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Vers des patchs ultrafins combinant capteurs biomédicaux et affichage

Publié le 06 juin 2016 par Patrick RENARD
Source : Someya Laboratory

Des chercheurs de l'Université de Tokyo ont mis au point un film de protection souple et ultra-fin qui permet de créer un patch électronique intégrant des capteurs et des LED organiques. Une première démonstration a été faite autour d'un oxymètre.

De nombreux chercheurs planchent partout dans le monde sur l'intégration de dispositifs électroniques dans le corps humain. Les enjeux sont énormes, notamment dans le cadre des applications biomédicales. Pour être portée à même la peau (wearable) de façon réellement efficace, l'électronique doit se "plier" à deux contraintes essentielles : la souplesse et la finesse. La plupart des dispositifs développés à ce jour nécessitent le recours à un substrat (verre ou plastique) dont l'épaisseur se situe à l'échelle millimétrique, avec une flexibilité limitée. Il existe des dispositifs organiques à l'échelle micrométrique, mais leur stabilité n'est pas suffisante pour perdurer au contact de l'air.

Les progrès vont bon train dans ce domaine (voir l'article page 22 du dernier numéro de DeviceMed). Les derniers en date viennent d'un groupe de recherche de l'Université de Tokyo qui a mis au point un film protecteur de haute qualité de moins de 2 microns d'épaisseur. Nommé e-skin, ce film permet de produire divers types de circuits électroniques, notamment d'affichage, ultra-fins et ultra-souples. Les chercheurs ont développé ce film en alternant des couches de matériaux organiques (parylène) et minéraux (oxynitrure de silicium). Cette combinaison, qui prévient le passage de l'oxygène et de la vapeur d'eau présents dans l'air, étend la durée de vie des circuits à plusieurs jours (contre quelques heures jusque là).

En outre les chercheurs ont pu intégrer des électrodes en oxyde d'indium-étain (ITO) transparentes à un substrat ultra-fin sans endommager celui-ci.

En associant le film de protection et ces électrodes, il a été possible de créer des diodes polymères (PLED, pour polymer light-emitting diodes) et des photodétecteurs organiques (OPD) suffisamment fins et souples pour être attachés à la peau et suivre les mouvements du corps. Les PLED obtenues font 3 microns d'épaisseur et présentent des performances 6 fois supérieures à ce qui se faisait jusqu'alors dans cette dimension. Cela se traduit par une réduction de la génération de chaleur et de la consommation électrique. Cet aspect est essentiel dans les applications médicales, pour l'affichage de mesures comme l'oxygène dans le sang ou la fréquence cardiaque. Les chercheurs ont d'ailleurs pu combiner des PLED rouges et vertes avec un photodétecteur pour démontrer la faisabilité d'un oxymètre.


www.ntech.t.u-tokyo.ac.jp/en

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