光学材料： 自己給電型フレキシブルエレクトロニクスに向けて

前回に引き続き、2018年度の40号目のネイチャーのハイライトより。

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光学材料： 自己給電型フレキシブルエレクトロニクスに向けて
Nature 561, 7724
2018年9月27日   

ヒトの皮膚に適合するフレキシブル電子デバイスによって、さまざまな生体医療応用が実現する可能性があるが、硬い電源や結線に頼らずにそうしたデバイスに電力を供給する効率的な方法が今も求められている。染谷隆夫（理化学研究所ほか）たちは今回、非常に薄いフレキシブル有機太陽電池とセンサーとして用いる非常に薄いトランジスターとを一体化することによって、外部電源を必要とせずに皮膚や組織からの生体信号（心拍など）を測定できる自己給電型ウルトラフレキシブル電子デバイスを実証している。今回の戦略から、自己給電型フレキシブルエレクトロニクスを開発するための一般的なプラットフォームが得られる可能性がある。

Letter p.516
News & Views p.466

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この論文はネイチャーのニュースにも取り上げられました。

日本語版の本誌では「材料科学：フレキシブルな自己給電型生体センサー」と題され、見出しには、「現行の生体センサーには、大きな外部電源が必要である。今回、生体信号を精密かつ連続的に測定するフレキシブルなウエアラブルセンサーに電力を供給できる、極めて薄い太陽電池が作製された。」と取り上げられました。

フルテキストを直訳しますと・・・

フレキシブルセルフパワーバイオセンサー

となり、見出しを直訳しますと・・・

現在の生物学的センサは、かさばる外部電源を必要とする。現在、生物学的信号を正確かつ連続的に監視するための、柔軟で装着可能なセンサに電力を供給することができる超薄型太陽電池が製造されている。
 

となります。

フルテキストは下記です。

Full Text：News & Views p.466

Flexible self-powered biosensors

本論文においては、日本語版の本誌では「光学材料：ナノ格子パターンを有する有機太陽電池による自己給電型ウルトラフレキシブルエレクトロニクス」と題されています。

見出しを直訳しますと・・・

非常に柔軟性があり、皮膚に適用することができる自己給電式電子装置によるバイオメトリック信号の検出。
 

となります。

フルテキストを直訳しますと・・・

ナノ格子パターン化有機光起電力による自己給電型超フレキシブルエレクトロニクス
 

となり、Abstractを直訳しますと・・・

次世代の生物医学的装置[1、2、3、4、5、6、7、8、9]は自己電源であり、人間の皮膚や他の組織に順応する必要があります。そのような装置は、外部電源またはかさばる接続ワイヤを必要とせずに、生理学的信号の正確かつ連続的な検出を可能にするだろう。自己給電機能は、移動可能で複雑な三次元の生物学的組織に接着することができる柔軟な太陽光発電によって提供することができる[1、2、3、4]および皮膚[5、6、7、8、9]。物体を包むことができる超フレキシブル有機電源[10、11、12、13]は、長期間の動作[13]において機械的および熱的安定性を証明しており、人間に互換性のある電子機器に有用である可能性があります。しかしながら、これらの電源とセンサを含む機能的電気装置との統合は、機械的変形および角度変化の下でのそれらの不安定な出力電力のためにまだ実証されていない。また、集積電源およびセンサを製造するときには、高温でエネルギー集約的なプロセス[１０、１２]を最小限に抑えることが必要であろう。なぜなら、そのようなプロセスは機能デバイスの活性材料を損傷し、数マイクロメートル厚のポリマー基板を変形させ得るからである。ここで我々は、皮膚または他の組織に適用したときに非常に高い信号対雑音比でバイオメトリック信号を測定することができる自己給電型の超可撓性電子装置を実現する。センサーとして使用される有機電気化学トランジスタを1マイクロメートル厚の超フレキシブル基板上に有機光起電力電源と統合した。ハイスループット室温成形プロセスを使用して、電荷輸送層上に（７６０ナノメートルの周期性を有する）ナノ格子形態を形成した。これにより有機光起電力素子の効率が大幅に向上し、10.5パーセントに達する高い電力変換効率が得られ、11.46ワット/グラムという高い重量あたりの電力値が得られました。有機電気化学トランジスタは、生理学的条件下で０．８ミリジーメンスの相互コンダクタンスおよび１キロヘルツを超える速い応答性を示し、それは心臓信号検出に対して４０．０２デシベルの最大信号対雑音比をもたらした。我々の調査結果は、次世代のセルフパワーエレクトロニクスのための一般的なプラットフォームを提供します。
 

となります。

フルテキストは下記です。詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。

Full Text：Letter p.516

Self-powered ultra-flexible electronics via nano-grating-patterned organic photovoltaics

究極に溜まりに溜まったネイチャー。次回は、「古生物学： 初期の哺乳類が小さかった理由は顎の力学的構造で説明できる可能性がある」を取り上げます。