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2021 年度 実績報告書

シート型脈波センサシステムの研究開発と血流ネットワークの可視化

研究課題

研究課題/領域番号 19H01174
研究機関大阪大学

研究代表者

関谷 毅  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80372407)

研究分担者 荒木 徹平  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (10749518)
植村 隆文  大阪大学, 産業科学研究所, 特任准教授(常勤) (30448097)
野田 祐樹  大阪大学, 産業科学研究所, 特任助教(常勤) (30784748)
和泉 慎太郎  神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (60621646)
吉本 秀輔  大阪大学, 産業科学研究所, 招へい教員 (80755463)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードフレキシブルエレクトロニクス / 高感度振動センサ
研究実績の概要

本研究では、フレキシブル生体信号計測シートを用いて、ヒトの「血流ネットワーク」を定量的にワイヤレス計測できる“パッチ式血流センサシステム”を開発してきた。高感度な振動センサフィルムを多チャンネル化し、無線通信技術と融合する。これにより体に貼り付けるだけで、「多点の脈波」を同時計測し、脈波伝搬速度より、「血管硬度」、「血流ネットワーク」を計測できる“フレキシブル多点脈波センサシステム”を実現する目標を立てた。ハードウェアのみならず「血流ビッグデータ」の解析アルゴリズムを情報工学の点から開発し、血流情報を“可視化”する。最終的には、家庭での手軽な脈波センサチェックで循環器系や 関連疾患に関する兆候を知らせてくれる“家庭内ヘルスケアシステムを提供する基盤技術”を構築することを本研究の目標として取り組んだ。
初年度までにシステムの要素技術を確立し、二年目には実際に脈波が計測可能なシステム構築とそのシステムの最適化を行った。その成果として、2年目終了時において極めて優れた多チャンネルシート型振動計測システムを実現することができた。従来にない高感度性と軽量性を両立させたシート型多チャンネル生体振動センサ(脈波センサシステム)と血流ネットワークの可視化技術にたどり着くことができた。最終年度には、脳波計などの医療機器と連動させることで、様々なバイタルサインと脈波伝搬を同時に計測することに成功した。一連の成果は、世界最高峰の国際的総合学術論文誌Nature Communicaitonsに掲載されるなど、新しいシート型医療システムとして世界的に大きな注目を集めることができた。現在、医療機器の認証取得を目指した計測安定性試験や情報可視化アルゴリズムの開発を進めており、コロナ後の社会において必要とされる遠隔医療の実現を目指した取り組みを引き続き進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (5件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] JOANNEUM RESEARCH(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      JOANNEUM RESEARCH
  • [雑誌論文] A photocurable bioelectronics-tissue interface2021

    • 著者名/発表者名
      Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 20 ページ: 1460~1461

    • DOI

      10.1038/s41563-021-01103-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imperceptible energy harvesting device and biomedical sensor based on ultraflexible ferroelectric transducers and organic diodes2021

    • 著者名/発表者名
      Petritz Andreas、Karner-Petritz Esther、Uemura Takafumi、Schaffner Philipp、Araki Teppei、Stadlober Barbara、Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 2399

    • DOI

      10.1038/s41467-021-22663-6

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mobility enhancement of DNTT and BTBT derivative organic thin-film transistors by triptycene molecule modification2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Masahiro、Jancke Sophie、Uemura Takafumi、Kondo Masaya、Inoue Yumi、Namba Naoko、Araki Teppei、Fukushima Takanori、Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 96 ページ: 106219~106219

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2021.106219

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of macroscale mesh design of metal nanowire networks on the conductive properties for stretchable electrodes2021

    • 著者名/発表者名
      Takane Satoshi、Noda Yuki、Toyoshima Naomi、Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 ページ: 243102~243102

    • DOI

      10.1063/5.0051935

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heterogeneous Functional Dielectric Patterns for Charge‐Carrier Modulation in Ultraflexible Organic Integrated Circuits2021

