WO2019121185A1 - Verfahren zum betrieb eines medizingeräts und nach dem verfahren arbeitendes medizingerät - Google Patents

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WO2019121185A1
WO2019121185A1 PCT/EP2018/084443 EP2018084443W WO2019121185A1 WO 2019121185 A1 WO2019121185 A1 WO 2019121185A1 EP 2018084443 W EP2018084443 W EP 2018084443W WO 2019121185 A1 WO2019121185 A1 WO 2019121185A1
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WO
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counter
torque
knob
medical device
rotation
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/084443
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English (en)
French (fr)
Inventor
Birger Landwehr
Michael Gömann
Original Assignee
Drägerwerk AG & Co. KGaA
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Filing date
Publication date
Application filed by Drägerwerk AG & Co. KGaA filed Critical Drägerwerk AG & Co. KGaA
Publication of WO2019121185A1 publication Critical patent/WO2019121185A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/08—Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a medical device and a medical device operating according to the method.
  • a rotary knob with an actuation function is a known design feature of Applicant's devices. The function is described for example in DE 195 00 529 C2. Thereafter, to adjust parameters first
  • Rotary movement of the rotary knob is set.
  • the adjustment comes with a
  • Pressing the rotary knob is completed, whereby the set value for the respective parameter is taken over and becomes active for the device or system, for example a respirator.
  • Parameter takes place in a three-step adjustment procedure ("touch-turn-confirm") by selecting the respective parameter by means of the adjuster, by
  • knobs have no mechanical stop.
  • the user can in principle turn the rotary knob indefinitely in both directions (clockwise, counterclockwise). If the maximum adjustable value is reached, no further rotation takes place
  • Watch setting values This also applies to so-called confirmation limits, by means of which the entire settable range is divided into several intervals. At the individual confirmation limits, the user must also press the rotary knob to further adjust the value. For example There are confirmation limits for the inspiratory pressure Pinsp for 30 mbar, 50 mbar and 80 mbar.
  • a knob is generally designed to provide haptic feedback solely via mechanical detents for each incremental change in a parameter. At a slow turn the
  • Setting value usually changed by a single increment. With a fast turn by several increments.
  • a selected parameter can be changed directly and simultaneously with each incremental adjustment of the rotary knob within the scope of a so-called online adjustment.
  • An object of the present invention is to improve the operability of a medical device in which to set a value of a parameter
  • Rotary knob which is changeable by changing a rotation angle of the knob, the value of the parameter to improve.
  • the respective rotation angle of the rotary knob determines the set value.
  • This can also assume a previously set value.
  • the respectively set value of a parameter of the medical device, in particular a previously selected parameter of the medical device thus results from an initial value (offset), which may possibly also be zero, and the rotation angle.
  • offset initial value
  • the set value results directly from the angle of rotation. If the offset is not equal to zero, the set value depends on the rotation angle. Therefore, both are given here as the basis for a determination of the counter-torque options in mind, namely on the one hand, the current rotation angle of the knob and on the other hand, set by means of the knob value or a range of values in which the set by means of the knob value falls.
  • the advantage of the proposed method thus consists primarily in the fact that the operator of the medical device can keep an eye on the patient when turning the rotary knob.
  • the operator of the medical device clinician
  • the operator does not receive any directly utilizable haptic feedback, other than the displayed setpoint, from which he derives the approximate size of the setpoint itself and its influence on the patient can.
  • the counter-torque due to the counter-torque ("force feedback") noticeable when turning the rotary knob, the operator now receives a "feeling" for the set value.
  • Respirators and anesthesia machines are carried out automatically, ie without intervention by the user of the respective medical device.
  • the automatic execution of the process steps takes place under the control of a
  • Control unit of the medical device acting device control includes, for example, a processing unit in the form of or in the manner of a microprocessor and a memory.
  • a processing unit in the form of or in the manner of a microprocessor and a memory.
  • a memory In the memory is one of the
  • Processing unit executable control program loaded or loadable which comprises an implementation of the proposed method and optionally an implementation of one or more embodiments of the method and is executed during operation of the medical device by its processing unit.
  • the invention is insofar preferably implemented in software.
  • the invention is thus also a computer program with program code instructions executable by a computer and, on the other hand, a storage medium with such a computer program, ie a computer program product with program code means, and finally also a control unit or a medical device, in its or its memory as means for carrying out the method and its embodiments such a computer program is loaded or loadable.
  • a rotational angle of the rotary knob is detected by means of a non-positively connected to the rotary knob angle of rotation and applied by means of a non-positively connected to the rotary knob actuator dependent on the detected angle of rotation and counteracting rotation of the knob counter-torque.
  • a rotation angle sensor and an actuator are simple and easy to control means for detecting a
  • Rotation angle of the rotary knob or for generating a counteracting a rotation of the knob counter-torque The rotation angle sensor and the actuator are each connected non-positively with the knob, in particular similar non-positively connected to the knob, for example by means of a common shaft.
  • the counter-torque which is dependent on a current angle of rotation of the rotary knob is determined automatically on the basis of a predetermined or predefinable, in particular parameterizable, counter-torque profile.
  • a counter-torque profile as the basis for determining the respective counter-torque ensures a special flexibility of the proposed solution. Accordingly, different can optionally
  • Counter-momentum profiles are kept for use, of which at least one is used in each case. According to the invention, a selection of a counter-torque profile is carried out automatically according to which parameter of the
  • Medical device is adjusted or adjusted by means of the rotary knob.
  • determining a counter-torque can optionally be more
  • Counter torque is the result of a combination of the counter-torque profiles.
  • a medical device which is intended and arranged for carrying out the method described here and below, and insofar has at least one rotary knob intended for setting a value of a parameter, wherein by rotating the Knob, the value of the respective parameter is variable, wherein the rotary knob on the one hand a rotation angle sensor and on the other hand an actuator is non-positively connected, wherein by means of the rotation angle sensor, a rotation angle of the knob or a change in the rotation angle is detected and wherein by means of the actuator dependent on the detected rotation angle and one
  • Rotation of the knob counteracting counter-torque can be applied.
  • the respective counter-momentum is based, for example, on at least one
  • the rotational angle sensor and the actuator are non-positively coupled to the rotary knob by means of a common shaft.
  • the frictional coupling on the one hand of the rotation angle sensor with the rotary knob and on the other hand of the actuator with the knob then takes place via one and the same component, namely a common shaft.
  • Figure 1 shows an arrangement with a knob
  • FIG. 2 shows a medical device with an arrangement according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a counter-torque dependent on a rotation angle of a rotary knob (counter-torque profile)
  • FIG. 4 is a view of a medical device with one on the front of the
  • FIG. 2 For a medical device 10 not shown here (FIG. 2), for example a respirator, certain arrangement with a rotary knob 12 functioning as a control element of the medical device 10.
  • a disc 14 associated rotation angle sensor 16 which scans, for example, in a basically known manner a mounted on the disc 14 measuring scale.
  • the disc 14 is coupled (at least positively connected) to the knob 12 via a shaft or the like such that rotation of the knob 12 causes rotation of the disc 14, for example by concentric with the knob 12 on an axis of rotation of the disc 14
  • Rotary knob 12 defining shaft 18 is mounted.
  • a friction wheel or a gear can be used.
  • an angle sensor 16 is also an inductive sensor or a sensor with electrical
  • a means of the rotation angle sensor 16 detectable value with respect to the position of the rotary knob 12 or a number of rotations of the rotary knob 12 or a rotational speed of the knob 12, etc. is evaluated as the basis for setting a parameter of the medical device 10.
  • a derivative of an adjustable by means of the knob 12 parameter is not in the foreground here and is also known per se. Accordingly, this is not considered here.
  • Torque results essentially from the frictional resistance of the mechanical structure.
  • knob 12 a haptic feedback regarding the
  • an opposing torque acting as force feedback is generated by means of an actuator 20.
  • the counter-torque must be overcome when turning the knob 12.
  • strength of the counter-torque of the operator receives when turning the knob 12 a directly perceptible haptic feedback.
  • the actuator 20 for force feedback acts, for example, a
  • Electromechanical drive in particular an electric motor, a
  • the actuator 20 is coupled via the shaft 18 with the knob 12. It is generally provided that the rotary knob 12 and the actuator 20 are coupled directly or indirectly non-positively, for example by means of a shaft 18, a friction wheel, a transmission or the like. To explain the function of the arrangement according to FIG.
  • a control device 22 encompassed by the medical device 10 receives sensor signals 24 from the rotational angle sensor 16 and processes them. As part of such processing, the control device 22 continuously determines a respective direction of rotation of the rotary knob 12 and a change in the angle of rotation. Based on these data, the controller 22 automatically generates
  • one of the medical device 10 is included
  • the device control 30 acts as a central
  • Control unit of the respective medical device 10 so for example as the central control unit of a ventilator.
  • Control device 22 is intended to illustrate a possible functional separation within the medical device 10. All components above this
  • control device 22 an interface function to a
  • the device control 30 of the medical device 10 takes over.
  • the device control 30 may also have the control device 22 or at least the functionality of the control device 22
  • controller 22 (as shown) is implemented within the medical device 10 independently of the device controller 30, the device controller 30 and controller 22 are in FIG.
  • Control device 22 and from the control device 22 to
  • the generation of a counter-moment acting on actuation of the rotary knob 12 by means of the actuator 20 comprises, for example, the following steps, which are carried out continuously or at regular, in particular equidistant, times:
  • the control device 22 receives from the rotation angle sensor 16 a
  • the controller 22 generates according to the obtained
  • Sensor signal 24 a transmissible to the device controller 30 date which encodes the rotation angle of the knob 12, and transmits this to the device controller 30th
  • the device controller 30 automatically determined by a in a
  • Memory 32 stored counter-torque profile 34 a belonging to the transmitted rotation angle torque (counter-torque) and transmits the respective counter-torque encoding date to the control device 22nd 4.
  • the control device 22 generates a control signal 26 in accordance with the received date and outputs this to the actuator 20.
  • Actuation of the actuator 20 with the control signal 26 causes the generation of the counter-torque by the actuator 20.
  • the counter-torque profile 34 is, for example, a
  • Rotation angle in a counter-torque of one is selectable and is selected during operation.
  • the memory 32 is either a memory encompassed by the device controller 30 or a memory accessible to the device controller 30 in a conventional manner.
  • the device controller 30 is optionally at least functionally associated with a sensor 36, for example a pressure sensor functioning as sensor 36 or a sensor 36 comprising at least one pressure sensor. During operation, this supplies at least one sensor signal encoding a measured value 38. Furthermore, the device control 30 is at least functionally associated with an actuator 40, for
  • Example acting as an actuator 40 valve or at least one valve comprehensive actuators 40 To control them generates the device controller 30 in a basically known manner at least one drive signal 42, for example control signals 42, which opening or closing of the actuator 40th cause belonging valves in an inspiratory and expiratory branch of a ventilator.
  • the first variant or second variant Distinction referred to as the first variant or second variant.
  • the first variant which can also be understood as a rotation angle-dependent variant and leads to a rotation angle-dependent counter-torque
  • by means of the actuator 20 is applied when turning a knob 12 effective and dependent on a current value counter-torque.
  • the current value on which the counter torque depends in this variant is a value based on a setting of an operator, namely an angle of rotation of the
  • Knob 12 a resulting due to the rotation angle of the knob 12 setting value or a range of values of the rotation angle or a range of values of the resulting set value.
