Monolithisch tintenstrahlgedruckte, an der Haut anbringbare optoelektronische Sensoren für die kontinuierliche Blutdrucküberwachung

• Antragsteller: Dr. Sanghoon Baek
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Biomedizinische Systemtechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509814213

Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung digital gedruckter optoelektronischer Sensoren, welche auf der Haut befestigt den Blutdruck kontinuierlich und nicht-invasiv überwachen können, unter Verwendung flexibler und biokompatibler Folien. Um dies zu erreichen, werde ich die folgenden Ziele erfolgreich umsetzten: (1) Entwicklung von im Tintenstrahldruckverfahren hergestellten optoelektronischen Bauteilen auf biokompatiblen Substraten; Organische optoelektronische Bauelemente wie OLEDs, OLECs, OPDs und OFETs werden durch Tintenstrahldruck auf biokompatiblen Substraten entwickelt. Hautähnliche ultradünne biokompatible Substrate werden untersucht und optimiert. Funktionelle optoelektronische Materialien werden angepasst, damit sie druckbar werden. Die optoelektronischen Bauteile werden hergestellt und charakterisiert, und die Auswirkungen der Druckparameter auf ihre Bauteilcharakteristik werden untersucht. (2) Entwicklung einer optimierten Reflexionsmodus-Photoplethysmographie (PPG)-Sensoreinheit. Der monolithische Integrationsprozess von mehreren optoelektronischen Komponenten auf einem einzigen Substrat wird untersucht. OPDs werden vertikal auf OFETs integriert, um die Lichterfassungsempfindlichkeit zu maximieren. Es wird eine mit Tintenstrahl gedruckte PPG-Sensoreinheit im Reflexionsmodus demonstriert. Geometrische Parameter wie Größe, Form und Layout des Bauteils werden optimiert, um eine optimale Signalerfassung zu erreichen, ein Prozess, der auch eine Personalisierung von zukünftigen Sensoren ermöglicht. (3) Entwicklung eines Systems zur Überwachung des Blutdrucks (BP). Die räumlich-zeitliche Zuordnung von PPG-Signalen unter Verwendung einer Matrix von Sensoreinheiten wird demonstriert, um einen optimalen Messwert zu erhalten. Der Blutdruck wird durch die Erfassung von PPG-Signalen an verschiedenen Messpositionen und die Berechnung der Geschwindigkeit geschätzt. Die Messpositionen auf dem Körper werden genau untersucht, um die Genauigkeit zu verbessern. Schließlich wird ein gedrucktes, auf der Haut zu befestigendes Modul vorgestellt, das den Blutdruck nichtinvasiv und kontinuierlich überwachen kann.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle