DE1548916A1 - Einrichtung zur Abgabe einer Reihe von Fluessigkeitstropfen - Google Patents

Einrichtung zur Abgabe einer Reihe von Fluessigkeitstropfen

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DE1548916A1
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Poulsen John Edward
Corbin Thomas Henry
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CORBIN FARNSWORTH Inc
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    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
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    • Y10S128/13—Infusion monitoring

Description

Corbin-Farnsworth, Ine., PaIo Alto, Kalif. (V.St.A.).
Einrichtung zur Abgabe einer Reihe von Flüssigkeitstropfen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Abgabe einer Reihe von Flüssigkeitstropfen. Sie befasst sich insbesondere mit der Kontrolle und überwachung der tropfenweisen Zuführung einer Flüssigkeit oder einer sonstigen, in getrennten Inkrementen, d.h. stufen- oder schrittweise abgegebenen Substanz. Die neue Einrichtung ist besonders vorteilhaft zur Aufrechterhaltung einer genauen überwachung des intravenösen tropfenweisen Einführens einer flüssigen Substanz in einen menschlichen Körper.
Beim intravenösen Einführen von Flüssigkeiten (Infusion) in den Körper eines Patienten ist es unter gewissen Umständen besonders wichtig, Vorsorge dagegen zu treffen, daß die Einführung rascher als beabsichtigt vor.sich geht. In manchen Fällen ist anzunehmen, daß dem Patienten durch eine zu rasche Infusion mehr Schaden zugefügt wird, als wenn beispielsweise wegen besonderer Umstände die Infusion vorzeitig abgebrochen wird.
Gerade bei solchen Infusionsanlagen ist es von größter Wichtigkeit, den Patienten gegen die Gefahren eines Ausfalls
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des Systems oder von Punktionsstörungen zu schützen. Demgemäß liegt der Erfindung hauptsächlich die Aufgabe zugrunde, die Zuführung der einzelnen Inkremente der Substanz noch besser zu überwachen, um die Gefahren eines Ausfalls des Systems bei der Zuführung der Flüssigkeit möglichst auszuschließen. Insbesondere soll durch die Erfindung gewährleistet werden, daß abnormal verlängerte Einzelabgaben von Flüssigkeit, verglichen mit einer vorbestimmten Sicherheitsdauer, unterbleiben Es soll ein Tropfenzuführungssystem geschaffen werden, das es ermöglicht, die Tropfenzahl einer intravenösen Flüssigkeit pro Minute, die einem Patienten zugeführt wird, einzuleiten und genau zu steuern, und das sich selbst abschaltet, wenn die tatsächliche Tropfgeschwindigkeit von der gewünschten Tropfgeschwindigkeit abweicht oder wenn etwa die Flüssigkeitsabgabevorrichtung allzulang aktiviert bleiben sollte. Auch soll durch die neue Einrichtung die intravenöse Infusion einer Flüssigkeit im Falle verschiedener unvorhergesehener Möglichkeiten, wie z.B. Energieausfall u.s.w., sofort beendet werden, so daß das System praktisch versagersicher ist.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert:
Fig. 1 ist ein Blockschema eines Zuführungs- und Überwachungssystems gemäß der Erfindung,
Fig. 2 und 3 geben gemeinsam betrachtet ein Schaltbild einer Ausführungsform gemäß der Erfindung im Betriebe mit Angaben von Werten und Bezeichnungen der Schaltungsbestandteile wieder.
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Der Anschaulichkeit halber erscheint es zweckdienlich, die gesamte Anlage des Ausführungsbeispiels mit allen Einzelheiten zu beschreiben.
Das nachstehend im einzelnen beschriebene System ist eine Apparatur zur Abgabe jeweils einer Serie von Flüssigkeitstropfen. Zu diesem System gehören eine Tropfgeschwindlgkeitswahl- und eine Strömungsregeleinrichtung, welche für die Abgabe der Tropfen entsprechend der gewählten Tropfgeschwindigkeit sorgt. Die Strömungsregeleinrichtung ist zwischen einem aktiven und einem nicht aktiven Zustand betätigbar, so daß die Flüssigkeitsabgabe durch sie zugelassen oder gesperrt werden kann. Um eine tatsächlich betriebssichere Arbeitsweise des Systems sowie Sicherheit gegen abnormale Aktivierung der Strömungsregeleinrichtung für unzulässig verlängerte Zeitabschnitte zu gewährleisten, enthält das System Einrichtungen zum Abtasten des Beginns des aktiven Zustands der Strömungsregeleinriehtung, so daß nach einer vorbestimmten Zeit diese Einrichtung derart unwirksam gemacht wird, daß eine manuelle Rückstellung des Kreises erforderlich wird.
Das System enthält Einrichtungen, die normalerweise bewirken, da;·) die Strömungsregeleinriehtung genügend frühzeitig unwirksam gemacht wird. Auf diese Weise betätigt das System die Strömungsregeleinriehtung normalerweise derart, daß sie abwechselxid ihren aktiven und ihren nicht aktiven Zustand einnimmt. Jedesmal, wenn sie zu lange in ihrem aktiven Zustand verbleibt, wird sie zwangsläufig in den nicht aktiven Zustand gebracht, um die Gefahren eines zu langen Verbleibens im Zustand
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der Abgabefähigkeit auszuschließen.