  • the counter-torque is also dependent on the respective rotation angle, because the respective rotation angle determines whether or not it belongs to a certain range of values.
  • the counter-torque is at least indirectly dependent on the angle of rotation and thus also on the angle of rotation, because of
  • Angle of rotation determines the setting value.
  • the counter-torque is also at least indirectly dependent on the rotation angle, because the rotation angle determines the set value and thus determines whether this to a certain
  • Range of values belongs or not. In the interests of better readability of the following description, in the following, sometimes only briefly, a dependence of the counter-torque of a respective angle of rotation of
  • Knob 12 spoken and the description based on a
  • FIG. 3 shows an example of a rotation angle-dependent
  • Counter torque and as an example of the rotation angle-dependent counter-torque underlying counter-torque profile 34 is a graph 46 of a linear function.
  • the rotary knob 12 acts as a pressure adjuster.
  • Knob 12 determines a set pressure. That when turning the Knob 12 noticeable counter-torque is dependent on the angle of rotation. Likewise, the counter-torque is dependent on the set pressure associated with the angle of rotation. The greater the angle of rotation (or the higher the set pressure), the more force the user has to exert during the adjustment, that is to say when the rotary knob 12 continues to rotate (angle-dependent counter-torque).
  • the function of the knob 12 as a pressure adjuster results either due to a previous selection by means of a user interface of the medical device 10 or due to an original assignment of the knob 12 to the function of setting pressure values.
  • the possibility of assigning a respective function by means of a user interface allows the use of the rotary knob 12 to set different values, for example pressure, flow,
  • Respiratory rate duration of the inspiratory / expiratory phase etc.
  • FIG. 4 shows a simplified schematic view of a top view of a medical device 10 with a knob 12, here a reachable on the front of the medical device 10 rotary knob 12.
  • Rotary knob 12 is obtained by operating an adjuster 48 from a group of adjusters 48. This is the "touch” step of the above-described three-stage setting procedure (operating order) "touch-turn-confirm".
  • An adjuster 48 may be a touch-sensitive field of a
  • Adjusters 48 are shown as sensitive panels of a display element.
  • the display element also displays a graphic for illustrating the respective therapeutic procedure, for example a pressure curve during the ventilation of a patient.
  • a currently set value may be displayed.
  • this takes place in a form associated with the adjuster 48, for example in numerical form (shown by the exemplary value "99") and / or in graphical form.
  • a form associated with the adjuster 48 for example in numerical form (shown by the exemplary value "99") and / or in graphical form.
  • Airway pressure for example, previously a corresponding adjuster 48 has been actuated.
  • the angle of rotation f of the knob 12 refers to a Ur-angular position of the knob 12 when starting the adjustment process, so for example when touching the associated adjuster 48 and possibly the activation of the online adjustment.
  • the applied during rotation of the knob 12 against the torque exerted by the actuator 20 counter torque increases during the adjustment in the example shown from 10 mNm to 20 mNm.
  • the rotational angle-dependent counter-torque M in this case the counter-torque M dependent on the pressure setting value and an underlying rotational angle f of the rotary knob 12, is thus given as follows:
  • FIG. 3 shows the corresponding resulting linear function graph 46
  • M1 is a linear displacement of the graph 46 due to an already effective in the Ur-angular position of the knob 12 applied pressure value (PawApp) and m mean a slope of the graph 46.
  • PawApp applied pressure value
  • An example of one general formulation of a rotation angle dependent counter torque is:
  • m u c (PawApp2 -PawApp-i) / (PawSet (cp2) -PawSet (cp-i)).
  • Scaling factor u can be the slope m and the respectively resulting
  • Countermoment M be influenced.
  • Rotation angle sensor 16 can also speak of a value range-dependent counter-torque, for example, when the rotation angle is detected only in 5 ° steps.
  • a value range-dependent counter-torque can be provided by the step of a stepped function or the like taking the place of the straight line shown in FIG.
  • f [0 ° .. 45 ° [,
  • Rotational angular dependence; non-linear dependence can in principle be arbitrarily combined, for example by means of a mathematical linkage, in particular a linkage in the form of an addition or multiplication, and such combinability and combination shall apply with this note as encompassed by the description presented here.
  • a mathematical linkage in particular a linkage in the form of an addition or multiplication
  • mathematically formulated counter-torque profile 34 also be implemented, for example in the form of a table, in particular a so-called lookup table. Accordingly, such a table is a rotational angle-dependent counter-torque underlying counter-torque profile 34th
  • Counter-torque profile 34 - is stored in the device controller 30, namely in a memory 32 included in the device controller 30, or memory 32 associated with the device controller 30.
  • the function of the device controller 30 may be described briefly in that the device controller 30 "applies" the respective counter-torque profile 34. For example, there is an in
  • Software implemented control program 44 (Fig. 2), that is a Computer program, which is loaded into the memory 32 and is executed during operation of the medical device 10 by means of a processing unit comprised of the device controller 30 in the form of or in the manner of a microprocessor.
  • a counter-torque profile 34 receives the device control 30 of the control device 22 the respectively set rotation angle cp, wherein the control device 22 receives this in the form of the sensor signal 24 from the rotation angle sensor 16.
  • the device controller 30 determines based on the
  • Counter-momentum profile 34 belonging to the rotation angle f counter-torque M transmits a coded this date to the control device 22, which generates therefrom a specific control signal for the actuator 20, which causes the generation of the determined counter-torque M by the actuator 20.
  • the factor PawSet (cp) which is dependent on the set angle of rotation f and thus finally the counter-torque M is also determined.
  • a schema (formula or / and table) on which the PawSet (cp) factor is based is likewise used by the device controller 30.
  • the determination of the counter-torque M is thus based again on the receipt of a set of the rotation angle f coding date from the controller 22 and the controller 22 is as a result of the (determined) associated
  • the operator of the medical device 10 can also receive haptic feedback with respect to
  • a confirmation limit avoids If the rotation is too fast and there is a possible unintentional confirmation, the therapy setting is too high. Especially with a function of the knob 12 as a pressure adjuster, this could possibly lead to a serious patient hazard.
  • the entire setting range is therefore divided into individual intervals. A change from one interval to the next following interval is only possible after an additional confirmation.
  • the achievement of a confirmation limit is, however, so far only visually recognizable by no longer changes a set value during further rotation of the knob 12 and possibly a corresponding additional message appears. To recognize the achievement of a
  • FIG. 5 shows as a counter-torque profile 34 a graph 50 with a pulse-like elevation at a specific angle of rotation (f-i). Until reaching this angle of rotation acts when turning the knob 12 a
  • Confirmation limit are also several and regularly or irregularly spaced confirmation limits over the entire adjustment range, which is selectable by means of the knob 12, possible. This also applies to all examples described below.
  • FIG. 6 shows the graph 50 of a further variant of a counter-torque profile 34 determined for realizing a confirmation limit at a specific rotation angle (f1).
  • the respectively effective counter-moment (Mi or M2) is constant, but is the level behind the confirmation limit is significantly higher (M2> Mi).
  • knob 12 the operator notices the achievement of the confirmation limit due to the suddenly higher counter torque (previously Mi, now M2). In addition, further rotation of the knob 12 is in the on the confirmation boundary
  • initial counter torque Mi up to a counter torque M2 (M2> Mi) at the Confirmation limit depends on the angle of rotation and increases with a first slope nm.
  • the counter-torque M increases from the counter-torque M2 effective at the confirmation limit with a higher slope nri2 (nri2> ITH).
  • Confirmation limit takes the counter-torque M, starting from the effective at the confirmation limit counter-torque M2 with the before
  • Rotary knob 12 the operator notices the progression in the area before the confirmation limit due to the continuously increasing
  • Confirmation limit is a further rotation of the knob 12 because of there already initially higher effective counter-torque significantly heavier than in the area before the confirmation limit and also increases the counter-torque in the area following the confirmation limit continues to, optionally, for example - unlike shown - with a higher slope than before
  • Rotary knobs can be signaled to the operator by means of a correspondingly higher counter-torque which is noticeable during turning.
  • the coupled parameters for example, respiratory rate and
  • Inspiratory time for example, selected by pressing appropriate adjuster 48.
  • one of the counter-torque profiles 34 of the illustrations in FIGS. 6 to 8 can be used. Then switching to a higher counter-torque (FIG. 6, FIG. 8) and / or switching to a respective gradient of the counter-torque (FIG. 7, FIG. 8), unlike in the illustrations in FIG. 6 to FIG. 8, is not one of them as a confirmation limit predetermined or predetermined angle of rotation dependent. Rather, the switch from the beginning of the coupling, so one
  • Angle of rotation cp (t) of the actuated rotary knob 12 is in such a situation the rotational angle cp-i entered in the illustrations in FIGS. 6 to 8.
  • the switching increasing the counter-torque and / or increasing the slope depending on the number of coupled parameters, such that the force required to rotate the actuated knob 12 to overcome the effective counter-torque increases depending on the number of coupled parameters ,
  • FIGS. 9 to 12 show the graphs 52 of further, in principle optional counter-momentum profiles 34, which can preferably be combined with the counter-momentum profiles 34 (FIG. 3 and FIG. 5 to FIG. 8) shown and described so far.
  • a counter-torque profile 34 based on the graph 52 shown in FIG. 9 simulates a previously mechanically implemented latching function of the rotary knob 12. The previously necessary corresponding mechanical element can be eliminated. Instead of the shown
  • Triangular function comes alternatively, for example, on a so-called sawtooth-based counter-torque profile 34 into consideration.
  • the triangles or saw teeth in the counter-torque profile 34 also do not necessarily have to connect directly to each other. Rather, between such the
  • Engaging the knob 12 at a certain rotation angle signaling changes in the effective counter-torque an area with a constant counter-torque exist.
  • Counter torque profiles 34 for signaling default or default values For example, to signal the operator of the medical device 10 of a recommended setpoint or range of settings, this may be done by means of a countermoment profile 34 having a simulated well (FIG. 10), a sink (FIG. 11), or a well (FIG. the actuating force is minimal at the corresponding setting due to the locally reduced counter-torque. From this point, the force required to turn the rotary knob 12 to overcome the effective counter torque increases in both directions.
  • the graphs 50, 52 shown in the illustrations in FIGS. 5 to 8 and FIGS. 9 to 12 are also examples of counter-torque profiles 34 for implementing a rotation angle of the rotary knob 12 in FIG. 5 based on the graphs 50, 52 and applicable by the instrument controller 30 an associated and applied by means of the actuator 20 counter-torque.
  • the respective ones are also examples of counter-torque profiles 34 for implementing a rotation angle of the rotary knob 12 in FIG. 5 based on the graphs 50, 52 and applicable by the instrument controller 30 an associated and applied by means of the actuator 20 counter-torque.
  • Counter-torque profiles 34 may be in the form of a mathematical function, a plurality of mathematical functions, a table or the like or in the form of the respectively determining parameters (counter-torque values Mi, M2 and / or gradients mi, nri2; distances between two counter-torque values Mi, M2 and / or gradients mi, nri2; ratios of two counter-torque values Mi, M2 and / or gradients mi, 1712) can be stored in the memory 32.
  • a counter-torque profile 34 according to FIG. 3 or FIGS. 5 to 8 may be supplemented by a latching function according to FIG. 9 and / or a signaling of default or default values or value ranges according to FIG.
  • the current setting value can be given in the form of a pulse on the knob 12.
  • a short-term (pulse-like) increase of the counter-torque with the frequency of the set value can be superimposed, for example, on each of the counter-torque profiles 34 shown here.
