DE69633931T2

DE69633931T2 - Steuergerät für eine patientenwärmevorrichtung

Info

Publication number: DE69633931T2
Application number: DE69633931T
Authority: DE
Inventors: G. Robert MOLL; M. Michael DONNELLY; Alan Gutwillig
Original assignee: Hill Rom Services Inc
Current assignee: Hill Rom Services Inc
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: EP1232738A3; EP1232738A2; EP0852485A1; EP1522299A3; ATE352273T1; US5817003A; CA2232939C; WO1997011663A1; EP0852485A4; DE69636876T2; ATE283017T1; EP0852485B1; CA2232939A1; JP2000513598A; DE69633931D1; EP1232738B1; EP1522299A2; DE69636876D1

Description

Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterstützung für Patienten und insbesondere eine Patientenwärmevorrichtung, welche eine erhöhte und geschützte Haltefläche für einen Patienten bereitstellt und welche die Störung der den Patienten unmittelbar umgebenden Umgebung minimiert und davor schützt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Controller oder eine Steuereinrichtung, die derart konfiguriert ist, daß sie einen Patienten unter Verwendung sowohl von Konvektions- als auch von Strahlungswärmverfahren wärmt.
Inkubatoren und Strahlungswärmeinrichtungen werden beide verwendet, um die richtige Körpertemperatur von kleinen oder frühgeborenen Patienten aufrecht zu erhalten. Ein Inkubator stellt ein im allgemeinen transparentes Gehäuse bereit, innerhalb dessen erwärmte Luft zirkuliert, um den Wärmeverlust des Patienten zu minimieren. Insbesondere wird über Konvektionswärmeübertragung Wärme auf den Patienten übertragen. Inkubatoren sind typischerweise versehen: mit einer großen Zugangstüre, um die Plazierung oder das Herausnehmen des Patienten in dem Inkubator zu ermöglichen, ebenso wie mit zusätzlichen Zugangswegen, wie etwa Handöffnungen oder kleinen Eintrittstüren, um die standardmäßige Pflege des Patienten zu ermöglichen, während der Wärmeverlust aus dem Inkubator und dem Patienten minimiert wird.
Strahlungswärmeinrichtungen sorgen für einen ununterbrochenen und offenen Zugang zu einem Patienten, um einer hohen Häufigkeit von Eingriffen durch den Betreuer entgegenzukommen. Strahlungswärmeinrichtungen übertragen mittels Strahlungswärmeübertragung, typischerweise von Infrarotheizeinrichtungen, welche Infrarotenergie abstrahlen, die von dem Patienten absorbiert wird, Wärme an den Patienten. Die Infrarotheizeinrichtung ist typischerweise an einer ortsfesten Halteeinrichtung montiert, die über der Patienten-Haltfläche der Strahlungswärmeinrichtung hängt. Strahlungswärmeinrichtungen umfassen typischerweise keine Überdachungen oder andere Gehäuse, die auf Patienten-Unterstützungsvorrichtungen gemeinhin erhältlich sind, um die Verdampfungswasserverluste von Patienten zu minimieren, weil derartige Überdachungen oder Gehäuse den Zugang des Betreuers zu dem Patienten behindern könnten.
Patienten können unter Bedingungen leiden, die es wünschenswert machen, den Kontakt zwischen der Haut des Patienten und Gegenständen, sogar einschließlich Gegenständen, wie etwa Decken, zu minimieren. Außerdem ist es gelegentlich für Betreuer notwendig, unter gewissen kritischen Pflegebedingungen einen dauernden und prompten Zugang zu dem Patienten zu haben.
US-A-4 750 474 offenbart einen Inkubator, der eine von einem Gehäuse umgebene Wiege aufweist. Innerhalb des Gehäuses wird ein Luftvorhang erzeugt. Über dem Gehäuse ist eine IR-Heizeinrichtung montiert, so daß sie in intensiven Pflegesituationen nach der Entfernung des Gehäuses verwendet werden kann.
US-A-3 858 570 offenbart einen Inkubator mit einer oberen Haube, die eine IR-Heizeinrichtung hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Patientenwärmevorrichtung eine Haltefläche zum Halten eines Patienten, eine Konvektionsheizeinrichtung, eine Strahlungsheizeinrichtung, einen Controller mit einem mit der Konvektionsheizeinrichtung verbundenen ersten Ausgang und einem mit der Strahlungsheizeinrichtung verbundenen zweiten Ausgang zum Ändern von Ausgangsleistungspegeln der Konvektionsheizeinrichtung bzw. der Strahlungsheizeinrichtung auf, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller veranlaßt, daß die kombinierte Konvektionswärme und Strahlungsenergie derart eingestellt werden, daß der auf der Haltefläche angeordnete Patient im wesentlichen bei einer vorgewählten Temperatur gehalten wird.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Controller zum Steuern einer Konvektionsheizeinrichtung, einer Strahlungsheizeinrichtung und bevorzugt auch eines Befeuchters zur Verfügung, um die für den Patienten vorgeschriebene Umgebung zu steuern, während ein fortlaufender und offener Zugang zu einem Patienten bereitgestellt wird.
Die Vorrichtung kann ferner einen Temperatursensor mit einem mit dem Controller verbundenen Ausgang zum Zuführen eines Rückkopplungssignals zum Controller umfassen. Eine Eingabevorrichtung ist mit dem Controller verbunden, um einem Betreuer zu ermöglichen, die vorgewählte oder gewünschte Temperatur einzustellen. Die Vorrichtung umfaßt eine mit dem Controller verbundene Warneinrichtung. Der Controller erzeugt ein Warnsignal, wenn das Ausgangssignal des Temperatursensors sich um einen vorgegebenen Pegel ändert.
In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung auch einen Befeuchter zum Befeuchten von Luft in der Nähe der Haltefläche. Ein Feuchtigkeitssensor hat einen mit dem Controller verbundenen Ausgang. Der Controller hat einen mit dem Befeuchter verbundenen dritten Ausgang, um den Befeuchter basierend auf dem Ausgangssignal von dem Feuchtigkeitssensor einzustellen und um die Feuchtigkeit im wesentlichen auf einem vorgewählten Pegel aufrecht zu erhalten.
Ebenfalls in der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung ferner einen Luftvorhanggenerator zum Bereitstellen mindestens eines Luftvorhangs über der Haltefläche zum Erzeugen eines kontrollierten Patientenraums. Die Vorrichtung umfaßt eine Überdachung zum Halten der Strahlungsheizeinrichtung, die zwischen einer von der Haltefläche beabstandeten oberen Position und einer in unmittelbarer Nähe der Haltefläche angeordneten Position bezüglich der Haltefläche beweglich ist. Eine Positionsanzeigeeinrichtung ist vorgesehen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einen Abstand zwischen der Strahlungsheizeinrichtung und der Haltefläche betrifft. Die Positionsanzeigeeinrichtung ist mit dem Controller verbunden, um dem Controller zu ermöglichen, den Ausgangsleistungspegel der Strahlungsheizeinrichtung basierend auf dem Abstand einzustellen.
In einer Steueranordnung aktiviert der Controller die Konvektionsheizeinrichtung nur, bis ein Ausgangsleistungspegel der Konvektionsheizeinrichtung einen oberen Grenzwert überschreitet, wobei der Controller zu diesem Zeitpunkt die Strahlungsheizeinrichtung aktiviert. Der Controller erhöht den Ausgangsleistungspegel der Strahlungsheizeinrichtung weiter, bis der Ausgangsleistungspegel der Konvektionsheizeinrichtung unter den oberen Grenzwert fällt. Der Controller reduziert den Ausgangsleistungspegel der Strahlungsheizeinrichtung, wenn der Ausgangsleistungspegel der Konvektionsheizeinrichtung unter einen unteren Grenzwert fällt.
