DE69721316T2

DE69721316T2 - Medizinischer Flüssigkeitsinjektor

Info

Publication number: DE69721316T2
Application number: DE69721316T
Authority: DE
Inventors: J. Dane BATTIATO; S. Gary WAGNER; P. Steve VERDINO; G. Robert BERGEN; E. James KNIPFER; K. Pamela JACOBS; J. Peter STAATS; N. John MINNICH; S. Charles NEER; H. James GOETHEL; G. Mitchell STERN
Original assignee: Liebel Flarsheim Co LLC
Current assignee: Liebel Flarsheim Co LLC
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2017-11-19
Also published as: US5868710A; US6004292A; JP2009000558A; EP0959918A2; ES2192699T3; JP5025766B2; JP2008068097A; WO1998022168A3; JP2001505104A; CN101450233A; EP0959918B1; CN102172420B; CN100438936C; US6159183A; CN101450233B; JP4059925B2; CN101318038A; US6254572B1; DE69721316D1; JP4412741B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Injektoren zur Injizierung von Flüssigkeiten in Tiere.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In vielen medizinischen Bereichen wird während der Diagnose oder Behandlung dem Patienten Flüssigkeit injiziert. Ein Beispiel ist die Injizierung von Kontrastmitteln zwecks Verbesserung der Computertomografie, Angiografie, von Magnetresonanz- oder Ultraschallaufnahmen mittels eines elektrisch betriebenen automatischen Injektors.
Injektoren, die sich für diese und ähnliche Anwendungen eignen, müssen typischerweise eine relativ großvolumige Spritze haben und relativ große Durchflussraten sowie Einspritzdrücke ermöglichen. Aus diesem Grund sind Injektoren für solche Anwendungen normalerweise motorisiert und haben einen großen, massigen Injektormotor und Antriebsstrang. Zur Erleichterung der Arbeit sind der Motor und der Antriebsstrang typischerweise in einem Injektionskopf untergebracht, der von einem am Fußboden, an der Wand oder an der Decke befestigten Arm gehalten wird.
Der Injektionskopf ist typischerweise so drehbar am Arm gelagert, dass er zur einfacheren Füllung der Spritze mit Flüssigkeit nach oben (wobei sich die Spitze der Spritze über dem restlichen Spritzenkörper befindet) und zur Injektion nach unten (wobei sich die Spitze der Spritze unter dem restlichen Spritzenkörper befindet) geschwenkt werden kann. Wird der Kopf auf dieser Art geschwenkt, lässt sich während des Füllens die Luft leichter aus der Spritze entfernen und so die Wahrscheinlichkeit verringern, dass während des Spritzens Luft in das Objekt gelangt. Dennoch ist die Möglichkeit, dass Luft zufällig mit in den Patienten gelangt, ein ernstzunehmendes Sicherheitsrisiko.
Zusätzlich zum oben beschriebenen Injektionskopf verfügen viele Injektoren über eine separate Konsole zur Injektorsteuerung. Zu dieser Konsole gehört üblicherweise ein programmierbarer Schaltkreis, der zur automatischen, programmierten Steuerung des Injektors verwendet werden kann, so dass die Arbeitsweise des Injektors vorhersagbar ist und potenziell mit der Arbeitsweise anderer Geräte wie zum Beispiel Scannern oder Aufnahmegeräten synchronisiert werden kann.
Damit wird üblicherweise zumindest ein Teil des Injektionsprozesses automatisch geregelt; der Füllprozess und meistens auch ein Teil des Injektionsprozesses werden jedoch normalerweise von einem Benutzer ausgeführt, der manuell bedienbare Bewegungssteuerorgane auf dem Injektorkopf betätigt. Typischerweise gehören zu den manuellen Bewegungssteuervorrichtungen Knöpfe für die Rückwärts- und Vorwärtsbewegung des Injektor-Antriebskolbens zum Füllen bzw. Leeren der Spritze. In einigen Fällen wird eine Kombination von Knöpfen zur Einleitung der Kolbenbewegung oder zur Steuerung der Kolbenvorschubgeschwindigkeit benutzt. Außerdem gehört zum Injektorkopf typischerweise eine Messvorrichtung oder ein Display, die/das dem Benutzer die Injektionsparameter anzeigt, zum Beispiel das Spritzenvolumen, das dem Benutzer bei der Steuerung des Injektorkopfes noch zur Verfügung steht. Leider sind die Benutzer der Meinung, dass es umständlich ist, die manuellen Bewegungsknöpfe zu betätigen sowie die Messvorrichtungen und Displays abzulesen, und zwar aus mehreren Gründen, von denen das notwendige Schwenken des Injektorkopfes zwischen der oberen Stellung – der Füllstellung – zur unteren Stellung – der Injizierstellung -, die Änderung der Stellungen der manuellen Bewegungsknöpfe relativ zum Benutzer und die Tatsache, dass bei manchen Schwenkwinkeln die Messvorrichtungen und Displays nur schwer zu lesen sind, nicht die geringsten sind.
Ein Injektor mit den oben beschriebenen Merkmalen ist von der internationalen Patentanmeldung Nr. WO92/21392 her bekannt, die einen Flüssigkeitsinjektor mit austauschbarer Spritze für Tiere offenbart. Der Injektor kann schwenkbar auf einer Bedienkonsole montiert werden, die über ein Display verfügt, welches Informationen über den Betriebszustand des Injektors anzeigt. Auf dem Injektor selbst befindet sich kein Display.
Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, einen Injektor zu verwenden, der Spritzen verschiedener Größen aufnehmen kann. Es kann beispielsweise angebracht sein, bei Kindern eine kleinere Spritze zu verwenden als bei Erwachsenen. Um die Verwendung verschiedener Spritzengrößen zu erleichtern, sind die Injektoren mit abnehmbaren Frontplatten ausgestattet worden, wobei jede der verschiedenen Frontplatten für eine bestimmte Spritzengröße ausgelegt ist. Typischerweise kann der Injektor die Injektionsparameter dadurch einstellen, dass er erkennt, welche Frontplatte am Injektor montiert ist, beispielsweise mit Hilfe eines Magnetdetektors an der Vorderseite des Injektorgehäuses, der das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines Magneten in der Frontplatte feststellt.
Allerdings ist es so, dass die Notwendigkeit des Einbaus eines Magnetdetektors in die äußere Umhüllung des Injektorkopfes sowohl die Komplexität des Injektorkopfes als auch seine Herstellungskosten erhöht.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine erfindungsgemäße Injektorvorrichtung umfasst einen schwenkbaren Injektor und verfügt über einen Schwenkwinkelsensor, der ein Schwenkwinkelsignal erzeugt, das einem Schwenkwinkel des Injektors relativ zur Richtung der Erdanziehung entspricht.
Bei einer Erscheinungsform nutzt die Vorrichtung den Schwenkwinkel, um eine von zwei Anzeigerichtungen auszuwählen. Im Ergebnis ist das Display immer so ausgerichtet, dass die Anzeige vom Benutzer bequem gelesen werden kann, unabhängig davon, ob der Injektor zum Füllen nach oben oder zum Injizieren nach unten geschwenkt worden ist.
In der spezifischen offenbarten Verkörperung ist das Display ein LED-Display mit Elementen, die so angeordnet sind, dass die Informationen auf dem Display sowohl in aufrechter als auch in umgekehrter Ausrichtung angezeigt werden können. Es werden jedoch auch andere Verkörperungen in Betracht gezogen, zum Beispiel die Verwendung von LC-Displays oder auf Pixeln basierenden Displays, die jede möglich Variation von Anzeigeattributen und -ausrichtungen zulassen.
Bei einer weiteren Erscheinungsform dieses Merkmals wird der Schaltkreis im Injektor, mit dem der Schwenkwinkel festgestellt wird, auch zur Sicherung der ordnungsgemäßen Arbeitsweise des Injektors verwendet. Beispielsweise ist der Bereich der Füll- und Entleergeschwindigkeiten, die mit dem manuellen Bewegungssteuerorgan eingestellt werden können, beim nach oben geschwenkten Injektorkopf größer als beim nach unten geschwenkten Injektorkopf. Außerdem lässt der Injektor eine automatische Injektion nur dann zu, wenn der Injektorkopf nach unten geschwenkt ist, und/oder der Injektor warnt den Benutzer vor einer eventuellen Injizierung von Luft, wenn der Kopf nicht weit genug nach unten geschwenkt worden ist.
In bevorzugten Verkörperungen werden Verbesserungen auch bei anderen als den oben beschriebenen Aspekten der Arbeitsweise des typischen Injektors vorgenommen. Insbesondere verfügt die Injektorvorrichtung vorzugsweise über ein Luftblasen-Detektorsystem, das neben der Spitze der Spritze angebracht ist und das Vorhandensein von Luft in der Spritzenspitze feststellen kann. Dieses Detektorsystem, das elektrisch direkt mit dem Steuerstromkreis im Injektor verbunden ist, ermöglicht die Feststellung von Luft in der Spritzenspitze der Injektorvorrichtung und – falls Lufteinschlüsse erkannt werden – stoppt eine bevorstehende oder bereits im Gang befindliche Injektion. Da die Luft festgestellt wird, bevor sie aus der Spritze austritt und bevor sie durch das zum Patienten führende Röhrchen strömt – also nicht erst mitten im Röhrchen -, kann die Injektorvorrichtung Luft mit hoher Wahrscheinlichkeit zeitig genug erkennen, um die Injektion zu verhindern oder zu unterbrechen, bevor die Luft den Patienten erreicht.
In der spezifischen offenbarten Verkörperung erzeugt der Luftdetektor einen Lichtstrahl und richtet diesen Lichtstrahl in die Spitze der Spritze, wo er von der Innenwand der Spritzenspitze reflektiert und auf einen Detektor zurückgeworfen wird. Andere Methoden zur Feststellung des Vorhandenseins von Luft, etwa durch Ultraschall, können ebenfalls mit Hilfe eines an der Spritzenspitze angebrachten Detektors ähnlich vorteilhaft angewendet werden und sind in den Geltungsbereich der Erfindung eingeschlossen.
Ein weiterer Aspekt dieses Merkmals der Injektorvorrichtung ist der Aufbau der Spritzenspitze, zu der ein außen liegendes transparentes Teil gehört, welches so angeordnet ist, dass es mechanisch an die Lichtquelle im Luftdetektor angekoppelt werden kann und die Lichtführung in die Spritzenspitze erleichtert, wo das Licht von der Innenwand der Spitze reflektiert und auf den Detektor zurückgeworfen wird. Dieses außen liegende Teil bildet eine Linse, die das auf die Spritzenspitze fallende Licht fokussiert, damit es korrekt durch das Innere der Spritzenspitze reflektiert wird.
Zur Injektorvorrichtung gehört vorzugsweise auch ein manuell bedienbares Steuerorgan zum Füllen/Ausstoßen, welches dem Benutzer die Steuerung des Injektors erleichtert. Das Steuerorgan umfasst einen Hebel, der zwischen einer Grundstellung sowie einer Vorwärts- bzw. Rückwärtsstellung verschoben werden kann; durch Bewegung des Hebels in die Vorwärtsstellung wird der Stößelantriebskolben des Injektors nach vorn geschoben, wodurch Flüssigkeit aus der Spritze ausgestoßen wird; durch Bewegung des Hebels in die Rückwärtsstellung wird der Stößelantriebskolben des Injektors zurückgezogen, wodurch Flüssigkeit in die Spritze gezogen wird.
Bei spezifischen Verkörperungen sitzt der Hebel auf einer Drehachse und wird durch Rückzugsfedern auf gegenüberliegenden Seiten des Hebels in der Grundstellung gehalten. Wird der Hebel aus der Grundstellung weggedrückt, biegen sich die Federn mit zunehmendem Winkel der Hebelauslenkung immer weiter. Ein Detektor, im speziellen Fall ein Drehwiderstand (Potentiometer), erkennt den Drehwinkel des Hebel, der zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit des Stößelantriebskolbens verwendet werden kann. Mit Hilfe dieses Aufbaus und dieses Steuerprinzips kann die relative Stellung des Hebels und (falls gewünscht) die durch die Federn auf den Hebel wirkende Rückzugskraft in ein ungefähres Verhältnis zum Durchsatz der in die oder aus der Spritze fließenden Flüssigkeit gesetzt werden, wodurch dem Benutzer eine intuitive Rückmeldung über die Arbeitsweise des Injektors zur Verfügung steht. Alternativ kann die Injektorvorrichtung den vom Injektor erzeugten Einspritzdruck proportional zum Drehwinkel des Hebel steuern, wodurch dem Benutzer eine Rückmeldung über den aufgebrachten Einspritzdruck zur Verfügung steht.
Als ein Sicherheitsmerkmal der offenbarten spezifischen Verkörperung stellen die Rückzugsfedern und der Hebel Elemente in einem Schaltkreis dar, der ein Bewegungssteuersignal erzeugt. Die den Injektor steuernde Zentraleinheit reagiert auf dieses Signal, indem sie eine Fehlermeldung erzeugt und zur Anzeige bringt oder die manuell betätigte Bewegungssteuervorrichtung außer Betrieb gesetzt wird, wenn eine der Federn bricht, so dass der Injektor in einem solchen Fall nicht auf eine unbeabsichtigte Verschiebung des Hebels aus seiner Grundstellung reagiert, was infolge eines Federbruchs vorkommen könnte.
Als zusätzliche Hilfe beim Füllen der Spritze wird in einer bestimmten Stellung zum Hebel eine Anschlagfeder angebracht, die dazu dient, die auf den Hebel wirkende Rückzugskraft zu verändern, wenn der Hebel um einen Winkel von der Grundstellung weggedreht wird, der größer als ein vorher festgelegter Winkel ist. Das Ergebnis ist ein "Anschlag", den der Benutzer erkennen kann, d. h. ein Winkel, bei dem sich das Widerstandsdrehmoment dramatisch erhöht. Diesem Anschlagwinkel kann eine beliebige gewünschte Bedeutung beigemessen werden, in der offenbarten Verkörperung entspricht dieser Drehwinkel aber einer empfohlenen Höchstgeschwindigkeit zum Füllen der Spritze, d. h. der höchsten Geschwindigkeit, mit der Flüssigkeit in die Spritze gezogen werden kann, ohne dass die Erzeugung von Luftblasen dramatisch ansteigt. Wie auch die anderen Federn kann die Anschlagfeder ein elektrischer Kontakt sein, der zur Erzeugung eines zweiten Steuersignals genutzt wird, welches darauf hinweist, dass der Hebel bis zum Anschlagwinkel ausgelenkt worden ist. Damit kann der Injektor-Steuerstromkreis die Geschwindigkeit in dem Augenblick kalibrieren, in dem der Hebel mit der Anschlagfeder in Kontakt kommt; diese Hebelstellung entspricht dann der empfohlenen Höchstgeschwindigkeit. Alternativ kann mit Hilfe des zweiten Steuersignals der Benutzer davon abgehalten werden, die Spritze mit einer höheren Geschwindigkeit zu füllen.
Die intuitive Rückmeldung, die vom oben beschriebenen Füll-/Ausstoßhebel eingeht, wird durch das den Schwenkwinkel ausgleichende Display der Injektorvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ergänzt.
