Wearables erfreuen sich unter Sportlern großer Beliebtheit. Eine Erfindung japanischer Forscher könnte die nächste Evolutionsstufe der Fitness-Tracker einläuten: eine ultradünne, flexible elektronische Haut, die Körperdaten sowohl messen als auch darstellen kann.

Japanische Forscher haben eine ultradünne und extrem flexible elektronische Haut entwickelt, die Körperwerte misst und gleichzeitig als Display dient. Die neue Technik könne zum Beispiel etwa im Sport bei Athleten oder in der Medizin eingesetzt werden, betonen die Forscher um Tomoyuki Yokota von der Universität Tokio in der Zeitschrift "Science Advances".

Damit tragbare Elektrotextilien ihre Träger möglichst wenig stören, müssen sie leicht, dünn, flexibel und gleichzeitig widerstandsfähig sein. Die neue Folie aus den Laboren der Universität Tokio ist gerade einmal drei Mikrometer - also Tausendstel Millimeter – dünn und besteht aus mehreren Schichten. Bei Tests mit Probanden lieferte die Folie stabile Messungen der Sauerstoffkonzentration im Blut.

Die Sauerstoffsättigung wird nach dem Verfahren der sogenannten Pulsoxymetrie, also per Durchleuchtung der Haut, etwa an einer Fingerkuppe bestimmt. Als Lichtquelle dienen ultradünne, aus Polymer gefertigte organische Leuchtdioden (PLEDs), die aufgrund ihrer Bauweise flexibel sind. Anschließend wird die Absorption des Lichts mit ebenso dünnen und flexiblen Photodetektoren erfasst. Angezeigt wird der Wert durch ein in die Folie integriertes Display mit Leuchtdioden.

Überwachung von Organen möglich

Die vorgestellten PLEDs verbrauchen deutlich weniger Energie und erzeugen auch weniger Wärme als bisherige. Um die empfindlichen Leuchtdioden vor Sauerstoff und Wasserdampf zu schützen, ist eine Barriereschicht aus fünf abwechselnden Lagen von inorganischem Siliziumoxidnitrid (SiON) und organischem Parylen-Material Bestandteil der Folie. Die verwendete Barrierefolie ist nach Einschätzung von Armin Wedel vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam wesentlich dünner als bisherige flexible Folien. Auch dass die PLEDs auf ein ultraflexibles Substrat aufgebracht wurden, sei neu. Damit hätten die Forscher einen Machbarkeitsnachweis erbracht, sagt der Leiter des Forschungsbereichs "Funktionale Polymersysteme". Die Funktionen der E-Skin seien zwar noch überschaubar, ließen sich jedoch auf weitere Körperwerte ausweiten.

Die Ziele der Wissenschaftler sind ehrgeizig: "Letztendlich könnten organische optische Sensoren, die auch flexibel sind, direkt auf Organe angebracht werden, um die Sauerstoffsättigung während und nach Operationen gezielt zu überwachen", sagt Forschungsleiter Yokota.