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Technisches
Anwendungsgebiet
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Die
Erfindung befaßt
sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Befördern einer
chemischen Lösung
(wie eines Kontrastmittels, das für die Kernspinresonanzuntersuchung,
die Röntgenstrahl-Computertomographie,
Angiographie, Urographie oder dergleichen eingesetzt wird) von einem
Behälter
(wie einer Flasche) zu einer Spritze, so daß die Spritze mit der chemischen
Lösung
befüllt
wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Kontrastmittel,
wie jene, die für
die Kernspinresonanzuntersuchung ("MRI")
und die Röntgenstrahlen-Computertomographie
eingesetzt werden, werden im allgemeinen in flüssiger Form mit einer hohen
Viskosität
verabreicht. Diese Kon trastmittel werden im allgemeinen an Krankenhäuser und
anderen Untersuchungseinrichtungen in Flaschenform oder Spritzenform
abgegeben. Wenn sich das Kontrastmittel in einer Spritze befindet,
kann diese direkt mit einem automatischen Injektor für die Verabreichung des
Kontrastmittels versehen werden, und diese Vorrichtung kann dann
direkt zum Einsatz kommen. Auf diese Weise ermöglichen befüllte Spritzen eine einfache
und leichte Verabreichung an den Patienten. Wenn jedoch das Kontrastmittel
nicht in Spritzenform abgefüllt
vorliegt, muß das
Mittel von der Flasche zu der Spritze vor der Verabreichung an den
Patienten befördert
werden.
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Unglücklicherweise
benötigt
man hierbei viel Zeit und es ist arbeitsintensiv, wenn man eine
viskose, chemische Lösung
mit der Hand ansaugen will, um die Lösung in die Spritze zu befördern. Obgleich es
möglich
ist, das Kontrastmittel in eine Spritze unter Einsatz eines automatischen
Injektors zu saugen, bereitet diese Vorgehensweise gewisse Schwierigkeiten.
Beispielsweise ist die Befüllung
einer Spritze während
des Einspritzens des Kontrastmittels in den Patienten nicht möglich. Auch
ist es äußerst schwierig,
das korrekte und präzise
Volumen zu befördern, welches
für die
Verabreichung benötigt
wird.
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Ferner
hängt das
während
der Verabreichung eingesetzte Volumen des Kontrastmittels von dem
Gewicht des Patienten und von dem Diagnosebereich ab. Bei der bisher üblichen
Vorgehensweise unter Einsatz eines automatischen Injektors zur Befüllung einer
Spritze wurde die gesamte, oder nahezu vollständige chemische Lösung in
der Flasche zu der Spritze befördert.
Das erforderliche Volumen wurde dann durch Einstellen des automatischen
Injektors zur Verabreichung nur der erforderlichen Menge eingestellt,
so daß in
unvermeidbarer Weise Restmengen der chemischen Lösung in der Spritze nach der Verabreichung
zurückbleiben.
Das in der Spritze verbleibende Kontrastmittel muß dann unglücklicherweise
als Abfall entsorgt werden.
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In
US-A-3,701,345 ist ein Injektorsteuersystem gezeigt, welches die
Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung überwindet
die Schwierigkeiten beim Stand der Technik. Die Erfindung zielt
darauf ab, eine Füllvorrichtung
und ein Füllverfahren
bereitzustellen, welche eingesetzt werden können, um die Spritze mit dem
präzisen
und erforderlichen Volumen einer viskosen, chemischen Lösung langsam
zu befüllen.
Die Füllvorrichtung
und das Füllverfahren befördern somit
das Kontrastmittel von dem Behälter zu
einer Spritze unter weitgehender Verringerung von zu entsorgendem Überschuß des Kontrastmittels,
welches in der Spritze nach der Verabreichung zurückbleiben
könnte.
