ボストン日本人研究者交流会

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山本南海子さん講演・2009/12/12

炭とダイヤモンドが同じ炭素からできているのは良く知られた事実ですが、炭素はそれ以外にも様々な面白い形をとります。髪の毛の１万分の１ほどの太さの管・カーボンナノチューブがその一例です。その強さ、しなやかさや高い熱・電気伝導性から、現在大きな注目を集めている新素材です。12月の研究者交流会の二本目の講演では、マサチューセッツ工科大学航空宇宙工学科・博士課程の山本南海子さんに、このカーボンナノチューブについてお話ししていただきました。

カーボンナノチューブは、1991年にNECの飯島澄男氏の論文をきっかけに注目を集めはじめた、比較的新しい素材です。図１のように、蜂の巣状に規則正しく並んだ炭素原子が筒状の構造を形成しています。ただし、太さが10ナノメートル（1ミリの100万分の1）ほどしかないため、その構造は電子顕微鏡を使わなければ見ることができません。数億本を集めてやっと、ペニー硬貨と比べられる大きさになります。見た目は炭のような黒色をしています。

カーボンナノチューブが大きな注目を集めているのは、様々な面で理想的な性質を持っているからです。とりわけその強さと軽さは大きな魅力です。カーボンナノチューブは、同じ重さの鉄と比べて100倍以上の力に耐えることができます。また、非金属であるにもかかわらず、金属よりもよく熱や電気を通します。カーボンナノチューブの発見以来、このような性質を生かした夢のような応用がいくつも提唱されてきました。例えば「宇宙エレベーター」です。地球と静止軌道の間に高さ36,000kmのエレベーターを作って、ロケットを使わずに宇宙に行けるようにしよう、という構想です。しかし、鉄やアルミニウムなどの従来の材料では強度が全く足りず、36,000kmの長さのケーブルを宇宙からぶら下げると、ケーブルは自分自身の重さで切れてしまいます。宇宙エレベーターという夢のような技術は、軽く強いカーボンナノチューブによって初めて理論的に可能になるのです。

しかし、山本さんの目は、夢ではなく、冷静に現実を見ていました。現在の技術ではカーボンナノチューブの長さは2cm程度が限界です。36,000kmのチューブを作るなど現実的ではありません。しかも、カーボンナノチューブの製造コストは非常に高く、市場価格は1kgあたり1万円程度で、世界の年間生産量は250トン程度しかありません。一方、大量生産に適した鋼鉄は値段が1kgあたり100円程度、年間生産量は10億トンにも上ります。いくらカーボンナノチューブが夢のような性質を持っていても、鉄などの既存の材料を代替することは現実的ではないのです。そして、たとえその技術の夢のような応用が理論的には可能でも、経済的な現実性が乏しければ、それは世の中の役に立つことができないのです。

そこで山本さんたちの研究グループは、希少なカーボンナノチューブを単体で用いるのではなく、ご飯にふりかけをまぶして味を加えるように、既存の材料に僅かな量のカーボンナノチューブを、整列した状態で組み込むことでその性能を向上させることを考えました。彼女たちがとりわけ注目しているのが、複合材料への応用です。複合材料とは、炭素繊維やガラス繊維でできた薄い板を地層のように積み重ねて作られる比較的新しい材料で、テニスラケットや航空機の構造部材として広く使われ始めています。しかし、層と層が簡単に剥がれてしまうことや、電気・熱を通しにくいことが欠点でした。そこで彼女たちの研究グループは、カーボンナノチューブを複合材料の層と層の間に釘のように打ち込んで剥離を防ぐNano-stitching（stitch = 縫う）という技術や、繊維の表面にカーボンナノチューブを毛のように生やすことで繊維間の熱・電気伝導性を向上させるFuzzy-fiber Reinforced Plastics（fuzzy = 毛羽立った）という技術を開発しました。これらの技術を用いれば、ほんの僅かな量のカーボンナノチューブで複合材料の欠点を克服し、飛行機の安全性を高めることができるのです。

山本さんの話からは、面白い技術を開発するだけではなく、それを人間の社会に役に立てなければいけないのだという、エンジニアとしての強い責任感を感じました。たとえある技術が理論的には夢のような可能性を持っていたとしても、経済的なフィージビリティーを無視すれば、夢は夢のままで終わってしまうのです。アメリカの大学では、企業と組んで研究を行う、いわゆる「産学連携」が当たり前になっているため、技術を使う立場からのフィードバックが常にあります。実現可能性を意識しながら研究が行われる環境が整っているのです。

