JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
lördag 20 juli 2019 VECKA 29
Guidelines for contributing Technical Papers: download PDF

För fem år sedan drog forskningsprofilen inbyggda sensorsystem för hälsa igång på Mälardalens Högskola i Västerås. Målet har varit att utveckla teknik som kan följa hälsotillståndet hos människor i vardagen, men också att med mikrovågsteknik avbilda mänsklig vävnad. Förhoppningen är att inom kort få starta nästa etapp – då ska delar av forskningen väljas ut för att nå internationell toppklass.

Maria Lindén

– Vår stora utmaning inom forskningsprofilen är att mäta hälsan hos individer överallt och närsomhelst. Det betyder att man måste kunna mäta i icke kontrollerade miljöer där det hela tiden finns störningar, säger Maria Lindén, professor på MDH med vetenskapligt ansvar för forskningsprofilen.

Det kan handla om att mäta hälsotillståndet hos en person som arbetar i en gruva, men också om att observera hur en äldre person mår i sitt hem. En viktig detalj är att individen själv kan koppla upp sig, så lösningen måste vara enkel att hantera samtidigt som den ska kunna fånga upp rätt signal för att sedan behandla och tolka den korrekt.

FAKTA Inbyggda sensorsystem för hälsa (ESS-H) är en ­sexårig forskningsprofil kring hälso­teknik som startade våren 2013. Det handlar om tvärvetenskaplig forskning som inkluderar sensorteknik, signalbehandling, kommunikation och AI. Totalt har KK-stiftelsen, Mälardalens Högskola och ett antal företag satsat 84 miljoner kronor på ESS-H.

Till en början bedrevs forskningen inom ESS-H inom tre undergrupper, men efter ett antal år har de aktiva insett att det finns mer likheter än skillnader mellan de olika delarna.

– Vår styrka är vårt systemkunnande. Vi förstår hela vägen från sensorsystem och signalbehandling till att kunna komprimera data och få ut den informationsbärande delen så att vi kan skicka data utan att dränka mottagaren i information.

– Men vi måste också förstå hur människor fungerar för att kunna mäta bra. Därför har vi tätt samarbete med sjukvården i kommuner och landsting, så att vi tar fram teknik som verkligen behövs.

Ett 30-tal forskare har varit engagerade i forskningen sedan starten 2013. Likaså medverkar ett tiotal företag på olika sätt.

Flera aktiviteter kretsar kring olika former av rörelseanalys. Ett exempel är ett projekt som arbetat med att bygga in trycksensorer i en sula. Det gör att man kan mäta hur en individ rör sig och hur tungt den bär. Ett annat handlar om rörelsemätning.

– I dagsläget har vi ett prototypsystem med gyron och accelerometrar för att kunna detektera fall, men i förlängningen ser jag att systemen kan byggas ihop och att tekniken skulle kunna användas för att utreda hur en person belastar sin fot. Den informationen kan sedan användas vid rehabilitering.

Mikrovågor ser tumör och stroke

En del i ESS-H är att utveckla mikrovågssystem för att avbilda mänsklig vävnad och då detektera en brösttumör eller en stroke.

Forskargruppen skräddarsyr så kallade applikatorer – de arbetar enbart i närfältet, därav namnet – som sätts på ytan av objektet som ska avbildas. De dielektriska egenskaperna hos applikatorerna är anpassade till mätobjektets elektriska egenskaper.

Vid detektion av hjärnblödningar används olika design på sändare och mottagare.

Som sändare används en cirkulärlob för att maximera den magnetiska energin som skickas in i vävnaden. Ett rent B-fält skapar ett inducerat fält i objektet som, när det stöter på en inhomogenitet, deflekterar ett fält som mottagaren är känslig för.

Vid detektion av brösttumör används däremot två identiska applikatorer som sändare och mottagare.

Det är främst de egenutvecklade applikatorerna som skiljer MDH:s forskning från övrig forskning i världen som arbetar med mikrovågssystem för att avbilda mänsklig vävnad.

