DE69212069T2

DE69212069T2 - Antriebssystem für Kolbenstange einer Spritze

Info

Publication number: DE69212069T2
Application number: DE69212069T
Authority: DE
Inventors: Ronald S Conero; Stephen H O'leary Step O'leary
Original assignee: Ivac Medical Systems Inc
Current assignee: CareFusion 303 Inc
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2012-05-22
Also published as: EP0514907B1; EP0514907A1; US5545140A; DE69212069D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein lineare Antriebsmechanismen und speziell ein System zum Antreiben des Kolbens einer Spritze gemäß dem Oberbegriff des gegenständlichen Anspruchs 1.
Die Infusion von Fluids, wie etwa von parenteralen Fluids, in den menschlichen Körper erfolgt häufig durch eine Spritzenpumpe, die eine Verstellschraubenspindel und einen Verstellschraubenmechanismus umfaßt, der die Drehbewegung der Verstellschraubenspindel in eine lineare Bewegung umsetzt. Mit dem Verstellschraubenmechanismus ist ein Spritzenkolbenmitnehmer verbunden, um die lineare Bewegung des Verstellschraubenmechanismuses mit dem Spritzenkolben zu verbinden, um dadurch die Spritze zu leeren.
Die Extension des Kolbens aus dem Spritzenzylinder ist von Spritze zu Spritze unterschiedlich, da die Spritzen verschiedene Größen aufweisen und in unterschiedlichem Ausmaß mit Infusionsflüssigkeiten gefüllt sind. Viele Verstellschraubenmechanismen weisen einen Ausrückmechanismus auf, den die Bedienungsperson betätigt, um den Verstellschraubenspindelmechanismus aus den Gewinden der Verstellschraubenspindel auszurücken. Nach dem Ausrücken kann die Bedienungsperson den Kolbenmitnehmer entlang der Verstellschraubenspindel an die Position des ausgefahrenen Spritzenkolbens führen, und danach kann sowohl der Spritzenkolben samt Kolbenmitnehmer als auch der Verstellschraubenspindelmechanismus mit den Gewinden der Verstellschraubenspindel an der neuen Position bzw. Stellung eingreifen. Eine einfache Anwendung dieses Ausrückmechanismuses und dieses Kolbenmitnehmermechanismuses ist wünschenswert, um der Bedienungsperson dadurch den Einsatz der Pumpe zu erleichtern.
Wie dies allgemein bekannt ist, weisen die Spritzen der verschiedenen Hersteller unterschiedliche Größen auf. Dabei können sich auch bei Spritzen, die für die Aufnahme der gleichen Flüssigkeitsmenge konstruiert sind, die äußeren Abmessungen sowohl in der Länge als auch im Durchmesser von Hersteller zu Hersteller erheblich unterscheiden. Bei einigen früheren Pumpen konnte nur eine Spritze von einem Hersteller eingesetzt werden, wodurch die Brauchbarkeit der Pumpe stark eingeschränkt war. Die Pumpe konnte folglich nicht verwendet werden, wenn diese bestimmte Spritzenart nicht verfügbar war. Wünschenswert ist die Bereitstellung einer Spritzenpumpe, die für Spritzen mit unterschiedlichen Kapazitäten sowie für Spritzen von verschiedenen Herstellern geeignet ist. Dabei handelte es sich in der Vergangenheit um ein großes Problem, da sich von Spritze zu Spritze nicht nur die Zylinderdurchmesser der Spritze unterscheiden können, sondern auch die Zylinderflanschgrößen, die Längen der Spritzenzylinder, die Kolbenlängen sowie die Durchmesser und Dicken des Kolbenflansches. All diese physikalischen Variablen müssen bei der Gestaltung eines Kolbenantriebssystems für eine Spritzenpumpe berücksichtigt werden, wenn sich die Pumpe für Spritzen verschiedener Hersteller mit unterschiedlichen Spritzenkapazitäten eignen soll.
Ein Kolbenmitnehmer in einer Spritzenpumpe greift normalerweise mit dem Kolbenflansch ein und hält diesen Flansch in festem Verhältnis zu einer Druckfläche, die einen Teil des Kolbenmitnehmers darstellt. Die Druckfläche berührt den Kolbenflansch und übt eine Kraft aus, die dazu dient, den Kolbenflansch in die Spritze zu führen, so daß der Spritzeninhalt ausgestoßen wird. Der Kolbenmitnehmer umfaßt normalerweise eine Stützenkonstruktion, die ein Anti-Heber- Merkmal bzw. ein Anti-Entleerungs-Merkmal aufweist, wodurch vermieden wird, daß sich der Kolben in den Zylinder bewegt und sich die Spritze bei Unterdruck schneller leert als mit der programmierten Bewegungsgeschwindigkeit der Druckfläche. Der Kolbenmitnehmer muß ferner so gestaltet sein, daß er auf die Spritze keinen Druck in eine Richtung ausübt, durch den sich der Kolben von dem Kolbenmitnehmer bzw. von der Kolbenantriebsvorrichtung lösen kann. Wenn sich der Kolben während dem Pumpen jedoch von dem Kolbenmitnehmer löst oder aus anderen Gründen nicht vorhanden ist, so ist es wünschenswert, daß dies der Bedienungsperson durch einen Alarm angezeigt wird, und wobei die Rotation der Verstellschraubenspindel nach Wunsch gestoppt wird.
