5,184画素とタッチ操作を備えた袖
シンガポール国立大学（NUS）の研究者らは、54本の電子繊維を衣服の袖に編み込み、動画再生や電卓の実行、体温の表示ができるカラータッチスクリーンを作製した。各繊維には小型発光ダイオードが96個搭載され、布地の画面は5,184画素を実現。センサー層により、指で押す操作にも反応する。
目次
試作品には、縦168ミリ、横105ミリのディスプレーに加え、マイク、スピーカー、センサーが組み込まれている。同大学によると、洗剤を使った洗濯機で50回洗い、半径わずか5ミリの曲げを1,000回加えた後も、発光とタッチへの反応はほぼ変わらなかった。
NUSは、この装置を衣服に組み込まれた世界初のタッチスクリーンと説明している。同大学の研究発表によると、研究チームは2026年10月21日に研究成果を「Nature」に発表した。研究を主導したのは、NUSデザイン・工学部材料科学・工学科のトゥラル・クディエフ助教。
糸の内部に電子部品
袖の画面は、発光部品とタッチセンサーの両方を含む繊維でできている。多層構造の糸は直径約1ミリで、研究者らは長さ10メートルの糸を作製したと説明している。54という数字は袖に使われた画素用繊維の本数であり、繊維の太さを示すものではない。
クディエフ助教は、グラフィカルユーザーインターフェース（GUI）、つまり機器の操作に使う視覚的なコントロールを、繊維の形で作り出せたことが今回の進歩につながったと述べた。研究者らが細い糸に多数の電子部品を接続した方法について、次のように説明した。
この制約を、新たな相互接続アーキテクチャーによって克服しました。これにより、数千個のマイクロ電子デバイスを繊維に沿って組み込み、相互接続できます。
これにより、ディスプレーと操作部が衣服の素材そのものに組み込まれる。着用者は情報を見て、同じ布地の表面を押して操作できる。
数千個のチップを繊維に収める方法
研究者らはまず、極細の絶縁ワイヤーに沿って電気接続を作る、プログラム可能な手法を開発した。レーザーでワイヤーの指定した箇所を露出させ、個々のマイクロチップを接続する場所を作る。
次に、電子部品の接合に使われる金属である溶融はんだを、露出させた箇所へ導く。液体のはんだが表面に広がる様子を制御することで、狙った場所に接合させる。この手法で、20,000カ所を超える電気接続を通じて5,000個以上のチップを接続した。
その後、熱延伸加工によって、デジタルLEDを接続した帯状部品を多層繊維の中に組み込む。こうして、発光表示とタッチ検知の層が長さ方向に並んだ糸ができる。
タッチ検知層はLEDの下に配置されている。繊維を押すと電気回路がつながり、発生した信号から指が触れた場所を特定する。システムはその場所に最も近い画素を点灯できる。簡単に言えば、この糸は情報を表示すると同時に、押されたことも検知する。
画面に表示できるもの
袖の画面は96×54画素で、1秒間に30回更新される。画素とは画像を構成する小さな点のことで、リフレッシュレートは画面が更新される頻度を示す。NUSによると、色の情報をどのように表現するかを示す指標である色深度は8ビット。
試作品は写真を表示し、1秒間に30フレーム、同期音声付きの動画では1秒間に25フレームで再生できる。また、Bluetoothで画像を受信できるため、別の機器から衣服へ無線で画像を送れる。
画素数は最新のスマートフォンより大幅に少なく、写真や文字、動画の細部には限界がある。現時点での強みは、着用できる柔軟性を保ちながら、カラー表示とタッチ操作を布地に組み合わせられることを実証した点にある。
54本の表示用繊維は、それぞれ独立した制御チャンネルを持つ。1本に不具合が生じても、隣の繊維は動作を続けられる。また、複数の場所への同時タッチも認識できるため、1カ所の押下しか検知できない布製コントロールより柔軟に操作できる。
電卓、コンパス、音声操作
追加の電子繊維により、袖は画像表示以外の機能も備える。マイク、スピーカー、動き、磁北、温度、周囲の明るさを検知するセンサーが組み込まれている。
これらを組み合わせることで、試作品は電卓や写真ギャラリーを実行し、コンパスとして機能するほか、音声コマンドにも応答する。動きと明るさの検知によって、画面の回転や輝度調整も自動で行える。
機能の一部は初期のスマートフォンに似ているが、剛性のあるパネルに集約されるのではなく、糸の中に分散している。着用者は袖の上で方角を確認したり、受信した画像を見たり、簡単な操作をしたりできる可能性がある。
