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Querverweis
auf zugehörige
Anmeldungen
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht den Rang der vorläufigen Patentanmeldung
Nr. 60/482,356, eingereicht am 25. Juni 2003.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Vorrichtungen zum
Anbringen auf einer Hochdrucksauerstofflasche oder einem Flüssigsauerstoffbehälter für die Steuerung
der Zufuhr von ergänzendem
Sauerstoff zu einem ambulanten Patienten und im besonderen ein Gerät und ein
Verfahren für
die Überwachung
des Betriebs der Vorrichtung.
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Da
die Anzahl alter Menschen in der Bevölkerung zunimmt, gibt es eine
wachsende Anzahl von Menschen, die eine ergänzende Sauerstofftherapie benötigen. Viele
dieser Menschen sind ambulante Patienten und in der Lage, die Wohnung
und das Krankenhaus zu verlassen. Sie benötigen jedoch eine tragbare
Quelle ergänzenden
Sauerstoffs, um mobil zu bleiben. Beim einfachsten ergänzendem Sauerstoffsystem
wird dem ambulanten Patienten komprimierter Sauerstoff aus einem
Behälter über einen
Druckreduzierregler und einen mit einer Nasenkanüle verbundenen Schlauch zugeführt. Die Schwierigkeit
bei diesem einfachen System ist, daß der Sauerstofffluß kontinuierlich
sein muß.
Dies führt zu
einem unnötig
hohen Sauerstoffverbrauch. Entweder wird der mobile Zeitraum ernsthaft
begrenzt, oder der Patient muß eine
schwere Sauerstofflasche hoher Kapazität tragen oder schieben. Der
verschwendete Sauerstoff erhöht
ebenfalls die Kosten der Sauerstofftherapie.
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Da
das normale Atmungsmuster darin besteht, daß über ungefähr ein Drittel der Zeit eingeatmet
wird und über
ungefähr
zwei Drittel der Zeit ausgeatmet und pausiert wird, verschwenden
die Vorrichtungen der konstanten Durchfluß von Gas mehr als zwei Drittel
des Sauerstoffs, da der Sauerstoff dem Patienten während des
Abschnitts des Ausatmens und der Pause des Atmungszyklus zusätzlich zum
Einatmungsabschnitt des Zyklus zugeführt wird. Darüber hinaus
ist erkannt worden, daß der
Luftweg eines Patienten einen signifikanten Totluftraum zwischen
dem Mund und der Nase und den sauerstoffadsorbierenden Abschnitten
der Lungen einschließt. Es
wird nur Sauerstoff im Abschnitt des Atemgases absorbiert, welcher
zu den Alveolen gelangt. Dieser Sauerstoff befindet sich im führenden
Abschnitt des Stroms des Atemgases, wenn der Patient anfangs beginnt
einzuatmen. Ein neuerer Trend bei der Gestaltung tragbarer Atmungs-Sauerstoff-Managementsysteme
ist ein Impuls-Durchflußregler,
welcher ein festes Volumen oder einen Bolus des Atemgases erst bei
der Einleitung des Einatmungszyklus des Patienten zuführt. Das
Einsparen von Gas ermöglicht kleinere
und leichtere tragbare Sauerstoffsysteme mit einer verlängerten
Betriebszeit. Ein beispielhafter Sauerstoff- Durchflußregler des Standes der Technik wird
zum Beispiel in U.S. Pat. Nr. 4,461,293 gezeigt.
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Die
Impuls-Gasdurchflußregler
nutzen typischerweise einen Sensor, um zu bestimmen, wann der Anfangspunkt
der Einatmung bzw. Inhalation eintritt. Wenn die Vorrichtung die
Einleitung der Einatmung sensiert, öffnet sie ein Ventil, um eine
kurze, abgemessene Dosis von Sauerstoff am vordersten Punkt des
Einatmungszyklus abzugeben. Da diese gesamte Dosis ihren Weg tief
in die Lungen hinein findet, wird weniger Sauerstoff benötigt, um
die gleiche Wirkung zu erzielen, wie mit dem verschwenderischeren
Verfahren der kontinuierlichen Durchflußzufuhr. Daher wird mit dem
Impuls-Zuführungsverfahren
die Atemluftzufuhrmenge erhalten, während dennoch der gleiche therapeutische
Effekt erzielt wird. Typischerweise hält eine Sauerstoffzufuhrmenge
mit einem Impuls-Durchflußregler
zwei- bis viermal länger
als eine ähnlich
große
Menge der Sauerstoffzufuhr mit kontinuierlichem Durchfluß. Der tatsächliche
Sauerstoffverbrauch schwankt jedoch, abhängig vom speziellen Nutzer
und dem Aktivitätsgrad des
Nutzers. Da sich der Sauerstoffverbrauch direkt auf die Häufigkeit
des Austausches der Gasflasche auswirkt, wäre es wünschenswert, den tatsächlichen Verbrauch
des durch das System zugeführten
Gases zu überwachen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren für das Überwachen
eines Betriebes einer Vorrichtung für die Steuerung der Versorgung
eines ambulanten Patienten mit ergänzendem Sauerstoff.
