気づかないほど極薄のウェアラブルデバイス

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 (A Wearable Device So Thin and Soft You Won’t Even Notice It)

2019/8/2 アメリカ合衆国ヒューストン大学(UH)

・ UH が、多機能で、装着者が気づかないほど極薄のウェアラブル電子デバイスを開発。従来型のデバイスは、厚みがあって着心地が良くなく、同時に複数の機能を実行することが難しいので、大幅な改善が必要。
・ 新技術の多機能、極薄で伸縮性のあるウェアラブルなヒューマンマシンインターフェース(HMI)デバイスは、着用しても自然な動作が可能で、バンドエイドを貼るよりも目立たない。
・ ロボットの手や人工装具用の人工皮膚としての潜在性があり、自動的に情報を収集し、装着者に伝達する機能をもつ、強靭な HMI として期待されている。
・ 例えば、ロボットハンドが人と握手しただけで瞬時に人の体調を推定したり、化学物質が流出して人には危険な状態下で、人の判断が必要な身体的検査を実施しなければならない時に作動させるなど、健康管理用のアプリケーションにも役立つことが望まれる。
・ 一般的なデバイスは、装着するには厚みがあり、反応も遅く、機能性に欠ける。また、よりフレキシブルなデバイスでも、センシング、スイッチング、刺激やデータ保存などの複数の機能を一度に実行することは難しく、製造も高額で複雑なものが多い。
・ 本研究論文に記載されている HMI デバイスは、ポリマー基板上の金属酸化物半導体であり、複数の機能性材料やデバイス、過剰な異機種間の統合が不要であるという製造上の利点を有し、300℃以下で処理が可能。人の皮膚の上や、ロボットに装着でき、身体の様々なデータを収集してフィードバックし、閉ループ制御の HMI を形成する。
・ この多機能、柔軟で伸縮性のある HMI デバイスは、一段階形成、ポリマー上のゾル-ゲル法で加工したインジウム亜鉛酸化物(IZO)系半導体ナノ膜エレクトロニクス。
・ 新技術では、材料やデバイスの設計、製造、性質を総合的に研究し、金属酸化ナノ膜系の多機能な HMI デバイスに関する基本的な側面や適応性を実証した。
URL: http://www.uh.edu/news-events/stories/2019/august-2019/08022019-yu-wearableshmi.php

(関連情報)
Science Advances 掲載論文(フルテキスト)
Metal oxide semiconductor nanomembrane–based soft unnoticeable multifunctional electronics for wearable human-machine interfaces
URL: https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaav9653

<NEDO海外技術情報より>

Abstract

Wearable human-machine interfaces (HMIs) are an important class of devices that enable human and machine interaction and teaming. Recent advances in electronics, materials, and mechanical designs have offered avenues toward wearable HMI devices. However, existing wearable HMI devices are uncomfortable to use and restrict the human body’s motion, show slow response times, or are challenging to realize with multiple functions. Here, we report sol-gel-on-polymer–processed indium zinc oxide semiconductor nanomembrane–based ultrathin stretchable electronics with advantages of multifunctionality, simple manufacturing, imperceptible wearing, and robust interfacing. Multifunctional wearable HMI devices range from resistive random-access memory for data storage to field-effect transistors for interfacing and switching circuits, to various sensors for health and body motion sensing, and to microheaters for temperature delivery. The HMI devices can be not only seamlessly worn by humans but also implemented as prosthetic skin for robotics, which offer intelligent feedback, resulting in a closed-loop HMI system.

Figures

 

Fig. 1 Ultrathin, stretchable, mechanically imperceptible, multifunctional HMI device for human and robotics.

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