DE102005048496A1

DE102005048496A1 - Messmatte

Info

Publication number: DE102005048496A1
Application number: DE102005048496A
Authority: DE
Inventors: Johannes Meyer; Dirk Baumann; Jörg Prof. Dr. Müller
Original assignee: INMEDITEC MEDIZINTECHNIK GmbH
Current assignee: INMEDITEC MEDIZINTECHNIK GmbH
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-12

Abstract

Um eine Messmatte (1) zum Messen einer Druckverteilung auf deren Oberfläche mit einer Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Drucksensoren (10) für die medizinische Diagnostik anzugeben, welche eine besonders genaue Druckmessung ermöglicht und mit welcher allgemein die Überwachung von Patienten besonders effizient und übersichtlich gestaltbar ist, wird vorgeschlagen, dass sie Sensoren (3, 4) zum Messen einer Temperatur und/oder einer Feuchte aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messmatte zum Messen einer Druckverteilung auf deren Oberfläche mit einer Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Drucksensoren.

Derartige Messmatten sind beispielsweise in der Schlafforschung zur Überwachung von Schlafdaten üblich. Dort steht im Mittelpunkt des Interesses die Bewegungsaktivität des zu untersuchenden Probanden. Nachteilig an der Verwendung der bekannten Messmatten im Bereich der Schlafforschung ist jedoch, dass in der Regel neben der flächenaufgelösten Druckmessung weitere Parameter erforderlich sind, um eine sinnvolle Auswertung der Daten zu gewährleisten. Aus diesem Grunde werden häufig zusätzliche Messsonden zur Bestimmung weiterer Patientenparameter am Probanden befestigt. Hierdurch ergibt sich besonders aus Sicht des Probanden der Nachteil, dass dieser in seiner Bewegungsfreiheit durch die angebrachten Sensoren behindert wird. Außerdem ist der gesamte Messaufbau durch die Verwendung der Druckmessmatte und die zusätzlichen Sensoren äußerst komplex und daher unübersichtlich.

Eine weitere verbreitete Anwendung der gattungsgemäßen Messmatten sind Bewegungsstudien von Säuglingen im Zusammenhang mit der Überwachung zur Vermeidung des plötzlichen Kindstodes. Die gattungsgemäßen Messmatten dienen hier zur Bestimmung des Druckverlaufs mit denen der Säugling auf der Matratze aufliegt. Ebenso wie im Falle der Anwendung im Bereich von Schlafstudien sind jedoch mit Nachteil insbesondere bei der Säuglingsüberwachung eine Vielzahl weiterer Parameter für die Überwachung von Interesse, welche die Messmatte nicht liefert. Aus diesem Grunde ist es bei der Säuglingsüberwachung üblich, weitere Überwachungssonden am Körper des Säuglings anzubringen. Dies hat wiederum den Nachteil, dass dies für den Säugling unangenehm sein kann. Ferner besteht die Gefahr, dass durch Bewegungen des Säuglings sich die Sensoren lösen. Schließlich ist der Gesamtmessaufbau komplex und unhandlich.

Weitere Anwendungen der bekannten Messmatten liegen z. B. in der orthopädischen Ganganalyse im Rahmen der orthopädischen Rehabilitation oder allgemein in der stationären und ambulanten Vitalparameterüberwachung von Patienten. In all diesen Anwendungsfällen ergibt sich zusätzlich zu der oben beschriebenen Notwendigkeit der Überwachung zusätzlicher Parameter ferner der Nachteil, dass die mit einer bekannten Messmatte erzielbaren Genauigkeiten bei der Druckmessung zu wünschen übrig lassen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine exakte Druckmessung beispielsweise eine Temperaturverschiebung der Sensorsignale zu berücksichtigen hätte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Messmatte der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine besonders genaue Druckmessung ermöglicht und mit welcher allgemein die Überwachung von Patienten besonders effizient und übersichtlich gestaltbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die gattungsgemäße Messmatte Sensoren zum Messen einer Temperatur und/oder einer Feuchte aufweist. Der Vorteil der Ausstattung der erfindungsgemäßen Messmatte mit Temperatur- und/oder Feuchtesensoren ist, dass anhand einer Messung der Temperatur und/oder der Feuchte in der Umgebung der Messmatte eine Kompensation der von den Drucksensoren gemessenen Druckwerte z. B. softwaretechnisch durchgeführt werden kann. Bei der Ermittlung der Druckwerte wird auf diese Weise erfindungsgemäß eine sehr hohe Genauigkeit erzielt, welche neue Anwendungen ermöglicht. Z. B. kann die Atembewegung des Probanden über den Drucksensoren gemessen werden.

