Trotz langer Schlafdauer erschöpft und unausgeschlafen: Diesen Symptomen kann eine sogenannte obstruktive Schlafapnoe zugrundeliegen. Die Betroffenen leiden dabei unwissentlich unter nächtlichen Atemaussetzern, die ihre Schlafqualität erheblich beeinträchtigen. Es handelt sich um ein relativ häufiges Problem, das das Wohlbefinden stark stören und das Risiko für weitere Erkrankungen erhöhen kann. Die Diagnose von Schlafapnoe ist bisher allerdings relativ umständlich: Der Schlaf und die Atmung werden durch auf der Haut platzierte Sensoren erfasst, die mit Überwachungsgeräten verbunden sind. Für eine genaue Untersuchung müssen sich Betroffenen dazu in ein Schlaflabor begeben. Nach einer Diagnose ist dies dann oft auch für die Untersuchung von Behandlungserfolgen nötig.
Die Forscher um Giovanni Traverso vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge haben deshalb nun ein Konzept entwickelt, das die Diagnose und Überwachung von nächtlicher Atmung sowie Herztätigkeit bequemer gestalten könnte. Es basiert auf einer Technologie, die derzeit auch für andere medizinische Anwendungen entwickelt wird. Dabei handelt es sich um schluckbare Kapseln, die mit verschiedenen elektronischen Funktionseinheiten ausgerüstet werden können. Nach ihrem Einsatz für Untersuchungen oder Behandlungen im Magen-Darm-Trakt werden sie wieder ausgeschieden.
Beschleunigungsmesser erfassen Vitalfunktionen
Dieses Konzept haben die Forscher nun für ihr Anwendungsziel angepasst: Sie haben eine Kapsel entwickelt, die etwa so groß ist wie eine Multivitamin-Tablette und vom Verdauungstrakt aus die Vitalfunktionen eines Anwenders überwachen kann. Das Gerät verfügt dazu über eine Batterie zur Versorgung von zwei technischen Einheiten: Es ist mit einem hochsensiblen Beschleunigungsmesser ausgestattet, der die feinen Bewegungen erfassen kann, die durch die Atmung sowie den Herzschlag auf den Magen-Darm-Trakt übertragen werden. In der Kapsel ist zudem ein kleiner Sender untergebracht, der die Daten an externe Geräte wie ein Smartphone oder einen Laptop überträgt. So können sie dann in eine Darstellung des Verlaufs der Atmung und Herzfunktion übertragen werden.
Zunächst testeten die Wissenschaftler ihre Sensor-Kapsel an Schweinen. Dabei zeigte sich, dass das kleine Gerät die Atem- und Herzfrequenz der Tiere genau messen konnte und nach seinem Einsatz problemlos ausgeschieden wurde. In einem Experiment konnten sie zudem zeigen, dass die Sensor-Kapsel die Verringerung der Atemfrequenz erkannte, die durch das Medikament Fentanyl bei den Tieren ausgelöst wurde. Es handelt sich dabei um einen Opioid-Wirkstoff, der unter anderem in der Notfallmedizin zur Behandlung starker Schmerzen verwendet wird. Dabei besteht jedoch ein Risiko einer Überdosierung, die zu gefährlichen Beeinträchtigungen der Atmung führen kann.
