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Onox
Schütze dich vor der Höhenkrankheit
Challenge.
01
Bergsport ist mit zahlreichen Gefahren verbunden. Viele hängen mit dem Sauerstoffmangel in größeren Höhen zusammen. Durch die niedrige Sauerstoffmenge in der Höhenluft kann es zur Höhenkrankheit kommen.
Jährlich verunglücken eine Vielzahl von Bergsteigern an Symptomen- oder an der Höhenkrankheit selbst. Die Schwierigkeit zur Vermeidung der Krankheit liegt darin, dass sehr viele unterschiedliche Faktoren Einfluss darauf nehmen, ob der Körper den Sauerstoffmangel in großen Höhen ertragen kann. Kommt es zu einem Unglück, gibt es nur so gut wie keine Möglichkeit zur Behandlung, außer den Weg zurück in tiefere Lagen, welcher nicht immer direkt oder ohne Hilfe möglich ist.
Eine häufige Unfallursache sind zudem auch Schwindel- und Trittunsicherheit durch die Symptome des Sauerstoffmangels.
Zudem kommt die weiter steigende Begeisterung von Hobby Bergsteigern, sich in großen Höhen aufzuhalten, ohne sich den Gefahren bewusst zu sein.
Wie kann der Bergsteiger dabei unterstützt werden, sowohl Symptome der Höhenkrankheit und diese selbst zu vermeiden, als auch diese im Notfall behandeln zu können und somit sein oder andere leben zu retten?
Wie schon erwähnt können die Höhenkrankheit oder ihre Symptomatik tödliche Wirkung haben. Schwindel, Kopfschmerz und Übelkeit führen zu schwerwiegenden Bergstürzen, die Höhenkrankheit führt häufig zum Tod.
Körperliche Fitness allein schützt nicht. Es kommt auf andere Faktoren an. Kommt es zu einem Notfall, ist eine Behandlung unter schweren Bedingungen oder ein Abtransport auch nicht immer direkt einsetzbar.
Hinzu kommt die immer steigende Beliebtheit von Hochtouren. Man spricht vom sogenannten Höhentourismus, welcher in den letzten Jahren stark zugenommen hat.
Die Grafik rechts zeigt den Anstieg des Höhentourismus in Nepal. Dieser hat sich von 2008 bis 2017 fast verdoppelt.
Problem.
02
Eine Studie zeigt, dass zirka 25%, also jeder vierte Bergsteiger auf Hochtouren Gesundheitsprobleme erleidet und 3% derer tödlich verunglücken.
"Der Bergsport entwickelt sich mehr und mehr zum Breitensport. Dies lässt sich vor allem an der Urbanisierung typsicher Outdoor- Sportarten beziehungsweiße dem aufkommen neuer Trainingsplattformen beobachten."
Stephan Hagenbusch, Black Diamond.
Was ist an der Höhenluft so gefährlich?
Befinden wir uns auf Meereshöhe, herrscht normaler Luftdruck und der Sauerstoffpartialdruck in der Atemluft ist hoch genug, dass unser Körper ohne Probleme durch die Lunge mit Sauerstoff versorgt werden kann.
Umso höher wir kommen, desto 'dünner' wird die Luft. Das bedeutet, dass mit dem sinkenden Luftdruck auch der Sauerstoffpartialdruck der Atemluft sinkt. Es sind also weniger Sauerstoffteilchen in der gleichen Menge Luft vorhanden, welche unseren Organismus versorgen können. Unser Körper kann diese Differenz allerdings nur in gewissem Maße ausgleichen.
Dieser Sauerstoffmangel in Körper und Hirn birgt
gewisse Risiken und zwingt zu Vorkehrungen:
Schwindel &
Unsicherheit
Durch den geringen Sauerstoffgehalt im Blut treten häufig Schwindel und Unsicherheiten auf, welche zu schweren Stürzen und Unfällen mit Todesfolge führen können.
Gruppendynamik
Die Gruppendynamik auf Bergtouren ist ein wichtiger Faktor. Häufig werden Symptome und Vitalwerte verschwiegen, um die Gruppe nicht auszubremsen oder Schwäche zu zeigen. In den meisten Fällen führt dies zu schweren Erkrankungen.
Akklimatisation
Symptome und Krankheiten können durch eine gute Akklimatisation im Vorfeld und bei frühzeitigem erkennen der Symptome leben retten und den Körper in gewissem Maße an die Belastung gewöhnen.
Lungen-
& Hirnödem
Kommt trotzdem eine Höhenkrankheit vor, entsteht durch Druckunterschiede im Körper ein Lungen- und/ oder Hirnödem. Die Atmung wird weiter erschwert. Der Patient kann in einen komatösen Zustand versetzt werden und in Lebensgefahr schweben.
