〈日本知財学会誌〉Vol. 13 No. 2― 2016 : 11 17-

バイオミメティクスを取り巻く課題─国際標準化および産業展開を中心として─

平坂雅男（公益社団法人高分子学会常務理事）
Key Issues Surrounding Biomimetics:Standardization and Industrialization
Masao Hirasaka

Executive Director, The Society of Polymer Science, Japan【要旨】 ドイツは，ドイツ技術者協会（VDI）のガイドラインを原案として，国際標準化機構にバイオミメティ
クスの国際標準化を 2011 年に提案した．そして，新しい専門部会が発足し，3 つの作業部会（WG）で継続して審議を行なってきた．バイオミメティクスの国際規格は，ISO 18458 : Biomimetics-Terminology, concepts andmethodology，ISO 18459 : Biomimetics-Biomimetic structural optimization， お よ び，ISO 18457 Biomimetics-Biomimetic materials, structures and components であり．この国際規格の概要について報告する．また，バイオミメティクスの産業展開の動向についても報告する．
【キーワード】 バイオミメティクス

国際規格標準化

産業動向

イノベーション

【Abstract】 Germany proposed new standards for biomimetics to International Organization for Standardization basedon the technology guidelines of the Association of German Engineers. New technical committee was established andthree working groups of the committee had carried out standardization of biomimetics. International standards ofbiomimetics are ISO 18458（Terminology, concepts and methodology）, ISO 18459（Biomimetic structural optimization）,and ISO 18457（Biomimetic materials, structures and components）. Outline of these international standards areexplained. In addition, the industrial trends of biomimetics are described.
【Keywords】 Biomimetics

1.

International Standard

Standardization

Industrial Trend

Innovation

アを活用することを提唱した．そして，人間が自然はじめにの生態系の限界を無視し，土地の活用や過度なエネルギー消費を生み出した社会に対して，エコロジー

バイオミメティクスは，生物の構造や機能を模倣の観点から自然模倣技術の可能性を言及している．

し工学的に応用する技術であり，最近，再び脚光を一方，ドイツでは，バイオミメティクスの中核団体集めている．この背景には，ナノテクノロジーの発と な る BIOKON（Bionik-Kompetenz netz） が 2001

展に伴う分析技術や加工技術の進歩がある．さらに，年に設立され，2004 年に団体登録された．国内では，環境技術として，バイオミメティクスが着目された

2012 年に活動を開始した高分子学会のバイオミメことも大きな要因である．

ティクス研究会が中核となり，国際標準化や啓蒙活米 国 の Janine Benyus が Biomimicry : Innovation

動を推進している．

Inspired by Nature を 1997 年に出版し，過酷な 21 世

産業面では，古くは，ゴボウの実が犬の毛に付着紀の問題を解決するために，自然が保有するアイデする機能を解析し面ファスナーが発明されている．

ISSN 1349-421X© 2016IPAJ

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11

〈日本知財学会誌〉 Vol.13 No.2― 2016

そして，衣料分野では，蓮の葉が水をはじく機能をにより決定され，ドイツ，フランス，ベルギー，チェ模倣した撥水布地，そして，サメ肌の低抵抗を応用

コ，日本，韓国，中国，英国，オランダの 9 カ国がした高速水着など多くの製品が開発されている．最参加を表明し，第 1 回総会が 2012 年にベルリンで

近では，ドイツの産業用ロボットメーカーがバイオ開催された．国際規格は，ドイツの VDI6220, 6223,

ミメティクスの活用を積極的に行なっており，Bi-6224 のガイドラインを原案とし，3 つの作業部会

onicANTs と呼ぶ自律分散型のロボットを開発して（WG）で継続して審議が行なわれてきた．そして，いる．このような動きは，生物の構造や機能の模倣

国 際 規 格 と し て，ISO 18458 : Biomimetics-Termi-だけでなく，生態系バイオミメティクスまで技術がnology, concepts and methodology および ISO 18459 :発展していることを示すものであり，旧来のバイオ

Biomimetics-Biomimetic structural optimization がミメティクスは新しいステージに移行している．そ2015 年に発行され，また，ISO 18457 : Biomimetics-して，このような環境の変化の中，バイオミメティ

Biomimetic materials, structures and components がクスの国際規格が設定され市場拡大が始まろうとし2016 年に発行された．ている．

2.

