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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sensorsystem zum Überwachen
des Zustandes einer Person auf einer ebenen Unterlage, wobei das System
ein ebenes Sensorelement, das auf der Unterlage zum Umwandeln mechanischer,
durch die Bewegungen der Person und deren Vitalfunktionen erzeugter
Kräfte
in elektrische Signale angebracht ist, und eine Schnittstelle zum
Verbinden des Sensors mittels eines Verbindungskabels zu einer Überwachungseinheit
aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen
des Sensorsystems.
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Bisher
bekannt ist ein sogenanntes Elektretfeld, das heißt, eine
permanente elektrische Ladung, die mittels Ionisierung in ein dielektrisches
Material injiziert wird. Eine Folie, die als eine Sensorfolie eines Sensorelementes
entsprechend der Erfindung einsetzbar ist, wird in der
US-Patentschrift 4,654,546 vorgestellt,
in welcher eine dielektrische Kunststofffolie mit flachen oder angerissenen
(mit Rippen versehenene) Gasblasen verwendet wird, um eine sogenannte
Elektretblasenfolie zu bilden. Beide Oberflächen der Folie sind metallbeschichtet.
Die Druckschrift
WO 96/06718 schlägt ein Verfahren
zum Expandieren einer dünnen
geschäumten
Kunststofffolie vor, in welchem Verfahren die Menge an darin enthaltenem
Gas mehr als verdoppelt werden kann. Die
EP-Patentschrift EP-B1-0775049 beschreibt,
wie eine dünne
biaxial orientierte Folie mit flachen Gasblasen elektrisch so geladen
wird, dass partielle Entladungen in den Gasblasen in ihrem Inneren
auftreten. Die Patentschrift
FI
913741 schlägt
verschiedene elektrische Strukturen für Sensorelemente vor. Bisher
bekannt sind auch faserförmige
polarisierte Elektretfolien, wie sie beispielsweise in dem
US-Patent 4,874,659 vorgeschlagen
werden. In ähnlicher Form
sind piezoelektrische Sensorfolien wie beispielsweise aus PVDF bekannt
und sie sind auch zur Verwendung in einem Sensorelement gemäß der Erfindung
anwendbar.
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Das
US-Patent 5,448,996 schlägt ein ebenes
Sensorsystem zum Überwachen
des Zustandes eines Patienten vor, wie beispielsweise bei der Atmung,
dem Herzschlag und den Körperbewegungen, welches
rechtwinklige Sensorelementlaken verwendet, die längliche
piezoelektrische Sensorstreifen enthalten, wobei die Laken in dem
Bett des Patienten platziert werden. Einzelne Sensorstreifen können auch
von einer kreisartigen oder quadratischen Form sein. Ein anderer
piezoelektrischer Sensor wird in dem Aufsatz von J. Siivola beschrieben: „New noninvasive
piezoelectric transducer for recording respiration, heart rate and
body movements",
Medical & Biological
Engineering & Computing,
Juli 1989, welcher einen piezoelektrischen PVDF-Umwandler zum Umwandeln
von Kräften,
die auf der Unterlage des Patienten durch die Atmung, die Herzschläge und die Körperbewegungen
erzeugt werden, in elektrische Signale vorschlägt. Gemäß dem Aufsatz besitzt der Sensor
Elektroden, die aus Aluminium und Chrom-Metallschichten mit einer
Dicke von 30 nm auf beiden Seiten einer PVDF-Polymerfolie bestehen. Die
Verbindungsleitungen sind an den Elektroden unter Verwendung von
leitfähigem
Epoxidkleber angeschlossen.
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Das
sogenannte Elektretfeld, das heißt eine permanente elektrische
Ladung, die mittels Ionisierung in ein dielektrisches Material injiziert
ist, ist auf Ionen gestützt,
die in Molekülen
und in einer Kristallstruktur eingeschlossen sind. Eine Folie, die
zur Verwendung als ein aktives elektromechanisches Material eines
Patientensensors verwendbar ist, ist in dem Aufsatz von J. Siivola,
K. Leinonen, L. Räisänen beschrieben: „EMF-polymer
transducer as a detector of respiration in humans", Medical & Biological Engineering & Computing, November
1993. Diese Folie besteht aus einer dielektrischen Kunststofffolie,
wie beispielsweise Polypropylen, der flache oder angerissene (mit
Rippen versehene) Gasblasen enthält und
eine Elektretfolie bildet (eine sogenannten Elektretblasenfolie).
