DE3618519A1 - Vorrichtung zur ermittlung des wassergehalts einer windel - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts einer Windel

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts einer Windel, um die feuchte Windel umgehend auszuwechseln. Gemäß den speziellen Gesichtspunkten der Erfindung bezieht sie sich auf eine besonders ausgestaltete Vorrichtung, die eine Fühleinrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts in jeder Art von Windel, wie eine Tuchwindel oder eine Wegwerfwindel aus Papier, und eine Informationseinrichtung zur Übermittlung der auf den Wassergehalt bezogenen Information an eine entfernt gelegene Stelle umfaßt.

Auf Grund der Fortschritte in der medizinischen Wissenschaft hat sich in den letzten Jahren die Zahl der älteren Menschen erhöht, jedoch zeigt sich hierbei auch eine Tendenz zu einem gleichzeitigen Anstieg der bettlägerigen

Personen. Es wird geschätzt, daß wenigstens 30% der in Pflegeheimen und Kliniken befindlichen älteren Menschen bettlägerig sind. Für die Pflege dieser Patienten stellt die Behandlung der Körperausscheidungen ein sehr ernsthaftes Problem dar. Es ist klar, daß eine erleichterte Behandlung wenigstens des Urins die Beschwerden der Patienten und die Belastung des Pflegepersonals vermindern würde. Bisher wurden im allgemeinen zwei Vorgehensweisen für diese Urinbehandlung verwendet. Die eine ist eine Windelbehandlung unter Verwendung einer Windel oder von Tüchern zur Absorption des ausgeschiedenen Urins, die andere ist eine kontinuierliche Urinausscheidungsbehandlung unter Verwendung eines Ureterkatheters, z.B. eines Ballonkatheters, der immer am Patienten angebracht werden muß.

Auf die erwähnte Windelbehandlung wird noch näher im folgenden eingegangen, da sich die Erfindung auf diese Behandlungsart bezieht. In Kliniken oder Pflegeheimen wird der Wechsel der Windeln für die Patienten auf bestimmte Zeitabschnitte festgelegt, da das Pflegepersonal keine Möglichkeit hat, das Wasserlassen aller Patienten in Erfahrung zu bringen. Bei diesem Vorgehen müssen jedoch häufig einige der Patienten für einen langen Zeitraum mit einer feuchten Windel liegen, was auf Grund eines Windelekzems, einer Abkühlung, von Dekubitus u.dgl. körperliche Beschwerden, ein Unbehagen und Schmerzen hervorruft.

Um das Wasserlassen von solchen Patienten in Erfahrung zu bringen, ist ein spezielles Verfahren zur Feststellung des Wassergehalts der Windel vorgeschlagen und angewendet worden, wonach der Wassergehalt durch eine Änderung in der elektrischen Leitfähigkeit von Elektroden, z.B. einem in die Windel eingesetzten elektrischen Leitungsdraht, ermittelt wird. Ferner ist in der Windel ein Kondensatoraufbau

ausgebildet, so daß der Feuchtigkeitsgrad durch Feststellen der Änderung in der elektrostatischen Kapazität des Kondensators bestimmt werden kann. Diese Verfahren zur Ermittlung des Wassergehalts sind Gegenstand der JP-GM-Anmeldungen Nr. 58-202 267, Nr. 57-71 558 und der JP-Patentanmeldungen Nr. 59-128 237, Nr. 59-128 238 und Nr. 59-143 649.

Durch diese Verfahren kann den Patienten das Unbehagen genommen werden, weil die nasse Windel durch das Pflegepersonal gewechselt werden kann, das mit Hilfe elektrischer Einrichtungen den Befeuchtungszustand der Windel in Erfahrung bringen kann. Jedoch ist es bei diesen Verfahren erforderlich, im voraus den elektrischen Leiter oder Metallagen bzw. -streifen zur Bildung des Kondensators in der Windel anzubringen. Der Patient kann das als störend und unangenehm empfinden, weil nur solche speziell gefertigten Windeln, insbesondere Wegwerfwindeln wirksam und benutzbar sind. Ferner bevorzugen viele ältere Patienten eine herkömmliche Tuchwindel, die für eine Wiederverwendung geeignet ist.

Die Windel mit einem elektrischen Leitungsdraht zur Ermittlung des Wassergehalts ruft häufig auf Grund von Brüchen, Unterbrechungen oder Verdrehungen, die durch eine Bewegung der diese Art einer Windel verwendenden Personen (Patienten, Säuglinge, Kleinkinder usw.) entstehen, Störungen und Unannehmlichkeiten hervor. Des weiteren kann hierbei der Feuchtigkeitsgrad der Windel ohne eine direkte Überprüfung durch eine Pflegeperson nicht festgestellt werden.

