Während einer Schwangerschaft geben regelmäßige Medizinchecks Auskunft über die Gesundheit und Entwicklung der Schwangeren und des Kindes. Dazu gehören Vorsorge-Untersuchungen mit Ultraschallgeräten, die vor allem bei Risikoschwangerschaften häufige Besuche in der Arztpraxis erfordern. Doch die Untersuchungen bieten nur Momentaufnahmen, was vor allem im Risikofällen gefährlich werden kann.
Mit Smart Textiles Mutter und Kind kontinuierlich überwachen
Smart Textiles hingegen können ein bequemes und kontinuierliches Monitoring ermöglichen. Eine entsprechende Technologie will ein internationales Forschungskonsortium im EU-geförderten Projekt Newlife voranbringen: Ein mit feiner Elektronik versehenes Pflaster soll Vitaldaten sammeln und auswerten können. Zusätzlich sollen die Sensoren in Baby-Kleidung integriert werden, um unter höchster Datensicherheit die Zukunft des medizinischen Monitorings von Neugeborenen zu verbessern: Ein dauerhaftes geburtsmedizinisches Monitoring im Alltag soll möglich werden.
Ein Ziel des Konsortiums aus 25 Partnern ist es, ein biokompatibles, dehnbares und flexibles Patch zu entwickeln, um den Verlauf der Schwangerschaft und die Entwicklung des Embryos kontinuierlich zu überwachen. Ähnlich wie ein Pflaster soll das Patch auf der Haut der Schwangeren angebracht werden und mittels miniaturisierter Sensoren permanent Vitaldaten aufzeichnen und via Bluetooth an ein Endgerät, beispielsweise ein Smartphone, übermitteln.
Smart Textile soll sich anfühlen wie ein gewöhnliches Pflaster
Am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikroelektronik IZM bringt das Team rund um Christine Kallmayer diese Technologie bereits zur anwendungsbezogenen Umsetzung. Die Gruppe profitiert dabei von langjähriger Erfahrung mit Integrationstechnologien in flexible Materialien. Beim integrierten Patch setzen die Forschenden auf thermoplastische Polyurethane als Basismaterialien, in die Elektronik und Sensorik eingebettet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass das Tragegefühl einem handelsüblichen Pflaster entspricht und nicht einer starren Folie.
Damit das geburtsmedizinische Monitoring unmerkbar und bequem für Schwangere und das Ungeborene verläuft, plant das Projektkonsortium, innovative Ultraschallsensoren auf MEMS-Basis direkt in das PU-Material zu integrieren. Über unmittelbaren Hautkontakt sollen die miniaturisierten Sensoren Daten aufnehmen. Dehnbare Leiterbahnen aus TPU-Material sollen die Informationen dann zur Auswerteelektronik und zu einer drahtlosen Schnittstelle weiterleiten, so dass Ärzte und Hebammen alle relevanten Daten in einer App einsehen können. Zusätzlich zum Ultraschall planen die Forschenden weitere Sensoren wie Mikrofone und Temperatursensoren sowie Elektroden einzubauen.
Monitoring von Neugeborenen – mit Sensoren in Body oder Mütze
Für das Monitoring von Neugeborenen ist geplant, Sensoren für ein kontinuierliches EKG, das Überwachen der Atmung und mittels Infrarot-Spektroskopie zur Beobachtung der Gehirn-Aktivität zu nutzen. Diese sollen in das weiche Textil eines Baby-Bodys und eines Mützchens integriert werden.
„Besonders für Frühchen und Neugeborene mit gesundheitlichen Risiken ist das Remote-Monitoring eine sinnvolle Alternative zum stationären Aufenthalt und kabelgebundener Überwachung“, erklärt die Projekt-Verantwortliche am Fraunhofer IZM, Christine Kallmayer. „Dafür müssen wir einen bisher unvergleichlichen Komfort der hauchdünnen Smart Textiles gewährleisten: Es darf keine Elektronik spürbar sein.“ Zusätzlich müsse das gesamte Modul extrem zuverlässig sein, auch nach diversen Waschgängen.
Zur externen Überwachung wird im Projekt darüber hinaus an Möglichkeiten geforscht, Kameradaten und Sensorik im Baby-Bett zu verwenden. Diese könnten Aussagen über Gesundheitszustand und Wohlbefinden des Kindes liefern.
Erst die Hardware, dann die Lösung in der Cloud
Sobald die Hardware-Basis von Patch, textiler Elektronik und Sensor-Bett aufgebaut und getestet ist, werden die Partner noch einen Schritt weitergehen: Mittels Cloud-basierter Lösungen sollen KI und maschinelles Lernen die Anwendung für medizinisches Personal erleichtern und höchste Sicherheit der Daten gewährleisten.
Das Newlife Projekt wird von Philips Electronics Nederland B.V. koordiniert und läuft bis zum Ende des Jahres 2025. Es wird im Rahmen von Key Digital Technologies Joint Undertaking mit insgesamt 18,7 Mio. Euro von der Europäischen Union im Programm Horizon Europe gefördert.
Weitere Projektpartner sind
- AMS International AG (CH)
- AMS Osram/AMS Sensors Germany GmbH (DE)
- Beneli AB (SE)
- Boston Scientific Limited (IE)
- CSEM SA (CH)
- Cuviva (SE)
- Fraunhofer EMFT/Fraunhofer IZM (DE)
- Fujitsu Finland Oy (FI)
- Insel Gruppe (CH)
- Kipuwex Ltd (FI)
- Medrecord B.V. (NL)
- Momm Diagnostics GmbH (CH)
- Nanoleq (CH)
- NIRx Medizintechnik GmbH (DE)
- Noldus InformationTechnology B.V. (NL)
- Philips Electronics Nederland B.V. (NL)
- Philips Medizin-Systeme Böblingen GmbH (DE)
- Polar Electro Europe AG (CH)
- Rekonas (CH)
- Rise Research Institutes of Sweden AB (SE)
- Sencure (NL)
- Teiimo GmbH (DE)
- TNO at Holst Centre (NL)
- Technische Universiteit Eindhoven (NL)
- Tyndall National Institute (IE)
- University of Turku (FI)
- Zoundream (CH).
Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:
Christine Kallmayer
E-Mail: christine.kallmayer@izm.fraunhofer.de |
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Gustav-Meyer-Allee 25
13355 Berlin
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