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Vo1umetrische#Pumpe
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Zusammenfassung der Offenbarung Volumetrische Infusionspumpe für die
intravenöse Verabfolgung von FlUssigketten an Patienten, mit einer volumetrischen
Kassette zur Aufnahme einer Flüssigkeit aus einem IV-FlUssigkeitsbehälter und zum
Pumpen dieser Flüssigkeit mit gesteuerter Geschwindigkeit mittels eines IV-Verabfolgungssatzes,
bis ein vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen dem Patienten verabfolgt worden ist. Im
gefüllten Zustand enthält die volumetrische Kassette ein vorbestimmtee Flüssigkeitsvolumen
Wird sie an eine Antriebsmechanik in der Pumpe angekoppelt, pumpt diese die Flüssigkeit
aus der Pumpe mit vorhestimmter Geschwindigkeit aus. Ist die Kassettenkammer infolge
des Arbeitens der Pumpe wenigstens teilweise um eine vorbestimmte Menge geleert
worden, wird die
volumetrische Kammer der Kassette schnell wieder
gefüllt, und der Pumpvorgang setzt sich dann mit diesem abwechselnden Leeren und
Füllen fort, bis das vorbestimmte Volumen gepumpt worden ist.
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Bei der Kassette handelt es sich um eine Spritzenkassette C"svringe-tvpe
cassette") mit einer Kammer und einem Kolben, wobei der Kolbenhub von der Antriebsmechanik
der Pumpe gesteuert wird. Eine vielzahl von Alarmeinrichtungen gewährleistet die
Sicherheit des Betriebs der Pumpe und liefert Anzeigen, die der Bedienungsperson
eine Diagnose für den Grund des Pumpenalsrms geben. Diese Alarmeinrichtungen geben
Alarm bei Luft in der Leitung, niedrigem 8atterieladestand, Leitungsverschluß und
Infusionsende usw.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine volumetrische Infusionspumpe
zur intravenösen Verabfolgung von Flüssigkeiten an Patienten. Die Pumpe kann natürlich
auch zum Pumpen anderer Flüssigkeiten als intravenös zu verabreichender eingesetzt
werden, soll hier aber am Beispiel einer solchen intravenösen Verabfolgung einer
Flüssigkeit an einen Patienten beschrieben werden.
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Beim intravenösen Uersbfolgen von Flüssigkeiten an Patienten ist erwünscht,
den Durchsatz, mit dem die Flüssigkeit verabreicht wird, und auch die verabreichte
Gesamtmenge genau zu steuern. Die üblichste Methode einer Verabfolgung verlangt
dabei den Einsatz einer herkömmlichen IV-Verabreichungseinheit, bei der eine Flasche
mit der zu verabreichenden Flüssigkeit hochgehängt wird und die Verabreichung der
Flüssigkeit an den Patienten unter dem Einfluß der Schwerkraft passiv erfolgt.
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Die Flüssigkeit aus der hochgehängten Flasche kann dabei durch eine
Tropfkammer fließen, wobei die Anzahl der Tropfen pro Minute eine grobe Einstellung
der Geschwindigkeit gestattet, mit der die Flüssigkeit Üerabreicht wird. Der Pfleger
muß die Tropfgeschwindigkeit sowie die in der Flasche verbleibende Flüssigkeitsmenge
sehr häufig unmittelbar überprüfen und die Tropfgeschwindigkeit von Hand nachstellen
bzw. die Verabreichung beenden, wenn dem Patienten die gewünschte Flüssigkeitsmenge
zugeführt worden ist. Die häufige Prüfung durch den Pfleger ist zeitraubend und
die Von-Hand-Einstellung der Verabreichungsdauer sowie der Verabreichungsgeschwindigkeit
unter Einsatz der Tropfkammer nicht sehr genau.
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Um die zahlreichen Schwierigkeiten bei der Verabreichung von 1V-Flüssigkeiten
mit einer vom Pflegepersonal einzustellenden Tropfkammer zu überwinden, hat man
zahlreiche Pumpen vorgeschlagen, bei denen eine Steuerung der Verabreichung der
Flüssigkeit an den Patienten stattfindet.
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Eine bestimmte Art solcher Pumpen verwendet elektronische Mittel,
um die Tropfgeschwindigkeit in einer Tropfkammer zu ermitteln und automatisch die
Tropfgeschwindigkeit entsprechend der ermittelten Geschwindigkeit nachzustellen.
Diese Pumpenart kann auch ein nockenartiges Element enthalten, das das 1V-Rohr massiert,
um eine zwangsweise Pumpwirkung fLir die zu verabreichende Flüssigkeit zu erreichen.
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Obgleich diese Art Pumpen eine Verbesserung gegenüber der üblichen
Anordnung mit hochgehängter Flasche und unter Schwerkraft verabreichter Flüssigkeit
darstellt, ist auch sie bestimmten Einschränkungen hinsichtlich der Pumpgeschwindigkeit
und des Pumpens eines gesteuerten Volumens der Flüssigkeit zum Patienten
unterworfen.
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Eine weitere vorgeschlagene Pumpenart beruht auf dem Fortlassen der
hochgehängten Flasche und dem Einsatz einer volumetrischen Kammer, die mit der zu
pumpenden Flüssigkeit gefüllt ist. Die gesamte Kammer wird langsam geleert, und
zwar auf irgendeine von vielen verschiedenen Methoden, wobei die Entleerungsgeschwindgkeit
gesteuert wird, um entsprechend auch die Verabfolgung der Flüssigkeit an den Patienten
zu steuern.
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Diese Pumpenart hat mehrere Nachteile- einschließlich des Umstandes,
daß die Standard-IV-Flasche und deren Zubehbr nicht verwendet wird und eine kostspielige
Spezialkammer mit der zu verabreichenden Flüssigkeit gefüllt werden muß.
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Handelt es sich hierbei um eine Wegwerfkammer, ist der Aufwand für
das Erstellen einer verhältnismäßig großen Spezialkammer, die mit der gewünschten
Flüssigkeit gefüllt ist, im Verhältnis zu den normalen IV-Flaschen hoch. Handelt
es sich nicht um eine Wegwerfkammer, muß sie nach jedem Einsatz gereinigt und sterilisiert
werden. Soll weiterhin die Infusionsgeschwindigkeit niedrig sein, kann es schwierig
werden, für den Austritt aus einer großen Kammer eine gar inge Infusionsgeschwindigkeit
genau einzustellen.
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Die vorliegende Erfindung überwindet viele der Schwierigkeiten der
bekannten Verfahren zum Verabfolgen von IV-Flüssigkeiten und sorgt insbesondere
für das Einpumpen einer 1V-Flüssigkeit in den Patienten mit genau eingestelltem
vorbestimmten Durchsatz, bis eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge eingeführt worden
ist. Hierbei sorgt eine Anzshl von Sicherheitseinrichtungen dafür, daß der Pumpvorgang
entweder unterbrochen oder auf eine sehr niedrige Geschwindigkeit verlangsamt wird,
wenn bestimmte voreingestellte Hedingungen auftreten.
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Tritt beispielswçeise Luft in der Leitung auf, wird die Pumpe abgeschaltet
und läßt sich nicht erneut in Betrieb setzen, bis dieser Zustand beseitigt worden
ist. Ist die Batterieladung zu niedrig, wird Alarm gegeben, obgleich die Pumpe weiterläuft
Fällt die Batterieladung auf einen Wert ab, der zum Antrieb der Pumpe nicht mehr
ausreicht, wird die Pumpe abgeschaltet, bis entweder die Batterie aufgeladen worden
oder ausgewechselt worden ist oder bis man ein Ladegerät an die Batterie anschließt,
um sowohl die Batterie nachzuladen als auch die zum Pumpenantrieb erforderliche
elektrische Leistung zu liefern.
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Ist die IV-Leitung über die Pumpfähigkeit der Pumpe hinaus verstopft,
wird ein Verschlußalarm ausgelöst und die Pumpe abgestellt, bis der Grund des A-larms
beseitigt ist. Ist schließlich dem Patienten des vorbestimmte Flüssigkeitsvolumen
zugeführt worden, wird der Infusionsende-Alarm ausgelöst und die Pumpgeschwindigkeit
auf einen sehr kleinen Wert gesenkt, bis der Pfleger entweder die Pumpe abstellt
und die IV-Verabreichungseinheit abnimmt oder einen frischen Vorrat der Flüssigkeit
einsetzt und die Pumpe wieder auf eine vorbestimmte, dem Patienten zu verabfolgende
Flüssigkeitsmenge einstellt.
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Mit der volumetrischen Infusionspumpe nach der vorliegenden Erfindung
ist das gesteuerte Pumpen einer Fltissigkeit unter Einsatz einer herkömmlichen IV-Uerabreichungseinheit
mdglich, die Flüssigkeit in eine wegwerfbare volumetrische Kassette aus einer hochgehängten
Flasche mit der FlUssigkeit einfällt.
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Insbesondere handelt es sich um eine Spritzenkassette (nsyringe-type-cassette")
mit einer Kammer vorbestimmten Volumens und einem Kolben, der da zu verwendet wird,
die Kammer zu entleeren, wenn diese an die Pumpe angeschlossen ist
und
das Pumpen der Flüssigkeit aus der Kassette mit vorbestimmter Geschwindigkeit steuert.
Insbesondere wird ein Schrittmotor eingesetzt, um den Kolben mit gesteuerter Geschwindigkeit
entsprechend der Anzahl und Häufigkeit von Impulsen zu treiben, die dem Motor zugeführt
werden.
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Das Volumen der Kammer in der Kassette Ist klein im Verhältnis zu
dem FlUssigkeitsvolumen, das dem Patienten normalerweise mit der Infusion verabfolgt
wird.
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Beispielsweise kann das Kassettenvolumen 5 cm3 betragen, wohingegen
der Pstient mit der Infusion im allgemeinen ein großes Vielfaches von 5 cm3 erhält
- beispielsweise Soo oder Iooo cm3 -, so daß die Kassette gefüllt und eine Vielzahl
von Malen mindestens teilweise um eine vorbestimmte Menge geXert werden muß, um
den Patienten die erforderliche Flüssigkeitsmenge zuzuführen.
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Da die Kassette in ihrer Größe klein ist, kann sie auch billig sein,
so daß sich für jede Infusion eine frische sterilisierte Kassette verwenden und
nach beendeter Infusion wegwerfen läßt.
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Die Pumpe selbst kommt mit der Flüssigkeit während des Infusionsvorganges
nie in Berührung und muß daher nicht nach jeder Benutzung sterilisiert werden. Der
einzige Teil der Puçpen-Kassetten-Kombination, der folglich mit der FlUssigkalt
in Berührung kommt, ist die billige Wegwerf-Kassette.
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Im allgemeinen wird die Kassette durch Positioriiermittel so auf der
Pumpe getragen, daß der Pendelkolben der Pumpe an einem Ansatz des Kassettenkolbens
angreift und der Schlauch von der Flüssigkeitsflasche an den Eingang der wegwarf
baren volumatrischan Kassette angeschlossen ist.
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Die Ausgabeleitung der wegwerfbaren Kassette durchläuft einen Sensor
für das
Vorhandensein von Luft in der Leitung und ist danach zum
Zweck der Infusion an den Patienten angeschlossen Die Pumpe weist voreinstellbare
Skalen auf, auf denen das einzuführende Flüssigkeitsvolumen und der Durchsatz, mit
dem diesee einzuführen ist, eingestellt werden.
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Nachdem die Leitungen zur und von der Kassette gelüftet worden sind,
so daß sich nur Flüssigkeit in den Leitungen von der Flasche zum Patienten befindet,
wird die Pumpe eingeschaltet, um dem Kolben der Kassette anzutreiben, der sodann
Flüssigkeit mit dem eingestellten Durchsatz pumpt, bis das eingestellte Flüssigkeitsvolumen
erreicht ist.
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Die Kassette wird wahrend der Verabfolgung dar Flüssigkeit viele Male
mindestens teilweise um eine vorbestimmte Menge geleert und erneut gefüllt; während
des Auffüllen arbeitet der Kolben mit hoher Geschwindigkeit in der dem Pumpbetrieb
entgegengesetzten Richtung. Die Zeit, die erforderlich ist, um die Kassettenkammer
aufzufüllen, ist verhältnismäßig kurz im Vergleich zu der Zeit, in der die Kammer
geleert wird.
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Damit jedoch die Verabfolgung der Flüssigkeit mit genau eingehaltenem
Durchsatz erfolgt, wird die Zeit, die erforderlich ist, um die Kassettenkammer nachzufüllen,
ermittelt und der Schrittmotor, der den Kolben treibt, mit zusätzlichen Impulsen
während des nächsten Verdrängungshubes beaufschlagt, um die durch das Nachfüllen
der Kassettenkammer vedorene Zeit aufzuholen.
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Wie also ersichtlich, verwendet die volumetrische Infusionspumpe nach
der vorliegenden Erfindung eine billige, sterilisierte Kassette, die nach jeder
Senutzung weggeworfen werden kann und die eine Volumenkammer mit genau eingestellter
Querschnittsfläche
aufweist, die vor beendetem Einführen der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge in den
Patienten eine Vielzahl von Malen gefüllt und mindestens teilweise geleert wird.
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Der Durchsatz, mit dem die Flüssigkeit in den Patienten eingeführt
wird, wird unter Einsatz eines Schrittmotors zum Antrieb des Kolbens in der Kessettenkammer
genau gesteuert, und der beim Auffüllen der Kassette auftretende Zeitverlust wird
ausgeglichen, indem der Schrittmotor zusätzliche Impulse erhält. Die Genauigkeit
der Querschnittsfläche der Kammer bestimmt die Genauigkeit der Flüssigkeitsverdrängung,
und Ungenauigkeiten des Kammervolumens gehen in den Durchsatz nicht ein.
