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彼らが未来を変えてゆく?日本の技術を見せてやれ!会話をジャマ!UFOで特許…エンジニアのオモロ開発
え、これを本当に発明したの? なぜこんなものがつくれたの? エンジニアなら誰もが憧れる(?)マッドサイエンティストの世界。日本にもいる「変わり種エンジニア」たちの凄さをお見せしましょう。
(取材・文/総研スタッフ 高橋マサシ 撮影/平山 諭 写真提供/田野瀬裕次氏)作成日:12.06.07
おしゃべりはやめろ!若手研究者2人が発明した「Speech Jammer」――産業技術総合研究所・栗原一貴氏+お茶の水女子大学・塚田浩二氏
大きな声でしゃべりまくって、うるさい奴だなあ。ずっと同じことを話し続けて、これじゃ会議が終わらないよ。こんなときは発話を阻害する「Speech Jammer」を用意。トリガーを引けばなぜか相手は話を止める。
科学未来館のデモ+元同僚のデバイス=発話阻害銃
栗原一貴氏 塚田浩二氏
独立行政法人産業技術総合研究所
情報技術研究部門
メディアインタラクション研究グループ
研究員
栗原一貴氏(右)
独立行政法人科学技術振興機構さきがけ
研究員
兼国立大学法人お茶の水女子大学
JST研究員
塚田浩二氏
 2009年、産業技術総合研究所の栗原一貴氏は日本科学未来館に出かけた。理由は「好き」だからだ。そこで目にしたのが聴覚遅延フィードバック(DAF)の機器。マイクから収集した話者の声を、少し遅延させてスピーカーから聞かせる仕組みで、吃音者の吃音矯正に効果があるという。驚いたのは、デモを試すと自分の声が止まってしまったこと。
「口調がなぜか『もごもご』となり、しゃべれなくなってしまいました」
 後で調べると、人は話すときに言葉を耳で確認しつつ発話を補正しているので、遅れて聞こえると違和感を覚えて発話がしにくくなるとわかった。そしてその後、お茶の水女子大学の塚田浩二氏にある学会で出会った。塚田氏は当時をこう語る。
「指向性のスピーカーとマイクを組み合わせた機器で、まあ、遊んでいたんです(笑)。数十メートル離れた人に声を飛ばせる、いわばレーザーポインタの音声版。僕はモノづくりが好きなので、気が付くと『ちょっと面白いもの』をつくっています」

 塚田氏は2008年まで産業技術総合研究所におり、栗原氏とは2年ほど同僚だった。塚田氏がお茶の水女子大学に移った後も付き合いは続き、共同で「Dining Presenter」や「イルゴール」などの研究結果を発表している。34歳と35歳の友人同士だ。
 以前から「人のおしゃべりを機械で制御できないか」と考えていた栗原氏の中で、DAFの記憶と塚田氏のデバイスがつながった。塚田氏に「製品化」を依頼し、共同研究がスタートする。
「僕らの研究ではよくあることなのですが、何らかの技術があるとそれを生かせる応用の対象をくまなく考え、アイデアを出して、わかりやすいデバイスとして完成させます。ですので、最初から『発話を止める』という目的があったわけではありません」(栗原氏)
デザインにもこだわる塚田氏、機能重視は栗原氏
Speech Jammerの正面。前面が指向性スピーカー、上部の筒状のものが指向性マイク、その左にあるのが距離を測るセンサー Speech Jammerの背面。下部中央の黒いつまみが遅延時間、右の白いつまみがスピーカーの出力を変えるコントローラー
Speech Jammerの正面。前面が指向性スピーカー、上部の筒状のものが指向性マイク、その左にあるのが距離を測るセンサー Speech Jammerの背面。下部中央の黒いつまみが遅延時間、右の白いつまみがスピーカーの出力を変えるコントローラー
 例えば会議での使用。会議に出席する全員のマイクにDAFを仕込み、決められた発言者のマイクだけをOFFにして、その人だけが話せるようにする。他の参加者は横やりを入れようしても話せないので、会議がスムースに進むはずだ。身体に影響がないことが大きなポイントでもある。