    • 著者名/発表者名
      Taguchi Koki、Uemura Takafumi、Namba Naoko、Petritz Andreas、Araki Teppei、Sugiyama Masahiro、Stadlober Barbara、Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 33 ページ: 2104446~2104446

    • DOI

      10.1002/adma.202104446

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultraflexible magnetic sensor system integrated with organic multifunctional circuits2021

    • 著者名/発表者名
      Uemura Takafumi、Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      SPIE Proceedings

      巻: 11810 ページ: 118100M

    • DOI

      10.1117/12.2595004

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-Temperature printable and stretchable circuit board and its application to flexible hybrid electronics2021

    • 著者名/発表者名
      Araki Teppei、Okabe Yusuke、Kurihira Naoko、Kasai Yuko、Noda Yuki、Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      2021 International Conference on Electronics Packaging

      巻: 1 ページ: 61 62

    • DOI

      10.23919/ICEP51988.2021.9451994

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequency Characteristics of Ultrathin and Transparent Organic Electrochemical Transistors with 1-μm-Thick Parylene Lamination2021

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Kazuya、Araki Teppei、Takemoto Ashuya、Akiyama Mihoko、Kiriyama Kazuki、Kasai Yuko、Kurihira Naoko、Uemura Takafumi、Sekitani Tsuyoshi
    • 雑誌名

      2021 International Conference on Electronics Packaging

      巻: 1 ページ: 145 146

    • DOI

      10.23919/ICEP51988.2021.9451962

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Ultra-Thin and Lightweight Organic Amplifier Enabling Bio-Signal Monitoring with Reduced Noise Levels2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      2021 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices (AWAD 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ultraflexible Magnetic Sensor Matrix Integrated with Organic Driver Circuits2021

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Uemura and Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      10th imec Handai International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Imperceptible Energy Harvesting Device and Biomedical Sensor Based on Ultraflexible Ferroelectric Transducers and Ultraflexible High Frequency Organic Diodes2021

    • 著者名/発表者名
      Barbara Stadlober, Andreas Petritz, Esther Karner-Petritz, Takafumi Uemura, Philipp Schaffner, Teppei Araki, Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      Materials Research Society Fall Meeting and Exhibit
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultraflexible Magnetic Sensor System Integrated with Organic Multifunctional Circuits2021

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Uemura and Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-Noise Flexible Sensor Sheets for Imperceptible Biomonitoring System2021

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Uemura and Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      International Flexible Electronics Technology Conference, IFETC 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] マクロスケールメッシュ構造を有する金ナノワイヤネットワークのひずみ下における導電メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      高根慧至, 野田祐樹, 豊嶋尚美, 関谷毅
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部2021年度第1回講演会
  • [学会発表] 生体計測に資する有機トランジスタの紫外光による特性制御2021

    • 著者名/発表者名
      田口剛輝, 植村隆文, 難波直子, Andreas Petritz, 荒木徹平, 杉山真弘, 関谷毅
    • 学会等名
      第19回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
  • [学会発表] フレキシブル生体計測センサを用いた心電図の低ノイズ計測2021

    • 著者名/発表者名
      杉山 真弘, 植村 隆文, 近藤 雅哉, 秋山 実邦子, 難波 直子, 吉本 秀輔, 野田 祐樹, 荒木 徹平, 関谷 毅
    • 学会等名
      第19回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
  • [学会発表] 光パターンを利用したフレキシブル有機回路の性能改善2021

    • 著者名/発表者名
      田口剛輝, 植村隆文, 難波直子, Andreas Petritz, 荒木徹平, 杉山真弘, Barbala Stadlober, 関谷毅
    • 学会等名
      産業科学研究所第77回学術講演会・第6回産研ホームカミングデイ
  • [学会発表] 透明フレキシブル電気化学トランジスタの印刷作製と周波数特性の評価2021

