게시 및 게시 날짜 : 2015/02/25

웨어러블 장치의 내구성을 극적으로 향상시키기 위해 고도로 신축성 라이트닝 바카라 배선을 개발했습니다

-신축성이 있고 신체에 맞는 압력 센서 시트에 대한 응용 프로그램-

포인트

  • 라이트닝 바카라 섬유를 사용하여 고도로 신축성 있고 내구성있는 라이트닝 바카라 배선을 개발했습니다
  • 안정적인 전기 특성은 스트레칭 또는 접힌 경우에도 지속
  • 편안하고 신뢰할 수있는 웨어러블 장치 및 의료 및 의료 장치를 실현하기를 바랍니다

요약

바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")Flexible Electronics Research Center​​[연구 센터 이사 Kamata Toshihide] 인쇄 전자 장치 팀 인 Printing Electronics Device 팀 인 Uemura SEI, 최고 연구원, AIST의 특수 연구원 인 Uemura SEI 및 Nobeshima Daiki는 매우 탄력있는 장치를 실현할 것입니다라이트닝 바카라 섬유봄 모양으로

또한 라이트닝 바카라짧은 섬유High동동성8685_8911웨어러블 장치와 같은 의료 및 의료 장치의 실현에 기여할 것으로 예상됩니다 심박수 및 혈류 센서

이 기술의 세부 사항은 2015 년 3 월 4 일부터 5 일까지 독일 뮌헨에서 개최 될 것입니다인쇄 전자 산업을위한 제 7 회 국제 전시회 및 회의 (LOPEC 2015)그리고 2015 년 3 월 11 일부터 14 일까지 Tokai University Shonan Campus (카나가와 현 히라 타카시 현)에서 개최되는 응용 물리학 협회의 62 번째 봄 학술 강의에서 발표 될 예정입니다

이번에 개발 된 고도로 신축성 있고 내구성이 뛰어난 라이트닝 바카라 배선을 사용하여 확장 될 때 전극 사진
이번에 개발 된 고도로 신축성 있고 내구성이 뛰어난 라이트닝 바카라 배선을 사용하여 전극이 확장 된 장면

개발의 사회적 배경

최근에는 인체에 ​​착용 할 수있는 웨어러블 장치가 주목을 끌었으며 특히 의료 및 의료 분야에 사용될 것으로 예상됩니다 예를 들어, 장기 심박수 모니터링 및 신체 움직임 감지에 매일 신체 상태 관리를 수행하는 데 사용하는 것으로 간주됩니다 웨어러블 장치는 인체 표면과 같은 곡선 표면에 맞는 데 사용되므로 반복 스트레칭 및 굽힘에 대해 매우 탄력적이고 내구성이 있어야합니다 매우 탄성적 인 웨어러블 장치를 실현하기 위해 다양한 탄성 배선이 개발되었지만 스트레칭 중 저항 값이 크다 (신장률저항 값은 200%, 저항 값은 100 배 이상 변하고 센서와 같은 신호 배선에 사용될 때 약 20 ~ 30%로만 연장 될 수 있습니다 또한 기존 센서 시트의 신호 배선으로 사용되는 플랫 케이블은flection 저항low,굽힘 반경10mm로 설정되었고, 구부러진 경우에만 굽힘 저항성이 약 10,000 배 (구부러 질 때 파손)를 가졌다

이러한 이유로, 편안하고 안정적인 웨어러블 장치를 실현하려면,이를 사용하여 신축성이 뛰어나고 내구성이 뛰어난 라이트닝 바카라 배선 및 센서 시트를 개발하는 것이 필수적이었습니다

연구 이력

AIST는 현재 대규모 지역 유연한 전자 장치 및 전자 장치의 연구 및 개발을 수행하고 있습니다 우리는 제조 공정 인쇄에 중점을 둔 기술을 개발하는 것을 목표로하며 지금까지 모든 인쇄였습니다메모리 배열,RF 태그,증발 센서,큰 면적 압력 센서를 개발했습니다 그리고 다른 사람들 특히 최근에, 우리는 인체와 같은 곡선 표면에 맞는 유연한 대규모 지역 장치를 개발하는 데 중점을두고 있습니다