In einer dargestellten Ausführungsform ist der Temperatursensor so konfiguriert, daß er mit dem Patienten verbunden wird. Die Vorrichtung umfaßt eine mit dem Controller verbundene Warneinrichtung. Der Controller erzeugt ein Warnsignal, wenn das Ausgangssignal des Temperatursensors einen vorgegebenen Pegel gegenüber der vorgewählten oder gewünschten Temperatur unter- oder überschreitet. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine mit dem Controller verbundene Eingabevorrichtung, um einem Betreuer zu ermöglichen, die vorgewählte Temperatur und den vorgewählten Feuchtigkeitspegel einzustellen.
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für Fachleute auf dem Gebiet nach Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, welche die beste Art für die Ausführung der Erfindung, wie sie gegenwärtig erkannt wird, veranschaulicht, offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die detaillierte Beschreibung nimmt insbesondere Bezug auf die beigefügten gezeichneten Figuren, wobei:
1 ein Blockschaltbild ist, das einen Controller zum Steuern des Betriebs einer Konvektionsheizeinrichtung und einer Strahlungsheizeinrichtung zum Wärmen des Säuglings auf der Ruhefläche ist;
2 ein Datenflußdiagramm zwischen dem Controller, einer Benutzerschnittstelle und den restlichen Bestandteilen der Säuglingswärmevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Steuerungsblockschaltbild für einen Betrieb der vorliegenden Erfindung in einem Luft-Modus ist;
4 ein Blockschaltbild einer Heizeinrichtungs-Steuerschaltung ist;
5 ein Flußdiagramm ist, das die Schritte darstellt, die von dem Controller während eines Betriebs im Luft-Modus ausgeführt werden;
6 ein Steuerungsblockschaltbild des Controllers der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine schematische Ansicht ist, welche die Steuerung der Konvektionsheizeinrichtung und der Strahlungsheizeinrichtung in einem Betrieb im Baby-Modus darstellt;
8 ein Flußdiagramm ist, das die Schritte darstellt, die von dem Controller während eines Betriebs im Baby-Modus ausgeführt werden;
9 ein Flußdiagramm ist, das die Schritte darstellt, die von dem Controller der vorliegenden Erfindung während eines Betriebs im Verfahrens-Modus ausgeführt werden; und
10 ein Blockschaltbild ist, das zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt ein Steuersystem für die Säuglingswärmevorrichtung 10 dar. 1 stellt den Säugling-Halteteil oder die Ruhefläche 38, eine Konvektionsheizeinrichtung 76, eine Strahlungsheizeinrichtung 56, einen Befeuchter 134 und einen Controller 200 dar. Die Ruhefläche 38 ist so konstruiert, daß sie einen Säugling oder ein Baby 14 in einer derartigen Position hält, daß entweder die Konvektionsheizeinrichtung 76 oder die Strahlungsheizeinrichtung 56 das Baby 14, wie weiter oben diskutiert, wärmen kann. Das Baby 14 kann auch durch eine Kombination aus der Konvektionsheizeinrichtung 76 und der Strahlungsheizeinrichtung 56 gewärmt werden. Die Konvektionsheizeinrichtung 76 und die Strahlungsheizeinrichtung 56 können verwendet werden, um das Baby 14 entweder direkt oder indirekt zu wärmen.
Obwohl in dieser Beschreibung die Begriffe "Baby" und "Säugling" verwendet werden, versteht sich, daß jeder Patient, nicht nur ein Baby oder ein Säugling, die vorgestellte Vorrichtung der vorliegenden Erfindung nutzen kann. Einzelheiten der mechanischen Struktur und der Merkmale der Säuglingswärmevorrichtung 10 werden in US-A-5453077 beschrieben.
Der Controller 200 ist ein Mikroprozessor-basierter Controller mit einem internen Speicher. Der Controller 200 empfängt verschiedene Eingaben. Eine Babytemperatursonde 202 oder ein Sensor 202 ist an dem Baby 14 befestigt, um auf der Leitung 204 ein Ausgangssignal für eine gemessene Babytemperatur an den Controller 200 zu liefern. Außerdem ist eine Lufttemperatursonde oder ein Sensor 206 in der Nähe des Babys 14 angeordnet, um ein Ausgangssignal über die gemessene Lufttemperatur bereitzustellen. Der Lufttemperatursensor 206 ist über die Leitung 208 mit dem Controller 200 verbunden.
Eine Eingabevorrichtung 210 für den Lufttemperatur-Sollwert ist durch die Leitung 212 mit dem Controller 200 verbunden. Die Lufttemperatur-Eingabevorrichtung ermöglicht einem Betreuer, einen gewünschten Lufttemperatur-Sollwert einzustellen. Eine Modusauswahleinrichtung 214 ist über die Leitung 216 ebenfalls mit dem Controller 200 verbunden. Die Modusauswahleinrichtung 214 ermöglicht einem Betreuer, wie weiter unten im Detail diskutiert, für die Vorrichtung 10 zwischen einem Betrieb im Baby-Modus, einem Betrieb im Luft-Modus und einem Betrieb im Verfahrens-Modus zu wählen. Eine Eingabevorrichtung 218 für den Babytemperatur-Sollwert ist über die Leitung 220 mit dem Controller 200 verbunden. Die Babytemperatur-Eingabevorrichtung 218 ermöglicht einem Betreuer, die gewünschte Temperatur für das Baby 14 auszuwählen.
Ein Ausgang des Controllers 200 auf der Leitung 222 ist mit der Konvektionsheizeinrichtung 76 verbunden. Ein anderer Ausgang des Controllers 200 ist durch die Leitung 224 mit dem Ventilator 78 verbunden. Der Controller 200 steuert daher die Heizeinrichtung 76 und den Ventilator 78 so, daß diese eine richtige Menge an Konvektionswärme an die Säuglingswärmevorrichtung 10 liefern, um das Baby 14, wie schematisch durch Pfeile 226 angezeigt, zu wärmen. Der Luftstrom wird durch mehrere Luftöffnungen 42 gesteuert. Die Luftöffnungen 42 lenken Luft zum Wärmen des Babys 14 und lenken auch Luft zur Bildung eines oder mehrerer Luftvorhänge, um einen kontrollierten Patientenraum zur Verfügung zu stellen.
Ein anderer Ausgang des Controllers 200 auf Leitung 228 ist mit der Strahlungsheizeinrichtung 56 verbunden. Daher steuert der Controller 200 die IR-Ausgabe von der Strahlungsheizeinrichtung 56. Die Position der Strahlungsheizeinrichtung 56 ist durch Einstellen des Überdachungs-Haltearms (nicht gezeigt) in der Richtung des doppelspitzigen Pfeils 230 relativ zu der Ruhefläche 38 einstellbar. Die Heizeinrichtung 56 strahlt, wie durch Pfeile 232 schematisch dargestellt, Infrarotstrahlung ab, um das Baby 14 zu wärmen. Die Intensität der Strahlungsheizeinrichtung 56 wird von dem Controller 200 abhängig von der Position der Heizeinrichtung 56 relativ zu der Ruhefläche eingestellt. Ein Potentiometer oder eine andere Positionsanzeigeeinrichtung 234 ist vorgesehen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Position der Strahlungsheizeinrichtung 56 relativ zu der Ruhefläche 38 anzeigt. Ein Ausgang der Positionsanzeigeeinrichtung 234 ist durch die Leitung 236 mit dem Controller 200 verbunden. Der Controller 200 stellt daher die Ausgabe der Strahlungsheizeinrichtung 56 basierend auf dem Ausgangssignal von der Positionsanzeigeeinrichtung 234 auf Leitung 236 ein.
