Gesundheitsorientierte Wearables werden durch aktuelle Fortschritte immer praktikabler

Der Markt für Wearables boomt. Die weltweiten Auslieferungen von Wearable‑Einheiten haben in diesem Jahr bereits die Marke von 560 Millionen erreicht. Der Umsatz aus dem Verkauf dieser Geräte wird voraussichtlich 75 Mrd. US‑$ erreichen. Der durchschnittliche Umsatz pro Nutzer (ARPU) von Wellness‑Geräten liegt bereits bei über 82,5 US‑$. Die Tatsache, dass der ARPU von Wearables bereits höher ist als der ARPU von Milch, der 2029 bei 61 US‑$ liegen wird, verdeutlicht, wie verbreitet Wearables in unserer heutigen Welt geworden sind!

Ein Grund, warum Wearables so populär geworden sind, ist ihr Nutzen im Gesundheitswesen. Sie bedienen den Raum und das Spektrum, das durch das wachsende Bewusstsein für Lebensstil‑Management und häusliche Gesundheitsversorgung geschaffen wurde. 

Es erfüllt die Bedürfnisse, die sich um uns herum entwickelt haben, mit dem wachsenden Bewusstsein für die Vorteile der präventiven Gesundheitsversorgung.

Weltweit investieren Unternehmen in Forschung und Entwicklung, um neuartige Lösungen zu fertigen, die den Bedürfnissen eines großen Segments von Menschen in entwickelten Ländern und Schwellenmärkten gerecht werden. Im folgenden Abschnitt diskutieren wir eine solche Lösung, die großes Potenzial für die Entwicklung von weichen, leichten, tragbaren Bewegungssensoren für Gesundheitszwecke besitzt. 

Entwicklung eines Gel‑Elektrets, das eine große elektrostatische Ladung stabil halten kann

Ein Forscherteam von NIMS, der Hokkaido‑Universität und der Meiji Pharmaceutical University hat ein Gel‑Elektret, das eine große elektrostatische Ladung stabil halten kann entwickelt. Das Team kombinierte dieses Gel anschließend mit hochflexiblen Elektroden. 

Das Ergebnis war ein Sensor, der niederfrequente Vibrationen – wie sie durch menschliche Bewegung erzeugt werden – wahrnehmen und in Ausgangsspannungssignale umwandeln konnte.

Materialseitig entwickelte das Forschungsteam ein Alkyl‑π‑Gel, indem es eine Spurenmenge eines niedermolekularen Gelators zu einer Alkyl‑π‑Flüssigkeit hinzufügte. Diese Zugabe ermöglichte die Herstellung eines Gels, dessen elastisches Speichermodul 40 Millionen‑mal größer war als das seiner flüssigen Gegenstück. Darüber hinaus erzielte das durch Aufladen dieses Gels erhaltene Gel‑Elektret eine um 24 % höhere Ladungsbindung im Vergleich zum Basismaterial, dank seiner verbesserten Einschließung elektrostatischer Ladungen.

Nachdem das Team flexible Elektroden mit dem Gel‑Elektret hergestellt hatte, um einen Vibrationssensor zu erzeugen, konnte der resultierende Sensor Vibrationen mit Frequenzen bis zu 17 Hz wahrnehmen und in eine Ausgangsspannung von 600 mV umwandeln – 83 % höher als die von einem Alkyl‑π‑Flüssig‑Elektret‑basierten Sensor erzeugte Spannung.

Die Forscher gehen davon aus, dass die am Ende der Untersuchung erhaltene Lösung zur Entwicklung von Wearable‑Sensoren beitragen kann, die auf subtile Vibrationen und verschiedene Dehnungsdeformationen reagieren. Allerdings könnte es erforderlich sein, die Eigenschaften des aufgeladenen Elektrets des Gels zu verbessern, einschließlich seiner Ladungskapazität, Ladungsdauer und der Festigkeit des Alkyl‑π‑Gels. Da das Gel recycelbar ist, könnte es auch wiederverwendet werden als Material für Vibrationssensoren dienen, um die Kosteneffizienz des Prozesses zu steigern. 

Wie diese Erfindung, die die Entwicklung von Gesundheits‑Wearables vorantreiben könnte, haben bereits mehrere Wearables unsere alltäglichen präventiven Gesundheitsinitiativen zu Hause unterstützt. In den folgenden Abschnitten werden wir einige solcher Beispiele betrachten. 