Bei einigen früheren Spritzenpumpen ist die Verstellschraubenspindel-Ausrückvorrichtung mit dem Teil des Kolbenmitnehmers verbunden, der den Spritzenkolben im Verhältnis zu dem Kolbenmitnehmer an einer festen Position hält. Somit muß die Bedienungsperson der Pumpe nur einen Mechanismus betätigen, um sowohl den Kolbenmitnehmer zu bewegen als auch zu bewirken, daß dieser mit dem Flansch der neuen Spritze eingreift. Dieses Merkmal erleichtert die Anwendung der Pumpe. Bei einer Spritzenpumpe, bei der verschiedene Kolbenflanschgrößen eingesetzt werden können, müssen das Schraubenausrücksystem und die Kolbenmitnehmergrenzfläche mit dem Kolben so gestaltet sein, daß sie bei all diesen Spritzengrößen die gleiche Funktionsfähigkeit aufweisen. Das heißt, daß der Verstellschraubenmechanismus durch Veränderungen der Kolbengröße nicht beeinträchtigt werden darf.
In der Veröffentlichung WO 82/01998 gemäß dem Patentzusammenarbeitsvertrag wird ein bekannter Verstellschrauben- und Einrück-Ausrück-Mechanismus für eine Spritzeninfusionspumpe offenbart, wobei der Oberbegriff aus Anspruch 1 auf dieser Offenbarung basiert.
Wenn sich eine Spritzenpumpe für eine Vielzahl verschiedener Spritzengrößen eignen soll, ist ein Kolbenantriebssystem erforderlich, das jede Spritze in präziser Ausrichtung mit der Druckfläche des Kolbenmitnehmers hält, so daß die Ausrichtung zwischen der Spritze und dem Kolbenmitnehmer bzw. der Kolbenantriebsvorrichtung unabhängig von der Größe immer richtig ist. Das System muß ferner gewährleisten, daß der Kolben fest in dem Kolbenmitnehmer gehalten wird, und daß das Kolben-Detektorsystem das Vorhandensein und das Fehlen jeder der Spritzen mit unterschiedlichen Größen erfaßt und für den Fall eines gelösten oder eines fehlenden Kolbens einen Alarm vorsieht. Des weiteren ist eine einfache Anwendbarkeit dieses Systems wünschenswert.
Fachleute haben somit die Notwendigkeit eines Kolbenantriebssystems erkannt, das sich für verschiedene Spritzengrößen eignet und dabei für die Bedienungsperson der Pumpe auch verhältnismäßig einfach anwendbar ist. Dieses System muß einen Mechanismus zur Ausrichtung, zum festen Eingreifen und zur Erfassung des Vorhandenseins des Kolbens jeder für die Pumpe spezifizierten Spritze vorsehen. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Anforderungen.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Spritzenkolben-Antriebssystem zum Eingreifen mit Spritzen verschiedener Größen mit einem einzigen Kolbenmitnehmer. An dem Pumpengehäuse befindet sich ein Spritzenzylindergestell, das dazu dient, die Spritze im Einsatz mit dem beweglichen Kolbenantriebsmechanismus auszurichten und den Spritzenzylinder an einer festen Position zu halten. Das Gestell ist so geformt, daß es alle für die Pumpe spezifizierten Spritzen aufnehmen kann. Ferner wird der Kolben jeder dieser Spritzen mit der Druckfläche des Kolbenmitnehmers bzw. der Kolbenantriebsvorrichtung ausgerichtet. Zu dem Gestell gehört auch eine Spritzenzylinderklammer, die dazu dient, die Spritze sicher an der Verwendungsposition in dem Gestell zu halten. Die Klammer ist über die Zylinder-Mittelachse des Zylinders mit dem größten Durchmesser drehbar angebracht, um auf die eingesetzte Spritze eine im wesentlichen nach unten gerichtete Kraft auszuüben, so daß die Spritze unabhängig von der Größe der Spritze fest an der Verwendungsposition in dem Gestell gehalten wird.