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Die
Erfindung befaßt
sich mit einer Füllvorrichtung
zum Befüllen
einer Spritze mit einer chemischen Lösung, die sich in einem Behälter vorrätig befindet
und zu der Spritze befördert
wird, und die folgendes aufweist: Einen Zylinderhalter, welche den Spritzenzylinder
hält, einen
Kolbenhalter, welcher den Spritzenkolben hält, eine Antriebseinrichtung, welche
den Kolbenhalter relativ zum Zylinderhalter bewegt, eine Eingabeeinrichtung
zum Eingeben von Testbedingungen und ein Ermittlungsteil, welches das
Volumen der chemischen Lösung,
basierend auf den Testbedingungen, ermittelt, wobei der Kolbenhalter
sich nach Maßgabe
des durch die Ermittlungseinrichtung ermittelten Volumens bewegt
werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt nach der Erfindung wird ein Verfahren zum Befüllen einer
Spritze mit einer chemischen Lösung
bereitgestellt, bei dem die in einem Behälter bereit gehaltene chemische
Lösung
zu einer Spritze befördert
oder zu dieser weiter geleitet wird, und welches die folgenden Schritte
aufweist: Anbringen eines Spritzenzylinders und eines Kolbens an
einem Zylinderhalter und einem Kolbenhalter jeweils, Verbinden des
vorderen Endes der Spritze mit einer Verbindungsleitung, welche
an dem Behälter
angebracht ist, welche die chemische Lösung enthält, Eingeben von Testbedingungen
mittels einer Eingabeeinrichtung der Füllvorrichtung, Ermitteln des
erforderlichen Volumens der chemischen Lösung zur Verabreichung mittels
einer Ermittlungseinrichtung der Füllvorrichtung, und Bewegen
des Kolbenhalters basierend auf dem ermittelten Volumen der chemischen
Lösung,
wobei das erforderliche Volumen der chemischen Lösung aus dem Behälter angesaugt
und in die Spritze eingefüllt
wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung ist die Füllvorrichtung
derart ausgelegt, daß sie
ausschließlich
als eine Fülleinrichtung eingesetzt
wird. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
kann die Füllvorrichtung
auch als ein Injektor zur Verabreichung der chemischen Lösung an
den Patienten dienen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform
einer Füllvorrichtung
für eine
chemische Lösung nach
der Erfindung.
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2 ist ein Flußdiagramm
zur Verdeutlichung des Füllverfahrens
für die
chemische Lösung nach
der Erfindung.
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3 ist eine vergrößerte (perspektivische) Ansicht
zur Verdeutlichung des Beispiels einer Füllvorrichtung für die chemische
Lösung
nach der Erfindung.
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4 ist eine vergrößerte Draufsicht
zur Verdeutlichung eines Beispiels einer Füllvorrichtung nach der Erfindung,
die für
eine chemische Lösung bestimmt
ist.
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5 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform
einer Füllvorrichtung
nach der Erfindung, welche für
eine chemische Lösung
bestimmt ist.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform
einer Füllvorrichtung
nach der Erfindung für
eine chemische Lösung.
Die dargestellte bevorzugte Ausführungsform
der Füllvorrichtung
weist einen Hauptkörper 1 und
ein Ermittlungsteil 2 auf. Der Hauptkörper 1 ist mit einem
Zylinderhalter 3 versehen, um den Sprit zenzylinder 5 zu
halten, sowie mit einem Kolbenhalter 4, welcher den Kolben
der Spritze 5 hält,
und der sich relativ zum Zylinderhalter bewegen kann. Ferner ist
eine Antriebseinrichtung vorhanden, welche in der Figur nicht dargestellt
ist, und die einen Motor, welcher ebenfalls nicht dargestellt ist,
umfaßt, um
den Kolbenhalter 4 zu bewegen. Das Ermittlungsteil 2 enthält eine
Eingabeschnittstelle, wie eine Tastatur, zum Eingeben der Diagnose-Testbedingungen, eine
Anzeigeeinrichtung und einen Computer oder eine andere Verarbeitungseinheit,
wie eine Datenverarbeitungs- und Datenspeichereinrichtung, welche
in dem Ermittlungsteil 2 vorgesehen sind.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind
der Zylinder und der Kolben der Spritze 4 in dem Zylinderhalter 3 und
in dem Kolbenhalter 4 jeweils angebracht. Die Spritze 5 ist
mit einer Flasche 6 für
die chemische Lösung über die
Verbindungsleitung 8 verbunden.
