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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung des menschlichen oder tierischen Temperatursinns bei Anästhesieverfahren.
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Seit einigen Jahren wird die Bevölkerung immer älter und dementsprechend steigt auch das Durchschnittsalter der Menschen, die sich infolge von altersbedingten Begleiterkrankungen medizinisch von einem Arzt behandeln lassen müssen. Ein instrumenteller, chirurgischer Eingriff des Arztes am oder im Körper eines Patienten zum Zwecke der Therapie oder Diagnostik erfolgt im Allgemeinen unter Narkose oder Anästhesie. Ein wachsender Teil der Anästhesien wird mit lokoregionalen Verfahren durchgeführt. Bei lokoregionalen Anästhesieverfahren wird die Schmerzempfindung des Patienten an bestimmten Körperregionen ausgeschaltet, ohne das Bewusstsein des Patienten zu beeinträchtigen. Dies hat den Vorteil, dass dem Patienten eine Vollnarkose erspart wird.
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Zur Kontrolle, ob die Anästhesie beim Patienten auch tatsächlich eingetreten ist, d. h. wirkt, stehen heutzutage für den zuständigen Arzt verschiedene Techniken zur Verfügung.
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So sind beispielsweise elektrophysiologische Verfahren mit relativ großen Apparaten bekannt, welche für die objektive Beurteilung der Reizweiterleitung in den Nerven und somit für die Wirkung der Anästhesie verwendet werden. Mit den elektrophysiologischen Methoden kann bei Patienten, die zum Beispiel operiert werden sollen, ein peripherer Reiz, beispielsweise eine elektrische Stimulation mittels einer Elektrode oder implantierter Nadel, gesetzt werden und mittels einem Elektroenzephalogramm die kumulierten Hirnströme gemessen werden. Eine Auswertung am Computer erlaubt die Analyse des somatisch evozierten Potentials und somit die Bestimmung der Reizleitungsgeschwindigkeit und Latenzzeiten. Diese Methode kommt häufig bei neurochirurgischen Eingriffen in Rückenmarksnähe zum Einsatz. Ebenso wird diese Methode in Forschungsstudien angewandt. Nachteilig ist jedoch dabei, dass für einen routinemäßigen Einsatz dieser Vorrichtungen und dieses Verfahrens im klinischen Alltag der materielle und personelle Aufwand zu groß ist.
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Im klinischen Alltag werden daher häufig konventionelle Sensibilitätstests beim Patienten durchgeführt, um zu überprüfen, ob beim Patienten ein Zustand der Schmerzfreiheit an der Körperregion, die behandelt werden soll, auch tatsächlich durch das Anästhesieverfahren erreicht worden ist. Dabei können Sensibilitätstests unterschiedlicher Qualität zum Einsatz kommen, wie etwa mechanische Tests (Druck, Berührung, Nadelstich), thermische Tests (Eis, Kältegel, gekühlte Metallrolle, Verdunstungskälte) oder auch seltener elektrische bzw. chemische Stimuli.
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Untersuchungen haben gezeigt, dass jede einzelne Methode für sich nur recht groben Aufschluss über das tatsächlich anästhesierte Gebiet geben kann und dass sogar die Reihenfolge der Untersuchungen abweichende Ergebnisse liefern können. So zeigten sich größere Abweichungen abhängig davon, ob man zuerst mit Kälte oder mit Druck misst.
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Die am häufigsten angewandte Methode ist es einen thermischen Reiz zu setzen, da Kälte und Schmerz über Nervenfasern der Klasse A delta geleitet werden. Je nach Gewohnheit verwendet man beispielsweise Kältegels, einen im Kühlschrank gelagerten Metallkörper oder die Verdunstungskälte von Alkohol oder Äther. Diese Methoden haben den Vorteil, dass sie relativ kostengünstig sind. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass der Kältestimulus durch Aufwärmen an der Haut des Patienten nicht konstant ist und man somit nach einer kurzen Zeit nicht mehr weiß, ob der Patient tatsächlich keine Kälte spürt oder ob mittlerweile der Stimulus weggefallen ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überprüfung des menschlichen oder tierischen Temperatursinns bei Anästhesieverfahren bereitzustellen, die einen konstanten Kältereiz bei einem Patienten erzeugt und die sich für die routinemäßige Anwendung eignet.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überprüfung des menschlichen oder tierischen Temperatursinns bei Anästhesieverfahren weist also zumindest ein Prüfelement auf, wobei das Prüfelement an der Außenseite eines tragbaren Gehäuses so angeordnet ist, dass es zumindest teilweise mit einem Hautabschnitt eines Patienten in Berührung gebracht werden kann. Dies um zu überprüfen, ob beim Patienten ein Temperaturreiz in diesem Hautabschnitt vorhanden ist. Dabei ist das Prüfelement mit einem Peltier-Element wärmeleitend so verbunden, dass es durch dieses und von einer Steuereinheit gesteuert, gezielt temperiert werden kann, wobei das Peltier-Element und die Steuereinheit, von einen im Gehäuse angeordneten Energiespeicher versorgt wird.
