Internet der Dinge: Flexible Plattform für drahtlose Sensornetze entwickelt Genau so, wie es in der Klinik gefordert ist - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Internet der Dinge: Flexible Plattform für drahtlose Sensornetze entwickelt

Genau so, wie es in der Klinik gefordert ist

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Sensornetze ermöglichen das Zusammenwachsen von digitaler und realer Welt, das so genannte Internet der Dinge. In vielen Einzellösungen dringt es in den klinischen Bereich vor. Eine neue Plattform bietet besonders anpassungsfähige Lösungen.

Trendbegriffe wie das „Internet der Dinge“ oder „Cyber Physical Systems“ sind vielfach im Gespräch: Tatsächlich werden drahtlose Sensornetze, die technologische Grund- lage dieser Ideen, heute schon in vielen Bereichen eingesetzt, wenn auch oft versteckt und unter anderen Bezeichnungen. Beispiele dafür sind die Erfassung von Vitalparametern, die Lokalisierung von Demenzkranken, die Unterstützung von Rettungskräften im Katastrophenfall oder die Schlafforschung.

Dabei geht es vereinfacht gesagt um Objekte, die in einem Netzwerk miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten. Der Kommunikation zwischen den einzelnen Funkknoten und den dafür notwendigen Protokollen kommt dabei eine wichtige Rolle zu. Einige Industriestandards für drahtlose Sensornetze sind bereits am Markt vorhanden. Diese decken aber oft nur einen Teilaspekt ab oder sind auf spezielle Anwendungsfälle ausgerichtet.
In einer Kooperation zwischen der Amber Wireless GmbH, Trier, dem Coburger Fraunhofer-Anwendungszentrum Drahtlose Sensorik und dem Nürnberger Standort des Fraunhofer IIS wurde nun eine Sensornetztechnologie entwickelt, die eine äußerst anpassbare Protokollsoftware bietet. Damit lassen sich Lösungen individuell auf verschiedene Anwendungen im medizinischen Bereich zuschneiden.
Die Basis dafür ist die am Fraunhofer IIS entwickelte S-Net-Technologie, die ihre Praxistauglichkeit schon in einer Reihe von Projekten unter Beweis gestellt hat. So wurde im Projekt Opal-Health durch die Überwachung und Lokalisierung von Betriebsmitteln und Inventar in Kliniken und Krankenhäusern das Potenzial für ein optimiertes Gerätemanagement mit geringeren Suchzeiten und Sicherheitsbeständen gezeigt. Die Patientenlogistik wiederum stand im Mittelpunkt von Olog-Pat: Durch das Lokalisieren von Patienten konnten der Patientenpfad und die Wartezeiten ermittelt werden, und es ließ sich eine verbesserte Behandlungskette erarbeiten.
Interessant sind solche Ansätze, da Kliniken heute einer Reihe von Anforderungen gegenüberstehen, die sich mit drahtlosen Sensornetzen beziehungsweise intelligenten Objekten im Internet der Dinge meistern ließen: Der Kostendruck steigt, mehr Sicherheit wird gefordert, Gerätebestände sollen reduziert und die Auslastung der Behandlungs- und Untersuchungsräume verbessert werden.
Die einzelnen Sensorknoten der S-Net-Sensornetze können in diesen Projekten im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien aktiv und bidirektional kommunizieren. Das Aktivieren durch ein Lesegerät wie bei RFID ist nicht erforderlich. Durch eine verteilte Anwendungslogik können die Sensorknoten vielmehr eigenständig agieren, drahtlos vernetzt Informationen sammeln und so intelligente Objekte im Internet der Dinge sein. Die Weiterleitung der Daten von Sensorknoten zu Sensorknoten erlaubt dabei, auch große Areale abzudecken. Die Selbstorganisation wiederum ermöglicht Netze ohne Wartung und mit flexibler Installation. Die individuelle Gestaltung von Energieverbrauch, Reaktivität und Datendurchsatz erlaubt projektspezifische Lösungen, die sich durch geringen Konfigurations- und Wartungsaufwand und hohe Robustheit auszeichnen.
„Durch die Entwicklung von S-Net erweitern sich die Möglichkeiten, wie Objekte und zentrale Systeme über drahtlose Sensornetze interagieren können“, sagt Jürgen Hupp, Abteilungsleiter am Fraunhofer IIS. Mit dem S-Net-Protokoll könnten auch neue Geräte für das Internet der Dinge fit gemacht oder vorhandene Geräte nachgerüstet werden. Das Programmierkonzept S-Net Smart Applications ermöglicht durch eine Programmierung auf hohem Abstraktionsgrad zudem, individuelle Anwendungen auf dem Sensorknoten einfach umzusetzen.
Mit der Integrations- und Anwendungsplattform IAP, die am Fraunhofer IIS entwickelt wurde, können darüber hinaus S-Net und weitere Technologien an bestehende IT-Systeme angebunden werden. Die Plattform unterstützt die wichtigsten am Markt erhältlichen Technologien und IT-Systeme und beachtet die relevanten Standards. Durch situationsangepasste Sicherheitsmechanismen wird sie den unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen gerecht werden.
Im Klinikalltag lässt sich damit eine Menge erreichen. Bei medizinischen Geräten sind geringere Sicherheitsbestände möglich, und das Personal muss weniger nach medizinischen Geräten suchen. Wird die Kühlkette unterbrochen, erzeugt das System eine Meldung, und so eine sichere Informationslage verhindert, dass teure Blutkonserven entsorgt werden müssen. Die Raumbelegung lässt sich mit weniger Aufwand koordinieren, und es lassen sich Verwechslungen vermeiden. Behandlungs- und Untersuchungsräume können besser ausgelastet werden, die Wartezeit der Patienten wird reduziert und die Patientenlogistik durch aktuelle Rauminformationen verbessert.
„Unser Ziel ist es, Produkte auf Basis der S-Net-Technologie in enger Zusammenarbeit mit Kliniken und Versorgungszentren zu entwickeln und zusammen mit Amber Wireless auf den Markt zu bringen“, sagt dazu Prof. Thomas Wieland vom Fraunhofer-Anwendungszentrum in Coburg.
Karin Loidl Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Standort Nürnberg
Weitere Informationen Über die Kooperationspartner: www.amber-wireless.de www.iis.fraunhofer.de (Suchbegriff Anwendungszentrum)

Die Partner
Durch ihre Kooperation wollen die Mitarbeiter im Team des Fraunhofer IIS, von Amber Wireless und vom Fraunhofer-Anwendungszentrum Drahtlose Sensorik Produkte auf Basis der S-Net-Technologie entwickeln. Das Anwendungszentrum arbeitet dabei in enger Abstimmung mit Kunden wie Kliniken und Versorgungszentren, um die perfekte individuelle Lösung zu finden. Die Ingenieure bei Amber Wireless bieten die passende Hardware, und das Unternehmen wird die Produkte schließlich auf den Markt bringen.

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