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Die
vorliegende Erfindung beabsichtigt eine Vorrichtung, die geeignet
ist, an einen Regler für
ein Gaszufuhrgerät
und an zumindest eine Speichervorrichtung angeschlossen zu werden,
verbunden mit der Gasverbrauchs-Überwachung,
der beim Betrieb in der Lage ist, die Gasverbrauchsdaten zu speichern.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist die Vorrichtung ein Mikroprozessor, und die Speichervorrichtung
schließt
zumindest einen elektrisch löschbaren programmierbaren
nur lesbaren Speicher-Chip ein. Die Vorrichtung schließt ebenfalls
einen Verbindungsstecker für
das Herunterladen der gespeicherten Daten auf eine externe Vorrichtung
ein, wie zum Beispiel ein Personal Computer.
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Die
vorliegende Erfindung beabsichtigt ebenfalls ein Verfahren für das Überwachen
eines Gaszufuhrgeräts,
welches die Schritte der Bereitstellung einer Gasverbrauchs-Überwachung
umfaßt,
der zumindest eine Speichervorrichtung aufweist. Die Verbrauchs-Überwachung überwacht
den Gasverbrauch und zeichnet diesen in der Speichervorrichtung
auf. Die gespeicherten Daten werden dann periodisch auf eine externe
Vorrichtung heruntergeladen, wie zum Beispiel ein Personal Computer.
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Verschiedene
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
offensichtlich werden, wenn sie im Lichte der beigefügten Zeichnungen
gelesen wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorder-Perspektivansicht einer Druckgasflasche, ausgestattet
mit einer Gasmanagementvorrichtung, welche die Möglichkeit einschließt, den
Gasverbrauch gemäß der vorliegenden Erfindung
zu überwachen.
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2 ist
ein schematisches Diagramm eines Steuerkreises für das Gasmanagementsystem,
das in 1 gezeigt wird.
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3 ist
ein Fließschema
für ein
Verfahren für
die Überwachung
des Gasverbrauches des in 1 gezeigten
Gasmanagementsystems.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 jetzt
die Gasmanagementvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Gasmanagementvorrichtung 10 weist eine Reglerbasis 11 mit
einer Mittelöffnung 12 auf,
die so gestaltet ist, daß sie über einen
Stutzen 13 einer Gasflasche 14 paßt. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
enthält
die Flasche 14 unter Druck stehenden Sauerstoff; die Flasche 14 kann
jedoch ebenfalls ein Flüssigsauerstoffbehälter sein.
Eine runde Handhabe 15 ragt aus der Reglerbasis 11 hervor
und kann manuell gedreht werden, um die Vorrichtung 10 lösbar an
der Gasflasche 14 zu befestigen. Es versteht sich, daß andere Handhabeformen
ebenfalls bereitgestellt werden können.
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Die
Bestandteile der Gasmanagementvorrichtung 10 sind in einem
Gehäuse 16 untergebracht. Wie
in 1 gezeigt wird, befinden sich mehrere Anzeigevorrichtungen
auf der Oberfläche
des Gehäuses 16.
Diese können
einen Druckmesser 20 und ein Paar LED-Anzeigevorrichtungen 22A und 22B einschließen. Die
Anzeige LED's 22A und 22B werden nachstehend
im Detail erörtert.
Darüber
hinaus ist ein Modus-Wahlschalter 23 für die Auswahl zwischen einer
Vielzahl von maximalen Impuls-Dosisdurchflußgeschwindigkeiten oder einem
kontinuierlichen Durchfluß auf
dem Gehäuse 16 angebracht.
Der Wahlschalter 23 sorgt für einen Modus der kontinuierlichen
Sauerstoffzufuhr, falls der Nutzer eine kontinuierliche Dosis von
seinem tragbaren Gerät
benötigt.
Dies gestattet ebenfalls die Fortsetzung der Sauerstofftherapie,
falls der Impuls-Durchflußregler
ausfällt.
