地震災害地域で水没や土砂に埋もれた状況下で、人々が最後に期待する救助者は、巨大なゴキブリかもしれません。最近、科学者たちは遠隔操作可能な生化学ゴキブリのために、3Dプリントの「ダイビングスーツ」を開発しました。シンガポールの南洋理工大学と日本の早稲田大学は、この革新的な装備が昆虫に水中や低酸素環境で呼吸し、生存する能力を与え、最大で3時間持続できると述べています。これは、陸上ベースの生化学昆虫が浸水した災害地域での捜索と救助任務に適した両生類ツールに変わる可能性があります。
生化学ゴキブリのダイビングスーツ設計は従来の制約を突破
水の障害を克服する。過去数年間、ロボット工学者たちはゴキブリを改造してきました。その方法には、昆虫にミニ電子バックパックを取り付け、電極で触角を刺激して操作員が無線で左右に移動させることが含まれます。しかし、依然として課題が残ります。これらの生物機械は水中で泳いだり呼吸したりできないため、浸水した環境では完全に通行不可能です。ゴキブリは体の小さな孔（気孔）を通じて呼吸します。生化学ゴキブリを浸水した排水管や深い水たまり、暴雨後の廃墟に入れると、数分以内に窒息してしまいます。
エンジニアチームは昆虫の負担を増やさない酸素タンクを設計する必要があり、化学反応を通じて酸素を生成する軽量の自給自足化学生命維持システムを開発しました。この方法は物理的負荷を最小限に抑え、昆虫に過度の負担をかけることなく実行可能な呼吸供給を提供します。
早稲田大学創造理工学部の梅津慎二教授は、「重要な工学的課題は、昆虫が装着できる小型で軽量かつ柔軟なシステムを構築し、長時間の水中運動を支えるのに十分な酸素を生成することです。我々の提案は、柔軟な防水外殻とシンプルで信頼性の高い化学酸素生成器を組み合わせており、昆虫が生存不可能な環境でも自然な柔軟性を維持できるようにしています。」と述べています。このシステムは、10×10ミリメートルの3Dプリント樹脂バックパックを使用し、移動中に呼吸可能な空気を生成します。
内部の小さなスポンジは二酸化マンガンで包まれ、触媒として機能し、注入された液体過酸化水素を安定的に分解します。この制御された化学反応は酸素を放出し、4本の柔軟なシリコンチューブを通じて昆虫の気孔に直接送られ、水分を完全に封じ込めます。
生化学ゴキブリの災害救助における応用の広がり
捜索と救助任務の実験設定では、ゴキブリが浸水した試験管内で数分間活動することに成功しましたが、ダイビングスーツのない対照群はすぐに溺死しました。注目すべきは、シリコンチューブがゴキブリの胸部の気孔にしっかりと付着し、損傷や悪影響を与えることなく簡単に剥がすことができる点です。実験室でのテストでは、ダイビングスーツを着たゴキブリが柔軟性を示し、二酸化炭素で満たされた部屋や完全に浸水したトンネルの障害物コースを成功裏に通過しました。報告によると、これらの生化学ゴキブリは両方の環境で高速度を維持し、陸上では毎秒87.5ミリメートルの速度で移動し、水中では毎秒78.4ミリメートルの速度でわずかに減速しました。
この両生類のアップグレードは、現代の緊急対応にとって重要です。なぜなら、実際の災害現場は乾燥していることが少なく、暴雨や破裂した水管が倒壊したインフラを泥沼に変え、狭く半水没した隙間を満たすからです。
生化学ゴキブリは、ミャンマーでの7.7級の壊滅的な地震における救助活動で実地に役立っています。この新しいダイビング能力により、彼らは突如として襲いかかる洪水に妨げられることがありません。次に、研究チームはダイビングスーツをアップグレードし、熱センサーとナビゲーションシステムを設計に直接統合する計画です。この研究の成果は『ネイチャー・コミュニケーションズ』誌に発表されました。