DE102018001608A1

DE102018001608A1 - Intelligentes Besteck

Info

Publication number: DE102018001608A1
Application number: DE102018001608.1A
Authority: DE
Inventors: Arnulf Deinzer; Petra Friedrich; Michael Bacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-09-05

Abstract

Das Erlernen und Führen von besteck oder Essensstäbchen ist nicht nur für Kinder beschwerlich, sondern auch für Betreute. Neben dem Erlenen ist auch die Dokumentation in vielen Fällen von Bedeutung.
Unter Verwendung von Sensorik können typische Bewegungen der Esswerkzeuge bei der Nahrungsaufnahme erkannt werden. Weiterhin ist es möglich, Rückmeldung über richtige oder falsche Verwendung zu geben und/oder die entsprechende Aktivität zu dokumentieren.
Dem Anwender wird auf diese Weise mitgeteilt werden, ob er beispielsweise seinen Löffel waagerecht hält oder ob das Verschütten des Löffelinhaltes droht. Die Erfindung kann verwendet werden zum (Wieder-)Erlernen des Essens mittels Esswerkzeugen und sie kann eine Überprüfung der ausreichenden Nahrungszufuhr von Betreuten nachweisen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung ist dem Gebiet Ambient Assisted Living (AAL) zuzuordnen.
Stand der Technik
Es ist bekanntermaßen das Erlernen vom „Essen mit Messer und Gabel“ in unserem Kulturkreis eine große Herausforderung und erst recht für Kinder im Vorschulalter und das Essen mit Stäbchen für Personen jeden Alters. Durch geeignete Sensorik und beispielsweise Sonifikation der relevanten Parameter können diese Lernvorgänge unterstützt werden. Ähnliche Unterstützung motorischer Tätigkeiten im Bereich der Zahnpflege ebenfalls unter Verwendung geeigneter Sensorik und Rückmeldeeinrichtungen sind beschrieben unter Patentanmeldungen DE102010053688.1 („iBrush“), DE102013016105A1 („BrushGuide3D“), DE102016007903.7 („Bewegungsoptimierer“), DE102016002855.6 („Optikkontrolle“), DE102015009215.4 („Elementarbewegungen“), DE102014001163A1 („Mini-iBrush“) und DE102014006453.0 („Maxi-iBrush“). Forschungen mit dem „intelligenten Stift“ (BiSP, vgl. Patentanmeldung DE102007018751A1 ) haben gezeigt, dass Krankheiten des Zentralen Nervensystems (ZNS), beispielsweise Parkinson, schon sehr früh bei regelmäßiger Benutzung eines mit Bewegungssensoren versehenen Schreibstiftes detektiert werden können. Ähnliches ist bei regelmäßiger Verwendung einer Zahnbürste oder eben eines mit Sensoren versehenen Esswerkzeuges zu erwarten. Die Sensorik könnte zu mindestens zum Teil auch in einen „Sensorfingerring“ ([102017003937.2]) ausgelagert werden, da die Relativbewegung, beispielsweise eines Löffels zum Ringfinger der führenden Hand minimal ist.
Der „intelligente Stift“ ([ DE102007018751 A1 ]) ist etabliert, zuverlässig und wird weitreichend eingesetzt. Die „intelligente Zahnbürste“ ([ DE102010053688A1 ]) befindet sich in der Erprobungsphase und wird ständig weiterentwickelt. Ergebnisse aus diesem Prozess werden bei der Entwicklung des intelligenten Bestecks mit eingebracht. Intelligentes Besteck in den hier beschriebenen Ausprägungen sind den Erfindern nicht bekannt.
Technische Probleme oder Nachteile
Bestehende Verfahren der Bewegensdetektion eines Schreibstiftes oder einer Zahnbürste sollen im Kontext Nahrungsaufnahme wiederverwendet und angepasst werden. Hierzu werden Esswerkzeuge, beispielsweise Messer, Gabel, Löffel oder Stäbchen möglichst unter Beibehaltung des gewohnten Formfaktors mit einer geeigneten Sensorik versehen, die wasser- und spülmaschinenfest im Esswerkzeug integriert ist und die Sensordaten drahtlos an eine Verarbeitungs- und Ausgabeeinheit - typischerweise ein Smartphone - übergibt.
Aufgabe war es, unter Verwendung von technischen Sensoren zur Bewegungsdetektion typische Bewegungen der Esswerkzeuge bei der Nahrungsaufnahme zu erkennen und Rückmeldung über richtige oder falsche Verwendung zu geben sowie die entsprechende Aktivität zu dokumentieren.
Technische Lösung
