皮膚に貼り付けて健康確認が可能に…韓国の研究陣がコア技術開発

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皮膚に貼り付けて健康確認が可能に…韓国の研究陣がコア技術開発

韓国で皮膚に合わせて模様が伸び縮みする「ナノ薄膜電極」が開発されたことを韓国news1が報じている。

韓国の科学技術情報通信部と基礎科学研究院(IBS)は、ナノ粒子研究団のキム・デヒョン副研究団長(ソウル大)とヒョン・テクファン団長(ソウル大学客員教授)が、世界最高水準のナノ薄膜電極を開発し、国際学術誌サイエンス(Science)に論文を掲載したと、27日に明らかにした。

今回の研究では、「フロート組立方式」(Float assembly method)と呼ばれる新しいプロセスを通じ、既存の方法では実現できなかった高い導電性、ナノレベルの厚さ、優れた伸縮性などを全て兼ね備えた高性能ナノ薄膜電極を開発したという。

開発された高性能ナノ薄膜電極は、金属並みに電気を通しながらも、髪の毛の太さの300分の1の水準(250nm)と薄く、高い伸縮性があり、皮膚付着型ウェアラブルデバイスのコア部品として応用できる。

汗などの分泌物や皮膚の特性を測定し、体温から血糖やホルモン、血液内の薬物残留量などを測定するセンサー技術の開発が活発である。これらの技術が商用化されるには、皮膚に付着し伸び縮みの反復的な変形に強いのと同時に、電子回路を構成しやすくする必要がある。また、小型化とナノプロセスへ応用するためには、薄くて軽くなければならない。

今回の研究では、皮膚に付着するにあたり応用可能な程度に、導電性、厚さ、伸縮性を持つ電極を開発した。

25日に行われた研究成果のブリーフィングで、キム・デヒョン副研究団長は「一般的には電気を通さないゴムに導電性材料を混合させ、電気が通るようにする」とし「問題は、電気をよく通しつつも、伸縮性を良くすることが難しい。導電性ナノ物質を多く入れると伸縮性が落ち、引っ張った時に切断されやすくなる。逆にゴムを増やすと電気を通さなくなる」と説明した。

キム副研究団長は「フロート組立方式は、様々な物質に適用することができる」とし「多くのナノ物質とゴムを利用して、様々なナノ薄膜電極を作製することができ、汎用性がある」と説明した。

彼は「このように作られた薄膜電極は、密に配置された一層のナノ物質(ワイヤー)が非常に薄いゴム膜に部分的に埋め込まれている「歯茎と歯」と似た構造となる」とし、「このような構造のおかげで、よく伸びる特性を持つようになる」と付け加えた。

このような「歯茎と歯の構造のおかげで、一部のナノ物質が外側から見えるようになり、半導体プロセス(フォトリソグラフィ)に活用することができる。これは、ナノ薄膜電極を任意の形状に裁断して、様々な電子素子にすることができることを意味する。

このように合成されたナノ薄膜電極の電気伝導度は、金属のようなレベルであり、元の長さの10倍まで伸びても、欠陥のない電気的性質が維持される。厚さは250nmレベルで非常に薄く、皮膚のような凹凸のある表面にも張り付くことができる。

研究陣は、ナノ薄膜電極を利用して皮膚付着型多機能積層デバイスを開発し、皮膚から筋電図、湿度、温度など様々な生体信号を同時にモニタリングすることができることを証明した。

キム・デヒョン部研究団長は「高性能伸縮性ナノ電極は、次世代のウェアラブルデバイスに広く利用され、この分野の発展に大きく貢献するだろう」と明らかにした。

ヒョン・テクファン団長は「フロート組立方式」が、金属導体ナノ素材だけでなく、半導体、磁性体などのいくつかの種類のナノ材料とゴムを組み合わせることができるため、様々な高機能性、伸縮性ナノ素材として開発されることが期待できる」とした。

参考記事:UNISTの研究チーム、電気伝導率の高い高品質グラフェンの大量合成技術を開発
参考記事:韓国研究チーム「分子の電気的性質を変化させる《万能作用基》を開発」と発表


 
 
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