〈日本知財学会誌〉Vol. 13 No. 2― 2016 : 30 34【事例報告】-

生物を模倣した特許発案を支援するデータベースの構築─バイオ TRIZ データウェアハウスという概念─

山内 健（新潟大学工学部教授）
小林秀敏（大阪大学大学院基礎工学研究科教授）
Construction of the Data Base Supporting Creation of Ideas for Patents:
Concept as Bio-TRIZ Data Warehouse
Takeshi Yamauchi

Professor, Department of Materials Science and Technology, Niigata University

Hidetoshi Kobayashi

Professor, Graduate School of Engineering Science, Osaka University【要旨】 近年，高効率・高性能な生物機能を工学に取り入れる生物模倣工学の研究が活発に進められており，基幹産業における実用化も日増しに期待されている．国際標準化機構（ISO）もこの点に注目しており，バイオミ
メティクス製品の国際標準化の検討が始まっている．
本報告では，生物の中から抽出した生物機能を，工学技術に取り入れることができるバイオ TRIZ という手法に基づくデータベース，バイオ TRIZ ウェアハウスについて解説する．このデータベースは，特許発案を支援する創造的問題解決（TRIZ）法に，生物機能例を連携させたデータベースで，工学的な技術矛盾を抱える技術者に対して，特許例から抽出した問題解決のための「原理」を生物の問題解決例とともに提供する仕組みとなっている．
さらに，バイオミメティクス製品の ISO 認証に必要となる，製品開発の各過程をふまえた特許発案をスムーズに支援できるデータベースとなっている．
【キーワード】 バイオ TRIZ データウェアハウス

国際標準化機構

特許【Abstract】 Recently biomimetics has been in the public eye because of the development of high-performance products
utilizing mechanisms from a nature. Looking to the future, these products containing sustainable materials will be
instrumental in protecting and supporting an ecologically minded society.
The International Standardization Organization（ISO）is also paying attention to this point, with the initiation ofinternational standardization of a biomimetics products. In this study, we constructed a bio-TRIZ warehouse inaccordance to International standard organization protocols. This data base offering suggestions based on eachindividual process of product in development as required for ISO authentication of a biomimetics product. This database adapted from a patented TRIZ method, discovered by the president of the Inventor’s Association of Russia Genrich
Altshuller in 1946, is offered as the mechanism or “principle” for problem solving. By utilizing this tool based on 40
principles with solutions from nature will aid with resolving various engineering contradictions.
【Keywords】 Bio-TRIZ Data Warehouse

30

International Standardization Organization

ISSN 1349-421X

Patent© 2016

IPAJ

All rights reserved.

生物を模倣した特許発案を支援するデータベースの構築

1.

られるようになった．この方法の特徴は，工学技術はじめにを解決するための原理原則が提示されており，解決したい問題をパターン化することで，研究分野を問近年，高効率・高性能な生物機能を材料設計に取わず問題解決のヒントが得られる点にある2 5．実際り入れる生物模倣工学（バイオミメティクス）の研には，250 万件の特許例を解析して得られた 40 個究が活発に進められている ．生物模倣工学に関すの問題解決原理が宝の箱に詰められており，その宝る論文も年々増えており，産業における実用化も日箱から，ある方法により自分の直面している問題の増しに期待されている．さらに，国際標準化機構解決に適した解決原理が，解決法のヒントとして示（ISO）ではバイオミメティクスに関する様々な規される．J. F. V. Vincent 氏（前バース大学教授）ら定について検討されており，国際標準に準じたバイはこの考えを発展させて生物機能を取り入れたバイオミメティクス製品の創出が求められている．ISO

オ TRIZ という概念を提案している6 8．この概念は規定によれば，バイオミメティクス製品開発のため自然界に見られる高効率な生物機能を，TRIZ におには，①既存技術・材料から問題を抽出，②問題解ける 40 の問題解決原理に取り入れて体系化すると決のための生物機能を探索，③探索した生物機能のいうものである．生物機能は特許となる新技術の宝原理を抽出・一般化，④新技術・新材料を創製して庫であり，自然調和，低環境負荷，バイオマス利用最適化という過程を経る必要があるとされている．などを考慮した材料の創製が期待されている．筆者