Bei der bevorzugten Vorrichtung ist der Injektorkopf kompakt und modular aufgebaut, wodurch sich Herstellung und Wartung vereinfachen. Insbesondere sind alle Steuerstromkreise, wo dies möglich war, auf einer einzigen Leiterplatte untergebracht worden. Hervorzuheben ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Injektors: die Verwendung magnetischer Leiter, welche die Magnetfeldenergie von den in der Injektor-Frontplatte untergebrachten Magneten über das Injektorgehäuse bis in die Nähe der Magnetdetektoren (z. B. Nall-Schalter) leiten, die sich auf der Hauptleiterplatte befinden. Durch die Nutzung magnetischer Leiter, die die Magnetfelder durch das Injektorgehäuse leiten, können Magnetdetektoren verwendet werden, die auf der Leiterplatte untergebracht werden können, wodurch sich die Gesamtkosten im Vergleich zu einzeln gekapselten Detektoren, die ansonsten gekauft und im Injektorgehäuse installiert werden müssen, wesentlich verringern.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Sicherheitsmerkmalen gehört zur Injektorvorrichtung selbstverständlich auch Sicherheitshardware, mit der Prozessor- oder Softwarefehler erkannt und fehlerhafte Injektionen verhindert werden. Insbesondere enthält der Injektorkopf eine Zentraleinheit (CPU) zur Steuerung aller Injektorkopffunktionen und einen Überwachungs-Mikrocontroller, der die Arbeit der Zentraleinheit überwacht. Die Zentraleinheit überträgt Informationen über ihren Betriebszustand zum Überwachungs-Mikrocontroller. Dieser überwacht auch die manuell bedienbaren Steuerorgane auf dem Injektorkopf und die Bewegungen des Injektor-Kolbens, um sicherzustellen, dass diese Steuerorgane und Bewegungen mit dem von der Zentraleinheit übermittelten Prozessorzustand übereinstimmen. Bei Nichtübereinstimmung kann der Überwachungs-Mikrocontroller die Arbeit des Injektorkopfes stoppen.
Bei der spezifischen offenbarten Verkörperung befinden sich Zentraleinheiten sowohl im Injektorkopf als auch in der Konsole und in der Stromversorgungseinheit, die miteinander kommunizieren und die verschiedenen Betriebsarten des Injektors steuern. Jede Zentraleinheit ist mit einem Überwachungs-Mikrocontroller gekoppelt; diese Überwachungs-Mikrocontroller kommunizieren ebenfalls miteinander und stellen sicher, dass die Zentraleinheiten sowohl einzeln als auch zusammen einwandfrei funktionieren.
Die oben beschriebenen und andere Merkmale, Aspekte, Objekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus den beigefügten Zeichnungen und dazugehörigen Beschreibungen ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen – sie gehören zu dieser Spezifikation und sind Bestandteil von ihr – zeigen Verkörperungen der Erfindung und dienen zusammen minder oben dargelegten allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der weiter unten dargelegten detaillierten Beschreibung der Verkörperungen der Erläuterung der erfindungsgemäßen Grundsätze.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Injektorvorrichtung, die auf den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung basiert, und zeigt einen Stromversorgungskopf, eine Konsole und ein Stromversorgungsteil (unter einer Abdeckung); die Spritze, die Druckmanschette, die Heizdecke und das Luftdetektormodul sind abgenommen worden.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Injektor-Stromversorgungskopfes aus 1; Druckmanschette, Spritze und Heizdecke sind daran montiert. Dargestellt sind das Display des Stromversorgungskopfes, das Handsteuerorgan und die Stützarmhalterung im Detail.
3 ist eine Ansicht des inneren Aufbaus des (zerlegten) Stromversorgungskopfes von 2; sie zeigt Einzelheiten der Frontplatte, der Leiterplatte, des Stößelantriebskolbens und des Gehäuses.
4 ist eine Teil-Schnittansicht des inneren Aufbaus eines zusammengesetzten Stromversorgungskopfes entlang der Linien 4–4 in 3.
5 ist eine Teil-Schnittansicht entlang der Linien 5-5 in 4; sie zeigt die relativen Positionen der Leiterplatte, des Gehäuses, des Displays und der magnetischen Leiter innerhalb des Gehäuses.
6 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Teils der Hand-Steuervorrichtung. 7A ist eine Querschnittsansicht der in 6 dargestellten Hand-Steuervorrichtung entlang der Linien 7A–7A in 6; sie zeigt die Rückzugs- und Anschlagfedern.
7B ist eine Querschnittsansicht der Hand-Steuervorrichtung, bei der der Handsteuerhebel aus der Grundstellung weggedrückt ist und mit der Anschlagfeder Kontakt hat.
7C ist ein Schema des Stromkreises, der durch den Handsteuerhebel und die Rückzugs- sowie Anschlagfedern gebildet wird.
8 ist eine perspektivische Ansicht der Heizdecke, die zum Erwärmen der Flüssigkeit in der am Injektor befestigten Spritze verwendet wird.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer in der Druckmanschette installierten Spritze; das Luftdetektormodul befindet sich an Ort und Stelle. Dargestellt ist der innere Aufbau des Luftdetektormoduls und die Wechselwirkung mit dem Aufbau der Spritzenspitze.
10 ist eine Ansicht des Luftdetektormoduls entlang der Linien 10–10 in 9; Spritze und Druckmanschette sind entfernt worden.
11A ist ein Blockschaltbild der analogen Schaltkreise im Stromversorgungskopf; dargestellt sind die Schaltkreise für die Temperaturregelung, Luftblasenerkennung und Handsteuerung.
11 B ist ein Blockschaltbild der digitalen Steuerstromkreise im Stromversorgungskopf; dargestellt sind die Zentraleinheit, der Überwachungs-Mikrocontroller sowie die digitalen Status-, Steuer- und Interface-Anschlüsse.
11 C ist ein Blockschaltbild der Zentraleinheiten und Mikrocontroller im Stromversorgungskopf, Stromversorgungsteil und in der Konsole sowie ihrer Verbindungen. 12 stellt das Prinzip der Temperaturregelung für die Heizdecke dar, welche die Zentraleinheit des Stromversorgungskopfes anwendet.
In 13A sind die Schwenkwinkelbereiche dargestellt, die durch Software im Mikroprozessor des Stromversorgungskopfes zur Steuerung des Injektors festgelegt werden; 13B zeigt die Elemente im Display auf dem Stromversorgungskopf sowie eine typische Anzeige, wie sie erscheinen würde, wenn sich der Stromversorgungskopf in einer ersten Schwenkwinkelposition befindet; 13C zeigt die gleiche Anzeige wie in 13B, wenn sich der Stromversorgungskopf in einer zweiten Schwenkwinkelposition befindet.
Detaillierte Beschreibung der spezifischen Verkörperungen Die in 1 dargestellte Injektorvorrichtung 20 umfasst nach der vorliegenden Erfindung verschiedene Funktionseinheiten wie zum Beispiel einen Stromversorgungskopf 22, eine Konsole 24 und ein Stromversorgungsteil 26 (das sich unter einer Abdeckung befindet). Über die Frontplatte 28 des Stromversorgungsteils 22 ist eine Spritze 36 (2) mit der Injektorvorrichtung 20 verbunden und die verschiedenen Injektor-Steuerorgane werden zum Füllen der Spritze beispielsweise mit einem Kontrastmittel für eine Computertomografie, Angiografie oder andere Untersuchung verwendet; das Mittel wird dann unter Aufsicht des Benutzers oder programmgesteuert in das zu untersuchende Objekt gespritzt.
Zum Stromversorgungskopf 22 des Injektors gehören ein manuell betätigter Bewegungssteuerhebel 29 zur Steuerung eines eingebauten Antriebsmotors sowie ein Display 30, das dem Benutzer den aktuellen Zustand und die Betriebsparameter des Injektors anzeigt. Die Konsole 24 ist mit einem Tast-Bildschirm 32 ausgestattet, den der Benutzer zur Fernsteuerung der Injektorvorrichtung 20 verwenden kann oder auch zur Auswahl und Speicherung von Programmen, mit deren Hilfe die Injektorvorrichtung 20 die Injektion durch den Injektor automatisch ausführen lässt, wenn der Benutzer diesen Vorgang zu einem späteren Zeitpunkt auslöst.
Der Stromversorgungskopf 22 und die Konsole 24 sind durch Kabel (nicht dargestellt) mit dem Stromversorgungsteil 26 verbunden. Zum Stromversorgungsteil 26 gehören ein Netzteil für den Injektor, Interface-Schaltkreise für den Datenaustausch zwischen der Konsole 24 und dem Stromversorgungskopf 22 sowie andere Schaltkreise, die es ermöglichen, die Injektorvorrichtung 20 mit externen Geräten wie zum Beispiel externen Konsolen, hand- oder fußbetätigten externen Steuerschaltern oder anderen ferngesteuerten OEM-Geräten zu verbinden, so dass beispielsweise die Arbeitsweise des Injektors 20 mit der Aufnahme eines Röntgenbildes durch ein Bildaufzeichnungssystem synchronisiert werden kann.
Der Stromversorgungskopf 22, die Konsole 24 und das Stromversorgungsteil 26 sind auf einem Fahrgestell 34 installiert, zu dem ein Stützarm 35 gehört, an dem der Stromversorgungskopf 22 befestigt ist und der eine einfache Positionierung des Stromversorgungskopfes 22 in die Nähe des zu untersuchenden Objekts ermöglicht. Es werden aber auch andere Konfigurationen in Betracht gezogen; beispielsweise können die Konsole 24 und das Stromversorgungsteil 26 auf einem Tisch angeordnet oder in ein Gestell für Elektronikmodule eingebaut werden, das sich in einem Untersuchungsraum befindet, während der Stromversorgungskopf 22 an einem Stützarm angebracht ist, der an der Decke, am Fußboden oder an einer Wand befestigt wird.
Wenden wir uns nun 2 zu. Im Betrieb sind eine Spritze 36 und eine Druckmanschette 38 am Stromversorgungskopf 22 so angebracht, dass der im Inneren des Stromversorgungskopfes 22 befindliche Motor eingeschaltet werden kann und einen Stößel 37 innerhalb der Hülse der Spritze 36 zu einer Auslassspitze 40 der Spritze hin und von ihr weg bewegt, wodurch Flüssigkeit aus der Spritze 36 ausgestoßen bzw. die Spritze mit Flüssigkeit gefüllt werden. Die Druckmanschette 38 dient der Stützung der Außenwände der Spritze 36; sie schützt die Wände der Spritze 36 vor einem Bruch bei hohen Injektionsdrücken.
Die Spritze 36 und die Druckmanschette 38 bestehen aus einem durchsichtigen Kunststoff, durch den der Benutzer sehen kann, welche Position der Stößel 37 gerade einnimmt und ob sich zwischen dem Stößel 37 und der Auslassspitze 40 Flüssigkeit oder Luft in der Spritze befindet. Demzufolge kann ein Benutzer wie oben beschrieben den Stromversorgungskopf 22 nach oben schwenken, die Spritze 36 aus einem Flüssigkeitsbehälter mit Flüssigkeit füllen und dabei den Füllprozess beobachten, dann den Injektor mit den zum Patienten führenden Röhrchen verbinden, die Luft aus dem Röhrchen und aus der Spritze ablassen und dabei den Flüssigkeitsspiegel in der Spritze überwachen und schließlich – nachdem die Luft abgelassen worden ist – den Injektor nach unten schwenken und die Flüssigkeit in das Objekt spritzen.
Zur Vereinfachung dieses Füllprozesses und auch anderer Arbeiten, die während des Spritzens eines Objektes eventuell durchgeführt werden, verfügt der Stromversorgungskopf 22 über eine manuell bedienbare Bewegungssteuervorrichtung in Form eines drehbar gelagerten Hebels 29. Im vorliegenden Fall ist der Hebel 29 auf einer Drehachse innerhalb des Stromversorgungskopfes 22 gelagert. Wenn der Handsteuerhebel 29 in seiner Grundstellung verbleibt – siehe 2 – bewegt der Stromversorgungskopf 22 den Stößel nicht. Wenn der Handsteuerhebel 29 jedoch in Richtung Spritze 36 bewegt wird, initiiert der Stromversorgungskopf 22 eine Vorwärtsbewegung des Stößels, wodurch Flüssigkeit oder Luft aus der Spritze 36 ausgestoßen wird. Andererseits initiiert der Stromversorgungskopf 22, wenn der Handsteuerhebel 29 von der Spritze 36 weg bewegt wird, eine Rückwärtsbewegung des Stößels, wodurch die Spritze 36 mit Flüssigkeit oder Luft gefüllt wird. Weitere Einzelheiten zum Aufbau und zur Arbeitsweise des Handsteuerhebels 29 sind weiter unten im Zusammenhang mit 6-7C zu finden.
Um sicherzustellen, dass die in ein Objekt injizierte Flüssigkeit etwa Körpertemperatur hat, wird direkt neben der Außenwand der Druckmanschette 38 eine Heizdecke 42 installiert. Die Heizdecke 42 besteht aus einer elektrischen Heizung, die Hitze zum Regeln der Temperatur der in der Spritze 36 befindlichen Flüssigkeit erzeugt. Die Heizdecke 42 (in 8 separat dargestellt) ist auf einem Stab 44 befestigt, der von der Frontplatte 28 ausgeht und die Heizdecke 42 in thermischem Kontakt mit der Druckmanschette 38 hält.
Am hinteren Ende des Stromversorgungskopfes 22 befindet sich eine Anzeigelampe 46 (sie wird durch eine Licht diffundierende Kappe abgedeckt), die den Betriebszustand des Stromversorgungskopfes, der weiter unten detailliert beschrieben wird, anzeigt.
Anhand der 3 lässt sich der Innenaufbau des Stromversorgungskopfes 22 beschreiben.
Der Stromversorgungskopf 22 hat zwei Gehäusehälften 47a und 47b. Die Gehäusehälften 47a und 47b passen so zusammen, dass sie das komplette Gehäuse für den Stromversorgungskopf 22 bilden. In der oberen Gehäusehälfte 47a befinden sich eine Öffnung, durch die das Display 30 zu sehen ist, die Anzeigelampe 46 und Lagerflächen, auf denen eine Welle 48 sitzt, an welcher der Handsteuerhebel 29 angebracht ist. Einzelheiten zum Aufbau des Handsteuerhebels innerhalb der oberen Gehäusehälfte 47a werden weiter unten beschrieben.
In der unteren Gehäusehälfte 47b befindet sich eine Öffnung, in der ein Knopf 49 installiert ist, der mit dem inneren Antriebsstrang gekoppelt ist. Der Knopf 49 kann mit der Hand gedreht werden, wodurch der Antriebsstrang des Stößelantriebskolbens so bewegt wird, dass eine genaue Steuerung der Kolbenbewegungen möglich ist, und zwar auch dann, wenn am Stromversorgungskopf 22 Stromausfall auftritt. Eine zweite Öffnung 51 in der unteren Gehäusehälfte 47b wird für den Anschluss der Leiterplatte 55 (siehe unten) im Stromversorgungskopf an die von der Heizdecke 42 (siehe 2 und 8) und von der Luftdetektorhalterung (siehe 9 und 10) kommenden elektrischen Leitungen benutzt.