Die Druckfläche des Kolbenmitnehmers umfaßt einen Kolbendetektor, der sich an einer Position befindet, an der das Vorhandensein der Kolben aller für die Pumpe spezifizierten Kolben erfaßt werden kann. Eine selbsteinstellende Kolbenstütze greift den Kolbenflansch der Spritze und hält diesen an einer festen Position im Verhältnis zu der Druckfläche des Kolbenmitnehmers. Die Kolbenstütze weist ein Anti-Heber-Merkmal auf, durch das sie einer Vorwärtsbewegung des Kolbens entgegenwirkt, die die Bewegung des Kolbenmitnehmers überschreiten würde. An der Unterseite der Druckfläche ist ein Gestell angebracht, das dazu dient, der Abwärtsbewegung des Spritzenkolbens entgegenzuwirken, und wobei ferner eine Rampe angebracht ist, die dazu dient, den Kolbenflansch während der Installation der Spritze in die korrekte Ausrichtung mit der Druckfläche des Kolbenmitnehmers zu führen.
Der Erfassungsbereich des Kolbendetektors wird so ausgewählt, daß er für alle für die Pumpe spezifizierten Spritzen ausreicht, wobei einige dieser Spritzen deutlich dünnere Kolbenflansche aufweisen als andere. Wenn sich die Pumpe im Betrieb befindet und der Kolbendetektor feststellt, daß kein Kolben vorhanden ist, so wird ein Detektorsignal an einen Prozessor vorgesehen und ein Alarm erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel wird ferner der Pumpenmotor angehalten. In einem Ausführungsbeispiel wird bei dem Detektor ein gefederter Knopf eingesetzt, um einen Kontakt mit dem Spritzenkolbenflansch herzustellen, wobei dieser Knopf auf der Oberseite abgeschrägt ist, um die Einführung des Kolbens in das Kolbenantriebssystem bei der Beschickung der Spritze zu erleichtern.
Die Kolbenstütze stellt sich von selbst auf alle Größen der Kolbenflansche der für die Pumpe spezifizierten Spritzen ein. In einem Ausführungsbeispiel wird für die Kontaktherstellung mit dem Kolbenflansch ein Paar schwenkbarer Arme eingesetzt, wobei die Arme auch dazu dienen, den Flansch an der Verwendungsposition zu halten. Die Arme sind so geformt, daß sie auf den Flansch eine Seitenkraft oder eine geringe nach unten gerichtete Kraft ausüben. Jeder der Arme weist einen Anti-Heber-Flansch auf, um der Vorwärtsbewegung des Kolbenflansches über das durch die Kolbenantriebsvorrichtung vorgesehene Maß hinaus entgegenzuwirken.
Die Kolbenstütze ist mit einem Ausrückhebel verbunden, der zum einen dazu dient, den Verstellschraubenmechanismus aus der Verstellschraubenspindel auszurücken, und der zum anderen dazu dient, die Kolbenstütze von dem Spritzenkolben auszurücken. Wenn der Ausrückhebel an eine erste Position bewegt wird, so sorgt er für ein Ausrücken des Verstellschraubenmechanismuses von der Verstellschraubenspindel, und zwar zum Beispiel dadurch, daß das Mutterschloß von den Gewinden der Verstellschraubenspindel weg bewegt wird, so daß danach kein Kontakt mehr existiert, und wobei die Kolbenstütze geöffnet wird, um die Einführung bzw. die Entfernung eines Kolbenflanschs zu ermöglichen. Wenn der Kolbenmitnehmer an die gewünschte Position entlang der Verstellschraubenspindel bewegt worden ist, und wenn der Kolbenflansch der neuen Spritze die Druckfläche des Kolbenmitnehmers und den Detektorknopf berührt, so wird der Hebel gelöst und die Kolbenstütze gelangt in Kontakt mit dem Kolben, wobei der Verstellschraubenmechanismus wieder mit den Gewinden der Verstellschraubenspindel eingreift. Die Kolbenstütze umfaßt eine Vorbelastungseinrichtung, die die Stütze gegen den Umfang des Kolbenflanschs vorbelastet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese Vorbelastungseinrichtung unabhängig von der Vorbelastungseinrichtung, die dazu verwendet wird, den Verstellschraubenmechanismus so vorzubelasten, daß dieser in Kontakt mit der Verstellschraubenspindel gelangt. Somit wird der Eingriff des Verstellschraubenmechanismuses mit den Gewinden der Verstellschraubenspindel durch unterschiedliche Größen der Kolbenflansche nicht beeinträchtigt
Bei kleinen für die Pumpe spezifizierten Kolben kann die Kolbenstütze auf den Kolben eine eingeschränkte, abwärts gerichtete Kraft ausüben. Jedoch ist das Gestell so angebracht, daß es dieser Abwärtskraft entgegenwirkt und unterstützend dabei wirkt, den Kolben an der korrekten Position an der Druckfläche zu halten.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlich, wobei diese die Merkmale der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht einer Spritzenpumpe, wobei ein erfindungsgemäßes Kolbenantriebssystem dargestellt ist;
Figur 2 eine Ansicht eines Gestells und einer Zylinderklammer in der Spritzenpumpe aus Figur 1;
Figur 3 eine auseinandergezogene Ansicht einer Kolbenantriebsvorrichtung gemäß den Grundsätzen eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, wobei die Kolbenstützenarme, der Aktivierungshebel und die unabhängigen Vorbelastungseinrichtungen dieser Arme dargestellt sind;
