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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft medizinische Vorrichtungen und insbesondere die Energieversorgung von medizinischen Vorrichtung mit elektrischer Energie, die aus mechanischer Energie umgewandelt wird.
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Die Druckschrift
US 3,826,265 A offenbart einen Herzschrittmacher, bei dem mechanische Energie in einer Feder gespeichert wird und diese Energie mittels einer mechanischen Mimik in kinetische Energie eines Schwungrades umgewandelt wird. Diese wird wiederum durch einen Generator in elektrische Energie umgewandelt.
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Die Druckschrift
DE 21 47 308 A offenbart ebenfalls einen Herzschrittmacher, bei dem ebenfalls Energie mechanisch gespeichert wird. Darüber hinaus ist ein Kondensator vorgesehen, in dem elektrische Energie zwischengespeichert werden kann.
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Herkömmliche elektrische medizinische Vorrichtungen empfangen ihre elektrische Energie entweder aus einer direkten Energieversorgungsleitung oder aus einer Batterie. Derartige medizinische Vorrichtungen umfassen Herzdefibrillatoren, Elektrokardiographen (stationäre Rekorder und ambulante ”Holter” oder Ereignisrekorder), Transportüberwachungsausrüstung und andere elektrische medizinische Vorrichtungen.
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Eine derartige medizinische Vorrichtung ist ein Herzdefibrillator, der elektrische Energie in einen Patienten entladet, um den normalen Herzschlagrhythmus wieder herzustellen. Der normalen Herzschlagrhythmus kann aus verschiedenen Gründen unterbrochen werden. Beispielsweise kann ein Herzstillstand auftreten, wenn ein plötzliches Aussetzen des Herzschlags auftritt oder wenn ein Verlust eines wirksamen Pumpens von Blut durch das Herz auftritt. Typischerweise wird der Herzstillstand durch Arrhythmie verursacht, die abrupt die Zirkulation durch den Körper und lebenswichtige Organe abschwächt. Ohne eine schnelle Wiederbelebung werden Herzstillstandsopfer permanent verletzt oder sterben. Typischerweise werden Arrhythmien durch Störungen in dem elektrischen Leitungsmechanismus des Herzens verursacht. Eine Art der Arrhythmie, die Fibrillation, tritt auf, wenn die elektrische Aktivität ein schnelles Zucken des Herzens verursacht, was den normalen Herzschlagrhythmus ersetzt. Die Defibrilation ist ein Vorgang zur Wiederherstellung des normalen Herzschlagrhythmus des Herzens. Typischerweise tritt eine Defibrilation auf, wenn eine Defibrillatorbedienperson wie ein Arzt, ein Sanitäter oder anders Notfallversorgungspersonal dem Patienten eine oder mehrere elektrische Ladungen oder Schock unter Verwendung eines Defibrillators verabreicht. Defibrillatoren sind entweder implantierbar, was bedeutet, dass die Vorrichtung ”in vivo” arbeitet, oder extern, was bedeutet, dass die Vorrichtung von außerhalb des Körpers arbeitet.
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Herzdefibrillatoren weisen eine Schaltung, einen Kondensator und eine Energieversorgung auf. Die Energieversorgung für herkömmliche Defibrillatoren ist entweder eine Wechselspannungs-Energiequelle (beispielsweise von einer elektrischen Energieversorgungsleitung, d. h., dem öffentlichen Stromnetz) oder einer Batterie. Die Schaltung des herkömmlichen Defibrillators führt elektrische Energie aus der Energieversorgung dem Kondensator zu. Dann, wenn die Defibrillatorbedienperson den Defibrillator zur Abgabe des Schocks anweist, wird die gespeicherte Ladung des Kondensators in dem Patienten entladen, um einen therapeutischen Schock bereitzustellen.
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1 zeigt die allgemeine Anordnung eines herkömmlichen Defibrillators 10. Der herkömmliche Defibrillator 10 weist eine Batterie 20, eine Steuerungseinheit 30, eine Aufladungsschaltung 40, einen Kondensator 50, eine Patientenschnittstelle 60 und einen Drucker 70 auf.
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Die Batterie 20 führt elektrische Energie der Steuerungseinheit 30 und über die Aufladungsschaltung 40 dem Kondensator 50 zu. Falls die Batterie 20 wiederaufladbar ist, weist der Defibrillator 10 typischerweise ebenfalls eine externe Batterieladeeinrichtung 25 auf.
