DE102017011682A1

DE102017011682A1 - Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts und nach dem Verfahren arbeitendes Medizingerät

Info

Publication number: DE102017011682A1
Application number: DE102017011682.2A
Authority: DE
Inventors: Birger LANDWEHR; Michael Gömann
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2019-06-19
Also published as: WO2019121185A1

Abstract

Die Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts (10), wobei mittels eines Aktuators (20) ein beim Drehen eines Drehknopfs (12) wirksames und von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängiges Gegenmoment aufgebracht wird, sowie ein nach dem Verfahren arbeitendes Medizingerät (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts und ein nach dem Verfahren arbeitendes Medizingerät.
Ein Drehknopf mit einer Betätigungsfunktion ist ein bekanntes Designmerkmal von Geräten der Anmelderin. Die Funktion ist zum Beispiel in der DE 195 00 529 C2 beschrieben. Danach wird zur Verstellung von Parametern zunächst ein grafisches Element (Einsteller) auf einem Bildschirm berührt und anschließend der Wert eines mittels des Einstellers ausgewählten Parameters über eine Drehbewegung des Drehknopfs eingestellt. Die Verstellung wird mit einem Drücken des Drehknopfs abgeschlossen, wobei der eingestellte Wert für den jeweiligen Parameter übernommen und für das Gerät oder System, also zum Beispiel ein Beatmungsgerät, aktiv wird. Die Verstellung des Werts eines Parameters erfolgt in einer dreistufigen Einstellprozedur („touch-turn-confirm“) durch Auswahl des jeweiligen Parameters mittels des Einstellers, durch anschließende Verstellung des Werts des Parameters mittels einer Drehung des Drehknopfs und durch abschließende Bestätigung des für den Parameter eingestellten Werts durch Drücken des Drehknopfs.
Im Allgemeinen besitzen diese Drehknöpfe keinen mechanischen Anschlag. Entsprechend kann der Anwender den Drehknopf prinzipiell unbegrenzt in beide Richtungen (im Uhrzeigersinn; gegen den Uhrzeigersinn) drehen. Wenn der maximal einstellbare Wert erreicht ist, erfolgt trotz weiteren Drehens keine Veränderung des Werts mehr. Der Anwender erhält hierzu kein mechanisches Feedback. Er muss vielmehr während der Verstellung eine Anzeige der Einstellwerte beobachten. Dies gilt auch für sogenannte Bestätigungsgrenzen, mittels derer der gesamte einstellbare Bereich in mehrere Intervalle aufgeteilt ist. Bei den einzelnen Bestätigungsgrenzen muss der Anwender zusätzlich den Drehknopf betätigen, um den Wert weiter verstellen zu können. Beispielsweise gibt es Bestätigungsgrenzen für den inspiratorischen Beatmungsdruck Pinsp für 30 mbar, 50 mbar und 80 mbar.
Ein Drehknopf ist im Allgemeinen derart ausgebildet, dass er eine haptische Rückmeldung ausschließlich über mechanische Rasten für jede inkrementelle Änderung eines Parameters liefert. Bei einer langsamen Drehung wird der Einstellwert üblicherweise um ein einzelnes Inkrement verändert. Bei einer schnellen Drehung um mehrere Inkremente.
Obwohl die Bedienung eines Medizingeräts und das Einstellen eines Werts eines Parameters mittels eines Drehknopfs für den Anwender insgesamt sehr intuitiv ist, ist es dennoch bisher nicht möglich, allein aus der beim Betätigen des Drehknopfs resultierenden Handstellung einen mehr oder weniger konkreten Einstellwert abzuleiten, wie dies beispielsweise in der Vergangenheit bei HiFi-Geräten und einem dort als Lautstärkeregler fungierenden Potentiometer mit einem entsprechenden Drehknopf möglich gewesen ist. Eine solche Erkennbarkeit eines eingestellten Werts wäre aber gerade dann wichtig, wenn bei der Verstellung des Werts eines Parameters (Parameterverstellung) der Blick auf den Patienten gerichtet sein soll. Auch für das Erreichen von Einstell- oder Bestätigungsgrenzen wird dem Anwender bislang kein haptisches Feedback geliefert.
Neben der oben beschriebenen dreistufigen Einstellprozedur lässt sich ein selektierter Parameter im Rahmen einer sogenannten Online-Verstellung direkt und simultan mit jeder inkrementellen Verstellung des Drehknopfs verändern.
Systeme und Anwendungen mit einer Kraftrückkopplung im Zusammenhang mit einer Bedienhandlung sind in vielen Bereichen etabliert. Im Automobilbereich werden sie seit einigen Jahren zum Beispiel in Form eines zentralen Drehknopfs, beispielsweise einem Drehknopf, wie er in der US 6,686,911 beschrieben ist, einer Benutzerschnittstelle eingesetzt, um mit einer Hand unterschiedliche Funktionen abrufen und ausführen zu können. In der Medizintechnik werden Systeme mit Kraftrückkopplung (Force-Feedback-Systeme) dort eingesetzt, wo dem Anwender kein direkter Zugang zum Ort des Geschehens möglich ist, zum Beispiel bei minimalinvasiven endoskopischen Operationen. Auch in der Steuerung von chirurgischen Robotern kommen Force-Feedback-Systeme zum Einsatz. Hier werden dem Anwender die wirkenden Kräfte auf das eingesetzte Steuerelement, zum Beispiel einen Joystick, zurückgeliefert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Bedienbarkeit eines Medizingeräts, bei dem zur Einstellung eines Werts eines Parameters ein Drehknopf vorgesehen ist, wobei durch eine Veränderung eines Drehwinkels des Drehknopfs der Wert des Parameters veränderbar ist, zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Betriebsverfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs sowie mittels eines nach dem Betriebsverfahren arbeitenden und insoweit bestimmungsgemäß eingerichteten Medizingeräts mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst.
Bei dem Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts ist vorgesehen, dass mittels eines Aktuators ein beim Drehen eines Drehknopfs wirksames Gegenmoment aufgebracht wird und dass das Gegenmoment zumindest von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs oder einem aktuellen Wert oder einem aktuellen Wertebereich eines mittels des Drehknopfs einstellbaren Werts abhängig ist. Der jeweilige Drehwinkel des Drehknopfs bestimmt den jeweils eingestellten Wert. Dieser kann allerdings auch von einem zuvor bereits eingestellten Wert ausgehen. Der jeweils konkret eingestellte Wert eines Parameters des Medizingeräts, insbesondere eines zuvor ausgewählten Parameters des Medizingeräts, ergibt sich also aus einem Anfangswert (Offset), der ggf. auch Null sein kann, und dem Drehwinkel. Bei einem Offset gleich Null ergibt sich der eingestellte Wert unmittelbar anhand des Drehwinkels. Bei einem Offset ungleich Null ist der eingestellte Wert vom Drehwinkel abhängig. Deshalb sind hier beide als Basis für eine Festlegung des Gegenmoments in Betracht kommende Möglichkeiten angegeben, nämlich zum einen der aktuelle Drehwinkel des Drehknopfs und zum anderen der mittels des Drehknopfs eingestellte Wert oder ein Wertebereich, in den der mittels des Drehknopfs eingestellte Wert fällt.
Bei der vorgeschlagenen Lösung gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem genannten Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts, insbesondere zur Ermittlung und Einstellung eines bei einer Drehung eines Drehknopfs bemerkbaren Gegenmoments, und eventueller Ausgestaltungen beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung, nämlich ein Medizingerät mit Mitteln zur Ausführung des Verfahrens, und umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Indem das wirksame und einer Drehung des Drehknopfs entgegenwirkende Gegenmoment in dieser Form zumindest vom Drehwinkel des Drehknopfs abhängt, erhält der Bediener des Medizingeräts eine leicht interpretierbare haptische Rückmeldung bezüglich der jeweils mittels des Drehknopfs vorgenommenen Bedienhandlung.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht damit vor allem darin, dass der Bediener des Medizingeräts beim Drehen des Drehknopfs den Patienten im Blick behalten kann. Bisher ist es während der Pflege eines Patienten und/oder während Therapiemaßnahmen am Patienten für den Bediener des Medizingeräts (Kliniker) gerade bei Einstellvorgängen notwendig, den Blick immer wieder weg vom Patienten und stattdessen auf das Medizingerät zu richten. Neben dem Nachteil, dass hierdurch die Aufmerksamkeit und Konzentration auf den Patienten immer wieder unterbrochen wird, erhält der Bediener - abgesehen von dem angezeigten Einstellwert - kein direkt verwertbares haptisches Feedback, aus dem er die ungefähre Größe des Einstellwerts selbst und dessen Einfluss auf den Patienten ableiten kann. Aufgrund des beim Drehen des Drehknopfs bemerkbaren Gegenmoments („Kraftrückkopplung“) erhält der Bediener nunmehr hingegen ein „Gefühl“ für den eingestellten Wert.
