DE69118216T2

DE69118216T2 - System und Verfahren zur Regelung einer Micropumpe

Info

Publication number: DE69118216T2
Application number: DE69118216T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Handa; Hajime Miyazaki; Tsukasa Muranaka; Taisuke Uehara
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1991-01-22
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2011-01-23
Also published as: DE69118216D1; EP0439327A1; CN1053664A; KR910014609A; US5157699A; EP0439327B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin.
Die US-A-4 649 886 bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, welches ein piezoelektrisches Betätigungselement für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung verwendet. Diese Vorrichtung sieht jedoch nicht das Ausmaß einer Kontrolle und Genauigkeit des Einspritzen kleiner Flüssigkeitsmengen vor, welches für eine Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin erforderlich ist.
Eine Mikropumpe des Typs mit zwei Ventilen für eine Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin ist in "Nikkei Electronics" Nr. 480, veröffentlicht am 21. August 1989, auf den Seiten 135 - 139 eines Spezialartikels offenbart, welcher in der Veröffentlichung über Si-Mikrobearbeitungstechniken enthalten ist. Diese Offenbarung gibt an, daß diese Mikropumpe zu einer präzisen Flußsteuerung von Spurenmengen in der Lage ist und daß sie daher für medizinische Anwendungen verwendet werden kann, z.B. bei der Verabreichung von Insulin für Diabetiker und bei der chemischen Analyse und dergleichen.
Wenn jedoch eine derartige Mikropumpe zur Verwendung in einer Einrichtung zum Einspritzen flussiger Medizin vorgesehen ist, dann bilden deren Sicherheitsaspekte sehr signifikante Probleme, und bis jetzt ist eine Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin, in welcher eine geeignete Steuerung der Abgaberate und geeignete Sicherheitsmaßnahmen sichergestellt sind, noch nicht vorgesehen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin vorzusehen, welche in der Lage ist, die Flußrate von durch eine Mikropumpe abzugebenden Spurenmengen genau zu steuern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin vorgesehen, umfassend ein Steuersystem für eine Mikropumpe, wobei das Steuersystem Mittel zum Erzeugen von Antriebsimpulsen zum Anlegen an ein piezoelektrisches Element umfaßt, um die Pumpe anzutreiben, gekennzeichnet durch Mittel zum Steuern der Fluidabgabe durch die Pumpe durch wahlweises Steuern der Erzeugung der Antriebsimpulse, wobei das Steuermittel Setz-Mittel umfaßt, welche auf Eingangsantriebsimpulsdaten ansprechen zum Setzen eines Wertes für eine gegebene Charakteristik der Antriebsimpulse, welche in einer vorbestimmten Antriebsperiode erzeugt werden, und Pegelauswahlmittel, welche auf eine Schalteingabe zum Auswählen zwischen Bruchteilsmengen der gesetzten Charakteristik ansprechen, um dadurch eine präzise Steuerung der Abgaberate der Pumpe vorzusehen.
Vorzugsweise ist das Steuersystem derart ausgebildet, daß die Anzahl der Impulse einer gegebenen Frequenz, welche innerhalb einer gegebenen Periode erzeugt werden, gemäß der gewünschten Einheitsabgaberate der Mikropumpe zum Steuern der Angaberate gesteuert wird. Somit ist es durch digitales Steuern der Abgaberate möglich, eine Steuercharakteristik zu erhalten, welche es ermöglicht, daß die Abgabe von Spurenmengen mit einem hohen Ausmaß an Genauigkeit gesteuert wird. Ferner kann eine geeignete Steuerschaltung einfach vorgesehen sein durch einen auf Bestellung hergestellten LSI, wodurch ein Erzeugnis vorgesehen wird, welches klein, leicht und kostengünstig ist.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Steuersystem derart ausgebildet, daß die Antriebsimpulsfrequenz gemäß der gewünschten Einheitsabgaberate der Mikropumpe gesteuert wird zum Steuern der Abgaberate. Auf diese Art und Weise kann die Abgaberate gesteuert werden, um einen konstanten Wert bezüglich der Zeit zu erhalten, was den Vorteil einer wesentlichen Verringerung von Pulsationen in der Abgaberate aufweist.
Alternativ, oder zusätzlich, kann das Steuersystem derart ausgebildet sein, daß die Antriebsimpulsspannung gemäß der gewünschten Einheitsabgaberate der Mikropumpe gesteuert wird zum Steuern der Abgaberate. Auf diese Art und Weise ist eine Analogsteuerung der Abgaberate vorgesehen, und daher ist eine genauere und feinere Steuerung möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Steuersystem ein Zeitglied zum Messen der abgearbeiteten Zeitperiode, selbst wenn der Betrieb der Mikropumpe gestoppt ist. Dann wird die Erzeugnislebensdauer des zuzuführenden Fluids durch das Zeitglied gesteuert, und eine Lebensdauervorhersagewarnung kann bei einer gegebenen Zeit vor dem Ablauf der Erzeugnislebensdauer zugeführt werden, und eine Lebensdauerablaufwarnung kann beim Ablaufen der Erzeugnislebensdauer ausgegeben werden.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin ferner Mittel zum Überwachen der verbleibenden Erzeugnislebensdauer des Fluids, wobei die Überwachungsmittel ein Zeitglied umfassen, welches zum Starten des Zählens auf einen voreingestellten Wert nach dem Empfang eines Startsignals eingerichtet sind, Mittel zum Zurücksetzen des Zeitglieds auf einen Zwischenwert nach einer Betätigung eines Schalters, wobei der Zwischenwert den voreingestellten Wert minus einer ganzzahligen Größe umfaßt, welche die Zeit wiedergibt, die folgend auf den Empfang des Startsignals abgelaufen ist, und Mittel zum Erzeugen einer Warnung in Antwort darauf, daß das Zeitglied den voreingestellten Wert erreicht hat, um anzuzeigen, daß die verbleibende Erzeugnislebensdauer des Fluids sich dem Ablauf annähert und/oder diesen erreicht hat.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Potentialänderungen des piezoelektrischen Elements zum Antreiben der Mikropumpe erfaßt, um den Betriebszustand der Mikropumpe zu überwachen und um einen Alarm auszulösen, wenn ein Fehler vorliegt, um den Verwender zu informieren.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin gekennzeichnet durch ein Mittel zum Steuern der Fluidabgabe durch die Pumpe, wobei das Steuermittel Mittel zum Überwachen eines Erfassungspotentials an einem Anschluß zum Zuführen der Antriebsimpulse zu dem piezoelektrischen Element umfaßt, wobei die Überwachungsmittel Mittel zum Abtasten des Erfassungspotentials zu vorbestimmten Zeiten während einer Antriebsperiode, Mittel zum Vergleichen des abgetasteten Potentials mit einer Referenz sowie Mittel zum Erzeugen einer Warnung in Antwort auf eine Ausgabe von den Vergleichsmitteln umfassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Steuersystem ein Überwachtungszeitglied zum Überwachen von Taktsignalen, welche in dem Steuersystem verwendet werden, und zum Erzeugen einer Warnung, wenn die Frequenz der Taktsignale entweder geringer oder höher als normal ist.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann das Überwachungszeitglied eine erste Taktoszillationsschaltung zum Erzeugen einer ersten Oszillationsfrequenz f&sub1;, eine zweite Taktoszillationsschaltung zum Erzeugen einer zweiten Oszillationsfrequenz f&sub2;, eine erste Frequenzteilerschaltung zum Unterziehen der Oszillationsfrequenz f&sub1; einer 1/N&sub1;-Frequenzteilung, eine zweite Frequenzteilerschaltung zum Unterziehen der ersten Oszillationsfrequenz f&sub1; einer 1/N&sub2;- Frequenzteilung, eine dritte Frequenzteilerschaltung zum Unterziehen der zweiten Oszillationsfrequenz f&sub2; einer 1/N&sub3;- Frequenzteilung und eine vierte Frequenzteilerschaltung zum Unterziehen der zweiten Oszillationsfrequenz f&sub2; einer 1/N&sub4;- Frequenzteilung umfassen. Das Überwachungszeitglied umfaßt ferner ein Zählglied mit N&sub5;-Skalierung zum Empfangen des Signals der Ausgangsfrequenz f&sub1;/N&sub1; der ersten Frequenzteilerschaltung als eine Takteingabe und des Signals der Ausgangsfrequenz f&sub2;/N&sub3; der dritten Frequenzteilerschaltung als eine Zurücksetzeingabe, wobei im normalen Zustand f&sub1;/N&sub1;/N&sub5; < f&sub2;/N&sub3;, ein Zählglied mit N&sub6;-Skalierung zum Empfangen des Signais mit der Ausgangsfrequenz f&sub2;/N&sub4; der vierten Frequenzteilerschaltung als eine Takteingabe und des Signals mit der Frequenz f&sub1;/N&sub2; als eine Zurücksetzeingabe, wobei f&sub2;/N&sub4;/N&sub6; < f&sub1;/N&sub2;, und eine Unterscheidungsschaltung zum Bestimmen, daß ein Fehler vorhanden ist, gemäß einer Ausgabe des Zählglieds mit N&sub5;-Skalierung und/oder des Zählglieds mit N&sub6;-Skalierung.
Die dritte Frequenzteilerschaltung kann gleichzeitig als die vierte Frequenzteilerschaltung dienen.
Vorzugsweise umfaßt das Überwachungszeitglied ferner eine Zählgliedüberprüfungsschaltung zum Erfassen einer Änderung zwischen den Ausgaben von einer einer Mehrzahl von Flipflop-Schaltungen, welche das Zählglied mit N&sub5;-Skalierung bilden oder das Zählglied mit der N&sub6;-Skalierung bilden, vor und nach dem Anlegen eines Zurücksetzsignals an die Flipflop-Schaltungen.
Praktischerweise kann die Zählgliedüberprüfungsschaltung eine D-Typ-Flipflop-Schaltung zum Empfangen eines Signals als Taktsignal in Phase mit einem Zurücksetzsignal umfassen, welches an die Flipflop-Schaltungen des Zählglieds mit N&sub5;-Skalierung angelegt wird oder des Zählglieds mit N&sub6;-Skalierung angelegt wird, und einer Ausgabe der einen Flipflop-Schaltung an ihrem Datenanschluß, und eine NICHT/UND-Gatterschaltung zum Empfangen der Ausgabe der D- Typ-Flipflop-Schaltung und der invertierten Ausgabe von der einen D-Typ-Flipflop-Schaltung, sowie eine weitere D-Typ- Flipflop-Schaltung zum Empfangen der Ausgabe der NICHT/UND- Gatterschaltung an ihrem Datenanschluß und des Zurücksetzsignals an ihrem Taktanschluß.
Wenn ein Fehler in einer der ersten und zweiten Oszillationsschaltungen oder in einer der ersten bis vierten Frequenzteilerschaltungen auftritt, so daß die entsprechende Ausgangsfrequenz höher oder niedriger wird als ein gegebener Wert, dann wird der Fehler durch das Zählglied mit N&sub5;-Skalierung oder das Zählglied mit N&sub6;- Skalierung erfaßt. Alternativ erfaßt, wenn ein Fehler im Betrieb von einem der Zählglieder selbst auftritt, die Zählgliedüberprüfungsschaltung den Fehler und zeigt diesen an.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Steuersystem eine Schaltung mit weichem Start für einen Schaltregulator, welcher frei von Frequenzvariationen ist und in der Lage ist, seine Frequenz geeignet auszuwählen.
Gemäß dieser Ausführungsform umfaßt die Schaltung mit weichem Start ein Zeitglied, welches auf das Anlegen eines Startsignals anspricht, um ein Anfangszustands- Auflösesignal nach dem Ablauf einer gegebenen Zeitperiode zu erzeugen, eine Frequenzteilerschaltung zum Teilen der Oszillationsfrequenz, eine Gattersteuerschaltung zum Empfangen des Ausgangssignals der Frequenzteilerschaltung und des Anfangszustands-Auflösesignals, wodurch ein Gattersteuersignal mit einer Frequenz, welche von dem Ausgangssignal der Frequenzteilerschaltung abhängt, erzeugt wird, wenn das Anfangszustands-Auflösesignal aus ist, und ein Gattersteuersignal zum Abgeben all der Eingangssignale erzeugt wird, wenn das Anfangszustands-Auflösesignal an ist, und eine Gatterschaltung zum Empfangen der Oszillationsfrequenzsignale und des Gattersteuersignals und zum Zuführen von Ausgangssignalen.
Vorzugsweise teilt die Frequenzteilerschaltung der Schaltung mit weichem Start die Oszillationsfrequenz in mehreren Schritten, um eine Mehrzahl von in ihrer Frequenz geteilten Ausgaben zuzuführen, und die Gattersteuerschaltung empfängt die Mehrzahl von in ihrer Frequenz geteilten Ausgaben von der Frequenzteilerschaltung, das Anfangszustands-Auflösesignal und ein erstes Steuersignal und liefert ein Gattersteuersignal, welches durch Kombinieren der Mehrzahl von in ihrer Frequenz geteilten Ausgaben gemäß dem ersten Steuersignal gebildet wird, wenn das Anfangszustands-Auflösesignal aus ist, und ein Gattersteuersignal zum Ermöglichen der Übertragung all der Eingangssignale, wenn das Anfangszustands-Auflösesignal an ist.
Praktischerweise umfaßt der Schaltregulator der Schaltung mit weichem Start anstelle der vorangehend erwähnten Gattersteuerschaltung eine Gattersteuerschaltung zum Empfangen einer Mehrzahl von in ihrer Frequenz geteilten Ausgaben von der Frequenzteilerschaltung, des Anfangszustands-Auflösesignals, des ersten Steuersignals und eines zweiten Steuersignals, und liefert der Gattersteuerschaltung ein erstes Gattersteuersignal, welches durch Kombinieren der Mehrzahl von in ihrer Frequenz geteilten Ausgaben gemäß dem ersten Steuersignal gebildet ist, wenn das Anfangszustands-Auflösesignal aus ist und ein zweites Gattersteuersignal, welches durch Kombinieren der Mehrzahl in ihrer Frequenz geteilten Ausgaben gemäß dem zweiten Steuersignal gebildet ist, wenn das Anfangszustands-Auflösesignal an ist, wobei die Frequenz des zweiten Gattersteuersignals höher ist als die Frequenz des ersten Gattersteuersignals.
Mit dem vorangehend erwähnten Schaltregulator gibt im Anfangszustand die Gatterschaltung die Ausgangssignale beruhend auf den in ihrer Frequenz geteilten Ausgaben von der Frequenzteilerschaltung gemäß dem momentanen Gattersteuersignal ab. Ferner erzeugt in einem auf den Anfangszustand folgenden stationären Zustand die Gatterschaltung die Signale mit der Oszillationsfrequenz oder die Ausgangssignale mit einer Frequenz, welche höher ist als diejenige in dem Anfangszustand.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Überwachungssteuerverfahren zum Demonstrieren verschiedener Funktionen der Mikropumpe für Demonstrationszwecke und zum Überprüfen von Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen.
Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Mikropumpen-Überwachungssteuerverfahren vorgesehen, welches in der Lage ist, wenigstens eine Abgabedemonstration zum Antreiben der Mikropumpe über eine gegebene Zeitperiode zum Abgeben einer Flüssigkeit und/oder eine Alarmdemonstration für gegebene Lebensdauer-Vorhersage- und Lebensdauer-Ablaufwarnungen und/oder eine Betriebsbestätigungs-Tondemonstration zum Ausgeben eines Alarms mit einem vorgegebenen Tonmuster durchzuführen.
Die Erfindung wird weiter anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Figur 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin ist, welche eine Mikropumpe und ein Steuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
Figur 2 ein Schaltungsdiagramm ist, welches Details des Steuersystems der Figur 1 zeigt;
Figur 3 ein Diagramm zum Erklären der Funktionen von Schaltern in dem Steuersystem der Figur 2 ist;
Fig. 4 ein Diagramm zum Erklären der Betriebszustände des Steuersystems der Figur 2 ist;
Figuren 5 und 6 Zeitdiagramme sind, welche die verschiedenen Tonsignalwellenformen für Funktionsbestätigungszwecke in dem Steuersystem der Figur 2 zeigen;
Figur 7 ein Diagramm ist, welches die Anzeige an einer Anzeigeeinheit des Steuersystems der Figur 2 während der Periode einer Abgabedemonstration zeigt;
Figur 8 ein Diagramm ist, welches die Anzeigen an der Anzeigeeinheit während der Periode einer Alarmdemonstration zeigt;
Figur 9 ein Diagramm ist, welches die Anzeige an der Anzeigeeinheit während der Periode einer Betriebsbestätigungsdemonstration ist;
Figur 10 ein Zeitdiagramm ist, welches die Tonsignalwellenform für die Betriebsbestätigungsfunktion ist;
Figur 11 ein Zeitdiagramm ist, welches eine Abgabefrequenz und deren Zyklus zeigt;
Figur 12 ein Diagramm zum Erklären eines Zeitglied-Setzbetriebs ist;
Figur 13 ein Zeitdiagramm ist, welches eine Tonsignalwellenform für eine Lebensdauer-Vorhersagewarnung zeigt;
Figur 14 ein Zeitdiagramm ist, welches eine Tonsignalwellenform für eine Lebensdauer-Ablaufwarnung zeigt;
Figur 15 ein charakteristisches Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen der Potentialveränderung an einem Anschluß einer Steuerschaltung des Steuersystems der Figur 2 und der abgelaufenen Zeit nach einer vorderen Flanke eines piezoelektrischen Antriebs-Impulses zeigt;
Figur 16 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausführungsform einer Mikropumpe zeigt, die dazu eingerichtet ist, durch ein piezoelektrisches Element gemäß der vorliegenden Erfindung impulsartig angetrieben zu werden;
Figur 17 ein Blockdiagramm einer Antriebsschaltung zum Antreiben der Mikropumpe durch das piezoelektrische Element ist;
Figuren 18A und 18B Diagramme sind, welche die Mikropumpe der Figur 16 in verschiedenen Betriebszuständen zeigen;
Figur 19 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin ist, welche die Mirkopumpe der Figur 16 und ein weiteres Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
Figur 20 ein Blockdiagramm ist, welches eine erste Form eines Steuermittels des Steuersystems der Figur 19 zeigt;
Figur 21 ein Wellenformdiagramm zum Erklären des Betriebs des Steuermittels der Figur 20 ist;
Figur 22 ein Blockdiagramm ist, welches eine zweite Form des Steuermittels des Steuersystems der Figur 19 zeigt;
Figur 23 ein Wellenformdiagramm zum Erklären des Betriebs des Steuermittels der Figur 22 ist;
Figur 24 ein Blockdiagramm ist, welches eine weitere Form des Steuermittels des Steuersystems der Figur 19 zeigt;
Figur 25 ein Wellenformdiagramm zum Erklären des Betriebs des Steuermittels der Figur 24 ist;
Figur 26 ein Blockdiagramm eines Überwachungszeitglieds des Steuersystems der Figur 19 ist;
Figur 27 ein Schaltungsdiagramm ist, welches Details des Überwachungszeitglieds der Figur 26 zeigt;
Figuren 28, 29 und 30 Zeitdiagramme sind, welche die Signalwellenformen des Überwachungszeitglieds der Figur 26 zeigen;
Figuren 31 und 32 Blockdiagramme eines weiteren Überwachungszeitglieds sind;
Figuren 33 und 34 Zeitdiagramme sind, welche jeweils Signalwellenformen der in den Figuren 31 und 32 dargestellten Abschnitte des Überwachungszeitglieds zeigen;
Figur 35 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltung mit weichem Start für einen Schaltregulator des Steuersystems der Figur 19 ist; und
Figuren 36 bis 38 Zeitdiagramme sind, welche Signalwellenformen der Schaltung mit weichem Start der Figur 35 zeigen.
Die Figur 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin zeigt, die eine Mikropumpe und eine Mikropumpen-Überwachungssteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Ein Tank 210, welcher flüssige Medizin zum Einspritzen enthält, ist mit einer Mikropumpe 10 verbunden. Wie man aus ihrem Aufbau erkennen wird, welcher in den Figuren 16 etc. gezeigt ist und welcher später beschrieben wird, ist die Mikropumpe 10 derart ausgebildet, daß eine an ein piezoelektrisches Element angelegte Spannung, welches Element in dieser enthalten ist, eine Verformung erzeugt, und die Verformungskraft wird als eine Pumpenkraft verwendet. Somit ist die Mikropumpe in der Lage, Spurenmengen flüssiger Medizin oder dergleichen über eine lange Zeitperiode abzugeben. Eine Nadel einer Spritze 208 spritzt in den Körper die aus dem Tank 210 durch die Mikropumpe 10 abgezogene Flüssigkeit ein. Ein Steuersystem 200 zum Steuern der Mikropumpe 10 umfaßt eine Steuerschaltung 221, einen Alarm 222 und eine Anzeigeeinheit 206.
Die Figur 2 ist ein Schaltungsdiagramm, welches Details des Steuersystems 200 zeigt, welches verschiedene Steuerfunktionen durchführt. Das Steuersystem 200 umfaßt die Steuerschaltung 221, umfassend eine erste integrierte Schaltung 31 und eine zweite integrierte Schaltung 30 in der Form einer CPU, und bildet einen Antrieb für das piezoelektrische Element 7. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß das piezoelektrische Element 7 in Figur 2 in der Mikropumpe 10 enthalten ist, wobei Antriebsimpulse von der Steuerschaltung 221 an das piezoelektrische Element 7 zum Antreiben der Mikropumpe 10 angelegt werden.
Die Figur 3 ist ein Erklärungsdiagramm, welches die Funktionen einer Mehrzahl von Schaltern A bis D und eines Auswahlschalters E zeigt, welche mit der CPU 30 verbunden sind, und welches verschiedene durch diese Schalter gesetzte Modi zeigt.
Es wird hier angenommen, daß "Modus 0" bis "Modus 3" jeweils die folgenden Zustände wiedergeben:
Modus 0: Ein Zeitintervall vom Zurücksetzen des Systems bis zur Erfassung einer Signaländerung von einem Pegel L auf einen Pegel H an einem OPIN-Anschluß der CPU 30 (der OPIN- Anschluß liest nach dem Zurücksetzen des Systems immer mit 32 Hz ein).
Modus 1: Ein Zeitintervall von dem Modus 0 bis der Schalter C geschlossen wird.
Modus 2: Ein Zeitintervall von dem Modus 1 bis zur Erzeugung einer Lebensdauer-Ablaufwarnung AL&sub2;.
Modus 3: Ein Zeitintervall von dem Modus 2 an, d.h. von der Erzeugung der Lebensdauer-Ablaufwarnung AL&sub2; an.
Zusätzlich zu den Schaltern A - E ist ein Energiezuführschalter PS vorgesehen, welcher die folgenden Funktionen aufweist:
1. Durchführen eines Übergangs von dem Modus 0 zu dem Modus 1, d.h. eines Übergangs des OPIN-Anschlusses von dem Pegel L zu dem Pegel H.
2. Blockieren von Modus 1 bis Modus 3, d.h. Durchführen eines Übergangs des OPIN-Anschlusses von dem Pegel H zu dem Pegel L.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß der zweite IC 30 und der erste IC 31 eine Verarbeitung derart durchführen, daß dann, wenn der Energiezuführschalter PS von dem AN-Zustand zu dem AUS-Zustand verändert wird, verhindert wird, daß die Einrichtung arbeitet, selbst wenn der Energiezuführschalter PS wieder angeschaltet wird.
Die Figur 4 ist ein Diagramm, welches die Betriebszustände des Steuersystems 200 zeigt. Modus 0 bis Modus 3 sind in dieser Reihenfolge dargestellt und werden nachfolgend in Verbindung mit bestimmten zugeordneten Betrieben beschrieben:

(a) Zunächst werden verschiedene Funktionsbestätigungssignale beschrieben, umfassend Tonsignale, welche durch einen Summer BZ erzeugt werden:

Wenn der L-H-Übergang des OPIN-Anschlusses erfaßt wird, nachdem das System zurückgesetzt worden ist, verursacht der zweite IC 30, daß der Summer BZ ein Tonsignal erzeugt. Ebenso werden, wenn der Schalter A geschlossen wird, um eine Medizinabgabedemonstration 9 zu initiieren, Antriebsimpulse erzeugt, so daß die Mikropumpe 10 zur Abgabe einer Menge der Flüssigkeit angetrieben wird, und ein zweites Signal wird nach dem Beenden einer derartigen Abgabe erzeugt. Ferner wird ein Tonsignal erzeugt, wenn der Schalter B geschlossen wird, um eine Alarmdemonstration zu initiieren, ebenso wie wenn der Schalter E verändert wird durch Umschalten zweier Kontakte desselben.
Die Figur 5 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Beispiel einer Tonsignalwellenform in derartigen Fällen zeigt, wobei das Tonsignal mit einer Antriebsfrequenz von 4096 Hz zwei Sekunden lang erzeugt wird.
Ferner wird, wie später erklärt, ein Tonsignal während der Zeit, während der Schalter D geschlossen ist, kontinuierlich erzeugt, um eine Betriebsbestätigungsdemonstration durchzuführen. Die Figur 6 ist ein Zeitdiagramm, welches anhand eines Beispiels das in einem derartigen Fall erzeugte Tonsignal zeigt.

(b) Die verschiedenen Demonstrationen werden nun beschrieben:

(b-1) Die Medizinabgabe-Demonstration:

Die Medizinabgabe-Demonstration bildet einen Abgabebetrieb, welcher mit einer voreingestellten Abgaberate durchgeführt wird und durch Schließen des Schalters A bewirkt wird. Bei dieser Demonstration werden Antriebsimpulse an das piezoelektrische Element 7 für eine einzige Antriebsperiode angelegt, um die Mikropumpe 10 mit einer voreingestellten Abgaberate anzutreiben.
Die Figur 7 ist ein schematisches Diagramm, welches die Anzeige an der Anzeigeeinheit in einem derartigen Falle zeigt. Die Anfangsanzeige ist so, wie sie auf der linken Seite der Figur gezeigt ist, und die Anzeige im Verlauf der Abgabedemonstration wird so, wie sie auf der rechten Seite der Figur gezeigt ist. Der Anfangsanzeigezustand wird nach dem Beenden der Abgabedemonstration wieder eingenommen.
Die Antriebsimpulse für diese Demonstration bestehen aus einer vorbestimmten Anzahl an Impulsen mit einer Frequenz von 1 Hz, so daß das piezoelektrische Element 7 nur während dieser Zeitperiode zum Antreiben der Mikropumpe 10 betrieben wird, wodurch die Einspritzflüssigkeit in dem Tank 210 durch die Nadel der Spritze 208 abgegeben wird. Wenn dieser Betrieb beendet ist, wird, wie vorangehend erwähnt, ein Tonsignal mit der in Figur 5 gezeigten Wellenform erzeugt.

(b-2) Die Alarm-Demonstration:

In Antwort auf das Schließen des Schalters B werden Lebensdauervorhersage-Warnungs-(AL&sub1;)- und Lebensdauerablauf-Warnungs-(AL&sub2;)-Demonstrationen durchgeführt. Während der Zeit, während der der Schalter B geschlossen ist, wird ein Alarm ausgegeben und gleichzeitig wird die Anzeige durch eine Alarmanzeige ersetzt.
Die Figur 8 ist ein schematisches Diagramm, welches die Anzeigen an der Anzeigeeinheit in einem derartigen Falle zeigt. Jedesmal, wenn der Schalter B geschlossen wird, werden das Tonsignal und die Anzeige (L oder E) sowohl für die Lebensdauervorhersage-Warnung (AL&sub1;) als auch die Lebensdauerablauf-Warnung (AL&sub2;) zyklisch erzeugt. In diesem Falle sind die Tonsignalwellenformen jeweils die gleichen, wie sie in den Figuren 13 und 14 gezeigt sind, welche später beschrieben werden.

(b-3) Die Betriebsbestätigungs-Demonstration:

Wenn der Schalter D geschlossen wird, dann wird die Betriebsbestätigungs-Demonstration durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Einrichtung richtig arbeitet. Wenn die Einrichtung richtig funktioniert, dann wird ein Betriebsbestätigungs-Tonsignal erzeugt, wodurch angezeigt wird, daß der Betrieb normal ist. Das Betriebsbestätigungs-Tonsignal wird so lange erzeugt, so lange der Schalter D geschlossen ist.
Die Figur 9 ist ein schematisches Diagramm, welches die Anzeige in einem derartigen Falle zeigt, welche die gleiche bleibt wie in dem Anfangszustand. Zu dieser Zeit ist die sich ergebende Tonsignalwellenform die in Figur 6 gezeigte.

(c) Nun wird die Betriebsbestätigungsfunktion beschrieben:

Wenn die Einrichtung in dem Modus 2 richtig arbeitet (umfassend sowohl den Fall, in dem der Abgabezustand vorliegt, als auch den Fall, in dem die Abgabe gestoppt ist), dann erzeugt das Schließen des Schalters D ein Tonsignal, um anzuzeigen, daß die Einrichtung richtig arbeitet. Eine Bestimmung, ob der Betrieb korrekt ist oder nicht, wird durch Bestimmen, ob der Betrieb durch eine geeignete Software- Verarbeitungsschleife des zweiten ICs 30 und des ersten ICs 31 hindurchläuft, durchgeführt.
Die Figur 10 ist ein Zeitdiagramm der zweiten Tonsignalwellenform für die Betriebsbestätigungsfunktion in einem derartigen Falle. Während der Zeit, während welcher der Schalter D geschlossen ist, wird ein Tonsignal kontinuierlich mit einer Frequenz von 4096 Hz erzeugt. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die Anzeige während dieser Periode die gleiche ist wie die Anzeige während des Betriebs.

