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フレキシブルエレクトロニクス+CMOS LSIでウェアラブルが実期に

フレキシブルエレクトロニクスあるいはプリンテッドエレクトロニクスが、機械的に曲げられるといった柔軟な性だけではなく、Pび縮みも可Δ如▲悒襯好吋△筌瓮妊カル応に向けて現実味を帯びてきた。電子的に機Δ垢襯肇薀鵐献好燭砲魯ΕА璽呂鯒く削ったシリコンCMOS LSIを使うことで、シリコンとのハイブリッドのエレクトロニクスと位けられるようになったからだ。

図1 衣Kに陵枦澱咾鯀箸濆んだソーラーファッション 出Z:Holst Centre

図1 衣Kに陵枦澱咾鯀箸濆んだソーラーファッション 出Z:Holst Centre


トランジスタまでも~機材料で作ろうとしてきたフレキシブルエレクトロニクスは、もはや「Holy Grail(@J)」と}ばれ、実化不可Δ梁@詞にまでなっていた。MOSトランジスタを試作してもシリコンCMOSの300〜400cm2/Vsに瓦靴董20Q間でわずか1cm2/Vsに達するかしないかというレベルにしか到達できなかった。トランジスタ霾はシリコンのLSIでよいとなると、がぜん現実味が出てくる。これがフレキシブルハイブリッドエレクトロニクス(FHE)である。

フレキシブルエレクトロニクスの先~vであるベルギーのIMECやオランダのTNOとHolst Centreなどは、FHEへと舵を完に切った。医向けのパッチや、衣Kそのものにウェアラブル基を張りけるような応が見えてきたことがFHEへの転換である。衣Kに縫いけたり接させたりすると、今度はP縮性(図2)やウォッシャブル(~できるか)が求められる。これはどうやらクリヤできそうだ。しかも、流行性のある衣Kの命を考えれば、信頼性はそれほど長くなくてもよい。


図2 P縮性のある衣Kに応 ウォッシャブル性Δ求められる

図2 P縮性のある衣Kに応 ウォッシャブル性Δ求められる


オランダの研|所のkつ、Holst Centreでは、スマートクロージング(Smart clothing)にを入れている。これまでは、衣Kの中や表CにセンサやLED、陵枦澱咾覆匹離妊丱ぅ垢鬟船奪廚閥Δ幕mめ込み、文C通りウェアラブルな衣Kで身R定していた。にスポーツを行うアスリートの心拍数や}吸数、汗の量などをR定し、データをDり込み最適な運動量などをR定する`的だった。

ところが今vした衣Kでは、ファッション性や見栄えを_したり、あるいは折り曲げられることから折りLのように何度もQみ込んだりするような構]も可Δ箸垢訥鶲討鮃圓辰討い襦「スマートクロージングは、ファッション性とエレクトロニクスのつなぎ役を担っている」、と同研|センターのウェアラブルテクノロジーのプログラムマネージャーであるPauline Van Dongen(図3)は述べている。


図3 Holst Centre Wearable Technology担当Program ManagerのPauline Van Dongen

図3 Holst Centre Wearable Technology担当Program ManagerのPauline Van Dongen
Forbes誌による「2018Q欧Ε謄ノロジー分野のトップ50人の性」にばれている


これら衣Kに⊂するプリンテッドエレクトロニクスは、フレキシブル基の屬貿枩層やアクティブ層、キャップ層などラミネートXのフィルムで構成している(図4)。これらのフィルムはP縮できるようになっている。こういったフィルムのプロセスはj量攵奭きにロール-ツー-ロール(R2R)擬阿之狙できる。


Building stacks of micro-structured layers

図4 プリンテッドエレクトロニクス霾はデバイス層、配線層などをラミネートする 出Z:Holst Centre


基本的なプロセスとして、配線層はk般的な銀ペーストをいたプリント印刷で形成し、半導チップやチップなどのはX圧ボンディングで形成する。X圧のa度は120〜130°Cと来\術で作れるプロセスを使う。

これらを衣KにもX圧で形成するプリンテッドエレクトロニクスでは、心拍数R定向けの圧センサやaR定のa度センサ、あるいはR定センサ、ハプティクス振動センサ、LEDライティング、電源としてのソーラーセルとDC-DCコンバータ、NFCアンテナv路などを作成した例をしている。ハプティクスでは小型モータをWして通瑤垢襪茲Δ扮をT図している。例えば、真のW下での作業^の衣Kやヘルメットの内笋朴a度センサや湿度センサを設け、X中fのe険性をへの振動によって瑤蕕擦襪海箸できる。

ここではプリンテッドエレクトロニクスでさえ、IoTとしてもWできる。身のデータをメモリにQめておき後になってスマートフォン経yでクラウドに屬押解析する。あるいは肌に直接けるヘルスパッチは使い捨てタイプにして、心拍数やパルスオキシメータSpO2(動脈p素和度)などをばんそうこう擬阿捻R定する。こういった健康管理や医、スポーツテクノロジーのセンサなどが主なとなる。

(2020/03/03)
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