Andererseits kann bei einer mit einem Kondensator zur Ermittlung des Wassergehalts ausgestatteten Windel deren Feuchtigkeitsgrad durch Messen der Änderung in der elektro-

statischen Kapazität festgestellt werden. Bei der oben beschriebenen Vorrichtung nach dem Stand der Technik wird die elektrostatische Kapazität durch eine Wechselstrombrücke gemäß (Japanese Industrial Standard) JIS C-5102 gemessen. Dieses Meßverfahren mit einer Wechselstrombrücke erfordert ständig eine Wechselstrom quelle, so daß relativ viel Elektroenergie verbraucht wird. Zusätzlich wird die Änderung in der elektrostatischen Kapazität durch eine Spule mit einem Induktivitätswert gemessen, der der Frequenz der Wechselstromquelle entspricht. Dadurch wird die Erfassungsschaltung kompliziert, so daß ihre Fertigungskosten ansteigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insofern darin, eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Wasser- oder Feuchtigkeitsgehalts zu schaffen, die für jede Art einer Windel, wie einer Wegwerf-Papierwindel, einer wiederverwendbaren Tuchwindel usw. sowie auch einer speziell gefertigten Windel, die im voraus mit der Vorrichtung zur Ermittlung eines Wassergehalts ausgestattet ist, angewendet werden kann.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts bei einer Windel, die den Feuchtigkeitsgrad der Windel ermitteln sowie an einem entfernten Platz anzeigen kann, so daß die Windel bzw. die Ermittlungsvorrichtung von einer Pflegeperson nicht unmittelbar überprüft werden muß.

Ferner liegt ein Ziel der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts einer Windel zu schaffen, die einen einfachen Aufbau hat, mit niedrigen Kosten gefertigt und mit geringem Energieaufwand betrieben werden kann.

Um die Aufgabe zu lösen und die Ziele zu erreichen, umfaßt die Vorrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts einer Windel gemäß der Erfindung eine den Feuchtigkeitsgrad einer Windel feststellende Fühleinrichtung sowie eine Informationseinrichtung, die die den Feuchtigkeitsgrad kennzeichnende Information zu einem entfernten Platz überträgt.

Diese Fühleinrichtung besteht aus einer wasserdurchlässigen oberen Lage, aus einer wasserundurchlässigen unteren Lage und aus einem Paar von flachen Metallstreifen, die zwischen der wasserdurch- sowie wasserundurchlässigen Lage angeordnet sind und in der Längsrichtung dieser Lagen parallel sowie mit konstantem Abstand zueinander verlaufen. Die Oberfläche des einen dieser Metallstreifen ist mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt. Die Fühleinrichtung wird lösbar in die zu überwachende Windel eingesetzt.

Die Informationseinrichtung besteht aus einem Wassergehalt-Ermittlungskreis, der die Änderung in der elektrostatischen Kapazität zwischen den beiden Metallstreifen der Fühl einrichtung erfaßt, aus einem Wellenformkreis und aus einem Schwingkreis. Der Wassergehalt-Ermittlungskreis ist ein Multivibrator, der die beiden Metallstreifen der Fühleinrichtung als seinen Rückkopplungskondensator benutzt.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion bilden die beiden Metallstreifen, in denen der eine mit einer elektrischen Isolierschicht abgedeckt ist, einen Kondensator, dessen elektrostatische Kapazität durch den Wassergehalt zwischen den Streifen Schwankungen unterliegt. Der Feuchtigkeitsgrad der Windel wird durch die Größe oder den Wert der elektrostatischen Kapazität bestimmt. Der Ermittlungskreis

wird dann tätig, wenn die elektrostatische Kapazität des in die Windel eingesetzten Kondensators diesen Wert erreicht hat. Das vom Ermittlungskreis ermittelte Signal wird über den WeIlenformkreis vom Schwingkreis ausgegeben und zu einem entfernten Platz übertragen, so daß eine dort befindliche Pflegeperson feststellen kann, welche Windel zu wechseln ist.

Die Fühleinrichtung kann für jede Art von Windel, wie eine wiederverwendbare Tuchwindel, eine übliche Wegwerfwindel usw., Verwendung finden. Im einzelnen wird die Fühleinrichtung in die Windel eingesetzt sowie elektrisch mit der Informationseinrichtung verbunden, und sie wird von der Informationseinrichtung abgetrennt und weggelegt, wenn die Windel erneuert wird.