(d) Das Setzen einer Abgaberate wird nun beschrieben:

Zunächst wird das Setzen einer Abgaberate in der folgenden Art und Weise durchgeführt: Antriebsimpulsdaten werden in den ersten IC 31 in der Form von Datenbits Pn bis P&sub1; eingegeben, und Basisantriebsimpulse P werden gemäß der folgenden Gleichung gesetzt:
P = 10 + (P&sub8;, P&sub7;, P&sub6;, P&sub5;, P&sub4;)
Wenn beispielsweise P&sub8; und P&sub4; vorhanden sind, ergibt sich folgendes:
P = 10 + (1, 0, 0, 0, 1) = 27 Impulse.
Hier sind (P&sub3;, P&sub2;, P&sub1;) Korrekturbits. Beispielsweise gilt das folgende:
(1, 0, 1) = -3
(1, 1, 0) = -2
(1, 1, 1) = -1
(0, 0, 0) = 0
(0, 0, 1) = +1
(0, 1, 0) = +2
(0, 1, 1) = +3
(1, 0, 0) = +4
Eine tatsächliche Anzahl der Antriebsimpulse PR, umfassend die Korrekturbits, ist durch die folgende Gleichung wiedergegeben:
PR = 10 + (P&sub8;, P&sub7;, P&sub6;, P&sub5;, P&sub4;, P&sub3;, P&sub2;, P&sub1;)
Ein Beispiel ist:
PR = 10 + (1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1) = 30
Die Abgaberate wird durch Verwendung der beiden Kontakte des Schalters E eingestellt, so daß drei Zustände, nämlich (0, 0) , (0, 1) und (1, 0) erzeugt werden, wodurch die Abgaberate wahlweise auf 3 Pegel LO, MI und HI eingestellt werden kann. Die Pegel LO, MI und HI sind jeweils gegeben durch die folgenden Gleichungen (in der Praxis werden die Dezimalstellen folgend auf den Dezimalpunkt weggelassen)
LO : PRL = PR
MI : PRM = PR x 11/8
HI : PRH = PR x 7/4
Die Figur 11 ist ein Zeitdiagramm, welches die Abgabefrequenz und ihren Zyklus zeigt. In diesem Falle ist eine voreingestellte Anzahl an Impulsen in der ersten Hälfte einer gegebenen Periode angeordnet, beispielsweise 3 Minuten. Selbstverständlich kann die voreingestellte Anzahl an Impulsen gleichmäßig innerhalb der Periode von 3 Minuten verteilt sein. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß, wenn die Auswahl der Pegel LO, MI oder HI getroffen ist, die resultierende Anzeige an der Anzeigeeinheit 23 "SEL1", "SEL2" bzw. "SEL3" wird.
Die Steuerung der Abgaberate wird detaillierter mit Bezug auf die Figur 19 und folgende beschrieben:

(e) Eine Zeitgliedfunktion des Steuersystems zum Bestimmen der Erzeugnislebensdauer wird nun beschrieben:

Die Beschreibung wird beruhend auf der Annahme gegeben, daß die Erzeugnislebensdauer für die Flüssigkeit zum Auslaufen aus der Mikropumpe 10 in dem Steuersystem 200 acht Tage ist, wie durch ein Acht-Tage-Zeitglied bestimmt.
Das Setzen des Zeitglieds wird in der folgenden Art und Weise durchgeführt. Wenn beispielsweise die Einrichtung nach Tagen nach der Zeit, zu welcher sie in den Modus 1 gesetzt worden ist, in den Modus 2 gesetzt wird, wird das Acht-Tage-Zeitglied auf (8-INT(x)) Tage zurückgesetzt, und das Zeitglied wird erneut gestartet. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß INT(x) die ganzzahlige Form von wiedergibt, und daher gilt beispielsweise INT(1,5) = 1.
Die Figur 12 ist ein Diagramm zum Erklären des Betriebs in einem derartigen Falle. Wenn beispielsweise der Modus 2 0,8 Tage nach dem Modus 1 gestartet worden ist, dann wird das Zeitglied bei (8-INT(x)) Tagen wieder gestartet, was in diesem Falle 8 Tage ist. Zu dieser Zeit wird die Anzeige zu y = 7-INT(x) Tage (0< x< 8). Wenn die Anzahl der verbleibenden Tage 1 wird, dann ertönt die Lebensdauervorhersage-Warnung AL&sub1;, und wenn die Anzahl der verbleibenden Tage auf verringert wird, dann ertönt die Lebensdauerablauf-Warnung AL&sub2;. In diesem Falle ist der Ablauf von acht Tagen folgend auf den Start des Modus 2 erforderlich zum Ertönen der Lebensdauerablauf -Warnung AL&sub2;.
Wenn beispielsweise der Modus 2 3,2 Tage nach dem Modus 1 gestartet worden ist, dann wird das Zeitglied nach (8-INT(x)) Tagen wieder gestartet, was 5 Tage ist. Zu dieser Zeit weist die Anzeige die Form y = 7-INT(3,2) = 4 Tage auf. Wie vorher ertönt die Lebensdauervorhersage-Warnung AL&sub1;, wenn die Anzahl der verbleibenden Tage auf einen verringert wird, und die Lebensdauerablauf-Warnung ertönt, wenn die Anzahl der verbleibenden Tage auf null verringert wird. In diesem Beispiel ist der Ablauf von 5 Tagen nach dem Starten des Modus 2 zum Ertönen der Lebensdauerablauf- Warnung AL&sub2; erforderlich.
Andererseits wird, wenn beispielsweise der Modus 2 7,3 Tage nach dem Modus 1 gestartet worden ist, das Zeitglied bei (8-INT(x)) Tagen wieder gestartet, was ein Tag ist. Zu dieser Zeit zeigt die Anzeige y = 7-INT(7,3) = 0 Tage an. Dann ertönt, da die Anzahl der verbleibenden Tage 1 ist, die Lebensdauervorhersage-Warnung AL&sub1; unmittelbar, und die Lebensdauerablauf-Warnung ertönt dann, wenn die Anzahl der verbleibenden Tage auf null verringert wird. In diesem Beispiel ist der Ablauf von einem Tag nach dem Start des Modus 2 erforderlich, bevor die Lebensdauerablauf-Warnung AL&sub2; ertönt.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß, wenn X > 8 wäre, die Lebensdauerablauf-Warnung AL&sub2; unmittelbar ertönen würde und die Einrichtung nicht in den Modus 2 gesetzt werden kann.

(e-1) Nun wird die Lebensdauervorhersage-Warnung AL&sub1; erklärt:

Die Lebensdauervorhersage-Warnung AL&sub1; wird durch die Erzeugung eines Tonsignals beim Ablauf von 7 Tagen nachdem die Einrichtung in den Modus 1 gesetzt und in diesem belassen worden ist oder nach dem Ablauf von 7-INT(x) Tagen, nachdem die Einrichtung in den Modus 2 gesetzt worden ist, durchgeführt.
Die Figur 13 ist ein Zeitdiagramm, welches die Tonsignalwellenform in einem derartigen Falle zeigt. Die Wellenform dieser Figur wird wiederholt 30 Sekunden lang bei einer Tonperiode von 30 Minuten erzeugt, wobei diese Wiederholung 24 Stunden lang anhält, wenn nicht ein Stoppbefehl ausgegeben wird.
Um das Tonsignal zu stoppen, wird der D-Schalter geschlossen und das Tonsignal wird innerhalb der momentanen Tonperiode gestoppt. Das Tonsignal wird jedoch dann nach dem Erreichen der nächsten Tonperiode erzeugt, wenn nicht der Schalter D wieder geschlossen wird, wodurch das Tonsignal wieder gestoppt wird, wonach kein Ton mehr erzeugt wird, selbst beim Erreichen nachfolgender Tonperioden.

(e-2) Nun wird die Lebensdauerablauf-Warnung AL&sub2; erklärt:

Die Lebensdauerablauf-Warnung AL&sub2; wird durch die Erzeugung eines Tonsignals nach dem Ablauf von 8 Tagen, nachdem das System in den Modus 1 gesetzt worden ist oder nach dem Ablauf von 8-INT(x) Tagen, nachdem das System in den Modus 2 gesetzt worden ist, durchgeführt, wie vorangehend beschrieben.
Die Figur 14 ist ein Zeitdiagramm, welches die Tonsignalwellenform in einem derartigen Falle zeigt. Die Wellenform dieser Figur wird 30 Sekunden lang mit einer Periode von 30 Minuten wiederholt, wenn kein Stoppbefehl vorliegt, wobei das Tonsignal kontinuierlich erzeugt wird, bis die Batteriespannung abfällt, wodurch der Betrieb des zweiten ICs 30 oder des ersten ICs 31 beendet wird.
Um das Tonsignal zu stoppen, wird der Schalter PS geöffnet. Mit anderen Worten, wenn der Schalter PS geöffnet wird, ändert sich der OPIN-Anschluß von dem Pegel H auf den Pegel L und der zweite IC 30 erfaßt die Änderung, wobei dieser dazu eingerichtet ist, den Pegel L durch das zweite Einlesen zu erfassen, und stoppt das Tonsignal. Wenn das Tonsignal einmal durch Öffnen des Schalters PS gestoppt worden ist, dann wird das Tonsignal nicht länger erzeugt.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß selbst wenn der Abgabebetrieb aus Sicherheitsgründen unter Anbetracht der Lebensdauer eines Medikaments gestoppt wird, das Zeitglied in seinem Betrieb fortfährt und somit die vorangehend erwähnte Lebensdauervorhersage-Warnung AL&sub1; und die Lebensdauerablauf-Warnung AL&sub2; immer noch gegeben sind.

(f) Nun wird der Betrieb des Summers BZ des Steuersystems erklärt:

In dieser Ausführungsform kann das Ertönen des Summers BZ, oder eines anderen Alarms, sowohl durch den zweiten IC 30 als auch den ersten IC 31 bewirkt werden. In jedem der beschriebenen Fälle, in dem das Tonsignal erzeugt wird, wird das Tonsignal durch Anschalten eines Transistors T, welcher in Figur 2 gezeigt ist, um den Summer BZ anzutreiben, erzeugt. Der Summer BZ kann sowohl durch den zweiten IC 30 als auch durch den ersten IC 31, jedoch mit einer Zeitverschiebung, angetrieben werden. Als Ergebnis daraus kann, selbst wenn die CPU 30 und/oder die Steuerschaltung 31 einer Fehlfunktion unterliegen, die erforderliche Information für den Verwender vorgesehen werden.

(g) Nun wird ein Sicherheitsmechanismus für das Steuersystem beschrieben:

Der Zustand eines Anschlusses VDE, welcher mit dem piezoelektrischen Element 7 verbunden ist, wird zu Zeiten T&sub1;, T&sub2; und T&sub3; (Sekunden) nach der vorderen Flanke des ersten Antriebsimpulses für das piezoelektrische Element in jeder Antriebsperiode (z.B. 3 Minuten) der von einem Anschluß VDR&sub1;, welcher in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugten Antriebsimpulse gelesen und wird mit einem Schwellenwert verglichen, um Werte (VT&sub1;, VT&sub2;, VT&sub3;) zu erzeugen. In Fällen, die sich von den Werten (VT&sub1;, VT&sub2;, VT&sub3;) = (0, 1, 1) unterscheiden, wird der Zustand des Anschlusses VDE in den nächsten beiden Perioden wieder gelesen und ein Tonsignal, welches die gleiche Tonsignalwellenform, wie die Lebensdauerablauf-Warnung AL&sub2; (nachfolgend als ein Alarm AL&sub2; bezeichnet) aufweist, wird erzeugt, wenn die sich ergebenden Werte von jedem der beiden Auslesevorgänge anders sind als (0, 1, 1).
Die Figur 15 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Potentialvariation an dem Anschluß VDE und dem Zeitintervall nach der vorderen Flanke des entsprechenden Antriebsimpulses für das piezoelektrische Element zeigt.
In der Figur wird angenommen, daß T&sub1; = 10 ms, T&sub2; = 30 ms und T&sub3; = 50 ms, und in dem normalen Zustand zeigt ein Vergleich zwischen den Potentialen bei diesen Zeitintervallen mit dem Schwellenwert, daß ein Ergebnis (0, 1, 1) erhalten wird. Wenn jedoch Luft in die Mikropumpe eingeführt wird, dann steigt das Potential an dem Anschluß VDE rapide an, und ein Vergleich zwischen den sich ergebenden Potentialen und dem Schwellenwert führt zu (1, 1, 1). Zusätzlich steigt dann, wenn die Nadelöffnung der Nadel der Spritze 208 verstopft wird, das Potential am Anschluß VDE langsam an, so daß ein Vergleich zwischen den sich ergebenden Potentialen und dem Schwellenwert zu (0, 0, 0) führt.
Wie vorangehend beschrieben, werden die Potentialvariationen des piezoelektrischen Elements erfaßt, um zu erfassen, ob die Mikropumpe geeignet arbeitet oder nicht, und wenn bestimmt wird, daß die Mikropumpe nicht richtig arbeitet, dann wird der Schalter PS geöffnet, um den Betrieb anzuhalten und zu ermöglichen, daß die Mikropumpe durch eine andere ersetzt wird.
Andererseits wird die Batteriespannung VE jederzeit überwacht, so daß dann, wenn die Batteriespannung, welche 3 V beträgt, beispielsweise auf 2,4 V bis 2,5 V abfällt, dieser Abfall erfaßt wird und der Alarm AL&sub2; ertönt. Ferner wird, wenn ein Zurücksetzen des Systems verwendet wird, während der Verwender die Mikropumpe trägt (umfassend die Fälle, in denen das Zurücksetzen durch Rauschen verursacht wird), das Potential an dem Anschluß OPIN gelesen, um zwischen den Pegeln L und H zu unterscheiden, und wenn beispielsweise das Potential bei dem Pegel H ist, wird angenommen, daß die Mikropumpe einer Fehlfunktion unterliegt, und der Alarm AL&sub2; wird ausgelöst. In jedem Falle, in dem der Alarm AL&sub2; ausgelöst wird, beendet das System den Betrieb unmittelbar, wodurch die Sicherheit des Verwenders sichergestellt wird.
Es ist nicht erforderlich zu sagen, daß die vorangehend erwähnten verschiedenen Demonstrationen und Tonsignalwellenformen nicht einschränkend sind und je nach Anforderung geeignet modifiziert werden können.
Eine Ausführungsform einer Mikropumpe, welche zum impulsartigen Antrieb durch ein piezoelektrisches Element geeignet ist, wird nun beschrieben, und das Verfahren zum Steuern der Abgaberate der Mikropumpe durch den impulsartigen Antrieb des piezoelektrischen Elements wird detailliert beschrieben.
Die Figur 16 ist eine Schnittansicht, welche eine Ausführungsform der Mikropumpe 10 zeigt, die dazu eingerichtet ist, daß sie durch Impulse durch das piezoelektrische Element 7 gemäß der vorliegenden Erfindung angetrieben wird. Die Mirkopumpe 10 umfaßt eine Sandwich-Struktur mit einer Basis 1, einer Dünnfilmlage 2 und einer Oberflächenlage 3.
Die Basis 1 umfaßt beispielsweise eine Glasplatte mit einer Dicke von ungefähr 1 mm und ist mit einer Einlaßöffnung 11 und einer Auslaßöffnung 12 ausgebildet. Röhren 13 und 14 sind jeweils über die Öffnungen 11 und 12 mit Klebstoff 15 gepaßt, um eine fluiddichte Abdichtung vorzusehen. Das Zuführende der Röhre 13 ist beispielsweise mit dem Tank 210 für flüssige Medizin verbunden, unddas Abgabeende der Röhre 14 ist beispielsweise mit der Spritze 208 verbunden.
Die Dünnfilmlage 2 umfaßt beispielsweise ein Si-Substrat mit einer Dicke von ungefähr 0,3 mm und ist durch ein Ätzverfahren mit einem Einlaßventil 4, einem Auslaßventil 5, einer Membran 6, welche zwischen den Ventilen angeordnet ist, und den erforderlichen Flußdurchlässen (nicht gezeigt) ausgebildet. Die Dünnfilmlage 2 ist durch ein Anoden- Verbinde-Verfahren mit der Basis 1 verbunden, wobei die Verbindungsorte mit Bezugszeichen 16a, 16b und 16c bezeichnet sind.
Die Einlaßöffnung 11 ist mit einem Einlaßdurchlaß (nicht gezeigt) verbunden, welcher mit einer Kammer 116 des Einlaßventils 4 durch ein Durchgangsloch und einen Verbindungsdurchlaß (nicht gezeigt) in Verbindung steht, und steht über ein Durchgangsloch (nicht gezeigt) mit einer Kammer 113 in Verbindung, die oberhalb des Auslaßventils 5 angeordnet ist. Das Einlaßventil 4 ist mit einem schalenartigen Ventilelement 41 ausgebildet, welches ein Durchgangsloch 117 in seinem zentralen Abschnitt zur Verbindung mit einer Kammer 118, welche oberhalb des Ventils 4 angeordnet ist, versehen ist. Die Kammer 118 steht durch ein weiteres Durchgangsloch und einen Verbindungsdurchlaß (nicht gezeigt) mit einer Pumpenkammer 121 unter der Membran 6 in Verbindung, welche Kammer in eine Kammer 123 des Auslaßventils 5 durch einen Auslaßdurchlaß führt, so daß die Flüssigkeit unter Druck in das Auslaßventil 5 fließt. Das Auslaßventil 5 ist mit einem schalenartigen Ventilelement 51 ausgebildet, welches eine Auslaßöffnung 12a bedeckt, die zu der Auslaßöffnung 12 führt.
Das piezoelektrische Element 7, umfassend eine piezoelektrische Scheibe, ist an die Membran 6 durch eine Dünnfilmelektrode zum Antreiben der Membran 6 angehaftet. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen 72 und 73 Zuführleitungen zum Anlegen einer Spannung an das piezoelektrische Element 7.
Die Oberflächenlage 3, welche durch eine Glasplatte gebildet ist, die der Basis 1 gleicht, ist ebenso durch ein Anoden-Verbinde-Verfahren mit der Dünnfilmlage 2 verbunden, um eine Einführöffnung 31 für das piezoelektrische Element 7 zu bilden und dadurch das vorangehend beschriebene Pumpenflußsystem zu erhalten. Die Oberflächenlage 3 weist eine Dicke von ungefähr 0,5 mm auf.
Die Figur 17 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform einer Antriebsschaltung eines weiteren Steuersystems zum Antreiben der Mikropumpe durch das piezoelektrische Element zeigt. Die Antriebsschaltung umfaßt eine Energiequelle 201, z.B. eine Lithiumzelle, eine Verstärkerschaltung 202, einen Mikroprozessor (203) (nachfolgend als CPU bezeichnet), eine Pegelverschiebeeinrichtung zum Umwandeln eines Niederspannungssignals in ein Hochspannungssignal, einen Treiber 205 zum Antreiben des piezoelektrischen Elements 7, eine Anzeige 206 zum Anzeigen der Flußrate der Pumpe und einen Auswahlschalter 207 für Flußratensteuerzwecke.
Die Figuren 18A und 18B sind Diagramme, welche die Pumpe der Figur 16 in verschiedenen Betriebszuständen zeigen. Der normale Betrieb der Mikropumpe wird nun mit Bezug auf die Figuren 17, 18A und 18B beschrieben.
Die gewünschte Flußrate wird zuerst durch den Schalter 207 und die durch die CPU 203 (die CPU 30) erzeugten Antriebsimpulssignale ausgewählt. Die CPU 203 wird im allgemeinen durch einen Signalspannungspegel von 3 V bis 5 V aktiviert, und das piezoelektrische Element 7 wird durch eine Hochspannung, z.B. 50 V, betrieben. Somit wird der Spannungspegel von 3 V durch die Verstärkerschaltung 202 auf 50 V erhöht und die Antriebsimpulssignale von der CPU 203 werden durch die Pegelverschiebeeinrichtung 204 in Hochspannungsimpulssignale mit einem Pegel von 50 V umgewandelt.
Der Treiber 205 legt dann die Spannungsimpulse mit 50 V als periodische Antriebssignale von ungefähr 1 bis zu einigen Hz an das piezoelektrische Element 7 an, wodurch Verformungsschwingungen aufgrund des piezoelektrischen Effekts bewirkt werden. Wenn aufgrund des piezoelektrischen Effekts die Membran 6 nach unten verformt wird, wie in Figur 18A gezeigt, dann wird der Druck in der Kammer 121 erhöht, und dieser Druck wird gleichzeitig durch die Flußdurchlässe zu den Kammern 118 und 123 übertragen, um deren Innendrücke zu erhöhen. Als Ergebnis der Zunahme des Innendrucks der Kammer 118 wird eine Trennwand 42 des Einlaßventils 4 nach unten gedrückt, so daß das Ventilelement 41 des Einlaßventils 4 gegen die Basis 1 gepreßt wird und das Ventil 4 geschlossen wird. Gleichzeitig drückt die Zunahme des Innendrucks der Kammer 123 eine Trennwand 52 des Auslaßventils 5 nach oben, so daß das Ventilelement 51 des Auslaßventils 5 von der Basis 1 getrennt wird und das Auslaßventil 5 geöffnet wird, wodurch eine feste Menge der Flüssigkeit unter Druck zur Auslaßöffnung 12 abgegeben wird.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die Membran 6, wie in Figur 18B gezeigt, nach oben verformt wird, wodurch der Innendruck der Fumpenkammer 121 verringert wird, die Trennwand 52 nach oben verformt, wodurch das Auslaßventil 5 geschlossen wird, und gleichzeitig wird die Trennwand 42 nach oben verformt, wodurch das Einlaßventil 4 geöffnet wird und dadurch eine feste Menge der Flüssigkeit von der Kammer 116, welche mit der Einlaßöffnung 11 durch das Durchgangsloch 117 in Verbindungsteht, angesaugt wird.
Durch Verursachen, daß die Membran 6 durch das piezoelektrische Element 7 schwingt, werden das vorangehend erwähnte Ansaugen und Abgeben kontinuierlich durchgeführt. Ferner stellt eine Zunahme der Schwingungsanzahl sicher, daß die Pumpe in ihrem Fluß verringerte Pulsationen aufweist. Darüber hinaus ist, da das Auslaßventil 5 durch das schalenartige Ventilelement 51 ausgebildet ist, welches die Auslaßöffnung 12a zur Auslaßöffnung 12 abdeckt, die Richtung einer auf die Trennwand 52 aufgrund des Gegendrucks von der Auslaßöffnung 12 (die Öffnungskraft des Ventilelements 5) ausgeübten Anhebekraft die gleiche, wie die Richtung der Anhebebewegung der Trennwand 52 aufgrund des Druckes in der Fumpenkammer 121. Daher wirkt der Gegendruck in einer Richtung, welche dazu neigt, das Auslaßventil zu öffnen. Als Ergebnis daraus wird die Flüssigkeit mit einer im wesentlichen festen Flußrate innerhalb des gewünschten Arbeitsbereichs der Pumpe in einem geeigneten Gleichgewicht zwischen dem Gegendruck und der Kombination der elastischen Kraft des Auslaßventils 5 und der nach unten gerichteten Kraft, welche auf die Trennwand 52 wirkt, beispielsweise aufgrund einer externen Kraft, abgegeben, bis das Ventil 5 vollständig geöffnet ist.
In der Mikropumpe 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn Einzelimpulse von beispielsweise 50 V an das piezoelektrische Element 7 der Mikropumpe angelegt werden (dies wird als ein Einzelimpulsantrieb oder Einzelschrittantrieb bezeichnet), die Flüssigkeit mit einer Flußrate von ungefähr 0,05 µl/Schritt abgegeben.
Die Figur 19 ist ein Blockdiagramm einer Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin, welche die Mikropumpe verwendet, das ein weiteres beispielhaftes Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Figur ist die Röhre 13 zwischen dem Tank 210 für flüssige Medizin und der Einlaßöffnung 11 der Mikropumpe angeordnet, und die Röhre 14 ist zwischen der Auslaßöffnung 12 der Mikropumpe und der Spritze 208 zum Einspritzen der flüssigen Medizin in einem lebenden Körper angeordnet. Ein Steuersystem 400 umfaßt die Mikropumpenantriebsschaltung der Figur 17 als einen Teil derselben.
Spezifische Ausführungsformen von Abgaberatensteuermitteln des Systems 400 werden detailliert in Verbindung mit den Figuren 20 bis 25 beschrieben.
Das Steuersystem verwendet verschiedene Verfahren zum Steuern des Impulsantriebs der Mikropumpe durch das piezoelektrische Element zur Abgaberatensteuerung, welche weitgehend in die folgenden vier Typen unterteilt werden kann:
(1) Steuerung der Antriebsimpulsanzahl.
(2) Steuerung der Antriebsimpulsfrequenz.
(3) Steuerung der Antriebsspannung für das piezoelektrische Element. (4) Steuerung, welche die obigen Verfahren (1) oder (2) und das Verfahren (3) kombiniert.
Das Verfahren der Steuerung der Impulsanzahl wird zuerst beschrieben.
Die Figur 20 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform von Impulsanzahlsteuermitteln des Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, umfassend feste Setz-Mittel 401, ein Addierglied 402 und Basis-Setzmittel (403) , welche in der Lage sind, durch Schalter S&sub8; bis S&sub4; jede gegebene 5-Bit-Binärzahl (0 bis 31) zu setzen. Das System umfaßt ferner Addier/Subtrahiermittel 404 und Feineinstellungs-Setzmittel 405, welche in der Lage sind, irgendeine der Zahlen von -3 bis +4 durch den An- und Ausbetrieb von Schaltern S&sub3; bis S&sub1; zu setzen. Ein # 1 Koeffizientenmultiplizierglied 406 empfängt Eingangsdaten und multipliziert diese beispielsweise mit einem Koeffizienten k&sub1; = 11/8, um eine Ausgabe zu erzeugen. Ein # 2 Koeffizientenmultiplizierglied 407 empfängt die Eingangsdaten und multipliziert diese beispielsweise mit einem Koeffizienten k&sub2; = 7/4, um eine Ausgabe zu erzeugen. Ein Auswähler 408 empfängt die Eingangsdaten direkt und durch die Koeffizientenmultiplizierglieder 406, 407 und wählt einen der drei Sätze von Eingangsdaten gemäß Ausgaben der Schalter Sa und Sb aus. Ein Impulsgenerator 409 spricht auf das Anlegen eines Triggersignals an, um Taktsignale zu zählen und dadurch eine vorbestimmte Anzahl an Impulssignalen zu erzeugen. Diese Schaltung kann durch ein Abwärtszählglied, ein Flipflop, ein UND-Gatter oder dergleichen gebildet sein.
Die Figur 21 ist ein Wellenformdiagramm zum Erklären des Betriebs der Schaltung der Figur 20.
Der Betrieb der Schaltung der Figur 20 wird mit Bezug auf die Figur 21 beschrieben. Es wird nun angenommen, daß eine feste Zahl, 10, vorläufig in den festen Setz-Mitteln 401 gesetzt worden ist. Irgendeine gegebene binäre 5-Bit-Zahl (wobei eine Zahl zwischen einer minimalen Zahl 0 und einer maximalen Zahl 31 ist) , ist in den Basis-Setzmitteln 403 durch den An- oder Ausbetrieb der Schalter S&sub8; bis S&sub4; gesetzt. Das Addierglied 402 addiert die Zahl 10 aus den festen Setz-Mitteln 401 mit der Zahl aus den Basissetz- Mitteln 403, um eine Zahl n+10 zu erzeugen, welche zwischen der minimalen Zahl 10 und der maximalen Zahl 41 liegt.
Wenn die Schalter S&sub3; bis S&sub1; angeschaltet werden, dann geht eine entsprechende Eingabe der Feineinstellungs-Setzmittel 405 als ein Ergebnis des Anlegens einer Energieversorgungsspannung Vcc auf einen Pegel "1". Wenn die Schalter S&sub3; bis S&sub1; abgeschaltet werden, dann wird die Versorgungsspannung Vcc nicht angelegt und die Eingabe der Feinjustier-Setzmittel 405 geht auf einen Pegel "0". Somit wird, in Abhängigkeit von der Einstellung der Schalter S&sub3;, S&sub2; und S&sub1; einer der folgenden numerischen Werte im Bereich von -3 bis +4 gesetzt:
