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» 2020年12月10日 14時00分 公開

皮膚感覚に影響を与えない極薄スキン圧力センサーを開発医療技術ニュース

東京大学は、皮膚に直接貼り付けても皮膚感覚に影響を与えない、極薄のスキン圧力センサーを開発した。溶解した材料から紡糸する電界紡糸法を用いて、4つのナノメッシュ層を重ね合わせて作製している。

[MONOist]

 東京大学は2020年11月20日、皮膚に直接貼り付けても皮膚感覚に影響を与えない、極薄のスキン圧力センサーを開発したと発表した。同大学大学院工学系研究科 教授の染谷隆夫氏らの研究チームと、ミュンヘン工科大学の共同研究による成果だ。

キャプション 指先に貼り付けたナノメッシュ圧力センサー(クリックで拡大) 出典:東京大学

 開発したセンサーは、溶解した材料から紡糸する電界紡糸法(エレクトロスピニング法)を用いて作製。保護層、上部電極、中間層、下部電極の4つのナノメッシュ層を重ね合わせた構造となっている。

ナノメッシュ圧力センサーの断面図(クリックで拡大)出典:東京大学

 上部と下部の電極は、水溶性高分子(ポリビニルアルコール)ナノファイバーに金の薄膜を蒸着して形成する。中間層は、ポリウレタンナノファイバーに高分子薄膜をコートして強化。薄さと高い機械的耐久性を両立させるため、ポリウレタンナノファイバーに水溶性ナノファイバーを溶解して含浸させた保護層を表面に用いた。

 被験者18人に対する評価試験では、指先にスキン圧力センサーを装着してもモノを把持する力は上昇せず、皮膚感覚へ影響を与えないことを確認した。さらに、センサーの表面を100kPaの力で300回こすっても、感度の低下は5%以下と優れた機械的耐久性を示した。

 手袋型センサーは、医療や介護、スポーツなど幅広い分野で利用されている。しかし、センサーの装着で本来の皮膚感覚が損なわれたり、それを防ぐためにフィルムやシートの厚みを薄くするとセンサーが壊れやすくなるという課題があった。

 今回の成果により、本来の皮膚感覚に影響を与えずに指先の接触圧を正確に計測可能になるため、医師や職人の接触圧を計測することで、指先の繊細な作業をデジタルアーカイブするなどの応用が期待される。

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