Die Einrichtung für die Flüssigkeitszufuhr ist also zwischen einem Zustand für Flüssigkeitsabgabe und einem Zu- . stand für Flüssigkeitssperrung betätigbar und wird gesteuert von einem Zeitmesser, der den Zustand der Flüssigkeitsabgabe überwacht und seine jeweilige Dauer mit einer vorbestimmten Sicherheitszeitspanne vergleicht.
Das System verwendet ein elektromechanisches Ventil, wie z.B. einen elektromagnetisch steuerbaren Kolben, der so angeordnet ist, daß er, wenn der Magnet erregt ist, die Abgabe eines Flüssigkeitstropfens ermöglicht und, wenn er entregt ist, die Abgabe sperrt. Die Einrichtung zum normalen abwechselnden Ein- und Ausschalten des Elektromagneten ist derart, daß eine Reihe von Tropfen mit vorgewählter Tropfgeschwindigkeit abgegeben wird, wobei der Elektromagnet normalerweise für mehrere aufeinander folgende Zeitabschnitte erregt bleibt und ist vorzugsweise so ausgebildet, wie sie hier beschrieben wird.
Allgemein sind eine Einrichtung, die eine vorgewählte Tropfgeschwindigkeit bestimmt, und eine Einrichtung, die dazu dient, jeden abgegebenen Tropfen abzutasten, um die tatsächliche Tropfgeschwindigkeit zu bestimmen, vorgesehen. Weiter ist eine Einrichtung vorgesehen, die dazu dient, eine Ungleichheit zwischen der tatsächlichen und der gewählten Geschwindigkeit festzustellen und in Abhängigkeit hiervon die Ventileinrichtung zu sperren, um eine weitere Flüssigkeitsabgabe zu beenden.
Insbesondere ist ein erster Impulsgenerator vorgesehen, der dazu dient, eine Reihe von Impulsen mit vorgewählter Ge-
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sehwindigkeit entsprechend der gewünschten Soll-Tropfgeschwindigkeit zu erzeugen. Ein zweiter Impulsgenerator dient zur Abfühlung jedes abgegebenen Flüssigkeitstropfens. Der zweite Impulsgenerator erzeugt einen Impuls in Abhängigkeit von der Abtastung jedes Tropfens.
Zwei bistabile Schaltvorrichtungen wie gebräuchliche Flip-Flop-Schaltungen sind so angeordnet, daß sie von den von dem ersten und von dem zweiten Impulsgenerator erzeugten Impulsen abhängig sind. Jede bistabile Schaltvorrichtung wird daher abwechselnd zwischen ihren beiden stabilen Zuständen hin und her getrieben,indem sie abwechselnd einen Impuls aus dem ersten und aus dem zweiten Impulsgenerator empfängt und dadurch eine phasengerechte Beziehung aufrechterhält. Wird jedoch dieses abwechselnde Anlegen von Impulsen an die beiden Schaltvorrichtungen unterbrochen, so daß es dazu kommt, daß aufeinander folgende Impulse aus einem der Impulsgeneratoren an beide Schaltvorrichtungen gelangen, so wird diese Veränderung festgestellt. Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche zum Abfühlen einer Veränderung der vorbestimmten Phasenbeziehung der bistabilen Vorrichtungen und zur Betätigung des Ventils derart dienen, daß die Flüssigkeitsabgabe beendet wird. Das Vorhandensein einer änderung der Phasenbeziehung der Arbeitsweise der beiden Schaltvorrichtungen wird hierdurch registriert.
Im einzelnen enthält das in Fig. 1 dargestellte Schaltschema eine Zufführungseinrichtung Io, die zum Intravenösen Zuführen einer Reihe getrennter Tropfen einer Flüssigkeit
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11 aus einem Behälter 12 in den Arm eines Patienten dient (intravenöse Infusion). Die Zuführungs- oder Infusionseinrichtung Io enthält, wie schematisch gezeigt, eine Tropföffnung 14, die so angeordnet ist, daß die Tropfen aus dem Behälter 12 in eine Tropfkammer 13 gelangen. Eine daran angebrachte Tropfenabtastvorrichtung enthält eine Lichtquelle 15, von der ein Lichtstrahl durch eine öffnung 16 gerichtet wird, und auf der anderen Seite der Tropfkammer eine fotoelektrische Zelle 17· Die Zelle 17 dient dazu, jedesmal, wenn der Strahl durch einen Tropfen 19 unterbrochen wird, ein Signal an der Leitung 18 zu erzeugen. Die Tropfen 19 durchlaufen einen Schlauch 21 zwecks Infusion über eine Hohlnadel 23 in den Arm des Patienten.
Ferner'ist ein elektromagnetisches Absperrorgan zum Steuern des Durchgangs der Tropfen durch den Schlauch 21 vorgesehen. Ein Sperrglied 24 arbeitet in der V/eise, daß es in seinem einen Zustand einen Flüssigkeitstropfen durch den Schlauch 21 durchläßt, und in einem zweiten Zustand den tropfenweisen Durchgang sperrt. Ein Elektromagnet 25 ist so angeordnet, daß, wenn er erregt ist, das Sperrglied 24 entgegen dem Druck einer Feder 26 zurückgezogen wird. Bei Entregung des Elektromagneten 25 drückt die Feder 26 das Glied gegen den Schlauch 21; dadurch wird dieser zwischen dem freien Ende des Gliedes 24 und einem festen Bauteil 27 des Elektromagnetgestells zusammengedrückt.
