pages (2023. 8) 他６件 


機械学習を用いた室内音場の境界条件推定に関する研究

東京電機大学博士（情報学）2023doctoral thesi

新井, 聡真

学位論文審査の結果の要旨    
報告番号 先端科学技術     第 190号 氏 名 新井 聡真  
論文題目 電子音響音楽における聴取過程の定量化に関する研究 
論文審査委員会 
委員（主査）Ｄ○合 柴山 拓郎 教授  （情報学専攻）   
委員（副査）Ｄ○合 髙橋 達二 教授  （情報学専攻）   
委員（副査）Ｄ○合 中山 洋  教授  （情報学専攻）   
委員（副査）Ｄ○合 矢口 博之 教授  （情報学専攻）       
  
 研究の背景 
電子音響音楽は 1948 年にフランス・パリで創始され、通常、騒音と分類される音を用い
て創作されるため、世間一般で音楽として捉えられている楽曲がもつリズム、メロディ、
コードといった特徴が明確に存在しない。よって楽曲毎に特殊性が高く、それらに通底す
る「音楽理論」に代わる普遍的な構造は見出せていない。電子音響音楽は、使用する素材
やその集合によって形成される音響表象における音響学的な複雑さに加え、19世紀後半か
ら現れた哲学的な指向をもつ芸術音楽の延長線上に位置付けられているため、現在の創作
表現は少数の専門家による閉鎖的な場で実践されている。これら前者の可聴領域、後者の
非可聴領域における双方の構造は、多くの人々の電子音響音楽に対する難解な印象を形成
する主要因と考えられる。多くの人々に対し電子音響音楽実践の創作表現を共有すること
は、従来「音楽」とは考えられなかった対象を「音楽」として包含する感性の拡張を意味
し、社会的に構築された「価値観」を再考する契機を提案するものである。 
                研究の目的 
本研究は、通常の音楽と比較したときに音響学的な複雑性が高い電子音響音楽を対象とし、
a)音楽構造と聴取の関係性と、b)創作経験の獲得による聴取への効果について、認知科学
的な視点から定量的に調査し、これまで未踏であった本領域の基礎研究となる情報を取得
する。これらの調査は、社会的に確立した作曲家の作品に対する記号論を基盤とした構造
の理解を主柱とする現在の主流に対し、より多様な未経験者の聴取と創作を観察対象とし
て包含し、認知科学的な視点に基づいた電子音響音楽の創作表現理論を構築することを目
的としている。 
研究の内容 
本研究は大きく分けて 2つの柱から構成されており、4章の音響素材の配列順序と聴取の
関係性に関する調査及び、5 章の創作経験の獲得による難解とされる楽曲に対する印象へ
の効果に関する調査である。4 章では、電子音響音楽のジャンルの一つである具体音楽を
創始したピエール・シェフェール作曲の Étude aux Chemins de Fer（1948）を取り上げ、
原曲と原曲を並び替えた試聴資料との間での聴取時の印象の差異を定量化している。この
実験では調査参加者から意味差判別法で回答を取得し、原曲と試聴資料の間の印象の差異
を、有意差検定と主成分分析を用いて明確化している。この成果は、 
［1］ 新井聡真, 桝元勇樹, 矢口博之, 大村英史, 柴山拓郎, 電子音響音楽における音響
素材の順序に関する認知基盤の研究, 環境芸術, Vol.30, pp.34-39（2023）. 
としてまとめられている。5 章では電子音響音楽の創作経験を獲得した人が、その創作経
験の前後で、難解とみなされる 3 曲に対する印象がいかに変化するか定量化されている。
この実験では調査参加者から意味差判別法で回答を取得し、創作前後での印象の差異を有
意差検定で明確化している。この成果は、 
［2］ Arai, S., Yaguchi, H., Ohmura, H., Brümmer, L., Shibayama, T., Quantifying 
the Extended Acceptance of Pioneering Art Music Through the Creation of 
Electroacoustic Music, Proceedings of the Sound and Music Computing 
Conference, pp.296-303, (2023）. 
としてまとめられている。 
学位審査会において副査から指摘があったように、この論文の強みはその新奇的な試みに
ある。調性音楽では音楽情報処理と結びつきその表現や教育、エンタメといった多方面で
著しく発展したが、電子音響音楽では現状その独特な先駆的表現を除いた方面における研
究成果が乏しい。本研究の内容は、今後電子音響音楽の構造分析、教育について研究する
者にとって基礎研究となりうる価値を有する内容となっていることは高く評価できる。そ
の反面、4 章の音要素の配列順序に関する調査については、実際の音響素材の配置と分析
結果として現れたものの関連性に対する考察が不足していることと、最終的に創作理論へ
の構築を目指しているが、その構築に至るまでの具体的な道筋が記されていないため、今
回の実験がその理論構築のどの段階の調査であるのか不明瞭であり、本実験の重要性が計
りかねるという指摘もあった。無論騒音が用いられているため実際の素材の順序と結果の
間の相関関係を容易に決定づけることができないことは理解するが、他の分析方法に関す
る検証や、創作理論の構築についても筆者独自の視点による新たな提案が提示されること
が今後期待される。5 章では筆者がフィールドワークで長年参画してきた経験から問題意
識に至った経緯はよく理解でき、本調査でも有意義な結果が得られているといえるが、電
子音響音楽を創作することこそがその印象へ寄与するのか不明瞭であること、また、好意
的な印象を調査するためには異なった質問方式が適切ではないのかといった指摘もあった。 
以上のように、論述や調査として不足している点も指摘されたが、先行研究を広範に調査
しその主要な資料を読み解いたこと、また自身が参画するフィールドワークから現状の電
子音響音楽の領域における課題を見出したこと、また、これまで本領域では皆無だった定
量的なアプローチによって、電子音響音楽の音楽実践に関し新たな視点を提供したという
点で、極めて有用であると判断できる。よって、本論文は博士（情報学）の学位論文とし
て十分な価値を有するものと認められる。 