Anker Challnge
Research.
03
Während der Recherche wurden medizinische Grundkenntnisse geschaffen, Markt der Bergrettung und -Sport durch Online Recherche und Messe Besuche abgedeckt. Zusätzlich wurden Interviews geführt und Behandlungsmöglichkeit analysiert.
"Der rasche Wechsel in tiefere Höhenlagen ist stets die entscheidende Therapiemaßnahme und kann durch keine andere Therapie ersetzt werden."
Der Überdrucksack.
Eine der wenigen Behandlungsmöglichkeiten vor Ort ist der Überdrucksack. Der Patient wird zur Behandlung in den Sack gelegt, welcher mittels Luftpumpe aufgepumpt wird. Durch den erzeugten Überdruck wird eine Atmosphäre tieferer Lagen simuliert. Der Sauerstoffpartialdruck steigt und der Patient kann stabilisiert werden, bis er abtransportiert werden kann.
Prinzip der Überdruckbehandlung.
Das Prinzip ist Einfach. Die 'dünne' Umgebungsluft wird komprimiert. Dadurch entsteht in dem Sack eine Atmosphäre mit höherem Luftdruck und einer größeren Menge an Sauerstoffteilchen.
So kann der Patient über die Lunge den Sauerstoff einfacher aufnehmen und sich stabilisieren.
Leider zeigen sich schnell einige Pain Points des Überdrucksacks auf:
Eigenbehandlung nicht möglich.
Für eine Behandlung muss jederzeit eine zweite oder mehrere Personen anwesend sein. Zudem muss der Luftdruck ständig kontrolliert und durch Pumpen gehalten werden.
Einstieg erschwert.
Der Einstieg in den Sack gestaltet sich, vor allem für angeschlagene Patienten, als schwierig. Zudem ist der Patient in dem Sack nicht transportabel. Er muss sich also nach er Behandlung direkt wieder der Höhe aussetzen.
Hohes Gewicht & Kosten.
Der Überdrucksack wiegt samt Zubehör knapp 8Kg. Dies stellt ein enormes Gewicht auf Hochtouren dar. Meist wird der Sack auch wegen seinen hohen Kosten zurückgelassen.
Kein Abtransport möglich.
Der Patient muss während der Behandlung ständig überwacht werden. Ein Abtransport in tiefere Lagen ist so nicht möglich. Nach der Behandlung muss der Patient sich direkt wieder in die Höhenluft begeben.
Market & Trends.
Um ein Gefühl für den aktuelen Outdoor und Alpin Markt zu
bekommen, habe ich die Alpinmesse in Innsbruck besucht und zudem weites Desktop Research betrieben.
Ideate.
04
In der Recherche Phase wurde schnell klar, dass es nicht von Nutzen ist, die Notfallbehandlung zu verbessern. Viel mehr muss, bei steigender Beliebtheit von Bergtouren, die Prävention im Vordergrund stehen.
Die Idee entwickelte sich zu einem Produktsystem, welches Präventiv hilft, Bergtouren sicher zu absolvieren und den Nutzer das richtige Verhalten lehrt. Zusätzlich dazu sollte es aber auch ein Produkt geben, welches im Notfall helfen kann. Denn der Patient muss stabilisiert werden, um ihn sicher vom Berg nach Hause zu bringen.
Aus dieser Kombination kam ein Handheld Gerät, passende Sensorik und eine Beatmungseinheit, welche sich zur Überdruckbehandlung eignet, in Frage.
How might we...?
Wie kann eine Gefahr
vermieden werden?
Prävention
Akklimatisation
+
Vitalwerte
Durch die Überwachung der Akklimatisationsparameter (Höhenexposition pro Zeit/ Schrittgeschwindigkeit) und der Überwachung von Vitalwerten (Sauerstoffsättigung im Blut, Puls, Atemgeschwindigkeit) lassen sich wichtige Rückschlüsse auf das Risiko der Erkrankung geben. So kann der Bergsteiger das Risiko minimieren.
How might we...?
Wie kann dem Patient im
Notfall geholfen werden?
Behandlung
Überdruck-
Behandlung
Kommt es trotzdem zu einem Notfall, kann der Patient mit der Überdruckbehandlung stabilisiert werden. Die Vitalwerte geben Aufschluss über den Gesundheitszustand und können helfen darüber zu entscheiden, ob ein Abtransport oder Abstieg möglich ist.
Prävention
Behandlung
Hilfe in Form eines Handheld
Überdruck in Mund- Nasen Maske (Cpap)
Um einen Überdruck zu erzeugen und dem Patienten eine höhere Konzentration an Sauerstoff zu ermöglichen, reicht es aus, Mund und Nase mit dem Druck zu versorgen. Damit bleibt der Patient mobil und kann sich bewegen oder transportiert werden, ohne, dass die Behandlung unterbrochen werden muss.
