日本には、粛々と仕事を続けた先でノーベル賞を受賞した技術者がいる。これこそが、日本のものづくりの強さの本質を、端的に示した事実である。多くのものづくり企業が、国際的な競争力を高めるうえで、イノベーション創出と独創性の大切さを口にしている。ただしそこで、「イノベーションは天才の産物である」といった、神頼みのようなことを言ってしまったら、何の施策もできなくなる。日本は、多様で高レベルな科学技術が集積する稀有な国だ。しかも、チームプレーで研究開発することにも長けている。2002年にノーベル化学賞を受賞した島津製作所 田中耕一記念 質量分析研究所 所長の田中耕一氏は、自らの体験に照らして、こうした日本の特性を生かした異分野融合の重要性を強調する。今も企業に籍を置きイノベーションの創出に挑む田中氏に、日本のものづくりの現場が取り組むべきことについて聞いた。(聞き手=伊藤元昭)

――ノーベル賞を受賞された方に、このようなことをお聞きするのは失礼かもしれませんが、田中さんは技術者なのでしょうか、それとも研究者なのでしょうか。

田中氏 自分としては、よき技術者でありたいと思い仕事をしてきました。しかし、実際には好奇心のおもむくまま実験して面白がってきたように思います。研究者として科学的に探究する側面もありますが、新たな研究に必要な装置を作る時には技術者になります。研究者専業でも技術者専業でもなく、双方の間に立つ翻訳者のような立ち位置ですから、今回お話ししたい異分野融合というテーマはかなり身近な話題です。

島津製作所 田中耕一記念 質量分析研究所 所長 田中耕一氏
(撮影:栗原克己)

――ノーベル賞は、言わずと知れた科学界最高峰の賞であり、独創的な業績を上げた方しか受賞できません。技術者として仕事をされていた田中さんは、受賞を意識していたのでしょうか。

田中氏 全く考えもしなかった受賞でした。私の周囲の人たちも同じだと思います。受賞後、一企業の技術者である自分が、なぜ世界最高峰の賞をもらえたのか、改めてやってきた仕事を振り返りながら自問自答してみたのです。それ以前は、大したことやってこなかったが、それでも人に使ってもらえる装置が開発できてよかったくらいに考えていましたから。レーザーによる質量分析装置を、画期的発明だと評価していただいたということは確かです。ではなぜ、そうした画期的発明に行き着くことができたのか。その答えが最近になって分かってきたような気がします。時間とともに考えが整理されてきたからでしょう。

開発に失敗した技術を多分野に展開

――粛々と仕事をしていた中で、独創的業績に行き着いたということですが、どのような環境の中で、どのような仕事をされてきたのでしょうか。

田中氏 私がしてきた仕事の経緯を、順を追って、お話ししたいと思います。私が入社する前の1982年に、島津製作所 中央研究所に所属する3人のチームが、レーザーを使った表面質量分析技術の開発に着手しました。用途は、金属、半導体、ガラス、セラミックスなど低分子の物質や工業製品の分析です。実は当時、既に他社が優れた性能を誇る同様の装置を製品化しており、それに勝る性能の装置を実現することを目指した開発でした。私は、着手から1年後に新人としてそのチームに参加しました。そのプロジェクトでは、レーザーの集光限界φ1μmを達成するなど技術的進歩はあったのですが、装置の開発としては失敗でした。結局、他社装置と同程度の性能しか実現できなかったのです。

 ただし当時は、こうした失敗した技術を別の分野で活用することを考える余裕がある時代でした。レーザーを使って、次はタンパク質など高分子の質量分析に挑んでみようということになったのです。もっとも、今考えればこれはかなり無謀な挑戦でした。質量分析を行うためには、分析対象の分子をレーザーでイオン化する必要があります。しかし、人の体を形作る高分子に“殺人光線”とも言われていたレーザー光を当てると、その分子が壊れてしまうと考えるのが当然です。つまり、化学を少しでも知っている人ならば、初めから考えもしない開発目標だったわけです。

――常識的には無理筋の開発に、なぜ挑もうとしたのでしょうか。

田中氏 タンパク質など高分子の質量分析ができるようになれば医学や薬学といったライフサイエンス分野に貢献できるのでは、という漠然としたニーズは感じていました。しかし、それにも増して大きな理由は、挑もうとしていることがどれほど難しいことなのか、いま一つピンときていなかったことです。つまり、化学の素人だからこそ挑戦できたと言えるかもしれません。実際に、職場のすぐ隣にいた化学の専門家は、レーザーでタンパク質のイオン化なんてできるわけないと断言していました。

