DE10127793B4 - Verfahren zur Regelung der Lufttemperatur eines Inkubators, der Bestandteil eines Hybriden ist - Google Patents
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Abstract
a) zunächst ein Körpertemperaturwert des Patienten durch mindestens einen Körpertemperatursensor (7) ermittelt und an die Auswerte- und Steuereinheit weitergeleitet wird, von der daraus ein Sollwert TS für die Lufttemperatur bestimmt wird
b) mittels des Lufttemperatursensors (5) ein Istwert TI für die Lufttemperatur gemessen wird, der an die Auswerte- und Steuereinheit (4) weitergeleitet wird
c) von der Auswerte- und Steuereinheit (4) der Istwert TI mit dem Sollwert TS verglichen und die Strahlendosis der Wärmstrahlungsquelle (1) so geregelt wird, dass TS – TI = 0 gilt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Lufttemperatur in einem einen Patienten aufnehmenden Inkubator.
- Der erfindungsgemäß verwendete Inkubator ist Bestandteil eines sogenannten Hybriden. Hybriden bestehen im Wesentlichen aus einem Inkubator und einer Wärmestrahlungsquelle und vereinen dadurch Vorteile von zwei Gerätearten in sich: Mit einem geschlossenen Inkubator kann zuverlässig das für einen Patienten erforderliche komfortable Klima hergestellt werden, eine Wärmestrahlungsquelle über einer offenen Pflegeeinheit erleichtert den Zugang zum Patienten für Pflege- und Versorgungsmaßnahmen. Hybriden können mit wenig Aufwand von der einen zur anderen Geräteart, das heißt vom geschlossenen Inkubator zu einer offenen Pflegeeinheit oder umgekehrt, umfunktioniert werden. Geschlossene Inkubatoren erzeugen das erforderliche Klima in der Regel über eine Konvektionsheizung und einen Feuchte-Verdampfer, offene Pflegeeinheiten werden über Wärmestrahlungsquellen beheizt. Beim Umfunktionieren des Hybriden von der einen zur anderen Geräteart tritt das Problem auf, dass die Lufttemperatur in dem Hybriden für den Patienten nicht zuverlässig aufrecht erhalten werden kann, wenn der Inkubator geöffnet wird und die Wärmestrahlungsquelle anstelle der Konvektionsheizung eingesetzt wird oder umgekehrt, wenn der Inkubator geschlossen wird, die Wärmestrahlungsquelle ausgeschaltet und statt dessen die Konvektionsheizung eingeschaltet wird. In beiden Fällen sinkt die Temperatur im Inkubator für einen gewissen Zeitraum stark ab. Das führt dazu, dass der Patient in der Zwischenzeit auskühlt.
- In der
US 5,817,003 werden ein Hybrid und ein Verfahren beschrieben, um die Körpertemperatur eines Patienten während eines Wechsels von der einen zur anderen Geräteart aufrechtzuerhalten. Dieses Ziel wird durch die Ausführung des Hybriden und mit dem darauf angewendeten Verfahren zur ineinandergreifenden Regelung der Leistung von Konvektionsheizung und Wärmestrahlungsquelle nur unzureichend erfüllt. Der Wechsel bei einem Hybriden von der Geräteart einer offenen Pflegeeinheit auf die Geräteart eines geschlossenen Inkubators führt deshalb zu unregelmäßigen Schwankungen der Körpertemperatur des Patienten. Bei gleicher Lufttemperatur ruft eine Wärmestrahlungsquelle an der Hautoberfläche eines Patienten eine höhere Temperatur hervor als eine Konvektionsheizung. Wird beispielsweise die Temperatur an der Hautoberfläche des Patienten nun zur Bestimmung seiner Körpertemperatur herangezogen, so müssen in beiden Fällen unterschiedliche Umrechnungsmethoden verwendet werden. Bei Nichtberücksichtigung dieses Unterschieds tritt zwangsläufig eine Fehlregelung der Körpertemperatur ein. Beim Umschalten von der Wärmestrahlungsquelle der offenen Pflegeeinheit auf die Konvektionsheizung des geschlossenen Inkubators wird die Wärmestrahlungsquelle zusammen mit der Inkubatorhaube zum Schließen des Inkubators abgesenkt. Bevor die Wärmestrahlungsquelle jedoch auf diese Weise in die Nähe des Patienten gelangt, muss sie sich zuvor hinreichend abgekühlt haben, damit sich der Patient durch unbeabsichtigten