DE69913344T2

DE69913344T2 - Kodierung von spritzeninformation

Info

Publication number: DE69913344T2
Application number: DE69913344T
Authority: DE
Inventors: D. Alan HIRSCHMAN; E. Arthur UBER
Original assignee: Medrad Inc
Current assignee: Bayer Medical Care Inc
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: EP1087808A1; WO1999065548A1; JP2002518108A; AU4565299A; EP1087808B1; DE69913344D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Geräte und Verfahren zum Injizieren von Fluid in einen Patienten und insbesondere auf Geräte und Verfahren zum Injizieren von Fluid in einen Patienten, bei denen für den Injektionsvorgang relevante Spritzeninformation mit einem Injektor kodiert und geteilt wird.
Hintergrund der Erfindung
Wie in der WO 94/25089 offenbart ist, weist eine medizinische Spritze einen zylindrischen Zylinder mit einem Kolben darin auf, der axial durch eine Kolbenstange angetrieben werden kann. Die Kolbenstange geht durch eine Öffnung in der Mitte eines Fingergriffes mit zwei Fingergriffvorsprüngen entgegengesetzten Seiten davon. Ein Datenträgermittel in der Form einer elektrisch oder magnetisch betätigbaren Einrichtung ist nahe dem Ende von einem der zwei Fingergriffvorsprünge angebracht, wobei bevorzugt eine Einrichtung nahe dem Ende eines jeden der Fingergriffvorsprünge angebracht ist. Die Einrichtung trägt Daten, die sich auf das Medikament beziehen, das in der Spritze enthalten oder aufzunehmen sind, oder sie können durch eine geeignet angebrachte Spritzenpumpe gelesen werden, wenn die Spritze darauf angebracht wird, so dass sie von der Spritzenpumpe angetrieben wird.
Die Parameter eines Injektionsvorganges wie die Injektion von Kontrastmitteln in einen Patienten enthalten z. B. das zur Lieferung zur Verfügung stehende Fluidvolumen, die Flussrate, den Fluiddruck und die Grenzen des Kolbenweges. Injektionsparameter sind durch mehrere Variable einschließlich von z. B. Spritzendurchmesser, Spritzenlänge und Fluidzusammensetzung bestimmt.
Zum Programmieren eines Injektionsvorganges müssen einige oder alle der obigen Injektionsparameter und Variablen z. B. in den Injektor eingegeben werden. Bei gegenwärtigen Injektorsystemen wird die Spritzengröße in einen Injektor entweder (1) manuell durch einen Bediener eingegeben, der die Spritzengröße oder den Spritzentyp in die Injektorsoftware eingibt, oder (2) automatisch mittels Schaltern auf dem Injektorkopf, die mechanisch mit erhöhten oder vertieften Elementen auf dem Spritzenzylinder gekoppelt sind, wie in dem US Patent 5,383,858 offenbart ist. Beschränkungen für die mechanische und elektrische Auslegung begrenzen jedoch die Zahl solcher automatischen Erfassungsschalter. Tatsächlich werden nur begrenzte Spritzenkonfigurationen automatisch mit den gegenwärtigen Systemen erkannt. (Wie hier im folgenden benutzt wird, umfassen die Ausdrücke "Spritzenkonfiguration" oder "Spritzeninformation" alle Informationen über eine spezielle Spritze, die Informationen über die mechanischen Eigenschaften der Spritze (z. B. Länge, Durchmesser, verfügbares Volumen, Druckbegrenzungen, Ablaufdatum, vorherige Benutzung und Hersteller) als auch Information über die Inhalte der Spritze (z. B. Fluidvolumen, Verfallsdatum, Hersteller und Zusammensetzung) enthalten, aber nicht darauf begrenzt sind).
Mit der zunehmenden Vielfalt von Spritzen und darin enthaltenen Fluiden und insbesondere vorgefüllten Spritzen muss ein größerer Betrag von Spritzenkonfiguration-Information in die Injektoren eingegeben und von ihnen aufgenommen werden zum Programmieren und Steuern von Injektionsvorgängen. Durch Vorsehen eines Injektorsystems mit der Fähigkeit des automatischen Erhaltens von Spritzenkonfigurationsinformation von Spritzen mit minimalem oder keinem Bedienereingriff können Injektionsvorgänge effektiv programmiert und gesteuert werden und/oder zur Rechnungsstellung oder für andere Zwecke aufgezeichnet werden.
Insbesondere können eine Spritze nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 oder ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 16 aus der WO 94/25089 A1 entnommen werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht allgemein Geräte und Verfahren zum Teilen von Information über Spritzenkonfiguration zwischen Spritzen und Injektorsystemen vor. Auf die auf Spritzen oder anderen Elementen getragene Spritzenkonfigurationsinformation kann durch Injektoren zugegriffen werden oder in sie eingegeben werden zum Programmieren und/oder Steuern von Injektionsvorgängen wie Angiographie-, CT-, MR- und Ultraschall-Injektionsvorgänge.
Weiter kann die vorliegende Erfindung benutzt werden zum Erzeugen und Aufrechterhalten von Datenaufzeichnungen, die mit den Injektionsvorgängen verknüpft sind. Zum Beispiel können zum Aktualisieren von Inventurüberwachungsaufzeichnungen und zum Erfüllen von medizinischen und Versicherungskosten-Rechnungen und Kosteninformationsanforderungen, Aufzeichnungen von Informationen wie die Art der benutzten Spritze, der Betrag des benutzten Kontrastmediums, die Art des benutzten Kontrastmediums, das Sterilisationsdatum, das Ablaufdatum, Chargen-Codes, die Eigenschaften des Kontrastmediums und/oder andere klinisch relevante Informationen erzeugt und aufrecht erhalten werden zur Benutzung durch z. B. externe Abrechnung, Inventur- und Steuercomputersysteme.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Spritze vor zur Benutzung mit angetriebenem Injektor mit einem Antriebsteil und einem Detektor oder einer Erkennungsschaltung in Verbindung damit. Der Detektor kann innerhalb des Injektors eingebaut sein. Die Spritze weist bevorzugt einen länglichen Körper und einen gleitend innerhalb des länglichen Körpers vorgesehenen und zum Antreiben durch das Antriebsteil betreibbaren Kolben vor. Die Spritze weist auch bevorzugt ein Mittel oder einen Mechanismus auf, der zum Fördern von Spritzeninformation zu dem Detektor oder Erfassungsschaltung ausgelegt ist.
Der zum Fördern der Spritzeninformation zu der Erfassungsschaltung ausgelegte Mechanismus kann in einem Codierelement enthalten sein (z. B. eine Kappe, die über den Spritzenkolben passt, oder ein Fluidpfadelement, das mit der Spritze verbunden ist), das einen Speicher von Spritzeninformation enthält und von der Spritze getrennt und damit verbindbar ist. Alternativ kann das anbringbare Element, das die Spritzeninformation enthält, mit dem Injektor oder dem Detektor verbindbar oder daran anbringbar sein.
Im allgemeinen kann die Spritzeninformation unter Benutzung verschiedener Energiequellen einschließlich z. B. elektrischer, magnetischer, Radiofrequenz, optischer und Ultraschall befördert werden. Physikalische Anzeichen können ebenfalls benutzt werden. Kombinationen von einer oder mehreren Energiequellen und/oder physikalische Anzeichen sind ebenfalls möglich.
In dem Fall, dass die Information direkt auf die Spritze codiert wird, werden Flächen von engem Kontakt zwischen der Spritze und einem anderen Element bevorzugt zum Fördern der Information benutzt. Da der enge Kontakt zwischen dem Kolben und dem Antriebsteil z. B. gemacht wird, sieht der Kolben/Antriebsübergang eine gute Stelle zum Übertragen von Information, die sich auf die Spritzenkonfiguration bezieht, zu der Erfassungsschaltung vor. Die vorliegende Erfindung sieht so eine Spritze vor, wie sie oben beschrieben wurde, bei der der Kolben Information bezüglich der Spritze darauf codiert aufweist. Diese Information kann zu dem Detektor des Injektors über ein oder mehrere Auslesteile oder Sensoren in dem Antriebsteil des Injektors befördert werden.
In dem Fall einer Zahl von Spritzen ermöglicht eine Druckhülse (typischerweise ein kräftiges zylindrisches Element), dass eine relativ dünnwandige Spritze mit hohen Drucken benützt wird. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die auf der Spritze gespeicherte Information (bevorzugt auf dem länglichen Körper oder Zylinder der Spritze) von der Spritze zu der Druckhülse übertragen.
Ebenfalls werden manchmal Heizer zum Erwärmen der Inhalte einer Spritze auf z. B. Körpertemperatur benutzt (siehe z. B. US Patent 4,006,736). Der Übergang zwischen der Spritze und solch einem Heizer sieht ebenfalls einen nützlichen Übergang zum Übertragen von Information vor.
In dem Fall, dass die Information direkt auf die Spritze oder auf ein an der Spritze angebrachtes oder damit verbundenes Codierelement codiert ist, kann die Spritze Ausrichtungselemente aufweisen, die mit. zugehörigen Ausrichtungselementen auf einem Injektor, einer Druckhülse oder einem Heizelement zusammenwirken, zum Ausrichten von Codierelementen auf der Spritze mit zusammenwirkenden Ausleseelementen des Detektors.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System vorgesehen mit einer Spritze zur Benutzung mit einem angetriebenen Injektor zum Injizieren eines Fluids in einen Patienten. Die Spritze enthält einen länglichen Körper und einen gleitend darin vorgesehenen Kolben, wie oben beschrieben wurde. Der angetriebene Injektor enthält ein Antriebsteil und steht in Verbindung mit einem Detektor oder einer Erfassungsschaltung. Der Detektor ist in kommunikativer Verbindung mit mindestens einem elektrisch leitenden Auslesekontaktteil oder weist dieses auf.
Das System enthält weiter mindestens ein elektrisch leitendes Codekontaktteil, das zum Kontaktieren und Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Auslesekontaktteil(en) ausgelegt ist. Das Codekontaktteil oder die Teile codieren oder sind in kommunikativer Verbindung mit der codierten Information, die relevant für die Spritzenkonfiguration ist, zum Übertragen solch einer codierten Information, die von der Erfassungsschaltung zu lesen ist, wenn die Kontaktteil e) in elektrischer Verbindung mit den Leseauskontaktteil(en) stehen.
Bevorzugt weist das System eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Codekontaktteilen auf. Jedes der Mehrzahl von Codekontaktteilen kann zum Kontaktieren und Herstellen einer elektrischen Verbindung mit nur einem der Mehrzahl von elektrisch leitenden Auslesekontaktteilen positioniert sein.
In einer Ausführungsform werden die leitenden Codekontaktteile in einen Zustand entweder des digitalen Hoch oder digitalen Niedrig nach dem Kontakt mit dem entsprechenden Auslesekontaktteilen des angetriebenen Injektors gebracht, wenn die Spritze und der angetriebene Injektor in betriebsmäßiger Verbindung sind. Bevorzugt wird eines der Auslesekontaktteile auf der digitalen Masse gehalten und der Rest der Auslesekontaktteile wird auf einem Nichtnullpotenzial gehalten. Jedes Codekontaktteil in elektrischer Verbindung mit dem digitalen Masseauslesekontaktteil wird bevorzugt als in einem Zustand des digitalen Niedrig interpretiert, während jene nicht in elektrischer Verbindung mit dem digitalen Masseauslesekontaktteil als in einem Zustand des digitalen Hoch interpretiert werden.
Ein binäres codiertes Signal wird somit zu der Erfassungsschaltung des angetriebenen Injektors übertragen. Es sei angenommen, dass ein Codekontaktteil-/Ruslesekontaktteilpaar der digitalen Masse zugeordnet ist, dann gibt es 2^n–1 mögliche unterschiedliche Binärcodes, die dargestellt werden können, worin n die Zahl der Codekontaktteil-/Auslesekontaktteilpaare ist. Bevorzugt weist die Erfassungsschaltung in dieser Ausführungsform eine Verarbeitungseinheit wie einen Mikroprozessor zum Lesen und Interpretieren der binären codierten Information auf. Jeder eindeutige Binärcode stellt bevorzugt eine eindeutige Spritzenkonfiguration dar.
