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 Title: |
DE3411489A1:
Einrichtung zum Betreiben eines medizinischen Geraets
[ Derwent Title ]
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Country:
Kind: |
DE Germany
A1 DOC. LAID OPEN (FIRST PUBLICATION) i
(See also:
DE3411489C2 )
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| Inventor: |
Takamiya, Sanshiro, Nagoya, Aichi, JP;
Yoshizawa, Michisuke, Tokio/Tokyo, JP;
Suzuki, Akira, Nishio, Aichi, JP;
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| Assignee: |
Aisin Seiki K.K., Kariya, Aichi, JP
News, Profiles, Stocks and More about this company
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| Published / Filed: |
1984-10-04
/ 1984-03-28
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| Application Number: |
DE1984003411489
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| IPC Code: |
Advanced:
A61G 5/04;
A61M 1/10;
A61G 5/12;
IPC-7:
A61G 5/04;
A61M 1/03;
B65H 75/34;
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| ECLA Code: |
A61M1/10R; A61G5/04A6; A61G5/10; K61M1/10E; K61G5/12E; K61G5/12H; K61G203/14; K61G203/20;
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| Priority Number: |
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| Attorney, Agent or Firm: |
Tiedtke, H., Dipl.-Ing., Buehling, G., Dipl.-Chem., Kinne, R., Dipl.-Ing., Grupe, P., Dipl.-Ing., Pellmann, H., Dipl.-Ing., Grams, K., Dipl.-Ing., Struif, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Patentanwalt ; , Muenchen
8000
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| INPADOC Legal Status: |
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Family Legal Status Report
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| Family: |
Show 12 known family members
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First Claim:
Show all claims |
1. Einrichtung zum Betreiben eines medizinischen Geraets, gekennzeichnet durch einen Rollstuhl, eine an dem Rollstuhl angebrachte Antriebseinrichtung fuer das medizinische Geraet (1R, 1L) mit einer Ueberdruckquelle (71), einem ersten Solenoidventil (131, 137), dessen Einlass mit dem Auslass der Ueberdruckquelle verbunden ist, einer ersten Druckfuehlvorrichtung (PS1, PS2) zum Erfassen des Drucks an dem Auslass des ersten Solenoidventils, einem zweiten Solenoidventil (132, 138), dessen Einlass mit dem Auslass des ersten Solenoidventils verbunden ist und dessen Auslass mit dem medizinischen Geraet verbunden ist, einer Unterdruckquelle (72), einem dritten Solenoidventil (133, 139), dessen Einlass mit der Unterdruckquelle verbunden ist, einer zweiten Druckfuehlvorrichtung (PS3, PS4) zum Erfassen des Drucks an dem Auslass des dritten Solenoidventils, einem vierten Solenoidventil (134, 140), dessen Einlass mit dem Auslass des dritten Solenoidventils verbunden ist und dessen Auslass mit dem medizinischen Geraet verbunden ist, und einer ersten elektronischen Steuereinrichtung (400), die zur Steuerung des Oeffnens und Schliessens des ersten Solenoidventils, entsprechend einem Ausgangssignal der ersten Druckfuehlvorrichtung, des Oeffnens und Schliessens des dritten Solenoidventils, entsprechend einem Ausgangssignal der zweiten Druckfuehlvorrichtung und des Oeffnens und Schliessens des zweiten und vierten Solenoidventils unter jeweils vorbestimmten Zeitsteuerungen ausgebildet ist, mindestens einen Elektromotor (M1, M2) fuer den Antrieb des Rollstuhls, eine Fahrbefehlseinrichtung (121, 122) zum Befehlen der Speisung des Elektromotors, eine Zustandserfassungseinrichtung (200) zum Erfassen des Zustands mindestens eines bewegbaren Teils des Rollstuhls, des Zustands eines bewegbaren Teils der Antriebseinrichtung fuer das medizinische Geraet und/oder des Zustands der Fahrbefehlseinrichtung und eine zweite elektronische Steuereinrichtung (75) zum Speisen des Elektromotors, entsprechend einer Betaetigung der Fahrbefehlseinrichtung und zum Sperren des Speisens des Elektromotors in dem Fall, dass die Zustandserfassungseinrichtung irgendeinen von vorbestimmten Gefahrenzustaenden erfasst.
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Description
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[From equivalent
DE3411489C2]
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Betreiben eines am Patienten befindlichen medizinischen, beispielsweise elektrischen Gerätes wie beispielsweise eines künstlichen Herzens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Erfindung ist aus der US-PS 39 70 344 bekannt.
Manche kranke Personen wie insbesondere solche mit einer schweren Krankheit, die beispielsweise ein künstliches Herz bzw. Kunstherz erforderlich macht, können sich gewöhnlich nicht fortbewegen, da sie zum Gehen nicht die ausreichende Kraft haben und ohne eine verhältnismäßig große Antriebseinrichtung für das mit dem Körper verbundene Kunstherz nicht überleben können. Wenn das Kunstherz zufriedenstellend arbeitet, sind solche Patienten jedoch in manchen Fällen verhältnismäßig rüstig, so daß solche Patienten nicht für eine lange Zeitdauer ihre Bewegungsfreiheit genommen werden sollte.
Falls eine Kunstherz-Antriebseinrichtung an einem elektrisch betriebenen Rollstuhl angebracht werden kann, erlaubt dies selbst Patienten mit einem Kunstherzen, sich zu beliebigen Zeiten fortzubewegen. Die Verwirklichung hiervon ist jedoch mit verschiedenerlei Gefahren verbunden. Falls beispielsweise beim Besteigen des Rollstuhls oder Aussteigen aus diesem sich der Rollstuhl unbeabsichtigt von selbst bewegt, nachdem der Patient ausgestiegen oder noch nicht eingestiegen ist, besteht für den Patienten eine Gefahr, da er über Röhren oder Schläuche begrenzter Länge mit der an dem Rollstuhl angebrachten Antriebseinrichtung für das künstliche Herz verbunden ist. Da im Falle des elektrisch betriebenen Rollstuhls der Rollstuhl, also die Kunstherz- Antriebseinrichtung leicht durch eine einfache Betätigung eines Hebels oder dergleichen bewegt werden kann, gerät der Patient auch häufig dadurch in ernsthafte Gefahr, daß sich der Steuerhebel an der Kleidung des Patienten verfängt, von ihm mit der Hand berührt wird und so weiter, wenn der Patient den Rollstuhl besteigt oder aus diesem aussteigt, oder daß der Steuerhebel irrtümlich von Personen betätigt wird, die mit der Einrichtung nicht vertraut sind.
Wenn ferner eine Kunstherz-Antriebseinrichtung an einem elektrisch betriebenen Rollstuhl angebracht wird, werden Röhren bzw. Schläuche für die Verbindung zwischen der Antriebseinrichtung und dem künstlichen Herzen, nämlich dem Patienten vorzugsweise länger gewählt, um damit den Bewegungsbereich des Patienten zu vergrößern. Die längeren Röhren lassen jedoch befürchten, daß auf die Röhren getreten wird oder die Röhren unter den Rollstuhl, irgendwelche anderen fahrbaren Geräte usw. geraten. Das Darauftreten oder Daraufrollen auf die für den Antrieb des künstlichen Herzens verwendeten Röhren unterbricht die Funktion des künstlichen Herzens. Da in manchen Fällen die körperliche Kraft bzw. Widerstandsfähigkeit solcher Patienten stark herabgesetzt ist, besteht für die Patienten ernste Lebensgefahr nicht nur bei einer Unterbrechung der Röhren, sondern auch bei einem nur zeitweiligen Aussetzen des künstlichen Herzens.
