DE60223618T2

DE60223618T2 - Tragbares Patientenüberwachungsgerät mit Schnittstelle für Defibrillator/Herzschrittmacher und mit Leistungssteuerung der Batterie

Info

Publication number: DE60223618T2
Application number: DE60223618T
Authority: DE
Inventors: Michael J. New Berlin Palmer; James Michael Fox Point Gray; David L. Oconomovoc Schieble; Alan Edward Fox Point Clapp; Brian Joseph Menomonee Falls Bayer; Wilfried Loehning; Andreas Schulz; Horst Schlosser
Original assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: EP1250944B1; EP1250944A2; JP2002360711A; US20030088275A1; DE60223618D1; EP1250944A3; US6591135B2

Description

Das Gebiet der Erfindung betrifft Herzdefibrillation und insbesondere tragbare Defribillatoren.
Herzstillstand kann in Menschen aufgrund einer Anzahl von Ursachen auftreten. Auslösende Ereignisse können eine Herzinfarkt, ein umfallbedingter Kontakt mit Hochspannungsquellen oder Krankheit sein. Obwohl der Begriff "Herzstillstand" ein vollständiges Aussetzen der Herzfunktion unterstellt, kann eine genauere Charakterisierung ein Mangel an koordinierten Kontraktionen zwischen verschiedenen Segmenten des Herzens sein. Der Mangel an koordinierten Kontraktionen kann ferner durch den Begriff "Fibrillation" gekennzeichnet sein. Oft kann ein Herzstillstand durch Aufwenden eines Elektroschocks aus einem Defibrillator rückgängig gemacht werden.
Defibrillatoren wurden bereits gebaut, um unter einer Anzahl unterschiedlicher Betriebsarten zu arbeiten. In einer ersten Betriebsart kann ein Defibrillator einen einmaligen Schock (üblicherweise im Falle eines vollständigen Herzstillstandes) unter der Steuerung durch eine Bedienungsperson liefern. In anderen Betriebsarten kann der Defibrillator einen R-Markierungsimpuls aus einer Herzüberwachungseinrichtung für andere therapeutische Zwecke (Demand Pacing (Schrittmacherfunktion nach Bedarf), Kardioversion (Herzrhythmisierung) usw.) empfangen.
Im Falle eines plötzlichen Auftretens eines Herzfehlers ist es oft erforderlich, Defibrillatoren in einer mobilen Umgebung (z. B. während Rettungsnotrufen) einzusetzen. Wenn er in einer mobilen Umgebung eingesetzt wird, ist ein Defibril lator auf Batterieenergie angewiesen. Jedoch verschlechtern sich Batterien oft während ihres Gebrauchs oder werden entladen. Aufgrund der Wichtigkeit von Defibrillatoren besteht ein Bedarf nach einem zuverlässigeren Verfahren zur Lieferung von Energie an Defibrillatoren in mobilen Umgebungen.
US 3 865 101 beschreibt eine tragbare getrennte Herzüberwachungs- und Herzdefibrillatorvorrichtung.
Gemäß der Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Verteilung von Energie zwischen einem Herzbehandlungs- und Überwachungssystem bereitgestellt, welches einen Defibrillator enthält, der lösbar mit einer Patientenüberwachungseinheit verbunden ist. Das Verfahren beinhaltet die Schritte der Ermittlung einer Batteriereservekapazität in der Patientenüberwachungseinheit, und die Zuteilung von Energie aus dem Patientenüberwachungssystem zu einem Defibrillator, wenn die ermittelte Batteriereservekapazität einen Schwellenwert überschreitet.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Vorderansicht eines Herzbehandlungs- und Überwachungssystems gemäß einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine schematische Darstellung eines Verbindungsschaltbildes ist, das zum Verbinden einer Patientenüberwachungseinheit des Herzbehandlungs- und Überwachungssystems mit einem Defibrillator des Herzbehandlungs- und Überwachungssystems von 1 verwendet werden kann;
3 ein Energieverteilungssystem darstellt, das von dem System von 1 genutzt wird; und
4 die Herzbehandlungseinheit und Defibrillator von 1 in Verbindung mit einer Docking Station (Lade- und Datenübertragungsstation) darstellt.
1 stellt ein Herzbehandlungs- und Überwachungssystem 10 dar, das im Wesentlichen in einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung gezeigt wird. In dem System 10 können eine Defibrillationseinheit 14 und eine Patientenüberwachungseinrichtung 12 enthalten sein.
