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WIN Information











2001 NOVEMBER

Nonprofit Organization The Advanced Institute of Wearable Environmental Information Networks

NPO(特定非営利活動法人)ウェアラブル環境情報ネット推進機構

理事長:板生 清

事務局:旭 紀子 ニューズレター編集:佐々木健・河村久仁子

所在地:〒113-0033 東京都文京区本郷5-25-16石川ビル8F

電話:03-5803-9569 FAX:03-5803-9234

E-mail:admin@npowin.org

Homepage Address:http://www.npowin.org/

【第6回理事会報告】

 第6回理事会が9月18日に開催された。

 平成13年度の新体制を確認するとともに事業計画が審議された。

(1)現在の会員は法人会員34社、個人会員約270名

(2)今後の事業創成

 下記の7つのプロジェクトを立ち上げることとなった。

  1)IT農業プロジェクト

  2)自然環境モニタリングプロジェクト

  3)生体情報プロジェクト

  4)LCAプロジェクト

  5)野生動物探索プロジェクト

  6)物流システムプロジェクト

  7)産業環境プロジェクト

(3)環境プランナー

 環境プランナー養成講座の計画と環境プランナー養成講座の事業を地球環境財団へ移し、環境プランナーという称号を環境省配下の組織が認定するしくみにする。また本講座を近日中に記者発表する予定である。

【第8回WINの会報告】

 今回の例会はFSフォーラムへの参加という形をとり、懇親会を催した。9月21日に開催された東京大学フロンティアサイエンスフォーラム「産学連携による新領域技術の開拓〜アグリビジネス共創の場に向けて〜」にWINの会会員が数多く参加し、ITを活用した新しい農業の展開についてさまざまなアイデアと知識を得た。

(出席者数 学外85名 学内41名)

「WINの会」の今後の予定

●11月21日(水)15:00〜 

●1月25日(金)15:00〜

● 3月25日(月)15:00〜

次回WINの会案内

日時:11月21日(水)15:00〜

場所:フォーレスト本郷(東京都文京区本郷6-16-4)

【技術講演】

ザイブナー株式会社 代表取締役会長 

エド ニューマン氏

『ウェアラブル情報機器の現状と将来』(仮)

株式会社スカイ・ファイバー 代表取締役社長  

中野修吾氏

『高速空間光伝送ネットワークシステム』

株式会社前川製作所 技術研究所所長 

川村邦明氏

『前川製作所における環境対応技術と

アグリビジネスへのアプローチ』

 

株式会社日本総合研究所 

研究事業本部ニュービジネスクラスター長 

大澤信一氏

『新・アグリバイオビジネスの創造に向けて』

入会のご案内

〈会員の種類〉

■法人会員(年会費、一口100,000円、一口以上)

■個人会員(年会費、一口 5,000円、一口以上)

〈ご入会方法〉

指定の申込書にご記入の上、FAXまたは郵便でお申込みください。

指定の申込書は事務局まで、お電話あるいは当会ホームページよりお取り寄せください。

なお、入会申込書をご提出いただいた後に、指定の口座に年会費をお振込いただきますようお願い申し上げます。

請求書、領収書などは入会申込書受領後、随時発行いたしております。

振込先口座

本郷郵便局振替口座 口座番号00120-7-558097

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045...

WINの会

【ウェアラブル】

電磁波の生体表面伝搬特性

東京理科大学教授

越地 耕二

 近年の電子実装技術の急速な進歩にともない、めがね型のディスプレイ装置、腕時計型のコンピュータなどのWearable systemが実現しつつある。Wearable systemの装着性・自由度を高めるために各デバイス間のワイヤレス通信は必須であり、そのためには生体内外間および表面に沿う電磁波伝搬特性を明らかにする必要がある。ここでは、生体表面(腕モデル)に沿う電磁波の伝搬特性をTLM法(Transmission-Line Modeling Method)により数値解析し、伝搬特性を求めた。

 電磁波の伝搬モードは、管軸方向に電磁界の成分がないTEM波、管軸方向に電界の成分がないTE波、管軸方向に磁界の成分がないTM波の三種類に分類される。二つの導線で形成される線路はTEM波を伝搬するが、一つの導体で形成される線路(矩形導波管・円形導波管など)では、境界条件によりTE波・TM波が伝搬する。TE波やTM波は、TEM波に比べてエネルギー伝搬速度は遅く、周波数を大きくするにつれて光の伝搬速度に近づくが、逆に周波数を小さくしていくと、ある周波数で信号が伝達できなくなる周波数(Cutoff周波数)が存在する。Cutoff周波数は、導波管の形状・誘電率・透磁率・モード次数などのパラメータによって決まる。