  • the achievement of a minimum or maximum adjustable value (end stop) of a ventilation parameter can also be signaled by means of a counter torque that becomes effective when the end stop is reached.
  • the an end stop signaling counter-torque is preferably a maximum
  • rotation angle-dependent counter-torque profile 44 used, which is optionally combined with other rotation angle-dependent counter-torque profiles 44.
  • the one-sided end stop or a two-sided end stop effecting counter-torque profile 44 leads to a particularly high, predetermined or predetermined counter-torque, in particular the maximum applicable
  • the counter-torque was dependent on a value based on a setting of an operator (angle of rotation, resulting setting value, etc.).
  • the current value, on which the counter-torque is dependent is a measured value 38.
  • This variant does not need any available from the rotary-angle sensor 16 and one In the place of such a sensor signal 24 or optionally also in addition to such a sensor signal 24, the respective measured value 38 occurs.
  • a counter-torque is applied, which is dependent on a measured value 38, which one
  • the dependence of the counter-torque of the respective measured value 38 can be realized such that the counter-torque is proportional to the respective measured value 38.
  • the dependence can also be expressed by means of a mathematical function, for example a linear function or else a non-linear function, and is implemented, for example, in the form of a characteristic curve or a table.
  • the dependence on a measured value 38 in the form of one or more counter-torque profiles 34 can also be realized, as has been explained above with reference to the example of angle-dependent counter-torque profiles 34.
  • the respective measured value 38 takes the place of the angle of rotation, so that reference can be made to the above description to avoid unnecessary repetitions.
  • a sensor 36 for example a pressure and / or flow sensor or a plurality of pressure and / or flow sensors, included in the medical device 10 or associated with the medical device 10 is provided.
  • a sensor 36 for example, during operation of a medical device 10 functioning as a respirator, the airway pressure of a patient is detected and, as measured value 38, a signal coding the detected airway pressure or a signal detected
  • Airway pressure encoding date transmitted from the sensor 36 to the device control 30, which on the basis of a counter-torque profile 34 a to the
  • Measured value 38 associated counter-torque determined.
  • rotation angle-dependent counter-torque is still a combination of both variants into consideration, for example, a combination based on the second variant and a measured value-dependent counter-torque profile 34, wherein the counter-torque in addition to the dependence on the respective Measured value 38 is also dependent on a respective angle of rotation of the rotary knob 12 and thus the measured value dependent counter-torque profile 34, for example, rotation angle dependent with a counter-torque profile 34 according to one of Figures 3 or 5 to 12 or a combination of the counter-momentum profiles 34 of Figures 3 or to 5 to 12 is superimposed.
  • a method for operating a medical device 10 wherein after the method by means of an actuator 20 an effective upon rotation of a knob 12 and dependent on a current rotation angle of the knob 12 counter-torque is applied, as well as operating according to the method and insofar intended established medical device 10.
  • Knob 12 determines a medical device 10 in the form of a
  • Ventilator a current value of a ventilation parameter. The applied by means of the actuator 20 and effective when turning the knob 12 counter-torque is so far from the value of the set
  • Ventilation parameters dependent and generally the counter-torque is also dependent on a value range of the rotation angle or a range of values of the respective ventilation parameters.

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts und nach dem Verfahren arbeitendes Medizingerät die Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts (10), wobei mittels eines Aktuators (20) ein beim Drehen eines Drehknopfs (12) wirksames und von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängiges Gegenmoment aufgebracht wird, sowie ein nach dem Verfahren arbeitendes Medizingerät (10).

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts und nach dem Verfahren arbeitendes Medizingerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts und ein nach dem Verfahren arbeitendes Medizingerät.
Ein Drehknopf mit einer Betätigungsfunktion ist ein bekanntes Designmerkmal von Geräten der Anmelderin. Die Funktion ist zum Beispiel in der DE 195 00 529 C2 beschrieben. Danach wird zur Verstellung von Parametern zunächst ein
grafisches Element (Einsteller) auf einem Bildschirm berührt und anschließend der Wert eines mittels des Einstellers ausgewählten Parameters über eine
Drehbewegung des Drehknopfs eingestellt. Die Verstellung wird mit einem
Drücken des Drehknopfs abgeschlossen, wobei der eingestellte Wert für den jeweiligen Parameter übernommen und für das Gerät oder System, also zum Beispiel ein Beatmungsgerät, aktiv wird. Die Verstellung des Werts eines
Parameters erfolgt in einer dreistufigen Einstellprozedur („touch-turn-confirm“) durch Auswahl des jeweiligen Parameters mittels des Einstellers, durch
anschließende Verstellung des Werts des Parameters mittels einer Drehung des Drehknopfs und durch abschließende Bestätigung des für den Parameter eingestellten Werts durch Drücken des Drehknopfs.
Im Allgemeinen besitzen diese Drehknöpfe keinen mechanischen Anschlag.
Entsprechend kann der Anwender den Drehknopf prinzipiell unbegrenzt in beide Richtungen (im Uhrzeigersinn; gegen den Uhrzeigersinn) drehen. Wenn der maximal einstellbare Wert erreicht ist, erfolgt trotz weiteren Drehens keine
Veränderung des Werts mehr. Der Anwender erhält hierzu kein mechanisches Feedback. Er muss vielmehr während der Verstellung eine Anzeige der
Einstellwerte beobachten. Dies gilt auch für sogenannte Bestätigungsgrenzen, mittels derer der gesamte einstellbare Bereich in mehrere Intervalle aufgeteilt ist. Bei den einzelnen Bestätigungsgrenzen muss der Anwender zusätzlich den Drehknopf betätigen, um den Wert weiter verstellen zu können. Beispielsweise gibt es Bestätigungsgrenzen für den inspiratorischen Beatmungsdruck Pinsp für 30 mbar, 50 mbar und 80 mbar.
Ein Drehknopf ist im Allgemeinen derart ausgebildet, dass er eine haptische Rückmeldung ausschließlich über mechanische Rasten für jede inkrementeile Änderung eines Parameters liefert. Bei einer langsamen Drehung wird der
Einstellwert üblicherweise um ein einzelnes Inkrement verändert. Bei einer schnellen Drehung um mehrere Inkremente.
Obwohl die Bedienung eines Medizingeräts und das Einstellen eines Werts eines Parameters mittels eines Drehknopfs für den Anwender insgesamt sehr intuitiv ist, ist es dennoch bisher nicht möglich, allein aus der beim Betätigen des Drehknopfs resultierenden Handstellung einen mehr oder weniger konkreten Einstellwert abzuleiten, wie dies beispielsweise in der Vergangenheit bei HiFi-Geräten und einem dort als Lautstärkeregler fungierenden Potentiometer mit einem
entsprechenden Drehknopf möglich gewesen ist. Eine solche Erkennbarkeit eines eingestellten Werts wäre aber gerade dann wichtig, wenn bei der Verstellung des Werts eines Parameters (Parameterverstellung) der Blick auf den Patienten gerichtet sein soll. Auch für das Erreichen von Einstell- oder Bestätigungsgrenzen wird dem Anwender bislang kein haptisches Feedback geliefert.
Neben der oben beschriebenen dreistufigen Einstellprozedur lässt sich ein selektierter Parameter im Rahmen einer sogenannten Online-Verstellung direkt und simultan mit jeder inkrementeilen Verstellung des Drehknopfs verändern.
Systeme und Anwendungen mit einer Kraftrückkopplung im Zusammenhang mit einer Bedienhandlung sind in vielen Bereichen etabliert. Im Automobilbereich werden sie seit einigen Jahren zum Beispiel in Form eines zentralen Drehknopfs, beispielsweise einem Drehknopf, wie er in der US 6,686,91 1 beschrieben ist, einer Benutzerschnittstelle eingesetzt, um mit einer Hand unterschiedliche Funktionen abrufen und ausführen zu können. In der Medizintechnik werden Systeme mit Kraftrückkopplung (Force-Feedback-Systeme) dort eingesetzt, wo dem Anwender kein direkter Zugang zum Ort des Geschehens möglich ist, zum Beispiel bei minimalinvasiven endoskopischen Operationen. Auch in der Steuerung von chirurgischen Robotern kommen Force-Feedback-Systeme zum Einsatz. Hier werden dem Anwender die wirkenden Kräfte auf das eingesetzte Steuerelement, zum Beispiel einen Joystick, zurückgeliefert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Bedienbarkeit eines Medizingeräts, bei dem zur Einstellung eines Werts eines Parameters ein
Dreh knöpf vorgesehen ist, wobei durch eine Veränderung eines Drehwinkels des Drehknopfs der Wert des Parameters veränderbar ist, zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Betriebsverfahren mit den
Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs sowie mittels eines nach dem Betriebsverfahren arbeitenden und insoweit bestimmungsgemäß eingerichteten Medizingeräts mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst.
Bei dem Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts ist vorgesehen, dass mittels eines Aktuators ein beim Drehen eines Drehknopfs wirksames Gegenmoment aufgebracht wird und dass das Gegenmoment zumindest von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs oder einem aktuellen Wert oder einem aktuellen Wertebereich eines mittels des Drehknopfs einstellbaren Werts abhängig ist.
Der jeweilige Drehwinkel des Drehknopfs bestimmt den jeweils eingestellten Wert. Dieser kann allerdings auch von einem zuvor bereits eingestellten Wert ausgehen. Der jeweils konkret eingestellte Wert eines Parameters des Medizingeräts, insbesondere eines zuvor ausgewählten Parameters des Medizingeräts, ergibt sich also aus einem Anfangswert (Offset), der ggf. auch Null sein kann, und dem Drehwinkel. Bei einem Offset gleich Null ergibt sich der eingestellte Wert unmittelbar anhand des Drehwinkels. Bei einem Offset ungleich Null ist der eingestellte Wert vom Drehwinkel abhängig. Deshalb sind hier beide als Basis für eine Festlegung des Gegenmoments in Betracht kommende Möglichkeiten angegeben, nämlich zum einen der aktuelle Drehwinkel des Drehknopfs und zum anderen der mittels des Drehknopfs eingestellte Wert oder ein Wertebereich, in den der mittels des Drehknopfs eingestellte Wert fällt. Bei der vorgeschlagenen Lösung gelten Merkmale und Details, die im
Zusammenhang mit dem genannten Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts, insbesondere zur Ermittlung und Einstellung eines bei einer Drehung eines Drehknopfs bemerkbaren Gegenmoments, und eventueller Ausgestaltungen beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung, nämlich ein Medizingerät mit Mitteln zur Ausführung des Verfahrens, und umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Indem das wirksame und einer Drehung des Drehknopfs entgegenwirkende Gegenmoment in dieser Form zumindest vom Drehwinkel des Drehknopfs abhängt, erhält der Bediener des Medizingeräts eine leicht interpretierbare haptische Rückmeldung bezüglich der jeweils mittels des Drehknopfs
vorgenommenen Bedienhandlung.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht damit vor allem darin, dass der Bediener des Medizingeräts beim Drehen des Drehknopfs den Patienten im Blick behalten kann. Bisher ist es während der Pflege eines Patienten und/oder während Therapiemaßnahmen am Patienten für den Bediener des Medizingeräts (Kliniker) gerade bei Einstellvorgängen notwendig, den Blick immer wieder weg vom Patienten und stattdessen auf das Medizingerät zu richten. Neben dem Nachteil, dass hierdurch die Aufmerksamkeit und Konzentration auf den Patienten immer wieder unterbrochen wird, erhält der Bediener - abgesehen von dem angezeigten Einstellwert - kein direkt verwertbares haptisches Feedback, aus dem er die ungefähre Größe des Einstellwerts selbst und dessen Einfluss auf den Patienten ableiten kann. Aufgrund des beim Drehen des Drehknopfs bemerkbaren Gegenmoments („Kraftrückkopplung“) erhält der Bediener nunmehr hingegen ein „Gefühl“ für den eingestellten Wert.
