M090:次世代ウェアラブルデバイスに向けたフレキシブル・伸縮性エレクトロニクス技術とセンサ開発 | 技術セミナーの開催・書籍出版　サイエンス＆テクノロジー＜Ｓ＆Ｔ＞

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書籍書籍番号:M090(フレキシブルセンサ)

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【期間限定価格50%OFF】
次世代ウェアラブルデバイスに向けた
フレキシブル・伸縮性エレクトロニクス技術とセンサ開発

～生体データを連続的・高精度に違和感なくセンシングするために～
～皮膚/生体貼付型・衣服型など未来のウェアラブルセンサに向けて～

発刊日	2024年6月27日
体裁	B5判並製本 242頁
価格(税込) 各種割引特典	55,000円 ( E-Mail案内登録価格 52,250円 ) S&T会員登録とE-Mail案内登録特典について定価：本体50,000円＋税5,000円 E-Mail案内登録価格：本体47,500円＋税4,750円
価格(税込) 各種割引特典	(送料は当社負担)
ISBNコード	978-4-86428-323-6
Cコード	C3058

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概要

　ウェアラブルデバイスは、生体情報を連続的にリアルタイムで計測できることから日常の健康管理や医療の分野で注目されています。腕時計型などの機器は普及が進み身近なデバイスとなりましたが、より違和感なく装着でき、生体にフィットして高精度・多種のパラメータを計測できることが望まれています。
　そこで近年、急速に研究開発が進んでいるのが、皮膚/生体に直接貼付が可能なフィルム・シート状のデバイス、あるいは皮膚と安定して密着する衣服型のウェアラブルデバイスです。これらのデバイスの実用化に向けては、柔軟性・伸縮性・通気性/透過性などの生体との親和性と、デバイス機能を支える電気的な信頼性との両立が求められます。
　本書ではこれらの実現に向けた、センサや電極・配線形成のための材料・加工技術、電源やデータ通信も含めた
システム化技術まで、最新の研究開発事例を包括的に解説します。

●本書をご参考いただきたい方

◎研究開発テーマの探索・企画のための情報収集をしたい方
◎新事業開発・新規製品開発のための情報収集をしたい方
◎ウェアラブル、ストレッチャブル、生体応用に興味が有る方、その最新動向を知りたい方
◎皮膚・生体貼付センサ・フィルム、電子皮膚、衣服型センサ技術の最新動向を知りたい方
◎ウェアラブルデバイス・健康/医療機器・サービスの開発に関わっている方
◎ウェアラブル・ヘルスケア関連材料の研究開発・調査をされている方
◎フレキシブル・ストレッチャブル技術・材料・加工技術の研究開発・調査をされている方
◎ウェアラブル電源・通信・半導体技術の調査・情報収集をされている方
◎ソフトロボティクス用材料の調査や研究開発をされている方

●本書の内容・得られる知識

◎伸縮負荷に対する耐久性を持つ新しいn型半導体高分子材料の開発動向
◎機能的な無機・酸化物薄膜のフレキシブル基材上への形成技術
◎PDMSやハイドロゲルなどの生体親和性材料へのセンサ・電子回路の形成技術
◎布や包帯・ガーゼ・粘着体等の基材への導電インク配線印刷技術
◎生体ガス・汗・唾液などの成分分析の化学センサ材料技術
◎ストレッチャブル電子回路形成のための導電材料、伸縮配線の印刷/封止・部品実装
　配線構造などの加工技術の開発動向
◎フレキシブル・薄型・伸縮性を有するバッテリーやエネルギーハーベスティング等の電源技術
　計測データの外部送信のための通信・無線給電システム
◎フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクスと高集積・実装技術
◎多様な生体情報の取得に向けた皮膚貼付・衣服型センサの開発動向
　[キーワード]
　　・経爪型心拍　・SpO2センサ　・血管可視化シート（Smart Skin Display）
　　・心拍や脈拍の検出　・皮膚pH計測による熱中症の早期発見
　　・皮膚ガス計測による代謝・アルコール検出・分解状況　・生体組織の酸素濃度
　　・汗成分と各種健康状態モニタリング　・涙液や唾液のグルコース濃度（血糖値評価）
　　・無給電動作タッチセンサ・圧力センサ　・高精度心電計測に向けた衣類型デバイス
　　・血液透析時の事故防止に向けた漏血検出センサ

