Infrarotsensoren zur Sturzerkennung:
Bewegungserkennung mit Sensoren
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Ein Sensor-Array zur Richtungserkennung
Ein Lösungsansatz besteht darin, nicht einzelne Sensorelemente zu verwenden, sondern ein ganzes Array aus Sensoren [1] zu bauen. So nutzt der Grid-Eye (Bild 1) von Panasonic 64 Thermosäulen-Sensoren in einem 8×8-Array. Neben dem MEMS-Sensor-Chup und einem digitalen ASIC (I²C-Schnittstelle) enthält der Sensor auch eine Siliziumlinse. Die Linse wird aus einem Silizium-Wafer herausgeätzt und ermöglicht einen Erfassungsbereich von 60°. Mit 0,3 mm Dicke ist das nach Herstellerangaben die derzeit kleinste auf dem Markt verfügbare Linse. Dadurch ist das Sensorgehäuse gerade einmal 11,6 × 8 × 4,3 mm3 groß.
Der Grid-Eye kann nicht nur Bewegungsrichtungen für Personen und Objekte identifizieren, sondern auch die Position und Präsenz sowie die tatsächliche Oberflächentemperatur von –20 °C bis +100 °C bestimmen. Durch diesen großen Bereich der Temperaturmessung kann Panasonic in der zweiten Generation des Sensors eine rauschäquivalente Temperaturdifferenz (Noise Equivalent Temperature Difference, NETD) von ±0,05 °C bei 1 Hz und Raumtemperatur erreichen. Das abgestimmte Array von Messelementen kann sogar mehrere Personen oder Objekte detektieren, die sich in verschiedene Richtungen bewegen.
Sturzerkennung mit Grid-Eye
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Die Firma Pikkerton [2] setzt den Grid-Eye deshalb in seinem System zur Sturzerkennung und -meldung ein. Das InstaMon genannte System hat mit 32 mm Einbautiefe inklusive dem Sensor und der Auswerteelektronik den Formfaktor eines Lichtschalters und kann in herkömmlichen Unterputzdosen oder Aufputzrahmen verwendet werden.
Der Infrarot-Array-Sensor sendet die Temperaturverteilung an einen Mikrocontroller. Dieser extrahiert dann verschiedenste Merkmale aus der vom Sensor gesendeten Temperaturverteilung. Diese werden parallel arbeitenden und lernenden Auswertealgorithmen zugeführt. So kann das System unterscheiden, ob eine Person gestürzt ist oder sich nur hingesetzt hat (Bild 2). Der Vorteil gegenüber kameragestützten Systemen liegt auch darin, dass die Privatsphäre gewahrt bleibt, da keine Bilder aufgezeichnet werden.
Das InstaMon ist als GSM-Gerät konzipiert (2G) und verfügt über einen SIM-Karten-Slot. Durch die integrierte Dual-Band-Antenne kann sich das Gerät in alle europaweit verfügbaren Mobilfunknetze einwählen. Je nach Konfiguration können SMS verschickt werden oder aber auch Sprachrufe zu beliebigen Telefonen aufgebaut werden. Dadurch kann sofort ein direkter Kontakt mit Hilfe der integrierten Freisprecheinrichtung zur gestürzten Person hergestellt werden.
Das InstamMon bedient einen immer größer werdenden Markt. In den nächsten 15 Jahren, so das Bundesinstitut für Bevölkerungsforschung (BiB), könnte die Zahl pflegebedürftiger Menschen in Deutschland um etwa 35 % steigen. Galten im Jahre 2013 noch rund 2,6 Mio. Personen als pflegebedürftig, so werden es 2030 voraussichtlich 3,5 Mio. sein. Unfälle älterer Menschen treten mit größter Wahrscheinlichkeit als Sturz im häuslichen Wohnzimmer oder auf der eigenen Treppe auf. Zur Wahrung und Förderung der Sicherheit und Gesundheit älterer Menschen wird neben einem generellen Aktivitäts- und Vitaldaten-Monitoring das zuverlässige Erkennen von Stürzen als besonders wichtig erachtet.
Alarm-getriggerte Services können außerdem zur Kostentransparenz bei Homecare-Dienstleistungen beitragen, da die Servicezeitabrechnung dabei genauso präzise ist wie bei einer Telefonrechnung. Pflegedienstleister im Bereich betreutes Wohnen profitieren von weniger Fehlalarmen und höherer Kundenzufriedenheit und damit auch von einer verbesserten Kundenbindung.
Literatur:
[1] Heise, M.: Infrarotsensor mit 64 Pixeln. Elektronik, 2015, Ausgabe 26, Seite 8
[2] www.pikkerton.de
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- Ein Sensor-Array zur Richtungserkennung
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