Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpkassette gemäß dem
ersten Teil von Anspruch 1. Eine derartige Pumpenkassette
ist in DE-B-2 142 702 angegeben.
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In den letzten Jahren wurden in zunehmendem Maße
Fluidinfusionspumpeinrichtungen der Verdrängerbauart zu
intravenösen oder intraarteriellen Verabreichung von Fluiden an
Patienten in Krankenhäusern oder anderen
Patientenbehandlungsorten eingesetzt. Diese haben in großem Maße die
veralteten Schwerkraftdurchflußsteuersysteme hauptsächlich
auf Grund ihrer größeren Genauigkeit bei den Abgabemengen
und -dosierungen ersetzt, zumal heutzutage in relativ
komplizierter Weise eine flexible und gesteuerte Abgabemenge
bei einer Mehrzahl von Flüssigkeitsquellen ermöglicht
werden sollte und wobei insbesondere das Vermögen vorhanden
sein sollte, mit Genauigkeit die Mengen gefährlicher
Arzneimittel zu steuern, die einem Patienten während einer
gegebenen Zeitperiode verabreicht werden.
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Ein typisches Infusionspumpensystem der Verdrängerbauart
umfaßt eine Pumpenantriebseinrichtung und eine
Einweg-Kassette. Die Einweg-Kassette, welche derart ausgelegt ist,
daß sie nur bei einem einzigen Patienten und für einen
einzigen Fluidverabreichungszyklus eingesetzt wird, ist in
typischer Weise als eine kleine Kunststoffeinheit
ausgebaut, welche einen Einlaß und einen Auslaß hat, die
jeweils über flexible Leitungen mit dem Fluidzufuhrbehälter
und mit dem Patienten zur Aufnahme der Infusion verbunden
sind. Die Kassette umfaßt eine Pumpkammer, wobei der
Fluidstrom durch die Kammer durch einen Tauchkolben oder einen
Kolben gesteuert wird, welcher in gesteuerter Weise
mittels der Antriebseinrichtung betrieben wird. Beispielsweise
kann die Kassettenkammer eine Wand haben, welche von einer
flexiblen Membrane gebildet wird, welche durch den Kolben
vermittels des Antriebs hin- und hergehend bewegbar ist,
um zu bewirken, daß das Fluid strömt. Die
Pumpenantriebseinrichtung umfaßt den Tauchkolben oder den Kolben zur
Steuerung des Fluidstromes in und aus der Pumpenkammer in
der Kassette, und sie umfaßt auch Steuereinrichtungen, um
sicherzustellen, daß das Fluid an den Patienten in einer
vorbestimmten Menge auf eine vorbestimmte Weise und nur
während einer speziell vorgewählten Zeit oder einer
Gesamtdosis abgegeben wird. Die Pumpenantriebseinrichtung kann
auch eine Drucksensor- und weitere Flüssigkeitsstromüber
wachungseinrichtungen sowie Ventilteile zum Öffnen und
Schließen von verschiedenen Durchgängen in der Kassette
umfassen, welche die Einlaß- und Auslaßkanäle der
Pumpkammer umfassen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die Einweg-Fluidinfusionspumpkammerkassette nach der
Erfindung kann auf einfache und relativ billige Weise in
drei Teilen hergestellt werden. Die Sandwich-Bauweise der
Kassette ermöglicht als solche eine Mehrzahl von
Steuerund Überwachungsfunktionen einschließlich beispielsweise
der Drucküberwachung, der Luftblasendetektionsüberwachung,
der Anpassung an mehrere Eingänge und der
Leckdetektionsüberwachung, wobei alle diese Funktionen ohne eine
Modifikation der Grundkassettenkonstruktion durchgeführt
werden können.
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Die Pumpenkassette nach der Erfindung umfaßt die Merkmale
des zweiten Teils des Anspruchs 1.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer
Pumpenkassette nach der Erfindung, zusammen mit ausgewählten Teilen
eines Antriebs, um die Pumpenkassette anzutreiben;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht der Kassette nach der Erfindung,
wobei eine Fläche weggebrochen ist;
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie
3-3 in Fig. 2;
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie
4-4 in Fig. 2;
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Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Kassette nach
der Erfindung zusammen mit einer
Strömungsregelabsperranordnung einer Antriebseinrichtung, welche eingesetzt wird,
um die Kassette nach der Erfindung zu betreiben;
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Fig. 6 ist eine detaillierte Teilschnittansicht der
Kassette, welche in einer Tür eines Antriebs angebracht ist,
welcher eine Regelabsperranordnung hat;
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Fig. 7-9 sind detaillierte Ansichten der
Regelabsperranordnung eines Antriebs, welche eingesetzt wird, um die
Kassette nach der Erfindung zu betreiben;
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Fig. 10 verdeutlicht das Detektionssystem für Luft in der
Leitung der Kassette nach der Erfindung;
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Fig. 11 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie
11 in Fig. 1;
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Fig. 12 ist eine Schnittansicht einer akustischen
Kopplung, welche bei dem Detektionssystem für Luft in der
Leitung nach der Erfindung eingesetzt wird;
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Fig. 13 ist eine Vorderansicht eines Teils der
Vorderplatte des Antriebs, welcher eingesetzt wird, um die Kassette
nach der Erfindung anzutreiben, wobei bei der Darstellung
die Kassettentür entfernt ist;
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Fig. 14 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie
14-14 in Fig. 13 zur Verdeutlichung einer Kassette nach
der Erfindung in gebrochenen Linien;
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Fig. 15 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht der
Kassette mit einer ersten und zweiten Einlaßbetätigungs
antriebsanordnung nach der Erfindung;
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Fig. 16 ist eine detaillierte Vorderansicht der Kassette
mit der ersten und zweiten
Einlaßbetätigungsantriebsanordnung nach der Erfindung,
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Fig. 17-19 sind detaillierte Seitenansichten einer
Kassetteneinlaß- und auslaßbetätigungsantriebsanordnung nach
der Erfindung;
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Fig. 20 ist eine detaillierte Seitenansicht der
Pumpkammereinlaß- und -auslaßbetätigungsantriebsanordnung nach
der Erfindung,
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Fig. 21 ist eine detaillierte Draufsicht der
Pumpkammereinlaß- und -auslaßbetätigungsantriebsanordnung nach der
Erfindung;
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Fig. 22 A-C sind schematische Ansichten von verschiedenen
Positionen der Positioniermarkierung für die
Kassetteneinlaß- und -auslaßbetätigungsantriebsanordnung;
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Fig. 23 A-C sind schematische Ansichten von verschiedenen
Positionen der Positioniermarkierung für die
Pumpkammereinlaß-und -auslaßbetätigungsantriebsanordnung;
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Fig. 24 ist eine graphische Darstellung der Pumpenabfolge
des Kassettenantriebs nach der Erfindung; und
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Fig. 25 ist eine schematische Ansicht des Betriebssystems
des Kassettenantriebs nach der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
I. Pumpenkassette
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Eine Pumpenkassette 10 nach der Erfindung ist in den
Fig. 1-4 verdeutlicht. Sie umfaßt ein starres Vorderteil
12 und ein starres Rückteil 14 mit einem dazwischen
angeordneten elastomeren Teil 16. Das Vorderteil 12 hat eine
Kolbenöffnung 18, wobei das elastomere Teil 16 sich über
die Öffnung erstreckt. Hinter der Kolbenöffnung 18 im
Rückteil 14 ist eine erweiterte Ausnehmung 20 vorgesehen,
welche eine Pumpkammer 22 bildet. Um Fluid von der
Kammer 22 zu pumpen, bewegt sich ein Kolben 24 (Fig. 1) in
die Öffnung 18 hinein und heraus gemäß einer hin- und
hergehenden Bewegung, wodurch die Membrane über der Öffnung
in und aus der Kammer 2 herausgedrückt wird. Wenn der
Kolben 24 gegen die Membrane gedrückt wird, wird eine
Pumpkammerauslaßventilbetätigungseinrichtung 26 geöffnet,
während die Pumpkammereinlaßventilbetätigungseinrichtung
28 geschlossen ist, so daß Fluid von der Kammer 22 aus
dem Kassettenauslaß 30 herausgedrückt wird. Nachdem der
Kolben eine zugemessene Menge des Fluids von der
Pumpkammer 22 ausgeschoben hat, schließt die
Ventilbetätigungseinrichtung 26 und die Ventilbetätigungseinrichtung 28
öffnet. Der Kolben 24 wird von der Kammer 22 abgezogen,
wodurch Flüssigkeit in die Pumpkammer 22 von den
Hauptkassetteneinlässen 64 (Fig. 3) angesaugt wird. Wie
nachstehend noch näher erläutert wird, umfaßt die Kassette 10
ferner eine Detektionseinrichtung 34 für Luft in der
Leitung im Fluidweg zwischen dem primären Kassetteneinlaß
64 und der Pumpkammer 22 und eine Detektionseinrichtung 36
für Luft in der Leitung des Fluidweges zwischen der
Pumpkammer 22 und dem Kassettenauslaß 30. Die
Detektionseinrichtungen 34 und 36 können eingesetzt werden, um
festzustellen, ob Luft in das System gesaugt wird und ob die
Ventile in der Kassette zuverlässig arbeiten, um zu
verhindern, daß Fluid mit einer unkontrollierten Menge durch
die Kassette strömt.
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Das Vorderteil ist vorzugsweise aus einem starren
Kunststoff, wie Polycarbonat, geformt. Das Vorderteil 12 hat
eine im allgemeinen ebene Außenfläche 38, welche abgesehen
von einem halbkreisförmigen Schutzteil 40 für die
Detektionseinrichtung 30 für Luft in der Leitung von einem
halbkreisförmigen Schutzteil 42 für die
Detektionseinrichtung 36 für Luft in der Leitung ist, und es hat ein
zylindrisches Gehäuse 44 für eine
Durchflußsteuerregeleinrichtung 46. Die Zwischenfläche 46 des Vorderteils 12 ist
mit einem F1ansch versehen, welches ein Paar von
Umfangsflanschen 48 und 50 hat, welche sich vollständig um den
Umfang des Vorderteils 12 in Richtung zu dem Rückteil 14
erstrecken. Die Flansche 48 und 50 haben einen Abstand
voneinander und nehmen dazwischen einen Umfangsflansch 52
des elastomeren Teils 16 auf.
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Die Zwischenfläche 46 des Vorderteils 12 umfaßt auch
Flansche 56 auf jeder Seite des Fluidweges durch die
Kassette 12 am Umriß des Fluidweges (siehe Fig. 2), welche das
elastomere Teil 16 einspannen oder gegen die Innenfläche
54 des Rückteils 14 festhalten, um zu verhindern, daß
Fluid aus dem Fluidweg in die anderen Bereiche in der
Kassette austritt, welche keinen Teil des Fluidweges
darstellen. Einzelheiten des Fluidweges werden nachstehend
beschrieben.
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Das Vorderteil 12 umfaßt auch Ventilbetätigungsöffnungen.
Eine Hauptkassetteneinlaßventilbetätigungsöffnung 62 liegt
in der Nähe des Hauptkassetteneinlasses 64, um zu
ermöglichen, daß eine fingerähnliche Haupteinlaßbetätigungs
einrichtung 66 den Fluidstrom in der Kassette regulieren
kann. Die Einlaßbetätigungseinrichtung 66 erstreckt sich
durch die Öffnung 62 und wird selektiv im Innern der
Öffnung 62 bewegt, um einen Teil des elastomeren Teils 16 über
den Fluidweg und gegen die Innenfläche des Rückteils 14 zu
drücken und den Fluidstrom in der Kassette 10 von dem
Einlaß 64 zu sperren. Die Einlaßbetätigungsöffnung 62 und der
Teil des elastomeren Teils 16 in der Nähe der Öffnung 62
bilden ein Hauptkassetteneinlaßventil.
