DE102008003122A1

DE102008003122A1 - Faden zur Ermittlung der Zugspannung, insbesondere in einem medizinischen Gestrick oder Gewirk

Info

Publication number: DE102008003122A1
Application number: DE102008003122A
Authority: DE
Inventors: Helmut Gebuhr
Original assignee: OFA BAMBERG GmbH
Current assignee: OFA BAMBERG GmbH
Priority date: 2008-01-02
Filing date: 2008-01-02
Publication date: 2009-07-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Faden (F), bestehend aus einem elastischen Kernfaden (1), der mindestens einen Mantel aufweist, wobei der Mantel bei einer Längenänderung des Kernfadens (1) seine elektrische Eigenschaft, insbesondere seinen elektrischen Widerstand und/oder seine Kapazität, ändert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Faden, bestehend aus einem elastischen Kernfaden, der mindestens einen Mantel aufweist.
Ummantelte Fäden sind hinreichend aus der Literatur bekannt. Die Ummantelung des elastischen Kernfadens erfolgt dabei entweder mittels Fäden oder einer aus einem Material geformten einstückigen Vollummantelung. Die Ummantelung kann zudem eine Funktion ausüben, z. B. Stoffe an die Umgebung abgeben, insbesondere an die Haut der das Bekleidungsstück tragenden Person. Ebenso ist es bekannt, dass die Ummantelung antibakterielle Eigenschaften aufweist. Zudem ist bekannt, mehrere Ummantelungen, die koaxial zueinander angeordnet sind, vorzusehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elastischen Faden und ein diesen Faden enthaltendes Gestrick, Gewirk oder Gewebe bereitzustellen, der bzw. das es erlaubt, die Zugspannung im Faden bzw. Gestrick mittels des Fadens selbst zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Faden mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fadens ergeben sich durch die Merkmale der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche. Gleichsam beansprucht die Erfindung ein den erfindungsgemäßen Faden enthaltenes Gestrick, Gewirk oder Gewebe.
Der erfindungsgemäße Faden zeichnet sich dadurch aus, dass die Ummantelung des aus einem elastischen Material gebildeten Kernfadens eine elektrische Eigenschaft hat, die sich beim Dehnen des Fadens ändert. Der erfindungsgemäße Faden kann mittels Kontakten an mindestens eine Auswerteeinrichtung angeschlossen werden. So ist es möglich, dass der Faden mit seinen beiden Enden an zwei Eingängen einer Auswerteelektronik angeschlossen ist. Es ist jedoch auch möglich, dass geeignete Klemmen an verschiedenen Stellen, insbesondere in äquidistanten Abständen zueinander, am Faden dessen elektrische Eigenschaften abgreifen.
So ist es auch möglich, dass der Umwindefaden, welcher den Mantel um den Kernfaden bildet, mehrschichtig ausgebildet ist, wobei sich der Übergangswiderstand zwischen mindestens zwei Schichten beim Längen und/oder Krümmen des Fadens bzw. der Ummantelung ändert. So kann der Mantel vorteilhaft durch einen Bimetallfaden gebildet sein. Bei einem mehrschichtigen Aufbau des Mantels muss lediglich ein Ende des Fadens an die Auswerteeinheit angeschlossen werden, was die Kontaktierung und den Aufbau eines Gestricks, Gewirkes oder eines Gewebes deutlich vereinfacht.
Die Auswerteeinrichtung kann entweder direkt im Gestrick, Gewirk oder Gewebe angeordnet sein. Es ist jedoch ebenso möglich, das die Auswerteeinrichtung lediglich die elektrische Eigenschaft misst und den Messwert an eine übergeordnete Aus werteeinrichtung übermittelt. Dieses kann mittels Kabel oder per Funk erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Faden mit einem RFID-Transponder verbunden ist, der auf ein Signal einer Leseeinrichtung auslesbar ist.