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Die Steuerungseinheit 39 steuert den Betrieb des Defibrillators 10. Wenn die Defibrillatorbedienperson den Defibrillator 10 zur Abgabe der Ladung zu dem Patienten anweist, signalisiert die Steuerungseinheit 30 Kondensator 50, die gespeicherte Ladung über die Patientenschnittstelle 60 dem Patienten zuzuführen. Die Steuerungseinheit 30 kann ebenfalls eine (nicht gezeigte) Anzeigeeinrichtung (wie eine herkömmlich bekannte LCD (Flüssigkristallanzeigeeinrichtung) mit Hintergrundbeleuchtung oder dergleichen) zur Beobachtung für die Defibrillatorbedienperson aufweisen.
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Die Aufladungsschaltung 40 überträgt die elektrische Energie aus der Batterie 20 zu dem Kondensator 50. Im Allgemeinen weisen Aufladungsschaltungen eine (nicht gezeigte) Energie – bzw. Leistungsregelungsschaltung, die Energie aus der Batterie 20 empfängt, und eine (nicht gezeigte) Umwandlungs- bzw. Gleichrichterschaltung auf, die mit der Regelungsschaltung gekoppelt ist und zwischen der Leistungsregelungsschaltung und dem Kondensator 50 angeordnet ist. Die Aufladungsschaltung 40 erhöht die aus der Batterie 20 zugeführte Spannung und gibt die erhöhte Spannung zu dem Kondensator 50 aus. Der Kondensator 50 hält die Ladung, bis diese über die Patientenschnittstelle 60 zu einem Patienten übertragen bzw. in ihn entladen wird.
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Der Kondensator 50 und die Steuerungseinheit 30 sind elektrisch mit der Patientenschnittstelle 60 gekoppelt. Die Patientenschnittstelle 60 weist üblicherweise entweder (nicht gezeigt) Pads oder Paddles auf, die in körperlichen Kontakt mit den Patienten durch die Defibrillatorbedienperson aufgelegt werden. Die Größe der Paddles kann entsprechend der erwarteten Verwendung (beispielsweise pediatrische bis erwachsene Patienten) reichen, und weisen vorzugsweise Entladungs-/Schock- und Druckertasten auf. Beispielsweise kann die Größe der Paddels von ungefähr 17 cm2 (oder kleiner) bis ungefähr 18 cm2 in der Fläche (oder größer) reichen. Die Pads weisen ein Adapterkabel für Pads für Erwachsene oder pediatrische Patienten (Kinder) auf. Wenn Pads verwendet werden, sind die Tasten für Entladung/Schock und Drucker an einer anderen Stelle des Defibrillators (beispielsweise an der Steuerungseinheit 30) angeordnet.
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Der Drucker 70 ist elektrisch mit der Steuerungseinheit 30 gekoppelt und wird zur Aufgabe von Rhythmuskurven und Textinformationen vor, während und nach der Operation verwendet.
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Im Allgemeinen empfangen herkömmliche Defibrillatoren ihre elektrische Energie entweder aus einer Wechselspannungsquelle (wie eine Energieversorgungsleitung bzw. dem öffentlichen Stromnetz) oder einer Batterie (beispielsweise einer Einwegbatterie oder einer wiederaufladbaren Batterie). Wenn Energie aus einer Energieversorgungsleistung verwendet wird, ist die Verwendung des Defibrillators in Situationen beschränkt, in denen Netzenergie verfügbar und zuverlässig ist. Netzenergie ist nicht verfügbar oder zuverlässig, wenn beispielsweise Ausfälle, Sprühentladungen (brown Outs), Naturkatastrophen oder dergleichen auftreten. Von Batterie gespeiste Defibrillatoren sind mobil, sind jedoch in anderer Weise beschränkt und haben daher verschiedene Nachteile. Beispielsweise muss nach Verwendung eines Defibrillators oder nach einem eingestellten Wartungsintervall die Batterie entweder ersetzt oder durch die externe Batterieaufladeeinrichtung wieder aufgeladen werden. Nach einer großen Zahl von Wiederaufladungen durch die Batterieaufladeeinrichtung sollte eine wiederaufladbare Batterie ersetzt werden, da deren wirksame Ladungsspeicherung sich verringert. Außerdem wird durch eine Batterie eine signifikante Größe und signifikantes Gewicht zu dem allgemeinen Aufbau einer durch eine Batterie betriebenen Vorrichtung hinzugefügt. Zusätzlich weisen Batterien eine beschränkte Energieversorgung auf, was erfordert, dass Defibrillatorbedienpersonen die Batterie aufladen müssen und den Batterieenergiepegel überwachen müssen. Wenn der Defibrillator eine mobile Einheit ist, kann ein Batterieaufladen oder ein Batterieersetzen aufgrund einer nicht vorhandenen Energiequelle zum Wiederaufladen oder aufgrund von nicht vorhandenen Ersatzbatterien keine Option sein. Weiterhin verlieren die Batterie allmählich ihre Energieversorgungsfähigkeit oder verschlechtern sich, wenn ein Defibrillator für eine längere Zeitdauer im Ruhezustand verweilt.
