JPH0347521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、監視制御装置に関し、後述する安全
が脅かされる事態を回避するために出力電力が監
視される機器用の監視制御装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 技術的機器のセフテイクラス（sefty class）
は、故障の回数によつて規定されている。この故
障の発生時において、上述の監視装置によつて、
予め決まつた故障内において危険性に対する検出
時間アクシヨンがとられる様になつている。

多くのこのような技術的機器にとつては、所定
の状況の下で危険な状態がある程度起つている。
例えば、機械プラントでは炎の監視システム（以
下“モニタシステム”と称す）、ギヤの上昇制御、
ガスおよびパイプライン用の遠隔制御システム
（リモートコントロールシステムと称す）、ZH1／
547によるクレーン用の無線リモートコントロー
ルシステムおよび特にVDE 0750／DIN IEC601
による電子医薬、医療装置等がある。このような
危険の程度の測定には失敗の回数が考えられ、こ
の失敗によつて危険な状態がもたらされる。電子
医薬または医療装置（electromedicinal
apparatus）においては、第１の失敗のケースは
特定の要望やテストに関わるもので、特に、防
護、即ち監視システムの失敗において、これが失
敗すると患者の安全に対する危険が直ちに発生し
てしまう。

このような理由のために、電気的および機械的
装置が設けられ、これら装置によつて、１個また
はそれ以上の安全手段の機能を損う失敗が動作を
禁止状態にして明らかになると共に、このような
失敗を除去するような機械的装置によつて除外で
きなくなつている。一つの失敗が現われず、これ
によつて２番目の別個の失敗と組合わされて危険
な状態が発生した場合には、動作禁止手段を構じ
る必要が生じるようになる。

このようなセフテイクラスの機器に対して、第
１の失敗または第２の別個の失敗と組合されて検
知されないままこの第１の失敗に対す電気的手段
は、特定の機器構造によつて実現できる。

危険をもたらすような不望な変化、特にリミツ
ト値を超過することにより変化するような装置の
出力電力を、上述した定義に従つた単一の失敗に
対する補償を確保することは知られており、この
出力電力をコントロール、即ちレギユレーテイン
グ回路によつて維持すると共に、このレギユレー
テイング即ちコントロール回路をモニタシステム
と組合せている。出力電力の不所望な変化が起こ
ると、このモニタシステムによつて、アラームが
発生され、同時にこの出力電力を安全な範囲に戻
すか、また完全にオフにする。このような方法に
よつて構成した装置は、レギユレーテイング、即
ちコントロールシステムにおける最初の失敗に対
する補償である。この理由は、このような失敗が
モニタシステムによつて検出されるからである。
しかし乍ら、この最初の失敗がこのモニタシステ
ム中で起つた場合およびコントロール、即ちレギ
ユレーテイングシステム中での第２の失敗と相俊
つてこの最初の失敗が検出されないままの場合に
は、これによつて危険な出力電力となつてしま
う。従つて、例えばこのような電子医療装置と共
に、監視又は探知システムの直接的な機能を少な
くとも動作モードの初期において自動的にチエツ
クする必要がある状態が与えられる。これらレギ
ユレーテイングシステムとは別個に他のシステム
を導入してイニシヤルセルフテストを自動的に行
なう必要がある。

マイクロコンピユータを用いる上述したタイプ
の既知の装置においては、コントロールシステム
および／またはモニタシステムの機能が完全に、
または部分的にマイクロコンピユータにより実行
される。しかし、これの欠点としては、マイクロ
コンピユータの故障方向が決して断定され得るこ
とは無く、しかも高価な従来の回路が追加的に必
要となつてしまう。これによつて継続的および／
または最初からマイクロコンピユータの正しいモ
ードをチエツクする。更に、前述の回路の発見の
確実性は制限されてしまう。更に複雑な関係を監
視した場合に失敗を発見するチヤンスを増加させ
るためには、従来のスイツチングおよび回路手段
に極めて高価な費用が必要となつてきてしまう。

従つて、上述したマイクロコンピユータを用い
ることによつて、回路費用を多額にしたり、監視
しているにも拘ず、安全性に対する危険性は依然
として比較的高いものとなる。

ドイツの技術ジユーナル“Der
Elecktroniker”（1975年、No.10、volume14、６
〜９頁）には、変化するスピードでドライブする
場合の自己監視（セルフモニタリング）および安
全性に対する問題点が一般的に開示されている。
この刊行物で説明されたスピード制御ドライブに
おいて、回転速度の所望値対実測値の比較が連続
的に実施されている。所望値が実測値より予め定
められたリミツト値より下方に相異した場合に
は、アラームが開始する。アラーム出力の前の軽
い負荷サージを伴なうアラームの開始を回避する
ために、時間遅延を用い、これによつて、アラー
ム信号が、アラーム条件が予め決められた最小持
続時間得られた場合にのみ出力に現われるように
設計してある。