Ein Ausgang von dem Controller 200 auf Leitung 238 ist mit einer akustischen Warneinrichtung 240 und/oder einem Warnlicht 242 verbunden. Die Warneinrichtungen 240 und 242 werden verwendet, um einen Betreuer, wie weiter unten diskutiert, über verschiedene Situationen zu alarmieren.
Ein Ausgangssignal des Controllers 200 steuert auch den Befeuchter 134 oder stellt ihn ein, um die Menge an Feuchtigkeit in der Luft, die von der Konvektionsheizeinrichtung zugeführt wird und zum Erzeugen der Luftvorhänge verwendet wird, zu steuern. Wie weiter unten diskutiert, liefert ein Feuchtigkeitssensor 388 ein Ausgangssignal, das die detektierte relative Luftfeuchtigkeit in der Luft in der Nähe der Ruhefläche 38 anzeigt. Der Controller 200 verwendet das Ausgangssignal von dem Feuchtigkeitssensor 388, um den Befeuchter 134 zu steuern, so daß dieser die relative Feuchtigkeit im wesentlichen auf dem vorgewählten Pegel hält. Wie ebenfalls weiter unten diskutiert, wird eine Eingabevorrichtung verwendet, um dem Betreuer zu ermöglichen, den vorgewählten Feuchtigkeitspegel einzustellen.
2 stellt ein Datenfluß-Blockdiagramm für den Controller 200 der vorliegenden Erfindung dar. Neben den weiter oben diskutierten Punkten ist ein Sensor 244 vorgesehen, um anzuzeigen, daß der Temperatursensor 202 sich von dem Baby 14 gelöst hat. Ein Sondenablösungssignal von dem Sensor 244 bewirkt, daß der Controller 200 auf den Warneinrichtungen 240 und 242 ein Warnsignal erzeugt.
Außerdem sind Luftöffnungs-Verstopfungssensoren 246 mit dem Controller 200 verbunden. Die Sensoren 246 umfassen veranschaulichend einen rechten Luftöffnungs-Verstopfungssensor, einen linken Luftöffnungs-Verstopfungssensor, einen vorderen Luftöffnungs-Verstopfungssensor und einen hinteren Luftöffnungs-Verstopfungssensor. Ein Lufteinlaß-Verstopfungssensor 250 ist ebenfalls mit dem Controller 200 verbunden. Die Sensoren 246 und 250 liefern Signale an den Controller 200, um Warnsignale 240 und 242 zu erzeugen, wenn die Luftöffnungen oder der Lufteinlaß verstopft sind.
Der rechte Luftöffnungs-Verstopfungssensor 246 und der linke Luftöffnungs-Verstopfungssensor 248 erkennen, wenn Luftöffnungen in der Nähe der Ruhefläche 38 verstopft sind. Die Sensoren 246 und 248 liefern ein Eingangssignal an den Controller 200, der auf dem Display 255 der Benutzerschnittstelle von 160 oder auf den Warneinrichtungen 240 oder 242 ein Ausgangssignal erzeugt. In der bevorzugten Ausführungsform ist ein Paar von Sensoren gemeinsam auf einem schmalen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit angeordnet. Zum Beispiel können die Sensoren 246 und 248 ein Paar von Silizium-Temperatursensoren sein, die auf einem dünnen Kapton-Band angeordnet sind. Einer der Sensoren wird auf einem niedrigeren Leistungspegel betrieben. Der Andere wird auf einem mäßig hohen Leistungspegel betrieben, was zur Selbstheizung des Halbleiterchips und auf diese Weise zu einer vergrößerten Temperaturanzeige von dem Sensor führt. Die durch die Luftöffnungen und über die Sensoren strömende Luft nimmt Wärme weg und senkt daher die effektive Wärmeanzeige. Je höher die Luftströmungsrate, desto mehr Wärme wird weggenommen. Die Luftströmungsrate ist umgekehrt proportional zu der Differenz der Ablesewerte von den zwei Sensoren. Wenn die Temperatur über einen vorbestimmten Pegel steigt, wird von dem Controller 200 daher ein Ausgangssignal erzeugt, um die Warneinrichtung 240 oder 242 auszulösen oder um eine Anzeige auf dem Display 255 bereitzustellen.
Ein Wechselstromsensor 252 ist ebenfalls mit dem Controller 200 verbunden. Außerdem ist ein Wechselstrom-Nulldurchgangssensor 254 mit dem Controller 200 verbunden. Die Sensoren 252 und 254 ermöglichen dem Controller 200, den Strom zu überwachen, bevor und nachdem die Vorrichtung 10 angeschaltet wird. Während einer "AUS"-Zeitspanne erkennt der Controller 200, ob sich die Heizeinrichtungen tatsächlich abschalten. Der Nulldurchgangssensor 254 prüft den Betrieb des Stromsensors 252 und setzt das System zurück, wenn kein Signal vorhanden ist. Ein Ventilator-Tachometer 256 ist mit dem Controller 200 verbunden. Das Ventilator-Tachometer 256 liefert ein Eingangssignal, das die Ventilatorgeschwindigkeit anzeigt, an den Controller 200. Der Controller 200 vergleicht die tatsächliche Ventilatorgeschwindigkeit von dem Ventilator-Tachometer 256 mit der gewünschten Ventilatorgeschwindigkeit und stellt ein Ventilator-Befehlsignal an den Ventilator 78 entsprechend ein.
Eine Benutzerschnittstelle 160 ermöglicht dem Betreuer, Information in den Controller 200 einzugeben. Die Benutzerschnittstelle 160 können getrennte Eingabevorrichtungen, wie etwa die Vorrichtungen 210, 214 und 218 sein. Die Benutzerschnittstelle 160 ermöglicht dem Betreuer, in den Controller 200 Informationen bezüglich des Betriebsmodus, des Lufttemperatur-Sollwerts, des Babytemperatur-Sollwerts, einer Echtzeituhr, und eines Warneinrichtungs-Geräuschdämpfers einzugeben. Zur Veranschaulichung wird ein drehbares Steuerrad 257 verwendet, um durch verschiedene Menüsteuerungsoptionen zu blättern. Es versteht sich, daß jede Art von Steuerungseingabevorrichtung verwendet werden kann. Der Controller 200 gibt Informationen, die einen Warncode, die Lufttemperatur und die Babytemperatur betreffen, an die Benutzerschnittstelle 160 aus. Die Benutzerschnittstelle 160 umfaßt ein Display 255, so daß dem Betreuer Steuerungsinformationen angezeigt werden können.
Die Kommunikation zwischen dem Controller 200 und der Benutzerschnittstelle 160 ist durch eine serielle Schnittstelle, die ein Master-Slave-Protokoll verwendet, implementiert. Der Controller 200 ist der Master, und die Benutzerschnittstelle ist der Slave. Der Controller 200 steuert eine Kommunikationsverbindung, indem er die Nachrichtenübertragung auslöst. Der Controller 200 erzeugt eine Startbedingung, die Benutzerschnittstellenadresse, das Lese-Schreibbit, das anzeigt, ob die Nachricht eine Sendung an die Benutzerschnittstelle 160 (Schreiben) oder eine Anforderung nach einer Nachricht von der Benutzerschnittstelle 160 (Lesen) ist. Der Controller 200 erzeugt auch eine Stopbedingung, die das Ende einer Nachricht anzeigt. Die Benutzerschnittstelle 160 antwortet nur, wenn von dem Master-Controller 200 eine Übertragung ausgelöst wurde. Es versteht sich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung andere Kommunikationsprotokolle verwendet werden können.
