DE2851656C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern einer zum Transportieren von Infusionslösungen dienenden Injektionspumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist bereits bekannt (DE-OS 25 43 185). Die vorbekannte Vorrichtung hat die Aufgabe, bei Abweichung der Fördermenge von einer vorgegebenen Menge pro Zeiteinheit (Förderrate) einen Alarm auszulösen und gegebenenfalls Wartungspersonal auch schon dann durch Auslösen eines Alarms aufmerksam zu machen, wenn zwar noch keine Abweichung vorliegt, sich eine solche beispielsweise durch nur noch geringen Vorrat aber schon ankündigt.

Darüber hinaus ist auch schon vorgeschlagen worden (DE-OS 26 51 962), eine Rollenpumpe als Förder- und Dosiereinheit zum Fördern der Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zur Ausflußöffnung eines Ausflußkatheters mit einer Programmsteuereinheit zu versehen, welche die Rollenbewegung winkel- oder drehzahlabhängig steuert. Hierzu dient ein Schrittschaltmotor. An einer Rollenscheibe sind kleine Magnete angebracht, die mit Sensoren zur Erfassung der Drehbewegung der Rollenscheibe zusammenwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine genauere, und zwar schrittweise Steuerung der über einen bestimmten Zyklus von beispielsweise 24 Stunden verteilten Infusionsrate erfolgt.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen der Erfindung beschrieben.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, beispielsweise in Abhängigkeit vom Blutzuckerspiegel eines Patienten nicht nur die Menge, sondern auch die Verteilung der Injektionslösung über einen bestimmten Zeitzyklus vorzuprogrammieren. Hierdurch werden solche Probleme überwunden, vor welche das Krankenhauspersonal gestellt wird, wenn nach Ansprechen einer Alarmanlage das Bedienungspersonal erst herbeigerufen und manuell eine Neueinstellung vorgenommen werden muß. Die Erfindung ist daher eine wichtige Hilfe beispielsweise zur Insulinbehandlung von Diabetikern, da der Blutzuckerspiegel praktisch vollautomatisch den Bedürfnissen des Patienten entsprechend steuerbar ist.

Die nach Art eines Infusionsmusters verlaufende Infusionsrate kann vorprogrammiert in einem Speicher gespeichert werden, welche in Pumpensteuersignale zur Steuerung des Pumpenbetriebs umwandelbar ist.

Die Injektionspumpe selbst ist beispielsweise als Schlauchrollenpumpe aufgebaut. Die Pumpe kann aber auch eine rotierende Pumpe oder eine Infusionspumpe mit Spritze sein.

Die Pumpensteuerung umfaßt einen Motor und eine Schaltung zum Umformen der Volumendaten der Infusionslösung, die vom Speicher geliefert werden, in Motorsteuersignale, die den Volumendaten proportional sind, wobei die Schaltung zweckmäßigerweise die Signale der Volumendaten der Infusionslösung in ein vorgegebenes Infusions-Pegelsignal umformt. Alternativ kann die Umformschaltung das Volumensignal der Infusionslösung in ein vorgegebenes Infusions-Zeitsignal umformen. Der Motor kann ein Gleichstrommotor oder ein Impulsmotor sein.

Die Antriebsquelle für die Pumpe ist der Motor der Pumpensteuerung, der mit der Pumpe beispielsweise über ein Reduziergetriebe verbunden ist.

Alternativ kann die Antriebsquelle für die Pumpe ein Federtrieb sein, mit einer Feder und einem Getriebe zum Übertragen der Federkraft auf einen sich drehenden Körper zum Antrieb der Pumpe und eines Regelzahnrades, das mit einem Teil des Getriebes verbunden ist. Das drehzahlregelnde Rad umfaßt eine Schnecke und ein Schneckenrad und die Schneckenwelle ist mit dem Motor der Pumpensteuerung verbunden, um die Steuerung der Pumpe zu bewirken. Das Regulierzahnrad kann auch ein Malteser-Rad sein.

Die Zeitsteuerschaltung umfaßt einen Taktoszillator als Taktgeber, der durch ein Startsignal betätigt wird, ferner einen Frequenzumformer und einen Frequenzteiler, derart, daß die Ausgangsfrequenz des Taktoszillators in eine Frequenz geteilt wird, die proportional den Daten für die Speisung des Speichers ist.

Die Dateneingangseinrichtung ist zweckmäßigerweise mit einer Eingangseinrichtung versehen, um die Daten einzustellen, derart, daß die Ausgangsfrequenz d. h. das Taktsignal des Taktgebers aufgrund des Datensignales umgeformt wird, wobei Schrittsignale erzeugt werden, um die im Speicher gespeicherten Daten an die Pumpensteuerung bei jedem Zyklus des Injektionsmusters für die Infusionslösung zu geben.

Alternativ können, ohne die Zahl der Schritte vorzubestimmen, die Volumensignale, die von der Eingangseinrichtung geliefert werden, zum Einstellen der Volumendaten der Infusionslösung gezählt werden, um die Nummer des letzten Eingangssignales als Nummer oder Anzahl der Schritt-Daten zu bestimmen, so daß die eingestellte Anzahl automatisch vorliegt.