 ここでは、生体の腕部を円柱モデルと仮定し、電磁波が伝わる様子をTLM法による電磁界解析によって求めている。図1に解析モデルを示す。図1の円(赤色)の位置に励振用コイルが巻かれている。電磁波の周波数を種々に変え、腕の長さ方向に対する電界強度を解析した結果を図2に、274.2MHzと1.381GHzの電界強度分布を図3に示す。これらの結果から、ある特定周波数以上の励振では生体内を電磁波が伝搬可能であるが、その周波数以下の励振では急速に減衰することがわかる。生体は誘電体とみなせ境界条件が導体と異なっており、TE波とTM波の混在波として伝搬していると考えられる。

 以上のことから、生体腕部モデルにはCutoff周波数が存在し、Cutoff周波数以上の周波数において、生体表面に沿って電磁波が伝搬されることがわかった。しかし、腕の湾曲部・屈曲部などに関するモデル化、新しい励振方法の検討、安全レベルの検討、衣服や装身具などの影響等、考えるべき点やパラメータは数多く残されており、今後の研究で明らかにしていく。

図1|腕部の解析モデル

図2|腕表面の電界強度Exの分布

図3|274.2MHzと1.381GHzの電界強度分布(yz平面)

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【ウェアラブル】

女性のインターネット利用と

ウェアラブル機器

株式会社エイガアル 代表取締役社長

伊藤淳子

 一九九○年代後半から、女性のインターネット・ユーザーが急増している。今後、ブロードバンドなどのインフラ技術の整備により、ネットワーク利用の主体は家庭となり、ウェアラブル技術もスマートホームに組み込まれていくと予想される。したがって、ますます女性ユーザーは増えるだろう。

 一方、企業では、現在三千万人規模となっている携帯電話のユーザーをターゲットとした「個人」のための情報コンテンツが模索されている。

 そこで、「女性」(生活者)の視点とはどういうものか、そして何が消費者として望まれているのかを報告したい。

女性のサイト利用

 女性のインターネット利用者の主な年齢層は二十代〜三十代である。いわゆるHanako世代のこの層は、購買能力の高い傾向があることが知られている。この世代の女性の三分の一はフルタイムワーカーである。

 メールの相手は友人・知人が基本で、特に半年未満の初心者ユーザーは友人がいないとメールを使わないケースが目立つ。一方で五年以上の経験者の場合は、ビジネスでの利用が友人関係を上回ることもある。メールマガジンの購読率の高さも女性に特徴的で、ネット歴五年以上では三六%が購読している。ただ、メールマガジンをよく読む初心者に対し、五年以上の経験者はあまり読まずに放置してしまう傾向があり、ダイレクトメールには、一般的に不快感、嫌悪感を示す。 また、一度お気に入りのサイトを見つけると、そこを週一回といった頻度で訪れる傾向があるので、サイト運営側にとっては固定的な利用者を獲得しやすいといえる。

 五年以上の経験者の間には、SOHOやオンラインショッピングといった実用利用も急増しているが、一般的に人気のあるコンテンツはエンターテイメント系で、十〜二十代前半はファッション、ダイエット、二十代では占い等が中心である。しかし現状では、配信されている情報と求められている情報の間に明らかなギャップがある(下図)。テーマパークなどのアミューズメント情報は需要があるが、大規模なデータベースと継続的なメンテナンスが必要なため、供給は多くない。一方、出会い、恋愛、結婚といったサイトは明らかな供給過剰が見られる。

 女性とインターネットとの関わり方は、「WEBを見たい」から「WEBを作りたい」へ、「電子メールを書きたい」から「メーリングリストへ参加したい」へと変化し、最近では携帯メールによる常時のメールチェックも普通となった。その魅力の基本は「みんな持っている」という仲間意識である。とはいえ女性は「お金を出す」ことに比較的シビアなため、お買い得感がないと参加しないことが多い。

女性にとって、ウェアラブル機器とは

 家庭内の情報機器はゲーム機を除き男女間の差は縮まりつつあるが、モバイル機器については、デジタルカメラ、ノートパソコンの所有率は低く、PDAやJava対応携帯電話といった高機能なものより、低機能でコストパフォーマンスの高い製品を求める傾向がある。この点で、ユーザーとメーカーの間で乖離がおきている。

 さらに女性はいろいろな服を着る傾向があるため、身につけるコンピュータという発想は問題が大きい。また、一つの端末を高機能化してすべての機能を満たすより、単機能なものを組み合わせるような製品が受け入れられやすい。機能としては、デビットカードのような便利さより、子供の迷子札、ストーカー対策といった安心につながるものの方が好まれるのである。

