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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Funktionspflaster, d.h. ein Pflaster, welches elektronische Schaltungen aufweist.
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Stand der Technik
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Elektronische Funktionspflaster werden verwendet, um beispielsweise menschliche oder auch tierische Vitalparameter zu überwachen. Elektronische Funktionspflaster werden zurzeit von einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Eine bekannte Anwendung ist die Messung von EKG, EMG und Blutsauerstoffsättigung.
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Aus der
DE 10 2008 014 652 A1 der Anmelderin ist auch der Einsatz zur Detektion von Schlafapnoe bekannt. Ein solches elektronisches Funktionspflaster umfasst eine Trägerstruktur mit mindestens einem elektronischen Bauteil zur Signalverarbeitung und Steuerung sowie gegebenenfalls Sensoren, Aktoren und Anzeigeelementen, die in einem Heftpflaster integriert sind. Zur Versorgung der elektronischen Bauteile mit elektrischer Energie ist außerdem eine autarke Energiequelle notwendig. Ein elektronisches Funktionspflaster des Standes der Technik ist in
1 gezeigt. Auf einer Trägerstruktur
1 aufgebrachte elektronische Bauteile
21,
22 sind zwischen einer Haftschicht
3, welche der Haftschicht eines herkömmlichen Pflasters entspricht, und einer Folie als Deckschicht
4 angeordnet. Eine Batterie als Energiequelle
6 ist mittels eines Drahtes mit der Trägerstruktur
1 verbunden und dies ist weiterhin mit einem Mikrophon
7 mit Schalltrichter zur Detektion von Schlafapnoe verbunden.
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Als Trägerstruktur eines elektronischen Funktionspflasters wird üblicherweise eine starre oder auch flexible Leiterplatte verwendet. Flexible Trägerstrukturen werden verwendet, um den Tragekomfort des Pflasters zu erhöhen. Allerdings sind bekannte Trägerstrukturen für elektronische Funktionspflaster nicht luft- und flüssigkeitsdurchlässig. Dies beeinträchtigt den Tragekomfort, da beispielsweise Schweiß nicht verdunsten kann und sich unter der undurchlässigen Trägerstruktur ansammelt. Je größer die Trägerstruktur der elektronischen Bauelemente ist und je länger das Pflaster getragen werden muss, desto unangenehmer fühlt sich das Pflaster auf der Haut an. Durch luft- und flüssigkeitsundurchlässige Materialien, die auf die Haut geklebt werden, kann es zu Hautirritationen, wie beispielsweise Rötungen, Juckreiz, Ausschlag, Ekzemen oder Entzündungen, kommen. Zusätzlich wird durch Schweißansammlungen unter der Klebeschicht des Pflasters die Haftfähigkeit des Pflasters auf der Haut vermindert, was zu einem vorzeitigen Ablösen des Pflasters führen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße elektronische Funktionspflaster umfasst eine Trägerstruktur, insbesondere eine starre oder flexible Leiterplatte, mindestens ein elektronisches Bauteil, das auf der Trägerstruktur angeordnet ist, eine Haftschicht, insbesondere eine flüssigkeitsdurchlässige Haftschicht, und mindestens einen Saugkörper, der eingerichtet ist, um Flüssigkeiten zu absorbieren. Der Saugkörper ist zwischen der Trägerstruktur und der Haftschicht und/oder in der Trägerstruktur angeordnet. Indem der Saugkörper Schweiß und andere Hautabsonderungen, wie beispielsweise Fett oder Eiter, aufnehmen kann, wird durch das erfindungsgemäße elektronische Funktionspflaster der mangelnde Tragekomfort herkömmlicher elektronischer Funktionspflastern reduziert.