Applikatorerna bäddar för direkt detektion som kan ge snabba och billiga lösningar. En undersökning talar om att något hittats, men anger inga egenskaper. För att exempelvis avgöra om det är en tumör eller en vattenfylld cysta krävs ytterligare undersökning.

Bildtext: Ett magnetiskt fält (nertill) inducerat i en modell av en skalle. En speciell avkänningsprob (vänster) känner av det diffrakterade fältet från en inre inhomogenitet.

I ett annat projekt har en doktorand studerat EMG-signaler (se bild i ingress). EMG står för elektromyogram, där myo är muskel. Här är det hjärtats aktivitet som är den största störkällan.

– När hon studerat EMG-signalerna har hon också jobbat med att kunna känna igen hur handen rör sig, att hitta och känna igen vissa gester. Tanken är att på sikt kunna implementera tekniken i en protesstyrning för någon som exempelvis inte har en hand.

– Mycket handlar om att utveckla avancerade algoritmer för att kunna styra en protes. Här jobbar vi i gränslandet till AI när vi vill träna systemet att analysera muskelsignaler.

I förlängningen är tanken även att kombinera de olika tillämpningarna. En väg att gå kan då vara att studera muskelsignaler för att försöka förhindra att någon ramlar.

Dataaggression och beslutsstöd är också centrala delar i forskningen.

När kroniskt sjuka monitoreras i hemmet krävs det att mycket data samlas in, speciellt som det ofta handlar om flera sjukdomar. En diabetiker kan exempelvis mycket väl ha även hjärtsvikt och något mer.

– Då är det viktigt att förstå hur de olika sjukdomarna samverkar och hur den ena sjukdomen påverkas när den andra behandlas. I utmaningen ligger att få fram ett system som kan hantera alltihop och som är skräddarsytt för den enskilda individen.

Samtidigt är det viktigt att kunna avgöra om mätdata är normalt eller inte. Då kan utmaningen vara att utveckla algoritmer som skiljer på ett friskt och sjukt hjärtljud.

– Likaså gäller det att veta hur data ska hanteras. Vad ska sparas lokalt, vad ska skickas till vården och hur komprimeras data bäst.

En annan del som ingår i forskningsprofilen är att utveckla mikrovågssystem för att avbilda mänsklig vävnad. Här tittar forskarna på två tillämpningar: att detektera brösttumörer och att hitta en stroke – det vill säga blödning eller propp i hjärnan.

Jämfört med röntgen har mikrovågor fördelen att inte vara joniserande. Istället handlar det om värmestrålning med väldigt låga effekter som inte skadar vävnad.

– Det är få grupper i världen som jobbar med mikrovågsteknik för att avbilda människokroppen. Förutom de svenska vid Chalmers och MDH finns det en i USA, en i Österrike och även en i Frankrike. De samarbetar alla och diskuterar sinsemellan.

Svenska Medfield är också känt för sin mikrovågshjälm, som ska detektera stroke.

Denna artikel har tidigare publicerats i magasinet Elektronik­tidningen. För dig som jobbar i den svenska elektronik­branschen är Elektronik­tidningen gratis att prenumerera på – våra annonsörer betalar kostnaden.
Här ansöker du om prenumeration (länk).

Det mest speciella i MDH-forskarnas system är antennerna, eller applikatorerna som forskarna hellre kallar dem. De placeras direkt på mätobjektet, är konstruerade för att passa mätobjektet och använder direkt detektion för att snabbt avgöra om något främmande finns eller inte.

– Tanken med mikrovågstekniken är att den ska kunna bli relativt billig och kunna användas enklare än röntgenutrustning som är dyr och komplex och bara finns på stora sjukhus.

I mars nästa år avslutas ESS-H. I skrivande stund hoppas Maria Lindén med kollegor på en fortsättning i form av en så kallad profil-plus i ytterligare tre år.

– Vi har just lämnat in en ansökan och får snart besked.

– Drar vi igång är tanken att vi ska välja ut och fokusera på någon del av verksamheten som vi kan höja den vetenskapliga nivån på så att vi blir internationellt konkurrenskraftiga och erkända, säger Maria Lindén.

 

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)