Die mobile Vitaldatenerfassung über Wearables und telemetrische Systeme hat in den letzten Jahren ein stark steigendes Interesse am Medizintechnikmarkt hervorgerufen. Bekannte Beispiele solcher Systeme sind Smartwatches und Fitnessarmbänder. Gesundheitsdaten wie Puls und Sauerstoffsättigung können heute in Echtzeit und über längere Zeiträume erfasst und Trends auch remote, also ohne direkten Kontakt zum Patienten, vom Arzt überwacht werden. Eine große Herausforderung im Einsatz von Wearables, die typischerweise an Extremitäten wie Finger und Handgelenk getragen werden, stellt jedoch die Robustheit der Erfassung der Vitaldaten dar. Sowohl die Bewegung der Patienten als auch Streulicht und verminderte periphere Durchblutung wie sie z.B. im Schockzustand auftritt, können eine Messung stark erschweren oder sogar unmöglich machen. Dieser Herausforderung stellt sich das Projekt HEAR-MOTION.
Sensorische Signalerfassung im Gehörgang zur Erfassung von Vitalparametern: die Entwicklung eines Earables
Ziel des Kooperationsprojekts der Projektpartner cosinuss° GmbH und Hochschule Landshut ist die Entwicklung eines sogenannten Earables, eines kleinen Sensorsystems, welches am Ohr getragen wird. Die gute und stabile Durchblutung des Gehörganggewebes trägt dazu bei, dass der äußere Gehörgang ein besonders gut geeigneter Ort für die Erfassung von Vitalparametern ist. Für die Messung kommt das nicht-invasive, optische Messverfahren der Photoplethysmographie zu Einsatz. Es soll erstmals ein robustes System entwickelt werden, welches die Messung der Sauerstoffsättigung und des Blutdrucks bei Sepsis und Schockpatienten am Ohr ermöglicht. Mit einem solchen System streben die Projektpartner an, die klinische Überwachung von Patienten und Patientinnen grundlegend zu verändern. Notfallsanitäter sollen das Earable beispielsweise während der Erstanamnese nutzen können, um zuverlässig den Gesundheitszustand zu erfassen. Mittels der gemessenen Vitalparameter können Mediziner im Krankenhaus bereits erste Vorkehrungen für Notfallpatienten treffen und die weitere Behandlung planen.
Aufgabe der Hochschule Landshut innerhalb des Projektes ist die Entwicklung eines Monte Carlo Frameworks um die Simulation der Photonenausbreitung im Ohrgewebe zu ermöglichen. Mittels der Simulationen sollen verschiedene Sensorkonfigurationen und Anordungsgeometrien untersucht werden um Potenziale zum einen zur robusteren Signalerfassung unter Bewegung zu heben und zum anderen individuelle Variationen der Anatomie des Gehörganges berücksichtigen zu können.
Finanzielle Förderung und erfolgreiche Forschungsarbeit „zur Verbesserung der klinischen Überwachung von Patienten“
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert das Kooperationsprojekt im Rahmen des Programms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ mit einer Fördersumme in Höhe von 219.779€. Das Projekt ist auf eine Laufzeit von 24 Monaten ausgelegt.
Das Projekt profitiert von den erfolgreichen Vorarbeiten der Forschungsgruppe. Beispielsweise wurden im Projekt DeepPPG Optimierungsmöglichkeiten der Signalerfassung der Photoplethysmographischen Kurve in Wearables untersucht. „Wir sind sehr dankbar, dass wir durch dieses Projekt die Möglichkeit bekommen, unser Know-How im Bereich der Photonenausbreitung im Gewebe weiter ausbauen können und zur Verbesserung der klinischen Überwachung von Patienten beizutragen“, so Prof. Dr. Andreas Breidenassel, der hochschulseitige Leiter des Projektes.
Foto: cosinuss° GmbH / Gerrit Schweiger
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