Figur 4 eine Ansicht der Stützenarme, die gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kolbenflansch der größten für die Pumpe spezifizierten Spritze greifen;
Figur 5 eine Ansicht der Stützenarme, die gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kolbenflansch der kleinsten für die Pumpe spezifizierten Spritze greifen;
Figur 6 eine Draufsicht auf Figur 4, wobei die den Kolbenflansch greifenden Arme und die Anti-Heber-Flansche der Arme dargestellt sind;
Figur 7 eine teilweise im Aufriß dargestellte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kolbenflansch-Detektorsystems, wobei der Detektorknopf an einer ausgefahrenen Stellung dargestellt ist;
Figur 8 eine zu der Figur 7 entgegengesetzte Seitenansicht, wobei der Detektorknopf an einer niedergedrückten Stellung dargestellt ist, die dem Vorhandensein eines Kolbenflanschs entspricht, wobei ferner das Gestell und die Rampe dargestellt sind; und
Figur 9 ein Blockdiagram der Verarbeitung des Kolbendetektorsignals für Alarme und zur Motorsteuerung.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachstehend wird näher bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen übereinstimmende Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten gleiche bzw. übereinstimmende Elemente bezeichnen. In Figur 1 ist eine Perspektivansicht einer Spritzenpumpe 10 dargestellt, die ein Kolbenantriebssystem gemäß den Grundsätzen der Erfindung aufweist. Eine Spritze 12 ist in einem Spritzengestell 14 angebracht. Der Zylinderflansch 16 der Spritze befindet sich in einer Zylinderflanschrille 18, so daß während der Bewegung des Spritzenkolbens 20 keine Längsbewegung des Spritzenzylinders möglich ist. Der Kolbenflansch 22 wird mit einem Paar von Kolbenstützenarmen 26 in der Kolbenantriebsvorrichtung 24 gehalten, wobei in Figur 1 einer der Arme abgebildet ist. Ein Ausrückhebel 28 wird dazu verwendet, die Kolbenantriebsvorrichtung 24 bzw. den Kolbenmitnehmer von der Verstellschraubenspindei (nicht abgebildet) auszurücken, um eine Entfernung und Einführung eines Spritzenkolbenflanschs 22 zu ermöglichen.
In bezug auf die Figuren 1 und 2 weist das Gestell 14 eine derartige Form auf, daß die Zylinder aller für die Pumpe 10 spezifizierten Spritzen 12 aufgenommen und so ausgerichtet werden können, daß deren Kolbenflansche den Kolbenmitnehmer in einem vorbestimmten Bereich an dem Kolbenmitnehmer berühren. Das Gestell weist eine geneigte Gehäuseseite 30 auf, die als Teil des Gehäuses der Pumpe 10 ausgebildet ist, und ferner mit drei Zylinderstützen 32, die den Zylinder stützen und die verhindern, daß dieser aus dem Gestell 14 rollt. Die Gehäuseseite 30 und die Zylinderstützen 32 bilden ein V mit einem Öffnungswinkel von 96º. Die in das Gestell 14 eingeführten Spritzen 12 werden alle innerhalb eines bestimmten Vertikalbereichs mit der Kolbenantriebsvorrichtung 24 ausgerichtet. Die Stellen, an denen die longitudinalen Mittellinien der Spritzen die Kolbenantriebsvorrichtung bzw. den Kolbenmitnehmer schneiden, sind gemäß der Spritzengröße unterschiedlich, jedoch nur in die vertikale Richtung entlang der einen Linie 36 gemäß der Darstellung aus Figur 2.
In Figur 2 ist eine erste Spritze 12 durch durchgezogene Linien dargestellt, wobei eine zweite Spritze 34 durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Aufgrund der bestimmten Form der Gehäuseneigung 30 und der Stützen 32 werden die longitudinalen Mittellinien aller Spritzen entlang der vertikalen Mittellinie 36 ausgerichtet, obwohl die Spritzen an unterschiedlichen Positionen in dem Gestell 14 ruhen. Die kleineren Spritzen passen weiter unten in das Gestell, wie dies für die Spritze 12 dargestellt ist, während die größeren Spritzen höher in dem Gestell 14 liegen, wie dies für die Spritze 34 dargestellt ist. Die longitudinalen Mittellinien aller Spritzen fallen jedoch auf die vertikale Positionsmittellinie, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
Eine Spritzenzylinderklammer 38 übt einen nach unten gerichteten Druck auf den Spritzenzylinder 12 aus, wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Die Klammer 38 umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel eine Schraubenfeder 40, die mit dem Drehpunkt der Klammer verbunden ist. Ferner vorgesehen ist ein Daumenhebel 42 zum Öffnen der Klammer, um ein Auswechseln der Spritze 12 zu ermöglichen. Die Klammer 38 ist oberhalb der Spritzenposition in der Pumpe angebracht, so daß auf den Spritzenzylinder eine abwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird, um die Spritze unabhängig von der Spritzengröße in dem Gestell 14 zu halten.
