Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur Steuerung der
Durchsatz-Menge und -Geschwindigkeit einer Flüssigkeitsinfusions
einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Infusion von Flüssigkeiten in den menschlichen Körper erfolgt
üblicherweise mittels eines Infusionsgerätes in Verbindung mit
einer Dosiervorrichtung, welche die Durchsatzgeschwindigkeit
durch die Anlage steuert. Hierfür haben sich Peristaltikpumpen
als geeignet erwiesen, weil durch derartige Pumpen die Anlage in
sich geschlossen bleibt und somit keine zusätzliche Gefahr einer
Leckage oder Verunreinigung besteht. Eine eindeutige Steuerung
des Flüssigkeitsstroms ist gewährleistet, da diese Peristaltik
pumpen volumetrisch fördern. Eine derartige Pumpe ist bei
spielsweise aus der DE 27 03 163 A1 bekannt.
Im Betrieb gilt es, zum einen die Durchsatzgeschwindigkeit,
zum anderen die dem Patienten zu verabreichende Menge an
Flüssigkeit genau einzuhalten. Die Sicherheit des Patienten
steht hierbei im Vordergrund.
Aus der DE 26 09 699 A1 ist eine Dosiervorrichtung mit den
im Oberbegriff des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkma
len bekannt. Bei dieser bekannten Dosiervorrichtung wird
also die Pumpe dann, wenn eine voreingestellte Durchsatz
menge gefördert wurde, auf eine sehr geringe Durchsatzge
schwindigkeit umgeschaltet. Diese Durchsatzgeschwindigkeit
ist durch die Konstruktion der dort vorgesehenen speziellen
Pumpe selbst bestimmt.
Die bekannte Anordnung funktioniert solange einwandfrei, wie
die voreingestellte Durchsatzgeschwindigkeit im Infusions
betrieb sehr weit über der Mindestdurchsatzgeschwindigkeit
liegt, mit der die Pumpe nach dem Fördern der gewünschten
Durchsatzmenge weiterläuft. Wenn jedoch die Durchsatzge
schwindigkeit auf einen sehr niedrigen Wert eingestellt
werden muß, der sich nur wenig von der Mindestdurchsatzge
schwindigkeit unterscheidet, so wird nach Erreichen der ge
wünschten Durchsatzmenge und Weiterfördern mit der Mindest
durchsatzgeschwindigkeit die gewünschte Durchsatzmenge um
einen deutlichen Wert überschritten, da im Haltebetrieb ja
immer noch mit einer Geschwindigkeit weitergepumpt wird,
die gemessen an der Durchsatzgeschwindigkeit während des
eigentlichen Infusionsvorgangs relativ hoch ist. Dadurch
kann es zu einer Gefährdung des Patienten durch Infusion
einer unerwünscht hohen Durchsatzmenge kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiervor
richtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzu
bilden, daß in weiten Durchsatzgeschwindigkeitsbereichen
eine erhöhte Sicherheit für den behandelten Patienten ge
währleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1
angegebenen Merkmale gelöst. Insbesondere wird dadurch,
daß das "Nachlaufen" der Pumpe von der eingestellten Durch
satzgeschwindigkeit abhängig gemacht wird, ausgeschlossen,
daß bei Erreichen der gewünschten Durchsatzmenge eine be
trächtliche Menge im Haltebetrieb nachgefördert wird.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den
Unteransprüchen. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die
Steuerung der Pumpe so erfolgt, daß beim erstmaligen Ein
schalten der Dosiervorrichtung eine Förderung mit der Min
destdurchsatzgeschwindigkeit zunächst verhindert wird.
Es ist eine Strömungs-Drosseleinrichtung mit einem verschieb
bar geführten Stößel vorgesehen, der eine Schlauchleitung
hinter einem Läufer der Pumpe zusammendrückt, um den Flüs
sigkeitsdruck in der Schlauchleitung zwischen dem Läufer
und der Drosseleinrichtung zu erhöhen. Bei Auftreten eines
Verschlusses der Leitung, der zu einer Gefährdung des Pa
tienten führen kann, wird der Stößel aufgrund des steigen
den Druckes in der Schlauchleitung angehoben, betätigt ei
nen Schalter und schaltet so den Schrittschaltmotor der
Pumpe ab.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Er
findung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei
zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Dosier
vorrichtung,
Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung
der Hauptbauteile des Vorrichtungsgehäuses,
Fig. 2a einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt
längs der Linie 2a-2a in Fig. 1,
Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Vorderansicht
der bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten
Peristaltikpumpe, zur Veranschaulichung des Läufers
und der stromabseitigen Verschlußstellen, teilweise
gebrochen dargestellt,
Fig. 3a und 3b Teildarstellungen, welche die stromabseitige
Verschlußstelle der Pumpe gemäß Fig. 3 in verschie
denen Stellungen zeigen,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3,
Fig. 4a und 4b Teildarstellungen, welche das Arretierelement
der stromabseitigen Verschlußstelle gemäß Fig. 4
in verschiedenen Stellungen zeigen,
Fig. 5 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene, auseinander
gezogene perspektivische Darstellung der Hauptbau
teile einer Flüssigkeit-Dosiervorrichtung,
Fig. 6 ein vereinfachtes Funktionsschaltbild der in der
Vorrichtung vorgesehenen Regel- bzw.
Steueranlage, und
Fig. 7 ein teilweise in schematischer Form gehaltenes Funk
tionsschaltbild der Steueranlage.
