DE102017106570A1

DE102017106570A1 - Flächige flexible Auflageanordnung

Info

Publication number: DE102017106570A1
Application number: DE102017106570.9A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Trutwig; Mirko Hahnl; Karl-Otto Storck; Melanie Ricke; Dirk Wandke; Dirk Simon
Original assignee: Cinogy GmbH
Current assignee: Cinogy GmbH
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-10-04
Also published as: BR112019014750A2; JP6942378B2; US20200029414A1; EP3603349A1; RU2019125157A; JP2020518303A; US11589450B2; RU2019125157A3; CN110268807A; BR112019014750B1; WO2018177448A1; RU2749912C2

Abstract

Eine flächige flexible Auflageanordnung mit einer zur Auflage auf einem Körperbereich eines Lebewesens ausgebildeten Auflagefläche (9) und wenigstens einer oberhalb der Auflagefläche (9) angeordneten Elektrode (3, 3') und einem die wenigstens eine Elektrode (3, 3') einbettenden Dielektrikum (1), wobei die wenigstens eine Elektrode (3, 3') zur Ausbildung eines dielektrisch behinderten Plasmas eine Zuleitung für eine Wechselhochspannung aufweist, ermöglicht Aufschlüsse über den Verlauf der Plasmabehandlung und ggf. einer Wundheilung ohne Abnahme der Auflageanordnung von dem Körperbereich durch wenigstens einen mit einer elektrischen Spannung versorgten integrierten Sensor (14) zur Ermittlung wenigstens eines Parameters des Körperbereichs.