温度の検知は前腕の画面にとどまらない。温度センサー付きの繊維を脇の下に当てると、衣服が体温を測り、画面に結果を表示できる。センサーと画面が衣服の別々の部分にあっても、連携して機能する。
洗濯・曲げ試験の結果は
衣服は一般的な洗濯機で、洗剤を使って50回洗われた。NUSによると、その後も発光とタッチへの反応はほぼ変わらなかった。この2つの測定値は、画面が光を発し続けるか、利用者の入力を検知し続けるかを確かめるものだ。
研究者らはさらに、半径5ミリの曲げを1,000回加えたが、画面表示とタッチの性能にほとんど変化はなかった。袖は腕を伸ばしたり、動かしたり、衣服を折りたたんだりするたびに曲がるため、耐屈曲性は重要だ。
NUSによると、完成したディスプレーは綿、ポリエステル、デニムと同程度の通気性を保つ。通気性があれば空気や水分が衣服を通り抜けるため、電子部品を多く含む布地でも着用に適した感触を保てる理由の一端が説明できる。
また同大学は、画面が皮膚との接触に関する既定の安全基準を満たしているとしている。洗濯、曲げ、通気性、安全性の各試験は、電子部品を動作させることとは別に、日常着が満たすべき実用上の要件をいくつか検証している。
医療分野を用途に想定
クディエフ助教は、センサー、画面、操作機能を組み合わせた衣服の有望な用途として医療を挙げた。試作品はすでに体温を測り、その値を衣服上で直接確認できる仕組みを備えている。
同助教は、繊維ベースのセンサーで生理情報、つまり身体の働きに関する測定値を集め、衣服を通じて利用できるようにする、より幅広い可能性について次のように述べた。
衣服は繊維ベースのセンサーを通じて生理情報を継続的に収集し、着用者が衣服を通じて直接その情報を確認し、操作できるようになる可能性があります。人工知能（AI）と組み合わせれば、個人に合わせた健康モニタリングやフィードバック、支援が可能になるでしょう。
実用面での利点は、測定と情報へのアクセスを結び付けられることだ。衣服の別の場所にあるセンサーで測定し、袖に設けた画面で確認して、タッチ面から情報を選択できる。
継続的なモニタリングや個別支援などの健康機能は、今後の開発目標だ。これまでに報告された研究は、検知、表示、操作を布地の基盤にまとめられることを実証する試作品を中心としている。
高精細化と標準的な繊維機械
NUSの研究チームは、高解像度化、センサーのさらなる統合、端末上で動作するAIを目指している。情報を端末内で処理すれば、繊維システムの電子部品だけで一部の作業をこなせるようになる。
同大学によると、より小型のマイクロチップと細い繊維を使えば、画面の高精細化や大型化が可能になる。発光素子の間隔を狭めれば、より細かな表示ができ、試作品の主な課題の一つに対処できる。
繊維に沿った部品の配置は、製造面でも重要だ。NUSによると、さらに細い繊維なら、標準的な産業用機械で編み物、織物、刺しゅうに使える。これにより、電子繊維技術を既存の衣服製造法につなげられる。
チームは、健康指標の追跡やタッチによるフィードバックにも用途を見いだしている。衣服の役割を情報表示から、着用者の状態の検知や複数の方法による情報伝達へと広げることができる。
動作する袖から市販衣料へ
研究者らは、カラー画面、複数箇所のタッチ入力、無線での画像受信、音声、環境検知を一着の衣服にまとめた。繰り返し洗濯や曲げを行った後も袖が動作したという耐久試験の結果は、実用面での意義を加える。
商用発売の時期や価格は発表されていない。次の段階として示されているのは、画像の精細化やセンサーとAIのさらなる統合であり、タッチスクリーン付き衣服の発売時期ではない。
試作品の最も有用な進歩は、これらの機能を布地にまとめた点にある。衣服の一部で測定した値を別の部分に表示し、指で押して選べる一方、素材は曲がり、空気も通す。この組み合わせが、今後の研究開発の具体的な基盤となる。
要点
- NUSの研究者らは54本の電子繊維を袖に組み込み、5,184画素のカラータッチスクリーンを作製した。
- 画面の大きさは縦168ミリ、横105ミリで、複数箇所のタッチに対応し、1秒間に30回更新される。
- 試作品は動画や電卓に対応し、Bluetoothで画像を受信して体温を表示できる。
- 洗濯機で50回洗い、きつい曲げを1,000回加えた後も、発光とタッチへの反応はほぼ変わらなかった。
- チームは画面の高精細化、センサーのさらなる統合、繊維システム内でのAI活用を計画している。
- 商用発売の時期や価格は発表されていない。
