DE2144096A1

DE2144096A1 - Pumpeneinrichtung

Info

Publication number: DE2144096A1
Application number: DE19712144096
Authority: DE
Inventors: Jack Lee Fenton; Weichselbaum Theodore Edwin Normandy; Braun Vernon Frank Berkeley; Mo. Wilhelmson (V.StA.)
Original assignee: Sherwood Medical Industries Inc
Current assignee: Sherwood Medical Co
Priority date: 1970-10-19
Filing date: 1971-09-02
Publication date: 1972-04-20
Also published as: US3731679A; GB1348794A; BE772098A; CA990803A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. WeickMann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.WEICKMANN, Dipl.-Chem, B. Huber

₈ MÜNCHEN 86, DEN 2144096

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

<983921/22>

STERNWOOD MEDICAL INDUSTRIES INC.

1831 Olive Street

St. Louis, Missouri, Y.St.A.

Pu mpene inrichtung

Die Erfindung "betrifft eine Purapeneinrichtung, die insbesondere zur Verwendung in einer Infusionsvorrichtung verwendbar ist.

Gewöhnlich wird bei Bluttransfusionen und intravenösen Injektionen eine Hasche mit der Infusionslösung über einem Patienten aufgehängt, damit das Strömungsmittel auf Grund der Schwerkraft durch einen Infusionsschlaueh (venoclysis tubing), der nach Gebrauch weggeworfen werden kann, zu einem Katheter fließen kann, der in die Vene des Patienten eingesetzt ist. Der Transport des Patienten ist schwierig, weil die Infusionsflasche immer über dem Patienten liegen muß, so daß ein Pfleger notwendig ist, um die Lösungsflasche zu halten. Selbst wenn der Patient in einem Krankenhaus liegt, muß der Vorgang periodisch überwacht werden, so daß wertvolle Arbeitszeit benötigt wird, !Brotz einer periodischen Überwachung können bestiaate Funktionsfehler auftreten, die unbemerkt bleiben, weil eine geeignete Anzeige für die fehlerhafte

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Funktion fehlt« Während einer Injektion ist es beispielsweise möglich, daß eine Nadel sich aus ihrer Lage in einer Vene veschiebt und in einen Muskel eindringt»

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Infusionsvorrichtung zu schaffen, bei der die sterilen Teile, die mit dem gepumpten Strömungsmittel in Kontakt kommen, nach Gebrauch weggeworfen und einfach durch neue sterile Teile ersetzt werden können. Dabei sollen darüber hinaus noch die oben erwähnten und im folgenden noch näher erläuterten Mängel bekannter Vorrichtungen behoben werden.

Erfindungagemäß wird eine neue tragbare Pumpeneinrichtung mit positiver Verdrängung geschaffen, die das System der Infusion auf Grund der Schwerkraft ersetzt, das bisher für Transfusionen und Infusionen verwendet wird. Daher kann die Lösungsflasche auf einer beliebigen vernünftigen Höhe gegenüber dem Patienten liegen. Eine neuartige, batteriebetriebene Steuerschaltung für die Pumpeneinrichtung weist mehrere Sicherheitskreise auf, die selbsttätig gesundheitsschädliche Bedingungen^ beispielsweise den Durchtritt von Luftblasen oder eine Verschiebung der intravenösen Nadel in einen Muskel, feststellt, so daß es nioht mehr notwendig ist, daß ein Pfleger periodisch den Vorgang überwacht. Sterile Bedingungen werden leicht aufrechterhalten, weil die Pumpeneinrichtung mit positiver Verdrängung eine Einmalspritze und ein nach Gebrauch wegwerfbares Zweiwegventil verwendet, wobei diese Teile naoh Verwendung bei einem einzelnen Patienten abgenommen und durch eine neue sterile Spritze und ein Ventil ersetzt werden können.

Ss wurden bereite einige Versuche unternommen, Einmalspritzeη zum Pumpen von Strömungsmittel an festgelegten Stellen zu verwenden« E* wurde beispielsweise versucht, den Kolben einer Spritae durch einen Wechselstrommotor anzutreiben»

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der an eine äußere Wechselstroraleitung angeschlossen ist. Um die Purapgeschwindigkeit zu steuern, ist eine Einstellung für die ,Länge des Arbeitshubes des Kolbens vorgesehen. Solch eine Vorrichtung idfc nicht in einer Infusionsvorrichtung verwendbar, da Luftblasen zu dem Patienten gelangen können und da andererseits andere schwerwiegende Fehlfunktionen auftreten können, die nicht selbsttätig behoben werden können. Bei dieser Vorrichtung ist es auch nicht möglich, die Spritze vorzufüllen, noch ist eine genaue Steuerung möglich, wie sie für eine Infusionsvorrichtung wesentlich ist.

Die neuartige Steuerschaltung zum Antreiben der neuen Pumpeneinriohtung weist einen neuartigen Antrieb für einen Gleichstrommotor auf, der auch zum genauen Antreiben von anderen Lasten als von Pumpen verwendet werden kann. Der Antrieb kompensiert selbsttätig Schwankungen in der Last, Langzeitalterung der Batterien zur Stromversorgung der Steuerschaltung und tastet schließl-rich schädliche Bedingungen an der angetriebenen Last ab. Die Umsteuerung der Motorbewegung wird durch eine einfache Umkehrschaltung erreicht, die durch die Bewegung des Motorankers gesteuert wird. Die Steuerschaltung treibt den Gleichstrommotor durch Impulse variabler Breite an und überwacht die gegenelektromotorische Kraft an dem Motor während der zeit zwischen den Impulsen, um die Impulsbreite der Impulse zu steuern. Bisher sind zwei solcher Schaltungen notwendig, wenn ein Motor sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rüokwärtsrichtung angetrieben werden soll« Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ermöglicht dasselbe Maß an Steuerung, wobei jedoch die Schaltung erheblich vereinfacht wird.

Es wird daher erfindungsgemäß eine verbesserte Steuerschaltung geschaffen, um einen Gleichstrommotor durch einen Arbeitszyklus mit in zwei Richtungen erfolgenden Hüben anzutreiben. Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung

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wird eine verbesserte Pumpeneinrichtung, die durch einen Gleichstrommotor angetrieben ist, und eine Rückkopplungseinrichtung geschaffen, um den Betrieb der Steuerschaltung in Übereinstimmung mit äußeren Bedingungen modifiziert, die von dem Betrieb der Pumpe beeinflusst werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Infusionsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der Pumpeneinrichtung, wobei die Spritzenpumpe zur Verdeutlichung auf der gegenüberliegenden Seite des Pumpengehäuses, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, angeordnet ist;

Pig. 3 eine zum Teil in Draufsicht zum Teil im Schnitt gezeigte Darstellung eines Einmalventiles mit eingebetteten Elektroden;

Pig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 von Pig. 3;

Pig. 5 eine Draufsicht entlang der Linie 5-5 von Pig. 4; und

Fi_fe» 6 eine schematische Darstellung der Steuerschaltung für die Pumpeneinrichtung.

Eine tragbare Infusionsvorrichtung (Pig, 1) ist vorgesehen, um Strömungsmittel, beispielsweise Blut, von einer Lösungsflasche 20 zu einem Katheter 21 zu pumpen, der in die Vene eines Patienten eingesetzt ist. Die Strömungsmittelförderung wird durch eine Pumpeneinrichtung 24 durchgeführt, die von einer Halterung 26 gehalten wird, die ihrerseits auf einer Schiene 28 eines Bettes für den Patienten angeordnet ist.

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Die Halterung 26 hält ferner lösbar die Lösungsflasche 2o, die auf einer beliebigen vernünftigen Höhe gegenüber dem Patienten angeordnet sein kann.

Die Lösungsflasche 20 ist in herkömmlicher Weise aufgebaut und weist eine Kappe 30 mit einem luftventil 31 und einer Abgabemündung 32 für die Strömungsmittelübertragung auf. Ein Infusionsschlauch 34, der nach Gebrauch weggeworfen werden kann, verbindet die Mündung 32 mit dem Eingangsanschluß eines Zweiweg-Einmal-Ventiles 40, das Bestandteil der Pumpeneinrichtung 24 ist.

Die Pumpeneinrichtung 24 verwendet als Pumpkammer eine herkömmliche Einmalspritze 42 mit einem gleitbaren Kolben 44, der hin- und herbewegt werden kann, um Strömungsmittel in dem hohlen Spritzenzylinder zu pumpen, der mit dem Zweiwegventil 40 verbunden ist, das einen Auslass 46 aufweist, der durch den Infusionsschlauch 50 mit einem herkömmlichen Y-Anschlußstück 52 zur Einführung von Medikamenten verbunden ist. Der Ausgang des Y-Anschlußstückes 52 ist durch einen weiteren Infusionsschlauch 54, der ebenfalls nach Gebrauch weggeworfen werden kann, mit dem Katheter 21 gekoppelt.