日本は，2013 年 5 月にパリで開催された第 2 回総会において，「バイオミメティクスのための知識国際標準化の動き基盤」に関する新たな提案を行なった．そして，知識基盤の構築を目的とした 4 番目のワーキングルー国際標準化機構（ISO : International Organization

プ（ISO TC266 WG4 : Knowledge Infrastructure forfor Standardization）は，スイスのジュネーヴに本部

Biomimetics）が発足した．現在，新業務項目提案を置く国際規格を策定するための非政府組織であ（New work item proposal） を 審 議 し， 技 術 報 告り，20000 以上の国際規格を発行している．国際規（Technical Report）として発行することが合意され格による国際標準化は，製品の互換性や製品・サーている．日本の最終目的は知識基盤の構築により，ビスの安全性の確保により国際貿易を促進し，そしグローバルな規模でのバイオミメティクスに関するて，市場拡大を図ることを目的としている．しかし，知識データを獲得し，日本が保有する発想支援シス

最近では技術の普及，産業競争力の強化，環境保護

テムを用いて，製品開発を促進することである．などの新たな局面を迎え，ビジネスに国際規格を活用する動きが活発化している．日本では，「知的財2.1.

バイオミメティクスの概念

産推進計画 2010」において国際競争力を向上させ

バイミメティクスの国際標準化の特徴は，市場がるための戦略的な国際規格の獲得が施策となり，国形成される前段階での標準化作業であり，発展段階際標準化活動を強化する取り組みが行なわれていのバイオミメティクスの市場形成を阻害することがる．

ないように，概念の標準化から始まっている．バイ

バイオミメティクスの標準化は，2007 年にドイオ ミ メ テ ィ ク ス の 概 念， 用 語， 方 法 論 が，ISOツ技術者協会（VDI : Deutscher Ingenieure）とドイ18458 で定義された．バイオミメティクスには，図ツ連邦環境基金（DBU : Deutschen Bundesstiftung

1 に示すように生物の機能からヒントを得てスターUmwelt）がバイオミメティクスの技術的なルール

トするバイオロジー・プッシュ型と，工学上の問題となるガイドランの作成に着手し，2011 年に VDI点の解決策を生物に求めるテクノロジー・プル型がガイドラインを発行したことから始まる ．そして，ある．これらのプロセスにおける 3 つの重要な要件

ドイツ規格協会（DIN : Deutsches Institut für Nor-は，①生物の機能の解析が行なわれていること，②mung）は，2011 年 5 月に ISO に対して，バイオミ規範となる生物の機能やシステムを抽象化しモデルメティクスに関する新しい専門部会（TC : Technical化していること，③生物そのものを利用することなCommittee）の設立を提案した．第 266 番目の技術

く工学への技術展開が行なわれていることである．

委員会として ISO/TC266 Biomimetics の設置が投票生物そのものの機能を用いるバイオテクノロジーを

1

12

バイオミメティクスを取り巻く課題

図1

物を規範として製品開発を行なう標準的なプロセス

バイオミメティクスの製品開発プロセスが示されている．

開発アイデアテクノロジー・プル

2.3.

バイオロジー・プッシュ

構造最適化手法

構造物の設計と評価に関するバイオミメティクな構造最適化の手法に関する国際規格が，ISO 18459

分析
生物学
課題解決モデルアナロジー／抽象実験デザイン

工学である．部品の軽量化のための構造最適化のアルゴ問題／ニーズ

リズムの普及を促進することを目的とし，特に，ド実験／計算イツで用いられている CAO（Computer Aided Optimization），SKO（Soft Kill Option），CAIO（Computerプロトタイプ

Aided Internal Optimization）などについて記載されテストている．例えば，SKO の生物学的モデルは骨で，総合評価

骨は負荷を受けながら成長する過程で，破骨細胞と骨芽細胞による複雑な骨形成プロセスおよびリモデ発明

リングが行なわれている．その結果，応力を受ける部分と応力の影響が少ない部分では，骨の組織密度が異なる．SKO は，骨形成をモデルとして，剛性除外することにより，バイオミメティクスとバイオに影響がない領域では使用する材料を削減し軽量化テクノロジーを区別している．

するという設計コンセプトに由来する構造最適化アルゴニズムである．実際，SKO は，メルセデスが2.2.

