本ニュースレターでは、プリンテッドエレクトロニクスとウェアラブルテクノロジーにおける様々なイノベーションを取り上げます。真にウェアラブルな電気生理、ADAS用透明ヒーター、ドライインクレス印刷、ソフトバイオエレクトロニクス、機械洗浄可能なインク、グラフェンe-タトゥー、超薄型ICと高密度ボンディング、動脈脈波モニタリングなど、注目の技術を取り上げています。
これらの技術はすべて、2022年12月2日に開催されるTechBlickの無料イベントでライブ発表される予定です。このイベントでは、2つの並行したライブトラックに25人以上のプレゼンター、30社以上のライブバーチャル出展者、そして世界中から400人以上の参加者が、ユニークなバーチャル環境に集まります。
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真のウェアラブル電気生理：プリンテッドエレクトロニクス、ローパワーエレクトロニクス、データの融合
現代の脳波計や表面筋電図（sEMG）の測定は、非常に煩雑な作業であることが知られています。X-trodesは、プリンテッドエレクトロニクス、低消費電力エレクトロニクス、データ解析ツールを用いて、電気生理学の技術を新たなレベルに引き上げます。複数の電極、配線、増幅器の取り扱いを不要にすることで、電極と皮膚の安定性、長時間使用時の利便性を維持したまま、電気生理学的なモニタリングを実現します。プレゼンテーションでは、いくつかの重要なアプリケーション（家庭での睡眠モニタリングと顔面筋にフォーカス）の概要を説明し、それぞれが電気生理学と新しい皮膚電気生理学の融合からどのような利益を得ることができるかを説明します。
この技術についての詳細とスライドはこちらでご覧いただけます。または、2022年12月2日に開催されるTechBlickウェアラブルカンファレンスで、本技術をオンラインライブで発表します。このカンファレンスはオンライン無料参加です。
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プリンテッドヒーター、ADAS、LIDAR、レーダー。どのような関係があるのか？
先進運転支援システム（ADAS）が自動車市場に登場して以来、先進的な自動運転車の開発には信頼性の高いLiDARとRADARシステムが不可欠となっています。過酷な環境条件下でもクリアな視界を保証することが大きな課題となっています。
冬場の視認性を確保するため、現在、RADAR & LiDARセンサーカバーにはワイヤーベースのヒーティングソリューションが装備されています。この最先端のソリューションには、製造工程でいくつかの技術的な課題があり、大きな廃棄率の原因となっています。センサーカバーの温度の均一性がしばしば不十分で、オーバーヒートや焼損の問題まで検出されています。
ATT advanced thermal technologies GmbHは、ポリカーボネートフォイル（透明）にスクリーン印刷した2種類のセンサーを開発し、現在使用されている埋め込みワイヤー技術よりもプロセスコストを削減しました。
この技術の詳細とスライドはこちらからご覧いただけます。また、本技術は2022年12月2日に開催されるTechBlickのPrinted Electronics Innovationsカンファレンスでオンラインライブ発表されます。このカンファレンスは参加費無料のオンライン・カンファレンスです。アジェンダの確認と無料登録はこちらから https://www.techblick.com/PE-innovation-day
ソフトエレクトロニクスシステム：リジッドエレクトロニクスと伸縮可能な薄型軽量基板との組み合わせ
ジョージア工科大学のヨウ博士のグループは、ソフトマテリアル、柔軟な力学、ナノ製造、機械学習、システムパッケージングに関する先駆的な研究を行い、知的でソフトな装着型バイオセンサーとバイオエレクトロニクスを開発しています。 これらのシステムは、柔らかく伸縮するフレキシブルな基板や素材と、硬い電子機器を組み合わせることで、ソフトでありながらパワフルな電子システムを実現します。
研究プログラムの多様性は魅力的です。スライド1では、ソフトマテリアルの研究、ソフトバイオセンサーとバイオエレクトロニクスの開発に関して、ヨウ博士の研究グループで進行中のプロジェクトの一部を見ることができます。
スライド2には、指に装着するソフトエレクトロニクスシステムと、手首に装着する従来のリジッドウェアラブルを比較した写真が掲載されています。ここが、ソフトエレクトロニクスシステムの真の利点が発揮されるところです。
スライド3では、開発されたウェアラブルバイオエレクトロニクスシステムの例をご覧いただけます。ここでは、非常に高い伸縮性と薄さ、そしてリジッドなICやエレクトロニクスが組み合わされていることが分かります。
この技術についての詳細とスライドはこちら。また、2022年12月2日に開催されるTechBlick wearables conferenceでは、本技術をオンラインでライブ発表する予定です。このカンファレンスは参加費無料のオンラインカンファレンスです。
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その場焼成によるドライインクレスデジタルプリント
現在の印刷技術は、インクジェットやエアロゾルジェットプリンターなどの湿式印刷方式に基づいていますが、複雑で高価なインクの調合、限られた印刷材料の選択肢、汚染、低い保存期間、高価な後処理に悩まされています。スライド1は、その典型的なプロセスです。
ナノプリンテックは、世界初の「ドライ・マルチマテリアル・プリンター」を開発しました。 この新しい技術は、印刷を従来の液体ベースからドライ印刷技術に変えることができます。 このプリンタは、固体ターゲットからナノ粒子をその場で生成し、ナノ粒子のジェットを形成して、インクを必要とせずに最終基材にデジタル印刷する様子をスライド2に模式的に示しています。
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動脈脈波モニタリング。ピエゾ式e-tattoo
