SE528725C2 - Sensor och anordning för sänglarm - Google Patents

Description

25 30 sângvakter med en trycksensor som är avsedd att placeras i sängen hos vàrdtagaren. Med en låda är larmet kopplat till en enhet på avstånd därifrån och som bland annat innehåller nöd- vändig elektronik för att bland annat kunna ställa in önskad fördröjningstid för larmet. Det har emellertid visat sig att de ovan sagda typerna av sängvakter inte är så ändamålsenliga ef- tersom sensorn till larmen måste placeras ovanpå sångens mad- rass och att vàrdtagaren då känner av att det finnes något främmande och obekvämt i sängen. Samtidigt måste personalen placera sensorn i sängen pà exakt rätt plats vid varje bädd- tillfälle och alla de förekommande sladdarna som leder från sensorerna till förekommande elektronikbox och vidare till le- digt strömuttag och slutligen till befintligt larmsystem, upp- levs av personalen som besvärande och trassligt. Vidare är sig- nalbehandlingen på kända larm sådan att det även vid inställ- ning av kortaste fördröjningstiden kan gà upp till 10-12 sekun- der innan larmet aktiveras och signal när fram till vàrdaren.

Detta medför en stor risk för patienten att skada sig på grund av fallolyckor.

Genom US 2001/0024712 A1 har emellertid framkommit sängvakter av liknande ovan angivet slag men som är anordnade att placeras under madrassen, varvid. olägenheterna för vårdtagare och personal nu undvikes. Emellertid är dessa sensorer ursprungligen avsedda för andra ändamål än de ovan an- givna. Lämpligheten att nyttja dem i detta sammanhang kan såle- des diskuteras och även denna typ av sensorer är trådbundna och försedda med flera sladdar som kan trassla sig.

Ovannämnda ”sångvakter” finnes även i utförande som sà kallad ”sittvakt”. De skiljer sig därvid dock i utfö- rande fràn sängvakten och det kan därför avses vara tal om tvà olika produkter med skilda funktioner.

Det finnes även trampmattor för att åstadkomma omedelbart larm när vårdtagaren lämnar sången och detta innebär 10 15 20 25 30 att tre olika produkter saluföres för att lösa var sin situa- tion i stället för att en och samma produkt skall kunna lösa samtliga situationer samtidigt.

Vidare är förut känt med en typ av sängvakt av- sedd för placering under madrassen. Den finnes i utförande med trådlös signalöverföring men har dock begränsad användning i och med att den är anordnad att enbart fungera i kombination med tillverkarens egna mottagare. Samtidigt är elektroniken svåråtkomlig och programmeringen är besvärlig. Sensorn väger ca 1,5 kg och är således tung, stor och klumpig.

Andra varianter av sângvakter eller larm finnes där sensorn placeras utanför sängen. Dessa sensorer kan vara av olika typer av trampmatta eller rörelsedetektorer som är anord- nade att placeras pà golvet framför vàrdtagarens säng. Emeller- tid är dessa kända sängvakter ej så ändamålsenliga eftersom de måste vara exakt placerade för att kunna fungera. Genom vårdta- garens och även genon1 personalens påverkan 'vid städning och bâddning kan de lätt komma ur önskat läge och således sluta att fungera effektivt och säkert. Sagda typ av sängvakter kan ej heller förses med önskad fördröjning.

En känd variant av larm är baserad pà optik.

Den är emellertid ganska dyr och är mycket komplicerad att pro- grammera, vilket ej är så lämpligt i en stressad vàrd- och om- sorgsmiljö.

US 5844488 A avser en sängvakt som har både en direkt alarmfunktion wæd bara nägra fä sekunders fördröjning och en funktion med en längre inställbar fördröjning för t.ex. toalettbesök etc. Sensorn till sagda kända sängvakt är även den avsedd att placeras ovanpå madrassen i sängen och med alla de därvid uppkomna olägenheter detta innebär för såväl vàrdtagare som personal/vårdare.

Slutligen är genom SE 511349 C2 och US 5159316 A förut kända kapacitiva trycksensorer. Det är dock föga troligt att dessa 10 15 20 25 30 \1 m. f z kända sensorer är lämpliga eller över huvud taget kan fungera som sensorer i ett sängvaktssystem.

