DE3622354A1 - Vorrichtung zur regelung der dosierung von stroemungsmedien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Dosierung einer fluiden Komponente in ein Trägerströmungsmedium, wobei der Anteil der dosierten Komponente in dem Gemischstrom durch ein Nachweiselement meßbar ist, das mit einer Signalleitung an eine Steuereinheit verbunden ist, welche zur Abgabe eines Steuersignals, das der Abweichung eines an der Steuereinheit eingebbaren Sollwertes der Dosierung von dem nachgewiesenen Istwert proportional ist, mit einer Dosiereinheit verbindbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-OS 34 01 923 bekanntgeworden.

Hier wird über eine Pumpe in ein Frischgas als Trägermedium flüchtiges Narkosemittel aus entsprechenden Vorratsbehältern zugeführt und in einer Wirbelkammer verdunstet. Das mit dem Narkosemittel versehene Frischgas wird dem Atemgassystem zugeführt, welches zur Versorgung eines zu narkotisierenden Patienten dient. Eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Narkosemittelkonzentration ist am Ausgang der Wirbelkammer vorgesehen und mit einer Signalleitung an eine Steuereinrichtung angeschlossen. Die gemessenen Konzentrationswerte werden von dieser Steuereinrichtung anhand der eingegebenen Sollwerte verglichen, und bei entsprechender Abweichung erhält die Pumpe ein Steuersignal zur Korrektur der Dosierung.

Bei der bekannten Vorrichtung zur Dosierungsregelung ist es von Nachteil, daß die dazu eingesetzen einfachen Sensoren zur Konzentrationsmessung abhängig sind von der Zusammensetzung des Trägergases, z.B. Luft oder reiner Sauerstoff, und von dem Feuchtegehalt des Trägergases, und daher lediglich eine Relativmessung der zu dosierenden Komponente gestatten. Die absolute Konzentration muß durch Vergleich mit einem Nullpunktswert gewonnen werden. Um eine zeitstabile Genauigkeit garantieren zu können, ist es notwendig, die Sensoren wiederholt zu kalibrieren. Eine solche Kalibrierung erfordert jedoch das Spülen des Sensors mit einem Spülgas definierter Zusammensetzung, so daß während dieser Zeit eine geregelte Narkosemittelzufuhr in das Atemgassystem zum Patienten nicht möglich ist. Absolut messende Sensoren, die unabhängig von der Gaszusammensetzung des Trägergases oder des Wasserdampfgehaltes arbeiten, sind sehr aufwendig und störempfindlich.

Die Erfindung geht somit von der Aufgabe aus, eine Vorrichtung der genannten Art so zu verbessern, daß eine ununterbrochene Regelung der Dosierung einer fluiden Komponente in ein Trägermedium möglich ist, wobei Veränderungen der Eigenschaften des Trägermediums keine Auswirkungen auf die Konzentrationsmessung und die davon abhängige Dosiergenauigkeit haben.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß ein Referenznachweiselement in der das Trägermedium führenden Leitung vorgesehen ist, welches über eine Referenzsignalleitung mit der als Vergleicher ausgebildeten Steuereinheit verbunden ist, für die der Istwert aus dem Vergleichswert zwischen dem Referenzsignal des Referenznachweiselementes und dem Meßsignal des Nachweiselementes gebildet ist.

Der Vorteil der Erfindung ist vor allem darin zu sehen, daß ein ständiger Vergleich der die Sensoren beeinflussenden Eigenschaften des Trägermediums vor und des Gemischstroms nach der Dosierung die Konzentrationsmessung unabhängig von solchen Eigenschaften macht, welche ausschließlich dem Trägermedium zugeordnet werden können. Somit kann sichergestellt werden, daß der Steuereinheit zur Dosierung der richtigen Menge der fluiden Komponente in das Trägermedium ausschließlich die Signaländerung infolge wechselnder Dosierungskonzentrationen zur Verfügung gestellt wird. Dadurch können einfache Sensoren eingesetzt werden, welche während des Betriebs nicht kalibriert zu werden brauchen.

In besonders einfacher Weise wird der Vergleichswert durch Differenzbildung aus den beiden Signalen des Referenznachweiselementes und des Nachweiselementes zur Konzentrationsbestimmung gewonnen.

Eine einfache Anordnung der Nachweiselemente ist durch die Unterbringung in einem zweikammerigen Gehäuse gegeben, wobei die eine Kammer in Strömungsrichtung vor der Dosiereinheit und die andere Kammer hinter der Dosiereinheit angeordnet sind.

