-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Textil zur Gewichtsbestimmung einer auf dem Textil liegenden Person, die Verwendung des Textils zur Gewichtsbestimmung, eine Vorrichtung zur Gewichtsbestimmung sowie ein Verfahren zur Gewichtsbestimmung.
-
Bettlägerige Personen sind je nach Pflegesituation regelmäßig zu wiegen. Dies kann auch für Patienten gelten, bei denen beispielsweise Wasseransammlungen oder Dehydratationen durch Gewichtskontrollen zu überwachen sind. In der Regel wird die Person hierzu mittels einer Hilfsvorrichtung, in der eine Waage integriert ist, aus dem Bett gehoben und zeitgleich gewogen. Alternativ können hochpreisige Pflegebetten eingesetzt werden, die mit Wägezellen ausgestattet sind.
-
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen zur Gewichtsbestimmung einer bettlägerigen Person ist, dass die Durchführung des Wiegevorganges unangenehm für die zu wiegende Person ist und dass die Wiegevorrichtungen fehleranfällig, wartungsintensiv und/oder teuer sind. Zudem kostet es sehr viel Zeit, die von den ohnehin schon sehr belasteten Pflegekräften aufzubringen ist.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. Die Aufgabe der Erfindung kann unter anderem darin gesehen werden, eine Vorrichtung bereitzustellen, die das Wiegen einer bettlägerigen Person ermöglicht, ohne dass die Person bewegt werden muss. Die Aufgabe der Erfindung kann zudem darin gesehen werden, eine Vorrichtung zur Gewichtsbestimmung-/überwachung bereitzustellen, die nur einen geringen Platzbedarf und eine geringe Fehleranfälligkeit aufweist und zudem kostengünstig herstellbar ist.
-
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Textil zur Gewichtsbestimmung oder Gewichtsüberwachung einer auf dem Textil liegenden Person vorgesehen, wobei das Textil eine erste Sensor-Lage mit einer Vielzahl von ersten Sensoren und einer Vielzahl von Verbindungsleitungen zur Verbindung von jeweils zwei der ersten Sensoren untereinander umfasst. Vorzugsweise ist das Textil ein mehrlagiges Textil.
-
Ein derartiges Textil kann das Gewicht bzw. die Gewichtszu- und abnahme der auf dem Textil liegenden Person kontinuierlich ermitteln, ohne dass die Person bewegt werden muss.
-
Das Textil kann als Tuch, Bettlaken oder Matratzenbezug ausgestaltet sein, oder in einer Matratze integriert sein.
-
Das Textil kann mehrere Sensor-Lagen aufweisen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Textil eine zweite Sensor-Lage mit einer Vielzahl von zweiten Sensoren und einer Vielzahl von Verbindungsleitungen zur Verbindung von jeweils zwei der zweiten Sensoren untereinander. Ein solches Textil weist somit zwei Lagen mit je einer Vielzahl von Sensoren auf. Die erste und die zweite Lage sind bevorzugt baugleich. Die zweite Lage kann allerdings eine andere Art von Sensoren und/oder eine andere Anordnung der Sensoren aufweisen.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten und zweiten Sensoren übereinander angeordnet. In einer solchen Ausgestaltung sind, in der Draufsicht auf das Textil, die Sensoren der ersten Sensor-Lage direkt ober- oder unterhalb der Sensoren der zweiten Sensor-Lage angeordnet.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Textil resistive Sensoren, kapazitive Sensoren und/oder piezoelektrische Sensoren. Somit sind die Sensoren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus resistiven Sensoren, kapazitiven Sensoren und piezoelektrischen Sensoren, wobei auch verschiedene Sensor-Arten in einem Textil verwendet werden können. Je Sensor-Lage wird vorzugsweise nur eine Art von Sensoren verwendet. Die verwendeten Sensoren weisen vorzugweise eine hohe Linearität auf, um auch nach einem Waschvorgang korrekte Messwerte sicherzustellen. Ebenso ist eine geringe Hysterese vorteilhaft.
-
Bevorzugt werden resistive Sensoren verwendet. Die resistiven Sensoren weisen vorzugsweise jeweils zwei Elektroden auf, zwischen denen ein leitfähiges Material, vorzugsweise in Form eines leitfähigen Polyestermaterials, angeordnet ist. Dieses leitfähige Material kann als leitfähiges Widerstandmaterial bezeichnet werden und zeigt unter Druck eine Leitwertänderung.