Anders als bei einer piezoelektrischen PVDF-Folie, die gegenüber einer
Biegung empfindlich ist, enthält
die Elektretblasenfolie flache Gasblasen und ist sehr empfindlich
gegenüber
einer Veränderung
ihrer Dicke. Dieses schafft einen Vorteil bei der Anwendung gemäß der Erfindung.
Das Rohmaterial der Elektretblasenfolie, typischerweise Polypropylen,
schließt
keine Umweltgefahren ein, selbst bei einer Verbrennung, anders als
PVDF, das sehr giftige Fluoride enthält.
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Die
US 4,509,527 offenbart einen
laminierten, lakenähnlichen
Sender, der ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von sich ändernden
mechanischen Kräften
erzeugt, die auf ihn ausgeübt
werden. Der Sender schließt
eine obere flexible Platte mit einer Matrix aus gleichmäßig voneinander
beabstandeten konvexen Elementen auf einer Oberfläche und
eine flexible untere Platte mit einer Matrix aus gleichmäßig voneinander
beabstandeten konvexen Elementen auf einer Oberfläche ein.
Die konvexen Elemente auf der Oberfläche der einen Platte sind auf
die Zwischenräume
zwischen den konvexen Elementen auf der Oberfläche der anderen Platte ausgerichtet.
Eine synthetische Kunstharzpolymerelektreffolie ist sandwichartig
zwischen den konvexen Elementen einer jeden Platte aufgenommen und
wird deformiert, wenn die konvexen Elemente gegen die Elektretfolie gepresst
werden und diese horizontal aufgrund der sich ändernden mechanischen Kräfte dehnen,
die auf den Sender ausgeübt
werden. Die Elektroden sind mit einander gegenüberliegenden Oberflächen der
Elektretfolie verbunden und bilden zumindest auf einer Oberfläche einen
gleichmäßig beabstandeten elektrisch
miteinander verbundenen Elektrodenaufbau. Die Elektroden erfassen
die elektrischen Ladungen in der Elektretfolie und erzeugen ein
Signal proportional zur Größe der sich ändernden
mechanischen Kräfte,
die die elektrischen Ladungen induzieren.
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Ein
spezifischer Nachteil, der mit den Sensorelementen aus dem Stand
der Technik zusammenhängt,
ist ein komplizierter und aufwändiger
Herstellungsvorgang. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, diese Nachteile der Lösungen
aus dem Stand der Technik zu beseitigen und einen neuen Typ eines
Sensorsystems zu erreichen, dessen Herstellungsvorgang keine widrigen
Belastungen der Umwelt hervorruft und der keine umwelttechnisch
gefährliche
giftige Substanzen enthält,
in welchen die Sensoren sowohl ein optimales Atmungssignal und eine
optimales Herzschlagsignal erzeugen, und in welchem die Herstellungskosten
des Sensorelements pro Einheit verringert sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besitzt der Sensor eine im Wesentlichen ovale Form,
wobei diese Lösung
sich auf der Beobachtung gründet,
dass ein Patient im Allgemeinen in dem mittleren Bereich eines Bettes
liegt. Da ein menschliches Wesen eine in einem Längsschnitt gesehen im Wesentlichen
ovale Form besitzt, läuft
die Gewichtsverteilung, die von dem Körper verursacht wird, in Richtung
zu den Rändern
des Bettes aus.
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Es
hat sich herausgestellt, dass durch die Verwendung eines engen,
das heißt
ungefähr
5 cm breiten und 16 cm langen Sensorstreifens gestützt auf
eine Elektretblasenfolie, Herzschlag sehr gut vermerkt wird, während die
Atmung nicht so deutlich aufgenommen wird. In ähnlicher Form haben wir festgestellt,
dass unter Verwendung eines ähnlich
hergestellten Sensorstreifens von 50 cm Breite und 60 cm Länge Atmung
deutlich aufgenommen wird, während der
Herzschlag nicht so deutlich festgestellt wird. Wir haben ermittelt,
dass die beste Kombination ein Sensor ist, der etwa 30 cm breit
und 60 cm lang ist und eine rechtwinklige oder vorzugsweise ovale
Form besitzt. Ein solcher Sensor ist in der Lage, sowohl Atmung
einschließlich
Schnarchen als auch Herzschlag deutlich zu unterscheiden.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung, in welcher eine Aluminium-/Polyester-Folie in einem
Sensorelement verwendet wird, zeichnet sich zusätzlich dadurch aus, dass der
Bereich der Verbindung des Verbindungskabels versilbert ist, beispielsweise durch
Bedrucken mit einer Silberpaste.
