Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Betreiben
eines am Patienten befindlichen medizinischen, beispielsweise
elektrischen Gerätes wie beispielsweise eines künstlichen
Herzens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige
Erfindung ist aus der US-PS 39 70 344 bekannt.
Manche kranke Personen wie insbesondere solche mit einer
schweren Krankheit, die beispielsweise ein künstliches Herz
bzw. Kunstherz erforderlich macht, können sich gewöhnlich
nicht fortbewegen, da sie zum Gehen nicht die ausreichende
Kraft haben und ohne eine verhältnismäßig große Antriebseinrichtung
für das mit dem Körper verbundene Kunstherz nicht
überleben können. Wenn das Kunstherz zufriedenstellend arbeitet,
sind solche Patienten jedoch in manchen Fällen verhältnismäßig
rüstig, so daß solche Patienten nicht für eine
lange Zeitdauer ihre Bewegungsfreiheit genommen werden sollte.
Falls eine Kunstherz-Antriebseinrichtung an einem elektrisch
betriebenen Rollstuhl angebracht werden kann, erlaubt dies
selbst Patienten mit einem Kunstherzen, sich zu
beliebigen Zeiten fortzubewegen. Die Verwirklichung
hiervon ist jedoch mit verschiedenerlei Gefahren verbunden.
Falls beispielsweise beim Besteigen des Rollstuhls oder Aussteigen
aus diesem sich der Rollstuhl unbeabsichtigt von
selbst bewegt, nachdem der Patient ausgestiegen oder noch
nicht eingestiegen ist, besteht für den Patienten eine Gefahr,
da er über Röhren oder Schläuche begrenzter Länge mit
der an dem Rollstuhl angebrachten Antriebseinrichtung für
das künstliche Herz verbunden ist. Da im Falle des elektrisch
betriebenen Rollstuhls der Rollstuhl, also die Kunstherz-
Antriebseinrichtung leicht durch eine einfache Betätigung
eines Hebels oder dergleichen bewegt werden kann, gerät
der Patient auch häufig dadurch in ernsthafte Gefahr, daß
sich der Steuerhebel an der Kleidung des Patienten verfängt,
von ihm mit der Hand berührt wird und so weiter, wenn der
Patient den Rollstuhl besteigt oder aus diesem aussteigt,
oder daß der Steuerhebel irrtümlich von Personen betätigt
wird, die mit der Einrichtung nicht vertraut sind.
Wenn ferner eine Kunstherz-Antriebseinrichtung an einem
elektrisch betriebenen Rollstuhl angebracht wird, werden
Röhren bzw. Schläuche für die Verbindung zwischen der Antriebseinrichtung
und dem künstlichen Herzen, nämlich dem
Patienten vorzugsweise länger gewählt, um damit den Bewegungsbereich
des Patienten zu vergrößern. Die längeren
Röhren lassen jedoch befürchten, daß auf die Röhren getreten
wird oder die Röhren unter den Rollstuhl, irgendwelche
anderen fahrbaren Geräte usw. geraten. Das Darauftreten
oder Daraufrollen auf die für den Antrieb des künstlichen
Herzens verwendeten Röhren unterbricht die Funktion des
künstlichen Herzens. Da in manchen Fällen die körperliche
Kraft bzw. Widerstandsfähigkeit solcher Patienten stark
herabgesetzt ist, besteht für die Patienten ernste Lebensgefahr
nicht nur bei einer Unterbrechung der Röhren, sondern
auch bei einem nur zeitweiligen Aussetzen des künstlichen
Herzens.
Andererseits hat eine Kunstherz-Antriebseinrichtung regelmäßig beträchtlich
große Abmessungen, da eine Anzahl von Solenoidventilen,
Behältern, Druckquellen und andere Komponenten erforderlich
ist. Infolgedessen
ist es schwierig, diese groß bemessene Einrichtung in den
freien Raum eines elektrisch betriebenen Rollstuhls kleiner
Abmessungen direkt einzubauen.
Ausgehend von einer Einrichtung gemäß der US-PS 39 10 344 liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, solche Patienten,
die die Hilfe medizinischer
Geräte wie eines künstlichen Herzens bzw. Kunstherzens
benötigen, und größtmöglicher Sicherheit mehr Bewegungsfreiheit
zu verschaffen. Im einzelnen besteht
die Aufgabe der Erfindung darin, die Einrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden,
daß den Rollstuhlpatienten ein Verlassen des
Rollstuhls in begrenztem Umfang ermöglicht werden kann,
ohne dadurch einem erhöhten Risiko bezüglich der Funktionszuverlässigkeit
des medizinischen Geräts ausgesetzt zu
werden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt der Antrieb des Rollstuhls unter
einer Überwachung wesentlicher Teile der Antriebseinrichtung
für das medizinische Gerät und/oder des Rollstuhls so daß von vornherein Gefahrenquellen
für den Rollstuhlpatienten ausgeschlossen sind.
Dies eröffnet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, selbst
Rollstuhlpatienten mit einem künstlichen Herzen einen erheblich
vergrößerten Bewegungsfreiraum zu geben, ohne dadurch
das Risiko für diesen Patienten anheben zu müssen. Vorteilhafte
Möglichkeiten der Ausgestaltung dieser Überwachungseinrichtungen
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der Bewegungsbereich des Patienten in Bezug
auf die Antriebseinrichtung für das medizinische Gerät kann mit
den erfindungsgemäßen Maßnahmen erweitert werden, indem längere Röhren usw. für die
Verbindung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Patienten
benutzt werden können. Eine Betriebsunterbrechung des
medizinischen Geräts wird durch die Überwachungseinrichtung im Vorfeld verhindert.
Zur zusätzlichen Sicherheit des Patienten wird
gemäß eines vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung ist der Fahrsteuerhebel zum Steuern
des Betriebs des Rollstuhls abnehmbar gestaltet,
wobei die Bewegung des Rollstuhls unterbunden wird,
wenn der Hebel abgenommen ist. Der Hebel kann auf einfache
Weise betätigt werden, stellt aber wegen seiner scharf vorspringenden
Form eine Gefahr für den Patienten dar, wenn
dieser den Rollstuhl besteigt oder aus
diesem aussteigt. Da andererseits der Hebel abnehmbar gestaltet
ist, tritt kein vorspringender Hebel in Erscheinung,
wenn der Hebel bei dem Besteigen oder Aussteigen vom
Patienten selbst oder von einer Hilfsperson abgenommen
wird; dadurch wird eine Gefährdung des Patienten durch das
falsche Bewegung des Rollstuhls - mit der medizinischen
Einrichtung - während des Besteigens oder Aussteigens
oder nach dem Aussteigen vermieden.
Gemäß einer weiteren
Weiterbildung (Anspruch 3) wird zumindest eine Armlehne im Rollstuhl derart bewegbar
angebracht, daß sie weggestellt bzw. weggeschwenkt
werden kann, wobei bei der ausgeschwenkten Stellung der
Armlehne die Bewegung des Rollstuhls unterbunden
wird. Eine Armlehne stellt für den Patienten eine größere
Bequemlichkeit dar, sie kann aber für den Patienten
auch eine Behinderung oder Gefahr
beim Besteigen oder Aussteigen darstellen. Diese Behinderung oder Gefahr
kann dadurch ausgeschaltet werden, daß die Armlehne
wegschwenkbar gestaltet wird. Durch das Unterbinden der Bewegung
des Rollstuhls bei dem Zustand, bei dem die
Armlehne in ihrer weggeschwenkten Stellung steht, nämlich
während des Besteigens oder Aussteigens und nach dem Aussteigen,
wird eine unbeabsichtigte Bewegung des Rollstuhls
ohne Wollen des Patienten vermieden.
Als drittes
wird zur Erhöhung der Sicherheit der Zustand von Röhren oder dergleichen erfaßt, die
für die Verbindung zwischen dem künstlichen Herzen oder
dergleichen und der Einrichtung für den Antrieb desselben
verwendet werden. Die Bewegung des Rollstuhls
wird unterbunden, wenn die Röhren oder dergleichen zu
lang ausgezogen sind.
Zur Erweiterung des Bewegungsbereiches des Patienten unter Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit ist
eine Aufwickelvorrichtung für das Aufwickeln der Röhren
oder dergleichen vorgesehen, die für die Verbindung zwischen
dem künstlichen Herzen oder dergleichen und der Einrichtung
für den Antrieb desselben benutzt werden. Dies läßt es zu,
selbst lange Röhren während des Besteigens so unterzubringen,
daß keine Gefahr des Flachdrückens besteht bzw. nicht
mehr als ein erforderlicher Teil nach außen ragt, während
die Röhren bei dem Aussteigen lang herausgezogen werden
können. Damit ist es möglich, die Bewegungsfreiheit des Patienten
zu steigern und zugleich die Sicherheit des medizinischen
Geräts zu gewährleisten.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, der äußeren
Gestaltung eines Ausführungsbeispiels der
Einrichtung zum Betreiben eines am Patienten befindlichen medizinischen
Geräts in Verbindung mit einem
Rollstuhl;
Fig. 2a, 2b und 2c eine Draufsicht, eine Seitenansicht
bzw. eine Vorderansicht der Einrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3a und 3b auseinandergezogen dargestellte, schematische
perspektivische Ansichten der Einrichtung
nach Fig. 1;
Fig. 4 eine Vorderansicht, die die innere Gestaltung
der Einrichtung nach Fig. 1 zeigt;
Fig. 5a, 5b, 5c, 5d und 5e eine Ansicht eines Schnitts
längs einer Linie Va-Va in Fig. 5d, eine Ansicht
eines Schnitts längs einer Linie Vb-Vb in Fig. 5a,
eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie Vc-
Vc in Fig. 5a, eine Ansicht eines Schnitts längs
einer Linie Vd-Vd in Fig. 5a bzw. eine Ansicht eines
Schnitts längs der Linie Ve-Ve in Fig. 5d
für die Darstellung eines Röhrenaufwickelmechanismus
78;
Fig. 6a eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie
VIa-VIa in Fig. 2c;
Fig. 6b eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie
VIb-VIb in Fig. 6a;
Fig. 7a eine Ansicht eines Schnitts, der die Umgebung
eines Fahrsteuerhebels 58 zeigt;
Fig. 7b eine perspektivische Ansicht, die einen von dem
in Fig. 7a gezeigten Mechanismus nach unten fortgesetzten
Teil zeigt;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Ventileinheit
73 nach Fig. 3b;
Fig. 9a, 9b, 9c und 9d eine Draufsicht, eine rechte
Seitenansicht, eine linke Seitenansicht bzw. eine
vergrößerte Längsschnittansicht eines bei dem Ausführungsbeispiel
verwendeten Solenoidventils;
Fig. 10 eine Blockdarstellung, die schematisch den
Systemaufbau der Einrichtung nach Fig. 1 zeigt;
Fig. 11 ein Blockschaltbild einer in Fig. 10 gezeigten
Steuereinheit 75 für Rollstuhl-Antriebsmotoren;
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer in Fig. 10 gezeigten
Systemsteuereinheit 200.
Fig. 13a, 13b und 13c Ablaufdiagramme, die eine Betriebsablauf-
Übersicht für eine Mikrocomputereinheit
CPU 3 zeigen;
Fig. 13d ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge der
Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren
zeigt, und
Fig. 14 ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebsablauf-
Übersicht für eine Mikrocomputereinheit CPU 4 zeigt.
Die Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrisch
betriebenen Rollstuhls, der mit einer Kunstherz-Antriebseinrichtung
ausgestattet ist, während die Fig. 2a, 2b und 2c
jeweils eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht
des Rollstuhls nach Fig. 1 darstellen. Bei der Beschreibung
wird zuerst auf die Fig. 1, 2a, 2b und 2c Bezug genommen.
Der elektrisch betriebene Rollstuhl ist mit vier Rädern
versehen, nämlich mit Vorderrädern 51 a, die verhältnismäßig
klein sind und als Schwenkrollen gestaltet sind, und
mit Hinterrädern 51 b, die verhältnismäßig groß sind und gesondert
durch voneinander unabhängige Motoren über (nicht
gezeigte) Untersetzungsgetriebemechanismen angetrieben werden.
An der linken und rechten Seite sind jeweils Armlehnen
52 L bzw. 52 R angebracht. Mit 53 ist eine Fußstütze bezeichnet,
während mit 54 eine Rückenlehne bezeichnet ist.
Mit 56 ist nahe dem Fuß einer Tragsäule 55 für die linke
Armlehne 52 L eine Abdeckung für eine Öffnung für die Aufnahme
von Röhren zum Betreiben des künstlichen Herzens bezeichnet.
Wenn der Patient in dem Rollstuhl sitzt, ragen
aus der Abdeckung 56 Röhren 57 L und 57 R für den Antrieb
des künstlichen Herzens heraus. An dem Vorderrand einer jeden
dieser Röhren für den Antrieb ist ein Verbindungselement
angeschlossen, über das das künstliche Herz mit der
Antriebseinrichtung hierfür verbunden wird. Mit TV ist ein
klein bemessener Überwachungsbildschirm an dem vorderen Ende
der Oberfläche der linken Armlehne 52 L bezeichnet. Mit
58 ist ein aus dem vorderen Ende der Oberfläche der rechten
Armlehne 52 R vorstehender Steuerhebel für das Fahren
des Rollstuhls bezeichnet. Gemäß der nachfolgenden Beschreibung
ist dieser Steuerhebel 58 abnehmbar, so daß bei seiner
Abnahme aus der Oberfläche der Armlehne 52 R kein großer
Hebel vorsteht, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Ferner sind gemäß der nachfolgenden Beschreibung die Armlehnen
52 L und 52 R um die Tragsäulen 55 jeweils um 90° horizontal
schwenkbar (nämlich entgegen dem Uhrzeigersinn bei
der Armlehne 52 L und im Uhrzeigersinn bei der Armlehne 52 R).
Schalter SW 1 L und SW 1 R, die jeweils an den Unterseiten der
Armlehnen 52 L bzw. 52 R angebracht sind, dienen zum Befehlen
des Entriegelns der Armlehnen. Mit 59 ist eine Alarmanzeige
der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz bezeichnet,
während mit 60 eine Alarmanzeige für den elektrisch
betriebenen Rollstuhl bezeichnet ist. Jede dieser Alarmanzeigen
enthält zwei Leuchtdioden, von denen eine in grüner
Farbe den Normalzustand anzeigt, während die andere in roter
Farbe das Auftreten irgendeiner Anormalität anzeigt.
