-
Problemstellung
-
Insbesondere Menschen im Alter sind durch ein nachlassendes Durstempfinden, eine herabgesetzte Nierenfunktion und andere Faktoren von akutem Flüssigkeitsmangel (Dehydratation) bedroht. Die Folgen sind unter anderem ein erhöhtes Risiko für Stürze, Thrombose, Nierenschäden, Herz-Kreislauferkrankungen, Wundliegegeschwüre und paradoxe Diarrhö.
-
Neben diesen schweren persönlichen Folgen für das Individuum ist Dehydratation ein enormer Kostenfaktor für das Gesundheitssystem. Multipliziert man den mittleren Erlös nach Fallpauschale des Jahres 2013 für die stationäre Behandlung von Dehydratation (Hauptdiagnosegruppe 10) von 2.763 € auf die 100.764 gestellten Primärdiagnosen, ergeben sich allein hierfür Kosten von über 275 Mio. Euro1
- 1
- Statistisches Bundesamt (2014): "Fallpauschalenbezogene Krankenhausstatistik (DRG-Statistik): Diagnosen, Prozeduren, Fallpauschalen und Case Mix der vollstationären Patientinnen und Patienten in Krankenhäusern" und Bundesministerium für Gesundheit (2013): "Gesundheitsberichterstattung des Bundes: Sterbefälle, Sterbeziffern (altersstandardisiert), ICD10: E86". Zugriff am 11.10.2015, verfügbar unter http://www.gbe-bund.de/gbe10/i?i=6D
.
-
Stand der Technik
-
Im Pflegebereich wird die Trinkmengenüberwachung mit einem sogenannten Trinkprotokoll realisiert: eine Tabelle, in welche die Pflegekraft manuell die dem Patienten zugeführte Flüssigkeitsmenge notiert. Dies ist nicht nur ungenau (Mess-/Schätzfehler) und fehleranfällig (Verschütten nach Protokollierung), sondern auch äußerst zeitaufwändig. Dieser Zeitaufwand bedingt hohe Kosten, was dazu führt, dass Trinkprotokolle meist nur für Hochrisikopatienten eingesetzt werden, und nicht für alle potentiell von Flüssigkeitsmangel bedrohten Menschen. Die hohe Zahl der Betroffenen und die eklatanten Kosten für das Gesundheitssystem zeigen, dass die derzeitige Lösung nicht ausreichend ist.
-
Wenn der Aufwand einer Trinkmengenüberwachung für das Pflegepersonal das Hindernis ist, so liegt es nahe, diesen Aufwand durch Automatisierung zu reduzieren. Es gibt einige Forschungsarbeiten in diesem Bereich (2
- 2
- Amft, O.; Bannach, D.; Pirkl, G.; Kreil, M.; Lukowicz, P. (2010): "Towards Wearable Sensng-Based Assessment of Fluid Intake" 8th IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom workshops). Manheim, Germany, 2010, IEEE, pp 298–303
, 3 - 3
- Tamara, T.; Miyasako, S.; Ichinoseki, N.; Nambu, A.; Suenaga, T. (2002): "A water supply telemonitoring system as a assistive device for the nurses and caregivers", Conference Proceedings. Second Joint EMBS-BMES Conference 2002 24th Annual International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society. Annual Fall Meeting of the Biomedical Engineering Society, pp. 1857–1858
, 4 - 4
- Kreutzer, J. F.; Ramesberger, S.; Reimer, S.; Entsfellner, K.; Lueth, T. C. (2015a): "Automat-ically detecting fluid intake using conductivity measurements of beverages in a cup", 2015 IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE) Gothenburg, Sweden 24–28.08.2015., pp. 1546–1551
), jedoch konnte sich in der Pflege bisher kein entsprechendes Produkt etablieren.
-
Anders ist es im Lifestyle-Markt. Der Trend zur Selbstvermessung hat eine Vielzahl an smarten Trinkbechern, Sportflaschen, Schraubdeckeln usw. hervorgebracht. Beispielhafte Produkte sind Cuptime, LifeFuels, PrymeVessyl, Thermos Smart Lid oder ocup. Ganz unabhängig von der oft nicht ausreichenden Messgenauigkeit haben diese Systeme einen großen Nachteil: sie messen indirekt. Indirekt bedeutet, dass über die Differenz im Füllstand des Trinkgefäßes im Zeitverlauf auf die entnommene Flüssigkeitsmenge geschlossen wird. Durch diese Entfernung zum eigentlichen Trinkvorgang werden Fehler wie Verschütten oder absichtliches Ausgießen nicht erfasst.
-
Zur direkten Erfassung der Trinkmenge existieren lediglich die Produkte HydraCoach und CamelBak Flowmeter der Firma Sportlive Inc., welche das Trinkvolumen mithilfe einer Durchflussmessung bestimmen.
