穿過如同隧道般的走廊，拐了個彎，就可以看到一個用鐵欄杆圍起來的30平方米左右的大房間。
房間的中央放了一排床，像病房似的。有三個頭纏繃帶的人分別躺在上面。床頭擺滿了手術器具、藥品以及一些不知名的正在工作的儀器之類的東西。
房間裡還有三個焦急地來回踱著步子的男人。其中一位是個白髮蒼蒼的老者，正穿著外科醫生的白大褂。他那圓形粗柄眼鏡後面炯炯發光的目光中透出一股說不出的不安，顯得精神有些不正常的樣子。他好像就是這間牢籠醫院的院長。另外兩個人也穿著白大褂，不過年紀很輕，似乎在充當他的助手。
明智用假品川的鑰匙打開了鐵格子門，帶領大家進了這家奇特的醫院。兩個助手看到警察，驚慌失措地躲到了房間的角落裡，縮成一團。而那位白髮院長卻毫不害怕，擋住了他們的去路，大聲訓斥起來：
「喂！喂！你們是什麼人？怎麼能擅自闖進來？知不知道這樣會妨礙我工作？」
「不，大川博士，我們不是來干擾您的工作的。我們是來參觀您非凡的工作成就的。是來聽聽您的高見的。」
明智恭敬地說道。
「嗯，是這樣啊。那我就不罵你們了。你們既然是來聽我講學的，多少都懂點兒醫吧？」
「不，我們並不是醫生。這些先生都是在警視廳裡供職的。因為工作關係，希望能對先生的發明有所瞭解。」
「哦，是當差的。當差的是該來看看我的工作。我還一直奇怪他們怎麼還不來呢？好的，為了照顧你們這些外行，我盡量說得淺顯易懂些吧。」
這真是段奇怪的對答。一行人都被搞得莫名其妙。等明智小五郎給他們解釋了一番之後，才弄清了原委。
原來大川博士在十年前是位知名的大學教授，後來他忽然辭去了教職，埋頭去搞一項奇怪的研究。隨著時間的推移，他漸漸被人們遺忘了。至於他在哪裡，在幹什麼，一概沒有人知曉。
他研究的是隨意改變人的容貌的方法，我們可以把它稱之為「人類改造術」。這是一項將醫學與美容學相結合的獨特的課題。大多數人認為這是異想天開，因此並無人理會。這時候，出現了一個人。這個人很瞭解博士，相信他的能力，便暗自在心中籌劃了一個駭人聽聞的大陰謀。他決心先投資，幫助博士完成「人類改造術」的研究。等成功之後，再利用這項研究的成果搞一個大騙局。
他為窮困潦倒的博士提供了全部的生活費和研究經費。博士花了近十年時間孜孜不倦地從事研究。
大約一年前，不知是福還是禍，大川博士的這項奇特的研究終於宣告完成。他可以隨心所欲地將一個人變成另外一個完全不同的人，而且是變成與另外一個人一模一樣的人。
然而在研究完成的同時，不知是因為耗盡了全部精力，還是因為這項魔鬼的工作惹怒了天神，大川博士也徹底瘋了。他變成了一個瘋子。不可思議的是，他人雖然瘋了，卻依舊沒有忘掉「人類改造術」。他淪為了一個只知道將已完成的研究結果默默地付諸實施的機器。
對於為博士提供資金的那個人來說，博士瘋了反倒是件大好事。他迅速地購置了一所舊洋房，擴建了地下室，改造成惡魔的工廠，設立了這間牢籠醫院。
大川博士被幽禁在地下室的牢籠裡。然而這間牢籠裡卻為他準備了充足的「人類改造術」的器具、藥品，甚至做實驗用的大活人。瘋博士高高興興地進行著他的手術，至於這些手術的用途則一概不管不問。他只知埋頭提高自己的技術，心安理得地當他的牢籠醫院的院長。
為博士提供資金的不用說就是那個假品川四郎，也就是白蝙蝠團伙的首腦。他將自己作為第一個試驗品，接受了博士的手術，搖身一變成了科學雜誌社的社長品川四郎。為了檢驗手術的效果，他做了種種試驗：一會兒在電影中探個頭，一會兒又在報紙上露個臉；一會兒當小偷，一會兒又與有夫之婦私通等等。試驗成功了，這一切都瞞過了世人的眼睛，於是他就開始著手進行最後的計劃。具體的情況讀者早已知道了，我就不再重複了。
當時，明智只簡要地為大家說明了大川博士是個瘋掉的大發明家之後，接著說了下面這番話：
「大川博士發明的是魔鬼的技術。這種來自地獄的秘密一刻也不能留在人世間。這間手術室不久就要被炸掉，大川博士也將被關進真正的牢籠。到了明天，這裡的一切想看也看不到了。姑且讓我們利用這惟一的機會，見識一下魔鬼技術的真面目，聽聽魔鬼代言人的學說吧。」
