群馬大学　マイクロナノ工学研究室のサイトです

学内講義：現在担当中

基礎加工学（学部3年生・前期・Pic必修）

　世の中で広く利用されている機械加工技術・半導体製造技術を中心に代表的な加工技術を講義するとともに、それらの加工技術で製作されている実際の加工物を紹介する。加工技術の原理、理論、特徴、および、実際の加工物の紹介や加工技術のノウハウなどとともに、それらを実現する加工装置についても講義する。
第　１回　ガイダンス　（授業の目標・進め方、加工法の分類）
第　２回　切削加工Ⅰ（切削理論、切削工具）
第　３回　切削加工Ⅱ（切削作業・装置）
第　４回　研削加工Ⅰ（研削理論、砥石）
第　５回　研削加工Ⅱ（研削作業・装置）
第　６回　精密加工（ホーニング、超仕上げ）
第　７回　特殊加工（放電加工、電子ビーム、プラズマ、レーザー）
第　８回　溶接・接合（アーク、ガス、その他、溶接部の欠陥、はんだ接合）
第　９回　鋳造（鋳型、鋳造方案、溶解炉、鋳物の欠陥）
第１０回　塑性加工Ⅰ（圧延、鍛造）
第１１回　塑性加工Ⅱ（プレス、引抜、押出）
第１２回　プラスチック成形加工（プラスチックの種類、射出成形、押出成型、３Dプリンティング）
第１３回　微細加工Ⅰ（半導体製造工程、機械加工との違い、クリーンルーム）
第１４回　微細加工Ⅱ（前工程：フォトリソグラフィ、成膜、エッチング）
第１５回　微細加工Ⅲ（後工程：ダイシング、ワイヤボンディング、モールディング）とまとめ
※各回の資料は、群馬大学Moodleサイトで配布しています。

参考文献リスト
・教科書
執筆中（2023年度は教科書は使いません。）
・参考書１（入門用）
「機械工作法 (機械系教科書シリーズ)」　平井三友, 塚本晃久, 和田任弘
コロナ社 (2005/03)　4339044814 [LINK]
・参考書２（狭義の機械加工に関する本といえばこれ！）
「新版機械加工」　中山一雄, 上原邦雄
朝倉書店 (1997/03)　4254230893 [LINK]
・参考書３
「機械加工学」　中島利勝、鳴瀧則彦
コロナ社 (1983/01)　 4339040592 [LINK]
・参考書４
「新編 機械加工学」　橋本文雄、山田卓郎
共立出版 (1990/05)　4320080556 [LINK]
・参考書５
「生産加工入門」　古閑伸裕、松野建一、竹内貞雄、宮澤 肇、神 雅彦、村田泰彦、野口裕之
コロナ社 (2009/10/2)　4339046019 [LINK]
・参考書６
「機械製作法〈1〉鋳造・変形加工・溶接」　尾崎龍夫、済木弘行、矢野 満、里中 忍
朝倉書店 (1999/10)　4254237057 [LINK]
・参考書７
「機械製作法〈2〉除去加工・精密測定法・加工システム」　有浦泰常、鬼鞍宏猷、仙波卓弥、黒河周平、鈴木俊男
朝倉書店 (2007/03)　4254237111 [LINK]
・参考書８
「図解よくわかる機械加工」　武藤一夫
共立出版 (2012/4/24)　4320081889 [LINK]
・参考書９
「マイクロ応用加工」　木本康雄、矢野章成、杉田忠彰、黒部利次、山本昌彦
共立出版(1999/10/1)　4320081277 [LINK]

機構学（学部3年生・前期・Pic必修/Pmc必修）

　機構学は、機械が動くしくみを扱う学問である。機械は、各部が互いに相対運動をして与えられたエネルギーを有効な仕事に変換していくものであり、本科目では、変換の過程で生じる運動の種類、各部の構造と運動の関係、運動を支配する法則などに関する知識を得る。さらに、各種の機械で共通的な役割を果たしている最小単位の部品である機械要素の基礎についても講義する。
第　１回　ガイダンス　（授業の目標・進め方、設計における機構学と機械要素）
第　２回　カム（カムの種類、カムの運動解析、カムの運動曲線）
第　３回　機構の構造（自由度）
第　４回　剛体の運動解析Ⅰ（ベクトル、速度解析）
第　５回　剛体の運動解析Ⅱ（加速度解析）
第　６回　リンク機構Ⅰ（4節リンク機構、スライダ・クランク機構）
第　７回　リンク機構Ⅱ（4節リンク機構の運動解析、球面リンク機構）
第　８回　機構の静力学解析（自由体図、仮想仕事の原理、4節リンク機構の静力学解析）
第　９回　摩擦伝動機構（滑り接触、転がり接触、摩擦車、無段変速機）
第１０回　歯車機構Ⅰ（歯車の種類、歯形曲線、歯切り）
第１１回　歯車機構Ⅱ（歯車列、角速度比）
第１２回　巻き掛け伝動機構（ベルト伝動、チェーン伝動）
第１３回　締結用機械要素（ねじ、キー、スプライン、リベット継手）
第１４回　軸と軸受（軸、軸継手、軸受）
第１５回　まとめ（機械製品の設計とは）
※各回の資料は、群馬大学Moodleサイトで配布しています。

参考文献リスト
・教科書
「基礎から学ぶ機構学」
鈴木健司、森田寿郎 著
オーム社 (2010/12/23)　4274209571 [LINK]

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システムデザイン実験Ⅰ　－マイコンArduinoを使ったMEMSセンサの実験－　（学部３年生・後期・Pic必修）

