DE2910353A1

DE2910353A1 - Infusionsgeraet zum betaetigen von injektionsspritzen

Info

Publication number: DE2910353A1
Application number: DE2910353A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Weber; Henrik Dipl Ing Weber
Original assignee: KARL MARX STADT MED GERAETE
Current assignee: KARL MARX STADT MED GERAETE
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1979-10-11

Description

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Infusionsgerät zum Betätigen von Injektionsspritzen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisch arbeitendes Infusionsgerät zum Betätigen von Injektionsspritzen. Solche medizinischen Geräte dienen dem Zweck, konstant über eine lange Zeit genau bemessene Mengen Flüssigkeiten zu fördern. Dieee verschiedenen Fördermengen müssen über einen großen Bereich in vielen Stufen einstellbar und genau reproduzierbar sein. Infusionsgeräte werden in der Medizin in den verschiedensten Fachdisziplinen für die intravasale Applikation therapeutisch relevanter Lösungen eingesetzt.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Es ist bekannt, für diese Anwendungsgebiete Infusionsgeräte mit elektromechanischen! Antrieb einzusetzen. Ein Vorschubmechanismus, der aus einem Schrauben- oder Zahnstangengetriebe besteht, bewegt den Kolben der aufgelegten Injektionsspritze. Der Antrieb des Vorschubmechanismus erfolgt direkt durch einen regelbaren Motor bzw. durch einen Synchronmotor unter Zwischenschaltung eines mehrstufigen Stellgetriebes. Beim Einsatz eines regelbaren Motors ist ein sehr hoher und damit störanfälliger Aufwand an Regelungstechnik erforderlich, um einen notwendig großen Fördermengenbereich und eine Reproduzierbarkeit der einzelnen Fördermengen zu beherrschen.

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Wird ein Synchronrotor mit Stellgetriebe verwendet, ist die Fördermenge in den einzelnen Schaltstufen konstant und genau reproduzierbar. Die Stellgetriebe müssen in verschiedenen Fördermengenstufen über einen relativ großen Fördermengenbereich einstellbar sein.

Bekannte Infusionsgeräte verwenden hierfür Zahnradstellgetriebe, die als Halbiergetriebe, auch Mäandergetriebe genannt, ausgeführt sind. Das sind verhältnismäßig einfache Getriebe mit einer Anzahl hintereinander geschaltener Übersetzungsstufen. Jede Übersetzungsstufe hat das gleiche Übersetzungsverhältnis q. Da sich die einzelnen Übersetzungsverhältnisse multiplizieren, ist die Gesamtübersetzung der einstellbaren Übersetzungsstufen Ü = q¹¹ · Ein beispielsweise lOstufiges Stellgetriebe mit einem Einzelübersetzungsverhältnis q = 2 weist folgende 10 einstellbaren Gesamtübersetzungen auf: 1, 2, 4, 8, 1b, 32, 64, 128, und 512. Trotz des großen Fördermengenbereichs von 1 : 512 ist die zwangsläufig geometrisch verlaufende Stufenreihe ein grosser Nachteil solcher Infusionsgeräte. Hat beispielsweise die Stufe 1 ein Fördervolumen von 1 ml/h, so steigt das Fcrdervolumen beim Schalten auf Stufe 2 nur um 1 ml/h, beim Schalten von Stufe 9 auf Stufe 10 jedoch um 256 ml/h. Die ersten Stufen liegen also so eng beieinander, daß sie in dieser Dichte kaum gebraucht werden. Die letzten Stufen haben dagegen zu große Abstände, um den Erfordernissen der Infusionstherapie gerecht werden zu können. Ein ähnliches bekanntes Infusionsgerät mit elektromechanischem Antrieb hat bei einem Fördermengenbereich von 1 : 1000 folgende 10 einstellbaren Fördermengen: 0,6; 1,2; 3,0; 6,0; 12,30; 60; 120; 300 und 600 ml/h. Der große Nachteil der geometrischen Stufenfolge solcher Infusionsgeräte begrenzt ihre Einsatzmöglichkeit erheblich.

In der Erfindungsbenehreibung DE-OS 2 033 345 wird ein Infusionsgerät angegeben, bei dem als Stellgetriebe ein Schwenkradgetriebe, auch Nortongetriebe genannt, verwendet wird. Ein solches Gerät ist nicht an die nachteilige geometiäsche Stufenfolge gebunden. Es lassen sich eine Anzahl zueinander verschiedene Übersetzungsverhältnisse anordnen. Der entscheiden-

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de Nachteil dieser Crc-triebe ist, daß der Stellbertich und damit der Pördermengenbereich des Infusioii3gerätes sehr begrenzt ist. Die verschiedenen Übersetzungsverhältniese können nur durch die Größenunterschiede der auf einer Welle aufgereihten Zahnräder erzeugt werden. Wollte man den für die Infusionatherapie erforderlichen großen Stellbereich mit einem Schwenkradgetriebe verwirklichen, ao ergäben sich sehr große Getriebeabmessungen. Eine Verwendung für ein Infusionsgerät, das klein und handlich sein soll, scheidet deshalb aus» Außerdem wäre der ökonomische Aufwand nicht zu vertreten.

Ziel der Erfindung

let es, ein elektromechanisch arbeitendes Infusionsgerät anzugeben, das bei einem vertretbar ökonomischen Aufwand die genannten Nachteile nicht aufweist.