Andererseits hat eine Kunstherz-Antriebseinrichtung regelmäßig beträchtlich große Abmessungen, da eine Anzahl von Solenoidventilen, Behältern, Druckquellen und andere Komponenten erforderlich ist. Infolgedessen ist es schwierig, diese groß bemessene Einrichtung in den freien Raum eines elektrisch betriebenen Rollstuhls kleiner Abmessungen direkt einzubauen.
Ausgehend von einer Einrichtung gemäß der US-PS 39 10 344 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, solche Patienten, die die Hilfe medizinischer Geräte wie eines künstlichen Herzens bzw. Kunstherzens benötigen, und größtmöglicher Sicherheit mehr Bewegungsfreiheit zu verschaffen. Im einzelnen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß den Rollstuhlpatienten ein Verlassen des Rollstuhls in begrenztem Umfang ermöglicht werden kann, ohne dadurch einem erhöhten Risiko bezüglich der Funktionszuverlässigkeit des medizinischen Geräts ausgesetzt zu werden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt der Antrieb des Rollstuhls unter einer Überwachung wesentlicher Teile der Antriebseinrichtung für das medizinische Gerät und/oder des Rollstuhls so daß von vornherein Gefahrenquellen für den Rollstuhlpatienten ausgeschlossen sind. Dies eröffnet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, selbst Rollstuhlpatienten mit einem künstlichen Herzen einen erheblich vergrößerten Bewegungsfreiraum zu geben, ohne dadurch das Risiko für diesen Patienten anheben zu müssen. Vorteilhafte Möglichkeiten der Ausgestaltung dieser Überwachungseinrichtungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der Bewegungsbereich des Patienten in Bezug auf die Antriebseinrichtung für das medizinische Gerät kann mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erweitert werden, indem längere Röhren usw. für die Verbindung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Patienten benutzt werden können. Eine Betriebsunterbrechung des medizinischen Geräts wird durch die Überwachungseinrichtung im Vorfeld verhindert.
Zur zusätzlichen Sicherheit des Patienten wird gemäß eines vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Fahrsteuerhebel zum Steuern des Betriebs des Rollstuhls abnehmbar gestaltet, wobei die Bewegung des Rollstuhls unterbunden wird, wenn der Hebel abgenommen ist. Der Hebel kann auf einfache Weise betätigt werden, stellt aber wegen seiner scharf vorspringenden Form eine Gefahr für den Patienten dar, wenn dieser den Rollstuhl besteigt oder aus diesem aussteigt. Da andererseits der Hebel abnehmbar gestaltet ist, tritt kein vorspringender Hebel in Erscheinung, wenn der Hebel bei dem Besteigen oder Aussteigen vom Patienten selbst oder von einer Hilfsperson abgenommen wird; dadurch wird eine Gefährdung des Patienten durch das falsche Bewegung des Rollstuhls – mit der medizinischen Einrichtung – während des Besteigens oder Aussteigens oder nach dem Aussteigen vermieden.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung (Anspruch 3) wird zumindest eine Armlehne im Rollstuhl derart bewegbar angebracht, daß sie weggestellt bzw. weggeschwenkt werden kann, wobei bei der ausgeschwenkten Stellung der Armlehne die Bewegung des Rollstuhls unterbunden wird. Eine Armlehne stellt für den Patienten eine größere Bequemlichkeit dar, sie kann aber für den Patienten auch eine Behinderung oder Gefahr beim Besteigen oder Aussteigen darstellen. Diese Behinderung oder Gefahr kann dadurch ausgeschaltet werden, daß die Armlehne wegschwenkbar gestaltet wird. Durch das Unterbinden der Bewegung des Rollstuhls bei dem Zustand, bei dem die Armlehne in ihrer weggeschwenkten Stellung steht, nämlich während des Besteigens oder Aussteigens und nach dem Aussteigen, wird eine unbeabsichtigte Bewegung des Rollstuhls ohne Wollen des Patienten vermieden.
Als drittes wird zur Erhöhung der Sicherheit der Zustand von Röhren oder dergleichen erfaßt, die für die Verbindung zwischen dem künstlichen Herzen oder dergleichen und der Einrichtung für den Antrieb desselben verwendet werden. Die Bewegung des Rollstuhls wird unterbunden, wenn die Röhren oder dergleichen zu lang ausgezogen sind.
Zur Erweiterung des Bewegungsbereiches des Patienten unter Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit ist eine Aufwickelvorrichtung für das Aufwickeln der Röhren oder dergleichen vorgesehen, die für die Verbindung zwischen dem künstlichen Herzen oder dergleichen und der Einrichtung für den Antrieb desselben benutzt werden. Dies läßt es zu, selbst lange Röhren während des Besteigens so unterzubringen, daß keine Gefahr des Flachdrückens besteht bzw. nicht mehr als ein erforderlicher Teil nach außen ragt, während die Röhren bei dem Aussteigen lang herausgezogen werden können. Damit ist es möglich, die Bewegungsfreiheit des Patienten zu steigern und zugleich die Sicherheit des medizinischen Geräts zu gewährleisten.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, der äußeren Gestaltung eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung zum Betreiben eines am Patienten befindlichen medizinischen Geräts in Verbindung mit einem Rollstuhl;
Fig. 2a, 2b und 2c eine Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht der Einrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3a und 3b auseinandergezogen dargestellte, schematische perspektivische Ansichten der Einrichtung nach Fig. 1;
Fig. 4 eine Vorderansicht, die die innere Gestaltung der Einrichtung nach Fig. 1 zeigt;
Fig. 5a, 5b, 5c, 5d und 5e eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie Va-Va in Fig. 5d, eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie Vb-Vb in Fig. 5a, eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie Vc- Vc in Fig. 5a, eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie Vd-Vd in Fig. 5a bzw. eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie Ve-Ve in Fig. 5d für die Darstellung eines Röhrenaufwickelmechanismus 78;
Fig. 6a eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie VIa-VIa in Fig. 2c;
Fig. 6b eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie VIb-VIb in Fig. 6a;
Fig. 7a eine Ansicht eines Schnitts, der die Umgebung eines Fahrsteuerhebels 58 zeigt;
Fig. 7b eine perspektivische Ansicht, die einen von dem in Fig. 7a gezeigten Mechanismus nach unten fortgesetzten Teil zeigt;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Ventileinheit 73 nach Fig. 3b;
Fig. 9a, 9b, 9c und 9d eine Draufsicht, eine rechte Seitenansicht, eine linke Seitenansicht bzw. eine vergrößerte Längsschnittansicht eines bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Solenoidventils;
Fig. 10 eine Blockdarstellung, die schematisch den Systemaufbau der Einrichtung nach Fig. 1 zeigt;
Fig. 11 ein Blockschaltbild einer in Fig. 10 gezeigten Steuereinheit 75 für Rollstuhl-Antriebsmotoren;
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer in Fig. 10 gezeigten Systemsteuereinheit 200.
Fig. 13a, 13b und 13c Ablaufdiagramme, die eine Betriebsablauf- Übersicht für eine Mikrocomputereinheit CPU 3 zeigen;
Fig. 13d ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge der Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren zeigt, und
Fig. 14 ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebsablauf- Übersicht für eine Mikrocomputereinheit CPU 4 zeigt.
Die Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrisch betriebenen Rollstuhls, der mit einer Kunstherz-Antriebseinrichtung ausgestattet ist, während die Fig. 2a, 2b und 2c jeweils eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht des Rollstuhls nach Fig. 1 darstellen. Bei der Beschreibung wird zuerst auf die Fig. 1, 2a, 2b und 2c Bezug genommen. Der elektrisch betriebene Rollstuhl ist mit vier Rädern versehen, nämlich mit Vorderrädern 51a, die verhältnismäßig klein sind und als Schwenkrollen gestaltet sind, und mit Hinterrädern 51b, die verhältnismäßig groß sind und gesondert durch voneinander unabhängige Motoren über (nicht gezeigte) Untersetzungsgetriebemechanismen angetrieben werden. An der linken und rechten Seite sind jeweils Armlehnen 52L bzw. 52R angebracht. Mit 53 ist eine Fußstütze bezeichnet, während mit 54 eine Rückenlehne bezeichnet ist.
