DE102004046644B3

DE102004046644B3 - Vorrichtung zur Alamierung in einer Vorrichtung zur Dosierung flüchtiger Anästhesiemittel

Info

Publication number: DE102004046644B3
Application number: DE200410046644
Authority: DE
Inventors: Claus Bunke; Jürgen Müller; Matthias Witt; Sven Heyer; Michael Heidschmidt; Martin Wunderlich
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2004-09-25
Filing date: 2004-09-25
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-09-26
Also published as: US20060087441A1; US7317402B2; FR2875702B1; GB0519301D0; GB2418367A; GB2418367B; FR2875702A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Alarmierung in einer Vorrichtung zur Dosierung flüchtiger Anästhesiemittel, die so ausgelegt ist, dass immer eine Alarmierung erfolgt, wenn die Betriebsspannung unterbrochen ist und sich eine die Dosierung mindestens eines Anästhesiemittels bestimmtende Baugruppe nicht in einem vorgeschriebenen Betriebszustand befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Alarmierung in einer Vorrichtung zur Dosierung flüchtiger Anästhesiemittel, die einen Alarm auslöst, wenn die Dosiervorrichtung ohne Anliegen einer vorgesehenen Betriebsspannung nicht dosierbereit ist, also die Gefahr einer Unterdosierung besteht.
Zur Anwendung kommen kann die Erfindung in einer Alarmsteuerung für einen per Handrad gesteuerten Apparat zur Dosierung flüchtiger Anästhesiemittel, auch Vapor genannt, wo im ausgeschalteten Zustand des Apparates oder bei Ausfall der Betriebsspannung verhindert werden muss, dass am Handrad eine Dosierung eingestellt wird oder ist, die in Folge der fehlenden Betriebsspannung nicht gewährleistet werden kann.

Zum Betrieb eines Anästhesiemitteldosierers ist in der Regel elektrische Energie nötig, die aus einem Versorgungsnetz entnommen wird. Die eigentliche Dosierung erfolgt mit Hilfe einer mechanisch justierbaren Baugruppe mit variablem Strömungsquerschnitt. Bei normalem Betrieb erfolgt durch verschiedene elektronische Baugruppen eine Steuerung, Überwachung und Absicherung des Dosiervorganges. Kritische Betriebszustände werden durch softwaregestütze Warnungen oder Alarmmeldungen vermieden oder angezeigt. Einige der hierfür vorgesehenen Funktionen sind entbehrlich, wenn der Apparat außer Betrieb gesetzt ist.

Ist der Apparat jedoch beispielsweise wegen unterbrochener oder abgeschalteter Energieversorgung nicht betriebsbereit, muss der Benutzer zumindest dann darauf aufmerksam gemacht werden, wenn die Gefahr einer Fehl- oder Unterdosierung von Anästhesiemitteln besteht. Diese Funktion darf nicht von der Bereitstellung der Betriebsspannung über das Versorgungsnetz oder dem Funktionieren der Software abhängen.

Bei herkömmlichen Anästhesiemitteldosierern mit Handradsteuerung erfolgt die Sicherung gegen Fehl- oder Unterdosierung von Anästhesiemitteln dadurch, dass das Handrad zur Einstellung der Abgabekonzentration in der Nullstellung verriegelt wird, wenn die Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz ausfällt. Es ist somit nicht möglich, bei ausgeschalteter Energieversorgung eine Abgabekonzentration einzustellen, wenn sich das Handrad zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Betriebsspannung in Nullstellung befand.

Diese Verriegelung wird allerdings nur in der Nullstellung des Handrades aktiv. Fällt die Energieversorgung bei einer anderen Konzentrationseinstellung aus, wird ein zeitlich begrenzter akustischer Alarm gegeben, die Konzentrationseinstellung lässt sich jedoch weiterhin verändern. Die Verriegelung des Handrades unterliegt außerdem einem mechanischen Verschleiß und kann durch gewaltsames Drehen am verriegelten Handrad beschädigt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, im Falle einer Unterbrechung der Betriebsspannung einer Vorrichtung zur Dosierung flüchtiger Anästhesiemittel eine Sicherung gegen Fehl- oder Unterdosierung von Anästhesiemitteln aus der Dosiervorrichtung bereitzustellen, die unabhängig vom Betriebszustand der Dosiervorrichtung zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Betriebsspannung funktioniert und die keinem oder nur geringem Verschleiß unterliegt.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.

Die Erfindung geht davon aus, dass zusätzlich zur softwaregetriebenen Alarmsteuerung in einer Dosiervorrichtung für flüchtige Anästhesiemittel eine weitere Alarmierungsmöglichkeit vorgesehen ist, die unabhängig vom Funktionieren der Software oder der Bereitstellung der Betriebsspannung über das Versorgungsnetz Alarm auslöst, sobald die Gefahr einer Fehl- oder Unterdosierung von Anästhesiemitteln besteht. Diese Alarmierung erfolgt vorteilhafterweise über denselben akustischen Signalgeber wie eine softwaregesteuerte Alarmierung während des normalen Betriebes.

