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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung und ein Verfahren
für das
Kontrollieren eines chirurgischen Aderpressensystems, um eine Gefahr
zu erfassen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere aber nicht
ausschließlich
auf ein Gefahrenkontrollgerät,
das Mittel aufweist, um zu erfassen, dass eine pneumatische Manschette
eines elektrisch angetriebenen chirurgischen Aderpressensystems
unter Druck gesetzt ist, wenn elektrischer Strom, der für den Betrieb
einer oder mehrerer Komponenten des Systems erforderlich ist, den
Komponenten nicht zugeführt
wird, und um zu erfassen, ob die Manschette unter Druck gesetzt
ist, wenn eine Bedienperson versucht, die Zufuhr elektrischen Stroms,
der für
den Betrieb des Systems erforderlich ist, zu unterbrechen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Chirurgische
Aderpressensysteme werden gemeinhin verwendet, um die Chirurgie
zu erleichtern, indem sie den Fluss arteriellen Bluts in ein Glied für einen
Zeitraum stoppen, der für
das Durchführen einer
chirurgischen Prozedur ausreicht, um es somit zu ermöglichen,
dass die chirurgische Prozedur in einem trockenen und unblutigen
Operationsgebiet durchgeführt
werden kann.
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Veröffentlichte
medizinische Literatur zeigt, dass jede Verwendung einer chirurgischen
Aderpresse notwendigerweise eine gewisse Schädigung der Nerven, der Muskeln
und der Weichteile im Glied unterhalb der Manschette und entfernt
von der Manschette verursacht. Um die Art und das Ausmaß solcher
Schädigungen
zu minimieren, versuchen die Bedienpersonen von Aderpressen das
Niveau des Manschettendrucks, das verwendet wird, um ein blutloses
Operationsgebiet fern von der Manschette zu errichten und aufrecht
zu halten, zu minimieren. Die Bedienpersonen von Aderpressen versuchen
auch, um die Schädigungen
durch die Aderpresse zu minimieren, die Dauer der Druckbeaufschlagung
der Aderpressenmanschette zu minimieren. Die Druckbeaufschlagung
für einen
unnötig
langen Zeitraum ist gefährlich,
da es in der medizinischen Literatur allgemein als gesichert gilt,
dass die Wahrscheinlichkeit und die Schwere der Schädigungen
eines Glieds eines Patienten durch eine Aderpresse zunimmt, wenn die
Dauer der Anwendung der Aderpresse zunimmt.
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Chirurgische
Aderpressensysteme des Stands der Technik umfassen im allgemeinen
eine pneumatische Manschette für
das Umfassen eines Glieds eines Patienten an einem Ort, der nahe
dem Ort des chirurgischen Eingriffs liegt, eine Quelle unter Druck
gesetzten Gases und ein Instrument, das pneumatisch mit der Manschette
und der Quelle verbunden ist, um der Manschette Gas mit einem regulierten
Druck zuzuführen.
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In
einigen Aderpressensystemen des Stands der Technik ist die Quelle
des unter Druck gesetzten Gases ein Behälter oder die Gasversorgung
des Krankenhauses, während
in anderen Systemen des Stands der Technik eine elektrisch angetriebene
Luftpumpe in das Instrument integriert ist. Einige aus dem Stand
der Technik bekannten chirurgischen Aderpresseninstrumente umfassen
elektrisch angetriebene Komponenten, die elektronische Drucksensoren,
Mikroprozessoren, Anzeigevorrichtungen und audiovisuelle Alarmvorrichtungen
einschließen.
Obwohl einige wenige Typen chirurgischer Aderpresseninstrumente
des Stands der Technik, die keine elektrisch angetriebenen Komponenten
aufweisen, noch im Gebrauch sind, sind die meisten chirurgischen
Aderpresseninstrumente, die allgemein aktuell verwendet werden,
ganz oder teilweise elektrisch angetrieben.
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Ein
Typ eines Aderpresseninstruments, das aus dem Stand der Technik
bekannt ist, und das teilweise elektrisch angetrieben wird, ist
Electromedics TCPM Tourniquet Cuff Pressure Monitor (Electromedics
Inc., Englewood, CO). Dieses Instrument umfasst eine elektrisch
betriebene Anzeigekomponente für
das Anzeigen des Manschettendrucks, der durch eine Bedienperson
festgelegt wurde, einen elektrisch betriebenen Zeitzähler, um
es einer Bedienperson zu ermöglichen,
die Aufblaszeit der Manschette zu kontrollieren, eine nicht elektrische
pneumatische Schaltkomponente, um es der Bedienperson zu ermöglichen,
die Manschette aufzublasen und zu entleeren, und einen nicht elektrischen
Druckregler, um der Manschette Gas mit einem Druck nahe dem festegelegten
Druck zuzuführen.
Ein Schalter für
den elektrischen Strom auf dem Instrument steuert die Zufuhr des
Stroms zu den elektrischen Komponenten von einer Batterie im Instrument,
wenn eine Bedienperson einen Schalter für den elektrischen Strom auf dem
Instrument anschaltet. Das Instrument von Electromedics umfasst
keine elektrisch angetriebene Pumpe, sondern es erfordert stattdessen,
dass entweder ein Gasbehälter
oder eine zentrale Gasversorgung des Krankenhauses als Quelle des
unter Druck gesetzten Gases verwendet wird.