In spezieller vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Multiplexer zur Bündelung der Messwerte vorgesehen. Die Vielzahl der ermittelten Messwerte von sowohl der Drucksensormatrix als auch der zusätzlich erfindungsgemäß erhobenen Temperatur- und/oder Feuchtewerte lässt sich vorteilhaft durch die Verwendung eines Multiplexers über eine einzige Signalleitung zu einer Auswerteeinheit führen.

Die erfindungsgemäße Messmatte wird noch verbessert, wenn eine Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Temperatursensoren vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Druckkompensation aufgrund veränderlicher Temperaturwerte nicht lediglich pauschal für alle Drucksensoren der Messmatte erfolgt, sondern vielmehr auch Temperaturgradienten im Bereich der Messmatte erfasst werden. Dies führt zu einer noch genaueren Auswertung des Drucks. Darüber hinaus wird bereits im Stand der Technik in den meisten Fällen zusätzlich zu der gattungsgemäßen Druckmessmatte durch Anbringung von separaten Temperatursensoren eine Temperaturmessung vorgenommen. Vorteil der erfindungsgemäßen Integration der Temperaturmessung in die gattungsgemäße Messmatte ist daher ein kompakterer Aufbau mit geringer Verkabelungsdichte. Außerdem ist die Bedienung der Messmatte besonders bequem für das Bedienpersonal, da eine zusätzliche Anbringung von Temperatursensoren am Patienten oder Probanden mit Vorteil entfällt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Feuchtesensoren vorgesehen. Hierdurch lässt sich mit Vorteil auch eine Variabilität oder ein Gradient der Feuchte an unterschiedlichen Orten der Messmatte messtechnisch erfassen.

Beispielsweise ist bei Antidekubitusauflagen häufig die Situation zu beobachten, dass an Orten erhöhten Auflagedrucks verstärkte Schweißbildung des Patienten bzw. Probanden auftritt. Eine räumlich differenzierte Anordnung von Sensoren zur Messung der lokalen Feuchte ist daher von großem Vorteil.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind Sensoren zum Messen eines Elektrokardiogramms (EKG) vorgesehen. Die Integration einer EKG-Messung in die erfindungsgemäße Messmatte dient vorteilhaft zur weiteren Verbesserung der Übersichtlichkeit der Messordnung am Patienten oder Probanden. So wird bei vielen Anwendungen, wie z. B. bei der Säuglingsüberwachung oder im Schlaflabor bzw. auch bei der stationären und ambulanten Vitalparameterüberwachung von Patienten, routinemäßig auch die Herzrate mittels einer EKG-Messung ermittelt. Die erfindungsgemäße Integration der EKG-Messung in die Messmatte bietet daher den Vorteil einer Verringerung der Komplexität des Messaufbaus und erleichtert somit den Einsatz der Messmatte erheblich.

Wenn darüber hinaus gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung eine Vielzahl von flächig verteilt angeordneten EKG-Sensoren vorgesehen ist, lassen sich EKG-Ableitungen an verschiedenen Körperregionen messen. Die Fehlerträchtigkeit der EKG-Messung wird auf diese Weise mit Vorteil durch redundante Messungen stark vermindert. Beispielsweise kann je nach Lage des Patienten auf der Messmatte nur ein Teil der EKG-Sonden mit dem Körper des Patienten oder Probanden in Verbindung stehen. Die erfindungsgemäße Anordnung mehrerer EKG-Sonden an verschiedenen Orten der Messmatte erhöht somit mit Vorteil die Wahrscheinlichkeit, dass zumindest ein Paar von EKG-Elektroden mit dem Körper des Patienten oder Probanden an geeigneten Stellen für die Abwartung des EKG-Signals in Verbindung steht.

Besonders vorteilhaft ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wenn die EKG-Sensoren eine Trockenelektrode aufweisen. Diese haben sich für die Integration in der Druckmessmatte gemäß der Erfindung als besonders günstig erwiesen, insbesondere für eine Langzeitmessung des EKG.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messmatte ist vorgesehen, dass die EKG-Sensoren jeweils mindestens eine Isolierschicht, eine Silberschicht sowie eine leitfähig geschlossene Polymerschaumschicht aufweisen. Der sandwichartige Aufbau der EKG-Sensoren gemäß der Erfindung ermöglicht insbesondere durch die Polymerschaumschicht eine optimale Verbindung zwischen der Elektrode und dem Körper des Patienten bzw. Probanden weitestgehend unabhängig davon, wie dieser auf der Messmatte liegt. Durch die Elastizität des Polymerschaums ist auch bei Bewegungen des Patienten oder Probanden auf der Messmatte stets sichergestellt, dass eine Verbindung zwischen Körper und Elektrode besteht.

