2018 Fiscal Year Annual Research Report
次世代生体適合性インテリジェント繊維の創成と双方向ウェアラブルシステムへの応用
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17H01956
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
黒子 弘道 奈良女子大学, 生活環境科学系, 教授 (20221228)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽根 正人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30323752)
才脇 直樹 奈良女子大学, 生活環境科学系, 教授 (20252637)
佐藤 克成 奈良女子大学, 生活環境科学系, 講師 (00708381)
橋本 朋子 奈良女子大学, 生活環境科学系, 助教 (10589930)
チャン ツォーフーマーク 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (10647069)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 被服材料 / ウェアラブルシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
素材チームは、超臨界二酸化炭素を用いてシルクの上に金あるいは白金を欠陥無く被覆し、更に貴金属被覆したシルク材料に更なる機能を与える様々なセラミックスを被覆する技術の確立を目指して研究を行った。主な成果は、①シルク材料に無電解めっきによる欠陥の無いプラチナコーティングする方法を確立したこと、②シルクに無電解ニッケルめっきと酸化チタンのコンポジットめっきに成功したこと③二酸化チタン-金-シルク複合材料を開発したことが挙げられる。解析チームは、上記めっき繊維について固体NMR及び量子化学計算を用いて、めっき金属がどのように繊維分子と相互作用をしているかについての知見を得た。また、作製した繊維の引張強度を評価し、超臨界二酸化炭素による処理を施した繊維は未処理繊維と同程度の強度を有しており、本研究課題で採用している処理方法は、繊維の強度等の特性を変えずに触媒付与・めっきができる手法であることが認められた。シルク、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の基材繊維としての生体親和性を評価した。応用チームは、導電性ファイバ（スマートテキスタイル）を用いて、呼吸や心拍、動作などを計測できるセンシングウェアを構成し、従来の医療用機器と比較しても精度が十分であることを確認した。また、センシングウェアの計測データをクラウドにビッグデータとして保存し、ユーザやその家族、医師らが健康見守りのために利用できる仕組みを構築した。さらに、その特徴を統計に基づくAI的手法で分析・発見する方法について検討を進めた。また、昨年度に引き続き、導電性繊維の回路素子としての応用を検討した。導電性繊維の特性評価から、能動素子の中でも電熱線としての応用が有力と考えた。その一例として、ぬいぐるみに体温を付与するぬいぐるみ服としての活用法を提案し、提案手法を用いた場合に使用者の向社会性が向上するなどの効果を確認した。
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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
素材チームは当初の計画以上に進展しているが、解析チーム・応用チームについてはおおむね順調に進展しているため、本研究課題全体としてはおおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
素材チームは、引き続き超臨界二酸化炭素を用いてシルクの上に金あるいは白金を欠陥無く被覆し、更に貴金属被覆したシルク材料に更なる機能を与える様々なセラミックスを被覆する技術の確立を継続して行う。具体的には、(1)二酸化炭素に溶解する金属錯体の種類や濃度や反応温度、反応時間を変化させ、それが被覆する金属の形状にどのように影響を及ぼすのかを検討する。また(2)貴金属表面に更なる機能を与える様々なセラミックスの形態を、多層化やコンポジット化など多様な形態の実現に挑戦し、同時にその導電性、光－電流変換、また化学物質の吸着に伴う電流変化などを研究する。解析チームは引き続き、固体NMRおよび量子化学計算によるめっき繊維の高次構造解析を行うと共に、作製した繊維の強度などの特性を調べる。続いて、作製した布の導電性や強度等の物性評価を行う。貴金属／繊維の組み合わせによる生体反応を調べ、また繊維の安全性をさらに詳細に評価するため、基材となるシルク、ナイロン等の各繊維、および作製した各導電性繊維を用い、生体との相互作用解析をさらに進める。応用チームは構成したセンシングウェアを用いて、実際に後期高齢者を対象に健康見守りのための計測実験に取り組む予定である。また、現役勤労者を対象に睡眠時無呼吸症候群（SAS)の兆候を発見する実験に取り組み、居眠りによる交通事故などの社会不安を抑制する技術への応用を検討する。こうした応用実証実験と並行して、引き続き素材チームが開発に取り組んでいる改良型導電ファイバの導入・評価も進めていきたい。また、導電性繊維の特性評価を通して、電熱線以外の能動素子としての活用方法を検討し、同時に、これまでに得られた知見をもとに、既存の能動・受動素子を用いて双方向ウェアラブルシステムの試作と評価を行い、新規導電性繊維の応用可能性について検討する。
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Research Products
(20 results)
