EP3624674A1 - VORRICHTUNG ZUR MESSUNG DER SCHWEIßABSONDERUNG - Google Patents
VORRICHTUNG ZUR MESSUNG DER SCHWEIßABSONDERUNGInfo
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- EP3624674A1 EP3624674A1 EP18726948.5A EP18726948A EP3624674A1 EP 3624674 A1 EP3624674 A1 EP 3624674A1 EP 18726948 A EP18726948 A EP 18726948A EP 3624674 A1 EP3624674 A1 EP 3624674A1
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- a portable sensor device comprising a first flexible substrate comprising a first plurality of sensors disposed on a first side of the first flexible substrate to be in direct contact with a user body and a first set of conductive connectors disposed on a second side of the first flexible substrate.
- a second flexible substrate having a second set of conductive connectors disposed on a first side of the second flexible substrate compatible with the first set of conductive connectors for mechanically and electrically coupling the second flexible substrate to the first flexible substrate and to be arranged in a circuit arrangement.
- a second side of the second flexible substrate is provided for receiving and processing measurements that provide measurements from the sensors via the first and second sets of conductive connectors.
- the resistance and the conductivity between the sensors change. The more sweat accumulates between two sensors on the substrate, the lower it gets
- a position sensor By means of a position sensor, for example, it can be seen whether the test person sleeps and this takes place in a lateral or supine position. If the patient falls asleep in a lateral position, it can lead to a falsification of the measured values, since the body areas are permanently loaded differently or the temperature is different. About the situation during sleep can be, for example, also explain temperature jumps.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Schweißabsonderung auf der Körperoberfläche eines schweißabsondernden Lebewesens, aufweisend mindestens einen folienartigen und/oder textilen Flächenabschnitt, mindestens zwei Sensoreinheiten, mindestens eine Datenaufnahmeeinheit.
Description
Beiersdorf AG
Hamburg
Vorrichtung zur Messung der Schweißabsonderung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Schweißabsonderung auf der Körperoberfläche eines schweißabsondernden Lebewesens, aufweisend mindestens einen folienartigen und/oder textilen Flächenabschnitt, mindestens zwei Sensoreinheiten, mindestens eine Datenaufnahmeeinheit.
Viele Lebewesen sondern zur Kühlung des Körpers Schweiß ab. Als Schweiß (griechisch ίδρώς hidrös) wird ein von der Haut des Menschen und anderer Säugetiere über so genannte
Schweißdrüsen abgesondertes wässriges Sekret bezeichnet. Man unterscheidet nach der Art ihrer Sekretion zwei Arten von Schweißdrüsen: sogenannte ekkrine und apokrine
Schweißdrüsen.
Die ekkrinen Schweißdrüsen sind beim Menschen praktisch über den ganzen Körper verteilt und können beträchtliche Mengen eines klaren, geruchlosen Sekretes produzieren, das zu mehr als 99 Prozent aus Wasser besteht und sonst vor allem Elektrolyte, wie Na+, Cl-, K+, Lactat und Aminosäuren sowie Harnstoff enthält. Daneben befinden sich im Schweiß noch Zucker und Ascorbinsäure in geringen Konzentrationen. Der pH-Wert liegt im sauren Bereich bei pH 4,5. Im Gegensatz dazu kommen die apokrinen Schweißdrüsen nur in den behaarten Körperarealen der Achsel- und Genitalregion sowie an den Brustwarzen vor. Sie produzieren geringe Mengen eines milchigen Sekretes, das Proteine und Lipide enthält und annähernd pH- neutral ist (pH 7,2).
Frischer Schweiß ist völlig geruchlos. Erst der Abbau von langkettigen Fettsäuren zu kürzeren Ketten wie Buttersäure oder Ameisensäure sorgt für den typischen Schweißgeruch. Dafür sind verschiedene zur natürlichen Hautflora zählende Bakterien verantwortlich. Eine Ausnahme bildet die Pubertät: Durch verschiedene hormonell bedingte Vorgänge im Körper kann auch frischer Schweiß schon riechen.
Der Vorgang des Schwitzens wird auch Transpiration genannt. Eine übermäßige, krankhafte Absonderung von Schweiß wird als Hyperhidrose bezeichnet, bei einer reduzierten oder völlig fehlenden Schweißproduktion spricht man von Hypo- bzw. Anhidrose.
Schwitzen wird von vielen Menschen als unangenehm empfunden, da die Absonderung von Schweiß im Geiste mit der Bildung von Schweißgeruch verbunden wird.
Menschen versuchen daher die Bildung von Schweiß bzw. den Schweißgeruch zu unterdrücken.
Zur Hemmung der Schweißproduktion, als eine der Ursachen für entstehenden Schweißgeruch, werden im Handel sogenannte Antitranspiratien angeboten. Antitranspirante, Antitranspirantien oder Antitranspirants (Schweißhemmer; engl, antiperspirants) sind Substanzen, welche die Aktivität der Schweißdrüsen reduzieren und somit die Entstehung von Körpergeruch
vermindern. Die am häufigsten als Antitranpirant eingesetzte Substanz ist
Aluminiumchlorohydrat (ACH), welches sich in Form von Sprays, Roll-on Apllikation oder Stick auf die entsprechende Körperregion auftragen lässt.
Zur Unterdrückung des Schweißgeruchs selbst gibt es im Handel seit Jahrzehnten kosmetische Präparate die als Deodorant bezeichnet werden. Ein Deodorant (auch Desodorant, latein.