――知識が豊富な人、先が見通せる人は、逆にアクセルが踏めない状況だったのですね。

田中氏 図らずもですが、頭でっかちにならず、挑戦もせずに勝手に結論を出さなかったことがよかったのだと思います。

難問を解くヒントは思わぬところに

――新しい挑戦は順調だったのですか。

田中氏 タンパク質が壊れやすいのは確かですから、挑戦するとなれば、まず分析対象を壊さずにイオン化する方法を探す必要があります。タンパク質自身は、そう簡単に気化しません。解決策として、まず別の物質にレーザー光の光エネルギーを吸収させて、気化やイオン化を促す熱エネルギーに変換する方法が考えられます。そこで、レーザーを吸収する媒体を探すことにしたのです。この媒体探しが最初の関門でした。

――どのように見つけ出したのでしょうか。

田中氏 当初3人の質量分析チームの1人だった吉田佳一が、「日本の科学と技術」という科学雑誌に掲載されていた「超微粒子」という特集記事を見つけたのがキッカケでした。そこには、金属超微粉末の様々な特性について書かれていました。ただし、当然のことですが、私たちが求めていたイオン化に利用するという話が直接書かれていたわけではありません。しかし、そのヒントが書かれていたのです。

(撮影:栗原克己)

――その雑誌は、仕事をしていく中で、読む必要があるものだったのでしょうか。

田中氏 普通は読む必要がない雑誌ですね。金属超微粉末は、高度な冶金技術を持つ日本にしか作れない物質でした。“Japanese Powder”とも呼ばれていたほどです。このため、自分たちとは別の世界の話だが面白そうだ、と感じたので読んだのだと思います。

 大学の先生や研究者は、専門分野を深掘りして探究することに注力します。これに対し、企業に勤める者は、雑誌やテレビなど雑多な媒体から興味を持った知識をかき集め、専門分野にとらわれず様々な場所から知恵を引っ張り出します。目的に対して手段は選ばないということですね。これは、欠点だという人もいらっしゃるでしょうが、確実に利点でもあると私は思います。

――そこには、どのようなヒントが書かれていたのですか。

田中氏 吉田が注目したのは、超微粉末の粒径が小さくなるほど、赤外光の透過率も下がることを示す光学的特性の図でした。透過率が下がるということは、逆にいえば吸収率が高くなるということです。私たちが使っていたレーザーは赤外光ではなく紫外光でしたが、もしかしたら紫外光も吸収するのではないかと考えたのです。当時の金属超微粉末の用途は合金作りが主でしたが、質量分析という全く別の分野に応用できる可能性があったのです。様々なところに情報のアンテナを張っておくことの重要性を感じます。

 雑誌を見て、すぐにメーカーからサンプルを取り寄せました。そして、実際に高分子をイオン化させるための媒体として使えるのか試し、真空冶金製の直径30nmのコバルト粉末を使って分子量数千のペプチド(タンパク質より小さいアミノ酸が鎖状につながった分子)の質量分析ができるようになりました。ただし、この時点では、ライフサイエンスに貢献するために欠かせないタンパク質の測定までは手が届きませんでした。

(撮影:栗原克己)

気づきにはきっかけ、発明にするには洞察

――なかなか一筋縄ではいきませんね。その後は、どうされたのでしょうか。

田中氏 区切りとなる成果は出せたのですが、目標には達していませんでした。しかし、ここからはさらに高いハードルがある予感もありました。ここで、「お前はまだ新人だし、いろいろと潰しが利くだろうからやってみろ」ということで、タンパク質をイオン化する技術の開発を私が引き継ぐことになりました。私は元々電気工学専攻で、化学は得意ではないと思っていました。「でも小中学校の実験が面白かったな」くらいの意識で始めました。「どうせ素人だから、何をやってもいいや」といった気楽さから、普通だったらやらないことができたのだと思います。

――普通ではない、何をしたのでしょうか。

田中氏 様々な媒体を試す中で、従来の分析手法で使っていたグリセリンも試していました。グリセリンは透明な液体で、測定対象の物質が均一に混ざり、分子を壊さずソフトにイオン化するのには役立つのですが、いかんせん紫外光の吸収率が低く、それのみでは高分子のイオン化に使えませんでした。ある時、そのグリセリンと金属超微粉末を誤って混ぜてしまったのです。間違って作ってしまった試料ですから廃棄してもよかったのでしょうが、金属超微粉末とグリセリンが混ざった試料を何気なく分析器に入れてみました。すると、タンパク質がイオン化できたのです。

(撮影:栗原克己)

