Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung mindestens eines physikalischen und/oder chemischen und/oder biologischen und/oder medizinischen Parameters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for measuring minat least one physical and / or chemical and / orbiological and / or medical parameters according tothe preamble of claim 1.
Vorrichtungen mit derartigen Sensoren sind bekannt und in einer Vielzahl von Meßgeräten realisiert. Die gemessenen Parameter werden dabei in Meßdaten umgesetzt, die den Parametern zugeordnet werden können.Devices with such sensors are known and inrealized a variety of measuring devices. The measuredParameters are converted into measurement data that theParameters can be assigned.
Ist eine Überwachung von Personen zuzuordnenden derartigen Parametern, wie z. B. der Körpertemperatur, der Hautfeuchtigkeit und dergleichen gewünscht, ist es erforderlich, einen Sensor des jeweiligen Meßgeräts mit der Person zu verbinden und die gemessenen Daten über Leitungen an eine die Meßdaten weiterverarbeitende Einrichtung zu übermitteln. Bisher wurde durch den Einsatz derartiger Meßgeräte eine erhebliche Komforteinbuße der zu vermessenden Person in Kauf genommen. Das Anbringen des Sensors und die Notwendigkeit, diesen mit sich führen zu müssen, werden von der Person als störend empfunden. Zusätzlich vermindern an einem solchen Sensor angebrachte Daten- bzw. Versorgungsleitungen den Bewegungsradius der Person.Is surveillance of people-related suchParameters such as B. the body temperature, the skin moistureactivity and the like, it is necessarya sensor of the respective measuring device with the personto connect and the measured data over linesto a device that further processes the measurement datato transmit. So far, the use of derarterm measuring instruments a considerable loss of comfortSurveying person accepted. Attaching theSensor and the need to carry it with youneed to be annoying by the person.Additionally reduce attached to such a sensorData or supply lines the range of motionthe person.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weitergebildet werden, daß beim Messen der Komfort der Person möglichst wenig eingeschränkt wird.The present invention is intended to be a devicefurther developed according to the preamble of claim 1be that when measuring the comfort of the person if possiblelittle is restricted.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by aDevice with the features specified in claim 1.
Das Vorhandensein derartiger Sensoren wird vom Benutzer nicht als störend empfunden, da diese in der Regel ohne zusätzliche Vorkehrungen meßbereit sind. Die Sensoren können dabei derart in das Gewebe des Textilmaterials integriert werden, daß sie vom Benutzer kaum oder sogar überhaupt nicht wahrgenommen werden, was eine, durch das Gefühl einem Meßvorgang ausgesetzt zu sein, hervorgerufene Streßsituation des Benutzers vermeidet. Langzeitmessungen sind dadurch realisierbar, ohne daß dies den Benutzer wesentlich stört.The presence of such sensors is determined by the usernot perceived as disturbing, since these are usually withoutadditional precautions are ready to measure. The sensorscan in this way into the fabric of the textile materialbe integrated that they are hardly or even by the usernot perceived at all, what a, through whichFeeling of being exposed to a measurement processAvoids stressful situation of the user. Long-term measurementscan be realized without the usersignificantly disturbing.
Bei der Ausbildung der Vorrichtung nach Anspruch 2 ist eine Überwachung der Person quasi rund um die Uhr, z. B. für eine Langzeit-Diagnose, möglich. Die Sensoren sowie bauklein zu integrierende Elemente der Arbeitschaltung können dabei vollständig in das Bekleidungsstück integriert werden, z. B. direkt in das Gewebe, in eingenähte Taschen oder auch in die Knöpfe des Bekleidungsstücks.In the formation of the device according to claim 2surveillance of the person virtually around the clock, e.g. B.for long-term diagnosis, possible. The sensors as wellelements of the working circuit that can be integrated in a small scalecan completely inte in the garmentbe freeze, e.g. B. directly into the fabric, sewn intoBags or in the buttons of the garment.
Ist die Vorrichtung gemäß Anspruch 3 Teil eines Betts, können voluminöse bzw. schwere Bauelemente der Vorrichtung im oder am Bettgestell untergebracht sein. Die Überwachung z. B. eines Patienten in einem Krankenhaus ist somit während der Nacht gewährleistet.If the device according to claim 3 is part of a bed,can be voluminous or heavy components of the frontdirection in or on the bed frame. TheMonitoring z. B. a patient is in a hospitalthus guaranteed during the night.
Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 lassen sich schwere bzw. voluminöse Komponenten der Vorrichtung in eine separate Station auslagern, die über Funk mit dem Sensor in Verbindung steht. Die vom Textilmaterial getragenen Komponenten, insbesondere der Sensor, können dann so kompakt dimensioniert werden und so leicht sein, daß der Komfort für den Benutzer nicht eingeschränkt wird.Through the training according to claim 4, swre or voluminous components of the device in oneOutsource separate station that works with the sensor via radiocommunicates. Those worn by the textile materialComponents, especially the sensor, can then do sobe dimensioned compact and be so light that theComfort for the user is not restricted.
Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 eignet sich z. B. zur Überwachung gesundheitlich eingeschränkter Personen, die dann ohne Risiko auch über einen längeren Zeitraum, z. B. während der Nacht, nicht persönlich überwacht werden müssen. Auch die Überwachung durch die Person selbst, z. B. während einer sportlichen oder auch beruflichen Betätigung, ist dadurch vereinfacht.The training according to claim 5 is suitable for. B. forMonitoring of people with health problems,then without risk even over a longer period of time,e.g. B. during the night, not be monitored personallyhave to. Even surveillance by the person himself,e.g. B. during an athletic or professionalActuation is simplified.
Ist die Vorrichtung gemäß Anspruch 6 ausgeführt, lassen sich die gemessenen Daten weiterverarbeiten, z. B. glätten, mitteln oder mit früheren Daten oder Daten von anderen Personen vergleichen.If the device is designed according to claim 6, leavefurther process the measured data, e.g. B. smoothor with previous data or data from othersCompare people.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 erleichtert beispielsweise eine stichpunktartige Überwachung von mehreren Vorrichtungen durch eine zentrale Kontrollperson.The embodiment according to claim 7 facilitates, for examplepoint-like monitoring of severalDevices by a central control person.
Mit der Ausbildung gemäß Anspruch 8 ist die Messung der Körpertemperatur einer Person möglich.With the training according to claim 8 is the measurementthe body temperature of a person possible.
Dabei ist das Ausgangssignal des Temperatursensors gemäß Anspruch 9 besonders einfach in weiterverarbeitbare Meßdaten umzusetzen.The output signal of the temperature sensor is in accordance withClaim 9 particularly easy in processableImplement measurement data.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 10 ermöglicht eine vollständige Integration des Temperatursensors in das Textilmaterial. Auch sehr lange Widerstandsdrähte, die entsprechend empfindlich messen können, sind dann in das Textilmaterial integrierbar.The embodiment according to claim 10 enables a fullconstant integration of the temperature sensor into the textilematerial. Also very long resistance wires that correspondcan then be measured in the textilematerial can be integrated.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 führt zu einer ausreichenden Isolierung des Widerstandsdrahts.The embodiment according to claim 11 leads to onesufficient insulation of the resistance wire.
Ist der Sensor gemäß Anspruch 12 ausgeführt, ist eine Messung der Hautfeuchtigkeit einer Person ermöglicht.If the sensor is designed according to claim 12, is a Allows measurement of a person's skin moisture.
Eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 13 wiederum schafft die Möglichkeit einer Überwachung, ob die Person auf einer bestimmten Stelle des Textilmaterials liegt oder nicht. Durch zeitabhängiges Durchführen einer derartigen Messung lassen sich Rückschlüsse auf die Liegegewohnheiten und auf das Befinden der Person ziehen.An embodiment according to claim 13 in turn createsthe possibility of monitoring whether the person is ona certain point of the textile material orNot. By performing such a time-dependentMeasurement can be used to draw conclusions about lying habitsand draw on the well-being of the person.
Ein kapazitiver Flächendruck-Sensor gemäß Anspruch 14 läßt sich für die Person besonders komfortabel in das Textilmaterial integrieren.A capacitive surface pressure sensor according to claim 14can be particularly comfortable for the person in theIntegrate textile material.
Sind Teile der Arbeitsschaltung gemäß Anspruch 15 ausgeführt, lassen sich diese ebenfalls einfach in das Textilmaterial integrieren, ohne unerwünscht aufzutragen.Are parts of the working circuit according to claim 15 outleads, they can also be easily integrated into the textileIntegrate material without unwanted application.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will now be further elucidated with reference to the followingplay explained with reference to the drawing.In this show:
Fig. 1 eine schematische und stark vergrößerte Darstellung eines Temperatur-Überwachungssystems, welches eine Meßeinheit aufweist, die an einem Bekleidungsstück angebracht ist;Figure 1 is a schematic and greatly enlarged presen- tation of a temperature monitoring system having a measuring unit which is attached to a piece of clothing.
Fig. 2 einen nochmals vergrößerten Ausschnitt aus einem Bekleidungsstück mit einer Hautfeuchtigkeits-Meßeinheit;Figure 2 is a further enlarged detail of a garment with a Hautfeuchtigkeits- measuringunit.
Fig. 3 einen unterbrochenen, ebenfalls vergrößerten Schnitt senkrecht zur Ebene eines Bekleidungsstoffs mit einer Flächendruck-Meßeinheit;Figure 3 is an interrupted, also enlarged section perpendicular to the plane of a clothing material with a surface pressure measuring unit.