Beispiele für Medizingeräte, wie sie hier im Vordergrund stehen, sind
Beatmungsgeräte und Anästhesiegeräte. Das Verfahren und nachfolgend beschriebene Ausführungsformen des Verfahrens und die davon umfassten Verfahrensschritte werden automatisch, also ohne einen Eingriff des Benutzers des jeweiligen Medizingeräts, ausgeführt. Die automatische Ausführung der Verfahrensschritte erfolgt unter Kontrolle einer als
Steuerungseinheit des Medizingeräts fungierenden Gerätesteuerung. Diese umfasst zum Beispiel eine Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors sowie einen Speicher. In den Speicher ist ein von der
Verarbeitungseinheit ausführbares Steuerungsprogramm geladen oder ladbar, welches eine Implementation des vorgeschlagenen Verfahrens und optional eine Implementation einzelner oder mehrerer Ausführungsformen des Verfahrens umfasst und beim Betrieb des Medizingeräts durch dessen Verarbeitungseinheit ausgeführt wird.
Die Erfindung ist insoweit bevorzugt in Software implementiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, sowie schließlich auch eine Steuerungseinheit oder ein Medizingerät, in deren bzw. dessen Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen
Unteranspruches hin und sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren
Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen sowie einer allgemeineren Ausführungsform des gegenständlichen Verfahrens zum Betrieb eines Medizingeräts, insbesondere eines Verfahrens zur Ermittlung und Einstellung eines bei einer Drehung eines Drehknopfs bemerkbaren Gegenmoments, nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte nachgeordneter Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird mittels eines kraftschlüssig mit dem Drehknopf verbundenen Drehwinkelsensors ein Drehwinkel des Drehknopfs erfasst und mittels eines kraftschlüssig mit dem Drehknopf verbundenen Aktuators ein vom erfassten Drehwinkel abhängiges und einer Drehung des Drehknopfs entgegenwirkendes Gegenmoment aufgebracht. Ein Drehwinkelsensor und ein Aktuator sind einfache und gut beherrschbare Mittel zur Erfassung eines
Drehwinkels des Drehknopfs bzw. zur Erzeugung eines einer Drehung des Drehknopfs entgegenwirkenden Gegenmoments. Der Drehwinkelsensor und der Aktuator sind dabei jeweils kraftschlüssig mit dem Drehknopf verbunden, insbesondere gleichartig kraftschlüssig mit dem Drehknopf verbunden, zum Beispiel mittels einer gemeinsamen Welle.
Erfindungsgemäß wird das von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs abhängige Gegenmoment automatisch anhand eines vorgegebenen oder vorgebbaren, insbesondere parametrierbaren Gegenmoment-Profils ermittelt. Die Verwendung eines Gegenmoment-Profils als Basis für die Ermittlung des jeweiligen Gegenmoments gewährleistet eine besondere Flexibilität der vorgeschlagenen Lösung. Entsprechend können optional verschiedene
Gegenmoment-Profile zur Verwendung vorgehalten werden, von denen jeweils zumindest eines zur Anwendung kommt. Erfindungsgemäß erfolgt eine Auswahl eines Gegenmoment-Profils automatisch danach, welcher Parameter des
Medizingeräts mittels des Drehknopfs verstellt oder eingestellt wird. Darüber hinaus können optional bei der Ermittlung eines Gegenmoments mehrere
Gegenmoment-Profile berücksichtigt werden, so dass das jeweilige
Gegenmoment das Ergebnis einer Kombination der Gegenmoment-Profile ist.
Die oben genannte Aufgabe wird auch mittels eines Medizingeräts gelöst, welches zur Ausführung des hier und im Folgenden beschriebenen Verfahrens bestimmt und eingerichtet ist und insoweit zumindest einen zum Einstellen eines Werts eines Parameters bestimmten Dreh knöpf aufweist, wobei durch Drehen des Drehknopfs der Wert des jeweiligen Parameters veränderbar ist, wobei mit dem Drehknopf einerseits ein Drehwinkelsensor und andererseits ein Aktuator kraftschlüssig verbunden ist, wobei mittels des Drehwinkelsensors ein Drehwinkel des Drehknopfs oder eine Änderung des Drehwinkels erfassbar ist und wobei mittels des Aktuators ein vom erfassten Drehwinkel abhängiges und einer
Drehung des Drehknopfs entgegenwirkendes Gegenmoment aufbringbar ist. Das jeweilige Gegenmoment wird zum Beispiel auf Basis zumindest eines
Gegenmoment-Profils ermittelt.
Bei einer Ausführungsform des Medizingeräts sind der Drehwinkelsensor und der Aktuator mittels einer gemeinsamen Welle kraftschlüssig mit dem Drehknopf gekoppelt. Die kraftschlüssige Kopplung einerseits des Drehwinkelsensors mit dem Drehknopf und andererseits des Aktuators mit dem Drehknopf erfolgt dann über ein und dasselbe Bauteil, nämlich eine gemeinsame Welle.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen für den
Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand führen.
Es zeigen:
Figur 1 eine Anordnung mit einem Drehknopf
Figur 2 ein Medizingerät mit einer Anordnung gemäß Figur 1 Figur 3 ein von einem Drehwinkel eines Drehknopfs abhängiges Gegenmoment (Gegenmoment-Profil),
Figur 4 eine Ansicht eines Medizingeräts mit einem an der Frontseite des
Medizingeräts zugänglichen Dreh knöpf sowie einzelnen Einstellern zur Auswahl einer Funktion des Drehknopfs,
Figur 5 bis
Figur 8 verschiedene drehwinkelabhängige Gegenmoment-Profile und
Figur 9 bis
Figur 12 drehwinkelabhängige Gegenmoment-Profile zur Signalisierung von
Rastpositionen oder Default- oder Vorschlagswerten oder -werte- bereichen.
Die Darstellung in Figur 1 zeigt in schematisch vereinfachter Form eine
insbesondere für ein hier nicht gezeigtes Medizingerät 10 (Fig. 2), zum Beispiel ein Beatmungsgerät, bestimmte Anordnung mit einem als Bedienelement des Medizingeräts 10 fungierenden Drehknopf 12. Ein im Folgenden entsprechend dem üblichen Sprachgebrauch mitunter kurz als Stellung bezeichneter Drehwinkel des Drehknopfs 12 wird mittels einer Sensorik erfasst. Als Beispiel für eine
Sensorik ist in der Darstellung in Figur 1 ein einer Scheibe 14 zugeordneter Drehwinkelsensor 16 gezeigt, welcher zum Beispiel in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine auf der Scheibe 14 angebrachte Maßverkörperung abtastet. Die Scheibe 14 ist über eine Welle oder dergleichen mit dem Drehknopf 12 derart gekoppelt (zumindest kraftschlüssig verbunden), dass eine Drehung des Drehknopfs 12 eine Drehung der Scheibe 14 bewirkt, zum Beispiel indem die Scheibe 14 konzentrisch mit dem Drehknopf 12 auf einer eine Drehachse des Drehknopfs 12 definierenden Welle 18 angebracht ist. Als Alternative zu einer Kopplung mittels der als gemeinsame Welle 18 fungierenden Drehachse kann ein Reibrad oder auch ein Getriebe verwendet werden. Als Drehwinkelsensor 16 kommt auch ein induktiver Sensor oder ein Sensor mit elektrischen
Schleifkontakten in Betracht. Ebenso ist eine Erkennung der Drehung und einer Drehrichtung mittels einer Kamera möglich. Ein mittels des Drehwinkelsensors 16 erfassbarer Wert bezüglich der Stellung des Drehknopfs 12 oder einer Anzahl der Drehungen des Drehknopfs 12 oder einer Drehgeschwindigkeit des Drehknopfs 12 usw. wird als Basis für die Einstellung eines Parameters des Medizingeräts 10 ausgewertet. Eine solche Ableitung eines mittels des Drehknopfs 12 einstellbaren Parameters steht hier aber nicht im Vordergrund und ist zudem an sich bekannt. Entsprechend wird dies hier nicht weiter betrachtet.
Bisher wird bei einer Verstellung des Drehknopfs 12 keine zusätzliche Gegenkraft ausgeübt. Das zum Drehen des Drehknopfs 12 erforderliche Drehmoment bleibt damit bisher über den verstellten Drehwinkel konstant. Das notwendige
Drehmoment ergibt sich im Wesentlichen aus den Reibwiderständen des mechanischen Aufbaus.
Bei der hier vorgeschlagenen Neuerung ist dagegen vorgesehen, dass das zum Drehen des Drehknopfs 12 notwendige Drehmoment abhängig von bestimmten Bedingungen variiert. Dem Bediener des Medizingeräts 10 wird damit beim
Drehen des Drehknopfs 12 eine haptische Rückmeldung bezüglich der
vorgenommenen Bedienhandlung gegeben. Dafür wird mittels eines Aktuators 20 ein als Kraftrückkopplung fungierendes Gegenmoment erzeugt. Das Gegenmoment muss beim Drehen des Drehknopfs 12 überwunden werden. Durch eine zum Beispiel von der Stellung des Drehknopfs 12 abhängige Stärke des Gegenmoments erhält der Bediener beim Drehen des Drehknopfs 12 eine unmittelbar wahrnehmbare haptische Rückmeldung.
Als Aktuator 20 zur Kraftrückkopplung fungiert zum Beispiel ein
elektromechanischer Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, eine
Bremsvorrichtung oder ein Gel (magnetorheologische Flüssigkeit) mit einer mittels eines elektromagnetischen Felds beeinflussbaren Viskosität. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Aktuator 20 über die Welle 18 mit dem Drehknopf 12 gekoppelt. Allgemein ist vorgesehen, dass der Drehknopf 12 und der Aktuator 20 unmittelbar oder mittelbar kraftschlüssig gekoppelt sind, zum Beispiel mittels einer Welle 18, eines Reibrads, eines Getriebes oder dergleichen. Zur Erläuterung der Funktion der Anordnung gemäß Figur 1 wird auf die
Darstellung in Figur 2 verwiesen. Aus der Anordnung gemäß Figur 1 sind in Figur 2 der Drehknopf 12, die Scheibe 14, der Drehwinkelsensor 16 und der Aktuator 20 als Komponenten eines nicht näher gezeigten Medizingeräts 10, zum Beispiel eines Beatmungsgeräts, dargestellt. Die zumindest kraftschlüssige
Kopplung des Drehknopfs 12 mit der Scheibe 14 einerseits und dem Aktuator 20 andererseits ist in der Darstellung in Figur 2 in Form der gestrichelten Linie gezeigt.