――どうして間違って作った試料を試したのでしょうか。

田中氏 せっかくの試料がもったいなく感じて、しかも気楽さがあって試したのは確かですが、頭の中ではグリセリンと金属超微粉末という組み合わせに引っ掛かりを感じたのも事実です。私は、大学では電気工学科でアンテナ工学を専攻していました。そして、高層ビルのコンクリート壁にアンテナを埋めておくと、不要な電磁波を吸収することを知っていたのです。コンクリートをグリセリンに、金属の棒であるアンテナを金属超微粉末に、テレビ電波を(同じく電磁波の)レーザー光に置き換えれば同じ図式になります。分かってしまえば当たり前かもしれませんが、異なる分野に発想を展開することは、なかなかできません。

 タンパク質は、それのみでは通常固体です。固体よりも液体の方がガス化しやすいため、タンパク質も何かに溶かし込んでやればガス化しやすくなります。私の開発成果においては、グリセリンがタンパク質をソフトに溶かし込みイオン化する役割を、金属超微粉末がレーザー光を吸収する役割を果たしています。

 科学者ならば、イオン化する仕組みの理屈が先にあって、思い通りの現象を起こさないと学術的な面白みがないと考えるかもしれません。私は技術者ですから、トライ・アンド・エラーでまず試して、うまくいったら後から理屈を考えればよいと考えます。技術者だから、従来の常識、呪縛を超えられることもあるのだと思います。こうして生まれるイノベーションは、実は多いのではないでしょうか。イノベーションを生み出すことをあまり難しく考えず、とりあえず単純にうまくいきそうなものを組み合わせてみるといった発想でよいと思います。

大切なのは異分野融合ができる環境

――田中さんが独創的成果を得たプロセスを聞くと、技術者が日々行っている技術開発の様子と大きな違いはないように思えます。

田中氏 画期的発明と評価される仕事がなぜ自分にできたのかを自問自答して、独創的な成果を目指すのならば、異分野融合ができる仕組みや場が極めて重要だということに気づきました。私が仕事をしてきた環境は、まさに異分野融合ができる環境だったと思います。

 Nature誌が発行する「Nature Index」のなかで、「High quality research output」のランキングが紹介されています。その日本企業を対象にした2018年版では、2位のリガク、3位の島津製作所、7位の日本電子など10位以内に分析機器メーカーが3社も入っています。これは、分析計測機器を作っている現場が独創性を生み出しやすい環境であることの裏づけだと思います。

 分析機器、特に私が開発に携わっている質量分析機器は、応用分野が広範にわたります。このため、様々な分野の専門家と雑多に議論する機会が多いのです。また、機器の実現に際しては、化学、物理、電気・電子、ソフトウエア、数学など様々な学問の知見を集めて作ります。つまり、こうした機器を開発する現場では、日常的に異分野融合が行われています。このため、専門性の殻を破るための気づきに出合える機会が多いのです。電気工学を専攻していた私に化学の発明ができたのも、こうした異分野融合の場に身を置けたたからだと思います。

(撮影:栗原克己)

――なるほど。イノベーション創出には、個人の資質を問うだけではなく、異分野融合ができる場が大切だということですね。

田中氏 その通りです。異分野融合の場を生かせば、凡才や素人でもイノベーションや独創を生み出すことができると思っています。元々、経済学者のシュンペーターによるイノベーションという言葉の定義は、「新結合」「新しいとらえ方・活用法」を意味しています。その実現手段として、異分野融合は極めて有用だと思います。

欧米をまねることで独創的成果は生まれるか

――日本のものづくり企業の多くが、イノベーション創出の重要性を口にするようになりました。そして、世界の先進企業からイノベーション創出の手法を学ぼうとする機運が高まっています。

田中氏 異分野融合の素地となる場は、大学より企業に、企業の中でもものづくりの現場でより生まれやすいと考えています。そして、それぞれの専門性を持つ人たちによる、チームワークが大切になります。チームワークという面では、日本は欧米よりも本来ずっと得意なのだと思っています。

 ところが、その日本の現場が独創性の発揮を阻害している。そんな先入観を抱いて、闇雲に欧米の手法をまねようとしている動きがあるように感じます。私は、欧米とは違う日本独自の独創性を生み出す手法があってよいと考えています。文化的な背景が違う欧米の手法を単純にまねたのでは、一歩も二歩も遅れてしまうのではないでしょうか。日本のものづくりの現場の文化や仕組みを生かしたイノベーション創出のあり方を探るべきです。