Mit SW 2 ist ein Aufwickelbefehl-Schalter für einen motorbetriebenen
Röhrenaufwickelmechanismus bezeichnet; wenn dieser
Schalter betätigt wird, werden die Röhren 57 L und 57 R
für den Betrieb des künstlichen Herzens in dem Inneren des
Rollstuhls aufgerollt. Mit 61 ist ein Schlüsselschalter für
das künstliche Herz bezeichnet, mit 62 ist ein Anschlußelement
für den elektrischen Anschluß eines Bedienungsfelds
für das Einstellen und Befehlen von verschiedenen Steuerparametern
der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz
bezeichnet, und mit 63 ist ein Anschlußelement für den
elektrischen Anschluß eines externen Überwachungsbildschirms
bezeichnet, der dem Überwachungsbildschirm TV auf der Armlehne
gleichartig ist. Mit 64 ist ein Alarmsummer bezeichnet,
der beim Auftreten einer Anormalität einen Alarm abgibt.
Die Fig. 3a und 3b sind jeweils auseinandergezogen dargestellte
perspektivische Ansichten des Rollstuhls nach Fig.
1. In diesen Figuren sind kleinere Teile weggelassen. Die
Fig. 3a zeigt hauptsächlich das Gehäuse des Rollstuhls,
während die Fig. 3b ein Chassis des Rollstuhls und Hauptkomponenten
der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz
zeigt. Diese Hauptkomponenten der Antriebseinrichtung für
das künstliche Herz und der elektrisch betriebene Rollstuhl
werden nun anhand der Fig. 3a und 3b beschrieben.
Mit 71 ist ein Kompressor bezeichnet, mit 72 ist eine Unterdruckpumpe
bezeichnet, mit 73 ist eine Ventileinheit
bezeichnet, mit 74 ist ein Schalldämpfer bezeichnet, mit
75 ist eine Steuereinheit für die Antriebsmotoren des Rollstuhls
bezeichnet, mit 76 a und 76 b sind Batterien der Antriebseinrichtung
für das künstliche Herz bezeichnet und
mit 77 a und 77 b sind Batterien für den Antrieb des Rollstuhls
bezeichnet. Mit M 1 und M 2 sind Motoren für den Antrieb
des rechten bzw. des linken Hinterrads bezeichnet.
Diese Motoren sind Gleichstrommotoren. Mit 78 ist eine
Aufwickelvorrichtung mit einer Trommel zum Aufrollen der
Röhren für den Antrieb des künstlichen Herzens bezeichnet.
Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt des mit der Antriebseinrichtung
für das künstliche Herz ausgestatteten Rollstuhls.
Gemäß Fig. 4 sind der Kompressor 71 und die Unterdruckpumpe
72 in einem Lärmschutzgehäuse angeordnet und stehen mit
der Umgebungsluft über den Schalldämpfer 74 in Verbindung.
Beide Seitenteile und ein Oberteil des Gehäuses, das den
Kompressor 71 und die Unterdruckpumpe 72 einschließt, sind
aus Gummi hergestellt. Da durch die von dem Kompressor 71
und der Unterdruckpumpe 72 bzw. Saugpumpe erzeugte Wärme
die Temperatur im Inneren des Gehäuses ansteigt, liegt der
Strömungseinlaß des Kompressors 71 bei diesem Ausführungsbeispiel
gegenüber dem Innenraum so frei, daß die aus einer
Öffnung 74 a des Schalldämpfers 74 zugeführte Luft niedriger
Temperatur in dem Innenraum zirkulieren kann. Die Unterdruckpumpe
72 ist mit dem Schalldämpfer 74 über ein (nicht
gezeigtes) Rohr verbunden. Die Auslässe des Kompressors 71
und der Unterdruckpumpe 72 sind über Rohre 79 bzw. 80 mit
der Ventileinheit 73 verbunden. Mit 81 und 82 sind Druckauslässe
für die Kunstherz-Antriebseinrichtungen zweier
Systeme bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind alle
elektrische Steuereinrichtungen mit Ausnahme der Steuereinheit
75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren im Inneren (an
der Rückseite) der Rückenlehne 54 angebracht.
Die Konstruktion in der Umgebung der Trommel bzw. Aufwickelvorrichtung
78 ist in den Fig. 5a, 5b, 5c, 5d und 5e gezeigt.
Nach Fig. 5d sind an Öffnungen 83 und 84 Rohre angeschlossen,
die jeweils zu den Auslässen 81 und 82 der Antriebseinrichtung
für das künstliche Herz führen. Ein erstes
Teil 85 hat zylindrische Form und ist mit einer axial
hindurchtretenden Bohrung 85 a und mit einer Ausnehmung 85 b
an seiner Umfangsfläche ausgestaltet. Ein zweites Teil 86
hat zylindrische Form mit Ausnahme des Teils nahe der Öffnung
und ist derart auf den Außenumfang des ersten Teils
85 aufgesetzt, daß der Ausnehmung 85 b Durchlässe 86 a und
86 b gegenüberstehen, von welchen der letztere mit der Öffnung
84 in Verbindung steht. Ein drittes Teil 89 ist über
Lager 87 und 88 drehbar auf den Außenumfang des zweiten
Teils 86 aufgesetzt. Das dritte Teil 89 ist mit einer den
Umfang des zweiten Teils 86 an einer der Ausnehmung 85 b
des ersten Teils und dem Durchlaß 86 a des zweiten Teils
gegenüberliegenden Stelle umgebenden Nut 89 a und mit einer
Bohrung 89 b ausgestaltet, die mit der Nut 89 a in Verbindung
steht. Das dritte Teil 89 ist auch mit einer Bohrung 89 c
versehen, die mit der Bohrung 85 a des ersten Teils in Verbindung
steht.
An das dritte Teil 89 ist eine Röhrenhaspel bzw. Röhrentrommel
94 angeschlossen. Die Röhren 57 R und 57 L für den
Antrieb des künstlichen Herzes sind jeweils mit einem Ende
an die als Auslässe dienenden Bohrungen 89 b bzw. 89 c
des dritten Teils angeschlossen und erstrecken sich von
diesen Anschlüssen nach außen, wobei sie längs der Umfangsfläche
der Röhrentrommel 94 aufgewickelt werden. Mit 90,
91, 92 und 93 sind Dichtungsringe bezeichnet.
In der Fig. 5e ist mit M 3 ein Motor zum Aufwickeln der Röhren
bezeichnet, der bei diesem Ausführungsbeispiel durch
einen Schrittmotor gebildet ist. Der Motor M 3 ist an einem
plattenförmigen Halteteil bzw. einer Halteplatte 95 befestigt
und an seiner Antriebswelle mit einer Trommelantriebsrolle
96 versehen. Die Halteplatte 95 ist an einem Ende
drehbar an einem Drehpunkt P gelagert und an dem anderen
Ende durch einen Tauchkolben 97 a eines elektromagnetischen
Stellglieds 97 gehalten.
Die Halteplatte 95 wird normalerweise durch die Kraft einer
Druckschraubenfeder 97 b angehoben, wird aber bei der Erregung
des Solenoids des elektromagnetischen Stellglieds 97
durch dieses nach unten gestoßen, wodurch die Trommelantriebsrolle
96 gegen eine Umfangsfläche 94 a der Röhrentrommel
94 gedrückt wird.
Die Beschreibung erfolgt nun anhand der Fig. 5a, 5b und 5c.