Huvudändamàlet med den föreliggande uppfin- ningen är i första hand att åstadkomma en anordning vid ett larm som är avsett för sängar och liknande platser och som möj- liggör att lösa bland annat de ovan sagda problemen pà ett ef- fektivt och säkert sätt.

Sagda ändamål uppnås medelst en anordning en- ligt den föreliggande uppfinningen, som i huvudsak kännetecknas därav, att sensorn är anordnad att via radiokommunikation sam- verka med en pà avstånd frän sensorn belägen radiomottagare, att sensorn bildas av en enhet som är anordnad att mäta skill- naden av ett mediums kapacitans i hoptryckt resp i fritt läge, och att sagda sensor bildas av en komprimerbar plastkärna med en konduktiv gel applicerad pà åtminstone dess ena sida och som är täckt pà vardera sidan av var sin elektrod.

Uppfinningen beskrives i det följande såsom ett föredraget utföringsexempel, varvid hänvisas till de bifogade ritningarna, pà vilka Å Fig 1 visar anordningen applicerad i en säng, Fig 2 visar schematiskt ingående delar i lar- met , Fig 3 visar del av tryckkänslig kapacitiv sen- sor i perspektiv, och Fig 4 visar del av sensorn i sprängvy.

En anordning 1 vid ett larm 2 som är avsett för i första hand sängar 3 och liknande platser som t.ex. åldringar 4, dementa eller handikappade personer är anordnade att uppe- hälla sig pà och som bildas av en pà sängen 3 utbredd sensor 7 som är kopplad till en övervakningsenhet 6 och som är anordnad att åstadkomma larmning vid önskade tillfällen, innefattar en- ligt föreliggande uppfinning en sensor 7 och en radiosändaren- het 8. 528 725 Närmare bestämt är sensorn 7 anordnad att via radiokommunikation samverka med en på avstånd från sensorn 7 belägen radiomottagare 9 och att sensorn 7 bildas av en enhet som år anordnad att kunna mäta skillnaden av ett mediums kapa- citans i hoptryckt resp i fritt läge. Sagda sensor 7 bildas av en komprimerbar plastkärna 16 med en konduktiv gel 10, 11 applicerad på åtminstone dess ena sida 12, 13 och som år täckt på vardera sida av var sin elektrod 14, 15.

Uppfinningen utgöres av en sångvakt som består av en tryckkänslig kapacitiv sensor 7 och en extern elektronik enhet benämnd “rumsmodulen” 6. I sensorn finnes elektronik 20, med bland annat sändare 8 och batteri, inbyggda och som via en transciever är anordnad att kommunicera med rumsmodulen 6. Den är även anordnad att kontrollera så att kommunikation upprätthålles enligt principen “I'm here, I'm alive”.

Rumsmodulen 6 utgör gränssnitt till brukaren och uppvisar reglage för val av funktion och inställning av önskad fårdråjningstid, till- och frànslag samt återställning efter larm.

Enligt ett första utföringsexempel är endast ena sidan 12 av sensorn 7 täckt med en konduktiv gel 10 medan enligt ett andra utföringsexempel även den andra sidan 13 av sensorn 7 är täckt med konduktiv gel ll.

Trycksensorns funktion är baserad på mätning av skillnad av ett mediums kapacitans når det är i hoptryckt läge resp i fritt uttöjt läge och att man därigenonx åstadkommer detektering huruvida mediet år påfört en tyngd eller om det år obelastat.

Det sagda mediet utgöres av en plastkärna 16 som bildas av ett flexibelt, poröst plastmaterial med en porös yta, en skumplast och företrädesvis polyuretanskumplast. Sagda polyuretanskumplast uppvisar en tjocklek T som år mellan 4 och 12mm eller ännu mer 10 15 20 25 30 Trycksensorns funktion är baserad på mätning av skillnaden mellan ett mediums kapacitans när det år i hoptryckt läge resp ej är påverkat av någon belastning och därigenom de- tektera om mediet är påfört någon belastning eller ej. Eftersom mediet 16 är flexibelt och bildas av poröst plastmaterial med en porös yta, företrädesvis polyuretanskumplast kan belast- ningsfallen lätt detekteras.

