ES2841110T3 - Alfombra de detección de presión - Google Patents

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Abstract

Una alfombra de detección (20) que comprende: a. una primera capa (32) de tela que tiene filas de tiras eléctricamente conductoras (40) separadas por espaciadores no conductores (42), estando dicha primera capa de tela (32) hecha de al menos dos tipos diferentes de material asegurados juntos de extremo a extremo en el que un primer tipo de dicho material se coloca en dichos espaciadores no conductores (42) y un segundo tipo de dicho material se coloca en dichas tiras conductoras, siendo dicho primer tipo de dicho material repelente a las partículas conductoras; b. una segunda capa (34) de tela que incluye material de detección de presión; y c. una tercera capa (36) de tela que tiene columnas de tiras eléctricamente conductoras (40) separadas por espaciadores no conductores (42), en el que dicha segunda capa (34) de tela está colocada entre dicha primera (32) y tercera (36) capas de tela

Description

DESCRIPCIÓN
Alfombra de detección de presión
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a alfombras de detección para detectar la presión experimentada por una persona u objeto, y más particularmente a alfombras de detección utilizadas para detectar la presión de la interfaz experimentada por una persona acostada sobre una estructura de soporte, tal como, pero sin limitarse a, una cama, camilla, mesa de cirugía, cama plegable, silla de ruedas o similar.
El documento WO 2009/120270 A2 (Taylor Geoffrey L [CA], 1 de octubre de 2009 (01-10-2009) describe un procedimiento y aparato de amortiguación daptive para minimizar las concentraciones de fuerza en un cuerpo humano y describe la fabricación de hojas flexibles sensibles a la fuerza que tienen filas de tiras conductoras separadas por tiras de filas aislantes, una hoja flexible que tiene columnas conductoras de tiras conductoras separadas por tiras de columnas aislantes, y un material piezo-resistivo que está en contacto en superficies planas opuestas con la fila y tiras conductoras de columna. El procedimiento de fabricación de las tiras conductoras de fila y columna requiere varias etapas, comenzando con una hoja de tela conductora, enmascarando la hoja con cinta, aplicando un material hidrófobo sobre la hoja con cinta, quitando las tiras de cinta en aquellas áreas que deben formar tiras aislantes, aplicando un grabador a la hoja y quitando las tiras de cinta de aquellas áreas que definen las vías conductoras.
El documento WO 97/18450 A1 (Taylor Geoffrey L [CA], 22 de mayo de 1997 (22-05-1997) describe un procedimiento y aparato de presión con el pie piezo-resistiva que incluye una capa de malla piezo-resistiva intercalada entre un par de laminaciones de tiras conductoras poliméricas, preferiblemente hechas de nailon. Las tiras conductoras son tiras discretas en capas separadas que se desplazan entre sí.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a hojas de detección de presión, su fabricación y su uso junto con otros dispositivos, tales como, entre otros, cojines y/o colchones inflables . La invención consiste en una alfombra de detección de presión como se define en la reivindicación 1 y un procedimiento para hacer una alfombra de detección de presión como se define en la reivindicación 15.
Según una primera realización, se proporciona una alfombra de detección de presión que incluye una primera, segunda y tercera capas de tela. La primera capa incluye filas de tiras eléctricamente conductoras separadas por espaciadores no conductores, y la primera capa de tela está hecha de al menos dos tipos diferentes de material que están entramados, tejidos o integrados de manera similar entre sí. El primer tipo de material se coloca en los espaciadores no conductores y el segundo tipo de material se coloca en las tiras conductoras. La segunda capa de tela incluye material sensible a la presión que tiene una o más características eléctricas que cambian con la presión aplicada. La tercera capa de tela incluye columnas de tiras eléctricamente conductoras separadas por espaciadores no conductores, y la segunda capa de tela se coloca entre la primera y la tercera capas de tela.
Según otra realización, se proporciona un sistema para controlar la presión del fluido en un colchón inflable. El sistema incluye un colchón, una alfombra de detección y un controlador. El colchón está adaptado para sostener a un paciente e incluye una pluralidad de vejigas de fluido o celdas de fluido y una pluralidad de zonas de fluido en las que cada zona de fluido puede inflarse o desinflarse por separado de cada otra zona de fluido. La alfombra de detección está adaptada para detectar la presión ejercida por un paciente sobre el colchón y la alfombra incluye una pluralidad de sensores de presión individuales correspondientes a cada una de la pluralidad de zonas de fluido. El controlador está adaptado para controlar el inflado de al menos una zona de fluido basándose en al menos dos sensores de presión correspondientes al menos a una zona de fluido.
Según otra realización más, se proporciona un procedimiento de fabricación de un sensor de presión que incluye proporcionar una primera capa de tela que tiene filas de un primer tipo de material entramado o tejido junto con filas de un segundo tipo de material; proporcionar una segunda capa de tela impregnada con material sensible a la presión; proporcionar una tercera capa de tela que tiene columnas de un primer tipo de material entramado o tejido junto con columnas de un segundo tipo de material; bañar la primera y tercera capas de tela en una solución líquida que incluye partículas eléctricamente conductoras en las que las partículas eléctricamente conductoras se adhieren al segundo tipo de material pero no al primer tipo de material; colocar la segunda capa de tela entre la primera y la tercera capas de tela; y acoplar eléctricamente cada una de las filas y columnas que tienen las partículas eléctricamente conductoras adheridas a un circuito de control.
