DE2533314A1 - System zur fluessigkeitsflussregulierung - Google Patents

Description

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IVAC Corp. San Diego, Kalifornien Ver. St. v. A.

"System zur Flussigkeitsflußregulierung"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in Systemen zur Durchflußregulierung und insbesondere auf eine neue, verbesserte, hochgenaue, automatische Überdruck-Infusionspumpe von der Art von Injektionspumpen zur parenteralen Verabreichung medizinischer Flüssigkeiten mit sehr verschiedenen Ausflußgeschwindigkeiten.

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Beim üblichen medizinischen Verfahren der allmählichen parenteralen Zuführung von Flüssgigkeiten an den menschlichen Körper, beispielsweise von Nährlösungen, Blut oder Blutplasma, wird gewöhnlich ein intravenöses Einlaufgerät verwendet. Dieses besteht normalerweise aus einer umgkehrt aufgehängten Flasche mit der zu verabreichende Flüssigkeit, einem gewöhnlich aus durchsichtigem Kunststoff hergestellten intravenösen Zuführungsröhrchen und einer geeigneten Ventileinrichtung, beispielsweise einer Quetschklemme, mit der das Austropfen der Flüssigkeit aus der Flasche in eine unter ihr angeordnete durchsichtige Tropfkammer eingestellt werden kann. Zweck der Tropfkammer ist es einerseits, der Schwester oder Pflegeperson die Beobachtung der Austropfgeschwindigkeit zu ermöglichen, und andererseits einen Vorratsbehälter für die Flüssigkeit am unteren Ende der Anordnung zu schaffen, um damit zu verhindern, daß Luft in das zum Patienten gehende Einführungsröhrohen eintritt.

Die Beobachtung der Austropfgeschwindigkeit mit Hilfe einer Tropfkammer ist zwar ein einfaches Verfahren zur Regelung der einem Patienten während einer bestimmten Zeit zugeführten Flüssigkeitsmenge, doch erfordert es eine verhältnismäßig beständige Überwachung des Tropfenflußes, damit dieser nicht völlig infolge Erschöpfung deB Flüssigkeitsvorrats aufhört oder zu einem kontinuierlichen Fluß wird, wodurch die Flüssigkeitszufuhr dem Patienten

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gefährliche Werte annehmen kann.

Es ist beispielsweise in Krankenhäusern üblich, daß Schwestern periodisch die Austropfgeschwindigkeit jeder intravenösen Zuführung oder parenteralen Infusion kontrollieren. Diese Überwachungsart ist langwierig und zeitraubend, Fehler mit möglicherweise schwerwiegenden Folgen werden leicht gemacht, und die Zeit, während der qualifiziertes Pflegepersonal für wichtige Aufgaben zur Verfügung stehen könnte, wird reduziert. Die die Durchflußgeschwindigkeit kontrollierende Schwester verwendet üblicherweise eine Uhr, um die Zahl der während einer oder mehrerer Minuten ausfließenden Tropfen zu messen, und berechnet dann im Kopf aus den beobachteten Werten die richtige Durchflußgeschwindigkeit, die beispielsweise in Kubikzentimeter pro Stunde oder Tropfen pro Minute ausgedrückt wird. Wenn die berechnete Durchflußgeschwindigkeit beträchtlich von der vorgeschriebenen abweicht, muß die Schwester von Hand die Quetschklemme auf eine neue Durchflußgeschwindigkeit einstellen, wieder die Tropfen zählen, und die neue Durchflußgeschwindigkeit berechnen.

Jede der oben beschriebenen Messungen, Berechnungen und Einstellungen bzw. Nachstellungen dauert ein*ge Minuten; bei der Multiplikation mit der Zahl der zu überwachenden Betten und der Anzahl der pro Tag durchzuführenden Überwacfrungai kann es sich ergeben, daß das

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Pflegepersonal einen beträchtlichen Teil seiner Arbeitszeit auf diese Tätigkeit verwenden muß. Bei starker Arbeitsbelastung sind außerdem die von einer Schwester zur Messung und Einstellung der Durchflußgeschwindigkeit durchzuführenden Beobachtungen und Berechnungen nicht immer eehr zuverlässig und es ergeben sich Fehler mit nachfolgenden falschen, möglicherweise gefährlichen Infueionsgeschwindigkeiten.

Neben diesen Schwierigkeiten hängt die parenterale Verabreichung von medizinischen Flüssigkeiten durch hydrostatische Druckinfusion unter dem Einfluß der Schwerkraft von einer über dem Patienten aufgehängten Flasche noch stark von Durchflußänderungen ab, die sich aus der Veränderung des Flüssigkeitsspiegels in der Flasche, Temperaturänderungen, Änderungen des venösen oder arteriellen Drucks im Patienten, der Bewegung des Patienten und Verstellungen der Quetschklemmen oder eines anderen Ventilmechanismus ergeben. Außerdem gibt es verschiedene Fälle, so beispielsweise Patienten in Intensivstationen, pädiatrische Patienten oder Patienten mit Herzschwäche, oder die Verabreichung sehr starker Drogen, bei denen die gewünschte Tropfengeschwindigkeit genau eingestellt werden muß und sich nicht über einen bestimmten Wert hinaus verändern darf· Ea ist in diesem Fall

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für das Pflegepersonal von größter Bedeutung, daß es sofort von unzulässigen Veränderungen der Durchflußgeschwindigkeit, einem evtl. Versagen des die Flüssigkeit abgebendem Systems oder dem Leerwerden der Flasche erfährt.

Einige der wichtigsten Probleme für überlastetes Krankenhauspersonals ergeben sich aus der raschen, leichten, zuverlässigen und genauen Überwachung und Einstellung der Durchflußgeschwindigkeit bei der parenüoralen Verabreichung medizinischer Flüssigkeiten.

In den letzten Jahren sind mehrere elektrische Überwachungssysteme, Tropfenflußregler und Infusionspumpen entwickelt worden, die die verschiedenen Aufgaben bei der Überwachung und der Einstellung der Durchflußraten übernehmen sollen. Einige dieser Vorrichtungen konnten auch beim Auftreten einer möglicherweise gefährlichen Situation Alarm geben, sodaß Pflegepersonal! im begrenzten Ausmaß dadurch für andere Arbeiten frei wurde. Diese Vorrichtungen eur Überwachung und Durchflußregelung erfüllen im allgemeinen ihren Zweck, waren ,-jeuoch nicht immer ganz zufriedenstellend was Kosten, Aufbau, Zuverlässigkeit, Genauigkeit, stabilen Betrieb, mögliche Anpassung an verschiedene elektromechanincho Vorrichtungen und Eins.tellgenäuigkeit in einem weiten Bereich von Durchflußgeschwindigkeiten angeht. Bei die-

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sen Systemen ergaben sich, ferner gelegentlich Verschiebungen oder beträchtliche Veränderungen der Durchflußgeschwindigkeit infolge von Temperaturänderungen, Knicken in den Zuführungsleitungen, Veränderungen des arteriellen oder venösen Drucks des Patienten, oder Veränderungen der Aufhängungshöhe der Flasche oder des Flüssigkeitsspiegels in ihr. Besondere Schwierigkeiten ergaben sich, bei der Aufrechterhaltung genauer Tropfgeschwindigkeiten bei sehr niedrigen Durchflußgeschwindigköiten.

Peristaltisch arbeitende Überdruck-Pumpen mit geschlossenem Kreislauf wurden entwickelt, in denen einige der oben erwähnten Schwierigkeiten in Bezug auf Verschiebung und genauen Durchfluß bei niedrigen Durchflußgeschwindigkeiten nicht auftreten. Aber diese Überdruck-Systeme mit geschlossenem Kreislauf können die Genauigkeit des Durchflusses nur insofern aufrecht erhalten, als sie die Abgabe eines bestimmten Plüssigkeitsvolumens, beispielsweise in Kubikzentimeter pro Stunde ausgedrückt, stabilisieren können. Der Grund hierfür ist, daß die Genauigkeit dieser Systeme begrenzt ist durch die Genauigkeit, mit der eine bestimmte Tropfengröße von einer intravenösen Einleitungsvorrichtung reproduzierbar erzeugt werden kann. Die tatsächliche, von der Einleitungsvorrichtung erzeugte Tropfengröße kann vom Nennwert um bis zu 30fo abweichen, beispielsweise infolge konstruktiver Schwankungen der Tropfenkammer.

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Außerdem wurden Überdruck-Infusionspumpen in der Art von Injektionsspritzen entwickelt, in denen ein bestimmtes Volumen der Spritze wiederholt in abwechselnden Kolbenbewegungen aufgefüllt und entleert wird während eines Arbeitszyklus, der aus einem Füllhub und einem nachfolgenden Pumphub besteht. Die Steuerung der Geschwindigkeit, mit der die Injektionsspritze gefüllt und entleert wird, erlaubt damit eine genaue Einregulierung des in einem bestimmten Zeitabschnitt abgegebenen Flüssigkeitsvolumens. Da jedoch ein Teil des Arbeitszyklus in diesen Injektionspumpen aus dem Ausfüllen der Injektionsspritze statt in der Abgabe von Flüssigkeit an den Patienten besteht, nimmt die Genauigkeit dieser Vorrichtungen besonders bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten ab, bei denen die zum Auffüllen benötigte Zeit bedeutend den Pumpabschnitt übersteigt. Es wurde versucht, verschiedene nichtlineare Eichungen für derartige Injektionssysteme zu schaffen, um den aus der Auffüllzeit resultierenden Fehler in jedem vollständigen Pumpzyklus zu kompensieren« Dabei konnte jedoch bestenfalls die Ungenauigkeit in bestimmten begrenzten Bereichen von Durchflußgeschwindigkeiten verringert werden, so beispielsweise bei niedrigen Ausflußgeschwindigkeiten. Eine gleichmäßig hohe Genauigkeit in einem weiten Bereich von Ausflußgeschwindigkeiten und besonders bei hohen Ausflußgeschwindigkeiten konnte nicht erzielt werden.

Personen, die mit der Entwicklung urö der Verwendung von Systemen zur parenteralen Verabreichung von Flüssigkeiten

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betraut sind, oder die insbesondere automatische Durchflußregelsysteme zu entwickeln haben, kennen schon seit langem den Bedarf an verbesserten, verhältnismäßig einfachen, preisgünstigen, anpassungsfähigen, zuverlässigen, stabil arbeitenden und genauen Durchflußregelvorrichtungen, bei denen die obigen Schwierigkeiten nicht auftreten. Die vorliegende Erfindung schafft ein neues verbessertes System zur Flüssigkeitsflußregulierung mit einer Injektionspumpe, die den obigen Anforderungen genügt.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die vorliegende Erfindung ein neues verbessertes System zur genauen Steuerung des Flüssigkeitsflusses bei der parenteralen Verabreichung von medizinischen Flüssigkeiten schafft, wobei die Frequenz der elektrischen Ausgangsimpulse zur Erregung eines Fortschaltmotors, der eine Injektionsspritze in wiederholten, aufeinanderfolgenden Füll- und Pumpvorgängen betreibt, automatisch während jedes Pumpvorgangs im Arbeitszyklus korrigiert wird, um eine Kompensation der in jedem Arbeitszyklus für das Auffüllen benötigten Zeit zu erzielen. Dies wird automatisch erreicht bei der Erzeugung jedes einzelnen Motorerregungsimpulses für den Pumphub, indem die Zählung der Inkremente oder Differentialabsohnitte, die das Intervall der Antriebsimpulse beim Pumphub bilden, beschleunigt wird während eines Intervallabschnitts, dessen Länge gleich ist dem Intervall der Antriebs- oder Erregungsimpulse des Motors beim Füllhub.

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Der Hubraum oder Zylinderinhalt der Spritzenhülse ist im Pumphub der gleiche wie im Füllhub. Deshalb wird die gleiche Anzahl diskreter Schaltschritte des Motors oder der den Portschaltmotor erregenden Impulse (typischerweise 3600 Schritte) benötigt für jeden Füllhub, bei dem die Injektionsspritze mit Flüssigkeit aus einer Flüssigkeitsquelle gefüllt wird, und für jeden Pumphub, bei dem die Spritze entleert wird und das genaue in der Spritze enthaltene Flüssigkeitsvolumen unter Überdruck an den Patienten abgegeben wird.

Während des Füllhubs hat die Frequenz der den Motor erregenden Impulse einen festen, vorgegebenen Wert, der eine möglichst rasche Auffüllung der Spritze ohne Erzeugung eines Unterdrucks erlaubt, durch den Luft in die Injektionsspritze gesaugt werden könnte. Die Füllperiode ist zweckmäßigerweise so kurz als möglich, um ihren Einfluß auf die Gesamtzeit eines vollständigen Arbeitszyklus nach Möglichkeit zu verringern. Bei zunehmenden Pumpgeschwindigkeiten nimmt die Periode des Pumphubs ab und die für die Füllhubperiode benötigte Zeit gewinnt an Bedeutung für die durchschnittliche, tatsächlich von der Pumpe erzeugteDurchfIußgeschwindigkeit.

Es ist ein Kennzeichen der vorliegenden Erfindung, daß jeder in einem Pumphub erzeugte Antriebs- oder Erregungsimpuls des Fortschaltmotors durch mehrere, kürzere Differential-

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abschnitte festgelegt wird, die von einem Zähler definiert werden. Der Zähler zählt mit einer Frequenz, die automatisch verändert wird, um jeden einzelnen Antriebsimpuls während des Pumphubs für die Zeit zu kompensieren, die zur Erzeugung eines Motorerregungsimpulses während eines entsprechenden Füllhubs verwendet wurde. Die Impulsrate zur Fortschaltung des Zählers wird während des Zeitabschnitts zur Erzeugung der Pumpenantriebsimpulse verdoppelt, und zwar während eines Intervallteils, das gleich ist der Periode eines einzigen Antriebsimpulses beim Füllhub.

Zur Einstellung der Frequenz der Erregungsimpulse des Fortschaltmotors wird ein rückführungsfreies digitales Steuersystem mit einem digitalen Untersystem zur Impulserzeugung und einem Untersystem zur Wahl der Impulsrate verwendet, wobei eine vorgewählte Impulsfrequenz, die die gewünschte Durchflußrate für den Zähler zur Festlegung der Motorbetriebsperiode in einem Pumphub darstellt, der gewünschten Ausflußrate direkt proportional ist, wohingegen die am Ausgang des Zählers auftretenden Antriebsirapulse eine nichtlineare kompensierte Funktion darstellen, die wegen des in jedem Füllabschnitt eines aus einem Füllhub und einem Pumphub bestehenden Arbeitszyklus auftretenden Zeitverluste korrigiert wurde. Die kompensierten Ausgangsimpulse haben eine Frequenz, die in aufeinanderfolgenden Pumpzyklen eine der gewünschten Durchflußrate gleiche durchschnittliche Pumprate

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des Flüssigkeitsflusses erzeugt.

Die momentane Pumprate würde in einem nicht kompensierten System während eines Pumphubs direkt proportional sein der Geschwindigkeit des Fortschaltmotors, der die Pumpe antreibt. Dagegen würde in längeren Zeitabschnitten, in denen Füllperioden sowohl als Pumpperioden auftreten, die durchschnittliche Pumprate nicht der Motorgeschwindigkeit proportional sein, da Zeit bei der Auffüllung der Spritze verloren geht. Eine Möglichkeit, die beim Auffüllen verlorene Zeit in jedem Arbeitszyklus zu kompensieren, ist es, die Pumpgeschwindigkeit im Vergleich zur gewünschten durchschnittlichen Pumpgeschwindigkeit zu verdoppeln während eines Zeitabschnitts, der gleich der Füllperiode ist, wobei diese Verdopplung der Pumpgeschwindigkeit nach dem Auffüllen der Spritze vorzunehmen wäre. Dieses Verfahren ist jedoch unzweckmäßig, da sich Pumpabschnitte mit verdoppelter Pumprate ergeben würden, was wiederum zur Folge hätte, daß die Verabreichung ungleichmäßig vor sich gehen würde. Dies ist unzulässig bei manchen Formen von Chemotherapie.

Eine erfindungsgemäße, zweckmäßige Lösung ist es, die Füllgeschwindigkeit nicht durch doppelt so schnelles Pumpen im ersten Seil des Pumphubs zu kompensieren (beispielsweise 9 Sekunden entsprechend dem Auffüllen beim Füllhub), sondern stattdessen die Frequenz-Korrektur über den gesamten Pumpabschnitt so zu verteilen, daß in jedem einzelnen Motorimpuls

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eine gleichmäßige Kompensation erzielt wird«

Der Fortschaltmotor muß beim Pullen und Entleeren der Injektionsspritze im Füllhubabschnitfcbzw. Pumphubabschnitt die gleiche Anzahl von Schritten ausführen, da der Kolben in beiden Richtungen den gleichen Weg zurücklegt. Statt den Portschaltmotor während eines Zeitabschnitts, der gleich ist dem Abschnitt des Füllhubs, mit doppelter Geschwindigkeit laufen zu lassen, wird die Impulsperiode der Antriebs impulse beim Pumphub verkürzt (d.h., die Frequenz der Antriebsimpulse wird erhöht) um das gleiche Verhältnis, um das die gesamte Pumpperiode infolge schnelleren Laufs verkürzt würde. Dies wird erreicht durch Verwendung eines Frequenzteilers oder Zählers zur Erzeugung der Antriebsimpulse für den Motor. Die Frequenz der Eingangsimpulse des Frequenzteilers ist proportional der gewünschten Pumprate, und dies legt die Taktfrequenz für den Zähler fest. Die Ausgangsfrequenz der Teilerstufe ist eine Impulsgruppe, die die Fortschaltgeschwindigkeit des Motors darstellt; dabei ist jedem Drehschritt des Fortschaltmotors ein Ausgangsimpuls zugeordnet. Nach jedem Schaltschritt wird die Eingangsfrequenz der Teilerstufe verdoppelt und während eines Zeitabschnitts verdoppelt gehalten, der gleich ist der Länge des Fortschaltabschnitts des Motors während des Füllhubs. Dadurch wird die Ausgangsperiode der Teilerstufe und damit auch die Periode jedes Antriebsimpulses für den Füllhub des Motors im richtigen

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Verhältnis verringert, da jedem Füllschritt ein entsprechender Pumpschritt zugeordnet ist. Da außerdem jeder Antriebsimpuls des Motors beim Pumphub in dieser Weise kompensiert wird für die Zeit, die für den Füllhub verloren ging, wird die gesamte Korrektur für den Füllhub über den gesamten Pumphub verteilt. Es wird dadurch vermieden, daß die Pumprate über einen kleineren Teil des Pumphubs stark verzerrt wird.

Insbesondere wird das Ausgangssignal eines hochfrequenten Taktgenerators einer einstellbaren Vervielfacherstufe zugeführt, die mit Ratenwahlschaltern eingestellt werden kann. Die Ratenwahlschalter werden so eingestellt, daß die von der Vervielfacher-Stufe kommende Ausgangs impulsgruppe proportional ist der gewünschten Durchflußrate. Der Taktgenerator betreibt ferner ein Netzwerk zur Impulserzeugung, dessen Ausgangsimpulsgruppen mit einer vorgegebenen, festen Frequenz der Fortschaltimpulse des Motors für den Füllvorgang auftreten. Dieses Netzwerk zur Erzeugung der Impulse für die Füllfrequenz kann von der Vervielfacher-Stufe betrieben werden, die die Pumpfrequenz wählt. Ein Netzwerk zur Unterteilung, beispielsweise ein 101-Zähler, wird zur Unterteilung verwendet und glättet deshalb die Frequenz der von der Vervielfacher-Stufe abgegebenen Ausgangsimpulse. Dabei wird jedesmal ein Antriebsimpuls für den Motor erzeugt, wenn ein Überlauf des Zählers stattfindet.

Zwei Systeme schalten den Zähler weiter; ein System führt

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die Zählerfortschaltung mit der vollen, das andere mit der halben Impulsfrequenz der Vervielfacher-Stufe durch.

