第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告｢ 第 17 回 ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー 総 合 シ ン ポ ジ ウ ム ｣ が「Society 5.0（超スマート社会）の基盤となるナノテクノ
ロジー」のテーマのもとに，文部科学省ナノテクノロジー
プラットフォーム事業（NPJ）の一環として，2019 年 2
月 1 日，東京ビッグサイトで開催された．この事業は，全国の大学，研究機関が一体となって最先端の研究設備の共用体制を構築することにより，我が国のナノテクノ
ロジー研究の発展に寄与することを目的としている．一方，超スマート社会実現に向けて IoT，AI など大規模な情報処理・高速化の技術開発が進む中，ナノテクノロジー
は高速ワイヤレス通信，パワーデバイス，超低消費電力
デバイス，センサ・アクチュエータ，ウエアラブルデバ
イスなどの基盤技術として欠かせない．今回のシンポジ
ウムでは，基調講演におけるナノテクノロジーの未来戦
略から，センサ・アクチュエータ開発，海外の共用事業，
NPJ の特長的な技術とその利用事例等の紹介と続き，環境／バイオ応用を含むナノテクノロジー・材料技術の最新の研究開発が展望された．

第 5 期科学技術基本計画では，Society 5.0（超スマート社会）に向けた研究開発を官民一体となって進めるとした．サイバー空間とフィジカル空間が融合して新たな価値を生み出す，新しい社会に向けたイノベーションを進める．基調講演では文部科学省のナノテク委員会の主【開会挨拶／ Opening Remarks】

査をされている三島先生にナノテクの未来戦略を語っていただき，特別講演は，センサの権威である東北大の江橋本 和仁 物質・材料研究機構 理事長／ Kazuhito
Hashimoto (President, National Institute forMaterials Science, Japan)

NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019

刺先生にお願いした．二つの空間の融合に向け，センサ
やアクチュエータは飛躍的に重要性が高まるので，今回のシンポジウムではこれについても，活発な議論の行わ

第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -1

れることを期待する．

磯谷 桂介 文部科学省研究振興局 局長／ Keisuke
Isogai (Director General, Research Promotion
Bureau，Ministry of Education, Culture, Sports,
Science and Technology)

課題を解決に導く分野横断的な基盤技術と認識されている．欧米中韓もこの分野に対し，政府投資を重点的に実施している．ナノレベルでの理論・解析・実験を行い，革新的機能を持った材料を絶えず創製することが，次世代の産業競争力の生命線であり，「元素を制するものは産業を制する」は世界の共通認識となった．
わが国の工業素材の輸出に占める割合は，自動車と並
んで 20% になる．材料技術は，時代ごとに新しい価値を第 5 期科学技術基本計画においてナノテクは重要な基生み出して社会の変化を牽引してきた．その一方，研究

盤技術と位置付けられた．文部科学省は，イノベーショ

者の数は減り，論文数のシェアは低下している．日本企ンの基盤，海外との競争力強化に向け，ナノテク研究の業の市場シェアも低下し，素材のコモディティ化が進ん推進に総力を挙げて取り組む．研究人材の育成を図り，でいるなどの社会変動が進む．その中でナノテクノロジー

研究環境においては共用を推進する．ナノテクノロジー

をいかに育てるかが課題となる．

プラットフォームは 7 年目を迎え，利用件数が年に 3,000

ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー は， 科 学 技 術 基 本 計 画 に お い て，件になり，
その 3 割は企業である．2012 年度に 300 件だっ2016 年に始まる第 5 期では超スマート社会を支える重要た論文は 2018 年に 700 件になった．経済社会につながな基盤技術と位置付けられた．人に必要なサービスを随る成果の出ていることを評価し，産学官の共用設備活用

時提供するという人間社会の将来像として Society5.0 が，がさらに進むことを期待する．

狩猟，農耕，工業，情報に次ぐ新たな経済社会として開発の目標とされた．その一方，2015 年 9 月の国連サミッ
トで，SDGs（持続可能な開発目標）として 2030 年を期限とする 17 の目標が設定された．これも見ながらナノテ【基調講演／ Plenary Lecture】
座長

クを進めることになる．
日本の材料産業は，長年にわたって蓄積してきた優れ

小出 康夫（物質・材料研究機構）

た知識，経験のお蔭で，世界市場で高いシェアを持って「 未 来 社 会 実 現 に 向 け た ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー・ 材
料 分 野 の 研 究 開 発 戦 略 」 ／ "R&D Strategy for
Nanotechnology/Materials Science toward Super
Smart Society"
三島 良直（ナノテクノロジー・材料科学技術委員会
主査／東京工業大学前学長）／ Yoshinao Mishima(The Chair, Committee on Nanotechnology andMaterials Science, MEXT / Former president, Tokyo
Institute of Technology, Japan)

いる．NIMS（物質・材料研究機構）は良質なデータベー

ナノテクノロジー・材料分野を取り巻く状況として，

中国は第 13 次 5 カ年計画で「重点的新材料」を重大科学

ナノテクノロジー・材料科学技術は，幅広い産業・社会

技術プロジェクトの一つに指定した．また，上海大学に

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スを積み上げ，論文の被引用数で世界ランキングの 6 位にある．この優位を維持するための戦略が必要となる．
諸外国の動向では，各国とも政策的にナノテクや材料を重要なキーテクノロジーと位置づけ，データを活用した材料開発手法の開発を推進している．米国では，ナノテクを基礎研究より幅広い Enabling technology と認識
し，2011 年より材料の開発期間を半分にする Material
Genome Initiative（MGI）を進めている．欧州ではグラ
フェンフラグシップが 10 年間に 10 億ユーロを投資し，第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -2

Materials Genome Institute を整備している．
このような状況のもとに，第 9 期ナノテクノロジー・
材料科学技術委員会は，今後のナノテクノロジー材料分
野の研究開発戦略を検討し，2018 年 8 月に戦略がまとまった．目標と基本的なスタンスは，Society5.0 の実現
や SDGs の目標達成等に向けて直面する壁を打破し，人類に貢献することである．マテリアルには材料＋デバイスの意味を持たせ，魅力的なマテリアルの創出による社会革命（マテリアル革命）の実現を図る．
このマテリアル革命の実現に向けた課題には，要求の高度化，研究長期化，データベース化への対応，研究予算が伸び悩む中での研究効率向上，民間と学界の間にある壁，社会ニーズ多様化への対応，産学官の連携，機微な技術や論文の書きにくい技術の評価などがある．
具体的取り組みとして，（1）" 社会変革をもたらす魅力的な機能を持つマテリアルの創出 " を取り上げ，相反物