Die in Fig. 1 dargestellte Peristaltikpumpen-Dosiervorrich
tung 10 zur Verwendung in Verbindung mit einer Infusionsan
lage zur Steuerung bzw. Regelung des Flüssigkeitsstroms in
eine Vene oder Arterie weist ein im wesentlichen rechtecki
ges Gehäuse 12 auf, das am einen Ende zum bequemen Tragen
des Gehäuses mit einem Handgriff 13 versehen ist. Die Stirn
fläche des Gehäuses ist mit einer Schalttafel 14 versehen,
an welcher eine Bedienungsperson die Arbeitsweise der Dosier
vorrichtung steuern und überwachen kann, wobei weiterhin ein
Peristaltikpumpenteil 15 vorge
sehen ist, in welchem ein Schlauchstück 16 der Infusionsan
lage zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung durch dieses
Schlauchstück entsprechend zusammengedrückt wird. Über dem Teil 15
ist eine Nut 17 vorgesehen, in welcher ein Ab
schnitt des Schlauchstücks für die Bedienungsperson bequem
sichtbar gehaltert werden kann, so daß sich Strömungsunregel
mäßigkeiten leicht feststellen lassen.
Die Infusionsanlage, deren einer Teil durch das Schlauchstück
16 gebildet wird, und die einen herkömmlichen Aufbau besitzen
kann, ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie Vinyl, her
gestellt und in sterilem und keimfreiem Zustand verpackt.
Zur Vermeidung der Gefahr einer Verunreinigung wird die In
fusionsanlage normalerweise nur einmal benutzt und nach ein
maligem Gebrauch weggeworfen.
Die Arbeitsweise der Dosiervorrichtung wird mit Hilfe eines
HALT-Drucktastenschalters 20, eines START-Drucktastenschalters
21 und eines Netz-Drucktastenschalters 22 gesteuert. Jeder
dieser Drucktastenschalter ist mit einer eingebauten Anzeige
lampe versehen, die eine eindeutige Anzeige des jeweiligen
Betriebszustands der Vorrichtung liefert.
Verschiedene abnormale Betriebszustände werden durch Anzei
gelampen 23 bis 27 angezeigt, die an der Schalttafel gemäß
Fig. 1 links von den Betriebsart-Drucktastenschaltern
angeordnet sind. Die Arbeitsweise dieser Anzeigelampen wird
im Zusammenhang mit der Arbeitsweise ihrer jeweiligen Syste
me in der Dosiervorrichtung noch beschrieben werden.
An der Schalttafel 14 sind weiterhin eine Digitalanzeige 30
für das verabreichte Volumen, eine Digitalanzeige 31 für
das zu verabreichende Volumen und eine Digitalanzeige 32
für den Flüssigkeitsdurchsatz vorgesehen. Das an der Anzeige
30 dargestellte Volumen entspricht dem tatsächlich verab
reichten Flüssigkeitsvolumen, wobei dieses Volumen durch die
Bedienungsperson mittels einer Rückstelltaste 33 auf Null zu
rückgestellt werden kann. Das von der Anzeige 31 wiedergegebene,
zu verabreichende Volumen wird durch die Bedienungsperson mit
tels eines Satzes von Drucktasten 34 vorgewählt, um ein ge
wünschtes bzw. Sollvolumen der zu verabreichenden Flüssigkeit
anzuzeigen. Ebenso wird die Anzeige 32 durch
die Bedienungsperson mittels eines zweiten Satzes von Druck
tasten 35 voreingestellt, um die Durchsatz
geschwindigkeit, mit welcher die Infusion stattfinden soll, darzustel
len.
Zur Gewährleistung einer ästhetisch ansprechenden Schalttafel-
Stirnseite, die keine Öffnungen aufweist, in denen sich Ver
unreinigungen absetzen könnten, ist die Schalt
tafel 14 vorzugsweise als einstückige, nahtlose Platte 36
ausgebildet (Fig. 2 u. 2a), die an den erforderlichen Stellen durchsichtige
Abschnitte 37 zur Betrachtung der Anzeigen 30, 31 und 32 auf
weist. Die diesen Anzeigen zugeordneten Drucktastenschalter
33 bis 35 sind vorzugsweise Berührungs
schalter, die auf sehr kleine Verformungen der Frontplatte
durch von der Bedienungsperson ausgeübten Fingerdruck zur Be
tätigung ihrer jeweiligen Schaltkreise ansprechen. Diese Be
rührungsschalter sind an der einen Seite einer gedruckten
Schaltungsplatte 38 hinter der Platte 36 montiert, wobei die
Verbindungen von der Schaltungsplatte durch Bohrungen im Ge
häuse zu einer in diesem vorgesehenen gedruckten Schaltungs
platte 28 verlaufen. Zusätzliche, getrennte
Verdrahtungsplatten 29 sind in Steckfassungen an dieser
Schaltungsplatte eingesteckt. Zwischen der Schaltungsplatte
38 und dem Gehäuse 12 können mehrere metallene Abschirmplat
ten 39 zur Gewährleistung einer Hochfrequenz-Interferenzab
schirmung für die elektronischen Schaltkreise der Dosiervor
richtung angeordnet sein.
Gemäß Fig. 3 umfaßt der Peristaltikpumpenteil 15 einen
Läufer 40 mit vier um seinen Umfang herum auf gleiche Ab
stände verteilten Druckrollen 41. Die Rollen sitzen jeweils
frei drehbar auf einer Achse 42, wobei diese Achsen von
Gleitstücken 43 getragen werden und durch entsprechen
de Radialnuten 44 auf eine Radialbewegung festgelegt sind. Die
einzelnen Gleitstücke 43 sind in einer radial
verlaufenden Ausnehmung 45 hin- und hergehend bewegbar geführt
und durch eine in dieser Ausnehmung angeordnete Schraubenfe
der 46 radial nach außen vorbelastet.
