일본산업뉴스요약

초박형 센서로 심전 계측
이화학연구소, 태양전지 구성 층을 연구

이화학연구소의 후쿠다(福田) 전임연구원, 도쿄대학의 소메타니(染谷) 교수의 연구팀은 피부에 부착하여 심장 활동의 모습(심전)을 계측하는 초박형 센서를 개발했다. 태양 전지를 구성하는 층을 연구해 비스듬히 태양광을 맞거나 구부려서 사용해도 실용화 수준의 고효율, 안정적으로 발전 가능하게 만들었다. 생체 정보를 수집하는 웨어러블 단말기의 전원으로써의 응용을 상정하고 5년 이내의 실용화를 목표로 한다.

연구 성과는 영국 과학지 네이처에 27일 게재된다.

센서의 두께는 약 3마이크로미터로 부드러워 여러 방향으로 구부릴 수 있다. 한 변에 5mm의 정방형의 초박형 태양 배터리를 표면에 내장했다. 손가락 등에 부착해 심장의 움직임으로 흐르는 전기 신호를 감지한다.

태양 전지는 빛을 전기로 바꾸는 재료와 전극 등의 얇은 층을 겹쳐서 만들었다. 태양광을 받는 층의 표면을 규칙적으로 물결 구조로 만들었다. 빛이 반사되기 어려워 빛을 강하게 만들어 약 10.5%의 변환 효율을 달성했다. 일반적인 태양광 패널의 절반 정도로 웨어러블 단말기용의 태양 전지로는 세계 최고 수준의 변환 효율이라고 한다.

대각선 45도에서 태양광을 받은 경우의 변환 효율은 기존의 태양 전지가 6~7%정도였던 것에 반해 약 8%로 높였다.

현 시점에서는 대기 중에서는 재료가 노화되기 쉽고 반복적으로 구부리는 충격에 약하다. 이 때문에 앞으로는 내구성이 뛰어난 재료와 구조 연구에 임한다.

신체에 부착하는 실험에서 심전에 포함되는 노이즈는 외부 전원과 배터리와 비교해 작은 것을 확인했다. 현재는 유선으로 연결해 데이터를 확인할 필요가 있어 스마트폰 등에 상시 무선으로 정보를 보내는 시스템으로 개량한다.

IoT의 보급으로 다양한 생체 정보를 수집해 건강 관리에 활용하는 웨어러블 단말기의 개발이 추진되고 있다. 병의 조기 발견 및 컨디션 관리 등에서 사용할 수 있지만 작고 더욱 장시간 사용 가능한 전원의 확보가 요구되고 있다.

연구팀은 지금까지 열과 물에 강한 태양 전지의 연구를 추진해왔다. 이번의 기술과 융합시켜 기업과 협력한 후에 실용화를 목표로 한다.

-- 끝 --