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Faszination Technik Ein Pflaster zur Herzüberwachung

Quelle: Fraunhofer IZM 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Lenord, Bauer & Co. GmbH
SAB Bröckskes GmbH & Co KG
microsonic GmbH

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: wie ein Langzeit-Monitoring des Herzens durch weiterentwickelte Sensorik- und Elektronik-Integrationstechnologien mit einem dehnbaren Pflaster umgesetzt werden kann.

Das dehnbare und kabellose Pflaster mit Sensoren, Elektronik und Batterie kann zur Herzüberwachung auf den Oberkörper geklebt werden.(Bild: Fraunhofer IZM - Volker Mai)
Das dehnbare und kabellose Pflaster mit Sensoren, Elektronik und Batterie kann zur Herzüberwachung auf den Oberkörper geklebt werden.
(Bild: Fraunhofer IZM - Volker Mai)

Mit Smartwatches die eigene Fitness zu tracken, gehört für viele Menschen zum Alltag. Mit einem Blick aufs Smartphone erkennt man Puls, Schrittanzahl, Schlafqualität oder sogar den Herzrhythmus. Solche Angaben zur Herzgesundheit können jetzt durch ein dehnbares und kabelloses Pflaster ergänzt werden, mit dem diagnostisch relevante Herzüberwachung möglich wird.

Plug&Play-Patch zur kardiologischen Überwachung

Der im europäischen Verbundprojekt „APPLAUSE“ (Advanced packaging for photonics, optics and electronics for low cost manufacturing in Europe) entstandene Demonstrator ist so dünn wie ein gewöhnliches Pflaster. Im Inneren verstecken sich Sensoren und winzige Elektronik für ein Langzeit-Monitoring des Herzens. Einmal aufgeklebt, ermöglicht das Plug&Play-Patch die kardiologische Überwachung von Patienten. Konkret können Vitaldaten wie die Sauerstoffsättigung im Blut, die Brustbewegung sowie die Bioimpendanz gemessen und zur Kontrolle durch klinisches Personal direkt an eine App übertragen werden.

TPU als flexible, dehnbare Trägerfolie

Als Trägerfolie für das Pflaster dient thermoplastisches Polyurethan (TPU), das aufgrund seiner Flexibilität und Dehnbarkeit einen hohen Tragekomfort am Körper ermöglicht. Das Material lässt sich zudem kostengünstig mittels gängiger Leiterplattentechnologien, wie beispielsweise der Montage von Komponenten mit Pick-and-Place Maschinen verarbeiten. Dieser Vorteil wurde durch die Integration der elektrischen Funktionalitäten in ein duales System-in-Package-Design (SiP) genutzt, das direkt auf der flexiblen Leiterplatte montiert wurde.

Hohe Miniaturisierung und dichte Integration der Kompnenten

Im Projekt konnte gezeigt werden, dass eine robuste Verkapselung dünner Schaltungsträger, die mit Bauteilen unterschiedlicher Höhen bestückt sind, auf TPU möglich ist. Der hohe Grad der Miniaturisierung und dichten Integration führte letztlich zu einem sehr unauffälligen Formfaktor, während die dehnbare Leiterplatte ein nachgiebiges und biokompatibles Substrat darstellt. Der Druck der Elektroden direkt auf der flexiblen Leiterplatte sowie die Integration der gesamten Elektronik in ein textiles Substrat haben die Entwicklung der medizinischen Patches zur Überwachung der Körperfunktionen entscheidend vorangebracht.

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