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Das aktive Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also das Peltier-Element. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung kühlt oder erhitzt es das Prüfelement. Dieses bildet die Patientenseite der Vorrichtung. Die Temperierleistung des Peltier-Elements wird von der Steuereinheit über die angelegte Spannung gesteuert.
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Somit kann bei einem Patienten ein immer gleicher und auch konstanter Temperaturreiz, also ein Wärmereiz und besonders bevorzugt ein Kältereiz, auf eine einfache Weise erzeugt werden. Auch eignet sich das Gerät aufgrund seiner tragbaren Ausführung zur routinemäßigen Anwendung. Hierbei bietet sich insbesondere eine Größengestaltung an, die sich an der Größe einer Kitteltasche eines Arztkittels orientiert. So ist sichergestellt, dass die Vorrichtung in der Regel vom Arzt mitgenommen wird und routinemäßig zum Einsatz kommt.
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Bevorzugt ist das Prüfelement aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer, gebildet. Dies sichert eine schnelle Temperierung.
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Bevorzugt ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass das Prüfelement durch Anlegen einer elektrischen Spannung auf eine einstellbare Soll-Temperatur, insbesondere auf eine Temperatur von 10°C abgekühlt werden kann. Damit wird gewährleistet, dass ein für die Patienten gut fühlbarer aber noch akzeptabler Kältereiz auf der Haut ausgelöst wird, der nicht zu Schäden an der Haut führt.
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Zweckmäßiger Weise ist das Gehäuse im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt. Diese Form lässt sich leicht herstellen und liegt gut in der Hand.
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Bevorzugt besteht das Gehäuse zumindest zum größten Teil aus einem metallischen Material, insbesondere Aluminium. Dies hat den Vorteil, dass das Gehäuse sehr robust ist. Auch lässt es sich leicht desinfizieren, reinigen und ist sehr langlebig. Nicht zuletzt wirkt die Vorrichtung dadurch auch sehr hochwertig. Ferner kann das metallische Gehäuse auch die Abwärme bzw. Abkälte des Peltier-Elements aufnehmen und ableiten.
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Weiterbildend weist das Gehäuse einen Gehäuseschaft auf, der zumindest teilweise als Vollzylinder ausgebildet ist und mit dem Peltier-Element verbunden ist. Ein solcher Vollzylinder kann besonders gut die Abwärme eines das Prüfelement kühlenden Peltier-Elementes im Betrieb aufnehmen.
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Es ist dabei von Vorteil, wenn das Gehäuse einen Hohlzylinder aufweist, in dem zumindest die Steuereinheit und der Energiespeicher angeordnet sind und der sich an den Vollzylinder anschließt. Denn dann wirkt ein solcher Hohlzylinder gleichzeitig als Kühlkörper, der die von der Kaltseite des Peltier-Elements abgeführte Wärme und die zusätzlich anfallende Verlustwärme ableitet.
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Zweckmäßiger Weise ist zumindest ein Teil der Mantelfläche des Gehäuses mit einer Wärmeisolierung, insbesondere aus Kunststoff, versehen. Dies hat den Vorteil, dass sich dieser Teil des Gehäuses nicht zu stark erwärmt, womit er als Griff für den Benutzer gut geeignet ist.
