the power of ingersoll rand - Hochschule Hannover

Life Status Sensorsystem für Menschen
in gefährdenden Arbeitsumgebungen
Im Institut für Innovations-Transfer (ITI) an der Fachhochschule
Hannover (FHH) wurde ein Life Status
Sensorsystem zur Erfassung der Vitalparameter von
Menschen in gefährdenden Arbeitsumgebungen
entwickelt. Eine Analyse des Gefährdungspotenzials
z.B. bei Feuerwehrleuten ergab, dass die Ursache für
schwere Unfälle häufig in nicht erkannten Stressbelastungen
besteht. Feuerwehrleute sollten daher ein
geeignetes Messsystem tragen, das Körperfunktionen
überwacht und die Messdaten an eine Einsatzzentrale
überträgt.
Das Life Status Sensorsystem misst den Puls und
ermittelt die Sauerstoffsättigung des Bluts. Dazu
wurde ein kleines Sensorsystem in einen Feuerwehrhelm
eingebaut – wie auf nebenstehender Innenansicht
des Helms zu sehen. Im Kopfband des Helms
ist ein Array aus Leuchtdioden und Sensoren eingearbeitet.
Dadurch befindet sich das Array direkt an
der Stirn des zu schützenden Menschen im Bereich
der Supraorbitalarterie. Die Leuchtdioden strahlen
rotes Licht und Infrarotstrahlung in die Haut ein. Der
Sensor misst die vom Gewebe reflektierten Strahlungen.
In diesen Strahlungssignalen fehlen die vom
pulsenden Blut absorbierten Strahlungsanteile, so
dass vom Sensor zwei Pulswellenkurven (Photoplethysmogramme)
aufgenommen werden. Das
Array ist über ein Flachbandkabel mit der Elektronik
des Systems verbunden, die aus vier kleinen flexibel
miteinander verbundenen Platinen besteht. Die Platinen
sind unter der Helmschale nahezu angepasst an
die Helmgeometrie angeordnet.
Die analogen Pulswellensignale werden digitalisiert
und in einem Mikrocontrollersystem verarbeitet. Die
Periodizität der Pulswellenkurven liefert den Herzpuls.
Die Sauerstoffsättigung wird aus den Daten
der Pulswellenkurven beider Wellenlängen durch
einen besonderen Algorithmus bestimmt.
Der schematische Signalverlauf vom Helm bis zur
Anzeige in der Zentrale wird ebenso auf nebenstehendem
Foto gezeigt: Die Pulsinformation und der
Sauerstoffsättigungswert werden vom Helm drahtlos
Life Status Sensorsystem im Feuerwehrhelm.
an eine Empfangseinheit übertragen. Die Datenübertragung
zwischen Helm und Empfangseinheit
erfolgt mit moderner Funktechnologie mit einem
geringen Leistungsbedarf (ZigBee). Die Empfangseinheit
kann ein Standardfunkgerät sein, das die Daten
an die Einsatzzentrale überträgt – z.B. aus der
Motorola Funkgeräte-Familie GP380. In der Zentrale
werden die Daten mit einem Monitorprogramm
angezeigt.
Es ist vorgesehen, das Life Status Sensorsystem an
gefährdenden Arbeitsplätzen einzusetzen – z.B. bei
Feuerwehren, Wachdiensten oder Wald-, Bahn- und
Straßenarbeiten. Die Entwicklungsarbeiten wurden
in Kooperation mit der ATS Elektronik GmbH
Wunstorf in der Region Hannover durchgeführt.
Thomas Elbel
Schematische Darstellung des Signalverlaufs von den Pulswellenkurven
an der Stirn bis zur Anzeige.
spectrum 2/2006 • blickpunkt s. 45