しかし、この公知例には各動作の開始前にモニ
タ回路をテストするものが無い欠点がある。

西ドイツ公開特許公開第2841220には、コント
ロールシステムの機能をテストする方法が開示さ
れており、この方法によれば、テスト装置がセル
フモニタ回路を有するコントロール装置と、モニ
タされるべき駆動部との間に接続されている。こ
の公知のコントロールシステムによれば、車輌が
スタートした後でこの車輌用の横すべり、即ち、
ブロツキング防止システム用に、このブロツキン
グ防止システムをあらゆる失敗に対してチエツク
する。これは、内部テストプログラムに従つてコ
ントロール装置中に組込まれたセルフモニタ回路
によつて得られる。追加的に接続可能なテスト装
置を用いて、ブロツキング防止回路での失敗を再
現できるので、このブロツキングシステムのセル
フモニタが満足に機能しているかどうか決定でき
る。しかし乍ら、これの欠点としては、このセル
フモニタ回路は明らかに複雑な回路であり、この
回路と共に内部テストプログラムが処理されるの
で、この結果、マイクロコンピユータが用いられ
ているものと想像できることである。すでに前述
したように、従来の回路では、マイクロコピユー
タ制御された回路では極めて困難となる。

また、西ドイツ公開特許公報No.3306897号によ
れば、ジエネレータを有するエンジン用の監視制
御装置が開示されている。この制御装置には、コ
ントロール回路、モニタ回路およびモニタ回路を
チエツクする開始テスト用のテスト回路が設けら
れている。しかし乍ら、このテスト回路はスイツ
チより構成されており、このスイツチによつて、
失敗の状況が手を用いてトリガされる。この結
果、このモニタ回路用の更に高価で更に複雑なテ
ストが実現しない問題がある。

（発明が解決しようとする課題） これに対して、本発明の目的は、単一の失敗
（single faults）に対する装置の保障用の監視制
御装置、即ちレギユレーテイング装置を提供する
ことであり、これによつて簡単な構造で高い信頼
性が実現できる制御装置が確保される。また、本
発明によれば、上述した構造の回路上の解決を得
ることが可能となる。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、実際のコントロール回路（す
べてのリマーク（remarks）がまたコントロール
回路に与えられ、この回路はフイードバツクを有
しない、即ち、閉ループを有していない。）およ
び、モニタ回路を通常の個別部品、特に個別の半
導体、またはオペアンプより構成したことを特徴
とするものである。一方、このモニタ回路の開始
テスト用のテスト回路をマイクロコンピユータで
構成したことを特徴とするものである。

（作用） 従来の公知の種々の解決策とは異なつて、この
マイクロコンピユータ、またはマイクロプロセツ
サは本発明では、制御、即ちレギユレーテイング
機能または監視機能を果さなく基本的には、モニ
タ回路の補正機能の開始確認（initial proof）の
みを実行するものである。モニタ回路に失敗が無
く、開始テスト終了した場合のみ、動作モードに
移ることができる。動作期間中、マイクロコンピ
ユータは全く機能しないか、または安全性には無
関係な機能となるか、またはこの点に関して後者
の機能のみを実行するようになる。

〔実施例〕

以下図面を参照しながら本発明を詳述する。

図面は、インジエクシヨンポンプの監視制御装
置用の回路図である。

図示の監視制御装置は、透析処理に用いられて
いる。この制御装置は、３つのユニツトより主と
して構成されている。第１のユニツトとして、コ
ントロール回路を設け、これには所望値を発生す
る発生器１、演算増幅器２、これにはフオローパ
ワートランジスタ３が設けられている。更に実際
の値を取出すタコメータ発生器４が設けられてい
る。

第２のユニツトとして、監視回路を設け、これ
は２つのコンパレータ５，６より構成されてお
り、これらコンパレータ５，６をもう１つの所望
値発生器７に接続すると共に、タコメータ４にも
接続する。これら回路の後段には、OR部材８お
よび更に２つのコンパレータ９，１０が接続され
る。これら２つのコンパレータ９，１０の間に時
間遅延部材１１が間挿され、後者のコンパレータ
１０によつてMOSスイツチングトランジスタ１
２を制御している。このトランジスタ１２はモー
タ１３の回路内に設けてある。

第３ユニツトとして、テスト回路を設け、モニ
タ回路のイニシヤルテスト用の駆使する。このテ
スト回路はマイクロコンピユータ１４から構成さ
れており、このコンパレータ１はＡ／Ｄコンバー
タ１５と協働する。

