2019 Fiscal Year Research-status Report
Analysis on a unique spectrum in complex space caused by a film-type proximity sensor and its application to pulse-wave measurement
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19K04419
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
野村 健一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00580078)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 近接センサ / インピーダンス / フィルム / 印刷 / 粘接着 / 実装 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の見守りセンサが解決できなかった「センサ自体がその存在を主張するため肉体・精神負荷がかかってしまう」問題を解決しうるセンサとして、印刷で作るフィルム状静電容量型近接センサの開発をこれまで進めてきたが、人の脈波を捉えるほどのS/Nは有していなかった。本研究開発では、S/Nの向上に向け、これまでは静電容量、言い換えれば複素インピーダンスの虚部のみを計測していたところを、構造をLC共振回路として、さらに、複素平面上でデータ展開した際に出現する渦状の特徴的空間形状を解析して高感度化・脈波検出に繋げること、さらにこれに加え、実用的なデバイスに繋げることを目指し、動作に必要となる様々な電子部品等を1つの粘接着シート上に貼付実装する技術開発を推進している。
2019年度から2020年度にかけての研究開発は、(1)フィルム状近接センサをブレッドボードを介してインダクタに繋げてLC共振回路を構成し、その際に現れる特異な複素空間形状を観測してその機構解明につなげること、(2)センサシステムとして駆動するために必要な各種の電子部品を粘接着体上に配することで貼り付けタイプの接続実装を行い、1つの粘接着シート内でセンサシステムとして完結するセンサシートを構成すること、その際、特に凸方向にシートを曲げた際にも電極の接続が維持されたままセンサを機能させる技術を開発することを目指している。当初の予定通り研究開発をスタートさせ、LC共振回路の構成により複素平面上において特異な回転形状を確認できた。ただ、共振構造にしたがために、ブレッドボードに繋がる配線、ブレッドボードに挿入したリードインダクタの足、あるいはブレッドボード自体が高感度なセンサになってしまうと分かり、厳密な評価が難しいことが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上記の通り、LC共振化に伴って、センサ部とブレッドボードをつなぐ配線(導線)やブレッドボード自体も人感センサのアンテナと化して感度を有してしまうようになり、正確なインピーダンスを取得することが難しいと分かった。評価系をなるべく維持しつつもこの課題を打破することが実験データ取得の観点では最も効率的と考え、シールド電極を採用して余計な箇所に感度を持たせない施策を考えたが、接続配線は同軸ケーブルのようなものを用いることで原理上これは実現できるものの、ブレッドボードは構造上そのような機構を導入することは難しかった。一方、実装技術については、凸曲げに耐えさせるために伸縮性の導電部材を採用したりするなど、検討は順調に進んでいる。また、(2)のセンサシート化は目標として元々取り組むべきあり課題であり、かつこれが完成すれば部品間の配線距離を短くしつつシールド線を形成する等もできる、つまり余計な箇所に感度を持たせない構造が構築できると考えられることから、この開発に優先で取り組んで技術を完成させた上で、再度電気的な評価を行っていくことが有効と考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の項目にも記載の通り、1つの粘接着シート上にセンサに必要な構成部材を安定的に貼付実装する技術の開発の方にまずは注力する。具体的には、凸曲げ時でもシート上配線と部品電極とをしっかりと電気的に接続させることができる材料の選定、あるいは電極・配線構造の工夫を行うことでシート化技術をできるだけ早期に完成させる。この施策を通じて、センサ部以外の余計な箇所に感度を持たせてしまうことを防ぎ、ノイズを低減した回路シートを構成する。その上で、再度電気的な特性評価を進めていきたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
購入を検討していた消耗部材について、メーカーからサンプルとして提供いただき、費用が発生しないものが多かったこと、ならびに購入したものも価格が想定より安価であったことによる。2020年度は、サンプル提供いただいた物品も購入、つまり費用が発生することになる。また、技術スタッフを雇用して研究開発を加速させることも検討している。
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