筋肉駆動式ロボットの開発

東京大学の研究チームは、ラットの筋肉組織を用いて、バイオハイブリッドロボットを開発した。筋肉組織に研究グループが着目したのは、プラスチックや金属では動作や柔軟性に限界があったからだ。

natgeo.nikkeibp.co.jpこのロボットは、ラットの筋芽細胞を含むヒドロゲルシートの層を重ねて培養した筋肉組織を、電流で刺激することにより収縮させ、関節を動作させるという仕組みになっている。今後、1つの装置にもっと多くの筋肉を組み込めるようになれば、手や腕などの筋肉の複雑な相互作用と機能も再現できるようになるという。現状においては「水中でないと機能しない」などの問題も存在するが、生物に近いロボットを作るための基礎になると研究者らは述べている。

論文を執筆した竹内教授は、以前にも生きた組織を用いたロボットの研究を行っていたが、当時、「使用を続けると筋肉が萎縮してしまう」という問題に直面していた。そこで今回は、拮抗筋の構造を模した「互いに平行になった一対の筋肉組織」を作り、筋肉組織の萎縮を防止した。 ちなみに、拮抗筋とは「一方が収縮すると、他方が伸長する一対の筋肉」のことである。

最新の試験においては、1週間強も使用できるほど寿命を延ばすことに成功しており、関節の回転角度も90°まで拡大した。将来的には、義肢の製造や動物実験での利用に役立つ可能性があるという。

また、今後の課題としては、関節部の摩擦を軽減するための潤滑剤の開発や、電気刺激で発生する泡がもたらす筋肉組織の劣化への対応などが挙げられる。後者の問題については、光刺激で収縮できるように筋肉細胞の遺伝子を改変したり、筋肉組織と運動ニューロンを共培養して神経刺激で収縮できるようにしたりするなどの手段が考えられている。