2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25709081
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田中 陽 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, ユニットリーダー (40532271)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電気魚 / ATP / コンデンサ / 発電機 / 神経系 / 組織工学 / 流体工学 / 導電布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火力や原子力等の既存の方法に代わる、クリーンで安全かつエネルギー効率の高い発電機の開発は急務である。そこで近年、生物機能に着目し、酸化還元酵素を利用したグルコースのみで発電するバイオ燃料電池が開発されているが、従来の発電法に比べて出力性能に劣る。一方、本提案では、強力な電気を発生する器官を有する電気魚に着目し、その生体特有の高機能な構造を直接組み込んだ高機能なATP発電機を実現することを着想した。そのためには、シビレエイの発電機構のデバイスへの集積化が必須である。以上をふまえ、本研究の目的は、ナノ・マイクロ加工技術を用いて集積化したシビレエイ発電機構をベースとした発電機の創成とした。
平成25年度は、シビレエイ個体を用いて、発生電力を測定するシステムを確立した。シビレエイはデンキウナギと異なり、刺激がない場合はきわめて動きが少ないが、物理的刺激に反応することがわかっており、人為的に刺激を加える。シビレエイは導電布を貼り付け、導電布には導線を結び、オシロスコープに接続して電圧・電流を計測した。シビレエイの発生電力は、それ自体は大きいが、不安定で、しかも持続時間が短いため、そのまま発電機として利用するのは困難である。そこで、電気をエネルギー変換せず貯められる大型キャパシタを用いて蓄電システムを構築した。また蓄電力で実際にLED点灯やモーター駆動などを行い、シビレエイの発電がデバイス駆動に利用できることを検証し、シビレエイの電気がデバイスとして利用可能であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成25年度は、まずはシビレエイの基礎的な特性を把握するとともに、この天然の発生電力を利用してコンデンサへの蓄電あるいはLEDやモーターといったデバイス駆動を実証することができ、まずは当初の計画を達成できたといえる。さらに、それだけにとどまらず、この発生電力を解析してそれを模擬したシミュレーションデバイスの構築にも取り組み、エイの発生波形と同じような波形を得るシビレエイシミュレータを開発し、エイなしでもある程度実験ができるようになり、当所の目的以上に進展がみられたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、シビレエイの電気器官を利用した発電機の開発へと移行するが、まずは発電器官の特性を十分に把握し、化学的な刺激に対する応答など定量的なデータを得るとともに、具体的な発電機の作製に向け、デザインを詰める。その際、個体のシビレエイとの違いを十分に考慮する。また、個体の場合と同様に、シビレエイ発電器官の特性を模擬したシミュレータを構築し、発電機開発のための参考にする。
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| Causes of Carryover |
平成25年度は、史上初の記録的な猛暑となり、さらには秋の記録的な台風の発生により海が恒常的に荒れていたこともあり、6ヶ月近くにわたってほとんど採れないという状態が続き、その間の実験は、先送りにせざるを得ず、その期間分の研究費として未使用分が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
未使用分340万円は、物品費としてシビレエイ他、試薬や実験器具などの消耗品として100万円、学会参加や打ち合わせ等のための旅費として30万円、実験員等の人件費として200万円、学会登録費などその他として10万円を計画している。
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Research Products
(5 results)
