Biegsam und auf Kunststoff-Metallic-Folien von der Rolle produkziert: ein Biosensor, wie er auch für intelligente Armbänder gebraucht wird. Abb.: Fraunhofer ISIT

Fraunhofer-Forscher aus Dresden und Itzehoe stellen medizinische Sensoren für Fitnessarmbänder und Smart Watches von der Rolle her

Dresden/Itzehoe, 16. Dezember 2015. Intelligente Uhren und Sport-Armbänder gelten als Trendprodukte: Sie messen den Puls beim Laufen, protokollieren die weggefressenen Kilometer oder zeigen unterwegs neue E-Mails an. Künftig werden diese im wörtlichen Sinne tragbaren Geräte („Wearables“) aber noch mehr drauf haben: zum Beispiel den Freizeit-Sportler automatisch warnen, wenn er oder sie übermüdet ist oder sich überanstrengt. Möglich machen soll dies eine neue Generation von Biosensoren, an denen auch Fraunhofer-Ingenieure aus Dresden und Itzehoe derzeit forschen. Sie haben jetzt ein Verfahren entwickelt, um biegsame Biosensoren ähnlich wie Zeitungen in Großdruckereien „von der Rolle“ herzustellen.

Hauchdünne Elektronik auf Kunststofffolien

Dafür bedampfen die Forscher mit einer Spezialmaschine im Rollenverfahren Kunststofffolien mit hauchdünnen Metallschichten. Darauf bringen sie dann flexible elektrochemische Biochips auf. In der Pilotserie handelte es sich konkret um Elektroden für Immuntests. Durch die biegsame und dünne Bauweise können sich solche Sensoren zum Beispiel an die Form eines menschlichen Handgelenks anschmiegen.

Die spezielle Rolle-zu-Rolle-Maschine auf FEP in Dresden, in der die flexiblen Sensoren hergestellt werden. Foto: FEP Dresden

Sensor-Kosten im „Internet der Dinge“ entscheidend

Das Rollenverfahren soll außerdem eine billige Massenproduktion ermöglichen. Dieser Punkt dürfte besonders wichtig sein. Denn im „Internet der Dinge“ (Internet of Things = IoT), das in unserer schönen neuen Zukunft Tausende, ja Millionen intelligenter Kleingeräte wie eben Smart Watches oder Fitness-Armbänder vernetzen soll, werden laut allen Prognosen sehr viele, vor allem aber sehr billige Sensoren und Chips benötigt. Statt mehrere Euro pro Stück wie heutige Bauelemente sollen diese IoT-Sensoren und -Chips nur noch wenige Cent kosten.

Müdigkeits-Sensoren für intelligente Armbänder geplant

An dem Projekt beteiligt sind unter anderem Christopher Beale, Dr. Matthias Fahland und weitere Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden und vom Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT in Itzehoe. Als nächstes wollen sie gemeinsam mit Industriepartnern in einem ähnlichen Verfahren flexible Laktat-Sensoren in Armbänder integrieren. „Damit wird man in Zukunft den Ermüdungszustand des Trägers beim Sport mithilfe der korrelierenden Laktatkonzentration im Schweiß messen können“, kündigte das FEP an.

Rollen-Produktion bereits für organische Solarzellen erprobt

Die Rolle-zu-Rolle-Anlage hatten die Dresdner Fraunhofer-Forscher ursprünglich konzipiert, um biegsame organische Solarzellen und Leuchtdioden zu produzieren. Inzwischen zeigen sich aber eben auch weitere Anwendungsfelder für diese Technologie.