Die Erfindung besteht aus einer Vorrichtung zur Alarmierung in einer Vorrichtung zur Dosierung flüchtiger Anästhesiemittel, die so ausgelegt ist, dass immer eine Alarmierung erfolgt, wenn die Betriebsspannung unterbrochen ist und sich eine die Dosierung mindestens eines Anästhesiemittels bestimmende Baugruppe nicht in einem vorgeschriebenen Betriebszustand befindet.

Sie lässt sich insbesondere einsetzen, wenn eine die Dosierung mindestens eines Anästhesiemittels bestimmende Baugruppe eine Mechanik mit variablem Strömungsquerschnitt umfasst, deren Strömungsquerschnitt über ein Handrad eingestellt werden kann. Das ist beispielsweise bei Vaporen der Fall.

Die Erfindung lässt sich ebenfalls mit Vorteil einsetzen, wenn eine die Dosierung mindestens eines Anästhesiemittels bestimmende Baugruppe eine elektronisch angesteuerte Ventilbaugruppe umfasst. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann mindestens eine elektronisch angesteuerte Ventilbaugruppe mit einer Mechanik mit variablem Strömungsquerschnitt, deren Strömungsquerschnitt über ein Handrad eingestellt werden kann, kombiniert werden.

Der vorgeschriebene Betriebszustand, bei dem im Fall unterbrochener Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz keine Alarmierung erfolgt, kann der geschlossene Zustand der Mechanik mit variablem Strömungsquerschnitt sein, bei dem sich das Handrad in einer Nullstellung befindet.

Alternativ kann der vorgeschriebene Betriebszustand, bei dem im Fall unterbrochener Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz keine Alarmierung erfolgt, ein Zustand der Mechanik mit variablem Strömungsquerschnitt sein, bei dem der Strömungsquerschnitt unterhalb eines Schwellwertes liegt.

Als Indiz für den Betriebszustand der mechanischen Baugruppe kann in beiden Fällen die Stellung des Handrades ausgewertet werden. Die Energie für einen eventuell erforderlich werdenden Alarm wird bei fehlender Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz einer Pufferquelle, vorzugsweise einer aufladbaren Batterie, entnommen.

Das lässt sich vorteilhafterweise realisieren, wenn mindestens ein Schalter enthalten ist, der durch das Handrad betätigt wird, der sich im geöffneten Zustand befindet, wenn sich das Handrad in einer Stellung befindet, in der keine Alarmierung erfolgen soll, der sich im geschlossenen Zustand befindet, wenn sich das Handrad in einer Stellung befindet, in der eine Alarmierung erfolgen soll, und der in einen Strompfad integriert ist, der ein alarmgebendes Bauelement nur dann mit der Ausgangsspannung einer Pufferquelle verbindet, wenn die Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz unterbrochen ist. Ein derartiger Strompfad kann beispielsweise über mindestens ein Halbleiter-Bauelement führen, das bei anliegender Betriebsspannung nicht leitend ist. Nur wenn das Halbleiter-Bauelement leitend wird, kann die Ausgangsspannung der Pufferquelle an dem alarmgebenden Bauelement anliegen, wenn zusätzlich der Schalter am Handrad geschlossen ist. Auf diese Weise kann softwareunabhängig ein Alarm ausgelöst werden. Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn kein Strom aus der Pufferquelle entnommen wird, wenn der Anästhesiemitteldosierer ausgeschaltet ist und sich das Handrad in Nullstellung befindet.

Durch die softwareunabhängige Alarmsteuerung kann auf eine zusätzliche Verriegelung verzichtet werden, da der Anwender durch einen akustischen Alarm, dessen zeitliche Dauer nur durch die Kapazität der Pufferquelle beschränkt wird, beim Öffnen des Handrades darauf aufmerksam gemacht wird, dass der Apparat für die Dosierung von Anästhesiemitteln nicht betriebsbereit ist. Zudem ergibt sich ein immer gleiches Verhalten unabhängig davon, welche Konzentration am Handrad zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz eingestellt war.

