Die digitale Gesundheit ist stark abhängig von der Entwicklung neuartiger Sensorkonzepte für den Einsatz in der Fernüberwachung von Patienten und für die personalisierte Gesundheitsversorgung. Sie ist neben der Konsumer-Elektronik einer der größten Treiber für den Wearable-Markt. (Bild: VectorMine - stock.adobe.com)
Wearable-Sensoren sind von grundlegender Bedeutung für die kontinuierliche Überwachung von Gesundheit, Fitness und Wellness. Sie sind auch das Herzstück von Innovationen für die nächste Generation von Mensch-Maschine-Schnittstellen, das industrielle Internet der Dinge und die erweiterte Realität. Da die Anwendungen für Wearable-Technologien zunehmen, gibt es immer mehr Möglichkeiten für Sensoren, die fortschrittlichere Metriken erkennen, in neuartige Formfaktoren integriert werden können, eine verbesserte Leistung bieten oder weniger Strom und Platz benötigen. Die Analysten von IDTechEx prognostizieren dem Wearable-Sensor-Markt bis 2035 ein Volumen von 7,2 Milliarden US-Dollar.
Sensor-Technologien für Wearables im Überblick
Nicht alle Wearable-Sensortechnologien sind gleich, und die Unterscheidung zwischen Hype und Realität stellt für die Beteiligten eine zunehmende Herausforderung dar. Zu den häufigsten Sensortypen zählen Beschleunigungssensoren sowie optische und chemische Sensoren für Vitalparameter, Stress, Schlaf und sogar Gehirnaktivität.
Bewegungssensoren in neuen Anwendungen
Die Hardware für Bewegungssensoren ist gut etabliert, da Beschleunigungsmesser auf MEMS-Bais in fast jedes Wearable integriert sind. Da die Gewinnspannen der Hersteller durch die Kommerzialisierung sinken, ist die Erweiterung des Anwendungsbereichs entscheidend für die Aufrechterhaltung des Wachstums. Zu neuen Anwendungsfeldern für Bewegungssensoren zählen z. B. Krankenversicherungsprämien, klinische Studien in der medizinischen Forschung sowie die Überwachung von Profisportlern.
Trends bei optischen Sensoren
Träger von Smartwatches sind mit den roten und grünen Lichtern auf der Rückseite ihrer Geräte vertraut. Diese dienen zur Erfassung der Herzfrequenz oder des Blutsauerstoffs. Die Daten werden weiter analysiert, um Einblicke in den Kalorienverbrauch, die VO2 Max und die Schlafqualität zu erhalten. Die Entwickler von Sensoren sind daran interessiert, die Grenzen dessen, was nicht-invasiv mit Licht gemessen werden kann, zu erweitern – sei es durch neue Software zur Analyse von Photoplethysmographiesignalen (PPG) oder neue Hardware für die Spektroskopie. Mehrere Unternehmen konkurrieren um die Führung bei der Kommerzialisierung von tragbaren Blutdruckmessgeräten, während andere ehrgeizige „Klinik am Handgelenk“-Geräte ins Auge fassen, die gängige Krankenhaustests und sogar die Blutzuckermessung ersetzen sollen.
Elektroden überwachen Herz, Muskeln und sogar das Gehirn
Die Einbindung leitfähiger Materialien in die Wearable-Technologie ist ein einfaches Konzept. Es hat jedoch zu einer großen Vielfalt von Wearable-Sensoren geführt, darunter auf die Haut geklebte Nasselektroden zur Überwachung des Herzens, Trockenelektroden in Kopfhörern zur Analyse von Gehirnsignalen und Mikronadeln in Hautpflastern zur Quantifizierung von Muskelbewegungen. Daraus ergibt sich auch ein breiter Anwendungsbereich für Elektroden, der von der Überwachung der Vitalparameter und der Schlafanalyse im Gesundheitswesen bis hin zur Überwachung der emotionalen Reaktion und des Stresses im Bereich Marketing und Produktivität reicht. Insgesamt sind Nass-, Trocken und Mikronadel-Sensoren sowie elektronische Haut die vier Haupttechnologien in diesem Bereich.
Chemische Sensoren: Alternative zum Fingerstich bei der Glukosemessung
Chemische Sensoren ermöglichen es Diabetikern zunehmend, ihren Blutzuckerspiegel zu messen, ohne in den Finger zu stechen. Kommerzielle Geräte erfordern jedoch immer noch das Einstechen einer Nadel unter die Hautoberfläche. Die Suche nach weniger invasiven, tragbaren Sensoren geht also weiter. Auch neuartige Formen der Biometrie werden derzeit untersucht, die Anwendungen chemischer Sensoren außerhalb des Diabetesmanagements ermöglichen. Schwerpunkte liegen dabei auf der Messung von Hydratation, Alkohol und Laktat.
Zukünftige Märkte für Wearable-Sensoren
Die digitale Gesundheit ist stark abhängig von der Entwicklung neuartiger Sensorkonzepte für den Einsatz in der Fernüberwachung von Patienten und für die personalisierte Gesundheitsversorgung. Die Consumer-Elek-tronik ist ein starker Treiber für den Wearable-Markt. Die Nachfrage der Verbraucher nach dem „quantifizierten Selbst“ wird weiterhin Innovationen befeuern. Ein weiterer Markt ist der Indus-trie- und Umweltsektor, wo Sensornetzwerke immer mehr an
Bedeutung gewinnen. In der Industrie ist neben der Digitalisierung die Erhöhung der Arbeitssicherheit ein wichtiges Thema, bei der AR/VR-Geräte zum Einsatz kommen. (na)●
Der Beitrag beruht auf Unterlagen von IDTechEx.