Die Eingangseinrichtung für die Volumendaten der Infusionslösung ist mit einer Eingangsschaltung zum Einstellen der Volumendaten der Infusionslösung versehen und so angeordnet, daß die vorgesehenen Daten der Infusionslösung an die Speicher geliefert werden.

Die Speicherschaltung umfaßt einen Speicher zum Speichern der Volumendaten der Infusionslösung sowie eine Datenverknüpfungsschaltung. Sie ist so angeordnet, daß das Volumendatensignal der Infusionslösung an die Pumpensteuerung gegeben wird aufgrund der Schrittsignale, wobei die Speicherschaltung zweckmäßigerweise RAM-Speicher oder ROM-Speicher oder magnetische Speicher umfassen kann.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Detail beschrieben, in der

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Pumpenanordnung mit einer Injektionspumpe für eine Infusionslösung zeigt.

Fig. 2 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Pumpe nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in Draufsicht einen anderen Pumpenantrieb für die Pumpe nach Fig. 1.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Steuerschaltung zum Steuern der Pumpe.

Fig. 5 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der Steuerschaltung von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt in Form eines Blockdiagrammes eine weitere Ausführungsform der Steuerschaltung zum Steuern der Pumpenanordnung.

Fig. 7 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der Pumpensteuerung nach Fig. 6.

Fig. 8 zeigt Wellenformen des Injektionsmusters für die Infusionslösung der Pumpe, gesteuert durch die Steuerschaltung nach den Fig. 4 bis 7.

Fig. 9 zeigt in Form eines Blockdiagrammes eine weitere Ausführungsform einer Steuerschaltung zum Steuern der Pumpenanordnung.

Fig. 10 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der Pumpensteuerung nach Fig. 9.

Fig. 11 zeigt in Form eines Blockdiagrammes eine weitere Ausführungsform einer Steuerschaltung zum Steuern der Pumpenanordnung.

Fig. 12 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der Pumpenschaltung nach Fig. 11.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform einer Pumpenanordnung 10 einer Injektionspumpe für eine Infusionslösung nach der Erfindung, wobei die Pumpe 10 einen sich drehenden Körper 14 mit einer Vielzahl von konzentrisch angeordneten Rollen 12 umfaßt, ferner einen Schlauch 16, der um den sich drehenden Körper 14 verlaufend montiert ist, sowie eine Halterung 20 zum Halten der Schlauchhalterungen 18, die an den Enden des elastischen Schlauches 16 angeordnet sind, sowie eine Welle 22 für den sich drehenden Körper 14, die an eine Antriebsquelle angeschlossen ist. Die Pumpe 10 kann aber auch eine konventionelle Rollenpumpe sein oder eine rotierende Pumpe oder eine Infusionspumpe mit Spritze, die die Drehbewegung des Motors ausnutzen, um die Pumpenwirkung zu erzeugen.

Die Pumpe 10 hat im allgemeinen als Antriebsquelle einen Motor 24, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei eine Ausgangswelle 28 des Motors 24 über ein übliches Reduziergetriebe 26 mit der Welle 22 der Pumpe 10 verbunden ist. Die Ausgangswelle 28 des Motors 24 kann auch ohne Reduziergetriebe 26 direkt an die Welle 22 gekoppelt sein, um die Pumpe 10 anzutreiben. Ein Gleichstrommotor oder ein Impulsmotor kann als Motor 24 Verwendung finden.

Alternativ kann eine in Fig. 3 gezeigte Federeinrichtung 30 als Antriebsquelle für die Pumpe 10 verwendet werden. Diese Federeinrichtung 30 umfaßt eine Feder 32, ein erstes großes Zahnrad 34, koaxial zur Feder 32, ein zweites kleines Zahnrad 36, das koaxial zur Welle 22 der Pumpe 10 liegt und in Eingriff mit dem ersten großen Zahnrad 34 steht, ein zweites großes Zahnrad 38, koaxial mit dem zweiten kleinen Rad 36, ein drittes kleines Rad 40 in Eingriff mit dem zweiten großen Rad 38, ein drittes großes Rad 42, koaxial zum dritten kleinen Rad 38, ein viertes kleines Rad 44 in Eingriff mit dem dritten großen Rad 42, ein viertes großes Rad 46, koaxial zum vierten kleinen Rad 44, ein fünftes kleines Rad 48, in Eingriff mit dem vierten großen Rad 46 und ein Reglerrad 50, das mit dem fünften kleinen Zahnrad 48 verbunden ist. Das Regelgetriebe 50 umfaßt ein Schneckenrad 52, koaxial zum fünften Rad 48, eine Schnecke 54 und den Motor 24, der mit der Schnecke 54 verbunden ist. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 kann ein Gleichstrommotor oder ein Impulsmotor, zweckmäßigerweise als Motor 24, verwendet werden. Insbesondere wird bei dieser Ausführungsform ein kleiner Gleichstrommotor oder ein Impulsmotor mit relativ niedrigem Drehmoment als Motor 24 verwendet, da die Pumpe 10 über eine lange Zeit durch die mechanische Kraft der Feder 10 angetrieben werden kann.

