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Die
Erfindung betrifft eine Behandlungseinheit mit mindestens zwei Heizquellen
und einer Liegefläche
für den
Patienten.
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In
der offenen Intensivpflege oder auch bei Inkubatoren wird dem Patienten
zum Ausgleich der Wärmebilanz
von außen
zusätzlich
Wärme zugeführt. Solange
nur eine Heizquelle hierzu eingesetzt wird, ist die Regelung der
Temperatur noch relativ einfach zu gestalten, da nur die Heizleistung
dieser Heizquelle verändert
werden muß.
Sobald jedoch eine Kombination von verschiedenen Heizquellen vorliegt,
muß festgelegt
werden, in welchem Verhältnis
die Heizleistungen der einzelnen Heizquellen zueinander stehen sollen.
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Aus
der
DE 42 04 398 C1 ist
ein Inkubator bekannt, bei dem ein erster Regelkreis zur Einstellung
einer bestimmten Lufttemperatur mit einem zweiten Regelkreis zur
Einstellung der Luftfeuchtigkeit über eine Verknüpfungsschaltung
in der Weise miteinander verbunden sind, daß bei Veränderung des Sollwertes der
Lufttemperatur der Sollwert der Luftfeuchtigkeit automatisch nachgeführt wird.
Auf diese Weise erhält
man zwei gekoppelte Regelkreise für unterschiedliche Parameter,
die als Master-Slave-Regelkreise bei der Konditionierung der Umgebungsluft
zusammenwirken.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behandlungseinheit mit
zwei Heizquellen derart zu verbessern, daß das Verhältnis der Heizleistungen der
Heizquellen zueinander auf einfache Weise einstellbar ist.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.
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Die
Aufgabe wird auch mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 5 und des
Schutzanspruchs 6 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei
der offenen Pflege als auch bei der geschlossenen Pflege in Inkubatoren
werden, zum Ausgleich der Wärmebilanz
des Patienten, sowohl eine Lufttemperatur-Heizung als auch eine
Liegeflächenheizung
eingesetzt.
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Wird
bei einer offenen Pflegeeinheit eine Strahlungsheizung zusammen
mit einer Liegeflächenheizung
betrieben, ist die Frage zu klären,
wie hoch die Temperatur der Liegeflächenheizung eingestellt werden
soll. Der auf einer Liegefläche
befindliche, unbekleidete Patient verliert den größten Teil seiner
Wärme an
die Umgebung über
Strahlungs-, Konvektions- und Feuchteverluste. Die Strahlungsheizung
als einzige Wärmequelle
auf dieser Seite der Körperoberfläche oberhalb
der Liegefläche,
muß deshalb
auch den größten Anteil
der Wärmezufuhr übernehmen
und die Wärmeverluste
an die Umgebung soweit kompensieren, daß der Patient mittelfristig
in seiner Wärmebilanz
ausgeglichen ist. Normalerweise wird die Strahlungsheizung mit einer
Hauttemperatur-Regelung betrieben, die den Patienten auf einer konstanten
Temperatur halten soll. Dazu wird ein Temperatursensor an der Haut
des Patienten angebracht, vorzugsweise am Bauch des Patienten. Die Heizleistung
der Strahlungsheizung orientiert sich dabei an der Abweichung zwischen
der Sollwert-Vorgabe und der gemessenen Temperatur der Hautoberfläche. Die
Heizleistung der Strahlungsheizung läßt sich dabei relativ schnell
verändern,
weil die thermischen Massen sehr klein sind. So liegt beispielsweise
die Zeitkonstante einer Infrarot-Strahlungsheizung im Bereich von
3 Minuten bis 10 Minuten.
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Liegeflächenheizungen
haben normalerweise größere thermische
Massen und deshalb eine wesentlich größere Zeitkonstante als Strahlungsheizungen.
Eine Liegeflächenheizung
besteht zum Beispiel aus einer Aluminiumplatte, auf deren Unterseite
eine Heizfolie geklebt ist. Die Aluminiumplatte sorgt für eine gute
Wärmeverteilung
in horizontaler Richtung. Auf der Aluminiumplatte liegt eine Gelmatratze,
die einerseits für
eine weiche, nachgiebige Unterlage und andererseits für eine gute
Wärmeleitung
zum Patienten sorgt. Die Zeitkonstante einer solchen Heizung liegt
ungefähr
zwischen 30 Minuten und 120 Minuten. Wegen der großen Zeitkonstante
eignet sich die Liegeflächenheizung
nicht besonders gut, um in einem geschlossenen Regelkreis die Temperatur
eines Patienten schnell zu verändern.
Die Hauptaufgabe der Liegeflächenheizung
besteht deshalb darin, die Wärmeverluste
an der Unterseite des Patienten zu minimieren.
