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15.06.2023

Der Blutflussmesser: Stat Health entwickelt Ohrstöpsel als „Fenster zum Gehirn und Herzen“

Stat Health hat das Ohr als "Goldmine der Medizin" entdeckt. Und liefert ein Wearable, das den Blutfluss im Gehirn messen kann.

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✨ AI Kontextualisierung

Er ist kein Tricorder, erinnert aber doch ein wenig an futuristische Medizin. Der Ohrstöpsel von Stat Health ist eigener Bezeichnung nach „das erste In-Ear-Wearable“ zur Messung des Blutflusses im Kopf.

Die Erfindung von Daniel Lee und Paul Yin misst den Blutfluss rund um die Uhr, um Symptome wie Schwindel, Hirnnebel, Kopfschmerzen, Ohnmacht und Müdigkeit, die beim Stehen auftreten, besser zu verstehen.

Stat mit 5.1 Millionen US-Dollar Seed

Dies sind häufige Symptome für Krankheiten wie Long-COVID, posturales orthostatisches Tachykardiesyndrom (POTS), myalgische Enzephalomyelitis bzw. chronisches Erschöpfungssyndrom (ME bzw. CFS) und andere orthostatische Syndrome, von denen mehr als 13 Millionen Amerikaner betroffen sind.

Das Gerät wurde an der Johns Hopkins University klinisch getestet und im „Journal of the American College of Cardiology“ (JACC) als Peer-Review veröffentlicht. Das Unternehmen selbst wird durch eine Seed-Finanzierung in Höhe von 5,1 Millionen US-Dollar von J2 Ventures, BonAngels Venture Partners und einer Reihe prominenter Angel-Investoren unterstützt. Es hat auch Zuschüsse von der U.S. Air Force erhalten.

Viele Menschen mit Krankheiten wie langem COVID, POTS und ME bzw. CFS leiden an Symptomen, so das Founder-Team, die durch eine verminderte Durchblutung des Gehirns beim Stehen verursacht werden. Obwohl dies theoretisch bekannt ist, war es bisher schwierig, dies experimentell nachzuweisen.

Ultraschall spielte eine Rolle

Ärzte der Johns Hopkins, der Brigham and Women’s und der Harvard Medical School haben jedoch mit Hilfe von Ultraschall belegen können, dass der zerebrale Blutfluss (der mit Ultraschall gemessene Fluss in den Hirnarterien als Methode zur Quantifizierung des Blutflusses zum Kopf) ein wichtiger Biomarker ist, der das Vorhandensein und den Schweregrad vieler dieser „unsichtbaren Krankheiten“ objektiv misst.

„Der zerebrale Blutfluss (CBF) ist das entscheidende fehlende Vitalzeichen – ein schlechter CBF ist die Ursache für häufige orthostatische Symptome wie Schwindel und Gehirnnebel. Meine holländischen Kollegen haben dies bei mehr als tausend Patienten mit Ultraschall gemessen“, erklärte Peter Rowe, Professor für chronische Müdigkeit und verwandte Erkrankungen bei der „Sunshine Natural Wellbeing Foundation, Johns Hopkins Medicine“. „Es ist jedoch nicht einfach, CBF zu messen, sodass die meisten Kliniken sich an die sekundären Messgrößen Herzfrequenz und Blutdruck annähern, die oft in die Irre führen. Leider führt dies häufig zu der falschen Schlussfolgerung, dass die Symptome nur psychologisch bedingt sind, obwohl in Wirklichkeit physiologische Anomalien vorliegen.“

Stat verwendet statt Ultraschall einen optischen Sensor und zapft eine oberflächliche Ohrarterie an, um den zerebralen Blutfluss zu messen.

Stat-Founder: „Ohr weitgehend vor Datenverfälschung geschützt“

„Es ist bekannt, dass das Ohr eine biometrische Goldmine ist, da es sich in unmittelbarer Nähe des Gehirns und der großen Arterien befindet. Dies ermöglicht neue biometrische Daten wie den Blutfluss zum Kopf und den Blutdrucktrend„, erklärt Lee. „Darüber hinaus ist das Ohr weitgehend vor Datenverfälschungen durch Armbewegungen geschützt – ein Problem, das aktuelle Wearables plagt und sie daran hindert, die Herzwerte bei vielen täglichen Aufgaben zu überwachen. Das Ohr ist wirklich das ideale Fenster zum Gehirn und zum Herzen.“

Das Stat Wearable ist halb so groß wie gängige Bose-Sleepbuds und kleiner als einige Hörgeräte, die in den Gehörgang gesteckt werden. Neben optischen Sensoren verfügt das Gerät über einen Beschleunigungsmesser, einen Drucksensor, Temperatursensoren, KI-Edge-Computing, eine mehrtägige Batterielaufzeit und ein Mikro-Solarpanel.

