ベビーベッド（べびーべっど）

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そこで出てくるのが、竹下さんたちの開発した「フィルム状振動デバイス」である。 フィルム状振動デバイスは、その名のとおり、フィルムの形になった振動デバイスだ。7〜7.26ミクロンという、非常に薄い膜状のデバイス（これがなにかは、後ほどタネ明かししよう）を樹脂のフィルムに封入した形なので、ある程度自由に曲げることができる。他の振動デバイスよりずっと軽いのも特徴の1つだ。 フィルム状になったデバイス。自由に曲げることができる 「曲げられるということは、曲面に貼りつけることもできる、ということです」 竹下さんはそう説明する。 曲げたり曲面に貼りつけたりできることには、どういうメリットがあるのだろうか？「簡単にいえば、『振動の与え方』を大きく変えることができるんです」（竹下さん） 従来の振動デバイス、特に偏心モーターやリニア共振アクチュエータは、大きな重りを動かして振動を生み出すため、そのぶん大きな振動が生まれるものの、手のひらに密着させることは不可能だった。 「結果的に他のデバイスでは、握っている機器自体を震わせることで、手に振動を伝えています」と竹下さんはいう。このやり方では、振動の強弱は伝えることはできても、「手のどこか1点だけに振動を鋭く伝える」のは難しい。また、振動デバイスから生まれた振動は、機器のボディや内部の空気を介して伝えられるため、本来もっている強さより減衰してしまうという欠点もある。 「1ミクロンの動き」を検知する人間の指先 だが、竹下さんたちが開発中の「フィルム状振動デバイス」は、そうではない。物体にそのまま貼りつけられるということは「手に直接触れる」ということであり、より微細な振動を感じさせられることにつながる。 人間の手、特に指先は非常に繊細な動きを検知できる。小林さんは、「人間の指先は、およそ1ミクロンの動きでも把握できます。このデバイスの場合には、低電圧でも約10ミクロンの幅で動くため、微細なだけでなく、十分に強い振動として把握できると考えています」と話す。 さらに、「フィルム状振動デバイス」にはもう1つ特徴がある。小さな振動デバイスを「配列（アレイ化）」して並べることで、振動させる面積や強さのコントロールがしやすいのだ。いくつのデバイスを振動させるかで、強さや場所を変えられるのだが、実験でも、その違いを人が判別できることがわかっている。 アレイ化されたデバイス（上の写真）と、アレイ化して検知のテストをした結果（下の表） 小林さんによれば、「現状では、最小で1mm×5mmくらいの領域をつくり、それを組み合わせられる」という。こうした特質は、いままでの振動デバイスにはない特徴といっていいだろう。 小林健さん 新しい振動デバイスを生み出した「MEMS」とはなにか なぜこのようなことが実現できたのか？ 理由は、このデバイスが使っている技術にある。 この振動デバイスは、「MEMS」という技術でつくられている。MEMSとは、「Micro Electro Mechanical Systems」の略称で、部品単位で組み立てるのではなく、半導体の製造プロセスを使ってつくる集積化したデバイスだ。 応用範囲の広い技術で、インクジェットプリンターのヘッドやスマートフォンの中に入っている加速度センサー、プロジェクターの中に入っている精密反射鏡など、微細な構造のものを低価格で量産するのに向いている。フィルム状振動デバイスは試作段階なので、現状ではまだ安価に作製できているわけではないようだが、量産されていけば、価格は急速に下がっていくだろう。 構造的には圧電デバイスに近く、どのような電圧をかけるのかで動きが変わる。一方で、圧電デバイスは「高い電圧をかけなければいけない」（竹下さん）のが課題だったが、MEMSを使った振動デバイスはより低い電圧ですむ。そのため、「消費電力はおそらく、かなり低くできるでしょう」と竹下さんは説明する。 意外な事実 ちょっと“意外なこと”がある。 小林さんは「もともとは振動デバイスをつくろうという目的で研究していたのではなかったんです」と明かす。 小林さんと竹下さんは、ともに産総研でMEMSデバイスの研究をしていた。その過程で実用化できたのが「圧力センサー」だった。MEMSデバイスの上に力がかかると、そこで電力に変化が生まれる。それを利用して、道路の補修状況をモニタリングするセンサーだ。 そこに、共同開発元であるオムロンから1つのアイデアがもたらされた。 「振動や圧力を検知できるなら、逆に振動・圧力を与えるデバイスとしても使えるのではないか」と。 この点については、すぐにピンと来る人とそうでない人がいるかもしれない。スピーカーは音を伝えるものだが、同時に「マイク」にもなる。電力をかけると振動して音が鳴る一方、逆に声＝空気の振動を伝えると発電し、電気信号のかたちで取り出せるからだ。 MEMSのセンサーもこれと同様に、圧力をかけると電気信号が生まれ、逆に電力をかけると「震える」のである。 人間にとって「振動」とはなにか MEMSを使った振動デバイスは、まだ開発途上だ。 