特に、コントロール回路の所望値発生器１はポ
テンシヨメータを構成し、電圧供給部をタツプ出
し、演算増幅器２のコンパレータ入力用に所望基
準値を供給する。タコメータ４をライン１６およ
び作動スイツチ１８のスイツチ接点１７を介して
演算増幅器２の第２入力端子に接続する。このタ
コメータ４の後段に抵抗１９を設け、これによつ
てタコメータ４の電圧を１／10の値まで減少させ
る。この抵抗１９をライン２０を介し、スイツチ
１７のもう１つのスイツチ位置を経て演算増幅器
２の第２入力に接続する。このレギユレータ増幅
器２の出力値および従つてポンプ出力を倍率10だ
け増大することができる。サーボ、即ち演算増幅
器２の伝達関数（transfer function）は、モー
タの時間特性（time behaviour）に比例、積分
および適合して以下の状態となる。適当なレギユ
レーテイングスピードが、負荷変化はもとより、
オーバーシユートが殆んど無く所望の値の変動に
対して良好に追従する場合に確保されるようにな
る。動作モードにおいて、モータ回路がパワート
ランジスタ３を介して閉成される。このトランジ
スタ３の後段には、レギユレータ増幅器、イネー
ブルリレー２２のスイツチ接点２１（図面では開
路している）、モータ１３、導通スイツチングト
ランジスタ１２、もう１つの追従スイツチングト
ランジスタ２３およびレジスタ２４が接続されて
いる。

正常動作の場合（即ち、イネーブルリレー２２
が励磁されると共にスイツチ接点２１が閉路され
ている）、このコントロール回路は以下のように
機能する。即ち、所望値発生器１によつて所望の
ポンプ吐出量（pump delivery）がセツトされ、
これが演算増幅器２によつてタコメータ４の出
力、即ち実測値と比較されるようになる。すでに
説明したように、作動スイツチ１８のスイツチン
グアーム１７の位置に応じて、係数１０が掛算す
ることも可能となる。このような比較動作および
転送機に従つて、演算増幅器２の出力端子より出
力値が供給される。これは、パワートランジスタ
３を経てモータ電流の値としてモータ回路へ供給
される。

このモニタ回路の正確な構成および動作状態に
おけるこの回路の機能について以下説明する。こ
の動作状態とは、インジエクシヨンポンプ（注入
ポンプ）が後述するイニシヤルテストの後ですで
に作動している状態である。これらコンパレータ
５，６は演算増幅器として接続されたコンパレー
タであり、モータ１３の速度値用のリミツトスイ
ツチである。このリミツトスイツチは患者に対し
ての危険な状態を誘引することができる。コンパ
レータ５は、予め決められたハイスピード（高速
度）を超過した場合のリミツト値の発生器である
のに対して、コンパレータ６は、ロースピード
（低速度）より低い速度に対するリミツト値発生
器である。従つて、このようにしてコンパレータ
５，６によつて“ウインドウ”が形成される。こ
のウインドウの幅は対応の入力における固定抵抗
によつて規定される。このウインドウは、所望の
値発生器１におけるセツトされた制御設計値より
上の任意の厳密でない範囲を包含する必要があ
る。即ち、所望の値が変化した場合には、このウ
インドウの位置もコントロールの為に変化させる
必要がある。このことは所望値発生器７によつて
実行され、この発生器７はダブルポテンシヨメー
タα所望値発生器１に機械的に連結されている。
従つて、コンパレータ５，６用の予め決められた
比較電圧をコントロール所望値の変動と関連して
変化させる。ライン２５を経てコンパレータ５，
６のそれぞれ他方の入力端子において、タコメー
タ４の電圧値を直接供給するか、またはスイツチ
接点１７のスイツチポジシヨンで調整した後で係
数１０だけ減少させる。ライン２５を介して印加
したスピード値がコンパレータ５または６でプリ
セツトされた固定値より下方に落ちるか、または
この値を超過する。これの出力値は変化するよう
になる。スピード値が上述の“ウインドウ”以内
に存在する場合には、コンパレータ５，６の出力
電圧が正となると共に、このウインドウの範囲以
外に変位すると負となる。

コンパレータの出力２６，２７をOR回路８中
の２つのダイオード２８，２９を経て一緒に導入
すると共に、後段のコンパレータ（オペアンプ）
９を経て反転して正の電圧と比較する。上述の
“ウインドウ”から外れた速度変位が起ると、コ
ンパレータ９の出力が正となり、ダイオード３１
によつて充電が阻止されている。時間遅延部材１
１のコンデンサ３０を抵抗３２を介して充電す
る。

