Sensor im Armband schützt Senioren vor dem Austrocknen

Ein Sensorsystem im Armband soll Senioren zukünftig warnen, falls sie zuwenig trinken. Hinter den komplexen Algorithmen, die Trinkbewegungen erkennen, stecken Studenten aus Frankfurt. Sie nehmen es nicht hin, dass es noch kein Messsystem gibt, das vor der lebensgefährlichen Dehydration schützt.

Dehydration führt besonders bei älteren Menschen zu abnehmender Leistungsfähigkeit, schlimmstenfalls sogar zum Tod. Das Sensorsystem soll ihr Trinkverhalten in Zukunft überwachen.

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Die Studierenden des interdisziplinären Master-Studiengangs barrierefreie Systeme (BaSys) entwickeln das System. Ein Sensor, den die Senioren als Uhr oder Armband am Handgelenk tragen sollen, misst dabei die Armbewegungen. Er zeichnet auf, wie häufig jemand die Hand mit einem Glas zum Mund führt. Durch den Winkel des Trinkgefäßes zum Mund und die Dauer der Bewegung schätzt das System ab, wie viel getrunken wird.

Software identifiziert Trinkbewegungen

Der Sensor unterscheidet aber auch die Bewegungen beim Trinken von ähnlichen wie denen beim Rauchen. „Um hier differenzieren zu können, haben wir zunächst charakteristische Armstellungen ermittelt, wie den Startpunkt – Griff nach einem Trinkgefäß – und den Zielpunkt – Ansatz des Trinkgefäßes an den Mund“, erklärt Robert Michalik, Elektrotechniker in der interdisziplinären Studierendengruppe. „Folgen beide Armstellungen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne aufeinander, kann bereits ein Trinkvorgang angenommen werden.“ Insgesamt haben die Studenten fünf Messdaten zur Identifikation genutzt: beide Armstellungen, Reihenfolge, maximaler Zeitabstand sowie das Ergebnis aus einem Vergleich mit einer Musterbewegung. Werden alle fünf Daten erkannt, identifiziert der Algorithmus eine Trinkbewegung.

Für das Projekt nutzen die Studenten eine handelsübliche Armbanduhr mit einem programmierbaren Mikrocontroller und einem Beschleunigungssensor. Die Analyse der Messdaten machten sie auf einem Rechner, künftig soll das aber das Messgerät selbst übernehmen. Das Gerät wird außerdem am Anfang eine Lernphase durchlaufen müssen. „Unsere Tests haben gezeigt, wie individuell ein solcher Trinkbewegungs-Algorithmus ausfallen kann. Bei jedem Nutzer müsste es somit eine Einlernphase geben, in der er mehrmals den Trinkvorgang wiederholt“, so Michalik.

Dehydrationsgefahr ist bei Älteren besonders groß

Ausgangspunkt der Forschungen war die Feststellung, dass es für ältere Menschen derzeit kein Messgerät gibt, das misst, wie viel Flüssigkeit sie aufnehmen. Die Gefahr auszutrocknen, ist aber bei ihnen besonders hoch. Zu wenig Flüssigkeit bedeutet: eingeschränkte körperliche und geistige Leistungsfähigkeit. Im schlimmsten Fall kann der Flüssigkeitsmangel zum Tod führen. „Wir stellten uns die Frage, ob über ein benutzerspezifisches Trink-Armbewegungsmuster auf eine bestimmte Trinkmenge geschlossen werden kann“, sagt Sylvia Rohrbach, Sozialarbeiterin in der interdisziplinären Projektgruppe des BaSys-Studiengangs.