Itä-Suomen yliopiston HUMEA-laboratorio toimii Kuopiossa teknillisen fysiikan laitoksella, Biosignaalianalyysin ja lääketieteellisen kuvantamisen tutkimusryhmän ylläpitämänä. HUMEA-laboratorio on ihmisen liikkeen ja biosignaalien mittaamisen TKI-ympäristö. Laboratoriossa on syntynyt useita tutkimuslähtöisiä spin-off-yrityksiä, kuten Adamant Health Oy, Heart2Save Oy ja Kubios Oy.

Kansainvälisesti ainutlaatuinen osaamisympäristö ihmisen liikkeen ja biosignaalien mittaamiseen

HUMEA-laboratorio on laboratoriotiloista sekä paikkariippumattomista mittauslaitteistoista koostuva joustava TKI-ympäristö. Keskeisiä osia ovat liikelaboratorio ja robottiavusteisten menetelmien kehitysympäristö (mm. neurokuntoutuksen ja nTMS-navigaation sovelluksiin) sekä ajosimulaattoriympäristö ja fysiologian laboratorio. HUMEA-laboratorion tutkimusprojekteissa on muodostunut vuosien mittaan kattavat verkostot paitsi tutkimusryhmien osaamisten, myös perusterveydenhuollon ja erikoissairaanhoidon kanssa tehdyn yhteistyön kautta.

”HUMEA-laboratorion toiminnan painopiste on yritysten ja akateemisten toimijoiden kanssa tehtävässä tutkimusyhteistyössä sekä tutkimuksen kaupallistamisprojekteissa”, kertoo laboratorion johtaja, professori Pasi Karjalainen.

HUMEA-laboratorion laitteistoihin kuuluvat mm. voima-antureilla instrumentoitu juoksumatto, ihmisen 3D- liikeanalyysin analyysijärjestelmä, langaton EMG-laitteisto, voimalevyjä sekä puettavia kiihtyvyys- ja asentoantureita. Lisäksi käytössä on runsaasti kenttäkelpoisia mittalaitteita ja menetelmiä. Puettavia antureita käyttäen on kehitetty menetelmiä tuki- ja liikuntaelimistön liikkeiden mallintamiseksi reaaliaikaisesti mm. urheilun ja työergonomian tutkimukseen. Yhdistämällä yhteistyörobotiikkaa, liikkeen kaappausta ja tuki- ja liikuntaelimistön reaaliaikaista mallintamista on kehitetty aivoverenkiertohäiriö-potilaiden yläraajatoiminnan kuntoutuksen sovelluksia konseptiasteelle. Laboratorio palvelee sekä neurologista että ortopedistä tutkimusta ja kuntoutusta kuten myös psykiatrisen terapian tutkimusta.

”HUMEA-laboratoriossa voidaan toteuttaa erilaisia ihmisen liikkeeseen ja suorituskykyyn liittyviä tutkimuksia ja erilaisia testauksia, liittyen pääsääntöisesti lääketieteelliseen tutkimukseen ja kuntoutukseen mutta myös urheiluun. HUMEA-laboratorion liikeanalyysimenetelmillä on toteutettu digitaalisia tanssiteoksia tutkimusosallistujien liikkeestä, tutkittaessa tanssin terapeuttisia vaikutuksia aivoverenkiertohäiriön, MS-taudin sekä masennuksen hoidossa yhteistyössä yhteiskuntatieteen tutkijoiden kanssa”, kertoo tutkija Paavo Vartiainen, joka vastaa HUMEA-laboratorion operatiivisesta toiminnasta.

Kuva 1. HUMEA-laboratorion tutkija Paavo Vartiainen ja professori Pasi Karjalainen esittelevät KUKA lbr iiwa yhteistyörobotin yhtä sovellusta; aivojen magneettistimulaation kohdistaminen (nTMS) robotin käsivartta käyttäen.

”Minulle on kaikkein hienointa se, että tapaan ihmisiä, joiden kanssa teemme töitä ja näen terapian vaikuttavuuden käytännössä. Tavoitteena on myös saada HUMEA-laboratorio osaksi hyvinvointialueen peruspalveluita”, kertoo Karjalainen.

HUMEA-laboratorio yhdistää lukuisia Kuopio Health ekosysteemin toimijoita mittausosaamisen myötä keskustelemaan tutkimusideoista saman pöydän ääreen.

”On itsestään selvää, että esimerkiksi neurokuntoutukseen liittyvissä projekteissa, Savonian fysioterapia-alan ammattilaiset ovat äärimmäisen hyviä kumppaneita”, korostaa Karjalainen. ”Lisäksi käytössä on SPARK Finlandin laaja kansainvälinen mentorointiverkosto kaupallistamisprojektien tueksi.”

