筋細胞と超薄板ガラス身体により駆動する遊泳マイクロロボット

• 研究課題/領域番号: 21K19793
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分61:人間情報学およびその関連分野
• 研究機関: 長浜バイオ大学 (2023); 大阪大学 (2021-2022)
• 研究代表者: 清水 正宏 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (50447140)
• 研究分担者: 田中 陽 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40532271)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 筋細胞 / 超薄板ガラス / 遊泳マイクロロボット

研究開始時の研究の概要

本研究は，薄膜ガラスを身体とする遊泳可能な筋細胞駆動型ロボットを開発することを目的とする．本研究の成果は，10マイクロメートル程度で駆動する機械部品設計にこれまでの常識にない手法（軽量かつ柔軟なガラスの活用）を提供することが期待される．筋細胞駆動型ロボットは再生医療への応用も期待され，その社会的波及効果は大きい．

研究実績の概要

本研究では、筋細胞駆動技術と超薄板ガラス技術を融合することで、超薄板ガラスを身体として駆動する筋細胞駆動型のロボットを開発する。現在, 炉内でガラスを引くことで最薄3 μm厚の超薄板ガラスを作製することができているが、十分な条件出しができているわけではない。本研究では多様な厚み・形状でのデバイスを作製する必要があり、本計画ではこれに資するためのガラスの引張方法や加工法を新たに検討する。ガラス厚みの制御は、ガラスを引っ張る力のみならず、元のガラスの幅や長さにも左右される。むろん、炉内温度やその保持時間も重要なパラメータである。これらの条件を系統的に調べ、再現性の高い超薄板ガラスの製造方法を確立する。一方、単に薄くするだけではなく、これを望む形にカットすることが必要だが、この薄さであればCO2レーザーで比較的簡単にカットできると考えられるが、実際にカットを行い、どのような形状なら作製可能か検討を行う。これまでに、コラーゲンゲル上の心筋シートを駆動して歩行するロボットを開発しており、これに基づいて超薄板ガラス形状の要求仕様を決定する。超薄板ガラス上で心筋細胞、骨格筋細胞を培養し、軽量・柔軟な超薄板ガラスによって初めて可能となる遊泳運動の生成を試みた。
今年度は、水中におけるマイクロロボットの制御方法を検討するために、ミズクラゲの遊泳の計測を行い、マイクロロボットの設計方法を検討した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

これまでの研究実績に基づき、遊泳マイクロロボットの開発を進展させている。一方で、分担者の退職による辞退があったため、研究進捗としてはやや遅れている。

今後の研究の推進方策

本研究では、筋細胞駆動技術と超薄板ガラス技術を融合することで、超薄板ガラスを身体として駆動する筋細胞駆動型のロボットを開発する。超薄板ガラス上で心筋細胞、骨格筋細胞を培養し、軽量・柔軟な超薄板ガラスによって初めて可能となる遊泳運動の生成を試みる。
今後は、遊泳マイクロロボットに必要な要件を、クラゲ等の遊泳生物の計測をもとに検討を行い。期間内に目的を達成する。