Die tatsächliche TropfgeschwindigkeLt der Flüssigkeit wird durch die Fotoselle 17 abgetastet. Die Fotozelle 17
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wirkt als Impulsgenerator, der einen jeweils einem abzugebenden Tropfen entsprechenden Impuls bildet.
Ferner ist noch ein zweiter Impulsgenerator vorgesehen, der zur Bestimmung der gewünschten oder gewählten Tropfgeschwindigkeit dient. Der Tropfgeschwindigkeitsgenerator ist als Impulsgenerator gebräuchlicher Art ausgebildet, an dessen Ausgang eine Reihe von Impulsen auftritt, welche der gewählten herzustellenden Tropfgeschwindigkeit entsprechen. Die Frequenz dieser Impulse kann in einem weiten Bereich willkürlich geändert werden, z.B. von 5 bis 15o Tropfen pro Minute oder ähnlich. Ein solcher Impulsgenerator kann leicht mit bekannten Mitteln hergestellt werden, z.B. als eine Kippschwingschaltung.
Um etwaige Unstimmigkeiten zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Tropfgeschwindigkeit zu überwachen und festzustellen, ist eine bistabile Schaltvorrichtung, wie etwa der "Hauptantriebslt-Plip-Plop-Sehalter 32, vorgesehen. Der Flip-Flop-Schalter 32 kann eine bekannte und übliche Ausbildung haben. Sein einer Eingang kann mit der Leitung verbunden werden, um den Flip-Flop-Schalter einzustellen; sein zweiter Eingang kann mit der Leitung 3^ verbunden werden, um ihn zurückzustellen. Ein Flip-Flop-Schalter hat bekanntlich zwei stabile Zustände, die der relativen Spannungshöhe entsprechen, welche an den beiden Ausgangskanälen 35 und 36 auftreten kann.
Eine zweite bistabile Schaltvorrichtung wie der Alarm-Flip-Flop-Schalter 37 ist in ähnlicher Weise wie
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der Hauptantriebs-Flip-Flop-Schalter 32 ausgebildet, jedoch mit dem Unterschied, daß daran nur ein einziger Eingang 38 vorgesehen ist. Die Eingangsleitüng 38 dient zur Aufnahme der Ausgangsimpulse aus dem Tropfgeschwindigkeitsgenerator über die Leitung 39 und das in üblicher Weise ausgebildete OR-Tor 41, das so angeordnet ist, daß es ein Signal aus jeweils einer seiner beiden Eingangsleitungen 39 und 42 durchläßt. Der AÜa'm-Flip-Flop-Schalter 37, der nur einen Eingang aufweist, ist ein "Komplementär"-Flip-Flop-Schalter gebräuchlicher Bauart, bei welchem die am Eingang 38 nacheinander empfangenen Impulse zum Umschalten von seinem einen Zustand in den anderen dienen. Der Zustand des Flip-Flop-Schalters 37 wird durch die Spannungshöhe oder ein anderes geeignetes Signal auf einem der beiden Ausgangskanäle 43» angezeigt.
Der Tropfgeschwindigkeitsgenerator 31 dient zur tropfenweisen Abgabe einer Flüssigkeit an den Patienten. Erscheint ein Impuls an der Ausgangsleitung 33 aus dem Tropfgeschwindigkeitsgenerator 31, so bringt der Flip-Flop-Schalter 32 seinen Ausgangskanal 35 auf ein relativ hohes Potential. Der Kanal 35 betätigt bei dem "hohen" Zustand einen Elektromagnet-Speisekreis 45, der einen Impuls an die Leitung 46 abgibt, um den Elektromagnet 25 zu erregen, der durch einen Alarm-Trennrelaiskreis 47 überwacht wird. Solange der Elektromagnet 25 erregt ist, ist das Sperrglied 24 zurückgezogen, so daß es -den Durchlaß eines abzugebenden Tropfens durch den Schlauch 21 gestattet.
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Durch die Entstehung eines Tropfens, wie er durch die Fotozelle 17 abgetastet wird, wird ein Signal gebildet, das durch eine gebräuchliche Verstärkereinheit 49 gefiltert und verstärkt wird. Dieses Tastsignal dient zur Rückstellung des Flip-Flop-Schalters 32 durch Bildung eines langen Impulses an dessen Eingang 34.
Das Signal aus der Fotozelle 17 wird über einen 15o msmonostabilen Einschußmultivibrator 51 geleitet, um Rauschoder Fremdsignale daran zu hindern, den Flip-Flop-Schalter und den Alarm-Flip-Flap-Schalter 3o während einer längeren Zeitspanne, z„B. in der Größenordnung von 15o ms nach dem Tropfen, zu erreichen und auf diese Weise einen Fehlalarm zu verhindern. Der Multivibrator 51 kann von einer bekannten Bauart sein, so daß zwei Arbeitszustände hergestellt werden können. Einer davon ist ein stabiler Zustand, während der andere unstabil ist und nach seiner Herstellung wieder aufgehoben wird, sobald eine vorbestimmte Zeitspanne im Anschluß an den stabilen Zustand verstrichen ist. Das Ausgangssignal des Multivibrators 51 tritt gleichzeitig an den Leitungen 34 und 42 auf.