In veranschaulichenden Ausführungsformen der Erfindung kann die Patientenüberwachungseinrichtung 12 lösbar an der Defibrillationseinheit 14 angebracht sein. Im gelösten Zustand kann jedes Gerät 12, 14 getrennt genutzt werden. Der Defibrillator 14 kann mit seiner eigenen internen Energiequelle (z. B. einer Batterie) 28 und einem internen Steuersystem ausgestattet sein, um einen eigenständigen Betrieb zu ermöglichen. Ein Bedienungsfeld 16 kann zur Auswahl und Steuerung der Defibrillationsprozesse vorgesehen sein. Ein Satz von Leitungen 20 kann vorgesehen sein, um einen Ausgang des Defibrillators mit einem Körper eines (nicht dargestellten) Patienten zu verbinden.
Beispielsweise kann die (ebenfalls nicht dargestellte) Bedienungsperson eine Einschalttaste 48 betätigen. Die Bedienungsperson kann dann eine Energie-Erhöhungs/Erniedrigungs-Taste 46 betätigen, um einen Energiepegel (in Joules) für die Defibrillation des Patienten zu wählen. Ein gewählter Energiepegel kann auf einer Anzeigeeinrichtung 52 dargestellt werden.
Die Leitungen 20 können an dem Patienten angebracht werden. Eine Leitung kann auf der rechten vorderen Brust und die zweite Leitung auf der linken Rückseite des Patienten angebracht werden.
Nach der Auswahl eines Energiepegels kann die Bedienungsperson eine Ladetaste 44 betätigen. Nach der Betätigung der Ladetaste 44 kann Energie aus der Batterie 28 durch einen Spannungs/Spannungs-Wandler 86 hindurch und in einen Schockkondensator 27 fließen. Durch Betätigen der Schock-Taste 42 kann die Bedienungsperson einen Schalter 25 auslösen, welcher einen defibrillierenden Schock über die Leitungen 20 an den Patienten anlegt.
Die Patientenüberwachungseinrichtung 12 kann ebenfalls mit ihrer eigenen internen Energiequelle (z. B. einer Batterie) 24, 26 und einem internen Steuersystem versehen sein, um einen eigenständigen Betrieb zu ermöglichen. Ein Bedienungsfeld 18 kann für die Auswahl und Steuerung von Patientenüberwachungsprozessen (z. B. Elektrokardiogramm, Blutdruck, CO₂, invasive Drucküberwachung, Bluttemperatur, Herzleistung, Blutsauerstoffsättigung, usw.) vorgesehen sein. Ein Satz von Leitungen 22 kann vorgesehen sein, welche mit dem Patienten zur Detektion von Parametern bezüglich eines speziellen Patientenüberwachungsprozesses verbunden sein können.
Eine mechanische Schnittstelle 31 ist zum Befestigen und Montieren der Patientenüberwachungseinrichtung 12 an dem Defibrillator 14 vorgesehen. Eine elektrische Schnittstelle. (z. B. ein elektrischer Verbindersatz) 30 kann ebenfalls vor gesehen sein, um Energie- und Steuersignale zwischen dem Monitor 12 und dem Defibrillator 14 zu koppeln.
2 stellt ein Verbindungsschaltbild dar, das elektrische Verbindungen zeigt, die zwischen dem elektrischen Verbindersatz 30 aufgebaut werden können. Auf 2 sollte für ein angemessenes Verständnis der Erfindung Bezug genommen werden.
In einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die Leitungen 22 der Patientenüberwachungseinrichtung 12 mit einem geeigneten Satz von Herzüberwachungsstellen auf dem Körper des Patienten verbunden sein. Unter Anwendung der Leitungsbezeichnungskonvention der American Heart Association (AHA) können die Leitungen mit dem linken Arm, dem rechten Arm, dem linken Unterschenkel, rechten Unterschenkel und der Brust verbunden sein.
Ein Herzsignalprozessor 54 kann einen QRS-Komplex des Patienten detektieren und in Antwort darauf einen R-Markierungsimpuls erzeugen. Der R-Markierungsimpuls kann über den Verbinder 30 (z. B. über den Verbinderanschluss #3) an eine CPU 56 der Defibrillator-Steuereinheit übertragen werden. In dem Defibrillator 14 kann der R-Markierungsimpuls zur Synchronisation des Defibrillators verwendet werden.
