平面シートが「変身」して曲面に
―生物の「かたちづくり」をモノづくりに―

概要

京都大学大学院工学研究科 井上康博 教授、森川健太郎 同 助教、中村拓未 同 修士課程学生（研究当時）、松本嘉彦 同 博士後期課程学生、九州大学大学院医学研究院 松田佳祐 助教、富山大学学術研究部理学系 秋山正和 准教授、早稲田大学大学院情報生産システム研究科 山﨑慎太郎 教授、国立遺伝学研究所 近藤滋 所長らの研究グループは、植物や動物が用いる「偏差成長」の仕組みを、熱収縮フィルムと3Dプリンタで人工的に再現することに成功しました。
偏差成長は、組織の場所ごとに成長の速さを変えることで、平らな組織が立体に立ち上がる、生物の形態形成の根幹原理です。生物が「どこでどれだけ成長するのか」を定める設計図を、本研究では等角写像※1という数学的手法で作成し、「縮まない樹脂の小片」として熱収縮フィルム上にプリントすることで、生物と同じ仕組みを非生物材料に実装しました。さらに紫外線硬化樹脂を後から塗ると剛性は約166倍となり、昆虫が上皮にクチクラ※2を重ねて硬い殻を得る戦略まで再現します。
生物の形態形成原理を、モノづくりへ応用した本成果は、2026年6月10日午前0時5分（BST）に英国の国際学術誌「Journal of the Royal Society Interface」にオンライン掲載されます。

用語解説

※1）等角写像（Conformal mapping）
局所的な角度を保ったまま、ある面を別の面へ写し取る数学的な変換。本研究では、目的の曲面を平面に「歪まずに広げる」ためのレシピとして用い、各点でどれだけ縮めればよいかを算出した。

※2）クチクラ（Cuticle）
昆虫など節足動物の体の外側を覆う、キチン質を主成分とする硬い層。柔らかい上皮が形を作った後に分泌・硬化することで、形を保ったまま剛性を獲得する。本研究の樹脂コーティングによる補強は、この「形成と硬化を分ける」生物戦略にヒントを得ている。

研究内容の詳細

平面シートが「変身」して曲面に ―生物の「かたちづくり」をモノづくりに― [PDF, 646KB]

論文情報

論文名

Artificial morphogenesis of curved surface structures inspired by differential growth in biology

著者

森川健太郎、中村拓未、松本嘉彦、松田佳祐、秋山正和、山﨑慎太郎、近藤滋、井上康博

掲載誌

Journal of the Royal Society Interface（2026年6月10日オンライン掲載）

DOI

https://doi.org/10.1098/rsif.2025.1094

お問い合わせ

富山大学学術研究部理学系　准教授 秋山　正和

• TEL:076-445-6289
• Email:
• まずはメールにてご連絡願います。