中国科学技術大学の研究者らによる伸縮性インダクタの設計における根本的なブレークスルーは、スマートウェアラブル機器における重要な課題、すなわち動作中でも一貫した誘導性能を維持するという課題に対処します。Materials Today Physics誌に掲載されたこの研究は、アスペクト比（AR）が機械的ひずみに対する誘導応答を制御する決定的なパラメータであることを証明しました。
AR値を最適化することで、チームはほぼ歪み不変性を実現する平面コイルを設計し、50%の伸長において1%未満のインダクタンス変化を実証しました。この安定性により、動的なウェアラブルアプリケーションにおいて信頼性の高いワイヤレス電力伝送（WPT）とNFC通信が可能になります。同時に、高AR構成（AR>10）は0.01%の分解能を備えた超高感度歪みセンサーとして機能し、精密な生理学的モニタリングに最適です。
デュアルモード機能を実現:
1. 妥協のない電力とデータ：低ARコイル（AR=1.2）は卓越した安定性を示し、LC発振器の周波数ドリフトを50%の歪み下でわずか0.3%に抑えます。これは従来の設計を大幅に上回る性能です。これにより、医療用インプラントや常時接続型ウェアラブル機器にとって不可欠な、安定したWPT効率（3cmの距離で85%以上）と堅牢なNFC信号（変動2dB未満）が確保されます。
2. 臨床グレードのセンシング：高ARコイル（AR=10.5）は、温度（25～45℃）や圧力に対する交差感度を最小限に抑えた高精度センサーとして機能します。統合アレイにより、指の運動学、握力（0.1N分解能）、病的振戦（例：パーキンソン病、4～7Hz）の早期検出など、複雑な生体力学のリアルタイム追跡が可能になります。
システム統合と影響:
これらのプログラマブルインダクタは、伸縮性電子機器における安定性と感度の長年のトレードオフを解決します。小型化されたQi規格ワイヤレス充電モジュールや高度な回路保護（例：リセット可能ヒューズ、eFuse IC）との相乗効果により、スペースに制約のあるウェアラブル充電器において、効率（75%以上）と安全性を最適化します。このAR駆動型フレームワークは、堅牢な誘導システムを弾性基板に組み込むための汎用的な設計手法を提供します。
今後の道筋:
これらのコイルは、本質的に伸縮可能な摩擦電気ナノジェネレータなどの新興技術と組み合わせることで、自己発電型の医療グレードウェアラブルデバイスの開発を加速させます。こうしたプラットフォームは、堅牢な無線通信と組み合わせた継続的かつ高忠実度の生理学的モニタリングを可能にし、硬質部品への依存を排除します。高度なスマートテキスタイル、AR/VRインターフェース、慢性疾患管理システムの導入期間が大幅に短縮されます。
「この研究は、ウェアラブルエレクトロニクスを妥協から相乗効果へと転換させます」と主任研究者は述べています。「私たちは今、真に皮膚に適合するプラットフォームにおいて、実験室レベルのセンシングと軍用レベルの信頼性を同時に実現しています。」
投稿日時: 2025年6月26日