【目的】
　近年、IoT (Internet of Things)と呼ばれる、様々な「モノ（物）」がインターネットに接続され、インターネットを介して情報交換することにより相互に制御する仕組み（情報活用）が注目されている。そのなかでも、CPS (Cyber Physical System)は、センサによってリアル空間の情報を集め、その情報をサイバー空間で分析・解析し、機械や人間・社会に反映させようとするものであり、情報を取得するためのセンサとそのシステム化が重要な要素技術となっている。
　本実験では、①近年、多様な環境・装置で利用が進んでいるMEMS (Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム)の一つである加速度センサを対象として、MEMSセンサのメカニズムや基本的な作製方法（加工装置見学）について学ぶと共に、②IoT向けセンサノード活用を想定したMEMSセンサからのデータ取得として、マイコンArduinoを利用したセンサシステムを構築する。

　本実験の範囲は、ハードウェアとしてのMEMSセンサ（原理・加工）と、センサからのデータ取得が主であるが、本実験の結果・知見に基づいてArduinoに無線通信モジュールを組み込むことで、インターネットを介した無線情報通信端末であるIoT開発へと発展できる。

【概要】
　マイコンボードArduinoの基本操作の習得から、MEMS加速度センサを用いた傾斜角測定への応用までを以下の５つのステップで実験を行う。
1) “Lチカ”：Arduino基板上のLEDを点灯する（Arduinoの基本操作）
2) 外部LEDを点灯する（ブレッドボードとLEDの基礎）
3) 外部LEDを制御する（PWM：Pulse Width Modulation制御）
4) 加速度センサのデータを読み取る（MEMSの原理、センサ-Arduino-PC間の接続）
5) 加速度センサのデータから傾斜角を求める（実践）

【紹介資料】
講義で使用する資料を掲載します。レポート製作に活用ください。[PDF]

【参考文献リスト】
・Arduino プロジェクト公式サイト
・STMicroelectronics社、3軸MEMS加速度センサ　LIS3DHデータシート
・株式会社秋月電子通商通販サイト （３軸加速度センサモジュール LIS3DH）
・Analog Devices社　加速度センサーによる傾きの検出
・「マイクロ・ナノマシン技術入門―半導体技術で作る微小機械とその応用」
　藤田博之(著)
　工業調査会、2003、ISBN: 4769371179 [LINK]
・「はじめてのMEMS」
　江刺正喜(著)
　森北出版、2011、ISBN: 4627784910 [LINK]
・「MEMSデバイス徹底入門-「つかう」「わかる」「つくる」マイクロマシン・センサ-」
　三田吉郎(著)
　日刊工業新聞社、2018、ISBN: 4526078719 [LINK]
・「Arduinoをはじめよう（第3版）」
　Massimo Banzi、Michael Shiloh（著）、船田巧（訳）
　オライリー・ジャパン、2015、ISBN: 487311733X [LINK]
・「Prototyping Lab（第2版）」
　小林茂(著）
　オライリー・ジャパン、2017、ISBN: 4873117895 [LINK]
・「これ1冊でできる！Arduinoではじめる電子工作 超入門（改訂第3版）」
　福田和宏(著)
　ソーテック社、2018、ISBN: 4800712106 [LINK]

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マイクロナノシステム特論（博士前期課程：毎年開講）

　マイクロナノシステムの創製に必要となる設計・解析、加工、評価・応用に関する各種技術を体系的に理解し、応用例を含む技術動向について、理解を深めることを目的とする。

【到達度目標】
1. 半導体製造技術を基盤とするマイクロナノ加工のプロセスフロー（製造工程）図の概要を理解し、説明できる。
2. 一般社会で広く利用されるようになってきたマイクロナノシステムがどのように（応用先・用いられている原理）利用されているかを述べ、また、今後どのようになっていくか（希望・必要になる先端技術）を推論できる。
3. マイクロナノシステムの応用先について、異分野領域と関連づけることができる。

【授業の展開】
第　１回　ガイダンス（内容、進め方、評価方法の説明）
第　２回　実用化：マイクロナノシステムの実用化例
第　３回　加工Ⅰ：マイクロナノシステム製造工程の概要
第　４回　加工Ⅱ：フォトリソグラフィ技術
第　５回　加工Ⅲ：真空技術と成膜技術
第　６回　加工Ⅳ：エッチング技術（表面除去加工）
第　７回　マイクロナノシステム関連の文献の読み方
第　８回　要素Ⅰ：マイクロアクチュエータ
第　９回　要素Ⅱ：マイクロセンサ
第１０回　設計Ⅰ：マイクロナノデバイスの材料工学
第１１回　設計Ⅱ：マイクロ流体システム
第１２回　設計Ⅲ：設計・解析・評価技術
第１３回　応用Ⅰ：バイオ応用
第１４回　応用Ⅱ：光応用
第１５回　まとめ
※各回の資料は、群馬大学Moodleサイトで配布しています。

【参考文献リスト】
・「マイクロ・ナノマシン技術入門―半導体技術で作る微小機械とその応用」
藤田博之(著)
工業調査会、2003、ISBN: 4769371179 [LINK]
・「はじめてのMEMS」
江刺正喜(著)
森北出版、2011、ISBN: 4627784910 [LINK]
・「これからのMEMS : LSIとの融合」
江刺正喜, 小野崇人(著)
森北出版、2011、ISBN: 978-4627775510 [LINK]
・「MEMSデバイス徹底入門-「つかう」「わかる」「つくる」マイクロマシン・センサ-」
三田吉郎(著)
日刊工業新聞社、2018、ISBN: 4526078719 [LINK]
・Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology, Three-Volume Set,
Marc J. Madou,
CRC Press、2011、ISBN: 0849331803 [LINK]
・Introduction to microfabrication,
Sami Franssila,
Wiley、2010、ISBN: 978047074983 [LINK]

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機械知能システム理工学先端特別ゼミ（学部4年生・総合理工学科必修）

