En haut : le prototype de portable de surveillance de la santé de Samsung SAIT
En bas : La matrice OLED et les électrodes sont disposées dans une structure en îlot pour soulager la tension pendant un étirement.
Samsung affirme que cette recherche est la première du secteur à prouver le potentiel de commercialisation des dispositifs de surveillance de la santé extensibles
Des chercheurs du Samsung Advanced Institute of Technology ont mis au point un système de surveillance de la santé portable qui se fixe au poignet de l’utilisateur et peut s’étirer jusqu’à 30 % sans nuire aux performances d’affichage ou de surveillance.
Afin de surmonter les problèmes de performance des technologies d’affichage extensibles actuelles qui utilisent du plastique, l’équipe a appliqué une matrice 17 x 7 d’écrans OLED verts ou rouges extensibles et de capteurs de photopléthysmographie (technique d’exploration fonctionnelle vasculaire non invasive) à un élastomère modifié.
Chaque pixel d’affichage est composé de deux OLED, le capteur optique étant monté entre les deux. La lumière est réfléchie par le poignet et le capteur « surveille la variation de l’intensité de la lumière réfléchie en raison des changements volumétriques des vaisseaux sanguins en fonction du cycle cardiaque » ; la lecture est ensuite traitée à bord pour un affichage en temps réel via la matrice.
La composition moléculaire de l’élastomère a été modifiée par l’équipe afin d’améliorer la résistance thermique et de mieux se prêter à la fabrication à l’aide des méthodes existantes de production de semi-conducteurs. Et la taille de la matrice OLED/capteur optique a été choisie pour permettre un affichage clair des lettres et des chiffres.
« Nous avons appliqué une structure en « îlot » pour atténuer la contrainte causée par l’élongation », explique Yeongjun Lee, coauteur de l’article. « Une plus grande contrainte a été induite dans la zone de l’élastomère, qui a un coefficient d’élasticité relativement faible et est donc plus susceptible de se déformer. Cela nous a permis de minimiser la contrainte subie par la zone des pixels de l’OLED, qui est plus vulnérable à une telle pression. Nous avons appliqué un matériau d’électrode étirable (métal fissuré) qui résiste à la déformation à la zone élastomère, ce qui a permis aux espaces et aux électrodes de câblage entre les pixels de s’étirer et de rétrécir sans que les pixels OLED eux-mêmes ne se déforment. »
L’équipe de recherche a testé le prototype du système, alimenté par une fine batterie pliable, en le fixant à l’intérieur du poignet d’un utilisateur, la partie extensible de l’écran étant positionnée à l’extrémité de la main et le module de traitement plus rigide et la batterie plus haut dans le bras.
Les chercheurs ont observé la stabilité de la mesure de la fréquence cardiaque et du fonctionnement de l’écran, même en cas de mouvements animés du poignet, les signaux captés étant 2,4 fois plus forts que ceux d’un capteur fixe en silicium. Ils ont réussi à étirer le dispositif jusqu’à 30 % sans aucune dégradation des performances, et l’ont fait fonctionner en continu sur un millier d’étirements répétés.
« La force de cette technologie est qu’elle vous permet de mesurer vos données biométriques pendant une période plus longue sans avoir à retirer la solution lorsque vous dormez ou faites de l’exercice, puisque le patch fait comme une partie de votre peau », a déclaré le chercheur principal et auteur correspondant de l’article, Youngjun Yun. « Vous pouvez également vérifier vos données biométriques immédiatement sur l’écran sans avoir à les transférer sur un dispositif externe. La technologie peut également être étendue pour être utilisée dans des produits de santé portables destinés aux adultes, aux enfants et aux nourrissons, ainsi qu’aux patients atteints de certaines maladies. »
L’objectif final de la recherche est de commercialiser des moniteurs de santé extensibles. L’équipe prévoit de rendre possible la lecture haute résolution de la fréquence cardiaque, de la saturation en oxygène, de la pression sanguine, de l’EMG, etc. sur un dispositif extensible. Le développement des aspects de résistance aux produits chimiques et à la chaleur de l’élastomère modifié, en particulier, est considéré comme un moteur important pour atteindre cet objectif.
https://advances.sciencemag.org/content/7/23/eabg9180.full