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Daher gibt es seit langem einen Bedarf nach einer medizinischen Vorrichtung (wie einen Herzdefibrillator), die mobil ist und nicht von einer Batterie oder Netzenergie als Energieversorgung abhängig ist. Eine medizinische Vorrichtung, die ihre Energie aus einer Quelle mechanischer Energie empfängt, würde in verschiedenen Anwendungen vorteilhaft sein. Beispielsweise erfordern herkömmliche medizinische Vorrichtungen, die durch Krankenhauspersonal (”im Krankenhaus”) oder durch gelerntes Personal, dass vor den Patient in das Krankenhaus gebrach werden kann, beispielsweise durch Sanitäter (”außerhalb des Krankenhauses”), eine zuverlässige Energieversorgung. Wartungsfehler oder Energiequellen mit Fehlfunktion oder Verschlechterungen können alle die Energieversorgungszuverlässigkeit negativ beeinflussen. Für Anwendungen im Krankenhaus und außerhalb des Krankenhauses können Fehler, die auf Grund von Überwachung und Wartung von Batterieladungen oder Netzenergiefehlern auftreten, durch eine medizinische Forderung und einer alternativen Energiequelle beseitigt werden.
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Ebenfalls ist eine elektrische medizinische Vorrichtung, die ohne Batterien oder Netzenergie arbeitet, vorteilhaft für eine Notfallanwendung für bestimmte medizinische Vorrichtungen (wie beispielsweise Defibrillatoren): medizinische ”Feuerlöscher”-Vorrichtungen (Notfallvorrichtungen). Sogenannte Feuerlöscherdefibrillatoren (fire extinguisher defibrillators) sind an Stellen angeordnet, (beispielsweise, wo Feuerlöscher angeordnet sind), wo sie zur Bereitstellung einer gleichen und zuverlässigen Betriebs benötigt werden, selbst bei nicht gelernten Personal. Derartige Defibrillatoren würden besser dienen, falls keine Batterien, die im Laufe der Zeit sich verschlechtern, oder Netzenergie erforderlich wäre, die versagen könnte. Diese Defibrillatoren würden somit nicht durch die Probleme der Batterien oder Netzenergie beeinflusst werden, die mit Rauchmeldern auftreten.
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Weiterhin weisen Batterie gespeiste medizinische Vorrichtungen Nachteile bei Anwendungen im Ausland auf. Beispielsweise sind gewisse Batterien in gewissen Ländern nicht verfügbar. Außerdem ist auf Grund der Umweltgesetzgebung die Verwendung und Entsorgung von gewissen Batterien schwierig. Weiterhin müssen Batteriewiederaufladeeinrichtungen und mit Netzenergie betriebene medizinische Vorrichtungen zur Verwendung mit der ausländischen Energieversorgung ausgelegt oder angepasst werden.
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Ebenfalls würden andere mobile elektrische medizinische Vorrichtung von einer mechanischen Energieversorgung profitieren.
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Dementsprechend würde es vorteilhaft sein, ein alternatives Verfahren zur Speisung medizinischer Vorrichtungen bereitzustellen. Es wäre ebenfalls vorteilhaft, eine Quelle zur Wiederaufladung des Entladekondensators von gewissen medizinischen Vorrichtungen bereit zu stellen, durch die der Bedarf nach Batterien und eines externen Batterieaufladens beseitigt wird. Es wäre weiterhin vorteilhaft, die Schaltung einer medizinischen Vorrichtung nicht auf gespeicherter elektrischer Energie einer Batterie aufzuladen.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Vorteile zu erzielen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Herzdefibrillator gelöst, wie er im Patentanspruch 1 angegeben ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleicher Elemente bezeichnen. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild der Komponenten eines herkömmlichen Defibrillators,
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2 ein Blockschaltbild der Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels für einen mechanisch betriebenen Defibrillator,
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3 ein Blockschaltbild der Komponenten eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen mechanisch betriebenen Defibrillator, und
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4 ein Blockschaltbild der Komponenten eines dritten Ausführungsbeispiels für einen mechanisch betriebenen Defibrillator.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Obwohl eine durch aus mechanischer Energie umgewandelte elektrische Energie betriebenen medizinische Vorrichtung eine von vielen medizinischen Vorrichtungen sein kann, ist nachstehend ein Herzdefibrillator beschrieben. Es ist verständlich, dass eine derartige alternative Energiequelle mit anderen elektrischen medizinische Vorrichtungen wie beispielsweise einer Diagnose-Elektrokardiogrammausrüstung betrieben werden kann.
