KI-gestützte Bio-Wearables Hautpflaster übernehmen das Patientenmonitoring

KI-gestützte Bio-Wearables sind ein bedeutender Fortschritt in der Medizintechnik und ermöglichen präzises und kontinuierliches Monitoring des Patienten. Wenn Hard- und Software zusammenfinden, dann entsteht ein Wearable für komplexe Anforderungen.

Wenn Biosensorik und KI-Algorithmen miteinander verschmelzen, sind viele spannende Möglichkeiten des Patientenmonitorings möglich. Das US-Unternehmen Adaptyx Biosciences, ein Pionierunternehmen auf diesem Gebiet, sicherte sich kürzlich 14 Mio. US-Dollar zur Weiterentwicklung eines KI-unterstützten Biosensor-Patches. Dieses Produkt erlaubt über minimal-invasive Sensorik eine Echtzeit-Diagnostik direkt aus der Zellflüssigkeit des Patienten.

Wenn der Alltag zur Studie wird

Wie Wearables die Gesundheitsforschung verändern

Zentraler Bestandteil des Systems ist eine Hautsonde, die kontinuierlich verschiedene Biomarker wie Elektrolyte, niedermolekulare Verbindungen und Herzparameter erfasst. Die Signalverarbeitung wird durch eine integrierte KI-Plattform realisiert, die Rohdaten in klinisch relevante Informationen umwandelt. Edge-Computing-Technologie ermöglicht es, Sensordaten direkt am Patch zu verarbeiten, wodurch Latenzzeiten reduziert und die Systemverfügbarkeit gesteigert werden.

Miniaturisierte Sensoren

Die Hardware-Entwicklung stellte vor allem die Miniaturisierung der Sensorelektronik bei gleichzeitig hoher Messgenauigkeit in den Mittelpunkt. Ein optimiertes Power-Management ermöglicht den Betrieb über mehrere Tage. Da die Sonde hautnah appliziert wird, sind biokompatible Materialien erforderlich, die mechanische Belastungen kompensieren und die Elektronik vor Feuchtigkeit schützen.

Der Hautsensor findet eine breite Anwendung, insbesondere im Management von Herzinsuffizienzen. Traditionelle Diagnosen erfordern mehrere Blutentnahmen, während der Sensor kontinuierliches Monitoring ermöglicht. Eine besondere Bedeutung hat die Nutzung in der Companion Diagnostics, wo kontinuierliche Messungen von tumorspezifischen Biomarkern entscheidend für die Therapieoptimierung sind. Im Vergleich zu herkömmlichen CDx-Tests, die auf punktuellen Messungen beruhen, erlaubt dieses System eine Echtzeitauswertung der Therapieantwort und ermöglicht schnellere Anpassungen.

Wearables überwachen

Die technische Architektur dieser Systeme ergänzt die traditionelle In-vitro-Diagnostik, bei der regelmäßig neue Werte erfasst werden, um kontinuierliche Datenerfassungen zwischen Laborbesuchen. Nach einer ersten Baseline-Erfassung durch klassische IVD-Systeme übernimmt das Wearable die Überwachung. Algorithmen können Verschiebungen von Parametern erkennen, die bei Messungen, die nur ab und zu stattfinden, nicht entdeckt wurden.

Selena Yu, Analystin bei GlobalData, hebt hervor, dass kontinuierliches Monitoring die diagnostischen Möglichkeiten erheblich erweitert: „Die IVD-Tests werden in verschiedene Fachbereiche wie Stoffwechsel, Hormonkunde, Infektionsdiagnostik und Krebsforschung integriert. So können sie um eine Behandlungskontrolle ergänzt werden. Diese Kontrolluntersuchungen finden zwischen den Laborbesuchen statt und können Verschlechterungen früh erkennen. So können sie sogar verhindern, dass jemand ins Krankenhaus aufgenommen werden muss.“

Technische Herausforderungen und Zukunftsperspektiven

Aktuelle Herausforderungen sind die fortschreitende Miniaturisierung der Sensoren bei verbesserter Selektivität sowie eine längere Betriebsdauer durch optimierte Power-Management-ICs. Zudem steht die Integration zusätzlicher Biomarker-Sensoren in das bestehende Array im Fokus der Entwicklung.

Das Adaptyx-System demonstriert die Konvergenz von Biosensorik, Low-Power-Elektronik und Edge-AI auf fortschrittlichem Niveau. Die Verbindung verschiedener Sensortechnologien in einem kompakten, tragbaren System mit Echtzeit-Datenverarbeitung stellt hohe Anforderungen an das Hardware-Design und die Signalverarbeitung. Die erfolgreich abgeschlossene Finanzierungsrunde unterstreicht das hohe Marktpotenzial dieser innovativen Systeme, die durch kontinuierliche Parameterüberwachung neue diagnostische Möglichkeiten eröffnen.

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Schwesterportal ElektronikPraxis erschienen.

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