カエルの卵で電子機器の動作に成功カエルの卵を使って極小のコンデンサーを充電し、無線信号を送ることにイタリアの研究チームが成功した。体内で細胞から給電して自律稼働する超小型ロボットや医療機器への応用が想定されているというが、その実現可能性はいかに。ルイージ・カタクジーノは細く長い針を構え、カエルの卵と向き合った。顕微鏡を通して卵を覗き込みながらノブを回し、ナノメートル単位で針を近づける。やわらかくて小さな卵の表面に慎重に穴を開けると、小型のコンデンサーにつないだ。この奇妙な実験は、生物の細胞からエネルギーを抽出し、極小の電子機器を作動させるというものだ。カエルの卵は、ひとつの細胞である。「すべての細胞は、一つひとつが電池のようなものです」と、カタクジーノは言う。細胞は、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどの電解質を膜の内外でやりとりすることで、電荷を蓄積し、移動させている。「細胞のエネルギーは、普段は通常の生理機能のために利用されます。ニューロンがシグナルを伝達したり、筋肉が収縮したりといったことです」と、カタクジーノは説明する。細胞はリチウム電池とは違って、自ら再充電する。これには、食べたものから得られる化学エネルギーが用いられる。筋トレのあとに飲むスポーツドリンクは、あなたの全身にある細胞で微小電流を維持するうえで役立つのだ。体内で自律活動するロボットが実現?イタリアのペルージャ大学に籍を置くカタクジーノの研究チームは最近、カエルの卵から“盗電”してコンデンサーを充電し、蓄積された電気エネルギーを使って無線信号を送ることに成功した。要するに、卵を使って極小サイズのトランシーヴァーを稼働させたのだ。この結果は、いまのところ査読中だが、プレプリント論文アーカイヴサイト「arXiv」で公開されている。この技術の究極的な目標は、患者の体内で活動し、外部電源に頼ることなく体内で再充電が可能な顕微鏡スケールのロボットや医療機器を設計することにある。カタクジーノによる「卵充電」の原理を応用すれば、静脈に埋め込んで血糖値を測定するセンサーや、消化管内の撮影と投薬を同時に行える次世代内視鏡をつくり出せるかもしれない。したデヴァイスは、定期的に患者自身の細胞から給電されることになる。「生物の体内で自律的に活動するマイクロマシンをつくるための新たな道が開かれたのです」と、カタクジーノと共同研究を行うペルージャ大学の物理学者、ルカ・ガマイトーニは言う。日常的に使われる電気製品のスケールで考えると、細胞ひとつがつくる電力はごくわずかだ。この研究で、ひとつの卵から取得できた電力は1.1ナノワット。LED1個を点灯させるには、1,000万個の卵が必要な計算になる。カエルの卵を使ってコンデンサーを約13分間充電すると、蓄積されるエネルギーは16ナノアンペア時相当になる。単3電池1本分のエネルギーを貯めるには、1億個以上の卵が必要だ。医療用センサーの稼働には十分しかし、このスペックについて「ワイヤレス・センシングに利用するなら悪くないですね」と、ユタ大学の機械工学者であるシャッド・ラウンディは語る(今回の研究には参加していない)。13分おきに無線シグナルを送るだけなら、それほど電力は必要ない。送信したあとは別の細胞からコンデンサーを再充電し、次の送信に備えればいいのだ。このような使用と再充電のサイクルは、ある種の医療用センサーを稼働させるには十分といえる。「1日に数回、指を針で突いて採血している糖尿病患者を考えてみましょう」と、ラウンディは言う。Popularもはや日本の自動車メーカーは後塵を拝している。Rogersラウンディによれば、大変なのはコンデンサーの小型化のほうだ。現在のところ、どのコンデンサーも大きすぎて、ヒトの体内で稼働させることはできない。動物やヒトの体内でコンデンサーを充電するには、カタクジーノが顕微鏡下で実演したものより、ずっと複雑な技術が必要になる。加えて生物の体は、普通は異物を排除するようにできている。このため、極小の電子機器は生体に適合したものでなくてはならない。ガマイトーニに言わせれば、少なくとも抽出するエネルギー量を、ヒトに影響を及ぼさない程度に抑える必要がある。いえ、あちこちから数ナノワットを拝借する程度なら、患者の健康に影響はない。「わたしたちの体内では、ほんの数分の間に膨大な数の細胞が死に、再生しています。次なる目標は“筋肉発電”カタクジーノのチームの次なる挑戦は、マウスの筋肉細胞だ。「この方法がさまざまな種類の細胞に対して有効であることを示したいと思います」と、ガマイトーニは言う。筋肉細胞からエネルギーを抽出できれば、設計可能なセンサーの種類も増えるだろう。ひとつ、体を鍛える理由が増えたというわけだ。Science『WIRED』は"未来"を実装するメディアです。この絶え間なく変化し続ける世界を理解するために必要な情報とアイデアの源泉であり、カルチャーからビジネス、科学、デザインに至るまで、生活のあらゆる側面をテクノロジーがいかに変えていくのかに光を当てます。わたしたちが"発見"するブレイクスルーやイノヴェイションが、新たな思考や人と人とのつながり、そして新しい産業を生み出すのです。