Beispiele für Medizingeräte, wie sie hier im Vordergrund stehen, sind Beatmungsgeräte und Anästhesiegeräte.
Das Verfahren und nachfolgend beschriebene Ausführungsformen des Verfahrens und die davon umfassten Verfahrensschritte werden automatisch, also ohne einen Eingriff des Benutzers des jeweiligen Medizingeräts, ausgeführt. Die automatische Ausführung der Verfahrensschritte erfolgt unter Kontrolle einer als Steuerungseinheit des Medizingeräts fungierenden Gerätesteuerung. Diese umfasst zum Beispiel eine Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors sowie einen Speicher. In den Speicher ist ein von der Verarbeitungseinheit ausführbares Steuerungsprogramm geladen oder ladbar, welches eine Implementation des vorgeschlagenen Verfahrens und optional eine Implementation einzelner oder mehrerer Ausführungsformen des Verfahrens umfasst und beim Betrieb des Medizingeräts durch dessen Verarbeitungseinheit ausgeführt wird.
Die Erfindung ist insoweit bevorzugt in Software implementiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, sowie schließlich auch eine Steuerungseinheit oder ein Medizingerät, in deren bzw. dessen Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin und sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen sowie einer allgemeineren Ausführungsform des gegenständlichen Verfahrens zum Betrieb eines Medizingeräts, insbesondere eines Verfahrens zur Ermittlung und Einstellung eines bei einer Drehung eines Drehknopfs bemerkbaren Gegenmoments, nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte nachgeordneter Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird mittels eines kraftschlüssig mit dem Drehknopf verbundenen Drehwinkelsensors ein Drehwinkel des Drehknopfs erfasst und mittels eines kraftschlüssig mit dem Drehknopf verbundenen Aktuators ein vom erfassten Drehwinkel abhängiges und einer Drehung des Drehknopfs entgegenwirkendes Gegenmoment aufgebracht. Ein Drehwinkelsensor und ein Aktuator sind einfache und gut beherrschbare Mittel zur Erfassung eines Drehwinkels des Drehknopfs bzw. zur Erzeugung eines einer Drehung des Drehknopfs entgegenwirkenden Gegenmoments. Der Drehwinkelsensor und der Aktuator sind dabei jeweils kraftschlüssig mit dem Drehknopf verbunden, insbesondere gleichartig kraftschlüssig mit dem Drehknopf verbunden, zum Beispiel mittels einer gemeinsamen Welle.
Bevorzugt wird das von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs abhängige Gegenmoment automatisch anhand eines vorgegebenen oder vorgebbaren, insbesondere parametrierbaren Gegenmoment-Profils ermittelt. Die Verwendung eines Gegenmoment-Profils als Basis für die Ermittlung des jeweiligen Gegenmoments gewährleistet eine besondere Flexibilität der vorgeschlagenen Lösung. Entsprechend können optional verschiedene Gegenmoment-Profile zur Verwendung vorgehalten werden, von denen jeweils zumindest eines zur Anwendung kommt. Beispielsweise kann eine Auswahl eines Gegenmoment-Profils automatisch danach erfolgen, welcher Parameter des Medizingeräts mittels des Drehknopfs verstellt oder eingestellt wird. Darüber hinaus können optional bei der Ermittlung eines Gegenmoments mehrere Gegenmoment-Profile berücksichtigt werden, so dass das jeweilige Gegenmoment das Ergebnis einer Kombination der Gegenmoment-Profile ist.
Die oben genannte Aufgabe wird auch mittels eines Medizingeräts gelöst, welches zur Ausführung des hier und im Folgenden beschriebenen Verfahrens bestimmt und eingerichtet ist und insoweit zumindest einen zum Einstellen eines Werts eines Parameters bestimmten Drehknopf aufweist, wobei durch Drehen des Drehknopfs der Wert des jeweiligen Parameters veränderbar ist, wobei mit dem Drehknopf einerseits ein Drehwinkelsensor und andererseits ein Aktuator kraftschlüssig verbunden ist, wobei mittels des Drehwinkelsensors ein Drehwinkel des Drehknopfs oder eine Änderung des Drehwinkels erfassbar ist und wobei mittels des Aktuators ein vom erfassten Drehwinkel abhängiges und einer Drehung des Drehknopfs entgegenwirkendes Gegenmoment aufbringbar ist. Das jeweilige Gegenmoment wird zum Beispiel auf Basis zumindest eines Gegenmoment-Profils ermittelt.
Bei einer Ausführungsform des Medizingeräts sind der Drehwinkelsensor und der Aktuator mittels einer gemeinsamen Welle kraftschlüssig mit dem Drehknopf gekoppelt. Die kraftschlüssige Kopplung einerseits des Drehwinkelsensors mit dem Drehknopf und andererseits des Aktuators mit dem Drehknopf erfolgt dann über ein und dasselbe Bauteil, nämlich eine gemeinsame Welle.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand führen.
Es zeigen:

1 eine Anordnung mit einem Drehknopf,
2 ein Medizingerät mit einer Anordnung gemäß 1,
3 ein von einem Drehwinkel eines Drehknopfs abhängiges Gegenmoment (Gegenmoment-Profil),
4 eine Ansicht eines Medizingeräts mit einem an der Frontseite des Medizingeräts zugänglichen Drehknopf sowie einzelnen Einstellern zur Auswahl einer Funktion des Drehknopfs,
5 bis 8 verschiedene drehwinkelabhängige Gegenmoment-Profile und
9 bis 12 drehwinkelabhängige Gegenmoment-Profile zur Signalisierung von Rastpositionen oder Default- oder Vorschlagswerten oder -wertebereichen.

Die Darstellung in 1 zeigt in schematisch vereinfachter Form eine insbesondere für ein hier nicht gezeigtes Medizingerät 10 (2), zum Beispiel ein Beatmungsgerät, bestimmte Anordnung mit einem als Bedienelement des Medizingeräts 10 fungierenden Drehknopf 12. Ein im Folgenden entsprechend dem üblichen Sprachgebrauch mitunter kurz als Stellung bezeichneter Drehwinkel des Drehknopfs 12 wird mittels einer Sensorik erfasst. Als Beispiel für eine Sensorik ist in der Darstellung in 1 ein einer Scheibe 14 zugeordneter Drehwinkelsensor 16 gezeigt, welcher zum Beispiel in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine auf der Scheibe 14 angebrachte Maßverkörperung abtastet. Die Scheibe 14 ist über eine Welle oder dergleichen mit dem Drehknopf 12 derart gekoppelt (zumindest kraftschlüssig verbunden), dass eine Drehung des Drehknopfs 12 eine Drehung der Scheibe 14 bewirkt, zum Beispiel indem die Scheibe 14 konzentrisch mit dem Drehknopf 12 auf einer eine Drehachse des Drehknopfs 12 definierenden Welle 18 angebracht ist. Als Alternative zu einer Kopplung mittels der als gemeinsame Welle 18 fungierenden Drehachse kann ein Reibrad oder auch ein Getriebe verwendet werden. Als Drehwinkelsensor 16 kommt auch ein induktiver Sensor oder ein Sensor mit elektrischen Schleifkontakten in Betracht. Ebenso ist eine Erkennung der Drehung und einer Drehrichtung mittels einer Kamera möglich. Ein mittels des Drehwinkelsensors 16 erfassbarer Wert bezüglich der Stellung des Drehknopfs 12 oder einer Anzahl der Drehungen des Drehknopfs 12 oder einer Drehgeschwindigkeit des Drehknopfs 12 usw. wird als Basis für die Einstellung eines Parameters des Medizingeräts 10 ausgewertet. Eine solche Ableitung eines mittels des Drehknopfs 12 einstellbaren Parameters steht hier aber nicht im Vordergrund und ist zudem an sich bekannt. Entsprechend wird dies hier nicht weiter betrachtet.