Entriecher), kurz auch Deo genannt, ist ein Körperpflegemittel, das vorwiegend in den
Achselhöhlen aufgebracht wird, um unangenehmen Körpergeruch zu bekämpfen. Der
Fachausdruck hierfür lautet Desodorierung. Die Bekämpfung erfolgt dabei zum einen über die Auftragung von Parfümstoffen, die den Schweißgeruch überdecken und zum anderen durch Inaktivierung (Abtötung) der Mikroorganismen, die für den Abbau des Schweißes verantwortlich sind.
Es gibt auch Präparate die sowohl Antritranspirantwirkstoff, Parfüm und Bakterizid enthalten. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird daher oft nur von ,Deo' gesprochen, ohne zu differenzieren welche Wirkung das Produkt erzielt.
Um die Wirksamkeit von Antitranspirantprodukten oder Desodorantprodukten zu bestimmen, gibt es einige klassische Verfahren. Z.B. wird die Wirksamkeit von Antitranspirantzubereitungen dadurch bestimmt, dass die Zubereitung z.B. im Achselbereich aufgetragen wird und die Auftragungsstelle mit einem Flüssigkeitsabsorbierenden Material bedeckt wird. Über
gravimetrische Messung erhält man eine Aussage über die Menge an abgesonderten Schweiß. Diese Messungen können unter verschiedenen Belastungssituationen vorgenommen werden, z.B. bei einem Saunagang (Hot-Room Test) oder bei Fahrradergonometerbelastung.
Durch anschließende Sniff-Tests ist es auch möglich die Entwicklung und Stärke des
Schweißgeruchs empirisch zu bestimmen.
Diese Standardmethoden haben einen großen Nachteil, denn es lassen sich keine Aussagen über die zeitliche Abhängigkeit der von der Belastungssituation abhängigen Schweißmenge treffen, da die Sammlung des Schweißes immer über einen gewissen Zeitraum insgesamt erfolgt. Ein zweiter Nachteil ist, dass allein die Auflage des flüssigkeitsabsorbierenden Materials auf das schweißproduzierende Hautareal eine Verfälschung der Messwerte bringt. Eine solche Auflage führt nämlich dazu, dass sich das Mikroklima, welches sich im Normalfall ohne Auflage
um das Schweißproduzierende Hautareal ausbildet, stark gestört wird. In der Regel ist es so, dass die Auflage zur erhöhten Schweißabsonderung im bedeckten Bereich führt.
Aus WO 2016087381 ist eine computerimplementierte Methode oder ein System zur Erzeugung von Gesundheitsdaten bekannt. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines
Sensordatensatzes, der von einem oder mehreren Sensoren einer tragbaren Vorrichtung über ein Zeitintervall gemessen wird, wobei der Sensordatensatz ein Zeitreihenprofil eines
Körperparameters eines Benutzers der tragbaren Vorrichtung über das Zeitintervall anzeigt. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Aktivitätstyps des Benutzers, der dem Zeitreihenprofil entspricht und das Berechnen eines Wertes, der mit einer
Gesundheitsmerkmalen verbunden ist, wobei der Wert auf der Grundlage des Aktivitätstyps berechnet wird.
In WO 201 1094819 wird ein Überwachungssystem für die Verwaltung und Erfassung von Umwelt- und physiologischen Daten, die mit einem Probanden verbunden sind, vorgestellt. Das System umfasst vorzugsweise ein Bekleidungsstück, insbesondere ein T-Shirt, mit mehreren Sensoren, beispielsweise Drucksensoren, einem Herzfrequenzsensor, einem
Temperatursensor, einem Dehnungsmessstreifen. Das Kleidungsstück und ein elektronisches Modul (15), das ein Senderortungsmodul enthält. Die Sensordaten und Ortsinformationen werden über den Sender zur Kopfeinheit oder Basisstation zur Weiterverarbeitung übermittelt.
CN 105029715 offenbart eine .intelligente' Herrenhose. Die Hose besteht aus einem Vorderteil und einem Hinterteil, wobei die Unterseite des vorderen Teils und die Unterseite des hinteren Teils verbunden sind, um den Schritt zu bilden. Die Seitenkante des vorderen Teils und die Seitenkante des hinteren Teils sind verbunden, um Öffnungen zu bilden, in die sich die Füße erstrecken können. Eine Zwischenschicht wird an der Position des Schrittes gebildet. In der Zwischenschicht sind ein Temperatursensor und ein Feuchtigkeitssensor angeordnet. Ein Steuerchip ist am Kopf des Hosenkörpers angeordnet. Der Temperatursensor und der
Feuchtigkeitssensor sind mit dem Steuerpaket über Drähte mit äußeren Isolationsschichten verbunden. Durch den Temperatursensor und den Feuchtigkeitssensor wird Harnausscheidung detektiert und an den Steuerchip übertragen und der Steuerchip überträgt die Information über eine Signalübertragungsschaltung auf eine entsprechende Client-Seite, so dass die Echtzeit- Überwachungsfunktion von Inkontinenzvorfällen erhalten wird, um die Gesundheit des
Menschen zu gewährleisten. Darüber hinaus sind der Temperatursensor, der Steuerchip und eine Knopfzelle jeweils mit einer wasserdichten Schicht versehen, wodurch die Hose gewaschen werden kann.