Die Füllfrequenz wird immer dann zur direkten Erzeugung von Motorantriebsimpulsen benutzt, wenn ein geeigneter Riehtungsfühler anzeigt, daß sich der Motor in einer Richtung dreht, die einem Füllhub entspricht. Wenn der Richtungsfühler den Beginn eines Pumphubs anzeigt, werden die Motorantriebsimpulse, die die der Füllung entsprechende Frequenz haben, blockiert und die Antriebsimpulse, die mit der von der Treiberstufe bestimmten Pumpfrequenz erzeugt werden, werden durchgelassen. Die Frequenz der Motorantriebsimpulse, die am Ausgang der Teilerstufe auftreten, ist jedoch eine Funktion nicht nur der Ausgangsimpulsrate der Vervielfacher-Stufe sondern auch eine Funktion der den Zähler als Eingangsimpulse zugeführten Gatterimpulse, die die Fortschaltgeschwindigkeit des Zählers bestimmen. Diese Geschwindigkeit hängt aber ausschließlich vom Untersystem für die Füllfrequenz ab. Die maximale Zählrate wird angeschaltet zur Fortschaltung des Zählers mit doppelter Geschwindigkeit nach jedem Motorimpuls im Pumphub. Die maximale Zählrate bleibt angeschaltet während eines Zeitabschnitts, der gleich ist der Impulsperiode der Füllfrequenz, d.h., gleich einem Motorantriebsimpuls während des Füllhubs. Nach Ablauf des Zeitintervalls, das von der Periode des Füllimpulses im ersten Teil einer Zählperiode zur Bestimmung der

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Pumpperiode für den Motor definiert wird, wird die maximale Zählrate blockiert und während der restlichen Zählperiode die halbe Rate durchgelassen. Es ergibt sich damit eine gleichförmige Kompensation für jeden Motorimpuls während des gesamten Pumphubs in jedem Arbeitszyklus,

Die aus der Teilerstufe kommende Impulsfrequenz ist damit gleich der Fortsohaltfrequenz des Motors beim Pumpbetrieb. Diese Frequenz wird erhöht durch Verdopplung der Zählgeschwindigkeit, mit der die Impulse der Teilerstufe gezählt werden im ersten Teil jedes Zählzyklus. Diese Verdopplung der Zählgeschwindigkeit findet statt in einem Zeitintervall, das gleich ist der Periode eines einzelnen Motorsimpulses während des Füllvorgangs des Arbeitszyklus.

Einige zusätzliche Untersysteme werden verwendet, die zum richtigen Betriebsablauf beitragen. Ein Untersystem für den Anlaßbetrieb gewährleistet, daß die Pumpe für das Einsetzen der Spritzenhülse in der richtigen Stellung ist und daß die Hülse vor Beginn des Füllvorgangs und des Pumpvorgangs richtig eingesetzt worden ist. Ein Detektor an der Spritze stellt das Vorhandensein der Spritzenhülse fest und bringt den Betätigungsmechanismus des Spritzenkolbens in die zum Einsetzen der Spritzenhülse benötigte Stellung, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird. Wenn die Spritze richtig eingesetzt worden ist, machen Logikschaltungen für den Anlaßbetrieb das Alarmsystem unwirksam und ermöglichen

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die Aufnahme des normalen Füll- und Pumpbetriebs.

Alarmvorrichtungen sprechen auf unzulässige Betriebsbedingungen an, so beispielsweise auf das Auslaufen von Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsquelle während des Pumphubs, eine leere Flussigkeitsquelle, oder ungenügenden Flussigkeitsfluß während des Pumphubs, einen stehengebliebenen Motor, den Nachweiß von Luftblasen in der intravenösen Leitung, das Fehlen von Flüssigkeit wegen defekten Systembestandteilen, oder das Auftreten eines unzulässigen Pumpzustandes infolge eines Defekts im System.

Das Auslaufen während des Pumphubs wird nachgewiesen durch Beobachtung des Tropfenflusses zwischen der Pumpe und der Flüssigkeitsquelle im Pumphub; ein derartiger Tropfenfluß darf nur während des Füllvorgangs auftreten.

Das Auslaufen von Flüssigkeit während des Füllvorgangs oder die völlige Entleerung der Vorratsflasche werden mit Hilfe einer Diskriminatorstufe für die Tropfenrate nachgewiesen. Da die Füllgeschwindigkeit der Spritze einen festgelegten Wert hat, bedeutet der Nachweis einer Tropfenrate, die beim Füllvorgang unter einen bestimmten Wert abgesunken ist, daß die Flüssigkeitsquelle entweder entleert worden ist oder daß ein Auslaufen von Flüssigkeit zwischen der Flussigkeitsquelle und der Pumpe stattfindet.

Ein stehengebliebener Motor wird nachgewiesen mit Hilfe eines Fühlers für die Motordrehung, der normalerweise einen

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die Antriebspulse des Motors zählenden Zähler zurückstellt.

Luftblasen in der intravenösen Leitung werden nachgewiesen mit Hilfe einer Photozelle und einer Bezugslichtquelle, deren Lichtstrom von den Blasen unterbrochen wird, wobei die Photozelle dann ein Ausgangssignal erzeugt.

Fehlender Plussigkeitsfluß infolge von Defekten in Bestandteilen des Systems wird nachgewiesen durch einen Speicher-Diskriminator, der mit den von dem Tropfenfühler erzeugten Signalen beschickt wird. Am Ende des Füllvorgangs wird die Speicherladung abgetastet und der Fortschaltmotor wird abgeschaltet, falls die Ladung zu niedrig ist.

Eine Alarmstufe, die eine zu hohe Ausflußgeschwindigkeit und damit ein außer Kontrolle geratenes Pumpen infolge von Defekten von Sysfembestandteilen anzeigt, wird betrieben von einer Vergleichsstufe, die ihrerseits mit einer Stufe zur Messung der Zählgeschwindigkeit zusammenarbeitet. Dabei wird ein Strom erzeugt, der der Frequenz der Antriebsimpulse des Motors proportional ist. Dieser Strom wird verglichen mit einem anderen Strom, der die Stellung der Wahlschalter der Vervielfacher-Stufe angibt. Falls der vom Zählgeschwindigkeitsmesser nachgewiesene Strom den Strom übersteigt, der der Stellung der Wahlschalter entspricht, wird ein Alarm ausgelöst und der Fortschaltmotor wird abgeschaltet.

Das neue, verbesserte Durchflußregelsystem der vor-

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liegenden Erfindung ist sehr genau, zuverlässig und einfach zu bedienen. Das System erhöht die Genauigkeit bei der Wahl und der Aufrechterhaltung sehr genauer Ausflußraten in einem weiten Wertebereich. Das System kann Pflegepersonal rasch auf Bedingungen hinweisen, die für den Patienten gefährlich sein können.

Diese und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen einer beispielhaften Ausführungsform.

Figur 1 ist ein Blockschaltbild des Gesamtsystems für eine Injektionspumpe zur Durchführung der vorliegenden Erfindung.

Figur 2 ist ein Blockschaltbild des elektrischen Gesamtsystems, in dem einige der Grundprinzipien des erfindungsgemäßen Systems zur Flüssigkeitsflußregulierung verwendet werden.

Figur 3 ist die Kombination eines Blockschaltbilds und der Schaltung eines vereinfachten Systems zur Kompensation von Antriebs impulsen, die während des Pumphubs für den Motor erzeugt werden und die beim Füllvorgang verlorene Zeit kompensieren sollen.

Figuren 4 und 5 sind graphische Darstellungen zur Erläuterung der Kompensation der Motorantriebsimpulse gemäß vorliegender Erfindung.

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Figuren 6a, 6b und 6c sind Zusammenfassungen von Blockschaltbildern und Schaltungen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Flüssigkeitsflußregulierung. Figur 6a bezieht sich hauptsächlich auf die Untersysteme zur Erzeugung der Antriebsimpulse für den Fortschaltmotor und zur Impulskompensation; Figur 6b bezieht sich hauptsächlich auf die Untersysteme für die Motorsteuerung und Regulierung der Motorgeschwindigkeit; und Figur 6c bezieht sich hauptsächlich auf die Untersysteme zur Inbetriebnahme und Alarmgabe.

Figuren 7a-7g zeigen Impulsfolgen in verschiedenen Teilen der Untersysteme zur Impulserzeugung und Steuerung aus dem Gesamtsystem, das in Figuren 6a, 6b und 6c dargestellt ist.

Figuren 8a-8d sind schließlich graphische Darstellungen verschiedener Zustände, die sich beim Betrieb des Untersystems zur Alarmgabe in dem in Figuren 6a, 6b und 6o dargestellten Gesamtsystem ergeben.

Figur 1 der Zeichnungen zeigt das Gesamtsystem zur Flüssigkeitsflußregulierung gemäß vorliegender Erfindung. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf intravenöse Verabreichung, doch wurde dies nur als Beispiel gewählt. Das erfindungsgemäße System zur Flüssigkeitsflußregulierung läßt sich auch für andere Arten der parenteralen Verabreichung verwenden.

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Das in Figur 1 dargestellte System umfaßt eine Injektionspumpe mit einer Spritze 10, die gewöhnlich als Einweg-Spritzenhülse ausgebildet ist. Verschiedene kennzeichnende Eigenschaften der vorliegenden Erfindung lassen sich aber auch verwenden, wenn es sich bei Spritze 10 nicht um eine Einweg-Ausführung handelt. Spritze 10 wird normalerweise aus Kunststoff unter Druck hergestellt und umfaßt einen Zylinder 10a, in dem ein Kolben 10b in Längsrichtung des Zylinders hin und her gleiten kann. Der Kolben wird dabei durch eine mit ihm einstückig ausgeführte Kolbenstange 10c bewegt, die an ein geeignetes Untersystem 12 zum Antrieb angekuppelt ist und von ihm betrieben wird. Bei Untersystem 12 handelt es sich typischerweise um einen Gleichstrom-Fortschaltmotor mit umkehrbarer Drehrichtung und ein geeignetes Getriebe und eine Führungsschraube, die ihrerseits an die Kolbenstange 10c der Spritze 10 angeschlossen ist. Der Gleichstrom-Portschaltmotor des Untersystems 12 wird von einer Gruppe von Impulsen erregt, die von einem Untersystem 15 zur elektrischen Steuerung erzeugt werden und an das Untersystem zum Antrieb angelegt werden*

Spritze 10 umfaßt einen Einlaßstutzen 1Od und einen Auslaßstutzen 1Oe. Einlaßstutzen 1Od ist über eine geeignete intravenöse Leitung H an eine Flüssigkeitsquelle I5 angeschlossen, die gewöhnlich aus einer Flasche mit Medikamenten und/oder Nährstoffen in flüssiger Form besteht. Die intrave-

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nose Leitung 14 ist gewöhnlich ein Teil einer intravenösen jßinleitungsvorrichtung, zu der auch eine nicht dargestellte, in die Leitung zwischen Spritze 10 und Flüssigkeitsquelle 15 eingesetzte Tropfkammer-gehört.

Eine ähnliche intravenöse Leitung 16 ist mit einem Ende an den Auslaßstutzen 1Oe der Spritze 10 angeschlossen und leitet Flüssigkeit von der Spritze an den Patienten. Der Aufbau der Spritze 10 und des Untersystems 12 ist an sich bekannt.

Zwei Ventile 17, 18, die normalerweise Quetschklemmen sind, werden zu geeigneten Zeiten im gesamten Pumpzyklus geöffnet und geschlossen. Das Öffnen und Schließen wird von einem Untersystem 19 zur Ventilsteuerung geregelt. Ventil 17 ist dem Einlaßstutzen 1Od zugeordnet und ist beim Füllvorgang offen, um den Eintritt der Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle 15 über Leitung 14 in die Spritze 10 zu ermöglichen. Ventil 17 ist beim Pumpvorgang geschlossen, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus der Spritze durch den Einlaßstutzen abfließt. Ventil 18 steuert den Auslaßstutzen 1Oe und ist während des Pumpvorgangs offen, um die Abgabe von Flüssigkeit aus der Spritze 10 über Leitung 16 an den Patienten zu ermöglichen. Ventil 18 ist während des Füllvorgangs geschlossen.

Das Untersystem 19 zur Ventilsteuerung wird über ein geeignetes Getriebe vom Untersystem 12 gesteuert, das auch

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zur Bewegung des Kolbens 10b in Spritze 10 verwendet wird. Das Untersystem 19 zur Ventilsteuerung liefert außerdem Signale an das Untersystem 13 zur elektrischen Steuerung. Diese Signale zeigen an, ob ein Füllvorgang oder ein Pumpvorgang in Spritze 10 stattfindet. Das Untersystem zur elektrischen Steuerung wird dadurch in die Lage versetzt, die richtige Drehrichtung des Fortschaltmotors im Untersysteni 12 festzulegen. Die Ventile 17» 18 und das Untersystem 19 zur Ventilsteuerung sind an sich bekannt.

An einer nicht dargestellten Tropfkammer überwacht ein geeigneter Tropfendetektor 20 den Flüssigkeitsfluß in der intravenösen Leitung H. Dadurch wird sichergestellt, daß ein Tropfenfluß während des Füllhubs der Spritze 10 stattfindet und daß kein Tropfenfluß während des Pumphubs auftritt. Tropfen müssen in der Tropfkammer unterhalb der Flüssigkeitsquelle 15 während der Füllperiode des Arbeitszyklus zu beobachten sein. Das Ausbleiben dieses Flusses weist auf eine leere Flüssigkeitsquelle, d.h. auf eine leere Flasche, oder auf Auslaufen von Flüssigkeit zwischen der Flüssigkeitsquelle und der Spritze 10 hin. Dagegen darf kein Tropfenfluß während des Pumphubs der Spritze stattfinden. In diesem Fall weisen Tropfen auf Lecken hin, zum Beispiel auf ungenügendes Abklemmen der intravenösen Leitung H durch Ventil 17.

Tropfendetektor 20 überwacht den Tropfenfluß in der

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Tropfkammer einer intravenösen Einleitungsvorrichtung und besteht typischerweise aus einem Gehäuse für den Fühler (nicht dargestellt), einer Lichtquelle, und einer ihr gegenüber angebrachte Photozelle, sodaß ein überwachter Raum zwischen der Photozelle und der Lichtquelle entsteht. Das Licht trifft dabei normalerweise auf die Photozelle auf. Das Gehäuse wird an der Tropfkammer angeklemmt, sodaß die durchsichtige Tropfkammer in den Lichtstrahl eingesetzt ist. Ein in der Tropfkammer herunterfallender Tropfen unterbricht den Lichtstrahl und das sich ergebende Signal der Photozelle wird Schaltungen zur Anzeige bzw. zum Nachweis von Tropfen zugeführt.

Ein Beispiel eines geeigneten Tropfendetektors 20 ist in dem Richard A. Gramer erteilten US-Patent Nr. 3 596 515 beschrieben worden. Statt des Tropfendetektors 20 mit einer Photozelle kann eine andere Nachweisvorrichtung für Tropfen verwendet werden, die ein das Vorhandensein von Tropfen anzeigendes elektrisches Signal erzeugen kann.

Die Ausgangssignale des Tropfendetektors 20 werden als Eingangssignale dem Untersystem 13 zur Steuerung zugeführt, das seinerseits wieder verschiedene Untersysteme zur Alarmgabe betätigen kann (in Figur 1 nicht dargestellt).

Das Hubvolumen der Spritzenhülse 10 hängt vom Volumen ab, das Kolben 10b bei jedem Hub verdrängt und ist im Füllhub das gleiche wie im Pumphub. Deswegen muß das Untersystem

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13 zur elektrischen Steuerung dem Untersystem 12 für den Antrieb die gleiche Anzahl von Antriebsimpulsen für den Motor beim Füllhub zuführen, während dem die Spritze mit Flüssigkeit aus der Quelle 15 gefüllt wird, wie im Pumpliub, während dem die Spritze das Flussigkeitsvolumen unter Überdruck an dem Patienten abgibt. Typischerweise werden in einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung 3600 Schritte für einen vollen Hub in beiden Bewegungen, d.h. für einen Füllhub oder für einen Pumphub, im Fortschaltmotor des Untersystems 12 benötigt.

Die Frequenz der Treiberimpulse für den Motor ist fest und beträgt typischerweise 404· Hz im Füllhub. Dieser V/ert wurde gewählt, um Injektionsspritze 10 so rasch als möglich zu füllen, ohne dabei einen Unterdruck zu erzeugen, durch den Luft in die Spritze gesaugt werden könnte oder der einen ununterbrochenen Fluß statt eines Tropfenflusses in der Tropfkammer erzeugen könnte. Die Zeit für die Durchführung eines Füllhubs (die sogenannte Füll.hu bperiode) wird so kurz als möglich gewählt, sodaß ihr Einfluß auf die Gesamtzeit für jeden vollständigen Arbeitszyklus der Injektionsspritze 10 sehr gering ist. Wenn jedoch die Pumprate zunehmen soll, wird die Zeit für die Ausführung des Pumphubs, die sogenannte Pumphubperiode, kurz, und damit wird die für den Füllvorgang aufgewendete Zeit bedeutsam, da durch sie die durchschnittliche, mit Hilfe der Pumpe erzielte Ausflußrate verringert

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Erfindungsgemäß werden die vom Untersystem 12 dem Fortschaltmotor zugeführten Treiberimpulse in ihrer Frequenz während des Pumpvorgangs erhöht, um den Zeitverlust während jedes Füllhubs in jedem Arbeitszyklus zu kompensieren. Die Korrektur für die gesamte Püllzeit wird über die Pumphubperiode verteilt durch Kompensation jedes einzelnen Motorantriebsimpulses während des Pumpvorgangs. Dabei wird eine Kompensation für einen bestimmten, gleichbleibenden Abschnitt der Zeit durchgeführt, die für die Durchführung des unmittelbar vorausgehenden Füllhubs aufgewendet werden mußte. Dazu zählt das Untersystem 13 die Differentialabschnitte, die jeden Antriebsimpuls für den Pumphub ausmachen, im ersten Abschnitt des Zählzyklus mit doppelter Geschwindigkeit. Dieser erste Abschnitt ist ebenso lang wie die Periode der Motorantriebs impulse, die während des Füllhubs des Arbeitszyklus erzeugt wurden.

Die kompensierten Treiberimpulse, die vom Untersystem 13 für den Motor an das Untersystem 12 abgegeben wurden, haben deshalb eine Frequenz, die in folgenden Pumpzyklen eine der gewünschten Durchflußgeschwindigkeit gleichende durchschnittliche Pumprate erzeugt.

In dem in Figur 2 dargestellten neuen, verbesserten elektrischen Steuersystem werden verschiedene Kennzeichen der vorliegenden Erfindung verwendet.

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Ein Gleichstrom-Fortschaltmotor 22 betreibt eine geeignete Injektionspumpe 23 von der in Figur 1 dargestellten Art. Portschaltmotor 22 wird gespeist von Treiberimpulsen, die von einem Untersystem 24 zur Erzeugung von Treiberimpulsen stammen. Die Drehrichtung des Portschaltmotors wird mit einem Untersystem 25 zur Steurung der Drehrichtung eingeregelt, um entweder einen Füllhub oder einen Pumphub durchzuführen.

Ein hochfrequenter Taktgenerator 27 steuert ein Untersystem 28 zur Festlegung der Pumpgeschwindigkeit und ein Untersystem 29 zur Festlegung der Füllrate. Untersystem betreibt das Untersystem 24 zur Erzeugung von Treiberimpulsen während der Füllhubperiode des Arbeitszyklus und erzeugt deshalb am Ausgang des Untersystems 24 Treiberimpulse mit einer festen Füllratenfrequenz. Das Untersystem 28 zur Festlegung der Pumpgeschwindigkeit betreibt ein zwischengeschaltetes Untersystem 31 zur Steuerung der Treiberimpulse. Mit dxesem Untersystem 31 wird das Untersystem 24 zur Erzeugung von Treiberimpulsen erregt.

