人工イオン皮膚の進化を支える皮膚のようなセンサー

トロント大学の研究者グループは、超ストレッチ性、透明性、自己発電性を持つセンサーを開発しました。このセンサーは、人工イオン皮膚の進化を支えるものです。センサーは、人間の皮膚の複雑な感覚を記録することができ、これは人工皮膚の開発における大きな障害でした。

新しい技術はAISkinと呼ばれています。研究者たちは、この新しい技術が、ウェアラブルエレクトロニクス、パーソナルヘルスケア、ロボティクスにおいて重要な役割を果たすと考えています。

リウ教授の研究所は、イオン皮膚とソフトロボティクスの分野でブレークスルーを目指しています。

「これはハイドロゲルなので、安価で生体適合性があります。皮膚に貼付けても毒性はありません。接着性も高く、剥がれにくいので、多くの応用が可能です」とリウ教授は述べています。

AISkinは接着性があり、2つの反対に帯電したストレッチ性物質のシートで構成されています。これらの物質はハイドロゲルと呼ばれています。研究者たちは、負と正のイオンを重ねて、ゲルの表面に「感知接点」を作成しました。

感知接点は、AISkinがひずみ、湿度、または温度の変化にさらされたときに作動します。これらは、電気信号として測定できる制御されたイオンの移動を引き起こします。

「人間の皮膚を見てみると、熱や圧力を感じる方法は、イオンを介して情報を伝達する神経細胞と同じです。私たちの人工皮膚も実際にはそれほど異なっていません」とリウ教授は述べています。

AISkinは強固でストレッチ性があります。

ビンビン・インはマギル大学から訪問している博士課程の学生で、リウ教授の研究所でプロジェクトを主導しています。

インによると、「人間の皮膚は約50パーセント伸縮できますが、私たちのAISkinは長さの400パーセントまで伸縮できます」ということです。

研究者たちは、研究結果をMaterials Horizonsに発表しました。

新しいAISkinは、複数の身体パラメータを測定できる皮膚のようなFitbitなどの技術の開発につながる可能性があります。他の技術には、手の表面に貼付けることができる接着性タッチパッドがあります。

「これは、トレーニングの厳しさを測定したいアスリートや、ゲームをプレイするためのウェアラブルタッチパッドとして機能することができます」とリウ教授は述べています。

この技術は、筋肉リハビリテーションの進歩も測定できます。

「例えば、患者が手のリハビリテーションを行っている場合、ヘルスケアワーカーは指の屈曲運動を監視できます」とリウ教授は述べています。

この技術は、ソフトロボティクス、または柔軟なロボットの分野でも役割を果たす可能性があります。例えば、繊細な物体を扱う工場でのソフトロボットグリッパーが挙げられます。

研究者たちは、AISkinがソフトロボットに統合され、食物の温度や物体を扱うために必要な圧力などのデータを測定できることを望んでいます。

研究所は、AISkinを進化させ、センサーのサイズを小さくする作業に取り組みます。バイオセンシング機能が追加され、体液中の生物分子を測定できるようになります。

「この研究をさらに進めれば、スマートバンドエイドのようなものを開発できるかもしれません。傷の治癒には呼吸性、湿度バランスが必要です。イオン皮膚は自然な次のステップのように感じます」とリウ教授は述べています。