ウェアラブル健康センサー向け伸縮アンテナを開発(Stretchable antenna keeps wearable health sensors in tune with human health)

2026-07-24 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルベニア州立大学(Penn State)の研究チームは、皮膚の伸縮に追従して通信性能を維持できる伸縮性アンテナを開発した。ウェアラブル健康センサーでは、人体の動きや皮膚の変形によってアンテナの共振周波数が変化し、通信性能が低下することが課題となっていた。研究チームは、伸縮しても電気的特性が安定する新しいアンテナ構造と材料設計を採用し、装着時の変形や運動中でも安定した無線通信を実現した。このアンテナは、生体信号をリアルタイムかつ高精度に送信できるため、心拍数や呼吸、体温などを長時間モニタリングするウェアラブル医療機器やヘルスケアデバイスへの応用が期待される。また、柔軟で軽量なため装着感にも優れ、日常生活やスポーツ、遠隔医療など幅広い用途で利用可能である。本成果は、伸縮性エレクトロニクスと無線通信技術を融合し、次世代ウェアラブルセンシングの実用化を後押しする重要な技術である。

ウェアラブル健康センサー向け伸縮アンテナを開発(Stretchable antenna keeps wearable health sensors in tune with human health)

Researchers demonstrated a soft, printable hydrogel electrode that conforms to the skin while recording physiological signals. The material maintained close contact during movement and under wet conditions, offering a potential platform for future wearable health-monitoring technologies. Credit: Huanyu “Larry” Cheng/Penn State. All Rights Reserved.

<関連情報>

多方向歪みに影響されない伸縮性RFエレクトロニクス Multidirectional strain-insensitive stretchable RF electronics

Furong Yang,Senhao Zhang,Jinyao Zhang,Yao Tong,Jun Zhong,Junjie Zheng,Jiawei Li,Yichao Hu,Yangbo Yuan,Jia Zhu,Kai Xu,Cheng Zhang,Huanyu Cheng & Chaoyun Song

Nature Communications  Published:27 June 2026

DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-74900-5  Unedited version

Abstract

Stretchable radio-frequency (RF) electronics underpin emerging wearable systems for body-centric communication, continuous health monitoring, and wireless power transfer. However, on-body stretchable antennas undergo multidirectional in-plane strain during natural motion, which detunes resonance and destabilizes wireless links. Existing strain-insensitive designs are typically effective only along prescribed loading directions and often compromise radiation performance. Here, we establish a systematic directional mechano-electromagnetic analysis framework for resonant planar antennas and introduce a dual-port multidirectional strain-insensitive antenna (DP-MSiA), whereby strain-insensitive resonance (shift ≤ 40 MHz at 2.45 GHz) is achieved under up to 45% strain across diverse in-plane directions. Based on the stable resonance and high realized gain of the DP-MSiA, we demonstrate strain-insensitive wireless energy harvesting with rectifiers under in-plane strain of varying direction and magnitude, as well as a strain-robust on-body communication system that sustains stable multimodal health-data transmission during natural motion. Our work opens new opportunities for creating deformation-insensitive electronics and enables integrated functionalities in wearable and embodied systems.

0404情報通信
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