Aus der WO 2016093915 ist eine tragbare Sensorvorrichtung bekannt, ein erstes flexibles Substrat umfasst, das eine erste Vielzahl von Sensoren umfasst, die auf einer ersten Seite des ersten flexiblen Substrats angeordnet sind, um in direktem Kontakt mit einem Benutzerkörper zu
sein, und einen ersten Satz von leitfähigen Verbindern, die auf einer zweiten Seite des ersten flexiblen Substrats angeordnet sind. Wobei ein zweites flexibles Substrat, das einen zweiten Satz von leitfähigen Verbindern aufweist, die auf einer ersten Seite des zweiten flexiblen Substrats kompatibel mit dem ersten Satz von leitfähigen Verbindern angeordnet sind, um das zweite flexible Substrat mechanisch und elektrisch mit dem ersten flexiblen Substrat zu koppeln und in einer Schaltungsanordnung anzuordnen. Eine zweite Seite des zweiten flexiblen Substrats ist zum Empfangen und Verarbeiten von Messwerten vorgesehen, die Messwerte von den Sensoren über die ersten und zweiten Sätze von leitfähigen Verbindern bereitgestellt werden.
Trotz des weitreichenden Standes der Technik fehlt es dem Fachmann an Methoden die
Schweißabsonderung zeitlich aufgelöst unter realen Bedingungen zu messen und vergleichen zu können.
Für den Fachmann überraschend war, das eine Vorrichtung zur Messung der
Schweißabsonderung einer Körperoberfläche eines schweißabsondernden Lebewesens, aufweisend mindestens einen Träger, mindestens zwei Sensoreinheiten, mindestens eine Datenaufnahmeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoreinheiten flüssigkeitsaufnehmende Flächenabschnitte darstellen, wobei die Sensoreinheiten ein Teil des Trägers darstellen oder auf diesem fixiert sind,
die Sensoreinheiten zueinander beabstandet angeordnet sind,
- die Sensoreinheiten jeweils mindestens zwei Sensoren vom Typ A umfassen,
die Sensoren mit der Datenaufnahmeeinheit mittels Leitungen elektrisch leitend verbunden sind,
die Sensoren vom Typ A Sensoren, Elektroden und/oder Kontaktpunkte zur Widerstandsund/oder Leitfähigkeitsmessung sind.
- die Datenaufnahmeeinheit mindestens ein Mittel zur Energieversorgung, mindestens einen Zeitmesser, mindestens ein Mittel zur Widerstandsmessung und/oder
Leitfähigkeitsmessung zwischen den mindestens zwei Sensoren vom Typ A einer
Sensoreinheit und mindestens einen Datenspeicherbreich aufweist, in dem die
gemessenen Widerstände und/oder Leitfähigkeiten in Abhängigkeit von der Meßzeit gespeichert werden,
wobei die Sensoreinheiten so angeordnet sind, das sie auf und/oder über zwei
unterschiedlichen Körperbereichen des schweißabsondernden Lebewesens angeordnet werden können und zeitweise mit diesem in Kontakt treten
zur Messung der Schweißabsonderung einer Körperoberfläche eines schweißabsondernden Lebewesens hervorragend geeignet ist.
Mit einer solchen Vorrichtung ist es möglich, die in einem bestimmten Zeitraum innerhalb eines Körperareals von zwei unterschiedlichen bzw. beabstandeten Körperarealen abgesonderte Menge von Schweiß zu erfassen. Dazu wird die Vorrichtung so am Körper platziert, dass die Sensoreinheiten über jeweils einem Messbereich angeordnet werden und die zwischen zwei Sensoren gemessene Leitfähigkeit und/oder der Widerstand in Abhängigkeit von der Messzeit und der Sensoreinheit im Datenspeicher gespeichert werden. Die Messungen werden über einen längeren Zeitraum durchgeführt, wobei in vorher zu bestimmenden Zeitabständen je eine Messung pro Sensorpaar erfolgt. Nach Beendigung der Messung werden die gesammelten Daten aus dem Datenspeicher ausgelesen und können ausgewertet werden.
Die Messung der Schweißproduktion erfolgt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur indirekt, in dem nicht die Menge des Schweißes - Volumen oder Masse - erfasst wird, sondern die durch die Aufnahme des Schweißes im oder auf dem Trägermaterial erfolgende
Widerstandsänderung bzw. Leitfähigkeitsänderung zwischen den Sensoren.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist es, wenn der Träger den von der Körperoberfläche
abgesonderten Schweiß aufnimmt. Durch die Aufnahme von Schweiß reduziert sich im benetzten Bereich der elektrische Widerstand bzw. erhöht sich die Leitfähigkeit des Trägers.
Vorteilhaft ist es, wenn das Trägermaterial aus einem Gewebe oder Vlies gebildet wird.
Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung z.B. als Teil eines Bekleidungsstücks ausbildbar, welches dem zu beprobenden Individuum keinerlei Einschränkungen in Bezug auf
Bewegungsfreiheit auferlegt.
Im Bereich der Sporttextilien findet der Fachmann eine Reihe von aus Kunstfasen bzw.
Naturfasern hergestellten Geweben oder Vliesen (engl, nonwoven), die eine sehr gute
Schweißaufnahme zeigen.
Besonders bevorzugt sind Gewebe aus Baumwollfasern, da diese sich leicht verarbeiten lassen und ohne besondere Behandlung eine gute Schweißaufnahmekapazität zeigen.