Darüber
hinaus hat der Wahlschalter 23 eine Aus-Stellung, um die
Vorrichtung 10 abzuschalten. Ein Steckstutzen 25 steht
aus dem Gehäuse 16 hervor
für den
Anschluß an
einen Schlauch (nicht gezeigt), der seinerseits mit einer herkömmlichen
Nasenkanüle
(nicht gezeigt) für
die Zufuhr des Sauerstoffs zum Nutzer verbunden ist. Eine Zugangstür 26 befindet
sich auf einer Seite des Gehäuses 16 für den Austausch
einer Batterie oder von Batterien, welche die Vorrichtung 10 betreiben.
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Das
Gehäuse 16 wird
vorzugsweise aus einem leichten und dauerhaften Material, wie zum
Beispiel Kunststoff, gegossen. Es wird bevorzugt, daß das für das Gehäuse 16 verwendete
Material ebenfalls flammenhemmende Eigenschaften besitzt, da es
einem Gas hoher Sauerstoffkonzentration ausgesetzt sein kann. Ein
geeignetes Material, welches diesen Kriterien entspricht, ist ein
ABS, wie zum Beispiel Cycolac KJW, hergestellt durch die General Electric
Company. ABS ist das Material der Wahl wegen seiner Flammenhemmung
und ausgezeichneten Schlagfestigkeitseigenschaften. Zusätzliche
Einzelheiten einer ähnlichen
Gasmanagementvorrichtung 10 sind im U.S. Patent Nr. 5,755,224
enthalten, welches hierin durch Bezugnahme eingefügt wird.
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2 ist
ein schematisches Diagramm des Steuerkreises 30 für die Gasmanagementvorrichtung 10,
welche die Möglichkeit
einschließt,
den Gasverbrauch in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zu überwachen. Der Steuerkreis 30 ist
auf einem Stromkreissubstrat (nicht gezeigt) befestigt, der vollständig im
Gehäuse 16 eingeschlossen
ist. Der Stromkreis 30 schließt einen Steuer-Mikroprozessor 32 ein,
der für
den Betrieb der Gasmanagementvorrichtung 10 programmiert
ist. Wie nachstehend beschrieben werden wird, reagiert der Steuer-Mikroprozessor 32 auf
ein Drucksensorsignal, um einen normalerweise geschlossenen Sauerstoffzufuhr-Magnetventil
(nicht gezeigt) zu öffnen
und dem Nutzer einen Bolus Sauerstoff zuzuführen. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist der Steuer-Mikroprozessor 32 ein Texas Instrument MSP430
Mikrochip, jedoch können
ebenfalls andere Mikroprozessoren zum Einsatz kommen. Der Mikroprozessor 32 wird
mit Strom versorgt über
einen herkömmlichen
Spannungsschutz-Stromkreis 34 aus einer Spannungszufuhr 36. Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Spannungszufuhr 36 ein Paar AA Batterien in Reihenschaltung
mit einer Spannungsausgabe im Bereich von 1,8 bis 3,2 Volt. Der
Spannungsschutz-Stromkreis 34 ist wirksam für die Aufrechterhaltung
des Eingangsspannungsniveaus in den Mikroprozessor 32,
indem er verhindert, daß die
Spannung abgebrochen wird, wenn das Magnetventil für die Zufuhr
von Sauerstoff zum Nutzer betätigt
wird. Der Mikroprozessor 32 ist wirksam für die Überwachung
der Ausgangsspannung vom Spannungsschutz-Stromkreis 34,
um festzustellen, ob die Batterien sich dem Ende ihrer nützlichen
Lebensdauer nähern.
Der Steuer-Mikroprozessor 32 ist
ebenfalls elektrisch verbunden mit einem Drucksensor 38.
Der Drucksensor 38 ist auf dem Stromkreissubstrat angebracht
und steht in Verbindung mit einer Schnittstelle, die in einem Verteilerblock
(nicht gezeigt) ausgebildet ist, der im Gehäuse 16 angeordnet
ist. Der Drucksensor 38 stellt einen verringerten Sauerstoffdruck
innerhalb des Verteilerblocks fest, wenn der Nutzer einatmet und erzeugt
ein elektrisches Signal, was dies anzeigt und zu einer Drucksignal-Schnittstelle 38A des
Steuer-Mikroprozessors 32 ausgesandt wird.
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Der
Mikroprozessor 32 hat eine Ausgangssignal-Schnittstelle 39,
welche elektrisch verbunden ist mit dem Gate eines Feldeffekttransistors
(FET) 40. Der FET 40 ist elektrisch verbunden
zwischen Erde und einem Ende einer Magnetspule 42 für das Sauerstoffzufuhrventil.
Das andere Ende der Magnetspule 42 ist direkt verbunden
mit der Spannungszufuhr 36. Beim Empfang eines Signals
vom Drucksensor 38, daß der
Nutzer inhaliert, ist der Mikroprozessor 32 betriebsbereit,
um zu veranlassen, daß der
FET 40 eine Spannung auf das FET Gate aufbringt. Die Spannung
auf dem FET Gate schaltet den FET 40 in einen leitenden
Zustand und setzt dadurch die Magnetspule 42 unter Strom.