Eine Variante der erfindungsgemäßen Messmatte sieht vor, dass die Messmatte eine Steuereinheit zur Steuerung der Messungen aufweist. Der Vorteil der Steuereinheit ist, dass die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Messmatte vorgenommenen Messungen bezüglich der Messparameter beeinflusst werden können und stets an die besonderen Bedingungen, welche gegeben sind durch den Patienten/Probanden, die Umgebungsparameter sowie der Anwendungsbereich der Messung, angepasst werden.

Besonders vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung, wenn die Steuereinheit zur separaten Steuerung der Abtastrate jeder Messung ausgebildet ist. Über die Steuerung lässt sich auf diese Weise beispielsweise einstellen, dass der Druck für eine dynamische Druckmessung beispielsweise mehrmals pro Sekunde gemessen und ausgelesen wird, wohingegen die Temperatur, welche in der Regel zeitlich erheblich weniger sprunghaft variiert, beispielsweise nur im Minutentakt ausgelesen wird.

Zur Erhöhung des Bedienkomforts ist nach einer Variante der Erfindung vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Messmatte eine Auswerteeinheit und/oder eine Anzeigeeinheit aufweist. Mit Hilfe der Auswerteeinheit lässt sich beispielsweise eine Kompensation der gemessenen Druckwerte aufgrund der gleichzeitig aufgenommenen Temperatur- und/oder Feuchtewerte ausführen. Die Anzeigeeinheit ermöglicht die graphische Visualisierung der aufgenommenen und ggf. ausgewerteten Messwerte. Besonders vorteilhaft kann die Anzeige der gewünschten Messwerte in Echtzeit erfolgen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messmatte ist vorgesehen, dass die Anzeigeeinheit zur vorzugsweise zeitaufgelösten graphischen Anzeige der Flächenverteilung einer gewünschten Messwertkombination ausgebildet ist. Beispielsweise durch Verwendung eines geeigneten Farbcodes oder einer dreidimensionalen Darstellung kann auf diese Weise die Matrix der Messwerte im zeitlichen Verlauf dargestellt werden. Dies ermöglicht dem Bedienpersonal, beispielsweise dem medizinischen Personal, eine schnelle Beurteilung der Situation aus medizinischer Sicht.

Um einen Einzelmesswert besonders genau zu verfolgen, ist gemäß einer Variante der Erfindung die Anzeigeeinheit zur Anzeige eines zeitlichen Verlaufs eines gewünschten Messwertes ausgebildet. Beispielsweise kann auf diese Weise mit Vorteil der zeitliche Verlauf des Druckes an einem vorgewählten Ort auf der Messmatte in einem Graphen dargestellt werden. Alternativ oder gleichzeitig kann auch beispielsweise der Temperaturwert an diesem Ort auf die gleiche Weise dargestellt werden.

Eine solche Darstellungsweise erleichtert z. B. mit Vorteil die Auswertung von gegenseitigen Beeinflussungen verschiedener von der erfindungsgemäßen Messmatte aufgenommener Messwerte.

Bei einer speziellen vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Messmatte ist der zeitliche Verlauf der Druckdifferenz zwischen zwei wählbaren Punkten auf der Oberfläche anzeigbar. In vielen Anwendungsfällen kommt es in erster Linie auf Druckgradienten und weniger auf absolute Druckwerte an. In diesen Fällen ist die Anzeige des zeitlichen Verlaufs der Druckdifferenz zwischen zwei geeignet gewählten Punkten auf der Oberfläche der Messmatte von großem Vorteil.

Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit des Messaufbaus am Patienten oder Probanden sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung Mittel zum drahtlosen Datenaustausch zwischen der Messmatte und der Auswerteeinheit und/oder der Anzeigeeinheit vor. Das bei der Aufnahme mehrerer verschiedener Messwerte am Körper eines Patienten oder Probanden nach dem Stand der Technik anzutreffende unübersichtliche Verkabelungsschema zwischen Messsonde und Auswerteeinheit und/oder Anzeigeeinheit wird durch die drahtlose Übertragung wirksam mit Vorteil vermieden.

Der drahtlose Datenaustausch gestaltet sich nach einer Variante der Erfindung besonders einfach, wenn die erfindungsgemäße Messmatte für den Datenaustausch einen Transponder aufweist. Wenn der Transponder an einem geeigneten Ort auf der Messmatte angebracht ist, kann die Auswerteeinheit und/oder die Anzeigeeinheit diesen beispielsweise zur Aufwendung der gewünschten Messwerte angeregt werden. Der Transponder kann dabei auch passiv, d. h. ohne eigene Energieversorgung, betrieben werden.