Aus dem vorstehenden wird ersichtlich, daß eine vorbestimmte Phasenbeziehung zwischen den bistabilen Zuständen der Flip-Flop-Schaltung 32 und des Alarm-Flip-Flop-Schalters 37 hergestellt wird, und daß durch abwechselndes Schalten des Elektromagneten 25 eine Reihe von Tropfen freigegeben wird.
Im Betriebe wird, wenn der Tropfpieschwindiftkeits^enerator
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31 ein Eingangsimpuls gleichzeitig für beide Flip-Flop-Schalter
32 und 37 bildet, jeweils ein stabiler Zustand beider hergestellt. Zur gleichen Zeit wird ein Tropfen abgegeben. Danach verursacht die Bildung jedes Tropfens die Erzeugung eines Impulses, so daß die Flip-Flop-Schalter 32 und 37 von ihrem vorhergehenden Zustand in ihren anderen stabileren Zustand übergehen. Solange die Impulswiederholungsfrequenz des Tropfgeschwindigkeitsgenerators 31 mit der tatsächlichen Tropfgeschwindigkeit im Einklang bleibt, bleibt der Flip-Flop-Schalter 32 in seiner vorbestimmten Phasenbeziehung zu dem Flip-Flop-Schalter 37.
Es ist nun eine Einrichtung vorgesehen, die dazu dient, eine Veränderung der Phasenbeziehung abzufühlen und das Absperrorgan zu veranlassen, daß es die Zuführung von Flüssigkeit beendet.
Ein erstes und ein zweites AND-Tor sind hierzu je mit den beiden Flip-Flop-Schaltern 32 und 37 verbunden. Der Flip-Flop-Schalter 32 und der Flip-Flop-Schalter 37 sind beide so angeordnet, daß sie miteinander in Phase arbeiten können. Somit springt das hohe Ausgangssignal aus dem Flip-Flop-Schalter 32 zwischen den Leitungen 35 und 36 hin und her, derart, daß es an der Leitung 35 zu der Zeit auftritt, wo die Leitung H3 sich auf hohem Potential befindet und keines der AND-Tore eine damit zusammenfallende Anlegung; der hohen Potentialzustände erfahren hat. Vfonn andererseits die Leitung 36 sich durch den Riickstellimpuls für den Flip-Flop-Schalter 32 auf hohem Potential befindet, ist auch die Leitung 41J
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auf hohem Potential.
Das erste und das zweite AND-Tor dienen als Alarm-AND-Tor 52 für niedrige Geschwindigkeit und als Alarm-AND-Tor 53 für hohe Geschwindigkeit. Das Tor 52 wird über die Kanäle 36, 43 und das Tor 53 über, die Kanäle 35, 41J gespeist. Die AND-Tore 52, 53 können eine solche bekannte Ausbildung haben, daß eine koinzidente Anlegung zweier Signale mit relativ hoher Spannung erforderlich 1st, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die Flip-Flop-Schalter 32, 37 sind zwar wirkungsmäßig derart gekoppelt, daß sie in Phase miteinander zwischen zwei Zuständen hin- und hergeschaltet werden; sie sind aber nicht in Phase mit den AND-Toren 52, 53. Normalerweise wird also nur ein Signal mit hohem Spannungszustand an jedes der beiden AND-Tore 52, 53 gelegt.
Jedesmal aber, wenn beide Eingänge zu dem einen oder zu dem anderen AND-Tor 52 bzw. 53 hohes Potential haben, empfängt ein Kreis 54 zur Aufdeckung von Unstimmigkeiten ein Signal über das OR-Tor 56 aus dem einen oder anderen der Tore 52, 53, um ein Signal auf der Leitung 55 zu bilden. Dieses Signal bringt den Kreis 47 in einen Zustand, bei dem er eine Erregung des Elektromagneten 25 verhindert und dadurch eine weitere Abgabe von Flüssigkeit durch den Schlauch 21 unterbindet. Der Kreis 54 ist ein Flip-Flop-Schalter, so daß eine Ausschaltung seiner Steuerelektrode "Von Hand dazu dient, den Kreis, wie nachstehend beschrieben, zurückzustellen.
So werden die hohen Ausgangspotentiale aus den Toren 52, 53 dem Kreis 54 über ein gewöhnliches OR-Tor 56 von der
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Art zugeführt, die geeignet ist, entweder das eine oder das andere zweier Signale durchzulassen. Angenommen, die tatsächliche Tropfgeschwindigkeit ist niedrig, so erzeugt der Tropfgeschwindigkeitsgenerator 31 zwei aufeinanderfolgende Impulse an den Ausgängen 39 und 33» bevor ein durch einen tatsächlichen Tropfen hervorgerufener Tropfimpuls entweder aus dem Flip-Flop-Schalter 32 oder dem Flip-Flop-Schalter empfangen wird. Das Ausgangssignal des Tropfgeschwindigkeitsgenerators 31 auf der Leitung 33 wird umso mehr unwirksam für das Schalten des Flip-Flop-Schalters 32, als der letztere von dem einen in den anderen Zustand schaltet, je nach Anlegung abwechselnder Impulse an die Eingänge 33 bzw. 3^. Andererseits hat aber der Flip-FlopSchalter 37 einen einzigen Eingang 38, und er ändert seinen stabilen Zustand in Abhängigkeit von zwei aufeinanderfolgenden Impulsen, so daß das Signal mit hohem Potential an den Ausgangskanälen ^3, ^k vom einen zum anderen Zustand umschaltet. So wird das Signal hohen Potentials des einen Flip-Flop-Schalters geschaltet, während dies bei dem anderen nicht geschieht. In diesem Falle kommt es zu einem gleichzeitigen Vorhandensein von Signalen hohen Potentials am MD-Tor 53.
