Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrich tung mit Infusionspumpe mit einem in einem Druckzylinder verschiebbaren Pumpenkolben, einem Schritt- oder Synchron motor und einer vom Motor angetriebenen Zahnstange oder einer über eine Gewindespindel durch den Motor angetriebe- nen Schubstange zum Vorschub des Kolbens.
Infusionspumpen dieser Art sind an und für sich bekannt.
Durch einen Motor, meistens einen Schrittmotor, wird über ein Getriebe eine Gewindespindel, die mittels einer Kupp lung auf eine Schubstange wirkt und diese verschiebt, oder eine Zahnstange angetrieben, wobei die Schub- oder Zahnstange wieder mit dem Kolben der Pumpe in Verbindung steht. Meistens sind auch schon Mittel vorhanden, die eine Überlastung des Motors verhindern, wenn die Kupplung auf der Gewindespindel eine Endstellung oder einen bestimmten Anschlag erreicht hat oder der Pumpenkolben bzw. die Zahn stange blockiert. Dazu sind Motor und Gewindespindel bzw.
Zahnstange mittels einer Rutschkupplung miteinander verbunden. Eine solche Anordnung kann jedoch nur als unvollkommen bezeichnet werden, da sie den Motor nur vor Über- lastung schützt, aber trotzdem weiterlaufen lässt, und des wei teren bei den in Betracht kommenden kleinen Vorschubgeschwindigkeiten nicht ohne weiteres festgestellt werden kann, ob die ganze Vorrichtung noch richtig funktioniert oder ob nur der Motor läuft.
Eine Blockierung des Kolbenvorschubs aus irgendeinem Grunde, zum Beispiel durch Verstopfung einer Leitung, kann daher längere Zeit unentdeckt bleiben und somit unter
Umständen ernsthafte Folgen für den Patienten nach sich zie hen und natürlich auch dem Gerät schaden.
Deshalb wäre es wünschenswert, wenn durch ein solches Blockieren einerseits sofort der Motor abgestellt und andererseits irgendein, z. B. ein optisches oder akustisches, Alarmsignal ausgelöst würde.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Einrichtung mit Infusionspumpe zu entwik keln, die die vorstehend genannten Nachteile nicht mehr aufweist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung mit Infusionspumpe der eingangs erwähnten Art gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Alarmvorrichtung aufweist und mit Mitteln versehen ist, welche bei Blockierung des Vorschubs der Schub- oder Zahnstange den Motor abstellen und die Alarmvorrichtung in Gang setzen.
Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung mit Infusionspumpe näher beschrieben. Es zeigen: die Fig. 1 das Blockschaltbild der erfindungsgemässen Ein richtung mit Infusionspumpe, die Fig. 2 ein detailliertes Schaltschema derselben, die Fig. 3 eine etwas vereinfachte Darstellung des mechanischen Aufbaus der erfindungsgemässen Einrichtung mit Infusionspumpe und die Fig. 4 einen Schnitt nach der in der Fig. 3 bezeichneten Linie IV-IV.
In der Fig. 1 folgt auf einen frequenzbestimmenden Impulsgenerator 1 ein Impulsformer und -integrator 2, darauf zwei Frequenzuntersetzer 3a und 3b. Die über den Wechselschalter 28 an die Ausgänge des Impulsformers und -integrators 2 oder eines der Frequenzuntersetzer 3a bzw. 3b angeschlossene Diodenlogik 4 steuert zwei Flip-Flops 5 und 6, wel che die Transistorschalter 7a, 7b und 8a, 8b betätigen. Parallel zu einer Wicklung des Schrittmotors 9 ist die Alarmvorrichtung 10 geschaltet, die bei Netzausfall, bei Versagen der Steuerelektronik oder bei Betätigung eines Endschalters Alarm gibt. Anstelle des Schrittmotors könnte auch ein Synchronmotor verwendet werden, jedoch liesse dieser nur eine begrenzte Drehzahlvariation zu, wogegen mit dem Schrittmo- tor praktisch jede beliebige Drehzahl eingestellt werden kann.