Zur Erhöhung des Patienten- oder Probandenkomforts ist eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messmatte als Kleidungsstück, insbesondere Hemd, ausgebildet. Insbesondere in Verbindung mit einer drahtlosen Kommunikation zwischen der Messmatte und einer Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit kann hiermit der Komfort des Patienten oder Probanden deutlich verbessert werden. Es ist auch denkbar, dass der Patient oder Proband mit der als Hemd ausgebildeten erfindungsgemäßen Messmatte innerhalb der Sendereichweite mobil ist. Dies eröffnet eine Reihe von Möglichkeiten, wie beispielsweise die Messung der Atmung anhand der Druckverteilungen, die Herzrate über die EKG-Sensoren, die Temperatur anhand der Temperatursensoren oder das Schwitzverhalten über die Feuchtesensoren am Patienten oder Probanden, ohne dass dieser örtlich an eine Matte gebunden wäre. Im Bereich der Säuglingsüberwachung, besonders zur Vorbeugung gegen den plötzlichen Kindstod, ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, wenn die Messmatte in einem Schlafsack für Kinder integriert ist bzw. wenn die Messmatte selber als Schlafsack ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich auch sicherstellen, dass die Messsonden möglichst nah am Körper des Patienten, Probanden oder Säuglings befindlich sind.