しかしながら，生き物の種類は 150 万種以上といわらはこの発想をヒントにして，ISO 認証のバイオミれており，膨大な数の機能が報告されているが，どメティクス製品を開発する際に，必ず現れる様々なの生物機能に着目すれば，新技術・新材料の開発に技術矛盾を，効率よく解決するためのデータベース役立つのか，はたまた，最適な材料設計に結びつくを構築した．本データベースの特長は，ある要素をのかは不明である．つまり選択肢がありすぎて，一改善したいが，それによって別の要素に不具合が生つに的を絞り切れないという問題に悩まされる，企じるというような技術矛盾を本データベースに問い業の技術者・研究者がほとんどである．そこで，かけると，先に示した過程①〜④を経ながら，解決我々はこの問題を解決するために，工学的問題解決のヒントとなる生物機能を，いくつか自動的に提示

1--法 と し て 注 目 さ れ て い る TRIZ（Теория решения

してくれる仕組みにある（図 1）．ここではこのデーизобретательских задач）を活用して，生物機能をタベースをデータウェアハウスと呼ぶ．データウェ

工学特許に移転できるデータウェアハウスを構築しアハウスとは，データベースの一種であるが，一般たので，その概略を報告する．に，機能として特に意思決定をするための情報提供

2.

バイオ TRIZ データウェアハウスの機能ツールとして活用されているデータベースを指す言葉であり，本データベースは TRIZ の 40 の問題解
決原理に仕分けしたファイルに，特許を発案可能な生物情報を厳選して蓄積しており，バイオミメティ

TRIZ とは，ロシアの特許審議員であった Gen-

クス製品の創製の際の意思決定に寄与できるというrikh Saulovich Altshuller（1926-1998）が，約 250 万意味で，ここではバイオ TRIZ データウェアハウス

件の特許を調査してその中にある規則性を体系づけと呼んでいる．技術者の抱えている技術的な問題をた “発明的な問題を解決するための理論” のことで，簡略化して，技術矛盾マトリックスに入れるだけで，こ れ を 意 味 す る ロ シ ア 語 の “Теория решения

本データウェアハウスは，その問題を解決するためизобретательских задач” の 頭 文 字 を と っ て TRIZに適切と思われる問題解決原理を提案し，さらには（トゥリーズ）と呼ばれている．ベルリンの壁の崩

生物機能を探索でき，また，バイオミメティクス製

壊とともに TRIZ（トゥリーズ）は世界中に広がり，品インベントリーも閲覧できるので，先行事例も踏1990 年代から今日至るまで様々な分野で取り上げまえた製品開発に寄与できるのである．以下にこの31

〈日本知財学会誌〉 Vol.13 No.2― 2016

図1

バイオ TRIZ ウェアハウスの初期画面①ISO認証のバイオミメティクス製品の開発を支援する唯一のデータベース②各プロセスで質の高い特許を効率的に創造できる問題解決法を提案
技術矛盾を探索する
矛盾マトリックス法

問題解決法の探索
製品
インベントリー

データウェアハウスの構造について説明する．の 3 つの原理である（図 3）．さらに各原理に相当する生物の仕組みが提示される．例えば，原理 31．

2.1.

既存技術・材料から問題を抽出

多孔質利用原理は，TRIZ では機械工学の観点からTRIZ 法の特長は，工学技術を解決するための原金属，無機材料に穴をあけることは材料の劣化を意

理原則が提示されており，解決したい問題をパター味するため，多孔質構造は限られた利用となっていン化することで研究分野を問わずに問題解決のヒンる．一方，多孔質は，生物界では様々なところで用トを得ることができる点にある．ここでは 40 の解いられており，植物は網目状の導管で水を輸送し，決原理を有効利用する「プリンシプル」を活用した

昆虫は外皮に孔を開けることで亀裂を停止させる精問題解決法を組み込んでいる．プリンシプルでは巧な仕組みを作り出し，材料の強度を維持しながら39 項目にわたる物理特性を “改善したい問題” と “改軽量化も実現している．

善すると不具合が生じる問題” として 39×39 のマトリックスを作る．改善したい要素と悪化する要素

2.3.