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Eine zweite Kassetteneinlaßbetätigungsöffnung 58 liegt in
der Nähe eines zweiten Kassetteneinlasses 32.Die Öffnung
58 ermöglicht, daß eine zweite
Einlaßbetätigungseinrichtung 60 einen Teil des elastomeren Teils 16 über den
Fluidweg und gegen die Innenfläche des Rückteils 14 drückt, so
daß der Fluidstrom von der zweiten Einlaßöffnung 32 in die
Kassette gesperrt wird. Die Einlaßbetätigungsöffnung 58
und der Teil des elastomeren Teils 16 in der Nähe der
Öffnung 58 bilden ein zweites Kassetteneinlaßventil. Der
Haupteinlaß 64 und der zweite Einlaß 32 können mit ersten
und zweiten Fluidquellen verbunden werden. Die
Betätigungseinrichtungen 66 und 60 werden eingesetzt, um das Fluid
zu wählen, welches mittels der Kassette 10 zu einem
gegebenen Zeitpunkt gepumpt wird, wenn zwei Flüssigkeiten zu
einem gegebenen Zeitpunkt an einen Patienten zu
verabreichen sind. Wenn alternativ eine Flüssigkeit verabreicht
wird, ist der Flüssigkeitsbehälter mit dem Haupteinlaß 64
verbunden, und das Primärkassetteneinlaßventil ist offen,
während das zweite Kassetteneinlaßventil während der
Fluidverabreichung geschlossen ist. Die Einrichtung zum
Betreiben der Einlaßbetätigungseinrichtungen 66 und 60 wird
nachstehend näher beschrieben.
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Eine Pumpkammereinlaßbetätigungsöffnung 68 (Fig. 1 und 3)
liegt stromauf von dem Fluidweg, welcher zu dem
Pumpkammereinlaß 70 (Fig. 2) führt, welcher am Boden der Pumpkammer
22 liegt. Die Betätigungsöffnung 68 ermöglicht, daß die
Betätigungseinrichtung 28 einen Teil des elastomeren Teils
16 in der Nähe der Öffnung 68 über den Fluidweg, der zu
der Pumpkammer 22 führt, drückt, um den Fluidstrom in der
Pumpkammer 22 von den Kassetteneinlässen 32 und 62 zu
sperren und den Fluidstrom von der Pumpkammer 22 zurück über
die Kassetteneinlässe 32 oder 62 zu sperren. Die
Pumpkammereinlaßbetätigungsöffnung 68 und der Teil des
elastomeren Teils 16 in der Nähe der Öffnung 68 bilden ein
Pumpkammereinlaßventil.
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Eine Pumpkammerauslaßbetätigungsöffnung 72 (Fig. 1 und 4)
ist vorgesehen und geht durch das Vorderteil 12, um zu
ermöglichen, daß eine Pumpkammerauslaßbetätigungseinrichtung
26 einen Teil des elastomeren Teils 16 über den Fluidweg,
welcher zum Pumpkammerauslaß 74 (Fig. 2 und 4) führt, zu
drücken und selektiv den Fluidstrom von der Kammer 22 zu
dem Auslaß 74 zu sperren. Die Öffnung 72 und der Teil des
elastomeren Teils 16 in der Nähe der Öffnung 72 bilden ein
Pumpkammerauslaßventil.
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Wie in Verbindung mit der Einlaßbetätigungseinrichtung 28
in Fig. 3 gezeigt ist, hat das Rückteil 14 einen konkaven,
kreisförmigen Ventilsitz 75, welcher der jeweiligen
Betätigungsöffnung 58, 62, 68 und 72 gegenüberliegt. Jede
Ventilbetätigungseinrichtung 26, 28, 60 und 66 hat ein
abgerundetes Ende, so daß dann, wenn eine
Ventilbetätigungseinrichtung durch eine Betätigungsöffnung nach innen
gedrückt wird, ein Teil des elastomeren Teils 16 in einen
Ventilsitz 75 gedrückt wird, wodurch sichergestellt wird,
daß die Durchströmung gesperrt wird, wenn eine
Betätigungseinrichtung betätigt wird.
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Das Vorderteil 12 umfaßt ferner eine Drucksensoröffnung 76,
welche ermöglicht, daß eine stabförmige Verlängerung 78
eines Drucksensors 77 (Fig. 14), welcher dem
Pumpenkassettenantrieb (nicht gezeigt) zugeordnet ist, ein
Druckdetektionsteil 80 (Fig. 4) des elastomeren Teils 16 kontaktiert,
welches über einer Druckkammer 82 im Rückteil 14
vorgesehen ist. Somit läßt sich der Druck des von der Pumpkammer
22 zu pumpenden Fluids überwachen. Wenn der Druck zu groß
wird, kann dies ein Zeichen dafür sein, daß die Nadel im
Arm des Patienten, welcher an dem Ende eines Schlauches 84
angebracht ist, welcher mit dem Auslaß 30 verbunden ist,
blockiert ist. Dieses Druckdetektionssystem kann auch
eingesetzt werden, um das ungestörte Arbeiten der
Ventileinrichtung der Pumpkammer 22 am Einlaß und Auslaß zu prüfen, wie
dies nachstehend noch näher beschrieben wird. Ferner kann
dieses Druckdetektionssystem eingesetzt werden, um den
Blutdruck des Patienten zu überwachen, wie dies
nachstehend noch näher beschrieben wird.
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Das Rückteil 14 ist ebenfalls aus einem starren, polymeren
Material, vorzugsweise Polycarbonat, hergestellt. Das
Rückteil 14 umfaßt einen Umfangsflansch 86 (Fig. 3 und 4), in
welchem der Umfangsflansch 48 des Vorderteils 12
aufgenommen ist. Die Flansche 48 und 86 sind auf eine
dichtschliessende Weise durch Schweißen, Kleben u.dgl. fest
miteinander verbunden.
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Wie zuvor angegeben ist, umfaßt das Rückteil 14 die
Kassetteneinlässe 64 und 32. Der zweite Einlaß 32 ist mit
einem Luer-Kegel 33 und gewindeähnlichen Flansch 35
versehen, um einen Luer-Verschluß zum Verschliessen des
Einlasses 32 aufzunehmen, wenn nur eine Flüssigkeit zu pumpen
ist, oder eine Verbindung mit einem
Luer-Lock-Leitungsverbinder herzustellen, wenn zwei Flüssigkeiten gepumpt
werden sollen. Das Rückteil 14 umfaßt auch eine Ausnehmung
20, welche eine Pumpkammer 22 bildet, und eine Ausnehmung
82, welche eine Druckdetektionskammer bildet. Eine
Vorratsausnehmung 88 ist ebenfalls im Rückteil 14 vorgesehen,
um einen Vorratsraum 90 (Fig. 2 und 3) zu bilden, wenn die
Einheit zusammengesetzt ist.
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Der Vorratsraum 90 hat einen Einlaß 92 an der Oberseite des
Vorratsraums 90 und einen Auslaß 94 oberhalb des Bodens 96
des Vorratsraums 93. Wenn die Kassette zu Beginn mit
Flüssigkeit vor dem Pumpen aufgeladen wird, wird die Kassette
gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Position gewendet, so daß
Luft in den Fluidweg zwischen den Kassetteneinlässen 32
und 62 und im Pumpkammereinlaß mit der Flüssigkeit,
abgesehen von zwischen dem Boden 96 und dem Auslaß 94 der
Tropfkammer 90 eingeschlossener Luft verdrängt wird. Dieses
eingeschlossene Luftvolumen 93 hebt die Oberseite der
Tropfkammer 90, wenn die Kassette in ihre aufrechtstehende
Pumpposition nach den Fig. 2 bis 4 zurückgebracht wird. Die
Funktion der eingeschlossenen Luft 93 wird nachstehend
näher erläutert.
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Der Vorratsraum 90, die Druckdetektionskammer 82 und die
Pumpkammer 22 bilden Teile des Fluidweges zwischen den
Kassetteneinlässen 32 und 62 und dem Kassettenauslaß 30. Die
restlichen Teile des Fluidweges werden auch von der
Innenfläche 54 des Rückteils 14 gebildet. Ein Einlaßdurchgang
104 (Fig. 3 und 17) verbindet den Haupteinlaß 64 mit einer
Öffnung 105 (Fig. 3) im Innern der Kassette. Der zweite
Einlaß 32 ist mit einer Öffnung 103 in der Kassette 10
über einen Einlaßdurchgang 102 (Fig. 2 und 10) verbunden.
Fluid von den Öffnungen 103 und 105 vermengen sich in
einem Kanal 106 (Fig. 2 und 3), welcher zwischen der
Membrane 16 und dem Rückteil 14 gebildet wird, und dieses
Fluid strömt in die Detektionseinrichtung 34 für Luft in
der Leitung, welche nachstehend näher beschrieben wird.
Von der Detektionseinrichtung 34 für Luft in der Leitung
strömt das Fluid durch den Vorratseinlaß 92 in den
Vorratsraum 90. Von dem Vorratsraum 90 tritt das Fluid in
einen Durchgang 108 ein, welcher an seinem unteren Ende
durch die Pumpkammereinlaßventilbetätigungseinrichtung 28
als Ventil betrieben wird und dann tritt das Fluid in die
Pumpkammer 22 über den Pumpkammereinlaß 70 ein. Ein
kurzer Kanal 110, welcher mittels der
Pumpkammerauslaßventilbetätigungseinrichtung 28 als Ventil betrieben wird,
verbindet den Pumpkammerauslaß 74 mit der
Druckdetektionskammer 82. Das Fluid strömt durch die Druckdetektionskammer
82 in die Detektionseinrichtung 36 für Luft in der Leitung.
Von der Detektionseinrichtung 36 für Luft in der Leitung
strömt das Fluid durch einen Kanal 112, welcher zu dem
Durchflußsteuerregler 45 geht.
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Vor dem Ausströmen aus dem Kassettenauslaß 30 strömt das
Fluid durch einen Durchflußsteuerregler 45, welcher in
US-A-4 703 775 angegeben ist. Siehe auch EP-A- 0 222 088
und US-A- 4 552 336.
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Wie in US-A- 4 703 775 angegeben ist, umaßt der
Durchflußregler 45 einen Kolben 47 und ein zylindrisches Gehäuse
44. Der Kolben 47 und das Gehäuse 44 sind derart
ausgelegt, daß sie ermöglichen, daß ein Kolben 47 in das Innere
des Gehäuses 44 geschraubt werden kann, um den Fluidstrom
durch den Regler 45 kleiner zu machen oder zu verhindern,
oder der aus dem zylindrischen Gehäuse 44 herausgeschraubt
werde kann, um den Fluidstrom durch den Regler 45 zu
vergrößern oder zu gestalten . Durch dieses gesteuerte Ein-
und Ausschrauben des Kolbens 47 im Gehäuse 44 kann der
Kolben 47 eingesetzt werden, um auf manuelle Weise den
Fluidstrom durch die Kassette zu regulieren, wenn die
Kassette nicht an einem Antrieb angebracht ist, wodurch
eine regulierte Schwerkraftfluidströmung von dem I.V.