【題目】
マイクロナノシステムの製作法とその応用

【レポート課題】
レポート「MEMSが桐生を救う」 課題：桐生のために、MEMS／マイクロマシンで、できそうなことを考える。
１．対象
２．対象の懸念事項
３．対策
４．対策による効果
５．具体的な内容

※講義資料は、こちらからダウンロードできます。

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学内講義：過去担当

制御工学Ⅰ（学部3年生・前期・必修）

　現代の生活は、機械と切り離すことはできない。さまざまな機械を思い通りに動かすための学問が制御工学である。
必修科目「制御工学Ⅰ」の到達目標は、伝達関数法を用いた制御系設計法を理解することにあります。

第　１回　制御とは ~微分方程式とのつながり~
第　２回　システムの数学モデル
第　３回　伝達関数の役割
第　４回　動的システムの応答
第　５回　システムの応答特性
第　６回　2 次遅れ系の応答
第　７回　極と安定性
第　８回　制御系の構成とその安定性
第　９回　PID 制御
第１０回　フィードバック制御系の定常特性
第１１回　周波数特性の解析
第１２回　ボード線図の特性と周波数伝達関数
第１３回　ナイキストの安定判別法
第１４回　ループ整形法によるフィードバック制御系の設計
第１５回　まとめと演習
第１６回　期末試験
※各回の資料は、群馬大学Moodleサイトで配布しています。

参考文献リスト
・教科書
「はじめての制御工学 改訂第2版 (KS理工学専門書)」
佐藤和也, 平元和彦, 平田研二 著
講談社 (2018/11/19)　4065137470 [LINK]
・技術士
第1次試験過去問題

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機械知能システム理工学実験　－マイコンArduinoを使ったMEMSセンサの実験－　（学部３年生・前期・必修）

【目的】
　近年、IoT (Internet of Things)と呼ばれる、様々な「モノ（物）」がインターネットに接続され、インターネットを介して情報交換することにより相互に制御する仕組み（情報活用）が注目されている。そのなかでも、CPS (Cyber Physical System)は、センサによってリアル空間の情報を集め、その情報をサイバー空間で分析・解析し、機械や人間・社会に反映させようとするものであり、情報を取得するためのセンサとそのシステム化が重要な要素技術となっている。
　本実験では、①近年、多様な環境・装置で利用が進んでいるMEMS (Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム)の一つである加速度センサを対象として、MEMSセンサのメカニズムや基本的な作製方法（加工装置見学）について学ぶと共に、②IoT向けセンサノード活用を想定したMEMSセンサからのデータ取得として、マイコンArduinoを利用したセンサシステムを構築する。

　本実験の範囲は、ハードウェアとしてのMEMSセンサ（原理・加工）と、センサからのデータ取得が主であるが、本実験の結果・知見に基づいてArduinoに無線通信モジュールを組み込むことで、インターネットを介した無線情報通信端末であるIoT開発へと発展できる。

【概要】
　マイコンボードArduinoの基本操作の習得から、MEMS加速度センサを用いた傾斜角測定への応用までを以下の５つのステップで実験を行う。
1) “Lチカ”：Arduino基板上のLEDを点灯する（Arduinoの基本操作）
2) 外部LEDを点灯する（ブレッドボードとLEDの基礎）
3) 外部LEDを制御する（PWM：Pulse Width Modulation制御）
4) 加速度センサのデータを読み取る（MEMSの原理、センサ-Arduino-PC間の接続）
5) 加速度センサのデータから傾斜角を求める（実践）

【紹介資料】
講義で使用する資料を掲載します。レポート製作に活用ください。[PDF]

【参考文献リスト】
・Arduino プロジェクト公式サイト
・STMicroelectronics社、3軸MEMS加速度センサ　LIS3DHデータシート
・株式会社秋月電子通商通販サイト （３軸加速度センサモジュール LIS3DH）
・Analog Devices社　加速度センサーによる傾きの検出
・「マイクロ・ナノマシン技術入門―半導体技術で作る微小機械とその応用」
　藤田博之(著)
　工業調査会、2003、ISBN: 4769371179 [LINK]
・「はじめてのMEMS」
　江刺正喜(著)
　森北出版、2011、ISBN: 4627784910 [LINK]
・「MEMSデバイス徹底入門-「つかう」「わかる」「つくる」マイクロマシン・センサ-」
　三田吉郎(著)
　日刊工業新聞社、2018、ISBN: 4526078719 [LINK]
・「Arduinoをはじめよう（第3版）」
　Massimo Banzi、Michael Shiloh（著）、船田巧（訳）
　オライリー・ジャパン、2015、ISBN: 487311733X [LINK]
・「Prototyping Lab（第2版）」
　小林茂(著）
　オライリー・ジャパン、2017、ISBN: 4873117895 [LINK]
・「これ1冊でできる！Arduinoではじめる電子工作 超入門（改訂第3版）」
　福田和宏(著)
　ソーテック社、2018、ISBN: 4800712106 [LINK]

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設計製図（学部２年生・後期）

【目的】
　機械設計製図に必要な規格の把握と設計演習を目的として機械要素のスケッチと設計製図演習．軸継ぎ手のスケッチと設計製図演習。豆ジャッキのスケッチと設計製図演習。課題として設計仕様を与えて、創意工夫点を検討させ、それらを組み入れた設計演習をさせた後組立図と製作図を作成させる。これによって、機械エンジニアとして必要不可欠な設計製図に関する内容を演習をしながら基礎的理解度を高め、総合設計製図の講義につなげる。

