Ultraschallbilder mit elektronischen Pflastern

Jan Oliver Löfken

Pflaster am Hals

Sheng Xu et al./UCSD

Blutdruck, Temperatur, Schweiß – mit elektronischen Pflastern lassen sich bereits einige wichtige Körperdaten auch über längere Zeiträume messen. Mit einem neuen Prototyp erweitern Wissenschaftler nun deutlich die Möglichkeiten für genaue Diagnosen mit solchen Pflastern. Denn ihr elektronisches Pflaster sendet Ultraschallwellen bis zu 14 Zentimeter tief in das Gewebe aus. Diese enorme Tiefe erreichten die Forscher durch eine spezielle Anordnung von kleinen Modulen, mit denen sich Ultraschallwellen erzeugen lassen, wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Biomedical Engineering“ berichten.

Für das neue elektronische Pflaster ordnete Sheng Xu von der University of California San Diego in den USA gemeinsam mit seinen Kollegen zunächst 144 kleine Ultraschallmodule in einer flexiblen Kunststofffolie an. In solchen Modulen lassen sich Ultraschallwellen in einem speziellen Material durch wechselnde Spannungen erzeugen. Denn das sogenannte piezoelektronische Material der Module wandelt die elektrischen Spannungen in mechanische Bewegungen um und kann so Ultraschallwellen aussenden. Diese Module verknüpften die Forscher wiederum mit dehnbaren, filigranen Kabelverbindungen, wofür vorerst eine externe Spannungsquelle den Strom lieferte. Insgesamt war die neu entwickelte Sensorfolie nicht dicker als ein normales Pflaster und ließ sich einfach auf die Haut aufkleben.

In ihren Experimenten regelten Xu und seine Kollegen die Spannung in jedem einzelnen Ultraschallmodul mit einer externen, elektronischen Steuerung. Dank der ausgeklügelt verknüpften Module ließ sich nicht nur die Intensität, sondern auch die Richtung der Ultraschallwellen kontrollieren. Die so fokussierten Ultraschallwellen drangen bis zu 14 Zentimeter tief unter die Haut von Testpersonen ein, wurden dort an den Blutadern reflektiert, also zum Sensor zurückgeworfen und auch dort vermessen. So erhielten die Forscher Bilder vom Blutfluss in tieferen Blutadern und damit beispielsweise auch von möglichen Verstopfungen – ganz ähnlich wie die Bilder einer handelsüblichen, aber deutlich größeren Ultraschallsonde.

Zukünftig könnten etwa gefährdete Patienten solche elektronischen Pflaster über längere Zeiträume tragen, um kontinuierlich ihren Blutfluss zu überwachen. So ließe sich möglicherweise rechtzeitig vor einem gefährlichen Verschluss der Blutgefäße warnen. Einsatzreif ist diese Technik bisher allerdings noch nicht. In nächsten Schritten wollen Xu und seine Kollegen zunächst die Stromversorgung auf eine tragbare Batterie umstellen. Parallel arbeiten sie auch an einem Funkmodul, um die Messdaten des Pflasters auch kontaktlos abzurufen.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/technik/news/2021/ultraschallbilder-mit-elektronischen-pflastern/