「僕はこちらの使い方をメインに考えていたのですが、いつの間にかおしゃべりを止めるという方向になってしまった(笑)」(栗原氏)
「システムとしてはシンプルで、指向性マイクで声を拾い、それを遅延させて指向性スピーカーで話者に送るだけです。最初のバージョンはPCで制御していたため、1〜2日でできました」(塚田氏)
 2人は2009年12月に国内の学会で論文を発表。発表前の査読では評価が高かったが、発表の反応は「そこそこのもの」だったという。次に海外での発表の場を探したが見つからず、ネットで論文と動画を公開した。
「そうしたら海外でブレイクして、日本でも急に盛り上がってしまったのです。僕らがいちばん驚いていますよ」(栗原氏)
 現在のバージョン2は、持ち運びのできるハンディタイプ(写真)。塚田氏が基板から起こし、必要な機能は電子回路に組み込んで、約2週間で完成。しかし、時間を掛けたのは技術要素よりも「フォルム」。デザインにもこだわる塚田氏ならではだ。

「指向性スピーカーのサイズを元に全体のバランスを考えました。本体はアクリル、グリップは透明のパイプで、マットの黒いスプレーを吹き付けました。トリガーもいいスイッチを探したんですよ。『カチッ』といい音がするでしょう」
 発端となるアイデアを出し、プロデューサー的な立場の栗原氏は……。
「いや、僕はその辺は気にしません。機能が実現できれば何でもいいので(笑)」
Speech Jammerの内部。左側の緑の制御基板は市販のもの。その右が12Vのバッテリー、右側が塚田氏自作のメイン基板
Speech Jammerの内部。左側の緑の制御基板は市販のもの。その右が12Vのバッテリー、右側が塚田氏自作のメイン基板
専門分野は「ヒューマンコンピュータインタラクション」
 こうして完成した「Speech Jammer」。学生を含めて何人かに使ってもらうと、反応はさまざま。本人の意思とは関係なく発話を止めてしまうのだが、何度か試すと遅れて聞こえる自分の声に慣れ、その遅延に合わせて発話するようになった人もいたという。それもまた人間の脳の不可思議さだが、「初体験者」ならおしゃべりを邪魔できる可能性が高いという。
「指向性スピーカーでも音は広がっていくので、あまりに離れて複数人が並んでいる場合には、当人だけに正確に音を送ることは難しくなります。それでも、その音を聞いた発話者の話が邪魔され、周囲の人はせいぜい『音響が少し変かな』くらいにしか感じないと思います」(塚田氏)
 この「当人以外には影響がない」が最大の特徴だろう。ただ、原理自体は科学館で展示されていたほど一般的で、指向性のスピーカーやマイク、電子回路は市販品を購入できる。まさにアイデア勝負の発明だった。
「今後は色々な環境で試し、機能を調整して、効果を高めたいと思っています。もう少し真面目にやってみようかと(笑)」(塚田氏)
「普段からデバイスで遊んでいる塚田さんを知っていたから、彼に頼めば一発でできると思いました。そして、その通りになりました(笑)」(栗原氏)
 2人の専門は、人間とコンピュータとの関係を「後押し」するヒューマンコンピュータインタラクション。栗原氏がどちらかというとサイエンスの分野に近いのに対して、塚田氏は実世界での活用に注力しており、そのためのモノづくりの支援も行っている。
「コンピュータを使って柔軟で融通のきく世の中をつくりたいです。現在は『こんなiPhoneアプリが欲しい』と思って検索すると、大抵のものは見つかります。こうした細かいニーズを叶えるエンジニアが驚くほど増えたことで、研究者の立場も変わってくるはず。個々の小さな興味に閉じない、大きな支援が求められていると思います」(栗原氏)
「デザインを含めてアイデアを形にして、世の中に出していくことに興味があります。そのため、アイデアと実装のためのプロセスを、等価にすることを常に心がけています」(塚田氏)
塚田氏の研究室。レーザーカッターや3Dプリンタなどが揃ったエンジニアの「王国」だ
塚田氏の研究室。
レーザーカッターや3Dプリンタなどが揃ったエンジニアの「王国」だ
エネルギー不足を解決!水が生み出す無限の「OHMASAガス」――日本テクノ株式会社・大政龍晋氏
日本、いや世界のエネルギー不足は深刻だ。そんな中、圧縮可能なガスが水から無尽蔵につくれるとしたら、世界のエネルギー事情は一変するのではないか。東京都大田区の小さな町工場がその可能性を探っている。
発明の原点は、メッキ処理効率を上げる「振動攪拌装置」
大政龍晋氏
日本テクノ株式会社
代表取締役
大政龍晋氏
 発明者である大政社長の名から取った「OHMASAガス」とは、水を低周波振動で攪拌(かくはん)する電気分解によって得られる、水素と酸素が結合した「酸水素ガス」のこと。エネルギー源が水なので安価に製造できるほか、燃焼させても水(水蒸気)しか発生しないという究極のクリーンエネルギーだ。
 ブラウンガスのような酸水素ガスは酸素ガスと水素ガスが別になるので、爆発の危険性が高い。しかし、OHMASAガスは両者が結合するので安全に使用でき、圧縮してステンレス容器などに保存できるという。
 発明の発端は40年ほど前にさかのぼる。1968年創業の日本テクノは、当初はメッキ工場を中心とした廃水処理装置の製造・販売をしていた。昭和40年代、大政氏が顧客のメッキ工場を見学させてもらうと、苦情の声が聞こえてきた。メッキ処理は電気分解で行うが、その処理時間が長いというのだ。

