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SFB 1483: Empathokinästhetische Sensorik – Sensortechniken und Datenanalyseverfahren zur empathokinästhetischen Modellbildung und Zustandsbestimmung
Fachliche Zuordnung
Informatik, System- und Elektrotechnik
Geisteswissenschaften
Maschinenbau und Produktionstechnik
Medizin
Sozial- und Verhaltenswissenschaften
Geisteswissenschaften
Maschinenbau und Produktionstechnik
Medizin
Sozial- und Verhaltenswissenschaften
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442419336
Der geplante SFB „Empathokinästhetische Sensorik“ (EmpkinS) erforscht neuartige radar-, funk-, tiefenkamera- und photonikbasierte Sensortechniken sowie Körperfunktionsmodelle und Algorithmen, mit denen über die berührungslose Erfassung von Bewegungsparametern des Menschen eine Wahrnehmung und Bewertung der physiologischen und behavioralen Zustände und Körperfunktionen ermöglicht wird. EmpkinS verfolgt das Ziel, Sensortechnologien und Bewegungsdaten des menschlichen Körpers zu schaffen. Basierend auf diesen Daten völlig neuer Qualität und Quantität wird EmpkinS bahnbrechende Erkenntnisse im Bereich von biomechanischen, medizinischen und (psycho-)physiologischen Körperfunktionsmodellen und Wirkmechanismen sowie den Wechselwirmechanismen zwischen diesen erarbeiten. Die EmpkinS-Leitidee besteht darin, dass menschliche Bewegungsparameter sowohl der Makroebene (Körper bzw. Körpersegmente, kardiopulmonale Funktion) als auch der Mikroebene (Mimik, Faszikulation) feingranular aus der Ferne, d. h. minimal störend und nichtinvasiv erfasst werden. Aus diesen Daten werden dann die dem Bewegungsmuster zugrundeliegenden physiologischen und behavioralen Zustände unter Nutzung biomechanischer, neuro- und psychomotorischer Körperfunktionsmodelle algorithmisch rekonstruiert. Die Verknüpfung der körperinneren, biomedizinischen und der äußeren, medizintechnischen Ebenen, die durch die Sensorik sowie die Körperfunktionsmodelle und die Inversion der Wirkmechanismen geschaffen wird, ist hochinnovativ, außerordentlich komplex und bisher in vielen Bereichen unerforscht.Zur Lösung der herausfordernden Forschungsfragen umfasst EmpkinS ein interdisziplinäres Forschungsprogramm, das sich kohärent entlang der sensorischen Kette von der primären Sensortechnik (Projektbereich A) über die Signal- und Datenverarbeitung (Projektbereiche B und C), der zugehörigen Modellierung der Vorgänge im menschlichen Körper (Projektbereiche C und D) bis hin zur psychologischen bzw. medizinischen Interpretation (Projektbereich D) der Sensordaten gliedert. Ethikforschung (Projektbereich E) zur Sicherstellung eines verantwortungsvollen Einsatzes der EmpkinS-Technologie ist integraler Bestandteil des SFB.Das auf zwölf Jahre ausgelegte Forschungsprogramm des SFB EmpkinS wird Methodologien und Technologien erschaffen, die neuartiges Grundlagenwissen über die Verknüpfung von inneren biomedizinischen Prozessen des menschlichen Körpers mit äußerlich und berührungslos, per funk- und wellenbasierter Sensorik erfassbaren Informationen, bereitstellen werden. EmpkinS wird mit diesen medizintechnischen Sprunginnovationen völlig neuartige „digitale“, patientenzentrierte Diagnose- und Therapiemöglichkeiten für Medizin und Psychologie eröffnen.Die Medizintechnik stellt einen Forschungsschwerpunkt mit Leuchtturmcharakter der Region Erlangen-Nürnberg dar. Ausgehend von dem diesem exzellenten Hintergrund und mit den vielfältigen Vorarbeiten startet EmpkinS von einer schlagkräftigen sowie äußerst soliden Basis.