Wenn die tatsächliche Tropfgeschwindigkeit höher ist als die gewünschte, treten zwei aufeinanderfolgende Impulse an den Leitungen 3^» ^2 auf, bevor ein Impuls an den Leitungen 39» 33 erzeugt wird. Aufeinanderfolgende, an die Leitung 3*4 gelegte Impulse beivirken aber keine Übertragung des Zustandes hohen Potentials von der Leitung 35 auf die Leitung 36 für
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den Flip-Flop-Sehalter 32, wogegen aufeinanderfolgende Impulse auf die Leitung 42 eine solche übertragung von der Leitung auf die Leitung 44 zur Folge haben. Es kommt also zu einem gleichzeitigen Vorhandensein der Signale hohen Potentials an dem AND-Tor 52. Dementsprechend wird in jedem Fall der Kreis 54 in einen solchen Zustand gebracht, daß das elektromagnetische Absperrorgan wirksam gemacht und die Abgabe von Flüssigkeit beendet wird.
Nach der Sperrung der Flüssigkeitszufuhr durch den Schlauch 21, wie sie durch jede Geschwindigkeitsunstimmigkeit verursacht wird, wird das System zurückgestellt, um eine richtige Phasenbeziehung zwischen den Flip-Flop-Schaltern 32 und 37 herbeizuführen und den Kreis 54 zurückzustellen.
Der Rückstellschalter 59 betätigt also, wenn er ausgeschaltet wird, einen Rückstellkreis 62 über die Leitungen 61, 63· Der Kreis 62 enthält zwei Ausgangsleitungen 64, 65, die dazu dienen, den Alarm-Flip-Flop-Schalter 37 und den Hauptantriebs-Flip-Flop-Schalter 32 zurückzustellen.
Im Anschluß an die vorstehend beschriebene Arbeitsweise des Systems zum abwechselnden Ein- und Ausschalten der elektromechanischen Steuereinrichtung für die Flüssigkeitszufuhr soll nun der sich auf die der Sicherheit dienende Auslöseeinrichtung .des Systems beziehende Teil der Anlage kurz anhand von Fig. 1 beschrieben werden, bevor weiter in die Einzelheiten gegangen wird.
Die Sicherheits-Auslöseeinrichtung dient zum Abfühlen eines unzweckmäßig verlängerten Aktivierungszustandes der. ...
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Flüssigkeitsabgabevorrichtung, so daß in Abhängigkeit von solch einer Abtastung die Flüssigkeitsabgabevorrichtung elektrisch von dem System abgetrennt wird. Die Abtrennung erfolgt an dem Elektromagneten 25 als Sicherung gegen Funktionsstörungen des Systems, die den Elektromagneten 25 im erregten Zustand halten könnten. Hierzu ist ein Sicherheits-Auslöserelais 80 durch eine Leitung 82 an einen Verbindungspunkt 84 in der Leitung 46 gelegt, um eine Aktivierung des Speisekreises 45 abzufühlen. Solange der Speisekreis aktiviert ist, läuft ein Zeitmesser oder Zeitgeber 86. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne ständiger Erregung der Elektromagnetspule 25 dient der Zeitgeber 86 zur Betätigung eines Deaktlvator-Steuerkreises 88, welcher das Relais 89 erregt.
Dieser Vorgang dient zum Entregen des Ventilsteuer-Elektromagneten 25. Das Relais 89 besitzt Blattfederkontakte 91 und 92. Der Unstimmigkeits-Detektorkreis 54 ist so ausgebildet, daß das Relais 74 normalerweise erregt ist und den Schalter 71 geschlossen hält bis eine Phasenunstimmigkeit auftritt. In einem solchen ^FaIIe, wenn nämlich die gewählte und die tatsächliche Tropfgeschwindigkeit eine Unstimmigkeit in ihrer Phasenbeziehung aufweisen, wird das Relais 74 entregt, so daß die Feder 93 den Kontakt 71 öffnen und die Leitung 46 unterbrechen kann.
Der Schalter 71 wird auch dann jedesmal geöffnet, wenn das Relais 89 erregt wird. Dieser Vorgang dient zum öffnen der Blattfederkontakte 92, über welche das Relais 74 erregt werden muß. Das Relais 89 bewirkt bei seiner Erregung ferner
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die Öffnung der Blattfederkontakte 91, so daß die Elektromagnetspule 25 zu einem elektrisch unmittelbar benachbarten Zeitpunkt entregt.wird. Normalerweise dient dieser Vorgang zum Ausschalten des Elektromagneten 25; sollten aber einmal die Blattfederkontakte 91 im geschlossenen Zustand zusammengeschweißt sein, so dient die Öffnung der Blattfederkontakte 92 zum Abschalten des Relais 7^» um die Ausschaltung des Elektromagneten 25 mit noch größerer Sicherheit zu gewährleisten.