Description

Die Erfindung betrifft eine flächige flexible Auflageanordnung mit einer zur Auflage auf einem im Körperbereich eines Lebewesens ausgebildeten Auflagefläche und wenigstens einer oberhalb der Auflagefläche angeordneten Elektrode und einem die wenigstens eine Elektrode einbettenden Dielektrikum, wobei die wenigstens eine Elektrode zur Ausbildung eines dielektrisch behinderten Plasmas eine Zuleitung für eine Wechselhochspannung aufweist.
Durch WO 2016/037599 A1 ist eine derartige flächige flexible Auflageanordnung als Wundauflageanordnung bekannt. Das an der Wunde ausgebildete dielektrisch behinderte Plasma hat eine keimtötende Wirkung und sorgt für eine verbesserte Wundheilung, da Infektionen der Wunde ausgeschlossen werden können, wenn das Plasma in hinreichenden Abständen für eine gewisse Zeit generiert wird. Es ist bekannt, die entsprechende Wundauflagenanordnung so auszubilden, dass Wundsekret abgesaugt wird und bei Bedarf auch auf die Wunde eine gewisse Unterdruckwirkung ausgeübt wird.
Darüber hinaus kann durch Durchgangsöffnungen der Wundauflageanordnung, die durch das Dielektrikum hindurchragen, jedoch eine sichere Isolierung gegenüber der wenigstens einen Elektrode mit sich bringen, auch ein die Wundheilung unterstützendes Fluid in den Bereich der Wunde gebracht werden.
Die Kombination der herkömmlichen wundheilenden Maßnahmen mit der Keimreduktion im Bereich der Wunde durch eine wiederholt ausgeübte Plasmabehandlung, die möglich ist, ohne die Wundauflageanordnung von der Wunde abzunehmen, hat sich in der Praxis bewährt.
Es ist ferner bekannt, auch eine intakte Hautoberfläche eines Körperbereichs einer Plasmabehandlung zu unterwerfen, um die Struktur der Hautoberfläche zu verbessern und ggf. die Mikrozirkulation in der Haut zu fördern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Auflageanordnung weiter zu verbessern, um eine verbesserte und kontrollierte Plasmabehandlung des Körperbereichs zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die flächige flexible Auflageanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch wenigstens einen mit einer elektrischen Spannung versorgten integrierten Sensor zur Ermittlung wenigstens eines Parameters des Körperbereichs.
Die Auflageanordnung enthält somit wenigstens einen Sensor, mit dem der Körperbereich überwacht werden kann.
So ist es beispielsweise möglich, mit in die Auflageanordnung integrierten Miniatursensoren die Durchblutung im Körperbereich zu messen, beispielsweise durch Messung der Sauerstoffsättigung. Derartige Sensoren, die mit Wellenlängen im sichtbaren und infraroten Bereich arbeiten, sind bekannt und müssen daher hier nicht näher erläutert werden.
Es ist ferner möglich, durch Temperatursensoren in der Auflageanordnung die Temperaturverteilung in dem Körperbereich zu messen und insbesondere das Ansteigen einer Temperatur festzustellen. Der Temperaturanstieg kann ein Indikator für eine entstehende oder entstandene Entzündung, insbesondere in einer Wunde, sein. In ähnlicher Weise kann eine Farbveränderung in dem Körperbereich mit optischen Messverfahren detektiert werden. Durch entsprechende Leuchtdioden und Fototransistoren, die auf ein bestimmtes Farbspektrum reagieren, kann beispielsweise festgestellt werden, ob die Rötung einer Wunde im Heilungsprozess zurückgeht oder durch eine Infektion sich wieder verstärkt.
Selbstverständlich ist es möglich, in der Auflageanordnung mehrere Sensoren unterzubringen, die den gleichen Parameter oder auch verschiedene Parameter messen können. Auf diese Weise ist ein automatisches Wundmonitoring möglich, ohne dass die Auflageanordnung, mit der der Heilungsprozess aufgrund der Plasmabehandlung beschleunigt wird, von der Wunde abgenommen werden muss, wodurch möglicherweise bereits geheiltes Gewebe wieder aufgerissen wird und eine Infektionsgefahr hervorgerufen wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass der Sensor den pH-Wert in dem Körperbereich ermittelt.
Die Ermittlung der Messwerte durch den wenigstens einen Sensor ist insbesondere vorteilhaft, wenn der behandelte Körperbereich eine Wunde darstellt. Durch die Plasmabehandlung lässt sich die Wundheilung fördern und ggf. durch die Messwerte gesteuert in geeigneten Abständen immer wiederholen, ohne dass die Auflageanordnung von der Wunde abgenommen werden müsste. Die Auflageanordnung eignet sich aber auch für die Behandlung von Körperbereichen, die nicht als Wunde ausgebildet sind. Auch bei einer intakten Hautoberfläche kann beispielsweise die Behandlung einer Mikrozirkulationsstörung, und somit einer Sauerstoffunterversorgung, oder beispielsweise einer Hautinfektion sinnvoll sein. Auch für eine intakte, nicht zu einer Wunde entwickelten Hautoberfläche kann der wenigstens eine Sensor während der Behandlung wichtige Hinweise geben, indem beispielsweise die Sauerstoffsättigung, die Temperatur, eine Hautrötung und/oder ein pH-Wert gemessen wird.
Die durch den wenigstens einen Sensor erfassten Messwerte können über ein angeschlossenes Kabel übertragen und unmittelbar ausgewertet oder zwischengespeichert werden. Die Zwischenspeicherung kann bei Bedarf ebenfalls in einem Speicherchip in der Auflageanordnung zwischengespeichert werden, sodass die Messwerte bei einer regelmäßigen Visite des Körperbereichs ausgelesen werden können. Alternativ ist es möglich, die Auflageanordnung mit einem Warnsignalgeber zu versehen, der ein Warnsignal abgibt, wenn eingestellte Schwellwerte überschritten werden.
Der wenigstens eine Sensor kann auch zur Steuerung der Plasmabehandlung verwendet werden, während die Auflageanordnung auf dem betreffenden Körperbereich aufliegt. Beispielsweise kann bei einer festgestellten geringen Sauerstoffsättigung die Plasmaentladung gestartet werden, um den Heilungs- oder Behandlungsprozess positiv zu beeinflussen.
Die Spannungsversorgung für den wenigstens einen Sensor kann über ein gesondertes Kabel erfolgen, über das die wenigstens eine Elektrode der Auflageanordnung mit einer Hochspannung versorgt wird. Es ist denkbar, die Spannungsversorgung für den wenigstens einen Sensor und den ihn ansteuernden und ggf. auswertenden Mikroprozessor aus der Hochspannung für die Plasmabehandlung abzuleiten. Allerdings stünde die Spannungsversorgung dann nur während der Plasmabehandlung zur Verfügung. Die Messwerte könnten dann nur während der Plasmabehandlung erfasst werden. Daher ist es zweckmäßig, entweder die Spannungsversorgung über ein eigenes Versorgungskabel auf den wenigstens einen Sensor und seine Steuerschaltung in der Auflageanordnung zu übertragen oder in die Auflageanordnung eine Mikrobatterie zu integrieren, die die für den Betrieb der Sensoren und der Steuerschaltung benötigte Energie zur Verfügung stellt. Es ist auch denkbar, die für die Dauer der Behandlung benötigte Behandlungsenergie für die Durchführung der Plasmabehandlung ebenfalls aus integrierten Batterien zu entnehmen, wobei dann zusätzlich in die Auflageanordnung eine Hochspannungsstufe integriert ist, die aus der niedrigen Batteriespannung die benötigte pulsförmige Wechsel-Hochspannung für die Plasmaerzeugung generiert und auf die wenigstens eine Elektrode leitet.
Es ist ferner denkbar, für die Sensoren in die Auflageanordnung einen kleinen Akkumulator zu integrieren, der während der Plasmabehandlung mit einer extern zugeführten Energie aufgeladen wird, indem ein kleiner Anteil der zugeführten Energie für die Aufladung des Akkumulators abgezweigt wird.
Für die erfindungsgemäße Auflageanordnung ist es möglich, eine einzige Elektrode für die Generierung des Plasmas zu verwenden und die Haut bzw. den Körper des zu behandelnden Wundbereichs als Gegenelektrode (Masse) zu verwenden. Hierdurch wird eine vorteilhafte Behandlungstiefe im Bereich der Wunde erreicht.
Es ist ferner möglich, wenigstens zwei Elektroden in der Auflageanordnung vorzusehen, die gegenphasig mit der Wechsel-Hochspannung versorgt werden, wobei der Körper der zu behandelnden Hautfläche wiederum als Gegenelektrode fungiert.
In einer weiteren Ausführungsform können wenigstens zwei Elektroden vorgesehen sein, zwischen denen das Hochspannungs-Wechselfeld erzeugt wird, sodass das Plasma zwischen den Elektroden entsteht und als Oberflächenplasma in dem Körperbereich wirksam werden kann. Hierdurch werden aber bei einem normalen Energieeintrag nur geringe Behandlungstiefen im Körperbereich möglich.
Die Erfindung soll im Folgenden von anhand in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