電子音響音楽における聴取過程の定量化に関する研究

樋口, あや

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University           
 
課題番号 Q23K-04 
課題名（和文） 3m パラボラアンテナを活用した天体観測の開拓 
課題名（英文） Development of astronomical observation by using TDU 3m antenna 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
理工学部 理学系 助教 
氏名 樋口 あや 
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） 
東京電機大学理工学部鳩山キャンパスには、人工衛星追尾専用（X-Band/S-Band）の口径 3 m のパラボラアン
テナが本館屋上に設置されている。本研究では、構想の第一歩として、このパラボラアンテナを天文観測がで
きるシステムに改良する。初年度は、アンテナの天文利用が可能かどうかの調査・測定装置の購入・試験観測
を行い、制限はあるが、地球大気の光学的厚さの測定は可能であることがわかった。観測手法についてはマニ
ュアル化し、次年度のオナーズプログラム「宇宙工学 A」の講義で、観測実習を検討している。 
 
研究成果の概要（英文） 
At the Hatoyama Campus of Tokyo Denki University, there is a 3-meter diameter antenna for satellite 
tracking (X-Band/S-Band) installed on the main building's rooftop. In this research, the first step involves 
enhancing this antenna system for astronomical observations. This year, investigations into the feasibility 
of astronomical use of the antenna, procurement of measurement equipment, and test observations were 
conducted. While there are limitations, it was determined that it is possible to measure the optical depth of 
the atmosphere. The observational methodology will be documented in a manual, and consideration is 
being given to incorporating observational exercises in the "Space Engineering A" (Honors Program) for the 
following year. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University           
 
1.研究開始当初の背景 
近年の天文観測は、最新の技術を用いた精密観測が
主流になってきている。特に電波観測は、Atacama 
Large Millimeter/submillimeter Array （ALMA）
望遠鏡による高分解能観測が進み、電波天文学の歴
史が変わりつつある。T-タウリ型星、おうし座 HL
星における原始惑星系円盤内のリング状構造の発
見、および、DSHARP プロジェクトによるその多様
性の発見は、惑星系形成領域の観測研究の大きな進
展となった。申請者はこれまでに、惑星系形成過程
の後期段階である、中心星周りが塵の残骸で囲まれ
たデブリ（残骸）円盤に対してガス成分の観測を行
ってきた。デブリ円盤は惑星形成が完了した段階で、
ガス成分はすでに散逸されたと考えられていたが、
炭素原子の電子基底状態の微細構造遷移（3P1-3P0: 
492 GHz）の観測をチリのアカタマ砂漠（標高 4800 
m）にある国立天文台の Atacama Submillimeter 
Telescope Experiment（ASTE）望遠鏡を用いて行
ったところ、約 100 時間超の観測で検出に初めて成
功した。その後、ALMA 望遠鏡で高分解能観測を行
うことで、デブリ円盤に付随する炭素原子の空間構
造（図 1 左）を明らかにした。しかしデブリ円盤に
付随するガス成分の組成を高分解能観測で明らかに
しようと、様々な分子輝線の探査を行ってきたが（図
1 右）、干渉計観測により広がった成分を落としてし
まう影響なのか、未だに検出には至っていない。申
請者はこの結果をふまえ、干渉計観測の一つの難し
さを痛感するとともに、改めて単一口径望遠鏡によ
る観測の現代的重要さを認識している。さらに、明
らかになってきた原始惑星系円盤の多様性を生む物
理的要因の探求には、単一口径望遠鏡による個々の
天体を育んだ分子雲スケールでの構造の理解が強く
求められる。 
幸い、東京電機大学理工学部鳩山キャンパスには、
口径 3 m のパラボラアンテナ（以下、TDU アンテ
ナ）が本館屋上に設置されており、主に本学の衛星
リモートセンシング研究室が、人工衛星追尾専用と
して使用している。もしこの TDU アンテナが、人
工衛星の追尾だけでなく、天文観測にも使うことが
できれば、アンテナが大学キャンパス内にあること
で、常時観測を行うことができ、大規模なサーベイ
観測研究を推進するには大変理想的な環境となる。
このような考えから本研究を着想した。 
 
図1：アルマ望遠鏡で得られた炭素原子放射の画像（左）と
メタノールと思われるスペクトル（右）（視線速度0 km/s
付近） 
2.研究の目的 
本研究の目的は、近傍の星・惑星系形成領域の分子
探査サーベイを行う単一口径望遠鏡を東京電機大学
鳩山キャンパスに実現し、将来的にミリ波帯（7 mm, 
できれば 3 mm）で常時運用できる電波望遠鏡にす
ることである。分子雲スケールで分子組成の高感度
探査を行い、その結果を ALMA 望遠鏡で観測される
惑星系形成領域の物理的・化学的多様性と対応させ
ることで、多様な惑星系を生む物理的要因の理解に
資する。そのために、現在設置されているリモート
センシング用の TDU アンテナを天文観測へ使える
ように改良する。具体的には、現状のパラボラアン
テナの性能評価（アンテナ能率・天体追尾機能の調
査・強度較正・受信機の雑音温度測定）と鳩山キャ
ンパスでの観測条件を調査し、それに応じた観測装
置の導入を検討する。 
 
図 2：（左）空からの電力を測定している様子。（右）TDU
アンテナの受信機前に電波吸収体を置いて電力を測定して
いる様子。 
3.研究の方法 
本研究では TDU アンテナを、5 年間で天文観測がで
きるシステムとして整備する。既に試験的に R-Sky
法による大気込みシステム雑音温度の測定、大気の
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University           
 