Kuva 2. Pasi Karjalainen HUMEA-laboratorion instrumentoidulla juoksumatolla, johon on sisäänrakennettu voiman suuruutta, suuntaa ja vaikutuspistettä mittaavat anturit.

Tutkimuksen vaikuttavuutta hanketoiminnalla

HUMEA-laboratorio on aktiivinen hanketoimija ja aktiivisesti mukana useissa alueellisesti, kansallisesti ja kansainvälisesti rahoitetuissa hankkeissa. Lisäksi yhteistyö kliinisten ja teollisten kumppanien kanssa on tiivistä.

“Tällä hetkellä käynnissä on sekä Co-Research, Co-Innovation että Research to Business (R2B) -projektit, Business Finlandin rahoittamana. Lisäksi käynnissä on yksi Suomen Akatemian rahoittama hanke sekä yksi EAKR ja yksi ESR-projekti. Valmistelussa on myös yksi EU Horizon -hanke, seuraava R2B-projekti sekä yksi veturihankekokonaisuus Business Finlandin kanssa”, kertoo Karjalainen.

Esimerkiksi uudessa, tammikuussa 2023 alkaneessa Game Over? – Continue ESR-hankkeessa tutkitaan, voidaanko ryhmämuotoisella digipelitoiminnalla parantaa syrjäytymisvaarassa olevien pohjoissavolaisten nuorten tulevaisuudennäkymiä, hyvinvointia ja elämänhallintaa.

Osana spin-off-yritysten syntytarinaa 

HUMEA-laboratorion tutkimus- ja innovaatiotoiminnan tuloksena on syntynyt useita spin-off-yrityksiä ja teknologisia innovaatioita. Heart2Save Oy:n rytmihäiriöiden havaitsemisalgoritmit sekä Kubios Oy:n HRV (Heart Rate Variability) -ohjelmisto perustuvat pitkälti BSAMIG-tutkimusryhmän laajaan työhön Karjalaisen ja dosentti Mika Tarvaisen johtamana. Liikehäiriöiden tarkkaan analysointiin perustuva Adamant Health Oy:n teknologia pohjautuu Itä-Suomen yliopistossa ja HUMEA-laboratoriossa tehtyyn pitkäjänteiseen tutkimusyhteistyöhön kliinisten organisaatioiden kanssa.

”Terveydenhuollon teknologisten innovaatioiden kaupallistaminen edellyttää pitkäjänteistä tutkimusyhteistyötä ja kliinistä validaatiota sekä sen mahdollistavaa infrastruktuuria ja kaupallistamista tukevaa toimintakulttuuria. Lääkintälaitteeseen liittyvien säännösten ymmärtäminen ja ottaminen huomioon jo mahdollisimman aikaisessa vaiheessa on erittäin tärkeää tutkimusinnovaation kaupallistamisen mahdollistamiseksi. HUMEA-laboratorio on toiminut Adamant Healthille tutkimuksen tukipilarina, yhteistyökumppanina ja toimintaympäristönä, josta on ollut mahdollista ponnistaa kohtalaisen nopeassa ajassa kasvavaksi kansainvälisille markkinoille pyrkiväksi terveysteknologia-alan yritykseksi CE-merkityllä lääkintälaitteella”, kertoo Saara Rissanen, Adamant Health Oy:n teknologiajohtaja, johtava tutkija ja yksi perustaja.

Mikäli HUMEA-laboratorion toiminta tai yhteistyö tutkimuksen merkeissä kiinnostaa, voit ottaa yhteyttä Pasi Karjalaiseen tai Paavo Vartiaiseen.

”Olemme mielellämme mukana ratkomassa yhteistyökumppaniemme vaikeita, monimutkaisia tutkimuskysymyksiä”, päättää Karjalainen.

Yhteydenotot:
Pasi A. Karjalainen, professori, teknillisen fysiikan laitos: pasi.karjalainen(at)uef.fi, +358 40 5504347
Paavo Vartiainen, tutkijatohtori, teknillisen fysiikan laitos: paavo.vartiainen(at)uef.fi
Kimmo Solehmainen, kehityspäällikkö, Kuopio Health osk: kimmo.solehmainen(at)kuopiohealth.fi
Anna Karjalainen, aluepäällikkö, Kuopio Brain & Mind: anna.karjalainen(at)uef.fi

_ 
HUMEA-laboratorio on Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitoksella toimiva mittaus- ja analyysiosaamisen kokonaisuus. Artikkeli on julkaistu Kuopio Healthin ja Kuopio Brain & Mindin yhteistyössä 22.3.2023.