SIEMENS

Berlin 2020: Luise Müller will trotz ihrer 80 Jahre und einer leichten Herz-Kreislauf-Erkrankung nicht in ein Pflegeheim ziehen. Auf eine gewisse Sicherheit möchte sie allerdings auch nicht verzichten. Sie trägt am Oberarm eine Bandage mit Sensoren, die ihren Puls, die Sauerstoffsättigung im Blut und andere Vitaldaten messen und an eine Armbanduhr melden. Deren Funkchip überträgt die Daten an den medizinischen Kommunikationsknoten, die Med-I-Box, in ihrer Wohnung. Die wiederum ist über Internet mit dem telemedizinischen Zentrum der Charité-Klinik verbunden. Bei einem Notfall – etwa einem auffälligen Pulswert – bekommt Luise Müller sofort Hilfe. Das Beste daran: Sie fühlt sich nicht überwacht, sondern vergisst die Geräte nahezu, weil alles automatisch abläuft.

Technisch ist das machbar, doch in der Kombination noch nicht umgesetzt. Sie ist das Ziel von Experten bei Siemens Corporate Technology (CT) in Berlin und München. Sie arbeiten im Projekt Smart Senior – intelligente Dienstleistungen für Senioren, das von 2009 bis 2012 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 25 Mio. € gefördert wird. Weitere 18 Millionen kommen aus der Wirtschaft, fünf davon von Siemens. „Mit Ärzten haben wir drei Anwendungsszenarien für ältere Menschen entwickelt“, sagt Dr. Daniel Reznik, Leiter der Hardware-Entwicklung bei CT in Berlin. Das Spektrum reiche von Gesunden bis zu Schmerz- und Dialyse-Patienten. „Derzeit gibt es noch keine Sensorik, die die Anforderungen aller Szenarien abdeckt. Auch müssen Medizingeräte eingebunden werden, die reibungslos zusammenarbeiten und einfach zu bedienen sind“, beschreibt der Physiker die Herausforderung.

In Kooperation mit den Siemens-Kollegen und externen Partnern entwickelt Reznik unterschiedliche Geräte, die je nach Schwere der Erkrankung kombiniert werden können. Reznik rechnet mit ersten Prototypen Mitte 2011. Darunter eine spezielle Armbanduhr, die Menschen zu Hause und – in Kombination mit einem Smartphone auch unterwegs – lokalisieren kann. Sie verfügt über einen Lagesensor, der Beschleunigungen messen kann. Dieser Sensor zeichnet zunächst typische Bewegungsmuster wie Laufen, Treppensteigen oder Liegen auf. Diese Daten werden auf dem häuslichen Kommunikationsknoten für nicht-medizinische Daten, der so genannten AAL-Box (Ambient Assisted Living), hinterlegt. Da die Armbanduhr über WLAN ständig mit dieser Box verbunden ist, kann die aktuelle Bewegungsintensität mit der gespeicherten verglichen werden. Beispielsweise kann so eine Ohnmacht erkannt werden, wenn der Senior im Schlaf keine der üblichen Mikrobewegungen mit den Armen mehr macht.

Für die Armbanduhr wird bei CT in München derzeit eine erste Sensorplattform mit einem Lagesensor, einem OLED-Display und einem WLAN-Funkprozessor gebaut. „Wir nutzen einen extrem stromsparenden Funkstandard“, sagt Dr. Asa MacWilliams, der die Software-Entwicklung leitet. „Der Chip wird so programmiert, dass er die meiste Zeit ausgeschaltet bleibt und nur wenige Millisekunden lang für die Übertragung der Vitaldaten aktiv ist.“ Für die Überwachung von Schmerzpatienten wird die Armbanduhr mit einem Pulsoxymeter kombiniert, das die Temperatur, den Puls und die Sauerstoffsättigung über die Absorption von rotem und infrarotem Licht im Blut messen kann. CT-Forscher in Berlin entwickeln dafür das Smart Pflaster, das wie eine Bandage am linken Oberarm getragen wird. Es besteht aus einer flexiblen Folie mit integriertem optischen Sender und Empfänger sowie der Auswerteelektronik, ist so groß und flach wie eine Kreditkarte und verbraucht so wenig Strom, dass es mit einer Lithium-Polymer-Folienbatterie 100 Stunden betrieben werden kann.

Auch arbeiten die Berliner Forscher an Algorithmen für die Signalaufbereitung und -übertragung der Daten. So wird etwa der Pulswert vom Smart Pflaster zur Armbanduhr über Körperfunk übermittelt. Dabei wird die Leitfähigkeit der Haut genutzt. „Zwar ist die Reichweite wegen des hohen Widerstands der Haut stark begrenzt, aber für die Übertragung zwischen Oberarm und Handgelenk und die geringen Datenraten genügt sie“, sagt Stefan Nerreter, Experte für Optoelektronik. Im Vergleich zu WLAN ist diese Lösung einfacher und sicherer.

Übergreifende Sicherheit. Alle gesammelten Daten unterliegen, da personenbezogen, dem Datenschutz. „Wir entwickeln eine übergreifende Sicherheitsarchitektur, die die Anforderungen des Datenschutzes sowohl von den Sensor- zu den Kommunikationsknoten wie auch vom lokalen Netz zu Hause bis zu den Servern im telemedizinischen Zentrum umsetzt“, sagt Dr. Fabienne Waidelich von CT in München, die sich um die Datensicherheit kümmert. Auch die Zugriffskontrolle wird exakt geregelt und protokolliert. Waidelich betont, dass es auch darum gehe, Daten möglichst sparsam zu erheben und die Hoheit der Nutzer über ihre medizinischen Messwerte stets zu gewährleisten.

Dabei müssen die Geräte intuitiv leicht zu bedienen sein. „Die spezifischen Anforderungen der Nutzer stehen im Zentrum der Entwicklung einheitlicher Bedienoberflächen“, sagt die Usability-Expertin Dr. Ines Steinke. Sie setzt auf multimodale Konzepte: Im Notfall können Senioren entweder über den Notfallknopf am Armband Hilfe holen oder durch direktes Sprechen mit dem telemedizinischen Zentrum, wobei das Smartphone zur Freisprechanlage wird. Bis Mitte 2011 wird bei CT in Berlin ein Demonstrationslabor aufgebaut. Dort sollen Studenten die körpernahe Sensorik testen, bis hin zum Datentransfer an die Berliner Charité.

Zudem wird die Technik mit gesunden älteren Menschen in 35 Wohnungen der Potsdamer Wohnungsverwaltungsgesellschaft Gewoba getestet. Die Siemens-Experten sind davon überzeugt, dass Hilfsmittel wie die Armbanduhr oder das Smart Pflaster in Kombination mit einer altersgerechten Kommunikationsinfrastruktur in 20 Jahren aus dem Alltag älterer Menschen nicht mehr wegzudenken sein werden. Als fast unsichtbare Systeme werden sie den Senioren helfen, länger selbstständig zu Hause zu leben, sich sicherer zu fühlen und mobil bleiben zu können.