Stat könne rund um die Uhr im Ohr getragen werden – es sei kompatibel mit mehr als 90 Prozent aller Ohr-Geräte und könne sogar beim Schlafen oder Duschen dort bleiben.

Der Stat-Ohrstöpsel erkenne auch automatisch jede Körperhaltung des Benutzers und zeichne auf, wie sich Herzfrequenz, Blutdrucktrend und Durchblutung des Kopfes daraufhin verändern. Er destilliert diese Daten in einen „Up Score“, um die Zeit, die man aufrecht verbracht hat, zu erfassen, und einen „Flow Score“, der den Nutzern helfen soll, ihre Erholung zu beschleunigen, indem er auf Anomalien des Blutflusses achtet.

Stöpsel lernt mit

Zudem ist bemerkenswert, dass Stat im Laufe der Zeit etwas über den individuellen Körper der Träger:innen lernt, um eine personalisierte Pflege zu bieten, die einen gesunden Lebensstil fördert, wie z. B. eine bewusste Flüssigkeits- und Salzaufnahme und eine langsame Reha.

„Niemand hat das wahre Potenzial des Ohrs erkannt, denn es bedarf der Miniaturisierung und eines komplexen Systemdesigns, um ein praktisches und benutzerfreundliches Wearable für das Ohr zu entwickeln. Ich leiste seit etwa zehn Jahren Pionierarbeit auf dem Gebiet der ultrakleinen In-Ear-Elektronik und habe unter anderem die Schlafstöpsel von Bose auf den Markt gebracht. Trotzdem haben wir drei Jahre gebraucht, um es herauszufinden“, so Lee abschließend.

Und weiter: „Nach mehreren technischen Durchbrüchen ist es uns gelungen, das Ohr auf eine Weise zu öffnen, die den Komfort und die Haltbarkeit von Wearables mit der hohen Wiedergabetreue von klinischen Monitoren kombiniert. Kein anderes Gerät kommt auch nur annähernd an die Trageeigenschaften und die Qualität der Herzsignale heran, weshalb wir glauben, dass Stat das fortschrittlichste Wearable der Welt ist.“

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Rund die Hälfte der Lifecycle-Kosten eines Zuges entfällt auf die Wartung, und davon wiederum mehr als die Hälfte auf Räder, Achsen und Fahrwerk, sagt Jakob Moder. Wie stark diese Bauteile im Betrieb tatsächlich belastet werden, wird bisher aber kaum gemessen. Der Grund ist simpel: Es fehlt an präziser Messtechnik, die im Dauerbetrieb einsetzbar ist. Das Grazer Startup Zyglox will das ändern.

„Die Eisenbahn ist nicht ins 21. Jahrhundert gekommen“

Der Name ist ein Wortspiel: Zyglox, gesprochen „Zügloks“, steht für Messtechnik für Züge und Loks. Dahinter stehen Jakob Moder und Erik Gerstl, die zuvor gemeinsam in der Messtechnik gearbeitet haben. Moder wechselte später in den Eisenbahnbereich und erlebte die Lücke dort aus der Praxis. Was es brauche, sei eine Lösung, „die das einerseits zuverlässig erkennt und gleichzeitig gut applizierbar ist“. Sein Urteil: „Bei der Usability ist die Eisenbahn nicht ins 21. Jahrhundert gekommen.“ Ende 2023 gründeten die beiden Techniker Zyglox in Graz.

Die bisherige Methode mit Dehnmessstreifen sei „einfach zu teuer“, erklärt Moder. Der Zug müsse dafür ein bis zwei Wochen zerlegt und instrumentiert werden, deshalb passiere das nur bei der Zulassung. „Das dauert ein Jahr, diese Technik reinzubringen, die Zulassung durchzuführen, und dann wird es wieder rausgenommen.“ Im laufenden Betrieb bleiben nur Beschleunigungssensoren, wie sie auch in jedem Smartphone stecken. „Das ist von der Datenqualität her ganz was anderes. Unser Sensor ist wie 4K, der Beschleunigungssensor liefert ein verpixeltes Foto von den Zuständen.“

Ein Sensor für Zulassung und Dauerbetrieb

Die Lösung von Zyglox lässt sich ohne größere Änderungen am Bauteil anbringen. „Wir haben eine Plug-and-Play-Lösung, die kann man einfach aufstecken“, sagt Moder. Ein Techniker braucht dafür laut Zyglox 30 Minuten. Der Sensor messe Dehnungen an Achsen, Wellen oder Schienen und liefere „gleiche oder bessere Daten als die Lösungen bisher“. Das Ziel ist ein Universalwerkzeug: genau genug für die Zulassung, aber so ausgelegt, dass es danach auf dem Fahrzeug bleibt und die Kräfte im Rad-Schiene-Kontakt dauerhaft erfasst. „Da gibt es ein großes Anwendungsfeld, denn damit wird auch die Infrastruktur überwacht“, so Moder.