Den konduktiva gelen 10, 11 är anordnad att vara penetrerad in i det porösa skummets massa. Företrädesvis användes polyuretanskum eftersom det materialet är billigt och finnes kommersiellt tillgängligt i en mängd olika kvaliteter för att passa till porositet, hårdhet och flexibilitet hos det sagda mediet 16. Det blir därigenom möjligt att anpassa mediet 16 efter olika applikationer med hänsyn till den tyngd som skall detekteras.

Elektroderna 14, 11 bildas 15 som täcker den ifrågava- rande gelen 10, av aluminiumfolie företrädesvis och/eller aluminiumpolyesterlaminat.

Den konduktiva gelen 10, 11 är antingen jonkon- duktiv eller elektronkonduktiv och bildas av en vidhäftande flexibel filnl sonx efter påförandet härdar till en. mekaniskt stabil gummiaktig massa.

Trycksensorn 7 är i princip en kondensator och polyuretanskummet fungerar sonx ett dielektrikum. Trycksensorn utmärker sig av att en konduktiv gel 10, 11 appliceras på t.ex. ovan- och undersidan 12, 13 av mediet 16 och som penetrerar in i skummets porösa yta. Motstående utåtvända yta hos sagda gel 10, ll stàr i kontakt med anslutande elektroder 14, 15 av flex- ibel koppar- eller aluminiumfolie, t.ex. koppar/polyester- laminat och/eller aluminium/polyesterlaminat som är applicerad ytterst på sensorn 7 och son1 väsentligen ökar elektrodernas aktiva yta, och därvid även ökar den mätbara skillnaden i kapacitans då mediet 16 står under tryckbelastning och avstån- 10 15 20 25 30 528 725 det mellan de två aktiva ytorna minskar. Genom appliceringen av den konduktiva gelen blir det wöjligt att med en sensor som uppvisar förhållandevis liten yta t.ex. 22 gånger 46 cm inklu- sive omslutande hölje, effektivt känna av trycket från en per- son 4 som lägger sig på en sängmadrass 5 och således även känna av när personen 4 ifråga reser sig från sängen 3. Anordningen 1 uppvisar elektronik som är anordnad att omvandla de uppmätta storheterna till en signal som transmitteras till ifrågavarande rumsmodul 8.

Sensorn 7 är innesluten i ett runtgàende hölje 21 med lufthàl 22 utmed dess kanter. botten 23, En styvare och hållbar som är anordnad att skydda sensorn att skadas av fjädrar eller andra hårda föremål som kan finnas i sångens stomme, kan vara anordnad på sensorns undersida. Exempelvis kan sagda botten bildas av en polyesterfolie. Sänglarmet 2 utmärker sig vidare genom att trycksensorn 7 i kombination med rumsmodu- len 9 utgör en nmltifunktionell larmenhet med tre olika funk- tioner som det i vanliga fall krävs tre olika larmmoduler för att kunna utföra.

Trycksensorn 7 kommer att ingå i ett koncept av pas- siva larmmoduler för vård av äldre och dementa. Den kan här med fördel ersätta befintliga sängvakter i det den kan placeras un- der madrassen utan att det behövs någon trådkoppling. Signalen går till en enhet, rumsmodulen, som innehåller nödvändig elekt- ronik och som kan placeras varhelst i rummet och kopplas till existerande larmsystem, eller med en inbyggd radioenhet vidare- transmittera larmningen till en bärbar enhet som personalen eller en anhörig/vàrdare har.

Trycksensorn kommer att ha tre funktioner; I. Då den placeras mitt under madrassens 5 övre hälft, fungera den som sängvakt med fördröjningstid, d v s det läggs in ett inställbart intervall från att en person 4 har lämnat sängen till det att larmet går. 10 15 20 25 30 5128 725 II. Dä den placeras under madrassen 5 längs sångens ena sida 17, fungera den med ”instant alarm". D v s att då personen 4 i sängen 3 flyttar sin tyngd mot sångens sida 17 för att gå ur sängen, går larmet direkt, innan personen 4 har hunnit lämna sången 3. Det blir därmed möjligt att effektivt hindra fallolyckor. Om det är osäkert från vilken sida personen lämnar sången, place- ras tvà sensorer under madrassen längs vardera säng- sida.

III. Sensorn kan även placeras under en sittdyna i en stol etc. och fungerar då som ”stolsvakt”.

Det finnes även andra applikationsmöjligheter för denna tryck- sensor.