연구 컨텐츠

라이트닝 바카라 섬유는 매우 탄성적 인 라이트닝 바카라 배선을 개발하기 위해 고도로 탄성 수지 시트 상에 스프링 형 모양으로 형성되었습니다 이 라이트닝 바카라 배선은 3 배 이상 (200% 이상의 확장 속도에 해당) 또는 200,000 배 이상 구부러져있는 경우에도 약 12 배의 저항 변화가있는 안정적인 전기 특성을 나타냅니다 (01 mm 이하로 반경을두고) 그림 1 (a)는 LED 배선으로 사용 된 경우 케이스의 사진을 보여줍니다 연장 중에 배선 저항이 크게 변할 때, LED의 휘도 휘도는 크게 변하지만, 이번에는 스프링과 같은 라이트닝 바카라 배선이 200% 이상으로 확장 되더라도 LED의 휘도 휘도가 크게 변하지 않으며 연장 중 저항 값의 변화가 매우 작음을 알 수 있습니다 또한 탄성 라이트닝 바카라 배선이 일반적으로 늘어나거나 수축 될 때전기 저항 이완 현상| 생성되고 저항이 안정화 되려면 시간이 걸립니다 반면, 현재 라이트닝 바카라 배선은 스트레칭 및 수축시 저항 값이 짧은 변화와 안정화되어 안정적이며 센서 및 기타 장치의 신호 배선으로 사용될 수 있습니다 (그림 1 (b))

(a)
고도로 탄성 스프링과 같은 라이트닝 바카라 배선을 LED 배선으로 사용할 때 LED 방출 밝기 사진 (200% 이상의 스트레치 속도)
(b)
0 → 200%의 반복 연장시 저항 값 변화의 그림
그림 1 고도로 신축성 스프링 유사 라이트닝 바카라 배선 및 전기 특성
(a) LED 방출 밝기는 LED 배선으로 고도로 탄성 스프링과 같은 라이트닝 바카라 배선을 사용할 때 (200% 이상의 스트레치 속도)
(b) 0에서 200%로 반복적으로 스트레칭 할 때 저항 변화

웨어러블 장치에서 장치는 모든 형태로 제작되어야하므로 모든 패턴으로 고도로 신축성이있는 전극을 형성해야합니다 이 기사에서, 우리는 전기 라이트닝 바카라 짧은 섬유를 패턴 화함으로써 고도로 탄성 전극을 형성하는 방법을 개발했다 (도 2) 이 전극은 넓은 영역에 걸쳐 형성 될 수 있으므로,도 1에 도시 된 바와 같이 매우 탄력적이다 3커패시터| 만들 수 있습니다 이 커패시터는 유연하기 때문에 압력과 같은 기계적 변화로 인한 커패시턴스의 변화를 감지하는 커패시턴스 압력 센서로 사용될 수 있습니다

짧은 섬유 방향 전극 사진
그림 2 짧은 섬유 방향 전극
LED가 매우 신축성있는 짧은 섬유 방향 전극에 연결되어 두 번 (왼쪽)에 연결될 때 발생합니다
고도로 탄성 수지 시트에 지분되는 라이트닝 바카라 짧은 섬유의 마이크 (오른쪽)

짧은 섬유 방향 전극을 사용한 장치의 다이어그램
그림 3 짧은 섬유 방향 전극을 사용한 장치
고도로 신축성 짧은 섬유 방향 전극 (왼쪽)을 사용한 커패시터 구조
센서에 적용되는 압력과 커패시턴스 (오른쪽)

