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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Warnsignalgebervorrichtung zur Langzeit-Druckbelastungskontrolle eines druckentlastungsbedürftigen Fußes.
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Druckentlastung von Füßen, respektive Fußsohlen, kann aus verschiedenen Gründen erforderlich werden. So ist etwa eine konsequente Druckentlastung des Fußes oder von Fußteilen nach Operationen und im Falle gebrochener Fußknochen indiziert, aber auch die Therapie und Pflege des diabetischen neuropathischen, ischämischen oder neuropathisch-ischämischen Fußes verlangt eine konsequente Druckentlastung, insbesondere um der Entstehung eines Ulcus vorzubeugen. Wenn es zur Entstehung eines solchen Ulcus gekommen ist, ist es erforderlich, dass dieses beim Stehen und Gehen, soweit der Patient noch gehen kann, möglichst entlastet wird.
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Aus diesem Grund kennt der Stand der Technik eine Vielzahl von Spezialschuhen, die so ausgebildet sind, dass ein frisch operierter Fußknochen ebenso wie ein neuropathisches bzw. diabetisches Ulcus beim Gehen keinen Druck erfahren soll.
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So beschreibt etwa die
DE 197 05 825 C1 einen Vorfußentlastungsschuh, der einen Mittelfuß und eine die Ferse abstützende Sohle und ein Oberteil aufweist. Die Sohle erstreckt sich über die gesamte Fußlänge und weist in einem mittleren Abschnitt einen Abrollbereich auf. Dieser steht über die Verbindungslinie zwischen vorderem und hinterem Ende der Sohlenunterseite nach unten vor. Im mittleren Abschnitt hat die Sohle ihre größte Dicke, so dass ein Patient, der an der Unterseite des Vorfußes ein Ulcus hat, mit ausreichender Stabilität laufen kann und dennoch zugleich den Ulcusbereich druckentlastet. Allerdings müssen die Patienten am Ende der Abrollbewegung darauf achten, dass die Schuhspitze den Boden nicht berührt. Ansonsten wird die intendierte Druckentlastung nicht erreicht. Zwar kann die Gefahr des ungewollten Berührens durch eine entsprechende Bemessung des Abrollbereichs gemindert werden, sie kann jedoch nicht ausgeschlossen werden. Es sind weitere Spezialschuhe aus dem Stand der Technik bekannt, die zwar an sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch eine Druckentlastung des Fußes an gewünschter Steile ermöglichen, die aber, bei unsachgemäßem Gebrauch, der dadurch begünstigt wird, dass der Träger des Schuhes in den allermeisten Fällen kaum noch über Gefühl im Fußsohlenbereich verfügt, eine weitere Belastung einer Verletzung erlauben. Die notwendige Druckentlastung und Schonung des entsprechenden Fuß- bzw. Fußsohlenbereichs kann damit nicht sichergestellt werden und die Heilung wird verzögert oder behindert.
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Um eine Druckentlastung messen zu können, die gerade durch einen solchen Spezialschuh erreicht werden kann, sind Sensoren bekannt, die am entsprechenden Druckbereich zu Messzwecken angeordnet werden können.
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So ist aus der
DE 10 2005 055 842 A1 ein Sensor insbesondere zur Verwendung in einem druckempfindlichen Textilerzeugnis wie einem Strumpf bekannt, der zur Messung der Druckbelastung am Fuß eines Menschen eingesetzt werden kann. Dort wird daher ein Drucksensor mit streifen- oder filamentartigen Elementen, die jeweils einen Schichtaufbau mit leitfähigen und mit elektrisch auf Druck reagierenden Schichten aufweisen, geschaffen, der zu textilen Verarbeitungsvorgängen kompatibel ist und der sich beispielsweise als Stehfaden in elastische Gestricke oder Gewirke einbringen lässt. Damit kann der Strumpf u. a. zur Anpassung von Schuhen bei Diabetikern, bei denen Druckspitzen zu vermeiden sind, eingesetzt werden.