1a) eine Ansicht auf eine Auflageseite einer ersten Ausführungsform einer Auflageanordnung;
1b) einen Vertikalschnitt entlang der Linie A-A in 1c);
1c) ein Horizontalschnitt entlang der Linie B-B in 1b);
2a) eine Ansicht auf eine Auflageseite einer zweiten Ausführungsform einer Auflageanordnung ;
2b) einen Vertikalschnitt entlang der Line A-A in 2c);
2c) einen Horizontalschnitt entlang der Linie B-B in 2b);
2d) eine separate Darstellung der Elektroden mit elektronischen Bauelementen, Versorgungsbatterien und Verbindungsleitungen der zweiten Ausführungsform.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine im Wesentlichen rechteckige Auflageanordnung mit einem flächigen rechteckigen Dielektrikum 1, das sich auf einer Seite in einen stegförmigen Ansatz 2 erstreckt. In das Dielektrikum 1 sind zwei flächige Elektroden 3 nebeneinander eingebettet, deren Flächen innerhalb des Dielektrikums 1 in 1 schraffiert dargestellt sind. Die Elektroden 3 erstrecken sich somit nicht bis zum Rand des Dielektrikums 1, da sie auch am Rand von dem Dielektrikum 1 umgeben und daher nach außen vollständig isoliert sein sollen. Die Elektroden 3 erstrecken sich mit jeweils einer flachen Leiterbahn 4 in den stegförmigen Ansatz 2 hinein, sodass an dem stegförmigen Ansatz 2 die Elektroden 3 mit der für eine Plasmaerzeugung benötigten Wechsel-Hochspannung versorgt werden können. Dies geschieht in an sich bekannter Kontaktierungstechnik, vorzugsweise mit Hilfe von Schneidkontakten eines mit einer Hochspannungsleitung verbundenen Kontaktelements. Die Schneidkontakte können in das dielektrische Material des stegförmigen Ansatzes 2 einschneiden und so den Kontakt mit den Leiterbahnen 4 der Elektroden 3 herstellen.
Entlang einer Längsachse des stegförmigen Ansatzes 2 sind die Elektroden 3 in dem Dielektrikum 2 durch einen Abstand 5 voneinander getrennt, sodass der Abstand einen mittleren Streifen in dem Dielektrikum bildet, in dem sich keine Elektroden 3 befinden.
Wie 1 erkennen lässt, weist das Dielektrikum regelmäßig angeordnete Durchgangslöcher 6 auf, die sich auch in einem umlaufenden Rand 7 des Dielektrikums 1 befinden, der von den Elektroden 3 frei ist. An den Rand 7 des Dielektrikums 1 schließt sich ein umlaufender Streifen 8 an, der mit einer geringen Dicke besonders flexibel und auf seiner Unterseite klebend ausgebildet ist, um die Befestigung der Wundauflageanordnung auf der Haut, ggf. um eine Wunde herum, zu ermöglichen.
Die Durchgangslöcher 6 des Dielektrikums erstrecken sich auch durch die Elektroden 3 hindurch, sodass sie durch das Dielektrikum 1 von einer unteren Auflagefläche 9 bis zu einer Oberseite 10 verlaufen. Durch die Durchgangsöffnungen 6 kann beispielsweise Wundsekret abgesaugt werden, wenn die Auflageanordnung von einer Unterdruckquelle auf der Oberseite 10 beaufschlagt und abgedichtet abgedeckt wird.
Mit den Durchgangslöchern 6 des Dielektrikums fluchten jeweils entsprechende Durchgangslöcher 11 der Elektroden 3. Diese Durchgangslöcher 11 weisen einen größeren Durchmesser als die Durchgangslöcher 6 auf, damit der Rand der Durchgangslöcher 11 der Elektroden 3 durch dielektrisches Material abgedeckt wird, wenn die Durchgangslöcher 6 des Dielektrikums 1 einen glatten durchgehenden Kanal mit einem konstanten Querschnitt bilden.
Die Auflagefläche 9 des Dielektrikums ist unterhalb der Elektroden 3 mit sich kreuzenden, ein Gitter ausbildenden Stegen 12 versehen, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Auflagefläche 9 hin offene quadratische Kammern 13 innerhalb des Dielektrikums 2 begrenzen. Die Kammern 13 stellen Lufträume dar, in denen sich unterhalb der Elektroden 3 das Plasma ausbildet, wenn die Elektroden 3 mit einer geeigneten Hochspannung versehen sind. Die Elektroden 3 sind dabei zu den Kammern 13 hin weiterhin mit einer Schicht des Dielektrikums 1 abgedeckt. Mittig in den Kammern 13 befinden sich die Durchgangslöcher 6 des Dielektrikums.
Die freien Kanten der Stege 12 bilden somit gemeinsam die Auflagefläche 9 für die Auflageanordnung.
In dem Abstand 5 zwischen den Elektroden 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Verlängerung der Längsachse des stegförmigen Ansatzes 2 acht Sensoren 14 in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Die Sensoren 14 sind in das Dielektrikum 1 eingebettet.