    • 著者名/発表者名
      西村和也, 荒木徹平, 竹本明寿也, 桐山一輝, 秋山実邦子, 笠井夕子, 栗平直子, 植村隆文, 関谷毅
    • 学会等名
      第27回「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム
  • [学会発表] 光パターニングによるフレキシブル有機トランジスタの閾値電圧制御2021

    • 著者名/発表者名
      田口剛輝, 植村隆文, 難波直子, Andreas Petritz, 荒木徹平, 杉山真弘, 関谷毅
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 金属ナノワイヤネットワークからなる伸縮性マクロメッシュ電極のデザインと導電特性の相関2021

    • 著者名/発表者名
      高根慧至, 野田祐樹, 豊嶋尚美, 関谷毅
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] フレキシブル相補型回路への応用に向けた有機トランジスタの光パターンによる閾値電圧制御2021

    • 著者名/発表者名
      田口剛輝, 植村隆文, 難波直子, Andreas Petritz, 荒木徹平, 杉山真弘, Barbala Stadlober, 関谷毅
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Heterogeneous Chemical Patterns of Polymer Gate Dielectrics in Ultraflexible Organic Transistors2021

    • 著者名/発表者名
      Koki Taguchi, Takafumi Uemura, Naoko Namba, Andreas Petritz, Teppei Araki, Masahiro Sugiyama, and Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Imperceptible Energy Harvesting Device and Biomedical Sensor Based on Ultraflexible Ferroelectric Transducers and Organic Diodes, Materials, The Building Block For The Future2021

    • 著者名/発表者名
      Barbara Stadlober, Andreas Petritz, Esther Karner-Petritz, Takafumi Uemura, Philipp Schaffner, Teppei Araki, Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      3rd AAFM-UCLA International Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultraflexible and High-Durable Ferroelectric Transducers and Organic Circuits for Energy-Efficient Wireless Health Patches2021

    • 著者名/発表者名
      Andreas Petritz, Esther Karner-Petritz, Takafumi Uemura, Philipp Schaffner, Teppei Araki, Barbara Stadlober, Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      Materials Research Society Spring Meeting and Exhibit
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-Temperature Printable and Stretchable Circuit Board and Its Application to Flexible Hybrid Electronics2021

    • 著者名/発表者名
      Teppei Araki, Yusuke Okabe, Naoko Kurihira, Yuko Kasai, Yuki Noda, and Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      International Conference on Electronics Packaging
    • 国際学会
  • [学会発表] Frequency Characteristics of Ultrathin and Transparent Organic Electrochemical Transistors with 1-μm-Thick Parylene Lamination2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Nishimura, Teppei Araki, Ashuya Takemoto, Mihoko Akiyama, Kazuki Kiriyama, Yuko Kasai, Naoko Kurihira, Takafumi Uemura, and Tsuyoshi Sekitani
    • 学会等名
      International Conference on Electronics Packaging
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      https://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/aed/japanese/

  • [備考]

    • URL

      https://www.sekitani-lab.com/

  • [産業財産権] 処理装置及び出力装置2022

    • 発明者名
      関谷 毅 他
    • 権利者名
      関谷 毅 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-047990
  • [産業財産権] 計測装置2021

    • 発明者名
      関谷 毅 他
    • 権利者名
      関谷 毅 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-195710
    • 外国
  • [産業財産権] 増幅回路およびその製造方法2021

    • 発明者名
      関谷 毅 他
    • 権利者名
      関谷 毅 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-123388
  • [産業財産権] 配線シート、シート状システム、及び構造物運用支援システム2021

    • 発明者名
      関谷 毅 他
    • 権利者名
      関谷 毅 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-168464 分割出願
  • [産業財産権] 生体信号計測装置2021

    • 発明者名
      関谷 毅 他
    • 権利者名
      関谷 毅 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-073112 継続出願
    • 外国

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公開日: 2022-12-28  

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