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Die
DE 195 21 080 A1 zeigt für sich gesehen eine Überwachungseinrichtung für medizinische und therapeutische Zwecke, mit der die Gewichtsbelastung einer menschlichen Gliedmaße beim Auftreten über einen Drucksensor auf einen vorgegebenen Grenzwert hin überwacht werden kann. Der Drucksensor ist dabei entweder an oder in einem Verband angeordnet, auf der Unterseite des Fußes mit einer Befestigungsvorrichtung befestigt, z.B. einem Riemen oder dergleichen, oder in den Gips eines Gipsverbandes eingegossen.
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Aus der
US 4 503 705 A ist ein flexibler Drucksensor bekannt, umfassend eine Elektrodenstruktur sowie ein leitfähiges Sensorkissen, das mittels Klebeband an einer entsprechenden Stelle des menschlichen Körpers lösbar auf der Haut befestigt werden kann. Die Verwendung des Drucksensors ist unterhalb des Fußes vorgesehen und auf eine Beobachtung des Gangs oder des Laufs einer Testperson, insbesondere zur Bewegungsoptimierung gerichtet. Das natürliche Bewegungsmuster soll durch den zu Diagnose-/Testzwecken arbeitenden Sensor nach Möglichkeit nicht gestört werden.
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Aus der
WO 2004/000195 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung und Überwachung der Teilbelastung von orthopädischen oder chirurgischen Patienten bekannt, wobei die jeweiligen Messvorrichtungen in Krücken integriert sind.
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Die
WO 2010/099554 A1 offenbart ein Verfahren zur Detektion einer außergewöhnlichen Situation für eine Person, insbesondere eines Sturzes, wobei die Person hierzu bspw. einen Drucksensor am Fuß trägt, welcher den aufgebrachten Druck in Bezug zu einem Fußboden erfasst. Der Drucksensor, dessen Befestigung am Körper der Person mittels Klebestreifen oder Pflaster ähnlichen Applikationen erfolgt, detektiert von einem normalen Bewegungsmuster abweichende Drücke (so bspw. das Ausbleiben eines Kontakt- oder Druckstatus für einen vorgebbaren Zeitraum), die dann als außergewöhnliche Situation (bspw. als Sturz) interpretiert werden.
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Aus der
DE 103 28 763 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung von Belastungswerten der unteren Extremitäten einer Person bekannt, wobei die Positionierung des entsprechenden Sensors unterhalb der Fußsohle oder im Schuh des Patienten vorgesehen ist.
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Die
DE 37 14 218 A1 zeigt eine therapeutische Schutzvorrichtung gegen Überlastung des menschlichen Bewegungsapparates (Fußsohlenwaage), wobei die Drucksensoren dort in eine Einlegesohle integriert sind.
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Die
DE 199 49 653 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Signalisierung der Körperbelastung, wobei ein entsprechender Sensor im Kraftfluss zwischen einer Extremität und einer Belastungsfläche, bspw. in einem Schuh oder im Absatz eines Schuhs, bevorzugt außerhalb eines Verbandes, angeordnet ist.
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Aus der
DE 102 26 532 B3 ist für sich gesehen eine Messapparatur zur Druckermittlung bei Narbenreduktionspflastern bekannt, wobei bei Anwendungen für Patienten mit offenen oder gerade verheilenden Wunden ein (Wund-)Pflaster mit integriertem Druck-Sensor gelehrt wird.
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, einem Patienten mit einer Wundfläche am Fuß sicher und zuverlässig eine unerwünschte Druckbelastung des Fußes auch über lange Zeiträume durch Rückmeldung in einer flexiblen und komfortablen Weise anzuzeigen, und damit eine unmittelbare Belastungsänderung zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Warnsignalgebervorrichtung zur langfristigen Druckbelastungskontrolle eines druckentlastungsbedürftigen Fußes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Es wird angemerkt, dass unter “langfristig“ vorliegend insbesondere Zeiträume über mehrere Stunden bis hin zu einigen Tagen verstanden wird, im Unterschied insbesondere zu Messdauern, die an sich nur eine kurze Frist beanspruchen und nur in seltenen Fällen eine Stunde oder länger andauern.
