Klebe-Tattoo statt Kabel 26.07.2017, 13:00 Uhr

Goldene Striche auf der Hand kontrollieren das Herz

Mit Elektroden, die auf einen Finger geklebt werden, überwachen japanische Forscher wichtige Körperfunktionen. Weil das Messsystem extrem körperfreundlich ist kann es viele Tage lang eingesetzt werden, ohne dass es dem Träger lästig wird. 

Auf der Haut tragbare Elektroden aus vergoldeten Nanoteilchen können lebenswichtige Funktionen etwa den Herzschlag überwachen, ohne dass Patienten per Kabel an Geräte angeschlossen werden müssen. Versorgt wird das System von einer Batterie, die mit einem Pflaster auf dem ersten Fingerglied befestigt wird. 

Auf der Haut tragbare Elektroden aus vergoldeten Nanoteilchen können lebenswichtige Funktionen etwa den Herzschlag überwachen, ohne dass Patienten per Kabel an Geräte angeschlossen werden müssen. Versorgt wird das System von einer Batterie, die mit einem Pflaster auf dem ersten Fingerglied befestigt wird. 

Foto: Someya Laboratory

Die Überwachung von Körperfunktionen in Krankenhäusern, bei der Patienten verkabelt werden, hat bald ein Ende. Jedenfalls dann, wenn sich eine Entwicklung der Universität Tokio durchsetzt: Das Team um Professor Takao Someya von der Ingenieurfakultät der Hochschule hat Elektroden entwickelt, die direkt auf die Haut aufgebracht werden.

Sie bestehen aus vergoldeten Nanoteilchen. Nicht einmal empfindliche Menschen leiden unter ihrem Einfluss, selbst wenn die Elektroden viele Tage in Betrieb bleiben, beteuern die Forscher. Sie sind in der Lage, lebenswichtige Funktionen des Patienten, etwa seinen Herzschlag, zu überwachen, ohne dass er per Kabel an Geräte angeschlossen wird. Versorgt wird das System von einer Batterie, die mit einem Pflaster auf dem ersten Fingerglied befestigt wird.

Sensor misst den Blutsauerstoff

„Wir haben herausgefunden, dass es einen Bedarf an Geräten gibt, die tage- oder gar wochenlang die Körperfunktionen überwachen“, sagt Someya. „Sie werden eingesetzt im medizinischen und sportlichen Bereich.“ Sein Team hat bereits einen Sensor entwickelt, der auf die Haut geklebt wird und den Sauerstoffgehalt im Blut misst.

Kabel, wohin man schaut: Zur Überwachung der Körperfunktionen werden Patienten in Krankenhäusern über Kabel an Messgeräte angeschlossen. Das könnte bald überflüssig werden. 

Kabel, wohin man schaut: Zur Überwachung der Körperfunktionen werden Patienten in Krankenhäusern über Kabel an Messgeräte angeschlossen. Das könnte bald überflüssig werden. 

Foto: Patrick Seeger/dpa

Die jetzige Entwicklung geht deutlich darüber hinaus. Someya und seine Mitarbeiter haben eine Art Tinte aus vergoldeten Nanopartikeln entwickelt. Lösungsmittel ist Polyvinylalkohol (PVAL), ein Kunststoff, der in Wasser löslich, gegen andere  Lösungsmittel jedoch resistent ist. Beide Materialien sind bioverträglich. Unter anderem wird PVAL für Tages-Kontaktlinsen und Kunstdärme für Wurstwaren verwendet.

Elektroden werden aufgepinselt

Die japanischen Forscher pinseln ihre Spezialtinte, die luftdurchlässig ist, einfach auf den Handrücken des Patienten, dessen Lebensfunktionen überwacht werden sollen. Wenn diese Elektroden mit Wasser besprüht werden, haften sie relativ fest auf der Haut. Sie bilden eine nahtlose Schicht, obwohl die Haut uneben ist.

Die Forscher testeten die Substanz an 20 Probanden, um die Körperverträglichkeit zu überprüfen. Sie entdeckten auch nach einer Woche keinerlei Entzündungen. Dann überprüften sie die mechanische Widerstandsfähigkeit des Materials. Auch nach 10.000 Belastungen durch Verbiegen und Strecken hatten die Elektroden noch keine Risse. In weiteren Versuchen maßen die Forscher mit den aufgeklebten Elektroden die Muskelströme. Sie fanden keine Unterschiede zu den Daten, die mit herkömmlichen Messmethoden ermittelt wurden.

Langzeittest für Hochleistungssportler

„Es wird möglich sein, die Vitalfunktionen eines Patienten ohne Komforteinbuße zu überwachen“, sagt Someya. Möglicherweise lässt sich das System sogar in Intensivstationen – etwa zur Überwachung der Herzfunktionen – nutzen, sodass der Kabelsalat dort ein Ende hat. Zusätzlich zu solchen Anwendungen und etwa der Krankenpflege könnten auch Hochleistungssportler davon profitieren. Ihre physiologischen Befindlichkeiten und Körperbewegungen könnten auch während des Trainings ermittelt werden, ohne dass sperrige Geräte sie stören.

Diese Sensorfolie lässt sich mit einem biomedizinischen Kleber auf der Haut befestigen. Über die einzelnen Symbole lassen sich Funktionen von Smartphone oder MP3-Player steuern – etwa Lautstärke oder die Mute-Funktion. 

Diese Sensorfolie lässt sich mit einem biomedizinischen Kleber auf der Haut befestigen. Über die einzelnen Symbole lassen sich Funktionen von Smartphone oder MP3-Player steuern – etwa Lautstärke oder die Mute-Funktion. 

Foto: Universität des Saarlandes

Ganz neu ist die Idee nicht. So gibt es weniger aufwendige Systeme, die die Hautoberfläche in Sensoren umwandeln. Mit ihnen können beispielsweise Smartphone und MP4-Player bedient werden.

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