光学的厚みの測定までは行なっている。今後は天体
追尾システムの確認、点状電波連続波源の観測によ
りアンテナの能率測定を行うとともに、強度較正シ
ステムを確立する。アンテナの仕様上の鏡面精度は
0.35 mm であるので、ミリ波への応用は十分可能で
ある。 
[初年度]  
• アンテナの構造が、本格的な電波天文観測に対
応できるか、アンテナのメンテナンスを行って
いる東陽テクニカの担当者を交えて検討し、必
要であれば改良を行う。 
• 測定装置を整備し、測定方法に関するマニュア
ルを作成する。 
[2 年目]  
• 観測のシーケンスについて検討する。 
• 観測を流すコマンドを確認し、必要であればプ
ログラムの改良を行う。 
[3 年目]  
• 太陽や惑星からの電波を測定し、アンテナの能
率測定を行う。 
• 強度較正の精度を評価する。 
• 鳩山キャンパスの観測条件についてのサイト
評価を行う。 
[4 年目] 
• 分光計の搭載を検討しつつ、X-Band/S-Band
帯で試験的に運用を開始する。 
[5 年目] 
• 他の研究機関や大学との共同研究で、ミリ波帯
の受信機の搭載についての検討を行う。 
4.研究成果 
茨城大学宇宙科学教育研究センターの米倉覚則教授
の協力の元、TDU アンテナが天文観測へ利用可能か
の確認作業として、アンテナ仰角を変えて、空と受
信機前に電波吸収体を入れた状態での電力を測定し
た。その結果、測定装置や環境を整えれば、キャン
パス内で問題なく観測実験が実施できることを確認
した（図 2 参照）。TDU アンテナに搭載されている
受信機は X-Band と S-Band であるため、これを本
研究室単独で、早急に電波天文観測用の受信機を搭
載するなどの改良は難しいが、現システムでダウン
コンバートされた電力を測定することは可能であ
る。現システムでは、X-Band の端子から直接衛星
受信系へとケーブルが接続されている。これに対し
本計画では、改良案として図 3 に記載したシステム
に変更する。X-Band の端子から、分配器や可変ア
ッテネータを入れて、最終的にマルチメータで値を
読めるように配線を行う。強度較正を行うために、
受信機前に電波吸収体を入れて電力を測定する必要
があるが、現在、その方法を検討している。2023 年
度の経費で、測定装置を購入し、測定方法のマニュ
アルを整備した。今後、オナーズプログラム「宇宙
工学 A」の講義にて、観測実習を実施する予定であ
る。 
 
図3：測定用に検討している受信部の構成 
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 3 件） 
① “Dust enrichment and grain growth in a 
smooth disk around the DG Tau protostar 
revealed by ALMA triple bands frequency 
observations”: Satoshi Ohashi, Munetake 
Momose, Akimasa Kataoka, Aya E. Higuchi 
(4 番目), et al. 2023, ApJ, 954, 1110（査読有） 
② “Primordial or Secondary? Testing models of 
debris disks gas with ALMA”: Cataldi Gianni, 
Aikawa Yuri, Iwasaki Kazunari, Higuchi, Aya 
E. (8 番目), et al. 2023, ApJ, 951, 111（査読有） 
③ “A Constraint on the Amount of Hydrogen 
from the CO Chemistry in Debris Disks”: 
Iwasaki Kazunari, Hiroshi Kobayashi, 
Higuchi, Aya E. (3 番目), et al. 2023, ApJ, 950, 
36（査読有） 
〔学会発表〕（計 15 件） 
（国際会議） 
① “Galactic Molecular Science with a Potential 
Single Dish Mode”: Black Hole Explorer 
Japan Workshop, June, 2024, Mitaka, Japan 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University           
 
② “Development of astronomical observations 
by using the TDU 3m antenna”: East Asia 
SKA Workshop 2023, Korea Astronomy and 
Space Science Institute, October, 2023, Jeju, 
Korea 
③ “Launch and management of an astronomy 
laboratory at Tokyo Denki University”: Asia 
Pacific Regional IAU meeting 2023, August, 
2023, Fukushima, Japan 
④ “Search for methanol in the gaseous debris 
disk of 49 Ceti”: East Asian ALMA Science 
Workshop 2023, February, 2023 
（国内学会） 
⑤ “木曽シュミット望遠鏡/Tomo-e Gozen を用い
た観測実習の報告”: 木曽シュミットシンポジウ
ム 2024, 2024 年 5 月 
⑥ “Event Horizon Explorer ミ ッ シ ョ ン (II): 
EHE-Japan の目指すもの”：日本天文学会 2024
年春季年会, 東京大学, 2024 年 3 月 
⑦ “Educational effects of observation 
experiences: The case of Tokyo Denki 
University”: ALMA/45m/ASTE Users Meeting 
2023, NAOJ, December, 2023 
⑧ “[C I] observations toward gaseous debris 
disks with ACA”：アタカマコンパクトアレイで
探る星間ガス: 星・惑星形成から銀河まで, 大阪
公立大学, 2023 年 11 月 
⑨ “ALMA3 バンド観測で明らかにする原始星
DGTau まわりの若い円盤でのダスト濃集と惑
星形成の初期条件”：日本天文学会 2023 年秋季
年会, 名古屋大学, 2023 年 9 月 
⑩ “せいめい望遠鏡を用いた観測実習の報告”：
2023年度せいめいユーザーズミーティング, 京
都大学, 2023 年 9 月 
⑪ “Tomo-e Gozen による星団形成領域のモニター
観測 ”: 木曽シュミットシンポジウム 2023, 
2023 年 5 月 
（国内講演） 
⑫ “最新望遠鏡で探る星・惑星形成”：東京電機大
学短期大学卒業生の会総会, 2024 年 6 月 
⑬ “最新望遠鏡で探る星・惑星形成”：東京電機大
学商工懇話会総会, 2024 年 4 月 
⑭ “最新望遠鏡で探る太陽系の起源”：岐阜大学工
学部セミナー, 2024 年 3 月 
⑮ “大型望遠鏡を用いた惑星形成領域の観測研
究”：東京電機大学総合研究所研究成果発表会, 
2023 年 8 月 
〔図書〕（計 2 件） 
① 天文月報「天文観測実習における教育効果の調
査：東京電機大学の実例」投稿中 
② 工学情報 2023 年秋号「観測天文学で銀河系・
太陽系の起源に迫る」2023 年 10 月 
 