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Die volumetrische Infusionspumpe nach der vorliegenden Erfindung weist
eine Vielzahl von Sicherheitseinrichtungen auf, wie oben bereits erwähnt. Es ist
wichtig, daß die Pumpe hinsichtlich des abgegebenen Volumens und des Durchsatzes
genau arbeitet; ebenso wichtig ist Jedoch, daß die Pumpe die Gesundheit des Patienten
nicht gefährdet, indem sie versucht, Flüssigkeit zuzuführen, sofern die Flüssigkeitastrdmung
zum Patienten nicht ununterbrochen ist.
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Beispielsweise weist die volumetrische Infusionspumpe nach der vorliegenden
Erfindung eine Einrichtung auf, die in der Leitung zum Patienten vorliegende Luft
erfaßt. Ist dies der Fall, wird die Pumpe sofort abgeschaltet, um zu gewährleisten,
daß die Luft nicht in den Patienten hineingedrückt wird. Leert sich die Flasche
beispielsweise vollständig, tritt schließlich Luft in die Leitung ein und wird zum
Patienten gepumpt.
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Geschieht dies, löst der Alarm aus und wird die Pumpe abgeschaltet,
um zu verhindern,
daß diese Luft in den Patienten gelangt. Auch
andere Zustände als eine leere Flasche können dazu führen, daß Luft in die Leitung
eindringt. Auch kann die 1V-Leitung im Luftdetektor nicht einwandfrei angeordnet
sein. In allen diesen Fällen wird die Pumpe abgeschaltet und läßt sich nicht wieder
in Gang setzen, bevor die Störung beseitigt ist.
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Weiterhin weist die Pumpe einen Batteriealarm auf, der ein Alarmsignal
abgibt, wenn von der Batterieladung eine Betriebszeit von etwa einer Stunde für
die Pumpe verbleibt. Wird der Alarm anfänglich ausgelöst, schaltet die Pumpe noch
nicht ab. Wird jedoch die Pumpe über die Warnperiode hinaus betrieben, ohne daß
man das Ladegerät ansteckt, entlädt die Batterie sich schließlich so weit, daß nicht
mehr genug Leistung vorhanden ist, um die Pumpe zu speisen, undcieser Umstand lbst
einen Verschluß- zusätzlich zu dem Batteriealarm aus.
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Der Bstteriealarm läßt sich stillegen, indem man das Ladegerät an
die Batterie anschließt. Nach einer kurzen Periode kann dann die Pumpe mit dem Ladegerät
betrieben werden, während es gleichzeitig die Batterie lädt Die Pumpe weist weiterhin
einen Verschlußalarm aus, der der Bedienungsperson anzeigt, daß die 1V-Leitung über
die Pumpfähigkeit der Pumpe hinaus verstopft oder die Batterie erschöpft ist. Ein
wesentlicher Anlass für diesen Alarm kann sein, daß der Patient sich auf den Schlauch
legt. Auch kann die Leitung beispielsweise an einer Bettkante abgequetacht werden,
das Filter sich zusetzen oder die Schlauchklemme an der Flasche noch geschlossen
sein. Um den Verachlußalarm freizugeben, muß der Grund des Alarms beseitigt sein,
ehe die Rumpe erneut eingeschaltet werden kann.
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Weiterhin weist die Pumpe nach -der vorliegenden Erfindung einen Infusionsende-
Alarm
aus, der so ausgestaltet ist, daß die Bedienungsperson das in den Patienten einzuführende
Volumen voreinstellen kann, und der ein Alarmsignal abgibt, wenn dieses Volumen
erreicht ist.
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Insbesondere kann das einzuführende Volumen auf der Frontplatte der
Pumpe mittels einer Zählskala eingestellt werden. Die Pumpe zählt automatisch das
eingeführte Volumen in Teilmengen von 1 cm3 ab und stellt das noch einzuführende
Restvolumen auf der Volumenskala der Pumpe sichtbar dar.
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Hat die Pumpe das gesamte voreingestellte Flüssigkeitswolumen eingegeben,
zeigt die Skala Null an und wird der Infusionsende-Alarm ausgelöst. Ist dies der
Fall, schaltet das Gerät nicht ab, senkt jedoch die Strömungsmenge aus der Pumpe
auf einen sehr niedrigen, zur Offenhaltung gedachten Wert von 1 cm3/Std.
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ab. Bei diesem sehr geringen Durchsatz kann die Venipunkturkanüle
sich weniger leicht zusetzen, bevor ein Pfleger sich um den Alarm kümmert Um diesen
Alarm freizugeben, muß entweder die Pumpe außer Betrieb gesetzt oder ein frisches
Flüssigkeitsvolumen mit der Voreinstellskala eingegeben werden. Falls erforderlich,
muß eine weitere Flüssigkeitsquelle angeschlossen werden.
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Es ist daher einzusehen, daß die vorliegende Erfindung eine sehr genaue
volumetrische Infusionspumpe angibt, bei der ein in den Patienten einzugebendes
Flüssigkeitsvolumen unter Verwendung üblicher IV-Verabfolgung mit Hängeflasche genau
dosiert werden kann. Die Pumpe weist eine wegwerfbare volumetrische Kassette geringen
Volumens auf, die nach jeder Benutzung weggeworfen wird. Die Erfindung soll nun
anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben
werden.
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Fig. 1 zeigt isometrisch eine Vorderansicht der volumetrischen InFusionspumpe
nach
der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Pumpenteils,
der die Kassette aufnimmt, mit einem Pendelkolben, der an den Kassettenkolben gekoppelt
wird; Fig. 3 zeigt eine wegwerfbare volumetrische Kassette zur Verwendung mit der
Pumpe nach der vorliegenden Erfindung in ihren Einzelheiten; Fig. 4 zeigt die Pumpe
nach der vorliegenden Erfindung in einer Rückansicht; Fig. 5 ist eine erste Ansicht
eines Luftdetektors, der Luft in der Strömungsleitung erfaßt; Fig. 6 ist eine zweite
Ansicht des Luftdetektors; Fig. 7 ist ein Funktionsdiagramm dar Steuerelektronik
für die volumetrische Infusionspumpe nach der vorliegenden Erfindung; und Fig. 8
bis Fig. 24 zeigen die Einzelheiten der Schaltung der Steuerelektronik für die volumetrische
Infusionspumpe nach der vorliegenden Erfindung und stellen insbesondere die Einzelheiten
der Funktionsblöcke der Fig. 7 dar.
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In Fig. 1 ist in einer isometrischen Ansicht eine Pumpe nach der vorliegenden
Erfindung an einem Ständer Io unter Verwendung von zwei Klemmen 12, 14 befestigt
dargestellt. Weiterhin ist an den Ständer eine übliche IV-Verabfolgungseinheit mit
einer Flasche 16 angebracht. Die Flasche 16 gibt Flüssigkeit an die Pumpe durch
die Leitung 2o ab. Die Pumpe übt jedoch einen Saugzug aus, weshalb die Flasche 16
nicht unbedingt höher als die Pumpe angeordnet zu sein braucht. Eine Klemme 22 steuert
die Flüssigkeitsstrdmung aus der Flasche 16
zur Pumpe.
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Die volumetrische Infusionspumpe nach der vorliegenden Erfindung weist
eine wegwerfbare volumetrische Kassette 24 auf, die Flüssigkeit aus der Leitung
2o aufnimmt, indem diese Leitung 2o an den Einlaßstutzen Z6 der Kassette 24 angeschlossen
ist.
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Die volumetrische Kassette 24 weist einen Kolbenschaft 28 auf, dessen
Endteil auf einen Peddelkolben 3o paßt, der von der Pumpe her vorsteht und dazu
dient, den Kolbenschaft 28 in vertikaler Richtung zu treiben, um die Flüssigkeitsstromung
in die und aus der Kassette zu steuern. Weiterhin erstreckt sich ein Paar Paßstifte
32 von der Pumpe her, und die Kassette 24 weist bffnungen 34 auf, die auf die Stifte
32 aufrasten. Eine Ventilmotorwelle 36 verläuft von der Pumpe in den Ventilteil
38 der Kassette, um den Zu- und Ausfluß der Flüssigkeit in die und aus der Kassette
zu steuern und folglich für eine abwechselndes Füllen und mindestens teilweises
Entleeren der Kassette während des Einführens der Flüssigkeit in oen Patienten zu
sorgen.
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Die Ausgangaströmung der Kassette 24 wird am Auslaßstutzen 4o abgenommen
und dann über einen Verlängerungsechlauch 42 zum Patienten geführt. Der Verlängerungaschlauch
42 ist weiterhin in einem Luftdetektor 44 angeordnet, der das Vorliegen von Luft
in der Leitung zum Patienten erfaßt. Die Einzelheiten des Luftdetektors 44 und der
Kassette zusammen mit der Steuermechanik für die Pumpe sollen unten im einzelnen
erläutert werden.
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Die volumetrische Infusionspumpe nach der vorliegenden Erfindung weist
eine Vielzahl von Arbeitamechanismen und Alarmanzeigelementen auf der Front- und
der
Rückseite der Pumpe auf. Wie beispielsweise in der Fig. 1 gezeigt, liefern mehrere
Alarmanzeigeelemente 46 bis 52 die Alarmanzeige für bestimmte Alarmzustände. Insbesondere
ist des Alarmanzeigeelement 46 für den Luftalarm, das Element 48 des Alarmanzeigeelement
für den Batteriealsrm, das Element So ein Alarmanzeigeelement für den Verschlußalarm
und das Element 52 ein Alarmanzeigeelement für das Ende des Infusionsworganges.
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Die Steuerung des einzuführenden Flüssigkeitsvolumens und die Geschwindigkeit,
mit der dieses eingeführt werden soll, werden mittels der Einstellskalen 54, 56
voreingestellt. Insbesondere handelt es sich bei der Skalenmechanik 54 um die Skala
zur Einstellung des einzuführenden Volumens, wobei die Ausgangsanzeigeelemente mit
zunehmender Flüssigkeitsabgabe abwärts zählen. Die Skala 56 bestimmt den voreinstellbaren
Durchsatz, mit dem die Flüssigkeit in den Patienten eingeführt wird.
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Der Taster 58 ist ein Spülknopf, mit dem vor dem Einführen von Flüssigkeit
in den Patienten die Luft aus den Leitungen entfernt wird. Der Schalter 6o ist ein
Ausschalter, der Taster 62 der Betriebsschalter, der das Arbeiten der Rumpe steuert,
nachdem der Ausschalter in die ~Ein"-Stellung gelegt wurde.
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Wie in der Fig. 4 gezeigt, trägt die Rückseite der volumetrischen
Infusionspumpe einen akustischen Alarm 64 und einen Schalter 66, mit dem akustischer
Alarm sich ein- bzw. ausschalten läßt. An der Buchse 68 läßt sich ein Ausgangssignal
abnehmen und zur Fernmeldung an einen Pfleger oder anderes Personal benutzen, daß
an der Pumpe einer der Alarmzustände vorliegt.
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Zum Anschluß eines Satterieleders für die zur Stromversorgung der
Pumpe eingesetzte
Batterie dient eine Batteriebuchse 70, und der
Deckel 72 deckt den Aufbewahrungsteil der Pumpe, der den Batterielader enthält,
zugänglich ab.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen weitere Einzelheiten der Konstruktion desjenigen
Teils der Pumpe, der zusammen mit der Kassette 24 die Bewegung des Kolbenschafts
28 der Kassette und das Arbeiten der Ventilmechanik 38 der Kassette bewirkt, so
daß die Strömung der Flüssigkeit durch die Kassette 24 vom Einlaßstutzen 26 zum
Auslaßstutzen 4o gesteuert td erfolgt.
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Wie oben angegeben, legen die Öffnungen 34 in der Kassette 24 sich
über die Paßstifte 32 in der Pumpe, um die Kassette in ihrer Arbeitsstellung festzuhalten.
Die Ventilmotorwelle 36 ist in der Ventilkonstruktion 38 der Kassette gelagert und
steuert die Stellung des Ventils entsprechend dem Arbeiten des Motors 74.
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Bei dem Ventil 38 handelt es sich um ein Zweiwegeventil, das den Durchgang
von Flüssigkeit vom Einlaßstutzen 26 in eine volumetrische Kammer 76 zuläßt, um
diese in einer ersten Stellung des Ventils 38 zu füllen. In einer zweiten Stellung
des Ventils 38 wird die Flüssigkeit aus der Kammer 76 über den AuslaB-stutzen 4D
zum Patienten gepumpt. Wie also ersichtlich, bewirkt die Wechselsteuerung durch
den Motor zur Steuerung der Stellung der selbe 36 die Betätigung der Ventilmechanik
38 derart, daß die Kassettenkammur 76 abwechselnd gefüllt und die Flüssigkeit zum
Patienten weitergegeben wird.
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Das eigentliche Füllen und Entleeren der Kammer 76 erfolgt entsprechend
der Bewegung eines Kolbens 78 in der Kammer 76. Der Kolbenschaft 28 befindet sich
am Ende des Kolbens 78 und ist mit dem Pendelkolben 3o gekoppelt. Das Element 28
schnappt
auf den Pendelkolben 3o auf, wenn die Kassette auf der Pumpe in die Arbeitsstellung
gebracht wird. Die Bewegung des Ventils 38 zwischen den zwei Stellungen ist mit
der Bewegung des Kolbens 78 in seinen beiden Richtungen koordiniert, um das Füllen
und Entleeren der Kammer 76 zu erreichen.