Durch den neuartigen PPG Sensor können Sauerstoffsättigung und Herzfrequenz bestimmt werden. Andere Daten können Gps- und Beschleunigungssensoren liefern.
05
Design.
Die Prävention soll durch ein Handheld mit passender Sensorik abdeckt sein und der Notfall durch eine kompakte Beatmungspumpe. Zusätzlich entschied ich mich dazu, die Stromversorgung in der Produktfamilie mit einzubeziehen, da dies einen wichtigen Faktor darstellte.
05
Design.
Das Design wurde im Prozess parallel zu der Ideation Phase mit ersten Skizzen und Mock Up's unterstützt. Im weiteren Verlauf wurden diese verfeinert, im CAD umgesetzt und durch Rapid Prototyping weiter verfeinert.
Im Designprozess, wurden Funktion, Form, Proportion und Bedienung, immer wieder durch dreidimensionale Mock Up's getestet und entwickelt.
Die Erkenntnisse wurden in Mock Up's mit Funktion übersetzt, bevor das Produkt im CAD technisch und gestalterisch umgesetzt wurde.
Im Anschluss wurde das Designmodell per Rapid- Prototyping im Maßstab 1:1 hergestellt. Hier sind, bei Bedarf, noch kleine Änderungen eingeflossen.
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Produkt.
Das Produktsystem besteht aus einem Handheld und einem Sensor, welcher im Ohr getragen wird und dem Handheld und der Beatmungspumpe, welche im Notfall eingesetzt werden kann, wichtige Vitaldaten liefert. Um das System abzurunden, wurde eine Tasche, welche gleichzeitig als Tragehilfe und zum autarken Laden dienen kann, entwickelt.
Die Onox - Handheld hilft dem Bergsteiger seine Vitalwerte im Zusammenhang mit den Akklimatisationspausen zu überwachen. Sollte es zu Anzeichen für Symptomatiken kommen, kann das Gerät den Bergsteiger und gegenbenenfalls seine Teamkollegen informieren und helfen, die benötigten Vorkehrungen zu treffen.
Die benötigten Daten bekommt das Gerät über die Schnittstelle im Ohr, sowie GPS und verschiedene Sensoriken im Gerät.
Im Falle eines Notfalls kann das Gerät einen Notruf mit Lokation und Vitalwerten direkt an die Bergwacht übermitteln, welche weitere Schritte einleiten kann.
Getragen wird das Gerät per Halteband am Rucksack.
Der Onox - Respirator ist eine kleine und leichte Beatmungseinheit, welche der Bergsteiger in großen Höhen immer bei sich führen sollte. Kommt es zu Symptomen oder der Höhenkrankheit selbst, gibt die Einheit beim Öffnen die Atemmaske frei und beginnt automatisch mit der Überdruckbehandlung. Der Patient muss lediglich die Maske an den Mund führen und sie verschließen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Patient in der Lage ist, selbst abzusteigen oder abtransportiert zu werden ohne, dass die Behandlung unterbrochen werden muss.
Die Atemmaske und Beatmungspumpe bilden eine Einheit. Durch die geringe Griffbreite durch die Griffmulde, ist eine Rutschfeste Bedienung, auch mit Handschuhen, gegeben. Um den Vorgang zu starten, muss lediglich der Rote Knopf an der Rückseite betätigt werden und die Maske, welche in den Deckel integriert ist, springt heraus.
Erzeugt wird der Überdruck durch eine einfache, leichte und kostengünstige Technik. Ein Verdichterrad wird von einem bürstenlosen Motor angetrieben. Dieser erzeugt einen Überdruck im Beatmungsschlauch und in der Maske. Angetrieben wird der energieeffiziente Motor durch zwei Lithium Polymer Zellen. Diese Technik kommt auch in mobilen C-Pap Beatmungsgeräten zum Einsatz und hat sich bewährt.
Durch diese leichte Technik, werden im Gegensatz zum Überdrucksack zirka 7Kg Gewicht eingespart.
Das Onox - Back Up rundet die Produktfamilie ab. Ohne Strom kann keine Tage- oder Wochenlange Expedition funktionieren. Das Back Up dient als Reserve durch zwei große Akku Zellen und Solarflächen, welche diese Nachladen.
Das Back Up kann einfach hinten auf jedem Rucksack befestigt werden, trägt die Pumpe und lädt alle Akkus.
Zur Lagerung wird das Back Up einfach um die Pumpe gewickelt und dient somit als Schutztasche.
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