Mit 56 ist nahe dem Fuß einer Tragsäule 55 für die linke Armlehne 52L eine Abdeckung für eine Öffnung für die Aufnahme von Röhren zum Betreiben des künstlichen Herzens bezeichnet. Wenn der Patient in dem Rollstuhl sitzt, ragen aus der Abdeckung 56 Röhren 57L und 57R für den Antrieb des künstlichen Herzens heraus. An dem Vorderrand einer jeden dieser Röhren für den Antrieb ist ein Verbindungselement angeschlossen, über das das künstliche Herz mit der Antriebseinrichtung hierfür verbunden wird. Mit TV ist ein klein bemessener Überwachungsbildschirm an dem vorderen Ende der Oberfläche der linken Armlehne 52L bezeichnet. Mit 58 ist ein aus dem vorderen Ende der Oberfläche der rechten Armlehne 52R vorstehender Steuerhebel für das Fahren des Rollstuhls bezeichnet. Gemäß der nachfolgenden Beschreibung ist dieser Steuerhebel 58 abnehmbar, so daß bei seiner Abnahme aus der Oberfläche der Armlehne 52R kein großer Hebel vorsteht, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Ferner sind gemäß der nachfolgenden Beschreibung die Armlehnen 52L und 52R um die Tragsäulen 55 jeweils um 90° horizontal schwenkbar (nämlich entgegen dem Uhrzeigersinn bei der Armlehne 52L und im Uhrzeigersinn bei der Armlehne 52R). Schalter SW 1L und SW 1R, die jeweils an den Unterseiten der Armlehnen 52L bzw. 52R angebracht sind, dienen zum Befehlen des Entriegelns der Armlehnen. Mit 59 ist eine Alarmanzeige der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz bezeichnet, während mit 60 eine Alarmanzeige für den elektrisch betriebenen Rollstuhl bezeichnet ist. Jede dieser Alarmanzeigen enthält zwei Leuchtdioden, von denen eine in grüner Farbe den Normalzustand anzeigt, während die andere in roter Farbe das Auftreten irgendeiner Anormalität anzeigt. Mit SW 2 ist ein Aufwickelbefehl-Schalter für einen motorbetriebenen Röhrenaufwickelmechanismus bezeichnet; wenn dieser Schalter betätigt wird, werden die Röhren 57L und 57R für den Betrieb des künstlichen Herzens in dem Inneren des Rollstuhls aufgerollt. Mit 61 ist ein Schlüsselschalter für das künstliche Herz bezeichnet, mit 62 ist ein Anschlußelement für den elektrischen Anschluß eines Bedienungsfelds für das Einstellen und Befehlen von verschiedenen Steuerparametern der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz bezeichnet, und mit 63 ist ein Anschlußelement für den elektrischen Anschluß eines externen Überwachungsbildschirms bezeichnet, der dem Überwachungsbildschirm TV auf der Armlehne gleichartig ist. Mit 64 ist ein Alarmsummer bezeichnet, der beim Auftreten einer Anormalität einen Alarm abgibt.
Die Fig. 3a und 3b sind jeweils auseinandergezogen dargestellte perspektivische Ansichten des Rollstuhls nach Fig. 1. In diesen Figuren sind kleinere Teile weggelassen. Die Fig. 3a zeigt hauptsächlich das Gehäuse des Rollstuhls, während die Fig. 3b ein Chassis des Rollstuhls und Hauptkomponenten der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz zeigt. Diese Hauptkomponenten der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz und der elektrisch betriebene Rollstuhl werden nun anhand der Fig. 3a und 3b beschrieben.
Mit 71 ist ein Kompressor bezeichnet, mit 72 ist eine Unterdruckpumpe bezeichnet, mit 73 ist eine Ventileinheit bezeichnet, mit 74 ist ein Schalldämpfer bezeichnet, mit 75 ist eine Steuereinheit für die Antriebsmotoren des Rollstuhls bezeichnet, mit 76a und 76b sind Batterien der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz bezeichnet und mit 77a und 77b sind Batterien für den Antrieb des Rollstuhls bezeichnet. Mit M 1 und M 2 sind Motoren für den Antrieb des rechten bzw. des linken Hinterrads bezeichnet. Diese Motoren sind Gleichstrommotoren. Mit 78 ist eine Aufwickelvorrichtung mit einer Trommel zum Aufrollen der Röhren für den Antrieb des künstlichen Herzens bezeichnet.
Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt des mit der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz ausgestatteten Rollstuhls. Gemäß Fig. 4 sind der Kompressor 71 und die Unterdruckpumpe 72 in einem Lärmschutzgehäuse angeordnet und stehen mit der Umgebungsluft über den Schalldämpfer 74 in Verbindung. Beide Seitenteile und ein Oberteil des Gehäuses, das den Kompressor 71 und die Unterdruckpumpe 72 einschließt, sind aus Gummi hergestellt. Da durch die von dem Kompressor 71 und der Unterdruckpumpe 72 bzw. Saugpumpe erzeugte Wärme die Temperatur im Inneren des Gehäuses ansteigt, liegt der Strömungseinlaß des Kompressors 71 bei diesem Ausführungsbeispiel gegenüber dem Innenraum so frei, daß die aus einer Öffnung 74a des Schalldämpfers 74 zugeführte Luft niedriger Temperatur in dem Innenraum zirkulieren kann. Die Unterdruckpumpe 72 ist mit dem Schalldämpfer 74 über ein (nicht gezeigtes) Rohr verbunden. Die Auslässe des Kompressors 71 und der Unterdruckpumpe 72 sind über Rohre 79 bzw. 80 mit der Ventileinheit 73 verbunden. Mit 81 und 82 sind Druckauslässe für die Kunstherz-Antriebseinrichtungen zweier Systeme bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind alle elektrische Steuereinrichtungen mit Ausnahme der Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren im Inneren (an der Rückseite) der Rückenlehne 54 angebracht.
Die Konstruktion in der Umgebung der Trommel bzw. Aufwickelvorrichtung 78 ist in den Fig. 5a, 5b, 5c, 5d und 5e gezeigt. Nach Fig. 5d sind an Öffnungen 83 und 84 Rohre angeschlossen, die jeweils zu den Auslässen 81 und 82 der Antriebseinrichtung für das künstliche Herz führen. Ein erstes Teil 85 hat zylindrische Form und ist mit einer axial hindurchtretenden Bohrung 85a und mit einer Ausnehmung 85b an seiner Umfangsfläche ausgestaltet. Ein zweites Teil 86 hat zylindrische Form mit Ausnahme des Teils nahe der Öffnung und ist derart auf den Außenumfang des ersten Teils 85 aufgesetzt, daß der Ausnehmung 85b Durchlässe 86a und 86b gegenüberstehen, von welchen der letztere mit der Öffnung 84 in Verbindung steht. Ein drittes Teil 89 ist über Lager 87 und 88 drehbar auf den Außenumfang des zweiten Teils 86 aufgesetzt. Das dritte Teil 89 ist mit einer den Umfang des zweiten Teils 86 an einer der Ausnehmung 85b des ersten Teils und dem Durchlaß 86a des zweiten Teils gegenüberliegenden Stelle umgebenden Nut 89a und mit einer Bohrung 89b ausgestaltet, die mit der Nut 89a in Verbindung steht. Das dritte Teil 89 ist auch mit einer Bohrung 89c versehen, die mit der Bohrung 85a des ersten Teils in Verbindung steht.