運営サイト取り扱いコンテンツ

は、特に注力・増設予定のもの

35.6

26.0

35.6

21.9

24.7

9.6

16.4

4.1

4.1

38.4

30.1

27.4

5.5

28.8

24.7

21.9

18.4

11.0

11.0

17.8

13.7

79.5

1.4

美容・ダイエット

ファッション

ショッピング

グルメ・レストラン

旅行・温泉

テーマパーク等アミューズメント施設

お祭り・イベント

列車時刻

お天気

健康・体・薬・病院検索等

妊娠・出産・育児

出逢い・恋愛・結婚

法律相談

資格・学校

SOHO・在宅勤務

占い

シネマ・映画館興業

娯楽・TV番組関連

芸能・アイドル・タレント

経済・金融・マネー・保険

社会・行政・政治・時事問題

その他

無回答

ユーザーが必要な情報・欲しい情報

30.3

31.5

40.9

42.1

49.5

37.3

22.9

29.1

21.6

30.0

15.3

7.5

16.0

35.6

37.9

18.9

19.6

16.1

16.5

23.6

21.5

8.0

2.8

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047...

WINの会

【生物】

昆虫の飛行メカニズム

(流体力学的視点から)

東京大学先端技術研究センター

河内啓二

 図1は、微生物のような一〇のマイナス七乗メートルの大きさのものから、旅客機の翼のように一〇メートルくらいの大きさまで、空を飛ぶもの、海を泳ぐものなど、運動するものをいろいろ調べて、そのレイノルズ数[*]によって表にしたものである。

 上には「揚力利用」「抗力利用」と書いてある。たとえば図2のように飛行機の翼は、流線型で前が丸くて後ろが尖っている。この翼で空中を飛ぶと、流れに対して直角な力(揚力)と 平行な力(抗力)が生まれる。すべての運動器官はこの揚力と抗力をうまく使って推進している。

 抗力を使って推進する例をあげると、昔の外輪船がある。外輪船のパドルを考えると、パドルに対して水がやってくる方向と推進力の向きが同じなので、これは平行な力=抗力を使った推進機といえる。それに対してスクリューでは、羽の回転方向からやってきた水に対して推進力が直角な軸方向に働くので、こちらは揚力を利用した推進機といえる。人間の作った機械やメートルサイズの生き物は、この揚力を使って推進していることが多い。それはこれらの運動器官の大きさでは、揚力が抗力よりも格段に効率のよい力だからである。

 この大きさの運動器官の場合、理想的には、抗力の約一〇〇倍の揚力が生まれる。これは、前向きに一キログラムの力で引っ張ると一〇〇キログラムの物体を持ち上げることができると言うことで、たいへん効率のよい力である。そんなに力が出る秘密は、その形にある。翼を傾けると、前方の下面で流れが二手に分かれる。一つは翼の前が丸いので上側に回りこみ上面に沿って進み、後方から流れ出る。もう一つは下面に沿って流れ、後ろは尖っているので上に回り込めないで、後方から流れ出る。結果として上側の流れが下側の流れより長い距離を流れ、そのために速度が上がって圧力が下がり、大きな揚力が生まれるのである。

 しかしこれはメートルのサイズの世界に限る話で、もっと小さな翼では事情が違ってくる。レイノルズ数が下がると、圧力に対して粘性力が大きくなり、揚抗比が小さくなるのである。そのため小さな昆虫などでは、揚力と効力を併用するようになる。さらに小さなサイズの生物になると、揚力を利用できないので翼の変わりにパラシュートのように抗力を直接使った運動を用いる。

 また、メートルサイズの航空力学では、非定常な空気のうずの発生を嫌い、そうした現象を発生させないようにするが、トンボの大きさの翼を調べると、一定の速度、一定の角度で進行していても、たくさんの非定常なうずが発生している。さらにトンボは、前翅で発生したうずを後翅で利用していることが分ってきた。

 ミクロンのオーダーになると、抗力に加えて表面張力やブラウン運動が問題になってくる。そしてこの大きさになると、羽がなくても長時間空中に漂うことができるようになる。粒子の落下速度は、粒子の直径が小さくなるにつれて急激に遅くなる。これは重量が寸法の三乗に比例するのに対し、抗力は寸法の一乗に比例するためである。

 例えば私の口から一ミクロンの細菌が飛び出すと、地上に落ちるまでおよそ七時間かかる。わずかな上昇風でもあれば、永遠に漂うことができる。またブラウン運動の影響が大きくなるので、メートルの世界では自分で行動を起こして餌を取りに行くが、この大きさの生物は自分から餌を採るという努力をしなくても、餌は向こうから自動的にやって来る。

