Die meisten heutigen Wearables, wie z. B. Ihre Smartwatch, erfassen nahtlos eine Vielzahl von Gesundheitsdaten. Dazu müssen die Biosensoren jedoch einen Teil des Körpers, meist die Haut, berühren, um Gesundheitsdaten zu erfassen. Im Bereich der Verbrauchergesundheit zeichnet sich ein neues Paradigma ab: die kontaktlose Biosensorik, die physiologische Daten ohne Körperkontakt erfasst.
Im Großen und Ganzen gibt es zwei Hauptansätze für die kontaktlose Biosensorik:
1. Optische Methode
Bei diesem Ansatz machen sich die Entwickler den Bereich des sichtbaren Lichts im elektromagnetischen Spektrum zunutze. Das auf die Haut auftreffende Licht führt sowohl zu einer spiegelnden als auch zu einer diffusen Reflexion, und aus der diffusen Reflexion werden pulsierende Informationen extrahiert und analysiert, um Messwerte zu Herzfrequenz, Blutdruck und anderen Vitalzeichen abzuleiten (Abbildung 1). Diese Methode wird auch als Remote-Photoplethysmographie (rPPG) bezeichnet, da die Daten, genau wie bei den Standard-PPG-Sensoren in Wearables, durch volumetrische Veränderungen der Blutgefäße gewonnen werden: Verengung und Erweiterung.

Quelle: Wang et al. 2017. "Algorithmic principles of remote-PPG." IEEE Trans Biomed Eng 64(7): 1479-1491. DOI: 10.1109/TBME.2016.2609282
Binah.ai ist führend in diesem Bereich und entwickelt eine Softwareplattform, die rPPG nutzt, um Vitalparameter zu messen, indem sie eine Smartphone- oder Tablet-Kamera als Lichtquelle verwendet und die Intensität der Lichtreflexion auf der Gesichtshaut (Wangenbereich) einer Person misst. Die Software wird als Softwareentwicklungskit bereitgestellt, das die Verbraucher herunterladen und auf ihren persönlichen Geräten verwenden können. Die Plattform kann Messwerte wie Blutdruck, Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität, Atmung undO2-Sättigung erfassen. Binah.ai ist eine strategische Partnerschaft mit CareOS eingegangen, um seine berührungslose Biosensortechnologie in intelligente Spiegel für den Heimgebrauch einzubetten. Binah.ai hat auch strategische Partner in der Versicherungsbranche, mit Unternehmen wie Sompo Himawari, Generali Group und Momentum, um den Versicherten die Möglichkeit zu geben, ihre Vitalparameter zu überwachen und Empfehlungen für eine bessere Gesundheit zu erhalten. Dies ist eine potenzielle Win-Win-Situation, da die Versicherungsunternehmen gesunde Gewohnheiten fördern und die Kosten für die Gesundheitsversorgung senken können, während die Verbraucher gesünder bleiben und niedrigere Prämien zahlen können. Während die Demonstrationen für kleine Gruppen von Nutzern vielversprechend erscheinen, gibt es nur wenige Informationen über größere Gruppen. NuraLogix ist ein weiteres aufstrebendes Unternehmen, das einen optischen Ansatz für die kontaktlose Biosensorik verwendet. Das Unternehmen hat Studien durchgeführt und verfügt nach eigenen Angaben über Daten von über 40 000 Patienten. Vor kurzem hat es sein erstes Hardware-Produkt, den Anura MagicMirror, auf den Markt gebracht, einen intelligenten Tischspiegel für die Verwendung zu Hause.
Berührungslose Biosensorlösungen müssen mit invasiven und nicht-invasiven Optionen konkurrieren, so dass Präzision und Genauigkeit der Messungen für den Erfolg entscheidend sein werden. Eine gute Messgröße ist der Blutdruck. Die Standardabweichung für den systolischen Blutdruck für den Heimgebrauch sollte innerhalb von 12 mmHg (die offizielle Blutdruckmessung) und innerhalb von 8 mmHg für den diastolischen Blutdruck liegen, basierend auf einem universellen Standard zur Validierung der Geräte. Für den klinischen Einsatz sollte der Wert 6 mmHg oder weniger betragen. Binah.ai(11 mmHg) und NuraLogix(8 mmHg) weisen Fehlerraten auf, die für den Heimgebrauch akzeptabel sind, aber noch nicht in einem für den klinischen Einsatz akzeptablen Bereich liegen. Diese Genauigkeit ist gut genug für die allgemeine Überwachung des Wohlbefindens, aber bei medizinischen Notfällen sollten die Verbraucher eine klinische Untersuchung aufsuchen. Die Technologie hat also einige Fortschritte bei der allgemeinen Gesundheitsüberwachung von Verbrauchern gemacht, auch wenn die Ergebnisse auf kleine Untergruppen von Nutzern beschränkt sind.