An das dritte Teil 89 ist eine Röhrenhaspel bzw. Röhrentrommel 94 angeschlossen. Die Röhren 57R und 57L für den Antrieb des künstlichen Herzes sind jeweils mit einem Ende an die als Auslässe dienenden Bohrungen 89b bzw. 89c des dritten Teils angeschlossen und erstrecken sich von diesen Anschlüssen nach außen, wobei sie längs der Umfangsfläche der Röhrentrommel 94 aufgewickelt werden. Mit 90, 91, 92 und 93 sind Dichtungsringe bezeichnet.
In der Fig. 5e ist mit M 3 ein Motor zum Aufwickeln der Röhren bezeichnet, der bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Schrittmotor gebildet ist. Der Motor M 3 ist an einem plattenförmigen Halteteil bzw. einer Halteplatte 95 befestigt und an seiner Antriebswelle mit einer Trommelantriebsrolle 96 versehen. Die Halteplatte 95 ist an einem Ende drehbar an einem Drehpunkt P gelagert und an dem anderen Ende durch einen Tauchkolben 97a eines elektromagnetischen Stellglieds 97 gehalten.
Die Halteplatte 95 wird normalerweise durch die Kraft einer Druckschraubenfeder 97b angehoben, wird aber bei der Erregung des Solenoids des elektromagnetischen Stellglieds 97 durch dieses nach unten gestoßen, wodurch die Trommelantriebsrolle 96 gegen eine Umfangsfläche 94a der Röhrentrommel 94 gedrückt wird.
Die Beschreibung erfolgt nun anhand der Fig. 5a, 5b und 5c. An der Außenseite der Röhrentrommel 94 sind längs deren Umfangsfläche acht drehbare Teflon-Rollen so angeordnet, daß das Heruntergleiten der Röhren 57R und 57L von der Röhrentrommel 94 verhindert wird. Das Paar von der Röhrentrommel 94 weg geführter Röhren 57R und 57L läuft durch eine Röhrenführung, die durch drei Teile aus drehbaren Teflon-Rollen 99a und 99b, 100a und 100b sowie 101a und 101b gebildet ist, welche jeweils an dem mittleren Bereich ausgenommen sind, damit sich die Röhren nicht verflechten oder im Gehäuse verfangen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Röhren für den Antrieb des künstlichen Herzens so geführt, daß diese Rollenpaare in einer schräg verlaufenden Kurve angeordnet sind und die Abmessungen der Rollen entsprechend ihrem Abstand von der Trommel zunehmen. Nahe dem Durchlaß für die Röhren 57L und 57R ist ein Näherungsschalter bzw. Sensor 102 zur Erfassung von Magnetismus angebracht, während die Röhre 57L an demjenigen Teil, der dem Näherungsschalter 102 gegenüberliegt, wenn die Röhre vollständig aufgewickelt ist, mit einem Eisenteil 103 versehen ist.
Die Fig. 6a zeigt den Stützaufbau für die Armlehnen-Tragsäule 55 usw. bei der Ansicht von einer Linie VIa-VIa in Fig. 2c, während die Fig. 6b einen Schnitt in der Ansicht von der Linie VIb-VIb in Fig. 6a zeigt. Gemäß den Fig. 6a und 6b hat die Tragsäule 55 zylindrische Form und ist an ihrem unteren Teil mit einem halbkreisförmigen Flansch 55a versehen. Die Drehung der Tragsäule 55 in einer Richtung wird dadurch begrenzt, daß ein Ende des Flansches 55a gegen einen vorspringenden Teil 110 an dem Gehäuse stößt, während die Drehung in der anderen Richtung durch einen vorspringenden Teil 111 an dem Gehäuse oder durch einen vorspringenden Teil 112a eines Arms 112 begrenzt ist.
Der Arm 112 ist an einem Ende drehbar durch einen Stift 113 gelagert und an dem anderen Ende durch ein elektromagnetisches Stellglied 114 gehalten. Normalerweise wird der Arm 112 durch eine Feder 114a zu der Tragsäule 55 hin gedrückt, so daß bei diesem in Fig. 6a gezeigten Zustand der Flansch 55a durch den vorspringenden Teil 110 des Gehäuses und den vorspringenden Teil 112a des Arms verriegelt wird.
Wenn das Solenoid des elektromagnetischen Stellglieds 114 erregt wird, wird ein Tauchkolben 114b eingezogen, wodurch der Arm 112 im Uhrzeigersinn schwenkt, so daß der vorspringende Teil 112a von dem Flansch 55a gelöst wird. Infolgedessen wird die Tragsäule 55 aus ihrem Verriegelungszustand freigegeben. Bei diesem Zustand ist die Bewegung des Flanschs 55a durch die vorspringenden Teile 110 und 111 des Gehäuses begrenzt, so daß die Tragsäule, nämlich die Armlehne 52L um einen Schwenkwinkel im Bereich bis zu 90 Grad drehbar wird.
Ferner ist nahe einem Ende des Arms 112 ein Mikroschalter SW 3L für die Erfassung einer Stellung des Arms 112 angebracht (während an der anderen Armlehne ein weiterer Mikroschalter SW 3R angebracht ist). Bei dem in Fig. 6a gezeigten Verriegelungszustand der Armlehne ist der Schalter eingeschaltet, während er bei dem Entriegelungszustand der Armlehne ausgeschaltet ist. Die für die Verbindung der Schalter und anderer Einrichtungen an der Armlehne mit dem Einrichtungshauptteil verwendeten Leitungen werden durch eine Innenbohrung der Tragsäule 55 geführt.
In der Fig. 7a ist die Umgebung des Fahrsteuerhebels 58 gezeigt. Ein unteres Ende 58a des Steuerhebels hat einen verringerten Durchmesser und wird in die Ausnehmung einer unteren Haltefassung 115 eingesetzt. Der Steuerhebel 58 ist mit einer durch seine Mitte mit Ausnahme eines Teils an dem Ende 58a hindurchtretenden Bohrung ausgebildet, in die eine Stange 116 eingesetzt ist. An der unteren Seite eines aufgeweiteten Teils der Stange 116 an deren unterem Ende ist eine Druckfeder 117 angeordnet, während an der oberen Seite des aufgeweiteten Teils kleine Kügelchen 118a und 118b angeordnet sind. An den den kleinen Kügelchen 118a und 118b benachbarten Stellen ist das Ende 58a des Steuerhebels mit Öffnungen versehen, deren Durchmesser geringfügig kleiner als derjenige der kleinen Kügelchen 118a und 118b ist.
Bei dem in Fig. 7a gezeigten Zustand wird daher die Stange 116 durch die Kraft der Feder 117 hochgeschoben, wodurch die kleinen Kügelchen 118a und 118b gleichfalls hochgeschoben werden und über die genannten Öffnungen geringfügig zur Außenseite des Steuerhebels 58 herausragen. Hierbei wird der die Kügelchen enthaltende Außendurchmesser des Endes 58a des Steuerhebels so gewählt, daß er größer als der Innendurchmesser der oberen Ausnehmung der Haltefassung 115 ist. Auf diese Weise wird der Steuerhebel 58 in dieser Stellung verriegelt und kann auch mit einer nach oben gerichteten Kraft nicht herausgezogen werden.
