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BMFの精密3DプリントとPDMSとPVA樹脂を用いた樹脂キャスティングで新しいフレキシブル圧力センサーを開発

イオントロニック圧力センサーは、ロボットの皮膚触覚や健康状態の検出、VR（バーチャル・リアリティ）などのアプリケーション技術には必要不可欠であるが、これまでのイオントロニック圧力センサーは、非線形応答と狭い圧力範囲に悩まされ、ロボットなどの性能に制限があるのが現状である。最近、研究者たちは、BMF社製の精密3DプリントとPDMSとPVA樹脂を用いた樹脂キャスティングを用いて、新しいフレキシブル圧力センサーを開発。

Fig. 1 BMF社製精密3DプリンターS130（光学解像度：２μｍ）及びPDMS/溶融成形用PVA樹脂などの工程で製作したイオントロニック圧力センサー）

注目に値するのは、BMF社製3Dプリンター「S130（光学解像度：2μｍ）」で製作した初期モデルの小柱直径が28μｍ、高さは僅か70μｍということで、このイオントロニック圧力センサーは感度、応答直線性、検出範囲、応答速度などの面で優れた特性を有し、より高性能なフレキシブル圧力センサーの製造に新たな可能性を提供する。

• 直線形応答がR2 > 0.995。
• 最大感度が49.1 kPa^-1。
• 最大圧力検出範囲が485kPa。
• 応答緩和時間（response-relaxation time）は5ms未満であり、最大振動周波数200Hzまで検出することが可能。

Fig. 2 高感度、応答直線性、広い応答範囲などを備えたイオントロニック圧力センサ

また、この上記圧力センサーをロボットアームに搭載し、物体を把持して重量を測定し、機械学習と組み合わせることで、88%以上の精度で測定することに成功。

Fig. 3 イオントロニック圧力センによる物体重量の測定

この研究成果は、権威ある雑誌ACS Nanoにて「Graded Interlocks for Iontronic Pressure Sensors with High Sensitivity and High Linearity over a Broad Range」というタイトルで掲載された。

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