DE102018006847A1

DE102018006847A1 - Wundüberwachung mit flexiblen, netzförmigen Messgrößenwandler-Systemen

Info

Publication number: DE102018006847A1
Application number: DE102018006847.2A
Authority: DE
Inventors: Harald Pötzschke
Original assignee: Zip Dres K Zirk und H Poetzschke GbR Vertretungsberechtigter Ges Hr Harald Poetzschke 65191 Wiesbade; Zip Dres K Zirk und H Poetzschke GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Hr Harald Poetzschke 65191 Wiesbaden
Current assignee: Code'n'ground Ag De
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2020-03-05

Abstract

Verwendung von elektrischen Messgrößenwandler-Systemen (Sensoren) zur WundÜberwachungAufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Mess-Systems für eine kontinuierliche Überwachung von chirurgisch versorgten Wunden bezüglich einer frühzeitigen Erkennung von akuten Komplikationen (z. B. Blutung, Serom-Entleerung, Entzündung, Schwellung) der Wundheilung.Die Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung flexibler, weicher, netzförmiger elektrischer Messgrößenwandler-Systeme unter oder in Wundauflagen.Das Anwendungs-Gebiet der Erfindungs-gemäßen Messgrößenwandler-Systeme ist die nach-operative Überwachung chirurgisch versorgter (z. B. genähter oder geklammerter) Wunden der Haut.

Description

Hintergrund der Erfindung
Wundheilung
Die regelhafte Heilung chirurgisch versorgter Hautwunden kann durch Komplikationen gestört oder unterbrochen werden.
Die häufigsten Komplikationen sind bakterielle Infektionen, Nahtrisse mit Dehiszenzen der Wundränder und Blutungen, sowie die Ausbildung von Hämatomen oder Seromen im Gewebe unter der chirurgischen Naht.
Überwachung der Wundheilung
Die Überwachung des Zustandes von Wunden sowie der Fortentwicklung der Wundheilung geschieht üblicherweise durch einen planmäßigen Verbandwechsel mit Inspektion der Wunde (evtl. mit Palpation der Wundumgebung) durch einen Therapeuten (ärztliche oder Pflege-Person).
Jeder Verbandwechsel aber ist ein Risiko, denn er gibt Keimen die Möglichkeit zum Zutritt zur Wunde.
Die Möglichkeit des Verzichtes auf einen Verbandwechsel nur zum Zwecke der Inspektion der Wunde, sowie des Belassens eines liegenden, nicht zu beanstandenden Wundverbandes - weil der Zustand der Wunde und möglicherweise auch der Fortgang der Wundheilung aus den Messwerten von Sensoren kontinuierlich ermittelt wird - verspricht ökonomische Ressourcen (Arbeitszeiten und Materialien) zu sparen. Eine mit einer solchen kontinuierlichen Überwachung des Zustandes einer Wunde möglicherweise einhergehende frühzeitige Erfassung von Komplikationen der Wundheilung ist zudem förderlich für den Heilungsverlauf.
Die häufigsten Komplikationen chirurgisch versorgter Wunden können durch eine Ermittlung von drei Zustands-beschreibenden Größen der Wunde oder der unmittelbaren Wundumgebung erfasst werden.

1) Der Verlauf der Temperatur der Wund-nahen Hautoberfläche kann bakterielle Entzündungen anzeigen.
2) Der Verlauf des Feuchte-Gehaltes an der Hauptoberfläche kann eine Blutung oder Sekretion nach einem Nahtriss, sowie eine Sekretion aufgrund einer bakteriellen Infektion anzeigen.
3) Bei fixierten (bspw. angeklebten) Rändern der Wundauflage kann eine Verformung (insbesondere eine Dehnung) der Wundauflage die Entwicklung einer Raumforderung unter der Naht, also bspw. die Entwicklung eines größeren Hämatoms oder Seroms, anzeigen.

Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wundauflagen mit geeigneten Messgrößenwandler-Systemen zu versehen, so dass mit diesen Wundauflagen - ohne das ein Wundverband entfernt werden muss - eine kontinuierliche Überwachung von Wunden, insbesondere bezüglich einer frühzeitigen Erkennung von Komplikationen der Wundheilung, durch die messtechnische Erfassung geeigneter Kenngrößen (Bestimmungsgrößen) der Wunde und der unmittelbaren Wundumgebung, möglich ist. Die Messgrößenwandler-Systeme sollen auf oder in einer Wundauflage an- oder eingebracht sein, insbesondere auf möglichst viele bekannte (existierende) Wundauflagen einfach aufgebracht bzw. darinnen integriert werden können.
Die Vorrichtungen sollen Haut-verträglich sowie hinreichend weich und flexibel sein, damit sie keinen Druck auf die Wunde oder die Haut in der Wundumgebung ausüben. Außerdem sollen sie möglichst flach und mit offener Struktur sein, damit Blut oder Wundsekret ohne Behinderung hindurch gelangen und von einer darüber liegenden saugfähigen Wundauflage aufgenommen werden können.
Darüber hinaus sollen sie eine Erfassung von mehreren Messgrößen gleichzeitig und kontinuierlich ermöglichen.
Stand der Technik
Kommerziell erhältliche Messgrößen-Wandler oder Wundauflagen mit einem integrierten Sensor-System zur messtechnischen Überwachung des Zustandes einer Wunden mit den geforderten Eigenschaften konnten nicht ermittelt werden.
Folgende Patentliteratur zu Wundauflagen mit integrierten Systemen zur Überwachung des Zustandes von Wunden mit den geforderten Eigenschaften wurde ermittelt.
DE 10 2011 051 459 / EP 11 009 056 beschreibt Textilien (Gewebe, Geflechte, Gewirke, Gestricke, oder Vliese) mit textil integrierten Messgrößenwandler-Systemen, die strukturell (durch Einarbeitung bei der Herstellung) auf oder in Wundauflagen integriert werden.
Die vorliegende Erfindung teilt wesentliche Elemente mit diesen Schriften DE 10 2011 051 459 / EP 11 009 056 , sie ist eine Verbesserung und Fortentwicklung.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung löst die Aufgabe durch Verwendung flexibler, weicher Messgrößenwandler-Systeme (mit einem oder mehreren Messgrößen-Wandlern) gemäß Anspruch 1. Diese Messgrößenwandler-Systeme können sowohl unter Wundauflagen angebracht, als auch strukturell in Wundauflagen integriert werden.
Die Messgrößen-Wandler bestehen aus elektrisch leitenden Materialien (insbesondere ein Metall) in der Form von elektrisch isolierend beschichteten (z. B. lackierten) oder umhüllten, oder auch nicht isolierten feinen Drähten, die in ihrer flächigen Struktur in eine hinreichend stabile (reißfeste), weiche, biegeschlaffe, dehnbare und gut Haut-verträgliche, kontinuierliche Beschichtung eines Elastomers eingearbeitet sind. Bilden die Leiter ein lockeres (knotenfreies) Netz, wird die Struktur durch die Beschichtung stabilisiert: Die Leiter werden in ihrer Lage zu einander fixiert, das gesamte Netz verhält sich dann wie ein geknotetes Netz. Es kann auch als eine „vielfach gefensterte Folie / Membran“, oder als eine elektrisch isolierte flexible Leiterplatte (Platine) angesehen werden, in dem die Leiter / Messgrößen-Wandler vollständig eingeschlossen sind.
Weitere Leiter, die für die elektrische Messung nicht benötigt werden, oder analoge Nicht-Leiter (z. B. Filamente, Fäden, Garne, etc.), können als Struktur-Elemente zusätzlich in die Messgrößenwandler-Systeme (das beschichtete Leiter-Netz) integriert werden. Sie bilden bevorzugt weitere Kanten (und damit Maschen) des Netzes und stabilisieren und verstärken dieses.
Bevorzugt sind die Leiter der Messgrößen-Wandler als Abfolge von (vielen sehr kleinen) flachen Schlingen (Mäander), oder als Helix (Wendel, zylindrische Spirale) gestaltet und in die Beschichtung integriert, so ergibt sich für die Messgrößenwandler-Systeme eine große Dehnbarkeit.
Die primäre Messgröße der Messgrößen-Wandler ist die Änderung der elektrischen Eigenschaften, und zwar die resistiven, kapazitiven oder induktiven, oder eine Kombination solcher Änderungen, wobei jeweils eine bekannte funktionale Abhängigkeit der Änderungen von der Bestimmungsgröße existiert. Die in den Beschichtungs-Netzen enthaltenen Messgrößen-Wandler ändern in Folge der Wirkung der zu bestimmenden Größe (Temperatur, Feuchte-Gehalt, Oberflächen-Dehnung) ihre resistiven, kapazitiven oder induktiven Eigenschaften.
Die Erfassung der Messgrößen erfolgt mit einer Signalverarbeitungs-Einheit, die die Signale verarbeitet sowie anzeigt oder/und versendet.
Die Messgrößenwandler-Systeme können zur Überwachung von Wunden verwendet werden, in dem sie als Teil eines Sensorsystems zur Wundüberwachung auf eine Wunde auf die Oberfläche oder in einer Wundauflage platziert werden.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Bedeutung in dieser Schrift verwendeter Begriffe
Elektrische Leiter
sind einadrige Drähte, mehradrige Drahtbündel, Leiterfolien (flache Drähte), oder elektrisch leitende Beschichtungen von Fasern, Garnen oder Polymer-Filamenten, etc.
Messgrößen-Wandler
sind flächige Anordnungen elektrischer Leiter, diese sind vorteilig fadenförmig (Drähte, Drahtbündel, Leiterfolien, Beschichtungen von Fasern, Garnen oder Polymeren etc.), die als Mäander, Spiralen oder als sonstige geometrische Figuren angeordnet sind.
Messgrößenwandler-Systeme