An der Außenseite der Röhrentrommel 94 sind längs deren
Umfangsfläche acht drehbare Teflon-Rollen so angeordnet,
daß das Heruntergleiten der Röhren 57 R und 57 L von der
Röhrentrommel 94 verhindert wird. Das Paar von der Röhrentrommel
94 weg geführter Röhren 57 R und 57 L läuft durch
eine Röhrenführung, die durch drei Teile aus drehbaren
Teflon-Rollen 99 a und 99 b, 100 a und 100 b sowie 101 a und
101 b gebildet ist, welche jeweils an dem mittleren Bereich
ausgenommen sind, damit sich die Röhren nicht verflechten
oder im Gehäuse verfangen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Röhren für den
Antrieb des künstlichen Herzens so geführt, daß diese
Rollenpaare in einer schräg verlaufenden Kurve angeordnet
sind und die Abmessungen der Rollen entsprechend ihrem Abstand
von der Trommel zunehmen. Nahe dem Durchlaß für die
Röhren 57 L und 57 R ist ein Näherungsschalter bzw. Sensor
102 zur Erfassung von Magnetismus angebracht, während die
Röhre 57 L an demjenigen Teil, der dem Näherungsschalter 102
gegenüberliegt, wenn die Röhre vollständig aufgewickelt
ist, mit einem Eisenteil 103 versehen ist.
Die Fig. 6a zeigt den Stützaufbau für die Armlehnen-Tragsäule
55 usw. bei der Ansicht von einer Linie VIa-VIa in
Fig. 2c, während die Fig. 6b einen Schnitt in der Ansicht
von der Linie VIb-VIb in Fig. 6a zeigt. Gemäß den Fig. 6a
und 6b hat die Tragsäule 55 zylindrische Form und ist an
ihrem unteren Teil mit einem halbkreisförmigen Flansch 55 a
versehen. Die Drehung der Tragsäule 55 in einer Richtung
wird dadurch begrenzt, daß ein Ende des Flansches 55 a gegen
einen vorspringenden Teil 110 an dem Gehäuse stößt, während
die Drehung in der anderen Richtung durch einen vorspringenden
Teil 111 an dem Gehäuse oder durch einen vorspringenden
Teil 112 a eines Arms 112 begrenzt ist.
Der Arm 112 ist an einem Ende drehbar durch einen Stift 113
gelagert und an dem anderen Ende durch ein elektromagnetisches
Stellglied 114 gehalten. Normalerweise wird der Arm
112 durch eine Feder 114 a zu der Tragsäule 55 hin gedrückt,
so daß bei diesem in Fig. 6a gezeigten Zustand der Flansch
55 a durch den vorspringenden Teil 110 des Gehäuses und den
vorspringenden Teil 112 a des Arms verriegelt wird.
Wenn das Solenoid des elektromagnetischen Stellglieds 114
erregt wird, wird ein Tauchkolben 114 b eingezogen, wodurch
der Arm 112 im Uhrzeigersinn schwenkt, so daß der vorspringende
Teil 112 a von dem Flansch 55 a gelöst wird. Infolgedessen
wird die Tragsäule 55 aus ihrem Verriegelungszustand
freigegeben. Bei diesem Zustand ist die Bewegung des Flanschs
55 a durch die vorspringenden Teile 110 und 111 des Gehäuses
begrenzt, so daß die Tragsäule, nämlich die Armlehne 52 L
um einen Schwenkwinkel im Bereich bis zu 90 Grad drehbar
wird.
Ferner ist nahe einem Ende des Arms 112 ein Mikroschalter
SW 3 L für die Erfassung einer Stellung des Arms 112 angebracht
(während an der anderen Armlehne ein weiterer Mikroschalter
SW 3 R angebracht ist). Bei dem in Fig. 6a gezeigten
Verriegelungszustand der Armlehne ist der Schalter eingeschaltet,
während er bei dem Entriegelungszustand der Armlehne
ausgeschaltet ist. Die für die Verbindung der Schalter
und anderer Einrichtungen an der Armlehne mit dem Einrichtungshauptteil
verwendeten Leitungen werden durch eine
Innenbohrung der Tragsäule 55 geführt.
In der Fig. 7a ist die Umgebung des Fahrsteuerhebels 58 gezeigt.
Ein unteres Ende 58 a des Steuerhebels hat einen verringerten
Durchmesser und wird in die Ausnehmung einer unteren
Haltefassung 115 eingesetzt. Der Steuerhebel 58 ist
mit einer durch seine Mitte mit Ausnahme eines Teils an dem
Ende 58 a hindurchtretenden Bohrung ausgebildet, in die eine
Stange 116 eingesetzt ist. An der unteren Seite eines aufgeweiteten
Teils der Stange 116 an deren unterem Ende ist
eine Druckfeder 117 angeordnet, während an der oberen Seite
des aufgeweiteten Teils kleine Kügelchen 118 a und 118 b angeordnet
sind. An den den kleinen Kügelchen 118 a und 118 b
benachbarten Stellen ist das Ende 58 a des Steuerhebels mit
Öffnungen versehen, deren Durchmesser geringfügig kleiner
als derjenige der kleinen Kügelchen 118 a und 118 b ist.
Bei dem in Fig. 7a gezeigten Zustand wird daher die Stange
116 durch die Kraft der Feder 117 hochgeschoben, wodurch
die kleinen Kügelchen 118 a und 118 b gleichfalls hochgeschoben
werden und über die genannten Öffnungen geringfügig
zur Außenseite des Steuerhebels 58 herausragen. Hierbei
wird der die Kügelchen enthaltende Außendurchmesser
des Endes 58 a des Steuerhebels so gewählt, daß er größer
als der Innendurchmesser der oberen Ausnehmung der Haltefassung
115 ist. Auf diese Weise wird der Steuerhebel 58
in dieser Stellung verriegelt und kann auch mit einer nach
oben gerichteten Kraft nicht herausgezogen werden.
Wenn andererseits an dem Steuerhebel 58 eine die Stange 116
nach unten schiebende Kraft ausgeübt wird, wird die die
kleinen Kügelchen 118 a und 118 b nach außen schiebende Kraft
aufgehoben, so daß die Kügelchen aus den Öffnungen im Ende
58 a des Steuerhebels heraustreten, wodurch der Steuerhebel
entriegelt wird. Infolgedessen kann der Steuerhebel 58
leicht herausgezogen werden. Die Haltefassung 115 ist mit
einem Mikroschalter SW 4 für das Erfassen des Vorhandenseins
des Steuerhebels 58 versehen. Der Kontakt des Schalters SW 4
wird eingeschaltet, wenn gemäß der Darstellung in Fig. 7a
der Steuerhebel 58 eingesetzt ist, und ausgeschaltet, wenn
der Steuerhebel herausgezogen ist.
Die Haltefassung 115 ist an einem unteren kugelförmigen Teil
115 a derselben so gelagert, daß sie um den Teil 115 a herum
frei drehbar ist. Aus dem kugelförmigen Teil erstreckt sich
nach unten ein langer Stab 115 b, dessen unteres Ende gemäß
der Darstellung in Fig. 7b gestaltet ist.
Nach Fig. 7b sind zwei halbkreisförmige dünne Platten 119
und 120 unter rechtem Winkel übereinandergesetzt. In den
Platten 119 und 120 sind jeweils durchgehende langgestreckte
Schlitze 119 a bzw. 120 a ausgebildet, während in den Überkreuzungsteil
zwischen den beiden Schlitzen 119 a und 120 a
der Stab 115 b eingeführt ist. Die Platten 119 und 120 sind
an ihren beiden Enden drehbar gelagert. Die Platte 119 ist
an einem Ende an die Drehwelle eines veränderbaren Widerstands
121 angeschlossen, während die Platte 120 an einem
Ende an die Drehwelle eines veränderbaren Widerstands 122
angeschlossen ist.