Die Steuerschaltung für die Pumpeneinrichtung 24, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist vollständig in dem Gehäuse für die Pumpeneinrichtung enthalten und kann entweder von außen oder von innen, beispielsweise durch eine Batterie, mit Strom versorgt werden. Während des Rückhubes, in dem der Spritzenkolben 44 von dem Ventil 40 wegbewegt wird, läßt der Einlaßanschluß 36 Strömungsmittel von der Lösungsflasche 2o in den Spritzenzylinder ein. Der Auslaß 46 des Ventiles ist zu diesem Zeitpunkt geschlossen. Während des Vorwärtshubes, in dem der Kolben 44 zu dem Ventil 40 hin bewegt wird, ist der Einlaß 36 geschlossen und der Auslaß

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offen, so daß die Lösung durch den Infusionssehlauch 52 und 54 zu dem Katheter 21 gepumpt wird.

Die Pumpeneinrichtung 24 ist in auseinandergezogener Darstellung in Pig. 2 gezeigt. Eine sterile Pumpe mit positiver Verdrängungen wird in wirtschaftlicher Weise durch Verwendung einer herkömmlichen Einmalspritze 42 zusammen mit einem neuartigen Einmalventil 40 gebildet, das noch "beschrieben wird. Die Spritze 42 weist eine Dichtungsscheibe 70 auf, die fest auf dem Kolben 44 angeordnet ist, so daß sie in einem hohlen Zylinder 72 bewegbar ist, der eine einzige Strömungsmittelöffnung aufweist, die in einem Anschluß 74 für eine Nadel endet, ' Die Spritze weist Ansätze 76 als Fingergriffe auf, die in der vorliegenden Erfindung durch Halteeinrichtungen für die Pumpeneinrichtung 24 gehalten werden.

Die Spritze 42 und das Ventil 40 werden lösbar von einem Gehäuse gehalten, um sie nach der Verwendung bei je einem Patienten entnehmen und durch eine neue sterilisierte Spritze und ein sterilisiertes Ventil ersetzen zu können. Ein gegossener Gehäuseunterteil 90 weist zwei nach oben stehende Arme 92 auf, die je einen schlitzförmigen Kanal 94 haben, der einen der Ansätze 76 an der Spritze aufnimmt. Der Gehäuseunterteil 90 weist ferner einen nach oben stehenden Zapfen 100 mit einer konkaven Fläche 102 auf, um das Ventil 40 zu halten, wenn es an der Spritze 42 angesetzt ist, und um einen elektrischen Kontakt mit den in dem Ventil eingebetteten Elektroden herzustellen. Zwei elektrische Steckerbuchsen I06 in der Fläche 102 nehmen Elektroden eines Detektors für Luftblasen auf. Eine Steckerbuchse 108 (nicht in Pig· 2 gezeigt), die getrennt von dem Unterteil 90 angeordnet oder auf ähnliche Weise in einem Teil desselben eingegossen sein kann, nimmt eine Elektrode eines Überdruckdetektors auf. Die Stekkerbuchsen 106 und 108 sind durch Drähte mit der in JKg, 3 gezeigten Schaltung verbunden, die in dem hohlen Gehäuseunter-

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teil 90 enthalten ist.

Der mechanische Antrieb für den Kolben 44 besteht aus einem umsteuerbaren Gleichstrommotor 12Oi der eine Ankerwelle mit einem einstückigen Motorzahnrad 122 aufweist. Das Motorzahnrad 122 greift in ein Leerlaufzahnrad 126 ein, das um eine Leerlaufwelle 128 drehbar ist, die fest an einem Ritzel 130 befestigt ist. Das Ritzel 130 greift in ein Antriebszahnrad 132 ein, das fest an der Welle einer Schraubspindel 134 befestigt ist. Ein Spritzenzylinderträger 140 weist einen Greifkopf 142 auf, der eine Öffnung hat, um den Kopf 45 des Kolbens 44 gleitbar aufzunehmen. Der Träger 140 hat eine raittige innenseitig mit einem Gewinde versehene Bohrung, in der die Gewindegänge der Schraubspindel 134 angreifen, so daß der Träger als Antriebsmutter auf der Schraubspindel . wirkt.

Wenn der Gleichstrommotor 12ο durch eine Spannung vorbestimmter Polarität erregt wird, drehen die Stirnzahnräder mit zweistufiger Untersetzung die Schraubspindel 134 und treiben den Träger 140 und den damit verbundenen Kolben 44 zu einem Vorwärtshub an. Der Träger 140 weist einen Vorsprung 150 mit einem Permanentmagneten auf, der sich nach unten erstreckt und magnetisch mit einem abgedichteten Grenzschalter 152 für den Vorwärtshub und mit einem abgedichteten Grenzschalter 154 für den Rüokhub zusammenwirkt, die auf einer Schaltungsplatte 156 angebracht sind, die die Schaltung gemäß Pig. 3 trägt. Der Träger 140 wird in Vorwärtarichtung angetrieben, bis der Vorsprung 150 direkt über dem Grenzschalter 152 ist. An diesem Zeitpunkt dreht die Schaltung von Fig. 3 die Polarität der Spannung für den Gleichstrommotor 120 um, um den Anker 121 in der umgekehrten Richtung zu drehen. Der Träger 140 und der Kolben 44 werden nun in Längsrichtung durch einen Rüokhub bewegt, bis der Vorsprung 150 direkt über dem Grenzschalter 154 liegt.

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Zu diesem Zeitpunkt kehrt die Schaltung von Pig. 3 wiederum die Polarität der Spannung des Gleichstrommotors 140 um. Während magnetisch "betätigte Nahwirkungsschalter bevorzugt sind, können auch mechanische Schaltereinrichtungen verwendet werden, die durch den mechanischen Eingriff mit dem Vorsprung betätigbar sind.

Der Strom für den Gleichstrommotor 120 und die Steuerschaltung kommt von einer eingebauten Gleichstromquelle, beispielsweise von zwei in Reihe geschalteten Gleichstrorabatterien 160. Vorzugsweise sind die Batterien 160 nachladbare, abgedichtete Nickelkadmiumbatterien, die es ermöglichen, daß die Pumpen-" einrichtung entweder von einer äußeren Wechselstromquelle oder von der eingebauten Leistungsquelle versorgt werden kann, damit die Einrichtung vollständig tragbar ist. Wenn die Ein—richtung nur als tragbare Einrichtung vorgesehen ist, können die Batterien 160 herkömmliche 1,5 Volt der Größe "D" sein. Me Gleichstrombatterien 160 sind in einem Batterieaufnahmezylinder 162 untergebracht, der in den Gehäuseunterteil 90 eingegossen ist. Der elektrische Anschluß wird durch eine Batteriekontaktfeder 164 und einen Kontakt auf einer Batteriehaltekappe 165 hergestellt, die in die Wand des Batterieaufnahmefinders einschraubbar ist, damit die Batterien gegebenenfalls ersetzt werden können.

Ein Gehäuseoberteil 170 passt auf den unteren Gehäuseteil 90, um die Antriebseinrichtung und die Batterien 160 einzuschließen. Der Oberteil 170 weist ein Fenster 172 auf, durch das Markierungen auf einem Daumenrad 174 beobachtet werden können, damit das Bedienungspersonal verschiedene Pumpgeschwindigkeiten für das Strömungsmittel auswählen kann. Vorzugsweise zeigen die Markierungen auf dem Rad 174 direkt die Pumpgeschwindigkeit, beispielsweise 1 1 Strömungsmittel pro 1, 2, 3 usw. Stunden,an. Ein anderer Bereich von Pumpgeschwindigkeiten kann durch Ersetzen der Spritze 42 durch eine Spritze mit anderer Kapazität vorgesehen sein. Das

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Rad 174 kann dann ebenfalls mit anderen Markierungen versehen sein. Ein Schalter 176 zur Betätigung bei der anfänglichen Füllung der Spritze ermöglicht es dem Bedienungspersonal, die durch das ftfl. 174 ausgewählte Einstellung zu überfahren, um den Kolben 44 schnell hin- und herzubewegen, wenn die Spritze 42 das erste Mal gefüllt wird, um Luftblasen zu eliminieren. Während derzeit, in der der Schalter I76 betätigt ist, ist der Luftblasen-Schutzschaltkreis abgeschaltet.

