Eine Überwachung von Vitalparametern im Automobil kann zum einen medizinische Relevanz haben und in kritischen Situation die Gesundheit des Fahrers überwachen sowie eine Informationsbasis für die Fahrassistenz schaffen.
Elektronik und Sensorik senken in Fahrerassistenzsystemen schon heute das Unfallrisiko und schützen Leben. Fahrassistenz erleichtert den Zugang zu Mobilität und wird so insbesondere älteren Menschen eine einfachere Teilhabe am Straßenverkehr ermöglichen. Hürden entstehen allerdings selten ausschließlich bei der Entwicklung innovativer Sensorik, sondern auch bei der Einhaltung regulatorischer Anforderungen, einer lückenlosen und qualitativ hochwertigen Technischen Dokumentation, der Umsetzung der Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit und die Berücksichtigung des Patientenrisikos.
Medizinische Sensorik wird zum momentanen Stand häufig als Wearable verwendet. Gerade medizinische Wearables sind zum einen von großem Nutzen, stellen aber gleichzeitig hohe Anforderungen an ihre Entwickler. So müssen u.a. folgende Aspekte bei der Entwicklung berücksichtigt werden:
- Präzision der Sensorik
- Datensicherheit
- Datenauswertung
- Benutzerfreundlichkeit und Komfort
Eine Überwachung von Vitalparametern im Automobil kann zum einen medizinische Relevanz haben und in kritischen Situation die Gesundheit des Fahrers überwachen sowie eine Informationsbasis für die Fahrassistenz schaffen.
Die Integration von Biosensorik in Automobilen und das direkte Umfeld des Fahrers wird bereits in einigen Ländern umgesetzt. Dort werden innovative Sensoren zur Messung des Alkoholgehalts im Lenkrad integriert, um Trunkenheit am Steuer entgegenzuwirken und somit die Sicherheit im Straßenverkehr und des Fahrers zu erhöhen. Wird ein bestimmter Alkoholgehalt überschritten, ist das Fahrzeug immobilisiert und der Fahrer kann das Fahrzeug nicht starten.
Aktivitäten des mobilen Benutzers können abgeleitet werden, indem sensorische Informationen von dem Mobiltelefon mit allgemeinem Wissen über den Benutzer kombiniert werden. Bewegungssensoren geben somit Hinweise auf die Art der Bewegung des Nutzers. Neuere Entwicklungen haben es möglich gemacht, den Schlaf mittels einfacher Bettsensoren (z. B. Beddit), Armband-Aktivitäts-Trackern (Fitbit usw.) und sogar dem Mikrofon im Mobiltelefon zu überwachen. Die Systeme zur Messung von Aktivität, Puls oder Blutdruck sind als medizinische Geräte verfügbar, helfen jedoch nicht im Automobil zur Steigerung der Fahrersicherheit. Zudem sind Sie aufgrund der oft fehlenden medizinischen Zulassung nicht für telemedizinische Anwendungen in der Pflege oder im Automobil verfügbar.
Integration von medizinischer Sensorik
Automatisierte Fahrzeuge können in die städtische Infrastruktur eingebettet werden und vor allem der älteren Bevölkerung neue Möglichkeiten zur Fortbewegung ermöglichen. Es ergeben sich Lösungen für die Herausforderungen des demografischen Wandels und der Urbanisierung. Auch hierfür sind komplexe Sensorik-, Elektronik- und Kommunikationssysteme notwendig.
Durch die Integration von medizinischer Sensorik im Automobil können Vitalparameter des Menschen während der Fahrt kontinuierlich gemessen werden. Dies bietet die Möglichkeit, Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand bzw. das persönliche Wohlbefinden des Fahrers zu ziehen. Somit können gefährliche Situationen besser eingeschätzt und bei Bedarf direkt entschärft werden. Durch Integration unterschiedlicher medizinischer Sensoren im unmittelbaren Umfeld des Fahrers können beispielsweise Puls, Hautleitwert und Körpertemperatur gemessen werden. Die multimodale Sensordatenfusion ermöglicht in Kombination mit einer komplexen Signalverarbeitung anschließend Rückschlüsse auf den Hydratationszustand, den Müdigkeitszustand oder das individuelle Stresslevel.
Das Potential der Integration medizinischer Sensorik im Automobil ist zum jetzigen Zeitpunkt extrem hoch, wodurch sich aktuell viele europäische Partnerunternehmen u.a. im Forschungsprojekt SECREDAS, einem Forschungsverbund aus u.a. NXP, Philips, Roche und senetics healthcare group, diesem Thema annahmen. Auf diese Weise kann ein individueller Gesundheitszustand schnell erfasst und bei Bedarf direkt auf gefährliche Situationen verwiesen und reagiert werden. Ein zentraler Punkt ist hierbei die Entwicklung innovativer Lösungen zur Fahrerüberwachung sowie die Integration dieser in aktuellen Automobilen. Das folgende Beispiel zeigt, wie innovativ die Fahrersicherheit mittels vorhandener Technologien erhöht werden kann. Um die Sicherheit des Fahrers und Mitfahrern zu verbessern, werden der Sauerstoffgehalt in der Fahrerkabine und der Puls des Fahrers überwacht. Der Puls kann optisch oder elektrisch gemessen werden. Werden beide Technologien gleichzeitig zur Messung eingesetzt, erhöht dies die Genauigkeit der Messung. In diesem Fall werden Photodetektoren zwischen 550 nm und 650 nm und Elektroden aus Ag/AgCl eingesetzt. Damit kann der Puls gemessen und Störeinflüsse minimiert werden. Zur Detektion von CO2 wird ein NDIR-Sensor eingesetzt. Eine Signalverarbeitung auf einem Mikrocontroller, z.B. RM46 der Hercules-Reihe, berechnet aus den Sensordaten medizinisch relevante Angaben. In diesem Fall wird die CO2-Konzentration in der Fahrgastzelle bestimmt. Dieser Wert wird über CAN-Bus der zentralen Steuereinheit im Fahrzeug, der ECU, übermittelt. Daraus leitet die ECU ab, ob der Fahrer gewarnt werden soll oder ein Notfallprogramm eingeleitet wird. Die genannten Sensoren werden schließlich im Lenkrad eines Automobils integriert.
Mit Hilfe dieses Biomonitorings kann die Fitness oder der allgemeine Gesundheitszustand des Fahrers überwacht und im Bedarfsfall ein Warnsignal ausgegeben werden, welches die Konzentration des Fahrers sowie gleichzeitig die Sicherheit aller Insassen und Verkehrsteilnehmer erhöht.
Beitrag von
- Dr. Wolfgang Sening, Geschäftsführer senetics healthcare group GmbH & Co. KG
- Philip Eschenbacher, Leiter Forschung und Entwicklung
- www.senetics.de