In einer anderen Ausführungsform ist jedes der Codekontaktteile bevorzugt in einer elektrischen Verbindung mit einem entsprechenden elektrischen Impedanzelement. Der widerstand, die Kapazität, die Induktanz oder Spannung eines jeden der Elemente ist bevorzugt durch die Erfassungsschaltung zum Vorsehen von Information für die Erfassungsschaltung lesbar, die für die Spritzenkonfiguration relevant ist. Die Erfassungsschaltung kann z. B. ein Register und/oder eine Verarbeitungseinheit wie einen Mikroprozessor aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das System bevorzugt mindestens zwei elektrisch leitende Codekontaktteile auf. Jedes der Codekontaktteile ist in elektrischer Verbindung mit einem Speicher. Der Speicher ist mit Information codiert, die für die Spritzenkonfiguration relevant ist. Nach Kontakt und elektrischer Verbindung mit entsprechenden Auslesekontaktteilen wird die codierte Information zu einer Verarbeitungsein der Erfassungsschaltung übertragen.
Die leitenden Codekontaktteile können z. B. auf der Spritze zum Bilden einer elektrischen Verbindung mit entsprechenden Auslesekontaktteilen positioniert sein, die darauf positioniert sind, z. B. dem Injektor, einer Druckhülse oder einem Heizelement, wie oben beschrieben wurde.
Bei einer anderen Ausführungsform weist das System ein Codierelement auf, das mindestens ein elektrisch leitendes Codekontaktteil aufweist, das zum Kontaktieren und Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Auslesekontaktteil(en) ausgelegt ist. Das Codierelement kann z. B. in einem Fluidpfadelement eingebaut oder daran angebracht sein, das in Fluidverbindung mit der Spritze steht, einer an der Spritze anbringbaren Kappe (z. B. auf dem Kolben davon) oder einer Kappe, die an dem Ausleseelement (z. B. auf dem Antriebsteil des Injektors) anbringbar ist. Solch ein Codierelement kann die Spritzeninformation für mehrere folgende Spritzen vorsehen. Ein Anbringungselement oder Kappe kann z. B. mit jedem Kasten von Spritzen vorgesehen sein (z. B. ein Kasten von 50 Spritzen). Wenn ein neuer Kasten geöffnet wird, wird ein neues Anbringungselement oder Kappe mit der richtig codierten Information eingebaut. Physikalisch zugehörige Strukturen können so vorgesehen werden, dass nur spezielle Spritzen mit speziellen Anbringungselementen zusammenpassen. Diese Ausführungsform kann auch die Benutzung von Spritzen verschiedener Hersteller mit verschiedenen Injektoren erleichtern. Wenn die Kappe auf dem Antriebsteil anzubringen ist, kann die Kappe so überdeckt werden, dass kein Kontakt mit den Auslesekontaktteilen vorgesehen ist, bis die Spritze in Eingriff mit der Kappe steht und die Kappe in Kontakt mit den Auslesekontaktteilen schiebt. Der Vorteil dieser Ausführungsform wird unten erläutert.
Die leitenden Codekontaktteile der vorliegenden Erfindung sind bevorzugt so geformt, dass sie wesentlich die elektrische Verbindung mit den Auslesekontaktteilen nach der betriebsmäßigen Verbindung der Spritze mit dem angetriebenen Injektor sicherstellen. In einer Ausführungsform weisen die leitenden Codekontaktteile leitende Ringe auf, die sich um den Umfang des Körpers oder des Zylinders der Spritze erstrecken. Die Codekontaktteile können auch konzentrische leitende Ringe aufweisen, die auf einer hinteren Oberfläche des Kolbens gebildet sind, zum Kommunizieren mit den Auslesekontaktteilen, die auf einer vorderen Oberfläche eines Antriebsteiles des Injektors positioniert sind.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Codierelement zur Benutzung mit einer Spritze und einem angetriebenen Injektor vor. Der Injektor enthält oder ist in Kommunikation mit einem Detektor oder einer Erfassungsschaltung. Das Codierelement weist bevorzugt (i) einen Anbringungsmechanismus zum Verbinden des Codierelementes mit einem der Spritze, des Injektors oder des Detektors, und (ii) einen Speicher für codierte Spritzeninformation, die durch den Detektor lesbar ist, auf. In einer Ausführungsform ist der Anbringungsmechanismus des Codierelementes ausgelegt zum abnehmbaren Verbinden des Anbringungselementes mit einem von der Spritze, dem Injektor oder dem Detektor.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Spritze zur Benutzung mit einem angetriebenen Injektor vor. Die Spritze weist mindestens ein Codekontaktteil auf, wie es oben beschrieben wurde. Der angetriebene Injektor weist bevorzugt ein Antriebsteil, mindestens ein elektrisch leitendes Auslesekontaktteil auf und ist in kommunikativer Verbindung mit einem Detektor und einer Erfassungsschaltung in elektrischer Verbindung mit den Auslesekontaktteilen.
Bei den obigen Ausführungsformen sieht die vorliegende Erfindung das Codieren von Information vor, was die Zuverlässigkeit der Codeerkennung verbessert, während eine niedrige Kompliziertheit und niedrige Kosten relativ zu anderen Spritzenkomponenten beibehalten werden. Wenn elektrische Verbindung zwischen dem Kolben und dem Antriebsteil hergestellt wird, weist die vorliegende Erfindung den zusätzlichen Vorteil des Ermöglichens auf, dass der Injektor erfassen kann, wenn der Kolben und das Antriebsteil den Kontakt hergestellt haben. In dem Fall von vorgefüllten Spritzen, bei denen der Kolben irgendwo entlang des Zylinders angeordnet sein kann, sei einfach dieses "automatische Kopplungserkennungs"-Merkmal die Tätigkeit des Verbindens und dann Stoppens der Bewegung des Injektorantriebsteiles und des Spritzenkolbens ohne Eingriff des Bedieners.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Spritze zur Benutzung mit einem angetriebenen Injektor einen länglichen Körper, einen gleitend innerhalb eines länglichen Körpers vorgesehenen Kolben und ein elektronisches Speichersystem, das zum Fördern von Information, die für die Konfiguration der Spritze relevant ist, zu einer Erfassungsschaltung des angetriebenen Injektors ausgelegt ist, ohne einen verbindenden Kontakt zwischen dem elektronischen Speichermedium und der Erfassungsschaltung.
Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird Energie zwischen dem elektronischen Speichersystem und der Erfassungsschaltung ohne verbindenden elektrischen Kontakt dazwischen übertragen. Diese Energie sieht die Information, die für die Konfiguration der Spritze relevant ist, für die Erfassungsschaltung vor. Bevorzugt wird die Information von dem elektronischen Speichersystem zu der Erfassungsschaltung über ein Radiofrequenz-(RF)Signal übertragen. Das elektronische Speichersystem enthält bevorzugt einen Sender in kommunikativer Verbindung mit dem Speicher. Die Erfassungsschaltung weist bevorzugt einen Sender und einen Empfänger auf. Der Sender übertragt ein RF-Signal zu dem Transponder, der durch Übertragen eines RF-Signales an den Empfänger antwortet. Das durch den Transponder übertragene RF-Signal enthält die Information relevant für die Konfiguration der Spritze. Frequenzen oberhalb und insbesondere unterhalb des RF-Bereiches können benutzt werden, wenn die Geometrie und die Informationsübertragungsrate dieses erlauben.
Die vorliegende Erfindung zusammen mit weiteren Aspekten und anhaftenden Vorteilen werden am besten unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung verstanden, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A stellt eine Seitenquerschnittsansicht eines Kolbens der vorliegenden Erfindung dar, der gleitend innerhalb einer Spritze vorgesehen ist.
1B stellt eine hintere perspektivische Ansicht des Kolbens von 1A dar.
1C stellt eine Seitenquerschnittsansicht eines Injektorsystemes mit der Spritze und Kolben von 1A dar.
2A stellt eine vordere perspektivische Ansicht eines Antriebsteiles dar, das mehrere leitende Kontaktstifte aufweist.
2B stellt eine Seitenquerschnittsansicht eines Kolbens der vorliegenden Erfindung in Kontakt mit einem Antriebsteil dar.
3A stellt ein Diagramm der elektrischen Schaltung der Verbindungsstifte des Antriebsteiles dar.
3B stellt ein Bild einer Ausführungsform der elektrische Verbindung zwischen den Ringen des Kolbens dar.
4A stellt eine Ausführungsform einer gedruckten Leiterplatte mit Kontaktstiften dar.
4B stellt eine andere Ausführungsform einer gedruckten Leiterplatte mit Kontaktstiften dar.
5A stellt eine elektrische schematische Ansicht eines Systems dar, das Impedanzelemente zum Kodieren von Information benutzt, die für die Spritzenkonfiguration relevant ist.
5B stellt eine Ausführungsform einer gedruckten Leiterplatte eines Kolbens zur Benutzung in dem Injektorsystem von 5A dar.
5C stellt eine andere Ausführungsform einer gedruckten Leiterplatte eines Kolbens zur Benutzung in dem Injektorsystem von 5A dar, die oberflächengedruckte Widerstände enthält.
6 stellt eine hintere Ansicht eines Kolbens der vorliegenden Erfindung dar, der eine gedruckte Leiterkarte mit einem Speicher zum Speichern von Informationen aufweist, die für einen Injektionsvorgang relevant ist.
7A und 7B stellen Beispiele von Informationen dar, die für zweidimensionale Ausrichtung mit zugehörigen Auslesekontakten codiert ist.
8A stellt eine Querschnittsansicht einer Spritze dar, die Ausrichtungsführungen enthält.
8B stellt eine Querschnittsdraufsicht des sich verjüngenden Halsabschnittes der Spritze von 8A dar.
8C stellt eine Querschnittsansicht quer entlang der Linie 4-4 von 8A dar.
8D stellt eine Seitenansicht einer Druckhülse und einer Spritzenanordnung dar, die einen Ausrichtungspfad enthalten.
8E stellt eine vordere Ansicht der Druckhülse von 8D dar.
9A, 9B und 9C stellen das Kodieren einer Reihe von Zeitkontakten und einer Reihe von Datenkontakten zur Benutzung während einer "Wisch"- oder Scan-Bewegung dar.
10A stellt eine Seitenquerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Injektorsystems der vorliegenden Erfindung dar, bei der codierte Information in der Spritze durch den Injektor in kontaktfreier Weise gelesen wird.
10B stellt ein Beispiel eines RF-Signales dar, das durch den Kolben-Transponder des Injektorsystems von 7A erzeugt wird.
11 stellt ein Beispiel von Informationen dar, die auf einer Spritze codiert ist, zum Lesen durch die Druckhülse.
12 stellt verschiedene Orte zum Anbringen der codierten Information in Bezug auf Spritzenanbringungsflansche dar.
13 stellt Ausleseelemente auf einem Spritzenheizer dar, die zu Codierelementen auf einem Spritzenzylinder (nicht gezeigt) zugehörig sind.
14 stellt Kodierelemente dar, die mit einem angebrachten Fluidpfadelement verknüpft sind.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bei der in 1A und 1B dargestellten Ausführungsform ist codierte Information in der Form einer gedruckten Leiterplatte (PCB) 10 z. B. in einem Schlitz an der Hinterseite eines Spritzenkolbens 20 angebracht. Der Kolben 20 ist geeignet zum gleitenden Vorsehen innerhalb des Zylinders einer Spritze 15 zum Unterdrucksetzen von Injektionsfluid, das innerhalb der Spritze 15 enthalten ist. Der Kolben 20 weist bevorzugt einen Anbringungsmechanismus wie Kreisteile 30 zum Bilden einer lösbaren Verbindung mit einem angetriebenen An triebsteil wie ein Antriebskolben 40 eines angetriebenen Injektors 45, der in 1C gezeigt ist, auf. Beispiele von Spritzen und Injektorkonfigurationen, die allgemein zur Benutzung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in den US-Patenten 4,006,736, 4,677,980, 5,300,031 und 5,383,858 und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/033,264, die am 2. März 1989 eingereicht ist und den Titel "Spritzen und Kolben zur Benutzung darin" trägt, und deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme eingefügt sind, offenbart.