Beispielsweise kann, wenn eine Schrittmacher-Drucktaste 36 aktiviert wird, der Defibrillator 14 in einer Schrittmacherbetriebsart genutzt werden. Eine Schlagrate und Strom können über die Tasten 32, 34 gewählt und auf einer Anzeigevorrichtung 52 angezeigt werden. Ein Zeitgeber 58 innerhalb des Defibrillators 14 kann dazu genutzt werden, ein Schrittmacherimpulsintervall zu erzeugen. Ein Impulsgenerator 29 kann zum Erzeugen eines Schrittmacherimpulses verwendet werden.
Alternativ kann die Bedienungsperson eine Taste 40 für eine Bedarfsbetriebsart betätigen. In der Bedarfsbetriebsart wird der Zeitgeber 58 jedes Mal zurückgesetzt, wenn ein R-Markierungsimpuls aus der Patientenüberwachungseinrichtung 12 empfangen wird. Wenn jedoch kein R-Markierungsimpuls innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer empfangen wird, löst die Steuerung 56 den Impulsgenerator 29 aus, um dadurch das Herz bei Fehlen eines detektierten Herzschlages anzuregen.
Es sollte diesbezüglich angemerkt werden, dass für den Betrieb als Schrittmacher und Bedarfsschrittmacher der Impulsgenerator 29 den Schockkondensator 27 umgeht. Die Umgehung des Schockkondensators 27 ist aufgrund der geringeren Energieanforderungen des Schrittmacher- und Bedarfschrittmacherbetriebs möglich.
Der R-Markierungsimpuls kann auch zur synchronen Kardioversion genutzt werden. Wie vorstehend kann ein Energiepegel über die Drucktaste 46 und die Anzeigeeinrichtung 52 gewählt werden. Nach der Betätigung der Schocktaste 42 kann die Steuerung 56 die Anlegung des Kardioversionsschocks über die Leitungen 20 bis zur Detektion des nächsten R-Markierungsimpulses aus der Überwachungseinrichtung 12 verzögern.
3 stellt ein Energieverteilungssystem 70 dar, das durch das System 10 von 1 genutzt werden kann. In dargestellten Ausführungsformen der Erfindung nutzt die Überwachungseinrichtung 12 bedingungsabhängig Energie gemeinsam mit dem Defibrillator 14. Wie bekannt, erfordern Defibrillatoren typischerweise eine Batterietechnologie (z. B. NiCd, Blei-Säu re usw.), welche in der Lage ist, rasch den Ladekondensator 27 zu laden. Jedoch haben NiCd- oder Blei-Säure-Batterien eine sehr schlechte Energiedichte. Ferner wird es in Lebensbehandlungssituationen für besser erachtet, eine Überwachungseinrichtung 12 mit einer leeren Batterie zu haben, als einen Defibrillator 14 mit einer leeren Batterie.
Im Wesentlichen nutzt der Defibrillator 14 bevorzugt in größtmöglichem Umfang Energie aus der angeschlossenen Überwachungseinrichtung 12 vor seiner eigenen Energie, um die Energie in seiner eigenen Batterie 28 zu sparen. Energie aus der Überwachungseinrichtung kann dazu genutzt werden, alle Defibrillatorfunktionen außer der Ladung des Schockkondensators 27 durchzuführen. Diese Funktionen umfassen (sind jedoch nicht darauf beschränkt) die Energieversorgung des Prozessors, der Benutzerschnittstelle, des Schrittmachers und der Batterieladeeinrichtung 82. Der Impulsgenerator 29 hat unter der Steuerung der CPU 56 die Funktion, eine Spannung einer Energieversorgungshauptleitung 58 auf einen geeigneten Pegel für den Schrittmacherbetrieb oder die Kardioversion usw. anzuheben.
Wenn die Überwachungseinrichtung 12 nicht vorhanden ist oder nicht die erforderliche Energie liefert, betreibt die Defibrillatorbatterie 28 den gesamten Defibrillator 14. In diesem Falle kann die CPU 56 den Schalter 90 aktivieren, um Energie an den Versorgungsbus 88 und an den Impulsgenerator 29 zu liefern. Alternativ kann die CPU 56 den Spannungs/Spannungs-Wandler 86 aktivieren. Die Aktivierung des Wandlers 86 lädt den Schockkondensator 27 auf. Sobald der Schockkondensator 27 geladen ist, kann die PCPU 80 die Ladung nach einer Betätigung der Schocktaste 42 durch Aktivierung des Schalters 25 liefern.