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Anstelle der Verwendung einer Batterie zum Laden des Herzdefibrillators (wie in 1 gezeigt ist), weist ein Ausführungsbeispiel eine Energieversorgung auf, die in einer Struktur (wie eine Spule, Spirale oder Gasfeder) gespeicherte mechanische Energie in elektrische Energie zur Speisung des Herzdefibrillatorkondensators umwandelt. Nach dem eine Defibrillatorbedienperson mechanische Energie in die Struktur eingibt (beispielsweise die Feder spannt oder aufdreht oder ein Gas komprimiert), wird die mechanische Energie zur Ausübung, vorzugsweise über einen gekoppelten Getriebemechanismus, der mechanischen Energie auf eine Vorrichtung (wie ein Dynamo) freigegeben, die die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die elektrische Energie wird in der Schaltung des Defibrillators (wie durch Laden eines Kondensators) gespeichert. Ein derartiges Merkmal beseitigt die Abhängigkeit von Energie aus Energieversorgungsleitungen (Stromnetz) oder einem externen Batterieaufladegerät oder Batteriewartungsprogramm, und da die Defibrillatorbedienperson die Feder spannen kann und den Kondensator vor Ort zu jeder Zeit wieder aufladen kann, verhindert ein derartiges Merkmal, dass der Defibrillator aufgrund eines Energieversorgungsleitungsfehlers oder einer schwachen oder toten Batterie nicht verwendet werden kann.
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2 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Defibrillators 110 mit einer Generatoranordnung 120, einer Steuerungseinheit 130, einer Aufladungsschaltung 140, einem Kondensator 150 und einer Patientenschnittstelle 160.
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Die Generatoranordnung 120 weist eine mechanische Eingabevorrichtung 122 (wie eine Kurbel), eine Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124, einem Kopplungsmechanismus 126 und einen Generator 128 auf. Die mechanische Eingabevorrichtung 122 ist mit der Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 betätigbar gekoppelt, die mit dem Generator 128 vorzugsweise über den Koppelungsmechanismus 126 gekoppelt ist. Die Eingabe mechanischer Energie in die Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 unter Verwendung der mechanischen Eingabevorrichtung 122 kann eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen aufweisen. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird eine handbetätigte Kurbel zum Spannen einer Federung verwendet. Wenn die Feder sich entspannt, wird der Generator 128 zur Bereitstellung einer Quelle elektrischer Energie der Defibrillator angetrieben. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine fußbetätigte Vorrichtung eine Feder zusammendrücken, die daraufhin dekomprimiert und den Generator 128 antreibt. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird eine von Hand gezogene Schnur zur Bereitstellung mechanischer Rotationsenergie für den Generator 128 verwendet. Wenn die Schnur gezogen wird, dreht sich eine mit dem Generator 128 gekoppelte Welle. Die handbetriebene Kurbelwelle wird bevorzugt, da ein durch Hand betriebener Mechanismus dazu tendiert, zuverlässiger zu sein, das heißt, dass bei einer fußbetätigten Vorrichtung die Möglichkeit zur Beschädigung der Vorrichtung besteht. Die handbetätigte Kurbel weist vorzugsweise eine umklappbare Kurbel mit einem Griff auf (so dass während des Transports der Griff im wesentlichen anliegend angebracht ist und weniger empfänglich gegenüber dem Empfang von Schlägen ist).
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Der Generator 128 ist herkömmlich, weshalb an dieser Stelle nicht alle möglichen Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Im Allgemeinen weist eine Bauart eines Generators 128 (Dynamos) einen Rotor und einen Stator auf. Der Rotor weist einen oder mehrere Magnete auf, und der Stator weist eine Vielzahl von Spulenwicklungen auf und umgibt im wesentlichen den Rotor. In Betrieb versetzt der Kopplungsgetriebemechanismus (Kopplungsmechanismus) 126 den Rotor in Bezug auf den Stator unter Verwendung von aus der Vorrichtung 124 zugeführten Energie in Rotation. Beim Drehen des Rotors wird die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt.
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Wenn die Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 dem Generator 128 mechanische Energie zuführt, wandelt der Generator 128 die mechanische Energie in elektrische Energie um. Die Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124, der Kopplungsmechanismus 126 und der Generator 128 können zusammen in einer einzigen Anordnung integriert sein, wie herkömmlich bekannt und im Stand der mechanischen/elektrischen Technik verfügbar ist. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist die Generatoranordnung 120 einen Dynamo und eine Feder auf, wobei die Defibrillatorbedienperson die Federn spannt und freigibt, indem sie die Feder zusammenpresst und zulässt, dass die Feder sich entspannt oder dekomprimiert. Die dekomprimierende Feder betätigt einen Kopplungsgetriebemechanismus, der mit dem Dynamo gekoppelt ist. Das Dynamo wandelt die Rotation des Kopplungsgetriebemechanismus in elektrische Energie um. Die Feder kann eine von einer Vielzahl von Federbauarten sein, einschließlich einer Schraubenfeder, einer Spulenfeder, Gas oder dergleichen.