3mパラボラアンテナを活用した天体観測の開拓

東京電機大学博士（工学）2023doctoral thesi

三好, 将仁

 
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  甲第 186 号   氏 名 三好 将仁 
論文題目 2 軸制御形ベアリングレスモータの軸方向振動推定法と振動抑制
法の提案とその高性能化に関する研究 
  
 ベアリングレスモータは，磁気軸受機能が磁気的に一体化されたモータであり，回転軸
を非接触で磁気支持すると同時にトルクを発生させることができる。したがって，無摩擦・
無摩耗，潤滑油不要，長寿命・メンテナンスフリー，高効率・省エネルギーという特長が
ある。これまで，半導体製造装置用の超純水や化学薬液を搬送する遠心ポンプ，補助人工
心臓用遠心ポンプ，バイオリアクタ用撹拌機，プロセスチャンバ用回転テーブル，フライ
ホイール，コンプレッサ，ヒートポンプ，冷却ファンへの応用を目的とした研究開発が行
われている。 
 ベアリングレスモータの能動的な制御軸数を削減すると，磁気支持用インバータと回転
子位置検出用の変位センサの数が削減されるため，コストおよび体積を低減することがで
きる。さらに，回転子の回転角度を検知するセンサをモータに近接して配置すれば，セン
サを含めたベアリングレスモータ全体の体積を低減することができる。しかし，磁気式の
角度センサを固定子スロット内に組込んだ場合，回転子永久磁石の磁束に加えて巻線から
の磁束も検出するため，回転角度検出誤差が生じる。また能動的な制御軸数を削減し，永
久磁石の磁気吸引力による受動安定とした自由度は，外乱に弱く，振動を抑制することが
困難である。回転子永久磁石と固定子鉄心の間で発生する受動安定方向の力はバネ力であ
り，原理的にダンピング力は発生しないため，能動的な制御軸数を低減したベアリングレ
スモータにおいて，如何にダンピング力を発生させ，振動を抑制するかが研究課題となっ
ている。特に共振周波数と外乱の周波数が一致する危険速度では，運転の継続を回避する
などの対策を取らなければならず，回転中に不安定になると物理的接触による破損の恐れ
もある。 
 本論文では，ステータの巻線からの磁束が，角度を検出する磁気センサに与える外乱を
低減し，磁気センサをロータおよびステータに近接して配置することを可能とする方法を
新たに提案する。また，2 軸制御形ベアリングレスモータの軸方向は本来受動的に安定で
あるが，センサレスで軸方向位置を推定し，かつインバータおよび巻線の追加なしに振動
を抑制する方法を示す。さらに，軸方向位置ではなく軸方向速度を推定することで，高周
波ノイズを増幅する問題も解決する。以上の技術により，能動的な制御軸数を削減してコ
ストを低減しながら，受動的に安定な自由度の安定性を向上することを両立する。この結
 
果，従来は回避できなかった能動的制御軸数削減時における受動安定方向の安定性低下の
問題を解決することができることを示す。本論文は，全 6章から構成されている。 
 第 1 章では，ベアリングレスモータの能動的制御軸数の削減にはコストおよび体積の低
下に寄与するというメリットがあるが，安定性の向上の観点でデメリットがあることを示
した。この要求を，従来は両立することができず，トレードオフの関係があることを示し
た。 
 第 2 章では，角度センサの誤差およびノイズに関する研究動向，センサの削減に関する
研究動向，受動安定方向の安定性に関する研究動向を示した。2 軸制御形ベアリングレス
モータは，低コストかつ低体積であって，扁平な構造をとることができるが，角度を検出
するために磁気式のホールセンサを採用してモータに近接して配置すると電流からの磁束
が角度誤差の要因になるということ，受動安定方向である軸方向は外乱に弱いということ
を示した。従来は上記のトレードオフの問題を解決する先行例がなく，電流からの磁束干
渉を抑えた角度検出と，安定性の向上を実現することが，重要な研究課題であることを示
した。 
 第 3 章では，2 軸制御形ベアリングレスモータの受動安定方向である軸方向について，
変位を推定し，さらに振動を抑制する手法を提案した。回転子の永久磁石による固定子巻
線の鎖交磁束と回転子軸方向変位に相関があることを利用し，渦電流センサなしに軸方向
変位を推定した。推定した軸方向変位を微分して軸方向速度を推定し，電動機巻線の d 軸
電流の指令値を生成することで，本来は発生しないダンピング力を増加できることを示し
た。コストおよび体積を低減したまま，安定性を向上させることができ，トレードオフの
問題が解決できることを明らかにした。 
第 4 章では，電流からの磁束が角度誤差に与える影響を数式で表し，この影響を低減す
る条件を明らかにした。特定の極スロットでは，同相の電動機巻線が連続することに着目
し，この間のスロットに磁気センサを配置すれば影響が理論上相殺されることを示した。
本手法の有効性を解析および実験で示し，電流からの影響を低減しつつ，角度センサのス
ロット内配置により体積の低下が実現できることを明らかにした。さらに，角度誤差に起
因した d 軸電流による回転子の軸方向振動現象が，提案するセンサ配置方法によって解決
できることを明らかにした。 
 第 5 章では，第 3 章で提案した手法では疑似微分の演算時に高周波数のノイズが増幅さ
れてしまう問題に着目し，解決する手法を提案した。従来の第 3 章の手法では，推定した
変位情報を微分していたが，推定 dq軸でオブザーバを構築し，軸方向速度を求めることで，
直接的な微分演算を避けられることを新たに明らかにした。第 3 章の手法よりも，新たに
提案した手法は，高周波ノイズを増幅せず，ノイズ耐性が向上することをシミュレーショ
ンで示した。 
 第 6章では，本論文の成果のまとめを示した。 