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Zwischen dem Prüfelement und dem Hohlzylinder kann ebenfalls eine Wärmeisolierung vorgesehen sein. Dadurch wird erreicht, dass das zu kühlende Prüfelement vom aufgewärmten Hohlzylinder thermisch isoliert ist. Auch sollte zwischen dem Prüfelement und dem Vollzylinder eine Wärmeisolierung vorgesehen sein. Dadurch wird erreicht, dass das zu kühlende Prüfelement vom aufgewärmten Hohlzylinder thermisch isoliert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Gehäuse einen Durchmesser von 15 mm bis 30 mm, insbesondere 20 mm, wobei das Gehäuse eine Länge in seiner Achsrichtung von 150 mm bis 200 mm, insbesondere 180 mm aufweist. Dadurch wird die Handhabung der Vorrichtung erleichtert und die Vorrichtung passt relativ sicher in eine Kitteltasche eines Arztkittels.
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Das Prüfelement kann an einer Stirnseite des Gehäuses angeordnet sein, wobei das Prüfelement die Stirnseite des Gehäuses abdecken kann. Dadurch wird eine kompakte Vorrichtung mit guter Handhabbarkeit erreicht. Zudem sollte das Prüfelement sinnvoller Weise an seinen Kanten leicht abgerundet sein, um Verletzungen des Patienten im zu untersuchenden Hautabschnitt zu vermeiden.
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Zweckmäßigerweise weist das Prüfelement einen Temperatursensor auf, mit dem die Ist-Temperatur des Prüfelements ermittelt werden kann. So kann die tatsächliche Temperatur des Prüfelementes überprüft werden. Auch kann die Steuerung in der Art einer Regelung die Energiezufuhr zum Peltier-Elementes so steuern, dass sich die gewünschte Zieltemperatur sicher einstellt.
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Als Energiespeicher kann wenigstens ein Akkumulator und/oder eine Batterie vorgesehen sein, der die für den Betrieb der Vorrichtung notwendige elektrische Energie speichert. Bevorzugt wird ein Akkumulator verwendet, der innerhalb einer Stunde aufladbar ist. Besonders gut geeignet ist ein Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator. Dies ist ein schnellladefähiger Akkumulator, der eine hohe Lebensdauer gewährleistet, womit eine im Wesentlichen wartungsfreie Vorrichtung erreicht wird. Mit Hilfe eines solchen Akkus kann eine Arbeitszeit von etwa 20 bis 30 Minuten, abhängig von der Umgebungstemperatur, erreicht werden. Damit ist eine Akkuladung selbst für mehrere Patienten nacheinander völlig ausreichend. Da die Lebensdauer eines Akkus, insbesondere eines Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulators, mehrere tausend Zyklen beträgt, kann das Gerät selbst mit einem fest eingebauten Akku über Jahre hinweg wartungsfrei betreiben werden.
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Bei Verwendung eines Akkumulators als Energiespeicher ist es zweckmäßig, wenn am Gehäuse eine Schnittstelle zu einer Ladeeinheit für den Akku vorgesehen ist. So muss der Akku nicht zum Aufladen aus dem Gerät entfernt werden. Eine solche Schnittstelle kann zum Beispiel aus zwei Kontakten gebildet werden. Über die Schnittstelle kann die Vorrichtung nach Gebrauch einfach an die Ladeeinheit bzw. das Ladegerät angeschlossen werden. Dies geschieht besonders komfortabel durch ein Einstellen in eine als Ständer für die Vorrichtung ausgebildete Ladeinheit um den bzw. die im Gehäuse angeordneten Akkumulator(en) aufzuladen.
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Zweckmäßigerweise ist am Gehäuse ein Bedienelement zur Steuerung der Steuereinheit vorgesehen. Dadurch kann der Benutzer den Betrieb der Vorrichtung gezielt beeinflussen.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn am Gehäuse eine Anzeige, insbesondere zur Anzeige des Betriebszustands, vorgesehen ist. Dies ermöglicht es dem Benutzer die Vorrichtung in Bezug auf ihre Betriebszustände hin zu kontrollieren.
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Vorteilhafterweise weist das Gehäuse keine Öffnungen auf, wodurch das Gehäuse spritzwassergeschützt, insbesondere wasserdicht, ausgebildet ist.