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Das
aus dem Stand der Technik bekannte Instrument von Electromedics
ist so gestaltet, dass wenn eine unter Druck gesetzte Aderpressenmanschette
nahe dem Ende einer chirurgischen Prozedur nicht länger erforderlich
ist, eine Bedienperson zuerst die Manschette unter Verwendung der
nicht elektrischen pneumatischen Schaltkomponente entleeren kann,
und die Bedienperson dann den Strom zu den elektrischen Komponenten
unter Verwendung des Schalter für
den elektrischen Strom abschalten kann. Wenn jedoch eine Bedienperson
irrtümlicherweise den
elektrischen Strom an irgend einem Punkt während einer chirurgischen Prozedur
ausschaltet und die Manschette unter Verwendung des getrennten pneumatischen
Schalters nicht vom Druck befreit, so bleibt die Manschette auf
einem Druck nahe dem Druck, der durch den nicht elektrischen Druckregler reguliert
wird, während
die elektrische Druckanzeige nicht mit Strom versorgt ist und leer
bleibt. Dieser Fehler kann eine ernsthafte Gefahr für den Patienten schaffen,
wenn eine nicht ausgebildete oder unerfahrene Bedienperson irrtümlich annimmt,
dass die Manschette entleert wurde, da die Druckanzeige leer ist,
und somit die Manschette für
einen ausgedehnten Zeitraum unter Druck gesetzt bleibt. Die Druckbeaufschlagung
der Manschette für
einen unnötig
langen Zeitraum ist gefährlich,
da es allgemein als gesichert gilt, dass die Wahrscheinlichkeit
und die Schwere von Schädigungen
eines Glieds des Patienten durch eine Aderpresse zunehmen, wenn
die Dauer der Anwendung der Aderpresse steigt.
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Ein
aus dem Stand der Technik bekanntes Aderpresseninstrument, das vollständig elektrisch angetrieben
wird, ist das von McEwen, das im US-Patent Nr. B1 4,469,099 beschrieben
ist. Das Patent '099
von McEwen beschreibt ein chirurgisches Aderpressensystem, das sowohl
ein Instrument, das elektrisch angetrieben ist, als auch eine elektrisch
angetriebene Luftpumpe, die im Instrument als Quelle des unter Druck
gesetzten Gases eingefügt
ist, umfasst. Das Instrument '099
von McEwen ist mittels Strom, der von einer externen Wechselspannungsquelle
geliefert wird, ergänzt
durch eine interne Batterie, betreibbar und umfasst die folgenden
elektrisch betriebenen Komponenten: eine Schnittstelle für eine Bedienperson,
um es einer Bedienperson zu ermöglichen,
den Druck der Aderpressenmanschette und den erwarteten Zeitraum
der Druckbeaufschlagung der Manschette festzulegen; Schalter, um
es der Bedienperson zu ermöglichen,
die Druckbeaufschlagung und das Entleeren der Manschette einzuleiten; eine
Manschettendruckanzeige, um es der Bedienperson zu ermöglichen,
den Manschettendruck festzulegen und den tatsächlichen Manschettendruck zu kontrollieren;
einen durch einen Mikroprozessor gesteuerten Druckregler für das Regeln
des Manschettendrucks auf einen Wert nahe des festgelegten Drucks;
und eine Zeitanzeige, um es der Bedienperson zu ermöglichen,
eine Operationszeit zu spezifizieren und die vergangene Zeit, während der
die Manschette unter Druck gehalten wurde, zu kontrollieren.
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Das
Instrument '099
von McEwen umfasst auch eine Vielzahl elektrisch betriebener audiovisueller
Alarme, um die Bedienperson vor gewissen gefährlichen Zuständen, die
während
des Betriebs auftreten können
und die eine Warnung einer zu hohen Druckbeaufschlagung der Manschette
oder einer zu niedrigen Druckbeaufschlagung der Manschette und vor
eine übermäßigen Zeitraum
der Druckbeaufschlagung der Manschette einschließt, zu warnen. Wenn die externe
Wechselstromversorgung zum Instrument '099 von McEwen unerwartet unterbrochen wird,
während
die Manschette unter Druck steht, liefert die interne Batterie weiter
Strom an die Anzeigen und Alarmvorrichtungen, aber der Druckregler
beendet den Betrieb und pneumatische Ventile im Instrument dichten
die unter Druck stehende Manschette ab, um den Druck in der Manschette
so lange wie möglich
oder bis der externe Wechselstrom wieder zur Verfügung steht
und der normale Betrieb wieder aufgenommen werden kann aufrecht
zu halten. Somit verhindert das Instrument '099 von McEwen bei einer Unterbrechung
der Wechselstromversorgung während
des Gebrauchs bei einer Operation Gefahren für den Patienten, wie den nicht
voraussehbaren Fluss arteriellen Bluts in das Operationsgebiet während einer
Prozedur, den Verlust großer
Mengen Bluts und in einigen Fällen
den Verlust intravenösen Narkosemittels,
das im Glied entfernt von der Manschette zurückgehalten wird. Ein ungewöhnlicher
Typ einer Gefahr kann jedoch auftreten, wenn die Bedienperson irrtümlicherweise
den Schalter für
den elektrischen Strom des Instruments ausschaltet, ohne zuerst
die Aderpressenmanschette zu entleeren, und dann für einen
ausgedehnten Zeitraum die Manschette nicht pneumatisch vom Instrument
trennt und die Manschette vom Glied des Patienten entfernt. Das
Ausschalten des Schalters für
den elektrischen Strom beim Instrument '099 von McEwen unterbricht die Zufuhr
elektrischen Stroms sowohl von der externen Wechselstromversorgung
als auch der internen Batterie. Somit verschwindet bei solchen Fehlern
der Bedienperson ohne die Zuführung
irgend eines elektrischen Stroms die Manschettendruckanzeige und die
Zeitanzeige des Instruments '099
von McEwen, und die audiovisuellen Alarmvorrichtungen funktionieren
nicht, und es kann sein, dass eine nicht ausgebildete oder unerfahrene
Bedienperson irrtümlicherweise
annimmt, dass die Manschette entleert wurde, da keine Anzeigen vorhanden
sind. Das Instrument '099
von McEwen erzeugt keinen audiovisuellen Alarm, um die Bedienperson
vor der Gefahr zu warnen, dass es sein kann, dass die Aderpressenmanschette
weiter unter Druck bleibt und für
einen ausgedehnten Zeitraum nach der Unterbrechung des elektrischen
Stroms zum Aderpresseninstrument Druck auf das Glied des Patienten
ausübt.
