Een pleister die je hartslag meet, zonder batterij, chip of elektronische sensor. Onderzoekers van de Norwegian University of Science and Technology (NTNU) hebben een dunne siliconenpleister ontwikkeld die minuscule bewegingen van de huid omzet in kleurveranderingen. Met een gewone smartphonecamera zijn die veranderingen af te lezen. De techniek kan zelfs informatie geven over de conditie van bloedvaten.
De pleister ziet eruit als een doorzichtig stukje folie met een regenboogachtige glans, vergelijkbaar met de achterkant van een cd. Zodra het materiaal een klein beetje uitrekt, verandert de manier waarop het licht wordt weerkaatst en verspreid.
Het idee is dat een hartslag niet alleen in de bloedvaten voelbaar is. Iedere keer dat het hart bloed rondpompt, ontstaan drukgolven die ook piepkleine bewegingen van de huid veroorzaken. De pleister registreert die bewegingen zonder elektronische onderdelen.
Geïnspireerd op de zuignappen van een octopus
De onderzoekers gebruikten een dunne laag siliconenrubber, ook bekend als PDMS. Aan de ene zijde brachten ze een patroon op nanometerschaal aan dat reageert op vervorming. De andere zijde kreeg een speciale hechtstructuur, geïnspireerd op de zuignappen van een octopus.
Die structuur zorgt ervoor dat de pleister stevig op de huid blijft zitten, terwijl hij toch flexibel genoeg is om met iedere hartslag mee te bewegen. Volgens de onderzoekers hecht het ontwerp 65 procent beter dan een vergelijkbaar vlak siliconenoppervlak.
De gevoeligheid is opvallend. Wanneer het materiaal slechts twee procent uitrekt, verandert de gemeten kleurintensiteit al met negen procent. Het effect bleef tijdens laboratoriumproeven ten minste duizend belastingscycli stabiel. Een smartphonecamera kan de subtiele kleurverschillen vastleggen. Software vertaalt die vervolgens naar een grafiek van de polsslag.
Meer informatie dan een smartwatch
De techniek verschilt van de manier waarop de meeste smartwatches de hartslag meten. Die gebruiken doorgaans licht om veranderingen in het bloedvolume te registreren. Zulke optische metingen kunnen minder nauwkeurig zijn bij mensen met een donkere huid, doordat huidpigment invloed heeft op de lichtabsorptie. De Noorse pleister kijkt juist naar mechanische bewegingen van de huid. Daardoor speelt huidpigment bij het onderliggende meetprincipe een veel kleinere rol.
Bovendien kan de vorm van de geregistreerde drukgolf informatie opleveren over de stijfheid van bloedvaten. Dat is een belangrijke indicator voor de gezondheid van het cardiovasculaire systeem. Bloedvaten worden doorgaans stijver naarmate mensen ouder worden, terwijl ook leefstijl en bepaalde aandoeningen invloed hebben.
Eerste proeven met dertien vrijwilligers
De onderzoekers testten de pleister bij dertien vrijwilligers. De metingen met een smartphone kwamen sterk overeen met die van klinische referentieapparatuur. Bij gelijktijdige metingen presteerde de pleister op verschillende onderdelen beter dan enkele bestaande optische en mechanische sensoren.
Toch is de techniek nog geen vervanging voor medische apparatuur. Het onderzoek omvatte een kleine groep deelnemers en verdere klinische validatie is nodig voordat de pleister voor medische diagnoses kan worden gebruikt.
Het onderzoek, gepubliceerd in Advanced Materials, richt zich daarom ook op toepassingen buiten het ziekenhuis. Vooral in gebieden waar geavanceerde meetapparatuur moeilijk beschikbaar is, kan een goedkope pleister die alleen een smartphone nodig heeft interessant zijn.