 以上の結論として、メートルの世界の発想で、自然の環境を克服して目的をかなえるというのは、別のサイズの場合うまいやり方ではないようである。私は初め、マイクロマシンでどうやってブラウン運動をコントロールできるかを考えていた。しかし最近は、生物がブラウン運動や表面張力を利用しているように自然環境をうまく利用したものが勝ちだと考えるようになった。

 私たちは日頃、学生に「努力すればなんとかなる」と言っているが、環境に負けずに頑張ろうというのは、別のサイズではすぐにやめたほうがいい、ということになるようだ。

抗力利用

揚力利用

運動器官の大きさ(m)

100

10-2

10-4

10-6

レイノルズ数

10-6

10-3

100

103

106

109

大型旅客機

小型旅客機

いるか

あほう鳥

大型回遊魚

小型の陸鳥

とんぼ

アザミウマ

たんぽぽの綿毛

クモの糸

ヒトデの精子

図1|運動器官の大きさとレイノルズ数

* レイノルズ数(Reynolds number)

流体の現象は、非線形で見通しをつけるのが難しいため、代表的な力の比をとって理解することが多い。代表的な力は何種類かあるので、対象とする流れによって用いる比も異なっている。翼のように流体(空気)の中に浸っている物体では、物体の表面に直角方向に働く圧力(慣性力)と平行に働く粘性力が卓越しているので、この両者の比を用い、これをレイノルズ数と呼ぶ。

 レイノルズ数=物体の大きさ×物体の速度×流体の密度/流体の

        粘性計数

レイノルズ数が大きいと圧力が主となり、小さいと粘性が主となる。レイノルズ数が同じなら、相似な物体の周りの流れはほぼ同じになるので、レイノルズ数を調べて流れを予想することができる。

図2|翼に働く揚力と抗力

図3|蛾の飛翔の解析

制作:劉 浩

(理化学研究所情報基盤研究部)

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...048

WINの会

【生物】

時間生物学的光環境制御

――生体内小宇宙と自然環境との橋渡し

松下電工株式会社 

電器R&Dセンター 主査研究員

小山恵美

 生物の体内時計には、日周期、年周期など、時間の変化にともなう環境変化に適合する仕組みが備わっている。最もポピュラーなのは約一日単位のリズムだ。この中で人間は睡眠と覚醒を交互に行い、体温やホルモンの出方も変動させている。生体リズムの乱れは、睡眠障害や運動不足、食生活の乱れといった生活リズムの乱れにつながり、さらに疲労・ストレス・肥満・自律神経失調症など、生活習慣病の誘因ともなる。

 この生体リズムには、光環境が大きな影響を与えることがわかっている。健康と密接に関わる生体リズムを整えるため、光環境のコントロールは有効だと考えられる。

体内時計を調節する光

 光が網膜を経由して生体へ影響を与える中枢への経路には、体内時計の中枢からと、睡眠覚醒をコントロールする中枢からという二つがある。また、光が目に入ることで睡眠を助けるホルモンが抑制されたり、交感神経系の活動が活発になったりという変化も見られる。これらは覚醒を助ける変化であり、光は睡眠・覚醒と結びつきが強いといえるが、こういった影響の大きさは単に瞬時の明るさだけでなく、照度×時間×受光効率で測定される受光量によっても変わってくると考えられる。

 時間帯による影響もあり、体温が最低になる時間(一般に夜明け前)のすぐ後に目に光が入ると、体内時計は前進する。人間の生体リズムの一日は二十四時間より少し長いので、光を見ることで周期を調整するといわれている。一方、夜遅くに光を見ると、体内時計は後退する。

良質な目覚めのために

 私たちが普段目にする照度は、〇ルクスから一〇万ルクス(快晴の屋外など)程度に分散し、室内だと非常に明るいオフィスでも一〇〇〇ルクスほど。室内中心の人間の生活は、自然の生物という視点からは、昼間暗すぎて夜は明るすぎる。要するに、現代人の光環境は一日中平坦なのである。

 そこで、光の生理的覚醒作用を基本として、生体リズムを安定させるように、時間帯に応じて光環境をコントロールしてはどうだろうか。自然の光環境をその通り再現しなくても、起床前後、日中、夕方以降〜睡眠時と分けるだけで十分実用的だろう。