Lösungsbehälter zum Patienten ermöglicht wird. Wenn daher
der Patient transportiert wird, wie in einer Ambulanz,
kann ein I.V.-Satz mit der Kassette nach der Erfindung
ohne den Kassettenantrieb eingesetzt werden, um den Strom
der I.V.-Lösung zum Patienten zu regulieren. Wenn aber
der Patient im Krankenhaus ankommt, kann die Kassette in
einem Kassettenantrieb angebracht werden, welcher
nachstehend näher beschrieben wird, um den Fluidstrom genauer als
bei der manuellen und vorstehend beschriebenen
Schwerkraftsmethode zu regulieren.
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Wie ebenfalls näher in der vorstehend genannten US-A 4 703
775 angegeben ist, ist der Durchflußregelkolben 47
derart beschaffen und ausgelegt, daß er nach innen in das
zylindrische Gehäuse 44 gedrückt oder aus demselben nach
außen gezogen werden kann, um eine schnelle Bewegung
zwischen
einer Ein- und Ausstellung zu ermöglichen.
II. Durchflußregelabsperranordnung
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Die Kassettenantriebseinrichtung umfaßt eine
Durchflußregelabsperranordnung 114 (Fig. 5 bis 9), um den Kolben 47
schnell nach außen in die Offenstellung zu ziehen, wenn
die Kassette in dem Antrieb angebracht wird, und um den
Kolben 47 nach innen in die "AUS"-Position zu drücken,
wenn die Kassette von dem Antrieb entfernt wird. Die
Durchflußregelabsperranordnung 114 umfaßt eine Greiferhalterung
116, welche zwei nach unten hängende Arme 118, 118' hat,
welche über einen gebogenen Abschnitt 120 an ihren oberen
Enden miteinander verbunden sind. Schwenkbeweglich
zwischen den Armen 118, 118' ist ein fischgrätenförmiges
Niederdrückteil 122 angebracht. Das Niederdrückteil 122 ist
schwenkbeweglich an und zwischen den Armen 122 mittels
eines Stifts 124 gelagert. Das Niederdrückteil 122 ist auch
drehbeweglich um einen Stift 126 gelagert, welcher fest an
dem Gehäuse 128 der Kassettenantriebsanordnung angebracht
ist.
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Ebenfalls zwischen den Armen 118 und 118' ist eine Nocke
130 vorgesehen, welche fest an einer drehbaren Welle 132
angebracht ist. Die Nocke 130 hat Nockenflächen 134 und
134', welche mit zugeordneten Nockenflächen 136 und 136'
auf der Innenseite des Niederdrückteils 122
zusammenarbeiten. Die Nocke 130 umfaßt ferner einen Antriebsstift 138,
welcher durch 130 geht, um mit den unteren Enden der Arme
118 und 118' auf eine nachstehend noch näher zu
beschreibende Weise zusammenzuarbeiten.
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Die Durchflußregelabsperranordnung 114 umfaßt ferner einen
geschlitzten Schwenkarm 140, welcher fest mit der
drehbaren Welle 132 verbunden ist, welche ihrerseits am Gehäuse
128 gelagert ist, so daß sich die Welle 132 frei um ihre
Längsachse drehen kann, aber eine Translationsbewegung in
horizontaler oder vertikaler Richtung verhindert wird.
Daher
dreht sich der Arm 140 in Tandemanordnung mit der
Nocke 130.
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Der Schwenkarm 140 hat einen Schlitz 142, in welchem eine
Rolle 144 frei gleitend angeordnet ist. Die Rolle 144 ist
an der Antriebstür 146 angebracht, in der die Kassette 10
angebracht wird, wenn eine Antriebsverbindung mit dem
Antrieb hergestellt wird. Die Antriebstür 146 ist
schwenkbeweglich an einem Stift 148 angebracht, welcher ebenfalls
fest mit dem Gehäuse 128 der Antriebseinrichtung verbunden
ist.
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Wenn wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, die Antriebstür 146
offen ist, ist der Schwenkarm 140 in einer im wesentlichen
horizontalen Position, wobei die Rolle 144 am distalen
Ende 150 des Schlitzes 142 ist. Wenn die Tür 146 in die
vertikale Schließstellung nach Fig. 5 geschwenkt wird,
bewegt sich die Rolle 144 im Schlitz 142 und drückt den
Schwenkarm 140 derart, daß sich dieser in eine
Gegenuhrzeigerrichtung von der Position nach Fig. 6 zu der in Fig.5
gezeigten Position verdreht, wobei die Rolle 144 in dem
proximalen Ende 152 des Schlitzes von 142 angeordnet ist.
Wenn der Schwenkarm 140 von der im wesentlichen
horizontalen Position nach Fig. 6 und die im wesentlichen vertikale
Position nach Fig. 5 gedreht wird, dreht sich die Welle
132, da der Schwenkarm 140 fest an der Welle 132 angebracht
ist. Wenn sich die Welle 132 in Gegenuhrzeigerrichtung
dreht, wird die Nocke 130 zur Ausführung einer ähnlichen
Drehbewegung gezwungen. Wenn sich die Nocke 130 in
Gegenuhrzeigerrichtung (Fig. 7) dreht, arbeiten die Enden des
Antriebsstiftes 138 mit den unteren Enden der Arme 118
zusammen, wodurch die Greifhalterung 116 gezwungen wird, daß
sie sich um den Stift 124 dreht bzw. schwenkt. Zusätzlich
wird bei einer Drehung der Nocke 130 in Uhrzeigerrichtung
das Niederdrückteil 122 gezwungen, sich um den Stift 126
zu drehen. Die Drehbewegung der Nocke 130 in
Uhrzeigerrichtung drückt die Nockenfläche 134 gegen die Nockenfläche
136, um das Niederdrückteil mit einer Druckkraft zu
beaufschlagen
und es in eine Uhrzeigerrichtung um den Stift 126
zu drehen, bis die Nockenfläche 134' mit den Nockenflächen
136' zusammenarbeitet, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
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Wenn die Tür 146 wiederum offen ist (d.h. in Richtung der
in Fig. 6 gezeigten Position geschwenkt ist) dreht sich
der Schwenkarm 140 von der im wesentlichen vertikalen
Position nach Fig. 5 zu der im wesentlichen horizontalen
Position nach Fig. 6, wodurch die Nocke 30 gezwungen wird,
daß sie sich in Uhrzeigerrichtung (Fig. 8) dreht. Wenn
sich die Nocke 130 in Uhrzeigerrichtung dreht, kommt der
Antriebsstift 138 von den unteren Enden der Arme 118 frei,
und eine Feder 150 zwischen der Greifhalterung 116 und
dem Niederdrückteil 122 drückt die Greiferhalterung 116
derart, daß sie eine Drehbewegung in Uhrzeigerrichtung um den
Stift 124 ausführt, um in die in Fig. 6 gezeigte Position
zurückzukehren.
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Wenn sich die Nocke 130 nach Fig. 8 in Uhrzeigerrichtung
dreht, arbeitet die Nockenfläche 134 mit der Nockenfläche
136' zusammen, um das Niederdrückteil 122 zu zwingen, daß
es sich in eine Uhrzeigerrichtung um den Stift 126 dreht,
um in die in Fig. 6 gezeigte Position, ausgehend von der
in Fig. 7 gezeigten Position, zurückzukehren, wobei es
sich bei der in Fig. 8 gezeigten Position um eine
Zwischenposition zwischen den Positionen nach den Fig. 6 und 7
handelt.
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Die unteren Enden des Arms 118 umfassen Greiffinger 152.
Wenn die Kassette 10 in der Tür angebracht ist und die Tür
in Richtung der Schließposition verschwenkt wird, geht der
Knopf 49 (Fig. 6 bis 9) des Kolbens 47 unter den Enden der
Finger 152 zu einer Position in der Nähe des unteren Endes
des Niederdrückteils 122 durch. Wenn die Nocke 130 die
Greiferhalterung 116 und das Niederdrückteil 122 in
Richtung der "Schließ"-Position nach Fig. 7 antreibt,
schliessen die Finger 152 den Knopf bzw. den Kopf 49 zwischen
den Fingern 152 und dem unteren Ende des Niederdrückteils
122 ein, und der Kolben 47 wird aus dem zylindrischen
Gehäuse 44 nach außen gezogen, um den Durchflußregler 45
vollständig zu öffnen.
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Wenn hingegen die Tür 146 von der Schließposition in
Richtung der offenen Position geschwenkt wird, zwingt die
Rolle 144 den Schwenkarm 140, daß sich die Nocke 130 in eine
Gegenuhrzeigerrichtung dreht, wodurch ermöglicht wird, daß
die Finger 152 sich von dem unteren Ende des
Niederdrückteils 122 wegbewegen und den Kopf 49 von der
Durchflußregelabsperranordnung 114 lösen kann. Wenn der Knopf 49 gelöst
ist, verschwenkt die Nocke 130 das Niederdrückteil 122
derart, daß das untere Ende des Niederdrückteils 122
niedergedrückt wird oder den Kolben 47 in das Innere des Gehäuses
44 (siehe Fig. 8 und 9) drückt, so daß der Durchflußregler
45 geschlossen ist und das Fluid daran gehindert wird, daß
es durch die Kassette strömt. Wenn die Tür vollständig
offen ist (Fig. 6) ist der Durchflußregler abgesperrt und
die Kassette kann entfernt werden. Es ist wichtig, daß der
Durchflußregler abgesperrt wird, bevor die Kassette
abgenommen wird, da ansonsten Fluid durch die Kassette auf
eine unkontrollierte Weise unter der Einwirkung der
Schwerkraft strömen würde.
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Wenn, wie zu ersehen, die Kassette 10 im Kassettenantrieb
angebracht ist und die Antriebstür 146 geschlossen ist,
wird der Durchflußregler 45 vollständig durch die
Absperranordnung 114 geöffnet. Wenn jedoch die Tür 146 offen ist,
um die Kassette 10 vom Antrieb abzunehmen, schließt die
Absperranordnung den Durchflußregler 45, um zu verhindern,
daß Fluid durch die Kassette in einer unkontrollierten
Menge strömt. Nachdem die Kassette abgenommen ist, kann
der Kolben 47 manuell aus dem Regler 45 geschraubt werden,
um zu ermöglichen, daß das Fluid dem Patienten in einer
gesteuerten Menge gegebenenfalls verabreicht werden kann.
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Wie vorstehend angegeben ist, öffnet die
Durchflußregelabsperranordnung 114 den Durchflußregler 45 vollständig,
wenn die Kassette 10 an der Tür 146 angebracht ist und die
Tür 146 geschlossen ist. Um zu verhindern, daß Fluid durch
die Kassette in einer unkontrollierten Menge strömt, bevor
der Kolben 24 Fluid zu pumpen beginnt, werden die
Pumpkammereinlaßventilbetätigungseinrichtung 28 und/oder die
Pumpkammerauslaßventilbetätigungseinrichtung 26 positioniert,
bevor das Pumpen beginnt, um den Fluidstrom durch die
Kassette zu sperren, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist.