2. Radiowellen
Die Entwickler dieser Lösung machen sich ebenfalls das elektromagnetische Spektrum zunutze, nutzen aber die längere Wellenlänge von Radiowellen zur Erfassung physiologischer Daten. Die niedrigeren Frequenzen der Radiowellen können die Haut nicht so tief durchdringen wie Licht, um wichtige physiologische Informationen zu gewinnen. Der Vorteil der Verwendung von Funkfrequenzen besteht darin, dass sie eine geringere Energie pro Photon haben und daher weniger Energie verbrauchen und weniger von der Atmosphäre gestreut werden, was stärkere eingehende Signale ermöglicht.
Neteera Technologies entwickelt ein berührungsloses Sub-Terrahertz-Radar-on-a-Chip-Gerät, das die Vitalparameter (Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität, Blutdruck und Atemfrequenz) auf der Grundlage der durch den Herzschlag und die Atmung verursachten Mikroverschiebungen auf der Haut bis zu einer Entfernung von einem Meter messen kann. Die Genauigkeit des Geräts soll mit der des Mindray ePM 10M Patientenmonitors vergleichbar sein, einem in Krankenhäusern verwendeten Vitaldatenmonitor. Neteera verwendete den Mindray-Monitor als Referenzgerät, um zu zeigen, dass seine Lösung "im Wesentlichen gleichwertig" ist, als es Daten bei der US-Zulassungsbehörde FDA einreichte und anschließend die FDA-Zulassung erhielt. Das Unternehmen konzentriert sich auf den Gesundheitsmarkt, ist aber auch an der Erkundung von Möglichkeiten im Bereich der Verbrauchergesundheit interessiert. Neteera scheint das einzige Start-up-Unternehmen zu sein, das über ein versuchsreifes kommerzielles Produkt in der Radiowellenkategorie verfügt (Technologiebereitschaftsgrad 7). Akademische Einrichtungen wie die Ohio State University, die University of Minnesota und die Jiangnan University befassen sich aktiv mit der Weiterentwicklung dieser Technologie.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die berührungslose Biosensorik aus zwei Hauptgründen ein vielversprechender Ansatz ist:
- Es beseitigt Probleme im Zusammenhang mit einer geringeren Bindungsrate: Studien haben gezeigt, dass die Beibehaltungsrate bei Wearables in der Regel schnell abnimmt. Eine Studie mit über 6.000 Befragten in den USA ergab, dass 50 % der Nutzer ihr Gerät nach sechs Monaten nicht mehr tragen. Bei der berührungslosen Biosensorik ist dies weniger ein Problem, da die meisten Nutzer entweder ihr Smartphone bei sich haben oder das Gerät zu Hause aufstellen können und sich nicht um das Anlegen eines separaten Wearables kümmern müssen.
- Es kann die Daten von mehreren Benutzern ohne Einschränkungen überwachen: Anders als bei Wearables ist es möglich, die Daten von mehr als einem Nutzer zu überwachen (allerdings nicht gleichzeitig). Ein Elternteil könnte beispielsweise ein mit der Binah.ai-App geladenes Smartphone oder ein Heimgerät von Donisi einfach auf seinen Partner oder seine Angehörigen richten, um deren Vitaldaten zu überprüfen, anstatt ein Wearable abzunehmen und wieder anzubringen, das möglicherweise nicht für Personen unterschiedlicher Altersgruppen geeignet ist.
Die derzeitige Landschaft der Akteure im Bereich der berührungslosen Biosensorik ist jedoch spärlich, aber die Unternehmen beginnen, den Markt zu durchdringen. Die begrenzte Verfügbarkeit und die Anwendungsfälle für Verbraucher sind nicht überraschend, da die verfügbaren Verbraucherdatensätze auf bestimmte Bevölkerungsgruppen beschränkt sind und noch mehr Arbeit geleistet werden muss, um die Genauigkeit und Präzision zu verbessern. Auch Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes könnten die Marktdurchdringung verlangsamen, insbesondere bei Lösungen, die auf der Übertragung kurzer Videoclips beruhen.