Entwicklung eines flächigen Bewegung, Feuchte und Temperatur erfassenden Systems mit Notruffunktion zur Integration in Möbelkonstruktionen

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Brigitte Schmitz
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SmartTex-Symposium 2017 Entwicklung eines flächigen Bewegung,

Integration in Möbelkonstruktionen () Dr. rer.nat.

Alexander Ulanov, MFPA Weimar Dipl.-Ing.

1 SmartTex-Symposium 2017 Entwicklung eines flächigen Bewegung, Feuchte und Temperatur erfassenden Systems mit Notruffunktion zur Integration in Möbelkonstruktionen () Dr. rer.nat. Michael Kuhne, MFPA Weimar M. Eng. Alexander Ulanov, MFPA Weimar Dipl.-Ing. Elke Thiele Sächsisches Textilforschungsinstitut e.v. Dipl.-Ing. (FH) Lars Blüthgen Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH 1 / 13

2 Wissenschaftlich-technische Problemstellung - Teil 1 1. Überwachung der Atmung und der Gefahr des Wundliegens. Durch direkt in Matratzen- oder Polsterauflagen integrierte verschiedene faseroptische Sensoren sollen Bewegung, Feuchteeintrag, Temperatur und Atmung erfasst werden. Entwicklung eines Überwachungssystems, welches die Daten in für die Pflegenden nutzbarer Form ausgibt. 2. Orientierungslosigkeit des zu Pflegenden speziell beim Verlassen vom Liegemöbel bei Nacht. Beim Verlassen des Bettes soll die Orientierung des Patienten durch automatisch gesteuerte Beleuchtungselemente an der Möbelkonstruktion verbessert werden. 2 / 13

3 Wissenschaftlich-technische Problemstellung - Teil 2 3. Nicht wieder Aufsuchen des Liegemöbels in der Nacht. Nach einer angemessenen, einstellbaren Zeitspanne soll ein automatisches Notrufsystem den Pflegenden alarmieren. 4. Verbesserung des Handlings und der Pflegbarkeit von Sitz- und Polsterauflagen. Entwicklung von gut durchlüfteten, abstandsgewirkten Matratzenauflagen, die aufgrund ihrer Leichtbaukonstruktion komfortabler beziehbar sind und auch von bewegungseingeschränkten oder älteren Pflegenden weniger beschwerlich zu handhaben sind als klassische kompakte Matratzen. Integration der Sensorsysteme (auf Basis faseroptischer Sensoren für körpernahe Anwendung) während der Textilherstellung in die Auflagen. 3 / 13

4 Anforderungen an die Sensorik Detektion von Bewegung - Zyklische Bewegung (Atmung?) Detektion von Feuchte - Einmaliges Ereignis. Detektion der Temperatur - Optional Stromlos, Optisches Sensorprinzip - Keine Störung von aktiven Implantaten wie Herzschrittmachern, Nervenstimulatoren, Medikamentenpumpen oder Hörprothesen durch elektromagnetische Felder. Kostengünstig - Bauteilkosten unter 50 Euro für die Sensorik und Elektronik Waschbar - 60 C? Verlorener Sensor - Nach einigen Waschgängen kann die Auflage inkl. Sensor Umweltschonend entsorgt werden. 4 / 13

5 Aufgaben für die Datenaufbereitung und Datenübertragung - Auswertung der Rohdaten und Filtern der Ereignisse Bewegung, Feuchte, Temperatur. - Vernetzbar. Statusmeldungen Benachrichtigungen sollen über Netzwerke übertragen werden. - Statusmeldungen auf mobile Endgeräte. 5 / 13

Lösungsansätze Bisher: Elektrische Sensorik - Elektrische Signale: Feuchtempfindlich. - Fehleranfällig bei schlechter Hochfrequenz-Abschirmung. - Können empfindliche Geräte stören.

000 Euro für ein Meßsystem (allerdings bis zu 20 Sensoren). - Glasfasern sind günstig, allerdings muss die Glasfaser Sensitiv ausgerüstet werden (ca. 50 Euro pro Sensor).