Das Untersystem 31 zur Steuerung der Treiberimpulse erhält auch EingangesignaIe vom Untersystem 29 zur Festlegung der Füllrate. Wenn die Pumphubperiode des Arbeitszyklus es durchgeführt wird, erzeugt das Untersystem 31 Ausgangsimpulse für das Untersystem 24 zur Erzeugung der Treiberimpulse. Dabei wird eine Kompensation für den Zeitverlust

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. 27 .

des Füllhubs durchgeführt, um vom Impulsgenerator eine Ausgangsimpulsgruppe zu erhalten, die eine der gewünschten Ausflußrate gleiche durchschnittliche Durchflußgeschwindigkeit aufrecht erhält. Dies wird dadurch erreicht, daß das Untersystem 29 zur Festlegung der Füllrate das Untersystem

31 zur Steuerung der Treiberimpulse während des ersten Teils jeder Impulsperiode der Motorantriebsimpulse steuert. Der Zeitabschnitt, in dem diese Steuerung übernommen wird, ist gleich der Periode der Treiberimpulse im Füllhub. In diesem ersten Zeitabschnitt jedes Treiberimpulses für den Füllhub des Motors zählt Untersystem 31 mit einer Frequenz weiter, die zweimal so hoch ist wie die Frequenz, die zum Fortschalten des steuernden Untersystems während der restlichen Zeit der Treiberimpulsperiode benutzt wird. Die Ausgangssignale des Untersystems 31 zur Steuerung der Treiberimpulse und die Ausgangssignale des Untersystems 24 zur Erzeugung von Antriebsimpulsen für den Motor haben deshalb eine höhere Frequenz in der gesamten Pumpperiode als beim direkten Betrieb des Untersystems 24 durch das Untersystem 28 für die Pumprate (d.h. Betrieb ohne Kompensation der im Füllhub verlorene Zeit).

Ein Untersystem 32 zur Alarmgabe erhält Eingangssignale vom Untersystem 33 zum Tropfennachweis, mit dem ein Auslaufen oder eine leere Flasche nachgewiesen werden kann. Untersystem

32 zur Alarmgabe erhält ferner Eingangssignale von einem Untersystem 34 zum Nachweis der Drehung, mit dem ein stehen-

r: 0 -* r *. 7 / 0 ? ß G

gebliebener Fortschaltinotor 22 nachgewiesen werden kann. Untersystem 32 erhält auch Eingangssignale von einem Untersystem 35 zum Nachweis der Injektionshülse, mit dem festgestellt wird, ob die richtige Spritzenhülse vor Beginn des Pumpbetriebs eingesetzt wurde. Schließlich erhält das Untersystem 32 zur Alarmgabe noch Eingangssignale von einem Untersystem 36 zum Nachweis von Blasen, mit dem festgestellt wird, ob Luft in der intravenösen Leitung enthalten ist. Weitere Eingangssignale gelangen an das Untersystem 32 zur Alarmgabe vom Untersystem 28 zur Festlegung der Pumpgeschwindigkeit, vom Untersystem 24- zur Erzeugung der Treiberimpulse, und vom Untersystem 25 zur Steuerung der Drehrichtung, sodaß bei der Alarmgabe der jeweilige Abschnitt des Arbeitszykluses bekannt ist, d.h. das Untersystem 32 erhält Information, ob der !Füllhub, der Pumphub oder der Übergangs zustand zwischen diesen beiden Vorgängen vorliegt. Mit den in Figur 2 dargestellten Eingangssignalen spricht das Untersystem zur Alarmgabe auch an, wenn Bauteile im Pumpsystem versagen. Dies kann zum Ausfall des Flüssigkeitsflusses oder zu einem ungehemmten Ausfluß führen, was eine unzulässige Erhöhung der Pumprate zur Folge haben kann.

Figur 3 zeigt ein vereinfachtes System zur Kompensation der Frequenz der Treiberimpulse, die für den Fortschaltmotor während des Pumphubs erzeugt werden. Die Kompensation bezieht sich dabei auf die Zeit, die im Füllhub verloren wird.

fs 0 9 H r/ / Q 2 6 S

Eine Antriebsvorrichtung 40 mit Fortschaltmotor für die Injektionspumpe umfaßt typischerweise einai nicht dargestellten Gleichstrom-Fortschaltmotor und erhält geeignete differentielle Treiberimpulse über Leitung 42 zugeführt, die an den Ausgang des ODER-Gatters 43 für Treiberimpulse angeschlossen ist. Die Antriebsvorrichtung 44 erhält ferner Eingangssignale über Leitung 44 von einem gewöhnlich in die Ventilsteuerung der Injektionspumpe eingebauten Drehrichtungsfühler, der die Drehrichtung des Fortschaltmotors einstellt. Die über Leitung 42 eingehenden Impulse schalten den Motor in der einem Füllhub oder einem Pumphub entsprechenden Richtung weiter.

Drehrichtungsfühler 45 stellt ferner fest, ob die in Leitung 42 auftretenden Impulse die dem Auffüllen oder dem Pumpen entsprechende Frequenz haben. Das in Figur 3 dargestellte System umfaßt ein UND-Gatter 47, das den Ausgang der Treiberimpulse mit der Pumpfrequenz blockiert oder freigibt; ein weiteres UND-Gatter 48 kontrolliert die Treiberimpulse mit der Füllfrequenz.

Gatter 47 zur Steuerung der Pumpfrequenz erhält als Eingangssignale über Leitung 49 einen Impulszug mit der Pumpfrequenz zugeführt; weitere auslösende Eingangssignale kommen über Leitung 50 in der Form umgekehrter Ausgangssignale des Drehrichtungsfühlers 45 an. Die Signalumkehrung der Ausgangesignale des Drehrichtungsfühlers 45 findet in

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einer Umkehrstufe 51 für Gatter 47 statt.

Über Leitung 52 werden die Ausgangssignale des Riehtungsfühlers 45 als Eingangssignale dem Steuergatter 48 für die Füllfrequenz zugeführt, dessen anderer Eingang über Leitung 53 die der Füllfrequenz entsprechende Impulsgruppe zugeführt bekommt.

Drehrichtungsfühler 45 gibt damit entweder das Gatter 47 für die Pumpfrequenz oder das Gatter 48 für die Füllfrequenz frei, je nachdem ob die Injektionspumpe einen Pumphub oder einen Füllhub ausführt. Die von den Gattern 47 oder 48 stammenden Ausgangsimpulse werden über Leitungen 54 bzw. 55 dem Gatter 43 für die Treiberimpulse zugeführt, das seinerseits die Treiberimpulse dem . Fortschaltmotor zuleitet.

Ein geeigneter hochfrequenter Taktgeber 60 liefert über Leitung 62 Impulse an den Impulsgenerator für die Pumprate und über Leitung 63 an den Impulsgenerator 64 für die Füllrate. Bei Impulsgenerator 61 handelt es sich um eine Ratenmultiplikatorstufe, die mit dem Wähler 65 für die Pumprate, d.h. normalerweise einem Stufenschalter, eingestellt wird.

Die in Leitung 67 auftretenden Ausgangssignale des Impulsgenerators 61 für die Pumprate bestehen aus einer Impulsgruppe, deren Frequenz direkt proportional ist der momentanen Ausflußrate, die von der Injektionspumpe während

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des Pumphubs geliefert wird. Wie vorher erwähnt, ist die von der Injektionspumpe gelieferte durchschnittliche Ausflußrate ohne Kompensation kleiner als die gewünschte Ausflußrate und ist eine nichtlineare Punktion der gewählten, von Impulsgenerator 61 erzeugten Impulsrate, da für den Püllvorgang im Arbeitszyklus Zeit verloren geht.

Impulsgenerator 64 für die Püllrate kann ein getrenntes Untersystem darstellen, das die Taktfrequenz auf die gewünschte Füllfrequenz unterteilt. Auch kann die gewünschte Frequenz von den höheren Dekaden der Ratenmultiplikatorstufe für die Pumpratenimpulse erhalten werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Impulsgenerator 64 für die Füllrate als getrenntes Untersystem dargestellt. Die von Impulsgenerator 64 erzeugte Impulsgruppe mit der Püllfrequenz wird über Leitung 53 dem Gatter 48 zur Steuerung der Püllfrequenz als Eingangssignal zugeführt. Dieses Gatter läßt die Impulsgruppe an das ODER-Gatter 43 durch, wenn der Drehrichtungsfühler 45 die Ausführung eines Füllhubs verlangt.

Um die Ausgangssignale des Generators 61 für die Pumpenrate zu glätten, ist ein unterteilendes Netzwerk vorgesehen, das einen Zähler 70 mit Division durch 2 und einen Zähler mit Division durch 101 umfaßt. Damit werden die Ausgangssignale des Impulsgenerators 61 durch "202" geteilt. Überlauf des Zählers 71 bei der Zählung "101" ergibt in Leitung 49

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- 32 - 2 b 3 3 3 U

einen Treiberimpuls mit der Pumpfrequenz. Dieser Impula gelangt an Gatter 47, das die Impulsgruppe über Leitung 54 durch ODER-Gatter 45 weiterleitet, wenn der Drehrichtungsfühler 45 die Ausführung eines Pumphubs verlangt.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf das Verfahren zur Kompensation der Pumpfrequenz für den Zeitverlust des Füllhubs, sodaß die durchschnittliche Durchflußrate gleich ist der gewünschten, vom Wahlschalter 65 eingestellten Durchflußrate, Der durch "2" dividierende Zähler 70 wird wahlweise übergangen, wobei die Steuerung durch den Impuls zug mit der Füllfrequenz durchgeführt wird. Zähler 71 wird deshalb mit der doppelten Geschwindigkeit während des ersten Abschnitt:? der Periode der Treiberimpulse fortgeschaltet; dies geschiehi für einen Pumphub, dessen Zeit gleich ist der Periode der Treiberimpulse für einen Füllhub. Dazu wird der "101"-Zähler 71 mit Impulsen fortgeschaltet, die über Leitung 73 vom ODER-Gatter 74 ankommen, das seinerseits EingangssignaIe über Leitungen 75> 76 empfängt. Die Impulsrate in Leitung 75 ist halb so hoch wie die in Leitung 76; erstere Impulsrate ergibt sich von Zähler 70, letztere ist die volle Impulsrate des Impulsgenerators 61, wobei Zähler 70 kurzgeschlossen ist. UND-Gatter 77 stellt einen Nebenschluß für Zähler 70 dar und erhält über Leitung 78 die Ausgangssignale des Generators 61 für die Pumprate zugeführt. Gatter 77 erhält ferner auslösende Eingangssignale über Leitung 79

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von einer steuernden Flip-Flop-Stufe 80 zugeführt. UND-Gatter 77 wird jedesmal entsperrt, wenn der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 80 "richtig" ist; UND-Gatter 77 wird gesperrt, wenn der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 80 "falsch" is to

Jedesmal wenn ein Überlauf des Zählers 71 stattfindet, wobei ein Antriebspuls mit der Pumpfrequenz für den Motor erzeugt wird, wird Generator 64 für die Füllrate zurückgestellt und Flip-Flop-Stufe 80 über Leitung 82 umgeschaltet, sodaß der Q-Ausgang "richtig" wird. Die Ausgangssignale des Impulsgenerators 61 für die Pumprate gehen deshalb am Zähler 70 vorbei und durch UND-Gatter 77 und ODER-Gatter durch, bis UND-Gatter 77 von der steuernden Flip-Flop-Ütufe 80 gesperrt wird. Der zur Rückstellung verwendete Eingangsanschluß der Flip-Flop-Stufe 80 wird über Leitung 84 von Generator 64 für die Füllrate geschaltet. UND-Gatter 77 wird vom Q-Ausgang der auf "falsch" umgeschalteten Flip-Flop-Stufe 80 am Ende einer einzigen Impulsperiode für die Füllrate gesperrt, wobei Flip-Flop-Stufe 80 zurückgestellt wird.

Während des Füllabschnitto des Arbeitszyklus der Injektionspumpe liefert Impulsgenerator 64 Treiberimpulse für den Motor über Leitung 53 und über die Gatter 48 und 43. Während des Pumpabschnitts des Arbeitszyklus werden die Treiberimpulse für den Motor definiert vom Überlauf eines Teilernetzwerks,

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das gleichzeitig die Impulse des Generators 61 für die Pumprate glättet und die Frequenz der Treiberimpulse des Motors für den Zeitverlust des Füllhubs kompensiert. Dazu wird der "101"-Zähler 71 im ersten Abschnitt der Impulsperiode von Treiberimpulsen des Pumphubs mit der doppelten Geschwindigkeit weitergeschaltet. Dies geschieht während einer Zeit, die gleich ist der Lange eines Treiberimpulses für den Füllhub. Der Vorgang wird gesteuert mit Impulsgenerator 64, Flip-Flop-Stufe 80 und UND-Gatter 77, das danach gesperrt wird. Die Impulsrate des Generators 61 wird von Zähler 70 durch zwei geteilt, da die Impulse durch ODER-Gatter 74 dem Zähler 71 zugeführt werden. Es ergibt sich damit eine Kompensation für den Zeitverlust des Füllhubs für jeden Impuls; die Kompensation ist über den gesamten Zeitabschnitt des Pumpvorgangs verteilt.

Figuren 4 und 5 dienen zur Erläuterung der Frequenzkompensation, die mit dem System der Figur 3 für die Treiberimpulse des Motors erzielt wird. Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß die Zeitdauer des Füllhubs und die Zeitdauer des Pumphubs durch die gleiche Anzahl von Treiberimpulsen des Motors definiert sind, d.h. beispielsweise durch 3600 Schritte in einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung, da der Pumphub und der Füllhub bis auf die Richtung identisch sind. Die Dauer eines einzigen Treiberimpulses des Motors ist während des Pumphubs zumindest gleich oder grblßer als die

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2 b 3 '.η U

Dauer eines einzigen Treiberimpulses während des Füllhube, d.h. die Füllfrequenz ist gleich oder größer der größten Pumpfrequenz, die überhaupt in Betracht gezogen werden rnui3.

Figur 5 zeigt im vergrößerten Zeitmaßstab einen einzigen Antriebsimpuls des Motors in einem Pumphub. Der Zeitabschnitt ist gegeben durch insgesamt 101 von Zähler 71 im System der Figur 3 durchgeführte Zählungen. Während des ersten Abschnitts des Zählzyklus wird Zähler 71 während einer Zeit, die gleich ist der Treiberimpulsperiode im Füllvorgang, mit der doppelten Geschwindigkeit fortgeschaltet wie im Rest des Zählzyklus, der einen Treiberimpuls des Pumphubs definiert. Im ersten Abschnitt der Impulsperiode wird Zähler 71 mit der vollen Impulsrate des Impulsgenerators 61 der Figur 3 weitergeschaltet, während in der restlichen Zeit des Zählzyklus, die der Treiberimpulsperiode des Pumphubs entspricht, die Ausgangssignale des Impulsgenerators 61 durch den durch zwei dividierenden Zähler 70 ging, wodurch die Zählfrequenz halbiert wird.

Figuren 6a, 6b und 6c sind kombinierte Blockschaltbilder und Schaltungen einer Ausführungsform des Durchflußregelsystems, mit dem die oben beschriebene Kompensation der Treiberimpulsfrequenz durchgeführt werden kann. Dieses System hat einige weitere Eigenschaften, die das System für die Aufnahme einer Spritzenhülse vor der Inbetriebnahme vorbereiten; das System hat außerdem Schutz- und Alarmvor-

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richtungen. In Figuren 6a, 6b und 6c sind die Eingänge und Auogänge aufeinander ausgerichtet, sodaß die drei Figuren als einzige Darstellung des gesamten Systems zur Durchflußregulierung benützt werden können. Die Anschlüsse der verschiedenen Untersysteme überlappen sich miteinander, sodaß das System am leichtesten unter Bezugnahme auf die aneinandergefügten Figuren beschrieben v/erden kann. Die folgende Beschreibung stützt sich auch auf die aus der Zusammensetzung dieser Zeichnungen erhaltene Figur.

Vor der Beschreibung des Betriebs des in Figuren 6a, 6b und 6c dargestellten Systems werden die Hauptbestandteile und der Betrieb jedes wichtigen Untersystems im einzelnen zusammenfassend beschrieben.

Figur 6a bezieht sich vor allem auf die Abschnitte zur Frequenzerzeugung und Frequenzkompensation, mit denen die richtige Fortschaltfrequenz des Motors erzeugt werden kann. Diese Abschnitte umfassen den unter Bezugnahme auf Figur 2 erwähnten Taktgenerator 27, das Untersystem 28 zur Festlegung der Pumpgeschwindigkeit, das Untersystem 29 zur Festlegung der Füllgeschwindigkeit, das Untersystem 31 zur Steuerung der Treiberimpulse und Teile des Untersystems 24 zur Erzeugung von Treiberimpulsen. Das in Figur 6a dargestellte System hat zwei primäre Ausgangsfrequenzen, von denen die eine die Pumpfrequenz ist, mit der der Fortschaltmotor der Injektionspumpe beim Pumpbetrieb nach vorne läuft, während

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die andere Ausgangsfrequenz gleich ist der Füllfrequenz. Diese Füllfrequenz ist fest und stellt die Frequenz der

Treiberimpulse dar, die den Motor in entgegengesetzter Richtung während des Füllvorgangs betreiben. Mit der Füllfrequenz wird außerdem der Kolben der Spritzenhülse in die Stellung zur Inbetriebnahme gebracht, um die Hülse leicht einsetzen zu können, wenn das gesamte Pumpsystem in Betrieb genommen werden soll.

Figur 6b bezieht sich hauptsächlich auf den Systemabschnitt für die Einregelung der Drehrichtung und die Geschwindigkeitsteuerung. Figur 6b zeigt den bereits unter Bezugnahme auf Figur 2 beschriebenen Fortschaltmotor 22, das Untersystem 25 zur Steuerung der Drehrichtung und Teile des Untersystems 24 zur Erzeugung von Treiberimpulsen.

Figur 6c zeigt hauptsächlich Einzelheiten des unter Bezugnahme auf Figur 2 beschriebenen Untersystems 32 zur Alarmgabe, und zugeordnete Untersysteme, so das Untersystem 33 für den Tropfennachweis, das Untersystem 34 zum Nachweis der Drehung, das Untersystem 35 zum Nachweis der Injektionshülse und das Untersystem 36 zum Nachweis von Blasen, ferner verschiedene Eingangsleitungen von anderen Systemteilen, wie sie zur Festlegung des Alarmzustands und der Inbetriebnahme benötigt werden.

Wie aus der Zusammenfassung der Figuren 6a, 6b und 6c ersichtlich, liefert ein bekannter hochfrequenter Taktgene-

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rator .100 (Figur 6a) digitale Impulse (das CLK-Signal) über Leitung 101 an eine bekannte digitale Ratenmultiplikatorstufe 102 mit mehreren digitalen Stufenschaltern 102a für die Ratenwahl, womit die Frequenz der Ausgangsimpulse der Multiplikatorstufe festgelegt werden kann. Taktgenerator 100 ist der Haupttaktgeber für das ganze System und steuert die Frequenzen und die zeitliche Abfolge der Vorgänge.

Multiplikatorstufe 102 multipliziert die Eingangsfrequenz maximal mit dem Paktor eins. Die über Leitung 103 abgehenden Ausgangesignale der Multiplikatorstufe 102 sind das RM-Signal mit einer digitalen Impulsrate, die der Einstellung der Stufenschalter 102 proportional ist und damit auch dem Nennwert der Ausflußrate proportional ist, auf dem sich das Gesamtsystem einstellen soll. Die Ausgangssignale (RM-Signale) der Multiplikatorstufe 102 bilden aber in Leitung 103 keine kontinuierliche Impulsgruppe sondern vielmehr eine unregelmäßige Gruppierung von Impulsen, da in der Multiplikatorstufe eine Multiplikation mit einer Bruchzahl auftreten kann. Die typischerweise nicht gleichmäßige Impulsgruppe in Leitung 103 wird über UND-Gatter 104, 106 einem bekannten teilenden Netzwerk in der Form von Zählern 105 und 107 zugeführt, die die Mäusezähnchen in der Impulsgruppe der MuItiplikatorstufe glätten.

