Europäisches Kooperationsprojekt zur Entwicklung innovativer mobiler Sensorik erfolgreich abgeschlossen

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Was wäre, wenn man den Blutzuckerspiegel nichtinvasiv messen könnte?

senetics arbeitet, als innovatives Medizintechnikunternehmen, in geförderten Forschungs- und Entwicklungsprojekten an der Schnittstelle von Mensch und Technik mit namhaften europäischen Unternehmen und Universitäten zusammen. Gemeinsam mit mehr als 15 Partnern wurde das Projekt „Next Generation of Body Monitoring“ (kurz: NexGen) im Jahr 2016 gestartet. Es beschäftigt sich nicht nur mit innovativen technischen Möglichkeiten, um der täglichen nicht/minimal-invasiven Messung des Blutzuckers bei Diabetikern Abhilfe zu schaffen, sondern setzt sich in diesem Rahmen auch mit neuartigen Lösungen zur Überwachung von Vitalparametern mittels eines Pflasters auseinander. Gemeinsam mit Partnern aus der Chipentwicklung und der Medizin forscht senetics an der Umsetzung von RF-Sensoren als Implantat und deren Anwendung an und im menschlichen Gewebe.

Im europäischen Forschungsverbund „Sensorbasierte Systeme der nächsten Generation für variable, mobile Gesundheitsanwendungen“ (NexGen) entwickelt die senetics healthcare group GmbH & Co. KG u.a. mit der Infineon Technologies AG, Siemens AG, B Braun Messungen AG, Philips und der Berliner Charité – neue Körperüberwachungssysteme. Das Vorhaben wurde gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und dem EUREKA-Programm CATRENE. Im Projekt hat senetics wertvolle Erkenntnisse für die Benutzeroberflächen und Systemarchitekturen neuartiger mobiler Sensorsysteme erlangt und neue Forschungsergebnisse zur innovativen Validierung moderner Sensoren erarbeiten können.

Konzepte für moderne Sensorsysteme

Zu Beginn des Projekts wurde das Sensorsystem konzipiert. Durch intelligente Sensoren am Körper können Biovitalparameter dauerhaft wichtige Informationen für den Anwender und den behandelnden Arzt liefern. Dabei helfen implantierte Sensoren, um wichtige Körper- und Blutwerte zu sammeln und die Genesungsprozesse oder Erkrankungen zu überwachen. Um dauerhaft Daten aufzunehmen, muss außerhalb eines Pflasters oder eines Implantats ein Gateway die Daten zu einem Server übertragen oder ein Gerät die Daten direkt speichern.

Aufgrund der Sensibilität medizinischer Daten ist die Speicherung in einem Smart Device als erste Lösung zu empfehlen. Im Rahmen von NexGen hat senetics diese Architektur näher untersucht und Untersuchungen zur optimalen Auslegung für die Anwendungen in verschiedenen Umgebungen getätigt.

Systemarchitektur für moderne mobile Sensorsysteme
Systemarchitektur für moderne mobile Sensorsysteme

Als Ausblick soll die Übertragung der Daten für telemedizinische Anwendung dienen. Die Telemedizin ist ein Teilbereich der Telematik im Gesundheitswesen und bezeichnet Diagnostik und Therapie unter Überbrückung einer räumlichen oder auch zeitlichen Distanz zwischen Arzt und Patienten mittels Telekommunikation. Sie bietet vielversprechende Möglichkeiten rund um das Spektrum der modernen Versorgungsformen und umfasst mittlerweile nahezu alle medizinischen Fachgebiete. Vor allem in der Kombination mit dem NexGen-Multisensor Patch und dem Implantat bietet dies einen großen Vorteil für Anwender, Eltern, Pfleger und Ärzte. Mit den Technologien und Konzepten für mobile Sensorsysteme kann senetics in Zukunft innovative, sichere und flexible Lösungen für neue medizinische Systeme entwickeln.

Systemarchitektur für mobile Sensorsysteme

Eine Systemarchitektur dient sowohl der Visualisierung von Systemanforderungen, als auch zum Verständnis des Systems. Diese stammen idealerweise direkt aus dem Lasten- und Pflichtenheft des Produkts. Bei der Erstellung einer Systemarchitektur ist wichtig darzustellen, in welchem Kontext ein Produkt verwendet wird und wie diese miteinander zusammenhängen. Im Folgenden ist eine allgemeine Systemarchitektur eines Sensorpatches dargestellt:

Allgemeine Systemarchitektur eines mobilen Sensor-Patches in Körpernähe
Allgemeine Systemarchitektur eines mobilen Sensor-Patches in Körpernähe

In der untersten Ebene werden verschiedenste Benutzerschnittstellen und Elektronikkomponenten aufgeführt. Das Sensorpatch beinhaltet mehrere Elektronik-Komponenten, welche über Sensoren medizinische Daten aufnehmen, Informationen austauschen und miteinander kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle, was beispielsweise ein Smartphone sein kann, dient der Datenübertragung. Dieses befindet sich während der Übertragung in der Nähe des Sensors und resultierend auch in der Nähe des Menschen. Da gerade Smartphones in der heutigen Zeit dem Benutzer dieser Systeme fortwährend zur Verfügung stehen, können medizinische Daten schnell und einfach jederzeit abgefragt werden. Die Speicherung dieser persönlichen medizinischen Daten erfolgt anschließend verschlüsselt in einer Cloud. Von dort können Ärzte oder berechtigtes Fachpersonal auf die medizinischen Daten zugreifen und ggf. bei Auffälligkeiten direkt den Anwendet oder Rettungsdienst kontaktieren.

Eine besondere Herausforderung an die Entwicklung solcher Produkte ist die Sicherstellung der notwendigen Privatsphäre für den Benutzer. Gerade medizinische Daten dürfen keinesfalls weder manipuliert noch gehackt werden. Medizinische Daten stellen in den falschen Händen ein sehr hohes Sicherheitsrisiko für den Benutzer dar. Weiterhin muss bedacht werden, dass das Einleiten von Maßnahmen bei falsch positiven Befunden zu einem erhöhten Risiko führt.

Durch die fortschreitende Digitalisierung gewinnt der Begriff „Health 4.0“ eine ganz neue Bedeutung. Es werden zunehmend Sensoren zur Überwachung von Vitalparametern eingesetzt. Die Abfrage der Daten wird zunehmend per Fernübertragung an Cloud-Server gesendet und dort gespeichert. Auch die Bewertung von medizinischen Daten wird mittels e-Health an Bedeutung gewinnen. Dies zeigt, dass gerade im Bereich Security und Privatsphäre einiges getan werden muss.