大学での産学官連携に行き着くまで

山形大学 有機エレクトロニクス 研究センター 時任 静士

 

はじめに

本誌の事務局より、エッセイの依頼を頂きました。私の少し変わった経歴に注目して頂いたようです。南国の宮崎県串間市で生を受けて、中学校を卒業後は一般的な大学進学コースへは進まず、国立都城工業高等専門学校(通称、高専)の電気工学科へ進学しました。子供のころからものづくりに興味があり、また当時は日本の電子産業が華やかなりしころでもあったため、電気の分野を選択したというわけです。高専は5年間一貫の教育システムで産業界での中堅エンジニアの養成が大きな使命でもありました。現場主義、実践主義に力を入れた教育方針です。

卒業後は、就職は選択せず、大学への進学を決めました。高専からの編入学というシステムです。今でこそ、高専の学生の大多数が大学へ進学しますが、当時はかなりの狭き門でした。1978年の4月に東京都内にある国立東京農工大学の工学部電子工学科の3年生に編入学することができました。

大学4年生に進級すると研究室への配属があり、当時、電子工学科の中で有機材料の研究をされていた雀部博之助教授の研究室を選びました。有機材料そのものが何なのかを理解していたわけではないのですが、なんとなくだったように記憶しています。これが有機材料の学問分野と触れるきっかけでした。不思議なもので4年生になると大学院というものに興味を持ち始め、また、海外への留学にも関心も持つようになりました。海外留学の経験を持っておられた雀部先生からのアドバイスとして、博士号を取得して博士研究員(ポスドク研究員)として海外の大学か研究所に雇われるのが最も近道ということでした。

両親の理解もあって、大学院、当然に博士課程を想定した進学を決めたと思います。大学院としては郷里に近い福岡県の九州大学を選び、1989年4月から九州大学大学院総合理工学研究科の材料工学専攻に進学しました。その後、この大学での助教、カリフォルニア大学、豊田中央研究所、日本放送協会(NHK)、そして、現在の山形大学に籍を置くことになります。

 

九州大学からUCサンタバーバラ校

総合理工学研究科は学部を持たない大学院だけの部門です。斎藤研究室で与えられた研究テーマは分子主鎖に共役構造を持つ高分子の電子物性です。いわゆる導電性高分子と称される分野です。同じ研究室には有機合成が専門の田中助教授と高分子物理が専門の筒井助手がおられ、お二人から有機材料に関わる多くのことを学び、その後の私の研究活動の大きな基盤となったと実感しています。また、在籍していた専攻が材料工学ということもあり、電気・電子工学の分野のみならず、材料化学の基礎を習得することでその専門性の幅を広げることができ、この期間にエレクトロニクス分野と材料分野の境界領域でも対応できるようになったのではと思っています。 

一方、研究テーマとしては、当時、話題となっていました導電性高分子の分野に注力することとなりました。研究室では、新たに着任された助手が有機化合物を真空蒸着した薄膜でエレクトロルミネッセンス(EL)の実験を進めていました。これが九州大学での有機EL研究の発端です。私もこのテーマに少し関与させてもらいました。 

いよいよ博士課程の終了が近づいてきた段階で、海外への留学が現実化してきました。私が選択したのは、米国のカリフォルニア大学サンタバーバラ校のアラン・ヒーガー教授でした。1回目の応募の返事は、私の研究には非常に興味があるが、今は雇用する予算がないので保留にさせてくれとのことでした。1年後に約束通りに予算が確保できたので採用するとの連絡がありました。勿論、初めての海外渡航です。不安と期待を抱いてカリフォルニアのサンタバーバラ(UCSB)へ渡米したのが33年前の29歳の時でした。 

UCSBでは、ヒーガー教授の研究室に籍を置きながら、当時、オランダから着任していましたポール・スミス教授の研究室とも連携した研究を行いました。そのテーマは、高延伸された導電性高分子ファイバーの作製と電気伝導性に関するもので、高分子合成、高延伸ファイバーの作製、分子配向の評価、力学物性の評価、電子伝導性の評価までを一人で行うものです。紡糸法でのファイバー作製などは初めての経験で、苦労しながらも数種の高分子でそれを実現し、1年2カ月の滞在期間で2報の学術論文を残すことができました。ポスドク研究員として海外の大学の研究室で従事した経験はその後の生き方にも大きな影響を与えています。 