Darlegung des Weaens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Infusionsgerät die einstellbare Fördermenge pro Zeiteinheit über einen großen Pördermengenbereich mit vielen kleinen Stufen durch Verwendung bekannter Getriebe genau reproduzierbar zu gestalten. DaB Infusionsgerät soll einfach, robust und nicht störanfällig sein und im Vergleich zu seinen Variationsroöglichkeiten einen relativ geringen ökonomischen Aufwand erfordern. Außerdem soll die Förderung der FlUasigkeit stetig erfolgen. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, die Getriebeabmessungen in eine.Ti großen Übersetzungsbereich des Getriebes unter Beibehaltung der Linearität wesentlich zu reduzieren, die Schaltung darzustellen, die Drehzahl der Gewindespindel und die Fördermenge des Infusionsgerätes in bestimmten Verhältnissen zu erhöhen, den Schutz des Führungsrohres mit dem Spritzenlager auazugestalten aowie vor Überlastung zu sichern, die Vorschubkraft einzustellen und die Lagerung der Injektionaspritzen besonders anzuordnen.

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Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die gestellte techniache Aufgabe dadurch gelöst, daß im Vorschubmechanismus axial zur Gewindespindel und lösbarer Spindelmutter eine Keilwelle und ein Keilwellenzahnrad angeordnet ist. Das Keilwellenzahnrad steht mit einem Zahnrad der lösbaren Spindelmutter im Eingriff, wobei auf einer Hohlwelle eine Büchse mit mehreren in ihren Durchmessern verschiedenen fest mit der Büchse verbundenen Zahnrändern und mehrstufonförmig, vorzugsweise 9- bis lOstufenförmig, angeordneten Antrieberädern drehbar gelagert sind und die in den Hohlwellen gelagerten Schaltstangen in die Hohlwellen einrastbare Klauen besitzen. Sowohl der Antriebsseite des Zahnradgetriebes mit einem Ziehkeil in der Hohlwella und Schaltstange als auch die Abtriebsseite des Zahnradgetriebes sind mit einem Ziehkeil mit Schaltstange ausgestattet. Auf der Hohlwelle korrespondiert ein weiteres Zahnrad mit einem auf der Gewindespindel befestigtem Zahnrad zum Vorschubmechanismus.

Das Zahnrad treibt über das Vorgelege die Gewindespindel an. Zwischen Hohlwelle und Keilwelle ist ein Keilwellenvorgelege angeordnet, dessen Übersetzungsverhältnis das Mehrfache, vorzugsweise das lOfache des Übersetzungsverhältnisses des zwischen Hohlwelle und Gewindespindel angeordneten Vorgeleges beträgt.

Auf einer Welle, die den rechten Antriebsteil der Doppel-, freilaufkupplung antreibt und mit diesem Antriebsteil fest verbunden ist, ist eine Büchse mit mehreren, vorzugsweise 9stufenförmig, angeordneten fest mit der Büchse verbundenen Zahnrädern und dem ebenfalls fest mit der Büchse verbundenen Abtriebsteil der Doppelfreilaufkupplung drehbar gelagert. Auf der Büchse ist das durch ein Kupplungsvorgelege angetriebene linke Antriebsteil der Doppelfreilaufkupplung drehbar angeordnet, wobei die Zahnradgetriebe nebeneinander geschaltet sind und ein Zahnrad das Zahnradgetriebe antreibt.

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Die Antriebs Zahnräder sind auf ei.ier Büchse befestigt, die drehbar auf einer Hohlwelle gelagert ist. Die Antriebsräder auf einer weiteren Hohlwelle sind ebenfalls drehbar angeordnet und mittels eines weiteren Ziehkeiles mit Schaltstange achaltbar.

Die Hohlwelle ist durch eine einrastbare Klaue gegen Drehung gesichert. Diese Hohlwelle besitzt Zahnräder, die über das Zahnrad mit der Keilwelle und über Zahnrad über das Kupplungsvorgelege mit der Doppelfreilaufkupplung korrespondiert.

Im lOstufigen Getriebe sind auf der Antriebswelle 7 Antriebszahnräder fest aufgekeilt und 3 mit der Büchse fest verbundene AntriebsBahnräder drehbar gelagert. Eines der 7 Antriebszahnräder oder ein zusätzlich auf der Antriebswelle angebrachtes Zahnrad steht über ein Zahnrad, einer Vorgelegewelle und einem Zahnrad mit einem der 3 AntriebsZahnräder in Wirkverbindung. Die 7 AntriebsZahnräder und die 3 AntriebsZahnräder mit 10 Abtriebszahnrädern bilden 10 Zahnradpaare, wobei das zweite Zahnradpaar ein Modul hat, welches unverhältnismäßig größer ist, als das Modul der übrigen 9 Zahnradpaare. Eine Schaltachse besitzt außerhalb des Gehäuses des Infusionsgerätes einen liegenden Drehkopf, der mit der mit Schaltstufenoezeichnungen versehenen Frontplatte korrespondiert. Auf der Schaltachse ist weiter ein Schaltzahnrad angebracht, das mit den Rillen der in der Abtriebshohlwelle geführten, den Schaltkeil betätigenden, schwenkbar federnd gelagerten Schaltstange und mit einer in der Lagerbuchse durch eine Druckfeder federnd gelagerten Rastkugel in Eingriff steht, wobei die Zahnteilung des SchaltZahnrades, die Teilung der Rillen und die axialen Mittelabstände der Abtriebsräder gleich sind. Die Schaltachse kann auch so ausgebildet sein, daß sie einen Kurbelzapfen besitzt, der über die mit einer Eindrehung versehenen Schiebebüchse und einem die Schiebebüchse mit der in der Abtriebshohlwelle gelagerten, den schwenkbar federnd gelagerten Schaltkeil betätigenden Schaltstange verbindenden Stift und der mit Rastkerben versehenen Rastfeder in Eingriff steht.

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Zwischen der Abtriebshohlwelle und der Gewindespindel sind Zahnräder angeordnet, die ohne Veränderung der Achslage der Wellen untereinander austauschbar oder gegen Zahnräder mit anderer Zähnezahl auswechselbar zur Erhöhung der einstellbaren Fördermenge im Verhältnis 1:2:3 sind.

