Japanske forskere udvikler ultratynde, meget elastisk huddisplay

En ny ultratynd elastisk skærm, der sidder tæt på huden, kan vise den bevægelige bølgeform af et elektrokardiogram optaget af en åndbar, elektrodesensor på huden. Kombineret med et trådløst kommunikationsmodul, dette integrerede biomedicinske sensorsystem, kaldet "hudelektronik, " kan overføre biometriske data til skyen.

Denne seneste forskning udført af et japansk akademisk-industrielt samarbejde, ledet af professor Takao Someya ved University of Tokyos Graduate School of Engineering, er planlagt til en nyhedsbriefing og snak på AAAS årsmøde i Austin, Texas den 17. februar.

Takket være fremskridt inden for halvlederteknologi, bærbare enheder kan nu overvåge helbredet ved at måle vitale tegn eller tage et elektrokardiogram, og derefter overføre data trådløst til en smartphone. Aflæsningerne eller elektrokardiogrambølgeformerne kan vises på skærmen i realtid, eller sendes til skyen eller en hukommelsesenhed, hvor oplysningerne er gemt.

Det nyudviklede hudelektroniksystem går et skridt videre ved at forbedre informationstilgængeligheden for mennesker som ældre eller svagelige, som har tendens til at have svært ved at betjene og få data fra eksisterende enheder og grænseflader. Det lover at lette belastningen på hjemmesundhedssystemer i aldrende samfund gennem kontinuerlig, non-invasiv helbredsovervågning og egenomsorg i hjemmet.

Det nye integrerede system kombinerer en fleksibel, deformerbart display med en letvægtssensor sammensat af en åndbar nanomesh-elektrode og trådløst kommunikationsmodul. Medicinske data målt af sensoren, såsom et elektrokardiogram, kan enten sendes trådløst til en smartphone til visning eller til skyen til opbevaring. I den seneste forskning, displayet viste en bevægelig elektrokardiogram-bølgeform, der var gemt i hukommelsen.

Huddisplayet, udviklet af et samarbejde mellem forskere ved University of Tokyos Graduate School of Engineering og Dai Nippon Printing (DNP), et førende japansk trykkeri, består af et 16 x 24-array af mikro-LED'er og strækbare ledninger monteret på en gummiplade.

"Vores skin display udviser enkel grafik med bevægelse, " siger Someya. "Fordi det er lavet af tynde og bløde materialer, det kan frit deformeres."

Skærmen er strækbar med så meget som 45 procent af sin oprindelige længde.

Det er langt mere modstandsdygtigt over for slitage ved stræk end tidligere bærbare skærme. Den er bygget på en ny struktur, der minimerer belastningen som følge af strækning på krydset mellem hårde materialer, såsom mikro-LED'er, og bløde materialer, ligesom de elastiske ledninger - en førende årsag til skader for andre modeller.

Det er den første strækbare skærm, der opnår overlegen holdbarhed og stabilitet i luften, sådan at ikke en eneste pixel svigtede i matrix-typen display, mens den var fastgjort tæt på huden og kontinuerligt udsat for kroppens stræk- og sammentrækningsbevægelser.

Nanomesh-hudsensoren kan bæres på huden uafbrudt i en uge uden at forårsage betændelse. Selvom denne sensor, udviklet i en tidligere undersøgelse, var i stand til at måle temperatur, tryk og myoelektricitet (musklers elektriske egenskaber), den optog med succes et elektrokardiogram for første gang i den seneste forskning.

Forskerne anvendte gennemprøvede metoder, der blev brugt til masseproduktion af elektronik - specifikt, skærmprintning af sølvledningerne og montering af mikro-LED'er på gummipladen med en chipmontering og loddepasta, der almindeligvis bruges til fremstilling af trykte kredsløb. Anvendelse af disse metoder vil sandsynligvis fremskynde kommercialiseringen af ​​skærmen og hjælpe med at holde fremtidige produktionsomkostninger nede.

DNP søger at bringe den integrerede hudskærm på markedet inden for de næste tre år ved at forbedre pålideligheden af ​​de strækbare enheder gennem optimering af dens struktur, forbedring af produktionsprocessen for høj integration, og overvinde tekniske udfordringer såsom dækning af store områder.

"Det nuværende aldrende samfund kræver brugervenlige, bærbare sensorer til at overvåge patientens vitale værdier for at reducere byrden på patienter og familiemedlemmer, der yder sygepleje, " siger Someya. "Vores system kunne fungere som en af ​​de længe ventede løsninger til at opfylde dette behov, hvilket i sidste ende vil føre til en forbedring af livskvaliteten for mange."