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Die erfindungsgemäße Warnsignalgebervorrichtung zur langfristigen Druckbelastungskontrolle eines druckentlastungsbedürftigen Fußes umfasst einen mit einer Haltevorrichtung an der Fußsohle eines Patienten flächig anordenbaren Drucksensor. Der Drucksensor hat vorteilhaft eine aktive Sensorfläche, die mit einem Fixiermittel verbunden ist, das so beschaffen ist, dass die Sensorfläche langfristig über einer Wundfläche fixiert werden kann und nicht verrutscht. Der Drucksensor ist dabei zur Aufnahme eines auf die Wundfläche wirkenden Belastungsdrucks ausgebildet.
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Es ist von Vorteil für ein zuverlässiges Messergebnis, wenn die aktive Sensorfläche, also die Fläche, die den Druck aufnimmt, gleich groß oder größer als die Wundfläche ist.
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Damit wird erreicht, dass bei einer Druckbelastung der Wundfläche – die hierin geschlossene ebenso wie offene Wundflächen meint; generell jede von Druck zu entlastende Fläche des Fußes – dieser Druck auf die Wundfläche gemessen, respektive über den Sensor aufgenommen, und über einen Wandler in ein elektrisches Signal gewandelt und an einen Signalgeber direkt oder indirekt übermittelt wird, der bei Empfangen eines Signals, das einem vorgegebenen Grenzwert des elektrischen Signals entspricht, ein Warnsignal ausgibt. Wenn das elektrische Signal direkt übermittelt wird, so ist das Grenzwertsignal auch das elektrische Signal. Wenn das elektrische Signal indirekt übertragen wird, etwa nach Wandlung in ein Funksignal, so hat das Funksignal, das das Warnsignal auslöst, eine Charakteristik, die durch das elektrische Grenzwertsignal bestimmt ist.
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So wird erreicht, dass ein Patient, der die Warnsignalgebervorrichtung trägt, sofort über eine unerwünschte Druckbelastung der zu entlastenden Stelle des Fußes informiert wird und seinen Fuß in Entlastungsposition bringen kann. Zur Erhöhung des Komforts für den Patienten und zur Ermöglichung einer flexiblen Anpassung an unterschiedliche Umgebungssituationen, ist erfindungsgemäß des Weiteren vorgesehen, dass der Signalgeber über eine Einstellfunktion zur Auswahl einer Signalart oder eines Signalmodus verfügt. Dies umfasst die Auswahl der Lautstärke, Lautstärkenentwicklung, Art und Anzahl von Wiederholungen.
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Das Fixiermittel zur Anordnung über der Wunde ist als ein Pflaster ausgeführt. Ein solches Pflaster sollte längerfristig auf der Haut verbleiben können, auch wenn diese feucht wird. Geeignet sind daher Dauerklebepflaster, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Ein solches Dauerklebepflaster kann eine vorgesehene Klebedauer im Bereich von drei Stunden bis hin zu mehreren Tagen, stärker bevorzugt von zumindest fünf Stunden bis hin zu mehreren Tagen, besonders bevorzugt von zumindest zehn Stunden bis hin zu mehreren Tagen, bereitstellen.
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So wird vorteilhaft eine lange Tragedauer des Sensors ermöglicht, die es gestattet, dass während eines langen Arbeitstages, bei Festivitäten oder jeder anderen längerwährenden Belastung eines geschädigten Fußes dessen Belastung überprüft und der Pflasterträger bei Druck auf den Pflasterbereich, der über der Wunde liegt, gewarnt wird und sofortige Entlastung herbeiführen kann.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, dass eine Person, entweder ein Patient oder dessen Betreuer, in Alltagssituationen über lange Zeitdauern unmittelbar Rückmeldung über eine Fehlbelastung des erkrankten Fußes erhält und direkt reagieren kann.