このことは、以下のことを意味する。即ち、許
容範囲外に速度の変位が起ると、コンパレータ１
０の入力３３においてコンデンサ３０の充電に対
応してゆつくり電圧が上昇する。このコンパレー
タ（オペアンプ）１０において、コンデンサの電
圧は同様に正の電圧の一部分と反転して比較され
る。コンデンサ３０の電圧が上述のスレツシユホ
ールド電圧を越えた場合には、コンパレータ１０
はその出力と共にアースに切換えられると共に、
このコンパレータ１０によつて後段のMOSトラ
ンジスタ１２を非導通にする。このトランジスタ
はモータ回路内に設けられているので、このモー
タ回路は、スピード変位がコンパレータ５，６に
よつて規定された許容値を超過し、これによつて
ポンプ吐出を停止した場合に、遮ぎられるように
なる（不作動となる）。超過または不足のスピー
ド状態が遅延を伴つてトランジスタ１２を不作動
にする。この遅延時間はコンデンサ３０および抵
抗３２の値および抵抗の比率によつてセツトされ
たコンパレータ１０のスレツシユホールド値によ
つてほぼ決められる。許容し得ない超過または不
適当な速度範囲から許容し得る“ウインドウ範
囲”までの範囲で変化すると、コンデンサもまた
遅延を伴つて放電するようになる。この結果、そ
れ自身は許容できないものであるが、患者に対し
て危険な状態を伴うものでない短かい速動変位が
抑圧されるようになる。しかし乍ら、これと同時
に、非導通および以下に説明するアラームの発生
の場合、検出されたアラーム状態によつて安定し
たアラーム発生が達成される。

コンパレータ１０の出力から非接続（電流を遮
断する意味で、以下“非接続”と称す）トランジ
スタ１２のライン３４にもう１つのライン３５を
接続する。このライン３５をスイツチアーム３６
（通常状態では閉路されている）を介してアラー
ム手段に接続する。このアラーム手段は、光学的
デイスプレイ３７および音響アラーム発生器３８
より構成される。ライン３５はダイオード３９を
介してトランジスタ４０のベースに接続される。
トラベルの無い動作状態では、このトランジスタ
４０は導通し、従つて、ライン４１を介して光学
的デイスプレイ３７（LED）のグリーン光部分
をドライブする。この表示は、許容値のウインド
ウ範囲内で速度の制御変位を伴うトラブルフリー
動作を意味する。ライン３５を介して大きな変位
する場合には、トランジスタ４０は、非接続（電
流遮断）トランジスタ１２と共に非導通状態とな
る。この結果、グリーンLED４２が非導通とな
り、タイマが作動開始し、これと同時にナースコ
ール（看護婦呼び出し）リレー４４が電圧が印加
されていない接点によつて付勢される。これのリ
モートアラームが実現される。タイマ４３がイネ
ーブル状態となると、これは非安定マルチバイブ
レータとして作動する。これの周波数およびデユ
ーテイサイクルをRC部材４５によつて規定する。
タイマの出力は、ほぼアース電位において約３秒
間であり、ほぼバツテリ電位において約0.6秒間
であり、この結果、デイスプレイ３７の赤色部
LED４７を点灯し、これと並列の音響アラーム
発生器３８をMOSトランジスタを介して動作さ
せる。

この音響アラーム発生器３８はミニチユアタイ
プのスピーカであり、これによつてコレクタ結合
された自走型非安定マルチバイブレータをパワー
ブリツジで接続されたコレクタ抵抗と共に付勢す
る。この周波数を約2kHzにセツトする。従来の
コレクタ結合型マルチバイルレータと比較してこ
の回路は確実に動作開始することができる。

電力損失を減少させるために、このアラーム回
路の電源電圧を安定化させていない。

許容し得るウインドウ範囲内における通常の動
作コントロールの下での通常の動作およびモニタ
回路について以下に説明する。アラームおよび非
導通動作を伴つてスピードの変位が許容範囲以上
に大きい場合、モニタ回路の機能テスト回路の構
成および機能について説明する。この機能テスト
は各動作の前に自動的に実行されるようになる。

テスト期間中、本質的な特徴が以下の場合に存
在する。即ち、イネーブルリレー２２が付勢され
ないと共に、制御変化部がスイツチ接点２１によ
つてモータ電流から分離されるようになる。動作
スイツチ１８が最後のスイツチアーム４８を介し
てスイツチオンすると、コンデンサ４９がモータ
回路に接続される。この動作中のスイツチがオフ
状態となると、このコンデンサ４９はライン５０
を介してバツテリによつて保持された電源電圧５
１に永久的に接続される。この電圧は継続的に電
源に供給される。従つて、各動作モード前に充電
されるようになる。前述のコントロールを外すこ
とによつて、テストモードにおけるモータ回路の
モータサーボによるあらゆる影響を排除できると
共に、同時にテストモード中に、コンデンサ４９
の限定された充電のみがテストエネルギとして可
能となる。従つて、モータはこのコンデンサのチ
ヤージ（電荷）が使い果されるまでこのテストモ
ード中回転し得るようになる。

