DE3111116A1

DE3111116A1 - Elektrische energiequelle fuer ein bereitschaftsgeraet und defibrillator

Info

Publication number: DE3111116A1
Application number: DE19813111116
Authority: DE
Inventors: Joseph London Spencer
Original assignee: Cardiac Recorders Ltd
Current assignee: Cardiac Recorders Ltd
Priority date: 1980-03-21
Filing date: 1981-03-20
Publication date: 1982-01-14
Also published as: IT8120650A0; IT1167723B; FR2478893A1; IT8120650A1; GB2073435A

Description

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Cardiac Recorders Ltd., London (England)

Elektrische Energiequelle für ein Bereitschaftsgerät und Defibrillator

Die Erfindung bezieht sich auf batteriebetriebene Bereitschaftsgeräte (Hilfsgeräte, Reservegeräte,Ersatzgeräte) und insbe sondere auf Defibrillatoren und andere medizinische Geräte und Apparate.

Bereitschaftsgeräte können gemäß ihrer wahren Natur für lange Zeiträume unbenutzt bereitstehen. Dies führt oft zu der Schwierigkeit, daß in solchen Geräten-benutzte Batterien unausbleiblich Energie verlieren, so daß der eventuelle Benutzer nicht weiss, ob die gespeicherte Energie ausreichend ist. Eine weitere

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Schwierigkeit liegt darin, daß, wenn die Batterie nach jedesmaliger Benutzung nicht ersetzt oder nicht wieder aufgeladen wird, der Benutzer nicht weiß, ob sie noch genügend Energie für weitere Benutzung enthält. In vielen Fällen sind diese Probleme nicht von überragender Wichtigkeit, aber im Falle eines medizinischen Bereitschaftsgerätes (Hilfsgerätes, Reservegerätes, Ersatzgerätes) dessen Benutzung durchaus bei einem Notfall auftritt oder auftreten kann, bei dem es sofort und zuverlässig funktionieren muß, sind solche Probleme sehr ernsthaft.

Lange Lagerzeit kann durch die Benutzung von Reservezellen erreicht werden, aber sie sind im Hinblick auf die Zeitdauer zum Anschalten solcher Zellen nicht für Geräte geeignet, die in einem Notfall benutzt werden.

Sekundärzellen

können bei fortlaufender Pufferladung (fortdauerndes Laden mit geringer Stromstärke)eingesetzt werden, aber dies kann teuer sein und ist nicht immer durchführbar.

Das obige Problem ist insbesondere akut im Falle von Geräten, wie Defibrillatoren, welche, wenn benutzt, eine beträchtliche Menge Elektrizität liefern, so daß der Batteriezustand nach einer Benutzung bekannt sein muß, um zu bestimmen, ob das Gerät sicher wieder benutzt werden kann.

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Batterien, welche sehr lange Lagerfähigkeiten haben, sind jetzt erhältlich, vorzugsweise Lithium/organische Elektrolyt-Batterien, und in medizinischen Bereitschaftsgeräten ist es oft erwünscht, daß Primärbatterien anstatt wiederaufladbarer Batterien benutzt werden, aber solche Benutzung ist nur sicher möglich, wenn der Ladezustand jederzeit ohne weiteres feststellbar ist.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, den Ladezustand einer Batterie eines* Bereitschaftsgerätes ohne weiteres feststellen zu können.

Erfindungsgemäß ist bei einer eine Primärbatterie aufweisenden elektrischen Energiequelle für ein Bereitschaftsgerät vorgesehen, daß eine Anzeige des Zeitintegrales des durch die elektrische Stromquelle gelieferten Stromes vorgesehen ist, um eine Anzeige bzw. Angabe über die verbleibende nutzbare Ladung dieser elektrischen Energiequelle vorzusehen.

Vorzugsweise kann zusätzlich zu dem Zeitintegral des von der elektrischen Energiequelle bei der Benutzung des Bereitschaftsgerätes gelieferten Stromes vorgesehen sein, daß die Integrationsvorrichtung auch angeschlossen ist, um einen Strom, der kleiner als der Betriebstrom des Bereitschaftsgerätes ist, zu integrieren, um zusätzlich den Ladungsverlust, der sich durch Altern der elektrischen Energiequelle ergibt, mit zu berücksichtigen.