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Das elektronische Funktionspflaster kann eine Schichtstruktur aufweisen, sodass die Oberseite der Trägerstruktur mit einem oder mehreren elektronischen Bauelementen bestückt ist und sich an der Unterseite der Trägerstruktur ein einziger Saugkörper befindet. Es ist allerdings bevorzugt, dass die Trägerstruktur mindestens eine Ausnehmung aufweist, in der ein Saugkörper angeordnet ist. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Haftschicht mindestens eine Ausnehmung aufweist, wobei die mindestens eine Ausnehmung der Haftschicht so angeordnet ist, dass die Haftschicht mit der Trägerstruktur verbunden ist. Insbesondere bei Verwendung einer nicht oder nur geringfügig flüssigkeitsdurchlässigen Haftschicht ist es besonders bevorzugt, dass kein Kontakt zwischen der Haftschicht und dem Saugkörper besteht.
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Um zu verhindern, dass ein elektronisches Bauteil mit Flüssigkeiten in Kontakt kommt, welche von einem Saugkörper aufgenommen wurden, ist es in einer Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, dass die mindestens eine Ausnehmung in der Trägerstruktur zu der Seite der Haftschicht hin geöffnet ist und zu der Seite des elektronischen Bauteils hin geschlossen ist. In diesem Fall kann die mindestens eine Ausnehmung in der Trägerstruktur beispielsweise die Form eines parallel zur Haftschicht verlaufenden Kanals haben.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass die mindestens eine Ausnehmung in der Trägerstruktur zu der Seite der Haftschicht hin geöffnet ist und zu der Seite des elektronischen Bauteils hin geöffnet ist. Hierdurch wird ein Kontakt zwischen einem Bauteil (z.B. einem Sensor) und dem Saugkörper hergestellt, um z.B. Flüssigkeiten, welche vom Saugkörper aufgenommen wurden, zu analysieren. Dies ist vor allem für Anwendungen im Bereich Wundversorgung sinnvoll.
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Ausnehmungen in der Trägerstruktur können auch einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, welcher sowohl für die gesamte Trägerstruktur durchgreifende Ausnehmungen geeignet ist als auch für solche Ausnehmungen, die zu der Seite des elektronischen Bauteils hin geschlossen sind.
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Damit eine möglichst geringe Fläche der Haut vom luft- und flüssigkeitsundurchlässigen Material der Trägerstruktur bedeckt ist, ist es erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt, dass die Querschnittsfläche der mindestens einen Ausnehmung in der Trägerstruktur von dem elektronischen Bauteil in Richtung der Haftschicht zunimmt.
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Der mindestens eine Saugkörper kann beispielsweise durch Klebung oder Formschluss mit der Trägerstruktur verbunden sein. Das Material des Saugkörpers ist insbesondere aus mit Superabsorbern (SAP) angereicherten Zellstoffmaterialien, Vliesen oder Polyestern (PE) ausgewählt. Der Saugkörper kann auch aus mehreren Schichten unterschiedlicher flüssigkeitsabsorbierender Materialien bestehen. Weiterhin ist es erfindungsgemäß auch möglich, dass in unterschiedlichen Ausnehmungen der Trägerstruktur unterschiedliche Saugmaterialien angeordnet sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt ein elektronisches Funktionspflaster zur Detektion von Schlafapnoe gemäß dem Stand der Technik.
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2 zeigt einen Querschnitt durch ein elektronisches Funktionspflaster gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt einen Querschnitt durch ein elektronisches Funktionspflaster gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt einen Schnitt durch die Trägerstruktur des elektronischen Funktionspflasters gemäß 3 entlang der Linie A-A.
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5 zeigt eine Aufsicht auf die Trägerstruktur des elektronischen Funktionspflasters gemäß 3.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Funktionspflasters.
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7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform eines elektronischen Funktionspflasters gemäß der Erfindung.
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8 zeigt noch eine weitere Ausführungsform eines elektronischen Funktionspflasters gemäß der Erfindung.
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9 zeigt einen Querschnitt durch die Trägerstruktur eines elektronischen Funktionspflasters gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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10 zeigt einen Querschnitt eines elektronischen Funktionspflasters gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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11 zeigt einen Querschnitt eines elektronischen Funktionspflasters gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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12 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A durch das elektronische Funktionspflaster gemäß 11.