Intel からマイクロプロセッサ 4004 が初めて出た時に，性を内包する複合材料，非平衡状態・準安定構造の活用，

ISFET（Ion Sensitive Field Effect Transistor） と と も に，生物メカニズムの活用などにより，新たな切り口でマテ

1mm のカテーテルに入れて，逆流動性の診断に使ったのリアル機能の拡張を図る．次に，（2）" 革新的マテリアルに始まる．1984 年には半導体 IC 設計システムを作り上を世に送り出すサイエンス基盤の構築 " を挙げ，創出したげた．これを用いて作ったカスタム LSI 搭載のボードをマテリアルを死蔵させずに社会実装するため，マテリア

コンピュータに組み込んでパラレルイメージプロセッサルの設計や開発に科学的知見に立脚した指針を与えるサを製作した．この時に使った 20mm ウェハプロセスの設

イエンス基盤を構築し，技術への昇華を推進する．さらに，

備は今も MEMS 製作に使っている．1990 年には MEMS（3）" 研究開発の効率化・高速化・高度化を実現するラボ

圧力センサを作り，エアコンフィルタの目詰まり検知な

改革 " として，スマートラボで IoT，AI，ロボット，デー

どに使った．高度な機能を持った CMOS LSI に，別の LSI

タ科学を最大限に活用し，研究設備の共用化・ネットワーの上に作った MEMS を転写するヘテロ集積化により，様々ク化を進める．最後に，（4）" マテリアル革命を実現するなセンサシステムが作れるようになった．一例は，接触ための推進方策 " として，事業化へのギャップなどの課力で静電容量が変化する MEMS を付けた LSI をフレキシ

題に対し，オープンイノベーションの推進，異分野融合

ブル基板に接続し，ロボットの体表に多数の触覚センサによる人材育成，数学・統計の扱える材料研究者の育成，を分布させて，45MHz のパケット通信網でデータを送る

国際連携，社会責任を果たすなどの施策を行う．

ことにより，リアルタイムで接触をモニタする触覚セン「ナノテクノロジー・材料科学技術研究開発戦略」は，

サネットワークである．また，2011 年の東日本大震災で文部科学省ホームページから閲覧できる．

仙台は被害を受け，無線通信が使えなくなった．そこで，

http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/

通信用フロントエンド LSI の上に，多数の異なる共振周波

toushin/1408370.htm

数の表面弾性波（SAW）フィルタチップを裏返し接続（facehttp://www.mext.go.jp/component/b_menu/shingi/

down bonding）で配置したマルチ SAW フィルタを作っ

toushin/__icsFiles/afieldfile/2018/08/27/1408367_01.

た．スマートフォンなどに，ディジタルテレビの空いた

pdf

チャネル（ホワイトバンド）を利用する通信機能を持たせ，災害時にもワイヤレス通信を確保できることを狙った．
集積回路を作るのに超並列電子線描画装置を 15 年ほど

座長【特別講演／ Special Lecture】

かけて開発した．1 万本のビームで 1 億回描画すればウェ

小出 康夫（物質・材料研究機構）

マスクは 10 億円かかるので少量生産 LSI には使えないが，

ハに 1 兆個のトランジスタを描画できる．量産用フォト
この電子線描画なら少量の LSI も作れる．Si ナノ結晶を「 超 ス マ ー ト 社 会 に 向 け た MEMS の 実 用 化 」 ／"MEMS Toward Realizing Super Smart Society"
江刺 正喜（東北大学）／ Masayoshi Esashi (Tohoku
University, Japan)

電子線源に用いカスケード方式で電子を加速するので，印加電圧を 10V に下げられた．
数々の半導体デバイスを発明された西澤潤一先生が1961 年に作った半導体研究所は 2008 年に閉鎖され，建物や設備は東北大学に移管されたので，ここに「試作コ

半導体を用いた集積化センサの研究開発は 50 年前に

NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019

インランドリー」を作った．1,800m2 のクリーンルーム

第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -3

を持ち，4 ／ 6 インチのウェハを処理できる．MEMS の術や，薬物徐放などが実現することになる．また，温度ように多品種・少量で使われるデバイス開発に役立つ共や湿度，CO2 などの環境情報，果物の糖度やビタミン C，用の試作設備である．企業は大学に人材を派遣して，時香りなどの作物情報を収集・解析し，ハウスの換気，農間貸しの試作設備を利用しながら，開発および製作を行

薬散布などを適正化して，生育や品質の向上が図れる．

う．作ったものは売っても良いことにした．売ることにしかしながら，現状では，必要なセンサ・アクチュエー

よって作ったものに対するフィードバックが得られる．

タのないことがあり，あっても，大型で機能・特性が不月 500 件の利用があり，246 の大学・企業・研究機関が足しているなどの問題がある．

使っている．波長埽引型のパルス量子カスケードレーザ

そこで，従来には存在しない，あるいは既存の性能をなどが開発・製造された．運営に 2 億 2,000 万円かかっ凌駕するセンサおよびアクチュエータを提供するため，ているが，使用料で 70% を賄い，20% はナノテクノロジー

NIMS は 2018 年 6 月にセンサ・アクチュエータの研究開

プラットフォームからの支援である．MEMS ショールー

発を行うセンターおよびプロジェクトを立ち上げた．こムを設け，各種 MEMS などを見ることができるようにし，れに加えて海外研究拠点を構築し，データ駆動型材料開ビジネスマッチング，MEMS セミナー，MEMS トレーニ発を推進するためのデータバンクを整備する．

ングスクールを開いている．開発された製品はメムス・プロジェクトでは，デバイスの具体的な応用先として，

コア社で生産できる．江刺氏は 2019 年 4 月からこの会

農業とヘルスケアを設定し，環境・生体情報センシング

社の CTO となり，会社と大学とのオープンな接続の好例

可能な低消費電力・小型デバイスの開発，軽量・小型でとなるよう努めたいとしている．

柔軟に動作するソフトアクチュエータの研究，デバイスを駆動するための自立電源と，配線・電極などのフレキ
シブル回路形成技術の開拓をターゲットとしている．さ【Session 1】センサ・アクチュエータ／Sensor･Actuator
座長：横山 利彦（自然科学研究機構分子科学研究所）

らに，センサ開発，アクチュエータ研究，作動機能開拓の 3 つの領域を設定し，課題設定型研究に加え，公募型研究を推進し，外部有識者のピア・レビューにより目標
達成の効率化を図る．海外の研究機関，国内の大学，国研と連携し，シーズを持っている人を募リ，外部を活用「 農 業 と ヘ ル ス ケ ア へ の 応 用 を 目 指 し た セ ン サ・
ア ク チ ュ エ ー タ の 研 究 開 発 」 ／ “R&D of sensors
and actuators toward agriculture and healthcare
applications”
川 喜 多 仁（ 物 質・ 材 料 研 究 機 構 ） ／ Jin Kawakita(National Institute for Materials Science, Japan)