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Eine Bauart des Generator 120, ein Schraubenfederdynamo, weist eine mit der Welle eines Dynamos gekoppelte Schraubenfeder auf, einem mit der Welle verbundenen Kopplungsmechanismus und das Dynamo auf. In dem Schraubenfederdynamo wird mechanische Energie durch Drehen der Welle (beispielsweise durch eine Kurbel, einem Knopf oder dergleichen), die mit der Schraubenfeder gekoppelt ist, in die Schraubenfeder gespeichert. An der Welle kann ein Stoppstift angebracht sein, um eine Überdrehung der Schraubenfeder zu vermeiden. Wenn die gespannte Schraubenfeder freigegeben wird, und in deren ungespannten Zustand zurückkehren kann, wird der Kopplungsmechanismus betriebsfähig in Eingriff gebracht. Obwohl die Welle direkt mit dem Dynamo gekoppelt sein kann, kann der Kopplungsmechanismus ein oder mehrere Zahnräder aufweisen, um einen maximalen mechanischen Vorteil und maximalen mechanischen Wirkungsgrad zu erhalten. Gemäß einem exemplarischem Ausführungsbeispiel weist das Dynamo ein mit dem Kopplungsantrieb betriebsfähig gekoppeltes Schwungrad auf. Somit versetzt die Rotation des Schwungrades den Rotor in Drehung, weshalb elektrische Energie erzeugt wird.
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Bei einer anderen Bauart der Generatoranordnung 120, einem Spulenfederdynamo, wird mechanische Energie in einer Spulenfeder gespeichert, wenn die Spulenfeder durch eine Taste, einem Hebel, einem Fußpedal oder dergleichen gespannt (d. h. komprimiert oder auseinandergezogen) wird. Wenn die gespannte Spulenfeder zurück in einen ungespannten Zustand freigegeben wird, versetzt ein Kopplungsgetriebemechanismus das Schwungrad des Dynamos in Drehung. Der gekoppelte Getriebemechanismus kann mit der Spulenfeder gekoppeltes Zahnstangengetriebe oder dergleichen betätigt werden. Wenn die Spulenfeder zu einem ungespannten Zustand zurückkehrt, bewirkt das Zahnstangengetriebe die Rotation des Kopplungsgetriebemechanismus.
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Bei einer anderen Bauart der Generatoranordnung 120, einem Gasfederdynamo, wird die mechanische Energie in einer Kammer gespeichert, wenn ein Gas (wie Luft) durch eine Pumpenbetätigungseinrichtung, ein Fußpedal, ein Hebel oder dergleichen komprimiert wird. Wenn das komprimierte Gas freigelassen wird, wird der Kopplungsmechanismus zum Antrieb des Generators betätigt.
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Der Defibrillator 110 weist weiterhin einen zweiten Kondensator 129 auf. Die Ausgangsleistung des Generators 128 wird ebenfalls zum Aufladen des zweiten Kondensators 129 verwendet, der zur Speisung der Steuerungseinheit 130 verwendet wird. Die Steuerungseinheit 130 ist zur Steuerung des Betriebs des Defibrillators 110 aufgebaut und stellt der Defibrillatorbedienperson eine (nicht gezeigte) Anzeigeeinrichtung zur Beobachtung bereit. Die Steuerungseinheit 130 ist elektrisch mit der Patientenschnittstelle 160 und dem Kondensator 150 verbunden. Wenn die Defibrillatorbedienperson den Defibrillator 110 zum Liefern der Ladung zu dem Patienten anweist, signalisiert die Steuerungseinheit 130 dem Kondensator 150, die gespeicherte Ladung über die Patientenschnittstelle 160 den Patienten zuzuführen.
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Die Aufladungsschaltung 140 überträgt die elektrische Ladung aus der Generatoranordnung 120 zu dem Kondensator 150. Der Kondensator 150 und die Steuerungseinheit 130 sind mit der Patientenschnittstelle 160 elektrisch gekoppelt. Der Kondensator 150 behält die Ladung, bis die Steuerungseinheit 130 anweist, dass die Ladung über die Patientenschnittstelle 160 dem Patienten zugeführt beziehungsweise entladen werden soll. Die Patientenschnittstelle 160 weist üblicherweise entweder Pads, Paddles oder interne Sonden (Spoons) auf, die dem Patienten körperlich berühren. In einer anderen medizinischen Vorrichtung als einem Defibrillator könnten die Patientenschnittstelle derart aufgebaut sein, dass sie mit dem Patienten in Kontakt steht oder kommuniziert.