대부분의 기존 매트릭스 유사 압력 센서 시트는 유연하지만 탄성이 아닙니다 따라서, 이번에 개발 된 고도로 탄성 짧은 섬유 방향 전극을 사용하여, 용량 성 압력 센서가 매트릭스 형태로 형성되었고, 신호 배선으로서 매우 탄성적 인 스프링 유사 라이트닝 바카라 배선을 사용하여 높은 탄성 및 높은 굽힘 저항을 ​​갖는 새로운 매트릭스와 같은 센서 시트를 준비 하였다 (도 4) 이 센서 시트는 01mm 미만의 굽힘 반경으로 200%로 연장되거나 200,000 배 이상 접힌 경우에도 안정적으로 작동합니다 탄력성과 내구성은 실제 사양을 충족하기에 충분하며, 인간의 무게가 오랫동안로드되어 반복적으로 변형되어 단독 압력 분포 센서로 사용될 수있는 신발과 같은 가혹한 환경에서 사용될 수 있습니다

고도로 탄성 스프링 유사 배선 및 고도로 탄성 짧은 섬유 방향 전극을 사용한 단독 압력 센서 시트 사진
그림 4 : 고 탄성 스프링 유사 배선 및 고 탄성 짧은 섬유 방향 전극을 사용한 단독 압력 센서 시트

미래 계획

앞으로, 우리는 산업화를 수용하기위한 효율적인 생산 공정을 개발하고 이번에 개발 된 매트릭스와 같은 센서 시트와 노인 치료를위한 모니터링 센서 시스템을 사용하여 일일 신체 조건 관리 시스템의 총 설계를 홍보 할 계획입니다



터미널 설명

◆ 라이트닝 바카라 섬유
폴리 에스테르 또는 나일론과 같은 섬유의 금속 코팅은 전기 라이트닝 바카라을 제공하기 위해 전기 도금됩니다 그것은 항성 섬유와 항균 섬유에 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 짧은 섬유
라이트닝 바카라 섬유는 특정 길이로 절단됩니다 파일 또는 절단 섬유라고도합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 오리엔테이션
한 방향으로 길쭉한 재료의 배열을 방향이라고하며 방향의 정도를 방향이라고합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 웨어러블 장치
인체 표면에 부착되도록 설계된 장치 시계 유형과 안경이 일반적입니다 일부는 스마트 폰 및 기타 장치와 통신 할 수 있으며 심장 박동과 같은 생물학적 정보를 모니터링 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 신장률
(연장의 총 길이 - 초기 총 길이) x 100/초기 총 길이 = 신장률 (%)으로 표현됩니다
예를 들어, 초기 총 길이의 두 배로 연장되면 확장 속도는 100%입니다[참조로 돌아 가기]
◆ Flection 저항, 굽힘 반경
일반적으로 굴곡 저항은 평평한 전기 배선 등이 파손될 때까지 반복적으로 구부러지는 횟수로 표현됩니다 구부러진 부분에 형성된 아크의 반경을 구부러진 반경이라고하지만 굽힘 반경이 작을수록 파손될 가능성이 높습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 메모리 배열
매트릭스가 정렬 된 메모리 요소[참조로 돌아 가기]
◆ RF 태그
무선을 사용하여 정보를 읽고 쓸 수있는 태그[참조로 돌아 가기]
◆ 증발 센서
식물 기공에서 증발하는 수분을 감지하기위한 센서 과일에 물을주는 최적의 타이밍을 결정하는 데 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 큰 면적 압력 센서
스크린 인쇄 방법을 사용하여 전극 및 압전 재료를 형성하는 메트릭 압력 센서[참조로 돌아 가기]
◆ 전기 저항 이완 현상
라이트닝 바카라 미세 입자가 수지에 분산되는 라이트닝 바카라 페이스트 등에 변형이 적용될 때 관찰 된 현상 수지의 변형은 라이트닝 바카라 미세 입자의 결합에 영향을 미치는 것으로 여겨진다[참조로 돌아 가기]
◆ 커패시터
2 개의 평행 플레이트 전극 사이에 샌드위치 된 유전체 재료를 커패시터라고합니다 커패시턴스 (커패시턴스)는 커패시터의 용량을 나타내며, 유전체 및 커패시턴스의 필름 두께는 서로 반비례합니다 전자 성분으로 사용되는 커패시터도 커패시터 유형입니다[참조로 돌아 가기]



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