Folglich wird vor dem Einlegen der Kassette in die
Kassettenantriebseinrichtung der Fluidstrom manuell durch den
Durchflußregler 45 mit einer von medizinisch geschultem
Personal vorgegebenen Menge gesteuert. Diese manuelle Dosierung
kann von Null bis zur maximalen Durchflußmenge auf Grund
der Schwerkraft durch die Kassette reichen. Wenn die
Kassette jedoch in die Antriebseinrichtung eingelegt ist, ist
der Durchflußregler 45 vollständig offen, aber die
Ventilbetätigungseinrichtungen 26 und/oder 28 stoppen den
Fluidstrom durch die Kassette, bis die
Kassettentreiberpumpsequenz und die Mengen von medizinisch geschultem Personal
gewählt sind. Wenn schließlich die Kassette von der
Kassettenantriebseinrichtung abgekoppelt wird, sperrt die
Durchflußreglerabsperranordnung 114 den Durchflußregler 45
ab, bis der Durchflußregler 45 manuell durch medizinisch
geschultes Personal auf die gewünschte Durchflußmenge
eingestellt werden kann, wenn eine derartige Verstellung
gewünscht wird.
III. Detektionssystem für Luft in der Leitung
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Wie zuvor angegeben ist, umfaßt das Detektionssystem für
Luft in der Leitung einen Detektor 34 für Luft in der
Leitung, welcher im Fluidweg zwischen den Kassetteneinlässen
32, 64 und der Tropfkammer 90 liegt. Das Detektionssystem
für Luft in der Leitung umfaßt auch einen Detektor 36 für
Luft in der Leitung, welcher in dem Fluidweg zwischen der
Druckdetektionskammer 82 und dem Durchflußregler 45 liegt.
Die Detektoren 34 und 36 für Luft in der Leitung sind im
wesentlichen übereinstimmend ausgelegt.
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Das Detektionssystem für Luft in der Leitung umfaßt auch
ein Paar von Ultraschalldetektoren, welche am
Kassettenantrieb angebracht sind - ein Ultraschalldetektor 154 (Fig.1)
für den Detektor 34 für Luft in der Leitung und ein
Ultraschalldetektor 156 für den Detektor 36 für Luft in der
Leitung. Der Ultraschalldetektor 154 stimmt mit dem
Ultraschalldetektor 156 überein. Daher werden nur ein Detektor
34 für Luft in der Leitung und nur ein Ultraschalldetektor
154 nachstehend näher beschrieben.
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Die Detektoreinrichtung 34 für Luft in der Leitung umfaßt
eine Tasche 158, welche einteilig als ein Teil des
elastomeren Teils 16 (siehe Fig. 3, 10 und 11) ausgebildet ist.
Die Tasche 158 geht durch eine Öffnung 160 (Fig.11) im
Vorderteil 12 und ragt über die Fläche des Vorderteils 12 nach
außen vor. Die Tasche 158 hat eine hohle Ausnehmung 162 in
derselben, welche zwischen zwei Seitenwänden 164 und 164'
und einer gekrümmten Stirnwand 166 gebildet wird. Ein
Finger 168 steht von der Innenfläche des Rückteils 14 in die
Ausnehmung 162 vor und paßt zwischen die Seitenwände 164 und
164', berührt aber die Stirnwand 166 nicht. Somit wird ein
bogenförmiger Fluiddurchgang 170 (siehe Fig. 3 und 11)
zwischen den Innenseitenflächen der Stirnwand 166 und den
Umfang des Fingers 168 gebildet, welcher ein Teil des
Fluidweges durch die Kassette bildet. Der Fluiddurchgang 170
ermöglicht, daß durch den Kassettenfluidweg strömendes Fluid
in der Kassette eine Schleife von der Fläche des Vorderteils
12 nach außen zurücklegt, so daß jegliche im Fluidweg sich
befindende Luft mit Hilfe des Ultraschalldetektors 154
(oder 156) außerhalb der Kassette festgestellt werden kann.
Das Schutzteil 40 (siehe Fig. 3 und 11) überdeckt und
schützt die Außenseite der Stirnwand 166, um zu verhidern,
daß die Stirnwand 166 verkratzt oder beschädigt wird. Die
Ultraschalldetektoren 154 und 156 sind an einem
Kassettenantrieb angebracht, bei welchem es sich nicht um ein
Einwegteil handelt, während die Kassette ein billiges und als
Einwegteil ausgelegtes Teil ist und nach dem Gebrauch
weggeworfen wird.
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Der Ultraschalldetektor 154 (siehe Fig. 1, 10 und 12)
umfaßt Spiegelgehäuseteile 172 und 174. Das Gehäuseteil
172 ist im allgemeinen L-förmig ausgebildet und mit dem
spiegelbildlich ausgelegten L-förmigen Gehäuse 174 am
Unterschenkel des L derart verbunden, daß man eine U-förmige
Gehäuseanordnung erhält, wobei eine Ausnehmung 176 zwischen
den Schenkeln des U vorhanden ist, welche derart ausgelegt
ist, daß sie den Detektor 34 für Luft in der Leitung
aufnimmt. Auf einer Seite der Ausnehmung 176 hat das
Gehäuseteil 172 eine Öffnung 178, während auf der anderen Seite
der Ausnehmung 176 das Gehäuseteil 174 eine Öffnung 180
hat. Die Gehäuseteile 172 und 174 sind hohl und enthalten
jeweils einen Durchgang 182 für die erforderlichen
elektrischen Kontaktierungen. In der Öffnung 178 ist ein
Ultraschallgenerator 184 angeordnet, welcher zu einem
Ultraschallempfänger 186 gerichtet ist, welcher in der Öffnung
180 angeordnet ist. Der Ultraschallgenerator 184 ist direkt
über der Ausnehmung 176 von dem Ultraschallempfänger 186
angeordnet.
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Die elastomere Tasche 158 hat zwei federnd nachgiebige
Erhebungen 187, 187' (Fig. 1 und 11), welche von den
Seitenwänden 164, 164' sich in Gegenrichtungen nach außen
erstrekken. Die Breite der Tasche 158 zwischen den Erhebungen 187,
187' ist etwas kleiner als die Breite der Ausnehmung 176
zwischen dem Ultraschallgenerator 184 und dem
Ultraschallempfänger 186, so daß die Erhebungen 187 und 187'nach
innen aufeinander zu komprimiert werden, wenn die
Detektionseinrichtung 34 für Luft in der Leitung in den
Ultraschalldetektor 154 eingesetzt ist, wie dies in Fig. 10 gezeigt
ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß ein guter
akustischer Kontakt zwischen dem Ultraschallgenerator 184 und
der Tasche 158 und zwischen dem Ultraschallempfänger 186
und der Tasche 158 vorhanden ist. Somit kann ein
Ultraschallsignal über den Fluiddurchgang 170 übertragen werden,
wenn die Detektionseinrichtung 34 für Luft in der Leitung
in die Ausnehmung 176 eingesetzt ist. Die Übertragung der
Ultraschallwellen zwischen dem Ultraschallgenerator 184
und dem Ultraschallempfänger 186 ist wesentlich stärker,
wenn im Durchgang 170 eine Flüssigkeit vorhanden ist. Wenn
Luft im Durchgang 170 vorhanden ist, wird die Übertragung
der Ultraschallwellen durch den Fluiddurchgang 170
abgeschwächt. Dieser Unterschied bei der
Ultraschallwellenübertragung wird mit Hilfe des Ultraschallempfängers 186
festgestellt. Wenn Luft vorhanden ist, wird das von dem
Ultraschallempfänger 186 erzeugte elektrische Signal
kleiner. Der Ultraschalldetektor 154 (und 156) ist mit einem
Mikroprozessor 233 (Fig. 25) verbunden, welcher ein von
dem Ultraschallempfänger 186 erzeugtes und anschließend
verstärktes Verstärkungssignal erhält. Der Mikroprozessor
233 ist vorzugsweise ein Mikroprozessor von Hitachi mit der
Typenbezeichnung 63B03R. Wenn das vom Prozessor 233 vom
Empfänger 186 erhaltene Signal kleiner wird, wird ein
Alarm 241 (Fig. 25) über den Prozessor 233 abgegeben, um
das Pumpen des Fluids durch die Kassette zu stoppen, wenn
die Kassette sich im Fluidförderzyklus befindet. Wenn
daher ein Behälter mit medizinischem Fluid entweder mit den
Kassetteneinlässen 32 oder 64 verbunden ist und dieser leer
ist, wird die gesamte in die Kassette von dem leeren
Behälter angesaugte Luft durch den Detektor 34 für Luft in der
Leitung gesaugt, und das Vorhandensein von dieser Luft wird
mit Hilfe des Ultraschalldetektors 154 festgestellt. Der
Alarm 221 und/oder der Krankenschwesterruf 242 wird dann
abgegeben und der Kassettenantrieb wird gestoppt, um ein
weiteres Pumpen zu verhindern. Wenn der
Ultraschalldetektor 154 eine Fehlfunktion hat und das Vorhandensein der
Luft nicht feststellt, wird die gepumpte Luft durch den
Ultraschalldetektor 156 festgestellt. Wenn in ähnlicher
Weise ein Luftaustritt im System zwischen dem
Fluidbehälter und dem Auslaß der Kassette vorhanden ist, bevor der
Fluidbehälter leer ist, wird jegliche in das System
gesaugte Luft mit Hilfe des einen oder des anderen
Ultraschalldetektors 154 oder 156 mit Hilfe der Detektoren 34 und 36
für Luft in der Leitung festgestellt. Weitere Funktionen
des Detektionssystems für Luft in der Leitung werden unter
dem nachstehenden Abschnitt "Betriebsweise" näher erläutert.
IV. Kolben 24
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Der Kolben 24 und seine Arbeitsweise ist detailliert in
US-A-4 639 245 beschrieben, welche den Titel "Fluid
Infusion Pump Driver" trägt. Die dort beschriebene Offenbarung
ist durch den Bezug vollinhaltlich hier miteingeschlossen.
V. Ventilbetätigungsanordnungen
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Wie voranstehend angegeben ist, arbeiten die
Ventilbetätigungseinrichtungen 60 und 66 zum Betreiben der zweiten und
ersten Kassetteneinlaßventile, und die
Ventilbetätigungseinrichtungen 26 und 28 betreiben die Pumpkammereinlaß- und
Auslaßventile. Ähnliche Einrichtungen werden eingesetzt, um
die jeweiligen Paare von Ventilbetätigungseinrichtungen zu
betreiben. Die Ventilbetätigungsanordnung 188 treibt die
Ventilbetätigungseinrichtungen 60 und 66 (Fig. 15 bis 19)
an. Die Ventilbetätigungsanordnung 188 umfaßt eine erste
Halterung 190, welche die Betätigungseinrichtung 66
beaufschlagt. Die erste Halterung 190 umfaßt zwei Arme 194 und
196, welche voneinander einen Abstand haben und senkrecht
zueinander angeordnet sind und die miteinander über einen
gebogenen Abschnitt 198 verbunden sind. Die erste Halterung
190 ist schwenkbeweglich an dem Gehäuse 128 des Antriebs
über einen Drehzapfen 200 angebracht, welcher an den
proximalen Enden der Arme 194 und 196 liegt, welche durch den
Abschnitt 198 verbunden sind, so daß die Arme 194 und 196
sich um einen gemeinsamen Drehpunkt drehen, wenn die
nachstehend näher beschriebene Betriebsweise durchgeführt wird.
Die Ventilbetätigungseinrichtung 66 ist schwenkbeweglich
an dem distalen, freien Ende des Arms 194 vorgesehen. Das
distale, freie Ende des Arms 196 wird mittels einer Nocke
201 angetrieben, wie dies nachstehend näher beschrieben
wird.
