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　トピックス　

ロボット駆動システム動向
～小型化の究極形といえる分子ロボットにおいては、
異質なメカニズムによる駆動システムも活躍！

ロボットの定義はミクロの世界まで広がっている！
ロボットの定義はさまざまであるが、ここでは、「センサー等により外部環境から情報を得て、その得られた情報を処理・判断し、その結果に応じて、駆動システムを通して、環境に対して働きかけるもの」と定義することができる。

これまで、ロボットというと、初期に普及した産業用ロボットが頭に浮かぶことが多い。ただ、これからのロボットは、IoT におけるインターフェイスデバイスとして、人と親和性が高く、さらにAI が加わって、その活躍できる領域は劇的に広がっていくとみられている。こうして新たに登場してきたコミュニケーションロボットは、産業用ロボットとは異なる点がある。

産業用ロボットは、基本的にモノや機械が相手なので、決められた作業を、的確かつスピーディーに行なうことが求められ、それ以外の機能はあまり要求されないことが多い。

しかし、コミュニケーションの場合は、相手が人間なので単に機能をこなすだけではなく、まずは、人に対して危害を加えることがないように、その素材や動作もおのずから異なってくる。対象も、工業製品のように規格化されていない千差万別のものが対象となるので、つかむという動作一つとっても、容易ではない。

そこに求められることは、的確であると同時に、繊細さやしなやかさということになる。そして、そのことはロボットを駆動するシステムにも影響することとなる。

さらに、ロボットの応用範囲は拡大の一途をたどっている。それに伴って、微小化傾向もとどまるところを知らず、マイクロロボットなどが登場してきている。さらに最近では、分子サイズの分子ロボットもロボットの定義に当てはまる。そこでは、まったく異質な駆動システムが機能している。

　内容目次　

《次世代電池シリーズ》
●次世代電池シリーズ（5）金属空気電池の新展開　（3～31ページ）
～Li空気電池やAl空気電池、Mg空気電池を中心に新たな展開が始まっており、
　二次電池としての実用化時期も早まる～

1．はじめに
1-1．金属空気電池は燃料電池の一種
1-2．エネルギー密度が1桁以上高い
【表1．金属空気電池の主な負極金属とその特性（-air）】
【図1．各種デバイスのエネルギー密度と出力密度】
1-3．金属空気電池のタイプ別の概況
【図2．一般の電池（左）と金属空気電池（右）の負極活物質の収蔵量】
(1）亜鉛空気電池の動向
①ボタン型でも容量が大きい
【図3．ボタン型亜鉛空気一次電池の基本構造）】
②亜鉛空気二次電池も製品化
【図4．亜鉛空気二次電池の製品事例（左・中）と次世代型試作セル（右）】
(2)マグネシウム空気電池の動向
①非常用電池として商用化
【図5．マグネシウム空気一次電池の発電メカニズム】
②Mg燃料電池発電と「Mg循環」
【表2．代表的なエネルギーキャリアの利点と課題】
【図6．マグネシウムの循環図】
(3)リチウム空気電池の動向
①大容量でも大幅に軽量化
【図7．同容量のLIBとLAB（左：概念図）とLABのエネルギー密度（右）】
②ソフトバンクがLABの開発に参入
【図8．リチウム空気二次電池の概念図】
(4)その他の金属空気電池の動向
①アルミ空気電池の注目技術
【図9．EV用メカニカルチャージ方式のAl空気電池（試作例）】
②水素/空気二次電池の実用化
【図10．水素/空気二次電池の電池反応】
1-4．金属空気電池の市場見通し
【図・表1．金属空気電池のWW市場規模推移・予測（金額：2018-2030年予測）】
【図・表2．金属空気電池WW市場の二次電池の割合（金額：2018年）】
【図・表3．金属空気電池WW市場の二次電池の割合（金額：2030年）】
【図・表4．金属空気二次電池WW市場の2030年の内訳（金額：2030年）】
2．注目企業・研究機関の取り組み
2-1．ファルタ・マイクロバッテリー・ジャパン株式会社/VARTA AG
【図11．VARTA製空気亜鉛電池「パワーワン」シリーズ】
2-2．冨士色素株式会社/GSアライアンス株式会社
【図12．2013年のアルミニウム空気電池試作品と充放電カーブ】
【図13．2017年のアルミニウム空気電池試作品と充放電カーブ】
2-3．古河電池株式会社
【図14．マグネシウム空気電池「MgBOX」（左）と「MgBOX slim（右）】
【表3．Mg空気電池とMg燃料電池発電システムの事業化構想】
2-4．国立研究開発法人 物質・材料研究機構（NIMS）
【図15．CNTシート正極のコイン型LAB（左）と放電析出物（Li2O2）の消失（右）】
【図16．20回サイクル後のデンドライト発生の違い（右：新電解液）】
【図17．パッシブ型並列スタックの概念図と試作品（右）】