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Das Erfordernis einer Auswertevorrichtung oder einer Person, die Messwerte bewertet, fällt vorteilhaft weg. Damit ergibt sich ein erheblicher Vorteil gegenüber Messvorrichtungen, die am Fuß auftretende (Fehl-)Belastungsdrücke kurzzeitig zu bestimmten Zwecken, etwa zur Schuhanpassung, erfassen und die durch eine speziell geschulte Auswerteperson wie etwa einen Orthopädieschuhmacher bewertet werden.
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Ein solches Pflaster, das eine lange Tragedauer des Sensors ermöglicht, kann einlagig sein; dabei kann die aktive Sensorfläche in diese eine Lage des Pflasters integriert sein oder alternativ an der Fußauflageseite oder an einer von der Fußauflageseite abgewandten Seite des Pflasters angeordnet sein. Gerade moderne Polymerpflaster, die eine größere Dicke aufweisen, bieten sich zur Integration eines Sensors in das Material an.
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Alternativ kann ein solches Pflaster auch aus zwei oder mehr Materiallagen bestehen, die sich ganz oder teilweise überlappen. Dabei kann etwa eine dem Boden zuzuwendende, also von der Fußsohle abgewandte Seite eine Lage aufweisen, die eine Decklage sein kann, so dass die aktive Sensorfläche zwischen zwei der zumindest zwei oder drei Lagen integriert werden kann. Vorteilhaft ergibt sich durch die Aufnahme zwischen zwei Lagen, dass der Sensor vor Verschmutzung geschützt ist und dass die Wunde andererseits gegenüber dem Sensor geschützt wird.
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Es ist grundsätzlich auch denkbar, dass die aktive Sensorlage an der Fußauflageseite oder an der davon abgewandten Seite des Pflasters angeordnet ist, bevorzugt angeklebt.
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Weiter hat das Pflaster an seiner Fußauflageseite, also der Seite, mit der es auf den Fuß geklebt werden soll, zumindest eine Adhäsivschicht (die hierin nicht als „Lage“ im Sinne einer Materiallage verstanden wird) um das Pflaster auf bekannte Weise auf der Haut zu fixieren. Darüber hinaus kann das Pflaster in den Fällen, in denen es zum Auflegen auf offene Haut vorgesehen ist, eine Wundauflage haben, also eine Zellulose- oder vergleichbare Materialfläche, um Wundsekret zu absorbieren. Diese kann von der Adhäsivschicht umgeben oder an zwei oder mehr Stellen davon berandet sein.
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Liegt keine offene Haut vor, so kann das Pflaster ohne die Wundauflage auskommen und ist dann eher als „Tape“ gestaltet.
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Auch bei zwei oder drei Lagen kann die aktive Sensorfläche in eine der Lagen des Pflasters integriert sein oder an der Fußauflageseite oder an einer von der Fußauflageseite abgewandten Seite des Pflasters angeordnet sein.
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Die Sensorfläche kann durch einen piezoelektrischen Drucksensor gebildet werden, dessen Funktionsweise dem Fachmann an sich bekannt ist. Bevorzugt ist hier eine piezoelektrische Dünnschicht, die auf eine der Lagen des Pflasters aufgetragen wird. Derartige Piezosensoren sind üblicher Weise mit einem Ladungsverstärker gekoppelt und die abgenommene Ladung wird durch den Ladungsverstärker in ein proportionales elektrisches Spannungssignal umgeformt.
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Alternativ kommt ein piezoresistiver Drucksensor in Frage. Auch diese Drucksensoren sollten mit einem Ladungsverstärker gekoppelt sein. Der Sensor ist als eine Membran mit aufgebrachten elektrischen Widerständen, etwa als Silizium-Drucksensor ausgebildet. Über eine druckabhängige Verformung der Membran und darin enthaltene verformungsabhängige Widerstände kommt es zur Ausbildung einer elektrischen Spannung. Die starke Temperaturabhängigkeit dieser Sensoren lässt sich durch eine differenzbildende elektrische Schaltung kompensieren.
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Auch ein kapazitiver Drucksensor kann geeignet sein.
