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Research News

世界初、柔らかいワイヤレス有機センサーシステムの開発に成功

ばんそうこうやおむつへの使い捨てセンサー応用に期待

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工学系研究科・工学部
2014/03/18

ワイヤレスセンサーの急速な発展によって、生活空間におけるさまざまな物理情報の計測と活用が進んでいます。センサーの計測対象は、最近、物から人へ急速に拡大しています。人体に接触しながら生体に関する情報を計測する際には、装着感のない柔らかさ、衛生面から使い捨てにできることなど、従来の電子部品になかった課題の解決が急務です。

© Sakurai Lab. / Someya-Sekitani Lab.
世界初となる柔らかいワイヤレス有機センサーシステム。水分を検出してワイヤレスで電力やデータを伝送できる。おむつやばんそうこうに張り付けて、使い捨てにすることもできる。

今回、東京大学の桜井 貴康 教授、染谷 隆夫 教授らの研究グループは、世界で初めて柔らかいワイヤレス有機センサーシステム(有機デバイスだけで構成されるワイヤレスセンサーシステム)の開発に成功し、そのセンサーシステムとしての有用性を柔らかい水分検出センサーシートで実証しました。開発したセンサーシステムは、離れたところからワイヤレスで電力供給が可能で、水分検出センサーからのデータも最適な通信条件で取ることができます。

本研究グループは、高分子フィルム上に有機集積回路を作製することで、ワイヤレスで電力とデータを伝送できる柔らかい水分検出センサーシートの開発に成功しました。開発の決め手は、世界で初めて、有機集積回路を駆動するための電力伝送に電磁界共鳴法を採用したことです。これによって、高効率に長距離のワイヤレス電力伝送と通信が可能となりました。有機集積回路は主に3つのブロックから構成されています。第1のブロックは、有機ダイオードを用いた整流回路で、電磁界共鳴によりワイヤレスで電力を受けます。第2のブロックは、抵抗変化で発振周波数が変化する有機リング発振回路で、水分による抵抗の変化をワイヤレスにデータ転送します。第3のブロックは、有機ダイオードを用いた静電気保護回路で、2キロボルト(kV)に帯電した人体に触れても壊れない耐性を実現しました。

今回の研究の原理は、水分以外にも、温度や圧力などさまざまなセンサーに応用することも可能です。今後は、ばんそうこうやおむつなど装着感が少なく使い捨てにもできる衛生的なセンサーとして幅広い用途への応用が期待されます。

本研究成果は、2014年2月9日(日)~13日(木)に米国サンフランシスコにて開催された「国際固体回路会議(ISSCC)2014」で発表されました。また、本研究は科学技術振興機構(JST )課題達成型基礎研究の一環として行われました。

プレスリリース (JST)

論文情報

Hiroshi Fuketa, Kazuaki Yoshioka, Tomoyuki Yokota, Wakako Yukita, Mari Koizumi, Masaki Sekino, Tsuyoshi Sekitani, Makoto Takamiya, Takao Someya, and Takayasu Sakurai,
“Organic Transistor Based 2kV ESD Tolerant Flexible Wet Sensor Sheet for Biomedical Applications with Wireless Power and Data Transmission Using 13.56MHz Magnetic Resonance”,
IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) Digest of Technical Papers pp. 490-491, Feb. 2014.
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