Die Ausgangssignale des Zählers 107 werden mit einem UND-Gatter 108 entkodet, um in Leitung 109 immer dann ein

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2 b ? 'Π U

Ausgangssignal zu erhalten, wenn Zähler 107 auf den Zählerstand "101" zählt. Die Gruppe von Ausgangsimpulsen, die in Leitung 109 von jedem Zählerstand "101" des Zählers 107 erzeugt wird, hat die kompensierte Pumpfrequenz, mit der Treiberimpulse für den Motor im Pumphub erzeugt werden. Diese Impulsgruppe entspricht den AusgangsSignalen des in Figur 2 dargestellten Untersystems 31 zur Steuerung der Treiberimpulse.

In der vorzugsweisen Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Frequenz von 40,4 kHz als Taktfrequenz des Taktgenerators 100 gewählt. Die Füllfrequenz wird zweckmäßigerweise erhalten von den höheren Dekaden der Multiplikatorstufe 102, wodurch die Taktfrequenz durch "100" dividiert wird, um die Füllfrequenz von 404 Hz zu erhalten.

Die Füllfrequenz ist chematisch in der Form von Ausgangsimpulsen dargestellt, die von Multiplikatorstufe 102 über Leitung 111 geliefert werden. Die Füllfrequenz bildet eines der Eingangesignale des UND-Gatters 112 im Untersystem zur Steuerung der Treiberimpulse. Die Füllfrequenz gelangt außerdem über Leitung 113 an das Untersystem zur Erzeugung von Treiberimpulsen (Untersystem 24 in Figur 2), um die Steuerung von Treiberimpulsen bei der Durchführung eines Füllvorgangs einzuregeln.

Die Taktfrequenz (CLK-Frequenz) des Taktgenerators 100 hängt von verschiedenen Gesichtspunkten ab, so von der An-

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zahl der Motorschritte, die zur Durchführung eines Hubs benötigt werden, der Größe der Kammer der Injektionspumpe (Hubvolumen der Spritze), der Anzahl der Zählimpulse, die die Periode eines einzigen Treiberimpulses für den Motor festlegen, und der Maximalfrequenz, bei der der Fortschaltmotor arbeiten soll. Bei einer Füllfrequenz von 404 Hz, einem Hubvolumen von 5 Kubikzentimeter der Spritze, 3600 Schritten des Fortschaltmotors zur Durchführung jedes Hubvorgangs, und einer maximalen Pumpgeschwindigkeit von etwa 1000 Kubikzentimeter pro Stunde ergab sich eine Taktfrequenz von 40,4 kHz als günstigster Wert für die in Figuren 6a-6c dargestellte vorzugsweise Ausführungsform.

Der Zählerstand "101" wurde für Zähler 107 zur Festlegung der Pumpfrequenz gewählt, da eine bestimmte Beziehung zwischen der Füllfrequenz und der Taktfrequenz besteht. Da, wie oben erwähnt, gemäß der Kompensation der Erfindung der Zeitabschnitt des Pumphubs gleich oder größer sein soll als der Zeitabschnitt des Füllhubs (da die Kompensationsdauer in jedem Treiberimpuls des Pumpvorgangs gleich sein muß der Impulsperiode eines Treiberimpulses des Füllvorgangs), gewährleistet ein Zählerstand "101", d.h. 101 RM-Impulse, daß die Impulsdauer der Treiberimpulse im Pumphub mindestens ein Prozent größer ist als die Impulsdauer der Treiberimpulse im Füllhub, sogar wenn die maximale Pumprate gewählt wurde. Dies ist eine logisohe Folge der Tatsache, daß bei

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der höchsten Pumpgeschwindigkeit von etwa 1000 Kubikzentimeter pro Stunde die Frequenz der Ausgangsimpulse der Multiplikatorstufe 102 gleich ist der vollen Taktfrequenz des Taktgebers 100. Da die Füllfrequenz von 404 Hz durch Division der Taktfrequenz von 40,4 kHz durch "100" erhalten wird, gewährleistet die Begrenzung der maximalen Pumpfrequenz (über Zähler 107) auf die durch "101" geteilte Taktfrequenz, daß die maximale Pumpfrequenz um etwa ein Prozent kleiner ist als die Füllfrequenz. Die Dauer des Pumphubs ist dann mindestens um diese Prozentzahl zu allen Zeiten größer als die Dauer des Füllhubs.

Bei einer Füllfrequenz von 404 Hz und 3600 Schritten des Fortschaltmotors zur Durchführung jedes Hubvorgangs werden etwa 9 Sekunden für den Füllhub gebraucht. Diese Sekunden wurden für den Füllvorgang gewählt, um den Füllvorgang möglichst kurz zu halten und um dabei aber zu vermeiden, daß der Füllvorgang so rasch ist, daß ein Unterdruck in der intravenösen Leitung entsteht, wodurch Luftblasen von der Tropfkammer in die Leitung gezogen werden könnten. Eine zu hohe Füllgeschwindigkeit kann außerdem einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom in der Tropfkammer erzeugen, der zum Ausfall des Untersystems zum Tropfennachweis führen würde und einen Alarmzustand des Gesamtsystems hervorrufen würde, wie weiter unten noch im einzelnen beschrieben. Die Füllgeschwindigkeit hängt außerdem von der

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Motorleistung ab; eine erhöhte Füllrate bedeutet erhöhte Anforderungen an die Batterieleistung und einen stärkeren Portschaltmotor. Es ist deshalb zweckmäßig die Füllgeschwindigkeit auf Werte zu begrenzen, die in der Nähe der maximalen, vom System benötigten Pumpgeschwindigkeit liegen.

Ratenmultiplikatorstufe 102 ist eine Multiplikatorstufe, die in Binär-Dezimal-Kode arbeitet und drei Dekaden umfaßt, nämlich eine Dekade 102b für die Hunderter, eine Dekade 102c für die Zehner und eine Dekade 102d für die Einer, sodaß wahlweise Pumpraten zwischen 1 und 999 Kubikzentimeter pro Stunde eingestellt werden können. Wie oben erwähnt, hat der über Leitung 111 von der Dekade 102c für die Zehner kommende Ausgangsstrom die Füllfrequenz von 404 Hz.

In Leitung 115 erscheinen weitere Ausgangssignale mit einer Frequenz von 40,4 Hz von der Dekade 102d für die Einer. Diese Frequenz wurde erhalten durch Division der Taktfrequenz durch 1000. Die Frequenz von 40,4 Hz wird dann in der Logikschaltung zur Vorwärts-Rückwärts-Geschwindigkeitsregelung für Zeitmarken verwendet, um den Motor anzuhalten und seine Drehrichtung umzukehren, wenn der Übergang von einem Füllhub zu einem Pumphub oder von einem Pumphub zu einem Füllhub stattfindet«

UND-Gatter 104 steuert die Zuführung von _Iaktimpulsen über Leitung 117 an die Flip-Flop-Stufe 105. Gatter 104 läßt die Ausgangsimpulse der Multiplikatorstufe 102 an

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Flip-Flop-Stufe 105 im Gleichlauf mit dem Taktgenerator 100 durch. Die gleiche Impulsgruppe gelangt über leitung 118 als Eingangssignal an UND-Gatter 106, das die über Leitung 119 an Zähler 107 geleiteten Eingangsimpulse steuert. Weitere dem UND-Gatter 106 zugeführte Eingangssignale sind das über Leitung 101 angelegte CLK-Signal und der über Leitung 121 zugeführte Q -Zustand der Flip-Flop-Stufe 105.

S¹IIp-I¹IOp-Stufe 105 sowie alle anderen in Figuren 6a-6c dargestellten Flip-Flop-Stufen sind an sich bekannte !Flip-Flops vom D-Typ die nach dem Taktimpuls am Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe das am D-Eingang zum Zeitpunkt des Taktimpulses auftretende Signal abgeben. Eine Flip-Flop-Stufe vom D-Typ erzeugt damit eine Zeitverzögerung von einer Taktperiode zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Flip-Flop-Stufe.

Wie vorher erwähnt, ist UND-Gatter 108 zum Entkoden des ¹¹101"-Zustande des Zählers 107 vorgesehen, um damit die kompensierte Pumpfrequenz zu erzeugen. Das in Leitung 109 auftretende Ausgangesignal des Gatters 108 bildet eines der Eingangssignale des NIGHT-UND-Gatters 125, das einen Teil des Untersystems zur Erzeugung von Rückstellimpulsen für Multiplikatorstufe 102, Zähler 107, Flip-Flop-Stufe 105 und eine Flip-Flop-Stufe 127 zur Steuerung der Kompensation darstellt. Neben dem über Leitung 109 zugeführten "101" Zustand

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erhält NICHT-UND-Gatter 125 als Eingangssignal auch das über Leitung 128 ankommende RM-Signal und das über Leitung 129 ankommende CLK-Signal zugeführt. Die Ausgangssignale des iflCHT-UND-Gatters 125 werden einer Differenzierschaltung 131 zugeführt, die aus einem Kondensator 131a, einem Widerstand 131b und einer Diode 131c besteht. Diese Bauteile bilden eine an sich bekannte Differenzierschaltung und liefern in Leitung 132 den differenzierten Ausgangs impuls.

Der differenzierte Ausgangsimpuls wird über Leitung als asynchrones schaltendes Eingangssignal der Flip-Flop-Stufe 127 zur Steuerung der Kompensation zugeführt. Flip-FlOp-StUfθ 127 steuert Flip-Flop-Stufe 105, da der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 127 über Leitung 134 den zum Weiterschalten verwendeten Eingang der Flip-Flop-Stufe 105 steuert. Damit wird die über Leitung 119 dem Zähler 107 zugeführte Zählrate eingestellt. Wenn der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 127 "richtig" ist, wird Flip-Flop-Stufe 105 asynchron in den "richtigen" Zustand gezwungen, wodurch UND-Gatter 106 entsperrt wird und die volle Impulsrate der Multiplikatorstufe an Zähler 107 durchläßt. Wenn dagegen der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 127 "falsch" ist, wirlcfc Flip-Flop-Stufe 105 als binärer Zähler mit Division durch 2 und nur jeder zweite RM-Impuls der Multiplikatorstufe 102 wird über Leitung 121 und Gatter 106 dem Zähler 107 zugeführt.

Gatter 112 steuert die über Leitung 136 der Flip-Flop-Stufe 127 zugeführten Taktimpulse. Die drei Eingangesignale

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des Gatters 112 sind das über Leitung 137 zugeführte CLK-Signal, der über Leitung 138 zugeführte Q-Zustand der i'lip-Flop-Stufe 127 unddie über Leitung 111 zugeführte I¹UIlfrequenz von 404 Hz.

Ein Drehrichtungsfühler HO, der zum Untersystem zur Steuerung der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung und der Geschwindigkeit des Motors gehört, bildet einen Teil der mechanischen Ventilsteuerung an der Spritzenhülse und besteht typischerweise aus einer Lichtquelle und einer Photozelle. Das dabei erzeugte elektrische Ausgangssignal gibt an, ob das Untersystem zur Ventilsteuerung zu einem Pumphub oder zu einem Füllhub im Arbeitszyklus bereit ist.

Drehrichtungsfühler HO ist schematisch als Schalter HOa dargestellt, der den Eingang "0" liefert, wenn die Injektionsspritze die Pumpstellung erreicht hat (Beginn eines Pumphubs); er liefert das Eingangssignal "1", wenn die Injektionsspritze die.Nullstellung eingenommen hat (Beginn des Füllhubs). Wenn ein Pumpvorgang in der Injektionsspritze abgeschlossen wurde und der Füllvorgang beginnen soll, schließt Schalter HOa die Füllstellung und gibt den D-Eingang einer Flip-Flop-Stufe H1 zur Taktgabe frei. Flip-Flop-Stufe 141 und eine zweite Flip-Flop-Stufe 142 zur Taktgabe synchronisieren die Eingangssignale» die von Drehrichtungsfühler HO geliefert werden, mit den tatsächlich im System auftretenden Taktsignalen. Die Flip-Flop-Stufen

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H1 und H2 erhalten Taktsignale vom 40,4 Hz-Ausgang der Multiplikatorstufe 102 über Leitung 115· Die Taktsignale werden den Eingängen der Flip-Flop-Stufe über Leitungen 143 bzw. 144 zugeführt.

Sobald der Pumpmechanismus die Endstellung in beiden Richtungen des Hubvorgangs erreicht, ändert Flip-Flop-Stufe 141 ihren Zustand beim Auftreten des ersten in Leitung 143 erscheinenden 40,4 Hz Impulses. Beim nächsten 40,4 Hz Impuls folgt Flip-Flop-Stufe 142, deren D-Eingang mit dem Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 14-1 über Leitung verbunden ist, der Umschaltung der Flip-Flop-Stufe Hl, wodurch sich eine "\fes0g3rung der Impulse um etwa 24,75 Millisekunden ergibt. Während dieser Zeit sind die beiden Flip-Flop-Stufen Hl, H2 nicht im gleichen Zustand. Dieser

Zeitabschnitt wird zum Anhalten des Fortschaltmotors benutzt, sodaß genügend Zeit zur Umkehrung der Drehrichtung des Motors zur Verfügung steht. Es wird damit vermieden, daß die Drehrichtung des Motors umgepolt wird, ohne daß genügend Zeit zum Anhalten des Motors zwischen den Pump- und Füllvorgängen zur Verfügung stünde.

UED-Gatter 148, 149, 151 und 152 und ODER-Gatter 154 und 155 lassen die Signale für das Untersystem zur Geschwindigkeit steuerung durch und erhalten als Eingangssignale über Leitung 101 das CIK-Signal, über Leitung 109 das Pumpfrequenasignal und über Leitung 113 das Füllfrequenzsignal. Diese

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2 b 3 Ή Η

Gatter liefern dann über Leitung 157 Treiberimpulse der richtigen Frequenz als Eingangsimpulse für die Treiberstufe 158 des Motors für die Injektionspumpe.

Nach dieser Beschreibung der Hauptbestandteile der TJntersysteme für die Pumprate, die Füllrate, und die Erzeugung und Steuerung der Treiberimpulse für den Motor bezieht sich die folgende Beschreibung auf den Betrieb der hautpsächlich in Figur 6a und 6b dargestellten Untersysteme.

Wie vorher erwähnt, führt Taktgenerator 100 über Leitung 101 der Multiplikatorstufe 102 hochfrequente Taktimpulse zu. Die Ausgangssignale (RM-Signale), die von der Multiplikatorstufe geliefert werden und in Leitung 103 auftreten, haben eine Impulsfrequenz, die der Taktfrequenz multipliziert mit der durch die Stellung der Schalter 102a gegebenen Rate proportional ist. Wenn beispielsweise der Stufenschalter auf "100" eingestellt ist, was einer Pumprate von 100 Kubikzentimeter pro Stunde entspricht, beträgt die Ausgangsfrequenz der Multiplikatorstufe 100/1000 oder 1/10 der CLK-Frequenz, nämlich 4,04 kHz. Wenn die Stufenschalter auf "10" gestellt sind, was 10 Kubikzentimeter pro Stunde entspricht, beträgt die RM-Frequenz 10/1000 oder 1/100 der Taktfrequenz, also 404 Hz, Die über Leitung 103 von Multiplikatorstufe 102 abgegebene RM-Ausgangsfrequenz ist die STormalfrequenz für den Betrieb der Flip-KLop-Stufe 105, vorausgesetzt, daß der Q-Ausgang der I¹Iip-Elop-Stufe

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2 5 3 3 3 H - 48 -

127 "falsch" ist. Der ^-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 105 ist in bekannter Weise an den D-Eingang dieser Stufe zurückgeführt. Dadurch ändert sich der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 105 mit jedem über Leitung 117 zugeführten Taktimpuls c Flip-Flop-Stufe 105 ist damit zu einem Binärzähler geworden, dessen in Leitung 121 vom Q-Ausgang gelieferte Ausgangsfrequenz gleich ist der halben Eingangsfrequenz des Eingangs für die Taktsignale.

Die gleiche, von UND-Gatter 104 durchgelassene RM-Frequenz wird über Leitung 117 dem Takteingang der Flip-Flop-Stufe 105 und über Leitung 118 einem Eingang des UlTD-G-atters 106 zugeführt. Weitere EingangesignaIe des Gatters 106 sind das über Leitung 101 zugeführte CLK-Signal und der über Leitung 121 zugeführte Q-Zustand der Flip-Flop-Stufe 105. Gatter 106 wird deshalb nur dann freigegeben, wenn der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 105 "richtig" ist. Da Flip-Flop-Stufe 105 ein Binärzähler mit Division durch 2 ist, ist sein Q-Ausgang nur bei jedem zweiten RM-Impuls "richtig". Die über Leitung 119 dem Zähler 107 zugeführten Ausgangssignale haben deshalb die halbe Frequenz der RM-Eingangsimpulse, die als Impulsgruppe dem Gatter 106 zugeführt werden.

Zähler 107 zählt bis zum Zählerstand "101". Dieser Zählerstand wird von UND-Gatter 108 entkodet ,das über Leitungen 110 als auslösende Eingangssignale die Zustände

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2 h 3 ? 3 U - 49 -

"1, 4, 32 und 64" der Zähler-Flip-Flop-Stufe empfängt. Wenn Gatter 108 auf "richtig" beim Zählerstand "101" umgeschaltet wird, geben das in Leitung 109 erscheinende Ausgangssignal und der nächste in Leitung 128 auftretende RM-Impuls das NIOHT-UND-Gatter 125 frei, das den nächsten sich mit dem RM-Impuls überlappenden CLK-Impuls durchläßt. Der Ausgang des NIOHT-UND-Gatters 125 ist normalerweise positiv und wird bei der EntSperrung dieses Gatters negativ für die Dauer eines einzigen Taktimpulses. Der Ausgangsimpuls des entsperrten Gatters 125 wird in Differenzierschaltung 131 differenziert und ergibt in Leitung 132 einen Rückstellimpuls.

Der von Differenzierstufe 131 abgegebene Rückstellimpuls wird den zur Rückstellung verwendeten Eingängen der höheren Dekaden der Multiplikatorstufe 102 über Leitungen 162, 163 zugeführt. Ferner werden diese Signale über Leitung 133 dem zur Umschaltung verwendeten Eingang der Flip-Flop-otufe 127 und über Leitung 164 den zur Rückstellung verwendeten Eingang des Zählers 107 zugeführt.

Die in Binär-Dezimal-Kode arbeitende Ratenmultiplikatorstufe 102 wird bei Erreichen des Zählerstands "101" des Zählers 107 zurückgestellt, da die in Figur 6a dargestellte Multiplikatorstufe auch zur Erzeugung der Füllfrequenz in Leitung 111 verwendet wird. Da der Zählerstand "101" des Zählers 107 nicht notwendigerweise mit dem Zählerstand der

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Multiplikatorstufe 102 synchron ist, müssen die höheren Dekaden 102b und 102c der Multiplikatorstufe (die zur iärZeugung der Füllfrequenz verwendet werden) auf "0" zurückgestellt werden beim Beginn jeder Impulsperiode für den Pumphub des Motors, Die von Multiplikatorstufe 102 mit der Füllfrequenz abgegebenen Ausgangesignale werden nach Durchgang durch UND-Gatter 112 dazu verwendet, die Flip-Flop-Stufe 127 zurückzustellen. Der Zeitabschnitt, der zwischen dem Portschalten und dem Rückstellen dieser Flip-Flop-Stufe vergeht, muß genau gleich sein der Impulsperiode eines einzigen Treiberimpulses für den Füllhub, nämlich 1/404 Sekunden. Falls die höheren Dekaden 102b und 102c der Multiplikatorstufe 102 nicht beim Zählerstand "101" des Zählers 107 zurückgestellt würden, wäre die Zeit zwischen dem Fortschalten und dem Zurückstellen der steuernden Flip-Flop-Stufe 127 gewöhnlich kurzer als die gewünschte Impulsperiode mit der Füllfrequenz und würde Fehler im Kompensationsverfahren zur Folge haben.

