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极薄の有机材料で别-蝉办颈苍ディスプレーの性能が向上 ばんそうこうのような贴るだけディスプレー

掲载日:2016年5月13日

© 2016 東京大学 染谷研究室血中の酸素浓度をモニターするシステムの概要。(右上)指に赤と緑の高分子発光ダイオード(笔尝贰顿)からの発せされた光を当てます。指の内侧で反射した光は超柔软な有机光検出器が捉えます。この反射光を用いて血中の酸素浓度と脉拍数を测定します。(下)センサーが测定した结果は、笔尝贰顿ディスプレーに表示することができます。

血中の酸素浓度を测定する超柔软な光センサーと酸素浓度を表示する7区分ディスプレー
血中の酸素浓度をモニターするシステムの概要。(右上)指に赤と緑の高分子発光ダイオード(笔尝贰顿)からの発せされた光を当てます。指の内侧で反射した光は超柔软な有机光検出器が捉えます。この反射光を用いて血中の酸素浓度と脉拍数を测定します。(下)センサーが测定した结果は、笔尝贰顿ディスプレーに表示することができます。
© 2016 東京大学 染谷研究室

东京大学大学院工学系研究科の染谷隆夫教授と横田和之讲师らの研究グループは极薄で超柔软な保护膜を开発し、大気中でも安定して动作する有机発光ダイオード(翱尝贰顿)ディスプレーを実现しました。今回の成果は、血中の酸素浓度を皮肤上に表示する别-蝉办颈苍(电子皮肤)ディスプレーや心拍数を测定できるセンサーなど様々な応用が期待されます。

生体に电子机器を融合させて、生物医学的(生理学的)な応用のために人体の机能を强化または回復させることを目指して、世界で研究开発が进められています。特に、ウェアラブル?エレクトロニクス(体に装着する电子机器)は、装着感や违和感を最小限にするために薄く柔软性がなくてはなりません。しかし、现在开発されているデバイスのほとんどは、厚さが数ミリメーターのガラスまたはプラスチックの基材を用いたもので柔软性がそれほど高くありません。一方、有机デバイスは数マイクロメーターの薄さで柔软性はあるものの、大気中で安定して动作しないという问题がありました。

研究グループは、2マイクロメーターに満たない薄くて高品质な保护膜を开発し、极薄で超柔软かつ高性能な装着型の电子ディスプレーなどのデバイスが実现可能であることを示しました。研究グループが开発した保护膜は、无机材料(シリコン酸窒化膜、厂颈翱狈)と有机材料(パリレン)の层を交互に重ねて作ります。この保护膜は、空気中の酸素と水蒸気の透过を防ぐため、これまでの研究では数时间と报告されていたデバイスの寿命が数日に延びました。さらに、研究グループは、极薄の基材を损伤することなく透明の酸化インジウムスズ(滨罢翱)の电极を基材に取り付ける(成膜する)ことに成功した点も装着型の电子ディスプレーを実现する键となりました。

 

研究グループは、この新しい保护膜と酸化インジウムスズ电极を用いて、高分子発光ダイオード(笔尝贰顿)および有机光検出器(翱笔顿)を製作しました。これら2つのデバイスは肌に贴ることができるほど极薄で、体の动きに合わせて折り曲げられたり、くしゃくしゃになったりしても特性が损なわれないほど柔软性があります。今回开発した高分子発光ダイオードは、わずか3マイクロメーターという薄さで、従来の极薄型高分子発光ダイオードの6倍以上の効率が认められました。また、热の発生が抑えられ、电力消费量も低减されているため、この高分子発光ダイオードは直接体に贴りつけて血中の酸素浓度や脉拍数を表示するディスプレーとして医疗现场で応用することにも适しています。さらに研究グループは、赤と緑の高分子発光ダイオードと光検出器を组み合わせて、血中の酸素浓度を検出するセンサーも製作しました。

「携帯电话が现れたことで、私たちのコミュニケーションの仕方も変わりました。携帯电话はどんどん小型化していますが、それはまだ别个の机器であり(体に贴りつけられないので)持ち运ぶ必要があります。身体に贴り付けることのできるディスプレーができて、そのディスプレーには自分の感情、ストレスや不安の度合いも表示できるとしたら、どんな世界が开けると思いますか?携帯电话のように别个の机器をいつも持ち运ぶ必要がなくなるだけでなく、人とのコミュニケーションを豊かにする可能性、またはまったく新しいコミュニケーションの仕方を生み出す可能性があります」と染谷教授は语ります。

论文情报

Tomoyuki Yokota, Peter Zalar, Martin Kaltenbrunner, Hiroaki Jinno, Naoji Matsuhisa, Hiroki Kitanosako, Yutaro Tachibana, Wakako Yukita, Mari Koizumi, Takao Someya, "Ultraflexible organic photonic skin", Science Advances Online Edition: 2016/04/16 (Japan time), doi:10.1126/sciadv.1501856.
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