In-Ear Sensoren für das Monitoring von Vitalparametern

Wearables bieten praktische Lösungen zur flexiblen Messung von Daten. Der Sensor der Firma cosinuss° wird dabei direkt im Ohr getragen und bietet die Möglichkeit eines präzisen Monitorings der Vitalparameter.

Im Interview mit MEDICA.de erklärt Dr.-Ing Kreuzer was die Vorteile eines Wearables sind, das im Ohr misst.

Wie genau funktioniert die bei Cosinuss One eingesetzte earconnect™Technologie?

Dr.-Ing. Johannes Kreuzer: Wir verwenden etablierte Standardmessverfahren, wie die Plethysmografie, Infrarot für die Temperaturmessung und Kontaktthermometer. Dadurch das wir mit unserem Gerät im Gehörgang sitzen, haben wir sehr gute Messdaten. So gesehen, nutzen wir Standardverfahren, die wir für unsere Anwendungen miniaturisiert und optimiert haben, sodass auch der Stromverbrauch deutlich niedriger ist.

Was sind die Vorteile des In-Ear-Wearables als Fitnesstracker gegenüber von anderen Wearables?

Dr.-Ing. Kreuzer: Wir haben zwar Geräte, die im Fitnessbereich verkauft werden, aber unser Fokus ist die Medizintechnik. Seit vier Jahren bieten wir die Sensoren im Consumer-Fitnessbereich an. Der Vorteil unseres Wearables ist, dass es deutlich angenehmer zu tragen ist als ein Brustgurt, aber mit der gleichen Präzision misst. Im Sportbereich ist es mit anderen Wearables, wie zum Beispiel einer Smartwatch nicht möglich Daten mit dieser Präzision zu erhalten.

Was kann alles mit dem Gerät gemessen werden?

Dr.-Ing. Kreuzer: Die Standardparameter umfassen Herzfrequenz, Körperkerntemperatur, Sauerstoffsättigung im Blut (SPO2) und die Atemfrequenz. Das sind die Grundparameter, davon abgeleitet gibt es dann zum Beispiel noch Parameter wie Stresslevel oder Müdigkeitslevel. Alle diese Parameter basieren auf der Herzratenvariabilität (HRV). Im medizinischen Set-up werden dann noch andere Variablen mit einbezogen, um es als ein Early-Warning-Score-System einzusetzen.

Ein Beispielszenario, wo unser Gerät zum Einsatz kommt, wäre nach einem Unfall. Wenn der Patient in die Klinik eingeliefert wird, werden verschiedene Parameter herangezogen, um den Zustand einzuschätzen. Die Sensoren werden hier eingesetzt, um die Sauerstoffsättigung oder die Temperatur des Patienten zu überprüfen.

Wie werden die Daten verwaltet und ausgewertet?

Dr.-Ing. Kreuzer: Im Sportbereich kann cosinuss° one als Sensor direkt an die eigene Smartwatch oder Fitnessapplikation gekoppelt werden. Im klinischen oder medizinischen Bereich können die Daten zum Beispiel auf eine App gezogen werden, sodass sie lokal beim Patienten oder Nutzer auf der App abrufbar sind.

Ein Ziel für die Zukunft ist, dass die Daten auch auf dem Sensor selbst gespeichert werden können. Damit würde der Sensor autark laufen und über den ganzen Tag Daten aufzeichnen, die am Ende mit dem Handy o. ä. synchronisiert und heruntergeladen werden. Das war eigentlich als einer der nächsten Schritte in der Entwicklung eingeplant, aber jetzt werden wir von Corona etwas ausgebremst, da wir aktuell den Fokus voll auf die Lösung für Covid-19 Patienten legen.

Inwiefern kommt der Sensor bei Covid-19 Patienten zum Einsatz?