 大政氏は攪拌を使うアイデアを思いつくものの、その知識はなかった。ただ、以前にある展示会で見た「上下動するモーター」を思い出した。
「このモーターに振動のための板を付ければ攪拌できるのではないかと考え、開発を始めました。手探りでしたので完成には3年ほど掛かりましたが、すーっと水が流れた結果に感動したのを覚えています」
 この振動攪拌装置により均一なメッキ処理と大幅な時間短縮が実現でき、同社は大きく飛躍する。心配したのは、メッキ層からモノを外すときに起こるスパークが、電気分解により発生した水素を爆発させる危険。しかし、通常の電気分解で起こるはずの泡は出ず、水素爆発もしなかった。大政氏もメッキ工場の関係者も不思議がったが、その時点でガスへの応用は思いつかなかったという。
空気を嫌わず混合させた「新OHMASAガス」で実用化へ
OHMASAガスの原点である「超振動α-攪拌機」
OHMASAガスの原点である「超振動α-攪拌機」
 数年後、主力商品となった振動攪拌機を出展した展示会場で、大政氏はブラウンガスの研究者から声を掛けられた。「危険なガスだが、あなたの攪拌機でうまくエネルギーにできないだろうか?」。この言葉に好奇心を刺激されて始めたのが、OHMASAガスの開発だ。
「今思えば、エネルギー業界ではなくメッキ処理から入ったことが成功の要因でしょう。そうでなければ最初から無理だと考えて、実用化の発想も浮かばなかったはず。完成までには3年を要しました」

 仕組みはこうだ。振動モーターに取り付けた支持棒に複数の振動板を付け、液体中で30〜200Hzで振動させる。この攪拌で電気分解を行うと、その前に置いた電極板から細かいマイクロバブルが発生する。大きな泡は割れやすいが、攪拌により抑えられた小さな泡ほど割れにくくなり、エネルギーがたまるのだという。そして限界を超えるとマイクロバブルは破裂して、酸素ガスと水素ガスが結合されたガスとなるというのだ。
 開発と同時に取り組んだのはガスの圧縮。産廃業者に頼んで埋立地に5メートルほどの穴を掘り、ガスを入れたステンレスタンクを埋めて、徐々に圧縮を高めながら30メートル離れて双眼鏡を覗いた。高圧縮しても爆発せず、最終的に25Mpaでも可能となった。
 ただ、OHMASAガスの実用化は思うように進まなかった。ガス自体に酸素が含まれているので、ガスを燃やすときに空気が入ると爆発してしまうのだ。エンジンに使う場合は空気の取り入れ口を防ぐ必要があるが、完全に遮断することは難しい。小型のエンジンでは成功しても、50ccのバイクではマフラーが爆発してしまった。
「何度も失敗したので、バイク屋に払うお金が大変でした(笑)。それで、しばらくほうっておいたのですが、それから半年ほどが経った一昨年の11月に『天啓』を受けました。空気を嫌わず、仲良くすればよいのだと」