Zur unteren Gehäusehälfte 47b gehört weiterhin eine Montageschiene (gegenüber der Vertiefung 50 innerhalb der Gehäusehälfte 47b), die ein Montageteil 52 aufnimmt, welches der Befestigung der Gehäusehälfte 47b an einem Gelenkarm wie etwa dem Arm 35 in den 1 und 2 dient. Da das Montageteil 52 von beiden Seiten des Stromversorgungskopfes 22 in die Montageschiene der unteren Gehäusehälfte 47b eingeführt werden kann, kann der Stromversorgungskopf 22 leicht auf jeder Seite eines Untersuchungstisches installiert werden. Mit einem Knopf 53 wird das Montageteil 52 in der Montageschiene der unteren Gehäusehälfte 47b arretiert.
Zu den im Inneren des Stromversorgungskopfes 22 untergebrachten Komponenten gehört eine Leiterplatte 55, auf der sich alle wesentlichen elektrischen Schaltkreise zur Steuerung des Stromversorgungskopfes 22 befinden. Von den auf der Leiterplatte 55 untergebrachten Komponenten seien hier die Magnetdetektoren 56a, 56b und 56c sowie der Markierungs-Sensor 58 genannt. Auf der Hauptleiterplatte befindet sich auch die Anzeigelampe 46 (nicht dargestellt). Die Funktionen der Detektoren 56a, 56b und 56c sowie des Markierungs-Sensors 58 werden unten ausführlich beschrieben.
Innerhalb des Stromversorgungskopfes 22 befindet sich unter der Leiterplatte 55 der Antriebsstrang 60 für den Stößelantriebskolben 62. Der Antriebsstrang 60 umfasst einen Elektromotor 63, der von der Leiterplatte 55 aus angesteuert wird und (über ein Getriebe 68) ein Ritzel 64 antreibt. Ritzel 64 greift in ein Hauptzahnrad 65 ein, das wiederum eine Kugelumlaufspindel 66 dreht. Der Stößelantriebskolben 62 ist mit einer Kugelumlaufspindel-Mutter 67 verbunden, welche die Rotation der Kugelumlaufspindel 66 in eine lineare Bewegung des Stößelantriebskolbens 62 in den Stromversorgungskopf 22 hinein oder aus ihm heraus umwandelt und damit auch den Stößel 37 (2) einer am Stromversorgungskopf 22 eingesetzten Spritze 36 bewegt. Der Knopf 49 ist mit der Achse des Antriebsritzels 64 verbunden und ermöglicht eine Drehung des Antriebsstrangs 60 und damit ein Verschieben des Stößelantriebskolbens per Hand.
Diese Elemente des Antriebsstrangs 60 sind in einem Antriebsgehäuse 69 untergebracht. Wenn die obere und untere Gehäusehälfte 47a und 47b um das Antriebsgehäuse 69 herum installiert werden, liegt die Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 frei. Die Frontplatte 28 des Injektors ist an der Vorderseite 70 befestigt und ermöglicht es, eine Spritze an der Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 so anzubringen, dass der Stößelantriebskolben 62 in den Stößel 37 der Spritze eingreifen und ihn bewegen kann.
Die Frontplatte 28 ist mittels einer Gelenkvorrichtung mit Gelenkbolzen 72 mit der Vorderseite 70 verbunden. Sind die Frontplatte 28 und die Vorderseite 70 mit dem Gelenkbolzen 72 miteinander verbunden, kann die Frontplatte 28 in Richtung 73 um den Gelenkbolzen 72 gedreht und in begrenztem Maße auch entlang des Gelenkbolzens in Richtung 74 verschoben werden. Durch diese Kombination von Dreh- und Längsbewegung kann die Frontplatte 28 in die Vorderseite 70 einrasten und wieder ausrasten, was ein Einsetzen und Abnehmen von Spritzen in die bzw. von der Frontplatte 28 und gleichzeitig das Ankoppeln des Spritzenstößels an den Stößelantriebskolben 62 bzw. dessen Entkoppeln ermöglicht.
Ist die Frontplatte 28 voll in die Vorderseite 70 eingerastet, greifen die Ansätze 75a und 75b der Frontplatte 28 in die Schlitze 76a bzw. 76b der Vorderseite 70 ein. Dieses Eingreifen ist in 4 im Detail dargestellt. Zur Trennung von Frontplatte 28 und Vorderseite 70 wird die Frontplatte 28 erst in Richtung 74 verschoben, um die Ansätze 75a und 75b aus den Schlitzen 76a und 76b nehmen zu können, und dann um den Gelenkbolzen 72 in Richtung 73 gedreht (3); damit ist eine an der Frontplatte 28 eingesetzte Spritze zugänglich.
Um das Verschieben der Frontplatte 28 in Richtung 74 zu erleichtern, ist am Antriebsgehäuse 69 zwischen der Frontplatte 28 und dem Antriebsgehäuse 69 ein Nockenhebel 78 angebracht. Der Nockenhebel 78 sitzt auf einer Nockenhebelwelle 79, die sich im Antriebsgehäuse 69 befindet und durch Betätigung des Hebels gedreht werden kann. Zum Nockenhebel 78 gehört ein Knopf 81, der in Richtung Frontplatte 28 aus dem Nockenhebel herausragt. Der Knopf 81 greift so in eine Nut 80 in der Innenfläche der Frontplatte 28 ein (siehe 4), dass der Knopf 81 bei einer Drehung des Nockenhebels 78 die Frontplatte 28 entlang der Richtung 74 verschiebt, wodurch die Ansätze 75a und 75b in die Schlitze 76a und 76b eingreifen bzw. aus ihnen herausgezogen werden.
Auf der Nockenhebelwelle 79 sitzt eine Markierungsscheibe 82, die durch eine Mutter 83 arretiert ist. Die in die Löcher in der Markierungsscheibe 82 und im Nockenhebel 78 eingeführte Nockenhebelwelle 79 ist an beiden Stellen so verkeilt, dass die Lage des Nockenhebels 78 und der Markierungsscheibe 82 zueinander immer gleich bleibt. Da sowohl die Markierungsscheibe 82 als auch der Nockenhebel 78 auf der Welle 79 verkeilt sind, bewirkt eine Drehung des Nockenhebels 78, dass sich auch die Welle 79 und die Markierungsscheibe 82 drehen. Die Markierungsfläche 84 ragt aus der Markierungsscheibe 82 hervor; eine Bewegung dieser Markierungsfläche infolge der Drehung des Nockenhebels 78 wird wie unten beschrieben erkannt und dient der Feststellung, ob die Frontplatte 28 am Stromversorgungskopf 22 eingeklinkt ist.
Wenden wir uns jetzt den 3 und 4 zu. Wenn der Stromversorgungskopf 22 wie in 4 dargestellt zusammengesetzt ist, ist die Markierungsscheibe 82 gegenüber dem Markierungs-Sensor 58 auf der Leiterplatte 55 positioniert. Der Markierungs-Sensor 58 erzeugt einen Lichtstrahl, der reflektiert und vom Sensor 58 erkannt wird, wenn sich die Markierungsfläche 84 gegenüber dem Sensor 58 befindet. Der Nockenhebel 78 und die Markierungsscheibe 82 sind mit der Welle 79 verkeilt, so dass die Markierungsfläche 84 nur dann in eine dem Detektor 58 gegenüberliegende Position dreht, wenn der Nockenhebel 78 die in 4 dargestellte Position einnimmt; in dieser Position hat der Nockenhebel 78 die Nockenfrontplatte 28 so verschoben, dass sie an die Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 ankoppelt und eine Injektion möglich ist. Wenn sich also die Markierungsfläche 84 gegenüber dem Markierungs-Sensor 58 befindet, weist das darauf hin, dass sich die Frontplatte in geschlossener Position befindet und für den Füllprozess oder eine Injektion bereit ist.
Im Stromversorgungskopf 22 ist eine Sicherheitsverriegelung untergebracht, die ein Drehen des Nockenhebels 78 in eine Ausrückstellung verhindert, wenn der Stößelantriebskolben 62 nicht voll zurückgefahren worden ist. Im vorliegenden Fall ist am Antriebsgehäuse 69 eine unter Federspannung stehende Verriegelungsplatte 86 so angebracht, dass eine Längsbewegung in Richtung 90 möglich ist; siehe 4. Die Verriegelungsplatte 86 wird auf dem Antriebsgehäuse 69 durch Schrauben 87 so in ihrer Lage gehalten, dass diese Längsbewegung ermöglicht wird. Zwischen der Verriegelungsplatte 86 und dem Antriebsgehäuse 69 befindet sich eine Feder 88, durch deren Federkraft die Verriegelungsplatte 86 in Richtung Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 gezogen wird, d. h. in die in 4 dargestellte Position.
Befindet sich die Verriegelungsplatte 86 in dieser vordersten Position, liegt die Vorderkante 89 der Verriegelungsplatte 86 an der Markierungsscheibe 82; siehe 4. Als Ergebnis verhindert die Wechselwirkung zwischen einer Einkerbung 85 (siehe 3) in der Markierungsscheibe 82 und der Vorderkante 89 der Verriegelungsplatte 86, dass sich die Markierungsscheibe 82 (und der Nockenhebel 78) aus der in 4 gezeigten eingeklinkten Position in eine Position wegdreht, in der sich die Frontplatte 28 aus der Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 ausklinkt und zum Auswechseln einer Spritze von der Vorderseite 70 weggeschwenkt werden kann. Wenn die Verriegelungsplatte jedoch nach hinten – in Richtung 90 – geschoben wird (entgegengesetzt zur Kraft der Feder 88), entfällt diese Wechselwirkung zwischen der Vorderkante 89 und der Einkerbung 85 in der Markierungsscheibe 82 und der Nockenhebel 78 kann in die Ausklinkstellung gedreht werden.
Am Stößelantriebskolben 62 ist ein Passstück 91 zum Einkoppeln mit der Verriegelungsplatte 86 derartig angebracht, dass das Passstück 91 in die Verriegelungsplatte 86 eingreift und sie in ihre hintere Stellung bewegt, wenn der Stößelantriebskolben 62 von der Frontplatte 28 weg in die hinterste Stellung gezogen wird. Wird der Stößelantriebskolben 62 hingegen aus dieser Stellung heraus nach vorn bewegt, wird die Verriegelungsplatte durch die Kraft der Feder 88 in ihre vordere Stellung gezogen. Wegen der Wechselwirkung zwischen Stößelantriebskolben 62, Verriegelungsplatte 86 und Markierungsscheibe 82 kann die Frontplatte 28 somit nur dann in Richtung 74 verschoben oder aus der Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 ausgeklinkt werden, wenn sich der Stößelantriebskolben 62 in seiner hintersten Stellung befindet. Durch diese gegenseitige Verriegelung wird verhindert, dass der Benutzer die Frontplatte 28 aus der Vorderseite 70 ausklinken kann, solange sich der Stößelantriebskolben 62 innerhalb einer in die Frontplatte 28 eingesetzten Spritze befindet.
In den 4 und 5 sind drei magnetische Leiter 94a, 94b und 94c zu sehen. Diese Leiter bestehen aus einem Material hoher Permeabilität und geringer Remanenz, beispielsweise aus Stahl oder Eisen, und werden durch Öffnungen auf der Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 eingesetzt.
In jede Frontplatte 28 können Permanentmagnete an Stellen eingesetzt werden, die mit den Positionen der drei magnetischen Leiter 94a, 94b und 94c korrespondieren. Es können drei, zwei, ein oder gar kein Magnet eingesetzt werden; werden Magnete verwendet, können ihre Nordpole oder Südpole zu den magnetischen Leitern 94a, 94b und 94c ausgerichtet werden.
Zu der in 4 dargestellten Frontplatte 28 gehören zwei Permanentmagnete 96a und 96b, deren Lage mit den magnetischen Leitern 94a und 94b übereinstimmen. Die in 4 gezeigte Frontplatte hat an der dem magnetischen Leiter 94c gegenüberliegenden Stelle jedoch keinen Magnet.
An dem in 3 und 4 dargestellten Stromversorgungskopf 22 können mehrere verschiedene Frontplatten 28 verwendet werden. Unterschiedliche Frontplatten 28 können zur Anpassung des Stromversorgungskopfes 22 an verschiedene Arten von Spritzen 36 verwendet werden; beispielsweise kann eine Frontplatte zur Aufnahme von geringvolumigen Spritzen für Kinder dimensioniert sein, andere Frontplatten zur Aufnahme von größeren Spritzen für Erwachsene. Fertig gefüllte Spritzen können andere Größen oder Abmessungen aufweisen als Spritzen, die leer gekauft werden. Um all diese unterschiedlichen Spritzen aufnehmen zu können, werden verschiedene Frontplatten 28 benötigt.
Die auf der Leiterplatte 55 untergebrachten Steuerstromkreise müssen in der Lage sein festzustellen, welche Frontplatte am Stromversorgungskopf 22 eingesetzt worden ist. Zuerst muss der Steuerstromkreis feststellen, ob die Frontplatte mit einem Luftdetektormodul ausgestattet ist. Da verschiedene Arten von Spritzen 36 unterschiedliche Längen haben können, muss der Stromversorgungskopf 22 in der Lage sein, bei der Bestimmung der Anschlagposition des Stößelantriebskolbens und bei der Berechnung des Flüssigkeitsvolumens in der Spritze 36 Längenunterschiede zu kompensieren. Ebenso treten bei Spritzen verschiedenen Durchmessers bei ein und derselben Vorschubgeschwindigkeit des Stößelantriebskolbens 62 unterschiedliche Durchflussmengen auf; der Steuerstromkreis muss das kompensieren, wenn eine geforderte Durchflussmenge in den Vorschub des Stößelantriebskolbens 62 umgerechnet wird.
Zur Identifizierung ist in jeder der unterschiedlichen Frontplatten 28 eine einmalige Kombination von Permanentmagneten installiert, die mit den magnetischen Leitern 94a, 94b und 94c auf der Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 korrespondieren.
Im vorliegenden Fall verfügt die in 4 dargestellte Frontplatte über zwei Permanentmagnete, die den Leitern 94a und 94b gegenüberstehen. Eine andere Frontplatte könnte nur einen Permanentmagneten haben, der etwa dem Leiter 94b gegenübersteht. Eine dritte Frontplatte könnte drei Permanentmagnete aufweisen, die den drei Leitern 94a, 94b und 94c gegenüberstehen. Es können siebenundzwanzig (3³ ) mögliche Kombinationen aus vorhandenen oder fehlenden Magneten mit alternativen Polaritäten zusammengestellt werden, so dass also auf diese Art und Weise siebenundzwanzig verschiedene Frontplatten eindeutig identifiziert werden können.
Zur Feststellung der Anzahl und der Lage der Permanentmagneten in der Frontplatte verfügt der Steuerstromkreis des Stromversorgungskopfes 22 über Magnetdetektoren 56a, 56b und 56c, beispielsweise Halleffekt-Sensoren (oder auch Reed-Schalter). Diese drei Magnetdetektoren 56a, 56b und 56c sind in der Nähe einer Kante der Leiterplatte 55 angeordnet, und ihre Lage stimmt mit den inneren Enden der drei magnetischen Leiter 94 überein; siehe 4 und 5. Typischerweise besteht das Antriebsgehäuse 69 aus einem nicht magnetischen Werkstoff, zum Beispiel Aluminium. Demzufolge werden die von den Permanentmagneten 96a und 96b erzeugten Magnetfelder über die magnetisch durchlässigen Leiter 94a, 94b und 94c bis hin zu den Detektoren 56a, 56b und 56c geleitet, so dass das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Permanentmagneten in der Frontplatte 28 in räumlicher Entfernung von der Frontplatte 28 durch die Detektoren auf der Leiterplatte 55 festgestellt werden kann.
