 |
ロボットに電力を供給する小型バッテリーの一種（写真：マイケル・ストラノ） |
空気亜鉛電池は、周囲の環境から酸素を取り込み、微量の亜鉛を酸化することで1ボルトの電圧を発生させます。このエネルギーは、センサーや小型ロボットアームに電力を供給し、インスリンなどの物質を糖尿病患者の細胞に直接注入することができます。
体内の特定の場所に薬剤を送達するための微小ロボットが長い間提案されてきたが、その動力源は依然として難しい問題である。
現在の多くの設計は太陽光発電を利用しており、太陽光に当てるかレーザーで制御する必要があります。しかし、どちらも常に光源に接続する必要があるため、体内に深く浸透することはできません。
「人間がアクセスできない空間に入ることができるマイクロロボットが欲しいなら、より高度な自律性が必要だ」と、MITの化学エンジニアで本研究の主任著者であるマイケル・ストラノ氏は述べた。
バッテリーの大きさは0.01ミリメートルです。
これはこれまでに発明された中で最も小さな電池の一つです。2022年、ドイツの研究者たちは、マイクロチップに収まるミリメートルサイズの電池を発表しました。ストラノ氏と彼のチームの電池は、その約10分の1の大きさで、長さわずか0.1ミリメートル、厚さ0.002ミリメートルです（平均的な人間の髪の毛の太さは約0.1ミリメートルです）。
この電池は、亜鉛電極と白金電極という2つの部品で構成されています。これらはSU-8と呼ばれるポリマーに埋め込まれています。亜鉛が空気中の酸素と反応すると、酸化反応が起こり、電子が放出されます。この電子は白金電極へと流れます。
これらのバッテリーは、フォトリソグラフィーと呼ばれるプロセスを用いて製造されます。このプロセスでは、感光性材料を用いてナノメートルサイズのパターンをシリコンウエハーに転写します。この方法は半導体製造に広く用いられており、ストラノ氏らは、このプロセスによってシリコンウエハー1枚あたり1万個のバッテリーを迅速に「印刷」できると、Science Robotics誌に発表しました。
新たな研究では、研究者たちはこれらの小さな電池を、ストラノ研究室が開発している微小ロボットにワイヤーで接続し、メモリスタに電力を供給する電池の能力をテストした。
彼らはまた、時計回路に電力を供給するために超薄型電池を使用し、ロボットが時間を追跡し、2つのナノスケールセンサー（1つはカーボンナノチューブ製、もう1つは二硫化モリブデン製）に電力を供給できるようにした。研究者によると、このようなマイクロセンサーはパイプなどの届きにくい場所に埋め込むことができるという。
研究チームは、マイクロロボットのアームにバッテリーで電力を供給しました。これらの微小アクチュエーターにより、 医療用ロボットは体内で作動し、特定の時間や場所に薬剤を投与することが可能になります。
コメント (0)