 今、日本に一番欠けているのは、自信だと思います。ものづくりで韓国・中国に抜かれて慌てていますが、自信を失うとせっかく持っている利点も欠点に思えてきます。本来の利点も含めて、過去のシステムや文化を全否定しがちです。確かに欧米や新興国から学ぶべきことが多いとも思いますが、目立っている大規模なイノベーションばかりを気にしていると、日本にしか生み出せないイノベーションの機会を失ってしまいます。日本の会社や社会の文化の中にはイノベーションを起こす仕組みがたくさんあるのに、それに気づいていないだけだと思います。

(撮影:栗原克己)

――異分野融合での強みを発揮するため、個人や組織にはどのような心がけが必要ですか。

田中氏 異分野融合は、まずお互いが取り組んでいることを理解するところから始まります。その時、他分野の人に自分が取り組んでいること、その素晴らしさを様々な分野の人々に分かりやすく説明するコミュニケーション能力が、極めて大切になります。話し上手である必要はなく、分かりやすく話す力が必要なのです。

 理系の人間は専門分野に閉じこもりがちで、他分野の人への説明に慣れていないという方が少なくありません。理系ならば誰でも知っている物理・化学・数学などの知識に置き換えたり、例え話にしたりして話せる力。例えば、台風の形は銀河の渦巻きに似ているとか、フラーレンはサッカーボールに似ているといったふうに話す能力が求められます。ついつい専門的な厳密さにこだわりがちですが、相手に分かりやすく伝わる方がよほど重要です。

――コミュニケーション能力は、個人の資質では済まされない、すべての技術者や研究者などが備えるべきスキルかもしれません。

田中氏 さらに、異分野連携するパートナーと出会う場を大切にする必要があります。技術者や研究者ならば学会など、企業ならば営業担当者を通じて、異分野の人に出会う様々な機会があるかと思います。この時、著名な人の意見を請うだけではだめで、侃々諤々(かんかんがくがく)の議論ができるようなパートナーを見つけることが大切です。異分野連携の場は、忖度し合う仲良しクラブではありません。異なる観点を持つ人同士が真剣に向き合うことで、一人ひとりの知恵や常識の限界を突破できる場だと思います。

(撮影:栗原克己)

異分野融合の場から次々と生まれるイノベーション

――田中さんは、今も企業に籍を置く現役の技術者です。島津製作所のグループでは、どのようなイノベーション創出に挑んでいるのでしょうか。

田中氏 分析装置の進歩によって、これまで誰も見たことのないモノを見られるようにして、社会に貢献したいと考えています。直近でも、国立長寿医療研究センターなどと共同で、血液検査でアルツハイマー病変を早期に検出する手法を確立するという大きな成果を上げることができました。当研究所の金子直樹主任が中心となって取り組んだ仕事で、論文はNatureオンライン版に掲載されました。

 人間の体の中には、量が多いものから少ないものまで多種多様なタンパク質が含まれています。その量の差は、10ケタ以上もあります。量が少ないものでも大きな役割を果たしているものが数多くあります。医学では、少量のタンパク質の機能や挙動もしっかりと理解する必要があります。ところが、質量分析で定量的に評価できる範囲はせいぜい4ケタまでです。このため、どのくらいの量が含まれるタンパク質を検出するのか、当たりをつけて分析する必要があります。

 私たちは、分析の的を絞るため、たくさんあるものはゴミとして取り除き、量の少ないタンパク質だけを調べる方法を確立しました。直径0.001mm~0.1mmの酸化鉄の微粒子の表面に樹脂をコーティングし、その上にたくさんの抗体を生やした抗体磁気ビーズをつくります。そして、その抗体に特異的に結合するタンパク質を吸着させます。ここで吸着したのが、測定対象となる量が少ないタンパク質です。そして、磁石で抗体磁気ビーズを引き寄せ、吸着しなかったものを含む液体を取り除きます。さらに、残った抗体磁気ビーズに酸性の溶液を加えると抗体からタンパク質が剥がれます。この状態でビーズを取り除き、溶液に残ったものを質量分析します。

 血液の中に含まれるタンパク質の一種、アミロイドβの量を分析することでアルツハイマー病の進行を検知することが期待されています。今回開発した質量分析技術を使って高齢者の血液を分析したところ、アミロイドβ関連分子が新たにいくつも見つかりました。これまで、専門家の誰も存在するとは考えていなかった分子です。この量の変化に注目すれば、アルツハイマー病の超早期状態を検知できる可能性があります。

――医療機関との異分野融合によって、次々とイノベーション創出が生まれているのですね。

田中氏 国立長寿医療研究センターをはじめとする方々とは、まさに侃々諤々の議論を重ね、この成果にたどり着きました。これからも、多くの業種・業界の方々と共に、社会の発展に貢献できる独創的な仕事に取り組んできたいと思います。