 空気を必要とする別のエネルギー源があれば、空気の存在を気にする必要はなくなる。燃焼に空気が必要なプロパンガスなどの液化石油ガス(LPG)と、OHMASAガスを混ぜてはどうかと発想した。試してみると混合でき、問題なくガスとして使用可能で、かつ圧縮できるとわかった。こうして生まれた混合ガスが「新OHMASAガス」である。
OHMASAガス発生装置-V型
OHMASAガス発生装置-V型
分子構造の解明も始まり、今後は世界への普及を目指す
実験車両であるLPGタクシーのフロント部分
実験車両であるLPGタクシーのフロント部分
 実験にはLPGのタクシー車両(2000cc)を用いた。走行距離約50万kmの中古タクシーのLPGタンクを外し、LPGとの混合比を5:5にしたOHMASAガスを、タンクに入れて付け替えた。他は一切変更せずに走行させたところ、問題なく走る以上に高速回転でもエンジンがよく回り、カーボンなどの未燃焼物がなくなってエンジンがきれいになったという。筆者も乗車させてもらったが、振動がほとんどなく、古い車という印象を受けなかった。

 新OHMASAガスを使用した発電機やガスコンロでの実験にも成功。これらの場合は通常は空気が不要だが、従来品を使えるようにあえて空気を取り入れて燃焼させている。
 このように新OHMASAガスは実用化に向けて格段に進歩しただけではなく、「発電機など従来の機器を準用できる」「化石燃料の使用は半分で済む(5対5の割合)」「価格が安価になる」などのメリットももたらした。
 一方、分子構造の解明も進んでいる。液化装置でOHMASAガスを液化すると、−178.7度で液化が始まり無色透明を目視。−255度の超低温でも結晶化しないとわかった。また、液化したガスは気化前と同じエネルギーを保持していることも確認。首都大学東京との共同実験では、OHMASAガスは水分子が水素結合で結びつく水クラスターであるとわかった。

「今後は分子構造をより解明していきたいですね。これが証明されれば新しい再生可能エネルギーとして世界中に認知され、利用が拡大するはず。テーマにぶつかり、挑戦して、休んで、また挑戦する。今後も今までと同じことの繰り返しです」
LPGタクシーのトランクに搭載された新OHMASAガスのタンク
LPGタクシーのトランクに搭載された新OHMASAガスのタンク
UFO開発への第一歩!「水平姿勢安定化装置」で特許を取得――TANOSeY研究所・田野瀬裕次氏
空飛ぶ円盤はつくれるのか? そんな疑問より先にエンジニアなら「つくりたい」だろう。UFOを水平姿勢で安定させる装置を発明したエンジニアが、鳥取にいた。しかも国内と世界の特許を取得済みという。
夢に見たUFOにヒントを得て、3つの弾み車を考案
田野瀬裕次氏
TANOSeY研究所
代表
田野瀬裕次氏
 会社員から2010年に起業した田野瀬裕次氏。商工会議所で紹介された創業塾に「冷やかし半分」で参加すると、最優秀賞を受賞。ドクター中松の発明展で受賞した経歴を持ち、「趣味としての発明」を長い間続けてきたからだろう。もともと物理好きで起業後は、モニターに貼るだけで専用メガネなしで映像を3D化する「カンタン3Dフィルター」を発明。商品化にも成功した。
 その田野瀬氏が以前から考えていたのが、「円盤型飛行体の水平姿勢安定化装置」だ。
「十数年前にUFOの置物を買ってきて、眺めていました。思考を刺激するためです。遠心力を使うことは以前から考えていたのですが、特許出願のためには試作品をつくらなければなりません。複雑な仕組みになるとだろうと、ほうっておきました」

