{"id":18076,"date":"2021-02-08T14:56:08","date_gmt":"2021-02-08T13:56:08","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cosinuss.com\/?p=18076"},"modified":"2023-10-17T13:23:53","modified_gmt":"2023-10-17T11:23:53","slug":"messung-von-vital-beschleunigungsparametern-beim-schwimmen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cosinuss.com\/de\/2021\/02\/08\/messung-von-vital-beschleunigungsparametern-beim-schwimmen\/","title":{"rendered":"Messung von Vital- & Beschleunigungsparametern beim Schwimmen"},"content":{"rendered":"

Masterarbeit von Ralph Heim, Mediziningenieur<\/em>
\n\u201cKonzept- und Prototypenentwicklung eines Sensorsystems zur Auswertung von schwimmspezifischer Vital- und Beschleunigungsparameter\u201d<\/em><\/p>\n<\/div>

W\u00e4hrend das Messen von leistungsspezifischen Parametern und Vitaldaten beim Laufen und Radfahren mittels moderner Wearables heutzutage auch bei Hobbysportlern Gewohnheit ist, gibt es beim Schwimmen kaum technologische Fortschritte. Die analoge Uhr am Beckenrand gilt auch heute noch als das Messinstrument der Wahl. Aufzeichnungen von schwimmspezifischen Leistungsparametern, wie der Absto\u00dfgeschwindigkeit nach der Wende, finden im t\u00e4glichen Training nicht statt.<\/strong><\/p>\n<\/div>

Aus diesem Grund war das Ziel meiner Masterarbeit, den Fitness- und Vitalparameter-Tracker cosinuss\u00b0 One<\/a> bzw. Two so zu adaptieren, dass er im Wasser verwendet werden kann, um zu untersuchen, welche schwimmspezifischen Parameter aufgezeichnet werden k\u00f6nnen. Durch erste Anpassungen des cosinuss\u00b0 Messsystems wurde ein Prototyp sowie ein passendes Konzept entwickelt, um neben der Herzfrequenz und K\u00f6rpertemperatur entsprechende Beschleunigungsdaten beim Schwimmen aufzuzeichnen. Das System sollte dabei zum einen Anforderungen aus sportwissenschaftlicher Sicht erf\u00fcllen. Zum anderen sollte es im Rahmen des vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung gef\u00f6rderten Projekts STEM on the Move Lehrpersonal und Sch\u00fclerInnen im naturwissenschaftlichen Unterricht zur Veranschaulichung angewandter Lehrinhalte dienen.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

cosinuss\u00b0 Messtechnologie<\/h2><\/div>

Die von cosinuss\u00b0 eingesetzte Technologie<\/a> bietet grundlegende Vorteile f\u00fcr die Anwendung beim Schwimmen. Zun\u00e4chst kann im Ohr eine vor dem Wasser gut gesch\u00fctzte Messung stattfinden. Des Weiteren sind schwimmspezifische Beschleunigungsmessungen dank des bereits integrierten Akzelerometers theoretisch m\u00f6glich. Ein interner Datenspeicher im Sensor erlaubt zudem die nachtr\u00e4gliche Analyse der Daten, sodass Bluetooth-Verbindungsabbr\u00fcche im Wasser keine Probleme bereiten. Daneben bietet das System das Potential zur effizienteren und automatischen Schwimmsch\u00fcler- und Athleten\u00fcberwachung: Ein Trainer kann mehrere Schwimmer gleichzeitig betreuen und die aufgezeichneten Daten anschlie\u00dfend analysieren.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

Adaption und verwendete Technik der \u00b0Two und \u00b0One Sensoren<\/h2><\/div>

In der Masterarbeit wurden verschiedene Konzepte bzw. Varianten und Prototypen entwickelt und getestet.<\/p>\n<\/div>

Wasserfestigkeit<\/h3><\/div>

Die Anwendung des In-Ear-Sensors im Wasser erfordert eine Wasserfestigkeit. Um dies zu gew\u00e4hrleisten, wurden verschiedene Methoden zur Abdichtung getestet (siehe Abb. 1).<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

\"Abdichtungsmethoden<\/span><\/div>

Abb. 1: Abdichtungsmethoden der Prototypen durch Gie\u00dfharz: a) Beschichtung der Hardware auf Basis von Polyurethan (aufgetragen mit Pinsel) b) Komplettverguss auf Polyurethanbasis c) Komplettverguss auf Basis von Silikon + Mikrohohlglaskugeln.<\/em><\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

\"cosinuss\u00b0<\/span><\/div>

Abb. 2: Unterwassertest. Die Sensoren wurden f\u00fcr zwei Stunden untergetaucht.<\/em><\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

Wasserabschirmung<\/h3><\/div>

Es wurden verschieden Positionierungs- und Abdichtungssysteme getestet, um den Einfluss des Wassers auf die Vitalparameter-Messung zu reduzieren und zu untersuchen:<\/p>\n<\/div>

\"Positionierungs-<\/span><\/div>

Abb. 3<\/em>: \u00dcbersicht aller Positionierungs-\/ Abdichtungssysteme.
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Beschleunigungssensor<\/h3><\/div>

Der bereits im In-Ear-Sensor integrierte 3D-Beschleunigungsmesser (Akzelerometer) wurde verwendet, um folgende schwimmspezifische Parameter zu messen:<\/p>\n