OLED已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電視、智能手機、汽車顯示等顯示市場,在照明領(lǐng)域也有一席之地,但其能做的遠不止于此。鮮為人知的是,OLED在光醫(yī)療領(lǐng)域也有用武之地。憑借二維彎曲、可穿戴等特點,柔性O(shè)LED光源可用作傷口護理或皮膚護理的光貼片,以及健康監(jiān)測傳感器來測量人體信號,如心跳和血氧水平等。不過,受制于OLED的PI薄膜基板技術(shù)、柔性薄膜封裝技術(shù)、FPC柔性電路板技術(shù)等還有待成熟,OLED光醫(yī)療這一新應(yīng)用方向此前一直進展緩慢。

“治愈創(chuàng)傷”的OLED貼片

提起治愈創(chuàng)傷,大家自然想到各種藥物,但很少有人提及“光線”。

“光線”很早就被應(yīng)用于光生物調(diào)節(jié)(PBM)。例如,用LED在400nm～420nm波長之間的高能量藍光治療青春痘;用波長570nm附近的黃光或波長630nm附近的紅光照射皮膚,使皮膚年輕化;用波長為635nm的LED來治療那些在減肥中受挫的肥胖癥患者;用激光無創(chuàng)光療(弱激光治療)調(diào)節(jié)多種機體功能等。

一直以來,PBM光療法都被認為是一種安全的、無創(chuàng)傷的組織再生方法。但是,傳統(tǒng)的PMB光療設(shè)備使用的LED、激光等被業(yè)內(nèi)認為是屬于比較“尖銳”的光源。這些光源靈活性差、重量大、光照不均勻等缺點影響了PMB光療效果,為了克服這些缺點,OLED逐漸被“挖掘”出來。

兩年前,由韓國科學(xué)技術(shù)院的Jeon Yong-min和首爾國立大學(xué)Bundang醫(yī)院的Choi Hyung-ryung領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開發(fā)了一種OLED貼片。據(jù)研究小組稱,OLED貼片能使纖維細胞增殖率增加58%,成纖維細胞遷移率增加46%,在組織再生方面有很好的效果。這種OLED貼片可以舒適地依附在皮膚上,患者接受治療的時候不會產(chǎn)生太多不適感。值得一提的是,該OLED貼片只有手掌大小,重量僅0.82g,厚676μm。該貼片可以運行300多個小時,并且能夠沿著一個半徑為20㎜的曲線進行彎曲。

OLED材料廠商鼎材科技董事長任雪艷在接受《中國電子報》記者采訪時,從源頭分析了將OLED用于光醫(yī)療領(lǐng)域的優(yōu)勢。她說:“相比于傳統(tǒng)的光醫(yī)療,OLED憑借柔性、輕薄等特點,可以做成更貼合皮膚的任意形狀,舒適度和體驗感會更佳。同時由于OLED發(fā)光波長可以通過調(diào)整OLED有機發(fā)光材料結(jié)構(gòu),實現(xiàn)近紅外發(fā)光、深藍光等,滿足光醫(yī)療對不同波段光的要求?！?/span>

近日,國內(nèi)OLED發(fā)光器件廠商翌光科技開發(fā)出一款帶隙更窄、對材料的效率要求更高的深紅色OLED器件。該器件主波長為630nm,憑借可彎折、貼合性強、光照均勻等優(yōu)勢,應(yīng)用于生發(fā)、傷口愈合、皮膚炎癥等。據(jù)翌光科技透露,該公司正在與臨床緊密合作,對所開發(fā)的柔性O(shè)LED光源設(shè)備,在皮膚管理等方面做進一步的臨床論證。

翌光科技副總經(jīng)理謝靜在接受記者采訪時,表示出對OLED在光醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的期待。她說:“我相信憑借OLED的強大優(yōu)勢,其發(fā)展將不止于顯示、照明等領(lǐng)域。未來,OLED器件將成為光醫(yī)療和光學(xué)美容領(lǐng)域的‘新寵’。”她分析說,OLED材料可以通過改變分子結(jié)構(gòu)來優(yōu)化性能,在可見光區(qū)域內(nèi)可任意調(diào)節(jié)發(fā)光顏色;不同波段的光可治療不同的疾病或皮膚問題,促進人體健康;OLED為均勻的面光源,輕薄可撓;即使在長期點亮的狀態(tài)下,光源表面溫度依舊保持在40℃以下,避免燒傷的風(fēng)險等。

在醫(yī)療監(jiān)測領(lǐng)域大展身手

OLED的應(yīng)用并不局限于治療創(chuàng)傷。

事實上,OLED發(fā)光器件以穿戴設(shè)備的形式,在個人移動醫(yī)療監(jiān)測領(lǐng)域也可以發(fā)揮重要作用。例如,健康監(jiān)測傳感器測量重要的人體信號,如心跳和血氧水平。

目前,對心血管循環(huán)的測量僅限于醫(yī)院內(nèi)的護理,但它正迅速擴展到移動或個人衛(wèi)生保健領(lǐng)域。在心血管監(jiān)測方法中,光體積描記法(PPG)信號和血氧飽和度(SpO2)水平是通過使用發(fā)光器件和光檢測器,進行無創(chuàng)光測量的。

