Notruf ohne Knopfdruck

Wenn der Notrufknopf nicht erreichbar ist: Entwicklung einer drahtlosen Rufanlage als assistive Technologie

Masterarbeit „Entwicklung einer drahtlos angesteuerten Rufanlage“ von Ing. Thomas Landauer, BSc wurde im Masterstudiengang Electronic Systems Engineering an der FH Campus Wien verfasst. Die Arbeit beschäftigt sich mit einer konkreten technischen Fragestellung aus dem Bereich assistiver Technologien: Wie kann eine Rufanlage gestaltet werden, wenn Menschen aufgrund körperlicher Einschränkungen herkömmliche Notrufknöpfe nicht bedienen können?

Zusammenfassung

Menschen mit stark eingeschränkter Beweglichkeit der oberen Extremitäten sind im Alltag häufig auf technische Hilfsmittel angewiesen. Laut der European Health and Social Integration Survey leben in Europa viele Millionen Menschen mit dauerhaften Einschränkungen der oberen Gliedmaßen (Eurostat, 2022). Für einen Teil dieser Personengruppe können herkömmliche Rufanlagen problematisch sein, da diese meist voraussetzen, dass ein Knopf gedrückt oder ein Bedienelement aktiv mit der Hand ausgelöst werden kann.

Ziel der Masterarbeit war daher die Entwicklung einer drahtlos angesteuerten Rufanlage, die nicht über einen klassischen Knopf, sondern über einen Temperatursensor ausgelöst wird. Der Sensor erkennt, ob er mit den Lippen oder der Wange berührt wird. Wird ein entsprechender Temperaturunterschied erkannt, wird ein Alarm an ein mobiles Empfangsgerät übertragen. Dadurch soll es betroffenen Personen möglich werden, selbstständig Hilfe zu rufen.

Die Arbeit zeigt, wie technische Entwicklung, assistive Technologien und ein praxisnaher Blick auf den Alltag von Betroffenen miteinander verbunden werden können.

Einführung

Digitalisierung im Gesundheitswesen wird häufig mit elektronischen Gesundheitsakten, Krankenhausinformationssystemen, Telemedizin oder künstlicher Intelligenz verbunden. Ein weiterer wichtiger Bereich ist jedoch die Entwicklung konkreter technischer Hilfsmittel, die Menschen in ihrem Alltag unterstützen. Assistive Technologien können dazu beitragen, Selbstständigkeit, Sicherheit und Teilhabe zu verbessern.

Gerade bei Notrufsystemen wird deutlich, dass technische Lösungen sehr stark an die Fähigkeiten der jeweiligen Nutzerinnen und Nutzer angepasst sein müssen. Ein handelsüblicher Notrufknopf kann für viele Menschen eine einfache Lösung sein. Für Personen, die ihre Arme oder Hände nicht gezielt bewegen können, kann derselbe Knopf jedoch praktisch unerreichbar sein. In solchen Fällen werden alternative Bedienmöglichkeiten benötigt.

Die Masterarbeit von Thomas Landauer setzt genau an dieser Stelle an. Entwickelt wurde ein System, das ohne manuelle Betätigung durch die Hand auskommt und stattdessen auf einen Sensor reagiert, der mit den Lippen oder der Wange erreicht werden kann.

Hintergrund: Assistive Technologien und Rufanlagen

Assistive Technologien umfassen technische Hilfsmittel, die Menschen mit Einschränkungen bei alltäglichen Aktivitäten unterstützen. Dazu zählen einfache mechanische Hilfsmittel ebenso wie elektronische Systeme, Sensoren, Kommunikationshilfen oder digitale Steuerungen. Gerade bei stark eingeschränkter Beweglichkeit können technische Hilfsmittel allerdings nicht beliebig eingesetzt werden, sondern müssen an die individuellen Fähigkeiten der jeweiligen Person angepasst sein.

Bei Menschen mit hoher Querschnittslähmung, beidseitigen Armamputationen oder fortschreitenden neurologischen Erkrankungen wie Amyotropher Lateralsklerose oder Multipler Sklerose kann die Bedienung klassischer Notrufsysteme erschwert oder unmöglich sein (Simon, 2016). Kopf- oder Mundstäbe können zwar eine Möglichkeit sein, erfordern aber Koordination, Übung und eine passende Positionierung. Auch hygienische Aspekte spielen eine Rolle, wenn Hilfsmittel mit Mund oder Lippen bedient werden.

Die in der Masterarbeit entwickelte Lösung verfolgt daher einen anderen Ansatz: Nicht ein mechanischer Tastendruck steht im Mittelpunkt, sondern die Erkennung eines Temperaturunterschieds. Nimmt die betroffene Person den Sensor zwischen die Lippen oder berührt ihn mit der Wange, erkennt das System diese Veränderung und löst einen Alarm aus.