Wenn die Federanordnung 30 verwendet wird, kann anstelle des Reglergetriebes 50 ein solches mit einem Malteser-Rad verwendet werden, das koaxial zu dem kleinen Zahnrad 48 angeordnet ist und in Eingriff mit einer drehbaren, mit Zapfen versehenen Scheibe steht, die mit dem Motor 24 gekoppelt ist. Ferner kann ein Reglergetriebe verwendet werden, das mit einem Hemmrad versehen ist, das koaxial zu dem fünften kleinen Zahnrad 48 angeordnet und über eine Ankerhemmung mit einem Motor verbunden ist, der eine reversible hin- und hergehende Bewegung ausführt.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Schaltung zum Steuern des Motors 24 für die Pumpe 10; sie wird vorzugsweise verwendet, wenn ein Gleichstrommotor 24 benutzt wird. Die Schaltung dieser Ausführungsform besteht im wesentlichen aus einer Pumpen-Steuerschaltung 58, einer Speicherschaltung 60, einer Zeitsteuerschaltung 62, einer Eingangsschaltung für Volumendaten der Infusionslösungen 64 und einem Schritt-Dateneingang 66.

Die Speicherschaltung 60 umfaßt einen Speicher 68 und eine Daten-Halteschaltung 70, wobei die Volumendaten D _IA der Infusionslösung, die das Injektionsmuster der Infusionslösung bestimmt, von der Volumen-Daten-Eingabe 64 für die Volumendaten der Infusionslösungen in dem Speicher 68 gespeichert werden. Die Volumendaten der Infusionslösung im Speicher 68 werden nacheinander zur Daten-Halteschaltung 70 übertragen, entsprechend dem Ausgangssignal der Zeitsteuerschaltung 62 und dann an die Pumpensteuerschaltung 58 gelegt, die die Volumen-Daten D _IA in hierzu proportionale Steuersignale für einen Impulsmotor umformt. An der Volumen-Daten-Eingabe 64 ist eine digitale Eingangsschaltung zum Einstellen der Volumen-Daten der Infusionslösung vorgesehen.

Die Zeitsteuerschaltung 62 umfaßt einen Taktoszillator als Taktgeber 72, einen Frequenzumformer 74 und einen Frequenzteiler 76. Wenn ein Startsignal STR über einen Steuerkreis 78 an den Taktgeber 72 gelegt wird, beginnt dieser zu arbeiten, um die vorgegebenen Impulssignale zu liefern, die an den Frequenzumformer 74 gelegt werden. Der Frequenzumformer 74 empfängt die Schrittdaten D _STP des Injektionsmusters, die vom Dateneingangskreis geliefert werden, der mit einem digitalen Eingangskreis versehen ist, um die Schritte einzustellen, um die Impulssignale umzuformen, die vom Taktoszillator 62 geliefert werden, und zwar in Impulssignale mit einer Frequenz, die proportional zu den Schritt-Daten D _STP ist, worauf das Impulssignal im Frequenzteiler 76 geteilt und das erhaltene Signal über die Steuerschaltung 78 an die Speicherschaltung 60 gelegt wird. In der Speicherschaltung 60 werden demzufolge die Volumen-Daten der Infusionslösung, die im Speicher 68 gespeichert sind, nacheinander an die Schaltung 70 gegeben, entsprechend den genannten Impulssignalen.

Die Pumpensteuerschaltung 58 umfaßt einen Digital/Analog-Umformer 80, einen Verstärker 82 und einen Gleichstrommotor 24, wobei das Volumen-Datensignal D _IA der Infusionslösung, das der Reihe nach von der Schaltung 70 der Speicherschaltung 60 übernommen wurde, in ein analoges Spannungssignal, proportional hierzu, umgeformt wird. Die Ausgangsspannung des Digital/Analog-Umformers 80 wird somit über den Verstärker 82 an den Gleichstrommotor gegeben, um den Gleichstrommotor 24 anzutreiben, so daß die Pumpe 10 betätigt wird, um die medizinische Lösung in den Behälter 86 zu pumpen, der über eine Rohrleitung mit der Pumpe 10 verbunden ist, und zwar entsprechend den Volumen-Daten der Infusionslösung, die in der Speicherschaltung 60 gespeichert sind. Die Feineinstellung des Pumpenvolumens für die Infusionslösung kann vorgenommen werden durch Zufuhr des Signales P _ACT an den Digital/Analog-Umformer 80 zum Steuern von dessen Bezugsspannung. Ein Haltesignal STP wird an die Steuerschaltung 78 gelegt, um die Tätigkeit abzuschalten.

