DE102006035968B4 - Sensoreinheit mit Anpassungseinrichtung und diese umfassende Messauswertevorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Messauswertevorrichtung zur Auswertung von durch Sensoren bereitgestellten physiologischen Sensordaten mit einer Auswerteeinheit, die nach einer mathematischen Beziehung aus den Sensordaten Messdaten erzeugt, mit einer Anzeigeeinheit zur Anzeige der Messdaten.
- Aus der
DE 41 03 801 C2 ist eine Messauswertevorrichtung zur Auswertung von durch Sensoren bereitgestellten physiologischen Sensordaten bekannt. Dort werden in der Messauswertevorrichtung als Messdaten die Kerntemperatur und die Peripherietemperatur eines Patienten berechnet und in einer Anzeigeeinheit dargestellt. Die für die Temperaturmessung erforderlichen Sensoren sind direkt mit der Messauswertevorrichtung verbunden. - In der Messauswertevorrichtung ist eine bestimmte Kennlinie implementiert, mittels derer die eine elektrische Größe enthaltenden Sensordaten in Temperaturwerte als Messdaten umgewandelt werden. Nachteilig an der bekannten Messauswertevorrichtung ist, dass die Auswertung der Sensordaten in der Auswerteeinheit in einem festgelegten Zusammenhang zu den eingesetzten Sensoren steht. Bei Einsatz von Sensoren eines anderen Typs bzw. Herstellers ist die Funktion der Messauswertevorrichtung nicht mehr im gewünschten Maße gegeben.
- Aus der
DE 10138799 A1 ist eine Vorrichtung zur Signalaufbereitung für medizinische Sensoren bekannt, wobei die Sensorsignale mittels einer aktiven Schaltung korrigiert werden und mittels einer Brückennachbildung an einen Datenmonitor signalisiert bzw. einer Korrekturschaltung zugeführt werden, welche durch Einspeisung zusätzlicher Spannungen bzw. Ströme die Signale des Sensors selbst korrigiert. - Aus der
EP 0103185 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Herzzeitvolumens bekannt, welche einen Thermistor als Bestandteil eines Katheters verwendet, wobei die, thermoelektrische Kennlinie des Thermistors erhebliche Exemplarstreuungen aufweisen kann. Zur Erlangung eines exakten Temperaturwertes werden mittels eines Datenträgers die betreffenden Kennliniendaten des betreffenden Thermistors bereitgestellt, welche dann einer Speicher- und Umsetzschaltung zugeführt werden, um die gemessenen Temperaturwerte in exakte Temperaturwerte umzusetzen. - Aus der
EP 0712603 A2 ist eine Anpassungsschaltung zur Verbindung eines Sensors an einen Monitor bekannt, wobei vorzugsweise ein Empfangen des Sensorsignals durch eine Skalierungseinheit so skaliert wird, dass das Signal proportional zu einem Anregungssignal ist, welches durch den Patientenmonitor bereitgestellt wird. - Aus der
WO 2004/066835 A1 - Aus der
WO 02/41770 A1 - Aus der
DE 3930363 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebsparameters eines Inkubator bekannt, wobei für verschiedene körperbezogene Temperaturzonen wenigstens zwei von vier Temperatursensoren, nämlich für die Messung einer Körperkerntemperatur, für die Messung der Hauttemperatur, für die Messung der Körperperipherietemperatur und für die Messung der Umgebungstemperatur, vorhanden sind, deren Ausgangswerte einer Datenverarbeitungsanlage zugeführt werden, welche Tabellen vorhält, mittels derer nach einer Eingabe personenbezogener Auswahlgrößen Zustandsvorgabewerte für die verschiedenen Temperaturzonen ermittelt werden. - Aus der
EP 0546855 A1 ist ein Input/Output Modul bekannt, welches eine Schnittstelle zwischen verschiedenen Sensorübertragern und einem Kontrollcomputersystem darstellt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Messauswertevorrichtung zur Auswertung von durch Sensoren bereitgestellten Sensordaten derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise die Nutzung einer vorhandenen Auswerteeinheit auch für Sensoren unterschiedlichen Typs, aber für die gleiche Messgröße bestimmt, gewährleistet ist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Erfindung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 2 vorgeschlagen.
- Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch eine zusätzliche Anpassungseinrichtung eine vorhandene Auswerteeinheit genutzt werden kann zur Auswertung von Sensordaten von Sensoren eines unterschiedlichen Typs. Hierdurch kann eine wirtschaftliche Messauswertung erfolgen, da bei der Detektion durch andere Sensoren auf eine vorhandene Auswerteeinheit zurückgegriffen werden kann. Vorzugsweise erfolgt eine Anpassung der Auswerteeinheit an Sensoren, die die Ermittlung der Messdaten anhand von unterschiedlichen Kennlinien erfordern.
