Development of pressure sensors without sensory interferences

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14204
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2023); The University of Tokyo (2021-2022)
• Principal Investigator: Lee Sunghoon 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (80873132)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: スキンセンサ / 圧力センサ / 皮膚感覚

Outline of Final Research Achievements

In this research, we aimed to develop a pressure sensor that can be attached to the skin without sensory interference. We succesfully established a fabrication method for skin-attachable sensors for accurately monitoring natural human behaviors and movements. Specifically, we developed a capacitive pressure sensor utilizing a nanoscaled mesh structure (nanomesh pressure sensor). We quantitatively proved eliminating the impact on skin sensation although the sensor is directly attached to the skin. By utilizing this method, it is possible to acquire the tactile information during contact with external objects while maintaining the inherent skin sensation.

Free Research Field

電子デバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

素材の厚みを薄くすると皮膚の感覚は伝わりやすくなる。一方で、素材を貫通する際に必要な力や素材が裂断する際の力は、素材の厚みに比例するため、薄い素材はより弱い力でも壊れやすい。またセンサーの表面をこすると薄い素材は削られてなくなってしまうため、薄さと摩擦耐久性はトレードオフの関係にある。本研究では、ポリウレタンナノファイバに水溶性ポリマのポリビニルアルコールを溶解・浸透させることで、皮膚感覚に影響を与えないほどの極薄性と摩擦耐久性を両立させることに成功し、皮膚貼り付け型センサにおける本質的な課題を克服することに成功した。