Ein Forscherteam der National University of Singapore (NUS) hat einen weichen, flexiblen Mikrofasersensor für die Echtzeitüberwachung und -diagnose im Gesundheitswesen entwickelt. Der neuartige Sensor ist hochempfindlich und ultradünn und hat den Durchmesser eines kräftigen menschlichen Haars (120 Mikrometer).
Tragbare flexible Technologien haben in den letzten Jahren stark an Interesse gewonnen, was zu enormen Fortschritten bei Sensoren geführt hat. Parallel zu diesem Trend werden zunehmend Mikrofluidgeräte mit leitfähigen Flüssigmetallen als tragbare Druck- und Dehnungssensoren eingesetzt.
Laut Professor Lim Chwee Teck vom Department of Biomedical Engineering der Faculty of Engineering der NUS, der das Forschungsteam leitet, ist der neue Mikrofasersensor auf der Haut kaum spürbar und passt sich hervorragend Hautoberflächen an. Außerdem verfügt er über eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und mechanische Verformbarkeit.
Echtzeitüberwachung der Pulswellenform
Der Mikrofasersensor besteht aus einer flüssigen metallischen Legierung, die als Sensorelement dient, und in einen weichen Silikonmikrotubus eingekapselt ist. Der Sensor misst die Pulswellenform einer Person in Echtzeit. Die erhaltenen Informationen können zur Bestimmung von Herzfrequenz, Blutdruck und Steifigkeit von Blutgefäßen verwendet werden.
Derzeit werden bei Patienten Parameter wie Herzfrequenz und Blutdruck in der Klinik überwacht. Dies erfordert sperrige Geräte ohne sofortige Rückmeldung. Der neu entwickelte Sensor in Form eines leitfähigen Fadens kann leicht in einen Handschuh eingewebt werden, der vom Arzt getragen wird, um Vitaldaten von Patienten in Echtzeit zu verfolgen. Zeitersparnis für die Mitarbeiter im Gesundheitswesen und mehr Komfort für die Patienten könnten daraus resultieren.
Auch bei Atherosklerose ein Thema
Der Mikrofasersensor könnte auch für bei Patienten mit Atherosklerose Vorteile haben, denn Verdickung und Versteifung der Arterien durch Akkumulation von „fatty streaks“, aus denen Plaques entstehen, könnten gemessen werden. Plaques könnten also erkannt werden, bevor sie ein Blutgefäß vollständig blockieren oder es reißen lassen. So könnte diese Technologie im Bereich Prophylaxe und Therapie von Herzinfarkt und Schlaganfall eine Rolle spielen und als Zukunftsmusik teure Großgeräte partiell ersetzen.
Druckkontrolle bei Verbänden
Eine weitere klinische Anwendung des intelligenten Mikrofasersensors ist die Behandlung venöser Ulzera, die durch eine schlechte Durchblutung verursacht werden. Die Kompressionstherapie ist eine weit verbreitete Behandlungsmethode mit diversen Problemen. Ist der Verband zu fest angelegt, kann es zu Gewebeschäden kommen, ist er zu locker, bleibt die Heilung aus. Der Mikrofasersensor ist ultradünn und hochflexibel und kann in Verbände eingewebt werden, um den Druck zu überwachen. Dies könnte die Effektivität der Behandlung verbessern und die Heilungszeit verkürzen. Über eine App könnten die ermittelten Daten an den behandelnden Arzt übertragen werden.
Kommerzialisierung und weitere Forschung
Für den vielseitigen Mikrofasersensor werden zukünftige verschiedene Anwendungsmöglichkeiten gesehen wie die Überwachung im Gesundheitswesen, intelligente medizinische Prothesen und künstliche Haut. Die auf Langlebigkeit und Waschbarkeit ausgelegte Neuentwicklung ist laut Prof. Lim äußerst attraktiv für Anwendungen im aufstrebenden Bereich der Wearable Electronics.
Die NUS-Forscher befassen sich nicht nur mit der Erforschung von weiteren Anwendungen des Mikrofasersensors, sie sind auch daran interessiert den Sensor gemeinsam mit kommerziellen Partnern auf den Markt zu bringen.