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In
einem Verfahren gemäß der Erfindung wird
eine elektromechanische Sensorfolie, wie beispielsweise eine Elektretblasenfolie,
die eine permanente elektrische Ladung besitzt, die mittels Ionisierung
injiziert wird, und die auch aus mehreren miteinander zusammengeklebten
Folien bestehen kann, mit folienähnlichen
metallischen Elektroden versehen, die auf beiden der äußeren Oberflächen platziert sind,
wobei eine äußere Oberfläche von
zumindest einer der Metallelektroden mit einem folienähnlichen isolierenden
Material ausgerüstet
ist, welches auch aus der gleichen elektromechanischen Sensorfolie bestehen
kann.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines elektromechanischen Sensorelements
zum Umwandeln mechanischer Kräfte,
die durch Bewegung und Vitalfunktionen einer Person erzeugt werden,
in elektrische Signale, in welchem Verfahren eine Sensorfolie mit
metallischen Elektroden versehen wird, die auf jeder ihrer Seiten
platziert sind, wobei zumindest eine der Elektroden eine Signalelektrode
ist, in welchem Verfahren das Sensorelement hergestellt wird durch das
Ausschneiden aus einer größeren Menge
eines Materials des Sensorelements, in welchem Verfahren in der
Herstellung des Sensorelementmaterials die Elektroden in einem kontinuierlichen
Rolle-zu-Rolle-Verfahren erzeugt werden, und in welchem Verfahren
das Sensorelementmaterial durch das Laminieren als einem kontinuierlichen
Rolle-zu-Rolle-Verfahren hergestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest das Sensorelementmaterial aus wiederholten Elektrodenmustern besteht
und dass ein Sensorelement einer gewünschten Größe und/oder Form durch das
Ausschneiden des Materials zwischen den Mustern gebildet wird. Außerdem weist
das Sensorsystem zum Überwachen
des Zustandes einer Person auf einer flachen Ebene zumindest ein
planares Sensorelement auf, das auf der Unterlage angebracht ist
und eine aktive Sensorfolie und Signal- und Erdungselektroden zum
Umwandeln mechanischer Kräfte,
die von den Bewegungen und Vitalfunktionen einer Person erzeugt
werden, in elektrische Signale, und eine Schnittstelle zum Verbinden
des Sensors mit einer Überwachungseinheit
besitzt, wobei die Sensorfolie mit folienähnlichen metallischen Elektroden
versehen ist, die auf beiden ihrer Seiten angebracht sind, wobei
zumindest eine der metallischen Elektroden mit einer isolierenden
Folie versehen ist, die auf ihrer äußeren Oberfläche angebracht
ist. Zumindest eine Elektrode des Sensorelements besitzt einen gemusterten
Aufbau. Das Sensorsytsem ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement
aus einem ausgeschnittenen Sensorelementmaterial mit wiederholten
Elektrodenmustern gebildet wird, wobei die Elektrodenmuster aus
einem Metall gebildet sind.
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Durch
das Anwenden der Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, Sensoren mit
einer Größe eines
gesamten Bettes durch das Ausschneiden des Sensors aus einem Sensormaterial
herzustellen, welches als lange kontinuierliche Laken hergestellt
werden und in Flächen
geteilt werden, die beispielsweise ungefähr 30 × 60 cm betragen.
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Durch
das Verwenden eines Sensorelementes mit einer Form, wie sie von
der Erfindung vorgeschlagen wird, und hergestellt mittels eines
Verfahrens gemäß der Erfindung
wird es möglich,
die Menge an Material zu optimieren, die für ein Sensorelement erforderlich
ist, sodass kein Material verschwendet wird. Darüber hinaus ist ein Sensorelement
gemäß der Erfindung
weniger empfindlich gegenüber
Interferenzen und Schäden
als gegenwärtig verwendete
Sensorelemente. Außerdem
verringert das verwendete Versilbern in dem Verbindungsbereich der
verbindenden Kabel Beschädigungen,
die an der Verbindung als ein Ergebnis eines Biegens und Handhabens
auftreten können.