-
Bevorzugt werden kapazitive Sensoren verwendet. Die kapazitiven Sensoren weisen vorzugsweise jeweils zwei Elektroden auf, zwischen denen ein Dielektrikum, bevorzugt ein Schaumstoff, besonders bevorzugt in Form eines Polyurethan-Schaumstoffs, angeordnet ist. Unter Druck ändert sich der Abstand der Elektroden zueinander und somit die Kapazität des Kondensators in Form des Sensors.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Sensoren resistive Sensoren und die zweiten Sensoren kapazitive Sensoren. In einer solchen Ausführungsform umfasst das Textil somit eine Lage mit einer Vielzahl an resistiven Sensoren und eine Lage mit einer Vielzahl an kapazitiven Sensoren.
-
Die Verwendung von resistiven Sensoren zusammen mit kapazitiven Sensoren in einem Textil ist besonders vorteilhaft, da die resistiven Sensoren beinahe lineare Widerstandswerte in einem hohen Druckbereich liefern, während die kapazitiven Sensoren über eine Ladekurve mit Zeitfaktor optimale Werte für einen niedrigen Druckbereich liefern.
-
Jede Sensor-Lage kann eine oder mehrere Kontaktleisten zur Verbindung mit einer Steuereinheit umfassen. Ebenso kann das Textil eine gemeinsame Kontaktleiste zur Verbindung mit einer Steuereinheit aufweisen, wobei die Kontaktleiste mit den Sensoren aller Sensor-Lagen verbunden ist. Vorteilhaft bei einer solchen Ausgestaltung ist, dass der Endanwender nur eine Kontaktleiste zur Auswertung verbinden muss.
-
Das Textil kann eine Sensor-Lage oder mehrere Sensor-Lagen umfassen, wobei jede Sensor-Lage vorzugsweise jeweils ein Trägermaterial zur Aufnahme der Sensoren, eine Vielzahl von Sensoren, Verbindungsleitungen, und besonders bevorzugt eine Kontaktleiste, umfasst. Das Trägermaterial kann aus textilen Fasern, wie einem Baumwoll-Polyester-Gemisch, bestehen.
-
Oberhalb der Sensor-Lage(n) kann eine Lage eines Oberstoffs als oberste Lage angeordnet sein, die vorzugsweise kundenspezifisch ausgestaltet ist. Der Oberstoff kann aus textilen Fasern, wie einem Baumwoll-Polyester-Gemisch, bestehen. Zwischen der Oberstoff-Lage und der Sensor-Lage bzw. den Sensor-Lagen kann eine Zwischenlage angeordnet sein. Die Zwischenlage kann eine Lage zum Schutz vor Feuchtigkeit, vorzugsweise in Form einer semipermeablen Membran, sein.
-
Die einzelnen Lagen des Textils können laminiert werden und/oder miteinander vernäht werden. Die oberste Lage ist vorzugsweise auflaminiert.
-
Die eine oder die mehreren Sensor-Lagen weisen vorzugsweise jeweils eine Vielzahl von Sensoren auf. Unter „Vielzahl“ ist erfindungsgemäß „zwei oder mehr“ zu verstehen. Bevorzugt weist jede Sensor-Lage des erfindungsgemäßen Textils mindestens 10, besonders bevorzugt mindestens 20, ganz besonders bevorzugt mindestens 30 Sensoren auf.
-
Die Sensoren können mit dem Trägermaterial verpresst, verklebt und/oder vernäht sein.
-
Die eine oder die mehreren Sensor-Lagen weisen zudem jeweils eine Vielzahl von Verbindungsleitungen auf, die ausgebildet sind, jeweils zwei der Sensoren, insbesondere zwei der Sensorelektroden zweier Sensoren, einer Sensor-Lage untereinander zu verbinden. Vorzugsweise ist jeder Sensor, insbesondere jede Sensorelektrode, einer Sensor-Lage mit mindestens einem anderen Sensor, insbesondere mit einer anderen Sensorelektrode, derselben Sensor-Lage mittels mindestens einer Verbindungsleitung verbunden.
-
Diese Verbindungsleitungen, und auch die weiteren Verbindungsleitungen des Textils, können als leitfähige Fäden ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Verbindungsleitungen auf das Trägermaterial der jeweiligen Sensor-Lage gestickt. Die Verbindungsleitungen können aus einem leitfähigen Garn, einem leitfähigen Faden oder einem leitfähigen Zwirn bestehen. Als Material für die leitfähigen Verbindungsleitungen können Metalldrähte, Metallfasergarne, Kunststoffe, Karbon-Materialien oder Mischungen davon verwendet werden. Besonders bevorzugt wird für die Verbindungsleitungen ein Garn, vorzugsweise ein Polyester (PES)-Garn, verwendet, das Edelstahlfilamente umfasst. Die Edelstahlfilamente sind vorzugsweise mit dem Garn verdrillt. Der Gegenfaden für die Stickerei der Verbindungsleitungen besteht vorzugsweise aus einem nicht leitfähigen textilen Garn, Faden oder Zwirn.
