2016 Fiscal Year Annual Research Report
Develepment of ATP-based power generator using electric ray
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25709081
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田中 陽 国立研究開発法人理化学研究所, 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 – 2018-03-31
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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。
当該年度は、これまでに実証した、物理刺激および化学刺激による発電の結果をベースとして、シビレエイの電気器官を利用したATP駆動型発電機のデバイス化へと移行し、具体的にデザインを詰め、発電機のプロトタイプ作製および原理実証を行った。これまでの検討の結果で得られた発電特性である、一回の刺激に対して数秒レベルの比較的長い発電時間を十分に考慮し、直列あるいは並列などの様々な形状にデバイスを設計し、どのように発電特性が変化するのかを検証した。その結果、最大電圧約1.5 V、最大電流約0.6 mAの発電量が得られ、直列による電圧増大、並列による電流増大、およびコンデンサへの蓄電もできることがわかり、発電機としてのフィージビリティを実証できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は、シビレエイの電気器官を実際にデバイスに組み込み、直列・並列などそのデザインをコントロールした上で、化学刺激のみで発電させることが可能となった。当初の想定通り、並列にすれば電流が増大し、直列にすれば電流が増大することが見出せた。したがって、予定通り進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、当該年度の成果に基づき、シビレエイ発電機の用途展開について検討する。具体的には、電気器官を用いた化学刺激型発電機の出力向上は当然のことではあるが、デバイス面、化学面、生物面等の様々な問題を一挙に解決するのは難しいと考えられるため、これとは別に、十分な発電量が得られていると考えられる、個体シビレエイそのものを用いた用途展開、あるいはこれを模した人工発電機などのアプリケーションが考えられ、これらについて具体的に課題抽出等の検討を行う。
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| Causes of Carryover |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
