新しい柔軟で信頼性の高いセンサー
ロボットのリアルタイムの健康監視および検知機能にはソフトエレクトロニクスが必要ですが、そのような材料を使用する際の課題は、その信頼性にあります。弾力性と柔軟性があるため、パフォーマンスの再現性が低くなります。信頼性の変動はヒステリシスとして知られています。接触力学の理論に導かれて、NUSの研究者チームは、ヒステリシスが大幅に少ない新しいセンサー材料を考案しました。この機能により、より正確なウェアラブルヘルステクノロジーとロボットセンシングが可能になります。
柔らかい材料が圧縮センサーとして使用される場合、それらは通常、深刻なヒステリシスの問題に直面します。ソフトセンサーの材料特性は、タッチを繰り返すたびに変化する可能性があり、データの信頼性に影響を与えます。これにより、毎回正確な読み取り値を取得することが困難になり、センサーの可能なアプリケーションが制限されます。
NUSチームのブレークスルーは、高感度でありながら、ほとんどヒステリシスのない性能を備えた材料の発明です。彼らは、ポリジメチルシロキサン（PDMS）と呼ばれる柔軟な材料上で金属薄膜を望ましいリング状のパターンに分解するプロセスを開発しました。
チームは、この金属/ PDMSフィルムを、ピエゾ抵抗センサー用の電極および基板と統合し、その性能を特徴づけました。彼らは繰り返し機械的試験を実施し、設計の革新によりセンサーの性能が向上することを確認しました。彼らの発明は、触覚抵抗性環状亀裂Eスキン（TRACE）と呼ばれ、従来の柔らかい素材よりも5倍優れています。
「独自の設計により、精度と信頼性を大幅に向上させることができました。 TRACEセンサーは、ロボット工学で表面の質感を認識したり、ウェアラブルヘルステクノロジーデバイスで使用したりする可能性があります。たとえば、健康監視アプリケーションで表在動脈の血流を測定することができます」とベンジャミンティー助教は述べています。
NUSチームの次のステップは、さまざまなウェアラブルアプリケーションに対する材料の適合性をさらに改善し、センサーに基づいて人工知能（AI）アプリケーションを開発することです。 「私たちの長期的な目標は、人間の皮膚に配置される小さなスマートパッチの形で心臓血管の健康を予測することです。このTRACEセンサーは、パルス速度でキャプチャできるデータがより正確であり、表面テクスチャをより正確に予測するための機械学習アルゴリズムを装備できるため、その現実に向けた一歩です」とTee氏は説明します。
NUSチームが開発を目指している他のアプリケーションには、信頼性の高い皮膚インターフェースを備えていることでよりインテリジェントな応答が可能になる義肢での使用が含まれます。
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