Im Vorschubmechanismus besitzt die Gewindespindel einen zylindrischen Führungsschaft, der in einem mit den Mutterschloßbacken mittels Klauen in Eingriff stehenden, einen Drehknopf tragenden Stellrohr lagert, das in dem das Spritzenlager tragenden Führungsrohr drehbar gelagert ist. Die Drehung des Stellrohres im Führüngsroht wird durch Anschlag der Klauen in Aussparungen der Mutterschloßbacken begrenzt. Das Führungsrohr ist durch eine Lasche und Führungsstange gegen Drehung gesichert.

Im Vorschubmechanismus ist die Gewindespindel in der Lagerwand axial verschiebbar. Eine mittels Stellschraube einstellbare Zugfeder, ein mit einem Endschalter in Wirkverbindung stehender Hebel und ein Drucklager zur Begrenzung der Vorschubkraft sind mit der Gewindespindel verbunden.

Das am Führungsrohr befestigte Spritzenlager greift über den vorzugsweise mit muldenförmiger Vertiefung ausgestatteten Deckel des Gehäuses. Am Spritzenlager ist eine Leiste angebracht.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachgtehend an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Infusionsgerätes mit "wei hintereinander geschaltenen linearen Zahnradgetrieben;

Fig. 2 t-ne Ausführungsform mit zwei nebeneinander geschaltenen linearsn Zahnradgetrieben und einem Different:) alschraubengetriebe als Teil des Vorschubmechanismus und

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Pig. 3 eine weitere Ausführungsform mit zwei nebeneinander geschaltenen Zahnradgetrieben und einer zwischen die beiden Getriebe bzw. zwischen dem Synchrongetriebemotor und einem der beiden Getriebe geschaltenen Doppelfreilaufkupplung.

Pig. 4 die schematische Darstellung eines lOstufigen linearen Zahnradgetriebes.

Pig. 5 den Schaltmechanismus des Zahnradgetriebes.

Pig. 6 eine weitere Ausführungsform des Schaltmechanismusses.

Pig. 7 die schematische Darstellung des Spindelgetriebes.

Pig. 8 den Vorschubmechanismus des Infusionsgerätes.

Pig. 9 die Überlastsicherung des Vorschubmechanismus.

Pig.10 eine Darstellung des kompletten Infueionsgerätes.

Nach Fig. 1 ist im oberen Teil des Gehäuses 1 des Infusionsgerätes eine Spritze 2 mit einem Kolben 3 zwischen einem Spritzerlager 4 und einem Schlitten 5 gelagert. Der Vorschubmechanismus besteht aus dem Schlitten 5, der lösbaren Spindelmutter 6 und der Gewindespindel 7. Im unteren Teil des Gehäuses 1 ist ein Synchrongetriebemotor 8 installiert, auf dessen Welle 9 ein lOstufiges Zahnradgetriebe 10 angeordnet ist. Die Zahnräder des Zahnradgetriebes 10 stehen ständig miteinander im Eingriff. Die Abtriebsseite de3 Zahnradgetriebes 10 ist mit einem Ziehkeil 11 ausgestattet und besitzt eine Sehaltstange 12. Deshalb sitzen die AbtriebsZahnräder 13 des Zahnradgetriebes 10 drehbar auf einer Hohlwelle 14. Außer den Abtriebszahnrädern 13 ist auf deren Hohlwelle 14 die Antriebsseite eines dreistufigen weiteren Zahnradgetriebes 15 befestigt. Die Abtriebsseite dieses Zahnradgetriebes 15 besitzt wiederum einen Ziehkeil 16 mit einer Schaltstange 17, wobei die AbtriebsZahnräder 18 drehbar auf einer Hohlwelle 19 angeordnet sind. Auf der gleichen Hohlwelle 19 sitzt ein weiteres Zahnrad 20, das mit einem auf der Gewindespindel 7 befestigtem Zahnrad 21 kämmt.

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Die 10 Zahnradpaare dea Zahnradgetriebes 10 haben 10 Übersetzungsverhältnisse U₁1...Ii₁10, die sich zueinander linear wie 1:2:3...10 verhalten (U₁I = 1:3, U₁2 = 2:3, U₁IO = 10:3). Wird die Welle 9 des Synchrongetriebemotors 8 mit 3 Umdr./min angetrieben, so lassen sich mit dem lOstufigen Zahnradgetriebe 10 entsprechend der Stellung der Schaltstange 12 die Abtriebsdrehzahlen 1, 2...10 Umdr./min einstellen. Das weitere Zahnradgetriebe 15 gestattet entsprechend der Stellung der Schaltstange 12 Übersetzungsverhältnisse Ü^1 = 1:1, Üp2 =1:5 bzw. Ü₂3 = 1:10 einzustellen. Da die Zahnradgetriebe 10 und 15 hintereinandergesehalten sind, multiplizieren sich die Übersetzungsverhältnisse. Durch die unterschiedlich wählbaren Eingriffe der Ziehkeile 11 und 16 lassen sich eine große Zahl unterschiedlicher auf den Vorschubmechanismus wirkende Antriebsdrehzahlen einstellen.