Im Gestrick, Gewirk oder Gewebe kann der erfindungsgemäße Faden an mindestens einer Stelle eingearbeitet werden. So kann vorteilhaft an einer oder mehreren Stellen die Zugspannung des Gestricks, Gewirks oder Gewebes ermittelt werden. Vorteilhaft sind mehrere Fäden, insbesondere als Schussfäden eingearbeitet, so dass an bestimmten Stellen die Zugspannung ermittelbar ist.
So ist es z. B. möglich, mittels des erfindungsgemäßen Fadens in einem Bekleidungsstück, in Form z. B. eines Strumpfes, einer Strumpfhose, eines Hemdes oder in einer Bandage die Zugspannung zu ermitteln. Bei einer Bandage oder einem Kompressionsstrumpf kann hierdurch vorteilhaft der Kompressionsdruck, welcher sich aus der im Gestrick, Gewirk oder Gewebe gemessenen Zugspannung ermitteln lässt, berechnet werden. Hierdurch ist es möglich, z. B. den richtigen Sitz eines Strumpfes oder einer Bandage zu ermitteln. Auch kann z. B. der Kompressionsverlauf entlang des Beines bei einem Kompressionsstrumpf ermittelt werden und gegebenenfalls angezeigt werden. Ein Warnsignal kann dann abgegeben werden, wenn der Kompressionsverlauf nicht den Vorgaben entspricht. Dies kann z. B. durch ein falsches Anlegen des Strumpfes, einen Materialfehler oder eine falsche Dimensionierung des Strumpfes bedingt sein. Auch kann die Wirkung des Kompressionsstrumpfes oder der Bandage überwacht werden. So kann ein Nachlassen des Kompressionsdruckes erkannt und angezeigt werden.
Ebenso ist es möglich, dass der Mantel um den elastischen Kernfaden durch eine elektrisch leitfähige Nanobeschichtung gebildet ist.
Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1: Ein über ein Bein gezogener Strumpf mit mehreren erfindungsgemäßen Fäden und Auswerteelektronik;
2: erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fadens mit einem Umwindungsfaden;
3: zweite mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fadens mit zwei Umwindungsfäden;
4: dritte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fadens mit mehrschichtigem Mantel;
5: vierte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fadens mit Bimetallummantelung;
6: fünfte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fadens mit Ummantelung, die durch Nanopartikel gebildet ist oder diese enthält.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beins B mit übergezogenem Strumpf S. Der Strumpf S weist mehrere in Umfangsrichtung angeordnete erfindungsgemäße Fäden F zur Zugspannungserfassung auf. Jedem Faden F kann jeweils eine Auswerteeinrichtung A zugeordnet werden. Es ist jedoch ebenso möglich, dass eine Auswerteeinrichtung A' die Spannung in mehreren Fäden F' ermittelt. So kann die Auswerteeinrichtung A' unmittelbar auf oder in der Nähe eines Fadens F' angeordnet sein. Über zusätzliche Verbindungsleitungen L sind die übrigen Fäden F' mit der Auswerteeinrichtung A' in Verbindung. Vornehmlich sollten die Auswerteeinrichtungen A, A' nur in den Bereichen des Strumpfes S angeordnet sein, die keiner oder nur geringen äußeren Kräften, z. B. durch einen Schuh (nicht dargestellt) ausgesetzt sind. Es ist selbstverständlich auch im Sinne der Erfindung, die Fäden F nicht nur in Umfangsrichtung sondern auch längs des Beines, als quer zur Umfangsrichtung oder spiralförmig anzuordnen, um auch die Zugspannung in die sen Richtungen zu ermitteln. So kann hierdurch z. B. ermittelt werden, ob ein Strumpf zu hoch über das Bein gezogen ist.
Die Erfindung sieht zudem vor, dass in Bekleidungsstücke jeglicher Art, wie z. B. Hemden, Strumpfhosen, etc., die als Gestricke, Gewirke oder gewebte Waren hergestellt sind, der erfindungsgemäße Faden zur Zugspannungserfassung eingearbeitet ist. Bevorzugt wird dabei der Zugspannungsfaden F, F' als Schussfaden eingelegt, der für die Kompression des Bekleidungsstücks oder z. B. einer Bandage, sorgt.