- Die erfindungsgemäße Anpassungseinrichtung ermöglicht, dass der Auswerteeinheit Auswertedaten in einer standardisierten Form bereitgestellt werden. Sensordaten von unterschiedlich konfigurierten Sensoren können daher in derselben Auswerteeinheit mit denselben fest der Auswerteeinheit vorgegebenen Auswerteparametern verarbeitet werden.
- Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung, dass eine vorhandene Auswerteeinheit auch mit neuartigen Sensoren betrieben werden kann, wobei bei direkter Ankopplung der Sensoren an der Auswerteeinheit ein verfälschtes Messergebnis berechnet würde. Die erfindungsgemäße Anpassungseinrichtung ermöglicht somit eine Adaption der Auswerteeinheit an mehrere unterschiedlich konfigurierte Sensoreinheiten.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild einer Messauswertevorrichtung nach einer ersten Ausführungsform, -
2 ein Blockschaltbild einer Messauswertevorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform, -
3 ein Blockschaltbild einer Messauswertevorrichtung nach einer dritten Ausführungsform -
4 ein Blockschaltbild zu einer Variante41 der Messauswertevorrichtung nach der ersten Ausführungsform, entsprechend Anspruch 11. - Eine Messauswertevorrichtung
1 gemäß1 besteht im Wesentlichen aus einer Auswerteeinheit2 , einer Anzeigeeinheit3 , einer Sensoreinheit4 und einer Anpassungseinrichtung5 . - Die Sensoreinheit
4 weist einen ersten Temperatursensor4' auf zur Ermittlung einer Hauttemperatur eines Patienten, der in einem Inkubator2 untergebracht ist. Ferner weist die Sensoreinheit4 einen zweiten Temperatursensor4'' auf zur Detektion einer Umgebungstemperatur des Patienten in dem Inkubator2 . Die von den Temperatursensoren4' ,4'' detektierten Sensordaten werden an den Eingang der Anpassungseinrichtung5 geleitet. - Die Anpassungseinrichtung
5 trennt den Signalpfad zwischen der Sensoreinheit4 und der Auswerteeinheit2 vollständig auf. - Die Anpassungseinrichtung
5 weist zum einen eine Stromversorgungseinheit6 auf, mittels derer unter anderem die Sensoren4' ,4'' mit elektrischer Energie (Strompulsen) versorgt werden. - Ferner weist die Anpassungseinrichtung
5 einen Multiplexer7 auf, mittels dessen die Sensordaten der Sensoren4' ,4'' nacheinander einer Spannungsmesseinheit8 , einem A/D-Wandler9 und dann einer Recheneinheit10 zugeführt werden. In der Recheneinheit10 werden nach einer mathematischen Beziehung (mathematische Formel) aus den in dem A/D-Wandler9 bereitgestellten Spannungs-Auswertedaten die gewünschten Kerntemperaturwerte als Messdaten berechnet. Diese berechneten Messdaten können dann auf einem in der Anpassungseinrichtung5 integrierten Display11 dargestellt werden und/oder an unterschiedliche Monitore (Bildschirme)13 ,13' übertragen werden, die an die Anpassungseinrichtung5 angeschlossen sind. Die Übertragung kann direkt über Schnittstellen12 ,12' die in der Recheneinheit10 berechneten (digitalen) Werte beinhalten, es kann aber in den Schnittstellen12 ,12' eine Umwandlung notwendig sein, um die berechneten Werte in Widerstandswerte umzusetzen, für den Fall, dass an den Monitoren13 ,13' ein Temperatur-Messeingang auf Basis einer Widerstandsmessung Verwendung finden soll. Da die Auswerteeinheit2 hier als Inkubator ausgebildet ist und als solcher in nahezu allen Fällen nur einen Widerstandsmesseingang zur Verfügung stellt, ist eine Umwandlungseinheit14 mit einer Umwandlungsschaltung vorgesehen, mittels derer der von den Sensoren4' ,4'' abgegriffene Spannungswert in einen Widerstandswert umgewandelt wird, wobei die Umwandlung auf der Kennlinie basiert, die in der Auswerteinheit2 gespeichert ist. Hierdurch wird eine Nachbildung der Messdaten ermöglicht, wobei die Auswerteeinheit2 nicht den Unterschied zwischen einem physikalisch vorhandenen Widerstandswert und der Nachbildung erkennen kann. - Diese Umwandlungseinheit