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Bekleidungsstücks mit einem eingewobenen Widerstandsdraht; und4shows a detail of a garment with a resistance wirewoven. and
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung eines alternativen Kondensators für eine Flächendruck-Meßeinheit, der in das Gewebe eines Bekleidungsstücks integrierbar ist.Fig. 5 is an exploded view of an alternative capacitor for a surface pressure measuring unit, which is inte grated in the fabric of a garment.
Die inFig. 1 insgesamt mit dem Bezugszeichen10 bezeichnete Temperatur-Meßeinheit ist in ein Bekleidungsstück12 eingearbeitet. Die einzelnen, die Temperatur-Meßeinheit10 aufbauenden Elemente sind dabei entweder in entsprechend geformte Taschen im Stoff des Bekleidungsstücks12 eingenäht oder sind, sofern es sich um Drähte oder Leitungen handelt, in das Gewebe des Bekleidungsstücks12, z. B. als Kettoder Schußfäden, integriert.The generally designated inFig. 1 by the reference numeral10 temperature measuring unit is incorporated in a clothing piece12. The individual, the temperature measuring unit10 building elements are either sewn into suitably shaped pockets in the fabric of the garment12 or, if it is wires or cables, in the fabric of the garment12 , for. B. integrated as warp or weft.
Die Temperatur-Meßeinheit10 weist einen temperaturabhängigen Widerstandsdraht14 auf. Dieser ist mit einer isolierenden Mantelschicht versehen, ist also beispielsweise mit einer Isolationsschicht lackiert oder mit einem isolierenden Garn umsponnen, und verläuft zwischen zwei Anschlußpunkten16,18. Über eine Stromquelle20 wird über Anschlußleitungen, die mit den Anschlußpunkten16,18 verbunden sind, ein konstant gehaltener Meßstrom von z. B. 1 µA durch den Widerstandsdraht14 geleitet.The temperature measuring unit10 has a temperature-dependent resistance wire14 . This is provided with an insulating cladding layer, for example is coated with an insulation layer or wound with an insulating yarn, and runs between two connection points16 ,18th About a current source20 is a connecting current connected to the connection points16 ,18 , a constant measuring current of z. B. 1 uA passed through the resistance wire14 .
Der Widerstandsdraht14 ist aus Nickel, kann alternativ aber auch aus Platin oder einem anderen Metall, einer Legierung bzw. einem anderen leitfähigem Material mit einer vorzugsweise hohen thermischen Änderung des spezifischen Widerstands hergestellt sein. Unter einer damit einhergehenden hohen thermischen Änderung des Absolut-Widerstands des Widerstandsdrahts wird im folgenden eine Änderung des Widerstands verstanden, die größer ist als 0,1 Ohm/°C.The resistance wire14 is made of nickel, but can alternatively also be made of platinum or another metal, an alloy or another conductive material with a preferably high thermal change in the specific resistance. An associated high thermal change in the absolute resistance of the resistance wire is understood in the following to mean a change in the resistance which is greater than 0.1 ohm / ° C.
Zur Realisierung derartiger Änderungen des Widerstands eignen sich Metalle, die einen relativ hohen spezifischen Widerstand (z. B. größer als 0,05 Ohm mm2/m) und einen relativ hohen Temperaturbeiwert bei 20°C (z. B. größer als 0,003 1/°C) aufweisen. Ein Platindraht mit einer Querschnittsfläche von 0,001 mm2 und einer Länge von ca. 93 cm hat beispielsweise einen Widerstand von ca. 100 Ohm und erfährt bei einer Temperaturerhöhung von 20°C auf 21°C eine Widerstandserhöhung von ca. 0,3 Ohm. Der im Ausführungsbeispiel derFig. 1 eingesetzte Nickeldraht (Widerstand100 Ohm) erfährt bei einer gleichen Temperaturerhöhung eine Widerstandserhöhung von ca. 0,6 Ohm.Metals which have a relatively high specific resistance (e.g. greater than 0.05 ohm mm2 / m) and a relatively high temperature coefficient at 20 ° C. (e.g. greater than 0.003 1) are suitable for realizing such changes in resistance / ° C). A platinum wire with a cross-sectional area of 0.001 mm2 and a length of approximately 93 cm has, for example, a resistance of approximately 100 ohms and experiences a resistance increase of approximately 0.3 ohms when the temperature rises from 20 ° C to 21 ° C. The nickel wire used in the embodiment ofFIG. 1 (resistance100 ohms) experiences an increase in resistance of approximately 0.6 ohms at the same temperature increase.