エンジニアの仕事は夢を見ることではありません。夢を現実にすることです。そのことを改めて気づかされた講演でした。

（文責：小野雅裕）

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山本南海子

2004年、MIT航空宇宙工学科にて学士号を取得。2006年に同修士号。現在は博士課程に在籍中。Prof. Brian L. Wardleの元で、カーボンナノチューブの航空宇宙工学への応用について研究している。

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異足との共生

ロボット技術の義足開発転用と未来への可能性

遠藤謙
MIT Media Lab, Ph.D. Candidate
出身地　静岡県

学歴　　慶應義塾大学理工学部機械工学科
慶應義塾大学大学院理工学研究科
研究歴　科学技術振興事業団ERATO北野共生プロジェクト
千葉工業大学未来ロボット技術研究センター

異足との共生

ロボット技術の義足開発転用と未来への可能性

遠藤謙
MIT Media Lab, Ph.D. Candidate
出身地　静岡県
学歴　慶應義塾大学理工学部機械工学科、慶應義塾大学大学院理工学研究科
研究歴　科学技術振興事業団ERATO北野共生プロジェクト、千葉工業大学未来ロボット技術研究センター

宇多田ヒカルのPV “Can You Keep A Secret?” にも登場した、高機能でスタイリッシュなロボット制作に携わってきた遠藤さん。彼がロボット技術の未来を考えたときに、見えてきたものは一体何だったのでしょうか。

身体障害者という言葉をなくしたい
講演内容より

ロボット技術と聞いて、皆さんが想像するのはどんなことですか。宇宙探査機？深海2000? メイドロボット？個人的には、日本の電車の中吊り広告にあったお掃除ロボットなどが、現時点において最も実用的な技術の転用例なのかな、などと想像します。

今回講演頂いた遠藤謙さんは、現在のMedia Labで義足研究に従事するまで、慶應義塾大学でロボット技術の開発に携わってきました。日本で遠藤さんが携わってこられた研究内容をはじめ、高校時代の友人のエピソード、現ラボのアドバイザーとの出会い等、現在携わっているプロジェクトのバックグラウンドを含めた、義足全般に関するお話をいただきました。

二足歩行の精巧性
記録によれば、義足は紀元前1,500〜800年には既に存在していましたが、その頃の装具は機能や形態よりもむしろ杖に近い物であったようです。人間の歩行は歩行速度や歩幅、両脚の運びと、脚以外の部位（骨盤、足、膝）との緻密な連携によって動きが可能になります。近代戦争によって義足をはじめとする義肢全般の技術も飛躍的に向上し、現代では装具の軽量化や装着者のQOL向上を中心に開発が進んでいるようです。
機能回復か、それともそれ以上？
医用工学の発達によって、義肢の存在は失った身体の機能回復に大きく貢献しましたが、それと同時に人間が本来持つ身体機能以上のものを獲得していく可能性も出てきました。例えば南アフリカ出身の短距離走選手 Oscar Pistoriusは、義足装着によりオリンピック出場権を得るギリギリのタイムまで記録を伸ばしており、このことによって、彼は健常者オリンピック出場に立候補することが出来るのかどうか、現在法廷で議論になっています。
また、演者のアドバイザーである Dr. Hugh Herrは、テクノロジーと身体機能の融合を研究テーマとする傍ら、自身も高度の義肢を装着することで難関なロッククライミングに挑戦し続けています。飛躍的に進化している義肢技術の意味するところは、義肢の装着が機能回復を超えて、既に機能向上の域に達していることを示していると言えるでしょう。

義足の行方とMIT D-Lab
技術の開発が進む一方で、発展途上国などでは、義肢の支給対象ランクが上位でない一般市民など、まだまだ普及が全般に及んでいないところもたくさんあります。遠藤さんが現在MITで担当されているD-Labの講義では、義足の途上国普及への支援と、それに伴う知識・技術の習得を学生自らが主体となり取り組んでいます。遠藤さんらはこの講義を通して、インドへの義肢普及作業を推進しています。

義肢の技術開発やニーズは双方向に進んでいるー１つは高性能で高価なもの、それは健常者の本来持つ能力を超えうるもの。もう１つは安価で生産が容易なもの、それは生活の手助けとしてなくてはならない必要なもの。
双方に共通しているのは、いずれも人間のQOL(Quality Of Life, 生活の質)の向上に大いに貢献する技術であるということ。

