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GUARDIAN

Mehr Lebensqualität und Sicherheit für pflegebedürftige Menschen: Innovative berührungslose Überwachung von Vitalparametern

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: GUARDIAN

Projektstart: 1. Januar 2017
Akronym: GUARDIAN
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt

Abstract

Motivation

In der Pflege schwerkranker Menschen ist die Erfassung von Atmung und
Herzschlag zur Krisenerkennung ein wichtiges Hilfsmittel. Die bisher
hierfür notwendige Ableitung über Elektroden und Kabel ist störanfällig
und schränkt Pflegebedürftige in ihrer Selbstbestimmung und
Lebensqualität ein. Das Projekt GUARDIAN soll die berührungslose und kontinuierliche Erfassung von Vitalparametern ermöglichen.

Ziel und Vorgehen

In GUARDIAN wird die berührungslose Erfassung der
Vitalparameter aus mehreren Metern Entfernung mittels eines multimodalen
Hochfrequenzsensors entwickelt. Hierfür wird ein schwaches
elektromagnetisches Hochfrequenzsignal ausgesandt und dessen Veränderung
analysiert. Aufgrund der hohen Distanzauflösung können Bewegungen, die
Atmung und Herzschlag hervorrufen, aus dem Messsignal extrahiert und
analysiert werden. Dabei sind überlagerte Bewegungsartefakte zu
kompensieren. GUARDIAN wird somit ermöglichen, Beschwerden wie Schmerzen
und Luftnot sowie Gesundheitskrisen wie Herzrhythmusstörungen und
Herzkreislaufstillstand umgehend und automatisiert zu erkennen.
Gleichzeitig sollen die ethischen, rechtlichen und sozialen Fragen des
Verfahrens sowie dessen Auswirkungen auf die Palliativ- und
Intensivpflege, Pflegebedürftige, Pflegefachkräfte und Angehörige
intensiv untersucht werden.

Innovation und Perspektiven

Durch den Einsatz der Sechstor-Interferometrie als neues Konzept werden
alle Körperbewegungen mit bisher nicht erreichter Distanzauflösung im
Mikrometerbereich berührungslos aus bis zu mehreren Metern Abstand
erfasst und Atmung sowie Herzschlag extrahiert. Die Konsortialpartner
sehen in der zu entwickelnden Technologie ein hohes Potential beim
Gesundheits- und Beschwerdemonitoring Pflegebedürftiger in
Krankenhäusern, allerdings auch im ambulanten Bereich in Pflegeheimen
und zuhause.

Filmclip:

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Presse:

  • Radar statt Stethoskop? (idw – Informationsdienst Wissenschaft)
  • Radar kann Herztöne messen (Deutsches Ärzteblatt)
  • Mobiles Radar ersetzt das Stethoskop (Heise)
  • Stethoskop: Gerät oder Geschmeide? (DocCheck News)
  • Can Radar Replace Stethoscopes (MedicalDesign & Outsourcing)
  • Can radar replace stethoscopes? (EurekAlert!)

Publikationen

2022

  • Michler F.:
    Dauerstrich-Radarverfahren zur berührungslosen Detektion menschlicher Vitalparameter im 24-GHz-ISM-Band
    München: Dr. Hut Verlag, 2022
    ISBN: 978-3-8439-5063-3
    URL: https://www.dr.hut-verlag.de/978-3-8439-5063-3.html
    BibTeX: Download
  • Michler F., Neugebauer M., Scheiner B., Weigel R., Lurz F.:
    Digital Frequency Control Loop for Continuous-Wave and Stepped-Frequency Radars
    2022 IEEE Topical Conference on Wireless Sensors and Sensor Networks (WiSNeT) (Las Vegas, NV, 16. Januar 2022 - 19. Januar 2022)
    DOI: 10.1109/WiSNet53095.2022.9721354
    BibTeX: Download
  • Michler F., Scheiner B., Weigel R., Lurz F.:
    Noise Analysis for Six-Port Radars with Schottky Diode Detectors
    2022 IEEE/MTT-S International Microwave Symposium (IMS) (Denver, CO, 19. Juni 2022 - 24. Juni 2022)
    DOI: 10.1109/IMS37962.2022.9865373
    BibTeX: Download

