DE102006035968B4

DE102006035968B4 - Sensoreinheit mit Anpassungseinrichtung und diese umfassende Messauswertevorrichtung

Info

Publication number: DE102006035968B4
Application number: DE102006035968.2A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schermeier Olaf; Henning Gerder
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2026-08-03
Also published as: FR2904525A1; DE102006035968A1; GB2440652B; FR2904525B1; GB0714721D0; US20080033688A1; GB2440652A

Abstract

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.

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 ist ein System zur Blutdruckmessung bekannt, bei welchem ein Blutdruckmesssensor über ein Interface an einen Blutdruckmonitor angeschlossen ist.
Aus der WO 02/41770 A1 ist ein Sensor zum Messen physiologischer Parameter bekannt, wobei ein digitaler Signalprozessor als Teil des Sensors an eine Messvorrichtung verbunden ist und wobei der Signalprozessor ein digitales Signal des Sensors bereitstellt.
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 Variante 41 der Messauswertevorrichtung nach der ersten Ausführungsform, entsprechend Anspruch 11.
Eine Messauswertevorrichtung 1 gemäß 1 besteht im Wesentlichen aus einer Auswerteeinheit 2, einer Anzeigeeinheit 3, einer Sensoreinheit 4 und einer Anpassungseinrichtung 5.
Die Sensoreinheit 4 weist einen ersten Temperatursensor 4' auf zur Ermittlung einer Hauttemperatur eines Patienten, der in einem Inkubator 2 untergebracht ist. Ferner weist die Sensoreinheit 4 einen zweiten Temperatursensor 4'' auf zur Detektion einer Umgebungstemperatur des Patienten in dem Inkubator 2. Die von den Temperatursensoren 4', 4'' detektierten Sensordaten werden an den Eingang der Anpassungseinrichtung 5 geleitet.
Die Anpassungseinrichtung 5 trennt den Signalpfad zwischen der Sensoreinheit 4 und der Auswerteeinheit 2 vollständig auf.
Die Anpassungseinrichtung 5 weist zum einen eine Stromversorgungseinheit 6 auf, mittels derer unter anderem die Sensoren 4', 4'' mit elektrischer Energie (Strompulsen) versorgt werden.
Ferner weist die Anpassungseinrichtung 5 einen Multiplexer 7 auf, mittels dessen die Sensordaten der Sensoren 4', 4'' nacheinander einer Spannungsmesseinheit 8, einem A/D-Wandler 9 und dann einer Recheneinheit 10 zugeführt werden. In der Recheneinheit 10 werden nach einer mathematischen Beziehung (mathematische Formel) aus den in dem A/D-Wandler 9 bereitgestellten Spannungs-Auswertedaten die gewünschten Kerntemperaturwerte als Messdaten berechnet. Diese berechneten Messdaten können dann auf einem in der Anpassungseinrichtung 5 integrierten Display 11 dargestellt werden und/oder an unterschiedliche Monitore (Bildschirme) 13, 13' übertragen werden, die an die Anpassungseinrichtung 5 angeschlossen sind. Die Übertragung kann direkt über Schnittstellen 12, 12' die in der Recheneinheit 10 berechneten (digitalen) Werte beinhalten, es kann aber in den Schnittstellen 12, 12' eine Umwandlung notwendig sein, um die berechneten Werte in Widerstandswerte umzusetzen, für den Fall, dass an den Monitoren 13, 13' ein Temperatur-Messeingang auf Basis einer Widerstandsmessung Verwendung finden soll. Da die Auswerteeinheit 2 hier als Inkubator ausgebildet ist und als solcher in nahezu allen Fällen nur einen Widerstandsmesseingang zur Verfügung stellt, ist eine Umwandlungseinheit 14 mit einer Umwandlungsschaltung vorgesehen, mittels derer der von den Sensoren 4', 4'' abgegriffene Spannungswert in einen Widerstandswert umgewandelt wird, wobei die Umwandlung auf der Kennlinie basiert, die in der Auswerteinheit 2 gespeichert ist. Hierdurch wird eine Nachbildung der Messdaten ermöglicht, wobei die Auswerteeinheit 2 nicht den Unterschied zwischen einem physikalisch vorhandenen Widerstandswert und der Nachbildung erkennen kann.
Diese Umwandlungseinheit 14 ist den Schnittstellen 12, 12' mit integrierter Widerstandsumsetzung funktionell gleichwertig, jeweils speziell angepasst an die unterschiedlichen Monitore 13, 13' und deren typische Messeingänge, so dass die Darstellung entweder auf einem tatsächlichen, physikalisch vorhandenem Widerstandswert oder auf dessen Nachbildung beruht. Die Monitore 13, 13' können den Unterschied nicht erkennen. Damit bei Ausfall der Stromversorgungseinheit 6 die Messung durch die Auswerteeinheit 2 aufrechterhalten werden kann, sind in der Anpassungseinrichtung 5 zwei Umschalteinheiten 15 (Relais') integriert, die im Fehlerfall eine direkte Verbindung zwischen der Auswerteinheit 2 und der Sensoreinheit 4 ermöglichen. Die Umschalteinheiten 15 sind in einem Signalpfad 16 der Anpassungseinrichtung 5 angeordnet, der eine direkte Verbindung der Auswerteeinheit 2 mit der Sensoreinheit 4 ermöglicht.
Nach einer zweiten Ausführungsform einer Messauswertevorrichtung 21 gemäß 2 erfolgt im Fehlerfall der Anpassungseinrichtung 5 eine vollständige Trennung der Spannungsmesseinheit 8 von dem Signalpfad 16, der von der Sensoreinheit 4 zu der Auswerteeinheit 2 führt. Gleiche Bauteile der Ausführungsbeispiele bzw. gleiche Bauteilfunktionen sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wobei die Bauelemente 12, 12' hier funktional der Umwandlungseinheit 14 der 1 entsprechen und im Folgenden auch für 3 kurz als Nachbildungssschaltungen bezeichnet werden. 25 ist ein paralleler Spannungsabgriff.
Bei Anwendung der Messauswertevorrichtung 21 wird der Messstrom des Inkubators 2 zeitlich diskontinuierlich in die Sensoren 4', 4'' eingeprägt. Die Stromversorgungseinheit 6 der Anpassungseinrichtung 5 pulst in den Pausen des Inkubators 2 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 Inkubators 2 oder der Anzeigeeinheit 3 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 Sensoreinheit 4 und dem Inkubator 2 nicht erforderlich, da in dem Inkubator 2 nach dieser Ausführungsform keine Auswertemittel enthalten sind. Die Anpassungseinrichtung 5 weist eine Sende-/Empfangseinheit 32 auf, die mit einer Sende-/Empfangseinheit 33 einer Sensoreinheit 34 zusammenwirkt. Die Sende-/Empfangseinheit 32 weist eine entsprechende Schaltung mit einem ersten Mikrocontroller 38 für die Datendecodierung auf. Die decodierten Daten gehen dann an die Recheneinheit 10, welche die Nachbildungsschaltungen 12, 12' mit Widerstandssollwerten versorgt.
In der Sensoreinheit 34 ist eine Batterie 35 sowie ein zweiter Mikrocontroller 36 implementiert, so dass die Anpassungseinrichtung 5 zusammen mit der Anzeigeeinheit 3 auf einfache Weise an einem gewünschten Ort platziert werden kann.

Claims

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.