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Titelaufnahme

Titel
Stretchable electronics for mHealth applications / eingereicht von DI Gerald Kettlgruber
Weitere Titel
Dehnbare Elektronik für mHealth Anwendungen
VerfasserKettlgruber, Gerald
Begutachter / BegutachterinBauer, Siegfried ; Hild, Sabine
ErschienenLinz, Februar 2017
Umfangvii, 186 Seiten : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Linz, Dissertation, 2017
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)dehnbare Elektronik / Batterien / Leuchtdioden / ultradünn / mobile Health / modular / Zugprüfmaschine / Elastomer
Schlagwörter (EN)stretchable electronic / batteries / light emitting diodes / ultrathin / imperceptible / mobile health / modular / tensile tester / electrodes / elastomer
Schlagwörter (GND)Elektronik / Dehnung / Gesundheit / Medizintechnik
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-14566 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist gemäß den "Hinweisen für BenützerInnen" verfügbar
Dateien
Stretchable electronics for mHealth applications [55.88 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Englisch)

The human skin is a gate to the inside of the human body, enabling non-invasive monitoring of physiological information. The human skin seems ideal to be used as an interface to the human body in medical monitoring of patients or sportspersons. In situ perspiration analysis allows tracking of various products of metabolism, electrical signals are measurable on the skin and allow following e.g. brain activities, and sending light through the skin and measure the reflection of light enables pulse recording. Medical monitoring itself has seen a transformation from bulky machines used in hospitals to compact, even wearable devices, such as smart watches. To reduce the impact of monitoring devices on the person further, stretchable electronics can be used. Due to its conformal nature, stretchable electronics can move with the human skin and perform as a platform for wearable medical monitoring. Yet, the required data one wants to obtain with medical monitoring usually changes with time and circumstances. A modular approach is ideal to allow the change of modules during measurements. It is the aim of this PhD thesis to show that the platform of stretchable electronics is suitable for modular wearable medical monitoring. To address the problem of modularity a toy-brick like approach is presented, that allows change and reuse of modules with the help of magnetic connectors. Furthermore, magnetic connectors allow safeguarding stretchable electronics. A toolkit is provided to tailor the dimensions of the connector to release at a defined strain. This enables the connectors are working reliably up to ten thousand snap and release cycles releasing at a defined strain, a value required for everyday use. A demonstrator, which observes pulse readings from a person while performing an exercise, is shown. The demonstrator consists of three modules, a pulse sensor, a power supply, and a Bluetooth chip for communication. It is shown that this system can measure the pulse reliably during rest and sports activity and transfer the data directly to a mobile device. This work shows that magnetic connectors are suitable connecting different modules in stretchable electronics paving the way for a platform of modular, stretchable, and wearable medical monitoring.

Zusammenfassung (Deutsch)

Die menschliche Haut ist der Weg um in unseren Körper zu blicken. Daher wird die Haut für medizinische Zwecke oft verwendet um sich ein Bild zu machen, was in einer Person oder Patienten vorgeht. Analyse von Schweiß ermöglicht es die Stoffwechselprodukte zu erkennen, elektrische Signale sind an der Haut messbar und ermöglichen so beispielsweise Gehirnaktivitäten zu messen und mit Hilfe von Licht können wir den Pulse aufzeichnen. Die verwendeten Maschinen haben sich in den letzten Jahren von Großgeräten zu kompakten, ja sogar tragbaren Geräten gewandelt. Beispielsweise können wir heute Pulsmessgeräte als Armbanduhr mit uns tragen. Um den Einfluss weiter zu reduzieren, kann dehnbare Elektronik ein gangbarer Weg sein. Dehnbare Elektronik passt sich durch die Dehnbarkeit der Haut perfekt an. Aber was tun, wenn sich die Anforderungen an die Messung ändern? Hier ist ein modularer Aufbau von Nöten. Ziel dieser Arbeit ist es, zu zeigen, dass mit Hilfe von dehnbaren magnetischen Verbindern dehnbare Elektronik sich als Plattform für modulare, tragbare medizinische Geräte eignet. Es wird ein Bausteinkonzept gezeigt, welches auf wiederverwendbaren Modulen basiert. Die verwendeten magnetischen Verbinder ermöglichen es außerdem dehnbare Elektronik zu schützen, indem sie bei einer vorgegebenen Dehnung öffnen. Hierzu wird erklärt, wie man das Design so macht, dass dies geschieht. Die dargestellten Verbinder funktionieren über zehntausend Öffnungs- und Verschlussvorgänge, ein Wert wie er in vielen Standards für elektronische Verbinder vorgegeben wird. Es wird ein Demonstrator gezeigt, der aus drei Modulen besteht. Einem Pulssensor, einer dehnbaren Stromversorgung, sowie einem Bluetooth Module, welches die Daten auf ein Mobiltelefon überträgt. Messungen im Ruhezustand, sowie während physischer Aktivität zeigen, dass das Konzept der dehnbaren, magnetischen Schalter funktioniert. Die Arbeit zeigt, dass sich dehnbare, magnetische Verbinder eignen, um verschiedene dehnbare Module miteinander zu verbinden und ebnet den Weg für dehnbare, modulare Medizinanwendungen.