Die äußere Gestaltung der Ventileinheit 43 ist in der Fig.
8 gezeigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 8 weist die Ventileinheit
73 eine Anzahl von Solenoidventilen und Druchfühlern
auf. Im Inneren eines kastenähnlichen Gehäuses
sind verschiedenerlei Bohrungen zur Strömungsverbindung
von Durchlässen ausgebildet, wodurch die Erfordernis von
Rohren entfällt, welche zum Verbinden der Durchlässe für
die einzelnen Solenoidventile verwendet werden. Bei diesem
Ausführungsbeispiel werden zwölf Solenoidventile gleichen
Aufbaus verwendet. Obzwar dies in der Fig. 8 nicht dargestellt
ist, werden vier Druchfühler verwendet. Mit 73 a ist
ein Unterdruckeinlaß bezeichnet, mit 73 b ist ein Überdruckeinlaß
bezeichnet und mit 81 und 82 sind die Druckauslässe
für die unabhängigen Systeme bezeichnet. Die an diese Auslässe
angeschlossenen Rohre sind ihrerseits mit den Öffnungen
83 und 84 des Röhrenaufwickelmechanismus verbunden.
Ferner ist die Ventileinheit 73 an dem nicht dargestellten
Teil mit weiteren Auslässen für die Druckabgabe aus den
gleichen Systemen wie denjenigen für die Auslässe 81 und
82 versehen. Die an diese weiteren Auslässe angeschlossenen
Rohre sind ihrerseits unter Umgehung des Röhrenaufwickelmechanismus
direkt mit einem in Fig. 2c gezeigten Luftrohranschluß
123 für Notfälle verbunden. Dieser Anschluß wird
dann benutzt, wenn irgendeine Anormalität an den Röhren 57 L
und 57 R für dem Antrieb des künstlichen Herzens auftritt,
wobei der Auslaß für diesen Anschluß normalerweise geschlossen
ist.
Die Fig. 9a, 9b, 9c und 9d zeigen eine Draufsicht, eine
rechte Seitenansicht, eine linke Seitenansicht und eine
vergrößerte Längsschnittansicht eines jeweiligen, in Fig.
8 gezeigten Solenoidventils (elektromagnetischen Steuerventils).
Gemäß den Fig. 9a, 9b, 9c und 9d hat das Solenoidventil
ein Ventilgehäuse 11, in dem ein erster Durchlaß
12 und ein zweiter Durchlaß 13 ausgebildet sind. Der
Innenraum des Gehäuses 11 ist durch einen Ventilsitz 14
in eine erste Innenkammer 15 in Verbindung mit dem ersten
Durchlaß 12 und eine zweite Innenkammer 16 in Verbindung
mit dem zweiten Durchlaß 13 aufgeteilt. An dem Ventilgehäuse
11 ist über ein Dichtungsmaterial 17 ein Spulengehäuse
18 aus magnetischem Material befestigt.
In das Spulengehäuse 18 ein Spulenkörper 20 eingesetzt, um
den eine Wicklung 19 gewickelt ist und der von einem Paar
Sockel 21 und 22 aus magnetischem Material getragen ist.
An dem Sockel 21 ist ein feststehender Kern 23 aus magnetischem
Material befestigt. Der Kern 23 hat einen mittigen
Hohlraum, durch den hindurch sich eine Führungsstange 24
aus nichtmagnetischem Material erstreckt. An der Führungsstange
24 ist ein bewegbarer Kern 25 aus magnetischem Material
befestigt. Ein Ende der Führungsstange 24 wird durch
eine Schraubenfeder 26 nach links gedrückt. Das andere Ende
der Führungsstange 24 tritt durch ein Lager 27 und einen
Balgen bzw. eine Manschette 28 hindurch, während an seinem
äußersten Endteil ein Ventilkörper 29 befestigt ist. Der
Innenraum des Balgens 28 steht über kleine Öffnungen 30 und
37 mit der ersten Innenkammer 15 (bei dem dargestellten Zustand)
oder mit der zweiten Innenkammer 16 (bei der Verstellung
der Führungsstange 24 nach rechts) in Verbindung.
Wenn die Wicklung 19 erregt wird, bewirkt dies einen Magnetfluß
auf dem Kreis Kern 23 - Kern 25 - Sockel 22 - Gehäuse
18 - Sockel 21 - Kern 23, so daß an dem Kern 25 eine
Kraft wirkt, die den Kern 25 zu dem Kern 23 zieht; dadurch
wird die Führungsstange 24 nach rechts bis zu einer Stelle
bewegt, an der diese Anziehungskraft durch die Abstoßkraft
der Schraubenfeder 26 ausgeglichen wird. Infolgedessen wird
der Ventilkörper 29 von dem Ventilsitz 14 um eine Strecke
entfernt, die der Anziehungskraft entspricht. Eine Stirnfläche
23 a des Kerns 23 hat W-artige Form, während eine
Stirnfläche 25 a des Kerns 25 eine zur Aufnahme des mittleren
Vorsprungs der gegenüberliegenden Stirnfläche 23 a vertiefte
Form hat. Ferner sind innere Seitenflächen 23 b der beiden
Radvorsprünge bei der W-artigen Form verjüngt. Durch diese
verjüngten bzw. konischen Formen wird das Verhältnis eines
Erregungswerts zu einer Bewegungsstrecke der Führungsstange
24 (nämlich einem Spalt zwischen den Stirnflächen 23 a und
25 a) so gestaltet, daß in einem weiteren Bereich ein proportionaler
Zusammenhang besteht. Ferner hat das Solenoidventil
dieser Art ein gutes Ansprechvermögen hinsichtlich
seines bewegbaren Teils, was eine schnelle Steuerung des
Öffnens und Schließens erlaubt.
Die Fig. 10 ist eine schematische Funktionsdarstellung der
ganzen Einrichtung nach Fig.1. In der Fig. 10 sind mit
1 R und 1 L künstliche Herzen bezeichnet. Wenn an diese künstliche
Herzen 1 R und 1 L abwechselnd Überdruck und Unterdruck
angelegt wird, wird eine darin angeordnete Membran impulsartig
versetzt, um damit Blut in einer bestimmten, durch
die Wirkung von Ventilen festgelegten Richtung zu befördern.
Zum Anlegen der Drücke an die künstlichen Herzen 1 R und 1 L
verwendete Röhren 2 a und 2 b werden über auf ihre Enden aufgesetzte
Verbindungsstücke mit den Röhren 57 R bzw. 57 L für
den Antrieb der künstlichen Herzen verbunden.
Ein Kunstherz-Antriebsmechanismus 300 für das Zuführen der
Luft unter vorbestimmtem Druck zu den künstlichen Herzen
1 R und 1 L wird elektrisch mittels einer Steuereinheit 400
für die künstlichen Herzen gesteuert. Eine Anzeigesteuereinheit
500 erzeugt ein zusammengesetztes Videosignal für
die Darstellung von Informationen aus der Steuereinheit 400
an dem Bildschirm TV. Die Anzeigesteuereinheit 500 kann
durch eine im Handel erhältliche Einheit gebildet sein,
welche einen Anzeigesignalspeicher, einen Zeichengenerator
(Festspeicher), integrierte Schaltungen zur Anzeigesteuerung
usw. enthält. Ein Bedienungsfeld 600 ist ein Schalterfeld
für das Ändern und Befehlen von verschiedenerlei Ansteuerungsparametern
für das künstliche Herz und ist an die
Steuereinheit 400 anschließbar. Es ist anzumerken, daß in
einem Festspeicher in der Steuereinheit 400 als Ansteuerungsparameter
von vorneherein Optimalwerte eingespeichert werden
und praktisch keine Notwendigkeit besteht, das Schalterfeld
zu benutzen.