Eine besonders günstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messmatte erhält man, wenn jede Sensorzeile mittels einer lösbaren Steckverbindung vorzugsweise separat von den anderen Sensorzeilen mit der Steuereinheit und/oder Auswerteinheit verbindbar ist. Der Vorteil ist, dass beispielsweise einzelne Zeilen von der Messung ausgenommen werden können. Außerdem kann mit Vorteil die Messmatte beispielsweise aus hygienischen Gründen ausgetauscht werden, ohne dass gleichzeitig die elektrische Verbindung der Messleitungen mit den Datenverarbeitungseinrichtungen gelöst werden müssen. Dies kann von besonderem Vorteil sein, sofern verschiedene Patienten oder Probanden an einem Messaufbau unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Messmatte untersucht werden sollen.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1: schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messmatte mit Zubehör
2: Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Messmatte
3: weitere Detaildarstellung der Sensorverschaltung der erfindungsgemäßen Messmatte
4: schematische Darstellung einer gemäß der Erfindung als Hemd ausgebildeten Messmatte
5: schematische Darstellung des Aufbaus einer Elektrode zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Messmatte
6: schematische Darstellung der Funktionsweise der Elektrode aus 5
7: Darstellung eines bevorzugten Anzeigemodus der Anzeigeeinheit der erfindungsgemäßen Messmatte
8: Darstellung eines anderen bevorzugten Anzeigemodus der Anzeigeeinheit der erfindungsgemäßen Messmatte
Die 1 zeigt eine Messmatte 1. Die Messmatte 1 weist eine Drucksensormatrix 2 auf. Dabei entspricht jedem Punkt auf der Drucksensormatrix 2 innerhalb der Messmatte 1 einem Drucksensor. Die Messmatte 1 weist auf dessen Drucksensormatrix 2 ferner zusätzliche EKG-Elektroden 19 auf. Die EKG-Elektroden 19 sind über die Drucksensormatrix 2 auf der Messmatte 1 verteilt angeordnet. Am linken Rand der Messmatte 1 befindet sich eine Datenbündelungsleiste 5. Die Datenbündelungsleiste 5 ist mit einem Transponder 6 verbunden. Der Transponder 6 wird von einem Netzteil 7 mit Energie versorgt. Das Netzteil 7 versorgt ferner die Drucksensormatrix 2 und die weiteren Sensoren mit Energie. Der Transponder 6 kann auch als passiver Transponder ohne Energieversorgung ausgestaltet sein. Der Transponder 6 sendet über eine Funkstrecke 8 Messdaten der Drucksensormatrix 2, sowie der weiteren Sensoren an einen tragbaren Rechner 9. Der tragbare Rechner 9 kann ein handelsüblicher Rechner sein. Der Rechner 9 ist mit einem Bildschirm sowie mit einem Empfänger für die über die Funkstrecke 8 vom Transponder 6 ausgesendeten Messsignale ausgestattet. Statt der Funkstrecke 8 kann im Rahmen der Erfindung gleichermaßen beispielsweise eine Kabelverbindung zum Datenaustausch verwendet werden.
Die 2 zeigt eine Detaildarstellung der Drucksensormatrix 2 der Messmatte 1 aus 1. Zusätzlich zu den im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung zu 1 beschriebenen Elementen sind in der 2 einzelne, die Drucksensormatrix 2 bildende Drucksensoren 10 dargestellt. Ferner ist am Ausgang jeder Zeile 11 der Drucksensormatrix 2 jeweils ein Zeilenmultiplexer 12 geschaltet. Die Zeilenmultiplexer 12 sind über die Datenbündelungsleiste 5 mit einem Matrixmultiplexer 13 zusammengeschaltet. In der 2 sind die zusätzlichen EKG-Sensoren 19 nicht eingezeichnet.
3 zeigt schematisch ein Schaltschema von dessen geometrischer Anordnung der Drucksensormatrix 2 mit den zusätzlichen Temperatursensoren 3 bzw. Feuchtesensoren 4. Wie in der 3 zu erkennen, ist den Drucksensoren 10 jeweils eine Signalvorverarbeitungselektronik 14 nachgeschaltet. Einige Punkte der Drucksensormatrix 2 sind zusätzlich zu dem Drucksensor 10 mit einem Temperatursensor 3 bzw. einem Feuchtesensor 4 versehen. Sowohl das Signal jedes Temperatursensors 3 als auch das Signal jedes Feuchtesensors 4 läuft ebenfalls über die Signalvorverarbeitungselektronik 14. Die die Drucksensormatrix 2 bildende Leiterplatte 15, auf der sich die Drucksensoren 10, Feuchtesensoren 4 sowie Temperatursensoren 3 befinden, ist flexibel ausgestaltet. Die Ausgangssignale der Drucksensoren 10, Temperatursensoren 3 sowie Feuchtesensoren 4 sind über die Signalvorverarbeitungselektronik 14 mit dem jeweiligen Zeilenmultiplexer 12 verbunden.
Zu erkennen ist in der 3 insbesondere, dass an jedem Punkt der Sensormatrix 2 ein Drucksensor 10 angebracht ist und das zusätzlich in dem in 3 dargestellten Ausschnitt der Drucksensormatrix 2 verteilt insgesamt zwei Temperatursensoren 3 sowie zwei Feuchtesensoren 4 an Punkten der Drucksensormatrix 2 angebracht sind. In der Figur nicht dargestellt sind die an einigen Punkten der Drucksensormatrix 2 gemäß 1 angebrachten EKG-Elektroden 19. Diese sind im Prinzip analog zu Temperatursensoren 3 bzw. Feuchtesensoren 4 geschaltet.
Schließlich ist in der 3 zu erkennen, dass die Signale des Zeilenmultiplexers 12 einer jeden Zeile 11 über eine Steckverbindung 29a, 29b mit der Zeilensignalleitung 16 verbunden sind. Dabei ist jede Zeile 19 mit einem Stecker 29b versehen, welcher in einen in der jeweiligen Zeilensignalleitung 16 angebrachte Buchse 29a steckbar ist.