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13 zeigt einen Schnitt durch die Trägerstruktur eines elektronischen Funktionspflasters gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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2 zeigt einen Querschnitt eines elektronischen Funktionspflasters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Auf einer Leiterplatte als Trägerstruktur 1 ist ein elektronisches Bauteil 2 aufgelötet oder aufgeklebt. Auf der dem elektronischen Bauteil 2 gegenüberliegenden Seite ist die Trägerstruktur 1 mit einem Saugkörper 5 verklebt, welcher auf seiner der Trägerstruktur 1 abgewandten Seite eine flüssigkeitsdurchlässige Klebeschicht 3 aufweist, mit welcher er auf die Haut eines Patienten geklebt werden kann. Ein textiles Pflastermaterial dient als Deckschicht 4, welche die Trägerstruktur 1, das elektronische Bauteil 2 und den Saugkörper 5 umgibt. Diese Ausführungsform mit nur einem einzigen Saugkörper 5 stellt eine besonders einfache Realisierung des erfindungsgemäßen elektronischen Funktionspflasters dar.
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Eine zweite Ausführungsform des elektronischen Funktionspflasters ist in 3 dargestellt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform des elektronischen Funktionspflasters weist die Trägerstruktur 1 Ausnehmungen 11 auf. Diese sind als Kanäle mit quadratischem Querschnitt ausgeführt, welche von der Oberseite bis zur Unterseite der Trägerstruktur laufen. In 4 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in 3 dargestellt. Hieraus ist zu erkennen, dass die Ausnehmungen 11 in acht Reihen mit jeweils vier Ausnehmungen pro Reihe angeordnet sind. 5 zeigt eine Aufsicht auf das elektronische Funktionspflaster gemäß der zweiten Ausführungsform unter Weglassung der Deckschicht 4. Hier ist zu sehen, wie zwei elektronische Bauteile 21, 22 auf der Trägerstruktur 1 angeordnet werden können. Die Ausnehmungen 11 sind mit Saugkörpern 5 ausgefüllt, welche durch Formschluss mit der Trägerstruktur 1 verbunden sind. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine stabilere Befestigung der Trägerstruktur 1 auf der Haftschicht 3 als dies in der ersten Ausführungsform möglich ist. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, in welcher die Verbindung zwischen Trägerstruktur 1 und Haftschicht 3 ausschließlich durch den Saugkörper 5 erfolgt, besteht in der zweiten Ausführungsform eine direkte Verbindung zwischen der Trägerstruktur 1 und der Haftschicht 3.
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6 zeigt eine dritte Ausführungsform eines elektronischen Funktionspflasters gemäß der Erfindung. Im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform sind die Ausnehmungen 11 nicht als Kanäle ausgebildet, welche die mit dem elektronischen Bauteil 2 bestückte Seite der Trägerstruktur 1 mit der der Haftschicht 3 zugewandten Seite der Trägerstruktur 1 verbinden, sondern sie sind vielmehr zu der Seite der Trägerstruktur 1, welche das elektronische Bauteil 2 aufweist, hin geschlossen. Hierdurch verringert sich zwar das Volumen der Ausnehmungen 11, welches zum Einbringen von Saugkörpern 5 zur Verfügung steht. Dafür wird jedoch verhindert, dass durch die Saugkörper 5 Flüssigkeit von der Haut zu dem Bauteil 2 transportiert wird und dieses in seiner Funktionsfähigkeit beeinträchtigen könnte.
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In einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die in 7 dargestellt ist, weist auch die Haftschicht 3 Ausnehmungen 31 auf, welche sich mit den Ausnehmungen 11 in der Trägerstruktur 1 decken. Hierdurch wird zwar die Fläche verringert, mit welcher die Haftschicht 3 die Trägerstruktur 11 an der Haut eines Patienten befestigt, dafür kann jedoch als Material der Haftschicht 3 auch ein nicht flüssigkeitsdurchlässiger Klebstoff verwendet werden, da die Haftschicht 3 in dieser Ausführungsform einen Flüssigkeitstransport von der Haut eines Patienten in die Saugkörper 5 nicht beeinträchtigen kann.