Das Addier/Substrahiermittel 404 führt den Betrieb einer zusätzlichen Subtraktion an der Zahl n+10 von dem Addierglied 402 und der Feineinstellungszahl (der Zahl zwischen - 3 und +4) durch, und das Ergebnis der Berechnung wird direkt als ein # 1 Eingangssignal zu dem Auswähler 408 geleitet und wird ferner zu dem # 1 Koeffizientenmulitiplizierglied 406 und dem # 2 Koeffizientenmultiplizierglied 407 geleitet. Das # 1 Koeffizientenmultiplizierglied 406 multipliziert die Eingangsdaten mit dem Koeffizienten k&sub1; = 11/8, läßt die Bruchteile weg und liefert die sich ergebenden Ausgangsdaten als ein # 2 Eingangssignal zu dem Auswähler 408. Das # 2 Koeffizientenmultiplizierglied 407 multipliziert die Eingangsdaten mit dem Koeffizienten k&sub2; = 7/4, läßt in gleicher Weise die Bruchteile weg und liefert die sich ergebenden Ausgangsdaten als ein # 3 Eingangssignal zu dem Auswähler 408.
Der Auswähler 408 führt seinen Auswählvorgang, wie nachfolgend gezeigt, gemäß der Einstellung der Schalter Sa und Sb durch, und sein Ausgangssignal wird als ein Impulszahlbefehl zu dem Impulsgenerator 409 geliefert: Keines der Eingangssignale wird ausgegeben. Das # Eingangssignal wird ausgewählt und ausgegeben.
Die Figur 21(a) und die Figur 21(b) zeigen die Wellenformen des Taktsignals bzw. des Triggersignals, welche zu dem Impulsgenerator 409 geleitet werden. Das Taktsignal besteht aus wiederholten Impulsen, welche eine Periode (z.B. eine Sekunde) und die gleichen An- und Auszeiten aufweisen (z.B. das Taktverhältnis ist 50 %). Das Triggersignal ist ein periodisches Signal mit einer Periode T, welches jedesmal dann erzeugt wird, wenn eine gegebene Anzahl an Taktimpulsen gezählt worden ist (z.B. wenn angenommen wird, daß T die Zeit ist, die zum Zählen von 180 Taktimpulsen mit einer Frequenz von 1 Hz ist, dann gilt T = 3 Minuten).
Wenn der Impulszahlbefehl zugeführt wird, dann setzt der Impulsgenerator 409 vorher die befohlene Impulszahl in einem Zählglied (welches beispielsweise in diesen eingegliedert sein kann). Dann wird, wenn das Triggersignal angelegt wird, die Erzeugung der Ausgangsimpulse unmittelbar gestartet, und die Zahl 1 wird bei jedem Ausgangsimpuls von dem Zählwert subtrahiert. Wenn der vorher gesetzte Zählwert auf null reduziert ist, dann wird die Erzeugung von nachfolgenden Ausgangsimpulsen unterbunden. Dieser Betrieb wird in Antwort auf das Anlegen jedes Triggersignals wiederholt. Auf diese Art und Weise wird die befohlene Impulszahl in Antwort auf das Anlegen von jedem Triggersignal erzeugt.
Die Figur 21(c) zeigt die Wellenform für eine geringe Anzahl an Ausgangsimpulsen in dem Falle, in dem das # 1 Eingangssignal von dem Addier/Subtrahiermittel 404 durch den Auswähler 408 ausgewählt wird, und die Figur 21(d) zeigt die Wellenform für eine mittlere Anzahl an Ausgangsimpulsen in dem Falle, in dem das # 2 Eingangssignal von dem # 1 Koeffizientenmultiplizierglied 406 durch den Auswähler 408 ausgewählt wird. Die Figur 21(e) zeigt die Wellenform für eine höhere Anzahl an Impulsen in dem Falle, in dem das # 3 Eingangssignal von dem # 2 Koeffizientenmultiplizierglied 407 durch den Auswähler 408 ausgewählt wird.
In den Impulszahlsteuermitteln der Figur 20 wird eine gegebene Anzahl an Impulsen, welche im Falle einer niederen Impulsanzahl von dem Minimum von 7 (= 10+0-3) bis zu dem Maximum von 45 (= 10+31+4) reicht, in dem Fall einer mittleren Impulsanzahl von dem Minimum von 9 bis zu dem Maximum von 61 reicht und in dem Fall einer hohen Impulsanzahl von dem Minimum von 12 bis zu dem Maximum von 72 reicht, innerhalb der Periode (3 Minuten in dem vorhergehend erwähnten Fall) des Triggersignals erzeugt, und diese Impulse werden zu der Pegelverschiebeeinrichtung 204 in der Antriebsschaltung für das piezoelektrische Element der Figur 17 geleitet. Die Pegelverschiebeeinrichtung 204 wandelt die Eingangsimpulssignale in Hochspannungsimpulssignale von beispielsweise 50 V um, wodurch das piezoelektrische Element 7 durch den Treiber 205 angetrieben wird. Die Mikropumpe gibt die Flüssigkeit in Antwort auf die Verschiebung der Membran 6 ab, welche betriebsmäßig mit dem piezoelektrischen Element 7 verbunden ist. Mit anderen Worten, die Abgaberate der Mikropumpe wird gemäß der Impulszahl, welche die Impulszahl innerhalb der gegebenen Periode wiedergibt, gesteuert.
Das Impulsfrequenzsteuerverfahren wird nun beschrieben.
Die Figur 22 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform der Impulsfrequenzsteuermittel des Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen 401 bis 408 die gleichen Vorrichtungen, wie sie in Figur 20 gezeigt sind. Der Auswähler 408 ist jedoch mit einem D/A-Wandler 501 verbunden zum Umwandeln der digitalen Ausgangsdaten in eine analoge Steuerspannung und dann mit einem Spannungs/Frequenz- (nachfolgend als V/F)-Wandler 502, dessen Oszillationsfrequenz durch seine Eingangssteuerspannung gesteuert wird.
Der Betrieb der Schaltung der Figur 20 wird nun mit Bezug auf die Figur 23 beschrieben. Die Vorrichtungen 401 bis 408 der Figur 22 arbeiten in einer ihren entsprechenden Teilen in Figur 20 identischen Art und Weise, mit den folgenden Ausnahmen. In dem System der Figur 20 bestimmt der Betrieb die Anzahl der Impulse mit der Periode welche innerhalb einer gegebenen Gesamtperiode T zuzuführen sind. Somit erkennt man, daß es Betriebsperioden gibt, in welchen die Ausgangsimpulse mit der Periode kontinuierlich unmittelbar folgend auf das Anlegen des Triggersignals erzeugt werden, sowie Ruheperioden, in welchen keine Ausgangsimpulse erzeugt werden.
In der Schaltung der Figur 22 wird die Oszillationsfrequenz des V/F-Wandlers 502 derart gesteuert, daß die Ruheperiode, in welcher keine Ausgangsimpulse erzeugt werden, auf ein Minimum oder null reduziert wird. D.h., die Steuerung wird derart durchgeführt, daß eine konstante Abgaberate bezüglich der Zeitbasis beibehalten wird, wodurch die Pulsation in der Abgaberate verringert wird. Als Ergebnis daraus sind die gesetzten Daten in dem festen Setz-Mittel 401, dem Basis-Setz-Mittel 403 und dem Feineinstellungs- Setz-Mittel 405 Daten, welche sich auf Frequenzen beziehen.
Der Auswähler 408 wählt eines seiner drei Eingangssignale als Frequenzbefehlsdaten aus und leitet diese zu dem D/A- Wandler 501. Der D/A-Wandler 501 leitet eine analoge Steuerspannung entsprechend den Eingangsdaten zu dem V/F- Wandler 502, der V/F-Wandler 502 erzeugt Signale mit einer Oszillationsfrequenz, welche durch die Eingangssteuersignale gesteuert ist, als Impulssignale, welche einer Wellenform-Neuformung unterzogen werden.
Die Figuren 23(a), 23(b) und 23(c) zeigen Wellenformen von Niederfrequenzimpulsen, Mittelfrequenzimpulsen bzw. Hochfrequenzimpulsen. In der Figur ist die Frequenz der Hochfrequenzimpulse durch wiedergegeben, die Frequenz der Mittelfrequenzimpulse durch f/2 wiedergegeben und die Frequenz der Niederfrequenzimpulse f/3 wiedergegeben. Die gemäß der Frequenzklassifikation gewöhnlicherweise verwendeten Hochfrequenzimpulse weisen eine Frequenz auf, welche höher ist als diejenige der Wechselstromversorgung. In diesem Falle liegt jedoch die Frequenz im Bereich von 1 Hz bis einigen 10 Hz, was niedriger ist als die Frequenz einer Wechselstromversorgung.
Es ist ferner möglich, die Schaltung der Figur 22 durch Vorsehen einer Frequenzteilerschaltung zu modifizieren, welche ein variables Frequenzteilungsverhältnis aufweist, anstelle des D/A-Wandlers 501 und des V/F-Wandlers 502, wobei Taktsignale mit relativ hoher Frequenz vorher erzeugt werden und die Taktsignale einer Frequenzteilung mit einem gewünschten Frequenzteilungsverhältnis unterzogen werden, um eine niedrigere Frequenz zu erzeugen, wodurch Digitalsignale mit jeder gewünschten Frequenz erzeugt werden.
Das Verfahren zum Steuern der Antriebsspannung für das piezoelektrische Element wird nun beschrieben. Wenn man annimmt, daß die Impulsantriebsspannung, welche an das piezoelektrische Element 7 angelegt wird, nicht bei 50 V festgelegt ist, wie in der vorangehenden Beschreibung, sondern im Bereich von beispielweise 30 V bis 100 V kontinuierlich variiert werden kann, dann wird der Verschiebungsbetrag aufgrund des piezoelektrischen Effekts des piezoelektrischen Elements entsprechend variiert, und daher ist es möglich, die Abgaberate der Mikropumpe durch Verwendung des piezoelektrischen Effekts zu steuern. Im allgemeinen ist der variable Bereich der Spannung, welcher auf das piezoelektrische Element 7 zum Erzeugen des piezoelektrischen Effekts ausgeübt werden kann, nicht so breit. Es ist jedoch möglich, eine analoge Feinsteuerung innerhalb dieses variablen Bereiches durchzuführen.
Das vorangehend beschriebene Impulszahlsteuerverfahren und das Impulsfrequenzsteuerverfahren sind jeweils digitale Steuerverfahren, und daher kann aus prinzipiellen Gründen die Steuerung der Abgaberate nicht pro Bruchteil eines Impulses durchgeführt werden. Somit kann das Impulszahlsteuerverfahren keine Abgaberate erreichen, welche beispielsweise 35,6 Impulsen pro drei Minuten entspricht. Das Steuerverfahren für die Antriebsspannung des piezoelektrischen Elements weist den Vorteil auf, daß eine derart hochgenaue Steuerung möglich ist. Darüber hinaus kann die Steuerung der Antriebsspannung für das piezoelektrische Element alleine oder in Verbindung mit anderen Steuerverfahren des Impulszahltyps oder des Impulsfrequenztyps durchgeführt werden.
Die Figur 24 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform von Steuermitteln für die Antriebsspannung eines piezoelektrischen Elements des Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, umfassend einen D/A-Wandler 601 zum Umwandeln der Spannungssteuerdaten, welche extern zugeführt werden (z.B. durch Spannungssteuerdaten-Befehlsmittel, welche durch die Vorrichtungen 401 - 408 der Figur 20 vorgesehen sind) in eine analoge Steuerspannung. Eine Verstärkerschaltung 602 ist ebenso vorgesehen, wodurch die Spannung einer Gleichstromenergiequelle, z.B. einer Battene, einer Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlung unterzogen wird, um diese in eine Hochspannung umzuwandeln, wobei die Schaltung auf die analoge Steuerspannung anspricht, um das Taktverhältnis ihrer Gleichstrom/Gleichstrom- Umwandlungsimpulse zu steuern und dadurch ihre Ausgangsspannung variabel in einen Bereich von beispielsweise zwischen 30 V und 100 V zu steuern. Ein Impulsgenerator 603 erzeugt Impulssignale mit einer vorgegebenen Frequenz aus einem internen Oszillator desselben, wenn ein Schalter Sc offen ist, und erzeugt Impulssignale entsprechend einem Impulszahl- oder Impulsfrequenz-Steuersignal, welches extern zugeführt wird, wenn der Schalter Sc geschlossen ist. Eine Antriebsschaltung 604, welche auf die Impulssignale von dem Impulsgenerator 603 anspricht, dient zum Anlegen der gesteuerten Spannung, welche von der Verstärkerschaltung 602 zugeführt wird, an das piezoelektrische Element 7.
Die Figur 25 ist ein Wellenformdiagramm zum Erklären des Betriebs der Schaltung der Figur 24. Die Figur 25(a) zeigt eine Antriebswellenform für ein piezoelektrisches Element, umfassend Niederspannungs- (z.B. 30 V)-Impulse mit einer gegebenen Frequenz, die Figur 25(b) zeigt eine entsprechende Antriebswellenform umfassend Mittelspannungs- (z.B. 50 V)-Impulse mit der gegebenen Frequenz, und die Figur 25(c) zeigt eine entsprechende Antriebswellenform, umfassend Hochspannungs-(z.B. 100 V)-Impulse mit der gegebenen Frequenz.
Ferner sind in Figur 25(d) und Figur 25(e) Beispiele von Wellenformen gezeigt, welche durch die kombinierte Impulszahlsteuerung und Antriebsspannungssteuerung für das piezoelektrische Element erhalten werden. In Figur 25(b) ist ein Fall gezeigt, in welchem beispielsweise eine Abgaberate entsprechend 35,6 Impulsen in dem vorangehend erwähnten Fall von 3 Minuten durch Antreiben des piezoelektrischen Elements mit # 1 bis # 35 Impulsen bei einer Spannung von 50 V und mit einem einzigen # 36 Impuls bei einer Spannung von 30 V, um schließlich die kleine Menge, welche 0,6 Impulsen entspricht, hinzuzufügen, erhalten wird. In Figur 25(e) ist ein Fall gezeigt, in dem eine Abgaberate entsprechend 35,4 Impulsen innerhalb 3 Minuten erhalten wird durch Antreiben des piezoelektrischen Elements mit # 1 bis # 34 Impulsen mit 50 V und einem einzigen # 35 Impuls mit 70 V, um schließlich die Abgaberate, welche 1,4 Impulsen entspricht, hinzuzufügen. Auf diese Art und Weise kann eine sehr genaue Abgaberatensteuerung realisiert werden.
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Überwachungszeitglieds gegeben, welches in dem Überwachungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß das Überwachungszeitglied die Nachteile eines herkömmlichen Überwachungszeitglieds beseitigt, in welchem eine Erfassung nur möglich ist, wenn die Frequenz der Taktsignale niedriger wird als in dem normalen Zustand, jedoch nicht dann, wenn die Frequenz der Taktsignale höher wird, als in dem normalen Zustand.
Die Figur 26 ist ein Blockdiagramm des Überwachungszeitglieds, umfassend eine erste Taktoszillationsschaltung 101 mit einer Oszillationsfrequenz f&sub1; und eine zweite Taktoszillationsschaltung 102 mit einer Oszillationsfrequenz f&sub2;. Eine Frequenzteilerschaltung 103 unterzieht die Frequenz f&sub1; einer 1/N&sub1;-Frequenzteilung, und eine Frequenzteilerschaltung 104 unterzieht die Frequenz f&sub1; einer 1/N&sub2;-Frequenzteilung. Eine Frequenzteilerschaltung 105 unterzieht die Frequenz f&sub2; einer 1/N&sub3;-Frequenzteilung, und eine Frequenzteilerschaltung 106 unterzieht die Frequenz f&sub2; einer 1/N&sub4;-Frequenzteilung. Ein Zählglied 101 mit einer N&sub5;-Skalierung empfängt das Signal mit der Frequenz f&sub1;/N&sub1;, welches durch die Frequenzteilerschaltung 103 ausgegeben wird, als eine Takteingabe und das Signal mit der Frequenz f&sub2;/N&sub3;, welches durch die Frequenzteilerschaltung 105 ausgegeben wird, als eine Zurücksetzeingabe, und ein Zählglied 108 mit einer N&sub6;&submin;Skalierung empfängt das Signal mit der Frequenz f&sub2;/N&sub4;, welches durch die Frequenzteilerschaltung 106 ausgegeben wird, als eine Takteingabe und das Signal, welches die Frequenz f&sub1;/N&sub2; aufweist, das durch die Frequenzteilerschaltung 104 ausgegeben wird, als eine Zurücksetzeingabe. Eine Unterscheidungsschaltung 109 unterscheidet zwischen dem Ausgangssignal 110 des Zählglieds 107 und dem Ausgangssignal 111 des Zählglieds 108.
Der Betrieb des Überwachungszeitglieds wird nun beschrieben.
Das Zählglied 107 empfängt das Signal mit der Frequenz f&sub1;/N&sub1; als seine Takteingabe und zählt die Oszillationen, um dadurch das Ausgangssignal 110 bei jedem Zählwert N&sub5; zu erzeugen. In dem normalen Betriebszustand wird jedoch das Zählglied 107 durch das Signal mit der Frequenz f&sub2;/N&sub3; zurückgesetzt, welches eine Beziehung f&sub1;/N&sub1;/N&sub5;< f&sub2;/N&sub3; aufweist, und daher wird kein Ausgangssignal 110 erzeugt.
In einer entsprechenden Art und Weise empfängt das Zählglied 108 das Signal mit der Frequenz f&sub2;/N&sub4; als seine Takteingabe und zählt die Oszillationen, um dadurch ein Ausgangssignal 111 bei jedem Zählwert N&sub6; zu erzeugen. In dem normalen Betriebszustand wird jedoch das Zählglied 108 durch das Signal mit der Frequenz f&sub1;/N&sub2; zurückgesetzt, welches ein Verhältnis f&sub1;/N&sub4;/N&sub6;< f&sub1;/N&sub2; aufweist, und daher wird kein Ausgangssignal 111 erzeugt.
