Sensor für Atembewegungen?

  • Hallo Forum,

    ich möchte die Atmung einer Person mittels Raspberry erfassen. Mir sind drei verschiedene Sensor-Ansätze bekannt:


    1) Messung des Luftstroms durch einen unterhalb der Nase angeklebten Sensor

    2) Erfassung der Brustkorbdehnung mittels eines Dehnungssensors innerhalb eines Gurtes

    3) Erfassung der Brustkorbbewegungen mittels Ultraschall-Entfernungsmesser


    Letztere Methode halte ich für zu einschränkend und fehleranfällig, da der Proband möglichst still sitzen muss. Die ersten beiden Methoden erscheinen mir praktikabler. Ich bin aber bei meiner Suche bisher auf keine entsprechenden Sensoren für den Raspberry gestoßen. Kennt jemand von euch vielleicht Möglichkeiten, Variante 1) oder 2) zu realisieren?

  • 4) Verwendung eines Doppler Radars. Der Sensor, den wir für unsere Versuche eingesetzt haben, hat ca. 3500 € gekostet. Ich habs sogar geschafft so stillzusitzen, dass ich meinen eigenen Herzschlag beobachten konnte. Ich habe durch Stoff gemessen. Sampeln muss man das Analogsignal auch noch.


    Die sensorische Erfassung ist eine Sache. Viel komplexer ist es ungewollte Bewegungen herauszufiltern. Das war einer der vielen Gründe, wieso wir das Projekt nicht weitergeführt haben. Ich habe mal gerade nachgesehen, unser Patent habe ich leider nicht gefunden, aber es gibt noch viele andere.


    https://data.epo.org/gpi/EP365…AND-RADAR-SYSTEM-THEREFOR


    https://patents.google.com/patent/WO2007063516A3/en

  • Für eine solche Frage findet sich keine Allgemeingültige Antwort. Es kommt massiv auf die Umstände der Messung an. Soll das im Schlaf passieren? Oder an einem festen Ort? Oder beim Sport? Laufen, rudern, fahrrad fahren? All das geht in eine Bewertung ein.

  • Hallo,


    Punkt 1 halt ich auch für zu fehleranfällig, weil man ja durch den Mund atmen kann.


    Was heißt eigentlich genau "die Atmung erfassen"?"Nur" ob jemand (noch) atmet ja/nein?


    Gruß, noisefloor

  • Danke für eure Antworten!

    Anwendungsfall: Messung an einem auf einem Stuhl sitzenden Probanden, tagsüber, ohne ausgeprägte Bewegungen aber mit der Freiheit, die Sitzposition auch während der Messung entspannt verändern zu können. Es soll die Atemfrequenz und die Länge des Ein- und Ausatmens gemessen werden. Der Proband sitzt in Ruhe und atmet durch die Nase. Für diesen Anwendungsfall kommt, wie gesagt, ein Strömungssensor, der die Luftbewegungen unter der Nase misst, oder ein Dehnungssensor, der die Bewegungen des Brustkorbs erfasst, in Frage. Gerade kam mir noch die Idee, dass man auch einen Temperatursensor unterhalb der Nase einsetzen könnte, aber der müsste äußerst schnell auf die Temperaturänderungen beim Ein- und Ausatmen reagieren.


    Kennt Ihr entsprechend geeignete Sensoren?

  • Und was ist mit Mundatmern?


    Ich würde auch mal mit Mikrofonen experimentieren. Leicht anzubringen (Headsets gibt es ja schon), und die Algorithmen zum entfernen von Atemgeräuschen sollten sich gut eignen, um eine zeitliche Abschätzung zu liefern.

  • Denke ich doch. Oder hörst du nicht ob jemand eben dir ein- oder ausatmet? Und durch geschickte Positionierung bläst man ggf direkt ins Mikrofon, und das ist deutlich unterscheidbar.

  • Ich denke, dass das mit aufwendiger Signalanalyse möglich ist, aber vermutlich nicht realtime auf einem Raspberry. Das hatte ich noch nicht erwähnt: Die Bewegungen sollen mit möglichst geringer Zeitverzögerung per Display angezeigt werden.


    Ich habe jetzt tatsächlich einen Sensor gefunden, der vermutlich alle Anforderungen erfüllen kann:

    https://www.adafruit.com/product/519


    Ich lasse dieses Thema aber zunächst weiter offen, da der Sensor scheinbar derzeit in D nicht zu bekommen ist - und vielleicht hat ja noch jemand andere Ideen bezüglich Messverfahren oder eines konkreten Sensors. ...