Kontakt keine Verbrennungen zuzieht. Da die in der Praxis dafür verwendeten Infrarotstrahlungsquellen häufig Oberflächentemperaturen von einigen hundert Grad aufweisen, besteht zudem bei erhöhter Sauerstoffkonzentration oder Einsatz von alkoholhaltigen Desinfektionsmitteln Brandgefahr. Die Übergangszeit zwischen beiden Gerätearten beträgt deshalb stets einige Minuten, um sicherzustellen, dass sich die Infrarotstrahlungsquelle beim Übergang von der offenen Pflegeeinheit zum geschlossenen Inkubator hinreichend abgekühlt hat, bevor sie in die Nähe des Patienten gelangt, und umgekehrt, dass die Infrarotstrahlungsquelle bereits hinreichenden Abstand vom Patienten hat, bevor sie sich beim Übergang vom geschlossenen Inkubator zur offenen Pflegeeinheit aufheizt. Während dieser Übergangszeit kann die Lufttemperatur im Inkubator des Hybriden nur unzureichend aufrechterhalten werden, so dass ein sich darin befindender Patient auskühlt. Des weiteren kann es erforderlich sein, die Haube eines Inkubators sofort zu öffnen. Ein Vorheizen durch vorheriges Einschalten der Wärmestrahlungsquelle ist dabei nicht mehr möglich. Die Konvektionsheizung des geöffneten Inkubators ist bereits ausgeschaltet, die Wärmestrahlungsquelle noch nicht erwärmt, so dass der Patient auskühlt. - Zur Vermeidung der Verbrennungsgefahr des Patienten oder einer Brandgefahr kann die Infrarotstrahlungsquelle bei einem Hybriden während der Übergangszeit zwischen beiden Gerätearten mit einer automatisch öffnenden und schließenden Klappe abgedeckt werden. Übergangszeiten beim Wechsel zwischen beiden Gerätearten, in denen der Patient auskühlt, werden auf diese Weise verkürzt. Dies macht jedoch aufwändige technische Maßnahmen erforderlich und führt allenfalls zu einer Verminderung, nicht zu einer Beseitigung des Problems der unzureichenden Regelung der Lufttemperatur für die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur des Patienten im Hybriden.
- Es ist bekannt, die Heizleistung einer Wärmestrahlungsquelle mit einer Sollwertvorgabe geregelt einzustellen (
US 5,498,229 ). Ein derartiges Vorgehen bedingt jedoch bei einem Wechsel der Pflegearten unter Umständen die vorbeschriebenen Probleme. - Es sind weiterhin Verfahren bekannt, verschiedene Wärmequellen zur Beheizung von Inkubatoren oder offenen Pflegeeinheiten geregelt zu betreiben (
DE 100 107 20 A1 ,US 5,162,038 , WO 880 4163 A1). Diese Verfahren sind jedoch ausnahmslos auf jeweils einen Pflegemodus zugeschnitten. - Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zur Lufttemperaturregelung in einem Inkubator für einen Patienten, das die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur auch beim Wechsel zwischen den verschiedenen Gerätearten gewährleistet.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Das Verfahren zur Regelung der Lufttemperatur in einem einen Patienten aufnehmenden Inkubator verwendet eine Wärmestrahlungsquelle, vorzugsweise eine Infrarotstrahlungsquelle, die einen Patienten in dem Inkubator anstrahlt. Die Temperatur im Inneren des Inkubators wird von einem Lufttemperatursensor gemessen. Dieser Istwert TI für die Lufttemperatur wird an eine Auswerte- und Steuereinheit weitergeleitet und mit einem Sollwert TS für die Lufttemperatur im Inneren des Inkubators verglichen. Aus dem Istwert TI und dem Sollwert TS für die Lufttemperatur wird die Differenz TS – TI gebildet. Aus der Differenz TS – TI wird eine Stellgröße für die Wärmestrahlungsquelle erzeugt, und zwar in der Weise, dass im Fall TS – TI > 0, das heißt der Istwert ist kleiner als der Sollwert der Lufttemperatur, die Strahlendosis der Wärmestrahlungsquelle erhöht wird und im Fall TS – TI ≤ 0, das heißt der Istwert ist größer als der Sollwert der Lufttemperatur, die Strahlendosis der Wärmestrahlungsquelle vermindert wird, solange bis TS – TI = 0 gilt, das heißt Istwert und Sollwert übereinstimmen.
