Ein schmerzloses, tragbares Gerät kann gleichzeitig Blutzucker, Alkohol und Muskelermüdung messen

Ein neues tragbares Gerät, das in den Arm passt, kann den Blutzucker, die Muskelermüdung im Fitnessstudio und den Alkoholgehalt an der Bar messen.

Der in Kalifornien entwickelte Prototyp kann kontinuierlich drei Gesundheitsstatistiken – Glukose-, Alkohol- und Laktatspiegel – entweder separat oder gleichzeitig in Echtzeit überwachen.

Sie sind etwa so groß wie drei gestapelte Pokerchips und werden schmerzlos durch ein Klettverschluss-ähnliches Pflaster aus Mikronadeln auf die Haut aufgetragen.

Diese Nadeln messen die Flüssigkeit unter der Haut und senden die Daten dann drahtlos an eine spezielle Smartphone-App.

Die Forscher hoffen, das Gerät kommerzialisieren zu können, das eine einzige Lösung für Diabetiker im Alltag bieten könnte.

Das Gerät kann am Oberarm getragen werden, während der Träger seinen Tag verbringt – egal ob im Fitnessstudio oder in der Bar

Wie es funktioniert?

Das Gerätepflaster besteht aus 25 mikroskopisch kleinen Nadeln, die jeweils ein Fünftel der Breite eines menschlichen Haares haben.

Die Forscher sagen, dass das Einstechen in den Arm einer Person keine Schmerzen verursacht, da die feinen Nadeln kaum in die Hautoberfläche eindringen.

Verschiedene Enzyme an den Spitzen der feinen Nadeln reagieren mit Laktat, Glukose und Alkohol in der interstitiellen Flüssigkeit Die Flüssigkeit, die die Zellen unter der Haut umgibt.

Diese Wechselwirkungen erzeugen winzige elektrische Ströme, die von elektronischen Sensoren analysiert und drahtlos mit einer Smartphone-App verbunden werden.

Ingenieure der University of California San Diego (UCSD) beschreiben ihre Geräte in einem Forschungsbericht, der heute in Nature Biomedical Engineering veröffentlicht wurde.

„Das ist wie ein ganzes Labor auf der Haut“, sagte Studienautor Joseph Wang, Professor für Nanoengineering an der University of California, San Diego.

“Es ist in der Lage, mehrere Vitalfunktionen gleichzeitig kontinuierlich zu messen, sodass Benutzer ihre Gesundheit und ihr Wohlbefinden überwachen können, während sie ihren täglichen Aktivitäten nachgehen.”

Die meisten kommerziellen Gesundheitsmonitore, wie z. B. kontinuierliche Glukosemonitore für Diabetiker, messen nur ein Signal.

Das Problem dabei ist, dass Informationen ausgelassen werden, die Menschen mit Diabetes helfen können, ihre Krankheit effektiver zu bewältigen.

Beispielsweise ist die Überwachung des Alkoholspiegels ebenfalls hilfreich, da das Trinken von Alkohol den Glukosespiegel senken kann.

Die Kenntnis beider Werte kann Diabetikern helfen, zu verhindern, dass ihr Blutzucker nach dem Trinken eines Getränks zu stark abfällt.

Die Kombination von Informationen über Laktat – ein Biomarker für Muskelermüdung, z. B. während des Trainings – ist ebenfalls vorteilhaft, da körperliche Aktivität die Fähigkeit des Körpers beeinflusst, Glukose zu regulieren.

