maphera® – Biosignal Acquisition on the Go

maphera® ist ein mobiles Sensornetzwerk für die drahtlose, multimodale Erfassung physiologischer Daten. Die Plattform wurde entwickelt, um hochwertige Biosignale und Bewegungsdaten auch außerhalb kontrollierter Laborumgebungen konsistent und synchron aufzuzeichnen.

Die Erfassung hochwertiger physiologischer Daten ist entscheidend für die angewandte Forschung, für Anwendungen der personalisierten Gesundheitsversorgung und für das Training von KI-Algorithmen. Die größte Herausforderung besteht darin, aussagekräftige und genaue multimodale Messungen zu erhalten und dabei die Mobilität der Probanden und Datenkonsistenz zu gewährleisten.

Insbesondere die synchrone Erfassung der Daten ist eine Herausforderung, da Inkonsistenzen die multimodale Analyse erschweren können. Genau hier setzt maphera® an und verbindet mobile Datenerfassung mit einer hochpräzisen Synchronisation verschiedener Messmodalitäten.

Anders als klassische Formen der Datenerfassungen garantiert maphera®

  • maximale Bewegungsfreiheit,
  • Ortsunabhängigkeit,
  • physiologische Signale in medizinischer Qualität,
  • flexible Sensorzusammenstellung und 
  • Datenkonsistenz durch drahtlose Synchronisation.

Plug & Research: Entwickelt für Forschung unter realen Bedingungen

maphera® ist eine mobile Sensorplattform für die multimodale Erfassung physiologischer Daten. Die Plattform integriert unterschiedliche Sensoren und Wearables innerhalb eines gemeinsamen Netzwerks und ermöglicht so die synchrone Erfassung verschiedener Messmodalitäten.

Typische Modalitäten sind derzeit beispielsweise Sensoren, die in Arm- und Stirnbänder oder intelligente Pflaster integriert sind, Textilien mit eingebauter EKG-Technologie und verschiedene andere physiologische Sensoren. Durch die Kombination unterschiedlicher physiologischer und bewegungsbezogener Daten entsteht ein umfassendes Verständnis menschlicher Bewegung, Belastung und Gesundheit.

Das modulare Design von maphera® erlaubt eine schnelle Anpassung an spezifische Anwendungen und schafft eine flexible Plug-and-Play-Lösung für die Forschung.

Die drahtlose Kommunikation ermöglicht eine konsistente Datenerfassung auch außerhalb kontrollierter Laborumgebungen. Alle integrierten Sensorknoten werden dabei mit einer Genauigkeit von 30 µs synchronisiert und liefern so eine gemeinsame, hochpräzise Datenbasis für multimodale Forschung und Entwicklung.

maphera® in der Anwendung

maphera® wurde für den Einsatz „in the wild“ entwickelt. Die Sensorplattform ermöglicht multimodales physiologisches Monitoring in Automotive-Anwendungen, Gesundheit und Pflege, Arbeitssicherheit, Krisen- und Einsatzszenarien sowie Sport und Leistungsdiagnostik.

Die Vorteile multimodaler Datenerfassung

Die Erfassung einzelner Messgrößen liefert oft nur einen Teil des Gesamtbildes. Erst die synchrone Erfassung verschiedener physiologischer Signale ermöglicht ein umfassendes Verständnis menschlicher Bewegung, Belastung und Gesundheit. maphera® vereint unterschiedliche Messmodalitäten in einem gemeinsamen Sensornetzwerk und schafft so die Grundlage für konsistente Datensätze unter realen Bedingungen.

maphera ist eine mobile Sensorplattform mit kabelloser und nativer Sensorintegration.
© Fraunhofer IIS

Plattformarchitektur und Funktionen

Die mobile Sensorplattform maphera® ermöglicht die konsistente Erfassung multimodaler physiologischer Daten unter realen Einsatzbedingungen. Das dezentrale Sensornetzwerk kombiniert verschiedene Sensoren und Wearables innerhalb einer gemeinsamen Infrastruktur und schafft so die Grundlage für hochwertige Datensätze in Forschung und Entwicklung.