In Figur 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Teile der Kolbenantriebsvorrichtung 24 bzw. des Kolbenmitnehmers dargestellt. Die Kolbenantriebsvorrichtung 24 umfaßt ein Paar von Stützenarmen 26, die dazu verwendet werden, den Kolbenflansch der eingeführten Spritze (nicht abgebildet) zu greifen. Diese Arme sind in diesem Ausführungsbeispiel einzeln drehbar und zueinander durch eine Feder vorbelastet. Jeder Arm 26 erstreckt sich durch das vordere Gehäuse 37 in entsprechende innere Kurbelarme 39, die mit der Gleitplatte 41 mit Aktivierungsverbindungen 42 verbunden sind. Die Gleitplatte 41 steht nach unten unter Vorbelastung 43 und dient dazu, die Arme zueinander vorzubelasten. Die Gleitplatte 41 ist durch eine weitere Aktivierungsverbindung 45 mit der Röhrenkurbel 44 verbunden. Die Röhrenkurbel 44 dreht sich und steht unter Federspannung 46. An dem anderen Ende ist die Röhrenkurbel 44 mit dem Mutterschloßmechanismus 52 verbunden, um mit der Verstellschraubenspindel durch Öffnen bzw. Schließen ein- bzw. ausrücken zu können. Die Federspannung 46a sorgt dafür, das Mutterschloß an die geschlossene Stellung und in Eingriff mit der Verstellschraubenspindel vorzubelasten.
Somit existieren zwei voneinander unabhängige Vorbelastungssysteme. Das erste 43 wirkt auf die Stützenarme 26, während das zweite 46 auf das Mutterschloß wirkt. Der Schlitz 47 in der Röhrenkurbel 44 ermöglicht den Armen 26 einen von dem Mutterschloß unabhängigen Bewegungsbereich. Die Arme können somit mit Kolben mit verschiedenen Durchmessern eingreifen, und aufgrund des Schlitzes 47 werden sie nicht zur Rückkehr an zueinander am nahesten liegende Position gedrängt. Wenn die Arme 26 somit einen großen Kolbenflansch greifen müssen und sich nicht zurück an eine engere Stellung bewegen, wie dies beim Greifen eines kleinen Kolbenflanschs der Fall wäre, so bleibt das Ausmaß der Bewegung des Mutterschloß unbeeinträchtigt. Diese Bewegungsunabhängigkeit ermöglicht es, daß das erfindungsgemäße Kolbenantriebssystem eine Mehrzahl von Spritzen bearbeiten kann.
Es existieren zwar zwei unabhängige Vorbelastungssysteme, jedoch nur ein Aktivierungshebel 28. Die Verbindung 47 befindet sich zwischen der Röhrenkurbel 44 und dem Kurbelarm 48. Der Kurbelarm ist durch das hintere Gehäuse 49 mit dem Hebel 28 verbunden, wobei sich der Arm als eine Reaktion auf eine Bewegung des Hebels 28 dreht. Die Hebelbewegung sorgt somit für eine Rotation der Röhrenkurbel 44, die wiederum eine Bewegung des Mutterschlosses und der Stützenarme 26 bewirkt. Eine Bewegung des Hebels 28 nach unten bewirkt eine Öffnung der Arme und des Mutterschlosses.
In bezug auf die Figuren 4 und 5 sind Endansichten der Funktionsweise der Arme dargestellt, wobei die Arme 26 in Figur 4 mit einem ersten, großen Kolbenflansch 62 eingreifen. In Figur 5 greifen die Arme 26 mit einem zweiten, kleinen Kolbenflansch 64 ein. Die Arme 26 sind so angeordnet und werden derart um die Achsen 63 gedreht, daß sie den größten für die Pumpe spezifzierten Kolben an den Stellen berühren, die sich ungefähr auf bzw. über der lateralen Mittellinie 65 des Kolbenflanschs befinden. Dies führt zur Ausübung einer Seitenkraft in Richtung der Mitte des Flanschs und eventuell zu einer geringen nach unten gerichteten Kraft.