Wenn die Magnetspule 42 unter Strom gesetzt wird, öffnet sich
das zugehörige, normalerweise
geschlossene Sauerstoffzufuhrventil, um dem Nutzer unter Druck stehenden
Sauerstoff zuzuführen.
Wenn der Nutzer nicht mehr einatmet, kehrt der Druckwandler 38 zu
seinem ursprünglichen Zustand
zurück,
was wiederum bewirkt, daß der
Mikroprozessor 32 die auf das FET Gate aufgebrachte Spannung
einstellt, wodurch der FET 40 zu einem nicht-leitenden
Zustand zurückkehrt.
Wenn der FET 40 zu seinem nichtleitenden Zustand zurückkehrt, wird
die Magnetspule 42 stromlos gemacht, was das Sauerstoffzufuhrventil
zu einer geschlossenen Position zurückkehren läßt, wodurch der Fluß von unter Druck
stehendem Sauerstoff zum Nutzer abgebrochen wird. Alternativ, abhängig von
der Position des Modus-Wahlschalters 23, kann das Magnetventil nach
dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit geschlossen werden, die der gewählten Dosis-Durchflußgeschwindigkeit
entspricht.
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Wie
in 2 gezeigt wird, sind die Indikator-LED 22A und 22B direkt
verbunden zwischen der Spannungszufuhr 36 und dem Steuer-Mikroprozessor 32.
Die LED 22A und 22B zeigen dem Nutzer sowohl den
Betrieb der Vorrichtung 10 als auch den Batteriestatus
an. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist die linke LED 22A rot, während die rechte LED 22B rot
ist. Die grüne
LED 22A wird durch den Steuer-Mikroprozessor 32 beleuchtet,
während
das Ma gnetventil offen ist, d.h. wenn der Nutzer einatmet und die
Batterie ausreichend Energie hat, um die Vorrichtung 10 zu
betreiben. Wenn festgestellt wird, daß die Ausgangsspannung von
den Batterien unter eine vorgegebene Schwelle gefallen ist, was
ein Hinweis darauf ist, daß die
Batterien beginnen, das Ende ihrer Lebensdauer zu erreichen, schaltet
der Mikroprozessor 32 zur roten LED 22B. Wie zuvor
wird die rote LED 22B durch den Steuer-Mikroprozessor 32 beleuchtet,
während
der Magnetventil offen ist, jedoch warnt die Farbe den Nutzer, daß er die
Batterien austauschen sollte. Somit geben die LED 22A und 22B dem
Nutzer einen visuellen Hinweis darauf, daß die Vorrichtung 10 in
Betrieb ist und ebenfalls eine visuelle Warnung, wenn die Batterien
ausgetauscht werden müssen.
Die Spannungsschwelle für
das Umschalten von der grünen
LED 22A zur roten LED 22B wird so gewählt, daß eine Warnung
ausreichend frühzeitig
gegeben wird, ehe die Batterien tatsächlich leer sind, um dem Nutzer
ausreichend Zeit für
das Wechseln der Batterien zu geben. Ein Mehrfachstellungs-Moduswahlschalter 23 ist
ebenfalls zwischen der Spannungszufuhr 36 und dem Steuer-Mikroprozessor 32 angeschlossen.
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Der
Steuer-Mikroprozessor 32 hat einen Standby-Modus, in welchem
der Oszillator des Mikroprozessors abgeschaltet ist, um die Batterien
zu schonen. Wenn der Mikroprozessor 32 über einen vorgegebenen Zeitraum
hinweg kein Einatmungssignal erhält,
geht der Mikroprozessor 32 in einen "Schlaf"-Modus über, in welchem die meisten
seiner Funktionen abgeschaltet sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird der Zeitraum mit einer Minute gewählt. Der Mikroprozessor 32 wird
jedoch, wenn er ein Signal vom Druckwandler 38 erhält, daß der Nutzer
einen Atemzug gemacht hat, erwachen, indem er den Oszillator erneut
startet und Sauerstoff gemäß der Einstellung
des Moduswahlschalters 23 bereitstellt.
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Der
Steuerkreis 10 schließt
ebenfalls einen zweiten Daten-Mikroprozessor 50 ein, der
wirksam ist, um Betriebsdaten für
die Vorrichtung 10 zu erfassen. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird ein bei Microchip Technology Inc. erhältlicher PIC 18F627 verwendet;
es können
jedoch ebenfalls auch andere Mikroprozessoren verwendet werden.