Das Gerät arbeitet mit einer dedizierten Smartphone-App, die vom Forschungsteam entwickelt wurde, zur Datenerfassung und Visualisierung

Das Gerät arbeitet mit einer dedizierten Smartphone-App, die vom Forschungsteam entwickelt wurde, zur Datenerfassung und Visualisierung

Das neue Gerät ist etwa so groß wie drei gestapelte Pokerchips und wird schmerzlos durch ein Klettverschluss-ähnliches Pflaster aus Mikronadeln auf die Haut aufgetragen.  Hier wird ein Einweg-Mikronadelpflaster von seiner wiederverwendbaren elektronischen Hülle getrennt

Das neue Gerät ist etwa so groß wie drei gestapelte Pokerchips und wird schmerzlos durch ein Klettverschluss-ähnliches Pflaster aus Mikronadeln auf die Haut aufgetragen. Hier wird ein Einweg-Mikronadelpflaster von seiner wiederverwendbaren elektronischen Hülle getrennt

“Durch die tragbaren Geräte können die Menschen die Wechselwirkung zwischen Glukosehochs oder -tiefs mit ihrer Ernährung, Bewegung und dem Konsum alkoholischer Getränke sehen”, sagte Co-Autor Farshad Tehrani von der University of California, San Diego.

“Es könnte auch zu ihrer Lebensqualität beitragen.”

Das Gerätepflaster besteht aus 25 mikroskopisch kleinen Nadeln, die jeweils ein Fünftel der Breite eines menschlichen Haares haben.

Die Forscher sagen, dass das Einstechen in den Arm einer Person keine Schmerzen verursacht, da die feinen Nadeln kaum in die Hautoberfläche eindringen.

Verschiedene Enzyme an den Spitzen der feinen Nadeln reagieren mit Laktat, Glukose und Alkohol in der interstitiellen Flüssigkeit Die Flüssigkeit, die die Zellen unter der Haut umgibt.

Diese Wechselwirkungen erzeugen winzige elektrische Ströme, die von elektronischen Sensoren analysiert und drahtlos mit einer Smartphone-App verbunden werden.

In den Experimenten wurde das Wearable an fünf Freiwilligen getestet, die das Gerät am Oberarm trugen, während sie trainierten, eine Mahlzeit zu sich nahmen und ein Glas Wein tranken.

Die Mikronadeln des Geräts dringen kaum in die Dermis ein – die innerste Schicht der beiden Haupthautschichten

Die Mikronadeln des Geräts dringen kaum in die Dermis ein – die innerste Schicht der beiden Haupthautschichten

Aufgeladen werden kann das Gerät auf einem vorgefertigten kabellosen Ladepad, wie es beispielsweise in Apple iPhones zum Einsatz kommt

Aufgeladen werden kann das Gerät auf einem vorgefertigten kabellosen Ladepad, wie es beispielsweise in Apple iPhones zum Einsatz kommt

Es wurde verwendet, um den Glukosespiegel von Freiwilligen gleichzeitig mit dem Alkohol- oder Laktatspiegel kontinuierlich zu überwachen.

Die mit dem Gerät durchgeführten Glukose-, Alkohol- und Laktatmessungen stimmten eng mit denen überein, die mit einem handelsüblichen Blutzuckermessgerät und Atemanalysegerät sowie mit den im Labor durchgeführten Blutlaktatmessungen durchgeführt wurden.

Nach Angaben des Teams ist jedes Mikronadel-Pflaster wegwerfbar, sodass Kunden bei der Vermarktung des Geräts in großen Mengen kaufen und lagern können, wenn sie dies benötigen.

Das tragbare Gerät wird mit einem wiederverwendbaren elektronischen Gehäuse verbunden, das die Batterie, elektronische Sensoren, einen Funksender und andere elektronische Komponenten enthält.

Dadurch kann das Gerät auf jedem kabellosen Ladegerät aufgeladen werden, das für Telefone und Smartwatches verwendet wird.

Die Forscher gründeten gemeinsam ein Startup namens AquilX, um die Technologie für die Kommerzialisierung weiterzuentwickeln.

Die nächsten Schritte umfassen das Testen und Optimieren, wie lange das Feinnadelpflaster halten kann, bevor es ersetzt wird.

Das Unternehmen freut sich auch über die Möglichkeit, dem Gerät weitere Sensoren hinzuzufügen, um den Medikamentenspiegel der Patienten und andere Gesundheitssignale zu überwachen.

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