Hautpflaster überwacht Herz

US-Forscher haben einen dünnen Gesundheitssensor entwickelt, der 24 Stunden lang auf der Haut getragen werden kann.

Ein neuer Körpersensor soll wertvolle medizinische Hinweise auf verschiedene Krankheiten unter anderem aus dem kardiologischen Bereich liefern. Patienten soll das System dabei aber kaum stärker belästigen als ein normales Pflaster. Entwickelt wurde das sogenannte Epidermal Photonic Device (EPD) von Forschern der Northwestern University und der University of Illinois (DOI: 10.1038/ncomms5938).

Der Prototyp besteht aus einem elastischen, etwa fünf Quadratzentimeter großen Kunststofflappen mit rund 3600 aufgebrachten Flüssigkristall-Fühlern, die ihre Farbe je nach Temperatur verändern und selbst pro Stück nur einen halben Quadratmillimeter groß sind. Das entstehende Muster können Träger mit einer Digitalkamera abfotografieren und mit einem eigens entwickelten Algorithmus auswerten lassen. Das dauert nicht länger als 30 Sekunden. So sollen Temperaturänderungen schon von 50 Millikelvin erkannt werden.

Aus den Temperaturdaten können Ärzte unter anderem schließen, wie gut die Durchblutung des Körpers ist, etwa um eine Hyperämie (übermäßiges Blutangebot) zu diagnostizieren. Das funktioniert zwar auch schon jetzt mit Infrarotdetektoren, aber die sind fest in Krankenhäusern installiert und normalerweise nicht transportabel.

Zudem sind die Pflaster sehr preiswert. John A. Rogers, Professor für Material- und Ingenieurwissenschaften an der University of Illinois und Co-Autor der Studie, meint, das Verfahren sei das erste Beispiel photonischer Sensoren für die Oberhaut. "Diese Technik erweitert die möglichen Funktionen auf der Haut aufgebrachter Geräte über das hinaus, was mit Elektronik allein möglich ist." Das EPD könne zudem elektromagnetische Wellen in der Luft nutzen, um ein Erwärmungssystem zu betreiben, mit dem sich weitere Messwerte erfassen lassen.

Neben Ärzten könnten sich auch Verkäufer von Kosmetika für die Erfindung aus Illinois interessieren. Diese könnten die Trockenheit der Haut in einem bislang nur mit sehr teurer Technik möglichen Detailgrad messen, um dann mit passenden Cremes und Tinkturen Abhilfe zu schaffen.

Das Temperatursensor-Pflaster ist nicht die erste Entwicklung in diesem Bereich, die John A. Rogers und seine Kollegen durchführten. So stellten sie im Frühjahr 2014 ein Messpflaster vor, das auf der Haut EEG- und EKG-Werte erfassen kann, dabei ebenfalls biegsam und anschmiegsam bleibt.

Dabei setzten sie unter anderem auf eine Kabelführung in Origami-Technik und Hardwarekomponenten, die in einer viskosen Flüssigkeit haften. "Das ermöglicht schnellere Entwicklung, niedrigere Kosten und mehr Möglichkeiten bei der Art der Messvorrichtung", so Rogers. Bei dem Messpflaster durften auch eine Funkanbindung sowie drahtloses Laden nicht fehlen.

Momentan sind medizinische Messgeräte, die dauerhaft getragen werden müssen, vergleichsweise klobig. Allerdings verbergen sich mittlerweile immer genauere Sensoren auch in Amateurtechnik – so misst etwa die im Frühjahr auf den Markt kommende Computeruhr Apple Watch den Puls ohne Umwege am Handgelenk.

Seit mehr als sechs Jahren wird außerdem an Messsensoren geforscht, die sich im Auge tragen lassen. Forscher an der University of California in Davis hatten damals den Prototypen eines klitzekleinen Drucksensors gezeigt, der direkt in einer vom Patienten getragenen Kontaktlinse sitzt.

Zur Herstellung wurde ein elektronischer Schaltkreis in ein weiches Polymermaterial integriert. Der Erfinder des Verfahrens, Tingrui Pan von der Fakultät für biomedizinische Ingenieurwissenschaften, glaubt, dass sich die Technik sogar in Wegwerf-Kontaktlinsen einsetzen lassen wird. Einer ständigen Überwachung des Augeninnendrucks stünde damit nichts mehr im Weg. (bsc)