近年、宇宙開発の更なる発展のため、資源補給なしで長期間の有人宇宙探査を行うための再生型環境制御・生命維持システム (ECLSS ： Environmental Control and Life Support System)が必要とされています。現在、人間から排出される便は廃棄 されていますが尿と同様に再利用が可能となればECLSSの性能を大きく高めることができます。既存の宇宙トイレでは便の再 利用を視野に入れておらず、便の移送が技術的な課題として存在します。間欠的に存在する粘度の高い固液混合流体を確実に 輸送できる技術は存在せず、これらの技術が確立されれば、宇宙空間における排泄物の移送に限らず、地上での化学プロセス や薬品などの搬送にも役立つと考えています。そこで、宇宙での排泄物搬送を目的とし、生物の腸管を規範とした蠕動運動型 搬送システムの開発を行っています。

我々の身の回りには食品や医薬品、工業製品として様々な形態の粉体が用いられている。既存の粉体搬送装置はベルトコンベアやスクリューコンベアなどが挙げられる。

著者らは印刷機で扱われている粉体である現像剤の搬送に着目した。一般的な印刷機では現像剤の搬送にスクリューコンベアが用いられている。しかし、スクリューコンベアと壁面間に生じるせん断力やスクリュの高速回転によるモータの温度上昇から粉体に塊が生じる凝集が生じる。そのため、現像剤の搬送には温度管理と搬送時の圧力を考慮しなくてはならなく、低せん断力、低温での高速搬送が求められている。 一方、著者らは腸管を模擬した搬送装置を開発してきた。腸管の小さな力で食塊を搬送する仕組みを規範とし、空気圧駆動によるゴム膨張を用いた搬送方法であれば、低せん断力、低温での粉体搬送が可能であると考えた。

近年，都市部の効率的な空間利用のために、建築物の高層化と地下空間の利用が進んでいる。高層化により、建物重量を支持する基礎構造が深く、大型化すること、地下に空間を作るために、施工時に地下から地上に搬送する土砂の量が増大している。 中村研究室で開発された蠕動運動型搬送装置は、各々の節が駆動して波を伝播し、内容物を節ごとに搬送するため、運搬する高さに依存せず連続的な土砂の搬送が期待できる。さらに、分岐・合流・曲がりに対応することで、様々な現場環境への対応が可能である。

特に地下が深い建物において掘削工事が施工計画・建設コスト・工期に与える影響は大きく、建設業の働き方改革に伴い生産性の向上が強く求められている現在、本工事の効率化は経済的・社会的に非常に大きな意義がある。

人間は摂取した食物を消化・吸収するために様々な消化器官があります。 消化器官の中でも腸管は別名「第二の脳」と呼ばれ、反射中枢を介さずに反射弓を構成する神経系（腸管神経系）を有しています。 そのため、腸の筋運動は内部からの機械的刺激によって脳からの指令とは独立して制御されています。 これまで本研究室では、腸管を模倣した空気圧駆動の蠕動運動型混合搬送装置の開発を行ってきました。 しかし、予めプログラムされた動きを行うシーケンス制御に留まっていました。 そこで、本装置に腸管神経システムを導入することで、効率的な装置駆動を実現することができ、さらに複雑な腸管神経系の仕組み解明にも繋がると考えています。 本研究では、腸管のようなセンシングシステムの構築、機械学習による内部状態推定、自律的な運動パターンの生成を行うことを目指しています。