指先に直接貼り付けても皮膚感覚に影響がない極薄圧力センサを東大が開発
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センサとして普通にすごい。作り方とか気になったので調べてみた。
記事中にある通り4層のナノメッシュ構造で、それぞれ保護層、電極層、絶縁層、電極層という構造になっている。電極で絶縁層を挟み込んでキャパシタを形成しており、絶縁層が圧力で潰れることによる容量変化をセンシングする容量式圧力センサ。変形しやすいナノメッシュの特性をうまく活用している。
もう少し詳しく言うと、ナノメッシュの変形は圧力に対して非線形で、小さな圧力では大きく変形するが、圧力が大きくなるにつれて変形量は飽和していく。これは人間皮膚の感じ方に近く都合が良い。あとは連続的な膜と違って、膜内を圧力が伝わりにくいので、皮膚に貼ったとき突っ張るような違和感もない。
で、気になったのが製造方法。上記はコンセプトとして考えうる範ちゅうだし、実験室で作れたとしても、安定生産できないようでは産業化が難しい。
まず、ナノメッシュをどうやって作るのか。これはエレクトロスピニング法というのがあって、高電圧印加した針状ヘッド（テイラーコーン）表面を樹脂溶液で被覆させる。すると、静電力が表面張力を上回ったところから極細の樹脂溶液ジェットが噴射される。これを集めて固めるとナノメッシュシートが作れます。聞くほど難しくない、低コスト手法です。
保護層と絶縁層はそのまま使える。ナノメッシュ電極は、PVAナノメッシュ表面に金を無電解メッキなり真空スパッタなりで付けてから、水に浸ける。PVAが水溶性なので金だけが残り、これをナノメッシュ電極として使っているようです。まあそんな感じで、量産性とか品質安定性も良さそう。
弱点はアレイ化が難しいところでしょうか。現状は1枚のセンサで1測定点だと思う。アレイ化して多点測定できれば、ロボット皮膚とかにも良さそうだけど、量産性と配線は考えなきゃいけない。つくづく人体ってすごい。