2021

  • Shi K., Steigleder T., Schellenberger S., Michler F., Malessa A., Lurz F., Rohleder N., Ostgathe C., Weigel R., Kölpin A.:
    Contactless analysis of heart rate variability during cold pressor test using radar interferometry and bidirectional LSTM networks
    In: Scientific Reports 11 (2021)
    ISSN: 2045-2322
    DOI: 10.1038/s41598-021-81101-1
    URL: https://www.nature.com/articles/s41598-021-81101-1
    BibTeX: Download

2020

  • Michler F., Schönhärl S., Schellenberger S., Shi K., Scheiner B., Lurz F., Weigel R., Kölpin A.:
    An Automatic Gain and Offset Control Circuit for DC-Coupled Continuous-Wave Radar Systems
    2020 IEEE/MTT-S International Microwave Symposium (IMS) (Los Angeles, 4. August 2020 - 6. August 2020)
    DOI: 10.1109/IMS30576.2020.9223859
    BibTeX: Download
  • Michler F., Shi K., Schellenberger S., Lenhard T., Dassel F., Scheiner B., Lurz F., Weigel R., Kölpin A.:
    A Radar-Based Vital Sign Sensing System for In-Bed Monitoring in Clinical Applications
    German Microwave Conference 2020 (Cottbus, 9. März 2020 - 11. März 2020)
    BibTeX: Download
  • Michler F., Shi K., Schellenberger S., Scheiner B., Lurz F., Weigel R., Kölpin A.:
    On the Impact of System Nonlinearities in Continuous-Wave Radar Systems for Vital Parameter Sensing
    IEEE Topical Conference on Wireless Sensors and Sensor Networks (WiSNet) (San Antonio, TX, 26. Januar 2020 - 29. Januar 2020)
    DOI: 10.1109/WiSNeT46826.2020.9037603
    BibTeX: Download
  • Shi K., Schellenberger S., Will C., Steigleder T., Michler F., Fuchs J., Weigel R., Ostgathe C., Koelpin A.:
    A dataset of radar-recorded heart sounds and vital signs including synchronised reference sensor signals.
    In: Scientific Data 7 (2020)
    ISSN: 2052-4463
    DOI: 10.1038/s41597-020-0390-1
    BibTeX: Download

2019

  • Michler F., Shi K., Schellenberger S., Scheiner B., Lurz F., Weigel R., Kölpin A.:
    Pulse Wave Velocity Detection Using a 24 GHz Six-Port Based Doppler Radar
    IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS) (Orlando, FL, 20. Januar 2019 - 23. Januar 2019)
    DOI: 10.1109/RWS.2019.8714521
    BibTeX: Download
  • Michler F., Shi K., Schellenberger S., Steigleder T., Malessa A., Hameyer L., Neumann N., Lurz F., Ostgathe C., Weigel R., Kölpin A.:
    A Clinically Evaluated Interferometric Continuous-Wave Radar System for the Contactless Measurement of Human Vital Parameters
    In: Sensors 19 (2019), Art.Nr.: 2492
    ISSN: 1424-8220
    DOI: 10.3390/s19112492
    URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/19/11/2492
    BibTeX: Download
  • Michler F., Weigel R., Kölpin A.:
    Radar-Based Vital Sign Monitoring
    International Microwave Symposium (IMS) (Boston, MA, 2. Juni 2019 - 7. Juni 2019)
    BibTeX: Download
  • Schellenberger S., Shi K., Michler F., Lurz F., Weigel R., Kölpin A.:
    Respiration Extraction from Radar Heart Sound Measurements
    International Engineering in Medicine and Biology Conference (Berlin, 23. Juli 2019 - 27. Juli 2019)
    DOI: 10.1109/EMBC.2019.8857925
    BibTeX: Download
  • Shi K., Schellenberger S., Michler F., Steigleder T., Malessa A., Lurz F., Ostgathe C., Weigel R., Kölpin A.:
    Automatic Signal Quality Index Determination of Radar-Recorded Heart Sound Signals Using Ensemble Classification
    In: IEEE Transactions on Biomedical Engineering (2019)
    ISSN: 0018-9294
    DOI: 10.1109/TBME.2019.2921071
    URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8731709
    BibTeX: Download
  • Shi K., Schellenberger S., Weber L., Wiedemann JP., Michler F., Steigleder T., Malessa A., Lurz F., Ostgathe C., Weigel R., Kölpin A.:
    Segmentation of Radar-Recorded Heart Sound Signals Using Bidirectional LSTM Networks
    41st IEEE International Engineering in Medicine and Biology Conference (Berlin, 23. Juli 2019 - 27. Juli 2019)
    DOI: 10.1109/EMBC.2019.8857863
    URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8857863
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2018

