东京大学研究生院工学系研究科的研究科长染谷隆夫教授与特任研究员王燕等人，成功开发出了贴在脸上时，不会影响面部的细微动作的超柔软应变传感器。该传感器通过非常薄的二甲基聚硅氧烷强化多层聚氨酯纳米纤维，在保持柔软性的同时，实现了不会因为应变而损坏的机械耐久性。可以像创可贴一样贴到皮肤上，在不妨碍皮肤本来的动作的情况下，测量皮肤应变的大小。研究团队通过实验，在脸上张贴网状传感器，成功地在多点准确测量出了发声时的皮肤伸缩情况。今后有望应用于通过面部来读取喜怒哀乐等表情。
图1：贴在指尖上的纳米网状应变传感器（左）及其放大图（右）。
近年来，人们对利用可穿戴器件等新技术获取并应用生物体信息的期待不断高涨。以生物体等柔软且经常运动的物体为测量对象时，要想准确测量生物体信息，利用柔软可伸缩的材料制作传感器至关重要。另外，要想测量表情等皮肤的细微变化，需要实现即使是在皮肤微弱伸缩产生的非常小的力的作用下也能自由变形的超柔软传感器。不过，由于很难兼顾传感器的柔性和机械耐久性，一直没开发出能在不影响皮肤本来的伸缩的情况下，准确测量皮肤微弱变化的器件。
此次，研究团队通过用非常薄的二甲基聚硅氧烷强化利用电纺丝法形成的数层聚氨酯纳米纤维，开发出了超级柔软且具有高耐久性的纳米网状应变传感器（图1、2）。传感器重量极轻（0.012mg/cm2），也非常薄（430 纳米），能紧密贴在皮肤上，准确测量皮肤的伸缩。由此，可以在不影响皮肤本来的动作的情况下，定量测量应变。
图2：利用二甲基聚硅氧烷增强的纳米网状传感器（左）和未增强的纳米网状传感器（右）。通过用二甲基聚硅氧烷进行增强，可以提高伸缩时的机械耐久性。
研究团队将新开发的纳米网状传感器贴到脸上，成功地多点测量了发声时的皮肤伸缩情况（图 3）。确认张贴传感器时的皮肤伸缩量与没有张贴传感器时相同，可以在不影响皮肤伸缩的情况下准确进行测量。另外，传感器具有高机械耐久性（即使反复拉伸5000次，每次拉伸到60％，电阻变化也不超过3％），可以长时间测量应变。研究团队验证发现，持续在皮肤上贴8个小时后，依然成功地准确测量了皮肤的伸缩。今后有望利用在不给皮肤施加负担的情况下测量生物体信息的特点，应用于可读取喜怒哀乐等表情的可穿戴器件。
图3：多点测量发声时的皮肤伸缩。张贴传感器时的伸缩量（左）与没有张贴传感器时（右）相同。
论文信息
题目：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客观日本编辑部