sind Messgrößen-Wandler, die in ihrer flächigen Struktur in eine hinreichend stabile (reißfeste), zugleich weiche, biegeschlaffe, dehnbare und gut Haut-verträgliche Beschichtung eines Elastomers eingearbeitet sind. Für die Erfindung ist die Art der Beschichtung unwichtig (Lackieren, Spritz-Lackieren, Tauchlackieren, elektrostatisches Aufspritzen, Pulver-Beschichten, Tauch-Beschichten, etc.), ebenso das Material der Beschichtung (ein Kautschuk, ein Polyurethan, oder jedes weitere geeignete Elastomer).
Textile Wundauflagen
Wundauflagen, die durch ein textiltechnologisches Verfahren aus textilen Fasern oder Garnen hergestellt werden (also insbesondere Gewebe, Geflechte, Gewerke, Gestricke oder Vliese). Bekannte Beispiele sind Gazen oder Kompressen, bspw. aus Baumwolle (z. B. Mullkompressen).
Nicht-textile Wundauflagen
Wundauflagen, deren zur Wunde weisende Oberfläche aus einer amorphen Substanz besteht, bspw. Kunststoffschäume, Gele, Kolloide, Lyofilisate, etc.
Die Erfindungs-gemäßen Messgrößen-Wandler werden als System in eine Struktur-stabilisierende und Haut-verträglichen Beschichtung integriert.
Mit den Erfindungs-gemäßen Messgrößenwandler-Systemen werden elektrische Eigenschaften der Messgrößen-Wandler und daraus Kenngrößen (Bestimmungsgrößen) des Wundzustandes (Temperatur, Feuchte, Volumenzunahme des verwundeten Gewebes) ermittelt.
- Temperatur
In einem elektrisch isolierten Leiter ändert sich der spezifische ohmsche Widerstand in bekannter Weise temperaturabhängig und somit der Gesamtwiderstand zwischen den Enden.
Eine besonders geeignete Anordnung des Leiters für einen Messgrößen-Wandler zur Verwendung an oder in Wundauflagen kann vorzugsweise ein Mäander oder eine Spirale sein. Durch diese Anordnung wird eine integrale und nicht nur punktuelle Temperaturerfassung ermöglicht.
- Feuchte
Für Erfindungs-gemäße Messgrößenwandler-Systeme zur Ermittlung der Oberflächen-Feuchte sind mehrere Messverfahren möglich.
Messung eines resistiven Widerstandes
Im Verlauf eines nicht-isolierten Leiters kann es durch Wundsekret oder sonstige Feuchtigkeit zu einen Stromfluss durch diese Flüssigkeit kommen, was zu einer Reduktion des messbaren ohmschen Gesamtwiderstandes des Leiters führt. Es können auch mehrere solcher Leiter parallel geschaltet werden, indem die gleichseitigen Enden aller Leiterfasern elektrisch miteinander verbunden werden, wodurch eine größere Fläche sensorisch erfasst werden kann. Weitere geeignete Anordnungen elektrisch nicht-isolierter Leiter sind Mäander oder Spiralen.
Messung eines kapazitiven Widerstands
Zwischen zwei parallel verlaufenden isolierten Leitern kann sich durch Wundsekret oder sonstige Feuchte das Dielektrikum - und damit die relative Permittivität ε_R - zwischen den Leitern und somit auch die Kapazität (C ~ ε_R) zwischen jeweils einem Ende der beiden parallelen Leiter ändern.
Um eine integrative Erfassung einer größeren Fläche der Wundauflage zu ermöglichen sind bevorzugte Anordnungen ein mäandrierender oder ein spiraliger Verlauf von jeweils zwei parallelen Leitern (siehe 3 und 4).
- Verformung als Maß für eine Volumenzunahme des Gewebes
Eine ebene funktionale elektrische Spule in einem Messgrößenwandler-System, bestehend aus zwei isolierten Leiter mit beispielsweise einem parallelen Verlauf, erfährt bei Verformung (z. B. Dehnung) eine Veränderung ihrer Induktivität (L ~ Logarithmus des Abstands) zwischen den beiden Leiterenden.
Ebenfalls eine Änderung der Induktivität erfährt ein einzelner, z. B. mäanderförmig verlaufender Draht, dessen Abstände vergrößert oder verkleinert werden.
Um Dehnungen in den beiden Dimensionen der Ebene detektieren zu können, muss beispielsweise ein Mäander vorzugsweise in dem Messgrößenwandler-System in zwei Ausrichtungen angeordnet werden, oder zwei unabhängige Messgrößenwandler-System vorhanden sein.
Eine weitere vorteilhafte Anordnung zur Erzeugung eines spulenähnlichen Gebildes ist eine Spirale einer elektrisch isolierten Leiterfaser.
Signalverarbeitung
Die physikalischen Größen (ohmsche Widerstand R, Kapazität C und Induktivität L) der Messgrößenwandler-Systeme können mittels einfacher elektronischer Schaltungen fast gleichzeitig und insbesondere kontinuierlich erfasst werden.
Dazu werden elektrische Einheiten zur Spannungs- und/oder Stromversorgung der Messgrößen-Wandler, sowie zur Erfassung (Sensor-Elektronik), und gegebenenfalls zur Anzeige sonstigen Kommunikation mit dem Therapeuten oder Patienten (Warnsignal-Geber, Sender etc.) oder Speicherung der Mess- und/oder Bestimmungswerte (Datenspeicher), an die Messgrößenwandler-Systeme angeschlossen. Zur Verbindung mit den elektrischen Einheiten sind die Messgrößenwandler-Systeme mit bekannten elektrischen Kontakten versehen.
Integration der Messgrößenwandler-Systeme auf oder in Wundauflagen
Die erfindungsgemäßen Messgrößenwandler-Systeme können sehr einfach direkt auf eine Wunde gelegt, oder auf oder in Wundauflagen oder zwischen Schichten von Wundauflagen gelegt und dort befestigt werden. Während der Herstellung von Wundauflagen können auf deren Oberfläche Erfindungs-gemäße Messgrößenwandler-Systeme aufgebracht (z. B. aufgestickt, aufgenäht, aufgeklebt, etc.) oder in das Innere der Wundauflagen eingebracht (z. B. eingelegt, eingeklebt, etc.) werden.
Die Messgrößenwandler-Systeme können auch in nicht-textile Wundauflagen, wie Lyofilisate oder erhärtete Gießmassen, im Verlauf von deren Herstellung eingebettet oder eingebracht und so strukturell integriert werden.
Sie können auch auf die Oberfläche nicht-textiler Wundauflagen bspw. geklebt werden.
Ausgestaltungs-Beispiele
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden exemplarisch Ausführungsformen der Erfindungs-gemäßen Messgrößenwandler-Systeme, mit denen Wundauflagen zur Wundüberwachung ausgestattet werden können, näher beschrieben.