Wenn andererseits an dem Steuerhebel 58 eine die Stange 116 nach unten schiebende Kraft ausgeübt wird, wird die die kleinen Kügelchen 118a und 118b nach außen schiebende Kraft aufgehoben, so daß die Kügelchen aus den Öffnungen im Ende 58a des Steuerhebels heraustreten, wodurch der Steuerhebel entriegelt wird. Infolgedessen kann der Steuerhebel 58 leicht herausgezogen werden. Die Haltefassung 115 ist mit einem Mikroschalter SW 4 für das Erfassen des Vorhandenseins des Steuerhebels 58 versehen. Der Kontakt des Schalters SW 4 wird eingeschaltet, wenn gemäß der Darstellung in Fig. 7a der Steuerhebel 58 eingesetzt ist, und ausgeschaltet, wenn der Steuerhebel herausgezogen ist.
Die Haltefassung 115 ist an einem unteren kugelförmigen Teil 115a derselben so gelagert, daß sie um den Teil 115a herum frei drehbar ist. Aus dem kugelförmigen Teil erstreckt sich nach unten ein langer Stab 115b, dessen unteres Ende gemäß der Darstellung in Fig. 7b gestaltet ist.
Nach Fig. 7b sind zwei halbkreisförmige dünne Platten 119 und 120 unter rechtem Winkel übereinandergesetzt. In den Platten 119 und 120 sind jeweils durchgehende langgestreckte Schlitze 119a bzw. 120a ausgebildet, während in den Überkreuzungsteil zwischen den beiden Schlitzen 119a und 120a der Stab 115b eingeführt ist. Die Platten 119 und 120 sind an ihren beiden Enden drehbar gelagert. Die Platte 119 ist an einem Ende an die Drehwelle eines veränderbaren Widerstands 121 angeschlossen, während die Platte 120 an einem Ende an die Drehwelle eines veränderbaren Widerstands 122 angeschlossen ist.
Die äußere Gestaltung der Ventileinheit 43 ist in der Fig. 8 gezeigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 8 weist die Ventileinheit 73 eine Anzahl von Solenoidventilen und Druchfühlern auf. Im Inneren eines kastenähnlichen Gehäuses sind verschiedenerlei Bohrungen zur Strömungsverbindung von Durchlässen ausgebildet, wodurch die Erfordernis von Rohren entfällt, welche zum Verbinden der Durchlässe für die einzelnen Solenoidventile verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwölf Solenoidventile gleichen Aufbaus verwendet. Obzwar dies in der Fig. 8 nicht dargestellt ist, werden vier Druchfühler verwendet. Mit 73a ist ein Unterdruckeinlaß bezeichnet, mit 73b ist ein Überdruckeinlaß bezeichnet und mit 81 und 82 sind die Druckauslässe für die unabhängigen Systeme bezeichnet. Die an diese Auslässe angeschlossenen Rohre sind ihrerseits mit den Öffnungen 83 und 84 des Röhrenaufwickelmechanismus verbunden.
Ferner ist die Ventileinheit 73 an dem nicht dargestellten Teil mit weiteren Auslässen für die Druckabgabe aus den gleichen Systemen wie denjenigen für die Auslässe 81 und 82 versehen. Die an diese weiteren Auslässe angeschlossenen Rohre sind ihrerseits unter Umgehung des Röhrenaufwickelmechanismus direkt mit einem in Fig. 2c gezeigten Luftrohranschluß 123 für Notfälle verbunden. Dieser Anschluß wird dann benutzt, wenn irgendeine Anormalität an den Röhren 57L und 57R für dem Antrieb des künstlichen Herzens auftritt, wobei der Auslaß für diesen Anschluß normalerweise geschlossen ist.
Die Fig. 9a, 9b, 9c und 9d zeigen eine Draufsicht, eine rechte Seitenansicht, eine linke Seitenansicht und eine vergrößerte Längsschnittansicht eines jeweiligen, in Fig. 8 gezeigten Solenoidventils (elektromagnetischen Steuerventils). Gemäß den Fig. 9a, 9b, 9c und 9d hat das Solenoidventil ein Ventilgehäuse 11, in dem ein erster Durchlaß 12 und ein zweiter Durchlaß 13 ausgebildet sind. Der Innenraum des Gehäuses 11 ist durch einen Ventilsitz 14 in eine erste Innenkammer 15 in Verbindung mit dem ersten Durchlaß 12 und eine zweite Innenkammer 16 in Verbindung mit dem zweiten Durchlaß 13 aufgeteilt. An dem Ventilgehäuse 11 ist über ein Dichtungsmaterial 17 ein Spulengehäuse 18 aus magnetischem Material befestigt.
In das Spulengehäuse 18 ein Spulenkörper 20 eingesetzt, um den eine Wicklung 19 gewickelt ist und der von einem Paar Sockel 21 und 22 aus magnetischem Material getragen ist. An dem Sockel 21 ist ein feststehender Kern 23 aus magnetischem Material befestigt. Der Kern 23 hat einen mittigen Hohlraum, durch den hindurch sich eine Führungsstange 24 aus nichtmagnetischem Material erstreckt. An der Führungsstange 24 ist ein bewegbarer Kern 25 aus magnetischem Material befestigt. Ein Ende der Führungsstange 24 wird durch eine Schraubenfeder 26 nach links gedrückt. Das andere Ende der Führungsstange 24 tritt durch ein Lager 27 und einen Balgen bzw. eine Manschette 28 hindurch, während an seinem äußersten Endteil ein Ventilkörper 29 befestigt ist. Der Innenraum des Balgens 28 steht über kleine Öffnungen 30 und 37 mit der ersten Innenkammer 15 (bei dem dargestellten Zustand) oder mit der zweiten Innenkammer 16 (bei der Verstellung der Führungsstange 24 nach rechts) in Verbindung.
Wenn die Wicklung 19 erregt wird, bewirkt dies einen Magnetfluß auf dem Kreis Kern 23 – Kern 25 – Sockel 22 – Gehäuse 18 – Sockel 21 – Kern 23, so daß an dem Kern 25 eine Kraft wirkt, die den Kern 25 zu dem Kern 23 zieht; dadurch wird die Führungsstange 24 nach rechts bis zu einer Stelle bewegt, an der diese Anziehungskraft durch die Abstoßkraft der Schraubenfeder 26 ausgeglichen wird. Infolgedessen wird der Ventilkörper 29 von dem Ventilsitz 14 um eine Strecke entfernt, die der Anziehungskraft entspricht. Eine Stirnfläche 23a des Kerns 23 hat W-artige Form, während eine Stirnfläche 25a des Kerns 25 eine zur Aufnahme des mittleren Vorsprungs der gegenüberliegenden Stirnfläche 23a vertiefte Form hat. Ferner sind innere Seitenflächen 23b der beiden Radvorsprünge bei der W-artigen Form verjüngt. Durch diese verjüngten bzw. konischen Formen wird das Verhältnis eines Erregungswerts zu einer Bewegungsstrecke der Führungsstange 24 (nämlich einem Spalt zwischen den Stirnflächen 23a und 25a) so gestaltet, daß in einem weiteren Bereich ein proportionaler Zusammenhang besteht. Ferner hat das Solenoidventil dieser Art ein gutes Ansprechvermögen hinsichtlich seines bewegbaren Teils, was eine schnelle Steuerung des Öffnens und Schließens erlaubt.
Die Fig. 10 ist eine schematische Funktionsdarstellung der ganzen Einrichtung nach Fig.1. In der Fig. 10 sind mit 1R und 1L künstliche Herzen bezeichnet. Wenn an diese künstliche Herzen 1R und 1L abwechselnd Überdruck und Unterdruck angelegt wird, wird eine darin angeordnete Membran impulsartig versetzt, um damit Blut in einer bestimmten, durch die Wirkung von Ventilen festgelegten Richtung zu befördern. Zum Anlegen der Drücke an die künstlichen Herzen 1R und 1L verwendete Röhren 2a und 2b werden über auf ihre Enden aufgesetzte Verbindungsstücke mit den Röhren 57R bzw. 57L für den Antrieb der künstlichen Herzen verbunden.
