CZ28847U1

CZ28847U1 - Senzorický systém pro elektronickou detekci tělních tekutin v pleně

Info

Publication number: CZ28847U1
Application number: CZ2015-31630U
Authority: CZ
Inventors: Lubomír Kubáč; František Josefík; Tomáš Peprníček; Dušan UHER; Tomáš Syrový; Lucie Syrová
Original assignee: Centrum organickĂ© chemie s.r.o.; Fatra A.S.; Univerzita Pardubice
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2015-11-16
Also published as: WO2017059831A1

Description

Technické řešení se týká oblasti detekce úniku tělních tekutin v pleně.

Dosavadní stav techniky

Elektronické sledování inkontinence a úniku jiných tělních tekutin má zvyšující se význam jakožto prvek ochrany lidského zdraví a zvyšování automatizace v dané oblasti péče o pacienty. Technické možnosti současných elektronických senzorických systémů lze s výhodou využít např. k signalizaci změny vlhkosti pleny, případně k detekci změny jiných parametrů prostřednictvím přenosu informace na dálku k ošetřujícím osobám. Informace o nasycenosti pleny je žádaná jak ze strany rodičů starajících se o malé děti, tak ze strany ošetřujícího personálu, který se stará o nepohyblivé pacienty, u kterých je často snížená schopnost vlastního úsudku o nutnosti výměny pleny, podobně jako u malých dětí. Včasná výměna pleny má významné zdravotní souvislosti, protože lze tímto způsobem předcházet řadě dermálních potíží pocházejících z dlouhodobého kontaktu postižené osoby s vlastními exkrementy.

Detekční systém může být založen na řadě principů. Patentový dokument US 3 675 654 popisuje změnu barevného odstínu v závislosti na detekci vlhkosti, kde senzorické potisky jsou umístěny na řadě míst pleny. Systém však vyžaduje osobní kontrolu a neumožňuje dálkový přenos informace o stavu pleny, což představuje nevýhody takto uspořádaného detekčního systému.

V patentovém spisu US 5 557 263 je přenos informace umožněn vložením odporového systému přímo do pleny. Princip detekce vlhkosti je založen na propojení vkládaných elektrod v důsledku kontaktu s tělními tekutinami, kdy dojde ke změně měřeného odporu a na základě toho i k vyslání signálu o změně. Systém je sice celý opakovaně použitelný, ale vlastní elektrodový systém je diskomfortní a složitý a z praktického hlediska omezeně použitelný. Patent US 6 774 800 a přihláška patentu US 2002/0145525 se zabývají napojením detekčního systému na komunikační RFID signál. Tyto dokumenty se zabývají možností využití propojení pleny přes detekční a komunikační systém pomocí radiového signálu. Vložený čip pak personifikuje nositele tohoto signálu, což umožňuje použít zařízení i do nemocničních zařízení nebo do zařízení, kde je věnována péče dlouhodobě nemocným a nepohyblivým pacientům.

Lidské exkrementy obsahují řadu plynů, které je možno využít pro indikaci inkontinence i výkalů. Dokument US 5 709 222 popisuje detekční systém založený na indikaci vybraných plynů, který je použit v kombinaci s dálkově identifikačním zařízením.

Vlhkost pocházející z inkontinence je možno detekovat změnou kapacity, jak je popsáno v dokumentech US 4 653 491 a US 5 903 222. Systémy pak nejsou propojeny s komunikačním RFID systémem, ale indikace je provázena zvukovou signalizací, což se jeví jako nevhodné především pro zdravotnická zařízení.

Na trhu již existuje řada komerčně dostupných zařízení, které vychází z výše popsaných systémů, které jsou dnes již propojitelné s aplikacemi v telefonech. Aplikace pak mohou indikovat četnost výměny pleny, stav zásob a s tím i nezbytnost nakoupení nové zásoby. Popisované systémy však ve všech případech vycházejí z použití elektrodového systému, který je nutno do pleny vkládat.

Nevýhody výše popsaných detekčních systému spočívají zejména v diskomfortu z důvodu nízké flexibility elektrodového systému, dochází ke snižování paropropustnosti pleny, což často má negativní vliv na pohodlí pacienta či uživatele. Další nevýhody představuje nedostatečná délka elektrodového systému, s čímž souvisí neschopnost indikace vlhkosti po celé ploše pleny.

