DE3338650C2 - Verfahren zum Regeln der Temperatur des durch ein Inhalationsgerät strömenden Gases und Vorrichtung zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Temperatur des durch ein Inhalationsgerät strömenden Gases und eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der US-PS 4,291,838 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lieferung eines angewärmten Aerosol-Sprays an einen Patien­ ten bekannt. Das Verfahren besteht darin, die Wassertröpfchen erst nach der Bildung des Nebels zu erwärmen, wobei die Tempera­ tur des Nebels in Strömungsrichtung sowohl vor, als auch hinter der Heizung gemessen wird. Die gemessenen Temperaturen werden mit vorgegebenen Bezugswerten verglichen; übersteigt die jeweils gemessene Temperatur den Vergleichswert, so wird die Heizung abgeschaltet. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist hierzu eine Heizeinheit auf, die Temperaturfühler, Ver­ gleicherschaltungen und eine Steuerschaltung umfaßt, von denen die letztere einen Triac ansteuert, der den Strom für das Heiz­ element liefert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Heizungssteuerung für ein Inhalationsgerät zu schaffen, mit der während der Aufwärm­ phase das Temperaturüberschwingen trotz zu erwartender Strömungs­ schwankungen minimiert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Gegenstände der Patentan­ sprüche 1 bzw. 3.

Die Erfindung hat sich insbesondere in Verbindung mit einer Vorrichtung gemäß US-PS 4,110,419 als zweckmäßig erwiesen. Dort ist eine Luftbefeuchtungspatrone beschrieben, die einen läng­ lichen, im allgemeinen zylindrischen Körper aufweist und eine untere und eine obere Kappe besitzt, die beide aus Kunststoff hergestellt sein können. Die zwei Kappen sind durch eine zylin­ drischen Körper verbunden, der zur Erzielung von guten Wärmeaus­ tauscheigenschaften aus Metall, beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist.

Eine elektrische Heizung weist eine große Durchgangs­ bohrung auf, welche zur Aufnahme und Halterung der Patrone dient. Innen ist hinsichtlich der unteren und der oberen Kappe sowie des zylindrischen Körpers ein zylindrisches Kapillarteil vorgesehen, welches einen so großen Durchmesser hat, daß es in wesentlichem Kontakt mit der Innenwand des Körpers steht, wodurch das Kapil­ larteil in der Heizung eine hervorragende Wärmeaus­ tauschposition mit der Heizung hat. Während die Patrone mit einer festen Wassermenge für die Luftbefeuchtung vorgesehen sein kann, hat es sich als besonders zweck­ mäßig erwiesen, Wasser in nachfüllbarer Weise von einem Zuführbehälter zur Verfügung zu stellen, welcher eine über Kopf angeordnete Wasserflasche sein kann. Die Flasche und die Heizung können auf geeignete Weise zusammengefaßt sein, so daß die gesamte Einheit montier­ bar ist. Der Boden der Patrone und der den Wasservorrat enthaltenden Flasche sind strömungsmäßig durch geeigne­ te Auslaß- und Einlaßöffnungen und durch eine Verbin­ dungsleitung miteinander verbunden, um einen invertier­ ten Syphon für die kontinuierliche Zufuhr von Wasser aus der Flasche in die Patrone zu schaffen, wenn dieses davon entnommen wird. Das Wasser in der Patrone befeuch­ tet das Kapillarteil, um damit eine größere Fläche für die Verdunstung von Wasser zu schaffen, als dies ohne daß Kapillarteil der Fall wäre. Die obere Kappe ist mit einem konzentrisch angeordneten Rohr versehen, an wel­ ches eine Leitung für die Zufuhr von unter Druck stehen­ dem Sauerstoff angeschlossen ist. Das Rohr hat einen nach unten reichenden Fortsatz, der sich konzentrisch in den erwähnten Körper erstreckt. Die obere Kappe ist mit einer Auslaßöffnung versehen, welche quer zur Achse der Patrone angeordnet ist. Die Öffnung ist an eine flexible Leitung angeschlossen, welche dazu dient, das befeuchtete Gas einem Patienten zuzuführen. Die Aus­ trittsöffnung steht in Verbindung mit einem Ringraum, welcher das sich nach unten erstreckende Rohr der obe­ ren Kappe umgibt. Auf diese Weise werden die Gase zuerst nach unten durch das Rohr geleitet und dann nach oben durch den erwähnten Ringraum zu der Austrittsöff­ nung geführt.