-
Die Elektroden der resistiven Sensoren und/oder die Elektroden der kapazitiven Sensoren können als leitfähige Fäden ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Elektroden direkt auf das Trägermaterial einer Sensor-Lage gestickt. Alternativ kann der komplette Sensor einschließlich der beiden Sensorelektroden separat gefertigt werden, um dann anschließend komplett auf das Trägermaterial aufgebracht zu werden. Die Sensorelektroden können aus einem leitfähigen Garn, einem leitfähigen Faden oder einem leitfähigen Zwirn bestehen. Als Material für die Elektroden können Metalldrähte, Metallfasergarne, Kunststoffe, Karbon-Materialien oder Mischungen davon verwendet werden. Besonders bevorzugt wird für die Elektroden ein Garn, vorzugsweise ein Polyester (PES)-Garn, verwendet, das Edelstahlfilamente umfasst. Die Edelstahlfilamente sind vorzugsweise mit dem Garn verdrillt. Der Gegenfaden für die Stickerei der Elektroden besteht vorzugsweise aus einem nicht leitfähigen textilen Garn, Faden oder Zwirn.
-
Somit können die Elektroden aus dem gleichen Material bestehen wie die Verbindungsleitungen. Während Verbindungsleitungen vorzugsweise zwei Punkte auf dem kürzesten Weg miteinander verbinden, sind die Elektroden vorzugsweise mäanderförmig ausgestaltet, um eine optimale Druckfläche zur Kontaktierung des leitfähigen Materials sicherzustellen bzw. eine optimale Elektrode für die Kondensatorfunktion zu erzeugen.
-
Das leitfähige Material zwischen den Elektroden der resistiven Sensoren, die Elektroden und/oder die Verbindungsleitungen des Textils können mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen sein. Vorzugsweise ist die Beschichtung beidseitig aufgebracht. Die Beschichtung ist vorzugsweise eine anionische Polyurethandispersion mit Kohlenstoff.
-
Die Elektroden können zudem mit einer Kleberschicht versehen sein. Vorzugsweise sind die Elektroden beidseitig verklebt.
-
Durch die beidseitige Beschichtung bzw. Verklebung wird die Gefahr eines Kurzschlusses durch herausstehende Filamente erheblich verringert.
-
Vorzugsweise ist jeder Sensor einer Sensor-Lage mit mindestens einem anderen Sensor derselben Sensor-Lage verbunden. Bevorzugt ist jeder Sensor einer Sensor-Lage mit mindestens zwei anderen Sensoren derselben Sensor-Lage verbunden. Bevorzugt ist jede Sensorelektrode eines Sensors einer Sensor-Lage mit mindestens einer anderen Sensorelektrode eines Sensors derselben Sensor-Lage verbunden. Bevorzugt bilden die Sensoren einer Sensor-Lage eine Matrixstruktur aus. In einer solchen Matrixstruktur sind die Sensoren einer Sensor-Lage zeilen- und spaltenweise angeordnet. Ganz besonders bevorzugt ist jeder Sensor der Matrix sowohl zeilenweise als auch spaltenweise mit den unmittelbar benachbarten Sensoren über Verbindungsleitungen verbunden, wobei bevorzugt die eine Sensorelektrode jedes Sensor zeilenweise mit den benachbarten Sensorelektroden verbunden ist und die andere Sensorelektrode jedes Sensors spaltenweise mit den benachbarten Sensorelektroden verbunden ist.
-
Eine solche Matrixstruktur, bei der die Sensorelektroden mit den benachbarten Sensorelektroden verbunden sind, benötigt nur eine geringe Länge an Verbindungsleitungen, beispielsweise im Vergleich zu einer Ausgestaltung, bei der jede Sensorelektrode mittels separater Verbindungsleitungen mit einem elektrischen Kontaktpunkt verbunden ist. Ebenso sind weniger Kontaktpunkte auf der Kontaktleiste notwendig.
-
Vorzugsweise bilden die ersten Sensoren der ersten Sensorlage und die zweiten Sensoren der zweiten Sensorlage eine kongruente Matrixstruktur aus.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Textil, vorzugweise jede Sensor-Lage, mindestens eine Kontaktleiste. Bevorzugt ist jede Kontaktleiste mit mindestens zwei Sensorelektroden, bevorzugt von verschiedenen Sensoren, verbunden. Die Kontaktleiste ist vorzugsweise, zumindest indirekt - also über andere Sensorelektroden der jeweiligen Sensor-Lage und Verbindungsleitungen - mit jeder Sensorelektrode der jeweiligen Sensor-Lage verbunden. Vorzugsweise ist die Kontaktleiste mit der ersten Sensorelektrode jeder Zeile der Matrix und mit der ersten Sensorelektrode jeder Spalte der Matrix verbunden. Die Kontaktleiste kann ebenso an einer anderen Lage des Textils angeordnet sein. Das Textil bzw. jede Sensor-Lage kann mehr als eine Kontaktleiste aufweisen.