タンペレ大学の研究者は、圧電技術に基づく動脈脈波の測定を可能にする、非常に目立たない低コストのウェアラブルe-tattooを開発しました。
心血管疾患（CVD）は、世界で最も一般的な死因であり、2016年の全死亡者の約30％（～1790万人）を占めています。ここから外挿すると、致死的なCVDを発症する危険性のあるリスクグループの規模は、世界中で数億人に上ります（2010年の調査では、米国だけでもCVD患者が8,260万人と推定されました）。この膨大なリスク群をモニターするために、動脈脈波（PW）の連続モニタリングが最近提案されています。しかし、現時点では、これらのデバイスの費用対効果に優れた製造、控えめさ、および精度を兼ね備えたソリューションは存在しない。
本研究では、拡張可能で費用対効果の高い印刷ベースの電子タトゥー型PWセンサーの製造方法を開発・検討した。このデバイスは、P(VDF-TrFE)圧電技術に基づくものである。
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について
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ハイブリッドフレキシブルエレクトロニクスを超ファインピッチ接合で進化させる
ハイブリッドフレキシブルシステムは、プリンテッドエレクトロニクスと従来のシリコンエレクトロニクスによるハイパワーコンピューティングを組み合わせたものです。システムを真にフレキシブルにするために、超薄型のチップを利用します。
下のスライドは、ウルトラチップのダイを作成する例で、ウエハーを分割して薄いダイを作成します。このダイをフレキシブル基板上に配置し、メタライゼーションなどの印刷を施し、ハイブリッドフレキシブルシステムを構築します。
このとき重要なのはボンディングで、特に超ファインピッチボンディングを実現することで、より多くのIC（I/Oの高い複雑なIC）に対応し、電子設計者が使い慣れた部品の中から製品を選択できるようになります。
スライド2には、フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクスのための様々なチップ統合のアプローチが示されています。大きく分けると、チップファーストとチップラストのアプローチに分けられます。フリップチップ接合によるチップファーストアプローチでは、はんだ、インターポーザー、ACA/ACF、ICA、NCAなどの従来の接合技術が利用されます。チップラストチップオンフレックス技術では、プリント配線板が使用されます。 これは、クラス最高のチップとプリント回路を組み合わせた複雑な次世代フレキシブルハイブリッドシステムを実現するための、注目の開発分野です。
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カーボンペースト：100倍洗濯可能＋電子テキスタイル用R2Rプリント
洗濯のしやすさは、電子衣料を普及させるための重要な課題の一つです。A*Start 社（シンガポール製造技術研究所）は、電極材料を改良し、100 回の洗濯に耐えられる統合技術を開発することで、消費者の要求に応えることができることを示しました。スライド1に示すように、これはR2Rプリントに適した洗濯可能なカーボンペーストの処方です。
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エレクトロニクスおよびプリンテッドエレクトロニクス向けMXen
二次元（2D）材料群の新しいクラスである結晶性2D遷移金属炭化物または窒化物（MXene）は、過去10年間に大きな関心を集めてきました。村田製作所は、導電性MXen、特にスプレーコーティングされたフィルム状態のTi3C2Tx（厚さ5 umで18000 S/cm）に着目している。優れた特性（導電性、高表面積、多彩な表面化学）を持つ親水性ナノシートは、環境に優しい製造プロセスを用いたフレキシブルエレクトロニクス用の材料として有望視されています。
MXeneの水分による膨潤挙動は、エレクトロニクスへの応用を阻む要因となっている。60℃/85%RHで保管すると層構造の間隔が広がり、電気特性の劣化とそれに伴うTiO2への酸化反応が発生する。村田製作所は、水素結合によるゲスト収容で水の拡散を遮断する概念を開発し、湿度環境下での環境安定性を向上させることを実証しました。
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なぜグラフェン・タトゥーは優れたウェアラブル・インターフェースなのか？
なぜグラフェン・タトゥーは優れたウェアラブル・インターフェースなのか？なぜグラフェン・タトゥーは優れたウェアラブル・インターフェースなのか？グラフェン・タトゥーにできて、他のウェアラブル・システムにできないことは何だろう？その答えは、血圧のカフレス測定です。まず、血圧（BP）について見てみよう。血圧は、健康状態を表す重要なサインです。循環器系に何らかの問題があれば、血圧がそれを示してくれます。しかし！本当に問題を早期発見するためには、継続的に血圧を測定する必要があります。それは可能なのでしょうか？現代の血圧測定技術は古風なもので、100年前の血圧計をベースにしています。
テキサス大学オースティン校のDmitry KireevとDeji Akinwande、テキサスA&M大学のKaan SelとRoozbeh Jafariは、カフなしで血圧を測定できる独自の技術について報告する予定です。測定は、生体インピーダンス法（Bio-Z）を用いて電気的に行われ、グラフェン・タトゥーは、知覚されない自己接着型の生体インターフェースとして重要な役割を果たします。Bio-Zは、10kHzを超えるサンプリングレートで動的に行われる。動脈量（血液流入量）の変化は、Bio-Zの測定値に影響を与える。
この技術についての詳細とスライドはこちら。また、本技術は2022年12月2日に開催されるTechBlickウェアラブルカンファレンスでオンラインライブ発表される予定です。このカンファレンスは参加費無料のオンラインカンファレンスです。
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