Bisher wird bei einer Verstellung des Drehknopfs 12 keine zusätzliche Gegenkraft ausgeübt. Das zum Drehen des Drehknopfs 12 erforderliche Drehmoment bleibt damit bisher über den verstellten Drehwinkel konstant. Das notwendige Drehmoment ergibt sich im Wesentlichen aus den Reibwiderständen des mechanischen Aufbaus.
Bei der hier vorgeschlagenen Neuerung ist dagegen vorgesehen, dass das zum Drehen des Drehknopfs 12 notwendige Drehmoment abhängig von bestimmten Bedingungen variiert. Dem Bediener des Medizingeräts 10 wird damit beim Drehen des Drehknopfs 12 eine haptische Rückmeldung bezüglich der vorgenommenen Bedienhandlung gegeben.
Dafür wird mittels eines Aktuators 20 ein als Kraftrückkopplung fungierendes Gegenmoment erzeugt. Das Gegenmoment muss beim Drehen des Drehknopfs 12 überwunden werden. Durch eine zum Beispiel von der Stellung des Drehknopfs 12 abhängige Stärke des Gegenmoments erhält der Bediener beim Drehen des Drehknopfs 12 eine unmittelbar wahrnehmbare haptische Rückmeldung.
Als Aktuator 20 zur Kraftrückkopplung fungiert zum Beispiel ein elektromechanischer Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, eine Bremsvorrichtung oder ein Gel (magnetorheologische Flüssigkeit) mit einer mittels eines elektromagnetischen Felds beeinflussbaren Viskosität. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Aktuator 20 über die Welle 18 mit dem Drehknopf 12 gekoppelt. Allgemein ist vorgesehen, dass der Drehknopf 12 und der Aktuator 20 unmittelbar oder mittelbar kraftschlüssig gekoppelt sind, zum Beispiel mittels einer Welle 18, eines Reibrads, eines Getriebes oder dergleichen.
Zur Erläuterung der Funktion der Anordnung gemäß 1 wird auf die Darstellung in 2 verwiesen. Aus der Anordnung gemäß 1 sind in 2 der Drehknopf 12, die Scheibe 14, der Drehwinkelsensor 16 und der Aktuator 20 als Komponenten eines nicht näher gezeigten Medizingeräts 10, zum Beispiel eines Beatmungsgeräts, dargestellt. Die zumindest kraftschlüssige Kopplung des Drehknopfs 12 mit der Scheibe 14 einerseits und dem Aktuator 20 andererseits ist in der Darstellung in 2 in Form der gestrichelten Linie gezeigt.
Eine von dem Medizingerät 10 umfasste Steuerungseinrichtung 22 erhält vom Drehwinkelsensor 16 Sensorsignale 24 und verarbeitet diese. Im Rahmen einer solchen Verarbeitung ermittelt die Steuerungseinrichtung 22 fortlaufend eine jeweilige Drehrichtung des Drehknopfs 12 und eine Veränderung des Drehwinkels. Anhand dieser Daten generiert die Steuerungseinrichtung 22 automatisch Steuersignale 26 für den Aktuator 20. Dieser erzeugt aufgrund eines erhaltenen Steuersignals 26 ein Gegenmoment, welches aufgrund der kraftschlüssigen Kopplung zwischen dem Aktuator 20 und dem Drehknopf 12 beim Drehen des Drehknopfs 12 bemerkbar ist. Eine jeweilige Größe der Gegenkraft ergibt sich aufgrund einer automatischen Verarbeitung der Sensorsignale 24.
Bei der Darstellung in 2 ist neben der als Aktuatorsteuerung fungierenden Steuerungseinrichtung 22 eine von dem Medizingerät 10 umfasste Gerätesteuerung 30 gezeigt. Die Gerätesteuerung 30 fungiert als zentrale Steuerungseinheit des jeweiligen Medizingeräts 10, also zum Beispiel als zentrale Steuerungseinheit eines Beatmungsgeräts. Die horizontale Linie zwischen dem Bereich mit der Gerätesteuerung 30 und dem Bereich mit der Steuerungseinrichtung 22 soll eine mögliche funktionale Trennung innerhalb des Medizingeräts 10 veranschaulichen. Alle Komponenten oberhalb dieser horizontalen Linie sind optional in einer Baugruppe zusammengefasst, bei der deren Steuerungseinrichtung 22 eine Schnittstellenfunktion zu einer übergeordneten Einheit, hier also der Gerätesteuerung 30 des Medizingeräts 10, übernimmt. Grundsätzlich kann die Gerätesteuerung 30 die Steuerungseinrichtung 22 oder zumindest die Funktionalität der Steuerungseinrichtung 22 auch umfassen, so dass die Steuerungseinrichtung 22 nicht als separate Funktionseinheit zutage tritt. Wenn die Steuerungseinrichtung 22 (wie gezeigt) innerhalb des Medizingeräts 10 unabhängig von der Gerätesteuerung 30 realisiert ist, sind die Gerätesteuerung 30 und die Steuerungseinrichtung 22 in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise kommunikativ miteinander verbunden, sodass ein Datenaustausch von der Gerätesteuerung 30 zur Steuerungseinrichtung 22 und von der Steuerungseinrichtung 22 zur Gerätesteuerung 30 möglich ist.
Für die nachfolgende Beschreibung wird von der gezeigten Situation (Steuerungseinrichtung 22 unabhängig von der Gerätesteuerung 30 und mit der Gerätesteuerung 30 kommunikativ verbunden) ausgegangen. Eine von der Gerätesteuerung 30 umfasste Steuerungseinrichtung 22 oder eine Gerätesteuerung 30, welche die Funktionalität der Steuerungseinrichtung 22 umfasst, zum Beispiel in Software oder in Soft- und Firmware, ist dabei stets mitzulesen und soll mit diesem Hinweis als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten.
Kurz gefasst umfasst das Erzeugen eines beim Betätigen des Drehknopfs 12 wirkenden Gegenmoments mittels des Aktuators 20 zum Beispiel die folgenden, kontinuierlich oder zu regelmäßigen, insbesondere äquidistanten Zeitpunkten zyklisch ausgeführten Schritte:

1. Die Steuerungseinrichtung 22 erhält vom Drehwinkelsensor 16 ein Sensorsignal 24, welches einen Drehwinkel des Drehknopfs 12 kodiert.
2. Die Steuerungseinrichtung 22 generiert entsprechend dem erhaltenen Sensorsignal 24 ein an die Gerätesteuerung 30 übermittelbares Datum, welches den Drehwinkel des Drehknopfs 12 kodiert, und übermittelt dieses an die Gerätesteuerung 30.
3. Die Gerätesteuerung 30 ermittelt automatisch anhand eines in einem Speicher 32 hinterlegten Gegenmoment-Profils 34 ein zu dem übermittelten Drehwinkel gehöriges Moment (Gegenmoment) und übermittelt ein das jeweilige Gegenmoment kodierendes Datum an die Steuerungseinrichtung 22.
4. Die Steuerungseinrichtung 22 generiert entsprechend dem erhaltenen Datum ein Steuersignal 26 und gibt dieses an den Aktuator 20 aus. Die Beaufschlagung des Aktuators 20 mit dem Steuersignal 26 bewirkt die Erzeugung des Gegenmoments durch den Aktuator 20.