Eine von dem Medizingerät 10 umfasste Steuerungseinrichtung 22 erhält vom Drehwinkelsensor 16 Sensorsignale 24 und verarbeitet diese. Im Rahmen einer solchen Verarbeitung ermittelt die Steuerungseinrichtung 22 fortlaufend eine jeweilige Drehrichtung des Drehknopfs 12 und eine Veränderung des Drehwinkels. Anhand dieser Daten generiert die Steuerungseinrichtung 22 automatisch
Steuersignale 26 für den Aktuator 20. Dieser erzeugt aufgrund eines erhaltenen Steuersignals 26 ein Gegenmoment, welches aufgrund der kraftschlüssigen Kopplung zwischen dem Aktuator 20 und dem Drehknopf 12 beim Drehen des Drehknopfs 12 bemerkbar ist. Eine jeweilige Größe der Gegenkraft ergibt sich aufgrund einer automatischen Verarbeitung der Sensorsignale 24.
Bei der Darstellung in Figur 2 ist neben der als Aktuatorsteuerung fungierenden Steuerungseinrichtung 22 eine von dem Medizingerät 10 umfasste
Gerätesteuerung 30 gezeigt. Die Gerätesteuerung 30 fungiert als zentrale
Steuerungseinheit des jeweiligen Medizingeräts 10, also zum Beispiel als zentrale Steuerungseinheit eines Beatmungsgeräts. Die horizontale Linie zwischen dem Bereich mit der Gerätesteuerung 30 und dem Bereich mit der
Steuerungseinrichtung 22 soll eine mögliche funktionale Trennung innerhalb des Medizingeräts 10 veranschaulichen. Alle Komponenten oberhalb dieser
horizontalen Linie sind optional in einer Baugruppe zusammengefasst, bei der deren Steuerungseinrichtung 22 eine Schnittstellenfunktion zu einer
übergeordneten Einheit, hier also der Gerätesteuerung 30 des Medizingeräts 10, übernimmt. Grundsätzlich kann die Gerätesteuerung 30 die Steuerungseinrichtung 22 oder zumindest die Funktionalität der Steuerungseinrichtung 22 auch
umfassen, so dass die Steuerungseinrichtung 22 nicht als separate Funktionseinheit zutage tritt. Wenn die Steuerungseinrichtung 22 (wie gezeigt) innerhalb des Medizingeräts 10 unabhängig von der Gerätesteuerung 30 realisiert ist, sind die Gerätesteuerung 30 und die Steuerungseinrichtung 22 in
grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise kommunikativ miteinander verbunden, sodass ein Datenaustausch von der Gerätesteuerung 30 zur
Steuerungseinrichtung 22 und von der Steuerungseinrichtung 22 zur
Gerätesteuerung 30 möglich ist.
Für die nachfolgende Beschreibung wird von der gezeigten Situation
(Steuerungseinrichtung 22 unabhängig von der Gerätesteuerung 30 und mit der Gerätesteuerung 30 kommunikativ verbunden) ausgegangen.
Eine von der Gerätesteuerung 30 umfasste Steuerungseinrichtung 22 oder eine Gerätesteuerung 30, welche die Funktionalität der Steuerungseinrichtung 22 umfasst, zum Beispiel in Software oder in Soft- und Firmware, ist dabei stets mitzulesen und soll mit diesem Flinweis als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten.
Kurz gefasst umfasst das Erzeugen eines beim Betätigen des Drehknopfs 12 wirkenden Gegenmoments mittels des Aktuators 20 zum Beispiel die folgenden, kontinuierlich oder zu regelmäßigen, insbesondere äquidistanten Zeitpunkten zyklisch ausgeführten Schritte:
1 . Die Steuerungseinrichtung 22 erhält vom Drehwinkelsensor 16 ein
Sensorsignal 24, welches einen Drehwinkel des Drehknopfs 12 kodiert.
2. Die Steuerungseinrichtung 22 generiert entsprechend dem erhaltenen
Sensorsignal 24 ein an die Gerätesteuerung 30 übermittelbares Datum, welches den Drehwinkel des Drehknopfs 12 kodiert, und übermittelt dieses an die Gerätesteuerung 30.
3. Die Gerätesteuerung 30 ermittelt automatisch anhand eines in einem
Speicher 32 hinterlegten Gegenmoment-Profils 34 ein zu dem übermittelten Drehwinkel gehöriges Moment (Gegenmoment) und übermittelt ein das jeweilige Gegenmoment kodierendes Datum an die Steuerungseinrichtung 22. 4. Die Steuerungseinrichtung 22 generiert entsprechend dem erhaltenen Datum ein Steuersignal 26 und gibt dieses an den Aktuator 20 aus. Die
Beaufschlagung des Aktuators 20 mit dem Steuersignal 26 bewirkt die Erzeugung des Gegenmoments durch den Aktuator 20.
Bei dem Gegenmoment-Profil 34 handelt es sich zum Beispiel um eine
mathematische Funktion, eine Tabelle oder dergleichen zur Umsetzung eines Drehwinkels des Drehknopfs 12 in ein zugehöriges und mittels des Aktuators 20 aufgebrachtes Gegenmoment. In dem Speicher 32 ist optional eine Mehrzahl von Gegenmoment-Profilen 34 hinterlegt, von denen zur Umsetzung eines
Drehwinkels in ein Gegenmoment eines auswählbar ist und beim Betrieb ausgewählt ist. Wie weiter unten erläutert wird, ist auch eine Kombination mehrerer Gegenmoment-Profile 34 als Basis für eine Umsetzung eines
Drehwinkels in ein zugehöriges Gegenmoment möglich. Der Speicher 32 ist entweder ein von der Gerätesteuerung 30 umfasster Speicher oder ein für die Gerätesteuerung 30 in üblicher Art und Weise erreichbarer Speicher.
Der Gerätesteuerung 30 ist optional zumindest funktional eine Sensorik 36 zugeordnet, zum Beispiel ein als Sensorik 36 fungierender Drucksensor oder eine zumindest einen Drucksensor umfassende Sensorik 36. Diese liefert im Betrieb zumindest ein einen Messwert 38 kodierendes Sensorsignal. Des Weiteren ist der Gerätesteuerung 30 zumindest funktional eine Aktorik 40 zugeordnet, zum
Beispiel ein als Aktorik 40 fungierendes Ventil oder eine zumindest ein Ventil umfassende Aktorik 40. Zur deren Ansteuerung generiert die Gerätesteuerung 30 in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zumindest ein Ansteuersignal 42, zum Beispiel Ansteuersignale 42, welche ein Öffnen oder Schließen von zur Aktorik 40 gehörenden Ventilen in einem Inspirations- und Exspirationszweig eines Beatmungsgeräts bewirken.
Zur automatischen Ermittlung eines zu dem von der Steuerungseinrichtung 22 übermittelten Drehwinkel gehörigen Gegenmoments mittels der Gerätesteuerung 30 kommen unterschiedliche Varianten in Betracht, von denen nachfolgend mit weiteren Details zwei Varianten erörtert werden. Diese werden zur
Unterscheidung als erste Variante bzw. zweite Variante bezeichnet. Bei der ersten Variante, die auch als drehwinkelabhängige Variante aufgefasst werden kann und zu einem drehwinkelabhängigen Gegenmoment führt, wird mittels des Aktuators 20 ein beim Drehen eines Drehknopfs 12 wirksames und von einem aktuellen Wert abhängiges Gegenmoment aufgebracht. Der aktuelle Wert, von dem das Gegenmoment bei dieser Variante abhängig ist, ist ein auf einer Einstellung eines Bedieners basierender Wert, nämlich ein Drehwinkel des
Drehknopfs 12, ein aufgrund des Drehwinkels des Drehknopfs 12 resultierender Einstellwert oder ein Wertebereich des Drehwinkels oder ein Wertebereich des resultierenden Einstellwerts. Bei einer Abhängigkeit des Gegenmoments von einem Wertebereich des Drehwinkels ist das Gegenmoment ebenso von dem jeweiligen Drehwinkel abhängig, denn der jeweilige Drehwinkel bestimmt, ob dieser zu einem bestimmten Wertebereich gehört oder nicht. Bei einer
Abhängigkeit des Gegenmoments von einem aufgrund des Drehwinkels
resultierenden Einstellwert ist das Gegenmoment zumindest mittelbar von dem Drehwinkel und damit ebenso von dem Drehwinkel abhängig, denn der
Drehwinkel bestimmt den Einstellwert. Bei einer Abhängigkeit des Gegenmoments von einem Wertebereich des Einstellwerts ist das Gegenmoment ebenso zumindest mittelbar von dem Drehwinkel abhängig, denn der Drehwinkel bestimmt den Einstellwert und bestimmt damit, ob dieser zu einem bestimmten
Wertebereich gehört oder nicht. Im Interesse einer besseren Lesbarkeit der nachfolgenden Beschreibung wird im Folgenden mitunter nur kurz von einer Abhängigkeit des Gegenmoments von einem jeweiligen Drehwinkel des
Drehknopfs 12 gesprochen und die Beschreibung auf Basis eines
drehwinkelabhängigen Gegenmoments fortgesetzt. Alle anderen beschriebenen Möglichkeiten sind dabei stets mitzulesen und sollen mit diesem Hinweis als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten.
Die Darstellung in Figur 3 zeigt ein Beispiel für ein drehwinkelabhängiges
Gegenmoment und als Beispiel für ein dem drehwinkelabhängigen Gegenmoment zugrunde liegendes Gegenmoment-Profil 34 einen Graph 46 einer linearen Funktion. Bei der exemplarisch gezeigten Situation wird davon ausgegangen, dass der Drehknopf 12 als Druckeinsteller fungiert. Der Drehwinkel des
Drehknopfs 12 bestimmt einen eingestellten Druck. Das beim Drehen des Drehknopfs 12 bemerkbare Gegenmoment ist von dem Drehwinkel abhängig. Genauso ist das Gegenmoment von dem mit dem Drehwinkel assoziierten eingestellten Druck abhängig. Je größer der Drehwinkel (oder je höher der eingestellte Druck) ist, desto mehr Kraft muss der Anwender bei der Verstellung, also beim Weiterdrehen des Drehknopfs 12, ausüben (drehwinkelabhängiges Gegenmoment).
Die Funktion des Drehknopfs 12 als Druckeinsteller ergibt sich entweder aufgrund eine vorherigen Auswahl mittels einer Benutzeroberfläche des Medizingeräts 10 oder aufgrund einer originären Zuordnung des Drehknopfs 12 zur Funktion der Einstellung von Druckwerten. Die Möglichkeit einer Zuweisung einer jeweiligen Funktion mittels einer Benutzeroberfläche erlaubt die Verwendung des Drehknopfs 12 zur Einstellung unterschiedlicher Werte, zum Beispiel Druck, Flow,
Atemfrequenz, Dauer der inspiratorischen/ exspiratorischen Phase etc.
