Wanneer iemand wordt begraven door een lawine, aardbeving of andere ramp, een snelle redding kan het verschil maken tussen leven en dood. Het Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques FHR heeft een nieuw soort mobiel radarapparaat ontwikkeld dat snel en grondig hectaregrote gebieden kan doorzoeken. De nieuwe technologie combineert grotere mobiliteit met nauwkeurige detectie van vitale functies.

Sommige regio's van de wereld registreren honderden aardschokken per dag. De meeste hiervan zijn van ondergeschikte aard, maar af en toe treft een aardbeving zo'n vernietigende kracht dat het gebouwen vernietigt en tsunami's veroorzaakt die enorme gebieden verwoesten. Geconfronteerd met dit soort rampen, reddingsploegen hebben vaak moeite om gewonden snel genoeg te lokaliseren en op te graven om ze te redden. Hoewel radarapparatuur nuttige hulp kan bieden, huidige systemen zijn beperkt tot stationaire werking. Op een vaste plek neerzetten, ze kunnen alleen zoeken tot een afstand van twintig tot dertig meter, afhankelijk van de radarspecificaties. Bij rampen met grootschalige vernietiging, deze afstand is gewoon te kort.

Gevestigd in Wachtberg, Duitsland, Fraunhofer FHR biedt een technologie die tot doel heeft de zoekradius aanzienlijk te vergroten. "Wat we hebben ontwikkeld, is een mobiel radarsysteem dat mensen lokaliseert die onder het puin zijn begraven door hun hartslag en ademhaling te detecteren, " zegt Reinhold Herschel, een teamleider bij Fraunhofer FHR. "Ons doel op langere termijn is om dit radarapparaat op een drone te monteren en het over de rampplek te laten vliegen. Dit zou zoekopdrachten sneller en effectiever maken, zelfs in gebieden die zich over verschillende hectaren uitstrekken."

Meerdere zenders en ontvangers maken verschillende gezichtspunten mogelijk

In fundamentele termen, het radarapparaat werkt door golven uit te zenden. Een deel van elke golf wordt weerkaatst door het puin, maar een deel van de golf gaat door het puin en wordt weerkaatst door mensen en al het andere dat eronder begraven ligt. De afstand tot een object wordt berekend door te meten hoe lang het signaal erover doet om terug te keren naar de detector in het radarsysteem. Als dat object beweegt - zelfs als het slechts de huid van een begraven persoon is die met elke hartslag een paar honderd micrometer stijgt en daalt - verandert dit de fase van het signaal. Hetzelfde geldt voor de kleine bewegingen die door hun ademhaling worden veroorzaakt. Mensen halen doorgaans niet meer dan 10 tot 12 keer per minuut adem, terwijl het hart gemiddeld 60 keer per minuut klopt, het is dus relatief eenvoudig om onderscheid te maken tussen deze verschillende signaalveranderingen met behulp van algoritmen. De onderzoekers kunnen ook precies bepalen waar de begraven persoon zich bevindt.

Dit wordt mogelijk gemaakt door een speciaal type radar dat bekend staat als MIMO, wat staat voor meervoudige invoer, meerdere uitgangen. MIMO-radars gebruiken meerdere zenders en ontvangers om verschillende "uitkijkpunten" in te stellen die vervolgens kunnen worden gebruikt om de exacte locatie te identificeren waar paramedici naar overlevenden moeten graven.

Algoritme detecteert onregelmatige hartslag

Uniek aan deze technologie is de combinatie van mobiliteit en nauwkeurige detectie van de vitale functies van mensen. Het mobiliteitsvoordeel verwijst over het algemeen naar voorbeelden zoals het monteren van het apparaat op een drone en het vliegen over de rampplek, maar het is ook mogelijk om dit principe op zijn kop te zetten. Zet het systeem op een vaste plek, bijvoorbeeld, en het kan worden gebruikt om de vitale functies te detecteren van mensen die zich dicht bij de radar bewegen. Er zijn een aantal situaties waarin dit nuttig kan zijn, zoals het verlenen van eerste hulp aan grote aantallen slachtoffers in een sporthal na een aardbeving. In dit geval, het radarapparaat zou kunnen worden gebruikt om vitale functies vast te leggen en aan elk individu toe te wijzen om te bepalen wie het meest dringend hulp nodig heeft. In dit voorbeeld, het algoritme richt zich vooral op het detecteren van veranderingen, bijvoorbeeld of iemands hart onregelmatig klopt of een patiënt zeer snel ademt. Het radarsysteem kan de afzonderlijke signalen onderscheiden en afzonderlijk weergeven. Nauwkeurigheid is ook hoog, met het apparaat dat de hartslag meet met een nauwkeurigheid van 99 procent in vergelijking met metingen die zijn gedaan met draagbare hartslagmeters. Er is nog meer onderzoek nodig naar het gebruik van de radar om mensen te vinden die onder het puin liggen, maar onderzoekers hebben al aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het detecteren van vitale functies in de buurt van het stationaire radarsysteem, met succes op de proef gesteld op afstanden tot 15 meter. De volgende stap naar een levensvatbaar product zou zijn om een ​​verificatieonderzoek uit te voeren met een partner in de medische arena.

Zodra het radarsysteem op basis van voldoende gegevens een positieve beoordeling heeft gekregen, het kan dan overgaan tot een certificeringsproces met geïnteresseerde industriële partners. Het zal waarschijnlijk nog ongeveer twee jaar duren voordat de ontwikkelaars een product maken dat nauwkeurig genoeg is om begraven slachtoffers betrouwbaar te detecteren in lastige scenario's zoals grond of beton en geschikt is voor UAV-gebaseerde toepassingen. Fraunhofer FHR zal haar onderzoek op dit gebied voortzetten om dit ambitieuze doel te bereiken.