2019年1月24日

大面積・多機能フレキシブルセンサシート

大阪府立大学 大学院工学研究科 電子・数物系専攻

准教授 竹井 邦晴

2019年1月24日

http://www.futenma.com/

Clothes

https://hk.news.yahoo.com/%E9%86%AB%E6%9B%B8%E7%9B%B4%E8%AA%AA-%E6%8F%ADicu%E7%9C%9F%E8%B2%8C-223000774.html

Medical/healthcare

https://www.istockphoto.com/jp/ストックフォト/握手-gm177356664-20498454

Robotics

https://kknews.cc/news/8jgznn.html

Nursing care

http://www.multitaction.com/Smart house

https://medley.life/news/56a7301d0b6de50e008b4571/

Sports

http://gadgetm.jp/I0000088

Condition monitoring

人とのインタラクション

ゴールに向けた「これまで」の取り組み

2019年1月24日

汗の化学物質解析による糖尿病、熱中症などの予防

体圧（姿勢や寝相）などの分布計測による体調管理

新技術の紹介（化学センサと圧力センサ）

2019年1月24日

汗の化学物質解析による糖尿病、熱中症などの予防

体圧（姿勢や寝相）などの分布計測による体調管理

新技術の紹介（化学センサと圧力センサ）

2019年1月24日

一般的な化学センサ

・電気化学法（３電極構造）

・イオン感応型トランジスタ（ISFET）・上記技術によるフレキシブルセンサ（研究レベル）

ネルンストの法則により

pH換算で感度59 mV/pH（室温）が限界

従来技術とその課題 （化学センサ）

ウェアラブル健康管理等で重要となる様々な微小化学物

質のリアルタイム計測では本感度がボトルネックになる

可能性大

2019年1月24日

電荷転送・蓄積技術（CCD技術）の適用によりフレキシブルフィルム上での高感度化学センサを実現

課題解決方法 （化学センサ）

ICG TGGATE RESET

コンデンサ

2019年1月24日

電荷転送・蓄積技術（CCD技術）の適用によりフレキシブルフィルム上での高感度化学センサを実現

課題解決方法 （化学センサ）

2019年1月24日

電荷転送・蓄積技術（CCD技術）の適用によりフレキシブルフィルム上での高感度化学センサを実現

課題解決方法 （化学センサ）

pH換算感度で、240 mV/pH以上を実現

-3

-2

-1

0

V out

(V)

1.00.80.60.40.20.0Time (s)

VREF=1 V, VInput=-4 V pH 11.2 pH 6.9 pH 2.8

2019年1月24日

フレキシブルフィルム上にショットキー接合を利用したCCD構造を初めて実現

CCD構造を適用することで理論限界の4倍以上のpH感度を実現

溶液形成可能な安定したフレキシブル温度センサの開発にも成功

新技術の特徴

「汗」や「におい」中のこれまで見えなかった微小化学物質の計測が期待できる

2019年1月24日

• 添付型のウェアラブル健康管理デバイス応用

• ロボット皮膚としての危険物検知フィルム• その他、添付型のIoTセンサ応用として

想定される用途

2019年1月24日

汗の化学物質解析による糖尿病、熱中症などの予防

体圧（姿勢や寝相）などの分布計測による体調管理

新技術の紹介（化学センサと圧力センサ）

2019年1月24日

販売されているフレキシブル圧力センサシート

・容量型

・圧力センサチップ集積型

・抵抗変化型（本研究内容も抵抗変化型）

従来技術とその課題 （圧力センサ）

従来のセンサの問題点

・非常に高価であり汎用性が乏しい（30-60万円程度）・曲げにより直ぐに壊れてしまう場合がある

・上記理由から利用範囲が大きく限定されてしまう

2019年1月24日

シンプルな構造の提案

・ 布のみを用いた圧力センサシートの開発

・ シンプルな構造且つ作製に高価な装置が不要

・ 新たなパッケージング技術により洗濯も可能

課題解決方法 （圧力センサ）

2019年1月24日

その他の技術（布製の圧力分布センサ）

2019年1月24日

その他の技術（布製の圧力分布センサ）

2000

1000

0Res

ista

nce

()

200150100500Time (s)

Before washing After 1st washing After 2nd washing

2019年1月24日

その他の技術（布製の圧力分布センサ）

2019年1月24日

その他の技術（布製の圧力分布センサ）

睡眠時の体圧計測（~5 kPa）では、数十万回以上の耐久性を確認

2019年1月24日

シンプルな構造で簡単且つ安価で作製が可能

構造を工夫することで洗濯も自由に可能

体の圧力分野や睡眠時の呼吸等を測定可能

機械的柔軟性に優れており、自由に折り曲げ可能

新技術の特徴

睡眠の質計測用、見守り用、看護用等さまざまな応用面での適用が期待できる

2019年1月24日

• 睡眠の質を計測• 離床センサ及び床擦れ防止としての看護応用• 体の圧力分布計測による車いす開発• 足裏計測としてのスポーツ応用• 産業応用（プレス機の圧力分布計測）※センサと産業機器の一体化は高コスト化するため、一時的にフィルムセンサを設置し、装置のメンテを行うセンサシートとして利用可能

想定される用途

2019年1月24日

• キラーアプリの選定及び、それに向けたデバイス開発

• 応用に特化したシステム開発• 更なる材料の最適化による安定性・信頼性向上

• 化学センサに関しては、その他の化学物質の計測用感応膜を開発する必要がある。

実用化に向けた課題

2019年1月24日

• こんなものが測りたい等の要求及び要望

• デバイスの量産化開発

• 選択的化学感応膜の共同開発

• IoTデバイス応用の共同開発

企業の皆様への期待

2019年1月24日

• 発明の名称 ：化学センサ

• 出願番号 ：特願2018-100611• 出願人 ：大阪府立大学

• 発明者 ：竹井邦晴、中田尚吾

新技術に関する知的財産権

• 発明の名称 ：温度センサ及び温度センサの製造方法

• 出願番号 ：特願2018-008138• 出願人 ：大阪府立大学

• 発明者 ：竹井邦晴

• 発明の名称 ：圧力センサシート

• 出願番号 ：特願2018-008138• 出願人 ：大阪府立大学、株式会社テクサー、株式会社スカイテクノロジー

• 発明者 ：竹井邦晴、佐藤庄次郎、朱強

2019年1月24日

お問い合わせ先

大阪府立大学 研究推進本部URAセンター

リサーチ・アドミニストレーター 西田 泰士

統括コーディネーター 中尾 圭司

ＴＥＬ 072－254 － 9128

ＦＡＸ 072－254 － 7475

e-mail URA-center＠ao.osakafu-u.ac.jp