Der in Leitung 164 auftretende Rückstellimpuls bringt Zähler 107 in den Zustand "0" und schaltet gleichzeitig Flip-Flop-Stufe 127 über Leitung 133 in den "richtigen" Zustand. Wenn Flip-Flop-Stufe 127 so geschaltet ist, daß ihr Q-Ausgang "richtig" ist, wird Flip-Flop-Stufe 105 auch in den "richtigen" Zustand über Leitung 134 und den Schalteingang überführt. Flip-Flop-Stufe 105 wird damit asynchron

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umgeschaltet und ist deshalb unabhängig von dem Eingang, der über Leitung 117 Taktsignale erhält.

Solange der Q-Ausgang der steuernden Flip-Flop-Stufe 127 "richtig" bleibt, bleibt auch der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 105 "richtig" und entsperrt über Leitung 121 das UND-Gatter 106, solange diese Bedingungen vorliegen. Das bedeutet, daß alle von Multiplikatorstufe 102 abgegebenen RM-Impulse durch das entsperrte Gatter 106 über Leitung 119 an Zähler 107 weitergeleitet werden. Während des gesamten Zeitabschnitts, in dem Flip-Flop-Stufe 127 und damit auch Plip-Flop-Stufe 105 "richtig" bleiben, haben die über Leitung 119 dem Zähler 107 zugeführten Eingangssignale die doppelte Impulsfrequenz. Zähler 107 wird deshalb in diesem Zeitabschnitt mit der doppelten Geschwindigkeit fortgeschaltet, d.h. mit der vollen RM-Impulsrate.

Die Zählung mit der vollen RM-Impulsrate wird fortgesetzt, bis der in Leitung 111 auftretende Ausgangsstrom der Multiplikatorstufe einen einzigen 404 Hz Impuls abgeschlossen hat (2,475 Millisekunden). Dies ergibt einen "richtigen" Ausgang in Leitung 111, der als ein Eingangssignal für UND-Gatter 112 verwendet wird. Die anderen Eingangesignale des UND-Gatters 112 sind das in Leitung 137 auftretende OLK-Signal und der "richtige" Q-Ausgang der Plip-i'lop-Stufe 127. Da alle Eingangssignale "richtig" sind, geht der Taktimpuls durch UND-Gatter 112 an den Eingang der Flip-Flop-

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Stufe 127 zur Taktgabe und Behaltet diese Flip-Flop-Stufe um, sodaß ilir Q-Ausgang "falsch." wird. Diese Umschaltung findet statt, da der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 127 mit ihrem D-Eingang verbunden ist, wie im Falle der Flip-Flop-Stufe 105. Flip-Flop-Stufe 127 wirkt deshalb als Kippschalter oder Binärzähler, der seinen Zustand bei jedem Taktimpuls verändert.

Wenn Flip-Flop-Stufe 127 zur !Compensationssteuerung "falsch" wird, ist der geschaltete Eingang der Flip-Flop-Stufe 105 auch "falsch", sodaß Flip-Flop-Stufe 105 erneut als Binärzahler zu arbeiten beginnt. Die Impulse der Multiplikatorstufe 102 werden wieder durch 2 geteilt, ehe sie durch Gatter 106 an Zähler 107 durchgelassen werden. Der erste Abschnitt des Zählzyklus, der die Impulsperiode der Treiberimpulse im Pumphub ausmacht, wird mit der doppelten normalen Zählrate gezählt, die im Rest des Zählzyklus vorliegt. Dieser erste Abschnitt hat eine Dauer, die gleich ist der Periode eines Treiberimpulses im Füllhub, Auf diese Weise wird die im vereinfachten System der Figur 3 dargestellte und im einzelnen in Figuren 4 und 5 erläuterte Kompensation erzielt.

Figuren 7a-7g stellen Impulsfolgen dar und dienen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Untersysteme zur Festlegung der Frequenz und zur Kompensation, die unter Bezugnahme auf Figur 6a beschrieben wurden. Figur 7a zeigt die

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OLK-Ausgangssignale des Taktgenerators 100, die eine regelmäßige Impulsgruppe bilden. Die über den Taktimpulsen angegebenen Zahlen stellen den Zählerstand der Multiplikatorstufe 102 dar (höhere Dekaden).

Zur Erläuterung wurde angenommen, daß die Wahlschalter 102a auf eine Ausflußrate von 300 Kubikzentimeter pro Stunae eingestellt wurden. Das bedeutet, daß die tatsächliche Xänifrequenz aus Multiplikatorstufe 102 das 0,3-fache der Taic,-frequenz ist. Aus Figur 7b wird ersichtlich, daß der RV-Impulsausgang der Multiplikatorstufe 3 UM-Impulse für Jeweils 10 CLK-Impulse aufweist. Da jedoch die Zahl 10 nichö ohne liest durch die Zahl 3 geteilt werden kann, ist α ie Gruppe von RM-Ausgangsimpulsen nicht gleichmäßig über die Gruppe aus 10 CLK-Impulsen verteilt. Die RM-Impulse kopien vielmehr in ungleichmäßigen Gruppen an und in der zur Erläuterung verwendeten Darstellung zeigt Figur 7b RM-Ausgangsimpulse bei den Zählerständen 2,4 und 7 der Multiplikators tufe.

Figur 7c zeigt den Q-Ausgang der als binärer Zähler arbeitenden Flip-Flop-Stufe 105, die eine Schaltung zur Division durch 2 darstellt. Es folgt aus der linken Hälfte der Impulsfolge, daß Flip-Flop-Stufe 105 die Frequenz der HM-Impulsgruppe durch 2 dividiert. Dies geschieht dadurch, daß ein einziger Ausgangsimpuls für jeweils 2 RM-Impulse erzeugt wird.

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25333 U

!Figur· 7d zeigt die dem Zähler 107 als Eingangs impulse zugeführten Zählimpulse sowie den Ausgangszustand des Zählers 107. Die linke Hälfte der Impulsfolge zeigt die oberen Zählerstände "98", die durch Überlauf des Zählerstands "101" zur Rückstellung führen. Dabei schaltet der nächste RM-Impuls den Zähler 107 auf den Zählerstand 0 zurück. Die rechte Hälfte der Impulsfolge zeigt, wie nach Rückstellung des Zählers 107 der Zähler dann mit der doppelten Zählgeschwindigkeit weitergeschaltet wird.

Figur 7e zeigt die Impulsfolge des Ausgangs des NICHT-UND-Gatters 125 und dient zur Erläuterung der Ausgangssignale, wenn das Gatter entsperrt ist durch das Zusammentreffen des Zählerstands "101" im Zähler 107 (über UND-Gatter 108) und des RM-Ausgangssignals der Multiplikatorstufe 102 mit dem CLK-Ausgang des Taktgenerators 100. Das normalerweise positive Ausgangesignal des ITIOHT-UIiD-Gatters 125 wird negativ. Der RM-Ausgangsimpuls, der Zähler 107 auf den Zählerstand "101" bringt, erzeugt keinen von NICIiT-UND-Gatter 125 ausgehenden Ausgangsimpuls. Der nächste KM-Impuls, der nicht als zählender Eingangsimpuls dem Zähler 107 zugeführt wird, da der Q-Ausgang der ϊΊίρ-ΪΙορ-Stufe 105 "falsch" ist, läßt den nächsten Taktimpuls durch NICHT-UND-Gatter 125 durch (die Multiplikatorstufe hat den Zählerstand "4-"), um aus dem NICHT-UND-Gatter einen negativen Impuls abzuleiten, dessen Länge gleich ist der des positiven

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Taktimpulses.

Figur 7f zeigt die elektrischen Ausgangssignale der Differenzierschaltung 131 und einen Rückstellimpuls in Form einer positiven Spitze, die kürzer als der normale CLK-Impuls ist und von dem positiv werdenden Ausgangssignal des NICHT-UND-Gatters 125 erzeugt wird (Figur 7e; hintere Flanke des negativen Impulses). Wie aus den Taktimpulsen ersichtlich, erscheint der Rückstellimpuls aus der Differenzierschaltung 131 zu der Zeit, zu der der Taktgenerator vom "richtigen" Zustand in den "falschen" Zustand übergeht oder bei einem Übergang von positiv zu negativ (unter der Annahme positiver Logik).

Figur 7g zeigt den Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 127, die die Fortschaltung des Zählers 107 mit der doppelten Zählfrequenz ermöglicht (d.h. mit der vollen RM-Ausgan^sfrequenz). Die doppelte Zähigeschwindigkeit ist für die Dauer von 100 Taktimpulsen möglich, was der Dauer eines einzigen Treiberimpulses bei der Füllfrequenz 404 Hz entspricht.

Für die Übergangsperiode des Zählerstands 101 des Zählers 107 wird angenommen, daß die Eingangssignale den Zähler gerade auf den Zählerstand "101" gebracht haben. Dadurch wurde Gatter 108 entsperrt und die binäre Flip-Flop-Stufe 105 zurückgestellt. Ein zu einer Veränderung des Zählerstands des Zählers 107 führendes Eingangssignal

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wird erzeugt durch das Zusammentreffen des "richtigen" Zustande der Flip-Flop-Stufe 105 und des Auftretens eines Impulses der Ratenmultiplikatorstufe. Der Impuls, der Zähler 107 auf den Zählerstand "101" bringt, stellt damit auch immer die Flip-Flop-Stufe 105 zurück. Der nächste Impuls der Multiplikatorstufe löst dann NICHT-UND-Gatter 125 aus, verändert aber nicht den Zählerstand des Zählers 107, da der Q-Ausgang der zurückgestellten Flip-Flop-Stufe 105 "falsch" ist. Am Ende der Taktperiode erscheint der zurückgestellte Ausgang über Differenzierschaltung 131 und überführt Flip-Flop-Stufe 127 in den "richtigen". Zustand (Figur 7g), wobei gleichzeitig die Multiplikatorstufe in den Zustand "0" zurückgestellt wird (Figur 7a). Von da an bleibt Flip-Flop-Stufe 127 "richtig", wodurch Flip-Flop-Stufe 105 in den "richtigen" Zustand über den asynchronen Eingang gebracht wird. Dies hat zur Folge, daß alle RM-Impulse an Zähler 107 durchgelassen werden. Alle Veränderungen des Zählerstands des Zählers 107 treten gleichzeitig beim Auftreten des RM-Impulses ein, wobei eine direkte Beziehung zwischen allen Impulsen besteht. Dadurch wird die Frequenz der RM-Impulse nicht mehr durch 2 geteilt.

Nach 100 Taktimpulsen oder nach einem Intervall von 2,475 Millisekunden, d.h. beim Zählerstand "9" der Multiplikatorstufe, entsperrt ein Signal mit der Füllfrequenz das Gatter 112,wenn ein Übergang von "richtig" zu "falsch"

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stattfindet, und stellt Plip-Plop-Stufe 127 zurück. 1'¹IIpyiop-otufe 105 bleibt aber für die Dauer eines weiteren iii'i-irüpulses im "richtigen" Zustand. Letzterer RM-Impuls wird noch als Zählirapuls an Zähler 107 durchgelassen, doch v/ird J¹IiP-Jj¹Iop-otufe 105 zur gleichen Zeit zurückgestellt. Von diesem Zeitpunkt an werden RM-Iiapulse abwechselnd von der durch 2 teilenden Flip-Plop-Stufe 105 unterdrückt.

Damit wird auch der Grund für die Rückstellung der höheren Dekaden der Multiplikatorstufe 102 ersichtlich. Da durch die Ent ko dung ein durch 10 geteiltes Aus gangs signal beim Zählerstand "9" auftritt, könnten die Multiplikatori'j-cuiOn bei einer von 0 verschiedenen Zahl zufällig zu ',uiuua beginneη, falls sie nicht zu Beginn jedes Zählzyklus aes Zählers 107 zurückgestellt wurden. Ein derartiger zufälliger Zuouand der Multiplikatorstufe würde den Zeitabschnitt ver-ÄUrwen, v/änrend dem die Zählung zur Kompensation mit der doppelten Geschwindigkeit durchgeführt wird. Die zur Verdopplung der Zählfrequenz vorgesehene Zeit könnte zufälligerweise zwischen 0 und 2,4-75 Millisekunden variieren, während die richtige Kompensation die doppelte Zählgeschwindigkeit des Zählers 107 für eine Dauer von genau 2,475 Millisekunaen oei der Erzeugung der Treiberimpulse für den Pumphub verlangt.

unter Bezugnahme auf Figur 6b wird nun die Vorwärts-Rückwärtsregelung und die Geschwindigkeitssteuerung des

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Motors beschrieben, d.h.. die Wahl der Füll frequenz oder der Pumpfrequenz für die Treiberimpulse des Motors, die über Leitung 157 der Treiberstufe 158 zugeführt werden.

Wie vorher erwähnt, wird die Drehrichtung mit den Flip-Flop-Stufen H1, H2 eingestellt, die vom Drehrichtungsfühler HO gesteuert werden. Wenn Schalter HOa geschlossen ist, was bedeutet, daß das Ventilsteuersystem am Ende eines Pumphubs ist und zum Beginn eines Füllhubs bereit ist, wird über Leitung 170 ein nicht synchrones Signal an den D-Eingang der Flip-Flop-Stufe H1 angelegt. Der für die Taktimpulse vorgesehene Eingang der Flip-Flop-Stufe 141 erhält das •40,4 Hz Signal von Multiplikatorstufe 102 über Leitung H5 zugeführt und schaltet Flip-Flop-Stufe 141 beim nächsten 40,4 Hz Taktimpuls auf "richtig".

Der "richtige " Zustand der Flip-Flop-Stufe 141 wird über Leitung Λ4-6 dem D-Eingang der Flip-Flop-Stufe 142 zugeführt. Eine einzige 40,4 Hz Impulsperiode später, d.h. 24,75 Millisekunden später, wird auch Flip-Flop-Stufe H2 auf "richtig" geschaltet, wenn der nächste 40,4 Hz Impuls auftritt, der über Leitung 144 an den für die Taktimpulse vorgesehenen Eingang der Flip-Flop-Stufe H2 angelegt wird. Fiip-Flop-Stufe 142 folgt damit Flip-Flop-Stufe 141 stets 25 Millisekunden später und ergibt damit genügend Zeit, daß der Fortschaltmotor 158 nach jedem Hubvorgang völlig zum Stillstand kommt und seine Drehrichtung für den nächsten

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_₅₉. ÜF.333U

Hubvorgang umkehrt.

Wenn die Q-Ausgänge der beiden Ilip-Flop-Stufen HI, H2 "richtig" sind, führt das System einen Füllhub aus, mit dem die Spritze von einer geeigneten Plussigkeitssquelle aufgefüllt wird. Wenn die beiden (J-Ausgänge der beiden Flip-Flop-Stufen '!richtig" sind, führt das System einen Pumpvorgang aus. Wenn die beiden KLip-Flop-Stufen 141, H2 nicht in den gleichen Zustand umgeschaltet wurden, befindet sich das System in der 25 Millisekunden dauernden Übergangsperiode zwischen den Hubvorgängen, in dem der Motor zum Stillstand kommen kann und seine Drehrichtung ändert.

Die Mindestzeit für die Umschaltung der beiden Flip-KLop-Stufen Hl, 142 von einem Zustand in den andern beträgt etwa 50 Millisekunden, doch kann der Übergangsabschnitt verdoppelt werden. Dies tritt ein, wenn das über Leitung 170 von Richtungsfühler HO ankommende asynchrone Signal sofort nach dem Auftreten des 40,4 Hz Taktsignals in Leitung 143 eintrifft. Es wird dann eine weitere 40,4 Hz Taktperiode (25 Millisekunden) benötigt, ehe sich der Zustand der ersten Flip-Flop-Stufe Hl ändert. Falls das in Leitung I70 auftretende Signal unmittelbar vor einem Taktimpuls in Leitung 143 auftritt, hat der Zeitabschnitt für die Umkehrung der Drehrichtung seinen Minimalwert von 25 Millisekunden, da Flip-Flop-Stufe Hl praktisch sofort umschaltet.

UND-Gatter I48 erhält über Leitungen 172, 173 die

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- 60 - ' ? S 3 3 3 Ί 4

Q-Ausgangssignale der beiden Plip-Flop-Stufen 141, 142 als Eingangssignal zugeführt. Die in Leitung 175 auftretenden Ausgangssignale des UKD-Gatters 142 sind nur dann "richtig", wenn die beiden von den Flip-Flop-Stufen H1, 142 gelieferten EingangesignaIe "richtig" sind. Da jedoch "richtige" Q-Zustände der beiden Flip-Flop-Stufen Hl, 142 den Füllbetrieb des Systems definieren, bedeutet das Auftreten eines "richtigen" Ausgangssignals, das von Gatter 148 in Leitung 175 erzeugt wird, daß ein Füllvorgang stattfindet.Diese in Leitung 175 auftretenden Ausgangssignale gehen durch ODER-Gatter 154 und bilden nach Zuführung zum UND-Gatter I5I über Leitung 176 entsperrende Eingangssignale. Das andere Eingangssignal des Gatters I5I ist die über Leitung 133 zugeführte Füllfrequenz von 404 Hz. Die Füllfrequenz gelangt damit über das entsperrte Gatter I5I, über Leitung 178, durch ODER-Gatter 155» und über Leitung 179 an UND-Gatter 152 für die Treiberimpulse. Die über Leitung 101 zur Synchronisation zugeführten CLK-Impulse sind die anderen Eingangssignale des Gatters 152. Während des Füllvorgangs der Injektionspumpe werden deshalb Treiberimpulse für den Fortschaltmotor 158 in Leitung 157 am Ausgang des Gatters 152 mit der vorgeschriebenen Füllfrequenz von 404 Hz erzeugt.

Wenn die Spritze völlig gefüllt worden ist, veranlaßt das Untersystem zur Ventileteuerung, das Drehrichtungsfühler

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HO steuert, daß Schalter HOa in die Pumpstellung kommt und damit ein "falsches" Eingangssignal an den D-Anschluß der Flip-Flop-Stufe H1 liefert. Der nächste über Leitung 143 zugeführte 40,4 Hz Taktimpuls schaltet JFlip-Flop-Stufe

141 auf "falsch", wodurch UND-Gatter H8 sofort gesperrt wird«, Dadurch wird auch das UND-Gatter I5I für die !Füllfrequenz über ODER-Gatter 154 gesperrt, sodaß keine weiteren Treiberimpulse für den Motor mit der IMillfrequenz erzeugt werden. In dem Zeitabschnitt, in dem die Flip-Ilop-Stufen Hl» H2 in verschiedenen Zuständen sind, werden der Treiberstufe 158 überhaupt keine Impulse zugeführt, sodaß der Motor zwischen den Püll- und Pumpvorgängen für die Umkehrung seiner Drehrichtung stehenbleibt.

Weitere 24,75 Millisekunden später folgt Ϊΐίρ-Ϊΐορ-Stufe

142 der Umschaltung der Ilip-Flop-Stufe Hl und wird "falsch", wodurch der Pumpzustand eingestellt wird, in dem die beiden {J-Ausgänge der Flip-Flop-Stufen Hl, H2 "richtig" sind.

Die Q-Ausgänge der Flip-Flop-Stufen HI» H2 werden beide als auslösende Eingangssignale über Leitungen 181, 182 dem UND-Gatter I49 für die Pumpfrequenz zugeführt, das als dritte Eingangssignale über Leitung 109 Signale mit der Pumpfrequenz von dem Gatter 108 zur Entkodung der Zähler enthält (Figur 6a), Vierte an das Gatter 149 über Leitung 183 gelieferte Eingangsaignale sind normalerweise "richtig", es sei denn, daß das System gerade in Betrieb genommen wird

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und noch keine Spritze eingesetzt worden ist.

Unter der Voraussetzung, daß die Spritze bereits eingesetzt worden ist, sind alle Eingangssignale an das Gatter 149 für die Pumpfrequenz "richtig", sodaß die Pumpfrequenz über Leitung 185, durch ODER-Gatter 155_f Leitung 179, UND-Gatter 152 an Leitung 157 im Gleichlauf mit der Taktfrequenz gelangte Es werden damit frequenzkompensierte Treiberimpulse bei der gewählten Pumprate erzeugt, entsprechend der Einstellung der Stufenschalter 102a (Figur 6a).

