Sensorpflaster für permanenten Gesundheits-Check

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Hauchdünn, selbsthaftend und gespickt mit Elektronik – so sehen medizinische Wearables der Zukunft aus. Der Vision schon nahe kommt eine neue „elektronische Haut“, die dauerhaft verschiedenste Vitaldaten misst und überträgt.

Im Ohr, am Handgelenk oder im Hemd – Fitness-Enthusiasten und Sportler schwören auf Wearables. Aber auch die Medizin hat die mobilen Vitaldatensammler für sich entdeckt. Schließlich sollen sie die verheerenden Auswirkungen von rapide zunehmenden Zivilisationskrankheiten und die des demografischen Wandels auf unsere Gesundheitssysteme abfedern. Noch erfassen diese Geräte allerdings physiologischen Parameter ungenügend, weil sie zu groß und nicht hautnah genug sind, die Bewegungsfreiheit einschränken oder nicht dauerhaft überall am Körper angebracht werden können. Außerdem führt bei längerer Anwendung das bislang verwendete Material – Plastik oder Gummi – oftmals zu Hautirritationen.

Wissenschaftler der Northwestern University (NU) und vom südkoreanischen Daegu Gyeongbuk Institute for Science and Technology (DGIST) haben nun eine „elektronische Haut“ in Form eines Pflasters für die Überwachung von Gesundheitsdaten entwickelt, die selbstklebend und extrem flexibel ist sowie praktisch an jeder Stelle des Körper haftet. Dort misst es unter anderem Herzschlag, Atmung, Körpertemperatur und weltweit zum ersten Mal die elektrische Muskelaktivität (Elektromyografie, EMG). Die Ergebnisse landen dann via „Luftschnittstelle“ etwa in einem Smartphone. Genauso kabellos wird das Sensorpflaster auch mit Energie versorgt.

Sensorpflaster als „Mini-Lab“

Sensorpflaster (Bild: Someya Laboratory)
Eine andere Lösung zur permanenten Gesundheitsüberwachung kommt von der Universität Tokyo. Eine Elektrode aus Gold-Nanodrähten haftet dabei für Langzeitmessungen von Körperfunktionen dauerhaft auf der Haut. (Bild: Someya Laboratory)

Das für Sauerstoff und Schweiß durchlässige Nanofiber-Substrat aus Silikon von gerade einmal 3,8 Zentimeter im Durchmesser ist gespickt mit fünfzig elektronischen Komponenten. Für die Verbindung sorgen 250 winzige, hochflexible „Kabelfedern“ aus Gold, Chrom und Phosphat.

In Zukunft soll das elektronische Pflaster auch interaktive Telemedizin unterstützen. Etwa, um die medizinische Versorgung für Patienten zu gewährleisten, die keinen direkten Zugang zu einem Arzt oder Krankenhaus haben. Und mit der Unterstützung von Big-Data- und KI-Technologien könnten die Biosensoren als Grundlage für ein völlig neues ganzheitliches Gesundheitssystem dienen. Auf der To-Do-Liste der Forscher stehen ebenso die direkte chemische Analyse von Schweiß, um an Hand von Biomarkern Diagnosen erstellen zu können und die Verabreichung von Medikamenten durch die Haut. Es bleibt also noch einiges zu tun.

John Rogers von der Northwestern University, wohl der „Vater der „Hautelektronik“, merkt allerdings an, dass nach zehn Jahren Forschung auf dem Gebiet es nun weniger um Engineering geht, als vielmehr um Optimierung und Sicherheitsaspekte. Schließlich übertragen die Sensorpflaster eine Menge hochsensibler Daten drahtlos.

 

Sensorpflaster (Bild: dgist.ac.kr).

Die Gesundheitsdaten werden aus dem „Pflaster-Lab“ kabellos ans Handy geschickt. (Bild: dgist.ac.kr).