1 Schematische Darstellung einer Anordnung eines elektrischen Leiters eines Messgrößenwandler-Systems in Form wiederholter Mäander, um eine hinreichende Dehnbarkeit der Netz-Kanten zu erreichen.
2 Schematische Darstellung einer Anordnung eines elektrischen Leiters eines Messgrößenwandler-Systems in Form einer Wendel, um eine hinreichende Dehnbarkeit der Netz-Kanten zu erreichen.
3 Schematische Darstellung einer Anordnung eines elektrischen Leiters in einem Messgrößenwandler-System mit Spiral-förmigem Verlauf.
4 Schematische Darstellung einer Anordnung zweier elektrischer Leiter in einem Messgrößenwandler-System mit Doppelmäander-förmigem Verlauf.

Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1
zeigt beispielhaft ein Schema einer möglichen technischen Ausgestaltung eines Abschnittes eines Messgrößenwandler-Systems: Um eine Dehnbarkeit und Flexibilität zu erreichen, liegt der Leiter (1, teilweise nur als Punkt-Linie angedeutet) in der Form vieler sich wiederholender Mäander innerhalb der Struktur-Beschichtung (2).
2
zeigt beispielhaft ein Schema einer möglichen technischen Ausgestaltung eines Abschnittes eines Messgrößenwandler-Systems: Um eine Dehnbarkeit und Flexibilität zu erreichen, liegt der Leiter (1, teilweise nur als Punkt-Linie angedeutet) in der Form einer Wendel innerhalb der Struktur-Beschichtung (2).
3
zeigt beispielhaft ein Schema einer möglichen technischen Ausgestaltung eines Abschnittes eines Messgrößenwandler-Systems: Der Leiter verläuft im Netz des Messgrößenwandler-Systems Spiral-förmig.
Zur Verbesserung der Dehnbarkeit und Flexibilität der Netz-Kanten und -Maschen liegt der Leiter (1) zusätzlich - wie in 1 oder 2 gezeigt - in der Form vieler sich wiederholender Mäander (gemäß 1) oder in der Form einer Wendel (gemäß 2) innerhalb der Struktur-Beschichtung.
4
zeigt beispielhaft ein Schema einer möglichen technischen Ausgestaltung eines Abschnittes eines Messgrößenwandler-Systems: Die beiden Leiter verlaufen Mäander-förmig.
Zur Verbesserung der Dehnbarkeit und Flexibilität der Netz-Kanten und -Maschen liegt der Leiter (1) zusätzlich - wie in 1 oder 2 gezeigt - in der Form vieler sich wiederholender Mäander (gemäß 1) oder in der Form einer Wendel (gemäß 2) innerhalb der Struktur-Beschichtung.
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 102011051459 [0007]
EP 11009056 [0007, 0008]