する．また，企業と連携して，プロジェクトの中でも出口開拓を図る．
センサ開発では，湿潤・生体分子・菌を対象に液体，嗅覚・
生体ガス・NOx といった気体，微小な磁気を検出するセンサデバイスを開発する．アクチュエータ研究では，新規材料開発に加え，形状記憶ポリマー，大面積膨潤検出
層状物質，イオン／液晶分子，ナノシート積層 MEMS の活用に取り組む．作動機能開拓では，自立型モジュールに向けた環境・熱電発電，薄膜蓄電，低照度太陽光発電，
フレキシブルデバイスの技術開発を行う．
開発例としては，嗅覚・匂い・呼気などの生体ガス・環境の中の NOx などのセンサとして MSS（Membrane-type
Surface stress Sensor / 膜型表面応力センサ）を提案して開発を進めてきた．また，水滴の測定ができる湿潤センサを開発している．従来は水の吸収を利用していたため，測定に時間がかかり，水滴は測れなかった．これに対し，
ナノサイズの間隔で金属細線を並べ，その間の電気抵抗変化でナノサイズの水滴まで検知できるようにした．このセンサは農業生産における結露の検出に使える．冷害の元になる水滴を早期検出し，ファンやヒータで除去す
る．結露の検出をハウス内で確認できた．今後は，ファ我が国が目指す Society5.0 では様々な身の回りのもの
からセンサでデータを集め，サイバー空間で処理して，ンで水滴を除いて効果を確かめるまで，一貫した機能確認を行う．

アクチュエータによって新たな価値を実空間に戻す．これによって例えば，脳活動，呼気，バイオマーカーといっ【質

た生体情報を収集・解析し，体への負荷の少ない外科手

Q：SDGs 対応を狙っているようだが，エネルギーコ

NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019疑】第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -4

ストや有害物検出も問題になるだろう．リンや窒素を送る，血糖モニタリングコンタクトレンズを開発してなどの土壌汚染があり，肥料が流れて仕舞えば資源いる．涙液の糖で発電し，発電電圧から糖度を測定し，枯渇も問題になる．耕作範囲全体を考える必要があ

糖度に応じた無線信号を送信する．電力供給，測定，デー

るのではないか．ヘルスケアの分野では，習慣病対タ伝送の全てをコンタクトレンズ自体で行う，電力自立策も取り上げる必要があるのではないか．

継続血糖値モニタリングシステムである．無線信号はス

A：農業関係で様々な課題があるが，まずコンパク

マートフォンで受信し，血糖値に換算して表示する．こトな施設を対象にした．ヘルスケアでは手術や診断の電力自立継続血糖値モニタリングシステムはメガネ端だけでなく，介護も狙っている．日常のモニタで早末がないので運動している時も血糖値を測れる．皮膚がめに傷害を見つけることも狙いの一つである．

敏感な人，穿刺が苦手な人も使える．日常的に装着していられるから，ダイエット状況をモニタし，生活習慣の「ナノテク応用サブナノワット集積ヘルスケア IoT～単 独 動 作 可 能・ 電 力 自 立 持 続 血 糖 モ ニ タ リ ン グ
コ ン タ ク ト ～」 ／ "Nanotechnology-enabled Subnano-Watt Integrated Healthcare IoT ~Stand-Alone
Energy-Autonomous Continuous Blood Glucose
Monitoring Contact Lenses~"
新 津 葵 一（ 名 古 屋 大 学 ） ／ Kiichi Niitsu (Nagoya
University, Japan)

見直しにも貢献できる．
コンタクトレンズにはグルコース発電素子と集積型半導体送信回路が取り付けられている．グルコース発電素
子はカソードで還元酵素が酸素を水に変換し，アノード
で酸化酵素が糖を酸化生成物に変換して発電する，糖電池と呼ばれる一種の燃料電池である．血糖濃度と相関のある涙液糖濃度によって出力電圧が変化するから，センシングトランスデューサであり，この出力電圧によって送信回路を駆動し，無線送信頻度を変えるので同時に電力源となっている．0.6mm 角と世界最小クラスの大きさ
で，涙液に含まれる糖（グルコース）を元に 1nW 以上の電力を生成する．無線送信頻度は低血糖度なら低頻度，
高血糖度なら高頻度になる．無線送信頻度を血糖値に変換して表示し，連続的に血糖値をモニタすることができる．給電専用端末を用いた場合は，3μW の電力を送る必要があったが，データを送信する半導体無線送信器回路
は，わずか 0.385mm 角と世界最小クラスのチップで，従来の 1 万分の 1 程度の 0.27nW（電源電圧は 0.165V）で駆動させることに成功した．
そこで，JST（科学技術振興機構）の支援を受けてプ
ロトタイプを作った．デモ装置で，涙液模擬溶液を滴下した際に，センサ装置から無線信号の出ていることが確認できた．今年度中に動物実験を行いたい．このシステ
ムのユニークな点は，電気と化学の役割を逆転させたこ

糖尿病は治癒しないとされ，その予備軍は 2 千万人いとである．従来は，センサに化学反応を起こさせるためるという．糖尿病の治療・予防においては，患者自身のに電圧をかけていた．このため，消費電力も大きかった．

血糖値を継続的に把握し，血糖値をコントロールするこ糖発電素子は化学反応によって電圧を発生する．このたとが大変重要である．健康だと血糖値を見ることもない．

め，消費電力は少なくて済む．化学と電気の間の，駆動患者自身が指先に針を刺して血糖値を随時測って，推移と動作の関係が逆になっている．このコンセプトを広め，を見ることができるが，1 日に 10 回測るのは難しい．皮汗の中の尿酸モニタリングへの展開も考えている．製品

下組織間質液を活用し，皮下にセンサを埋め込んだ継続

化して産業界に貢献したい．

血糖モニタリングシステムがあるが，高侵襲で痛みがあり，高価で，皮膚のかぶれも起こる．非侵襲の測定が求【質められる．一方，血糖濃度と相関のある涙液糖濃度に着Q：スマホの電波も飛び交っている．微小な信号に目し，センサを内蔵したスマートコンタクトレンズで継ノイズが入らないか．個人情報が近くの人に捉えら続的に血糖をモニタリングする技術が生まれたが，センれるおそれがありそうだが，個人情報保護はどう考

