Optosensorik
Herz und Kreislauf vermessen
Weltweit arbeiten Forschung und Industrie an »Health Wearables«, mobilen und kaum sichtbaren Systemen, die mit hohem Komfort und unter Alltagsbedingungen Vitalparameter aufnehmen, analysieren und Medizinern zur Bewertung zur Verfügung stellen können. Einen ganzen Strauß von Vitaldaten soll ein neuer Sensor vermessen.
Die kontinuierliche Aufzeichnung von sogenannten peripheren Photoplethysmogrammen soll in Zukunft weitere wertvolle Aussagen zur Gesundheit des Menschen liefern. Dazu zählen neben dem Puls und der arteriellen Sauerstoffsättigung die Herzratenvariabilität, die Atemfrequenz sowie Informationen zur Gefäßsteifigkeit und Anzeichen von steigenden oder fallenden Blutdruck. Ein erhöhter Blutdruck ist heute wichtigster Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Die notwendigen Rohdaten werden aus der Form der Pulswelle und deren zeitlichen Verhalten entnommen. Eine hohe Qualität der Sensorsignale und die Anwendung geeigneter mathematischer Algorithmen in der Datenanalyse sind zwingende Voraussetzungen für vielfältige medizinisch Anwendungen.
Das CiS-Forschungsinstitut hat nun miniaturisierte, in Silizium integrierte, multispektrale Photoplethysmographie-Sensoren vorgestellt. Diese werden im äußeren Gehörgang platziert und sind individuell auf den Patienten abgestimmt. Leistungsfähigkeit des Sensors und hoher Tragekomfort standen bei der Entwicklung im Vordergrund.
Bis zu vier LEDs verschiedener Wellenlängen werden gegenwärtig genutzt, um zusätzlich Messwerte aus verschiedenen Gewebetiefen aufnehmen zu können und um Bewegungsartefakte zu erkennen und zu eliminieren. Der optische Sensor kann darüber hinaus zur Messung der Temperatur genutzt werden.
Gelungen ist den Erfurter Wissenschaftlern dieser Erfolg durch einen ganzheitlichen Entwicklungsansatz. Dieser umfaßt alle technologischen Schritte vom Sensordesign bis zur Sensorfertigung im eigenen Hause, aber auch auch das notwendige Systemwissen, speziell zur optischen Simulation des Hautmodells und zur elektronischen Signalerfassung, deren Verarbeitung und Optimierung.
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