Treffen Sie einmal Jane. Sie hat eine Risikoschwangerschaft. Und für 24 Wochen braucht sie Bettruhe im Krankenhaus zur Überwachung ihrer frühzeitigen Wehen.
Please meet Jane. She has a high-risk pregnancy. Within 24 weeks, she's on bed rest at the hospital, being monitored for her preterm contractions.
Sie sieht nicht sehr erfreut aus. Zum Teil ist es wegen der Techniker und Experten, die die klobigen Gürtel zur Überwachung ihrer Geburtswehen anbringen. Dazu kommt, dass sie besorgt ist. Besonders darüber, was passieren wird nach ihrem 10-tägigen Aufenthalt im Krankenhaus. Wie geht es weiter, wenn sie Zuhause ist? Wenn sie so früh gebärt, hätte es verheerende Folgen. Als afroamerikanische Frau ist für sie die Wahrscheinlichkeit einer Früh- oder Stillgeburt doppelt so hoch. Also hat Jane grundsätzlich zwei Optionen: für die Bettruhe im Krankenhaus zu bleiben, bis zur Geburt durch Technik gefangen zu sein, und den Rest ihres Lebens damit zu verbringen, die Rechnung zu begleichen, oder, nach den 10 Tagen nach Hause zu gehen, und auf das Beste zu hoffen. Keine der beiden Optionen wirkt ansprechend. Als ich anfing,
She doesn't look the happiest. That's in part because it requires technicians and experts to apply these clunky belts on her to monitor her uterine contractions. Another reason Jane is not so happy is because she's worried. In particular, she's worried about what happens after her 10-day stay on bed rest at the hospital. What happens when she's home? If she were to give birth this early it would be devastating. As an African-American woman, she's twice as likely to have a premature birth or to have a stillbirth. So Jane basically has one of two options: stay at the hospital on bed rest, a prisoner to the technology until she gives birth, and then spend the rest of her life paying for the bill; or head home after her 10-day stay and hope for the best. Neither of these two options seems appealing. As I began to think about stories like this
über Geschichten wie diese nachzudenken, und von solchen Fällen hörte, begann ich mich zu fragen und mir vorzustellen: gibt es dazu Alternativen? Gibt es eine Möglichkeit, um die Unterstützung der sehr präzisen Kontrolle, wie wir sie durch unsere vertrauten Partner im Krankenhaus bekommen, auch im täglichen Leben zuhause zu nutzen?
and hear about stories like this, I began to ask myself and imagine: Is there an alternative? Is there a way we could have the benefits of high-fidelity monitoring that we get with our trusted partners in the hospital while someone is at home living their daily life?
Mit diesem Gedanken animierte ich Kollegen aus meiner Forschungsgruppe mit cleveren Materialwissenschaftlern zusammenzuarbeiten und wir trafen uns gemeinsam zum Brainstorming. Nach einer langen Arbeitsphase erschufen wir eine Vision, eine Idee, eines tragbaren Systems, das man vielleicht wie Schmuck tragen kann, oder man selbst wie ein Wundpflaster anbringen kann. Nach vielen Tests und Irrwegen, und Jahren von Bemühungen, konnten wir dieses flexible elektronische Pflaster vorstellen, das durch den gleichen Prozess hergestellt wird, wie Computerelemente, mit dem Unterschied, dass die Elektronik von einem Halbleiterplättchen auf biegsames Material übertragen wurde, das an den menschlichen Körper ankoppeln kann.
With that in mind, I encouraged people in my research group to partner with some clever material scientists, and all of us came together and brainstormed. And after a long process, we came up with a vision, an idea, of a wearable system that perhaps you could wear like a piece of jewelry or you could apply to yourself like a Band-Aid. And after many trials and tribulations and years of endeavors, we were able to come up with this flexible electronic patch that was manufactured using the same processes that they use to build computer chips, except the electronics are transferred from a semiconductor wafer onto a flexible material that can interface with the human body. These systems are about the thickness of a human hair.
Diese Systeme sind etwa so dick wie ein menschliches Haar. Sie messen die Informationen, die wir benötigen, wie zum Beispiel: Körperbewegungen, Körpertemperatur, elektrische Muster im Körper, usw. Wir können diese Systeme also so gestalten, dass sie Energiequellen enthalten und kabellose Übertragung ermöglichen.