イネーブルリレー２２のテストポジシヨンにお
いて（図示の状態）、もう１のスイツチ接点５２
によつてアラーム回路のコントロールライン５３
をマイクロコンピユータ１４に接続する（動作
中、コントロールライン５３をスイツチ接点３６
を介してライン３４およびモニタ回路の出力に接
続する）。この結果、テストポジシヨンにおいて、
アラームはこのマイクロコンピユータ１４によつ
てのみ作動し得るようになる。適切なテストが実
行されると、オペレータは２つのテストアラーム
（不適切なスピードおよび超過スピード）を観察
することができる。これによつてモニタ回路の適
切な機能を表示する。その後で、適切なテストが
行われると、レリーズリレーがマイクロコンピユ
ータ１４によつて付勢されると共に、スイツチ接
点２１，３６が閉路されるようになる。この結
果、モータ回路がレギユレータトラジスタ３を経
て非安定化電源電圧に接続されると共にこれと同
時に、コントロールライン５３がモニタ回路ライ
ン３５に接続される。しかし乍らこのコントロー
ルライン５３がライン５４を経てマイクロコンピ
ユータ１４と連結されると、この結果、動作状態
において、アラームがスピードモニタ回路および
マイクロコンピユータ１４によつて作動するよう
になる。

マイクロコンピユータは以下のラインを経てデ
イジタル情報を直接受信するようになる。

即ち、 −−−ライン５５，５６を介して、スピードの
制限値を決定するために、コンパレータ５，６の
出力の位置情報、 −−−ライン５７を介して、OR部材８の後段
のコンパレータ９の出力位置情報、 −−−ライン５８を介して、スピードモニタ回
路から最後のコンパレータ１０の出力位置情報ま
たは非接続トランジスタ１２のゲート電圧、 −−−ライン５９を経て、アラーム回路用のド
ライブライン５３の電位、 −−−ライン６０，６１を経て、正常の範囲ま
たは10倍された範囲がセツトされたかどうかの作
動スイツチ１８の位置情報である。

このマイクロコンピユータ１４はＡ／Ｄコンバ
ータ１５を介して以下の（連続した）情報を受信
するようになる。

即ち、 −−−ライン６２を介して、スピードモニタ回
路用の所望値電圧、 −−−ライン６３を介して、モータ電流の大き
さ、 −−−ライン６４を介してバツテリ電圧および
ライン６５を介して5Vの固定電圧レギユレータ
の出力電圧である。

マイクロコンピユータ１４と組合わされて８ビ
ツトＡ／Ｄコンバータ１５が設けられ、４つのユ
ニポーラ入力を有する。このコンバータの基準電
圧をバンドキヤプリフアレンスダイオードを介し
て得ている。マイクロコンピユータ１４とＡ／Ｄ
コンバータ１５との間の信号のやり取りはタイム
マルチプレツクス方法である。トランスフアクロ
ツクパルスがマイクロコンピユータ１４（Line
SCK）によつて得られチヤネルアドレスがライ
ンSIを経てＡ／Ｄコンバータ１５に与えられ、ラ
インDLを経て記憶される。Ａ／Ｄ変換の完了お
よびその結果をもう１つのライン（EOC）を経
て受信する。コンピユータによつてラインCSを
経てＡ／Ｄ変換を制御する。

マイクロコンピユータ１４は以下の機能を実行
することができる。

−−−ライン６６を経て超過電流（オーバーカ
ーレント）表示用のLEDデイスプレイの赤色点
灯６５′を作動せしめること、 −−−ライン６７を介してLEDデイスプレイ
の緑色点灯部６５′（電源ON）を滅勢すると、 −−−ライン６８を介して時間遅延部材１１の
コンデンサ３０を放電せしめること、 −−−テスト期間中はライン６９を介し、動作
期間中はライン７０を介して音響および光学アラ
ームを作動せしめること、 −−−ライン７１を経て、イネーブルリレー２
２を励磁せしめること、および −−−ライン７２、トラジスタ７３およびその
後段のトランジスタ２３を経てモータ１３の電流
を切換（スイツチング）えることである。

各動作の開始時において、自動セルフテストが
以下のように実行されるようになる。

コンデンサ４９を作動スイツチ１８のオフポジ
シヨンにおいてバツテリに連結する。作動スイツ
チ１８をコンデンサ４９の電荷の部分でONにし
た場合、イネーブルリレー２２を図示のポジシヨ
ンテスト状態にすると共に、テスト期間中、残り
の電荷によつてモータ１３の回転作動を可能にす
る。スイツチがONとなることによつてトランジ
スタ２３の電流が流れなくなる。換言すれば、モ
ータは静止状態となる。固定した電圧レギユレー
タによつてコンピユータ用のリセツト信号
（Lowで作動状態）を発生せしめ、これによつて
コンピユータポートがこれによつて入力としてス
イツチングされると共に、電源電圧に相当する電
位を保持するようになる。トランジスタ２３は非
導通のままとなる。少なくとも50msec後、この
マイクロコンピユータ１４はプログラムの開始す
るようになる。

