Microsoft-Projekt Glabella hilft bei Blutdruckmessung

Blutdruckmessung ist umständlich, weil man am Oberarm einen unbequemen Sensor tragen muss. Das Forschungsprojekt Glabella integriert den Sensor unscheinbar in der Brille.

Der Blutdruck ist im menschlichen Leben ein wichtiger Parameter. Bei manchen Menschen ist er sogar entscheidende und Messgeräte überwachen ihn rund um die Uhr. Und falls es Abweichungen vom normalen Blutdruck gibt, dann muss sofort behandelt werden. Allerdings ist es für diese Patienten meist unbequem, den ganzen Tag eine Manschette am Arm zu tragen, die sich gelegentlich auf- und abpumpt.

Fitnessarmbänder helfen beim Blutdruckmessen. Durch einen integrierten Sensor misst das Armband den Blutdruck regelmäßig und ohne Umstände. Der Patient trägt lediglich das Armband. Allerdings muss der Patient auch das Fitnessarmband anlegen.

Blutdruck im Gesicht messen

Eine andere Methode schlägt nun ein Team um den Wissenschaftler Christian Holz vor. Es ist ein Projekt, das der Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit Microsoft vorantreibt. Es trägt den Namen Glabella. Das Ergebnis der Forschungsarbeiten ist eine Brille, in die ein Blutdruckmessgerät integriert ist.

Christian Holz vom Forschungsprojekt Glabella veröffentlichte seine Forschungsergebnisse in der Zeitschrift ACM Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies (kurz IMWUT) im vergangenen Jahr. Die Schwierigkeit der Forschungsarbeiten besteht dabei in der Auswertung der Messergebnisse. Allerdings misst das Gerät den Blutdruck nicht direkt. Vielmehr greift es Messwerte an drei verschiedenen Punkten am Kopf ab.

Eigenentwicklung Datenbrille

Für diesen Zweck musste die Forschergruppe eine eigene Datenbrille von Grund auf neu entwickeln. Dieses Gerät kann allerdings dem Nutzer keine Informationen anzeigen. Auch kann der Nutzer keine Eingaben machen. Die Datenbrille hilft aber beim Messen. Durch sie messen die Sensoren an genau den richtigen Punkten den Puls.

Die Glabella-Datenbrille enthält neben der üblichen Datenbrillenelektronik auch optische Sensoren und Sensoren für die Beschleunigungsmessung. Damit werden Messwerte erhoben. Es können daraus dann Rückschlüsse auf die aktuelle Situation des Patienten gezogen werden. Das ist einerseits das Wissen über die aktuelle Aktivität. Wenn sich der Patient ausruht, dann wird der Beschleunigungssensor geringe Werte messen. Bei körperlicher Aktivität werden allerdings höhere Beschleunigungswerte zu messen sein. Andererseits wird eben mit den optischen Sensoren der Puls an drei verschiedenen Stellen gemessen. Aus diesen Messwerten wird dann der Blutdruck abgeleitet.

Komplexe Datenanalyse

Aus den erhobenen Werten des optischen Sensors kann allerdings nicht so einfach der Blutdruck berechnet werden. Die Forscher um Christian Holz mussten dafür die komplexen Daten auswerten. Erst dadurch konnte der Zusammenhang zwischen der Laufzeit des Pulses und dem Blutdruck erkannt werden.

Mit dieser Erkenntnis justierten die Forscher dann die Logik innerhalb der Datenbrille. So werten die Algorithmen nun die Messwerte der optischen Sensoren aus. Die Ergebnisse führen auf den Blutdruck. Und der ist letztendlich der entscheidende Wert für den Patienten.

Spezielle Elektronik

Erste Glabella-Prototypen des Gerätes sahen zunächst sehr sperrig aus. Über verschiedene Iterationen entwickelte das Forscherteam dann den finalen Prototypen. Er hat die Form und Größe so dass er an die Stelle eines Bügels einer üblichen Brille angebracht werden kann. Damit können Laien die besondere Funktion der Brille nicht erkennen.

Im Inneren des Gerätes arbeitet ein Prozessor von Cypress. Er basiert auf dem ARM Cortex M3 und ist ein PSoC (Programmable System on Chip). Für die hochgenauen Zeitmessungen ist außerdem eine Echtzeituhr von Maxim integriert. Der Beschleunigungssensor kommt von NXP. Die sonstigen Bauteile unterstützen das übliche Aufladen über USB, Speichern per SD Card und Datentransfers.

Das Sensor-Board befindet sich außerhalb des integrierten Rechners. Es liegt in unmittelbarer Nähe der jeweiligen Messpunkte. Daher sind unter anderem Photodiode und LED auf diesem Sensor-Board integriert.

Glabella-Mechanik

Ein 3D-Drucker hat ein speziell angepasstes eigenes Gehäuse erzeugt. Darin befindet sich die Elektronik unscheinbar in die Gesamtbrille. Der Akku ist ebenso in dem Gehäuse untergebracht.

Im Vergleich zu anderen, kommerziellen Geräten könnte hier ein Schwachpunkt der Glabella-Brille liegen. Die Elektronik auf der rechten Seite erzeugt ein deutliches Übergewicht. Dadurch leidet der Tragekomfort. Hier müsste für ein Produkt noch nachgebessert werden. Beispielsweise könnte der Akku in die andere Seite des Brille integriert werden. Einerseits wird damit das Gewicht besser verteilt. Andererseits kann dadurch die Baugröße möglicherweise noch reduziert werden.

Bei der Recon Jet ist das Gewicht auf ähnliche Weise gleich verteilt. Auf der rechten Seite sitzt die Elektronik. Links ist der Akku untergebracht.

Interessanter Ansatz mit Potenzial

Der neue Ansatz für ein Blutdruckmessgerät ist interessant. Mit der Integration in die Brille sind die Patienten sogar auf das Gerät angewiesen. Sie müssen sich häufig ja ohnehin eine Brille aufsetzen, um die Dinge des täglichen Lebens zu meistern.

Dadurch ist die Brille eine Alternative für das Fitnessarmband. Zumindest dort, wo der Patient ein Brillenträger ist.

Hersteller können die Erkenntnisse aber auch in bereits verfügbare Datenbrillen integrieren. Das erweitert die Funktion der Datenbrillen und öffnet sie für einen breiteren Anwendungskreis. Allerdings wäre zu bedenken, ob alle Patienten auch wirklich die Funktionen einer Google Glass brauchen.

Bildquelle: Christian Holz / christianholz.net