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Die Ventilbetätigungsanordnung 188 umfaßt auch eine zweite
Halterung 192 mit zwei im Abstand angeordneten,
senkrechten Armen 202 und 203, welche miteinander über einen
gebogenen
Abschnitt 204 verbunden sind. Die zweite Halterung
192 ist schwenkbeweglich an dem Gehäuse 128 mittels eines
Schwenkzapfens 205 gelagert, welcher sich an den Enden der
Arme 202 und 203 befindet, die in den gebogenen Abschnitt
204 übergehen. Das freie Ende des Arms 202 ist
schwenkbeweglich mit der Ventilbetätigungseinrichtung 60 verbunden.
Das freie Ende des Arms 203 arbeitet mit der Nocke 201 auf
die nachstehend näher beschriebene Weise zusammen.
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Eine Hauptfeder 206 belastet die Halterungen 190 und 192 um
die Stifte 200 und 205 derart vor, daß die Arme 196 und 203
in Richtung auf die Nocke 201 gedrückt werden. Ein Ende
der Feder 206 ist mit einem Ansatz 207 verbunden, welcher
sich von dem gebogenen Abschnitt 198 wegerstreckt. Das
andere Ende der Hauptfeder 206 ist mit einem Ansatz 208
verbunden, welcher sich von dem proximalen Ende des Arms 202
wegerstreckt. Die Ansätze 207 und 208 verlaufen im
allgemeinen in Richtung auf die Nocke 201, so daß die Feder
206 die Arme 296 und 203 in Richtung auf die Nocke 201
vorbelastet.
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Eine zweite Feder 209 ist an den gebogenen Abschnitten 198
und 204 sowie zwischen denselben angebracht, um die Arme
196 und 203 von der Nocke 201 wegzudrücken, falls die
Hauptfeder 206 bricht. Jedoch ist die zweite Feder 209
schwächer als die Hauptfeder 206, so daß dann, wenn die beiden
Federn arbeiten, die Arme 196 und 203 in Richtung auf die
Nocke 201 gedrückt werden. Wenn die Hauptfeder 206 bricht,
drückt die zweite Feder 209 die Halterungen 190 und 192
derart, daß sie sich um die Stifte 200 und 205 drehen, so
daß die Arme 196 und 203 von der Nocke 201 weggeschwenkt
werden. Das distale Ende des Arms 196 umfaßt ein
Markierungsteil 191 (Fig. 17 und 18), welches durch einen
optischen Schalter 193 geht, wenn die Hauptfeder gebrochen ist.
Wenn der optische Schalter 193 ausgelöst wird, wird ein
Signal an den Prozessor 233 abgegeben, welcher den Antrieb
unmittelbar stoppt, und es wird ein Alarm 241 abgegeben
und/oder es erfolgt ein Personalruf 242. Ein Anschlag 195
ist in der Nähe der Nocke 201 angeordnet, und die
Halterungen 190 und 192 haben Anschlagansätze 197 und 199, welche
von den proximalen Enden der Arme 196 und 203 vorstehen.
Wenn die Hauptfeder 206 bricht, werden die Halterungen
190 und 192 um ihre Stifte 200 und 205 verdreht, bis die
Anschlagansätze 197 und 199 den Anschlag 195 kontaktieren,
bevor das Zeigermarkierungsteil 191 durch den Schalter 193
gegangen ist.
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Wie in den Fig. 17 bis 19 gezeigt ist, sind die
Betätigungseinrichtungen 60 und 66 längliche, stabförmige Teile. Wie
zuvor angegeben ist, sind die proximalen Enden der
Betätigungseinrichtungen 60 und 66 schwenkbeweglich mit den
Armen 194 und 202 der Halterungen 190 und 192 jeweils
verbunden. Die distalen Enden der Betätigungseinrichtungen 60
und 66 sind in Öffnungen 250 und 251 (Fig. 13 und 17 bis
19) in der vorderen Wand 252 des Antriebs gelagert.
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Die Nocke 201 ist kreisförmig ausgestaltet und ist
exzentrisch an einer Motorwelle 210 angebracht. Die Welle 210
wird von einem Schrittmotor 211 (Fig. 16) angetrieben. Wenn
die Kassette 10 in die Treibertür 146 eingesetzt ist und
die TReibertür in der vertikalen Position geschlossen ist,
wird die Nocke 201 in die Position bewegt, in welcher
beide Ventilbetätigungseinrichtungen 60 und 66 vollständig
in Richtung der Kassette 10 ausgefahren sind (siehe Fig.17),
so daß die ersten und die zweiten Kassetteneinlaßventile
geschlossen werden. Insbesondere drücken die
Ventilbetätigungseinrichtungen 60 und 66 das elastomere Teil 16 über
die Fluiddurchgänge, die von den Einlässen 103 und 105 in
die Kassette führen. Wenn eine Flüssigkeit durch den
Hauptkassetteneinlaß 64 gepumpt werden soll, wird die erste
Einlaßbetätigungseinrichtung 66 durch eien Drehbewegung
der Nocke 201 in Uhrzeigerrichtung mittels des Motors 211
von der Position zurückgezogen, die in Fig. 17 gezeigt ist,
und zwar zu der in Fig. 18 gezeigten Position. Die Nocke
201 arbeitet mit dem Arm 296 der Halterung 190 zusammen
und drückt die Halterung 190 derart, daß sie eine
Drehbewegung
um den Drehzapfen 200 entgegen der Vorbelastung der
Feder 206 in Uhrzeigerrichtung ausführt. Wenn die Halterung
190 eine Drehbewegung um den Drehzapfen 200 ausführt, zieht
der Arm 194 die Betätigungseinrichtung 66 zurück, wodurch
ermöglicht wird, daß Fluid durch den Hauptkassetteneinlaß
64 und durch die Öffnung 105 strömen kann.
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Wenn die Nocke 201 sich in der in Fig. 1 gezeigten Position
befindet, wobei das Hauptkassetteneinlaßventil offen ist,
bleibt die zweite Einlaßbetätigungseinrichtung 60 in der
ausgefahrenen Position, in welcher das elastomere Teil 16
über den Fluiddurchgang von dem Einlaß 103 (Fig. 18) in
die Kassette gedrückt wird. Die zweite
Einlaßbetätigungseinrichtung 60 wird in der ausgefahrenen Position durch
die Vorbelastung der Hauptfeder 206 gehalten. Wenn die
Nocke 201 in der in Fig. 18 gezeigten Position ist,berührt
der Arm 203 diese nicht. Die Hauptfeder erteilt der
zweiten Halterung 192 eine Vorbelastung in Uhrzeigerrichtung,
welche die Betätigungseinrichtung 60 in die
Schließposition drückt, welche in Fig. 18 gezeigt ist. Da die
Kassette 10 in einer festen Position in der Treibertür 146
angeordnet ist, wenn die Kassette 10 im Antrieb angebracht
ist,wirkt die Kassette 10 als ein Anschlag, um zu
verhindern, daß der Arm 203 die Nocke 201 berührt, wenn die
Haupteinlaßbetätigungseinrichtung 66 in der
zurückgefahrenen Position ist, welche in Fig. 18 gezeigt ist.
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Wenn das Fluid durch den zweiten Kassetteneinlaß 32
gepumpt werden soll, wird der Motor 211 umgekehrt und dreht
die Nocke 201 von der in Fig. 18 gezeigten Position in
Gegenuhrzeigerrichtung zu der in Fig. 19 gezeigten Position,
in welcher die Nocke 201 mit dem Arm 203 der zweiten
Halterung 192 zusammenarbeitet und die Halterung 192 um den
Drehzapfen 205 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht. Wenn der
Arm 202 der Halterung 192 in Gegenuhrzeigerrichtung
gedreht wird, wird die Ventilbetätigungseinrichtung 60
zurückgefahren, so daß Fluid durch die Öffnung 103 in die
Kassette strömen kann. Wenn der zweite Kassetteneinlaß
offen ist, bleibt der Hauptkassetteneinlaß geschlossen,
da die Hauptkassetteneinlaßbetätigungseinrichtung 66 in
der ausgefahrenen Position unter der Vorbelastung der
Hauptfeder 206 bleibt. Wenn die Nocke 201 die in Fig. 19
gezeigte Position einnimmt, berührt der Arm 196 der
ersten Halterung 190 die Nocke 201 nicht mehr, da die
Kassette 10 als ein Anschlag gegen die in Uhrzeigerrichtung
gerichtete Drehbewegung der Halterung 190 unter der
Vorbelastung der Feder 206 wirkt, wenn die Nocke 201 in
dieser Position ist. Hierdurch bleibt der zweite
Kassetteneinlaß geschlossen, während der erste Kassetteneinlaß
offen ist.
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Es läßt sich daher ersehen, daß die
Kassetteneinlaßventilbetätigungsanordnung 188 die folgenden möglichen
Kassetteneinlaßventilpositionen einstellen kann: (1) Sowohl das
Hauptkassetteneinlaßventil als auch das zweite
Kassetteneinlaßventil sind geschlossen; (2) das Haupteinlaßventil
ist offen und das zweite Einlaßventil ist geschlossen; und
(3) das zweite Kassetteneinlaßventil ist offen und das
Haupteinlaßventil ist geschlossen. Im Grundbetrieb
ermöglicht die Ventilbetätigungsanordnung 188 nicht, daß die
beiden Kassetteneinlaßventile gleichzeitig offen sind.
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Eine zweite Ventilbetätigungsanordnung 212 wird genutzt,
um die Pumpkammerauslaß- und
-einlaßventilbetätigungseinrichtungen 26 und 28 (Fig. 20 bis 21) zu betreiben. Die
Pumpkammerauslaßventilbetätigungseinrichtung 26 wird durch
eine erste Halterung 213 beaufschlagt, welche
schwenkbeweglich an einem Schwenkzapfen 214 am Gehäuse 128
angebracht ist. Die erste Halterung 213 hat zwei im Abstand
angeordnete, senkrechte Arme 215 und 216, welche fest
verbunden sind und ein Teil mit einem gebogenen Abschnitt 217
bilden. Das proximale Ende des Arms 215 ist drehbeweglich
an dem Drehzapfen 214 fest angebracht, und das distale
Ende des Arms 215 ist schwenkbeweglich fest mit der
Betätigungseinrichtung 26 verbunden. Das proximale Ende des
Arms 216 ist schwenkbeweglich um den Schwenkzapfen 214
gelagert, und das distale Ende des Arms 216 wird in
Richtung auf eine Nocke 218 gedrückt, wie dies nachstehend
näher beschrieben wird, und zwar mittels einer Feder 219.
Ein Ende der Feder 219 ist an einem Ansatz 220 angebracht,
welches sich von dem proximalen Ende des Arms 216
wegerstreckt. Das andere Ende der Feder 219 ist an einem
Ansatz 221 angebracht, welches sich vom Gehäuse 128 erhebt.
Die Feder 219 belastet daher die erste Halterung 213
derart vor, daß der Arm 216 in Richtung auf eine Nocke 218
gedrückt wird.