Im Sinne der Erfindung ist es jedoch auch andere Flüssigkeit aufnehmende flächige Materialen als Träger zu verwenden, zum Beispiel beflockte Folien oder Schäume, insbesondere offenporige Schäume.
Die leitfähigen Verbindungen (Leitungen) zwischen Datenaufnahmeeinheit und Sensoren lassen sich als isolierte Drähte ausführen, wobei die Drähte im einfachsten Fall durch Annähen, Ankleben oder Verschweißen auf dem Träger befestigen lassen.
Vorteilhaft ist es die Leitungen auf dem Träger durch Übernähen mit einem Kreuzstich zu fixieren.
Um Einflüsse der Leitungen auf das zu untersuchendende Areal zu vermeiden, ist es vorteilhaft die Leitungen auf der dem zu untersuchenden Areal abgewandten Seite zu fixieren. Dadurch wird der Einfluss auf die Leitfähigkeit der Haut möglichst gering gehalten.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die elektrisch leitfähigen Verbindungen bei der Herstellung des Trägermaterials in diese eingewebt (Gewebe) oder eingelegt (Vlies) sind.
Als Leitungen eignen sich herkömmliche Litzen aus einer Vielzahl sehr dünner Einzeldrähte (Leiter) die von einer Hülle aus Isoliermaterial umgeben sind.
Wichtig ist, dass die Leiter in Verbindung mit Schweiß oder Waschlaugen keine Korrosion zeigen. Besonders bevorzugt sind Leiter aus versilbertem Kupfer, Silber, Gold, Platin oder Edelstahl. Bei weniger edlen Metallen wie Kupfer oder Silber überzieht sich die Oberfläche mit einer sehr dünnen Patina (z.B. Oxide, Sulfide oder Acetate). Diese Patina ist als Verfärbung sichtbar, stört die Messungen aber nicht.
Im Sinne der Erfindung ist es auch die elektrischen Leiter durch eine dünne Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials auf den Träger aufzudrucken bzw. mittels Transfertechnik auf den Träger zu übertragen. Bevorzugt werden hierzu leitfähige Silber- oder Graphitlacke.
Ist das Trägermaterial elastisch, kann bei dessen Dehnung die Leitung beschädigt oder abgerissen bzw. zerrissen werden. Vorteilhaft ist es daher die Leitungen nicht gradlinig zu gestalten, sondern die Leitungen wellen oder schlaufenförmig auf dem Trägermaterial aufzubringen. Durch die durch wellen-/schlaufenförmige Verlegung ist eine Streckung analog zum Trägermaterial möglich.
Zur Verbindung des Leiters mit der Datenaufnahmeeinheit oder den Sensoren stehen dem Fachmann viele Möglichkeiten zur Verfügung, unter anderem Steckerverbindungen,
Klemmverbindungen, Schweißverbindungen oder Lötverbindungen.
Bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist es die elektrischen Leiter mit der Datenaufnahmeeinheit mittels Löten zu verbinden. Lötverbindungen haben den Vorteil, dass sie im Reparaturfall leicht zu .öffnen' sind, aber im Betrieb keine Übergangswiderstände ausbilden, wie es zum Beispiel bei Steck- oder Klemmverbindungen der Fall ist.
Die Sensoreinheit ist erfindungsgemäß als eine flüssigkeitsaufnehmende Teilfläche des
Trägers, auf der die Sensoren angeordnet sind, anzusehen. Diese Teilfläche kann dem
Trägermaterial entsprechen, so dass keine Abgrenzung der Sensoreinheit zum nicht mit
Sensoren besetzten Trägermaterialbereich erfolgt. Der Sensorbereich kann jedoch im Sinne der Erfindung auch ein Flächenabschnitt mit zum restlichen Trägermaterial unterschiedlichen Materialeigenschaften sein, welcher in den Träger integriert oder auf dem Träger fixiert ist. Ist die Sensoreinheit ein eigenständiger Flächenabschnitt so muss dieser Flächenabschnitt aus einem flüssigkeitsaufnehmenden Material sein. Der eigentliche Träger braucht dann nicht
flüssigkeitsaufnehmend sein, denn die zur Widerstandsmessung und/oder
Leitfähigkeitsmessung nötige Flüssigkeitsabsorption erfolgt dann in der Sensoreinheit selbst.
Sensoren vom Typ A dienen dazu den Wiederstand und/oder die Leitfähigkeit des zwischen zwei Sensoren vom Typ A aufgespannten Raumes messen zu können. Sensoren vom Typ A müssen daher selbst elektrisch leitfähige Elektroden und/oder Kontaktpunkte sein.
Für die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignete Sensoren Typ A werden im einfachsten Fall durch kurze Abschnitte des elektrischen Leiters gebildet, wobei diese kurzen Abschnitte sich dadurch auszeichnen, dass sie keine Isolierung tragen. Der isolierungsfreie Bereich ermöglicht es eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen zwei Sensoren Typ A herzustellen, wobei die leitfähige Verbindung zwischen den Sensoren Typ A durch vom Trägermaterial aufgesaugten Schweiß, der als Elektrolyt wirkt, hergestellt wird.
Die Sensoren vom Typ A können auch als Elektroden, deren Material zum Material der Leitung unterschiedlich ist, ausgestaltet sein. Z.B. durch kleine Nieten aus Platin oder Gold, in die der Leiter eingeklemmt ist.
