Een nieuw ultradun, elastisch display dat nauwsluitend op de huid past, kan de bewegende golfvorm van een elektrocardiogram weergeven, opgenomen door een ademend, elektrodensensor op de huid. Gecombineerd met een draadloze communicatiemodule, dit geïntegreerde biomedische sensorsysteem, genaamd "huidelektronica, " kan biometrische gegevens naar de cloud verzenden.

Dit laatste onderzoek van een Japanse academisch-industriële samenwerking, onder leiding van professor Takao Someya aan de Graduate School of Engineering van de Universiteit van Tokyo, staat gepland voor een nieuwsbriefing en lezing op de AAAS Annual Meeting in Austin, Texel op 17 februari.

Dankzij de vooruitgang in de halfgeleidertechnologie, draagbare apparaten kunnen nu de gezondheid bewaken door vitale functies te meten of een elektrocardiogram te maken, en vervolgens de gegevens draadloos naar een smartphone te verzenden. De metingen of golfvormen van het elektrocardiogram kunnen in realtime op het scherm worden weergegeven, of verzonden naar de cloud of een geheugenapparaat waar de informatie is opgeslagen.

Het nieuw ontwikkelde huidelektronicasysteem gaat een stap verder door de toegankelijkheid van informatie voor mensen zoals ouderen of zieken te verbeteren, die vaak moeite hebben met het bedienen en verkrijgen van gegevens van bestaande apparaten en interfaces. Het belooft de druk op de thuiszorgstelsels in vergrijzende samenlevingen te verlichten door continue, niet-invasieve gezondheidsmonitoring en zelfzorg thuis.

Het nieuwe geïntegreerde systeem combineert een flexibele, vervormbaar display met een lichtgewicht sensor bestaande uit een ademende nanomesh-elektrode en draadloze communicatiemodule. Medische gegevens gemeten door de sensor, zoals een elektrocardiogram, kan ofwel draadloos naar een smartphone worden verzonden om te bekijken of naar de cloud voor opslag. In het laatste onderzoek het display toonde een bewegende golfvorm van het elektrocardiogram die in het geheugen was opgeslagen.

De huidweergave, ontwikkeld door een samenwerking tussen onderzoekers van de Graduate School of Engineering van de Universiteit van Tokyo en Dai Nippon Printing (DNP), een toonaangevende Japanse drukkerij, bestaat uit een reeks van 16 x 24 micro-LED's en rekbare bedrading gemonteerd op een rubberen vel.

"Onze skin-display vertoont eenvoudige afbeeldingen met beweging, " zegt Someya. "Omdat het is gemaakt van dunne en zachte materialen, het kan vrij worden vervormd."

Het scherm is rekbaar tot maar liefst 45 procent van de oorspronkelijke lengte.

Het is veel beter bestand tegen de slijtage van uitrekken dan eerdere draagbare displays. Het is gebouwd op een nieuwe structuur die de spanning minimaliseert als gevolg van rekken op de kruising van harde materialen, zoals de micro-LED's, en zachte materialen, zoals de elastische bedrading - een belangrijke oorzaak van schade voor andere modellen.

Het is het eerste rekbare display dat superieure duurzaamheid en stabiliteit in de lucht bereikt, zodanig dat geen enkele pixel faalde in het matrix-type display terwijl het stevig op de huid was bevestigd en voortdurend werd onderworpen aan de uitrekkende en samentrekkende beweging van het lichaam.

De nanomesh huidsensor kan een week lang continu op de huid worden gedragen zonder enige ontsteking te veroorzaken. Hoewel deze sensor ontwikkeld in een eerder onderzoek, temperatuur kon meten, druk en myo-elektriciteit (de elektrische eigenschappen van spieren), het registreerde met succes een elektrocardiogram voor de eerste keer in het laatste onderzoek.

De onderzoekers pasten beproefde methoden toe die worden gebruikt bij de massaproductie van elektronica, met name Zeefdruk van de zilveren bedrading en montage van de micro-LED's op het rubberen vel met een chipmounter en soldeerpasta die vaak wordt gebruikt bij het vervaardigen van printplaten. Het toepassen van deze methoden zal waarschijnlijk de commercialisering van het display versnellen en toekomstige productiekosten helpen drukken.

DNP wil het geïntegreerde skin-display binnen de komende drie jaar op de markt brengen door de betrouwbaarheid van de rekbare apparaten te verbeteren door de structuur te optimaliseren, verbetering van het productieproces voor hoge integratie, en het overwinnen van technische uitdagingen zoals dekking van een groot gebied.

"De huidige vergrijzende samenleving vereist gebruiksvriendelijke draagbare sensoren voor het bewaken van de vitale functies van patiënten om de last voor patiënten en familieleden die verpleegkundige zorg verlenen te verminderen, " zegt Someya. "Ons systeem zou kunnen dienen als een van de langverwachte oplossingen om aan deze behoefte te voldoen, wat uiteindelijk zal leiden tot een verbetering van de kwaliteit van leven voor velen."