Wearables 26.11.2019, 14:02 Uhr

Kontaktlinse mit Akku erkennt körperliche Veränderung

Längst hat die Kontaktlinse ihren Status als bloße Sehhilfe eingebüßt. Die neueste technologische Forschung erlaubt es, Kontaktlinsen intelligent zu nutzen – etwa als Monitor oder Mini-Kamera. Vielversprechende Fortschritte gibt es derzeit auch im Bereich der Medizin: Kontaktlinsen als Wearables getragen können den Tränenfilm analysieren und gefährliche körperliche Veränderungen entdecken.

Frau mit Kontaktlinse

Smarte Kontaktlinsen werden bald mit einem Akku versehen.

Foto: panthermedia.net/julief514

Kontaktlinsen sind dafür geeignet, die Sehschärfe zu verbessern. Sie werden anstatt einer Brille getragen, brachten der Person bisher aber lediglich kosmetische Vorteile. Dieses Zeitalter scheint nun vorbei zu sein, denn führende Unternehmen forschen an immer besseren Wearables, also Geräten, die am Körper getragen werden und Körperfunktionen wie Puls oder Blutdruck messen. Das beste Beispiel für Wearables sind die beliebten Smartwatches. Doch wie soll intelligente Technik in Kontaktlinsen integriert werden? Es scheint keine gute Idee zu sein, Elektronik in Linsen einzubauen, die direkt auf dem Auge getragen werden, zumal jeder weiß, wie sich ein Fremdkörper im Auge anfühlt. Zudem benötigt die Technik auch eine entsprechende Stromversorgung. Ein Akku im Auge? Klingt nach Science-Fiction, ist aber ganz real.

Die Idee, Linsen über den Augen zu tragen, um damit das Sehvermögen zu verbessern, ist bereits mehrere hundert Jahre alt. Tatsächlich war Leonardo da Vinci Vorreiter dieser revolutionären Vorstellung. Leonardo da Vinci gilt als Universalgenie. Mehr als 80 Erfindungen werden Leonardo zugeschrieben. Was vom Meister bleibt, haben wir in diesem Artikel beleuchtet.

In den Laboratorien von Google und anderen Forschungseinrichtungen ist man längst einen Schritt weiter: Die Kontaktlinse von morgen zählt zu den Wearables. Die heutige medizinische und technologische Forschung beschäftigt sich intensiv mit Körperflüssigkeiten. Schweiß ist ein Beispiel dafür, wie ein gewöhnliches Sekret dazu verwendet wird, um medizinische Schlüsse daraus zu ziehen. Sensoren am Körper analysieren die Zusammensetzung des Schweißes, um daraus auf den Gesundheitszustand des Probanten zu schließen. Wichtige Marker wie Laktat- oder Blutzuckerspiegel können auf diese Weise bereits gemessen werden.

Tränenflüssigkeit als wichtiges Analyse-Medium

Die Tränenflüssigkeit ist ein weiterer bedeutsamer Indikator für unsere Gesundheit. Forscher können anhand der Zusammensetzung Rückschlüsse auf die Gesundheit der Person ziehen. Die ölige Flüssigkeit enthält wichtige Biomarker, wobei der Blutzuckerspiegel einer der interessantesten für die Wissenschaftler ist, weil er normalerweise nicht topisch, sondern nur durch einen Einstich – also per Blutentnahme – gemessen werden kann. Ein weiterer Nachteil der invasiven Blutzuckermessung ist das lückenhafte Datennetz, welches bei der Messung entsteht, da die Messung nur in größeren Zeitabständen erfolgen kann. Niemand hat Zeit und Lust, sich ständig einen Blutstropfen abzunehmen und zu analysieren. Hier kommen Wearables Kontaktlinsen ins Spiel: Eine nicht-invasive Möglichkeit, den Blutzuckerspiegel permanent zu kontrollieren, hat bereits im Jahr 2014 das Interesse bei Forschungsgruppen und privaten Institutionen geweckt, als Google bekanntgab, an einer Kontaktlinse mit drahtlosem Chip zu arbeiten, welche einen miniaturisierten Glukosesensor enthält, der zwischen zwei Schichten Kontaktlinsenmaterials eingebettet ist.