Wie hierin benutzt, beziehen sich zum Beschreiben der Spritze 15 und des Kolbens 20 die Ausdrücke "axial" oder "axial (adv)" allgemein auf eine Achse A, um die die Spritze 15 und der Kolben 20 bevorzugt gebildet sind (obwohl nicht notwendiger Weise symmetrisch darum). Die Ausdrücke "proximal" oder "nach hinten" beziehen sich allgemein auf eine axiale Richtung zu den Greifteilen 30. Die Ausdrücke "distal" oder "nach vorn" beziehen sich allgemein auf eine axiale Richtung zu dem Ende des Kolbens 20 gegenüber den Greifteilen 30. Der Ausdruck "radial" bezieht sich allgemein auf eine Richtung senkrecht zu der Achse A.
Die gedruckte Leiterplatte 10 weist bevorzugt eine Zahl von Kolbenkontaktteilen auf, die bevorzugt als konzentrische Ringe 50 gebildet sind (siehe z. B. 1B), die nach hinten weisend leitende Oberflächen aufweisen. Bei einer Ausführungsform, die am besten in 3A und 3B dargestellt ist, weist die gedruckte Leiterplatte 10 sechs konzentrische Ringe 50A bis 50F auf. Die leitende Oberfläche der Ringe 50A bis 50F weisen nach hinten, so dass sie durch einen entsprechenden Satz von elektrisch leitenden Auslesekontaktteilen oder Stiften 60A bis 60F zu kontaktieren sind, die bevorzugt an einem nach vorne weisenden Ende des Injektorantriebskolbens 40 positioniert sind. Die Stifte 60A bis 60F sind bevorzugt radial auf dem vorderen Ende des Antriebskolbens 40 derart positioniert, dass der Stift 60A den Ring 50A kontaktiert, der Stift 60B den Ring 50B kontaktiert, der Stift 60C den Ring 50C kontaktiert, der Stift 60D den Ring 50D kontaktiert, der Stift 60E den Ring 50E kontaktiert und der Stift 60F den Ring 50F kontaktiert, wenn der Antriebskolben 50 eine Verbindung mit dem Kolben 20 bildet.
In einer Ausführungsform ist einer der Stifte 60A bis 60F, z. B. der Stift 60A elektrisch mit Masse verbunden. Alle Stifte mit Ausnahme des auf Masse gelegten Stiftes 60A sind elektrisch mit einer bekannten Spannung wie +5 Volt (siehe 3A) z. B. auf einer anderen gedruckten Leiterplatte verbunden, die bevorzugt in dem Injektor angeordnet ist. Die Spannung auf jedem Stift auf dem Antriebskolben 40 kann elektronisch als ein einzelnes Bit in einem Binärcode interpretiert werden. Der Binärcode identifiziert eindeutig die Spritzenkonfiguration oder Eigenschaften. Bevorzugt funktioniert der Injektor nicht, wenn der Code nicht vorhanden ist oder fehlerhaft gelesen wird.
Ein Beispiel einer gedruckten Leiterplatte eines codierten Kolbens ist in 3B gezeigt. Bevorzugt ist einer der konzentrischen Ringe (z. B. 50A) mit elektrisch Masse durch den entsprechenden Stift 60A auf dem Ende des Antriebskolbens 40 verbunden, wenn der Kontakt hergestellt ist. Die anderen konzentrischen Ringe können elektrisch mit dem Massering 50A verbunden sein oder davon isoliert sein. Wenn durch die Schaltung von 3A ausgelesen wird, werden jene Ringe, die mit 50A verbunden sind, als logische Null ausgelesen und jene, die nicht verbunden sind, werden als logische Eins gelesen. Zum Vermeiden der Möglichkeit, dass ein Ausleseelement den radialen Leiter berührt, kann es mit einer isolierenden Schicht wie eine Lötmaske bedeckt werden, oder eine zweiseitige gedruckte Leiterplatte kann benutzt werden, bei der die konzentrischen Ringe wählbar mit 50A durch die gedruckte Verdrahtung auf der Unterseite mit der gedruckten Leiterplatte durch Durchgangslöcher oder Vias verbunden sind.
Diese konzentrischen Ringe, die nicht elektrisch mit dem Massering 50A verbunden sind, können "schweben", indem sie in einem Zustand elektrischer Ruheimpedanz sind. Die auf jeden der Stifte 60B bis 60F gemessene Spannung nach dem Kontakt mit den Ringen 50A bis 50F kann elektronisch als ein einzelnes Bit in einem Binärcode interpretiert werden. Der Binärcode identifiziert bevorzugt eindeutig die Spritzeneigenschaften. Bei der Ausführungsform von 3B ist eine Verbindung zu der digitalen Masse gleich einem digitalen niedrigen Zustand (0) während keine Verbindung zu der digitalen Masse gleich einem digital hohen Zustand (1) entspricht. Der Code der gedruckten Schaltung 10 des Kolbens ist somit 10101.
Die gedruckte Leiterplatte 10 auf dem Kolben 20 wirkt dadurch als ein Code zum Identifizieren der Spritze 15 und ihrer Inhalte. Es sei angenommen, dass ein Stift/Ringpaar der digitalen Masse zugeordnet ist, dann gibt es 2^n–1 mögliche Binärcodes, die dargestellt werden können, wobei n die Zahl von Stift/Ringpaaren ist. Wenn z. B. acht konzentrische Ringe vorhanden sind und eine der digitalen Masse zugeordnet wird, gibt es 2⁷ oder 128 mögliche Binärcodes, die dargestellt werden können.
Wie bei jeder Art von Schalter ist eine Entprellschaltung (nicht gezeigt) bevorzugt zum Lesen eines elektrisch stabilen Codes vorgesehen. Die Entprellschaltung kann Hardware enthalten, oder wenn ein Mikroprozessor benutzt wird zum Lesen des Zustandes der Kontaktschalter (d. h. der Stift/Ringpaare), kann sie Software enthalten.
In einem einfachen in 3B gezeigten Betriebsmodus wird, bevor der Kontakt zwischen dem Kolben 40 und dem Kolben 20 hergestellt wird, der Zustand eines jeden Kolbenstiftes in einem logischen hohlen Zustand durch Pull-Up-Widerstände 70A bis 70E mit der Ausnahme eines einzelnen gemeinsamen Stiftes 60A gehalten, der auf Masse gehalten wird. Wenn eines oder mehrere der Stiftsignale beginnt, sich zu dem logisch niedrig zu ändern, wenn der Kontakt hergestellt wird, wird ein Signal bevorzugt für die Injektorerfassungsschaltung vorgesehen, das anzeigt, dass der Kolben 20 und der Plungerkolben 40 in der Nähe sind. Nach einem geeigneten Zeitintervall, wenn die elektrischen Lesungen aller Stifte stabil sind, ist das Potential jener Stifte, die ein Codeelement berühren, das elektrisch mit dem gemeinsamen Stift 60A verbunden ist, auf dem Potential des gemeinsamen Stiftes 60A, Masse bei diesem Beispiel. Eine elektrische Steuereinrichtung 65, z. B. ein Mikroprozessor, kann den resultierenden Binärcode interpretieren und kann dem Injektorsystem ermöglichen, seinen Betrieb für die spezielle Spritzenkonfiguration zu ändern.
Die gedruckte Leiterplatte 10 weist die konzentrischen Ringkontaktteile 50A bis 50F so auf, dass die gedruckte Leiterplatte innerhalb der Spritze 10 in irgendeiner Rotationsausrichtung um die Achse A vorgesehen werden kann, wodurch der Herstellungsvorgang vereinfacht wird. Wie dem Fachmann klar ist, sind jedoch eine Menge anderer Kontaktfigurationen möglich. Mehrere andere Kontaktfigurationen werden unten erläutert.
Die gedruckte Leiterplatte 10 kann z. B. mechanisch in eine geeignete Aufnahme oder einen Schlitz in der Rückseite des Kolbens 10 eingepasst sein, oder sie kann eingegossen sein. Da vorgefüllte Spritzen hohen Temperaturen und Drucken während der Sterilisation unterworfen werden können, muss eine gedruckte Leiterplatte, die vor der autoklaven Sterilisation eingebaut wird, die autoklaven Sterilisationsbedingungen überleben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die gedruckte Leiterplatte 10 aus KAPTON^®, einem Hochtemperaturpolyamid mit einem niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten hergestellt. Geätzte Schaltungen auf KAPTON^® brennen nicht, verformen nicht, oder reißen nicht, während eines Standard-Dampfautoklavenzyklus, der bis ungefähr 121°C bei ungefähr 16 psi während ungefähr 3 Stunden hochfährt.
Alternativ kann eine gedruckte Leiterplatte oder ein anderer Träger von elektrischen leitenden Kontaktteilen auf dem Plunger-Kolben 20 oder woanders nach der autoklaven Sterilisation angeordnet werden. Tatsächlich werden vorhandene Plunger-Kolben leicht zu der Praxis der vorliegenden Erfindung neu angepasst. In dieser Hinsicht kann eine gedruckte Leiterplatte oder ein anderer Träger der elektrischen leitenden Kontaktteile als ein Teil einer "Kappe", die z. B. an die nach hinten zeigende Oberfläche einer vorhandenen Plunger-Kolbenkonstruktion angepasst ist, vorgesehen sein. In Abhängigkeit der Wirtschaftlichkeit und der Leichtigkeit der Benutzung kann die Kappe mit einer Kappe für jeden Plunger-Kolben vorzusammengesetzt sein, oder es kann eine Kappe für eine Zahl von Plunger-Kolben vorgesehen werden zum Verringern der Kosten, die mit dem Vorsehen einer jeden Kappe verknüpft sind, wenn eine Spritze und ihr Plunger-Kolben verworfen werden.
Die Stifte 60A bis 60F sind bevorzugt goldbeschichtete runde Stifte, die in die entsprechenden leitenden Ringe auf der gedruckten Leiterplatte 10 des Plunger-Kolbens eingraben können. Bevorzugt sind die Stifte 60A bis 60F nach vorn vorgespannt. Wie in 4A gezeigt ist, können die Stifte 60A', 60B' und 60C' in einer elastomeren Matrix 70 zum Vorsehen einer derartigen Vorspannung angebracht sein. Die Vorwärtsvorspannung der Stifte 60A' bis 60C' ermöglicht den Stiften 60A' bis 60C', dass sie entlang der entsprechenden leitenden Ringe laufen, während im wesentlichen ein guter Kontakt sichergestellt wird. Die Vorwärtsvorspannung gleicht somit im wesentlichen jegliche Oberflächenirregularitäten in den leitenden Ringen der gedruckten Leiterplatte des Plunger-Kolbens aus. In einer in 4B dargestellten alternativen Ausführungsform weisen vorwärtsvorgespannte Stifte 60A'' bis 60C'' vorstehende Blattfedern oder Wischer auf, die entlang der entsprechenden leitenden Ringe laufen. Die Stifte bleiben bevorzugt entlang der Kontakte der gedruckten Leiterplatte, da an dem Ende der Injektion die Spritze 15 von dem Injektorkopf durch z. B. Drehen des Spritzenzylinders zum Freigeben des Plunger-Kolbens 10 von dem Antriebskolben 40 entfernt werden kann. Diese Drehtätigkeit darf die elektrischen Kontakte auf dem Antriebskolben 40 nicht beschädigen. Weiter reinigt die Wischtätigkeit der Stifte auf den entsprechenden leitenden Ringen die Stiftoberfläche von jeglicher Schmutz- oder Kontrastmedia, die den elektrischen Kontakt verschlechtern könnten.