Einmal-Tentil^Anordnung

Die Einmal-Ventil-Anordnung 40 ist im einzelnen in den Figuren 3 bis 5 gezeigt. Die Anordnung wird wirtschaftlich durch Verwendung zweier identisch hergestellter Ventileinheiten 190 gebildet, die in entgegengesetzten Strömungsrichtungen mit einer in der Mitte befindlichen Strömungskanaleinheit · 192 zusammengesetzt werden, so daß eine Ventileinheit 190 den Einlass 36 und die andere Ventileinheit I90 den Auslass 46 bildet.

Jede Ventileinheit 190 weist eine Strömungsmitteleinlassmündung mit einer abgeschrägten konischen Wand 194 auf, die das Strömungsmittel zu einem Rückschlagventil 195 leitet, das aus einem flexiblen, nachgiebigen Material, beispielsweise Gummi, besteht. Das Rückschlagventil 195 wird durch einen hohlen Mittelabschnitt mit einer einstückigen sich verjüngenden Nase 196 gebildet, die in einer rechteckigen Schlitzöffnung 197 endet, die Strömungsmittel an einer Auslassmündung abgibt. Die Auslassmündung wird durch eine rohrförmige Wand 200 gebildet, die auch als Verankerung des hohlen Mittelabschnittes des Rüeksehlagventiles dient. Das Rückschlagventil 195 ist in herkömmlicher Weise aufgebaut und lässt Strömungsmittel in einer Richtung von der Einlassmündung, die durch die konische Wand 194 gebildet wird, zu der Auslassmündung, die durch die rohrförraige Wand 200 gebildet wird, fließen. Das Rückschlagventil fällt jedoch in sich

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zusammen und blockiert die Strömung in der entgegengesetzten Richtun-g.

Die in der Mitte angeordnete Strömungskanaleinheit 192 weist einen Eingangskanal 202 auf, in den die Auslassmündung der Ventileinheit 190 eingesetzt ist, die den Einlass 36 bildet. Gegenüber dem Strömungskanal 202 liegt ein Ausgangskanal mit einer konischen Wand, der den konischen Anschluß 94 der Spritze aufnimmt. Neben den Kanälen 2o2 und 203 liegt ein Ausgangskanal 204 und ein geschlossener Kanal 2o6. Der Kanal 2o4 endet in einem Hals 208 mit reduziertem Durchmesser, der in die Einlassmündung der Ventileinheit 190 passt, die als Auslass 46 zur Abgabe des Strömungsmittelflusses an dem Katheter dient.

TJm das Vorhandensein einer Luftblase in dem Strömungsmittelkanal abzutasten, erstrecken sich zwei stabförmige Metallelektroden 212 durch die Wand der Ventilanordnung in den Strömungsmittelkanal 204. Die Elektroden 212 liegen etwa 6 mm auseinander und sind vor dem als Ausgang dienenden Rückschlagventil 195 angeordnet. Wenn ein Strömungsmittel mit 0,001 fi Salzgehalt oder mehr zwischen den Elektroden 212 vorhanden ist, fließt das Strömungsmittel einen Widerstandsweg, dessen Widerstand genügend gering ist, damit die Schaltung von Pig. 3 weiterhin arbeiten kann. Wenn eine Luftblase mit vorbestimmter Größe an den Elektroden vorbeigeht, steigt die Impedanz und unterbricht den Schaltkreis, so daß der Vorwärtshub der Pumpe beendet wird.

Um einen Überdruck festzustellen, wie er aufgebaut wird, wenn der Katheter in einen Muskel eindringt, bildet der geschlossene Strömungsmittelkanal 206 einen Druckdetektor. Eine Kappe 217 schließt das Ende des Strömungsmittelkanales 2o6 ab, so daß zwischen der Kappe 217 und dem in den Kanal 2o6 eintretenden Strömungsmittel Luft eingeschlossen wird. Eine einzige stabförmige Metallelektrode 220 ist durch die Wand

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der Ventilanordnung in den Strömungsraittelkanal 206 eingesetzt. Wenn ein Überdruck auftritt, drückt der Strömungsmitteldruck in der mittleren Kanaleinheit 192 die eingeschlossene Luft weiter zusammen, so daß das Strömungsmittel weiter in den geschlossenen Kanal 206 eintreten kann, bis es mit der Elektrode 220 in Kontakt kommt. Dadurch wird durch das Strömungsmittel ein Stromkreis zu einer der Elektroden 212 geschlossen, um den Überdruck anzuzeigen.

Vorzugsweise sind die Elektroden 212 und 220 einstückig an der Ventilanordnung 40 statt an einem Teil der Spritze 42 vorgesehen. Dadurch kann eine herkömmliche, billige Einmalspritze als Pumpe verwendet werden. Die Ventilanordnung selbst kann wirtschaftlich aus einem Plastikmaterial gespritzt oder gegossen werden, mit Ausnahme der beiden Rückschlägventile 140, die aus Gummi gespritzt werden können. Die sich außenseitig erstreckenden Enden der Metallelektroden 112 und werden direkt in die Steckerbuchsen 106 bzw. 108 eingesetzt, wie oben beschrieben wurde.

Die Steuerschaltung für die Purapeneinrichtung ist im einzelnen in Fig. 3 gezeigt. Eine Gleichspannung liegt zwischen einer Gleichspannungsleitung 248 und einer Quelle für ein Bezugspotential oder Erde 250. Wenn eine äußere 115-Volt-Wecheelspannung vorhanden ist, kann ein Stecker 256 in die äußere Wechselstromquelle eingesteckt werden, um die 115-Volt-Wechselspannung an einen Untersetzer-Transformator 258 zu koppeln. Der Transformator ist über einen Vollwellen-Diodengleichrichter mit einer Leitung 260 verbunden, die durch eine Buchse mit der Leitung 248 verbindbar ist. Die nachladbaren Batterien 160 bilden eine PiIterkapazität für die in dem Vollwellengleichrichter gleichgerichtete Wechselspannung, so daß die Welligkeit der Spannung auf der Gleich-

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Spannungsleitung 248 reduziert wird. Gegebenenfalls kann ein zusätzlicher Filterkondensator 262 vorgesehen werden. Der Untersetzer-Transformator 258 und der Vollwellengleichrichter können in dem Stecker 256 angeordnet und d.urch eine zweiadrige Leitung mit der Stecker "buchse auf der Purapeneinrichtung verbunden sein. Wenn die Purapeneinrichtung unabhängig von der äußeren Wecheelstromquelle verwendet werden soll, wird lediglich der Leitungsstecker von der Steckerbuchse auf der Purapeneinrichtung abgenommen, so daß die vorher aufgeladenen Batterien 160 danach die Steuerschaltung mit Strom versorgen.

Der Gleichstrommotor 120 ist ein als Nebenschluss gewickelter, * Permanentmagnetmotor, der sich in Vorwärtsrichtung dreht, wenn der Strom von einem Anschluß 260 zu einem Anschluß 262 fließt, und der sich in einer Rückwärtsrichtung dreht, wenn der Strom von dem Anschluß 262 zu dem Anschluß 260 fließt. Wie noch deutlich wird, wird der Motor durch Impulse angetrieben, die ein unter 100 $ liegendes Tastverhältnis haben. Während der Zeit zwischen den impulsen wird der Motor 120 als Generator oder Tachometer, und die gegenelektromotorische Kraft an den Anschlüssen wird abgetastet und gespeichert, um das Tastverhältnis der Antriebsimpulse zu steuern.

Ein elektronischer Umkehrschalter mit den Transistoren 265, 266, 267, 268, 269 und 270 bildet einen Umschalter mit zwei

Schaltstellungen, Die Transistoren 265 und 268 werden synchron in den leitfähigen Zustand gebracht, um Strom in Vorwärtsrichtung durch den Motor 12o zu leiten. Andererseits können die Transistoren 266 und 267 synchron in den leitfähigen Zustand gebracht werden, um einen umgekehrten Stromweg für den Motor 120 zu sehließen, um den Motor durch seinen Rückhub anzutreiben. Wenn die Transistoren 265 und 268 eingeschaltet sind, fließt Strom von einer positiven Leitung 275 durch den Transistor 265 zu dem Anschluß 26o des Motors 120, durch den Motor 120 und über den Anschluß 262 zu dem Transistor 268 und von

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dort zur Erde 250· Wenn die vordere Grenze des Hubes erreicht ist, was dadurch angezeigt wird, daß der Permanentmagnet auf dem Vorsprung 150 den Grenzschalter 154 betätigt, schaltet ein Umkehrschalttreiber, der noch beschrieben wird, die Transistoren 265 und 268 aus und die Transistoren 266 und 267 an. Bann fließt Strom von der positiven leitung 265 durch den Transistor 266 an den Anschluß 262 und von dort durch den Motor 120, aus dem Anschluß 260 zu dem Transistor 267, und von dort zur Erde.

