Technologie: Winzige Keksdose in der Arterie

Wer an Bluthochdruck leidet, muss häufig Medikamente nehmen. Um die richtige Dosis zu ermitteln, ist es nötig, die Kreislaufwerte über mehrere Tage hinweg ständig zu überwachen. „Manche Patienten müssen eine Manschette am Arm tragen, die sich alle halbe Stunde aufbläst und den Blutdruck misst – auch nachts. Das kann sehr belastend sein“, sagt Hoc Khiem Trieu vom Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg. Im Auftrag der Firma Osypka haben die IMS-Forscher nun einen dünnen Sensor entwickelt, der in die Leistenschlagader eingeführt wird und dort den Blutdruck überwacht.

Das Messgerät selbst ist nur einen halben Millimeter dick. Um es vor Beschädigungen zu schützen und es besser in das Blutgefäß schieben zu können, ist es mit einer Metallhülle versehen, die kleine Öffnungen hat. „Der Blutdruck im Gefäß wird mithilfe kapazitiver Messzellen bestimmt“, sagt Trieu. Das sind winzige Plattenkondensatoren, wie man sie aus dem Physikunterricht kennt. Wird der Abstand der Flächen verändert, steigt oder sinkt dessen Kapazität. „Unsere Sensoren kann man sich als etwa 0,1 Millimeter große Keksdosen aus Silizium vorstellen“, beschreibt der Wissenschaftler. Steigt der Umgebungsdruck, wird der „Deckel“ um weniger als einen Tausendstel Millimeter nach innen gebogen. Dadurch ändert sich der Abstand zum Boden der Dose und damit die Kapazität des Minikondensators.

Das Implantat bleibt rund einen Monat im Körper

Das Messsignal wird elektronisch verstärkt und über einen rund zehn Zentimeter langen Draht zum Sender geleitet, der ebenfalls in der Leistenschlagader liegen soll. Von dort werden die Informationen per Funk an einen Speicher übertragen, den die Patienten in einer Gürteltasche außerhalb des Körpers tragen.

Aus dieser Gürteltasche kommt auch die Energie für den Sensor: Sobald durch eine Spule in der Tasche Strom fließt, entsteht ein Magnetfeld, das wiederum in einer Spule im Inneren des Patienten einen Stromfluss erzeugt. Mithilfe dieser Energie wird 30-mal pro Sekunde der Blutdruck gemessen. Das ist nötig, um sämtliche Druckänderungen zwischen zwei Herzschlägen zu erfassen und daraus die Extremwerte – fachsprachlich als systolisch und diastolisch bezeichnet – zu gewinnen. „Nach wenigen Sekunden Messdauer steht das Ergebnis fest, dann folgt eine Pause von 30 bis 60 Minuten, je nachdem wie das System programmiert ist“, sagt Trieu.

Von den ersten Messungen zur Diagnose bis zur Einstellung auf die Medikamente soll das Implantat rund einen Monat im Körper bleiben. Noch sind die Sensoren aber in der Testphase und messen nur den Blutdruck von Schafen. In gut einem Jahr können sie auch am Menschen getestet werden, hoffen die Entwickler.

„Implantierbare Drucksensoren eröffnen noch viele weitere Anwendungsmöglichkeiten“, sagt der IMS-Forscher Trieu. Sie könnten beispielsweise zur Überwachung von Patienten mit Herzschwäche eingesetzt werden und im Notfall automatisch einen Hilferuf per Funk absetzen. Oder sie könnten ins Auge eingesetzt werden, um frühzeitig eine Druckerhöhung zu erkennen, wie sie typisch für den grünen Star ist.