Der Daten-Mikroprozessor 50 hat
eine Datenausgabe-Schnittstelle 52, die mit der seriellen
Datenerfas sungs-Schnittstelle jedes aus einer Vielzahl von Elektrisch
Löschbaren
Programmierbaren nur lesbaren Speicher-Chip (Electrically Erasable
Programmable Read-Only Memory – EEPROM) 54 durch
eine Serielle Daten-Erfassungsleitung (Serial Data Acquisition Line – SDA) verbunden
ist. Die EEPROM-Chips 54 lesen und schreiben Daten. Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist jeder der EEPROM-Chips 54 ein 24LC256 Chip, ebenfalls
erhältlich
bei Microchip Technology Inc.; jedoch können andere Speicherchips ebenfalls
zum Einsatz kommen. Es werden zwar vier EEPROM-Chips 54 in 2 gezeigt,
jedoch versteht es sich, daß die
Erfindung ebenfalls mit mehr oder weniger Chips als den gezeigten
in die Praxis umgesetzt werden kann. Eine Takt-Ausgabeschnittstelle 53 auf
dem Daten-Mikrocomputer 50 ist verbunden mit einer Takt-Eingabeschnittstelle
auf jedem der EEPROM Chips 54 durch eine Serielle Takt-Leitung
(Serial Clock Line – SCL)
und liefert Taktsignale für
die Synchronisation des Betriebs des Daten-Mikroprozessors 50 und
der EEPROM-Chips 54. Die serielle Datenerfassungs-Leitung
und die serielle Takt-Leitung definieren einen Inter-Integrierten Schaltkreis-Bus
oder I2C-Bus, für
die Kommunikation zwischen dem Daten-Mikroprozessor 50 und
den EEPROM-Chips 54. Der I2C-Bus ermöglicht die Kommunikation zwischen
dem Mikroprozessor 50 und den mehrfachen Speicherchips 54 über lediglich zwei
Drähte.
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Sowohl
der Daten-Mikroprozessor 50 als auch die EEPROM-Chips 54 sind
elektrisch angeschlossen an die Ausgabe des Spannungsschutz-Stromkreises 34.
Der Daten-Mikroprozessor 50 hat eine erste Dateneingabe-Schnittstelle 56,
die mit dem Gate des FET 40 verbunden ist. Darüber hinaus
ist eine zweite Dateneingabe-Schnittstelle 58 des Daten-Mikroprozessors 50 mit
der Kathode der roten LED 22B verbunden. Während des
normalen Betriebs erhält
der Daten-Mikroprozessor 50 Daten über den Gebrauch der Vorrichtung
an der ersten Dateneingabe-Schnittstelle 56. Wenn die Batteriespannung
jedoch unter die oben beschriebene Spannungsschwelle fällt, beginnt
der Daten-Mikroprozessor 50 die Daten zum Gebrauch der
Vorrichtung an der zweiten Dateneingabe-Schnittstelle 58 zu
erhalten. Die Änderung
der Dateneingabe-Schnittstellen funktioniert als ein Signal zum
Daten-Mikroprozessor 50 für niedrige Spannung/Batterieausfall.
Der Daten-Mikroprozessor 50 reagiert auf das Signal niedrige
Spannung/Batterieausfall mit der Unterbrechung des Betriebs und
schont damit die Batterie.
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Wie
nachstehend beschrieben wird, arbeitet der Daten-Mikroprozessor 52 nur,
während
der Einatmung durch den Nutzer, um die Batterien weiter zu schonen.
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Der
Daten-Mikroprozessor 50 schließt ein Paar Datenausgabe-Schnittstellen 60 und 62 ein,
die mit einer Datenausgabe-Schnittstelle 64 verbunden sind.
Wie in 2 gezeigt wird, schließt die Ausgabe-Schnittstelle 64 ebenfalls
eine Stromeingabe-Schnittstelle 66 und einen Erdanschluß 68 ein. Bei
der bevorzugten Ausführungsform
schließt
die Datenausgabe-Schnittstelle 64 einen
elektrischen Verbindungsstecker für den Anschluß eines
externen Personal Computers (nicht gezeigt) an den Daten-Mikroprozessor 50 für das Herunterladen
gespeicherter Daten zum Gebrauch ein. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist ebenfalls der Zugang zur Datenausgabe-Schnittstelle 64 durch
den Nutzer der Vorrichtung dadurch eingeschränkt, daß sich die Schnittstelle 64 hinter
den Batterien (nicht gezeigt) befindet. Somit müssen die Batterien vor dem
Herunterladen der gespeicherten Daten entnommen werden. Die Erfindung
kann jedoch ebenfalls in die Praxis umgesetzt werden, wenn die Datenausgabe-Schnittstelle 64 mit
einem von außerhalb
der Vorrichtung 10 zugänglichen
Verbindungsstecker positioniert ist. Wenn er angeschlossen ist,
liefert der externe Personal Computer Strom an die EEPROM Chips 54 über die
Stromeingabe-Schnittstelle 66 und den Erdanschluß 68 hinweg.
