コラム

サイボーグ・ゴキブリが災害救助の救世主になる?

2022年09月13日(火)11時25分
マダガスカルゴキブリ

ゴキブリが「益虫」と認識される日がやってくる?(写真はイメージです) Heavypong-iStock

<なぜロボットではなくサイボーグ昆虫なのか? 利点と開発の歴史を紹介する>

日本では近年、災害救助での動物やロボットの活用が注目されています。行方不明者の探索に犬の優れた嗅覚を利用したり、ロボットを人間には立ち入れない狭くて危険な場所に差し向けたりすることは、一刻を争う救命救助に大きな力となると期待されています。

理化学研究所(理研)などの国際研究チームは、超薄型の太陽電池を装着し無線で人が操作できる「サイボーグ昆虫」を開発しました。将来は災害地での活躍も視野に入れています。研究成果は、5日付の国際科学誌「npj Flexible Electronics」オンライン版に掲載されました。

生物とロボットの能力の「良いとこ取り」をしたサイボーグ昆虫の利点と歴史を概観します。

高出力と昆虫の動きの自由度の両立に成功

本研究でサイボーグ昆虫に選ばれたのは、マダガスカルゴキブリです。①体長約6センチと大きい、②翅(はね)がなくて飛ばない、③環境に対する耐性が比較的高いことから選ばれました。サイズが大きいためサイボーグ化のための装置を無理なく装着でき、飛ばないため行動制御がしやすい特徴があります。さらに飼育環境下では5年程度の寿命を持ち、過酷な環境でも生きられることから、サイボーグ昆虫の研究には広く使われています。

理研チームは、マダガスカルゴキブリの背に薄くて柔らかい太陽電池を装着。胸部に付けられた無線装置を介して、尻の部分にある尾葉という突起に電流を通して動きを操ることに成功しました。サイボーグ昆虫に装備されている太陽電池は、光を当てれば何度でも充電できます。実験では、30分間の充電で約2分間の操作ができました。

サイボーグ昆虫の制御を無線で長時間行ってデータを取得する場合、10ミリワット以上の発電装置(太陽電池など)を昆虫に装着させる必要があります。けれど、装置が重くなったり活動の邪魔になったりすれば、昆虫の運動能力は低下し本来の動きは損なわれます。これまでは運動能力を保ちつつ、必要電力を賄う発電装置の開発が困難でした。

今回、研究チームは厚さ4マイクロメートルでフィルム状の超薄型太陽電池を開発し、軽量化と動きの自由度を保つことに成功しました。さらに、昆虫は動くたびに腹部が変形するので、動きを阻害しないために太陽電池を固定する際に接着剤を塗る部分と塗らない部分を交互に作る「飛び石構造」を採用しました。その結果、最大17.2ミリワットの出力と、昆虫の動きの自由度を両立できました。

充電さえすれば、昆虫の寿命が続く限り、人が入ることのできない特殊な環境でも長時間の活動が可能なため、瓦礫の下敷きになった被災者の捜索や、化学汚染が予想される場所でのモニタリングなどへの活用が期待されます。研究チームは「将来的には、小型カメラを装着したり複数のサイボーグ昆虫を一斉に用いたりすることで、人命探索の迅速化にも役立てたい」と語っています。

プロフィール

茜 灯里

作家・科学ジャーナリスト。東京大学理学部地球惑星物理学科、同農学部獣医学専攻卒業。東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。博士(理学)、獣医師。朝日新聞記者、国際馬術連盟登録獣医師などを経て、現在、立命館大学教員。サイエンス・ライティング講座などを受け持つ。文部科学省COI構造化チーム若手・共創支援グループリーダー。第24回日本ミステリー文学大賞新人賞を受賞。デビュー作『馬疫』(光文社)を2021年2月に上梓。

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