Sicherer Start für neues Leben – Intelligentes Pflaster für Remote-Monitoring der Schwangerschaft

Hauchdünne Smart Textiles werden für den Einsatz im geburtsmedizinischen Monitoring weiterentwickelt und sollen eine Analyse der Vitaldaten via App für die Schwangeren ermöglichen. © Adobe Stock #355517511 / Ultra-thin smart textiles are being refined for their use in obstetric monitoring and will enable analysis of vital data via app for pregnancies. © Adobe Stock #355517511

© Fraunhofer IZM

Im Frühjahr traf sich das Newlife-Konsortium am Fraunhofer IZM in Berlin. © Fraunhofer IZM / The Newlife consortium gathered at Fraunhofer IZM in Berlin in spring. © Fraunhofer IZM

Während einer Schwangerschaft geben regelmäßige Medizinchecks Auskunft über die Gesundheit und Entwicklung der Schwangeren und des Kindes. Doch die Untersuchungen bieten nur Momentaufnahmen des Zustands, was vor allem im Risikofällen gefährlich werden kann. Um in dieser sensiblen Phase bequemes und kontinuierliches Monitoring zu ermöglichen, plant ein internationales Forschungskonsortium die Technologie der Smart Textiles weiterzutreiben. Ein mit feiner Elektronik versehenes Pflaster soll Vitaldaten sammeln und auswerten können. Zusätzlich sollen die Sensoren in Baby-Kleidung integriert werden, um unter höchster Datensicherheit die Zukunft des medizinischen Monitorings von Neugeborenen zu verbessern.

Mit dem Beginn einer Schwangerschaft geht eine Phase intensiver Gesundheitsüberwachung des Kindes und der schwangeren Person einher. Herkömmliche Vorsorge-Untersuchungen mit Ultraschallgeräten zeichnen jedoch nur Momentaufnahmen des jeweiligen Zustands auf und erfordern vor allem bei Risikoschwangerschaften häufige Besuche bei Ärzt*innen. Mit Hilfe von neuartigen Wearables und Smart Textiles planen Forschende im EU-geförderten Projekt Newlife, ein dauerhaftes geburtsmedizinisches Monitoring im Alltag zu ermöglichen.

Ein Ziel des Konsortiums aus 25 Partner*innen ist es, ein biokompatibles, dehnbares und flexibles Patch zu entwickeln, um den Verlauf der  Schwangerschaft und die Entwicklung des Embryos kontinuierlich zu überwachen. Ähnlich wie ein Pflaster soll das Patch auf der Haut der schwangeren Person angebracht werden, mittels miniaturisierter Sensoren (z.B. Ultraschall)  permanent Vitaldaten aufzeichnen und via Bluetooth an ein Endgerät, beispielsweise ein Smartphone übermitteln. Moderne Medizintechnik setzt schon seit einiger Zeit auf die Technologie der Smart Textiles und intelligente Wearables,  um Patient*innen anstelle einer stationären Überwachung ein komfortables Dauer-Monitoring von Zuhause zu bieten. Am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikroelektronik IZM bringt das Team rund um Christine Kallmayer diese Technologie zur anwendungsbezogenen Umsetzung und profitiert dabei von langjähriger Erfahrung mit Integrationstechnologien in flexible Materialien. Beim integrierten Patch setzen die Forschenden auf thermoplastische  Polyurethane als Basismaterialien, in die Elektronik und Sensorik eingebettet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass das Tragegefühl einem handelsüblichen Pflaster entspricht statt einer starren Folie. Damit das geburtsmedizinische Monitoring unmerkbar und bequem für Schwangere und das Ungeborene verläuft, plant das  Projektkonsortium innovative Ultraschallsensoren auf MEMS-Basis direkt in das PU-Material zu integrieren. Über unmittelbaren Hautkontakt sollen die miniaturisierten Sensoren Daten aufnehmen. Dehnbare Leiterbahnen aus TPU-Material sollen die Informationen dann zur Auswerteelektronik und schlussendlich zu einer drahtlosen Schnittstelle weiterleiten, so dass Ärzt*innen und Hebammen alle relevanten Daten in einer App einsehen können. Zusätzlich zum Ultraschall planen die Forschenden weitere Sensoren wie Mikrofone und Temperatursensoren sowie Elektroden einzubauen.

Auch nach der Geburt kann die neue Integrationstechnologie von großem Nutzen für die Medizintechnik sein: Mit weiteren Demonstratoren plant das Newlife-Team das Monitoring von Neugeborenen zu ermöglichen. Sensoren für ein kontinuierliches EKG, Überwachung der Atmung und Infrarot-Spektroskopie zur Beobachtung der Gehirn-Aktivität sollen in das weiche Textil eines Baby-Bodys und eines Mützchens integriert werden. „Besonders für Frühchen und Neugeborene mit gesundheitlichen Risiken ist das Remote-Monitoring eine sinnvolle Alternative zum  stationären Aufenthalt und kabelgebundener Überwachung. Dafür müssen wir einen bisher unvergleichlichen Komfort der hauchdünnen Smart Textiles gewährleisten: Es darf keine Elektronik spürbar sein. Zusätzlich muss das gesamte Modul extrem zuverlässig sein, da die smarten Textilien Waschgänge problemlos überstehen sollten“, erklärt die Projekt-Verantwortliche am Fraunhofer IZM Christine Kallmayer.

Zur externen Überwachung wird im Projekt außerdem an Möglichkeiten geforscht, durch Kameradaten und Sensorik im Baby-Bett Aussagen über Gesundheitszustand und Wohlbefinden des Kindes abzuleiten. Sobald die Hardware-Basis von Patch, textiler Elektronik und Sensor-Bett aufgebaut und getestet ist, werden die Projektpartner*innen noch einen Schritt weitergehen: Mittels Cloud-basierter Lösungen sollen KI und maschinelles Lernen die Anwendung für medizinisches Personal erleichtern und höchste Sicherheit der Daten gewährleisten.

Das Newlife Projekt wird von Philips Electronics Nederland B.V. koordiniert und läuft bis zum Ende des Jahres 2025. Es wird im Rahmen von Key Digital Technologies Joint Undertaking unter der Fördernummer 101095792 mit insgesamt 18,7 Millionen Euro von der Europäischen Union im Programm Horizon Europe gefördert.

Weitere Projektpartner*innen sind ams International AG (CH), ams OSRAM/ams Sensors Germany GmbH (DE), Beneli AB (SE), Boston Scientific Limited (IE), CSEM SA (CH), Cuviva (SE), Fraunhofer EMFT/Fraunhofer IZM (DE), Fujitsu Finland Oy (FI), Insel Gruppe (CH), Kipuwex Ltd (FI), MEDrecord B.V. (NL), MOMM Diagnostics GmbH (CH), Nanoleq (CH), NIRx Medizintechnik GmbH (DE), Noldus InformationTechnology B.V. (NL), Philips Electronics Nederland B.V. (NL), Philips Medizin-Systeme Böblingen GmbH (DE), Polar Electro Europe AG (CH), Rekonas (CH), RISE  Research Institutes of Sweden AB (SE), Sencure (NL), Teiimo GmbH (DE), TNO at Holst Centre (NL), Technische Universiteit Eindhoven (NL), Tyndall National Institute (IE), University of Turku (FI), Zoundream (CH).