Lope-C Bedruckte Elektronik bestimmt den Blutzucker oder überwacht die Wundheilung

Metallische Elektroden, die auf leichten und flexiblen Trägerfolien per Siebdruck gedruckt werden, können beispielsweise für Einweg-Teststreifen verwendet werden. Zukünftig soll bedruckte Elektronik in die menschliche Haut implantiert werden, um den Heilungsprozess besser kontrollieren zu können.

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Jeder Teststreifen besteht aus einem Kunststoffträger, der per Siebdruck mit metallischen Elektroden versehen wird. Die Schwierigkeit liegt darin, die metallhaltige Tinten bei Temperaturen zu trocknen, die den Kunststoff nicht beschädigen. Um die Produkte für die breite Bevölkerung erschwinglich zu machen, greifen die Hersteller auf kostengünstige Siebdruckverfahren zurück. „Neben einem niedrigen Materialverbrauch bieten Druckverfahren vor allem den Vorteil hoher Skalierbarkeit“, sagt Jack Kramer, CEO der GSI Technologies LLC in Burr Ridge, Illinois.

50 Prozent der Teststreifen per Siebdruck

Etwa die Hälfte aller weltweit eingesetzten Einweg-Teststreifen für die Blutzuckermessung werden laut Kramer bereits heute per Siebruck gefertigt. Auch bei der Massen-Herstellung von Elektroden für die Messung von Gehirn- (EEG) oder Herzströmen (EKG) spielen Druckverfahren eine bedeutende Rolle. So wird das Gros der Elektroden, die unter einem Pflaster die spezifischen Ströme direkt auf der Hautoberfläche messen, in Form silberhaltiger Tinten mittels Flexo- oder Tief-Druckverfahren auf die Kunststoffträger gebracht.

Gezielter Wechsel des Wundverbands soll Heilung beschleunigen

In Zukunft soll gedruckte Elektronik helfen, den Wechsel von Wundverbänden gezielt zu steuern und dadurch den Heilungsprozess leichter zu kontrollieren. So arbeiten die Fachleute am Holst Centre im niederländischen Eindhoven an der Entwicklung von Sensorfolien, die Lichtquellen und Photosensoren (Pixel) auf kleiner Fläche kombinieren und den Sauerstoffgehalt im Blut, das die verletzte Hautregion durchfließt, messen können.

Dies geschieht mit Licht-Reflexionen auf und in der menschlichen Haut. „Eingebettet in den Wundverband können diese Folien wichtige Informationen über den Heilungsprozess liefern“, beschreibt Geschäftsführer Jaap Lombaers den Nutzen dieser Technik. „Die Ärzte sind dadurch viel besser in der Lage, den Zeitpunkt, wann ein Verband gewechselt werden muss, zu bestimmen und dadurch den Heilungsprozess zu beschleunigen.“

Elektronik auf leichten und flexiblen Trägerfolien

Da die konventionelle Siliziumtechnik für diese flächige Anwendung allerdings zu kostspielig ist, greifen die Forscher bei der Entwicklung der „Smarten Bandagen“ auf die organische und gedruckte Elektronik zurück. Sie erlaubt es, Elektronik auf leichten und flexiblen Trägerfolien zu fertigen, die mit Polymeren bedruckt werden.

Da sich Polymere in Flüssigkeiten lösen und in Abhängigkeit von ihrer chemischen Zusammensetzung isolierende, halbleitende oder leitende Eigenschaften bieten, eignen sie sich dazu, elektronische Bauelemente wie RFID-Transponder, Leuchtdioden oder eben Photosensoren in kontinuierlichen Druckprozessen äußerst preiswert herzustellen.

Die Pixel sind 2 mm × 2 mm groß. „Aktuelle Demonstrationsmodelle bieten Platz für Arrays von maximal 100 Pixeln“, beschreibt Lombaers den Stand der Technik. „Grundsätzlich sind aber auch größere Folien mit mehr Pixeln möglich.“ In wenigen Jahren soll die Technik zur Marktreife gelangen.

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