Die Figuren 2 und 2a zeigen eine spezielle Ausführungsform des elektronischen Teils der Einrichtung. Der Impulsgenerator 1 arbeitet als Oszillator mit der Unijunction Diode 11. Frequenzbestimmende Elemente sind dabei der variable Widerstand 12 und der Kondensator 13. Der Widerstand 14 bewirkt eine Strombegrenzung und Temperaturstabilisation. Die Impulse werden über dem Widerstand 15 abgenommen und über die Diode 16 dem Impulsformer 2 zugeführt. Dort bilden die Transistoren 17 und 18 mit den Widerständen 19, 20, 21 und 22 sowie dem Kondensator 23 einen monostabilen Multivibrator. Der Widerstand 19. der Korden.
sator 24 und das Amperemeter 25 bilden zusammen den Impulsintegrator. Durch den Widerstand 19 werden Stromimpulse gleichbleibender Form mit einer der Generatorfrequenz entsprechenden Folge an den Kondensator 24 und das Amperemeter 25 geleitet. welche die Impulse integrieren. Die Diode 26 dient zur Temperaturstabilisation der Frequenzanzeige. Die Rechteckimpulse werden über den Widerstand 27 den Frequenzteilern 3a und 3b zugeführt. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um integrierte Dekadenuntersetzer. Durch den Wechselschalter 28 können nun entweder die Grundfrequenz oder die um den Faktor 10 resp. 100 unterteilte Frequenz abgegriffen und über die Kondensatoren 31, 32, 33 und 34 sowie über die Diodenlogik 4 den Flip Flops 5 und 6 zugeführt werden.
Die Diodenlogik 4 besteht aus den Dioden 35, 36, 37 und 38 sowie den Widerständen 39. 40 41 und 42. Sie bewirkt, dass je nach den an den Dioden liegenden Vorspannungen durch die vom Impulsgenerator resp. den Frequenzteilern gelieferten positiven Impulse abwechslungsweise der Flip-Flop 5 oder der Flip-Flop 6 umgeschaltet wird. Der Flip-Flop 5 besteht aus den Transistoren 43 und 44 sowie aus den Widerständen 45, 46, 47. 48, 49 und 50. Der Flip-Flop 6 ist gleich wie 5 aufgebaut und besteht aus den Transistoren 51 und 52 sowie aus den Widerständen 53, 54. 55. 56. 57 und 58. Über die Kollektorspannungsteiler 47 und 49 sowie 48 und 50 bzw. 55 und 57 sowie 56 und 58 werden die Transistorschalter 7a und 7b bzw. 8a und 8b. bestehend aus den Transistoren 59 und 60 bzw. 61 und 62 sowie den Dioden 63, 64 bzw.
65, 66 angesteuert. Je ein Ende der Wicklung des Schrittmo tors 9 ist an einem Kollektor der Transistorschalter 7a. 7b und 8a, 8b angeschlossen. nämlich an den Punkten A, B, C und D. Die anderen Enden der Wicklungen kommen gemeinsam an den Punkt E, so dass der Motorstrom vom Pluspol der Motorstromquelle über E und die Motorwicklungen zu den Punkten A, B, C und D sowie zu den Kollektoren der Schalttransistoren 59. 60. 61 und 62 und über den Schalter 67 zum Minuspol der Motorstromquelle fliesst. Die Dioden 63, 64, 65 und 66 haben die Aufgabe. induktive Abschaltspitzen über den Motorwicklungen kurzzuschliessen.