V případě dostatečné délky elektrodového systému je jeho vyjmutí spojeno s hygienickým omezením z důvodu nebezpečí kontaktu s močí nebo exkrementy. Mezi další nevýhodu patří rychlé opotřebování elektrodového systému z důvodu častého používání.

Úkolem technického řešení je vytvoření senzorického systému pro elektronickou detekci inkontinence, který by odstraňoval výše uvedené nedostatky, jeho pořízení by bylo levné, a který by byl

-1 CZ 28847 U1 přímo součástí jednorázové pleny, kterou by bylo možné propojit s přenosným snímacím komunikačním elektronickým prvkem.

Podstata technického řešení

Vytčený úkol je vyřešen pomocí senzorického systému pro elektronickou detekci tělních tekutin v pleně podle tohoto technického řešení.

Senzorický systém pro elektronickou detekci zahrnuje elektrodový systém reagující na změnu vlhkosti změnou elektrického odporu a snímací a komunikační jednotku pro indikaci změny měřeného elektrického odporu.

Podstata technického řešení spočívá v tom, že elektrodový systém je tvořen dvěma interdigitálně uspořádanými elektrodami vytvořenými jako tisková vrstva uspořádaná na flexibilním nosném substrátu pleny pro jednorázové použití. Interdigitální elektrodový systém sestává ze dvou elektrod ve tvaru dvou, do sebe vsunutých hřebenů a je natištěný na nosný substrát pleny, s výhodou pleny pro jednorázové použití.

Ve výhodném provedení je nosný substrát paropropustná folie nebo její laminát s netkanou textilií nebo transparentní folie z polyethylentereftalátu, polypropylenu či polykarbonátu. Nosný substrát zajišťuje nepropustnost pleny proti prosáknutí tekutin, tudíž zajišťuje pohodlí nositeli. Povrch nosného substrátu je modifikován pro zvýšení adheze tiskové vrstvy, například plazmou.

Ve výhodném provedení je tisková vrstva vytvořena jako flexotisk, tampónový tisk, sítotisk, hlubotisk nebo ofsetový tisk. Tyto levné tiskové techniky umožňují potisk z role na roli, tzv. R2R tisk takovým způsobem, že je umožněna indikace inkontinence v celé ploše pleny. Pro potisk je možné využít běžné způsoby produkčního tisku.

V dalším výhodném provedení jsou elektrody vytvořeny z materiálu na bázi vodivých polymerů, uhlíkových kompozitů, stříbrných kompozitů nebo měděných kompozitů. Výhoda využití těchto materiálů spočívá zejména vjejich biologické odbouratelnosti a spalitelnosti, což představuje malou zátěž pro životní prostředí. Vodivé polymery jsou s výhodou využívány na bázi disperzí či roztoků polypyrrolu, polyanilinu, polyethylendioxothiofenu či polyacetylenu. Uhlíkové kompozity jsou s výhodou využívány na bázi grafitu, aktivního uhlíku, uhlíkových nanotrubiček, částic grafenu či nanografitových materiálů.

S ohledem na indukovatelnost systému je plošný odpor tištěných elektrod v rozmezí 10'² až 10⁷ Ohm/čtverec.

Snímací a komunikační jednotka je přenosná a je opatřena kontaktními prvky pro spojení s elektrodovým systémem. Elektrody systému jsou opatřeny kontaktními částmi, kde jsou elektrody rovnoběžné a kontaktní prvky jsou vytvořeny jako kontaktní tmy či klipsny, upravené pro propíchnutí kontaktních částí elektrodového systému. Kontaktní prvky jsou součástí celé snímací a komunikační jednotky, která vykazuje prvky personifikace a s výhodou je možno je použít opakovaně. Snímací a komunikační jednotka vysílá signál k vyhodnocovacímu zařízení.

Ve výhodném provedení je vyhodnocovací zařízení opatřeno komunikačním obvodem pro vedení informace o indikaci inkontinence do příslušného softwarového modulu centrálního informačního systému, kdy je přenesená informace zobrazena buď pomocí speciálního softwaru u ošetřujícího personálu ve zdravotnickém zařízení a je výhodné připojit až několik desítek uživatelů se specifickým ID, nebo do mobilní komunikační jednotky individuálního uživatele v domácím prostředí.