Fig. 5 zeigt eine detaillierte Schaltung der Ausführungsform von Fig. 4. Gemäß Fig. 5 ist der Schrittdateneingang 66 so ausgeführt, daß die Einstellung der einzelnen Schritte, d. h. irgendeine Anzahl von Schritten, vorgenommen werden kann. Wenn ein 24-Stunden-Zeitgeber verwendet wird und die Schrittzahl 24 ist, so entspricht 1 Schritt 1 Stunde. Die Schrittdaten D _STP , die so eingestellt worden sind, werden an den Frequenzumformer 74 der Zeitschaltung 62 gegeben und das vom Taktoszillator gelieferte Impulssignal wird in Impulssignale umgeformt mit einer Frequenz, die proportional den Schrittdaten D _STP ist. Ferner werden die Schrittdaten D _STP an den Komparator 88 gelegt. An den Komparator 88 wird das Daten-Speichersignal PRG, das später im Detail beschrieben wird, über das ODER-Tor und den Zähler 92 als Taktsignal angelegt. Ferner wird das Zählsignal angelegt, und wenn die Zählnummer und die Schrittnummer miteinander übereinstimmen, gibt der Komparator 88 ein Signal an den Oszillator 94, um diesen zu betätigen.

Das Ausgangssignal des Oszillators 94 wird über das ODER-Tor an die Speicherschaltung 60 und den Zähler 92 als Taktsignal für die Datenübertragung der Speicherschaltung 60 gelegt und zum Vorrücken der Zählung des Zählers 92. Der Zähler 92 erzeugt ein Signal, wenn die Zählung mit der Kapazitätszahl der Speicherschaltung 60 übereinstimmt, um den Schritt-Multivibrator 96 zu betätigen, um den Zähler 92 und den Oszillator 94 rückzustellen und um die Datenübertragung der Speicherschaltung 60 zu beenden.

Die Speicherschaltung 60 umfaßt generell einen Speicher mit einer Vielzahl von Schieberegistern 98, 100, 102 und Flip-Flops 104, 106, 108, von denen jedes jedem Schieberegister entspricht. Die Anzahl der Schieberegister und der Flip-Flops ist bestimmt aufgrund der Datenkapazität. Das Volumen-Datensignal D _IA der Infusionslösung, das an die Schieberegister 98, 100, 102 gelegt wird, wird zunächst ausgewählt von der Eingangsschaltung 64 und an den Datenwähler 110 gelegt, der die Daten entsprechend den Anfangszuständen des Flip-Flops 112 auswählt. In diesem Fall wird das Datenspeichersignal PRG als Taktsignal über das ODER-Tor an die Schieberegister 98, 100, 102 und die Flip-Flops 104, 106, 108 gelegt, die das gewählte Volumen-Datensignal D _IA der Infusionslösung speichern. Somit wird das Datensignal D _IA der Infusionslösung sequentiell in den Schieberegistern 98, 100, 102 gespeichert. Wenn die Numer bzw. Zahl des Volumen- Datensignals D _IA der Infusionslösung mit derjenigen der Stufe D _STP übereinstimmt, tritt der Komparator 94 in Tätigkeit, wie oben beschrieben, um das erste Programm-Data der Schieberegister 98, 100, 102 zum Ausgang zu schieben, bis es in den Flip-Flops 104, 106, 108 aufgenommen wird. Wenn ferner die Kapazität der Schieberegister 98, 100, 102 mit der Zählungsnummer des Schrittzählers 92 zusammenfällt, wird das erste Datenwort in den Schieberegistern 98, 100, 102 und den Flip-Flops 104, 106, 108 verarbeitet und das nachfolgende Datenwort wird der Reihe nach in den Schieberegistern 98, 100, 102 gespeichert. Der Ausgang der Flip-Flops 104, 106, 108 oder das erste Datenwort wird an den Frequenzumformer 82 des Pumpensteuerkreises 58 gelegt.

Die Pumpensteuerschaltung 58 umfaßt einen Analog/Digital-Wandler 80, einen Bezugsspannungsgenerator 114 zum Einstellen der Ausgangsspannung des Digital/Analog-Umwandlers, einen Verstärker 82, einen Analogschalter 116 zwischen dem Umformer 80 und dem Verstärker 82 , ein Flip-Flop 118 zur Steuerung des Analogschalters 116 und einen Gleichstrommotor 24. Wenn das Volumen-Data-Signal D _IA , das im Speicher 60 gespeichert ist, zum Zwecke der Umformung in eine hierzu proportionale Gleichspannung, in den Digital/Analog-Umformer 80 eingegeben und das Startsignal STR über das UND-Tor 120 an die Zeitschaltung 62 und an das Flip-Flop 118 für den Analogschalter 116 gelegt werden, wird die Zeitsteuerschaltung 62 betätigt, das Flip-Flop des Analogschalters 116 gesetzt und der Analogschalter 116 in die Stellung "Ein" geschaltet. Die Ausgangsspannung des Umformers 80 wird dann über den Verstärker 82 an den Gleichstrommotor 24 gelegt. In der Pumpe 10 wird somit die Drehzahl des Motors 24 proportional zum Volumen-Daten-Signal D _IA der Infusionslösung gesteuert, und es wird eine Steuerung der Menge der Infusionslösung erreicht. Für die Feineinstellung des umgepumpten Infusions-Lösungsvolumens kann ein Signal P _ACT zur Regulierung der Ausgangsspannung des Bezugsspannungs-Generators 114 an den letzteren gelegt werden.

