人工皮革: 業界を超えた驚くほど多目的な発明

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  クォンタムラン・フォーサイト
• 2022 年 5 月 6 日

洞察の要約

自己修復性と弾力性を備えた合成皮膚は、医療から建設まで、複数の業界を再構築しています。 その用途は、より効果的な補綴物や個別化された医療の作成から、建物や車両の構造安定性の強化まで多岐にわたります。 労働市場の変化、政府の新たな規制、さらには美容やファッションなどの分野における消費者行動の変化など、長期的な影響は甚大です。

合成スキン コンテキスト

自己修復性と弾性特性を備えた合成スキンの開発は、材料科学における大きな進歩です。 研究者たちは、人間の皮膚の質感や弾力性を模倣するだけでなく、自己修復能力も備えた皮膚のような表面を作成するために、材料のさまざまな組み合わせを研究しています。 近年、世界中の複数の科学グループがこれを達成するためにさまざまな技術を採用しています。 たとえば、キング・アブドラ科学技術大学のチームは2020年5,000月、活性ナノマテリアル、ヒドロゲル、シリカの層を組み合わせて、感覚機能を備えた柔軟なインターフェースを作成することに成功したことを明らかにした。 この合成スキンは、しばしば e-スキンと呼ばれ、最大 XNUMX インチ離れた物体を検出でき、XNUMX 回以上自己修復する驚くべき能力を備えています。

合成皮膚の概念はまったく新しいものではありません。 過去 2012 年間にわたって進化してきました。 スタンフォード大学の研究者らは、XNUMX 年に XNUMX つの注目すべきマイルストーンを達成しました。 彼らは、接触に反応するだけでなく、切り傷や引っかき傷などの軽度の損傷から自然に治癒する能力を備えた合成皮膚モデルを作成しました。 このモデルはプラスチックポリマーから作られ、強度を高めるためにニッケル粒子が埋め込まれていました。 ニッケルの存在により、人工皮膚にも人間の皮膚と同様に電気を通す能力が与えられました。 圧力やその他の物理的刺激が加えられると、ニッケル粒子間の距離が変化し、材料の応力レベルと抵抗を測定できるようになります。

合成皮膚の潜在的な用途は幅広く、さまざまな業界に大きな影響を与える可能性があります。 医療においては、環境刺激に反応する、より効果的な治療法や補綴物への道が開かれる可能性があります。 航空分野では、変化する大気条件への適応性を高めるために航空機にこの素材を装備することができます。 さらに、自動車業界も、周囲をより適切に感知して反応できる自動車を作成する際に、合成スキンから恩恵を受ける可能性があります。 

破壊的な影響

合成皮膚の異なるモデルは、いくつかの業界でさまざまなアプリケーションを持っている可能性があります。 たとえば、メーカーはこれを使用して電線をコーティングし、自己修復できる可能性があります。 インターネット接続をサポートするものから XNUMX 点間で電力を伝導するものまで、自己修復可能なコードとワイヤは、これらのシステムの維持方法に革命をもたらす可能性があります。 

合成皮膚は、人間の皮膚に代わる補綴物としても使用できます。 火傷の犠牲者は、重度の火傷を治療するために皮膚移植や複数回の手術を行う必要がなくなります。 マイクロセンサーをこれらの皮膚に埋め込むことで、医療従事者にリアルタイム データの新しいソースを提供し、患者の健康状態をリモートで監視できる可能性があります。 

一方、工業用合成スキンを航空機に適用すれば、飛行中の自然環境によりよく反応できるようになります。 これらのスキンは、建物、車、家具、さまざまな物体の上に配置して、悪天候に対する耐性を高め、所有者や関係者にデータを提供することができます。 この機能により、政府や企業はメンテナンスと交換のコストを大幅に節約できます。  

合成皮膚の影響

合成皮膚の広範な影響には次のものが含まれる可能性があります。

• 人工皮膚で覆われたプロテーゼやインプラントを患者に提供することで、感覚機能を回復するだけでなく、血圧などのバイタルサインを監視し、医療をより予防的で個別化された治療計画へと移行させます。
• 建設業界は、建物、橋、トンネルの構造安定性を測定および強化するために合成スキンを採用し、地震や強風などの環境ストレスに適応できる、より安全で耐久性の高いインフラストラクチャを実現します。
• 消火活動や化学物質の取り扱いなどの危険な状況で労働者を保護し、職場での傷害とそれに伴う賠償請求を減らすために設計された、合成皮膚で作られたぴったりフィットする特殊な作業服の登場。
• 美容クリニックや形成外科クリニックでは、サービス提供の一部として合成皮膚アプリケーションを組み込んでおり、より自然に見えて機能的な化粧品の強化が可能となり、美容業界における消費者の好みや支出パターンが変化する可能性があります。
• 政府は、生体適合性や環境への影響などの問題に焦点を当てて、人工皮膚の倫理的な使用と廃棄を確保するための新しい規制を制定していますが、これはメーカーのコンプライアンス要件の厳格化につながる可能性があります。
• 自動車業界は、センシング機能を向上させるために合成スキンを車両の外装に統合しており、道路状況や障害物に対する応答性を高めることで自動運転車の開発と導入に影響を与える可能性があります。
• ファッション業界は、色や質感を変えることができる適応性のあるスマートな衣類の作成に合成スキンの使用を検討しており、パーソナライズされたファッションへの新たな道を開き、さまざまな条件に合わせて複数の衣類を用意する必要性を減らしています。
• 人工皮膚を装備した機械やインフラストラクチャーのメンテナンスと監視に関連する仕事がより専門化するにつれて、労働市場は変化を経験しており、新しいスキルセットが必要となり、潜在的に従来の役割での職の置き換えにつながる可能性があります。
• 合成皮革の生産と廃棄から生じる環境への懸念により、より持続可能な素材とリサイクル方法の研究が促進され、業界の慣行と環境政策の両方に影響を与える可能性があります。

考慮すべき質問

• 合成皮膚は非常に進歩し、人々が選択によって実際の皮膚の上に人工皮膚を移植したいと考えるようになると思いますか?
• オブジェクト、マシン、およびインフラストラクチャで合成スキンを使用できる程度を制限および規制する必要があると思いますか?