このようにプログラムが開始すると、インター
ラプト可能となる。これは、テスト期間中、作動
スイツチ１８を“times10”位置にしたときはい
つでもイニシヤルライズされるようになつてい
る。従つて、セルフテストは、作動スイツチ１８
が“times1”の位置にある場合にのみ可能とな
る。このテスト期間中に、作動スイツチ１８を回
転させることによつてアラームを発生するように
なる。この結果、適切なテスト動作に対して、ユ
ーザは作動スイツチ１８を“times1”の位置に
設定する必要があると共に、順次イネーブル状態
となるダブルアラームを発生することによつて表
示できるので、適切なテストが行われていること
を観察できる。

次に、アラーム６９の作動が開始されると共
に、以下のようなチエツク動作が行われる。即
ち、バツテリ電圧（ライン６４）、5Vの固定電
圧、スピード監視用の所望値（ライン６２）、（モ
ータ６３）の電流が流れなくなつた状態の確認お
よびスピード監視用のすべてのコンパレータの開
始位置（ライン５５，５６，５７，５８）のチエ
ツクである。すべての開始位置は“モータ１３の
停止、不十分なスピード”のような実際の状態に
対応させる必要がある。

マイクロコンピユータ１４によつてモータ１３
の作動が開始され、これによつてリミツト値コン
パレータ５，６の機能がチエツクされるようにな
る。このマイクロコンピユータ１４は、非接続ト
ランジスタ１２がONとなるようにモニタ回路と
連結する必要がある。この目的の為、ダイオード
７４およびライン６８を介してコンデンサ３０が
放電するようになる。マイクロコンピユータによ
つてスイツチング可能なトランジスタ２４が導通
するようになると共に、コンデンサ４９へのモー
タ回路が閉成になれるようになる。この為、この
モータは著しい上昇スピードで回転するようにな
る。抵抗２４における電圧降下およびＡ／Ｄコン
バータ１５における電圧降下を検知することによ
りマイクロコンピユータ１４によつてモータ電流
をチエツクできる。速度の増大と共に、コンパレ
ータ５，６のスレツシユホールド値が供給され、
ライン５５，５６を介して、これらの出力位置の
変化をチエツクし、更にコンパレータ９の出力位
置の変化をライン５７を介してチエツクするよう
にしている。最後のコンパレータ１０の出力位置
はチエツクされない。その理由は、コンデンサ４
９から得られるテストエネルギには限界があり、
コンパレータ１０の前段の時間遅延部材１１によ
る遅延を待つことができないからである。モータ
が回転中に、３個のコンパレータ５，６，９の出
力状態の変化をサイクル（不適当なスピード、基
準値に対応するスピード、超過スピード）に対応
させる必要がある。前述のウインドウ幅の粗調整
によるこのようなチエツクの後に、モータ電流を
再び停止して継続するテストを実行する。

次のステツプにおいて、ダイオード７４を介し
てのコンデンサ３０の充電の阻止を解除する。現
在、動作時間をコンデンサ３０のRC部材および
最後のコンパレータ１０を経てマイクロコンピユ
ータ１４で計測する。コンパレータ９の出力位置
をアラーム状態にする必要があると共に、この結
果、コンデンサ３０を充電する必要がある。スレ
ツシユホールド値に到達すると、最後のコンパレ
ータ段１０の出力位置をアラーム位置に変化させ
る必要がある。この瞬時と、マイクロコンピユー
タ１４による充電可能な瞬時との時間差はこの段
の合計の動作時間であり、これをコンピユータに
記憶させる。

このRC部材３０は再びマイクロコンピユータ
１４によつて放電されると共に、非接続トランジ
スタ（disconnecting transistor）１２の非接続
機能をテストするために、新たに充電用にリリー
スされる。モータ電流が流れなくなると、コンパ
レータ１９の出力位置は常にアラーム状態であ
る。従つて、コンデンサ３０を、コンピユータ１
４にとつては既知な時定数で充電する必要があ
る。スレツシユホールド電圧に到達すると、非接
続トランジスタ１２は非導通となる。この瞬時の
僅か前に、コンピユータは再びモータをONにす
ると共に、コデンサ４９中に残つている電荷によ
つて、このモータは更に回転して、上述の非接続
トランジスタ１２によつてモータの電流遮断
（disconnection）をチエツクすることが可能とな
る。このことは、ライン６３、モータ電流（現在
は零電流）を介して実行される。このコンデンサ
４９の殆んど完全に放電した状態となる。この最
後のテストギヤツプの結末によつて、コンピユー
タアラームが切られると共に、イネーブルリレー
２２がそれの動作位置に設定される。吐出レンジ
“times10”を設定可能とするために、インター
ラプト入力をプログラムによつて不作動状態とす
る。現在の回路において決められたテトスアラー
ム発生中に、ナースコールリレーを毎時間、励磁
する。しかし乍ら、テスト期間中、リード線をこ
のリレー４４から切り離すことによつてリモート
アラームを抑制することも容易である。

