Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schutz vor plötzlichem Kindstod

11.08.2011
Dehnbare Leiterplatten werden sowohl in der Elektronik als auch in der Medizin eingesetzt

Klapphandys, Laptops oder I-Pads sind damit ausgestattet: flexible Leiterplatten. Gemeinsam ist allen diesen technischen Geräten, dass die Biegung der Leiterplatte um eine Achse stattfindet.

Ziel des EU-Projektes „STELLA“ (stretchable electronics for large area applications) war es darüber hinaus, eine Leiterplatte zu entwickeln, die dehnbar ist und sich so an beliebige Oberflächen anschmiegen kann. „Potentielle Anwendungen für so ein Produkt sind zahlreich“, weiß Dr. Thomas Löher, vom Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) und Projektmanager für STELLA an der TU Berlin. Vor allem die Medizin profitiert davon.

„Wenn Sensoren möglichst dicht an der Haut getragen werden müssen, zum Beispiel um bestimmte Vitalparameter zu überwachen, ist der Einsatz dehnbarer Leiterplatten hochinteressant: Sie passen sich jeder Bewegung an, lassen sich hervorragend in Textilien integrieren, sind körpergerecht und atmungsaktiv.“

So haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom IZM und der TU Berlin bereits Vorläuferprodukte für eine elektronische Verbandseinlage entwickelt, die Druck und Feuchtigkeit in einem Verband messen kann. Weitere Ideen sind ein Strampelanzug, der die kontinuierliche Atembewegung erfasst und vor plötzlichem Kindstod schützen soll, oder eine Schuheinlage für Diabetiker, die die Druckbelastung und Abnutzung der Fußsohle misst.

Die hellbraune Folie erinnert in Konsistenz und Haptik an etwas zwischen Frischhaltefolie und dünner Silikon-Badekappe. Das Trägermaterial ist aber thermoplastisches Polyurethan, ein Kunststoff, der in der Textilindustrie weit verbreitet ist, so zum Beispiel als atmungsaktive Membran in Regenbekleidung. Auf dieses Substrat „kleben“ die Forscher eine hauchdünne, circa 20 Mikrometer dünne Kupferfolie. „Um die nicht dehnbaren Kupferbahnen elastisch zu machen, strukturieren wir sie mit Ätz- und Belichtungsverfahren in eine Mäanderform“, so Löher. Das dehnbare Substrat ist danach von wellenförmigen Kupferbahnen durchzogen. Diese ursprünglich starren Kupferleitungen können dadurch bis zu dem Dreifachen ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden. In mehreren Schritten werden die Leiterbahnen mit verschiedenen, flexiblen Schutzschichten verkapselt, so dass am Ende eine fertig vorstrukturierte, flexible Leiterplatte entsteht, auf die elektronische Komponenten aufgebracht werden können.

„Ein Knackpunkt dieser Technik liegt an dem Übergang zwischen dem dehnbaren Substrat und den starren Komponenten. Damit letztere nicht einfach abplatzen, wenn die Leiterplatte gedehnt wird, haben wir um die Komponenten herum so genannte Zugsperren, feste Kupferinseln, eingebaut, die sich nicht dehnen“, berichtet Löher.

Von Anfang an verwendeten die Wissenschaftler für die dehnbaren Leiterplatten so weit wie möglich Standardverfahren, um die Integration in eine industrielle Produktion zu erleichtern. So können die Leiterplatten mit einer professionellen Textil-Laminierpresse einfach auf einen Stoff laminiert werden.

In dem Anschlussprojekt von STELLA, „PLACE-it“, arbeitet Löher zurzeit mit dem Mediziner Professor Norbert Gretz von der Universität Heidelberg zusammen. Dabei soll die Nierenfunktion von Patienten mit einem nichtinvasiven und wenig belastenden Verfahren untersucht werden. Bei Patienten mit Diabetes oder anderen schweren Stoffwechselerkrankungen muss die Nierenfunktion regelmäßig kontrolliert werden. Dazu wird die so genannte glomeruläre Filtrationsrate (GFR) bestimmt – ein Wert, der angibt, inwieweit die Nieren ihre reinigende Filterfunktion übernehmen. Dazu existieren zwar exakte Methoden, diese sind aber sehr aufwändig und belastend. Im Alltag werden daher nur Näherungswerte aus dem Urin bestimmt, die leicht falsch interpretiert werden können. Gretz möchte einen fluoreszierenden Standardmarker einsetzen, den die Niere in den Urin filtert. Die Patienten werden mit einem Pflaster ausgestattet, das eine dehnbare Leiterplatte enthält, auf der – neben Steuer- und Kontrollelektronik – eine Leuchtdiode und eine Photodiode installiert sind. Die Leuchtdiode strahlt durch die Haut und regt den Marker im Blut an, zu fluoreszieren. Das Fluoreszenzsignal wiederum wird von der Photodiode gemessen. Je besser die Niere arbeitet, desto schneller wird der Marker ausgeschieden und desto schneller klingt die Fluoreszenz ab. Tierversuche zeigen, dass auf diese Art erstmalig eine exakte Bestimmung der GFR in Echtzeit möglich ist.

Katharina Jung

Die Medieninformation zum Download:
www.pressestelle.tu-berlin.de/medieninformationen/
„EIN-Blick für Journalisten“ – Serviceangebot der TU Berlin für Medienvertreter:
Forschungsgeschichten, Expertendienst, Ideenpool, Fotogalerien unter:
http://www.pressestelle.tu-berlin.de/?id=4608

Stefanie Terp | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-berlin.de

Weitere Berichte zu: GFR Kindstod Kupferbahnen Leiterplatte Leuchtdiode Marker Niere Nierenfunktion Substrat

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Virtual Reality in der Medizin: Neue Chancen für Diagnostik und Operationsplanung
07.12.2016 | Universität Basel

nachricht Patienten-Monitoring in der eigenen Wohnung − Sensorenanzug für Schlaganfallpatienten
06.12.2016 | University of Twente

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie