Entwicklung eines Systems zur Trinkmengenerfassung mittels Durchflussmessung

Masterarbeit betreut durch Joachim Kreutzer und Tim Lüth.

Anwendungsgebiet

Dehydratationen, also Flüssigkeitsdefizite des Körpers, sind bei älteren Menschen ein häufiges Problem, da die natürlichen Regulationsmechanismen des Flüssigkeitshaushalts wie das Durstgefühl oder die Nierenfunktion im Alter nachlassen. Neben indirekten Auswirkungen auf die Gesundheit sterben in Deutschland jährlich fast 2.000 Menschen an den direkten Folgen einer Dehydratation [1].

Stand der Technik

Gegenwärtig wird dem in Pflegeheimen oder Krankenhäusern entgegengewirkt, indem die Flüssigkeitszufuhr bei Risikopersonen [2] überwacht wird. Die Überwachung erfolgt durch Trinkprotokolle, bei denen Pflegekräfte händisch die getrunkenen Flüssigkeitsmengen abschätzen und aufschreiben.

Kritik am Stand der Technik

Nachteilig an solchen Protokollen sind der subjektive Charakter der Abschätzung der Trinkmengen und dass oftmals Personen oder aufgenommene Flüssigkeitsmengen übersehen werden [3].

Stand der Forschung am MiMed

Am MiMed wird ein System zur automatischen Detektion der Flüssigkeitsaufnahme in Form eines intelligenten Bechers entwickelt. Das bisherige Sensorkonzept auf Basis von Leitfähigkeitsmessungen hat jedoch Schwierigkeiten mit leitfähigen Flüssigkeiten und Ablagerungen [4]. Auch bedingt ein becherbasierter Ansatz, dass kein anderes Gefäß eingesetzt werden kann, wodurch die Flexibilität des Systems eingeschränkt wird.

Aufgabe

Ziel dieser Arbeit ist es, einen Mechanismus zu entwickeln, wie die getrunkene Menge unabhängig vom Trinkgefäß in einer Durchflussmessung bestimmt werden kann. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass nur gemessen wird, was tat-sächlich getrunken wurde. Solche ein An-satz wird bereits in der Verfahrenstechnik und dem Fitnessbereich verwendet, z.B. beim CamelBak Flowmeter [5], Eine Möglichkeit, sie auf das Anwendungsgebiet anzuwenden, wäre die Verbindung mit einem Strohhalm. Die Messung kann dabei z.B. über eine Turbine, magnetisch-induktiv oder per Ultraschall erfolgen, wobei das optimale Prinzip entsprechend den Rahmenbedingungen zu wählen ist.

Ziele

Aus der Beschreibung der Aufgabe lassen sich direkt die Ziele der Arbeit ableiten:

Die getrunkene Menge soll mit weniger als 10 % Abweichung bestimmt werden
Diese Detektion soll mit üblichen Getränken und Temperaturen funktionieren
Das System soll lebensmittelecht und einfach zu reinigen sein. Dies könnte beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Einweg-Strohhalme mit einer Sensoreinheit verbunden werden
Die erhoben Daten sollen per Bluetooth Low Energie übertragen werden, um sich in die Infrastruktur, der bisher am MiMed entwickelten Systeme zur Trinkmengenüberwachung einzupassen
Das System soll vollständig gekapselt sein, also insbesondere keine externe Energiequelle benötigen
Das System soll möglichst klein sein, um handlich, unaufdringlich und universell einsetzbar zu sein.

Erwartung und Ergebnisse

Es werden die folgenden Ergebnisse der Masterarbeit erwartet:

Ein Prototyp eines Geräts, das die aus einem Gefäß getrunkene Flüssigkeits-menge bestimmt und diese Daten per Bluetooth Low Energy versenden kann
Ausführliche Evaluation dieses Proto-typen unter realistischen Rahmenbedingungen
Schriftliche Ausarbeitung, welche die Masterarbeit entsprechend dem Goldstandard dokumentiert
Präsentation der Arbeit im Rahmen des Lehrstuhlseminars in einem Zwischenvortrag und einem Abschlussvortrag

Referenzen

[2] A. Rüchardt and H. Lydtin, “Störungen des Natrium- und Wasserhaushaltes Diagnostik und Therapie,” Internist, vol. 40, no. 8, pp. 861–871, Aug. 1999.

[3] A. Mahlberg-Breuer and U. Mybes, “Pflegedokumentation stationär.” Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend, 2007. [4] J.F. Kreutzer, S. Ramesberger, S.M.F. Reimer, K. Entsfellner and T.C. Lüth, „Automatically detecting fluid intake using conductivity measurements of bev-erages in a cup,” IEEE International Conference on Automation Science and Engineering 2015.