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小さなバッテリーがロボットに電力を供給します（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った。
現在の多くの設計は太陽光発電式であるため、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、体内深くまで浸透することはできません。
「マイクロロボットが人間が入れない空間に入ることを可能にするには、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。
電池の大きさは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、長さはわずか0.1ミリメートル、厚さは0.002ミリメートルです。（人間の髪の毛の平均的な太さは約0.1ミリメートルです。）
電池は亜鉛電極と白金電極の2つの部品で構成されており、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。
この電池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。これは、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するものです。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Science Robotics誌に、この技術によって1枚のシリコンウエハーに1万個の電池を瞬時に「印刷」できると報告しています。
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たマイクロ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。
研究者たちはまた、ロボットが時間を計測できるようにする時計回路と、カーボンナノチューブと二硫化モリブデン製の2つのナノスケールセンサーに電力を供給するために、超薄型バッテリーを使用した。研究者らによると、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1つにバッテリーを使ってアームを動かしました。これらの微小な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送達することが可能になります。
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