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Andere
aus dem Stand der Technik bekannte chirurgische Aderpressensysteme
werden vollständig
von einer externen Wechselstromversorgung angetrieben und weisen
keine interne Zusatzbatterie auf, wie beim Instrument '099 von McEwen. Bei
einer Unterbrechung des Stroms zu diesen anderen Systemen des Stands
der Technik während
einer Operation, wie sie durch ein Lösen der Verbindung zur Wechselstromversorgung
oder einen Fehler der Bedienperson auftreten kann, verschwinden
alle Druck- und Zeitanzeigen, die in solchen Instrumenten vorgesehen
sind, und alle audiovisuellen Alarmvorrichtungen sind funktionslos,
und die unter Druck gesetzte Manschette wird pneumatisch abgedichtet,
um die oben erwähnten
Typen von Gefahren zu verhindern, die ansonsten für den Patienten
auftreten würden, wenn
die Manschette nach einer Unterbrechung des Stroms zu schnell drucklos
gemacht würde.
Keines dieser Systeme des Stands der Technik erzeugt jedoch einen
audiovisuellen Alarm, um die Bedienperson vor der Gefahr zu warnen,
dass es sein kann, dass die Aderpressenmanschette nach der Unterbrechung
des Stroms für
einen ausgedehnten Zeitraum unter Druck steht.
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Einige
Aderpresseninstrumente des Stands der Technik weisen einen „sanften
(soft)" Schalter
für den
elektrischen Strom auf, der typischerweise als ein Momentkontaktmembranschalter
oder ein nichtrastender Schwachstromdruckschalter implementiert ist.
Ein solcher „sanfter" Schalter für den elektrischen Strom
steuert nicht direkt die Zufuhr elektrischen Stroms zu den Betriebskomponenten
des Aderpresseninstruments sondern wirkt, um andere elektrische Komponenten
zu steuern, die direkt die Zufuhr elektrischen Stroms, der für den Betrieb
des Aderpresseninstruments notwendig ist, steuern. Beispielsweise
umfassen die Aderpresseninstrumente A.T.S.2000 und A.T.S.750, die
von Zimmer Patient Care Division (Dover OH) hergestellt werden,
einen „sanften" Schalter für den elektrischen
Strom, der eine Unterbrechung des elektrischen Stroms, der für den Betrieb
des Instruments erforderlich ist, nur dann erzeugt, wenn die Bedienperson
die Unterbrechung des Stroms durch das Betätigen des „sanften" Schalter für den Strom eingeleitet hat.
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Es
ist im Stand der Technik kein chirurgisches Aderpressensystem oder
Kontrollgerät
bekannt, das das Vorhandensein einer unter Druck gesetzten Manschette
eines chirurgischen Aderpressensystems erfassen kann, wenn kein
elektrischer Strom, der für
einen korrekten Betrieb des chirurgischen Aderpressensystems notwendig
ist, an das System geliefert wird. Weiterhin ist im Stand der Technik
kein elektrisch angetriebenes Aderpresseninstrument bekannt, das
verhindern kann, dass eine Bedienperson die Zufuhr elektrischen
Stroms, der für den
Betrieb des Aderpresseninstruments erforderlich ist, unterbricht,
wenn die Bedienperson eine Unterbrechung des elektrischen Stroms
einleitet, während eine
pneumatische Manschette, die mit dem Aderpresseninstrument verbunden
ist, unter Druck gesetzt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine bildliche Darstellung und ein Blockdiagramm der bevorzugten
Ausführungsform für die Anwendung
bei einer Operation.
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2 ist
ein Schaltungsschema der bevorzugten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
dargestellte bevorzugte Ausführungsform
soll die Erfindung nicht auf die offenbarte präzise Form beschränken oder
sie erschöpfend
darstellen. Sie wurde gewählt
und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre Anwendung
und den praktischen Gebrach zu erläutern, und um so andere Fachleute
zu befähigen,
die Erfindung zu verwenden.
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1 zeigt
ein Gefahrenkontrollgerät 2,
das konfiguriert ist, um den Druck in der Aderpressenmanschette 4,
die auf dem Glied 6 angeordnet ist, zu kontrollieren. Das
Aderpresseninstrument 8 wird verwendet, um die Aderpressenmanschette 4 aufzublasen
und unter Druck zu setzen, um somit den Blutfluss im Glied 6 während chirurgischen
Prozeduren zu verschließen.