Dadurch, dass zur Weiterleitung der Magnetfelder von den Permanentmagneten in der Frontplatte 28 zu den weiter weg gelegenen Detektoren auf der Leiterplatte 55 magnetische Leiter verwendet werden, können die Kosten für den elektronischen Teil des Stromversorgungskopfes 22 beträchtlich gesenkt werden. Obwohl freistehende Magnetdetektoren erhältlich sind und auch auf der Vorderseite 70 des Antriebsgehäuses 69 angebracht werden können, sind diese freistehenden Detektoren üblicherweise beträchtlich teurer als Detektoren, die für die Leiterplattenmontage vorgesehen sind. Außerdem bedeutete die Verwendung freistehender Magnetdetektoren, dass mehrere separate Leiterplatten und/oder Kabelbäume hergestellt werden müssten, für die im Gehäuse des Stromversorgungskopfes entsprechende Verbindungen mit der Hauptleiterplatte herzustellen wären; damit wäre die Herstellung des Stromversorgungskopfes 22 im Vergleich zur vorliegenden Erfindung, bei der die Detektoren auf der Hauptleiterplatte integriert sind, komplizierter, teurer und zeitaufwendiger. Die Verwendung der magnetischen Leiter 94a, 94b und 94c reduziert somit wesentlich die Herstellungskosten für den Stromversorgungskopf 22.
Einzelheiten zur manuell betätigten Bewegungssteuerung können unter Bezugnahme auf 6 erläutert werden. Wie oben bereits beschrieben, wird der Handsteuerhebel 29 nach vorn oder nach hinten bewegt, wenn der Benutzer den Stößelantriebskolben nach vorn bzw. nach hinten verschieben möchte. Zur Feststellung der Richtung und des Drehwinkels des Hebels 29 sitzt auf der Welle 48 des Hebels 29 ein Drehwiderstand 98. Wird der Hebel 29 aus seiner Lage verschoben, dreht sich ein Schleifkontakt im Inneren des Drehwiderstandes 98; dadurch verändert sich der Widerstandswert, der vom Steuerstromkreis im Stromversorgungskopf abgenommen wird.
Wird der Handsteuerhebel 29 nach vorn in Richtung 99 gedreht, erkennt der Steuerstromkreis wie oben beschrieben die Drehung über die vom Drehwiderstand 98 erzeugten elektrischen Signale und veranlasst, dass sich der Stößelantriebskolben 22 nach vorn, das heißt aus dem Stromversorgungskopf-Gehäuse heraus, bewegt, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die dem Winkel proportional ist, um den sich der Handsteuerhebel 29 von der in 6 dargestellten Grundstellung wegdreht. Wird andererseits der Handsteuerhebel nach hinten in Richtung 100 gedreht, erkennt der Steuerstromkreis die Drehung über die vom Drehwiderstand 98 erzeugten elektrischen Signale und veranlasst, dass sich der Stößelantriebskolben 22 nach hinten, das heißt in das Stromversorgungskopf-Gehäuse hinein, bewegt, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die dem Winkel proportional ist, um den sich der Handsteuerhebel 29 von der in 6 dargestellten Grundstellung wegdreht.
In 6 sind die zwei Rückzugsfedern 102a und 102b zu sehen, die in die Welle 48 eingreifen und das Drehmoment erzeugen, das die Welle 48 in die in 6 dargestellte Grundstellung zurückziehen will. Ebenfalls dargestellt ist das kombinierte Markierungs-/ Kontaktelement 104, das die Welle 48 umschließt und mit den Rückzugsfedern 102a und 102b Kontakt hat. Da die Rückzugsfedern 102a und 102b an dem Markierungs/Kontaktelement 104 anliegen, sind sie elektrisch miteinander verbunden; außerdem bringen sie ein Feder-Drehmoment auf, das die Welle 48 in die Grundstellung zurückziehen will. Weiterhin zu sehen sind die Anschlagfeder 106, deren Funktion weiter unten näher beschrieben wird, und der Markierungs-Detektor 108 – ein optischer Detektor, der einen Lichtimpuls erzeugt, welcher über einen Spalt übertragen werden soll, der den Empfang des Lichtimpulses auf der gegenüberliegenden Seite des Spalts erkennt und der ein digitales Signal erzeugt, aus dem abzuleiten ist, ob der Spalt so "verbaut" ist, dass das Licht nicht übertragen werden kann.
Bezug wird nun auf die 6, 7A und 7B genommen. Wenn sich der Hebel 29 in seiner Grundstellung befindet (siehe 6 und 7A), hat das Markierungs-/Kontaktelement 104 erkennbar den gleichen Abstand zur Rückzugsfeder 102a und zur Rückzugsfeder 102b, deren Drehmomente so auf den Hebel 29 wirken, dass er in seiner Grundstellung gehalten wird, wenn er nicht betätigt wird. In dieser Stellung befindet sich der Merker 105 des kombinierten Markierungs-/Kontaktelements 104 innerhalb des Markierungs-Sensors 108, der daraufhin ein digitales Signal erzeugt, das darauf hinweist, dass sich der Hebel in seiner Grundstellung befindet. In diesem Fall kann der Steuerstromkreis des Stromversorgungskopfes 22 erkennen, dass durch das manuell betätigte Bewegungssteuerorgan keine Kolbenbewegung angefordert wird.
Wird der Hebel 29 jedoch aus seiner Grundstellung weggedreht, wie es in 7B dargestellt ist, dreht sich der Merker 105 aus dem Spalt im Markierungs-Sensor 108 heraus, worauf der Markierungs-Sensor 108 ein digitales Signal erzeugt, das darauf hinweist, dass sich der Hebel 29 nicht in seiner Grundstellung befindet. In diesem Fall kann der Steuerstromkreis das vom Drehwiderstand 98 zur Feststellung der Hebelposition erzeugte elektrische Signal lesen und die entsprechende Bewegung des Stößelantriebskolbens einleiten.
Wie oben bemerkt, ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Stößelantriebs der Auslenkung des Hebels 29 aus seiner Grundstellung proportional. Gleichzeitig wird durch den mechanischen Aufbau der Rückzugsfedern 102a und 102b sichergestellt, dass eine Rückzugskraft auf den Hebel 29 wirkt, wenn der Hebel 29 um einen immer größeren Winkel aus seiner Grundstellung weggedreht wird. Je nach Steifigkeit der Feder 102a und 102b sowie dem Auslenkbereich des Hebels 29 kann diese Rückzugskraft bei allen Auslenkwinkeln in etwa gleich bleiben oder bei sich vergrößernden Auslenkwinkeln zunehmen oder abnehmen. Eine mit den Auslenkwinkeln zunehmende Rückzugskraft kann dazu genutzt werden, den Benutzer mit zusätzlichen Rückmeldungen über die Stößelgeschwindigkeit zu versorgen.
Wie aus 7B ersichtlich ist, kommt der Merker 105, wenn der Hebel 29 immer weiter in Rückwärtsrichtung verschoben wird, letztendlich in Kontakt mit der Anschlagfeder 106 und beginnt, die Anschlagfeder 106 und die Rückzugsfedern 102a und 102b zu verbiegen. Das führt zu einer Zunahme der aufgewendeten Kraft, die der Benutzer bei der Drehung des manuell betätigten Bewegungssteuerorgans als einen "Anschlag" empfindet.
Beim Füllen einer Spritze gibt es eine ideale Höchstgeschwindigkeit, mit der Flüssigkeit in die Spritze gezogen werden kann, ohne dass sich in der Flüssigkeit infolge nicht-paralleler Strömungen Luftblasen bilden. Um das Füllen der Spritzen zu beschleunigen, sollte dem Benutzer eine Rückmeldung darüber zur Verfügung stehen, wann diese ideale Geschwindigkeit erreicht ist; das würde es ermöglichen, die Spritzen mit dieser optimalen Geschwindigkeit zu füllen. Es ist Sinn und Zweck der Anschlagfeder 106, dem Benutzer auf mechanischem Wege eine Rückmeldung über denjenigen Ausschlagwinkel des Hebels 29 zukommen zu lassen, der in etwa der idealen Füllgeschwindigkeit entspricht. Genauer gesagt soll der Steuerstromkreis des Stromversorgungskopfes 22 dafür sorgen, dass sich der Stößelantrieb etwa mit der idealen Füllgeschwindigkeit bewegt, wenn der Hebel 29 so weit ausgelenkt wird, dass der Merker 105 die Anschlagfeder 106 berührt. Ein Benutzer, der eine Spritze bei etwa idealer Geschwindigkeit füllen möchte, könnte dann den Hebel 29 so weit verschieben, bis der durch den Anschlag verursachte höhere Kraftaufwand spürbar ist, und dann den Hebel 29 zum Füllen der Spritze in dieser Anschlagposition halten.
Die Rückzugsfedern 102, das Markierungs-/Kontaktelement 104 und die Rückzugsfeder 106 sind keineswegs nur mechanisch aktive Teile, die den Benutzer mit mechanischen Rückmeldungen versorgen, sondern sie sind auch elektrische Elemente des Steuerstromkreises im Stromversorgungskopf 22. Im vorliegenden Fall – siehe auch 7C - ist jedes dieser Elemente ein elektrisches Bauteil in einem Stromkreis, welcher digitale Steuersignale erzeugt, die von der Steuerung des Stromversorgungskopfes 22 verarbeitet werden.
Wie in 7C zu sehen ist, sind die Rückzugsfedern 102a und 102b sowie das dazwischen liegende Markierungs-/Kontaktelement zwischen einer digitalen +5V-Stromversorgung und Masse mit einem Widerstand 110 in Reihe geschaltet. Eine Signalleitung 115, die zwischen dem Widerstand 110 und der Feder 102a verläuft, überträgt ein logisches Potenzialsignal, aus dem ersichtlich ist, ob zwischen den Federn 102a und 102b und dem Markierungs-/Kontaktelement 104 ein Kontakt hergestellt ist und demzufolge Strom fließen kann. Unter normalen Bedingungen sollten diese Bauteile elektrisch leitend mit Masse verbunden sein, damit das Potenzial auf Leitung 115 niedrig gehalten werden kann, was auf eine ordnungsgemäße Arbeitsweise hindeutet. Versagt jedoch eine der Federn – 102a oder 102b – und berührt das Markierungs-/Kontaktelement 104 nicht mehr, ist die elektrische Verbindung unterbrochen, und das Potenzial auf Leitung 115 steigt stark an – ein Hinweis darauf, dass eine Rückzugsfeder gebrochen ist. Obwohl beide Rückzugsfedern brechen müssen, ehe sich der Hebel 29 unbeabsichtigt aus seiner Grundstellung verschieben kann, ist es durch Überwachung des Potenzials auf Leitung 115 möglich, den Bruch nur einer Feder festzustellen. Bei der ersten Feststellung eines solchen Bruchs kann zum Beispiel ein Warnsignal gegeben oder der Handsteuerhebel deaktiviert werden.
Auf ähnliche Weise ist die Anschlagfeder 106 mit einem Widerstand 111 elektrisch in Reihe geschaltet, und zwischen dem Widerstand 111 und der Anschlagfeder verläuft eine Anschlagsignalleitung 116. Wird der Handsteuerhebel 29 nicht bis an die Anschlagfeder gedreht, ist das Potenzial auf Leitung 116 hoch – der Handsteuerhebel 29 liegt nicht am Anschlag an. Wenn der Handsteuerhebel 29 jedoch so weit ausgelenkt wird, dass der Merker 105 mit der Anschlagfeder 106 in Kontakt kommt, wird das Potenzial auf Leitung 116 auf einen niedrigen Pegel herabgesenkt, was darauf hinweist, dass der Handsteuerhebel 29 bis zum Anschlag gedrückt wurde. Das Signal auf Leitung 116 kann für verschiedene Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann es dergestalt zur Kalibrierung des Handsteuerhebels genutzt werden, dass der Winkel, bei dem der Hebel an den Anschlag anstößt, der idealen Füllgeschwindigkeit entspricht. Alternativ kann das Signal so verwendet werden, dass eine Rückwärtsbewegung des Kolbens mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als die ideale Füllgeschwindigkeit, verhindert wird. Schließlich lässt sich das Signal auch dazu verwenden, bei der Bewegung eine "tote Zone" einzurichten, in der sich der Kolben mit der idealen Füllgeschwindigkeit bewegt, wobei der Hebel aber auch zur Erzielung schnellerer Rückwärtsbewegungen über die "tote Zone" hinaus gedrückt werden kann.
In 7C sind auch Einzelheiten zum Schaltkreis des Markierungs-Detektors 108 zu sehen; eine Leuchtdiode wird über den Widerstand 113 mit einem Steuerstrom beaufschlagt; fällt Licht durch den Spalt im Detektor 108 auf die Basis eines Fototransistors im Detektor 108, zieht der Fototransistor Strom über den Widerstand 112 und setzt das Referenzsignal auf Leitung 117 auf einen niedrigen Pegel, was darauf hinweist, dass sich der Handsteuerhebel 29 nicht in seiner Grundstellung befindet. Wenn andererseits kein Licht auf die Basis des Fototransistors im Detektor 108 fallen kann, fließt kein Strom über den Widerstand 112 und das Referenzsignal auf Leitung 117 steigt auf einen hohen Pegel und zeigt damit an, dass sich der Handsteuerhebel 29 in seiner Grundstellung befindet. Auf diese Art kann der Steuerstromkreis für den Stromversorgungskopf 22 mittels des Referenzsignals auf Leitung 117 feststellen, ob die Bewegung des Stößelantriebskolbens unterbrochen werden soll.
Zu der in 8 dargestellten Heizdecke 42, welche gemäß der vorliegenden Erfindung im Stromversorgungskopf 22 verwendet wird, gehören ein ringförmiges Kunststoffteil 118 und ein Kunststoff-Formstück. Das Kunststoffteil 118 enthält einen elektrischen Heizdraht 120, der Hitze erzeugt, wenn Strom aus einer geeigneten Stromquelle durch ihn fließt. Der Heizdraht 120 erstreckt sich entlang dem gesamten ringförmigen Teil 118, welches an der Druckmanschette 38 anliegt, wenn die Heizdecke 42 wie in 2 dargestellt am Stab 44 befestigt ist, und hat an beiden Enden elektrische Leitungen, die in einem isolierten Kabel 117 zusammengefasst sind, das über eine Steckverbindung durch die Öffnung 51 (3) mit dem Steuerstromkreis des Stromversorgungskopfes 22 verbunden werden kann; siehe 2. Fließt Strom aus dem Stromversorgungskopf über die Leitungen im Kabel 117 durch den Heizdraht 120, erzeugt der Heizdraht 120 eine gleichmäßige Hitze, welche die Flüssigkeit in der Spritze, die von der Druckmanschette 38 umgeben ist, erwärmt.
