2022 Fiscal Year Annual Research Report
Free deformable organic solar cells using gradient elastic nanosheets
| Project Area | Science of Soft Robot: interdisciplinary integration of mechatronics, material science, and bio-computing |
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| Project/Area Number |
18H05469
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
福田 憲二郎 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (40613766)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤枝 俊宣 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70538735)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機太陽電池 / フレキシブルエレクトロニクス / ストレッチャブルエレクトロニクス / 伸縮性導体 / ナノシート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
厚さ4μmの柔軟な超薄型有機太陽電池を、接着剤領域と非接着剤領域を交互に配置する「飛び石構造」で昆虫の腹部背側に貼り付け、再充電と無線通信が可能なサイボーグ昆虫を実現した。飛び石構造の有効性を障害物踏破試験と起き上がり試験により定量的に評価したところ、厚さ5μm以下のフィルムであれば昆虫の基本的な動作が損なわれないことを実証した。サイボーグ昆虫に実装した有機太陽電池モジュールは17.2ミリワット（mW）の出力を達成し、リチウムポリマー電池を充電し、無線移動制御モジュールを操作することができた。また、厚さ約1.3μmの伸縮可能な導体が皮膚および臓器（神経）へ良好に密着し、生体情報を取得するためのセンサー用電極として使用可能であることを実証した。本成果は、今後、生体組織に匹敵する柔らかいセンサーを開発することで、伸縮性が高く耐久性に優れた次世代生体適合性エレクトロニクスの応用につながるものと期待できる。
触覚提示強度の制御や遠隔操作技術による触覚の伝達を可能にするためには触覚センサが必須である。そこで令和4年度には、指屈伸や嚥下、血管の拡張の様な身体動作を検知可能な触覚皮膚貼付型薄膜歪みセンサの開発を実施した。当該センサはシリコンエラストマー層（DE層）を2枚のナノシート電極で挟んだ構造を有している。当該センサを皮膚や血管モデルに貼付し，無線センシングユニットと組み合わせることで、指の屈伸運動、血管モデルの拡張、喉の嚥下運動などに応じて、静電容量値が変化することがわかった。本研究成果より、当該センサは生体組織に接着剤や固定具なしで貼付可能であり、無線ユニットと組み合わせることで身体動作による生体組織の変形をリアルタイムでモニタリングできることが明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Polarization-independent transmission color sheet using 2D plasmonic metasurface embedded in elastomer nanosheet2023
Author(s)
Tay, S-W., Watanabe, M., Endo, F., Choi, Y-J., Sawada, K., Fujie, T., Takahashi, K.
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Journal Title
Appl. Phys. Express
Volume: 1
Pages: 1
Peer Reviewed
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[Journal Article] Transparent and Breathable Ion Gel-based Sensors towards Multimodal Sensing Ability2022
Author(s)
Isano, Y., Fujita, H., Murakami, K., Ni, S., Kurotaki, Y., Takano, T., Isoda, Y., Matsuda, R., Nakamura, F., Nishitai, Y., Ochirkhuyag, N., Inoue, K., Kawakami, H., Okubo, Y., Ueno, K., Fujie, T., Ota, H.
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Journal Title
Adv. Mater. Technol.
Volume: 7
Pages: 2200209
Peer Reviewed
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[Presentation] "超薄型有機太陽電池を利用した再充電可能なサイボーグ昆虫",2022
Author(s)
福田 憲二郎、筧裕二朗, 片山俊平, Shinyoung Lee, 高桑聖仁, 古澤和也, 梅津信二郎, 佐藤裕崇, 染谷 隆夫
Organizer
第32回フレキシブル医療IT研究会, 東京大学, 東京都,
Invited
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[Presentation] Paper-Based Wearable Ammonia Gas Sensor Using Iron(III)-Added PEDOT:PSS.2022
Author(s)
Fujita, H., Hao, M., Takeoka, S., Miyahara, Y., Goda, T., Fujie, T.
Organizer
MRS Fall Meetings & Exhibit
Int'l Joint Research
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[Presentation] Rapid battery-free glucose sensing with phenylboronic acid hydrogel and flexible interdigitatedcapacitor2022
Author(s)
Fujita, H., Yamagishi, K., Zhou, W., Tahara, Y., Huang, S., Hashimoto, M., Fujie, T
Organizer
2022 MRS Spring Meetings & Exhibit
Int'l Joint Research
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[Presentation] 摘便シミュレータの開発2022
Author(s)
Mao Zebing, 植田 大輝, 難波江 裕之, 前田 真吾, Seong Young ah, 藤枝 俊宣, 多田隈 建二郎, 澤田 秀之, 宮川 祥子, 鈴森 康一
Organizer
第40回日本ロボット学会学術講演会
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