BrainEpP
Überprüfung der Anwendbarkeit und Wirksamkeit der berührungslosen Vitalparameterdiagnostik in der Klinik
(Third Party Funds Group – Sub project)
Titel des Gesamtprojektes: Bio-Interferometrie zur Epilepsiediagnostik in der Pädiatrie
Projektstart: 01/12/2019
Akronym: BrainEpP
Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Abstract
Ziel dieses Teilprojektes ist die Erforschung neuer Hardwarekonzepte und Hochfrequenzschaltungen für ein Sechstor-Interferometer zur radarbasierten berührungslosen Erfassung von Vitalparametern. Hierbei werden Vitalparameter adressiert, die möglicherweise eine Verbindung zu epileptischen Anfällen haben. Für den Erfolg des Gesamtverbundprojekts ist die Präzision des Sensorsystems von essentieller Bedeutung, da auf die vom Sechstor-Interferometer bereitstellten primären Daten (zeitlicher Verlauf des Herzschlages) alle weiteren Signalverarbeitungsschritte aufbauen. Zuerst werden daraus die sekundären Daten (Herzfrequenz) extrahiert und anschließend die tertiären Daten (Herzratenvariabilität) berechnet. Im Rahmen des Projektes soll untersucht werden, ob Veränderungen der Herzratenvariabilität im zeitlichen Zusammenhang mit epileptischen Anfällen gezeigt werden können.
Vom Lehrstuhl für Technische Elektronik wird in diesem Teilprojekt deshalb ein hybrides Sechstorsystem entworfen das mit erhöhter Dynamik und stark bündelnden Antennen sowie einer Hardwarekompensation von nichtidealem Verhalten für eine maximale Qualität der Basisbandsignale sorgt. Weiterhin wird untersucht, wie notwendige Kalibrierungs- und Linearisierungsschaltungen bestmöglich in den Hochfrequenzpfad integriert werden können, um eine optimale Analog/Digital-Partitionierung zu erzielen. Mit dem hybriden System können bereits frühzeitig im Projektverlauf Testmessungen durchgeführt werden, deutlich bevor die monolithisch integrierten Mikrowellenschaltungen verfügbar sind. Dies ist für einen zügigen Projektverlauf entscheidend und gewährleistet, dass Erkenntnisse aus dem hybriden System noch während der Laufzeit direkt in den Chipentwurf und in die Radarmodule einfließen. Weiterhin werden innovative Antennenkonzepte mit adaptiver Antennensteuerung untersucht, um eine dynamische Strahlführung und Fokussierung zu ermöglichen. Dabei werden sowohl analoge als auch digitale beamforming Konzepte erforscht, um die spezifischen Anforderungen, die sich insbesondere durch die kindlichen Patientinnen und Patienten ergeben, zu adressieren. Ziel der Untersuchungen ist dabei mögliche Konzepte zu finden die sich auch für eine spätere Chipintegration eignen und entsprechend mit begrenzten Ressourcen in einer kompakten Bauform umgesetzt werden können.
Der Lehrstuhl für Technische Elektronik wird das BrainEpP-Projekt als Basis für weitere wissenschaftlicher Arbeiten nutzen und frühzeitig neue Forschungsprojekte planen, die an die BrainEpP-Aktivitäten anknüpfen. Somit werden langfristig die Kompetenzen des LTE und die Kooperationen mit Firmen gestärkt, die basierend auf der methodischen Forschung nach Projektende bei einer wirtschaftlichen Umsetzung von der Grundlagenforschung hin zu zukünftigen Produkten unterstützt werden. Für die Arbeiten am LTE sind außerdem die wissenschaftliche Veröffentlichung in renommierten internationalen Journalen und auf Konferenzen, sowie die Organisation von Workshops zur Verwertung des im Projekt erworbenen Wissens und der gewonnenen Erfahrung essentiell. Ebenso ist eine Verwertung der Forschungsergebnisse in der Lehre sowie in der Öffentlichkeitsarbeit im Sinne der Wissenschaftskommunikation geplant.