Wie Wearable‑Gesundheitstechnologie Einzelpersonen befähigt, mehr Verantwortung für ihre Gesundheit und Pflege zu übernehmen

Eine Untersuchung, die 1585 eindeutige Datensätze analysierte, um die Auswirkungen von Wearables auf die Weiterentwicklung des Gesundheitswesens zu verstehen, ergab, dass Wearables Einzelpersonen befähigen können, indem sie bei Diagnose, Verhaltensänderung und Selbstüberwachung unterstützen. 

Dabei wurden insbesondere Konsumgüter hervorgehoben, die als Wellness‑Gadgets berühmt sind, wie Smartwatches von Apple (AAPL ), Aktivitätstracker von Fitbit und spezialisierte medizinische Geräte, die Elektrolytwerte messen und Blut auf Krebszellen untersuchen können. In den nachfolgenden Abschnitten betrachten wir einige dieser Geräte.

Apple Smartwatches

Apple Smartwatches befassen sich mit den Aspekten von Fitness und Gesundheit auf möglichst ansprechende und intuitive Weise. Im Fitnessbereich verfolgt es exakt alle gewünschten Messwerte, einschließlich Herzfrequenzzonen, das Anvisieren spezifischer Zeitziele mit einem Pacer und Intervall‑Training‑Parameter mit benutzerdefinierten Workouts. 

Im Hinblick auf die Gesundheit kann die Uhr ein EKG erzeugen, das einem einstufigen Elektrokardiogramm ähnelt. Sie warnt die Nutzer vor EKG‑Ergebnissen und benachrichtigt sie über hohe und niedrige Herzfrequenzen sowie über unregelmäßige Herzrhythmen.

Die Uhr unterstützt zudem die Aufrechterhaltung einer Schlafenszeit‑Routine und die Schlafüberwachung, sodass die Nutzer die Zeit in REM‑, Kern‑ und Tiefschlafphasen verfolgen können. Zusätzlich bieten diese Smartwatches wertvolle Einblicke in den Menstruationszyklus und die psychische Gesundheit.

Fitbit by Google

Fitbit ist sowohl in tragbare Geräte und app‑basierte Gesundheits‑Tracking‑Dienste. Zu den physischen Wearables von Fitbit gehören Smartwatches, Tracker und Waagen. Fitbit behauptet, dass seine Tracker die genaueste Herzfrequenzmessung liefern. Die Fitbit Aria Air ist eine benutzerfreundliche Smart‑Waage, die das Gewicht anzeigt und mit der Fitbit‑App synchronisiert, sodass die Nutzer ihren BMI sehen und Trends im Laufe der Zeit verfolgen können.

Wearables zur Erkennung von Elektrolytwerten

Nature veröffentlichte einen umfassenden Überblick über tragbare Schweißsensoren, die eine kontinuierliche, Echtzeit‑ und nichtinvasive Erkennung von Schweißanalyten ermöglichen. Diese Sensoren liefern Einblicke in die menschliche Physiologie auf molekularer Ebene. Die Forschungsübersicht behauptet, dass diese Geräte „signifikante Aufmerksamkeit für ihre vielversprechenden Anwendungen in der personalisierten Gesundheitsüberwachung“ erhalten haben.

Die am besten funktionierenden tragbaren Schweißsensoren umfassen elektrochemische Sensoren. Sie bieten hohe Leistung zu niedrigen Kosten, und ihre Miniaturisierungsmerkmale führen zu einer breiten Anwendbarkeit. Die Kompatibilität von tragbaren elektrochemischen Schweißsensoren hat sich in jüngster Zeit dank der neuesten Entwicklungen in weichen Multi‑Fluidics, multiplexed Biosensing, Energieerntungsgeräten, Technologie und Materialien erheblich verbessert.

Wearable‑Geräte, die Tumorzellen erfassen und entfernen

Vor fünf Jahren, im Jahr 2019, erschienen Berichte über ein neues Wearable‑Gerät, das Tumorzellen, die im Blutkreislauf zirkulieren, erfassen und entfernen konnte. Das blutfilternde Gerät könnte metastasierenden Krebs bei Menschen diagnostizieren und möglicherweise behandeln.

