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東京大學開發用于生物認證和生命體征測量的柔性傳感器
2020-02-11

[科技探索網站2020年2月7日報道]近日,東京大學和日本顯示器公司的研究人員開發了一種新的適用于生物認證和生命體征測量的成像柔性傳感器設備成果發表在《自然電子》期刊上這種新的柔性傳感器設備由低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS-TFT)讀出電路和有機光電二極管組合制成可以直接與人體皮膚接觸,記錄人體的生命體征或其他生物信息。在過去的幾年里,成像柔性傳感器設備得到了廣泛的應用,尤其是在生物識別認證和可穿戴電子產品(如智能手表或健身追蹤器)中。

這項研究的研究人員之一Tomoyuki Yokota對TechXplore記者表示:“我們的實驗室專注于柔性電子產品的開發,尤其是有機電子產品。在我們之前的工作中,我們開發了一種用于生物醫學應用的超柔性OLED和有機成像傳感器,但它的分辨率和運行速度不足以拍攝指紋圖像。現在,我們通過在論文中所提出的集成LTPS TFT和有機光電探測器解決了這一問題,進而制成了新的整合成像傳感器。”

盡管近年來柔性成像傳感器得到了廣泛的研究,但到目前為止,開發既能進行高清晰度測量又能實現高速記錄的靈活的成像裝置仍然是極具挑戰性的。此前的成像傳感器研究成果往往不是成像清晰而速度很慢,就是速度很快但成像質量不足。

另一方面,這一由Yokota和其同事們開發的新成像傳感器可以實現以每秒41幀的速度,讀取每英寸508像素的高分辨率圖像。他們通過將有機光電探測器和LTPS-TFT集成到很薄的片狀圖像傳感器中,直接實現了這種卓越的性能。

Yokota說:“由于我們的薄片式圖像傳感器很薄且可以彎曲(它的總厚度只有15微米),因此可以很容易地集成到可穿戴設備中。此外,它還可以用來測量健康狀況,同時進行生物認證。因此,我們希望它能幫助防止出現‘身份冒用’以及病人信息混淆的情況。

Yokota和他的同事們開發的薄而柔性的圖像傳感器可以拍攝指紋和靜脈的高分辨率圖像,這些圖像現在已被用于各種環境下的生物識別。它還可以測量所謂的“脈搏波”,即從身體的心室收縮開始,從半月瓣向人體動脈系統傳播的壓力的增加波,以及它的分布。

脈搏波是一種重要的生命體征,通常需要病人在醫療環境中體檢才能測量。除了能夠開發出更先進的可穿戴電子設備和生物識別工具外,研究人員開發的整合成像設備還可以用于醫療,從而讓醫生可以隨時監測病人的脈搏波。

Yakota說:“我們現在想把我們的設備與可穿戴電子設備,如智能手表,整合在一起。同時,我們也在探索我們的圖像傳感器在醫療領域的應用。”(國家工業信息安全發展研究中心 劉彧寬)

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