6 Lösungsansätze Bisher: Elektrische Sensorik - Elektrische Signale: Feuchtempfindlich. - Fehleranfällig bei schlechter Hochfrequenz-Abschirmung. - Können empfindliche Geräte stören. - Für Druck und Feuchtemessungen sind zwei Systeme erforderlich - Existierende Lösungen sind für Liegemöbel Aktuell: Glasfasersensorik z.b. FBG Faser-Bragg-Gitter Sensorik - Hochpreisig: ca Euro für ein Meßsystem (allerdings bis zu 20 Sensoren). - Glasfasern sind günstig, allerdings muss die Glasfaser Sensitiv ausgerüstet werden (ca. 50 Euro pro Sensor). - Aufwendige Verbindungstechnik (Spleissen (Verschmelzen) der Fasern) Lichtleitkern 5-9 Mikrometer Durchmesser. Neu: Polymeroptische Fasern als Sensor Bilder: Lars Blüthgen IHD - Preiswert. - Sehr günstige Optoelektronikkomponenten. - Einfache Integration der Polymeropt. Faser in Steckersysteme usw. - Abschneiden und Fixieren im Stecker. - Geringe Anforderungen an die Vewrbindungstechnik, da der Lichtleitkern in der Regel größer 0,25 mm ist. 6 / 13

7 Lösung Polymeroptische Faser als Sensor Polymeroptsiche Faser wird in textile Gebilde integriert. Durch spezielle Anordnung und Konfiguration der Faser kann prinzipiell Bewegung, Feuchte und Temperatur detektiert werden. Lichtbasiertes Sensorprinzip: - Eine Kapselung des Systems zum Zweck des Feuchteschutzes ist nicht erforderlich. - Keine Störung von aktiven Implantaten wie Herzschrittmachern, Nervenstimulatoren, Medikamentenpumpen oder Hörprothesen durch elektromagnetische Felder. Erfassungs- und Auswerteeinheit - Z.B. in Doppel-Unterputzdose untergebracht. - Polymeropt. Sensorfaser wird direkt in die Auswerteeinheit eingesteckt. - Preiswert. - Sehr günstige Optoelektronikkomponenten. 7 / 13

8 Sensorprinzip - Polymeroptische Faser als Sensor 8 / 13

Sensorprinzip Konzept Signaltrennung Konstantes Signal Kein Ereignis Bewegung: Änderung der Lichtintensität durch Mikro- und Makrobiegungen der Sensorfaser.

9 Sensorprinzip Konzept Signaltrennung Konstantes Signal Kein Ereignis Bewegung: Änderung der Lichtintensität durch Mikro- und Makrobiegungen der Sensorfaser. Feuchte: Lichtintensität wird moduliert durch Veränderung der Tolalreflexion an der Grenzfläche polymeroptische Faser zu Luft. Kombinationssignal ist trennbar! Zum Patent angemeldet. 9 / 13

10 Implementierung der Algorithmen Vernetzung Statusmeldungen Basis Raspberry Pi oder Raspberry Pi Zero 10 / 13

11 Technische Umsetzung in der Textilfläche 11 / 13

12 Weitere geplante Entwicklungen Übertragung über Netzwerk Zentrale Web-Seite Statusmeldungen auf mobile Endgeräte 12 / 13

Danke für die Aufmerksamkeit! Dr.rer.nat. Michael Kuhne M. Eng. Alexander Ulanov MFPA Weimar Coudraystraße 9, 99423 Weimar Dipl.-Ing.

13 Danke für die Aufmerksamkeit! Dr.rer.nat. Michael Kuhne M. Eng. Alexander Ulanov MFPA Weimar Coudraystraße 9, Weimar Dipl.-Ing. Elke Thiele Sächsisches Textilforschungsinstitut e.v. Dipl.-Ing. (FH) Lars Blüthgen Institut für Holztechnologie Dresden ggmbh Abbildungen in der Präsentation von Lars Blüthgen IHD, Elke Thile, STFI, Alexander Ulanov,, Michael Kuhne, MFPA 13 / 13

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