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Schließlich kommt ein Drucksensor in Frage, der zumindest zwei sich kreuzende filamentartige Elemente aufweist, die in einem Schichtaufbau mit leitfähigen und/oder mit elektrisch auf Druck reagierenden Schichten angeordnet sind. Derartige Sensoren sind in der
DE 10 2005 055 842 A1 offenbart, auf die hier Bezug genommen wird. Diese Sensoren könnten nach der vorliegenden Erfindung in Textilien wie etwa auch in ein Pflaster bildendes Textil eingebracht werden. „Pflaster bildendes Textil“ meint hierin zu einem Textil verarbeitete, insbesondere verwobene Filamente, die in Bezug auf Ihre Materialbeschaffenheit geeignet sind, ein Pflaster zu bilden, indem das Textil mit einer Adhäsivschicht versehen wird.
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Vorliegend kann jeder der geeigneten Sensoren bei Aufnehmen eines dem Belastungsdruck des Fußes entsprechenden Drucks diesen in ein elektrisches Signal wandeln und das elektrische Signal direkt an einen Signalgeber mit entsprechender Empfangsvorrichtung drahtgebunden oder drahtlos (indirekt) übermitteln. Die indirekte Signalübertragung erfordert eine weitere dem Fachmann an sich bekannte Signalwandlung, so dass etwa elektromagnetische Wellen, bevorzugt durch ein Funksignal an den Signalgeber emittiert werden können.
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Die drahtlose Signalübertragung ist bevorzugt, da der Patient, der das Pflaster trägt, so am wenigsten beeinträchtigt wird.
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Der Signalgeber selbst kann dann fast beliebig am Körper oder nahe dem Pflasterträger angeordnet sein: Etwa an einem Schuh, an einem Körperteil oder einem Kleidungsstück oder einem Accessoire des Pflasterträgers, oder an einem Körperteil oder einem Kleidungsstück oder einem Accessoire einer Begleitperson, falls der Träger der erfindungsgemäßen Vorrichtung Hilfe bedürftig ist. Das vorstehende Accessoire kann ein Mobiltelefon, ein PDA, eine Funkarmbanduhr, ein Signalgeberkörperband, etwa ein Unterbrustband, oder ein Signalgeberarmband sein; nur um einige beliebte Möglichkeiten zu nennen.
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Der Signalgeber kann ein akustisches Signal und/oder einen Vibrationsalarm und/oder ein optisches Signal, bevorzugt ein Lichtzeichen, ausgeben.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Warnsignalgebervorrichtung während der Warnsignalausgabe,
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2 eine Seitenschnittansicht durch ein mehrlagiges Pflaster mit Sensor,
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3 eine Seitenschnittansicht durch ein einlagiges Pflaster mit Sensor.
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Die erfindungsgemäße Warnsignalgebervorrichtung dient der langfristigen Druckbelastungskontrolle eines druckentlastungsbedürftigen Fußes. Dabei kann der Fuß eine offene Wunde bzw. ein Geschwür oder aber eine von außen nicht sichtbare Verletzung von Knochen oder Gewebe aufweisen. Die erfindungsgemäße Warnsignalgebervorrichtung dient in jedem Falle der Verbesserung der Heilung oder dazu, eine Verschlimmerung zu verhindern, indem die Wundfläche zuverlässig vom Körpergewicht entlastet wird. Vorliegend meint der Begriff „Wundfläche“ daher von außen sichtbare genauso wie unsichtbare Wunden, etwa einen Bruch. Um auch schmerzunempfindliche oder unachtsame Personen bei der Entlastung der Wundfläche zu unterstützen, kann diese Person die erfindungsgemäße Warnsignalgebervorrichtung am Körper tragen. Sie wird so über eine unbewusste Fehlbelastung sofort informiert.