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Die Ventilbetätigungsanordnung 212 umfaßt auch eine zweite
Halterung 222, welche drehbeweglich um einen Drehzapfen
214 gelagert ist. Die zweite Halterung 222 umfaßt einen
ersten Arm 223, dessen proximales Ende drehbeweglich fest
mit einem Stift 214 verbunden ist, und dessen distales
Ende drehbeweglich fest mit dem proximalen Ende der
Ventilbetätigungseinrichtung 28 verbunden ist. Die zweite
Halterung 222 umfaßt auch einen zweiten Arm 224, dessen
proximales Ende drehbeweglich um den Stift 214 festgelegt ist,
und dessen distales Ende frei mit der Nocke 218 zusammen
arbeiten kann. Die Arme 223 und 224 sind senkrecht
zueinander und sind miteinander mit Hilfe eines gebogenen
Abschnitts 225 fest verbunden. Die zweite Halterung 222
umfaßt ferner einen Ansatz 225, welcher sich von dem
proximalen Ende des zweiten Arms 224 wegerstreckt. Das freie
Ende des Ansatzes 225 ist an einem Ende einer Feder 226
angebracht, welche den Arm 224 in Richtung auf die Nocke
218 vorbelastet. Das andere Ende der Feder 226 ist an dem
Ansatz 227 angebracht, welches sich vom Gehäuse 128
erhebt.
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Die Nocke 218 ist exzentrisch an einer Motorwelle 228
angebracht, welche mittels eines Schrittmotors 229
angetrieben wird. Wenn die Nocke 218 durch den Motor 229 in
Gegenuhrzeigerrichtung von der in Fig. 20 gezeigten Position
angetrieben wird, arbeitet die Nocke 218 mit dem Arm 216
zusammen, zwingt die erste Halterung 213, daß sich diese
um den Stift 219 in Gegenuhrzeigersinn dreht und bewirkt,
daß die Ventilbetätigungseinrichtung 26 entgegen der
Vorbelastung der Feder 219 zurückgefahren wird. Wenn die
Ventilbetätigungseinrichtung 26 zurückgefahren wird, ist das
Pumpkammerauslaßventil offen. Wenn die Nocke 218 in
Gegenuhrzeigersinn gegen den Arm 216 getrieben wird, bleibt
der Arm 224 der Halterung 222 stationär, und die Feder 226
zwingt die Ventilbetätigungseinrichtung 128, daß sie in der
ausgefahrenen Position gegenüber dem
Pumpkammereinlaßventil bleibt und somit das Pumpkammereinlaßventil
geschlossen gehalten wird. Wenn die Nocke 218 durch den Motor 229
in Uhrzeigerrichtung, ausgehend von der in Fig. 20
gezeigten Position angetrieben wird, arbeitet diese mit dem Arm
224 zusammen, dreht die Halterung 222 und zwingt die
Ventilbetätigungseinrichtung 28, daß sie sich entgegen der
Vorbelastung der Feder 226 zurückbewegt, so daß das
Pumpkammereinlaßventil geöffnet wird. Wenn die Nocke 218 in
Gegenuhrzeigerrichtung gegen den Arm 224 getrieben wird,
bleibt der Arm 216 der Halterung 213 stationär, und die
Feder 219 zwingt die Ventilbetätigungseinrichtung 26, daß
sie gegenüber dem Pumpkammerauslaßventil ausgefahren
bleibt, so daß das Pumpkammerauslaßventil geschlossen
gehalten wird. Es ist zu ersehen, daß die
Ventilbetätigungsanordnung 212 ermöglicht, daß beide Pumpkammereinlaß- und
-auslaßventile geschlossen werden oder sie ermöglicht, daß
nur die Ventile einzeln geöffnet werden. Insbesondere
verhindert die Ventilbetätigungsanordnung 212, daß sowohl
das Pumpkammereinlaßventil als auch das
Pumpkammerauslaßventil gleichzeitig geöffnet sind, so daß Fluid nicht
durch die Kassette in einer unkontrollierten Menge unter
dem Einfluß der Schwerkraft während des Pumpzyklus strömen
kann.
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Die proximalen Enden der Betätigungseinrichtungen 26 und
28 sind schwenkbeweglich mit den Halterungen 213 und 222
verbunden, wie dies vorstehend angegeben ist. Die
distalen Enden der Betätigungseinrichtungen 260 und 28 sind
in Öffnungen 254 und 256 (Fig. 14 und 15) in der vorderen
Wand 252 gelagert. Da die Ventilbetätigungsanordnungen 188
und 212 durch gesonderte Motore 211 und 229 angetrieben
werden, und da der Kolben 24 durch einen Motor gesondert
von den Schrittmotoren 211 und 229 angetrieben weird,
müssen drei Motore auf eine synchrone Weise betrieben werden,
und die Positionen derselben während den Arbeitsgängen des
Kassettenantriebs müssen überwacht werden.
-
Zur Überwachung der Position der Nocke 201 der
Ventilbetätigungsanordnung 188 (und somit zur Überwachung der
Position der Ventilbetätigungseinrichtungen 60 und 66), ist
eine Markierung 230 fest an der Nocke 210 angebracht. Die
Markierung 230 ist ein dünner, kernförmiger Streifen aus
Metall mit einer kleinen Einkerbung 231 an seinem
radialen Rand. Wenn sich die Nocke 201 in
Gegenuhrzeigerrichtung von der in Fig. 18 gezeigten Position zu der in Fig.19
gezeigten Position bewegt, führt der Motor 211 eine
Anzahl von Schritten, vorzugsweise vierundzwanzig Schritte
aus. Die Einkerbung 231 ist nicht auf dem radialen Rand
der Markierung 230 zentriert, sondern sie ist zu einer
Seite versetzt angeordnet. Die Ventilbetätigungsanordnung
188 umfaßt ferner einen optischen Schalter 232, durch den
der radiale Rand der Markierung 230 geht, wenn die Nocke
201 sich von der in Fig. 18 gezeigten Position zu der in
Fig. 19 gezeigten Position und wiederum zurück während des
normalen Betriebs bewegt. Der optische Schalter 232 stellt
einen Lichtstrahl in dem Raum bereit, durch den die
Markierung 230 geht. Die Markierung 230 unterbricht den
Lichtstrahl, wenn diese durchgeht, abgesehen von der
Einkerbung 231, welche ermöglicht, daß Licht durchgehen kann,
wenn die Einkerbung 231 durch den Schalter 232 geht. Der
optische Schalter 232 ist mit dem Mikroprozessor 233
(Fig.25) verbunden, um den Mikroprozessor 233 zu
aktivieren, wenn Licht übertragen wird oder wenn das Licht durch
die Markierung 230 unterbrochen wird. Der Mikroprozessor
233 steuert auch den Schrittmotor 211 derart, daß, wenn
der Schrittmotor 211 eine Schrittbewegung in
Uhrzeigerrichtung oder Gegenuhrzeigerrichtung ausführt, der
Mikroprozessor
bestimmen kann, ob die Nocke 201 sich aus ihrer
Position bewegt hat. Wenn beispielsweise die Markierung
230 durch den Schalter 232 geht, wenn sich diese von der
in Fig. 18 gezeigten Position zu der in Fig. 19 gezeigten
Position bewegt, gibt es eine große Anzahl von Schritten,
in denen das Licht an dem Schalter 232 übertragen wird,
bevor die Markierung 230 den Lichtstrahl unterbricht und
eine Lichtübertragung verhindert. Wenn die Markierung 230
ihre Bewegung in Richtung zu der in Fig. 19 gezeigten
Position fortsetzt, hat man eine kleine Anzahl von Schritten,
während denen der radiale Randabschnitt 234 (Fig. 23A) in
Gegenuhrzeigerrichtung der Einkerbung 231 den
Lichtdurchgang verhindert. Dann geht die Einkerbung 231 durch den
optischen Schalter 232, wodurch ermöglicht wird, daß Licht
eine kleine Anzahl von Malen durchgehen kann. Der
grössere radiale Randabschnitt 235 geht durch den Schalter
232 unter einer wesentlich größeren Anzahl von Schritten
des Motors 211. Im Anschluß daran gibt es eine wesentlich
große Anzahl von Schritten, während denen Licht durch den
Schalter 232 geht, nachdem das Teil 235 durch den Schalter
232 gegangen ist.
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Es ist zu ersehen, daß, wenn die Nocke 201 sich von der in
Fig. 18 gezeigten Position zu der in Fig. 19 gezeigten
Position bewegt, ein Muster von einer kleinen Anzahl von
Schritten erzeugt wird, wenn der Abschnitt 234 durch den
Schalter 232 geht, und daß sich hieran eine kleine Anzahl
von Schritten anschließt, in welchen die Einkerbung 231
durch den Schalter 232 geht, so daß man dann eine größere
Zeitperiode erhält, während der der Abschnitt 235 durch
den Schalter 232 geht. Dieses sich wiederholende
Dunkel/Hell/Dunkel-Muster dient dem Mikroprozessor 233 zur
Zuordnung zu der Position, welche die Nocke 201 während des
Zyklusses einnehmen sollte. Wenn der Motor 211 nicht
"synchron" mit den vorprogrammierten Dunkel/Hell/Dunkel-
Werten im Mikroprozessor 233 ist, kann der Mikroprozessor
233 den Motor 211 voreilend oder nacheilend um eine
geeignete Anzahl von Schritten bewegen, um die Positionen
der Ventilbetätigungseinrichtungen 60 und 66 mit den
Positionen zu synchronisieren, welche sie während des Antriebs
einordnen sollen.
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In ähnlicher Weise hat die Nocke 218 in der
Ventilbetätigungsanordnung 212 eine Markierung 236, welche an
derselben angebracht ist. Die Markierung 236 ist im allgemeinen
zeigerförmig ausgebildet und hat einen radialen Rand mit
einer Einkerbung 237 in demselben. Ein optischer Schalter
ist derart angeordnet, daß die Markierung 236 durchgeht,
wenn die Markierung 236 sich von der in Fig. 22(B)
gezeigten Position, in welcher die Ventilbetätigungseinrichtung
26 eingefahren ist, zu der in Fig. 22(C) gezeigten
Position bewegt, in welcher die Ventilbetätigungseinrichtung
28 eingefahren ist. Die Einkerbung 237 ist in ähnlicher
Weise versetzt, um einen kleinen radialen Randabschnitt
239 und einen großen radialen Randabschnitt auf jeder
Seite der Einkerbung 237 zu haben. Wenn daher die Markierung
236 sich von der in Fig. 22(C) gezeigten Position zu der
in Fig. 22(C) gezeigten Position bewegt, detektiert der
Schalter 238 eine kurze Periode mit Dunkelheit, wenn der
radiale Randabschnitt 239 durchgeht, eine kurze
Lichtperiode, wenn die Einkerbung 237 durchgeht, und eine lange
Dunkelheitsperiode, wenn der Abschnitt 240 durch den
Schalter 238 geht. Der Mikroprozessor 233 ist mit dem optischen
Schalter 238 derart verbunden, daß die Hell- und Dunkel-
Perioden schrittweise der Anzahl von Schritten zugeordnet
werden können, welche vom Schrittmotor 229 zwischen den
Positionen nach den Fig. 22(C) und 22(B) zurückgelegt werden.
Wenn sich daher die Markierung 236 zwischen diesen beiden
Positionendes Öffnens und Schließend der
Pumpkammereinlaß- und -auslaßventile hin- und hergehend bewegt, kann
der Mikroprozessor 233 die tatsächliche Position der Nocke
218 (und somit die Positionen der
Ventilbetätigungseinrichtungen 26 und 28) mit der gewünschten,
vorprogrammierten Position vergleichen, um den Schrittmotor 229 entweder
voreilend oder nacheilend in geeigneter Weise anzutreiben.
