Теперь инженеры изготовили опытный образец, размеры которого позволяют, во-первых, охватить достаточную площадь тела для контроля электрической активности сердечной деятельности, и во-вторых, позволяют разместить гибкие дисплеи для наглядного оперативного мониторинга полученных данных.
Дисплей, совместно разработанный исследователями Высшей инженерной школы Токийского университета и ведущей японской полиграфической компанией Dai Nippon Printing (DNP), состоит из микросхем размером 16 x 24 и растягиваемой электропроводки. Он растягивается на 45% от первоначальной длины.
Система датчиков изготовлена из тонких золотых нановолокон, передающих электрический ток, и водорастворимого полимера — поливинилового спирта (ПВС). Когда устройство наносится на влажную кожу, то основа из поливинилового спирта растягивается и золотые волокна «подстраиваются» под рисунок кожи.
Поливиниловый спирт — это эмульгирующий, адгезионный и пленкообразующий полимером. Он обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью. Эти свойства зависят от влажности воздуха, так как полимер адсорбирует влагу и становится гибче. Вода действует на полимер как пластификатор. Поливиниловый спирт стабилен в отношении масел, жиров и органических растворителей. При большой влажности у ПВС уменьшается прочность на разрыв, но увеличивается эластичность.
Дисплей намного более устойчив к износу и растяжению, чем предыдущие носимые дисплеи. Он построен так, чтобы минимизировать напряжение, возникающее при растяжении на стыке твердых материалов, таких как микродиоды, и мягких материалов, к которым относится эластичная проводка. Во время испытаний ни один «пиксель» не вышел из строя, и это позволяет называть его первым растяжимым дисплеем, обеспечивающим в реальном режиме долгосрочную работу. Наномеханический датчик, разработанный ранее, с такой «кожей» можно носить непрерывно в течение недели, не вызывая воспаления. Сам датчик впервые зарегистрировал электрокардиограмму. Он также способен измерять температуру, давление и биоэлектрическую активность мышц.
Dai Nippon Printing стремится вывести дисплей кожи на рынок в течение следующих трех лет, по мере создания датчиков большей поверхности. Исследователи применяли для производства «кожи» методы массового производстве электроники — такие как трафаретная печать проводки и установка светодиодов с помощью микросхемы и паяльной пасты, используемой при изготовлении обычных печатных плат. Применение этих методов, скорее всего, ускорит вывод дисплея на рынок.
Основное применение этого ультратонкого эластичного дисплея для стареющей Японии совершенно очевидно. Он облегчит получение медицинских данных теми пациентами, которые чаще всего в них нуждаются и реже всего способны их измерить — пожилые или инвалиды. В перспективе для стареющих обществ эти системы будут основным способом непрерывного неинвазивного мониторинга здоровья и самообслуживания дома без привлечения медсестер и сиделок.
Источник