Detaljerad beskrivning av kapacitiv trycksensor Den kapacitiva trycksensorn består av ett mjukt dielektrisk material som är placerat mellan tvà metallelektro- der. Systemet har en viss kapacitans som ändras pà grund av me- kanisk deformation av dielktrikummet som utgör sensorns kropp.

Således är ration, k= C5,H3 av kapacitansen före (Cß) och efter (Ch) deformationen, den parameter som informerar om systemet är páförd en tyngd.

Nedanstående exempel demonstrerar prestanda och effekt av olika typer av sensorer.

Typ A: Det dielektriska materialet ska vara ett flexibelt, poröst plastmaterial med en porös yta, företrädesvis Polyuretanskum.

Ett provexemplar av polyuretanskum (Recticel B50l20, genomsnittlig celldiameter = 800 pm, densitet = 120 och Specifik Yt'arGa, HF/m3 = 2900) i storleken 24 x 18 X 0,8 cm placeras mellan elektroder (aluminiumfolie) med arean S = 432 10 15 20 25 30 528 725 cmz, se Figur 5. Kapacitansen mätes mellan elektroderna 14 och 15 i tvâ fall: utan att tryck har applicerats (skummets tjock- lek är do = 0,8 cm) och under tryck (skummets tjocklek dä = 0,3 cm) . Polyuretanskummets ytor, som är vända mot elektroderna är täckta med lager av en konduktiv gel. Detta tillför systemet en unik egenskap genom att elektrodernas aktiva yta ökas väsent- ligt. Detta genom att gelén penetrerar in i det porösa skummets massa. En uppskattning av penetrationens djup gav A s 0,05 Cm- Med kännedom om elektrodernas, S, yta beräknades volymen av ge- inne i skummet till Vgel = A-S = 0,05-432 = 21,6 Cm3- Vidare kondensatorns aktiva yta att bli Q = q-Vgel = 29-21,6 = 525 cm (här är q = 29 cm2/cm3 lika med den specifika yta av skummet som i bruk) . har tagits Med alla nödvändiga parameter be- skrivna, beräknades kapacitansen Co och Cd till: Co = So Ef Q / (do *ZM nF, k = C21 / CO = = 0,129 nF, Cd = so sf Q/ (dd -2A) = 0,455 3.52 Följande resultat uppnäddes genom mätning: co = 0.125 nF , cd = 0.457 nF, k = cd / co = 3.66 Avvikelsen av de beräknade värdena från de uppmätta är 3,2 % för Co och 0,4 % för Cd_ Sensorns höga funktionalitet ligger i den noterbara variationen av kapacitansen enligt faktor k.

Typ B: polyuretanskummets Är som A, men enbart den ena sida av sida är täckt med den konduktiva gelen.

Detta innebär osäkerhet med att definiera kondensatorns aktiva yta (den ena sida har arean S = 432 cmz och den andra Q = 626 cmz). Beräkningar gjorde utgående från att den aktiva ytan mot- svarar Q gav: 10 15 20 25 30 Lfl hä 3 \J hå fï 10 ctfisoefo/(d,,-A)=o.121nF,cd=e°ßfQ/(d<1-A)=0.364 nF , k = Ch / Ch = 3.00 De uppmätta värdena gav: c°=o.o95nF , cd=o.31nF, k=cd/c°=3.26 Avvikelserna är höga i detta fall (27,3 % för Ck och 14,8 % för Ch) grundat på ovan nämnda osäkerheter. Emel- lertid har den uppmätta faktorn k dock fortfarande en hög mag- nitud, vilket reflekterar metodens höga funktionalitet.

Polyuretanskummets tjocklek kan variera och vara mellan 4 mm och 12 mm och även tjockare, den får dock inte vara tjockare än att en person som ligger i sängen ej känner av att det finns nàgot under madrassen. Den aktuella sängvaktssen- sorn kommer att ha en dimension pà exempelvis 180 X 420 x 8 mm.

Man kan placera flera sensorer i samma säng om en mycket lätt person, eller t.ex. ett barn, skall övervakas, om det finnes möjlighet för en person att stiga upp från sängen växelvis från båda sidorna.