著者

東原知哉	山形大学	梁田	山梨大学
西川博昭	近畿大学	奥崎秀典	山梨大学
永井裕己	工学院大学	関根智仁	山形大学
佐藤光史	工学院大学	槌谷和義	東海大学
古志知也	(国研)産業技術総合研究所	長峯邦明	山形大学
赤石良一	大阪有機化学工業(株)	冨永昌人	佐賀大学
山本道貴	東京大学	塚田孝祐	慶應義塾大学
遠藤洋史	富山県立大学	市川健太	東京医科歯科大学
田代将英	富山県立大学	飯谷健太	東京医科歯科大学
竹内敬治	(株)NTT データ経営研究所	土方亘	東京工業大学
高尻雅之	東海大学	三林浩二	東京医科歯科大学
富岡明宏	大阪電気通信大学	福島誉史	東北大学
野田聡人	高知工科大学	石井佑弥	京都工芸繊維大学
太田裕貴	横浜国立大学	竹下俊弘	(国研)産業技術総合研究所
後藤大徹	山梨大学	野村健一	(国研)産業技術総合研究所

　第1節　フレキシブル・伸縮性デバイスのための半導体・センサ材料技術

　〔1〕π共役高分子の精密合成による伸縮性n型半導体材料の開発
　　はじめに
　　1.　共役切断スペーサーを有する伸縮性n型半導体材料
　　2.　ブロック共重合体を用いた伸縮性n型半導体材料
　　3.　レジオランダム重合体を用いた伸縮性n型半導体材料
　　おわりに

　〔2〕皮膚貼付型のウェアラブルヘルスケアモニタ実現に向けた
　　　　機能性酸化物材料のエピタキシャル薄膜を柔軟化する技術
　　はじめに
　　1.　皮膚貼付型のウェアラブルヘルスケアモニタ
　　　　1.1　機能性酸化物材料による新しい皮膚貼付型ウェアラブルヘルスケアモニタへの期待
　　　　1.2　ポリマー基板上への機能性酸化物材料の薄膜成長
　　2.　機能性酸化物材料のエピタキシャル薄膜をポリマーシートに転写する
　　　「作った薄膜を剥がして使う」プロセス
　　　　2.1　MgO上に作製したBaTiO3エピタキシャル薄膜のMgO溶解によるポリマーシートへの転写
　　　　2.2　水溶性犠牲層Sr3Al2O6を用いた「作った薄膜を剥がして使う」転写プロセスの改善
　　3.　転写されるエピタキシャル薄膜が受ける深刻な損傷とその改善
　　　　3.1　転写プロセスにおける損傷
　　　　3.2　エピタキシャル薄膜の損傷を改善する緩和層の挿入
　　4.　転写した圧電体Pb（Zr0.52, Ti0.48）O3エピタキシャル薄膜の電気特性
　　　　4.1　強誘電特性
　　　　4.2　圧電特性
　　おわりに

　〔3〕分子プレカーサー膜への紫外光照射による機能性薄膜形成
　　はじめに
　　1.　薄膜の形成方法
　　2.　溶液法による機能性薄膜形成
　　　　2.1　ゾルゲル法
　　　　2.2　分子プレカーサー法
　　3.　光化学反応による光誘起親水性薄膜の形成
　　　　3.1　光照射によるアモルファスチタニア薄膜の形成と親水性
　　4.　光化学反応による透明導電膜の形成
　　まとめ