Jeden Tag werden auf der Schiene hunderttausende Kilometer zurückgelegt. Zyglox will jeden davon nutzbar machen, um zu lernen, zu verbessern und vorherzusagen. Mit herkömmlichen Methoden war das Erfassen dieser Daten bisher zu teuer, zu langsam und zu aufwendig. © Zyglox

Physik aus dem Trafo, Sensoren aus dem Weltraum

Technisch nutzt Zyglox hochsensitive Magnetfeldsensoren aus der Raumfahrt, das Startup ist Teil eines Downstream-Programms der ESA. Das Prinzip erklärt Moder am Transformator: Der brummt, weil das Magnetfeld des Wechselstroms den Stahl minimal dehnt. „Und wir machen das Umgekehrte: Wenn sich der Stahl dehnt, ändert sich sein Magnetfeld in der Umgebung.“ Ein aktives Messverfahren berücksichtigt dabei den linearen Zusammenhang zwischen Belastung und Sensorsignal. Die Technologie ist patentiert, entwickelt und montiert wird in Graz.

Betreiber als Kunden, Wartung als Hebel

Als primäre Kunden sieht Zyglox die Bahnbetreiber, bei denen die Wartungskosten anfallen. Dazu kommt die Sicherheit: „Es gibt viele Vorfälle, die vielleicht nicht zu einem Unfall führen, wo man aber trotzdem sicherer und zuverlässiger unterwegs wäre, wenn man gutes Condition Monitoring hat.“

Ein kleines Pilotprojekt ist bereits abgeschlossen. Für 2027 ist der Einbau des Systems in Fahrzeuge im regulären Streckenbetrieb geplant, zunächst als Prototyp für einige Wochen Messung. Danach folgt die Zulassung. Ende 2027 soll daraus ein fertiges Produkt werden, erst dann könne die Skalierung beginnen, sagt Moder. An Interesse mangelt es nicht: „Wir können gar nicht alle Pilotprojekte machen“, weil Sensorentwicklung samt Software personalintensiv sei. Ende September zeigt das Team den Prototyp auf der InnoTrans in Berlin, der größten Messe für Schienenfahrzeuge.

Mit aws Preseed und aws Seed vom Effekt zum Produkt

Finanziert hat sich Zyglox bisher aus eigenen Mitteln und über die Austria Wirtschaftsservice (aws). Mit aws Preseed, konkret im Programm „aws Preseed | Seedfinacing – Deep Tech“, hat das Startup die ersten eineinhalb Jahre an der Sensortechnologie getüftelt. „Es hat uns die Möglichkeit gegeben, eine Idee, die bereits validiert war, einfach zu erproben. Einfach Zeit zu haben, weil Hardware dauert ein bisschen, etwa Prototypen zu iterieren“, sagt Moder. Es sei vor allem darum gegangen, „sicherzustellen, dass das dann ein Produkt werden kann“. Seit Mitte 2025 ist Zyglox im Seed-Programm der aws, das voraussichtlich bis Anfang 2028 läuft. Das Team ist inzwischen auf rund sieben Personen gewachsen. Für die Skalierungsphase im kommenden Jahr will sich das Startup nach Investoren umsehen: „Wenn eine Bestellung eintritt oder größer wird, werden wir das mit den aktuellen Mitteln wahrscheinlich nicht mehr stemmen können.“

Standortvorteil Graz

Den Standort Graz sieht Moder als klaren Vorteil: Siemens fertigt hier Fahrwerke, dazu kommen Messdienstleister, Prüfstandbauer und Nextsense. Zyglox sitzt direkt am Campus der TU Graz, mit Zugang zu Prüfständen der Universität und Maschinen der voestalpine. „Die gesamte Infrastruktur ist einzigartig“, sagt Moder. „Im Silicon Valley könnten wir das Produkt wahrscheinlich nicht entwickeln, in Österreich geht es besser. Das ist eigentlich ein bisschen verrückt, aber wir haben hier die optimalen Bedingungen.“

Disclaimer: Dieser Artikel ist im Rahmen einer Medienkooperation mit der Austria Wirtschaftsservice (aws) entstanden.

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