DE19815256C1 - Verfahren zur Überwachung einer Gasdosiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Es sind Vorrichtungen zur Dosierung von Gasen bekannt, die aus einer Gruppe von binär gestuften, überkritisch angeströmten Drosselelementen mit zugehörigen Absperrelementen bestehen, wobei die Dosierung des Gases oder aber auch die Dosierung verschiedener Gase durch geeignete Auswahl der parallel geschalteten Drosselelemente vorgenommen wird. Eine derartige Dosiervorrichtung und ein entsprechendes Verfahren der eingangs genannten Art gehen aus der DE 39 24 123 A1 hervor. Zur Überwachung der eingestellten Dosierung ist ein Kalibriervolumen mit einem Füllstandsanzeiger vorgesehen, welches innerhalb einer gewissen Zeit bis zu einem vorgegebenen Fülldruck mit Gas aufgefüllt wird. Der Füllstandsanzeiger liefert dabei eine dem Istwert des dosierten Gasvolumens proportionale Meßgröße, die an eine Steuereinheit weitergeleitet wird. Nach einem Vergleich des Istwertes mit einem in die Steuereinheit eingegebenen Sollwert wird eine entsprechende Anzahl von Drosselelementen zu- oder abgeschaltet, bis die erforderliche Dosierung eingestellt ist. Entsprechend der binären Wichtung kann bei geeigneter Auswahl der Drosselelemente eine Dosiergenauigkeit in der Größenordnung des kleinsten mit einem Drosselelement dosierbaren Gasflusses erreicht werden.

Für bestimmte Anwendungsfälle ist jedoch die Überwachung des dosierten Gasvolumens oder der Gaskonzentration durch eine zweite, von dem Füllstandsanzeiger unabhängige Meßvorrichtung erforderlich. Meistens geschieht dieses durch Verwendung eines zusätzlichen Gasvolumen- oder Gaskonzentrationsmeßgerätes. Durch den Einbau dieses Meßgerätes entstehen jedoch einerseits nicht unbeträchtliche Kosten, andererseits liefert das Meßgerät im Normalbetriebszustand der Dosiervorrichtung keine neue Meßinformation, da nur der Istwert nochmals erfaßt und angezeigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem auf einfache Weise die Überwachung einer Dosiervor­ richtung der genannten Art ermöglicht ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Eine Ausführungsart der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung einer Dosier­ vorrichtung für medizinische Gase, bei der mittels eines Regelkreises ein vorbestimmter Gasfluß oder eine Gaskonzentration durch Vorgabe eines entsprechenden Sollwertes eingestellt wird. Die Dosierung des Gases oder der Gase erfolgt mittels einzelner, öffenbarer oder verschließbarer Drosselelemente, die binär abgestuft sind, so daß durch geeignete Auswahl der Drosselelemente der vorbestimmte Gasfluß oder die vorbestimmte Gaskonzentration eingestellt werden kann. Das Öffnen und Schließen der Drosselelemente erfolgt dabei mittels elektrisch ansteuerbarer Absperrelemente, die den Drosselelementen zugeordnet sind. Das erfindungsgemäß angegebene Verfahren beruht nun darauf, daß zunächst anhand der an den Absperrelementen liegenden Steuersignale ermittelt wird, welche Drosselelemente in Öffnungsstellung geschaltet sind, und aus den Einzelgasflüssen, die den Drosselelementen zugeordnet sind, ein Kontrollwert durch Summenbildung oder Quotientenbildung der Gasflüsse errechnet wird. Für den Fall, daß mit der Dosiervorrichtung ein Gemisch aus zwei Gasen, zum Beispiel Sauerstoff und Luft, dosiert werden soll, kann der Kontrollwert die sich einstellende Sauerstoffkonzentration des Gasgemisches sein. Zur Berechnung des Kontrollwertes werden die Steuersignale innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalles ausgewertet. Hierzu wird innerhalb des zu betrachtenden Zeitintervalles geprüft, welche Absperrventile geöffnet sind. Durch Multiplikation des Zeitintervalles mit den durch die geöffneten Drosselelemente dosierten Gasflüssen pro Zeiteinheit ergeben sich dann die den einzelnen Drosselelementen zugeordnete Gasvolumina, aus denen der Kontrollwert, wie zum Beispiel ein Gesamtgasfluß oder eine Gaskonzentration, berechnet werden kann. Dieser Kontrollwert wird anschließend mit dem am Regelkreis eingestellten Sollwert auf Plausibilität überprüft. Durch Differenzbildung von Kontrollwert und Sollwert wird zunächst ein Abweichungsmaß gebildet und mit einem Dosiertoleranzen enthaltenden Normalschema verglichen. Bei eventuellen Überschreitungen von Dosiertoleranzen wird entweder eine Unterstützungsinformation an den Anwender gegeben oder es wird unmittelbar ein Warnsignal erzeugt.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert:
Die einzige Figur veranschaulicht schematisch den Aufbau eines Gasmischers 1 für Sauerstoff als erste Gasquelle 2 und Druckluft als zweite Gasquelle 3. Die erste Gasquelle 2 ist über einen ersten Druckminderer 4 mit parallel geschalteten ersten Drosselelementen 51, 52, 53, 54 mit zugehörigen ersten Absperrventilen 61, 62, 63, 64 verbunden. Die Ausgänge der Absperrventile 61, 62, 63, 64 münden in ein Puffervolumen 7. Entsprechend der ersten Gasquelle 2 ist die zweite Gasquelle 3 über einen zweiten Druckminderer 8 an parallel geschaltete zweite Drosselelemente 91, 92, 93, 94 und zugehörige zweite Absperrventile 101, 102, 103, 104 angeschlossen. Die Ausgänge der zweiten Absperrventile 101, 102, 103, 104 münden ebenfalls in das Puffervolumen 7, wo eine Vermischung von Sauerstoff und Luft erfolgt. Die sich einstellende Sauerstoffkonzentration wird am Ausgang des Puffervolumens 7 in einer zu einem Verbraucher 11 führenden Leitung 12 mit einem Sauerstoffsensor 13 gemessen.