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Das
Verfahren unter Einsatz der vorliegenden Erfindung wird an Hand
des Flußdiagramms
in 2 verdeutlicht. Zuerst
werden die Testbedingungen in das Ermittlungsteil 2 über die
Tastatur eingegeben, wie dies im Schritt 10 gezeigt ist.
Die Testbedingungen, die beispielsweise für die Röntgenstrahl-Computertomographie genommen werden, können die
Abtastbedingungen der Röntgenstrahl-Computertomographie,
den Testbereich, das Gewicht des Patienten und eine Beschreibung
des Kontrastmittels umfassen. Diese aktuellen Eingabebedingungen
sollten ausreichen, um die korrekte Menge des für die Verabreichung einzusetzenden Kontrastmittels
zu ermitteln. Die Testbedingungen, die aktuell im Schritt 10 eingegeben
wurden, lassen sich gegebenenfalls ändern und an die jeweiligen Testbedingungen
anpassen.
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Im
Schritt 11 ermittelt dann der Computer in dem Ermittlungsteil 2 das
Volumen des einzusetzenden Kontrastmittels. Diese Ermittlung basiert
auf den Testbedingungen, die im Schritt 10 eingegeben wurden.
Das erforderliche Volumen des Kontrastmittels oder der Ermittlungskoeffizient
für jede
Eingabegröße können in
einer Datenbank zuvor gespeichert werden, und diese Daten können eingesetzt
werden, um das Volumen nach Maßgabe
der Testbedingungen zu ermitteln. Beispielsweise wird das erforderliche
Standardeinspritzvolumen bei einem Patienten mit einem Standardgewicht
für das
jeweilige Kontrastmittel gespeichert, und die Koeffizienten für das Standarteinspritzvolumen
unter Berücksichtigung
der Gewichts- und Untersuchungsbedingungen werden in Form von numerischen
Formeln vorbereitend erstellt. Diese Information wird durch den
Kasten 12 im Flußdiagramm
in 2 verdeutlicht. Das
korrekte und präzise
Volumen wird dann basierend auf dieser Information ermittelt und
entsprechend den Testbedingungen im Schritt 10 angepaßt.
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Wenn
in dem Schritt 11 einmal das Einspritzvolumen für die chemische
Lösung
bestimmt worden ist, wird der Bewegungsweg des Spritzenkolbens im Schritt 13 ermittelt.
Der Bewegungsweg basiert auf dem im Schritt 11 ermittelten
Volumen und der bekannten Querschnittsfläche des Zylinders der Spritze 5.
Wenn Spritzen 5 mit sich ändernden Querschnitten bei
der Erfindung eingesetzt werden, dann ist es möglich zu bestimmen, welche
Spritze 5 aufgrund der Einsatzverhältnisse und der eingegebenen
weiteren Testbedingungen im Schritt 10 erforderlich ist.
Alternativ könnte
eine einfache mechanische Einrichtung (in den Figuren nicht gezeigt)
in Kontakt mit der Spritze 5 gebracht werden, um zu bestimmen,
welche von den vorhandenen Spritzen für den betreffenden Anwendungsfall
geeignet ist. Zusätzlich
zu der reinen Ermittlung des Kolbenbewegungsweges, welcher zur Erzeugung
des Volumens erforderlich ist und in dem Schritt 11 ermittelt
wird, kann bei dem Schritt 13 auch der erforderliche Bewegungsweg
des Kolbens berücksichtigt
werden, der zur Kompensation des Totraums in der Verbindungsleitung 8 zurückzulegen
ist.
