Wissenschaft im Trend: Nicht-invasive elektronische Haut erfasst Vitalparameter
Wissenschaftler der Universität Tokio veröffentlichten ihre Projektergebnisse in der Fachzeitschrift „Science Advances“: Eine von ihnen entwickelte elektronische Haut, die direkt auf die eigene Haut aufgelegt wird, kann den Sauerstoffgehalt im Blut akkurat messen. Die hauchdünne, flexible Haut ist mit polymerischen Leuchtdioden (PLEDs) ausgestattet, die je nach Sauerstoffgehalt rot, grün oder blau leuchten. Zudem kann die elektronische Haut so konfiguriert werden, dass sie an verschiedenen Stellen des Körpers unterschiedliche Daten anzeigt. Aktuell versuchen die Forscher zu erreichen, dass die Haut spezifische Zahlen und Buchstaben anzeigen kann. Einsatzbereiche nicht auf den Operationssaal beschränkt Diese neue Innovation könnte zudem neben der Erfassung und Überwachung von Daten zum Zustand eines Patienten während einer Operation auch vielseitigen Einsatz in der Biotechnologie und neuesten Medizintechnologie finden. Die elektronische Haut könnte in Verbindung mit fortschrittlichen Prothesen oder mit Sensoren für die Überwachung verschiedener Daten zum Gesundheitszustand von Personen eingesetzt werden. „Indem Sie unsere elektronische Haut direkt auf Ihre Haut auflegen, statten Sie sozusagen Ihre eigene Haut mit elektronischen Funktionen aus", erklärt Takao Someya, Professor der Elektrotechnik und Elektronik an der Universität Tokio. „Wir sind der Ansicht, dass eine solche Lösung, die der Haut Funktionen verleihen kann, letztendlich das Smartphone ersetzen wird. Während ein iPhone ein sperriges Gerät ist, das Sie immer bei sich tragen müssen, haben Sie die elektronische Haut automatisch immer bei sich und sind ganz einfach immer und überall erreichbar.“ Bisherige Lösungen dieser Art basierten entweder auf Glas- oder Plastikmaterialien, oder Substraten, und waren nicht dünn genug, um ausreichend Flexibilität zu bieten. Es wurden auch dünnere Lösungen entwickelt, doch deren Materialien waren nie ausreichend stabil, um länger als wenige Stunden Luft ausgesetzt zu sein. Entwicklung einer widerstandsfähigeren Lösung Mithilfe eines Schutzfilms – einer sogenannten Passivierungsschicht – konnte Prof. Someyas Team die Lebensdauer der Lösung auf einige Tage verlängern. Dieser Film besteht aus alternierenden Schichten von anorganischem Siliziumoxinitrid und organischen Parylenen. Er schützt die Haut vor Schäden, indem er verhindert, dass sie Sauerstoff oder Wasserdampf ausgesetzt wird. Gleichzeitig ist er aber so dünn, dass die Haut insgesamt nur drei Mikrometer dick und höchst flexibel ist. Zum Vergleich: eine Haarsträhne ist in etwa 40 Mikrometer dick. Da die hauchdünnen, transparenten Elektroden, die die einzelnen Komponenten verbinden, ein hochenergetisches Herstellungsverfahren durchlaufen, geschieht es schnell, dass diese dünne Substrate deformiert werden, führt Prof. Someya weiter aus. Daher bestand das zweite Projektziel darin, diese Prozesse zu optimieren, um die benötigte Energie auf ein Maß zu reduzieren, dem die hauchdünnen Materialien gewachsen waren. Diese Innovation ist so spektakulär, weil sie zeigt, dass tragbare Technologien weder unhandlich noch invasiv sein müssen – zwei Faktoren, die künftig bei der Überzeugung potenzieller Kunden dieser Lösung eine entscheidende Rolle spielen werden. Darüber hinaus waren alle der vom Forscherteam entwickelten Lösungen flexibel genug, um sich an die Körperbewegungen anpassen zu können, ohne dadurch an Funktionalität zu verlieren. Seit langem wird die Branche der tragbaren Elektronik als Wachstumsmarkt angesehen und viele Unternehmen haben bereits versucht, hier Pionierarbeit zu leisten. (Eines der besten Beispiele hierfür ist Google Glass.) Das größte Interesse an der Vermarktung tragbarer Technologien konzentriert sich dabei jedoch stark auf die Entwicklung tragbarer medizinischer Lösungen – dasselbe Ziel, das auch mit der japanischen elektronischen Haut verfolgt wurde – wie beispielsweise innovative Kontaktlinsen, die Blutzuckerwerte messen können. Eines lässt sich klar feststellen: Die Entwicklung innovativer Produkte wie dieser hauchdünnen elektronischen Haut zeigt, dass die Grenzen zwischen Mensch und Maschine künftig tatsächlich stärker verschwimmen werden.
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