また、ヒーガー先生がトップレベルの学術研究だけでなく事業化(ビジネス)にも熱心であったことが強く印象に残っています。実際、その後に数社のベンチャー企業を立ち上げられました。私が帰国して3年後の2000年にノーベル化学賞を受賞されています。写真は2010年頃に久しぶりにサンタバーバラを訪問し、ヒーガー先生とお会いした時のものです。

 

豊田中央研究所、そしてNHK放送技術研究所

帰国後は、斎藤先生の紹介もあって愛知県の豊田中央研究所に勤務することとなりました。大学の助教からの就職ですから、今で言うところの中途採用です。豊田中央研究所は、トヨタグループが抱える中央研究所で、自動車に関わる基礎研究から応用研究までを幅広く網羅する独立した組織です。当初の予定では、車載向けを目標にした有機ELの研究に従事するとのことでしたが、入社後に上司から指示されたテーマは有機ではなく無機ELの研究でした。当時、有機ELは研究としては大変注目されていましたが、本当に実用化できると思っていた方はごく僅かで、社会的な市民権は得られていないものでした。それまで経験のない分野でしたが、色々な無機材料やその成膜技術はこの時代に習得することができました。これもその後の有機エレクトロニクスの研究に大いに役立つことになりました。 

研究所で試作した無機ELのサンプルをトヨタ自動車やデンソーに持っていき、採用してもらうようにアピールしました。デンソーは無機ELの車載化に非常に積極的で、数年間一緒に開発を進めました。結果的には、我々が開発した絶縁膜(酸化タンタル系)がデンソーの透明無機ELパネルに採用され、トヨタ自動車の高級車に搭載することができました。その後、有機EL研究に従事することになります。基礎研究から車載応用までの研究に約6年間を費やし、最終的には無機ELの場合と同様に高級車のセンターメーターに白色有機ELとして実用化されました。 

約10年間の研究所勤務で幅広い経験を積むことができましたが、次の展開を考えていたところ、日本放送協会(NHK)からお誘いがありました。

2000年に東京都世田谷区にあるNHK放送技術研究所に着任しました。当時、NHKは有機ELに高い関心を示していましたが、その専門性を持った方が少なかったこともあり、私に白羽の矢が立てられた訳です。その構想は壮大で、将来の家庭用テレビとしてサイズが〜100インチ、解像度がスーパーハイビジョン(8K)で薄くて柔軟なシート型で実現するものでした。また、放送の移動体受信サービスの普及も重要な目標で、コンパクトに丸めて持ち運びに便利な曲がるテレビの材料として、フレキシブルな有機ELは打って付けと思われていました。ここから約10年間をフレキシブル有機ELの研究に身を捧げることになりました。これまでになく自由な雰囲気で、自分の発想の下に研究を推進でき、研究成果は自由に発信することができましたので、非常に高いモチベーションを持って仕事に打ち込むことができました。勿論、研究そのものは目標の高いものですから、そう易々とは進みません。一つ一つ、フレキシブル有機ELの可能性を実証し、機会あるごとに研究所の技術展示やプレス発表で成果を発信していきました。プラスチックフィルム上に有機トランジスタと有機ELを組み合わせたアクティブ駆動有機ELディスプレイは、とてもテレビとは言えない代物でしたが、当時としては世界初の研究でもありました。 

この頃に、印刷法という方法でフレキシブル有機ELパネルを試作する研究に強い興味を抱いていました。具体的にはインクジェット法を活用した方式で、“プリンテッドエレクトロニクス”といった新しい分野が産声をあげたころです。NHKの自由な研究の雰囲気には申し分がなかったのですが、やはりその研究領域は放送技術に限られる部分がありました。他分野への興味を持ち始めていた2010年ごろに山形大学から新しいプロジェクトが採択される見込みのため、その中心メンバーとして参画してもらえないかとの話が舞い込んできました。それが国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)の地域卓越研究者結集プログラムです。JSTのプログラムをきっかけに、大学という新しい職場で新しい分野の研究をスタートさせることになります。