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Der Pendelkolben 3o ist mit einer Schieberkonstruktion 8o verbunden,
die von einer Welle 82 getrieben wird. Die Welle 82 wird ihrerseits von einem Schrittmotor
84 gedreht. Die Welle 82 bewegt den Schieber 8o mittels einEr Gewindeschnecke und
einer Schneokenmutter 86, um dem Pendelkolben 3o eine präzise Bewiegung zu erteilen.
Eine Scheibe 88 mit einer Vielzahl von Schlitzen 9o ist ebenfalls mit der Welle
gekoppelt, und zwei Detektoren 92, 94, aus jeweils einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor
erFassen die Drehung der Welle 82 jedesmal, wenn ein Schlitz über einen der Detektoren
92, 94 läuft, Die Schlitzscheibe 88 und die Detektoren 92, 94 dienen dazu, einen
Verschluß der Leitung zu erfassen, wie er sich durch den Stillstand des Motors 84
mitteilt.
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Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, dreht sich beim Antrieb des
Motors 84 durch Schrittachaltimpulse die Welle 82 und erteilt dem Schieber 8o und
dem Pendelkolben 3o eine vertikale Bewegung. Diese ihrerseits erteilt dem Kolben
78 in der volumetrischen Kammer 76 eine Vertikalbewegung, um entweder in einer Stellung
des Ventils 38 und bei gesteuert langsamer Geschwindigkeit des Kolbens 78 die Flüssigkeit
aufwärts in der Kammer 76 auszupumpen, oder in einer zweiten Stellung des Ventils
38 mit sich schnell bewegendes Kolben 78 Flüssigkeit in die Kammer 76 abwärts einzuziehen.
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Das abwechselnde schnelle Füllen und langsame Auspumpen von Flüssigkeit
in die bzw. aus der Kammer 76 durch die Bewegung des Kolbens 78 bewirkt eine genaue
Steuerung
der Geschwindigkeit und der Menge der Flüssigkeit, die dem Patienten zugeführt wird,
bis eine vorbestimmte Menge die Pumpe durchströmt hat.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen im Detail den in Fig. 1 dargestellten Luftdetektor
44.
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Wie in Fig. 5 und 6 ersichtlich, weist der Luftdetektor einen Kanal
96 auf, der in Fig. 1 gezeigten Schlauch 42 aufnimmt. Ein Paar Lichtquellen 98,
loo ist über dem Kanal 96 angeordnet, um Lichtenergie durch den Schlauch 42 zu schikken.
Insbesondere sendet jede Lichtquelle einen Lichtstrahl von außerhalb des Schlauches
durch einem zur Innenöffnung des Schlauches tangentialen Punkt. Die Lichtquelle
96 ermöglicht das Erfassen von Luft in der Leitung in der rückwärtigen Hälfte des
Schlauchs 42, die Lichtquelle loo die Erfassung von Luft in der vorderen Hälfte
des Schlauchs 42.
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Ein Paar Detektoren 10Z, 1o4 erfaßt das Vorliegen oder die Abwesenheit
von durch die Flüssigkeit und den Schlauch gebrochenem Licht. Da der gemeinsame
Brechungsindexc des Schlauchs mit Flüssigkeit verhältnismäßig konstant ist, sich
aber von dem des luftgefüllten Schlauches erheblich unterscheidet, liefern die Luftdetektoren
1c2, 1c4 Ausgangssignale, die die beiden Zustände unterscheidbar machen.
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Die volumetrische Infusionspumpe nach der vorliegenden Erfindung wird
im allgemeinen von einer Krankenschwester oder anderem Krankenhauspersonal auf folgende
Weise behandelt. Zunächst wird die Skala 56 für den Infusionsdurchsatz auf "O" gesetzt,
bevor man den Ausschalter 6o auf ~Ein" legt. Das Luftalarm-Anzeigeelement 46 wird
nun erregt und leuchtet weiter, bis der Schlauch 42 in den Luftdetektor 44 eingesetzt
und die Luft im Schlauch 42 aus dem System entfernt worden ist. Der Spülachalter
58 wird eingedrückt und in dieser Stellung
gehalten, bis der Schlitz
am Ende der Ventilmotorwelle 36 sich in einem Winkel von 450 zur Linken befindet.
Dies ist die in Fig. 2 gezeigte Stellung der Ventilmotorwelle 36.
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Nun wird die volumetrische Kassette 24 auf die Paßstifte geschoben
und festgelegt, wobei das Ventil 38 im Schlitz am Ende der Ventilmotorwelle 36 versperrt.
Der Schaft 28 des Kassettenkolbens wird dann über den Pendelkolben 3o gedrückt und
schnappt in seiner Sollstellung ein. Der Verlängerungsschlauch 42 wird nun in den
Luftdetektor 44 eingelegt und auf den Ausleßstutzen 4o der Kassette aufgesteckt.
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Die IV-Verabfolgungseinheit mit dem Schlauch 2o wird nun aus der Flasche
16 gefüllt, bevor man den Schlauch auf den Einlaßstutzen 26 der Kassette setzt.
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Die Klemme 22 wird in der Offenstellung gehalten und der Spülschalter
58 gedrückt, um die Pumpe im Spülbetrieb arbeiten zu lassen, bis die Kassette 24
und der Verlängerungaschlauch 42 bis zur Spitze der Venipunkturkanüle am Ende des
Verlängerungsschlauches 42 völlig luftfrei sEnd. Zu diesem Zeitpunkt kann die Kanüle
in die Vene des Patienten einoeführt werden, damit die Flüssigkeit aus der Flasche
16 unter der Steuerung der Pumpe nach der vorliegenden Erfindung eingeführt werden
kann.
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Nunmehr setzt man die Skala 56 für den Infusionsdurchsatz auf den
c:iewünschten Wert (cm3/Std.), denn auch die Skala 54 für das zu verabreichende
Volumen auf das dem Patienten zu verabfolgende Flüssigkeitsvolumen. Sodann drückt
man den Setriebsknopf 62, womit die Verabfolgung der Flüssigkeit an den Patienten
beginnt.
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Während des Arbeitens der volumetrischen Infusionspumpe nach der vorliegenden
Erfindung
kann eine Reihe von Gefahrenzuständen auftreten, und die Pumpe ist so konstruiert,
daß durch die Steuerung der Pumpe nach Maßgabe solcher Gefahrenzustände die höchstmögliche
Sicherheit für den Patienten gewährleistet ist.
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Um eine rasche Beseitigung des Gefahrenzustandes zu erreichen, liefern
die Alarmschaltungen eine visuelle Diagnose für den Anlass des Alarms. Tritt einer
der Gefahrenzuatände auf, leuchtet eine spezielle, diesem zugeordnete Anzeigeleuchte
auf. Ist weiterhin der Schalter 66 für den akustischen Alarm eingeschaltet, wird
aus dem Lautsprecher 64 auch ein akustischer Alarm abgegeben.
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Die speziellen Alarmzustände sind Luft in der Leitung, geringer Batterieladestand,
Leitungsverschluß und Infusionsende. Der Luftalarm wird ausgelöst, wenn die Flasche
16 sich vollständig entleert hat oder ein anderer Zustand auftritt, infolgedessen
Luft auslaßseitig der Kassette auftritt und zum Patienten gedrückt werden würde,
bzw. wenn der Schlauch 4Z nicht in den Luftdetektor 44 eingelegt ist. Tritt dieser
Alarmzustand auf, schaltet die Pumpe ab und leuchtat die Anzeigelampe 46 auf. Die
Pumpe läßt sich nicht eher wieder in Betrieb setzen, bis der Alarmzustand beseitigt
ist. Nachdem die Luft aus der Leitung entfernt ist, drückt man den Betriebsknopf
62, um den Pumpenbetrieb wieder einzuleiten.
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Der Batteriealarm wird ausgelöst, wenn von der Batterieladung etwa
eine Stunde Laufzeit für die Pumpe verbleibt. Der Alarm liefert ebenfalls eine Alarmanzeige
mittels der Lampe 48, aber die Pumpe läuft weiter. Wird der Pumpenbetrieb jedoch
über mehr als eine Stunde fortgesetzt, ohne das Ladegerät an zustecken und die Batterie
nachzuladen, entlädt sich die Batterie bis zu einem Punkt, wo nicht mehr genug Leistung
verfügbar ist, um die Pumpe arbeiten zu lassen. In
diesem Fall
ldst der Verschlußalarm aus. Der Batteriealarm läßt sich stillegen, indem man das
Ladegerät an die Batterie ansteckt, die Batterie sich kurzzeitig - bspw. zwei bis
drei Minuten - nachladen läßt und dann den Setriebosknopf 62 drückt. Die Pumpe wird
dann durch das Ladegerät gespeist, während dieses die Batterie lädt.
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Der Verschlußalarm wird ausgelöst, wenn die 1V-Leitungen über die
voreingestellte Pumpfähigkeit des Instruments hinaus verschlossen sind oder die
Batterie so weit entladen ist, daß sie die Pumpe nicht mehr speisen kann. Andere
Ursachen für das Auslösen des Verschlußalarms sind beispielsweise, daß die Schlauchleitungen
verstopfen, die Schlauchleitungen vom Patienten, der sich auf sie gelegt hat, oder
gegen eine Settleiste oder sonstwie abgequetscht werden.
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Auch kann das in der IV-Einheit enthaltene Filter verstopft oder die
Schlauchklemme 22 an der Flasche 16 verschlossen sein. Um den Verschlußalarm aufzuheben,
muß dar im einzelnen vorliegende Alarmzustand behoben und dann der Uetriebsknopf
62 gedrückt werden.
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Der Infusionsende-Alarm wird ausgelöst, wenn das vorbestimmte Volumen
in den Patienten eingeführt worden ist. Dieser Alarm erlaubt dem Bedienungspersonal,
das einzuführende Flüssigkeitsvolumen einzustellen; ist dieses eingestellte Volumen
eingeführt, wird der Alarm ausgeldst. Man setzt die Skala 54 für das einzuführende
Volumen auf den gewünschten Wert; während des Einpumpens zählt die Pumpe automatisch
die in den Patienten eingeführten Volumeneinheiten ab und stellt das einzuführende
Restvolumen auf der Skala 54 der.
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Hat die Skala 54 die Anzeige ~01 erreicht, gibt die Skala den Alarmzustand
durch
Erregen des Anzeigeelements 52 an und reduziert dann die weitere Zufuhr der Flüssigkeit
auf einen sehr geringen Wert von 1 cm3/Sted; mit dieser geringen 5trEmung wird ein
Zusetzen der Kanüle vor einem Eingreifen des Pflegers verhindert. Um den Infusionsende-Alarm
rückzustellen, muß an der Skala 54 ein neues ein zufUhr endes Flüssigkeitsvolumen
eingestellt und erforderlichenfalls eine neue Flüssigkeitsquelle - beispielsweise
eine neue Flasche 16 - angeschlossen werden.
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Die Steuerung des Betriebs der Pumpe zur Verabfolgung von Flüssigkeit
an einen Patienten entsprechend den voreingestellten Bedingungen erfolgt durch die
Elektronik der Pumpe, die sich auf herkömmliche Weise in Form einer gedruckten Schaltung
innerhalb des Pumpengehäuses befindet.
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Ein Funktionsdiagramm der Pumpenelektronik ist in der Fig. 7 mit den
Blicken A bis D sowie AA bis DD angegeben. In den Fig. 8 bis 24 sind die Einzelheiten
der zur Durch rührung der einzelnen Funktionen erforderlichen Schaltungen angegeben.
Hierbei entsprechen die gestrichelt umrissenen Blöcke mit den 9ezeichnungen A bis
Z sowie AA bis DD denen der Fig. 7. Zunächst soll die Funktion jedes der Sldcke
in der Fig. 7 allgemein beschrieben werden.
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Block A ist als Geschwindigkeitssteuerung bezeichnet. Der Block A
nimmt die Befehle auf, die die Drehrichtung des Schrittmotors 84 bestimmen, der
den Pendelkolben 3o antreibt, der seinerseits den Kolben 78 e in der Kassette 24
treibt. Weiterhin enthält der Block A die Funktionen des apülsteuerschalters.
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Im Block S findet eine Teilung durch 96 statt; vergleiche die Bezeichnung.
Mit der Schaltung im Block B werden die Motorspeiseimpulse gezählt. Nach jeweils
96
Pulsen gibt der Block B einen Impuls an den Block C ab, fler einen Ansteuerimpuls
für einen Voreinstellzähler erzeugt, der die Skala 54 für das einzuführende Flüssigkeitsvolumen
enthält; vergleiche Fig. 1. Der Block D steht den Voreinstellzähler selbst dar und
ist entsprechend bezeichnet. Wie oben ausgeführt, enthält der Voreinstellachalter
eine Skala 54, an der das einzuführende Flüssigkeitsvolumen voreingestellt wird.
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Bei der Pumpe nach der vorliegenden Erfindung entsprecheni 96 Motorimpulse
einem Kubikzentimeter der dem Patienten zuzuführenden Flüssigkeit, so daß jedesmal,
wenn der Block 8 96 Impulse erfaßt hat, der Treiber C den Voreinstellzähler DD um
einen Zählschritt abwärts zählt. Die Skala 54 weist weiterhin Anzeigeelemente auf,
die während des Pumpenbetriebs zur Einführung der Flüssigkeit in den Patienten in
Null-Richtung abwärtszählen, um jederzeit das verbleibende einzuführende Restvolumen
visuell anzuzeigen.
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Hat der Voreinstellzähler DD den Zählzustand Null erreicht, wird der
normale Arbeitszustand der Pumpe unterbrochen und auf den Haltebetrieb umgeschaltet,
in dem die Pumpe Flüssigkeit mit sehr geringer Geschwindigkeit pumpt. Der Block
DD weist weiterhin einen Kontakt auf, dessen Schließen anzeigt, daß ein Infusionavorgang
beendet ist.