They can measure the types of information that we want, things such as: bodily movement, bodily temperature, electrical rhythms of the body and so forth. We can also engineer these systems, so they can integrate energy sources, and can have wireless transmission capabilities.
Als wir begannen diese Systeme zu bauen, haben wir diese zu Beginn an uns, unserer Forschungsgruppe, ausprobiert. Darüber hinaus haben wir versucht, manche unserer Partner zu erreichen, in San Diego, und testeten diese an verschiedenen Patienten mit unterschiedlichen klinischen Bedingungen, unter anderem werdende Mütter, wie Jane.
So as we began to build these types of systems, we began to test them on ourselves in our research group. But in addition, we began to reach out to some of our clinical partners in San Diego, and test these on different patients in different clinical conditions, including moms-to-be like Jane.
Hier sieht man ein Bild einer schwangeren Frau mit Wehen, in unserem Universitätsklinikum, unter Beobachtung ihrer Geburtswehen mit dem gewohnten Gürtel.
Here is a picture of a pregnant woman in labor at our university hospital being monitored for her uterine contractions with the conventional belt. In addition,
Zusätzlich trägt sie unsere flexiblen elektrischen Pflaster. Dieses Bild zeigt den Verlauf der Herzfrequenz des Embryos, mit der roten Linie als Messung des gewöhnlichen Gürtels, und der blauen Linie als unsere Schätzung durch unsere flexiblen elektronischen Systeme und Algorithmen. In diesem Moment
our flexible electronic patches are there. This picture demonstrates waveforms pertaining to the fetal heart rate, where the red corresponds to what was acquired with the conventional belts, and the blue corresponds to our estimates using our flexible electronic systems and our algorithms. At this moment,
haben wir im Geiste alle freudig eingeschlagen. Wir begannen teils zu verwirklichen, was wir uns vorgestellt hatten, und wir konnten es direkt im klinischen Zusammenhang beobachten. Aber es gab immernoch ein Problem.
we gave ourselves a big mental high five. Some of the things we had imagined were beginning to come to fruition, and we were actually seeing this in a clinical context. But there was still a problem.
Problematisch war, dass die Art wie wir diese Systeme herstellten, sehr ineffizient war, geringen Gewinn hatte und fehleranfällig war. Außerdem spornten uns, wenn wir mit manchen Schwestern in der Klinik sprachen, an, sicherzustellen, dass unsere Elektronik mit typischen medizinische Klebstoffen auskommt, die in Krankenhäusern verwendet werden. Wir hatten einen Moment der Erleuchtung und dachten: "Wartet, vielmehr als diese nur kompatibel zu machen, können wir sie in die Klebstoffe integrieren, und das könnte auch unser Problem in der Herstellung lösen. Das Bild, das Sie hier sehen,
The problem was, the way we manufactured these systems was very inefficient, had low yield and was very error-prone. In addition, as we talked to some of the nurses in the hospital, they encouraged us to make sure that our electronics worked with typical medical adhesives that are used in a hospital. We had an epiphany and said, "Wait a minute. Rather than just making them work with adhesives, let's integrate them into adhesives, and that could solve our manufacturing problem." This picture that you see here
zeigt unsere Fähigkeit diese Sensoren in ein Stück Tesafilm einzubetten, ganz einfach durch Abschälen von einer Siliziumscheibe. Die laufende Arbeit unserer Forschungsgruppe erlaubt uns zusätzlich, integrierte Schaltkreise in biegsame Klebstoffe einzubetten, um Vorgänge wie Signalverstärkung oder Digitalisieren der Signale vorzunehmen, diese zu verarbeiten und für kabellose Übertragung zu verschlüsseln. Alles davon in denselben medizinischen Klebstoff integriert, der in Krankenhäusern verwendet wird. Als wir nun diesen Punkt erreicht hatten,
is our ability to embed these censors inside of a piece of Scotch tape by simply peeling it off of a wafer. Ongoing work in our research group allows us to, in addition, embed integrated circuits into the flexible adhesives to do things like amplifying signals and digitizing them, processing them and encoding for wireless transmission. All of this integrated into the same medical adhesives that are used in the hospital. So when we reached this point,