Außerdem
kann bei einer Verwendung einer Elektretblasenfolie das Sensorelement
sehr dünn
und elastisch hergestellt werden.
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Durch
das Verfahren gemäß der Erfindung kann
das Sensorelementmaterial wirtschaftlich und schnell mittels einer
Massenproduktion in der Form von Materialrollen hergestellt werden,
die so ausgeschnitten werden können,
dass sie zuverlässige
folienähnliche
Sensorelemente mit einer gewünschten Länge und
Breite erzeugen, die gegenüber
elektromagnetischer Interferenz gut geschützt sind, um zum Überwachen
der Vitalfunktionen von Patienten verwendet zu werden. Wenn die
verwendeten Elektroden Aluminiumelektroden sind, die unter Verwendung
von Eisenchlorid geätzt
werden können,
ist das Verfahren gemäß der Erfindung
sehr vorteilhaft und umweltfreundlich.
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Ein
typisches Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, dass in ihrer Herstellung die Signal-, Masse- und Nullelektroden
durch Bedrucken (beispielsweise unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers)
oder durch einen Siebdruck des Elektrodenmusters auf der Metallschicht
auf der Oberfläche
der dielektrischen Folie unter Verwendung beispielsweise eines dielektrischen
isolierenden Materials, das bei ultraviolettem Licht trocknet, und
Wegätzen
der Bereiche außerhalb der
Muster hergestellt werden. Sowohl das Drucken, Trocknen, Ätzen als
auch das Waschen der Elektrodenmuster findet alles in einem Rolle-zu-Rolle-Vorgang
statt. In ähnlicher
Form wird das Zusammenkleben oder Laminieren der elektromechanischen
Folie in einem Rolle-zu-Rolle-Vorgang durchgeführt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich zusätzlich
dadurch aus, dass die verwendete Elektretblasenfolie vor dem Aufladen
expandiert wird, beispielsweise durch ein Verfahren, das in der
Druckschrift
WO 96/06718 vorgeschlagen wird,
so dass die Menge an darin enthaltenem Gas auf ein Niveau ansteigt,
das 50% übersteigt.
Wenn die Folie dann aufgeladen wird, steigt ihre Empfindlichkeit
um ein Mehrfaches verglichen mit einer nicht expandierten Folie.
Ein typisches Merkmal des Verfahrens des Ladens der Folie durch
Ionisierung besteht darin, dass sie zu einem Anstieg bei den partiellen
Entladungen führt,
wie in der EP-Patentschrift
EP-B1-0775049 beschrieben. Außerdem zeichnet sich
bei einer Verwendung einer Elektretblasenfolie die Erfindung zusätzlich dadurch
aus, dass das Sensorelement durch das Halten bei einer Temperatur
etwas oberhalb der gewünschten
maximalen Betriebstemperatur deutlich ausgereift wird, das heißt bei etwa
60°C, für mehrere
Tage. Dies reduziert die Empfindlichkeit des Sensors um ungefähr 20 bis
25% verglichen mit der Ausgangsituation. Als ein Ergebnis wird der
Sensor sehr stabil hinsichtlich von Temperaturschwankungen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung im Detail mit Hilfe eines Beispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in welchen
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1 ein
Bett eines Patienten mit einem Sensorsystem gemäß der Erfindung darstellt,
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2 einen Querschnitt eines Sensorelementes
aus der Erfindung darstellt,
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2b eine
Signalelektrode eines Sensorelementes gemäß der Erfindung in Draufsicht
darstellt,
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2c das
Bilden eines ovalförmigen
Sensorelementes aus einem Sensorelementenmaterial veranschaulicht,
und
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Die 3a, 3b und 3c die
Herstellung eines Sensorelementmaterials veranschaulichen.
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1 zeigt
ein Bett 1 eines Patienten mit einer Matratze 2,
die als Unterlage für
den Patienten dient. In der Matratze ist ein Überwachungssystem für den Patienten
zum Überwachen
des Zustandes des Patienten angebracht, wie beispielsweise von Atmung,
Schnarchen, Herzschlag und Körperbewegungen.
