Biomedical swimming micro robot

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本研究は，生体医用ロボットに適した新規のマイクロスケール推進泳動機構を提案・開発し，そのコンポーネントとしての有効性を実証し，その産業価値を明確にすることを目的としている．具体的には，泳動推進機構を100μm以下で製作し，自己推進速度30μm/sを達成する．目的達成のため次の4項目，1.泳動推進原理の実証，2.マイクロスケールプロトタイプの製作，3.推進速度評価，4.設計論の構築・産業応用への可能性の提示，を実施する計画であった．前年度は上記実施項目のうち1～3を実施した．まず，新規コンセプトとして，生体で供給可能な物質であるグルコースと酸素を酸化還元し電位差を生成するバイオ燃料電池と，その電位差によって発生する電気浸透流の反作用により自己推進する自己電気浸透推進機構とからなるマイクロ泳動ロボットを考案した．フォトリソグラフィによって約100μmのプロトタイプを製作し，これを用いた推進速度評価実験を実施して，最大推進速度35μm/sを達成した．本年度は上記4を実施した．この自己推進速度の物理モデルを精確に導出し，この物理モデルに基づき設計論を整理した．特に小型するほど高速化することを理論的に示した．将来的には生体内での医療処置への応用，特に推進モジュールとしての利用が期待される．例えば，血管へのカテーテルガイドワイヤ挿入時の先端牽引機構や，人工授精時の精子の補助推進機構，抗がん剤などの搬送機構などが考えられる．ただし，速度・方向制御，歩留まりの向上，血球や血管への固着防止，免疫系による排除の回避，生体適合性の保証が課題として残る．本年度の成果公開については，査読付き国際学会発表1件，査読無し国内学会発表1件を実施した．また，査読付き外国語論文誌に1件掲載された．