Bei Betätigung des Pumpensteuerkreises 58 arbeitet der Speicher 60 in der Weise, daß das Startsignal STR direkt das Flip-Flop 112 betätigt, dessen Ausgang an den Datenwähler 110 gelegt wird, um das Datensignal D _FF der Flip-Flops 104, 106, 108 im Speicherkreis 60 zu wählen. Als Folge hiervon wird das Datensignal D _FF sequentiell über die Schieberegister 98, 100, 102, die Flip-Flops 104, 106, 108, den Datenwähler 110 und die Schieberegister 98, 100, 102 geführt, und im Frequenzumformer 82 wird der Reihe nach das Datensignal D _FF der Flip-Flops 104, 106, 108 voreingestellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist die Schaltung so angeordnet, daß die Volumen-Daten D _IA der Infusionslösung, die im Speicher 60 gespeichert sind, überprüft werden können. Wenn nämlich das gespeicherte Datenprüfsignal CHK und das Startsignal STR in das UND-Tor 122 eingegeben werden, betätigt der Ausgang des UND-Tores den Datenprüfoszillator 124, dessen Ausgang als Taktsignal über das ODER-Tor 90 an die Speicherschaltung 60 und den Schrittzähler 92 gelegt wird, so daß das Datenwort D _FF , das in den Schieberegistern 98, 100, 102 in der Speicherschaltung 60 gespeichert ist, einmal seinen Weg durchläuft mit einer langsamen Geschwindigkeit von 1 bis 2 Sekunden. Zu dieser Zeit wird, wenn das Anzeigesignal D _IND der Volumen-Daten der Infusionslösung über das Anzeige-Tor 126 an den Datenwähler 128 gegeben wird, das Datensignal D _FF ausgewählt, so daß sein Inhalt über einen Dekoder 130 in ein Anzeigegerät 132 eingegeben und dort angezeigt werden kann.

Bei der Überprüfung der Speicherschaltung 60 wird, wenn irgendeine Differenz zwischen dem Wert des Anzeigegerätes 132 und dem Programm-Datenblatt vorhanden sein sollte, das Stopsignal STP in den Oszillator 124 eingegeben, um dessen Tätigkeit zu beenden, worauf ein Korrektursignal CNG an einen Multivibrator zur Veränderung der Daten gelegt wird, dessen Ausgang an den Datenwähler 136 zum Zwecke der Korrektur gegeben wird, so daß das richtige Volumen-Data D _IA der Infusionslösung im Datenwähler 136 ausgewählt wird, um die Flip-Flops 104, 106, 108 voreinzustellen, und den gespeicherten Inhalt der Volumen-Daten der Infusionslösung zu korrigieren. Gewöhnlich wird der Datenwähler 136 mit einem Null-Signal D _L gespeist und er erzeugt das Voreinstellsignal nur dann, wenn irgendein Eingangssignal von dem vorgenannten Multivibrator zugeführt wird. Nach Beendigung der Prüfung der gespeicherten Daten in der Speicherschaltung 60 wird die Zufuhr des Prüfsignales CHK beendet und das Startsignal wird nur zugeführt, ehe das UND-Tor 120 die Ausgangssignale zum Einschalten der Tätigkeit der Pumpensteuerschaltung 58 erzeugt.

In der vorbeschriebenen Ausführungsform wird eine Drehzahlsteuerung ohne Rückführung verwendet zum Steuern des Gleichstrommotors 24. Um eine genauere Infusion zu erreichen, kann eine Steuerung mit Rückkopplung verwendet werden, um die Phasensteuerung oder die Drehzahlsteuerung unter Ausnutzung der elektromotorischen Rückkraft des Gleichstrommotors zu realisieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so aufgebaut sein, daß mehr als zwei Arten von Infusions-Injektionsmuster im voraus in dem ROM gespeichert werden zur sequentiellen Auswahl mit einem geeigneten Mikrocomputer, ohne jedoch sequentiell die Volumendaten D _IA der Infusionslösung in der Speicherschaltung 16 einzustellen.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Steuerschaltung der Fig. 4 und 5, wobei diese Steuerschaltung vorzugsweise für eine Pumpe mit einem Impulsmotor 24 verwendet wird. Die Schaltung dieser Ausführungsform ist gegenüber der nach Fig. 4 nur hinsichtlich der Pumpensteuerschaltung 58 unterschiedlich, während die anderen Schaltungsanordnungen und Funktionen dieselben sind.

In Fig. 6 umfaßt die Pumpensteuerschaltung 58 einen Pumpenoszillator 138, einen Frequenzumformer 140, eine logische Schaltung 142 zum Ansteuern des Impulsmotors und einen Impulsmotor 24. Wenn ein Startsignal über die Steuerschaltung 78 an den Oszillator 138 gelegt wird, wird dieser eingeschaltet und liefert ein vorgegebenes Ausgangssignal an den Frequenzumformer 140, der seinerseits die Volumen-Daten D _IA der Infusionslösung empfängt, die der Reihe nach von der Halteschaltung 70 der Speicherschaltung 60 geliefert werden, um die Frequenz des Signales proportional zu den Daten umzuformen, welche der logischen Schaltung 142 zum Ansteuern des Impulsmotors zugeführt werden. Der Impulsmotor 24 wird somit entsprechend dem Ausgangssignal der logischen Schaltung 142 angesteuert.

