水分およびひずみのための無線表皮センサーの材料とデザイン

本論文では、皮膚表面にラミネート可能な超薄型・伸縮性デバイスの材料とデザインを提示します。これは、無線での誘電体および表面ひずみ特性の決定が可能です。このセンサーは、皮膚の性質の変化に応じてラジオ周波数特性が変わるキャパシティブ電極を持つLC共振器を利用しており、皮膚のような「表皮」機械特性により皮膚との整合性のある自発的な統合が可能です。LC共振器の共振周波数は、インピーダンス測定装置に接続されたコイルからの電磁エネルギーの吸収の変化を通じて無線で測定できます。実験結果は、このデバイスが水分測定で1.1（参考商業水分計の任意単位）、ひずみ検出で1.3%の精度を提供し、良好な安定性と低ドリフトを持つことを示しています。センサーを取り付けた膨張可能なバルーンを使った模擬リンパ浮腫の測定により、皮膚の腫れを監視するためのこのようなセンサーの使用可能性がさらに示されます。物理的変形およびそれに伴う電気特性の変化に関する有限要素シミュレーションにより、実験結果の定量的解釈が可能になります。これらの結果は、皮膚の無線評価に関連し、皮膚科学や美容から健康/ウェルネスモニタリング（リンパ浮腫、皮膚経由の水分損失、浮腫、精神的ストレス）に至るまでの応用が考えられます。