Según otros aspectos más, el primer tipo de material puede ser poliéster, mientras que el segundo tipo de material puede incluir nailon. En algunas realizaciones, el segundo tipo de material puede ser una combinación de nailon y spandex (copolímero de poliuretano-poliurea). La primera, segunda y tercera capas, en algunas realizaciones, se pueden estirar elásticamente en dos direcciones mutuamente ortogonales. En algunas realizaciones, esta capacidad de estiramiento elástico es al menos un uno por ciento de la longitud y al menos un uno por ciento del ancho de las capas. En otras realizaciones, esta capacidad de estiramiento elástico puede ser hasta, o más, del treinta por ciento de la longitud y del treinta o más por ciento del ancho de las capas. La segunda capa sensible a la presión puede ser una capa piezo-resistiva, una capa piezoeléctrica, una capa capacitiva o una capa inductiva. Se proporciona un módulo de control que lee los valores de presión de cada uno de los sensores de presión. En algunas realizaciones, el módulo de control funciona como un servidor web que permite que un ordenador, teléfono inteligente u otro dispositivo electrónico con un navegador web acceda al módulo de control y a los datos de la hoja de detección. Otros aspectos de la invención se analizan tanto en la siguiente descripción escrita como en las reivindicaciones.
Antes de explicar cualquier realización de la invención de forma detallada, debe comprenderse que la invención no está limitada a los detalles de funcionamiento o a los detalles de construcción y la disposición de los componentes que se indican en la siguiente descripción o se ilustran en los dibujos. La invención puede implementarse en varias otras realizaciones y puede ponerse en práctica o llevarse a cabo de formas alternativas no descritas expresamente en esta invención. Asimismo, se debe comprender que la fraseología y la terminología que se utilizan en esta invención cumplen fines descriptivos y no deben interpretarse como restrictivas. Se pretende que el uso de “que incluye”, “que comprende” y variaciones de estos en la presente comprenda los elementos indicados a continuación y equivalentes de estos, así como también elementos adicionales. Además, la enumeración se puede utilizar en la descripción de diversas realizaciones. A menos que se indique expresamente lo contrario, el uso de la enumeración no debe interpretarse como una limitación de la invención a ningún orden o número específico de componentes. Tampoco debe interpretarse que el uso de la enumeración excluye del alcance de la invención cualquier etapa o componente adicional que pueda combinarse con o en las etapas o componentes enumerados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es un diagrama de una alfombra de detección de presión según un aspecto de la presente invención en el que la alfombra de detección se coloca encima de un colchón soportado en un aparato de soporte del paciente; la figura 2 es un diagrama despiezado en perspectiva de la alfombra de detección de presión de la figura 1 que ilustra las diversas capas que pueden incluirse dentro de la alfombra;
la figura 3 es una sección transversal de las tres capas centrales de la alfombra de detección de presión de la figura 2; y
la figura 4 es un diagrama en planta de la alfombra de detección de la figura 1 mostrado con una cubierta superior quitada para ilustrar una manera en la que se puede implementar el circuito de control electrónico.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES
Una alfombra de detección 20 según un aspecto de la presente invención se representa en la figura 1. En esta realización, la alfombra de detección 20 se coloca encima de un colchón 22 que, a su vez, está soportado en un aparato de soporte del paciente 24 u otro tipo de soporte. El aparato de soporte del paciente 24 puede ser una cama, camilla, cama plegable, camilla con ruedas, mesa quirúrgica, silla de ruedas, silla estacionaria u otro elemento que se utilice para apoyar a un paciente en un entorno sanitario. En otras realizaciones, la alfombra de detección 20 y el colchón 22 se colocan sobre elementos utilizados fuera del entorno sanitario, tal como ropa de cama residencial. En otras realizaciones, la alfombra de detección 20 se usa por separado del colchón 22 o de cualquier otro tipo de soporte acolchado. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la alfombra de detección 20 se incorpora a una prenda de vestir u otro objeto, que lleva una persona o se coloca sobre ella. En algunas realizaciones, la alfombra de detección 20 se incorpora en un calcetín para detectar las presiones experimentadas por el pie de una persona mientras camina, corre o realiza otras actividades. En otras realizaciones, la alfombra de detección 20 se incorpora a una camisa, pantalón, sombrero u otras prendas de vestir.
Para los propósitos de la siguiente descripción, se describirá la construcción y el funcionamiento de la alfombra de detección 20 con respecto a su uso en un aparato de soporte del paciente. Sin embargo, esto se hace solo con fines ilustrativos. Como se ha comentado, la alfombra de detección 20 tiene amplias aplicaciones en otros campos de uso además de detectar las presiones de la interfaz experimentadas por un paciente mientras está colocado en un aparato de soporte del paciente.
Cuando se usa en un aparato de apoyo al paciente, una cama residencial o cualquier otro tipo de soporte acolchado, la alfombra de detección 20 está adaptada para detectar la cantidad de presión que la persona apoyada sobre la alfombra 20 está experimentando debido al colchón 22, o cualquier otra estructura que se encuentre debajo de la persona. Al determinar la cantidad de esta presión, así como su ubicación con respecto al cuerpo del paciente, se pueden tomar medidas, si es deseable, para reducir esta presión a fin de disminuir la probabilidad de que se desarrollen úlceras por presión en el paciente. Tales etapas pueden incluir la emisión de una alarma a los cuidadores que toman las medidas preventivas adecuadas (tales como dar la vuelta al paciente u otras etapas), o pueden incluir la emisión de comunicaciones electrónicas a otras estructuras electrónicas que automáticamente toman medidas para aliviar las presiones que se consideran mayores de lo deseable.