Nach Abschluß des Pumphubs wird Flip-Flop-Stufe H2 wieder umgeschaltet, der Motor bleibt stehen während der Übergangsperiode, in der Flip-Flop-Stufen Hl, H2 in verschiedenen Zuständen sind (wobei alle Treiberimpulse für den Motor gesperrt werden) und, nachdem Flip-Flop-Stufen 141, 142 den selben Zustand erreicht haben, werden Treiberimpulse der richtigen Frequenz wieder über Leitung 157 der Treiberstufe 158 zugeführt.

Die Drehrichtung wird bestimmt durch bekannte Logikschaltungen für die Drehrichtung von Fortschaltmotoren. Das Steuersignal für diese Schaltungen wird über Leitung 187 der Treiberstufe I58 vom Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 142 zugeführt. Fortschaltmotore haben gewöhnlich ein Zwei-Phasen-Antriebssystem mit zwei getrennten Wicklungen. Der Strom wird abwechselnd in einer der beiden Wicklungen umgekehrt. Um einen Schaltschritt des Motors auszuführen, wird

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der Strom in einer der Wicklungen umgekehrt, während zur Ausführung des nächsten Schaltschritts der Strom in der anderen Wicklung umgekehrt wird. Vorwärtsdrehung oder Rückwärtsdrehung des Motors hängt nur von der relativen Phase der beiden Wicklungen ab.

Die .folgende Beschreibung bezieht sich insbesondere auf Untersysteme zur Alarmgabe und die Inbetriebnahme der Injektionspumpe, wobei auf Figur 6c Itezug genommen wird.

Das Untersystem zur Alarmgabe enthält einen Tropfende tektor 190, der im wesentlichen aus einer Lichtquelle mit einer Photozelle besteht, wie sie vorher für den Tropfendetektor 20 des in Figur 1 dargestellten Systems beschrieben wurden.

Eine Diskriminatorstufe I9I für die Tropfrate erzeugt ein Aus gangs signal, wenn die vom Detektor I90 nachgewiesene Austropfgeschwindigkeit unter einen vorgeschriebenen Wert abfällt. Da die Spritze beim Füllvorgang mit einer festen, vorgeschriebenen Geschwindigkeit von 5 Kubikzentimeter in etwa 9 Sekunden aufgefüllt wird, kann die Minimalrate, mit der Tropfen in der Tropfenkammer nachgewiesen werden sollten, leicht festgestellt werden. Wenn die Austropfrate unter den vorgeschriebenen Minimalwert absinkt, erzeugt Diskriminatorstufe I9I ein Ausgangssignal, das im System Alarm auslöst. Diskriminatorstufe 191 umfaßt eine bekannte mit Dioden bestückte Schaltung zur Messung der

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Pumprate. Die Messvorrichtung der Pumprate betreibt ein Gatter, dessen Schwellwert so eingestellt ist, daß er der minimalen Austropfrate entspricht, wodurch die gewünschte Funktion erhalten wird.

UND-Gatter 193 löst den Alarm aus, wenn ein Auslaufen während des Pumpvorgangs festgestellt wird, d.h. wenn Tropfenfluß in der Tropfkammer während des Pumphubs festgestellt wird. NICHT-ODER-Gatter 194 löst Alarm aus, wenn ein Auslaufen oder eine leere Flüssigkeitsquelle während des Füllvorgangs festgestellt werden. Eine Verzögerungsschaltung 195, die aus Widerständen und Kapazitäten aufgebaut ist, ergibt eine Verzögerung von etwa 2 Sekunden beim Ansprechen der Gatter 193, 194 zu Beginn des Pumpvorgangs im Falle des Gatters 193 und zu Beginn des Füllvorgangs im Falle des Gatters 194·

Die Verzögerungsschaltung 195 wurde eingesetzt, da beim Beginn des Auffüllens der Spritze gewöhnlich kein Tropfenfluß in der Tropfkammer stattfindet. Eine kurze Zeit wird nämlich benötigt, damit sich ein Überdruck bei Beginn des Füllhubs ausbilden kann. Eine kurze Verzögerung wird deshalb bei dieser tropfenfreien Anfangsphase benötigt, damit nicht sofort ein falscher Alarm ausgelöst wird. Ebenso wird eine Verzögerung nach Abschluß des Füllhubs wirksam, da beim Stehenbleiben des Motors noch Tropfen durch die Tropfkammer fallen können. Falls diese Tropfen bei Beginn

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des Pumpvorgangs nachgewiesen wurden, würden sie ein Auslaufen oder Lecken des Systems angeben und wurden damit sofort einen falschen Alarm auslösen.

Ein Detektor 197 zum Nachweis von Luft, der typischerweise aus einer an gegenüberliegenden Seiten der intravenösen Leitung oder eines Stutzens angebrachten, Licht emittierenden Diode und einer Photozelle besteht, weist in der Leitung auftretende Luftblasen nach, die den Lichtstrahl unterbrechen und ein Ausgangesignal zur Alarmgabe erzeugen.

Ein Untersystem 198 zum Einschalten und Rückstellen erzeugt ein Verzögern des Signals, das immer beim Einschalten des Netzschalters auftritt. Dieses Signal ist "richtig" während eines bestimmten Zeitabschnitts, bis alle Stromversorgungen ihre Nennspannungen erreicht haben und alle notwendigen Verzögerungen abgelaufen sind, sodaß die Schaltungen im System ihre normaUsa Betriebszustände erreichen können.

Untersystem 198 bringt das System anfänglich beim ersten Einschalten in den Alarmzustand. Ferner wird Untersystem 198 zum Nachweis des Zustandes verwendet, daß das System eingeschaltet ist, jedoch noch keine Spritze in die Pumpvorrichtung eingesetzt wurde. Eine Fühlervorrichtung 199 zum Nachweis der eingesetzten Spritze kann auch aus einer Lichtquelle und einer Photozelle bestehen, womit das tatsächliche

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Vorhandensein der eingesetzten Spritze nachgewiesen wird. Das Ausgangssignal der Fühlervorrichtung 199 wird in einer Umkehrstufe 201 umgekehrt und veranlaßt im Zusammenwirken mit anderen Gatterschaltungen, daß das System beim ersten Einschalten und beim Fehlen einer Spritze ein Steuersignal erzeugt. Dieses Steuersignal veranlaßt die Betätigungvorrichtung für den Spritzenkolben (dargestellt durch das Untersystem 12 in Figur 1) eine Stellung am Ende des Pumphubs einzunehmen. Dies dient zur Vorbereitung des anschließenden Füllvor gangs nach dem Einsetzen der Injektionsspritze und deren Nachweis.

Als weiteres Kennzeichen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß nachgewiesen werden sollte, daß die Spritze völlig leer ist und die Pumpvorrichtung mit dem völlig heruntergedrückten Spritzenkolben eingesetzt werden sollte (Spritze auf die Einlaß- und Auslaßstutzen der Figur 1 ausgerichtet). Erst dann sollte die Inbetriebnahme des Systems möglich sein, d.h. der Betrieb des Systems sollte mit einem Füllvorgang beginnen. Das System ist deshalb so ausgebildet, daß die Pumpvorrichtung in die Stellung überführt wird, in der die Spritze leicht vor der eigentlichen Inbetriebnahme eingesetzt werden kann.

Ein Alarm wird ferner ausgelöst, wenn der Fortschaltmotor stehengeblieben ist. Die entsprechende Alarmvorrichtung umfaßt einen Fühler 203 für den Nachweis von Motordrehungen,

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der über ein ODER-Gatter 205 ein entsprechendes Signal an Zähler 204 schickt. Zähler 204 zählt die Antriebsimpulse des Motors und wird durch das die Motordrehung anzeigende Signal zurückgestellt. Der Motor kann insbesondere stehenbleiben, wenn die Pumpe mit einem ausgangsseitigen Filter verwendet wird, da es Verstopfen und einen hohen Staudruck im Pumpsystem ergeben kann,

Fühler 203 zum Nachweis der Drehung besteht gewöhnlich aus einer auf der Welle des Portschaltmotors angebrachten Scheibe, die sich mit der Ausgangswelle dreht und aufeinanderfolgende durchsichtige und undurchsichtige Sektoren aufweist. Eine Photozelle dient zum Nachweis des durch die Scheibe geschickten Lichts und erzeugt bei der Drehung der Scheibe Rückstellimpulse für Zähler 204. Palis der Zähler eine bestimmte Anzahl von Antriebsimpulsen des Motors ohne Rückstellung zählt, wird ein Alarm ausgelöst· Ein ODER-Gatter 207, das das Hauptgatter für die Alarmgabe ist, ist der Sammelpunkt aller Leitungen von den oben beschriebenen Untersystemen zur Alarmgabe. Die Ausgangssignale des Gatters 207 werden an zwei NIOHT-ODER-Gatter 209, 210 geführt, die eine Verriegelungsschaltung bilden. Es kommt dann zu einem Einrasten entweder in den Alarmzustand oder in den Zustand des normalen Betriebs. Ein "richtiges" vom ODER-Gatter 207 abgegebenes, dem Eingang des NICHT-UND-Gatters 210 zugeführtes Signal bringt das System normaler-

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weise in den Alarmzustand.

Mit einem Anlaßschalter 212 können wahlweise die Eingänge des ODER-Gatters 210 geerdet werden. Mit diesem Schalter kann das System in den normalen Betrieb überführt werden, nachdem alle einen Alarm auslösende Bedingungen beseitigt worden sind. Dann ist der Ausgang des ODER-Gatters 207 "falsch" und das System kann den Betrieb aufnehmen.

Zwei weitere NIOHT-ODER-Gatter 214, 215 bilden eine Verriegelungsschaltung für den Anlaßbetrieb des Systems, Zusammen mit dem Untersystem 198 zum Einschalten und Zurückstellen und mit der Fühlervorrichtung 199 liefern diese Gatter ein Signal, das das System veranlaßt, die Treiberstufe des Portschaltmotors mit einer hohen Füllfrequenz zu betreiben und die Betätigungsvorrichtung für den Spritzenkolben in die Stellung zu überführen, in der die Spritze leicht eingesetzt und der Püllvorgang begonnen werden kann. Ein UND-Gatter 216 weist die Ankunft der Betätigungsvorrichtung der Spritze in dieser Stellung nach. Die Betätigungsvorrichtung der Spritze kommt zum ersten Mal in diese Stellung in der Übergangsperiode zwischen dem Ende eines Pumpvorgangs und dem Beginn des nächsten Püllvorgangs.

Eine zweite Stufe zur Alarmgabe, die auf das Ausbleiben von Tropfen anspricht, jedoch normalerweise nicht wirksam wird, übernimmt die Steuerung, falls die andere Stufe zur

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Auslösung des Alarms beim Fehlen von Tropfen ausfällt. Es wird damit das Ausbleiben von Flussigkeitsfluß während des Füllvorgangs nachgewiesen und verhindert, daß Luft in den Patienten gepumpt wird, was durch den Defekt eines einzigen Bauteils im System möglich wäre.

Diese Reservestufe zur Alarmgabe besteht aus einem Diskriminator 218, einem UND-Gatter 219 und einer Verriegelungsschaltung 220. Diskriminator 218 besteht wieder aus einer an sich bekannten Pumpschaltung mit Dioden und einem Ladekondensator. Dieser Kondensator wird von den Ausgangsimpulsen des Tropfendetektors 190 aufgeladen« Am Ende des Füllvorgangs wird die angesammelte Ladung abgetastet und falls sie zu niedrig ist, wird Verriegelungsschaltung 220 ausgelöst, um die Treiberstufe 158 des Fortschaltmotors abzuschalten«,

Die Reserveschaltung zur Alarmgabe wird beim Anlaßbetrieb unwirksam gemacht, d.h. wenn der Strom eingeschaltet worden ist, jedoch noch keine Spritze eingesetzt worden ist. Wenn jedoch die Reserveschaltung zur Alarmgabe einmal ausgelöst worden ist, kann sie nicht durch Schalter 212 wie die anderen Alarm gebenden Stufen zurückgestellt werden, da die Auslösung der Reserveschaltung zur Alarmgabe einen prinzipiellen Defekt des Systems anzeigt. Die Reserveschaltung zur Alarmgabe kann nur durch Abschalten des Instruments unwirksam gemacht werden.

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Ein weiteres Reservesystem zur Alarmgabe wird wirksam bei hohen Pumpgeschwindigkeiten und schaltet die Treiberstufe 158 des Portschaltmotors bei Defekten ab, die ein Durchgehen der Pumpvorrichtung zur Folge haben. Dieses Durchgehen äußert eich darin, daß die Pumpe mit maximalen Pumpgeschwindigkeiten arbeitet, obwohl mit den Schaltern 102a eine niedrige Pumpgeschwindigkeit gewählt wurde· Das Untersystem zur Alarmgabe bei hohen Pumpgeschwindigkeiten umfaßt eine Ratenvergleichsstufe 222, die die Antriebsimpulse des Motors im Pumphub mit dem Strom eines Untersystems 223 zur Überwachung der hohen Dekaden der Ratenwahlvorrichtung vergleicht (Figur 6a), um Verriegelungsschaltung 220 immer dann zu erregen, wenn die Rate der Treiberimpulse den Wert übersteigt, der der gewählten Durchflußrate entspricht.

Die Ratenvergleichsstufe 222 ist eine Diodenschaltung und erzeugt einen Strom, der einem von abgestimmten Widerständen im Untersystem 223 erzeugten Strom gegenläufig ist. Die Schaltung zur Messung der Rate erzeugt damit einen Strom, der der Frequenz der Motorantriebsimpulse im Pumphub proportional ist. Dieser Strom wird verglichen mit dem Strom, der von mehreren belasteten Widerständen 223a-223d erzeugt wird, die ihrerseits an die Schalter 102a für die hohen Raten angeschlossen sind. Wenn der von der Meßschaltung für die Rate nachgewiesene Strom den von den Widerständen erzeugten

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Strom überschreitet, wird das System in den Alarmzustand überführt durch Erregung der Verriegelungsschaltung 220, die dann die Treiberstufe 158 des Fortschaltmotors ausschaltet. Dieser Alarmzustand kann nur beseitigt werden durch Abschaltung der Stromversorgung, da die Auslösung dieses Alarms einen grundlegenden Defekt des Gesamtsystems anzeigt.

Nach dieser Beschreibung der Untersysteme zur Alarmgabe und zur Inbetriebnahme, der Bauteile dieses Systems und ihren Wechselwirkungen, werden die verschiedenen Betriebsfolgen der Untersysteme im folgenden näher beschrieben.

Wie vorher erwähnt, sind NICHT-ODER-Gatter 209,210 so zusammengeschaltet, daß sie eine Verriegelungsschaltung bilden, die eine nicht synchrone Flip-Flop-Stufe zur Alarmgabe mit Einstellung und Rückstellung bildet. Die von dieser Schaltung über Leitung 225 abgegebenen Ausgangssignale bilden das Alarmsignal. Das Alarmsignal wird ferner über Leitung 226 der Treiberstufe 158 für den Fortschaltmotor zugeführt (Pigur 6b) und dient ferner in an sich bekannten Schaltungen für Fortschaltmotore als Abschaltsignal, das den an den lOrtschaltmotor gelieferten Strom unterbrechen kann.

Die NICHT-ODER-Gatter 214, 215 bilden eine weitere Verriegelungsschaltung, die als "Anlaß"—Verriegelung beim

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Einsetzen der Spritzenhülse dient. Diese Verriegelungsschaltung wird wirksam, wenn die Stromversorgung des Systems angeschaltet wird und eine Spritzenhülse noch nicht eingesetzt worden ist. Unabhängig von der Stellung der Betätigungsvorrichtung des Kolbens wird beim Anschalten der Stromversorgung der Kolben immer in die Stellung überführt, die er beim Abschluß eines Pumphubs annimmt. Es ist deshalb möglich, die Spritzenhülse zur Vorbereitung eines Füllhubs einzusetzen.

Für die folgenden Erläuterungen wird angenommen, daß die Spritze noch nicht eingesetzt wurde und daß die Betätigungsvorrichtung des Spritzenkolbens in irgendeiner Stellung ist, die sie zwischen dem Beginn und den Abschluß eines Pumpvorgangs oder Füllvorgangs einnimmt. Wenn die Stromversorgung dann eingeschaltet wird, liefert der Strom im Untersystem 198 zum Einschalten und Rückstellen für eine kurze Zeit (gewöhnlich 200 Millisekunden) ein "richtiges" Ausgangssignal in Leitung 228, das auch über leitung dem Alarmgatter 207 als Eingangssignal zugeführt wird, über Leitung 230 gelangt das "richtige" Ausgangesignal des Alarmgatters als Eingangssignal an NICHT-ODER-Gatter 210. Dadurch werden die in Leitung 231 auftretenden Ausgangssignale des NIGHT-ODER-Gatters 210 "falsch". Das in Leitung 228 auftretende Rückstellsignal, das beim Einschalten der Stromversorgung erzeugt wird, wird ferner als Eingangssignal

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dem NICHT-ODER-Gatter 214 zugeführt, wodurch, die in Leitung 233 auftretenden Ausgangssignale diesea Gatters auch "falsch" werden,,

Da noch keine Spritze eingesetzt wurde, liefert die Mihlervorrichtung 199 ein "falsches" Ausgangssignal in Leitung 234, das ein Eingangssignal des NICHT-ODER-Gatters 215 bildet. Über Leitung 235 erhält Gatter 215 als zweites "falsches" Eingangssignal die Ausgangssignale des NICHT-ODER-Gatters 214. Dritte Eingangssignale erhält Gatter 215 über Leitung 236 vom Gatter 216, das normalerweise gesperrt ist und deshalb normalerweise ein "falsches" Ausgangssignal ergibt. Da alle Eingangesignale "falsch" sind, wird NICHT-ODER-Gatter 215 entsperrt und liefert in Leitung 237 ein "richtiges" Ausgangssignal, das als Anlaßsignal bezeichnet wird.

Das "richtige" Ausgangssignal (Anlaßsignal) des Gatters 215 wird ferner über Leitung 238 einem Eingang des NICHT-ODER-Gatters 214 zugeführt. Dieses Eingangssignal hält Gatter 214 gesperrt und ejrgibt ein "falsches" Aus gangs signal, das über Leitung 235 dem Eingang des Gatters 215 zugeführt wird (sogar wenn der Zeitabschnitt nach dem Wiedereinschalten der Stromversorgung vergangen ist). Dadurch wird NICHT-ODER-Gatter 215 im "richtigen» Zustand (Zustand des Anlaßsignals) eingerastet.

Das "richtige" Ausgangssignal des Gatters 215, d.h. das

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Anlaßsignal, wird auch über Leitungen 240, 241 einem Eingang des NICHT-ODER-Gatters 209 zugeführt, sodaß der Ausgang des Gatters 209 "falsch" gehalten wird. Obwohl das Untersystem 198 zum Einschalten und Rückstellen über Alarmgatter 207 einen Eingang des NICHT-ODER-Gatters 210 in Leitung 230 erregt hat und deshalb über Leitung 231 ein "falsches" Eingangssignal dem Gatter 209 zugeführt hat, hält das "richtige" Anlaßsignal in Leitung 241 den Ausgang des Gatters 209 im Zustand "falsch". Damit wird verhindert, daß ein Alarm ausgelöst wird und die Treiberstufe 158 des Fortschaltmotors abgeschaltet wird. Sobald der Zeitabschnitt für das Wiedereinschalten der Stromversorgung vergangen ist, werden beide Eingänge des NICHT-ODER-Gatters 210 "falsch", da der "falsche" Ausgang des Gatters 209 über Leitung 243 mit dem zweiten Eingang des Gatters verbunden ist. Die in Leitung 231 auftretenden Ausgangssignale des Gatters 210 werden dadurch "richtig", wodurch Gatter 209 so gesperrt wird, daß sein Alarmsignal-Ausgang "falsch" bleibt. Dies ergibt den stabilen Anlaßzustand.