Das Aderpresseninstrument 8 ist pneumatisch mit der Aderpressenmanschette 4 über einen
Pneumatikschlauch 10, ein Pneumatik-T-Verbindungsstück 12 und einen Pneumatikschlauch 14 verbunden.
Das Aderpresseninstrument 8 weist eine Anzahl von Komponenten
auf, die während
des normalen Betriebs elektrisch betrieben werden, wobei sie Drucksensoren,
eine Druckanzeige, eine Zeitanzeige, Alarmvorrichtungen und Anzeigen
einschließen.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist das Gefahrenkontrollgerät 2 pneumatisch
mit der Aderpressenmanschette 4 über einen Pneumatikschlauch 16,
ein Pneumatik-T-Verbindungsstück 12 und
einen Pneumatikschlauch 14 verbunden. Zusätzlich ist
das Gefahrenkontrollgerät 2 elektrisch
mit dem Aderpresseninstrument 8 über eine Elektrokabel 18 verbunden,
um es dem Gefahrenkontrollgerät 2 zu
erlauben, die Spannung, die an die elektrische Komponente im Aderpresseninstrument 8,
die elektrischen Strom für den
Betrieb benötigt,
gelegt wird, zu kontrollieren, wie das unten beschrieben wird.
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Wie
in 1 gezeigt ist, steht die Aderpressenmanschette 4 pneumatisch
mit dem Drucksensor 20 durch den Pneumatikschlauch 16,
das Pneumatik-T-Verbindungsstück 12 und
den Pneumatikschlauch 14 in Verbindung. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist der Drucksensor 20 ein normalerweise geschlossener
einpoliger Druckkippschalter (MPL-600 Series, Micro Pneumatic Logic,
Pompano Beach, FL); die Kontakte dieses Druckschalters öffnen, wenn
der gemessene Druck größer als
ein vorbestimmter Druck von 15 mmHG ist. Der Drucksensor 20 ist
für Betriebsdruckwerte
von bis zu 2000 mmHG spezifiziert, die weit oberhalb des typischen Maximaldrucks
von 450 mmHg liegt, der bei normalen Aderpressenmanschettenprozeduren
verwendet wird. Fachleute werden erkennen, dass statt des Druckschalters,
der in der bevorzugten Ausführungsform
verwendet wird, ein Drucksensor 20 durch das Verwenden
eines analogen Drucksensors, der ein Drucksignal proportional zum
gemessenen Druck ausgibt, implementiert werden kann, und dass das sich
ergebende Drucksignal mit einem Referenzsignal verglichen werden
kann, dass einen zuvor festgelegten Referenzdruck anzeigt, um zu
erfassen, wenn der gemessene Druck in der Manschette 4 größer als das
zuvor festgelegte Druckniveau ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird die Zufuhr von elektrischem Strom zu einer Komponente des Aderpresseninstruments 8,
die Elektrizität
für den
Betrieb benötigt,
durch das Kontrollieren des Spannungspegels an der Komponente kontrolliert; die
bevorzugte Ausführungsform
bestimmt, dass kein Strom an die Komponente geliefert wird, wenn
der kontrollierte Spannungspegel an der Komponente unterhalb eines
zuvor festgelegten Spannungspegels liegt. Es wird erkennbar, dass
die Zufuhr elektrischen Stroms zur Komponente alternativ durch das Kontrollieren
des Pegels des Stroms, der durch die Komponente hindurch geht, kontrolliert
werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform ist, wie man in 1 sehen
kann, der Spannungsdetektor 22 über ein Elektrokabel 18 mit
einer elektrischen Komponente des Aderpresseninstruments 8,
die elektrischen Strom benötigt,
damit dass Aderpresseninstrument 8 während einer chirurgischen Prozedur
normal arbeiten kann, verbunden. Beispiele solcher elektrischen
Komponenten des Aderpresseninstruments 8 sind: ein Drucksensor,
der für
das Messen des Drucks in der Aderpressenmanschette 4 verwendet wird;
eine Anzeigevorrichtung für
das Erzeugen einer Anzeige des gemessenen Drucks in der Manschette 4 für eine Bedienperson;
ein Druckregler oder einzeln elektrisch angetriebene Elemente des
Druckreglers, wie elektropneumatische Ventile oder Mikroprozessoren;
eine elektrische Pumpe für
das Erzeugen von Druckluft für
die Verwendung durch einen Druckregler, und eine Anzeigevorrichtung,
um einer Bedienperson eine Anzeige der Zeit zu liefern, während der das
unter Druck gesetzte Gas durch das Aderpresseninstrument 8 an
die Manschette 4 geliefert wurde. In der bevorzugten Ausführungsform
kontrolliert der Spannungsdetektor 22 die Spannung an irgend
einer ausgewählte
Komponente der elektrischen Komponente über das Elektrokabel 18.
Wenn die Spannung, die an die kontrollierte elektrische Komponente
angelegt wird, oberhalb eines zuvor festgelegten Schwellwerts liegt,
erzeugt der Spannungsdetektor 22 ein Signal, und wenn die
Spannung unterhalb des Schwellwerts liegt, wird kein Signal erzeugt.
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Wie
man in 1 sehen kann, liefert die Stromversorgung 24 elektrischen
Strom, der für
die elektrisch betriebenen Komponenten im Gefahrenkontrollgerät 2 benötigt wird.
Die Stromversorgung 24 ist von irgendwelchen externen Stromquellen,
einschließlich
der elektrischen Stromversorgung, die man im Aderpresseninstrument 8 finden
kann, unabhängig.