  • Michler F., Scheiner B., Lurz F., Weigel R., Kölpin A.:
    A Planar 24 GHz Switched-Beam Antenna Based on PIN Diodes for Remote Sensing Applications
    2018 Asia-Pacific Microwave Conference (Kyoto, 6. November 2018 - 9. November 2018)
    DOI: 10.23919/APMC.2018.8617541
    BibTeX: Download
  • Schellenberger S., Shi K., Steigleder T., Michler F., Lurz F., Weigel R., Kölpin A.:
    Support Vector Machine-Based Instantaneous Presence Detection for Continuous Wave Radar Systems
    2018 Asia-Pacific Microwave Conference (Kyoto, 6. November 2018 - 9. November 2018)
    DOI: 10.23919/APMC.2018.8617181
    BibTeX: Download
  • Shi K., Schellenberger S., Steigleder T., Michler F., Lurz F., Weigel R., Kölpin A.:
    Contactless Carotid Pulse Measurement Using Continuous Wave Radar
    2018 Asia-Pacific Microwave Conference (Kyoto, 6. November 2018 - 9. August 2018)
    BibTeX: Download
  • Shi K., Will C., Steigleder T., Michler F., Weigel R., Ostgathe C., Kölpin A.:
    A Contactless System for Continuous Vital Sign Monitoring in Palliative and Intensive Care
    2018 Annual IEEE International Systems Conference (SysCon) (Vancouver, Kanada, 23. April 2018 - 26. April 2018)
    DOI: 10.1109/SYSCON.2018.8369507
    BibTeX: Download
  • Shi K., Will C., Weigel R., Kölpin A.:
    Contactless Person Identification Using Cardiac Radar Signals
    2018 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC) (Houston, Texas, 14. Mai 2018 - 17. Mai 2018)
    DOI: 10.1109/I2MTC.2018.8409645
    BibTeX: Download
  • Will C., Shi K., Schellenberger S., Steigleder T., Michler F., Fuchs J., Weigel R., Ostgathe C., Kölpin A.:
    Radar-Based Heart Sound Detection
    In: Scientific Reports (2018), Art.Nr.: 11551
    ISSN: 2045-2322
    DOI: 10.1038/s41598-018-29984-5
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2017

  • Michler F., Lindner S., Lurz F., Erhardt S., Weigel R., Kölpin A.:
    Zero-Bias Schottky Power Detector Design for Six-Port based Radar Systems
    European Microwave Conference (Nürnberg, 8. Oktober 2017 - 13. Oktober 2017)
    DOI: 10.23919/EuMC.2017.8230841
    BibTeX: Download
  • Will C., Shi K., Schellenberger S., Steigleder T., Michler F., Weigel R., Ostgathe C., Kölpin A.:
    Local Pulse Wave Detection using Continuous Wave Radar Systems
    In: IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology 1 (2017), S. 81-89
    ISSN: 2469-7249
    DOI: 10.1109/JERM.2017.2766567
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