Imec ontwikkelt fotonische sensor voor vitale functies
De komende twee jaar ontwikkelt onderzoekscentrum imec in Eindhoven een fotonische sensor voor het meten van vitale functies als hartslag en bloeddruk. De Gates Foundation steunt het project met vijf miljoen dollar.
De techniek werkt met laserlicht dat op de huid schijnt en daar deels in binnendringt. Het weerkaatste licht zorgt voor een interferentiepatroon (licht valt op in de huid aanwezige structuren, wat ontelbare terugkaatsende lichtstraaltjes oplevert die elkaar op de ene plek versterken, en op de andere plek uitdoven), dat op een beeldsensor valt. Daar kan het vervolgens worden geanalyseerd op data die iets zeggen over de gezondheid van de patiënt.
Sporthorloges
Dit doet denken aan hoe smartwatches (sporthorloges) de hartslag meten. Een draagbaar apparaatje is dan ook een van de mogelijke toepassingen waaraan de imec-onderzoekers werken. ‘Je kunt het met een smartwatch vergelijken, maar dan met een iets ander meetprincipe en met een hogere kwaliteit van de meting’, zegt Jesse Kling, program manager Health bij imec Nederland. De imec-onderzoekers gebruiken laserlicht, wat als voordeel heeft dat de meting veel minder gevoelig is voor huidskleur, anders dan bij sporthorloges.
De draagbare fotonische sensor die imec gaat ontwikkelen is bedoeld voor het monitoren van variaties in bloeddruk. Bij zwangere vrouwen kan een verhoogde bloeddruk duiden op zwangerschapsvergiftiging.
Snelle screening
De tweede toepassing waar imec aan werkt, is een apparaat (zie de foto hierboven) voor contactloze, snelle screening van vitale functies, zoals bloeddruk, hartslag, hartslagvariabiliteit en ademhalingsfrequentie. Dat is vooral bedoeld voor, aldus een persbericht, ‘situaties waarin gebruiksgemak van belang is en hygiëne of toegang tot medisch personeel beperkt is, bijvoorbeeld in de kinderopvang of op school.’
Prototype
Imec heeft op basis van eerder promotieonderzoek een onderzoeksprototype (zie de foto boven dit artikel) van de sensor in het laboratorium. Concreet doel van het project is om, met steun van de Gates Foundation, in twee jaar een robuuste sensor te ontwikkelen die onder meer bloeddruk en hartslag nauwkeurig meet, onafhankelijk van iemands huidskleur en geschikt voor omgevingen waar connectiviteit en medische infrastructuur niet of maar beperkt aanwezig zijn.
Grand Challenges
Met beide toepassingen mikt imec vooral op lage- en middeninkomenslanden, waarnaar veel van de aandacht van de stichting van Microsoft-oprichter Bill Gates uitgaat. ‘Het beter toegankelijk maken van de zorg in die landen is één van de Grand Challenges waarop de Gates Foundation zich richt’, zegt Kling. ‘Imec werkt daar graag aan mee. Tegelijk zien we ook synergie met toepassingen in rijkere landen.’
De nieuwe techniek voor het contactloos en snel meten van vitale functies, kan namelijk ook mensen helpen die opzien tegen een bezoek aan de dokter. Wanneer iemand extra stress heeft bij een ‘interventie’, dan kan dat een meting beïnvloeden, zegt Kling. ‘Dat wordt ook wel het wittejasseneffect genoemd. Dan heeft iemand bijvoorbeeld een verhoogde bloeddruk door de stress van het artsenbezoek.’
Geen hinder
Ook de draagbare uitvoering van de sensor levert voordelen op. De nog verder te ontwikkelen techniek maakt regelmatig (of zelfs volcontinu) meten van vitale functies mogelijk. Door de sensor in de vorm te gieten van een smartwatch, levert dat voor de drager geen hinder of stress op.
Om de betrouwbaarheid en stabiliteit van de meettechnologie aan te tonen, is het voor imec heel belangrijk om deze in het veld te testen, zegt Kling. ‘In ons huidige onderzoek werken we al samen met ziekenhuizen in Europa om de technologie daar te valideren. Ook binnen het nieuwe project zullen we samen met partners de ontwikkelde prototypes en algoritmen testen in een klinisch relevante omgeving om zo de meerwaarde ervan aan te tonen.’
Openingsfoto: prototype van de fotonische meetsensor van imec in het lab. Foto: imec