Dr.-Ing. Kreuzer: Bei Covid-19 Patienten, die eigentlich zuhause bleiben sollen, weil die Kliniken für die schweren Fälle frei bleiben müssen, kommt unser Sensor nun zum Einsatz. Es heißt in der Regel, wenn es einem schlechter geht, soll man sich in die Klinik einweisen. Hier stellt sich allerdings die Frage, was bedeutet schlechter? In Italien gab es eine Studie dazu, dass vor allem ältere Herren sich selbst zu spät in die Klinik einweisen und dann in einem so desolaten Zustand ankommen, dass sie nicht mehr gerettet werden können. Unser Sensor unterstützt die Patienten daheim, denn die Daten werden ans Gesundheitsamt oder Klinikum übertragen und mithilfe einer Auswertung ist sofort ersichtlich, wenn die Werte sich bei einem Patienten verschlechtern. Dann wird dieser kontaktiert und in die Klinik geholt bevor der Zustand zu schlecht wird.

Wie ist Künstliche Intelligenz in das Gerät und speziell in die Datenverwaltung eingebunden?

Dr.-Ing. Kreuzer: Wir nutzen KI für die Algorithmen-Entwicklung. Wir streamen die Rohdaten auf den Server und wenden dann die Algorithmen mittels maschinellen Lernens an, um dann den optimierten Algorithmus wieder auf den Sensor zu spielen. Gleichzeitig lassen wir über die Daten, die gesammelt werden, Algorithmen laufen, um Patterns zu erkennen. Aufgrund der Zulassung ist KI im Medizinbereich jedoch überall noch sehr experimentell im Einsatz, so auch bei uns.

Wie sehen die Pläne für die Zukunft aus?

Dr.-Ing. Kreuzer: Wir sind jetzt als Firma nach 13485 zertifiziert, also als Medizintechnikfirma. Um die Zeit bis zur Zertifizierung zu überbrücken, haben wir die Produkte im Sport- und Consumerbereich verkauft. Das brachte auch ein schnelles Lernen und einige Weiterentwicklungen mit sich, da wir ein direktes Userfeedback erhalten haben. Allerdings liegt unser Fokus auf der Medizintechnik und da ist es definitiv das Remote-Patient-Monitoring, welches uns beschäftigt. Mit unserem Sensor muss der Patient nicht mehr gezwungenermaßen in der Klinik bleiben, sondern kann früher nach Hause oder er kann wie bei Covid-19 dann eingewiesen werden, wenn es sinnvoll ist.

Der Trend in Kliniken geht dahin, dass der Patient am Tag nach der OP allein aufstehen kann und die nächsten Tage danach bereits herumlaufen kann. Denn es hat sich gezeigt je früher der Patient mobilisiert wird umso besser geht es ihm und umso schneller wird er gesund. Genau das ist auch der Punkt, wo unsere Sensoren sinnvoll eingesetzt werden können. Der Patient kann überwacht werden und sich gleichzeitig durch das Krankenhaus bewegen. Der Sensor unterstützt als eine Art Übergangslösung zwischen der Intensivstation und der normalen Station.

Welche alternativen Einsatzgebiete zur Sportmedizin gibt es?

Dr.-Ing. Kreuzer: Es gibt sehr vielfältige Einsatzmöglichkeiten für den Sensor, zum Beispiel auch im Rettungsdienst. Ein mögliches Einsatzszenario wäre die Rettung einer eingeklemmten Person bei einem Unfall. Hier muss immer die Entscheidung getroffen werden, ob der Betroffene schnell herausgeholt wird, sprich die Feuerwehr öffnet das Auto schnell mit dem Risiko, dass der Patient seine Beine verliert aber dafür überlebt, oder sie lassen sich Zeit öffnen es langsamer und er behält seine Beine. Aber solange sie nicht wissen, wie es dem Patienten geht, können sie eine derartige Entscheidung nicht treffen. Unser Sensor kann hier eingesetzt und einfach ins Ohr gesteckt werden. Dann haben die Rettungssanitäter einen Überblick und sehen genau wie stabil die Person ist.

Diese Vielseitigkeit ist das Schöne und das Schlechte zugleich bei unserer Technologie, denn der Einsatz macht überall Sinn. Als kleine Firma können wir natürlich nicht alles bedienen und es ist sehr schwierig, sich dann bei so riesigen Märkten zu überlegen, worauf wir uns als nächstes fokussieren wollen.