Die Darstellung in Figur 4 zeigt schematisch vereinfacht eine Draufsicht auf ein Medizingerät 10 mit einem Drehknopf 12, hier einem an der Frontseite des Medizingeräts 10 erreichbaren Drehknopf 12. Die jeweilige Funktion des
Drehknopfs 12 ergibt sich durch Betätigen eines Einstellers 48 aus einer Gruppe von Einstellern 48. Dies ist der Schritt„touch“ der eingangs beschriebenen dreistufigen Einstellprozedur (Bedienreihenfolge)„touch-turn-confirm“. Bei einem Einsteller 48 kann es sich um ein berührungssensitives Feld eines
Anzeigeelements des Medizingeräts 10 oder um ein herkömmliches
Bedienelement, wie zum Beispiel einen Taster oder dergleichen, handeln. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Einsteller 48 als sensitive Felder eines Anzeigeelements gezeigt. Mit dem Anzeigeelement wird zum Beispiel auch eine Grafik zur Veranschaulichung des jeweiligen Therapievorgangs dargestellt, zum Beispiel ein Druckverlauf bei der Beatmung eines Patienten. Zusammen mit jedem Einsteller 48 kann ein momentan eingestellter Wert angezeigt sein. Optional erfolgt dies - wie gezeigt - in einer dem Einsteller 48 örtlich zugeordneten Form, zum Beispiel in numerischer Form (gezeigt durch den beispielhaften Wert„99“) und/oder in grafischer Form. In der Darstellung in Figur 3 sind auf der Abszisse einerseits der Drehwinkel f des Drehknopfs 12 und andererseits der mit dem Drehwinkel assoziierte eingestellte Druckwert in Millibar (mbar), zum Beispiel ein Sollwert eines Atemwegsdrucks (PawSet), abgetragen. Für die Beeinflussbarkeit des Sollwerts des
Atemwegsdrucks wurde zum Beispiel zuvor ein entsprechender Einsteller 48 betätigt. Einzelne Drehwinkel (f = 0°, 45°, 90°, 135°) und damit assoziierte eingestellte Atemwegsdrücke (PawSet = 5 mbar, 10 mbar, 15 mbar, 20 mbar) sind in der Darstellung hervorgehoben. Auf der Ordinate sind der resultierende
Druckwert in Millibar (mbar), hier also entsprechend der beim Patienten applizierte Atemwegsdruck (PawApp), und ein beim Drehen des Drehknopfs bemerkbares Gegenmoment M in milli-Newtonmeter (mNm) abgetragen.
Der Drehwinkel f des Drehknopfs 12 bezieht sich auf eine Ur-Winkelstellung des Drehknopfes 12 beim Starten des Einstellvorgangs, also zum Beispiel beim Berühren des zugehörigen Einstellers 48 und ggf. der Aktivierung der Online- Verstellung. Mit jeder Drehwinkelverstellung wird der Druck-Einstellwert inkrementiert, wobei die kleinste auflösbare Winkelverstellung durch die Auflösung des Drehwinkelsensors 16 bestimmt ist. Wird der Drehknopf 12 nach dem Starten des Verstellvorgangs zum Beispiel um 45° gedreht (von cpi=0° bis cp2=45°), so werden der Druck-Einstellwert (PawSet) und der dementsprechend applizierte Druckwert (PawApp) von ursprünglich 5 mbar auf 10 mbar vergrößert. Das beim Drehen des Drehknopfs 12 aufzubringende Drehmoment gegen das von Aktuator 20 ausgeübte Gegenmoment steigt während der Verstellung beim gezeigten Beispiel von 10 mNm auf 20 mNm.
Das drehwinkelabhängige Gegenmoment M, hier also das vom Druck-Einstellwert und einem zugrunde liegenden Drehwinkel f des Drehknopfs 12 abhängige Gegenmoment M, ergibt sich damit wie folgt:
M = f(cp) = m x PawSet(cp) + Mi
und die Darstellung in Figur 3 zeigt den entsprechenden resultierenden linearen Funktionsgraphen 46,
wobei M1 eine Linearverschiebung des Graphen 46 aufgrund eines bei der Ur- Winkelstellung des Drehknopfs 12 bereits wirksamen applizierten Druckwerts (PawApp) und m eine Steigung des Graphen 46 bedeuten. Ein Beispiel für eine allgemeine Formulierung eines drehwinkelabhängigen Gegenmoments lautet:
M = f(cp) = m * f + Mi | f = [ (pmin .. (Pmax]
Die Steigung m ergibt sich mit einem Skalierungsfaktor u aus dem Verhältnis der resultierenden Druckdifferenz zur Drehwinkelverstellung: m = u c (PawApp2 - PawApp-i) / (PawSet(cp2) - PawSet(cp-i)). Durch eine geeignete Wahl des
Skalierungsfaktors u können die Steigung m und das jeweils resultierende
Gegenmoment M beeinflusst werden.
Bevorzugt wird der Skalierungsfaktor u = (M2 - Mi) / (PawApp2 - PawApp-i) so gewählt (bei der in Figur 3 dargestellten Situation gilt: u = 2), dass empfohlene Drehmomentwerte für handbetätigte Drehknöpfe 12 eingehalten werden. Eine solche Empfehlung ergibt sich zum Beispiel aus der von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz herausgegebenen Formelsammlung„Kleine Ergonomische
Formelsammlung“ (TÜV Rheinland, ISBN 3-921059-63-139). Danach soll bei einem Drehknopfdurchmesser zwischen 25 mm und 70 mm das zum Drehen notwendige Drehmoment im Bereich zwischen 35 mNm und 700 mNm liegen.
Je nach der Genauigkeit der Erfassung des Drehwinkels mittels des
Drehwinkelsensors 16 kann man auch von einem wertebereichsabhängigen Gegenmoment sprechen, zum Beispiel wenn der Drehwinkel nur in 5°-Schritten erfasst wird. Genauso kann bei einer feingranularen Erfassung des Drehwinkels ein wertebereichsabhängiges Gegenmoment vorgesehen sein, indem an die Stelle der in Figur 3 gezeigten Geraden eine Treppenfunktion oder dergleichen tritt:
Figure imgf000017_0001
nj,
wobei die Symbole„L J“ die sogenannte Gaußklammer bezeichnen und ein
Abrunden zur nächstkleineren ganzen Zahl bezeichnen ( LxJ := min { k e Z | k<x} ), wobei n die„Breite“ der Stufen bestimmt, zum Beispiel n=5, und wobei Mo ein Gegenmomentinkrement ist. Dies ist ein weiteres Beispiel für ein einem
drehwinkelabhängigen Gegenmoment zugrunde liegendes Gegenmoment-Profil 34. H ier kommt noch die Besonderheit einer wertebereichsabhängigen
Drehwinkelabhängigkeit hinzu. Anstelle einer linearen Abhängigkeit vom Drehwinkel f (oder von einer vom Drehwinkel f abhängigen Größe) kommt auch eine nichtlineare Abhängigkeit, zum Beispiel in Form von
M = f(cp) = m x f2 + Mi
oder dergleichen
oder in Form von
M = f(cp) = mi x f + Mi | f = [ 0° .. 45° [,
M = f(cp) = nri2 x f + Mi | f = [ 45° .. 90° [,
M = f(cp) = nri3 x f + Mi | f = [ 90° .. 135° [,
oder Kombinationen davon in Betracht.
Auch dies ist ein weiteres Beispiel für ein einem drehwinkelabhängigen
Gegenmoment zugrunde liegendes Gegenmoment-Profil 34. Kombinationen aller bisher beschriebenen Gegenmoment-Profile 34 (Drehwinkelabhängigkeit auf Basis eines linearen Funktionsgraphen 46; wertebereichsabhängige
Drehwinkelabhängigkeit; nichtlineare Abhängigkeit) sind grundsätzlich beliebig kombinierbar, zum Beispiel im Wege einer mathematischen Verknüpfung, insbesondere einer Verknüpfung in Form einer Addition oder Multiplikation, und eine solche Kombinierbarkeit und Kombination soll mit diesem Flinweis als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten. Allgemein kann jedes
mathematisch formulierbare Gegenmoment-Profil 34 auch zum Beispiel in Form einer Tabelle, insbesondere einer sogenannten Lookup-Tabelle, implementiert sein. Entsprechend ist auch eine solche Tabelle ein einem drehwinkelabhängigen Gegenmoment zugrunde liegendes Gegenmoment-Profil 34.
Die jeweils für die Ermittlung des durch den Aktuator 20 aufzubringenden
Gegenmoments angewandte Formel f(cp) oder eine Tabelle oder dergleichen anstelle eines formelmäßigen Zusammenhangs - also das jeweilige
Gegenmoment-Profil 34 - ist in der Gerätesteuerung 30, nämlich in einem von der Gerätesteuerung 30 umfassten Speicher 32, oder in einem der Gerätesteuerung 30 zugeordneten Speicher 32 hinterlegt. Die Funktion der Gerätesteuerung 30 kann kurz dahingehend beschrieben werden, dass die Gerätesteuerung 30 das jeweilige Gegenmoment-Profil 34„anwendet“. Dafür ist zum Beispiel ein in
Software implementiertes Steuerungsprogramm 44 (Fig. 2), also ein Computerprogramm, vorgesehen, welches in den Speicher 32 geladen ist und beim Betrieb des Medizingeräts 10 mittels einer von der Gerätesteuerung 30 umfassten Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors ausgeführt wird.
Im Falle einer Formel wie zum Beispiel M = m c f + Mi oder einer
entsprechenden Tabelle als Gegenmoment-Profil 34 erhält die Gerätesteuerung 30 von der Steuerungseinrichtung 22 den jeweils eingestellten Drehwinkel cp, wobei die Steuerungseinrichtung 22 diesen in Form des Sensorsignals 24 vom Drehwinkelsensor 16 erhält. Die Gerätesteuerung 30 ermittelt anhand des
Gegenmoment-Profils 34 das zu dem Drehwinkel f gehörige Gegenmoment M, übermittelt ein dieses kodierendes Datum an die Steuerungseinrichtung 22, welche daraus ein für den Aktuator 20 bestimmtes Steuersignal 26 generiert, welches die Erzeugung des ermittelten Gegenmoments M durch den Aktuator 20 bewirkt.
Im Falle einer als Gegenmoment-Profil 34 hinterlegten Formel wie zum Beispiel M = f(cp) = m x PawSet(cp) + M1
wird auf Seiten der Gerätesteuerung 30 auch der vom eingestellten Drehwinkel f abhängige Faktor PawSet(cp) und damit schließlich das Gegenmoment M ermittelt. Ein dem Faktor PawSet(cp) zugrunde liegendes Schema (Formel oder/und Tabelle) wird dabei ebenfalls von der Gerätesteuerung 30 angewendet. Die Ermittlung des Gegenmoments M basiert damit wieder auf dem Erhalt eines den eingestellten Drehwinkel f kodierenden Datums von der Steuerungseinrichtung 22 und an die Steuerungseinrichtung 22 wird als Ergebnis ein das (ermittelte) zugehörige
Gegenmoment M kodierendes Datum zurück übermittelt.
Zusätzlich oder alternativ zu dem oben Beschriebenen kann dem Bediener des Medizingeräts 10 beim Drehen des Drehknopf 12 mittels eines veränderten Gegenmoments M auch eine haptische Rückmeldung in Bezug auf
Bestätigungsgrenzen gegeben werden.
Bestätigungsgrenzen dienen grundsätzlich zur sicheren Einstellung von
Parameterwerten. Mit einer Bestätigungsgrenze wird beispielsweise vermieden, dass bei einer zu schnellen Drehung und einer eventuell unbeabsichtigten Bestätigung ein zu hoher Einstellwert für die Therapie übernommen wird. Gerade bei einer Funktion des Drehknopfs 12 als Druckeinsteller könnte dies unter Umständen zu einer ernsthaften Patientengefährdung führen. Der gesamte Einstellbereich ist deshalb in einzelne Intervalle unterteilt. Ein Wechsel von einem Intervall in das nächstfolgende Intervall ist bisher nur nach einer zusätzlichen Bestätigung möglich. Das Erreichen einer Bestätigungsgrenze ist bislang jedoch ausschließlich visuell erkennbar, indem sich ein eingestellter Wert auch beim Weiterdrehen des Drehknopfs 12 nicht mehr ändert und ggf. eine entsprechende zusätzliche Nachricht erscheint. Zum Erkennen des Erreichens einer
Bestätigungsgrenze muss also während des Einstellvorgangs der Blick des Anwenders vom Patienten auf das Medizingerät 10 gerichtet werden.
Nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz wird das Erreichen und ggf. das
Überschreiten einer Bestätigungsgrenze dem Bediener mittels eines merklichen Gegenmoments angezeigt. Als Basis für ein solches Gegenmoment sind entsprechende Gegenmoment-Profile 34 vorgesehen, von denen in den Figuren 5 bis 7 zur Veranschaulichung des vorgesehenen Grundprinzips exemplarisch einige gezeigt sind.
Die Darstellung in Figur 5 zeigt als Gegenmoment-Profil 34 einen Graphen 50 mit einer impulsartigen Erhöhung bei einem bestimmten Drehwinkel (f-i). Bis zum Erreichen dieses Drehwinkels wirkt beim Drehen des Drehknopfs 12 ein
(vorgegebenes oder vorgebbares) erstes Gegenmoment Mi. Beim Erreichen dieses Drehwinkels wirkt ein (vorgegebenes oder vorgebbares) höheres zweites Gegenmoment M2. Nach dem Überschreiten dieses Drehwinkels wirkt wieder das anfängliche erste Gegenmoment Mi. Die impulsartige Erhöhung des
Gegenmoments bewirkt also die Bemerkbarkeit des Erreichens und
Überschreitens der Bestätigungsgrenze beim Drehen des Drehknopfs 12. Damit kann - verkürzend - auch davon gesprochen werden, dass die impulsartige Erhöhung des Gegenmoments die Bestätigungsgrenze bildet. Auf der Basis, dass eine merkliche Änderung des Gegenmoments bei einem bestimmten Drehwinkel und/oder im Anschluss an einen bestimmten Drehwinkel eine Bestätigungsgrenze anzeigt und damit im Sinne einer zu überwindenden Grenze als
Bestätigungsgrenze fungiert, wird die nachfolgende Beschreibung fortgesetzt.
Aufgrund des bei dem Gegenmoment-Profil 34 gemäß Figur 5 höheren zweiten Gegenmoments M2 ist bei der so realisierten Bestätigungsgrenze beim Drehwinkel fi beim Weiterdrehen des Drehknopfs 12 ein erhöhter Kraftaufwand zur
Überwindung dieser Bestätigungsgrenze erforderlich. Ein unbeabsichtigtes
Überwinden der Bestätigungsgrenze und ein unbeabsichtigtes Wechseln in den an die Bestätigungsgrenze anschließenden Bereich kann damit wirksam vermieden werden, weil der Bediener beim Drehen des Drehknopf 12 das Erreichen der Bestätigungsgrenze und das eventuelle Überschreiten der Bestätigungsgrenze in jedem Falle anhand des Wechsels des wirksamen Gegenmoments bemerkt.
Anstelle der in Figur 5 exemplarisch gezeigten Situation mit genau einer
Bestätigungsgrenze sind auch mehrere und regelmäßig oder unregelmäßig beabstandete Bestätigungsgrenzen über den gesamten Einstellbereich, der mittels des Drehknopfs 12 auswählbar ist, möglich. Dies gilt auch für alle nachfolgend beschriebenen Beispiele.
Die Darstellung in Figur 6 zeigt den Graphen 50 einer weiteren Variante eines zur Realisierung einer Bestätigungsgrenze bei einem bestimmten Drehwinkel (f-i) bestimmten Gegenmoment-Profils 34. Vor und hinter der Bestätigungsgrenze ist das jeweils wirksame Gegenmoment (Mi bzw. M2) konstant, jedoch ist das Niveau hinter der Bestätigungsgrenze deutlich höher (M2 > Mi). Beim Drehen des
Drehknopfs 12 bemerkt der Bediener das Erreichen der Bestätigungsgrenze aufgrund des sprungartig höheren Gegenmoments (zuvor Mi; jetzt M2). Zudem ist ein Weiterdrehen des Drehknopfs 12 in dem an die Bestätigungsgrenze
anschließenden Bereich wegen des dort wirksamen höheren Gegenmoments (M2) deutlich schwerer als in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze.
Bei dem in Figur 7 gezeigten Graphen 50 und einem darauf basierenden
Gegenmoment-Profil 34 ist die Bestätigungsgrenze realisiert, indem bis zu einem bestimmten Drehwinkel fi das Gegenmoment M ausgehend von einem
anfänglichen Gegenmoment Mi bis zu einem Gegenmoment M2 (M2 > Mi) bei der Bestätigungsgrenze drehwinkelabhängig und mit einer ersten Steigung nm zunimmt. Im Anschluss an die Bestätigungsgrenze nimmt das Gegenmoment M ausgehend von dem bei der Bestätigungsgrenze wirksamen Gegenmoment M2 mit einer höheren Steigung nri2 (nri2 > ITH) zu. Beim Drehen des Drehknopfs 12 in Richtung auf die Bestätigungsgrenze bemerkt der Bediener das Fortschreiten in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze aufgrund des kontinuierlich größer werdenden (Steigung nm) Gegenmoments. Das Überschreiten der
Bestätigungsgrenze ist unmittelbar daran bemerkbar, dass ein Weiterdrehen des Drehknopfs 12 im Anschluss an die Bestätigungsgrenze wegen der dort
wirksamen höheren Steigung 1112 (1712 > mi) und dem daraus resultierenden schnelleren Anstieg des Gegenmoments deutlich schwerer ist als in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze.
Bei der in Figur 8 gezeigten Situation ist die Bestätigungsgrenze gewissermaßen in Form einer Kombination der Verhältnisse in Figur 6 und der
drehwinkelabhängigen Zunahme des Gegenmoments gemäß Figur 7 realisiert. Bis zu einem bestimmten Drehwinkel fi nimmt das Gegenmoment M ausgehend von einem anfänglichen Gegenmoment Mi drehwinkelabhängig und mit einer ersten Steigung nm zu. Bei der Bestätigungsgrenze steigt das Gegenmoment schlagartig auf ein höheres Gegenmoment M2 (M2 > Mi) an. Im Anschluss an die
Bestätigungsgrenze nimmt das Gegenmoment M ausgehend von dem bei der Bestätigungsgrenze wirksamen Gegenmoment M2 mit der vor der
Bestätigungsgrenze wirksamen Steigung nm weiter zu. Beim Drehen des
Drehknopfs 12 bemerkt der Bediener das Fortschreiten in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze aufgrund des kontinuierlich größer werdenden
Gegenmoments. Das Erreichen der Bestätigungsgrenze bemerkt der Bediener aufgrund des sprungartig höheren Gegenmoments. Im Anschluss an die
Bestätigungsgrenze ist ein Weiterdrehen des Drehknopfs 12 wegen des dort bereits anfänglich höheren wirksamen Gegenmoments deutlich schwerer als in dem Bereich vor der Bestätigungsgrenze und zudem steigt das Gegenmoment in dem Bereich im Anschluss an die Bestätigungsgrenze weiter an, optional zum Beispiel - anders als dargestellt - mit einer höheren Steigung als vor der
Bestätigungsgrenze. Optional kann bei einer Betriebsart, bei welcher beim Drehen des Drehknopfs 12 zwei oder mehr Parameterwerte gleichzeitig und synchron verstellt werden, dies dem Bediener durch ein erhöhtes Gegenmoment signalisiert werden. Bei einer solchen Betriebsart und einer solchen Kopplung dreht der Bediener beim Drehen des einen Drehknopfs 12 gleichsam gleichzeitig zwei oder mehr Drehknöpfe. Diese Kopplung und das resultierende„gleichzeitige Drehen mehrerer
Drehknöpfe“ kann dem Bediener durch ein entsprechend höheres, beim Drehen bemerkbares Gegenmoment signalisiert werden. Für eine solche Kopplung werden die gekoppelten Parameter, zum Beispiel Atemfrequenz und
Inspirationszeit, zum Beispiel durch das Betätigen entsprechender Einsteller 48 ausgewählt.
Bei einer Kopplung kann zum Beispiel eines der Gegenmoment-Profile 34 der Darstellungen in Figur 6 bis Figur 8 zur Anwendung kommen. Dann ist die Umschaltung auf ein höheres Gegenmoment (Figur 6, Figur 8) und/oder eine Umschaltung auf eine jeweilige Steigung des Gegenmoments (Figur 7, Figur 8), anders als in den Darstellungen in Figur 6 bis Figur 8 gezeigt, nicht von einem als Bestätigungsgrenze vorgegebenen oder vorgebbaren Drehwinkel abhängig. Vielmehr ist die Umschaltung vom Beginn der Kopplung, also einem
entsprechenden Zeitpunkt t abhängig. Der zu dem Zeitpunkt t gegebene
Drehwinkel cp(t) des betätigten Drehknopfs 12 ist bei einer solchen Situation der in den Darstellungen in Figur 6 bis Figur 8 eingetragene Drehwinkel cp-i. Optional kann die Umschaltung (Erhöhung des Gegenmoments und/oder Erhöhung der Steigung) von der Anzahl der gekoppelten Parameter abhängig sein, derart, dass sich die beim Drehen des betätigten Drehknopfs 12 zur Überwindung des wirksamen Gegenmoments notwendige Kraft abhängig von der Anzahl der gekoppelten Parameter erhöht.
Die Darstellungen in Figur 9 bis Figur 12 zeigen die Graphen 52 weiterer, grundsätzlich optionaler Gegenmoment-Profile 34, die bevorzugt mit den bisher gezeigten und beschriebenen Gegenmoment-Profilen 34 (Figur 3 sowie Figur 5 bis Figur 8) kombinierbar sind. Ein auf dem in Figur 9 gezeigten Graph 52 basierendes Gegenmoment-Profil 34 bildet eine bisher mechanisch umgesetzte Rastfunktion des Drehknopfs 12 nach. Das bisher notwendige entsprechende mechanische Element kann damit entfallen. Anstelle der gezeigten
Dreieckfunktion kommt alternativ zum Beispiel auch ein auf einem sogenannten Sägezahn basierendes Gegenmoment-Profil 34 in Betracht. Die Dreiecke oder Sägezähne in dem Gegenmoment-Profil 34 müssen auch nicht unbedingt unmittelbar aneinander anschließen. Vielmehr kann zwischen solchen das
Einrasten des Drehknopfs 12 bei einem bestimmten Drehwinkel signalisierenden Änderungen des wirksamen Gegenmoments ein Bereich mit einem konstanten Gegenmoment bestehen.
Die Graphen 52 in Figur 10, Figur 11 und Figur 12 zeigen Beispiele für
Gegenmoment-Profile 34 zur Signalisierung von Default- oder Vorschlagswerten. Um dem Bediener des Medizingeräts 10 beispielsweise einen empfohlenen Einstellwert oder Einstellwertebereich zu signalisieren, kann dies mittels eines Gegenmoment-Profils 34 mit einer simulierten Mulde (Figur 10), einer Senke (Figur 11 ) oder einer Wanne (Figur 12) erfolgen, d.h. die Stellkraft wird bei der entsprechenden Einstellung aufgrund des lokal reduzierten Gegenmoments minimal. Von diesem Punkt ausgehend steigt die beim Drehen des Drehknopfs 12 zum Überwinden des wirksamen Gegenmoments notwendige Kraft in beide Richtungen an.