 自然の夜明けの光は、二〜三時間ほどかけて徐々に明るくなる。これによって睡眠から覚醒へスムーズに移行できるのだが、現実には自然光が入らない場所もあるし、日の出時刻は決まっていて自分の起床時間に合うとは限らない。そのため、自分の生活に合わせた光環境の制御が必要となってくる。

 起床前から三十分かけて徐々に明るくなる光を照らすという実験を、三週間行ったことがあるが、その結果、暗い中で起きる場合にばらついていた体温変化の波形は週を追うごとに整えられ、主観的な睡眠観も「すっきり目覚める」「よく眠れた」方向へと改善されていった。別の実験で、脳波からも、徐々に明るくするとより浅い睡眠状態に変化することがわかった。

 ただ、厳密に生体内システムとの橋渡しをするには、生体内システムを壊さないよう、個人の生体リズムや受光量を計測して、個々の状態に応じた制御をしなくてはならない。センシングシステムを発展させ、時間帯に合わせた光環境を整備することが必要となってくるだろう。

このページの図版の出典は『光と健康』(1999年7月 松下電工発行)

光環境整備の例:枕元での漸増光利用

起床前に少しずつ枕元を明るくすることによって、よりスムーズに睡眠から覚醒への移行を促すことができる

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WINの会

【会員企業】

WINの会 会員企業紹介

 環境とITを柱にして活動しているWINの会には、さまざまな分野の企業が参加しています。ここでは、WINの会の活動と接する部分に焦点を当て、会員企業の事業・研究内容をご紹介してゆきます。

都市型環境とエネルギー 

それが私たちのテーマです

嶋田隆文

三菱重工業株式会社 横浜研究所 所長

 横浜研究所は東京湾に隣接した首都圏に立地し、環境装置製品、LNGタンク、ダムゲート等のエネルギー基盤を支える鉄構製品、ボイラー、タービン、ディーゼル等のエネルギー製品、橋梁、立体駐車場等の交通基盤を支える鉄構製品の研究開発を行っています。これらの研究開発の内容を紹介します。

環境装置

 環境装置では、日常生活や産業活動で発生する多量の廃棄物をクリーン処理し、その中でエネルギー回収と資源の有効利用をするというニーズに応えるため、熱分解灰溶融ごみ処理システム、プラズマ灰溶融炉、高性能下水汚泥溶融炉等の最先端焼却溶融炉の開発に努めています。また、し尿・下水の高度処理技術に加え、これらから発生する汚泥をメタン醗酵やコンポスト化するなどして有効利用するための技術開発を行っています。さらには、家庭から出る廃プラスチックの油化リサイクルや、排ガス中のダイオキシン分解無害化などにより、限られた資源を大切に利用して地球環境の調和を目指す技術を開発しています。

エネルギー基盤を支える製品

 社会のエネルギー基盤を支える鉄構製品では、クリーンエネルギーとして需要の増加している液化天然ガス(LNG)用低温貯蔵タンクや、水門などの公共性の高い製品で、より高い安全性、高機能化の両立が求められており、材料、構造、流体技術などの要素技術や、コンピュータシミュレーション技術、実験計測技術を駆使して製品開発を行っています。また、ボイラー、タービン、ディーゼルプラントの将来を見据えて、高効率化、低エミッション化、高信頼性を狙った製品の革新を図っています。過酷な状況での計測・診断技術や解析技術により、製品固有の要素技術を確立して製品開発を行っています。

交通基盤を支える鉄構製品

 快適な交通基盤を構築するための、都市の交通・物流を支える橋梁や立体駐車場などの構造物では、阪神淡路大震災などの経験を踏まえた耐震性向上、騒音・振動の抑制、長年の使用に伴う経年劣化に対する保全など、より安全で耐久性のある、環境に優しい製品が求められるようになっています。そういったニーズの変化に的確に対応するため、構造・機構技術開発を進めています。

情報の利用

 情報をどのように使うかという観点では、駐車場の空き情報、予約案内をiモード携帯電話で実現する駐車場案内予約システムや、河川の水位調整を監視し、水門の開度を遠隔でコントロールする遠隔制御システム、ディーゼルエンジンの運転状況を遠隔監視する故障予防診断等のシステムを開発しています。

 環境装置では、ごみ焼却炉排ガス中のO2濃度、CO2濃度を半導体レーザガス濃度検出器で計測し、ファジィ制御で最適燃焼させたり、カオス理論を用いた予測制御装置でボイラ蒸気流量を安定化させたりするなど、新しい計測装置を開発するとともに、計測情報を装置の最適運用に活用する研究を進めています。

ごみ焼却施設

LNG地下タンク

橋梁(東京湾横断道路)

ディーゼル

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