Für die Erkennung von Bewegungen und Umgebungsbedingungen sind verschiedene Sensoren nötig. Messer, Gabel und Löffel sind mit der typischerweise in Smartphones integrierten Bewegungssensorik, bestehend aus drei Beschleunigungssensoren für die drei Raumrichtungen und drei Winkelgeschwindigkeitssensoren oder Gyroskope zur Detektion von Drehbewegungen um die vorgenannten Raumachsen, zu bestimmen. Ergänzend kann hier auch ein Magnetfeldsensor integriert werden, der die Orientierung zum Erdmagnetfeld misst.
Löffel oder Gabel werden mit einem Temperatursensor ausgestattet, der vor zu heißen Lebensmitteln warnt. Ebenso ist bei dem genannten Besteck ein Kraftsensor in Form eines Dehnungsmessstreifens notwendig, der in Richtung der üblichen Krafteinwirkung (Schneide beim Messer, Spitzen bei Gabel) die Kraft misst. Stäbchen werden ähnlich der typischerweise in Smartphones integrierten Bewegungssensorik ausgestattet. Ein Stäbchenpaar besitzt in einem Stächen einen Permanentmagneten und in dem anderen einen Hallsensor, um die Relativposition der beiden Stäbchen zueinander zu bestimmen. Stäbchen besiten ebenso Kraftsensoren, die Kräfte in allen drei Raumrichtungen messen.
Esswerkzeuge, die keine oder nur geringe Relativbewegung zum Ringfinger der führenden Hand haben, beispielsweise Löffel, können die Sensoren zur Erfassung von Bewegungen in einen Sensorfingerring ([1020170031937.2] auslagern. Daraufhin kann im Esswerkzeug darauf verzichtet werden und stattdessen nur ein Anwesenheitssensor, der anzeigt, dass das Esswerkzeug mit dieser Hand geführt wird, und/oder der ein Temperatursensor integriert werden. Die genannte Sensorik soll genutzt werden, um die Aufgabenstellungen zu lösen. So kann dem Anwender bei der Verwendung von Sensoren zur Bewegungserkennung oder des Magnetfeldsensors mitgeteilt werden, ob er beispielsweise seinen Löffel waagerecht hält oder ob das Verschütten des Löffelinhaltes droht.
Die Erfindung kann verwendet werden zum (Wieder-)Erlernen des Essens mittels Esswerkzeugen oder zur frühzeitigen Erkennungen von Krankheiten des Zentralen Nervensystems (ZNS). Des Weiteren kann eine Überprüfung der ausreichenden Nahrungszufuhr stattfinden und ein Nachweis von Ess- und Verpflegungstätigkeit („Fütterung“) gegenüber dem Aufwandsträger erstellt werden.
Da die erfolgreiche Nutzung eines Esswerkzeugs auch ein Maß für die aufgenommene Nahrungsmenge ist, kann über ein mit Sensorik versehenem Esswerkzeug auch überprüft werden, ob regelmäßig eine ausreichende Nahrungsmittelzufuhr stattfindet. Häufig findet sich bei alten oder depressiven oder alten depressiven Personen eine unzureichende Esstätigkeit, die zu Mangelsituationen führen kann. Das kann mit dem „intelligenten Besteck“ rechtzeitig erkannt werden, so wie eine regelmäßiger Trinkvorgang, oder dessen Fehlen, auch schon mit einem entsprechend mit Bewegungssensoren versehenen „Sensorfingerring“ detektiert werden kann.
Schließlich kann sowohl das aktive Essen als auch die unterstützende Verpflegung („Fütterung“) bei der Verwendung von „intelligentem Besteck“ nachgewiesen und unterschieden werden und so kann beispielsweise bei einem Alters- oder Pflegeheim die entsprechende Tätigkeit dokumentiert werden.
In einer Lernphase lernt/identifiziert das System die typische/richtige Handhabung des Esswerkzeugs, um in der Wirkphase unterstützend und/oder dokumentierend tätig sein zu können. Die Lernphase kann - wie bei der intelligenten Zahnbürste - durch eine ergänzende optische Markierung und Identifikation der Esswerkzeuge unterstützt werden.
Ausführungsbeispiele
Eine prototypische Realisierung kann aus der existierende iBrush ([ DE102010053688A1 ]) übernommen werden, in der der Sensorsatz (Bewegungs- + Magnetfeldsensor) bereits wasserdicht verkapselt und mit Stromversorgungs- und einer Funkübertragungseinrichtung versehen ist. Diese Einheit kann beispielsweise in ein Stäbchen oder in einen nichtmetallischen Löffel integriert werden. Der Magnetsensor funktioniert natürlich nicht in metallischer „Silverware“ (Messer, Gabel, Löffel). Auf die Ansteuerung des ebenfalls in der iBrush integrierten Kraftsensors kann in einer ersten Ausbaustufe verzichtet werden.
Erreichte Vorteile
Das Verfahren kann vielfältig eingesetzt werden Ein Konkurrenzprodukt gegenüber den Vorteilen zu benennen wären, ist nicht bekannt.
Intelligentes Besteck
Literatur