Das Ausgangssignal des NICHT-ODER-Gatters 215 bzw. das Anlaßsignal wird über Leitung 240 dem Eingang des ODER-Gatters

154 zugeführt (Figur 6b), das über Leitung 176 das UND-Gatter 151 entsperrt, um die 404 Hz Füllfrequenz durch Gatter I5I,

155 und 152 durchzulassen. Damit werden über Leitung 157 der Treiberstufe 158 für den Fortsohaltmotor Antriebs impulse

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mit der Füllfrequenz zugeführt. Gatter 15I wird vom Anlaßsignal ausgelöst, unabhängig vom Gatter 148 und folglich auch unabhängig vom Zustand der Flip-Flop-Stufen HI, H2 zur Taktgäbe für die Richtungssteuerung«

Die Treiberimpulse mit der Füllfrequenz erregen die Treiberstufe 158 für den Fortschaltmotor, bis das System feststellt, daß die Betätigungsvorrichtung für den Spritzenkolben in die Stellung überführt worden ist, die dem Abschluß eines Pumphubs und dem Übergang zu einem Füllhub entspricht. Dieser Zustand bedeutet dann das Ende des Anlaßzustands. Das in Leitung 240 auftretende Anlaßsignal wird durch eine Umkehrstufe 242 geschickt (Figur 6b), um UND-Gatter 149 zu sperren und um damit zu verhindern, daß die Pumpfrequenz gleichzeitig mit der Füllfrequenz angelegt wird, während das System noch im Anlaßzustand ohne eingesetzter Spritzenhülse ist.

Natürlich muß die Treiberstufe 158 des Fortschaltmotors abgeschaltet werden, wenn am Ende der Anlaßphase die gewünschte Stellung des Spritzenkolbens erreicht worden ist, sodaß eine Spritzenhülse eingesetzt werden kann. Wenn die Betätigungsvorrichtung des Kolbens sich auf die Stellung hinbewegt, die der Einleitung eines Füllhubs entspricht, führt das System einen Pumphub aus, und dies bedeutet, daß der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe H2 "richtig" ist.

Sobald der Pumphub abgeschlossen ist, wird der

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Drehrichtungsfühler HO auf die Stellung "Füllen" umgeschaltet und die Flip-Flop-Stufe 141 zur Taktgabe wird auf "richtig" geschaltet, während Flip-Flop-Stufe 142 24,75 Millisekunden lang im Zustand "falsch" bleibt. Solange Flip-Flop-Stufe 142 im "falschen" Zustand ist, erzeugt ihr Q-Ausgang in Leitung 244 ein "richtiges" Eingangssignal, das über Leitung 245 dem UND-Gatter 216 zugeführt wird. Während Flip-Flop-Stufe 141 im "richtigen" Zustand ist, wird außerdem der andere, über Leitung 246 angeschlossene Eingang des UND-Gatters 216 "wahr", wodurch Gatter 216 entsperrt wird und ein "richtiges" Ausgangssignal über Leitung 236 einem Eingang des NIGHT-ODER-Gatters 215 zugeführt wird. Dadurch wird das Ausgangssignal des Gatters 215 "falsch". Dies hat zur Folge, daß das Anlaßsignal und der Anlaßzustand beendet werden. Ein Ausrasten aus dem Anlaßzustand findet statt durch das Zusammenspiel der NICHT-ODER-Gatter 215 und 214. Da noch keine Spritzenhülse eingesetzt wurde, wird über Leitung 234 ein "falsches" Eingangssignal dem NICHT-ODER-Gatter 215 zugeführt, doch ist dieses Signal unwirksam, da ein "richtiges" Eingangssignal über Leitung 236 vom Gatter 216 erhalten wird.

Das "falsche" Ausgangesignal des Gatters 215 wird über Leitung 238 einem Eingang des NIGHT-ODER-Gatters 214 zugeführt. Das über Leitung 228 dem anderen Eingang des Gatters 214 zugeführt© Signal ist auoh "falsch", da der Rückstellab-

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schnitt während der Anlaßphase schon vergangen ist. NIGHT-ODER-Gatter 214 wird damit entsperrt und über Leitung 235 wird ein "richtiges" Ausgangssignal dem Eingang des NICHT-ODER -Gatters 215 zugeführt, um dieses Gatter im "falschen" Ausgangszustand einzurasten, sodaß das Anlaßsiganal abgewehrt wird.

Das !Fehlen der Spritzenhülse liefert ein "falsches" Ausgangesignal der Fühlervorrichtung 199 zum Nachweis der eingesetzten Spritze. Dieses Ausgangssignal wird durch Umkehrstufe 201 in ein "richtiges" Signal umgekehrt und über Leitung 250 dem Eingang des ODER-Gatters 207 zugeführt. Damit ergibt sich ein "richtiges" Ausgangssignal von ODER-Gatter 207, und dieses Signal wird über Leitung 230 dem NICHT-ODER-Gatter 210 zugeführt, wodurch der Ausgang des Gatters 210 "falsch" wird. Da das Anlaßsignal jetzt "falsch" ist, erscheinen an beiden Eingängen des NICHT-ODER-Gatters 209 "falsche" Signale, wodurch Gatter 209 entsperrt wird und ein "richtiges" Ausgangesignal in Leitung 225 liefert. Dieses Signal führt das System iu den Alarmzustand über und schaltet die Treiberstufe 158 des Fortschaltmotors über das in Leitung 226 auftretende Alarmsignal ab.

Die beiden NICHT-ODER-Gatter 209, 210 werden in diesen Alarmzustand eingerastet und können nicht aus ihm herausgebracht werden, bis eine Spritzenhülse eingesetzt und von der JPühlervorrichtung 199 nachgewiesen worden ist. Die über

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Leitung 250 dem Alarmgatter 207 zugeführten Eingangssignale sind dann "falsch". Wenn dies geschehen ist, wird der Anlaßschalter 212 mit der Hand in die Schließstellung gebracht und macht damit die über Leitung 245 dem NIGHT-ODER-Gatter 210 zugeführten Signale "falsch". Der Ausgang des Gatters 209 wird über den Anlaßschalter 212 mit dem Erdungsanschluß verbunden. Ein Serienwiderstand 251 zur Strombegrenzung ist wegen der starken Ausgangssignale des Gatters 209 vorgesehen. Da alle anderen Eingangsleitungen des Gatters 207 auch "falsche" Signale führen, ist das andere über Leitung 230 dem Eingang des WICHT-ODER-Gatters 210 zugeführte Signal auch "falsch". Deshalb wird der Ausgang des Gatters 210 "richtig", was wiederum zur Folge hat, daß der Ausgang des NICHT-ODER-Gattera209 "falsch" wird und der Alarmzustand beseitigt wird.

Der normale Betriebsablauf in der Anlaßphase des Pumpsystems spielt sich folgendermaßen ab. Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, ohne daß eine Spritze eingesetzt worden ist, ergibt sich ein Anlaßzustand, der ein "richtiges" Anlaßsignal erzeugt. Durch dieses Anlaßsignal wird die Betätigungsvorrichtung des Spritzenkolbens bei der vollen Frequenz in die Stellung überführt, von der aus ein Füllvorgang eingeleitet wird. Dies ist die richtige Stellung zum Einsetzen der Spritzenhülse. In der Übergangsperiode zwischen dem Abschluß des Pumphubs und dem Beginn des

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Püllhubs sperrt Gatter 216 das Anlaßsignal und Gatter 209 erzeugt ein Alarmsignal, das den Portschaltmotor abschaltet. Eine Spritzenhülse wird dann eingesetzt und nachgewiesen. Nach diesem Einsetzen bedeutet ein Schließen des Schalters 212, daß das System aus dem Alarmzustand kommt und daß der normale Betrieb weitergehen kann. Dabei wird die Spritze vor einem Pumphub aufgefüllt und anschließend werden wiederholte Arbeitszyklen in der normalen Betriebsweise mit aufeinanderfolgenden Püllvorgängen und Pumpvorgängen durchgeführt.

Der Tropfendetektor 190 erzeugt bei jedem Nachweis eines Tropfens ein "richtiges" Ausgangssignal in Leitung 253 und liefert damit einen Eingangsimpuls an UND-Gatter 193. Über.Leitung 254. erhält das UND-Gatter 193 Singangssignale vom Q-Ausgang der fflip-Plop-Stufe I42 und empfängt damit ein "richtiges" auslösendes Eingangssignal immer dann, wenn das System einen Pumpvorgang durchführt. Über Leitung 255 empfängt das UND-Gatter 193 ein drittes Eingangssignal, das dem in Leitung 254 auftretenden Signal des Pumpvorgangs entspricht und durch Verzögerungsschaltung 195 verzögert wurde. Die Verzögerung beträgt normalerweise stwa 2 Sekunden. Nach dieser Verzögerung sind die über Leitung 255 dem Gatter 193 zugeführten Eingangssignale nur dann "richtig", wenn ein Pumpvorgang durchgeführt wird* Wenn Tropfen vom Tropfendetektor 190 nach dieser Verzögerun^aperiode nachgewiesen

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werden, wird der Ausgang des Gatters 193 "richtig" und über Leitung 257 dem Eingang des Alarmgatters 207 zugeführt. Dadurch werden die NICHT-ODER-Gatter 209, 210 in den Alarmzustand überführt. Während eines normalen Pumphubs sollten keine Tropfen nachzuweisen sein. Wie vorher erwähnt, ist es die Aufgabe der Verzögerungssohaltung 195» zu vermeiden, daß ein falscher Alarm gegeben wird, da Tropfen noch vorübergehend zu Begirn« Pumphubs auftreten können.

Beim Jüllvorgang ist der ^-Ausgang der Flip-Ilop-Stufe 142 "falsch", wodurch Gatter 193 gesperrt wird. Dieses Gatter kann deshalb das System nicht in den Alarmzustand überführen. Der "falsche" ^-Ausgang der KLip-Plop-Stufe 142 liefert aber über Leitung 254 ein auslösendes Eingangssignal an NICHT-ODER-Gatter I94, das nur dann in den "richtigen" Zustand kommen kann, wenn alle seine Eingangssignale "falsch" sind. Als weitere EingangesignaIe werden dem NICHT-ODER-Gatter 194 über Leitung 255 die verzögerten Q-Ausgangssignale der Flip-Flop-Stufe 142 zugeführt, die erst nach etwa 2 Sekunden in den "falschen" Zustand umgeschaltet wird. Als drittes Eingangssignal erhält NIGHT-ODER-Gatter 194 über Leitung 259 das Ausgangssignal der Diskriminatorstufe 191 für die Tropfrate.

Beim Püllvorgang sollte eine vorgeschriebene Mindesttropf rate in der Tropfkammer des intravenösen Einleitungs-

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geräts erscheinen und von der Diskriminatorstufe 19'i nachgewiesen werden. Palis die nachgewiesene Tropfrate unter diesen Mindestwert absinkt, wird der Ausgang der Diskriminatorstufe 191 "falsch". Dadurch wird ein drittes "falsches" Eingangssignal an NICHT-ODER-Gatter 194 geliefert, das dadurch entsperrt wird und über leitung 260 ein "richtiges" Ausgangssignal dem Eingang des Alarmgatters 207 zuführt. Gatter 207 überführt das System in den Alarmzustand mit Hilfe der NIÖHT-ODER-Gatter 209, 210. Wenn die nachgewiesene Tropfrate über dem vorgeschriebenen Mindestwert liegt, ist der Ausgang der Diskriminatorstufe I9I "richtig" und der Ausgang des NICHT-ODER-Gatters 194 ist "falsch", wodurch die Alarmgabe vermieden wird.

Der Betrieb dieser Untersysteme zum Nachweis fehlender Tropfen wird nun unter Bezugnahme auf die in Figuren 8a-8d dargestellten Impulsfolgen beschrieben.

Pigur 8a stellt den CJ-Ausgang der Plip-Plop-Stufe 142 zur Taktgabe der Richtungssteuerung dar (Pigur 6b) und zeigt, daß wenn Q "richtig" ist, das System einen Pumpvorgang ausführt, wohingegen bei "falschem" CJ das System einen Püllvorgang durchläuft.

Pigur 8b stellt das elektrische Ausgangesignal der Yerzögerungsschaltung 195 dar, das über Leitung 255 dem UND-Gatter 193 und dem NICHT-ODER-Gatter 194 zugeführt wird. Die aus Widerständen und Kondensatoren bestehenden Kreise

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der Verzögerungsschaltung 195 führen zum Aufbau einer Spannung, wenn der φ-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 142 "richtig" ist. Diese Spannung wird mit einer entsprechenden Verzögerung abgebaut, wenn der CJ-Ausgang "falsch" wird·

Die in Figuren 8c und 8d dargestellten Spannungsverläufe zeigen die Wirkung der auslösenden Eingangssignale auf UND-Gatter 193 (Figur 8c) und NICHT-ODER-Gatter 194 (Figur 8d)· Die Eingangsspannungen dieser Gatter ergeben sich über Leitung 254 vom φ-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 142 und dem über Leitung 255 zugeführten verzögerten Q-Ausgangssignal der Verζögerungsschaltung 195· In Figur 8c sind die kombinierten Eingangssignale des UND-Gatters 193 auslösend, wenn der Spannungsverlauf hohe Werte annimmt; die Eingangssignale wirken sperrend, wenn niedrige Spannungswerte vorliegen· In Figur 8d sind die kombinierten Eingangssignale des NICHT-ODER-Gatters 194 auslösend, wenn die Spannungen niedrig sind; die Eingangssignale sind dagegen sperrend, wenn die Spannungen hoch sind·

Aus Figur 8c ist ersichtlich, daß der Eingang des Gatters 193 freigegeben wird mit einer Verzögerung, die am Umschaltpunkt vom Füllbetrieb zum Pumpbetrieb beginnt· Doch wird dieses Gatter sofort beim Übergang vom Pumpbetrieb zum Füllbetrieb gesperrt. Das Gatter 193 löst damit keinen Alarm aus, selbst wenn einige Tropfen im anfänglichen Teil

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des Pumphubs nachgewiesen werden. Es kommt nur darauf an, daß keine !Tropfen nach Ablauf der Verzögerungszeit nachgewiesen werden, wodurch Gatter 193 entsperrt würde.

Aus Pigur 8b ist dagegen ersichtlich, daß die Eingangsschaltung des NICHT-ODER-Gatters I94 während dea Füllhubs entsperrt ist und sofort gesperrt wird, wenn das System vom Püllhub zum Pumphub umschaltet. Die Eingangskreise des NICHT-ODER-Gatters 194 werden aber nicht wieder entsperrt, bis die Verzögerungsperiode beim Übergang vom Pumpbetrieb zum Füllbetrieb abgelaufen ist. Gatter 194 löst deshalb keinen falschen Alarm beim Beginn des Füllhubs aus, auch wenn noch keine Tropfen nachgewiesen wurden, bis die Tropfrate den vorgeschriebenen Mindestwert erreicht hat zu dem. Zeitpunkt, an dem die Verzögerungsperiode abgelaufen ist und Gatter 194 entsperrt wird.

Die Nachweisstufe zur Auslösung eines Alarms bei Gegenwart von Blasen umfaßt einen Detektor 197 zum Nachweis von Luft, der typischerweise aus einer Photozelle und einem Bezugslichtstrahl besteht, der an einem Abschnitt der durchsichtigen intravenösen Leitung oder an einem Stutzen der Spritzenhülse erzeugt wird. Wenn dieser Detektor Tropfen nachweist, die sich durch die Unterbrechung des Lichtstrahls bemerkbar machen, wird ein "richtiges" Signal vom Detektor erzeugt. Dieses Signal wird über Leitung 262 dem Alarmgatter 207 zugeführt, das einen Alarm auslöst und die Treiberstufe

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158 des Fortschaltmotors abschaltet.

Das Reserve-Untersystem, das beim Fehlen von Tropfen Alarm gibt und aus Tropfendetektor 190, Speicher-Diskriminator2i8, UND-Gatter 219 und Verriegelungsschaltung 220 besteht, stellt fest, ob eine ausreichende Anzahl von Tropfen im Füllhub empfangen wurde. Falls nicht genügend Tropfen nachgewiesen wurden und falls das primäre System zur Auslösung eines Alarms beim Fehlen von Tropfen aus irgendeinem Grund nicht ausgelöst wurde (beispielsweise bei Defekten von Bauteilen des Systems), schaltet das Reservesystem die Stromversorgunng der Treiberstufe 158 des Fortschaltmotors ab. Dieses Reservesystem wird nur nach dem Betrieb des normalen Untersystems zum Nachweis auslaufender Flüssigkeit wirksam. Das normale Alarmsystem wird während des Füllhubs in der oben beschriebenen Weise wirksam, während das Reservesystem erst nach dem Abschluß des Füllhubs wirksam wird·

Die Speicher-Diskriminatorschaltung 218 ist eine mit Dioden bestückte Pumpschaltung und ähnelt der Diskriminatorstufe 191 für die Tropfrate. Verriegelungssohaltung 220 ist ein Funktionsverstärker, kann aber auch als umschaltbare Flip-Flop-Stufe oder als ein Paar NIOHT-ODER-Gatter aufgebaut werden, die den Gattern 209, 210 ähneln. Wenn die Verriegelungsschaltung 220 ausgelöst worden ist, liefert sie über Leitung 264 ein elektrisches Ausgangssignal, um die

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Treiberstufe 158 des Portschaltmotors abzuschalten.

Die über Leitung 265 abgegebenen AusgangesignaIe des Speicher-Diskriminators 218 sind normalerweise "richtig" und werden einem Eingang des UMD-Gatters 219 zugeführt. Über Leitung 266 erhält das UHD-Gatter 219 als weiteres Eingangssignal den Q-Zustand der Flip-Flop-Stufe 142. Außerdem erhält dieses Gatter über Leitung 267 noch Eingangssignale vom Q-Ausgang der Plip-Flop-Stufe 141» Die beiden über Leitungen 266, 267 einlaufenden Eingangssignale sind am Ende jedes Püllvorgangs "richtig", wenn die Flip-Plop-Stufe 141 gerade auf "falsch" umgeschaltet wurde, um anzuzeigen, daß als nächstes ein Pumphub durchzuführen ist. Gatter 219 erhält außerdem über Leitung 261 vom Ausgang des WICHT-ODER-Gatters 214 Eingangssignale, die nur dann "richtig" sind, wenn das System nicht im Anlaßzustand ist. Im Zeitabschnitt des Anlaßzustandes müssen die Alarm gebenden Vorrichtungen unwirksam sein.

