Medizintechnik tragen, ohne sie zu merken

Mit einem neu entwickelten, tragbaren Messgerät soll es zukünftig einfacher werden, Bewegungsverhalten, Atemfrequenz und Puls aufzuzeichnen. Der Clou: Das kabel- und batterielose Messgerät haftet wie ein Pflaster an der Haut.

Pflasterartiges Messgerät erkennt Puls und Atemfrequenz

Mit einem neu entwickelten, tragbaren Messgerät soll es zukünftig einfacher werden, Bewegungsverhalten, Atemfrequenz und Puls aufzuzeichnen. Der Clou: Das kabel- und batterielose Messgerät haftet wie ein Pflaster an der Haut.

Die Haut verrät viel über den gesundheitlichen Zustand: Physische und emotionale Reaktionen wie Stress, Aufregung, Frustration oder Wut machen sich auch über das größte menschliche Organ bemerkbar. Amerikanische ForscherInnen haben nun ein Messgerät entwickelt, das weder Batterien, noch Kabel oder Chips benötigt, um diese Signale auf der Haut zu erkennen.

Professor Zhenan Bao und ihr Team von der Stanford University in Kalifornien haben ein Patch entwickelt, das wie ein Pflaster an der Haut haftet und dabei misst, wie die Haut sich ausdehnt und zusammenzieht. Kabellos werden diese Informationen an einen Empfänger übermittelt, der sich an der Kleidung von TrägerInnen befindet. Anhand der Messwerte waren die ForscherInnen in der Lage, Atem, Puls und die Bewegung von Armen und Beinen zu ermitteln.

Wie BodyNET funktioniert

Die ForscherInnen benannten ihre Erfindung in BodyNET oder auch "Body Area Sensor Network". Sie bezeichnen das Messgerät als "Ansammlung vernetzter Sensoren, mit denen physiologische Signale beim Menschen ermittelt werden können." Das Gerät wurde getestet, indem die Sensoren auf Handgelenke und Bäuche der TeilnehmerInnen geklebt wurden, um Puls und Atmung zu messen.

Durch Anheftung an den Ellbogen und Knien konnten die WissenschaftlerInnen feststellen, wann eine Person sich bewegt. Das Patch erkannte Ausdehnungen und Zusammenziehungen in den Hautarealen, die auf die Bewegungen der Muskeln reagierten.

RFID-System mit Bleutooth-Verknüpfung

BodyNET nutzt die gleiche RFID-Technik (radio-frequency identification), die auch bei schlüssellosen Zugangssystemen oder Keycards zum Einsatz kommt. Das Team musste im Rahmen seiner Forschungen eine Möglichkeit aufdecken, RFID-Energie durch eine Antenne zu senden, die sich ausdehnen, zusammenziehen und mir der Haut verbiegen kann.

Zunächst nutzte das Forschungsteam für den Bau der Antenne metallische Tinte. Dabei wurde allerdings festgestellt, dass das Signal nicht stark genug war, um mit der dauerhaften Bewegung der Antenne und Haut mitzuhalten. Daher entwickelte das Team ein stärkeres RFID-System, das auch auf Bluetooth-Technologie zurückgreift. Hierdurch konnten die Messwerte direkt aufs Smartphone oder andere drahtlose Empfangsgeräte übertragen werden.

Messungen ohne Einfluss auf das normale Verhalten

Das Forschungsteam hofft, dass das neuentwickelte Patch zukünftig genutzt werden kann, um PatientInnen mit Schlafstörungen und Herzerkrankungen zu überwachen. Im nächsten Schritt soll herausgefunden werden, wie das Messgerät ebenfalls Schweiß und die Körpertemperatur ermitteln kann.

Professor Bao merkt an: "Wir glauben, dass es eines Tages möglich sein wird, einen Sensor für die gesamte Haut zu erschaffen, um physiologische Daten zu sammeln, ohne dabei das normale Verhalten einer Person zu beeinträchtigen."

Quelle:
A wireless body area sensor network based on stretchable passive tags
Simiao Niu, Naoji Matsuhisa, Levent Beker, Jinxing Li, Sihong Wang, Jiechen Wang, Yuanwen Jiang, Xuzhou Yan, Youngjun Yun, William Burnett, Ada S. Y. Poon, Jeffery B.-H. Tok, Xiaodong Chen & Zhenan Bao
Nature Electronics volume 2, pages 361–368 (2019)

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