Por ejemplo, en una realización (no mostrada en la figura 1), la alfombra 20 se comunica directamente con un controlador de colchón 26 colocado dentro del colchón 26 que ajusta automáticamente el nivel de inflado dentro de una o más vejigas de fluido o celdas 28 dentro del colchón 22 de modo que se reducen las altas presiones del paciente. En algunas realizaciones, el colchón 22 incluye celdas inflables en lugar de vejigas. Tales celdas inflables pueden estar definidas por paredes estructurales flexibles que generalmente resisten cambios en su forma, independientemente del inflado, pero en cambio cambian su flexibilidad en respuesta a cambios de presión en el fluido dentro de la celda. Independientemente de si se utilizan celdas o vejigas 28, el interior de la celda o vejiga 28 puede estar vacío, o puede incluir material adicional, tal como, entre otros, cualquier material flexible o acolchado, tal como espuma de celdas abiertas, u otro material que proporciona amortiguación y definición de la forma incluso cuando la celda o la vejiga están desinfladas. También se puede usar metal o plástico con memoria de forma con las vejigas o celdas 28 para controlar la forma de cualquiera de las superficies de la vejiga o celda, tal como, entre otras, la superficie que interactuará con el paciente u otra persona ( por ejemplo, superficie superior).
En algunas realizaciones, el controlador del colchón 26 se coloca dentro del colchón 22, mientras que en otras realizaciones, el controlador 26 del colchón se coloca completamente fuera del colchón 22. En otras realizaciones, el controlador del colchón 26 se distribuye entre múltiples ubicaciones, una o más de las cuales pueden estar dentro del colchón 22 y una o más de las cuales pueden estar fuera del colchón 22. El controlador de colchón 26 puede ser un controlador disponible comercialmente que se vende como parte de un colchón eléctrico, o puede ser un controlador de diseño personalizado. Independientemente de su disponibilidad comercial, el controlador de colchón 26 incluirá un conjunto de componentes electrónicos que están diseñados para llevar a cabo las funciones de controlar el inflado y desinflado de las vejigas o celdas 28 y comunicarse con la alfombra de presión 20. Tales componentes pueden incluir uno o más microprocesadores, microcontroladores, matrices de puertas programables en campo, sistemas en un chip, memoria volátil o no volátil, circuitos discretos y/u otro hardware, software o firmware.
En otras realizaciones, la alfombra de detección 20 comunica información de presión a una red informática del hospital que es capaz de enviar la información a cualquier número de posibles dispositivos y/o aplicaciones de software que se ejecutan en la red hospitalaria. Tal comunicación puede tener lugar a través de un transceptor inalámbrico integrado en la alfombra de detección 20, tal como, entre otros, un transceptor Wi-Fi (IEEE 802.11) u otro transceptor inalámbrico que se comunica con un punto de acceso inalámbrico de la red informática sanitaria. En otra realización más, la alfombra de detección 20 comunica la información de presión a un colgante que está colocado en la cama, o a un centro médico en la habitación que está colocado dentro de la habitación. Un ejemplo de uno de tales centros médicos en la habitación es un motor de conectividad CareAware iBus comercializado por Cerner Corporation, que tiene su sede en Kansas City, Missouri. También se pueden utilizar otros tipos de concentradores en la habitación.
En general, la alfombra de detección 20 se puede utilizar de cualquiera de las formas descritas en la solicitud provisional de EE. UU. número de serie 61/449,182 titulada Sistema de detección para soportes de pacientes, presentada por el solicitante Richard Derenne el 4 de marzo de 2011, cuya descripción completa se incorpora en esta invención como referencia. La alfombra de detección 20 se puede utilizar también de otras formas distintas a las descritas en esta solicitud de patente '182.
La figura 2 ilustra una manera en la que se puede construir la alfombra de detección 20. En la realización que se muestra en la misma, la alfombra de detección 20 incluye una cubierta superior 30, una primera capa 32, una segunda capa 34, una tercera capa 36 y una cubierta inferior 38. En al menos una realización, cada capa está hecha de material elásticamente estirable que es capaz de estirarse elásticamente para adaptarse a los contornos del paciente y/o la superficie de apoyo sobre la que descansa el paciente (por ejemplo, la superficie superior del colchón 22). En algunas realizaciones, la capacidad de estiramiento elástico de cada capa puede ser tal que cada capa sea extensible elásticamente por al menos un uno por ciento de su longitud sin extenderse más allá de su límite elástico o exceder su límite elástico. En otras realizaciones, la capacidad de estiramiento elástico de cada capa puede exceder el diez por ciento de su longitud. En otras realizaciones, la capacidad de estiramiento elástico puede superar el 30 % o incluso más. Tal capacidad de estiramiento elástico, en al menos algunas realizaciones, está presente para estirarse en al menos dos direcciones mutuamente perpendiculares. En otras palabras, la alfombra de detección 20 está diseñada para estirarse elásticamente tanto en su dirección de ancho como en su dirección de longitud.
En algunas realizaciones, la cubierta superior 30 está hecha de un material impermeable que es elásticamente estirable. Tales materiales pueden estar disponibles en Eastex Products de Holbrooke, Massachusetts, o Dartex Coatings de Nottingham, Reino Unido. La cubierta inferior 38 puede estar hecha del mismo material o de un material diferente. La cubierta superior 30 y la cubierta inferior 38 están selladas juntas alrededor de su periferia para envolver así la primera, segunda y tercera capas 32, 34 y 36.