Es werden nicht nur die Positionen der Nocken 201 und 218
während des Pumpzyklus überwacht, sondern es werden auch
die Positionen der Nocken vor dem Beginn des Pumpens
geprüft. Nachdem die Kassette in die Tür 146 eingelegt ist
und die Türen geschlossen sind, treibt der Motor 211
beispielsweise die Nocke 201 zwischen den in den Fig. 18 und
19 gezeigten Positionen hin- und hergehend an, während
der optische Schalter 232 die tatsuachliche Position der
Markierung 230 prüft, und der Mikroprozessor 233 den
Schrittmotor 211 stoppt, wenn die Nocke 201 in der geeigneten
Position zu Beginn des Pumpvorganges ist. Wenn nur ein
einziges Fluid zu pumpen ist, erhält man diese Position
beispielsweise dann, wenn die Ventilbetätigungseinrichg 56
eingefahren ist und die Ventilbetätigungseinrichtung 60
ausgefahren ist (Fig. 18).
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In ähnlicher Weise bewegt während dieser Vorpumpprüfung der
Motor 229 die Markierung 236 und die Nocke 218 zwischen den
in den Fig. 22(B) und (C) Positionen hin und her, und die
Pumpkammereinlaß- und -auslaßventilbetätigungseinrichtungen
26 und 28 werden hinsichtlich ihren geeigneten Positionen
zu Beginn des Pumpzyklus überprüft, insbesondere ob beide
Ventilbetätigungseinrichtungen 26 und 28 vollständig
ausgefahren sind (d.h. die in den Fig. 20 und 22(A) gezeigten
Positionen). Somit lassen sich die Pumpkammereinlaß- und
-auslaßventile nach Maßgabe der vorstehend beschriebenen
Vorgehensweise prüfen. Wenn der Mikroprozessor 233
feststellt, daß die Markierung 236 in der geeigneten Position
ist, können die Ventilprüfabfolgen und die Pumpabfolgen
gemäß der nachstehenden Beschreibung durchgeführt werden.
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Der Kolben 24 wird auch mit einem Schrittmotor (nicht
gezeigt) angetrieben. Eine optische Markierung ist
ebenfalls an der Kolbenschrittmotorwelle angebracht, so daß
ein optischer Schalter (nicht gezeigt) und der
Mikroprozessor 233 die Position des Kolbens 24 vor und während des
Pumpzyklusses überwachen und diesen positionieren, um den
Kolben 24 synchron zu dem Arbeiten der
Betätigungseinrichtungen 26, 28, 60 und 66 arbeiten zu lassen.
VI. Betriebsweise
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Wenn eine Flüssigkeit einzeln gepumpt wird, ist der
Flüssigkeitsbehälter mit der zu pumpenden Flüssigkeit mit dem
Hauptkassetteneinlaß 64 verbunden, und der zweite
Kassetteneinlaß 32 ist mittels einer Verschlußkappe der
Luer-Bauart (nicht gezeigt) verschlossen. Die Kassette wird
durch Öffnen des Reglers 45 im Vorlauf betrieben, und zu
Beginn wird die Kassette aus der in Fig. 2 gezeigten
Position gewendet, um den Fluidweg zwischen den
Kassetteneinlässen und der Pumpkammer von Luft zu befreien (abgesehen
natürlich von dem eingeschlossenen Volumen 100). Die
Pumpkammer und der Fluidweg, welche darüberliegen, werden von
Luft durch das Rückführen der Kassette in die senkrecht
stehende Position nach Fig. 2 befreit. Der Regler wird
dann entweder geschlossen oder manuell auf eine gewünschte
Durchflußmenge eingestellt, bis die Kassette im
Kassettenantrieb angebracht ist. Wenn die Kassette im Antrieb
angebracht ist, öffnet die Durchflußregelabsperranordnung
114 automatisch den Regler 47, und die Kassettenventile
werden auf die nachstehend beschriebene Weise getestet.
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Wenn die Kassetteneinlaßventilbetätigungseinrichtungen 60
und 66, die Pumpkammereinlaß- und
-auslaßbetätigungseinrichtungen 26 und 28 und der Kolben 24 in geeigneter Weise
wie oben angegeben synchronisiert sind, werden der
Detektor 34 für Luft in der Leitung und der
Druckdetektionskammer 82 eingesetzt, um zu testen, ob die
Ventilbetätigungseinrichtungen 26, 28, 60 und 66 mit der Einweg-Kassette
10 zusammenarbeiten, um eine geeignete Förderung des Fluids
in der Kassette zu ermöglichen. Die Abfolge für diesen
Test wird in Fig. 24 verdeutlicht. Um die Einlaß- und
Auslaßventile der Pumpkammer 22 zu testen, werden die
Einlaßventilbetätigungseinrichtung 28 und die
Auslaßventilbetätigungseinrichtung 26 in die Öffnungen 68 und 72 jeweils
ausgefahren, um den Fluidstrom in die Pumpkammer 22 und
aus dieser heraus zu sperren (Schritt A in Fig. 24). Wenn
die Ventilbetätigungseinrichtungen 26, 28 sich in ihren
ausgefahrenen Positionen befinden, wird der Kolben 24 gegen
das elastomere Teil 16 über der Kolbenöffnung 18 gedrückt,
um die Pumpkammer 22 mit Druck zu beaufschlagen (Schritt B).
Der Kolben 24 wird in dieser Position während der "WARTE"-
Priode (Schritt C) gehalten, die Kammer 22 wird für eine
kurze Zeitperiode mit Druck beaufschlagt, und anschließend
wird die Auslaßventilbetätigungseinrichtung 26
zurückgefahren, um zu ermöglichen, daß unter Druck gesetzte
Flüssigkeit die Pumpkammer 24 verlassen kann, während die
Einlaßventilbetätigungseinrichtung 28 in der "ausgefahrenen"
Position (Schritt D) bleibt. Wenn die
Auslaßventilbetätigungseinrichtung 26 entlastet wird (Schritt D), strömt die
unter Druck gesetzte Flüssigkeit in der Kammer 22 in die
Druckdetektionskammer 82 und erzeugt einen Druckimpuls oder
einen Druckstoß in der Kammer 82. Wenn die
Pumpkammereinlaß- und -auslaßventile in geeigneter Weise arbeiten, ist
die Größe dieses Impulses von Kassette zu Kassette
konstant. Wenn jedoch eine Kassette vorhanden ist, deren
Pumpkammereinlaß- und -auslaßventile schlecht arbeiten, ist
der Druckimpuls, der in der Kammer 82 während dieses
Ventiltestganges erzeugt wird, beträchtlich kleiner, da eine
gewisse, unter Druck gesetzte Flüssigkeitsmenge von der
Kammer 22 entweder am Pumpkammereinlaßventil oder am
Pumpkammerauslaßventil während der "WARTEI"-Periode
durchgegangen ist. Wenn der Druckimpuls, der bei diesem Testgang
in der Druckdetektionskammer 82 erzeugt wird, kleiner als
erwartet ist, wird angenommen, daß das
Pumpkammereinlaßventil und/oder das Pumpkammerauslaßventil unzulänglich
arbeiten, so daß die Kassette unbrauchbar ist.
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Die Größe des Druckstoßes, welche mittels des Drucksensors
77 erfaßt wird, wird zum Mikroprozessor 233
übertragen.Einzelheiten der Arbeitsweise des Drucksensors 77 sind in der
US-Patentanmeldung mit der Serial Number
beschrieben, welche den Titel trägt "PRESSURE SENSOR
ASSEMBLY FOR DISPOSABLE PUMP CASSETTE", welche am gleichen
Tag von Fellingham et al. hinterlegt wurde. Durch diese
Bezugnahme ist die Offenbarung derselben vollinhaltlich
miterfaßt. Der Mikroprozessor 233 vergleicht den Wert des
vom Sensor 77 erzeugten Signals mit einem gespeicherten
Wert. Wenn der gespeicherte Wert beträchtlich größer ist,
gibt der Mikroprozessor 233 einen Alarm 241 und einen
Personalruf 242 ab, und der Pumpenantrieb wird nicht in
Betrieb gesetzt, bevor eine neue Kassette eingesetzt ist.
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Die Pumpkammereinlaß- und -auslaßventiltestvorgehensweise
gemäß der voranstehenden Beschreibung wird zuerst
automatisch durch den Kassettenantrieb unmittelbar nach dem
Einlegen der Kassette durchgeführt. Anschließend wird der
gleiche Textlauf periodisch während der Fluidförderung
durchgeführt, um sicherzustellen, daß die
Pumpkammereinlaß- und auslaßventile während der Förderung fehlerlos
arbeiten.
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Der Testlauf wird periodisch auf die in Fig. 24 gezeigte
Weise mit den Schritten A-E durchlaufen. Das
Pumpkammereinlaßventil wird geschlossen (Schritt A), während das
Pumpkammerauslaßventil geschlossen ist. Die Kammer 22 wird
durch den ausfahrenden Kolben 24 unter Druck gesetzt,
welcher sich um einen kleinen -Weg in die Kammer 22 erstreckt
(Schritt B). Der Kolben verharrt dann in dieser Position
während einer "WARTE"-Periode (Schritt C). Das
Pumpkammerauslaßventil wird geöffnet und der Drucksstoß in der
Kammer 22 wird detektiert (Schritt D). Wenn der Druckstoß
eine ausreichende Stärke hat, wird der Kolben 24 weiter in
die Kammer 22 eingefahren (Schritt E), um den Rest des
Fluids in der Kammer (22) zu verdrängen und dieses zum
Patienten abzugeben. Das Pumpkammerauslaßventil wird
geschlossen (letzter Teil im Schritt E), und das
Einlaßventil wird geöffnet (Schritt F), während der Kolben
eingefahren wird, um die Pumpkammer mit Flüssigkeit zu füllen.
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Wenn einmal festgestellt wurde, daß die
Pumpkammereinlaßund -auslaßventile zuverlässig arbeiten, kann der
Detektor 34 für Luft in der Leitung genutzt werden, um
festzustellen, ob die Kassetteneinlaßventile, welche dem
Hauptkassetteneinlaß
64 und dem zweiten Kassetteneinlaß 32
zugeordnet sind, betriebszuverlässig arbeiten. Um die
Kassetteneinlaßventile zu testen, wird das
Pumpkammerauslaßventil geschlossen und das Pumpkammereinlaßventil ist
offen (Ende des Schritts E). Gleichzeitig werden die beiden
Einlaßventile geschlossen (Schritt G), und der Kolben 24
bewirkt eine Druckbeaufschlagung in der Pumpkammer 22
(Schritt H). Das System wird dann unter Druck gesetzt
während einer kurzen Zeitperiode gehalten (Schritt I). Wenn
eines der beiden Kassetteneinlaßventile undicht ist,
strömt Flüssigkeit aus dem Hauptkassetteneinlaß 64 oder
dem zweiten Kassetteneinlaß 32 aus. Diese umgekehrte
Verdrängung des Fluids wird mit einer Bewegung der
eingeschlossenen Luft 100 in die Tropfkammer 90 in Richtung nach oben
zu dem Detektor 34 für Luft in der Leitung begleitet, wie
dies in Fig. 3 gezeigt ist. Der Ultraschalldetektor 154
stellt das Vorhandensein von Luft fest und gibt diese
Information an den Mikroprozessor 233 weiter, welcher einen
Alarm 241 oder einen Bedienruf 242 abgibt. Somit ist die
Kassette wegzuwerfen. Wenn das erste und das zweite
Kassetteneinlaßventil gut arbeiten, wird der Kolben 24 für
den "normalen Arbeitszyklus" (Schritt K) eingefahren
(Schritt J), so daß Fluid auf die nachstehend beschriebene
Weise gefördert wird.