サへの直流電圧供給が必要で，電力無線供給のために給えるか．

電専用端末のメガネをかける必要があった．

A：スマホの電波に限らず，目薬をさすと糖度が上

本研究では，コンタクトレンズに微小センサを取り付
け，涙の糖分で発電し，その糖分を測って無線でデータ

NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019

疑】がるなど，環境や精度の問題を考える必要がある．
秘密保持は今後検討すべき課題である．

第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -5

衛星を用いれば観測範囲は地球全体に及ぶ．これに対応

座長【Session 2】nano tech 大賞 2018 講演／
nanotech 2018 award lecture

して量子ドット赤外線デバイスを開発している．量子ドッ野田 哲二（物質・材料研究機構）

例えば 6.5μm の赤外線で人工衛星から植生のリモートセンシングができる．岩石は可視光では見えないが，赤外「Iot 時代のナノテクノロジー」／ “Nanotechnology
in IoT era”
萬 伸一（日本電気株式会社）／ Shinichi Yorozu (NECCorporation, Japan)

トや量子井戸構造を用いてバンド構造を制御すれば，赤外線センサの検出する波長や感度を自由に設計できる．

線なら成分までわかる．量子ドットを 2 次元アレイにし，カメラで岩石の画像を撮れた．これに加えて，信号源の強度をナノ構造中で共鳴させ信号強度をあげるプラズモ
ニクスを用いたアンテナを付加すれば感度はさらに上がる．
データを取得する対象は必ずしも平坦ではなく，大きな対象物の広い範囲から一括してデータを取得する必要が起こる．カメラで形状は捉えられるが，圧力など力学
系情報は取れない．対象物の形状に合わせた実装が可能な大面積・フレキシブルシートデバイスが求められる．
これにはカーボンナノチューブ（CNT）のトランジスタが使われる．NEC は，CNT に加えて，ナノホーン，カーボンナノブラシを発見し，ナノカーボン技術の研究を推進してきた．フレキシブルなシート上に薄膜トランジス
タを印刷して圧力分布を計測する感圧シートセンサを開発した．棚に敷き，物が置かれたのを感知する．形を認識し画像化できるので，ものが何かもわかるから，コン
ビニなどの商品管理に役立つ．
センサを駆動するには電源が要る．対象物そのものが持つ熱や振動から駆動電力を回収するフレキシブル・エ
ネルギーハーベスティングデバイスを開発する．従来のSociety5.0 は狩猟，農耕，工業，情報社会に続く新たな熱電発電における変換効率や価格の問題を解決するため，経済社会で，実空間とサイバー空間を効果的に組み合わスピンゼーベック効果を用いる．磁性体中のスピン流をせ，経済的発展と社会的課題の解決を両立させる．現場

活用することでシンプルな構造で高効率の変換が実現でシステムからインターネットで送られたデータが，AI にきる可能性がある．Pt (5nm)/ Ni0.2Zn0.3Fe2.5O4(500nm) /よりプロセッサで処理されて，解析結果が現場システム

Polyimide の積層構造で熱流センサを作り，熱流を可視化に戻される．NEC が目指す
「AI+IoT による社会価値の創造」

できた．

はこれに近い理念である．NEC は IoT デバイス，
パソコン，

ナノテクノロジーの基盤となる材料開発にはマテリア

ICT を組み合わせて，
AI を活用した社会活動を行う．特に，

ルズインフォマティクスを用いる．材料ビッグデータを

ICT システムでのデータ収集に価値を求める．ナノテクは作成し，AI を活用する．材料探索・性能向上を短時間でこのために最も重要な技術である．

行える．

実空間とサイバー空間をより強く結びつける技術とし

従来の LSI では，機能実現は電子回路により行われてきてセンシング技術が挙げられる．社会価値を上げるポイ

た．論理素子 FPGA（Field Programmable Gate Array）のントは取得した情報の量と質であるが，これには，感度機能切り替え用スイッチもメモリ回路で構成されていた．

や帯域のようなセンサの基本機能の向上ばかりでなく，これに対し，原子スイッチは金属の電気化学的析出を利

データを取得できる環境，センサへの駆動電力供給方法，

用した抵抗変化型スイッチである．回路面積 1/4，信号データを取得したその場でどれだけ情報を整理できるか，

遅延 1/3，消費電力 1/3 になり，ロボット制御用ボードなどの多様な要素が関係する．これらの機能の実現には，に実装して低消費電力を確認した．

ミクロ・量子レベルで対象の物性制御・機能発現を可能

ナノテクノロジーは，微細化，量子化により量子ドッとするナノテクノロジーが大きな役割を果たすことが期

トなど新しい機能を生み出してきた．その究極の姿が量待される．この期待に応えるべく，次のような研究を進子コンピュータである．量子重ね合わせ状態を集積する

めている．

ことでこれまでと全く異なる演算原理での高性能コン

赤外リモートセンシングは，構造物監視，資源探査，

ピューティングが期待されている．量子アニーリングマ

農業，森林管理，気候変動に対応し，社会価値を生み出す．

シンは組合せ最適化問題に適し，交通・配送などで最適

NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -6

ルートを即座に探し出せた．

神経科学から機械学習への歴史を見ると，1930 年代のIoT 時代のナノテクノロジーは AI に代表される ICT の神経科学と心理学から，人工神経ネットや統計的機械学

新たな価値を実社会に提供し，量子コンピュータを通じ習が生まれ，2000 年代に深層学習に至った．ニューロンて情報処理技術そのものを変革する．

工学への挑戦は，ニューロンから伸びる軸索（axon）に注目した．ニューロンは，ディジタルパルスの代わりに【質

スパイクを出す，非同期でタイミングは要らない．104 も疑】

Q：スピン熱発電の時の性能指数は従来のままで良いか．

の入力が可能だし，軸索は無損失伝送線になっている．
有機化合物からのアプローチでは，Ru を中心とするア
ゾリガンド複合体（Ru(PAP)3）を用い，YSZ（イットリウ

A：従来と違った見方が必要と思っている．

ム安定化ジルコニア）基板上に ITO(100nm)，Ru(PAP)3（10-100nm），Au（100nm）を積層した．電流電圧特性

座長【Session 3】 海 外 ナ ノ テ ク 共 用 事 業 紹
介 ／ Overseas Nanotechnology User
Facility Programsにヒステリシスが見られ，メモリ効果がある．信頼性，