Der Zeitmesser oder Zeitgeber 86 enthält einen Kondensator 95 zur allmählichen Bildung eines vorbestimmten Steuersignals während der Erregung des Elektromagneten 25. Der Kondensator 95 wird allmählich über die Leitung 82 und eine Schaltung mit den Widerständen 96, 97 aufgeladen, während die andere Klemme des Kondensators 95 mit der Speisespannung über die Leitung 93, den Verbindungspunkt 99, die Leitung lol, die Kontakte 91 und die Leitungen Io2, Io3 und lo1! verbunden ist.
5s ist noch ein zweiter Kreis vorgesehen, der dazu dient, die auf dem Kondensator 95 angesammelte Ladung mit einem Zeittakt (oder Zeitkonstante) (time rate) zu beseitigen, der wesentlich größer ist als der Zeittakt der Bildung der darauf angesammelten Ladung. Der Widerstand Io5 und die Diode Io7 sind daher parallel zu den Kreis anp;enordnet,der die Widerstände 9b, 97 enthält, so daß bei Entladung des Kondensators 95 die angesammelte Energie rasch zerstreut und dadurch der Zeitgeneratorkreis 8b zurückgestellt wird. Die Diode Io7 ist r5o f^epolt, daß viährend der Aufladung des Kondensators 95 derjfinipo Zw'.'V'Jep Parallelschaltunp, der den Widerstand Io5 enthält, UKip-uii ff-»π vvird.
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BAD CR!GSi4AL
Die Fig. 2 und 3 bilden bei gemeinsamer Betrachtung eine bevorzugte Ausführungsform des Systems, insbesondere bei Anwendung der in der Zeichnung angegebenen Koraponentengrößen. Zur besseren Vergleichbarkeit mit der Anordnung nach Fig. 1 sind in den Schaltbildern von Fig. 2 und 3 gestrichelte Linien vorgesehen, welche dem Blockschema von Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und jeweils die dazugehörigen Teile umschliessen.
So umfaßt der Verstärker- und Filterkreis 49 einen RC-gekoppelten Transistor, der aus der lichtempfindlichen Vorrichtung 17 gespeist wird. Der monostabile Einschuß-Multivibrator 51 enthält zwei Transistoren vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, wobei der Emitterkreis des einen zwei in gleicher Richtung gepolte Dioden enthält.
Der Hauptantriebs-Flip-Flop-Kreis 32 enthält zwei Transistoren, wobei der Kollektor des einen an die Basis des anderen BHrückgekoppelt ist. Es werden getrennte Eingangssignale empfangen, um die Anordnung in der bekannten Art einer Eccles-Jordan-Schaltung einzustellen bzw. zurückzustellen. So wird der Flip-Flop-Kreis 32 über Dioden gekoppelt, um Impulse oder Schrittfunktionen, welche der tatsächlichen Tropfgeschwindigkeit entsprechen, über die Leitung 3^ zu empfangen und dadurch zurückgestellt zu werden. In der anderen Richtung eingestellt wird der Flip-Flop-Kreis 32 durch Impulse oder Schrittfunktionen auf der Leitung 33» welche der erwünschten, durch den Impulsgenerator 31 vorbestimmten Tropfgeschwindigkeit entsprechen. ·
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Der Impulsgenerator 31 enthält einen Flächentransistor mit einem übergang, dessen Steuerelektrode mit einer Verbindungsstelle zwischen einer Reihenschaltung von drei Widerständen und einer verhältnismäßig großen Kapazität angekoppelt ist, die durch zwei parallel geschaltete Kondensatoren geschaltet ist, welche dazu dienen, die Impulsgeschwindigkeit zu stabilisieren, wenn die Widerstände verändert werden.
Das OR-Tor 41 enthält eine übliche Anordnung der beiden dargestellten Dbden, wobei ein Signal auf der Leitung 39 oder 42 von der Verbindungsstelle zwischen den Dioden in die Leitung 38 eingespeist wird. Der Alarm-Flip-Flop-Schalter 37 entspricht einer üblichen komplementären Flip-Flop-Schaltung, bei der eine einzige Eingangsklemme eine Folge von Signalen empfängt. Jedes empfangene Signal dient zum Umschalten der Anordnung von der einen in den anderen stabilen Zustand. So kann, da die Signale über das OR-Tor 41 entweder von dem Solloder Ist-Impulsgenerator zu dem Flip-Flop-Kreis 37 durchgelassen werden, ohne voneinander unterscheidbar zu sein. Ihr Zustand kann mit dem Zustand des Flip-Flop-Kreises 32 mit Hilfe von AND-Toren- 52, 53 verglichen werden.
Die AND-Tore 52, 53 enthalten je zwei in bekannter Weise angeordnete Dioden.
Der Relaisspeisekreis 54 enthält einen Flip-Flop-Kreis mit einem Paar von Transistoren. Das Ausgangssignal aus dem Kreis 54 dient, wenn eine Unstimmigkeit in der Phasenbeziehung zwischen den Flip-Flop-Kreisen 32 und 37 abgefühlt wurde, zur Entregung einer normalerweise erregten Relaisspule 74 in dem
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Kreis 47· Wenn die Spule 74 entregt ist, wird ein Anker 71 durch die Kraft der Feder 93 bewegt, um die Elektromagnetspule 25 des Ventils oder Absperrorgans auszuschalten.