Bei dem Gegenmoment-Profil 34 handelt es sich zum Beispiel um eine mathematische Funktion, eine Tabelle oder dergleichen zur Umsetzung eines Drehwinkels des Drehknopfs 12 in ein zugehöriges und mittels des Aktuators 20 aufgebrachtes Gegenmoment. In dem Speicher 32 ist optional eine Mehrzahl von Gegenmoment-Profilen 34 hinterlegt, von denen zur Umsetzung eines Drehwinkels in ein Gegenmoment eines auswählbar ist und beim Betrieb ausgewählt ist. Wie weiter unten erläutert wird, ist auch eine Kombination mehrerer Gegenmoment-Profile 34 als Basis für eine Umsetzung eines Drehwinkels in ein zugehöriges Gegenmoment möglich. Der Speicher 32 ist entweder ein von der Gerätesteuerung 30 umfasster Speicher oder ein für die Gerätesteuerung 30 in üblicher Art und Weise erreichbarer Speicher.
Der Gerätesteuerung 30 ist optional zumindest funktional eine Sensorik 36 zugeordnet, zum Beispiel ein als Sensorik 36 fungierender Drucksensor oder eine zumindest einen Drucksensor umfassende Sensorik 36. Diese liefert im Betrieb zumindest ein einen Messwert 38 kodierendes Sensorsignal. Des Weiteren ist der Gerätesteuerung 30 zumindest funktional eine Aktorik 40 zugeordnet, zum Beispiel ein als Aktorik 40 fungierendes Ventil oder eine zumindest ein Ventil umfassende Aktorik 40. Zur deren Ansteuerung generiert die Gerätesteuerung 30 in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zumindest ein Ansteuersignal 42, zum Beispiel Ansteuersignale 42, welche ein Öffnen oder Schließen von zur Aktorik 40 gehörenden Ventilen in einem Inspirations- und Exspirationszweig eines Beatmungsgeräts bewirken.
Zur automatischen Ermittlung eines zu dem von der Steuerungseinrichtung 22 übermittelten Drehwinkel gehörigen Gegenmoments mittels der Gerätesteuerung 30 kommen unterschiedliche Varianten in Betracht, von denen nachfolgend mit weiteren Details zwei Varianten erörtert werden. Diese werden zur Unterscheidung als erste Variante bzw. zweite Variante bezeichnet.
Bei der ersten Variante, die auch als drehwinkelabhängige Variante aufgefasst werden kann und zu einem drehwinkelabhängigen Gegenmoment führt, wird mittels des Aktuators 20 ein beim Drehen eines Drehknopfs 12 wirksames und von einem aktuellen Wert abhängiges Gegenmoment aufgebracht. Der aktuelle Wert, von dem das Gegenmoment bei dieser Variante abhängig ist, ist ein auf einer Einstellung eines Bedieners basierender Wert, nämlich ein Drehwinkel des Drehknopfs 12, ein aufgrund des Drehwinkels des Drehknopfs 12 resultierender Einstellwert oder ein Wertebereich des Drehwinkels oder ein Wertebereich des resultierenden Einstellwerts. Bei einer Abhängigkeit des Gegenmoments von einem Wertebereich des Drehwinkels ist das Gegenmoment ebenso von dem jeweiligen Drehwinkel abhängig, denn der jeweilige Drehwinkel bestimmt, ob dieser zu einem bestimmten Wertebereich gehört oder nicht. Bei einer Abhängigkeit des Gegenmoments von einem aufgrund des Drehwinkels resultierenden Einstellwert ist das Gegenmoment zumindest mittelbar von dem Drehwinkel und damit ebenso von dem Drehwinkel abhängig, denn der Drehwinkel bestimmt den Einstellwert. Bei einer Abhängigkeit des Gegenmoments von einem Wertebereich des Einstellwerts ist das Gegenmoment ebenso zumindest mittelbar von dem Drehwinkel abhängig, denn der Drehwinkel bestimmt den Einstellwert und bestimmt damit, ob dieser zu einem bestimmten Wertebereich gehört oder nicht. Im Interesse einer besseren Lesbarkeit der nachfolgenden Beschreibung wird im Folgenden mitunter nur kurz von einer Abhängigkeit des Gegenmoments von einem jeweiligen Drehwinkel des Drehknopfs 12 gesprochen und die Beschreibung auf Basis eines drehwinkelabhängigen Gegenmoments fortgesetzt. Alle anderen beschriebenen Möglichkeiten sind dabei stets mitzulesen und sollen mit diesem Hinweis als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten.
Die Darstellung in 3 zeigt ein Beispiel für ein drehwinkelabhängiges Gegenmoment und als Beispiel für ein dem drehwinkelabhängigen Gegenmoment zugrunde liegendes Gegenmoment-Profil 34 einen Graph 46 einer linearen Funktion. Bei der exemplarisch gezeigten Situation wird davon ausgegangen, dass der Drehknopf 12 als Druckeinsteller fungiert. Der Drehwinkel des Drehknopfs 12 bestimmt einen eingestellten Druck. Das beim Drehen des Drehknopfs 12 bemerkbare Gegenmoment ist von dem Drehwinkel abhängig. Genauso ist das Gegenmoment von dem mit dem Drehwinkel assoziierten eingestellten Druck abhängig. Je größer der Drehwinkel (oder je höher der eingestellte Druck) ist, desto mehr Kraft muss der Anwender bei der Verstellung, also beim Weiterdrehen des Drehknopfs 12, ausüben (drehwinkelabhängiges Gegenmoment).
Die Funktion des Drehknopfs 12 als Druckeinsteller ergibt sich entweder aufgrund eine vorherigen Auswahl mittels einer Benutzeroberfläche des Medizingeräts 10 oder aufgrund einer originären Zuordnung des Drehknopfs 12 zur Funktion der Einstellung von Druckwerten. Die Möglichkeit einer Zuweisung einer jeweiligen Funktion mittels einer Benutzeroberfläche erlaubt die Verwendung des Drehknopfs 12 zur Einstellung unterschiedlicher Werte, zum Beispiel Druck, Flow, Atemfrequenz, Dauer der inspiratorischen/ exspiratorischen Phase etc.
Die Darstellung in 4 zeigt schematisch vereinfacht eine Draufsicht auf ein Medizingerät 10 mit einem Drehknopf 12, hier einem an der Frontseite des Medizingeräts 10 erreichbaren Drehknopf 12. Die jeweilige Funktion des Drehknopfs 12 ergibt sich durch Betätigen eines Einstellers 48 aus einer Gruppe von Einstellern 48. Dies ist der Schritt „touch“ der eingangs beschriebenen dreistufigen Einstellprozedur (Bedienreihenfolge) „touch-turn-confirm“. Bei einem Einsteller 48 kann es sich um ein berührungssensitives Feld eines Anzeigeelements des Medizingeräts 10 oder um ein herkömmliches Bedienelement, wie zum Beispiel einen Taster oder dergleichen, handeln. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Einsteller 48 als sensitive Felder eines Anzeigeelements gezeigt. Mit dem Anzeigeelement wird zum Beispiel auch eine Grafik zur Veranschaulichung des jeweiligen Therapievorgangs dargestellt, zum Beispiel ein Druckverlauf bei der Beatmung eines Patienten. Zusammen mit jedem Einsteller 48 kann ein momentan eingestellter Wert angezeigt sein. Optional erfolgt dies - wie gezeigt - in einer dem Einsteller 48 örtlich zugeordneten Form, zum Beispiel in numerischer Form (gezeigt durch den beispielhaften Wert „99“) und/oder in grafischer Form.
In der Darstellung in 3 sind auf der Abszisse einerseits der Drehwinkel φ des Drehknopfs 12 und andererseits der mit dem Drehwinkel assoziierte eingestellte Druckwert in Millibar (mbar), zum Beispiel ein Sollwert eines Atemwegsdrucks (PawSet), abgetragen. Für die Beeinflussbarkeit des Sollwerts des Atemwegsdrucks wurde zum Beispiel zuvor ein entsprechender Einsteller 48 betätigt. Einzelne Drehwinkel (φ = 0°, 45°, 90°, 135°) und damit assoziierte eingestellte Atemwegsdrücke (PawSet = 5 mbar, 10 mbar, 15 mbar, 20 mbar) sind in der Darstellung hervorgehoben. Auf der Ordinate sind der resultierende Druckwert in Millibar (mbar), hier also entsprechend der beim Patienten applizierte Atemwegsdruck (PawApp), und ein beim Drehen des Drehknopfs bemerkbares Gegenmoment M in milli-Newtonmeter (mNm) abgetragen.