Die erfindungsgemäße Heizungssteuerung mit veränder­ licher Temperatureinstellung ist für ein beheiztes Ne­ belbildungs-Therapiegerät vorgesehen und weist einen Strömungsmedium-Temperaturfühler in der Inhalationslei­ tung in der Nähe des Patienten und einen Überhit­ zungs-Temperaturfühler auf dem Heizblock auf. Die zwei Fühler dienen im allgemeinen dazu, um die Erwärmung des Strömungsmediums auf einen von Hand gewählten Wert in der Nähe des Patienten einzustellen und eine Überhit­ zung am Ort der Heizung zu verhindern. Außerdem beein­ flußt der Überhitzungsfühler den Betrieb einer Aufwär­ mungssteuerung, durch welche das Wasser in intermittierender Weise an- und abgeschaltet wird, wenn die Temperatur des strömenden Mediums sich dem von Hand vorgewählten Wert während der Aufwärmphase annähert. Die Heizung wird außerdem in Abhängigkeit von einer Anzahl von Alarmzuständen abgeschaltet, welche durch Anschlüsse an die beiden Fühler festgestellt werden, wobei ein Tief­ temperatur-Alarmzustand eingeschlossen ist, der von einem Tieftemperaturdetektor gemessen wird, wenn die Temperatur des Strömungsmediums unter einer Untergrenze am Ende des Aufwärmvorgangs bleibt, in welchem der Tieftemperaturdetektor unter Steuerung von einer von Hand rückstellbaren Abschaltschaltung abgeschaltet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Heizungssteuerung der Vorrichtung gemäß Fig. 1; und

Fig. 3-7 Einzelheiten zeigende Schaltbilder der Hei­ zungssteuerung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Inhala­ tionsgerät von der in der US-PS 3 903 883 beschriebenen Art mit einem Nebelbildner/Luftbefeuchter 10, in wel­ chem Wasser mit gasförmigem Sauerstoff vermischt wird, welcher durch eine Leitung 12 eingeleitet wird, um einem Patienten durch eine Leitung 14 befeuchteten Sau­ erstoff zuzuführen. Die Leitung 14 ist somit eine Inha­ lationsleitung. Das Wasser wird aus einem Tank 16 durch eine Säule in einem Heizblock 18 hochgezogen. Das Erwär­ men des Wassers im Heizblock 18 wird von einem Tempera­ turfühler 20, der in der Leitung 14 nahe am Patienten angeordnet ist, und einem Temperaturfühler im Heiz­ block 18 zusammen mit einer Heizungssteuerung gesteu­ ert, die aus trennbaren Einheiten wie einer Steuerta­ fel 22, einer Anzeigetafel 24 und einem Netzgerät 26 aufgebaut ist. Gemäß Fig. 2 trägt die Anzeigetafel 24 einen Analog-Digital-Umsetzer 28, einen Dekoder und Treiber 30 und eine zweistellige Temperaturanzeige 32. Der Heizblock 18 weist ein Blockheizelement 34 und einen Überhitzungsfühler 36 auf. Mit Ausnahme des Tempe­ raturfühlers 20 sind alle anderen Bauteile der Heizungs­ steuerung auf der Steuertafel 22 untergebracht.

