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2015 Fiscal Year Annual Research Report

昆虫搭載型発電システムを用いた自律分散型センサの創製

Research Project

Project/Area Number 14J00816
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

庄司 観  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Keywordsバイオハイブリッドロボット / 自律分散型センサロボット / 昆虫搭載型バイオ燃料電池
Outline of Annual Research Achievements

本申請課題では、自然調和・自律分散型バイオハイブリッドセンサのコンセプトを具現化することを最終的な目標とし、昆虫搭載型バイオ燃料電池によるin vivoでの発電及び昆虫を用いた自律分散型センサロボットの開発に取り組んだ.以下に詳細を述べる。
近年、生物体液中に含まれる糖を燃料としたバイオ燃料電池がいくつか報告されているが、体内に埋込可能な電極サイズに制限があり、発電量が数十マイクロワット程度と低く無線センサやマイコンなどの電子機器を駆動させるとこが困難であった。また、電極を生物に埋め込むため、生物に対して侵襲的であった.そこで本申請課題では、昆虫外骨格上にバイオ燃料電池を搭載する昆虫搭載型バイオ燃料電池を提案し、in vivoでの発電実験を行った。その結果、昆虫一匹から約300uWの発電量が得られ、電子機器を駆動させることに成功した。また本発電量は、従来の生物中に含まれる糖を用いたバイオ燃料電池と比べ最も高く、電極を体内に埋め込むのではなく、体表面に搭載することで従来の電池よりも高い発電量が得られたと考えられる。
さらに本研究では、開発したバイオ燃料電池と小型無線センサを昆虫上に搭載することで、自律駆動型無線センサロボットのコンセプトの実証を試みた。その結果、昆虫が自律的に行動し、無線センサを用いて環境モニタリングすることに成功した。
以上の結果より本研究では、生物の持つ化学エネルギを電気エネルギに変換することで、生物と機械を融合したバイオハイブリッドロボットの新たなコンセプトを提案することが出来た。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Biofuel Cell Backpacked Insect and Its Application to Wireless Sensing2016

    • Author(s)
      Kan Shoji, Yoshitake Akiyama, Masato Suzuki, Nobuhumi Nakamura, Hiroyuki Ohno, Keisuke Morishima
    • Journal Title

      Biosensors and Bioelectronics

      Volume: 78 Pages: 390-395

    • DOI

      10.1016/j.bios.2015.11.077

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Insect biofuel cell using an electrode with gold nanoparticles deposited by sputtering2015

    • Author(s)
      Kan Shoji, Yoshitake Akiyama, Masato Suzuki, Nobuhumi Nakamura, Hiroyuki Ohno, Keisuke Morisima
    • Journal Title

      Micro & Nano Letters

      Volume: 10 Pages: 674-677

    • DOI

      10.1049/mnl.2015.0374

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 昆虫搭載型バイオ燃料電池を用いた自律分散型環境モニタリングロボットの開発2016

    • Author(s)
      庄司観,秋山佳丈,鈴木将登,中村暢文,大野弘幸,森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-06-08 – 2016-06-11
  • [Presentation] ハイブリッドロボット創製に向けたLiving batteryの開発2016

    • Author(s)
      庄司観,森島圭祐
    • Organizer
      分子ロボティクス第七回領域会議
    • Place of Presentation
      三浦温泉たつき(愛知県蒲郡市)
    • Year and Date
      2016-03-14 – 2016-03-16
  • [Presentation] High Voltage Glucose Biofuel Cell Using Artificial Lipid Bilayers2015

    • Author(s)
      Kan Shoji, Keisuke Morishima
    • Organizer
      The 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (µTAS2015)
    • Place of Presentation
      Gyeongju, Korea
    • Year and Date
      2015-10-25 – 2015-10-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stacked Biofuel Cells Separated by Artificial Lipid Bilayers2015

    • Author(s)
      Kan Shoji, Keisuke Morishima
    • Organizer
      The 18th International Conference on Solid-state Sensors, Actuators and Micro Systems (Transducers2015)
    • Place of Presentation
      Anchorage, USA
    • Year and Date
      2015-06-21 – 2015-06-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 昆虫を用いた自律分散型センサロボットの創製-昆虫搭載型バイオ燃料電池を用いた無線センサの駆動-2015

    • Author(s)
      庄司観,秋山佳丈,鈴木将登,中村暢文,大野弘幸,森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • Place of Presentation
      みやこめっせ(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-05-17 – 2015-05-19

URL: 

Published: 2016-12-27  

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