人間の感覚に影響を与えずに動作可能な圧力センサーの開発
Project/Area Number |
21K14204
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
李 成薫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (80873132)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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Keywords | 圧力センサ / スキンセンサ / 電界紡糸法 / 皮膚感覚 / 圧力センサー / ナノメッシュ / スキンセンサー / 貼り付け型センサー |
Outline of Research at the Start |
本研究課題は、人間の感覚に影響を与えずに動作可能な圧力センサーの開発を目的とし、人間の本来の行動や動作を正確に計測する手法を確立する。具体的には、ナノサイズのメッシュ構造(ナノメッシュ)を利用する容量式圧力センサーを開発し、センサーを皮膚に貼り付けた状態で人間の感覚に及ぼす影響を除去する。非常に薄いナノメッシュ保護層の積層技術を確立し、同時に皮膚で動作する際における機械的耐久性を確保する。本手法を用いることで、センサーを貼り付けた状態でも本来の皮膚感覚を維持しながら圧力を計測することが可能となる。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、人間の感覚に影響を与えずに動作可能な圧力センサーの開発を目的とし、人間の本来の行動や動作を正確に計測する手法を確立する。昨年度は、電界紡糸法にて製造するナノファイバシートを多層化することで容量型圧力センサーの作製手法を確立した。中間層の機械特性を系統的に制御することで、世界最高水準の感度(1kPa当たり14.1%の容量上昇)を得ることに成功した。さらに、皮膚にセンサーを貼り付けた際に把持力に与える影響を定量的に評価したところ、貼り付けていない把持力に対して有意差を生じないことを確認した。今年度は、極薄性を維持しつつ、機械的耐久性を確保するための検討を進めた。具体的には、ポリウレタンナノファイバからなる極薄ナノメッシュ保護膜を作製し、ナノファイバの物質透過性を活かし、表面から水溶性高分子(ポリビニルアルコール)ナノファイバを溶解・含侵させた。その結果、非常に高い摩擦耐久性を実現することに成功し、100キロパスカル以上の力でセンサの表面をこすっても壊れないことを実証した。また把持力試験において、わずか2ミクロン高分子の連続フィルムを指に貼り付けるだけで把持力が14%上昇してしまうことに対して、今回開発した保護膜付きセンサは指に貼り付けても把持力が変動せず、皮膚感覚を維持できることを定量的に実証した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では、人間の感覚に影響を与えずに動作可能な圧力センサーの開発を目的としている。今年度は、ナノメッシュ構造を活かした感圧部に加えて、極薄ナノメッシュ保護膜を開発することで、皮膚感覚を維持するための極薄性と極めて高い摩擦耐久性の両立に成功している。
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Strategy for Future Research Activity |
来年度は、摩擦耐久性に加えて伸縮性を付与するための検討を行う。伸縮可能な電極にするためのゴム材料の塗布や指先の皮膚の変形を用いた力の計測等を実施する。摩擦が生じる場面においても指の上で動作するための機械的耐久性を確保する。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)