Der externe Personal Computer würde
ebenfalls Zugang haben zum I2C-Bus über die Datenausgabe-Schnittstellen 60 und 62 für das Lesen
und Löschen
der auf den EEPROM-Chips 54 gespeicherten
Daten. Die bevorzugte Ausführungsform
beabsichtigt ebenfalls, daß der externe
Verbindungsstecker, welcher mit der Datenausgabe-Schnittstelle 64 verbindet,
eine Schaltung (nicht gezeigt) einschließt, um die TTL-Level von den EEPROM-Chips 54 in
ein RS32-Signal für
die Nutzung durch den Personal Computer umzuwandeln. Darüber hinaus
kann die Ausgabe-Schnittstelle 64 mehr Kontaktstellen einschließen, als
in 2 gezeigt werden.
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Die
Arbeitsweise des Datenüberwachungsabschnitts
der Vorrichtung 10 wird jetzt beschrieben werden. Bei der
bevorzugten Ausführungsform überwacht
der Daten-Mikroprozessor 50 die Eingabe-Schnittstellen 56 und 58,
um die Anzahl der vom Nutzer während
eines vorher bestimmten Zeitraums getätigten Atemzüge zu zählen. Wiederum
beträgt bei
der bevorzugten Ausführungsform
der vorherbestimmte Zeitraum eine Minute. Zusätzlich wird die Dauer des letzten
Atemzuges während
des Zeitraums gemessen, und die Atemzugzeitdauer wird als eine durchschnittliche
Atemzugzeitdauer während der
Minute verwendet. Am Ende des vorherbestimmten Zeitraums werden
zwei Byte, die die Anzahl der Atemzüge und die Atemzugzeitdauer
repräsentieren, seriell
auf einen der EEPROM-Chips 54 geschrieben, wo die Daten
gespeichert werden. Die Anzahl der Atemzüge und die Atemzugzeitdauer
werden in 1–8 Bit
in jedem Byte kodiert. Ist die Anzahl der Atemzüge null, wird auch die Dauer
null sein. In diesem Fall würde
nur ein Byte für
die Daten benötigt;
jedoch würde
die Verwendung von einem Byte das Nachführen der Aufzeichnungen erschweren.
Demgemäß lädt der Mikroprozessor,
wenn keine Atemzüge
vorhanden sind, lediglich eine Doppel-Null für Null-Gebrauch herunter und
geht dann zur nächsten
Datenspeicheradresse über.
Bei der gezeigten Schaltung 30 wird davon ausgegangen,
daß die
vier EEPROM-Chips 54 44,5 Tage Daten speichern können.
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Die
gespeicherten Daten werden periodisch in einen externen Personal
Computer heruntergeladen. Wenn die Daten heruntergeladen sind, werden die
EEPROM Chips 54 gelöscht.
Somit kann nach dem Abschluß des
Herunterladens der Daten die Überwachung
des Gebrauchs wieder aufgenommen werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform
erfolgt das Herunterladen der Daten einmal pro Monat. Der Personal
Computer hat Software für
die Manipulation der heruntergeladenen Daten, um einen Bericht über die
Tätigkeit
der Vorrichtung und den Sauerstoff-Gebrauch zu erzeugen. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
kann der Bericht stündliche
oder tägliche
Daten zum Gebrauch liefern.
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Ähnlich dem
Steuer-Mikroprozessor 32 hat der Daten-Mikroprozessor 50 ebenfalls
einen Standby-Modus, in welchem der Oszillator des Mikroprozessors
ausgeschaltet ist, um den Stromverbrauch zu verringern. Ein externes
Ereignis, wie wenn zum Beispiel die Ventilsteuerleitung hoch läuft, startet
den Oszillator erneut und löst
eine Unterbrechung im Mikroprozessor 50 aus, so daß der Mikroprozessor
nur aktiv sein muß,
während
er das Signal verarbeitet. Ein weiteres Ereignis, welches den Daten-Mikroprozessor 50 aus
dem Standby aufwecken kann, ist ein internes Signal aus einem Zähler, der
mit einem 32,768 kHz Kristall (nicht gezeigt) verbunden ist, welches
den Mikroprozessor alle 4 Sekunden weckt, um das Verstreichen von
Echtzeit zu verfolgen. Nach jeweils 15 Zähler-Events ist eine Minute
verstrichen, und die angesammelten Einschaltdauer-Daten zu Atemzug
und Ventil werden auf den EEPROM-Chips 54 gespeichert.
