Von Solarzellen angetriebene Cyborg-Kakerlaken könnten Ersthelfern in Katastrophengebieten helfen: Details


Wenn in nicht allzu ferner Zukunft ein Erdbeben eintritt und Überlebende unter Tonnen von Trümmern eingeschlossen sind, könnten die ersten Helfer, die sie lokalisieren, Schwärme von Cyborg-Kakerlaken sein.

Das ist eine potenzielle Anwendung eines kürzlichen Durchbruchs japanischer Forscher, die die Fähigkeit demonstrierten, „Rucksäcke“ mit Solarzellen und Elektronik auf den Käfern zu montieren und ihre Bewegung per Fernbedienung zu steuern.

Kenjiro Fukuda und sein Team im Thin-Film Device Laboratory des japanischen Forschungsriesen Riken entwickelten einen flexiblen Solarzellenfilm, der 4 Mikrometer dick ist, etwa 1/25 der Breite eines menschlichen Haares, und auf den Bauch des Insekts passt.

Der Film ermöglicht es der Kakerlake, sich frei zu bewegen, während die Solarzelle genug Energie erzeugt, um Richtungssignale zu verarbeiten und an die Sinnesorgane an der Hinterhand des Käfers zu senden.

Die Arbeit baut auf früheren Experimenten zur Insektenbekämpfung an der Nanyang Technological University in Singapur auf und könnte eines Tages zu Cyborg-Insekten führen, die viel effizienter als Roboter in gefährliche Bereiche eindringen können.

„Die Batterien in kleinen Robotern sind schnell leer, sodass die Zeit für die Erkundung kürzer wird“, sagte Fukuda. „Ein entscheidender Vorteil (eines Cyborg-Insekts) besteht darin, dass sich das Insekt bei seinen Bewegungen selbst bewegt, sodass der benötigte Strom bei weitem nicht so hoch ist.“

Fukuda und sein Team wählten Madagaskar-Fauchschaben für die Experimente aus, weil sie groß genug sind, um die Ausrüstung zu tragen, und keine störenden Flügel haben. Auch wenn Rucksack und Folie auf den Rücken geklebt sind, können die Käfer kleine Hindernisse überwinden oder sich beim Umdrehen wieder aufrichten.

Die Forschung hat noch einen langen Weg vor sich. In einer kürzlich durchgeführten Demonstration verwendete der Riken-Forscher Yujiro Kakei einen spezialisierten Computer und ein drahtloses Bluetooth-Signal, um der Cyborg-Kakerlake zu sagen, dass sie nach links abbiegen soll, wodurch sie sich in diese allgemeine Richtung krabbelte. Aber als das „richtige“ Signal gegeben wurde, drehte sich der Fehler im Kreis.

Die nächste Herausforderung ist die Miniaturisierung der Komponenten, damit sich die Insekten leichter bewegen können und die Montage von Sensoren und sogar Kameras möglich ist. Kakei sagte, er habe den Cyborg-Rucksack mit Teilen im Wert von 5.000 JPY (ca.

Der Rucksack und die Folie können entfernt werden, sodass die Kakerlaken im Terrarium des Labors wieder zum Leben erweckt werden können. Die Insekten werden in vier Monaten geschlechtsreif und können in Gefangenschaft bis zu fünf Jahre alt werden.

Über die Katastrophenrettung hinaus sieht Fukuda breite Anwendungsmöglichkeiten für den Solarzellenfilm, der aus mikroskopisch kleinen Schichten aus Kunststoff, Silber und Gold besteht. Der Film könnte in Kleidung oder Hautpflaster zur Verwendung bei der Überwachung von Vitalfunktionen eingebaut werden.

An einem sonnigen Tag könne ein mit dem Material bedeckter Sonnenschirm genug Strom erzeugen, um ein Mobiltelefon aufzuladen, sagte er.

© Thomson Reuters 2022


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