Ein ebenes Sensorelement 3 wandelt die von den Vitalfunktionen
und Bewegungen des Patienten erzeugten mechanischen Kräfte in elektrische Signale
um, die mittels eines Verbindungskabels 5, das mit einem
Sensor mittels einer Verbindung 4 an seinem Ende zu einer
elektronischen Überwachungseinheit 7 auf
einer Tafel 6, übertragen
werden. Die Signalübertragung
in dem System kann beispielsweise in einer Weise implementiert werden,
die in dem Artikel von J. Siivola: „New noninvasive piezoelectric
transducer for recording respiration, heart rate and body movements", Medical & Biological Engineering & Computing, Juli
1989 beschrieben ist. Das Verbindungskabel 5 kann auch
durch eine drahtlose Übertragung
ersetzt werden.
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Das
ebene Sensorelement 3 in der 1 besitzt
eine ovale Form, die sich nahezu über den gesamten Weg von einer
Seitenkante der Matratze 2 bis zur anderen erstreckt und
ihre Breite (in der Längsrichtung
des Bettes) kann beispielsweise 300 mm und ihre Länge (in
der Querrichtung des Bettes) ungefähr 600 mm sein. Mehrere Sensorelemente können gleichzeitig
verwendet werden; bei der Traumforschung werden typischerweise zwei
Sensorelemente verwendet. Mit einem auf dem Bett liegenden Patienten
wird das Sensorelement 3 unter dem Oberkörper angeordnet.
Für eine
Fernüberwachung des
Patienten wird ein zusätzlicher
Sensor in dem Bereich des mittleren Körpers platziert, und kann in dem
Fall verwendet werden, wenn sich der Patient in seine sitzende Position
erhebt. Der Sensor unter dem Oberkörper wird dann ein sehr starkes
Signal ausgeben, das bald darauf nahezu auf Null abnimmt, während der
Sensor unter dem mittleren Körper
fortfährt, ein
durch die Bewegungen verursachtes Signal zu erzeugen. Auf diese
Weise ist es möglich,
herauszufinden, dass der Patient eine sitzende Position angenommen
hat. Dieses Stück
einer Information kann außerdem
an die Betreuer übermittelt
werden.
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Wie
in der 2a veranschaulicht ist, weist ein
typisches folienähnliches
Sensorelement gemäß der Erfindung
eine dünne
Sensorfolie 11 auf, beispielsweise eine Elektretblasenfolie
mit einer Dicke von 0,07 mm. Oberhalb und unterhalb der Sensorfolie 11 sind
dünne Polyesterfolien 12, 13 und 14 mit
einer Dicke von beispielsweise 0,1 mm platziert. Auf den Oberflächen der
Folien 12 und 13 gegenüber der Sensorfolie 11 sind
dünne Folien
aus Aluminium 15 und 16 mit einer Dicke von beispielsweise
0,009 mm laminiert. Die Aluminiumfolie 16 auf der Oberfläche der
Folie 13, die wie oben erwähnt gegenüber der Folie 11 platziert
ist, ist mit Mustern versehen, die die Form eines Musters 41 besitzen,
das in der 2b dargestellt ist. Die Aluminiumfolie 15 auf
der Oberfläche
der Folie 12 bildet ein durchgehendes bandähnliches
Muster mit einer Breite von beispielsweise etwa 50 cm, welches vorzugsweise
breiter ist als das Muster 41 auf der Oberfläche der
Folie 13. Auf der Oberfläche der Folie 14 gegenüber der
Folie 13 befindet sich in ähnlicher Form eine Aluminiumfolie 17, die
exakt der Aluminiumfolie 15 entspricht. Die Aluminiumfolie 16 arbeitet
als Signalelektrode des Sensorelements. Die Aluminiumfolie 15 dient
als Nullelektrode, das heißt
als eine Referenzelektrode. Die Aluminiumfolie 17 arbeitet
als Masseelektrode und schützt das
Element gegenüber
elektromagnetischer Interferenz und Entladungen von statischer Elektrizität. Die Aluminiumfolien 15 und 17 sind
typischerweise miteinander verbunden, sodass sie beide als Masseelektroden
arbeiten. Die oben stehende Beschreibung entspricht einer bevorzugten
Struktur der Erfindung. Es ist auch möglich, eine Anordnung zu verwenden, in
welcher der Kern des Sensors aus einer isolierenden Folie besteht,
die mit einem Muster entsprechend dem Muster 41 auf jeder äußeren Oberfläche versehen
ist, oder sogar auch mit einer Anordnung, in welcher der Kern einfach
aus einer dünnen
Metallfolie mit eingeätzten
Mustern entsprechend dem Muster 41 besteht. Auf jeder Seite
dieses Kerns ist eine Sensorfolie 11 laminiert und die äußeren Oberflächen dieser
beiden Sensorfolien sind mit Masseelektroden versehen, welche in
diesem Falle ebenfalls Nullelektroden sind. In einer anderen möglichen
Anordnung ist die Aluminiumfolie auf der Oberfläche der Folie 12 in
einer Weise entsprechend dem Muster 41 gemustert und die
gegen die Folie 12 laminierte Folie ist eine Folie entsprechend
der Folie 14 mit einer Masseelektrode 17 auf ihrer
Oberfläche.