In der Darstellung aus Figur 5 greifen die Arme 26 mit dem kleinsten für die Pumpe spezifizierten Kolbenflansch 64 ein, und wobei sie mit dem Flansch 64 höher eingreifen als mit dem größeren Flansch 62. Somit wird eine gewisse nach unten gerichtete Kraft ausgeübt; jedoch ist ein Gestell 68 vorgesehen, das dazu dient, der nach unten gerichteten Kraft der Arme 26 entgegenzuwirken und den Kolbenflansch 64 an einer festen Position im Verhältnis zu der Kolbenantriebsvorrichtung 14 zu halten. Gemäß der Darstellung aus Figur 4 ruht der größere Kolbenflansch 62 während dem Betrieb nicht auf dem Gestell 68, doch kann er während der Installation der Spritze in Kontakt mit dem Gestell gelangen. Der kleinere Kolbenflansch 64 berührt das Gestell 68 und ruht als Teil des Kolbenantriebssystems auf diesem. Diese hohen Berührungspunkte der Arme auf dem kleinen Flansch 64 üben keine Winkelkraft auf den Spritzenzylinder 12 aus, da das Gestell so geformt ist, daß die für die Pumpe spezifizierten kleineren Spritzenzylinder niedriger positioniert werden, und wobei deren Kolbenflansche auf dem Gestell 68 ruhen sollen.
In Figur 6 ist eine Draufsicht des Eingriffs der Arme 26 mit dem Kolbenflansch 22 dargestellt (wobei das Gestell zur besseren Darstellung weggelassen wurde). Der Kolbenflansch ruht nicht an der Druckfläche 70 des Kolbenmitnehmers 14, sondern er befindet sich zwischen den Anti-Heber-Flanschen 72 der Arme 26 und der Druckfläche 70. Die Arme 26 berühren den Flansch 22 in eine seitliche Richtung. Wenn die Spritze entleert wird, wobei der Kolben dazu neigt, mit einer schnelleren Geschwindigkeit als der in der Pumpe 10 programmierten Geschwindigkeit in die Spritze gezogen zu werden, verhindern die Anti-Heber-Flansche 72 der Arme 26 eine derartige Bewegung des Kolbenflanschs 22, und wobei eine unkontrollierte Entleerung der Spritze verhindert wird. Im normalen Betrieb bewegt sich der Kolbenmitnehmer 14 soweit nach vorne, bis die Druckfläche 70 den Kolben berührt, wobei der Kolben danach in die Spritze gedrückt wird, um den Spritzeninhalt mit der programmierten Geschwindigkeit auszustoßen. Durch die Anordnung des Zylinderflanschs in der Flanschrille wird der Spritzenzylinder an der Verwendungsposition gehalten, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, und wobei der Kolben im Verhältnis zu dem Zylinder beweglich ist.
In den Figuren 7 und 8 ist ein Kolbendetektor 74 dargestellt. In Figur 7 ist der Knopf 76, der einen Teil des Kolbendetektors 74 darstellt, an der ausgefahrenen Stellung dargestellt, während der Knopf in Figur 8 an der ganz niedergedrückten Stellung dargestellt ist. Eine Feder 78 wird dazu verwendet, den Detektorknopf 76 nach außen vorzubelasten, und wobei um den Umfang des Knopfes 76 ein ringförmiger Anlaufflansch 80 ausgebildet ist, der dazu dient, dessen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung einzuschränken. Ein optischer Sensor 82 stellt durch Überwachung der Stellung des Knopfes 76 das Vorhandensein bzw. das Fehlen eines Spritzenkolbenflanschs an der Kolbenantriebsvorrichtung 14 fest. Der Knopf 76 umfaßt auf dessen Oberseite einen Ansatz 84 zur Unterbrechung des Strahls des optischen Sensors 82, wobei dieser in den Figuren 7 und 8 in die Richtung aus dem und in das Papier (im rechten Winkel dazu) dargestellt ist. In Figur 7 steht der Knopf 76 ganz vor, wodurch das Fehlen eines Kolbenflanschs angezeigt wird, wobei der Ansatz 84 den optischen Strahl 86 des optischen Sensors 82 unterbricht. In der Darstellung aus Figur 8 ist der Knopf 76 niedergedrückt, wobei diese Situation eintritt, wenn der Knopf gegen den installierten Kolben drückt, wobei der Ansatz 84 den Strahl 86 nicht unterbricht, wodurch das Vorhandensein eines Kolbenflansches angezeigt wird.
Der Bewegungsbereich des Knopfes 76 und die Größe des Knopfansatzes 84 werden so ausgewählt, daß sie sich für einen umfassenden Dickenbereich der Kolbenflansche eignen. Normalerweise sind dickere Flansche größeren Spritzen zugeordnet, während dünnere Flansche kleineren Spritzen zugeordnet sind. Der Detektor ist gemäß der vorliegenden Erfindung so gestaltet, daß alle für die Pumpe spezifizierten Spritzen erfaßt werden, Der Strahl 86 ist derart ausgerichtet, daß er nicht unterbrochen wird, wenn sich der Knopf für die Erfassung kleiner Spritzen weiter nach außen bewegt.