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Solange
die Liegefläche
die gleiche Temperatur wie der Körperkern
des Patienten hat, wird keine Wärme
zum Patienten transportiert. In diesem Fall verhindert die Liegeflächenheizung
die konduktiven Wärmeverluste
zur Unterseite. Sobald jedoch der Patient auskühlt, führt die Liegeflächenheizung
einen positiven Beitrag zur Wärmebilanzierung
durch. Ein wichtiger Einsatz der Liegeflächenheizung ist die Aufwärmung von
unterkühlten
Patienten. In diesem Fall führen
der große
Temperaturgradient des kalten Körpers
und die gute Wärmeleitung
zu einem schnellen Aufwärmen
des Patienten.
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Der
Sollwert für
die Liegeflächenheizung sollte
sich im allgemeinen an der Körpertemperatur des
Patienten orientieren und für
den Fall einer normalen Körperkerntemperatur
von 37 Grad Celsius ebenfalls 37 Grad Celsius betragen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
bei einer Behandlungseinheit für
die offene Pflege für
die Temperierung des Patienten einen ersten Temperaturregelkreis
vorzusehen, der aus einem ersten Temperaturregler, einem die Körpertemperatur
des Patienten erfassenden ersten Temperatursensor, einer ersten Heizquelle
und einem ersten Sollwerteinsteller für die Körpertemperatur besteht. Ein
zweiter Temperaturregelkreis mit einer zweiten Heizquelle an der
Liegefläche,
einem die Temperatur der Liegefläche
erfassenden zweiten Temperatursensor und einem zweiten Temperaturregler
erhält
die Sollwertvorgabe über eine
Verknüpfungsschaltung
von dem ersten Temperaturregelkreis. Die Verknüpfungsschaltung empfängt hierzu
den Istwert der Körpertemperatur
oder den am ersten Sollwerteinsteller eingestellten Sollwert des
ersten Regelkreises als Führungsgröße und gibt über eine
erste Verknüpfungsfunktion
einen Folgewert für
die Temperatur der Liegefläche
an den zweiten Regelkreis ab.
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Bei
der geschlossenen Pflege wird die Luft innerhalb einer Haube mit
einem Gebläse
umgewälzt und
auf einen vorbestimmten Sollwert temperiert. Zur Einstellung der
Lufttemperatur ist ein erster Temperaturregelkreis vorgesehen, bei
dem der Istwert der Lufttemperatur mit einem Temperatursensor in
der Umgebung des Patienten erfasst und mit einem ersten Temperaturregler
auf den Sollwert eingestellt wird.
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Zur
Einstellung der Temperatur der Liegefläche ist ein zweiter Temperaturregelkreis
vorgesehen, der seine Sollwertvorgabe über eine zweite Verknüpfungsfunktion
aus dem ersten Temperaturregelkreis empfängt.
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Der
erste Temperaturregelkreis liefert hierzu den Sollwert oder den
Istwert der Lufttemperatur an die Verknüpfungsschaltung und über die
zweite Verknüpfungsfunktion
wird hieraus die Sollwertvorgabe erzeugt. Bei Einbeziehung einer
Patiententemperatur, z. B. der Körperkerntemperatur,
in die Regelung der Lufttemperatur, wird dem ersten Temperaturregler
in vorteilhafter Weise ein weiterer Temperaturregler in Form einer
Kaskadenregelung vorgeschaltet, der als Istwert die Patiententemperatur
erhält
und mittels eines Sollwertes für
die Patiententemperatur eine Führungsgröße bildet,
die als Sollwertvorgabe für
die Lufttemperatur an den ersten Temperaturregler weitergegeben
wird. Entsprechend der gemessenen Patiententemperatur wird die Sollwertvorgabe für die Lufttemperatur
von dem zusätzlichen
Temperaturregler erhöht
oder erniedrigt. Durch Verknüpfung des
ersten Temperaturregelkreises mit dem zweiten Temperaturregelkreis
für die
Einstellung der Temperatur der Liegefläche wird eine optimale Wärmeversorgung
des Patienten bei geringstmöglichem
Wärmeverlust
erreicht.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine erste Behandlungseinheit
für offene
Pflege,
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2 eine Verknüpfungsfunktion
zwischen dem Sollwert der Körper-Kerntemperatur
und dem Sollwert der Liegeflächentemperatur,
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3 eine zweite Behandlungseinheit
für geschlossene
Pflege,
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4 eine Verknüpfungsfunktion
zwischen dem Sollwert der Lufttemperatur und dem Sollwert für die Temperatur
der Liegefläche,
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5 eine dritte Behandlungseinheit
für die geschlossene
Pflege.