Wenn weder das Ausgangssignal 110 noch das Ausgangssignal 111 erzeugt wird, dann bestimmt die Unterscheidungsschaltung 109, daß der Schaltungsbetrieb normal ist.
Wenn jedoch die erste Taktoszillationsschaltung 101 oder die Frequenzteilerschaltung 104 einem Fehler unterliegt, so daß die Frequenz f&sub1;/N&sub2; zunimmt, wird zur gegebenen Zeit kein Zurücksetzsignal zu dem Zählglied 108 geleitet, so daß ein Ausgangssignal 111 erzeugt wird und an die Unterscheidungsschaltung 109 angelegt wird, welche wiederum bestimmt, daß der Schaltungsbetrieb nicht normal ist. In gleicher Weise wird, wenn in der zweiten Taktsignaloszillationsschaltung 102 oder der Frequenzteilerschaltung 105 ein Fehler auftritt, so daß die Frequenz f&sub2;/N&sub3; abnimmt, ein Ausgangssignal 110 von dem Zählglied 107 erzeugt und an die Unterscheidungsschaltung 109 angelegt, welche wiederum bestimmt, daß der Schaltungsbetrieb nicht normal ist.
Wenn andererseits in der ersten Oszillationsschaltung 101 oder der Frequenzteilerschaltung 103 ein Fehler auftritt, so daß die Frequenz f&sub1;/N&sub1; zunimmt, wird ein Ausgangssignal 110 von dem Zählglied 107 erzeugt und an die Unterscheidungsschaltung 109 angelegt, welche wiederum bestimmt, daß der Schaltungsbetrieb nicht normal ist. In einer entsprechenden Art und Weise wird, wenn ein Fehler in der zweiten Taktoszillationsschaltung 102 oder der Frequenzteilerschaltung 106 auftritt, so daß die Frequenz f&sub2;/N&sub4; zunimmt, ein Ausgangssignal 111 von dem Zählglied 108 erzeugt und wird an die Unterscheidungsschaltung 109 angelegt, welche wiederum bestimmt, daß der Schaltungsbetrieb nicht normal ist.
Die Figur 27 ist ein Schaltungsdiagramm, welches Details des Überwachungszeitglieds der Figur 26 zeigt. Die Oszillationsfrequenzen der ersten und der zweiten Taktoszillationsschaltung 101 und 102 sind derart ausgewählt, daß sie bei f&sub1; = f&sub2; = 32768 Hz liegen. Eine Frequenzteilerschaltung 302 ist vorgesehen, durch welche die Taktsignale von 32768 Hz von der ersten Taktoszillationsschaltung 101 einer Frequenzteilung unterzogen werden, um dadurch Taktsignale 318 mit 256 Hz, Taktsignale 319 mit 64 Hz und Taktsignale mit einer Frequenz, welche höher ist als diejenige der Taktsignale 318 und 319, zu erzeugen. Die Frequenzteilerschaltung 103 unterzieht die Eingangssignale 318 einer 1/3-Frequenzteilung und unterzieht somit mit der vorangehenden Frequenzteilerschaltung 302 die Frequenz f&sub1; (= 32768 Hz) einer 1/384 Frequenzteilung (N&sub1; = 384), um Taktsignale 314 (256/3 Hz) zu erzeugen. Die Frequenzteilerschaltung 104 unterzieht das Eingangssignal 319 einer 1/5 Frequenzteilung und ist somit der vorangehenden Frequenzteilerschaltung 302 derart zugeordnet, daß die Frequenz f&sub1; (= 32768 Hz) einer 1/2560 Frequenzteilung (N&sub2; = 2560) unterzogen, um Taktsignale 315 (64/5 Hz) zu erzeugen. Die Frequenzteilerschaltung 105 unterzieht die Eingangssignale von der Schaltung 102 einer 1/1024 Frequenzteilung und dient in dieser Ausführungsform gleichzeitig als Frequenzteilerschaltung 106, wodurch N&sub3; = N&sub4; = 1024. Die Taktsignale mit der Frequenz f&sub2; von 32768 Hz werden somit einer 1/1024 Frequenzteilung unterzogen, um Taktsignale 316 (32 Hz) zu erzeugen.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die Taktsignale 317 Taktsignale sind, welche an interne Differentiationsschaltungen der Frequenzteilerschaltungen 103, 104 und 105 angelegt werden, um jeweils die Taktsignale 314, 315 und 316 in Impulssignale mit kleineren Breiten umzuwandeln.
Das Zeitglied 107 umfaßt D-Typ-Flipflops 303, 304 und 305, wodurch ein Zählglied mit Vier-Skalierung (N&sub5; = 4) zum Erzeugen des Ausgangssignals 110 gebildet wird. Ein ODER-Gatter 306 ist zum Empfang eines System-Zurücksetzsignals 301 und des Taktsignals 316 eingerichtet, so daß wenn eines davon auf den Pegel H geht, die D-Typ-Flipflops 302, 304 und 305 zurückgesetzt werden.
Das Zählglied 108 umfaßt D-Typ-Flipflops 307, 308 und 309, welche ein Zählglied mit Vier-Skalierung (N&sub6; = 4) bilden, welches das Ausgangssignal 111 erzeugt. Ein ODER-Gatter 310 ist zum Zurücksetzen der D-Typ-Flipflops 307, 308 und 309 eingerichtet, wenn das System-Zurücksetzsignal 301 oder das Taktsignal 315 auf den Pegel H geht.
Die Unterscheidungsschaltung 109 umfaßt D-Typ-Flipflops 311 und 312, welche derart eingerichtet sind, daß ihre Ausgabe 324 auf den Pegel L geht, wenn das Ausgangssignal 110 oder 111 von dem Pegel H auf den Pegel L geht.
Der Betrieb der vorangehenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
Die Figur 28 ist ein Zeitdiagramm, welches die Signale während eines normalen Betriebs zeigt. Alle Schaltungen werden zunächst durch das System-Zurücksetzsignal 301 zurückgesetzt. In dem normalen Zustand gilt f&sub1;/N&sub1;/N&sub5; = 32768/384/4 Hz = 21,3 Hz < f&sub2;/N&sub3; = 32768/1024 = 32 Hz, und das Zählglied mit Vier-Skalierung 107, welches die Taktsignale 314 (256/3 Hz) zählt, wird durch das Taktsignal 316 vor dem Zählen von 4 Taktsignalen zurückgesetzt, wodurch verursacht wird, daß das Ausgangssignal 110 bei dem Pegel H bleibt.
In gleicher Weise gilt im normalen Zustand f&sub2;/N&sub4;/N&sub6; = 32768/1024/4 Hz = 8 Hz < f&sub1;/N&sub2; = 32768/2560 = 12,8 Hz, und das Zählglied mit Vier-Skalierung 108, welches die Taktsignale 316 (32 Hz) zählt, wird durch das Taktsignal 315 vor dem Zählen von 4 Taktsignalen zurückgesetzt, wodurch verursacht wird, daß das Ausgangssignal 111 auf dem Pegel H bleibt.
Daher wird das Ausgangssignal 324 der Unterscheidungsschaltung 109 bei dem Pegel H gehalten.
Die Figur 29 ist ein Zeitdiagramm, welches die Signale zeigt, wenn die erste Taktoszillationsschaltung 101 harmonische Oszillationen erzeugt. Wenn die erste Taktoszillationsschaltung 101 harmonische Oszillationen erzeugt, so daß die Oszillationsfrequenz das Zweifache des normalen Zustands oder 65536 Hz wird, dann ist das Ergebnis f&sub1;/N&sub1;/N&sub5; = 65536/384/4 Hz = 42,7 Hz > f&sub2;/N&sub3; = 32768/1024 Hz = 32 Hz und das Zählglied mit Vier-Skalierung 107 zählt vier Taktsignale bevor es durch das Taktsignal 316 zurückgesetzt wird. Somit ändert sich das Ausgangssignal 110 von dem Pegel H auf den Pegel L und es wird durch die D-Typ- Flipflop-Schaltung 311 zwischengespeichert, wodurch verursacht wird, daß die Ausgabe 324 der Unterscheidungsschaltung 109 auf den Pegel L geht, wodurch das Auftreten eines Fehlers in der Schaltung angezeigt wird.
In der gleichen Art und Weise kann, wenn f&sub2;/N&sub1;/N&sub5; > f&sub2;/N&sub3;, aufgrund irgendeines anderen Grundes, wie zum Beispiel einer Abnahme der Oszillationsfrequenz der zweiten Taktoszillationsschaltung 102, das Auftreten eines Fehlers in der Schaltung erfaßt werden.
Die Figur 30 ist ein Zeitdiagramm, welches die Signale zeigt, wenn die zweite Taktoszillationsschaltung 102 harmonische Oszillationen erzeugt, so daß die Oszillationsfrequenz f&sub2; das Zweifache des normalen Zustands oder 65536 Hz wird. In diesem Falle ist das Ergebnis f&sub2;/N&sub4;/N&sub6; = 65536/1024/4 Hz = 16 Hz > f&sub1;/N&sub2; = 32768/2560 Hz = 12,8 Hz, so daß das Zählglied mit Vier-Skalierung 108 vier Taktsignale zählt, bevor dieses durch ein Taktsignal 315 zurückgesetzt wird. Somit geht dessen Ausgangssignal 111 von dem Pegel H auf den Pegel L, und es wird durch die D- Typ-Flipflop-Schaltung 312 zwischengespeichert, wodurch verursacht wird, daß die Ausgabe 324 der Unterscheidungsschaltung 109 auf den Pegel L geht, wodurch das Auftreten eines Fehlers in der Schaltung angezeigt wird.
In der gleichen Art und Weise kann, wenn f&sub2;/N&sub4;/N&sub6; > f&sub1;/N&sub2;, aufgrund irgendeines anderen Grundes, wie zum Beispiel einer Abnahme in der Oszillationsfrequenz der ersten Taktoszillationsschaltung 101, das Auftreten eines Fehlers ebenso erfaßt werden.
Die Figuren 31 und 32 sind Schaltungsdiagramme eines weiteren Überwachungszeitglieds, wobei die Figur 31 dessen Frequenzteiler-Schaltungsabschnitt zeigt und die Figur 32 dessen Fehlerunterscheidungs-Verarbeitungsabschnitt zeigt. In dieser Ausführungsform sind Funktionen zum Überprüfen des Betriebs des Zählglieds 107, des Zählglieds 108 und einer Ausgangsstufe hinzugefügt.
Mit Bezug auf die Figur 31 umfaßt eine Frequenzteilerschaltung 701 zum Unterziehen von Eingangssignalen einer 1/5 Frequenzteilung D-Typ-Flipflop-Schaltungen 731 bis 736 und NICHT/ODER-Gatter 737 bis 739. Taktsignale 711 mit einer Frequenz von 64 Hz und Taktsignale 712 mit einer Frequenz von 8 KHz werden an die Frequenzteilerschaltung 701 angelegt, wobei die Taktsignale 711 mit der 64 Hz Frequenz der 1/5 Frequenzteilung unterzogen werden, um Taktsignale 716 und 717 zu erzeugen, welche bezüglich ihrer Phase zueinander leicht verschoben sind. Eine Frequenzteilerschaltung 702 zum Unterziehen von Eingangssignalen einer 1/3 Frequenzteilung umfaßt D-Flipflop-Schaltungen 740 bis 742 und NICHT/ODER-Gatter 743 und 744. Die Frequenzteilerschaltung 702 empfängt Taktsignale 713 mit einer Frequenz von 256 Hz und unterzieht diese der 1/3-Frequenzteilung, wodurch Taktsignale 718 mit ungefähr 85,3 Hz erzeugt werden. Eine Verschiebungsschaltung 703 umfaßt D-Flipflop-Schaltungen 745 und 746 und NICHT/ODER-Gatter 747 bis 749. Die Verschiebungsschaltung 703 empfängt Taktsignale 714 mit einer Frequenz von 32 Hz, um Taktsignale 719 und 720 zu erzeugen, welche in ihrer Phase leicht zueinander verschoben sind.
Es sollte ferner zur Kenntnis genommen werden, daß die Taktsignale 711, 712 und 713 Signale sind, welche durch die Frequenzteilung der Ausgabe der ersten Taktoszillationsschaltung 101 in Figur 27 erzeugt werden, und die Taktsignale 714 sind die Signale, welche durch die Frequenzteilung der Ausgabe von der zweiten Taktoszillationsschaltung 102 erzeugt werden. Somit wird die Erzeugung dieser Taktsignale 711 bis 714 nicht erklärt. Es wird angenommen, daß die erste Taktoszillationsschaltung 101 und die zweite Taktoszillationsschaltung 102 jeweils in verschiedene ICs eingegliedert sind. Beispielsweise wird angenommen, daß die erste Taktoszillationsschaltung 101, die Frequenzteilerschaltungen (nicht gezeigt) zum Erzeugen der Taktsignale 711 bis 713 und die Schaltungen der Figuren 31 und 32 in einen ersten IC eingegliedert sind (z.B. den IC 30 in Figur 2) und daß die zweite Taktoszillationsschaltung 102 und die Schaltungen zum Erzeugen der Taktsignale 714 und 715 in einen zweiten IC eingegliedert sind (z.B. den IC 31 in Figur 2). Ein Signal 715 ist ein Zurücksetzsignal, welches von dem zweiten IC erzeugt wird, welcher, wie vorangehend erwähnt, die zweite Oszillationsschaltung 102 enthält, um die D-Typ-Flipflop-Schaltungen der vorangehend erwähnten Schaltungen 701 bis 703 zurückzusetzen.
Mit Bezug auf die Figur 32 sind Gatterschaltungen 801, 802 zum Erzeugen eines Zurücksetzsignals für die D-Typ- Flipflop-Schaltungen 303 und 305 des Zählglieds 108 eingerichtet. Gatterschaltungen 803, 804 sind zum Erzeugen eines Zurücksetzsignals für die D-Typ-Flipflop-Schaltungen 307 bis 309 des Zählglieds 107 eingerichtet. Eine Zählgliedüberprüfungsschaltung 810 dient zum Überprüfen des Betriebs des Zählglieds 108 und umfaßt D-Typ-Flipflop-Schaltungen 811 und 812 sowie Gatterschaltungen 813 bis 815. Eine Zählgliedüberprüfungsschaltung 820 dient zum Überprüfen des Betriebs des Zählglieds 107 und umfaßt D-Typ-Flipflop- Schaltungen 821 und 822 und Gatterschaltungen 823 bis 825.
Eine Unterscheidungsschaltung 830 umfaßt, zusätzlich zu den D-Typ-Flipflop-Schaltungen 311 und 312 der Figur 27, D-Typ- Flipflop-Schaltungen 831 und 832, um jeweils die Ausgaben der Zählgliedüberprüfungsschaltungen 810 und 820 zwischenzuspeichern, sowie Gatterschaltungen 833 bis 835. Eine Gatterschaltung 840 und eine Ausgangsstufenüberprüfungsschaltung 841 sind ebenso vorgesehen. Die Ausgangsstufenüberprüfungsschaltung 841 umfaßt eine D-Typ-Flipflop-Schaltung 842 und Gatterschaltungen 843 bis 847. Eine Gatterschaltung 846 ist an der Ausgangsseite der Ausgangsstufenüberprüfungsschaltung 841 angeordnet. Ein Erfassungssignal 851, welches zu dem ersten IC zu senden ist, sowie ein Erfassungssignal 852, welches zu dem zweiten IC zu senden ist, werden als Ausgaben erzeugt.
Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nun beschrieben. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die Betriebe zum Erfassen von Fehlern aufgrund von Variationen in den Frequenzen der verschiedenen Taktsignale die gleichen sind wie die Betriebe in der Ausführungsform der Figur 27 und daher nicht beschrieben werden.
Die Figur 33 ist ein Zeitdiagramm, welches die Taktsignale der Figur 31 und den Betrieb der Zeitgliedüberprüfungsschaltung 820 der Figur 32 darstellt. Die Taktsignale 714, 719, 720, 713, 718, 711, 716 und 717 werden jeweils mit dem dargestellten Timing angelegt. Beispielsweise empfängt die D-Typ-Flipflop-Schaltung 307 des Zeitglieds 108 die Taktsignale 718 als Eingaben und legt die Ausgangssignale 322 als Taktsignale an die D-Typ-Flipflop-Schaltung 308 an. Die Ausgangssignale 322 der D-Typ-Flipflop-Schaltung 308 werden als Taktsignale an die folgende D-Typ-Flipflop-Schaltung 309 angelegt und werden ebenso an den Datenanschluß der D- Typ-Flipflop-Schaltung 821 der Zeitgliedüberprüfungsschaltung 820 angelegt. Ferner wird das invertierte Ausgangssignal an die Gatterschaltung 325 angelegt.
Wenn das Taktsignal 719 als ein Taktsignal an die D-Typ- Flipflop-Schaltung 821 angelegt wird, wobei das Ausgangssignal 323 auf dem Pegel H ist, geht deren Ausgang 865 auf den Pegel H. Dann geht, wenn das Taktsignal 720 an den Zurücksetzanschluß der D-Typ-Flipflop-Schaltung 308 angelegt wird, deren Ausgangssignal 323 auf den Pegel L, und deren invertiertes Signal wird an die Gatterschaltung 825 angelegt. Das Signal 865 (Pegel H) und das invertierte Signal (Pegel H) werden an die Gatterschaltung 825 angelegt, so daß deren Ausgangssignal 866 auf den Pegel L geht und als ein Datensignal an die D-Typ-Flipflop-Schaltung 822 angelegt wird. Zu dieser Zeit wird ferner das Taktsignal 720 an den Taktanschluß der D-Typ-Flipflop-Schaltung 822 angelegt, und somit bleibt das Ausgangssignal 867 der Schaltung 822 auf dem Pegel H.
Mit anderen Worten bleibt, wenn es eine Anderung zwischen den Ausgaben der D-Typ-Flipflop-Schaltung 308 vor und nach ihrem Zurücksetzen gibt, das Ausgangssignal 867 der D-Typ- Flipflop-Schaltung 822 bei dem Pegel H, und man erkennt, daß das Zählglied 107 richtig arbeitet.
Das Ausgangssignal 867 der D-Typ-Flipflop-Schaltung 822 wird in die D-Typ-Flipflop-Schaltung 832 als ein Taktsignal eingegeben, und das Ausgangssignal (mit dem Pegel L zu dieser Zeit) wird zu den Gatterschaltungen 834 und 835 gesandt. Wenn in den anderen Schaltungen keine Fehler vorliegen und die Ausgangssignale der D-Typ-Flipflop-Schaltungen 311, 312 und 831 somit auf dem Pegel L gehalten werden, dann geht das Ausgangssignal 870 der Gatterschaltung 835 auf den Pegel L, und somit wird ein Erfassungssignal 851 (mit dem Pegel H zu dieser Zeit) durch die Gatterschaltung 840 zum ersten IC gesandt.
In der Ausgangsstufen-Fehlererfassungsschaltung 841 wird das Ausgangssignal 870 der Gatterschaltung 835 an die Gatterschaltung 840 angelegt, so daß ein invertiertes Signal an den Datenanschluß der D-Typ-Flipflop-Schaltung 842 angelegt wird, deren Taktsignalanschluß das Taktsignal 714 empfängt. Ihre Ausgabe wird an die Gatterschaltungen 844 und 845 angelegt. Wenn die Ausgabe der Gatterschaltung 845 als ein Erfassungssignal 852 durch die Gatterschaltung 846 zum zweiten IC geliefert wird, dann wird das Signal 852 zwischen den Pegeln H und L wiederholt synchron zum Signal 714 umgeschaltet. Wenn ein Fehler in der Ausgangsstufen-Fehlererfassungsschaltung 841 auftritt, nimmt deren Ausgangssignal den einen oder den anderen der Pegel H und L an, und somit ist es möglich, das Auftreten des Fehlers zu erfassen.