2 軸制御形ベアリングレスモータの軸方向振動推定法と振動抑制法の提案とその高性能化に関する研究

古賀, 倫子

学位論文審査の結果の要旨    
報告番号 先端科学技術乙第 80号 氏 名 古賀 倫子 
論文題目 
高い固有振動数を有する構造物における 
粒状体ダンパの減衰メカニズムに関する研究 
論文審査委員会 
 委員（主査） 教授      佐藤 太一  
 委員（副査） 教授      藤田 壽憲 
委員（副査） 教授      古谷 涼秋 
委員（副査） 特別専任教授  藤田 聡 
  
 研究の背景 
粒状体ダンパは、振動系の質量部分に容器を配置し、その内部に粒状体を封入して、粒
状体の動きにより減衰特性を向上させるダンパである。このような簡便な構成に加えて、
粒状体ダンパには支持機構が不要であり、さらには熱などの外部環境に影響されにくいと
いう有用な特徴がある。 
一方、粒状体ダンパには数多くの個々の粒状体の運動を求めなければ、減衰特性を正し
く評価することが難しいという一面がある。このため、個別要素法を代表とする解析法に
より、粒状体ダンパの減衰特性の検討・予測に係わる多くの研究がなされている。 
こうした従来の研究には、固有振動数が低く変位応答が大きな振動系が研究対象である
という共通点がある。そこでは、粒状体が大きく変位し、粒状体ダンパの減衰特性は粒状
体と容器の衝突によって大きく支配される。言い換えると、粒状体ダンパをインパクトダ
ンパの代替と捉えた研究が行われている。 
しかし、多くの製品で発生する騒音問題に対応しようとした場合、数十 Hz〜数 kHz と
いう高い固有振動数を有する振動系における粒状体ダンパの知見が必要となり、従来の研
究知見では不十分である。 
                研究の目的 
このような背景から、本研究では、高い固有振動数を有する構造物に粒状体ダンパを適
用した際の減衰メカニズムを明らかにすることを目的としている。さらに、高い減衰特性
を実現するための設計手法について言及する。  
研究の内容 
本論文の第 2 章では、粒状体ダンパを有する振動系のシミュレーションモデルについて
述べ、その計算結果を実験により検証している。こうした研究手法は、従来の研究の進め
方と同様であり、設計者が求める「粒状体ダンパを高減衰化するための基本的考え方」に
直結するものではない。 
高減衰化するための基本的考え方を示すには、シミュレーションモデルの単なる計算で
は不十分であり、粒状体ダンパを評価するための新たな評価量（指標）が必要である。そ
の評価量の一つが、粒状体全体の内どれだけの粒状体が動くか、つまり「動く質量／動か
ない質量」であり、もう一つが粒状体ダンパにおける「エネルギー流れ」である。これら
の指標は、論文の第 3 章と第４章で述べており、本論文の新規性に当たる。 
第 3 章では、容器に封入した粒状体の総質量を「動く質量」と「動かない質量」に大別
することを提案する。並進運動する粒状体の質量を「相対運動質量」とし、回転運動する
質量を「回転運動質量」として、これらの質量と減衰特性との関係を検討している。第２
章と第３章で得られた成果は、以下の論文にまとめられている。 
［1］ 古賀倫子，佐藤太一，松野隆太，蔭山怜，高い固有振動数を有する構造物にお
ける粒状体ダンパの減衰メカニズム（相対運動質量および回転運動質量の提案とそれ
らを用いた考察），日本機械学会論文集，Vol. 83, No. 855, pp. 1-15 (2017) 
［1’］ T. Koga, T. Sato, A. Weller, K. Ono, Numerical Simulation of a Granular Material 
Damper, EUCOMS, pp. 515-522 (2014) 
［1’’］ T. Koga, T. Sato, S. Koyanagi, Damping Mechanisms of a Vibration-Reduction System 
Using Granules, EUCOMS, pp. 11-18 (2020) 
第 4 章では、粒状体ダンパを有する振動系における振動エネルギー流れを計算により求
めている。変位により強制加振される主振動系の振動特性は、左右の容器壁における粒状
体の衝突によるエネルギー、および、容器底面における粒状体の摩擦による消費エネルギ
ーによって支配される。このエネルギーの流れを用いて、粒状体ダンパの減衰特性の概略
が推し量れることを、以下の論文にまとめている。 
［2］ 古賀倫子，佐藤太一，蔭山怜，高い固有振動数を有する構造物における粒状体
ダンパの減衰メカニズム（振動エネルギーに基づく考察），日本機械学会論文集，Vol.85，
No.872, pp. 1-13 (2019) 
第 5 章では、粒状体ダンパを高減衰化する方法を明らかにするために、粒状体の大きさ、
質量、慣性モーメント、ヤング率などの各諸量が減衰特性におよぼす影響を計算により検
討している。粒状体の慣性モーメントを小さくし、ヤング率を最適化することにより、高
減衰化できることを示し、その具体策として、鋼球入りゴム球を粒状体として利用するこ
とを提案している。鋼球入りゴム球により減衰効果が向上できることを実験で実証し、特
に鋼球入りゴム球が持つ硬性ばね特性の影響が大きいことを示している。この成果は、 
［3］ 古賀 倫子，佐藤 太一，高い固有振動数を有する構造物における粒状体ダンパ
の減衰メカニズム（高減衰化のための検討），日本機械学会論文集，Vol.89，No.928, pp. 
1-16 (2023) 
にまとめられ、続く第 6 章で、実機適用に関する方向性を述べている。 
以上、本論文は、第 3 章と第４章における工学的新規性、第 5 章における工業的有用性
の観点から十分に評価できる。よって、本論文は博士（工学）の学位論文として十分な価
値を有するものと認められる。 


