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Kleben von Gummi und elektrischen Komponenten für weiche medizinische Sensoren

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Forscher des Imperial College London haben eine Möglichkeit entwickelt, eine enge Verbindung zwischen Gummi und elektrischen Komponenten herzustellen

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Das Verfahren könnte den Weg für eine Vielzahl von weichen Sensoren für medizinische Anwendungen ebnen. Zum Beispiel könnten solche Sensoren ein Signal liefern, wenn sie zusammengedrückt oder gedehnt werden, mit Potenzial zur Überwachung der Rehabilitation des Patienten nach Handverletzungen oder als Atmungsmonitor, indem sie Daten über die Ausdehnung und Kontraktion der Brust liefern.

Eine der größten Schwierigkeiten bei der Entwicklung solcher Geräte war bisher die reibungslose und sichere Integration elektrischer Komponenten in weiche Substrate, wie beispielsweise Gummi. Diese Forschergruppe hat einen neuen Ansatz für dieses Problem gefunden. Ihre Technik führt zu einer unglaublich starken Verbindung zwischen Gummi und elektrischen Komponenten, und wenn sie auf Versagen getestet werden, bricht der Gummi selbst, bevor die Verbindung zerbricht.

Bisherige Versuche, Gummi und Kunststoff zu verbinden, betrafen Klebstoffe oder Klammern, die sich entweder durch Gewalt gelöst oder das weiche Material beschädigt haben. Bei diesem neuen Ansatz handelt es sich um metallisiertes Silizium, das sich chemisch mit dem Gummi verbinden lässt, aber auch um Kupferplatten, an denen elektrische Komponenten, wie beispielsweise Drähte, durch Löten befestigt werden können.

Das neue Material hat ein enormes Potenzial für tragbare Gesundheitssensoren. "Wir hoffen, dass wir mit dieser Methode kostengünstige Soft-Sensoren herstellen können, die zuverlässig und tragbar sind und mit denen die Gesundheit der Menschen zu Hause überwacht werden kann", sagt Michael Kasimatis, ein an der Studie beteiligter Forscher. "Solche Sensoren könnten mit einer mobilen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Smartphone, gekoppelt werden, so dass die von ihnen erzeugten Daten einfach verarbeitet und in der Cloud gespeichert werden können, was für Anwendungen im digitalen Gesundheitswesen wichtig ist."

Bisher haben die Forscher einige Prototyp-Sensoren entwickelt, darunter einen zusammendrückbaren Ball, um den Fortschritt in der Rehabilitation der Hand zu überwachen, und ein dehnbares Band, das um die Brust geht und die Atmung überwacht. "Nachdem wir erfolgreich demonstriert haben, wie dieser neue Bonding-Ansatz funktionieren und in Laborprototypen angewendet werden kann, wollen wir diese Technologie nun aus dem Labor nehmen und allen zur Verfügung stellen", sagt Firat Güder, ebenfalls an der Studie beteiligter Forscher.