【課題】
　（１）平歯車
　（２）豆ジャッキ
　（３）軸継手

【授業の展開】
第　１回　ガイダンス
第　２回　歯車スケッチ
第　３回　歯車強度計算(スケッチから計算時の仕様を)
第　４回　歯車製図
第　５回　歯車製図
第　６回　豆ジャッキスケッチ　[歯車課題提出]
第　７回　豆ジャッキ強度計算
第　８回　豆ジャッキ製図(改善提案と工夫点)
第　９回　豆ジャッキ製図
第１０回　豆ジャッキ製図
第１１回　軸継手スケッチ　[豆ジャッキ課題提出]
第１２回　軸継手強度計算
第１３回　軸継手製図(改善提案と工夫点)
第１４回　軸継手製図
第１５回　軸継手製図　[軸継手課題提出]

【紹介資料】
講義で使用する資料を掲載します。製図の事前チェックに活用ください。
　（１）平歯車
　（２）豆ジャッキ
　（３）軸継手

【参考文献リスト】
・２Ｄ・３Ｄ―ＣＡＤ図によるＪＩＳにもとづく基礎機械設計製図
武田定彦、齊藤誠(著)
パワー社、2008、ISBN: 9784827710809 [LINK]
・初心者のための機械製図
植松育三、高谷芳明、深井完祐（共著）、藤本元、御牧拓郎（監修）
森北出版、2015、ISBN: 9784627664340 [LINK]

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マイクロナノシステム特論（博士前期課程：隔年開講）

　マイクロナノシステムの創製に必要となる設計・解析、加工、評価・応用に関する各種技術を体系的に理解し、応用例を含む技術動向について、理解を深めることを目的とする。

【到達度目標】
1. 半導体製造技術を基盤とするマイクロナノ加工のプロセスフロー（製造工程）図の概要を理解し、説明できる。
2. 一般社会で広く利用されるようになってきたマイクロナノシステムがどのように（応用先・用いられている原理）利用されているかを述べ、また、今後どのようになっていくか（希望・必要になる先端技術）を推論できる。
3. マイクロナノシステムの応用先について、異分野領域と関連づけることができる。

【授業の展開】
第　１回　ガイダンス（内容、進め方、評価方法の説明）
第　２回　実用化：マイクロナノシステムの実用化例
第　３回　加工Ⅰ：マイクロナノシステム製造工程の概要
第　４回　加工Ⅱ：フォトリソグラフィ技術
第　５回　加工Ⅲ：真空技術と成膜技術
第　６回　加工Ⅳ：エッチング技術（表面除去加工）
第　７回　マイクロナノシステム関連の文献の読み方
第　８回　要素Ⅰ：マイクロアクチュエータ
第　９回　要素Ⅱ：マイクロセンサ
第１０回　設計Ⅰ：マイクロナノデバイスの材料工学
第１１回　設計Ⅱ：マイクロ流体システム
第１２回　設計Ⅲ：設計・解析・評価技術
第１３回　応用Ⅰ：バイオ応用
第１４回　応用Ⅱ：光応用
第１５回　まとめ
※各回の資料は、群馬大学Moodleサイトで配布しています。

【参考文献リスト】
・「マイクロ・ナノマシン技術入門―半導体技術で作る微小機械とその応用」
藤田博之(著)
工業調査会、2003、ISBN: 4769371179 [LINK]
・「はじめてのMEMS」
江刺正喜(著)
森北出版、2011、ISBN: 4627784910 [LINK]
・「これからのMEMS : LSIとの融合」
江刺正喜, 小野崇人(著)
森北出版、2011、ISBN: 978-4627775510 [LINK]
・「MEMSデバイス徹底入門-「つかう」「わかる」「つくる」マイクロマシン・センサ-」
三田吉郎(著)
日刊工業新聞社、2018、ISBN: 4526078719 [LINK]
・Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology, Three-Volume Set,
Marc J. Madou,
CRC Press、2011、ISBN: 0849331803 [LINK]
・Introduction to microfabrication,
Sami Franssila,
Wiley、2010、ISBN: 978047074983 [LINK]

機械基礎数理演習（学部２年生・後期・必修）

【目的】
　本講義では、前半：微分方程式、後半：確率統計を演習を中心に学びます。
　ここでは、鈴木孝明担当の確率統計（全7回中後半4回）について紹介します。

【授業スケジュールと講義資料PDF】
第 1回 ガイダンス・変数分離形（荒木）
第 2回 重ね合わせの原理（荒木）
第 3回 変数分離形に帰着する問題，定数変化法（荒木）
第 4回 完全微分方程式（荒木）
第 5回 積分因子（荒木）
第 6回 2階定数係数線形微分方程式（斉次）（安藤）
第 7回 2階定数係数線形微分方程式（非斉次）（安藤）
第 8回 ラプラス変換（安藤）
第 9回 確率統計概論（鈴木良）
第10回 代表値・散布度（鈴木良）
第11回 度数分布・相関解析・最小二乗法（鈴木良）
第12回 正規分布の基礎（鈴木孝） [PDF]
第13回 正規分布の特徴とその応用（鈴木孝） [PDF]
第14回 区間推定（鈴木孝） [PDF]
第15回 仮説検定（鈴木孝） [PDF]

【参考文献リスト】
・統計学概論
　岡田 泰栄 (著)
　共立出版、1972、ISBN: 9784320011656 [LINK]
・統計学がわかる
　向後千春、冨永敦子(著)
　技術評論社、2007、ISBN: 9784774131900 [LINK]
・統計学がわかる 【回帰分析・因子分析編】
　向後千春、冨永敦子(著)
　技術評論社、2008、ISBN: 9784774137070 [LINK]
・FACTFULNESS(ファクトフルネス) 10の思い込みを乗り越え、データを基に世界を正しく見る習慣
　ハンス・ロスリング (著), オーラ・ロスリング (著), アンナ・ロスリング・ロンランド (著), 上杉 周作 (翻訳), 関 美和 (翻訳)
　日経BP、2019、ISBN: 9784822289607 [LINK]
・統計ＷＥＢ　ＵＲＬ
・ＴＥＤ　ハンス・ロスリング：貧困に対する新たな洞察
・ＴＥＤ　ハンス＆オーラ・ロスリング: 世界について無知にならないために