-
Jeder Sensor umfasst vorzugsweise zwei Elektroden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jede Elektrode eines Sensors mit mindestens einer Elektrode eines anderen Sensors verbunden. Die Verbindung zwischen zwei Sensorelektroden erfolgt vorzugsweise durch eine Verbindungsleitung. Vorzugsweise sind die beiden Elektroden eines jeden Sensors mit Elektroden verschiedener Sensoren verbunden oder direkt mit einer Kontaktleiste verbunden. Vorzugsweise ist eine der Elektroden eines jeden Sensors mit einer Elektrode jedes direkt benachbarten Sensors der Matrix-Zeile verbunden, und die andere Elektrode eines jeden Sensors ist mit der nicht zeilenweise-verbundenen anderen Elektrode jedes direkt benachbarten Sensors der Matrix-Spalte verbunden. Somit sind die erste und die letzte Elektrode einer zeilenweise verbundenen Elektroden-Kette sowie die erste und die letzte Elektrode einer spaltenweise verbundenen Elektroden-Kette nur mit einer anderen Elektrode verbunden, während die übrigen Elektroden jeweils mit zwei benachbarten Elektroden verbunden sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die in der Draufsicht oberen Elektroden einer jeden Zeile einer Sensor-Matrix über Verbindungsleitungen derart miteinander verbunden, dass sie eine Kette ausbilden, und die in der Draufsicht unteren Elektroden einer jeden Spalte einer Sensor-Matrix über Verbindungsleitungen derart miteinander verbunden, dass sie eine Kette ausbilden - oder umgekehrt. Es ist erfindungsgemäß ebenso vorgesehen, dass die durch die Sensorelektroden-Ketten ausgebildeten Zeilen und/oder die durch die Sensorelektroden-Ketten ausgebildeten Zeilen einer solchen Sensor-Matrix nicht parallel zueinander verlaufen, sodass unter einer solchen Zeilen- und Spalten umfassenden Matrix ebenso eine Matrix verstanden wird, bei der die Sensorelektrodenketten nicht zeilen- und spaltenmäßig, sondern andersartig angeordneten sind, wobei die Sensorelektroden untereinander und mit der Kontaktleiste nach dem gleichen Schema verbunden sind, wie es zuvor beispielhaft für eine Matrix beschrieben wurde, die aus spalten- und zeilenartig angeordneten Sensorenelektrodenketten besteht.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthalten die Verbindungsleitungen zwischen den Sensorelektroden und/oder die Verbindungsleitungen zwischen den Kontaktpunkten einer Kontaktleiste und den Sensorelektroden Metall-Filamente, bevorzugt Edelstahl-Filamente. Die Metall-Filamente sind vorzugsweise mit einem Garn, bevorzugt einem synthetischen Garn, besonders bevorzugt einem PES-Garn, verdrillt.
-
Die Kontaktleiste ermöglicht die Übertragung von Signalen von den Sensoren zur Auswertung an eine Steuereinheit, beispielsweise in Form einer Auswerteeinheit, wozu beispielsweise 30 Kanäle erforderlich sein können. Die Kontaktleiste enthält eine Vielzahl von Kontaktpunkten. Vorzugsweise ist an der Kontaktleiste je Verbindungsleitung, die von einem Sensor an die Kontaktleiste geführt ist, ein Kontaktpunkt vorhanden. Die Kontaktleiste ist vorzugsweise als Steckerleiste mit einer Vielzahl von Kontaktpunkten ausgestaltet, über welche die Verbindung von dem Sensortextil zur Auswerteeinheit herstellt werden kann. Vorzugsweise ist jede Elektrode direkt oder zumindest indirekt über Verbindungsleitungen und andere Elektroden mit einem Kontaktpunkt auf der Steckerleiste verbunden. Vorzugsweise ist eine der beiden Elektroden eines ersten Sensors einer Matrix-Zeile und eine der beiden Elektroden eines ersten Sensors einer Matrix-Spalte über jeweils eine Verbindungsleitung mit einem Kontaktpunkt verbunden.
-
Die Verbindung von dem Sensortextil zur Steuereinheit erfolgt vorzugsweise mittels eines Konnektors. Die Kontaktierung der Kontaktpunkte mit dem Konnektor erfolgt vorzugsweise über Druckknöpfe, Magnetkontakte oder Steckverbindungen. Die Kontaktleiste und der Konnektor weisen somit korrespondierende Kontaktpunkte auf. Vorzugsweise erfolgt die Kontaktierung über Druckknöpfe, besonders bevorzugt über S-Feder-Druckknöpfe. Bei Verwendung von Druckknöpfen können die Kontaktpunkte des Textils als Noppen und die Kontaktpunkte des Konnektors als Schüssel ausgebildet sein - oder umgekehrt. Eine Kontaktleiste, bei der die Kontaktpunkte auf derart einfache Weise mit der Steuereinheit verbunden werden können, ist für den Endanwender besonders vorteilhaft, da die Kontaktierung schnell hergestellt und gelöst werden kann. Ebenso wird hierdurch eine robuste Signalübertragungsqualität sichergestellt.
