Technik zwischen Hörgerät, Temperatur- und Pulsmessung

Foto: Sensor im Ohr

Bei dieser kleinen Erfindung geht es um die drahtlose Datenübertragung im Alltag, die Körpertemperatur- und Pulsmesser zugleich misst – und das in Hörgerätsgröße.

Die Idee entsprang der Forschungsarbeit im Rahmen einer Doktorarbeit. Ziel des Studenten am TUM-Lehrstuhl für Realzeit-Computersysteme war es, einen Sensor zu entwickeln, der auf drahtlosem Weg Daten über den Körper eines Menschen sammeln und senden kann.

„Wir wollten einen Sensor entwickeln, der den Benutzer nicht stört und zugleich unauffällig und mobil ist“, erklärt Doktor Johannes Kreuzer. Er konzipierte ein Messgerät, das ähnlich klein ist wie ein Hörgerät, allerdings die Körpertemperatur und den Puls im Ohr misst und trotzdem bei verschieden starken Bewegungen, zum Beispiel während des Sports, zuverlässig arbeitet. Dafür, erklärt Kreuzer, wird der Temperatursensor ganz einfach im Ohr platziert. Auf diesem Weg soll auch die Leistungsfähigkeit von Sportlern beurteilt werden, denn beim Sporttraining zeigt die Körperkerntemperatur den Leistungsstatus des Menschen an.

Aber was macht das Ohr für die Platzierung eines Sensors so attraktiv? Die Absolventen erkannten recht schnell, dass an dieser Körperstelle sehr stabile Bedingungen für eine Messung herrschen. „Nirgendwo sonst am Körper lässt sich die Körpertemperatur nicht-invasiv so gut messen wie im Ohr“, fügt Kreuzer hinzu. Es gäbe zwar die Möglichkeit, die Temperatur mittels einer Rektalsonde, im Mund oder per Magensonde zu messen, das wären allerdings weniger attraktive Methoden. Besonders bei Menschen, die Sport treiben und Funktionskleidung testen, kann nun eine Messung viel unproblematischer ablaufen. Bisher gab es, laut der TUM-Forscher keine Möglichkeit, die Temperatur mobil und angenehm zu messen - und deswegen lies man es lieber bleiben. Das neuentwickelte Messgerät erfasst unter normalen Bedingungen die Körpertemperatur, ohne den Arbeiter oder den Sportler zu behindern.

Technisch gleicht der Körpertemperatur- und Pulsmesser einem Hörgerät, denn das Prinzip der Konstruktion haben die Entwickler auf die Sensortechnologie übertragen. Kreuzer erklärt: „Das Messgerät wird hinter der Ohrmuschel getragen und führt in den Gehörgang hinein. Zusätzlich gibt es eine kleine Vorrichtung, die in der Ohrmuschel liegt, um bestmöglichen Halt gewährleisten zu können. Dadurch funktioniert der Sensor auch in schwierigen Situationen.“ Alle Details möchte der Forscher jedoch nicht preisgeben, da die Konkurrenz nicht schläft.

 
 

Foto: Sensorsystem auf der Hand


Mit schwierigen Situationen, in denen sich der Sensor als robust erwiesen hat, sind sowohl Test- als auch Sportaktivitäten gemeint. Die ersten Prüfungen hat der Sensor bereits hinter sich gebracht, denn die TUM-Absolventen haben verschiedenen Forschern bei ihren Fragestellungen helfen können. Zum Beispiel haben sie untersucht wie sich die Körpertemperatur bei minus 10 Grad in einer Kühlkammer verhält. Hierbei konnten sie überprüfen, ob die Qualität einer billigen Funktionsjacke schlechter ist als die einer teueren.

Der Sensor misst nicht nur die Körpertemperatur während eines Funktionskleidungstests für die Schutzkleidung von Astronauten, Feuerwehrleute oder Rennfahrer. Mit diesem Gerät lassen sich auch die Vitalparameter von Sportlern messen. „Der Sensor, der Pulsfrequenz und Körpertemperatur gleichzeitig misst, wird interessant für Sportler sein, weil er herkömmliche Brustgurte ersetzen könnte. Sehr viele Sportler tragen Pulsbrustgurte, welche schon nach kurzer Zeit zwicken, bei Frauen stören sie generell, aber es gibt eigentlich keine Alternative. Wir wollen durch die Kombination, der Pulsfrequenz- und Temperaturmessung im Ohr diese Situation verbessern“, sagt Kreuzer.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen der Messung der Körpertemperatur und der Pulsfrequenz. Denn die Temperaturmessung wird über einen speziellen Temperaturfühler, der im Gehörgang angebracht wird, durchgeführt. Die Frequenzmessung funktioniere dagegen optisch, erklären die Wissenschaftler. Licht strahle man dabei in das Gewebe ein und messe in welcher Stärke es wieder zurückkommt. Damit sei es mit dem Prinzip der Pulsoximetrie, einem nicht-invasivem Verfahren zur Ermittlung der arteriellen Sauerstoffsättigung, vergleichbar.

Die Daten des Monitorings können auf verschiedene Weise an ein Endgerät übertragen werden. Hinter dem Ohr sitzt ein Sensor, der die Daten erfasst. Die Messung wird dann an einen Datenlogger, an eine kleine Box in der Hosentasche, versendet oder direkt auf ein Handy geschickt. Zusätzlich bestehe die Möglichkeit, die Messwerte an einen PC zu senden.

Für die Zukunft stehen für das Gerät damit verschiedene Anwendungsgebiete zur Verfügung. Dennoch feilen die Münchener Forscher weiter an ihrer Neuentdeckung. „Die Pulsfrequenzmessung möchten wir zukünftig noch verbessern. Ziel ist es auch, die Pulsoximetrie in das Gerät zu integrieren. So soll der Bereich der Vitalparameter noch stärker ausgebaut werden“, verrät Kreuzer.

Diana Posth
COMPAMED.de