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Die
Erfindung bezieht sich auf eine tragbare Pulsmesseinrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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In
der
WO 02/071935 A1 wird
eine tragbare Pulsmesseinrichtung beschrieben, die in ein Kleidungsstück integriert
ist und eine Kontakt- bzw. Sensorschicht aus elektrisch konduktiven
Fasern umfasst, deren Konduktivität sich unter Druck verändert. Auf
die Haut des Trägers
aufgebracht, erzeugt die Sensorschicht ein dem Puls des Trägers entsprechendes
Signal, das über
elektrische Leiter an einen Transmitter übertragen wird, von dem aus
das Sensorsignal an einen Empfänger
gesandt wird. Die Sensorschicht ist als eine die elektrisch konduktiven
Fasern enthaltende Gewebelage ausgebildet, die auf ein Bekleidungsstück aufgenäht oder
mit diesem verwoben ist.
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Bei
derartigen, tragbaren Pulsmesseinrichtungen ist der Tragekomfort
von großer
Bedeutung. Insbesondere für
eine Anwendung während
sportlicher Betätigungen
muss darauf geachtet werden, dass das Tragen einer Pulsmesseinrichtung
nicht zu einer Bewegungseinschränkung
führt.
Die als Gewebelage ausgebildete Sensorschicht der
WO 02/071935 A1 muss, um
funktionstüchtig
zu sein, unmittelbar auf der Haut des Trägers aufliegen, was jedoch
vom Träger
als unangenehm empfunden werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen
den Tragekomfort einer Pulsmesseinrichtung zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Die
erfindungsgemäße tragbare
Pulsmesseinrichtung weist eine zur Pulsmessung geeignete Sensorschicht
auf, die auf eine Gewebelage aufgebracht ist. Diese Sensorschicht
ist als eine Elastomerschicht ausgebildet, die elastische bis hochelastische
Eigenschaften aufweist, wobei in die Elastomerschicht elektrisch
leitfähiges
Material eingebracht ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass
trotz der elektrisch leitfähigen
Eigenschaften die Sensorschicht in zumindest einer Richtung, zweckmäßig aber
in beiden Richtungen der Ebene der Sensorschicht elastische Eigenschaften
aufweist, so dass die Verformbarkeit der die Sensorschicht tragenden Gewebelage
nicht beeinträchtigt
und insgesamt der Tragekomfort deutlich erhöht ist. Die Sensorschicht kann
Längendehnungen
in der mindestens einen Richtung ausführen, so dass insbesondere
auch die Bewegungen des Trägers,
die derartige Längenänderungen
zur Folge haben, von der Sensorschicht mit ausgeführt werden
können.
Neben einer Verbesserung des Tragekomforts wird auch die Pulsmessfunktionalität verbessert,
da ein permanenter Kontakt zwischen der Sensorschicht und der Haut
trotz der Bewegungen des Trägers
gewährleistet
ist.
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Aus
der Fähigkeit
der Sensorschicht, Dehnungen auszuführen, ohne die Pulsmesseigenschaften
zu beeinträchtigen,
kann ein weiterer Vorteil gezogen werden. Es ist möglich, die
Dehnung der Sensorschicht zur Messung der Atmungsaktivität des Trägers heranzuziehen,
da sich durch die Dehnung der elektrische Widerstand in der Sensorschicht ändert, was
als Maßstab
für die
Atmungsaktivität
herangezogen werden kann. Hierbei werden Brustkorb- bzw. Oberbauchdehnungen
des Trägers
in eine entsprechende Dehnung der Sensorschicht übertragen, woraufhin der elektrische
Widerstand in der Sensorschicht sich ändert, aus dem auf die Atmungsaktivität geschlossen
werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung
ist das elektrisch leitfähige
Material, welches in die Sensorschicht eingebracht ist, partikelförmig ausgebildet. Dies
hat den Vorteil, dass eine optimale elastische Beweglichkeit der
Sensorschicht in beiden ebenen Richtungen der Schicht gewährleistet
ist. Möglich
ist aber auch beispielhaft die Ausführung des elektrisch leitfähigen Materials
in Fadenform, wobei beispielsweise im Falle wickelförmiger Fäden diese
in der Lage sind, die Dehnungen der Sensorschicht mit auszuführen, so
dass ebenfalls eine zweidimensionale elastische Beweglichkeit der
Sensorschicht gewährleistet
ist. Grundsätzlich
kann es aber auch ausreichend sein, ein elektrisch leitfähiges Material
in der Sensorschicht vorzusehen, welches die elastischen Eigenschaften
der Sensorschicht in nur einer Richtung ermöglicht.
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Das
elektrisch leitfähige
Material kann, wie bereits ausgeführt, partikel- oder linienförmig ausgebildet
sein. Darüber
hinaus kommt aber auch eine flächige
oder ggf. dreidimensionale Struktur in Betracht, wobei sowohl einzelne,
in die Elastomerschicht eingebettete Elemente des elektrisch leitfähigen Materials
als auch eine größere, zusammenhängende,
regelmäßige oder
unregelmäßige Struktur
möglich sind.
Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung
besteht das elektrisch leitfähige
Material in der Sensorschicht aus Karbon, das insbesondere in Form
kleiner Partikel vorliegt, die in die elastische Sensorschicht eingebracht
sind.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
ist auf die Sensorschicht ein Beflockungsmaterial aufgebracht, welches
im Gebrauch der Pulsmesseinrichtung unmittelbar auf der Haut des
Trägers liegt,
wodurch der Tragekomfort weiter erhöht wird. Das Beflockungsmaterial
weist insbesondere feuchtigkeitsabsorbierende Eigenschaften auf,
so dass Schweiß aufgesogen
wird und zum einen die Funktionstüchtigkeit der Pulsmesseinrichtung
nicht beeinträchtigt
und zum andern für
den Anwender ein besseres Tragegefühl entsteht. Die Beflockungsschicht verleiht
der Sensorschicht eine stoffartige Struktur, ohne jedoch die Elastizität der Sensorschicht
zu beeinträchtigen.
Da es sich bei der Beflockungsschicht um einzelne Beflockungspartikel
handelt, bleibt die Elastizität
der Sensorschicht ohne Einschränkung
erhalten.
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Es
kann zweckmäßig sein,
die Sensorschicht auf eine eine Grundschicht bildende Elastomerschicht
aufzubringen, welche unmittelbar auf die Gewebelage aufgebracht
ist. Diese die Grundschicht bildende Elastomerschicht ist insbesondere
ohne elektrisch leitfähiges
Material ausgeführt
und besitzt dadurch elektrisch isolierende Eigenschaften, so dass
ein Kurzschluss zwischen Sensorfeldern in der Sensorschicht ausgeschossen
ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
ist die Sensorschicht teilweise von einer weiteren Lage bedeckt,
bei der es sich entweder um eine weitere elastische Elastomerschicht
handelt oder um ein Gewebelage, wobei jeweils eine Ausnehmung in die
zusätzliche
Lage eingebracht ist, damit die darunterliegende Sensorschicht zumindest
im Bereich dieser Ausnehmung die Außenseite der Pulsmesseinrichtung
bildet und in Kontakt mit der Haut des Anwenders gelangen kann.
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Gemäß noch einer
bevorzugten Ausführung ist
die elektrisch leitfähige
Elastomerschicht als Silikonschicht ausgeführt, wobei ggf. auch andere
elastomere Materialien mit elastischen Eigenschaften eingesetzt
werden können,
so z.B. Kunststoffmaterialien unterschiedlicher Art, insbesondere
Polyurethan, Polyamid, Polypropylen, Polyester, Polyäthylen oder
dergleichen. Darüber
hinaus kommt Kautschuk in Betracht. Auch die weiteren Elastomerschichten
in der Pulsmesseinrichtung, die nicht der Sensorschicht zugeordnet
sind und daher auch keine elektrisch leitfähigen Eigenschaften aufweisen,
können
aus Silikon oder einem sonstigen, vorgenannten Material bestehen.
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Die
Sensorschicht besitzt zweckmäßigerweise
zwei oder mehr voneinander isolierte Sensorfelder, die jeweils eine
Elektrode bilden, zwischen denen der Stromfluss gemessen wird. Um
einen Kurzschluss zwischen den beiden Sensorfeldern zu verhindern,
sind diese vorteilhafterweise durch eine nicht leitende Elastomerschicht
voneinander separiert. Eine derartige Elastomerschicht wird insbesondere
dadurch erreicht, dass zwei einzelne Sensorfelder aus der elektrisch
leitfähigen
Elastomerschicht auf die die nicht leitende Elastomerschicht mit
Abstand zueinander aufgetragen werden.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Weiterbildungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine
einer Pulsmesseinrichtung zugeordnete Gewebelage, auf die ein elektrisch
nicht leitender Silikonstreifen aufgebracht ist, auf den zwei einzelne
Sensorfelder aufgetragen sind, die jeweils aus einem elektrisch
leitfähigen
Elastomer bestehen, wobei in jedes Sensorfeld ein Druckknopf eingebracht
ist für
einen elektrischen Anschluss an eine Auswerteeinrichtung oder einen
Transmitter oder dergleichen,
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2 eine 1 entsprechende
Darstellung, jedoch mit einer zusätzlich aufgebrachten Stoff- bzw.
Gewebelage, in die zwei Ausnehmungen für die beiden Sensorfelder eingebracht
sind,
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3 einen
Schnitt durch die Pulsmesseinrichtung mit einer schematischen Darstellung
sämtlicher
Gewebelagen und Schichten.
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In 1 ist
die Pulsmesseinrichtung 1 während eines Zwischenschrittes
bei der Herstellung dargestellt. Gezeigt ist eine untere Gewebelage 2,
auf die ein elektrisch nicht leitender Silikonstreifen 3 aufgebracht
ist, welcher Träger
einer Sensorschicht 4 ist, die aus zwei einzelnen Sensorfeldern 5 und 6 besteht.
