Die auf EMS-Dienstleistungen spezialisierte Firma Gigasystec, Bocholt, bietet nun in Kooperation mit der Texible, Hohenems, Österreich, einer aus Textilforschern und Textilunternehmen bestehenden Ausgründung der Universität Innsbruck, elektronische Textilien mit intelligenten Auswerteeinheiten für Sensoren an, die bereits in vielfältiger Hinsicht, unter anderem in der Pflege, zur Anwendung kommen. Dabei werden Textilien mit piezoresistiven oder kapazitiven Sensoren eingesetzt, die in Abhängigkeit der Kundenapplikation in unterschiedlicher Anzahl auf einem Fließ platziert und mit leitfähigen Garnen verbunden werden.

Eingearbeitete 3D-Stromkollektor für Lithium Akkus.

Eingearbeitete 3D-Stromkollektor für Lithium Akkus. GigaSysTec

Die Fertigung dieses spezifischen Materials erfolgt hochautomatisiert und sorgt so für eine hohe Qualität und Robustheit. Die Produktionskette beginnt mit dem Spinnen von Fasern. Anschließend entsteht daraus ein Garn, aus dem dann wiederum ein Gewebe oder ein Gestrick hergestellt wird. Je nach Anwendung wird der Stoff veredelt und zum Teil leitfähig beschichtet. Für die Produkte können unterschiedliche Materialien eingesetzt werden; von ganz normalen Textilmaterialien, wie beispielsweise Polyester oder Baumwolle, bis hin zu Beschichtungen aus Edelstahl, Silber oder Karbonat. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei beispielsweise auch, ob das Produkt gewaschen werden soll oder generell mit Flüssigkeit in Berührung kommt. In der Konfektion werden im nächsten Schritt Sensoren zugeschnitten, gelasert und mit Hilfe einer Nähmaschine zu einem mehrlagigen Aufbau assembliert, sodass schlussendlich ein Sensortextil entsteht.

Bewegungsprofile einlesen und analysieren

Für die Auswertung dieser Sensoren stehen unterschiedliche Plattformkonzepte zur Verfügung. Letztendlich werden alle Daten gesammelt, die durch Druck auf das Textil entstehen. Dabei werden diese mit einem Multiplexer abgefragt und somit einzeln ausgewertet, sodass es durch die Verschaltung der Sensoren keine Fehlmessungen gibt. In einem Mikro-Controller werden diese nun ausgewertet und als Ergebnis an einen übergeordneten Host weitergeleitet. So können Bewegungsprofile eingelesen und analysiert werden.

Die Weiterleitung der Daten erfolgt dann wahlweise per LAN, WLAN, DECT oder mithilfe einer LTE- oder in Zukunft mit der neuen Narrow Band-Technologie. Folgende Sensoren und Funktionen können bereits waschbar realisiert werden: Herzfrequenz-, Atemfrequenz- und Atemvolumenmessung, Druck-, Kraft- und Dehnungsmessungen, Bewegungsprofile, Nässe und Feuchtigkeit oder Heizen (z.B. bis 500°C).

Textiler Bauteilträger.

Textiler Bauteilträger. GigaSysTec

Anwendungsbeispiel in der Pflege

Viele Anwendungen konnten bereits für Kunden wie Hermann Bock in Verl, einem der führenden Pflegebetten-Hersteller, realisiert und erfolgreich in der institutionellen und häuslichen Pflege umgesetzt werden. Beispielsweise zur Dekubitusprophylaxe ermöglicht ein Feuchtigkeits-Sensor die Inkontinenz-Versorgung genau zu dem Zeitpunkt, wann sie auch wirklich erforderlich ist. Wund- und Druckstellen und daraus resultierend Dekubitus lassen sich so erheblich reduzieren.

Im Gegensatz zur bisherigen nächtlichen Regelversorgung, bei der jeder geweckt wird, egal ob notwendig oder nicht, müssen nächtliche Versorgungen nur dann erledigt werden, wenn der Sensor signalisiert, dass der Bewohner eingenässt ist. Liegend-Bewohner benötigen in der Regel auch eine Lagerungsversorgung, um Druckgeschwüren vorzubeugen. Oft führen Bewohner jedoch gewisse Eigenbewegungen im Bett aus, sogenannte Mikro /Makro-Bewegungen mit Be- und Entlastung auf kleiner Fläche, etwa an der Ferse oder am Handgelenk. Ein textiler Bewegungssensor registriert nun, ob eine ausreichende Bewegung vorliegt oder ab wann eine veränderte Lagerung des Bewohners notwendig ist.

Smarte Textilien kommen branchenübergreifend zum Einsatz

Smarte Textilien werden zukünftig nicht nur in der Pflegeindustrie, sondern branchenübergreifend zum Einsatz kommen. Im Automotive Bereich und im Energiesektor können textile Strukturen, in Form von 3D-Elektroden, Batterien, Akkus und Brennstoffzellen deutlich effizienter machen. Somit ist mit dieser Technologie ein hohes Wachstumspotenzial verbunden. Mit mehr als 30 Jahren Erfahrung in der Elektronikindustrie in Kombination mit umfangreichem Wissen über die neue smarte Textilausrichtung verfügt Gigasystec als EMSPlus-Partner über genügend Know-how, um Ideen bis zum fertigen Produkt im Kundenauftrag erfolgreich umzusetzen.

Willi Keckstein mit dem Prototypen eines textilen Gewichtssensors für den Einsatz in Pflegebetten bei bettlägerigen Personen.

Willi Keckstein mit dem Prototypen eines textilen Gewichtssensors für den Einsatz in Pflegebetten bei bettlägerigen Personen. GigaSysTec