Obwohl die Stifte 60A bis 60F im wesentlichen radial um die Achse A zum im wesentlichen Sicherstellen des Kontaktes mit den entsprechenden Ringen 50A bis 50F positioniert sind, ist der Winkel, an dem sie um die Achse A positioniert sind, nicht wichtig. Wie in 2A und bzw. 2B dargestellt ist, können die Stifte z. B. in einer Spiralkonfiguration oder in einer graden Linie entlang der nach vorn weisenden Fläche des Antriebskolbens 50 orientiert sein. Die Stifte 60A bis 60F sind bevorzugt elektrisch mit einem Kabelbündel oder mit einer flexiblen Schaltung (nicht gezeigt) verbunden, die mit einer Erfassungsschaltung (nicht gezeigt) in dem Injektorkopf verbunden ist, oder sonst in Kommunikation mit der Injektorsteuerung entsteht.
Es kann eine Mehrzahl von Stiften, nicht gezeigt, an einem speziellen Radius zum Vorsehen von Redundanz für die Kontakte geben. Diese Stifte können einfach mit dem gleichen Draht in dem Kabelbündel verbunden sein, oder sie können getrennt mit der Erfassungsschaltung verbunden sein, so dass die Erfassungsschaltung bestimmen kann, ob ein Stift nicht länger funktionsfähig ist, und den Bediener oder die Wartungseinrichtung benachrichtigen, dass ein Stift gebrochen ist oder gereinigt werden muss, bevor er verhindert, dass der Code gelesen wird.
Ein anderes Fehlerprüfverfahren involviert die Benutzung von einem der Datenbit als ein Paritätsbit. Eine Paritätsprüfung benützt nur ein zusätzliches Bit. Wenn eine Zahl von redundanden Bits zur Verfügung steht, kann eine Hamming-Codierung oder eine andere Fehlererfassung oder Korrekturcodes, die dem Fachmann bekannt sind, benutzt werden.
Die obigen Ausführungsformen benutzen eine gedruckte Leiterplatte als den Träger für das leitende Element. Es gibt jedoch viele andere Wege, in denen leitende Elemente eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann ein festes Leiterblatt mit isolierenden Oberflächen benutzt werden, die selektiv in Ringen zum Verhindern des Kontaktes angeordnet sind. Diese Ausführungsform vermeidet die in 3B gesehenen Lücken. Sie weist auch den Vorteil auf, dass das Metall und der Isolator sehr viel kräftiger in Bezug auf die Temperatur während der Sterilisation sein können. Ein nicht teures Metall wie kupferbeschichteter Stahl kann benutzt werden. Auf die iso lierenden Oberflächen können z. B. TEFLON^® oder KAPTON^® sein, die mit dem Metall durch irgendeine Art von Hochtemperatur-Feuchtigkeitsfeste Farbe verbunden sind.
Bei einer alternativen Ausführungsform können gebildete Metallringe durch Gießen in den Plunger-Kolben eingeführt werden. Das Muster der Verbindungen kann vor dem Eingießen hergestellt werden oder kann Fahnen enthalten, die später zum Erzeugen des speziellen Codes abgebrochen werden. Das leitende Muster von 3B kann heiß auf den Plunger-Kolben unter Benutzung von leitenden Metallfilmen gestempelt oder unter Benutzung von leitender Tinte gedruckt werden. Alternativ kann eine kontinuierliche leitende Schicht auf dem Plunger-Kolben heiß gestempelt oder gedruckt werden. Darauf folgend werden ausgewählte Segmente mit mechanischen Mitteln oder Lasertrimmen zum Erzeugen des gewünschten Musters entfernt. Alternativ können die Ringe alle mit dem gemeinsamen Codeelement durch schmelzbare Elemente verbunden werden. Diese schmelzbaren Elemente können geöffnet oder geschlossen werden durch geeignetes Pulsieren mit Energie.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 5A und 5B dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist ein Injektorsystem 200 einen angetriebenen Injektor 210 und eine Spritze (nicht gezeigt) auf, wie sie oben beschrieben wurde. Die Spritze weist einen Plunger-Kolben (nicht gezeigt) auf, der eine gedruckte Leiterplatte 250, bevorzugt auf der hinteren Oberfläche des Plunger-Kolbens enthält. Die gedruckte Leiterplatte 250 ist gegenüber der oben beschriebenen so modifiziert, dass der Bereich der codierten Information über den erstreckt ist, der unter Benutzung von Binärcodierung verfügbar ist.
In dieser Hinsicht sind ein oder mehrere Schaltungselemente, z. B. Z₁, Z₂ und Z₃ bevorzugt auf einer Seite mit einem gemeinsamen Kontaktteil 260D und auf der anderen Seite mit einem entsprechenden getrennten Kontaktteil 260C, 260B, bzw. 260A verbunden. Die Impedanzelemente können Widerstände, Kondensatoren, Induktoren, Resonanzschaltungen, Zener-Dioden oder kompliziertere Schaltungen sein. Impedanz bezieht sich auf die Beziehung Strom gegen Spannung für das Element. Sie kann eine Funktion der Frequenz für einige Elemente sein. Widerstände sind die einfachsten Impedanzelemente. Zum Beispiel sind Widerstände Z₁, Z₂ und Z₃ als Beine von Widerstandteilern aufgestellt. Die gemessene Spannung (mit A₁, A₂ und A₃ in 5A bezeichnet) an der Verbindung eines jeden Widerstandes Z₁, Z₂ und Z₃ mit einem Referenzwiderstand R_r (bevorzugt in dem angetriebenen Injektor 210 angeordnet) stellt Information über die Konfiguration der Spritze dar. Spannungen A₁, A₂ und A₃ werden bevorzugt zu einer Erfassungsschaltung übertragen, die einen Analog/Digital-(A/D)Konverter aufweist. Der A/D-Inverter ist bevorzugt in kommunikativer Verbindung mit einer Verarbeitungsschaltung wie ein Mikroprozessor.
Die Auflösung der Messung der Spannungen A1, A2 und A3 (die durch Rauschen und Auflösung des A/D-Konverters begrenzt ist) bestimmt die Zahl der eindeutigen Zustände, die codiert werden können. Wenn z. B. die Auflösung einer jeden Analogspannung der Schaltungen mit den Kontaktteilen zehn Niveaus beträgt und es drei Kontaktteile gibt, können 1.000 mögliche Zustände codiert werden. Die Genauigkeit des Wertes des Impendanzelementes kann ebenfalls die Zahl der unterscheidbaren Niveaus begrenzen.
Zener-Dioden-Impendanzelemente sind auf eine ähnliche Weise tätig. Eine Zener-Diode weist eine feste Rückwärtsvorspannung über einen breiten Bereich von Strömen auf. Somit werden die Spannungen an A₁, A₂ und A₃ durch die Eigenschaft oder durch die Durchbruchsspannungen der Zener-Dioden bei Z₁, Z₂ und Z₃ bestimmt.
Zum Erfassen der in den induktiven, kapazitiven und Resonanzimpedanzelementen codierten Information variiert bevorzugt die Anregungsspannung über die Zeit. Solche Variation kann in der Form eines Pulses, einer Rechteckwelle oder einer Sinuswelle einer speziellen Frequenz sein. Die Messung der Spannungen A₁, A₂ und A₃ wird mit dem Zustand der Anregungsspannung zum Vorsehen einer Messung der Kapazität oder der Induktanz von Z₁, Z₂ und Z₃ koordiniert. Wenn Resonanzschaltungen benutzt werden, ist die Anregungsspannung bevorzugt eine Sinuswelle, und die Frequenz wird variiert. In Abhängigkeit der speziellen Eigenschaften der benutzten Resonanzschaltung sieht die Spannung bei A₁, A₂ und A₃ als eine Funktion der Frequenz die codierte Information vor. In dem Fall von Resonanzen kann ein Z-Element aus mehreren Induktoren und Kapazitäten hergestellt werden und kann Mehrfachresonanzen aufweisen, so dass die Informationssteigerung noch dichter als bei einfachen Leitungen, Widerständen, Kapazitäten, Induktivitäten oder Zehnern ist. Im Hinblick auf die Ausgeklügeltheit der integrierten Schaltungen kann eine Schaltung mit einer komplizierten Impedanzfunktion leichter gebaut werden, die bewirkt, dass die Auslesespannung A₁ aufwärts und abwärts geht, wenn die Anregungsspannung geändert wird. An einem gewissen Punkt nähert sich die Kompliziertheit dieser integrierten Schaltung der des unten erörterten digitalen Speichers, und der Speicher wird die bevorzugte Speichereinrichtung.
Das Anwenden des Konzeptes des Variierens der Anregungsspannung ermöglicht den Ausschluss des gemeinsamen Kontaktes, falls das von Vorteil ist. Der gemeinsame Kontakt kann durch eine kapazitive Kopplung mit einer Referenz oder Masse ersetzt werden. Es braucht kein leitender gemeinsamer Kontakt zu sein. Es kann auch eine Mehrzahl von Anregungsspannungen bis zu einem Maximum einer unterschiedlichen Anregungsspannung für jedes Impedanzelement geben.
5C stellt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der diskrete Widerstände oder andere Impedanzelemente von 5B ersetzt sind durch gedruckte Widerstandskontaktteile oder Kontaktelemente R'₁, R'₂ und R'₃. Da bei dieser Ausführungsform die Spannung an dem Kontaktpunkt von der Anordnung davon entlang der konzentrischen Widerstandskontaktelemente R'₁, R'₂ und R'₃ ist, ist die gedruckte Leiterplatte 250' bevorzugt in einer bekannten Weise angeordnet. In dieser Hinsicht ist ein Keilschlitz 280 bevorzugt in der gedruckten Leiterplatte 250' zum Sicherstellen der richtigen Ausrichtung mit der gedruckten Leiterplatte 250' in Bezug auf die Plunger-Kolben vorgesehen. Wie später beschrieben wird, ist ein Ausrichtungspfad zwischen dem Codeelement und den Ausleseelementen zum Sicherstellen von genauem Auslesen notwendig.
Als Beispiel sind die Kontaktpunkte als Kreise entlang der Länge der Widerstandskontaktelemente R'₁, R'₂ und R'₃ in 5C dargestellt. Mit einer an das Element 275 angelegten Anregungsspannung und das mit Masse verbundene Element 270 ist die Spannung an dem Codeelement-Kontaktpunkt eine Funktion des Verhältnisses des Widerstandes von dem Codeelement-Kontaktpunkt zu dem Element 270 geteilt durch den Gesamtwiderstand von 275 bis 270. Das Widerstandsverhältnis kann durch Drucken mit verschiedenen Widerstandstinten oder Variieren der Breite des Widerstandssegmentes variiert werden. Es ist auch möglich, leitende Tinte für einen Teil des Segmentes zum weiteren Verringern des Widerstandes des Segmentes zu benutzen. Laser-, physikalisches oder anderes Trennen nach der Herstellung kann ebenfalls zum Ändern der Widerstandswerte benutzt werden. Die Ausleseschaltung braucht nicht die Transistoren R_r zu enthalten, da die Widerstände von dem Kontaktpunkt zu der Anregungsspannung auf der gedruckten Leiterplatte enthalten sind.
Zum Vermeiden der Notwendigkeit, einen Ausrichtungspfad zu benötigen, kann eine doppelseitige Leiterplatte verwendet werden. Auf der Seite gegenüber den gedruckten Widerständen sind kreisförmige konzentrische Ringe angeordnet. Dann stellen die in 5C gezeigten Kontaktpunkte Durchführungen zu den getrennten konzentrischen Ringen dar. Eine zweite Alternative zum Vermeiden der Notwendigkeit eines Ausrichtungspfades ist die Umkehrung der Punkte und der Ringe, wie oben beschrieben wurde. Wenn die Kontaktpunkte Federkontakte ähnlich zu jenen von 4B enthalten und die Ausleseelemente auf dem Antriebselemente konzentrische Ringe sind, ist eine Rotationsausrichtung nicht notwendig.
