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毎秒 0.4 体長で歩行、歩行型バイオロボットの速度記録が更新される

IT之家 10 月 28 日の報道によると、チューリッヒ連邦工科大学(ETH Zurich)は 10 月 22 日、ブログ記事を公開し、マウスの骨格筋細胞とハイドロゲル足場からなるバイオハイブリッドマイクロロボットを紹介した。これは跳躍、走行、遊泳、把持が可能である。

IT之家 10 月 28 日の報道によると、チューリッヒ連邦工科大学(ETH Zurich)は 10 月 22 日、ブログ記事を公開し、マウスの骨格筋細胞とハイドロゲル足場からなるバイオハイブリッドマイクロロボットを紹介した。これは跳躍、走行、遊泳、把持が可能である。

IT之家は関連のデモ映像を以下に添付する:

この成果は、生体の骨格筋組織と柔軟なハイドロゲル足場を初めて統合し、コンピュータ上で協調設計を行い、長さ約 1.5 センチの「バイオアクチュエータ」を製造したものである。電気パルスの刺激を受けると、肉眼で見える屈曲運動を生み出し、マイクロロボットに跳躍、遊泳、這行、把持などの動作を行わせることができる。

同大学のチームは、実験室で培養された筋肉はこれまで収縮はできていたものの、その幅度は顕微鏡で観察しなければならないほど微小で、ロボットを本当に駆動することは困難であったと指摘する。新研究のブレークスルーは、筋肉と足場の相互作用を再設計したことにある:アルゴリズムが筋肉組織の分布と体積、およびハイドロゲル足場の形状と力学的特性を同時に最適化し、筋肉の収縮をできるだけ効率的に全体の変形へと変換できるようにした。

製造面では、チームは Xolography と呼ばれる光硬化 3D プリント技術を採用し、光でハイドロゲルを硬化させる。単一の足場のプリント時間は約 1 分である。

結果によると、同程度の筋肉量の条件下で、新しいアクチュエータの運動幅度は従来システムの最大 11 倍に達した。一度の収縮で装置はシャーレの底から約 5 ミリメートル跳ね上がり、体長の 3 分の 1 に相当する。歩行版の速度は毎秒 6.2 ミリメートルに達し、毎秒約 0.4 体長に相当し、研究ではこれまでに報告された歩行型バイオハイブリッドロボットの最高速度であるとされている。

ただし、この種のロボットが現実の応用に至るにはまだ程遠い。その筋肉組織は栄養液に浸っていなければ生存できず、実験室環境を離れると機能しない。また、体積を拡大するには、酸素と栄養を継続的に供給し代謝老廃物を除去する「人工血液循環」に類するシステムが必要になる可能性もある。

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