Lead
Biegsame elektronische Bauteile auf Basis von dielektrische Elastomeren, sogenannte „dielectric elastomer transducers“ (DET), sind bekannt für ihre mechanischen Eigenschaften ähnlich denen menschlichen Muskelgewebes. Die außergewöhnliche Effizienz, um elektrische in mechanische Energie zu transformieren, hat diese Technologie bereits im Bereich robotischer Anwendungen etabliert und macht sie zum vielversprechenden Kandidat für Mensch-Maschine-Schnittstelle. Um deren Attraktivität als Sensor zu erhöhen wurden im BRIDGE-PoC deren Schichtdicken veringert und innovative Herstellungsverfahren entwickelt um deren Sensitivität und gleichzeitig Flexibilität zu verbessern - zuletzt optimiert für deren Anwendung im Mundraum.

Lay summary

Die derzeit verfügbaren Kraft- und Drucksensoren für medizinische Anwendungen ahmen die natürlichen Fähigkeiten der Haut zur Kraftmessung aufgrund von Steifigkeit und fehlenden biomimetischen elastischen Eigenschaften nicht nach. Geometrische Einschränkungen schränken ihre Anpassung an das jeweilige Medizinprodukt ein. Darüber hinaus führt das Zusammenspiel der elektronischen Eigenschaften oft entweder zu geringer Empfindlichkeit, eingeschränkter Reaktionszeit oder hoher Leistungsaufnahme. 

Das übergeordnete Ziel dieses BRIDGE-Projektes war  die sensorischen Fähigkeiten der DET-Nanostrukturen, das heisst die Transformation von mechanischer in elektrische Arbeit zu verbessern. Bisher waren die Multilagen aus Silikonmembranen einige zehn Mikrometer dick. Die neuen Silikonmembranen im Nanobereich ermöglichen dann einen Betrieb mit herkömmlichen Batterien und eine herausragende Sensititvät über sechs Grössenordnung des Drucks. 

Unsere weltweit einzigartige Polymer-Nano-Technologie ermöglicht ultradünne, flexible und weiche Drucksensoren und dehnbare Elektronik für taktile und neuronale Mensch-Maschine-Schnittstellen. Hergestellt auf weichen Polymersubstraten, können sie direkt auf der Haut oder der Implantatoberfläche befestigt werden, um in Echtzeit mit einer Zeitspanne von Millisekunden verschiedene physiologische Signale und Körperbewegungen des Menschen für die tragbare Gesundheitsversorgung und Patientenrehabilitation zu überwachen. Die hohe Ruhekapazität von Hunderten von pF/cm2 ermöglicht eine vereinfachte Mikroelektronik. Kombiniert mit der Gesamtdicke unter 100µm ergeben sich aus unseren dielektrischen Elastomersensoren (DES) keine geometrischen Einschränkungen für Medizinprodukte/Implantate. Sein niedriger Energieverbrauch unter 1 nW in Kombination mit Selbstheilungskräften ermöglicht langzeitstabile Sensorlösungen. Es ebnet den Weg für zahlreiche medizinische Anwendungen, insbesondere für die Digitalisierung der Interaktion zwischen Patient und medizinischem Personal (HCP) sowohl in Kliniken und Krankenhäusern als auch für die Steigerung der Compliance und des Komforts der Patienten, und zwar weltweit. Diese Plattformtechnologie wurde durch zwei Patente geschützt.