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8 zeigt eine fünfte Ausführungsform des elektronischen Funktionspflasters gemäß der Erfindung. Diese unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform darin, dass die Saugkörper 5 eine Schichtstruktur aufweisen. Eine erste Schicht 51, welche der Haftschicht 3 zugewandt ist, besteht aus einer flüssigkeitsdurchlässigen Polyesterfolie. Eine Schicht 52, welche der mit dem elektronischen Bauteil 2 bestückten Seite der Trägerstruktur 1 zugewandt ist, besteht aus einem Zellstoffmaterial, welches mit Superabsorbern angereichert ist. Da bei Vorliegen von Ausnehmungen 31 in der Haftschicht 3 die Saugkörper 5 nicht mehr durch die Haftschicht 3 vor mechanischer Beschädigung geschützt werden, ermöglicht es dieser Schichtaufbau, das mechanisch wenig belastbare Zellstoffmaterial in der Schicht 52 durch die strapazierfähigere Polyesterfolie in der Schicht 51 vor mechanischer Beschädigung zu schützen.
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9 zeigt einen Schnitt durch die Trägerstruktur eines elektronischen Funktionspflasters gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Hierbei haben die Ausnehmungen 11 in der Trägerstruktur 1 einen runden Querschnitt. Ausnehmungen mit einem solchen Querschnitt können in jeder der zweiten bis fünften Ausführungsform der Erfindung anstelle eines quadratischen Querschnitts verwendet werden. Im Übrigen entspricht die Anordnung der Ausnehmungen in Reihen und Spalten der Anordnung gemäß 4. Es ist jedoch zu beachten, dass erfindungsgemäß auch jede andere Anordnung der Ausnehmungen 11 eingesetzt werden kann.
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Eine siebte Ausführungsform der Erfindung ist in 10 dargestellt. Diese Ausführungsform stellt eine Variante der dritten Ausführungsform gemäß 6 dar, in welcher die Querschnittsfläche der Ausnehmungen 11 in der Trägerstruktur 1 von dem elektronischen Bauteil 2 in Richtung der Haftschicht 3 hin zunimmt. Hierdurch wird eine möglichst geringe Fläche der Haut mit der luftundurchlässigen Trägerstruktur 1 in Kontakt gebracht.
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Eine achte Ausführungsform eines elektronischen Funktionspflasters gemäß der Erfindung ist in 11 dargestellt. Die Trägerstruktur 1 weist Ausnehmungen 11 auf, welche die Form von parallel zu der Haftschicht 3 verlaufenden Kanälen aufweisen, deren Querschnitt sich zur Seite des elektronischen Bauteils 2 hin verjüngt und die weiterhin zur Seite des elektronischen Bauteils 2 hin geschlossen sind. Ein Schnitt entlang der Linie A-A durch die Trägerstruktur dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Funktionspflasters ist in 12 dargestellt.
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Während die Anordnung der Ausnehmungen 11 in der Trägerstruktur 1 in allen bisher geschilderten Ausführungsformen der Erfindung unter funktionalen Gesichtspunkten gewählt wurde, ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Anordnung der Ausnehmungen unter ästhetischen Gesichtspunkten zu wählen, insbesondere dann, wenn die Ausnehmungen nicht von einer Klebeschicht 3 bedeckt sind, weil diese ihrerseits Ausnehmung 31 aufweist oder weil die Klebeschicht 3 aus einem transparenten Klebematerial besteht. Ein Beispiel für eine solche Anordnung der Ausnehmungen 11 in der Trägerstruktur 1 unter ästhetischen Gesichtspunkten ist in 13 dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008014652 A1 [0003]