Bei der Fig. 2 ist im oberen Teil des Gehäuses 1 des Infusionsgerätes wieder eine Spritze 2 in der üblichen Weise installiert. Der Vorschubmechanismus besteht hier aus dem Schlitten 5, der lösbaren Spindelmutter 6, der Gewindespindel 7, der Keilwelle 22 und dem Keilwellenzahnrad 23. Im unteren Teil des Gehäuses 1 des Infusionsgerätes ist ein Synchrongetriebemotor 8 angeordnet, dessen Welle 9 ein 9stufiges Zahnradgetriebe 24 trägt. Die Zahnräder stehen ständig im Eingriff zueinander. Die Abtriebsseite dieses Zahnradgetriebes 24 ist wieder mit einem Ziehkeil 25 mit Schaltstange 26 versehen. Außerdem ist eine Schaltstufe Null vorgesehen, bei der keines der 9 Abtriebszahnräder 27 mit der Hohlwelle gekuppelt ist. Bei der Schaltstufe Null wird die Hohlwelle durch eine einrastbare Klaue 29 gegen Drehung gesichert. Die Abtriebs Zahnräder 27 sind drehbar auf der Hohlwegs 28 angeordnet. Auf der Welle 9 des Synchrongetriebemotors 8 sitzt ferner ein weiteres Zahnrad 30, das mit einem Zahnrad eines weiteren Zahnradgetriebes 31 kämmt. Dessen Antriebszahnräder sind auf einer BUchse 32 befestigt, die drehbar

auf der Hohlwelle 28 gelagert ist. Die AbtriebsZahnräder des Zahnradgetriebes 31 sind durch einen Ziehkeil 33 mittels Schaltstange 34 schaltbar und deshalb drehbar auf einer Hohlwelle 35 angeordnet. Das Zahnradgetriebe 31 besitzt ebenfalls eine wie im Zahnradgetriebe 24 ausgeführte Schaltstufe Null. Ein auf der Hohlwelle 35 sitzendes Zahnrad 36 eines Keilwellenvorgeleges steht mit einem Zahnrad 37 der Keilweille 22 des Vorschubmechanismus in Wirkverbindung. Ferner besitzt auf der Hohlwelle 28 der Abtriebsseite des Zahnradgetriebes 24 ein weiteres Zahnrad 38, das Über ein Vorgelege 39 die Gewindespindel 7 antreibt. Auf der Keilwelle 22 sitzt ein Keilwellenzahnrad 23» das mit einem Zahnrad 40 der Spindelmutter 6 kämmt, welche den Schlitten 5 antreibt. Bei dieser Ausführungsform bewirkt den Schlittenvorschub ein Differentialschraubengetriebe. Das Zahnradgetriebe 24 hat 9 Zahnradpaare mit den Übersetzungsverhältnissen Ü.1....Ü.9, die sich zueinander linear 1:2:3···9 verhalten. Da3 Vorgelege 39 weist ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 10 auf. Die Welle 9 I vom Synchrongetriebemotor 8 wird mit 30 Umdr./min angetrieben. An dem Zahnradgetriebe 24 lassen sich dann die Abtriebsdrehzahlen 10, 20...90 Umdr./min einstellen. An der Gewindespindel 7 ergibt das die Drehzahlen 1, 2...9 Umdr./min. Das Zahnradgetriebe 31 ist für die Übersetzungsverhältnisse Ü_ = 1:1, 1:...5 eingerichtet. Die Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Zahnrad 30 und dem Zahnradgetriebe 31, des Keilwellenvorgeleges und zwischen Keilwellenzahnrad 23 und Spindelmutter 6 sind sämtliche 1:1. Dadurch ergeben die 5 Stufen des Zahnradgetriebes 31 die Drehzahlen 10, 20...50 Umdr./min an der Spindelmutter 6. Da in diesem AusfUhrungsbeispiel die Zahnradgetriebe 24 und 31 nebeneinander geschalten sind, addieren sich ihre Übersetzungsverhältnisse. Demnach addieren sich auf die jeweils eingestellten Drehzahlen der Gewindespindel 7 und der Spindelmutter 6. Ein so aufgebautes Infusionsgerät hat mit nur 14 Getriebezahnradpaaren 59 einstellbare Fördermengen bei einem Fördermengenbereich von 1 ; 59 und 59 linear angeordneten Schaltstufen.

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Im AusfUhrungsbeispiel nach Pig. 3 sind Antrieb und Getriebe hauptsächlich wieder im unteren Teil des Gehäuses 1 untergebracht. Auch in der sonstigen Anordnung der Teile ähnelt dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden. Ein Synchrongetriebemotor 8 treibt wie in Pig. 2 das Differentialschraubengetriebe des Vorschubmechanismusses über 2 nebeneinander geschaltene Zahnradgetriebe 41 und 42 an. Das Zahnradgetriebe 41 entspricht im Aufbau und in seiner Punktion dem in Fig. 2 beschriebenen Zahnradgetriebe 24· Lediglich die 9 treibenden Zahnräder 43 sind nicht fest mit der Welle 9 verbunden. Sie sitzen fest auf einer Büchse 44» die auf der Welle 9 drehbar gelagert ist. Die Büchse 44 wird von der Welle 9 durch eine Doppelfreilaufkupplung 45 mitgenorcmen. Auf der Welle 9 ist ferner ein Zahnrad 46 angeordnet, das ein Zahnradgetriebe 42 antreibt. Die AntriebsZahnräder 47 dieses Zahnradgetriebes sind auf einer Büchse 49 befestigt, die drehbar auf einer Hohlwelle 48 gelagert ist. Die Abtriebszahnräder 51 des Zahnradgetriebes 42 sind auf einer Hohlwelle 54 drehbar angeordnet und mittels eine3 Ziehkeiles 52 mit Schaltstange 53 schaltbar. Das Zahnradgetriebe 42 besitzt ferner eine Schaltstufe Null. Bei dieser Schaltstufe wird die Hohlwelle 54 durch eine einrastbare Klaue 50 gegen Drehung gesichert. Außerdem sind auf der Hohlwelle 54 die Zahnräder 55 und 56 befestigt. Das Zahnrad 55 kämmt über ein Keilwellenvjrgelege 57 mit einem auf der Keilwelle 58 sitzenden Zahnrad 59. Das Zahnrad 56 treibt über ein Kupplungsvorgelege 60 die Doppelfreilaufkupplung 45 an.