由于有機技術(shù)與可穿戴或人體可附著的形式因子具有良好的兼容性,因此很自然地認為有機發(fā)光二極管(OLED)和有機光電二極管(OPD)可以作為可穿戴式PPG以及SpO2傳感器的光源和檢測器。目前國內(nèi)外一些研究小組已經(jīng)證明OLED技術(shù)是一種可行的、有前途的可穿戴健康監(jiān)測技術(shù)。

韓國高等科學(xué)技術(shù)研究院電氣工程學(xué)院的Seunghyup Yoo團隊曾在OLED和OPD的基礎(chǔ)上,通過對人體皮膚內(nèi)色敏光傳播的光學(xué)模擬,設(shè)計了一種單片集成的有機脈搏血氧儀傳感頭,在平均24mw的電功率下成功工作。他們認為,有機設(shè)備不僅在此類應(yīng)用中具有優(yōu)勢,而且在全天可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)中具有巨大的前景。

推進產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

“OLED光醫(yī)療尚停留在初級階段。”任雪艷表示。目前,順應(yīng)大健康、智能醫(yī)療的發(fā)展趨勢,光醫(yī)療產(chǎn)品正在以實現(xiàn)醫(yī)療、健康監(jiān)測功能為目標(biāo),在產(chǎn)品設(shè)計、信號采集傳輸、APP軟件設(shè)計應(yīng)用平臺、智能醫(yī)療數(shù)據(jù)平臺接入、關(guān)鍵OLED材料的開發(fā)和OLED器件制備,以及產(chǎn)品功能集成等方面,還需要結(jié)合各方面的資源。其中,首先要做到的是原型產(chǎn)品的設(shè)計和應(yīng)用實現(xiàn),在此基礎(chǔ)上,進一步集成信息采集、信號傳輸、遠程數(shù)據(jù)分析和反饋的設(shè)計等。這需要醫(yī)院、OLED光源器件設(shè)計制造、OLED材料設(shè)計開發(fā)三方共同合作來實現(xiàn)。

國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CSA)標(biāo)準(zhǔn)化委員會常務(wù)副秘書長高偉告訴《中國電子報》記者:“光健康、光醫(yī)療的前景很好,不過目前該產(chǎn)業(yè)還有一些量效關(guān)系和作用機理不明確等問題。尤其對于OLED來講,由于柔性光源帶來產(chǎn)品形態(tài)的不同,對于主要性能測試有了新的要求。此外,OLED成本相對于LED而言,仍然偏高。”

OLED光醫(yī)療產(chǎn)業(yè)若要實現(xiàn)快速發(fā)展和市場滲透,高偉建議從以下幾個方面努力:一是產(chǎn)業(yè)鏈需協(xié)同合作,以實現(xiàn)材料性能的提升,滿足對材料的變革性需求。比如,OLED發(fā)光材料向可見光的兩端進行開發(fā),實現(xiàn)更深的紅色、紅外光、深藍光等,繼續(xù)提高光效;薄膜電池能隨意彎曲;襯底更薄、更輕柔、更親膚。二是在器件層面,薄膜傳感器與OLED發(fā)光器件的集成,需在選型、界面結(jié)構(gòu)、工藝路線、設(shè)備功能等方面進行開發(fā)。集成化的好處是能夠用OLED的玻璃基或PI基代替?zhèn)鹘y(tǒng)芯片的硅基,在工業(yè)化、規(guī)模化、降低成本方面具有極大潛力。此外,還能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的柔性電子器件,具備對人體生理參數(shù)的監(jiān)測、收集、分析、反饋等功能,同時還可以實時調(diào)整治療劑量。這兩種功能的融合將更好地服務(wù)病患和大眾。三是醫(yī)工融合,不同學(xué)科跨界合作。臨床醫(yī)學(xué)、光學(xué)、微電子、動力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計等學(xué)科相互合作創(chuàng)新,制備出療效佳、人性化、便攜易用的OLED光醫(yī)療產(chǎn)品。四是完善光醫(yī)療用柔性光源主要性能的科學(xué)測試方法,完善標(biāo)準(zhǔn)立項。不僅是測量標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)后續(xù)產(chǎn)品形態(tài)逐步成熟后,產(chǎn)品技術(shù)要求等標(biāo)準(zhǔn)也需要跟進。

謝靜認為:“未來,柔性可穿戴的OLED光醫(yī)療產(chǎn)品,還可繼續(xù)溢出到大眾消費市場,給人們的日常皮膚管理提供服務(wù),如生發(fā)、傷口愈合、皮膚炎癥等方面,其想象空間極大?！?/span>

透明市場研究公司(Transparency Market Research,TMR)的一份報告表明,到2026年,全球可穿戴醫(yī)療設(shè)備市場份額預(yù)計將超過290億美元,未來七年的復(fù)合年增長率(CAGR)預(yù)計將超過17%。

該數(shù)據(jù)不能完全代表OLED光醫(yī)療的市場規(guī)模,畢竟可穿戴醫(yī)療設(shè)備的范圍很廣。但業(yè)內(nèi)人士相信,隨著大數(shù)據(jù)、醫(yī)療云平臺的建設(shè),智能健康領(lǐng)域中與個人健康監(jiān)測、健康護理相關(guān)的醫(yī)療配件有較大的潛在需求,OLED在該領(lǐng)域?qū)斜容^好的發(fā)展前景。