Sensor könnte Smartphones die Vitalparameter messen lassen

Seit fast 120 Jahren gibt es nur ein genaues, nicht-invasives Mittel zur Blutdruckmessung, das nicht ständig neu kalibriert werden muss:die Riva-Rocci-Technik, die 1896 von Scipione Riva-Rocci entwickelt wurde und den physikalischen Druck nutzt , typischerweise in Form einer aufblasbaren Armmanschette. LMD sagte, dass es eine Variation der Riva-Rocci-Technik entwickelt hat, die Sensoren verwendet, die LMD vorschlägt, die einfach direkt in Smartphones eingebaut werden können.

Die Technologie von LMD kann verwendet werden, um den diastolischen und systolischen Blutdruck einer Person zu messen sowie andere lebenswichtige medizinische Parameter über den V-Sensor zu messen. Das Produkt ist Teil einer kommenden Welle medizinischer Geräte, die in Telefone integriert sind – nicht nur tragbare Geräte, sondern standardisierte medizinische Lösungen, die Vitalparameter mit klinischer Präzision lesen. Anstatt zu messen, was einfach ist, werden sie messen, was nützlich ist. Anstatt nach einer medizinischen Verwendung für das zu suchen, was gemessen werden kann, werden sie Messungen vornehmen, die medizinisch aussagekräftig sind.

Hardware-Setup (Bild:Leman Micro Devices)

Das Smartphone wird noch stärker in das IoT-Ökosystem integriert, wenn es zu einem kritischen Werkzeug für den medizinischen Sektor wird. Ein Ziel ist es, den Blutdruck schnell und einfach ohne persönliche Kalibrierung nach ISO-Standard zu messen. Der V-Sensor von LMD gibt buchstäblich wichtige Informationen in die Hände von Menschen, die ihren Blutdruck noch nie gemessen haben und keine Ahnung davon haben. Eine bessere Blutdrucküberwachung außerhalb einer klinischen Umgebung könnte einen qualitativen Fortschritt hin zu einer wirksameren Prävention und Behandlung von Bluthochdruck bringen.

Die Temperatur ist ein weiterer häufig gemessener Parameter. Ein Sensor auf dem Smartphone wird diese erforderliche Funktion sowohl für medizinische Zwecke als auch in verschiedenen industriellen Situationen erfüllen können. Pulsfrequenz, Atemfrequenz und Blutsauerstoffgehalt sind weitere Parameter. Zusammen stellen sie ein leistungsstarkes Diagnosewerkzeug dar, das mit anderen Sensoren kombiniert werden kann, um eine Vielzahl von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu überwachen.

Die Physik hinter den Messungen

Technologien verändern die Gesundheitsbranche, insbesondere durch die kontinuierliche Überwachung von Menschen zu Hause, in der Freizeit und sogar am Arbeitsplatz, indem Ereignisse aufgezeichnet werden, die während des Tages passieren. Laut Befürwortern der neuen Technologien würde die kontinuierliche Überwachung biomedizinischer Parameter die Menschen ermutigen, ein gesundes Verhalten anzunehmen und aufrechtzuerhalten, um die Gesundheit zu fördern und Krankheiten vorzubeugen.

Die von LMD angebotene Lösung verwendet innovative Sensortechnologie, um Blutdruck, Temperatur und Puls zu messen und sogar EKG-Funktionen durchzuführen, die die elektrische Aktivität des Herzens aufzeichnen. Die Blutdruckmessung erfolgt nach dem Riva-Rocci-Verfahren. Blutdruck ist der Druck, den das vom Herzen gepumpte Blut auf die Wand der Arterien ausübt, die das Blut im Körper verteilen. Der Blutdruck in den Arterien kann direkt gemessen werden, indem ein Röhrchen (Katheter) in die Arterie selbst eingeführt und an ein Messgerät (Druckaufnehmer) angeschlossen wird. In der Praxis geschieht dies nur unter besonderen Umständen, beispielsweise während einer Operation.

Ein Smartphone mit V-Sensor

Die übliche Blutdruckmessung erfolgt hingegen indirekt, mit speziellen Geräten, die den Blutdruck von außen und nicht-invasiv messen können. Von diesen Geräten ist das genaueste und am häufigsten verwendete Gerät das, das vor etwas mehr als einem Jahrhundert von Riva-Rocci entwickelt wurde. Es besteht aus einem Kautschukarmband, das einerseits mit einer kleinen Handpumpe und andererseits mit einem Quecksilbersäulen-Manometer verbunden ist. Da das Gerät mit einer quecksilberhaltigen Glassäule ausgestattet war und ein Messgerät trug, das die Entfernung in Millimetern anzeigt, ist die Maßeinheit, in der die maximalen und minimalen Blutdruckwerte angegeben werden, Millimeter Quecksilbersäule (mmHg).

Die Körpertemperatur wird hingegen traditionell mit einem Infrarot-Stirnscan mit Umgebungsbedingungen gemessen, wie er erstmals 1835 verwendet wurde. EKG-Informationen können von einem zwischen den Händen platzierten Schallkopf erhalten werden. Schließlich können traditionelle Messungen der Pulsfrequenz, des Blutsauerstoffs (SpO₂ ) und die Atemfrequenz basieren alle auf etablierten Pulsoximetrie-Wandlern mit etablierter Technologie, die seit 1972 im Einsatz sind. Die Atemfrequenz wird aus der Herzfrequenz- und Amplitudenmodulation (respiratorische Sinusarrhythmie) abgeleitet.