Technische Idee

Das entwickelte System besteht aus einem Basisgerät und einem mobilen Empfangsgerät. Das Basisgerät ist mit einem Temperatursensor verbunden. Dieser Sensor wird so positioniert, dass er von der betroffenen Person mit dem Kopf, den Lippen oder der Wange erreicht werden kann.

Sobald der Sensor eine entsprechende Temperaturänderung erkennt, wird ein Signal verarbeitet und drahtlos an das Empfangsgerät übertragen. Dort wird der Alarm optisch und akustisch ausgegeben. Auch am Basisgerät selbst wird der Alarm angezeigt. Beide Geräte können über Taster quittiert werden.

Für die drahtlose Kommunikation wurden typische Funktechnologien wie WLAN und Bluetooth betrachtet. Da das System batteriebetrieben sein sollte und eine möglichst lange Laufzeit erreichen sollte, war der Energieverbrauch ein wichtiges Auswahlkriterium. Bluetooth Low Energy ist für Anwendungen mit geringem Energieverbrauch geeignet und wird häufig im Umfeld vernetzter kleiner Geräte eingesetzt (Harris et al., 2020; Woolley, 2022). Auch die Reichweite war relevant, da das Empfangsgerät von einer betreuenden Person mitgenommen werden können soll.

Zu den technischen Zielgrößen gehörten unter anderem:

• eine Alarmauslösung innerhalb von 500 Millisekunden nach Sensorkontakt,
• eine optische und akustische Alarmausgabe,
• eine drahtlose Kommunikation über mindestens 100 Meter im Freien,
• eine Akkulaufzeit von etwa ein bis zwei Wochen,
• desinfizierbare Materialien im Bereich des Körperkontakts,
• eine flexible Positionierbarkeit des Sensors,
• kompakte Gehäuseabmessungen,
• möglichst niedrige Materialkosten,
• eine einfache Reproduzierbarkeit der Lösung.

Methodisches Vorgehen

Die Entwicklung erfolgte iterativ über mehrere Prototypen. Zunächst wurden geeignete Sensoren und Mikrocontroller analysiert und ausgewählt. Danach folgten die Schaltungsentwicklung, die Konstruktion der Gehäuse und die Implementierung der Software. Am Ende wurden Verifikation und Validierung des fertig zusammengebauten Prototyps durchgeführt.

Diese Vorgehensweise ist typisch für technische Entwicklungsarbeiten im Bereich Electronic Systems Engineering. Anforderungen werden zunächst definiert, anschließend in technische Lösungen überführt und in mehreren Entwicklungsstufen überprüft und angepasst.

In der Arbeit wurden dabei nicht nur einzelne elektronische Komponenten betrachtet, sondern das Gesamtsystem: Sensorik, Energieversorgung, Funkverbindung, Softwarelogik, Gehäusegestaltung, Bedienbarkeit und Nachbaubarkeit. Die Temperaturmessung selbst beruht auf dem Prinzip, dass Temperatur nicht direkt, sondern über physikalische Wirkungen und geeignete Sensoren erfasst wird (Huhnke, 2006).

Schematische Darstellung der Komponenten des Prototyps (Darstellung aus der Arbeit von Landauer)

Ergebnisse

Im Rahmen der Masterarbeit konnte eine funktionierende drahtlose Rufanlage entwickelt werden. Die definierten Anforderungen an Auslösezeit, Akkulaufzeit, Gehäuseabmessungen und Kommunikationsreichweite wurden erfüllt. Die Alarmauslösung wurde experimentell überprüft. In einer Messung lag die Auslösezeit bei 332,4 Millisekunden und damit unter der Zielvorgabe von 500 Millisekunden.

Auch die Nachbaubarkeit wurde berücksichtigt. Die Rufanlage wurde so entwickelt, dass sie nicht nur als einzelner technischer Prototyp verstanden werden kann, sondern prinzipiell auch von interessierten Personen nachgebaut oder weiterentwickelt werden kann. Die Arbeit enthält dafür Aufbau- und Bedienungsanleitungen sowie Softwarebestandteile.

Nicht vollständig erreicht wurde das Ziel der ursprünglich angesetzten Materialkosten. Als ein Grund wird unter anderem der Bauteilmangel genannt. Dennoch zeigt die Arbeit, dass eine kostengünstige und technisch nachvollziehbare Lösung prinzipiell realisierbar ist.