Zusätzlich können andere Herstellungsverfahren benutzt werden zum Erzeugen der Anordnung der oben beschriebenen Impedanz. Unter diesen Verfahren sind das Anbringen der Impedanzelemente an einem Leiterrahmen, Bedecken derselben mit einem Schutzmaterial wie ein Epoxy, Eingießen derselben in den Plunger-Kolben und Abbrechen der Anbringungsstange des Leiterrahmens zum Vorsehen getrennter Impedanzen. Diese Technik ist ähnlich zu der Herstellung von SIP-Widerstandsverpackungen, die dem Fachmann bekannt ist.
Im allgemeinen sind die früher beschriebenen leitenden Codierverfahren spezielle Fälle von Impedanzen, in denen die Impedanzwerte Z₁, Z₂ und Z₃ auf Werte sehr viel kleiner als Rr und sehr viel größer als R_r begrenzt sind. Dieses vereinfacht die Schaltung, da die Logikpegel die A/D-Konverter ersetzen zu dem Preis des Förderns nur eines Bit von Information für jedes Impedanzelement.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 6 dargestellt. In der Ausführungsform von 6 ist eine gedruckte Leiterplatte an dem hinteren Ende eines Plunger-Kolbens (nicht gezeigt) angebracht oder befestigt, wie oben beschrieben wurde. Wie ebenfalls allgemein oben beschrieben wurde, ist ein entsprechender Satz von elektrischen Kontakten (nicht gezeigt) auf dem vorderen Ende des Abtriebskolbens (nicht gezeigt) vorgesehen. In der Ausführungsform von 6 sind die passiven gedruckten Leiterplatten oder Karten der Ausführungsform von 1A bis 5C durch eine gedruckte Leiterplatte 110 mit einem aktiven Speicher 115 ersetzt. Der Speicher 115 kann z. B, einen ROM, einen EPROM oder EEPROM aufweisen, die auf der gedruckten Leiterplatte 110 Oberflächen angebracht sein können, z. B. fünf elektrische Kontakte 150A bis 150E, die auf einer hinteren Oberfläche eines Plunger-Kolbens 120 positioniert sind, dass sie durch Kontaktstifte (nicht gezeigt) auf einer vorderen Oberfläche des Antriebskolbens zu kontaktieren sind. Die Kontakte der gedruckten Leiterplatte 150A bis 150E weisen bevorzugt konzentrische Ringe auf, wie oben beschrieben wurde. Die Kontakte 150A bis 150E können z. B. +5 Volt, Masse, Dateneingang, Datenausgang und Takt aufweisen. Der EPROM oder EEPROM kann entweder vor oder nach Aufbau der gedruckten Leiterplatte 110 programmiert werden (Ein ROM wird programmiert, wenn er hergestellt wird). Der EPROM kann auch unmittelbar vor dem Einführen in den Plunger-Kolben programmiert werden. Ausgefeilte Codes mit Hunderten von Code-Bit (und Redundanz-Prüfbit) können in den Speicher 115 zum eindeutigen Identi fizieren von Spritzenkonfiguration/Eigenschaften programmiert werden, die während der Produktion bestimmt sind.
Weiterhin ermöglichen kürzliche Innovationen wie der DS1991 Touch Memory Button^TM, der von Dallas Semiconductor erhältlich ist, dass ein EPROM nur in Kontakt mit zwei Elektroden (Masse und Daten) gelesen wird und auch eine eingebaute Codefehlerprüfung vorsieht. Leistung und Takt werden aus der seriellen Datenleitung abgeleitet.
Nach Kontakt zwischen dem Plunger-Kolben 120 und dem Kolben (nicht gezeigt) wird Leistung an den Speicher 115 angelegt, und der gespeicherte Code wird ausgelesen. Der Code wird bevorzugt durch einen Prozessor in dem Injektor interpretiert, so dass entsprechend der Betrieb des Systems modifiziert wird. Modifikationen in dem Betrieb beziehen sich z. B. auf das gelieferte Volumen, die Fluiddruckmessung, die Flussrate, die Grenzen der Kolbenbewegung und Grenzen des Druckes wie oben beschrieben wurde. Alle diese letzteren Parameter werden von den Spritzenparametern beeinflusst, die in dem Speicher 115 kodiert werden können.
Der Speicher 115 kann auch eine nichtflüchtige Speicherkomponente aufweisen, die durch den Injektor zum Aufzeichnen von Parametern der beendeten Injektion programmiert werden kann. Solch ein System kann auch aufzeichnen, ob oder nicht die Spritze zuvor benutzt worden ist zum Verhindern einer folgenden Wiederbenutzung.
Es soll angemerkt werden, dass die kreisförmigen Elemente, die zu den Stiften gehören, wie oben beschrieben wurde, eine axiale Ausrichtung aber keine Rotationsausrichtung benötigen. Der Grad der axialen Ausrichtung, der üblicherweise durch das Spritzenanbringungsmittel vorgesehen wird, ist ausreichend.
Die gleiche Robustheit für die Rotationsausrichtung kann erzielt werden, wenn die Stifte auf dem Plunger-Kolben sind und die Ringe auf dem Antriebsteil sind. Die Stifte können einfach etwas unterhalb der Oberfläche zum Verhindern des Kontaktes und Codieren von Information abgebrochen werden. Dieses würde es auch einfacher machen, Impedanz- oder Leitungselemente in dem Plunger-Kolben durch Eingießen einzubringen. Die Struktur kann z. B. sehr ähnlich zu einer SIP-Schaltungsverpackung sein.
Andere Arten von Ausrichtung sind ebenfalls möglich. Gegenwärtige Spritzen-Plunger-Kolben sind identisch, wenn sie um 180° gedreht sind. Indem diese Eigenschaft benutzt wird, können die leitenden Elemente in keilförmige Elemente unterteilt werden, die identisch sind, wenn sie um 180° gedreht sind. 7A zeigt ein Muster, das zweimal so viel Information (in der Form von Kontaktteilen 50A, 50B–F und 50B'–F' wie das kreisförmige Muster von 3B) enthalten. Mehr Keile können zum Codieren von Information benutzt werden, wenn die Rotationsausrichtung ebenfalls ausreichend garantiert werden kann. Dieses führt zu der Benutzung eines zweidimensionalen Informationsmusters. Die Informationsmuster müssen nicht auf Keile begrenzt werden, sondern sie können Segmente konstanten Winkels enthalten, was ermöglicht, dass die äußeren Elemente mehr Bit von Information aufweisen, die um ihren Umfang gespeichert sind. 7B zeigt ein in X-Y orientiertes zweidimensionales Muster, das ebenfalls benutzt werden kann, aber die Bereiche näher zu der Achse A werden stärker durch jegliche Rotationsfehlausrichtung beeinflusst. Das Beispiel enthält 25 Codeelemente, und wenn eines für den gemeinsamen Kontakt benutzt wird, können 24 Bit von Information auf diese Weise codiert werden. Bereiche, die mit schwarz bezeichnet sind, sind leitend verbunden.
Eine ausreichende Ausrichtung kann sichergestellt werden, indem ein Ausrichtungspfad von den Ausleseelementen, dem Injektorkopf, dem Spritzenanbringungsmittel, dem Spritzenkörper, dem Plunger-Kolben und den Codeelementen auch dem Plunger-Kolben ähnlich wie bei dem in dem US-Patent 4,677,980 beschriebenen Ausrichtungspfad von dem Injektor zu den Plunger-Kolben-Anbringungselementen vorgesehen wird. Bezugnehmend auf 8A bis 8E enthält der sich verjüngende Spritzenhals der Spritze 18' bevorzugt Führungserstreckungen 26', 28' und 30', die in der Druckhülse 16' (zusammenwirkend mit Führungserstreckungskerben oder Pfaden 46', 48' bzw. 50') in nur einer Richtung gleiten. Die Druckhülse 16' ist bevorzugt auf dem Injektorkopf mit nur einer möglichen Orientierung angebracht, und durch Entwurf sind die Ausleseelemente in z. B. dem Antriebsteil (nicht in 8A bis 8E) in einer speziellen Orientierung. Ebenfalls wird während der Herstellung der Spritze 18' der Plunger-Kolben 20 bevorzugt in den Zylinder der Spritze 18' eingefügt, wobei seine Codeelemente (siehe z. B. 7B) in einer speziellen Orientierung in Bezug auf die Führungserstreckung 26', 28' und 30' orientiert sind. Diese Kombination des Entwurfes und des gesteuerten Zusammenbaues sieht eine Spritze mit einem Ausrichtungspfad von den Führungsteilen auf der Spritze durch die Codeelemente auf dem Plunger-Kolben in diesem Beispiel vor, dass sie mit einem Ausrichtungspfad von dem Spritzenanbringungsmechanismus zu den Ausleseelementen zusammenwirkt zum Ermöglichen des Auslesens eines datenreichen Codes, wie er in 7B gezeigt ist.
Dieser Ausrichtungspfad ist auch vorteilhaft, wenn die Codeelemente irgendwo auf der Spritze 18' angeordnet sind. Zum Beispiel können die Codeelemente auf der Führungserstreckung 28' angeordnet sein. In der Ausführungsform braucht der Plunger-Kolben 20 nicht Teil des Ausrichtungspfades zu sein. Wenn die Codeelemente woanders auf der Spritze 18' angeordnet sind, z. B. auf dem länglichen Körper oder Zylinder, kann ein Ausrichtungspfad leicht zum Erleichtern der Ausrichtung und zum Auslesen durch diese Ausleseelemente erzeugt werden.
Für eine Spritze, die wie in dem US-Patent 5,383,858 beschrieben, angebracht ist, führen die verschiedenen Halteflansche auf der Spritze eine Ausrichtungsfunktion durch, da die Flansche gedreht werden bis sie zu den Halteflanschen auf dem Injektorkopf passen. Wenn die Rotation stoppt, ist der Spritzenzylinder in einer speziellen Ausrichtung mit dem Injektorkopf. Wenn der Injektorkopf und die Spritze und die Spritze ausgelegt und zusammengebaut sind, wie oben beschrieben wurde, sind die Codeelemente in einer speziellen Ausrichtung mit den Ausleseelementen. Wie in dem US-Patent 5,383,858 offenbart ist, wirkt die Spritzenanbringung gleich gut, wenn die Spritze um 180° gedreht ist. Wenn es notwendig ist, die Codedichte zu erhöhen, kann die Symmetrie gebrochen werden, indem ein Flansch größer als der andere hergestellt wird oder indem eine Mehrzahl von Flanschen in einer nichtsymmetrischen Anordnung vorgesehen wird. Je dichter das Codierverfahren (Bits pro Fläche, Länge, Grad der Drehung usw.) desto wiederholbarer und genauer sollte der Ausrichtungspfad von den Ausleseelementen zu den Codeelementen bevorzugt sein.
Die obigen Ausführungsformen beschreiben Kontakt, der unabhängig von jeder relativen Rotationsbewegung zwischen den Codeelementen und Ausleseelementen gemacht wird. Die Ausleseelemente werden gerade in Kontakt mit den Codelementen bewegt. Oder das Auslesen wird durchgeführt, nachdem irgendeine relative Translationsbewegung beendet ist. Vorliegende Spritzen, wie jene in dem US-Patent 5,383,858 beschrieben, werden um ihre Achse zum Anbringen derselben an dem Injektor ge dreht. Spritzen wie jene, die dem US-Patent 4,677,980 beschrieben sind, werden um eine unterschiedliche Achse verschoben oder gedreht. Diese Bewegung verursacht, dass aufeinanderfolgende Segmente Kontakt mit einem Ausleseelement oder Elementen machen. Wie woanders erwähnt ist, weist dieses "Wischen" den Vorteil des Reinigens der Kontakte auf. Zusätzlich kann die elektronische Steuerung die verschiedenen leitenden Elemente erfassen, während sie über die Ausleseelemente bewegt werden. Die elektronische Steuerungseinrichtung ist bevorzugt schnell genug zum Entprellen der aufeinander folgenden Kontakte. Dieses Auslesen während der Bewegung ist besonders vorteilhaft für andere Codierverfahren, die unten beschrieben sind, wie magnetische und optische.