高い固有振動数を有する構造物における粒状体ダンパの減衰メカニズムに関する研究

荻原, 雅史

高村, 祐未

森野, 耕司

      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
課題番号 Q23E-04 
課題名（和文） 
宿泊施設を拠点としたエリアホスピタリティに基づく文化を含む地域維持への寄与の概
況把握と整理 
課題名（英文） 
To understand and organize the contribution to the maintenance of the region, 
including culture, based on the area hospitality based on lodging facilities. 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
東京電機大学未来科学部建築学科 講師 
氏名 荻原 雅史 
共同研究者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
東京電機大学大学院未来科学研究科修士課程建築学専攻 大学院生 
氏名 高村 祐未 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
ポラス株式会社（外部共同研究者） 
氏名 森野 耕司 
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，少子高齢化，人口減少が顕著な中山間地域においてまちぐるみのホテルなど独自の活動をおこ
なっている地域を調査対象とし，宿泊施設を中心に周辺エリアを通じた産業構造や取組について分析を行った。
その結果，地域の持続性や再活性化をするためには「まちの雇用：生業や生業の結節点としての宿泊拠点の位
置づけ」が重要であり，宿泊施設単独でサービスを囲い込みをせずまちと連携をとること，宿泊拠点の建築自
体に魅力を持たせ，拠点を中心にまち自体の魅力を生み出す検討が重要であることが分かった。  
 
研究成果の概要（英文） 
In this study, we analyzed the industrial structure and initiatives centering on lodging facilities and 
surrounding areas by surveying areas with unique activities such as town-wide hotels in mountainous 
regions with declining birthrates, aging populations, and declining populations. 
As a result, it was found that "positioning lodging facilities as a node of town employment: livelihood and 
livelihood" is important for the sustainability and revitalization of the region, and that it is important to 
collaborate with the town without enclosing services in lodging facilities alone, to make the architecture of 
lodging facilities attractive, and to consider creating the appeal of the town itself centered on the lodging 
facilities. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
1.研究開始当初の背景 
（1）我が国の地方はいま，産業や移動構造の変化，
人口減少を伴う少子・高齢化，社会保障費の抑制と
QOL の向上のための各種医療・福祉の地域化：施設
から事業へ，などの複合的な課題に直面している。
そして互助・共助の強化，共生型ケアや地域包括ケ
アの仕組みの醸成が急務の課題になっている。しか
し，生活者の密度と社会的サービス利用の総量の低
下は，地域包括ケアの前提である「地域」そのもの
の維持を困難にしている。他方，生涯活躍のまち構
想のキー概念である関係人口や短期居住者，パート
タイム居住者の呼び込み，すなわち「一時的な住」
である宿泊機能を積極的にまちの活力として受け入
れ，ニーズ密度やまちなみ，固有性ある住文化の維
持を図る取り組みを，福祉や雇用の創出に総合した
「地域の維持に至る複合的な解決」に組み込みこと
が有効であると考えた。 
（2）この「一時的な住むとしての泊」による地域の
維持には，Albergo Diffuso（伊，分散型ホテル，以
下 Adi）や農村民泊などの先例がある。これらに加
えて近年日本国内でも「まちホテル」や「古民家ホ
テル」等，住宅等の既存建物を改修して宿泊拠点と
し，飲食店や入浴施設等のまちの既存機能を積極的
に活用して運営される宿泊施設が増えてきている。
これらの事例のなかには，福祉雇用を含む地域への
雇用創出や産業づくりに貢献する例もあり，地域と
生活基盤の維持に対する総合的な解決の一旦を担
う。また，こうした取り組みは既存建物の改修・転
用を前提とするため，まちなみや生活文化の保存や
維持，ニーズ密度の低下スピードの鈍化に寄与する
点にも注目した。 
 
2.研究の目的 
 本研究では，類似の取り組みが増加している「ま
ちの既存機能と建物を積極的に活用して運営される
宿泊機能」に着目し，既往の研究でおこなっている
施設単体における事例調査から，より地域ぐるみの
取り組み（エリアホスピタリティ）に目を向け，地
域の中での面的拡がりや機能連携の多様な運用の全
貌と実態，及び地域資源の利活用と文化を含む地域
の維持への寄与の概況の把握，広義の福祉機能との
連携を明らかにすることを目的とする。 
 
