Sturzsensor zum Erkennen gestürzter Personen

Projekt der Lothar-von-Faber-Schule im Schuljahr 2007/2008

Einleitung

Warum benötigt der Markt/die Konsumenten einen Fall-/Sturzsensor?
Aufgrund unterschiedlichster Gegebenheiten können Menschen im Alltag stürzen. Mit zunehmendem Alter kann es dabei zu Verletzungen kommen. Als Folgen können Bewusstlosigkeit oder Verletzungen eintreten, die es den Betroffenen nicht ermöglichen, sich potenziellen Helfern bemerkbar machen zu können.
Bis Hilfe eintrifft, kann wertvolle Zeit verrinnen. Zeit, die möglicherweise ausschlaggebend für den Gesundheitszustand der gestürzten Person und dessen weiteren Verlauf ist.
Genau hier tritt unsere Überlegung ein: Unsere zunehmend älter werdende Gesellschaft braucht etwas, das derartige Situationen wahrnimmt und "Alarm" auslöst, damit so schnell wie möglich gestürzten Person geholfen werden kann.

Anforderungen

Das Gerät darf keine Verletzungsgefahr für den Träger darstellen, deshalb sollte der Sturzsensor möglichst klein konstruiert werden. Da das Gerät sehr hohe Zuverlässigkeit haben soll, muss die Anzahl an Fehlalarmen möglichst gering sein. Um Passanten zur Hilfe zu motivieren sollte ein akustisches und optisches Signal verwendet werden. Wenn eine Person mit dem Sensor z.B. in einen starken Platzregen kommt darf das keine Auswirkungen auf die Funktion des Gerätes haben. Deshalb muss es wasserdicht sein. Ältere Menschen haben oft Schwierigkeiten mit moderner Technik, weshalb die Bedienbarkeit einfach sein sollte. Die Anpassung des Gerätes und Kalibrierung soll auch für ältere private Personen leicht durchzuführen sein. Niedriger Eigen-Energiebedarf würde dafür sorgen, dass das Gerät auch über einen längeren Zeitraum verwendet werden kann, ohne dass der Energieträger gewechselt werden muss. Durch einen Akku könnten die Energiekosten gering gehalten werden. Die Anschaffungskosten sollten für die Benutzer nur eine kleine finanzielle Belastung darstellen.

Lösungsvorschlag

Mit Hilfe eines auf drei Achsen ausgerichteten Beschleunigungssensors werden die bei einem Sturz auftretenden Beschleunigungen erkannt und an einen Mikroprozessor weiter geleitet.
Dieser wertet die gegebenen Daten aus und lenkt die Aufmerksamkeit anderer Personen durch ein optisches und akustisches Signal auf die gestürzte hilflose Person.
Das Bedienkonzept ergibt sich durch die einfache Bauweise von selbst, da nur noch die Möglichkeit gegeben sein muss einen Fehlalarm zu quittieren. Dies wird über einen Taster oder automatisch mit einem eingebauten Lagesensor realisiert, der den Alarm abschaltet, sobald der Sturzsensor wieder aufgerichtet wird. Hierdurch ist eine falsche Handhabung ausgeschlossen.
Es entsteht ein kompaktes und energiesparendes System, das durch einen kleinen Akku betrieben wird und durch die geringe Größe vor weiteren Verletzungen beim Sturz schützt.
Durch das Alarmsignal kann sowohl die genaue Lokalisierung als auch die erste Hilfe schnell erfolgen.
Da keine Signalübertragung via GSM oder GPS notwendig ist, lassen sich die Kosten durch die Bauart und Funktionsweise gering halten. Es entstehen einmalige Kosten für die Anschaffung, jedoch keine monatlichen Gebühren wie bei einem bereits bestehenden Handyansatz (siehe Stand der Technik).

Stand der Technik

Als vergleichbares Produkt kann man das Handymodel von mobiTell ansehen. Es handelt sich dabei um ein Handy, das mit nur drei Tasten einfach bedient werden kann und Stürze an eine Notrufzentrale weiterleitet, welche dann Rettungskräfte verständigt. Neben diesen Vorteilen hat das Handy aber auch einige Nachteile. Während sich das Gerät im Freien gut orten lässt, macht die Ortung in Räumen mehr Probleme. Hier geht das nur auf etwa 100 - 2000 Meter. Außerdem ist diese Variante sehr teuer, da die Anschaffung bereits 200 € kostet und der Service der Notrufzentrale auch noch einmal 25 € pro Monat kostet.

Ein weiteres Produkt ist das Ynolis-Sturzarmband von Data Health. Dieses Armband dient zur automatischen Sturzerkennung von Personen. Allerdings arbeitet es über das ULP-Funknetz, das mit einer Notfallzentrale verbunden ist. Wegen der Funkreichweite ist es bloß in den eigenen 4 Wänden oder einem geschützten Umfeld wie beispielsweise einem Altersheim einsetzbar. Unser geplanter Sturzsensor allerdings setzt ein Audiosignal ab und erhält der gefährdeten Person so weitaus mehr Mobilität. 

Beschreibung des Prototypen

Die Ausgangsspannung von drei Sensoren (aus jeweils zwei Kontaktplättchen bestehend, welche sich nicht berühren und mit einer kreisförmigen Aussparung in der Mitte Platz für eine Metallkugel lassen, ohne dass diese die Kontaktplättchen berührt, und ansonsten in der Ebene frei beweglich ist) wird kombiniert und an einen Microcontroller zur Auswertung weitergeleitet. Über zwei Trimmer wird die Empfindlichkeit und die Dauer des Schaltsignals eingestellt. Die Ausgangsspannung wird an eine LED und einen Audiomikrochip weitergeleitet, der das aufgenommene Audiosignal an einen Lautsprecher schickt. Dieser Erschütterungssensor wird voraussichtlich im Sport (Joggen, Rad fahren), bei älteren Personen bzw. sturzgefährdeten Personen Anwendung finden.
Um erste Erkenntnisse erlangen zu können, wurden bei dem Prototyp zunächst Erschütterungssensoren anstatt Beschleunigungssensoren verwendet.
Es wurden Sturzszenen nachgestellt, um die Funktion des Gerätes sicherzustellen..