以东京大学研究生院信息理工学系研究科的竹内昌治教授和河井理雄（现为哈佛大学博士生）等为主要成员的研究团队，利用人类皮肤细胞制成培养皮肤，并开发出了一款细胞来源活体皮肤的人脸型机器人。研究人员从人类皮肤支撑结构中获得启发，设计了一种活体生物组织与人造物体的黏合方法，并运用这种方法成功制作了皮肤平整黏合的人脸型机器人。此次开发的培养皮肤机器人的制作技术，不仅有望用于开发具有活体机能的类人机器人，该技术还有望应用于理解皱纹形成机制等美容整形医疗领域的课题。研究成果已于6月26日发表在期刊《Cell Reports Physical Science》上。
图 由培养皮肤覆盖的面部模型（左）和笑脸机器人（右）（供图：东京大学）
此前的类人机器人一直是通过覆盖硅胶来使其具备像人一样柔软皮肤的。但使用硅胶，机器人就无法具备像人类一样的自愈、感知、散热（出汗）等能力。
为攻克这些课题，研究团队此前曾利用人类细胞制成的培养皮肤作为机器人皮肤，开发了覆盖着活体皮肤组织的手指型机器人等。然而，要将皮肤组织用作机器人外覆材料，还必须找到一种能够将皮肤组织平整固定在机器人上的方法。正如人类的皮肤与皮下组织之间无法滑动的状态那样，皮肤和皮下组织以面的方式平整地黏合在一起。
在既往研究中，将固定活体组织附着到人造物体上时长期采用的结构是，利用突起的锚定结构钩住组织的端点，但形状突出的突起锚定结构可能会降低机器人的外观平整度，甚至可能干扰机器人的运动。
在人体的皮下组织中，存在着一种被称为“皮肤支持韧带”的以胶原蛋白为主要成分的网状纤维结构，起到将皮肤组织固定到皮下组织上的重要作用。这种组织还有助于将肌肉运动传递到皮肤，特别是在面部，便于通过表情肌形成流畅的面部表情。
在此次研究中，研究人员受到这种皮肤支持韧带的启发，开发出了一种将皮肤组织凝胶化并固定在V字贯通人造物体的孔内的“孔型锚定结构”，并利用这种结构制作了脸部被活体培育皮肤覆盖的构造体。此外，为了演示动力通过锚定系统传递至皮肤组织的情况，研究人员还开发了一款通过孔型锚定结构将马达的动力传递至皮肤从而能够微笑的脸型机器人。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Cell Reports Physical Science
论文：Perforation-type anchors inspired by skin ligament for the robotic face covered with living skin
DOI：10.1016/j.xcrp.2024.102066