Die Überwachungseinrichtung 12 kann einen oder mehrere fest eingebaute oder austauschbare Batteriesätze 24, 26 enthalten. Wenn die Überwachungseinrichtung 12 an Wechselspannungsnetzenergie aus einem Steckanschluss 60 (2) arbeitet, liefert sie Gleichstrom-(DC)-Energie an den Defibrillator 14 (2 und 3). Wenn sie bei fehlender Wechselspannungsnetzenergie (d. h., mit Batterieenergie) arbeitet, stellt die Überwachungseinrichtung 12 dem angeschlossenen Defibrillator 14 Energie wie folgt zur Verfügung. In einer dargestellten Ausführungsform liefert, wenn die Überwachungseinrichtung 12 eine gleiche oder größere Anzahl von austauschbaren Batteriesätzen 24, 26 als der Defibrillator 14 aufweist, dann die Überwachungseinrichtung 12 Energie an den Defibrillator 14. Im Gegensatz dazu kann, wenn die Überwachungseinrichtung 12 weniger austauschbare Batteriesätze 28 als der Defibrillator 14 aufweist, dann die Überwachungseinrichtung 12 keine Energie an den Defibrillator 14 liefern.
Um die Batteriekapazität in der Überwachungseinrichtung 12 zu überwachen, überwacht eine Energiesteuerungs-Verarbeitungseinheit (PCPU) 72 (welche als Batteriereservekapazitäts-Analysator funktioniert) die Batteriereservekapazität unter einem beliebigen von einer Anzahl von Formaten. Beispielsweise kann die Batteriereserve durch die Anzahl verbundener Batterien oder durch den Ladungspegel der verbundenen Batterien bestimmt werden.
Beispielsweise kann die PCPU 72 das Vorhandensein der Batteriesätze 24, 26 durch die Verwendung von Sensoren (z. B. Grenzwertschalter, Annäherungssensoren, usw.) 74, 76 überwachen. Ein Ladedetektor 72 kann einen Ladepegel der Batterien 24, 26 auf der Basis der Spannung überwachen. Auf der Basis der Reservekapazität des Monitors (z. B. größer als 50 Prozent) und der Anzahl der von den Sensoren 74, 76 detektierten Batterien 24, 26 kann die PCPU 72 einen Schalter 78 aktivieren, um bedingt Energie an den Defibrillator 14 zu liefern.
In ähnlicher Weise kann der Defibrillator 14 Energie unter der Steuerung einer CPU 56 verbrauchen. Wenn Situationen vorliegen, in welchen das Laden des Schockkondensators 27 erforderlich ist, kann die CPU 56 gesteuert durch den Schalter 44 den Wandler 86 veranlassen, aktiv zu werden. Die Aktivierung des Wandlers 86 bewirkt, dass die Batterie 28 den Schockkondensator 27 lädt.
4 stellt eine Docking-Station 90 dar, die mit der Patientenüberwachungseinheit 12 oder dem Defibrillator 14 verwendet werden kann. Die Docking-Station 90 kann für solche Dinge, wie z. B. zum Programmieren und Fehlersuchen an der Patientenüberwachungseinheit 12 oder dem Defibrillator 14 verwendet werden.
In der Docking-Station 90 können erste und zweite Verbinder 30, 92 enthalten sein. Gemäß Darstellung kann der erste Verbinder 30 dazu genutzt werden, um lösbar die Patientenüberwachungseinheit 12 mit dem Defibrillator 14 zu verbinden. Der zweite Verbinder 92 kann dazu genutzt werden, um lösbar den Defibrillator 14 mit der Docking-Station 90 zu verbinden.
Alternativ kann die Docking-Station 90 mit komplementären Verbindern 30, 92 versehen sein. Beispielsweise kann, wenn die Patientenüberwachungseinrichtung 12 einen Buchsenverbinder 30 und der Defibrillator einen Steckerverbinder 30 aufweist, dann die Docking-Station ebenfalls mit einem Steckerverbinder 30 versehen sein. Wenn sie mit komplementären Verb indern 30, 92 versehen ist, kann die Docking-Station 92 entweder mit der Patientenüberwachungseinheit 12 oder dem Defibrillator 14 verbunden werden.