機械知能システム工学実験　－重心測定－　（学部３年生・前期）

【目的】
力学では物体を質点として扱うが、実際の物体は形状をもち質点ではない。そこで、実際の物体の運動を記述するには重心を知る必要がある。本実験では重心を高精度で測定することを試みる。
（１）高校物理程度の力の釣り合いから、理論式を導出する。
（２）電子天秤を用いた実験系を構築し、実際に重心を測定する。
（３）この重心測定方法の応用例について考える。

【応用例の検討】
研究室の研究テーマであるマイクロマシンを例にして、各種技術を応用（ものづくり）する場合の考え方を学び、レポートの課題に取り組む。具体的なイメージがしやすいように、実験室の見学を行い、加工技術や応用技術の広範な考え方を体験する。

【紹介資料】
講義で使用する資料を掲載します。レポート製作に活用ください。[PDF]

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機械知能システム工学実験　－論理回路－　（学部３年生・前期）

【目的】
（１）2入力のAND、OR、NAND、NOR、Exclusive ORについて解説を行い各種ロジック回路の基本的な動作について理解する。
（２）簡単な論理回路を作成し、その出力が正しいかロジックトレーナを用いて確認する。
（３）全加算回路をロジックトレーナ上に構成し、加算が完全に行われることを確認する。

【進め方】
始めに教科書とPPTを使用して論理回路の復習をします。続けて、ロジックトレーナを用いて、課題の回路を作製していきます。全加算回路を製作後、現代のパソコンやスマートフォンのCPUやメモリがどのように製作されているのか考え、最後に、実際の加工装置を見学します。

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基礎加工学　（学部2年生・前期）

　世の中で広く利用されている機械加工技術を中心に代表的な加工技術を講義するとともに、それらの加工技術で製作されている実際の加工物を紹介する。加工技術の原理、理論、特徴、および、実際の加工物の紹介や加工のノウハウなどとともに、それらを実現する加工装置についても講義する。多種の加工法について、様々な視点で体系化して身に付けることを目的としています。

※PDFには、教科書記載内容以外で必要なことのみをまとめています。
第　１回　オリエンテーション　（授業の目標・進め方の説明・加工法の分類） [PDF]
第　２回　鋳造（基礎理論、鋳型、鋳鉄と鋼） [PDF]
第　３回　塑性加工Ⅰ [PDF]
第　４回　塑性加工Ⅱ [PDF]
第　５回　溶接Ⅰ [PDF]
第　６回　溶接Ⅱ
第　７回　切削加工Ⅰ（切削理論Ⅰ） [PDF]
第　８回　切削加工Ⅱ（切削理論Ⅱ） [PDF]
第　９回　切削加工Ⅲ （切削装置） [PDF]
第１０回　研削加工Ⅰ（研削理論） [PDF]
第１１回　研削加工Ⅱ（研削装置） [PDF]
第１２回　特殊加工Ⅰ（遊離砥粒加工・・・） [PDF]
第１３回　特殊加工Ⅱ（レーザー、放電加工・・・） [PDF]
第１４回　マイクロ・ナノ加工（PVD、CVD、メッキ・・・） [PDF]
第１５回　まとめと演習
第１６回　期末試験

参考文献リスト
・教科書
「機械工作法 (機械系教科書シリーズ)」　平井三友, 塚本晃久, 和田任弘
コロナ社 (2005/03)　4339044814 [LINK]
・参考書１（狭義の機械加工に関する本といえばこれ！）
「新版機械加工」　中山一雄, 上原邦雄
朝倉書店 (1997/03)　4254230893 [LINK]
・参考書２
「機械加工学」　中島利勝、鳴瀧則彦
コロナ社 (1983/01)　 4339040592 [LINK]
・参考書３
「新編 機械加工学」　橋本文雄、山田卓郎
共立出版 (1990/05)　4320080556 [LINK]
・参考書４
「生産加工入門」　古閑伸裕、松野建一、竹内貞雄、宮澤 肇、神 雅彦、村田泰彦、野口裕之
コロナ社 (2009/10/2)　4339046019 [LINK]
・参考書５
「機械製作法〈1〉鋳造・変形加工・溶接」　尾崎龍夫、済木弘行、矢野 満、里中 忍
朝倉書店 (1999/10)　4254237057 [LINK]
・参考書６
「機械製作法〈2〉除去加工・精密測定法・加工システム」　有浦泰常、鬼鞍宏猷、仙波卓弥、黒河周平、鈴木俊男
朝倉書店 (2007/03)　4254237111 [LINK]
・参考書７
「図解よくわかる機械加工」　武藤一夫
共立出版 (2012/4/24)　4320081889 [LINK]
・参考書８
「マイクロ応用加工」　木本康雄、矢野章成、杉田忠彰、黒部利次、山本昌彦
共立出版(1999/10/1)　4320081277 [LINK]

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ベクトル解析　（学部2年生・後期）

　力のように方向を持っている量で加法が平行四辺形の法則に従うものがベクトルである。力学や流体力学、電磁気学等における物理量の多くはベクトルであるから、それらの学問をしっかりと理解するためにはベクトルの知識は不可欠である。そのため本授業は、工学で多く利用されるベクトルの公式・定理について詳述していくが、演習問題を解くことでその活用ができるようになることが最終的な目標となる。