Der Umkehrschalttreiber, der aus den Transistoren 280, 281, 282 und 283 besteht, wirkt als regenerierender bistabiler Schalter, mit dem das große Antriebsvermögen erzielt werden kann, das notwendig ist, wenn eine niedere Speisespannung, beispielsweise 3 Volt von zwei Batterien 160, verwendet wird. Die Transistoren 280 und 283 treiben sich gegenseitig in die Sättigung, wenn der Permanentmagnet auf dem Vorsprung 150 den Grenzschalter 152 am Ende eines Rückhubes betätigt, wobei die Basis des Transistors 282 geerdet wird. And-ernfalls treiben sich die Transistoren 282 und 281 gegenseitig in die Sättigung, wenn der Permanentmagnet auf dem Vorsprung 150 den Grenzschalter 154 betätigt, wobei die Basis des Transistors 283 an der Grenze des Vorwärtshubes geerdet wird.

Wenn der Transistor 281 in die Sättigung geht, fließt ein Strom von seinem Emitter zu der Basis und durch einen Widerstand 290 zu der Basis des Transistors 267, um eine Aussteuerung für den Umkehrschalter zu schaffen. Gleichzeitig steigt die Spannung an dem Kollektor des Transistors 281 auf das Potential der Leitung 275 an, so daß die Transistoren 269 und 265 in Rückwärtsrichtung vorgespannt werden. Der Transistor 282 ist zu dieser *it ebenfalls in der Sättigung, so daß ein Strom durch den Emitter-Basis-Weg des Transistors 266, durch einen Widerstand 292 und über eine Leitung 293 an den Kollektor des Transistors 282 und von

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dort zur Erde 250 fließt. Dadurch wird eine Aussteuerung der anderen Hälfte des Umkehrschalters geschaffen. Da die Kollektorspannung des Transistors 282 etwa Erdpotential ist, fließt kein Strom durch einen Widerstand 295 an den Transistör 270 oder an den Transistor 268. vfenn der andere stabile 2üstand der "bistabilen Schaltung durch den Permanentmagneten auf dem Ansatz 250 eingestellt wird, wirken die Transistoren 280 und 281 ähnlich wie die oben beschriebene Betriebsweise der Transistoren 281 und 282, so daß eine Aussteuerung für die Transistoren 265 und 269 und die Transistoren 268 und geschaffen wird, wie noch unter Bezugnahme auf den Blasendetektor-Schaltkreis erläutert wird.

Während des Torwärtshubes wird der Transistor 270 durch Impulse in den eilgeschalteten Zustand getrieben, die ein Tastverhältnis von etwa 25 ⁰Jo haben. Bei einer bereits hergestellten Schaltung hatten die Antriebsimpulse für die minimale Motorgeschwindigkeit eine Impulsdauer von 4 Millisekunden und eine. Impulslücke zwischen den Impulsen von 16 Millisekunden, so daß eine Frequenz von 60 Hz erzeugt wurde. Das Tastverhältnis während des Vorwärtshubes ist einstellbar, wie noch beschrieben wird, und wird durch eine Steuerschaltung für den Yorwärtshub gesteuert.

Der Rückhub wird immer mit maximaler Geschwindigkeit durchgeführt, da die Transistoren 266 und 267 während der Rückwärtsbewegung des Motors voll gesättigt sind. Da die Gleichspannung der Batterien I60 langsam durch Alterung und durch den Gebrauch absinkt, wird eine geringere Spannung durch die Rückhubtransistoren 266 und 267 an den Gleichstrommotor 120 weitergegeben, so daß sich eine geringere Geschwindigkeit der Bewegung ergibt. Ein Kompensationsschaltkreis für Batteriespannungsschwankungen spricht auf eine verminderte Batteriespannung an und verkleinert die Ausschalteseit zwischen den Impulsen, die durch die Vorwärtshubsteuerung gesteuert werden, so daß die Geschwindigkeit in dem yorwärtshub orhtfht

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wird, um die ausgewählte Pumpgeschwindigkeit auf recht zuerlialten.

Die Vorwärtshubsteuerung weist Transistoren 300, 301, 302, 303 und 304 auf, die in wesentlichen als unsymmetrischer astabiler Ilultivibrator geschaltet sind. Um verschiedene Pumpgeschwindigkeiten auswählen zu können, ist das Daumenrad 174 mit einen Schleifer 310 eines Schalters 312 mit mehreren Schaltstellungen verbunden. Der Schleifer 310 ist mit einem einer Yielsahl von Widerständen 315 verbunden, die jeweils einen unterschiedlichen Widerstandswert haben. Ein "AUS^u-Hauptschalter 316 verbindet bei seiner Betätigung den Schleifer 310 mit der (Jleichspannungsleitung 248 über einen Startschalter 176. Wenn das Dauraenrad 174 gedreht wird, damit der Schleifer 310 des Schalters 312 an einem bestimmten Widerstand 315 angreift, wird ein Weg von der Gleichspannungsleitung 248 durch den betätigten Schalter 316 und den nicht betätigten Schalter 176 zu den Schleifer und von dort durch den gewählten Widerstand 315 zu dem Emitter des Transistors

300 gebildet. Der Kollektor des Transistors 300 ist über eine Kapazität 317 und von dort durch den Kollektor-Emitter-Weg des Transistors 301 mit Erde 250 verbunden. Das Tastverhältnis des an den Transistor 270 gekoppelten Impulses wird durch die Kapazität des Kondensators 317, den Wert des ausgewählten Widerstandes 315 und die Spannung an der Basis des Transistors 300 bestimmt (die von der Geschwindigkeitsrüekkopplungsschaltung kommt, wie noch beschrieben wird).

Die Einschaltzeit des Impulszyklus wird durch das Zeitintervall bestimmt, während dem die Transistoren 301 und 303 gesättigt und die Transistoren 302 und 304 ausgeschaltet sind. Der Transistor 300 wirkt als gesteuerte Stromquelle, die die Kapazität 317 während der Zeit entlädt, während der er den Transistor 304 ausgeschaltet hält. Wenn der Transistor

301 einschaltet, wird der Transistor 303 durch einen Strom eingeschaltet, der von seiner Basis und durch einen Wider-

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stand 320 und den leitfälligen Transistor 301 zur Erde 350 fließt. Der Transistor 303 treibt den Transistor 270 des Umkehrschalttreibers über einen Widerstand 322. Auf diese Weise wird die Einsohaltzeit (Impulsdauer) des Impulszyklus, die den Vorwärtshub des Motors steuert, durch die Sättigung des Transistors 303 bestimmt.

Die Ausechaltzeit (irapulslücke) des Impulszyklus wird durch die Sättigung des Transistors 304 gesteuert, wobei zu dieser Zeit die Transistoren 301 und 303 ausgeschaltet sind. Die Ausschaltzeit wird durch die Kapazität eines Kondensators 325, die Spannung, auf die sich der Kondensator 325 während der vorhergehenden EinschaItzeit aufladen kann, und die Widerstandawerte zweier in Reihe geschalteter Widerstände 327 und 328 bestimmt. Die zulässige Spannung, auf die sich der Kondensator 325 aufladen kann, wird durch den Kompensationsschaltkreis für Batteriespannungsschwankungen eingestellt, wie noch beschrieben wird.

Die Betriebsweise der Vorwärtshub-Steuerschaltung ist wie folgt. Es sei angenommen, daß der Transistor 301 gerade eingeschaltet hat, wo"oei die Kapazität 317 voll geladen und die Kapazität 325 voll entladen ist. Wenn der Transistor 301 gesättigt ist, hat der negative Anschluß der Kapazität 317 eine negative Spannung gleich dem zugeführten Potential. Es sei beispielsweise angenommen, daß das Zuvorpotential von den Batterien I60 auf dem maximalen Potential, d. h. 3,0 Volt, ist. Ein Strom fließt nun von der +3Volt-Quelle durch die Schalter 316, I76 und 310 zu dem ausgewählten Widerstand 315 und von dort durch den Transistor 300 zu der Entladekapazität 317. Wenn der negative Anschluß der Kapazität 317 1,2 Volt erreicht (Basis-Emitter-Abfall der Transistoren 302 und 304), werden die Transistoren 302 und 304 eingeschaltet, wobei der Transistor 301 ausgeschaltet und die Kapazität 317 über einen Widerstand 330 auf die Versorgungsspannung aufgeladen wird. Die Kapazität 325 entlädt

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sich durch die in Reihe geschalteten Widerstände 327 328, bis die Basis-Smitter-Spannung des Transistors 301 erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt schaltet der !transistor 301 ein und. der Zyklus wird wiederholt»

Während des Vorwärtshubes hat der an den Gleichstrommotor gekoppelte Impuls etwa 25 ^G/o Ausschalt zeit bei der maximal—en Infusionsgeschwindigkeit, die durch den Schalter 310 wählbar ist. Auf Grund der mechanischen Trägheit draht si.all der Hotor weiter und erzeugt eine gegenelektromotorische Kraft, die proportional zu der Winkelgeschwindigkeit des Ankers ist. Diese Spannung wird, durch einen Geschwindigkeit-srüoicfcopplungskreis abgetastet und gespeichert, um den Transistor 300 zu steuern und die Einschaltseit der Impulse (Impulsdauer) einausteilen, um Schwankungen in der Last zu kompensieren. Auf diese Weise können verschiedene Strömungsmittel und Spritzen verwendet werden, ohne daß die Eichung des Daumenrades 174 in einer beachtlichen Weise beeinflusst würde.