《次世代市場トレンド》
●バイオMEMS動向　（32～57ページ）
～低侵襲性、安全性、低コストが鍵、本格的な導入が始動する！～

1．MEMSとは
2．ヘルスケア用MEMS
3．バイオMEMS
4．バイオMEMSの具体的応用事例
4-1．血液中の癌細胞を検知するMEMSチップ
4-2．緑内障の診断用MEMSセンサー
5．バイオMEMSおよび関連分野の市場規模推移と予測
【図・表1．MEMS全体とヘルスケア、バイオ関連分野の国内市場規模推移と予測
（金額：2017-2022年予測）】
6．バイオMEMSに関連する企業・研究機関の取組動向
6-1．アルバック成膜株会社
6-2．国立大学法人大阪大学
6-3．国立大学法人香川大学
【図1．医療用MEMS内視鏡センサー】
【図2．動物の胃内圧力測定結果】
6-4．国立大学法人群馬大学
6-5．国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）
6-6．公立大学法人首都大学東京
【図3．CD型マイクロチップの構造】
【図4．有機ELと有機フォトダイオードを用いる蛍光検出器】
【図5．CD型マイクロチップ】
【図6．携帯型ELISA装置（120×60×55mm、310g）】
6-7．国立大学法人東京医科歯科大学
【図7．ソフトコンタクトレンズ型血糖値センサー】
【図8．マウスガード型グルコースセンサー】
6-8．国立大学法人東京工業大学
【図9．細胞培養デバイス用電極アレイ】
【図10．電極付細胞培養デバイス】
【図11．電極付細胞培養デバイスで細胞培養している様子】
【図12．電極付細胞培養デバイスを用いた癌細胞の活動電位測定結果】
6-9．国立大学法人東京大学
6-10．国立大学法人東北大学
【図13．さまざまな医療用MEMSのアイデア事例】
6-11．国立研究開発法人理化学研究所
6-12．STMicroelectronics NV.（ST）（スイス）
7．バイオMEMSの将来展望

●スマートヘルスケアにおけるセンシングウェアの市場動向(2)　（58～69ページ）
～スマートウェアは拡大するも障壁となる医用機器・アプリとしての認定が市場を左右する～

1．医療機器としての認可（認証）
2．技術の変遷と現在のスマートウェア
2-1．スマートヘルスケアの進展
【図1．スマートヘルスケアの進展のイメージ】
2-2．スマートヘルスケアのプレイヤー
3．スマートウェア市場への参入企業
3-1．ミツフジ株式会社
（1）製品概要
【表1．ミツフジの製品概要】
（2）他社との提携など（概要）
【表2．ミツフジの他社との提携など】
3-2．東洋紡STC株式会社
（1）製品概要
【表3．東洋紡STCの製品概要】
（2）他社との提携など（概要）
【表4．東洋紡STCの他社との提携など】
3-3．東レ株式会社
（1）製品概要
【表5．東レの製品概要】
（2）他社との提携など（概要）
【表6．東レの他社との提携など】
3-4．グンゼ株式会社
（1）製品概要
【表7．グンゼの製品概要】
（2）他社との提携など（概要）
【表8．グンゼの他社との提携など】
3-5．倉敷紡績株式会社
（1）製品概要
【表9．クラボウの製品概要】
（2）他社との提携など（概要）
【表10．クラボウの他社との提携など】
4．スマートウェア市場の動向
4-1．期待と課題
4-2．スマートウェア市場推移
【図・表1．スマートウェア関連（ウエア・素材）市場推移（金額：2018-2022年予測）】

