Elektrochemische Ionensensoren kombiniert mit Auslese- und Datenverarbeitungselektronik

Nürnberg, den 23. Juni 2022 – STL Systemtechnik LEBER GmbH ( www.leber-ingenieure.de), Anbieter von Entwicklungsleistungen im Bereich Embedded- und Mechatroniksysteme, beteiligt sich gemeinsam mit dem Südklinikum Nürnberg, der Fraunhofer-Gesellschaft München und weiteren Unternehmen an einem Forschungsprojekt, das im Rahmen des Förderprogramms „Kleine Patienten, großer Bedarf – Medizintechnische Lösungen für eine kindgerechte Gesundheitsversorgung“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt wird. Im Fokus steht die Erkennung von Veränderungen im Elektrolythaushalt von Frühgeborenen durch nicht-invasives und kontinuierliches Monitoring, das den Kleinen eine mehrfache Blutabnahme am Tag erspart. Ermöglichen soll dies ein im Idealfall textilintegriertes Sensoriksystem in Form eines smarten Wearables. Dieses soll lebensbedrohliche Zustandsveränderung schneller erkennen.

Bei Frühgeborenen treten häufig Elektrolytstörungen auf, da bei ihnen für gewöhnlich die körpereigenen Regulationsmechanismen noch nicht vollständig ausgebildet sind. Auf Abweichungen von den tolerierten Natrium-, Kalium- und Chloridwerten muss das Pflegepersonal zeitnah reagieren, um lebensbedrohliche Zustände zu vermeiden. Routine ist daher aktuell zwei bis drei Mal täglich eine Blutabnahme, um mit labormedizinischen Methoden sogenannte Blutgasanalysen zur Feststellung der aktuellen Werte durchzuführen. Für die Neugeborenen ist dies belastend – ebenfalls für das Pflegepersonal, da der Prozess zeitintensiv ist. Kern der Lösung ist die Kombination aus elektrochemischen Ionensensoren sowie ergänzender Auslese- und Datenverarbeitungselektronik, auf die die LEBER Ingenieure spezialisiert sind.

Mobile Detektion von Hyper- und Hyponatriämien

Das neue Forschungsprojekt „PreeMO“ (13GW0442A) will zu diesem Vorgehen als Alternative die mobile Detektion von Hyper- und Hyponatriämien aufzeigen. Ausgangspunkt der Arbeiten ist die Annahme, dass die entsprechenden Werte auch im Körperschweiß messbar sind. Die Messung soll durch einen Elektrolyt-Multisensor aus aufeinander abgestimmten Einzelkomponenten erfolgen, welches in einen textilen Träger bzw. ein medizinisches Wearable integriert wird.

Während das Südklinikum für die Festlegung der relevanten Messwerte verantwortlich zeichnet, prüft das beteiligte Fraunhofer IISB als Sensorentwickler ob der bereits in der Sportwelt erfolgreich eingesetzte ausgewählte Sensor auch auf den Schweiß von Neugeborenen anspringt, und die LEBER Ingenieure, wie auf minimalem Raum eine sichere Stromversorgung gewährleistet werden kann. Ebenfalls wird geprüft, wie dabei der Energieverbrauch optimiert und auf lange Laufzeiten angepasst werden kann. Zusätzlich in den Aufgabenbereich der Elektronikspezialisten fällt die Sicherstellung einer durchgehend zuverlässigen Datenauswertung über eine Auswerteeinheit. In welchen Intervallen die Messwerte erhoben werden, soll vom medizinischen Personal selbst festgelegt werden. Auf diese Weise kann im Ernstfall das Messintervall temporär deutlich verkürzt werden. Die Datenübertragung soll über Bluetooth Low Energy erfolgen. Aus diesem Grund startete das gemeinsame Förderprojekt mit einer Phase der Anforderungsdefinition, wo jeder Partner die Anforderungen für das spätere Produkt festlegt, damit es speziell für die klinische Anwendung auch einen Mehrwert ermöglicht.

Die Vorteile im klinischen Alltag liegen auf der Hand: während den Frühgeborenen der Stress der invasiven Diagnostik erspart bleibt und das Pflegepersonal zeitlich kaum mehr gebunden ist, steigt durch die permanente Überwachung gleichzeitig die Reaktionsgeschwindigkeit in Ernstfall. Die Patientensicherheit soll auf diese Weise deutlich erhöht werden.

PreeMO-Konsortium im Überblick

Das PreeMo-Projekt befindet sich aktuell in der ersten Projektphase: während die technischen Anforderungen bereits festgelegt wurden, beginnt jetzt die technische Umsetzung. Der Vorsitz des PreeMo-Konsortiums liegt bei Systemtechnik LEBER. Weitere Projektbeteiligte sind

-Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., München
-Innovation Lab GmbH, Heidelberg
-KARL OTTO BRAUN GmbH & Co. KG, Wolfstein
-Klinikum Nürnberg, Nürnberg
-Quint Healthcare, Cadolzburg

Der erste Demonstrator des medizinischen Wearables soll im Sommer 2022 vorliegen, anschließend sollen Machbarkeitsstudien mit Proband:innen und Patient:innen folgen.

Die Systemtechnik LEBER ist ein führender Anbieter von Lösungen im Bereich Antriebstechnik, Digitalelektronik, Feldbus- und Kommunikationstechnik, Leistungselektronik und individueller Stromversorgungen sowie Leistungsstellern. Für namhafte Hersteller aus Medizintechnik, Luftfahrt und industrieller Automatisierung sowie der Automotive und Consumer Electronics Branche entwickelt das fränkische Unternehmen Konzepte sowie Elektronik, Hard- und Software mit einem festen und erfahrenen Ingenieurstamm inhouse und leistet Unterstützung in allen Phasen der Produktentwicklung – vom Prototypenbau bis hin zur Serieneinführung. Zu den bekanntesten Kunden der Leber zählen VW, Siemens und Airbus. Systemtechnik LEBER GmbH & Co. KG ist ein Unternehmen der BURGER GROUP.

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