製品開発

製品開発のためにバイオミメティクスの基盤とな

ハコフグの構造を模倣して作製したコンセプトカー（Bionic Car）の構造設計に用いられている ．
2る生物の機能をどのように活用するかについては，その考え方やプロセスなどが ISO 18457 に記載さ

2.4.

知識基盤

れ，材料，構造，表面，部品，製造技術の開発のた日本から提案の知識基盤の構築は，生物学と工学めのバイオミメティクスのフレームワークが提供さで用いられている言語体系が異なることから，専門れている．

領域の異なるデータを結び付けるためにシソーラス

生物学的材料の特性は，多機能であり，また，耐やオントロジーを活用することから始まった．そし

衝撃や耐損傷，自己修復や洗浄などの自己機能，環て，生物学と工学の研究者を結び付けるオントロ

境適合性・適応性，そして，生物がいくつかの組織ジー強化型シソーラスを基盤する国際標準化の作業で形成されているようなモジュール機能がある．例を行なっている．オントロジー強化型シソーラスにえば，木の幹に注目すると，水および代謝物のためついては，北陸先端科学技術大学の溝口理一郎の開の輸送機能，蓄積機能，および光合成での作業負荷

発コンセプトにもとづいている ．このオントロジーに対する機械的安定性を兼ね備えている．このよう強化型シソーラスとあわせて，製品開発者が求めるな生物の機能を，国際規格では（1）材料，（2）プロ工学的機能を実現する可能性のある生物種までのパセス，（3）自己機能（自己洗浄，自己修復など），（4）

スを探索するキーワード・エクスプローラーの開発

センサー，（5）流体力学，（6）省エネ・省資源，（7）も日本では進んでいる ．例えば，キーワード・エ

環境適応性，（8）行動・生態に分類している．また，クスプローラーでは，機能概念→性質→生物種のよ各分類に対して具体的な事例も記載されている．こうな連想パスが明示され，生物種を探索するのみでのような生物の機能の分類だけでなく，生物の機能なく，この連想パスから新たなアイデアが生まれる解析についても説明が行なわれていることから，生ことが期待されている．

3413

〈日本知財学会誌〉 Vol.13 No.2― 2016

標準化では，オントロジー強化型シソーラスを中図2核とする技術報告書を日本から提出することになる

国別の出願動向（平成 26 年度特許出願技術動向調
査報告書より抽出）が，日本で開発が進んでいる発想支援システムそのものを公開する予定はない．国際標準化といっても，消費財オープン・クローズ戦略が必要であり，国際規格は医療

バイオミメティクスの知識情報を収集するための基交通・運輸

盤とし，日本が先行する発想支援システムについて

建築材料は国際競争力の源泉とすべきと考えている．
2.5.

持続可能性

欧州でバイオミメティクスが活発化していること
は，環境問題との関係が深く，バイオミメティクスの国際規格においても，「バイオミメティクスは，より持続可能なイノベーションの可能性を提供す

環境・エネルギー安心・安全
通信
農林水産その他記載なし

る」と記載されている．しかし，これまでのバイオ米国

日本

欧州

中国

韓国

ミメティクスの概念である自然の構造模倣だけで
図3

ダ・ヴィンチ指数の推移

ティクスの効果の検証と共に，持続可能性や環境評

800

価について議論が出始めている．このバイオミメ

70064201220102年0180120000200

る開発プラットフォームであることから，展開され2バイオミメティクスは技術開発や製品開発におけ

602

産業展開の動き

10003.

200

4ると考えられる．

30000した各国の競争戦略を反映し，大きな議論に発展す

4002ことから，環境分野でのバイオミメティクスを利用

500

2

新たな潮流であり，各国の環境政策と深く関係する

600

00

ティクスの持続可能性における役割に関する提案はDa Vinci lndex 2.0

TC266 の国際標準化会議においても，バイオミメ

9002は，持続可能性に必ずしもつながらない．そこで，

出所 : 文献［6］より抜粋．

る産業範囲は広い．実際，特許庁の平成 26 年度特許出願技術動向調査報告書では，特許出願の解析か学術論文数，米国の特許数，米国の助成金の件数やらバイオミメティクスの用途展開が図 2 に示すよう金額から算出している．2013 年の報告によれば，に多くの産業分野にわたることが示されている．出

米国における特許数は，2014 年には 2000 年対比で願動向解析の結果，消費財や医療分野への産業展開741% の増加を示し，また，ダ・ヴィンチ指数もが活発であるが，日本では医療分野の出願が少ない