3.研究の方法 
予備調査をもとに，調査・分析（1）～（3）によ
って成果（4）・（5）を得る。 
（1）事例収集：日本国内に「まちの既存機能を積極
的に活用して運営される宿泊施設」を広く対象とし
て、事例収集を行う。またⅡの類型整理をもとに，
大都市圏の経済圏域からはやや外れ，可住地面積の
割合が低く，人口減少や高齢化率が目立ち，早急な
地域再生が求められる地域を対象とし，運営実態の
詳細についての調査を実施する。 
（2）モデル整理：立地，配置，範囲，規模，運営等
に着目して多様な取り組みを整理し，全貌を概要的
に捉える枠組みをつくる。 
（3）事例の詳細分析と検証： 
①分散・連携型運営による事業運営の実態把握を行
う。運営者へのヒアリング，現地訪問，利用者と地
域住民や連携先等への調査をもとに，利用圏域の実
態や連携の実態，利用者満足度等との関係を分析・
整理する。 
②連携自治体へのヒアリング・文献調査等を合わせ，
景観・まちなみや都市計画，まちづくり，地域文化
の保全への貢献や相互の親和性を分析・整理する。
加えて古民家や歴史的建築物の動態保存（使いなが
ら保存）実態や課題を整理。 
③福祉機能との連携・地域の維持に関する分析・整
理を行う。雇用創出や地域継続居住支援に対する寄
与や，事業連携，地域機能の維持に対する貢献の分
析，課題や工夫の整理を行う。 
④総合的整理・考察を実施する。①～③をもとに，
多様な事例の実態と課題整理，地域の持続に係る他
の機能との連携拡大の可能性を探る。 
⑤情報集約と発信を実施する。収集した事例と分類，
それぞれの課題や工夫等を webや学会等で広く公開
し，さらなる情報収集や議論の土壌とする。また従
来は別物と考えられていた機能の連携による，地域
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や地域文化の持続や地域での継続居住支援の発展へ
の可能性を探る。 
 
4.研究成果 
 本研究では，宿泊施設を拠点としたエリアホスピ
タリティに基づく文化を含む地域維持への寄与の概
況把握と整理を目的として研究を行った。対象敷地
としてAdiや日本まちやど協会といった組織に属さ
ない中山間地域で独自に活動をおこなっている宿泊
施設を調査対象とし，宿泊施設を中心に周辺エリア
を通じた産業構造や取組について分析をおこなっ
た。Adiや，日本まちやど協会の認定条件・要件から
抽出した項目を援用し，兵庫県朝来市竹田地区や栃
木県那珂川町，山梨県小菅村，大分県竹田市等の概
要を比較・整理した。 
 地域活性化の拠点となり得る宿泊施設を調査対象
とした調査事例では，既存の建物を再利用し，まち
並み保存を行うなどの一貫した条件で定義される
Adiとは規模や内容において多少の差異がある。そこ
では，新築の建物で運営されていたり，施設自体は
単体であるが，既存周辺施設と連携した観光産業（交
通，飲食サービスとそれらに関連した小売業）の循
環や，地域独自の文化体験など，多様な実践の様子
がみられた。本研究の独自性である宿泊施設とその
地域を巻き込んだまちづくり・地域連携の情勢に関
する分析では，①経営/産業(観光)において，まち全
体を宿泊施設として捉え，分散型の宿泊運営がなさ
れていたり，周辺施設を巻き込んだ，街中での食事
や買い物を行う泊食分離が実施されている。例えば
那珂川町の事例では宿泊者に500円券を配布するこ
とでまちでの消費を促し，地域経済の循環にも寄与
している。②建物(土地)では，多くの事例で地域性
を感じることができる歴史的建物を再利用してお
り，かつ一般的な改修事例で課題となる断熱性や気
密性にも配慮され，宿泊施設としての快適性が確保
されている。③地域ケアでは，宿泊施設が来訪者に
対して，まちへの呼び込みの窓口となっており，ま
ちを知る案内役になっている。また朝来市竹田地区
の事例では宿泊施設自体が地域のイベント拠点や地
域の情報が集まる場としての機能を備え，地域住民
の居場所にもなっており，外部からの来訪者との交
流を促している。④市町村(自治体)では，活用提案
型指定管理方式の採用により自治体が建物を所有し
ながら，宿泊施設の運営などを民間企業に委託する
形式を取る事例がみられた。この方式により，自治
体は運営費の負担が軽減され，事業者側はスタート
アップ時の自立運営が厳しい状況においても文化財
を活用できる利点がある。また今回調査を行った朝
来市，那珂川町両方の街で，役所だけでなく商工会
も積極的に，施設運営やまちとの連携強化に寄与し
ていることが分かった。 
 文化的及び地理的背景を起因として，宿泊施設を
中心としたネットワークはそれぞれ地域毎に異なる
構造を有しており，例えば朝来市竹田地区では複数
事業者が存在し面的な地域活性化に寄与する活動が
行われているものの，事業者間同士での連携はあま
り見られず，那珂川町の事例では，単一事業者が中
心となり活動を行っているため発信力は大きいもの
の面的な展開は今のところみられない，山梨県小菅
表 1 周辺施設調査（抜粋） 
図 1 朝来市竹田地区周辺関係構成図 
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村では700人の村全を一つのホテルに見立て，村民が
運営に携わっていることが分かる。 
 以上により，既往の研究で明らかにされている地
域活性化の拠点となり得る宿泊施設の要素として
「宿泊＋地域連携で生み出す観光・宿泊以外の価
値：宿泊客の呼び込みの要素であるものと効果にな
るもの」が重要であることが確認された。加えて，
地域の持続性や再活性化をするためには「まちの雇
用：生業や生業の結節点としての宿泊拠点の位置づ
け」も重要であり，宿泊施設単独でサービスの囲い
込みをせずまちと連携をとること，宿泊拠点の建築
自体に魅力を持たせ，拠点を中心にまち自体の魅力
を生み出す検討が重要であることが分かった。 
 
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 9 件） 
① 荻原雅史，平尾笑香，山田あすか，日本におけ
るエリア・ホスピタリティの特徴整理とその利
用実態についての報告，日本建築学会技術報告
集，査読有，2024 年，第 30 巻第 74 号，pp.328
～pp.333 
② 高村祐未，荻原雅史，山田あすか，地域活性化
に向けた宿泊拠点の運営実態と周辺地域との関
係性―山梨県小菅村におけるケーススタディ
―，第 41 回地域施設計画研究シンポジウム発表
論文集，査読有，2023 年，『地域施設計画研究 
41』，pp.419～pp.428 
 