《注目市場フォーカス》
●ロボット駆動システム動向　（70～95ページ）
～小型化の究極形といえる分子ロボットにおいては、異質なメカニズムによる駆動システムも活躍！～

1．ロボットの定義はミクロの世界まで広がっている！
2．ロボット駆動システムの役割
2-1．アクチュエーター
2-2．減速機
2-3．エンコーダー
2-4．伝導機構
3．ロボット駆動システムの適用分野
3-1．産業用ロボット
3-2．コミュニケーションロボット
3-3．マイクロロボット
3-4．分子ロボット
4．ロボット用モーターの市場規模推移と予測
【図・表1．ロボット用モーターの国内およびWW市場規模推移と予測（金額：2017-2022年予測）】
【図・表2．ロボット用モーターのロボットの種類別国内市場規模推移と予測（金額：2017-2022年予測）】
5．ロボット用モーターのシェア
【図・表3．ロボット用モーターの国内市場における企業シェア（金額：2018年）】
6．ロボット駆動システムに関連する企業・研究機関の取組動向
6-1．アダマンド並木精密宝石株式会社
6-2．ヴイストン株式会社
6-3．コアレスモーター株式会社
6-4．シチズン千葉精密株式会社
6-5．シンフォニアテクロニジー株式会社
6-6．ダブル技研株式会社
【図1．「D-Hand TypeA5」の写真】
【図2．「D-Hand TypeA3M」の写真】
【図3．「D-Hand」の「協調リンク機構」を模式的に示した図】
6-7．国立大学法人東京工業大学
【図4．仮想現実シミュレーションを用いたDNAオリガミ全原子モデル（45万原子）の可視化】
（1）アメーバ型分子ロボット（東北大学大学院工学研究科　野村慎一郎准教授）
【図5．アメーバ型分子ロボットの模式図】
（2）アクチン線維を利用した細胞サイズの巨大リポソームの形態操作（名古屋大学大学院理学研究科　瀧口金吾講師）
【図6．細胞と同等サイズのリポソームの変形運動】
（3）光応答性ペプチドによる走光性リポソームの創製（鳥取大学大学院工学研究科　松浦和則教授）
【図7．光刺激によるナノファイバー形成を駆動力としたリポソームの運動促進】
6-8．国立大学法人東京大学
6-9．日本電産サンキョー株式会社
【図8．日本電産サンキョーのサーボモーターのラインナップ】
【図9．日本電産サンキョーが開発した磁気式エンコーダー】
6-10．日本ムーグ株式会社
【図10．日本ムーグのサーボモーター製品】
6-11．双葉電子工業株式会社
【図11．ロボット用コマンド方式サーボRS405CBのカットモデル】
【図12．無人機用サーボの外観】
6-12．株式会社安川電機
7．ロボット用モーターの将来展望

《タイムリーコンパクトレポート》
●LEDディスプレイ市場　（96～100ページ）
～マイクロLEDの次の目当ては「スマートウォッチ」、「HMD」、
　「自動車」超小型LEDのオンリーワンバリューを訴求しOLEDと差別化～

1．市場概況
2．セグメント別動向
2-1．マイクロLEDディスプレイ
2-2．ミニLEDディスプレイ
3．注目トピック
3-1．誘導方式について
4．将来展望
【図1．マイクロLED及びミニLEDディスプレイ市場規模予測（数量：2018-2027年予測）】

《あとがき》
読者アンケート「興味を持ったレポート」トップ3 予想 （101ページ）