Die Pumpe umfaßt weiterhin eine Andruckplatte 50 mit einer bogen
förmig gekrümmten Arbeitsfläche 51, deren Form praktisch dem
Umfang des Pumpenläufers angepaßt ist und die sich in solcher
Anordnung befindet, daß das Schlauchsegment 16 um mindestens
einen Abschnitt des Läuferumfangs herum zwischen benachbarten
Druckrollen 41 in Andruckberührung mit diesen gebracht wird.
Zur Erleichterung von Ein- und Ausbau des Schlauchsegments 16
ist die Druckplatte auf den Läufer 40 zu und von ihm weg durch
Drehen einer Exzenterkurve 52 bewegbar, die in einem lotrechten
Langloch 53 der Druckplatte geführt ist. Das Drehen der Kurve
erfolgt mittels einer Welle 54 und eines mit der Kurve ver
bundenen Handhebels 55. Wenn sich der Handhebel 55 in der gemäß
Fig. 3 unteren Position befindet, ist die Druckplatte so dicht
an den Läuferumfang herangeführt, daß das Schlauchsegment 16
von den Druckrollen vollständig zusammen
gedrückt wird. Da die Druckrollen 41 jeweils einzeln in Be
rührung mit dem Schlauchsegment vorbelastet sind, ist der
von jeder Druckrolle ausgeübte Druck unabhängig von der
Zahl der am Schlauchsegment angreifenden Druckrollen.
Nach dem Durchgang durch die Peristaltikpumpen
station läuft das Schlauchsegment 16 zwischen einer Lichtquelle
60 und einem Photodetektor 61 hindurch, die im Zusammenwir
ken miteinander eine Blasendetektorstation 62 bilden. Es
besteht die Aufgabe dieser Station
in der Unterbrechung des Betriebs und Alarmierung der Bedie
nungsperson beim Auftreten von Blasen im Schlauchsegment.
Gemäß den Fig. 3 bis 5 verläuft das Schlauchstück sodann durch
eine Strömungs-Drosselstation 63, die einen Druckblock 66
und einen verschiebbar geführten Drossel-Stößel 67 aufweist,
der gegen die Seitenwand des Schlauchsegments 16 vorbelastet
ist. Das am Schlauchsegment angreifende Ende des Stößels 67
trägt einen im wesentlichen L-förmigen Kopfteil 68 mit einer
keilförmigen Arbeitsfläche 70 und einer im wesentlichen flachen
Steuerfläche 71. Der Stößel 67 weist einen zentralen Körper
auf, der verschiebbar in einem vorrichtungsfe
sten Lagerblock 73 geführt ist und eine Schraubendruckfeder
74 axial durchsetzt, welche den Kopfteil 68 in Andruck gegen
das Schlauchsegment 16 vorbelastet.
Die Arbeitsfläche 70 des Kopfteils 68 liegt praktisch senkrecht
zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Schlauch an der Sei
tenwand des Schlauchsegments 16 an, wobei dieses gegen den
Druckblock 66 festgehalten wird. Infolgedessen wird das Lumen
des Schlauchsegments an der Berührungsstelle verengt, so daß
zwischen dem Angriffspunkt der Druckrollen 41 und dem Angriffs
punkt der keilförmigen Arbeitsfläche 70 ein stromabseitiges
Leitungsstück festgelegt wird. Wie er
wähnt, wird durch diese Verengung der Schlauchleitung der im
genannten Schlauchsegment herrschende Druck erhöht, wodurch
eine Abtrennung von in der Flüssigkeit gelösten Gasen ver
hindert wird.
Die sich praktisch in Flüssigkeitsströmungsrichtung erstrecken
de Steuerfläche 71 des Stößels 67 besitzt eine wesentlich
größere Oberfläche als die Arbeitsfläche 70. Aufgrund der
vergleichsweise großen Oberfläche der Steuerfläche 71 wird
der Stößel für Druckänderungen im Schlauchleitungslumen
empfindlicher, wenn die Pumpe arbeitet, so daß die Feder 74
einen höheren Druck ausüben kann, um die Schlauchleitung bei
nicht arbeitender Pumpe eindeutiger zu verschließen, ohne daß
die Fähigkeit, die Schlauchleitung bei niedrigeren Arbeits
drücken zu öffnen, beeinträchtigt wird.
Zur Erleichterung des Einlegens oder Herausnehmens eines Schlauch
segments 16 kann der Stößel 67 mittels eines Handhebels 76
geöffnet bzw. zurückgezogen werden, der mit dem Stößel 67
mitbewegbar geführt ist. Der Stößel 67 ist durch den am Vor
richtungsgehäuse 12 montierten, vorrichtungsfesten Lagerblock
73 auf eine Hin- und Herbewegung längs einer vorgegebenen Be
wegungsbahn beschränkt. Die Schraubendruckfeder 74 stützt sich
mit dem einen Ende am Lagerblock und mit dem anderen Ende am
Kopfteil des Stößels ab, wodurch der Stößel auf vorgesehene
Weise gegen das Schlauchsegment angedrückt wird.