In einem Ausführungsbeispiel aus Figur 9 ist das Signal des optischen Sensors 82 mit einem Prozessor 88 verbunden, der durch das Signal feststellt, ob ein Kolben vorhanden ist oder nicht. Wenn sich die Pumpe in Betrieb befindet und wenn das Signal das Fehlen eines Kolbens anzeigt, so erzeugt der Prozessor einen Alarm 90 und sieht ein Signal an die Motorsteuerung 92 vor, um dadurch den Motor anzuhalten.
Durch eine Anordnung des Ansatzes gemäß den Darstellungen aus den Figuren 7 und 8 kann der Prozessor 88 den Lichtstrahldetektor 82 durch Pulsieren des Strahlers des "eingeschalteten" Detektors prüfen, wobei eine Reaktion des Sensorabschnitts des Detektors erwartet wird. Wenn der Impuls nicht erfaßt wird, stellt der Prozessor 88 fest, daß der Detektor 82 erfolglos gewesen ist, wobei die Pumpe daraufhin in einen Alarmzustand eintritt. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß ein erfolgloser Detektor 82 kein Versagen des Systems bezüglich der Erfassung eines sich von der Kolbenantriebsvorrichtung gelösten Kolbens 20 zur Folge hat.
Bei einem weiteren Merkmal aus den Figuren 7 und 8 handelt es sich um die Schräge 94 auf der Oberseite des Knopfes 76. Diese Schräge unterstützt die Spritzeneinführung in die Pumpe 10 dadurch, daß während der Installation eine Vertikalbewegung möglich ist. Dabei trifft der Spritzenkolbenflansch auf die Schräge 94, wodurch ein gewisses Niederdrücken des Knopfes 76 bewirkt wird, während die Spritze geladen wird. Ohne die schräge Oberfläche 94 auf dem Knopf müßte die Spritze horizontal in die Kolbenantriebsvorrichtung 14 geladen werden. Durch die Schräge ist eine horizontale oder vertikale Beschickung möglich, wodurch die Anwendung der Pumpe für die Bedienungsperson einfacher wird.
Gemäß der Darstellung aus Figur 8 eignet sich das Gestell 68 besonders zum Einsatz in Verbindung mit kleineren Spritzen mit kleinen Kolbenflanschen. Zu dem Gestell 68 gehört eine Rampe 88 zur Führung der Kolbenflansche in das Gestell 68 und zu der Druckfläche 70. In Figur 4 ist eine Vorderansicht der Rampe 88 dargestellt. Bei der Installation der Spritzen kann der Kolben manchmal so ausgerichtet sein, daß er im Verhältnis zu der Druckfläche 70 zu niedrig ist, wobei der Kolbenflansch beim Kontakt mit der Rampe 88 jedoch an die korrekte, höhere Position geführt wird. Dies erleichtert den Betrieb der Pumpe.
In Figur 7 ist ferner ein einzelner Arm 26 mit Drehzapfen 90 und einer O-Ring-Dichtung 92 dargestellt, die den Zapfen 90 umgibt
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß das Kolbenantriebssystem gemäß den Grundsätzen der Erfindung ein vielseitiges System vorsieht, das den Einsatz verschiedener Spritzengrößen ermöglicht und das einen einfacheren Pumpenbetrieb zur Folge hat.