　第2節　伸縮性配線・電極・基材技術

　〔1〕布基材上への高耐久伸縮性電子回路の形成技術
　　はじめに
　　1.　導電ペースト配線を用いた布基材上電子回路
　　　　1.1　封止層の硬化収縮を利用した導電ペースト配線の高耐久化
　　　　1.2　はんだを利用した導電ペースト配線への高耐久部品実装
　　2.　蛇行配線を用いた布基材上電子回路
　　おわりに

　〔2〕高伸縮性を有するアクリル系エラストマー・導電性材料
　　はじめに
　　1.　背景
　　　　1.1　伸縮性素材の比較
　　2.　アクリル系エラストマーの合成，評価方法
　　　　2.1　アクリル系エラストマーの合成
　　　　2.2　伸縮特性の評価方法
　　3.　アクリル系エラストマーの伸縮特性と改善検討
　　　　3.1　アクリル系エラストマーの伸縮特性
　　　　3.2　アクリル系エラストマーにおける残留ひずみの改善
　　　　3.3　アクリル系エラストマーにおけるタックの改善
　　4.　伸縮性導電材料の開発
　　　　4.1　伸縮性導電材利用の特許調査
　　　　4.2　アクリル系伸縮性導電材料
　　5.　伸縮性導電材料（ELḾ）を用いた印刷
　　6.　当社アクリル系エラストマー，伸縮性導電材料を用いた感圧センサの試作
　　7.　当社製品の紹介
　　　　7.1　高伸縮性アクリル系エラストマー
　　　　7.2　伸縮性導電材料
　　おわりに

　〔3〕マイクロコルゲート加工による縦波型高伸縮性微細配線の形成
　　はじめに
　　1.　マイクロコルゲート加工について
　　　　1.1　マイクロコルゲート加工概略
　　　　1.2　マイクロコルゲート加工の影響
　　2.　コルゲート加工によって得られる伸張率の予測
　　　　2.1　加工前後の長さによる伸張率の予測
　　　　2.2　加工後の波形状からの伸張率の予測
　　3.　配線形成および伸張性評価
　　　　3.1　配線形成
　　　　3.2　引張試験による伸張性評価結果
　　4.　マイクロコルゲート加工の応用例
　　　　4.1　プリストレッチ法との組み合わせによる伸張率の改善
　　　　4.2　パターニング技術との組み合わせによる微細配線作製例
　　　　4.3　コルゲート加工による縦波型ストレッチャブルセンサの作製の検討
　　おわりに

　〔4〕Auxetic 構造変形と液体金属を利用したフレキシブル導電性シート
　　はじめに
　　1.　液体金属含有エラストマーフィルムの作製
　　　　1.1　液体金属とPDMSエラストマーの融合
　　　　1.2　各作製工程の外観
　　　　1.3　各超音波出力における粒径変化
　　　　1.4　フィルム表面形状とスクラッチ
　　2.　Auxetic流路構造を有する導電性フレキシブルシートの作製
　　　　2.1　3Dプリンタによる各流路シートの作製
　　　　2.2　各流路シートの伸縮性確認
　　　　2.3　各流路シートの自在変形
　　　　2.4　立体型流路の設計と自在変形
　　おわりに

　第3節　電源・通信技術
　〔1〕ウェアラブルデバイス向けフレキシブル電源技術
　　はじめに
　　1.　電源のフレキシブル化
　　2.　一次電池・二次電池・キャパシタ
　　3.　ワイヤレス給電
　　4.　エネルギーハーベスティング
　　おわりに

　〔2〕フレキシブル熱電発電デバイス
　　はじめに
　　1.　単層CNTおよび界面活性剤
　　　　1.1　単層CNT
　　　　1.2　界面活性剤
　　　　　　1.2.1　界面活性剤とは
　　　　　　1.2.2　陰性界面活性剤
　　　　　　1.2.3　陽性界面活性剤
　　2.　界面活性剤を添加した単層CNT膜のN型熱電性能の長期安定化
　　　　2.1　作製プロセス
　　　　2.2　性能評価
　　　　　　2.2.1　陰性界面活性剤を添加した単層CNT膜
　　　　　　2.2.2　陽性界面活性剤を添加したCNT膜
　　3.　P-N型単層CNT膜によるフレキシブル熱電発電デバイス
　　　　3.1　作製プロセス
　　　　3.2　発電デバイスの出力測定
　　おわりに