Ein automatisches Auslösen des Stößels wird durch ein
Arretierelement 77 erreicht, das bei 78 an der Druckplat
te 50 angelenkt und durch eine Schraubenfeder 79 so vorbelastet
ist, daß es in einer senkrecht zum Stößel verlaufenden Ebene
einzurasten vermag. Der Stößel ist mit einer
Ringnut 80 versehen, in die das Arretierelement 77
einrastet, wenn der Stößel in seine voll zurückgezogene Position
gemäß Fig. 3b verlagert ist. Das Ende 81 des Stößels kann
konisch ausgebildet sein, um die Bewegung des Arretierelements
vor dem Einrasten in die Ringnut 80 zu erleichtern. Sobald das
Arretierelement in die Ringnut eingetreten ist,
ist der Stößel in seiner zurückgezogenen
Position arretiert, so daß das Schlauchsegment 16 ohne
weiteres herausgezogen werden kann.
Zur Gewährleistung eines Auslösen des Stößels 67 beim anschlie
ßenden Schließen der Druckplatte 50 ist der Lagerblock 73 mit
einem Betätigungstift 82 versehen. Gemäß den Fig. 3 und 4
besitzt dieser Betätigungsstift eine konische Endfläche 83,
welche das schwenkbar gelagerte Arretierelement 77 aus
der Ringnut 80 ausrastet, wenn die Druckplatte
durch Drehen des Handhebels 55 in die Schließstel
lung zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird der Stößel auto
matisch freigegeben, so daß er bei geschlossener Pump
tion wieder gegen das Schlauchsegment 16 der Infusionsanlage
federbelastet ist. Auf diese Weise wird ein unbeabsichtigter
Betrieb der Vorrichtung ohne Gegendruck verhindert und ein
Schutz vor einer Fallströmung durch den Stößel gewährleistet.
Bei offener Druckplatte wird außerdem durch Verlagerung des
Arretierelements 77 ein Sperren des Stößels in der Offenstel
lung verhindert. Ein an der Steuerfläche 71 des Stößels 67
vorgesehenes Sicherungselement 84 verhindert ein ungewolltes
Wegziehen des Schlauchsegments vom andrückenden Stößel im
Betrieb.
Da das Schlauchsegment 16 in der Nut 17 in leicht sichtbarer
Lage lotrecht angeordnet ist, kann der Flüssigkeitsstrom durch
das Schlauchsegment ohne weiteres überwacht werden. Durch die
se Nut 17 wird außerdem die Notwendigkeit für zusätzliche
Schlauchklemmen am Einlaß- und Auslaßteil des Pumpenteils 15
vermieden, während das Pumpengehäuse gleichzeitig hierdurch
ein ästhetisch ansprechendes Aussehen erhält.
Gemäß Fig. 6 weist die Steueranlage für die Dosiervorrichtung
12 einen Schrittschaltmotor 100 auf, der drehmäßig mit dem
Pumpenläufer 40 so gekoppelt ist, daß der Läufer für jedes
an den Schrittschaltmotor angelegtes Schrittbefehlssignal um
ein Stück weitergedreht wird. Zur Lieferung der für den Be
trieb des Schrittschaltmotors erforderlichen mehrphasigen
Signale enthält die Dosiervorrichtung Mehrphasen-Motortreiber
schaltungen 101, die auf einen angelegten Steuerimpuls hin
ein mehrphasiges Ausgangssignal erzeugen, durch welches der
Schrittschaltmotor um einen Schaltschritt weiterbewegt wird.
Die Steuerimpulse werden durch einen mit variierbarer Frequenz
arbeitenden Frequenzteiler 102 erzeugt, der jeweils ein Ausgangs
signal erzeugt, wenn eine vorbestimmte Zahl von Eingangsimpul
sen eines ständig laufenden Taktgebers 103 eingegangen ist. Der
Frequenzteiler, der herkömmliche Konstruktion besitzen kann,
wird durch die Bedienungsperson auf ein ge
wünschtes Teilungsverhältnis eingestellt, das an einer zuge
ordneten Anzeigeeinrichtung 104 dargestellt wird. Auf diese Wei
se kann durch Eingabe unterschiedlicher Tei
lungsfaktoren in den variierbaren Frequenzteiler
102 der Schrittschaltmotor mit einem weiten Bereich verschiede
ner Drehzahlen betrieben werden.
Zur Lieferung einer Anzeige für das verabreichte Gesamtvolu
men ist ein auf die Ausgangsimpulse vom Frequenzteiler 102
ansprechendes Register 105 vorgesehen. Der Zählstand des Regi
sters 105 und somit das verabreichte Volumen wird an einer
Anzeigeeinrichtung 106 angezeigt. Die Ausgangsimpulse des
Frequenzteilers 102 werden auch einem Register 107 eingegeben,
dem eine Anzeigeeinrichtung 108 zugeordnet ist. Dieses Regi
ster ist ein bidirektionales Register,
das vor Inbetriebnahme der Dosiervorrichtung auf einen Zähl
stand entsprechend der zu verabreichenden Flüssigkeitsmenge
hochgezählt wird und dann im Betrieb entsprechend der Infusion
von Flüssigkeit abwärts zählt, bis ein Null-Zählstand erreicht
ist. An diesem Punkt erzeugt das Register ein Ausgangssignal,
das eine Torschaltung 109 zur Unterbrechung der Anlegung von
Steuerimpulsen an die Motortreiberschaltungen 101 sperrt.
