Intelligentes, hochelastisches & nichtinvasives Beatmungspatch für Frühgeborene; Akronym: smartPatch; DATIpilot Modul 1 Innovationssprints

Abstract

Im Innovationssprint wurde ein intelligenter, hochelastischer, nichtinvasiver Sensorpatch entwickelt, der Atembewegungen im Zwerchfellbereich erfasst und das Beatmungsgerät synchron zur Eigenatmung steuert. Fünf etablierte Triggertechniken (Luftfluss, Impedanz, Druckkapsel, Ösophaguskatheter, elastische Gurtsysteme) wurden hinsichtlich Invasivität, Zuverlässigkeit und Tragekomfort kritisch verglichen. Auf Basis früherer Folien‑Patch‑Prototypen (SAN, smartNIV) und LSTM‑Algorithmen mit 86 % Erkennungsgenauigkeit wurden fünf Sensorgeometrien konzipiert, die Elektronik mit PSoC 6 realisiert und erste ML‑Ansätze evaluiert. Die Insel‑Geometrie erwies sich als optimal, weil sie einen Gauge‑Faktor von 6,37, eine Hysterese von 9,69 % und eine Ausfallsicherheit über 10 000 Zyklen aufwies. Der daraus resultierende deterministische Triggeralgorithmus erfüllt die Latenzvorgabe von 50 ms, weil er eine mittlere Ausführungszeit von 8–9 ms (max. < 35 ms) hat und eine Präzision von 98,3 % erreicht, während die Kooperation mit Löwenstein Medical, der Universitätsmedizin Göttingen und IIT Jodhpur die klinische Evaluation vorbereitet.