野田 哲二（物質・材料研究機構）

年の ITRS（国際半導体技術ロードマップ）の要求を超え，安定性は高く，繰り返し寿命はフラッシュメモリの 106に対して 1012 まで延びる．− 40 〜 85℃で動作し，
スイッ
チング時間は 30ns 以下であった．これらの特性は 2015
1pJ 以下が求められているスイチングエネルギーは 450aJ「 ニ ュ ー ラ ル 電 子 デ バ イ ス へ の 道 」 ／ "Route toultra-low switching Energy Memories to artificial
neurons"
Thirumalai Venky Venkatesan (National Universityof Singapore, Singapore)であった．デバイスはミクロンサイズから 50nm2 までス
ケーリングでき，これによってスイッチング電圧は 4V から 120mV まで下がった．今後，ニューロンの持つ優れた特性に近づけて行く．
酸化物からのアプローチでは，トンネル電気抵抗を利用した．BaTiO3 または BiFeO3 の 1 〜 2 原子層においても強誘電性がみられ，MIM 構造でトンネル接合を作る．
動作温度 85K, 300K ともに 100 を超えるオンオフ比が得られた．強誘電体の重ね合わせでオンオフ比を高められるので，Si 基板の酸化膜上に，SrTiO3，La0.7Sr0.3MnO3，
BaTiO3，Cr/Au と重ねた．ヒステリシスループが大きくなる．デバイス特性に酸素空孔の運動も重要な役割を演
じ，多重メモリ状態が生まれる．
次いで，生きたニューロンを用いた回路を作ろうと，
まず無機酸化物表面に生体細胞を選択的に培養した．培
養した細胞で神経回路を作る．幹細胞治療や臨床検査をし て い る NeuroSyntek で MEA（Microelectrode Array）のニューロチップを開発・製造した．金属をつけても細胞に影響はない．2 年間くらいは細胞を生かして使うことが で き る．NUSNNI は，Yale 大 学，NeuroSyntek と 協 力
して基板上の特定の場所にニューロンをパターン状に成長させる技術の開発を行っている．生きた神経で回路を作り，神経間通信の理解を深め，神経退化の理解が深ま2017 年 の マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ は 200 億 個 の ト ラ ン

れば，神経退化に対する薬剤の開発にもつながるだろう．

ジスタで構成され，データセンタは 2016 年に 400 兆W（4.16 × 1014 W）の電力を消費した．人類が活動す【質るのに使うエネルギーの 4,000 倍になる．2025 年に全

Q：3 つのニューラルメモリデバイスが紹介された世界のエネルギー消費の 20% はデータセンタが使うだ

が，動作は低温か．

ろ う と い う． そ こ で，National University of Singapore

A：室温で動作している．

疑】

Nanoscience and Nanotechnology Initiative（NUSNNI）
は，脳のように低エネルギーで動作する，神経系を模したニューラル電子デバイスを 3 つのアプローチで開発している．

NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019

「表面分析を基盤とした分析サービスのオープンアク
セ ス 環 境 」 ／ "Open Access Analytical Services for
Nanotechnology with emphasis on Surface Analysis"

第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -7

Peter J. Cumpson (University of New South Wales,
Australia)

グで，茶色のシミができた，慣れた方法で何週間もかけて原因を追及したが，原因がつかめずシミを削り取った．
ところが，XPS や SIMS（二次イオン質量分析）を使ったら，数時間でシミの原因を突き止め，プロセスを修正できた．
分析や支援の内容・実績の周知が大切である．
さらに，ユーザは高過ぎるという．半導体では様々なチームの設計した複数の回路を一括して試作することにより，一回路あたりの開発コストを下げた．分析でも多数の試料をまとめて処理することで利用料を下げられる．
最近の XPS は 3 つの棚に多数の試料を載せ，一括して真空に引いている．
共用施設有効活用には技術開発が必要である．技術が進めば 10 年前には解けなかった問題も解決する．必要とする空間分解能，材料比較・元素分析・化学状態・詳細な化学構造などの分析目的に適した手法を選ぶ．必要とする分解能で分析目的を達成する手段のないことも多く，新たな装置開発での対応が求められる．例えば，イオン
スパッタで削りながら表面分析を繰り返す深さ方向の構造分析には，イオン損傷を少なくするよう加速電圧の低いイオン源を開発，提供した．一方，高分解能で状態密

伝統的な重工業は「煙突型（smoke stack）」製造業だっ

度を調べられるよう He イオン顕微鏡を用意し，3 つの原た．作って，検査して出荷するが，検査不良品は再加工

子が針（tip）の先端で三量体を形成するのを観測でき，して出荷できた．ところが半導体産業では再加工ができ

木綿繊維，触媒粒子，クマムシ（水生緩歩動物）などのない．そこで，不良原因を探ってその結果を元にプロセ観察もできた．He イオン顕微鏡の He イオンビームはミスの改良を行うようになり，電子顕微鏡，質量分析などリングに使え，80nm 間隔で 10nm の線を引くことがでが使われるようになった．ナノテクノロジーの製品は再き，ミリングの際に放出される二次イオンは SIMS で分析加工ができないから，分析の必要性はさらに高くなる．

できる．様々な分析手段はそれぞれの得意とする分解能・オ ー ス ト ラ リ ア・ シ ド ニ ー に あ る University of New

機能の領域がある．位置合わせをして異なる手法によるSouth Wales（UNSW） に Mark Wainwright Analytical

分析を重ね合わせることにより，より深い分析評価が可Centre を作った．各研究室にバラバラにあった装置を，能になる．

一つの共用施設にまとめた．生物医学イメージング，生物 分 析 質 量 分 光， 電 子 顕 微 鏡，NMR， 分 光， 固 体・ 元

【質

素分析，統計，生体情報バンクといった設備やグループ

Q：NEXUS で 300 のプロジェクトを取り上げたと疑】がその中にある．単一組織にしたので，どの研究室も全いうが，どのようなアプローチをしたか．

ての装置が使えるようになった．UNSW の前に勤務してA：ユーザが Web で何ができるか探して，コンタク

いたイギリス Newcastle University では，National ESCA

トしてくる．解析も有料で引き受けている．

and XPS Users’ Service: NEXUS という共用施設を作っていたので，こことも提携している．NEXUS は 2011 年に始まり，2018 年には 300 以上のプロジェクトで 2,500以上の試料を扱った．NEXUS の XPS（X 線光電子分光）
は，半導体が 25%，ナノカーボンが 15%，医学 / 生物学
が 14%，ナノ粒子 / ファイバが 9%，高分子が 8% を使っている．

「人為的及び自然ナノ粒子の地球システムへの影響の
新しい理解～地球科学における新たなパラダイム～」／ “Emerging understanding of anthropogenic andnatural nanoparticle impacts on Earth systems –a
new paradigm for earth science–”
Mitsuhiro Murayama (Virginia Tech, USA)

このような共用施設は，うまく行かないのが常である．
一つには，ユーザに不信感がある．例えば，圧力センサ

ヴァージニア工科大学（Virginia Polytechnic Instituteの Au パッドにワイヤボンドができないので XPS で分析

and State University：Virginia Tech）は，1872 年にアメしたら，SnO2 が Au の上にあった．ユーザに伝えたら，

リカ建国時における開拓の最前線の地点に設立され，首SnO2 など使っていない，XPS の間違いだ，さよなら，と都 Washington の 南 西 300km の Blacksburg に あ る． 設なる．