Auf diese Weise wird ein differentieller Sensor erzielt. Die gegen
die Sensorfolie platzierten Aluminiumelektroden arbeiten als Signalelektroden,
eine als positive Elektrode und die andere als eine negative Elektrode,
wobei die äußersten
Aluminiumfolien als Masseelektroden dienen.
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2c veranschaulicht
die Bildung eines ovalförmigen
Sensorelements 21 entsprechend der Erfindung aus einem
Sensorelementmaterial 22. Die 2c zeigt
zusätzlich
Ausrichtungspunkte 23, die beim Herstellungsverfahren benötigt werden.
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Bei
der Herstellung eines Sensormaterials (3A) wird
eine isolierende/metallische Folie 33 verwendet, bei welcher
die tragende Struktur 34 beispielsweise eine Polyesterfolie
ist, aber auch aus Polyethylen oder Polyamid oder einer anderen
isolierenden Folie bestehen kann, die für diesen Zweck geeignet ist.
Eine metallische Folie 35 wird als erstes auf die Oberfläche der
Folie 33 laminiert, welche metallische Folie vorzugsweise
aus Aluminium besteht, aber auch aus Kupfer bestehen kann, wobei
sie später
beispielsweise mit einem Zinnüberzug
versehen werden kann. Allerdings ist die Verwendung einer Aluminiumfolie
umweltfreundlicher, da sie mit Eisenchlorid geätzt werden kann, dessen Entsorgung
weniger umweltmäßige Belastung
erzeugt, als beispielsweise die für das Ätzen von Kupfer verwendeten
Substanzen. Die Isolator-/Aluminiumfolie 33 wird von einer
Rolle 31 abgespult und unter einer Druckschablone 37 für Siebdruck
hindurchgeführt.
Mittels dieser Schablone wird darauf ein gewünschtes Muster 39 unter
Verwendung beispielsweise eines isolierenden Materials 36 aufgedruckt,
welches trocknet, wenn es ultraviolettem Licht ausgesetzt wird.
Nachdem jedes Muster aufgedruckt ist, wird die Folie über eine
gewünschte
Distanz gefördert,
die etwas kürzer ist
als alle aufzudruckenden Muster zusammen, sodass aufeinander folgende
Drucke einander überlappen.
Das Muster ist so aufgebaut, dass wiederholte Muster erzeugt werden.
Anstelle eines Siebdruckes ist es auch möglich, eine Vorrichtung wie
einen Tintenstrahldrucker zu verwenden, der das Muster auf der Oberfläche der
Folie in Form von kleinen Tropfen aufdruckt. Nachdem das Muster
aufgedruckt ist, wird die Folie über
eine gewünschte
Distanz durch einen Trocknungsofen 38 vorwärts gefördert und
auf eine Rolle 32 geführt.
Auf diese Weise wird ein wiederholtes Muster aufgedruckt. In entsprechender
Weise kann die Elektrode mit einer Silberpaste auf der Oberfläche einer
sauberen isolierenden Folie aufgedruckt werden. Allerdings ist dies
ein erheblich kostspieligeres Verfahren als das oben beschriebene Verfahren
des Ätzens
des Musters aus einer Aluminiumfolie. Nachdem das gewünschte Muster
auf der Oberfläche
der Elektrodenfolie unter Verwendung eines isolierenden Materials,
das in der Lage ist, einem Ätzvorgang
mit Eisenchlorid zu widerstehen, aufgedruckt wurde, wird die Folienrolle 32 zu
einer Ätz-
und Waschstraße
(3b) genommen, wo unter Verwendung von Eisenchlorid
das Metall als erstes aus der Metalloberfläche 35 der Folie 34 in
anderen Flächenbereichen
außer
jenen weggeätzt
wird, die von der isolierenden Folie 36 abgedeckt sind,
sodass das verbleibende Metall Elektroden bildet, wie beispielsweise
in der 2b gezeigt. Anschließend werden die
Folien unter Verwendung von beispielsweise einer Natronlauge 38 zum
Auflösen
des aufgedruckten Isolators 36 gewaschen. Die Folie 33,
die auf diese Weise erhalten wird, bildet das fertiggestellte Elektrodenmaterial.
