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

Formnext | AVIC MT、高さ1.5mの超高成形金属3DプリンターMT800Hをリリース

DJI、ドローンの水上捜索救助能力向上のため3Dプリントアクセサリーデザインコンテストを開始

海外市場を拡大する金属3Dプリント粉末メーカーのJinyuan Intelligentが2024年のFormnext展示会に出展

ジュエリー業界の新たな競争：「インターネット + 3D プリント」の C エンドチャンスをつかむのは誰か?

ボディショップ業界団体が自動車修理業界で3Dプリントを推進

人工股関節置換術における3Dプリント技術の応用状況と展望

61名の出場者が実技ステージに進出！佛山「工業デザイン+3Dプリント」技能コンテストが今週末開催されます

初心者プレイヤーの味方！ FiberlogyがマットフィラメントFiberSatinを発売

3Dプリント教育に携わる方々に注目！北京の5億6000万元の科学実践活動予算が入札に開放される

米国で初めて商業的に3Dプリントされた多孔質PEEK脊椎インプラントが発売され、インプラント手術は成功した。

推薦する

ラジウムレーザーは第4回Made in China 2020で「時代の模範企業」を受賞しました

エリコンとの独占インタビュー：粉末製造における80年の経験、新しい鉄ベースおよびニッケルベースの3Dプリント金属粉末

Velo3D は、8 レーザーのサポート不要の金属 3D プリンター Sapphire XC を航空宇宙業界の顧客に提供

炭素繊維材料ファミリーは拡大を続け、eSUNはPETG-CF材料を発売

「3Dクリエイティブ」ポートレートライブラリがアップグレード、3Dプリントフォトブースの体験ポイントが全国7か所にオープン

マイアミビーチ、60フィートの星型コンクリート3Dプリントサンゴ礁を歓迎

E3D-Online は、FFF 3D プリンターの性能を向上させる Titan Aqua 水冷ホットエンドとエクストルーダーを発売しました。

山東省水資源局が水利プロジェクトにおける3Dプリント技術の応用に関するシンポジウムを開催

アピス・コル、3Dプリントの「菌類の家」で建築賞を受賞

Polymaker、上海メーカーフェアで3Dプリント技術の無限の可能性を披露

積層造形の典型的な応用シナリオ2: 衛星の主要部品の統合製造

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。

研究者は塩を使って生分解性ポリマーを3Dプリントしているが、これは環境に優しいだけでなく、医療にも潜在的な利点がある。

VoxelDanceは、ベルリンの有名な医学部Charitéの心臓血管動脈モデルの印刷を支援しています

160平方メートルの3Dプリント居住区は火星の生活をシミュレートし、4人のボランティアが1年間そこで生活する。