Ein flexibler Sensor für die Integration von EEG und PPG

Eine auf PET basierende Plattform, die Stirn-EEG-Elektroden und reflektierende optische PPG-Trend-Sensoren kombiniert.

DONGGUAN, China — 23. September 2026 — VMANX INDUSTRIAL CO., LIMITED hat eine flexible medizinische Sensierplattform entwickelt, die Stirn-EEG-Elektroden und reflektierende optische PPG-Trend-Sensoren in einer einzigen PET-basierten Baugruppe vereint. Für die Entwicklung medizinischer Geräte durch OEMs konzipiert, löst dieses Konzept eine praktische Integrationsherausforderung: Wie lassen sich komplementäre elektrische und optische Signale über eine einzige flache Stirn-Schnittstelle erfassen, während Signalverarbeitung, Algorithmen und letztliche klinische Aussagen innerhalb des Validierungsprozesses des Endgeräte-Herstellers verbleiben?

Warum EEG und PPG in einer einzigen Stirn-Schnittstelle vereinen?

EEG und PPG erfassen unterschiedliche physiologische Phänomene. EEG-Elektroden erfassen schwache Biopotential-Signale, die mit der elektrischen Aktivität des Gehirns verbunden sind. Reflektives PPG nutzt Lichtquellen und einen Fotodetektor, die auf derselben Seite des Gewebes positioniert sind, um pulsatile Änderungen des reflektierten Lichts zu erfassen.

In vielen Überwachungs-Workflows werden diese Funktionen als separate Sensoren mit separaten Platzierungsschritten, Kabeln und mechanischen Schnittstellen realisiert. Eine gemeinsame flexible Baugruppe kann die physische Integrationsaufgabe für OEM-Teams vereinfachen, indem sie den Elektrodenbereich und den optischen Bereich innerhalb einer Stirn-gerechten Plattform exakt zueinander ausrichtet.

Das Ziel besteht nicht darin, zwei Signale zu einer einzigen Messung zu kombinieren. Stattdessen bleiben die elektrischen und optischen Signalpfade auf Sensorebene funktional getrennt, während das Host-Gerät die resultierenden Wellenformen für eine anwendungsspezifische Analyse synchronisieren kann.

Funktionsorientierte Architektur für die öffentliche Kommunikation. Schaltungs- und Anschlussstift-Einzelheiten werden absichtlich ausgeschlossen.

Eine funktional getrennte zusammengesetzte Struktur

Die öffentliche Architektur lässt sich als drei funktionale Zonen verstehen:

• Flexible EEG-Elektrodenzone – eine weiße PET-basierte Schicht trägt die gedruckte Elektrodengeometrie und leitet das Biopotential-Signal zur Host-Elektronik weiter. Das Elektrodenlayout, das Kontaktmaterial sowie die Konstruktion der Haut-Schnittstelle werden für jedes OEM-Projekt festgelegt.

• Reflektive PPG-Optikzone – eine schwarze flexible Leiterplatte unterstützt die Anordnung der optischen Sender und Empfänger. Lichtsteuerungsmerkmale helfen dabei, die Sende- und Empfangspfade zu definieren und direkten optischen Übersprechen zu reduzieren.

• Host-System-Schnittstelle – ein kompakter Steckverbinder verbindet den zusammengesetzten Sensor mit der Elektronik des Kunden. Die Pin-Belegung, Signalvorverarbeitung, Abtastung und Kommunikation bleiben projektspezifisch.

Diese Trennung ist wichtig. Die Leistungsfähigkeit von EEG hängt vom Elektroden-Haut-Kontakt, der Störgrößenunterdrückung und der differentiellen Signalerfassung ab, während die Leistungsfähigkeit von PPG von der optischen Kopplung, der Unterdrückung von Umgebungslicht, der Bewegungssteuerung und dem gewählten analogen Front-End abhängt. Die mechanische Plattform vereint beide Bereiche, ohne sie als dieselbe Signalkette zu behandeln.

Hybride Fertigung: gedruckte Elektroden treffen auf optische FPC-Baugruppen

Die Herstellung der Plattform erfordert einen hybriden Prozess statt einer einzigen Schaltungstechnologie. Die EEG-Seite beginnt mit der Vorbereitung flexibler Folien, der Verarbeitung gedruckter Leiterbahnen und der Definition des Elektrodenmusters. Die PPG-Seite nutzt die Montage flexibler Schaltungen für optische Komponenten und zugehörige Verbindungen. Beide Seiten werden während der Ausrichtung und Laminierung zusammengeführt.

• Vorbereitung und Oberflächenbehandlung von PET-Folien;

• Druck und Aushärtung des EEG-leitfähigen Musters;

• Montage und Inspektion der optischen flexiblen Schaltung;

• Kontinuitäts- und optische-Funktionsprüfung;

• registrierte Laminierung der Elektrode sowie der optischen und klebenden Schichten;

• Stanzen, Integration der Anschlüsse und endgültige visuelle Inspektion.