Während, des Vorwärtshubes ist der Transistor 265 eingeschaltet, wobei er den Anschluß 270 an die Speisespannung auf der Leitung 275 anschließt. Während der Ausschaltaeit des Vorwärtshubimpulses ist der Transistor 270 ausgeschaltet, wobei der Transistor 268 gesperrt und die Erde 250 von dem Hotoranschluß 262 getrennt wird. Die gegenelektrooiotorische Kraft über dem Hotoranschluß wird nun durch einen Widerstand 335 und zwei in Reihe geschaltete Dioden 336 und 337 an, eine Kapazität 340 gekoppelt, die an die Erde 250 angeschaltet ist. Die Kapazität 340 lädt sich auf ein Potential auf, das die Summe der Speisespannung und der von dem Motor er- " zeugten Spannung ist.

Während der Einschaltzeit der Vorwärtshubsteuerung wird der Transistor 270 in dem leitfähigen Zustand gesteuert, so daß der Transistor 268 in den leitfähigen Sustand gesteuert wird, und dadurch den Motoranschluß 262 etwa an Erdpotential an«

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schließt und die Dioden 356 und 337 in Rückwärtsrichtung vo^annt. Die Ladung über der Kapazität 340 wird nun dazu verwendet, die Basisansteuerung des -Transistors 300 zu steuern, so daß eine EinschalteZeitdauer proportional au der Spannung über der Kapazität eingestellt wird. Ein Widerstand 342 ermöglicht, daß die Spannung an der Kapazität 340 langsam abfällt. Da der Emitter des Transistors 300. mit seiner Spannung auf die Speisegleiohspamiung bezogeti ist, hängt der Strom durch den Transistor 300 allein von &er gegenelektromotorisehen Kraft an dem Gleichstrommotor ab, so daß die Wirkung von Speisespannungschwankungen eliminiert wird.

Die Steuerschaltung weist ferner melxrera spezielle Schaltungen auf, die im folgenden beschrieben werden,

Blasendetektor

Der Blasendetektorschaltkreis weist die Blasendetektorelektroden 212 und die Transistoren 350 und 351 auf. Wenn ein Strömungsmittel mit einer Leitfähigkeit entsprechend einem Salzgehalt von 0,001 fo oder mehr zwischen den Elektroden 212 vorhanden ist, die 6,3 mm auseinander liegen, ist der zwischen ihnen vorhandene Widerstand in der Größenordnung von 200 kOhm oder kleiner» Dadurch fließt ein Strom von der Speiseleitung 275 durch den Emitterbasisweg des Trarästors 350, durch einen V/iderstand 352, beispielsweise mit 10 kOhm, an eine Elektrode 212 und von dort durch das Strömungsmittel zu der anderen Elektrode 212, um einen Kondensator 353, beispielsweise mit 1 Mikrofarad, zu laden} der Kondensator 353 wird durch den Vorwärtshub-SteuerloeLs durch eine Diode 355 entladen. Die Zeitkonstanten werden so gewählt, daß der Kondensator 353 nie auf mehr als 0,1 Volt aufgeladen wird außer, wenn der Vonrärtshub-Steuerkreis versagt. Wenn der Vorwärtshub-Steuerkreis in der Weise versagt, daß beim Vorwärtshub die volle Speisespannung an dem Motor 12o liegen würde, lädt sich der Kondensator 353 auf die Speisespannung auf und

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sperrt den Transistor 350. Dadurch wird der Betrieb beendet. Auf diese Weise wird der Patient vor übermäßigen Infustionsgeschwindigkeiten geschützt, die sonst durch ein Versagen kriti scher Teile in der Schaltung "verursacht werden könnten. Der durch das Strömungsmittel fließende Strom ist in der Größenordnung von 10 Ilikroampdre oda? weniger, so daß er keine Gefahr der Elektrolyse oder andere Gefahren für den Patienten uit sich bringt.

Der Strom, der den Kondensator 353 lädt, bewirkt, daß ein wenigstens 200 x so großer Strom von der Spannungsquelle durch den Emitter-Kollektor- Weg des Transistors 350, durch einen Widerstand 357 und in die Basis des Transistors 351 fließt. Dadurch wird der Transistor 351 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß ein Stromweg zur Erde durch den Transistor 351 und einen Widerstand 358 geschaffen wird, der an die Basis des Transistors 269 angesciilossen ist, so daß ein Ansteuersignal für die Transistoren 269 und 265 fließen kann, wenn die Transistoren 269 und 265 durch den TJmkehrschalter-TreiberkreL s eingeschaltet werden. Wenn eine Luftblase oder ein Einschluss zwiachen den Elektroden 212 vorhanden ist, wird der Stro: ,vg unterbrochen und der Transistor 351 gespent. Daher hält dar Motor 120 beim Vorwärtshub an. Der Startschalter 176 in dem Vorwärtshub-Steuerkreis wird dazu verwendet, diese Abschaltung während der anfänglichen Auffüllung der Spritze zu übersteuern.

Durch die Kombination des 31asendetektorkreises und der Anordnung der Elektroden 212 und 220 in der Zweiwegventilanordnung 40 wird ein ausfallsicheres Gerät geschaffen, welches Luftleckstellen erfasst, die durch einen Defekt in der Purapeneinrichtung selbst verursacht sind. Die Elektroden 212 (Pig. 4) liegen auf der Druckseite des Strömungsnittelkanales zwischen den beiden Rückschlagventilen 195. Wenn die lletallelektroden 212 nicht vollständig durch das Plastiktaaterial, das die Wand des Ventilkanales bildet,

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umgeben sein, sollten, wie es beispielsweise vorkommen kann, wenn die Ventilanordnung herunterfällt, wird eine Luftdurchtritts öffnung erzeugt, die Luft von der Atmosphäre in den Strömungsraitte!kanal 204 eintreten läßt. Wenn die Elektroden 212 in den Einlass 36 stromauf von den Rückschlagventil angeordnet wären, könnte die an weitesten stromab liegende Elektrode eine Luftleckströmung während eines Rückhubes einlassen. Wenn die Luftblase an dein Rückschlagventil 195 vorbeigehen sollte, würde es der Erfassung durch den Blasendetektorkreis entgehen.

Um solch ein Vorkommnis zu Verbindern, sind die Elektroden in einen Bereich angeordnet, der während eines Vorwärtshubeo einen hohen Druck fü'iirt. Während des Vorwärtshubes ist der Druck in dem Kanal 204 größer als der Ataosphärendruck, so daß eine Luftdurchtrittnöffmmg neben einer der Elektroden 212 lediglich bewirkt, daß Strömungsmittel aus dem Kanal 204 ausleckt, wobei jedoch nicht eine Luftblase in dem Kanal erzeugt wird. Während des Rückhubes wird ein ITiederdruckbereich in den otrömungsmittelkanal 204 erzeugt, so daß Luft von der Atmosphäre in den Kanal 204 eindringen kann. Unabhängig von der Elektrode 212, an der Luft einleckt, bewegt sich die Blase in Richtung auf die Pumpenrciinuung 203 stromaufwärts, so daß die j-'lase wiederum an den Elektroden 212 während des Vorwärtshubes vorbei gehen muß. Dadurchl»nn die Luftblase auf dieselbe V/eise erfasst werden, wie wenn die Blase aus der Strömungomittelquelle hereingezogen wordeia wäre.