Der Kreis 62 enthält die beiden in normalerweise nichtleitender Richtung gepolten Dioden und läßt einen kurzzeitigen Rückstellimpuls aus dem Kondensator 6o durch, sobald das System erstmals eingeschaltet ist, um an die Basis- oder Steuerelektroden der einen Seite jedes Flip-Flop-Kreises 32, 37 einen Rückstellimpuls anzulegen.
Der Kreis 45 ist durch eine Zener-Diode 72 an den Flip-Flop-Kreis 32 gekoppelt und enthält einen gebräuchlichen zweistufigen Transistorverstärker, bei welchem der Kollektor der zweiten Transistorstufe direkt über Leitungen 46, 48 und den Anker 71 mit der Elektromagnetspule 25 verbunden ist.
Ein handbetätigter Schalter 73 dient, wenn er auf "Aus" gestellt ist zum Entregen der Haltewicklung 74. Die andere Stellung des Schalters 73 dient dazu, es dem Impulsgenerator 31 zu ermöglichen, mit der Tropfenabgabe zu beginnen, während das System eingestellt wird und bevor der zur Tropfensperrung dienende Steuerteil der Schaltung betätigt wird.
Die Arbeitsweise der Sicherheits-Auslösevorrichtung ist folgende: Wie bereits erwähnt, ist der Kondensator 95 an die Speisespannung (-V) über die Leitungen 98, lol, die Kontakte 91 und die Leitungen Io2, Io3 und Io4 angeschlossen. Wenn der Speisetransistor Io8 des Elektromagneten in den Zustand der Leitfähigkeit gebracht wird, wird sein Kollektor Io9 über die Leitung Ho praktisch geerdet. Die Leitung 46 von seinem Kollektor gelangt also praktisch auf Erdpotential, ebenso
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der Verbindungspunkt 84. Das Erdpotential am Verbindungspunkt 84 bewirkt den Beginn einer Ladung des Kondensators 95» da die andere Seite des Kondensators 95 mit Erde verbunden ist. Das Erdpotential des Punktes 94 wird weiterhin über das geschlossene Schaltglied 71 des Relais 74 geführt, das dann geschlossen gehalten wird, so daß die Speisespannung (-V) an die Wicklung des Elektromagneten 25 gelegt wird. Die andere Seite der Wicklung 25 ist an die Speisespannung (-V) über die Leitung 11, den Verbindungspunkt 99 und dann über die Leitungen lol, die Kontakte 91 und die Leitungen Io2, Io3 und Io4 geführt.
Wie schon erwähnt, wird der Relaisanker 71 durch die erregte Relaiswicklung 74 geschlossen gehalten, die durch folgenden Stromkreis Spannungerhält: Die Leitung Io4 führt die Speisespannung (-V) zur einen Klemme der Wicklung 74. Die andere Klemme der Wicklung 74 ist über eine Leitung 55» einen Widerstand 112 und eine Leitung 113 zu den Kontakten 92 und von da über die Leitung 114 an ihren Relaisspeisetransistor 116 geführt. (Es ist hier zu bemerken, daß jedes Unstimmigkeitssignal über die Leitung 117 sowie über den Handschalter 73, wenn er auf seine Betriebsstellung eingestellt ist, an den Unstimmigkeitsdetektorkreis 54 gelegt wird. Dementsprechend ist das Unstimmigkeitssignal auf der Leitung so geschaltet, daß der Unstimmigkeitsdetektorkreis 54 ausgeschaltet wird, worauf die Wicklung 74 entregt wird.)
Während der Zeit, wo der Verbindungspunkt 84 praktisch auf Krdpotential gehalten wird, lädt sich der Kondensator auf. I;n HVille, daß der Speisekreis 45 dos Elektromagneten
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nicht ausgeschaltet wird, bevor der Kondensator 95 eine vorbestimmte Ladung annimmt, wird der Transistor 115 und dadurch der Transistor 118 eingeschaltet, sobald die Ladung am Kondensator 95 sich der Spannung des Emitters des Transistors 115 nähert.
Ist der Transistor 118 in den Zustand der Leitfähigkeit gebracht, so gelangt sein Emitter 119 praktisch auf Erdpotentail über die Leitung Ho. Dann liegt also Erdpotential auf einer Seite des Relais 89, während die andere Seite des .Relais 89 ein Zwischenpotential zwischen Erde und der Speisespannung (-V) über den Widerstand 121 und die Leitung 122 annimmt. Daher wird, wenn der Steuerstromkreis anspricht, das Relais 89 erregt und öffnet seine Kontakte 91» 92 und damit den Kreis an einem elektrisch in unmittelbarer Nachbarschaft des Elektromagneten befindlichen Punkt (Kontakte 91) und setzt gleichzeitig auch den Unstimmigkeitsdetektorausgang auf dem Wege über die Leitung 55 (Kontakte 92) außer Wirkung. Unter normalen Umständen wird also der Elektromagnet 25 vorher entregt, wenn der Kondensator 95 genügend Ladung aufnimmt, um den Kreis 88 einzuschalten. In einem solchen Falle wird der Kondensator 95 rasch über den einen, durch den Widerstand Io5 und die Diode Io7 gebildeten Ziveigder Parallelschaltung entladen.