Die 2 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform eines Fadens F, bestehend aus einem elastischen Kernfaden 1 und einem Umwindungsfaden 2. Durch Dehnen des Fadens F in seiner Längserstreckung R wird gleichsam der Umwindungsfaden 2 gekrümmt und gelängt, wodurch sich seine elektrische Eigenschaft, z. B. elektrische Leitfähigkeit und/oder Kapazität ändert. Diese kann mittels einer an den Faden F bzw. an den Umwindungsfaden angeschlossenen Auswerteeinrichtung A (s. 1) ausgewertet bzw. gemessen und an eine z. B. entfernt angeordnete Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt werden. Die Auswerteeinrichtung kann z. B. ein RFID-Transponder sein, der seine Energie zur Bestimmung der elektrischen Eigenschaft des Fadens durch elektromagnetische Strahlung eines Lesegerätes erhält. Bzgl. der RFID-Technologie wird auf einschlägige Schriften und insbesondere auf des RFID Handbuch, Hanser-Verlag, 4. Auflage, verwiesen.
Der Umwindungsfaden 2 selbst kann ein Bimetallfaden sein, wie er bereits herkömmlich zu erwerben ist, welcher bei einer Längenänderung seine elektrischen Eigenschaften, wie seinen Widerstand und/oder Kapazität verändert.
Die 3 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform, bei der ein zweiter Umwindungsfaden 2' vorgesehen ist. Dieser kann als außenliegender Umwindungsfaden 2' den Sensorfaden 2 umhüllen, so dass die äußeren Fadeneigenschaften des Fadens F allein durch den äußeren Umwindungsfaden 2' bestimmt werden.
Es ist selbstverständlich ebenso im Sinne der Erfindung, aus Gründen, z. B. der Sicherheit, mehrere Spannungserfassungsfäden 2 als Umwindungsfäden vorzusehen. Auch ist es möglich, mehrere äußere Umwindungsfäden 2' vorzusehen, um den inneren Umwindungsfaden 2 besser nach außen hin abzuschirmen.
Die 4 bis 6 zeigen weitere mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fadens F im Querschnitt. So zeigt die 4 einen Faden F, der einen Kernfaden 1 aus elastischem Material besitzt. Um den Kernfaden sind koaxial mehrere Schichten 3 bis 6 angeordnet, die z. B. in einem Extrusionsvorgang nacheinander aufgebracht werden können. Die beiden Schichten 3 und 5 sind mittels der Isolationsschicht 4 voneinander getrennt. Hierdurch kann der Faden F als kapazitiver Sensor eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich, dass die Isolationsschicht 4 durch eine ihren Widerstand bei Längenänderung des Fadens F verändernde Schicht ersetzt ist. Die Auswerteeinrichtung muss dann lediglich mit den beiden Schichten 3 und 5 verbunden werden, um entweder die Kapazität oder den Widerstand des Gesamtfadens zu ermitteln. Als Umhüllung dient eine nicht leitfähige Schicht 6.
Die 5 zeigt einen Faden F, mit einem Kernfaden 1 und zwei äußeren Schichten 7 und 8. Diese können in Form eines Bimetallstreifens ausgebildet sein, wodurch sich ebenfalls bei Längenänderung des Gesamtfadens F die elektrische Eigenschaft ändert. In diesem Fall muss die Auswerteeinrichtung mit den beiden Schichten 7 und 8 verbunden werden. Selbstverständlich ist es bei dieser Ausführungsform möglich, eine weiter Umhüllung durch eine zusätzlich aufextrudierte Schicht oder mindestens einen Umwindungsfaden, der die textile Eigenschaft des Fadens bestimmt, vorzusehen.
Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Faden F einen Kernfaden 1 und einen äußeren Mantel 10 aufweist. Dieser Mantel enthält Nanopartikel oder ist vollständig aus diesen gebildet, und ändert seinen Widerstand bzw. seine elektrische Leitfähigkeit mit der Dehnung des Fadens F. Durch Anschluss der beiden Enden des Fadens F kann dessen elektrische Eigenschaft überwacht werden.
Um den tatsächlich vom Bekleidungsstück, z. B. einem Stützstrumpf, erzeugten Kompressionsdruck zu ermitteln, kann das Bekleidungsstück zuvor mittels eines Normkörpers geeicht werden. Auch kann durch nach dem Anziehen des Strumpfes eine Nulllung vorgenommen werden, um den während des Tragens des Strumpfes auftretende Kompressionskräfte bzw. deren Änderungen zu erfassen.
Gleichsam ist es möglich, mittels einer zusätzlichen Einrichtung, insbesondere in Form eines Messstreifens, der zwischen die Haut und den Strumpf einlegbar ist und der an mehreren Stellen den Kompressionsdruck ermittelt, eine Eichung der in das Bekleidungsstück oder die Bandage eingearbeiteten erfindungsgemäßen Zugspannungsmessfäden vorzunehmen. Dabei übermittelt der Messstreifen an dieselbe Auswertungseinrichtung seine Messdaten wie die eingearbeiteten Messfäden.

Claims

Faden (F), bestehend aus einem elastischen Kernfaden (1), der mindestens einen Mantel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel bei einer Längenänderung des Kernfadens (1) seine elektrische Eigenschaft, insbesondere seinen elektrischen Widerstand und/oder seine Kapazität, ändert.
Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Mantel durch mindestens einen Umwindungsfaden (2) gebildet ist, wovon mindestens ein Umwindungsfaden (2) seine elektrischen Eigenschaften ändert bei einer Längenänderung des Fadens (F) ändert.
Faden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Umwindungsfaden (2) aus einem Bimetall ist.
Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwindungsfaden selbst eine elektrisch isolierende Hülle bzw. Ummantelung aufweist.
Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Umwindungsfäden des Mantels kreuzweise um den Kernfaden umwunden sind.
Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel von einer elektrisch isolierenden Hülle umgeben, insbesondere ummantelt ist.
Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel mit mindestens einem äußeren Umwindungsfaden umwunden ist, wobei der äußere Umwindungsfaden ein textiler Faden ist.
Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mantel oder der Umwindungsfaden aus zwei leitfähigen koaxialen Schichten besteht, die von einer elektrisch weniger leitfähigen Trennschicht voneinander getrennt sind, wobei bei Dehnung und/oder Krümmung des Fadens bzw. des Umwindungsfadens sich der elektrische Übergangswiderstand und/oder sich die Kapazität der Trennschicht ändert.
Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mantel eine leitfähige koaxialen Schicht aufweist, die aus Nanopartikeln gebildet ist oder diese anteilig enthält.
Gestrick, Gewirk oder Webware, mindestens einen Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisend.
Gestrick, Gewirk oder Webware nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestrick, Gewirk oder die Webware ein Strumpf, eine Hose, eine Bandage oder ein Hemd, insbesondere medizinisch oder orthopädisch wirkend, ist.
Gestrick, Gewirk oder Webware nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Auswerteeinrichtung mittels des mindestens einen Fadens an einer oder mehreren Stellen oder Bereichen die Zugspannung des Gestricks ermittelt.
Gestrick, Gewirk oder Webware nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faden mit einer Auswerteeinrichtung in elektrischer Verbindung ist.
Gestrick, Gewirk oder Webware nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faden mit einer Auswerteeinrichtung in Form eines RFID-Transponders in elektrischer Verbindung ist.
Gestrick, Gewirk oder Webware nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Gestrick die Auswerteeinrichtung oder der RFID-Transponder angeordnet, insbesondere eingenäht, eingestrickt oder eingewebt ist.