この画像を大きなサイズで見る東京大学大学院の研究チームが考案したマイクロマシンには、よくある機械とは違いモーターが搭載されていない。
その代わり、鞭毛で泳ぐ「クラミドモナス」という体長10μmほどの微生物の推進力を利用する。彼らにマイクロマシンに設けた虫かごのようなトラップ構造に入ってもらい、動かしてもらうのだ。
マイクロロボットを駆動させるのはもちろん、微生物の運動を理解するツールとしても応用が期待されるそうだ。
マイクロマシンを微生物に動かしてもらう
自動車がなかった時代、人間は馬に車を引かせて、移動したり、さまざまな物を運んだ。大きさはまるで違うが、今回のマイクロマシンの発想はそれに近いものがある。
新開発された、目に見えない極小の構造体には、まるで虫かごのようなトラップ構造がついており、そこに緑藻綱の「クラミドモナス」という単細胞の鞭毛虫が入れるようになっている。
虫かごはラミドモナスの鞭毛の動きを邪魔しないよう設計されており、そこに入っていても力一杯泳ぐことができる。その推進力でマイクロマシンを動かすのだ。
この画像を大きなサイズで見るモーター代わりに微生物を選んだ理由
微生物をモーターがわりにしたのはきちんとした工学上の理由がある。
目に見えないほど小さなマイクロマシンは、その小ささが大きなチャレンジとなる。小さすぎるゆえに、ここに搭載できるような極小のモーターはまだ開発されていない。
さらに私たちにはサラサラとしか感じられない水も、ミクロの世界になるとその粘性は無視できないものとなり、機械の動きを強く阻むようになる。
そこで東京大学大学院情報理工学系研究科の竹内昌治教授らがひらめいたのは、長さが10μm（マイクロメートル、1μmは1mmの1/1000）にも満たないクラミドモナスを利用するというアイデアだった。
しかもこの微生物は高速で2本の鞭毛を動かすため、力強く泳ぐことで知られている。これを利用すればマイクロマシンの動力にできるはずだ。
この画像を大きなサイズで見る微生物の鞭毛の動きを阻害せずに駆動させる工夫
だが問題は、クラミドモナスの泳ぎを邪魔することなくその推進力をマイクロマシンに利用する方法だ。そこで考案されたのが、虫かごのようなトラップ構造だ。
超精密三次元光造形装置で作成されたそれは虫かごのように隙間があるので、クラミドモナスはそこから鞭毛を外に出して、自由に動かすことができる。
この画像を大きなサイズで見る様々な場面で役立つマイクロマシン
トラップ構造のもう一つの長所は、マイクロマシンのさまざまな部位に配置できること。
今回の実験では、まるで風車のようなタイプや、スターウォーズのポッドレーサーのように1対のトラップ構造を左右に配置したタイプが作成された。
この実験では風車が安定してくるくる回転することや、クラミドモナスの数でスピードが変わるこが確認されたそうだ。
この画像を大きなサイズで見るクラミドモナス・モーターを搭載したマイクロマシンは、光で誘導することで物を運んだり、動力伝達機構としたり、さまざまな応用が考えられるとのこと。
微生物の動きの調査や、水環境をモニタリングするツールにもなってくれると期待されるそうだ。
この研究は『Small』（2024年7月7日付）に掲載された。
References:Micromachines steered by microorganisms | The University of Tokyo / 微生物によって動く小さなマシン | 東京大学 / These Tiny Vehicles Are Being Driven By Something You’d Never Guess : ScienceAlert / written by hiroching / edited by / parumo
ガンの元とか血栓など血管トラブルが発生すると忍者のように
近寄り修復後元の場所に戻る職人みたいな機械作れそう
まるでグレッグ・ベアのSF小説「ブラッド・ミュージック」みたいだな
きっとこのクラミドモナスは重労働に耐えかねて人間に対して反乱を起こすぞ
それから微生物によるハイテク文明を築き上げるに違いない
昔の牛馬のように生き物の力で動かす原始的な方法が最先端になるとは
あの地下の謎労働マシンを思い出す
なるほど。
微生物が安定した動力源になれるかが問題だな。この方法。
なんかスゲーな。1/100mmの生物に動かさせるために、
彼らにちゃんと配慮した構造の装置が製造できるのが凄い
この装置を4つ連動させられれば、パワー4倍になる？
メタルギアソリッドみたい。ナノマシン。
落としたらみんなで探そう。
血栓をボーリングマシンのように除去するマシン早く作って！
論文読みましたがなんかちょっと不十分な点が多かったです…