光とひずみを検知可能なフレキシブルマルチモーダルセンサの開発に成功 ―ストレッチャブルエレクトロニクスへの応用に期待―

2026-07-18 東京大学

東京大学の染谷隆夫教授らの研究グループは、光強度とひずみ(伸縮)を1つの素子で同時に検知できるフレキシブルマルチモーダルセンサを開発した。伸縮性基板上に極薄の有機光検出器(OPD)を形成し、規則的なしわ構造を導入することで、光検出機能とひずみ検知機能を両立した。伸長時にはしわが平坦化して受光面積が変化するため、短絡電流(ISC)は光強度とひずみの両方に依存する一方、開放電圧(VOC)は光強度のみに依存する。この2つの電気特性を同時に測定することで、光強度(分解能1 W/m²)とひずみ(分解能5%)を同時に推定できる。また、伸縮による画像のゆがみをひずみ情報から補正できるため、高精度なストレッチャブルイメージセンサとして利用可能である。今後は、2次元アレイ化による電子皮膚やウェアラブルヘルスケア機器、ロボット用センサなど、ストレッチャブルエレクトロニクスへの応用が期待される。

光とひずみを検知可能なフレキシブルマルチモーダルセンサの開発に成功 ―ストレッチャブルエレクトロニクスへの応用に期待―
図1:光とひずみを検知可能なフレキシブルマルチモーダルセンサの構造図

<関連情報>

周期的な座屈構造を持つ、歪みと光を検出する光学ベースの伸縮性マルチモーダルセンサー Optical-based stretchable multimodal sensors for detecting strain and light with periodic buckling structures

Tomohiro Anda, Yusuke Ebihara, Mari Koizumi, Kento Yamagishi, […] , and Takao Someya
Science Advances  Published:17 Jul 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aee9547

Abstract

Stretchable optoelectronic sensors are essential for next-generation wearable health monitoring; however, a critical limitation remains unresolved. When a stretchable photodetector deforms, the effective light-detection location shifts across the skin surface, complicating the interpretation of spatially localized physiological signals. Herein, we report a periodic-buckling stretchable organic photodetector (OPD) that enables dual optical and strain sensing within a single device, allowing real-time estimation of changes in the effective detection position. The open-circuit voltage (Voc) depends solely on light intensity, whereas the short-circuit current (Isc) reflects both light intensity and variations in the active area, enabling geometric localization of the photodetection site. The OPD exhibits stable performance under applied strains of up to 60%, with variations in Voc below 1.1% and a strain gauge factor of 0.44 derived from Isc. This approach addresses a key limitation of stretchable photodetectors and provides a pathway toward high-resolution, position-aware wearable optical biosensing.

0403電子応用
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