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Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist der Defibrillator weiterhin einen Drucker 170 auf, der mit der Steuerungseinheit 130 elektrisch verbunden ist und zur Ausgabe eines Ausdrucks von Rhythmuskurven und Textinformationen verwendet wird. Während der Behandlung des Patienten wird ein derartiger Ausdruck durch die Defibrillatorbedienperson begutachtet.
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Der Defibrillator 110 weist weiterhin eine Eingabevorrichtung 162 auf, die zur Bereitstellung einer Schnittstelle für die Defibrillatorbedienperson zur Betätigung des Defibrillators 110 aufgebaut ist. Die Eingabevorrichtung 162 ist angepasst, den Defibrillator eine Entladung oder eine Ausgabe von Informationen zu dem Drucker 170 zu signalisieren. Die Eingabevorrichtung 162 kann durch die Bedienperson betätigbar sein oder automatisch betätigbar sein. Wenn die Eingabevorrichtung 162 durch die Bedienperson betätigbar ist, betätigt die Defibrillatorbedienperson physikalisch die Eingabevorrichtung 162. Wenn die Defibrillatorbedienperson die Eingabevorrichtung 162 betätigt und den Defibrillator 110 zur Übertragung der Ladung für den Patienten anweist, signalisiert die Steuerungseinheit 130 den Kondensator 150, die gespeicherte Ladung dem Patienten über die Patientenschnittstelle 160 zuzuführen. Beispiele für eine derartige durch die Bedienperson betätigbare Eingabevorrichtung 162 weisen Tasten an der Patientenschnittstelle 160 (beispielsweise wenn Paddles oder interne Sonden verwendet werden) oder Tasten an der Steuerungseinheit 130 auf (beispielsweise wenn Pads verwendet werden). Wenn die Eingabevorrichtung 162 automatisch betätigbar ist, weist die Steuerungseinheit 130 eine herkömmlich bekannte Vorrichtung auf, die die Eingabevorrichtung auslöst, falls der Zustand des Patienten dies rechtfertigt. Derartige Vorrichtungen sollen ”automatisch” arbeiten, das heißt ohne direkte Steuerung durch eine Defibrillatorbedienperson. In einer anderen medizinischen Vorrichtung als einem Defibrillator könnte die Eingabevorrichtung derart aufgebaut sein, dass sie der medizinischen Vorrichtung die Durchführung einer Funktion wie die Betätigung eines Mechanismus, Durchführung einer Messung, Ausführen einer Diagnoseanalyse, einem in Kontakttreten oder Kommunizieren mit dem Patienten oder dergleichen signalisiert.
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In Betrieb fügt die Defibrillatorbedienperson der Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 unter Verwendung der Eingabevorrichtung 122 Energie zu (beispielsweise dreht eine Feder zu einem vorbestimmten Punkt auf). Wenn die Vorrichtung zum Speichern Energie 124 die gespeicherte mechanische Energie freigibt (beispielsweise die Feder entspannt) wandelt der Generator 128 die mechanische Energie in elektrische Energie um. Nachdem der Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 mit mechanischer Energie beaufschlagt worden ist, kann diese unmittelbar zur Verwendung freigegeben werden oder sie kann durch die Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 zur Freigabe zu einem späteren Zeitpunkt gespeichert werden. Da die Zeit zum Beaufschlagen mechanischer Energie auf die Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 (beispielsweise Spannen und Entspannen der Feder) minimal ist, wird der Defibrillator allgemein in einem ungeladenen und ungespannten Zustand gelassen. Die elektrische Energie des Generators 128 wird der Aufladungsschaltung 140 zugeführt, die die Spannung hochstellt, wie sie zum Laden des Kondensators 150 erforderlich ist, der zum Zuführen der Ladung zu dem Patienten hin verwendet wird.
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3 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Defibrillators 210 gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel, der teilweise durch eine Batterie 180 gespeist wird. Der Defibrillator 210 weist eine Generatoranordnung 120, eine Steuerungseinheit 130, eine Aufladungsschaltung 140, einen Kondensator 150, eine Patientenschnittstelle 160 und einen Drucker 170 auf. Die Steuerungseinheit 130, die Aufladungsschaltung 140, der Kondensator 150, die Patientenschnittstelle 160 und der Drucker 170 arbeiten im wesentlichen in der selben Weise wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, weshalb diese durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
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Der Defibrillator 210 verwendet hauptsächlich die Generatoranordnung 120 zur Speisung des Betriebs des Systems. Die Generatoranordnung 120 weist eine mechanische Eingabevorrichtung 122, eine Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124, einen Kopplungsmechanismus 126 und einen Generator 128 auf. Die Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 ist mit dem Generator 128 derart gekoppelt, dass, wenn die mechanische Energie der Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 freigegeben wird (beispielsweise wenn eine Feder entspannt wird), die mechanische potentielle Energie durch den Generator 128 in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 und des Generators 128 ist herkömmlich im Stand der Technik der mechanischen/elektrischen Energieumwandlung bekannt und verfügbar.