Die Alarmeinrichtung 10 hat zwei Funktionen. Erstens gibt sie Alarm bei Betätigung des Mikroschalters 67. Dadurch wird der Kondensator 13 des Impulsgenerators an Masse gelegt. wodurch keine Impulse mehr entstehen und somit der Motor stillgelegt ist. Der durch die Motorwicklungen fliessende Strom kann nun nicht mehr über den Schalter 67, sondern muss über die Diode 68 und den Transistorsummer 69 zum Minuspol der Stromversorgung fliessen. Der Transistorsummer 69 gibt dadurch ein akustisches Alarmsignal. Anstelle des Transistorsummers könnte natürlich auch irgendein anderer Schallerzeuger eingesetzt werden.
Die zweite Funktion der Alarmeinrichtung 10 besteht in der Überwachung der Funktionstüchtigkeit der Steuerelektro- nik und der Netzspannung. Dazu werden die Rechteckimpulse über der Motorwicklung A-E durch den Kondensator 71, die Diode 73 und den Widerstand 72 dem Kondensator 74 zugeführt. Dadurch lädt sich dieser auf eine Spannung auf, die positiver ist als diejenige des in der Emitterleitung des Transistors 78 liegenden Akkumulators 79. Dies führt zur Sperrung des Transistors 78. Falls die Steuerelektronik aus irgendeinem Grund ausfällt, z.
B. auch bei Netzausfall, fehlen die Rechteckimpulse über der Wicklung A-E, der Kondensator 74 wird nicht mehr aufgeladen, sondern entlädt sich über den Widerstand 75 sowie über den Widerstand 76 und die Basis-Emitterstrecke des Transistors 78, so dass die Spannung an der Basis gegenüber derjenigen am Emitter negativ wird. Dadurch wird der pnp-Transistor 78 leitend und somit kann der Strom des Akkumulators 79 über den Transistor 78, den Transistorsummer 69 und den Schalter 67 resp.
die Diode 70 fliessen und Alarm auslösen. Die Batterie 79 wird über den Widerstand 80 an den Pluspol der Ladestrom quelle angeschlossen und ist daher dauernd aufgeladen und immer betriebsbereit.
Die Stromversorgung erfolgt durch einen Netzteil 81, welcher aus dem Netztransformator 82 mit dem Netzschalter 89 und zwei Sekundärwicklungen, den beiden Gleichrichterbrücken 83 und 84, den zwei Ladekondensatoren 85 und 86 und dem Widerstand 87 sowie der Zenerdiode 88 als Stabilisierglieder besteht. Die eine Gleichrichterbrücke 83 liefert den durch den Kondensator 85 geglätteten Betriebsstrom für den Schrittmotor, während die andere Brücke 84 als Ladestromquelle für den Akkumulator 79 fungiert und nach Sta- bilisierung durch den Widerstand 87 und die Zenerdiode 88 die gesamte elektronische Einrichtung versorgt.
Der grosse Vorteil dieser Schaltung ergibt sich daraus, dass die frequenzbestimmenden Elemente des Impulsgenera tors nicht gleichzeitig zur Anzeige der eingestellten Fre quenz herangezogen werden, sondern die Frequenz durch einen dem Generator nachgeschalteten, linear arbeitenden
Impulsintegrator angezeigt wird. Selbstverständlich könnte man anstelle eines Impulsgenerators mit dem Amperemeter auch einen digital anzeigenden Impulszähler einsetzen. Man könnte dadurch den Bedienungskomfort noch vergrössern, müsste aber einen etwas grösseren Aufwand in Kauf neh men. Die Grobeinstellung der Frequenz erfolgt nicht durch
Umschalten von frequenzbestimmenden Elementen, sondern durch dem Generator nachgeschaltete Frequenzteiler. Da durch arbeitet der Impulsgenerator nur in seinem Grundbe reich, ohne Umschaltungen für die Grobeinstellung der Fre quenz.
Die durch alternde Komponenten im Generator verur sachten Frequenzänderungen können sich also nicht auf die
Eichung auswirken und die Frequenzanzeige bzw. Geschwin digkeitsanzeige erfolgt linear.
