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拍動する細胞にも追従可能な伸縮性センサに関する研究

Research Project

Project/Area Number 18J14664
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

奥谷 智裕  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsナノメッシュ / メッシュエレクトロニクス
Outline of Annual Research Achievements

前年度で得られた熱圧着によるメッシュ電極の電気抵抗値の減少に関してさらに研究を進めた。
ウェアラブルセンサにおいて、皮膚の炎症や不快感を防ぎつつ、継続的に生体情報をモニタリングするには、センサ自体にガス透過性が求められる。ガス透過性をもつデバイスを達成するアプローチの1つとして、ポーラス構造を利用することがあげられる。しかしポーラス構造の電極は、電極同士の接触不良のためコンタクト抵抗が高く、結果として高い抵抗値を示してしまう。センサの配線において、エネルギーの損失を考えると導電性配線の抵抗を最小限にする必要がある。そのため、電極を相互接続することにより、ナノメッシュ導体の抵抗を低減することを試みた。
ガス透過性をもつメッシュ電極は次のように作製した。エレクトロスピニング法でPVA(ポリビニルアルコール)のナノファイバーを作製し、真空蒸着法で金を蒸着、水でPVAを溶かすことで人工皮膚にメッシュ電極を貼り付けた。相互接続させたメッシュ電極を作製するために、金を蒸着する前に、ナノファイバーに熱圧着プロセスを導入した。PVAの融点に近い180℃で熱圧着を行うことで、電極同士がつながった形状に変化した。電気抵抗値は170℃以上の熱圧着を行うことで急激に減少した。これはPVAファイバーの融解が164℃から始まるからだと、熱分析からわかった。180℃で熱圧着を行うことで、配線の抵抗値は76%減少することがわかった。電極形状が相互接続された構造に変化したことにより、コンタクト抵抗が減少したからであると考えられる。さらに、相互接続された構造により、電極の伸縮に対するロバスト性が増加し、ナノメッシュ電極の伸縮性は25%から80%に向上した。つまり、本研究の熱圧着プロセスによる電極形状の変化により、低抵抗化だけでなく高伸長化も同時に実現できた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Interconnected Heat-Press-Treated Gold Nanomesh Conductors for Wearable Sensors2020

    • Author(s)
      Okutani Chihiro、Yokota Tomoyuki、Someya Takao
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 3 Issue: 2 Pages: 1848-1854

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b02514

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Suppressing the negative temperature coefficient effect of resistance in polymer composites with positive temperature coefficients of resistance by coating with parylene2020

    • Author(s)
      Okutani Chihiro、Yokota Tomoyuki、Matsukawa Ryotaro、Someya Takao
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: - Issue: 22 Pages: 7304-7308

    • DOI

      10.1039/d0tc00702a

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Engineered topographical structure to control spatial cell density using cell migration2019

    • Author(s)
      Okutani Chihiro、Wagatsuma Akira、Mabuchi Kunihiko、Hoshino Takayuki
    • Journal Title

      Biomedical Microdevices

      Volume: 21 Issue: 4 Pages: 98-98

    • DOI

      10.1007/s10544-019-0447-0

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電界紡糸法でのファイバー化に向けた新規アクリル酸ポリマーの開発2019

    • Author(s)
      奥谷智裕、横田知之、染谷隆夫
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermal Characteristics of Multi-walled Carbon Nanotube and Acrylate Co-polymer Composites2018

    • Author(s)
      Chihiro Okutani, Tomoyuki Yokota, Takao Someya
    • Organizer
      Proceedings of the 50th International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 熱圧着処理による皮膚貼り付けナノメッシュ電極配線の導電性向上2018

    • Author(s)
      奥谷智裕、横田知之、染谷隆夫
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季講演会予稿集
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 筋-神経組織構築に向けた自己組織的な空間細胞密度変化デバイスの開発2018

    • Author(s)
      奥谷智裕、我妻玲、満渕邦彦、星野隆行
    • Organizer
      日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボン-アクリル酸高分子複合材料の温度特性の導電フィラー依存性2018

    • Author(s)
      奥谷智裕、横田知之、染谷隆夫
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季講演会予稿集
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Book] 地形形状による筋芽細胞 C2C12 の細胞運動の方向誘導2018

    • Author(s)
      奥谷智裕、我妻玲、星野隆行
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      フナコシニュース
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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