化学エネルギーのみで駆動する自律型ゲルポンプの機能を実証 - ＠IT MONOist

　芝浦工業大学は2020年8月25日、電力を必要とせず化学エネルギーのみで駆動する人工心臓のようなゲルが、自律型ポンプとして機能することを証明したと発表した。同大学機械機能工学科准教授の前田真吾氏らの研究グループによる成果だ。ゲルのベローゾフジャボチンスキー（BZ）反応による自発的な運動を動力源としている。

　研究チームは、まずBZ反応で動く刺激応答性高分子ゲルであるBZゲルを収縮させた状態で化学液と一緒にカプセルに閉じ込め、BZゲルの膨張量を最大化。熱力学的サイクルを最大化することで、BZゲルの収縮量と膨張量を拡大し、ゲルと膜による単一構成物でできたポンプを作製した。

　BZ反応による動きは、伸縮性のある膜の変形を介して外部の油を加圧し、加圧された油が力学的エネルギーを媒介して人工心臓のように液体を前後に動かすエネルギーとなる。

（A）化学液中で収縮と膨張を繰り返すBZゲル、（B）BZゲルの振動エネルギーを伸縮性膜を通じてオイルの流れへエネルギー変換する様子（クリックで拡大）出典：芝浦工業大学

　機器の動力源を電力から化学反応に代替できれば、メカトロニクス機器の複雑さを解消できる。しかし、従来のBZゲルの力学的エネルギーは変化量が小さく、またゲルを化学液中に浸す必要があるため、応用には限界があった。今回、実用可能な形が実験的に証明されたことで、ドラッグデリバリーなど医療分野への応用が期待できる。