Wenn Blut, das aus einer Vene entnommen wurde, durch das Gerät gepumpt wurde, konnte es Tumorzellen erfassen und das Blut zurück in den Körper leiten. Neben seiner Funktion als Krebstherapie, die Tumorzellen herausfiltert, könnte das Gerät auch als Diagnoseinstrument dienen, indem es die Anzahl der zirkulierenden Tumorzellen im Blutstrom schätzt und hilft, den Ursprung des Tumors zu charakterisieren.

Sunitha Nagrath, außerordentliche Professorin für Chemieingenieurwesen an der University of Michigan, die die Forschung mitverfasst hat, sagte zum Potenzial des Wearables:

„Es ist noch ein langer Weg, aber irgendwann könnte es in einer Situation eingesetzt werden, in der Patienten im Frühstadium von Krebs, die sich einer Operation [zur Tumorresektion] unterziehen, dieses Gerät tragen und so viele Tumorzellen wie möglich aus ihrem Blut entfernen.“

Während die Forschung an neuen Lösungen und Technologien weiterging, sind viele Unternehmen entstanden, die sich speziell auf Gesundheits‑Wearables konzentrieren.

#1. Stryker

Stryker ist eines der weltweit führenden Medizintechnikunternehmen. Seine technologie‑basierten medizinischen Lösungen berühren jährlich das Leben von mehr als 150 Millionen Patienten. Der Hauptsitz befindet sich in Kalamazoo, Michigan, und Stryker ist seit 1941 im Med‑Tech‑Bereich aktiv. Im Einklang mit dem Wandel hat das Unternehmen zahlreiche tragbare Gesundheits‑ und Pflege‑Management‑Geräte erfunden.

Zum Beispiel ist Strykers MotionSense® mit OrthoLogIQ® ein tragbares Remote‑Therapie‑Monitoring‑Gerät, das Patienten bei der Genesung nach einer Kniegelenkersatzoperation unterstützt und befähigt. Das Gerät übermittelt Genesungsinformationen des Patienten direkt an den Chirurgen und das Pflegeteam, sodass sie die Genesung des Patienten durch individuell angepasste Physiotherapie‑Übungen personalisieren können. Zu den vom Gerät erfassten Messwerten gehören Schmerzwerte, Bewegungsumfang, Wundbilder, tägliche Schrittzahl usw.

Im Januar 2022 kündigte Stryker eine definitive Vereinbarung zum Erwerb von Vocera Communications an. Während des Erwerbs von Vocera sagte Kevin Lobo, Vorsitzender und CEO von Stryker, Folgendes:

„Vocera wird Stryker dabei erheblich unterstützen, unsere digitalen Bestrebungen zu beschleunigen, um das Leben von Pflegekräften und Patienten zu verbessern.“

Der Erwerb von Vocera war tatsächlich ein entscheidender Schritt, um Strykers Führungsposition im Bereich der tragbaren Gesundheitsversorgung zu stärken. Vocera stellte das neue Minibadge vor, ein tragbares, sprachgesteuertes Gerät, das mobilen Mitarbeitern eine vollständig freihändige Kommunikation ermöglicht.

Dieses kleine, leichte Gerät konnte in mehrere klinische und operative Systeme integriert werden und erweiterte Kommunikations‑ und Kollaborationslösungen für Front‑Line‑Mitarbeiter im Gesundheitswesen und anderen kritischen Umgebungen. Für die Nutzer bot es zusätzliche Flexibilität, indem es zusammen mit den Vocera‑Smartphone‑Apps funktionierte, sodass Nutzer schnell und einfach zwischen mobilen Geräten wechseln konnten, um ihre Kommunikationsbedürfnisse im jeweiligen Moment zu erfüllen.

Laut seinem 2023 umfassendes Bericht‑Fact‑Sheet verzeichnete Stryker globale Umsätze von 20,5 Mrd. US‑$ und R&D‑Investitionen von 1,4 Mrd. US‑$. Das Unternehmen verfügt über fast 13.000 globale Patente und versorgt Patienten in fast 75 Ländern.

#2. Medtronic

Ein weiteres bekanntes Med‑Tech‑Unternehmen, das seine Position im Wearable‑Health‑Tech‑Segment festigt, ist Medtronic. Eine der beliebtesten Lösungen von Medtronic in diesem Bereich ist das BioButton Multi‑Parameter Wearable. Es handelt sich um ein medizinisch zertifiziertes Gerät, das für die kontinuierliche Überwachung von Vitalzeichen wie Hauttemperatur, Atemfrequenz im Ruhezustand und Herzfrequenz im Ruhezustand sowie einer breiten Palette weiterer Biomarker konzipiert ist.

