DE102006059340A1

DE102006059340A1 - Therapievorrichtung

Info

Publication number: DE102006059340A1
Application number: DE102006059340A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr. Becker; Joachim Dr. Koch; Bernhard Lorenz
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-06-26
Also published as: US20100300443A1; US20080149101A1

Abstract

Eine Therapievorrichtung für medzinische Anwendungen soll derart verbessert werden, dass die Kapazität eines Energiespeichers bei Ausfall der Netzversorgung bestmöglich ausgeschöpft werden kann. Zur Lösung der Aufgabe ist ein Ladezustandsdetektor (16) für den Energiespeicher vorgesehen, der bei Ausfall der Netzversorgung (15) bei abnehmendem Ladezustand des Energiespeichers (14) die Leistungsabgabe des Energieverbrauchers (6) reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Therapievorrichtung für medizinische Anwendungen.
Aus der EP 814 872 B1 geht ein Beatmungsgerät hervor, bei dem Umgebungsluft mittels einer Pumpeinheit über ein Filter angesaugt und mit einer Atemmaske einem Patienten zugeführt wird. Die Pumpeinheit besteht aus einem Gebläse, welches über eine Datenerfassungseinrichtung mit einer Batterie verbunden ist.
Die Datenerfassungseinrichtung überwacht die Spannung der Batterie und warnt über optische- und akustische Alarmgeber vor einem drohenden Batterieausfall. Die Alarmanzeige kann dabei als einfaches Signal oder aber auch als komplexe Warnsequenz ausgegeben werden. Ferner können Blinklichter, Intensitätsmodulationen oder Farbveränderungen zum Einsatz kommen, um unterschiedliche Stufen des Alarms anzuzeigen. Außerdem ist ein Netzladegerät vorgesehen, um die Batterie zu Puffern oder wieder aufzuladen.
Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist, dass nur die verbleibende Restkapazität der Batterie angezeigt wird und der Anwender nur abschätzen kann, wie lange das Beatmungsgerät noch einsatzbereit ist. Steht keine Netzspannungsversorgung zur Verfügung, kommt es bei völliger Erschöpfung der Batterie zu einem kompletten Ausfall der Gasversorgung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art derart zu verbessern, dass die Kapazität eines die Vorrichtung versorgenden Energiespeichers bestmöglich ausgeschöpft wird und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung anzugeben.
Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Lösung der Aufgabe für das Verfahren ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Vorteil der Erfindung ist im Wesentlichen darin zu sehen, dass bei einer sich abzeichnenden Erschöpfung des Energiespeichers nicht nur eine Warnmeldung ausgegeben wird, sondern auch die Leistungsabgabe des Energieverbrauchers zurückgefahren wird, um den zur Verfügung stehenden Energievorrat über einen möglichst langen Zeitraum auszuschöpfen. Bei einem medizinischen Gerät haben dabei lebensnotwendige Funktionen die höchste Priorität, die nicht reduziert werden dürfen, während bei Komfortfunktionen Abstriche möglich sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Leistungsaufnahme/Leistungsabgabe des Energieverbrauchers an den Energievorrat des Energiespeichers anzupassen. Diese Anpassung kann so vorgenommen werden, dass bei abnehmendem Energievorrat die Leistungsaufnahme/Leistungsabgabe entsprechend nachgeführt wird, um eine möglichst lange Gebrauchszeit der Therapievorrichtung zu erreichen. Die Anpassung kann dabei proportional zur Abnahme des Energievorrats oder anhand einer vorgegebenen Kennlinie vorgenommen werden. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, unterschiedliche Kennlinien bereitzuhalten, die einerseits an den Energieverbraucher angepasst sind und andererseits anwenderspezifische Vorgaben enthalten.
Als Energieverbraucher sind beispielhaft Wärmequellen in Anfeuchtern oder Strahlungs- und Matratzenheizungen in Wärmetherapiegeräten vorgesehen.
Bei stationärem Betrieb in einem medizinischen Behandlungsraum sind normaler weise als Energiequellen neben einem Energiespeicher auch immer eine Netzversorgung vorhanden. So wird beispielsweise die Prozessoreinheit eines Anfeuchters, die die Steuerung der Wärmequelle vornimmt, routinemäßig abfragen, ob Netzversorgung vorhanden ist. Mit einem Ladezustandsdetektor wird kontinuierlich der Ladezustand des Energiespeichers überwacht. Kommt es zu einer Unterbrechung der Netzversorgung, wird sofort auf den Energiespeicher umgeschaltet und abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers, wird von der Prozessoreinheit ein Betriebsmodus ausgewählt, mit dem der Anfeuchter noch möglichst lange betrieben werden kann.
