2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of microwire-embedded wearable pressure sensor
| Project/Area Number |
17K06848
|
|---|
| Research Institution | Sendai National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
今井 裕司 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (40334693)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平野 愛弓 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (80339241)
但木 大介 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (30794226)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | ポリフッ化ビニリデン / 包埋技術 / チオール修飾 / 圧力センサ / ウェアラブルデバイス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までは，有機強誘電体であるポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルム中に，電極となる金属細線を数百μm程度で等間隔に包埋させた新奇な構造のワイヤ型圧力センサを作製し，そのセンサの圧力応答特性を評価した。さらに，センサの出力感度向上のために，チオール修飾によるPVDFフィルム内の配向分極制御を行うことで，約5倍の感度向上に成功した。
令和元年度は，本センサを人工皮膚などの触覚センサとして応用するために，圧力の多点計測を実現するための二次元圧力マッピングの検討を行った。フレキシブルなOHP基板上に，金電極（x軸方向）を幅150μmの等間隔で蒸着してチオール修飾し，その上に本研究で開発した溶液塗布法によりPVDFフィルムを形成した。さらにその上に，下地の金電極と直角の方向（y軸方向）に金電極を蒸着し，分解能200μmを有する二次元圧力マッピングセンサを作製した。0.6mm四方，高さ0.5mmの突起物をセンサに圧力印加したところ，センサから数V程度の出力電圧が得られ，圧力印加位置のおおよその検出に成功した。一方，この構造では測定数が多いため，データの取得・解析に時間を要するという問題があった。
この問題を解決するために，リアルタイムでの二次元マッピング測定を行えるセンサの構造最適化を行った。上述したセンサのOHP基板上の金電極をグランド共通電極とし，x軸方向となる金属細線電極をPVDFフィルム内に包埋した。y軸方向の電極を同様にPVDFフィルム上に形成した。このときの圧力印加を同手法で評価したところ，x軸，y軸方向の複数同時計測を行うことにより，測定数を従来よりも70％まで減少させて二次元平面における圧力印加位置の検出に成功した。以上のことから，本研究で得られた当該マッピングセンサに関する知見は，触覚センサをはじめとする様々なウェアラブルデバイスへの応用に期待できると考える。
|
