肌は 私たちの体の中で最大の器官であり、最も複雑でもあります。 顕微鏡で観察すると、脳と外界とのつながりを保ち、触覚、圧迫感、痛みを感じさせる無数の神経終末が見られます。 しかし、Zhenan Bao がそれを見ると、別の何かが見えます。
ポリマーの製造を専門とする化学エンジニアのバオにとって、皮膚は感覚器官であるだけでなく、素材でもあります。 彼女の言葉によると、柔軟でありながら伸縮性があり、自己修復性があり、生分解性でもあります。 Bao は電子皮膚という新たな分野で働いており、義肢やロボット工学で使用するために人間の皮膚の多くの機能を再現することを使命としています。 義肢を装着している人にとって、触覚は生活の質を計り知れないほど改善します。つまり、柔らかいものと硬いものを区別し、危険なほど鋭いものややけどするほど熱いものに損傷を与える前に気付くことができるようになります。
Bao が 2004 年にスタンフォード大学に入学したとき、研究者はほとんどいなかった。 柔軟なセンサー 触覚を模倣するために人工の手に巻き付けることができ、柔軟なディスプレイに関するバオの以前の経験が役立つことが証明されます。 2010 年までに、Bao と彼女の同僚は、非常に感度が高く、舞い降りる蝶のタッチを検出できる柔軟なセンサーを開発しました。
「現在の電子機器は非常に硬く、壊れやすく、かさばります」と Bao 氏は言います。 「しかし、それらすべてを皮膚のように作ることができれば、人間が電子機器と相互作用し、インターフェースする方法を完全に変える可能性があります。」 環境に対する自然な保護バリアを形成する私たちの皮膚は、人間とデバイスの間のインターフェースとしても機能する可能性があります.
バオ氏は、ロボット工学とプロテーゼに加えて、ウェアラブルの分野で電子スキン (e-skin) の潜在的な用途を見込んでいます。 第二の皮膚のように身体に装着され、センサーを使用して血圧、体温、またはグルコースと酸素レベルをリアルタイムで正確に測定するデバイスを想像してみてください。 「毎日の歩数や心拍数を測定するだけでなく、ウェアラブルに多くの関心が寄せられています」と Bao 氏は言います。
スタンフォード大学の Bao の研究室から出てくる 1 つの発明は、今後数年で製造され、臨床的にテストされる可能性があります。 の シリコンバレーのスタートアップ PyrAmesBao が共同設立した は、手首や足に巻き付けて、集中治療室で未熟児の血圧を監視するために使用できるソフト バンドを開発しています。 感染、組織、および神経損傷のリスクを伴う針を必要とせずに、動脈ラインが通常行うように血流を継続的に記録するように設計されています。 次に、バンドをタブレットとワイヤレスでペアリングして、血圧の変化をリアルタイムで監視します。
このような用途では、電子機器は最初から伸縮性と柔軟性を備えている必要があります。 バオの研究者チームは、これを念頭に置いて有機ポリマーを設計するために分子アプローチを採用しました。 ポリマーは、ペーパー クリップの長い鎖のように結合した多くの繰り返しモノマーで構成される大きな分子です。 これらのモノマーの構造を変更することで、研究者は材料を伸縮性にし、人体の上または内部にさえフィットするように形作ることができます.