Das folgende Bild wurde absichtlich für die öffentliche Verwendung entschärft. Schaltungsbezeichnungen, interne Kennungen und feine Leiterbahndetails wurden reduziert, um projektspezifische Konstruktionsinformationen zu schützen, während die Fertigungsnarration erhalten bleibt.

Von der optischen flexiblen Schaltungsbaugruppe bis zur registrierten dualmodalen Integration.

Entwicklungsschwerpunkte für Hersteller fertiger Geräte

Da die Plattform eine OEM-Komponente ist, müssen sinnvolle Leistungsgrenzwerte gemeinsam mit dem Kunden im Rahmen dessen Gesamtsystem festgelegt werden. Zu den wichtigsten Entwicklungszielen zählen:

Die sichtbare Steckerform stellt ausschließlich eine mechanische Schnittstelle dar. Sie impliziert keine Standard-USB-Protokollkompatibilität. Belegung der elektrischen Kontakte und Kommunikation werden gemeinsam mit dem OEM-Hostsystem festgelegt.

VMANX stellt den optischen Kanal als reflektives PPG-Signal sowie als Entwicklungspfad für Sauerstofftrends dar. Eine spezifische Genauigkeit für SpO₂ oder regionale zerebrale Sauerstoffsättigung wird auf Komponentenebene nicht behauptet; solche Leistungsmerkmale hängen vom gesamten optischen Aufbau, der Elektronik, der Kalibrierung, dem Algorithmus und der klinischen Validierung ab.

Entwicklung mit fachlicher Ausrichtung

Das gemeinsame Stirn-Format ist für mehrere Entwicklungsanwendungen relevant, bei denen eine flache Bauform und eine synchronisierte Erfassung von Wellenformen von Vorteil sein kann:

• Intensivmedizin – kontinuierliche elektrische und optische Trenderfassung am Krankenbett;

• Operationssaal – ein konsolidierter Platzierungsablauf vor der Verwendung für die Entwicklung von Anästhesie-Monitoringsystemen;

• Schlaf-Labor – langdauernde Stirnerfassung für multimodale Untersuchungen während der Nacht;

• Neurologie und Rehabilitation – synchronisierte elektrische und pulsatile optische Wellenformen in Schritt-für-Schritt- oder ambulanten Forschungsabläufen.

Diese Abbildungen veranschaulichen mögliche Arbeitsabläufe, nicht zugelassene klinische Indikationen. Die endgültige beabsichtigte Verwendung, die Ziel-Patientengruppe sowie Leistungsangaben müssen vom Hersteller des fertigen Geräts festgelegt werden.

Veranschaulichende Konzepte für Arbeitsabläufe; keine zugelassenen klinischen Indikationen.

OEM-Entwicklungsumfang

VMANX unterstützt projektbezogene Entwicklungen zu folgenden Themen:

• EEG-Elektrodenanzahl, Elektrodenabstand und Referenzposition;

• optische Sender/Empfänger-Anordnung und lichtisolierte Geometrie;

• PET- und flexibler-Leiterplatte-Stapelkonfiguration;

• Auswahl des hautkontaktierenden Klebstoffs oder Gels;

• Länge der Flexleiter, Biegezonen und Konstruktion zur Spannungsentlastung;

• Steckerstiftdefinition und Abstimmung mit dem Hostsystem;

• Planung der Inspektion, Rückverfolgbarkeit und Projektdokumentation für Tests.

Die Entwicklung erfolgt im Rahmen des VMANX-Medizin-Qualitätsrahmens. Materialien für den Patientenkontakt können gemäß dem jeweils geltenden ISO-10993-Plan bewertet werden, während RoHS- und REACH-Dokumentation für die freigegebene Materialkonfiguration erstellt werden kann.

Von der Komponentenplattform zum validierten Medizinprodukt

Der ingenieurtechnische Mehrwert multimodaler Sensorik entsteht nicht dadurch, dass zwei Technologien nebeneinander platziert werden. Er ergibt sich vielmehr aus der gemeinsamen Steuerung des mechanischen Stapelaufbaus, der Kontaktbedingungen, der optischen Geometrie, der Signalpfade und der hostseitigen Synchronisation als einheitliches Entwicklungsproblem.

VMANX positioniert diese flexible EEG- und reflektive PPG-Plattform als OEM-Ausgangspunkt für Teams, die eine kompakte Stirn-Schnittstelle benötigen und die mechanische Integrationskomplexität reduzieren möchten, ohne die Grenze zwischen Komponentenfunktion und Leistungsfähigkeit des fertigen Geräts zu verwischen.