第　１回　ベクトルをどう考えるか [PDF]
第　２回　ベクトルの基礎 [PDF]
第　３回　ベクトルの内積と外積 [PDF]
第　４回　ベクトルの内積・外積の応用 [PDF]
第　５回　ベクトルの微分と積分 [PDF]
第　６回　空間曲線 [PDF]
第　７回　力学への応用 [PDF]
第　８回　中間テスト
第　９回　ベクトル界 [PDF]
第１０回　ベクトルの回転と発散 [PDF]
第１１回　線積分 [PDF]
第１２回　面積分 [PDF]
第１３回　ガウスの発散定理と積分 [PDF]
第１４回　ストークスの定理とグリーンの定理 [PDF]
第１５回　まとめと演習
第１６回　期末試験

参考文献リスト
・教科書
　　「ベクトル解析 改訂版」　安達忠次
　　培風館 (1961/09)　456300507X [LINK]
・大学の普通の教科書スタイルがなじめない人向け
　　「スバラシク実力がつくと評判のベクトル解析キャンパス・ゼミ」　馬場敬之，高杉豊
　　マセマ出版社 (2007/06)　4944178514 [LINK]
・練習問題の解答が比較的丁寧
　　「演習と応用 ベクトル解析」　寺田文行，福田 隆
　　サイエンス社 (2000/05)　4781909507 [LINK]

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機械システム工学実験１　－長さ測定－　（学部２年生・前期）

　高精度な精密測定機器の開発は、精密加工技術の向上によって可能となるとともに、一方で、精密加工技術の進展は精密測定機器の高精度化によることも否定できない。測定は機械加工には必ず伴う作業であり、加工中あるいは加工後の工作物が、精度や仕様に沿ったものであるかどうかは、測定によって評価される。したがって、加工の良否、工作物の良否は、正しい測定がなされるかどうかに関わるといえる。しかし、いかに高精度の測定器といえども、測定器の構造・使用方法、および測定時の温度、測定力などの測定条件について十分な知識がないと予想以上の誤差が生じる可能性がある。また、測定値の統計処理に関する知識がなければ、求められた測定値から誤った判断・処置を行い、大きな問題を起こす原因ともなる。
　本実験では、さまざまな量の基本となる“長さ”の測定を行い、機械工業において必要な測定の基礎的事項として、１）一般的に広く使用される寸法測定機器の使用法の習得、２）測定値の統計的な処理方法の習得、３）誤差要因の理解、などを目的とする。

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構造解析　（学部3年生・前期）

近年、設計期間の短縮に従い、コンピューターによる設計とシミュレーションが同時に実施され、これまで試作実験により確認されたことがシミュレーションで確認されるようになってきている。
ここでは、はじめに、ＣＡＥにおける構造解析の役割を実例により解説し、生産・設計における構造解析の位置づけを明確にする。続いて、バネモデルによるマトリックス解析法を学び、これを柱、梁の解析方法に拡張し、剛節点を持つ構造材の解析法を学ぶ。さらに、連続体の応力解析手法として、有限要素法を勉強する。理解を助けるため、材料力学の基礎復習からスタートし、マトリックス構造解析法、有限要素法を使った構造の解析までを扱う。

第　１回　コンピューター支援生産・設計（ＣＡＥ）における構造解析の役割 [PDF]
第　２回　有限要素法の数学的基礎（１） [PDF]
第　３回　有限要素法の数学的基礎（２）
第　４回　１次元バネモデルによるマトリックス構造解析法
第　５回　２次元バネモデルによるマトリックス構造解析法
第　６回　トラス構造１　（剛性方程式の導出）
第　７回　トラス構造２　（剛性方程式の性質と解法）
第　８回　剛節点構造の剛性方程式
第　９回　中間試験
第１０回　有限要素法とは？　
第１１回　有限要素法のための弾性論
第１２回　３角形要素による、剛性方程式の導出
第１３回　剛性方程式の計算と２要素モデルの計算
第１４回　４角形要素による、剛性マトリックスの計算
第１５回　まとめ
第１６回　期末試験

参考文献リスト
・教科書
　　「有限要素法入門 改訂版」　三好俊郎
　　培風館 (1994/12)　4563034908 [LINK]

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マイクロプロセス工学　（博士前期課程1年生・前期）

　シリコン単結晶基板や各種樹脂を構成材料としたマイクロシステムを主な対象として、研究・開発・試作に必要な各種マイクロプロセスの概要を学ぶ。
　マイクロシステムを作製プロセスの観点からみると、構成材料、表面処理、薄膜形成、リソグラフィ、化学的加工、物理的加工などに関する知識と理解が必要である。これらのプロセス技術はシリコンＬＳＩの製造プロセスを基礎としているが、目的とする性能・機能やそれを実現するためのデバイス構造などの相違から、マイクロシステム作製に適したプロセスが開発され適用されている。これらのプロセスを理解するためには、固体物理、光学、物理、化学等の幅広い科目を理解していることが要求される。代表的なマイクロプロセスの原理、応用例などについて、表面的な知識ではなく、物理・化学的な基礎に戻って理解するように講義する。

第　１回　ガイダンス（内容、進め方、評価方法の説明）
第　２回　マイクロシステム製造工程の概要と実用例の紹介
第　３回　FROM香川クリーンルーム見学実習
第　４回　フォトリソグラフィ
第　５回　真空技術＆成膜技術（イオン注入、拡散、酸化、ＰＶＤ、ＣＶＤ）
第　６回　表面除去加工；異方性化学エッチ、ドライエッチ
第　７回　文献紹介例（文献検索方法、紹介方法のポイント）
第　８回　文献紹介(1)
第　９回　文献紹介(2)
第１０回　文献紹介(3)
第１１回　文献紹介(4)
第１２回　文献紹介(5)
第１３回　文献紹介(6)
第１４回　文献紹介(7)
第１５回　まとめ

※文献紹介：各自の研究に関連するとマイクロシステムを組み合わせた研究英語論文を紹介する。
※本講義の理解を深めるために「マイクロシステム設計実務」による実習受講を推奨する。