Senzorický systém je využitelný zejména pro elektronickou detekci tělních tekutin, a je určen jak pro dlouhodobě nepohyblivé pacienty vyžadující permanentní péči, tak i pro malé děti. Náklady vztahující se k pořízení senzorického systému pro elektronickou detekci inkontinence dle tohoto technického řešení jsou malé. Senzorický systém je přímo součástí jednorázové pleny, která je propoj itelná s přenosným snímacím komunikačním elektronickým prvkem, který následně přenese informaci do vyhodnocovacího zařízení, které vydá signál o nutnosti výměny pleny bez nutnosti neustálé kontroly nutnosti výměny pleny.

-2CZ 28847 U1

Objasnění výkresu

Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících vyobrazeních, kde:

obr. 1 znázorňuje schematické zobrazení senzorického systému pro elektronickou detekci inkontinence se snímací a komunikační jednotkou a vyhodnocovacím zařízením.

Příklad uskutečnění technického řešení

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění technického řešení jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení technického řešení na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním technického řešení, která jsou zde popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících nároků na ochranu.

Senzorický systém 1 pro elektronickou detekci inkontinence, zobrazený na obr. 1, zahrnuje interdigitální elektrodový systém 2 natištěný na nosný substrát 5, tedy na paropropustnou fólii.

V jiných příkladech provedení může být elektrodový systém 2 natištěn na laminát s netkanou textilií nebo transparentní folie z polyethylentereftalátu, polypropylenu či polykarbonátu. K potisku byl využit tampónový tisk s využitím uhlíkových struktur. Povrch paropropustné fólie byl ošetřen na zvýšení volné povrchové energie. Pomocí poloautomatického tampónového stroje byl za využití tiskové formulace obsahující uhlíkové nanostruktury natištěn elektrodový systém 2, který vykazoval plošný odpor v řádech 10² až 10³ Ohm/čtverec v závislosti na tiskových podmínkách. Bylo použito fotopolymemí klišé s hloubkou jamek 40 pm. V jiných příkladech provedení může být k potisku elektrodového systému 2 na nosný substrát 5 použit flexotisk s využitím stříbrných kompozitů, sítotisk s využitím polypyrrolu, hlubotisk s využitím PEDOT/PSS či ofsetový tisk s využitím uhlíkových struktur. Elektrodový systém 2 natištěný na paropropustnou fólii flexotiskem s využitím stříbrných kompozitů vykazoval plošný odpor v řádech 1 až 10 Ohm/čtverec.

Vodivé propojení interdigitálních elektrod 4 s přenosnou snímací a komunikační jednotkou 3 je zajištěno přes vodivé tmy, což představuje kontaktní prvky 7. K propojení dojde propíchnutím okrajových částí elektrod 4 vodivými tmy. Po úniku tekutiny do prostoru jednorázové pleny 6 dojde ke změně měřeného odporu mezi elektrodami 4, což je signál pro vyslání informace o propojení obvodu. K propojení je využito okrajových, kontaktních částí 8 elektrod 4, kde jsou elektrody 4 rovnoběžné a vodivých trnů, kterými je fólie propíchnuta v kontaktní části 8 elektrody 4.

V jiném příkladu provedení může být kontaktní prvek 7 určený k propíchnutí fólie v kontaktní části 8 elektrody 4 vyhotoven jako klipsna.

Snímací a komunikační jednotka 3, která je opatřena RFID modulem 10 pro vysílání na dané rádiové frekvenci, zajišťuje měření obvodu a vysílání RFID signálu do vyhodnocovacího zařízení

9. Signál vysílaný snímací a komunikační jednotkou 3 byl od vyhodnocovacího zařízení 9, vzdálen tři metry. V jiných příkladech provedení může být tato vzdálenost až dvacet metrů. Vyhodnocovací zařízení 9 je přes kabelové rozhraní připojeno k počítači, který je vybaven speciálním softwarem. V jiném příkladu provedení může být vyhodnocovací zařízení 9 k počítači připojeno přes wifi na následný middleware. Software umožňuje personifikaci dané snímací a komunikační jednotky 3 a nastavení kritického povrchového odporu, ze kterého je patrné, že interdigitální elektrodový systém 2 přišel do styku s tekutinami. V jiném příkladu provedení může být vyhodnocovací zařízení 9 jiný centrální informační systém 12, či mobilní komunikační jednotka 13, např. smartphone či tablet s příslušnou instalovanou aplikací.