Allgemein sind die in den Darstellungen in Figur 5 bis Figur 8 sowie Figur 9 bis Figur 12 gezeigten Graphen 50, 52 ebenfalls Beispiele für auf den Graphen 50, 52 basierende und von Gerätesteuerung 30 anwendbare Gegenmoment-Profile 34 zur Umsetzung eines Drehwinkels des Drehknopfs 12 in ein zugehöriges und mittels des Aktuators 20 aufgebrachtes Gegenmoment. Die jeweiligen
Gegenmoment-Profile 34 können in Form einer mathematischen Funktion, mehrerer mathematischer Funktionen, einer Tabelle oder dergleichen oder in Form der jeweils bestimmenden Parameter (Gegenmomentwerte Mi, M2 und/oder Steigungen mi, nri2; Abstände zwischen zwei Gegenmomentwerten Mi, M2 und/oder Steigungen mi, nri2; Verhältnisse zweier Gegenmomentwerte Mi, M2 und/oder Steigungen mi, 1712) im Speicher 32 abgelegt sein.
Abschließend sei nochmals ausdrücklich auf die grundsätzliche Kombinierbarkeit der gezeigten und erläuterten Gegenmoment-Profile 34 hingewiesen. So kann beispielsweise ein Gegenmoment-Profil 34 gemäß Figur 3 oder Figur 5 bis Figur 8 um eine Rast-Funktion gemäß Figur 9 und/oder eine Signalisierung von Default- oder Vorschlagswerten oder -Wertebereichen gemäß Figur 10 bis Figur 12 ergänzt sein.
Bei einer Einstellung der Atemfrequenz mittels des Drehknopfs 12, wenn also der Drehwinkel f proportional zur eingestellten Atemfrequenz ist, kann der aktuelle Einstellwert in Form eines Pulses auf den Drehknopf 12 gegeben werden. Eine kurzzeitige (pulsartige) Erhöhung des Gegenmoments mit der Frequenz des Einstellwerts kann zum Beispiel jedem der hier gezeigten Gegenmoment-Profile 34 überlagert werden.
Optional kann auch das Erreichen eines minimal oder maximal einstellbaren Werts (Endanschlag) eines Beatmungsparameters mittels eines beim Erreichen des Endanschlags wirksam werdenden Gegenmoments signalisiert werden. Das einen Endanschlag signalisierende Gegenmoment ist bevorzugt ein maximal
applizierbares Gegenmoment. Dafür wird ein entsprechendes
drehwinkelabhängiges Gegenmoment-Profil 44 verwendet, welches optional mit anderen drehwinkelabhängigen Gegenmoment-Profilen 44 kombiniert wird. Das einen einseitigen Endanschlag oder einen beidseitigen Endanschlag bewirkende Gegenmoment-Profil 44 führt zu einem besonders hohen, vorgegebenen oder vorgebbaren Gegenmoment, insbesondere dem maximal applizierbaren
Gegenmoment, bei einem dem jeweiligen Endanschlag entsprechenden oder darüber hinausgehenden Drehwinkel des Drehknopfs 12.
Bei der oben erwähnten zweiten Variante, die auch als messwertabhängige Variante aufgefasst werden kann und zu einem messwertabhängigen
Gegenmoment führt, wird ebenfalls mittels des Aktuators 20 ein beim Drehen eines Drehknopfs 12 wirksames und von einem aktuellen Wert abhängiges Gegenmoment aufgebracht. Bei der zuvor beschriebenen ersten Variante war das Gegenmoment von einem auf einer Einstellung eines Bedieners basierenden Wert (Drehwinkel, resultierender Einstellwert etc.) abhängig. Bei der zweiten Variante ist der aktuelle Wert, von dem das Gegenmoment abhängig ist, ein Messwert 38. Diese Variante benötigt kein vom Drehwinkelsensor 16 erhältliches und einen Drehwinkel des Drehknopfs 12 kodierendes Sensorsignal 24. An die Stelle eines solchen Sensorsignals 24 oder optional auch neben ein solches Sensorsignal 24 tritt der jeweilige Messwert 38. Beispielsweise wird dabei ein Gegenmoment aufgebracht, welches von einem Messwert 38 abhängig ist, welcher einen
Atemwegsdruck eines Patienten kodiert. Die Abhängigkeit des Gegenmoments von dem jeweiligen Messwert 38 kann so realisiert sein, dass das Gegenmoment proportional zum jeweiligen Messwert 38 ist. Die Abhängigkeit kann auch mittels einer mathematischen Funktion, zum Beispiel einer linearen Funktion oder auch einer nichtlinearen Funktion, ausgedrückt sein und ist zum Beispiel in Form einer Kennlinie oder einer Tabelle implementiert. Allgemein kann auch die Abhängigkeit von einem Messwert 38 in Form einer oder mehrerer Gegenmoment-Profile 34 realisiert sein, wie dies zuvor am Beispiel drehwinkelabhängiger Gegenmoment- Profile 34 erläutert wurde. Bei einem messwertabhängigen Gegenmoment-Profil 34 tritt der jeweilige Messwert 38 an die Stelle des Drehwinkels, so dass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die vorangehende Beschreibung verwiesen werden kann.
Zum Erfassen eines bei dieser Variante verwendeten Messwerts 38 ist eine von dem Medizingerät 10 umfasste oder dem Medizingerät 10 zugeordnete Sensorik 36, zum Beispiel ein Druck- und/oder Flowsensor oder eine Mehrzahl von Druck- und/oder Flowsensoren, vorgesehen. Mittels einer solchen Sensorik 36 wird zum Beispiel beim Betrieb eines als Beatmungsgerät fungierenden Medizingeräts 10 der Atemwegsdruck eines Patienten erfasst und als Messwert 38 ein den erfassten Atemwegsdruck kodierendes Signal oder ein den erfassten
Atemwegsdruck kodierendes Datum von der Sensorik 36 an die Gerätesteuerung 30 übermittelt, welche auf Basis eines Gegenmoment-Profils 34 ein zu dem
Messwert 38 gehöriges Gegenmoment ermittelt.
Auch wenn diese zweite Variante (messwertabhängiges Gegenmoment) grundsätzlich unabhängig von der zuerst beschriebenen ersten Variante
(drehwinkelabhängiges Gegenmoment) ist, kommt dennoch eine Kombination beider Varianten in Betracht, zum Beispiel eine Kombination, welche auf der zweiten Variante und einem messwertabhängigen Gegenmoment-Profil 34 basiert, wobei das Gegenmoment zusätzlich zu der Abhängigkeit von dem jeweiligen Messwert 38 auch von einem jeweiligen Drehwinkel des Drehknopfs 12 abhängig ist und somit das messwertabhängige Gegenmoment-Profil 34 zum Beispiel drehwinkelabhängig mit einem Gegenmoment-Profil 34 gemäß einer der Figuren 3 oder 5 bis 12 oder einer Kombination der Gegenmoment-Profile 34 der Figuren 3 oder bis 5 bis 12 überlagert ist.
Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Angegeben werden ein
Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts 10, wobei nach dem Verfahren mittels eines Aktuators 20 ein beim Drehen eines Drehknopfs 12 wirksames und von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs 12 abhängiges Gegenmoment aufgebracht wird, sowie ein nach dem Verfahren arbeitendes und insoweit bestimmungsgemäß eingerichtetes Medizingerät 10. Der Drehwinkel des
Drehknopfs 12 bestimmt bei einem Medizingerät 10 in Form eines
Beatmungsgeräts einen aktuellen Wert eines Beatmungsparameters. Das mittels des Aktuators 20 aufgebrachte und beim Drehen des Drehknopfs 12 wirksame Gegenmoment ist insofern auch von dem jeweils eingestellten Wert des
Beatmungsparameters abhängig und allgemein ist das Gegenmoment auch von einem Wertebereich des Drehwinkels oder einem Wertebereich des jeweiligen Beatmungsparameters abhängig.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Medizingerät 12 Drehknopf
14 Scheibe
16 Drehwinkelsensor 18 Welle
20 Aktuator
22 Steuerungseinrichtung
24 Sensorsignal 26 Steuersignal 28 (frei)
30 Gerätesteuerung 32 Speicher
34 Gegenmoment-Profil 36 Sensorik
38 Messwert 40 Aktorik
42 Ansteuersignal
44 Steuerungsprogramm 46 Graph
48 Einsteller 50 Graph
52 Graph

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betrieb eines Medizingeräts (10),
wobei mittels eines Aktuators (20) ein beim Drehen eines Drehknopfs (12) wirksames und von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängiges Gegenmoment aufgebracht wird, wobei das von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängige Gegenmoment automatisch anhand von zumindest einem Gegenmoment-Profil (34) ermittelt wird, und wobei in Abhängigkeit von einem zur Einstellung mittels des Drehknopfs (12) ausgewählten Parameter des Medizingeräts (10) automatisch zumindest ein Gegenmoment-Profil (34) ausgewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei mittels eines kraftschlüssig mit dem Drehknopf (12) verbundenen Drehwinkelsensors (16) ein Drehwinkel des Drehknopfs (12) erfasst wird und wobei mittels eines kraftschlüssig mit dem Drehknopf (12) verbundenen Aktuators (20) ein vom erfassten Drehwinkel abhängiges und einer Drehung des Drehknopfs (12) entgegenwirkendes Gegenmoment aufgebracht wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei zur Ermittlung eines von einem aktuellen Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängigen Gegenmoments mehrere Gegenmoment-Profile (34) kombiniert werden.
4. Medizingerät (10) mit zumindest einem zum Einstellen eines Werts eines
Parameters bestimmten Drehknopf (12),
wobei durch Drehen des Drehknopfs (12) der Wert des jeweiligen Parameters veränderbar ist,
wobei mit dem Drehknopf (12) einerseits ein Drehwinkelsensor (16) und andererseits ein Aktuator (20) kraftschlüssig verbunden ist,
wobei mittels des Drehwinkelsensors (16) ein Drehwinkel des Drehknopfs (12) erfassbar ist und wobei mittels des Aktuators (20) ein vom erfassten Drehwinkel abhängiges und einer Drehung des Drehknopfs (12) entgegenwirkendes Gegenmoment aufbringbar ist,
wobei das vom erfassten Drehwinkel des Drehknopfs (12) abhängige
Gegenmoment automatisch anhand von zumindest einem in einem Speicher (32) hinterlegten Gegenmoment-Profil (34) ermittelt wird, und
wobei in Abhängigkeit von einem zur Einstellung mittels des Drehknopfs (12) ausgewählten Parameter des Medizingeräts (10) automatisch zumindest ein Gegenmoment-Profil (34) ausgewählt wird.
5. Medizingerät (10) nach Anspruch 4,
wobei der Drehwinkelsensor (16) und der Aktuator (20) mittels einer gemeinsamen Welle (18) kraftschlüssig mit dem Drehknopf (12) gekoppelt sind.
6. Steuerungsprogramm (44) in Form eines Computerprogramms mit
Programmcodemitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen, wenn das Steuerungsprogramm (44) mittels einer zur Steuerung und/oder Überwachung eines Medizingeräts (10) bestimmten Gerätesteuerung (30) ausgeführt wird.
7. Medizingerät (10), insbesondere Medizingerät (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, mit Mitteln (30, 44) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
8. Medizingerät (10) nach Anspruch 7 mit einer Gerätesteuerung (30) und dem von der Gerätesteuerung (30) umfassten oder der Gerätesteuerung (30) zugeordneten Speicher (32), wobei in den Speicher (32) als Mittel zur
Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ein
Steuerungsprogramm (44) nach Anspruch 6 geladen oder ladbar ist.
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