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Die Funktion des Blocks K ist, einen Motorstillatand anzuzeigen. Der
Block K nimmt Impulse aus zwei Stillstandafühlern auf, die anzeigen, wenn der Motor
84 (Fig. 2) in den Stillstand gezwungen wird. Insbesondere werden die aus diesen
Sensoren aufgenommenen Impulse dazu benutzt, einen im Block K befindlichen Zähler
rückzustellen.
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Die Erregerschaltung für den Schrittmotor des Blocks 0 beliefert den
Schrittmotor
des Blocks Z mit Schrittschitimpulsen. Diese Impulse
werden ebenfalls in der Stillstandsdetektorschaltung K während des Vorlauf des Motors
84 erfaßt. Wie in der Fig. 2 gezeigt, liefert die kleine Scheibe 88 auf der Welle
des Schrittmotors 84 Stillstandsimpulse, die einen Zähler in der Detektorschaltung
K jedesmal auf Null setzen, wenn ein Schlitz 9o an einem der Lichtdetektoren vorbeiläuft.
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Erhält der Stillstandsdetektor K mehr Motor-Schrittschaltimpulse,
als der Zähler aufnehmen kann, bevor ein Rückstellimpuls aus dem Stillstandsdetektor
eintrifft, gibt der Block K ein Ausgangasignal ab, das angibt, daß die Welle 82
nicht dreht und der Motor folglich stillsteht, obgleich dem Motor 84 Schrittschaltimpulse
zugeführt werden.
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Der Block L enthält die Ansteuerlogik für den Schrittmotor und liefert
Ausgangasignale, die bestimmen, ob der Motor im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn
laufen soll. Diese Signale werden abwechselnd an die Treiberschaltung O für den
Schrittmotor gegeben.
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Der Block P enthält die Zwischenspeicher für die Fehler- und Seneorsusgangsschaltung;
mit dem Block P werden die Anzeigeelemente wie beispielsweise LED-Displays auf der
Frontplatte der Pumpe in Fig. 1 erregt. Insbesondere sind für die Anzeigelemente
46 bis 5Z LED-Anzeigeelemente angegeben, und diese geben einen visuellen Alarm beim
Vorliegen von Gefahren zuständen im Betrieb der Pumpe.
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Die im Block X zusammengefaßten Anzeigeelemente 46 bis 52 werden von
den im Block T zusammengefaßten LED-Treibern gespeist. Die Ausgangasignale des
Blocks
P, die den verschiedenen Alarmzuständen entsprechen, werden auch an die Fehler-
und Anzeigisteuerungselemente des Blocks T gegeben, der den Rumpenbetrieb nach Maßgabe
eines Alarmzustands steuert. Der Block W enthält den Relaistreiber, der ein Rufsignal
an den Pflegerrufausgang 68 (Fig. 4) legt.
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Der Block D ist ein Oszillator, insbesondere ein Oszillator, der Impulse
mit einer Frequenz von 211,11 Hz an eine Impulsbreitensteuerung im Block G liefert.
Die Ausgangsimpulse des Blocks G steuern ihrerseits eine im Block 1 befindliche
dreidekadische Durchsatz-Skalierschaltung, die von den im Block BB befindlichen
Digitalschaltern gesteuert wird, die die in Fig. 1 gezeigte Skala 56 für die Durchflußrete
(Flüssigkeitsdurchsatz) bilden.
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Die Einstellwerte dieser die Skala 56 bildenden Schalter sorgen dafür,
daß dem Motor Schrittschaltimpulse der gewünschten Frequenz zugeführt werden, damit
dem Patienten die Infusionsflüssigkeit mit dem vorbestimmten Durchsatz eingegeben
werden kann.
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Der Block J enthält eine Schaltung, mit der des Nachfüllintervall
kompensiert wird. Sie speichert die während des Auffüllens der Kassettenkammer 76
durch Auslenken des Kolbens 78 in der entgegengesetzten Richtung eintreffenden Impulse.
Wenn der Kolben dann wieder vorwärts läuft1 um Infusionsflüssigkeit einzugeben,
gleicht der Block J den Zeitverlust aus, indem dem Motorantrieb diejenigen Impulse
hinzugefügt werden, die sich während des NachfUllintervallu angesammelt hatten,
so daß die Zufuhrrate für die Flüssigkeit durch die periodische Unterbrechung des
Pumpenbetriebs z#um Zweck des Auffüllen der Kessettenkammer nicht beeinträchtigt
wird.
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Der Block M stellt eine akustische und LED-Zeitgabeschaltung dar
und liefert Ansteuerimpulse für den in Fig. 4 gezeigten akustischen Alarm und zum
Blinkenlassen der Anzeigeelemente 46 bis 52. Der im Block N enthaltene Detektor
für niedrige Batterieladung schaltet anfänglich das Anzeigeelement 48 ein; danach
läuft für eine vorbestimmte Zeitspanne - beispielsweise eine Stunde - die Pumpe
weiter, obgleich das Anzeigeelement 48 auf einen niedrigen Batterieladestand verweist.
Entlädt sich die Batterie auf einen Punkt, wo die Pumpe nicht mehr angetrieben werden
kann, wird die Vorrichtung abgeschaltet und das Verschlußalarm-Anzeigelement So
zusätzlich zum Anzeigelement 48 erregt.
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Der Block N erfaßt also den Zustand, in dem der Ladestand dar Batterie
niedrig aber noch genug Leistungsvorrat vorhanden ist, um die Pumpe zu betreiben,
wobei das Anzeigelement 48 den Alarmzustand ausweist und die Pumpe dem Patienten
weiterhin Infusionsflüssigkeit zuführt. Dann wird eine zweite Stufe erreicht in
der der Ladestand der Batterie nicht mehr zum Betrieb der Pumpe ausreicht; an diesem
Punkt wird auch der Verschlußalarm susgeldst und das zugehörige Anzeigeelement So
erregt.
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Im Block Q befindet sich eine zuhaltung, die beim erstmaligen Einschalten
der Vorrichtung gewährleistet, daß sämtliche Schaltungen in die erforderlichen Ausgangszustände
gebracht werden. Dieser Block Q stellt sicher, daß die Pumpe nicht arbeiten kann,
bevor der Betriebsknopf gedrückt bzw. andere unernschte Betriebszustände beseitigt
worden sind.
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Im Block R befindet sich die Vor-Rückwärtslogik. Das Ausgangasignal
des Blocks R bestimmt die Drehrichtung des Gleichspannungsmotors 74 der Fig. 2,
dar das Ventil 38 in der Kassette betätigt. Der Block R nimmt Eingangsaignale von
der
Motorsteuerlogik und den Treiberschaltungen desBlocks 5 auf.
Insbesondere enthält der Block 5 ein Paar Stellungssensoren, die die Stellung des
Schiebers ßo in der oberen und der unteren Stellung erfaßt.
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Stellt die Schaltung diese Stellungen fest, meldet sie, daß eine Drehrichtungsumkehr
des Motors 84 und auch eine Steuerung des Motors 84 hinsichtlich der Ventilachaltung
in der Kassette erforderlich sind. Die Stellungssensoren sind in der Fig. 2 dargestellt;
es handelt sich bei ihnen um zwei Lichtsender und -empfänger 150, 152.
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Der Block U stellt die Lichtsender-Empfänger-Kombinationen dar, mit
denen das Vorliegen von Luft in den Speiseleitungen erfaßt wird. Der Aufbau dieser
Sensoren ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt.
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Wie oben ausgeführt, enthält der Block T die Fehler- und Anzeigesteuerung
und weiterhin die Kodiernetzwerke, die bestimmen, welche Vorgänge während eines
Alsrmzustandes stattfinden. Insbesondere läuft die Pumpe dann entweder im Haltebetrieb
weiter oder wird vollständig stillgelegt.
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Zusätzlich dazu läuft die Pumpe such in der ersten Stufe eines Batteriealarms
weiter. Die Pumpe läuft auch nach dem Ende des Infusionsvorgsnges im Haltebetrieb
weiter, nicht jedoch, wenn ein Luft-, Verschluß- oder Satirieentlade-Alarm vorliegt.
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Der Block AA stellt das Ladegerät für die Batterie dar und dient dazu,
die Batterie über die in Fig. 4~gezeigte Batteriebuchae zu laden.
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Die Fig. 8 bis 24 zeigen nun im Detail die Schaltungen der 8lacke
der Fig. 7
und auch die gegenseitige Verschaltung dieser Blöcke.
In den Fig. 8 bis 24 sind die Schaltungsteile, die den Blöcken der Fig. 7 entsprechen,
gestrichelt umrissen und mit den der Fig. 7 entsprechenden Kennbuchstaben identifiziert.
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Der Oszillatorblock D der Fig. 8 enthält ein Paar Inverter 2ovo, 20Z.
Ein veränderliches Widerstandsnetzwerk mit dem Widerstand 2o4 und dem Potentiometer
2o6 liegt wzischen einem gemeinsamen Anschluß der Inverter und einem gemeinsamen
Anschluß eines Widerstands 2o8 und eines Kondensators Z10. Die beiden Inverter 200,
2o2 sorgen dafür, daß das Spannungapotential über dem Kondensator 21o abwechselnd
umschaltet, so daß der Kondensator fortlaufend umgeladen wird.
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Lädt der Kondensator 21o sich beispielsweise in einer Richtung auf,
ist die Spannung am Eingang des Inverters Zoo abhängig von der Laderichtung des
Kondensators 21o positiv oder negativ gepolt. Entsprechend ist such am Ausgang das
Inverters 2o2 ein positives oder negatives Potential erforderlich, so daß die Polarität
auf der anderen Seite des Kondensators die Laderichtung umkehren will. Folglich
lädt der Kondensator sich fortwährend um, wodurch der Oezillator D eine impulsförmige
Ausgangaspannung liefert. Dieses Ausgangasignal stellt das Bezugssignal für die
gesamte Elektronik der Pumpe dar und kann eine Frequenz von 211, 11 Hz haben.
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Das Impulssignal aus dem Oszillator D kann als Eingangssignal für
die Impulsbreitensteuerung des Blocks G in Fig. io verwendet werden. Insbesondere
kann dieses Impulsaignal an einen Teilzähler 212 gelegt werden, bei dem es sich
um einen herkömmlichen 4-stufigen 1:8-Johnson-Teiler handelt, der von den an den
Takteingang gelegten positiven Impulsen fortgeschaltet wird.
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Vier der Taktausgänge dienen mit einem- Schalter Z14 zusammen zur
Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer gewünschten Impulalage verwendet, wie
sie durch die Lage der Impulse an den vier Ausgangsanschlüssen entsprechend der
Stellung des Schalters 214 angegeben sind.
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Das Ausgangssignal des Teilzählers geht als Setzsignal an einen Zwischenspeicher
216, ein weiteres Ausgangssignal des Teilzählers 212, das die gezeigte Impulslage
aufweist, als Rücksetzimpuls an den Zwischenspeicher 216. Die Differenz auischen
den Satz- und Rücksetz-Eingangssignalen des Zwischen speichers 216 bewirkt1 daß
der Zwischenspeicher 216 entsprechend der Stellung des Schalters 214 ein Impulasignal
variabler Impulsbreite liefern kann.
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Bei dem Teilzähler 212 kann es sich um eine herkdmmliche integrierte
Digital-Schaltung handeln - beispielsweise den Typ CD 40Z2 der Fa. RCA. Der Zwischenspeicher
216 kann ebenfalls in einer üblichen integrierten Digitalschaltung enthalten sein
- beispielsweise im Typ CD 4c43 der Fa. RCA.
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Der Teilzähler 212 liefert also ein Ausgangssignal, das einmal innerhalb
jedes Zyklus von acht Eingangsimpulsen eine bestimmte Impulslage einnimmt und zum
Setzen eines Zwischenspeichers dient.
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Dieser Zwischenspeicher wird einmal pro Zyklus rückgestellt und gibt
also an einen Inverter 218 ein Ausgangssignal ab, dessen Frequenz gleich einem Achtel
der des Eingangasignals ist. Dieses Signal dient als Eingangasignal der Impulsbreitensteuerung
G. Die Impulsbreite des Ausgangssignals hängt von der Stellung des -Schalters 214
ab. Insbesondere wi#d die im Einzelfall eingestellte Impulsbreite so gewählt, daß
der Schrittmotor Impulse der geeigneten Breite
erhält. Diese Maßnahme
ist erforderlich, da einige Schrittmotore gröBere Impulslängen erfordern als andere,
um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten.
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Ein Ausgangssignal aus dem Impulsbreiten-Steuerblock G wird auf den
in Fig.
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16 gezeigten Block 1 gegeben, der die Durchsatz-Skalierschsltung enthält.
Diese Schaltung weist drei Dekadenzähler 220, 222 und 224 für die Einer-, Zehner-und
Hunderterstellen der Durchsatzsteuerung für die gepumpte Flüssigkeit auf.
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Die Einstellung des Durchsatzes durch die Bedienungsperson erfolgt
mit dem Digitalachalter BB aus den Schaltern 56 auf der Vorderplatte der Pumpe.
Insbesondere weist der Schalter 56 die Schalterteile 226, 228 und 23o für die Einer-,
Zehner- und Hunderterstellen auf. Obgleich die visuelle Anzeige an die Bedienungsperson
dezimal erfolgt, bewirken die Schalter BCD-kodierte Eingangssignale an die Skalierschaltung
des Blocks 1.