- Dadurch, dass für die Temperaturregelung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur eine Wärmestrahlungsquelle verwendet wird, wird eine Fehlregelung der Körpertemperatur des Patienten vermieden, die dadurch bedingt ist, dass eine Lufttemperatur vorgegeben wird und dabei unberücksichtigt bleibt, ob sie über eine Konvektionsheizung oder eine Wärmestrahlungsquelle herbeigeführt wurde.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Wärmestrahlungsquelle gegenüber dem Inkubator des Hybriden für den Patienten ortsfest installiert, das heißt Wärmestrahlungsquelle und Inkubator haben konstanten Abstand.
- Die Wärmestrahlungsquelle sendet ununterbrochen Strahlung aus. Auf diese Weise werden unerwünscht lange Aufwärmzeiten vermieden, die dadurch bedingt sind, dass sich beim Einschalten der Wärmestrahlungsquelle diese erst vollständig erwärmen muss, bevor die angestrebte Leistung erreicht wird. Der Inkubator des Hybriden zur Aufnahme des Patienten ist mit einer für die Strahlung der Wärmestrahlungsquelle durchlässigen Haube verschließbar. Auf diese Weise kann das Klima im Inkubator besser aufrechterhalten werden, und zwar in Bezug auf Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Sauerstoffgehalt.
- Der Lufttemperatursensor im Inneren des Inkubators weist eine für die Strahlung der Wärmestrahlungsquelle undurchlässige Abschirmung auf. Dadurch wird sichergestellt, dass die Messergebnisse durch Strahlung, die auf den Lufttemperatursensor trifft, nicht verfälscht werden. Bei dem Verfahren zur Regelung der Lufttemperatur in dem Inkubator, der einen Patienten aufnimmt, wird ein von dem Lufttemperatursensor gemessener Istwert für die Lufttemperatur mit einem Sollwert verglichen. Um einen für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Sollwert für die Lufttemperatur vorgeben zu können, wird zunächst ein Körpertemperaturwert des Patienten mit mindestens einem Körpertemperatursensor, beispielsweise einem Hauttemperatursensor, ermittelt und an die Auswerte- und Steuereinheit weitergeleitet. Währenddessen werden vom Lufttemperatursensor Istwerte für die Lufttemperatur im Inkubator empfangen und ebenfalls an die Auswerte- und Steuereinheit weitergeleitet. Die Auswerte- und Steuereinheit gibt daraufhin einen Sollwert für die Lufttemperatur in der Weise vor, dass dieser mit einem gewünschten Körpertemperaturwert beim Patienten korrespondiert. Dadurch wird über die Regelung der Lufttemperatur die Aufrechterhaltung eines gewünschten Körpertemperaturwerts beim Patienten erzielt. Gewünschte Körpertemperaturwerte sind hierbei insbesondere die sogenannte Kerntemperatur, welche in bekannter Weise aus einer Hauttemperaturmessung am Kopf oder am Thorax des Patienten und der rechnerischen Verknüpfung mit seiner Umgebungstemperatur bestimmt wird, oder die sogenannte Peripherietemperatur, welche aus einer Hauttemperaturmessung an den Extremitäten (Finger, Zehen) und der rechnerischen Verknüpfung mit der Umgebungstemperatur des Patienten ermittelt wird.
- Neben der Regelung der Lufttemperatur erfolgt insbesondere auch eine Regelung der Luftfeuchtigkeit und des Sauerstoffsgehalts der Luft im Inkubator. Führt man eine Frischluftanreicherung in der Weise durch, dass eine ständige Frischluftzufuhr mit Bakterienfilter einen geringfügigen Überdruck in der Größenordnung von Bruchteilen von einem Pascal bis zu einigen wenigen Pascal im geschlossenen Inkubator erzeugt, so ist damit sichergestellt, dass durch kleinere Öffnungen oder Undichtigkeiten im Inkubator keine Luft von außen eintritt.