  • Ich mache Echtzeit-Signalverarbeitung auf einem ESP32. Natuerlich kann der PI das.


    Ich will nicht behaupten, dass Mikrofon sei nun unbedingt der Brenner. Auch die Dehnungsmessung ist eine gute Idee. Aber genauso wenig ohne Probleme: Kleidung daempft, und Bewegungen verrauschen das Signal genauso. Und auch ob man eher in den Bauch oder den Brustkorb atmet ist dadurch schwerer zu erfassen.

  • Einen Dehnungssensor habe ich an meinem Biofeedbackgerät in professionellem Einsatz. Der ist relativ artefaktunanfällig. Wenn es nur nur um die Erfassung der Atemfrequenz geht, ist die Positionierung gar nicht so erheblich. Will man gezielt zwischen Bauch- und Brustatmung unterscheiden, kann man einfach zwei Gurte verwenden. Wenn der Proband nicht gerade Ritter in Berufsgarderobe ist, wird die Messung durch Kleidung nicht beeinträchtigt ;) Der Dehnungssensor ist in der Messung relativ robust und auch - anders als Sensoren, die im Gesicht angebracht werden - bequem zu tragen.


    Da ich bis dato keinen Dehnungssensor für den Raspberry gefunden hatte, haben mich alternative Lösungen interessiert. Zwischenzeitlich habe ich jetzt aber einen Händler in den Niederlanden aufgetan, der den Adafruit Dehnungssensor lieferbar hat. Angeblich ist er bereits unterwegs zu mir. :) Deshalb ist das Thema erstmal erledigt.


    Herzlichen Dank für euren Input! :thumbup::)

  • Wenn du da schon Erfahrungen hast, ist natuerlich super.

  • Hallo Herr Kaiser,


    meine Firma nutzt Differenzdruck- bzw. Volumenstrom-Sensoren, die für Deinen Zweck geeignet sein sollten.


    Hier gibt es jeweils Modelle mit unterschiedlichen Auflösungen.


    Wenn es nur um die Entscheidung geht, ob jemand überhaupt (noch) atmet, sind auch Differenzdruckschalter geeignet.



    Beste Grüße


    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

    • Icon-Tutorials (IDE: Geany) - GPIO-Library - µController-Programmierung in Icon! - ser. Devices - kein Support per PM / Konversation

    Linux is like a wigwam, no windows, no gates, but with an apache inside dancing samba, very hungry eating a yacc, a gnu and a bison.

  • Also wenn sie es schaffen auf den Mond zu fliegen, und wissen warum sie nicht im Staub versinken, müssen sie es ja vorhergewusst haben, was da oben genau ist. Ich denke da an Isotopen Messungen, mit spektral-linien. Ich will jetzt nicht sagen, dass sich alles wiederholt :) :)

  • Wie sie es mit Spektrallien schaffen chemische Elemente zu erkennen, kann ich nicht sagen. Aber beim "ausschnaufen" (kann gerade At.. nicht schreiben) ist Co2 vohanden. Unter 8°C ist es Nebel :-).

    Vielleicht ginge auch ein Thermoter mit IR Dingens, gibts ja um zum Beispiel schauen wie Warm der Motor ist.

    • Official Post

    Wenn schon *irgendetwas* unter der Nase hängen soll, dann ist m.E. ein Mikrofon als "Sensor" deutlicher von äußeren Einflüssen unabhängig als ein CO2 Sensor oder eine Thermometer.


    Unter 8°C ist es Nebel :-).

    Vielleicht ginge auch ein Thermoter mit IR Dingens

    Wie stellst Du Dir das vor? Die Raumtemperatur unter 8°C drosseln und mit einer Lichtschranke sehen, ob Wasserdampf existiert? Bei einem "Patienten" / zu pflegendem Menschen? *1



    *1) Platzhalter für einen schnaufender Smiley

  • Hab das mit dem Sensor unter der Nase überlesen :) häää hab echt dedacht hier waren es nur 4 Antworten.


    Oder Gehirnströme messen, also mein handy hat ein Schrittzähler, bloß läst sich der nicht überlisten. der merkt es komischerweise wenn man läuft oder nur das Smartphone schüttelt :)