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バイオミメティクスの技術展望と産業動向    
Technological Prospect and Current Industrial Trend of Biomimetics
[コードNo.2016S809]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■体裁/ B5判 209ページ
■発行/ 2016年6月30日発売 (株)シーエムシー出版
■定価/ 75,600円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1163-0

 
★ 生物のデザインに学び製品開発に活かす、バイオミメティクスの技術開発動向を掲載!
★ 国内外での開発動向や、国際規格制定に向けての動きについても紹介!
★ バイオミメティクスの研究開発の“今”を捉えた一冊!

キーワード

バイオミメティクス / バイオミミクリー / ネイチャーテクノロジー / 生物模倣 / 生物多様性 / 自己組織化 / ISO / ナノインプリント / 超撥水 / Lotus効果 / 無反射フィルム / 構造色 / 防汚 / メンテナンスフリー / 流体抵抗 / ロボット / 翼 / 表面構造 / 持続可能社会

刊行にあたって

生物の構造や機能を解析し、製品開発に活かす生物模倣技術―バイオミメティクス―は、前世紀末ごろからのナノテクノロジーや顕微観察技術の飛躍的な発展に伴い、新たな盛り上がりをみせています。生物と工学の異分野連携によってもたらされる技術は幅広く、撥水材料や低反射フィルムをはじめ、各種構造材料が開発されてきています。

世界中で研究開発が加速する中、バイオミメティクスの国際標準化が急務とされ、2011年10月にISO/TC266 Biomimeticsが発足しました。TC266では以下の4つのワーキンググループ(WG)について議論が進められています。
・WG1: Terminology、 concepts and methodology
・WG2: Materials、 structures and components
・WG3: Biomimetic structure optimization
・WG4: Knowledge infrastructure of biomimetics
このうち、2015年には「WG1(定義)」と「WG3(最適化手法)」が発行され、「WG2(構造・材料)」についても2016年はじめには発行される見込みとなっています。国際的な枠組みが整うのに伴い、バイオミメティクスのさらなる展開が期待されます。

本書では、はじめにバイオミメティクス全体を俯瞰したご解説と国際標準化の動向について、ご解説をいただいております。さらに、本書前半では、すでに製品化されている、あるいは製品化を見越し研究開発を進められている企業の皆様にその成果をご解説いただき、後半では広義の生物模倣技術も含めたバイオミメティクスの動向について国内外の市場や企業の取り組みをまとめることで、関連技術を持つ研究機関や企業にとって、生物に学ぶ技術開発の実現につながる資料となる書籍を目指しました。本分野に関連する方々、また参入をご検討されている方々に、ぜひお役立ていただければ幸いです。

最後となりましたが、本書の作成にあたり、お忙しい中原稿をお寄せいただきましたご執筆者の皆様、ご助言を賜りました皆様に、厚く御礼申し上げます。

本書「刊行にあたって」より

著者一覧

下村政嗣千歳科学技術大学
平坂雅男(公社)高分子学会
宮内昭浩(株)日立製作所
中川徹パナソニック(株)
山ア英数富士フイルム(株)
伊藤晃寿富士フイルム(株)
藪浩東北大学
澤田勉ソフトフォトニクス(同)
魚津吉弘三菱レイヨン(株)
井須紀文(株)LIXIL
鷹尾雄祐日本ペイントマリン(株)
大塚雅生シャープ(株)
公文ゆいシャープ(株)
福田光男(株)ライトニックス

