1. Executive Summary
Der Übergang von starrer tragbarer Elektronik zu hautanpassbaren und biointegrierten Schnittstellen hängt von Materialien und Herstellungsverfahren ab, die die Signalqualität erhalten, wiederholter Verformung standhalten und mit empfindlichen Substraten kompatibel bleiben.
Die leitfähigen Tinten von NovaCentrix, die beim Aerosol-Jet-Druck, Tintenstrahldruck und Co-Jet-Druck verwendet werden, bilden die Grundlage für tragbare akustische Sensoren, Haptik, kardiorespiratorische Überwachung, Schweißanalyse, Umgebungstemperatur-Bio-Schnittstellen und biologisch abbaubare Bioelektronik.
2. Strategische Anwendungsbereiche
2.1 Akustische biometrische Sensorik und Spracherkennung - JS-A221AE [1].
Piezoresistive, tragbare Sensoren für die halsintegrierte Sprachüberwachung erreichten eine Erkennungsgenauigkeit von 95.9 % bei gleichzeitig stabilen Signalen auf 40 µm dicken Polyurethanfolien. Mittels Aerosol-Jet-Druckverfahren hergestellte Elektroden ermöglichten eine hochpräzise Spracherkennung in einer anpassungsfähigen Form.
2.2 Haptisches Feedback und tragbare taktile Displays - JS-A426 [2].
Mittels Aerosolstrahldruck hergestellte Mikroheizelemente mit Linienbreiten um 55 Mikrometer und Leiterbahndicken von etwa 2.4 Mikrometern boten die geringe thermische Masse, die für eine schnelle haptische Reaktion erforderlich war. Das resultierende System erzeugte Kräfte von über 30 mN bei gleichzeitig batterieschonenden Spannungen.
2.3 Echtzeit-Überwachung der Herz-Kreislauf-Funktion - JS-A191 [3].
Durch die doppelseitige Gitterelektrodenkonstruktion konnte der Silbertintenverbrauch um 36.6 % reduziert werden, während gleichzeitig die Signalqualität in medizinischer Qualität mit einem mittleren absoluten Fehler von unter 0.36 bpm bei starker körperlicher Aktivität erhalten blieb. Dadurch eignet sich das System hervorragend für die tragbare Atemüberwachung.
2.4 Biochemische und Schweißüberwachung - JS-A102A [4].
Gedruckte, interdigitale Silberelektroden auf flexiblen Polyimidsubstraten dienen als leitfähiges Gerüst für kobaltbasierte MOF-Sensorschichten in tragbaren Geräten zur Feuchtigkeits- und Schweißüberwachung. Die IDE-Geometrie ermöglicht eine stabile Wandlung, während die Sensorschicht die Analytreaktion liefert.
2.5 Biointegrierte und Umgebungstemperaturüberwachung - JS-A221AE [5].
Die nicht-thermische atmosphärische Plasmastrahlsinterung bei etwa 35 Grad Celsius ermöglicht das direkte Bedrucken biotischer Substrate wie Blätter und weicher Polymere. Dies eröffnet neue Wege für die Hydratations- und Umweltüberwachung, wo herkömmliche thermische Härtungsverfahren die Zieloberfläche beschädigen würden.
2.6 All-in-One Seidenbioelektronik - JS-A102A [6].
Ultraweiche Seiden-Bioelektronik für EKG, EEG und EOG kombiniert Hautverträglichkeit mit vollständiger biologischer Abbaubarkeit im Boden innerhalb von zwei Tagen und zeigt, wie gedruckte Silberfarben abfallärmere bioelektronische Überwachungssysteme unterstützen können.
3. Matrix der akademischen Nachweise
Veröffentlichung von Wearables-Validierung
Beispielhafte Anwendungen, Materialien und Druckverfahren aus dem Dokument.
| Spracherkennung | JS-A221AEAerosolstrahl, ACS-Sensoren |
|---|---|
| Taktile Anzeige | JS-A426Aerosol Jet, npj Flexible Electronics |
| Atemüberwachung | JS-A191, Tintenstrahl, IEEE BSN |
| Feuchtigkeit und Schweiß | JS-A102A, Inkjet, IEEE Sensors Journal |
| Biohydratation | JS-A221AECo-Jet, Klein |
| Seidenbioelektronik | JS-A102ATintenstrahl, fortgeschrittene Wissenschaft |
4. Referenzen
- [1].
Wang, Q.; Li, P.; Yuan, Q.; Zhang, W.; Ma, M.; Luo, G.; Lang, Y.; Zhou, L.; Su, Z. Ein mittels Aerosol-Jet-Druck hergestellter tragbarer akustischer Sensor aus Graphen/Cellulose-Nanokristallen zur Spracherkennung. ACS Sens. 2025, 10 (11), 8521-8530.
Open Source - [2].
Mazzotta, A.; Taccola, S.; Cesini, I.; Sanchez Sifuentes, M.; Harris, RA; Mattoli, V. Tragbares taktiles Display mit niedriger Spannung und thermopneumatischer Betätigung. npj Flex. Electron. 2025, 9, 70.
Open Source - [3].
Utsha, UT; Rahman, M.; Morshed, BI: Smartphone-basierte Echtzeit-Atemüberwachung mit doppelseitig tintenstrahlgedruckten tragbaren Elektroden. In: 2025 IEEE-EMBS International Conference on Body Sensor Networks (BSN); 2025.
Open Source - [4].
Hosseinzadeh, B.; Tonello, S.; Lopomo, NF; Sardini, E. Vollständig gedruckter flexibler Sensor mit einer kobaltbasierten metallorganischen Gerüststruktur als Sensorschicht zur Feuchtigkeitsüberwachung in tragbaren Systemen. IEEE Sens. J. 2026, 26, 3644-3657.
Open Source - [5].
Du, Y.; Yang, J.; Lied, K.; Jiang, Q.; Bappy, MO; Zhu, Y.; Geh, DB; Zhang, Y. Autonomer Aerosol- und Plasma-Co-Jet-Druck metallischer Geräte bei Umgebungstemperatur. Klein 2025, 21 (11), e2409751.
Open Source - [6].
Mirbakht, SS; Golparvar, AJ; Umar, M.; Kuzubasoglu, BA; Irani, FS; Yapici, MK: Hochgradig selbstklebende und biologisch abbaubare Seidenbioelektronik für die unmerkliche, umfassende Langzeitüberwachung elektrophysiologischer Biosignale. Adv. Sci. 2025, 12 (8), 2405988.
Open Source