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Die Ausgangsleistung des Generators 128 stellt elektrische Energie für die Aufladungsschaltung 140 bereit. Die Aufladungsschaltung 140 überträgt die elektrische Ladung aus der Generatoranordnung 120 zu dem Kondensator 150. Der Kondensator 150 ist elektrisch mit der Patientenschnittstelle 160 gekoppelt. Der Kondensator 150 hält die Ladung, bis die Steuerungseinheit 130 die Zufuhr oder Entladung der Ladung zu einem Patienten über die Patientenschnittstelle 160 anweist. Die Patientenschnittstelle 160 weist üblicherweise entweder Pads oder Paddles auf, die körperlich mit dem Patienten verbunden sind.
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Statt dessen, dass die Steuerungseinheit 130 durch die Generatoranordnung 120 gespeist wird (wie es in 2 gezeigt ist), wird die Steuerungseinheit 130 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine oder mehrere Batterien 130 gespeist. Vorzugsweise ist die Batterie 180 eine kleine, herkömmlich verfügbare Einwegbauart oder wiederaufladbare Bauart (beispielsweise 9 Volt oder Doppel-A (d. h. AA)). Die Batterie 180 ist elektrisch mit einer Niedrigbatterieenergieanzeigeeinrichtung 184 verbunden.
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Die Niedrigenergieanzeigeeinrichtung 184 ist herkömmlich verfügbar und ist derart aufgebaut, dass sie der Defibrillatorbedienperson signalisiert, dass die Batterie 180 eine niedrige Ladung aufweist. In einer anderen medizinischen Vorrichtung als einem Herzdefibrillator ist die Niedrigenergieanzeigeeinrichtung 184 zur Signalisierung der Bedienperson aufgebaut, dass die gespeicherte elektrische Energie, die von der mechanischen Energie umgewandelt wurde, niedrig ist. Die Niedrigenergieanzeigeeinrichtung 184 signalisiert der Bedienperson durch Blinken von Licht oder eine herkömmliche Warntonschaltung (”Pieper-Schaltung”, um die Aufmerksamkeit der Bedienperson darauf zu richten, dass die gespeicherte elektrische Energie niedrig ist oder dass die Batterie 180 ersetzt werden muss. Wenn die Niedrigenergieanzeigeeinrichtung 184 angibt, dass die Batterie 180 eine niedrige Ladung aufweist, wird die Batterie 180 ersetzt oder wiederaufgeladen. Wenn die Niedrigenergieanzeigeeinrichtung 184 angibt, dass die gespeicherte elektrische Energie niedrig ist, wird die mechanische Eingabevorrichtung betätigt und wandelt der Generator 128 die mechanische Energie in elektrische Energie um.
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Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Drucker 170 elektrisch mit der Steuerungseinheit 130 gekoppelt und wird zur Ausgabe eines Ausdrucks von Rhythmuskurven und Textinformationen verwendet.
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4 zeigt die allgemeine Anordnung eines Defibrillators 310 gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel, wobei der Defibrillator teilweise durch eine durch Sonnenenergie wieder aufladbare Batterie 186 gespeist wird. Der Defibrillator 310 weist eine Generatoranordnung 120, eine Steuerungseinheit 130, eine Aufladungsschaltung 140, einen Kondensator 150, eine Patientenschnittstelle 160 und einen Drucker 170 auf. Die Steuerungseinheit 130, die Aufladungsschaltung 140, der Kondensator 150 und die Patientenschnittstelle 160 arbeiten im wesentlichen in der selben Weise wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, weshalb diese durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet sind.
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Der Defibrillator 310 verwendet hauptsächlich die Generatoranordnung 120 zur Speisung der Betriebs des Systems und weist eine mechanische Eingabevorrichtung 122, eine Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124, einen Kopplungsmechanismus 126 und einen Generator 128 auf. Die Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 ist mit dem Generator 128 derart gekoppelt, dass, wenn gespeicherte mechanische Energie der Vorrichtung zum Speichern mechanischer Energie 124 freigegeben wird (beispielsweise wenn eine Feder entspannt wird), die mechanische Energie durch den Generator 128 in elektrische Energie umgewandelt wird. Die elektrische Energie wird in dem Kondensator 150 gespeichert, bis diese über die Patientenschnittstelle 160 in den Patienten entladen wird.
