Radar udviklet til hurtig redning af begravede mennesker

Når nogen bliver begravet af en lavine, jordskælv eller anden katastrofe, en hurtig redning kan gøre forskellen mellem liv og død. Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques FHR har udviklet en ny slags mobil radarenhed, der hurtigt og grundigt kan søge i hektarstore områder. Den nye teknologi kombinerer større mobilitet med nøjagtig registrering af vitale tegn.

Nogle regioner i verden registrerer hundredvis af jordskælv om dagen. De fleste af disse er af mindre karakter - men af ​​og til rammer et jordskælv med en så ødelæggende kraft, at det ødelægger bygninger og udløser tsunamier, der lægger store områder øde. Stillet over for denne form for katastrofe, redningsmandskab kæmper ofte med at lokalisere og grave sårede mennesker ud hurtigt nok til at redde dem. Selvom radarenheder kan give nyttig hjælp, nuværende systemer er begrænset til stationær drift. Opstillet på et fast sted, de kan kun søge op til en afstand på tyve til tredive meter, afhængigt af radarspecifikationerne. I katastrofer, der involverer storstilet ødelæggelse, denne afstand er simpelthen for kort.

Baseret i Wachtberg, Tyskland, Fraunhofer FHR tilbyder en teknologi, der har til formål at øge søgeradius markant. "Det, vi har udviklet, er et mobilt radarsystem, der lokaliserer mennesker begravet under murbrokker ved at registrere deres puls og vejrtrækning, " siger Reinhold Herschel, en teamleder hos Fraunhofer FHR. "Vores langsigtede mål er at montere denne radarenhed på en drone og flyve den hen over katastrofestedet. Dette ville gøre søgninger hurtigere og mere effektive selv i områder, der strækker sig over forskellige hektarer."

Flere sendere og modtagere muliggør forskellige udsigtspunkter

I grundlæggende termer, radarenheden fungerer ved at udsende bølger. En del af hver bølge reflekteres af affaldet, men noget af bølgen passerer gennem murbrokkerne og reflekteres af mennesker og alt andet, der er begravet under det. Afstanden til et objekt beregnes ved at måle, hvor lang tid signalet tager om at vende tilbage til detektoren i radarsystemet. Hvis det objekt bevæger sig – selvom det blot er en begravet persons hud, der stiger og falder med et par hundrede mikrometer for hvert hjerteslag – ændrer dette signalets fase. Det samme gælder for de små bevægelser, som deres vejrtrækning forårsager. Folk tager typisk ikke vejret mere end 10 til 12 gange i minuttet, mens hjertet i gennemsnit slår 60 gange i minuttet, så det er relativt enkelt at skelne mellem disse forskellige signalændringer ved hjælp af algoritmer. Forskerne kan også fastslå præcis, hvor den begravede befinder sig.

Dette er gjort muligt af en speciel type radar kendt som MIMO, som står for multiple input, flere output. MIMO-radarer bruger flere sendere og modtagere til at opsætte forskellige "udsigtspunkter", som derefter kan bruges til at identificere det nøjagtige sted, hvor paramedicinere skal grave efter overlevende.

Algoritmen registrerer uregelmæssige hjerteslag

Det unikke ved denne teknologi er dens kombination af mobilitet og nøjagtig detektion af menneskers vitale tegn. Mobilitetsfordelen refererer generelt til eksempler som at montere enheden på en drone og flyve den over katastrofestedet, men det er også muligt at vende dette princip på hovedet. Opsæt systemet på et fast sted, for eksempel, og den kan bruges til at opdage de vitale tegn på mennesker, der bevæger sig rundt tæt på radaren. Der er en række situationer, hvor dette kan være nyttigt, som at yde førstehjælp til et stort antal ofre i en sportshal efter et jordskælv. I dette tilfælde, radarenheden kunne bruges til at registrere vitale tegn og tildele dem til hver enkelt person for at afgøre, hvem der har det mest presserende behov for assistance. I dette eksempel, Algoritmen fokuserer primært på at registrere ændringer, såsom om en persons hjerte slår uregelmæssigt, eller om en patient trækker vejret meget hurtigt. Radarsystemet kan skelne de enkelte signaler og vise dem separat. Nøjagtigheden er også høj, med enheden, der måler pulsfrekvenser med 99 procents nøjagtighed sammenlignet med aflæsninger taget ved hjælp af bærbare pulsmålere. Mere forskning er stadig nødvendig for at bruge radaren til at finde mennesker begravet under murbrokker, men forskere har allerede gjort betydelige fremskridt med at opdage vitale tegn tæt på det stationære radarsystem, med succes afprøve det på afstande på op til 15 meter. Det næste skridt hen imod et levedygtigt produkt ville være at gennemføre en verifikationsundersøgelse med en partner på den medicinske arena.

Når radarsystemet har opnået en positiv evaluering baseret på tilstrækkelige data, det kan derefter gå ind i en certificeringsproces med interesserede industripartnere. Det vil formentlig tage omkring to år mere, før udviklerne skaber et produkt, der er nøjagtigt nok til at detektere nedgravede ofre pålideligt i vanskelige scenarier såsom jord eller beton og egnet til UAV-baserede applikationer. Fraunhofer FHR vil fortsætte sin forskning på dette område for at nå dette ambitiøse mål.