Bildquelle: TU Ilmenau; Foto: Susanne Ecke
News • Forschung zu berührungsloser Messung
Vitalzeichen von Säuglingen schonender überwachen
Die Technische Universität Ilmenau startet ein Forschungsprojekt, das die direkte, kontaktlose Messung von Biosignalen des Menschen ermöglichen soll.
Durch die berührungslose Erfassung etwa der Gehirnaktivitäten von Neugeborenen würden Hautreizungen, Verletzungen und Infektionen, wie sie bei herkömmlichen, am Kopf des Säuglings angebrachten Elektroden vorkommen können, vermieden. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert das Projekt mit 900.000 Euro für zwei Jahre im Programm CZS Wildcard, das unkonventionelle Projekte von interdisziplinären Forschungsgruppen im Bereich Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften oder Technik unterstützt.
Elektroenzephalografie, als „EEG“ auch Laien bekannt, ist in der Intensivmedizin zur Überwachung von Neugeborenen unverzichtbar. Doch die Kontaktelektroden, die mit Saugnäpfen, Kleber oder Nadeln am Kopf des Säuglings befestigt werden, können die empfindliche Babyhaut reizen oder gar bis hin zu Schädeldeformationen verletzen und bergen wegen des noch schwachen Immunschutzes der Säuglinge die Gefahr von Infektionen.
Unsere innovative EEG-Technologie [könnte] auch in Notfallsituationen, in denen keine Zeit ist, Kontaktelektroden anzubringen [...], integriert zum Beispiel in einer mobilen Anwendung, schnelle Hilfe leisten
Thomas Kissinger
Im Gegensatz dazu soll das neuartige Sensorsystem, das im Projekt ELFISENS („Electric Field Sensing of physiological activity using optical fibers“; „Erfassung elektrischer Felder physiologischer Aktivität mittels optischer Fasern”) entwickelt wird, die Biosignale erfassen, ohne die Haut zu berühren. Neue piezoelektrische Materialien wandeln die schwachen bioelektrischen Felder in winzige mechanische Ausdehnungen um, die von hochempfindlichen optischen Fasersensoren gemessen werden. Im Vergleich mit den bislang bei EEGs verwendeten Elektroden und Kabeln sind optische Fasern nicht nur sehr dünn und flexibel, sie bieten durch elektrische Isolation auch zusätzliche Sicherheit. Die winzigen Sensoren werden in 3D-gedruckten Strukturen integriert, die wiederum, so die Absicht der Forscher der TU Ilmenau, in bequem zu tragenden Mützen oder auch in Kissen oder Matratzen untergebracht werden.
Projektleiter Professor Thomas Kissinger, Leiter des Fachgebiets Nanofabrikations- und Nanomesstechnik: „Unsere innovative EEG-Technologie soll nicht nur schonende Langzeitüberwachungen zum Beispiel Neugeborener möglich machen, auch in Notfallsituationen, in denen keine Zeit ist, Kontaktelektroden anzubringen, könnte sie, integriert zum Beispiel in einer mobilen Anwendung, schnelle Hilfe leisten.“
Das ELFISENS-Projekt der TU Ilmenau ist hochgradig interdisziplinär angelegt – eine Grundvoraussetzung für die Wildcard-Förderung der Carl-Zeiss-Stiftung. Neben Professor Thomas Kissinger, der im Projekt für die hochauflösende optische Fasersensorik mithilfe interferometrischer Methoden zuständig ist, sind zwei weitere Fachgebiete beteiligt: Professorin Dr. Hongye Sun, Leiterin des Fachgebiets Funktionswerkstoffe, wird sich mit der Entwicklung von 3D-gedruckten piezoelektrischen Sensorstrukturen mit eingebetteten Fasern mithilfe modernster Herstellungsverfahren wie 3D-Druck befassen; und Professor Patrique Fiedler, Leiter des Fachgebiets Datenanalyse in den Lebenswissenschaften, ist zuständig für die Validierung, Analyse und Interpretation von Biosignalen mit neuartigen Charakteristiken.
Noch haben die Wissenschaftler der TU Ilmenau nur die EEG-Überwachung von Gehirnaktivitäten im Blick. In Zukunft könnte die vollkommen neuen Klasse von Biosensoren aber auch dafür genutzt werden, kontaktlos zum Beispiel Herz- oder Muskelaktivitäten zu erfassen und so völlig neue Anwendungen in der Medizin ermöglichen.
Quelle: Technische Universität Ilmeau
24.02.2025