立の経緯から，軍教育と農学部，工学部から始まり，地

また，ユーザは自分のやり方に固執する．コーティン

NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019

域的に鉱業との繋がりから地球科学と関連が深い．

第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -8

利用者には，ケンブリッジ大学，北京大学，東京農工大，など米国外も多い．企業は大企業から小企業まで幅広い．
ユーザは距離的な近さよりも仕事の近さでセンターを選ぶので中西部からも来て，地球科学系が多くなっている．
NanoEarth は，従来の鉱物学とは違った地球科学の新しい側面を生み出そうとしている．例えば，電子線トモ
グラフィを使って 30nm くらいのヘマタイト（Fe2O3）ナノ粒子に色の変わっているところが見つかるが，これを 3次元可視化して鉱石ができる過程を追求する．汚泥を分析すると 10nm の Ag2S が見つかった．工業的に作られたものが，形を変えて環境に放出されている．石炭の燃えかすが流出する事故で，その汚泥がどこまで広がってい
るか，石炭に混じっている TiO2 を使って追跡できる．環境鉱物学，ナノ鉱物学は，地球科学，環境科学の中の最も重要な要素となる．
NanoEarth（Virginia Tech National Center for Earth

NSF は公的支援機関に，教育や一般人への啓発活動をand Environmental Nanotechnology Infrastructure）

求めている．そこで海外も含めて，学生に見学させ，研は，NSF（U.S. National Science Foundation） の 支 援究を経験させている．先端機器に触れることで彼らの将に よ り， 米 国 ナ ノ テ ク 設 備 共 用 基 盤：NNCI（National

来の選択肢が広がる．米国に 265 局ある非営利・公共・

Nanotechnology Coordinated Infrastructure）の一員とし全国放送のラジオ局，NPR（National Public Radio）からて 2015 年 9 月に設立された．地球および環境科学・技センター利用者のインタビューを月 1 回程度発信してい術に関係するナノサイエンス／ナノテクノロジーの研究る．

者を支援するネットワークノードと位置付けられている．
過去 30 年にわたる微細加工・解析のネットワークを引き【質

継ぐ NNCI の 16 のセンターの中では，地球および環境科

Q：企業も全米から来ているか．

学に特化し，微細加工設備を持たない特別なセンターで

A：小企業は近隣にとどまらず全米から来ている．

ある．

鉱物やセラミックスなどを調べている．

このようなセンターを作ったのには，喫緊の環境問題

疑】

Q：NPR の放送局は 265 と言うが全米をカバーしての課題解決に向け，地球科学や，気候変動の科学と技術いるか．

にナノテクノロジーを応用する能力を高めようという狙

A：全米をカバーしている．放送番組を後からダウいがある．地球および環境科学・技術の研究対象には，ンロードできるので情報が伝わりやすい．

土壌，気象，水，生物要素が含まれ，地理的な広さは局所から，地域，地球規模に及ぶ．ナノ粒子は，大気圏，【Session 4】 ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー プ ラ ッ
トフォームの特徴的な技術とその応
用 ／ Characteristics of Facilities andtheir Applications in Nanotechnology
Platform

水圏，地殻で生まれ，循環し，自然発生と人工のナノ粒子が相互作用している．地熱発電の時に高温の水をくみ上げ，常温常圧で調べたら，水に浮かぶ Al2O3 の上に，白いものが見え，分析したら As だった．この水をそのまま流したら環境を汚染する．Al2O3 ナノ粒子が As のキャリアになるという鉱物学における物質移動の問題が環境問座長

題と関係していた．

藤田 大介（物質・材料研究機構）センターの使命は，自然の，偶発的発生，人工のナノ
マテリアル間の相互作用，その地球系への影響を理解することである．地球科学系への予算配分は他の分野に比べて少ないことがよくある．このため，NanoEarth はサー
ビスセンターとして運用し，どんな課題でも引き受ける．
予算がなければ，センターが補助して，利用者の裾野を広げる．装置は研究室で持っていたものを開放する．センターの予算の多くは支援のための人件費に当てられて「ナノテクノロジープラットフォームのさらなる発展をめざして」／ “Toward further development of
nanotechnology platform”
佐藤 勝昭（文部科学省ナノテクノロジープラット
フォームプログラムディレクター）／ Katsuaki Sato
(Program Director for Nanotechnology Platform,
MEXT)

いる．国研とも提携し，センターでやれないものは，センターのメンバーのネットワークを使って解決を図る．

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先進的で高度な微細構造解析装置・微細加工装置は，

第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -9

ナノプラットからは毎年多数の成果が上がり，その中から毎年 5 〜 6 件の秀れた利用成果を選んで表彰している．また，共用装置の有効活用には，PF 支援技術者の技術スキルが必要で，優れた支援を行った支援者に支援
スタッフ表彰を行っている．今年は，1 月 30 日に第 18回国際ナノテクノロジー総合展・技術会議（nano tech2019）のセミナー会場で表彰式と秀れた利用成果の口頭発表，ナノプラットブースで利用成果と優れた支援のパネル展示を行った（https://www.nanonet.go.jp/ntj/
selection/ ; https://www.nanonet.go.jp/ntj/award/）．
本事業は，平成 29 年度に中間評価を受け，事業全体については，非常に高い評価を受けた．ただし，科学技術の新たな成長に合わせてプラットフォームを整備すること，機器の拡充や支援者数の増強を図ること，データ科
学との連携を行うことなどの注文がついた．一方，設備長期使用にともなう維持費の増加，陳腐化した装置の更Society5.0 を目指す IoT デバイス開発などになくてはなら

新，支援スタッフの任期付き雇用の問題などが顕在化しない研究インフラである．装置の高度・高額化，オープている．国には抜本的かつ継続的な政策を要望し，世界

ンイノベーション時代になり，公的資金で整備された高と戦えるシステムを提供して，イノベーション創出に貢

度のナノテク装置を利用したいという要望が強くなって献したい．

きた．米国，韓国，台湾は国家研究投資の 10 〜 15% を共用施設に投資して先端研究のインフラネットワークを作ってきた．米国は，ナノテクインフラ拠点ネットワー
ク NNCI を発足させた．課金制や国際対応も整い，世界中の企業が共用施設に集い，研究開発を進めている．
そ こ で， 文 部 科 学 省 は，2002 〜 2006 の ナ ノ 支 援，
2007 〜 2011 のナノ・ネット事業を発展的に継承する形
で，ナノテクノロジープラットフォーム事業（ナノプラット）を 2012 年に発足させた．ナノテクノロジーの最先「酸素ナノバブルによる化学的固定効果の向上 －Ralstonia solanacearum の 細 胞 学 的 解 析 － 」 ／“Improvement of chemical fixation effect by oxygen
nanobubble - Cytological analysis of Ralstonia
solanacearum-”井上 加奈子（大阪大学 微細構造解析プラットフォーム）／ Kanako Inoue (Osaka University)

