Drucksensor im Auge

Sensoren sollen künftig ihre Dienste auch im menschlichen Körper leisten und z. B. bei erhöhtem Druck im Augeninneren Alarm schlagen.

Sensoren überwachen Produktionsprozesse, entlarven winzige Risse in Flugzeugen und ermitteln die Wäschemenge in der Maschine. Künftig sollen sie ihre Dienste auch im menschlichen Körper leisten und bei erhöhtem Druck im Auge, in der Blase oder im Gehirn Alarm schlagen.

Ist der Druck im Auge zu hoch, sterben dort kontinuierlich Nervenfasern ab - es kommt zu Gesichtsfeldausfällen oder gar Erblindung. Da der erhöhte Augeninnendruck meist keine Schmerzen bereitet, wird die als „Grüner Star“ bezeichnete Krankheit oft zu spät erkannt. Zusätzlich neigen diese Patienten im Alter oft zum Grauen Star: Die Linse trübt sich. Ärzte entfernen die natürliche Linse operativ und ersetzen sie durch eine künstliche. Um einen weiteren Verlust an Nervenfasern zu vermeiden, stellen sie anschließend den Augeninnendruck über Medikamente möglichst genau ein. Das Problem: Der Druck schwankt trotz der Medikamente - die Patienten müssen ihn ständig vom Arzt kontrollieren und die Medikamentendosis entsprechend anpassen lassen.

Abb.: Am Rand der künstlichen Augenlinse steckt ein 2,5 mal 2,6 Millimeter großer Sensor, der den Augeninnendruck misst. (Quelle: Fraunhofer IMS)

Ein Sensor, den Forscher am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg entwickelt haben, soll den Betroffenen künftig die permanenten Arztbesuche ersparen. „Wir integrieren den 2,5 mal 2,6 Millimeter großen Sensor in die künstliche Augenlinse“, sagt Thomas van den Boom, Gruppenleiter Biohybride Systeme am IMS. „Das Sehvermögen wird dabei nicht beeinträchtigt.“ Boden und Deckel des Sensors bestehen aus leitfähigem Material, der Deckel ist im Gegensatz zum Boden flexibel. Steigt der Druck, dellt sich der Deckel entsprechend ein – der Abstand zwischen Boden und Deckel verringert sich, die elektrische Kapazität steigt. Über eine kleine Antenne sendet das Implantat die Druckdaten an ein Lesegerät, das sich im Bügel einer Brille befindet. Der Patient kann die Ergebnisse auf einem Zusatzgerät ansehen und feststellen, ob der Druck in einem kritischen Bereich liegt. Eine Antenne im Brillengestell versorgt den Sensor über ein elektromagnetisches Feld mit der nötigen Energie. „Der Stromverbrauch des Sensors muss dafür extrem gering sein“, sagt van den Boom. „Alle ungenutzten Komponenten werden in eine Art Schlafmodus versetzt und nur bei Bedarf angeschaltet.“

Das dauerhafte Augenimplantat ist in der klinischen Studie, in etwa zwei bis drei Jahren könnte es regulär zum Einsatz kommen. Doch nicht nur im Auge kann der Sensor wertvolle Dienste leisten: In Gefäßen des Oberschenkels oder des Oberarms eingesetzt, hilft es Patienten mit chronisch erhöhtem Blutdruck. „Herkömmliche Blutdruckmessgeräte für zu Hause sind nicht geeignet, um die Dosierung der Medikamente optimal einzustellen“, sagt van den Boom. Auch bei erhöhtem Hirndruck und bei Inkontinenzproblemen verspricht der Sensor Hilfe.

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft

Weitere Infos:

• Fraunhofer-Gesellschaft:
  http://www.fraunhofer.de
• Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
  http://www.ims.fraunhofer.de