- Im Inkubator befindet sich eine Matratze für den Patienten, die in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Matratzenheizung ausgestattet ist, die insbesondere durch die Auswerte- und Steuereinheit gesteuert wird. Die Matratzenheizung verfügt über eine Temperaturregelung, welche getrennt von der Lufttemperaturregelung im Inkubator betrieben wird.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen
-
1 den zeitlichen Verlauf der Kerntemperatur und der Hauttemperatur bei einem Frühgeborenen sowie der Lufttemperatur im Inkubator für das Frühgeborene bei einem Hybriden nach dem bekannten Stand der Technik, -
2 einen Hybriden, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann. - In der
1 ist der zeitliche Verlauf der Kerntemperatur als gepunktete Linie, der zeitliche Verlauf der Hauttemperatur bei einem Frühgeborenen als durchgezogene Linie dargestellt. Das Frühgeborene wiegt 500 Gramm, wurde in der 26. Schwangerschaftswoche geboren und ist vier Tage alt. Die Lufttemperatur im Inkubator für das Frühgeborene bei einem Hybriden nach bekanntem Stand der Technik ist als gestrichelte Linie dargestellt. - Die Temperaturen sind jeweils in Grad Celsius (°C) aufgetragen über der Zeit in Minuten (min).
- Zum Zeitpunkt t0 = 0 wird das Frühgeborene in den Inkubator gelegt, der Inkubator wird geschlossen und die Konvektionsheizung wird eingeschaltet. Die Lufttemperatur im Inkubator steigt schnell von 35°C auf 37°C an, die Hauttemperatur des Frühgeborenen steigt mit leichter zeitlicher Verzögerung dazu von 35°C auf 36°C an. Im selben Zeitraum sinkt die Kerntemperatur des Frühgeborenen von 36,5°C zunächst auf 36°C ab, bedingt durch die am Anfang etwas kühlere Lufttemperatur in dem Inkubator, steigt dann aber allmählich wieder auf 36,5°C an. Zum Zeitpunkt t1 = 200 haben sich alle Temperaturen stabilisiert: Die Lufttemperatur im Inkubator beträgt 37°C, die Hauttemperatur beim Frühgeborenen beträgt 36°C und die Kerntemperatur 36,5°C. Zum Zeitpunkt t1 = 200 wird die Konvektionsheizung ausgeschaltet, der Inkubator wird geöffnet und eine auf den Inkubator gerichtete Wärmestrahlungsquelle eingeschaltet. Als Folge davon sinkt die Lufttemperatur im Inkubator sprunghaft auf 31°C ab, die Hauttemperatur und die Kerntemperatur beim Frühgeborenen sinken in einer kurzen Zeitspanne geringfügig ab, danach steigt die Kerntemperatur in etwa auf einen Wert von 37°C an, die Hauttemperatur steigt ebenfalls auf fast 37°C und erreicht einen höheren Wert als bei geschlossenem Inkubator mit eingeschalteter Konvektionsheizung. Zum Zeitpunkt t2 = 400 haben sich wiederum alle Temperaturen stabilisiert: Die Lufttemperatur im geöffneten Inkubator beträgt 31°C, die Hauttemperatur beim Frühgeborenen beträgt annähernd 37°C und die Kerntemperatur etwas mehr als 37°C. Zum Zeitpunkt t2 = 400 wird die Konvektionsheizung wieder eingeschaltet, der Inkubator wird geschlossen und die auf den Inkubator gerichtete Wärmestrahlungsquelle ausgeschaltet. Das hat zur Folge, dass die Lufttemperatur im Inkubator sehr schnell wieder auf 37°C ansteigt, die Kerntemperatur hingegen stark abfällt auf 35,5°C und die Hauttemperatur auf 34,5°C. Nach einer gewissen Zeit stabilisieren sich alle Temperaturen wieder: Die Lufttemperatur im geschlossenen Inkubator und die Kerntemperatur des Frühgeborenen auf etwa 37°C, die Hauttemperatur des Frühgeborenen auf 36°C.
- Zusammenfassend ist festzustellen, dass beim Wechsel vom geschlossenen Hybriden mit Konvektionsheizung zum offenen Hybriden mit Wärmestrahlungsquelle und umgekehrt unzumutbare Schwankungen sowohl der Kerntemperatur als auch der Hauttemperatur des Frühgeborenen auftreten.