Der Wassergehalt-Ermittlungskreis der Informationseinrichtung benötigt eine Wechselstromquelle und einen veränderlichen Kondensator zur Abstimmung, um die elektrostatische Kapazität zu messen, wie es üblich ist, nicht. Somit sind ein Frequenzwandler zur Einregelung der Frequenz der Wechselstromquelle auf einen spezifischen Wert und auch dessen Betätigung überhaupt nicht erforderlich, was die Einstandskosten (Herstellungskosten) und die laufenden Kosten (Energieverbrauch) vermindert.

Die Aufgabe und deren Lösung wie auch weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Fühleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II - II in der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Perspektivdarstellung der Fühleinrichtung von Fig. 1 im Gebrauchszustand in einer Windel;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Wegwerfwindel mit einer Fühleinrichtung in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V - V in der Fig. 4;

Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie VI - VI in der Fig. 4;

Fig. 7 ein Schaltschema einer Ausführungsform einer Informationseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Fühleinrichtung 8 besteht aus einer wasserundurchlässigen unteren Lage 1, einem auf dieser Lage ausgebildeten Paar von flachen, dünnen Metallstreifen 2 und 3, einer auf demeinen Metallstreifen 2 aufgebrachten, diesen Streifen 2 abdeckenden elektrisch isolierenden Schicht 4 und einer wasserdurchlässigen oberen Lage 5.

Die untere Lage 1 ist eine Kunststoffolie aus beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Vinylchlorid od. dgl., und hat eine Stärke von 3-30 pm.

Die Metallstreifen 2 und 3 sind als dünne Streifen auf der unteren Lage 1 durch Laminieren oder Vakuumverdampfen eines metallischen Materials, z.B. Aluminium, Zink, Kupfer, Zinn od. dgl., ausgebildet. Diese beiden Metallstreifen weisen zueinander einen konstanten Abstand auf und verlaufen parallel zueinander in der Längsrichtung der unteren Lage 1.

Die Abmessungen der Metallstreifen 2 und 3 sind vorzugsweise 5 - 20mm Breite χ 15 cm oder weniger Länge, wobei der Abstand zwischen ihnen vorzugsweise 2-20 mm beträgt.

Die Isolationsschicht 4 hat eine Stärke von 20 um oder weniger und besteht aus Silikon-, Akryl-, Polyamid-, PoIyimidharz, Nitrilkautschuk, Wachs, Natriumsilikat, Polyvinylalkohol, Vinylazetat od. dgl. Material. Alternativ kann die Isolierschicht 4 durch einen Laminiervorgang unter Verwendung einer Kunststoffolie aus Polypropylen, Polyäthylen, Polyester, Polyamid od. dgl. mit einer Stärke von 2 - 20 pm ausgebildet werden.

Die wasserdurchlässige Lage 5 besteht aus Papier mit einer Stärke von 15 - 150 um oder aus einer ungewebten Lage mit

ρ
einer Texturrate von 120 g/m oder geringer, wie z.B. Viskoseseide, Polypropylen-, Polyesterfasern od. dgl. Material. Diese wasserdurchlässige obere Lage 5 wird an der wasserundurchlässigen unteren Lage 1 so angebracht, daß sie die Metallstreifen 2 und 3 sowie die untere Lage 1 völlig überdeckt. Die wasserdurchlässige Lage 5 kann Wasser absorbieren und in sich eine kontinuierliche Wasserphase bilden.

Das eine Ende der Metallstreifen 2 und 3 ist jeweils mit einem Leiter 6 und 7 zum Anschluß an einen Wassergehalt-Ermittlungskreis, worauf noch eingegangen werden wird, verbunden. Die auf diese Art ausgebildete Wassergehalt-Fühleinrichtung 8 wird in eine üblicherweise verwendete Tuchoder Papierwindel 9 eingesetzt, wie Fig.3 zeigt. Wenn zwischen den beiden Metallstreifen 2 und 3 Wasser vorhanden ist, dann wirken die beiden Streifen und die Isolationsschicht 4, die den Streifen 2 abdeckt, als ein Kondensator,

