2009年「日経BP技術賞」決定　大賞に「スクリュー式の小型蒸気発電機」

〈大賞〉

▲スクリュー式の小型蒸気発電機

　1メガパスカル未満の低圧蒸気でもスクリューが回転し、発電できる出力100kWと132kWの小型蒸気発電機を開発した。基本的にオイルフリースクリュー圧縮機の入出力を逆転させ、膨張機として応用したものだが、低圧・小蒸気量でも効率よく発電機を駆動できるという特徴を持つ。高精度の加工技術により、熱でスクリューが膨張してもすき間はマイクロメートル単位で保たれ、投入した蒸気エネルギーの最大約75％を電気に転換できる。同出力規模の既存の蒸気タービンに比べて、1.5～2倍の効率を達成した。このスクリュー式発電機を使えば、これまで未利用だった蒸気エネルギーを効率的に電気に変えることができる。またインバーターによる回転数制御で蒸気圧力一定制御（減圧弁代替）を可能とした世界初の小型蒸気発電機である。

〈部門賞〉

◇電子部門

▲デジタル機器の使い勝手を飛躍的に高める近接無線技術「TransferJet」

　通信距離が最大3cmと短いながらも、最大データ転送速度で560メガビット／秒、実効スループットで375メガビット／秒を実現した直接拡散方式のUWB（Ultra Wide Band）無線技術で、2009年度の製品化を目指している。無線伝送には、遠方まで伝搬する電波ではなく、波長より短い距離にしか届かない近傍界の電界を利用する。周波数4.48ギガヘルツ（波長は約6cm）で、通信距離は波長の2分の1、約3cm以下に限られる。デジタル・カメラをテレビにかざして静止画を転送したり、携帯電話をオーディオ機器にかざして音楽や動画を転送するという使い方が可能になる。

▲大画面表示の新市場を拓く、厚さ1mmの超大型ディスプレー「Plasma Tube Array」

　ガラス基板をベースにして作る多くのFPD（フラット・パネル・ディスプレー）とは異なる独創的な製造方法で、厚さが1mmと薄く、曲げることができる超大画面ディスプレーを試作した。ミリメートル径のガラス・チューブ内に、放電ガスや蛍光体（RGBの3色）などを封止し、このチューブを並べて上下からフィルム状の電極で挟み込んだ構造をとる。大きさ1ｍ×3mのパネルで、消費電力は400Wと、同サイズの他のFPDと比較して非常に低い。並べるチューブの本数を増やすだけで容易に大画面化でき、並べ方次第でディスプレーの形状を自由に変えられる。

◇情報通信部門

▲人体表面通信技術「レッドタクトン」の研究開発と実用化

　人体表面に誘起される電界を使って信号を伝える技術で、230キロビット／秒の単一方向通信を実用化した。ガラスや木材、ゴムやプラスチックなど、誘電体の性質を持つ一般的な材質を通して通信できるという特徴がある。送信機（ICカードなど）を身に付けた人が受信機を取り付けたドア・ノブに手を触れだけで認証するような入退室管理システムを実現できる。

▲拡張現実を実現するアプリケーション開発のためのC言語ライブラリ「ARToolKit」

　実社会の映像にデジタル情報を重ね合わせるユーザー・インタフェース技術「拡張現実」（AR）を実現するアプリケーション開発向けのオープンソースC言語ライブラリを開発した。すでに、ニコニコ動画やユーチューブ（YouTube）に投稿されている動画のARアプリケーションの多くに、「ARToolKit」が使われている。C言語の基礎知識があるプログラマーなら、簡単に利用できるようにした貢献度は大きい。

◇機械システム部門

▲希土類磁石を使わずに効率を大幅に高めたモーター技術

　希土類磁石を使わず、鉄心にアモルファス金属（鉄系）を適用し、そしてローターとステーターのエアギャップをモーターの軸方向に設ける独自の構造を採り入れ、さらに鉄心を筒状に巻いたアモルファス金属（鉄系）を適用することで効率を大幅に（約5％）向上した。径方向にエアギャップを設ける従来型のモーターでは、プレス加工した板を積層して鉄心として使うため、アモルファス金属を適用しにくかった。現在、ハイブリッド車や電気自動車の走行モーター、省エネルギー型の家電や産業機器向けのモーターなどに利用されている希土類磁石を代替できる可能性が高い。安定確保に不安がある希土類元素の需給バランスを改善できる。

▲鋳造できる金型材

　鋼にニッケルとマンガン、シリコンを添加し、深冷（セ氏0度以下）処理を施すことで、優れた成形性など鋳鋼の特徴を持つ金型材を開発した。型の硬さ低下の原因となる「残留オーステナイト組織」を除去でき、焼入れによる硬化をより高めることが可能となる。引っ張り強さは、1000メガパスカル以上で、プラスチックの射出成形などに用いる金型材と同等レベルの機械的性質を実現した。日本のものづくりの根幹を成す基盤技術である金型技術で、非常に複雑な形状の金型を容易に造れるようになる。

