Radartechnik im SmartHome Berührungslose Atmungsüberwachung

Die Sensor Module von Novelda erlauben die berührungslose Überwachung der Atmung beispielsweise im Schlaf.
Die Sensor Module von Novelda erlauben die berührungslose Überwachung der Atmung beispielsweise im Schlaf.

Der Bereich der SmartHome-Anwendungen wird oft mit reinem Komfort verknüpft. Doch gerade mit Blick auf die zunehmend alternde Bevölkerung entstehen auch Anwendungen für Pflege und Fürsorge. Ein Beispiel ist die Überwachung der Atmung im Schlaf. Die Radar-Technik bietet hier Vorteile.

Bereits heute gibt es mehrere Möglichkeiten die Atmung im Schlaf zu überwachen. Für die meisten ist jedoch ein direkter Kontakt zur überwachten Person nötig. Beispielsweise werden Brustgurte verwendet, die oft unbequem sind, und daher auch die Qualität des Schlafs beeinflussen können. Damit verliert die Messung an Wert.

Eine andere Möglichkeit ist die Überwachung über Radar, wie bei der neuen XeThru-Technik des norwegischen Unternehmens Novelda: Ultrabreitbandige Pulse im GHz-Bereich werden ausgesendet, mit Hilfe des Dopplereffekts und Time-of-Flight-Messungen können die Sensoren des Unternehmens sowohl die Atemfrequenz als auch die Tiefe der Atmung messen, aufzeichnen und überwachen. Bei entsprechend effektiver Signalverarbeitung reichen dafür sehr energiearme Radarpulse.

Die neue Technik bietet mehrere Vorteile: Zum ersten funktioniert sie berührungslos und beeinflusst den beobachteten Menschen nicht. Durch die energiearmen Pulse ist keine Beeinflussung des Menschen (oder auch anderer Geräte) zu befürchten. Durch die geringe Energieaussendung kommen die Sensoren auch insgesamt mit einer niedrigen Leistungsaufnahme aus.

Die Reichweite der Radartechnik liegt bei einigen Metern. Es ist also problemlos möglich die Sensoren auf dem Nachttisch unterzubringen, oder sie an der Wand oder an der Decke über dem Bett anzubringen.

Da die Pulse sehr breitbandig sind, werden die Sensoren nicht von anderen Quellen gestört. Auch mehrere Sensoren mit der XeThru-Technik können parallel im gleichen Raum eingesetzt werden. Umgekehrt können auch mehrere Personen im Raum sein. Bisher wird einfach die Atmung des nächsten Menschen gemessen, aber da die Sensoren die Distanz zu den Personen messen, könnten mit entsprechender Rechentechnik mehrere Menschen unterschieden werden.

Auch Hindernisse wie Kleidung oder Bettdecken behindern die Messung nicht. Selbst dünne Baumaterialien sind kein Problem, die Sensoren können auch durch Wände hindurch messen. Dadurch können sie beispielsweise versteckt und unauffällig direkt in Gebäude eingebaut werden.

Auch die Liegeposition spielt keine Rolle. Die Atmung kann beobachtet werden, egal ob der Mensch auf dem Rücken, auf dem Bauch oder auf der Seite liegt. Dabei kann mit der Technik die Liegeposition aber detektiert und mit aufgezeichnet werden. Dies liefert eine weitere Information über die Qualität des Schlafes, da häufiges Umdrehen auf schlechten Schlaf hinweist.

Die Technik wurde bereits bei der Beobachtung des Schlafs eines Kleinkindes eingesetzt. Der Brustkorb des Kindes hebt und senkt sich beim Atmen nur um 2 mm. Ein Sensor auf dem Nachttisch kann diese kleine Bewegung registrieren und den Schlaf des Kindes inklusive den Bewegungen überwachen.

Über die Atmung kann auch die Anwesenheit von Menschen festgestellt werden. Dadurch eröffnen sich Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Sicherheit oder bei Komfort-Anwendungen.

Beispielsweise können die Sensoren für automatische Lichtsteuerungen eingesetzt werden: Die Sensoren sehen durch die Tür, wenn ein Mensch auf die Tür zukommt, und können das Einschalten des Lichts schon auslösen, bevor der Mensch den Raum wirklich betreten hat. Gleichzeitig können die Sensoren aber auch die Bewegungsrichtung des Menschen feststellen, so dass das Licht nicht eingeschaltet wird, wenn jemand vor der Tür vorbei geht.