人体を這うゼラチン状のロボットを開発

2022/12/25 15:18

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人体を這うゼラチン状のロボットを開発し、医療用ペイロードの運搬や病気の診断に役立てる
タイラー・ダーデン著　2022年12月24日(土)

科学者たちは、人体を這って薬を届けたり、病気を診断したりできる小型のゼラチン状ロボットを開発した。

ジョンズ・ホプキンス大学のジル・ローゼンによれば、「ゲルボット」は温度変化だけで動きます。インチワームのようなその革新的なデザインは、ソフトロボット分野で最も有望なコンセプトの一つであるという。

ジョンズ・ホプキンス大学化学・生体分子工学科の教授で、プロジェクトのシニアリーダーであるDavid Gracias氏は、「非常に単純に見えますが、これは、電池も配線も外部電源も使わずに、ゲルの膨張と収縮だけで動く物体です」と語っています。

「私たちの研究は、ゲルの形状、寸法、パターンを操作することで、運動するための一種の知能を具現化するために形態を調整する方法を示しています。

ゼラチンで作られた3Dプリントのロボットは、副作用が問題となる錠剤や静脈注射の代替となることを目的としています。

このプロトタイプは、12月14日付の学術誌『Science Robotics』で発表された。

21世紀の医療に革命をもたらすかもしれない「ゲルボット」

金属やプラスチックなどの硬い素材でできたロボットが多い中、この画期的な「ジェルボット」は、グミのような感触の水性ジェルでできており、より作業に適したロボットとなっている。

ジョンズ・ホプキンスの研究チームは、このゲルは「スマートな構造体を作る」ために、温度に反応して「膨らんだり縮んだり」することができると述べ、ゼリー状のロボットを平面上で前進・後退させ、うねった波のような動きで一定方向に操縦できることを実証した。

グラシアス氏は、この医療機器が患者の体内を這い回り、健康な組織を乱すことなく、腫瘍や血栓、感染症に直接薬を送り込むことを想定している。

錠剤を飲み込んだり、液体を注射したりすると、効果が出るのに時間がかかるが、この小さなロボットは、薬の量を抑えておいて、ターゲットに到達したらすぐに注射することができるのだ。

研究者らは、この「ジェルボット」が、診断や治療を支援する低侵襲デバイスとして機能することで、医師の診察方法に革命を起こすことを期待している。

さらにグラシアス氏は、人間のバイオマーカーや生化学物質の変化に反応して這うようにロボットをプログラムし、他の虫や海洋生物にヒントを得たデザインや、カメラやセンサーをロボットの体に追加してテストすることも計画しています。

さらに、この「ゲルボット」を海洋探査や海洋汚染防止のための海面パトロールや監視などに利用することも計画しています。

他の研究チームも同じようなロボットの設計に取り組んでいる

小型の医療用ロボット装置を考えようとしているのは、ジョンズ・ホプキンスのチームだけではない。

2年半前、コーネル大学の研究者たちは、"ゲルボット "のように患者の体内で動いて薬を届けたり、診断を補助したりする脚付きの小さな顕微鏡の機械を開発するプロジェクトを発表した。

ミニコンピュータを活用したこのデザインは、レーザーインパルスで動くことができ、すでに人体の中に住んでいる微生物の隣に住むことができるほど小さいものだった。

この新しいロボットは、厚さ約5ミクロン（1ミクロンは1メートルの100万分の1）、幅40ミクロン、長さ40〜70ミクロンです」と、コーネル大学の報告書は述べている。

各ロボットは、胴体と脳として機能するシリコン光電池でできた単純な回路と、脚として機能する4つの電気化学アクチュエーターで構成されています。

一方、スタンフォード大学の別のチームは今年初め、日本の折り紙にヒントを得た「トランスフォーマー風ロボット」を発表した、とニューヨーク・ポスト紙は報じている。

この「ミリボット」は、「ゲルボット」と同じように、腫瘍、血栓、感染症などに直接医療機器を運び、薬剤を投与したり、患者の内部構造を調べたりするために設計されたと、このプロジェクトの共同リーダーの一人であるルイケ・ザオ博士は述べています。

Zhao博士は、「回転を可能にした無線水陸両用折り紙ミリロボット」は、「我々がこれまでに開発した中で最も頑丈で多機能なロボット」であり、「バイオメディカル分野で幅広い応用の可能性がある」と主張しています。

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