Das Gerät reduziert den Bedarf an manueller Erfassung und Dokumentation von Vitalzeichen und bietet klinisch umsetzbare Benachrichtigungen, ohne beim Nutzer Alarmmüdigkeit zu erzeugen. Es hat die Patientenzufriedenheit verbessert, indem nächtliche Stichproben, die Patienten stören, minimiert und die Notwendigkeit, sich von einem Bettmonitor für bestimmte Parameter zu trennen, eliminiert wurde.

Geräte wie BioButton haben weiterreichende Auswirkungen, die über die Bedürfnisse einzelner Patienten hinausgehen und der Gesellschaft Mehrwert bieten. Beispielsweise kann die kontinuierliche Fernüberwachung von Patienten – mittels Wearables – auf der medizinisch‑chirurgischen Station eine frühere Intervention ermöglichen, indem nachteilige physiologische Trends bei Patienten früher erkannt werden.

Dies führt zu kürzeren Krankenhausaufenthalten, weniger ungeplanten Intensivaufnahmen, einem geringeren Bedarf an Aktivierung von Schnellreaktionsteams und einer Reduktion der Komplikationsraten. Aus einer noch breiteren Perspektive kann der Einsatz solcher Geräte die Sterblichkeit senken.

Wie Stryker hat auch Medtronic anorganische Wachstumsstrategien übernommen, um den Bedürfnissen der durch Wearables unterstützten Gesundheitsversorgung gerecht zu werden. Im August 2022 ging das Unternehmen eine strategische Partnerschaft mit BioIntelliSense, einem Unternehmen für kontinuierliche Gesundheitsüberwachung und klinische Intelligenz ein, um die exklusiven US‑Krankenhaus‑ und 30‑Tage‑Post‑Akut‑Krankenhaus‑zu‑Heim‑Vertriebsrechte für BioButton zu erhalten.

Medtronic meldete für das Geschäftsjahr 2023 einen weltweiten Umsatz von 31,227 Mrd. $ und damit einen Rückgang von 1,4 % sowie ein organisches Wachstum von 2,1 %.

Die Zukunft von gesundheitsorientierten Wearables

Die Zukunft von gesundheitsorientierten Wearables, wie die steigenden Marktgrößenzahlen zeigen, sieht zumindest vielversprechend aus. Damit die Lösungen jedoch praktikabler werden, müssen weitere Herausforderungen gemeistert werden. 

Zum Beispiel müssen die Daten so genau und zuverlässig wie wissenschaftlich möglich sein, da es um ein so sensibles Thema wie die menschliche Gesundheit und deren Heilung geht. 

Ein weiteres Anliegen im Zusammenhang mit diesen Geräten ist die Datensicherheit und der Datenschutz. Da diese Geräte sensible persönliche Informationen sammeln, müssen sie die strengsten Sicherheitspraktiken einhalten, um sicherzustellen, dass die Daten nicht in falsche Hände geraten. 

Diese Geräte sind für eine kontinuierliche Überwachung konzipiert, selbst wenn die Patienten schlafen. Eine lange Akkulaufzeit ist für diese Geräte von entscheidender Bedeutung. Hersteller arbeiten jedoch ständig an der Verbesserung der Batterietechnologie. 

Damit diese Geräte die digitale Schwelle überwinden und für alle gesellschaftlichen Schichten nutzbar werden, müssen sie erschwinglicher werden, insbesondere in Ländern, in denen institutionelle Versorgung, also Krankenhäuser und chirurgische Einrichtungen, schwer zugänglich ist. 

Während diese Herausforderungen bestehen bleiben, werden gesundheitsorientierte Wearables in den kommenden Tagen zunehmend praktikabel werden, dank ihrer proaktiven Gesundheitsmanagement‑Vorteile, der Früherkennung und Prävention von Krankheiten, verbesserten Funktionen zur chronischen Krankheitsverwaltung sowie personalisierter Gesundheitsversorgung und Patienten‑Engagement‑Möglichkeiten. 

Klicken Sie hier für die Liste der führenden Wearable‑Gesundheits‑Tracking‑Unternehmen.