14 ist den Schnittstellen12 ,12' mit integrierter Widerstandsumsetzung funktionell gleichwertig, jeweils speziell angepasst an die unterschiedlichen Monitore13 ,13' und deren typische Messeingänge, so dass die Darstellung entweder auf einem tatsächlichen, physikalisch vorhandenem Widerstandswert oder auf dessen Nachbildung beruht. Die Monitore13 ,13' können den Unterschied nicht erkennen. Damit bei Ausfall der Stromversorgungseinheit6 die Messung durch die Auswerteeinheit2 aufrechterhalten werden kann, sind in der Anpassungseinrichtung5 zwei Umschalteinheiten15 (Relais') integriert, die im Fehlerfall eine direkte Verbindung zwischen der Auswerteinheit2 und der Sensoreinheit4 ermöglichen. Die Umschalteinheiten15 sind in einem Signalpfad16 der Anpassungseinrichtung5 angeordnet, der eine direkte Verbindung der Auswerteeinheit2 mit der Sensoreinheit4 ermöglicht. - Nach einer zweiten Ausführungsform einer Messauswertevorrichtung
21 gemäß2 erfolgt im Fehlerfall der Anpassungseinrichtung5 eine vollständige Trennung der Spannungsmesseinheit8 von dem Signalpfad16 , der von der Sensoreinheit4 zu der Auswerteeinheit2 führt. Gleiche Bauteile der Ausführungsbeispiele bzw. gleiche Bauteilfunktionen sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wobei die Bauelemente12 ,12' hier funktional der Umwandlungseinheit14 der1 entsprechen und im Folgenden auch für3 kurz als Nachbildungssschaltungen bezeichnet werden.25 ist ein paralleler Spannungsabgriff. - Bei Anwendung der Messauswertevorrichtung
21 wird der Messstrom des Inkubators2 zeitlich diskontinuierlich in die Sensoren4' ,4'' eingeprägt. Die Stromversorgungseinheit6 der Anpassungseinrichtung5 pulst in den Pausen des Inkubators2 und misst hochohmig die dann abfallende Sensorspannung. - Die Widerstandsnachbildung als Dauerschleife erfolgt so, dass zunächst derjenige Widerstandswert eingestellt wird, der von der Recheneinheit
10 als Sollwert vorgegeben wird. Anschließend wird auf das Abtastverhalten des Inkubators2 oder der Anzeigeeinheit3 synchronisiert, der Speisestrom und der eingestellte Widerstandswert als Istwert gemessen. Nach Soll-Ist-Vergleich wird der Widerstandswert nachgestellt und so fort. - Nach einer dritten Ausführungsform einer Messauswertevorrichtung
31 ist ein Signalpfad zwischen der Sensoreinheit4 und dem Inkubator2 nicht erforderlich, da in dem Inkubator2 nach dieser Ausführungsform keine Auswertemittel enthalten sind. Die Anpassungseinrichtung5 weist eine Sende-/Empfangseinheit32 auf, die mit einer Sende-/Empfangseinheit33 einer Sensoreinheit34 zusammenwirkt. Die Sende-/Empfangseinheit32 weist eine entsprechende Schaltung mit einem ersten Mikrocontroller38 für die Datendecodierung auf. Die decodierten Daten gehen dann an die Recheneinheit10 , welche die Nachbildungsschaltungen12 ,12' mit Widerstandssollwerten versorgt. - In der Sensoreinheit
34 ist eine Batterie35 sowie ein zweiter Mikrocontroller36 implementiert, so dass die Anpassungseinrichtung5 zusammen mit der Anzeigeeinheit3 auf einfache Weise an einem gewünschten Ort platziert werden kann.
Claims (2)
- Sensoreinheit (
4 ) und Anpassungseinrichtung (5 ), wobei die Sensoreinheit (4 ) einen ersten Temperatursensor (4' ) zur Ermittlung einer Hauttemperatur eines Patienten in einem Inkubator und ferner einen zweiten Temperatursensor (4'' ) zur Detektion einer Umgebungstemperatur aufweist, wobei die Anpassungseinrichtung (5 ) einen Eingang zur Entgegennahme von Sensordaten der Temperatursensoren (4' ,4'' ) aufweist, wobei die Anpassungseinrichtung (5 ) eine Recheneinheit (10 ) aufweist, welche ausgebildet ist, um als Messdaten Kerntemperaturwerte aus von den Sensordaten abgeleiteten Spannungswerten zu berechnen, wobei die Anpassungseinrichtung (5 ) eine Schnittstelle (12 ) zu einem Monitor (13 ) aufweist, wobei an der Schnittstelle (12 ) die Kerntemperaturwerte in Widerstandswerte umgesetzt werden. - Messauswertevorrichtung mit – einer Sensoreinheit (
4 ) und einer Anpassungseinrichtung (5 ) nach Anspruch 1 – sowie ferner einem Monitor (13 ), welcher einen Temperatur-Messeingang auf Basis einer Widerstandsmessung aufweist.
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