Suchen

Elektronik hilft Wie MEMS-Sensoren den Ersthelfern die Angst nimmt

Redakteur: Gerd Kucera

Medizintechnik kann Leben retten; hierbei spielen Sensoren eine entscheidende Rolle. Drei beispielhafte Situationen, in denen MEMS-Sensorik zu einer schnellen Hilfeleistung beiträgt.

Firma zum Thema

Bild 1: Integriertes Sensorsystem zur Positionsbestimmung von Personen innerhalb von Gebäuden.
Bild 1: Integriertes Sensorsystem zur Positionsbestimmung von Personen innerhalb von Gebäuden.
(Bild: HSG-IMIT)

Das Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft e.V. (HSG-IMIT) zählt in Baden-Württemberg zu den führenden Forschungs- und Entwicklungsdienstleistern von mikrotechnischen Komponenten und Systemen. Eine der Spezialitäten des Instituts sind Sensoren für Medizintechnik, die beispielsweise über eine Handy-App oder den Tablett-PC kommunizieren.

Beispiel 1: Personen-Tracking in Gebäuden

Während im Außenbereich GPS zur Positionsbestimmung üblich ist, gibt es kaum vergleichbare Methoden für den Innenbereich von Gebäuden, da hier kein oder nur sehr schlechter GPS-Empfang zur Verfügung steht und Funktechnologien wie WLAN nicht flächendeckend möglich sind oder eine externe Infrastruktur voraussetzen.

Bildergalerie

Das nachträgliche Installieren einer Funkinfrastruktur ist aufgrund des Aufwands und der Kosten meistens nicht erwünscht, zudem steht diese im Brandfall oder bei Stromausfall nicht mehr zur Verfügung. Daher ist eine infrastrukturunabhängige Personenortung nur mit personengetragener Inertialsensorik ohne Einbindung externer Referenzsignale möglich.

Das HSG-IMIT entwickelte ein System, bei welchem die Inertialsensoren im Schuh integriert werden können. Eine reine inertiale Navigation, ohne die Einbeziehung jeglicher externer Referenzen wie Magnetfeld, GPS, Funk oder Kartenmaterial wird somit mit kostengünstigen Sensorelementen in praxistauglicher Genauigkeit möglich.

Das bei klassischer inertialer Navigation mit kostengünstigen Sensoren auftretende Drift-Problem wird durch die Zero-Velocity-Update-Technik stark reduziert. Die Bewegungsphasen des Gehens werden dadurch zusätzlich in die Bestimmung der Orientierung und Position einer Person einbezogen. Die Fusion ist in Form eines nichtlinearen Kalman-Filters umgesetzt, welcher die statistischen Eigenschaften der Sensoren entsprechend der rekursiven Bayes-Schätzung einbezieht.

Der Algorithmus ist auf einem Tablet-PC implementiert, welcher sich über Funk mit der Sensoreinheit verbindet. Die berechnete Position und Orientierung wird in Echtzeit auf einer als Bild hinterlegten Karte des Gebäudes visualisiert, anhand derer sich die Einsatzkräfte im Gebäude orientieren können.

Zusätzlich werden die Ortungsdaten über Funk an einen PC weitergegeben, der mittels eines 3D-Gebäudemodells die Position der im Gebäude befindlichen Person sowie deren Sichtfeld virtuell nachstellt. Das entwickelte infrastrukturunabhängige System zur kombinierten Indoor-/Outdoor-Lokalisierung eignet sich somit sehr gut für die Ortung und Überwachung von beispielsweise Einsatz- und Rettungskräften.

Beispiel 2: Atemstromsensor gegen Herzstillstand

Rund 500.000 Menschen in Europa erleiden laut HSG-IMIT jedes Jahr einen plötzlichen Herztod. Ein großer Teil der Betroffenen könnte laut dem Europäischen Rat für Wiederbelebung durch bessere Erste-Hilfe-Maßnahmen gerettet werden.

Um bei einem Herzstillstand die Qualität der medizinischen Erstversorgung durch Laien zu verbessern, entwickelte HSG-IMIT den MEMS-basierten Atemstromsensor, der im Erste-Hilfe-Assistent rescue-iFil zum Einsatz kommt.

(ID:42876459)