Der Controller 200 der vorliegenden Erfindung hat drei Betriebsmodi zum Steuern der Wärmung des Babys 14. Diese Betriebsmodi sind ein Baby-Modus, ein Luft-Modus und ein Verfahrens-Modus. In dem Luft-Modus ist die Kammerluft unter Servoregelung. Der Regelpunkt ist der Luft-Sollwert. Die Infrarot-Energiequelle ist während dem Luft-Modus abgeschaltet. In dem Baby-Modus kombiniert der Controller 200 Konvektionswärme und Infrarotenergie, um um den Babytemperatur-Sollwert herum servo zu regeln. In dem Verfahrens-Modus wird Infrarotenergie mit einem Pegel zugeführt, der von dem Betreuer festgelegt wird. Die Kammerluft wird unter Verwendung der Konvektionsheizeinrichtung auf einen vorgegebenen Pegel erwärmt.
In dieser Beschreibung ist der Begriff "Luft-Sollwert" eine Regelungspunkt-Temperatur für den Luft-Modus. Der "Baby-Sollwert" ist" eine Regelungspunkt-Temperatur für den Baby-Modus. Die "gemessene Lufttemperatur" ist eine geeichte Temperaturmessung der Umgebungstemperatur von dem Sensor 206 in der Nachbarschaft der Ruhefläche 38. Die "gemessene Babytemperatur" ist eine geeichte Temperaturmessung der Sonde 202 auf dem Baby. Die "Deckenarmstellung" ist eine Anzeige der relativen Position des Deckenarms, der die Strahlungsheizeinrichtung 56 hält, von der Positionsanzeigeeinrichtung 234. Der "Konvektionsbefehl" ist ein Wert, der den Prozentsatz an Konvektionswärmeleistung darstellt. Der "IR-Befehl" ist ein Wert, der die gewünschte Leistungsdichte auf der Matratzenoberfläche darstellt. Die "Stabilität" oder "stabil" gilt, wenn Temperaturschwankungen von weniger als 0,3°C beobachtet werden und diese Schwankungen vorwiegend um den Sollwert konzentriert sind.
Wenn der Strom für die Vorrichtung 10 angeschaltet wird, sind zwei mögliche Zustände definiert, die durch den Zeitbetrag, den die Vorrichtung 10 ausgeschaltet war, unterschieden werden. Ein Warmstart wird ausgelöst, wenn die Vorrichtung für weniger als 10 Minuten aus war. Der Betriebsmodus, die Sollwerte und andere vor der Stromabschaltung gültige Bedingungen werden wiederhergestellt. Der Controller 200 nimmt dann die Steuerungsfunktionen in dem Zustand wieder auf, in dem er direkt von der Stromabschaltung war. Die Vorrichtung umfaßt auch einen Vorwärmmodus (Kaltstart). Der Vorwärmmodus wird von dem Controller 200 automatisch ausgelöst, wenn die Stromeinschaltung mehr als 10 Minuten nach der letzten Verwendung der Vorrichtung stattfindet. Dieser Vorwärmmodus ist dafür gedacht, die Betreuer dabei zu unterstützen, die Vorrichtung für die Verwendung vorzubereiten. Die Funktionalität des Vorwärmmodus ist die des Luft-Modus, wobei der Luft-Sollwert auf einem Voreinstellungswert (z. B. 35°C) ist. Ein Luft-Modus-Piktogramm wird auf dem Display erleuchtet, die Baby-Modus- und Verfahrens-Modus-Piktogramme gehen aus. Die Nachricht "Vorwärmen" wird auf dem LCD-Displayschirm angezeigt. Untertemperaturwarneinrichtungen sind im Vorwärmmodus inaktiv. Warneinrichtungen, die Systemfehler betreffen (z. B. Systemausfall, Heizeinrichtungsausfall, etc.) sind aktiv. Wenn die Temperatur die Vorwärmtemperatur erreicht hat und für 2 Minuten stabil war, erscheint die Nachricht "Einsatzbereit – Wählen Sie Betriebsmodus aus" auf dem LCD-Schirm. Diese Nachricht bleibt auf dem LCD-Schirm, bis der Modus abgestellt wird. Der Vorwärmmodus wird durch eine bedachte Aktion des Betreuers abgestellt. Dies kann zu jeder Zeit während des Vorwärmmodus erfolgen. Das Drücken der Modus-, Inkrement- oder Dekrementtasten löst einen Ausstieg aus dem Vorwärmmodus aus.
Im Luft-Modus wird die Lufttemperatur in dem Säuglingsaufnahmeraum lediglich unter Verwendung der Konvektionsheizeinrichtung 76 und des Ventilators 78 gesteuert. Der Controller 200 stellt die Konvektionsheizeinrichtung 76 so ein, daß die gewünschte Lufttemperatur aufrecht erhalten wird. Im Luft-Modus ist die Strahlungsheizeinrichtung 56 aus. Die Babysonde 202 wird für den Betrieb im Luft-Modus nicht benötigt. Wenn die Sonde 202 jedoch mit der Vorrichtung verbunden ist, dann wird die gemessene Babytemperatur angezeigt. Der Babytemperatur-Sollwert wird im Luft-Modus nicht verwendet. Ein Luft-Piktogramm ist erleuchtet, und die Baby-Modus- und Verfahrens-Modus-Piktogramme sind aus. Warneinrichtungen, die Systemfehler (z. B. Systemausfall, Heizeinrichtungsausfall, etc.) betreffen, sind aktiv.
Ein "Übertemperaturzustand" besteht, wenn die von dem Sensor 206 gemessene Lufttemperatur den Luftsollwert um mehr als 1°C übersteigt. Übertemperatur-Warneinrichtungen sind immer aktiv. Ein "Untertemperaturzustand" besteht, wenn die von dem Sensor 206 gemessene Lufttemperatur um mehr als 1°C unter dem Luftsollwert liegt. Untertemperatur-Warneinrichtungen sind nach einer Untertemperatur-Sperrzeit aktiv. Wenn der Luftsollwert erhöht wird, wird die Untertemperaturwarnmeldung unterdrückt, bis die Lufttemperatur gestiegen ist und sich um den neuen Sollwert stabilisiert hat. Nachdem die Lufttemperatur für zwei Minuten auf dem neuen Sollwert stabil war, wird die Untertemperatur-Warneinrichtung wieder aktiviert.
Von dem Controller 200 wird wie folgt fortlaufend ein Sollwertfehler (E_sp) aus der Differenz des Luftsollwerts (SP_Luft) und dem Meßwert für die Lufttemperatur berechnet: Esp = SPLuft – Luftwobei:
SP_Luft = der Lufttemperatur-Sollwert
MV_Luft = der von dem Sensor 206 gemessene Wert der Lufttemperatur
Der Controller 200 arbeitet derart, daß E_sp gegen null geregelt wird. Dies wird mit einer "Drei-Term-"Regelung erreicht, die proportionale (P), integrale (I) und Ableitungs-(D-)Antworten liefert, welche aus den gegenwärtigen und letzten Werten von E_sp berechnet werden. Die einzelnen Antworten werden addiert und bilden die Eingabe für einen Stromversorgungs-Ausgabeblock (Der Begriff Block wird hier verwendet, um eine Funktion oder Funktionsgruppe darzustellen.). Der Stromversorgungsblock empfängt die PID-Summe und erzeugt einen Ausgangsbefehl, der die erforderliche Menge an Leistung für die Heizeinrichtung darstellt, um E_sp gegen null zu regeln.