Zum Betrieb der Messmatte 1 wird die Messmatte 1 beispielsweise auf die Liegefläche eines Bettes in einem Schlaflabor oder auf die Liegefläche eines Kinderbettes zu Zwecken der Überwachung vor dem Hintergrund des plötzlichen Kindstodes gelegt. Anschließend legt sich ein Proband im Falle des Schlaflabors oder ein Säugling auf die Messmatte 1. Über das Netzteil 7 wird die Messmatte 1 mit Energie versorgt. Die gewünschten Messparameter werden über den tragbaren Rechner 9 über die Funkstrecke 8 an den Transponder 6 zu den Signalvorverarbeitungselektronik 14 über den Matrixmultiplexer 13 und die Zeilenmultiplexer 12 parametriert. Dabei werden über den Rechner 9 zweckmäßigerweise Werte über die Abtastrate oder die benötigte Signaldynamik und ähnliche Parameter eingestellt. Außerdem wird in dem Rechner 9 ein gewünschter Darstellungsmodus für die zu messenden Daten ausgewählt.
Zur Durchführung der Messung wird diese zunächst über den Rechner 9 und die Funkstrecke 8 mit einem entsprechenden Befehl an den Transponder 6 gestartet. Die Drucksensoren 10 wandeln nun den von dem Probanden oder dem Säugling auf den jeweiligen Drucksensor 10 der Drucksensormatrix 2 ausgeübten Druck in ein Messsignal um und senden dies an die Signalvorverarbeitungselektronik 14. In der Signalvorverarbeitungselektronik 14 erfolgen jeweils Vorverarbeitungsschritte, welche beispielsweise eine Kalibrierung oder Rauschunterdrückungsfilterung beinhalten können. Das von der Signalvorverarbeitungselektronik 14 vorverarbeitete Signal jedes Drucksensors 10 wird anschließend an den Zeilenmultiplexer 12 weitergeleitet. Jeder Zeilenmultiplexer 12 empfängt hierbei nacheinander Signale aller in der jeweiligen Zeile 11 vorhandenen Drucksensoren 10. Der Ausgang des Zeilenmultiplexers 12 wird in einer einzigen Zeilensignalleitung 16 an den Matrixmultiplexer 13 weitergeleitet.
Zusätzlich werden beide Messungen über die Temperatursensoren 3 sowie die Feuchtesensoren 4 Temperatur- bzw. Feuchtesignale in ein Messsignal umgewandelt. Dieses wird ebenfalls über die Signalvorverarbeitungselektronik 14 an jedem Punkt der Drucksensormatrix 2 geleitet und dort einer Vorverarbeitung unterzogen. Wiederum kann die Vorverarbeitung in der Signalvorverarbeitungselektronik 14 z. B. eine Rauschunterdrückung und/oder eine Kalibrierung umfassen. Das in der Signalvorverarbeitungselektronik 14 vorverarbeitete Signal der Temperatursensoren 3 bzw. Feuchtesensoren 4 wird analog zu den Signalen der Drucksensoren 10 an den Eingang des Zeilenmultiplexers 12 geleitet. Im Zeilenmultiplexer 12 wird das Signal zusammen mit den Signalen der einzelnen Drucksensoren 10 in der jeweiligen Zeile 11 in die gemeinsame Zeilensignalleitung 16 eingespeist. Die Zeilensignalleitung 16 einer jeden Zeile 11 werden anschließend im Matrixmultiplexer 13 zu einem einzigen Signalstrang vereint.
Das vereinte Signal am Ausgang des Matrixmultiplexers 13 wird nun mit Hilfe des Transponders 6 über die Funkstrecke 8 an den Rechner 9 gesendet. Im tragbaren Rechner 9 wird anschließend das von dem Multiplexern 12, 13 zusammengefasste Signal wieder in die Einzelsignale inklusive der Adressinformationen, also von welchem Drucksensor 10 bzw. Temperatursensor 3 bzw. Feuchtesensor 4 ein Messwert stammt, zerlegt.
Anschließend erfolgt über geeignete Auswerteverfahren im tragbaren Rechner 9 eine Kompensation der von den Drucksensoren 10 gesendeten Druckwerten mit den in deren Nähe gemessenen Werten der Temperatursensoren 3 bzw. Feuchtesensoren 4. Auf diese Weise erhält man ein besonders zuverlässiges Messergebnis für jeden Drucksensor 10 der Drucksensormatrix 2. Hierbei werden insbesondere lokale Variationen der Feuchte über die Feuchtesensoren 4 sowie der Temperatur über die Temperatursensoren 3 bei der Auswertung berücksichtigt.
In der 4 ist eine spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messmatte 1 als sogenanntes Sensorshirt 17 zu erkennen. Das Sensorshirt 17 entspricht funktionell der Messmatte 1 in den vorhergehenden Figuren. Das Sensorshirt 17 umfasst insbesondere wiederum eine Drucksensormatrix 2. Der Aufbau der Drucksensormatrix 2 des Sensorshirts 17 entspricht dem in den 1, 2 und 3 dargestellten Aufbau. Insbesondere sind ebenfalls zusätzlich zu den Drucksensoren 10 mehrere Temperatursensoren 3 sowie Feuchtesensoren 4 über die Drucksensormatrix 2 verteilt angeordnet. Das Sensorshirt 17 umfasst außerdem zwei Schulterträger 18. An einem der Schulterträger 18 ist der Transponder 6 angebracht und mit dem Transponder 6 wird wie in 1 veranschaulicht über eine Funkstrecke 8 Datenaustausch mit einem tragbaren Rechner 9 durchgeführt.
Zusätzlich zu den genannten Drucksensoren 10, Feuchtesensoren 4 sowie Temperatursensoren 3 umfasst das Sensorshirt 17 EKG-Elektroden 19. Diese sind analog zu den Temperatursensoren 3 bzw. Feuchtesensoren 4 an Punkten der Drucksensormatrix 2 angeordnet.
Wenn ein Proband oder beispielsweise ein Säugling oder ein Patient das Sensorshirt 17 trägt, stehen die EKG-Elektroden 19 zumindest zum Teil mit der Haut des Probanden respektive Säuglings respektive Patienten in leitender Verbindung. Sofern zumindest ein geeignetes Paar von EKG-Elektroden 19 in ausreichender leitender Verbindung mit dem Körper des Probanden steht, kann über dieses Paar eine EKG-genaue Messung der Herzrate durchgeführt werden. Wenn im besonders günstigen Fall mehrere Paare aus EKG-Elektroden 19 in leitender Verbindung mit dem Körper des Probanden stehen, können vergleichende Bestimmungen der EKG-genauen Herzrate durchgeführt werden bzw. es besteht Redundanz in der Messung. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der EKG-Messung mit dem erfindungsgemäßen Sensorshirt 17.