Das Zahnradgetriebe 42 besitzt außer der Nullstellung 3 Schaltstufen mit den Übersetzungsverhältnissen U₁- = 1:1, 1:3 und 1:9, welche die Drehzahlen 10, 30 und 90 Umdr./min auf die Spindelmutter 6 bsi einer Drehzahl des Synchrongetriebemotors 8 von 30 Umdr./min übertragen. Das Übersetzungsverhältnis des Zahnrades 46 zum Zahnradgetriebe 42 ist deshalb mit 3:1 und des Keilwellenvorgeleges 57 mit 1:3 ausgelagert. Außerdem überträgt das Zahnradgetriebe 42 über das

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Kupplungsvorgelege 60 mit einem Übersetzungsverhältnis von ;]

2 : 1 die Drehzahlen 6θ, 180 und 540 Uindr./min auf die Ij

Doppelfreilaufkupplung 45. Bei der Schaltatufe Hull de3 Zahn- -^; radgetriebeo 42 treibt der Synchrongetriebemotor 8 das Zahn-

radgetriebe 41 über die Welle 9 und die Doppelfreilaufkupp- ■!

lung 45 an. Sind die Schaltstufen 1, 2 oder 3 wirksam, se. |

erfolgt die Übertragung des Drehmomentes des Synchrongetrie- «

bemotors 8 zufolge der eingestellten Schaltscufe auf das |

Zahnradgetriebe 41 über das Zahnradgetriebe 42, das Kupp- %

lungs vorgelege 60 und die Doppelf reilauflrupplung 45. Demzu- f|

folge ist dann die Antriebszahl des Zahnradgetriebes 41 %

nicht wie in Pig. 2 konstant, sondern beträgt entsprechend |

den Schaltstufen beispielsweise 30, 60, 180 und 540 Umdr./min. |

Die Drehzahlen der Gewindespindel 7 sind 4fach verschieden h

und betragen 1, 2...9 Umdr./min, 2,4...18 Umdr./min, |

6,12...54 Umdr./min bzw. 18,36...162 Umdr./min. Mt einem i

so aufgebauten Infusionsgerät sind mit nur 12 Getrieberäder- i

paaren 39 verschiedene Förderinengen über einen Fördermengen- |

bereich von 1 : 252 einstellbar. Der Fördermengenbereich . |

läßt sich in der beschriebenen Weise erweitern, ohne daß 1

mehr Zahnradpaare bzw* Getriebestufen benötigt werden, §

Da das Zahnradgetriebe 42 hinsichtlich Zahl und Übersetzungs- | Verhältnisse der Zahnradpaare sehr variabel gestaltet werden
kann, können mit dieser Ausführungsform die Anzahl und Größe

der einstellbaren Förderinengen und die Größe des Fördermengen- $ bereiches in weiten Grenzen variiert werden.

Nach Fig. 4 sind zwischen der vom Synchrongetriebemotor an- |

getriebenen Antriebswelle 62 und der Abtriebshohlwelle 74 10 u

Zahnradpaare angeordnet., die dauernd miteinander im Eingriff J

stehen. Die AbtriebsZahnräder 69 sind von der Abtriebshohl- 1

welle 74 aus schaltbar. Infolge des großen Übers et zungsbe- <■

reiches des Getriebes von 1 : 10 sind zwecks Verkleinerung |

der Getriebeabmessungen die AntriebsZahnräder unterteilt. i

7 AntriebsZahnräder 63 sind fest mit der Antriebswelle 62 1

verbunden, während 3 AntriebsZahnräder 65 fest auf der Büchse ΐ

64 sitzen und mit dieser auf der Antriebswelle 62 drehbar J

gelagert sind. Der Antrieb dieser Räder erfolgt über ein Zahnrad 66, eine Vorgelegewelle 67 und ein Zahnrad 68 von einem der 7 Antriebszahnräder 63. Zur Erreichung der 10 linearen Übersetzungsverhältnisse, wie 1:2:.«.:10, kann zum Antrieb der 3 AntriebsZahnräder 65 auf der Antriebswelle 62 auch ein zusätzliches Zahnrad angebracht werden. Die Linearität wird

-Ü auch dadurch erreicht, daß das Modul des zweiten Zahnradpaares 61 unverhältnismäßig größer ist, als das Modul der übrigen Zahnräder.

Nach Fig. 5 sind die AbtriebsZahnräder 69 eines lOstufigen Zahnradgetriebes auf der Abtriebshohlwelle 74 drehbar gelagert. Der Schaltkeil 75 ist in der Schaltstange 76 schwenkbar federnd gelagert. Die Schaltstange 76 ist mit Rillen 80 versehen, in welche die Zähne des SchaltZahnrades 73 eingreifen. Das Schaltzahnrad 73 ist fest mit der Schaltachse 70 verbunden. Eine in der Lagerbüchse 79 gelagerte Rastbügel 77 wird durch die Druckfeder 78 gegen die Verzahnung des SchaltZahnrades 73 gedrückt. Die Teilung des Schaltzahnrades 73 und der Rillen 80 entspricht den axialen Mittenabstand der Abtriebszahnräder 69. Durch Drehung der Schaltachse 70 wird der Schaltkeil 75 axial verschoben und durch die Wirkung der Rastkugel 77 in der jeweiligen Schaltstellung fixiert. Der Schaltkeil 75 rastet dabei in eine ler in den Bohrungen der AbtriebsZahnräder 69 vorhandenen Nuten ein und stellt den Kraftschluß zwischen Abtriebshohlwelle

£ 74 und eine der 10 AbtriebsZahnräder 69 her.

