2021 Fiscal Year Research-status Report
Construction of a sensor network using metallic leaf circuits
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20K11780
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
瀬川 典久 京都産業大学, 情報理工学部, 准教授 (20305311)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | デジタルファブリケーション / 3Dプリンタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1）既存の研究において、レーザプリンタで出力した回路図に重ねて金箔を置き、上からアイロンで熱圧着する方法で素材への転写を行なっていた。この実験方法ではPPC用フィルムへの箔やアクリル板ガラスへ箔の転写が不可能であった。そこで、2021年度は、導電性金属箔転写フィルムとレーザーカッタを用いてPPC用フィルム、アクリル板への転写を行い、回路を構築した。その結果、回路の線幅0.5[mm]の時にPPC用フィルム、アクリル板共に安定して転写することができた。PPC用フィルム、つまり曲げることのできる素材へ回路を構築できたことより、ウェアラブル機器への応用ができると考えた。
2）3Dプリンタのフィラメントの一種に、カーボンを含んだ導電性フィラメントがある。このフィラメントで出力したもののなかに、電気を流すことが可能である。しかし、このフィラメントは、カーボンを含むことにより、折り曲げると、簡単に剪断してしまう。また、フィラメントに熱可塑性ポリウレタン(TPU)があり、そのフィラメントを使うことで、ゴムのようなやわらかい物体を出力することができる。よって、これらの2つのフィラメントを組み合わせることは、難しいと考えられているが、2つのフィラメントを混ぜて出力することを可能にし、TPUによる造形物に回路を構築することを可能にした。
3)導電性フィラメントで作成した靴のインソール作成を行った。導電性フィラメントの変形による内部抵抗の変化を利用し、その内部抵抗値を小型マイコンM5StickCで読み取ることを可能にし、その情報をbluetoothでPC本体にリアルタイムに伝送することを可能にした。この情報をつかって、歩行時のくつのなかの圧力変化を読み取ることを可能にした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
1）大学に残る時間が制限され、実装時間をとることが不十分であった。
2）2021年度は、金属箔回路以外にもチャレンジをしたため、それぞれの素材を活用する適切な条件だしに時間をとられてしまった。導電性転写フィルムは、非常にもろく、本実験を成功させるために100回以上のパラメータを試した。
熱可塑性ポリウレタンフィラメントは、フィラメントが柔らかいために、出力する3Dプリンタを選び、また、出力させるための工夫が必要であったために、出力成功までに3ヶ月ほどかかってしまった。
3)漆を用いる手法は、完全に失敗した。（うるしかぶれが、ひどくなり、作業を継続することが難しいと判断し、ストップした。そこで、導電性金属箔転写フィルムを活用することにした。）
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| Strategy for Future Research Activity |
1)金属箔回路の最大の欠点である、金属箔回路上への部品の実装について、カプトンフィルム、カプトンテープを用い熱問題を解決する。また、低温はんだと専用小型リフロー炉による実装、および小型半導体レーザカッターを用いた実装を試みる。
2）Electronic Luminescence(EL)を金属箔回路に組み合わせる実装を試みる。現在ELのキットは、吹きつけ、シルクスクリーンで実装が可能で、専用の機器を使うことなく実装ができる。特に、金属箔回路のような薄い回路と相性がいいと考えている。
3)大学の公費で、電子刺繍ミシンを購入する。導電糸と組み合わせて利用することで、衣服上への実装を試みる。
4)くつでの実装は行ったが、家具、建具に対して適用しデータを取得することをめざす。
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| Causes of Carryover |
理由：(1)Covid-19の影響により、旅費を使うことがなかった。特に、国際会議に出席する予定で予算を組んでいたが、国際会議に参加することがなくなったためその分の予算が必要なくなった。(2)物品費に関しては、大学からの補助および会社からのサンプル提供などで実験を行うことができたために、予定より少額で実験を遂行できた。
使用計画:(1)銀ナノペーストで金属箔を接着することを計画している。そのための銀ナノペーストの購入に利用予定(2)インクジェットプリンタで出力する接着剤を利用して金属箔を接着することを計画。積水化学からサンプルを購入予定
(3)本研究成果を布地の上で実現することを計画。そのための加工部材を購入予定(4)センサネットワークの国際会議「International Conference on Embedded Wireless Systems and Networks」および「ACM Buildsys」に参加予定。当初予定していた旅費として利用予定。
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