Wenn jedoch das Ausgangssignal 323 der D-Typ-Flipflop- Schaltung 308 sich nicht von dem Pegel H auf den Pegel L ändert, wenn ein Zurücksetzsignal an das Zählglied 107 angelegt wird, dann findet der folgende Vorgang statt: Wenn das Taktsignal 719 an den Taktanschluß der D-Typ-Flipflop- Schaltung 821 angelegt wird, wobei das Ausgangssignal 323 bei dem Pegel H ist, geht deren Ausgang 865 auf den Pegel H. Dann ändert sich, wenn das Taktsignal 720 an den Zurücksetzanschluß der D-Typ-Flipflop-Schaltung 308 angelegt wird, deren Ausgangssignal 865, welches auf den Pegel L gehen sollte, nicht, und das Ausgangssignal 865 (Pegel H) und das invertierte Signal (Pegel L) bleiben so wie sie sind an die Gatterschaltung 825 angelegt. Das Ausgangssignal 866 bleibt somit bei dem Pegel H und wird als ein Datensignal an die D-Typ-Flipflop-Schaltung 822 angelegt. Zu dieser Zeit wird das Taktsignal 720 ebenso an den Taktanschluß der D-Typ-Flipflop-Schaltung 822 angelegt, und somit geht das Ausgangssignal 867 der Schaltung 822 auf den Pegel L. Mit anderen Worten, wenn es keine Differenz zwischen den Ausgaben der D-Typ-Flipflop-Schaltung 822 vor und nach dem Zurücksetzen der D-Typ-Flipflop-Schaltung 308 gibt, dann geht das Ausgangssignal 867 der D-Typ-Flipflop-Schaltung 822 auf den Pegel L, und man erkennt, daß das Zählglied 107 nicht richtig arbeitet.
Das Ausgangssignal 867 der D-Typ-Flipflop-Schaltung 822 wird als das Taktsignal in die D-Typ-Flipflop-Schaltung 832 eingegeben, und das Ausgangssignal (mit dem Pegel H zu dieser Zeit) wird zu den Gatterschaltungen 834 und 835 ausgegeben. Somit geht, selbst wenn die anderen Schaltungen keinen Fehler aufweisen und die Ausgangssignale der D-Typ-Flipflop-Schaltungen 311, 312 und 831 bei dem Pegel L sind, das Ausgangssignal 870 der Gatterschaltung 835 auf den Pegel H, und ein L-Pegel-Erfassungssignal 851 wird durch das Gatter 840 zum ersten IC geliefert.
Die Figur 34 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb der Zählgliedüberprüfungsschaltung 810 zeigt.
Die Zählgliedüberprüfungsschaltung 810 arbeitet in der gleichen Art und Weise wie die vorangehend erwähnte Zählgliedüberprüfungsschaltung 820, so daß das Ausgangssignal 321 der D-Typ-Flipflop-Schaltung 304 als ein Taktsignal an die nachfolgende D-Typ-Flipflop-Schaltung 305 angelegt wird und ebenso an den Datenanschluß der D-Typ- Flipflop-Schaltung 811 und die Zählgliedüberprüfungsschaltung 810 angelegt wird. Ferner wird das invertierte Ausgangssignal an die Gatterschaltung 815 angelegt. Wenn das Ausgangssignal 321 auf dem Pegel H ist, wenn das Taktsignal 716 an den Taktanschluß der D-Typ-Flipflop-Schaltung 811 angelegt wird, geht deren Ausgangssignal 861 auf den Pegel H. Dann geht, wenn das Taktsignal 717 an den Zurücksetzanschluß der D-Typ-Flipflop-Schaltung 304 angelegt wird, deren Ausgangssignal 321 auf den Pegel L, und das invertierte Signal wird an die Gatterschaltung 815 angelegt. Das Ausgangssignal 861 (Pegel H) und das invertierte Ausgangssignal (Pegel H) werden an die Gatterschaltung 815 angelegt, so daß ihr Ausgangssignal 862 auf den Pegel L geht, dieses Ausgangssignal 862 wird als ein Datensignal an die D-Typ-Flipflop-Schaltung 812 angelegt. Zu dieser Zeit wird das Taktsignal 717 ebenso an den Taktanschluß der D- Typ-Flipflop-Schaltung 812 angelegt, so daß das Ausgangssignal 862 der Schaltung 812 bei dem Pegel H bleibt, und es ist bekannt, daß das Zählglied 108 richtig arbeitet.
Wenn jedoch das Ausgangssignal 321 der D-Typ-Flipflop- Schaltung 304 sich nicht von dem Pegel H auf den Pegel L ändert, wenn ein Zurücksetzsignal an das Zählglied 108 angelegt wird, dann werden das Ausgangssignal 861 (Pegel H) und das invertierte Ausgangssignal (Pegel L) kontinierlich an die Gatterschaltung 815 angelegt und deren Ausgangssignal 862 bleibt ebenso bei dem Pegel H, wodurch das Ausgangssignal 862 als ein Datensignal an die D-Typ- Flipflop-Schaltung 812 angelegt wird. Zu dieser Zeit wird das Taktsignal 717 an den Taktanschluß der D-Typ-Flipflop- Schaltung 812 angelegt, und das Ausgangssignal 863 der Schaltung 812 geht auf den Pegel L. Als Ergebnis daraus ist es bekannt, daß das Zeitglied 108 nicht richtig arbeitet.
-Wie vorangehend beschrieben, kann bei dem vorangehend erwähnten Überwachungszeitglied dann, wenn irgendein Fehler in jeder der Taktoszillationsschaltungen, etc., auftritt, so daß die Frequenz der in ihrer Frequenz geteilten Taktsignale zunimmt oder abnimmt, der Fehler erfaßt werden. Zusätzlich gestattet die Verwendung der beiden Taktsignaloszillationsschaltungen eine gegenseitige Bestätigung des Betriebs der beiden Schaltungen, und ferner wird der Betrieb der Betriebsfehlererfassungsschaltung selbst ebenso überprüft, wodurch die Sicherheit weiter erhöht wird. Daher ist die vorliegende Erfindung sehr geeignet zur Verwendung als ein Steuersystem in Anwendungsbereichen, welche eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, bei Selbstdiagnosefunktionen, etc., wie zum Beispiel Medizineinspritzeinrichtungen, bei Meßeinrichtungen und Sicherheitseinrichtungen geeignet.
Nachfolgend wird eine Beschreibung einer Schaltung mit weichem Start zum Umschalten eines Regulators zum Antreiben des piezoelektrischen Elements gegeben, welche Schaltung in das Mikropumpenüberwachungs-Steuersystem der Figur 19 gemäß der vorliegenden Erfindung eingegliedert ist.
Die Figur 35 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Schaltung mit weichem Start für den Schaltregulator in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schaltung umfaßt eine Zeitgliedschaltung 910 zum Erzeugen eines Anfangszustands-Auflösesignals, welche D-Typ- Flipflop-Schaltungen 911 bis 914, eine Gatterschaltung 915 und ein Invertierglied 916 umfaßt. Eine Invertierschaltung 921, eine D-Typ-Flipflop-Schaltung 922 sind ebenso vorgesehen. Ein Schaltregulator-Steuerglied 924 empfängt ein Antriebsbefehlssignal durch die Invertierschaltung 921, die D-Typ-Flipflop-Schaltung 922 und die Invertierschaltung 923.
Eine Frequenzteilerschaltung 925 umfaßt D-Typ-Flipflop- Schaltungen 926 bis 928 zum Teilen einer durch das Schaltregulator-Steuerglied 924 ausgegebenen Oszillationsfrequenz. Eine Gattersteuerschaltung 930 umfaßt logische Gatterschaltungen 931 bis 935, 937 und 938 sowie Invertierglieder 936 und 939. Eine Gatterschaltung 940 umfaßt eine NICHT/UND-Schaltung. Invertierschaltungen 941 bis 945 und ein Umschalttransistor 946 sind ebenso vorgesehen.
Die Figur 36 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb der Zeitgliedschaltung 910 der D-Typ-Flipflop-Schaltung 922 zeigt. Wenn Taktsignale 951 mit einer Frequenz von 1 Hz an den Taktanschluß der D-Typ-Flipflop-Schaltung 911 bzw. 922 angelegt werden und ein Startsignal 952 in diesem Zustand auf H geht, dann wird ein Startsignal 952 durch die Invertierschaltung 921 invertiert und wird an die Zurücksetzanschlüsse der D-Typ-Flipflop-Schaltungen 911 bis 914 und 922 angelegt, wodurch das Zurücksetzen dieser Schaltungen freigegeben wird. Dann speichert die D-Typ-Flipflop-Schaltung 922 eine Eingabe von dem Datenanschluß VDD an der abfallenden Flanke des Taktsignals 951 und gibt ihre invertierte Ausgabe als ein Antriebsbefehlssignal 953 an das Schaltregulatorsteuerglied 924 durch das Invertierglied 923 aus.
Ferner werden in der Zeitgliedschaltung 910 die Taktsignale 951 einer 1/4-Frequenzteilung unterzogen, wobei die sich ergebende Ausgabe an den Taktanschluß der D-Typ-Flipflop- Schaltung 914 als das Taktsignal angelegt wird und als ein Anfangszustands-Auflösesignal 954 durch das Invertierglied 916 geliefert wird. Mit anderen Worten, das Anfangszustands-Auflösesignal 954 bleibt für 4 Sekunden nach dem Anlegen des Startsignals 952 auf dem Pegel L, und während diesem Intervall arbeitet die Gattersteuerschaltung 930 in einem Anfangszustand, wie nachfolgend beschrieben wird. Dann, nach dem Ablauf der 4 Sekunden, geht das Anfangszustands-Auflösesignal 954 auf den Pegel H und der Anfangszustand wird aufgelöst, und die Gatterschaltung arbeitet in einem statischen Zustand.
Die Figur 37 ist ein Zeitdiagramm, welches die Signale der Schaltung mit weichem Start in dem Anfangszustand zeigt.
Die Oszillationsimpulse 955 des Schaltregulator-Steuerglieds 924 werden an die Frequenzteilerschaltung 925 angelegt und die Impulse 955 werden einer Frequenzteilung durch die D-Typ-Flipflop-Schaltungen 926 bis 928 unterzogen und Ausgangssignale 956 bis 958 werden erzeugt. Zu dieser Zeit wird angenommen, daß ein Steuersignal 961 mit einem Pegel L zugeführt worden ist, und ein Steuersignal 962 entweder mit dem Pegel H oder L zugeführt worden ist. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß das Steuersignal 961 ein Signal ist zum Bestimmen der Frequenz der Ausgabe in dem statischen Zustand, und das Steuersignal 962 ist ein Signal zum Bestimmen der Frequenz der Ausgabe in dem Anfangszustand. Die Frequenzteilerschaltung 925 und die Gattersteuerschaltung 930 arbeiten in einer derartigen Art und Weise, daß dann, wenn das Steuersignal 962 bei dem Pegel H ist, die Frequenz der Oszillationsimpulse 955 einer 1/4-Frequenzteilung unterzogen wird und eine Ausgabe der sich ergebenden Frequenz erzeugt wird, wogegen dann, wenn das Steuersignal 962 auf dem Pegel L ist, die Frequenz der Oszillationsimpulse 955 einer 1/8 Frequenzteilung unterzogen wird und eine Ausgabe der sich ergebenden Frequenz erzeugt wird.
Die invertierten Ausgangssignale 956a und 957a von den D- Typ-Flipflop-Schaltungen 926 und 927 der Frequenzteilerschaltung 925 werden zu der NICHT/ODER-Schaltung 931 der Gattersteuerschaltung 930 geleitet, und das invertierte Ausgangssignal 958a der D-Typ-Flipflop-Schaltung 928 und das Steuersignal 962, welches durch die Invertierschaltung 943 invertiert worden ist, werden an die NICHT/UND-Schaltung 932 angelegt. Während die Ausgabe der NICHT/ODER- Schaltung 931 und die Ausgabe der NICHT/UND-Schaltung 932 an die NICHT/UND-Schaltung 933 angelegt werden, ist die Ausgabe der NICHT/UND-Schaltung 932 bei dem Pegel H festgelegt (dies hat die Wirkung, daß das Ausgangssignal der D- Typ-Flipflop-Schaltung 928 danach ignoriert wird), und somit ist die Ausgabe von der NICHT/UND-Schaltung 933 die invertierte Ausgabe von der NICHT/ODER-Schaltung 931. Da das Anfangszustands-Auflösesignal 954 (Pegel L zu dieser Zeit) an die NICHT/ODER-Schaltung 934 angelegt wird, erzeugt diese als ihr Ausgangssignal die invertierte Ausgabe der NICHT/UND-Schaltung 933.
Andererseits wird das Anfangszustands-Auflösesignal 954 mit dem Pegel L an die NICHT/ODER-Schaltung 937 durch die Invertierschaltung 936 angelegt, so daß deren Ausgabe bei dem Pegel L festgelegt ist, und das Steuersignal 961 wird ignoriert. Dann werden die Ausgabe von der NICHT/ODER-Schaltung 934 und die Ausgabe von der NICHT/ODER-Schaltung 937 (Pegel an die NICHT/ODER-Schaltung 938 angelegt, und das invertierte Signal von der NICHT/ODER-Schaltung 934 wird als ein Gattersteuersignal durch das Invertierglied 939 abgegeben.
Das Antriebsbefehlssignal 953, die Oszillationsimpulse 955 und das vorangehend erwähnte Gattersteuersignal werden an die Gattersteuerschaltung 940 angelegt, so daß die Gattersteuerschaltung 940 Ausgangssignale 963 erzeugt, welche die gleiche Impulsbreite aufweisen wie die Oszillationsimpulse 955 und eine Frquenz, welche durch Teilen der Frequenz der Oszillationsimpulse 956 durch einen Faktor vier erhalten wird, wodurch der Umschalttransistor 946 durch die Invertierglieder 944 und 945 angetrieben wird.
Wenn das Steuersignal 962 auf den Pegel L geht, dann wird der Pegel H an die NICHT/UND-Schaltung 932 angelegt, so daß dieser das invertierte Ausgangssignal 958a der D-Typ-Flipflop-Schaltung 928 invertiert und der gleiche Betrieb, wie der vorangehend beschriebene, durchgeführt wird, wodurch Ausgangssignale 963 mit der gleichen Impulsbreite wie die Oszillationsimpulse 955 und einer Frequenz, welche durch Teilen der Frequenz der Oszillationsimpulse 955 durch einen Faktor acht erhalten wird, ausgegeben werden.
Wie vorangehend beschrieben, werden während des Anfangszustands oder während der Zeit, in der das Anfangszustands- Auflösesignal 954 bei dem Pegel L bleibt, Ausgangsimpulse mit 1/4 oder 1/8 der Frequenz der Oszillationsimpulse 955 erzeugt.
Die Figur 38 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb in dem statischen Zustand zeigt. Es wird angenommen, daß in diesem Zustand das Anfangszustands-Auflösesignal 954 auf dem Pegel H ist, und ferner, daß das Steuersignal 961 zum ersten mal auf den Pegel H gesetzt wird.
Das Steuersignal 961 (mit dem Pegel H) wird an die NICHT/- ODER-Schaltung 935 durch die Invertierglieder 941 und 942 angelegt, so daß deren Ausgabe auf den Pegel L festgelegt ist, und die Ausgabe der NICHT/ODER-Schaltung 935 (Pegel L) und das invertierte Anfangszustands-Auflösesignal 954 (Pegel L) von dem Invertierglied 936 werden an die NICHT/ODER- Schaltung 937 angelegt, wodurch verursacht wird, daß deren Ausgabe auf den Pegel H geht. Wenn dies auftritt, dann wird ein Gattersteuersignal (mit dem Pegel H zu dieser Zeit) zur Gatterschaltung 940 durch die NICHT/ODER-Schaltung 938 und das Invertierglied 939 abgegeben, und somit werden invertierte Oszillationsimpulse 955 als Ausgangssignale 963 von der Gatterschaltung 940 ausgegeben.
Wenn andererseits das Steuersignal 961 auf den Pegel L fällt, während das Anfangszustands-Auflösesignal 954, das auf den Pegel H gesetzt ist, an die NICHT/ODER-Schaltung 934 angelegt wird, wodurch deren Ausgabe bei dem Pegel L gehalten wird, dann wird das Steuersignal 961 an die NICHT/ODER-Schaltung 935 durch die Invertierglieder 941 und 942 angelegt. Daher wird die Ausgabe von der NICHT/ODER- Schaltung 931 invertiert und zu den folgenden Schaltungen ausgegeben, und der gleiche Betrieb wie vorangehend beschrieben wird durchgeführt. Somit werden Gattersteuersignale, welche sich aus der 1/4-Frequenzteilung der Oszillationsimpulse 955 ergeben und eine Impulsbreite aufweisen, die zweimal diejenige der Oszillationsimpulse 955 ist, zur Gatterschaltung 940 geliefert, und die Gatterschaltung 940 erzeugt Ausgangssignale 963 mit 1/4 der Frequenz der und mit der gleichen Impulsbreite wie die Oszillationsimpulse 955.
In der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist die Dauer des Anfangszustands derart gesetzt, daß sie vier Sekunden ist, diese Zeitperiode kann jedoch, wie gewünscht, bestimmt werden, und die entsprechende Ausgangsfrequenz kann beliebig bestimmt werden.
Aus der vorangehenden Beschreibung erkennt man, daß, da der Schaltregulator derart ausgebildet ist, daß seine Ausgangsfrequenz beliebig zwischen dem Anfangszustand und dem stationären Zustand verändert werden kann, die Ausgangsfrequenz erhöht werden kann, nachdem die Energieversorgungsspannung vollständig angestiegen ist. Darüber hinaus bestehen Vorteile darin, daß keine Gefahr von Frequenzänderungen aufgrund der digitalen Verarbeitung besteht und daß die Frequenz geeignet gesetzt werden kann.