/I Nach Fig. 6 ist ein Schaltkeil 88 an einer Schaltstange 89 p schwenkbar federnd gelagert. Die Schaltstange 89 lagert axial verschiebbar in der Abtriebshohlwelle 86 und ist durch einen

isf Stift 90 mit der auf der Abtriebshohlwelle 86 gelagerten Schie-

w bebüchse 85 verbunden. In die Eindrehung 84 der Schiebebüchse

ü greift ein Kurbelzapfen 83 der Schaltachse 81. Die mit Rastker-

ti ben versehene Rastfeder 92 drückt gegen den Kurbelzapfen 83

|^;' der Schaltachse 81. Der Mittenabstand der Rastkerben der Rast-

ϊ, feder 92 entspricht dem Mittenabstand der auf der Abtriebshohlwelle 86 gelagerten Zahnräder.

— Γ! Ji —·.···<·

Nach Pig. 7 sind zwischen der Abtriebshohlwelle 86 eines 3stufigen Zahnradgetriebes und der Gewindespindel 93 sech3 Zahnräder 87 angeordnet. Die Zahnräder 81 sind untereinander austauschbar oder können gegen Zahnräder mit anderen Zähnezahlen ausgewechselt werden, ohne daß die Achslage der Wellen verändert werden muß. Dadurch kann die Drehzahl der Gewindespindel 93 und damit die Fördermenge des Infusionsgerätes im Verhältnis 1:2:3:4 erhöht werden.

Nach Fig. 8 lagert ein zylindrischer Führungsschaft 94 der Gewindespindel 93 drehbar in einem Stellrohr 98, das auf der einen Seite Klauen 96 besitzt, die in Aussparungen der Mutterschloßbacken 95 greifen. Auf dem Stellrohr 98 ist der Drehknopf 97 befestigt. Das Steilrohr 98 lagert drehbar im Führungsrohr 100, das durch die Gehäüsewand 91 des Infusionsgerätes geführt ist. Das Führungsrohr 100 hat eine Lasche 101, die mit der Führungsstange 102 in Wirkverbindung steht. Auf dem Führungsrohr 100 ist das Spritzenlager 99 befestigt. Wird die Gewindespindel 93 in Drehung versetzt, so erfolgt der Vorschub des Spritzenlagers 99 infolge des Kraftschlusses zwischen Gewindespindel 93 und Mutterschloßbacken 95. Gleichzeitig übernimmt der Führungs π -jhaft 94 die Geradführung des Vorschubmechanismusses, während derselbe durch die Lasche und die Führungsstange 102 gegen Verdrehung gesichert wird. Bei Betätigung des Drehknopfes 97 werden durch die Klauen 96 die Mutterschloßbacken 95 gespreizt und der Kraftschluß zwischen Gewindespindel 93 und Mutterschloßbacken 95 gelöst. Danach kann das Führungsrohr 100 mit dem Spritzenlager 99 von Hand axial verschoben werden. Die Klauen 96 und die Aussparungen in den Mutterschloßbacken 95 sind so ausgeführt, daß die Drehung des Stellrohres 98 begrenzt ist. Wird der Drehknopf 97 losgelassen, so bewirken an den Mutterschloßbacken 95 angebrachte Federn das Schließen derselben und ein Rückdrehen des Stellrohres 98.

Nach Fig. 9 ist die Gewindespindel 93 in der Lagerwand 103 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Ein Drucklager 108,

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das an dem mit der Gewindespindel 93 fest verbundenen Zahnrad anliegt, steht in Wirkverbindung mit dem Hebel 107 und dem Endschalter 106. In den Hebel 107 ist eine Zugfeder 105 eingehangen, die von der Stellschraube 104 gespannt wird. Die Zugfeder 105 nimmt über den Hebel 107 und das Drucklager 108 die axiale Vorschubkraft der Gewindespindel 93 auf. Die Begrenzung der Vorschubkraft wird mit der Stellschraube 104 eingestellt. Wird die eingestellte Vorschubkraft überschritten, so verschiebt sich die Gewindespindel 93 axial in der Lagerwand 103, dabei schaltet der Hebel 107 mit dem Endschalter den Motor des Infusionsgerätes ab.

Nach Fig. 10 sind die Drehknlpfe 72 und 82 vor der mit der Schaltstufenbezeichnung versehenen Frontplatte 71 angeordnet. Die Drehknöpfe 72 und 82 sind auf den Schaltachsen 70 und 81 befestigt, die durch die Frontplatte 71 in das Gehäuse des Infusionsgerätes geführt sind (vergl. Fig. 5 u. 6). Das Führungsrohr 100 ist durch die Seitenwand des Gehäuses geführt, und an ihm ist das Spritzenlager 99 befestigt. Auf dem Deckel 111 sind zwei Gegenlager 109 für die Spritzenlagerung angeordnet, Die Gegenlager 109 sind versetzt angeordnet, um verschieden lange Injektionsspritzen aufnehmen zu können. Der Deckel 111 besitzt eine muldenförmige Vertiefung. Das Spritzenlager 99 hat eine gekröpfte Form und greift im zusammengefahrenen Zustand über den Deckel des Infusionsgerätes. Durch Betätigung des Drehknopfes 72 entsprechend den auf der Frontplatte 71 angegebenen Schaltstufenbezeichnungen wird über die Schaltachse 70 das lOstufige Zahnradgetriebe geschalten (vergl. Fig. 5)* In gleicher Weise erfolgt durch Betätigung des Drehkropfes 82 die Schaltung des 3stufigen Zahnradgetriebes (vergl. Fig. 6). Die zwischen Spritzenlager 99 und Gegenlager 109 eingelegte Injektionsspritze 110 wird durch den das 3pritzenlager 99 bewegenden Vorschubmechanismus betätigt. Bei leergefahrener Injektionsspritze 110 greift das gekröpfte Spritzenlager 99 über den Deckel 111. Bei Betätigen der Injektionsspritze 110 sichert eine Leiste 113 die Injektionsspritze gegen Herausfallen.

