Sensortechnik
Ballistik am Herz
In der Ballistokardiografie detektiert ein extrem empfindlicher MEMS-Sensor den Rückstoß, den das Herz erzeugt, wenn es das Blut durch den Körper pumpt. Wenn ein Mensch in einem Bett liegt, beginnt das gesamte Bett infolge dieser Bewegung zu vibrieren. Der MEMS-Beschleunigungssensor erfasst dieses Signal und leitet es anschließend an einen Mikrocontroller weiter, auf dem ein bestimmter Algorithmus läuft. Damit ist der Mikrocontroller in der Lage, die Herzfrequenz und weitere Vitalparameter aus dem Signal zu extrahieren.
Zwei MEMS-Sensorprodukte von Murata nutzen ballistokardiografische Verfahren, um die Herzfrequenz von Patienten ohne Anschlüsse und Leitungen zu detektieren und zu messen. Der Sensorknoten »SCA11H« und das Sensormodul »SCA10H« sind für die Dauerüberwachung von Patienten in Altenpflegeeinrichtungen, Krankenhäusern oder zu Hause ausgelegt. Sie können jedoch ebenso für eine breite Palette weiterer Anwendungen wie etwa das Erfassen der Bettbelegung oder das Analysieren der Schlafqualität verwendet werden.
Das SCA10H ist ein Leiterplatten-Modul. Dieses enthält den Sensor und den Mikrocontroller und ist für die Hersteller medizinischer Geräte und Ausrüstungen konzipiert, die es in eigene Produkte oder sogar in Krankenhausbetten integrieren können. Das Modul misst 28 mm x 26 mm x 7 mm und benötigt eine Versorgungsspannung im Bereich von 8 V bis 10 V. Seine Stromaufnahme beträgt 8 mA. Das Modul kann Impulse im Bereich von 40 bis 120 Schlägen pro Minute detektieren.
Der Sensorknoten SCA11H ist ein komplettes, auf Ballistokardiografie basierendes Produkt bestehend aus Sensor, Mikrocontroller und WLAN-Transceiver. Alle Bauteile befinden sich in einem 84 mm x 41 mm x 18 mm großen Gehäuse, das wasserdicht ist und der Schutzart IP55 entspricht. Dieses Produkt eignet sich ideal für Anbieter von Software-Lösungen und für Systemintegratoren, die sich nicht mit dem Design elektronischer Systeme befassen wollen, sondern sich auf die Realisierung von Dienstleistungen konzentrieren möchten. Der WLAN-Transceiver kann wahlweise in einer lokalen Betriebsart oder im Cloud-Modus arbeiten. Die lokale Betriebsart wird zum Präsentieren und Verarbeiten von Daten in einem lokalen Netzwerk mithilfe einer mobilen Applikation verwendet. Der Cloud-Modus dagegen gestattet die Anbindung an eine Cloud-Servicearchitektur. Der Sensorknoten unterstützt auch Firmware-Upgrades nach dem Over-The-Air-Verfahren (OTA).
Für den Sensorknoten SCA11H wird ein Software-Development-Kit (SDK) angeboten, um Entwicklern dabei zu helfen, den Sensorknoten in eigene Applikationen zu integrieren. Beide Sensoren können verschiedene Vitalparameter ausgeben. Dazu gehören die Herzfrequenz, die Atemfrequenz, die Variabilität der Herzfrequenz und das relative Schlagvolumen sowie Angaben über die Bettbelegung und die Bewegungsaktivität.
Die Sensoren sind nicht speziell für den Einsatz in medizinischen Anwendungen qualifiziert oder freigegeben. Für die spezifisch benötigten medizinischen Freigaben zeichnet der OEM-Gerätehersteller verantwortlich.
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