目 次

【総論】
第1章バイオミメティクスの現状と産業化への展望   (下村政嗣)
1はじめに―何故、今、バイオミメティクスなのか?を再度問う
2バイオミメティクスは温故知新であり、ロボティクスであり、ナノテクノロジーであり、そしてエコロジーである
2.1バイオミメティクスの黎明と分子系バイオミメティクスの台頭
2.2機械系バイオミメティクスの潮流
2.3新潮流、材料系バイオミメティクスによるルネサンス
2.4生態系バイオミメティクスのトレンド
3バイオミメティクスは“生物から工学への技術移転”であり、情報科学が必要である
3.1産業界はバイオミメティクスをどう見ているのか
3.2国際標準化の動き
3.3バイオミメティクス・データベース
3.4バイオミメティクスの特許動向
3.5オープンサイエンス、オープンイノベーションのプラットフォームとしての博物館
4バイオミメティクスは、パラダイムシフトでありイノベーションである
4.1進化適応は壮大なるコンビナトリアル・ケミストリー
4.2深読み、バイオミメティクスとIndustrie 4.0
4.3自己組織化はバイオミメティクスのキーテクノロジーである
5おわりに
第2章バイオミメティクスの国際標準化  (平坂雅男)
1経緯
2ISO 18458: Terminology、concepts and methodology
3ISO 18459: Biomimetics-Biomimetic structural optimization
4ISO 18457: Biomimetics-Biomimetic materials、structures and components
5今後の展開
5.1日本提案
5.2標準化のプロセスの透明性
5.3持続可能性
5.4国際標準の活用
【開発編 バイオミメティクスを利用した新材料・新技術開発】
第1章ナノインプリントを用いたバイオミメティクスデバイスの開発   (宮内昭浩)
1はじめに
2ナノインプリントによる表面構造の複製
3ナノインプリントによる機能表面の形成
3.1物理的機能
3.2生物的機能
4まとめ
第2章界面張力を用いた自己組織化実装技術  (中川徹)
1はじめに
2実装原理
3シリコンナノワイヤとシリコン板を実装する
4シリコンナノワイヤとシリコン板の実装
5今後の展開
第3章自己織化による3次元構造ハニカムフィルムの生産技術開発とその応用   (山ア英数/伊藤晃寿/下村政嗣/藪浩)
1はじめに
23次元構造ハニカムフィルムとは
3自己組織化を利用した3次元構造ハニカムフィルムの生産技術
43次元構造ハニカムフィルムの応用について
4.1細胞培養基材
4.1.1血管内皮細胞の培養例
4.1.2神経幹細胞の培養例
4.1.3培養基材の機械的特性影響評価例
4.1.4マイクロウェルチップへの応用例
4.2医療材料
4.3フィルター
4.4濡れ性制御
5おわりに
第4章変形で色の変わるゴム:弾性構造色シート「フォトニックラバー」  (澤田勉)
1はじめに
2構造色を示す微粒子の周期構造:フォトニック結晶
3自律形成する微粒子の周期配列:コロイド結晶
4大面積の配向体をつくる
5弾性変形するコロイド結晶材料:フォトニックラバー
6フォトニックラバーの構造色特性
7フォトニックラバーの応用
8あとがき
第5章光学用モスアイ型無反射フィルム  (魚津吉弘)
1緒言
2モスアイ型反射防止構造とその作製方法
3アルミニウムの陽極酸化を利用したモスアイ金型の作製
4光ナノインプリントによるモスアイ型反射防止フィルムの作製
5モスアイ型反射防止フィルムの光学性能
6おわりに
第6章カタツムリに学ぶ住まいの防汚・抗菌技術   (井須紀文)
1はじめに
2水使用量と防汚技術による削減
3カタツムリの防汚技術
3.1カタツムリの殻と住宅
3.2カタツムリの防汚技術
4適材適所の住空間の防汚技術
4.1タイルの防汚技術
4.2トイレの防汚・抗菌技術
4.2.1水アカ汚れを防ぐ防汚技術
4.2.2細菌汚れを防ぐ抗菌技術
5おわりに
第7章マグロの皮膚に学ぶ低燃費型船底防汚塗料の技術   (鷹尾雄祐)
1はじめに
2船底防汚塗料の歴史
3高速遊泳能力を持つ海洋生物に学ぶ
4摩擦抵抗を低減する船底防汚塗料の開発
5おわりに
第8章家電製品へのバイオミメティクスの応用   (大塚雅生/公文ゆい)
1はじめに
2エアコン室外機に鳥を応用
2.1用いた鳥の翼の特徴と効果
2.1.1アホウドリの翼平面形を応用
2.1.2イヌワシの翼平面形を応用
2.1.3小翼羽により剥離を防止
2.2製品の性能革新
2.3性能革新のメカニズム
3エアコン室内機にトンボを応用
3.1用いたトンボの翅の特徴と効果
3.1.1トンボの翅の断面形を応用
3.1.2用いるのが困難な航空機翼型
3.1.3トンボの翅の断面形を航空機翼型に融合した新概念の翼断面形状により二律背反を打破
3.2製品の性能革新
3.3性能革新のメカニズム