Die Sensorfelder 5 und 6 sind auf Abstand zueinander
angeordnet, so dass zwischen ihnen ein Bereich des Silikonstreifens 3 liegt,
der die beiden Sensorfelder 5 und 6 separiert.
Die Sensorschicht 4 mit den Sensorfeldern 5 und 6 ist
beispielhaft ebenfalls als Silikonschicht ausgebildet, die jedoch
mit einem elektrisch leitfähigen
Material wie z.B. Karbonpartikel versetzt ist, so dass die Sensorfelder
insgesamt elektrisch leitfähig
sind. In jedes Sensorfeld 5, 6 ist jeweils ein
Druckknopf 14, 15 eingebracht, der zum elektrischen
Anschluss an eine Auswerteeinrichtung bzw. an einen Transmitter
vorgesehen ist.
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In 2 und 3 ist
die fertig gestellte Pulsmesseinrichtung 1 gezeigt. Auf
die beiden die Sensorschicht 4 bildenden Sensorfelder 5 und 6 wird ein
weiterer Silikonstreifen 7 aus elektrisch isolierendem
Material aufgebracht, der hinsichtlich seiner Länge und Breite auf den unteren
Silikonstreifen 3 angepasst ist. In den oberen Silikonstreifen 7 sind Ausnehmungen 8 und 9 eingebracht,
die mit den Sensorfeldern 5 und 6 korrespondieren,
jedoch geringfügig
kleiner sind als diese.
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Als
zuoberst liegende Schicht ist eine weitere Gewebelage 10 vorgesehen,
die insbesondere hinsichtlich Länge
und Breite an die untere Gewebelage 2 angepasst ist und
ebenfalls Ausnehmungen 11 und 12 aufweist, die
an die beiden Sensorfeldern 5 und 6 angepasst
sind. Diese Ausnehmungen 11 und 12 sind hinsichtlich
ihrer Positionierung und Größe vorteilhafterweise
an die Ausnehmungen 8 und 9 in der darunterliegenden
Sensorschicht 7 angepasst. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass in der fertig gestellten Pulsmesseinrichtung zumindest ein
Abschnitt jedes Sensorfeldes 5, 6 die Außenseite
der Pulsmesseinrichtung bildet und somit in unmittelbaren Kontakt
mit der Haut des Anwenders kommen kann.
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Des
Weiteren kann es zweckmäßig sein,
die offen liegenden Bereiche jedes Sensorfeldes 5, 6 mit einem
Beflockungsmaterial 13 zu versehen, welches zum einen den
Tragekomfort erheblich erhöht
und zum anderen für
eine Schweißabsorption
sorgt.
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Das
Verfahren zur Herstellung der Pulsmesseinrichtung wird wie folgt
durchgeführt:
In
einem ersten Schritt wird mittels Siebdruckverfahren der untere
Silikonstreifen 3 auf die untere Gewebelage 2 aufgebracht.
Danach wird ebenfalls im Siebdruckverfahren die Elektroden- bzw.
Sensorschicht 4 mit den beiden einzelnen Sensorfeldern 5 und 6 auf den
unteren Silikonstreifen 3 aufgebracht. Im nächsten Schritt
werden die Druckknöpfe 14 und 15 in
jedes Sensorfeld 5 und 6 eingefügt, wobei
die Druckknöpfe 14 und 15,
wie in 3 dargestellt, sich zweckmäßigerweise nach unten durch
die untere Gewebelage 2 sowie den Silikonstreifen 3 hindurch erstrecken.
Anschließend
wird mittels Siebdruckverfahrens der obere Silikonstreifen 7 auf
die beiden Sensorfelder 5 und 6 aufgetragen. Als
oberste Schicht wird die obere Gewebelage 10 aufgebracht. Zum
Abschluss können
die freien Flächen
der Sensorfelder 5 und 6 mit dem Beflockungsmaterial 13 versehen
werden. Die elektrische Leitfähigkeit
entsteht durch Feuchtigkeit (Schweiß) in der Beflockung. Gegebenenfalls
wird die Beflockung nur teil- oder bereichsweise, insbesondere als
Muster aufgetragen, um einen direkten Kontakt zwischen Sensorfeld
und Haut sicherzustellen.
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Als
Variante kann die obere Stofflage durch eine weitere Silikonschicht
ersetzt werden, die insbesondere aus einem elektrisch isolierenden
Material besteht. Diese Silikonschicht wird vorteilhaft vollständig mit
dem Beflockungsmaterial versehen.
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Anstelle
der Druckknöpfe 14 und 15 können auch
alternative Verschluss- und Stromleitungskomponenten vorgesehen
sein.
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Des
Weiteren kann es zweckmäßig sein,
die obere Stoff- bzw. Gewebelage 10 ohne Ausnehmungen zu
versehen, wobei in diesem Fall die Beflockung entfallen kann.