「絆創膏」のような貼るセンサー、印刷で作製：印刷で加速度センサーは世界初

大阪府立大学の竹井邦晴氏らの研究グループは2016年11月24日、“ばんそうこう”（絆創膏）のように柔らかい、印刷で作製するウェアラブルデバイスのプロトタイプを開発した。皮膚にデバイスを貼るだけで、活動量や簡単な健康状態、紫外線量を計測できるという。

[庄司智昭，EE Times Japan]

印刷で加速度センサーは「世界初」

　大阪府立大学の竹井邦晴氏らの研究グループは2016年11月24日、“ばんそうこう”のように柔らかい、印刷で作製するウェアラブルデバイスのプロトタイプを開発した。人の活動量や簡単な健康状態（心拍、皮膚温度）、紫外線量を計測できる。

ばんそうこう型ウェアラブルデバイス （クリックで拡大） 出典：大阪府立大学

　同研究グループは、より健康につながる便利なウェアラブルデバイスの実現に向けて、フレキシブルフィルム状に印刷でセンサーを作製することを目指してきた。従来の半導体プロセスよりも安く容易に作製でき、装着感の少ない生活を実現できるためである。

　今回、加速度センサー、高感度温度センサー、心電センサー、紫外線センサーを印刷形成できるよう、無機ナノ材料や有機材料を混合させることでそれぞれのインクを開発、センサーの集積化を行ったという。これにより、皮膚にデバイスを貼るだけで、活動量や心拍数などの状態を容易に計測することが可能になっている。

　フレキシブルフィルムは皮膚に直接貼付するため、衛生面を考量して“ばんそうこう”のような使い捨てシートとなっている。しかし、プロセッサや通信機能を印刷技術で形成するのは難しく、これらを使い捨てにすると高価になってしまう。そこで、高価な電子部品は再利用シートに形成することで、コスト削減を試みたとしている。

再利用シート構造を用いている （クリックで拡大） 出典：大阪府立大学

　また、印刷技術による3軸加速度センサーの作成に成功したのは「世界初」だ。人が動くときに生じる加速度により歪みセンサーの抵抗変化を検出することで、人の動きや状態を定量的に解析できる。同研究グループは、「既存の加速度センサーに比べてサイズが大きく、感度も高くない。しかし、今回の技術を発展させることで、さまざまなフィルム上に安価で容易に、加速度センサーを形成できるようになる」と語る。

印刷形成による3軸加速度センサー （クリックで拡大） 出典：大阪府立大学

　温度センサーに関しては、既存の赤外線センサーと大きな誤差がなく皮膚温度を計測可能。同様に、紫外線と心拍数も安定的に測定することに成功したとする。

デモレベルを1〜2年以内に

　今回用いたウェアラブルデバイスの信号処理や無線回路、電源などは、全て有線で装置に接続して測定を行っている。大阪府立大学の竹井氏は、「無線回路や電源などは印刷技術で作製するのが難しく、既存のチップを再利用シートに組み込む形を現在検討している。今後1〜2年以内にデモレベルまでもっていきたい」と語った。