Ein Vorteil dieser Schaltung ist es unter anderem auch, dass der Transistorsummer 69 zwei verschiedene Töne ab gibt, je nachdem, ob er durch Betätigen des Motorschalters
67 oder durch Ausfall der Motorspannung in Gang gesetzt wird, da in jedem der beiden Fälle eine andere Betriebsspan nung an ihm angelegt ist. Dadurch kann die Bedienungsper son auch sofort unterscheiden, ob es sich bloss um eine me chanische Blockierung oder um einen Ausfall der Netzspan nung oder der Steuerelektronik handelt.
In den Fig. 3 und 4 ist der mechanische Aufbau der Infu sionspumpe etwas vereinfacht unter Weglassung der für den
Funktionsablauf unwesentlichen Teile dargestellt.
In einem Lager- und Haltebügel 101 sowie in einem Ge genlager 102 ist ein Achsbolzen 103 gelagert und mittels sei nes erweiterten Kopfendes 103a einerseits und einer Gegen mutter 103b andererseits festgehalten. Über dem Achsbol zen 103 ist eine Gewindespindel 104 koaxial und drehbar an gebracht. Sie ist nicht ganz so lang wie der Abstand zwi schen dem Lager 101 und dem Gegenlager 102. Am Lagerbü.
gel 101 ist eine Blattfeder 105 befestigt, die etwas gegen das
Gegenlager 102 hin geneigt ist und eine Durchbohrung aufweist, durch welche der Achsbolzen 103 verläuft. Diese Blatt- feder 105 drückt gegen die freie Stirnseite der Gewindespindel und sichert diese so gegen achsiale Verschiebung. An dem der Feder zugewandten Ende weist die Gewindespindel 104 ein konzentrisches Ritzel 104a auf, das mit einem weiteren Ritzel 106 in Eingriff steht, welches von einem in dieser Figur nicht dargestellten Motor 9 angetrieben wird.
Das Gewinde 104b der Gewindespindel 104 steht mit einem Kupplungsstück 107 in Eingriff, welches zwei Teile 107a und 107b aufweist und die Verbindung zur Kolbenschub- stange 108 herstellt. Die beiden Teile 107a und 107b liegen seitlich an der Gewindespindel auf und werden mittels einer abgefederten Schraube 107c gegeneinander und gegen die Spindeloberfläche gedrückt. Der Teil 107b besitzt eine Nase 107d, welche in das Gewinde eingreift, und ist mittels zweier Schrauben starr mit der Kolbenschubstange 108 verbunden.
Der andere Teil 107a dagegen ist durch nur eine Schraube mit Spiel derart an der Schubstange befestigt, dass er um deren Achse entgegen der Federkraft der abgefederten Schraube 107c verschwenkbar ist.
Umgekehrt ist es dadurch möglich, durch Verschwenken der Schubstange 108 den Teil 107b mit der Nase 107d ausser Eingriff mit dem Gewinde 1 04b zu bringen, ohne dabei den Kontakt mit der Gewindespindel 104 zu verlieren, da ja dann der Teil 107a noch fest anliegt. Auf diese Weise ist eine rasche Verschiebung der Kolbenschubstange in die gewünschte Ausgangsposition möglich.
Die Schubstange 108 drückt mit ihrer tellerförmig erweiterten Stirnseite auf den Stössel 109 des Kolbens 110, welcher im Druckzylinder 111 verschiebbar gelagert ist. Die Halterung für den Druckzylinder 111 ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
In der Nähe des freien Endes der Blattfeder 105 ist ein Mikroschalter 67 am Lagerbügel 101 angebracht, dessen Be tätigungshebel 67a mit dem freien Ende der Blattfeder in Berührung steht,
Falls nun aus irgendeinem Grund, zum Beispiel wegen Erreichens der Endposition oder wegen einer Verstopfung in der an den Druckzylinder anzuschliessenden Leitung, der Kolben und damit die Schubstange 108 bzw. das Kupplungstück 107 in seiner Längsbewegung blockiert wird, verschiebt sich die Gewindespindel 104 auf den Lagerbügel 101 zu entgegen der Kraft der Blattfeder 105, da sich ja der Motor und somit auch die Spindel 104 weiterdrehen. Dadurch wird das freie Ende der Blattfeder gegen den Betätigungshebel des Mikroschalters 67 gedrückt und letzterer betätigt, wodurch einerseits der Motor abgestellt und andererseits die Alarmvorrichtung in Gang gesetzt wird.