In der 5 ist eine Detaildarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der EKG-Elektrode 19 schematisch dargestellt. Wie in der Figur zu erkennen, umfasst die EKG-Elektrode 19 an der Außenseite eine Isolierschicht 20, welche mit dem Körper des Probanden in Verbindung gebracht wird. Auf der dem Körper abgewandten Seite der Isolierschicht 20 befindet sich eine Silberschicht 21, welche wiederum auf einer leitfähigen geschlossenen Polymerschaumschicht 22 angeordnet ist. Am Körper abgewendete Ende der Polymerschaumschicht 22 befindet sich eine Signalvorverarbeitungselektronik 14. Die Signalvorverarbeitungselektronik 14 sowie der dem Körper abgewandte Abschnitt der Polymerschaumschicht 22 befinden sich innerhalb einer Fassung 23a. Der beschriebene Aufbau ermöglicht eine kapazitive Langzeitmessung des EKG.
Die 6 veranschaulicht die Vorteile der in 5 dargestellten EKG-Elektrode 19 im Vergleich zu einer herkömmlich aufgebauten Elektrode. In Teil (a) der 6 ist zu erkennen, wie die Haut 23 durch die steife Metallelektrode 21a durch ein in der Haut 23 befindliches Haar 24 stark eingedrückt wird. Dies führt zu einer schlechten Kontaktierung der Haut 23 mit der steifen Metallelektrode 21a. Die in Figur (a) dargestellte Situation entspricht einer herkömmlichen EKG-Elektrode 19. Demgegenüber ist in der Abbildung (c) ebenfalls schematisch ein Hautabschnitt 23 mit einem Haar 24 dargestellt. Jedoch ist hier die moderne erfindungsgemäße EKG-Elektrode 19 mit dem in 5 dargestellten Mehrschichtaufbau verwendet. Wie zu erkennen, dient die zusätzlich vorhandene Polymerschaumschicht 22 zu einer gleichmäßigen Kontaktierung der Elektrode 19 mit der Haut 23. Die Polymerschaumschicht 22 schmiegt sich um das Haar 24 herum.
Teil (b) der 6 zeigt die Situation, falls die steife Metallelektrode 21a bei herkömmlichem Elektrodenaufbau nicht parallel zur Haut 23 ausgerichtet ist. In diesem Falle ist, wie zu erkennen, ebenfalls eine sehr schlechte Kontaktierung der steife Metallelektrode 21a mit der Haut 23 zu beklagen. Demgegenüber ist in Teil (d) der Figur zu erkennen, dass sich aufgrund der erfindungsgemäßen Polymerschaumschicht 22 in der EKG-Elektrode 19 eine gute Anschmiegung der Elektrode 19 an die Haut 23 ergibt, obwohl die Silberschicht 21 unflexibel ist und nicht parallel zur Haut 23 ausgerichtet ist.
Die 7 zeigt einen bevorzugten Anzeigemodus innerhalb des als Anzeige- und Auswertegerätes dienenden tragbaren Rechners 9. Dort ist die zweidimensionale Darstellung der Messwerte der Druckmessmatrix 2 gewählt. Die dargestellte Druckanzeigematrix 25 zeigt in Form einer durch Konturen angedeuteten Farbcodierung die Druckwerte an jedem Ort der Drucksensormatrix 2. Eine dynamische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Druckverteilung ist ebenfalls möglich. In diesem Falle werden gleich einem Film die entsprechend der gewählten Abtastrate für die Ermittlung der Druckmesswerte gehörigen Momentanwerte der Druckverteilung in zeitlicher Folge miteinander abgespielt.
Die 8 zeigt einen anderen bevorzugten möglichen Darstellungsmodus innerhalb des als Anzeigegerätes dienenden tragbaren Rechners 9. In dem Zeitgraph 26 ist der Verlauf des durch einen Drucksensor 10 im Bereich des Thorax des Probanden gemessenen Druckwertes über der Zeit dargestellt. Die horizontale Achse 27 entspricht dabei der Zeitachse, wohingegen die vertikale Achse 28 der Druckachse entspricht.
Dieser Darstellungsmodus eignet sich besonders gut zur Verfolgung des zeitlichen Verlaufs eines einzelnen ausgewählten Messpunktes. Anstelle der Darstellung des Drucks des Thorax, welcher hier beispielhaft dargestellt wurde, kann ebenfalls beispielsweise die Druckdifferenz zwischen zwei beliebigen Drucksensoren 10 dargestellt werden.
Gleichermaßen kann aber auch der Verlauf beispielsweise der Temperatur, wie er von einem Temperatursensor 3 gemessen wurde, oder der Feuchte, wie sie von einem Feuchtesensor 4 gemessen wurde, dargestellt werden.
In dem Graphen der 8 ist aufgrund der Darstellung des Druckes ohne weiteres zu erkennen, dass sich aufgrund der großen Empfindlichkeit des Drucksensors 10 der Druck so genau messen lässt, dass selbst die Atembewegung des Probanden als periodische Schwingung auftaucht. Die erfindungsgemäße Messmatte 1 eignet sich daher insbesondere auch zur Überwachung der Atmung des Probanden oder Patienten.
Mit den vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messmatte wurde somit eine Messmatte zum Messen einer Druckverteilung auf deren Oberfläche mit einer Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Drucksensoren 10 vorgeschlagen, mit welcher eine besonders genaue Druckmessung möglich ist, und mit welcher insgesamt die Überwachung von Patienten oder Probanden besonders effizient und übersichtlich gestaltbar ist.
Mögliche Anwendungen der erfindungsgemäßen Messmatte sind die Ausgestaltung der Messmatte als Messschlafsack für Kinder, die Verwendung als Messmatte für Untersuchungen im Schlaflabor, die intra- und postoperative Überwachung von Patienten, Mikroklimamessungen oder die Druckanalytik beim Liegen, Sitzen oder Stehen. Die erfindungsgemäße Messmatte eignet sich insbesondere zur Langzeitüberwachung der erhobenen Parameter. Weitere Anwendungen liegen im Bereich der orthopädischen Rehabilitation. Außerdem kann die erfindungsgemäße Messmatte in ein Antidekubitussystem integriert werden.