　〔3〕マイクロ波オーブンを使った均一加熱溶液プロセスによる銀ナノワイヤーの作製と
　　　　銀ナノワイヤー塗布による薄型シートアンテナの試作
　　はじめに
　　1.　アンテナ線路材料としての銀ナノワイヤー（AgNW）コロイドの利用
　　　　1.1　触媒高分子を用いた直線状銀ナノワイヤー（AgNW）の選択成長
　　　　1.2　AgNW作製におけるマイクロ波オーブンを使った均一加熱の意義
　　　　1.3　AgNWネットワークの導電性とその屈曲耐性
　　2.　AgNW塗布によるUHF帯アンテナの試作とワイヤレス給電のテスト
　　　　2.1　AgNWコロイド塗布によるUHF帯アンテナの試作
　　　　2.2　AgNWアンテナによるワイヤレス受電のテスト
　　　　2.3　Wi-Fi 2.4 GHz帯でのAgNWアンテナワイヤレス受電のテスト
　　　　2.4　ベクトルネットワークアナライザを用いたAgNWアンテナ性能の評価
　　おわりに

　〔4〕二次元通信技術による無線給電・データ伝送とウェアラブル生体計測システム
　　はじめに
　　1.　導電テキスタイル二次元通信の基本原理
　　2.　本技術の位置づけ
　　3.　導電テキスタイルを介した多数の回路モジュールのネットワーク化
　　　　3.1　周波数分割多重
　　　　3.2　クロック同期式シリアル通信
　　　　3.3　調歩同期式シリアル通信
　　4.　導電衣服上のネットワークと皮膚貼付型デバイスとの接続
　　おわりに

第２章　フレキシブル・伸縮性センサ・デバイス・システムの開発動向

　第1節　液体金属による高い伸縮性を有する圧力・温度・湿度・光センサの開発
　はじめに
　1.　液体金属の特徴
　2.　液体金属を用いた圧力センサー
　3.　液体金属を用いた温度・湿度・光センサ

　第2節　形状記憶高分子イオンゲルを用いたウェアラブル多機能無電源センサ
　はじめに
　1.　形状記憶高分子イオンゲルの作製と熱機械特性
　2.　フレキシブルセンサの作製と応答特性
　3.　ウェアラブルセンサへの応用
　おわりに

　第3節　印刷形成による強誘電性高分子を用いたフレキシブル高感度圧力センサの機能性
　はじめに
　1.　強誘電性高分子P（VDF-TrFE）の基礎特性と成膜性
　2.　印刷法で作製するフレキシブル圧力センサの電気的特性評価
　3.　ウェアラブル状態でのヒトの脈拍および動脈硬化度の計測
　おわりに

　第4節　隠れ熱中症の検出に向けた皮膚貼付型熱中症フレキシブルセンサ
　はじめに
　1．ナノシート型pHセンサの開発
　　　1.1　熱中症とは
　　　1.2　 e-skinの創成法
　おわりに

　第5節　日常健康管理を指向した安静時汗成分センシングデバイス
　はじめに
　1.　汗成分と健康
　2.　汗の採取法
　3.　ハイドロゲルタッチパッドを利用した安静時汗成分センサ
　おわりに

　第6節　酵素修飾特殊構造薄膜フィルムセンサによる皮膚（アルコール）ガス計測
　はじめに
　1.　皮膚ガスのウエラブル測定
　　　1.1　従来の測定法
　　　1.2　新開発した電気化学測定法
　2.　アルコール皮膚ガスセンサの開発
　　　2.1　センサ測定原理
　　　2.2　センサ検出部位の構成
　　　2.3　酵素修飾特殊構造
　3.　手首からのアルコールガスのリアルタイム測定
　おわりに