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Schließlich sollte die Steuereinheit so ausgebildet sein, dass die Temperierleistung nach Beenden eines Temperiervorgangs langsam heruntergefahren wird. Dadurch wird erreicht, dass die Wärme des aufgewärmten Gehäuses nicht in das Prüfelement zurück übertragen wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Darin zeigen schematisch:
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1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 eine Untersicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
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4 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einem Prüfelement 2 in der Seitenansicht, bei der die Vorrichtung ein zylinderförmiges Gehäuse 3 aufweist. Dieses ist rund 205 mm lang und hat einen Durchmesser von ca. 20 mm. Das Gehäuse 3 besteht im Wesentlichen aus Aluminium, wobei allerdings ein Teil der Mantelfläche des Gehäuses 3 mit einer einen Griff bildenden Wärmeisolierung 13 aus Kunststoff umgeben ist.
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Weiterhin sind am Gehäuse 3 der Vorrichtung 1 zwei Kontakte 10 vorgesehen, über die der als Akkumulator 6 ausgebildete Energiespeicher mit Hilfe einer passenden Ladestation aufgeladen werden kann. Ferner sind am Gehäuse 3 eine alpha-numerische Anzeige 11 zur Anzeige des Betriebszustands sowie ein an der rückwärtigen Stirnseite angeordneter Bedienknopf 12 zur Steuerung sämtlicher Funktionen der Vorrichtung 1 vorgesehen.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in der Draufsicht. Aus der Figur wird ersichtlich, dass das Gehäuse 3 zylinderförmig ist und der Bedienknopf 12 an der rückseitigen Stirnseite des Gehäuses 3 vorgesehen ist. Durch die Ein-Knopf-Bedienung kann die Vorrichtung sehr einfach in der Hand des Benutzers liegend zum Beispiel mit dem Daumen bedient werden.
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3 zeigt die Stirnseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung, an der das Prüfelement 2 angeordnet ist. Dieses erstreckt sich über die gesamte Stirnseite der Vorrichtung. Das Prüfelement 2 ist an seinen Kanten leicht abgerundet, um Verletzungen des Patienten zu vermeiden.
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4 zeigt den in 2 angedeuteten Schnitt A-A durch die erfindungsgemäße Vorrichtung. Aus diesem wird ersichtlich, dass das Gehäuse 3 einen einstückigen Gehäuseschaft aus Aluminium aufweist, der aus einem Vollzylinder 7 und einem Hohlzylinder 8 zusammengesetzt ist. Im Hohlzylinder 8 sind sowohl die Steuerelektronik 5 als auch der Akkumulator 6 schlaggesichert und spritzwassergeschützt angeordnet.
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Die hier dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung mit der ein Kältereiz erzeugt wird. Daher ist die Kaltseite des Peltier-Elementes 4 wärmeleitend mit dem Prüfelement 2 verbunden. Die Warmseite des Peltier-Elementes 4 liegt am Vollzylinder 7 an. Dieser vorliegend aus massivem Aluminium bestehende Vollzylinder 7 dient der Aufnahme der Abwärme des Peltier-Elements 4. Vom Vollzylinder 7 wird die Abwärme in den Hohlzylinder 8 abgeleitet. Somit wirkt der Hohlzylinder 8 zusätzlich als Kühlkörper, der die von der Kaltseite des Peltier-Elements 4 abgeführte Wärme und die zusätzlich anfallende Verlustwärme ableitet.
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Weiterhin wird aus 4 ersichtlich, dass am Gehäuse 3 ein hohlzylinderförmiger Kunststoffschaft 13 als Griff bildende Wärmeisolierung vorgesehen ist. Dieser Kunststoffschaft 13 weist zudem eine Öffnung auf, in der das Peltier-Element 4 angeordnet ist. Das Peltier-Element 4 ist also zwischen dem Prüfelement 2 und dem Vollzylinder 7 seitlich wärmeisoliert. Dies verhindert, dass die in den hinteren Teil der Vorrichtung 1, also den Vollzylinder 7 bzw. den Hohlzylinder 8, eingeleitete Abwärme des Peltier-Elementes 4 das Prüfelement 2 der Vorrichtung 1 erhitzt.
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Ferner ist zu erkennen, dass die prüfelementseitige Stirnseite des Gehäuses 3 durch das Prüfelement 2 abgedeckt ist. So kann die Metalloberfläche der Vorrichtung 1, die in Kontakt mit dem Patient war, leicht desinfiziert werden.