Zu den zentralen Eigenschaften der Plattform zählen:

  • Native Sensorintegration für unterschiedliche Messmodalitäten
  • Drahtlose Kommunikation gewährleistet die Datenintegrität, sodass Probanden beim Sport oder im Alltag hochwertige, authentische Daten sammeln können.
  • Speicherung von Rohdaten in voller Auflösung
  • Live-Stream der Vitaldaten für die Analyse in Echtzeit
  • Einheitliches Übertragungsprotokoll mit Bluetooth Low Energy (BLE)

Das generische Netzwerk verfügt über eine kompakte Sensor-Schnittstelle, die die Integration neuer und kundenspezifischer Sensoren erleichtert. Für die Inbetriebnahme und Visualisierung steht ein sofort einsatzbereites User Interface zur Verfügung. Darüber hinaus ermöglicht die offene API die Entwicklung individueller Anwendungen und die Anpassung bestehender Benutzeroberflächen an spezifische Anforderungen.

Die passende maphera® Edition für Ihr Projekt

Ob Forschung, Entwicklung oder individuelle Sensorintegration: Kontaktieren Sie uns, um die passende Edition für Ihre Anwendung zu finden.

maphera® Go

Der einfache Einstieg in die multimodale Biosignalerfassung

Enthält EKG- und IMU-Sensorik.

Ideal für Forschungsvorhaben, Pilotstudien und die Evaluation neuer Anwendungen.

maphera® Dev

Die Lösung für Entwicklung und Prototyping

Bietet erweiterten technischen Zugriff auf die Plattform und eignet sich für Forschungs- und Entwicklungsprojekte, die eigene Hardwarekomponenten oder Sensoren integrieren möchten.

maphera® Pro

Maßgeschneiderte Sensorik für individuelle Anforderungen

Für Unternehmen und Forschungseinrichtungen mit spezifischen Anforderungen. Eigene Sensoren können integriert oder gemeinsam neue Messmodalitäten und Wearables entwickelt werden.

Das Wichtigste auf einen Blick

  • maphera Sensor Frontend
    © Fraunhofer IIS / Paul Pulkert

    maphera® ermöglicht die synchrone Erfassung verschiedener physiologischer Signale und Bewegungsdaten innerhalb eines gemeinsamen Sensornetzwerks. Zu den typischen Messgrößen gehören derzeit beispielsweise Elektrokardiogramme (EKG), photoplethysmografische Signale (PPG) zur Erfassung von Herz- und Kreislaufparametern sowie Bewegungsdaten aus Inertialmesseinheiten (IMUs).

    Dank seines modularen Aufbaus lässt sich maphera® flexibel um weitere Sensoren und Messmodalitäten erweitern. Neben den bereits verfügbaren Sensoren lassen sich auch neue oder kundenspezifische Sensoren nahtlos in das Sensornetzwerk und entsprechende Wearables integrieren. Grundlage dafür ist eine kompakte Sensor-Schnittstelle, die die native Einbindung zusätzlicher Messmodalitäten ermöglicht.

  • Die mobile Sensorplattform von maphera® ermöglicht eine konsistente Datenerfassung von verschiedenen, simultanen Sensoren.
    © Fraunhofer IIS
    Im Gegensatz zu traditionellen Methoden der multimodalen Datenerfassung ermöglicht maphera® maximale Bewegungsfreiheit, eine ausgezeichnete Signalqualität und gleichzeitig Datenkonsistenz.

    Bei multimodalen Messungen müssen Daten aus verschiedenen Sensoren exakt zusammengeführt werden. maphera® übernimmt diese Synchronisation automatisch und drahtlos. Alle integrierten Sensoren werden während der Aufzeichnung mit einer Genauigkeit von 30 µs synchronisiert.

    Dadurch entstehen konsistente Datensätze, die beispielsweise Bewegungsdaten, Herz-Kreislauf-Parameter und weitere physiologische Signale präzise miteinander verknüpfen.