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Sobald
der Kolbenbewegungsweg bestimmt ist, wird ein Signal zu dem Motor
an dem Hauptkörper abgegeben,
um den Kolbenhalter 4 (und somit den Kolben der Spritze 5)
um den erforderlichen Bewegungsweg im Schritt 14 zu bewegen.
Durch die entsprechende Betätigung
des Motors wird der Kolben bewegt, und die erforderliche Menge an
chemischer Lösung
wird in die Spritze 5 gesaugt.
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Wenn
die Ansauggeschwindigkeit zu hoch ist, kann es häufig passieren, daß Luft aus
den Verbindungen austritt oder die Spritze beschädigt wird. Daher wird es auch
bevorzugt, daß die
Ansaugbedingungen der Füllvorrichtung,
wie die Ansauggeschwindigkeit oder der Ansaugdruck, sich ändern lassen.
Da die An saugbedingungen von der Art der chemischen Lösung und
der Bauform der Spritze und dergleichen abhängen, wird es insbesondere
bevorzugt, daß die
Ansaugbedingungen mittels des Computers basierend auf diesen Daten
ermittelt werden.
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Wie
zuvor angegeben worden ist, kann die Füllvorrichtung nach der Erfindung
so ausgelegt sein, daß sie
ausschließlich
als eine Füllvorrichtung
zum Einsatz kommt, oder sie kann auch so ausgelegt sein, daß sie auch
als ein Injektor zum Injizieren der chemischen Lösung in den Patienten dienen
kann. Wenn die Vorrichtung derart ausgelegt ist, daß sie ausschließlich als
Füllvorrichtung
eingesetzt wird, wird die Spritze, welche mittels der Füllvorrichtung mit
einer chemischen Lösung
befüllt
worden ist, an einem Injektor angebracht, und die chemische Lösung wird
einem Patienten über
eine Ausgabeverlängerungsleitung
verabreicht, welche an dem vorderen Ende der Spritze angebracht
ist. Wenn die Vorrichtung auch als Injektor dient, erfolgt die Injektion über eine
Ausgabeverlängerungsleitung,
die an dem vorderen Ende der Spritze an Stelle der Verbindungsleitung 8 angebracht
wird. Die Injektion kann auch dadurch erfolgen, daß der Strömungsweg
unter Einsatz eines Dreiwegeventils an einer Verbindungsleitung zu
einer Ausgabeverlängerungsleitung
umgeschaltet wird. An dem Ende der Abgabeleitung sind ferner geeignete
Einrichtungen zum Injizieren vorgesehen, wie eine Flügelnadeleinrichtung
oder dergleichen oder Katheter, was von den jeweiligen Testbereichen abhängig ist.
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Bei
dem Injizieren der chemischen Lösung kann
der Strömungsweg
durch das vordere Ende der Spritze zu den Testbereichen im Körper des
Patienten einen Totraum bilden. Dieser Totraum kann ebenfalls vorzugsweise
bei der Bestimmung des Bewegungsweges des Kolbens berücksichtigt
werden.
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Bei
dem Einsatz der Füllvorrichtung
nach der Erfindung wird das optimale Volumen der chemischen Lösung in
die Spritze 5 eingefüllt,
ohne daß es erforderlich
ist, das Volumen nachzubestimmen oder zu kontrollieren, wenn die
chemische Lösung
dem Patienten verabreicht wird. Daher kann eine Injektionseinrichtung
mit relativ einfacher Auslegung, wie eine Einrichtung zur Verabreichung
der chemischen Lösung
an einen Patienten eingesetzt werden. Auch geht keine chemische
Lösung
ungenutzt verloren, da nur das erforderliche Volumen an chemischer
Lösung
von der Flasche zu der Spritze 5 weiter befördert wird.
Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn teure chemische Lösungen zum
Einsatz kommen oder chemische Lösungen
in einer Flasche mit großem
Fassungsvermögen
vorrätig
gehalten werden.
