革新的フレキシブルセンサー、ウェアラブルヘルステックに比類なき信頼性を提供
リアルタイム健康監視とロボットのセンシング能力にはソフトエレクトロニクスが必要ですが、このような材料を使用する課題は信頼性にあります。弾力性と柔軟性があるため、性能の再現性が低下します。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、NUSの研究チームはヒステリシスを大幅に減らした新しいセンサー材料を開発しました。この能力により、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。
ソフト材料を圧縮センサーとして使用すると、通常深刻なヒステリシス問題に直面します。ソフトセンサーの材料特性が繰り返しのタッチで変化するため、データの信頼性に影響します。これにより、毎回正確な読み取りを得ることが難しくなり、センサーの応用可能性が制限されます。
NUSチームのブレークスルーは、高感度でありながらほぼヒステリシスフリーな性能を持つ材料の発明です。彼らは、ポリジメチルシロキサン（PDMS）と呼ばれるフレキシブル材料上に、金属薄膜を望ましいリング状パターンにクラックさせるプロセスを開発しました。
チームはこの金属/PDMSフィルムを電極と基板と統合して圧電抵抗センサーを作り、その性能を評価しました。繰り返し機械テストを実施し、設計革新がセンサー性能を改善することを検証しました。彼らの発明は、Tactile Resistive Annularly Cracked E-Skin、略してTRACEと名付けられ、従来のソフト材料の5倍優れています。
「私たちの独自の設計により、精度と信頼性が大幅に向上しました。TRACEセンサーはロボティクスで表面テクスチャを知覚するのに、またはウェアラブルヘルステクノロジーデバイスで、例えば健康監視アプリケーションのために浅い動脈の血流を測定するのに潜在的に使用できるでしょう」とBenjamin Tee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向けに材料の適合性をさらに改善し、センサーに基づく人工知能（AI）アプリケーションを開発することです。「私たちの長期目標は、人間の肌に貼る小さなスマートパッチの形で心血管健康を予測することです。このTRACEセンサーは、脈波伝播速度のデータをより正確に取得でき、機械学習アルゴリズムを搭載して表面テクスチャをより正確に予測できるため、その現実に向けた一歩前進です」とTee氏は説明しています。
NUSチームが開発を目指す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によりよりインテリジェントな反応を可能にする義肢への用途が含まれます。
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