Ein Blockschaltbild der Luft-Modus-Steuerung ist in 3 dargestellt. Der E_sp-Block 260 berechnet E_sp wie weiter oben diskutiert. Der P-Block 262 in 3 erzeugt den proportionalen Term, der mit dem Betrag von E_sp zunimmt, das gleiche algebraische Vorzeichen wie E_sp hat und nul ist, wenn E_sp nul ist. Die Berechnung des P-Terms ist wie folgt: P = Kp·Esp wobei:
K_p = eine proportionale Verstärkungskonstante
Der I-Block 264 in 3 erzeugt den Integralterm, der aus einer Berechnung der Fläche der Kurve von E_sp gegen die Zeit berechnet wird. Bei konstantem Fehler steigt I. Wenn der Fehler nul ist, bleibt I unverändert. Ein geeignetes numerisches Verfahren (zum Beispiel die Trapezregel) kann verwendet werden, um den Integralterm zu berechnen. Der I-Term wird wie folgt berechnet: I = Ki·∫Espdtwobei:
t = die Zeit
K_i = ein Integralverstärkungsterm
Der D-Block 266 von 3 erzeugt den Ableitungsterm, der aus der Berechnung der Änderungsgeschwindigkeit von E_sp erzeugt wird. Bei konstantem Fehler ist D nul. Der D-Term wird wie folgt berechnet:
wobei:
K_d = ein Ableitungsverstärkungsterm
P, I und D werden addiert und dem Stromversorgungsblock 268 übergeben. Der Stromversorgungsblock übersetzt diese Summe in einen Heizeinrichtungsbefehl, um die Konvektionsheizeinrichtung 76 zu steuern. Vor der Addition werden die P-, I- und D-Terme begrenzt, um sicherzustellen, daß die Antwort der Heizeinrichtung auf vernünftige Werte eingeschränkt wird.
Beschränkung für P: –P_max – < P < P_max
Beschränkung für I: –Imax – < I < I_max
Beschränkung für D: –Dmax – < D < D_max
wobei:
P_max die untere/obere Grenze für P ist.
I_max die untere/obere Grenze für I ist.
D_max die untere/obere Grenze für D ist.
Die Gleichung für den Heizeinrichtungs-Leistungsbefehl ist wie folgt: Hcmd = (P + I + D)·Khz wobei:
P, I und D = die Grenzwerte der obigen Gleichungen
K_hz = eine Heizeinrichtungs-Verstärkungskonstante
Eine Funktion, der Stromtreiber für die Heizeinrichtung, liefert Strom an die Heizeinrichtung 76. Die Eingabe in diese Funktion ist H_cmd, das durch die PID-Tätigkeit regelmäßig aktualisiert wird. Ein Blockschaltbild der Heizeinrichtungsschaltung ist in 4 dargestellt. Die Heizeinrichtungslast 76 wird von einer Wechselstromleitung 270 gesteuert und wird mit einem Zeitaufteilungsalgorithmus moduliert. Zu jeder gegebenen Zeit ist die Heizeinrichtung 76 entweder an oder aus. Veränderliche Leistungspegel werden erreicht, indem die Ein-/Aus-Charakteristik der Heizeinrichtung 76 moduliert wird. Das zeitliche Minimum ist eine Hälfte einer Wechselstromleitungsperiode (z. B. 8,3/10,0 ms mit 60/50 Hz-Netz). Die Integrationszeitspanne ist 100 derartiger halber Leitungsperioden. Die Integrationszeitspanne wird so gewählt, daß die Zeitkonstante der Heizeinrichtung viel größer als die Integrationszeitspanne ist. 40% Leistung wird zum Beispiel erreicht, indem die Heizeinrichtung für 40 halbe Perioden ganz angeschaltet wird und für 60 halbe Perioden ausgeschaltet wird. Am Ende einer Integrationszeitspanne wird ein neues H_cmd empfangen, und es wird eine neue Ein-/Aus-Charakteristik für den neuen Wert von H_cmd erzeugt. H_cmd-Signale werden in dem PID-Funktionsblock 262, 264, 266 erzeugt und dem Stromtreiber 272 der Heizeinrichtung zur Verfügung gestellt. Diese zwei Funktionen arbeiten asynchron. H_cmd wird über eine Mailbox übertragen. Eine Wechsel stromleitungs-Schnittstelle 273 ist zwischen den Stromtreiber 272 der Heizeinrichtung und die Heizeinrichtung 76 geschaltet.
Eine Beispielausgabe ist:

1. Heizeinrichtung am Beginn einer Integrationsperiode einschalten.
2. Für den benötigten Leistungspegel eingeschaltet lassen.
3. Die Heizeinrichtung ausschalten und warten, bis die Integrationszeitspanne fertig ist.

Eine Leistungsbegrenzung kann erwünscht sein, um zu verhindern, daß die maximale Leistungsaufnahme überschritten wird. Dafür ist auf den Wechselstromleitungen ein Stromsensor 274 verfügbar.
5 stellt die Schritte dar, die von dem Controller 200 während des Betriebs im Luft-Modus ausgeführt werden. Der Luft-Modus wird ausgelöst wie als Block 276 dargestellt. Der Controller 200 bestimmt bei Block 278, ob der Voreinstellungstemperatur-Sollwert verwendet werden soll. Wenn die Voreinstellung verwendet werden soll, wird der Lufttemperatur-Sollwert, wie bei Block 280 dargestellt, auf 35°C festgelegt. Wenn bei Block 278 der Voreinstellungs-Sollwert nicht verwendet werden soll, stellt der Controller 200 den vorherigen Sollwert wieder her, welcher von der Eingabevorrichtung 210 für den Lufttemperatur-Sollwert festgelegt wurde. Dieser Schritt ist bei Block 282 dargestellt. Wenn der vorherige Sollwert bei Block 282 einmal wiederhergestellt wurde, rückt der Controller vor zu Block 284 und fragt die Sensoren 202 und 206 ab. Der Controller 200 bestimmt bei Block 286, ob die Hautsonde 202 angeschlossen ist. Wenn ja, zeigt der Controller 200 die Babytemperatur, wie bei Block 288 dargestellt, auf dem Display an. Wenn der Babytemperatursensor 202 nicht angeschlossen ist, blendet der Controller 200 das Babytemperatur-Display, wie bei Block 290 dargestellt, aus.
Der Controller 200 bestimmt als nächstes, wie bei Block 292 dargestellt, ob ein Warnzustand vorliegt. Falls ja, legt der Controller 200 bei Block 294 den Warncode fest und läßt, wie bei Block 296 dargestellt, die richtige Warneinrichtung 240 oder 242 ertönen. Wenn bei Block 292 kein Warnzustand vorliegt, verwendet der Controller 200, wie bei Block 298 dargestellt, die weiter oben diskutierte PID-Regelung, um die Lufttemperatur der Vorrichtung zu steuern. Der Controller 200 bestimmt dann bei Block 300, ob auf der Modusauswahleingabe 214 eine Modusänderung vorgenommen wurde. Wenn eine Modusänderung stattgefunden hat, geht der Controller 200 entweder zu dem Baby-Modus, wie bei Block 302 dargestellt, oder zu dem Verfahrens-Modus, wie bei Block 304 dargestellt.
Wenn bei Block 300 keine Modusänderung stattgefunden hat, bestimmt der Controller 200 bei Block 306, ob sich der Lufttemperatur-Sollwert geändert hat. Falls nicht, rückt der Controller 200 zurück zu Block 284. Wenn sich der Lufttemperatur-Sollwert bei Block 306 geändert hat, aktualisiert der Controller 200 den Temperatursollwert und löst, wie weiter oben diskutiert und bei Block 308 dargestellt, die Verzögerung für die Untertemperaturwarnung aus. Der Controller 200 rückt dann zurück zu Block 284.