Die Steueranlage für die Vorrichtung 10 ist in Fig. 7 näher
veranschaulicht. Dabei hängt der Teilungsfaktor des
Frequenzteilers 102 und somit die Durchsatzgeschwindigkeit
vom Zählstand eines Registers 110 ab. Dieser Zählstand
kann durch den Benutzer zweckmäßig über Mengeneinstellschal
ter 35 eingegeben werden, welche entsprechende NOR-Glieder 112
Impulse von einer Impulsquelle 113 zum Register übertragen las
sen. In der Praxis sind mehrere NOR-Glieder und Mengeneinstell
schalter vorgesehen, so daß jede Stelle des Registers einzeln
eingestellt werden kann. Der Zählstand des Re
gisters 110 wird durch die Anzeigeeinrichtung 104 als Größe
der Infusionsmenge der Vorrichtung angezeigt.
Der Ausgang des Registers 110 ist mit einer Vergleichsschal
tung 114 verbunden, in welcher der Register-Zählstand mit
einer vorbestimmten, festen Mindest-Durchsatzgeschwindigkeit, typischerweise
5 ml/h, verglichen wird, um zu bestimmen, ob die durch den
Frequenzteiler 102 eingestellte Geschwindigkeit größer oder
kleiner ist als diese Mindest-Geschwindigkeit. Falls die gewählte Durchsatzgeschwin
digkeit größer ist als die Mindest-Geschwindigkeit, liefert die Ver
gleichsschaltung 114 ein Ausgangssignal, welches ein NAND-Glied
115 für die Einführung einer minimalen "Erhaltungs"-Geschwindigkeit nach
der Verabreichung der vorgesehenen Flüssigkeitsmenge aktiviert.
Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Taktgebers 103
an einen Festfrequenzteiler 116 angelegt, der Ausgangssignale
mit einer festgelegten Mindest-"Erhaltungs"-Geschwindigkeit liefert.
Diese Impulse werden einem NOR-Glied 117 und, je nach dem Zu
stand dieses NOR-Glieds, einem ODER-Glied 118 eingespeist, um
zu den Motortreiberschaltungen 101 übertragen zu werden. Diese
"Erhaltungs"-Betriebsart liegt nur dann
vor, wenn die vorgesehene Flüssigkeitsmenge verabreicht worden
ist, was durch Erreichen eines Null-Zählstandes am bidirektio
nalen Register 107 angezeigt wird.
Das bei Erreichen des Null-Zählstands vom Register 107 erzeug
te Ausgangssignal wird an den anderen Eingang des NAND-Glieds
115 und an den einen Eingang eines NOR-Glieds 119 angelegt.
Hierdurch werden das NOR-Glied 119 gesperrt und die Anlegung
der Impulse vom Frequenzteiler 102 unterbrochen.
Falls das NAND-Glied 115 durchgeschaltet wird,
weil die Frequenz bzw. die Durchsatzgeschwindigkeit größer ist als
die vorbestimmte Mindestdurchsatzgeschwindigkeit, wird das Null-Zustand-
Ausgangssignal vom Register 107 über einen Invertierer 120 zu
einer Offenhaltungs-Anzeige 24 und einem Eingang des NOR-Glieds
117 geliefert, in welchem dieses Signal als Aktiviersignal
wirkt. Wenn dieses NOR-Glied offen ist,
läßt es die mit fester Frequenz auftretenden Impulse vom Fest
frequenzteiler 116 zum ODER-Glied 118 und somit zu den Motor
treiberschaltungen 101 durch. Auf diese Weise wird eine mini
male Strömung auch dann aufrechterhalten,
wenn die Sollmenge bereits verabreicht worden ist.
Zur Gewährleistung einer Start/Stop-Steuerung des Schritt
schaltmotors 100 sind die restlichen Eingänge der NOR-Glieder
117 und 119 mit dem Ausgang eines Start/Stop-Flip-Flops 121
verbunden. Dieses Flip-Flop kann durch Betätigung der START-
Drucktaste 21 in einen Startzustand oder durch Betätigung
der STOP-Drucktaste 20 in einen Stopzustand ver
setzt oder durch das Auftreten eines von mehreren abnormalen
Zuständen konditioniert werden, beispielsweise bei Stromausfall,
Feststellung einer Blase in der Infusionsanlage, Feststellung
eines Verschlusses in der Infusionsanlage oder beim Öffnen der
Dosierteil-Druckplatte im Betrieb der Dosiervorrichtung.
Zur Gewährleistung einer genauen Anzeige des tatsächlich ver
abreichten Flüssigkeitsvolumens wird das Ausgangssignal des
ODER-Glieds 118 an eine Festfrequenzteilerstufe 122 angelegt,
die mit einem konstanten Teilungsfaktor arbeitet, um pro ml
der verabreichten Flüssigkeit jeweils einen Ausgangsimpuls zu
liefern. Wenn der Schrittschaltmotor 100 in der Praxis 2352 Schrit
te benötigt, um einen ml Flüssigkeit durch das Schlauchsegment
16 zu fördern, kann der Frequenzteiler 122 auf ein Teilungsver
hältnis von 2352 eingestellt sein, um das gewünschte Volumen
anzeige-Ausgangssignal zu liefern. Dieses Ausgangssignal wird
an ein Register 105 angelegt, in welchem es dessen Zählstand
so hoch schaltet, daß der augenblickliche Zählstand dieses
Registers die tatsächlich verabreichte Flüssigkeitsmenge bzw.
-volumen wiedergibt. Wie erwähnt, wird dieses Volumen an der
Anzeigeeinrichtung 106 angezeigt.