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Der ökonomische Aufwand ist bei den Ausführungsbei- j| spielen nach Pig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 relativ gering, \ da jeweils für alle Getriebestufen die Zahnradpaare eines : linearen Grundgetriebes verwendet werden können.

So aufgebaute Infusionsgeräte werden hinsichtlich der
Zahl der einstellbaren Fördermengen pro Zeiteinheit,
des Stufenabstandes dieser Fördermengen und des Fördermengenbereiches allen in der Infusionstherapie vorkommenden Anwendungsfällen gerecht.

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Auf stellar*;: der verwendeten Bezugszeichen

1 Gehäuse

2 Spritze

3 Kolben

4 Spritzenlager

5 Schlitten

6 Spindelmutter

7 Gewindespindel

8 Synchrongetriebemotor

9 Welle

10 Zahnradgstriebe

11 Ziehkeil

12 Schaltstange

13 AbtriebsZahnräder

14 Hohlwelle

15 Zahnradgetriebe

16 Ziehkeil

17 Schaltstange

18 AbtriebsZahnräder

19 Hohlwelle

20 Zahnrad

21 Zahnrad

22 keilwelle

23 Keilwellenzahnrad

24 Zahnradgetriebe

25 Ziehkeil

26 Schaltstange

27 AbtriebsZahnräder

28 Hohlwelle

29 Klaue

30 Zahnrad

31 Zahm ..dgetriebe

32 Buchs

33 Ziehkeil

34 Schaltstange

35 Hohlwelle

36 Zahnrad

37 Zahnrad

38 Zahnrad

39 Vorgelege

40 Zahnrad

41 Zahnradgetriebe

42 Zahnradgetriebe

43 Zahnräder

44 Büchse

45 Doppelfreilaufkupplung

46 Zahnrad

47 Antriebszahnräder

48 Hohlwelle

49 Büchse

50 Klaue

51 AbtriebsZahnräder

52 Ziehkeil

53 Schaltstange

54 Hohlwelle

55 Zahnrad

56 Zahnrad

57 Keilwellenvorgelege

58 Keilwelle

59 Zahnrad

60 Kupplungsvorgelege

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61 Zahnradpaar

62 Antriebswelle

63 Antriebszahnräder

64 Büchse

65 AntriebsZahnräder

66 Zahnrad

67 Vorgelegewelle

68 Zahnrad

69 AbtriebsZahnräder

70 Schaltachse

71 Frontplatte

72 Drehknopf

73 Schaltzahnrad

74 Abtriebshohlwelle

75 Schaltkeil

76 Schaltstange

77 Rastkugel

78 Druckfeder

79 Lagerbuchse 60 Rillen

81 Schaltachse

82 Drehknopf

83 Kurbelzapfen

84 Eindrehung

85 Schiebebüchse

86 Abtriebshohlwelle

87 Zahnräder

88 Schaltkeil

89 Schaltstange

90 Stift

91 Gehäusewand

92 Rastfeder

93 Gewindespindel

94 Führungsschaft

95 Mutterschloßbacken

96 Klauen

97 Drehknopf

98 Stell-rohr

99 Spritzenlager

100 Führungsrohr

101 Lasche

102 Führungsstange

103 Lagerwand

104 Stellschraube

105 Zugfeder

106 Endschalter

107 Hebel

108 Drucklager

109 Gegenlager

110 Injektionsspritze

111 Deckel

112 Zylinder

113 Leiste

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Claims

29 1 035.

Erfindungsanspruch

Infusionsgerät zum Betätigen von Injektionsspritzen, bestehend aus Gehäuse, Spritzenlager, Vorschubmechanismus, Synchrongetriebemotor und Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorschubmechanismus axial zur Gewindespindel (7) und lösbarer Spindelautter (6) eine Keilwelle (22) und ein Keilwellenzahnrad (23) angeordnet ist, das Keilwellenzahnrad (23) mit einem Zahnrad (40) der lösbaren Spindelmutter (6) im Eingriff steht, wobei auf einer Hohlwelle (28; 48) eine Büchse (32; 49) mit mehreren in ihren Durchmessern verschiedenen, fest mit der Büchse (32; 49) verbundenen Zahnrädern und mehrstufenförmig, vorzugsweise 9- bis lOstufenförmig, angeordneten Abtriebsrädern (13; 27) drehbar gelagert sind und die in den Honlwellen (28; 35; 48; 54) gelagerten Schaltstangen (26; 34; 53) in die Hohlwellen einrastbare Klauen (29; 50) besitzen und sowohl die Abtriebsseite des Zahnradgetriebes (10; 24), mit einem Ziehkeil (11; 25), in der Hohlwelle (14; 28) und Schaltstange (12; 26) als auch die Abtriebsseite des Zahnradgetriebes (15), einem Ziehkeil (16; 33) mit Schaltstange (17; 34) ausgestattet ist und auf der Hohlwelle (19), ein weiteres Zahnrad (20) mit einem auf der Gewindespule (7) befestigten Zahnrad (21; 37) zum Vorschubmechanismus korrespondiert.
2. Infusionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Zahnrad (38) über das Vorgelege (39) die Gewindespindel (7) antreibt.
3. Infusion3gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Hohlwelle (35) und Keilwelle (22) ein Keilwellenvorgelege angeordnet ist, dessen Übersetzungsverhältnis das Mehrfache, vorzugsweise das lOfache des Übersetzungsverhältnisses des zwischen Hohlwelle (28) und Gewindespindel (7) angeordneten Vorgeleges (39) beträgt.
4. Infusionsgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß auf einer Welle (9)» die den rechten Antriebsteil der Doppelfreilaufkupplung (45) antreibt und mit diesem Antriebsteil fest verbunden ist, eine Büchse (44) mit mehreren, vorzugsweise 9 stufenförmig angeordneten, fest mit der Büchse (44) verbundenen Zahnrädern (43) und dem ebenfalls fest mit der Büchse (44) verbundenen Abtriebsteil der Doppelfreilaufkupplung (45) drehbar gelagert ist und auf der Büchse (44), das durch ein Kupplungsvorgelege (60) angetriebene linke Antriebsteil der Doppelfreilaufkupplung (45) drehbar angeordnet ist, wobei die Zahnradgetriebe (41; 42) nebeneinander geschaltet sind und ein Zahnrad (46) das Zahnradgetriebe (42) antreibt und die AbtriebsZahnräder (47) auf einer Büchse (49) befestigt, die drehbar auf einer Hohlwelle (48) gelagert, die Antriebsräder (51) auf einer weiteren Hohlwelle (54) drehbar angeordnet und mittels eines weiteren Ziehkeiles (52) mit Schaltstange (53) schaltbar sind.
5· Infusionsgerät nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet , daß die Hohlwelle (54) durch eine einrastbare Klaue (5C) gegen Drehung gesichert ist und diese Hohlwelle (54) die Zahnräder (55; 56) besitzt, die über das Zahnrad (59) mit der Keilwelle (58) und über Zahnrad (56) über das Kupplungsvorgelege (60) mit der Doppelfreilaufkupplung (45) korrespondiert.