Die Null- und Masseelektroden-Folienmaterialien
werden in einer entsprechenden Form hergestellt. Auf dem auf diese
Weise erzeugten Elektrodenmaterial werden die Flächen, mit welchen die Verbinder
verbunden werden sollen, weiter mit Silberpaste in einer Weise entsprechend
dem Aufdrucken des isolierenden Materials zum Sicherstellen eines
elektrischen Kontaktes bei einer Klemmverbindung aufgedruckt. Auf
diese Weise wird der Verbrauch an kostspieligem Silber sehr niedrig
sein, verglichen mit dem Bedrucken der gesamten Elektrodenoberfläche damit.
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Anschließend werden
alle diese Folien unter Verwendung einer Rolle-zu-Rolle-Laminierungsausrüstung miteinander
laminiert (3c). Bezug nehmend gleichzeitig
auf die 2a wird als erstes beispielsweise
die Sensorfolie 11, die in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aus einer Elektretblasenfolie besteht, und die Isolator-/Metallfolie 13,
die in der vorbeschriebenen in den 3a und 3b dargestellten
Weise hergestellt wurde, miteinander laminiert. Die Seite mit den
Aluminiumelektroden 16, die mit einem gewünschten
Signalelektrodenmuster 39 versehen ist, kommt dabei gegen
die Sensorfolie 11. Um diese beiden Folien zusammen zu
laminieren, wird Klebstoff 61 von einer Rasterrolle 62 beispielsweise
auf die Sensorfolie 11 aufgetragen, woraufhin die Folien
zwischen den Walzen 63 und 64 zusammengewalzt
werden. Die Folien werden auf diese Weise zusammengeklebt und weiter
auf einer Rolle 65 aufgerollt. Als nächstes wird nach wie vor unter
Bezugnahme auf 2a auf das so erhaltene Laminat
eine Folie 12 mit einer auf einer der äußeren Oberflächen platzierten
und mit einem Null- oder Referenzelektrodenmuster versehenen Aluminiumfolie 15 gegen
die Sensorfolie 11 laminiert. Auf das so erhaltene Laminat
wird eine andere oder die Folie 14 mit einer Masseelektrode 17 gegen
die Folie 13 in einer entsprechenden Weise laminiert. Als
Endergebnis wird ein Sensorfolienmaterial erhalten, wie es in 2b dargestellt
ist. Aus diesem Material werden die Sensorelemente in gewünschten
Längen
herausgeschnitten unter Verwendung einer Schneideinrichtung, die
für diese
Zwecke geeignet ist, beispielsweise mittels eines Messers.
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Die
Verbindungsdrähte
können
mit dem Sensor gemäß der Erfindung
unter Verwendung von Klemmverbindern zuverlässig verbunden werden, mit
welchen die verbindenden Drähte
verbunden werden können,
beispielsweise durch Löten
oder Klemmen. Für
die Klemmverbinder, welche durch das gesamte Sensorlaminat gedrückt werden
und somit eine elektrische Kopplung mit den Elektroden bilden, werden
die Signal-, Erd- und Nullelektrodenmuster mit Bereichen versehen,
auf welche die Verbinder gedrückt
werden können,
ohne einen Kurzschluss zwischen der Signalelektrode und der Erdungs-/Null-Elektrode
hervorzurufen. Ein Sensorelement (2b) gemäß der Erfindung
weist typischerweise einen Zipfel 40 auf, der sich seitlich
von der Signalelektrode erstreckt und aus einer breiteren durchgehenden
Fläche
an dem Ende von beispielsweise drei Leitern mit ungefähr 1 mm
Breite besteht. An diesem Zipfel ist es möglich, mehrere Klemmverbinder
anzuschließen,
wie beispielsweise solche, die von Nicomatic oder Berg Electronics
hergestellt sind, um einen zuverlässigen Kontakt mit der Signalelektrode
zu erzielen. Die Masse- und Nullelektroden 15, 17 sind
so angeordnet, dass sie sich seitlich über einen Bereich erstrecken,
der die normale Breite der Signalelektrode übertrifft und sich außerdem bis
in einen Bereich von den drei schmalen Leitern erstreckt. Die Verbindung
zu den Erdungs- und Nullelektroden wird unter Verwendung entsprechender
Klemmverbinder implementiert, die neben dem Zipfel 40 platziert
sind. Die Drähte
sind mit den Klemmbindern verbunden, beispielsweise mittels Löten.