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1 zeigt schematisch eine
erste Behandlungseinheit 1 für die offene Pflege, bei der
ein Patient 2 auf einer mit einer ersten Heizquelle 3 versehenen
Liege fläche 4 positioniert
ist. Der Patient 2 wird einerseits über eine erste Heizquelle 5 als
Strahlungsheizung und andererseits über die zweite Heizquelle 3 mit
Wärme versorgt.
Die Körperkerntemperatur
des Patienten 2 wird mit einem ersten Temperatursensor 6 erfaßt und als
ein Patiententemperatur-Istwert an einen ersten Temperaturregler 7 weitergegeben,
der die Heizleistung der ersten Heizquelle 5 auf einen
mit einem ersten Sollwert-Einsteller 8 vorgewählten Körpertemperatur-Sollwert
einstellt. Die erste Heizquelle 5, der erste Temperatursensor 6 und der
erste Temperaturregler 7 bilden zusammen einen ersten Temperaturregelkreis 9.
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Ein
zweiter Temperatursensor 10, der die Temperatur der Liegefläche 4 erfaßt und die
zweite Heizquelle 3 sind an einen zweiten Temperaturregler 11 angeschlossen
und bilden zusammen einen zweiten Temperaturregelkreis 12.
Der Sollwert für
die Temperatur der Liegefläche
kann mittels eines zweiten Sollwert-Einstellers 13 vorgewählt werden,
der über
einen Umschalter 14 mit dem zweiten Temperaturregler 11 verbunden
ist. Zwischen dem Umschalter 14 und dem ersten Temperaturregler 7 befindet sich
eine Verknüpfungsschaltung 15.
Bei der in der 1 gezeigten
Schaltstellung des Umschalters 14 ist der erste Temperaturregelkreis 9 über die
Verknüpfungsschaltung 15 mit
dem zweiten Temperaturregelkreis 12 verbunden und der zweite
Sollwerteinsteller 13 ist außer Funktion. Die Verknüpfungsschaltung 15 empfängt den
Körpertemperatur-Sollwert von
dem ersten Temperaturregler 7 und bildet aus diesem über eine
in einem Speicher 16 abgelegte erste Verknüpfungsfunktion 17,
einen Folgewert als Sollwert für
die Temperatur der Liegefläche
für den zweiten
Temperaturregelkreis 12.
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2 veranschaulicht schematisch
die Verknüpfungsfunktion 17 zwischen
dem Körpertemperatur-Sollwert
TK und dem Sollwert der Liegefläche TM.
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Die
erste Verknüpfungsfunktion 17 ist
derart bemessen, daß eurem
Bereich für
die Körpertemperatur
TK, von 35° C bis 39° C, ein Bereich für die Temperatur
der Liegefläche
TM, von 35° C bis 38° c, gegenübersteht, wobei zu TK kleiner gleich 35° C, der Wert TM =
38° C und
zu TK 37° C
der Wert TM = 37° C gehört.
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Bei
einer Temperatur von 37 Grad Celsius sind die beiden Sollwerte gleich,
so daß weder
Wärme zu-
noch abgeführt
wird. Jede Abweichung der Körper-Kerntemperatur wird
adäquat
in einer veränderten
Temperatur für
die Liegefläche
therapiert. Durch die längere
Zeitkonstante der zweiten Heizquelle 3 ist die Wirkung
zeitlich gedämpft.
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In
der in der 1 gestrichelt
gezeigten Schaltstellung des Umschalters 14 ist der zweite
Sollwert-Einsteller 13 mit dem zweiten Temperaturregler 11 verbunden,
so daß die
Sollwerte für
die Regelkreise 9, 12 unabhängig voneinander eingestellt
werden können.
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Eine
in der 3 gezeigte zweite
Behandlungseinheit 20 für
die geschlossene Pflege unterscheidet sich von der ersten Behandlungseinheit 1, 1, dadurch, daß die Liegefläche 4 in
einer allseitig geschlossenen, transparenten Haube 18 angeordnet
ist, und daß anstelle
der Strahlungsheizung eine Umluftheizung mit einer ersten Heizquelle 19 und
einem Gebläse 21 vorhanden
ist. Zusätzlich
zu dem ersten Temperatursensor 6 ist ein dritter Temperatursensor 22 zur
Messung der Lufttemperatur innerhalb der Haube 18 angeordnet
und mit dem ersten Temperaturregler 7 verbunden. Gleiche
Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der 1 versehen. An dem ersten Sollwert-Einsteller 8 wird
ein Lufttemperatur-Sollwert eingestellt. Eine in dem Speicher 16 abgelegte
zweite Verknüpfungsfunktion 23 gibt
einen Zusammenhang zwischen dem Lufttemperatur-Sollwert TL und dem Temperatur-Sollwert für die Liegefläche 4 TM an, der in der 4 schematisch veranschaulicht ist. Die
zweite Verknüpfungsfunktion 23 ist
derart bemessen, daß in
einem Bereich für
die Lufttemperatur TL von 35° C bis 39° C, ein Bereich
für die
Temperatur der Liegefläche
TM, von 35° C bis 38° C, gegenübersteht, wobei zu TL = 35° C
der Wert TM = 35° C und zu TM =
37° c der
Wert TM = 37° C gehört.