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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013016105 A1 [0002, 0014]
DE 102016007903 [0002]
DE 102016002855 [0002]
DE 102015009215 [0002]
DE 102014001163 A1 [0002, 0014]
DE 102014006453 [0002]
DE 102007018751 A1 [0002, 0003, 0014]
DE 102010053688 A1 [0003, 0013, 0014]
WO 2010075848 A1 [0014]
US 6997064 B2 [0014]
DE 102007010964 A1 [0014]
WO 2009121072 A1 [0014]
DE 102016007903 A1 [0014]
EP 1379149 B1 [0014]
DE 60029345 T2 [0014]

Claims

Intelligentes Besteck, wobei Bestandteile wie Messer, Gabel, Löffel und Stäbchen mit drei Beschleunigungssensoren für drei Raumrichtungen, drei Winkelgeschwindigkeitssensoren oder Gyroskope zur Detektion von Drehbewegungen die relative Bewegung und Abweichung zum vorherigen Standort detektieren und für weitere Ortsbestimmungen ein Magnetfeldsensor integriert ist, mit dessen Hilfe die Orientierung zum Erdmagnetfeld erfasst wird und ein Temperatursensor mit den bestehenden Sensoren kombiniert wird, um vor zu heißen Lebensmitteln zu warnen, und außerdem Kraftsensoren in einer möglichen Ausgestaltung von Dehnungsmessstreifen die aufgewendete Kraft messen um die Aufnahme von Essen zu unterstützen, zu dokumentieren, zu überwachen und zu lehren, in dem auf einem Anzeigegerät korrigierende Bewegungen eingeblendet werden.
Intelligentes Besteck nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor in duplizierter Anordnung integriert werden kann, damit er Kräfte in allen Raumrichtungen messen kann.
Intelligentes Besteck nach Anspruch 1 und 2, wobei in einem Stäbchenpaar ein Permanentmagnet in einen und ein Hallsensor im anderen Stäbchen integriert, um die Relativposition der beiden Stäbchen zueinander zu bestimmen.
Intelligentes Besteck nach Anspruch 1 bis 3, wobei die Besteckbestandteile mit optischen Markierungen ausgestattet werden, womit bei Aufnahme durch eine oder mehreren Kameras die Positionen der Bestandteile zu einander und/oder zu einer Referenzposition ermittelt werden.
Intelligentes Besteck nach Anspruch 1 bis 4, wobei mit einer Speicherfunktion Bewegungsmuster festgestellt und über deren Veränderung Krankheiten des Zentralnervensystems frühzeitig entdeckt werden können.
Intelligentes Besteck nach Anspruch 1 bis 5, wobei Bewegungsmuster, die auf eine Essenstätigkeit hinweisen erkannt werden können, so dass bei Fehlen einer ausreichenden Nahrungsaufnahme der Nutzer selber und Betreuungspersonen alarmiert werden können.
Intelligentes Besteck nach Anspruch 1 bis 6, wobei Bewegungsmuster, die auf eine Fütterungstätigkeit hinweisen eindeutig erkannt und dokumentiert werden können.