Die Volumenanzeige-Ausgangsimpulse vom Frequenzteiler 122
werden auch über ein ODER-Glied 123 an den Schritteingang des
bidirektionalen Registers 107 angelegt,
wobei sie dieses Register für jeden ml der durch die Anlage
geströmten Flüssigkeit um einen Schritt in Richtung auf Null
abwärtszählen lassen. Wie erwähnt, wird der Zählstand des Re
gisters 107 und somit das verabreichte Flüssigkeitsvolumen
an der Anzeigeeinrichtung 108 angegeben.
Vor Inbetriebnahme der Infusionsdosiervorrichtung wird der
Zählstand des Registers 107 durch den Benutzer dadurch vor
eingestellt, daß kurzzeitig Impulse von der Impulsquelle 113
an das Register angelegt werden. Dies geschieht über ein NOR-
Glied 124, das durch den Benutzer bei Betätigung des VOLUMEN-
EINSTELL-Schalters 34 aktiviert wird. In der Praxis sind für
jede Dezimalstelle des Zählers jeweils ein derartiger Schalter
und ein NOR-Glied vorgesehen. Der andere Eingang des NOR-Glieds
124 ist mit dem Ausgang des Start/Stop-Flip-Flops 121 verbun
den, um eine Änderung der Volumenanzeige zu verhindern, während
sich die Dosiervorrichtung im Betrieb befindet.
Das Register 107 kann je nach dem angelegten Betriebsartsteuer
signal aufwärts oder abwärts zählen. Das entsprechende Signal
wird am Ausgang des Start/Stop-Flip-Flops 121 durch einen Inverter
125 erzeugt, um dadurch das Register 107 bei Anlegung
von Stellimpulsen von der Impulsquelle 113, wenn die Vorrichtung
abgestellt ist, aufwärts und bei Anlegung von Volumenanzeige
impulsen vom Frequenzteiler 122 bei arbeitender Dosiervorrich
tung abwärts zählen zu lassen.
Vor der ersten Inbetriebnahme der Dosiervorrichtung wird
das Register 105 durch die Bedienungsperson mittels Betäti
gung des RÜCKSTELL-Drucktastenschalters 33 rückgestellt.
Dieser Schalter ist mit dem einen Eingang eines UND-Glieds
126 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des
Start/Stop-Flip-Flops 121 verbunden ist, so daß der Rückstell
schalter im Betrieb der Dosiervorrichtung unwirksam ist. Das
Ausgangssignal des UND-Glieds 126 wird über ein ODER-Glied 127
an die Rückstelleingänge des Register 106 und des Frequenz
teilers 122 angelegt. Auf diese Weise werden der Frequenzteiler
und das Register vor der anfänglichen Inbetriebnahme der Vor
richtung gleichzeitig auf einen Null-Zählstand rückgestellt.
Eine auf das Einschalten der Vorrichtung ansprechende auto
matische Rückstelleinrichtung 130 stellt automatisch einen
Anfangs-Zählstand in den Registern 105, 107 und 110 ein.
Das Ausgangssignal dieser automatischen Rückstelleinrichtung wird
dem anderen Eingang des ODER-Glieds 127 aufgeprägt, um im
Register 105 und im Frequenzteiler 122 einen Null-Zählstand
einzustellen, und weiterhin an den
Rückstelleingang des Registers 110 über das UND-Glied 131
angelegt. Falls die Bedienungsperson versucht, die höchste Stel
le des Registers 110 auf über 4 einzustellen, bewirkt eine
mit dem anderen Eingang des UND-Glieds 131 gekoppelte Rück
stellschaltung auch eine Rückstellung des Registers. Auf die
se Weise wird eine Einstellung von Infusionsmengen von mehr
als 455 ml/h verhindert. Das Ausgangssignal der automatischen
Rückstelleinrichtung wird auch dem Register 107 eingegeben, in wel
chem es einen Mindestzählstand von 1 ml einstellt, um die Einlei
tung der "Erhaltungs"-Betriebsart vor der Inbetriebnahme der
Dosiervorrichtung zu verhindern. Der Betrieb der Infusions-
Dosiervorrichtung wird beim Auftreten eines Verschlusses
in der Infusionsanlage unterbrochen, der durch einen dem Stö
ßel 67 (Fig. 3 und 5) zugeordneten Schalter 132 festgestellt
wird. Dieser Schalter, der ein den Schaltern 33 bis 35 ähnelnder
Druckschalter oder ein magnetisch betätigter Hall-Effekt-
Schalter sein kann, wird durch einen mit dem Stößel verbun
denen Betätigungshebel betätigt, wenn sich der Stößel auf
grund eines (Leitungs-)Verschlusses in der Infusionsanlage
gegen die Schlauchleitung schließen kann. Dieser Schalter
liefert ein Ausgangssignal, das eine Sperr- bzw. Halteschal
tung zur Einstellung des Start/Stop-Flip-Flops 121 in einen
HALT-Zustand betätigt und die Verschlußanzeigelampe 25 auf
leuchten läßt.
Der Betrieb der Vorrichtung wird auch dann unterbrochen, wenn
vom Blasendetektor 62 eine (Luft-)Blase festgestellt wird.
In diesem Fall liefert der Blasendetektor ein Ausgangssignal,
welches eine Sperr- bzw. Halteschaltung zur Konditionie
rung des Start/Stop-Flip-Flops 121 zum Abschalten der Dosier
vorrichtung betätigt. Gleichzeitig leuchtet die BLASEN-
Anzeigelampe 23 zur Alarmierung der Bedienungsperson auf.
