Neue Radartechnologie 06.10.2020, 07:00 Uhr

Verschüttete schneller finden – Überlebenschancen erhöhen

Bei Lawinenunglücken oder Erdbeben zählt jede Sekunde. Wie sich die Chancen von Opfern deutlich verbessern, zeigen Fraunhofer-Ingenieure mit einer neuen, tragbaren Radar-Technologie.

Erdbeben im japanischen Iwate, 2008. Mit modernen Radar-Technologien lassen sich Überlebende schneller finden.
Foto: Panthermedia.net/yoshiyayo

Erdbeben im japanischen Iwate, 2008. Mit modernen Radar-Technologien lassen sich Überlebende schneller finden.

Foto: Panthermedia.net/yoshiyayo

Am 24. Januar 2020 bebte die Erde 30 Kilometer südwestlich von Elazığ in der Türkei. Bei diesem bislang stärksten Erdbeben in 2020 kamen 41 Menschen ums Leben und zirka 1.600 wurden verletzt. Zahlreiche Gebäude stürzten ein, und es gab vor Ort zu wenig schweres Gerät. Für Hilfskräfte stellte sich die Frage: Wo sollten sie mit der Suche nach Überlebenden beginnen? Ähnliche Schwierigkeiten gibt es bei Lawinenunglücken, und nicht immer sind Rettungshunde zur Stelle. Hinzu kommt: Oft müssen große Areale abgesucht werden, was Zeit kostet.

Wie sich die Chancen von Überlebenden erhöhen lassen, zeigen Ingenieure am Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR. „Wir haben ein mobiles Radargerät entwickelt, das Puls und Atmung verschütteter Personen bestimmen und sie auf diese Weise orten kann“, berichtet Reinhold Herschel vom Fraunhofer FHR. Er hofft: „Langfristig könnte eine Drohne, ausgerüstet mit dem Radargerät, die Unglücksstelle abfliegen.“ So könne man selbst hektargroße Bereiche absuchen.

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Mathematik rettet Menschen aus Seenot

Mit Radargeräten Opfer aufspüren

Zum Hintergrund: Bekanntlich sendet beim Radar (Radio detecting and ranging) ein Sender elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich aus. Ihre Reichweite ist größer als etwa bei Schallwellen. Außerdem durchdringen die Wellen feste Strukturen wie Schnee oder Gebäudeteile. Teile der Welle werden beispielsweise von Gebäudetrümmern reflektiert, andere Teile dringen aber auch durch die zerstörten Strukturen.

Befindet sich im Inneren ein Mensch, wird die Strahlung an ihm reflektiert. Damit gelingt es, Opfer zu lokalisieren. Entfernungen lassen sich anhand der Zeiten, die ein Signal vom Sender bis zum Empfänger braucht, ermitteln. Auch den Ort, an dem sich ein Verschütteter befindet, kann recht präzise angegeben werden. Möglich ist das durch sogenannte MIMO-Radare. Die Abkürzung steht für Multiple Input / Multiple Output. Solche Geräte haben mehrere Sender und Empfänger. Durch unterschiedliche Winkel gelingt es, die Position eines Verschütteten genau zu bestimmen.

Die Fraunhofer-Forscher gehen noch einen Schritt weiter. Mit ihrer Technologie lässt sich herausfinden, ob ein georteter Mensch noch lebt. Das kann sich vor allem bei begrenzten Kapazitäten vor Ort als hilfreich erweisen.

Rettungskräfte ohne GPS orten

Lebenszeichen auf die Entfernung erkennen

Ist ein Mensch verschüttet, aber noch am Leben, bewegt er sich, selbst wenn er bewusstlos sein sollte. Das können unwillkürliche Bewegungen des Körpers sein. Auch der Brustkorb hebt und senkt sich beim Atmen. Oder der Herzschlag führt aufgrund des Pulses zu Bewegungen der Haut, wenn Blutgefäße direkt darunter liegen.

Wie die Fraunhofer-Wissenschaftler herausfanden, reichen schon Änderungen der Lage im Bereich weniger hundert Mikrometer aus, um einen Effekt auf die Radarstrahlen zu haben. Genauer gesagt verändert sich die Phase des Signals. Mit den verwendeten Algorithmen ist es sogar gelungen, diverse Muster zu unterscheiden. Das menschliche Herz schlägt im Normalfall 60 Mal pro Minute, während man zehn- bis zwölfmal pro Minute atmet.

Großanfall von Verletzten: Wer muss schnell behandelt werden? 

Die Ingenieure sehen für ihr neues Radarsystem aber noch eine weitere Verwendungsmöglichkeit. Bei Katastrophen wie Bus- oder Bahnunglücken kann es zu einem Großanfall von Verletzten kommen. Vielleicht ist niemand eingeklemmt. Aber Menschen sind nach einem Schock in Panik und laufen davon. Manche sind unverletzt, andere haben schwere Blessuren erlitten.

Mit dem Gerät ist es Forschern nicht nur gelungen, Lebenszeichen von Menschen in einem gewissen Umkreis zu detektieren, sondern auch zu analysieren. Wer braucht etwa aufgrund von Problemen bei der Atmung oder aufgrund von Herzrhythmusstörungen besonders schnell Hilfe? Aus den Radarsignalen kann man mit dem Algorithmus einzelne Komponenten isolieren und analysieren.

Vom Labor in die Anwendung

Wie geht es weiter? Um das Radar zur Suche für Verschüttete einzusetzen, sind noch weitere Tests bis hin zur Zertifizierung erforderlich. Das kann bis zu zwei Jahre dauern. Ziel der Ingenieure ist, ihr System per Drohne über Krisengebieten fliegen zu lassen. Die Daten gelangen an ein mobiles Bodenteam, das Verletzte dann befreit und medizinisch versorgt.

Beim anderen Projekt, der Erkennung von Vitalparametern, sind die Fraunhofer-Ingenieure schon weiter. Sie haben bei Tests gezeigt, dass solche Daten bei sich bewegenden Personen in einem Abstand von bis zu 15 Metern möglich sind. Dabei handelte es sich jedoch um gesunde Menschen. Eine Bestätigung in medizinischem Zusammenhang, also bei verschiedenen Funktionsstörungen, steht noch aus.

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Ein Beitrag von:

  • Michael van den Heuvel

    Michael van den Heuvel hat Chemie studiert. Unter anderem arbeitet er für Medscape, DocCheck, für die Universität München und für pharmazeutische Fachmagazine. Seit 2017 ist er selbstständiger Journalist und Gesellschafter von Content Qualitäten. Seine Themen: Chemie/physikalische Chemie, Energie, Umwelt, KI, Medizin/Medizintechnik.

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