科学者はロボットのために生きた人間の皮膚を作ります

アクションヒーローから悪役の暗殺者まで、生き物や人工素材で作られたバイオハイブリッドロボットは、多くの空想科学小説の中心であり、今日のロボットの革新に影響を与えてきました。 人間のようなロボットが私たちの日常生活の中で歩き回るまでにはまだ長い道のりがありますが、日本の科学者はロボットに生きた人間の皮膚を作成することで私たちを一歩近づけています。 開発した手法は6月9日にジャーナルに発表されました 質問ロボットの指に肌のような質感を与えるだけでなく、疎水性と自己修復機能も提供しました。

「指は、増殖培地からまっすぐにわずかに「汗ばむ」ように見えます」と、東京大学の教授である筆頭著者の竹内昌治は言います。 「指は電気モーターで動くので、本物のように見える指と一緒にモーターのカチッという音が聞こえるのも面白いです。 »»

人間のように「本物」に見えることは、ヘルスケアおよびサービス業界で人間との対話を頻繁に行うヒューマノイドロボットの最優先事項です。 人間の外見は、コミュニケーションの効率を改善し、共感を生み出すことができます。 現在ロボット用に開発されているシリコーンスキンは、人間の外観を模倣することができますが、しわなどの繊細なテクスチャーに関しては不十分であり、皮膚固有の機能を欠いています。 ロボットを覆うために生きた皮膚のシートを作る試みも、表面が凹凸のある動的な物体にそれらを取り付けることが難しいため、成功は限られていました。

「この方法では、皮の葉をカットして調整できる熟練した職人の手が必要です」と竹内氏は言います。 「皮膚細胞で表面を効果的に覆うために、ロボットの周囲に皮膚組織を直接成形する組織成形プロセスを開発しました。これにより、ロボットの指でシームレスな皮膚を覆うことができます。 »»

皮膚を作成するために、チームはまず、皮膚の結合組織を構成する2つの主要なコンポーネントであるコラーゲンとヒトの皮膚線維芽細胞の溶液で満たされたシリンダーにロボットの指を浸しました。 竹内氏によると、この研究の成功は、コラーゲンと線維芽細胞のこの混合物が収縮し、収縮し、指にぴったりとフィットするという自然な傾向にありました。 カラープライマーと同様に、この層は、細胞の次の層であるヒト表皮ケラチノサイトを付着させるための均一な基盤を提供しました。 これらの細胞は皮膚の最外層の90%を構成し、ロボットに皮膚のような質感と保湿バリア特性を与えます。

作成された皮膚は、ロボットの指がカールして伸びるときの動的な動きをサポートするのに十分な強度と弾力性を備えていました。 最外層はピンセットで持ち上げて水で押し戻すのに十分な厚さであり、次のような特定のタスクを実行するときにさまざまな利点を提供します。 傷ついたとき、加工された皮膚は、徐々に皮膚に変わり、関節の繰り返しの動きに抵抗するコラーゲン包帯の助けを借りて、人間のようにそれ自体を癒すことができます。

「皮膚組織がロボットの表面にうまく適応していることに驚いています」と竹内氏は言います。 「しかし、この作業は、生きた皮膚で覆われたロボットを作成するための最初のステップにすぎません。 発達した皮膚は自然の皮膚よりもはるかに壊れやすく、栄養素の絶え間ない供給と老廃物の除去なしでは長く生き残ることはできません。 次に、竹内と彼のチームは、これらの問題を解決し、感覚ニューロン、毛包、爪、汗腺などのより洗練された機能構造を皮膚に組み込むことを計画しています。

「生きている皮膚は、動物の体を覆うのとまったく同じ素材なので、ロボットを生き物のように見せたり感じさせたりするための究極のソリューションだと思います」と竹内氏は言います。

この研究は、JSPS科学研究費助成事業(科研費)および日本学術振興会早期キャリア科学者助成事業(科研費)からの資金提供により支援されました。

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Sako Masahiro

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