Die Stromversorgung 24 wird durch den Niedrigstromdetektor 26,
der erkennt, wenn die Spannung, die durch die Stromversorgung 24 erzeugt
wird, unter einen zuvor festgelegten Schwellwert fällt, wie
das weiter unten beschrieben wird, kontrolliert. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist die Stromversorgung 24 eine 3 Volt Lithium-Ionen-Batterie, die bis
zu 10 Jahren Strom an das Gefahrenkontrollgerät liefern kann, bevor sie ersetzt
werden muss.
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Der
Niedrigstromdetektor 26 kontrolliert die Spannung, die
durch die Stromversorgung 24 ausgegeben wird. Wenn die
Spannung, die durch die Stromversorgung 24 ausgegeben wird,
unter einen zuvor festgelegten Schwellwert, der für einen
normalen Betrieb des Gefahrenkontrollgeräts 22 benötigt wird,
fällt und
sie ausgetauscht werden muss, erzeugt der Niedrigstromdetektor 26 ein
Signal.
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Die
Alarmsteuerung 28 spricht auf die Signale an, die durch
den Niedrigstromdetektor 26 und den Spannungsdetektor 22 erzeugt
werden, und auf die geschlossene oder offene Schaltung, die durch
den Drucksensor 20 geliefert wird, und erzeugt ein Alarmsignal,
wenn ein Alarmzustand vorliegt. Ein Alarmzustand existiert, wenn
entweder: (a) der Druck in der Aderpressenmanschette 4 oberhalb
des zuvor festgelegten Drucks von 15 mmHg, wie er vom Drucksensor 20 gemessen
wird, liegt, und die Spannung, die an die kontrollierte elektrische
Komponente im Aderpresseninstrument 8 angelegt wird, unter
einem zuvor festgelegten Schwellwert liegt, wie das durch den Spannungsdetektor 22 gemessen
wird; (b) die Spannung, die von der Stromversorgung 24 ausgegeben
wird, unterhalb eines zuvor festgelegten Schwellwerts liegt, wie
das durch den Niedrigstromdetektor 26 gemessen wird. In
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Alarmzustandslogik über CMOS-Logikgatter niedriger
Leistung implementiert. Für
Fachleute ist es offensichtlich, dass die Alarmzustandslogik in
der Alarmsteuerung 28 auf verschiedenen Wegen implementiert
werden kann, wobei die Verwendung eines auf einer Mikrosteuerung
basierenden Systems, eines Netzwerks aus Dioden- und Transistorlogikgattern
oder die Verwendung analoger Schalter und Relais eingeschlossen
ist.
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Wenn
ein Alarmsignal durch die Alarmsteuerung 28 erzeugt wird,
wird die Bedienperson über
den Alarmzustand durch hörbare
und visuelle Alarme über
eine visuelle Anzeigevorrichtung 30 und eine Höranzeigevorrichtung 32 informiert.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist die Höranzeigevorrichtung 32 ein
leistungsarmer piezoelektrischer Pulstongenerator, während die
visuelle Anzeigevorrichtung 30 ein leistungsarmer elektromagnetisch
betätigter Statusanzeiger
ist (Status Indicator Model 30-ND, Mark IV Industries, Mississauga,
Ontario, Kanada). Die visuelle Anzeigevorrichtung 30 ist
eine bistabile Anzeige, die während
des Stationärzustands
keine Leistung erfordert und nur eine minimale Leistung, wenn sie
vom inaktiven Zustand (Zurückgesetzt – kein Alarmzustand
angezeigt) in den aktiven Zustand (Gesetzt – Alarmzustand angezeigt) wechselt.
In der bevorzugten Ausführungsform
bleibt die visuelle Anzeigevorrichtung 30 unendlich lange
in ihrem letzten Zustand, nachdem die Stromversorgung 24 erschöpft ist.
Indem sie auf diese Weise betrieben wird, warnt die visuelle Anzeigevorrichtung 30 die
Bedienperson vor einem weiter bestehenden Alarmzustand, wie niedrigem
Strom in der Stromversorgung 24, gemessen durch den Niedrigstromdetektor 26,
sogar nachdem die Stromversorgung 24 völlig erschöpft ist.
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Wenn
die Aderpressenmanschette 4 an das Glied eines Patienten
angelegt wird, und das Aderpresseninstrument 8 unter Druck
gesetztes Gas an die Manschette 4 während einer chirurgischen Prozedur
liefert, und das Gefahrenkontrollgerät 2 so konfiguriert
ist, wie das in 1 gezeigt ist, misst das Gefahrenkontrollgerät 2 sowohl
die Spannung, die an die kontrollierte elektrische Komponente im
Aderpresseninstrument 8 angelegt wird, als auch den Luftdruck
in der Aderpressenmanschette 4. Wenn der gemessene Luftdruck
in der Aderpressenmanschette 4 ein zuvor festgelegtes Druckniveau übersteigt,
wenn kein elektrischer Strom an die kontrollierte elektrische Komponente
im Aderpresseninstrument 8 geliefert wird, erfasst das
Gefahrenkontrollgerät 2 diesen
gefährlichen
Zustand und erzeugt ein Alarmsignal und einen audiovisuellen Alarm,
der von der Bedienperson über
die visuelle Anzeigevorrichtung 30 und die Höranzeigevorrichtung 32 wahrnehmbar
ist. Das Alarmsignal wird weiter produziert, und sowohl die visuelle
Anzeigevorrichtung 30 als auch die Höranzeigevorrichtung 32 zeigen
weiter den Alarmzustand an, bis der Druck in der Aderpressenmanschette 4 unter
das zuvor festgelegte Druckniveau fällt, oder bis elektrischer
Strom an die Komponente im Aderpresseninstrument 8 geliefert
wird.