Como se muestra en las figuras 2 y 3, la primera capa 32 incluye una pluralidad de filas conductoras 40 que están separadas entre sí por medio de espaciadores no conductores 42. En una realización, la primera capa 32 se construye a partir de una única capa de tela que está hecha de al menos dos tipos diferentes de material. El primer tipo de material se coloca en los espaciadores no conductores 42 mientras que el segundo tipo de material se coloca en las filas conductoras 40. Los dos tipos de material, en una realización, se entraman o tejen juntos, aunque se pueden usar otros medios para conectar los dos tipos de materiales. Los dos materiales son cada uno generalmente planos y están unidos entre sí de un extremo a otro. Es decir, como puede verse en la figura 3, cada fila conductora incluye un par de extremos 48 y cada espaciador 42 incluye un par de extremos 58. Con la excepción de las filas conductoras 40 colocadas en la periferia de la primera capa 32, el material de cada fila conductora 40 está conectado en sus extremos 48 a los extremos 58 del material adyacente que forma los espaciadores no conductores 42.
El primer tipo de material es un material que repele naturalmente partículas eléctricamente conductoras durante un proceso de fabricación que se describe con más detalle a continuación. El segundo tipo de material es un material que naturalmente atraerá y/o se acoplará a partículas eléctricamente conductoras durante el proceso de fabricación. Más específicamente, se utilizan uno o más disolventes para transportar las partículas eléctricamente conductoras, y el primer tipo de material repele uno o más disolventes pero tiene afinidad por el segundo tipo de material. Esto conduce a que las partículas eléctricamente conductoras se adhieran al segundo tipo de material, pero no al primer tipo de material. Por tanto, durante la fabricación de la primera capa 32, se encontrarán partículas conductoras de la electricidad dentro de las filas conductoras 40, lo que hará que estas filas 40 sean conductoras de la electricidad; y sustancialmente no se encontrarán partículas conductoras dentro de los espaciadores no conductores 42, haciendo así estos espacios eléctricamente resistivos y sustancialmente no conductores. Por tanto, una tensión eléctrica suministrada a un individuo de cualquiera de las filas conductoras 40 no será detectable en ninguna de las otras filas debido a la presencia de los espaciadores no conductores 42.
En una realización, el primer tipo de material puede ser poliéster mientras que el segundo tipo de material puede incluir nailon. En otra realización más, el primer y/o segundo tipo de materiales pueden ser combinaciones de múltiples materiales. Por ejemplo, en al menos una realización, el segundo tipo de material puede ser una combinación de nailon y spandex. En otras realizaciones, se pueden colocar combinaciones de más de dos materiales dentro de las filas conductoras 40 y/o espaciadores no conductores 42. Aunque el disolvente particular puede variar, en al menos una realización, se usa agua como disolvente. Más específicamente, el agua se puede mezclar en combinación con amoníaco, azúcar y nitrato de plata para producir una solución en la que las partículas de plata se suspenden en el fluido. Debido a que el primer tipo de material es hidrófobo, las moléculas de agua (y las partículas de plata suspendidas) no se adherirán al primer tipo de material. Sin embargo, debido a que el segundo material es hidrófilo, las moléculas de agua (y las partículas de plata suspendidas) se adherirán al segundo tipo de material. Las partículas de plata adheridas le darán al segundo tipo de material su conductividad eléctrica. Las ecuaciones químicas que describen este proceso son las siguientes:
AgNO3 + KOH ^ AgOH KNO3
AgOH 2 NH3 ^ [Ag (NH3)2]+ + [OH]-
[Ag (NH3)2]+ + [OH]- + (glucosa / dextrosa) ^ Ag 2 NH3 + H2O
Por supuesto, se pueden utilizar otros disolventes además del agua, así como otros metales conductores.
Durante la fabricación de la hoja de detección 20, la primera capa 32 y la tercera capa 36 se construyen comenzando con una sola capa de tela que incluye los dos o más tipos de materiales. Como se señaló, tales materiales pueden incluir nailon y poliéster en una realización. Ninguno de estos materiales es conductor de electricidad. Con el fin de hacer que aquellas áreas que incluyen el nailon sean eléctricamente conductoras, la primera y tercera capas 32 y 36 se someten a un baño químico, u otro tipo de proceso de revestimiento de recubrimiento autocatalítico, que incluye partículas eléctricamente conductoras. Como se señaló anteriormente, en algunas realizaciones, tales partículas eléctricamente conductoras incluyen partículas de plata. Por supuesto, pueden usarse otros tipos de partículas eléctricamente conductoras, tales como, pero sin limitarse a, cobre, níquel, aleaciones de los mismos u otros materiales metálicos. Debido a que la primera capa 32 está construida con al menos dos tipos diferentes de materiales, uno que atrae el disolvente que lleva las partículas conductoras y otro que repele el disolvente que lleva las partículas conductoras, el resultado de someter la primera y la tercera capas 32 y 36 al baño químico será la creación de filas eléctricamente conductoras 40 que están separadas entre sí por espaciadores no conductores 42. En la realización en la que la primera capa está hecha de nailon y poliéster, las partículas eléctricamente conductoras se pegarán al nailon para formar filas conductoras 40 mientras que las partículas eléctricamente conductoras no se pegarán al poliéster, formando así espaciadores no conductores 42.
En algunas realizaciones, después de que se ha aplicado una capa ligeramente conductora de partículas eléctricamente conductoras a las filas conductoras 42 y columnas conductoras 44 usando este procedimiento, la conductividad de estas filas y columnas se aumenta o mejora usando un proceso de recubrimiento electroquímico convencional que añade material conductor adicional a estas filas y columnas 42 y 44.