- Eine Lösung dieses Problems stellt das erfindungsgemäße Verfahren dar, das mit dem in der
2 dargestellten Hybriden durchgeführt werden kann. - Der Hybrid umfasst einen Inkubator
3 zur Aufnahme eines Patienten, für den eine sich am Boden des Inkubators3 befindende Matratze8 vorgesehen ist. Der Inkubator3 ist verschließbar über eine wärmestrahlungsdurchlässige Abdeckung, insbesondere eine Haube2 oder eine Folie. Eine Halterung9 für den Hybriden weist Rollen10 auf, damit ein mobiler Einsatz des Hybriden ermöglicht wird. Eine Wärmestrahlungsquelle1 sendet Wärmestrahlung, dargestellt durch drei nach unten weisende Pfeile, durch die geschlossene Haube2 auf den im Inkubator3 auf der Matratze8 liegenden Patienten. Ein Hauttemperatursensor7 misst die Hauttemperatur des Patienten. Ein Lufttemperatursensor5 misst die Lufttemperatur im Inkubator3 . Der Lufttemperatursensor5 ist über eine strahlungsundurchlässige Abschirmung6 vor den Strahlen der Wärmestrahlungsquelle1 geschützt. Die vom Lufttemperatursensor5 und vom Hauttemperatursensor7 empfangenen Signale werden an eine Auswerte- und Steuereinheit4 weitergeleitet. Zu einem vorgegebenen Hauttemperaturwert wird von der Auswerte- und Steuereinheit4 zunächst derjenige Lufttemperaturwert ermittelt, der mit dem vorgegebenen Hauttemperaturwert beim Patienten korrespondiert. Dieser Lufttemperaturwert ist der intern vorgegebene Sollwert TS des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung der Lufttemperatur. Ein vom Lufttemperatursensor5 gemessener Lufttemperaturwert ist der Istwert TI. Die Auswerte- und Steuereinheit4 bildet die Differenz TS – TI und erzeugt daraus eine Stellgröße für die Wärmestrahlungsquelle1 in der Weise, dass im Falle TS – TI > 0 die Strahlendosis der Wärmestrahlungsquelle1 erhöht wird und im Fall TS – TI ≤ 0 die Strahlendosis der Wärmestrahlungsquelle1 vermindert wird, solange bis TS – TI = 0 gilt.
Claims (6)
- Verfahren zur Regelung der Lufttemperatur eines Inkubators, der Bestandteil eines Hybriden ist, mit einer wärmestrahlungsdurchlässigen lösbaren Abdeckung, mit einem Lufttemperatursensor (
5 ), mindestens einem Körpertemperatursensor (7 ), einer Auswerte- und Steuereinheit (4 ), und mit einer außerhalb des Inkubators angeordneten Wärmestrahlungsquelle (1 ), die permanent, auch beim Wechsel zwischen den verschiedenen Pflegearten, Strahlung aussendet, wobei a) zunächst ein Körpertemperaturwert des Patienten durch mindestens einen Körpertemperatursensor (7 ) ermittelt und an die Auswerte- und Steuereinheit weitergeleitet wird, von der daraus ein Sollwert TS für die Lufttemperatur bestimmt wird b) mittels des Lufttemperatursensors (5 ) ein Istwert TI für die Lufttemperatur gemessen wird, der an die Auswerte- und Steuereinheit (4 ) weitergeleitet wird c) von der Auswerte- und Steuereinheit (4 ) der Istwert TI mit dem Sollwert TS verglichen und die Strahlendosis der Wärmstrahlungsquelle (1 ) so geregelt wird, dass TS – TI = 0 gilt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Inkubator (
3 ) eine geregelte Luftbefeuchtung durchgeführt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Inkubator (
3 ) eine geregelte Sauerstoffanreicherung durchgeführt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein geringfügiger Überdruck im Bereich von Bruchteilen von einem Pascal bis zu wenigen Pascal im Inkubator (
3 ) durch ständige Frischluftanreicherung erzeugt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Inkubator (
3 ) eine Matratzenheizung verwendet wird, die durch die Auswerte- und Steuereinheit (4 ) gesteuert wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Körpertemperatursensor (
7 ) als Hauttemperatursensor verwendet wird.
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