2024-07-31:
Salzburg Research und die Universität Salzburg entwickelten im Auftrag des Feuerwehrausstatters Texport GmbH eine intelligente Feuerwehrjacke. In der Jacke verbaute Sensoren melden, wenn die Person zu überhitzen droht und leiten sofort Gegenmaßnahmen ein. Der Prototyp wurde nun in der Brandsimulationsanlage unter realen Bedingungen getestet.
Feuerwehrleute stehen bei einem Brandeinsatz unter enormem Stress: Hohe Temperaturen belasten den Körper, die persönliche Schutzausrüstung wiegt oft 20 Kilogramm oder mehr, Bergungsarbeiten und das Suchen nach Personen in Not erfordert viel Kraft und Ausdauer. Hinzu kommt enormer psychischer Stress durch die hohe Verantwortung und die Unvorhersehbarkeit bei Brandeinsätzen. Nicht zuletzt bringen sich Feuerwehrleute selbst in Gefahr, um andere zu retten. Alleine in den USA sterben jährlich bis zu 40-50 Feuerwehrleute an den Folgen von Überlastung, die im und durch einen Einsatz auftreten. Steigende Temperaturen im Feuerwehranzug führen zu einem „Kipppunkt“, an dem Feuerwehrleute kollabieren können.
„Meine Vision ist, Hitzestress bei Feuerwehrleuten automatisiert zu vermeiden. Denn Hitzestress führt zu verminderter Leistungsfähigkeit und im schlimmsten Fall zu einer Ohnmacht, sodass Retter selbst gerettet werden müssen“, sagt Otmar Schneider, Geschäftsführer und Gründer der Texport GmbH. Gemeinsam mit Salzburg Research und der Universität Salzburg wurde daher nach Möglichkeiten gesucht, wie Hitzestress automatisiert mit Hilfe von Sensorik und einem Kühlungssystem direkt in der Feuerwehrjacke vermieden werden kann.
Den kritischen Zeitpunkt erkennen
Die Herausforderung war zunächst, den richtigen Zeitpunkt automatisiert zu erkennen, an dem sich Feuerwehrleute diesem „Kipppunkt“ nähern und an dem eine Intervention einsetzen sollte. In die Textilien wurden Sensoren eingearbeitet, die Schweiß beziehungsweise die Luftfeuchtigkeit in der Einsatzjacke schätzen. In einer ersten Laborstudie saßen dafür 19 Teilnehmende mit Schutzanzug, Helm und Sauerstoffflasche in der Sauna und beantworteten anschließend nach zusätzlicher physischer Belastung auf dem Laufband Fragen für einen kognitiven Test – ebenfalls mit der gesamten Ausrüstung.
„Dadurch wollten wir herausfinden, mit welchen Sensoren und Parametern wir den Hitzestress zuverlässig ermitteln können und wo diese Sensoren am besten angebracht werden sollten“, sagt Severin Bernhart vom auf Bewegungsdatenanalyse spezialisierten Forschungsinstitut Salzburg Research. In der Laborstudie wurde der Algorithmus trainiert, den Zeitpunkt zu berechnen, ab dem es den Feuerwehrleuten im Anzug zu heiß wird.
Bei Gefahr von Hitzestress wird automatisiert gekühlt
Bei Hitzestress – also ab 38,5° Celsius Körperkerntemperatur – verändern sich Kognition und Psychophysiologie. Betroffene Menschen verhalten sich risikobereiter, impulsiver, treffen möglicherweise falsche Entscheidungen und überschätzen ihre körperliche Leistungsfähigkeit. Darum wurde ins Jackenfutter ein innovatives System eingebaut, das automatisch die Feuerwehrfachkraft unter der Jacke kühlt, sobald die Sensorik anschlägt.
„Wir möchten herausfinden, ob die neuartige Luftkühlung das subjektive Wohlbefinden der Feuerwehrkräfte tatsächlich verbessert, die körperliche Belastung verringert und dadurch gegebenenfalls eine überlegtere Entscheidungsfindung unter Hitzestress ermöglicht“, sagt Jannic Wälde von der Universität Salzburg.
Weil bei niedriger Luftfeuchtigkeit Schweiß besser verdunstet, ist die Idee dies durch Luftkühlung zu senken. Die innovative Kühlung könnte künftig dazu beitragen, die Vitalparameter der Feuerwehrleute zu verbessern und somit die Sicherheit der Einsätze zu erhöhen.
„Besonders herausfordernd war, dass alle Komponenten robust und hitzebeständig sein mussten. Außerdem mussten wir ein ausgeklügeltes Kühlungsverfahren entwickeln und testen, um die knappe Ressource Luft, die die Feuerwehrleute in einer zusätzlichen Druckluftflasche mitführen, nicht zu verschwenden“, sagt Salzburg Research-Forscher Severin Bernhart. „Wir haben eine Intervallkühlung entwickelt, die sparsam mit der Luft umgeht und trotzdem effektiv ist.“
Test in der Brandsimulationsanlage
Die Prototypen dieser automatisch kühlenden Feuerwehrjacke wurde bereits während der Entwicklung immer wieder unter realen Bedingungen in der Brandsimulationsanlage getestet. Bei der abschließenden Studie gingen zwölf Feuerwehrleute mit intelligenter Feuerwehrjacke und eine Kontrollgruppe ohne dieses System unter kontrollierten Bedingungen in einen Brandcontainer und absolvierten einen simulierten Brandeinsatz. Sensordaten und Rückmeldungen der Probanden zeigten die Wirksamkeit des innovativen Systems.
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Die Forschungsarbeit zur Entwicklung der intelligenten Feuerwehrjacke wurde als bundesländerübergreifende Kooperation zwischen Salzburg und Vorarlberg im Rahmen der WISS2025-Strategie des Landes Salzburg gefördert. Projektpartner waren: Salzburg Research Forschungsgesellschaft (Projektleitung), der Technologieführer für Schutzbekleidung Texport GmbH, der Fachbereich Sport- und Bewegungswissenschaft der Universität Salzburg, adidas, Digital Elektronik und die Grabher Group.
Publikation
S. Bernhart, J. Wälde, O. Schneider and T. Finkenzeller, „Textile Moisture Sensors for Estimating Sweat Evaporation Saturation in Fire Protective Clothing,“ 2024 IEEE Applied Sensing Conference (APSCON), Goa, India, 2024, pp. 1-4, doi: 10.1109/APSCON60364.2024.10466185.
Rückfragehinweis
Severin Bernhart, Salzburg Research Forschungsgesellschaft mbH
+43/662/2288-316 | severin.bernhart@salzburgresearch.at
Bildmaterial
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