4縦型洗濯機にイルカを応用
4.1用いたイルカの尾びれ・表皮しわの特徴と効果
4.1.1イルカの尾びれを応用
4.1.2イルカの表皮しわを応用
4.2製品の性能革新
5扇風機に蝶を応用
5.1用いた蝶の翅の特徴と効果
5.1.1効率と快適性の間のトレードオフ解消
5.1.2拡散性・直進性(収束性)に関するニーズと物理現象の間のジレンマ解消
5.2製品の性能革新
6その他の生物模倣技術の事例紹介
6.1ネコ科動物の舌の表面構造応用 サイクロンゴミ圧縮ブレード技術
6.2ペンギンの翼/円環状魚群応用 炊飯器撹拌ブレード技術
6.2.1ペンギンの後退翼を応用
6.2.2円環状魚群の習性を応用
6.3アマツバメの翼の平面形応用 ドライヤー用ファン技術
6.4ひまわりの種の配列(フィボナッチ)応用 洗浄促進突起技術
7おわりに
第9章「痛みを感じない蚊の針を模倣した注射針の商品化」〜バイオミメティクスは、ごみを残さない新しい持続型医療産業に役立つ〜  (福田光男)
1はじめに
2本製品の概要および使用目的
3本製品の特徴
4本製品の使用材料
5本製品の生産プロセス
6今後の展開
7まとめ
【市場編 バイオミメティクス開発動向】
第1章国内外におけるバイオミメティクスの潮流
1バイオミメティクスの概要
1.1定義
1.2バイオミメティクスの意義
1.3先駆的なバイオミメティクス事例
1.4バイオミメティクス研究開発の推進力
1.5「生体規範工学」としてのバイオミメティクス(バイオミミクリー)
1.6バイオミメティクスの経済効果
2バイオミメティクスをめぐる国内外の動向
2.1海外動向
2.1.1欧州
2.1.2ドイツ
2.1.3フランス
2.1.4イギリス
2.1.5オーストリア
2.1.6その他の欧州諸国
2.1.7米国
2.1.8アジア
2.1.9研究開発の現状
2.2日本国内の動向
2.2.1研究開発体制の整備へ向けた動き
3特許出願から見たバイオミメティクス技術の状況
3.1出願件数
3.2技術区分
3.3出願人別動向
4バイオミメティクスの国際標準化
第2章バイオミメティクスの模倣対象別研究開発動向
1主に生物が持つ機能を模倣した研究開発
1.1ハスの葉のロータス効果
1.2カタツムリの模倣によるナノ親水技術
1.3ヤモリのファンデルワールス力
1.4マグロの体表面のトムズ効果
1.5トンボの羽の断面構造
1.6フナムシの脚の微細構造
1.7ハムシ&テントウムシの足裏の微細構造
1.8蛍の発光原理
1.9カイメンの生体機能
1.10タコの吸盤の吸着機能
1.11ムール貝の足糸の付着機能
1.12オジギソウの就眠運動
1.13クラゲの移動の仕組み
1.14ヘビの移動の仕組み
1.15サソリの移動の仕組み
1.16ミミズの移動の仕組み
1.17コウモリの超音波
1.18カメレオンの舌の捕食機能
1.19ブルーギルの胸ビレの推進機能
1.20サンドキャッスル・ワームの接着機能
1.21ザリガニの殻のACC安定化機能
1.22人間の神経細胞(ニューロン)の模倣
1.23オオアハタウミベハネカクシの羽の機能
1.24蟻の体毛の体温調整機能
2生物の構造を模倣した研究開発
2.1カエデの種
2.2モルフォ蝶の鱗粉表面の積層構造(構造色)
2.3タマムシの発色機構
2.4蛾の複眼の微細構造(モスアイ構造)
2.5キツツキの衝撃吸収の仕組み
2.6クモの糸の多角形状構造
2.7ザトウムシの生体構造
3センシング
3.1生物の眼の構造をまねた曲面CMOSセンサ
3.2ヒトの眼球運動機能の模倣
3.3ロブスターの複眼の模倣
3.4昆虫操縦型ロボット
3.5クモの足の微細構造
3.6ヒトの肌の積層構造
3.7オパールの結晶構造の模倣(ポリマー固定化コロイド結晶膜)
4構造体としての生物を模倣した研究開発
4.1樹木のフラクタル形状
5生物の表面構造に学ぶ機能性材料の創製プロセスの研究開発
5.1自己組織化によるハニカムフィルムの作製
5.2自己治癒機能を持つ皮膜の開発
5.3ブロック共重合体を用いた構造色材料の開発
第3章用途市場別バイオミメティクス製品化の動向
1材料・素材用途分野
1.1親水性、疎水性材料
1.2構造発色材料
1.3光学材料
1.4低抵抗、低摩擦材料
1.5接着性・粘着性材料
1.6防汚材料
1.7その他のビオミメティクス系材料
2家電その他最終製品用途
3ヘルスケア
4ロボット・機械
5環境・エネルギー
6構造体(デザインなど)
7生産プロセス(自己組織化)
第4章バイオミメティクス関連企業動向
1シャープ
2日立製作所
3大日本印刷
4帝人グループ
5三菱レイヨン
6Speedo International Limited
7Festo
8バイオパワーシステムズ(BPS)
9積水化学工業
10フラウンホーファー研究機構
11京都リサーチパーク(KRP)



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