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Die erfindungsgemäße Warnsignalgebervorrichtung umfasst im Wesentlichen zwei Komponenten: Einen Drucksensor, der mit einer Haltevorrichtung an der Fußsohle der Person befestigt wird, und eine Vorrichtung, die ein Warnsignal erzeugt. Erfindungsgemäß ist der Drucksensor mit einer aktiven Sensorfläche, also der Druck aufnehmenden Messeinheit ausgestattet. Der aufgenommene Druck wird weiter in ein elektrisches Signal, bevorzugt Spannung, gewandelt und dieses kann entweder direkt drahtgebunden oder nach entsprechender weiterer Wandlung drahtlos an einen Signalgeber mit entsprechender Empfangsvorrichtung übermittelt werden, der ein Warnsignal ausgibt, wenn die Empfangsvorrichtung ein Signal empfängt, das einem überschrittenen vorgegebenen Grenzwert für das Drucksignal entspricht.
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Zumindest die aktive Sensorfläche soll durch Fixier- oder Befestigungsmittel langfristig über der Wundfläche, die kleiner oder gleich groß ist wie die aktive Sensorfläche, fixiert werden können. Der Sensor kann jeder geeignete Sensor sein, dessen Druckaufnahmekomponente flächig ausgebildet werden kann und dessen Messbereich dem des Drucks eines Menschen auf seine Fußsohle entspricht, und der entweder temperaturunabhängig arbeitet oder dessen Temperaturabhängigkeit kompensiert werden kann. Dabei sind Temperaturschwankungen im Extremfall im Bereich von –10°C bis 95°C zu kompensieren, üblicherweise wird es genügen, wenn der Sensor in den Temperaturbereichen zuverlässig misst, die Körper- und Umgebungstemperaturen sommers wie winters abdecken, also etwa 0°C bis 40°C.
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1 bis 3 zeigen als geeignete Fixiermittel zur Anordnung über der Wunde unterschiedliche Pflaster 1, 1‘, die gemeinsam haben, dass sie als Dauerklebepflaster 1, 1‘ ausgebildet sind und daher bis zu mehreren Tagen vom Patienten getragen werden können.
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1 zeigt einen Fuß, an dessen Ballen ein einlagiges Pflaster 1 angeklebt ist, das einen Sensor wie in 3 gezeigt, umfasst. Die aktive Sensorfläche 2 ist dabei in die einzige Lage 4, die aus einem robusten Elastomer ausgebildet ist, eingebettet. Die sich durch die Sensorintegration gegenüber herkömmlichen Pflastern ergebende größere Dicke ist für die erfindungsgemäße Anwendung nicht nachteilig, da ja gerade nicht auf das Pflaster aufgetreten werden soll. Das Pflaster 1 verfügt ferner über eine Wundauflage 5 und Adhäsivflächen 3, die diese umfänglich umgeben und so für sicheren Sitz des Pflasters sorgen. Weiter zeigt 1 den Arm des Pflasterträgers, an dem ein Signalgeberarmband 10 befestigt ist. Der in das Armband 10 eingearbeitete Signalgeber kommuniziert über die symbolisiert gezeigten Funkwellen 11 mit dem Sensor des Pflasters 1. Hier hat der Empfänger des Signalgebers ein hinreichend hohes druckverursachtes Spannungssignal mitgeteilt bekommen, so dass ein hörbarer Warnton von dem Signalgeber emittiert wird und der Patient sofort den Fuß anhebt.
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Das in
2 gezeigte Pflaster
1‘ verfügt über eine besonders schmutzabweisende Lage
4, über der eine weitere Lage
4‘ angeordnet ist, ebenfalls ein Polymer, in das der Sensor eingelegt ist. Diese zweite Lage
4‘ könnte auch alternativ aus einem Textil bestehen in das eine drucksensorische Matte eingewebt ist, bzw. in das ein Drucksensor, wie er in der
DE 10 2005 055 842 A1 offenbart ist, integriert ist.
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Es ist vorstellbar, dass der Träger der Warnsignalvorrichtung während des Gehens bei der Arbeit oder anderweitig in der Öffentlichkeit nicht durch die Erzeugung auffälliger akustischer Signale in den Blickpunkt des Geschehens kommen möchte, so dass er vorzieht, beispielsweise über einen durch den Signalgeber hervorgerufenen Vibrationsalarm am Handgelenk vor der Fehlbelastung gewarnt zu werden, um entsprechend sein Gehverhalten umzustellen.