Das ringförmige Teil 118 kann lichtundurchlässig, durchsichtig oder durchscheinend sein. Ist das ringförmige Teil 118 durchsichtig, kann man durch den Heizdraht 120 hindurchsehen (wie bei einem Auto-Entfroster oder einer Auto-Scheibe), so dass der Benutzer die Flüssigkeit in der Spritze durch das ringförmige Teil, die Druckmanschette 38 und die Spritzenwand besser sehen kann. Das kann bei Anwendungen dann von Vorteil sein, wenn die Haupt-Blickrichtung des Benutzers zum Inneren der Spritze hin ansonsten durch die Heizdecke verdeckt wird.
Das Formstück 119 der Heizdecke besteht aus einem weichen Kunststoff, der ein elastisches Skelett umhüllt. Das elastische Skelett ist schalenförmig so geformt (121) und bemessen, dass es mit einem leichten Übermaß auf dem Stab 44 sitzt. Dadurch kann die Heizdecke 42 mit einem Klick am Stab 44 befestigt und leicht wieder abgezogen werden (z. B. für Reinigungszwecke).
Unter Bezugnahme auf 9 und 10 wird nun das integrierte Luftdetektorsystem beschrieben. Das Luftdetektormodul 122 ist am Ende des Stabes 44 befestigt und so gestaltet, dass es das gegenüberliegende Ende der Druckmanschette 38 umgibt und an einem nach außen gerichteten vorstehenden Kragen 124a anliegt, der den Hals der Spritze 36 umschließt. Wo das Luftdetektormodul an den Kragen 124a anstößt, befinden sich eine Lichtquelle 126 und ein Lichtsensor 127. Der Lichtsensor 127 ist ein handelsüblicher Schaltkreis, zu dem ein Sensor 127 und ein Oszillator gehören, wobei letzterer ein Triggersignal erzeugt, das anzeigt, wann die Lichtquelle 126 zur Erzeugung eines Lichtstrahls angeregt werden soll. Das Ausgangssignal des Sensors 127 ist ein digitales Signal; es zeigt an, ob der Detektor den von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl empfangen hat.
9 und 10 stellen schematisch den Weg dar, den die von der Lichtquelle 126 ausgehenden Lichtstrahlen nehmen. Zur Lichtquelle 126 gehört eine eingebaute Linse zum Bündeln der Lichtstrahlen; der Kragen 124a am Hals der Spritze 36 bildet eine zweite Fokussierlinse. Beide Linsen zusammen bündeln das Licht aus der Lichtquelle 126 so, dass es entlang dem Weg 129 auf den Kragen 124b am Hals der Spritze 36 fällt. Innen hat der Kragen 124b die Form eines abgewinkelten Reflektors, der das von der Lichtquelle 126 auf den Kragen 124b fallende Licht zum Lichtsensor 127 lenkt.
Wenn der Hals der Spritze 36 mit Flüssigkeit gefüllt ist, bewirkt dieser Aufbau, dass die von der Lichtquelle 126 ausgehenden Lichtstrahlen durch den Hals der Spritze 36 verlaufen, dann dort reflektiert und zum Lichtsensor 127 zurückgeworfen werden; in 9 und 10 ist der Weg 129, den die Lichtstrahlen nehmen könnten, dargestellt. Unter solchen Bedingungen erzeugt der Sensor 127, wenn Licht auf ihn fällt, ein digitales Signal, was Ausdruck dafür ist, dass sich im Spritzenhals keine Luft befindet. (Die kombinierte Brennweite der Linse in der Lichtquelle 126 und des Kragens 124a ist länger als die Strecke, die das Licht entlang dem Weg 129 zurücklegt, d. h. länger als zwei Mal die Entfernung zwischen Kragen 124a und Kragen 124b.)
Wenn sich jedoch im Spritzenhals Luft oder Luftblasen befindet bzw. befinden, bewirkt die Beugung des Lichts an den Luft-/Flüssigkeits- oder Luft-/Spritzen-Grenzflächen, dass das Licht beträchtlich von dem in 9 und 10 dargestellten Weg 129 abweicht. Im vorliegenden Fall könnten die in den Hals der Spritze 36 einfallenden Lichtstrahlen den in 9 angegebenen Weg 130 oder den in 10 angegebenen Weg 131 nehmen. In beiden Fällen verhindert das Vorhandensein der Luftblase, dass das von der Lichtquelle 126 ausgehende Licht durch den Spritzenhals auf den Lichtdetektor 127 zurückgeworfen wird – da kein Licht auf ihn fällt, erzeugt der Lichtdetektor ein Signal, das auf das Vorhandensein von Luft im Spritzenhals hinweist.
Damit auch immer verlässliche, wiederholbare Resultate erzielt werden, ist das Luftdetektor-Modul 122 so aufgebaut, dass eine sichere Verbindung zwischen der Lichtquelle 126, dem Lichtsensor 127 und der Oberfläche des Kragens 124a an der Spritze 36 gewährleistet ist.
Im vorliegenden Fall hat das Luftdetektor-Modul 122 ein aus Federmetall bestehendes Innenskelett 133, das von einem weichen, elastischen Kunststoff 134 umgeben ist. Ein Ende des Skeletts 133 aus Federmetall ist mittels Schrauben 135 (die durch Öffnungen in der Kunststoffumhüllung 134 zugänglich sind) am Stab 44 befestigt. Das andere Ende des Skeletts 133 trägt das Luftdetektor-Modul, zu dem ein Formteil 136 aus hartem Kunststoff gehört; an letzterem sind die Lichtquelle 126 und der Lichtsensor 127 befestigt. Ein abgeschrägter Abschnitt 137 des Formteils 136 ist so bemessen, dass er in eine abgeschrägte Kante 138 am offenen Ende der Druckmanschette 38 passt. Da der abgeschrägte Abschnitt 137 und die abgeschrägte Kante 138 genau ineinander passen, ist eine exakte Ausrichtung der Lichtquelle 126 und des Lichtsensors 127 zur Druckmanschette 38 sichergestellt.
Da der Hals der Spritze 36 so bemessen ist, dass er ein leichtes Übermaß aufweist, kommt der Kragen 124a beim Einführen der Spritze 36 in die Druckmanschette 38 mit dem Luftdetektor-Modul 122 in Kontakt und lenkt das Modul leicht aus; die Feder des Skeletts 133 wird etwas gebogen und die erzeugte Federkraft drückt die Lichtquelle 126 und den Lichtsensor 127 beständig gegen den Kragen 124a der Spritze 36. Diese Andrückkraft sorgt dafür, dass das Licht aus der Quelle 126 einwandfrei in den Hals der Spritze 36 und vom Hals der Spritze 36 zum Lichtsensor 127 geleitet wird.
Details zum elektrischen Schaltkreis des Luftdetektor-Moduls und zu anderen analogen elektrischen Systemen werden nun anhand der 11A erläutert. Im vorliegenden Fall enthält das Luftdetektor-Modul einen handelsüblichen synchronen Detektorschaltkreis 140, zu dem ein eingebauter Oszillator gehört, der auf Leitung 141 Triggerimpulse erzeugt und zeitgleich mit jedem Triggerimpuls auf Leitung 142 elektrische Signale erkennt, die erzeugt werden, wenn Licht auf den Lichtsensor 127 fällt. Solange Licht zeitgleich mit jedem Triggerimpuls erkannt wird, wird auf Leitung 143 ein H-Pegel-Signal erzeugt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Zweck des Schaltkreises 140 weist das Signal auf Leitung 143 darauf hin, ob im Hals der Spritze 36 Luft festgestellt worden ist.
Zur Steuerung der Empfindlichkeit des Detektors kann mit dem Steuerstromkreis des Stromversorgungskopfes 22 die Intensität des auf den Luftblasen-Detektor fallenden Lichtes eingestellt werden. Zu diesem Zweck erzeugt der Steuerstromkreis ein impulsbreitenmoduliertes digitales Signal auf Leitung 145. Dieses impulsbreiten-modulierte Signal wird von einem Tiefpass-Filterkreis 146 gefiltert und erzeugt eine analoge Steuerspannung, die einen Regler 147 ansteuert, der wiederum auf Leitung 148 das Leistungssignal für den Schaltkreis 140 erzeugt.
Durch das Triggersignal auf Leitung 141 wird ein PNP-Opto-Transistor 149'' eingeschaltet", woraufhin durch das Leistungssignal auf Leitung 148 Spannung an die Lichtquelle 126 gelegt wird. Damit wird die Intensität des durch die Lichtquelle 126 abgegebenen Lichts direkt durch die Leistungssignalspannung auf Leitung 148 beeinflusst.
Damit der Steuerstromkreis den Luftdetektor-Kreis 140 auf mögliche Fehler überwachen kann, wird das Triggersignal auf Leitung 141 über eine Leuchtdiode in einem optischen Isolator 150 an die Basis des PNP-Opto-Transistors 149 gelegt. Jedes Mal, wenn das Triggersignal aktiviert wird, schaltet sich der Opto-Transistor im optischen Isolator 150 ein, was zur Folge hat, dass die Leitung 151 auf L-Pegel gesetzt wird. Wenn also der synchrone Luftdetektor-Kreis 140 ordnungsgemäß funktioniert und regelmäßig Triggersignale erzeugt, werden Impulse auf die Leitung 151 gegeben, die vom Steuerstromkreis erkannt werden können; damit ist nachgewiesen, dass der Oszillator im Stromkreis 140 ordnungsgemäß arbeitet.
In 11A ist auch der Analog-Digital-(A/D-)Konverter 152 dargestellt, der Teil des Steuerstromkreises in Stromversorgungskopf ist und die von den verschiedenen elektrischen Komponenten erzeugten Analogsignale quantifiziert. Potentiometer 98 (siehe 6) ist beispielsweise an der Welle 48 des Füll-/Ausstoßhebels 29 angebracht. Der Schleifkontakt dieses Potentiometers ist mit einer Signalleitung 154 verbunden, auf der eine analoge Spannung liegt, die der Auslenkung der Welle 48 des Füll-/Ausstoßhebels entspricht. Die Enden des Potentiometers liegen an einem Bezugspotenzial und an Masse; die Spannung auf Leitung 154 liegt in Abhängigkeit von der Auslenkung des Füll-/Ausstoßhebels 29 irgendwo dazwischen. Die Leitung 154 ist mit dem A/D-Konverter 152 verbunden, der die Analogspannung auf Leitung 154 bei Anforderung durch die Zentraleinheit (siehe 11 B) in ein digitales Signal umwandelt, das auf einen seriellen "SPI"-Interfacebus 156 geschaltet wird; damit kann die Zentraleinheit die Stellung des Füll-/Ausstoßhebels 29 feststellen und entsprechend reagieren.
Auch andere Analogspannungen werden an den A/D-Konverter 152 angelegt. Im vorliegenden Fall dient ein Ein-Chip-Beschleunigungsmesser als Schwenkwinkelsensor 158; er erzeugt auf Leitung 159 eine Analogspannung, die dem Schwenkwinkel des Sensors 158 entspricht. (Einen für diesen Zweck geeigneten Ein-Chip-Beschleunigungsmesser bietet Analog Devices in Norwood, Massachusetts, Teilenummer ADXL05AH, an.) Da sich der Sensor 158 auf der Leiterplatte 55 befindet, erzeugt er eine Ausgangsspannung, die dem Schwenkwinkel des Stromversorgungskopfes 22 relativ zur Erdanziehung entspricht. Dieses analoge Schwenkwinkelsignal wird umgewandelt und der Zentraleinheit zugeführt, wo es – wie weiter unten beschrieben – zur Steuerung des Displays und anderer Funktionseinheiten des Stromversorgungskopfes 22 verwendet wird.
Ein drittes Analogsignal wird von einem linearen Potentiometer 160 erzeugt, dessen Schleifkontakt mechanisch mit dem Stößelantriebskolben 62 verbunden ist und verstellt wird, wenn sich der Stößelantriebskolben bewegt. Folglich ist die Schleifkontakt-Spannung auf Leitung 161 ein Analogsignal, das der Stellung des Kolbens zwischen seiner äußersten hinteren Stellung und äußersten vorderen Stellung proportional ist. Dieses Signal wird umgewandelt und von der Zentraleinheit unter anderem dazu benutzt, die Stellung des Kolbens sowie das in der Spritze noch vorhandene Flüssigkeitsvolumen zu bestimmen.
Zwei zusätzliche Analogsignale werden von den Thermistoren 163a und 163b erzeugt, die mit Vorwiderständen in Reihe geschaltet sind und auf den Leitungen 164a und 164b Spannungen erzeugen, die den von den Thermistoren festgestellten Temperaturen proportional sind. Die von den Thermistoren gemessenen Temperaturen werden dann zur Einstellung der Heizdecken-Leistung genutzt, die der Erwärmung der in der Spritze 36 befindlichen Flüssigkeit dient. Um die Flüssigkeit auf der gewünschten Temperatur zu halten, zum Beispiel auf 30°C, wird im vorliegenden Fall die Heizleistung für die Spritze proportional zu der Umgebungstemperatur verändert, die von den Thermistoren 163a und 164a gemessen wird.
Die Thermistoren 163a und 163b werden für den gleiche Zweck genutzt, das heißt, beide messen dieselbe Temperatur, und ihre Messungen werden dann zwecks Feststellung der annähernden Übereinstimmung verglichen. Durch das Auftreten von Abweichungen bei den Temperaturanzeigen der Thermistoren kann also das Versagen eines Thermistors festgestellt und der Verlust der Temperatursteuerung vermieden werden.
Die Thermistoren 163a und 163b können innerhalb des Stromversorgungskopfes 22 auf der Leiterplatte 55 untergebracht werden. Alternativ können die Thermistoren 163a und 163b außen am Gehäuse angebracht werden, wodurch sich genauere Temperaturablesungen ergeben, oder beide Optionen werden genutzt, indem innen Thermistoren vorgesehen werden, die sich deaktivieren lassen, wenn außen am Stromversorgungskopf 22 Ersatz-Thermistoren angebracht werden.
Wie oben beschrieben, steuert der Stromversorgungskopf 22 mittels der Thermistoren 163a und 163b die Heizleistung, die der Spritze 36 über die Heizdecke 42 zugeführt wird. Um diese Funktion ausführen zu können, erzeugt die Zentraleinheit (siehe 11 B) ein impulsbreiten-moduliertes Steuersignal auf Leitung 166, das zur Steuerung der dem Heizdraht 120 der Heizdecke zugeführten Heizenergie verwendet wird. Im vorliegenden Fall wird das impulsbreiten-modulierte Signal auf Leitung 166 von einem Tiefpass-Filter 167 gefiltert, und es wird ein analoges Steuersignal erzeugt, das einen Regler 168 ansteuert. Das Ausgangssignal des Reglers 168 auf Leitung 169 ist eine veränderliche Spannung, die am Heizdraht 120 der Heizdecke anliegt und bewirkt, dass der Heizdraht 120 erhitzt wird.
Ein Messverstärker 170 filtert und konditioniert die am Heizdraht 120 anliegende Spannung so, dass auf Leitung 171 ein analoges Ausgangssignal erzeugt wird, welches der am Heizdraht 120 der Heizdecke anliegenden Spannung proportional ist.