Detaljerad beskrivning av Rumsmodulen Rumsmodulens 8 elektronik utmärker sig genom att den med mätning enbart av förändring av trycksensorns kapa- citans kan utföre de nämnda tre olika funktionerna.

I. Funktion med fördröjningstid: Rumsmodulens funktions- väljare är inställd pä denna funktion. Dä sensorn är placerad mitt under madrassens övre hälft och ingen finns i sängen, är rumsmodulens elektronik i läge ”neu- tral”.

När en person lägger sig i sängen, ökar tryck- sensorns kapacitans och rumsmodulens elektronik gär till läge "alert". När personen gär ut ur sängen, mins- 10 15 20 25 30 II.

III. 523 725 ll kar trycksensorns kapacitans och rumsmodulens elektro- nik gàr till läge ”alarm” och reläet aktiveras då den inställda fördröjningstiden har gått ut. On1 personen lägger sig igen i sängen innan fördröjningstiden har gått ut, återgår elektroniken till läge "alert".

Funktion ”instant alarm”: Rumsmodulens funktionsväljare är inställd på denna funktion. Då sensorn är placerad under madrassen längs sängens ena sida, eller längs dess bàda sidor, och ingen finns i sängen, är rumsmodu- lens elektronik i läge "neutral". När en person lägger sig i sängen, ökar trycksensorns kapacitans och rumsmo- dulens elektronik inställes i läge "alert". När perso- nen rör sig mot sångens ena sida för att stiga upp, ökar trycksensorns kapacitans ytterligare, över "alert" nivå, och reläet aktiveras.

Funktion ”stolsvakt": Rumsmodulens funktionsväljare är inställd pà denna funktion. Sensorn är placerad under en sittdyna i en stol och då ingen sitter i stolen, är rumsmodulens elektronik i läge "neutral". När en person sätter sig i stolen, ökar sensorns kapacitans och rums- modulens elektronik går till läge "alert". När personen reser sig från stolen minskar sensorns kapacitans och rumsmodulens elektronik inställes direkt i läge ”alarm” utan fördröjning och reläet aktiveras.

Rumsmodulens elektronik kan ta emot och be- handla signaler fràn flera olika sensorer.

Beskrivning av den konduktiva gelên Den konduktiva gelên kan vara antigen jonkonduktiv eller elektronkonduktiv. Den ska utgöra en tjock, 10 15 20 25 30 12 vidhäftande, flexibel film med en gummiaktig konsistens. Den ska påföras i ett skikt mellan PU-skummets yta och elektroden och då vara tillräckligt mjuk för att kunna penetrera den porösa ytan till ett djup av ca 1 mm. Den ska därefter hårda till en nækanisk stabil gummiaktig massa så att den i princip utgör en expansion av elektroden och pà så sätt ökar dess aktiva yta.

Gelën ska ha en resistivitet på mellan 10” och 10” Q2,företrädesvis mellan 10” och 10% Q? Gelén ska samtidigt bestå av material som inte skadar polyuretanskummet eller på något sätt förringar dess me- kaniska egenskaper, flexibilitet och hållbarhet.

Lämpliga material kan vara olika typer av polymerelektrolyter liknande de som nyttjas i litiumbatterier eller olika typer av ”Carbon Black” - polymerkompositer.

I ett fördragen utförande är gelên en ”Carbon Black” - polymerkomposit bestående av en kall härdande Poly (metyl metakrylat) av den typen som nyttjas som bencement eller som tandfyllning, och där från t ex Colacryl TS 1785 från Lucite, det nyttjas ”Carbon Black” av typen Ketjenblack 600 AxzoNobel som konduktiv fyllning.

Genonx att nyttja. propylenkarbonat sou: mjukgö- rare blir det möjligt att tillverka ett tvàfassystem, där kolet är dispergerat :i propylenkarbonaten och där PMMA'et fungerar som en svamp, som i princip har sugit upp den konduktiva PC/CB- blandningen. Det blir således möjligt att med en förhållandevis liten andel CB, ca 2,5 vikts % av den totala mängden komposit, uppnå en resistivitet på ca 104 Q2.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till de ovan beskrivna och på de bifogade ritningarna visade utförandena. Modifieringar är möjliga, särskilt när det gäller de olika delarnas beskaffenhet, eller genom användande av lik- 528 725 13 värdig teknik, utan att man fràngår skyddsomràdet för uppfin- ningen, såsom den definieras i patentkraven.