おわりに
今回お話いただいた遠藤さんのご友人に、骨肉腫を患いその結果義肢装着者として生活しておられる方がいます。義肢をはじめとする生活補助具の技術開発は、それを装着してない人々にとっても、その存在の意義を大きく変える一歩であることは確かです。ご友人の言葉を思いが、それを物語っているのではないでしょうか。

“オリンピック選手やヒーローになりたいわけじゃない。普通の生活を取り戻すための答えを知りたいんだ”

文責　嶋本晶子

1月30日（土）の午後4時より催される今年最初の研究者交流会では、Harvard Medical Schoolの荒井健さんに「脳卒中治療薬の開発」について、またボストン東スクールの杉山淑美さんには、皆様と一緒に模擬授業を行いながら、「学校教育」について議論します。是非奮ってご参加くださいませ。

なお、参加のお申し込みは、登録フォームよりお願いいたします。座席に余裕が無い場合、事前申し込みのない方の参加はお断りする場合があります。

• 日時：2010月1月30日(土)16:00より（受付開始15:30）。その後、近辺で懇親会
  
  • 講演： 16:00-19:30 (定刻どおりに開始するため、早めにいらっしゃるよう、ご協力をお願いします)
  • 懇親会： 20:00-
• 会場：MIT 32-144教室
  
  • 今月は「模擬授業」を行うため、会場が普段と異なります。地図をご参照ください。なお、Red LineのKendall/MIT駅から会場までは、徒歩で約10分程です。
  • 建物入り口は施錠されています。15時半より16時までと、17時半より18時までの間は、スタッフがドアの前で待機いたします。また、ＭＩＴの学生の方は、学生証で入構できます。
• 定刻開始へのご協力のお願い：今までは講演の開始が予定時刻より遅れることが常となってしまっており、皆様にご迷惑をおかけしていました。今月より、講演を厳密に定刻どおりに開始いたします。一本目の講演の開始は16時、二本目の講演の開始は18時です。受付は講演開始5分前に締め切ります。講演開始直前は受付が混雑いたしますので、15時50分までには会場に到着されるよう、ご協力をお願いいたします。
• 申し込み期限： 1月28日（木）午後9時
• 会の運営のため、報告会のみの参加は５ドル、懇親会も参加される方は２０ドルの参加費をいただいております。参加費は当日に現金にてお支払いください。どうぞご理解とご協力をお願い申し上げます。

講演要旨

「脳卒中治療薬の現状と展望
～アカデミアの研究者が出来ること・製薬企業の研究者が出来ること ～」

荒井健（薬学博士）
Instructor, Harvard Medical School
Assistant Neuroscientist, Massachusetts General Hospital
（元 武田薬品工業株式会社 研究員）

http://www.linkedin.com/in/kenarai

病気を治療するためには、実に多くの人の助けが必要となってきます。しかし、「医薬品を創る」という役割を担っている人たちの活動内容は、あまり表には出てきていません。

私は薬学部を卒業した後、大学および製薬企業で脳卒中の治療薬を創るための研究をしてきました。今回の発表では、脳卒中という病気の説明とともに、薬学系の研究者がどのように病気の治療に貢献できるかを紹介します。

「学校の先生って何者！？」

杉山　淑美
Boston Higashi School

皆さんにとって、学校の先生とはどんな存在でしたか？

学校生活を思い出すときに、あの先生は面白かったとか、あの先生は特徴的だった、あの先生は嫌いだったなど、先生についていろいろと思い出すことでしょう。

「先生」と一口にいっても、いろいろなキャラクターを持った人たちがいます。しかし、そこには共通していることがあります。先生と呼ばれる人たちは、教員免許を持って教壇に立ち、日々生徒児童と時間を共にしているということです。では、その先生（教員）と呼ばれる人たちは、どんなことを日々考え、仕事をしているのでしょう。皆さんが触れた先生たちの裏側を少しのぞいてみませんか？

近年では、先生の不祥事など学校関連、教育関連のニュースが飛び交っています。その中で先生の立場や仕事内容も多様化してきています。

今回は、私の実体験を中心に、どのようにして教員になるのか、教員の仕事とはどんなものなのか、そして学校の先生とはどんなことを考え、どんなことを思い教壇に立っているのかをみなさんに知ってもらえたらと思っています。

親類以外で最初に出会う大人が先生です。一番身近にいそうで、いろいろと知らないことが多い教員という仕事が少しでも身近になってもらえたらうれしいです。

また、みなさんと一緒にこれからの教育と教員像について考えられることを楽しみしています。