Pflaster gegen den Pflegekollaps

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Die Digitalisierung leistet in der ambulanten und stationären Pflege wertvolle Dienste. Außerdem ist sie der Schlüssel für ein selbstbestimmtes Leben in den eigenen vier Wänden auch im hohen Alter. Smarte Pflaster für die Messung von Vitaldaten oder zur Medikamentenverabreichung könnten dazu einen wichtigen Beitrag leisten.

Bis zum Jahr 2035 sind Studien zufolge etwa vier Millionen Menschen in Deutschland auf Pflege angewiesen. Und die meisten möchten zuhause versorgt werden. Um die Pflegenden zu entlasten und die Kosten im Griff zu behalten, ist der Einsatz digitaler Helfer unumgänglich. Eine repräsentative Umfrage des Digitalverbands Bitkom zeigt auch, dass sich die Mehrheit der Befragten dadurch eine Verbesserung der Pflegequalität erwartet – etwa durch intelligente Sensoren am Körper zur Überwachung der Vitaldaten.

Ökologisches Wegwerfpflaster

Wegwerf Pflaster
Einweg-Pflaster zur Messung von Vitalparametern. (Bild: Holst Centre).

Forscher des belgischen Forschungszentrums Imec und der niederländischen Organisation für angewandte Forschung TNO haben dazu das ursprünglich passive Pflaster in ein komfortables Allround-Messgerät für die ambulante Patientenüberwachung verwandelt. Durch die Integration einer ganzen Reihe von Sensorfunktionen in ein SoC (System-on-Chip) kann es zu einem Bruchteil der Kosten früherer Generationen als Einweglösung hergestellt werden. Dazu sorgt der hohe Integrationsgrad für lange Akkulaufzeiten durch eine deutlich gestiegene Energieeffizienz.

Das Pflaster selbst besteht aus einem Mix aus hautfreundlichen und biokompatiblen Materialien. Selbst die Batterie kommt ohne giftige Substanzen aus. Gedruckte Elektronik sorgt dann größtenteils für die Funktionalität und integrierte Trockenelektroden sowie ein Silikonkleber für den stabilen „Körperkontakt“. Das neue Gesundheitspflaster ist dabei absolut wasserdicht und verrichtet bis zu sieben Tage lang seinen Dienst.

Verglichen mit früheren Varianten misst der aktuelle Gesundheits-Patch jetzt auch die Blutsauerstoffsättigung (SpO2). Sie gilt als wichtiger Indikator für die Gesundheit, da ein niedriger Sauerstoffgehalt etwa auf eine gefährliche Hypoxämie hinweisen kann. Daneben überwacht ein Beschleunigungssensor körperliche Aktivitäten, ein EKG das Herz, und ein bioelektrischer Impedanzsensor ermittelt die Körperzusammensetzung.

Pflaster geht unter die Haut

 Einen anderen „Pflasterweg“ beschreiten Forscher an der University of California San Diego Ihr kürzlich vorgestelltes Pflaster ermittelt mit Hilfe von Ultraschall bis zu vier Zentimeter unter der Haut den zentralen Blutdruck in den Arterien. Mit seiner Hilfe transportieren die zentralen Blutgefäße den Lebenssaft direkt aus dem Herzen zu den Organen. Im Gegensatz dazu ist der mit der aufblasbaren Manschette gemessene periphere Blutdruck weniger aussagekräftig.

Auf dem Ultraschall-Pflaster aus dünnem Silikon-Elastomer sitzt ein Array aus kleinen elektronischen Bauteilen, die durch federartige Kupferdrähte verbunden sind. So bleiben die elektronischen Funktionen auch beim Dehnen und Verbiegen intakt.

Piezoelektrische Wandler in den Bauteilen erzeugen die Ultraschallwellen. Sie werden gemäß dem Doppler-Effekt an bewegten Objekten wie etwa der Arterienwandoszillation mit veränderten Frequenzen zurückgestreut und von ebenso von Piezoelementen detektiert. Software transformiert diese Daten dann in eine Wellenform, die direkte Rückschlüsse auf Aktivitäten oder Ereignisse im Herzen erlaubt. Man kann so etwa Herzinsuffizienzen vorhersagen oder die allgemeine Blutversorgung beurteilen.

In Blutdrucktests stand das Pflaster anderen klinischen Methoden in nichts nach. Zukünftig lassen sich mit der Ultraschall-Methode sicher auch andere Vitalfunktionen und physiologische Signale aus dem Inneren des Körpers nichtinvasiv verfolgen.

Pflaster mit Medikamentvergabe

Smartes Pflaster
Pflaster mit Medikamentenvergabe. (Bild: Tufts Edu).

Auch Wissenschaftler an der Tufts Universität Massachusetts verwandeln das uralte Pflaster in einen hochmodernen Wundheiler. Der misst dazu nicht nur pH-Wert und Temperatur einer Wunde, sondern verabreicht bei Bedarf parallel dazu die nötigen Medikamente. Diese liegen erst einmal in Gel-Form vor und werden vor der Anwendung von winzigen Heizelementen aktiviert. Der pH-Wert ist dabei ein Indikator für den Heilungsfortschritt, die Temperatur für den Entzündungsgrad.

Alle Pflaster sind derzeit noch in der Entwicklung. Und was die Wahl der Sensoren angeht, dürfte die Palette zukünftig anwendungsbezogen noch um einiges breiter werden.

 

 

 

 

 

Ultraschall San Diego

Das Ultraschall-Pflaster überwacht den zentralen Blutdruck in den großen Arterien bis zu vier Zentimeter unter der Haut. (Bild: Chonghe Wang/Nature Biomedical Engineering).