dessen elektrostatische Kapazität in Übereinstimmung mit der Menge an absorbiertem Wasser verändert wird.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine Wegwerfwindel 10, die aus einer wasserdurchlässigen inneren Lage 11, einer wasseraufnehmenden Einlage (Wasserabsorber) 12 und einer wasserundurchlässigen äußeren Lage 13 besteht. Die wasserdurchlässige innere Lage 11 ist aus einem ungewebten Material mit einer Texturrate von 10 - 30 g/m , z.B. aus Viskoseseide, Polypropylen- oder Polyesterfasern, oder aus einer porösen, aufgetragenen Kunststoffolie mit einer Stärke von 50 pm oder weniger gefertigt. Der Wasserabsorber ist ein Strukturmaterial aus Baumwol1-halbstoff, Seidenpapier, stark absorbierendem Polymerisat od. dgl. Stoffen. Die äußere Lage 13 ist eine Kunststoffolie mit einer Stärke von 30 um oder weniger, die aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyester od. dgl. gefertigt ist. An der äußeren Lage 13 ist (Fig. 5 und 6) in der gleichen Weie wie die Metallstreifen 2 und 3 bei der Fühleinrichtung 8 von Fig. 1 bis 3 ein Paar von Metallstreifen 14 und 15 so ausgebildet, daß sie zwischen der äußeren Lage 13 und dem Wasserabsorber 12 liegen. Diese Metallstreifen haben zueinander einen konstanten Abstand und verlaufen parallel zueinander in der Längsrichtung der Windel 10.

Die Oberfläche eines der Metallstreifen 14 und 15, hier ist es der Streifen 15, ist, wie Fig. 6 zeigt, mit einer elektrisch isolierenden Schicht 16 abgedeckt. Mit den Metallstreifen 14, 15 sind Leiter 17 und 18 verbunden, die am einen Ende der äußeren Lage 13 ausgebildet und an einen Wassergehalt-Ermittlungskreis, auf den noch eingegangen werden wird, angeschlossen sind.

Bei dieser Windel 10 arbeiten die Metallstreifen 14, 15 und die Isolationsschicht 16 als ein Kondensator, dessen elektrostatische Kapazität ebenfalls in Abhängigkeit von der Menge des durch den Wasserabsorber aufgenommenen Wassers verändert wird.

Die Fig. 7 zeigt ein Schaltschema einer Informationseinrichtung, die einen Wassergehalt-Ermittlungskreis 21, einen Wellenformkreis 22 und einen Hochfrequenz-Schwingkreis umfaßt.

Der Wassergehalt-Ermittlungskreis 21 besteht in der Hauptsache aus einem astabilen Multivibrator, der einen Kondensator C1, der der. oben erwähnten Wassergehalt-Fühleinrichtung entspricht, Anschlußklemmen a und a', die mit den Leitern 6 bzw. 17 und 7 bzw. 18 des Kondensators €1 zu verbinden sind, einen Rückkopplungswiderstand R1, einen Strombegrenzungswiderstand R2 und Inverter U1, U2 sowie U3 umfaßt. Der Kondensator C1 ist für diesen Kreis auch ein Rückkopplungskondensator. Die Inverter U1, U2, U3 bestehen aus einer digitalen integrierten Schaltung. Der Ausgang des Inverters U2 ist mit dem Kondensator C1 verbunden.

Der Wert des Rückkopplungswiderstands R1 wird so bestimmt, daß die Inverter 1)1 - U3 eine Schwingung auslösen, wann immer die elektrostatische Kapazität des Kondensators C1 einen vorgegebenen Wert erreicht. Dabei erzeugt der Inverter U3 ein Impulssignal, das dem Wellenformkreis 22 zugeführt wird.

Der Wellenformkreis 22 umfaßt in der Hauptsache eine aus Widerständen R3 und R4 sowie einem Kondensator C2 bestehende Formschaltung. Ferner sind Inverter U4, U5 und U6 sowie ein monostabiler Multivibrator, der Kondensatoren

C3 und C4, Widerstände R6 und R7 sowie Inverter U7 und U8 umfaßt, hintereinander geschaltet. Die Werte der Kondensatoren C3, C4 und der Widerstände R6, R7 werden so bestimmt, daß ein geformter Impulsausgang mit einer geeigneten Frequenz abgegeben wird, der über einen Widerstand R8 an die Basis eines Transistors TR1 gelegt wird.

Der HF-Schwingkreis 23 besteht aus einem Transistor TR2, dessen Basis über einen Widerstand R9 mit dem Transistor TR1 verbunden ist, aus einem Quarzschwinger X1, aus Kondensatoren C5 und C6, aus einer Induktivität (Spule)L1 und aus einer Antenne A. Die Betätigungsspannung wird von einer Energiequelle Vcc über den Widerstand R9, wenn der Transistor TR1 angeschaltet ist, an den Transistor TR2 gelegt, der ebenfalls angeschaltet wird. Dann wird der Quarzschwinger XI erregt, so daß er ein schwingendes Signal abgibt, das von der Antenne A durch den Resonanzeffekt des Kondensators C5 und der Spule L1 schwingend abgestrahlt wird. Das Oszilliersignal wird von einem (nicht gezeigten) Empfänger an einem entfernten Platz, z.B. einem Pflegerzentrum, empfangen, verstärkt und als Information mittels eines Sichtoder Hörgeräts abgegeben.