Claims

1. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin, umfassend ein Steuersystem für eine Mikropumpe, wobei das Steuersystem Mittel zum Erzeugen von Antriebsimpulsen zum Anlegen an ein piezoelektrisches Element (7) umfaßt, um die Pumpe anzutreiben, und gekennzeichnet durch ein Mittel (200, 400) zum Steuern der Fluidabgabe durch die Pumpe durch wahlweises Steuern der Erzeugung der Antriebsimpulse, wobei das Steuermittel Setz-Mittel (31, 403, 405) umfaßt, welche auf eingegebene Antriebsimpulsdaten zum Setzen eines Wertes für eine gegebene Charakteristik der Antriebsperiode ansprechen, sowie Pegelauswahlmittel (30, 408), welche auf eine Schalteingabe zum Auswählen zwischen Bruchteilsmengen der gesetzten Charakteristik ansprechen, um dadurch eine präzise Steuerung der Abgaberate der Pumpe vorzusehen.

2. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Charakteristik die Anzahl an Antriebsimpulsen umfaßt, welche in der vorbestimmten Antriebsperiode erzeugt werden.

3. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Charakteristik die Frequenz der Antriebsimpulse umfaßt, welche in der vorbestimmten Antriebsperiode erzeugt werden.

4. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Charakteristik die Amplitude der Antriebsimpulse umfaßt, welche in der vorbestimmten Antriebsperiode erzeugt werden.

5. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Setz-Mittel Basis-Setzmittel (403) zum Setzen eines Basiswertes für die gegebene Charakteristik umfassen sowie Feineinstellungsmittel (405) zum Korrigieren des Basiswertes.

6. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelauswahlmittel einen Auswähler (408) und Mittel zum Zuführen des gesetzten Wertes zu dem Auswähler direkt bzw. vermittels wenigtens eines Koeffizientenmultiplizierglieds (406, 407) umfassen.

7. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (30) zum Überwachen der verbleibenden Erzeugnis-Lebensdauer des Fluids, wobei die Überwachungsmittel ein Zeitglied, welches zum Starten des Zählens auf einen voreingestellten Wert nach dem Empfang eines Startsignals (H bei OPIN) eingerichtet sind, Mittel zum Zurücksetzen des Zeitgliedes auf einen Zwischenwert nach Betätigung eines Schalters (C), wobei der Zwischenwert den voreingestellten Wert minus einer ganzzahligen Größe umfaßt, welche die Zeit wiedergibt, die folgend auf den Empfang des Startsignals abgelaufen ist, sowie Mittel (BZ) zum Erzeugen einer Warnung in Antwort darauf, daß die Zeit den voreingestellten Wert erreicht, umfassen, um anzuzeigen, daß die verbleibende Erzeugnis-Lebensdauer des Fluids sich dem Ablauf nähert und/oder diesen erreicht hat.

8. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel Mittel zum Überwachen eines Erfassungspotentials an einem Anschluß (VDE) zum Zuführen der Antriebsimpulse zu dem piezoelektrischen Element umfaßt, wobei die Überwachungsmittel Mittel zum Abtasten des Erfassungspotentials bei vorbestimmten Zeiten in einer Antriebsperiode, Mittel zum Vergleichen des abgetasteten Erfassungspotentials mit einer Referenz und Mittel (BZ) zum Erzeugen einer Warnung in Antwort auf eine Ausgabe von den Vergleichsmitteln umfassen.

9. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Zuführen von Taktimpulsen zum Steuern des Timings der Erzeugungsmittel und des Steuermittels, wobei das Steuermittel Mittel zum Überwachen der Frequenz der Taktimpulse umfassen, wobei die Zuführmittel erste und zweite Taktoszillationsfreuenz-Erzeugermittel (101, 102) umfassen und wobei die Überwachungsmittel erste und zweite Zählglieder (107, 108) umfassen, wobei das erste Zählglied (107) zum Zählen in Antwort auf die erste Taktoszillationsfrequenz und zum Zurücksetzen in Antwort auf die zweite Taktoszillationsfrequenz eingerichtet ist und wobei das zweite Zählglied (108) zum Zählen in Antwort auf die zweite Taktoszillationsfrequenz und zum Zurücksetzen in Antwort auf die erste Taktoszillationsfrequenz eingerichtet ist, und Frequenzteilermittel (103 bis 106) umfassen, welche zwischen den Taktoszillationsfrequenz-Erzeugermitteln und den Zählgliedern angeordnet sind, wobei die Anordnung derart ist, daß das erste Zählglied in Antwort auf eine Zunahme der ersten Taktoszillationsfrequenz der Taktimpulse oder eine Abnahme der zweiten Taktoszillationsfrequenz eine Ausgabe erzeugt und das zweite Zählglied in Antwort auf eine Abnahme der ersten Taktoszillationsfrequenz oder eine Zunahme der zweiten Taktoszillationsfrequenz eine Ausgabe erzeugt.

10. Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel eine Schaltung mit weichem Start eines Schaltreglers umfaßt zum Steuern der Erzeugung der Schaltimpulse mit einer verringerten Frequenz während einer vorbestimmten Periode folgend auf die Zufuhr eines Startsignals, wobei die Schaltung mit weichem Start ein Zeitglied (910), welches auf das Startsignal anspricht, um die vorbestimmte Periode einzustellen und um ein Anfangszustands-Auflösesignal nach dem Ablauf der vorbestimmten Periode zu erzeugen, eine Frequenzteilerschaltung (925) zum Teilen der Frequenz der Eingangstaktimpulse, und Gattermittel (930, 940) umfaßt, welche dazu eingerichtet sind, während der vorbestimmten Periode eine Ausgabe von der Frequenzteilschaltung zu den Mitteln zum Erzeugen der Antriebsimpulse zu liefern und in Antwort auf das Anfangszustands-Auflösesignal die Eingangstaktimpulse zu den Mitteln zum Erzeugen der Antriebsimpulse zu liefern.

11. Überwachungs-Steuerverfahren für eine Einrichtung zum Einspritzen flüssiger Medizin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte des Durchführens von wenigstens einer Abgabe-Demonstration zum Antreiben der Mikropumpe für eine vorgegebene Zeitperiode zum Abgeben von Flüssigkeit und/oder einer Alarm-Demonstration zum Erzeugen von Lebensdauervorhersage- und Lebensdauerablauf-Warnungsalarmen und/oder einer Betriebsbestätigungston-Demonstration zum Erzeugen eines Alarms mit einem gegebenen Tonmuster.