羽毛の重みも検知する、高感度歪みセンサーを開発

Credit: University of Sussex

英サセックス大学の研究チームは、柔軟性を備え、生体モニターに適した高感度の歪みセンサーを開発した。モバイルヘルスアプリケーション向けの安価なウェアラブルデバイスへの適用が期待できる。研究結果は、2020年6月4日付の『Advanced Functional Materials』に掲載されている。

市販の金属ベースの歪みゲージは、感度を表すゲージ率が2～5、最大歪み量が5％以下と比較的低い。そのため、歪みの大きさを示す抵抗値の増加は25％未満に留まり、身体の動きを検出するといった高歪み計測には向いていない。

研究チームは、次世代の歪み検知技術としてポリマーベースの歪みセンサーに注目。優れた電気機械特性を持たせるために、大量のグラフェンナノシートをPDMS（ポリジメチルシロキサン）のポリマーマトリックスに組み込む方法を開発した。その結果、ゲージ率が約20、最大歪み量は80％と、市販の歪みゲージを大幅に上回る性能で、0.1％以下の歪み検出が可能になった。抵抗値の変化は100万倍以上で、これまで報告された数値の100倍以上の感度を示すという。

抵抗値の変化が桁違いに大きいため、心拍計などに必要となる高感度低歪み検出や、胸や関節の動きを検知するための高歪み計測のどちらにも対応できる。ヘルスケアや医療だけでなく、現在急成長しているソフトロボット分野への利用も見込んでいる。

羽毛の重みも検知する、高感度歪みセンサーを開発