Alternativ kann die Steuerschaltung nach Fig. 5 für die Ausführungsform nach Fig. 6 ohne jede Änderung verwendet werden, wobei die Pumpensteuerschaltung 58 wie in Fig. 7 gezeigt, aufgebaut ist, in welcher sie mit der logischen Schaltung 142 versehen ist, um den Impulsmotor anzusteuern, der einen Regler 143 enthält, sowie einen Antrieb 144, die miteinander gekoppelt sind, und der Oszillator 138 ist mit einem Flip-Flop 146 versehen. Wenn das Startsignal STR über das UND-Tor 120 an die Zeitschaltung 62 und den Flip-Flop 146 gelegt wird, wird die Zeitschaltung 62 tätig und zur gleichen Zeit das Flip-Flop 146 gesetzt, um den Oszillator 138 zu betätigen. Das Ausgangssignal des Oszillators 138 wird an den Frequenzumformer 140 gelegt, zur Umwandlung in eine Frequenz, die proportional zum Datensignal D _FF ist, das über den Flip-Flop des Speichers 60 angelegt wird. Das Ausgangssignal, das so im Frequenzumformer 140 erhalten wird, wird weiter im Kontroller 143 in einen Impulszug umgeformt, der zum Ansteuern und Antreiben des Impulsmotors 24 über den Antrieb 144 erforderlich ist, um die Pumpe 10 in Betrieb zu setzen. Für die Feineinstellung des umgepumpten Volumens der Infusionslösung kann ein Signal P _FCT zum Regeln der Frequenz des Oszillators 138 an den letzteren gelegt werden.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4 bis 7 kann die Steuerung des Volumens der Infusionslösung in der Pumpe 10 durch Steuerung der Veränderung des Infusionslösungspegels durchgeführt werden, wie in Fig. 8b gezeigt, der bei jedem Schritt entsprechend dem Ausgangssignal (Fig. 8a) des Demultipliers in der Zeitschaltung 62 variiert, und die Infusion, die entsprechend den physiologischen Veränderungen des Patienten gesteuert wird, kann unter kontinuierlichem Betrieb der Pumpe 10 durchgeführt werden.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor 24, wobei die Pumpensteuerschaltung 58 einen Zerhacker-Oszillator 148, einen Zerhackerverstärker 150 und einen Gleichstrommotor 24 umfaßt. Bei dieser Ausführungsform wird das Volumen-Data D _IA der Infusionslösung, das in der Speicherschaltung 60 gespeichert ist, in den Oszillator 148 geführt zum Zwecke der Umwandlung in einen Zug von Impulsen mit einem Tastverhältnis proportional zum Volumen-Data, worauf der Zug von Impulsen in den Oszillator 150 eingegeben wird, um eine Durchschnittsspannung zu erhalten, die proportional zum Impulszug mit einem vorgegebenen Tastverhältnis ist, und die so erhaltene Durchschnittsspannung wird an den Gleichstrommotor 24 gelegt, um die Motor-Drehzahl zu steuern.

Die Steuerschaltung nach Fig. 5 kann bei dieser Ausführungsform ähnlich derjenigen nach Fig. 9 verwendet werden. Wenn daher die Ausführungsform nach Fig. 9 für die Steuerschaltung nach Fig. 5 verwendet wird, ist die Pumpensteuerschaltung 58 aufgebaut, wie in Fig. 10 gezeigt, in der sie einen Zerhacker-Oszillator 148, einen Zerhackerverstärker 150, einen Analogschalter 152 zum Steuern des Betriebs des Verstärkers 150, ein Flip-Flop 154 zum Steuern des Analogschalters 152, einen Gleichspannungsgenerator 156 zum Einstellen des Betriebs des Analogschalters und einen Gleichstrommotor umfaßt.