Der Betriebsstrom für die Dosiervorrichtung wird durch zwei
einfach gerichtete bzw. Gleichstromversorgungen 135 und 136 ge
liefert, welche über den Netzschalter 22 vom Wechselstrom
netz her gespeist werden. Als zusätzliche Stromquelle bei einem
Netzstromausfall ist eine Batterie 138 vorgesehen, die durch
den Schalter 22 über den Ausgang der Stromversorgung 135 ge
schaltet ist. Normalerweise wird die Batterie 138 durch die
Stromversorgung 135 in einem aufgeladenen Zustand gehalten,
wobei die verschiedenen Steuerkreise der Dosiervorrichtung
durch diese kombinierte Stromquelle gespeist werden, während
der Schrittschaltmotor 100 durch die Stromversorgung 136 ge
speist wird. Als Schutz vor einer Unterbrechung des Netzwech
selstroms wird der Ausgang der Stromversorgung 135 ständig
durch einen Spannungskomparator 140 überwacht. Beim Auftreten
einer Netzspannungsunterbrechung liefert der Komparator 140
ein Ausgangssignal, durch das gleichzeitig eine BATTERIE-
Anzeigelampe 26 zum Aufleuchten gebracht und ein Relais 141
betätigt wird.
Die Dosiervorrichtung wird auch jedesmal dann abgeschaltet,
wenn die Batteriespannung über eine vorbestimmte Zeitspanne
unter einen vorgegebenen Mindestpegel abfällt. Zu diesem Zweck
wird die Batteriespannung durch eine Spannungskomparatorstufe
133 ständig überwacht. Beim Auftreten eines Unterspannungs
zustands wird ein Ausgangssignal abgegeben, das eine
Halteschaltung zum Aufleuchtenlassen der Anzeigelampe
27 für schwache Batterie aktiviert und einen Taktzähler 134
einschaltet. Letzterer zählt die vom Festfrequenzteiler 116
gelieferten Ausgangsimpulse zur Bestimmung einer
Zeitverzögerung von 10 Minuten. Wenn der Unterspannungszustand
über diesen Verzögerungszeitraum hinaus andauert, gibt der
Taktzähler 134 ein Ausgangssignal ab, welches die Anzeige
lampe für schwache Batterie blinken läßt und das Start/Stop-
Flip-Flop 121 zur Unterbrechung des Betriebs der Dosiervor
richtung aktiviert. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Arbeits
weise des Komparators 133 vom Komparator 140 vollständig
unabhängig ist, so daß dieser Komparator 133 zur Überprüfung
der Systemspannung dient, ob diese nun von der Stromversorgung
135 oder von der Batterie 138 geliefert wird.
Der Schrittschaltmotor 100 wird durch die Stromversorgung
136 über Umschaltkontakte eines Relais 141 gespeist. Die Auf
gabe dieser Kontakte besteht darin, die Batterie 138 als Strom
versorgung für den Schrittschaltmotor bei einem durch den
Komparator 140 festgestellten Ausfall der Netzwechselspannung
heranzuziehen. Die verschiedenen Phasenwicklungen des Schritt
schaltmotors 100 werden von der Stromversorgung 136 über mit
diesen Wicklungen in Reihe geschaltete Schalttransistoren
142 bis 145 einzeln mit Strom versorgt.
Es wird eine Trennung bzw.
Isolierung zwischen dem Schrittschaltmotor 100 und den auf
Impulse ansprechenden Steuerschaltungen der Dosiervorrichtung
durch getrennte Optokoppler 146 bis 149 erreicht, die
den jeweiligen Schalttransistoren zugeordnet sind. Jeder dieser
Optokoppler weist ein zwischen die Motorstromver
sorgung und einen zugeordneten Schalttransistor eingeschaltetes
Lichtmeßelement sowie eine Leuchtdiode
(LED) auf, die an den Ausgang eines zugeordneten Invertierver
stärkers 150-153 angeschlossen ist. Diese Verstärker nehmen
die Phasensteuersignale von den Motortreiberschaltungen 101
über zugeordnete NOR-Glieder 154 bis 157 ab, die als Sicherheits
abschalt-Steuereinrichtungen für die Dosiervorrichtung wirken.
Die NOR-Glieder 154 bis 157 werden gesperrt, wenn das Start/-
Stop-Flip-Flop 121 in den Stop-Zustand gesetzt ist, und zwar
mittels eines ODER-Glieds 158, dessen Ausgang mit jeweils einem
Eingang jedes dieser NOR-Glieder verbunden ist. Außerdem kön
nen diese NOR-Glieder durch Ausgangssignale vom Blasendetektor
62 und vom Verschlußschalter 132 über ein zusätzliches ODER-
Glied 159 gesperrt werden, welches ein zusätzliches Eingangs
signal zum ODER-Glied 158 liefert. Beim Auftreten eines Leitungs
verschlusses, bei Feststellung einer Blase oder bei Einstellung
des Start/Stop-Flip-Flops auf den Stop-Zustand aus irgendeinem
Grund wird daher die Übertragung der Steuersignale zu den Optokopplern
146 bis 149 ebenso wie die Stromzufuhr
zum Schrittschaltmotor 100 beendet.