Der Drehwinkel φ des Drehknopfs 12 bezieht sich auf eine Ur-Winkelstellung des Drehknopfes 12 beim Starten des Einstellvorgangs, also zum Beispiel beim Berühren des zugehörigen Einstellers 48 und ggf. der Aktivierung der Online-Verstellung. Mit jeder Drehwinkelverstellung wird der Druck-Einstellwert inkrementiert, wobei die kleinste auflösbare Winkelverstellung durch die Auflösung des Drehwinkelsensors 16 bestimmt ist. Wird der Drehknopf 12 nach dem Starten des Verstellvorgangs zum Beispiel um 45° gedreht (von φ₁=0° bis φ₂=45°), so werden der Druck-Einstellwert (PawSet) und der dementsprechend applizierte Druckwert (PawApp) von ursprünglich 5 mbar auf 10 mbar vergrößert. Das beim Drehen des Drehknopfs 12 aufzubringende Drehmoment gegen das von Aktuator 20 ausgeübte Gegenmoment steigt während der Verstellung beim gezeigten Beispiel von 10 mNm auf 20 mNm.
Das drehwinkelabhängige Gegenmoment M, hier also das vom Druck-Einstellwert und einem zugrunde liegenden Drehwinkel φ des Drehknopfs 12 abhängige Gegenmoment M, ergibt sich damit wie folgt: $M = f (φ) = m \times PawSet (φ) + Μ_{1}$
und die Darstellung in 3 zeigt den entsprechenden resultierenden linearen Funktionsgraphen 46,
wobei M1 eine Linearverschiebung des Graphen 46 aufgrund eines bei der Ur-Winkelstellung des Drehknopfs 12 bereits wirksamen applizierten Druckwerts (PawApp) und m eine Steigung des Graphen 46 bedeuten. Ein Beispiel für eine allgemeine Formulierung eines drehwinkelabhängigen Gegenmoments lautet: $\begin{matrix} M = f (φ) = m \times φ + M_{1} & | & φ = [φ_{min} .. φ_{max}] \end{matrix}$
Die Steigung m ergibt sich mit einem Skalierungsfaktor u aus dem Verhältnis der resultierenden Druckdifferenz zur Drehwinkelverstellung: m = u × (PawApp₂ - PawApp₁) / (PawSet(φ₂) - PawSet(φ₁)). Durch eine geeignete Wahl des Skalierungsfaktors u können die Steigung m und das jeweils resultierende Gegenmoment M beeinflusst werden.
Bevorzugt wird der Skalierungsfaktor u = (M₂ - M₁) / (PawApp₂ - PawApp₁) so gewählt (bei der in 3 dargestellten Situation gilt: u = 2), dass empfohlene Drehmomentwerte für handbetätigte Drehknöpfe 12 eingehalten werden. Eine solche Empfehlung ergibt sich zum Beispiel aus der von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz herausgegebenen Formelsammlung „Kleine Ergonomische Formelsammlung“ (TÜV Rheinland, ISBN 3-921059-63-139). Danach soll bei einem Drehknopfdurchmesser zwischen 25 mm und 70 mm das zum Drehen notwendige Drehmoment im Bereich zwischen 35 mNm und 700 mNm liegen.
Je nach der Genauigkeit der Erfassung des Drehwinkels mittels des Drehwinkelsensors 16 kann man auch von einem wertebereichsabhängigen Gegenmoment sprechen, zum Beispiel wenn der Drehwinkel nur in 5°-Schritten erfasst wird. Genauso kann bei einer feingranularen Erfassung des Drehwinkels ein wertebereichsabhängiges Gegenmoment vorgesehen sein, indem an die Stelle der in 3 gezeigten Geraden eine Treppenfunktion oder dergleichen tritt: $M = f (φ) = k \times M_{0} + M_{1} | k = ⌊ φ / n ⌋,$
wobei die Symbole $" ⌊ ⌋ "$
die sogenannte Gaußklammer bezeichnen und ein Abrunden zur nächstkleineren ganzen Zahl bezeichnen $(⌊ x ⌋ : = min {k \in Z | k \leq x}),$
wobei n die „Breite“ der Stufen bestimmt, zum Beispiel n=5, und wobei M₀ ein Gegenmomentinkrement ist. Dies ist ein weiteres Beispiel für ein einem drehwinkelabhängigen Gegenmoment zugrunde liegendes Gegenmoment-Profil 34. Hier kommt noch die Besonderheit einer wertebereichsabhängigen Drehwinkelabhängigkeit hinzu.
Anstelle einer linearen Abhängigkeit vom Drehwinkel φ (oder von einer vom Drehwinkel φ abhängigen Größe) kommt auch eine nichtlineare Abhängigkeit, zum Beispiel in Form von $M = f (φ) = m \times φ^{2} + M_{1}$
oder dergleichen
oder in Form von $M = f (φ) = m_{1} \times φ + M_{1} | φ= [0 ° ..45 ° [,$
$M = f (φ) = m_{2} \times φ + M_{1} | φ= [45 ° ..90 ° [,$
$M = f (φ) = m_{3} \times φ + M_{1} | φ= [90 ° ..135 ° [,$
oder Kombinationen davon in Betracht.
Auch dies ist ein weiteres Beispiel für ein einem drehwinkelabhängigen Gegenmoment zugrunde liegendes Gegenmoment-Profil 34. Kombinationen aller bisher beschriebenen Gegenmoment-Profile 34 (Drehwinkelabhängigkeit auf Basis eines linearen Funktionsgraphen 46; wertebereichsabhängige Drehwinkelabhängigkeit; nichtlineare Abhängigkeit) sind grundsätzlich beliebig kombinierbar, zum Beispiel im Wege einer mathematischen Verknüpfung, insbesondere einer Verknüpfung in Form einer Addition oder Multiplikation, und eine solche Kombinierbarkeit und Kombination soll mit diesem Hinweis als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten. Allgemein kann jedes mathematisch formulierbare Gegenmoment-Profil 34 auch zum Beispiel in Form einer Tabelle, insbesondere einer sogenannten Lookup-Tabelle, implementiert sein. Entsprechend ist auch eine solche Tabelle ein einem drehwinkelabhängigen Gegenmoment zugrunde liegendes Gegenmoment-Profil 34.
Die jeweils für die Ermittlung des durch den Aktuator 20 aufzubringenden Gegenmoments angewandte Formel f(φ) oder eine Tabelle oder dergleichen anstelle eines formelmäßigen Zusammenhangs - also das jeweilige Gegenmoment-Profil 34 - ist in der Gerätesteuerung 30, nämlich in einem von der Gerätesteuerung 30 umfassten Speicher 32, oder in einem der Gerätesteuerung 30 zugeordneten Speicher 32 hinterlegt. Die Funktion der Gerätesteuerung 30 kann kurz dahingehend beschrieben werden, dass die Gerätesteuerung 30 das jeweilige Gegenmoment-Profil 34 „anwendet“. Dafür ist zum Beispiel ein in Software implementiertes Steuerungsprogramm 44 (2), also ein Computerprogramm, vorgesehen, welches in den Speicher 32 geladen ist und beim Betrieb des Medizingeräts 10 mittels einer von der Gerätesteuerung 30 umfassten Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors ausgeführt wird.
Im Falle einer Formel wie zum Beispiel M = m × φ + M₁ oder einer entsprechenden Tabelle als Gegenmoment-Profil 34 erhält die Gerätesteuerung 30 von der Steuerungseinrichtung 22 den jeweils eingestellten Drehwinkel φ, wobei die Steuerungseinrichtung 22 diesen in Form des Sensorsignals 24 vom Drehwinkelsensor 16 erhält. Die Gerätesteuerung 30 ermittelt anhand des Gegenmoment-Profils 34 das zu dem Drehwinkel φ gehörige Gegenmoment M, übermittelt ein dieses kodierendes Datum an die Steuerungseinrichtung 22, welche daraus ein für den Aktuator 20 bestimmtes Steuersignal 26 generiert, welches die Erzeugung des ermittelten Gegenmoments M durch den Aktuator 20 bewirkt.