Der Blasendetektorsteuerkreis dient daher dem doppelten Zweck, eine Sicherheitseinrichtung zu schaffen, um einen zufälligen Durchgang einer Luftblase zu verhindern, und ferner als Einrichtung, urn die Pumpeneinrihtung selbsttätig abzuschalten, wenn-dos go s aiii te Strömungsmittel in der Lösungsfioache verbraucht ist. Am Ende der StröraungsKittel-SUfuhr vrii'd nämlich Luft in die Lösungsflasche eingeführt

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und durch die Ventileinrichtung 40 abgepumpt. Wenn die Luft den Punkt erreicht, wo die beiden Fühlerelektroden 212 liegen, wird der Stroaweg unterbrochen und der Betrieb des Motors beendet, so daß die Pumpeneinrichtung abgeschaltet wird.

Dieser Schaltkreis, der aus den Transistoren 370 und besteht, spricht auf einen Abfall der Batteriespannung an, um die Ausschaltzeit (impulslücke) der Impulse in der Vor~ wärtshubsteuerung zu vermindern. Wie bereits beschrieben wurde, wird der Rückhub nicht gesteuert, wobei sich seine Geschwindigkeit mit den Spannungsechwankungen ändert. Die Zeit, die bei dem Rückhub verloren geht, wird durch Beschleunigung des Motors bei dem Vorwärtshub wieder eingeholt.

Der Transistor 371 wirkt als ideale Diode und stellt eine Bezugsspannung von etwa 0,7 YoIt an seinem Kollektor ein, der in Reihe durch einen Widerstand 376 und einen Widerstand 377 an eine Leitung gekoppelt ist, die ihrerseits über einen Schalter 316 mit der auf positivem Potential liegenden Leitung 248 gekoppelt ist. In Nebenschluß mit den Widerständen 376 und 377 und dem Transistor 371 liegt ein 'Widerstand 380 in Reihe mit dem Emitter des Transistors 370 und ein Widerstand 382 in Reihe mit dem Kollektor des Transistors 370 und Erde 250. Der Kollektor des Transistors 370 ist direkt mit dem Knotenpunkt zwischen dem Transistor 304 und dem Kondensator 325 gekoppelt. Wenn die Batteriespeisespannung geringer wird, ändert sich der Strom durch den Widerstand 380 linear. Dadurch steigt die Kollektorspannung des Transistors 370 linear mit einer Geschwindigkeit, die durch das Verhältnis des Widerstandes 380 zu einem Widerstand 382 und einem Widerstand 384 bestimmt wird, der in Reihe zwischen den

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Kollektoren der Transistoren 303 und 304 geschaltet ist. Die Spannung an der Basis des Transistors 370 ändert sich ebenfalls, jedoch mit einem reduzierten Verhältnis.

I¹Ur die besondere, durch den Motor angetriebene Einrichtung, die gebaut wurde, wurden die Schaltungskonstanten so gewählt, daß die Spannung an dem Kollektor des Transistors 370 und daher auch an dem Transistor 304 mit einem Abfall der Batteriespannung in einem Verhältnis von 1,5 geringer wurde, d. h. 0,1 Volt Batteriespannungsänderung erzeugte eine um 0,15 Volt geringere Ladung an der Kapazität 325. Während dieses Verhältnis die richtige Kompensation ergab, können andere Verhältnisse für andere von dem Motor angetriebene Lasten verwendet werden. Der Bereich des Batteriespannungs-Kompensationskreises ist so bemessen, daß Batteriespannungen bis herunter zu etwa 2 Volt hingenommen werden können, was einem Spannungsabfall von 33 i» von der vollen Batteriespannung von 3 Volt altspricht.

Für die oben angegebenen Schaltungskonstanten bedeutet eine Batteriespeisespannung von weniger als 2 Volt, daß die Batterien ersetzt oder nachgeladen werden müssen, um die genau geeichte Betriebsweise der Pumpeneinrichtung aufrechtzuerhalten. Ein Anzeigekreis für die niedrige Batteriespannung wird durch die integrierten NICHT-Gatter 390 und 391 zur Erregung einer Anzeigelampe 293 für die geringe Batteriespannung gebildet. Wenn die Speisespannung über 2 Volt ist, erzeugt ein Spannungsteiler, der von den Widerständen 395 und 396 in Reihe zwischen Erde 250 und der Speiseleitung über die Schalter 316 und die Leitung 348 geschaltet sind, eine Spannung über 0,8 Volt an dem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 395 und 396, wodurch das HICHT-Gatter 390 gesättigt und das NICHT-Gatter 391 gesperrt wird, so daß die Lampe 393 ausgeschaltet bleibt. Wenn die Speisespannung unter 2 Volt fällt, wird das Gatter 390 ausgeschaltet, so daß das Gatter 391 eingeschaltet und dadurch die Anzeigelampe 393 erregt wird. Die Anzeigelampe 393 liegt

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vorzugsweise unter einem Fenster in dem oberen Gehäuseteil der pumpeneinrichtung, so daß sie für das Bedienungspersonal siciatbar ist.

üb e r d r u c kd etektor

.Dieser Kreis v.^rird durch die als integrierte Schaltungen außijeTülirten Tore 400, 401 und einen Transistor 372 gebildet. Die iore 400 und 401 sind so geschaltet, daß sie einen bistabilen Multivibrator bilden. Während liorraalbetrieb (kein Überdruclr) ist das Tor 401 auf und der Transistor 372 gesperrt. Um diesen Zustand sicherzustellen, ist ein Kondensator 40? fünf mal so groß wie ein Kondensator 306. "vfenn der Steuerkreis das erste I-Ial erregt wird, hält der Kondensator 405 einen Eingang des Tores 400 lange genug auf einem niederen Potential, dass der bistabile Iiultivibrator so eingestellt wird, dais das Tor 401 gesättigt und das Tor 400 gesperrt ist.

'.iev.n das .-jtrönunrsnittel die Elektrode 22o erreicht, wodurch ein überdruck angesagt wird, wird ein Stronweg von einen Eingang des Tores 400 ζυ der Speisespannungsleitung 275 über einen Transistor 350 und die Elektrode 212 geochaffen, die über den Widerstand 352 an dessen Basis angeschlossen ist, v/o bei das Tor 400 geoüttigt und das Tor 401 gesperrt wird. Dadurch wird der Transistor "72 eingeschaltet, wobei dov Transistor 551 gesperrt wird, wodurch wiederum der Vorspfninungaweg für die Transistoren 269 und 265 geöffnet wird. Dadurch vrirö die Einrichtung bei den Yorwärtshub angehalten. Der überdruckdetektorkreis kann dadurch zurückgestellt v/erden, daß der Steuerkreis abgeschaltet und wieder eingeschaltet wird, wodurch der Kondensator 405 wiederum das Tor 401

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BAD

Blasen-_una_Ü])erdruck-Anzeiger

Diese Schaltung besteht aus den Transistoren 310 und 411, die die Erregung einer sichtbaren Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine lichtemittierende Diode 413, steuern. Vorzugsweise wird eine lichtemittierende Diode statt einer Glühlampe verwendet, weil sie einen geringeren Stromverbrauch hat. Wenn eine Luftblase oder ein Überdruck von den vorher beschriebenen Schaltkreisen abgetastet wird, wird der Transistor 351 gesperrt. Dadurch wird wiederum ' der Transistor 410 gesperrt, so daß der Knotenpunkt von der Erde getrennt wird, der zwischen einem Widerstand 415 und einer Diode 416 liegt, die in Reihe zwischen der Anode der lichtemittierenden Diode 413 und der Basis des Transistors 411 geschaltet ist. Der Transistor 411 wird auf diese Weise in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß ein Stromweg für die lichtemittierende Diode 413 durch einen Widerstand 420 und den Kollektor-Enitter-Verbindungspunkt des leitfähigen Transistors 412 zur Erde geschaffen wird. Die lichtemittie· rende Diode 413 liegt neben einer Edelsteinlinse, die in dem Gehäuse 170 angeordnet ist, um eine sichtbare Anzeige dafür zu geben, daß die Schaltung auf Grund der Abtastung einer Luftblase oder eines Überdruckes abgeschaltet hat.

Für einige Anwendungen kann es erwünscht sein, nicht alle der einzelnen oben beschriebenen Schaltkreise vorzusehen oder verschiedene Kombinationen dieser Schaltkreise zu verwenden.

