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開発したフレキシブルな圧力センサーアレー(写真:Bao Lab)
開発したフレキシブルな圧力センサーアレー(写真:Bao Lab)
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上の写真の拡大版 (写真:Bao Lab)
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圧力センサーアレーをロボットアームの指先に実装した例 (写真:Bao Lab)
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 米Stanford Universityは、圧力を検知する“電子皮膚”の信号を脳神経細胞に接続したと発表した。論文も学術誌「Science」に掲載された。義手、あるいはロボットアームがあたかも本物の手であるかのように、触った対象の手触りや握手の圧力が利用者本人に分かることを目指した研究が一歩前進したといえる。

 開発したのはStanford University Chemical Engineering ProfessorのZhenan Bao氏の研究チーム。Bao氏らは以前から、圧力、温度、そして痛みを検知できるフレキシブルなセンサーシートの開発を進めている。将来的に、義手などに皮膚の感覚機能を付与するのが目標だという。

 今回は、フレキシブルな圧力センサーアレイの出力信号を脳神経細胞に接続することに成功したとする。

 作製した圧力センサーアレイは、センサー層と電子回路層の2層から成る。センサー層は、格子状の区画ごとにランダムに配向したカーボンナノチューブ(CNT)のネットワークを形成したもの。ここにパルス状の電気信号を流す。圧力を受けると、CNTのネットワークが変形し、より多くの電流を流すようになる。一方、電子回路層はフレキシブルシート上に、米Xerox社の研究所である米Palo Alto Research Center(PARC)社のインクジェット技術で作製した。

 今回、特に新しいのは、このセンサーと脳の神経細胞のインターフェース技術も併せて開発した点である。具体的には、センサーが出力するパルス状の電気信号を光信号に変換し、それを神経細胞に照射するようにした。これによって、効率的にセンサーの出力を脳に伝えることができるという。光で神経細胞の活動を制御する「光遺伝学(Optogenetics)」と呼ばれる技術に基づいたものだ。

 光遺伝学は、Stanford UniversityのFellow ProfessorであるKarl Deisseroth氏が2005年に開発した。最近は、この技術を用いたマウスの記憶の書き換え(理化学研究所の発表資料)なども実現しており、大きな脚光を浴びている。