Ein Kunstherz-Antriebsmechanismus 300 für das Zuführen der Luft unter vorbestimmtem Druck zu den künstlichen Herzen 1R und 1L wird elektrisch mittels einer Steuereinheit 400 für die künstlichen Herzen gesteuert. Eine Anzeigesteuereinheit 500 erzeugt ein zusammengesetztes Videosignal für die Darstellung von Informationen aus der Steuereinheit 400 an dem Bildschirm TV. Die Anzeigesteuereinheit 500 kann durch eine im Handel erhältliche Einheit gebildet sein, welche einen Anzeigesignalspeicher, einen Zeichengenerator (Festspeicher), integrierte Schaltungen zur Anzeigesteuerung usw. enthält. Ein Bedienungsfeld 600 ist ein Schalterfeld für das Ändern und Befehlen von verschiedenerlei Ansteuerungsparametern für das künstliche Herz und ist an die Steuereinheit 400 anschließbar. Es ist anzumerken, daß in einem Festspeicher in der Steuereinheit 400 als Ansteuerungsparameter von vorneherein Optimalwerte eingespeichert werden und praktisch keine Notwendigkeit besteht, das Schalterfeld zu benutzen.
Die Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren dient zum Steuern der Gleichstrommotoren M 1 und M 2, die betrieblich mit den Hinterrädern 51b des Rollstuhls verbunden sind. Eine Systemsteuereinheit 200 liest Schaltzustände von verschiedenerlei Schaltern ein, sendet ein Signal an die Kunstherz-Steuereinheit 400 und steuert das Ein- und Ausschalten der Steuereinheit 75, des Bildschirms TV usw.
Einzelheiten des in Fig. 10 gezeigten Antriebsmechanismus 300 für die künstlichen Herzen sollen an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden. Diese sind ausführlich in der Patentanmeldung P 34 48 191 erläutert.
Die Fig. 11 zeigt Einzelheiten der in Fig. 10 gezeigten Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren. Gemäß Fig. 15 sind die Rollstuhl-Antriebsmotoren M 1 und M 2 an gesonderte Treiberschaltungen MD 1 bzw. MD 2 angeschlossen. Die Treiberschaltungen MD 1 und MD 2 sind jeweils eine H- bzw. Gegentaktbrücken-Treiberschaltung, bei denen dann, wenn eines von auf einer Diagonale liegenden Schaltelementen eingeschaltet wird, in einem Anker des Motors Strom in einer vorbestimmten Richtung fließt, so daß der Motor in einer vorbestimmten Richtung dreht.
Parallel zu dem Anker des Motors M 1 ist der Kontakt eines Relais RL 1 geschaltet. Dieser Kontakt ist normalerweise geschlossen bzw. ein Ruhekontakt. Daher wird der Kontakt beim Einschalten des Relais RL 1 geöffnet, jedoch beim Ausschalten geschlossen, so daß eine dynamische Bremsung herbeigeführt wird. Der Motor M 2 weist eine gleichartige Bremsschaltung auf.
Die beiden Motortreiberschaltungen MD 1 und MD 2 werden durch einen Mikrocomputer CPU 3 gesteuert. Die Motortreiberschaltung MD 1 ist über eine Pufferschaltung BF 3 an Ausgänge O 1, O 2 und O 3 des Mikrocomputers CPU 3 angeschlossen, während die Motortreiberschaltung MD 2 über die Pufferschaltung BF 3 an Ausgänge O 4, O 5 und O 6 des Mikrocomputers CPU 3 angeschlossen ist. Dem Mikrocomputer CPU 3 wird eine Versorgungsspannung Vcc aus einer stabilisierten Stromversorgungsschaltung bzw. einem Spannungsregler RPS zugeführt. Der Eingang des Spannungsreglers RPS ist über ein Relais RL 3 an eine Batterie mit 24 V angeschlossen. Das Relais RL 3 wird durch die Systemsteuereinheit 200 gesteuert.
Die Schleifer der beiden, mit dem Steuerhebel 58 verbundenen veränderbaren Widerstände bzw. Potentiometer 121 und 122 sind mit einem ersten bzw. einem zweiten Kanal CH 1 bzw. CH 2 eines Analog/Digital-Wandler AD 2 verbunden, dessen Ausgänge D 0 bis D 7 mit Eingängen des Mikrocomputers CPU 3 verbunden sind. An die beiden Potentiometer 121 und 122 wird aus dem Spannungsregler RPS eine vorbestimmte kontakte Spannung angelegt.
Die Fig. 12 zeigt ausführlich den Aufbau der Systemsteuereinheit 200 nach Fig. 10. Gemäß Fig. 12 wird die Systemsteuereinheit 200 durch einen Mikrocomputer CPU 4 gesteuert. Die Eingänge des Mikrocomputers CPU 4 sind mit den verschiedenen Schaltungen SW 1L, SW 1R, SW 3L, SW 3R, SW 4 und 102 über eine Pufferschaltung BF 4 verbunden.
Der Aufwickelbefehl-Schalter SW 2 ist über die Pufferschaltung BF 4 mit einer Schrittmotor-Treiberstufe PMD und einer Solenoid-Treiberstufe SD 1 verbunden. Die Treiberstufe PMD treibt den Aufwickel-Motor M 3 an, während die Treiberstufe SD 1 ein Solenoid SL 3 des elektromagnetischen Stellglieds 97 speist. Eine an einen Ausgang des Mikrocomputers CPU 4 angeschlossene Schaltung mit Festkörperrelais SSR 13 und SSR 17 usw. dient zur Ansteuerung des in Fig. 11 gezeigten Stromversorgungsrelais RL 3. An Ausgänge des Mikrocomputers CPU 4 angeschlossene Festkörperrelais SSR 14 und SSR 15 dienen zum Speisen der Solenoids der elektromagnetischen Stellglieder 114 für das Verriegeln der linken bzw. rechten Armlehne.
Mit BZ ist ein Warnsummer bezeichnet. Mit LE 1 und LE 2 sind Leuchtdioden bezeichnet, die eine Alarmanzeige für das Kunstherzsystem abgeben und die in der in Fig. 2a gezeigten Alarmanzeige 59 angebracht sind. Mit LE 3 und LE 4 sind Leuchtdioden bezeichnet, die einen Alarm hinsichtlich des Rollstuhlsystems anzeigen und in der Alarmanzeige 60 angebracht sind. Die Leuchtdioden LE 1 und LE 3 geben rotes Licht ab, während die Leuchtdioden LE 2 und LE 4 grünes Licht abgeben.
Ein an einen Ausgang des Mikrocomputers CPU 4 angeschlossenes Festkörperrelais SSR 16 dient zur Ein- und Ausschaltungsteuerung der Stromversorgung des Bildschirms TV. Ein Schalter SW 5 ist ein von Hand betätigbarer Schalter für das Ein- und Ausschalten des Bildschirms TV. Mit IF 1, IF 2, IF 3 und IF 4 sind Schnittstellenschaltungen für die Übertragung von Signalen zu anderen Schaltungen bezeichnet. Die Schnittstellenschaltungen IF 1 und IF 2 sind mit der Mikrocomputereinheit CPU 1 verbunden, während die Schnittstellenschaltungen IF 3 und IF 4 mit dem Mikrocomputer CPU 3 verbunden sind. Diese Schnittstellenschaltungen IF 1, IF 2, IF 3 und IF 4 weisen jeweils einen Inverter, einen Fotokoppler PC 1 usw. auf.