Entsprechend der Menge und der Zusammensetzung des aufgenommenen Schweißes ändert sich der Widerstand und die Leitfähigkeit zwischen den Sensoren. Umso mehr Schweiß sich zwischen zwei Sensoren auf dem Trägermaterial ansammelt, desto geringer wird der
Widerstand bzw. desto höher wird die Leitfähigkeit. Bildlich gesprochen lassen sich durch die Widerstands- und/oder Leitfähigkeitsmessungen große von kleinen Schweissflecken
unterscheiden. Da mit zunehmender Schweißproduktion der Schweißfleck größer wird, da sich der Schweiß im Träger aufsaugt du flächig verteilt, lässt sich somit eine qualitative Aussage über die Menge an produzierten Schweiß erhalten.
Werden mehr als zwei Sensoren Typ A im Rahmen einer Sensoreinheit so angeordnet, das sich eine Matrix ausbildet, kann durch die Messung des Wiederstandes und/oder der Leitfähigkeit zwischen den Sensoren des Typs A die Ausbereitung bzw. Größe des schweißgetränkten
Bereiches bestimmt werden, was genauere Rückschlüsse auf die produzierte Schweißmenge zulässt.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist es mindestens vier Sensoren vom Typ A innerhalb einer Sensoreinheit anzuordnen.
Besonders vorteilhaft ist es innerhalb einer Sensoreinheit mehr als 16 Sensoren vom Typ A zu positionieren, wobei die Anordnung möglichst symmetrisch in Form einer Matrix erfolgt.
Um die Anzahl der nötigen elektrischen Verbindungen zur Datenaufnahmeeinheit zu verringern, ist es von Vorteil zwei oder mehr Sensoren vom Typ A mit kurzen Leitern zu einem
Sensorarray, welches möglichst linear ist, zu verbinden. So lassen sich zum Beispiel die in einer Zeile angelegten Sensoren einer 4x4 Matrix verbinden, so dass die Sensoreinheit vier parallel
verlaufende Sensorarrays aus jeweils vier Sensoren Typ A aufweist. Die zu einem Sensorarray verbundenen Sensoren stellen bei der Messung einen Sensor da, so dass der Widerstand und/oder die Leitfähigkeit zwischen einem Sensorarray und einem einzelnen Sensor oder zwischen zwei Sensorarrays gemessen wird.
Für Messungen im Achselbereich ist es besonders bevorzugt eine Sensoranordnung von 3x8 Sensoren zu wählen, wobei drei Sensoren einer Matrixzeile zu einem Sensorarray verbunden sind und sich acht parallele Sensorarrays ausbilden zwischen denen die Messung erfolgt. Diese langgestreckte Matrix hat den Vorteil, da sich insbesondere ovale Schweißflecken, wie sie in der Achselregion auftreten, gut bestimmen lassen.
Unter Datenauswerteeinheit ist im Rahmen der Erfindung ein elektronisches Messsystem zu verstehen, welches in Form einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (MikroController) Widerstands- und/oder Leitfähigkeitsmessungen durchführen kann. Die Datenauswerteeinheit weist dazu als Minimum einen Mikroprozessor, eine Spannungsversorgung und Datenspeicher auf. Die Datenauswerteeinheit ist auf dem Träger so fixiert, das die mit ihr verbundenen Leitungen, welche ebenfalls auf dem Träger fixiert sind, bei Bewegung, insbesondere Faltung oder Dehnung, den Kontakt nicht verlieren. Vorteilhaft ist es die Datenauswerteeinheit auf den Träger zu kleben oder durch annähen zu befestigen. Ganz besonders vorteilhaft ist es die Verbindungsstellen mit der Leitung durch zusätzlichen Auftrag von Kunstharz, Silikonkautschuk oder Klebeband zu überdecken und zusätzlich zu sichern.
Die Datenauswerteeinheit ist in der Lage die Sensoren anzusteuern und die Messwerte zu generieren und abzuspeichern. Mittels einer Schnittstelle lassen sich die gespeicherten
Messwerte aus der Steuereinheit auslesen.
Die Messung des Widerstands- und/oder der Leitfähigkeit im Sensorareal kann mittels geeigneter Wechselspannung oder mit sehr kurzen einzelnen Spannungspulsen erfolgen, um Polarisationseffekt des leitenden Mediums, in diesem Fall des Schweißes, zu verhindern. Durch ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstetes T-Shirt zum Beispiel, bei welchem die Sensorareale im Bereich der Achsel angeordnet sind, lässt sich die Schweißproduktion im normalen Tagesverlauf aufzeichnen. Vorteilhaft ist hierbei, dass bei gesunden Menschen in rechter und linker Achsel die Schweißproduktion gleichartig erfolgt, solange beide Achseln gleich behandelt oder unbehandelt sind.
Durch die separate Auswertung der einem Sensorareal zuzuordnenden Messwerte ist es möglich, die Unterschiede in der Schweißproduktion der zwei Körperareale herauszufinden.
Die gleichzeitige Schweißmessung an zwei unterschiedlichen Körperarealen kann zum Beispiel dazu genutzt werden die Wirksamkeit von Antitranspirantwirkstoffen zu ermitteln. Dazu ist es vorteilhaft als Hautareale die rechte und linke Achselhöhle auszuwählen und diese in
unterschiedlicher Weise zu behandeln. Zu Beispiel lässt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermitteln, ob ein in einen Achselbereich (Achselhöhle - Fossa axillaris)
aufgetragener Antitranspirantwirkstoff die Schweißproduktion gegenüber der von der unbehandelten Achselhöhle produzierten Schweißmenge verringert.