〔学会発表〕（計 2 件） 
① 荻原雅史，地域ぐるみで宿泊者の呼び込みを行
う宿泊拠点の運営実態の報告 その１：立地地
域特性の異なる施設比較と山梨県小菅村におけ
るケーススタディ，2023 年度日本建築学会大会 
近畿，2023 年 9 月 15 日，京都 
② 高村祐未，地域ぐるみで宿泊者の呼び込みを行
う宿泊拠点の運営実態の報告 その２：山梨県
小菅村における宿泊拠点と周辺地域との関係
性，2023 年度日本建築学会大会 近畿，2023
年 9 月 15 日，京都 
 
6.研究組織 
研究代表者： 
荻原雅史，東京電機大学未来科学部建築学科 講師 
共同研究者： 
高村祐未，東京電機大学大学院未来科学研究科修士
課程建築学専攻 大学院生 
森野耕司，ポラス株式会社（外部共同研究者） 
 


宿泊施設を拠点としたエリアホスピタリティに基づく文化を含む地域維持への寄与の概況把握と整理

陶山, 健仁

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総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
課題番号 Q22-01 
課題名（和文） 2 マイクロホンによる音源分離のための新しい指向性形成法の検討 
課題名（英文） 
A Study on Novel Directivity Forming Method for Sound Source Separation using Two 
Microphones 
研究代表者 
所属（学部、学科・学系・系列、職位） 
工学部電気電子工学科教授 
氏名 陶山 健仁 
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） 
 音声インタフェースにおける重要な収音技術であるマイクロホンアレーでは，空間解像度向上にマイクロホ
ン数増加が必須である。しかし，装置の小型化や導入コストのためには少数マイクロホンが望ましい。そこで，
最小のマイクロホン数である 2 マイクロホンによる空間信号処理系の構築を試みる。2 マイクロホンの場合，
指向性において形成可能なヌルは 1 つに限定されるため，効果的な妨害音抑圧が難しい。本研究では，一定区
間で低感度特性を実現可能な新しい回路構造を検討し，その効果を定量的に示す。 
 
研究成果の概要（英文） 
 In a microphone array technology which is one of the most important sound capture techniques for 
speech interface, an increasing of the number of microphones is essential condition for keeping high spatial 
resolution. However, a small number of microphones is required for low cost implementation. Therefore, 
the spatial signal processing system using two microphone system which is the least number of 
microphones is attempted. In such a system, the number of null that can form in a directivity pattern is 
limited to one, and thus an effective suppression of interference signal becomes a tough job. In this 
research, a novel spatial signal processing circuit realizable a low sensivity characteristic in a constant 
direction section is studied and its effectiveness is shown in quantity. 
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
 
1.研究開始当初の背景 
マイクロホンアレーによる空間信号処理は，音声
通信やロボット聴覚などにおける収音系として重要
な技術である。マイクロホンアレーは空間を伝搬す
る音波をマイクロホン位置でサンプリングする空間
信号処理系であるため，分解能向上にはマイクロホ
ン数増加が理想的である。しかし，装置の小型化，
可搬性，低コスト化を考えるとマイクロホン数削減
が求められる。本研究では最小のマイクロホン数で
ある 2 マイクロホン系を用いた空間信号処理を行な
う。その場合，空間的感度特性である指向性におい
て形成可能なヌルは 1 つに限定されるため，効果的
な妨害音抑圧が不可能である。 
2.研究の目的 
本研究では，従来法で用いられていた単一のヌル
を有する空間信号処理回路を複数個用意し，一定区
間の抑圧特性を実現可能な新しい回路構成として
MOMO (Multiplication Of Multiple Outputs)を提
案し，その妨害音抑圧効果を確認する。 
3.研究の方法 
 
図 1:MOMO回路構造 
 
図 2:乗算平均化処理部分の構造 
 図 1 に MOMO の回路構造，図 2 に図 1 において
点線で囲んだ乗算平均化処理部分の構造を示す。。
𝑊𝑊(𝑞𝑞), 𝑞𝑞 = 1,2,⋯ ,𝑄𝑄は異なる方向に単一ヌルを有する
重み付け加算回路の重みである。図 2 の処理により，
図 3 に示すような一定区間に低感度を有する抑圧特
性が実現できる。 
 
図 3：MOMO の指向性 
4.研究成果 
 
図 4：8 マイクロホンシステムとの性能比較 
 図 4にヌル配置区間に対する MOMOと 8マイクロホ
ンを用いたマイクロホンアレーの抑圧特性の比較を
示す。この結果より，ヌル配置区間を±20°以上確
保した場合，2 マイクロホンシステムでも提案法に
より高抑圧特性が得られることが示された。 
5.主な発表論文等 
〔雑誌論文〕（計 2 件） 
① 藤田一輝，陶山健仁，“FIR フィルタによる sinc
関数の近似に基づく音源定位手法，” 電気学会
論文誌 C，Vol.144, No.2, pp.73-79, 2024 
② 佐々木遥人，陶山健仁，“マイクロホン対の役割
選択に基づく全方位音源追尾性能向上，”電気学
会論文誌 C，Vol.144, No.4, pp. 387-396, 2024 
〔学会発表〕（計 60 件） 
① 日高司，陶山健仁，“複数の重み付け加算回路出
      Annual Report 
東京電機大学           The Research Institute for Science and Technology 
総合研究所年報 2023          No.43 Tokyo Denki University                     
 
力の乗算による抑圧区間拡大効果，” 第 35 回 
回路とシステムワークショップ論文集，
pp.77-81, 2022 
② 古澤魁，陶山健仁，“音源分離信号に残留するノ
イズ除去による音質改善，”第 35 回 回路とシス
テムワークショップ論文集, pp.108-112, 2022 
 
〔図書〕（計 0 件） 
 
 


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