-
Die Kontaktleiste kann vorzugsweise eine Leiterplatte oder eine Folie umfassen, auf der die Kontaktpunkte aufgebracht sind. Die Kontaktpunkte sind vorzugsweise mit der Leiterplatte verlötet und/oder verpresst.
-
Der Konnektor kann vorzugsweise ebenso eine Leiterplatte oder eine Folie umfassen, auf der die Kontaktpunkte des Konnektors aufgebracht sind. Die Kontaktpunkte sind vorzugsweise mit der Leiterplatte verlötet und/oder verpresst. Vorzugsweise ist die Leiterplatte oder die Folie des Konnektors flexibel, um ein Biegen des Konnektors während des Lösevorganges von der Kontaktleiste des Textils zu gewährleisten. Bevorzugt weist der Konnektor Laschen auf, um das Abziehen von der Kontaktleiste des Textils zu erleichtern. Der Konnektor kann eine Zuleitung umfassen, die mit einer Steuereinheit, vorzugsweise mittels eines Steckers, wie einem DIN Stecker, verbunden werden kann. Die Leiterplatte oder Folie des Konnektors kann partiell oder vollständig mit einem Kunststoff umhüllt sein. Ebenso kann der Konnektor mehr als eine Leiterplatte oder Folie mit Kontaktpunkten umfassen. Ebenso können mehr als eine Zuleitung und mehr als ein Stecker zum Anschluss an die Steuereinheit vorhanden sein. Mehrere Leiterplatten oder Folien sind insbesondere dann vorgesehen, wenn eine Kontaktleiste einer Sensor-Lage eine hohe Anzahl an Kontaktpunkten aufweist.
-
Vorzugsweise unterscheiden sich, bei mehr als einer Kontaktleise einer Sensor-Lage, die an der Sensor-Lage angebrachten Kontaktleisen voneinander. Insbesondere unterscheiden sich die Kontaktleisen darin, dass die Kontaktpunkte unterschiedlich angeordnet sind. Hierzu ist es ausreichend, wenn nur ein Kontaktpunkt auf der einen Leiterplatte oder der einen Folie versetzt zu dem entsprechenden Kontaktpunkt der zweiten Leiterplatte oder Folie angeordnet ist, während die übrigen Kontaktpunkte identisch angeordnet sind. Dementsprechend ist die Anordnung der Kontaktpunkte auf den korrespondierenden Leiterplatten/Folien eines Konnektors ausgestaltet, sodass sich die Anordnung der Kontaktpunkte der Leiterplatten bzw. Folien eines Konnektors voneinander unterscheiden kann. Zur einfachen Identifizierung bzw. Unterscheidung der beiden Konnektor-Leiterplatten/-Folien mit unterschiedlich angeordneten Kontaktpunkten kann die Lasche zum Abziehen der Leiterplatte/Folie von der Kontaktleise der Sensor-Lage bei einer Ausführungsform auf der linken und bei der anderen Ausführungsform auf der rechten Seite der Leiterplatte/Folie angeordnet sein. Durch die unterschiedlichen Anordnungen der Kontaktpunkte auf den Leiterplatten/Folien ist gewährleistet, dass die eine Leiterplatte/Folie des Konnektors nur mit der einen korrespondieren Kontaktleise der Sensor-Lage und die andere Leiterplatte/Folie des Konnektors nur mit der anderen korrespondierenden Kontaktleise der Sensor-Lage verbunden werden kann. Durch Verwendung unterschiedlicher Anordnungen der Kontaktpunkte bei verschiedenen Leiterplatten/Folien bei ansonsten gleichem Aufbau der Leiterplatten/Folien ist gewährleistet, dass dieselbe Vorrichtung bei der Herstellung aller Leiterplatten/Folien des Konnektors verwendet werden kann, was insbesondere im Falle der kunststoffumhüllten Leiterplatten/Folien vorteilhaft ist.
