In de strijd tegen Sudden Infant Death Syndrome (Sids) worden jonge ouders steeds vaker met een monitoringsysteem naar huis gestuurd. De kritiek op het bestaande systeem inspireerde twee universiteitsstudenten ingenieurs om een totaal nieuw, geïntegreerd systeem te ontwikkelen met sensoren die in textiel zijn ingebouwd.

Akkoord, het project heeft een groot gadgetgehalte, maar de idee erachter is op zijn minst vooruitstrevend en de resultaten bijzonder beloftevol. Hans De Clercq en Rogier Corthout (masters in de ingenieurswetenschappen: biomedische technologie van de KU Leuven) kregen als opdracht ‘iets’ te doen met technologie en textiel. “We zijn beginnen brainstormen en eigenlijk waren we het er zeer snel over eens dat we, aangezien we binnen elektrotechniek met biomedische onderwerpen bezig waren, iets zouden gaan zoeken waardoor we tijdens de slaap via een textiel-geïntegreerd monitoringsysteem de vitale functies konden bewaken. De stap naar Sids ( Sudden Infant Death Syndrome) was erg klein”, vertelt Hans De Clercq. “We zijn daarop naar het Universitair Ziekenhuis Gasthuisberg getrokken, naar de afdeling neonatologie. Daar hoorden we dat de monitoring op de afdeling zelf vrij accuraat werkt, maar dat die thuis soms nog problemen geeft. Tegelijkertijd zagen wij daar al die baby’s aan draadjes en kabeltjes liggen…”

België-Nederland

“Wat ons vooral opviel, was het verschil in de Nederlandse en de Belgische benadering. In Nederland gaat men er meer en meer van uit dat thuismonitoring tegen Sids geen meerwaarde biedt. Dat temperatuurcontrole en slaaphouding veel belangrijker zijn. In België kiest men wel vaak voor thuismonitoring, maar die is minder accuraat en de kwaliteit is te vaak onvoldoende. Door de vele valse alarmen verliest het systeem zijn doeltreffendheid. Komt daar nog het psychologische en veiligheidsaspect bij dat het kindje voortdurend met draadjes verbonden is. We konden echter ook vaststellen dat de Belgische artsen net om bovenstaande redenen van het systeem afstappen en dat de Nederlanders overstappen op drastische maatregelen om er zeker van te zijn dat het kindje bijvoorbeeld niet op zijn buikje draait. Ze gaan de baby fixeren en vastleggen en er zijn meer en meer casussen bekend waarbij die maatregelen op zich nefast zijn voor de baby.”

Daarom wilden de studenten een systeem dat Nederland en België in de positieve aspecten zou verenigen. “We wilden een systeem dat draadloos was, zeer accuraat en met een signaalfunctie voor verschillende parameters.”

Polyvalente systeemarchitectuur

Gezien het ruime aanbod van toepassingen voor textielgeïntegreerde elektronica, leek het de onderzoekers opportuun het systeem op te bouwen uit plug & play sensoreilanden die eenvoudig vervangen kunnen worden. Die sensoreilanden communiceren met een centraal hoofdeiland bestaande uit een microcontroller, een draadloze transceiver en connectoren voor de sensoreilanden. Dat hoofdeiland ontvangt alle signalen van de sensoreilanden parallel en stuurt ze vervolgens serieel en draadloos door naar een verwerkingseenheid., in dit geval Matlab. Het systeem wordt gevoed door een batterij aangesloten op het hoofdeiland. Zowel de communicatie tussen de sensoreilanden en de microcontroller, als tussen deze laatste en de draadloze transceiver, gebeurt met behulp van een SPI-protocol (Serial Peripheral Interface Bus).

Ademhaling, hartslag en saturatie

Ademhaling, hartslag en zuurstofsaturatie. Het onderzoek van De Clerck en Corthout concentreerde zich rond deze drie parameters. Om de ademhaling te controleren, werd gekozen voor een accelerometer die via twee sensoren de beweging van de borstkas gaat meten. “Met dit systeem konden we tegelijkertijd merken als de baby zich bijvoorbeeld van rug op buik gaat draaien. Dat geeft een storing in de curve en daar kan een alarm worden op geïnstalleerd.”

Voor de hartslag werd gekozen voor ingebouwde textielelektrodes. Toen de jongens gingen zoeken hoe ze de zuurstofsaturatie in het bloed konden meten, deden ze een interessante ontdekking. “Bloedsaturatiemeters werken via het principe van reflectie of transmissie. De meeste saturatiemeters werken nu op basis van transmissie door de vingertop. Hoe meer zuurstof er in het bloed zit, hoe minder licht er door de vinger gaat. Hoe minder zuurstof, hoe meer licht er door kan. Bij volwassenen moet die meting aan de vingertop gebeuren. Bij baby’s kan dat systeem op basis van transmissie ook via een polsbandje. Dat is minder belastend en vervelend. Maar we kunnen ook werken met een soort handschoentje.” Alle sensoren werden in een rudimentair kledingsstuk samengebracht. De sensoren bestaan in siliconen en zijn dus wasbaar. Alleen de batterij moet nog ontkoppeld worden voor het kledingsstuk in de wasmachine gaat. “Dit project is nu de basis voor verdere ontwikkeling. We hebben een prototype gemaakt en dat werkt, maar het is en blijft een prototype. De medische wereld heeft alvast erg enthousiast gereageerd en dat is een opsteker. Zeker voor thuissystemen kan het een oplossing bieden. Wat we nog graag hadden willen onderzoeken, was een manier om de batterij draadloos op te laden. Maar dat kan voor onze opvolgers niet zo moeilijk zijn.”

Désirée De Poot