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Stellt die Bsdienungsperson die Schalter 226, 228 und 23o auf den
gewünschten Durchsatz ein, mit dem die Infusionsflüssigkeit verabfolgt werden soll,
steuern die BCD-kodierten Eingangssignale zu den Dekadenzählern 220, 222 und 224
und das Takteingangsaignal die Skalierschaltung derart, daß diese ein Ausgangsaignal
abgibt, dessen Impulsfolgefrequenz der Einstellung der Schalter 226, 228 und 23o
entspricht.
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Eine Vielzahl widerstandsbehafteter Gruppen 232, 234 und 236 werden
dazu verwendet, die BCD-Eingangssignale zur Skalierschaltung, wie im Block 1 gezeigt,
vorzuspannen. Ein Eingangssignal zu den Schaltern 226, 228 und 23o wird durch einen
Inverter 237 geliefert, an dessen Eingang ein Abgabesignal liegt. Eine Vielzahl-
von NOR-Gliedern 238, 24o und 242 dient zusammen mit einem NANDw
Glied
244 dazu, zu gewährleisten, daß die pumpe nur dann gespült werden kann, wenn sämtliche
Schalter 226, 228 und 23o mit der Einstellskala 56 auf NULL gesetzt worden sind.
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Das Ausgangssignal der dekadischen Skalierschaltung des Blocks 1 besteht
aus den Motorantriebsimpulsen, die auf die Geschwindigkeitssteuerschaltung im Block
A (Fig. 8) und die Kompensationsschaltung im Block J der Fig. 17 gehen. Insbesondere
laufen die Motorantriebsimpulse, die an die Kompensationsschaltung des Blocks O
gelegt sind, auch als ein Eingangssignal zu einem UND-Glied 246, dessen anderer
Eingang ein Vorwärts-Signal aufnimmt. Folglich liefert das UND-Glied 246 ein Ausgangssignal,
wenn die Pumpe nicht worwärts läuft.
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Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 246 wird auf ein ODER-Glied 248
gegeben, mit dessen Ausgangssignal ein Paar Zähler 250, 252 getaktet wird. Bei den
Zählern kann es sich um einen vierstufigen Auf/Ab-Zähler mit einem Takteingang,
einem Übertragseingang, Sperreingängen, einem Auf/Ah-Zähleingang sowie einem Auftasteingang
für die Vorsetzfunktion handeln.
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Weiterhin weisen diese Zähler ein Übertragsausgsngssignal auf. Bei
dem Auf/Abzahler kann es sich um eine herkömmliche Ausführung handeln - beispielsweise
eine integrierte Digiteischaltung beispielsweise des Typs CD 4029 der Fa. RCA.
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Die Zähler 250, 252 sammeln die Impulse aus dem ODER-Glied, wenn das
als Vorsetz-Auftastsignal verwendete Ein-Signal von der Pumpe "L" ist. Der Zähler
zählt aufwärts, wenn das Auf/Ab-Signal "H" ist, und zählt abwärts, wenn das Auf/Ab-Signal
~L" ist.
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Bei dem Auf/Ab-Signal handelt es sich um das #-Signal, und es läßt
sich
einsehen, daß das Vorwärts-Signal "H" ist, um hochzuzählen,
wenn die Pumpe der auffülltt, und daß das Vorwärts-Signal "L" ist, um abwärtszuzählen,
wann die Pumpe die Kassette leerpumpt. Folglich speichern die Zähler 25c, 252 Ausgangsimpulse,
wenn die Pumpe die Kassette füllt, und diese Impulse werden wieder auf Null herabgezähit,
wenn die Pumpe die Kassette leert.
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Das Ausgangssignal der Zähler wird über eine NAND-Stufe 256 auf ein
Flipflop 254 gegeben. Das NAND-Glied woll sicherstellen, daß das Zählerausgangsaignal
nur dann auf das Flipflop 254 geht, wenn die Pumpe in der Vorwärtsrichtung pumpt
und ein Signal aus dem Perioden zeit gabeblock M vorliegt.
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Das Flipflop 254 wird vom Ausgangasignal des Impulsbreitensteuerblocks
G getaktet, so daß der dem am D-Eingang vorliegenden entgegengesetzte Logikpegel
während des positiven Anstiegs des Tanktimpulses aus dem Impulsbreitensteuerblock
G auf den Ausgang Q übertragen wird.
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Das Ausgangssignal des Flipflops 254 dient als Eingangssignal zum
Zähler 224, so daß die Häufigkeit der Ausgangsimpulse für den Schrittmotor entsprechend
der Taktung des Flipflops -auf einen höheren Wert geschaltet wird, bis sämtliche
Impulse von den Zählern 250, 252 herabgezählt worden sind.
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Das Ausgangssignal des Flipflops 254 wird auch als Eingangssignal
für ein UND-Glied 258 verwendet, das zusammen mit dem Vorwärts-Signal ein zweites
Eingangssignal für das ODER-Gatter 248 darstellt. Das Ausgangssignal des ODER-Gatter
248 taktet den Eingang der Zähler 250, 252 und bewirkt während des Vorwärtsbetriebs
der Pumpe das Abwärtszählen der angesammelten Impulse.
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Das Impulsratensignal, das den Schrittmotor ansteuert, wird als ein
Eingangssignal auf ein NAND-Glied 26o gegeben, das die Fig. 8 zeigt und dessen zweites
Eingangssignal das Vorwärtssignal und dessen drittes Eingangssignal aus dem Start/Betrieh-Zwischenspeicher
im Block F kommt.
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Wird der Betriebsachalter 62 in der richtigen Reihenfolge betätigt,
eliminiert ein RD-Netzwerk 262 Störspannungen und wird ein Zwischenspeicher 264
gesetzt.
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Der Zwischenspeicher 264 kann die gleiche Ausführung sein, wie sie
oben bereits beschrieben wurde, und insbesondere eine der Speicherschaltungen auf
einer integrierten Schaltung des Typs CD 4043 der Fa. RCA. Das Ausgangssignal des
Zwischenspeichers durchläuft einen Inverter 266, um an ein Nand-Glied 268 angelegt
zu werden. Das Ausgangssignal des NAND-Glieds 268 ist eines der Eingangssignale
des NAND-Gliedes 260.
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Der Setzeingang des Zwischenspeichers 264 wird aus der Rücksetz- bzw.
Betriebs stoplogik des Blocks H gesteuert. Insbesondere weist die Schaltung des
Blocks H ein NAND-Glied 27o auf, das drei Eingänge verknüpft, die Zuständen entsprechen,
die bestimmen, ob der Zwischenspeicher 264 im Block F gesetzt werden soll.
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Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 26o geht auf ein zweites NAND-Glied
272; das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 272 ist das Ansteuersignal für den Motor.
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Das NAND-Glied 272 liefert das Motoransteuersignal entsprechend der
Funktion des Geschwindgikeitsteuerblocks A, dessen Funktion weiter unten beschrieben
werden wird.
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Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 272 wird auch auf den Teiler-durch-96-
Block
der Fig. 9 gegeben. Die Schaltung des Blocks 8 weist ein Paar Teilerstufen 274,
276 auf. Der erste Teiler 274 teilt durch 6, der zweite Teiler 276 teilt durch 16.
Beide Teiler zusammen teilen durch 96, und in der Pumpe nach der vorliegenden Erfindung
entsprechen 96 Motoransteuerimpulse einer Abgabe von 1 cm3 der Infusionsflüssigkeit.
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Der Teiler 274 kann auch durch Nutzung des geeigneten Ausgangssignals
eines Teilers-durch-8 dargestellt werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Ted-1er
274 um einen vierstufigen 1:8-Johnsonzähler der oben beschriebenen Art in der Ausführung
einer integrierten Schaltung CD 40Z2 der Fa. RCA handeln.
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Bei dem Eingang CE handelt es sich um einen Taktauftasteingang, wobei
das Auftaatsignal von einem NAND-Glied 278 geliefert wird.
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Die Eingangssignale des NAND-Gliedes 278 sind das Vorwärts-Signal
und das Lade-Signal, die den Zustand darstellen, daß die Pumpe in der Vorwärtsrichtung
arbeitet und die Kassette nicht lädt.
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Die Ausgangssignale des Teilers 274 gehen als Setz- und Rücksetzimpulse
an einen Zwischenzähler Z8c, bei dem es sich ebenfalls um eine der oben beschriebenen
herkömmlichen Ausführungen handeln kann. Der Zwischenspeicher 280 wird entsprechend
der Zählung des Teilers 274 auf 6 von O abwechselnd gesetzt und rückgesetzt, wobei
der Zwischenspeicher 280 ein Löschen und Rücksetzen des Teilers 274 nach jeder erfolgten
Zählung von 6 Taktimpulsen bewirkt.
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Insbesondere ist der Ausgang der Zwischenspeicher 280 über einen Inverter
282 an ein NAND-Glied 284 gelegt, so daß dem Teiler 274 ein Rücksetz-Signal geliefert
wird, wenn das NAND-Glied das An-RUck=Setzsignal und das Ausgangssignal
des
Inverters 282 erhält.
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Eines der Ausgangssignale des Teilers 274 geht als Taktsignal an den
Teiler 276, und für jeweils sechs vom Teiler 274 aufgenommene Impulse erhält der
Teiler 276 einen Impuls. Der Teiler 276 kann ein Binär zähler der oben oeschriebenen
Art sein - beispielsweise ein Typ CD 4029 der Fa. RCA. Das Übertragssignal des Teilers
276 wird als Ausgangssignal verwendet und tritt jeweils einmal für je sechzehn Eingangsimpulse
des Teilers 276 auf. Des Ausgangesignal des Teilers 276 geht auf den Block C, d.h.
den Treiber für den Voreinstellzähler im Block OD.
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Das Ausgangssignal des Teilers - durch-96 im Block B geht - durch
einen Kondensator 286 und einen Widerstand 29c differenziert - auf einen Inverter
288.
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Der Widerstand 29o bewirkt weiterhin eine richtige Vorspannungseinstellung
für den Inverter 288. Das Ausgangssignal des Inverters 288 wird über einen Widerstand
292 auf die Basis eines Treibertransistors 294 gegeben, während eine Diode 296 die
induktive Spannungsspitze am Kollektor des Transistors 294 niederdrückt.
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Das Ausgangssignal des Transistors 294 geht auf den Voreinstelizähler
OD mit der im Block OD gezeigten Skala 54 für die Voreinstellung des zu verabfolgen
den Infusionsvolumens. Der Zähler wird von der Bedienungsperson auf der Frontplatte
der Pumpe durch Einstellen der Knöpfe der Skala 54 auf die Gasamtanzahl von Kubikzentimetern
der dem Patienten zu verebfolgenden Infusionsflüssigkeit gestellt.
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Jedesmal, wenn der Teiler-durch-95 des Blocks B 96 Motorimpulse gezählt
hat,
wird der Voreinstellzähler einen Schritt abwärts geschaltet,
was bedeutet, daß dem Patienten 1 cm3 Infusionsflüssigkeit verabfolgt wurde; gleichzeitig
verringert sich die Skalenanzeige um einen Teilschritt. Erreicht der Zähler den
Zustand Null, schließt ein Schalter 298 und liefert U ein Ausgangssignal des Zählerblocks
OD.
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Die Fig. 8 stellt nun die Geschwindigkeitssteuerung des Blocks A dar.
Diese Schaltung liefert Signale, die letztendlich die Geschwindgkeit bestimmen,
mit der der Motor betrieben wird. Beispielsweise während des Spülbetriebes des Motors
wird der Motor schnell sowohl vor- als auch rückwärts getrieben, um die Kassette
schnell zu füllen und die Füllung dann schnell aus der Kassette auszupumpen, um
die Leitungen luftleer zu drücken.
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Während des normalen Pumpenbetriebes wird der Motor mit vorgewählter
Geschwindigkeit vorwärts getrieben, um die Infusionsflüssigkeit entsprechend der
Einstellung der Schalter 226, 228 und 230, die Teil der Skala 56 sind, zu verabfolgen.
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Die Motoransteuerimpulse mit der erforderlichen Geschwindigkeit stellen
eines der drei Eingangssignale des NAND-Gliedes 26o dar. Die anderen Eingangsaignale
des NAND-Gliedes 26n sind ein Signal, das die Motorfunktion in Vorwärtsrichtung
darstellt, und das Ausgangssignal des Start/Betrieh-Zwischenspeicherlocks F, das
die Funktion des Betriebsschalters 62 darstellt. Das Ausqangasignal des NAND-Gliedes
26o geht auf das NAND-Glied 272, dessen Ausgangs~ signal wiederum das Motoransteuersignal
für normalen Pumpenbetrieb darstellt.
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Der Spülschalter 58 befindet sich normalerweise in der Offenstellung,
sofern
er nicht durch Drücken geschlossen wird, so daß er sich
in der Spül- bzw. Lsdestellung befindet. Befindet der Schalter 58 sich in der Spülstellung,
bewirkt dieser Umstand ein Eingangssignal für ein NAND-Glied 300, dessen weitere
Eingangssignale aus den NAND-Gliedern 3o2 und 3o4 kommen.
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Das NAND-Glied 3o4 wird von den Signalen Laden und Laden gesteuert,
da ein erstes Eingangssignal zum NAND-Glied 3o4 das Laden-Signal nach Durchgang
durch einen Inverter 3o6 ist. Das zweite Eingangssignal zum NAND-Glied 3o4 ist das
Ausgangssignal eines Zwischenspeichers 3o8 nach Durchgang durch einen Inverter 310.
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Das Setz-Eingangssignal zum Zwischenspeicher 3o8 ist das Laden-Signal.
