日本研究出超薄高弹性皮肤

【博科园-科学科普(关注“博科园”看更多)】一种新的超薄弹性皮肤,可以显示由透气的皮肤电极传感器记录的心电图的运动波形。结合无线通信模块,这种名为“皮肤电子”的集成生物医学传感系统可以将生物特征数据传输到云端。由东京大学工程学院教授Takao Someya领导的日本学术-产业合作的最新研究,将于2月17日在德克萨斯州奥斯丁举行的AAAS年会上进行新闻发布会和讨论。由于半导体技术的进步,可穿戴设备现在可以通过测量生命体征或心电图来监测健康状况,然后将数据无线传输到智能手机上。读数或心电图波形可以实时显示在屏幕上,或发送到存储信息的云或内存设备中。

柔软、柔韧的皮肤显示约1毫米厚,由16 x 24的微型led和可伸缩布线组成,安装在橡胶片上。它可以承受多次拉伸,高达其原始长度的45%,而不显示其电气和机械性能的任何损失。图片版权:2018 Takao Someya Research Group.

新开发的皮肤电子系统更进一步,通过提高老年人或infirm等人的信息可访问性,他们往往难以操作和从现有设备和接口获取数据。它承诺通过持续的、非侵入性的健康监测和在家中的自我照顾来缓解老龄化社会家庭医疗系统的压力。新的集成系统结合了一个灵活的,可变形的显示器与一个轻量级传感器组成的一个可呼吸的纳米级电极和无线通信模块。由传感器测量的医疗数据,比如心电图,可以无线发送到智能手机上,用于查看或存储。在最新的研究中,该显示屏显示了一种存储在记忆中的运动心电图波形。由东京大学工程研究院和日本著名印刷公司Dai Nippon Printing (DNP)合作开发的“皮肤展示”,由16 x 24组微型led和可伸缩布线组成,安装在橡胶纸上。

Someya说:我们的皮肤显示出简单的运动图形,因为它是由薄而软的材料制成的,它可以自由变形,该显示器的可拉伸性高达其原来长度的45%。它比以前的可穿戴显示器更能抵抗拉伸的磨损。它建立在一种新颖的结构上,可以最大限度地减少由于在硬材料(例如微发光二极管)和软材料(如弹性线)上的拉伸而产生的应力,这是其他模型损坏的主要原因。它是第一个可伸缩的显示,以达到卓越的耐久性和空气稳定性,这样,在矩阵型显示器中没有一个像素失败,同时紧贴在皮肤上,不断地承受身体的拉伸和收缩运动。nanomesh皮肤传感器可以连续佩戴在皮肤上一周,不会引起任何炎症。

虽然这个传感器是在早期的研究中开发出来的,它能够测量温度、压力和肌电(肌肉的电性),但它在最新的研究中首次成功地记录了心电图。研究人员采用了大量生产电子产品的试验方法——具体地说,屏幕打印银线,在橡胶片上安装微型发光二极管,在制造印刷电路板时通常使用贴片贴片和锡膏。应用这些方法可能会加速显示器的商业化,并有助于降低未来的生产成本。DNP希望在未来三年内,通过优化其结构,提高可伸缩设备的可靠性,提高高集成度的生产工艺,并克服大面积覆盖等技术挑战,使可伸缩设备的可靠性得到提升。目前的老龄化社会需要用户友好的可穿戴传感器来监测病人的生命,以减轻患者和家庭成员提供护理的负担。系统可以成为人们期待已久的解决方案之一,以满足这一需求,最终将提高许多人的生活质量。


知识:科学无国界,博科园-科学科普

内容:经“博科园”判定符合今主流科学

来自:东京大学

编译:中子星

审校:博科园

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