Bei Ausfall der Versorgungsenergie während der Dosierung wird der Anwender durch den dauerhaft anstehenden Alarm dazu veranlasst, das Handrad in Nullstellung zu drehen, was für den ordnungsgemäßen Neustart des Gerätes nötig ist.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Alarmierung in einer Vorrichtung zur Dosierung flüchtiger Anästhesiemittel und ihre Anbindung an periphere Baugruppen.
Eine Leiterplatte 1 ist unter dem Handrad zur Einstellung der Abgabekonzentration angeordnet und trägt zwei Reedschalter S1 und S2. Diese sind unterhalb der minimalen Konzentrationseinstellung geöffnet und ansonsten geschlossen. Die minimale Konzentrationseinstellung kann auch eine evtl. mechanisch unterstützte Nullstellung sein. Die Schaltzustände werden im normalen Betrieb durch die Software eines Microcontrollers 2 ausgewertet, zur Aufbereitung der Signale gibt es einen Schaltkreis 3 zur Schalterentprellung, beispielsweise einen MAX6818. S1 und S2 sind vorteilhafterweise als redundantes Schalterpaar ausgelegt.
Eine aufladbare Batterie BT1 wird nach Bedarf während des normalen Betriebes durch eine Ladeschaltung 4 aufgeladen. Des Weiteren enthalten ist ein akustischer Signalgeber LS1, der während des normalen Betriebes durch den Microcontroller 2 gesteuert wird. Die vorgenannten Elemente sind durch eine Schaltungsanordnung 5 miteinander verbunden, die dafür sorgt, dass bei Anliegen der vorgesehenen Betriebsspannung aus einem Versorgungsnetz nur Ausgangssignale des Mikrocontrollers 2 zu einer Ansteuerung des akustischen Signalgebers LS1 führen können, im Falle einer unterbrochenen Betriebsspannung dagegen ein geschlossener Schalter S1 stets zu einer Alarmierung durch Ansteuerung des akustischen Signalgebers LS1 führt.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung bei anliegender und unterbrochener Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz erläutert.
Im normalen Betrieb liegt eine Betriebsspannung +5VD aus dem Versorgungsnetz an. Diese liegt in einem Spannungsbereich zwischen +4,75 V und +5,5 V und der Microcontroller 2 ist aktiv. Es darf kein softwareunabhängiger Alarm bei Öffnen des Handrades gegeben werden. Dies wird folgendermaßen sichergestellt.
Über die beiden Dioden D4 und D5 fließt Strom in den Widerstand R3. Dadurch stellt sich am Gate G6 des N-Kanal-MOSFET Q6 eine Spannung von etwa 3,6 V ein, die Drain-Source-Strecke von Q6 wird leitend. Am Gate G4 des N-Kanal-MOSFET Q4 stellt sich dadurch eine Spannung von ca. 0 V ein, so dass dessen Drain-Source-Strecke gesperrt ist.
Die Gates der beiden MOSFETs Q2 und Q3 werden bei geöffnetem Handradschalter S1 über den Widerstand R2 auf einem Potential von 0 V gehalten, so dass Q2 und Q3 ebenfalls gesperrt sind.
Schließt der Handradschalter S1, so erhöht sich die Spannung an den Gates von Q2 und Q3 und beide MOSFETs werden leitend. Q3 leitet den Schaltzustand von S1 an den Schaltkreis 3 zur Entprellung weiter. Über die Drain-Source-Strecke von Q2 kann kein Strom fließen, da Q4 gesperrt ist. Somit fließt auch kein Strom über den Widerstand R1 und die Gate-Source-Spannung des P-Kanal-MOSFET Q1 ist null, Q1 ist gesperrt.
Um den Schaltzustand von S1 an den Schaltkreis 3 zur Entprellung übertragen zu können, ist es nötig, dass das Signal HRS1B eine Spannung führt, die zum Aufsteuern von Q3 ausreicht. Diese wird entweder aus der aufladbaren Batterie BT1 über die Diode D3 oder aus der Betriebsspannung +5VD über D1 bereitgestellt.
Die Signalleitung LS+ führt im normalen Betrieb stets eine Spannung von etwa +4,3 V. Dies ist die positive Versorgungsspannung für den Signalgeber LS1. Der Microcontroller 2 steuert den Alarm über das digitale Signal, welches über D_Out bereitgestellt wird und über dem Widerstand R6 am Gate des N-Kanal-MOSFET Q7 anliegt.
Führt dieses Signal High-Pegel, also etwa +5 V, dann ist Q7 leitend und Q5 gesperrt, da dessen Gate G5 auf Masse gezogen wird. Dadurch kann kein Strom durch den Signalgeber LS1 fließen.
Führt D_Out Low-Pegel, also etwa 0V, dann ist Q7 gesperrt und Q5 ist leitend. Der Signalgeber LS1 wird bestromt und ein akustischer Alarm wird ausgelöst.
Im ausgeschalteten Zustand oder bei unterbrochener Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz beträgt die Spannung an +5VD etwa 0 V. Der Microcontroller arbeitet nicht und der Steuerausgang D_Out ist hochohmig. Über den Widerstand R6 wird das Gate von Q7 definiert auf Low-Pegel gehalten, so dass Q7 gesperrt ist.
Das Signal HRS1 B wird über die Diode D3 auf eine Spannung von etwa 6 V gesetzt, was etwa der Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie BT1 entspricht. D1 verhindert gleichzeitig, dass Strom aus der Batterie in +5VD fließen und die Steuerelektronik in Betrieb setzen kann.
Das Gate G6 von Q6 wird über R3 definiert auf 0 V gehalten. Damit bleibt Q6 gesperrt und Q4 wird über R4 aufgesteuert. Das Gate von Q2 (Signal HRS1A) wird bei geöffnetem Handradschalter S1, also wenn sich das Handrad in Nullstellung befindet, über R2 definiert auf 0V gehalten, so dass Q2 gesperrt ist. Damit fließt kein Strom über den Widerstand R1, die Gate-Source-Spannung von Q1 ist null und Q1 ist ebenfalls gesperrt. Die Spannung auf dem Signal LS+ liegt bei ca. 0V.
Da MOSFETs bei statischer Ansteuerung keinen Steuerstrom aufnehmen, wird bei geöffnetem Handradschalter S1 kein nennenswerter Strom aus der Batterie entnommen.
Wird der Handradschalter S1 geschlossen, erhöht sich die Spannung auf dem Signal HRS1A auf ca. 6V. Dadurch werden die beiden MOSFETs Q2 und Q3 aufgesteuert.
Q3 verhindert durch seine elektrische Isolierung zwischen dem Gate und der Drain-Source-Strecke, dass Strom in den Eingang des Schaltkreises 3 zur Entprellung fließen kann.
Durch das Aufsteuern von Q2 fließt Strom durch R1, wodurch über R1 eine Spannung abfällt, die nun auch den P-Kanal-MOSFET Q1 leitend werden lässt. Seine Gate-Source-Spannung beträgt in diesem Zustand etwa –6 V. Über D3 und Q1 fließt Strom aus der aufladbaren Batterie BT1 zum Signalgeber LS1. Das Signal LS+ führt nun eine Spannung von ca. 6 V. Da Q7 gesperrt ist, wird Q5 über den Widerstand R5 aufgesteuert und der Signalgeber LS1 wird bestromt. Damit wird bei fehlender Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz stets ein akustischer Alarm ausgelöst, wenn der Schalter S1 geschlossen ist. Über eine entsprechende Verknüpfung des Schalters S1 mit dem Handrad lässt sich auf diese Weise gewährleisten, das die Alarmierung immer dann einsetzt, wenn sich das Handrad außerhalb der Nullstellung oder außerhalb eines festgelegten Stellungsintervalls befindet.