Als vorteilhaft erweist es sich, dem Referenznachweiselement ein Rückschlagventil unmittelbar stromabwärts nachzuschalten. Dadurch wird verhindert, daß bei wechselndem Druck hinter dem Nachweiselement schon mit der zu dosierenden Komponente angereichertes Trägermedium in die Referenznachweiskammer eindringt und dort zu einem verfälschenden Meßergebnis führt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist generell für die Dosierung fluider Komponenten in ein fluides Trägermedium einsetzbar. Sie erweist sich jedoch als besonders geeignet, wenn flüchtige flüssige Narkosemittel in den Atemkreislauf eines Narkosegerätes hinzudosiert werden sollen. Denn gerade hierbei ist es notwendig, daß ständig eine genau dosierte Menge an Narkosemittel in den Atemkreislauf eingebracht wird, und daß diese Dosierung nicht durch Kalibriervorgänge unterbrochen wird oder daß eine Veränderung des Meßsignals infolge von geänderten Eigenschaften des Trägermediums zu einer falschen Konzentrationsmessung und fehlerhafter Dosierung Anlaß gibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Durch den Einlaß (1) wird ein Trägerströmungsmedium, beispielsweise Sauerstoff, über eine Trägergasleitung (2) einem Referenznachweiselement (3) zugeführt. Von dort wird es über ein Rückschlagventil (4) in eine Mischkammer (5) weitergeleitet. In die Mischkammer (5) mündet eine Zuführungsleitung (10) für die dem Trägergas zuzuführende Komponente an beispielsweise flüssigem Narkosemittel aus einem Vorratsbehälter (9). Eine Dosiereinheit (6), beispielsweise in Form einer Kolbendosierpumpe, ist mit dem Vorratsbehälter (9) über die Vorratsleitung (20) und mit der Mischkammer (5) über die Zuführungsleitung (10) verbunden. Aus der Mischkammer (5) tritt über eine Mischgasleitung (7) das mit der zu dosierenden Komponente gemischte Trägergas in das Nachweiselement (8) zur Bestimmung der Konzentration der dosierten Komponente ein. Von dort tritt es über eine Auslaßleitung (12) zum Auslaß (13), der an einen nicht dargestellten Verbraucher angeschlossen ist. Beide Nachweiselemente (3, 8) sind über eine Referenzsignalleitung (18) und eine Signalleitung (19) mit einer Steuereinheit (16) verbunden. Die Steuereinheit (16) ist an eine Eingabeeinheit (14) und eine Ausgabeeinheit (15) angeschlossen. Weiterhin besitzt die Steuereinheit (16) eine Steuerleitung (17) zu der Dosiereinheit (6).

Im Betrieb strömt das Trägergas durch die Trägergasleitung (2) in das Referenznachweiselement (3), welches ein Referenzsignal bezüglich der Eigenschaften des Trägergases über die Signalleitung (18) an die Steuereinheit (16) abgibt. Nachdem das Trägergas in der Mischkammer (5) mit einer durch die Eingabeeinheit (14) vorbestimmten Menge der zu dosierenden Komponente vermischt worden ist, strömt es aus der Mischungsleitung (7) in das Nachweiselement (8). Über die Signalleitung (19) gibt das Nachweiselement (8) ein zusätzliches Meßsignal an die Steuereinheit (16) ab, welches den Eigenschaften des Gasgemisches entspricht. Die als Vergleicher ausgebildete Steuereinheit (16) bildet die Differenz aus beiden Signalen und vergleicht diesen gewonnenen Istwert der Konzentration mit dem Sollwert der Eingabeeinheit (14). Die Abweichung wird als Steuersignal über die Steuerleitung (17) an die Dosiereinheit (6) abgegeben, welche eine entsprechende Menge an Narkosemittel aus dem Vorratsbehälter (9) in die Mischkammer (5) abgibt. Der gemessene Konzentrationswert kann über die Ausgabeeinheit (15) angezeigt werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Regelung der Dosierung einer fluiden Komponente in ein Trägerströmungsmedium, wobei der Anteil der dosierten Komponente in dem Gemischstrom durch ein Nachweiselement meßbar ist, das mit einer Signalleitung an eine Steuereinheit verbunden ist, welche zur Abgabe eines Steuersignals, das der Abweichung eines an der Steuereinheit eingebbaren Sollwertes der Dosierung von dem nachgewiesenen Istwert proportional ist, mit einer Dosiereinheit verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenznachweiselement (3) in der das Trägermedium führenden Leitung (2) vorgesehen ist, welches über eine Referenzsignalleitung (18) mit der als Vergleicher ausgebildeten Steuereinheit (16) verbunden ist, für die der Istwert aus dem Vergleichswert zwischen dem Referenzsignal des Referenznachweiselementes (3) und dem Meßsignal des Nachweiselementes (8) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswert als Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Meßsignal gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachweiselemente in zwei Meßkammern innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind, deren eine (3) von dem Trägermedium und deren andere (8) von dem mit der zu dosierenden Komponente angereicherten Gemischstrom durchströmbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Referenznachweiselement (3) ein Rückschlagventil (4) unmittelbar stromabwärts nachgeschaltet ist.