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Quantified Self: Digitales "Pflaster" misst Körperfunktionen

Ein flexibles tragbares Bauteil erfasst elektrische und biochemische Signale. Die Forscher sehen Anwendungen in Medizin und Sport. Anfragen von Olympioniken gibt es offenbar schon.
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Es ist zwar noch deutlich zu dick und steif, um es sich um den Finger zu wickeln. Doch Forscher um Joseph Wang und Patrick P. Mercier vom Department of Nanoengineering der University of California, San Diego ist es mit ihrem "Chem-Phys patch" gelungen, ein zumindest pflasterartiges Bauteil zu entwickeln, das aufgeklebt mehrere wichtige Körperfunktionen in Echtzeit messen kann. Neben einem EKG kann das "Pflaster" den Laktatwert des Trägers erfassen, der eine Aussage über die körperliche Anstrengung zulässt. Die Forscher behaupten, ihr Bauteil sei das erste seiner Art, das sowohl elektrische als auch biochemische Werte überwachen kann.

Der Patch entsteht in einem Siebdruckverfahren. Als Träger dient ein dünnes Blättchen eines flexiblen Polyesters, das sich direkt auf die Haut aufbringen lässt. Eine Elektrode zur Laktatmessung drucken die Forscher in die Mitte des Pflasters. Zwei EKG-Elektroden rahmen diese links und rechts ein. Eine kleine Leiterplatte inklusive eines Mikrocontrollers und einer Bluetooth-Verbindung sorgt für die Datenverarbeitung und den -austausch mit einem Smartphone oder Computer.

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Digitales "Pflaster" im Detail

Eine besondere Herausforderung für die Entwickler war es, den optimalen Abstand der Elektroden zu finden. Der Laktatsensor erfasst den Wert der Milchsäure im Schweiß. Da Schweiß aber elektrisch leitend ist, könnte der dazu nötige kleine Messstrom die EKG-Elektroden stören. In mehreren Schritten isolierten die Ingenieure um Wang und Mercier deshalb die EKG-Elektroden mittels eines Wasser abweisenden Gummis von der Laktat-Elektrode und platzierten sie in einem Abstand von vier Zentimetern zueinander – der Entfernung mit dem besten EKG-Messsignal. Sie testeten ihr Bauteil mit drei männlichen Probanden, denen sie das Pflaster während eines 15- bis 30-minütigen Trainings auf die Brust klebten. Die Ergebnisse stimmten gut mit EKG-Messungen parallel verwendeter kommerzieller Wearable-Armbänder beziehungsweise Literaturangaben zum Anstieg des Laktats überein.

Wang und Mercier liegen nach eigener Aussage schon Anfragen von Olympioniken für die Technologien vor, an denen sie forschen. Auch in der medizinischen Versorgung von Herz-Kreislauf-Patienten sehen sie eine Einsatzmöglichkeit. Sie wollen nun weitere Sensoren in den Patch verbauen, etwa für Magnesium- und Kaliumwerte oder andere Vitalfunktionen.

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