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Claims

Patentansprüche

( 1 .y Einrichtung zum Pumpen von Strömungsmittel, gekennzeichnet durch eine Pumpeneinrichtung (42,120) mit positiver Verdrängung zum Verdrängen von Strömungsmittel "bei einer Bewegung eines Kolbens (44), einen umsteuerbaren Gleichstrommotor (120) mit einem Anker (121), der in Vorwärtsnnd Rückwärtsrichtung je nach der Richtung des Stromflusses durch den Motor (120) bewegbar ist, ein Getriebe, (122,126,130,132,134), das den Anker (121) mit dem Kolben (44) verbindet, um den Kolben durch einen Vorwärtshub und einen Rückwärtshub bei einer Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbewegung des Ankers (121) hin- und herzubewegen, und durch eine Schaltungseinrichtung (Fig. 3) zur Stromversorgung des Motors (12o), die Umsteuereinrichtungen (152,154;265-270) aufweist, um die Richtung des Stromflusses durch den Motor (12O) periodisch umzukehren.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Batterieeinrichtung (16o)zur Erzeugung einer Gleichspannung, deren Amplitude mit der Alterung und dem Gebrauch der Batterie abfällt, wobei die Schaltungseinrichtung (FLg.3) von der Batterieeinrichtung (160) mit Strom versorgt wird, und durch eine Kompensationseinrichtung (370,371), um eine festgelegte Drehzahl des Ankers (121) aufrechtzuerhalten, während die Amplitude der Gleichspannung abfällt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuereinrichtung Steuereinrichtungen (265,268),

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die als Tor-Schaltungen betätigbar sind, um den Strom in einer Richtung zu dem Motor (120) zu führen, und zweite Steuereinrichtungen (266,267) aufweist, die als Torschaltungen betätigbar sind, um den Strom in einer entgegengesetzten Richtung zu dem Motor (12o) zu führen und daß die Kompensationseinrichtung (370,371) die Zeitdauer der Betätigung der ersten Steuereinrichtungen (265,268) in Abhängigkeit von einem Abfall der Amplitude der Gleichspannung vergrößern.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung einen Generator (300-304) zum Verändern der Impulsbreite der an den Motor gekoppelten Antriebsimpulse und Wähleinrichtungen (174,312) aufweist, um verschiedene Impulsbreiten zum Verändern der Bewegungageschwindigkeit des Ankers (221) zu wählen.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuereinrichtung zwei Schaltelemente (152,154), die an solchen Stellen angeordnet sind, die dem gewünschten Vorwärtshub und Rückhub der Bewegung des Kolbens (44) entsprechen, eine Einrichtung (150), die durch das Getriebe (122,126,130,132,134) bewegbar sind, um die Schaltelemente (152,154) bei der Bewegung des Kolbens zu betätigen, und Steuereinrichtungen (265-270) aufweist, die auf die Betätigung eines Schaltelementes (152,154) ansprechen, um die augenblickliche Stromrichtung zu dem Motor (120) umzukehren.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung Wähleinrichtungen (174,312) zum Auswählen der verschiedenen Pumpgeschwindigkeiten, Vorwärtshubeinrichtungen, die auf die verschiedenen durch die Wähleinrichtungen (174,312) ausgewählten Geschwindigkeiten ansprechen, um die an den Motor abgegebene Strommenge, die in Vorwärtsrichtung fließt, zu ändern, um den Anker (121)

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in Vorwärtsrichtung au bewegen, und Rückhubeinrichtungen aufweist, um die Menge des in umgekehrter Richtung zu dem Motor (12o)fließenden Stromes unabhängig von den Wähleinrichtungen (174,312) festzulegen.
7. Einrichtung zum Pumpen von Strömungsmittel mit positiver Verdrängungen für ein System zum Übertragen von Strömungsmittel von einer Strömungsmittelquelle an einen Auslass, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Purapeneinrichtung (40,42,120) mit einer EinJassmündung zur Aufnahme von Strömungsmittel von der Strömungsmittelquelle (20), einer Auslassmündung, die dem Auslass entspricht, und mit Strönungsmittelkanaleinrichtungen, die die Einlassmündung und die Auslassraündung verbinden und eine Pumpenkammer, in der gleitbar ein Kolben (44) angeordnet ist und eine Ventileinrichtung aufweisen, um den Strömungsaittelfluss von der Einlassmündung su der Auslassmünd.ung su richten, wenn der gleitbar gelagerte Kolben (44) Mn- und herbewegt wird, Elektrodeneinrichtungen (212·22θ), die sich in die Strömungsaittelkanaleinriehtungen (204) erstrecken und mit einer Schaltui.a verbunden sind, und durch einen Motor (120) zum Hin- und Herbewegen des Kolbens (44) durch einen Bewegungssyklus, wobei Sicherheitseinrichtungen (550,351;400,401,372) vorgesehen sind, die auf eine vorbestimmte Änderung in den Schaltkreis zum Verändern des Bewe-r gungszyklus ansprechen.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen zwei Elektrodenelemente (212) aufweisen, die in Kontakt mit dem Strömungsmittel stehen, wobei die Schaltung durch das Strömungsmittel vervollständigt wird, und daß die Sicherheitseinrichtungen (350, 351) auf die Unterbrechung des Kreises durch das Vorhandensein einer !Luftblase zwischen den Elektrodenelementen (212) ansprechen, um die Bewegung des Kolbens (44) anzu-

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halten, so daß der Durchtritt einer Luftblase zu dem Auslass verhindert wird.
9« Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoreinrichtung Vorwärtshubeinrichtungen zum Antrieb des Kolbens (44), um das Strömungsmittel in der Pumpenkammer (72) zusammenzudrücken, und Rückhubeinriehtungen zum Antrieb des Kolbens (44) aufweist, um das Volumen des Strömungenittels in der Pumpenkammer (72) auszudehnen, und daß die Sicherheitseinrichtungen (350,351) die Vorwärtshubeinrichtungen abschaltet, um die Bewegung des Kolbens (44) zu beenden.
10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein in einer Richtung wirkendes Eingangsventilelement (36,195) zwischen der Einlassmündung und der Pumpenkammer (72) und ein in einer Richtung wirkendes Ausgangsventilelement (46,195) zwischen der Auslassmündung und der Pumpenkammer (72) aufweist, und daß die beiden Elektrodenelemente (212) in der Strömungsmittelkanaleinrichtung (192) zwischen dem Eingangsventilelement (36,195) und dem Ausgangsventilelement (46,195) liegen.
11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Eliminieren einer Überdruckbedingung die Strömungsraittelkanäeinrichtung (192) einen Ströoungsmittelkanal (204) mit einer Strömungsmittelöffnung aufweist, die an die Strömungsmittelkanaleinrichtung angrenzt, um Strömungsmittel in den Kanal unter einem Abstand einzulassen, der durch den Druck des Strömungsraittels in der Strömungsmittelkanaleinriehtung bestimmt ist, und daß die Elektrodeneinrichtung ein Elektrodenelement (220) aufweist, das in dem Kanal (204) mit einem solchen Abstand angeordnet ist, der einer Überdruckbedingungen entspricht, wobei die Sicherheitseinrichtungen (400,401^372) darauf ansprechen, daß Strömungsmittel mit dem Elektrodenelement (22o) zum

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Schließen des Schalkreises in Berührung kommt, um dadurch den Zyklus abzuwandeln.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmittelkanal (204) ein geschlossenes Ende (217) gegenüber der Strömungsinittelöffnung hat, um ein kompressibles Gas zwischen dem geschlossenen Ende und dem durch die Strömungsmittelöffnung eingelassenen Strömungsmittel einzuschließen, daß das Elektrodenelement (22o) von dem kompressiblen Gas während der Hin- und Herbewegung des Kolbens (44) durch den Bewegungszyklus urag&en ist, wobei ein Überdruck bewirkt, daß das Strömungsmittel das Gas zusammendrückt bis das Strömungsmittel mit dem Elektrodenelement (220) in Berührung kommt.
13. Einrichtung zum Pumpen von Strömungsmittel mit positiver Verdrängung, die nach Gebrauch wegwerfbare Teile hat und in einem tragbaren Infusionsgerät zum Übertragen von Strömungsmittel von einer Strömungsmittelquelle an einen Katheter angeordnet ist, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in sich abgeschlossene Gleichstromquelle (160), eine Einmalspritze (42) mit einem Kolben (44), der über eine Strecke bewegbar ist, um Strömungsmittel in einem zylinder (72) mit einer einzigen Strömungsmitteldurchtrittsöffnung zu verdrängen, eine Einmalventilanordnung (40) mit einer Pumpenmündung (203), die lösbar mit der einzigen Öffnung zusammengesetzt ist, ein-er Einlassmündung (36), die mit der Strömungsmittelquelle zum Überführen von Strömungsmittel zu dem zylinder (72) verbunden ist, und mit einer Auslassmündung (46), die mit dem Katheter (21)zum Übertragen von Strömungsmittel zu dem Katheter verbunden ist, eine Halterung (90), die die Spritze (42) und die Ventilanordnung (40) lösbar hält, damit diese nach Gebrauch mit einem Patienten wegwerfbar sind; und durch eine Motoreinrichtung (120), die durch die Gleichstromquelle versorgt wird und einen Halteteil (140)