Bedeutung für die Digitalisierung im Gesundheitswesen

Die Arbeit zeigt einen wichtigen Aspekt der Digitalisierung im Gesundheitswesen: Nicht jede digitale Innovation muss eine große Plattform, ein komplexes KI-System oder eine institutionelle Infrastruktur sein. Auch kleine, konkrete technische Lösungen können einen Beitrag leisten, wenn sie ein reales Problem adressieren.

Im Mittelpunkt steht hier nicht die Digitalisierung um ihrer selbst willen, sondern eine klare Versorgungs- und Alltagssituation: Eine Person soll in der Lage sein, selbstständig Hilfe zu rufen, auch wenn eine klassische manuelle Bedienung nicht möglich ist.

Damit verbindet die Arbeit mehrere Themenfelder: assistive Technologien, digitale und elektronische Hilfsmittel, drahtlose Kommunikation, Sensorik, barrierearme Bedienkonzepte und nutzerorientierte technische Entwicklung.

Gerade im Gesundheitswesen ist diese Verbindung relevant. Technische Systeme müssen nicht nur funktionieren, sondern auch erreichbar, verständlich, hygienisch, sicher und an den Alltag der Nutzerinnen und Nutzer angepasst sein. Für kommerzielle oder institutionelle Rufanlagen wären zusätzlich technische Normen und regulatorische Anforderungen zu beachten, etwa Vorgaben zu Rufanlagen und Alarmsystemen (ZVEI, 2022).

Do-it-yourself als ergänzender Ansatz

Ein besonderer Aspekt der Arbeit ist der Do-it-yourself-Gedanke. Die entwickelte Rufanlage wurde nicht nur als abgeschlossener Prototyp dokumentiert, sondern mit dem Ziel, dass interessierte Personen sie nachbauen oder weiterentwickeln können. Die Software wurde als Firmware für Basis- und Empfangsgerät umgesetzt und gemeinsam mit Aufbau- und Bedienungsanleitung auf GitHub veröffentlicht. Damit ist nicht nur der technische Aufbau, sondern auch die Programmlogik nachvollziehbar

Die notwendigen Entwicklungsdokumente, darunter Aufbau- und Bedienungsanleitung, wurden über GitHub zur Verfügung gestellt:

https://github.com/thomas1299/Wireless-call-system

Dieser offene Zugang kann aus mehreren Gründen relevant sein. Er ermöglicht technische Nachvollziehbarkeit, erleichtert Weiterentwicklungen und kann Angehörigen, technisch interessierten Personen oder Forschungsteams als Ausgangspunkt dienen.

Hinweis: Ein privat nachgebautes technisches Hilfsmittel ersetzt keine regulatorisch geprüfte Medizinproduktentwicklung. Für eine kommerzielle oder institutionelle Nutzung müssten technische Normen, Sicherheitsanforderungen, Haftungsfragen und gegebenenfalls medizinprodukterechtliche Anforderungen gesondert geprüft werden (ZVEI, 2022).

Ausblick

Die entwickelte Rufanlage bietet Potenzial für weitere Verbesserungen. Denkbar wären eine kompaktere Bauweise, eine kostengünstigere Sensorauswahl, eine robustere Gehäusegestaltung oder eine weitergehende Prüfung unter realitätsnahen Bedingungen. Auch Fragen der Hygiene, Reinigung, dauerhaften Befestigung und zuverlässigen Nutzung im häuslichen Umfeld könnten in weiteren Entwicklungsschritten vertieft werden.

Aus Sicht der Digitalisierung im Gesundheitswesen ist die Arbeit ein anschauliches Beispiel dafür, wie technische Entwicklung einen konkreten Beitrag zu mehr Selbstständigkeit und Sicherheit leisten kann. Sie zeigt zugleich, dass Innovation im Gesundheitsbereich häufig dort beginnt, wo ein konkretes Alltagsproblem präzise verstanden und technisch nachvollziehbar gelöst wird.

Quelle der Arbeit

Landauer, T. (2023). Entwicklung einer drahtlos angesteuerten Rufanlage. Masterarbeit, Masterstudiengang Electronic Systems Engineering, FH Campus Wien.

Referenzen

Eurostat. (2022). European Health and Social Integration Survey (EHSIS).

Harris, J., Small, L., Hopkins, M., & de Lautour, N. (2020). A Summary of Bluetooth Low Energy.

Huhnke, D. (2006). Temperaturmesstechnik. Deutscher Industrieverlag.

Simon, T. (2016). Quelle zur Beschreibung neurologischer Erkrankungen und Bewegungseinschränkungen, zitiert nach der Masterarbeit von Thomas Landauer.

Woolley, M. (2022). The Bluetooth® Low Energy Primer. Bluetooth SIG. ZVEI e. V. Verband der Elektro- und Digitalindustrie. (2022). Erklärung zur Norm DIN VDE 0834