探索した生物機能の原理を抽出・一般化との交点にその技術矛盾を解決するのに適切な原理

バイオ TRIZ データウェアハウスの蓄積データかが示される．例えば，物質の大型化を諮りたい（改ら，その生物の仕組みを数学的に解析した結果を検善）場合，物質の量は多くなる（不具合）が，デー索できる．また，40 の解決原理の一覧も提示されタウェアハウスでは，そのような矛盾マトリックスており，各原理の中のバイオ TRIZ 情報を，容易にを利用者が自ら容易に見つけ出すことができる設計閲覧できる仕組みになっている．さらには，構造解となっている．

析の例示を探りながら検討することができる．例えば，図 4 に示す様に原理 3．局所性質原理では，生2.2.

問題解決のための生物機能を探索

物のマイクロ構造に基づく局所的な特性を生かした

例えば，図 2 に示すように，不動物体の物質の量

バイオ TRIZ の考え方が示されており，生物機能をを改善したいが，消費電力の増大が問題となる場合，工学に移転するためのヒントを探索できる．生物はTRIZ では，この問題を解決する原理が自動的に提機能部位のサイズごととなっており，局所性質原理

示 さ れ る． 即 ち， 原 理 3． 局 所 性 質 原 理， 原 理

ではバラの花からヤブキリまで配列している．ここ35. パラメータ変更原理，原理 31．多孔質利用原理

で，蓮の葉の仕組みを探索すると，葉身表面のロッ32

生物を模倣した特許発案を支援するデータベースの構築

図2

矛盾マトリックスによる技術矛盾の抽出

図3

TRIZ における解決原理

ド構造と水滴の接触角との関係に関する解析結果が許化されている製品の情報も有効である．製品の最示されている．

適化のために先行研究の情報を検索しながら自社製品の開発を行なうことができる（図 1）．バイオミ

2.4.

材料を創製して最適化を検討

新材料の創製・最適化には，生物の機能ごとに特メティクス製品インベントリーでは，健康，スポーツ，建築など様々な分野ごとの検索も可能となって33

〈日本知財学会誌〉 Vol.13 No.2― 2016

図4

提供されるバイオ TRIZ 情報①生物の機能を工学技術に移転するポイントを解説②機能部位のサイズをサブセルラースケールからマクロスケールの順で配列③それぞれの生物のサブセルラー効果を説明いる．

3.

おわりにきた工業技術を活用することで，次世代産業を創出する新技術を生み出すことが期待できる．
注

ここまで，バイオ TRIZ という手法を紹介して，生物の不思議を工学に移転する可能性について探った．生物機能は新たな特許となる技術の宝庫であり，生物機能を整理して，その中に潜む規則性を理解することで，工学の定石とすることができれば，新たなエンジニアリング・デザインへの貢献が可能となる．このバイオ TRIZ データウェアハウスを活用することで，あらゆる分野の企業で研究・開発に携わっている技術者・研究者が，セレンディピティ指向で，生物機能と出逢い，これまでの日本の産業を支えて34

1

下村政嗣（2010）「生物の多様性に学ぶ新世代 バイオミメティッ
ク材料技術の新潮流」『Science & Technology Trends』5 月号，9-27，ほか多数．
2 Altshuller, G. S.（1984）Creativity as an Exact Science :The Theory of the Solution of Inventive Problems, Godonand Breach Science Publishers.
，同友館．
3 澤口 学（2002）『ＶＥと TRIZ』（pp. 56-153）
4 笠 井 肇（2006）『 開 発 設 計 の た め の TRIZ 入 門』
（pp. 35175），日科技連出版社．
5 粕 谷 茂（2006）『 図 解 こ れ で 使 え る TRIZ/USIT』（pp. 1574），日本能率協会マネジメントセンター．
6 J. F. V. ビンセント（2000）『バイオミメティックスハンドブッ，エヌティーエス .
ク』（pp. 3-14）
7 J. F. V. ビンセント（2002）『バイオミメティックスの新展開』（pp. 9-25）エヌティーエス．
8 Vincent, J. F. V. and Mann, D. (2000)“TRIZ in BiologyTeaching,”the TRIZ Journal, September.