9A stellt eine Ausführungsform dar, in der es ein radiales Feld von Codeelementen gibt, die alle mit einem äußeren gemeinsamen Kontakt 280 verbunden sind. Ein Ausleseelement kontaktiert bevorzugt das gemeinsame Codeelement und hält es auf Masse. Wenn die Spritze gedreht wird, geht ein erstes Ausleseelement entlang eines Taktpfades 281, und ein zweites Ausleseelement geht über einen Datenpfad 282. Eine Schaltung ähnlich zu der von 3A kann benutzt werden. Jedes Mal, wenn das Taktpfadausleseelement einen Kontakt mit einem Leiter auf dem Codeelement herstellt, wird es heruntergezogen. Zu dieser Zeit beobachtet die elektronische Steuereinrichtung 65 den Wert des Ausleseelementes des Datenpfades 282 (nach richtiger Entprellung). Wenn es nicht mit einem Codeelement verbunden ist, ist es hoch. Wenn es mit einem Codeelement verbunden ist, ist es niedrig. Das Muster von 9A kann mit einem Datenausleseelement gelesen werden, wenn die Spitze um 180° gedreht wird und es kann durch zwei Datenausleseelemente gelesen werden, die auf dem Pfad 282 um 90° getrennt sind, wenn eine 90° Drehung benutzt wird.
9B stellt einen zweiten Datenpfad 283 dar, der allgemein konzentrisch zu dem ersten Datenpfad 282 ist, so dass mehr Datenübertragung erzielt wird. 9C stellt einen gemeinsamen Kontakt 280', einen Taktpfad 281' und einen Datenpfad 285' für eine Spritze dar, die angebracht ist, wie in dem US-Patent 4,677,980 beschrieben ist. In diesem Fall ist der Pfad, dem der Spritzen-Plunger-Kolben folgt, wenn er eingebaut wird, ein Bogen um ein Rotationszentrum, das mehrere Zoll von der Spritzenachse entfernt ist. Auf ähnliche Weise kann jede Art von Nichtüberlappen der Translationsbewegung aufgenommen werden. (In der Ausführungsform von 9A bis 9C können die Kontakte abwechselnd in einer von vielen "selbsttaktenden" Mustern strukturiert sein, die dem Fachmann bekannt sind, und das getrennte Taktpfadausleseelement kann weggelassen werden). Eine Mehrzahl von Datenpfaden kann in jeder Ausführungsform benutzt werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein elektrisch leitender physikalischer Kontakt zwischen den leitenden Kontaktteilen in der Spritze und entsprechenden leitenden Kontaktteilen in dem angetriebenen Injektor zum Übertragen von Information hergestellt, die elektrisch innerhalb der Spritze (bevorzugt in dem Plunger-Kolben davon) kodiert ist, zu einer Erfassungsschaltung in kommunikativer Verbindung mit dem angetriebenen Injektor. Die elektronisch in der Spritze gespeicherte kodierte Information kann zu dem angetriebenen Injektor ohne physikalischen Kontakt zwischen dem Code und der Lese- oder Erfassungsschaltung übertragen werden. In solch einem Fall wird Energie von der Spritze zu der Erfassungsschaltung ohne die Notwendigkeit eines physikalischen Kontaktes dazwischen übertragen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Information von der Spritze zu der Erfassungsschaltung über Radiofrequenz-(RF)-Energie übertragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in 10A dargestellt ist, ist ein Miniatur-RF-Transponder 210 in einem Plunger-Kolben 220 einer Spritze 215 eingebettet oder z. B. daran angebracht. Der Transponder 210 ist bevorzugt mit einem Code programmiert, der in einer Informationsspeichereinheit 225 wie ein Halbleiterspeicher gespeichert ist, der in Betriebsverbindung mit dem Transponder 210 steht. Der Code kann in den Transponder 210 zu nahezu jeder Zeit während oder nach dem Herstellungsvorgang programmiert werden. Ein externes RF-Feld wird bevorzugt durch eine Sender/Empfänger-Einrichtung erzeugt, die bevorzugt in einem angetriebenen Injektor 245 angeordnet ist. Bevorzugt weist die Sender/Empfänger-Einrichtung eine Antenne 250 auf, die in einem Antriebsteil 240 (z. B. ein Kolben) des angetriebenen Injektors 245 angeordnet ist, wie in 10A gezeigt ist. Energie, die von der Sender/Empfänger-Einrichtung über die Antenne 250 übertragen wird, wird von dem Transponder 210 empfangen, der seine Leistung von dem gesendeten RF-Feld ableitet. Nachdem der Transponder 210 ausreichend Leistung abgeleitet hat, wird er zum seriellen Übertragen des in dem Speicher 210 gespeicherten Codes als ein Frequenz moduliertes Signal zu der Sender/Empfänger-Einrichtung über die Antenne 240 stimuliert. Der Transponder und die Decodersysteme dieses Typs sind z. B. von Destron-Fearing, Inc., oder von Texas Instruments, Inc. (unter der TIRIS^®-Marke) erhältlich. Diese Arten von RF-Transponder arbeiten bei Abständen bis zu 2 Metern.
Eine andere typische Klasse von nicht kontaktierenden RF-Identifikationsverfahren codiert Information auf einer Informationsspeichereinheit mit einer Zahl von passiven abgestimmten Schaltungen, wobei jede Schaltung einen Binärwert in einem Digitalcode darstellt. Diese Systeme verlassen sich auf die Messung einer resonanten RF-Antwort der abgestimmten Schaltungen, die als eine oder mehrere gedruckte Schaltungen implementiert sind, die in den Spritzen Plunger-Kolben eingebettet sind.
Wie in 10B dargestellt ist, sendet die in dem angetriebenen Injektor 245 angeordnete oder damit in Kommunikation stehende Sende/Empfänger-Einrichtung eine Sequenz von RF-Pulsen aus, deren Frequenz sich als eine Funktion der Zeit über einen speziellen Frequenzbereich ändert. Das Codierelement ist typisch eine abgestimmte Schaltung, die Energie von dem übertragenden RF-Feld bei einer speziellen Frequenz absorbiert. Die Antenne 250 empfängt die durch die abgestimmten Schaltungen gestrahlte Energie, nachdem der Senderpuls ausgeschaltet ist. Dieser Betriebsmodus ist etwas ähnlich zu den gepulsten RF-Systemen, die bei der Magnetresonanzabbildung gefunden werden, bei denen ein übertragener Puls von einem "Echo" von der abgestimmten Schaltung gefolgt wird. Wenn eine abgestimmte Schaltung vorhanden ist, ist die Echo-Antwort anfänglich stark, aber sie klingt ab, wenn die Energie in den Raum gestrahlt wird. Das Echo ist jedoch nicht existent, wenn die abgestimmte Schaltung abwesend ist. Obwohl es möglich ist, getrennt Sende/Empfangs-Antennen zu benutzen, ist es eine allgemeine Praxis, die gleiche Antenne zum Senden und Empfangen zu benutzen. Der Empfänger wird während des Sendepulses entkoppelt.
Abgestimmte Schaltungen können in einer Vielfalt von Wegen gebildet werden. Ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren benutzt leitende Spuren zum Bilden einer Induktors, der mit einem Kondensator zum Bilden einer resonanten "Tank"-Schaltung verbunden ist. Die resonante Schaltung speichert Energie der richtigen Frequenz während des Übertragungspulses und gibt dann die Energie zurück zu dem Empfänger als abklingende Wellenform der gleichen Frequenz. Harmonische der Fundamentalfrequenz werden gewöhnlich durch Filter in dem Empfänger entfernt.
Mehrere solcher Resonanzschaltungen können auf einer gedruckten Leiterplatte zum Implementieren eines Binärcodes hergestellt werden, Die Kopplung zwischen der Mehrzahl von Resonanzschaltungen wird jedoch ein Problem, wenn die Zahl der Schaltungen zunimmt. In dieser Hinsicht wird jede Schaltung "von der Resonanz weg abgestimmt" als Resultat des Einflusses der anderen Schaltungen. Da die Kopplung zwischen den mehreren Schaltungen unerwünscht ist, muß bevorzugt Sorgfalt angewendet werden zum Trennen der Resonanzfrequenzen weit genug von einander zum Minimieren der gegenseitigen Kopplung zwischen ihnen. Dieses Resultat wird erzielt durch geeignetes Auswählen der Kondensatorwerte oder physikalisches Beabstanden der Schaltungen weit genug von einander.
10B stellt eine typische Sequenz von übertragenen und empfangenen Pulsen von einer Leiterplatte mit Resonanzschaltungen bei 100 Megahertz (MHz), 1 MHz und 100 Kilohertz dar. Die Resonanzfrequenzen sind bevorzugt durch Faktoren von 10 zum Verringern unerwünschter Kopplung unter den Resonanzschaltungen getrennt gesetzt, die dazu neigen, sie zu verstimmen. Bei dieser Ausführungsform fehlt die Resonanzschaltung für 10 MHz, so dass keine Antwort für die 10 MHz-Pulse empfangen wird. Daher wird der Binärcode als "1011" implementiert.
Die kontaktfreie Messung der Impedanz, die oben in Bezug auf eine Resonanzschaltung erörtert wurde, kann zum Messen von Widerstand, Kapazität, Induktanz, Zener-Spannung oder andere Impedanzen benutzt werden. Die Differenz gegenüber früheren Impedanzmessausführungsformen ist die, dass, wenn es keinen elektrischen Gleichstrompfad gibt, die elektrische Energie entweder kapazitiv oder induktiv gekoppelt wird. Zu einem Ausmaß sind diese Kopplungen empfindlich für den Abstand zwischen den Kopplungsteilen und benötigen so allgemein eine enge Nähe (kapazitive Kopplung mehr als die induktive Kopplung). Durch Messen der Verhältnisse der Impedanzelemente Z₁, Z₂ und Z₃ kann jedoch diese Abstandsempfindlichkeit überwunden werden.
Während die Informationsspeichereinheiten wie die oben erörterten Transponder 210 und abgestimmten Schaltungen auf dem Plunger-Kolben 220 der Spritze 215 vorgesehen oder darin eingebettet sein können, wird auch speziell gedacht, dass die Informationsspeichereinheiten auf dem Spritzenkörper positioniert sein können, innerhalb der Verpackung, die die Spritze 215 enthält, oder an irgendeiner geeigneten Stelle, von der die Spritzenkonfigurationsinformation zu dem Detektor befördert werden kann, der mit dem Injektor verknüpft ist.
Für die Hochdruckinjektoren sollte die Verbindung zwischen dem Plunger-Kolben und dem Antriebsmittel kräftig und eng sein. Somit ist diese Stelle/Schnittstelle eine gute Stelle für die Übertragung der codierten Information. Es gibt andere Verfahren des Codierens von Information, die an der Plunger-Kolben/Treiberteilschnittstelle benutzt werden können. Eine Alternative ist ein optischer Code. Eine optische integrierte Ausleseschaltung kann an dem Ende des Antriebsteiles angeordnet sein, oder sie kann z. B. entfernt angeordnet sein und mit der Plunger-Kolben/Treiberteilschnittstelle mit einer optischen Faser verbunden sein. Ein lineares Feld von einfachen Fototransistoren kann mit einem optischen Muster von z. B. konzentrischen Ringen benutzt werden, wie in 3B gezeigt ist. Ein Vorteil des optischen Auslesens ist das Ausschließen des gemeinsamen Kontaktes. Optisches Auslesen kann auch benutzt werden zum Erfassen der Nähe des Antriebsmittel zu dem Plunger-Kolben. Mit einer zweidimensionalen optischen Ausleseeinrichtung einer ausreichenden Auflösung kann die Ausrichtung in dem Mikroprozessor nach dem Lesen modifiziert werden, wodurch die Ausrichtung weniger kritisch gemacht wird und komplexere Datencodierung ermöglicht wird. Zeichenerkennung ist ebenfalls möglich. Der optische Code kann z. B. einfache Absorptions-Reflexions-Unterschiede, Fluoreszenz oder andere Verfahren benutzen, die im Stand der Technik bekannt sind. Jeder Art von bequemer elektromagnetischer Strahlung kann benutzt werden, einschließlich Infrarot, sichtbar oder ultraviolett.