2000 年を 100 とすると，2014 年には 900 を超えるなど，各国において特徴がある．

見込みであった ．しかし，最近の FBEI の報告に
5

Fermanian Business and Economic Institute（FBEI）

よれば，図 3 に示すように 2014 年にピークを示しのチーフエコノミストが考案したダ・ヴィンチ指数ている ．しかし，助成金は，2015 年に 6% の増加
6は，バイオインスパイヤード，バイオミミクリー，を示し，米国国立衛生研究所（NIH）や米国国立科バイオミメティクスなどの活動状況を示す指標で，学財団（NSF）から国立研究所が受け取った助成金

14

バイオミメティクスを取り巻く課題

表1

バイオミメティクス製品
生物

蓮の葉

機能用途

開発企業撥水

ヨーグルトの蓋

東洋アルミニウム，森永乳業

撥水

表面気泡のないコンクリート

清水建設

モルフォ蝶の翅

光干渉

構造発色繊維帝人ファイバー

蛾の眼

無反射

無反射フィルム

三菱レイヨン

マグロの体表面

防汚

省燃費型塗料船底防汚塗料

日本ペイントマリン

フクロウの翼静音

新幹線

翼型パンタグラフ

JR 西日本

ヤモリ

吸着粘着剤フリーのカーペット固定シート

Interface

アリ塚

空調

エコビルディング

Mick Pearce（設計者）

貝

回旋力

高効率プロペラ

PAX Water’s mixing technology

鳥の目

色覚

鳥の衝突防止ガラス

Arnold Glas

バラクーダ

低抵抗

競泳用スーツSpeedoの合計数は 2 年連続で増加している ．最近の特許

野で製品が市販されている．しかし，製品が単品で出願増加の傾向は，特許出願から産業利用開始まであることから，その製品の市場規模が大きくないこの期間にタイムラグがあることから考えて，今後，とも事実である．これらの要因が産業界での積極的産業化の動きが活発化されると予想される．

投資につながらない状況を生み出している．

6

バイオミメティクスの産業展開における課題とし

しかし，バイオミメティクスの活用が産業分野でては，バイオミメティクスに対する一般消費者の認進み，2030 年までに化学や材料分野で売り上げの知度の低さ，プロセスに対する懐疑的な見方，商品15% に寄与するもとのと予想されている5．表 2 に化事例の少なさ，また，投資を促進するため市場展は，寄与率の高い産業分野を示した．各産業分野の望が明確でないこともある．バイオミメティクスに市場規模を考えれば，バイオミメティクスの市場規関する認知度の向上については，研究者らの啓蒙・模を過小評価することはできない．

普及活動により，専門誌のみならず一般誌でも広く日本におけるバイオミメティクスの産業展開は活取り上げられ，また，博物館等での展示に来場者が発化しつつあるが，まだ，揺籃期にあると言える．

増加するなど，国内では成果を上げている．プロセ

バイオミメティクスは，新たな産業分野ではなく，スに対する懐疑的な見方は，企業において生物を規ナノテクノロジーのようなプラットフォーム技術で範した開発プロセスの経験がないことへの不安や，バイオミメティクスは自然哲学的なものであるとい

表2

う個人的な見解に由来しているものと考えられる．
そして，バイオミメティクスが持つエネルギー効率，各産業分野の売り上げにおけるバイオミメティクスの寄与（2030 年）
産業分野寄与率（%）

化学

15

されていない問題がある．このバイオミメティクス

材料

15のポテンシャルの認識については，欧米と日本で大建築，エンジニアリング

12きな隔たりがある．欧米では，新たな事業展開を目プラスチック，ゴム12指した市場形成型の活動が行なわれているのに対し廃棄物処理・浄化

10て，日本はポテンシャルが高まるのを待つというよ

織物・テキスタイル製品

10

うな市場対応型であるために，戦略が大きく異なる．

輸送・サービス10

コスト，市場，などの潜在的なポテンシャルが評価

商品化事例については，表 1 に示すように多くの分

出所 : 文献［5］より抜粋．
15

〈日本知財学会誌〉 Vol.13 No.2― 2016

あることから，この揺籃期で重要なことは，これま展開という意識が高いが，土木・建築や情報通信へでに蓄積してきた技術を融合することである．生物

幅広い産業分野への応用できるポテンシャルがあの形態観察や機能解析は機器分析の進歩により成しり，今後は化学分野のみならず，他の産業分野での遂げられたものであり，今後は，製品開発に 3D プ活用推進を図る必要がある．

リンターが活用されることにより，バイオミメティ
クスの開発プロセスは新たな局面を迎える．

4.