Im Falle einer als Gegenmoment-Profil 34 hinterlegten Formel wie zum Beispiel $M = f (φ) = m \times PawSet (φ) + M1$
wird auf Seiten der Gerätesteuerung 30 auch der vom eingestellten Drehwinkel φ abhängige Faktor PawSet(φ) und damit schließlich das Gegenmoment M ermittelt. Ein dem Faktor PawSet(cp) zugrunde liegendes Schema (Formel oder/und Tabelle) wird dabei ebenfalls von der Gerätesteuerung 30 angewendet. Die Ermittlung des Gegenmoments M basiert damit wieder auf dem Erhalt eines den eingestellten Drehwinkel φ kodierenden Datums von der Steuerungseinrichtung 22 und an die Steuerungseinrichtung 22 wird als Ergebnis ein das (ermittelte) zugehörige Gegenmoment M kodierendes Datum zurück übermittelt.
Zusätzlich oder alternativ zu dem oben Beschriebenen kann dem Bediener des Medizingeräts 10 beim Drehen des Drehknopf 12 mittels eines veränderten Gegenmoments M auch eine haptische Rückmeldung in Bezug auf Bestätigungsgrenzen gegeben werden.
Bestätigungsgrenzen dienen grundsätzlich zur sicheren Einstellung von Parameterwerten. Mit einer Bestätigungsgrenze wird beispielsweise vermieden, dass bei einer zu schnellen Drehung und einer eventuell unbeabsichtigten Bestätigung ein zu hoher Einstellwert für die Therapie übernommen wird. Gerade bei einer Funktion des Drehknopfs 12 als Druckeinsteller könnte dies unter Umständen zu einer ernsthaften Patientengefährdung führen. Der gesamte Einstellbereich ist deshalb in einzelne Intervalle unterteilt. Ein Wechsel von einem Intervall in das nächstfolgende Intervall ist bisher nur nach einer zusätzlichen Bestätigung möglich. Das Erreichen einer Bestätigungsgrenze ist bislang jedoch ausschließlich visuell erkennbar, indem sich ein eingestellter Wert auch beim Weiterdrehen des Drehknopfs 12 nicht mehr ändert und ggf. eine entsprechende zusätzliche Nachricht erscheint. Zum Erkennen des Erreichens einer Bestätigungsgrenze muss also während des Einstellvorgangs der Blick des Anwenders vom Patienten auf das Medizingerät 10 gerichtet werden.
Nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz wird das Erreichen und ggf. das Überschreiten einer Bestätigungsgrenze dem Bediener mittels eines merklichen Gegenmoments angezeigt. Als Basis für ein solches Gegenmoment sind entsprechende Gegenmoment-Profile 34 vorgesehen, von denen in den 5 bis 7 zur Veranschaulichung des vorgesehenen Grundprinzips exemplarisch einige gezeigt sind.
Die Darstellung in 5 zeigt als Gegenmoment-Profil 34 einen Graphen 50 mit einer impulsartigen Erhöhung bei einem bestimmten Drehwinkel (φ₁ ). Bis zum Erreichen dieses Drehwinkels wirkt beim Drehen des Drehknopfs 12 ein (vorgegebenes oder vorgebbares) erstes Gegenmoment M₁ . Beim Erreichen dieses Drehwinkels wirkt ein (vorgegebenes oder vorgebbares) höheres zweites Gegenmoment M₂ . Nach dem Überschreiten dieses Drehwinkels wirkt wieder das anfängliche erste Gegenmoment M₁ . Die impulsartige Erhöhung des Gegenmoments bewirkt also die Bemerkbarkeit des Erreichens und Überschreitens der Bestätigungsgrenze beim Drehen des Drehknopfs 12. Damit kann - verkürzend - auch davon gesprochen werden, dass die impulsartige Erhöhung des Gegenmoments die Bestätigungsgrenze bildet. Auf der Basis, dass eine merkliche Änderung des Gegenmoments bei einem bestimmten Drehwinkel und/oder im Anschluss an einen bestimmten Drehwinkel eine Bestätigungsgrenze anzeigt und damit im Sinne einer zu überwindenden Grenze als Bestätigungsgrenze fungiert, wird die nachfolgende Beschreibung fortgesetzt.
Aufgrund des bei dem Gegenmoment-Profil 34 gemäß 5 höheren zweiten Gegenmoments M₂ ist bei der so realisierten Bestätigungsgrenze beim Drehwinkel φ₁ beim Weiterdrehen des Drehknopfs 12 ein erhöhter Kraftaufwand zur Überwindung dieser Bestätigungsgrenze erforderlich. Ein unbeabsichtigtes Überwinden der Bestätigungsgrenze und ein unbeabsichtigtes Wechseln in den an die Bestätigungsgrenze anschließenden Bereich kann damit wirksam vermieden werden, weil der Bediener beim Drehen des Drehknopf 12 das Erreichen der Bestätigungsgrenze und das eventuelle Überschreiten der Bestätigungsgrenze in jedem Falle anhand des Wechsels des wirksamen Gegenmoments bemerkt.
Anstelle der in 5 exemplarisch gezeigten Situation mit genau einer Bestätigungsgrenze sind auch mehrere und regelmäßig oder unregelmäßig beabstandete Bestätigungsgrenzen über den gesamten Einstellbereich, der mittels des Drehknopfs 12 auswählbar ist, möglich. Dies gilt auch für alle nachfolgend beschriebenen Beispiele.
Die Darstellung in 6 zeigt den Graphen 50 einer weiteren Variante eines zur Realisierung einer Bestätigungsgrenze bei einem bestimmten Drehwinkel (φ₁ ) bestimmten Gegenmoment-Profils 34. Vor und hinter der Bestätigungsgrenze ist das jeweils wirksame Gegenmoment (M₁ bzw. M₂ ) konstant, jedoch ist das Niveau hinter der Bestätigungsgrenze deutlich höher (M₂ > M₁). Beim Drehen des Drehknopfs 12 bemerkt der Bediener das Erreichen der Bestätigungsgrenze aufgrund des sprungartig höheren Gegenmoments (zuvor M₁ ; jetzt M₂ ). Zudem ist ein Weiterdrehen des Drehknopfs 12 in dem an die Bestätigungsgrenze anschließenden Bereich wegen des dort wirksamen höheren Gegenmoments (M₂ ) deutlich schwerer als in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze.
Bei dem in 7 gezeigten Graphen 50 und einem darauf basierenden Gegenmoment-Profil 34 ist die Bestätigungsgrenze realisiert, indem bis zu einem bestimmten Drehwinkel φ₁ das Gegenmoment M ausgehend von einem anfänglichen Gegenmoment M₁ bis zu einem Gegenmoment M₂ (M₂ > M₁) bei der Bestätigungsgrenze drehwinkelabhängig und mit einer ersten Steigung m₁ zunimmt. Im Anschluss an die Bestätigungsgrenze nimmt das Gegenmoment M ausgehend von dem bei der Bestätigungsgrenze wirksamen Gegenmoment M₂ mit einer höheren Steigung m₂ (m₂ > m₁) zu. Beim Drehen des Drehknopfs 12 in Richtung auf die Bestätigungsgrenze bemerkt der Bediener das Fortschreiten in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze aufgrund des kontinuierlich größer werdenden (Steigung m₁ ) Gegenmoments. Das Überschreiten der Bestätigungsgrenze ist unmittelbar daran bemerkbar, dass ein Weiterdrehen des Drehknopfs 12 im Anschluss an die Bestätigungsgrenze wegen der dort wirksamen höheren Steigung m₂ (m₂ > m₁) und dem daraus resultierenden schnelleren Anstieg des Gegenmoments deutlich schwerer ist als in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze.