Verschiedene magnetische Codierelemente können ebenfalls benutzt werden. Das einfachste ist das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Magnetmaterial an speziellen Stellen. Konzentrische Ringe von Stahl können z. B. an speziellen Stellen vorhanden oder abwesend sein. Der Auslesemechanismus kann kleine induktive Spulen oder Hall-Effektsensoren anstelle von Kontaktstiften sein. Permanentmagnetelemente können in den Plunger-Kolben eingebaut sein. Magnetostriktive Elemente können alternativ verwendet werden. Magnetische Tinten können auf den Plunger-Kolben gedruckt sein oder Kunststoffmuster, die Magnetpartikel benutzen, die in dem Kunststoffgemisch sind. Geeignete Ausleseelemente enthalten z. B. Spulen, HallEffektsensoren, Kerr-Effektsensoren oder Resonanzschaltung, deren Resonanzfrequenz durch das Vorhandensein des Magnetmateriales verschoben wird.
Die Oberfläche des Plunger-Kolbens kann physikalische Anzeichen enthalten, die gegen das Antriebselement gepreßt werden, wenn in die Betriebsposition gesetzt wird. Unter diesen Anzeichen sind Höcker, Vertiefungen, Rippen oder Gräben. Die physikalischen Anzeichen werden bevorzugt durch Schalter oder piezoelektrisches Material mit bemusterten Kontakten gelesen.
Diese Anzeichen können alternativ durch Kraftsensoren oder optische Sensor(en) gelesen werden. Wieder werden rotationssymmetrische Verfahren wie konzentrische Ringe (ähnlich zu jenen in 3B gezeigten) bevorzugt wegen der Toleranz zu der Rotationspositionierung. Mit dem oben erörterten Ausrichtungspfad kann jedoch ein ausgefeilteres Muster benutzt werden.
Ultraschallresonatoren sind eine andere Alternative. Eine Zahl von solchen Resonatoren kann in dem Plunger-Kolben eingesetzt sein. Der Betrieb der Ultraschallresonatoren ist ähnlich zu den oben beschriebenen und in 10A und 10B gezeigten elektronischen Resonatoren mit der Ausnahme, dass die übertragene und empfangene Energie Schallenergie einer speziellen Frequenz anstelle der elektrischen Energie ist.
Eine Vielfalt von Codierelementen sind oben beschrieben worden. Einige Codierelemente können durch viele Typen von Ausleseelementen gelesen werden oder viele Typen von Codierelementen können sequentiell oder simultan benutzt werden. Dieses hat den Vorteil der Flexibilität für den Entwerfer, Redundanz der Auslesung kann auch vorgesehen werden. Ein dritter Vorteil ist der, dass ein Ausleseverfahren zum Bestimmen der Zeit während einer abgetasteten Auslesung benutzt wird, während ein zweites Verfahren für das tatsächliche Datenauslesen benutzt wird. Ein vierter Vorteil ist der, dass ein Verfahren zum Erfassen der Nähe des Plunger-Kolbenantriebselementes benutzt wird, während ein zweites Verfahren für das Datenauslesen benutzt wird. Zum Beispiel kann eine Metallscheibe mit selektiv angeordneten Isolierringen durch direkten Kontakt oder optisch ausgelesen werden, wenn die Ringe für die benutzte Wellenlänge absorbierend sind und das Metall reflektierend ist. Andere Kombinationen sind auch möglich.
Wie oben erwähnt wurde, wird ein enger Kontakt zwischen dem Plunger-Kolben und dem Antriebsteil hergestellt. Wegen dieses engen Kontaktes gibt es jedoch andere Funktionen, die an der Kolben/Antriebsschnittstelle erzielt werden können. Wegen solcher anderer Funktionen oder Benutzungen kann es notwendig sein, die Codeelemente und das Auslesen woanders in Beziehung auf die Spritze anzuordnen, um die Plunger-Kolben/Antriebsteilschnittstelle frei zu halten.
Bei einer in 11 dargestellten Ausführungsform wird Information über eine Druckhülse 318 kommuniziert. Die Druckhülse 318 ist typisch ein kräftiges allgemein zylindrisches Element, das einer relativ dünnwandigen Spritze 316 ermöglicht, unter hohen Drucken benutzt zu werden. Druckhülsen sind den US-Patenten 4,006,736 und 4,667,980 beschrieben. Auslesestifte 360A–D können z. B. ein lineares Feld an verschiedenen axialen Positionen nahe der Rückseite der Druckhülse 318 bilden. Codeelemente 350A–D können z. B. als Umfangsbänder um die Aussenseite des länglichen Körpers oder Zylinders der Spritze 316 gebildet sein. Viele der anderen beispielhaften Codier- und Ausleseverfahren, die oben beschrieben wurden, können auf diese Stelle ebenfalls angewendet werden.
Eine andere Stelle, die vorteilhaft zum Kontaktieren von Auslesestellen benutzt werden kann, ist der Spritzenanbringungsflansch für jene Spritzen (die z. B. in dem US-Patent 5,383,858 beschrieben sind), die keine Drückhülse verwenden. Das US-Patent 5,383,858 beschreibt Barcodes oder physikalische Anzeichen in dem Bereich gerade vor dem Anbringungsflansch der Spritze davon. 12 stellt ausgewählte Aspekte der Spritze dar. Bei einem kommerziell erhältlichen Injektor, dem Envision^TM, der von Medrad, Inc. erhältlich ist, werden physikalische Anzeichen (Vertiefungen) auf dem Rücken 400R des Spritzenanbringungsflansches 400 als Codeelemente benutzt. Diese physikalischen Anzeichen/Vertiefungen werden durch Stifte erfaßt, die in Abhängigkeit des Vorhandenenseins oder der Abwesenheit von physikalischen Anzeichen niedergedrückt oder nicht niedergedrückt werden. Das Anwenden der verschiedenen Codeelemente, die früher in diesem Patent erörtert wurden, auf den Anbringungsflansch sieht eine verbesserte Alternative mit höherer Codedichte als gegenwärtig erhältlich vor. Die Ausleseelemente, Stifte bei dieser Ausführungsform, können in dem Injektorkopf zum Kontaktieren leitender Codeelemente angebracht werden, die auf der Rückoberfläche 400R des Spritzenanabringungsflansches 400 angebracht sind. In diesem Fall sind die Auslesestifte bevorzugt umfangsmässig angeordnet, und die Codeelemente sind axial angeordnet. Es ist auch möglich, den Code auf der Vorderoberfläche 400S des Anbringungsflansches 400 oder auf der äusseren Umfangsoberfläche 4005 davon anzubringen. Wenn kontaktfreie Verfahren benutzt werden, kann die Schaltung in dem Flansch angebracht werden.
13 stellt eine Heizhülse 410 dar, die gegen eine Spritze (nicht gezeigt) zum Erwärmen derselben gesetzt wird. Codierelemente (nicht gezeigt) können z. B, auf der Seite der Spritze (nicht gezeigt) gesetzt werden, und die Ausleseelemente 460A bis 460D können auf dem Spritzenheizer 410 positioniert werden. Auslesekontakte oder Elemente kontaktieren Codekontakte 460A–D oder Elemente (nicht gezeigt), wenn der Spritzenheizer 410 in der Position ist. Die Codeinformation kann zu der elektronischen Steuereinrichtung (nicht gezeigt) durch z. B. ein Drahtbündel 415 kommuniziert werden. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ausrichtungspfad durch ein Führungsteil 412 auf der Spritze vorgesehen, das zu einem Schlitzteil 411 auf dem Spritzenheizer angepaßt ist. Wenn die zwei in vollem Eingriff sind, sind die Auleseelemente 460A–D in Kontakt mit den Codeelementen (nicht gezeigt). Dieses ist ein Beispiel eines Ausrichtungspfades, der nicht durch den Injektor geht. In diesem Fall ist der von den Codeelementen zu der Spritze, zu der Spritzenführung 412, zu dem physikalischen Träger 410 der Ausleseelemente über den Schlitz 411, zu den Ausleseelementen selbst. Der einfachste Ausrichtungspfad würde die Ausleseelemente direkt zu den Codeelementen sein. Dieses Resultat kann z. B. erzielt werden, wenn die Ausleseelemente selbst Stifte sind, die in entsprechende Löcher in den Codeelementen passen. Wenn die Ausleseelemente nicht richtig zu den Löchern passen, würde kein Code oder ein Fehlercode gelesen werden, oder das Ausleseelement würde nicht an seiner Stelle bleiben oder könnte nicht physikalisch in die Position gesetzt werden.
Allgemein können die hier offenbarten Verfahren an viele andere Stellen in Beziehung auf die Spritze gesetzt werden. Ein kommerziell von Liebel Flarsheim (und in der PCT-Veröffentlichung WO 98/22168 beschriebener) Injektor benutzt eine Vorrichtung zum Betrachten der Luft im Hals der Spritze. Da er beständig wiederholbar in Kontakt mit der Spritze ist, können die Ausleseelemente, die irgendeines der hierin beschriebenen Verfahren benutzen, in oder benachbart zu dem Luftdetektor positioniert werden. Genauer, Umfangsringe können die Codeelemente sein, die entweder elektrisch oder optisch gelesen werden.
Zusätzlich werden nun einige Spritzen mit zusätzlichen Fluidpfadelementen versehen, die entweder mit der Spritze vorverbunden oder verpackt werden, wie in 14 dargestellt ist.
Gegenwärtig enthalten solche Fluidpfadelemente Verbindungsröhren 440 und Einwegventile. Codierungselemente 445 können mit solchen zusätzlichen Fluidpfadelementen statt mit einer Spritze 15'' verknüpft werden und Information über das Vorhandensein oder die Eigenschaften (wie Druckgrenze) der zu gehörigen Fluidpfadelemente und/oder Spritze 15'' enthalten, mit der die Fluidpfadelemente verpackt sind. Die Codierelemente können einfach als Barcode-Etikette vorgesehen sein, die durch Drüberstreichen mit einem Barcode-Leser auf dem Injektorkopf gelesen werden. Alternativ kann eine der oben beschriebenen abgesetzten Lesefahnen benutzt werden.
Es gibt eine Kostenverringerung (obwohl die leichte Benutzung ebenfalls abnehmen kann) mit den Codeelement en) der vorliegenden Erfindung getrennt von dem Plunger-Kolben aber verknüpft damit während der Benutzung. Wie oben beschrieben wurde, kann ein codiertes Anbringungselement oder Kappe (mit einer hinteren Oberfläche 500, wie in 7B dargestellt ist) auf den Plunger-Kolben oder auf das Antriebsteil über einen Anbringungsmechanismus wie eine Schnappverbindung, wie sie im Stand der Technik ist, angepaßt werden. Die Kappe enthält Codeelemente für das gewählte Codierverfahren. Eine Kappe kann mit einer Zahl von Spritzen verknüpft werden oder eine Kappe braucht nur mit einer einzelnen Spritze verknüpft zu sein. Solch eine Kappe kann auf das Antriebselement oder den Plunger-Kolben vor dem Einbauen der Spritze in den Injektor angeordnet werden.
Die Kappe kann zum Darstellen eines getrennten Codierelementes verallgemeinert werden, das mit einer oder mehreren Spritzen verknüpft ist und kann zum Befördern der Injektorinformation benutzt werden, die für alle Spritzen gemeinsam ist. Bei einer Ausführungsform können sowohl eine Kappe (ein gemeinsames Datenelement) und benutzercodierte Spritzendaten in Kombination benutzt werden. Zum Beispiel kann die Kappe Löcher aufweisen, die einige Ausleseelementstifte die Spritzencodeelemente codieren lassen, während andere Ausleseelementstifte jene Elemente in der Kappe kontaktieren. Die Kappe kann jedes der hierin offenbarten Codierauslesemechanismen/ Verfahren benutzen. Ähnliche "Kappen" (d. h. Anbringungselemente) können zum Befördern von codierter Information zu all den Plätzen benutzt werden, an denen Ausleseelemente angeordnet werden können.