Im Baby-Modus macht der Controller 200 vollen Gebrauch von beiden Heizeinrichtungssystemen, wobei nach Bedarf Konvektionswärme von der Heizeinrichtung 76 angewendet wird und auch Strahlungswärme von der Heizeinrichtung 56 angewendet wird, um die Hauttemperatur des Babys 14 auf dem Babytemperatur-Sollwert zu halten. Der Baby-Modus erfordert, daß die Hautsonde 202 an das Baby 14 angeschlossen ist. Im Baby-Modus wird die Lufttemperatur angezeigt, aber der Lufttemperatur-Sollwert wird nicht verwendet. Ein Baby-Piktogramm ist auf dem Display erleuchtet, und die Luft- und Verfahrens-Modus-Piktogramme sind aus. Ein Übertemperaturzustand besteht, wenn die Babytemperatur den Babytemperatur-Sollwert um mehr als 0,5°C übersteigt. Übertemperatur-Warneinrichtungen sind immer aktiv. Eine Untertemperaturwarnung ist vorhanden, wenn die Lufttemperatur um mehr als 0,5°C weniger als der Babytemperatur-Sollwert ist. Untertem peratur-Warneinrichtungen sind nach der Untertemperatur-Sperrzeit aktiv. Für eine Definition der Untertemperatur-Sperrzeit siehe die Diskussion in dem vorhergehenden Abschnitt (Luft-Modus).
Der Sollwertfehler (E_sp) für den Baby-Modus wird wie folgt fortlaufend aus der Differenz des Baby-Sollwerts (SP_Baby) und dem Meßwert der Babytemperatur berechnet: Esp = SPBaby – MVBaby wobei:
SP_Baby = der Babytemperatur-Sollwert
MV_Baby = der Meßwert für das Baby
Die Konvektionsheizeinrichtung wird, wie in 6 dargestellt, von dem PID-Regelungsblock gesteuert. Beim Betrieb im Baby-Modus wird eine zusätzliche Schleife, die die IR-Heizeinrichtung steuert, hinzugefügt. Die IR-Heizung ist im wesentlichen nur eine "I"-Regelung. Die IR-Heizungsschleife leitet Eingaben aus den Ableitungs- und Heizbefehl-(H_cmd-)Termen der Konvektions-PID-Schleife ab.
In 6 ist K1 eine proportionale Konvektionsverstärkungskonstante. K2 ist eine Konvektions-Ableitungsverstärkungskonstante. K3 ist eine Konvektions-Integralverstärkungskonstante. K4 ist eine proportionale IR-Verstärkungskonstante. K5 ist eine IR-Ableitungsverstärkungskonstante. Das Steuerungsblockdiagramm wird verwendet, um sowohl den Konvektionsheizbefehl zur Steuerung der Heizeinrichtung 76 als auch den IR-Heizbefehl zur Steuerung der Strahlungsheizeinrichtung 56 zu erzeugen. Beide Heizbefehle werden von einem pulsweitenmodulierten Strommodul erzeugt. Die Ausgabe des Schwellwert-Vegleichers ist E_sp, wenn H_cmd größer als H_oG ist. Die Ausgabe des Schwellwert-Vergleichers ist nul, wenn H_cmd zwischen H_oG und H_uG ist. Die Ausgabe des Schwellwert-Vergleichers ist –E_sp, wenn H_cmd kleiner als H_uG ist.
Der Ableitungsterm der Konvektionsschleife spricht auf die momentane Änderungsgeschwindigkeit von E_sp an. Dies sorgt für eine schnelle IR-Heizung, wenn der Baby-Meßwert (MV_Baby) fällt. Der H_cmd-Term der Konvektionsschleife stellt die an die Konvektionsheizeinrichtung angelegte Leistung dar. Wenn die Konvektionsleistung einen oberen Grenzwert (H_oG) übersteigt, beginnt die IR-Energie anzusteigen. Dies wird fortgesetzt, während die Konvektionsleistung über H_oG ist. Wenn die Konvektionsleistung unter einen unteren Schwellwert (H_uG) fällt, beginnt die IR-Energie zu sinken. Dies ist in 7 dargestellt.
wobei:
K_ird = IR-Verstärkungskonstante für den Ableitungsterm
K_irp = IR-Verstärkungskonstante für den proportionalen Term
UR = Aktualisierungsrate für I_ed
SGN = +1, wenn H_cmd > H_oG,
SGE = –1, wenn H_cmd < H_uG,
und andernfalls: SGN = 0.
Die Energiedichte ändert sich umgekehrt mit dem Abstand der IR-Heizeinrichtung 56 von der Ruhefläche 38. Für einen gegebenen Leistungspegel werden große Änderungen der Energiedichte (an der Ruhefläche 38) beobachtet, wenn die Strahlungsheizeinrichtung auf und ab bewegt wird. Um dies zu bewältigen, wird der Leistungspegel als eine Funktion der Haltearmhöhe eingestellt. Eine Positionsanzeigeeinrichtung 234, wie etwa ein Potentiometer, ist mit dem Armaufzugmechanismus verbunden und liefert ein Positionsausgabesignal an den Controller 200. Die Potentiometerspannung wird von dem Controller 200 regelmäßig überwacht und in der Steuerfunktion für die Heizeinrichtung verwendet. Die Potentiometerspannung reicht von V_posu bis V_poso und ändert sich direkt mit der Position. Die relative Position ist gegeben durch
wobei:
V_pos = der A/D-Wert des Positionssensors 234
V_posu = untere Grenze für den Positions-A/D-Wert
V_poso = obere Grenze für den Positions-A/D-Wert
Haltearm_rel = relative Position des Haltearms
Die absolute Position der IR-Quellen relativ zu der Matratzenfläche ist: Haltearmabs = Haltearmrel + Haltearmmin wobei:
Haltearm_rel = relative Position des Haltearms
Haltearm_min = Position des Haltearms, wenn er "ganz unten" ist.
Um eine relativ konstante Energiedichte auf der Matratzenfläche 38 zu erreichen, wird die folgende Gleichung verwendet:
wobei:
IR_ed = Energiedichte auf der Matratzenfläche
K_ir = eine Konstante
Haltearm_abs = absolute Position der IR-Quellen relativ zu der Matratzenfläche, wie durch die obige Gleichung gegeben;
n = Konstante
IR_cmd = Tastgrad der Infrarotheizeinrichtung 56
Diese konstante Energiedichtegleichung kann umgeformt werden, um den IR-Quellen-Tastgrad als eine Funktion der Energiedichte zu ergeben. IRcmd – IRed·Kir·Haltearmnabs
Änderungsparameter für den Steuerungsalgorithmus sind notwendig, um besonderen Bedingungen Rechnung zu tragen. Der Leistungsbefehl an die Heizeinrichtung muß auf der Basis des Status verschiedener Warneinrichtungen und System ausfälle veränderbar sein. Wenn zum Beispiel ein Systemausfall passieren sollte, sollte die Heizeinrichtung auf nul Leistung befehligt werden. Es kann eine Leistungsbegrenzung erforderlich sein, um das Überschreiten der maximalen Leistungsaufnahme zu verhindern. Stromsensoren auf den Wechselstromleitungen sind dafür verfügbar.
Der Betrieb des Controllers 200 im Baby-Modus ist in 8 dargestellt. Der Baby-Modus beginnt bei Block 310. Der Controller 200 bestimmt, wie bei Block 312 dargestellt, ob der Voreinstellungs-Babytemperatur-Sollwert verwendet werden soll. Wenn der Voreinstellungs-Babytemeratur-Sollwert verwendet werden soll, legt der Controller 200 den Babytemperatur-Sollwert, wie bei Block 314 dargestellt, auf 36,5°C fest. Wenn der Voreinstellungs-Sollwert nicht verwendet wird, stellt der Controller 200, wie bei Block 316 dargestellt, den vorherigen Babytemperatur-Sollwert wieder her, welcher auf der Eingabevorrichtung 218 für den Babytemperatur-Sollwert eingegeben wurde. Der Controller 200 rückt dann zu Block 318 vor und fragt die Ausgangssignale von den Sensoren 202 und 206 ab. Der Controller 200 bestimmt bei Block 320, ob der Hautsondensensor 202 arbeitet oder befestigt ist. Wenn nicht, blendet der Controller 200 die Babytemperatur-Ausgabe auf dem Display, wie bei Block 322 dargestellt, aus. Der Controller stellt dann bei Block 324 einen annehmbaren Zustand ein und legt einen Warncode fest. Wie in Block 326 dargestellt, wird eine geeignete Warneinrichtung 240 oder 242 aktiviert, um anzuzeigen, daß der Babysensor 202 nicht angebracht ist oder nicht funktioniert. Wenn der Babytemperatursensor 202 richtig funktioniert, zeigt der Controller 200 bei Block 328 die Babytemperatur an.