山形大学着任、産学官連携研究へ

山形大学は、結城章夫学長の時代に、地方の国立大学は何か特徴がなければ生き残れないとして、有機エレクトロニクス研究による一点突破の方針を打ち出しました。有機 EL、有機太陽電池、有機トランジスタを3本柱に、世界最高水準の研究拠点にしようという構想です。私がセンター長を務める有機エレクトロニクス研究センターは、これら有機エレクトロニクスに関わる材料とデバイスの基礎的な研究から応用までも網羅しています。有機エレクトロニクスに特化して研究開発しているこの規模の研究センターは、おそらく海外にもないと思います。特に、強みを発揮するために、有機エレクトロニクスだけでなく、フレキシブルエレクトロニクスとプリンテッドエレクトロニクスが融合した分野を私の研究領域としました。さらに、短期的な社会ニーズに対応するために、既存の成熟技術を活用することにも取り組みました。それが、有機デバイスとシリコンデバイスを組み合わせたフレキシブルハイブリッドエレクトロニクス(FHE)です。代表例としては、印刷法を用いた集積回路、温度センサー付きFHE型デバイス、立体表面デバイスなどがあります。

一方で、研究成果を自ら事業化するために2016年に大学発ベンチャー「株式会社フューチャーインク」を熊木准教授とともに設立し、現在では10人のスタッフを抱えて、半導体や導電性インクの製造・販売と、大面積センサの製造・販売を事業の柱としています。特に、圧電性高分子を用いた大面積センサはベット用センサ「商品名:Vital Beats」として商品化し、地元の介護システム事業者である株式会社NDソフトウェアと連携して全国の高齢介護施設への導入が進んでいます。このセンサに関しては、将来の事業の広がりも意識して第3種医療機器認定を取得しています。マットレスの下に置くだけで、非拘束状態でバイタル信号である心拍、呼吸、体動を高精度でセンシングできるため、高齢入居者の離床のみならず健康状態、睡眠状態までもモニタリングできるツールとなっています。今後はベットだけでなく、椅子やカーペットへの応用が期待されます。 

近年、基礎的な研究だけでは研究資金が獲得しにくくなってきています。しかし、基礎研究でも出口を見据えた提案をすると、資金も企業も集まりやすくなります。事業化を担う企業との産学連携が実現すれば、社会実装への研究がさらに加速されます。私たちは、論文だけでなく産学連携で実用化まで目指すことを基本的なスタンスとしてきました。そのための具体的な活動としては、毎年、東京都内で「フレキシブル有機エレクトロニクス研究会」を開催し、当研究グループの最新成果を公開しています。また、東京ビックサイトで開催されるナノテク展と併設の展示会、現在の「JFlex」での技術展示も積極的に進めてきました。企業の方に理解しやすい形で研究活動を紹介することで、企業との共同研究は毎年増え、昨年は25件に達しています。

材料メーカーからシステムメーカーまでいろんな分野の企業と産学連携を進めています。

最近の研究の方向性は、内閣府が主導する新たな社会Society 5.0を意識したセンサ関連が増えています。勿論、有機材料の特徴を生かした有機センサです。ヘルスケア応用、物流サービス応用、さらにはロボット応用まで広がっており、これらの応用分野に興味を持つ企業との共同研究です。この研究開発にはJSTのセンター・オブ・イノベーション(COI)や産学共創プラットフォームプログラムなどの支援を受けています。つまりは、国の施策である国家プロジェクトに連動して企業との共同研究が成り立っており、まさに産学官連携と言えます。研究予算の面でも、国からの予算とほぼ同額を企業から提供頂いており、費用面でもしっかりとしたマッチングが成り立っています。 

昨今、大型プロジェクトの場合、より一層の社会実証と実装を求められます。同時に、大学における研究の在り方が大きく議論されているわけですが、重要なことはやはり実際の事業の現場を知ることかと思っています。事業自体を経験しろというわけではなく、企業での業務経験です。企業とはどんな組織なのかを知ることは、産学官連携を推進する上では非常に大事です。大学の教員を一定期間企業で受け入れるといった仕組みを国として設けることも重要と考えます。