 ある日夢を見た。空飛ぶ円盤の夢だ。飛行体の周囲に水銀のような重い液体があり、それらが高速回転をしているものだった。このように他の遠心力をうまく使えば飛行体は安定するのではないか。現実に戻った田野瀬氏は、液体を弾み車(フライングホイール)に変えることを思いつく。
「数日で試作品をつくりました。あの夢を見なければ思いつかなかったでしょう」
 同じ形状の3つの弾み車を、飛行体中心の垂直軸から等間隔に配置して、コマのように高速で回転させる。3つが同じ速度で高速回転すれば、遠心力が均等に働いて、飛行体自体は回転せずに水平姿勢で安定するという仕組みだ。田野瀬氏は遊戯円盤(いわゆるフリスビー)と比較する。
「フリスビーは回転しながら安定的に飛行しますが、本体が回転しているので人は乗れません。私の発明は、3つの弾み車は回転しながらも飛行体には回転力が働かないので、人が乗って操縦できるのです」
動力にはジェットヘリのエンジン、UFO完成は10年後?
 姿勢制御技術は宇宙開発でも使われている。例えばロケットだが、こちらは姿勢センサーが傾きを感知してアクチュエーターで姿勢を制御する方法。そこにはタイムラグが生じるが、ロケットは円筒形で縦に長く、傾くのにある程度の時間がかかるため問題とされない。一方、薄い円盤状となるとタイムラグは致命的だ。
「大切なのは弾み車の回転速度や重量、総合的なバランスなどです。既に特許を取得しています」
 特許庁の担当者もまさか、空飛ぶ円盤に使える水平姿勢技術とは思わなかったのだろう。円盤の形状をしたヘリコプターの特許が出願されていたらしく、一度は拒絶。しかし、試作品の写真を添付した意見書を提出したところ、2011年に特許を取得したという。
自作した、水平安定化装置を搭載した円盤型飛行体の電動プラモデル
自作した、水平安定化装置を搭載した円盤型飛行体の電動プラモデル
飛行体の改造模型。UFOの模型の胴体下部に浮上用と推進用ジェットエンジンを付け加えた
飛行体の改造模型。UFOの模型の胴体下部に浮上用と推進用ジェットエンジンを付け加えた
「これはいける」と考えた田野瀬氏は特に調査することもなく、世界144カ国(2012年3月現在)への出願と同じ効力を持つというPCT国際出願にも出願。こちらも類似出願がないと認められたそうだ。現在は各国への特許出願を準備中という。
「弾み車の回転を同期させるなどは既存の技術で可能でしょう。浮上や推進のための動力は別途必要になりますが、ジェットヘリのものを使えると思います。この先10年前後で、空飛ぶ円盤の実用化は可能なのではないでしょうか」
現在は「高効率発電」を考案中、内容は秘密です
 もちろん、空飛ぶ円盤の開発にはヒト・モノ・カネが必要だ。簡単には実現できないだろうが、田野瀬氏は特許譲渡を含めたメーカーとの連携を考えているという。
「普通のエンジニアならセンサー制御が頭にありますから、こんな方法は考えなかったと思います。先入観のなかったことが私の強み。発明で心がけていることは、スペシャリストとして専門を掘り下げていく以上に、ゼネラリスト的な発想で視野を広げることです」

 発明を続ける理由を尋ねると、「発明品をつくる会社を経営しているから」との答え。一般的な意味で企業として社会貢献をしたい気持ちはあるものの、発明を通して社会を変えたいなどの気持ちはないという。
「今は高効率発電の方法を模索中です。発電装置ではなく、発電効率を上げる方法の発明です。特許出願前なので内容は勘弁してください(笑)」
夢に出てきたUFOをより身近にしたホバリング機の想像図
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高橋マサシ(総研スタッフ)からのメッセージ 高橋マサシ(総研スタッフ)からのメッセージ
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