In einem ersten Betriebsmodus ist beispielhaft vorgesehen, dass bei einem Ladezustand des Energiespeichers von > 75% die volle Leistungsabgabe zur Verfügung steht. Liegt der Ladezustand zwischen 50% und 75%, wird in einem zweiten Betriebsmodus die Leistungsabgabe der Wärmequelle um 5% reduziert. Bei einem dritten Betriebsmodus mit einem Ladezustand zwischen 10% und 50% wird die Leistungsabgabe um weitere 10% reduziert. Fällt dagegen der Ladezustand unter 10% der Gesamtkapazität ab, wird die Wärmequelle abgeschaltet.
Es ist vorteilhaft, wenn der Anwender die Vorgaben zur Energiereduzierung selbst verändern kann. So könnte der Anwender dem System unter Umständen mitteilen, dass eine Umschaltung in einen Betriebsmodus nicht erfolgen soll, weil er sich sicher ist, dass die Unterbrechung der Netzversorgung eine gewisse Zeitdauer nicht überschreitet. Auf der anderen Seite könnte er aber auch genauso gut von Anfang an den Betriebsmodus mit der größten Energieeinsparung wählen, weil für eine voraussichtlich lange Zeit die Netzversorgung nicht zur Verfügung steht. Man könnte sich auch zusätzlich eine Auswahl aus unterschiedlich strukturierten Profilen vorstellen. Eines dieser Profile ist die bloße Leistungsreduktion entsprechend vorbestimmter Betriebsmodi. Ein weiteres Profil könnte auf maximalen Patientenkomfort ausgerichtet sein, wobei dann aber eine geringe Laufzeit zu erwarten ist, da der Energiespeicher am schnellsten erschöpft sein wird. Dafür würde aber die Leistung des Systems nicht oder nur sehr geringfügig reduziert. Ein alternatives Profil könnte auf maximale Laufzeit ohne Netzversorgung ausgelegt sein. Dabei sind aber Abstriche am Komfort für den Patienten zu machen, denn es erfolgt eine sehr weitgehende Reduktion der Leistung der Systeme. Zusätzlich ist vorstellbar, dass noch eine gewisse Anzahl von Profilen vorgesehen ist, die der Anwender frei konfigurieren kann.
Bei anderen Geräten, wie zum Beispiel Anästhesiegeräten, könnte man Energie dadurch einsparen, dass man die Heizung des Atemsystems und/oder die Heizung des Atemgasschlauches drosselt. Bei einem System mit Infusionspumpen ist die Einsparung von Energie nur für Pumpen möglich, die aktuell nicht fördern. Man könnte diesen Pumpen dann in einen Bereitschaftsmodus versetzen oder auch komplett abschalten.
Auch Messgeräte, die aktuell nicht messen, kann man in den Bereitschaftsmodus versetzen. Bei einigen Messparametern, die sich nur wenig verändern, kann vorteilhaft die Abtastrate reduziert werden. So ist die Messung der Temperatur ein Vorgang, der auch mit einer geringen Abtastrate gute Ergebnisse liefert. Man könnte also die Abtastrate beispielsweise von 100 Hertz auf 10 Hertz reduzieren, ohne die Patientensicherheit oder die Diagnosequalität negativ zu beeinflussen. Weiter kann man das Intervall einer automatischen, nichtinvasiven Blutdruckmessung vergrößern. Bei einem weiteren Parameter, wie der Pulsoxymetrie, könnte man von der kontinuierlichen Messung auf eine nichtkontinuierliche Messung des Parameters übergehen. So könnte man beispielsweise den Wert nur noch jede Sekunde erfassen und in der verbleibenden Zeit die Sensoren stromlos schalten.
Transkutane Gasmessungen sind ebenfalls dazu geeignet, durch Veränderung der Taktrate Energie einzusparen. Weiterhin könnte man bei transkutanen Messungen die Temperatur der Sensoren reduzieren. Dies hätte zwar eine Reduktion der Genauigkeit der Messwerte zur Folge, wäre aber mit einer entsprechenden Bestätigung durchaus akzeptabel, besonders mit dem Hintergrund, dass häufig der Trend des Parameters interessanter ist als der absolute Messwert.