Wie 1b) verdeutlicht, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Dielektrikum 1 aus zwei Schichten 15, 16 hergestellt. Zunächst wird die untere Schicht 15 mit den durch die Stege 13 begrenzten Kammern 12 gebildet, wobei die Oberseite der unteren Schicht 15 eine durchgehende isolierende Fläche darstellt. Auf die untere Schicht 15 werden die Sensoren 14 und die Elektroden 3 aufgebracht, sodass die Sensoren 14 und die Elektroden 3 durch das Aufbringen der oberen Schicht 16 vollständig eingebettet werden. Das Material der Elektroden 3 kann dabei durch metallische Folien, aber auch durch eine Schicht eines Kunststoffmaterials mit leitenden Zusätzen sein, wobei das Kunststoffmaterial das Material des Dielektrikums sein kann. Die Verbindung der beiden Schichten 15, 16 des Dielektrikums 1 erfolgt in geeigneter Weise thermisch, indem die untere Schicht 15 beim Aufbringen der oberen Schicht oberflächlich etwas aufgeschmolzen wird, wodurch eine materialschlüssige Verbindung zustande kommt. Alternativ kann das Dielektrikum 1 auch in einem einzigen Spritzgießvorgang einstückig hergestellt werden, wenn die Elektroden 3 und die Sensoren 14 in das Werkzeug eingelegt werden.
Wenn die Sensoren 14 über den stegförmigen Ansatz 2 mit einer eigenen Versorgungsspannung versorgt werden sollen, kann eine entsprechende Leiterbahn in den stegförmigen Ansatz verlegt werden und die Kontaktierung dort stattfinden.
Die Sensoren 14 können als optische Sensoren ausgebildet sein, sodass sie keinen unmittelbaren Kontakt mit der Haut des Patienten benötigen. Es ist erkennbar aber auch möglich, das Dielektrikum unterhalb der Sensoren ohne Kammern 12 auszubilden und die Sensoren fluchtend mit der Auflagefläche 9 abzuschließen. In diesem Fall werden die Sensoren 14 bereits bei der Herstellung der unteren Schicht 15 des Dielektrikums 1 eingegossen.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform entspricht in wesentlichen Teilen der Ausführungsform in 1, sodass einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Auch in dieser Ausführungsform ist ein Dielektrikum 1 von einem der Befestigung auf der Haut dienenden Streifen 8 umgeben. Es sind ebenfalls zwei Elektroden 3' vorgesehen, die jedoch hier nicht als zusammenhängende Elektrodenflächen nebeneinander angeordnet sondern kammförmig ausgebildet sind, wobei die Zinken der beiden kammförmigen Elektroden 3' antiparallel miteinander verschränkt sind. Somit ergibt sich ein Abstand 5' zwischen den Elektroden 3', der mäanderförmig verläuft.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Dielektrikum 1 im Bereich der Elektroden 3' mit Durchgangslöchern 6 versehen. Dort wo die Durchgangslöcher 6 durch Elektroden 3' hindurch verlaufen, weisen die Elektroden 3' größere Durchgangslöcher 11 auf.
Die Sensoren 14 sind in parallel zueinander verlaufenden Abschnitten des mäanderförmigen Abstands 5 hier auf einer Mittenlinie angeordnet.
Die Besonderheit dieser Auflageanordnung besteht darin, dass sie keine externe Spannungsversorgung benötigt, sondern integriert in das Dielektrikum eine Batterieanordnung 17 aus drei Mikrobatterien aufweist, von denen zwei Leiterbahnen 18 zu einem Mikrorechner 19 führen, an dessen Ausgang eine Steuerung 20 und daran anschließend eine Hochspannungsstufe 21 mit zwei Transformatorspulen angeschlossen ist. An den Ausgang der Hochspannungsstufe 21 sind die beiden Elektroden 3' über Leiterbahnen 18 angeschlossen.
Es ist ohne weiteres erkennbar, dass die Sensoren in üblicher (nicht dargestellter) Weise mit dem Mikrorechner 19 verbindbar sind, mit dem die von den Sensoren 14 gemessenen Daten abgespeichert oder ausgewertet und ggf. zur Anzeige gebracht werden können.
2b) verdeutlicht, dass für die Batterieanordnung 17 wie auch für die Anordnung von Mikrorechner 19, Steuerung 20 und Hochspannungsstufe 21 das Dielektrikum mit Verdickungen 22, 23 ausgebildet ist, um die entsprechenden Bauelemente innerhalb des Dielektrikums 1 aufnehmen zu können. An der Verdickung 23, in der sich auch der Mikrorechner 19 befindet, kann eine geeignete Schnittstelle angebracht sein, um Daten aus dem Mikrorechner 19 auslesen zu können. Natürlich ist es auch möglich, die Daten drahtlos abfragbar zu gestalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016/037599 A1 [0002]