Die Einarbeitung des Widerstandsdrahts14 in den Stoff des Bekleidungsstücks12 ist derart, daß ein möglichst großer Teil des Widerstandsdrahts14 in direktem Kontakt mit der Haut des Benutzers stehen kann, der das Bekleidungsstück12 trägt. Dies kann bei einem als Hemd ausgeführten Bekleidungsstück z. B. so geschehen, daß der Widerstandsdraht in den Abschnitt des Hemds eingearbeitet ist, in dem der Hosengürtel das Hemd an den Körper des Benutzers drückt oder in den über den Schultern liegenden Bereich, der durch Schwerkraft in Anlage an der Haut gehalten wird.The incorporation of the resistance wire14 into the fabric of the item of clothing12 is such that the largest possible part of the resistance wire14 can be in direct contact with the skin of the user wearing the item of clothing12 . This can be done with a piece of clothing designed as a shirt z. B. happen that the resistance wire is incorporated into the portion of the shirt in which the belt presses the shirt against the body of the user or in the area above the shoulders, which is held by gravity in contact with the skin.
Bei einem als Pyjama ausgeführten Bekleidungsstück kann der Widerstandsdraht im Rückenabschnitt angeordnet sein, auf dem ein Patient liegt. Durch den mechanischen Kontakt zur Haut ist dann sichergestellt, daß die Temperatur des Widerstandsdrahts in guter Näherung mit der des entsprechenden Bereichs der Hautoberfläche des Benutzers übereinstimmt.With a piece of clothing designed as pajamas canthe resistance wire can be arranged in the back section,on which a patient lies. Through the mechanical contactto the skin is then ensured that the temperature of theResistance wire in a good approximation to that of the corresponding onecorresponding area of the user's skin surfaceRight.
Zwischen den Anschlußpunkten16 und18 hat der Widerstandsdraht14 bei einer Temperatur von 20°C einen Widerstand von 100 Ohm. Die Spannung zwischen den Anschlußpunkten16,18 wird mittels eines Differenzverstärkers22 gemessen, dessen Eingänge über Anschlußleitungen, die separat zu den Strom-Anschlußleitungen verlaufen, mit den Anschlußpunkten16,18 verbunden sind. Die Meßanordnung zur Messung des temperaturabhängigen Widerstands des Widerstandsdrahts14 ist somit als Vier-Leiter-Anordnung aufgebaut.Between the connection points16 and18 , the resistance wire14 has a resistance of 100 ohms at a temperature of 20 ° C. The voltage between the connection points16 ,18 is measured by means of a differential amplifier22 , the inputs of which are connected to the connection points16 ,18 via connection lines which run separately from the current connection lines. The measuring arrangement for measuring the temperature-dependent resistance of the resistance wire14 is thus constructed as a four-wire arrangement.
Bei einer Temperatur von 20°C mißt der Differenzverstärker22 bei dem genannten Stromfluß von 1 µA und dem Widerstand von 100 Ohm zwischen den Anschlußpunkten16,18 eine Spannung von 100 µV. Die verstärkte gemessene Spannung wird vom Differenzverstärker22 an eine Sendeeinheit24 übertragen.At a temperature of 20 ° C., the differential amplifier22 measures a voltage of 100 μV with the current flow of 1 μA and the resistance of 100 ohms between the connection points16 ,18 . The amplified measured voltage is transmitted from the differential amplifier22 to a transmission unit24 .
Die Sendeeinheit24 gibt in vorgegebenen zeitlichen Abständen (z. B. im Minutentakt) ein Funksignal, das dem vom Differenzverstärker22 erhaltenen Signal entspricht, an eine Empfangseinheit26 ab, die Teil einer Überwachungsschaltung28 ist. Die Überwachungsschaltung28 ist Teil eines gebäudefesten Patienten-Überwachungssystems (nicht dargestellt). Das von der Empfangseinheit26 empfangene Funksignal wird an einen Prozessor30 weitergeleitet, der die Meßdaten so verarbeitet, daß sie in einer als Display ausgeführten Anzeige32 der Überwachungsschaltung28 dargestellt werden können. Zusätzlich legt der Prozessor30 die verarbeiteten Meßdaten in einem Speicher34 ab, wo sie für eine spätere Verarbeitung zur Verfügung stehen.The transmission unit24 emits a radio signal, which corresponds to the signal received from the differential amplifier22 , to a reception unit26 , which is part of a monitoring circuit28 , at predetermined time intervals (for example, every minute). The monitoring circuit28 is part of a patient monitoring system fixed to the building (not shown). The radio signal received by the receiving unit26 is forwarded to a processor30 , which processes the measurement data so that it can be shown in a display32 of the monitoring circuit28 designed as a display. In addition, the processor30 stores the processed measurement data in a memory34 , where they are available for later processing.
Mit der Überwachungsschaltung28 ist ferner eine Schnittstelle36 verbunden, um über eine Datenleitung einen zentralen Überwachungsrechner anzuschließen, der mit einem Drucker als Ausgabeeinheit für die verarbeiteten Meßdaten versehen ist.An interface36 is also connected to the monitoring circuit28 in order to connect a central monitoring computer via a data line, which is provided with a printer as an output unit for the processed measurement data.