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Die Mittel zum Integrieren des von der elektrischen Energiequelle gelieferten Stromes können vorzugsweise ein Mikrocoulombmeter sein, das eine von dem Zeitintegral des es durchfliessenden Stromes abhängige Anzeige oder Ablesung ergibt. Bei einer anderen Ausführungsform kann als Integrationsvorrichtung ein an ·. eine Uhr angeschlossener Zähler vorgesehen sein, welche Uhr mit einer zum integrierenden Strom proportionalen Geschwindigkeit läuft und diese Geschwindigkeit ist hoch, wenn das Bereitschaftsgerät Strom verbraucht und niedriger, wenn das Zählen auf dem natürlichen Altern der Energiequelle beruht.

Ein Quecksilber-Mikrocoulombmeter besteht aus einem Glaskapillarrohr, das zwei durch einen einen Elektrolyten enthaltenden schmalen Spalt getrennte Quecksilbersäulen enthält. Der Durchgang von Gleichstrom zwischen den Quecksilbersäulen überträgt Quecksilber durch den Spalt, wodurch der Eindruck entsteht, daß sich der Spalt entlang dem Kapillarrohr mit einer zum Stromfluß proportionalen Geschwindigkeit bewegt. Die Stellung des Spaltes ist deshalb eine Funktion des Strom-Zeit-Integrals und kann von einer Skala innerhalb oder außerhalb des Kapillarrohres abgelesen werden. Der Strom, welcher durch das Mikrocoulombmeter fliesst, kann entweder der Strom durch das Gerät oder es kann ein durch einen parallel geschalteten Eichwiderstand fliessender Strom sein, oder es kann ein eine Regelschaltung die z.B. eine Zenerdiode aufweist, durchfliessender Strom sein. Der das Coulombmeter,

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welches den Ladezustand der Primärzelle (Primärbatterie, Primärelement) überwacht, durchfliessende Strom, braucht nur sehr klein zu sein.

Es wurde festgestellt, daß solch eine Vorrichtung insbesondere geeignet ist, den Ladezustand von langlebigen Primär2ellen in Defibrillatoren zu

überwachen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Schaltung teilweise in Blockbilddarstellung eines Defibrillators, dem eine Batteriekassette zugeordnet ist, in die eine Ladezustand-Überwachungsvorrichtung eingebaut ist.

In der Zeichnung ist der Teil, welcher einen Defibrillator bildet, in einem ersten mit 10 bezeichneten Kasten oder Gehäuse enthalten. Eine im ganzen mit 12 bezeichnete Batteriekassette ist innerhalb eines zweiten Kastens oder Gehäuses angeordnet. In der Praxis kann die Batteriekassette mittels Schlitz- oder Nutführungen in das Gehäuse des Defibrillator eingeschoben werden und die notwendigen Verbindungen stellen sich selbsttätig bei Einsetzen der Batteriekassette in das Gehäuse des Defibrillator s her.

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Der Defibrillator hat zwei Elektroden 14 und 16, die an einem Patienten angebracht werden, um einen wesentlichen Stromstoß auf das Herz des Patienten anzuwenden. Der Stromstoß (Impuls) wird durch rasches Entladen der in einer Kapazität 20 gespeicherten Ladung durch eine Entladeschaltung erzeugt, welche den Patienten zwischen den Elektroden 14 und 16 und einer Induktivität 18 aufweist. Die beiden Anschlüsse der Kapazität 20 sind an je einen Schalter 22 und angeschlossen, welche beiden Schalter 22, 24 miteinander gekoppelt sind und welche die Kapazität wahlweise mit einer Aufladeschaltung oder der Entladeschaltung verbinden. Um die Kapazität 20 zu laden, wird Energie von der Batteriekassette 12 durch einen geschlossenen Ein-Aus-Schalter 26 über eine Ladesteuerschaltung 28 geliefert. Wenn die Kapazität 20 zu laden ist, wird ein Schalter 30 geschlossen, wodurch eine Spannung an einen Gleichspannung/Gleichspannung-Wandler 32 angelegt wird, welcher die Spannung ausreichend erhöht und die Kapazität 20 lädt. Der Gleichspannung /Gleichspannung-Wandler kann z.B. eine Zerhackerschaltung oder in Reihe geschaltet einen Wechselrichter zum Umwandeln der Gleichspannung in ein Wechselspannungssignal, welches mittels eines nachgeschalteten Transformators hoch transformiert wird, und einen nachgeschalteten Gleichrichter aufweisen. Wenn eine Ladung auf einen Patienten ange-