Ebenso sind Messungen an mit zwei unterschiedlichen Antitranspirantwirkstoffen behandelten Körperarealen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.
Im Sinne der Erfindung ist es auch, wenn die Datenaufnahmeeinheit neben Zeiterfassung mindestens einen weiteren Parameter misst und parallel zum Widerstands- und/oder
Leitfähigkeitsmesswert speichert.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können ein oder mehrere Sensor(en) vom Typ B aufweisen. Vorteilhaft als Sensor(en) vom Typ B sind ein oder mehrere Bewegungssensoren und/oder ein oder mehrerer Temperatursensoren und/oder ein oder mehrere Lagesensoren. Durch diese zusätzlichen Sensoren vom Typ B lassen sich im
Messzeitraum anfallende Belastungsänderungen erkennen und aufzeichnen, denn die
Belastung des Körpers ist ein wichtiger Faktor für die Schweißproduktion. Durch Steigerung der körperlichen Aktivität und/oder Umgebungstemperatur wird mehr Kühlung des Körpers benötigt, woraus in der Regel eine gesteigerte Schweißproduktion resultiert.
Mittels eines Lagesensors zum Beispiel lässt sich erkennen, ob der Proband schläft und dies in Seitenlage oder Rückenlage erfolgt. Schläft der Patient in Seitenlage kann es zur Verfälschung der Messwerte kommen, da die Körperareale dauerhaft unterschiedlich belastet werden bzw. die Temperatur unterschiedlich ist. Über die Lage während des Schlafes lassen sich z.B. auch Temperatursprünge erklären.
Besonders Vorteilhaft ist es die Vorrichtung mit mindestens einem Lagesensor und jeweils einem Temperatursensor und einem Bewegungssensor auszustatten, die mit der
Datenaufnahmeeinheit verbunden sind.
Die Anordnung der Sensoren vom Typ B hängt von der Anzahl der Sensoren ab. Wird jeweils nur ein Lage-, Bewegungs- und Temperatursensor vorgesehen, ist es vorteilhaft diese in der Datenaufnahmeeinheit zu integrieren.
Wird die Vorrichtung mit einem Lagesensor und zwei oder mehr Bewegungssensoren und Temperatursensoren ausgestattet, so ist es vorteilhaft diese Sensoren innerhalb der
Sensoreinheiten anzuordnen und diese Sensoren mit der Datenauswerteeinheit zu verbinden.
Für einen Sensor vom Typ B, der kein Teil der Datenaufnahmeeinheit ist, ist es im Sinne der Erfindung die Verbindung zur Datenaufnahmeeinheit als drahtlose Verbindung auszugestalten, zum Beispiel dadurch das der Sensor vom Typ B ein dem Messwert angepasstes Funksignal aussendet oder Daten z.B. per NFC, Bluetooth an die Datenaufnahmeeinheit überträgt.
Zur genaueren Untersuchung des von der Vorrichtung aufgenommenen Schweißes kann es von Vorteil sein, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung neben den Sensoren vom Typ A weitere Sensoren vom Typ C aufweist, die mit der Datenaufnahmeeinheit verbunden sind.
Im Sinne der Erfindung ist es auch die Verbindung als drahtlose Verbindung auszugestalten, zum Beispiel dadurch das der Sensor vom Typ C ein dem Messwert angepasstes Funksignal aussendet oder Daten z.B. per NFC, Bluetooth an die Datenaufnahmeeinheit überträgt.
Die Analyse des Schweißes gibt Aufschluss über Dehydration oder Art des Schweißes, denn Stressschwitzen oder thermisches Schwitzen zeigen andere Schweißzusammensetzungen. Auch gibt es einen Einfluss der Behandlung auf z.B. pH Wert des Schweißes, welcher wiederum Einfluss auf die Wirksamkeit des AT Mittels haben kann.
Sensoren vom Typ C dienen der Analyse des Schweißes. Zur Analyse des Schweißes haben sich insbesondere die Messung des pH-Wertes, der Konzentration von Chlorid-, Kalzium-, Kalium- und Natriumionen als vorteilhaft erwiesen.
Als Sensor vom Typ C sind daher mindestens ein Sensor aus der Gruppe der Sensoren zur pH- Wertmessung, der Chloridionenkonzentrationsmessung, Kalziumkonzentrations-/Kalziumionen- konzentrationsmessung, Natriumkonzentrations-/Natriumionenkonzentrationsmessung, und/oder Kaliumkonzentrations-/Kaliumionenkonzentrationsmessung von Vorteil.
Die Anwendung der Vorrichtung manifestiert sich im folgenden Verfahren:
Verfahren zur Messung der von einer Körperoberfläche eines schweißabsondernden
Lebewesens zeitabhängig abgesonderte Menge von Schweiß dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ersten Schritt die erfindungsgemäße Vorrichtung so über der zu messenden Körperoberfläche angebracht wird, das die Vorrichtung in Kontakt mit dem aus der Körperoberfläche austretenden Schweiß kommt bzw. kommen kann (Fixationsschritt) in einem zweiten sich wiederholenden Schritt der Wiederstand und/oder die Leitfähigkeit zwischen zwei Sensoren eines Sensorareals gemessen wird (Messwertgenerierung) und die Messwerte im Datenspeicher abgelegt werden (Messwertspeicherung) in einem letzten Schritt die Messwerte aus dem Datenspeicher zur Analyse und
Auswertung aus dem Datenspeicher ausgelesen werden (Auslesevorgang)
Einzige Bedingung für die Fixierung der Vorrichtung auf der Körperoberfläche ist, das die Art und Weise, wie die Sensoreinheiten mit der Körperoberfläche in Kontakt kommen, für beide Sensoreinheiten gleich sein muss. Wird die Vorrichtung z.B. in einem Kleidungstück, insbesondere T-Shirt aufgenommen, so ist es wichtig, dass die Anordnung der Sensoreinheiten
symmetrisch zur Hauptachse des Kleidungstücks erfolgt. Vorteilhaft ist es die Sensoreinheiten so anzuordnen, dass sie beim Tragen des Kleidungsstückes in der Achsel zu liegen kommen. Dabei ist es nicht notwendig, dass ein ständiger Kontakt der Sensoreinheiten mit der
Hautoberfläche vorliegt.
