Funkchips messen Herzschlag und Blutdruck

Ithaca (USA) - Direkt am Körper lassen sich Blutdruck oder Puls noch immer am besten messen. Doch diese wichtigen Daten können auch mit Funketiketten ohne jeden Körperkontakt zuverlässig bestimmt werden. Die Alternative zu Druckmanschette, Brustsensor oder Sportarmband präsentierten nun amerikanische Wissenschaftler in der Erstausgabe der neuen Fachzeitschrift „Nature Electronics“. Grundlage ihrer Messungen sind detaillierte Analysen der vom Körper reflektierten Mikrowellen.

„Diese neue Technik kann einfach in die Kleidung integriert werden“, sagt Edwin Kan von der Cornell University in Ithaca. Mit seinem Kollegen Xiaonan Hui simulierte er zuerst, wie ein Herzschlag oder ein sich bei der Atmung hebender Brustkorb die Ausbreitung und Reflexion schwacher Mikrowellen mit einer Frequenz von 950 Megahertz beeinflussen könnten. Darauf überprüften sie ihre Methode an einer Testperson, die am Handgelenk und im Brustbereich ein Funketikett trug. Die Sensoren wurden entsprechend der Körperfunktionen wie Herzschlag, Atmung und Blutfluss bewegt – und sendeten dabei Mikrowellen mit einer Frequenz von 950 Megahertz aus. Diese Wellen gelangten sowohl direkt zu einem Nachweisgerät als auch in den Körper, wo sie reflektiert wurden.

Das Team fing die direkten und reflektierten Mikrowellen aus einem Abstand von bis zu zwei Metern auf und analysierte sie im Detail. Die Atemfrequenz ließ sich aus der Hebung des Brustkorbs über eine Phasenverschiebung der direkt zum Empfänger laufenden Mikrowellen ermitteln. Die Pulsfrequenz verursachte eine spezifische Änderung der Amplitude der vom Körper reflektierten Mikrowellen. Um den Blutdruck zu messen, kombinierten die Forscher die Daten beider Sensoren und ermittelten die zeitliche Verzögerung zwischen den Pulsdaten. „Unser Prototyp zeigte eine höhere Empfindlichkeit, als wir erwartet hatten“, so Kan.

Eine Anwendung dieser Technik sehen die Forscher etwa für Patienten, die sich von permanent angebrachten Sensoren oder Armbändern gestört fühlen. Zwei in einem Pyjama im Brustbereich und an der Handmanschette integrierte Funketiketten sollen für ausreichend genaue Messungen genügen. Zentral installierte Empfangsgeräte auf einer Station könnten sogar parallel die Messdaten von etlichen Patienten aufnehmen. Auch im Sportsektor wäre eine Anwendung dieser kontaktlosen Messtechnik vorstellbar: Die Funketiketten könnten die Vitaldaten einer ganzen Fußballmannschaft messen und mit einer stärkeren Sendeleistung während eines Spiels zum Trainer am Spielfeldrand senden.