-
Die auf diesem System basierende Trinkflasche HydraCoach wurde auf ihre Anwendbarkeit im Pflegebereich hin untersucht5
- 5
- Zimmermann, C., Karwat, P., Heuer, S., Stork, W., Geiger, V. & Gross, A. (2015), "Analyse und Evaluation geeigneter Feedback-Mechanismen zur Steigerung der Flüssigkeitsaufnahme in der Pflege", 8. AAL-Kongress: Aktives assistiertes Leben
, dabei jedoch als zu unpraktisch zu bedienen, zu unhandlich und zu schwer eingestuft. Da die interne Turbine die Durchflussrichtung nicht feststellen kann, muss zum Trinken auf ein Ventil gebissen werden, welches verhindert, dass Flüssigkeit ins Gefäß zurückströmt und die Messung verfälscht. Zudem ist die Durchflusssensorik/Anzeigeeinheit fest mit dem Teil des Geräts verbaut, das die Flüssigkeit führt, was die Reinigungsmöglichkeiten einschränkt und eine Sterilisierbarkeit quasi ausschließt.
-
Des Weiteren sind diese Systeme immer noch halbautomatisch. Sie besitzen eine fest installierte Auswerteeinheit die das durchgeflossene Volumen lediglich anzeigt. Der Nutzer bzw. die Pflegekraft muss nach wie vor manuell das Display ablesen und den Wert in ein Dokument eintragen.
-
Neue Lösung
-
Die Erfindung beschreibt ein modulares Gerät zur Vermeidung von akutem Flüssigkeitsmangel (Dehydrationsüberwachung), dessen Komponenten Mundstück (3) und Auswerteeinheit (2) durch eine lösbare Verbindung frei rekombinierbar sind. Die Auswerteeinheit (2) ermittelt das Trinkvolumen ohne Flüssigkeitskontakt aus dem Signal eines Wandlerelements (4) und übermittelt den Messwert über eine Funkverbindung an eine zentrale Basisstation.
-
Der genaue Aufbau der Erfindung wird anhand der 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:
-
1 Mundstück (3) mit montierter Auswerteeinheit (2).
-
2 Schnitt durch das Mundstück (3) mit innenliegendem Wandlerelement (4).
-
3 Variante des Mundstücks (3) mit konischer Passung (5) für einen Strohhalm (6).
-
4 Variante des Mundstücks (3) mit Innengewinde (8) zur Befestigung auf einer Trinkflasche.
-
5 Variante des Mundstücks (3) als Deckel einer Schnabeltasse mit Kontaktfläche (7) zum Trinkgefäß.
-
Lösungsstruktur:
-
Das Gerät besteht aus dem Mundstück (3) und Auswerteeinheit (2). Das Mundstück ist ein integrales Bauteil mit innenliegendem Strömungskanal, der das Trinkmedium (Fluid) führt. In diesem Kanal ist ein Wandlerelement (4) eingebracht, welches bei hindurchströmendem Fluid ein vom durchströmenden Volumen abhängiges Signal erzeugt (z. B. durch ein drehbares, magnetisch polarisiertes Flügelrad). Das Wandlerelement (4) ist derart ausgeführt, dass nur beim Durchströmen des Fluids in Trinkrichtung ein Signal erzeugt wird. Aus der Öffnung des Mundstücks, aus der das Fluid austritt, kann direkt getrunken werden.
-
Die Auswerteeinheit (2) ist durch eine Steck-, Schraub-, Clip- oder anderweitig geartete Verbindung auf dem Mundstück befestigt. Die Verbindung zwischen Auswerteeinheit und Mundstück ist jederzeit zerstörungsfrei lösbar. Die Auswerteeinheit besteht aus den folgenden Elementen (nicht notwendigerweise allen):
- • Leiterplatte
- • Mikrocontroller
- • Funkmodul
- • Batterie/Akku
- • Gehäuse mit Schnittstelle zur Befestigung am Mundstück (3)
- • Sensorik zur Erfassung des vom Wandlerelement (4) ausgesendeten Signals (z. B. Hall-Sensor)
- • Sensorik zur kontaktlosen Flüssigkeitsdetektion (z. B. kapazitiv)
- • Sensorik zur Lageerkennung (z. B. MEMS-Beschleunigungssensor)
-
Abgesehen vom innenliegenden Strömungskanal mit Wandlerelement (4) und der Schnittstelle zur Befestigung der Auswerteeinheit (2) ist der das Mundstück beliebig geformt. Die Schnittstelle zur Auswerteeinheit ist bei unterschiedlichen Ausführungen des Mundstücks identisch, sodass die gleiche Auswerteeinheit mit vielen Varianten des Mundstücks kombinierbar ist. Denkbare Varianten des Mundstücks sind z. B. mit der Aufnahme für einen Trinkhalm versehen, haben ein Gewinde zum Aufschrauben auf eine Trinkflasche oder bilden den Deckel zu einer Schnabeltasse (vgl. 3, 4 und 5).
