Elektrolyte, wie zum Beispiel Kalium, Kal-zium, Magnesium sowie andere Salze sind für die Übertragung der Nervenimpulse wichtig, denn sie «erzählen» dem Herz und anderen Muskeln, wann sie sich zusammenziehen oder entspannen sollen. Läufer, Athleten in anstrengenden Sportarten sowie Soldaten auf länger andauernden Missionen müssen ihre Performance kontinuierlich im Auge behalten, wobei ihnen eine stets aktuelle Anzeige der Elektrolytwerte hilfreich wäre.
Als Reaktion auf diese Forderung entwickelten und patentierten Ronen Polsky und seine Kollegen von den Sandia National Laboratories den Sensor-Prototypen, der verschiedene Elektrolytpegel sofort analysieren kann, aber trotzdem in eine Handfläche oder auf ein Handgelenk passt. Als kommerzielle Version erspart dieser Sensor den Patienten und Ärzten viel Zeitaufwand und Kosten. Nicht zu vergessen sind die sonst üblichen Besuche in Arztpraxen oder Krankenhäusern.
Personalisiertes Gesundheitswesen – für den Patienten schmerzfrei
«Es handelt sich hier um die Zukunft des personalisierten Gesundheitswesens», sagte Ronen Polsky. «Diese tragbaren Technologien beginnen jetzt, sich in unterschiedlichen Formen zu zeigen. Die Leute werden sich diesen Dingen zwangsläufig zuwenden.» Derzeit wird das jeweilige Signal als Spannungs- oder Stromsignal aufgezeichnet. Eine einfache Displayeinheit, wie zum Beispiel die einer Armbanduhr, kann als Anzeige dienen. Eine Funkeinheit eröffnet die drahtlose Übertragung der Messwerte.
Der Elektrolytsensor verursacht keine Schmerzen, da dessen derzeit neun Mikronadeln mit einer Länge von 800 µ so winzig sind, dass sie beim Aufsetzen auf die Haut die Nerven nicht traumatisieren. Hinzu kommt, dass der Sensor nur die interstitiel-len Gewebeflüssigkeiten, also die Flüssigkeiten zwischen den Hautzellen, überprüft. Der Sensor hat damit das Potenzial zum Ein- satz in langfristigen, nichtinvasiven Applikationen.
Reaktionssensor korrigiert zusätzlich zu tiefe Pegel
Das Forscherteam fertigte mit einem Laser hohle Mikronadeln, die winzige und farblose Flüssigkeitsmengen unter der Hautoberfläche absaugen. Die Experimente zeigten, dass sehr geringe Kaliummengen ungehindert durch die Nadeln in vorhandene Patronen mit Kohlenstoffelektroden flossen. Diese Elektroden erfassten die Mengen der wichtigsten Elek-trolyten, ohne durch weitere Elektrolyte in den Flüssigkeiten irritiert zu werden.
Nach Angaben der Forscher lässt sich die Selektivität der Kohlenstoffelektroden problemlos verändern. Sie stellen sich inzwischen auch einen Reaktionssensor vor, der mit einigen Nadeln die Elektrolyte misst, während andere Nadeln nach Bedarf entsprechende Elektrolyte freigeben. Entscheidend dürfte aber sein, welche Nadelgeometrie am besten durch das lebende Gewebe akzeptiert wird.
Die ursprüngliche Forschungsarbeit des Sensors wurde von «Sandia’s Laboratory Directed Research and Development Program» und der «U.S. Defense Threat Reduction Agency» finanziert.
Infoservice
Sandia National Laboratories
www.sandia.gov