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Die
zuvor erläuterte
bevorzugte Ausführungsform
bezieht sich auf den Anwendungsfall, bei dem nur eine Art einer
chemischen Lösung
zum Einsatz kommt. Jedoch kann eine chemische Lösung nach der Verdünnung mit
physiologischer Salzlösung oder
reinem Wasser zum Einsatz kommen, um eine geeignete Jodidkonzentration
zu erhalten, beispielsweise für
die Röntgenstrahl-Computertomographie, oder
um eine geeignete Viskosität
für die
Flüssigkeit zu
erhalten. In diesen Fällen
wird das Verdünnungsverhältnis der
chemischen Lösung
durch den Computer ermittelt, um das Volumen der chemischen Lösung in
dem Verdünnungsmittel
zu bestimmen, so daß dann
in Abhängigkeit
hiervon der Bewegungsweg des Kolbens bestimmt wird. Die Ansaugung
der chemischen Lösung
und des Verdünnungsmittels
erfolgt beispielsweise unter Einsatz der in 5 schematisch gezeigten Anlage. Bei dieser
Anlage kann der Strömungsweg
für die
chemische Lösung
von der Flasche 8 für
die chemische Lösung
und für
das Lösungsmittel
von der Flasche 36 unter Einsatz eines Dreiwege-Ventils 37 umgeschaltet
werden. Die Umschaltung kann manuell oder automatisch synchron zur
Bewegung des Kolbens erfolgen.
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Zuvor
wurde als Beispiel ein Kontrastmittel für die Röntgenstrahl-Computertomographie erwähnt, obgleich
die Vorrichtung auch zum Befördern von
anderen chemischen Lösungen,
sowohl viskosen als auch nicht viskosen, eingesetzt werden kann. Der
Hauptzweck ist darin zu sehen, andere viskose Lösungen weiter zu befördern, wie
z. B. Kontrastmittel für
eine Kernspin-Resonanzuntersuchung
(MRI), eine Angiographie oder eine Urographie.
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Bei
dem Zylinderhalter 3 und dem Kolbenhalter 4 ist
es nur erforderlich, daß diese
derart beschaffen und ausgelegt sind, daß sie jeweils zu dem Zylinder
und dem Kolben der Spritze 5 passen, für deren Einsatz sie bestimmt
sind. Beispielsweise zeigt 1 einen
Zylinderhalter 3 und einen Kolbenhalter 4, wel che
eng sitzend dem Rand des Spritzenzylinders und des Spritzenkolbens
zugeordnet sind. 3 und 4 zeigen vergrößerte Ansichten
von dem Rand des Kolbens 7, welcher mittels des Kolbenhalters 4 gehalten
wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist die kanalförmige
Ausnehmung des Kolbenhalters 4 um etwa 1 mm breiter als
die Dicke des Kolbenrands 7, um das Aufsetzen und das Abnehmen
des Kolbens 5 zu erleichtern. Obgleich der Kolbenhalter 4 in
den Figuren mit einer halbkreisförmigen
Gestalt gezeigt ist, welche eine innen verlaufende Ausnehmung hat,
welche geringfügig
größer als die
Dicke des kreisförmigen
Kolbenrandes 7 ist, ist die Erfindung nicht auf eine solche
Auslegung eines Kolbenhalters 4 weder hinsichtlich der
Anordnung noch der Gestalt beschränkt. Der Durchschnittsfachmann
weiß beispielsweise
zahlreiche weitere Ausgestaltungsformen für die Kolbenränder 7 und
kann dann entsprechend zugeordnete Kolbenhalter 4 entwerfen,
um diese Ränder 7 zu
halten. Diese andere Ausgestaltungsformen werden vom Schutzumgang der
Erfindung mit erfaßt.
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Auch
gibt es keine besonderen Beschränkungen
hinsichtlich der mechanischen Einrichtung, die zur Bewegung des
Kolbenhalters 4 zum Einsatz kommt, wobei der Bewegungsweg
im Schritt 14 ermittelt wird. Beispielsweise kann hierzu
ein Schrittmotor, eine Kugelumlaufspindel und/oder eine Kugelumlaufmutter
eingesetzt werden, welche mit der Kugelumlaufspindel zusammen arbeitet
und den Kolbenhalter 4 trägt. In diesem Fall würde der
Schrittmotor die Drehbewegung der Kugelumlaufspindel basierend auf
dem Signal antreiben, welches von der Ermittlungseinrichtung abgegeben
wird, wie dies in Verbindung mit dem Schritt 14 erläutert worden
ist.