DFG-Verfahren
Sonderforschungsbereiche
Laufende Projekte
- A01 - Multimodale Körperhüllen-Kamera (Teilprojektleiter Stamminger, Marc ; Vossiek, Martin )
- A02 - Holographische 6D-Funkortung und Bewegungsverfolgung (Teilprojektleiter Vossiek, Martin )
- A03 - Höchstintegrierter lokalisierbarer EMG-Funktransponder (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hagelauer, Amelie ; Weigel, Robert )
- A04 - Kardiovaskuläres respiratorisches Mikrowelleninterferometer (Teilprojektleiter Kölpin, Alexander )
- A05 - Elektro-optischer Mikrostruktur- und Mikrobewegungssensor (Teilprojektleiter Carlowitz, Christian ; Schmauss, Bernhard )
- B01 - Codierung von multimodalen Körperhüllendaten (Teilprojektleiter Kaup, André )
- B02 - Protokolle und Algorithmen für die energieeffiziente Referenzsignal- und EMG-Sen-sordatenübertragung unter Einbindung von lokaler Energiegewinnung (Teilprojektleiter Schober, Robert )
- B03 - Komprimierende Abtastung für empathokinästhetische Radarsensoren (Teilprojektleiter Müller, Ralf Reiner )
- B04 - Visualisierung von Bewegungsabläufen basierend auf einem biomechanischen Modell (Teilprojektleiter Klucken, Jochen ; Stamminger, Marc ; Winkler, Jürgen )
- C01 - Maschinelle Lernverfahren zur Personalisierung muskuloskelettaler Menschmodelle, Bewegungsanalyse und Bewegungssynthese (Teilprojektleiterin Koelewijn, Anne )
- C02 - Bereinigung multimodaler Bewegungsmessdaten mittels individualisierter muskuloskelettaler Menschmodelle (Teilprojektleiter Miehling, Jörg ; Wartzack, Sandro )
- C03 - Erforschung der posturalen Kontrolle basierend auf sensomotorisch erweiterten mus-kuloskelettalen Menschmodellen (Teilprojektleiter Eskofier, Bjoern ; Klucken, Jochen ; Miehling, Jörg ; Wartzack, Sandro ; Winkler, Jürgen )
- C04 - Analyse degenerativer Bewegungseinschränkungen durch Einbindung empathoki-nästhetischer Sensordaten in biomechanische Menschmodelle (Teilprojektleiterin Leyendecker, Sigrid )
- D01 - Bewegungsmuster der Hand aus empathokinästhetischen Sensordaten als diagnostische Größe für Krankheitsaktivität bei Patienten mit rheumatischen Erkrankungen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Kleyer, Arnd ; Liphardt, Anna-Maria ; Schett, Georg )
- D02 - Empathokinästhetische Sensorik für Biofeedback bei depressiven Patienten (Teilprojektleiter Berking, Matthias ; Eskofier, Bjoern )
- D03 - Berührungslose Messung von Stress, seiner Determinanten und Konsequenzen (Teilprojektleiter Rohleder, Ph.D., Nicolas )
- D04 - Sensorbasierte Bewegungs- und Schlafanalyse beim Parkinson-Syndrom (Teilprojektleiter Eskofier, Bjoern ; Klucken, Jochen ; Winkler, Jürgen )
- D05 - Empathokinästhetische Messung und Bewegungsmustererkennung als Biomarker für Gesundheitszustand und Prognose von Palliativpatienten (Teilprojektleiter Ostgathe, Christoph )
- E - Begleitende Ethikforschung: Ethische und gesellschaftliche Herausforderungen der Empathokinästhetischen Sensorik (Teilprojektleiter Braun, Matthias ; Dabrock, Peter )
- MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiter Eskofier, Bjoern )
- Z - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Vossiek, Martin )
Antragstellende Institution
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Beteiligte Hochschule
Technische Universität Hamburg; Universität Bayreuth
Beteiligte Institution
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS)
Sprecher
Professor Dr.-Ing. Martin Vossiek