Als «Wearables» bezeichnet man kleine technische Geräte, die direkt auf dem Körper angebracht werden und verschiedenste Parameter wie Temperatur oder Sauerstoffgehalt messen können. Mittlerweile haben Forscher dafür hauchdünne elektronische Pflaster entwickelt, die auf die Haut geklebt werden. Seit kurzem können diese vernetzten Pflaster auch kabellos mit Energie versorgt werden.
Der Materialwissenschaftler John Rogers von der Universität von Illinois ist Meister darin, Dinge schrumpfen zu lassen. In den letzten Jahren haben er und sein Team sich darauf konzentriert, kleine, hauchdünne elektronische Pflaster zu entwickeln, die auf die Haut geklebt werden. Trotz ihrer geringen Grösse sollen diese so zuverlässig Körperwerte messen, dass sie auch im Krankenhaus eingesetzt werden können. Sein Credo: «Wenn man wirklich verlässliche Daten über den Gesundheitszustand erheben will, dann braucht man ein Pflaster-ähnliches Messgerät, das sich der Haut anschmiegt und diese nutzt, um verschiedene Körperwerte quantitativ zu bestimmen.»
Aufschlussreiche Messdaten
Der aktive Chip beleuchtet die Haut und misst das Licht, das reflektiert wird. Er erkennt ausserdem die Temperatur der Haut und die UV-Strahlung. Die Wissenschaftler können anhand der erfassten Daten Vitalparameter wie Herzfrequenz, Sauerstoffgehalt im Blut, Hauttemperatur, Hautfarbe sowie das Mass an UV-Strahlung, dem die Haut ausgesetzt ist, ermitteln.
Anhand dieser Parameter lässt sich etwa herausfinden, wie fit der Träger ist, wie hoch sein Risiko für einen Sonnenbrand ist und wie gesund er allgemein ist. Einsatzgebiete sehen die Forscher im Schlaflabor, wo Kabel sehr störend sind, oder bei Säuglingen, um Gelbsucht schneller diagnostizieren zu können. In weiteren Schritten möchten die Forscher auch noch weitere Parameter ausbauen. Sehr nützlich könnte das Bestimmen des Blutzuckers für Diabetiker sein.
Mit im Team ist Giovanni Salvatore von der ETH Zürich. Er wird den Chip hier in der Schweiz weiterentwickeln und hofft, dass man den Chip schon bald auch in Schweizer Spitäler einsetzen kann. Im Moment gibt es den Chip erst im Labor. In einer runden und viereckigen Version.
Drahtlose Aufladung
Die Kommunikation findet drahtlos statt, und der Chip benötigt keinen Akku oder Batterie. Er funktioniert wie ein Radiowellen-System. Mit einem Tablet, Smartphone oder RFID-Lesegerat wird die Energie direkt auf das Pflaster übertragen. Für den Spitaleinsatz überlegt man sich, das Gegenstück in die Matratze einzusetzen. Somit kann man Daten auslesen – und dies ganz ohne Kabel.
Mit der kabellosen Energieversorgung lassen sich Strommengen von bis zu 50 Milliwatt übertragen. Das reiche für medizinische Anwendungen aus, meint John Rogers. Diese kabellose Übermittlung von Daten und Energie ist nicht neu: Sie wird zum Beispiel bereits bei speziellen Kreditkarten mit Funk-Bezahlsystem eingesetzt.
Der Materialwissenschaftler und seine Kollegen nutzen für ihre Zwecke die Kurzwellen-Frequenz von 13,56 Megahertz. Dies sei für Anwendungen am Patienten sicher. Zum Vergleich: Handynetze arbeiten im hochfrequenten Bereich zwischen 700 und 2000 Megahertz.
Erste Versuche mit Probanden hätten gezeigt, dass das Pflaster sicher sei und verlässliche Daten liefere.