Dieser Schaltungsteil gewährleistet, daß das Spülsignal das NAND-Glied 300 nicht
durchlaufen kann, wenn die Pumpe sich nicht im Ladebetrieb befindet. Eine Vorwärtsstop-Signal,
das den Zustand darstellt, daß der Motor rückwärts laufen soll, um die Kassette
zu füllen, wird zum Rücksetzen des Zwischenspeichers 3o8 verwendet. Ein Paar Widerstände
312 und 314 ist an eine Versorgungsspannung gelegt, um die Spül- und Laden-Signale
vorzuspannen.
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Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 300 wird als Dateneingang für
das Flipflop 316 verwendet, unddieses Flipflop kann eines in einer integrierten
Schaltung mit zwei herkömmlichen Flipflops sein - beispielsweise der Typ CD 4013
der Fa. RCA. Der Pegel dieses Signals des Dsteneingangs wird während des positiven
Anstiegs des Taktsignals auf den Ausgang Q übertragen. Ein Takteingangssignal zum
Flipflop 316 wird vom Ausgang Q eines zweiten, entsprechenden Flipflops 318 abgeleitet.
Das Flipflop 318 wird seinerseits von dem von dem Oszillator im Block D enthaltenen
Bezugssignal angesteuert. Dan Signal am Ausgang
Q des Flipflops
316 ist ein Eingangssignal eines NAND-Gliedes 32a, dessen anderes Eingangssignal
das Q-Signal des Flipflops 318 ist. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 32o dient
als zweites Eingangssignal zum NAND-Glied 372 und bewirkt die Darstellung des Motoransteuersignals
aus dem NAND-Glied 272.
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Das Motoransteuersignal aus dem Block M geht als Eingangssignal zum
Block L der Fig. 11, bei dem es sich um die Ansteuerlogik für den Schrittmotor handelt.
Insbesondere wird das Motoransteuersignal als Taktsignal auf ein Paar Flipflops
322, 324 gegeben, bei denen es sich um Datenflipflops handeln kann, bei denen der
Pegel des Signals am Dateneingang auf der positiven Flanke des Taktimpulses auf
den Aufgang Q übertragen wird. Beide Flipflops 322 und 324 können in einer integrierten
Digitslschaltung wie dem Typ CD 4013 der Fa.
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RCA enthalten sein.
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Die Signale Vorwärts und Vorwärts gehen als Eingangssignale auf die
UND-Glieder 326, 32#, deren Auag3ngssignale auf ein ODER-Gatter 33o gehen. Die UND-Glieder
326, 328 bilden zusammen mit dem ODER-Glied 330 ein UND/ODER-Wahlgatter, und die
drei Verknüpfungaglieder können Teil einer integrierten Digitalschaltunp wie beispielsweise
des Typs CD 4019 der Fa. RCA sein.
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Dies Ausgangseignal des Flipflops 324, die als N und N bezeichnet
sind, gehen auch als Eingangssignal auf die UND-Glieder 326, 328. Das Eingangssignal
des Flipflops 322 stellt also den Vorwärts-oder Vorwärts-Zustand für den Motorantrieb
dar.
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Weiterhin werden die Signale Vorwärts und Vorwärts auf ein Paar UND-Glieder
332, 332 gegeben, deren Ausgangssignale auf ein ODER-Glied 336 gehen. Das
UND-Glied
332, 334 und das ODER-Glied 336 bilden eine UND/ODER-Wahlschaltung, die der oben
erläuterten identisch ist und ebenfalls Teil einer integrierten Digitalschaltung
beispielsweise des Typs CD 4019 der Fa. RCA sein kann.
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Die anderen Eingänge der UND-Glieder 332, 334 sind die Ausgangssignale
des Flipflops 332, die als M und M bezeichnet sind.
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Die vier Ausgangssignale M, M, N und N werden als Eingangssignale
des Treiberblocks O für den Schrittmotor der Fig. 15 verwendet und insbesondere
eingesetzt, um den Antrieb des Schrittmotors 84 in der richtigen Richtung und mit
der erforderlichen Geschwindigkeit zu veranlassen.
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Wie in Fig. 15 ersichtlich, gehen im Treiberblock O die Signale N,
N, M und M auf die Eingänge einer Vielzahl von NAND-Gliedern 338 bis 344. Die vier
NAND-Glieder 338 bis 344 können allesamt Teil einer integrierten Schaltung wie des
Typs CD 4011 der Fa. RCA sein. Das andere Eingangssignal des NAND-Gliedes 338 bis
344 ist ein Ausgangssignal aus dem Block E der Fig. 12, dessen Schaltung eine Übersteuerung
erfaßt.
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Die Ausgangssignale der NAND-Glieder 338 bis 344 gehen über Inverter
346 bis 352 an eine Vielzahl von Transistoren 354 bis 360, deren Ausgangasignale
als Vielzahl von Eingangssignale an den Schrittmotor gelegt werden, um diesen in
bestimmten Richtungen und mit bestimmten Geschwindigkeiten anzusteuern, wie von
den Eingangasignalen vorgeschrieben. Der Schrittmotor kann herkömmlich ausgeführt
und beispielsweise ein Typ R 86wo1 der Fa. Hayden Mfg. Corp. sein.
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Die eine Übersteuerung erfassende Schaltung im Block E erhält Eingangssigncle,
die
die Verabfolgungsgeschwindigkeit für die Infusionsflüssigkeit entsprechend der Voreinstellung
der Skala 56 auf der Frontplatte der Pumpe darstellen. Insbesonders sind die Eingangssignale
von den binär kodierten Zählern 220, 222 und 224 abgenommen und stellen die wesentlichste
Einerstelle, sämtliche Zehnerstellen und zwei Hunderterstellen dar.
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Es liegen also insgesamt sieben Eingangssignale vor, die mit einer
Vielzahl von sieben Dioden, die gemeinsam als 38o bezeichnet sind, sowie einer Vielzahl
von sieben Widerständen, die gemeinsam als 382 bezeichnet sind, summiert werden.
Es wird ein Ausgangesignal gebildet, dessen Spannungswert dem Durchsatz entspricht,
auf den die Bedienungsperson die Pumpe voreingestellt hat. Das Ausgangsaignal des
Summiernetzwerks wird über eine vorgespannte RC-Schaltung 382 und über einen Inverter
386 auf den Transistor 36o im Block D der Fig. 15 gegeben.
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Das Motoransteuersignal aus dem Block A wird über eine Diode 388 und
eine RG-Schaltung 380 aus zwei Widerständen und einem Kondensabr auf einen Inverter
392 gegeben, dessen Ausgangssignal über einen Widerstand 394 zwecks Summierung mit
dem elektrischen Eingangasignal aus der Skala 56 läuft. Zwei Dioden 396, 398 entkoppeln
das Motoransteuersignal von der Eingangsinformation aus der Skala 56.
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Das Motoransteuersignal wird weiterhin über einen Inverter 400 auf
ein NAND-Glied 4o2 gelegt, dessen zweites Eingangssignal das Voll An - Signal ist.
Das Ausgangssignal des NAND"Gliedes 402, das das Motoransteuersignal darstellt,
wird weiterhin als Eingangssignal für die NAND-Glieder 338 bis 344 im Block D gegeben.
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Das Signal des NAND-Gliedes 402 läuft weiterhin durch die Diode 398
zum Surnmierpunkt. Solange die Motoransteuerimpulse nicht um einen bestimmten Betrag
über dem eingestellten Durchsatz liegen, stellt das Ausgangasignal des Invertere
386 keinen Übersteuerzustand dar.
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Der in Fig. 11 gezeigte Block K ist die Schaltung zur Erfassung eines
Motorstillstandes und erntiglicht einen Vergleich der Häufigkeit der Motoransteuerimpulse
mit der Istgeschwindigkeit des Schrittmotors 84. Insbesondere liefern die in den
Fig. 2 und 21 gezeigten beiden Stillstandssensoren 92 und 94 Eingangasignale über
den Widerständen 404, 406 zu den NAND-Gliedern 4c8, 410.
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Das Ausgangssignal der NAND-Glieder 408, 410, wie es an ein NAND-Glied
412 gelegt ist, und das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 412 entspricht der Geschwindigkeit,
mit der der Motor die Pumpe antreibt. Das Ausgangasignal des NaND-Gliedes 412 wird
auf ein Flipflop 414 gegeben und dient als dessen Taktimpuls.
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Bei dem Flipflop 414 kann es sich um eine Ausführung handeln, wie
sie oben bereits beschrieben wurde - beispielsweise ein Typ CD 4013 der Fa. RCA.
Die Ausgänge Q und Q des Flipflops 414 gehen als jeweils zweite Eingangasignale
an die NAND-Glieder 408 und 410. Der Ausgang Q des Flipflops 414 dient weiterhin
als Dateneingangssignal für das gleiche Flipflop.
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Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 412 wird weiterhin über einen
Kondensator 418 auf ein NAND-Glied 415 gegeben. Des zweite Eingangssignal des NAND-Gliedes
416 stammt aus dem in Fig. 22 gezeigten Block R, d.h. die Vorwärte-RUckwärts-Lo3ik.
Das Ausgangesignal des NAND-Gliedes 416 wird als Rücksatzsignal auf einen Teller
420 gegeben, der auch als Taktsignal die Motoransteuerimpulse erhält. Bei dem Teiler
42o kann es sich um einen fünfstdigen Johnson-Dekadenzähler
handeln,
der als Komparator zwischen dem Rücksetz- und dem Takteingang dient. Insbesondere
kann es sich hier um eine integrierte Digitalschaltung des Typs CD 4017 der Fa.
RCA handeln.
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Das als Takt4##eeingangsimpuls für den Teiler 42o verwendete Motoransteuer-Impulsaignal
veranlaßt diesen, bei jeder positiven Taktflanke des Motorensteuerimpulses eine
Zählzustandsanderung durchzuführen, sofern der Taktauftasteingang "L" ist. Wie ersichtlich
liegt einer der Zählerausgänge als Taktauftastimpuls am Zähler. Fährt der Zähler
fort, bis zu dem vom Zählerausgeng bestimmten Wert aufwärtszuzählen, geht das Taktauftastaignal
auf wH", um anzuzeigen, daß der Motor stillsteht. Tritt das Ausgangssignal des NAND-Gliedes
416 jedoch periodisch auf und setzt den Zähler 42o zurück, kann das AUB-gangasignal
des Zählers 42o nie HHN werden und zeigt damit an, daß der Motor einwandfrei dreht
und nicht stillsteht.
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Der Block K ist im wesentlichen ein elektromechanischer Komparator,
da die Signale aus den Stillatandasensoren in Beziehung zur Istbawegung der Welle
des Motors 84 stehen, wie sie von den Stillatandasensoren erfaßt wird, wobei diese
mechanische Bewegung mit dem zum Ansteuern des Motors 84 verwendeten elektrischen
Impulsaignil verglichen wird. Das Ausgangssignal des Zähler.
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420 dient als Eingangssignal für einen Zwischenspeicher in Fehler-
und Sensorausgangsblock P der Fig. 18.
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Der Block P der Fig. 18, bei dem es sich um den Zwischenspeicher für
die Fehler- und Sensorausgangasignile handelt, nimmt eine Vielzahl von Eingangasignalen
auf, die die verschiedenen Fehlerzustände darstillen. Der Block P weist vier Zwischenspeicher
422, 424, 426 und 428 auf, die allesamt Teil einer einzigen
integrierten
Digitalschaltung wie eines Typs iee 4c43 der Fa. RCA sein können.
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Der Zwischenspeicher 422 nimmt als Eingangssignal das Ausgangssignal
der Luftsensoren auf, die von den Lichtsendern 98 und ioo und den Lichtempfängern
102, 104 im Black U, der Fig. 21 und den Fig. 5 und 6 gebildet werden. Die Lichtsender
erhalten Betriebsstrom von einer positiven Spannungsquelle über einen Widerstand
430. Die Ausgangssignale der Lichtempfänger 102, 104 werden in Reihe miteinander
über einen Widerstand 432 auf den Zwischenspeicher 422 gelegt.
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Wie oben ausgeführt, stammt das Ausgangssignal des Zwischenspeichere
424 aus dem Block K mit der Motorstillstandserfassungsschaltung und stellt ein Signal
dar, das dem Stillstand des Motors entspricht - normalerweise ein Zustand, bei dem
die Stromungsleitung verschlossen ist. Das Eingangssignal des Block K kommt aus
den Stillstandasensoren 92, 94, die parallele Ausgangsaignale liefern. Der Lichtsender-Teil
der Stillstandssensoren nimmt die Biitriebsleistung von einer positiven Spannungsquelle
über einen Widerstand 434.
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Der Zwischenspeicher 428 nimmt ein Eingangasignal aus dem im Block
OO enthaltenen Voreinstellzähler, das das Ende des Infusionavorganges angibt. Insbesondere
schließt der Schalter 298 in Fig. 9, wenn der Zähler 54 den Stand Null erreicht
hat. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal des Zählers 54 über einen Widerstand
436 auf den Zwischenspeicher 426 gelegt.
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Schließlich nimmt der Zwischenspeicher 428 ein Eingingesignal auf,
das aus dem Detektorblock N der Fig. 18 kommt und einen niedrigen Batterieladestand
angibt. Der Block N stellt fest, wenn die Spannung der Batterie unter einen vorbestimmten
Wert
abfällt. Insbesondere wird die Batteriespannung über einen Spannungsteiler mit einem
Widerstand 438 und einem Potentiometer 44o sowie einer Zenerdiode 442 parallel zum
Potentiometer gelegt.
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Die Ausgangaspannung des Potentiometers 44o an dessen Abgriff dient
als einstellbarer Schwellwert und geht über einen Inverter 444 und einen Widerstand
446 als Eingangssignal an einen zweiten Inverter 448. Weiterhin liegt ein Kondensator
zwischen der Batteriespannung und dem Eingang zum Inverter 448.
