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接合・実装

小型で正確な測定が可能な褥瘡管理用評価装置を開発し、生体評価技術の向上に寄与

東京都

アルケア株式会社

2020年4月10日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 ナノメカニカルセンサー技術を用いた褥瘡管理用評価装置の開発
基盤技術分野 接合・実装
対象となる産業分野 医療・健康・介護、ロボット、スマート家電
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)
キーワード 褥瘡予防、触覚センサ、ズレ計測、小型・薄型
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

褥瘡・糖尿病潰瘍等の疾病では、生体へ作用する外力の管理が必要であるが、従来のセンサは圧力を測定する技術のみであり、皮膚と水平方向の力が十分に考慮されていない。薄く、皮膚に装着可能な3次元触覚センサにより生体評価技術の確立を目指す

開発した技術のポイント

小型かつ多点同時計測が可能なセンサ素子を実現
・センサ素子特性:従来は垂直、水平それぞれ1軸の組み合わせ→垂直1軸と水平2軸の多点同時計測
・センサ素子形態:従来は圧力センサと剪断力センサの組み合わせ→圧力と剪断力を同位置で計測
・センサ素子サイズ:従来(局所型)で垂直軸で9×9mm、水平軸で10×10mmの複合→1センサーで5mm程度に
(新技術)
<ナノメカニカルセンサー技術を用いた圧力・剪断力計測>
・単一のセンサで変形の要因となる圧力と剪断力を同時に計測
・小型、薄型であり人体への装着が容易
・複数のセンサによる計測により、生体の変化を可視化することが可能

センサ概要
具体的な成果

・高感度・安定のナノメカニカルセンサーの開発
‐ノイズ低減のため、アンプLSIをつなぐ回路の短縮化が可能な表面実装型センサチップを作製
‐既存のアナログセンスアンプを元に、チャンネル数を追加するとともに増幅率を改良した独自のアンプLSIを設計、開発
‐ナノメカニカルセンサーチップ自身にアンプLSIを搭載するための貫通孔を作製、φ55µmの場合で歩留まり99.4%と高い歩留まりを示した
‐貫通孔の側壁としてSiO2を用いたところ、SiO2膜がエッチングされ、そこからリークが発生したためSi3N4を使用
・フレキシブル基板の開発
‐作製したセンサチップを搭載するフレキシブル基板を複数種類開発
‐センサを15mm間隔で配置することを可能としており、今後は5個・9個での配列についても可能性があることを確認
‐シリコーンエラストマについて、粘弾性分析を含めた検証を進め直線性の高い変位・荷重特性にて、速度応答性の少ない材料の選定と、今後性能を高めるための特性条件を明確化
‐TSVセンサチップにおいて圧縮・剪断力に対する計測について、50kPa以上でも計測可能であることを確認
・褥瘡管理用簡易型評価装置の検証
‐生体疑似モデル評価装置により、3次元ナノメカニカルセンサでの検証プロトコールを確立し、また評価に向けた改善要件を明確化

LSI搭載のセンサモジュール
フレキシブル触覚センサシート
研究開発成果の利用シーン

薄型で安定した6軸力計測のセンシング技術により、生体内に発生するストレス(応力)を判断することで、予防への介入、対策を実施することが可能となる。それにより計測器としての活用ができると同時に、より高い精度での予防ケアの実行が可能となる。

製品イメージ
使用シーン

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・センサーとしての別途活用、機能化研究等の展開推進中

提携可能な製品・サービス内容

技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

・本センサの技術を基本として、多機能・複合化のセンサー及び計測アルゴリズム等の検討、及びその活用性について、研究検討を進めている。

今後の実用化・事業化の見通し

事業方針が大きく変更された。量産及びその生産構築の課題に対しての協力業者の課題がある。技術的に製造実現化された技術が事業化され、技術代替の可能性が考えられる。センサー技術の活用性の用途展開(発信)による技術適応の市場の拡大。市場課題に対して実用性を含めた代替技術の展開。

実用化・事業化にあたっての課題

センサの安定的製造の確保、及び生産化に向けた技術基盤の確保が課題。 センサー生産化に向けた活用に対する市場規模(採算性の確保)

事業化に向けた提携や連携の希望

センサ機能の精度向上、及び生産技術の確保。センサ事業基盤に対する市場規模確保(他分野(ロボット用センサ等)への活用)

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 アルケア株式会社
事業管理機関 アルケア株式会社
研究等実施機関 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
ニッタ株式会社
国立大学法人大阪大学 大学院基礎工学研究科

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 アルケア株式会社
事業内容 医療用具の製造販売
社員数 560 名
生産拠点 千葉工場 (千葉県)
本社所在地 〒131-0046 東京都墨田区京島1-21-10
ホームページ http://www.alcare.co.jp
連絡先窓口 オルソペディック&リハビリテーション設計開発部 部長 縄田厚
メールアドレス anawata@alcare.co.jp
電話番号 03-3611-1101