Das inFig. 1 dargestellte Temperatur-Überwachungssystem, das als Hauptgruppen die Temperatur-Meßeinheit10 und die Überwachungsschaltung28 umfaßt, funktioniert folgendermaßen:The temperature monitoring system shown inFIG. 1, which comprises the temperature measuring unit10 and the monitoring circuit28 as main groups, functions as follows:
Mit dem wie oben beschrieben geschalteten Differenzverstärker22 wird der Widerstand des temperaturabhängigen Widerstandsdrahts14 gemessen. Da der Widerstandsdraht14 in Hautkontakt mit dem das Bekleidungsstück12 tragenden Benutzer ist, ist der gemessene Widerstandswert ein Maß für die Hauttemperatur und damit die Körpertemperatur des Benutzers. Eine Erhöhung der Hauttemperatur um 1°C führt zu einer Widerstandserhöhung des Nickel-Widerstandsdrahts14 um ca. 0,6 Ohm bzw. zu einer Vergrößerung der vom Differenzverstärker22 gemessenen Spannung (Strom 1 µA) um ca. 0,6 µV.With the differential amplifier22 switched as described above, the resistance of the temperature-dependent resistance wire14 is measured. Since the resistance wire14 is in skin contact with the user wearing the item of clothing12 , the measured resistance value is a measure of the skin temperature and thus the body temperature of the user. An increase in the skin temperature by 1 ° C. leads to an increase in the resistance of the nickel resistance wire14 by approximately 0.6 ohms or to an increase in the voltage (current 1 μA) measured by the differential amplifier22 by approximately 0.6 μV.
Der gemessene Spannungswert wird vom Differenzverstärker22 über die Sendeeinheit24 und die Empfangseinheit26 an den Prozessor30 der Überwachungsschaltung28 übertragen. Der Prozessor30 berechnet aus dem empfangenen Spannungswert und aus vorher im Rahmen einer Eichmessung bestimmten Kalibrierungsdaten die diesem Spannungswert entsprechende Körpertemperatur des Benutzers. Diese Körpertemperatur wird dann mit dem Display32 angezeigt und im Speicher34 abgelegt. Über nicht dargestellte Bedienelemente kann der Benutzer des Bekleidungsstücks oder eine Überwachungsperson die abgespeicherten Daten in Abständen abrufen und mit dem Drucker des zentralen Überwachungsrechners ausdrucken. Alternativ ist auch eine Online-Überwachung der gemessenen Daten möglich.The measured voltage value is transmitted from the differential amplifier22 via the transmitting unit24 and the receiving unit26 to the processor30 of the monitoring circuit28 . The processor30 calculates the body temperature of the user corresponding to this voltage value from the voltage value received and from calibration data previously determined in the course of a calibration measurement. This body temperature is then shown on the display32 and stored in the memory34 . The user of the item of clothing or a monitoring person can call up the stored data at intervals and print it out with the printer of the central monitoring computer via control elements (not shown). Alternatively, online monitoring of the measured data is also possible.
Über- oder unterschreitet die auf diese Weise gemessene Körpertemperatur vorgegebene Grenzwerte, die z. B. im Speicher34 voher abgelegt wurden und im Prozessor30 mit den Meßdaten verglichen werden, so initiiert der Prozessor30 ein entsprechendes Alarmsignal. Dieses wird über die Schnittstelle36 an den zentralen Überwachungsrechner weitergeleitet, wo entsprechende Maßnahmen zur Behandlung der Person eingeleitet werden können.The body temperature measured in this way exceeds or falls below predetermined limit values which, for. B. were previously stored in the memory34 and compared in the processor30 with the measurement data, the processor30 initiates a corresponding alarm signal. This is forwarded via the interface36 to the central monitoring computer, where appropriate measures for treating the person can be initiated.
Die Überwachungsschaltung kann alternativ auch als Handgerät mit einem Display ausgeführt sein, das ein Benutzer bei sich tragen kann. Mittels einer derartigen Überwachungsschaltung ist z. B. die Überwachung der Körpertemperatur während einer körperlichen, beispielsweise sportlichen, Betätigung des Benutzers möglich. Ein derartiges Überwachungssytem kann man auch zum Training der Beseitigung von Streßsituationen einsetzen.The monitoring circuit can alternatively also be a handbe designed with a display that a usercan carry with you. By means of such monitoringcircuit is z. B. monitoring body temperatureduring a physical, e.g. athletic,Operation of the user possible. Such monitoringsystem can also be used to train the eliminationof stressful situations.
Weitere Ausführungsbeispiele werden nun anhand derFig. 2 bis 5 beschrieben. Komponenten, die denen derFig. 1 entsprechen, erhalten bei der weiteren Beschreibung die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals detailliert beschrieben.Further exemplary embodiments will now be described with reference toFIGS. 2 to 5. Components which correspond to those ofFIG. 1 are given the same reference symbols in the further description and are not described again in detail.