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wendet wird, wird ein Auslöse-Druckknopfschalter 34 betätigt, welcher an eine Entladesteuerschaltung 36 angeschlossen ist, welche die Schalter 22 und 24 umschaltet, um zu erlauben, daß die Kapazität 20 sich in den Patienten entlädt.

Der Defibrillator 10 ist als ein Beispiel einer nur selten zum Einsatz kommenden Last angegeben, die eine erhebliche elektrische Ladung benötigt und deren unverzügliche Einsatzbereitschaft sehr wichtig ist. Es ist deshalb notwendig, sicherzustellen, daß die innerhalb der Batteriekassette 12 befindliche Batterie immer in der Lage ist, den erforderlichen Strom zu liefern, wenn der Defibrillator in Gebrauch genommen werden soll.

'Die Batteriekassette 12 weist eine Primärzelle

.(Primärelement) 40 auf, deren positiver Anschluß an den Ein-Aus-Schalter 26 angeschlossen ist, wogegen der negative Anschluß über einen niederohmigen Widerstand 42 von beispielsweise 0,06 Ohm an die gemeinsame Masseleitung 44 des Defibrillator 10 angeschlossen ist. Eine Reihenschaltung eines hochohmigen

. Widerstandes 46 und eines Mikrocoulombmeters 48 ist ebenfalls an die Batterie 40 wie dargestellt angeschlossen. Der Wert des Widerstandes 46 kann beispielsweise 1000 Megohm betragen. Die Verbindungsstelle

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zwischen dem Widerstand 46 und dem Mikrocoulombmeter ist über einen Widerstand 50 und einen Schalter 52 an die Masseleitung 44 angeschlossen. Der Widerstand 50 kann beispielsweise 1000 Ohm betragen und der Schalter 52 1st mit dem Ein-Aus-Schalter 26 gekoppelt.

Wenn der Defibrillator 10 keinen Strom entnimmt, sind die beiden Schalter 26 und 52 geöffnet und ein geringer Strom fliesst über den hochohmigen'Widerstand 46 durch das Mikrocoulombmeter 48. Wenn der Defibrillator 10 jedoch Strom entnimmt, fliesst ein Strom von mehreren Ampe"re durch den Widerstand 42, wodurch der an diesem Widerstand 42 auftretende Spannungsabfall einen Stromfluß durch den Widerstand 50 und das Mikrocoulombmeter 48 bewirkt, wobei der Strom, der durch das Mikrocoulombmeter 48 fliesst, wesentlich grosser als der durch den Widerstand 46 fliessende Strom ist. Insgesamt ergibt sich, daß, wenn der Defibrillator 10 nicht benutzt wird, das Mikrocoulombmeter 48 einen geringen Strom, der proportional zu der Alterungsgeschwindig- · keit der Batterie 40 ist, integriert, wogegen, wenn der Defibrillator 10 benutzt wird, durch das Mikrocoulombmeter 4 8 ein Strom integriert wird, der proportional zu dem Strom ist, den der Defibrillator entnimmt. Demzufolge stellt die Summe der beiden integrierten Ströme eine wahre Repräsentation der Ladungsverluste der Batterie 40 dar und aus ihr ist es deshalb möglich, die Größe der verbleibenden Ladung zu bestimmen.

