クモの感覚器をヒントに、ひずみが測れる光センサーシートを開発東大など研究グループ

東京大学は2023年10月13日、神奈川県立産業技術総合研究所や宇都宮大学などとの研究グループが、人の動作や柔らかい材料に生じるひずみを計測できる、コンパクトな光センサーシートを開発したと発表した。自然界のクモがクモの巣に生じた振動などを感じる感覚器の仕組みを応用したセンサーで、生体センサーなどへの応用が期待される。

新たなセンサーは、透明導電膜として知られるSn添加In₂O₃（ITO）を用いて開発した。20nm程度の粒子径を持つITOナノ粒子を、スピンコーティング法を用いて超弾性体PDMSシート上に堆積させ、溶媒のトルエンを蒸発させると、PDMSシート上に作製されたITOナノ粒子薄膜は高い柔軟性を示す。こうして作製されたITOナノ粒子薄膜は、ひずみを与えていない場合、表面に亀裂が存在しないが、引っ張られると多数の亀裂が並行に形成され、その密度はひずみに応じて増大した。また、引っ張るのをやめると、亀裂が閉じて表面は元に戻った。

クモの脚関節近くには、クレパスのような亀裂構造が平行に並ぶ感覚器があり、クモの糸に生じるわずかな振動や力などを亀裂で感知する。今回のセンサーはこうしたクモの感覚器と同様の仕組みで、亀裂の開閉動作を表面プラズモン共鳴で計測。非接触、非接続でのひずみの光計測を可能にした。

研究グループは、体に貼るだけで脈拍や心電図などの生体情報が検出できるシートの開発や、ソフトマテリアルに対するひずみ計測、構造物のひずみ診断などへの応用が期待できる成果だとしている。

クモの感覚器をヒントに、ひずみが測れる光センサーシートを開発　東大など研究グループ