Study of Pressure Sensor Containing Thermally Expandable Polymer for Measurement of Plantar Pressure in Obese and Diabetic Patients

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20500
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0403:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Tagawa Yusaku 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (20962517)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 圧力センサ / 熱膨張ポリマー / 静電容量型圧力センサ / フレキシブル圧力センサ

Outline of Final Research Achievements

In this study, a flexible pressure sensor with high sensitivity and linear response over wide pressure range was realized using a thermally expandable polymer. By immediately heating the thermally expanded polymer, it was possible to vary the diameter of the polymer and create an internal structure with a diameter distribution that responds to various loads. As a result, the world's highest linear response, linear response load range, and sensitivity among solution-processable flexible pressure sensors were achieved. With these results, two international conferences, two domestic conferences, and one international academic paper were reported.

Free Research Field

医用工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

フレキシブル圧力センサは曲面形状や生体などに張り付け、脈波や足底荷重、歯ぎしり等様々な信号取得に有効であった。静電容量型のセンサの場合、より高感度に信号を取得するためには、空隙構造を用いて見かけの初期容量を下げる手法が良く用いられるが、高荷重下では空隙構造が消滅してしまう。サイズの異なる空隙になるように鋳型を作製して界面制御することで、線形高荷重応答可能な圧力センサは報告されたが、溶液処理のみで可能なセンサはなく、本研究の学術意義は高い。また、高荷重下でも線形応答可能なため、靴底での応用やインソール圧力センサでの使用時にも非線形フィッティング等の複雑な較正は必要がない点が社会的に重要である。