中国の清華大学航天航空学院、フレキシブル電子技術実験室の張一慧教授による研究チームが先日、人間の皮膚と同じように3次元構造を持ち、圧力、摩擦、ひずみの3種類の信号を同時に感知できる電子皮膚の開発に成功した。 

■電子皮膚の課題は、圧力・摩擦・ひずみの同時感知
張教授によると、皮膚が外部からの刺激を鋭敏に感知できるのは、内部に触覚細胞が高密度に多数配置されて3次元空間が構成されているためだという。電子皮膚が正確な触覚を実現する上で必要な、圧力、摩擦、ひずみの信号を同時に感知、解読することは非常に難しいとされてきた。

■人間の皮膚とほぼ同じ構造、性能を再現
研究チームは表皮、真皮、皮下組織という人間の皮膚と同じで、なおかつ性能も近い構造を持つ3次元電子皮膚を初めて開発。 電子皮膚の浅い部分と深い部分にそれぞれセンサーと回路を分布させており、浅い部分には外力への感度が高いセンサーを、深部には皮膚の歪みに対する感度が高いセンサーをといった具合に、部位によって異なるセンサーを配置した。

■指先ほどの大きさに240個のセンサー
張教授によると、人差し指の指先ほどの大きさの電子皮膚の中にわずか200〜300ミクロンというサイズの金属センサーが240個あり、人間の皮膚の触覚細胞と同じような空間分布をしているとのこと。電子皮膚が外部の物体に触れると、多数の内部センサーが連携して働き、センサーによって収集された信号がディープラーニングアルゴリズムと組み合わされた一連の伝送・抽出プロセスを経ることで、物体の硬軟や形状を正確に感知することができる。

■医療など幅広い分野での応用に期待
人間の皮膚感覚機能を模した電子皮膚は、将来的には医療用ロボットの指に搭載することにより疾病の早期診断や早期治療に役立つ可能性がある。また絆創膏のように体に貼り付けて、血中酸素や心拍数などの健康データをリアルタイムでモニターするという使い方もでいるという。今回開発された電子皮膚は、産業用ロボット工学、生物学的検出、生物学的検査・測定、ヒューマン・マシン・インタラクション（HMI）など、幅広い分野での応用が期待できる。

（出典：http://www.news.cn/tech/20240604/d8d7e5cf55c74a8a92fbea61dde9a3ea/c.html）

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