皮膚に貼付可能な極薄シート型圧電システムを開発――1µm厚で環境発電／蓄電機能付き大阪大学ら

大阪大学は2021年4月23日、オーストリアのJoanneum研究所と共同で、1μm厚の極薄基板上に強誘電性ポリマー、有機ダイオード、蓄電キャパシタなどを集積した極薄シート型圧電システムを開発したと発表した。

IoTデバイスの活用は、医療／ヘルスケア領域においてもデジタルヘルスケアとしてさまざまな研究開発が進んでいる。しかし、従来電子デバイスは折り曲げることが困難なため、皮膚や身体の表面などの複雑な形状に沿って張り付けることが難しいという課題があった。

今回同大学らは、1μm厚のポリマー基板上に強誘電性ポリマー、有機ダイオード、蓄電キャパシタなどの薄膜電子部品を集積化する技術を開発。極薄型圧電システムの実現に成功した。

環境発電／蓄電機能を有するシート型圧電システム（集積システムのイメージ図）

同システムは、圧力／歪み／振動に対して高感度（15nC／N）かつ高速応答(20ms／N）でありながら、優れた機械的柔軟性（曲げ半径40μm）を備えている。この特性を生かして、肌表面での脈拍などの生体情報モニタリングに成功。さらに、3mW／cm³を超える環境発電および蓄電にも成功した。関節部に張り付けることで約200mJ／dayの発電が可能だと試算している。

今回の開発によって、充電が不要で将来肌に密着しても違和感のない生体情報の計測ができるシート型センサーシステムの実現が期待されるという。

皮膚に貼付可能な極薄シート型圧電システムを開発――1µm厚で環境発電／蓄電機能付き　大阪大学ら