端の研究設備とその活用のノウハウを有する機関が緊密に連携して，設備の共用体制を構築・活用する 10 年間のプロジェクトである．
ナノプラットは微細構造解析，微細加工，分子・物質
合成の 3 つのプラットフォーム（PF）からなり，それぞれ十数ヶ所の実施機関と代表機関で構成され，25 機関，37 拠点が参画している．PF を取りまとめるセンターは
NIMS に置かれている．年間の事業予算はおよそ 16 億円であるが，実際の活動規模は，各参画機関による運営交付金の充当約 18 億円，利用料収入約 8 億円，その他収入を含めると，約 46 億円と見積もられる．このうち約45% が装置の運転資金に，約 40% が支援にあたる技術ス
タッフの雇用に当てられている．
2016 年に，ナノプラットに参画する人は，微細加工に271 名，微細構造解析に 319 名，分子・物質合成に 251 名，
センター 27 名の合計 868 名で，そのうち，258 名はナノプラット事業で雇用されている．2012 〜 2016 の 5 年間に 14,537 件の利用があり，16,042 名が利用した．新規ユーザ流入率は年間 55%，
反復利用率は年間 47% に昇った．年間利用件数はナノ・ネットでの 1,300 件から 3,000件になった．1/4 は企業の利用である．

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井上氏は植物病理学を専門とし，超高圧電子顕微鏡センターに所属する PF メンバーである．
農 産 物 の 30% は カ ビ な ど で ロ ス に な る．Ralstonia
solanacearum（青枯病菌）は，多能土壌病原性バクテリ

第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -10

アで，トマトやナス科の作物，きゅうり，生姜，バナナなどに感染し，萎凋症状を引き起こし，収穫量を激減させる．トマトは機能性成分が豊富で，世界最大の生産量の食材であるから，R. solanacearum（バクテリア）を有効に制御する方法の開発は喫緊の課題である．稲のイモwith Nanotechnology Platform: Next Generation
MEMS R&D model”
三田 吉郎（東京大学 微細加工プラットフォーム）／Yoshio Mita (The University of Tokyo)

チ病菌は，イネに付着し，メラニンを合成して自らの細胞壁を強くして侵入することが細胞学的観察から分かり，
メラニン合成を抑制する薬剤が開発された．トマトのバ
クテリア対策でも，感染場所におけるバクテリアとトマ
トの根の細胞構造変化を光学顕微鏡で組織学的に，透過電子顕微鏡で細胞学的に分析する必要がある．しかしながら，電子顕微鏡による微細構造分析は進んでいなかった．
トマトの根に着いたバクテリアは，まず根の表面に接着し，根の開口部や傷から細胞間の隙間に侵入する．ついで，細胞間の隙間でバイオフィルムを形成して感染準備を進め，導管へ侵入して導管を閉塞させ，通水機能を低下させる．この結果，トマトは萎れて枯れてしまう．
この過程を細胞学的に解析するには，トマトの根とバクテリアの細胞構造が保持された試料作成，タンパク質の固定が必須になる．ところが，従来の化学的固定法では，
タンパク質の固定が不十分なため，試料作成時の細胞構造の損傷が大きい．新たにグルタルアルデヒドをタンパ
ク質固定剤に使うと，酸化反応を通じてタンパク質の架三田氏は電子情報デバイスの研究をしながら，PF マネー
ジャを務める．
電子情報デバイスの迅速な社会実装は，超スマート社

橋が進むが，大量の酸素が必要になる．
このタンパク質固定は蒸留水中で行っていたが，酸素会実現の鍵の一つである．フィジカル空間とサイバー空供給を増やそうと酸素ナノバブル水の使用を試みた．ト

間を結んで，価値を提供する社会は多数のネットワーク

マトの根を 2 週間栽培し，蒸留水と酸素ナノバブル溶液

センサやアクチュエータを必要とし，電子情報システムに 30 分間浸し，溶解酸素量を測ったところ，酸素ナノと呼ぶべき Society5.0 において MEMS はその主役デバイ

バブル水の溶解酸素量は急激に減少し，トマトの根が細スとなる．

胞内部に酸素を効率的に吸収したと考えられる．試料を，1948 年にトランジスタが発明されて間もなく，1950

グルタルアルデヒドで固定化し，染色して光学顕微鏡に

年にピエゾ抵抗効果を用いた Si ストレインゲージが作らよる組織学的評価，二重染色して電子顕微鏡により細胞れて以来，加速度計，インクジェットヘッドはじめ，数々

学的評価を行い，酸素ナノバブル水を用いるとタンパクの MEMS デバイスが生まれ，60 年の歴史を経た現在，

質の固定領域が蒸留水の場合より広がっているのを確か

MEMS 素子は秋葉原の店頭にも並ぶようになった．次はめた．酸素ナノバブルが細胞内部，深くまで侵入し，タ

どのように展開するか？ 19 世紀になされた偉大な発明をンパク質固定反応が劇的に増進された結果である．この顧みると，1800 年に Volta は 55 歳で電池を発明したが，手法は植物だけでなく動物から微生物まで幅広く適用でMaxwell は電磁方程式を 1867 年に 36 歳で導き，Hertz

きると考えている．

は 1889 年に 27 歳で電波の発振に成功するなど，若い人が大きな仕事をするようになった．MEMS は，概念確【質認を第一世代として，バルク加工，表面デバイスを経て，

疑】

Q：蒸留水と比較しているが，酸素ナノバブル水で深掘りエッチングの第 4 世代へと進み，第 5 世代は第 4は酸素濃度が高くなっているのか．

世代を作った三田氏らより若い，今の学生達が大きく展

A：酸素ナノバブル水の利点は，酸素が細胞に入り開させるだろう．若手研究者のアクセスできる研究設備

易くなっていることと考えている．細胞は免疫をが必要になる．

持っているので小さいものでないと受け付けない．

MEMS デバイスの開発には時間がかかり，1990 年に開発されたジャイロは上市が 2000 年になったように，10

ナノバブルになった酸素は小さいため入り易い．

年以上の開発検証を経てマーケットに出る．従来の開発「失敗は成功の元：ナノテクノロジープラットフォー
ム で 試 し て 拓 く 先 端 集 積 MEMS」 ／ “More chance

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方式は，ウオーターフォールモデルで，デバイス開発が終わったら，アプリケーションを開発し，それが済んで第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -11