Claims (9)

5 10 15 20 25 30 Cfl RJ CO \J på U" Patentkrav

1. Anordning (l) vid larm (2) avsett för sängar (3) och liknande platser som t.ex. åldringar (4), dementa eller handikappade personer är anordnade att uppehålla sig på och som innefattar en på sängen (3) placerad sensor (7) kopplad till en övervakningsenhet (6) som är anordnad att åstadkomma larmning, (7). (5), radiokommunikation samverka med en på avstånd från sensorn (7) (9), mäta skillnaden av ett mediums kapacitans i hoptryckt resp i fritt att kännetecknad därav, att sensorn som är anordnad att placeras under sängens (3) madrass är anordnad att via belägen. radiomottagare att sensorn (7) är anordnad att läge, (16) sensor (7) innefattar en kpmprimerbar plastkärna av ett flexibelt, poröst plastmaterial med en porös yta, t.ex. skumplast, företrädesvis polyuretanskumplast, att att täcka plastkärnans båda sidor (12, 13) och anordnad att penetrera in i det porösa skummets massa och att den konduktiva gelen (10, ll) är täckt på vardera sidan av en elektrod (14, 15). en konduktiv gel (10, 11) är applicerad

2. Anordning kânnetecknad därav, att polyuretanskumplastens (16) tjocklek (T) är mellan 4 och 12 mm eller mer. enligt patentkrav 1,

3. - Anordning enligt något av ovan angivna patent- krav, kännetecknad därav, 15) bildas av att elektroderna (14, aluminiumfolie.

4. - Anordning enligt något av ovan angivna patent- kännetecknad därav, att den konduktiva gelen (10, ll) är antingen jonkonduktiv eller elektronkonduktiv och bildas av en krav, 10 15 20 25 30 528 725 15 vidhäftande flexibel film som efter påförandet härdar till en mekaniskt stabil gummiaktig massa och uppvisar en resistivitet på mellan lO'° och 10'7§22, företrädesvis mellan 10": och l0'3C22.

5. Anordning enligt patentkrav 4, kännetecknad därav, att den konduktiva gelen (10, ll) bildas av en polymer- elektrolyt, polymerkomposit såsom Carbon Black Polymetylmetak- rylat.

6. Trycksensor anordnad att avkänna trycket från personer (4) som befinner sig pà sagda trycksensor (7) och som i kombination med en elektrisk rumsmodul (8) för mottagning av information från sensorn bildar en larmenhet, kännetecknad därav, att sensorenheten inefattar en sändare för samverkan med rumsmodulen, samt ett batteri, att sensorn (7) är anordnad att via radiokommunikation samverka med en på avstånd från sensorn (7) belägen radiomottagare (9), att sensorn (7) är anordnad att mäta skillnaden av ett mediums kapacitans i hoptryckt respektive i fritt läge, att sensorn (7) innefattar en komprimerbar plastkärna (16) av ett flexibelt, poröst plastmaterial med en porös yta, t.ex. skumplast, företrädesvis polyuretanskumplast, att en konduktiv gel (10, ll) är applicerad att täcka plastkärnans båda sidor (12, 13) och anordnad att penetrera in i det porösa skummets massa och att den konduktiva gelen (10, 12) är täckt på vardera sidan av en elektrod (14, 15).

7. - Trycksensor enligt patentkrav 6, kännetecknad därav, att sensorns aktiva yta väsentligen ökas genom aPPlicering av den konduktiva galen känslighet för tryckförändringar ökar. varigenom sensorns 10 \J nä år! 16

8. Trycksensor enligt något av patentkraven 6-7, kânnetecknad därav, att den är anordnad att, genom den inbyggda elektroniken, förmå mäta tryckförändringar som uppstår beroende på var sensorn är placerad under en madrass, t.ex. i mitten, vid kanten eller i övre hälften, för att få information om en person är närvarande eller ej, samt om en person rör sig mot sängens kant för att lämna sängen.

9. Trycksensor enligt något av patentkraven 6-8, kännetecknad därav, att relativt sensorn genom sin ringa storlek kan anordnas att fungera även som stolsvakt, varigenom sensorn är anordnad att fungera med multifunktion.