Bei der in 8 gezeigten Situation ist die Bestätigungsgrenze gewissermaßen in Form einer Kombination der Verhältnisse in 6 und der drehwinkelabhängigen Zunahme des Gegenmoments gemäß 7 realisiert. Bis zu einem bestimmten Drehwinkel φ₁ nimmt das Gegenmoment M ausgehend von einem anfänglichen Gegenmoment M₁ drehwinkelabhängig und mit einer ersten Steigung m₁ zu. Bei der Bestätigungsgrenze steigt das Gegenmoment schlagartig auf ein höheres Gegenmoment M₂ (M₂ > M₁) an. Im Anschluss an die Bestätigungsgrenze nimmt das Gegenmoment M ausgehend von dem bei der Bestätigungsgrenze wirksamen Gegenmoment M₂ mit der vor der Bestätigungsgrenze wirksamen Steigung m₁ weiter zu. Beim Drehen des Drehknopfs 12 bemerkt der Bediener das Fortschreiten in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze aufgrund des kontinuierlich größer werdenden Gegenmoments. Das Erreichen der Bestätigungsgrenze bemerkt der Bediener aufgrund des sprungartig höheren Gegenmoments. Im Anschluss an die Bestätigungsgrenze ist ein Weiterdrehen des Drehknopfs 12 wegen des dort bereits anfänglich höheren wirksamen Gegenmoments deutlich schwerer als in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze und zudem steigt das Gegenmoment in dem Bereich im Anschluss an die Bestätigungsgrenze weiter an, optional zum Beispiel - anders als dargestellt - mit einer höheren Steigung als vor der Bestätigungsgrenze.
Optional kann bei einer Betriebsart, bei welcher beim Drehen des Drehknopfs 12 zwei oder mehr Parameterwerte gleichzeitig und synchron verstellt werden, dies dem Bediener durch ein erhöhtes Gegenmoment signalisiert werden. Bei einer solchen Betriebsart und einer solchen Kopplung dreht der Bediener beim Drehen des einen Drehknopfs 12 gleichsam gleichzeitig zwei oder mehr Drehknöpfe. Diese Kopplung und das resultierende „gleichzeitige Drehen mehrerer Drehknöpfe“ kann dem Bediener durch ein entsprechend höheres, beim Drehen bemerkbares Gegenmoment signalisiert werden. Für eine solche Kopplung werden die gekoppelten Parameter, zum Beispiel Atemfrequenz und Inspirationszeit, zum Beispiel durch das Betätigen entsprechender Einsteller 48 ausgewählt.
Bei einer Kopplung kann zum Beispiel eines der Gegenmoment-Profile 34 der Darstellungen in 6 bis 8 zur Anwendung kommen. Dann ist die Umschaltung auf ein höheres Gegenmoment (6, 8) und/oder eine Umschaltung auf eine jeweilige Steigung des Gegenmoments (7, 8), anders als in den Darstellungen in 6 bis 8 gezeigt, nicht von einem als Bestätigungsgrenze vorgegebenen oder vorgebbaren Drehwinkel abhängig. Vielmehr ist die Umschaltung vom Beginn der Kopplung, also einem entsprechenden Zeitpunkt t abhängig. Der zu dem Zeitpunkt t gegebene Drehwinkel φ(t) des betätigten Drehknopfs 12 ist bei einer solchen Situation der in den Darstellungen in 6 bis 8 eingetragene Drehwinkel φ₁. Optional kann die Umschaltung (Erhöhung des Gegenmoments und/oder Erhöhung der Steigung) von der Anzahl der gekoppelten Parameter abhängig sein, derart, dass sich die beim Drehen des betätigten Drehknopfs 12 zur Überwindung des wirksamen Gegenmoments notwendige Kraft abhängig von der Anzahl der gekoppelten Parameter erhöht.
Die Darstellungen in 9 bis 12 zeigen die Graphen 52 weiterer, grundsätzlich optionaler Gegenmoment-Profile 34, die bevorzugt mit den bisher gezeigten und beschriebenen Gegenmoment-Profilen 34 (3 sowie 5 bis 8) kombinierbar sind. Ein auf dem in 9 gezeigten Graph 52 basierendes Gegenmoment-Profil 34 bildet eine bisher mechanisch umgesetzte Rastfunktion des Drehknopfs 12 nach. Das bisher notwendige entsprechende mechanische Element kann damit entfallen. Anstelle der gezeigten Dreieckfunktion kommt alternativ zum Beispiel auch ein auf einem sogenannten Sägezahn basierendes Gegenmoment-Profil 34 in Betracht. Die Dreiecke oder Sägezähne in dem Gegenmoment-Profil 34 müssen auch nicht unbedingt unmittelbar aneinander anschließen. Vielmehr kann zwischen solchen das Einrasten des Drehknopfs 12 bei einem bestimmten Drehwinkel signalisierenden Änderungen des wirksamen Gegenmoments ein Bereich mit einem konstanten Gegenmoment bestehen.
Die Graphen 52 in 10, 11 und 12 zeigen Beispiele für Gegenmoment-Profile 34 zur Signalisierung von Default- oder Vorschlagswerten. Um dem Bediener des Medizingeräts 10 beispielsweise einen empfohlenen Einstellwert oder Einstellwertebereich zu signalisieren, kann dies mittels eines Gegenmoment-Profils 34 mit einer simulierten Mulde (10), einer Senke (11) oder einer Wanne (12) erfolgen, d.h. die Stellkraft wird bei der entsprechenden Einstellung aufgrund des lokal reduzierten Gegenmoments minimal. Von diesem Punkt ausgehend steigt die beim Drehen des Drehknopfs 12 zum Überwinden des wirksamen Gegenmoments notwendige Kraft in beide Richtungen an.
Allgemein sind die in den Darstellungen in 5 bis 8 sowie 9 bis 12 gezeigten Graphen 50, 52 ebenfalls Beispiele für auf den Graphen 50, 52 basierende und von Gerätesteuerung 30 anwendbare Gegenmoment-Profile 34 zur Umsetzung eines Drehwinkels des Drehknopfs 12 in ein zugehöriges und mittels des Aktuators 20 aufgebrachtes Gegenmoment. Die jeweiligen Gegenmoment-Profile 34 können in Form einer mathematischen Funktion, mehrerer mathematischer Funktionen, einer Tabelle oder dergleichen oder in Form der jeweils bestimmenden Parameter (Gegenmomentwerte M₁ , M₂ und/oder Steigungen m₁ , m₂ ; Abstände zwischen zwei Gegenmomentwerten M₁ , M₂ und/oder Steigungen m ₁ , m ₂ ; Verhältnisse zweier Gegenmomentwerte M₁ , M₂ und/oder Steigungen m₁ , m₂ ) im Speicher 32 abgelegt sein.
Abschließend sei nochmals ausdrücklich auf die grundsätzliche Kombinierbarkeit der gezeigten und erläuterten Gegenmoment-Profile 34 hingewiesen. So kann beispielsweise ein Gegenmoment-Profil 34 gemäß 3 oder 5 bis 8 um eine Rast-Funktion gemäß 9 und/oder eine Signalisierung von Default- oder Vorschlagswerten oder -wertebereichen gemäß 10 bis 12 ergänzt sein.
Bei einer Einstellung der Atemfrequenz mittels des Drehknopfs 12, wenn also der Drehwinkel φ proportional zur eingestellten Atemfrequenz ist, kann der aktuelle Einstellwert in Form eines Pulses auf den Drehknopf 12 gegeben werden. Eine kurzzeitige (pulsartige) Erhöhung des Gegenmoments mit der Frequenz des Einstellwerts kann zum Beispiel jedem der hier gezeigten Gegenmoment-Profile 34 überlagert werden.
Optional kann auch das Erreichen eines minimal oder maximal einstellbaren Werts (Endanschlag) eines Beatmungsparameters mittels eines beim Erreichen des Endanschlags wirksam werdenden Gegenmoments signalisiert werden. Das einen Endanschlag signalisierende Gegenmoment ist bevorzugt ein maximal applizierbares Gegenmoment. Dafür wird ein entsprechendes drehwinkelabhängiges Gegenmoment-Profil 44 verwendet, welches optional mit anderen drehwinkelabhängigen Gegenmoment-Profilen 44 kombiniert wird. Das einen einseitigen Endanschlag oder einen beidseitigen Endanschlag bewirkende Gegenmoment-Profil 44 führt zu einem besonders hohen, vorgegebenen oder vorgebbaren Gegenmoment, insbesondere dem maximal applizierbaren Gegenmoment, bei einem dem jeweiligen Endanschlag entsprechenden oder darüber hinausgehenden Drehwinkel des Drehknopfs 12.
