科学者が太陽光発電で遠隔操作のサイボーグゴキブリを開発

Apr 28, 2023

日本の理化学研究所開拓研究クラスター（CPR）の研究者らが率いる国際チームは、小型の太陽電池モジュールで充電することで遠隔操作可能なサイボーグゴキブリをさらに高度にする技術を発見した。

昆虫は注目に値します。 彼らは：

これらの性質は、ロボット、あるいはさらに良いことに、生物学的な昆虫に電子部品を取り付けて作られたサイボーグに利益をもたらします。

研究者らはマダガスカルゴキブリの背中に電子機器を取り付けた。 昆虫の胸部の形状に合わせて 3D プリントされた「バックパック」には、充電式リチウムポリマー電池、無線受信機、昆虫の脚を制御するモジュールなどの電子機器が収納されています。

彼らはこれをゴキブリの腹部に固定された有機太陽電池モジュールに取り付けた。 電子機器は厚さわずか 4 マイクロメートル (人間の髪の毛の約 18 倍の薄さ) の超薄膜で覆われており、ゴキブリを制御するために電気インパルスを送信します。 同時に、それは持ち運び可能であり、昆虫の基本的な動きを損なうことはありません。

研究者らは、より厚い太陽電池フィルムをテストしました。 しかし、ゴキブリは同じ距離を走るのに2倍の時間がかかり、ひっくり返ったときに立ち上がるのが困難でした。

最後に、ゴキブリの動きを妨げないように、フィルムのさまざまな箇所に粘着部分と非粘着部分が使用されています。

「基本的な移動中の胸部と腹部の変形を考慮すると、胸部の硬質および柔軟な要素と腹部の超軟性デバイスのハイブリッド電子システムは、サイボーグゴキブリにとって効果的な設計であると思われます。また、腹部の変形はゴキブリに特有のものではないため、私たちの戦略は、ゴキブリだけでなく、カブトムシなどの他の昆虫、さらには将来的にはセミなどの飛行昆虫にも適用できる可能性があります。」 理研日本の先駆的研究クラスターの福田健次郎氏はこう語った。

明るいところで 30 分間充電した後、これらの太陽電池の出力は 17.2 mW で、電子機器を 2 時間動作させるのに十分でした。 研究チームによると、この装置の出力は、生きた昆虫に使用されている他の最先端の環境発電装置の50倍であるという。

Kenjiro Fukuda said:

「体に装着するエネルギー収穫装置は、サイボーグ昆虫の活動範囲と機能を拡大するために不可欠です。」

マダガスカルのシューシューゴキブリは、体長 6 cm (2.4 インチ) まで成長する黒と茶色の無脊椎動物です。 ゴキブリはアフリカ沖のマダガスカル島が原産です。 危険を感じると、背中の開口部から空気を素早く移動させてシューシューという音を立てます。 その音は蛇の尾がガタガタ鳴るような音です。

多くの昆虫種は、長年にわたりサイボーグ化を遂げてきました。以下にその例を示します。

以前のモデルの電子機器は小さなバッテリーで駆動されていたため、再充電または交換が必要になるまでに動作できる時間が限られていました。 これを念頭に置いて、理化学研究所の心肺蘇生研究者らは、最新の研究で太陽電池を組み込むようにゴキブリを改造した。 太陽電池を使用すると、研究者は電池寿命に制約されなくなるため、ゴキブリを無期限に遠隔制御できます。 太陽電池により、ドッキング ステーションでバッテリーを充電する必要もなくなりました。

これらの進歩により、ゴキブリサイボーグは捜索救助任務でさらに効率的になったり、小型センサーを使用して環境条件を遠隔監視したりできるようになる可能性がある。 さらに研究チームは、この新しいデザインを他のいくつかの昆虫種にも適用できる可能性があると主張している。 この研究は、2022 年 9 月 5 日に学術誌 npj Flexible Electronics に掲載されました。

以下のビデオで、サイボーグ ゴキブリが特別なバックパックに充電する様子をご覧ください。