Los procesos de fabricación de enchapado autocatalítico y/o electroquímico antes mencionados evitan el proceso más costoso y que requiere más tiempo utilizado en algunas láminas de detección de la técnica anterior, tales como, por ejemplo, las descritas en la solicitud de patente de EE.UU. co-pendiente con número de serie 12/075,937 presentada por Geoffrey Taylor el 15 de marzo de 2008 y titulada "Procedimiento y aparato de amortiguación adaptable para minimizar las concentraciones de fuerza en un cuerpo humano.
En una realización, la primera y tercera capas 32 y 36, antes de someterse al proceso de revestimiento conductor autocatalítico mencionado anteriormente, se cortan a partir de láminas o rollos de productos que están disponibles comercialmente en una pluralidad de diferentes fábricas de tejidos. Tales rollos u hojas se venden con el primer y segundo material (por ejemplo, nailon y poliéster) ya entramados o tejidos juntos. Se puede usar el mismo rollo u hoja para hacer tanto la primera como la tercera capa 32 y 36 cambiando la orientación de una de las capas 32 y 36 con respecto a la otra. Las dimensiones de los materiales usados para hacer filas conductoras 40 y espaciadores no conductores 42 (así como columnas conductoras 44 y tiras no conductoras 46) pueden especificarse a la fábrica de telas según se desee para crear el número deseado de filas y columnas en la alfombra de detección 20. Como se señaló, los rollos u hojas, una vez obtenidos, se someten a un proceso de enchapado autocatalítico en el que las partículas eléctricamente conductoras, tales como plata, cobre, níquel, sus aleaciones u otros materiales metálicos, se adhieren o impregnan con el material de hoja específico que forma filas conductoras 40, pero que son repelidas por el material que forma espaciadores no conductores 42.
La segunda capa 34 es una tela elásticamente estirable que incluye materiales que tienen una o más características eléctricas que cambian en respuesta a la presión aplicada. En una realización, la capa 34 es una capa piezoresistiva en la que su resistencia eléctrica cambia en respuesta a las fuerzas normales cambiantes aplicadas contra ella. En otra realización, la capa 34 es una capa piezoeléctrica en la que se genera un voltaje eléctrico a diferentes niveles dependiendo de las fuerzas normales que se le apliquen. En otras realizaciones más, la capa 34 puede ser una capa capacitiva o inductiva en la que su capacitancia y/o inductancia varía con los cambios en la presión aplicada.
Cuando la segunda capa 34 es una capa piezo-resistiva, se puede fabricar de cualquiera de las formas descritas en la solicitud de patente '937 mencionada anteriormente, o en la solicitud de patente de EE. UU. comúnmente asignada con número de serie 12/380,845 presentada el 5 de marzo de 2009 por Geoffrey Taylor y titulada "Disposiciones de sensores de fuerza de tela elásticamente estirable y procedimientos de fabricación". El proceso de fabricación descrito en esta solicitud de patente '845 describe un procedimiento para fabricar sensores piezoresistivos que se pueden estirar elásticamente a lo largo de sus dimensiones de longitud y ancho. Tal capacidad de estiramiento elástico incluye la capacidad de estirarse elásticamente hasta del uno al diez por ciento, e incluso más, en ambas direcciones mutuamente ortogonales de longitud y ancho. En la patente de EE. UU. 6.155.120 concedida a Taylor y en la publicación de patente de EE. UU. 2002/0194934 presentada por Taylor se describen otras formas de fabricar capas piezo-resistivas de tela. La segunda capa 34 también se puede fabricar de otras formas.
La tercera capa 36 se forma de la misma manera que la primera capa 32. Cuando se forma así, la única diferencia entre la primera capa 32 y la tercera capa 36 es la orientación de sus tiras conductoras. En otras palabras, la tercera capa 36 incluirá capas alternas de columnas conductoras paralelas 44 y tiras no conductoras 46, y si la primera capa 32 está orientada de tal manera que las filas conductoras 40 se extienden desde un primer lado de la alfombra 20 hasta un segundo lado de la alfombra 20, entonces la tercera capa 36 estará orientada de modo que sus columnas conductoras 44 y las tiras no conductoras 46 se extiendan desde un extremo superior hasta un extremo inferior de la alfombra 20. La orientación tanto de la primera capa 32 como de la tercera capa 36 con respecto a los lados de la alfombra 20 puede cambiarse siempre que la orientación relativa entre estas dos capas sea mutuamente perpendicular. Es decir, las filas conductoras 40 y las tiras no conductoras 42 de la primera capa 32 deberían ser perpendiculares a las columnas conductoras 44 y las tiras no conductoras 46 de la tercera capa 36.
Cuando un paciente ejerce presión sobre la alfombra de detección 20, esto se detecta por el cambio en la característica eléctrica correspondiente en la segunda capa 34. Si la segunda capa 34 es piezo-resistiva, experimentará un cambio en la resistencia eléctrica, y este cambio en la resistencia eléctrica se detecta aplicando un voltaje a una fila conductora seleccionada 40 de la primera capa 32 y midiendo el voltaje detectado en una columna conductora seleccionada 44 de tercera capa 36, o viceversa. El voltaje medido variará con la presión ejercida sobre la alfombra de detección 20 en el lugar donde se cruzan la fila conductora seleccionada 40 y la columna conductora seleccionada 44. Esta zona de intersección se denomina en esta invención sensor de presión individual. La presión en cada uno de estos sensores se detecta aplicando un voltaje a cada una de las tiras conductoras en una de las primera y tercera capas 32 y 36 y, a continuación, midiendo el voltaje detectado en cada una de las tiras conductoras en la otra de la primera y la tercera capas 32 y 36. Tales mediciones se pueden repetir varias veces por segundo para detectar cambios de presión en tiempo sustancialmente real. Tales mediciones resultan en una determinación de la presión experimentada en cada sensor dentro de la alfombra de detección 20. Al cambiar el número de filas 40 y columnas 44, se puede aumentar o disminuir la resolución de la alfombra de detección 20, es decir, se puede aumentar o disminuir el número de ubicaciones donde se mide la presión individualmente.