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主題科目B-4：人につながる"ものづくり"　（学部1年生・前期）

　年末に新聞社やコンサルティング会社により発表される「ヒット商品番付」の中には、ハイテク製品と呼ばれる先端技術を含む商品が数多く含まれるが、それらの商品の原理を説明できるだろうか？
我が国の主要産業のひとつである「ものづくり」は、製品に求められる性能とともに組み込まれる技術も高度化・複雑化しており、ブラックボックス（中身がわからない）化した製品に対して、人が疎外感を感じることもある。
本講義では、まず、ものづくりが様々な形式のデザインを通して人と関わっていることを理解し、さらに、人と最先端技術の関係について、マイクロ・ナノテクノロジーを例にして問題提起と討議を行い、最先端技術との付き合い方を考えていく。

第　１回　オリエンテーション　（授業の目標・進め方の説明） [PDF]
第　２回　ものづくり＝デザイン×技術　（日本を支える”ものづくり”とはなにか？） [PDF]
第　３回　誰のためのデザイン？①[PDF]
第　４回　誰のためのデザイン？②[PDF]
第　５回　誰のためのデザイン？③[PDF]
第　６回　デザインのための数学①　（デザインを数学で考える）[PDF]
第　７回　デザインのための数学②[PDF]
第　８回　ものづくり解体新書①　（身の回りのものは、どのようにできているか？）[PDF]
第　９回　ものづくり解体新書②[PDF]
第１０回　イノベーション　（「もしドラ」とはなにか？）[PDF]
第１１回　科学コミュニケーション①　（技術をわかりやすく伝えるということ）[PDF]
第１２回　科学コミュニケーション②　[PDF]
第１３回　最先端技術を考えてみる①　（マイクロ・ナノテクノロジーとは？）　[PDF]
第１４回　最先端技術を考えてみる②　[PDF]
第１５回　まとめ　[PDF]

参考文献リスト
・「聞かせてよ、ファインマンさん」　リチャード・P・ファインマン
岩波書店(2009/4/16)　9784006031855 [LINK]
・「誰のためのデザイン？　～認知科学者のデザイン原論～」　ドナルド・A・ノーマン
新曜社(1990/02)　9784788503625 [LINK]
・「エモーショナル・デザイン　～微笑を誘うモノたちのために～」　ドナルド・A・ノーマン
新曜社 (2004/10)　4788509210 [LINK]
・「デザインのための数学」　牟田　淳
オーム社 (2010/10/23)　4274068250 [LINK]
・「モノづくり解体新書SELECT〈1〉」　
日刊工業新聞社 (2007/10)　4526059498 [LINK]
・「モノづくり解体新書SELECT〈2〉」
日刊工業新聞社 (2008/03)　4526060488 [LINK]
・「分解マニア！」
講談社 (2004/12/17)　4061028812 [LINK]
・「もっと分解マニア！」
講談社 (2007/11/30)　406102888X [LINK]
・「もし高校野球の女子マネージャーがドラッカーの『マネジメント』を読んだら」　岩崎 夏海
ダイヤモンド社 (2009/12/4)　9784478012031 [LINK]
・「マネジメント - 基本と原則 [エッセンシャル版]」　P・F. ドラッカー
ダイヤモンド社　4478410232 [LINK]
・「モチベーション3．0　持続する「やる気！」をいかに引き出すか」　ダニエル・ピンク
講談社 (2010/7/7)　4062144492 [LINK]
・「スティーブ・ジョブズ 驚異のプレゼン　―人々を惹きつける18の法則」　カーマイン・ガロ
日経BP社 (2010/7/15)　9784822248161 [LINK]
・「伝える力」　池上彰
PHP研究所 (2007/4/19)　4569690815 [LINK]
・「一瞬で伝える「わかりやすさ」の技術」　齋藤　孝
大和書房 (2010/5/28)　9784479792925 [LINK]
・「学生・研究者のための 使える!　PowerPointスライドデザイン 伝わるプレゼン　1つの原理と3つの技術」　宮野公樹
化学同人 (2009/4/10)　4759811753 [LINK]
・「理科系の作文技術」　木下 是雄
中央公論新社 (1981/01)　4121006240 [LINK]

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電気電子回路　（学部2年生・後期）

　電気電子回路は高度情報化社会における根幹技術といっても過言ではなく、エレクトロニクスに少しでも携わるのであれば、回路の解読・設計をできるようにしておく必要がある。また機械運動や熱伝導等の工学問題についても、時間微分に対する方程式の類似性から電気回路でモデル化して解くこともでき、電気回路を理解しておくと非常に役立つ。本講義では抵抗、インダクタ、キャパシタからなる電気回路の定常状態解析、過渡解析、分布定数解析を理解することを目標とする。

第　１回　電気回路の基礎（回路素子、電源）
第　２回　電気回路の基礎(キルヒホッフの法則、閉路電流・節点電位法)
第　３回　正弦波交流回路（フェーザ表示、交流電力)
第　４回　回路演習
第　５回　正弦波交流回路（共振回路と相互誘導回路）
第　６回　正弦波交流回路（ブリッジ回路とフィルタ）
第　７回　中間テスト
第　８回　回路網
第　９回　非正弦波交流
第１０回　過度現象
第１１回　4端子回路網（ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽ行列・ｱﾄﾞﾐｯﾀﾝｽ行列）
第１２回　4端子回路網（F行列、H行列）
第１３回　分布定数回路
第１４回　回路演習
第１５回　期末試験

※まとめ資料 [PDF]