　第7節　身体や臓器表面および培養細胞の酸素分圧計測に向けた貼付型フレキシブル酸素センサ
　はじめに
　1.　酸素感受性色素を利用した酸素濃度計測とイメージング
　　　1.1　原理概要と先行研究
　　　1.2　フレキシブル酸素センサフィルム
　2.　生体に貼付可能なパッチ型酸素センサ
　　　2.1　センサ構造
　　　2.2　CNTs/PDMS 導電体の基礎特性
　　　2.3　生体実計測
　3.　基礎医学研究への応用
　　　3.1　肝小葉モデル
　　　3.2　腫瘍低酸素モデル
　おわりに

　第8節　非侵計測に向けたソフトコンタクトレンズ型センサとマウスガード型デバイス
　はじめに
　1.　非侵襲医療＆ヘルスモニタリングの重要性
　2.　ソフトコンタクトレンズ型バイオセンサ
　　　2.1　グルコース測定用フレキシブルソフト電極
　　　2.2　ソフトコンタクトレンズ型センサを用いた涙液グルコース連続計測
　3.　無線式マウスガード型バイオセンサ
　　　3.1　唾液グルコース濃度測定のためのマウスガード型センサ
　　　3.2　バッテリーレス化のためのマウスガード型エナジーハーベスタ
　おわりに

　第9節　高集積フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス（FHE）技術
　はじめに
　1.　フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス（FHE）
　2.　新構造FHE の基本概念と作製方法
　3.　新構造FHE の特性評価と応用
　おわりに

　第10節　1 回で編みあげた編物からなる無給電動作可能なタッチ/圧力センサ
　はじめに
　1.　開発したタッチ/ 圧力センサの構造
　2.　基本的な特徴
　3.　ヒトの指で接触及び押込んだときの電圧出力特性
　4.　動作メカニズム
　5.　想定される活用事例
　6.　実用化に向けた課題
　おわりに

　第11節　高精度心電計測に向けた多誘導心電図計測ウェア
　はじめに
　1.　立体起毛電極（CFE）
　2.　MA定量評価技術
　3.　多誘導心電図計測ウェア
　4.　多誘導心電図計測実験
　おわりに

　第12節　スクリーンオフセット印刷を用いた布基材・粘着基材への配線形成と漏血検出センサへの応用
　はじめに
　1.　背景
　2.　印刷製造技術
　3.　布への印刷と包帯・ガーゼ型漏血センサへの応用
　4.　粘着体への印刷と絆創膏型漏血検出センサへの応用
　おわりに

概要

●本書をご参考いただきたい方

●本書の内容・得られる知識

著者

東原知哉	山形大学	梁田	山梨大学
西川博昭	近畿大学	奥崎秀典	山梨大学
永井裕己	工学院大学	関根智仁	山形大学
佐藤光史	工学院大学	槌谷和義	東海大学
古志知也	(国研)産業技術総合研究所	長峯邦明	山形大学
赤石良一	大阪有機化学工業(株)	冨永昌人	佐賀大学
山本道貴	東京大学	塚田孝祐	慶應義塾大学
遠藤洋史	富山県立大学	市川健太	東京医科歯科大学
田代将英	富山県立大学	飯谷健太	東京医科歯科大学
竹内敬治	(株)NTT データ経営研究所	土方亘	東京工業大学
高尻雅之	東海大学	三林浩二	東京医科歯科大学
富岡明宏	大阪電気通信大学	福島誉史	東北大学
野田聡人	高知工科大学	石井佑弥	京都工芸繊維大学
太田裕貴	横浜国立大学	竹下俊弘	(国研)産業技術総合研究所
後藤大徹	山梨大学	野村健一	(国研)産業技術総合研究所

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