光とひずみを検知できるフレキシブルセンサー開発、東京大：ロボットの電子皮膚などに

東京大学は、光強度とひずみ（伸縮）を1つのセンサーで検知できる「フレキシブルマルチモーダルセンサー」の開発に成功した。このセンサーをアレイ状に並べると、ヘルスケアやロボットの電子皮膚など、ストレッチャブルエレクトロニクスに応用できる。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

センサーをアレイ状に並べてヘルスケアやロボットの電子皮膚などに応用

　東京大学大学院工学系研究科の按田智大大学院生（当時）、横田知之准教授、染谷隆夫教授らによる研究グループは2026年7月、光強度とひずみ（伸縮）を1つのセンサーで検知できる「フレキシブルマルチモーダルセンサー」の開発に成功したと発表した。このセンサーをアレイ状に並べると、ヘルスケアやロボットの電子皮膚など、ストレッチャブルエレクトロニクスに応用できる。

　研究グループは今回、有機光検出器（OPD）と伸縮性基板を組み合わせるとともに、規則的なしわ構造をOPDに作り込んだ。具体的には、あらかじめ引き伸ばした伸縮性基板上に、厚さ数マイクロメートルのOPDを貼り付ける。その後、伸縮性基板の引き伸ばしを解除することで、OPDにしわ構造を持たせた。

　特に今回は、伸縮性基板の表面に、あらかじめ微細な凹凸パターンを形成しておき、OPDを転写した。こうした工夫によって、しわの幅と高さを制御した構造に仕上げた。この結果、伸縮時の応力がデバイス全体へ均一に分散されるようになり、機械的耐久性が向上した。

　試作したセンサーの短絡電流（I_SC）と開放電圧（V_OC）を計測し、光強度とひずみ量を推定した。開放電圧は光強度のみに依存し、素子の形状やひずみには影響を受けない。一方で、短絡電流は光強度だけでなく、光が当たっている素子の有効受光面積にも比例する。デバイスを伸長すると、しわが平たん化することで有効受光面積が広がり、短絡電流は増加した。試作したセンサーでは、光強度が1W/m²で、ひずみは5％の分解能で同時に推定できた。

フレキシブルマルチモーダルセンサーの構造図［クリックで拡大］ 出所：東京大学

伸縮性OPDを用いた光とひずみのマルチモーダルセンシング［クリックで拡大］ 出所：東京大学