電圧で硬さが変化する人工筋肉

2023 年 8 月 2 日 コン・ヘイスティングス 材料、リハビリ、手術

ロンドンのクイーン・メアリー大学の科学者たちは、電圧の変化に応じて柔らかい状態から硬い状態に変化する人工筋肉を開発した。 この技術は、動きと、力や変形を感知する能力の両方において、人間の筋肉を模倣することを目的としています。 この筋肉はシリコンでコーティングされたカーボン ナノチューブを使用して作られ、力を感知するカソードと、アノードとカソードの間に作動層を形成する柔らかい金属メッシュで作られたアノードを形成します。 結果として得られる人工筋肉は、それ自体の変形を感知しながら、柔らかい状態から硬い状態にシームレスに移行し、その際に収縮することができます。 研究者らは、この技術がロボット義肢やリハビリテーション機器のコンポーネントなどの医療用ソフトロボットにとって非常に貴重なものになることを期待している。

ソフトロボティクスは医療分野において大きな可能性を秘めています。 これらのロボットコンポーネントの柔軟で従順な性質は、より硬い電気コンポーネントとは異なり、損傷を引き起こすことなく軟組織との相互作用に適していることを意味します。 しかし、これまで、多くのソフト ロボット システムでは、密閉された気体または液体に作用する圧縮力が動きを生み出す空気圧式アクチュエータが使用されてきました。

これには用途がありますが、私たちの筋肉を正確に模倣しているわけではありません。筋肉は、筋線維の作用を通じて完全に異なる機能を持ち、筋肉が収縮するときにシームレスに柔らかい状態から硬い状態に移行します。 さらに、単純なアクチュエータでは、自身の環境を感知し、アクチュエータが及ぼす力とアクチュエータに作用する力を測定する能力が限られています。

この最新の人工筋肉は、ソフトなロボット作動を次のレベルに引き上げます。 自然の筋肉と同様の柔軟性と伸縮性を備えており、全長に沿って 200% の伸びに耐え、電圧の影響下で収縮する際に柔らかい状態から硬い状態に移行することができ、剛性は 30 倍変化します。 電気的応答性も高いため、従来のソフト アクチュエータよりも迅速に作動できます。

「ロボット、特に柔軟な素材で作られたロボットに自己感知機能を持たせることは、真の生物知能への極めて重要な一歩です」と、この研究に携わった研究者のケタオ・チャン氏は述べた。 「これらの医療ロボットを臨床現場に導入する前に対処すべき課題はまだありますが、この研究は人間と機械の統合に向けた重要な前進を示しています。 これは、ソフトでウェアラブルなロボットの将来の開発のための青写真を提供します。」

ジャーナルに掲載された研究 Advanced Intelligent Systems: 電気的自己感知および可変剛性人工筋肉

経由: ロンドンのクイーン・メアリー大学

コン・ヘイスティングス

コン・ヘイスティングス氏は、癌や心血管疾患の治療において細胞、薬物、ナノ粒子を送達する注射用ヒドロゲルの可能性を研究した薬物送達の研究で、アイルランド王立外科医大学から博士号を取得しました。 博士号を取得し、1 年間のポスドク研究を終えた後、コンは学術出版でのキャリアを追求し、その後フルタイムのサイエンス ライターおよび編集者となり、生物医学分野での経験と書面によるコミュニケーションへの情熱を組み合わせました。