Vorstehend wurden zwar besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und dargestellt, jedoch ist es offensichtlich, daß der Fachmann verschiedene Modifikationen und andere Ausführungsbeispiele verwirklichen kann, ohne dabei den erfinderischen Gedanken auszuüben. Hiermit wird somit festgestellt, daß verschiedene Abänderungen bezüglich der Ausführung, der Einzelheiten und der Anwendung der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Kolbenantriebsvorrichtung zum Eingreifen mit ausgewählten Spritzenkolben unterschiedlicher Größen, wobei jeder Kolben in einem Spritzenzylinder beweglich ist, und wobei jeder Kolben einen Kolbenflansch (62) aufweist, mit einer zu dem Spritzenzylinder ausgerichteten Innenseite sowie mit einer Außenseite, wobei die Vorrichtung durch folgendes gekennzeichnet ist:

eine Druckfläche (70), die gegen die Außenseite des Kolbenflansches drücken kann, um diesen in eine erste Richtung zu bewegen;

eine Kolbenstütze (26), die mit der Innenseite des Kolbenflansches eingreifen und den Flansch innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Druckfläche halten kann, wobei die Stütze sich selbst an die Größe des Flansches anpaßt;

einen Detektor (74), der mit der Druckfläche gekoppelt ist, um das Vorhandensein des Kolbenflansches innerhalb eines vorbestimmten Abstands zwischen der Druckfläche und der Kolbenstütze zu erfassen, und um ein Detektorsignal vorzusehen, das das Vorhandensein des Kolbens anzeigt, wobei der Detektor einen Erfassungsbereich aufweist, der groß genug ist, um das Vorhandensein aller Kolbenflansche der verschiedenen Größen zu erfassen, wenn sich diese zwischen der Druckfläche und der Kolbenstütze befinden;

eine Feder (43), die mit der Kolbenstütze gekoppelt ist, um die Kolbenstütze in Kontakt mit dem Kolbenflansch vorzubelasten; und

einen Prozessor (88), der das Detektorsignal empfängt und einen Alarm (90) vorsieht, wenn das Detektorsignal anzeigt, daß kein Spritzenkolben vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenflanschdetektor (82) folgendes umfaßt:

einen Knopf (76), der in der Druckfläche (70) angebracht ist;

eine Feder (78), die den Knopf nach außen in Kontakt mit dem Kolbenflansch (62) drückt; und

einen Sensor (82), der so angeordnet ist, daß er die Stellung des Knopfes erfaßt und dadurch das Vorhandensein eines Kolbenflansches bestimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Knopf eine schräge obere Oberfläche (94) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Druckfläche durch ein Gestell (68) zur Aufnahme der Kolbenflansche gekennzeichnet ist; und wobei die Kolbenstütze in die Richtung des Gestells eine nach unten gerichtete Kraft auf die Kolbenflansche ausübt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner gekennzeichnet durch eine Rampe (88), die sich neben der Unterseite der Druckfläche befindet, die mit dem Kolben eingreift, um diesen an die gewünschte Position an der Druckfläche zu führen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei:

die Druckfläche ferner durch ein Gestell (68) zur Aufnahme der Kolbenflansche gekennzeichnet ist, wobei die Kolbenstütze in die Richtung des Gestells eine nach unten gerichtete Kraft auf die Kolbenflansche ausübt; und durch eine Rampe (88), die sich neben der Unterseite der Druckfläche befindet, die mit dem Kolben eingreift, um diesen an die gewünschte Position an der Druckfläche zu führen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstütze ein Paar schwenkbarer Arme (26) umfaßt, die zueinander vorbelastet sind und die mit dem Kolbenflansch eingreifen; und wobei jeder Arm einen Anti-Heber-Flansch (72) zum Eingriff mit dem Kolbenflansch aufweist, um eine Bewegung des Flansches in die erste Richtung zurückzuhalten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Arme bogenförmig bzw. gekrümmt sind, wobei die Krümmung so ausgewählt wird, daß die Arme auf alle Kolbenflansche der ausgewählten Kolben laterale Kräfte ausüben.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenantrieb mit einem Verstellschraubenspindelmechanismus verbunden ist, wobei der genannte Mechanismus einen Vorbelastungsmechanismus (46) aufweist, um den Verstellschraubenspindelmechanismus in Kontakt mit einer Verstellschraubenspindel zu bringen, wobei die Vorbelastungsfeder der Kolbenstütze von dem Vorbelastungsrnechanismus der Verstellschraubenspindel unabhängig ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch einen Aktivierungshebel (28), der so verbunden ist, daß er dem Vorbelastungsmechanismus des Verstellschraubenspindelmechanismuses entgegenwirkt, und wobei der Hebel ferner mit der Kolbenstütze verbunden ist, um den Eingriff der Kolbenstütze mit dem Kolbenflansch zu lösen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jeder der ausgewählten Kolben einen Teil einer Spritze bildet, wobei jede Spritze einen Zylinder aufweist, in den und aus dem sich der Kolben bewegt, wobei das System ferner folgendes umfaßt: einen ortsfesten Träger (14), der so angeordnet ist, daß er mit den Zylindern jeder Spritze eingreift, wobei der Träger eine erste Oberfläche und eine Zylinderstütze (32) aufweist, wobei die erste Oberfläche und die Stütze so angeordnet sind, daß sie dazwischen mit dem Spritzenzylinder eingreifen; und wobei

die Form der ersten Oberfläche und die Form der Stütze so ausgewählt werden, daß sie mit allen Spritzen eingreifen, so daß die longitudinalen Mittellinien aller Spritzen die Druckfläche entlang einer gerneinsamen Mittellinie schneiden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Oberfläche und die Kolbenstütze dazwischen eine V-Form mit einem Öffnungswinkel von ungefähr 96 Grad bilden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit einer Zylinderklammer (38), die über dem Träger angebracht ist und die in Richtung des Trägers vorbelastet ist, so daß sie gegen den Zylinder der Spritze drückt und dabei die Spritze an einer festen Position in dem Träger hält, wobei die Befestigungsposition der Zylinderklammer so ausgewählt wird, daß sie bei allen ausgewählten Spritzen eine nach unten gerichtete Kraft vorsieht.