„Wir haben etablierte, ausgereifte Wissenschaft mit moderner Technologie kombiniert“, sagte Chris Elliott, Gründer und Direktor von Leman Micro Devices SA. „Das gibt Benutzern und ihren Ärzten Messungen, die sie verstehen und wissen, dass sie sich jederzeit auf den Komfort eines medizinischen Geräts verlassen können.

„Zum Beispiel messen wir den Blutdruck mit genau der gleichen Wissenschaft wie eine Manschette um den Arm, aber wir machen es einfacher, kleiner und billiger, indem wir die Fingerkuppe verwenden und den Benutzer dazu bringen, fester oder weicher zu drücken, anstatt einen schweren und teure Pumpe und Manschette“, fügte Elliott hinzu. Er erklärte, dass Bluthochdruck (Hypertonie) ein „stiller Killer“ ohne Symptome ist. Ein manschetten- und kalibrierungsfreies Blutdruckmessgerät in jedes Telefon könnte daher das Leben vieler der 9 Millionen Menschen retten, die jedes Jahr daran sterben .

Die Technologie

Die Technologie von LMD besteht aus dem V-Sensor-Hardwaremodul und dem e-Checkup-Softwarealgorithmus, um den Benutzer anzuweisen und die Daten zu analysieren sowie Diagnoseunterstützung auf einem Server zum Speichern der Daten. Alle drei Teile erfüllen alle regulatorischen Anforderungen von CE, FDA und CFDA für ein Medizinprodukt der Klasse IIA/Klasse II sowie alle relevanten Datenschutzbestimmungen.

Der V-Sensor verfügt über einen Drucksensor, der in ein weiches, flaches Epoxidharz eingebettet ist, das gegen die Fingerkuppe gedrückt wird. LEDs und eine Fotodiode bilden ein herkömmliches Pulsoximeter, das die Fingerspitze beleuchtet. Eine Thermosäule misst die Wärmestrahlung, um die Körpertemperatur abzuschätzen. Der von LMD entwickelte anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis steuert die LEDs; erfasst und digitalisiert Daten von der Fotodiode, dem Drucksensor und der Thermosäule; und kommuniziert mit dem Mobiltelefonprozessor.

Der V-Sensor kann in die Rückseite eines Smartphones integriert werden und ist so gebogen, dass er sich einer Fingerspitze anpasst. Es bietet eine komfortable und ergonomische Benutzererfahrung. Um den Blutdruck zu messen, hält der Benutzer das Telefon einfach in einem natürlichen Griff, mit dem Zeigefinger auf dem V-Sensor auf der Rückseite des Telefons und dem Daumen auf dem Frontbildschirm. Die e-Checkup-App führt den Benutzer durch stärkeres oder sanfteres Drücken zum Spielen mit dem Display. Eine Messung dauert ungefähr eine Minute. Es sind keine externen Geräte erforderlich; ein e-Checkup–fähiges Smartphone bietet die Komplettlösung.

Die App ist die Schnittstelle zwischen dem Betriebssystem des Telefons und dem V-Sensor von LMD. Es kümmert sich um die gesamte Verarbeitung, einschließlich des Abrufens der V-Sensor-Funktionen aus der LMD-Datenbank bei der ersten Verwendung. Die Genauigkeit des Blutdrucks liegt im Rahmen der ISO 81060-2, die als Hauptkriterium einen durchschnittlichen Fehler von <5 mmHg und <8 mm Standardabweichung darstellt. Alle Messungen können überall und jederzeit in weniger als 60 Sekunden durchgeführt werden, indem Sie die Anweisungen auf dem Bildschirm befolgen und kein spezielles Zubehör oder eine vorherige Kalibrierung erforderlich ist.

Der fragliche Sensor (ein winziges 15 mm langes Gerät, das auf der Rückseite eines Smartphones angebracht wird) ermöglicht nicht nur die Messung des Blutdrucks, sondern laut LMD auch genaue Messungen der Körpertemperatur, der Sauerstoffsättigung ( ein Maß für die Lungenfunktion), Herzfrequenz und Atemgeschwindigkeit.

Die Forschung und Entwicklung von LMD haben gezeigt, dass V-Sensor-Daten mit Beschleunigungsmesserdaten im Telefon kombiniert werden können, wenn es gegen die Brust gehalten wird, um das Timing der Herzfunktion zu bestimmen:linksventrikuläre Ausstoßzeit (LVET), Aorten- und Mitralklappen-Timing und viele Andere. Bei weiteren Messungen können Bilder von der Kamera des Telefons kombiniert werden.

Ein Gesundheitsökonom hat ein Markov-Modell entwickelt, das empirische Daten verwendet, um die gesundheitlichen Auswirkungen des Kaufs eines Telefons zur Blutdruckmessung abzuschätzen. Er zeigte, dass ein junger Nutzer im Durchschnitt etwa sechs Monate an Lebenszeit gewinnen würde und ein älterer Nutzer etwa drei Monate.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am unsere Schwesterseite EE Times Europe.