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Wenn
die Manschette 4 nicht auf einen Druck oberhalb des zuvor
festgelegten Druckniveaus gebracht wird, sind die Schaltkontakte
des Drucksensors 20 geschlossen, und das Gefahrenkontrollgerät 2 produziert
keinen Alarm, es sei denn, dass der Niedrigstromdetektor 26 misst,
dass die Spannung der Stromquelle 24 unter einer zuvor
festgelegten Minimalspannung liegt und sie ersetzt werden muss;
in diesem Fall spricht das Gefahrenkontrollgerät 2 auf den Niedrigstromdetektor 26 an,
indem es einen Niedrigstromalarm erzeugt, der für die Bedienperson über die
visuelle Anzeigevorrichtung 30 und die Höranzeigevorrichtung 32 wahrnehmbar
ist. Die visuelle Anzeigevorrichtung 30 produziert weiter
den Niedrigstromalarm, bis die Stromversorgung 24 durch
eine andere Stromversorgung ersetzt wird, die einen Spannungspegel
aufweist, der größer als
die zuvor festgelegte Minimalspannung ist, während die Höranzeigevorrichtung weiter
den Niedrigstromalarm erzeugt, bis die Stromversorgung 24 vollständig erschöpft ist.
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2 ist
ein vereinfachtes schematisches Diagramm der bevorzugten Ausführungsform,
das die Verbindungen der Hauptkomponenten der bevorzugten Ausführungsform
zeigt.
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Die
Stromversorgung 24 ist eine 3 Volt Lithium-Ionen-Batterie.
In 2 ist der positive Anschluss der Stromversorgung 24 mit
Vbatt bezeichnet und der negative Anschluss ist gezeigt, wie er
mit Erde verbunden ist. Die Stromversorgung 24 ist mit dem
Spannungsregler 34 verbunden, der eine Referenzspannung
von 1,5 Volt erzeugt, die als Vref bezeichnet ist, die vom Spannungsdetektor 22 und
dem Niedrigstromdetektor 26 verwendet wird, wie das unten
beschrieben wird.
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Gemäß der allgemeinen
Praxis beim Beschreiben von Logikschaltungen werden die Ausdrücke „hoch" und „niedrig" verwendet, um die
Zustände der
Signale in der folgenden Beschreibung des in 2 gezeigten
Schaltungsschemas zu beschreiben. Wenn ein Signal als „hoch" beschrieben wird, liegt
seine Spannung nahe dem Niveau der Spannung, die durch die Stromversorgung 24 erzeugt wird.
Wenn ein Signal als „niedrig" beschrieben wird, so
weist es einen Spannungspegel von nahe null auf.
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Die
normalerweise geschlossenen elektrischen Kontakte des Drucksensors 20 sind
in 2 durch das Symbol für einen Schalter gezeigt. Einer der
Schalterkontakte ist mit Erde verbunden, und der andere Schalterkontakt
ist sowohl mit dem Pullup-Widerstand 36 in Serie mit Vbatt
als auch mit einem der Eingänge
des UND-Gatters 38 verbunden. Wenn der Druck, der durch
den Drucksensor 20 gemessen wird, kleiner als der zuvor
festgelegte Druck ist, so sind die Schaltkontakte des Drucksensors 20 in
der geschlossenen Position, und der Pegel des Signals am Eingang
des UND-Gatters 38 ist niedrig. Wenn der Druck, der durch
den Drucksensor 24 gemessen wird, größer als der zuvor festgelegte
Druck ist, öffnen
sich die Schaltkontakte des Drucksensors 20, und der Pegel
des Signals am Eingang des UND-Gatters 38 ist hoch.
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Der
Spannungsdetektor 22 besteht aus einer Analogenvergleichsvorrichtung 40 und
Widerständen 42 und 44 hoher
Impedanz, die als ein Spannungsteilernetz konfiguriert sind.
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Das
Spannungssignal von der kontrollierten Komponente im Aderpresseninstrument 8 ist
in 2 mit der Bezeichnung Vtourn gezeigt. Vtourn, wie
es durch das Elektrokabel 18 geleitet wird, wird an das
Spannungsteilernetz, das durch die Widerstände 42 und 44 gebildet
wird, gegeben. Die Analogvergleichsvorrichtung 40 vergleicht
den Pegel des spannungsgeteilten Vtourn-Signals an der Verbindung
der Widerstände 42 und 44 mit
dem Pegel der Referenzspannung Vref. Die Analogvergleichsvorrichtung 40 ist
so konfiguriert, dass wenn der Pegel des spannungsgeteilten Signals
aus Vtourn kleiner als der Pegel Vref ist, der Signalpegel am Ausgang der
Analogvergleichsvorrichtung 40 niedrig ist. Wenn der Pegel
des spannungsgeteilten Signals aus Vtourn größer als der Pegel Vref ist,
so wird der Signalpegel am Ausgang der Analogvergleichsvorrichtung 40 hoch
sein. Die Analogvergleichsvorrichtung 40 weist eine Hysterese
auf, um Schwingungen in ihrem Ausgangssignal zu verhindern, wenn
der Pegel des spannungsgeteilten Signals aus Vtourn nahe dem Pegel
Vref liegt.