Die Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren
dient zum Steuern der Gleichstrommotoren M 1 und M 2, die betrieblich
mit den Hinterrädern 51 b des Rollstuhls verbunden
sind. Eine Systemsteuereinheit 200 liest Schaltzustände
von verschiedenerlei Schaltern ein, sendet ein Signal an
die Kunstherz-Steuereinheit 400 und steuert das Ein- und
Ausschalten der Steuereinheit 75, des Bildschirms TV usw.
Einzelheiten des in Fig. 10 gezeigten Antriebsmechanismus
300 für die künstlichen Herzen sollen an dieser Stelle nicht näher
beschrieben werden. Diese sind ausführlich in der Patentanmeldung
P 34 48 191 erläutert.
Die Fig. 11 zeigt Einzelheiten der in Fig. 10 gezeigten
Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren. Gemäß
Fig. 15 sind die Rollstuhl-Antriebsmotoren M 1 und M 2 an gesonderte
Treiberschaltungen MD 1 bzw. MD 2 angeschlossen.
Die Treiberschaltungen MD 1 und MD 2 sind jeweils eine H-
bzw. Gegentaktbrücken-Treiberschaltung, bei denen dann,
wenn eines von auf einer Diagonale liegenden Schaltelementen
eingeschaltet wird, in einem Anker des Motors Strom in
einer vorbestimmten Richtung fließt, so daß der Motor in
einer vorbestimmten Richtung dreht.
Parallel zu dem Anker des Motors M 1 ist der Kontakt eines
Relais RL 1 geschaltet. Dieser Kontakt ist normalerweise
geschlossen bzw. ein Ruhekontakt. Daher wird der Kontakt
beim Einschalten des Relais RL 1 geöffnet, jedoch beim Ausschalten
geschlossen, so daß eine dynamische Bremsung herbeigeführt
wird. Der Motor M 2 weist eine gleichartige Bremsschaltung
auf.
Die beiden Motortreiberschaltungen MD 1 und MD 2 werden durch
einen Mikrocomputer CPU 3 gesteuert. Die Motortreiberschaltung
MD 1 ist über eine Pufferschaltung BF 3 an Ausgänge O 1,
O 2 und O 3 des Mikrocomputers CPU 3 angeschlossen, während
die Motortreiberschaltung MD 2 über die Pufferschaltung BF 3
an Ausgänge O 4, O 5 und O 6 des Mikrocomputers CPU 3 angeschlossen
ist. Dem Mikrocomputer CPU 3 wird eine Versorgungsspannung
Vcc aus einer stabilisierten Stromversorgungsschaltung
bzw. einem Spannungsregler RPS zugeführt. Der Eingang
des Spannungsreglers RPS ist über ein Relais RL 3 an eine
Batterie mit 24 V angeschlossen. Das Relais RL 3 wird durch
die Systemsteuereinheit 200 gesteuert.
Die Schleifer der beiden, mit dem Steuerhebel 58 verbundenen
veränderbaren Widerstände bzw. Potentiometer 121 und
122 sind mit einem ersten bzw. einem zweiten Kanal CH 1 bzw.
CH 2 eines Analog/Digital-Wandler AD 2 verbunden, dessen
Ausgänge D 0 bis D 7 mit Eingängen des Mikrocomputers CPU 3
verbunden sind. An die beiden Potentiometer 121 und 122
wird aus dem Spannungsregler RPS eine vorbestimmte kontakte
Spannung angelegt.
Die Fig. 12 zeigt ausführlich den Aufbau der Systemsteuereinheit
200 nach Fig. 10. Gemäß Fig. 12 wird die Systemsteuereinheit
200 durch einen Mikrocomputer CPU 4 gesteuert.
Die Eingänge des Mikrocomputers CPU 4 sind mit den verschiedenen
Schaltungen SW 1 L, SW 1 R, SW 3 L, SW 3 R, SW 4 und 102 über
eine Pufferschaltung BF 4 verbunden.
Der Aufwickelbefehl-Schalter SW 2 ist über die Pufferschaltung
BF 4 mit einer Schrittmotor-Treiberstufe PMD und einer
Solenoid-Treiberstufe SD 1 verbunden. Die Treiberstufe PMD
treibt den Aufwickel-Motor M 3 an, während die Treiberstufe
SD 1 ein Solenoid SL 3 des elektromagnetischen Stellglieds
97 speist. Eine an einen Ausgang des Mikrocomputers CPU 4
angeschlossene Schaltung mit Festkörperrelais SSR 13 und
SSR 17 usw. dient zur Ansteuerung des in Fig. 11 gezeigten
Stromversorgungsrelais RL 3. An Ausgänge des Mikrocomputers
CPU 4 angeschlossene Festkörperrelais SSR 14 und SSR 15 dienen
zum Speisen der Solenoids der elektromagnetischen Stellglieder
114 für das Verriegeln der linken bzw. rechten
Armlehne.
Mit BZ ist ein Warnsummer bezeichnet. Mit LE 1 und LE 2 sind
Leuchtdioden bezeichnet, die eine Alarmanzeige für das
Kunstherzsystem abgeben und die in der in Fig. 2a gezeigten
Alarmanzeige 59 angebracht sind. Mit LE 3 und LE 4 sind
Leuchtdioden bezeichnet, die einen Alarm hinsichtlich des
Rollstuhlsystems anzeigen und in der Alarmanzeige 60 angebracht
sind. Die Leuchtdioden LE 1 und LE 3 geben rotes Licht
ab, während die Leuchtdioden LE 2 und LE 4 grünes Licht abgeben.
Ein an einen Ausgang des Mikrocomputers CPU 4 angeschlossenes
Festkörperrelais SSR 16 dient zur Ein- und Ausschaltungsteuerung
der Stromversorgung des Bildschirms TV. Ein Schalter
SW 5 ist ein von Hand betätigbarer Schalter für das Ein-
und Ausschalten des Bildschirms TV. Mit IF 1, IF 2, IF 3 und
IF 4 sind Schnittstellenschaltungen für die Übertragung von
Signalen zu anderen Schaltungen bezeichnet. Die Schnittstellenschaltungen
IF 1 und IF 2 sind mit der Mikrocomputereinheit
CPU 1 verbunden, während die Schnittstellenschaltungen IF 3
und IF 4 mit dem Mikrocomputer CPU 3 verbunden sind. Diese
Schnittstellenschaltungen IF 1, IF 2, IF 3 und IF 4 weisen jeweils
einen Inverter, einen Fotokoppler PC 1 usw. auf.
Die Fig. 13a, 13b und 13c veranschaulichen die gesamte Funktionsweise
des Mikrocomputers CPU 3 nach Fig. 11, während
die Fig. 13d ein Beispiel für die Betriebszeitsteuerung
zeigt. In der Fig. 13a ist eine Hauptroutine dargestellt,
in der Fig. 13b ist eine Spannungsabfrage-Unterroutine dargestellt
und in der Fig. 13c ist ein Unterbrechungs-Verarbeitungsroutine
dargestellt.