沒有人表示反對。一行人跟在瘋博士後面，走近了並排擺放的病床。
博士一邊展示各種各樣的手術器具和藥品，一邊介紹他的人類改造術。雖然在他侃侃而談中常常會夾雜一些瘋子的言語和地獄字典中才有的詞彙，但大體內容還能讓人明白。主要內容如下：
「當警察的大概都知道易容術吧。戴個假髮啦，貼個假鬍子啦，架副眼鏡啦，等等有好多辦法。如果撇開這些騙小孩子的把戲，讓你真的變出另外一張臉來怎麼樣？我的方法就是將人的天生的一張臉變成另外一副樣子。是真正意義上的易容術。
「男女都一樣。天生一副醜陋容貌會使他們羞於見人，戀愛受挫，遭人歧視，最終只會變得憤世嫉俗。以前，能幫他們的方法惟有各種各樣的化妝。而化妝只能起到掩蓋作用，卻不能讓他們變為真正的俊男美女。眼睛不能變大，鼻子不能變高，嘴巴不能變小。然而我的改造術卻能輕而易舉地做到這一切。我的方法才是真正的化妝術。」
這是大川博士演講的開場白。
構成人類容貌的基礎是骨骼和肌肉，要改變容貌，非要從骨骼人手不可。接骨、截骨，在當今的外科醫學中已不是難事。舉個簡單的例子。在做齒根膜炎的手術、蓄膿症的手術時，都要進行削骨、截骨，這已如同家常便飯一樣。只不過至今還沒有將削骨、截骨的技術大膽地運用到外科整容上的醫生罷了。大川博士完成了這項工作。
改變肌肉就容易多了。用營養攝人的多少控制肥瘦，便是方法之一。但還有更簡便的方法，那就是目前已在隆鼻術中使用的注射石蠟的方法。為了使臉頰變得飽滿，注射一點石蠟就可以了。額頭、下巴上都可以做。
但是注射石蠟的缺陷在於它易變形。時間一長，石蠟會在皮膚裡結成一團團的，導致變形。而且經高溫之後，石蠟容易變軟，用手指輕輕一戳就窪下去了。這種方法可不行。
大川博士採用的方法是將極細的石蠟線分別注射在縱橫交錯的皮膚組織內，使石蠟與肌肉組織充分融合，以保持恆久不變的形狀。這樣一來，注入體內的石蠟就絕不會結成團，也不會溶化變軟了。
多餘的贅肉則可以通過口腔內的脂肪去除術來解決。總之，只要隨意改變一下骨骼和肌肉，一個人的容貌就會有顯著變化。光做到這些還不夠，因為頭髮的變形變色也很重要。這就必須運用植毛術、脫毛術再加上些特殊的電燙、染髮的技術來改變髮質。眉毛和鬍鬚可以套用這種技術。
改變眼部的形狀也很容易。做雙眼皮之類的手術如今已很普及。大川博士將這類手術也改進了一步。加上了睫毛植人術、眼縫擴大術、縮小術。他可以隨心所欲地改造出大大的杏仁兒眼和小小的瞇瞇眼。
鼻子部分可以用前面已介紹過的改良後的隆鼻術和軟骨切除術來達到整容的效果。嘴部則可以採取和眼部相同的方法。大川博士在這些手術中還引進了電動手術刀等先進的醫學儀器。
口腔內部，特別是牙齒的改造，在整容術中也佔有舉足輕重的地位。目前的牙科醫生已能輕鬆地完成拔牙、植牙、改變牙齒排列之類的手術。大川博士也在此基礎上改進了方法。皮膚顏色雖然可以通過電療和藥療獲得一定程度的改變，但還必須依賴外用化妝品。
總之，大川博士的「人類改造術」這項發明並沒有什麼原理上的突破，只不過是開創了一種尚無先例的綜合醫術。它結合了整形外科、眼科、牙科、耳鼻科以及美容術、化妝術中最先進的技術，並加以改進和完善，形成了一套獨特的綜合整容技術。他的成功就在於目的明確，只為了達到改變容貌這個單一目標，便搜集了一切可以利用的既成醫術加以綜合利用。在他之前，根本無人有過這方面的設想。誰能想像只為了一個簡單的目的，便去搜集各種先進的醫術，最後竟獲得了完全的成功。
以真人為模特，改造出另一個與其相同的容貌，這項工作首先需要獲得一個具備與模特相似的身長、骨骼、容貌條件的人。大川博士像一個指紋專家對指紋進行了分類一樣，也把人的頭部及面部的形態加以分類，整理出了一百多種標準類型。將一個人改造成另外一個人時，兩個人必須同屬一個類型。比如說，為了造出明智小五郎的替身，就必須找到一個與明智長得相像的人（青木愛之助就是這個人選），然後，由博士親自接近真人對其加以觀察，回到醫院將幾張真人照片擺在面前就可以著手進行手術了。
博士的「人類改造術」大致就是如此。聽了大川博士興奮激昂的講述，在場的人都像是做了場惡夢一般深受刺激。