Como se muestra en la realización de la figura 3, un cable u otro conductor eléctrico 50 está acoplado eléctricamente a cada una de las tiras conductoras en cada una de las primera y tercera capas de la alfombra de detección 20. Cada cable 50 se conecta además a una de las dos placas de circuito de pre-procesamiento 52. Cada placa de circuito de pre-procesamiento puede, a su vez, estar conectada a un módulo de control electrónico 54 que está integrado en la alfombra de detección 20. Es decir, el módulo de control electrónico 54 puede estar envuelto dentro de las cubiertas superior e inferior 30 y 38 de modo que el módulo 54 no sea visible para un usuario de la alfombra 20. Además, ambas placas de circuito 52 y 54 pueden tener cada una menos de media pulgada de espesor (tal como, por ejemplo, 2 milímetros) y cada una puede ocupar menos de una pulgada cuadrada de superficie. Tales dimensiones ayudan a asegurar que un paciente probablemente no podrá sentir estas placas de circuito dentro de la alfombra 20 y, por lo tanto, no se sentirá incómodo con ellas. Esto es especialmente cierto si las placas de circuito 52 y el módulo de control 54 se colocan a lo largo de los bordes de la alfombra de detección 30. El módulo de control 54 puede colocarse en una esquina en un extremo del pie de la alfombra de detección 20 con el fin de reducir la probabilidad de que un paciente lo sienta.
Las placas de circuito 52 y el módulo de control 54 están diseñados para realizar todo el trabajo eléctrico necesario para determinar las presiones que se ejercen en cada una de las ubicaciones del sensor de presión de la alfombra 20. El módulo de control 54 está acoplado eléctricamente a un cable 56, tal como un cable de bus serie universal (USB) estándar, que puede acoplarse a un ordenador o a cualquier otro dispositivo habilitado para USB. Al realizar todo, o sustancialmente todo, el procesamiento necesario para determinar las presiones que se detectan en todas las ubicaciones de los sensores de la alfombra 20, el módulo de control electrónico 54 no necesita preocuparse por transmitir a lo largo del cable 56 las señales eléctricas sin procesar utilizadas para detectar y determinar presión. Esto evita que cualquier dispositivo electrónico con el que se esté comunicando el módulo 54 de la carga computacional procese datos de sensor sin procesar. Por tanto, el dispositivo electrónico puede utilizar sus recursos de cálculo para otros fines. El módulo de control 54 puede incluir uno o más microprocesadores, microcontroladores, matrices de puertas programables en campo, sistemas en un chip, memoria volátil o no volátil, circuitos discretos y/u otro hardware, software o firmware que esté configurado y/o programado para llevar a cabo las funciones descritas en esta invención, como sabrá un experto en la técnica.
En algunas realizaciones, el módulo de control electrónico 54 está en comunicación eléctrica con el controlador del colchón 26. En tales casos, puede ser deseable que al menos uno de estos dispositivos sepa cómo los sensores de la alfombra 20 se alinean físicamente con las zonas de presión del colchón 22. Es decir, en algunas realizaciones, la alfombra 20 puede incluir más de 2000 sensores de presión individuales, mientras que el colchón 22 puede incluir un número mucho menor de zonas de presión controlables individualmente. Con el fin de utilizar las lecturas de presión de la alfombra 20 para controlar el inflado de vejigas o celdas 28 dentro de una zona de presión dada, es deseable saber qué sensores están colocados encima de cada zona de presión individual. Por lo tanto, en al menos algunas realizaciones, el módulo de control electrónico 54 está configurado para enviar información que describe la ubicación de cada uno de sus sensores de una manera que el controlador de colchón 26 pueda usar para correlacionar estas posiciones con las posiciones de sus zonas de presión. Tales modales pueden variar.
En una realización, se emiten las dimensiones de la alfombra 20, así como el número total de sensores para la alfombra 20. Además, también se emite información que identifica al menos una ubicación de referencia, como, por ejemplo, qué sensor corresponde al extremo de la cabecera, la esquina izquierda o alguna otra ubicación específica. Independientemente de la ubicación de referencia específica, se emite suficiente información para que el controlador del colchón 26 pueda correlacionar la salida de la alfombra del sensor 20 con las zonas inflables del colchón 22. Es decir, el controlador del colchón 26 puede determinar, por ejemplo, qué sensores de presión de la alfombra 20 están colocados por encima de, digamos, una zona del asiento izquierdo del paciente o alguna otra zona. El número, tamaño y posición de las zonas del colchón 22, cada una de las cuales se puede controlar de forma independiente con fines de inflado y desinflado, puede variar de un colchón 22 a otro. Esto también es cierto para otra realización en la que el colchón 22 se reemplaza por algún otro cojín, tal como un cojín para silla de ruedas, que puede tener múltiples zonas de aire controlables independientemente.
En otras realizaciones más, las funciones del módulo de control 54 y el controlador de colchón 26 se combinan juntas en un solo controlador. En algunas de tales realizaciones, la alfombra de detección 20 está integrada en el colchón 22 de modo que ya no se puede separar del mismo. Se puede usar un solo controlador, tal como el módulo de control 54, para controlar el inflado y desinflado de la vejiga o celda en aquellas realizaciones en las que se usa una alfombra de detección 20 con un objeto que no sea un colchón, tal como un cojín u otra estructura de soporte que tenga vejigas inflables o celdas.
