日本科學(xué)家研發(fā)仿生皮膚：柔軟延展還可觸探到腫瘤部位

　　2003年，他開始將硬邦邦的電子材料——如硅膠——置換成靈活、有機的材料，譬如二萘并-并二噻吩(DNTT)，這種材質(zhì)常用于制作紙幣上的安全箔條。

　　一開始，他選擇用柔軟且能與生物兼容的有機半導(dǎo)體來連接傳感器，使之具備可檢測壓力和30-80度溫度的能力。

　　然后，他把這些材料鋪到“有源矩陣”方格網(wǎng)中(該材料常用于制作液晶顯示屏)，讓每個傳感器在網(wǎng)格中都有自己的一個確切坐標(biāo)。

　　這就避免了纏結(jié)電線的需要。

　　之后他還想出了個絕妙的主意。

　　Someya的同事們都把傳感器放置于剛性表面上，如超薄玻璃和鋼箔上，而Someya的團隊則選擇了放到塑料薄膜上。

　　塑料不僅出乎意料地結(jié)實，而且還便宜，裹在機器人尖細的金屬手指上也不會破。

　　這是世界上第一款超薄又柔韌的電子皮膚。

　　想象力的延展

　　盡管取得了這些成果，Someya的研究還面臨著一個重大的難題——這電子皮膚不能伸展。

　　與此同時，美國的普林斯頓大學(xué)中，一組由席格德·瓦克納教授帶領(lǐng)的團隊已經(jīng)開始用橡膠作為表面材質(zhì)制造可伸展的電子皮膚。

　　Someya 的團隊很快進行了學(xué)習(xí)，并開始將他們的有機傳感器網(wǎng)格用噴墨印刷的方式印到塑料薄膜上，然后將其壓縮至預(yù)先拉伸開的橡膠基底上。

　　松開橡膠后，塑料薄膜便收縮回來，且具有紋路——就像真的皮膚一樣——而再次拉伸橡膠的時候，薄膜也會伸展開來。

　　這一材質(zhì)能夠貼進機器人關(guān)節(jié)的凹槽里，就像把聚乙烯膜貼在它的手臂上一樣。

　　他的電子網(wǎng)格可以被拉伸放大至250%，然后像揉紙團一樣弄皺后，從一米高處扔下也不會破損。

　　這可能有違邏輯，但是塑料電子皮膚越薄，它們就越結(jié)實。

　　2005年到2013年之間，Someya 和他的團隊不斷制造越來越薄的塑料膜，最后完成的塑料膜厚度僅為1微米，是普通塑料包裹膜厚度的十分之一。

　　它的敏感度可與人類皮膚相提并論了。

　　Someya說：“此時，我們意識到，電子皮膚不應(yīng)只限于用在機器人身上。我們開始將超薄塑料膜放到人類的皮膚表面?！?/p>

　　超靈敏人類將出現(xiàn)

　　2014年，Someya團隊在一次手術(shù)中把一片電子皮膚放到一只老鼠的心臟上長達三小時。

　　這一智能皮膚良好呈現(xiàn)出了老鼠的心電圖信號，能夠檢測到老鼠心臟缺陷的狀態(tài)。

　　Someya說：“這一技術(shù)在未來可能會用于人類醫(yī)學(xué)?！?/p>

　　使用電子皮膚給心臟帶來的壓力會比傳統(tǒng)電極要小。

　　斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系的鮑哲南教授正在開發(fā)能進行生物降解的材料，這意味著，放入人體中的電子皮膚將無需移除。

　　鮑教授說：“可移植的醫(yī)學(xué)設(shè)備可以測量心電圖、特定器官的大小和其隨時間流逝而發(fā)生的變化?！?/p>

　　2015年，鮑的團隊發(fā)布的論文稱，超聲波近距離傳感器已經(jīng)在機器人身上進行實驗，以防止它們與物體發(fā)生排斥反應(yīng)，而這一技術(shù)也可以用于檢測光憑觸摸無法診斷出的小型體內(nèi)腫瘤。

　　今年早些時候，Someya的團隊發(fā)布了一款可監(jiān)測氧氣含量的電子皮膚。

　　其指數(shù)可通過微電子元素以紅、綠或藍顯示出來。

　　你手上的超薄電子皮膚能在運動狀態(tài)下作為電子顯示屏來使用。

　　它還能用于多種商業(yè)用途，例如播放媒介。

　　Someya的最終目標(biāo)是，這樣的電子皮膚能用在手術(shù)中，檢測人體器官內(nèi)的氧氣含量。

　　不過，電子皮膚的另一用處則能夠增強當(dāng)今外科修復(fù)學(xué)的功能。

　　如果把智能皮膚安置于人的上臂，它就能檢測腦波，然后把信號傳達到假肢，讓它完成相應(yīng)的動作。

　　智能皮膚有著無限的可能性，不僅是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，它在游戲競技和個人健康監(jiān)測方面都有著極大的潛力。

　　超越藥物

　　去年11月，Someya邀請Ichiro Amimori為他所完成的項目建立一個衍生公司。

　　2016年，在世界最大的科技論壇CES上，Amimori發(fā)布了一款用于虛擬現(xiàn)實游戲競技中的動態(tài)感應(yīng)套裝。

　　這個套裝在布料內(nèi)安裝了電路面板，內(nèi)含可監(jiān)測動作、呼吸和身體溫度的傳感器，它甚至可以機洗。

　　他的團隊還開發(fā)出了適用于嬰兒的動態(tài)感應(yīng)套裝，讓父母們即便不在家也可以監(jiān)測孩子的一舉一動。

　　Amimori說：“現(xiàn)在，這些產(chǎn)品還處于模型階段，還是有一點未來感的。但是，它正在變?yōu)楝F(xiàn)實。我們已經(jīng)計劃好了將Someya的科技帶到現(xiàn)實世界的每一步?！?/p>

　　Someya說，自他的突破性發(fā)明問世以來，電子皮膚領(lǐng)域便熱門起來了，為了使之可穿戴，全世界的各種團隊都在研究如何攻破剩余的難題。

　　但是，他的科技夢想延伸得很遠很廣，現(xiàn)在又回到了他的起點——通過科技聯(lián)結(jié)人類。

　　他說：“我們的終極目標(biāo)，我們的夢想，就是通過充分利用軟性電子科技讓人類和機器人之間和諧共處。人類更了解機器人，機器人則更接近人類。”