Bei einem kompletten Arbeitsplatz können zur Energieeinsparung aktuell nicht benötigte Komponenten in den Bereitschaftsmodus versetzt werden, wobei gegebenenfalls aber eine vorherige Bestätigung des Anwenders eingeholt werden muss.
Ein Arbeitsplatz für eine Neonatenstation besteht aus einem Wärmebett, einem Beatmungsgerät, Infusionspumpen, einem Patientenmonitoring und einer zentralen Steuer- und Anzeigeeinheit.
Ein Arbeitsplatz für eine Intensivstation besteht aus einem oder mehreren Beatmunggeräten, Infusionspumpen, einem Patienten-Monitoring und einer zentralen Steuer- und Anzeigeeinheit.
Ein Anästhesiearbeitsplatz besteht aus einem Anästhesiegerät, Infusionspumpen, einem Patienten-Monitoring und einer zentralen Steuer- und Anzeigeeinheit.
Bei einem Wärmetherapiegerät kann man zur Energieeinsparung beim Ausfall der Netzversorgung eine vorhandene Strahlungsheizung drosseln oder auch ganz abschalten und nur noch die Matratzenheizung weiter betreiben. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, auch die Matratzenheizung in einer weiteren Energieeinsparstufe zu drosseln, bis der Energiespeicher vollständig erschöpft ist.
Bei einem Inkubator wird die Atemluft für den Patienten ebenfalls angefeuchtet. Hier würde man zur Energieeinsparung zunächst die Befeuchtung reduzieren oder auch ganz abschalten. Erst danach würde eine Reduktion der Temperatur im Inkubator erfolgen, soweit dieses tolerierbar ist.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung für medizinische Anwendungen, welche mindestens einen Energieverbraucher und einen Energiespeicher zum Betreiben des Energieverbrauchs umfasst, ist gekennzeichnet durch die Schritte:

– mit einem Ladezustandsdetektor den Ladezustand des Energiespeichers zu überwachen und
– bei abnehmbaren Ladezustand des Energiespeichers die Leistungsabgabe/Leistungsaufnahme des mindestens einen Energieverbrauchers zu reduzieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Anfeuchter nach der Erfindung,
2 ein erfindungsgemäßes Wärmetherapiegerät.
3 eine Messvorrichtung zur transkutanen Messung von Gasen im Blut.
1 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines Anfeuchters 100 für Atemgas. In einem austauschbaren, druckstabilen geschlossenen Wasservorratsbehälter 1 wird steriles Wasser bereitgehalten. Über einen Konnektor 2 wird der Wasservorratsbehälter 1 mit einem Zwischenspeicher 4 verbunden. Damit kann Wasser aus dem Wasservorratsbehälter 1 in den Zwischenspeicher 4 des Anfeuchtersystems laufen, bis der Wasserspiegel soweit gestiegen ist, dass der Kanal 3 des Konnektors 2 verschlossen ist und keine Luft in den Wasservorratsbehälter 1 nachströmen kann. Über eine Wasser-Verbindungsleitung 5 von etwa 1 bis 2,5 Millimeter Durchmesser wird das Wasser in die Verdampferkammer 7 geleitet.
Dort sorgt die Heizung 6 für die notwendige Heizenergie zum Aufheizen des Wassers und zu dessen Sieden und Verdampfen. Der Wasserdampf steigt in der Verdampferkammer 7 auf und wird von einem Schild 8 umgelenkt, so dass Wasserdampf in das Einatemgas gelangt. Der Wasserdampf wird auf dem Weg 9 in die Auslasstülle 10 geleitet und von dort mit dem Einatemgas zum Patienten vermischt, das von der Einlasstülle 11 kommt. Über eine Gasdruck-Ausgleichsleitung 12 wird ein Druckausgleich zwischen der Auslasstülle 10 und dem als Wasserniveauregler wirkenden Zwischenspeicher 4 hergestellt.
Die Heizung 6 ist über eine Prozessoreinheit 13 mit einem Energiespeicher 14 und einer Netzversorgung 15 verbunden. Ein Ladezustandsdetektor 16 erfasst kontinuierlich den Ladezustand des Energiespeichers 14 und gibt entsprechende Daten an die Prozessoreinheit 13 weiter. Mittels eines Auswahlschalters 17 können in Abhängigkeit vom Ladezustand des Energiespeichers 14 drei Betriebsmodi 18, 19, 20 zum Betrieb der Heizung 6 ausgewählt werden.