Die Drosselelemente 51, 52, 53, 54, 91, 92, 93, 94 sind von den Durchströmungsquerschnitten her derart bemessen, daß eine binäre Abstufung der dosierten Gasflüsse möglich ist. Die Absperrventile 61, 62, 63, 64, 101, 102, 103, 104 sind über erste Steuerleitungen 14 und zweite Steuerleitungen 15 an ein Stellglied 16 angeschlossen, in welchem Ansteuersignale für die Absperrventile erzeugt werden. Das Stellglied 16 ist Teil eines Regelkreises 17, welcher als weitere Komponenten den Sauerstoffsensor 13, eine Vergleichsstelle 18 und einen Regler 19 enthält. Der Sollwert der zu dosierenden Sauerstoffkonzentration wird an einem mit der Vergleichsstelle 18 verbundenen Sollwerteinsteller 20 eingestellt. Das Stellglied 16 ist über eine Signalleitung 21 mit einer Recheneinheit 22 verbunden, in welcher aus den an den Steuerleitungen 14, 15 anliegenden Steuersignalen ermittelt wird, welche der Drosselelemente in Öffnungsstellung geschaltet sind, um hieraus den dosierten Sauerstoff-Gasfluß und den Luft- Gasfluß zu errechnen. Durch Quotientenbildung wird dann ein Sauerstoff- Konzentrationswert als Kontrollwert ermittelt. Dieser Sauerstoff- Konzentrationswert wird in einem der Recheneinheit 22 nachgeschalteten Vergleicher 23 mit dem am Sollwerteinsteller 20 eingestellten Sollwert der Sauerstoffkonzentration auf Plausibilität überprüft. Der Vergleicher 23 enthält hierzu ein Feld von Dosiertoleranzen, welche verschiedenen Sauerstoffkonzentrationen zugeordnet sind. Wird beim Vergleich des ermittelten Sauerstoffkonzentrationswertes und des Sollwertes eine Toleranzüberschreitung festgestellt, erhält der Anwender über eine dem Vergleicher 23 nachgeschaltete Anzeigeeinheit 24 eine Unterstützungsinformation oder eine Warnmeldung. Die Unterstützungsinformation kann beispielsweise darin bestehen, daß dem Anwender eine Umschaltung auf Notbetrieb empfohlen wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Überwachung einer an ein Beatmungssystem angeschlossenen Dosiervorrichtung für zumindestens eine Atemgaskomponente, bei welcher die Gasdosierung mittels einzelner, auf vorbestimmte Gasflüsse eingestellter, durch Absperrelemente (61, 62, 63, 64, 101, 102, 103, 104) öffenbarer oder verschließbarer Drosselelemente (51, 52, 53, 54, 91, 92, 93, 94) vorgenommen wird, ein Istwert der Dosierung mit einer Meßvorrichtung (13) erfaßt wird und in einem geschlossenen Wirkungskreislauf (17), durch Vergleich des Istwertes mit einem Sollwert, Steuersignale als Stellgröße für die Absperrelemente erzeugt werden, mit denen der Istwert an den Sollwert herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Kontrollwert aus der Stellgröße ermittelt wird, indem aus den vorbestimmten Gasflüssen der Drosselelemente (51, 52, 53, 54, 91, 92, 93, 94), welche durch die Absperrelemente (61, 62, 63, 64, 101, 102, 103, 104) in Öffnungsstellung geschaltet sind, bezogen auf ein vorgegebenes Zeitintervall, ein Gesamtgasfluß und/oder aus den Gesamtgasflüssen unterschiedlicher Atemgaskomponenten ein Gaskonzentrationswert errechnet wird,
ein Abweichungsmaß durch Differenzbildung von Kontrollwert und Sollwert gebildet wird und
das Abweichungsmaß mit einem Dosiertoleranzen enthaltenden Normalschema verglichen wird und, bei Überschreiten von zumindestens einer der Dosiertoleranzen, eine Unterstützungsinformation gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, als Unterstützungsinformation eine Warnmeldung zu erzeugen.