Sensoren in der Medizin Japanische Forscher entwickeln ultradünne elektronische Haut

Autor / Redakteur: Walter Willems, dpa Wissen / Franz Graser

Eine ultradünne, extrem flexible elektronische Haut kann Körperfunktionen messen und per Display anzeigen. Die drei Mikrometer dünne Folie könnte in der Medizin oder im Sport eingesetzt werden.

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Die lediglich drei Mikrometer dünne Folie, die aus mehreren Schichten besteht, kann zum Beispiel auf dem Handrücken angebracht und im Sport bei Athleten oder in der Medizin eingesetzt werden, so die japanischen Wissenschaftler.
Die lediglich drei Mikrometer dünne Folie, die aus mehreren Schichten besteht, kann zum Beispiel auf dem Handrücken angebracht und im Sport bei Athleten oder in der Medizin eingesetzt werden, so die japanischen Wissenschaftler.
(Bild: University of Tokyo)

Japanische Forscher haben eine ultradünne und extrem flexible elektronische Haut entwickelt, die Körperwerte wie Puls oder Sauerstoffsättigung des Blutes misst und auf einem Display anzeigt. Die lediglich drei Mikrometer - also Tausendstel Millimeter – dünne Folie, die aus mehreren Schichten besteht, könne zum Beispiel auf dem Handrücken angebracht und im Sport bei Athleten oder in der Medizintechnik eingesetzt werden, betonen die Forscher um Tomoyuki Yokota von der Universität Tokio in der Zeitschrift „Science Advances“.

Damit tragbare Elektrotextilien ihre Träger möglichst wenig stören, müssen sie leicht, dünn, flexibel und gleichzeitig widerstandsfähig sein. „Optoelektronische Vorrichtungen sind vor allem in der Medizin wichtig, denn sie können nichtinvasiv lebenswichtige Funktionen und andere klinische Informationen erfassen», schreibt das Team. «Hier stellen wir ultradünne, ultraflexible und leistungsstarke aus Polymer gefertigte organische Leuchtdioden (PLEDs) und organische Photodetektoren (OPDs) mit dünnen Barriereschichten vor, die auf der Haut getragen werden.“

Die Sauerstoffsättigung wird im Rahmen der sogenannten Pulsoxymetrie etwa an einer Fingerkuppe bestimmt. Dabei durchleuchten die PLEDs die Haut, die von den ebenfalls flexiblen Photodetektoren erfasste Absorption des Lichts gibt Aufschluss über die Sättigung. Angezeigt wird der Wert durch ein Display mit Leuchtdioden auf dem Handrücken.

Die Folie enthält auch eine Barriereschicht aus fünf abwechselnden Lagen von inorganischem Siliziumoxidnitrid (SiON) und organischem Parylen-Material. Sie schützt die empfindlichen Leuchtdioden vor Sauerstoff und Wasserdampf und erhöht so die Lebensdauer der PLEDs. Die vorgestellten PLEDs verbrauchen deutlich weniger Energie und erzeugen auch weniger Wärme als bisherige. Damit seien sie besonders gut dafür geeignet, sie für medizinische Zwecke direkt auf den Körper aufzubringen.

Die verwendete Barrierefolie ist nach Einschätzung von Armin Wedel vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam wesentlich dünner als bisherige flexible Folien. Auch dass die PLEDs auf ein ultraflexibles Substrat aufgebracht wurden, sei neu. Damit hätten die Forscher einen Machbarkeitsnachweis erbracht, sagt der Leiter des Forschungsbereichs „Funktionale Polymersysteme“. Die Funktionen der E-Skin seien zwar noch überschaubar, ließen sich jedoch auf weitere Körperwerte ausweiten.

Literaturnachweis: 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 2:e1501856, 15 April 2016. Abstract

(ID:44004373)