今後の展開

産業分野の新たな動きとして土木分野への展開があり，NSF は，土木技術に関してバイオミメティ

ドイツは，国際標準化を武器にバイオミメティククスの活用支援を始めている．Center for Bio-medi-スの展開戦略を考えている．世界最大の展示会であated & Bio-inspired Geotechnics（CBBG） に 資 金 提るハノーバーメッセでも毎年，産業機械メーカーで供し，環境保護・復元，災害リスク回避，資源回収，ある FESTO 社の話題が多い．FESTO 社は，2006インフラ整備などを開発ターゲットとしている．ま

年に Bionic Learning Network を立ち上げ，自社とた，建築分野での応用展開の期待もある．アリ塚の大学や研究機関，そして開発会社とオープンなネッ

空調機能を模倣して Mick Pearce はジンバブエ共和トワークを構築し，エンジニア，生物学者，デザイ

国の首都ハラエの Eastgate Building を設計したこと

ナーでプロジェクトチームを形成し開発している．

で有名であるが，その後，オーストラリアのメルボ

ま た， フ ラ ン ス で は，CEEBIOS が 2016 年 7 月 にルンの Council House 2 を設計している．この新たバイオミメティクスの展示会を開催し，フランス国

なエコビルディングでは，自然に学ぶ空調システム内の企業や研究機関をネットワーク化する動きをみとして水の散水を利用している．冷却塔で散水したせている．米国においても，Biomimicry3.8 が，企水は，タンクで冷却貯水され夜間の気温で水温を下業と連携して活動している．日本は，日本国内での7

げ，再び散水として利用する「フリークーリング」

ネットワーク形成の動きがやっと始まった段階であと呼ばれるシステムを実現している．また，イギリる．そして，学術領域の進歩により国内の若手研究

スの Waterloo International Terminal では，電車の入者も育成されてきた．また，バイオミメティクスに線・出線時における空気圧の変化に対応するために，関する一般の認知度も高まった．しかし，市場対応センザンコウを模倣してガラスパネルを固定してい型の企業戦略から市場創造型の戦略にシフトしなける ．そして，カタールの Minister of Municipal Af-

れば，欧米の企業との差が拡大するばかりである．

fairs & Agriculture（MMAA）では，サボテンを模倣日本にとって，市場創造型の戦略に国際規格を活用したエネルギー効率の高いビルが設計されている ．

することがひとつの策かもしれない．

89

一方，材料面では，自己洗浄機能を有する外壁塗料の開発が行なわれており，外壁メンテナンスの費用の削減につながっている．さらには，生物に学ぶ構

注1

造最適化は，建築材料の使用量を削減することができるため建設コストの削減に寄与している．建築・土木分野の発展の可能性は高く，FBEI は建築・土木関連の米国の GDP は 2030 年には約 700 億ドル2に達すると予測している ．さらに，情報分野では，10サイバ ー セ キ ュ リ テ ィーの活用も活発化している ． 米 国 の Pacific Northwest National Laboratory
11

では，アリの生態研究から，DigitalAntsTM と呼ぶサ

34イバーディフェンスの研究開発を行なっている12．
国内では，バイオミメティクスは化学や材料への
16

5Beismann, H. and Seitz, H.（2011）“Entwicklung des Ersten Technischen Regelwerkes für den Transfer Bionischer Forschungs- und Entwicklungsergebnisse in Ökologisch Vorteilhafte Industrielle und TechnischeAnwendungen,”Az :  25606, Deutschen Bundesstiftung
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6

10 The Fermanian Business & Economic Institute（2015）“Bioinspired Innovation : An Economic Engine,”Tapping
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11 Reagan, J. R.（2016）“The Nature Lover’s Guide to Cyber
Security,”Deloitte CIO Journal, January 4, on http://deloitte.wsj.com/cio/
12 Haack, J. N., Fink, G. A., Maiden, W. M., McKinnon, A. D.,
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cyber security. In Information Technology : New Generations（ITNG）, 2011 Eighth International Conference on. IEEE.
（pp. 918-926）17