Gemäß Fig. 2 liefert der die Temperatur des befeuchte­ ten und erwärmten Sauerstoffgases in der Leitung 14 unmittelbar vor dem Eintritt in den Patienten messende Temperaturfühler 20 ein analoges Temperatursignal V_A über einen Zwischenspeicher-Verstärker 38 an eine Erken­ nungsschaltung 40, an den Analog-Digital-Umsetzer 28 und an einen Differentialverstärker 42. Das analoge Tem­ peratursignal wird dadurch im A-D-Umsetzer 28 digitali­ siert, um die Anzeige 32 anzusteuern, welche die vom Temperaturfühler 20 gemessene Temperatur anzeigt. Im Differentialverstärker 42 wird das analoge Temperatursi­ gnal um einen Wert V_T verringert, welcher von einer Temperatureinstellschaltung 44 festgelegt wird, um ein Fehlersignal V_C an einen Eingang eines Spannungsverglei­ chers 46 zu legen, dessen anderer Eingang zur Aufnahme einer Rampenspannung V_R dient, welche von einem Rampen­ spannungsgenerator 48 zugeführt wird. Wenn das Fehlersi­ gnal gleich groß wie oder größer als die Rampenspannung ist, dann erzeugt der Spannungsvergleicher ein Heizung- Ein-Signal V_O, welches einer Heizungstreiberschaltung 50 zugeführt wird, die die Erregung der Heizelemente 34 steuert. Die Temperatur der Heizelemente 34 wird von dem Fühler 36 gemessen, der von einem Block getragen wird und an einen Zwischenspeicher-Verstärker 52 ange­ schlossen ist, über welchen die Heizungstemperatur von einem Überhitzungsfühler 54 in der Erkennungsschal­ tung 40 angezeigt wird. Die Erkennungsschaltung 40 weist außerdem Hoch- und Tief-Temperaturfühler 56 und 58 auf, welche an den Ausgang des Zwischenspeicher-Ver­ stärkers 38 über eine Temperatursignalleitung 60 ange­ schlossen sind, um eine analoge Temperatureingabe von dem Fühler 20 aufzunehmen. Außerdem ist ein Detektor 61 an die Leitung 60 angeschlossen, um eine offene Schal­ tung am Fühler 20 festzustellen. Ein offener Schalt­ kreis am Fühler 36 wird von einem weiteren Detektor 62 in der Detektorschaltung festgestellt, welcher direkt an den Ausgang des Fühlers 36 angeschlossen ist. Die Ausgänge der Detektoren 61, 56, 58 und 62 sind durch eine gemeinsame Alarmsignalleitung 64 über eine Alarm­ schaltung 66 an einen optischen und akustischen Alarm 68 angeschlossen, um die Bedienungsperson auf vier un­ terschiedliche Alarmzustände aufmerksam zu machen, wel­ che eine Schaltungsunterbrechung an den Fühlern 20 und 36 und unerwünschte Arbeitsweisen der Heizung sind, wobei die letzteren durch Temperaturmessungen am Füh­ ler 20 definiert werden, der Werte über einer Obergren­ ze oder unter einer Untergrenze anzeigt. Die Alarmaus­ gaben der Detektoren 61, 56 und 58 werden außerdem an eine gemeinsame Abschalt-Signalleitung 70 gelegt, an welche der Ausgang des Überhitzungsdetektors 54 eben­ falls angeschlossen ist. Durch eine Heizungsabschalt­ steuerung 72, die an eine Leitung 70 angeschlossen ist, wird ein Signalabschaltpfad oder ein Signalumleitungs­ pfad in der Leitung 74 erzeugt, um das Treiben der Heizung 34 durch Entfernen von jeglicher Fehlersignal­ eingabe zum Vergleicher 46 zu unterbrechen. Unter offe­ nen Schaltkreisbedingungen oder extremen Temperaturbe­ dingungen am Fühler 20 oder unter Überhitzungsbedingun­ gen an der Heizung 34 erfolgt eine Abschaltung der Heizung. Zur gleichen Zeit wird ein Heizungsfunktionsan­ zeiger 76 von der Steuerung 72 abgeschaltet, wobei der Anzeiger 76 in Reihe zwischen den Ausgang des Verglei­ chers 46 und die Heizungstreiberschaltung 50 geschaltet ist, und zwar durch Leitungen 78 und 79, um auf andere Weise den Betrieb der Heizung anzuzeigen.