Wearables: Kontaktlinsen erkennen Glukose-Peaks

Gefährliche Glukosewerte im Blut werden mithilfe der Wearable-Kontaktlinsen schnell entdeckt. Der Träger wird frühzeitig gewarnt, um Gegenmaßnahmen – etwa das Spritzen von Insulin – ergreifen zu können. 2016 gelang Forschern ein weiterer Durchbruch: Australische Wissenschaftler waren in der Lage, Kontaktlinsen herzustellen, die Elektrizität leiten konnten. Dies eröffnete die Möglichkeit, winzige elektrische Schaltkreise in die Linse einzubauen, um damit beispielsweise Gesundheitssensoren oder sogar ein kleines Retina-Display für Augmented-Reality-Technologien mit Strom zu versorgen.

Mittlerweile sieht die Forschung großes Potenzial in innovativen Kontaktlinsen, um personalisierte Behandlungen für verschiedene Augenkrankheiten zu ermöglichen. Im Biofilm des Auges können Forscher zahlreiche wichtige Gesundheitsmarker, etwa für Allergien, das Syndrom des trockenen Auges oder Keratokonus, einer fortschreitenden Augenkrankheit, identifizieren. Dabei verabschieden sich viele Wissenschaftler von der Möglichkeit der elektrischen Leitfähigkeit der Wearables und wenden sich organischen Materialien zu, die als passive Sensoren in die Brille eingebettet werden. Grund dafür ist die Tatsache, dass keine externe Stromversorgung benötigt wird, um organische Materialien anzuregen.

Kontaktlinsen mit Akku entwickelt

Am IMT Atlantique ist man schon einen Schritt weiter. Die Technologieuniversität in Nantes ist für fortschrittliche Ideen bekannt, doch unlängst gelang ihnen ein Durchbruch, der selbst von großen Optimisten nicht für möglich gehalten wurde: der Akku in der Kontaktlinse. Im April stellte das Forschungsteam die weltweit erste Kontaktlinse mit integriertem Akku vor. Dabei handelt es sich um einen Prototyp, der immerhin eine LED zum Leuchten bringen kann. Die Wissenschaftler hoffen nun, dass der Bereich der Batterieforschung rasche Fortschritte macht, damit der Akku dünner und somit angenehm zu tragen sein wird. Darüber hinaus besitzt er derzeit eine Ringform, um die Augeniris nicht zu verdecken. Diese Form ist jedoch bezüglich der Stromversorgung ineffektiv, sodass als Ziel eine durchsichtige Batterie genannt wird, welche genügend Kapazität hat, um die Sensoren zu versorgen und gleichzeitig den Blick des Trägers nicht verdeckt.

Derzeit arbeitet man am IMT an Wearables Kontaktlinsen, welche die Blickrichtung des Probanten verfolgen können. Diese Kontaktlinsen enthalten neben dem Akku einen Laser, welcher problemlos jede Augenbewegung registrieren und markieren kann. Der Laser kann bei operativen Eingriffen ebenso zum Einsatz kommen wie im Straßenverkehr, etwa beim autonomen Fahren. Auch die Rüstungsindustrie erhofft sich Fortschritte im Bereich der Wearables. Während eines Kampfeinsatzes könnte der Soldat zum Beispiel sein Inventar angezeigt bekommen, ohne den Blick vom Kampffeld abzuwenden. Die fehlende Ablenkung und intensivierte Fokussierung würde dem Soldaten einen entscheidenden Vorteil bei der Kriegsführung verschaffen. Während intelligente Helme und Schutzbrillen mögliche Alternativen wären, die jedoch die Bewegung des Soldaten einschränken würden, könnten Kontaktlinsen unauffällig getragen werden. Realisiert wird dies durch halbtransparentes Glas in den Kontaktlinsen, welches einen Durchblick ermöglicht und gleichzeitig weitere Informationen zur Verfügung stellen kann.

Möglichkeiten sind kaum begrenzt

In der Vergangenheit ließen sich Magic Leap, Sony und Samsung bereits intelligente Kontaktlinsen patentieren. Dank eingebauter Mikrokamera können schon heute Aufnahmen durch bloßes Blinzeln hergestellt werden. Die Forschung steckt indes noch in den Kinderschuhen: Es ist schwer abzuschätzen, was in Zukunft alles möglich sein wird. Mit Sicherheit wird die Forschung in Wearables intensiviert werden und es wird vermehrt tragbare Geräte geben, die Körperflüssigkeiten analysieren und auswerten können.

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