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Das Ausgangssignal des Inverters 448 ist ein Signal, das dem Spannungswert
der Batterie entspricht. Wenn dieses unter einen bestimmten Wert fällt, wie ihn
die Stellung des Abgriffs am Potentiometer 44o festlegt, gibt der Ladestanddetektor
des Blocks N ein Signal ab, das den Zwischenspeicher 428 des Blocks P ansteuert.
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Das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 422 bis 428 im Block P geht
in den Fehler- und Anzeigesteuerteil T der Fig. 18, 19. Die Schaltung des Blocks
T weist eine Vielzahl Inverter 452 bis 458 auf, die Ausgangssignale an den Relaistreiberblock
W der Fig. 19 für den Pflegerruf legen. Der in Fig. 19 gezeigte Teil des Blocks
T weist weiterhin eine Logikschaltung auf, die Ausgangssignale liefert, die das
Ende der Ausgabe einer vorbestimmten Flüssigkeitamenge darstellen und danach die
Abgabe einer Minimalabgabe der Flüssigkeit kontrollieren.
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Im in Fig. 18 gezeigten Teil des Blocks T wird das Ausgangssignal
der Inverter 452 bis 458 auf einer Vielzahl Inverter 46o bis 466 gegeben. Die Ausgangssignale
dieser Inverter speisen die Leuchtdioden (LEDIs) 46, 48, So und 52, die die Anzeigelemente
auf der Frontplatte der Pumpe darstellen und als Block
X in der
Fig. 18 bezeichnet sind.
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Die eigentliche Speisung der LED's 46 bis 52 und die LED 62 für die
Betriebsanzeige, die alle im Block X zusammengefaßt sind, erfolgt aus dem Zeitgabeblock
M und dem LED-Treiber-Block U, die beide in der Fig. 17 gezeigt sind.
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Insbesondere wird in der Schaltung des Blocks M ein Impuissignal hoher
Geschwindigkeit auf einen Teiler 468 gegeben und diese Pulszahl kann von dem im
Block 1 als erstes Durchsatzatufensignal vom Teiler 224 geliefert werden.
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Der Teiler kann beispielsweise ein vierstufiger 1:8-Johnson-Teiler
sein, wie er beispielsweise in der integrierten Schaltung CD 402Z der Fa. RCA vorliegt.
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Bestimmte Ausgangssignsle des Teilers 468 werden so verwendet, daß
das auf den Teiler gegebene Impulasignal abwärts gezählt wird und die Ausgangssignale
an die NOR-Glieder 47o und 472 gelegt sind. Beispielsweise nimmt das NOR-Glied 472
Signale auf, die dem Ausgang NOM und dem Ausgang 4 entsprechen, das NOR-Glied 470
Eingangssignale, die den Ausgang 0, den Ausgang 2 und den Ausgang 5 darstellen.
Die Ausgangssignale der NCR-Glieder 470, 472 sind daher Impulseignale mit geringerer
Frequenz als die Eingangssignale des Teilers 468.
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Das Ausgangseignal des NOR-Gliedes 472 wird über einen Widerstand
474 auf einen Transistor 476 gegeben, der den Block V bildet. Der Transistor 476
liefert ein Wechselpotential zum Ansteuern der im Block X angeordneten Leuchtdioden
und zum Erregen eines Horns 64, wenn der Schalter 66 sich in der Schließstellung
befindet (vgl. Fig. 19).
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Das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 470 geht als ein Eingangssignal
auf ein NOR-Glied 478, dessen anderes Eingengesignal das an den Teiler 468 gehenden
Eingangssignal ist. Das Ausgengesignel des NOR-Gliedes 478 ist als ein Eingangasignal
auf
das NAND-Glied 256 im Block J gelegt. Die im Block X gezeigten Leuchtdioden blinken
bzw. des Horn ertönt mit einer Häufigkeit, die der Impulsfrequenz des Ausgangsaignals
des Transistors 476 im Block V entspricht.
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Der Block W in Fig. 19, die Relaistreiberstufe für den Pflegerruf,
nimmt Eingangssignale für alle Alarmzuatände aus dem Block T auf, die auf ein NOR-Glied
480 und einen Inverter 482 gehen. insbesondere geht nur das Fehlersignal für den
niedrigen Batterieladestand an den Inverter 482, alle anderen Fehlerstandssignale
an das NOR-Glied 48c. Die Ausgangasignale des NOR-Gliedes 480 und des Inverters
482 gehen auf ein NAND-Glied 484. Wie ersichtlich, liefern - abgesehen von dem Batterieladestand-Signal
- die anderen über das NOR-Glied 480 verknüpften Fehlerzustandasignele ein Fehler-Signal,
das als Eingangssignal zum NAND-Glied 270 in der Rücksetz- und Stop-Logik des Blocks
H in der Fig. 8 ist.
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Tritt ein Fehlerzustand auf, wird folglich die Pumpe angehalten. Läßt
men den niedrigen Batterieladeatand ausreichend lange fortwähren, ohne die Batterie
nachzuladen, steht nicht mehr genug Leistung zur Verfügung, um die Pumpe anzutreiben;
dieser Zustand führt zu einem Stillstand des Motors 84, den die Stillstandssensoren
erfassen, so daß des NOR-Glied 48c ein Signal abgibt, das den Rücksetz-Stop-Logikblock
H derart steuert, daß die Pumpe abgeschaltet wird, wenn die Leistungszufuhr nicht
mehr ausreicht.
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Das Ausgangsaignal des NAND-Gliedes 484 wird parallel auf ein Paar
Inverter 486, 488 gegeben, um ein Pflegerrufrelais 49c und eiern akustische Wernvorrichtung
84 anzusteuern. Das Relais 49c erhält Betriebsatrom von einer zelle positiver Spannung
über eine Diode 492.
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Die akustische Alarmeinrichtung 64 ist an den Block W über einen Widerstand
494
und eine Diode 496 angeschlossen. Tritt eine der Fehlerzustände auf, wird des Pflegerrufrelais
49o erregt, das ein Ausgangesignal an die Pflegerrufbuchse 68 legt. Ist der Schalter
66 geschlossen, ertönt ein akustisches Signal zusätzlich zum Aufleuchten der entsprechenden
Leuchtdiode in Block X.
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Wie in dem in Fig. 19 enthaltenen Teil des Blocks T gezeigt, werden
die AlErmsignale und insbesondere das Infusionsende-, Luft- und das VerschluBsignal
zur Erzeugung eines Abgabesnde-Signals und eines Minimalabgabe-Signals verwendet.
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Insbesondere wird, wenn die Infustion beendet ist, ein Signal auf
ein NOR-Glied auf ein 489 gegeben, das ein Ausgangssignal über einen Inverter Soo
auf ein NAND-Glied 5o2 gibt. Das Ausgangssignal des Inverters 500 ist das Infusionsende-Signal.
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Die beiden Fehlersignale, die Luft in der Leitung und Leitungsverschluß
melden, gehen auf ein NOR-Glied 504, das auch ein Eingangsaignal für das NAND-Glied
5o2 liefert. Das Ausgangsaignal des NAND-Gliedes 5o2 ist das Minimalabgabe-Signal.
Wie also ersichtlich, wird nach der beendeten Abgabe der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge
die Pumpe auf eine sehr geringe Verdrängung von beispiele weise 1 cm3 geschaltet.
Diese Minimalabgabe ist jedoch nicht erwünscht, sofern nicht weder Luft in der Leitung
noch ein Leitungsverschluß vorliegen.
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Die Leuchtdioden auf der Frontplatte der Pumpe bezeichnende Block
X weist eine Leuchtdiode auf, die Licht im Betriebsknopf 62 erzeugt, wenn die Pumpe
arbeitet. Wie in der Fig. 20 gezeigt, wird ein Ein-Signal über einen Inverter 5o6
zum Ein-Signal invertiert. Zusätzlich geht des Ausgangasignal des Inverters 5o6
über einen weiteren Inverter 505 und einen Widerstand 510, um ein Signal zu liefern,
das die Funktion des dem Knopf 62 zugeordneten Teils der Anzeigeeinheit
im
Block X steuert.
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Der Block R der Fig. ZZ, bei dem es sich um die Vor:Rücklauflogik
handelt, bestimmt die Drehrichtung des Gleichspannungsmotors 74, der das Ventilsteuerelemente
36 betätigt, wie in Fig. 2 gezeigt. Das Element 36 steuert den Betrieb des Ventils
38 der Kassette 24 der Fig. 3. Ein Paar Lichtdetektoren 50,6,508 bildet den Block
V der Fig. 18, und die Detektoren 506, 508 sind auch in der Fig. 2 gezeigt.Die Detektoren
506, 508 liefern Ausgangssignale, die der Haltestellung des Ventils in Vorwärtsrichtung
und Rückwärtsrichtung entsprechen.
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Eine Betriebsspannungsversorgung ist an einen Widerstand Slo angeschlossen,
um den Lichtsendeteil der Lichtdetektoren 506, 508 mit Arbeitsstrom zu versorgen.
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Eine Scheibe 512 mit einem Schlitz 514, wie in Fig. 2 gezeigt, kann
zusammen mit den Lichtdetektoren 506, 508 eingesetzt werden, um Ausgsngssignsle
zu liefern, die den Stellungen des Ventils 38 entsprechen.
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Die Signale der Lichtdetektoren 506, 508 und deren Komplementärsignale
sowie andere in der Systemelektronik entwickelte Signale (Fig. 8 bis 24) werden
als die verschiedenen Eingan gssignsle des Vorwärts/Rückwärts-Logikblocks R verwendet.
Insbesondere sind die Rück- und Vorwärtssignsle auf ein NDR-Glied 516 gegeben, dessen
Ausgengesignal ein Flipflop 316 ansteuert, das Teil des Blocks A in Fig. 8 ist.
Das AuBgangssignal des NOR-Gliedes 516 läuft durch einen Inverter 518 zu einem NOR-Glied
520 und auch zu einem NAND-Glied 416 im Block K, bei dem es sich um die Motorstillstenderfsssung
handelt.
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Das Rückwärts-Signal und das Vorwärtssignal, diesen als Eingangssignale
für ein NOR-Glied 522, dessen Ausgangssignal des Rücksetzsignal für einen Zwischenspeicher
524 darstellt.
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Das Rückwärtsstop-Signal wird durch einen Inverter 526 auf ein NAND-Glied
528 gegeben, das Schub Vorwärts- Signal ebenfalls auf das NAND-Glied 528. Das Ausgangssignal
des NAND-Gliedes 528 dient als Setzsignal für einen Zwischenspeicher 530, dessen
Rücksetzsignal das Vorwärtsstop-Signal ist. Das Ausgangssignal des Zwischenepeichers
53o durchläuft einen Inverter 532, der das Vorwärtssignal für den Ventilantrieb
erzeugt; dieses Signal läuft durch einen weiteren Inverter 534 und wird zum Rückwärtssignal
für den Ventilantrieb.
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Weiterhin geht das Ausgangssignsl des Inverters 534 auf den Eingang
des NAND-Gliedes 536. Das Ausgangssignal des Inverters 532 geht unmittelbar auf
ein NAND-Glied 538. Das An-Rücksetz-Signal ist das zweite Eingangssignal der NAND-Glieder
536 und 538. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 536 dient als Rücksetzsignal für
den Zwischenspeicher 524. Das Augangssignal des Zwischenspeichers 524 durchläuft
ein Paar Inverter 54o und 542 und wird zum Rückwärts-Signal.
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Das Vorwärtssignal für das Ventil und das Taktsignal des Flipflops
254 im Block J gehen als Eingangssignal auf das NAND-Glied 544. Ein Widerstand 546
legt die positive Betriebsapannung an den gleichen Eingang des NAND-Gliedes 544
wie das Vorwärtsstop-Signal. Des Ausgangsaignel des NAND-Gliedes 544 stellt zusammen
mit dem Rückwärtssignal aus dem Inverter 542 die Eingangasignale zum NDR-Glied 548
dar, dessen Ausgangsaignal das Rücksetzaignal für einen Zwischenspeicher 55o ist,
der sein Setzsignal vom NAND-Glisd 538 erhält. Das Ausgangssignal des Zwiechenspeichera
55o durchläuft einen Inverter 552, wird zum Vorwärte-Signal sowie einen weiteren
Inverter 544, der das Vorwärts-Signal liefert.
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Der Block 5 der Fig. 24 stellt die Motorsteuerlogik und die Ansteuerschaltung
für
den Gleichapannungamotor 74 dar, der das Ventil 38 in der Kassette betätigt. Das
Ventil-Vorwärts-Signal und des Ventil-Rückwärts-Signal aus dem Block R der Fig.
22 gehen auf die NIUUD-Glieder 556, 558, deren andere Eingangssignale aus dem NOR-Glied
52o in Block R kommen.
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Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 556 ist unmittelbar an das NAND-Glied
56o und auch über zwei Inverter 562, 564 sowie einen Widerstand 556 an die Basis
des Transistors 568 gelegt. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 558 dient als das
zweite Eingangssignal des NAND-Gliedes 56o und geht über zwei Inverter 570, 572
und einen Widerstand 574 auf die Basis eines Transistors 576. Die Kollektoren der
Transistoren 568 und 576 sind über die Dioden 578, 580 nach Masse gelegt; die Ausgangssignale
über den Dioden 578 und 58o sind die Ansteúersignale für den Gleichstrommotor 74.