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固体物理入門　（学部3年生・後期）

　固体中の電子物性は、エレクトロニクスの発展と深く関わっている。本講義では、物理学の復習から、固体物理の基礎を学ぶとともに、電子物性現象を学習する。最初に物理学の基礎部分について、固体物理を理解する上で必要な事項を復習しながら、数学的な準備も合わせて行う。次に、固体物理の基礎的な結晶構造の理解から順次内容を展開する。授業の終盤では半導体について簡単にふれ、実際のデバイスへの応用について述べる。

第　１回　物理学の基礎Ⅰ
第　２回　物理学の基礎Ⅱ
第　３回　結晶構造
第　４回　波の回折と逆格子
第　５回　結晶結合
第　６回　弾性定数
第　７回　フォノンI：結晶の振動
第　８回　フォノンII：熱的性質
第　９回　自由電子フェルミ気体
第１０回　エネルギーバンド
第１１回　半導体Ⅰ
第１２回　半導体Ⅱ
第１３回　実際のデバイスと固体物理Ⅰ
第１４回　実際のデバイスと固体物理Ⅱ
第１５回　期末試験

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マイクロシステム設計実務　（博士前期課程1年生・前期）

　バイオ、IT分野などに適用可能な微小デバイスを設計するとともに、半導体フォトリソ技術を初めとする各種精密加工技術での製作を通して、マイクロデバイス実現の基本技術を習得する。また、デバイスの設計、製作だけでなく、製作したデバイスの特性評価まで実行することによって、一連の技術を学習する。

第　１回　マイクロファブリケーションとは（講義）
第　２回　マイクロチャネル内での混合現象（講義）
第　３回　論文検索法と検索例
第　４回　論文紹介
第　５回　マスク設計
第　６回　真空蒸着（Al/Si）
第　７回　フォトリソグラフィ（S1803、Alエッチング）
第　８回　Siドライエッチング
第　９回　フォトリソグラフィ（SU-8）
第１０回　段差計測＋PDMS molding
第１１回　O2 Plasma Bonding
第１２回　作製デバイスの評価（顕微鏡などでデバイス，マスク，moldの評価）
第１３回　混合実験１
第１４回　混合実験２
第１５回　レポートまとめ（実験予備日）

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出前講義、模擬講義

講義資料

2021年11月5日にみどり市立笠懸南中学校様向けに行った、創立40周年記念講演の練習動画をUPしました。

中学生向け、キャリア教育の一環とする講演内容になっています。

2018年7月24日に富山県立入善高等学校様向けに行った模擬講義の資料をUPしました。[PDF] [レジュメ]

　 「ミクロの決死圏」（マイクロマシン・ナノテクノロジーとその応用）と題して、約1時間の講義を行いました。今回から、応用の部分は、バイオとIoTの両方を準備し、興味が多い方をその場で選択いただけるようにしました。
　IoTの方は、今回が初めてであったため、これからまだまだ改善がありそうですし、どちらの応用も現在も研究中の内容であるため、随時、最新の研究成果も盛り込んで行きたいと考えています。
　この漫画は、大学院修士課程2年生の海野陽平君に今回の模擬講義に合わせて描いてもらった作品です。4コマ漫画形式で、IoT（Internet of Things：モノのインターネット）における発電デバイスの重要性を表現しています。人体の動作程度で発電する超小型発電機（エナジーハーベスタ）により、あたかも人間が発電機になるような研究です。

2017年11月20日に群馬県立桐生高等学校において行った出前講義の資料をUPしました。[PDF]

　 「ミクロの決死圏」（マイクロマシン・ナノテクノロジーとその応用）と題して、約1時間弱の講義を行いました。JSTスーパーサイエンスハイスクール『これからのよりよい社会を創り出す主体性・協働性を身に付けた科学技術人材の育成』の内容に合わせて、桐生学と称する群馬県桐生市の問題解決に役立つデバイスの例を含めて紹介しました。
1. 自己紹介
　なぜ・どうやって、研究者（大学教員）になったのか？
２．マイクロマシンとは？
３．応用例（桐生市の問題解決の役に立ちそうな例）
　　3-1. 老化・ガン化に関わる染色体の長さを測る
　　3-2. 電池いらずの見守りネットワーク
など、スマートフォンやパソコンを例にしたものづくりの特徴や、最新の研究成果までを紹介しました。

2013年5月11日に岡山学芸館清秀中学校・高等部において行った出前講義の資料をUPしました。[PDF]

「ミクロの決死圏」と題して、2時間弱の講義を行いました。
1. どのくらい小さいのか？　/　ナノって何なの？
2. どうやって作るの？　/　 写真（光）と印刷
3. なぜ光を使うのか？　/　光の実験
4. 身近にある最先端？　/　マイクロ・ナノマシンのある現代生活
5. さらにその先へ　/　 マイクロマシンの医療応用
6. ミクロの決死圏
など、複数の動画や、レーザーポインタを用いた実験を交えながら、身近で分かりやすい内容から最新の研究成果までを幅広く紹介しました。
関連動画１：Powers of Ten [You Tube]
関連動画２：The Postal Service, "Such Great Heights" [You Tube]
関連動画３：ミクロの決死圏 [You Tube1、You Tube2]

2009年2月6日に香川県立坂出高等学校において行った出前講義の資料をUPしました。[PDF]

「マイクロマシンのバイオ応用に関する研究紹介」と題して、
　・1966年公開の映画「ミクロの決死圏：Fantastic Voyage」を皮切りに、
　・研究で取り扱うサイズ（スケール）のイメージ、
　・マイクロマシンの実用例（インクジェットプリンタ、車のエアバック、任天堂Wiiリモコン）、
　・マイクロマシンの作り方（リトグラフ：東山魁夷とフォトリソグラフィ）、
　・ヒト染色体の構造とマイクロマシンを用いた染色体操作に関する研究、
など、身近で分かりやすい内容から最新の研究成果までを幅広く紹介し、大学・工学部における研究例を紹介しました。

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講義実績