Bei dieser Ausführungsform werden der Wert des Widerstands R1 im Wassergehalt-Ermittlungskreis 21 im Bereich von 5 - 100 kH und die elektrostatische Kapazität des in der Fühleinrichtung 8 oder der Wegwerfwindel 10 gebildeten Kondensators C1 im Bereich von 5000 - 500 pF festgesetzt. Wenn der Feuchtigkeitsgrad der Windel niedrig ist, kann die elektrostatische Kapazität des Kondensators C1 den festgesetzten Bereich nicht erreichen, so daß in diesem Fall der Multivibrator im Wassergehalt-Ermittlungskreis 21 nicht tätig wird. Wenn andererseits der Feuchtigkeitsgrad der Windel den speziellen Wert erreicht, bei dem sich

-H-

der Patient unbehaglich fühlt, dann fällt die elektrostatische Kapazität des Kondensators C1 in den festgesetzten Bereich. Dem Eingangsanschluß des Inverters U1 werden abwechselnd Signale mit hohem und niedrigem Pegel zugeführt, so daß der Multivibrator zu schwingen beginnt und ein oszillierendes Impulssignal dem Wellenformkreis 22 zuleitet, der hierauf ein geformtes Impulssignal mit einer vorbestimmten Frequenz abgibt. Der HF-Schwingkreis 23 erzeugt dann das schwingende Signal, das eine Pflegeperson an einem entfernten Platz darüber informiert, daß die Windel gewechselt werden soll.

Wenngleich die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen dargelegt und beschrieben wurde, ist klar, daß auf Grund der offenbarten Lehre dem Fachmann Abwandlungen und Abänderungen an die Hand gegeben sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (2)

1. TeDTKE - BüHUNG - K{N>i>.6fepE χ K

   Γ> ^* -- Ö" "--""-- "-;*'--" Dipl.-lng. H. Tiedtke

   PeLLMANN - IjlRAMS - OTRUIF Dipl.-Chem. G. Bühling

   OD I O 0 I y Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

   Bavariaring 4, Postfach 20 24 OS 8000 München 2

   Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München
2. 2. Juni 1986 DE 5880 / case OP-61084

   Patentansprüche

   1. Vorrichtung zur Ermittlung des Wassergehalts einer Windel, gekennzeichnet

   - durch eine den Feuchtigkeitsgrad einer Windel

   (9, 10) ermittelnde Fühleinrichtung (8, C1), die in die zu überwachende Windel herausnehmbar eingesetzt ist, und

   - durch eine Informationseinrichtung (21, 22, 23), die mit der Fühleinrichtung elektrisch verbunden ist und die den Feuchtigkeitsgrad der Windel wiedergebende Information zu einem entfernten Platz überträgt.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die herausnehmbare Fühleinrichtung (8, C1) aus
   einer wasserdurchlässigen oberen Lage (5, 11), einer wasserundurchlässigen unteren Lage (1, 13) und aus

   Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Deutsche Bank (München) Kto. 2861060 Postscheckamt (München) Kto. 670-43-804

   einem Paar von zwischen die wasserdurchlässige obere Lage sowie die wasserundurchlässige untere Lage eingesetzten, in Längsrichtung der Lagen mit konstantem Abstand und parallel zueinander verlaufenden Metallstreifen (2, 3, 14, 15), von denen der eine (2, 15) von einer elektrisch isolierenden Schicht (4, 16) überdeckt ist, besteht.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationseinrichtung einen die Änderung in der elektrostatischen Kapazität der Fühleinrichtung (8, C1) erfassenden Wassergehalt-Ermittlungskreis (21), einen Wellenformkreis (22) und einen den Ausgang zu einem entfernten Platz übertragenden Schwingkreis (23) umfaßt.

   Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt-Ermittlungskreis (21) hauptsächlich aus einem astabilen Multivibrator (C1, R1, R2, U1, U2, U3) besteht, in dem die in der Fühleinrichtung enthaltenen beiden Metallstreifen (2, 3, 14, 15) und die Isolierschicht (4, 16) einen Rückkopplungskondensator des Multivibrators bilden.