外部環境に応じて自律的に接着・剥離制御可能なハイドロゲルマイクロロボット

本研究では，刺激応答性ゲルと接着性高分子を統合した刺激に応じた接着制御ゲルの開発およびマイクロロボットへの実装を目的とした．はじめに，接着性生体高分子であるドーパミンメタクリルアミドと刺激応答性ゲルであるNIPAmを用いた接着制御ゲルの構築を検討した．ドーパミンメタクリルアミドをエタノールに溶解し，純水に溶解したNIPAmと混合し，重合開始剤を用いて重合することで接着性高分子鎖を持つ刺激応答性ゲルの作製に成功した．構築したゲルに温度刺激を加えると収縮し，温度応答性を有することを確認した．また，引張試験機を用いて構築したハイドロゲルの接着力を評価した．次に，構築したハイドロゲル材料をマイクロロボットへの実装に向けてSingapore University of Technology and DesignにてDirect ink writing（DIW）と呼ばれる最新の３Dプリンティングの技術を用いた周囲の環境を検知可能なマイクロロボットの開発手法の研究を実施した．開発したソフトロボットは，ろ紙とシリコーン薄膜，シリコーンシーラント製マイクロ流路，空気圧チューブで構成される．シリコーンシーラントを薄膜上に印刷し，ろ紙を統合するだけで作製することができる．シリコーンシーラントはマイクロ流路として働くだけでなく，ろ紙と薄膜の接着の役割を果たす．さらに，パラフィンワックスをろ紙に直接印刷することで，Micro paper analytical device (μPAD) と呼ばれる紙ベースの診断チップを作製する技術の開発に成功した．ソフトロボットにμPADを搭載することで，周囲の水分を吸い取ってｐHを検査する機能を搭載することに成功した．最後に，μPAD統合型ソフトアクチュエータによる検知対象物質表面のpH変化測定を実証した．

本研究では，刺激応答性ゲルと接着性高分子を統合した刺激に応じた接着制御ゲルの開発およびマイクロロボットへの実装を目的とした．はじめに，接着性生体高分子であるドーパミンメタクリルアミドと刺激応答性ゲルであるNIPAmを用いた接着制御ゲルの構築を検討した．ドーパミンメタクリルアミドをエタノールに溶解し，純水に溶解したNIPAmと混合し，重合開始剤を用いて重合することで接着性高分子鎖を持つ刺激応答性ゲルの作製に成功した．構築したゲルに温度刺激を加えると収縮し，温度応答性を有することを確認した．また，引張試験機を用いて構築したハイドロゲルの接着力を評価した．次に，構築したハイドロゲル材料をマイクロロボットへの実装に向けてSingapore University of Technology and DesignにてDirect ink writing（DIW）と呼ばれる最新の３Dプリンティングの技術を用いた周囲の環境を検知可能なマイクロロボットの開発手法の研究を実施した．開発したソフトロボットは，ろ紙とシリコーン薄膜，シリコーンシーラント製マイクロ流路，空気圧チューブで構成される．シリコーンシーラントを薄膜上に印刷し，ろ紙を統合するだけで作製することができる．シリコーンシーラントはマイクロ流路として働くだけでなく，ろ紙と薄膜の接着の役割を果たす．さらに，パラフィンワックスをろ紙に直接印刷することで，Micro paper analytical device (μPAD) と呼ばれる紙ベースの診断チップを作製する技術の開発に成功した．ソフトロボットにμPADを搭載することで，周囲の水分を吸い取ってｐHを検査する機能を搭載することに成功した．最後に，μPAD統合型ソフトアクチュエータによる検知対象物質表面のpH変化測定を実証した．