Uudet optiset mittaukset mullistavat tulevaisuudessa entistä enemmän terveyden ja hyvinvoinnin seurannan. Uudet mittausmenetelmät lisäävät potilaisen hoitomukavuutta sekä liikkumisvapautta ja parantavat potilasturvallisuutta. Suomessa on aloitettu laaja terveydenhoidon mittaustekniikoihin perustuva tutkimushanke, jossa mukana on useita alan yrityksiä Suomesta Bittiumista Ouraan ja GE Healtcareen.

Terveyden ja hyvinvoinnin seurannassa hyödynnetään tänä päivänä yhä enemmän puettavaa elektroniikkaa. Siksi valtiollisen tutkimuskeskus VTT:n koordinoimassa hankkeessa tutkitaan teknologioita, joiden avulla mittauksilla saadaan henkilön terveydentilasta jatkuvaa ja entistä tarkempaa tietoa kustannustehokkaasti.

VTT on nyt käynnistänyt uuden kaksivuotisen yhteisrahoitteisen PhotonWear -tutkimushankkeen, jossa kehitetään uusia optisia mittausmenetelmiä fysiologisten arvojen ja biomarkkerien mittaamiseen. Mittaustuloksia voidaan hyödyntää erilaisissa terveydenhuollon ja hyvinvoinnin sovelluksissa, joilla seurataan potilaan terveydentilaa, kuten esimerkiksi sydämen toimintaa, verenkiertoa ja aineenvaihduntaa.

PhotonWear on Business Finlandin rahoittama Co-innovation-hanke, ja kuuluu Bittiumin Seamless and Secure Connectivity -Veturi-ohjelmaan. Hanke kestää lokakuun 2025 loppuun. Tutkimuskonsortio koostuu terveydenhuollon ja hyvinvoinnin alojen sekä uusien fotoniikkateknologioiden johtavista yrityksistä, tutkimuslaitoksista ja akateemisista partnereista. Kumppanit ovat GE HealthCare, ElFys, Oura, Bittium sekä Oulun yliopisto. Hankkeessa tehdään myös kansainvälistä tutkijavaihtoa yliopistojen ja tutkimuslaitosten välillä.

Puettavat anturit vastaavat terveydenhuollon monimutkaisiin tarpeisiin. Hankkeen taustalla ovat yhteiskunnan ja väestörakenteen muutokset, kuten ikääntyneiden osuuden kasvu väestössä, mikä edellyttää yhä kustannustehokkaampia ratkaisuja. Samalla myös ihmisten kiinnostus oman hyvinvoinnin mittaamiseen on kasvanut.

”On monia tilanteita, joissa tarvitaan jatkuvaa potilasseurantaa. Kriittisiä parametrejä, esimerkiksi happisaturaatiota ja EKG:tä, mitataan sairaaloissa tällä hetkellä potilaisiin kytketyillä terveydentilan seurantamonitoreilla, mikä rajoittaa itsenäistä liikkumista”, kertoo tutkimustiimin päällikkö, PhotonWear-projektin koordinaattori Teemu Alajoki.

”Puettavilla antureilla, jotka toimivat langattomin yhteyksin, on monia etuja: ne tarjoavat mukavamman käyttökokemuksen sekä kotona että osastolla, ja langattomuus mahdollistaa vapaan liikkumisen. Ne ovat myös noninvasiivisia eli ne eivät edellytä esimerkiksi verinäytteitä”, Ajajoki sanoo

Uudessa projektissa kehitettävät sensorit perustuvat fotoniikkaan, jossa Suomi on ollut edelläkävijä jo pitkään. Tutkimuksessa keskitytään erityisesti korkean tarkkuuden monispektriseen mittaukseen, joka täyttää kliiniset vaatimukset. Yhtenä tutkimuskohteena on esimerkiksi optinen noninvasiivinen verenpaineen sekä laktaatti- ja glukoositasojen mittaus.

”Optisia sensoreita on nykyisellään vaikkapa sykettä ja sykevariaatiota mittaavissa älykelloissa, mutta tässä hankkeessa keskitymme kehittämään niiden tarkkuutta myös lääketieteelliseen käyttöön sopiviksi ja tuomaan niihin samalla uudenlaista käyttömukavuutta. Tavoitteena on joustava ja jopa venyvä, äärimmäisen käyttömukava ihonmyötäinen elektroniikka, joka on huomaamaton ja toimii vaativissakin käyttötilanteissa”, Alajoki kertoo.

Myös edistynyt data-analytiikka kuuluu tutkimuksen keskeisiin tavoitteisiin. Puettavat anturit keräävät tietoa koko ajan ja lähettävät mitattavan terveysdatan lisäksi automaattisesti myös varoitussignaaleja. Jos esimerkiksi sairaalasta kotiutuvan potilaan tila huononee, poikkeamiin pystytään reagoimaan nopeasti.

Hanke on Suomelle tärkeä, sillä siinä ratkaistaan paitsi tulevia myös nykyisiä terveydenhuollon haasteita. Mukana on vahvoja vientiyrityksiä, ja hanke voi lopulta avata markkinoita vielä monille muille pienemmille toimijoille. Mukana on niin GE HealthCare kuin pienempi ElFys, jonka osaamista uudenlainen valodetektori, jonka herkkyys on jopa 50 prosenttia perinteistä tekniikkaa korkeampi.

”ElFysin kehittämä musta pii -teknologia mahdollistaa perinteisiä valoantureita huomattavasti tarkemman mittauksen, vaikka mitattava valosignaali olisikin heikko. Tämä parantaa kerättävän datan laatua. Projektissa pääsemme soveltamaan teknologiaamme useisiin erilaisiin puettavan terveysteknologian sovelluksiin”, kertoo ElFysin teknologiajohtaja Antti Haarahiltunen.

Tutkimuksen kohteena ovat lisäksi digitaaliset kaksoset, joilla tarkoitetaan simulointityökaluja. Niiden avulla ihmiskudoksesta tehdään virtuaalinen malli, jolla voidaan mallintaa kudoksen optisia ominaisuuksia. Projektissa kehitetään myös ihoon ja kehon osiin perustuvia realistisia fyysisiä malleja, joita kutsutaan phantomeiksi.

Tutkimushanke edistää osaltaan merkittävästi lääketieteen etädiagnostiikassa sovellettavien teknologioiden kehittymistä, mikä parantaa terveystoimialan kustannustehokkuutta sekä terveysongelmien nopeampaa diagnosointia. Yleistyessään nämä teknologiat vaikuttavat myös ympäristön ekotehokkuuden kehittymiseen. ”Bittium tuo PhotonWear -projektiin teknologiaosaamista sairaalan ulkopuolella tapahtuviin biosignaalien mittauksiin, langattomaan tiedonsiirtoon, tietoturvalliseen datankäsittelyyn ja etädiagnostiikkaan. Projektin tuloksena syntyviä optisia mittausmenetelmiä voidaan hyödyntää Bittiumin tulevissa sydämen toimintaa rekisteröivissä laitteissa ja analytiikassa, kuten myös unenlaadun, unenaikaisten hengityshäiriöiden ja muiden unihäiriöiden monitoroinnissa ja analysoinnissa”, sanoo Bittiumin Medical-liiketoimintasegmentin liiketoiminta- ja tuotantojohtaja Arto Niva.

Kuvituskuva: Kehitysvaiheessa oleva optinen anturi integroituna joustavaan älylaastariin. Kuva: VTT.