マイクロロボットとは？医療・製造分野で活躍する超小型ロボット技術を解説

医療分野での精密治療から製造現場での微細加工まで、従来のロボットでは対応できなかった領域での活用が期待されているのがマイクロロボットです。微小なサイズを活かし、人体内部での治療や微細な部品の製造など、これまでにない技術が実現しつつあります。特に医療分野では、従来は困難だった体内での精密治療を可能にする新しいツールとして、実用化に向けた開発が加速しています。

本記事では、マイクロロボットの基礎知識から具体的な活用分野まで、わかりやすく説明していきます。

マイクロロボットは、人の手のひらにも収まるような極めて小さなロボットを指す言葉です。従来のロボットを単に小さくしただけではなく、「特定の目的のために設計された精密機械」とも言えるでしょう。

大きさによって「ナノロボット（1マイクロメートル以下）」「マイクロロボット」「ミリロボット（1センチメートル以下）」といった分類もありますが、微小なロボット全般を指してマイクロロボットと呼ぶこともあります。

この微小なサイズは、人体内部での治療や微細な製造工程など、従来のロボットでは対応できなかった領域での活用を可能にします。また、小型化による省資源化や、多数のロボットを連携させることによる新しい作業方法の実現なども期待されています。

マイクロロボットの実現には、以下の3つの技術が重要です。これらの技術の組み合わせにより、微小な世界での精密な作業が可能になります。

マイクロロボットの駆動には、従来のモーターとは全く異なるアプローチが必要です。最も一般的なのは磁気駆動方式で、外部から磁場をかけることでロボットを制御します。また、特殊な材料に光を当てることで動作を制御する光駆動方式や、周囲の環境と化学反応を起こして推進力を得る化学反応駆動方式なども研究されています。

マイクロスケールでの動作には、高度な制御技術が不可欠です。外部からの遠隔操作と自律制御を組み合わせることで、目的に応じた精密な動きを実現します。特に医療分野では、体内での正確な位置把握と移動制御が重要になるため、画像認識技術と組み合わせた高度な制御システムの開発が進められています。

マイクロロボットの製造には、半導体製造技術を応用したMEMS（微小電気機械システム）技術が用いられます。また、最新の3Dプリンティング技術や、特殊な材料の自己組織化を利用した製造方法も開発されています。これらの技術により、微細な構造を持つロボットの効率的な製造が可能になってきています。

マイクロロボットは、その微小なサイズと精密な制御性を活かし、さまざまな分野での活用が進められています。特に医療、製造、研究開発の分野では、従来の技術では実現できなかった新しい可能性が開かれつつあります。それぞれの分野で、具体的にどのような活用が期待されているのか見ていきましょう。

（引用元：未来コトハジメ ）

医療分野では、体内での精密な治療を可能にするツールとしての期待が高まっています。がん細胞への直接的な薬物投与や、血管内での検査・治療など、これまでにない治療方法の実現を目指した研究が進められています。特に低侵襲手術（患者の体への負担を減らした、体に優しい手術）の分野では、マイクロロボットを使用することで、患者の負担を大幅に軽減できる可能性が示されています。

（引用元：AXIS Web）

製造現場では、特に微細な作業を必要とする半導体製造プロセスでの活用が期待されています。マイクロロボットを使用することで、これまで人の手や従来の機械では難しかった精密な検査や組立作業が可能になります。また、製品の品質管理においても、微細な欠陥の検出など、新たな検査手法の実現が期待されています。

（引用元：Mind the GRAPH）

バイオテクノロジーなどの研究現場では、細胞レベルでの操作や分析を可能にするツールとして注目されています。個々の細胞の観察や操作、新材料の特性評価など、これまでにない精密な実験・研究が可能になってきています。

マイクロロボットの実用化に向けては、いくつかの重要な技術的課題が存在します。最大の課題は、電源の確保です。ロボットの小型化に伴い、従来のバッテリーが使用できないため、新たな電力供給方法の開発が必要です。また、特に医療分野での活用においては、生体適合性（生体組織や器官と親和性があり、異物反応や拒絶反応などを生じない性質）を確保することも重要な課題となっています。

量産化技術の確立も大きな課題です。現状では個別の研究用試作ロボットが中心ですが、実用化に向けては、よりコスト効率の良い製造方法の確立が不可欠です。さらに、実環境での安定した動作を実現するための制御技術の向上も重要な課題となっています。

マイクロロボットの技術は、研究段階から実用化フェーズへと着実に歩みを進めています。特に医療分野では、低侵襲治療や精密投薬などにおいて、臨床試験に向けた開発が進められています。製造分野でも、品質検査や微細加工などの領域で実証実験が始まっています。

マイクロロボットは、これまで人間の手では到達できなかった微小な世界での作業を実現する新たな手段となります。技術的な課題は残されているものの、その解決に向けた取り組みは着実に進んでおり、近い将来、医療や製造分野により大きな変化をもたらすことが期待されています。