◇建設部門

▲TBM（トンネル・ボーリング・マシン）とNATM法を組み合わせて不良地山を掘り抜いた「飛騨トンネル」の掘削技術

　地質状況に応じてTBM（トンネル・ボーリング・マシン）と、吹き付けコンクリートやロックボルトで地山を固めながら掘り進む「NATM工法」を組み合わせて、近年まれに見る難条件下で東海北陸自動車道の「飛騨トンネル」（2008年7月開通、長さ10.7km）を掘り抜いた。本坑と、先進導坑の役割も果たす避難坑に分かれ、当初は両坑ともほぼ全線をTBMで掘削する予定だったが、掘削開始直後から大湧水に悩まされ、掘削と停止を繰り返した。本坑、避難坑ともTBMが途中で動かなくなり、最終的にNATM工法による「迎え掘り」で貫通した。さらに高速道路の本線トンネルの最終覆工として初めて、吹き付けコンクリート（HPFRCC＝複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料）も採用している。

▲「ダルマ落とし」のように超高層建築を足元から解体して周辺への影響を軽減した「鹿島カットアンドダウン工法」　　　　　　　　　　　　　　　　　

　「ダルマ落とし」のように地上階付近から順に建物を解体する新工法で、従来工法に比べて上層階での作業を大幅に減らせる。鹿島建設は自ら開発したこの工法で、東京都港区にある旧本社ビル2棟を解体した。柱を切断してジャッキで支え、解体しながらジャッキダウンする。柱を切断した状態での地震も想定し、建物中央部に鉄筋コンクリート造の「コアウォール」を地下1階から地上3階まで設け、この周囲に鉄骨製の荷重伝達フレームを設置した。建物を足元から解体するメリットは、1.騒音や粉じんの飛散の抑制により周囲地域への影響を軽減、2.資源の分別やリサイクル作業の効率アップ、3.高所作業削減による安全性の向上など。特に、1の周囲地域への影響の軽減は、発注者や施工者だけでなく、一般社会にもメリットのある技術として、注目に値する。今後、増加するであろう超高層建築物の解体のために開発された将来性のある工法である。

◇医療・バイオ部門

▲小腸疾患を診断・治療できるダブルバルーン内視鏡

　内視鏡の先端部に自在に膨らますことのできるバルーンを二つ付け、それを足場に腸管を手繰り寄せながら尺取り虫のようにスコープを進めていく仕組みによって、これまで不可能だった小腸の内視鏡による治療を可能にした。この内視鏡の開発によって、小腸全体の内視鏡治療が初めて可能になった。これまで開腹による手術が必要だった小腸ポリープや、原因不明の出血とされ、治療できなかった小腸からの出血なども、患者の負担を少なくして治療できる。「未知なる大陸」と呼ばれていた小腸の研究が進み始めており、実際の臨床現場への影響も大きい。

▲巨大ゲノム再構築技術

　PCR（Polymerase chain reaction＝DNAの増幅法）産物などの短いDNAを順につなぎ合わせてゲノムを構築する手法「ドミノ法（Domino method）」を開発し、イネ葉緑体（13万4500塩基対）と、マウスのミトコンドリアのゲノム（1万6300塩基対）を丸ごとクローン化することに成功した。ドミノ法では、枯草菌のゲノムベクター（BGMベクター）の特定の配列の間で、相同組み換えにより、ドミノクローンと呼ばれるDNA断片を接続する。ドミノクローンが希望通りの順番で連結できれば、BGMベクターの中の元の配列は引き伸ばされる。再構築された巨大なDNA配列は環状プラスミドとして回収する。生物のゲノムを大きさによらず自由に設計できる、構成生物学の新しい手法といえる。

◇エコロジー部門

▲新型高機能ゼオライト「AQSOA」を応用し、60℃の低温排熱で駆動する吸着式冷凍機

　固体の吸着剤を使った冷凍サイクルで冷水をつくる「吸着式冷凍機」に、新型高機能ゼオライト「AQSOA」製の吸着剤を使い、60～85℃の低温でも吸着剤の再生（冷媒である水蒸気の発散）を可能にした。太陽熱や工場排熱を使って、冷凍サイクルを回すことができ、従来は難しかった80℃以下の低温排熱を使った冷房が可能となった。これまで吸着式冷凍機には「シリカゲル」が用いられていたが、三菱樹脂は多孔質の天然鉱物であるゼオライトの表面にケイ素や鉄を付けるなどして、60～85℃でも乾燥するように改良した。実証機では太陽熱で安定的に稼働した。2009年度には商用機がリリースされる予定。

〈読者大賞〉

2008年　日経BP技術賞　大賞

▲ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞）株の樹立

　2006年にマウス線維芽細胞で成功していた人工多能性幹細胞（iPS細胞）株の樹立に、ヒト線維芽細胞でも成功した。iPS細胞は、無限に増殖でき、しかもあらゆる臓器や組織になる可能性を秘めている。山中教授のグループは、マウス体細胞をiPS細胞に戻した四つの因子、「OcT3／4」、「Sox2」、「c‐Myc」、「Klf4」をヒト由来の線維芽細胞株「HDF‐S1c7a1」に導入して培養し、5万個の線維芽細胞から、25日ほどで10のヒトiPS細胞の塊（コロニー）を得た。また、がん遺伝子である「c‐Myc」を使わずにiPS細胞を作製することにも成功した（移植臓器・組織ががん化する危険を避けることができる）。2006年のマウス線維芽細胞からのiPS細胞株樹立で、日経BP技術賞の部門賞を獲得していたが、2007年にヒト細胞で成功したことで、発生生物学の基礎研究から再生医療などの応用まで、一気に展望が開けた。

■審査委員（敬称略）

審査委員長

審査委員（五十音順）

（受賞者および審査委員の所属・肩書きは選考時点のものです）