Cuando el módulo de control 54 emite información que indica que un sensor específico está detectando una presión que es indeseablemente alta, el controlador del colchón 26 podrá determinar a qué zona de aire corresponde y ajustar la presión en esa zona en consecuencia. La manera en que la alfombra 20 emite información sobre las ubicaciones de sus sensores puede estandarizarse de modo que los colchones que tienen diferentes números y/o formas de zonas pueden hacer que sus controladores de colchón determinen automáticamente la correlación de los sensores de presión con las zonas de presión. De manera similar, emitiendo información de ubicación, diferentes alfombras 20 que tienen diferentes números y/o posiciones de sensores pueden "hablar" con diferentes controladores de colchón y la correlación entre las ubicaciones de los sensores y las zonas de presión puede establecerse automáticamente.
Expertos en la técnica también entenderán que el controlador del colchón 26 puede enviar información al módulo de control 54 para establecer la correlación entre las zonas de presión y las ubicaciones de los sensores. Además, tanto el controlador de colchón 26 como el módulo de control 54 pueden enviar información a un tercer dispositivo informático, tal como uno en el aparato de soporte del paciente, que correlaciona a continuación las posiciones del sensor con las posiciones de cada una de las zonas de aire controlables individualmente.
En al menos una realización, la alfombra de detección 20 puede configurarse para detectar presiones que oscilan generalmente entre aproximadamente 20 y 60 milímetros de mercurio. Por supuesto, se entenderá que pueden usarse otros intervalos de presión detectables. En al menos una realización, el tamaño de la alfombra de detección 20 puede ser de hasta cuatro pies de ancho o más, y de hasta seis pies de largo o más. Además, la alfombra de detección 20 puede incorporarse en una funda de colchón, o puede estar independiente de cualquier funda del colchón 22. En algunas realizaciones, la alfombra de detección 20 puede colocarse debajo del colchón 22, o puede integrarse en el colchón 22.
En algunas realizaciones, la primera, segunda y tercera capas 32, 34 y 36 son todas permeables al aire de modo que la humedad que pudiera acumularse dentro de estas capas se pueda evaporar. Cuando se desee tal transpirabilidad de la alfombra de detección 20, al menos una de las cubiertas superior o inferior 30 o 38 puede estar hecha también de un material que sea permeable al aire para permitir la transpirabilidad general de la alfombra 20.
En algunas realizaciones, la alfombra 20 puede incluir, además o en lugar del cable 56, un mini PC u otro ordenador compacto a escala reducida que pueda funcionar como un servidor web para mostrar las medidas de los sensores de la alfombra de detección 20. Es decir, en lugar de tener que conectar un dispositivo de visualización, tal como un ordenador, una pantalla LCD u otra estructura con una pantalla, al cable 56, se puede utilizar cualquier dispositivo electrónico que tenga un navegador web y una conexión a Internet para ver de forma inalámbrica los datos generados por la alfombra de detección 20. Estos mini PC están disponibles comercialmente y generalmente incluyen uno o más microcontroladores o sistemas en un chip, pero no incluyen una pantalla, teclado, ratón o, en algunos casos, un disco duro. A menudo se utiliza como memoria una tarjeta de memoria Compact Flash, Secure Digital (SD) u otro dispositivo de memoria flash extraíble. Uno de esos mini PC es el ordenador de placa única Raspberry Pi que está disponible comercialmente en la Raspberry Pi Foundation en el Reino Unido. Otros mini PC incluyen el Mac Mini, disponible en Apple Inc. de Cupertino, California; y cualquiera de los diversos Mini PC con Android disponibles de diferentes fabricantes. En algunas realizaciones, cuando se incluye el mini PC, el mini PC reemplaza el módulo de control 54 (y las placas de circuito de pre-procesamiento 52 en algunas realizaciones) de manera que las funciones llevadas a cabo por esos componentes las realiza el mini PC. De esta manera, tanto el procesamiento de las señales del sensor como la comunicación de los resultados procesados a dispositivos externos es supervisado por una única unidad de cálculo.
Independientemente del mini PC específico utilizado con la alfombra 20, está programado para actuar, en una realización, como un servidor web que muestra las lecturas de los sensores de la alfombra 20 en un dispositivo electrónico con navegador web. Esta pantalla puede ser una pantalla codificada por colores en la que los sensores que tienen una lectura por encima de un umbral de presión se codifican con un color determinado, tal como el rojo, mientras que los que tienen lecturas de presión por debajo del umbral superior tienen un código de colores diferente. El número de colores y umbrales diferentes se puede variar según se desee. Al programar el mini PC para que actúe como un servidor web, cualquier personal, tal como un cuidador, puede acceder a los datos de la alfombra de detección 20 siempre que tenga acceso a un dispositivo electrónico con un navegador web y una conexión a Internet, o al menos una conexión de red de área local. Así, por ejemplo, un cuidador que lleva una tableta iPad, una tableta Galaxy o cualquier teléfono inteligente puede acceder a las lecturas de la alfombra de detección 20 de forma inalámbrica utilizando su navegador web para navegar a la dirección IP correspondiente al mini PC. En algunos casos, el mini PC se puede configurar para usar sus capacidades de Wi-Fi para conectarse a la red de atención médica local (cuando se usa en un entorno de atención médica). Cualquier dispositivo que tenga acceso a la red de atención médica local puede acceder a la información de la alfombra de detección 20, tanto si ese dispositivo es un ordenador de sobremesa que tiene acceso por cable a la red como si el dispositivo es un dispositivo portátil que pueda llevar el personal autorizado. En otras realizaciones, el mini PC puede comunicarse de forma inalámbrica directamente con el dispositivo electrónico portátil (por ejemplo, tableta, teléfono inteligente, etc.), utilizando Wi-Fi u otra tecnología inalámbrica. En otras realizaciones más, la conexión entre el mini PC y el dispositivo electrónico portátil se puede realizar a través de Internet.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    I. Una alfombra de detección (20) que comprende:
    a. una primera capa (32) de tela que tiene filas de tiras eléctricamente conductoras (40) separadas por espaciadores no conductores (42), estando dicha primera capa de tela (32) hecha de al menos dos tipos diferentes de material asegurados juntos de extremo a extremo en el que un primer tipo de dicho material se coloca en dichos espaciadores no conductores (42) y un segundo tipo de dicho material se coloca en dichas tiras conductoras, siendo dicho primer tipo de dicho material repelente a las partículas conductoras;
    b. una segunda capa (34) de tela que incluye material de detección de presión; y
    c. una tercera capa (36) de tela que tiene columnas de tiras eléctricamente conductoras (40) separadas por espaciadores no conductores (42), en el que dicha segunda capa (34) de tela está colocada entre dicha primera (32) y tercera (36) capas de tela .
