試作したセンサーを風船の表面に貼り付けた様子(写真:東京大学)
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開発した粘着性ゲル(写真:東京大学)
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東京大学の染谷氏
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 東京大学 大学院 工学系研究科 教授の染谷隆夫氏らの研究グループは、体に直接貼り付けて生体情報を測定できるシート状センサーを開発した。ヘルスケアや医療、スポーツ、福祉などへの応用を見込み、体内での利用も視野に入れる。

 今回、生体適合性に優れた粘着性ゲルを開発。極薄の高分子フィルム上に作製した生体センサーを、皮膚などの表面に直接貼り付けられるようにした。測定対象がダイナミックに動いても、ずれたり、はがれたり、壊れたりせず、生体情報を安定して測定できる。検証実験では、物理量(ひずみ)や生理電気信号(心電)を精度良く測定できた。

“接着剤”が決め手

 染谷氏らのグループはかねて、有機トランジスタ技術を用いて、体に貼り付けて使うことを想定した軽くて柔軟なセンサーシートを開発してきた(関連記事)。今回は、こうしたデバイスを実際に体に貼り付けるための“接着剤”となる素材を開発した。

 その設計に当たっては、生体適合性に優れる素材だけで作製でき、生体組織に対する粘着性があり、しかも形状を容易に加工(パターニング)できることを重視。ポリロタキサンと呼ぶゲルの中に、接着剤などに使うポリビニルアルコールを分散させ、光架橋剤を加えることでこれを実現した。

 センサーの作製ではまず、1.4μm厚と非常に薄いPETフィルム上に、有機トランジスタと電気信号測定用の電極、配線を格子状に配置。センサーの面積は4.8cm×4.8cmで、144(12×12)個の測定点を4mm間隔で配置した。

開発したセンサーの構造(出所:東京大学)
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 次に、開発したゲル素材をフィルム全面にスピン塗布し、露光装置で電極部だけにレーザー光を当てる。すると電極に塗布した部分のみがゲル化し、他の部分のゲル素材は水に溶けてはがれる。測定対象とのコンタクトを保つ必要がある電極に「選択的に“水のり”を付ける」(染谷氏)かのように、粘着性のあるシート状センサーを作製できるわけだ。