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6. Infusionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im lOstufigen Getriebe auf der Antriebswelle (62) 7 Antriebszahnräder (63) fest aufgekeilt und 3 mit der Büchse (64) fest verbundene AntriebsZahnräder (65) drehbar gelagert sind, wobei eines der 7 AntriebsZahnräder (63) oder ein zusätzlich auf der Antriebswelle (62) angebrachtes Zahnrad über ein Zahnrad (66), einer Vorgelegewelle (67) uid einem Zahnrad (68) mit einem der 3 Antriebszahnräder (65) in Wirkverbindung steht und die 7 Antriebszahnräder (63) und die 3 AntriebsZahnräder (65) mit 10 AbtriebsZahnräder (69) IO Zahnradpaare bilden, wobei das zweite Zahnradpaar (61) ein Modul hat, welches unverhältnismäßig größer ist als das Modul der übrigen 9 Zahnradpaare.
7. Infusionsgerät nach Anspruch 1, 4» 5, 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schaltachse (70), auf der ein außerhalb des Gehäuses des Infusionsgerätes liegender Drehknopf (72) befestigt ist, der mit der mit Schaltstufenbezeichnungen versehenen Frontplatte (71) korrespondiert und auf der Schaltachse (70) ein Schaltzahnrad (73) angebraucht ist, das mit den Rillen (80) der in der Abtriebshohlwelle (74) geführten, den Schaltkeil (75) betätigenden, schwenkbar federnd gelagerten Schaltstange (76) und mit einer in der Lagerbüchse (79) durch eine Druckfeder (78) federnd gelagerten Rastkugel (77) in Eingriff steht, wobei die Zahnteilung des SchaltZahnrades (73), die Teilung der Rillen (80) und die axialen Mittenabstände der Abtriebsräder (69) gleich sind.
8. Infusionpgerät nach Anspruch 1,4, 5, 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schaltachse (81), auf der ein außerhalb des Gehäuses des Infusionsgerätes liegender Drehknopf (82) befestigt ist durch die mit den Schaltstufenbezeichnungen versehenen Front-

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platte (71) geführt ist und die Schaltachse (81) einen Kurbelzapfen (83) besitzt, der über die mit einer Eindrehung (84) versehenen Schiebebüchse (85) und einem die Schiebebüchse (85) mit der in der Abtriebshohlwelle (86) gelagerten, den Schaltkeil (88) betätigenden, schwenkbar federnd gelagerten Schaltstange (89) verbindenden Stift (90) und der mit Rastkerben versehenen Rastfeder (92) in Eingriff steht.
9. Infusionsgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Abtriebshohlwelle (86) und der Gewindespindel (93) Zahnräder (87) angeordnet sind, die ohne Veränderung der Achslage der Wellen untereinander austauschbar oder gegen Zahnräder mit anderer Zähnezahl auswechselbar, zur Erhöhung der einstellbaren Fördermenge im Verhältnis 1:2:3:4 sind.
10. Infusionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im Vorschubmechanismus die Gewindespindel (93) einen zylindrischen Führungsschaft (94) besitzt, der in einem mit den Mutterschloßbacken (95) mittels Klauen (96) in Eingriff stehenden, einen Drehknopf (97) tragenden Stellrohr (98) lagert, das in dem das Spritzen]ager (99) tragenden Führungsrohr (100) drehbar gelagert ist, woboi die Drehung des Stellrohres (98) im Führungsrohr (10C) durch Anschlag der Klauen (96) in Aussparungen der Mutterschloßbacken (95) begrenzt wird und das Führungsrohr (100) durch eine Lasche (101) und Führungsstange (102) gegen Drehung gesichert ist.

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11. Infusionsgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet , daß im Vorschubmechanismus die Gewindespindel (93) in der Lagerwand (103) axial verschiebbar ist und eine mittels Stellschraube (104) einstellbare Zugfeder (105), ein mit einem Endschalter (1O6) in Wirkverbindung stehender Hebel (107) und ein Drucklager (108) zur Begrenzung der Vorschubkraft angeordnet sind.
12. Infusionsgerät nach Anspruch 1,10u. 11, dadurch gekennzeichnet , daß das am Führungsrohr (100) befestigte Spritzenlager (99) über den vorzugsweise mit muldenförmiger Vertiefung ausgestatteten Deckel (111) des Gehäuses greift und am Spritzenlager (99) eine Leiste (113) angebracht ist.