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Hierdurch
wird bewirkt, daß die
Kugelumlaufmutter zusammen mit dem Kolbenhalter in Längsrichtung
der Kugelumlaufspindelachse bewegt wird. Die notwendige Schnittstelle
zum Antreiben des Schrittmotors und zur Ermittlung des Bewegungsweges
ist an sich auf diesem Gebiet bekannt.
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Obgleich
voranstehend in Verbindung mit 2 nicht
erläutert
worden ist, ist es auch möglich, beim
Ansaugvorgang einen vorbereitenden Schritt auszuführen, um
Luft aus der Spritze 5 und der Verbindungsleitung 8 auszutreiben.
Die ser Schritt führt dazu,
daß die
Ansaugeinrichtung derart programmiert wird, daß das erforderliche Volumen
der chemischen Lösung
eingesaugt wird, nachdem bestätigt wird,
daß der
Spritzenkolben automatisch unter Druckkraftbeaufschlagung bis zum
Bewegungswegende bewegt worden ist. Dies würde dazu führen, daß alle in dem System vorhandene
Luft vor der Ansaugung der chemischen Lösung ausgetrieben wird.
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Obgleich
die in 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform
ein Beispiel für
eine einstückige Auslegung
zeigt, bei der das Ermittlungsteil 2 und der Kolbenantriebshauptkörper 1 in
einem einzigen Gehäuse
untergebracht sind, können
auch Auslegungsformen mit gesonderten Einzelteilen zum Einsatz kommen.
Es ist erwünscht,
daß die
vorwärts
gerichtete, rückwärts gerichtete
Bewegung, das Anhalten und die Ansauggeschwindigkeit (Bewegungsgeschwindigkeit)
und dergleichen sich einstellen lassen oder sich mit dem Ermittlungsteil 2 kontrollieren
lassen, sondern hierzu auch der Hauptkörper 1 der Ansaugeinrichtung
dienen kann. Steuerungen bzw. Kontrollen hierfür sind an dem Hauptkörper 1 in 2 gezeigt. Somit ist sowohl
ein manuelles als auch ein automatisches Betreiben möglich. Obgleich diese
Steuerungsweisen bei der bevorzugten Ausführungsform vorhanden ist, die
in den Figuren gezeigt ist, brauchen diese Steuereinrichtungen nicht notwendigerweise
vorhanden zu sein, und es ist möglich,
daß die
Steuereinrichtungen in dem Ermittlungsteil vorgesehen sind.
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Bei
der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die Eingabeeinrichtung
für das
Ermittlungsteil 2 in Form einer Tastatur dargestellt. Jedoch
wird von dem Schutzumfang der Erfindung auch der Einsatz von anderen
Eingabeschnittstellen mit erfaßt,
welche an sich auf diesem Gebiet bekannt sind. Beispielsweise kann
es bei einigen Anwendungsfällen
bevorzugt sein, die Daten des Patienten direkt von einem Hostcomputer
des Krankenhauses zu dem Ermittlungsteil 2 zu übertragen.
Alternativ kann die Schnittstelle des Ermittlungsteils einfach von
Wählschaltern
gebildet werden.
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Obgleich
dies keine Hauptaufgabe der Erfindung darstellt, kann die Füllvorrichtung
nach der Erfindung als ein Injektor für vorgefüllte Spritzen eingesetzt werden.
Obgleich bei diesem Anwendungsbeispiel eine überschüssige Menge von chemischer
Lösung
entsorgt werden muß,
läßt sich
die Injektion auf einfache Weise durchführen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten
beschränkt,
sondern es sind zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich,
die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken
zu verlassen.