Im Betrieb stellt die Bedienungsperson zunächst eine vorgesehe
ne Infusionsmenge durch Betätigung des Schalters 35 ein, um
dabei dem Register 110 eine erforderliche Zahl von Impulsen
einzugeben. Durch den Zählstand dieses Registers wird der variab
le Frequenzteiler 102 so eingestellt, daß an seinem Ausgang
Steuerimpulse mit einer der gewünschten Durchsatzgeschwindigkeit ange
paßten Wiederholungsfrequenz erscheinen. Diese Steuerimpulse
werden über das NOR-Glied 119 an die Motortreiberschaltungen
101 angelegt, welche daraufhin mehrphasige Steuersignale zur
Steuerung des Betriebs des mehrphasigen
Schrittschaltmotors 100 entwickeln. Die einzelnen, von den Trei
berschaltungen 101 gelieferten Steuersignale werden jeweils
über ein zugeordnetes NOR-Glied 154 bis 157 sowie die Invertier
verstärker 150 bis 153 zum zugeordneten Optokoppler 146
bis 149 geleitet. Diese Optokoppler schalten ihrerseits jeweils
zugeordnete Treibertransistoren 142 bis 145 durch, um den
Strom von der Stromversorgung 136 an den Schrittschaltmotor
100 anzulegen. Auf diese Weise versetzt der Schrittschalt
motor den Läufer 40 der Peristaltikpumpe mit einer durch die
Bedienungsperson bestimmten Drehzahl in Drehung.
Zur Lieferung einer ständigen bzw. kontinuierlichen Anzeige
des verabreichten Flüssigkeitsvolumens werden die an die
Treiberschaltungen 101 angelegten Treiberimpulse auch dem
Frequenzteiler 122 eingegeben, um Impulse zu liefern, welche
die Zahl der vollen Milliliter der verabreichten Flüssigkeit
darstellen. Diese Impulse werden vom Register 105 gezählt,
so daß an der Anzeigeeinrichtung eine Anzeige für die tatsäch
lich verabreichte Flüssigkeitsmenge geboten wird.
Vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung wird im Register 107
ein anfänglicher Zählstand dadurch eingestellt, daß kurz
zeitig Impulse von der Impulsquelle 113 über das NOR-Glied 124
und das ODER-Glied 123 eingespeist werden, um einen Anfangs
zählstand für das zu verabreichende Gesamtflüssigkeitsvolumen
einzustellen. Das Register 108 wird zu diesem Zeitpunkt durch
das Start/Stop-Flip-Flop 121 über den Inverter 125 zum Hoch
zählen aktiviert.
Sobald dieses Volumen eingestellt worden ist, wird die Vor
richtung durch Betätigung des Schalters 21 eingeschaltet, wo
bei das Register 107 durch das Flip-Flop 121 zum Abwärtszählen
aktiviert wird. Die das verabreichte Gesamtvolumen angebenden
Impulse vom Frequenzteiler 122 werden nun über das ODER-Glied
123 zugeführt, um das Register 107 auf Null abwärts zählen
zu lassen. Wenn das Register einen Null-Zählstand erreicht
hat, durch den die Verabreichung des vorgesehenen Flüssigkeits
volumens angezeigt wird, wird durch ein Ausgangssignal vom
Register 107 das NOR-Glied 119 gesperrt, während ein weiterer
Betrieb des Schrittschaltmotors 100 durch Impulse vom
Frequenzteiler 102 verhindert wird. Falls jedoch die vom
variierbaren Frequenzteiler bestimmte Menge größer ist als eine
vorbestimmte Mindestinfusionsmenge, liefert die Vergleichs
schaltung 114 ein Aktiviersignal zum NAND-Glied 115, so daß
dieses das Ausgangssignal vom Register 107 zum Aktivieren
des NOR-Glieds 117 über den Inverter 120 durchläßt. Hierdurch
wird eine "Erhaltungs"-Betriebsart eingeleitet, bei welcher
die Impulse vom Festfrequenzteiler 116 die Motortreiber
schaltungen 101 mit Schrittbefehlssignalen einer Frequenz be
liefern, bei welcher eine vorgesehene Mindestdurchsatzgeschwindigkeit
durch die Anlage aufrechterhalten wird.
Die Register 106, 107 und 110 werden bei Inbetriebnahme der
Vorrichtung durch die automatische Rückstellstufe 130 selbst
tätig rückgestellt. Das Register 105 kann auch von Hand mittels
des Schalters 33 rückgestellt werden, wenn das Start/Stop-Flip-
Flop 121 in den Stopzustand gesetzt ist.
Eine Schutzfunktion gegen einen Leitungsverschluß in der In
fusionsanlage wird durch den Schalter 132 geboten, welcher
das Flip-Flop 121 in den Stopzustand versetzt und die UND-Glie
der 154 bis 157 sperrt. Ebenso wird eine Schutzwirkung gegen
eine Entstehung von Blasen in der Infusionsanlage durch den
Blasendetektor 62 geboten, welcher ebenfalls das Flip-Flop
121 in den Stopzustand setzt und die UND-Glieder 154 bis 157
sperren bzw. schließen läßt. Ein Schutz vor Netzwechselstromaus
fall erfolgt durch den Spannungskomparator 140, welcher das
Relais 141 zum Umschalten des Schrittschaltmotors 100 auf Batterie
138 betätigt, und wird auch durch den Spannungskomparator 133 ge
währleistet, welcher die Vorrichtung beim Auftreten eines Un
terspannungszustands während der vorbestimmten Zeitspanne
abschaltet.
Beim Auftreten eines der genannten Alarmzustände oder nach
der Infusion der vorgesehenen Flüssigkeitsmenge wird eine einen
hörbaren Alarm auslösende Vorrichtung 160 betätigt, um die
Bedienungsperson dahingehend zu alarmieren, daß eine Bedienung
der Vorrichtung erforderlich ist. Ein der Druckplatte des
Pumpenteils zugeordneter Schalter verhindert die Alarmaus
lösung bei geöffnetem Pumpenteil.