Viele kamerabasierte Verfahren zur Erfassung von Herzrate, Atemfrequenz und Sauerstoffsättigung funktionieren nur unter idealen Bedingungen. Wenn die Messszene nicht optimal ausgeleuchtet ist oder sich die zu vermessende Person bewegt, können Störeinflüsse die schwachen physiologischen Signale schnell überlagern.
Der vom Fraunhofer IOF gemeinsam mit Partnern im Forschungsbündnis Advanced Multimodal Imaging (AMI) entwickelte Vitalsensor goVISCAN reduziert diese Einschränkungen deutlich.
Die Kerntechnologie des 10 × 7,5 × 2,5 cm³ großen Vitalsensormoduls ist eine neuartige Multispektralkamera. Sie besteht aus einer hochpräzisen Anordnung von neun Mikrolinsen (Mikrolinsenarray). Obwohl dieses Mikrolinsenarray monolithisch, also in einem zusammenhängenden Bauteil aus einem einzigen Stück Glas, gefertigt ist, ist jede Linse für einen eigenen Wellenlängenbereich optimiert – von Blau über Grün und Rot bis hin zum für das menschliche Auge unsichtbaren nahen Infrarotbereich. Jede Mikrolinse arbeitet wie ein eigenes Objektiv und erzeugt jeweils ein eigenes Bild. Dabei bildet jede Linse die Szene mit einer Auflösung von 1,25 Megapixeln und einer Blende von f/4 auf einen eigenen Teilbereich eines gemeinsamen Bildsensors ab. „Die Kombination der Bildinformationen aus den verschiedenen spektralen Kanälen macht das System besonders leistungsfähig und vielseitig“, sagt Martin Hubold, Wissenschaftler am Fraunhofer IOF. Diese Anordnung ermöglicht es goVISCAN, selbst kleinste Helligkeitsschwankungen der Haut zu erfassen, wie sie durch den pulsierenden Blutfluss innerhalb der Haut entstehen.
Der Vitalsensor erfasst in der aktuellen Entwicklungsstufe einen Bereich von 40 Grad und arbeitet im Abstand von 70 Zentimetern bis 1,3 Metern zur beobachteten Person. Mögliche Anwendungsbereiche sind die Gesundheit und Pflege, perspektivisch ist aber auch der Einsatz im Fahrzeug denkbar, etwa zur Müdigkeits- und Aufmerksamkeitserkennung.
In einer ersten Vorstudie haben die Forschenden den neuen Sensor goVISCAN mit zwölf Probanden unter kontrollierten Laborbedingungen erprobt und das Potenzial der Technologie bestätigt. Als nächsten Schritt wollen die Forschenden den Vitalsensor im klinischen Umfeld erproben. (jr)