Eine Schaltung mit den angegebenen Werten der Bauelemente und Spannungen wurde praktisch erprobt.
Es wurde somit ein verbessertes System für die kontrollierte Zuführung und Überwachung von Flüssigkeitstropfen ge-
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schaffen. Dabei werden die Tropfen mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die durch einen Impulsgenerator bestimmt wird, so daß eine wählbare Soll-Geschwindigkeit eingehalten v/erden kann. V/eicht die Ist-Geschwindigkeit von der Soll-Geschwindigkeit ab, so stellt das System diese Unstimmigkeit durch ein sichtbares Signal fest und schaltet sich ab. Das System ist weitgehend störungssicher, da insbesondere bei Energieausfall der Zuführungsschlauch für die intravenöse Infusion unmittelbar durch Abklemmen gesperrt wird. Außerdem ist die durch einen Zeitmessgeneratorkreis 86 gebildete Abfühleinrichtung für den Spannungspegel unabhängig von elektrischem Rauschen und sonstigen Störungen, dient aber zur Unterbrechung der Infusion im Falle, daß die Flüssigkeitsspeiseleitung abnormal lange geöffnet bleibt.
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Claims (3)

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Abgabe einer Reihe von Flüssigkeitstropfen mit einer Wählvorrichtung zur Bestimmung der Tropfgeschwindigkeit , einer in Abhängigkeit von der Tropfgeschwindigkeit arbeitenden otrömungsregeleinrichtung zur Regelung der Tropfenabgabe, welche zwischen einem aktiven und einem nicht aktiven Zustand betätigbar ist, um die Flüssigkeitsabgabe zuzulassen bzw. zu sperren, und einer normalerweise in Betrieb befindlichen Einrichtung zum Außerwirkungsetzen der otrömungsregeleinrichtung innerhalb einer auf die einleitung des aktiven Zustands folgenden Zeitspanne, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einrichtung kombiniert ist, diemit der abgefühlten Einleitung des aktiven Zustands der Stromungsregeleinrichtung abhängig gekoppelt ist und dazu dient, diese außer Wirkung zu setzen nachdem die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, um gegen eine unzv/eckmäßig verlängerte Wirksamkeit der Strömungsregeleinrichtung im Falle einer funktionellen
dienenden Einrichtung. Störung der normalerweise zum Außerwirkungsetzen dieserYeinen Schutz zu bieten.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, deren Strömungsregeleinrichtung eine elektromechanische Vorrichtung enthält, die, wenn sie erregt ist, eine Tropfenabgabe ermöglicht und, wenn sie entregt ist, die Tropfenabgabe sperrt und beim normalen Betrieb abwechselnd erregt und entregt wird, so daß aie eine Reihe von Tropfen mit vorbestimmter Geschwindigkeit abgibt und normalerweise während aufeinanderfolgender Zeitabscnltte
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erregt bleibt, gekennzeichnet durch eine von der Erregung der elektromechanischen Vorrichtung abhängigen Einrichtung zum antreten der elektromechanischen Vorrichtung nach einer vorbestimmten Zeitspanne ständiger Erregung dieser, wobei diese Zeitspanne die Dauer der erstgenannten aufeinanderfolgenden-Zeitabschnitte erheblicü überschreitet, um auf diese Weise sinen Schutz gegen eine abnormal verlängerte Erregung der elektromechanischen Vorrichtung zu bieten.
3. -Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zeitgebervorrichtung, die zum Abfühlen der Einleitung der Erregung der elektromechanischen Vorrichtung sowie zur allmählichen Bildung eines Steuersignals von vorbestimmter Dauer dient, eine erste, zum Steuern der elektromechanischen Vorrichtung dienende elektrisch gesteuerte Schaltvorrichtung, die normalerweise sich in einem der Erregung der elektromechanischen Vorrichtung entsprechenden Zustand befindet, eine zweite, normalerweise entregte elektrisch gesteuerte Schaltvorrichtung, die zum Erregen sowohl der elektromechanischen Vorrichtung als auch der ersten Schaltvorrichtung dient, und eine Einrichtung zum Unwirksammachen der elektromechanischen Vorrichtung, welche in Abhängigkeit von der Zeitgebervorrichtung das Steuersignal aufnimmt und die zweite Schaltvorrichtung erregt. . - · .
Jj. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß;die mit der abgefühlten Einleitung des aktiven Zustande : der Strömungsregeleinrichtung abhängig gekoppelte Einrichtung
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_g_
eine Sicherheits-Auslösevorrichtung auf v/eist, bei der ein erster Stromkreis allmählich ein vorbestimrntes Steuersignal in Abhängigkeit von der Aktivierung der Strömungsregeleinrichtung bildet und ein zweiter Stromkreis in Abhängigkeit von der normalen Deaktivierung der Strömungsregeleinrichtung das Steuersignal wegnimmt, um seine Wiedereinleitung über den ersten Stromkreis abzuwarten, wobei der zweite Stromkreis dazu dient, das Signal jeweils mit einem Taktverhältnis (time rate) wegzunehmen, das erheblich größer ist als das Taktverhältnis der Bildung des Signals über den ersten Stromkreis, und daß eine zur Deaktivierung der Strömungsregeleinrichtung in Abhängigkeit von dem Steuersignal dienende Vorrichtung vorgesehen ist.
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