Eine Aufwärmschaltung 80 dient dazu, ein periodisches An- oder Abschaltsignal an die Abschaltsignalleitung 70 zu legen, über welche ein Abschalten der Heizung in Abhängigkeit von Alarmzuständen bewirkt wird, wie sie von den Detektoren 61, 58, 56 und 54 festgestellt wer­ den. Dieses An- und Abschaltsignal für die Heizung wird als Funktion der Heizungstemperatur und der gewünschten Ausgangstemperatur erzeugt, welche von der Temperatur­ einstellschaltung 44 ausgewählt wird. Somit nimmt die Aufwärmungssteuerung 80 eine Temperatursignaleingabe auf einer Leitung 82 auf, welche vom Fühler 36 über den Zwischenverstärker 52 und einer Temperatureinstellspan­ nung auf der Leitung 84 abgeleitet ist, die ebenfalls an den Differentialverstärker 42 führt. Die Heizung wird dadurch in einem intermittierenden oder pe­ riodischen Betrieb während der Aufwärmphase betrieben, um zu verhindern, daß die gewünschte eingestellte Tempe­ ratur überschritten wird, auf welche der befeuchtete Sauerstoff unter Steuerung vom Temperatursignal in der Leitung 60 und der eingestellten Temperaturspannung in der Leitung 84 über den Differentialverstärker 42, den Spannungsvergleicher 46 und die Heizungstreiberschal­ tung 50 erwärmt wird.

Eine Tieftemperatur-Abschaltschaltung 86 ist gemäß Fig. 2 vorgesehen und dient dazu, um einen Sperrzyklus während der Aufwärmphase einzurichten, welcher den Tief­ temperaturdetektor 58 über die Leitung 88 abschaltet.

Während eines solchen Steuerungszyklus wird der Hochtem­ peraturdetektor 56 über eine Rückstellsignalleitung 90 freigegeben. Am Ende des sperrenden Steuerungszyklus wird der Detektor 58 freigegeben. Falls die von dem Fühler 20 angezeigte ansteigende Temperatur sich noch unter dem Untergrenzen-Schwellenwert des Fühlers 58 be­ findet, wird ein Tieftemperaturalarmsignal erzeugt. Die Abschaltschaltung 86 läßt sich jederzeit durch eine Handsteuerung 94 zurückstellen, um einen weiteren sper­ renden Steuerungszyklus auszulösen. Die Steuerung 94 kann auch aktiviert werden, um den Tieftemperaturdetek­ tor 58 während eines sperrenden Steuerungszyklus freizu­ geben.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Schaltung der Anzeige­ tafeleinheit 24 in Verbindung mit dem Temperaturfühler 20. Ein geerdeter Thermistor, welcher den Temperaturfüh­ ler 20 in der befeuchteten und erwärmten Sauerstofflei­ tung 14 darstellt, ist an den nicht-invertierenden Ein­ gang des Zwischenverstärkers 38 gemäß Fig. 3 ange­ schlossen. Der Zwischenverstärker ist mit seinem Aus­ gang an seinen invertierenden Eingang rückgekoppelt, wobei an seinen Ausgang die Temperatursignalleitung 60 angeschlossen ist. Die Leitung 60 liefert eine analoge Signalspannung an ein Spannungsteilernetzwerk, welches von spannungsreduzierenden Widerständen 100 und 102 ge­ bildet ist, die gegen Erde in Reihe geschaltet sind. Außerdem sind Reihenwiderstände 96 und 98 zwischen Erde und die +12 Volt Klemme des Netzgeräts geschaltet. Die Verbindungsstellen 104 und 106 zwischen Paaren von Wi­ derständen 100, 102 und 96, 98 sind an Spannungseingabe­ leitungen 108 und 110 angeschlossen, über welche ein Kondensator 112 gelegt ist, um ein analoges Eingangs­ signal an den Analog-Digital-Umsetzer 28 zu legen. Die analoge Eingabe wird dadurch in eine kodierte digitale Ausgabe umgesetzt, welche über vier Datenleitungen 114 an den Dekoder und Treiber 30 übertragen wird, von welchem die Ansteuerung der zweistelligen Anzeige 32 erfolgt. Die Anzeige 32 zeigt somit andauernd die Tempe­ ratur in °C an. Die Anzeige 32 wird durch +5 Volt vom Netzgerät über zwei Transistoren 116 und 118 aktiviert, welche synchron mit dem Umsetzer über Leitungen 120 und 122 geschaltet werden.

