Японские исследователи разрабатывают ультратонкий, высокоэластичный дисплей для кожи

Новый ультратонкий эластичный дисплей, который плотно прилегает к коже, может отображать движущуюся форму электрокардиограммы, записанную датчиком на коже. В сочетании с модулем беспроводной связи эта интегрированная система биомедицинских датчиков, называемая «электроника кожи», может передавать биометрические данные в облако.

Это последнее исследование японских исследователей под руководством профессора Такао Сомеи в Высшей школе инженеров Токийского университета.

Благодаря достижениям в области полупроводниковых технологий, носимые устройства теперь могут контролировать состояние здоровья, измеряя жизненно важные параметры или принимая электрокардиограмму, а затем передавая данные по беспроводной сети на смартфон. Показания или сигналы электрокардиограммы могут отображаться на экране в реальном времени или отправляться в облако или в запоминающее устройство, где хранится информация.

Недавно разработанная система электроники кожи делает шаг вперед, улучшая доступность информации для таких людей, как пожилые или немощные люди, которые, как правило, испытывают трудности с эксплуатацией и получением данных с существующих устройств и интерфейсов. Она обещает облегчить нагрузку на системы здравоохранения посредством непрерывного, неинвазивного мониторинга здоровья и самообслуживания дома.

Новая интегрированная система сочетает в себе гибкий деформируемый дисплей с легким датчиком, состоящим из дышащего электрода и модуля беспроводной связи. Медицинские данные, измеренные датчиком, такие как электрокардиограмма, могут быть отправлены беспроводным способом на смартфон для просмотра или в облако для хранения. В последнем исследовании на дисплее был показан сигнал электрокардиограммы, который потом был сохранен в памяти.

Дисплей кожи, разработанный в сотрудничестве между исследователями в Высшей инженерной школе Университета Токио и ведущей японской полиграфической компанией Dai Nippon Printing (DNP), состоит из массива микросхем 16×24 и растягиваемой проводки, установленной на резиновой листе.

«Наш скин-дисплей демонстрирует простую графику с движением», «Поскольку он изготовлен из тонких и мягких материалов, он может быть деформирован очень свободно» — говорят исследователи.

Дисплей растягивается на 45 процентов от его первоначальной длины.

Он намного более устойчив к износу и растяжению, чем предыдущие носимые дисплеи. Он построен на новой структуре, которая минимизирует напряжение, возникающее в результате растяжения на стыке твердых материалов, таких как микродиоды и мягкие материалы (например, эластичная проводка) — основная причина повреждения других моделей.

Это первый растяжимый дисплей, обеспечивающий превосходную долговечность и стабильность, так что ни один пиксель не вышел из строя на матричном дисплее, а плотно прилегал к коже и постоянно подвергался растяжению и сжатию при движении тела.

Датчик можно носить на коже непрерывно в течение недели, не вызывая воспаления. Хотя этот датчик, разработанный в более раннем исследовании, был способен измерять температуру, давление и миоэлектричество (электрические свойства мышц), сейчас он впервые успешно зарегистрировал электрокардиограмму в последних исследованиях.

Исследователи применяли проверенные методы, используемые в массовом производстве электроники — в частности, трафаретную печать и установку микро-светодиодов на резиновом листе с помощью микросхем и паяльной пасты, обычно используемой при изготовлении печатных плат. Применение этих методов, скорее всего, ускорит коммерциализацию дисплея и поможет снизить будущие издержки производства.

DNP стремится вывести интегрированный дисплей кожи на рынок в течение следующих трех лет, повысив надежность растяжимых устройств за счет оптимизации своей структуры, улучшения производственного процесса для высокой интеграции и преодоления технических проблем, таких как покрытие большой площади.

«Современное общество требует удобных для ношения датчиков для наблюдения за пациентами, чтобы уменьшить нагрузку на пациентов и членов семьи, обеспечивающих уход за больными», — говорит Такао Сомея. «Наша система может служить одним из долгожданных решений для удовлетворения этой потребности, что в конечном итоге приведет к улучшению качества жизни для многих людей».