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Bei
der zweiten Behandlungseinheit 20 wird zusätzlich zu
der mit dem dritten Temperatursensor 22 gemessenen Lufttemperatur
optional noch mit dem ersten Temperatursensor 6 die Körpertemperatur
des Patienten 2 erfaßt
und für Überwachungs- und
Kontrollzwecke angezeigt, jedoch nicht in die Regelung der Lufttemperatur
mit einbezogen.
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Die
Einbeziehung des ersten Temperatursensors 6 in die Regelung
der Lufttemperatur ist in der 5 veranschaulicht.
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Bei
der in der 5 gezeigten
dritten Behandlungseinheit 21 ist der erste Temperatursensor 6 über einen
dritten Temperaturregler 24 mit dem ersten Temperaturregler 7 in
Form einer Kaskadenschaltung verbunden. Der dritte Temperaturregler 24 erhält über einen
dritten Sollwerteinsteller 25 Vorgabewerte für die Körpertemperatur
des Patienten 2. Zur Vermeidung von sich widersprechenden
Einstellungen sind der erste Sollwerteinsteller 8 für die Lufttemperatur
und der dritte Sollwerteinsteller 25 für die Körperkerntemperatur gegeneinander
verriegelt, so daß entweder
nur ein Sollwert am ersten Sollwerteinsteller 8 für die Lufttemperatur
oder am dritten Sollwerteinsteller 25 ein Sollwert für die Körpertemperatur
eingestellt werden kann. Für
den Fall, daß am
ersten Sollwerteinsteller 8 ein Sollwert für die Lufttemperatur
vorgegeben wird, und damit der dritte Sollwerteinsteller 25 für die Körpertemperatur
blockiert ist, wird mit dem dritten Temperatursensor 22 die
Lufttemperatur gemessen und vom ersten Temperaturregler 7 als
Istwert weiterverarbeitet. Der erste Temperatursensor 6 mißt zwar
die Körpertemperatur
des Patienten, jedoch wird dieser Wert vom ersten Temperaturregler 7 bei
der Einstellung der Luft temperatur nicht mit berücksichtigt. Wird demgegenüber der
dritte Sollwerteinsteller 25 für die Körpertemperatur aktiviert und
damit der erste Sollwerteinsteller 8 blockiert, verarbeitet
der dritte Temperaturregler 24 den vom ersten Temperatursensor 6 gelieferten
Istwert für
die Körpertemperatur
und den am dritten Sollwerteinsteller 25 vorgewählten Sollwert
für die
Körpertemperatur
zu einer Sollwertvorgabe für
die einzustellende Lufttemperatur am ersten Temperaturregler 7.
Der Istwert der Lufttemperatur wird kontinuierlich mit dem dritten
Temperatursensor 22 erfasst. Entsprechend der mit dem ersten
Temperatursensor 6 gemessenen Körpertemperatur wird die Sollwertvorgabe
am ersten Temperaturregler 7 für die Lufttemperatur so verändert, bis
die am dritten Sollwerteinsteller 25 eingestellte Zielgröße für die Körpertemperatur
erreicht ist. Liegt beispielweise die Körpertemperatur unterhalb des
Sollwertes, wird die Sollwertvorgabe für die Lufttemperatur vom dritten
Temperaturregler 24 erhöht und
bei einer gemessenen Körpertemperatur
oberhalb des eingestellten Sollwertes wird die Sollwertvorgabe für die Lufttemperatur
entsprechend reduziert. Die Verknüpfungsschaltung 15 empfängt den Istwert
der Lufttemperatur oder die Sollwertvorgabe des dritten Temperaturreglers 24 als
Führungsgröße und gibt über die
zweite Verknüpfungsfunktion 23 einen
Folgewert für
die Temperatur der Liegefläche
an den zweiten Regelkreis 12 ab.
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Durch
die Veränderung
der Körpertemperatur über die
Lufttemperatur mit dem ersten Temperatur-Regelkreis 9 in
Verbindung mit der Sollwertvorgabe für den zweiten Regelkreis 12 mittels
der zweiten Verknüpfungsfunktion 23,
wird eine optimale Temperierung des Patienten 2 erreicht.