Bei der oben erwähnten zweiten Variante, die auch als messwertabhängige Variante aufgefasst werden kann und zu einem messwertabhängigen Gegenmoment führt, wird ebenfalls mittels des Aktuators 20 ein beim Drehen eines Drehknopfs 12 wirksames und von einem aktuellen Wert abhängiges Gegenmoment aufgebracht. Bei der zuvor beschriebenen ersten Variante war das Gegenmoment von einem auf einer Einstellung eines Bedieners basierenden Wert (Drehwinkel, resultierender Einstellwert etc.) abhängig. Bei der zweiten Variante ist der aktuelle Wert, von dem das Gegenmoment abhängig ist, ein Messwert 38. Diese Variante benötigt kein vom Drehwinkelsensor 16 erhältliches und einen Drehwinkel des Drehknopfs 12 kodierendes Sensorsignal 24. An die Stelle eines solchen Sensorsignals 24 oder optional auch neben ein solches Sensorsignal 24 tritt der jeweilige Messwert 38. Beispielsweise wird dabei ein Gegenmoment aufgebracht, welches von einem Messwert 38 abhängig ist, welcher einen Atemwegsdruck eines Patienten kodiert. Die Abhängigkeit des Gegenmoments von dem jeweiligen Messwert 38 kann so realisiert sein, dass das Gegenmoment proportional zum jeweiligen Messwert 38 ist. Die Abhängigkeit kann auch mittels einer mathematischen Funktion, zum Beispiel einer linearen Funktion oder auch einer nichtlinearen Funktion, ausgedrückt sein und ist zum Beispiel in Form einer Kennlinie oder einer Tabelle implementiert. Allgemein kann auch die Abhängigkeit von einem Messwert 38 in Form einer oder mehrerer Gegenmoment-Profile 34 realisiert sein, wie dies zuvor am Beispiel drehwinkelabhängiger Gegenmoment-Profile 34 erläutert wurde. Bei einem messwertabhängigen Gegenmoment-Profil 34 tritt der jeweilige Messwert 38 an die Stelle des Drehwinkels, so dass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die vorangehende Beschreibung verwiesen werden kann.
Zum Erfassen eines bei dieser Variante verwendeten Messwerts 38 ist eine von dem Medizingerät 10 umfasste oder dem Medizingerät 10 zugeordnete Sensorik 36, zum Beispiel ein Druck- und/oder Flowsensor oder eine Mehrzahl von Druck- und/oder Flowsensoren, vorgesehen. Mittels einer solchen Sensorik 36 wird zum Beispiel beim Betrieb eines als Beatmungsgerät fungierenden Medizingeräts 10 der Atemwegsdruck eines Patienten erfasst und als Messwert 38 ein den erfassten Atemwegsdruck kodierendes Signal oder ein den erfassten Atemwegsdruck kodierendes Datum von der Sensorik 36 an die Gerätesteuerung 30 übermittelt, welche auf Basis eines Gegenmoment-Profils 34 ein zu dem Messwert 38 gehöriges Gegenmoment ermittelt.
Auch wenn diese zweite Variante (messwertabhängiges Gegenmoment) grundsätzlich unabhängig von der zuerst beschriebenen ersten Variante (drehwinkelabhängiges Gegenmoment) ist, kommt dennoch eine Kombination beider Varianten in Betracht, zum Beispiel eine Kombination, welche auf der zweiten Variante und einem messwertabhängigen Gegenmoment-Profil 34 basiert, wobei das Gegenmoment zusätzlich zu der Abhängigkeit von dem jeweiligen Messwert 38 auch von einem jeweiligen Drehwinkel des Drehknopfs 12 abhängig ist und somit das messwertabhängige Gegenmoment-Profil 34 zum Beispiel drehwinkelabhängig mit einem Gegenmoment-Profil 34 gemäß einer der 3 oder 5 bis 12 oder einer Kombination der Gegenmoment-Profile 34 der 3 oder bis 5 bis 12 überlagert ist.
Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Angegeben werden ein Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts 10, wobei nach dem Verfahren mittels eines Aktuators 20 ein beim Drehen eines Drehknopfs 12 wirksames und von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs 12 abhängiges Gegenmoment aufgebracht wird, sowie ein nach dem Verfahren arbeitendes und insoweit bestimmungsgemäß eingerichtetes Medizingerät 10. Der Drehwinkel des Drehknopfs 12 bestimmt bei einem Medizingerät 10 in Form eines Beatmungsgeräts einen aktuellen Wert eines Beatmungsparameters. Das mittels des Aktuators 20 aufgebrachte und beim Drehen des Drehknopfs 12 wirksame Gegenmoment ist insofern auch von dem jeweils eingestellten Wert des Beatmungsparameters abhängig und allgemein ist das Gegenmoment auch von einem Wertebereich des Drehwinkels oder einem Wertebereich des jeweiligen Beatmungsparameters abhängig.
Bezugszeichenliste

10: Medizingerät
12: Drehknopf
14: Scheibe
16: Drehwinkelsensor
18: Welle
20: Aktuator
22: Steuerungseinrichtung
24: Sensorsignal
26: Steuersignal
28: (frei)
30: Gerätesteuerung
32: Speicher
34: Gegenmoment-Profil
36: Sensorik
38: Messwert
40: Aktorik
42: Ansteuersignal
44: Steuerungsprogramm
46: Graph
48: Einsteller
50: Graph
52: Graph

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19500529 C2 [0002]
US 6686911 [0007]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts (10), wobei mittels eines Aktuators (20) ein beim Drehen eines Drehknopfs (12) wirksames und von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängiges Gegenmoment aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mittels eines kraftschlüssig mit dem Drehknopf (12) verbundenen Drehwinkelsensors (16) ein Drehwinkel des Drehknopfs (12) erfasst wird und wobei mittels eines kraftschlüssig mit dem Drehknopf (12) verbundenen Aktuators (20) ein vom erfassten Drehwinkel abhängiges und einer Drehung des Drehknopfs (12) entgegenwirkendes Gegenmoment aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängige Gegenmoment automatisch anhand von zumindest einem Gegenmoment-Profil (34) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei in Abhängigkeit von einem zur Einstellung mittels des Drehknopfs (12) ausgewählten Parameter des Medizingeräts (10) automatisch zumindest ein Gegenmoment-Profil (34) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Ermittlung eines von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängigen Gegenmoments mehrere Gegenmoment-Profile (34) kombiniert werden.
Medizingerät (10) mit zumindest einem zum Einstellen eines Werts eines Parameters bestimmten Drehknopf (12), wobei durch Drehen des Drehknopfs (12) der Wert des jeweiligen Parameters veränderbar ist, wobei mit dem Drehknopf (12) einerseits ein Drehwinkelsensor (16) und andererseits ein Aktuator (20) kraftschlüssig verbunden ist, wobei mittels des Drehwinkelsensors (16) ein Drehwinkel des Drehknopfs (12) erfassbar ist und wobei mittels des Aktuators (20) ein vom erfassten Drehwinkel abhängiges und einer Drehung des Drehknopfs (12) entgegenwirkendes Gegenmoment aufbringbar ist.
Medizingerät (10) nach Anspruch 6, wobei der Drehwinkelsensor (16) und der Aktuator (20) mittels einer gemeinsamen Welle (18) kraftschlüssig mit dem Drehknopf (12) gekoppelt sind.
Steuerungsprogramm (44) in Form eines Computerprogramms mit Programmcodemitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen, wenn das Steuerungsprogramm (44) mittels einer zur Steuerung und/oder Überwachung eines Medizingeräts (10) bestimmten Gerätesteuerung (30) ausgeführt wird.
Medizingerät (10), insbesondere Medizingerät (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, mit Mitteln (30, 44) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Medizingerät (10) nach Anspruch 9 mit einer Gerätesteuerung (30) und einem von der Gerätesteuerung (30) umfassten oder der Gerätesteuerung (30) zugeordneten Speicher (32), wobei in den Speicher (32) als Mittel zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ein Steuerungsprogramm (44) nach Anspruch 8 geladen oder ladbar ist.