In einem ersten Betriebsmodus 18 ist vorgesehen, dass bei einem Ladezustand größer 75% die volle Leistungsabgabe zur Verfügung steht.
Ein zweiter Betriebsmodus 19 sieht vor, dass bei einem Ladezustand zwischen 50% und 75% die Leistungsabgabe der Wärmequelle 6 um einen ersten vorgebbaren Wert von etwa 5% reduziert wird. Bei einem dritten Betriebsmodus 20 mit einem Ladezustand zwischen 10% und 50% wird die Heizleistung zusätzlich um einen zweiten vorgebbaren Wert von etwa 10% reduziert. Fällt der Ladezustand unter einen dritten vorgebbaren Wert von etwa 10% der Gesamtkapazität, wird die Wärmequelle 6 abgeschaltet.
Die Prozessoreinheit 13 überwacht, ob die Netzversorgung 15 vorhanden ist. Liegt Netzversorgung 15 vor, wird der Energiespeicher 14 aufgeladen. Fällt die Netzversorgung 15 aus, gibt der Ladezustandsdetektor 16 entsprechende Informationen an die Prozessoreinheit 13 und es wird mit dem Auswahlschalter 17 ein dem Ladezustand entsprechender Betriebsmodus 18, 19, 20 ausgewählt.
2 veranschaulicht schematisch ein Wärmetherapiegerät 200 für Neonaten, das als wesentliche Komponenten eine Liegefläche 30 auf einem Fahrgestell 31, eine Matratzenheizung 32 auf der Liegefläche 30 und eine um ein Gelenk 33 an einem Tragarm 34 verschwenkbare Strahlungsheizung 35 enthält. Die Matratzenheizung 32 und die Strahlungsheizung 35 sind über eine Prozessoreinheit 36 mit einer Netzversorgung 37 und einem Energiespeicher 38 verbunden. Ein Ladezustandsdetektor 39 erfasst kontinuierlich den Ladezustand des Energiespeichers 38 und gibt entsprechende Daten an die Prozessoreinheit 36 weiter.
Die Prozessoreinheit 36 überwacht, ob die Netzversorgung 37 vorhanden ist. Fällt die Netzversorgung 37 aus, wird auf den Energiespeicher 38 umgeschaltet und der Ladezustandsdetektor 39 übermittelt den aktuellen Ladezustand an die Prozessoreinheit 36.
Mit einem Auswahlschalter 40 können drei Betriebszustände 41, 42, 43 für die Strahlungsheizung 35 ausgewählt werden. Die Matratzenheizung 32 wird mit konstanter Leistung weiterbetrieben.
In einem ersten Betriebsmodus 41 mit einem Ladezustand des Energiespeichers 38 von größer 75% wird der Strahlungsheizung 35 die volle Leistungsabgabe zur Verfügung gestellt. In einem zweiten Betriebsmodus 42 mit einem Ladezustand zwischen 50 und 75% wird die Leistungsabgabe der Strahlungsheizung um 5% reduziert. Bei einem dritten Betriebsmodus 43 mit einem Ladezustand zwischen 20% und 50% wird die Leistungsabgabe der Strahlungsheizung 35 zusätzlich um 10% reduziert. Fällt der Ladezustand des Energiespeichers 38 unter 20%, wird die Strahlungsheizung 35 abgeschaltet.
3 veranschaulicht einen Messwertaufnehmer 50 zur transkutanen Messung von Gasen im Blut. Der Messwertaufnehmer 50 besitzt eine elektrochemische Messzelle 51 mit einer Messelektrode 52, einem Elektrolytraum 53 und einer Bezugselektrode 54. Der Elektrolytraum 53 ist durch eine Membran 55 abgedeckt. Auf einem Wärmeisolationskörper 61 befindet sich eine elektrisch betriebene Heizscheibe 56, die mit Steckkontakten 57, 58 gehalten und elektrisch kontaktiert wird. Die Heizscheibe 56 dient zur Hyperämisierung der Haut und liegt mit einer Fläche 59 an der Hautoberfläche an. Das aus der Haut austretende zu messende Gas gelangt über Öffnungen 60 zur Messelektrode 52.