Die Volumen-Daten D _IA der Infusionslösung, die im Speicher 60 gespeichert sind, werden an den Oszillator 148 zur Umwandlung in einen Zug von Impulsen mit einem Tastverhältnis gelegt, das hierzu proportional ist, und das Startsignal STR wird an den Flip-Flop 154 für den Analogschalter 152 gegeben, um das Flip-Flop 154 zu setzen und den Analogschalter 152 in die Stellung "Ein" zu schalten, so daß der Verstärker 150 den Zug der Ausgangsimpulse des Oszillators 148 in einen Zug von Impulsen mit einer vorgegebenen Spannung umformt, um den Gleichstrommotor 24 anzusteuern und die Pumpe 10 gesteuert anzutreiben. Auf diese Weise dient die Pumpe 10 zur Steuerung des umgepumpten Volumens der Infusionsflüssigkeit. Zur Feineinstellung der umgepumpten Infusionslösung kann das Signal P _CCT , das eine Ausgangsspannung des Gleichspannungsgenerators 156 regelt, an den Bezugsspannungsgenerator 156 gelegt werden.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Steuerschaltung für einen Gleichstrommotor, wobei die Pumpensteuerschaltung 58 einen Auf-Ab-Zähler 158, ein Flip-Flop 160, einen Verstärker 162 und einen Gleichstrommotor umfaßt. Bei dieser Ausführungsform werden die Volumendaten D _IA der Infusionslösung, die im Speicher 60 gespeichert sind, an den Zähler 148 gelegt, um diesen voreinzustellen, während das Flip-Flop 160 eingestellt wird, um im Zähler 158 eine Subtraktion der von der Zeitschaltung 62 zugeführten Signale zu bewirken. Wenn der Inhalt des Zählers 158 Null erreicht, wird das Flip-Flop 160 zurückgestellt, und der Ausgang des Flip-Flops 160 wird als Steuerspannung an den Gleichstrommotor 24 über den Verstärker 162 gelegt, um den Motor in Tätigkeit zu setzen, während das Flip-Flop 160 rückgestellt ist. Darüber hinaus ist die Zeitschaltung 62 mit einem Zähler 164 und einem Komparator 166 versehen, an den ein Signal D _MD zum Einstellen des maximalen Wertes des Infusionsmusters gelegt wird, und der Ausgang des Frequenzteilers 76 in der Zeitschaltung 62 wird über den Zähler 164 an den Komparator 166 gegeben, so daß die Leistungsfähigkeit je Arbeitsstunde des Gleichstrommotors gesteigert wird durch das Signal D _MD für maximalen Einstellwert, ohne die Zeit je einen Arbeitsschritt zu verändern, die durch die Schritt-Daten bestimmt ist, wobei der Ausgang des Frequenzteilers an den Zähler 158 als Operationssignal gelegt wird.

Fig. 12 zeigt ein weiteres detailliertes Schaltdiagramm der Ausführungsform nach Fig. 5. Der Schaltkreis nach Fig. 12 ist ähnlich demjenigen nach Fig. 5 in der Anordnung und den Funktionen, außer daß die Pumpensteuerschaltung 58 und die Zeitsteuerschaltung 62 differieren. Die entsprechenden gleichen Teile haben aber dieselben Bezugszeichen.

In Fig. 12 ist die Zeitsteuerung 62 mit einem Taktoszillator 72, einem ersten Frequenzumformer 74 a, einem zweiten Frequenzumformer 74 b, einem Frequenzteiler 76, einem Dezimalzähler 164 und einem Komparator 166 versehen. Der Taktoszillator 72 wird durch das Startsignal STR erregt, und das Ausgangssignal des Taktoszillators 72 wird hinsichtlich seiner Frequenz im ersten Frequenzumformer 74 a auf der Basis des Datensignals D _STP und weiter im zweiten Frequenzumformer 74 b durch das Signal D _MD umgeformt, um den maximalen Wert des Infusionsmusters einzustellen, ehe dessen Frequenz im Frequenzteiler 76 geteilt wird. Der Ausgang des letzteren wird über den Dezimalzähler 164 an den Komparator 166 gegeben, so daß die Leistungsfähigkeit je Arbeitsstunde des Gleichstrommotors durch das maximale Einstellsignal D _MD gesteigert wird, ohne die Zeit pro Arbeitsschritt zu verändern, die durch das Schrittdat bestimmt ist, und das Ausgangssignal des Komparators 166 wird an die Speicherschaltung 60 als Datenübertragungssignal gelegt.

Die Pumpensteuerschaltung 58 umfaßt einen Subtraktionszähler 158, ein Flip-Flop 160, einen Verstärker 162, einen Mono-Multivibrator 168, ein ODER-Tor 170 und einen Gleichstrommotor, in welchem das Startsignal STR über das UND-Tor 120 an das ODER-Tor 170 gelegt wird, dessen Ausgang das Flip-Flop 160 in die Stellung "Ein" schaltet, um den Subtraktionszähler 158 voreinzustellen, wobei die Volumen-Daten D _IA der Infusionslösung in der Speicherschaltung 60 gespeichert sind. Der Zähler 158 wird ferner mit einem Taktsignal vom Ausgang des Frequenzteilers 76 in der Zeitschaltung 62 gespeist, um die Subtraktion auszuführen, bis der gesamte Inhalt des Zählers 158 Null wird, wenn das Trägersignal erzeugt wird, um den Multivibrator 168 zu betätigen, um das Flip-Flop 160 und den Zähler 158 rückzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ausgangsspannung des Flip-Flops an den Verstärker 162 gelegt, verstärkt und dann an den Gleichstrommotor gelegt. Das Volumen-Datensignal der Infusionslösung wird damit bei dieser Ausführungsform in ein Motor-Ansteuersignal für den Gleichstrommotor 24 umgeformt mit einer zum Volumen-Datensignal proportionalen Zeit-Rate, um das umgepumpte Volumen der Infusionslösung zu steuern. Die Pumpe 10 kann manuell gesteuert werden durch Zufuhr eines manuellen Operationssignals MMD an den Verstärker 162 in der Pumpensteuerschaltung 58.