Um die Verwendung der Docking-Station 90 entweder mit der Patientenüberwachungseinrichtung 12 oder dem Defibrillator zu leichtern, können die Verbinder 30, 92 mit Identifikationsmerkmalen versehen sein, um eine angeschlossene Vorrichtung zu identifizieren. Beispielsweise macht, wenn die Patientenüberwachungseinheit 12 mit dem Defibrillator 14 verbunden ist, ein auf Masse gelegter Stift #10 die Patientenüberwachungseinheit 12 auf die Anwesenheit eines verbundenen Gerätes aufmerksam. Die Patientenüberwachungseinheit 12 kann dann eine Identitätsanforderung über einen Sendeport #12 übertragen und einen Empfangsport #11 auf eine Kennung hin überwachen. Alternativ kann die Patientenüberwachungseinheit 12 eine Identifizierungsanforderung über ENET-Stifte #5, 7 übertragen, und ENET-Stifte #6, 8 auf eine Antwort hin überwachen.

Claims

Herzbehandlungs- und Überwachungssystem, aufweisend: eine Patientenüberwachungseinrichtung (12), die dafür eingerichtet ist, innerhalb eines Körpers eines Patienten auftretende Prozesse zu detektieren und zu analysieren; eine Defibrillatoreinheit (14), die lösbar mit der Patientenüberwachungseinrichtung (12) verbunden und eingerichtet ist, Information über die detektierten und analysierten Prozesse aus der Patientenüberwachungseinrichtung (12) zu empfangen; ein Energieverteilungssystem (70), das innerhalb der Patientenüberwachungseinrichtung (12) angeordnet und dafür eingerichtet ist, bedingungsabhängig Energie aus einer Energiequelle der Patientenüberwachungseinrichtung mit den Defibrillator (14) gemeinsam zu nutzen, wobei die Energiequelle mehrere Batterien (24, 26) aufweist, und dadurch gekennzeichnet, dass: das Energieverteilungssystem (70) ferner einen Batteriekapazitätsanalysator (72) aufweist, der dafür eingerichtet ist, eine Batteriereservekapazität der Patientenüberwachungseinrichtung (12) zu ermitteln und Energie aus der Patientenüberwachungseinrichtung (12) der Defibrillatoreinheit (14) zuzuteilen, wenn die ermittelte Batteriereservekapazität einen Schwellenwert überschreitet.
Herzbehandlungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1, welches ferner einen Energieschalter (78) enthält, der innerhalb der Patientenüberwachungseinrichtung angeordnet ist und zur Einkopplung von Energie aus den mehreren Batterien (24, 26) in den Defibrillator (14) eingerichtet ist, wenn der Batteriekapazitätsanalysator ermittelt, dass eine Reservekapazität der mehreren Batterien den Schwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 1, wobei der Batteriekapazitätsanalysator (72) ferner eine Einrichtung aufweist, um eine Anzahl von Batterien (24, 26) zu ermitteln, die mit der Patientenüberwachungseinrichtung (12) verbunden sind.
System nach Anspruch 3, wobei der Batteriekapazitätsanalysator (72) ferner eine Einrichtung aufweist, um zu ermitteln, ob die Anzahl der Batterien (24, 26) die mit der Patientenüberwachungseinrichtung (12) verbunden sind, eine Anzahl von Batterien überschreitet, die mit dem Defibrillator (14) verbunden sind.
Herzbehandlungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei die Patientenüberwachungseinrichtung (12) dafür eingerichtet ist, einen QRS-Komplex eines Patienten zu detektieren und zu analysieren; und die Defibrillatoreinheit [14] dafür eingerichtet ist, QRS-Information des analysierten QRS-Komplexes aus der Patientenüberwachungseinrichtung (12) zu empfangen.
Verfahren zum Verteilen von Energie innerhalb eines Herzbehandlungs- und Überwachungssystems, welches einen Defibrillator (14) enthält, der lösbar mit einer Patientenüberwachungseinrichtungseinheit (12) verbunden ist, die mehrere Batterien (24, 26) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Ermitteln einer Batteriereservekapazität innerhalb der Patientenüberwachungseinrichtung (12); und Zuteilen von Energie aus der Patientenüberwachungseinrichtung (12) an einen Defibrillator (14), wenn die ermittelte Batteriereservekapazität einen Schwellenwert überschreitet.