Ultradünnes elastisches Sensor-Array für 3D-Biegemessungen

Abstract:
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neuartiges elastisches Sensor-Array für 3D-Biegemessungen vorgestellt, welches zur Atmungsüberwachung von Frühgeborenen eingesetzt werden könnte. Der komplette Sensor besteht dabei aus einem Sensor-Array auf flexibler Polyimidfolie, welche noch einmal strukturiert und in dehnbares Polydimethylsiloxan (PDMS) eingebettet wird. Ein einzelner Sensor besteht dabei aus vier Dehnungsmessstreifen (DMS) die zu einer Wheatstone’schen Brücke verschaltet sind. Um die Empfindlichkeit des Sensors zu erhöhen wurde ein doppelseitiger Herstellprozess entwickelt, in dem zwei der vier DMS einer Brücke auf der Oberseite und die anderen, welche orthogonal zu den ersten liegen, auf der Unterseite der Polyimidfolie aufgebracht und zu einer Vollbrücke verschaltet sind. Der Herstellprozess unterteilt sich in die Erzeugung der sensitiven Elemente auf einem zunächst flexiblen Substrat, und der anschließenden Folien-Strukturierung sowie Einbettung in ein dehnbares. Das Sensor-Array wird anhand von elektrischen Messungen unter Biegung hinsichtlich seiner Sensorempfindlichkeit und anhand von Messungen unter mechanischer Dehnung hinsichtlich seiner Elastizität charakterisiert und diskutiert.