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12.08.2011

13:06 Uhr

Mikroelektronik

Elektronisches Tattoo wacht über den Körper

Quelle:Spektrum.de

Eine hauchdünne elektronische Folie haftet auf der Haut, ohne ihren Träger zu beeinträchtigen, während sie gleichzeitig den Puls oder die Muskelaktivität misst.

Wie ein Tattoo wird die "elektronische Haut" zwischen zwei Schutzschichten auf die Haut gebracht. Quelle: dpa

Wie ein Tattoo wird die "elektronische Haut" zwischen zwei Schutzschichten auf die Haut gebracht.

HeidelbergWissenschaftler um John Rogers von der University of Illinois in Urbana haben eine elektronische Folie entwickelt, die wie ein Klebetattoo haftet und sich auf der Haut dehnt, ohne ihren Träger zu beeinträchtigen. Einsetzen ließe sich das Gerät – befüllt mit fast beliebigen Bauteilen – für die medizinische Diagnostik, aber auch als Mensch-Maschine-Schnittstelle.

Das Team entwarf einen Schaltkreis aus winzigen, serpentinenförmigen Drähten sowie Membranen. In diesem Design brachten Rogers und seine Kollegen unter anderem Sensoren, Leuchtdioden, Transistoren, Kondensatoren, drahtlose Antennen und Solarzellen für die Stromversorgung auf eine ultradünne, weiche und gasdurchlässige Gummischicht auf. Die speziell geformte Elektronik ließ sich nun biegen, verdrehen und strecken, ohne dabei die Funktionalität zu verlieren.

Ingesamt wiegt die elektronische „Haut“ kaum 0,1 Gramm und ist weniger als 40 Mikrometer dick – dünner als ein menschliches Haar. Damit das filigrane Konstrukt seine Form hält, verstärken die Forscher es zunächst mit einer ähnlich dünnen Folie aus wasserlöslichem Polymer. Auf diese Weise lassen sich die Schaltkreise wie ein temporäres Tattoo mit Wasser auf die menschliche Haut auftragen. Danach klebt das elektronische Pflaster allein durch intermolekulare Anziehungskräfte (Van-der-Waals-Kräfte) auf der Haut.

Eignen würde sich das elektronische Tattoo vor allem für biomedizinische Anwendungen, etwa um Herz-, Muskel- oder Hirnaktivität zu überwachen, so das Team um Rogers. Im Gegensatz zu herkömmlichen Elektroden bedürfe es keines leitfähigen Gels, Klebers oder sperrigen Zubehörs wie etwa Kabeln und Batterien. Das mache eine Behandlung für den Patienten deutlich angenehmer.

In den ersten Versuchen haftete die elektronische Folie auf Arm, Nacken, Stirn, Wange und Kinn unter idealen Bedingungen bis zu 24 Stunden – ohne die Haut zu reizen. Die Ergebnisse stimmten zudem mit denen von herkömmlichen Elektroden überein, die simultan Daten an denselben Körperstellen erfassten.

Als die Forscher die ultradünnen Sensoren am Hals eines Probanden anbrachten, ließen sich zudem einfache Muskelbewegungen unterscheiden, die durch Sprachübungen ausgelöst werden. Die durch die Muskeln hervorgerufenen Signale genügten, um einfache Wörter zu unterscheiden. Mit einer Trefferquote von mehr als 90 Prozent ließ sich auf diese Weise sogar ein Computerspiel steuern, berichten die Wissenschaftler um Rogers, was das Potenzial für eine Mensch-Computer-Schnittstelle demonstriere. Darüber hinaus seien aber auch viele weitere Anwendungen mit ihrer Technik denkbar.

Von

Maike Pollmann

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