ロボットの顔を覆うために設計された、研究室で培養された自己治癒力のある人間の皮膚

産業が大きく進歩した後でも、ヒューマノイドロボットは不気味の谷の中にしっかりと留まっている。そして、日本のチームが研究室で開発した新しい皮膚は、ロボットの不気味さを軽減することはできないかもしれないが、将来的には美容整形手術やその他の医療処置に役立つ医療ツールになるかもしれない。

6月25日にCell Reports Physical Science誌に掲載された研究で詳述されているように、東京大学のエンジニアらは、人間の細胞から培養したバイオエンジニアリング皮膚をあらゆる表面形状に接着する方法を開発した。既存の手法では、類似の組織を表面に接着するために小型のアンカーやフックに頼ることが多いが、その有用性は限られており、移動中に簡単に損傷を受けてしまう。

しかし、今回のケースでは、研究者らは研究室で培養した皮膚に極小の V 字型の穴を開けて柔軟性を高め、コラーゲン ゲルを塗布しました。ゲルの粘性により通常は小さな切開部分に浸透しませんが、エンジニアらはプラスチック接着プロセスでよく使用される水蒸気ベースのプラズマ処理を使用しました。これにより皮膚の親水性が高まり、コラーゲンが穴に浸透して靭帯のように皮膚をその下層表面に結合できるようになりました。

「人間の皮膚靭帯構造を模倣し、固体材料に特別に作られたV字型の穴を使用することで、皮膚を複雑な構造に結合する方法を発見しました」と、責任著者で機械情報学の教授である竹内正治氏は声明で述べた。「皮膚の自然な柔軟性と強力な接着方法により、皮膚は裂けたり剥がれたりすることなく、ロボットの機械部品と一緒に動くことができます。」

しかし、粘着性が向上したとしても、そのぬるぬるした光沢はちょっと気持ち悪いというだけでなく、研究室で作られた皮膚にとって悲惨な結果をもたらす可能性があります。

「開発プロセス中に柔らかく湿った生体組織を操作することは、この分野の外の人が考えるよりもはるかに困難です。たとえば、無菌状態が維持されなければ、細菌が侵入して組織が死んでしまいます」と竹内氏は続ける。しかし、それがうまくできるようになった今、「生きた皮膚はロボットにさまざまな新しい機能をもたらすことができます」。

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研究チームは、この斬新な技術を実証するために、生きた皮膚の層を人間の 3D 顔モデルと、ロボット アクチュエータを備えた小さな 2D「顔」に取り付けました。皮膚は人間の頭の丸みを帯びた特徴に効果的に密着しただけでなく、アクチュエータを使用した操作にも耐え、基本的な笑顔を形成しました。

竹内氏自身が認めているように、この滑らかな皮膚は「人間の外見をある程度再現しただけ」だが、それがチームの設計の主眼ではない。彼らの技術をチップ上の臓器の作成に例えると、将来のチップ上の顔は、皮膚の老化、形成外科手術、再建手術、化粧品の研究に新たな道を開くかもしれない。埋め込みセンサーと組み合わせれば、新世代のロボットはより優れた環境認識機能を備えることになるかもしれない。

今後、竹市氏と共同研究者は、表面のしわや厚い表皮を形成できる機能を追加して、より人間に近い例を作りたいと考えている。しかし、研究室で作られたロボットの皮膚がそれだけでも不快だと思うなら、覚悟しておいた方がいいかもしれない。

「汗腺、皮脂腺、毛穴、血管、脂肪、神経を組み込むことで、より厚く、よりリアルな皮膚を実現できると考えています」と竹内氏は語った。人間やロボットにとって、これらすべてが笑顔になるかどうかはまだ分からない。