Claims

Vorrichtung zur Alarmierung in einer Vorrichtung zur Dosierung flüchtiger Anästhesiemittel mit Handradsteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Alarmierung so ausgelegt ist, dass immer eine Alarmierung erfolgt, wenn die Betriebsspannung unterbrochen ist und sich eine die Dosierung mindestens eines Anästhesiemittels bestimmende Baugruppe nicht in einem vorgeschriebenen Betriebszustand, der aus der Stellung des Handrades abgeleitet werden kann, befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Dosierung mindestens eines Anästhesiemittels bestimmende Baugruppe eine elektronisch angesteuerte Ventilbaugruppe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Dosierung mindestens eines Anästhesiemittels bestimmende Baugruppe eine Mechanik mit variablem Strömungsquerschnitt umfasst, deren Strömungsquerschnitt über ein Handrad eingestellt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgeschriebene Betriebszustand, bei dem im Fall unterbrochener Betriebsspannung keine Alarmierung erfolgt, der geschlossene Zustand der Mechanik mit variablem Strömungsquerschnitt ist, bei dem sich das Handrad in einer Nullstellung befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgeschriebene Betriebszustand, bei dem im Fall unterbrochener Betriebsspannung keine Alarmierung erfolgt, ein Zustand der Mechanik mit variablem Strömungsquerschnitt ist, bei dem der Strömungsquerschnitt unterhalb eines Schwellwertes liegt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schalter enthalten ist, der durch das Handrad betätigt wird, der sich im geöffneten Zustand befindet, wenn sich das Handrad in einer Stellung befindet, in der keine Alarmierung erfolgen soll, der sich im geschlossenen Zustand befindet, wenn sich das Handrad in einer Stellung befindet, in der eine Alarmierung erfolgen soll, und der in einen Strompfad integriert ist, der ein alarmgebendes Bauelement nur dann mit der Ausgangsspannung einer Pufferquelle verbindet, wenn die Betriebsspannung aus dem Versorgungsnetz unterbrochen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikrocontroller enthalten ist, der einen Strompfad zur Versorgung des alarmgebenden Bauelements ansteuern kann, wenn die Versorgungsspannung anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferquelle eine aufladbare Batterie ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung zur Entprellung des Schalters, der durch das Handrad betätigt wird, vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsanordnung gemäß 1 enthalten ist.