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Der
Niedrigstromdetektor 26 besteht aus einer Analogvergleichsvorrichtung 46 und
Widerständen 48 und 50 hoher
Impedanz, die als Spannungsteilernetz konfiguriert sind. Vbatt ist
mit dem Spannungsteilernetz, das durch die Widerstände 48 und 50 gebildet
wird, verbunden. Die Analogvergleichsvorrichtung 46 vergleicht
den Pegel des spannungsgeteilten Vbatt-Signals an der Verbindung
der Widerstände 48 und 50 mit
dem Pegel der Referenzspannung Vref. Die Analogvergleichsvorrichtung 46 ist
so konfiguriert, dass wenn der Pegel des spannungsgeteilten Signals
aus Vbatt kleiner als der Pegel Vref ist, der Signalpegel am Ausgang
der Analogvergleichsvorrichtung 46 niedrig ist. Wenn der
Pegel des spannungsgeteilten Signals aus Vbatt größer als
der Pegel Vref ist, so ist der Signalpegel am Ausgang der Analogvergleichsvorrichtung 46 hoch.
Die Analogvergleichsvorrichtung 46 weist eine Hysterese
auf, um Oszillationen in ihrem Ausgangssignal zu verhindern, wenn
der Pegel des spannungsgeteilten Signals aus Vbatt nahe dem Pegel
Vref liegt.
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Die
Alarmsteuerung 28 ist über
CMOS-Logikgatter niedriger Leistung, UND-Gatter 38, ODER-Gatter 52 und
NICHT-Gatter 54 und 56 implementiert. Wie in 2 gezeigt
ist, sind die Logikgatter, die die Alarmsteuerung 28 beinhalten,
so konfiguriert, dass das Ausgangssignal der Alarmsteuerung 28 ein
Alarmsignal ist, das einen hohen Pegel aufweist, wenn entweder:
(a) das Signal vom Spannungsdetektor 22 sich auf niedrigem
Pegel befindet, und das Signal vom Pullup-Widerstand 36,
der mit dem Drucksensor 20 verbunden ist, einen hohen Pegel
aufweist; oder (b) das Signal vom Niedrigstromdetektor 26 sich
auf niedrigem Pegel befindet.
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Wie
in 2 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal der Alarmsteuerung 28 an
den Takteingang des mit der positiven Flanke getriggerten monostabilen
Multivibrators 58, den Takteingang des mit der negativen
Flanke getriggerten monostabilen Multivibrators 60 und
die Höranzeigevorrichtung 32 geleitet. Der
Ausgang des mit der positiven Flanke getriggerten monostabilen Multivibrators 58 ist
mit dem Setzeingang der visuellen Anzeigevorrichtung 30 verbunden,
während
der Ausgang des mit der negativen Flanke getriggerten monostabilen
Multivibrators 60 mit dem Rücksetzeingang der visuellen
Anzeigevorrichtung 30 verbunden ist. In dieser Konfiguration legt,
wenn das Alarmsignal einen Übergang
von niedrig (kein Alarmzustand vorhanden) nach hoch (Alarmzustand
vorhanden) durchführt,
der mit der positiven Flanke getriggerte monostabile Multivibrator 58 einen
Puls an den Setzeingang der visuelle Anzeigevorrichtung 30,
bringt die Anzeige auf der visuellen Anzeigevorrichtung 30 vom
inaktiven in den aktiven Zustand, der der Bedienperson anzeigt,
dass ein Alarmzustand vorliegt. Wenn das Alarmsignal wechselt, einen Übergang
von hoch nach niedrig durchführt,
legt der mit der negativen Flanke getriggerte monostabile Multivibrator 60 einen
Puls an den Rücksetzeingang
der visuellen Anzeigevorrichtung 30, ändert die Anzeige auf der visuelle
Anzeigevorrichtung 30 vom aktiven in den inaktiven Zustand.
Die Pulsbreite und Amplitude der Pulse, die durch den mit der positiven
Flanke getriggerten monostabilen Multivibrator 58 und mit
der negativen Flanke getriggerten monostabilen Multivibrator 60 erzeugt
werden, sind so konfiguriert, dass der Strom und die Spannung, die
an die Setz- und Rücksetzeingänge der
visuellen Anzeigevorrichtung 30 geliefert werden, ausreichen, um
zu bewirken, dass die visuelle Anzeigevorrichtung 30 ihren
Zustand ändert.
Wie in 2 gezeigt ist, wird das Alarmsignal, das von der
Alarmsteuerung 28 ausgegeben wird, auch an die Höranzeigevorrichtung 32,
einen piezoelektrischen Pulstongenerator, der einen hörbaren Alarm
erzeugt, wenn das Alarmsignal einen hohen Pegel aufweist, weitergegeben.
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Fachleute
werden erkennen, dass das Gefahrenkontrollgerät 2 ausgelegt sein
kann, um es in unterschiedliche Gestaltungen von Aderpressensystemen
des Stands der Technik zu integrieren. Beispielsweise kann, sofern
es gewünscht
wird, der Sensor 20 des Gefahrenkontrollgeräts 2 ausgelegt sein,
direkt in Linie mit dem Pneumatikschlauch zwischen dem Instrument 8 und
der Manschette 4 statt mit einem T-Stück-Adapter, wie bei der bevorzugten Ausführungsform,
verbunden zu werden, so dass das Aderpresseninstrument 8 pneumatisch
durch das Gefahrenkontrollgerät 2 mit
der Aderpressenmanschette 4 verbunden ist.
