Wearable-Forschung: Präzise Messungen direkt am Ohr

Wearables wie Smartwatches, Fitnesstracker oder Datenbrillen gehören inzwischen zum Alltag. Sie können Gesundheitsdaten, den Schlaf oder den Kalorienverbrauch messen. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun die Open-Source-Plattform „OpenEarable“ entwickelt, die eine Vielzahl von Sensoren in drahtlose Ohrhörer integrieren soll. Ziel ist es, umfassendere Gesundheitsmessungen und Sicherheitsanwendungen in Medizin, Industrie und Alltag zu ermöglichen.

Tragbare Technologien haben in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht, doch viele der bestehenden Systeme sind entweder geschlossen, also nicht anpassbar, oder bieten nur begrenzte Messmöglichkeiten. Mit OpenEarable 2.0 will das Forschungsteam um Tobias Röddiger vom TECO des KIT nun einen Schritt weitergehen: Die Open-Source-Plattform für ohrbasierte Sensoranwendungen soll es Entwicklerinnen und Entwicklern erlauben, maßgeschneiderte Software zu erstellen.

Mit einer Kombination von Sensoren lassen sich laut KIT mehr als 30 physiologische Parameter direkt am Ohr messen – von der Herzfrequenz über Atemmuster bis hin zur Erkennung von Ermüdung und Körpertemperatur. „Wir wollten eine offene und hochpräzise Lösung für die Gesundheitsüberwachung schaffen, die weit über die Möglichkeiten heutiger kommerzieller Wearables hinausgeht“, sagt Röddiger. „OpenEarable 2.0 bietet Forschenden sowie Entwicklerinnen und Entwicklern eine Plattform, die leicht anpassbar und erweiterbar ist. So können sie die Ohrhörer individuell für spezifische Anforderungen programmieren.“ Durch die offene Zugänglichkeit fördere die Plattform die Zusammenarbeit und die Entwicklung weiterer Innovationen.

Anwendungen

Die Ohrhörer sind mit einer breiten Palette an Sensoren ausgestattet: Zum Beispiel erfassen mehrere Mikrofone Vibrationen im Schädel, um Essaktivitäten zu registrieren. Sie dienen auch zur Spracherkennung in lauten Umgebungen, Bewegungssensoren können Stürze erkennen und Biosensoren messen Gesundheitsindikatoren wie Sauerstoffsättigung und Körpertemperatur.

„Die Positionierung am Ohr ist ideal für präzise Messungen“, erklärt Röddiger. „Das Ohr erlaubt es uns, viele wichtige Signale zu erfassen, die anderswo am Körper schwer zugänglich sind.“ Die drahtlosen Ohrhörer kommunizieren über Bluetooth LE Audio, einer energiesparenden Version der drahtlosen Datenübertragung. Über eine mobile App sowie ein Web-Dashboard verarbeiten und analysieren sie die gesammelten Daten den Angaben des KIT zufolge in Echtzeit.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben die Plattform in mehreren Studien validiert. „Es hat sich gezeigt, dass sie physiologische Daten sehr genau und zuverlässig erfasst und im Vergleich zu etablierten Standardmessungen genauere Messergebisse liefern kann“, so Röddiger. Die Plattform könne in der medizinischen Diagnostik zur Früherkennung von Krankheiten beitragen, die Sicherheit in der Industrie erhöhen oder Sportlerinnen und Sportler durch eine detaillierte Leistungsanalyse unterstützen.

„Mit OpenEarable 2.0 können wir nicht nur den aktuellen Stand der Wearable-Technologie verbessern, sondern auch völlig neue Anwendungsfelder wie die Entwicklung von Wearables mit echtem medizinischem Mehrwert erschließen“, betont Röddiger. „Unser nächster Schritt ist es, die Plattform weiter zu optimieren und in verschiedenen realen Szenarien zu testen.“