Kontaktloser Sensor ermöglicht sicheren Start ins Leben

Deutschlandweit werden jährlich ca. 65.000 Kinder zu früh geboren. Demnach ist eines von zehn Neugeborenen ein Frühchen. Um die kleinen Patienten nicht unnötig für medizinische Untersuchungen verkabeln zu müssen, hat ein Team von Forscherinnen und Forschern aus Jena eine Technologie kontaktloser 3D-Messtechnik entwickelt.

Kern des Konzeptes ist ein optischer Sensor, der durch die Kombination von hochauflösender 3D-Messtechnik und nano-optischer Filter Vitalparameter wie Herzfrequenz, Blutsauerstoffgehalt und Atemvolumen messen kann. Die Messung erfolgt ohne Anschluss der Neugeborenen an Geräte oder Kabel und im Abstand von wenigen Metern.

Das Kamera-System wird im Universitätsklinikum Jena getestet.
© Fraunhofer IOF
Erster Test des NeoVital-Sensors am Institut für Physiotherapie des Universitätsklinikums Jena (UKJ). Der NeoVital-Sensor misst kontaktlos den Sauerstoffgehalt der Probanden, z.B. bei Belastungstests.

Das Technologieprinzip

Dazu wurde ein Kamerasystem zur multimodalen Personenerfassung in Echtzeit entwickelt. Dieses Kamerasystem kombiniert irritationsfreie 3D-Bildgebung mit Farb- und NIR-Bildgebung und liefert einen multimodalen Bilddatenstrom als Datenbasis für die sichere Vitalparameterschätzung. Um dies zu erreichen, kommen spezielle nanophotonische Filtertechnologien zum Einsatz. Basierend auf der Wechselwirkung von Licht mit mikroskopischen Strukturen auf Nanometerskala wurden diverse Filtertypen speziell auf diese Anwendung designt und experimentell umgesetzt.

 

Erste live-Messungen geplant

Die Idee für das Projekt entstammt aus Graduiertenprojekten der Innovationsallianz 3Dsensation. Beteiligte Projektpartner sind die TU Ilmenau, das Uniklinikum Jena (UKJ) und das Institut für Angewandte Physik (IAP) der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Erste live-Messungen in der Neonatologie des UKJ sind für das Frühjahr 2020 geplant. Hier sollen erstmals die Vitalparameter Neugeborener wenige Tage nach der Geburt gemessen werden. Diese Messungen dienen als Vorstudie für die finale Entwicklung des kontaktlosen Sensors.

Das Ziel dieser interdisziplinären Projektidee überzeugte auch die Jury des Edmund Optics Educational Award. Diese zeichnete den Projektleiter Jan Sperrhaake vom Institut für Angewandte Physik (IAP) mit der Preiskategorie Gold für seine Forschungsarbeit an der multifunktionalen, kontaktlosen Sensoreinheit aus.

 

Die Technologie wird vom 7. bis 10. Januar 2020 im Rahmen der Forschungsallianz 3Dsensation auf der Consumer Electronic Show (CES) in Las Vegas präsentiert (Halle 1).

Innovationsallianz »3Dsensation«

Ziel der Innovationsallianz 3Dsensation ist die grundlegende Veränderung der Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Dafür bringen die Konsortialpartner ihre gemeinsame Kompetenz im Bereich Bildaufnahme und -wiedergabe zusammen. Langfristig werden so Lösungen erarbeitet, um den Umgang des Menschen mit technischen Systemen natürlicher, intuitiver, sicherer und effizienter zu gestalten. Die Konsortialpartner stammen aus Wirtschaft und Wissenschaft, unter anderem aus Disziplinen wie Optik/Photonik, IT/Softwaretechnik und Elektronik, Design, Neuro-, Kognitions- und Arbeitswissenschaften. Koordiniert werden die Forschungsaktivitäten durch das Fraunhofer IOF in Jena.