-
Die Sensordaten können mittels eines Multiplexverfahrens eingelesen, zu einem Profil zusammengefügt und einem Gewichtswert zugeordnet werden. Vor einer Gewichtsbestimmung bzw. einer Gewichtsänderungsüberwachung ist das Textil einmalig zu kalibrieren. Bei einem solchen Multiplexverfahren können die jeweiligen Sensoren einer Sensor-Lage nacheinander abgefragt werden. Hierzu können die Widerstands- bzw. Kapazitätswerte jedes Sensors nacheinander bestimmt werden, indem eine Steuereinheit, z.B. in Form einer Messvorrichtung, die Werte über die beiden Kontaktpunkte ermittelt, die mit den beiden Elektroden des abzufragenden Sensors direkt oder indirekt, also über andere Verbindungsleitungen und Elektroden, verbunden sind. Somit wird zum einen der Kontaktpunkt, der direkt oder indirekt mit der Elektrode des abzufragenden Sensors verbunden ist und der mit den anderen Elektroden der Zeile verbunden ist und zum anderen der Kontaktpunkt, der direkt oder indirekt mit der anderen Elektrode des abzufragenden Sensors verbunden ist und der mit den anderen Elektroden der Spalte verbunden ist, abgefragt.
-
Zur Kalibrierung kann das Sensor-Textil nacheinander flächendeckend mit unterschiedlichen Gewichten beschwert werden. Auf diese Weise kann ein datengetriebenes Modell erstellt werden. Insbesondere kann durch diese Kombinationen von Druck und definierten Gewichten nun ein Zustandsraum-, ein Kalman Filter- oder ein Supportvektormaschinenmodell erstellt werden, welches vorzugsweise in Verbindung mit einem zusätzlichen iterativen Prozess mit KI Elementen zum Einsatz kommt. Ein solches Modell liefert bei realer Belastung genaue Gewichtswerte. Es können Werte mit einer Toleranz von +/- 200 Gramm ermittelt werden. Um diese hohe Genauigkeit zu erreichen ist es notwendig, eine Vielzahl an Gewichtskalibrierzyklen durchzuführen.
-
Eine weitere Möglichkeit ist die Definition einer textilspezifischen Gewichtskennlinie (Druck zu Gewicht). Hierzu wird einmalig das Gewicht der zu pflegenden Person mit Hilfe einer Waage ermittelt. Dieses Gewicht wird einem „Punkt“ auf der Kennlinie zugeordnet. Somit liefert dieses System bei Druckänderungen entlang dieser Kennlinie einen adäquaten Gewichtswert.
-
Die Auswertung der Sensordaten kann durch eine Steuereinheit erfolgen, die hierzu vorzugsweise mit dem Textil über den Konnektor verbunden ist.
-
Das Textil kann ebenso zu Anwesenheits- und/oder Positionskontrolle der auf dem Textil befindlichen Person verwendet werden. So kann anhand der Sensordaten beispielsweise ermittelt werden, ob die Person sitzt oder liegt und wo die Person auf dem Textil sitzt oder liegt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Textil ein Alarmsignal übermittelt, sobald sich die zu überwachende Person auf die Bettkante setzt und/oder das Bett verlässt.
-
Zudem kann das Textil weitere Sensoren umfassen. So kann das Textil zudem einen oder mehrere Sensoren zur Nässedetektion und/oder ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Vitalparametern aufweisen.
-
Vorzugsweise umfasst das Textil einen Sensor zur Erfassung von Vitalparametern, der auf Basis eines flexiblen piezoelektrischen Materials besteht. Ein derartiger Sensor ist vorzugsweise im Bereich des Textils angeordnet, in dem der Brustkorb der zu überwachenden Person zur Auflage kommt. Vorzugsweise ist dieser Sensor als separates Sensorikmodul ausgestaltet, das mit Hilfe einer Tasche unter- oder oberhalb der Sensorlage(n) fixierbar ist.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist zudem, eine Vorrichtung zur Gewichtsbestimmung oder Gewichtsüberwachung bereitzustellen. Zur Lösung der Aufgabe ist eine Vorrichtung zur Gewichtsbestimmung oder Gewichtsüberwachung einer Person vorgesehen, umfassend das erfindungsgemäße Textil und eine Steuereinheit. In der Steuereinheit kann eine hochintegrierte Mikroprozessorlösung zum Einsatz kommen. Die Steuerung kann autark sein und sowohl für den stationären als auch für den häuslichen Einsatz als auch für den ambulanten Einsatz in der Pflege geeignet sein. Folgende Hardware- Elemente können auf einer doppelseitig bestückten Leiterplatte integriert sein:
- - DIN Anschlussbuchsen für die Auswertung von resistiven und kapazitiven Sensoren, sowie ein HF Anschluss für die Auswertung eines piezoelektrischen Sensors und diverse Anschlussmöglichkeiten für Schwesternrufsysteme
- - Kommunikationsmodul für WiFi, LoRa, LTE (5G), BTLE, DECT, eSIM, sowie Funkmodule zur Anbindung an Schwesternrufanlagen bzw. an Hausnotrufsysteme oder an Gateways zur Übertragung von Informationen in eine Patientendatenbank
- - Speicher, wie eine SD-Karte, für die Speicherung von Sensordaten
- - Speicher, wie ein Flash-Speicher, zur lokalen Speicherung von Konfigurationsdaten
- - CAN Bus Kommunikationsmodul
- - Widerange Spannungsversorgung mit separatem Netzteil.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist zudem, ein Verfahren bereitzustellen, das die Gewichtsbestimmung bzw. Gewichtsüberwachung einer Person ermöglicht. Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Gewichtsbestimmung oder Gewichtsüberwachung einer Person unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Textils vorgesehen, umfassend die Schritte
- a) Kalibrieren des Textils,
- b) Auflegen der Person auf das Textil
- c) Erfassen der Sensordaten
- d) Berechnen des Gewichts der Person bzw. der Gewichtsänderung aus den in Schritt c) erfassten Daten.