kamen weitere Herausforderungen, sowohl von technischer Sicht als auch aus Anwendersicht, sicherzustellen, dass es nützlich verwendet werden kann. In vielen Diskussionen zur digitalen Gesundheit,
we had some other challenges, from both an engineering as well as a usability perspective, to make sure that we could make it used practically. In many digital health discussions,
glauben Menschen an die Idee, und befürworten diese, dass man einfach die Daten digitalisiert, kabellos überträgt, an die Cloud sendet, und in der Cloud, für gehaltvolle Interpretationen extrahieren kann. Und in der Tat, Sie können all das tun, wenn Sie sich nicht um einige Herausforderungen rund um Energie kümmern. Denken Sie für einen Moment an Jane. Sie lebt nicht in Palo Alto, auch nicht in Beverly Hills. Das bedeutet, wir müssen uns um ihre Datenrate Gedanken machen und wieviel es für Sie kosten würde, dauerhaft Daten zu senden. Es gibt eine weitere Herausforderung
people believe in and embrace the idea that we can simply digitize the data, wirelessly transmit it, send it to the cloud, and in the cloud, we can extract meaningful information for interpretation. And indeed, you can do all of that, if you're not worried about some of the energy challenges. Think about Jane for a moment. She doesn't live in Palo Alto, nor does she live in Beverly Hills. What that means is, we have to be mindful about her data plan and how much it would cost for her to be sending out a continuous stream of data. There's another challenge
über die nicht jeder im medizinischen Bereich gerne spricht. Es geht darum, dass Jane nicht das stärkste Vertrauen in medizinsche Einrichtungen hat. Sie, und Personen wie sie, ihr Vorfahren, haben nicht die besten Erfahrungen in den Händen der Ärzte und Krankenhäuser oder den Versicherungen gemacht. Wir müssen daher auf die Frage der Privatsphäre achten. Jane fühlt sich vielleicht nicht besonder wohl, wenn all ihre Daten in der Cloud verarbeitet werden. Und Jane kann nicht getäuscht werden. Sie liest die Nachrichten. Sie weiß, dass wenn die Bundesregierung gehackt werden kann, wenn Unternehmen der Fortune 500 gehacked werden können, das auch bei ihrem Arzt so sein kann. Und damit im Hinterkopf
that not everyone in the medical profession is comfortable talking about. And that is, that Jane does not have the most trust in the medical establishment. She, people like her, her ancestors, have not had the best experiences at the hands of doctors and the hospital or insurance companies. That means that we have to be mindful of questions of privacy. Jane might not feel that happy about all that data being processed into the cloud. And Jane cannot be fooled; she reads the news. She knows that if the federal government can be hacked, if the Fortune 500 can be hacked, so can her doctor. And so with that in mind,
hatten wir eine Erleuchtung. Wir können nicht alle Hacker in der Welt austricksen, aber wir können ihnen ein kleineres Ziel bieten. Was, wenn wir in Wirklichkeit, anstatt diese Algorithmen zur Dateninterpretation zu nutzen, die in die Cloud gehen, was, wenn wir diese Algorithmen auf diesen kleinen Platinen nutzen, integriert in jene Klebelemente? Und so integrierten wir diese Elemente ineinander,
we had an epiphany. We cannot outsmart all the hackers in the world, but perhaps we can present them a smaller target. What if we could actually, rather than have those algorithms that do data interpretation run in the cloud, what if we have those algorithms run on those small integrated circuits embedded into those adhesives? And so when we integrate these things together,
und das bedeutet, dass wir ab jetzt über die Zukunft nachdenken können, in der jemand wie Jane ihr normalen Leben ganz gewöhnlich leben kann, sie kann überwacht werden, es lässt sich so umsetzen, dass sie nicht den Job wechseln muss, um ihre Datenverbrauch zu bezahlen, und wir können ihr sogar manche ihrer Zweifel am Datenschutz nehmen. Zum jetzigen Punkt also
what this means is that now we can think about the future where someone like Jane can still go about living her normal daily life, she can be monitored, it can be done in a way where she doesn't have to get another job to pay her data plan, and we can also address some of her concerns about privacy. So at this point,
fühlen wir uns wohl mit uns selbst. Wir haben dies vollbracht, wir haben begonnen manche Fragen des Datenschutzes zu anzugehen und wir fühlen uns, als ob das Kapitel sich langsam dem Ende neigt. Jeder lebt glücklich bis ans Lebensende, richtig? Naja, nicht ganz so schnell. (Lachen)