Die Fig. 13a, 13b und 13c veranschaulichen die gesamte Funktionsweise des Mikrocomputers CPU 3 nach Fig. 11, während die Fig. 13d ein Beispiel für die Betriebszeitsteuerung zeigt. In der Fig. 13a ist eine Hauptroutine dargestellt, in der Fig. 13b ist eine Spannungsabfrage-Unterroutine dargestellt und in der Fig. 13c ist ein Unterbrechungs-Verarbeitungsroutine dargestellt.
Es wird nun der gesamte Betriebsablauf beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zur Verringerung von Leistungsverlusten die beiden Gleichstrommotoren M 1 und M 2 einer Schaltsteuerung unterzogen, wobei die Impulsbreite der Einschaltimpulse entsprechend den Stellungen der mit dem Steuerhebel 58 verbundenen Potentiometer 121 und 122 moduliert wird, um dadurch eine Motordrehzahl einzustellen.
Wenn an den Ausgängen O 2 und O 5 des Mikrocomputers CPU 3 positive Impulse anliegen, werden die beiden Motoren M 1 und M 2 in Vorwärtsrichtung angetrieben, während beim Anliegen von positiven Impulsen an den Ausgängen O 3 und O 6 des Mikrocomputers die beiden Motoren M 1 und M 2 in Rückwärtsrichtung angetrieben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel bewegt sich der Rollstuhl vorwärts, wenn die beiden Motoren M 1 und M 2 mit der gleichen Drehzahl in Vorwärtsrichtung angetrieben werden, rückwärts, wenn die beiden Motoren mit der gleichen Drehzahl in Gegenrichtung angetrieben werden, und in Kurven bzw. Bögen vorwärts oder rückwärts in den von den vorstehend angeführten abweichenden Fällen. Wenn die beiden Motoren M 1 und M 2 nicht angetrieben werden, werden die Relais RL 1 und so weiter abgeschaltet, so daß zum Erzielen der Bremswirkung die Anker der Motoren M 1 und M 2 kurzgeschlossen werden.
Anhand der Fig. 13a, 13b, 13c und 13d wird nun die Funktion des Mikrocomputers CPU 3 in Aufeinanderfolge beschrieben. Zuerst wird bei dem Einschalten der Stromversorgung, nämlich beim Einschalten des in Fig. 11 gezeigten Relais RL 3 von dem Mikrocomputer CPU 3 der Pegel an den jeweiligen einzelnen Ausgängen eingestellt und der Inhalt des Schreib/ Lesespeichers (RAM) gelöscht, wonach im voraus in dem Festspeicher (ROM) gespeicherte Anfangsparameter in Register eingespeichert werden, die den einzelnen Parametern zugeordnet sind. Bei diesem Anfangszustand werden die Ausgänge O 1 und O 4 des Mikrocomputer CPU 3 auf den Pegel L geschaltet, so daß damit die Bremsbetriebsart eingeschaltet wird. Ferner wird bei diesem Zustand eine Unterbrechung gesperrt.
Wenn der Mikrocomputer auf eine mögliche Unterbrechung geschaltet wird, gibt der Zeitgeber für jeweils eine vorbestimmte Zeitperiode eine Unterbrechungsanforderung ab. Falls die Unterbrechung herbeigeführt wird, führt der Mikrocomputer CPU 3 die in Fig. 13c gezeigte Verarbeitung aus. Diese Verarbeitung wird nachfolgend in Einzelheiten beschrieben.
Dann liest der Mikrocomputer CPU 3 die Schleiferpotentiale bzw. Schleiferspannungen der mit dem Fahrsteuerhebel 58 verbundenen Potentiometer 121 und 122 ein. Die Einzelheiten dieser Abfrage sind in der Fig. 13b gezeigt. Wenn als Ergebnis der Abfrage des gerade bestehende Potential von dem zuvor abgefragten Wert verschieden ist, nämlich der Steuerhebel 58 bewegt worden ist, schreibt der Mikrocomputer CPU 3 die Drehzahlbefehlsdaten für die Motoren fort und arbeitet danach folgendermaßen:
Durch Vergleichen der Drehzahlbefehlsdaten mit vorbestimmten Werten wird ermittelt, ob das Fahren oder das Bremsen verlangt ist. Im einzelnen wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an jeweils ein Ende der Potentiometer 121 und 122 die konstante Spannung von 12 V angelegt, so daß das Schleiferpotential einen Wert von ungefähr 6 V annimmt, wenn der Steuerhebel 58 in seiner neutralen Stellung (Anhaltestellung) steht. Da somit ein Bereich von ungefähr 6 ± 0,2 V als Anhaltebereich anzusehen ist, werden die Drehzahlbefehlsdaten mit Daten verglichen, welche die obere und die untere Grenze dieses Anhaltebereichs darstellen (nämlich mit vorbestimmten bzw. Sollwerten). Eine Spannung über den dem Anhaltebereich entsprechenden Werten gibt den Vorwärtsantrieb an, während eine Spannung unterhalb dieser Werte den Rückwärtsantrieb angibt.
Wenn die Drehzahlbefehlsdaten einen Anhaltewert darstellen (nämlich unterhalb der Sollwerte liegen), wird die Unterbrechung gesperrt, wonach die Ausgänge O 2, O 3, O 5 und O 6 auf den niedrigen Pegel L geschaltet werden, um den Motorantrieb zu unterbinden, die Ausgänge O 1 und O 4 auf den niedrigen Pegel L geschaltet werden, um die Bremsbetriebsart einzuschalten, und eine Bremskennung auf "1" eingeschaltet wird.
Wenn andererseits die Drehzahlbefehlsdaten einen Antriebswert haben (nämlich obenhalb der Sollwerte liegen), werden aufgrund der Drehzahlbefehlsdaten Impulsbreiten (Perioden) LD und RD von Impulsen für den Antrieb der Motoren M 1 bzw. M 2 berechnet. Wenn die Bremskennung auf "1" geschaltet ist, wird die Bremsbetriebsart folgendermaßen abgeschaltet: Der Wert eines Zählers COT wird auf 0 gelöscht, die Ausgänge O 1 und O 4 werden auf den Pegel H geschaltet (Relais RL 1 "EIN") und die Bremskennung wird auf "0" abgeschaltet, um damit die Unterbrechungsanforderung zuzulassen.
Es wird nun die Spannungsabfrageverarbeitung (nach Fig. 13b) beschrieben. Zuerst wird die Eingangskanalbestimmung für den A/D-Wandler AD 2 auf CH 1 geschaltet (Ausgangsspannung des Potentiometers 121), ein A/D-Umsetzungs-Startbefehl TRIG abgegeben und dann das Ende der A/D-Umsetzung, nämlich die Ausgabe des Signal EOC abgewartet. Auf den Abschluß der Umsetzung hin werden die umgesetzten Daten eingelesen und in ein vorbestimmtes Register eingespeichert. Darauffolgend wird die Eingangskanalbestimmung auf CH 2 geschaltet (Ausgangsspannung des Potentiometers 122), der A/D-Umsetzungs- Startbefehl abgegeben und dann das Ende der A/D-Umsetzung abgewartet. Auf den Abschluß der Umsetzung hin werden wieder die umgesetzten Daten eingelesen und in ein vorbestimmtes Register eingespeichert.
Die Unterbrechungsverarbeitung nach Fig. 13c wird nun anhand des Betriebszeitdiagramms in Fig. 13d beschrieben. Der Zähler COT dient zur Zeitzählung; im einzelnen ist der Zähler durch einen N-Notationszähler bzw. N-Einstellungszähler gebildet, der folgendermaßen zählt: 0, 1, 2, . . ., N–1, N, 0, 1, . . .; Bei jedem Ausführen des Unterbrechungsprogramms wird diese Hochzählung in Einzelschritten ausgeführt. Die dem Wert N entsprechende Zeitdauer stellt eine Periode der Motorantriebsimpulse dar.