Claims

Flächige flexible Auflageanordnung mit einer zur Auflage auf einem Körperbereich eines Lebewesens ausgebildeten Auflagefläche (9) und wenigstens einer oberhalb der Auflagefläche (9) angeordneten Elektrode (3, 3') und einem die wenigstens eine Elektrode (3, 3') einbettenden Dielektrikum (1), wobei die wenigstens eine Elektrode (3, 3') zur Ausbildung eines dielektrisch behinderten Plasmas eine Zuleitung für eine Wechselhochspannung aufweist, gekennzeichnet durch wenigstens einen mit einer elektrischen Spannung versorgten integrierten Sensor (14) zur Ermittlung wenigstens eines Parameters des Körperbereichs.
Auflageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (14) zur Messung einer Sauerstoffsättigung in dem Körperbereich ausgebildet ist.
Auflageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (14) zur Messung einer lokalen Temperatur in dem Körperbereich ausgebildet ist.
Auflageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (14) zur Erkennung einer Farbveränderung in dem Körperbereich ausgebildet ist.
Auflagenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (14) zur Messung des pH-Werts in dem Körperbereich ausgebildet ist.
Auflageanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren (14) zur Erkennung desselben Messparameters an unterschiedlichen Stellen des Körperbereichs angeordnet sind.
Auflageanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren (14) vorhanden sind, die dadurch voneinander verschieden sind, dass sie zur Erkennung unterschiedlicher Messparameter ausgelegt sind.
Auflageanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mittels einer Anschlussanordnung mit einer Versorgungspannung für den wenigstens einen Sensor (14) verbindbar ist.
Auflageanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Batterieanordnung (17) für die Versorgungspannung für den wenigstens einen Sensor (14) enthält.
Auflageanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Hochspannungsstufe (21) zur Erzeugung der Wechsel-Hochspannung für die wenigstens eine Elektrode (3') aus einer Ausgangsspannung einer Batterieanordnung (17) der Auflageanordnung aufweist.