Gemäß Fig. 4 wird das analoge Temperatursignal V_A auf der Leitung 60 außerdem über einen Widerstand 124 an den nicht-invertierenden Eingang des Differentialver­ stärkers 42 gelegt, der einen invertierenden Eingang besitzt, über welchen die Temperatureinstellung von einer Bedienungsperson für unterschiedliche Strömungsbe­ dingungen durch die Temperatureinstellschaltung 44 durchführbar ist. Ein Widerstand 126 koppelt die Ausga­ be des Verstärkers 128 in der Temperatureinstellschal­ tung an den invertierenden Eingang des Differentialver­ stärkers 42. Die Ausgabe des Verstärkers 128 ist propor­ tional zu ihrer nicht-invertierenden Eingabe von einem von einer Bedienungsperson einstellbaren Widerstand 130, der mit den Widerständen 132 und 134 zwischen die +12 Volt Klemme des Netzgerätes und Erde geschaltet ist. Ein von einer Bedienungsperson ausgewähltes Spannungssi­ gnal V_T wird somit an den Differentialverstärker 42 ge­ legt, um eine Fehlerspannung V_C an seinem Ausgang zu erzeugen, welcher über einen Rückkopplungswiderstand 136 an den invertierenden Eingang angeschlossen ist. Das Fehlerspannungssignal V_C wird über einen Kopplungs­ widerstand 138 an den nicht-invertierenden Eingang des Spannungsvergleicherverstärkers 46 gelegt, dessen Aus­ gang über einen Rückkopplungskondensator 140 an den nicht-invertierenden Eingang angeschlossen ist. Der in­ vertierende Eingang des Vergleicherverstärkers 46 nimmt ein Rampenspannungssignal V_R vom Rampenspannungsgenera­ tor 48 über eine Rampenspannungssignalleitung 142 auf. Der Rampenspannungsgenerator 48 weist Verstärker 144 und 146 mit jeweils nicht-invertierenden Eingängen auf, welche über spannungsreduzierende Widerstände 148 und 150 an die +12 Volt Klemme des Netzgerätes angeschlos­ sen sind, wobei Rückkopplungsverbindungen zu den inver­ tierenden Eingängen bestehen. Der Ausgang des Verstär­ kers 144 ist an die Basis eines Transistors 152 ange­ schlossen und steuert diesen auf, um einen negativ werdenden Signalstrom bei einem eingestellten Wert in der über einen Widerstand 154 an Erde angeschlossenen Rampenspannungssignalleitung 142 durchzulassen. Dieser Signalstrom wird außerdem an den invertierenden Eingang des Verstärkers 144 zurückgeführt. Die Spannungsausgabe des Verstärkers 146 wird an die Rampenspannungssignal­ leitung 142 über den Kondensator 156 gelegt, zu dem ein Widerstand 158 parallel liegt, wenn der Transistor 160 durch ein negatives Spannungssignal durchgeschaltet wird, das über einen Widerstand 162 an seine Basis gelegt wird. Der Widerstand 162 ist an eine Nullspan­ nungserkennungsleitung 164 angeschlossen.

Der Differentialverstärker 42 nimmt das Temperatureinstell­ signal V_T auf der Leitung 84 von der Temperatureinstell­ schaltung 44 durch den Widerstand 126 auf, während das Ausgangssignal V_O vom Vergleicher 46 über die Leitung 78 an die Treiberschaltung 50 nur dann zugeführt wird, wenn die Fehlerspannungseingabe V_C gleich groß wie oder größer als die Rampenspannung V_R ist. Der Rampenspan­ nungswert läßt sich über einen geerdeten Widerstand 168 einstellen, der an den nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 144 parallel zu einem geerdeten Kondensa­ tor 170 gelegt ist. Die Detektorschaltung 40 empfängt eine Eingabe von der Temperatursignalleitung 60, um ver­ schiedene Alarmzustände zu erzeugen. Die Signalabschalt­ leitung 74 ist an den nicht-invertierenden Eingang des Spannungsvergleichers 46 angeschlossen, um das daran an­ gelegte Fehlersignal nebenzuschließen, damit die Hei­ zung auf die zuvor erwähnte Weise abschaltbar ist.