we're feeling very good about ourselves. We've accomplished this, we've begun to address some of these questions about privacy and we feel like, pretty much the chapter is closed now. Everyone lived happily ever after, right? Well, not so fast. (Laughter)
Wir müssen, wie schon erwähnt, außerdem daran denken,
One of the things we have to remember, as I mentioned earlier,
dass Jane nicht das meiste Vertrauen in medizinischen Einrichtungen hat. Wir müssen uns daran erinnern, dass es zunehmende und ausweitende soziale Ungleichheiten der Gesundheitschance gibt, und dass es Ungerechtigkeit bezogen auf ein laufendes Gesundheitswesen gibt. Und was das bedeutet, ist, dass dieses einfache Bild von Jane und ihren Daten, selbst wenn sie sich mit der kabellosen Übertragung in die Cloud wohl fühlt, und der Arzt eingreifen kann falls nötig, nicht die ganze Wahrheit ist. Also beginnen wir damit,
is that Jane does not have the most trust in the medical establishment. We have to remember that there are increasing and widening health disparities, and there's inequity in terms of proper care management. And so what that means is that this simple picture of Jane and her data -- even with her being comfortable being wirelessly transmitted to the cloud, letting a doctor intervene if necessary -- is not the whole story. So what we're beginning to do
über vertrauenswürdige Parteien als Vermittler nachzudenken, zwischen Menschen wie Jane und ihren Gesundheitsdienstleistern. Zum Beispiel haben wir begonnen und mit Kirchen zusammen zu tun und über Krankenschwestern nachzudenken, die Mitglied der Kirche sind, die aus diesen vertrauten Gemeinschaften kommen, die dies als Patient befürworten und Gesundheitscoachs für Leute wie Jane sind. Ein anderer Teil der gerade läuft,
is to think about ways to have trusted parties serve as intermediaries between people like Jane and her health care providers. For example, we've begun to partner with churches and to think about nurses that are church members, that come from that trusted community, as patient advocates and health coaches to people like Jane. Another thing we have going for us
ist, dass Versicherungen, verstärkt, manche dieser Ideen mögen. Sie realisieren zunehmend, dass es vielleicht jetzt besser ist, einen Dollar zu zahlen, für tragbare Geräte und Gesundheitscoaches, als zehn Dollar später, wenn das Baby frühzeitig geboren wird, und in der Neugeborenen- intensivstation landet, eine der teuersten Stationen im Krankenhaus. Das war ein langer Lernprozess für uns.
is that insurance companies, increasingly, are attracted to some of these ideas. They're increasingly realizing that perhaps it's better to pay one dollar now for a wearable device and a health coach, rather than paying 10 dollars later, when that baby is born prematurely and ends up in the neonatal intensive care unit -- one of the most expensive parts of a hospital. This has been a long learning process for us.
Dieser interative Prozess des Durchbruchs und ein Problem anzugehen, nie ganz zufrieden zu sein, und das nächste Problem zu identifizieren, hat uns geholfen diesen Weg zu verfolgen, tatsächlich nicht nur zu versuchen, innovativ in der Technik zu sein, sondern sicher zu stellen, dass es von denen verwendet werden kann, die es am meisten brauchen.
This iterative process of breaking through and attacking one problem and not feeling totally comfortable, and identifying the next problem, has helped us go along this path of actually trying to not only innovate with this technology but make sure it can be used for people who perhaps need it the most. Another learning lesson we've taken from this process
Was wir auch durch den Prozess gelernt haben, was sehr ernüchternd ist, ist, dass während Technologie fortschreitet und immer schneller Fortschritte macht, wir daran denken müssen, dass Leute diese Technologie benutzen. Wir müssen rücksichtsvoll sein, dass diese menschlichen Wesen ein Gesicht haben, einen Namen tragen, und ein Leben haben. Und in dem Fall von Jane, hoffentlich, zwei.
that is very humbling, is that as technology progresses and advances at an accelerating rate, we have to remember that human beings are using this technology, and we have to be mindful that these human beings -- they have a face, they have a name and a life. And in the case of Jane, hopefully, two.
Danke schön.
Thank you.
(Applaus)
(Applause)