Quando qualcuno è sepolto da una valanga, terremoto o altro disastro, un pronto soccorso può fare la differenza tra la vita e la morte. L'Istituto Fraunhofer per la fisica delle alte frequenze e le tecniche radar FHR ha sviluppato un nuovo tipo di dispositivo radar mobile in grado di effettuare ricerche in aree di dimensioni di un ettaro in modo rapido e completo. La nuova tecnologia combina una maggiore mobilità con un rilevamento accurato dei segni vitali.

Alcune regioni del mondo registrano centinaia di terremoti al giorno. La maggior parte di questi sono di natura minore, ma occasionalmente si verifica un terremoto di un tale potere distruttivo da distruggere edifici e innescare tsunami che devastano aree enormi. Di fronte a questo tipo di disastro, le squadre di soccorso spesso faticano a localizzare ed estirpare le persone ferite abbastanza velocemente da salvarle. Sebbene i dispositivi radar possano fornire un'utile assistenza, i sistemi attuali sono limitati al funzionamento stazionario. Installato in un posto fisso, possono cercare solo fino a una distanza di venti o trenta metri, a seconda delle specifiche del radar. Nei disastri che comportano distruzioni su vasta scala, questa distanza è semplicemente troppo breve.

Con sede a Wachtberg, Germania, Fraunhofer FHR offre una tecnologia che mira ad aumentare significativamente il raggio di ricerca. "Quello che abbiamo sviluppato è un sistema radar mobile che localizza le persone sepolte sotto le macerie rilevandone il polso e il respiro, "dice Reinhold Herschel, un team leader presso Fraunhofer FHR. "Il nostro obiettivo a lungo termine è montare questo dispositivo radar su un drone e sorvolarlo sul luogo del disastro. Ciò renderebbe le ricerche più rapide ed efficaci anche in aree che si estendono su vari ettari".

Trasmettitori e ricevitori multipli consentono diversi punti di osservazione

In termini di base, il dispositivo radar funziona emettendo onde. Parte di ogni onda viene riflessa dai detriti, ma parte dell'onda passa attraverso le macerie e viene riflessa dalle persone e da qualsiasi altra cosa sepolta sotto di essa. La distanza da un oggetto viene calcolata misurando il tempo impiegato dal segnale per tornare al rilevatore nel sistema radar. Se quell'oggetto si muove, anche se è solo la pelle di una persona sepolta che si alza e si abbassa di alcune centinaia di micrometri ad ogni battito cardiaco, questo cambia la fase del segnale. Lo stesso vale per i piccoli movimenti causati dal loro respiro. Le persone in genere fanno un respiro non più di 10-12 volte al minuto, mentre il cuore batte in media 60 volte al minuto, quindi è relativamente semplice distinguere tra questi diversi cambiamenti di segnale utilizzando algoritmi. I ricercatori possono anche determinare esattamente dove si trova la persona sepolta.

Ciò è reso possibile da uno speciale tipo di radar noto come MIMO, che sta per ingresso multiplo, uscita multipla. I radar MIMO utilizzano più trasmettitori e ricevitori per impostare diversi "punti panoramici" che possono quindi essere utilizzati per identificare la posizione esatta in cui i paramedici dovrebbero scavare per i sopravvissuti.

L'algoritmo rileva i battiti cardiaci irregolari

Ciò che rende unica questa tecnologia è la sua combinazione di mobilità e rilevamento accurato dei segni vitali delle persone. Il vantaggio di mobilità si riferisce generalmente ad esempi come il montaggio del dispositivo su un drone e il volo sul luogo del disastro, ma è anche possibile capovolgere questo principio. Installare il sistema in un punto fisso, Per esempio, e può essere utilizzato per rilevare i segni vitali di persone che si muovono vicino al radar. Ci sono una serie di situazioni in cui questo potrebbe essere utile, come fornire il primo soccorso a un gran numero di vittime in un palazzetto dello sport a seguito di un terremoto. In questo caso, il dispositivo radar potrebbe essere utilizzato per registrare i segni vitali e assegnarli a ciascun individuo per determinare chi ha più urgente bisogno di assistenza. In questo esempio, l'algoritmo si concentra principalmente sul rilevamento di cambiamenti come se il cuore di qualcuno batte in modo irregolare o se un paziente respira molto rapidamente. Il sistema radar è in grado di distinguere i singoli segnali e di visualizzarli separatamente. Anche la precisione è elevata, con il dispositivo che misura le pulsazioni con una precisione del 99% rispetto alle letture effettuate utilizzando i cardiofrequenzimetri portatili. Sono ancora necessarie ulteriori ricerche sull'utilizzo del radar per trovare persone sepolte sotto le macerie, ma i ricercatori hanno già compiuto progressi significativi nel rilevare i segni vitali vicino al sistema radar fisso, mettendolo alla prova con successo a distanze fino a 15 metri. Il prossimo passo verso un prodotto valido sarebbe quello di condurre uno studio di verifica con un partner nell'arena medica.

Una volta che il sistema radar ha ottenuto una valutazione positiva basata su dati sufficienti, può quindi passare a un processo di certificazione con i partner industriali interessati. Probabilmente ci vorranno altri due anni prima che gli sviluppatori creino un prodotto sufficientemente accurato da rilevare in modo affidabile le vittime sepolte in scenari difficili come il terreno o il cemento e adatto per applicazioni basate su UAV. Fraunhofer FHR continuerà la sua ricerca in questo settore per raggiungere questo ambizioso obiettivo.