Die Messung des Widerstandes- und/oder der Leitfähigkeit erfolgt in periodischen Abständen. Vorteilhaft ist es alle 10 Sekunden eine Messung durchzuführen, wenn wechselnde
Belastungsänderungen auftreten. Erfolgt die Messung bei gleichmäßiger Belastung, können die Messungen auch in abständen bis zu 2 Minuten erfolgen.
Die Messwerte werden im Datenspeicher gespeichert. Vorteilhaft ist es zu jedem Messwert die reale Uhrzeit oder die seit der ersten Messung verstrichene Zeit und ein Kennzeichen zu welchem Sensorpaar die Messung gehört abzuspeichern. Die von Sensoren des Typs B und C erhaltenen Messwerte werden ebenfalls im Datenspeicher in Verbindung mit der Zeit gespeichert.
Zur Auswertung der Meßwerte werden diese aus dem Datenspeicher über eine Schnittstelle ausgelesen. Als Schnittstelle zu Datenübertragung stehen dem Fachmann eine Reihe von bekannten kabelgebundenen und kontaktlosen Verfahren zur Verfügung. Insbesondere die Kommunikation über eine USB-Schnittstelle oder RS-232 Schnittstelle als kabelgebundene Schnittstelle sind vorteilhaft. Ganz besonders geeignet sind jedoch kontaktlose
Übertragungsverfahren wie Bluetooth, WLAN oder NFC, da diese keine offenen Kontakte, die bei Kontakt mit Schweiß oder Reinigungsmitteln korrodieren können, benötigen.
Unter Verwendung dieser kontaktlosen Übertragungsverfahren ist es möglich die
Datenaufnahmeeinheit so zu isolieren, das sie vollständig von Isolationsmaterial umgeben ist, z.B. in ein Polymermaterial wie Epoxidharz eingegossen ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Beispielen erläutert.
Figur 1 zeigt eine sehr einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auf einem rechteckigen Träger 1 sind zwei Sensoreinheiten 2a, 2b angeordnet. Die
Sensoreinheiten tragen je zwei Sensoren 3a, 3b. Zwischen den Sensoreinheiten ist eine Datenaufnahmeeinheit 4 angeordnet. Die Datenaufnahmeeinheit steht über die Leitungspaare 5a, 5b mit den Sensoren 3a, 3b leitend in Verbindung. Die Datenaufnahmeeinheit ist durch einen Mikroprozessor in Form einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (Mikrocontroller) 4a, Spannungsversorgung 4b und Datenspeicher 4c in der Lage die Messwerte zu generieren und abzuspeichern. Mittels einer Schnittstelle 4d lassen sich die gespeicherten Messwerte aus der Steuereinheit auslesen. Des Weiteren weist der Träger Mittel zur Befestigung 6a, 6b des
Trägers auf dem Körper auf. Mit diesen bandförmigen Befestigungsmitteln 6a, 6b ist es möglich den Träger an seinen Enden zusammenzubinden und damit auf dem Körper zu fixieren.
Figur 2 zeigt einen Teil eines Trägers 10 mit einer Sensoreinheit 20 welche als eigenständiger Flächenabschnitt auf dem Träger aufgenäht ist. Die Sensoreinheit trägt insgesamt 16 Sensoren 30a bis 30p, wobei die Sensoren in Form einer 4x4 Matrix angeordnet sind. Durch leitfähige Verbindung der jeweils vier in einer Matrixzeile liegenden Sensoren 30a-d, 30e-30h, 30i-l und 30m-p bildet sich jeweils ein Sensorarray a1 bis a4 aus. Die vier Sensorarrays sind jeweils über eine elektrisch leitfähige Verbindung 50 mit der Datenaufnahmeeinheit 40 verbunden.
Im Gegensatz zum in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die elektrisch leitfähigen Verbindungen 5 nicht gerade ausgeführt, sondern weisen eine Wellenform auf. Die
wellenförmige Verlegung der elektrischen Leitungen hat den Vorteil, das die Elastizität des Trägers nicht bzw. nur minimal eingeschränkt wird. Bei einer Dehnung des Trägers ist ein Längenausgleich durch Streckung der Wellen in den Leitungen möglich.
