サイボーグ実現へまた一歩近づく!筋肉の細胞を使って動く超小型ロボット

このバイオボットは生物的、工学的なパーツをを組み合わせて使用しており、まさにロボットの世界に出てくるサイボーグです。研究者達は、生きている筋肉で動くロボットの作成に初めて成功したと発表しました。この筋肉は伸び縮みできるため、ロボットは筋肉の伸縮を使って研究室内を動くことが出来ます。

この筋肉で動く小さな生物学的なマシーン、”bio-bots”はイリノイ大学の研究者達によって開発されました。筋肉の伸縮は電気信号により制御できます。駆動の筋肉ですが、骨格筋をむき出しのまま成長させて、電気パルスで制御可能となってます。チームはこの結果をProceedings of the National Academy of Scienceで報告しました。




“細胞による生物学的な駆動は必要とされる全ての生物マシーンにとって必要不可欠です。”と、研究リーダーのRashid Bashir生物学部長は語ります。”私達は利用できる生物学的な構造と工学とを結びつけ、積み上げていくことで、生物マシーンの開発や、医学、環境に利用できるマシーンへの応用を目指しています。生物学はとてつもなくパワフルで、もし、それを利用できるようになると、様々な用途に応用でき、我々に多大な恩恵をもたらすでしょう。

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Bashir教授のグループはハイドロジェルを使った3Dプリンターと生きている細胞を用いた1cm以下の大きさのバイオボットの設計及び作成においてはパイオニアです。以前にグループはラットの心臓の細胞の脈動を利用した自立歩行ロボットの作成に成功しています。

しかし、心臓の細胞は絶えず収縮しようとするため、研究者はロボットの動きをコントロールできませんでした。一方で今回のバイオボットはむき出しの筋肉細胞を使用しており、電気信号で動きを制御できます。これはバイオボットがコントロール可能ということで、この先はバイオボットの新しい設計思想の出現やエンジニアによるカスタマイズによりどんどん進化していくでしょう。




“骨格筋の細胞は外部からの信号でコントロールできるので大変魅力的です。”Bashir教授は語ります。”例えば、この骨格筋は、ある信号を受け取ったときや、化学物質に反応したときなどに反応を開始するようなデバイス設計に使用可能です。要は私達にとってはデバイス設計の際のツールの一つなのです。様々なデバイスを設計するに当たって、様々なツールを容易したいのです。”

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このロボットのデザインは、動物の持つ、筋肉-腱-骨の組み合わせからヒントを得ました。実際の作成に当たってはハイドロゲルを使った3Dプリンターによりバイオボットの丈夫で伸縮可能な背骨が作られています。

仕組みは、腱が筋肉と骨とを結びつけるように二箇所の支柱に筋肉を接続します。この支柱はバイオボットの足として動きます。ロボットの動くスピードは電気パルスの周波数を帰ることでコントロールします。”この研究は生物学的なマシーンの発展のための重要な下地です。この結果を受けて各種シミュレーションや動作のプログラミング、動作の訓練などが発展していくでしょう。”とチームの一員で大学院生のCaroline Cvetkovic氏は語りました。

“この生物学的なマシーンが進化した先にあるもの、例えば薬品配達や外科手術用のロボット作成、インプラントや持ち運び可能な環境分析装置など数え切れない応用用途を想像すること非常にエキサイティングです。”

研究者達は、次のステップとして、このロボットに神経細胞を接続したり、薬品の濃度勾配や光などで進む方向を制御したりと、より複雑な動きや反応が出来るように改造してみるつもりです。また、工学的には信号を変えることで動く向きを変えるようなハイドロゲルの背骨を設計したいとも考えています。

“細胞ベースの構造で工学的なアイデアはとてもエキサイティングです。”Bashir教授は語りました。”我々のゴールはこれらのデバイスを自立したセンサーに使うことです。例えば、そのセンサーが特定の化学物質を感じ取った後にその発信源に移動し、中和剤をまいて毒を中和するようにしたいです。従って、このロボットの動作のコントロールは、ゴールへ向けた大きな一歩なのです。”

出典:dailymail 




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