Wie inFig. 1 schematisch dargestellt, kann der Widerstandsdraht14 als Kett- oder Schußfaden in das Gewebe des Bekleidungsstücks12 integriert sein. Eine andere Form einer derartigen Integration stelltFig. 4 dar. Dort ist der Widerstandsdraht14 ein Faden einer das Bekleidungsstück12 aufbauenden Kettenwirkware und damit fest mit den benachbarten Fäden verbunden. Auch sehr lange Widerstandsdrähte, mit denen aufgrund der stärkeren Änderung des absoluten Widerstands das Erzielen einer höheren Meßgenauigkeit möglich ist, z. B. Widerstandsdrähte mit einer Länge von 10 m oder mehr, lassen sich so in das Bekleidungsstück12 integrieren.As shown schematically inFig. 1, the resistance wire14 can be integrated as a warp or weft in the fabric of the garment12 . Another form of such an integration is shown inFIG. 4. There, the resistance wire14 is a thread of a piece of clothing12 building warp knitted fabric and thus firmly connected to the adjacent threads. Also very long resistance wires with which due to the stronger change in the absolute resistance to achieve a higher Meßge accuracy is possible, for. B. resistance wires with a length of 10 m or more can be integrated into the piece of clothing12 .
Eine in derFig. 2 dargestellte Hautfeuchtigkeits-Meßeinheit38 weist einen Aufbau auf, der dem der Temperatur-Meßeinheit10 ähnlich ist. Zwischen den Anschlußpunkten16,18 ist hier kein Widerstandsdraht angeordnet. Die Anschlußpunkte16,18 sind bei dieser Ausführungsform als Elektroden16',18' ausgebildet, die direkt mit der Haut des Benutzers in elektrischem Kontakt stehen. Dazu sind die Anschlußpunkte an Stellen des Bekleidungsstücks angebracht, die ständig mit der Haut des Benutzers in Kontakt stehen, bei einem Hemd z. B. am Kragen.A skin moisture measuring unit38 shown inFIG. 2 has a structure which is similar to the temperature measuring unit10 . Between the connection points16 ,18 , no resistance wire is arranged here. In this embodiment, the connection points16 ,18 are designed as electrodes16 ',18 ' which are in direct electrical contact with the skin of the user. For this purpose, the connection points are attached to points of the item of clothing that are constantly in contact with the skin of the user, for a shirt, for. B. on the collar.
Der mit der Vier-Leiter-Anordnung der Hautfeuchtigkeits-Meßeinheit38 zwischen den Elektroden16',18' gemessene Widerstand ist ein Maß für die Hautfeuchtigkeit des Benutzers, da der spezifische elektrische Widerstand der Haut mit steigender Hautfeuchtigkeit abnimmt. Die mit dem Differenzverstärker22 gemessene Spannung wird über die Sendeeinheit24 an eine Überwachungsschaltung übertragen, die genauso aufgebaut ist, wie die Überwachungsschaltung28 (vergleicheFig. 1). Der Prozessor30 verarbeitet nun die gemessene Spannung mit Hilfe entsprechend ermittelter Kalibrierungsdaten in einen Hautfeuchtigkeitwert des Benutzers. Dieser wird dann auf die gleiche Weise angezeigt und abgespeichert, wie dies bei der oben beschriebenen Überwachung der Körpertemperatur der Fall war.The resistance measured with the four-conductor arrangement of the skin moisture measuring unit38 between the electrodes16 ',18 ' is a measure of the skin moisture of the user, since the specific electrical resistance of the skin decreases with increasing skin moisture. The voltage measured with the differential amplifier22 is transmitted via the transmission unit24 to a monitoring circuit which is constructed in exactly the same way as the monitoring circuit28 (cf.FIG. 1). The processor30 now processes the measured voltage with the aid of correspondingly determined calibration data into a skin moisture value of the user. This is then displayed and saved in the same way as was the case with the monitoring of body temperature described above.
Diese gemessene Hautfeuchtigkeit kann wie auch die Körpertemperatur als Maß für das Befinden der Person bzw. des Patienten herangezogen werden.This measured skin moisture level can affect the body as welltemperature as a measure of the wellbeing of the person or thePatients are consulted.
In Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele mit nur einem Meßort (Widerstandsdrahts14 bzw. das Paar von Elektroden16',18') kann ein Bekleidungsstück12 auch mehrere Meßorte aufweisen, an denen die Körpertemperatur bzw. die Hautfeuchtigkeit überwacht werden. Dadurch wird z. B. eine Fehlertoleranz erhalten, da Meßorte, an denen die Meßeinheit10 bzw.38 nicht in korrektem Hautkontakt mit dem Benutzer steht, durch Vergleich der am jeweiligen Meßort ermittelten Meßdaten durch die Überwachungsschaltung erkannt und aussortiert werden können. Zusätzlich können bei der Vorgabe mehrerer Meßorte an bestimmten Positionen des Bekleidungstücks, z. B. im Bereich der Achseln, im Nacken oder am Rücken des Benutzers, und durch Vergleich der ermittelten Meßdaten weitere Informationen über das Befinden des Benutzers erhalten werden.In a modification of the exemplary embodiments described above with only one measuring location (resistance wire14 or the pair of electrodes16 ',18 '), a piece of clothing12 can also have a plurality of measuring locations at which the body temperature or the skin moisture are monitored. This z. B. receive an error tolerance, since measuring locations at which the measuring unit10 or38 is not in correct skin contact with the user can be recognized and sorted out by comparing the measured data determined at the respective measuring location by the monitoring circuit. In addition, when specifying several measuring locations at certain positions of the item of clothing, for. B. in the armpits, in the neck or on the back of the user, and by comparing the measured data determined further information on the condition of the user can be obtained.
Fig. 3 zeigt eine kapazitive Flächendruck-Meßeinheit40, die ebenfalls in einen Abschnitt eines Bekleidungsstücks12 eingearbeitet ist, der inFig. 3 im Schnitt dargestellt ist.Fig. 3 shows a capacitive surface pressure measuring unit40 , which is also incorporated into a section of a piece of clothing12 , which is shown inFig. 3 in section.
Die Flächendruck-Meßeinheit40 umfaßt einen Kondensator42 mit Kondensatorplatten44,46, zwischen denen ein Dielektrikum48, z. B. aus Keramik, Glas oder Kunststoff wie Polyester, angeordnet ist.The surface pressure measuring unit40 comprises a capacitor42 with capacitor plates44 ,46 , between which a dielectric48 , for. B. made of ceramic, glass or plastic such as polyester.
Derartige, kapazitiv arbeitende Druckmesser sind in einem weiten Meßbereich zw. 10-2 N/cm2 und 104 N/cm2 bekannt.Such capacitive pressure gauges are known in a wide measuring range between 10-2 N / cm2 and 104 N / cm2 .
Die von der Kapazität des Kondensators42 abhängige Spannung zwischen den Kondensatorplatten44,46 wird von einem an die Kondensatorplatten44,46 angeschlossenen Differenzverstärker50 gemessen. Die gemessene Spannung wird dann, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen, an die Sendeeinheit24 übertragen.The voltage between the capacitor plates44 ,46 , which is dependent on the capacitance of the capacitor42 , is measured by a differential amplifier50 connected to the capacitor plates44 ,46 . The measured voltage is then, as in the previously described embodiments, transmitted to the transmitter unit24 .
Die Flächendruck-Meßeinheit40 funktioniert folgendermaßen:The surface pressure measuring unit40 functions as follows:
Der Kondensator42 der Flächendruck-Meßeinheit40 ist an einer Stelle in den Stoff des Bekleidungsstücks12 eingearbeitet, auf der der Benutzer beim Schlafen bevorzugt liegt. Ist dies der Fall, tritt durch den Benutzer eine Flächendruck-Belastung des Kondensators42 auf, da auf letzterem ein Teil des Gewichts des Benutzers lastet. Dieser Flächendruck ändert die Kapazität des Kondensators42 und somit, da die Ladung des Kondensators konstant ist, die Spannung, die am Differenzverstärker50 anliegt. Die gemessene Spannung ist somit ein Maß für den auftretenden Flächendruck an der Stelle des Bekleidungsstücks12, die die Flächendruck-Meßeinheit40 aufweist.The capacitor42 of the surface pressure measuring unit40 is at one point in the fabric of the garment12 works on which the user is preferably when sleeping. If this is the case, the user places a surface pressure load on the capacitor42 , since the latter bears part of the weight of the user. This surface pressure changes the capacitance of the capacitor42 and thus, since the charge on the capacitor is constant, the voltage that is present at the differential amplifier50 . The measured voltage is thus a measure of the surface pressure occurring at the location of the item of clothing12 which the surface pressure measuring unit40 has.
Die Weiterverarbeitung bzw. Darstellung der gemessenen Spannung erfolgt für den Flächendruck auf die gleiche Weise, wie oben bei der Körpertemperatur bzw. bei der Hautfeuchtigkeit beschrieben.The further processing or presentation of the measuredVoltage is the same for the surface pressureWay, as above at body temperature or atSkin moisture described.
Durch die zeitliche Analyse der Flächendruck-Meßdaten, die bevorzugt mit mehreren Flächendruck-Meßeinrichtungen40, die über das Bekleidungsstück12 verteilt sind, vorgenommen wird, erlaubt eine Aussage darüber, ob und wie häufig sich die das Bekleidungsstück12 tragende Person während der Liegedauer umlagert. Aus dem Auftreten und der Häufigkeit dieser Umlagerungsvorgänge lassen sich Rückschlüsse auf die Liegegewohnheiten und das Befinden der Person ziehen.Through the temporal analysis of the surface pressure measurement data, which is preferably carried out with a plurality of surface pressure measuring devices40 , which are distributed over the item of clothing12 , allows a statement as to whether and how often the person wearing the item of clothing12 rearranges itself during the lying period . From the occurrence and frequency of these relocation processes, conclusions can be drawn about the lying habits and the state of the person.