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Beim "normalen Arbeitszyklus" erfolgt eine Pumpabfolge mit
nur einer zu verabreichenden Flüssigkeit. Das
Pumpkammereinlaßventil wird geschlossen und der Pumpkammerauslaß ist
offen. Dann drückt der Kolben 24 durch die Öffnung 28
gegen das elastomere Teil 16, um das Fluid aus der
Pumpkammer über den Kassettenauslaß 30 zu dem Patienten zu
verdrängen. Die Flüssigkeitsmenge während des Fluidförderhubs
wird genau durch das Arbeiten des Kolbens 24 mit einem
üblichen Schrittmotor gesteuert. Durch das Betreiben des
Kolbens 24 mit einem Schrittmotor läßt sich die
Verschiebung des Kolbens 24 gegen das elastomere Teil 16 genau
für den jeweiligen Förderhub durch eine Voreilung des
Schrittmotors um eine gleiche Anzahl von Schritten für
jeden
Förderhub steuern, so daß ein konstantes Fluidvolumen
von der Pumpkammer 20 für jeden Hub verdrängt wird.
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Um die Pumpkammer 22 für den nächsten Förderhub
aufzufüllen, wird das Pumpkammerauslaßventil geschlossen, der
Pumpkammereinlaß und die Hauptkassetteneinlaßventile sind
offen, und der Kolben 24 hat die gleiche Anzahl von
Schritten eingefahren, wie er zuvor nach vorne während des
vorangehenden Fluidförderhubes bewegt wurde. Da sowohl das
Pumpkammereinlaßventil als auch das
Hauptkassetteneinlaßventil offen sind, wird Fluid von dem Fluidbehälter,
welcher an den Hauptkassetteneinlaß angeschlossen ist,
angesaugt, wenn der Kolben 24 schrittweise eingefahren wird.
Wenn der Kolben 24 seine Ausgangs- oder
"Ursprungs"-Position einnimmt, werden die Pumpkammereinlaß- und
Hauptkassetteneinlaßventile geschlossen, und das
Pumpkammerauslaßventil wird für den nächsten stufenweisen
Fluidförderhub durch den Kolben 24 geöffnet. Der Fluidförderhub wird
dann folgend auf einen Pumpkammerauffüllrückhub durch den
Kolben 24 wiederholt, wenn die Pumpkammereinlaß- und
-auslaßventile in geeigneter Weise zur Steuerung des
Fluidstroms beim Fördern und Saugen gesteuert werden. Wie sich
hieraus ersehen läßt, ist das Pumpen des Fluids, wenn ein
einziges Fluid zu pumpen ist, relativ einfach und leicht
zu überschauen.
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Es können jedoch auch mehrere Fluide gefördert werden. Wenn
zwei Flüssigkeiten zu pumpen sind, wird der die
Hauptflüssigkeit enthaltende Behälter an den Hauptkassetteneinlaß
64 angeschlossen. Der zweite Flüssigkeitsbehälter ist an
den zweiten Kassetteneinlaß 32 dadurch angeschlossen, daß
die Luer-Lock-Kappe am Einlaß 32 abgenommen wird und der
zweite Fluidbehälter mit dem Einlaß 32 über einen
Luer-Verbinder verbunden wird. Die Ventilsteuerung der
Pumpkammereinlaß- und -auslaßventile während des
Fluidförderhubs und des Pumpkammersaughubs sind während einer
Zwei-Fluidförderung gleich wie bei der Förderweise für ein
einziges Fluid, welche voranstehend beschrieben wurde. Jedoch
ist die Kassetteneinlaßventilsteuerung unterschiedlich.
Während der Förderung eines einzigen Fluids ist natürlich
das zweite Kassetteneinlaßventil immer geschlossen und nur
das Haupteinlaßventil wird während des Saughubs der
Pumpkammer geöffnet. Wenn jedoch zwei Fluide gefördert werden
sollen, werden die ersten und die zweiten
Kassetteneinlaßventile jeweils während ausgewählten Zeitperioden während
des Pumpkammersaughubs geöffnet und geschlossen. Wenn
beispielsweise zwei Fluide in einem Verhältnis von 50:50 zu
vermischen sind, ist das Hauptkassetteneinlaßventil
während der ersten Hälfte der gesamten Anzahl von Hüben
offen, welche dem Pumpkammersaughub des Kolbens 24
zugeordnet sind. Während der ersten Hälfte des Rückhubs des
Kolbens 24 wird das zweite Kassetteneinlaßventil
geschlossen. Während der zweiten Hälfte des Rück/Saughubs des
Kolbens 24 jedoch wird das zweite Kassetteneinlaßventil
geöffnet, während das erste Kassetteneinlaßventil
geschlossen ist. Da der Kolben 24 schrittweise gesteuert ist,
ist es möglich, genau sicherzustellen, wenn der Schalter
der beiden Kassetteneinlaßventile vom offenen zum
geschlossenen Zustand und umgekehrt umgeschaltet wird, um
die gewünschte Zudosierung der beiden Fluide zu erzielen.
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Häufig jedoch ist das Hauptfluid ein Verdünnungsmittel,wie
eine Salzlösung, während das zweite Fluid ein
konzentriertes Medikament ist. In solchen Fällen kann eine Mischung
mit 50:50 unerwünscht sein, so daß das zweite
Kassetteneinlaßventil nur 10 bis 20% der Schritte während des
Pumpkammersaughubs des Kolbens 25 geöffnet wird, während das
Hauptkassetteneinlaßventil 80 bis 90% der Schritte offen
ist, welche dem Saughub des Kolbens 24 zugeordnet sind.
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Es ist daher zu ersehen, daß theoretisch jede beliebige
gewünschte Konzentration eines zweiten Fluids in einem
Hauptfluid dem Patienten unter Einsatz der Kassette des
Antriebs nach der Erfindung auf einfache Weise durch
entsprechende Betätigung der Einlaßbetätigungseinrichtung 60
und 66 in Abfolge und in Tandemanordnung mit dem Kolben
24 während des Pumpkammersaughubs entsprechend den
voranstehenden Ausführungen verabreicht werden kann. Da die
Kassetteneinlaßbetätigungseinrichtungen 60 und 66 nicht
gleichzeitig zurückgefahren werden können, wie dies
voranstehend angegeben ist (d.h. eine ist immer zum
Schliessen des Kassetteneinlaßventiles ausgefahren) hat man keine
Schwerkraftstörung zwischen den ersten und zweiten
Fluidbehältern durch die Kassette.
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Wie voranstehend angegeben ist, werden der Drucksensor 77
und die Druckdetektionskammer 82 eingesetzt, um
festzustellen, ob die Pumpkammereinlaß- und -auslaßventile
zuverlässig arbeiten. Wenn jedoch die Pumpkammereinlaß- und
-auslaßventile hinsichtlich ihrer eigenen Funktionsweise
geprüft wurden, können der Drucksensor 77 und die
Druckdetektionskammer 82 auch zur Überwachung des Blutdrucks des
Patienten genutzt werden. Während des Pumpkammersaughubs
des Kolbens 24 (beispielsweise im Schritt F in Fig. 24)
ist das Pumpkammerauslaßventil geschlossen, so daß der
Druck des Fluids im Fluidweg vom Pumpkammerauslaßventil
zum Patienten gleich dem Blutdruck des Patienten ist.
Somit kann man Realzeitmessungen des Blutdrucks des
Patienten über die Kassette durchführen. Der Blutdruck des
Patienten wird im Speicher 243 gespeichert. Während des
Arbeitens der Kassette 10 vergleicht der Mikroprozessor den
Blutdruck des Patienten mit voranstehend aufgezeichneten
Werten über den Blutdruck ein und desselben Patienten.
Wenn der Blutdruck des Patienten drastisch während dieser
Zeit abfällt oder ansteigt, gibt der Mikroprozessor 243
einen Alarm 241 und/oder einern Bedienruf 242 ab, so daß
medizinisch geschultes Personal gerufen werden kann.
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Der Drucksensor 77 wird auch eingesetzt, um Verschlüsse in
der vom Kassettenauslaß zum Patienten gehenden Leitung
festzustellen. Wenn der Kolben 24 während des
Fluidförderhubs ausgefahren ist, wird der Druck in der Druckkammer
82 mit Hilfe des Sensors 77 und des Mikroprozessors 233
überwacht. Wenn der Druck zu groß ist, zeigt dies an, daß
daß die Leitung zum Patienten vollständig oder teilweise
verstopft ist. Der Mikroprozessor gibt dann einen Alarm
241 und einen Bedienruf 242 aus.
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Der Detektor 154 und der Detektor 156 für Luft in der
Leitung sind auch mit dem Mikroprozessor 233 (Fig. 25)
verbunden, so daß der Mikroprozessor 233 den Treiber stoppt und
einen Alarm 241 und/oder einen Bedienruf 242 abgibt, wenn
Luft in der Kassette festgestellt wird, oder wenn der
Detektor 154 ein schlecht arbeitendes Einlaßventil
feststellt.
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Eine LDC/LED-Anzeige 244 (Fig. 25) ist ebenfalls mit dem
Mikroprozessor 233 gekoppelt, so daß die Eingangs- oder
-ausgangswerte der Fördermengen der Fördervolumen, des
Blutdrucks des Patienten für eine Bedienungsperson
angezeigt werden können. In ähnlicher Weise können
Mitteilungscodes angezeigt werden, um der Bedienungsperson
mitzuteilen, warum ein Alarm abgegeben wurde.
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Eine Tastatur 245 ist vorgesehen, um Werte für die
Fördermengen, die Fördervolumen, den Blutdruck des Patienten,
die Konzentration u.dgl. einzugeben. Der Mikroprozessor
233 kann programmiert werden, um ein vorbestimmtes
Volumen eines ersten oder eines zweiten Fluids während einer
gewünschten Zeitperiode beispielsweise zu fördern. Auch
ist er so programmierbar, daß die Konzentration der
zweiten Flüssigkeit in der Primärlösung voreingestellt werden
kann, wenn zwei Flüssigkeiten gleichzeitig zu fördern
sind.
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Eine Wechselstrom-/Gleichstrom-Versorgung ist vorgesehen,
und umfaßt eine Batterieladeeinrichtung, um kontinuierlich
den Ladezustand der Batterien zu überwachen und diese
wieder aufzuladen, welche in dem Antrieb bei einem Betrieb
desselben ohne Wechselstrom vorgesehen sind. Wenn die
Batterie ausfällt, wird ein Alarm 241 abgegeben.
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Schließlich ist eine Datenleitung 247 vorgesehen, um zu
ermöglichen, daß ein Drucker oder andere
Anzeigeeinrichtung mit dem Antrieb gekoppelt werden kann, um Daten in
ausgedruckter Form bezüglich des zeitlichen
Blutdruckverlaufs des Patienten und über die
Fluidverabreichungszeiten, -volumina und -mengen zu haben.
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Wenn in den Ansprüchen angegebene technische Merkmale durch
Bezugszeichen erläutert werden, so sind diese Bezugszeichen
nur dazu eingeführt, die Ansprüche verständlicher zu
machen und daher beschränken diese Bezugszeichen den
Schutzumfang der jeweiligen Elemente nicht, welche beispielsweise
mit Hilfe derartiger Bezugszeichen näher bezeichnet sind.