東京大學研究生院工學系研究科的研究科長染谷隆夫教授與特任研究員王燕等人，成功開發出了貼在臉上時，不會影響面部的細微動作的超柔軟應變感測器。該感測器透過非常薄的二甲基聚矽氧烷強化多層聚氨酯奈米纖維，在保持柔軟性的同時，實施了不會因爲應變而損壞的機械耐久性。可以像OK繃一樣貼到皮膚上，在不妨礙皮膚本來的動作的情況下，測量皮膚應變的大小。研究團隊透過實驗，在臉上張貼網狀感測器，成功地在多點準確測量出了發聲時的皮膚伸縮情況。今後有望應用於透過面部來擷取喜怒哀樂等情緒表達。
圖1：貼在指尖上的奈米網狀應變感測器（左）及其等比增大圖（右）。
近年來，人們對利用可穿戴器件等新技術獲取並應用生物體資訊的期待不斷高漲。以生物體等柔軟且經常運動的物體爲測量物件時，要想準確測量生物體資訊，利用柔軟可伸縮的材料製作感測器至關重要。另外，要想測量情緒表達等皮膚的細微變化，需要實施即使是在皮膚微弱伸縮產生的非常小的力的作用下也能自由變形的超柔軟感測器。不過，由於很難兼顧感測器的柔性和機械耐久性，一直沒開發出能在不影響皮膚本來的伸縮的情況下，準確測量皮膚微弱變化的器件。
此次，研究團隊透過用非常薄的二甲基聚矽氧烷強化利用電纖維紡絲法形成的數層聚氨酯奈米纖維，開發出了超級柔軟且具有高耐久性的奈米網狀應變感測器（圖1、2）。感測器重量極輕（0.012mg/cm2），也非常薄（430 奈米），能緊密貼在皮膚上，準確測量皮膚的伸縮。由此，可以在不影響皮膚本來的動作的情況下，定量測量應變。
圖2：利用二甲基聚矽氧烷強化的奈米網狀感測器（左）和未強化的奈米網狀感測器（右）。透過用二甲基聚矽氧烷進行強化，可以提高伸縮時的機械耐久性。
研究團隊將新開發的奈米網狀感測器貼到臉上，成功地多點測量了發聲時的皮膚伸縮情況（圖 3）。應答張貼感測器時的皮膚伸縮量與沒有張貼感測器時相同，可以在不影響皮膚伸縮的情況下準確進行測量。另外，感測器具有高機械耐久性（即使反復拉伸5000次，每次拉伸到60％，電阻變化也不超過3％），可以長時間測量應變。研究團隊驗證發現，持續在皮膚上貼8個小時後，依然成功地準確測量了皮膚的伸縮。今後有望利用在不給皮膚施加負擔的情況下測量生物體資訊的特點，應用於可擷取喜怒哀樂等情緒表達的可穿戴器件。
圖3：多點測量發聲時的皮膚伸縮。張貼感測器時的伸縮量（左）與沒有張貼感測器時（右）相同。
論文資訊
題目：A durable nanomesh on-skin strain gauge for natural skin motion monitoring with minimum mechanical constraints
期刊：Science Advances
URL：advances.sciencemag.org/content/6/33/eabb7043/tab-figures-data
文：JST客觀日本編輯部