-
Schritt a) des Verfahrens kann das Auflegen von verschieden schweren Gewichten umfassen. Das Kalibrieren gemäß Schritt a) kann die Erstellung eines Zustandsraum-, eines Kalman Filter- oder eines Supportvektormaschinenmodell oder die Erstellung einer Druck/Gewicht-Kennlinie umfassen.
-
Schritt c) kann das Ermitteln der Widerstandswerte und/oder der Ladekurve in Abhängigkeit der Zeit umfassen. Vorzugsweise umfasst Schritt c) das Anwenden eines Multiplexverfahrens.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei der Berechnung gemäß Schritt d) ein Kompensationsparameter, der vorzugsweise in der Auswertesoftware hinterlegt ist, berücksichtigt. Dieser Kompensationsparameter kann auf Basis eines Alterungsprofils des Textils festgelegt werden. Das Alterungsprofil kann durch Waschversuche ermittelt werden.
-
Die Erfindung ist zudem gerichtet auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Textils zur Gewichtsbestimmung oder Gewichtsüberwachung einer auf dem Textil liegenden Person.
-
Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Textils und der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Verwendung sind als komplementär zueinander zu verstehen, sodass Verfahrensangaben bzw. Verwendungsangaben, die im Zusammenhang mit dem Textil oder der Vorrichtung erläutert sind, ebenfalls einzeln oder kombiniert als Verfahrensangaben bzw. Verwendungsangaben zu verstehen sind. Merkmale des Textils oder der Vorrichtung, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Verwendung erläutert sind, sind einzeln oder miteinander kombiniert auch als Merkmale des erfindungsgemäßen Textils oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verstehen.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren nochmals erläutert.
- 1A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Sensor-Lage eines erfindungsgemäßen Textils in der Draufsicht.
- 1B zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Sensor-Lage eines erfindungsgemäßen Textils in der Untersicht.
- 2A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines kapazitiven Sensors eines erfindungsgemäßen Textils.
- 2B zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines resistiven Sensors eines erfindungsgemäßen Textils.
- 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Konnektors.
-
1A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Sensor-Lage 1 in der Draufsicht mit einer Vielzahl an Sensoren 2, die in Matrixform angeordnet sind. Die Sensoren 2 umfassen jeweils zwei Elektroden, wobei die in der Draufsicht zu sehenden Elektroden als obere Elektroden und die in der Untersicht zu sehenden Elektroden als untere Elektroden bezeichnet werden. Die oberen Elektroden sind zeilenweise über Verbindungsleitungen 3 mit den benachbarten Elektroden der jeweiligen Zeile verbunden. So wird die obere Zeile durch die oberen Elektroden 30, 31, 32, 33 ausgebildet, wobei die benachbarten Elektroden der Zeile jeweils über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind. Die Elektrode 33 wird als erste Elektrode der Zeile bezeichnet, da diese über die Verbindungsleitung 5 mit einem Kontaktpunkt der Kontaktleise 6 verbunden ist.
-
1B zeigt die Sensor-Lage 1 aus 1A in der Untersicht. In der Untersicht sind die unteren Elektroden zu sehen. Die unteren Elektroden sind spaltenweise über Verbindungsleitungen 4 mit den benachbarten Elektroden der jeweiligen Spalte verbunden. So wird die linke Spalte durch die unteren Elektroden 40, 41, 42, 43, 44, 45 ausgebildet, wobei die benachbarten Elektroden der Spalte jeweils über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind. Die Elektrode 45 wird als erste Elektrode der Spalte bezeichnet, da diese über die Verbindungsleitung 7 mit einem Kontaktpunkt der Kontaktleiste 6 verbunden ist.