Mit der Erfindung kann ein kleines tragbares Gerät mit künstlicher Niere gebaut werden, das eine wiederholte Kontrolle in vorgegebenem Zyklus des Blutzuckerspiegels ermöglicht, da das Gerät beispielsweise so aufgebaut ist, daß die Menge des zu injizierenden Insulins über eine vorgegebene Periode entsprechend der Veränderung des Verlaufs des Blutzuckerspiegels des Patienten programmiert ist.

Ferner kann die Überprüfung und Korrektur der gespeicherten Daten für das Volumen der Infusionslösung sehr einfach vorgenommen werden, so daß sich das Gerät sehr gut für die Beeinflussung des Zustands der Patienten eignet. Es kann ferner so aufgebaut sein, daß die Volumen-Daten der Infusionslösung im voraus in dem Read-Only-Speicher (ROM) gespeichert werden, während die vorgegebenen Volumen-Daten der Infusionslösung sequentiell in dem Speicher eingestellt werden.

Wenn der Antrieb der Pumpe über die mechanische Kraft einer Feder erfolgt, kann die Ausgangssteuerung der Infusionslösung in der Pumpe mittels eines kleinen Motors mit niedriger Ausgangsleistung vorgenommen werden, so daß die elektrische Energiequelle einer kleinen Trockenbatterie über eine längere Zeit ausreicht. Die automatische Steuerschaltung läßt sich hinsichtlich ihrer Größe durch Verwendung integrierter Technik reduzieren.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Steuern einer zum Transportieren von Infusionslösungen dienenden Injektionspumpe, mit einer Pumpensteuerschaltung, welche einen zum Pumpenantrieb dienenden Motor aufweist, mit einer Zeitsteuerschaltung, welche einen Taktgeber und einen Frequenzumformer aufweist, mit einer Speicherschaltung, welche die Zeitsteuerschaltung mit der Pumpensteuerschaltung verknüpft, und mit einer Volumen-Daten-Eingabe zum Eingeben der das Injektionsmuster der Infusionslösung bestimmenden Volumen-Daten zu einem Datenwähler, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerschaltung (62) durch Schrittsignale von einem Schrittdateneingang (66) steuerbar ist, in den bestimmten Zeitabschnitten entsprechende Schrittdaten eingebbar sind, daß der Frequenzumformer (74) das Taktsignal des Taktgebers (72) in ein Impulssignal mit einer Frequenz umformt, die dem Schrittsignal proportional ist und die ein Frequenzteiler (76) teilt, daß die Speicherschaltung (60) Schieberegister (98, 100, 102) zum Speichern von Volumen-Daten-Signalen des Volumendateneingangs (64) und eine Daten-Halteschaltung (70) aufweist und unter der Steuerung von Steuersignalen vom Frequenzteiler (76) sukzessive Volumen-Daten-Signale D _IA aus dem Speicher (68) zur Halteschaltung (70) und von dort zur Pumpensteuerschaltung (58) überführt, in der ein Signalumformer (80, 140) das Volumen-Daten-Signal in ein Motorantriebssignal umformt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumen-Daten-Eingabe (64) und die Schrittdateneingabe (66) als digitale Eingangsschaltungen ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumformer (80; 140) das Volumen-Daten-Signal in ein vorbestimmtes Infusionspegelsignal umformt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumformer (80; 140) das Volumen-Daten-Signal in ein vorbestimmtes Infusionsratensignal umformt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumformer der Pumpensteuerschaltung (58) als Digital-Analog-Wandler (80) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feineinstelleinrichtung ein Feineinstellsignal (P _ACT ) an den Digital-Analog-Wandler (80) legt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Start-Signal (STR) und das Stop-Signal (STB) einen Steuerkreis (78) steuern, welcher den Frequenzteiler (76) mit der Speicherschaltung (60) verknüpft.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittdateneingang (66) über einen Komparator (88) an einen Oszillator (94) schaltbar ist, der als Taktgeber für die Speicherschaltung (60) und einen Zähler (92) dient, der bei Übereinstimmung von Zählimpulsen mit der in der Speicherschaltung (60) gespeicherten Impulszahl die Datenübertragung der Speicherschaltung (60) beendet und Zähler (92) und Oszillator (94) zurückstellt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Prüf- und Korrekturschaltung, bei der speicherbare Datenprüfsignale CHK eine Prüfung und Anzeige gespeicherter Daten einleiten und Korrektursignale (CNG) im Falle von Abweichungen das richtige Volumen-Daten- Signal D _IA aus einem Datenwähler (136) auswählen.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (24) zum Antrieb der Pumpe (10) ein Impulsmotor ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Pumpe (10) der Impulsmotor (24) mit einem Federmotor (32, 34) zusammenwirkt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsmotor (24) über ein Malteser-Rad und ein Getriebe mit der Pumpe (10) in Antriebsverbindung steht.