マイクロコピユータ１４によつてイネーブル状
態にした後で、このコンピユータ１４アラーム回
路用コントロールライン５４が正しい電位となつ
ているかどうかチエツクする。この最後のテスト
ステツプによつて、モータ電流、バツテリ電圧、
5Vの固定電圧、所望の値ならびに作動スイツチ
１８の位置の継続的なチエツクを開始するように
する。実施例においては、このマイクロコンピユ
ータ１４によつて動作期間中モニタ機能を実行す
ることもできる。マイクロコンピユータ１４によ
つてモニタされた変化分は、インジエクシヨンポ
ンプに連結された患者に対して直接危険を及ぼす
ことは無い。その理由は、このインジエクシヨン
ポンプに対して、不所望なポンプ吐出量およびそ
の結果のスピードによつてのみ危険な結果をもた
らすものであるからである。しかし乍ら、このス
ピードを速度監視回路によつて、マイクロコンピ
ユータの微妙なリミツト値を独立して監視してい
る。従つて、このマイクロコンピユータ１４を、
安全性とは無関係な追加の機能用に対して初期に
用いている。

直流電流を用いているので、これによつてモー
タ電流と得られたトルクとの間にはほぼ直線的な
関係が存在する。しかし乍ら、現在のインジエク
シヨンポンプを用いると、正方向のスピードが極
めて低くなり、この結果、このポンプのピストン
特にプラスチツクシリンジを使用した場合には、
静止摩擦とスベリ摩擦との間のステツプ状の交差
によつては、ほぼ連続的に前方向に移動するよう
になる。従つて、モータ負荷は連続的に変化し、
静止摩擦を克服する負荷はスペリ摩擦より大きく
なる。モータ電流はこれらの負荷条件に連続的に
追従し、この結果、その絶大値を連続的に変化さ
せる。この電流の短時間特性はスピードセツトを
進行させることによつて大きく影響を受けるよう
になる。一般に静止摩擦条件を克服する電流ピー
クの大きさは、前進スピードを減少させ乍ら増大
するようになる。

モータ電流の好適な測定は、モータ電流平均値
である。これを適当な精度で決定するためには、
モータ電流を積分すると共に、前進スピードを積
分アルゴリズムに組込む必要がある。従来の回路
手段で適切な積分器を実現することは極めて困難
なものである。本例においては、このようなモー
タ電流の積分の機能（これは安全に関するもので
はない）をマイクロコンピユータによつて実行す
る。この場合、吐出速度セツトを考慮する。この
吐出速度セツト（delivery rates set）はあらゆ
る場合において、所望値ポテンシヨメータ７の位
置および選択スイツチ１８の位置によつて送給さ
れる。このマイクロコンピユータによつてモータ
電流手段を計測し、この値と、最小および最大電
流用の固定または外部プログラムされた基準値と
比較している。この基準値からの変位が存在する
と、電流アラームが発生され、このアラームがオ
ペレータに表示されるようになる。

また、本発明によれば、シリンダを用いなくと
も装置の機械的摩擦を測定するのに好適であると
共に、モータ特性と一緒にデバイス特定装置の特
性として送給でき、一般に、これを最早、変化さ
せることはできない。更に、積分において、吐出
速度を考慮する。この吐出速度はいずれの場合で
もマイクロコンピユータによつて認識され得るも
のである。抵抗２４を変化させることによつて、
モータ電流瞬時特性の位置をメモリー中の基準値
に適合させることができる。

作動スイツチ１８−times1またはtimes10を変
化させることによつて吐出パワーの変化を２つの
光学的および音響アラームの両方によつて、マイ
クロコンピユータ１４からユーザに知らせること
ができる。シヨツト中ダイオードを介して、
MOS非接続（電流遮断）トランジスタのゲート
を反結合することによつて、スイツチの切換中に
モータは静止状態とならない。

作動中、コンピユータアラームがアラームユニ
ツト用のコントロールライン（ライン７０）を作
動させることによつて表示され、超過電流による
アラームは、光学デイスプレイの赤色LED65′（ラ
イン６６，６７を介して）に切換えることによつ
て追加的に表示できる。

〔発明の効果〕

コントロール回路およびモニタ回路が通常の回
路素子およびスイツチング手段で構成された本発
明による装置では、故障が検知可能であると共に
確認可能となる。その理由は、既知の個別回路素
子の故障はすでに知られていると共に証明されて
いるからである。従つて、本発明によるシステム
内のマイクロコンピユータの補正機能の証明を省
略できる効果がある。マイクロコンピンユータの
失敗とは、本明細書においては不正なセルフテス
トを意味するものとする。なぜならば、安全性お
よび信頼性に対して、マイクロコンピユータは初
期テスト機能のみを実行できるからである。この
マイクロコンピユータの失敗によつて、コントロ
ールシステムまたはモニタシステム中の第２の失
敗およびモニタシステムまたはコントロールシス
テム中の第３の失敗と相俊つて出力電力の危険性
のみを誘引するようになる。従つて、信頼性の無
い素子を有するコンポーネント（マイクロコンピ
ユータ）が存在しないようになる。これは、それ
自身未知であると共に証明されていない故障であ
るからである。この故障は、他のモニタ回路部分
に要求されているような安全性又は信頼性機能に
委ねられている。