Claims

Verwendung von Struktur-stabilen, flexiblen, weichen und Haut-verträglichen Messgrößenwandler-Systemen (mit einem oder mehreren Messgrößen-Wandlern) auf oder in Wundauflagen zur Überwachung des Zustandes von Wunden, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgrößenwandler-Systeme aus Leitern in der Form von elektrisch isolierenden oder nicht-isolierenden Drähten aus einem elektrisch leitfähigem Material (insbesondere ein Metall) bestehen, die in ihrer flächigen Struktur in eine hinreichend stabile (reißfeste), weiche, biegeschlaffe, dehnbare und gut Haut-verträgliche Beschichtung eines Elastomers eingearbeitet sind, wobei die Beschichtung mit den im Inneren eingeschlossenen Leitern ein stabiles Netz bildet.
Verwendung von Messgrößenwandler-Systemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter der Messgrößenwandler als Abfolge von flachen ebenen Schlingen (Mäander), oder als eine enge Helix (Wendel, zylindrische Spirale) gestaltet in die Beschichtung integriert sind.
Verwendung von Messgrößenwandler-Systemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie strukturell auf oder in eine textile oder nicht-textile Wundauflage aufgebracht bzw. integriert sind.
Verwendung von Messgrößenwandler-Systemen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als primäre Messgröße der Messgrößen-Wandler die Änderung eines ohmschen Widerstandes, einer Kapazität oder Induktivität, oder eine Kombination solcher Änderungen, verwendet wird.