Es wird nun der gesamte Betriebsablauf beschrieben. Bei
diesem Ausführungsbeispiel werden zur Verringerung von Leistungsverlusten
die beiden Gleichstrommotoren M 1 und M 2
einer Schaltsteuerung unterzogen, wobei die Impulsbreite
der Einschaltimpulse entsprechend den Stellungen der mit
dem Steuerhebel 58 verbundenen Potentiometer 121 und 122
moduliert wird, um dadurch eine Motordrehzahl einzustellen.
Wenn an den Ausgängen O 2 und O 5 des Mikrocomputers CPU 3 positive
Impulse anliegen, werden die beiden Motoren M 1 und
M 2 in Vorwärtsrichtung angetrieben, während beim Anliegen
von positiven Impulsen an den Ausgängen O 3 und O 6 des Mikrocomputers
die beiden Motoren M 1 und M 2 in Rückwärtsrichtung
angetrieben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
bewegt sich der Rollstuhl vorwärts, wenn die beiden Motoren
M 1 und M 2 mit der gleichen Drehzahl in Vorwärtsrichtung angetrieben
werden, rückwärts, wenn die beiden Motoren mit
der gleichen Drehzahl in Gegenrichtung angetrieben werden,
und in Kurven bzw. Bögen vorwärts oder rückwärts in den
von den vorstehend angeführten abweichenden Fällen. Wenn
die beiden Motoren M 1 und M 2 nicht angetrieben werden, werden
die Relais RL 1 und so weiter abgeschaltet, so daß zum
Erzielen der Bremswirkung die Anker der Motoren M 1 und M 2
kurzgeschlossen werden.
Anhand der Fig. 13a, 13b, 13c und 13d wird nun die Funktion
des Mikrocomputers CPU 3 in Aufeinanderfolge beschrieben.
Zuerst wird bei dem Einschalten der Stromversorgung,
nämlich beim Einschalten des in Fig. 11 gezeigten Relais
RL 3 von dem Mikrocomputer CPU 3 der Pegel an den jeweiligen
einzelnen Ausgängen eingestellt und der Inhalt des Schreib/
Lesespeichers (RAM) gelöscht, wonach im voraus in dem Festspeicher
(ROM) gespeicherte Anfangsparameter in Register
eingespeichert werden, die den einzelnen Parametern zugeordnet
sind. Bei diesem Anfangszustand werden die Ausgänge
O 1 und O 4 des Mikrocomputer CPU 3 auf den Pegel L geschaltet,
so daß damit die Bremsbetriebsart eingeschaltet wird.
Ferner wird bei diesem Zustand eine Unterbrechung gesperrt.
Wenn der Mikrocomputer auf eine mögliche Unterbrechung geschaltet
wird, gibt der Zeitgeber für jeweils eine vorbestimmte
Zeitperiode eine Unterbrechungsanforderung ab.
Falls die Unterbrechung herbeigeführt wird, führt der Mikrocomputer
CPU 3 die in Fig. 13c gezeigte Verarbeitung aus.
Diese Verarbeitung wird nachfolgend in Einzelheiten beschrieben.
Dann liest der Mikrocomputer CPU 3 die Schleiferpotentiale
bzw. Schleiferspannungen der mit dem Fahrsteuerhebel 58
verbundenen Potentiometer 121 und 122 ein. Die Einzelheiten
dieser Abfrage sind in der Fig. 13b gezeigt. Wenn als Ergebnis
der Abfrage des gerade bestehende Potential von dem zuvor
abgefragten Wert verschieden ist, nämlich der Steuerhebel
58 bewegt worden ist, schreibt der Mikrocomputer CPU 3
die Drehzahlbefehlsdaten für die Motoren fort und arbeitet
danach folgendermaßen:
Durch Vergleichen der Drehzahlbefehlsdaten mit vorbestimmten
Werten wird ermittelt, ob das Fahren oder das Bremsen
verlangt ist. Im einzelnen wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
an jeweils ein Ende der Potentiometer 121
und 122 die konstante Spannung von 12 V angelegt, so daß
das Schleiferpotential einen Wert von ungefähr 6 V annimmt,
wenn der Steuerhebel 58 in seiner neutralen Stellung (Anhaltestellung)
steht. Da somit ein Bereich von ungefähr
6 ± 0,2 V als Anhaltebereich anzusehen ist, werden die Drehzahlbefehlsdaten
mit Daten verglichen, welche die obere und
die untere Grenze dieses Anhaltebereichs darstellen (nämlich
mit vorbestimmten bzw. Sollwerten). Eine Spannung über den
dem Anhaltebereich entsprechenden Werten gibt den Vorwärtsantrieb
an, während eine Spannung unterhalb dieser Werte
den Rückwärtsantrieb angibt.
Wenn die Drehzahlbefehlsdaten einen Anhaltewert darstellen
(nämlich unterhalb der Sollwerte liegen), wird die Unterbrechung
gesperrt, wonach die Ausgänge O 2, O 3, O 5 und O 6
auf den niedrigen Pegel L geschaltet werden, um den Motorantrieb
zu unterbinden, die Ausgänge O 1 und O 4 auf den
niedrigen Pegel L geschaltet werden, um die Bremsbetriebsart
einzuschalten, und eine Bremskennung auf "1" eingeschaltet
wird.
Wenn andererseits die Drehzahlbefehlsdaten einen Antriebswert
haben (nämlich obenhalb der Sollwerte liegen), werden
aufgrund der Drehzahlbefehlsdaten Impulsbreiten (Perioden) LD
und RD von Impulsen für den Antrieb der Motoren M 1 bzw. M 2
berechnet. Wenn die Bremskennung auf "1" geschaltet ist,
wird die Bremsbetriebsart folgendermaßen abgeschaltet: Der
Wert eines Zählers COT wird auf 0 gelöscht, die Ausgänge
O 1 und O 4 werden auf den Pegel H geschaltet (Relais RL 1
"EIN") und die Bremskennung wird auf "0" abgeschaltet, um
damit die Unterbrechungsanforderung zuzulassen.
Es wird nun die Spannungsabfrageverarbeitung (nach Fig. 13b)
beschrieben. Zuerst wird die Eingangskanalbestimmung für
den A/D-Wandler AD 2 auf CH 1 geschaltet (Ausgangsspannung
des Potentiometers 121), ein A/D-Umsetzungs-Startbefehl
TRIG abgegeben und dann das Ende der A/D-Umsetzung, nämlich
die Ausgabe des Signal EOC abgewartet. Auf den Abschluß der
Umsetzung hin werden die umgesetzten Daten eingelesen und
in ein vorbestimmtes Register eingespeichert. Darauffolgend
wird die Eingangskanalbestimmung auf CH 2 geschaltet (Ausgangsspannung
des Potentiometers 122), der A/D-Umsetzungs-
Startbefehl abgegeben und dann das Ende der A/D-Umsetzung
abgewartet. Auf den Abschluß der Umsetzung hin werden wieder
die umgesetzten Daten eingelesen und in ein vorbestimmtes
Register eingespeichert.
Die Unterbrechungsverarbeitung nach Fig. 13c wird nun anhand
des Betriebszeitdiagramms in Fig. 13d beschrieben.
Der Zähler COT dient zur Zeitzählung; im einzelnen ist der
Zähler durch einen N-Notationszähler bzw. N-Einstellungszähler
gebildet, der folgendermaßen zählt: 0, 1, 2, . . .,
N-1, N, 0, 1, . . .; Bei jedem Ausführen des Unterbrechungsprogramms
wird diese Hochzählung in Einzelschritten
ausgeführt. Die dem Wert N entsprechende Zeitdauer stellt
eine Periode der Motorantriebsimpulse dar.