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Zur Sicherstellung eines immer gleichen Kältereizes weist das Prüfelement 2 eine Steuereinheit 5 und einen Temperatursensor 9 auf. Vorliegend ist Steuereinheit 5 eine auf einer einzigen Platine untergebrachte Elektronik.
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Die Steuereinheit 5 erfüllt hier mehrere Aufgaben. Sie dient zunächst der Erzeugung der gewünschten Gleichspannung zur Speisung des Peltier-Elements 4. Dies geschieht im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, welcher als Tiefsetzsteller ausgelegt ist und der die Akkuspannung von 3 V bis 4 V auf die gewünschte Speisespannung des Peltier-Elements 4, in Abhängigkeit der gewünschten Leistung, auf 0 V bis 1,6 V heruntersetzt.
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Ferner wird durch die Steuereinheit 5 die Versorgungsspannung für alle Komponenten auf der Platine bereitgestellt. Dies geschieht mit einem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, welcher als Hochsetzsteller ausgelegt ist und der die Akkuspannung von 3 V bis 4 V auf die gewünschte Versorgungsspannung von ca. 5 V hochsetzt.
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Zudem dient die Steuereinheit 5 der Regelung der Temperatur des Prüfelements 2 auf den gewünschten Sollwert. Dies geschieht mit einem Mikrocontroller. Dieser ermittelt mit dem in das Prüfelement 2 eingelassenen Temperatursensor 9 die Ist-Temperatur und dann in Abhängigkeit der Ist-Temperatur die Steuerspannung, die der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler der Steuereinheit 5 erzeugen soll. Damit wird die Kühlleistung des Peltier-Elements von der Steuereinheit 5 so gesteuert, dass sich die Soll-Temperatur tatsächlich dauerhaft am Prüfelement 2 einstellt. Die Soll-Temperatur beträgt vorliegend ca. 10 Grad. Sie ist so ausgelegt, dass sie einen sicheren Kältereiz bildet ohne Hautschäden zu erzeugen.
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Später stellt die Steuereinheit 5 sicher, dass die Kühlleistung nach dem Abschalten langsam heruntergefahren wird. So wird verhindert, dass die Gehäusewärme in das Prüfelement 2 zurückfließt und dieses stark erwärmt.
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Weiterhin steuert die Steuereinheit 5 die vorliegend alphanumerische Anzeige 11. Die Anzeige 11 ist direkt an den Mikrocontroller der Steuereinheit 5 angeschlossen. Sie zeigt im Normalbetrieb die Ist-Temperatur an und beim Aufladen den derzeitigen Ladezustand. Im Fehlerfall gibt sie Aufschluss über die Art der Fehlfunktion.
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Schließlich dient die Steuereinheit 5 der Überwachung des Betriebszustandes. So überwacht ihr Mikrocontroller die Gehäusetemperatur mit Hilfe eines zweiten Temperatursensors, der am Übergang zwischen Vollzylinder 7 und Hohlzylinder 8 angebracht ist. Dieser zweite Temperatursensor schaltet die Vorrichtung 1 notfalls ab und gibt dann eine entsprechende Warnung über die Anzeige 11 aus.
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Schließlich überwacht die Steuereinheit die Akkuspannung mit Hilfe ihres Mikrocontrollers, der auch die Akkuspannung messen kann. Fällt diese unter einen kritischen Wert, der dauerhafte Schäden am Akku 6 erzeugen könnte, schaltet der Mikrocontroller die Vorrichtung 1 ab und gibt eine entsprechende Warnung, zum Beispiel über einen Tongeber und/oder die Anzeige 11, aus.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 wird nun so eingesetzt, dass der Arzt nach Realisierung der jeweiligen Plexus- oder Leitungsanästhesie die nötige Zeit bis das Lokalanästhetikum wirkt, abwartet. Dann wird der Erfolg durch Testen der Kälteempfindlichkeit überprüft, indem die Vorrichtung 1 auf die in Frage kommenden Hautbereiche aufgesetzt wird. Denn bereits kurz nach dem Einschalten der Vorrichtung 1 kann man zuverlässig einen gleichbleibenden Kältereiz beim Patienten erzeugen. So kann der Arzt die Dermatome bestimmen, in denen der Patient keine oder nur abgeschwächt Kälte spürt. Dieser Vorgang dauert je nach Lokalisation und Vergleich mit der Gegenseite etwa 1 bis 2 Minuten.