  2. 2. La alfombra (20) de la reivindicación 1, en la que dichos dos tipos diferentes de material de dicha primera capa (32) están entramados juntos.
  3. 3. La alfombra (20) de la reivindicación 1, en la que dichos dos tipos diferentes de material de dicha primera capa (32) están tejidos juntos.
  4. 4. La alfombra (20) de la reivindicación 1, en la que dicho segundo tipo de dicho material está hecho de un material al que se adherirán partículas conductoras.
  5. 5. La alfombra (20) de la reivindicación 4, en la que dicha tercera capa (36) de tela está hecha de dicho primer tipo de dicho material y dicho segundo tipo de dicho material.
  6. 6. La alfombra (20) de la reivindicación 5, en la que dicho primer tipo de dicho material de dichas primera (32) y tercera (36) capas no es conductor; y dicho segundo tipo de dicho material de dichas primera y tercera (36) capas se ha adherido a las mismas partículas conductoras.
  7. 7. La alfombra (20) de la reivindicación 1, en la que el material de detección de presión de la segunda capa (34) es material piezo-resistivo.
  8. 8. La alfombra (20) de la reivindicación 1, que incluye además una cubierta superior elásticamente estirable y una cubierta inferior elásticamente estirable (38), estando dicha cubierta superior y dicha cubierta inferior selladas juntas en su periferia, y estando dicha primera, segunda y tercera (36) capas de tela envueltas por dichas cubiertas superior e inferior.
  9. 9. La alfombra (20) de la reivindicación 8, en la que dichas cubiertas superior e inferior se pueden estirar elásticamente en direcciones mutuamente ortogonales en al menos un diez por ciento de su longitud en cada una de dichas direcciones mutuamente ortogonales.
  10. 10. La alfombra (20) de la reivindicación 1 que incluye además un módulo de control electrónico (54), incluyendo dicho módulo de control electrónico un circuito para determinar una cantidad de presión ejercida en una pluralidad de ubicaciones sobre dicha alfombra (20) en base a cambios inducidos por la presión en resistencia eléctrica en dicha segunda capa (34) de tela.
  11. I I . La alfombra (20) de la reivindicación 10, en la que dicho módulo de control electrónico (54) está configurado para actuar como un servidor web accesible de forma inalámbrica, de modo que un dispositivo electrónico que tiene software de navegador web pueda acceder de forma inalámbrica a los datos de presión de dicha alfombra (20) y mostrar los datos de presión en el dispositivo electrónico.
  12. 12. La alfombra (20) de la reivindicación 11, en la que dicho módulo de control electrónico (54) está configurado con una dirección IP que identifica de manera única dicho módulo de control electrónico en una red de atención médica.
  13. 13. La alfombra (20) de la reivindicación 10 que incluye además un cable (56) de bus serie universal (USB) que se extiende desde dicho módulo de control electrónico (54) fuera de una apertura definida entre una cubierta superior e inferior, incluyendo dicho cable USB un conector para conectar a una estructura electrónica externa.
  14. 14. La alfombra (20) de la reivindicación 1, en la que dicho primer tipo de dicho material es poliéster y dicho segundo tipo de dicho material incluye nailon.
  15. 15. Un procedimiento para fabricar una alfombra de detección de presión (20) que comprende:
    a. proporcionar una primera capa (32) de tela que tiene filas (42) de un primer tipo de material asegurado junto con filas (40) de un segundo tipo de material;
    b. proporcionar una segunda capa (34) de tela que tiene una característica eléctrica que cambia en respuesta a las fuerzas normales aplicadas a la misma;
    c. proporcionar una tercera capa (36) de tela que tiene columnas (46) del primer tipo de material aseguradas junto con columnas (44) del segundo tipo de material;
    d. bañar dicha primera (32) y tercera (36) capas de tela en una solución líquida que incluye partículas eléctricamente conductoras, adhiriéndose dichas partículas eléctricamente conductoras a dicho segundo tipo de material pero no a dicho primer tipo de material;
    e. colocar dicha segunda capa (34) de tela entre, y en contacto con, dichas primera (32) y tercera (36) capas de tela; y
    f. acoplar eléctricamente dichas filas (40) y columnas (44) de dicho segundo tipo de material a un controlador (26).
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