センサー素材により、伸縮性のある電子機器がひずみ下でより優れた性能を発揮できるようになります
私たちの体は、化学物質、電気パルス、機械的シフトなど、私たちの健康に関する豊富な情報を提供できる多くの信号を送信します。しかし、これらの信号を検出できる電子センサーは、多くの場合、皮膚や体内で伸びたり曲がったりするのを防ぐ、もろい無機材料でできています。最近の進歩により伸縮性センサーが可能になりましたが、形状の変化が生成されるデータに影響を与える可能性があり、多くのセンサーは体の最も弱い信号を収集して処理できません。
新しいセンサー設計には、トランジスタ間のひずみ分布を最適化するパターン化された材料が組み込まれており、変形による影響を受けにくい伸縮性のある電子機器を作成します。研究者たちはまた、この設計でいくつかの回路要素を作成しました。これにより、さらに多くの種類の伸縮可能な電子機器が生まれる可能性があります。
電子機器を設計するために、研究者はパターン化されたひずみ分布の概念を使用しました。トランジスタを作成するとき、彼らはエラストマー（弾性ポリマー）で作られた基板を使用しました。それらはエラストマー層の密度を変化させました。つまり、一部は柔らかく、他はより硬く、弾力性がありました。研究者によって「エラスティフ」と呼ばれるより硬い層が、アクティブな電子領域に使用されました。
その結果、トランジスタアレイは、曲げたり曲げたりしたときと、変形していないときとでほぼ同じ電気的性能を示しました。実際、最大100％のひずみで伸ばされた場合、パフォーマンスの変動は5％未満でした。チームはまた、この概念を使用して、NORゲート、リングオシレーター、増幅器などの他の回路部品を設計および製造しました。 NORゲートはデジタル回路で使用され、リングオシレータはRFID（Radio-Frequency Identification）テクノロジーで使用されます。これらの部品をうまく伸縮できるようにすることで、研究者はさらに複雑な電子機器を作ることができます。
彼らが開発した伸縮性アンプは、数ミリボルトまでの弱い電気生理学的信号を増幅できる最初の皮膚のような回路の1つです。これは、筋肉からの信号のような体の最も弱い信号を感知するために重要です。信号は皮膚上で直接処理および増幅できます。
この設計は、ALSの診断ツールとして評価されています。研究者たちは、筋肉からの信号を測定することで、病気が体にどのように影響するかについての知識を得ながら、病気をよりよく診断することを望んでいます。彼らはまた、体内に埋め込むことができる電子機器の設計をテストし、あらゆる種類の身体信号用のセンサーを作成することを望んでいます。
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