監視制御装置を２チヤンネルシステム、コント
ロール回路およびモニタ回路によつて構成し、こ
れら回路を個別の半導体で実現できる。マイクロ
コンピユータまたはマイクロコプロセツサで構成
された第３のシステムを、各タイムオペレーシヨ
ン毎に作動させ、且つ、初期のセルフテスト中に
モニタ回路の機能について検知している。

保護対策が以下のように達成される。即ち、出
力電力の危険な変位をもたらすようなコントロー
ル回路中の第１の失敗をモニタ回路によつて動作
期間中に発見し、これによつて出力電力を安全な
範囲まで下げるか、またはモニタ回路によつて装
置を遮断している。モニタ回路中の第１の失敗が
動作中発見できないが、しかし次の開始時にテス
ト回路によつて検知でき、これによつて動作のブ
ロツキング（間欠動作）を行なう。動作期間中、
マイクロコンピユータによつて、別の作業が実行
できるようになる。しかし、これらは重要なこと
でないか、または安全性に対して、二次的な重要
度である。

また、本発明によれば、モニタ回路および／ま
たは、テスト回路を音響および／または光学式ア
ラーム手段に接続できる。この結果、故障が起つ
た場合、出力電力を減少させるだけでなく、この
失敗をオペレータに直接訴えることが可能とな
る。

モニタ回路中の遅延素子によつて、制限値の僅
かな超過によつては、出力電力に影響を与えず、
他方、この制限値を超過した場合には、確実で連
続的なアラームが得られるようになる。このステ
ツプは勿論、この制限値の僅かな超過によつてど
のような危険な効果をもたらさない装置と相俊つ
てのみ可能となる。

また、本発明の実施例によれば、コントローラ
出力のアクチユエータまたは調整部材へのテスト
期間中の連結を遮断することができる。これによ
つて、テスト中に、コントロール回路によるあら
ゆる影響が確実に除外されると共に、モニタ回路
のみを所望に応じてマイクロコンピユータによつ
てテストすることができる。

最初のテスト期間中、一般に、調整部材または
アクチユエータを全体の範囲に亘つて移動し、例
えばインジエクシヨンポンプのポンプモータを全
体の回転速度範囲に亘つて変化する必要がある。
このようにすることによつてのみ、モニタ回路を
信頼性をもつてテストでき、リミツト値の応答等
に関してテストできる。一実施例によれば、モニ
タ回路の上限値が機能しなかつた場合には、この
マイクロコンピユータはその応答を待機する。こ
の場合、マイクロコンピユータは動作期間に確実
に反応しないが、ポンプモータはそれの最高速度
で作動するようになる。このことによつて、例え
ば透析患者にとつてはすでにインジエクシヨンポ
ンプが接続された場合に、危険な状態がもたらさ
れる。従つて、本発明の他の実施例によれば、テ
スト期間中、エネルギの供給が充電されたコンデ
ンサから行なわれるような極めて安全な回路が提
供できる。通常の電力供給がテスト期間中に遮断
されるので、コンデンサの電荷のみを用い、その
後、出力電力を確実にゼロにすることができる。
このような回路によれば、すべての監視制御装置
にとつて利益をもたらすと共に、独立した重要性
を有するものである。

本例の回路構成をスピードコントロールインジ
エクシヨンポンプに用いると特に効果がある。

また、本発明によれば、インジエクシヨンポン
プ用に、機能等が証明された監視制御装置を用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明装置の一実施例の回路図である。 １……所望値発生器、５，６，９，１０……コ
ンパレータ、４……タコメータ、１３……モー
タ、１８……作動スイツチ、１４……マイクロコ
ンピユータ、１５……Ａ／Ｄコンバータ、２２…
…イネーブルリレー、３８……スピーカ、３７…
…アラーム、４２，４７，６５……LED。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 安全性を損うことを回避するために、出力電
   力を監視する装置を監視制御するに当り、 所望値発生器、レギユレーテイング増幅器およ
   び実測値用ピツクアツプを有するコントロール回
   路と、 少なくとも１個のリミツト値コンパレータを有
   し、臨界リミツト値を超えた時に、出力電力を遮
   断するか非臨界範囲内でこの電力を維持する出力
   電力用モニタ（監視）回路と、 動作開始以前に上記モニタ回路の機能性をチエ
   ツクする初期テスト用のテスト回路とを具えた監
   視制御装置において、 前記コントロール回路およびモニタ回路を通常
   の個別部品、特に個別半導体で構成し、更に、前
   記テスト回路にマイクロコンピユータ１４を設け
   たことを特徴とする監視制御装置。 ２ 前記モニタ回路およびテスト回路を音響およ
   び／または光学式アラーム発生手段３７，３８に
   接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。