Der Q-Zustand der Flip-Flop-Stufe 142 wird über Leitung 266 dem Speicher-Diskriminator 218 zugeführt, sodaß dieser nur während des Püllhubs arbeitet. Der Speicher-Diskriminator 218 erhält über Leitung 269 Eingangesignale vom Tropfendetektor 190 und wird "falsch", wenn die richtige Anzahl von Tropfen nachgewiesen worden ist. Wenn das System vom Püllhub zum Pumphub umschaltet, bleibt Gatter 219 gesperrt, falls genügend Tropfen nachgewiesen wurden, um in Leitung

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265 ein "falsches" Ausgangesignal des Speicher-Diskriminators 218 zu erzeugen. Falls Tropfendetektor 119 während des Füllvorgangs nicht eine ausreichende Anzahl von Tropfen nachwies, sind die in Leitung 265 auftretenden Ausgangssignale des Speicher-Diskriminators 218 "richtig", UMD-Gatter 219 wird während des Übergangs vom FUllhub zum Pumphub entsperrt, und ein Ausgangssignal wird über Leitung 270 geliefert, das Verriegelungsschaltung 220 umschaltet und die Treiberstufe 158 des Fortschaltmotors ausschaltet.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Vorrichtung zur Alarmgabe bei stehengebliebenem Motor. Diese Vorrichtung umfaßt den Drehfühler 203, das ODER-Gatter 205 und den Zähler 204. Zähler 204 wird über Leitung 272 jedesmal zurückgestellt, wenn ein Impuls von Drehfühler 203 in Leitung 273 erzeugt wird und über ODER-Gatter 205 angelegt wird. Der Zähler 204 wird über Leitung 274 durch Antriebsinlpulse des Portschaltmotors weitergeschaltet, die vom Ausgang des Gatters 152 kommen (Figur 6b). Über Leitung 275 wird dem ODER-Gatter 205 als zusätzliches Eingangssignal das Ausgangesignal des NIGHT-ODER-Gatters 209 zugeführt. Dieses zusätzliche, über Leitung 275 zugeführte Eingangssignal hat die Aufgabe, Zähler 204 zurückzustellen, wenn ein Alarmzustand vorliegt, sodaβ der Zähler immer vom Zählerstand "0" ausgeht, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird. Falls diese Maßnahme nicht getroffen würde,

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könnte der Zähler von irgend einem Zustand aus zu zählen beginnen und der nächste Antriebsimpuls des Motors könnte das System in den Alarmzustand überführen. Außer wenn das System im Zustand des Anlaßbetriebs i3t, wird ein Alarm immer ausgelöst, wenn, wie vorher erwähnt, das Untersystem 198 zum Einschalten ausgelöst wird. Wenn jedoch der Anlaßschalter 212 nach dem Einsetzen einer Spritze geschlossen ist und die Anlaßperiode abgelaufen ist, wird das Alarmsignal ausgerastet.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf das Untersystem zur Alarmgabe bei hohen Ausflußraten, das die Ratenvergleichsstufe 222, das untersystem 223 zur Überwachung der hohen Dekaden der Ratenwahlvorrichtung (Figur 6a), ein UliD-Gatter 277 und die Verriegelungsschaltung 220 umfaßt.

Die Ratenvergleichsstufe 222 ist eine mit Dioden bestückte Pumpschaltung, die die über Leitung 278 einlaufende Impulsrate mit dem in Leitung 279 fließenden Strom ver gleicht, der· von den Widerständen 223a, 223b, 223c und 223d proportional der Einstellung des Stufenschalters 102a für die hohen Raten erzeugt wird. Bei den über Leitung 278 ankommenden Impulsen handelt es sich um die Aus gangs impulse des TJED-Ga tters 277, das vom "richtigen" ^-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 142 über Leitung 244 entsperrt wird (Figur 6b). Dies bedeutet, daß das System einen Pumphub ausführt. Über Leitung 274 erhält Gatter 277 als zweite Eingangssignale von UND-Gatter

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152 Treiberimpulse des Portschaltmotors (Figur 6b). Doch arbeitet Ratenvergleichsstufe 222 nur während des Pumphubs, um die erzeugten Antriebsimpulse des Motors mit der vom Stufenschalter 102a gewählten Durchflußrate zu vergleichen.

Palis die Treiberimpulsrate größer ist, als die eingestellte Rate, was durch das Untersystem 225 zur Überwachung der hohen Dekaden der Ratenwahlvorrichtung angezeigt wird, erzeugt Vergleichsstufe 222 in leitung 280 ein Signal, mit dem Verriegelungsschaltung 220 umgeschaltet und der Motorantrieb über den Ausgang der Verriegelungsschaltung in Leitung 264 abgeschaltet wird. Dieser zu einem Alarm führende Zustand tritt nur auf, wenn Treiberimpulse des Motors mit einer hohen Rate erzeugt werden, während die Stellung des Stufenschalters eine niedrige Rate der Treiberimpulse verlangt. Palis die Ratenwahlschalter 102a auf eine hohe Durchflußrate gestellt wurden, führt der Nachweis von Motorantriebsimpulsen mit einer hohen Rate nicht dazu, daß Vergleichsstufe 222 die Verriegelungsschaltung 220 umschaltet. Das Untersystem zur Alarmgabe bei einer hohen Durchflußrate verhindert ein Durchgehen des Pumpbetriebs, das beispielsweise stattfinden kann, falls eine defekte Gatterschaltung die Püllfrequenz ständig an die Treiberstufe 158 anlegt und damit die tatsächlich erzeugte Pumpfrequenz unwirksam macht.

Das erfindungsgemäße Durchflußregelsystem wurde in

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seinen Einzelheiten beschrieben, sodaß die Lehren der vorliegenden Erfindung nachvollzogen werden können. Zur weiteren Erläuterung ist eine ins einzelne gehende Schaltung des Systems zur IPlüssigkeitsflußregulierung als Anhang C beigefügt.

Das neue, verbesserte System zur Flüssigkeitsflußregulierung gemäß vorliegender Erfindung ist äußerst genau und zuverlässig und leicht zu verwenden. Das System erhöht die Genauigkeit bei der Wahl und Aufrechterhaltung von Durchflußraten in einem weiten Wertebereich. Das System weist Pflegepersonal rasch auf Bedingungen hin, die für den Patienten gefährlich sein können«, Das erfindungsgemäße System reduziert damit die zeitraubende, zu Fehlern neigende Überwachung und Einstellung der Durchflußrate durch Pflegepersonal und stellt gegenüber bekannten automatischen Regelsystemen, einschließlich peristaltischen Pumpen, Injektionspumpen und Regelvorrichtungen für den Tropfenfluß eine wesentliche Verbesserung dar, was Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit, Stabilität· und Genauigkeit betrifft.

Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung wurden beschrieben und dargestellt, doch sind Abänderungen im Rahmen der Erfindung möglich, deren Umfang ausschließlich durch die folgenden Patentansprüche definiert ist.

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Claims (42)

1. 2 5 3 3 3 1 A - go -

   PATENTANSPRÜCHE

   \1 Vorrichtung zur Verwendung in einem System zur parenteralen Verabreichung von Flüssigkeiten mit bestimmten Ausflußraten von einer Flussigkeitsquelle durch ein Zuführungsrö'hrchen an einen Patienten, gekennzeichnet durch eine Injektionsspritze zur Ausführung aufeinanderfolgender Füllvorgänge und Pumpvorgänge, um den Fluß der Flüssigkeit durch das Zuführungsröhrchen zu steuern; Impulse erzeugende Einrichtungen, die Ausgangsimpulse bei einer Füllfrequenz und einer Pumpfrequenz zum Betrieb der Injektionsspritze erzeugen; und digitale Einrichtungen, mit denen die Frequenz der Ausgangsimpulse beim Pumpbetrieb automatisch als Funktion der Frequenz der Ausgangsimpulse beim Füllbetrieb variiert wird, um die gewünschte Ausflußrate einzustellen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Ausgangsimpulsperioden mit der Pumpfrequenz in einem Zeitabschnitt kompensiert wird, der gleich ist der Ausgangsimpulsperiode bei der Füllfrequenz.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Motor, um aufeinanderfolgende Pumpvorgänge und Füllvorgänge der Injektionsspritze (10) durchzuführen, wobei die Spritze zuerst mit Flüssigkeit gefüllt wird und die Flüssigkeit dann von der Spritze abgegeben wird; eine Impulse erzeugende Einrichtung zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen,

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   mit denen der Motor beim Pumpvorgang und beim Püllvorgang betrieben wird, wodurch die Injektionsspritze betätigt wird; und elektrische, in den digitalen Einrichtungen angebrachte Steuervorrichtungen zur automatischen Veränderung der Pumpfrequenz der Ausgangsimpulse beim Pumpvorgang, um den Zeltverlust beim Füllhub zu kompensieren und die gewünschte Ausflußrate einzustellen.
4. 4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation für die beim Füllhub verlorene Zeit gleichmäßig über den Pumphub verteilt ist,
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mindestens einen Zähler umfaßt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen ersten Digitalzähler (70) und einen zweiten Digitalzähler (71) umfaßt, wobei der erste Zähler (70) eine Division durch 2 durchführt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Nachweis der Anwesenheit einer Injektionsspritze (10).
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch eine vom Motor betriebene Betätigungsvorrichtung der Injektionsspritze; Einrichtungen, die auf das Fehlen einer Injektionsspritze ansprechen und dann den Motor über die Impullse erzeugenden Einrichtungen erregen, sodaß die Betätigungsvorrichtung verstellt wird; und Einrichtungen zur

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   Peststellung einer vorgeschriebenen Stellung der Betätigungsvorrichtung zum Abschalten des Motors, wobei die Betätigungsvorrichtung in einer Stellung anhält, die das Einsetzen der Injektionsspritze zuläßt.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 3> gekennzeichnet durch eine Einlaßleitung, durch die die Injektionsspritze mit flüssigkeit gefüllt wird, und durch Einrichtungen, die auf das Fehlen von Plussigkeitsfluß in der Einlaßleitung bei einem Füllvorgang ansprechen.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 3* gekennzeichnet durch Einrichtungen, die auf einen Plussigkeitsfluß unterhalb einer vorgeschriebenen Mindestflußrate in einem Püllvorgang ansprechen.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einlaßleitung, durch die die Injektionsspritze mit Flüssigkeit gefüllt wird, und Einrichtungen, die auf den Flussigkeitsfluß durch die Einlaßleitung in einem Pumpvorgang ansprechen.
12. 12c Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Alarmeinrichtungen, die auf das Fehlen der Drehung des Motors ansprechen.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Nachweis des Tropfenflusses und Einrichtungen, die erst am Ende eines Füllhubs auf das Fehlen einer vorgeschriebenen Anzahl von Tropfen ansprechen, die

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    während des Füllhubs nachgewiesen werden.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch Einrichtungen, die auf eine hohe Rate von Ausgangsimpulsen ansprechen, die die zur Erzielung der gewünschten Ausflußrate benötigte Impulsrate übersteigt.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 7 _t gekennzeichnet durch Einrichtungen, die die Erregung des Motors bei einer von der Füllfrequenz verschiedenen Frequenz verhindern, wenn keine Injektionsspritze nachgewiesen wird.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen umfassen: einen Zähler, mit dem mit normaler Geschwindigkeit der Zeitabschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Pumphubs gezählt wird; und Einrichtungen zum Zählen im Zeitabschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Pumphubs mit der doppelten normalen Zählgeschwindigkeit während eines Zeitabschnitts, der gleich ist dem Zeitabschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Füllhubs.
17. 17. Vorrichtung nach-Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (70) mit Division durch 2 normalerweise die Zählgeschwindigkeit des anderen Zählers (71) steuert und automatisch während jeder AusgangsImpulsperiode der Pumpfrequenz automatisch übergangen wird für die Dauer eines Zeitabschnitts, der gleich ist dem Zeitabschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Püllhubs.

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18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Gleichstrom-Fortschaltmotor (22) ist, der von den Impulse erzeugenden Einrichtungen mit der Füllfrequenz erregt wird, wenn keine Injektionsspritze (10) nachgewiesen wird.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die das Ansprechen auf den FlussigkeitsfIuß unterhalb einer vorgeschriebenen Mindestausflußrate verzögern für einen vorgeschriebenen Zeitabschnitt zu Beginn < eines Füllhubs.
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die das Ansprechen auf den Flüssigkeitsfluß für einen bestimmten Zeitabschnitt zu Beginn jedes Pumphubs verzögern.
21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinrichtungen auf das Fehlen der Drehung des Motors innerhalb einer vorgeschriebenen Anzahl von Ausgangsimpulsen ansprechen.
22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Alarmeinrichtungen, die auf die Einrichtungen zum Nachweis des Tropfenflusses ansprechen und den Motor abschalten.
23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Nachweis des Tropfenflusses einen auf Tropfenfluß in der Einlaßleitung ansprechenden Tropfendetektor umfassen, und das ein auf den Tropfendetektor

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    2 5 3 3 3 U

    ansprechender Ratendiskriminator für die Tropfen vorgesehen ist, der Flüsigkeitsfluß unterhalb einer vorgeschriebenen Austropfrate durch die Einlaßleitung während des Füllhubs nachweist.
24. 24. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. Impulse erzeugenden Einrichtungen umfassen: eine Ratenmultiplikatorstufe (102); Einrichtungen zur Erzeugung einer Pumpfrequenz aus der Ratenmultiplikatorstufe, wobei die Pumpfrequenz proportional ist der gewünschten Ausflußrate; und Einrichtungen zur Erzeugung einer festen IMillfrequenz von der Ratenmultiplikatorstufe , wobei die Füllfrequenz den Maximalwert der Pumpfrequenz übersteigt.
25. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Rückstellung der hohen Dekaden der Ratenmultiplikatorstufe (102) am Ende jedes Antriebsimpulses des Motors während des Pumphubs.
26. 26. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die auf den Nachweis von Gasblasen in der Einlaßleitung ansprechen.
27. 27. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritze (10) einen Einlaßstutzen (1Od) und einen Auslaßstutzen (1Oe) und einen in ihr gleitenden Kolben (10b) aufweist; daß die Ratenmultiplikatorstufe (102) mit mehreren Dekaden (iO2b-1O2d) und einem daran angeschlossenen Stufenschalter (102a) zur Einstellung der gewünschten Pumpfrequenz

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    für die Ausflußrate versehen ist, wobei die von der Multiplikatorstufe (102) bestimmte Pumpfrequenz proportional ist der von der Spritze beim Pumpvorgang erzeugten Ausflußrate der durch den Auslaßstutzen und die Auslaßleitung abgegebenen Flüssigkeit; daß die Einrichtungen zur Urzeugung einer festen Füllfrequenz diese mit Hilfe der Ratenmultiplikatorstufe (102) proportional zu einer festgelegten Ausflußrate im Füllhub erzeugen, in dem die Spritze (10) durch den Einlaßstutzen (10b) und die Einlaßleitung mit Flüssigkeit gefüllt wird, wobei die Füllfrequenz eine maximale Pumpfrequenz übersteigt; daß die Einrichtungen zur Erzeugung von Impulsen im Füllhub Antriebsimpulse des Motors mit einer festen Füllfrequenz und im Pumphub Antriebsimpulse mit einer Pumpfrequenz erzeugen; und daß die digitalen Einrichtungen umfassen: Zähler, die den Zeitabschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Antriebsimpulsen des Motors im Pumphub durchzählen; Zähler, die den Zeitabschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Antriebsimpulsen des Motors im Pumphub mit der doppelten Geschwindigkeit durchzählen, die von der gewählten Durchflußrate im Pumphub verlangt wird, wobei die Zählung mit doppelter Geschwindigkeit während eines Intervalls stattfindet, das gleich ist der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Antriebsimpulsen des Füllhubs, wodurch die Frequenz der dem Gleichstrom-Fortschaltmotor (22) zugeführten Impulse während des Pumphubs für die während des Füllhubs verlorene Zeit kompensiert

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    ? R Ή 3 1 4 - 97 -

    wird; und Mittel, die auf die Zähler ansprechen und die hohen Dekaden (102b, 102c) der Ratenmultiplikatorstufe zu Beginn jeder Antriebsimpulsperiode im Pumpvorgang zurückstellen.
28. 28. Vorrichtung zur Verwendung in einer Injektionspumpe mit einer Injektionsspritze, gekennzeichnet durch Einrichtungen, mit denen die Injektionsspritze (10) durch einen Füllhub, in dem die Spritze mit Flüssigkeit durch eine Einlaßleitung aufgefüllt wird, und einen Pumphub, in dem die Flüssigkeit von der Spritze durch eine Auslaßleitung abgegeben wird, bewegt wird, und Nachweisvorrichtungen, die auf das Fehlen von Flüssigkeitsfluß in der Einlaßleitung während des Füllhubs ansprechen.
29. 29. Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Alarmgabe, die auf die Einrichtungen zum Nachweis von fehlendem Flüssigkeitsfluß ansprechen und die Antriebseinrichtungen abschalten.
30. 30. Vorrichtung zur Verwendung in einer Injektionspumpe mit einer Injektionsspritze, gekennzeichnet durch Antriebseinrichtungen, die die Spritze durch einen Füllhub, in dem die Spritze mit Flüssigkeit durch eine Einlaßleitung aufgefüllt wird, und durch einen Pumphub, in dem die Flüssigkeit von der Spritze durch eine Auslaßleitung abgegeben wird, treiben, und Nachweisvorrichtungen, die auf den Nachweis von Flüssigkeitsfluß in der Einlaßleitung während eines Pumphubs ansprechen·

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31. 31. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Alarmgabe, die auf die Nachweisvorrichtungen ansprechen und die Antriebseinrichtungen abschalten.
32. 32. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die das Ansprechen auf den Nachweis von Flüssigkeit für einen bestimmten Zeitabschnitt zu Beginn jedes Pumphubs verzögern.
33. 33. Vorrichtung zur Verwendung in einer Injektionspumpe mit einer Injektionsspritze, gekennzeichnet durch einen Motor, der die Injektionsspritze in einem Füllhub, in dem die Spritze mit Flüssigkeit durch eine Einlaßleitung gefüllt wird, und in einem Pumphub, in dem die Flüssigkeit von der Spritze durch eine Auslaßleitung abgegeben wird, betreibt, und Nachweisvorrichtungen, die auf das Fehlen der Drehung des Motors innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts ansprechen.
34. 34. Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Alarmgabe, die auf die Nachweisvorrichtungen ansprechen und die Antriebseinrichtungen abschalten.
35. 35. Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch Steuervorrichtungen zur Erzeugung von Antriebs impuls en, mit denen der Motor erregt wird, und Nachweisvorrichtungen, die auf das Fehlen der Drehung des Motors innerhalb einer bestimmten Anzahl von Antriebs impuls en des Motors ansprechen.
36. 36. Vorrichtung zur Verwendung in einer Injektionspumpe, gekennzeichnet durch: einen Motor zum Betrieb der Injektionsspritze in einem Füllhub, in dem die Spritze durch eine

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    Einlaßleitung mit Flüssigkeit gefüllt wird, und in einem Pumphub, in dem die Flüssigkeit von der Spritze durch eine Auslaßleitung abgegeben wird, und Nachweisvorrichtungen, die auf das Fehlen einer vorgeschriebenen Anzahl von Tropfen in der Einlaßleitung am Ende des Füllvorgangs ansprechen.
37. 37· -Vorrichtung nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Alarmgabe, die auf die Nachweisvorrichtungen ansprechen und die Antriebsvorrichtung abschalten.
38. 38. Vorrichtung nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Blockierung der Nachweisvorrichtungen beim Fehlen einer Injektionsspritze.
39. 39· Vorrichtung zur Verwendung in einer Injektionspumpe zur Abgabe von Flüssigkeit mit bestimmten Ausflußraten, gekennzeichnet durch einen Motor zum Betrieb der Injektionsspritze in einem Füllhub, in dem die Spritze durch eine Einlaßleitung mit Flüssigkeit gefüllt wird, und in einem Pumphub, in dem die Flüssigkeit von der Spritze durch eine Auslaßleitung abgegeben wird; Einrichtungen zur Erzeugung von Antriebsimpulsen für den Motor; und Nachweisvorrichtungen, die auf eine hohe Rate von Antriebsimpulsen des Motors beim Fehlen einer entsprechend hohen, gewählten Ausflußrate ansprechen.
40. 40. Vorrichtung nach Anspruch 39» gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Alarmgabe, die auf die Nachweisvorrichtungen ansprechen und die Antriebsvorrichtung abschalten.

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41. 41. Vorrichtung zur Verwendung in einer Injektionspumpe, die zur Aufnahme einer beweglichen Injektionshülse ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Motor zum Betrieo der Spitzenhülse in einem Füllhub, in dem die Hülse durcn eine Sinlaßleitung mit Flüssigkeit gefüllt wird, und in einem Pumphub, in dem die Flüssigkeit von der Hülse durun eine Auslaßleitung abgegeben wird, und Einrichtungen zur.; Nachweis der eingesetzten Spritzenhülse.
42. 42. Vorrichtung nach Anspruch 4I, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die auf das Fehlen der Injektionsspritze ansprechen und den Fortschaltmotor mit einer bestimmten Geschwindigkeit erregen, sodaß er die Betätigungsvorrichtungen antreibt; und Einrichtungen zum Nachweis einer ten Steilhang der Betätigungsvorrichtungen, um den Motor abzuschalten, wodurch eine Injektionsspritze eingesetzt werden kann.

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