Die elektrochemische Messzelle 51 und die Heizscheibe 56 sind über Anschlussleitungen 62, 63, 64, 65 mit einer Prozessoreinheit 66 verbunden. Die Prozessoreinheit 66, die die Messsignale der elektrochemischen Messzelle 51 auswertet und die Heizscheibe 56 auf eine vorbestimmte Temperatur aufheizt, ist mit einem Energiespeicher 67 und mit einer Netzversorgung 68 verbunden. Ein Ladezustandsdetektor 69 erfasst kontinuierlich den Ladezustand des Energiespeichers 67 und gibt entsprechende Daten an die Prozessoreinheit 66 weiter. Mittels eines von der Prozessoreinheit 66 betätigten Auswahlschalters 70 können zwei Betriebsmodi 71, 72 eingestellt werden. In einem ersten Betriebsmodus 71 ist vorgesehen, dass bei einem Ladezustand des Energiespeichers 67 von größer 75% die volle Heizleistung für die Heizscheibe 56 zur Verfügung steht. Unterhalb eines Ladezustands von 75% wird in einem zweiten Betriebsmodus 72 die Leistungsabgabe der Heizscheibe 56 um 20% reduziert. Zusätzlich wird im zweiten Betriebsmodus 72 die Taktrate der Prozessoreinheit 66 reduziert, was zu einer zusätzlichen Energieeinsparung führt. Da sich transkutane Gaskonzentrationsmesswerte nur langsam verändern, ist die Auswertung mit einer reduzierten Taktrate akzeptabel.

Claims

Vorrichtung für medizinische Anwendungen mit mindestens einem Energieverbraucher (6, 32, 35, 56, 66), einer Energiequelle zum Betreiben des Energieverbrauchers (6, 35, 56, 66), welche einen Energiespeicher (14, 38, 67) umfasst und einem Ladezustandsdetektor (16, 39, 69), welcher bei abnehmendem Ladezustand des Energiespeicher (14, 38, 67) die Leistungsabgabe/Leistungsaufnahme des mindestens einen Energieverbrauchers (6, 35, 56, 66) reduziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieverbraucher eine Strahlungsheizung (35) in einem Wärmetherapiegerät (200) für offene Pflege ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieverbraucher eine Wärmequelle (6) in einem Anfeuchter (100) zur Befeuchtung und Anwärmung von Atemgas ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfeuchter 100 in einer Einatemleitung eines Beatmungsgerätes angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Anfeuchter (100) in einem Inkubator zur Befeuchtung der Innenraumluft befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Energieverbraucher eine Atemsystem-Heizung einer Beatmungsvorrichtung, eine Atemgasschlauch-Heizung, eine Heizung (56) eines transkutanen Messwerteaufnehmers (51) oder ein Infusionspumpenantrieb vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieverbraucher eine Prozessoreinheit (66) in einem medizinischen Gerät oder in einen Messgerät ist und dass die Verminderung der Leistungsaufnahme durch Reduzierung der Taktrate realisiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Vorgaben für die Reduzierung der Leistungsabgabe in Form von Betriebsmodi (18, 19, 20, 41, 42, 43, 71, 72) vorliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten Betriebsmodus (18, 41, 71) mit einem Ladezustand des Energiespeichers (14, 38) von größer 75% die volle Leistungsabgabe eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zweiten Betriebsmodus (19, 42, 72) mit einem Ladezustand zwischen 50% und 75% eine Reduzierung der Leistungsabgabe um einen ersten vorgebbaren Wert vorliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem dritten Betriebsmodus (20, 43) mit einem Ladezustand zwischen 10 und 50% eine Reduzierung der Leistungsabgabe um einen zweiten vorgebbaren Wert vorgenommen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ladezustand des Energiespeichers (14, 38) unterhalb eines dritten vorgebbaren Wertes eine Abschaltung des Energieverbrauchers (6, 35) vorgenommen wird.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung für medizinische Anwendungen, welche mindestens einen Energieverbraucher (6, 32, 35, 56, 66) und einen Energiespeicher (14, 38, 67) zum Betreiben des Energieverbrauchers (6, 32, 35, 56, 66) umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte, mit einem Ladezustandsdetektor (16, 39, 69) den Ladezustand des Energiespeichers (14, 38, 67) zu überwachen und bei abnehmendem Ladezustand des Energiespeichers (14, 38, 67) die Leistungsabgabe/Leistungsaufnahme des mindestens einen Energieverbrauchers (6, 32, 35, 56, 66) zu reduzieren.