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Die Energieabgabe des Generators 128 stellt der Aufladungsschaltung 140 elektrische Energie bereit. Die Aufladungsschaltung 140 speichert die elektrische Ladung aus der Generatoranordnung 120 in dem Kondensator 150, der elektrisch mit der Patientenschnittstelle 160 gekoppelt ist. Der Kondensator 150 hält die Ladung, bis die Steuerungseinheit 130 die Patientenschnittstelle 160 zum Zuführen der Ladung zu bzw. Entladen in den Patienten anweist. Die Patientenschnittstelle 160 weist üblicherweise entweder Pads oder Paddles auf, die mit dem Patienten körperlich verbunden sind.
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Statt dessen, dass die Steuerungseinheit 130 durch die Generatoranordnung 120 gespeist wird (wie es in 2 gezeigt ist), wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Steuerungseinheit 130 durch die wiederaufladbare Batterie 186 gespeist. Vorzugsweise ist die wiederaufladbare Batterie 186 in der Steuerungseinheit 130 untergebracht. Ungeachtet ob die wiederaufladbare Batterie untergebracht ist oder nicht, kann die wiederaufladbare Batterie 186 durch jede herkömmliche Einrichtung wieder aufgeladen werden. Wie es in 4 gezeigt ist, wird die wiederaufladbare Batterie 186 durch eine Solarzelle aufgeladen, die Umgebungslicht als Energiequelle verwendet.
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Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Drucker 170 zur Ausgabe eines Ausdrucks von Rhythmuskurven und Textinformationen aufgebaut. Der Drucker 170 ist elektrisch mit der wiederaufladbaren Batterie 186 über die Steuerungseinheit 130 gekoppelt.
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Da Batterien die Hauptquelle für Fehler bei Defibrillatoren sind, weist die mechanische in elektrische Energie umwandelnde Anordnung wie vorstehend offenbart dieses industrieweite Problem. Außerdem erfordern für Defibrillatoren verwendete Batterien tägliche Wartung und Tests. Weiterhin sind Ersatzbatterien schwierig zu erhalten, da Batterien nicht standardisiert sind. Somit beseitigt die offenbarte Energieumwandlungsanordnung den Bedarf zum Ersetzen von Batterien, die einen Defibrillator betreiben, und nach externen Batterieaufladeeinrichtungen. Weiterhin müssen Defibrillatoren im Krankenhaus nicht weiter kontinuierlich mit dem Stromnetz verbunden sein. Weiterhin empfängt der Patient eine bessere Versorgung, da es keine Begrenzung für die Anzahl von Entladungen gibt, die zugeführt werden können. Das heißt, dass die Vorrichtung nicht auf Grund einer geschwächten oder toten Batterie versagt. Vor-Ort-Anwendungen wie militärische oder zivile humanitäre Versorgung finden oft weit entfernt von einer zuverlässigen Energiequelle statt. Da der Batterieaufladeschritt beseitigt ist und keine Netzenergie erforderlich ist, kann der mechanisch gespeicherte Defibrillator überall angewandt werden.
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Abgesehen für herkömmliche Anwendungen ist der Energieumwandlungs-Defibrillator wichtig für eine Notfall-Defibrillatoranwendung. Zusätzlich für Anwendungen im Krankenhaus und außerhalb des Krankenhauses gibt es eine Tendenz zur Anwendung von sogenannten ”Feuerlöscher”-Defibrillatoren, d. h., kleine Defibrillatoren, die überall angewendet werden können, beispielsweise überall wo ein Feuerlöscher vorhanden ist. Da Studien angeben, dass lediglich 5% bis 10% der Menschen, die von der Defibrillation profitieren könnten, tatsächlich eine Behandlung rechtzeitig empfangen, gibt es einen Bedarf nach einem Defibrillator, der unmittelbar verfügbar ist und eine minimale Wartung erfordert. Ein durch einen Dynamo gespeister Defibrillator kann gelagert werden, bevor dieser verwendet wird, wobei die Möglichkeit für ein Batterieversagen verringert oder beseitigt ist.
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Obwohl die in der Zeichnung veranschaulichten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele gegenseitig bevorzugt sind, ist es verständlich, dass diese Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiel dienen. Andere Ausführungsbeispiel können beispielsweise verschiedenen Aufbauten von mechanischen Eingabevorrichtungen, Vorrichtungen zum Speichern mechanischer Energie, Kopplungsmechanismen (oder auch das Auslassen davon), Generatoren, Federdynamoanordnungen oder Defibrillatoren aufweisen. Weiterhin ist verständlich dass, obwohl ein Herzdefibrillator als Beispiel beschrieben worden ist, ein mechanische in elektrische Energie umwandelndes Gerät in anderen medizinischen Vorrichtungen verwendet werden kann, die mit elektrischer Energie arbeiten.