からフィールド検証を行うという 3 段の滝であった．開発の競争社会では，独自のデバイスを効率的に提供することが重要になる．これには，研究から実用化までの道
のりを短くすることが必須になる．
この要請に応えるのが，応用，デバイス，プロセス／
材料の技術者がチームを作り，一つの舞台で演技する，”Agile-style” R&D（機敏な研究開発）体制である．デバ
イスエンジニアとアプリケーションエンジニアが一緒になって，協奏的開発を行ってフィールド検証の結果を開発にフィードバックする．この体制では，フィールド検証まで一体化しているので，不足な点を迅速に見出し，
その対策も迅速に行うことができるから，失敗を恐れず，
新たなアイディアに挑戦できる．
そのような ”Agile-style” R&D は新しいアイディアをテストする確立したプラットフォームを必要とする．東大の微細加工 PF は，東大 VLSI 設計教育センター（VDEC）
とともに企業や研究者にそのようなプラットフォームをによって注射をなくすことである．医療では，薬物を体提供し，VLSI-MEMS 集積体制を構築した．利用者は PF

外から患部（標的）に送り届ける必要がある．輸送経路と一緒になって研究開発を行うよう，PF に研究室を置く．

には，標的直接，経皮，経口，注射，鼻から，などあるが，その数は 140 になり 20 人を超えるスタッフが支援して注射は痛みを伴い医師でないとできない．経皮，すなわ

いる．

ち経皮薬物輸送（transdermal drug delivery: TDD）法は，

電子情報デバイスの講義は，PF を利用して反転授業形

薬物を皮膚に貼り，皮膚を経由して体内に送り込むので，式（flipped class style）で行っている．学生が開発するデ医療従事者を必要とせず，痛みを伴わない非侵襲な方法

バイスを提案し，1.5 ヶ月で開発し，フィールド検証を行と考えられている．

い，3 ヶ月のコースはクラス全員の前で行うデモで終わる．

しかし，人の肌は人体の防護機能を持つ角質層に覆わ

学生の意欲は高く，講義室は熱気に溢れていた．PF では，れ，疎水性障壁として，水に溶けた薬物の侵入を妨げる．

オンチップ電源やゼオライトを用いた集積化化学センサ

分子量 500 以下の小さい化合物なら通すが，分子量がなどのデバイスを開発した．
MEMS は装置産業である．開発には長期の投資が必要

10,000 位になる薬品は通さない．厚さ 20μm の角質層を剥がせば薬を体内に入れられるが，皮を剥がすわけにはである．新しい MEMS のアイディアを試し，実効性を示行かない．ワクチンを体内に入れられないため，100 万す前に，巨額の投資によるクリーンルームがあらかじめ人の子供が死んでいる．ワクチンシールでワクチンを体整備・維持できていなくてはならない．これに応える設内に届けたい．角質層障壁を乗り越え．免疫を起こさせる，

備をナノテクノロジープラットフォームは東大武田先端

様々な抗原製剤の開発が続いている．

知ビルに用意している．

角質層は疎水性のため，水には馴染まないが，オリー
ブオイルは皮膚から体内に入る．そこで，油でタンパク【質

疑】質の薬剤を包むことを考えた．一方，牛乳の白はミクロ

Q：ソフトウェアはどうするか．

ンオーダーのタンパク質や脂肪の粒子が分散したエマル

A：アプリケーションを見てアルゴリズムを開発しジョンによる光の散乱で生じている．これが数十 nm 以てほしいと思っている．

下になると透明になる．牛乳を凍結乾燥すると，ナノサ
イズの粉となり，水に溶かしたら透明になった．

「バイオ医薬品へのナノテクノロジーの応用－塗るワ
ク チ ン 開 発 － 」 ／ “Biopharmaceutical Applicationof Nanotechnology –Development of Transdermal
Vaccine–”後藤 雅宏（九州大学 分子・物質合成プラットフォーム）／ Masahiro Goto (Kyusyu University)
後藤氏は次世代経皮吸収研究センター長で，PF の実施
責任者を務める．

性界面活性剤で被覆された複合材ができる．この複合材
を凍結乾燥してできた，薬剤を界面活性剤で包み込んだ
ナノサイズの粉（solid）を改めて油（oil）の中に分散させる．この複合材の油分散，すなわち油中固体（solid-in-oil:S/O）ナノ分散は，油によって複合材が皮膚に馴染み，複合材を被覆する疎水性材料が親水性材料より疎水性角質層を透過しやすいので，複合材は皮下に浸透する．このバイオ・医薬の研究の中で，本研究の目的はナノテク

NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019

そこで，薬剤の分散した水と疎水性界面活性剤の分散した油を混合攪拌すると，親水性薬剤が水とともに疎水

S/O 技術により，皮膚の物理的強化や前処理なしに，経第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -12

皮的免疫により抗原を皮下に送り込み，特定の抗体と結びつくことが確認できた．
S/O 技術の適用例として，メラノーマ（悪性黒色腫：
悪性な皮膚がん）の治療には薬を注射していたのを塗り薬にすることを試みている．薬に使える界面活性剤は限材料研究機構ナノテクノロジープラットフォーム
セ ン タ ー 長 ） ／ Shigeo Tanuma (Chairperson of
the Organizing Committee of JAPAN NANO 2019
/ Director, Center for Nanotechnology Platform,
National Institute for Materials Science, Japan)

られているが，糖脂質なら良いのでこれを使った．作成
した S/O 複合材は 4 週間放置しても粒子径が変わらず安定だった．カプセル化率は 90% でリポソームミセルの20 ～ 30% に比べて高い．薬剤透過性のテストには人間の皮膚に近い豚の皮膚を用いた．S/O 複合材は蛍光着色
しておき，蛍光の動きで S/O 複合材が皮膚の下の細胞間の隙間を通って浸透してゆく様子が，共焦点光学顕微鏡
で確認された．体内に入ると水の中なのでカプセルが破れて薬が取り込まれた．次は癌にかかったマウスでテストしようとしている．表皮には皮膚免疫を司る沢山のレセプター（受容体）を持ったランゲルハンス細胞があり，経皮だとこれを直接刺激するので，投与効果は注射を超えるかも知れない．
【質疑】Q：ナノカプセルにする時にロスは起こらないか．
A：90% は保たれている．カプセル化の途中で 50%
本シンポジウムは，「Society 5.0 ( 超スマート社会 ) のくらい変性するが，元に戻る．
Q：発展途上国の場合，パッチの価格が問題になら基盤となるナノテクノロジー」をテーマに，研究成果をないか．

紹介し，環境 / バイオ応用を含むナノテ クノロジー・材

A：パッチの方が注射より安い．

料技術の最新の研究開発を展望したが，ナノテクの裾の広がりを感じさせるものだった．事務局によると，400
数十人の参加があったという．シンポジウムへの参加に感謝する．

【閉会挨拶／ Closing Remarks】
田 沼 繁 夫（JAPAN NANO 2019 組 織 委 員 長， 物 質・NanotechJapan Bulletin Vol. 12, No. 2, 2019

（古寺 博）

第 17 回ナノテクノロジー総合シンポジウム（JAPAN NANO 2019）開催報告 -13