Wenn der Zählwert des Zählers COT zu 0 wird, wird der durch die Motorantriebsrichtungen bestimmte Ausgang auf den hohen Pegel H geschaltet. D. h., für den linken Motor M 1 wird zur Vorwärtsdrehung der Ausgang O 2 und zur Rückwärtsdrehung der Ausgang O 3 auf den Pegel H geschaltet. Für den rechten Motor M 2 wird für die Vorwärtsdrehung bzw. die Rückwärtsdrehung der Ausgang O 5 bzw. der Ausgang O 6 auf den Pegel H geschaltet. Die Impulse für die Ansteuerung des Motors M 1 und diejenigen für die Ansteuerung des Motors M 2 haben die gleiche Zeitsteuerung.
Daher werden die Impulse zur Speisung des Motors M 1 während der Zeit des Zählwerts 0 bis LD des Zählers COT auf den Pegel H und außerhalb dieser Zeit auf den Pegel L (für das Abschalten des Motors M 1) geschaltet. Die Impulse zum Speisen des Motors M 2 werden während der Zeit des Zählwerts 0 bis RD des Zählers COT auf den Pegel H und außerhalb dieser Zeit auf den Pegel L geschaltet. Da die beiden Motoren M 1 und M 2 mit einer Drehzahl umlaufen, die der zugeführten Leistung, nämlich dem Tastverhältnis der Einschaltzeit zu der Abschaltzeit entspricht, kann durch das Ändern der Werte LD und RD die Motordrehzahl verändert werden.
Eine Übersicht über die Funktion des Mikrocomputers CPU 4 nach Fig. 12 ist in der Fig. 14 gezeigt. Gemäß Fig. 14 werden beim Einschalten der Stromversorgung die Ausgänge auf ihre Anfangspegel geschaltet, während der Inhalt des Schreib/ Lesespeichers gelöscht wird und die Mikrocomputereinheit in einen Anfangszustand gemäß Programmdaten eingestellt wird, die in dem Festspeicher gespeichert sind. Dies bewirkt, daß die Leuchtdioden LE 1 und LE 3 abgeschaltet und die Leuchtdioden LE 2 und LE 4 eingeschaltet werden, wodurch an den beiden Warn- bzw. Alarmanzeigen 59 und 60 des Rollstuhls eine grüne Anzeige (für den Normalzustand) hervorgerufen wird.
Danach überprüft der Mikrocomputer CPU 4 periodisch die Zustände der verschiedenartigen Schalter und arbeitet dann entsprechend den ermittelten Zuständen. Wenn die Armlehnen- Entriegelungs-Schalter SW 1L und SW 1R eingeschaltet sind, werden die Solenoide SL 1 und SL 2 der elektromagnetischen Stellglieder 114 eingeschaltet; wenn diese Schalter ausgeschaltet sind, werden die Solenoide SL 1 und SL 2 abgeschaltet. Da das Einschalten des Solenoids SL 1 oder SL 2 die Verriegelung der betreffenden Armlehne löst, wird dadurch die linke oder die rechte Armlehne in einem Bereich von 90° drehbar. Wenn andererseits die Fahrstellung gestellt ist, wird sie verriegelt.
Als nächstes überprüft der Mikrocomputer CPU 4 die Zustände des Schalters SW 3L zum Erfassen der Stellung der linken Armlehne, des Schalters SW 3R zur Erfassung der Stellung der rechten Armlehne, des Schalters 102 zur Erfassung der Lage der Röhre für den Antrieb des künstlichen Herzens und des Schalters SW 4 zur Erfassung des Vorhandenseins oder Fehlens des Fahrsteuerhebels.
Wenn die linke und die rechte Armlehne 52L und 52R in der Fahrstellung stehen (wobei die beiden Schalter SW 3L und SW 3R eingeschaltet sind), die Röhren 57L und 57R für den Antrieb des künstlichen Herzens beide im Unterbringungszustand sind (wobei der Schalter 102 eingeschaltet ist) und der Fahrsteuerhebel 58 in der vorbestimmten Lage eingesetzt ist (wobei der Schalter SW 4 eingeschaltet ist), wird angenommen, daß der Benutzer in dem Rollstuhl sitzt und zu fahren wünscht. Daher wird das Relais RL 3 eingeschaltet, um damit die Stromversorgung der Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren einzuschalten. Zugleich werden über die Schnittstellenschaltung IF 1 an die Mikrocomputereinheit CPU 1 Daten für die Anzeige des Bereitschaftzustands der Einrichtung gesendet. Die Mikrocomputereinheit CPU 1 überträgt die empfangenen Daten zu der Anzeigesteuereinheit.
Wenn die linke Armlehne entriegelt ist, die rechte Armlehne entriegelt ist, die Röhren für den Antrieb des künstlichen Herzens im herausgezogenen Zustand sind oder die Fahrsteuerhebel fehlt, wird das Relais RL 3 abgeschaltet, um die Stromversorgung der Steuereinheit 75 für die Rollstuhl-Antriebsmotoren abzuschalten. Infolgedessen nehmen die Ausgänge O 1, O 2, O 3, O 4, O 5 und O 6 des Mikrocomputers CPU 3 den niedrigen Pegel L an, wodurch den beiden Motoren M 1 und M 2 kein Strom von außen zugeführt wird, so daß der Betrieb des Rollstuhls gesperrt ist. Zugleich werden wegen des Abschaltens des Relais RL 1 und damit des Schließens des Kontakts des Relais RL 1 die Anker der beiden Motoren M 1 und M 2 kurzgeschlossen, so daß das dynamische Bremsen eingeschaltet wird.
Darauffolgend werden an die Mikrocomputereinheit CPU 1 für die Anzeige an dem Bildschirm TV Daten zur Anzeige von Bedienungsanweisungen wie "Bitte Fahrsteuerhebel einsetzen" oder dergleichen gesendet. Ferner wird die Leuchtdiode LE 3 eingeschaltet und die Leuchtdiode LE 4 abgeschaltet, um eine rote Anzeige an der Warnanzeige 60 für das Rollstuhl- System hervorzurufen.
Wenn der Mikrocomputer CPU 3 aus der Mikrocomputereinheit CPU 1 gesendete Daten empfängt, erfolgt eine Unterbrechung, wobei ein Unterbrechungsprogramm ausgeführt wird. In diesem Unterbrechungsprogramm empfängt der Mikrocomputer CPU 3 die Daten über die Schnittstellenschaltung IF 2 und setzt auf den Abschluß des Empfangs hin eine Empfangskennung auf "1". Wenn die Empfangskennung zu "1" wird, werden durch das Hauptprogramm die empfangenen Daten bewertet. Falls der Abnormalitätscode gesendet worden ist, wird folgender Abnormalitäts- Verarbeitungsablauf ausgeführt:
Die Leuchtdiode LE 1 wird eingeschaltet und die Leuchtdiode LE 2 wird ausgeschaltet, um an der Warnanzeige 59 für Abnormalitäten am Kunstherzsystem eine rote Anzeige (für das Auftreten einer Abnormalität) hervorzurufen. Zugleich wird der Warnsummer BZ eingeschaltet, während die Stromversorgung für den Bildschirm TV eingeschaltet wird (SSR 16 "EIN") und die Empfangskennung auf "0" gelöscht wird.
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DE1984003411489 | 1984-03-28 | is a
division of |
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>DE1984003411489<
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DE3411489A1 issued 1990-02-15 Einrichtung zum Betreiben eines am Patienten befindlichen medizinischen Geraets in Verbindung mit einem Rollstuhl
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