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Obwohl die Erfindung vorangehend in Verbindung mit einem Mikrocoulombmeter beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen/ daß das Mikrocoulombmeter nur eines einer Mehrzahl anwendbarer Integrationsvorrichtungen ist. Beispielsweise kann der Integrator einen an eine Impulsquelle angeschlossenen Zähler aufweisen, wobei die Frequenz der Impulsquelle proportional zu dem durch einen Laststrom bzw. durch Alterung bedingten Ladungsverlust der Energiequelle (Primärbatterie) ist.

Während in dem vorangehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel das Altern der Batterie selbsttätig mit berücksichtigt wird, ist es alternativ auch möglich, nur den durch die Last verbrauchten Strom zu integrieren und den durch Altern bedingten LadungsVerlusten anhand von Kurvenblättern, tabellarischen Übersichten oder dergleichen Rechnung zu tragen. Beispielsweise kann dies durch Kurven erfolgen, die benachbart der Skala des Mikrocoulombmeters angeordnet werden.

Ein Vorteil des Quecksilber-Mikrocoulombmeters ist, daß bei Umkehr der Polarität die Bewegungsrichtung des genannten Spaltes entsprechend umgekehrt wird, so daß dieses Mikrocoulombmeter reversibel ist und nur erfordert, daß nach Austausch der Primärbatterie sein Nullpunkt eingestellt und seine Laufrichtung umgekehrt wird.

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Leerseit

Claims

Dr.-ΐηβ. Dip>?iye.^: QSKAR" JOÖNIG"-Patentanwalt

beau BurophlacheiiTat'üramt J | | | | J Q

Telex: 07-22747 Koen D»i:tncha Bank AO Siuttjju.

Konto Nr. i>9 OO :.00 {iiL'i üi Teiefon: (0711)29 64 61 _r , _ „ ,„

Po^t»d.ecJ: Stat. 34919-/01

Telegramm: Koenigpat 7000 STUTTGART-I, Kiüpleletraße6 (KLZ 600100 70)

Poetfach 31

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Patentansprüche

Elektrische Energiequelle mit einer Primärbatterie für ein Bereitschaftsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (48) zum Anzeigen des Zeitintegrals des aus der Primärbatterie (405 entnommenen Stromes vorgesehen ist, um eine Anzeige bzw. Angabe über die in der Primärbatterie (40) verbleibende nutzbare Ladung vorzusehen.
2. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, welche eine Anzeige des Zeitintegrales des aus der Primärbatterie (40) entnommenen Stromes liefert, ein Quecksilber-Mikrocoulombmeter (48) aufweist, das über einen ersten Widerstand (46) an die Primärbatterie (40) parallel angeschlossen ist und das zusätzlich über einen zweiten Widerstand (50) parallel zu einem Widerstand (42) geschaltet ist, welcher im Betrieb den durch das Bereitschaftsgerät (10) entnommenen Strom leitet.

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3. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, welche eine Anzeige des Zeitintegrales des aus der Primärbatterie

(40) entnommenen Stromes liefert,einen Zähler und Mittel zum Aufdrücken von Zählimpulsen auf diesen Zähler, deren Frequenz proportional zu der Entladegeschwindigkeit der Primärbatterie (40) ist, aufweist.
4. Defibrillator, welcher Elektroden, die an einen Patienten anlegbar sind, eine Kapazität zum Speichern der Ladung, welche bei Gebrauch durch den Patienten hindurch entladbar ist, und ferner eine Ladesteuerschaltung zum Laden der Kapazität und eine Entladesteuerschaltung zum Aufdrücken der gespeicherten Ladung über die Elektroden auf den Patienten, aufweist, gekennzeichnet durch eine Batteriekassette (12) zum Speisen der Schaltung des Defibrillators (10), welche Batteriekassette eine Primärbatterie (40) und eine Strom-Integrationsvorrichtung (48) aufweist, die zum Integrieren zumindest des durch den Defibrillator während seines Betriebs aus der Batterie (40) entnommenen Stromes angeschlossen ist.

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