    Vorteile der automatisierten Synchronisation:

    • Automatisierte Synchronisation: Sensoren werden ohne manuelle Eingriffe synchronisiert. Dadurch werden Fehler bei der Datenintegration reduziert und die Qualität multimodaler Datensätze verbessert.
    • Effizienzsteigerung: Zeitaufwendige Synchronisationsschritte entfallen. Das beschleunigt Forschungsprozesse und spart personelle Ressourcen.
    • Konsistente Datenbasis: Alle Messdaten beziehen sich auf dieselbe Zeitachse und können direkt gemeinsam ausgewertet werden.
    • Höhere Reproduzierbarkeit: Standardisierte Prozesse erleichtern die Vergleichbarkeit von Messungen und Studien.
  • maphera® setzt auf drahtlose Kommunikation und eine dezentrale Sensorarchitektur. So können hochwertige und authentische Daten erfasst werden, ohne die Mobilität der Probanden einzuschränken.

    Ein zentrales Merkmal ist das Seamless Mode Switching. Der maphera® CN-Knoten kann während einer laufenden Messung nahtlos zwischen Computer, Smartphone und autonomem Betrieb wechseln, ohne die Datenerfassung zu unterbrechen. Dadurch lassen sich Live-Daten bei Bedarf überprüfen, während die Probanden ihre Bewegungsfreiheit behalten.

    Es stehen drei Modi zur Verfügung, zwischen denen beliebig innerhalb einer Aufnahme gewechselt werden kann:

    Modus Live-Daten  Konfigurierbarkeit Mobilität
    Computer  Ja Voll Lokal
    Smartphone  Ja Teilweise Hoch
    Autonom Nein Nein Maximal

     

    In einem typischen Anwendungsfall wird das Sensornetzwerk zunächst am Computer konfiguriert und die Signale überprüft. Anschließend kann die Messung ohne Unterbrechung fortgesetzt werden, während die Probanden ihren Aktivitäten nachgehen. Bei Bedarf können die Daten später über ein Smartphone eingesehen oder zur weiteren Analyse übertragen werden.

    Darüber hinaus ermöglicht der autonome Betrieb einen besonders einfachen Einsatz. Nach der Einrichtung können Messungen ohne Computer oder Smartphone gestartet werden – auch selbstständig durch Probanden zu Hause, im Freien oder an jedem beliebigem dezentralen Studienort..

  • maphera® wurde als flexible Forschungsplattform entwickelt, um Entwicklungszyklen zu verkürzen und neue Anwendungen effizienter zu evaluieren. Statt eine komplette Sensorinfrastruktur neu aufzubauen, können Forschende und Entwicklungspartner auf vorhandene Hard- und Softwarekomponenten zurückgreifen und diese an ihre Anforderungen anpassen.

    Durch die Integration in Wearables eignet sich maphera® nicht nur für Laborstudien, sondern auch für Messungen unter realen Bedingungen. So lassen sich neue Konzepte frühzeitig testen und validieren.

    Sind zusätzliche Messgrößen erforderlich, können über ein kompaktes Sensor-Frontend neue oder kundenspezifische Sensoren nativ in das Sensornetzwerk integriert werden. Darüber hinaus entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern neue Messmodalitäten für spezifische Forschungs- und Anwendungsfelder.

  • maphera® Dev includes four sensor nodes and the maphera.hub for R&D and prototyping
    © Fraunhofer IIS / Paul Pulkert
    maphera® Dev

    Interessierte Partner aus Forschung und Industrie können sich mit uns über mögliche Evaluierungs- und Einsatzszenarien austauschen. Für einen schnellen Einstieg steht mit maphera® Go eine vorkonfigurierte Sensorplattform für die mobile Erfassung physiologischer Daten und Bewegungsmuster zur Verfügung.

    Je nach Anwendungsfall unterstützen wir darüber hinaus bei der Auswahl geeigneter Sensoren, der Konfiguration des Sensornetzwerks sowie bei ersten Machbarkeitsstudien mit maphera® und individuellen Systemerweiterungen.

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