Eine elektronische Haut für Patienten

Damit Patienten im Krankhaus überwacht werden können, wird es manchmal unbequem für sie. Klebeelektroden auf der Brust, Kabel oder eine Blutdruckmanschette liefern wichtige Vitaldaten. Ein freies Bewegen ist damit aber nicht immer möglich. Forschende aus Chemnitz und Dresden arbeiten in den kommenden Jahren an einer Alternative. Gemeinsam mit Partner aus Europa entwickeln sie eine Art elektronische Haut. Sie soll in Zukunft wichtige Körperwerte messen, ohne die Patienten einzuschränken.

Der Name des Projekts ist MORPHEUS. Die Europäische Union fördert das Vorhaben in den nächsten vier Jahren mit fast fünf Millionen Euro. Insgesamt 13 Partner aus sieben Ländern beteiligen sich an der Forschung. Darunter sind auch die TU Chemnitz und die TU Dresden. 

Messungen ohne Kabel

Grundlage für die verschiedenen Messbausteine bildet eine hauchdünne und biegsame Unterlage. Je nach Bedarf können die darauf aufgebrachten Messgeräte ausgetauscht oder ergänzt werden. Die flexible Elektronik kann später direkt auf der Haut oder auf der Kleidung getragen werden.

Vorgesehen sind unter anderem Sensoren für den Blutdruck oder für das Stresshormon Cortisol. Auch den Flüssigkeitshaushalt wollen die Forschenden besser im Blick behalten. Dafür werden sehr schwache Strommengen, die der Patient nicht spürt, durch das Gewebe geleitet. Aus dem elektrischen Widerstand lassen sich unter anderem Rückschlüsse auf den Flüssigkeitshaushalt ziehen. Hinzu kommen Messwerte aus der Umgebung, wie etwa die Temperatur. 

Alle Daten sollen drahtlos übertragen werden. Auch ein biegsames Display ist geplant. Für die Stromversorgung entwickeln die Forschenden flexible Energiespeicher. „Die Kombination aus neuen Materialien, flexibler Elektronik und austauschbaren Sensormodulen eröffnet neue Möglichkeiten für eine kontinuierliche und möglichst unauffällige Überwachung von Patientinnen und Patienten“, sagt Dr. Daniil Karnaushenko. Er leitet die Arbeiten an der TU Chemnitz am Forschungszentrum MAIN. 

Noch viele Hürden bis zum Krankenbett

Die elektronische Haut soll aber nicht nur biegsam sein. Die Forschenden suchen auch nach Materialien, die der Körper gut verträgt. Gleichzeitig muss alles möglichst umweltschonend funktionieren. Das ist notwendig, weil viele medizinischen Sensoren und ihre Zubehörteile nach dem Gebrauch im Müll landen. 
Deshalb untersuchen die Wissenschaftler im Projekt biologisch abbaubare Stoffe. Ob das am Ende tatsächlich hilft, Material und Abfall zu sparen, muss sich letztlich erst einmal zeigen. 

Die Idee einer elektronischen Haut ist nicht neu. Weltweit suchen Forschungsteams nach Möglichkeiten sie umzusetzen. Doch zwischen einem funktionierenden Sensor im Labor und einem zuverlässigen Medizinprodukt für die Patienten liegt ein weiter Weg. 

Eine Herausforderung dabei ist es, den Blutdruck ohne Manschette genau zu messen. Die Europäische Gesellschaft für Kardiologie empfiehlt den Einsatz dafür in Kliniken bisher nicht. Auch die American Heart Association warnt davor, sich bei Diagnose und Behandlung von Bluthochdruck schon auf diese Technik zu verlassen. Viele Geräte müssen erst noch beweisen, dass sie im Alltag zuverlässig messen. 

Bei einem Pflaster, das dauerhaft am Körper getragen wird, kommt eine weitere Schwierigkeit hinzu: Die Sensoren müssen auch über längere Zeit genaue Werte liefern. Das gilt zum Beispiel für die geplante Messung des Stresshormons Cortisol. 

Bis 2030 soll im Projekt deshalb ein Prototyp entstehen, der unter möglichst realen Bedingungen getestet werden kann. Von einem zugelassenen Medizinprodukt, das in Kliniken angewendet werden kann, ist aber auch das noch ein gutes Stück entfernt. Dafür wäre weitere Forschung notwendig.