Figuren 3a und 3b zeigen eine besondere Ausführungsform der Erfindung in Form eines T- Shirts. Figur 3a zeigt die Vorderseite 1 des T-Shirts, während Figur 3b die dazugehörige
Rückseite 2 des T-Shirts wiedergibt. Das dargestellte T-Shirt weist, im Bereich der beim Tragen des T-Shirts unter den Achseln zu liegen kommt, zwei Sensoreinheiten 3, 4 auf, jeweils ein Sensoreinheit für eine Achsel. Die Sensoreinheiten erstrecken sich von der Vorderseite 1 des T- Shirts bis auf die Rückseite 2 des T-Shirts. Das T-Shirt weist insgesamt 24 Sensoren vom Typ A auf, wobei 12 Sensoren im Bereich der linken Achsel (Sensoreinheit 3) und 12 Sensoren im Bereich der rechten Achsel (Sensoreinheit 4). Jeweils vier Sensoren vom Typ A sind
miteinander zu einem linearen Array verbunden, so dass jede Sensoreinheit drei Sensorarrays aufweist. Jedes Sensorarray ist auf der Rückseite des T-Shirts mittels einer der Leitungen 5a bis 5f mit der Datenaufnahmeeinheit 6, die auf der Rückseite des T-Shirts mittig angeordnet ist, leitend verbunden. Um die Dehnbarkeit des T-Shirts auch im Bereich der Leitungen zu gewährleisten, wurden die Leitungsverbindung nicht linear, sondern wellenförmig ausgeführt. Die Datenaufnahmeeinheit 6 ist in der oberen Hälfte des Rückenbereiches 2 aufgeklebt.
Claims
Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Messung der Schweißabsonderung einer Körperoberfläche eines
schweißabsondernden Lebewesens, aufweisend mindestens einen Träger, mindestens zwei Sensoreinheiten, mindestens eine Datenaufnahmeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoreinheiten flüssigkeitsaufnehmende Flächenabschnitte darstellen, wobei die Sensoreinheiten ein Teil des Trägers darstellen oder auf diesem fixiert sind,
die Sensoreinheiten zueinander beabstandet angeordnet sind,
die Sensoreinheiten jeweils mindestens zwei Sensoren vom Typ A umfassen,
- die Sensoren mit der Datenaufnahmeeinheit mittels Leitungen elektrisch leitend verbunden sind,
die Sensoren vom Typ A Sensoren leitend sind, insbesondere Elektroden und/oder Kontaktpunkte zur Widerstands- und/oder Leitfähigkeitsmessung sind,
die Datenaufnahmeeinheit mindestens ein Mittel zur Energieversorgung, mindestens einen Zeitmesser, mindestens ein Mittel zur Widerstandsmessung und/oder
Leitfähigkeitsmessung zwischen den mindestens zwei Sensoren vom Typ A einer Sensoreinheit und mindestens einen Datenspeicherbreich aufweist, in dem die
gemessenen Widerstände und/oder Leitfähigkeiten in Abhängigkeit von der Messzeit gespeichert werden,
- wobei die Sensoreinheiten so angeordnet sind, dass sie auf und/oder über zwei
unterschiedlichen Körperbereichen des schweißabsondernden Lebewesens angeordnet werden können und zeitweise mit diesem in Kontakt treten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein folienartiger, geschäumter und/oder textiler Flächenabschnitt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sensoren vom Typ A zur Messung von Widerstand und/oder Leitfähigkeit ausgebildet sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auch Sensoren vom Typ B zur Messung von Belastungsänderungen aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das die Datenaufnahmeeinheit als Sensor vom Typ B ein Mittel zur Messung von Bewegungen aufweist und die Bewegungsdaten abhängig von der Messzeit im Datenspeicherbereich gespeichert werden.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Textile Flächenabschnitt ein Gewebe oder ein Vlies ist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Leitungen ein Teil des textilen Flächengebildes darstellen und die Leitungen in das textile Flächengebilde eingewebt sind.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Leitungen auf dem textilen Flächengebilde fixiert sind, insbesondere durch übernähen fixiert sind.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anordnung der Sensoren vom Typ A in allen Sensoreinheiten gleichartig ist.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens vier Sensoren vom Typ A pro
Sensoreinheit aufweist, wobei zwei Sensoren vom Typ A ein Sensorpaar bilden und der Wiederstand und/oder die Leitfähigkeit zwischen den Sensorpaaren gemessen wird.
1 1. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sensoren vom Typ A in einer Matrix angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren vom Typ A welche sich in einer Zeile der matrixartigen Anordnung liegen untereinander leitend verbunden sind und so ein Array ausbilden.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zeitmesser eine Echtzeituhr, Zeitgeber oder Zeitnehmer (Timer) ist.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Datenaufnahmeeinheit eine Schnittstelle aufweist um die im
Datenspeicher abgelegten Daten auszulesen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle eine
drahtlose Übertragung ermöglicht, insbesondere eine Bluetooth oder NFC Schnittstelle.
16. Verfahren zur Messung der von einer Körperoberfläche eines schweißabsondernden
Lebewesens zeitabhängig abgesonderte Menge von Schweiß dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Ersten Schritt eine Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche so über der zu messenden Körperoberfläche angebracht wird, das die Vorrichtung in Kontakt mit dem aus der Körperoberfläche austretenden Schweiß kommt bzw. zeitweise kommen kann (Fixationsschritt),
in einem zweiten sich wiederholenden Schritt der Wiederstand und/oder die Leitfähigkeit zwischen zwei Sensoren eines Sensorareals gemessen wird (Messwertgenerierung) und die Messwerte im Datenspeicher abgelegt werden (Messwertspeicherung) in einem letzten Schritt die Messwerte aus dem Datenspeicher zur Analyse und
Auswertung aus dem Datenspeicher ausgelesen werden (Auslesevorgang).
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