Snímaný povrchový odpor v jednorázové pleně 6 je v suchém stavu vyšší než 1000 Ohm, po kontaktu s tělní tekutinou dochází k poklesu odporu na 340 Ohm, přičemž nastavený limit je 500 Ohm. Ke změně došlo ihned po kontaktu s tekutinou. Software poskytl okamžitou odezvu informaci, že vlhkost na fólii stoupla nad nastavenou mez.

-3CZ 28847 U1

Průmyslová využitelnost

Senzorický systém pro elektronickou detekci inkontinence v pleně dle tohoto řešení lze využít při výrobě jednorázových plen pro děti i pacienty dlouhodobě ležící, kde není nutné ho do pleny vkládat, ale je již zabudovaný v pleně. Toho lze využít pro detekci přítomnosti tělních tekutin, zejména moči, stolice nebo krve, v pleně bez nutnosti sundání pleny, pomocí počítače či jiného komunikačního prvku.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Senzorický systém (1) pro elektronickou detekci tělních tekutin v pleně, zahrnující elektrodový systém (2) reagující na změnu vlhkosti změnou elektrického odporu a snímací a komunikační jednotku (3) pro indikaci změny měřeného elektrického odporu, vyznačující se tím, že elektrodový systém (2) je tvořen dvěma interdigitálně uspořádanými elektrodami (4) vytvořenými jako tisková vrstva uspořádaná na flexibilním nosném substrátu (5) pleny (6) pro jednorázové použití.

2. Senzorický systém (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosný substrát (5) je paropropustná folie nebo její laminát s netkanou textilií nebo transparentní folie z polyethylentereftalátu, polypropylenu či polykarbonátu.

3. Senzorický systém (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že povrch nosného substrátu (5) je modifikován pro zvýšení adheze tiskové vrstvy.

4. Senzorický systém (1) podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že tisková vrstva je vytvořena jako flexotisk, tampónový tisk, sítotisk, hlubotisk nebo ofsetový tisk.

5. Senzorický systém (1) podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že elektrody (4) jsou vytvořeny z materiálu na bázi vodivých polymerů, uhlíkových kompozitů, stříbrných kompozitů nebo měděných kompozitů.

6. Senzorický systém (1) podle nároku 5, v y z n a č uj í c í se t í m, že vodivé polymery jsou na bázi disperzí či roztoků polypyrrolu, polyanilinu, polyethylendioxothiofenu či polyacetylenu.

7. Senzorický systém (1) podle nároku 5, vyznačující se tím, že uhlíkové kompozity jsou na bázi grafitu, aktivního uhlíku, uhlíkových nanotrubiček, částic grafenu či nanografitových materiálů.

8. Senzorický systém (1) podle nároku 5, vyznačující se tím, že odpor elektrod je v rozmezí 10'² až 10⁷Ohm/čtverec.

9. Senzorický systém (1) podle některého z nároků laž8, vyznačující se tím, že snímací a komunikační jednotka (3) je přenosná a je opatřena kontaktními prvky (7) pro spojení s elektrodovým systémem (2).

10. Senzorický systém (1) podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že elektrody (4) jsou opatřeny kontaktními částmi (8), kde jsou elektrody (4) rovnoběžné a kontaktní prvky (7) jsou vytvořeny jako kontaktní tmy či klipsny, upravené pro propíchnutí kontaktních částí (8) elektrodového systému (2).

11. Senzorický systém (1) podle některého z nároků 1 až 10, vy z n a č uj í c í se tím, že dále zahrnuje vyhodnocovací zařízení (9), přičemž snímací a komunikační jednotka (3) je opatřena RFID modulem (10) pro spojení s vyhodnocovacím zařízením (9) na zvolené rádiové frekvenci.

-4CZ 28847 U1

12. Senzorický systém (1) podle nároku 11, vyznačující se tím, že vyhodnocovací zařízení (9) je opatřeno komunikačním obvodem (11) pro vedení informace o indikaci inkontinence do příslušného softwarového modulu centrálního informačního systému (12) nebo do mobilní komunikační jednotky (13) individuálního uživatele.