ワイヤレス圧力モニタリング用の3Dプリントされたバッテリー不要の折り紙圧力センサー

出典:MEMS

Antarctic Bear は最近、サイモンフレーザー大学メカトロニクスシステム工学部の付加製造研究所の研究者が、3D プリントされた折り紙構造をベースにした圧力センサーを開発したことを知りました。このセンサーは、誘導コンデンサ (LC) センサーとモノポールアンテナを通じてワイヤレス圧力監視を実現します。ミウラ織構造のパーソナライズされたスマートインソールと導電性3Dプリントセンサーが、3Dプリント技術を使用してシームレスに組み合わされています。圧力センサーは、さまざまな姿勢での足の圧力をワイヤレスで監視でき、その感度は 0 ～ 9 kPa および 10 ～ 40 kPa の圧力範囲内で調整可能で、調整範囲は 15.7 ～ 2.1 MHz/kPa です。ワイヤレス圧力センサーは、矯正器具、義肢、スポーツ用具など、さまざまな用途に使用できます。関連する研究結果は、Microsystems & Nanoengineering 誌に掲載されました。

△本研究で提案したワイヤレス折り紙圧力センサーと3D構造のスマートインソール圧力モニタリング構造は、健康モニタリングやスポーツバイオメカニクス用のウェアラブルデバイスの重要なコンポーネントです。足底圧モニタリングは、足の健康状態を理解し、2 型糖尿病患者の足の潰瘍を早期に診断し、履物の設計と開発、歩行分析、スポーツ生体力学研究の進歩に役立ちます。研究者らは有線足圧センサーを開発しましたが、有線接続により感知装置の構造が複雑になります。ワイヤレス接続により設計が簡素化され、ユーザーにとってより快適なエクスペリエンスが提供されます。そのため、無線通信技術をベースにしたウェアラブルセンサーは、医療・生物医学アプリケーションやインテリジェント支援ロボットなどの分野でますます注目を集めています。

ミウラ折り構造は、工学や建築などの分野で広く研究され、応用されている非常にユニークなタイプの折り紙構造です。柔軟なポリマー材料をベースに作られた多層ミウラ折り構造は、単層折り紙構造に比べて強度が大幅に向上し、表面積比が高く、伸縮性があり、しっかりと折り畳めるという利点があります。ミウラ折り構造をさまざまな方法で積み重ねることで、調整可能な機械的特性を持つバネのようなトラス構造が得られます。圧縮によるミウラ折り構造の変形は予測可能であり、ランダムではありません。現在、折り紙構造は、センシング、包装、保護、衝撃エネルギー吸収などの分野で広く使用されており、特にミウラ折り構造は強度が高く、衝撃エネルギー吸収能力に優れています。

この研究では、研究者らは、フレキシブルインソール用の熱溶解フィラメント製造（FFF）技術、LCセンサー用の直接インク書き込み（DIW）技術、蛇行構造用の多方向3D印刷技術など、複数の3D印刷技術を使用して、折り紙構造に基づく新しいワイヤレス圧力センサーを開発しました。 3D プリントされた折り紙圧力センサーは、バッテリー駆動のデバイスを必要とせず、圧力感知の信号伝送として無線周波数 (RF) 通信を利用します。感度は、0～9 kPaと10～40 kPaの異なる圧力範囲でそれぞれ-15.7 MHz/kPaと-2.1 MHz/kPaであり、折り紙構造の設計パラメータを変更することでカスタマイズできます。したがって、衝撃を吸収する折り紙デザインを組み込んだカスタマイズされたインソールを使用することで、足底圧を監視できます。折り紙構造は、圧力センサーの主要部分であると同時に、ユーザーの体重を支えるインソール全体の構造でもあります。

3D プリントされた柔軟な折り紙インソールは、遠距離ワイヤレス足底圧力センシングに使用できます。具体的には、3Dプリントされたミラー積層型ミウラ折り多層構造とLCセンサーを組み合わせ、電気信号から機械的変形を検出できる圧力センシングデバイスとして使用します。折り紙インソールは、ユーザーの体重に応じてカスタマイズでき、低圧から人間の体重50〜80kgまでの圧力に耐えることができます。センシングコンポーネントには、多方向 3D プリントによる 3D プリント LC センサーと埋め込みインダクタが含まれており、より高い感度で遠距離センシング範囲を実現できます。

△3D構造インソールの設計とモデルシミュレーション結果 △周囲の折り紙の有無による折り紙圧力センサーの感度テストまとめると、本研究で提案された3D折り紙ベースのワイヤレス圧力センサーは、広い圧力範囲のセンシングとパーソナライズされた使用に使用できます。研究者たちは、複数の 3D 印刷技術を活用することで、パーソナライズされた健康モニタリングに使用できる、コスト効率の高いカスタマイズされたスマートインソールを実現しました。この研究は、ワイヤレス圧力センサーを通じて人々が健康状態を監視し、病気をより簡単に早期に診断するのに役立つでしょう。

論文リンク:
https://doi.org/10.1038/s41378-022-00465-0

ワイヤレス圧力モニタリング用の3Dプリントされたバッテリー不要の折り紙圧力センサー

MakerBot、LEHVOSSグループの新しい複合材料を導入し、METHODの材料ポートフォリオを強化

クイーンズランド工科大学は機械学習を利用して溶融電子書き込み技術を改良し、実験時間を数日または数週間から数時間に短縮しました。

Shinlin 3Dは伝統的な産業から変革し、現在では中国の3Dプリント業界でトップの地位を獲得しています。

3Dプリントが骨の間の隙間を埋める

日本の浅野株式会社が Geomagic ソフトウェアを使用して自動車設計の革新を推進する方法

何錫静国家主席は救助活動を支援するために武漢第8人民病院に行き、CCTVニュースのインタビューを受けた。

予想をはるかに超える、産業グレードレベル！ Stratasys F770 大型カスタムファン部品の迅速な納品

【乾物】ANSYS による積層造形における変形補正

ギリシャのゼロ・ウェイスト・ラボは廃棄プラスチックを直接3Dプリント家具にリサイクルする

推薦する

徐州鉱業グループ第二病院が3Dプリント手首置換手術を成功裏に実施

Replique が 3D プリント材料ハブ「Material Hub」を一般公開

【PI 研究進捗】3D プリントポリイミド材料

東華大学のモ・シウメイ教授ら：3Dプリントの電界紡糸繊維ベースの軟骨再生足場

シャイニング3D成都と天津のR＆Dセンターが改装され、アップグレードされ、R＆Dセンターのオープンデーイベントが開催されました

印刷結果を改善するために 3D プリンターベッドをクリーニングするにはどうすればよいですか?たった4ステップ！

女の子をナンパするのに最適なツール：超クールな3Dプリントのバイクと自転車

ANSYS 積層造形シミュレーションスイートのツール構成

3Dプリントサービスは広告業界で独自の利点を持っています

蘭州市、医療分野における3Dプリント技術の応用に関するフォーラムを成功裏に開催

MIM射出成形と間接金属3Dプリントの国境を越えた詳細な対話

骨欠損治療のための3Dプリントの研究の進歩

TC4チタン合金粉末熱間静水圧プレスプロセスとアプリケーション、パンシンニューメタルは金属3Dプリント市場に焦点を当てています

河北省景業付加製造、金属3Dプリント粉末総投資額23億元

中国工程院の李暁紅院長と呂炳恒氏を含む7名の学者や専門家が研究と指導のため新浪科技を訪問した。