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Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 56o geht über einen Kondensator
582 und eine Parallelschaltung 584 eines Widerstands e mit einer Diode an zwei parallelgeschaltete
Inverter 586, 588. Die Ausgangsapannung des Inverters 586 und 588 dient zur Erregung
eines Elektromagneten 590, dessen Kontakt 592 für eine dynamische 8remsnEnsteuerung
des Gleichspsnnungsmotors sorgt. Über der Wicklung des Elektromagneten liegt eine
Diode 594. Weiterhin steuern zwei Transistoren 596, 598 den Gleichepannungemotor
74 und insbesondere dessen Drehrichtung. Die Drehung des Motors 72 steuert die Stellung
des Ventils 38 in der Kassette 24.
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Die Kollektoren der Transistoren 596 und 598 sind über die Diode 600,
602 an eine positive Spannungsquelle gelegt. Die Basis des Transistors 598 liegt
über einen Widerstand 6o4 am Kollektor des Transistors 596, die Basis des Transistors
596
über einen Widerstand 6o6 am Kollektor des Transistors 598. Schaltet der Transistor
568 beim Anliegen eines Ventilantriebasignale in einer ersten Richtung durch, schaltet
auch der Transistor 598 durch, um den Stomflußweg zu vervollständigen, während der
Transistor 596 sperrt.
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Die umgekehrte Situation liegt vor, wenn der Transistor 576 bei einem
Ventilentriebasignal in einer zweiten Richtung durchschaltet. Der Elektromagnet
59o dient dazu, den Gleichstrommotor 74 dynamisch zu bremsen.
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Die Ubr- und Rückwärtsstop-Lichtdetektoren 150, 152 liefern die Vor-
und Rückwärtstopsignale, die im Block R der Fig. 22 benötigt werden, diese Lichtdetektoren
sind auch als ein zweiter Teil des Blocks R der Fig. 21 bezeichnet. Ein Widerstand
608 wird verwendet, um den Lichteenderteil der Lichtdetektoren 150, 152 mit Betriebsstrom
zu versorgen. Die Ausgangssignale der Lichtdetektoren 150, 152 liegen parallel an
einem Paar Widerständen 610, 612 (Fig. 14), die an eine positive Spannungsquelle
angeschlossen sind. Das Signal über dem Widerstand 61o läuft durch zwei NAND-Glieder
614, 616 und stellt dann das Vorwärtsstop-Signal dar.
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Um das in verschiedenen Teilen des Systems der Fig. 8 bis 24 benötigte
An-Rücksetz-Signal zu erzeugen, dient der in Fig. 23 gezeigte Block Q. Das Ausgangasignal
des Betriebsschalters geht als ein Eingangssignal suf ein NOR-Glied 61B, das sein
zweites Eingangssignal über einen Widerstand 62c und einen Inverter 622 aus einer
positiven Spennungaquelle erhält. Des Ausgangssignsl des Inverters 622 wird von
einer Parallelschaltung 624 aus einem Widerstand und einem Kondensator abgenommen.
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Das Ausgangssignal des Inverters 622 wird von einer Parallelechaltung
624 aus einem Widerstand und einem Kondensator abgenommen. Des Ausgangasignal des
Inverters 622 ist das An-Rücksetz-Signal, und das dem An-RUcksetz-Signal entsprechende
Ausgangssignal dient als Eingangsaignal des Inverters 622. Das Ausgangssignal des
NOR-Gliedes 618 ist ein An-Rücksetz+-Signal, das von einem Inverter 6262 invertiert
zum An-Rücksetz+-Signal wird. Dieses An-Rücksetz-Signal ist das Rücksetz-Signal
für die Zwischenspeicher im Block P.
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Der Batterielader 628 der Fig. 13 (Block AA) wird über einen Leitungsatecker
an die Netzspannung angeschlossen. Es kann sich bei dem Ladegerät um eine herkömmliche
Ausführung handeln, deren Ausgangaspannung an den Stecker 71 auf der Rückseite der
Pumpe angeschlossen wird, um der Batterie 63o Ladestrom zuzuführen. Die Batterie
630 stellt die Hauptenergiequelle für die Pumpe dar.
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Eine Sicherung 632 sichert den Ladevorgang, und mit dem Schalter 6o
auf der Frontplatte der Pumpe wird das Anlegen der Batterieversorgungsspannung an
die verschiedenen Schaltungen der Pumpe gesteuert.
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Allgemein gilt für das Arbeiten der Pumpe, daß zur Inbetriebsetzung
derselben zunächst die Betriebaschaltung mit dem Schalter 6o im Block AA, bei dem
es sich um die Ein-Aus-Schaltung für das Batterisladegerät handelt. Bei eingeschalteter
Versorgungaspannung liefert der Block Q die Signale, mit denen sämtliche Schaltungen
innerhalb der Pumpe rückgestellt werden, so daß die Pumpe für das Laden der Kassette
24 bereit ist.
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Wird eine Kassette 24 geladen, werden sämtliche Schalter 226, 228
und 23c der Rückatellakais 56 auf Null gesetzt. Dieser Null zustand bewirkt ein
AUB-gangssignal des NAND-Gliedes 244, dessen Eingengasignale die Ausgangssignale
der
NDR-Glieder 238, 24o und 242 sind.
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Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 244 wird verwendet, um den Spülschalter
58 betriebsbereit zu schalten, so daß kein Pumpenbetrieb durch diesen veranlaßt
werden kann, ohne daß das Ausgangssignal die NAND-Gliedes 244 vorliegt.
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Die Steuerschaltung des Blocks A steuert die Motor-Ansteuerlogik des
Blocks L, die Ausgangsaignale liefert, die dem Motor 84 die richtige Richtung und
Geschwindigkeit befehlen. Diese Ausgangssignale des Blocks L gehen auf den Treiberblock
O für den Schrittmotor und dann weiter zum Block Z, d.h. dem Schrittmotor 84 selbst.
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Nach dem Spülen, d.h. Luftfreimachen der Leitungen zur Pumpe und zum
Patienten stellt die Bedienungsperson an der Skala 56 im Block BB die gewünschte
Infusiansrate (zeitlicher Mengendurchsatz) ein. Die Skalierachsltung im Block 1
liefert Ausgangsimpulse entsprechend der gewünschten Infusionsrate, wobei die Skaliereinrichtung
von dem im Block D gezeigten Oszillator und über die Imoulabreitensteuerung des
Blocks G angesteuert wird.
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Inbesondere werden die Eingangsimpulse der Skalierschaltung des Blocks
1 abwirts gazähit. Abhängig von den von der Skala 58 und insbesondere den Schaltern
226, 228 und 230 festgelegten Punkten wählt die Skelierschaltung Dekodierpunkte
aus, um Impulse zu erzeugen, die jeweils einen Impuls zu einem Volumen von 1/96
eines Kubikzentimeters in Beziehung setzen, wobei die Häufigkeit dieser Impulse
der gewünschten Infueionsgeechwindigkeiten entspricht.
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Der Voreittellzähler 54 im Block DD wird ebenfalls auf das gewünschte
ein zuführende Gesemtflüssigkeitsvoluman eingestellt. An diesem Punkt wird der Kolben
in
der Kassette aufwärts getrieben, um dem Patienten Infusionsflüssigkeit zuzuführen,
wobei die im Block R gezeigten Lichtsensoren die oberste und unterste Stellung des
Kolbens erfassen. Die Vor- und Rückwärts-Hsltepunkte werden letzlich vom Block A
vorgegeben, um die Antriebsrichtung für den Motor zu dekodieren. Die zum Antrieb
des Motors 84 benutzten Impulse werden auch von dem 1s96-Teiler des Blocks B erfaßt.
Nach jeweils 96 Impulsen geht ein Impuls auf den Treiber für den Voreinstellzähler-Block
B; dieser Impuls zählt den Voreinstellzähler-Block OD um einen Schritt abwärts.
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Hat der Voreinstellzähler 54 im Block OD den Zählstand Null erreicht,
ist die gewUnachte Flüssigkeitsmenge dem Patienten vollständig verabreicht worden.
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Die Pumpe wird jedoch nicht vollständig stillgesetzt, sondern pumpt
im Haltebetrieb mit einem Durchsatz von 1 cm3/Std. weiter.
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Auch die Motorstillstsndsschsltung des Blocks K nimmt die Motoransteuerimpulse
auf, desgleichen Impulse, die der Iatdrehung der Motorwelle entsprechen, um einen
Verschluß der Strömungsleitung bzw. einen Motorstillstand zu erfassen. Tritt einer
dieser Störfälle auf, wird die Pumpe abgeschaltet. Insbesondere weist die Scheibe
auf dem Schrittmotor eine Kodierscheibe mit sechs Schlitzen auf, so daß die Impulsanzahl,
die erforderlich ist, um den Motor eine sechstel Umdrehung vorzuschalten, mit der
Istdrehung der Kodierscheibe nach Maßgabe der Stillatandsaensoren 92, 94 verglichen
wird.
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Steht der Motor oder tritt ein Leitungsverschluß auf, so dsX der Motor
die Pumpe nicht mehr betätigen kann, erhält der Block K mehr Motorarteusrimpulse
als erforderlich, bevor der nächste Schlitz erfaßt wird. Dann wird die Pumpe abgeschaltet
und der Verschlußalerm ausgelöst.
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Unter den anderen Alermzuständen ist auch der einer Luftembolie, bei
dem das Vorliegen von Luft in der Leitung erfaßt, die Pumpe abgeschaltet und die
Warnvorrichtung ausgelöst wird. Zusätzlich dazu werden auch der Batterieladeatand
und das Ende des Infusionsvorgangs auf die oben beschriebene Weise überwacht.
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Die Kompensationschaltung für den Auffüllzeitverlust in Block J gleicht
den Gensuigkeiteverlust aus, der durch des Intervall verursacht wird, in dem der
Kolben in die Untenstellung zurückgeführt wird, um die Kassette 24 zu füllen.
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Im allgemeinen beträgt dieses Intervall fünf Sekunden; bei höheren
Infusionsraten kann diese Zeitspanne einen erheblichen Impulaverlust für den Motorantrieb
bedeuten, der die Genauigkeit der Infusionsrate beeinträchtigt.
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Die in Block J gezeigte Schaltung nimmt die Motorensteuerimpulse auf,
die während des Nachfüllintervalls auftreten, und gibt diese dann langsam zusamman
mit den normalen Ansteuerimpulsen auf den Motor zurück. Für eine kurze Zeitspanne
ist dann also die Infusionsrate geringfügig höher als die von der Skelierachaltung
im Block 1 vorgeschriebene. Die Schaltungsanordnung des Blocks J bewirkt also eine
langsame Zugabe zusätzlicher Flüssigkeit über eine Zeitspanne, die den Geneuigkeitaverlust
infolge des Nachfüllintervslls für die Kassette ausgleicht.
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Der Vor-Rückwärts-Logikblock R erzeugt Signale, die die Vor-Rückwärteateuerung
des Motors 74 befehlen, der das Ventil 38 in der Kassette 24 betätigt.
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Dieses Ventil muß sich während der Infusion einer Flüssigkeit in den
Pstlenten in einer ersten Stellung und während des Nechfüllena der Kassette, nachdem
der Kolben die Kassette geleert hat, in einer zweiten Stellung befinden.
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Die verschiedenen Schaltungen, die die Blöcke in Fig. 7 bilden, sind
nun unter
Bezug auf die Fig. 8 bis 24 im Detail beschrieben worden.
Zusätzlich wird auffallen, daß viele der Verknüpfungsglieder, Flipflops, Zähler
und dergl.
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zusätzlich zu den oben beschriebenen weitere Kennzeichnungen zeigen.
Insbesondere handelt es sich um die mit dem Großbuchstaben 11Z11 beginnenden Bezugszeichen
wie Z12, Z18 und dergl., die eine bestimmte integrierte Schaltung betreffen.
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Im Block L der Fig. 11 sind beispielsweise insgesamt vier UND-Glieder
und zwei ODER-Glieder mit dem Bezugszeichen Z18 versehen, das angibt, daß alle diese
Verknüpfungsglisder sich in der gleichen integrierten Schaltung befinden.
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Zuweilen ist auch ein zweites Bezugazeichen angegeben, bei dem es
sich um eine vierstellige Zahl handelt - beispielsweise 4019 bei den UND- und ODER-Gliedern
mit der Kennzeichnung Z18. Diese weiteren Bezugszeichen bezeichnen einen bestimmten
Typ integrierter Schaltungen, wie sie aus der CD-Rethe von der Fa. RCA erhältlich
sind. Das Bezugszeichen 4019 bezeichnet also eine integrierte Schaltung des Typs
CD 4019 der Fa. RCA.
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Obgleich such andere Firmen ähnliche herkömmliche integrierte Schaltungen
herstellen, sind durchweg die Typen der Fa. RCA eingesetzt und dienen als bequemes
Bezugazeichen für die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung. Beispielsweise ist
im Block L ein Paar Flipflops 322, 324 als Z19 und mit der vienstelligen Zahl 4013
bezeichnet. Diese Bezeichnung weist darauf hin, daß es sich hier um in der gleichen
integrierten Schaltung des Typs CD 4013 der Fa. RCA, die hier als Z19 identifiziert
ist, enthaltene Flipflops handelt.
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Die anderen Zahlen und Buchstaben an den Ein- und Ausgangsanschlüssen
- beispielsweise am Flipflop 322 - sind die normalen Anschlußbezeichnungen, wie
sie für die integrierten Schaltungen der Fa. RCA üblich sind.
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Diese herkömmlichen Bezeichnungen sind nur zur klareren Darstellung
der speziellen Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung angegeben und schränken
die Erfindung nicht ein. Obgleich weiterhin die Erfindung an einer speziellen Ausführungsform
beschrieben worden ist, lassen sich an den ausgeführten Einzelheiten Änderungen
durchführen, und die Erfindung selbst soll nur durch den Rahmen der folgenden Ansprüche
begrenzt sein.
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