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über die Strecke hin- und herbewegt, wobei der Kolben (44) lösbar von. dem Halteteil (140) gehalten ist.
14. Einrichtung nach. Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoreinrichtung einen Gleichstrommotor (120) zum Andrehen eines Getriebes, das den Halteteil (140) hin- und herbewegt, Wähleinriehtungen (174,312) zum Auswählen einer aus einer Vielzahl von Pumpengeschwindigkeiten, von einem Generator (300-304) zum Erzeugen von Gleichspannungsimpulsen mit verschiedenem Tastverhältnis, um verschiedene Pumpengeschwinaigkeiten auszuwählen, und eine Schaltungseinrichtung aufweist, um die Gleichspannungsimpulse an den Gleichspannungsmotor (120) zu koppeln.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationseinriclrfeung (370,371) für Spannungsschwankungen vorgesehen ist, die auf eine abfallende Spannung an der Gleichspannungsquelle (160) anspricht, um das Tastverhältnis von wenigstens einigen der Gleichspannungsimpulse zu erhöhen.
16. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet _s daß die Motoreinrichtung einen umsteuerbaren Gleichstrommotor (120) zum Andrehen, einer Ankerwelle (121) in entgegengesetzten Richtungen, wenn ein Strom entgegengesetzter Polarität an den Gleichstrommotor gekoppelt wird, ein Getriebe (122,126,130,132,134) zum Umsetzen der Drehbewegung der Ankerwelle (121) in eine Translationsbewegung, die den Halteteil (140) antreibt, und eine Schaltungseinrichtung (152,154,265-270) zum periodischen Umkehren der Polarität des Stromes aufweist, der von der Gleichspannungsquelle (160) zu dem Gleichstrommotor (120) fließt.
17.Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Ventilanordnung (40) eine Fühlereinriehtung (212) zum Abtasten des Auftretens einer Luftblase, und eine Sicherheitseinrichtung (350,351) aufweist, die auf das Abtasten einer Luftblase anspricht, um den Betrieb der Motoreinrichtung zu beenden.
18. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Überdruckeinrichtungen (400,401,372) vorgesehen sind, um abzutasten, wenn der Druck des an den Katheter (21) abge·*· gebenen Strömungsmittels einen vorbestimmten Maximalwert überäbeigt, und daß eine Anzeigeeinrichtung (413) betätigt wird, wenn das vorbestimmte Maximum überschritten wird, um eine Alarmanzeige zu schaffen.
19. Steuerschaltung zur Stromversorgung eines Gleichstrommotors von einer Gleichspannungsquelle mit einer Speisegleichspannung, deren Amplitude Schwankungen unterworfen ist, insbesondere zur Verwendung in einer Einrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Torstufen (265—268), die zwischen dem Gleichstrommotor (12o) und de-- Gleichspannungsquelle (160) angekoppelt sind und bei einer Betätigung einen Antri^bsimpuls zur Stromversorgung des Gleichstrommotors (12O) weitergeben, einen Generator (3OOt3O4) zur periodischen Betätigung der Torstufen (265-268), worauf diese Antriebsimpulse mit einem variablen Tastverhältnis weitergeben, durch eine Rückkopplungseinriehtung (340), die auf eine Änderung in der Last des Gleichstrommotors (120) anspricht und sodann das Tastverhältnis der Antriebsimpulse ändert, um eine gewünschte konstante Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wobei die gewünschte konstante Geschwindigkeit sich mit der Amplitude der Speisegleichspannung ändert, und durch eine Kompensationseinrichtung (370,371)» um das Tastverhältnis der Antriebsimpulse in umgekehrter Richtung in Abhängigkeit von den Amplitudenschwankungen in der Speisegleichspannung zu ändern.

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20. Steuerschaltung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung eine Speichereinrichtung (340) aufweist, um die gegenelektromotorische Kraft an dem Elektromotor zu speichern, wenn die Torstufen nicht "betätigt sind und daß der Generator (300) auf die gespeicherte gegenelektromotorische Kraft anspricht, um die Zeit der periodischen Betätigung der Torstufen zu steuern.
21. Steuerschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung einen Kondensator (340) und Dioden (336,337) aufweist, die zwischen dem Kondensator (340) und den Torstufen (365,368) angeschlossen sind, wobei die Dioden (336,337) so gepolt sind, daß sie den Stromfluss zu dem Kondensator (340) sperren, wenn die Torstufen "betätigt sind.
22. Steuerschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung eine erste Einrichtung zur Speicherung der Summe der elektromotorischen Kraft mit der Speisegleichspannung und eine Subtraktionseinrichtung aufweist, die mit der ersten Einrichtung und der Gleichspannungsquelle gekoppelt ist, um ein Rückkopplungssignal zu erzeugen, das lediglich gleich der gegenelektromotorischen Kraft ist, und daß der Generator (300) auf das Rückkopplungssignal anspricht, um die Zeit der periodischen Betätigung der Torschaltungen (265,268) zu verändern.
23. Steuerschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator einen Multivibrator (300-304) mit einer ersten Stufe, die zur Steuerung der Zeit der periodischen Betätigung der Torstufen rücksetzbar ist, und mit einer zweiten Stufe aufweist, die zur Steuerung der Zeit der periodischen Abschaltung der Torstufen rücksetzbar ist, und daß die Rückkopplungseinrichtung die Rücksetzung einer der Stufen und die Kompensationseinrichtung die Rücksetzung der andreren Stufe steuert.

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24. Ventilatiordnung, die einen Strömungsmittelfluss fuhrt, bei dem das Strömungsmittel elektrisch leitfähig ist, und die sum Überwachen einer Eigenschaft des Strömungsmittels dient, insbesondere zur Verwendung in einer Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Strömungsmittelkanaleinrichtung (192), die den Strömungsmittelfluss enthält, eine in einer Richtung wirkende Ventileinrichtung (36,195;46,195), die in der Kanaleinrichtung liegt und. eine Bewegung des Strömungsaittels nur in einer Richtung gestattet, und durch zwei Elektrodeneinrichtungen (212,220), die in der Kanaleinrichtung (192) angeordnet sind, und Ansätze aufweisen, die mit einem äußeren Schaltkreis verbindbar sind, wobei die Anwesenheit oder Abwesenheit von Strömungsmitteü/zwjschen dem Elektrodenpaar (212) die Eigenschaft anzeigt.
25. Ventilanordnung nacii Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsraittelkanaleinrichtung (192) einen Strönungsmittelkanal (204) aufweist, der eine Strömungsmittelöffnung neben der Strömungsmittelkanaleinrichtung hat, um Strömungsmittel in den Kanal (204) an einem Abstand einzulassen, der durch den Druck des Strömungsmittel in der Ströaungsraittelkanaleinrichtung bestimmt ist, dass wenigstens eine Elektrode (220) des Elektrodenpaars in dem Kanal (204) unter einen vorbestimmten Abstand von der Ströraungsmittelöffmmg angeordnet ist, so cfeß die Anwesenheit des Strömungsmittels an der zuletzt genannten Elektrode (220) eine vorbestimmte Druckbedingung anzeigt.
26. Ventilanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmittelkanal (204) ein geschlossenes Ende (217) gegenüber der Strömungsmittelöffnung (2o2) aufweist, um ein kompressibles Gas zwischen dem geschlossenen Ende und dem durch die Strömungsnittelöffnung (202) eingelassenen Strömungsmittel einzuschließen und daß die zuletzt genannte Elektrode (220) von dem kompressiblen Gas umgeben ist,

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wenn der Druck des Strömungsmittels in der Strömmgsaittelkanaleinrichtung (192) geringer als die vorbestimmte Druckbedingung ist.
27. Ventilanordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelkanaleinrichtung (192) einen Einlasskanal mit einer Einlassmündung (36) und eine Hündung neben einera Auslasskanal mit einer Auslassmündung (46) und eine Pumpenmündung (203) aufv/eist, dai3 die in einer Richtung wirkende Ventileinriehtung ein Einlassventil (36) (195) in dera Einlasskanal, um nur eine zu dem Auslasskanal gerichtete Bewegung des ötrömungsaittels zu gestatten, und ein Auslassventil (46_y195) in dem Auslasskanal aufweist, um nur eine Bewegung aes Strörauiigsraittels zu der Auslassmündung (46) zu gestatten, und daß das Elektrodenpaar (212) zwischen dem Einlassventil (36,195) und dem Auslassventil (46; 195) liegt, v/o "bei dss Fehlen von Strömungsmittel zwischen dem Elektrodenpaar (212) eine Luftblase anzeigt.

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