生命を宿す人工皮膚を開発した日本の科学者

日本の科学者は、バイオハイブリッドロボットの開発に役立つ、生命を宿す人工皮膚を開発しました。バイオハイブリッドロボットとは、生体材料と人工材料を組み合わせたロボットです。

この方法は、6月9日にジャーナル「Matter」に発表されました。

研究チームは、ロボットの指に皮膚のような質感と、水を弾く機能、自己修復機能を与えることができました。

東京大学の教授である竹内章治は、「指は少し『汗をかいている』ように見えます。電気モーターで動く指なので、モーターのクリッキング音と実物のような指の見た目の調和は興味深いです」と述べています。

科学者たちは、人間と交流するためのロボットを開発する際に、人間のような外見を持たせることを目指しています。人間のような外見を持つことで、ロボットのコミュニケーション能力と親しみやすさが向上するからです。

人工シリコン皮膚の限界

現在のロボット用に開発された人工皮膚は、シリコンで作られています。シリコン皮膚は人間の外見を模倣していますが、細かいしわや皮膚特有の機能を再現することはできません。さらに、ロボットを覆うための生体皮膚シートを製造することも難しく、不均一な表面のロボットに皮膚シートを適応させることも難しいです。

竹内は、「その方法では、皮膚シートをカットして合わせることができる熟練した職人のような技術が必要です。皮膚細胞を効率的に表面に覆うために、ロボットを直接皮膚組織で覆う方法を確立しました。その結果、ロボットの指にシームレスな皮膚被覆を実現することができました」と述べています。

生体皮膚の構築

研究チームは、ロボットの指をコラーゲンと人間の皮膚線維芽細胞の溶液で満たしたシリンダーに浸しました。コラーゲンと線維芽細胞は、人間の皮膚の結合組織を構成する主要な成分です。竹内によると、この方法の成功は、コラーゲンと線維芽細胞の混合物が自然に収縮してロボットの指に適合することによるものです。

この層は、次の細胞層が付着するための基礎を提供します。この細胞層は、人間の表皮角化細胞で構成されており、皮膚の最外層を占める細胞の90%を占めます。これにより、ロボットは皮膚のような質感と水分保持バリア特性を獲得します。

皮膚は、ロボットの指が曲がったり伸びたりするのに十分な強度と弾性を示しました。最外層は、ツィップで持ち上げたり水を弾いたりするのに十分な厚さでした。さらに興味深いのは、この皮膚が自己修復能力を示したことです。つまり、人間の皮膚と同様に、損傷を自動的に修復することができます。

竹内は、「ロボットの表面に皮膚組織がどのように適合するかは驚きです。しかし、これはロボットを生体皮膚で覆うための第一歩にすぎません」と述べています。

しかし、この種の生体皮膚にはまだ課題があります。たとえば、自然な皮膚よりも弱く、生存するために常に栄養素の供給と廃棄物の除去が必要です。

研究チームは、これらの課題を克服するために、皮膚に高度な機能構造を組み込むことを目指しています。例えば、毛穴、爪、感覚神経、汗腺などです。

竹内は、「私は、ロボットに生きている皮膚を与えることが、ロボットに生きている生物のような見た目と感触を与えるための究極の解決策であると思います。なぜなら、皮膚は動物の体を覆う同じ材料だからです」と述べています。