「伝えられる振動の周波数や強さにはまだ改善の余地がある」（竹下さん）というが、一方で生産については、「試作も一般的なファウンドリー（半導体製造請負事業者）にお願いしているくらいなので、量産のハードルは小さい」（小林さん）という。腐食対策のための封止は必須で、現段階では樹脂のフィルムにはさんでいる。だが、実際に使う場合には、「機器の表面に貼りつけてから樹脂で覆う、といったつくり方もできるだろう」（小林さん）と予測されている。 また、「振動する」ことと、その振動を「人がどう受け止めるか」は、また別の話でもある。竹下さんは、「振動でどういう“錯覚”を与えられるのか、ある特定の感触を与えるにはどんな振動を与えるのがいいのか、といったことに関する研究は、これから進めていきたいテーマです」と話す。 この分野の研究が進めば、さまざまに振動するデバイスによって、私たちはこれまで体験したことのない「新たな感覚」を体感できるようになるかもしれない。 新たな「ウェアラブルデバイス」の可能性 将来的な可能性として、竹下さんは次のような展望を語る。 「10年程度先の話だとは思いますが、人をリラックスさせる振動を生み出す、体に貼れるデバイスのようなものもつくれるかもしれません。MEMSの振動デバイスは非常に軽いので、ウェアラブルデバイスに組み込むことができます。体に貼ったり腕につけたりすることで、温熱と組み合わせてリラックスをもたらす機器をつくれたら面白いですね」 薄型かつ半導体の技術で製造できるMEMSであるがゆえに、従来は不可能だった新たな使い道を見出すこともできるようになるのだ。 センシングシステム研究センター  ハイブリッドセンシングデバイス研究チーム  研究チーム長 小林 健Kobayashi Takeshi（写真右） センシングシステム研究センター  ハイブリッドセンシングデバイス研究チーム  主任研究員 竹下 俊弘Takeshita Toshihiro（写真左） 私たちは、MEMS技術を用いたセンシング・アクチュエーションデバイスの開発により、ヒトのバイタルサインや筋力・インフラ構造物の劣化状態などをモニタリングするシステムの実現を目指し、研究をおこなっています。 今回の研究では、このMEMS技術を応用し、世界最薄・最軽量のハプティクス用フィルム状振動デバイスの開発に成功しました。薄く、軽いという特徴を活かすことで、多数の振動デバイスを密に配置することが可能になり、これまでにないような多彩な皮膚感覚をデザインすることができるようになります。今後は、開発したデバイスの振動強度の向上や耐久性改善など、実用化を目指した取り組みをおこなっていく予定です。 「薄く・軽い」を武器に、ユーザーのみなさんがあっと驚くようなモノづくりをおこなっていけたらと考えています。 この記事へのリアクション もっと詳しく   初めて知った   興味がある   この記事をシェア 掲載記事・産総研との連携・紹介技術・研究成果などにご興味をお持ちの方へ 産総研マガジンでご紹介している事例や成果、トピックスは、産総研で行われている研究や連携成果の一部です。 掲載記事に関するお問い合わせのほか、産総研の研究内容・技術サポート・連携・コラボレーションなどに興味をお持ちの方は、 お問い合わせフォームよりお気軽にご連絡ください。 産総研マガジンに関するお問い合わせはこちら 編集部が選んだおすすめ記事 話題の〇〇を解説　量子コンピュータとは？   話題の〇〇を解説　CASEとは？ 自動車業界から変わる未来のモビリティ 話題の〇〇を解説　吉野彰が語る「ゼロエミッション」とは？とは？   量子物理×深層学習でAIがおおきく進化 学習対象外の領域でも高精度に予測 LED照明にも標準光源をつくろう！ 日亜化学と産総研がタッグを組んで「全方向形標準LED」を開発 第31回　迫る南海トラフ地震！「予知」のカギを握る「地盤と水」の意外な関係 地球の鼓動を探る「断層の物理学」入門 --> 産総研について アクセス 調達情報 研究成果検索 採用情報 報道・マスコミの方へ メディアライブラリー お問い合わせ English ニュース お知らせ一覧 研究成果一覧 イベント一覧 受賞一覧 研究者の方へ はじめての方へ 研究成果検索 研究情報データベース お問い合わせ 採用情報 ビジネスの方へ はじめての方へ 研究成果検索 事例紹介 協業・提携のご案内 お問い合わせ AIST Solutions 一般の方へ はじめての方へ イベント情報 スペシャルコンテンツ 採用情報 お問い合わせ 記事検索 産総研マガジンとは お問い合わせ 公式SNS @AIST_JP 産総研チャンネル 公式SNS @AIST_JP 産総研 チャンネル サイトマップ このサイトについて プライバシーポリシー 個人情報保護の推進 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Copyright © National Institute of Advanced Industrial Science and Technology （AIST） （Japan Corporate Number 7010005005425）. 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