Wenn der Zählwert des Zählers COT zu 0 wird, wird der durch
die Motorantriebsrichtungen bestimmte Ausgang auf den hohen
Pegel H geschaltet. D. h., für den linken Motor M 1 wird zur
Vorwärtsdrehung der Ausgang O 2 und zur Rückwärtsdrehung der
Ausgang O 3 auf den Pegel H geschaltet. Für den rechten Motor
M 2 wird für die Vorwärtsdrehung bzw. die Rückwärtsdrehung
der Ausgang O 5 bzw. der Ausgang O 6 auf den Pegel H geschaltet.
Die Impulse für die Ansteuerung des Motors M 1 und
diejenigen für die Ansteuerung des Motors M 2 haben die gleiche
Zeitsteuerung.
Daher werden die Impulse zur Speisung des Motors M 1 während
der Zeit des Zählwerts 0 bis LD des Zählers COT auf den Pegel
H und außerhalb dieser Zeit auf den Pegel L (für das Abschalten
des Motors M 1) geschaltet. Die Impulse zum Speisen
des Motors M 2 werden während der Zeit des Zählwerts 0 bis RD
des Zählers COT auf den Pegel H und außerhalb dieser Zeit
auf den Pegel L geschaltet. Da die beiden Motoren M 1 und M 2
mit einer Drehzahl umlaufen, die der zugeführten Leistung,
nämlich dem Tastverhältnis der Einschaltzeit zu der Abschaltzeit
entspricht, kann durch das Ändern der Werte LD und RD
die Motordrehzahl verändert werden.
Eine Übersicht über die Funktion des Mikrocomputers CPU 4
nach Fig. 12 ist in der Fig. 14 gezeigt. Gemäß Fig. 14 werden
beim Einschalten der Stromversorgung die Ausgänge auf
ihre Anfangspegel geschaltet, während der Inhalt des Schreib/
Lesespeichers gelöscht wird und die Mikrocomputereinheit
in einen Anfangszustand gemäß Programmdaten eingestellt
wird, die in dem Festspeicher gespeichert sind. Dies bewirkt,
daß die Leuchtdioden LE 1 und LE 3 abgeschaltet und
die Leuchtdioden LE 2 und LE 4 eingeschaltet werden, wodurch
an den beiden Warn- bzw. Alarmanzeigen 59 und 60 des Rollstuhls
eine grüne Anzeige (für den Normalzustand) hervorgerufen
wird.
Danach überprüft der Mikrocomputer CPU 4 periodisch die Zustände
der verschiedenartigen Schalter und arbeitet dann
entsprechend den ermittelten Zuständen. Wenn die Armlehnen-
Entriegelungs-Schalter SW 1 L und SW 1 R eingeschaltet sind,
werden die Solenoide SL 1 und SL 2 der elektromagnetischen
Stellglieder 114 eingeschaltet; wenn diese Schalter ausgeschaltet
sind, werden die Solenoide SL 1 und SL 2 abgeschaltet.
Da das Einschalten des Solenoids SL 1 oder SL 2
die Verriegelung der betreffenden Armlehne löst, wird dadurch
die linke oder die rechte Armlehne in einem Bereich
von 90° drehbar. Wenn andererseits die Fahrstellung gestellt ist, wird
sie verriegelt.
Als nächstes überprüft der Mikrocomputer CPU 4 die Zustände
des Schalters SW 3 L zum Erfassen der Stellung der linken
Armlehne, des Schalters SW 3 R zur Erfassung der Stellung
der rechten Armlehne, des Schalters 102 zur Erfassung der
Lage der Röhre für den Antrieb des künstlichen Herzens und
des Schalters SW 4 zur Erfassung des Vorhandenseins oder
Fehlens des Fahrsteuerhebels.
Wenn die linke und die rechte Armlehne 52 L und 52 R in der
Fahrstellung stehen (wobei die beiden Schalter SW 3 L und
SW 3 R eingeschaltet sind), die Röhren 57 L und 57 R für den
Antrieb des künstlichen Herzens beide im Unterbringungszustand
sind (wobei der Schalter 102 eingeschaltet ist)
und der Fahrsteuerhebel 58 in der vorbestimmten Lage eingesetzt
ist (wobei der Schalter SW 4 eingeschaltet ist),
wird angenommen, daß der Benutzer in dem Rollstuhl sitzt
und zu fahren wünscht. Daher wird das Relais RL 3 eingeschaltet,
um damit die Stromversorgung der Steuereinheit 75
für die Rollstuhl-Antriebsmotoren einzuschalten. Zugleich
werden über die Schnittstellenschaltung IF 1 an die Mikrocomputereinheit
CPU 1 Daten für die Anzeige des Bereitschaftzustands
der Einrichtung gesendet. Die Mikrocomputereinheit
CPU 1 überträgt die empfangenen Daten zu der Anzeigesteuereinheit.
Wenn die linke Armlehne entriegelt ist, die rechte Armlehne
entriegelt ist, die Röhren für den Antrieb des künstlichen
Herzens im herausgezogenen Zustand sind oder die Fahrsteuerhebel
fehlt, wird das Relais RL 3 abgeschaltet, um die Stromversorgung
der Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren
abzuschalten. Infolgedessen nehmen die Ausgänge O 1,
O 2, O 3, O 4, O 5 und O 6 des Mikrocomputers CPU 3 den niedrigen
Pegel L an, wodurch den beiden Motoren M 1 und M 2 kein Strom
von außen zugeführt wird, so daß der Betrieb des Rollstuhls
gesperrt ist. Zugleich werden wegen des Abschaltens des Relais
RL 1 und damit des Schließens des Kontakts des Relais
RL 1 die Anker der beiden Motoren M 1 und M 2 kurzgeschlossen,
so daß das dynamische Bremsen eingeschaltet wird.
Darauffolgend werden an die Mikrocomputereinheit CPU 1 für
die Anzeige an dem Bildschirm TV Daten zur Anzeige von Bedienungsanweisungen
wie "Bitte Fahrsteuerhebel einsetzen"
oder dergleichen gesendet. Ferner wird die Leuchtdiode LE 3
eingeschaltet und die Leuchtdiode LE 4 abgeschaltet, um eine
rote Anzeige an der Warnanzeige 60 für das Rollstuhl-
System hervorzurufen.
Wenn der Mikrocomputer CPU 3 aus der Mikrocomputereinheit
CPU 1 gesendete Daten empfängt, erfolgt eine Unterbrechung,
wobei ein Unterbrechungsprogramm ausgeführt wird. In diesem
Unterbrechungsprogramm empfängt der Mikrocomputer CPU 3 die
Daten über die Schnittstellenschaltung IF 2 und setzt auf
den Abschluß des Empfangs hin eine Empfangskennung auf "1".
Wenn die Empfangskennung zu "1" wird, werden durch das
Hauptprogramm die empfangenen Daten bewertet. Falls der
Abnormalitätscode gesendet worden ist, wird folgender Abnormalitäts-
Verarbeitungsablauf ausgeführt:
Die Leuchtdiode LE 1 wird eingeschaltet und die Leuchtdiode
LE 2 wird ausgeschaltet, um an der Warnanzeige 59 für Abnormalitäten
am Kunstherzsystem eine rote Anzeige (für das Auftreten
einer Abnormalität) hervorzurufen. Zugleich wird der
Warnsummer BZ eingeschaltet, während die Stromversorgung
für den Bildschirm TV eingeschaltet wird (SSR 16 "EIN") und
die Empfangskennung auf "0" gelöscht wird.