水の流れを利用して情報を記憶するマイクロ流体チップ (Storing Memory on a Chip with Flowing Water)

2026-10-12 イェール大学

米国イェール大学の研究チームは、水などの流体が過去の流れの履歴を物理的に記憶できる、マイクロ流体チップを開発した。チップ内部には、人間の髪の毛の幅の半分ほどの深さを持つ微小流路と、流れの圧力によって状態が切り替わる柔軟な微細繊維を配置した。繊維は流体圧力に応じて二つの安定状態を取り、その状態が流路の流れ方を変化させる。さらに、繊維同士が相互作用することで、過去の流れの情報が保持される。これは、コンピューターのメモリーにおける0と1に相当する情報を、電子回路ではなく物理構造によって記録する仕組みである。従来のマイクロ流体システムでは、情報の記憶や制御に能動的な部品が必要だったが、本方式は流体の圧力と繊維の受動的な変形を利用する。電磁干渉が強い環境や電子機器の使用が難しい場所で動作するソフトロボットに応用すれば、流体そのものを信号伝達や制御に利用できる可能性がある。今後は、記憶機能に加え、経験に応じて応答を変える物理的な学習機能の実現を目指す。

水の流れを利用して情報を記憶するマイクロ流体チップ (Storing Memory on a Chip with Flowing Water)

<関連情報>

流体ヒステロンとフローネットワークにおける記憶 Fluidic Hysterons and Memory in Flow Networks

Abhineet Singh Rajput and Amir A. Pahlavan
Physical Review X  Published: 9 October, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/hh4n-pw7w

Abstract

Hysterons provide a minimal description of memory in driven matter: bistable elements with distinct switching thresholds whose collective dynamics generate hysteresis, avalanches, and history-dependent switching. Experimental realizations have so far been dominated by solid-state mechanical systems, where bistability is usually encoded structurally through buckling, snap-through, or geometric incompatibility. Here we realize hysteron physics through a hydrodynamic route. A single elastic fiber anchored in a microfluidic channel becomes bistable through nonlinear elastohydrodynamic feedback: Viscous loading deforms the fiber, deformation reshapes hydraulic resistance, and flow redistribution modifies the loading. This feedback produces a fluidic hysteron whose onset is organized by a cusp catastrophe in geometric control parameters. A parallel bypass channel acts as a geometric load line that reshapes, and can even eliminate, bistability while simultaneously mediating long-ranged hydraulic interactions between fibers. In arrays, varying a single geometric parameter drives a transition from a noninteracting Preisach regime with return-point memory to an interacting regime with configuration-dependent thresholds, mixed-direction switching paths, and projected trajectories that cross the independent-Preisach envelope. These results establish a passive hydrodynamic route to hysteron networks, in which memory emerges from flow-structure feedback and global hydraulic constraints.

0106流体工学
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