超伸縮性スマートファブリックが新しいウェアラブルを実現する可能性

日本のエンジニアたちは、極限まで伸ばすことができる導電性インクを製造しており、これは、ウェアラブルの将来の方向性を示す一つの兆候として、Google、NTT、およびその他のグループによるスマートファブリックの研究に加わるものである。

研究者たちは、伸縮性のあるスポーツウェア用繊維で作られた試作リストバンドに電極とワイヤーを印刷した。このデバイスは筋肉センサーとして機能するだけでなく、ユーザーの心拍数をモニタリングする下着などの用途にも利用できる可能性がある。

このプロトタイプは有機トランジスタ増幅回路で、正方格子状に配置された9つの電極を通して筋肉の電位を測定します。しかし、鍵となるのは、高い導電性と伸縮性を備え、金属またはプラスチック製のステンシルを用いてワンステップで印刷可能な、新しい機能性インクです。

弾性導体は通常、導電性フィラーとゴムを混合して作られますが、インクを伸ばすと導電性が低下します。この新しいインクは、銀フレーク、有機溶剤、フッ素ゴム、フッ素界面活性剤で構成されています。界面活性剤により、銀フレークが印刷されたインクの表面で自己組織化され、元の長さの3倍以上に伸ばしても高い導電性を維持します。

これは、アスリートの動きに合わせて大きく伸びることが多いスポーツウェアの素材にとって重要な意味を持つ可能性があります。このような伸縮性を持つスマート素材は、競技中のアスリートのバイタルサインをモニタリングするといったスポーツ用途に活用できる可能性があります。

東京大学、科学技術振興機構（JST）、その他の研究機関の研究者らは、木曜日にNature Communications誌に掲載された論文の中で、この導体は元の長さの2.5倍以上に伸ばせる弾性導体の中で最高の導電率を有すると述べている。しかし、この導体を実用化するには、より堅牢で洗浄可能なものにする必要がある。

日本の研究者たちは、印刷されたフレキシブルエレクトロニクスが埋め込まれた衣服が、卓上コンピューターからモバイルデバイス、そしてApple Watchのようなウェアラブルデバイスへと進化してきた消費者向けエレクトロニクスの次の段階であると考えています。GoogleのProject Jacquardもスマートファブリックに焦点を当てていますが、こちらはそれを近くの電子機器を制御するデバイスとして利用しています。携帯電話会社のNTTドコモと化学メーカーの東レも、導電性ナノファイバーを使った心拍数測定用の衣服を研究しています。

「着用するだけで心電図を抽出できる布地はすでに実用化されている」と、この新しいインクの研究を主導した東京大学工学部の染谷隆夫教授は電子メールで述べた。

「しかし、スマートフォン、スマートウォッチ、スマートグラスが消滅するわけではありません。単に、電子衣料が多様性に新たな魅力を加えるだけなのです。」