Die Einschaltdauer-Variablen zu Atemzug und Ventil werden dann gelöscht für den Gebrauch
beim Akkumulieren von Daten während der
nächsten
Minute.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
ist zwar so beschrieben worden, daß sie die Anzahl von Atemzügen für jeden
Zeitraum zählt
und den letzten Atemzug während
jeder Minute mißt,
jedoch versteht sich, daß die
Erfindung ebenfalls praktiziert werden kann, um andere Daten zu
akkumulieren. Zum Beispiel kann die Dauer jedes Atemzuges während des
Zeitraums gemessen werden und die Dauer gemittelt werden. Alternativ
kann die Dauer jedes Atemzuges gemessen und danach gespeichert werden,
jedoch verringert das zusätzliche
Speichern, das dafür
erforderlich ist, die Gesamtzeit zwischen dem jeweiligen Herunterladen
der Daten. Die Anzahl der Atemzüge
kann ebenfalls über
einen unterschiedlichen Zeitraum gezählt werden, zum Beispiel über Intervalle
von fünf oder
zehn Minuten. Darüber
hinaus können
die EEPROM Chips 54 so gestaltet werden, daß sie mehrfache
Datentabellen erzeugen. Die EEPROM Chips 54 würden dann
die Anzahl von Atemzügen
für jede Durchfluß-Einstellung,
im Impuls-Modus oder im kontinuierlichen Durchfluß-Modus,
in einer Tabelle und die Zahl der Minuten des Gebrauchs für jede Durchfluß-Einstellung
in einer anderen Tabelle aufzeichnen.
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Ein
Flußdiagramm
für einen
Algorithmus für die
Durchführung
des obigen Betriebes Schrittes wird in 3 gezeigt.
Der Algorithmus wird bei Block 70 gestartet und geht über zum
Funktionsblock 72, wo die oben beschriebene Überwachungsvorrichtung bereitgestellt
wird durch eine Organisation, welche das Sammeln von Gebrauchsdaten
wünscht.
Der Algorithmus geht dann zum Funktionsblock 74 über, wo der
Verbrauch des unter Druck stehenden Gases über einen vorgegebenen Zeitraum überwacht
wird. Wie oben beschrieben, wird bei der bevorzugten Ausführungsform
die Anzahl von Atemzügen,
wie sie von der Ventileinschaltdauer bestimmt wird, während einer
Minute gezählt,
und die Dauer einer der Atemzüge
während
der Minute wird gemessen. Um die Batterie zu schonen, befindet sich
die Überwachungsvorrichtung
im Standby-Modus, bis sie aktiviert wird, wenn der Atemzug eines
Nutzers festgestellt wird. Darüber
hinaus tritt in der bevorzugten Ausführungsform die Überwachungsvorrichtung
zwischen Atemzügen
in den Standby-Modus ein. Somit ist die Vorrichtung nur über zirka
ein Drittel der Zeit aktiv, während
der sie in Gebrauch ist. Die Daten werden in einem wiederverwendbaren
Speicherchip im Funktionsblock 75 gespeichert. Der Algorithmus rückt dann
weiter zum Entscheidungsblock 76 vor.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Überwachungsvorrichtung
in Betrieb, bis der Speicher voll ist, die Batterien leer sind oder
bis die Daten heruntergeladen werden. Demgemäß bestimmt der Algorithmus
im Entscheidungsblock 76, ob der Speicher voll ist. Wenn
der Speicher voll ist, geht der Algorithmus zum Funktionsblock 78 über, wo
die Überwachungsvorrichtung
deaktiviert wird, wobei sie auf ein Speicherherunterladen wartet,
und dann über Block 80 endet.
Wenn der Speicher nicht voll ist, geht der Algorithmus zum Entscheidungsblock 82 über.
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Im
Entscheidungsblock 82 stellt die Überwachungsvorrichtung fest,
ob die Batterie schwach ist. Wenn die Batterie schwach ist, geht
der Algorithmus zum Funktionsblock 78 über, wo die Überwachungsvorrichtung
deaktiviert wird, wobei sie auf ein Speicherherunterladen wartet,
und dann über
Block 80 endet. Wenn der Speicher nicht voll ist, geht
der Algorithmus zum Entscheidungsblock 84 über.
