藻類を動力源とするソフトロボットアーム(Soft robot arm powered by algae)

2026-10-22 オランダ・デルフト工科大学(TUDelft)

オランダのデルフト工科大学(TU Delft)の研究チームは、微細藻類の光合成を利用して動く、柔軟なソフトロボットアームを開発した。長さ約2cm、厚さ約1mmのアクチュエーターは、性質の異なる2層のハイドロゲルと、その表面で増殖する微細藻類から構成される。光を当てると、藻類は光合成によって二酸化炭素から糖を生成し、ハイドロゲル内部のpHが上昇する。2層の膨潤度の違いによってアームが曲がり、暗くすると代謝に伴う二酸化炭素の放出でpHが低下し、逆方向に動く。研究チームは、光による動作制御を実証し、ゴム製リングを持ち上げたり、小さな金属球をつかんだりすることに成功した。本技術は、光をエネルギー源とする自律性の高いソフトロボットや、光に応じて形状を変える農業機器などへの応用が期待される。生物の代謝反応を材料の機械的運動に変換する、生体と人工材料を融合した研究成果である。

藻類を動力源とするソフトロボットアーム(Soft robot arm powered by algae)
A soft robot arm covered with algae inside a custom designed aquarium. Credits: Studio Oostrum

<関連情報>

光駆動型光合成生体アクチュエータ Light-powered photosynthetic living actuator

Fan Jiang, Friedrich Hans Kleiner, Roland Kieffer, Djanick de Jong, Jeong-Joo Oh & Marie-Eve Aubin-Tam
Nature Communications  Published:22 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-78653-z

Abstract

Highly compliant deformable soft actuators enable the engineering of adaptive life-like systems. Biohybrid living materials expand possibilities for autonomous, self-powered, environmentally responsive systems with easy biological integration. Here, we present a light-driven living soft actuator that integrates the photosynthetic microalga Chlamydomonas reinhardtii with a pH-responsive poly(3-(acrylamido)phenylboronic acid-acrylamide)/polyacrylamide bilayer hydrogel. When exposed to light, through photosynthesis and N-assimilation, the microalgae locally ionize the polymer network, causing the bilayer actuator to bend. In darkness, through respiration, the microalgae locally release CO2 that protonates the polymer chains, reversing the deformation. This algae actuator enables finely controlled and reversible motions, with a large bending amplitude achieved within 18 hours and an initial response time of 10-20 s, which is maintained over 10 cycles of continuous operation. We demonstrate light-controlled grippers, highlighting the potential of algae-powered actuation for sustainable and autonomous soft devices.

0109ロボット
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