昆虫搭載型発電システムを用いた自律分散型センサの創製

本申請課題では、自然調和・自律分散型バイオハイブリッドセンサのコンセプトを具現化することを最終的な目標とし、昆虫搭載型バイオ燃料電池によるin vivoでの発電及び昆虫を用いた自律分散型センサロボットの開発に取り組んだ．以下に詳細を述べる。近年、生物体液中に含まれる糖を燃料としたバイオ燃料電池がいくつか報告されているが、体内に埋込可能な電極サイズに制限があり、発電量が数十マイクロワット程度と低く無線センサやマイコンなどの電子機器を駆動させるとこが困難であった。また、電極を生物に埋め込むため、生物に対して侵襲的であった．そこで本申請課題では、昆虫外骨格上にバイオ燃料電池を搭載する昆虫搭載型バイオ燃料電池を提案し、in vivoでの発電実験を行った。その結果、昆虫一匹から約300uWの発電量が得られ、電子機器を駆動させることに成功した。また本発電量は、従来の生物中に含まれる糖を用いたバイオ燃料電池と比べ最も高く、電極を体内に埋め込むのではなく、体表面に搭載することで従来の電池よりも高い発電量が得られたと考えられる。さらに本研究では、開発したバイオ燃料電池と小型無線センサを昆虫上に搭載することで、自律駆動型無線センサロボットのコンセプトの実証を試みた。その結果、昆虫が自律的に行動し、無線センサを用いて環境モニタリングすることに成功した。以上の結果より本研究では、生物の持つ化学エネルギを電気エネルギに変換することで、生物と機械を融合したバイオハイブリッドロボットの新たなコンセプトを提案することが出来た。

本申請課題では、自然調和・自律分散型バイオハイブリッドセンサのコンセプトを具現化することを最終的な目標とし、昆虫搭載型バイオ燃料電池によるin vivoでの発電及び昆虫を用いた自律分散型センサロボットの開発に取り組んだ．以下に詳細を述べる。近年、生物体液中に含まれる糖を燃料としたバイオ燃料電池がいくつか報告されているが、体内に埋込可能な電極サイズに制限があり、発電量が数十マイクロワット程度と低く無線センサやマイコンなどの電子機器を駆動させるとこが困難であった。また、電極を生物に埋め込むため、生物に対して侵襲的であった．そこで本申請課題では、昆虫外骨格上にバイオ燃料電池を搭載する昆虫搭載型バイオ燃料電池を提案し、in vivoでの発電実験を行った。その結果、昆虫一匹から約300uWの発電量が得られ、電子機器を駆動させることに成功した。また本発電量は、従来の生物中に含まれる糖を用いたバイオ燃料電池と比べ最も高く、電極を体内に埋め込むのではなく、体表面に搭載することで従来の電池よりも高い発電量が得られたと考えられる。さらに本研究では、開発したバイオ燃料電池と小型無線センサを昆虫上に搭載することで、自律駆動型無線センサロボットのコンセプトの実証を試みた。その結果、昆虫が自律的に行動し、無線センサを用いて環境モニタリングすることに成功した。以上の結果より本研究では、生物の持つ化学エネルギを電気エネルギに変換することで、生物と機械を融合したバイオハイブリッドロボットの新たなコンセプトを提案することが出来た。