Der Controller 200 bestimmt bei Block 330, ob ein Warnzustand aufgetreten ist. Wenn ja, rückt der Controller 200 zu den Blöcken 324 und 326 vor. Wenn kein Warnzustand aufgetreten ist, steuert der Controller 200 die Konvektionsheizeinrichtung 76 und die Strahlungsheizeinrichtung 56, wie bei Block 332 dargestellt, unter Verwendung der weiter oben diskutierten PID-Regelung.
Der Controller 200 bestimmt dann bei Block 334, ob eine Modusänderung stattgefunden hat. Wenn ja, geht der Controller 200 zu dem Luft-Modus, wie bei Block 336 dargestellt, oder zu dem Verfahrens-Modus, wie bei Block 338 dargestellt.
Wenn der Modus bei Block 334 nicht geändert wird, bestimmt der Controller 200, bei Block 340, ob der Babytemperatur-Sollwert geändert wurde. Falls nicht, rückt der Controller 200 zu Block 318 vor. Wenn der Babytemperatur-Sollwert sich bei Block 340 geändert hat, aktualisiert der Controller 200 den Babytemperatur-Sollwert und verzögert, wie bei Block 342 dargestellt, die Temperaturwarneinrichtung. Der Controller 200 rückt dann zu Block 318 vor.
Der Verfahrens-Modus ist ähnlich dem manuellen Modus von Strahlungswärmeinrichtungen. Betreuer können die IR-Energie wie bei dem Verfahren erforderlich einstellen. Die Hautsonde 202 braucht in diesem Modus nicht angeschlossen sein. Wenn sie angeschlossen ist, wird die Hauttemperatur angezeigt. Wenn nicht, wird die Hauttemperatur auf dem Display ausgeblendet.
Die Lufttemperatur wird angezeigt, aber der Lufttemperatur-Sollwert wird gelöscht. Das Verfahrens-Piktogramm ist erleuchtet, und die Luft- und Baby-Piktogramme sind gelöscht. Die IR-Energiedichte wird von dem Betreuer eingestellt. Der IR-Quellen-Tastgrad wird, wie weiter oben beschrieben, als eine Funktion des Haltearmabstands moduliert. Die Konvektionsenergie wird mit einem spezifizierten Pegel zugeführt.
Der Betrieb des Controllers 200 in dem Verfahrens-Modus ist in 9 dargestellt. Der Verfahrens-Modus beginnt bei Block 344. Der Controller 200 legt den IR-Pegel, wie bei Block 346 dargestellt, bei 10 mW/cm² fest. Der Controller 200 fragt die Sensoren 202 und 206, wie bei Block 348 dargestellt, ab. Der Controller 200 bestimmt bei Block 350, ob die Babyhautsonde angeschlossen ist. Falls nicht, blendet der Controller 200, wie bei Block 352 dargestellt, die Babytemperaturausgabe auf dem Display aus. Der Control ler 200 rückt dann zu Block 358 vor. Wenn die Hautsonde bei Block 350 angeschlossen ist, bestimmt der Controller bei Block 354, ob die Ausgabe von der Hautsonde ein gültiger Ablesewert ist. Falls nicht, rückt der Controller 200 zu Block 352 vor. Wenn der Ablesewert des Sensors 202 gültig ist, zeigt der Controller 200 bei Block 356 die Babytemperatur an.
Der Controller 200 bestimmt bei Block 358, ob ein Warnzustand vorliegt. Wenn ja, stellt der Controller bei Block 360 einen annehmbaren Zustand ein und legt den Warncode fest. Der Controller 200 läßt dann, wie bei Block 362 dargestellt, die richtige Warneinrichtung 240 oder 242 ertönen. Wenn bei Block 358 kein Warnzustand vorliegt, liefert der Controller 200, wie bei Block 364 dargestellt, eine feste Konvektionsheizleistung. Der Controller 200 bestimmt dann, wie bei Block 366 dargestellt, ob durch die Modusauswahleinrichtung 214 eine Modusänderung stattgefunden hat. Wenn eine Modusänderung stattgefunden hat, rückt der Controller 200 zum Baby-Modus vor, wie bei Block 368 dargestellt, oder zum Luft-Modus, wie bei Block 370 dargestellt.
Wenn sich der Modus bei Block 366 nicht geändert hat, bestimmt der Controller 200 bei Block 372, ob der Sollwert für den IR-Pegel sich geändert hat. Falls nicht, rückt der Controller 200 zum Block 348 vor. Wenn sich der Sollwert für den IR-Pegel bei Block 372 geändert hat, aktualisiert der Controller 200, wie bei Block 374 dargestellt, diesen Sollwert und rückt dann zum Block 348 vor.
Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in 10 dargestellt. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Geräuschüberwachung in dem Bereich in der Nähe der Vorrichtung 10. Die Geräuschüberwachungsvorrichtung stellt unter Verwendung des Display 255 oder des Warnlichts 242 eine visuelle Anzeige zur Verfügung, wenn ein vorbestimmter Geräuschpegel überschritten wurde. Ein Mikrophon 380 ist in nächster Nähe zu der Vorrichtung 10 angeordnet. Das Mikrophon 380 kann auf der Vorrichtung 10 selbst nahe der Ruhefläche 38 angeordnet werden. Außerdem kann das Mi krophon 380 zusammen mit dem Temperatursensor 202 auf dem Baby 14 angeordnet werden. Das Mikrophon liefert ein Ausgangssignal an den Controller 200, um den Geräuschpegel anzuzeigen. Ein Betreuer kann unter Verwendung eines Steuerungselements auf der Benutzerschnittstelle 160 einen vorbestimmten Schwellpegel einstellen. Wenn der vorbestimmte Schwellpegel für das Geräusch überschritten ist, erzeugt der Controller 200 ein Ausgangssignal, um die Geräuschanzeigeeinrichtung 382 auszulösen.
Der Controller 200 ist auch mit einem Lichtdetektor 384 verbunden. Wiederum kann der Lichtdetektor 384 irgendwo in der Nähe der Vorrichtung 10 angeordnet sein. Bevorzugt ist der Lichtdetektor 384 nahe der Ruhefläche 38 angeordnet. Der Lichtdetektor 384 kann mit dem Baby 14 benachbart zum Temperatursensor 202 verbunden sein. Der Betreuer kann unter Verwendung der Benutzerschnittstellenvorrichtung 160 einen vorbestimmten Schwellpegel für das Licht bereitstellen. Der Controller 200 gibt ein Ausgangssignal an die Lichtanzeigeeinrichtung 386 aus, das anzeigt, daß der vorgewählte Lichtpegel überschritten wurde. Ein Display 255 auf der Benutzerschnittstelle 160 kann als die Lichtanzeigeeinrichtung verwendet werden.
Der Controller 200 kann, falls gewünscht, die Signale von dem Mikrophon 380 und dem Lichtdetektor 384 speichern. Diese gespeicherten Signale können verarbeitet und dem Betreuer angezeigt werden. Die Geräuschanzeigeeinrichtung 384 und die Lichtanzeigeeinrichtung 386 können mit der Vorrichtung 10 verbunden werden oder an einem entfernten Ort angeordnet werden.