1: Messmatte
2: Drucksensormatrix
3: Temperatursensor
4: Feuchtesensor
5: Datenbündelungsleiste
6: Transponder
7: Netzteil
8: Funkstrecke
9: tragbarer Rechner
10: Drucksensor
11: Zeile
12: Zeilenmultiplexer
13: Matrixmultiplexer
14: Signalvorverarbeitungselektronik
15: flexible Leiterplatte
16: Zeilensignalleitung
17: Sensor-Shirt
18: Schulterträger
19: EKG-Elektrode
20: Isolierschicht
21a: Metallelektrode
21: Silberschicht
22: Polymerschaumschicht
23a: Fassung
23: Haut
24: Haar
25: Druckanzeigematrix
26: Zeitgraph
27: Zeitachse
28: Druckachse
29a: Buchse
29b: Stecker

Claims

Messmatte (1) zum Messen einer Druckverteilung auf deren Oberfläche mit einer Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Drucksensoren (10) für die medizinische Diagnostik, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sensoren (3, 4) zum Messen einer Temperatur und/oder einer Feuchte aufweist.
Messmatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Multiplexer (12, 13) zur Bündelung der Messwerte vorgesehen sind
Messmatte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Temperatursensoren (3) vorgesehen ist.
Messmatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Feuchtesensoren (4) vorgesehen ist.
Messmatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (10) zum Messen eines Elektrokardiogramms (EKG) vorgesehen sind.
Messmatte (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von flächig verteilt angeordneten EKG-Sensoren (19) vorgesehen ist.
Messmatte (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die EKG-Sensoren (19) eine Trockenelektrode aufweisen.
Messmatte (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die EKG-Sensoren (19) jeweils mindestens eine Isolierschicht (20), eine Silberschicht (21) sowie eine leitfähig geschlossene Polymerschaumschicht (22) aufweisen.
Messmatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne, dass sie eine Steuereinheit (9) zur Steuerung der Messungen aufweist.
Messmatte (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) zur separaten Steuerung der Abtastrate jeder Messung ausgebildet ist.
Messmatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Auswerteeinheit (9) und/oder eine Anzeigeeinheit (9) aufweist.
Messmatte (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (9) zur vorzugsweise zeitaufgelösten graphischen Anzeige der Flächenverteilung (25) einer gewünschten Messwertkombination ausgebildet ist.
Messmatte (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit zur Anzeige eines zeitlichen Verlaufs (26) eines gewünschten Messwertes ausgebildet ist.
Messmatte (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf der Druckdifferenz zwischen zwei wählbaren Punkten auf der Oberfläche anzeigbar ist.
Messmatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (6) zum drahtlosen Datenaustausch zwischen der Messmatte (1) und der Auswerteeinheit (9) und/oder der Anzeigeeinheit (9) vorgesehen sind.
Messmatte (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie für den Datenaustausch einen Transponder (6) aufweist.
Messmatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Kleidungsstück, insbesondere Hemd (17), ausgebildet ist.
Messmatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensorzeile (11) mittels einer lösbaren Steckverbindung (29a, 29b) vorzugsweise separat von den anderen Sensorzeilen (11) mit der Steuereinheit (9) und/oder Auswerteinheit (9) verbindbar ist.