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身体にフィットして伸ばしても曲げても使える電気配線に

産総研、3倍以上に引き伸ばせるウェアラブルデバイス向け導電繊維を開発

2015年02月25日 19時43分更新

文● 行正和義/ASCII.jp

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高伸縮性・高耐久性の導電配線を用いた電極を伸長した時の様子

 独立行政法人 産業技術総合研究所は2月25日、ウェアラブルデバイスの配線などに使える高伸縮性バネ状導電配線を開発したと発表した。

 ウェアラブルデバイスや医療用センサーの配線では、身体にフィットして動くような電気配線が必要とされるが、金属配線は伸縮しにくく折り曲げによって断線することがあり、また導電性樹脂は折り曲げた際の電気抵抗の変化が大きいなどの問題点がある。

バネ状に形成した導電配線 

 産業技術総合研究所フレキシブルエレクトロニクス研究センターの研究チームでは、導電性繊維をバネ状に形成した導電配線を開発した。この配線は3倍以上伸長しても、20万回以上折り曲げ(曲げ半径0.1mm以下)ても抵抗値変化は1.2倍程度と安定な電気特性を示す。

短繊維配向型電極を用いたデバイス。高伸縮性短繊維配向型電極を用いたキャパシタの構造(左)とセンサーに加えた圧力と静電容量の関係(右)

 また、導電性の短繊維を向きを高い配向性を持たせてパターンングし、高い伸縮性を持たせた電極を形成する方法を開発した。配向した配線の間はキャパシタとして機能するため、曲げや圧力といった力学的変化を検出する容量型圧力センサーに利用できる。

高伸縮性バネ状配線と高伸縮性短繊維配向型電極を利用した靴底圧力センサーシート

 容量型圧力センサーと高伸縮バネ状導電配線を用いてマトリクス状センサーシートを制作したところ、200%伸縮しても0.1mm以下の曲げ半径で20万回折り曲げても動作し、靴底で体重圧力分布を計測するセンサーとして十分実用となるものとなった。

 産総研では、同技術の産業利用に対応するため生産プロセスを開発するとともに、見守りセンサーといった用途へのトータル設計を推進するという。

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