Ein "Lesewiderstand" 173 ist mit dem Heizdraht 120 so in Reihe geschaltet, dass der Strom durch den Heizdraht 120 auch durch den Lesewiderstand 173 fließt und am Lesewiderstand eine Spannung hervorruft, die dem durch den Heizdraht 120 fließenden Strom proportional ist. Da der Widerstandswert des Lesewiderstandes beträchtlich geringer ist als der des Heizdrahtes 120, macht der geringfügige Spannungsabfall über den Lesewiderstand 173 nur einen geringen Bruchteil des Spannungsabfalls über den Heizdraht 120 aus.
Der Spannungsabfall über dem Lesewiderstand 173 wird in einem Verstärker/Filterkreis 172 verstärkt und gefiltert, wodurch eine analoge Spannung auf Leitung 174 hervorgerufen wird, die dem durch den Heizdraht 120 fließenden Strom proportional ist.
Die Leitungen 171 und 174 sind mit dem A/D-Konverter 152 verbunden und die Potenziale auf den Leitungen 171 und 174 werden in digitale Signale umgewandelt, welche von der Zentraleinheit gelesen werden können. Demzufolge kann die Zentraleinheit den Strom und den Spannungsabfall über den Heizdraht 120 ermitteln und diese Werte zur Bestimmung der Heizleistung des Heizdrahtes 120 verwenden. Dies ermöglicht der Zentraleinheit die Regelung der Heizleistung der Heizdecke im geschlossenen Kreis, wie es weiter unten im Zusammenhang mit 12 erläutert wird.
Unter Bezug auf 11 B werden nun die an die Zentraleinheit des Stromversorgungskopfes 22 angeschlossenen Komponenten beschrieben. Die Zentraleinheit 175, die zum Beispiel ein 68332er Mikroprozessor von Motorola sein kann, steuert die Daten- und Adressbusse 176, welche die Zentraleinheit 175 mit dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 178 und einem Flash-Speicher 177 verbinden. Die Zentraleinheit 175 steuert auch einen seriellen SPI-Interfacebus 156 für die Kommunikation mit dem A/D-Konverter 152, dem Display 30 und einem Überwachungs-Mikrocontroller 192. Außerdem gehört zur Zentraleinheit 175 ein serielles Interface 179 (RS-422), das die Zentraleinheit 175 mit einer Zentraleinheit in der Stromversorgungseinheit (siehe 11C ) verbindet.
Die Zentraleinheit 175 umfasst eine Reihe von digitalen Dateneingangsleitungen für Überwachungszwecke des Stromversorgungskopfes 22. Im vorliegenden Fall empfängt die Zentraleinheit 175 das Anschlag-Signal auf Leitung 116, das "Sicher"-Signal auf Leitung 115 und das Grundstellungs-Signal auf Leitung 117, also die Eingaben, welche die Zentraleinheit zur Feststellung des Betriebszustandes des Handsteuerhebels – siehe oben – benötigt. Außerdem erhält die Zentraleinheit 175 über die Leitung 143 das "Luftblasen"-Signal, mit dessen Hilfe sie das Vorhandensein von Luftblasen im Spritzenhals feststellt und die erforderliche Maßnahme einleitet, und zusätzlich auf Leitung 152 bei Feststellung von Luftblasen das Oszillatorsignal, das, wie oben beschrieben, zum Nachweis der ordnungsgemäßen Funktion des Oszillators im Luftdetektor-Modul 122 verwendet werden kann. Weiterhin erhält die Zentraleinheit 175 das Ausgangssignal vom Markierungs-Sensor 58, mit dessen Hilfe sie feststellen kann, ob die Frontplatte sicher mit dem Gehäuse des Stromversorgungskopfes 22 verriegelt ist. Auch gehen bei der Zentraleinheit 175 digitale Signale von den drei Magnetdetektoren 56a, 56b und 56c ein, durch die ermittelt werden kann, welche der verschiedenen möglichen Frontplatten am Stromversorgungskopf 22 befestigt ist, so dass die Zentraleinheit 175 die Arbeitsweise entsprechend einstellen kann.
Die Zentraleinheit 175 erhält weiterhin digitale Eingangssignale von den parallel geschalteten Drehwinkel-Codierern 182, die auf den Leitungen 183a und 183b Impulssignale erzeugen, wenn sich der Stößel-Antriebsstrang bewegt. Diese Impulse nutzt die Zentraleinheit 175 zum Nachweis dafür, dass sich der Stößelantriebskolben dreht. Die Leitungen 183a und 183b sind auch mit dem Stromversorgungsteil (siehe 11 C) verbunden, so dass die Zentraleinheit des Stromversorgungsteils durch Zählung der Codieren-Impulse und Vergleich der Geschwindigkeit der eingehenden Codierer-Impulse mit einer Soll-Geschwindigkeit die Bewegung des Stößels regeln kann. Ein solcher Regelkreis ist im US-Patent Nr. 4,812,724 beschrieben; er gilt vollumfänglich als Bestandteil dieser Erfindung.
Weiterhin erzeugt die Zentraleinheit 175 außer den oben genannten noch weitere digitale Steuersignale – das impulsbreiten-modulierte Leistungs-Signal für den Luftblasendetektor auf Leitung 145 und das impulsbreiten-modulierte Leistungs-Signal für die Heizdecke auf Leitung 166; um die gewünschten Leistungspegel zu erhalten, wird die Impulsbreite beider Signale durch die Zentraleinheit 175 moduliert. Außerdem erzeugt die Zentraleinheit 175 auf den Leitungen 187 Ausgangssignale für die Speisung der Leuchtdioden in der Lampe 46 (2), welche den Betriebszustand des Injektors anzeigen. Weitere Ausgangssignale auf den Leitungen 156 des seriellen SPI-Buses steuern das Display 30.
Die Zentraleinheit 175 nutzt die oben aufgeführten Eingangs- und Ausgangssignale zur primären Steuerung des Stromversorgungskopfes 22 auf Grundlage der Software, die in der Zentraleinheit 175 gespeichert ist oder aus dem RAM 178 ausgelesen wird. Wie oben angegeben, ist die Zentraleinheit 175 über den seriellen SPI-Bus 156 auch mit einem Mikrocontroller 192 verbunden, welcher die Arbeit der Zentraleinheit 175 überwacht und sicherstellt, dass keine Software- oder Hardware-Fehler vorliegen. (Der Mikrocontroller kann ein Einzel-Chip-Mikrocontroller von Microchip Technologies, Teil Nr. PIC16C63, sein.) Der Mikrocontroller 192 führt die Überwachungsfunktion dadurch aus, dass er über den Bus 156 Informationen über den aktuellen Betriebszustand der Zentraleinheit 175 erhält.
Im vorliegenden Fall zeigt die Zentraleinheit 175 über den Bus 156 den Betriebszustand der Zentraleinheit 175 – d. h., ob die Zentraleinheit 175 eine Bewegung des Stößels anfordert oder nicht und ob die Bewegung als Antwort auf Handsteuerung oder automatische (Programm-) Steuerung erfolgt – sowie potenziell auch andere spezifische Informationen wie beispielsweise die angeforderte Bewegungsgeschwindigkeit an. Der Überwachungs-Mikrocontroller 192 liest diese Zustandsinformationen aus den Leitungen 156 aus und vergleicht sie zu Abstimmungszwecken mit wesentlichen digitalen Eingangssignalen vom Stromversorgungskopf 22.
Zum Beispiel erhält der Mikrocontroller 192 das "Sicher"-Signal auf Leitung 115 und das Grundstellungs-Signal auf Leitung 117. Zeigen diese Signale an, dass sich das Handsteuerorgan in der Grundstellung befindet, dann darf die Zentraleinheit 175 über das Handsteuerorgan keine Bewegung auslösen. Ist eine Feder gebrochen (wird durch ein Signal auf Leitung 115 angezeigt), sollte sich das im Zustand der Zentraleinheit 175 widerspiegeln. Daher liest der Mikrocontroller 192 unter diesen Bedingungen die Zustandinformationen vom Bus 156 aus und stellt sicher, dass die Zentraleinheit 175 keine Handlungen einleitet, die im Widerspruch zu den Signalen vom Handsteuerorgan stehen.
In einem zweiten Beispiel empfängt der Mikrocontroller 192 die Ausgangssignale von den Drehwinkel-Codierern 182 über die Leitungen 183a und 183b. Um festzustellen, ob sich der Stößelantriebskolben bewegt, prüft der Mikrocontroller 192 diese Signale und sorgt dafür, dass sich der Antriebskolben nur dann bewegt, wenn sich die Zentraleinheit 175 im Zustand "Antriebskolben bewegen" befindet, und sonst nicht. Außerdem wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass der Mikrocontroller 192 das Tür-Markierungs-Signal vom Tür-Markierungs-Sensor 58 erhält. Weist dieses Signal darauf hin, dass die Tür am Stromversorgungskopf 22 nicht verriegelt ist, darf die Zentraleinheit 175 keine Bewegung des Stößelantriebskolbens anfordern, und der Mikrocontroller 192 führt eine Prüfung aus, durch die bestätigt wird, dass von den Codierern 182 keine Impulse abgegeben werden.
Unter Bezugnahme auf 11 C soll nun die Wechselwirkung zwischen dem Stromversorgungskopf 22, dem Stromversorgungsteil 26 und der Konsole 24 näher erläutert werden. Im vorliegenden Fall gehört zum Stromversorgungskopf 22, zum Stromversorgungsteil 26 und zur Konsole 24 eine Zentraleinheit 175, 192 bzw. 194. Diese Zentraleinheiten arbeiten über externe Schnittstellen zusammen und steuern den Injektor. Beispielsweise kann der Stößelantriebskolben mit Hilfe des Hebels 29 auf dem Stromversorgungskopf 22 (wie oben beschrieben) oder automatisch über ein Injektionsprogramm, das der Benutzer über den Tast-Bildschirm 32 der Konsole 24 (mit Hilfe der Zentraleinheit 194) eingibt und dann startet, gesteuert werden. Die Injektionsparameter wie Motordrehzahl und Injektionsvolumen werden dann von der Zentraleinheit 194 erzeugt, die mit der Zentraleinheit 192 des Stromversorgungsteils kommuniziert und die programmierten Handlungen auslöst. Weiterhin kann eine automatische Injektion über den Tast-Bildschirm 32 aktiviert oder über einen Handschalter oder eine Fernsteuerung eines anderen Herstellers ausgelöst werden, der/die mit dem Stromversorgungsteil 26 verbunden ist. In jedem Fall erzeugt die jeweilige Zentraleinheit – 192 oder 194 – ein Aktivierungssignal zur Auslösung der automatischen Injektion.
Wie oben angegeben, ist die Zentraleinheit 175 des Stromversorgungskopfes mit einem Überwachungs-Mikrocontroller 192 verbunden, der den Zustand der Zentraleinheit 175 überwacht und sicherstellt, dass letztere nur solche Handlungen auslöst, die mit den Eingangssignalen vom Stromversorgungskopf 22 vereinbar sind. Auf gleiche Weise sind die Zentraleinheiten 192 und 194 mit den Überwachungs-Mikrocontrollern 196 und 198 verbunden, die darauf achten, dass die von den Zentraleinheiten 196 und 198 ausgelösten Funktionen richtig und fehlerfrei sind.
Die Überwachungs-Mikrocontroller 192, 196 und 198 kommunizieren miteinander auf die gleiche Weise wie die Zentraleinheiten 175, 192 und 194. Im vorliegenden Fall tauschen die drei Überwachungs-Mikrocontroller Zustandsinformationen aus, die sie von ihren jeweiligen Zentraleinheiten erhalten, und sorgen dafür, dass sich die drei Zentraleinheiten im gleichen Betriebszustand befinden, also z. B. eine handgesteuerte Bewegung, automatische Bewegung, keine Bewegung usw. auslösen. Um sicherzustellen, dass Zustandsübergänge, die stattfinden sollten, auch wirklich stattfinden, erhält außerdem jeder der Mikrocontroller noch externe Eingangssignale. So erhält der Mikrocontroller 196 Signale vom Handsteuerorgan oder einem anderen OEM-Auslösegerät, mit dessen Hilfe er feststellen kann, wann eine automatische Injektion ausgelöst worden ist. Der Mikrocontroller 198 erhält Eingangssignale vom Tast-Bildschirm 32, so dass auch er feststellen kann, wann eine automatische Injektion ausgelöst worden ist. Um eine ordnungsgemäße und reproduzierbare Arbeit der Zentraleinheiten 175, 192 und 194 sicherzustellen, können bei Bedarf auch andere Überwachungsfunktionen ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben sendet die Zentraleinheit 175 des Stromversorgungskopfes ein Steuersignal an das Stromversorgungsteil 26 und fordert eine Kolbenbewegung an. Im Stromversorgungsteil 26 befindet sich der Servosteuerkreis für den Motor, der ein entsprechendes Leistungs-Signal erzeugt, das über die Leitung 200 an den Antriebsmotor 63 gesendet wird, und die Motorumdrehungen proportional zu den Codierer-Impulsen auf den Leitungen 183 regelt.
Im Fehlerfall können die Überwachungs-Mikrocontroller den Stromfluss zum Motor 63 durch eine Hardware-Deaktivierung – sie erfolgt durch den in Reihe geschalteten Schalter 202 auf Stromleitung 200 – unterbrechen und damit eine Bewegung des Stößelantriebs stoppen. Diese Hardware-Deaktivierung sorgt dafür, dass die Überwachungs-Mikrocontroller im Fehlerfall eine fehlerhafte Injektion von Flüssigkeit verhindern.
Anhand von 12 werden nun die in der Zentraleinheit 175 des Stromversorgungskopfes ausgeführten Regelfunktionen für die Heizdecke erläutert. Zur Regelung der Heizdecke misst die Zentraleinheit 175 zunächst mit Hilfe des ersten und zweiten Thermistors 163a und 163b die Umgebungstemperatur (Schritte 204 und 206). (Als Teil dieser Schritte kann die Zentraleinheit 157 zwecks Umwandlung der Thermistorspannungen in entsprechende Temperaturen auf gespeicherte Kompensationstabellen zurückgreifen.) Dann bestimmt die Zentraleinheit 715, ob die angezeigten Temperaturen miteinander übereinstimmen (Schritt 208). Falls nicht, weist das auf einen Fehler in einem Thermistor hin; es wird ein Alarmsignal ausgelöst und die Heizdecke deaktiviert (Schritt 210).
Sind die angezeigten Thermistortemperaturen in etwa gleich, legt die Zentraleinheit 175 nun auf der Grundlage der gemessenen Umgebungstemperatur Tambient einen Soll-Ausgangsleistungspegel P_out für die Heizdecke fest (Schritt 210). Zur Berechnung der Leistung, die erforderlich ist, um bei der jeweils gemessenen Umgebungstemperatur die Temperatur der Flüssigkeit auf 37°C zu halten, wird ein Temperaturmodell benutzt. Nach diesem Modell verändert sich die Leistung im Umgebungstemperatur-Bereich von 0°C bis 32°C. Ist die Umgebungstemperatur höher als 32°C, wird die Heizdecke abgeschaltet, um ein Überhitzen der Flüssigkeit zu vermeiden. Unter einer Umgebungstemperatur von 0°C wird die von der Heizdecke abgegebene Leistung auf 8 Watt begrenzt, damit sich der Heizdraht 120 in der Heizdecke nicht überhitzen kann. Ein vereinfachtes Temperaturmodell wäre ein lineares Modell, bei dem die abgegebene Leistung durch die Formal P_out = B – AT_ambient bestimmt wird, wobei B und A empirisch berechnete Abweichungs- und Verstärkungsfaktoren sind und P_out auf 8 Watt begrenzt ist. Andere Modelle, insbesondere nicht-lineare Modelle, können ebenfalls verwendet werden.