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Das
Sensorelement gemäß der Erfindung kann
auch mit einer Sender-Empfänger-Einrichtung verbunden
werden, um die Intensität
und den Anwendungspunkt einer auf den Sensor wirkenden Kraft oder
eines derartigen Druckes aus den Signalen, die von dem Sensor erhalten
werden, feststellen zu können.
Die Einrichtung weist eine Sendeeinrichtung, die im Mikrowellenbereich
arbeitet und Signale im Mikrowellenbereich an die Signalelektrode
des Sensors überträgt, und
eine Empfängereinheit
zum Empfangen der Signale auf, die von der Signalelektrode reflektiert
werden. Der Sensor kann auch mit einem Antennenmuster mittels eines
entsprechenden Verfahrens versehen werden, welches Antennenmuster
als Antenne eines sogenannten Mikroanhängers oder Mikrotags verwendet
wird. Falls ein Patient einen persönlichen Mikrotag, in seinen/ihren
Kleidungsstücken
verborgen trägt,
kann dieser Informationen geben, die beispielsweise anzeigen, dass
die richtige Person sich niedergelegt hat.
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Das
Sensorelement gemäß der Erfindung kann
auch leicht mit mehreren Signalelektrodenmustern versehen werden,
in welchem Fall der gleiche Sensor mehrere unterschiedliche Bereiche
aufweist, von denen jeder getrennt mit der Signalverarbeitungseinrichtung
verbunden sein kann. Daher ist es möglich, einen einheitlichen
Sensor zu erzeugen, der in einem Bereich unter einem Brustkorb platziert
wird, um die Atmung und/oder den Herzschlag zu überwachen. Ein anderer Bereich
wird unter dem mittleren Körper
platziert und ein dritter Bereich unter den Füßen. Ein solcher beispielsweise
in drei Teile getrennter Sensor, kann beispielsweise bei der Traumforschung
und bei der Überwachung
von Patienten verwendet werden. Der Sensor kann auch einfach mit
einigen Dutzend schmaler Querstreifen beispielsweise von einer Breite
von etwa 2 cm versehen werden, von denen jeder ein getrenntes Signal
abgeben kann. Ein solcher Sensor kann beispielsweise zum Messen
der Wirksamkeit der Herzaktivitäten
durch Messen der Geschwindigkeit des Fortschreitens des Druckimpulses
verwendet werden, wenn der Patient auf dem Sensor liegt.
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Das
Sensorelement gemäß der Erfindung kann
auch mit einem Sensor zum Messen von Temperatur und/oder Feuchtigkeit
kombiniert werden, was es möglich
macht, auch Änderungen
zu überwachen,
die in dem physikalischen Zustand des Patienten auftreten.
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Durch
das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung
kann das Sensorelement auch so hergestellt werden, dass die Kunststofffolie,
die die Metallelektrode trägt,
auf der Sensorfolie selbst platziert wird. Es ist auch möglich, eine
Anordnung zu verwenden, in welcher die Masseelektroden auf beiden
Seiten der Sensorfolie selbst platziert werden, wobei wenigstens
eine der Masseelektroden mit Löchern
versehen ist. In dem Bereich der Löcher wird die nächste Folienschicht
mit einer Folie versehen, die die Signalelektroden enthält. In diesem
Fall werden die Leitungen aus unterschiedlichen Signalbereichen
zu einem Platz auf der Folie geführt
werden, ohne eine Ladung in den Leitungen zu erzeugen. Die äußerste Elektrode
ist immer noch eine Masseelektrode.
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Es
ist offensichtlich für
einen Fachmann, dass verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt sind,
sondern dass sie innerhalb des Bereichs der anschließenden Ansprüche verändert werden
können.