Von der Natur abgeschaut – neuer Sensor für Herzpatienten und Sportler

Bisher sind Sensoren für Untersuchungen der Herzfrequenz unbequem tragen – sie verursachen oftmals Hautreizungen oder gar allergische Reaktionen. Denn sie müssen mit Klebstoff am Körper befestigt werden. Das macht die Sensoren ungeeignet für Langzeitmessungen, etwa um sporadisch auftretende Herzrhythmusstörungen wie Vorhofflimmern zu überwachen. Nun haben Zürcher Ingenieure einen neuen Sensor für solche Elektrokardiogramme (EKG) entwickelt, der ganz ohne Klebstoff auskommt und dennoch auf der Haut haftet. Als Vorbild dafür dienten Heuschrecken. Diese können dank mikroskopisch kleinen Zäpfchen an ihren Füssen Wände hochkrabbeln – sie kleben wie mit Saugnäpfen fest. Diesen Haftmechanismus haben die Forscher im Labor nachgebaut.

ETH Zürich

Millionen von winzigen Zäpfchen sorgen für die Haftwirkung auf der Haut.

Millionen winzige Zäpfchen

«Die Sensoren fallen nicht ab, wenn sich der Patient bewegt», sagt Flurin Stauffer, Bioelektroniker an der ETH Zürich. In Tests seien sie sogar bei sportlichen Aktivitäten wie Rennen und Schwimmen kleben geblieben. Und: Trotz der heftigen Bewegungen konnten die Forscher die Herzfrequenz präzise messen. Möglich macht dies ein Silikongummi, in den winzige Silberpartikel eingelassen sind. Das Metall stellt den elektrischen Kontakt für die Messung sicher, auch wenn der Gummi gedehnt wird. Auf der Haftseite des Sensors befinden sich etwa zwei Millionen mikroskopisch kleine, pilzförmige Zäpfchen – dem natürlichen Vorbild der Heuschreckenfüsse nachempfunden. Jedes einzelne Zäpfchen übt mit seiner Oberfläche eine winzige Anziehungskraft aus. In der Summe haften sie dadurch stark auf der Haut – ähnlich wie die Füsschen der Insekten an einer Wand.

Laut der Forscher könnten nicht nur Herz-Patienten von der Entwicklung profitieren: Auch für Leistungssportler sei der Sensor interessant, sagt Stauffer: «Gerade bei sportlichen Aktivitäten wie Schwimmen sind exakte EKG-Messungen schwierig.» Die Forschungsgruppe hat bereits eine Spin-off-Firma gegründet und diese will den Heuschrecken-Sensor nun auf den Markt bringen.