-
Lösungsprozesse
-
Der Nutzer befestigt die ihm zugeordnete Auswerteeinheit auf einer Variante des Mundstücks, die er für die Flüssigkeitsaufnahme nutzen möchte (in der Auswerteeinheit sind Nutzerdaten hinterlegt) und verbindet das Mundstück mit dem Gefäß, aus dem er beabsichtigt zu trinken. Die Auswerteeinheit erkennt selbsttätig einen Trinkvorgang (z. B. durch die Lagesensorik), aktiviert die Messung und registriert in kurzen Zeitintervallen (mehrfach) das Signal der Wandlereinheit. Aus der Summe und dem zeitlichen Verlauf dieser Signale wird vom Mikrocontroller auf das getrunkene Volumen geschlossen. Mit der Sensorik zur Flüssigkeitserkennung erkennt das System, ob es sich beim registrierten Volumen um ein Getränk (gültig) oder um Luft (ungültig) handelt. Das gültige Volumen mehrerer Trinkereignisse wird zur Trinkmenge aufaddiert und in der Auswerteeinheit (im Mikrocontroller) gespeichert.
-
Das in der Auswerteeinheit integrierte Funkmodul sendet das gespeicherte Trinkvolumen (ggf. zusammen mit weiteren Daten) an eine Basisstation (z. B. Smartphone), von der aus die Daten weiterverarbeitet werden. In anderer Richtung ermöglicht die Funkverbindung, von der Basisstation aus die in der Auswerteeinheit gespeicherten Werte zu verändern und sie z. B. einem neuen Nutzer zuzuordnen.
-
Vorteile gegenüber dem Stand der Technik
-
Durch den zentralen Punkt der Erfindung, nämlich die modulare Aufteilung des Geräts in verschiedenen Varianten des Mundstücks und damit kombinierbare Auswerteeinheit (vgl. Anspruch [2]) ergeben sich folgende Vorteile:
- • Erleichterte Logistik: wenn in einer Pflegeeinrichtung für viele Patienten gleichzeitig die Getränke hergerichtet werden (d. h. Mundstücke in Trinkgefäße eingesetzt), stellt dies keinen besonderen Mehraufwand dar. Die Personalisierung geschieht erst mit dem Aufsetzen der Auswerteeinheit.
- • Leichtere Reinigung: das Mundstück beinhaltet keine elektronischen Komponenten und kann bedenkenlos in der Geschirrspülmaschine gereinigt oder dampfsterilisiert werden.
- • Kostenreduktion: die Beweglichen Teile im Mundstück (das Wandlerelement) können verkleben und ggf. nicht mehr zuverlässig funktionieren. Durch die Modularität kann die kostenintensivere Auswerteeinheit weitergenutzt werden und nur das defekte Mundstück wird ausgetauscht.
- • Variabilität: der Nutzer ist nicht darauf beschränkt, immer aus demselben Trinkgefäß zu trinken. Durch den Wechsel der Auswerteeinheit auf eine andere Variante des Mundstücks kann er das Gerät seinen Vorlieben anpassen
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Auswerteeinheit
- 3
- Mundstück
- 4
- Wandlerelement
- 5
- Konische Passung
- 6
- Strohhalm
- 7
- Innengewinde
- 8
- Konische Kontaktfläche
-
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 Nicht-Patentliteratur
-
- Statistisches Bundesamt (2014): ”Fallpauschalenbezogene Krankenhausstatistik (DRG-Statistik): Diagnosen, Prozeduren, Fallpauschalen und Case Mix der vollstationären Patientinnen und Patienten in Krankenhäusern” und Bundesministerium für Gesundheit (2013): ”Gesundheitsberichterstattung des Bundes: Sterbefälle, Sterbeziffern (altersstandardisiert), ICD10: E86”. Zugriff am 11.10.2015, verfügbar unter http://www.gbe-bund.de/gbe10/i?i=6D [0002]
- Amft, O.; Bannach, D.; Pirkl, G.; Kreil, M.; Lukowicz, P. (2010): ”Towards Wearable Sensng-Based Assessment of Fluid Intake” 8th IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom workshops). Manheim, Germany, 2010, IEEE, pp 298–303 [0004]
- Tamara, T.; Miyasako, S.; Ichinoseki, N.; Nambu, A.; Suenaga, T. (2002): ”A water supply telemonitoring system as a assistive device for the nurses and caregivers”, Conference Proceedings. Second Joint EMBS-BMES Conference 2002 24th Annual International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society. Annual Fall Meeting of the Biomedical Engineering Society, pp. 1857–1858 [0004]
- Kreutzer, J. F.; Ramesberger, S.; Reimer, S.; Entsfellner, K.; Lueth, T. C. (2015a): ”Automat-ically detecting fluid intake using conductivity measurements of beverages in a cup”, 2015 IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE) Gothenburg, Sweden 24–28.08.2015., pp. 1546–1551 [0004]
- Zimmermann, C., Karwat, P., Heuer, S., Stork, W., Geiger, V. & Gross, A. (2015), ”Analyse und Evaluation geeigneter Feedback-Mechanismen zur Steigerung der Flüssigkeitsaufnahme in der Pflege”, 8. AAL-Kongress: Aktives assistiertes Leben [0007]