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Im
Entscheidungsblock 84 stellt der Algorithmus fest, ob ein
Herunterlade-Zustand existiert. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird der Herunterlade-Zustand bestimmt, wenn ein externer Verbindungsstecker
an der Überwachungsvorrichtung
angebracht wird, um die Daten herunterzuladen. Wenn im Entscheidungsblock 84 festgestellt
wird, daß ein Herunterlade-Zustand nicht existiert,
kehrt der Algorithmus zum Funktionsblock 74 zurück und setzt
die Überwachung
des Gasverbrauches fort. Wenn im Entscheidungsblock 84 festgestellt
wird, daß ein
Zustand des Herunterladens existiert, geht der Algorithmus zum Funktionsblock 86.
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Im
Funktionsblock 86 werden die gespeicherten Daten in einen
externen Personal Computer heruntergeladen. Der Personal Computer
nutzt die Daten, um einen Gas-Verbrauchsbericht zu generieren. Bei
der bevorzugten Ausführungsform
wird ein ExcelTM Computer-Programm für die Erstellung
des Berichts verwendet. Beim Abschluß des Herunterladens der Daten
geht der Algorithmus weiter zum Funktionsblock 88, wo der
Speicher gelöscht
wird. Alternativ kann der Speicher gleichzeitig mit dem Herunterladen
der Daten im Funktionsblock 86 gelöscht werden. Der Algorithmus
geht dann weiter zum Entscheidungsblock 90.
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Im
Entscheidungsblock 90 stellt die Organisationsstruktur,
welche die Daten wünscht,
fest, ob die Überwachung
abgeschlossen ist. Falls die Überwachung
abgeschlossen ist, geht der Algorithmus zu Block 92 weiter,
wo die Überwachungsvorrichtung abgerufen
wird, und er endet dann über
Block 80. Falls die Überwachung
nicht abgeschlossen ist, kehrt der Algorithmus zum Funktionsblock 74 zurück und setzt
die Überwachung
des Gasverbrauches fort.
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Zusätzlich zur
Einstellung der Überwachung, wenn
der Speicher voll ist oder die Batterie fast leer ist, sieht die
Erfindung ebenfalls vor, daß die Überwachung
nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne eingestellt werden kann.
Wenn diese Option einbezogen ist, würde ein zusätzlicher Entscheidungsblock (nicht
gezeigt) eingeschlossen werden nach dem Entscheidungsblock 82 in 3,
wo die gesamte verstrichene Überwachungszeit
mit einem vorbestimmten Überwachungszeitraum
verglichen wird. Wenn die gesamte verstrichene Überwachungszeit länger ist
als der Überwachungszeitraum
oder diesem entspricht, würde
der Algorithmus zum Block 78 übergehen, wo die Überwachungsvorrichtung
deaktiviert wird. Wenn die gesamte verstrichene Überwachungszeit kürzer als
der Überwachungszeitraum
ist, würde
der Algorithmus zum Entscheidungsblock 84 weitergehen.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
ist zwar veranschaulicht und beschrieben worden für eine Zufuhr
von Sauerstoff, jedoch versteht es sich, daß die Erfindung auch für die Zufuhr
anderer Gase eingesetzt werden kann. Obwohl zwar zwei Mikroprozessoren 32 und 50 in 2 gezeigt
wurden, versteht es sich, daß die
Erfindung auch eingesetzt werden kann, wenn die Funktionen der zwei
Mikroprozessoren in einem einzigen Mikroprozessor (nicht gezeigt) vereinigt
werden. Auf ähnliche
Weise kann die Erfindung ebenfalls eingesetzt werden unter Verwendung eines
Anwendungsspezifischen Integrierten Schaltkreises (Application Specific
Integrated Circuit – ASIC)
anstelle des Datenmikroprozessors 50. Darüber hinaus
kann die Erfindung ebenfalls eingesetzt werden für die Überwachung des Gasverbrauches eines
Gerätes
des Kontinuierlichen Positiven Luftwegdruckes (Continuous Positive
Airway Pressure CPAP), wie zum Beispiel die Vorrichtung, die im
US Patent Nr. 5,551,419 beschrieben wird.
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Der
Grundgedanke und die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung sind
in ihrer bevorzugten Ausführungsform
erläutert
und veranschaulicht worden. Es ist jedoch davon auszugehen, daß die vorliegende
Erfindung auch auf andere Art und Weise genutzt werden kann, als
diejenige, die speziell erläutert und
veranschaulicht worden ist, ohne von ihrem Geist oder Schutzumfang
abzuweichen.
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Eine
Vorrichtung, geeignet für
den Anschluß an
den Regler des Gaszufuhrgerätes,
wobei die Vorrichtung wirksam ist für die Überwachung von Gasverbrauchsdaten
und zumindest eine Datenspeichervorrichtung verbunden mit der Gasverbrauchsüberwachung,
wobei die Speichervorrichtung wirksam ist für die Speicherung von Gasverbrauchsdaten.