Anstelle der Spindel-Schubstangenkombination lässt sich zum Beispiel auch eine über ein vom Motor angetriebenes Ritzel verschiebbare Zahnstange verwenden, welche mittels einer Feder in Eingriff mit dem Ritzel gehalten wird und zur raschen Verschiebung in die gewünschte Ausgangsstellung entgegen der Kraft dieser Feder ausser Eingriff mit dem Ritzel gebracht werden kann. Der Motor wäre dabei um seine Rotorachse ebenfalls entgegen der Kraft einer weiteren Feder kippbar gelagert. Bei einer Blockierung der Zahnstange würde er dann etwas kippen, wodurch analog wie im zeichnerisch dargestellten Beispiel ein Schalter betätigt würde. Desgleichen gibt es noch weitere Möglichkeiten, die jedoch alle auf dem selben Prinzip, nämlich der Ausnutzung der gegenläufigen Relativbewegung zwischen treibendem und getriebenen Teil bei einer Blockierung des Kolbenvorschubs beruhen.
Mit der so beschriebenen erfindungsgemässen Einrichtung mit Infusionspumpe wird nicht nur praktisches und zeitsparendes Arbeiten ermöglicht, sondern auch ein Maximum an Sicherheit für den zu behandelnden Patienten erreicht.
Es kann die Infusionsgeschwindigkeit direkt am Amperemeter abgelesen und mit dem durch den Wechselschalter ge wählten Faktor multipliziert werden. Falls sich aus irgendeinem Grunde eine Änderung in den elektronischen Teilen er geben sollte, wird dies sofort am Messinstrument sichtbar, da die Infusionsgeschwindigkeit ja nicht durch die Einstellung eines Einstellknopfes auf eine Marke sondern durch eine von diesem Knopf unabhängige Messung angezeigt wird. Durch die Anwendung integrierter Schaltkreise als Frequenzuntersetzer ist die Eichgenaugikeit optimal.
Die Alarmeinrichtung ist ständig betriebsbereit, wodurch sich ein weiterer Vorteil ergibt. Es kann zum Beispiel nicht mehr passieren, dass man das Gerät einschaltet, ohne zu bemerken, ob es vorher an das Netz angeschlossen wurde oder nicht. Ein Netzausfall wird sofort angezeigt, und was besonders hervorzuheben ist, auch ein Defekt in der elektronischen Steuereinrichtung. Dies ist besonders wichtig, da gerade solche Fehler wegen der in Betracht kommenden äusserst langsamen Vorschubgeschwindigkeiten leicht übersehen werden können und deshalb gefährlich sind.
Bei einer Verstopfung der Infusionsleitungen oder bei Erreichen der Endposition des Kolbens oder des Kupplungsteils ertönt ebenfalls ein Alarmsignal.
Schliesslich ist auch die besondre Konstruktion des Kupplungsteils zu erwähnen, die ein problemloses Verschieben der Schubstange längs der Gewindespindel in die gewünschte Position ermöglicht.
Alle die vorgenannten Vorteile bieten die Möglichkeit einer fast automatischen Patientenbetreuung. Ist die Pumpe einmal eingestellt, kann man sie sich selbst überlassen, jede eventuelle Störung würde sofort durch ein Alarmsignal angezeigt werden. Dass dadurch Bedienungspersonal eingespart werden kann, liegt auf der Hand.