Es gibt mehrere Male, zu denen die Information die Codeelemente der vorliegenden Erfindung codiert werden können. Zum Beispiel kann die Information codiert werden:
Wenn der Plunger-Kolben (oder Spritzenzylinder) zuerst hergestellt wird (z. B. durch Eingießen eines Leiters oder Ein gießen physikalischer Anzeichen.
Wenn die Teile in eine Spritze zusammengebaut werden: zum Beispiel durch Abbrechen von Metallstücken, Bohren physikalischer Anzeichen, Einführen einer gedruckten Leiterplatte oder Öffnen von Schmelzelementen.
Wenn die Spritze gefüllt wird: z. B. durch die oben beschriebenen Verfahren.
Nach der Sterilisation: z. B. durch die oben beschriebenen Verfahren.
Wenn versendet wird: z. B. durch Einführen einer codierten Kappe oder ähnliches Anbringungselement in den Kasten.
An der Endbenutzerstelle: dieses wird am leichtesten mit einem elektronischen Mittel wie ein EPROM oder EEPROM getan. Es kann auch durch magnetisch, schmelzbar, Impedanz oder irgendein der offenbarten Verfahren getan werden, die an der Benutzerstelle modifiziert werden können. Wenn die Spritze an der Benutzerseite gefüllt wird, Information können hier hinzugefügt werden, z. B. durch Benutzen eines Barcode-Etikettes.
Wenn in dem Injektor eingebaut wird: (wie die vorherigen).
Nach Benutzung: solch ein Zeitpunkt der Codierung kann benutzt werden zum Verändern der Wiederbenutzung oder zum Codieren von Benutzungsinformation, die zu der Krankenhaus-Apotheke oder zu dem Lieferer zurückgebracht wird. Zum Beispiel kann eine Lasche abgebrochen werden, wenn die Spritze entfernt wird. Diese Änderung der Codierung ist bevorzugt lesbar, wenn der Bediener die benutzte Spritze versucht, wieder einzubauen. Alternativ kann eine Schmelzsicherung nach der Benutzung geöffnet werden. Andere Verfahren des Codierens, wie sie oben beschrieben wurden, können ebenfalls benutzt werden.
Zusätzlich zum Vorsehen der Spritzenkonfigurationsinformation für den angetriebenen Injektor kann die vorliegende Erfindung benutzt werden zum Erzeugen und Aufrechterhalten von Datenaufzeichnungen, die mit den Injektionsvorgängen verknüpft sind. Zum Beispiel können zum Aktualisieren von Inventurkontrollaufzeichnungen und zum Befriedigen von Medizin- und Versicherungsrechnungen und Kosteninformationsanforderungen, Aufzeichnungen von Information wie die Art der benutzten Spritze, des Betrages des benutzten Kontrastmediums, die Art des benutzten Kontrastmediums, das Sterilisationsdatum, das Ablaufdatum, die Chargencodes, die Eigenschaften der Kontrastmedia und/oder andere klinisch relevanten Informationen erzeugt und aufrechterhalten werden zur Benutzung durch z. B. externe Rechnungsstellung, Inventur oder Steuercomputersysteme.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Schnittstelle eines Krankenhaus- oder eines Lieferanten-Computersystems mit dem Injektor gebildet werden über einen Zugriffsport zum Zugreifen auf und Verarbeiten von Spritzenkonfigurationsinformation zu Zwecken der Rechnungsstellung, der Versicherung, der Inventur und/oder Halten von Aufzeichnungen des Patienten.
Obwohl die vorliegende Erfindung im einzelnen im Zusammenhang mit den obigen Beispielen beschrieben worden ist, ist zu verstehen, dass solch ein Detail nur für diesen Zweck dient und dass Variationen von dem Fachmann durchgeführt werden können.

Claims

Spritze zur Benutzung mit einem angetriebenen Injektor mit einem Antriebsteil und einer Erfassungsschaltung, wobei die Spritze aufweist: einen länglichen Körper und einen gleitend in dem länglichen Körper vorgesehenen und betreibbar von dem Antriebsteil anzutreibenden Plungerkolben (20, 220); gekennzeichnet durch ein mit dem Plungerkolben (20, 220) verknüpftes Mittel (10, 250, 250', 110, 280, 280', 210) zum Fördern von Spritzeninformation zu der Erfassungsschaltung.
Spritze nach Anspruch 1, bei der die Spritze Informationen zu der Erfassungsschaltung über ein elektromagnetisches Signal fördert.
Spritze nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Fördern einen Transponder (210) aufweist, der bevorzugt in kommunikativer Verbindung mit einem Speicher (225) und/oder kommunikativer Verbindung mit einer Mehrzahl von abgestimmten Schaltungen steht.
Spritze nach Anspruch 3, bei der die Erfassungsschaltung einen Sender (250) zum Übertragen von elektromagnetischen Strahlen zu dem Transponder (210) und einen Empfänger (250) zum Empfangen von elektromagnetischen Signalen von dem Transponder aufweist.
Spritze nach Anspruch 1, bei der die Erfassungsschaltung einen Mikroprozessor (65) aufweist.
Spritze nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Fördern mit einem Element verknüpft ist, das bevorzugt entfernbar mit dem Plungerkolben verbindbar ist.
Spritze nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Fördern mindestens ein elektrisch leitendes Codekontaktteil (50, 50', 260, 150, 151, 180') aufweist, das zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit mindestens einem elektrisch leitenden Auslesekontaktteil (60, 60', 220) ausgelegt ist zum Fördern der Spritzeninformation zu der Erfassungsschaltung.
Spritze nach Anspruch 7, bei der mit das mindestens eine Codekontaktteil eine Mehrzahl von Codekontaktteilen aufweist und/oder das mindestens eine Auslesekontaktteil eine Mehrzahl von Auslesekontaktteilen aufweist.
Spritze nach Anspruch 8, bei der jedes der Codekontaktteile so aufgebaut ist, dass es einen Zustand von entweder digitalem Hoch oder digitalem Niedrig nach Kontakt mit der Mehrzahl von Auslesekontaktteilen annimmt, wobei jedes Auslesekontaktteil zum Kontaktieren nur von einem der Mehrzahl von Codekontaktteilen positioniert ist, wenn die Spritze und der angetriebene Injektor in Betriebsverbindung sind.
Spritze nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Codekontaktteile auf einer hinteren Oberfläche des Plungerkolbens (20, 220) positioniert sind, wobei die Codekontaktteile ausgelegt sind zum Bilden einer elektrischen Verbindung mit entsprechenden Auslesekontaktteilen, die auf einer vorderen Oberfläche des Antriebsteiles (40) des Injektors positioniert sind, bevorzugt konzentrische Ringe aufweisen.
Spritze nach Anspruch 7, bei der das mindestens eine Codekontaktteil in elektrischer Verbindung mit einem Widerstand steht, wobei der Widerstandswert des Widerstandes durch die Erfassungsschaltung lesbar ist, und/oder in elektrischer Verbindung mit einem Speicher (115) steht, wobei der Speicher durch die Erfassungsschaltung lesbar ist und bevorzugt ein ROM-, EPROM- oder EEPROM-Speicher ist.
Spritze nach Anspruch 7, bei der das mindestens eine Codekontaktteil derart aufgebaut ist, dass es in dem Zustand von entweder digitalem Hoch oder digitalem Niedrig ist, wenn die Spritze in Betriebsverbindung mit dem angetriebenen Injektor ist, wobei das mindestens eine Codekontaktteil dadurch einen Binärcode darstellt, der Spritzeninformation darstellt.
Spritze nach Anspruch 7, bei der die Erfassungsschaltung ausgelegt ist zum Bestimmen, ob ein elektrischer Kontakt zwischen dem Auslesekontaktteil und dem Codekontaktteil hergestellt ist.
Spritze nach Anspruch 13, bei der die Erfassungsschaltung ausgelegt ist zum Bestimmen der Position des Plungerkolbens (20, 220) innerhalb der Spritze, wenn die Spritzeninformation zu der Erfassungsschaltung gefördert wird.
Injektorsystem mit einer Spritze nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und einem angetriebenen Injektor mit einem Antriebsteil und einer Erfassungsschaltung.
Verfahren zum Fördern von Spritzeninformation zu einem Injektor mit einem Antriebsteil und einer Erfassungsschaltung, wobei das Verfahren aufweist: Vorsehen einer Spritze (15) mit einem länglichen Körper, einem Plungerkolben (20, 220), der gleitend innerhalb des länglichen Körpers vorgesehen ist und von dem Antriebsteil (40) anzutreiben ist; und Fördern der Spritzeninformation zu der Erfassungschaltung; gekennzeichnet durch: Versehen der Spritze (15) mit einem Informationsfördermittel (10, 250, 250', 110, 280, 280', 210), das mit dem Plungerkolben (20, 220) verknüpft ist.
Verfahren nach Anspruch 16, weiter mit dem Schritt des Benutzens der Spritzeninformation zum Definieren von Betriebsparametern für den Injektor, bevorzugt fördern derselben zu der Erfassungsschaltung über ein elektromagnetisches Signal.
Verfahren nach Anspruch 16, weitere mit dem Schritt des Anbringens der Spritze auf dem Injektor.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Informationsspeichersystem einen Transponder (210) aufweist, und bevorzugt die Erfassungsschaltung einen Sender (250) zum Übertragen von elektromagnetischen Signalen zu dem Transponder (210) und einen Empfänger (250) zum Empfangen von elektromagnetischen Signalen von dem Transponder aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Informationsspeichersystem mindestens ein elektrisch leitendes Codekontaktteil (50, 50', 260, 150, 280, 280') aufweist und die Erfassungsschaltung mindestens ein elektrisch leitendes Auslesekontaktteil (60, 60', 220) aufweist und weiter den Schritt des elektrischen Verbindens des Codekontaktteiles mit dem Auslesekontaktteil zum Fördern der Spritzeninformation zu der Erfassungsschaltung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Informationsspeichersystem mit einem mit dem Plungerkolben verbindbaren Element verknüpft ist.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das mindestens eine Codekontaktteil eine Mehrzahl von Codekontaktteilen aufweist und/oder das mindestens eine Auslesekontaktteil eine Mehrzahl von Auslesekontaktteilen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem jedes der Codekontaktteile in einen Zustand von entweder digitalem Hoch oder digitalem Niedrig nach dem Kontakt mit der Mehrzahl von Auslesekontaktteilen gebracht wird, wobei jedes Auslesekontaktteil zum Kontaktieren nur eines der Mehrzahl von Codekontaktteilen positioniert ist, wenn die Spritze und der angetriebene Injektor in Betriebsverbindung sind.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 22, bei dem die Codekontaktteile auf einer hinteren Oberfläche des Plungerkolbens (20, 220) positioniert sind, wobei die Codekontaktteile ausgelegt sind zum Bilden einer elektrischen Verbindung mit entsprechenden Auslesekontaktteilen, die auf einer vorderen Oberfläche des Antriebsteiles (40) des Injektors positioniert sind, bevorzugt konzentrische Ringe aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das mindestens eine Codekontaktteil in elektrischer Verbindung mit einem Widerstand ist, wobei ein Widerstandswert des Widerstandes von der Erfassungsschaltung lesbar ist, und/oder in elektrischer Verbindung mit einem Speicher (115) ist, wobei der Speicher durch die Erfassungsschaltung lesbar ist und bevorzugt ein ROM-, ein EPROM- oder EEPROM-Speicher ist.
Verfahren nach Anspruch 16, weiter mit dem Schritt des Bestimmens der Position des Plungerkolbens (20, 220) innerhalb der Spritze wenn die Spritzeninformation zu der Erfassungschaltung gefördert wird.