Eine alternative, in das Gewebe eines Bekleidungsstücks integrierte Ausführung eines Kondensators42 für eine Flächendruck-Meßeinheit, die zu derjenigen derFig. 3 analog ist, zeigt die Explosionsdarstellung derFig. 5.An alternative embodiment of a capacitor42 for a surface pressure measuring unit, which is integrated into the fabric of a piece of clothing and is analogous to that ofFIG. 3, is shown in the explodedview in FIG. 5.
Der Kondensator42 weist dort zwei Gewebeausschnitte52,54 auf, zwischen denen eine Polyester-Folie56 ange ordnet ist. Die Gewebeausschnitte52,54 sind aus leitfähig beschichtetem Garnmaterial und entsprechen den inFig. 3 dargestellten Kondensatorplatten44,46. In den inFig. 5 nicht dargestellten, die Gewebeausschnitte52,54 bzw. die Polyester-Folie56 umgebenden Bereichen des Bekleidungsstücks12 setzen sich zwar die dargestellten Kett- und Schußfäden fort, es fehlt dort aber die leitfähige Beschichtung des Garnmaterials, so daß der so gebildete Kondensator42 räumlich begrenzt ist. Alternativ kann die räumliche Begrenzung auch durch die Geometrie der Polyester-Folie56 erfolgen.The capacitor42 there has two fabric cutouts52 ,54 , between which a polyester film56 is arranged. The fabric cutouts52 ,54 are made of conductive coated yarn material and correspond to the capacitor plates44 ,46 shown inFIG. 3. In the not illustrated inFig. 5, the fabric cut-outs52,54 and the polyester film56 surrounding portions of the Beklei extension piece12, although the warps and wefts shown continue, there is lacking but the conductive coating of the yarn material, so that the capacitor42 thus formed is spatially limited. Alternatively, the spatial limitation can also be achieved by the geometry of the polyester film56 .
Das Textilmaterial des Bekleidungsstücks12, in das der Kondensator42 derFig. 5 eingearbeitet ist, weist somit einen mehrschichtigen Verbundaufbau auf. Die als Dielektrikum eingearbeitete Polyester-Folie56 kann zusätzlich noch weitere Funktionen haben, z. B. für die Wasserdichtheit des Textilmaterials sorgen.The textile material of the item of clothing12 , into which the capacitor42 ofFIG. 5 is incorporated, thus has a multilayer composite structure. The incorporated as dielectric Dielek polyester film56 may also have other functions such. B. ensure the waterproofness of the textile material.
Statt eines Kondensators42 können bei der Flächendruck-Meßeinheit40 auch eine Kohledruckdose oder ein Dehnungsmeßstreifen oder sonstige bekannte Kraft- oder Verformungsfühler, deren Meßprinzip bekannt ist, eingesetzt werden. Kohledruckdosen sind z. B. zur Druckmessung im Bereich von 102 N/cm2 bekannt.Instead of a capacitor42 , a carbon pressure can or a strain gauge or other known force or deformation sensors, the measuring principle of which is known, can be used in the surface pressure measuring unit40 . Charcoal pressure cans are e.g. B. for pressure measurement in the range of 102 N / cm2 is known.
Teile der Meßeinheiten10,38,40, z. B. der Differenzverstärker22 oder Teile der Stromquelle20 bzw. der Sendeeinheit24 oder auch die Überwachungsschaltung28 inFig. 1 oder der Differenzverstärker inFig. 3, können als Schaltkreise auf eine flexible Trägerfolie, z. B. aus einem Polymer-Material aufgedruckt sein. Die Flexibilität der Trägerfolie ist dabei mit derjenigen des Textilmaterials vergleichbar, so daß die Folie sich wie das Textilmaterial an den Körper des Benutzers anpassen kann.Parts of the measuring units10 ,38 ,40 , z. B. the differential amplifier22 or parts of the current source20 or the transmitter unit24 or the monitoring circuit28 inFig. 1 or the differential amplifier inFig. 3, can be used as circuits on a flexible carrier film, for. B. be printed from a polymer material. The flexibility of the carrier film is comparable to that of the textile material, so that the film, like the textile material, can adapt to the body of the user.
Statt in ein Bekleidungsstück können die vorstehend beschriebenen Meßeinheiten auch in andere Textilien, wie z. B. Bettlaken oder Kopfkissen eingearbeitet sein.Instead of in a garment, the abovemeasuring units described also in other textiles,such as B. sheets or pillows.
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