Ultradünne Sensoren auf der Haut messen Nervensignale

Elektronik wird nicht nur immer kleiner, sie wird auch flexibel und formbar. So lassen sich Sensoren etwa perfekt an Körperformen anpassen, um komfortabel bioelektrische Signale zu messen. In einer österreichisch-japanischen Zusammenarbeit ist es nun gelungen, die Leistung solcher Sensoren deutlich zu verbessern, berichten die Forscher im Fachjournal „Advanced Materials“.

Die Verbindung zwischen Mensch und Maschine wird - im wahrsten Sinne des Wortes - immer enger. Die Entwicklung dünner, flexibler Elektronik auf Basis organischer Materialien ermöglicht heute bereits die Herstellung von Verstärkern, die wie Pflaster auf der Haut getragen werden. Dort lesen sie die schwachen, bioelektrischen Signale der Nervenstränge aus. In der Medizin werden solche Messungen etwa zur Überwachung von Gehirnaktivitäten oder der Diagnose von Herzrhythmusstörungen verwendet.

Bioelektrischen Signalen

Neben der Flexibilität, die den Tragekomfort gewährleisten soll, stellt vor allem die Signalbandbreite der Sensoren eine große Herausforderung dar. Sie bestimmt einerseits, wie viel Information aus den Nervenimpulsen gewonnen werden kann, und hat andererseits großen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Signalverarbeitung.

Wissenschafter der Universitäten Tokio und Linz konnten nun die Signalbandbreite der Sensoren erheblich vergrößern. „Durch die aktuelle Weiterentwicklung haben wir es geschafft, alle Frequenzen, die in bioelektrischen Signalen auftreten, abzudecken“, sagt Christian Siket, Doktorand an der Abteilung Physik weicher Materie am Institut für Experimentalphysik der Universität Linz und Mitautor der Studie gegenüber der APA.

Dabei war vor allem die Erfahrung der Linzer Wissenschafter in der Entwicklung hauchdünner, flexibler Kondensatoren - neben Transistoren ein Hauptbestandteil des neuen Verstärkers - von Bedeutung. Nach Angaben Sikets denkt man in Japan bereits an den nächsten Schritt. So sollen die Sensoren künftig nicht bloß außen auf der Haut befestigt, sondern direkt im Körper, zum Beispiel im Gehirn, platziert werden. Die dort aufgefangenen Signale könnten in Zukunft etwa dazu dienen, Maschinen oder Prothesen zu steuern.