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Wenn
es gewünscht
wird, so kann das Gefahrenkontrollgerät 2 physikalisch in
ein Aderpresseninstrument des Stands der Technik integriert werden,
wobei es dasselbe physikalische Gehäuse teilt, aber getrennte Schaltungen,
Stromversorgung und Alarmvorrichtungen aufweist. Das Gefahrenkontrollgerät kann weiter
ausgelegt sein, um vollständiger
in gewisse Typen von Aderpresseninstrumente des Stands der Technik
integriert zu werden, indem es mit diesen eine gemeinsame Batterie
oder einige gemeinsame audiovisuelle Alarmvorrichtungen oder andere
Komponenten gemeinsam nutzt, um die Gesamtgestaltung zu vereinfachen
und die Gesamtkosten zu reduzieren. Beispielsweise erzeugt das Aderpresseninstrument
des Stands der Technik '099
von McEwen einen Manschettenüberdruckalarm,
wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Druck, der in einer
Aderpressenmanschette gemessen wird, und einem Referenzdruckniveau,
das über
das Aderpresseninstrument ausgewählt
wird, eine Manschettenüberdruckgrenze übersteigt;
in einer solchen Aderpressenvorrichtung könnten irgendwelche Höralarmanzeigevorrichtungen
und visuelle Alarmanzeigevorrichtungen in einer Adaption des Gefahrenkontrollgeräts 2 verwendet
werden. Das Instrument '099 von
McEwen verwendet auch eine Aderpressenmanschette, die zwei Pneumatikanschlüsse aufweist;
für eine
Vereinfachung des Ganzen und um die Gesamtkosten zu reduzieren könnte das
Gefahrenkontrollgerät 2 ausgelegt
werden, um einen dieser zwei Anschlüsse zu verwenden, um pneumatisch
mit der Manschette eine Verbindung herzustellen, um die Druckbeaufschlagung
der Manschette zu bestimmen.
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Einige
Aderpresseninstrumente des Stands der Technik weisen einen „sanften" Schalter für den elektrischen
Strom auf, der typischerweise als ein Momentkontaktmembranschalter
oder ein nichtrastender Schwachstromdruckschalter implementiert
ist. Ein solcher „sanfter" Schalter für den elektrischen Strom
steuert nicht direkt die Zufuhr elektrischen Stroms zu den Betriebskomponenten
des Aderpresseninstruments sondern wirkt, um andere elektrische Komponenten
zu steuern, die direkt die Zufuhr elektrischen Stroms, der für den Betrieb
des Aderpresseninstruments notwendig ist, steuern. Das Gefahrenkontrollgerät der vorliegenden
Erfindung kann an solche Aderpresseninstrumente angepasst und in
sie integriert werden, um zu verhindern, dass die Leistung, die
für den
Betrieb des Aderpresseninstruments notwendig ist, unterbrochen wird,
wenn der „sanfte" Stromschalter durch
eine Bedienperson in einem Versuch, den Strom abzuschalten, wenn
die Manschette unter Druck gesetzt ist, betätigt wird. Beispielsweise umfasst
jedes der Aderpresseninstrumente A.T.S.2000 und A.T.S.750, die von
Zimmer Patient Care Division (Dover, OH) hergestellt werden, einen „sanften" Schalter für den elektrischen Strom,
der eine Unterbrechung des elektrischen Stroms, der für den Betrieb
des Instruments benötigt wird,
nur erzeugt, nachdem die Bedienperson die Unterbrechung des Stroms
durch das Betätigen
des „sanften" Schalters für den Strom
eingeleitet hat, und sie im Fall des A.T.S.2000 den „sanften" Schalter für den Strom
für eine
kontinuierliche Zeitdauer von mindestens 2 Sekunden weiter betätigt. Das
Gefahrenkontrollgerät
der vorliegenden Erfindung könnte leicht
an diese Aderpresseninstrumente des Stands der Technik angepasst und
in sie integriert werden, so dass das Einleiten einer Unterbrechung
des Stroms durch die Bedienperson, die den „sanften" Schalter für den Strom betätigt, keine
Unterbrechung des elektrischen Stroms, der für den Betrieb des Aderpresseninstruments
benötigt
wird, erzeugt, wenn das Vorhandensein von unter Druck gesetztem Gas
in der Manschette durch das angepasste und integrierte Gefahrenkontrollgerät zum Zeitpunkt
der Betätigung
des Schalters durch die Bedienperson erkannt wird.
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Fachleute
werden auch erkennen, dass das Gefahrenkontrollgerät 2 angepasst
werden kann, um gleichzeitig zwei Manschetten und ein Aderpresseninstrument,
das beide Manschetten steuert, zu kontrollieren, und es wird auch
deutlich, dass das Gefahrenkontrollgerät 2 angepasst werden
kann, um Manschetten mit zwei Anschlüssen und Aderpresseninstrumente,
die mit diesen Manschetten mit zwei Anschlüssen verbunden sind, zu kontrollieren.
Zusätzlich
werden Fachleute erkennen, dass LEDs, LCDs und Lautsprecher verwendet
werden können,
um andere Formen visueller und hörbarer
Alarme zu implementieren, die von einer menschlichen Bedienperson eines
Aderpresseninstruments und Anderen in der Nähe wahrgenommen werden können.