-
Zur Ermittlung eines Sensorwertes, beispielsweise des Sensors, der die obere Elektrode 30 und die untere Elektrode 40 umfasst, ist eine Auswerteeinheit an dem Kontaktpunkt auf der Kontaktleise 6, an dem die Verbindungsleitung 5 endet, und an dem Kontaktpunkt auf der Kontaktleise 6, an dem die Verbindungsleitung 7 endet, anzuschließen.
-
2A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines kapazitiven Sensors 15 eines erfindungsgemäßen Textils. Der kapazitive Sensor umfasst zwei Elektroden, die durch ein Dielektrikum 14 voneinander getrennt sind. Das Dielektrikum 14 ist ein Polyurethan-Schaumstoff. Die Elektroden sind in jeweils ein Gewebe 12,13 eingenäht. Die Nähte bestehen jeweils aus einem Obergarn 9, 10 sowie einem Untergarn 8, 11. Die Obergarne 9, 10 sind die Elektroden, wobei sie leitfähige Garne in Form von Polyester-Garnen sind, die mit leitfähigen Edelstahlfilamenten verdrillt sind. Die Obergarne 9,10 sind zudem mit einer leitfähigen Beschichtung versehen. Die Untergarne 8, 11 sind Polyester-Garne.
-
2B zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines resistiven Sensors 23 eines erfindungsgemäßen Textils. Der resistive Sensor umfasst zwei Elektroden, die durch ein leitfähiges Material 22 voneinander getrennt sind. Das leitfähige Material 22 ist ein leitfähiges Polyestergestrick. Die Elektroden sind in jeweils ein Gewebe 20,21 eingenäht. Die Nähte bestehen jeweils aus einem Obergarn 17, 18 sowie einem Untergarn 16, 19. Die Obergarne 17, 18 sind die Elektroden, wobei sie leitfähige Garne in Form von Polyester-Garnen sind, die mit leitfähigen Edelstahlfilamenten verdrillt sind. Die Obergarne 17, 18 sind zudem mit einer leitfähigen Beschichtung versehen. Die Untergarne 16, 19 sind Polyester-Garne.
-
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Konnektors 24. Der Konnektor 24 ist ausgebildet, über die Stecker 25, 26 mit einer Steuereinheit zur Ermittlung und Auswertung der Sensordaten verbunden zu werden. Das andere Ende des Konnektors 24 weist zwei flexible Leiterplatten 28, 28' mit jeweils einer Vielzahl von Kontaktpunkten auf, wobei jede Leiterplatte 28, 28' so ausgebildet ist, dass sie mit der jeweils korrespondierenden Kontaktleiste des Textils verbunden werden kann. Die Kontaktpunkte der Leiterplatten 28, 28' des Konnektors sind als Schüssel-Teile von Druckknöpfen ausgebildet, die auf die als Noppen ausgebildeten Kontaktpunkte der Kontaktleisten des Textils gestülpt werden können. Die Anordnung der Kontaktpunkte auf den Leiterplatten 28, 28' unterscheidet sich einzig darin, dass der Kontaktpunkt 27 der Leiterplatte 28 anders angeordnet ist als der Kontaktpunkt 29 der Leiterplatte 28'. Die übrigen Kontaktpunkte der Leiterplatten 28, 28' sind identisch angeordnet. Somit kann die Leiterplatte 28 nur mit der korrespondierenden Kontaktleiste des Textils und die Leiterplatte 28' nur mit der korrespondieren Kontaktleiste des Textils verbunden werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sensor-Lage
- 2
- Sensor
- 3
- Verbindungsleitung
- 4
- Verbindungsleitung
- 5
- Verbindungsleitung
- 6
- Kontaktleiste
- 7
- Verbindungsleitung
- 8
- Untergarn
- 9
- Obergarn
- 10
- Obergarn
- 11
- Untergarn
- 12
- Gewebe
- 13
- Gewebe
- 14
- Dielektrikum
- 15
- Kapazitiver Sensor
- 16
- Untergarn
- 17
- Obergarn
- 18
- Obergarn
- 19
- Untergarn
- 20
- Gewebe
- 21
- Gewebe
- 22
- Leitfähiges Material
- 23
- Resistiver Sensor
- 24
- Konnektor
- 25
- Stecker
- 26
- Stecker
- 27
- Kontaktpunkt
- 28
- Leiterplatte
- 28'
- Leiterplatte
- 29
- Kontaktpunkt
- 30
- Obere Sensor-Elektrode
- 31
- Obere Sensor-Elektrode
- 32
- Obere Sensor-Elektrode
- 33
- Obere Sensor-Elektrode
- 40
- Untere Sensor-Elektrode
- 41
- Untere Sensor-Elektrode
- 42
- Untere Sensor-Elektrode
- 43
- Untere Sensor-Elektrode
- 44
- Untere Sensor-Elektrode
- 45
- Untere Sensor-Elektrode