Zur Erzeugung der gewünschten Ausgangsheizleistung generiert die Zentraleinheit 175 auf Leitung 166 (11A und 11 B) ein impulsbreiten-moduliertes Signal mit einem bestimmten Schaltverhältnis (Schritt 212). Um mit dem Erwärmen der Flüssigkeit in der Spritze zu beginnen, wird ein anfängliches Schaltverhältnis gewählt.
Während dieses Schaltverhältnis für das impulsbreiten-modulierte Signal erzeugt wird, liest die Zentraleinheit 175 aus den Leitungen 171 und 174 (über den A/D-Konverter 152) die Analogspannungen aus, die die an den Heizdraht 120 angelegte Spannung bzw. den durch ihn fließenden Strom definieren (Schritte 214 und 216). Zur Bestimmung der von der Heizdecke tatsächlich abgegebenen Leistung werden diese Werte miteinander multipliziert, und die so berechnete Leistung wird mit der vorher berechneten Soll-Ausgangsleistung verglichen (Schritt 218). Stimmt die aktuelle Ausgangsleistung in etwa mit der Soll-Leistung überein, dann ist das aktuelle Schaltverhältnis des impulsbreiten modulierten Signals in Ordnung und die Zentraleinheit 175 kehrt zum Schritt 204 zurück und misst die Umgebungstemperatur erneut, um mit der Regelung der Heizleistung fortzufahren. Ist jedoch die Heizleistung zu hoch oder zu niedrig, springt die Zentraleinheit 175 zunächst zum Schritt 220 und stellt zwecks Änderung der Heizleistung das Schaltverhältnis je nach Bedarf neu ein (durch Verringerung des Schaltverhältnisses, wenn die erzeugte Heizleistung zu hoch ist oder durch Erhöhung des Schaltverhältnisses, wenn die erzeugte Heizleistung zu gering ist). Danach kehrt die Zentraleinheit 175 zum Schritt 204 zurück und misst die Umgebungstemperatur erneut, um mit der Regelung der Heizleistung fortzufahren.
Durch diese Temperaturregelungsmethode wird eine genaue Regelung der Temperatur der Flüssigkeit in der Spritze 36 gesichert und Temperaturschwankungen infolge Veränderungen der Umgebungstemperatur ausgeglichen; dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit von Temperaturschocks im Objekt, die durch die Injektion einer Flüssigkeit hervorgerufen werden, die nicht die gewünschte Temperatur hat.
Unter Bezugnahme auf 13A bis 13C wird nun die Arbeitsweise des verstellbaren Displays erläutert. Wie weiter oben beschrieben, erhält die Zentraleinheit 175 im vorliegenden Fall ein Signal vom Schwenkwinkelsensor 158, das dem Winkel des Stromversorgungskopfes 22 relativ zur Richtung der Erdanziehung entspricht. Die Zentraleinheit 175 überprüft dieses Signal mehrere Male und bestimmt den Winkel, den der Stromversorgungskopf 22 zur Richtung der Erdanziehung einnimmt (Richtung 222). Alle möglichen Auslenkungswinkel werden in sechs Arbeitszonen unterteilt; siehe 13A.
Die Zone 1 ist die "Füll"-Zone; sie entspricht dem Winkel, den der Stromversorgungskopf 22 einnehmen soll, wenn die Spritze gefüllt wird. Nimmt der Stromversorgungskopf 22 einen Winkel innerhalb der Zone 1 oder innerhalb einer der benachbarten Zonen 2a oder 2b ein, kann am Stromversorgungskopf der Stößelantriebskolben per Hand nach vorn oder nach hinten verschoben werden, wodurch es dem Benutzer möglich ist, die Spritze zu füllen und nach dem ersten Füllen die Luft aus der Spritze zu entfernen. Da mit dem Handsteuerhebel die Geschwindigkeit der Stößelbewegungen in einem großen Bereich gesteuert werden kann, lässt sich die Spritze schnell füllen. Eine programmgesteuerte Injektion ist jedoch nicht möglich, wenn sich der Stromversorgungskopf 22 in einer der Zonen 1, 2a oder 2b befindet – das heißt, der Benutzer kann ein Objekt nicht nach einem vorprogrammierten Injektionsplan spritzen, wenn sich der Stromversorgungskopf 22 in aufrechter Position befindet. Damit wird die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Injektion von Luft in das Objekt minimiert.
Die Zone 4 ist die "Einspritz"-Zone. Ist der Stromversorgungskopf 22 in diese Zone geschwenkt worden, können programmierte Injektionen ausgelöst werden. Außerdem kann der Handsteuerhebel 29 dazu benutzt werden, den Stößelantriebskolben in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu bewegen; der Bereich, in dem die Bewegungsgeschwindigkeiten mit dem Handsteuerhebel gesteuert werden können, ist jedoch wesentlich schmaler als der, der bei den Zonen 1, 2a und 2b zur Verfügung steht. Dadurch ist aber auch eine genauere Steuerung der Flüssigkeits-Injektion (oder der Blutentnahme, wenn man beispielsweise die Durchgängigkeit des Katheters prüfen will) mit dem Handsteuerhebel möglich.
Die Zonen 3a und 3b können ebenfalls zur Durchführung von Injektionen verwendet werden. Möglicherweise muss der Benutzer den Stromversorgungskopf auf einen dieser Winkel drehen, wenn der Stromversorgungskopf 22 wegen eines fettleibigen Patienten oder eines anderen Hindernisses nicht voll nach unten in die Zone 4 gedreht werden kann. Da aber ein Betrieb in den Zonen 3a und 3b nicht ratsam ist, weil eventuell Luft mit in das Objekt gespritzt werden könnte, kann der Benutzer in diesen Zonen nur dann eine Injektion vornehmen, wenn er über den Tast-Bildschirm 32 an der Konsole einen Eingriff in die Software vornimmt (Software-Override). Solange dieser Eingriff nicht vorgenommen worden ist, blinkt das Display 30, und mit dem Injektor können keine programmierten Injektionen durchgeführt werden. Sobald die Software auf diese Art umgangen worden ist, hört das Display auf zu blinken, und programmgesteuerte Injektionen können vorgenommen werden. Wie in der Zone 4 kann auch hier der Stößelantriebskolben mit dem Handsteuerhebel 29 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegt werden; der Bereich, in dem die Bewegungsgeschwindigkeiten gesteuert werden können, ist schmal, wodurch eine genaue Steuerung der Flüssigkeits-Injektion (oder der Entnahme) mit dem Handsteuerhebel möglich ist.
Zu den oben beschriebenen verschiedenen Winkelzonen gehören auch Orientierungsmerkmale für die Anzeige. Im vorliegenden Fall – siehe 13B und 13C – ist das Display 30 des Stromversorgungskopfes 22 segmentiert; zu den Segmenten gehören auch Leuchtsegmente, mit denen Informationen wie eingespritztes Injektionsvolumen, noch verbleibendes Volumen und aktuelle Fließgeschwindigkeit angezeigt werden können. Diese Segmente sind so angeordnet, dass sich die beschriebenen Informationen entweder in einer ersten Ausrichtung (siehe 13B) oder in einer zweiten Ausrichtung (siehe 13C) anzeigen lassen.
Die Zentraleinheit 175 im Stromversorgungskopf 22 steuert das Display 30 so an, dass die jeweilige Ausrichtung vorgenommen wird; die Anzeige-Elemente werden in der in 13C dargestellten Art und Weise benutzt, wenn der Stromversorgungskopf einen solchen Winkel einnimmt, dass er sich in einer der Zonen 1, 2a oder 2b befindet. Ist der Stromversorgungskopf hingegen um einen Winkel geschwenkt worden, der in den Zonen 3a, 3b oder 4 liegt, steuert die Zentraleinheit 175 das Display 30 so an, dass die Anzeige wie in 13B aussieht. Das bedeutet, dass die auf dem Display 30 angezeigten Informationen aus Sicht des Benutzers immer aufrecht stehen und ihm das Ablesen erleichtert wird. (Um ein unbeabsichtigtes Hin- und Herschalten zwischen den Zonen zu vermeiden, erfolgt die Erkennung der Grenzen zwischen den einzelnen Zonen in 13A mit einer gewissen Schaltverzögerung.)
Obgleich die vorliegende Erfindung durch eine Beschreibung verschiedener Verkörperungen verdeutlicht wurde und diese Verkörperungen sehr detailliert beschrieben wurden, ist es keineswegs die Absicht des Anmelders, den Geltungsbereich der im Anhang aufgeführten Ansprüche auf irgendeine Weise auf solche Details zu beschränken. Fachleute auf diesem Gebiet werden weitere Vorteile und Modifikationen ohne weiteres erkennen. Beispielsweise könnte der Steuerstromkreis statt einer Geschwindigkeit, die dem Auslenkwinkel proportional ist, einen Injektionsdruck oder einen Unterdruck zum Füllen der Spritze proportional zum Auslenkungswinkel des Handsteuerhebels 29 aus der Grundstellung erzeugen. Luftblasen können mit Hilfe einer Ultraschallquelle und eines Ultraschalldetektors festgestellt werden, der am Spritzenhals befestigt ist; in diesem Fall kann das Vorhandensein von Luft über die starke Dämpfung des Schalls in Luft – die stärker ist als in Flüssigkeiten – festgestellt werden. Der Luftblasendetektor könnte an einer anderen Stelle der Spritze, also nicht am Hals, angebracht werden. Weiterhin kann der Luftblasendetektor in Verbindung mit dem Steuerkreis des Stromversorgungskopfes zur automatischen Ausführung einer Funktion beim Füllen der Spritze verwendet werden, beispielsweise um festzustellen, wann die Luft nach dem Füllen der Spritze entfernt worden ist. Am Stromversorgungskopf 22 kann auch ein ausschließlich aus Pixeln aufgebautes Display benutzt werden, das von der Zentraleinheit des Stromversorgungskopfes so angesteuert wird, dass die angezeigten Informationen beliebig ausgerichtet werden können, also nicht nur aufrecht und um 180 Grad gedreht. Ganz allgemein beschränkt sich die Erfindung daher nicht auf die dargestellten und beschriebenen Details, Geräte, Methoden und bildlich dargestellten Beispiele.

Claims

Injektorvorrichtung (20) zum Einspritzen von Flüssigkeiten aus einer Injektionsspritze (36) in ein Tierobjekt, wobei die Vorrichtung einen schwenkbaren Injektor aufweist, der einen Stößelantriebskolben (62); einen Motor (63) zum Bewegen des Stößelantriebskolbens (62); eine Spritzenhalterung (28), die so an einer Spritze(36) befestigt werden kann, dass eine Spritze relativ zum Injektor in eine solche Lage gebracht werden kann, dass der Stößelantriebskolben (62) in einen Stößel eingreift und der Stößel in die Spritze (36) gedrückt oder aus ihr herausgezogen werden kann; ein elektronisches Display (30) zur Anzeige von Infomationen über die Arbeit und den Betriebszustand des Injektors sowie einen Steuerstromkreis umfasst, der mit dem Motor (63) und dem genannten Display verbunden ist und den Motor (63) so steuert, dass der Kolben (62) und der Stößel Flüssigkeit aus der Spritze drücken und dass anzuzeigende Informationen erzeugt und diese dem Display (30) zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum Injektor ein Schwenkwinkelsensor (158) gehört, der ein Schwenkwinkelsignal erzeugt, welches einen Schwenkwinkel des Injektors relativ zur Richtung der Erdanziehung anzeigt, und dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Display (30) Informationen in mindestens einer ersten und einer zweiten Orientierung angezeigt werden können, wobei das Display (30) auf das Schwenkwinkelsignal reagiert und die anzuzeigenden Infomationen in der ersten Orientierung als Reaktion auf einen ersten Wertebereich des Schwenkwinkelsignals und die anzuzeigenden Informationen in der zweiten Orientierung als Reaktion auf einen zweiten Wertebereich des Schwenkwinkelsignals anzeigt.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Steuerstromkreis auf das Schwenkwinkelsignal reagiert und eine Laufgeschwindigkeit des Motors (63) bestimmt.
Injektorvorrichtung (20) zum Einspritzen von Flüssigkeiten aus einer Spritze (36) in ein Tier, wobei die Vorrichtung einen schwenkbaren Injektor aufweist, der einen Stößelantriebskolben (62); einen Motor (63) zum Bewegen des Stößelantriebskolbens(62); eine Spritzenhalterung (28), die so an einer Spritze (36) angebracht werden kann, dass eine Spritze relativ zum Injektor in eine solche Lage gebracht werden kann, dass der Stößelantriebskolben (62) in einen Stößel eingreift und der Stößel in die Spritze gedrückt oder aus ihr herausgezogen werden kann; sowie einen Steuerstromkreis umfasst, der mit dem Motor (63) verbunden ist und den Motor so steuert, dass der Kolben und der Stößel Flüssigkeit aus der Spritze drücken, dadurch gekennzeichnet, dass zum Injektor ein Schwenkwinkelsensor (158) gehört, der ein Schwenkwinkelsignal erzeugt, welches einen Schwenkwinkel des Injektors relativ zur Richtung der Erdanziehung anzeigt, und dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstromkreis auf das Schwenkwinkelsignal reagiert und eine Laufgeschwindigkeit des Motors bestimmt.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 3, die außerdem ein elektronisches Display aufweist, auf dem Informationen über die Arbeit und den Betriebszustand des Injektors angezeigt werden können.
Die Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 4, bei der das Display (30) Displayelemente umfasst, die so positioniert sind, dass entweder aufrecht oder auf dem Kopf stehende Zahlen erzeugt werden.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, bei der das Display (30) ein Leuchtdioden-Display ist.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 4 bis 6, bei der das Display (30) aus einer Matrix von in gleichem Abstand zueinander stehenden Pixeln besteht, die selektiv aktiviert und in Kombination zur Darstellung von Grafiken oder Zeichen verwendet werden können.
Injektorvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher der Steuerstromkreis dem Motor eine erste Drehzahl verleiht, wenn durch das Schwenkwinkelsignal angezeigt wird, dass der Injektor nach oben geschwenkt ist und sich ein Auslass (40) der Spritze (36) über der Spritze (36) befindet, und bei welcher der Steuerstromkreis dem Motor (63) eine zweite Drehzahl verleiht, die geringer als die erste Drehzahl ist, wenn durch das Schwenkwinkelsignal angezeigt wird, dass der Injektor nach unten geschwenkt ist und sich ein Auslass (40) der Spritze (36) unter der Spritze (36) befindet.
Injektorvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die außerdem eine manuell betätigte Bewegungssteuervorrichtung (29) umfasst, die mit dem Steuerstromkreis verbunden ist und ein Bewegungssignal erzeugt, wobei der Steuerstromkreis auf das Bewegungssignal reagiert und bewirkt, dass sich der Motor (63) in der durch das Bewegungssignal bestimmten Richtung dreht, und wobei der Steuerstromkreis weiterhin auf ein gespeichertes Programm reagiert und den Motor (63) automatisch in Gang setzt, so dass eine Injektion erfolgt; dabei reagiert der Steuerstromkreis auf das Schwenkwinkelsignal und unterbricht den automatischen Lauf des Motors auf Grund des gespeicherten Programms, sofern durch das Schwenkwinkelsignal nicht angezeigt wird, dass die Neigung des Injektors innerhalb eines vorher bestimmten Winkelbereichs relativ zur Erdanziehung liegt.
Injektorvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher der Steuerstromkreis weiterhin auf das Schwenkwinkelsignal reagiert und auf dem Display Informationen erzeugt, die einen Anwender davor warnen, die Injektion vorzunehmen, wenn das Schwenkwinkelsignal darauf hinweist, dass die Neigung des Injektors innerhalb eines vorher bestimmten Winkelbereichs relativ zur Erdanziehung liegt.
Injektorvorrichtung nach einem der vorangegangenen Anspreche, die außerdem eine manuell betätigte Bewegungssteuervonichtung mit einem Hebel (29) umfasst, der zwischen einer Grundstellung sowie einer Vorwärts-bzw. Rückwärtsstellung verschoben werden kann; der Steuerstromkreis reagiert auf die Vorwärtsbewegung des Hebels (29) dergestalt, dass er den Stößelantriebskolben (62) in die Spritze (36) schiebt, wodurch Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit aus der Spritze ausgestoßen wird, die vom Betrag der Vorwärtsbewegung des Hebels (29) aus der Grundstellung abhängig ist; der Steuerstromkreis reagiert auf die Rückwärtsbewegung des Hebels (29) dergestelt, dass er den Stößelantriebskolben (62) aus der Spritze (36) herauszieht, wodurch Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit in die Spritze gezogen wird, die vom Betrag der Rückwärtsbewegung des Hebels aus der Grundstellung abhängig ist.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher der Hebel (29) im Injektor auf einer Drehachse (48) sitzt und zu der außerdem Rückzugsfedern (102a, 102b) gehören, die auf gegenüberliegenden Seiten des Hebels (29) so angeordnet sind, dass sich die Rückzugsfedern (102a, 102b) biegen, wenn der Hebel aus der Grundstellung weggedreht wird.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 12, zu der außerdem ein Rotationsdetektor (98) gehört, der an der Drehachse (48) befestigt ist und sich mit dem Hebel (29) dreht, so dass der Drehwinkel des Hebels ermittelt und ein Drehwinkelsignal erzeugt wird; das Drehwinkelsignal bewirkt, dass der Steuerstromkreis den Stößelantriebskolben (62) mit einer Geschwindigkeit bewegt, die durch das Drehwinkelsignal bestimmt ist.
Injektorvorrichtung nach Ansprüch 13, bei welcher der Steuerstromkreis den Stößelantriebskolben (62) mit einer Geschwindigkeit bewegt, die dem Drehwinkel des Hebels (29) proportional ist.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei welcher der Rotationsdetektor ein Drehwiderstand (98) ist.
Injektorvorrichtung nach Ansprüch 12, zu der außerdem ein Rotationsdetektor (98) gehört, der an der Drehachse (48) befestigt ist und sich mit dem Hebel (29) dreht, so dass ein Drehwinkel des Hebels ermittelt und ein Drehwinkelsignal erzeugt wird; das Drehwinkelsignal bewirkt, dass der Steuerstromkreis den Stößelantriebskolben (62) so bewegt, dass ein zum Drehwinkelsignal proportionaler Injektionsdruck erzeugt wird.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Rückzugsfedern (102a, 102b) und der Hebel (29) elektrische Kontakte sind, und die weiterhin einen Sicherheitsstromkreis umfasst, der ein Sicherheitskontrolfsignal erzeugt, das anzeigt, ob die Rückzugsfedern und der Hebel elektrischen Kontakt haben; der Steuerstromkreis reagiert dergestalt auf das Sichefieitskontrollsignal, dass er ein Versagen einer Rückzugsfeder elektrisch feststellt.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, die außerdem eine Anschlagfeder (106) umfasst, die zum Hebel (29) so positioniert ist, dass sie gegen den Hebel drückt, wenn er sich um mehr als einen festgelegten Winkel von der Grundstellung wegdreht, und ein zusätzliches Widerstandsdrehmoment erzeugt, das der Drehung des Hebels entgegenwirkt, falls dieser sich um mehr als einen vorher festgelegten Winkel von der Grundstellung wegdreht.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 18, bei der die Anschlagfeder (106) im Verhältnis zum Hebel (29) so positioniert ist, dass sie gegen den Hebel drückt, wenn er sich in eine rückwärtige Stellung dreht.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Anschlagfeder (106) und der Hebel (29) elektrische Kontakte sind, und die außerdem einen Anschlagstromkreis (105, 108) hat, der ein Anschlagsignal erzeugt, das anzeigt, ob zwischen der Anschlagfeder und dem Hebel ein elektrischer Kontakt besteht; der Steuerstromkreis reagiert dergestalt auf das Anschlagsignal, dass er den Stößelantriebskolben aus der Spritze herauszieht und so Flüssigkeit mit einer vorher festgelegten empfohlenen Höchstgeschwindigkeit in die Spritze einzieht.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die außerdem Folgendes umfasst: eine manuell betätigte Bewegungssteuervorrichtung (29) zur Erzeugung eines Bewegungsanfordeningssignals, das die von einem Benutzer gewünschten Bewegungen des Stößelantriebskolbens (62) anzeigt; einen Codierer (182), der mit dem Motor (63) verbunden ist und ein Bewegungssignal erzeugt, das die Bewegung des Stößelantriebskolbens (62) anzeigt; einen mit dem Motor verbundenen Motor-Steuerstromkreis; die manuell betätigte Bewegungssteuervorrichtung (29) und der Codierer (182) steuern den Motor (63) so, dass sich der Kolben (62) und der Stößel (37) bewegen und Flüssigkeit aus der Spritze injiziert wird, wobei der Motor-Steuerstromkreis auf das Bewegungsanforderungssignal reagiert und dem Motor (63) mitteilt, den Stößelantriebskolben (62) zu bewegen, außerdem erzeugt der Motor-Steuerstromkreis ein Zustandssignal, das den Betriebszustand des Motor-Steuerstromkreises anzeigt und das über ein Monitor-Interface des Motor-Steuerstromkreises ausgegeben wird, wobei das Zustandssignal mindestens anzeigt, ob der Motor-Steuerstromkreis auf das Bewegungsanforderungssignal reagiert, indem er den Motor (62) bewegt; ein Motor-Überwachungsstromkreis (192), der mit der manuell betätigten Bewegungssteuervorrichtung (29) verbunden ist, der Codierer (182) und das Monitor-Interface des Motor-Steuerstromkreises überwachen das Bewegungsanforderungssignal, das Bewegungssignal und das Zustandssignal, wobei der Überwachungsstromkreis (192) bestätigt, dass das Zustandssignal mit dem Bewegungsanforderungssignal und dem Bewegungssignal übereinstimmt, indem er zumindest bestätigt, dass, wenn das Bewegungsanforderungssignal den Wunsch nach Bewegung des Motors und das Zustandssignal eine Reaktion des Motor-Steuerstromkreises auf das Bewegungsanforderungssignal für den Motor (63) anzeigen, das Bewegungssignal anzeigt, dass der Motor in Übereinstimmung mit dem Bewegungsanforderungssignal läuft.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher der Motor-Übennrachungsstromkreis (192) ein Alarmsignal erzeugt, wenn das Zustandssignal nicht mit dem Bewegungsanforderungssignal und dem Bewegungssignal übereinstimmt.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 22, bei welcher der Motor auf das Alarmsignal reagiert und eine wertere Bewegung des Stößelantriebskolbens (62) unterbindet, wenn der Überwachungsstromkreis das Alarmsignal erzeugt.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, die außerdem eine Konsole (24) hat, die es einem Benutzer ermöglicht, ein Programm für eine gewünschte Bewegung des Stößelantriebskolbens (62) festzulegen, sowie einen Konsol-Steuerstromkreis (194), der mit der Konsole (24) verbunden ist und der ein Programm für eine gewünschte, vom Benutzer festgelegte Bewegung empfangen und speichern kann; dabei erzeugt der Konsol-Steuerstromkreis (194), ausgelöst durch das gespeicherte Programm für die gewünschte Bewegung, das Bewegungsanforderungssignal.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 24, bei welcher der Konsol-Steuerstromkreis (194) ein Konsol-Zustandssignal erzeugt, das den Betrieb des Konsol-Steuerstromkreises anzeigt, und die weiterhin einen Konsol-Überwachungsstromkreis (198) umfasst, der mit dem Konsol-Steuerstromkreis (194) kommuniziert und dem das Konsol-Zustandssignal zugeführt wird; außerdem kommuniziert der Konsol-Überwachungsstromkreis (194) mit dem Motor-Übewachungsstromkreis (192), wann immer der Konsol-Steuerstromkreis (194) das Bewegungsanforderungssignal erzeugt, um zu bestätigen, dass der Motor Steuerstromkreis auf das vom Motor-Übenrwachungsstromkreis festgelegte Bewegungsanforderungssignal reagiert.
Injektorvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Spritzenhalterung (28) zur Anbringung an einer Spritze (36) gedacht ist und ein zylindrisches Gehäuse mit einem geschlossenen vorderen Ende, einen verschiebbar im genannten zylindrischen Gehäuse angeordneten Stößel (37) und eine Auslassverlängerung (40) hat, die aus dem geschlossenen vorderen Ende des zylindrischen Gehäuses herausragt; außerdem umfasst die Vorrichtung einen Luftdetektor (122), der in einem Abstand zum Stößelantriebskolben (62) angeordnet ist und mit der Auslassverlängerung (40) einer Spritze verbunden ist, die an der Spritzenhalterung (28) befestigt ist; zum Luftdetektor (122) gehört eine Signalquelle (126), die ein Luftnachweissignal abgibt, das durch die Flüssigkeit oder Luft innerhalb der Spritze weitergeleitet wird; ein Signalempfänger (127), der das Luftnachweissignal nach seinem Durchlauf durch die in der Spritze befindliche Flüssigkeit oder Luft aufnimmt; der Luftdetektor (122) erzeugt ein Warnsignal, wenn das vom Signalempfänger (127) aufgenommene Luftnachweissignal auf die Anwesenheit von Luft in der Spritze hinweist, und der Steuerstromkreis reagiert auf das Warnsignal, indem er die Bewegung des Kolbens (62) verhindert und somit auch verhindert, dass Luft in das Objekt gespritzt wird.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 26, bei der die Signalquelle (126) eine Leuchtdiode und das Luftnachweissignal ein elektromagnetisches Signal ist.
Injektorvorrichtung nach Ansprüch 26, bei der die Signalquelle (126) ein Ultraschallwandler und das Luftnachweissignal ein akustisches Signal ist.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, zu der außerdem ein Gehäuse (47a, 47b, 69) gehört und die Spritze so angebracht werden kann, dass sie sich außen bis zum Gehäuse (47a, 47b, 69) erstreckt, und zu der ebenfalls ein Stift (44) gehört, der außerhalb des Gehäuses angebracht ist und an dem der Luftdetektor (122) befestigt wird.
Injektorvorrichtung nach Ansprüch 29, die weiterhin eine Spritze (36) mit einer zylindrischen Hülse, einen in dieser zylindrischen Hülse leicht verschiebbaren Stößel (37), eine mit der zylindrischen Hülse verbundene und einen Flüssigkeitsdurchfluss erlaubende Auslassspitze (40) und ein an der Auslassspitze angebrachtes, nach außen ragendes Rundteil (124a) umfasst, wobei die Spritze, wenn sie am Injektor befestigt ist, das nach außen ragende Rundteil (124a) gegen den Luftdetektor (122) drückt und so die Übertragung des Luftnachweissignals zur Auslassspitze der Spritze erleichtert.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 30, bei der die Spritze (36) so gestattet ist, dass das elektromagnetische Signal von einer Innenwand der Auslassspitze im Wesentlichen nur dann zum Signalempfänger (127) reflektiert wird, wenn sich Flüssigkeit in der Auslassspitze befindet.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, zu der weiterhin eine Spritze (36) und ein Luftdetektor (122) gehören, wobei die Spritze (36) eine zylindrische Hülse, einen in dieser zylindrischen Hülse leicht verschiebbaren Stößel (37}, eine mit der zylindrischen Hülse verbundene und einen Flüssigkeitsdurchfluss erlaubende Auslassspitze und ein an der Auslassspitze angebrachtes nach außen ragendes Rundteil (124a) umfasst und das Rundteil (124a) so gestaltet ist, dass ein Luftnachweissignal, welches außerhalb des Rundteils empfangen wird, im Wesentlichen in das Innere der Auslassspitze übertragen wird, wo es von einer Innenwand der Auslassspitze durch das Rundteil zurückreflektiert wird.
Injektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, bei welcher das nach außen ragende Rundteil der Spritze ein kreisförmiger Kragen (124a) ist, der die Auslassspitze umgibt.
Injektorvorrichtung nach Anspruch 33, bei welcher der Kragen (124a) einen konkaven Querschnitt hat und eine Linse bildet, die das Licht, das von außerhalb des Kragens (124a) auftrifft, fokussiert und in die Auslassspitze der Spritze (36) leitet.
Injektorvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die außerdem Folgendes umfasst: ein Gehäuse (69); den innerhalb des Gehäuses untergebrachten Stößelantriebskolben (62); eine Frontplattenhafterung an einer Außenfläche des Gehäuses (69) zur Aufnahme einer abnehmbaren Frontplatte (28) der Spritzenhafterung; die Frontplatte (28) mit einer oder mehreren Magnetfeldenergie-Quellen (96a, 96b), wobei das Vorhandensein oder die Abwesenheit bzw. Ausrichtung der Quellen in einer gegebenen Frontplatte auf die Eigenschaften der Frontplatte und auf den Typ der Spritze hinweist, die am Injektor angebracht werden kann; und einen oder mehrere magnetische Leiter (94a, 94b, 94e) aus einem magnetisch durchlässigen Material, die sich von der Frontplattenhalterung bis zum Gehäuse (69) erstrecken und so angeordnet sind, dass die Magnetfeldenergie aus der einen oder mehreren Quellen in das Gehäuse (69) gelangt; zum Steuerstromkreis gehören ein oder mehrere Magnetfelddetektoren (56a, 56b, 56e), die sich im Gehäuse (69} neben den magnetischen Leitern (94a, 94b, 94e) befinden und die Magnetfelder aufspüren, die von den magnetischen Leitern in das Gehäuse geleitet werden; der Steuerstromkreis reagiert auf die Magnetfelddetektoren (56a, 56b, 56e) und erkennt eine am Injektor befestigte Frontplatte (28) auf Grund des Vorhandenseins oder der Abwesenheit oder der Ausrichtung der Magnetfeldenergie, die von den Magnetfelddetektoren (56a, 56b, 56c) aufgespürt wird, und bewegt den Motor so, wie es für den Spritzentyp, der mit Hilfe der Frontplatte (28) am Injektor befestigt werden kann, erforderlich ist.