Der Controller 200 ist auch mit einem Ausgang von Lastzellen 182 verbunden. Der Controller 200 verarbeitet die Signale von den Lastzellen 182, um eine Anzeige für das Gewicht des Patienten zur Verfügung zu stellen. Die Ausgabe kann auf dem Display 25 der Benutzerschnittstelle 160 angezeigt werden. Ein Betreuer kann eine Eingabe für eine Gewichtsanfrage oder eine Leergewichtsanfrage an die Skala liefern, wobei er Steuerelemente auf der Benutzerschnitt stelle 160 verwendet. Der Controller 200 mißt dann das Gewicht und gibt das Gewichtsanzeigesignal an die Benutzerschnittstelle 160 aus. Falls gewünscht, kann das Gewichtssignal an den entfernten Ort übertragen werden. Die Skala funktioniert sogar, wenn die Ruhefläche 38 in einer gewinkelten Ausrichtung ausgerichtet ist.
Die Vorrichtung 10 umfaßt auch einen Feuchtigkeitssensor 388 zum Detektieren der relativen Feuchtigkeit. Typischerweise umfaßt ein Befeuchter 134 für die Patientenwärmevorrichtung 10 eine Verdunsterschale, die von einer Heizeinrichtung erwärmt wird, um Wasserdampf an einen Luftstrom zuzuführen. In der vorliegenden Erfindung kann ein Betreuer die gewünschte relative Feuchtigkeit in der Luft, die sich durch die Vorrichtung 10 bewegt, steuern. Der Controller 200 detektiert den Feuchtigkeitspegel von dem Sensor 388 und vergleicht ihn mit dem vorgegebenen Feuchtigkeitspegel, der von dem Betreuer oder von dem Controller automatisch auf einen Voreinstellungspegel eingestellt wurde. Der Controller 200 sendet, wie bei Block 390 dargestellt, ein Ausgangssignal an eine Befeuchter-Heizeinrichtung oder eine andere Befeuchtersteuerung. Wenn es zum Beispiel erwünscht ist, die Feuchtigkeit zu erhöhen, wird die Befeuchter-Heizeinrichtungstemperatur erhöht, um den Wasserdampfpegel in der Luft zu erhöhen. Der Controller 200 gibt Ausgangssignale an die Benutzerschnittstelle 160 aus, die anzeigen, daß der Befeuchter vorhanden ist, die den Prozentsatz relativer Luftfeuchtigkeit anzeigen, oder anzeigen, daß die Befeuchter-Verdampfungsschale kein Wasser hat. Ein Benutzer kann die Benutzerschnittstelle 160 verwenden, um den Befeuchter einzuschalten und den vorgewählten Feuchtigkeitspegel einzustellen.
Obwohl in der dargestellten Ausführungsform ein PID-Regler offenbart ist, versteht sich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein Controller, der eine andere Art von Steuersystem oder Verfahren verwendet, verwendet werden kann, um die Konvektionsheizeinrichtung 76, die Strahlungsheizeinrichtung 56 und den Befeuchter 134 zu steuern. Zum Beispiel kann für den Controller 200, falls gewünscht, eine Proportionalregelung, eine adaptive Regelung, eine Fuzzy-Regelung oder eine neuronale Netzwerkregelung verwendet werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, gibt es innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie in den folgenden Patentansprüchen beschrieben und definiert, zusätzliche Variationen und Veränderungen.

Claims

Patientenwärmevorrichtung mit: einer Haltefläche (38) zum Halten eines Patienten; einer Konvektionsheizeinrichtung (76); einer Strahlungsheizeinrichtung (56); einem Controller oder Steuereinrichtung (200) mit einem mit der Konvektionsheizeinrichtung verbundenen ersten Ausgang und einem mit der Strahlungsheizeinrichtung verbundenen zweiten Ausgang zum Ändern von Ausgangsleistungspegeln der Konvektionsheizeinrichtung bzw. der Strahlungsheizeinrichtung; wobei der Controller veranlaßt, daß die kombinierte Konvektionswärme und Strahlungsenergie derart eingestellt werden, daß der auf der Haltefläche angeordnete Patient im wesentlichen bei einer vorgewählten Temperatur gehalten wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner aufweist: eine Überdachung, die zwischen einer von der Haltefläche (38) beabstandeten oberen Position und einer in unmittelbarer Nähe der Haltefläche angeordneten unteren Position bezüglich der Haltefläche (38) beweglich ist; wobei die Strahlungsheizeinrichtung (56) auf der Überdachung montiert ist; und eine Positionsanzeigeeinrichtung (234) zum Erzeugen eines mit einem Abstand zwischen der Strahlungsheizeinrichtung (56) und der Haltefläche (38) in Beziehung stehenden Ausgangssignals, wobei die Positionsanzeigeeinrichtung (234) mit dem Controller (200) verbunden ist, um dem Controller zu ermöglichen, den Ausgangsleistungspegel der Strahlungsheizeinrichtung basierend auf dem Abstand einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Temperatursensor (202, 206) mit einem mit dem Controller (200) verbundenen Ausgang zum Zuführen eines Rückkopplungssignals zum Controller.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einer mit dem Controller (200) verbundenen Warneinrichtung (240, 242), wobei der Controller ein Warnsignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Temperatursensors (202, 206) sich um einen vorgegebenen Pegel ändert.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, ferner mit einer mit dem Controller (200) verbundenen Warneinrichtung (240, 242), wobei der Controller ein Warnsignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Temperatursensors (202, 206) einen vorgegebenen Pegel über- oder unterschreitet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit einem Befeuchter (134) zum Befeuchten von Luft in der Nähe der Haltefläche.
Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit einem Feuchtigkeitssensor (388) mit einem mit dem Controller (200) verbundenen Ausgang, wobei der Controller einen mit dem Befeuchter (134) verbundenen Ausgang zum Einstellen des Befeuchters basierend auf dem Ausgangssignal des Feuchtigkeitssensors (388) und zum Aufrechterhalten der Feuchtigkeit im wesentlichen auf einem vorgewählten Pegel aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit einem Luftvorhanggenerator zum Bereitstellen mindestens eines Luftvorhangs über der Haltefläche zum Erzeugen eines kontrollierten Patientenraums.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit einer mit dem Controller (200) verbundenen Eingabevorrichtung, die es einem Betreuer bzw. einer Aufsicht ermöglicht, die vorgewählte Temperatur einzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Controller (200) nur die Konvektionsheizeinrichtung (76) aktiviert, bis ein Ausgangsleistungspegel der Konvektionsheizeinrichtung einen oberen Grenzwert überschreitet, wobei der Controller zu diesem Zeitpunkt die Strahlungsheizeinrichtung (56) aktiviert.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Controller (200) den Ausgangsleistungspegel der Strahlungsheizeinrichtung (56) weiter erhöht, bis der Ausgangsleistungspegel der Konvektionsheizeinrichtung (76) unter den oberen Grenzwert absinkt.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Controller (200) den Ausgangsleistungspegel der Strahlungsheizeinrichtung (56) reduziert, wenn der Ausgangsleistungspegel der Konvektionsheizeinrichtung (76) unter einen unteren Grenzwert absinkt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit einem mit dem Controller (200) verbundenen Geräuschdetektor (380), wobei der Controller ein Ausgangssignal an die Anzeigeeinrichtung ausgibt, wenn ein durch den Geräuschdetektor erfaßtes Geräusch einen vorgegebenen Pegel überschreitet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit einem mit dem Controller (200) verbundenen Lichtdetektor (384), wobei der Controller ein Ausgangssignal an die Anzeigeeinrichtung ausgibt, wenn durch den Lichtdetektor erfaßtes Licht einen vorgegebenen Pegel überschreitet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit einer mit dem Controller erzeugten Skala (182), wobei der Controller (200) ein ein Gewicht des Patienten auf der Haltefläche anzeigendes Ausgangssignal an ein Display ausgibt.