Die Heizungsaufwärmsteuerung 80 nach Fig. 5 steuert die Spannungsversorgung der Heizelemente 34 im Heiz­ block 18, in welchem der Temperaturfühler 36 montiert ist. Ein Ausgangssignal V_O vom Vergleicher 46 wird auf der Leitung 78 an die Anzeige 76 gelegt und an­ schließend über eine Leitung 79 an eine Licht emittie­ rende Diode 172 eines Optokopplers 174 in der Heizungs­ treiberschaltung 50 geführt, um einen Triac 176, 177 über seine Steuerelektrode zu schalten. Der Triac ist mit einem, Induktor 178 in Reihe geschaltet und an eine Klemme des Heizelements 34 angeschlossen. Er ist außer­ dem an den Leistungsschalter 180 angeschlossen, mit wel­ chem die andere abgesicherte Klemme des Heizelements verbunden ist. Der Leistungsschalter 180 ist an eine 115 Volt Wechselstromquelle angeschlossen. Bei geschlos­ senem Leistungsschalter aktiviert die Heizungstreiber­ schaltung 50 das Heizelement in Abhängigkeit von einer Signalspannung V_O auf der Leitung 79. Die 115 Volt Wechselspannung wird außerdem an das Netzgerät 182 an­ dauernd angelegt, wenn der Schalter 180 geschlossen wird, um die Versorgungsspannungen +12 Volt und +5 Volt zu erzeugen.

Die Temperatur des Heizblocks 18 wird von einem Ther­ mistor-Fühler 36 gemessen, um Temperaturspannungssigna­ le über eine Leitung 184 an den nicht-invertierenden Eingang des Zwischenverstärkers 52 zu legen, von wel­ chem eine verstärktes Temperatursignal über die Lei­ tung 82 an die Detektorschaltung 40 und über den Wider­ stand 184 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 186 in der Heizungsaufwärmsteuerung 80 gelegt wird. Das Temperatureinstellsignal V_T auf der Leitung 84 wird über einen Widerstand 188 an den nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 186 gelegt. Eine Steuersignal­ ausgabe von dem Verstärker 186 wird über eine Diode 190 auf die Abschaltsteuerleitung 70 gebracht. Die Steuersi­ gnalausgabe vom Verstärker 186 wird durch die Eingabe von der Temperatureinstellschaltung bestimmt, welche an ihren nicht-invertierenden Eingang gelegt wird, und von Eingaben, die von dem Zwischenverstärker 52 über den Widerstand 184 und von einer Temperatur-Grenzwertsteuer­ schaltung 192 stammen, die über einen Widerstand 194 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 186 ange­ schlossen ist. Ein Widerstand 196 verbindet den Ausgang des Verstärkers 186 mit der Steuerschaltung 192 gemäß Fig. 5, um dessen Betrieb zu takten und eine Bezugs­ spannung an den Verstärker 186 zu legen, und zwar für die An-Aus-Zyklussteuerung der Heizung durch die Ab­ schaltsteuerleitung 70. Die Steuerschaltung 192 bewirkt dabei ein allmähliches Steigern der Temperaturgrenzen des Heizblocks nach jeweils zwei An/Aus-Zyklen der Hei­ zung.

Unter Bezugnahme auf die Detektorschaltung 40 gemäß Fig. 6 ist zu bemerken, daß das Temperatursignal vom Sensor 20 auf der Leitung 60 parallel an einen Sensorun­ terbrechungsdetektor 61, einen Hochtemperaturdetektor 56 und einen Tieftemperaturdetektor 58 gelegt wird. Der Sensorunterbrechungsdetektor 61 weist einen Transistor 198 auf, über welchen ein Temperatursignalstrom durch eine Diode 200 zu einer Alarmsignalleitung 64 geleitet wird. Das Signal von dem anderen Fühler 36 in dem Heizblock, welches an die Leitung 184 gelegt wird, wird von dem Fühlerunterbrechungsdetektorverstärker 202 ver­ stärkt, dessen Ausgabe ebenfalls durch eine Diode 204 auf die Alarmsignalleitung 64 gelegt wird. Andere Ausga­ besignale werden an diese Alarmsignalleitung 64 über Dioden 206 und 208 durch Verstärker 210 und 212 der Detektoren 56 und 58 gelegt. Die Temperatursignallei­ tung 60 ist- durch einen Widerstand 214 an den invertie­ renden Eingang des Hochtemperatur-Detektorverstärkers 210 gekoppelt, während der Widerstand 216 die Leitung 60 an den nicht-invertierenden Eingang des Tieftempera­ tur-Detektorverstärkers 212 anschließt. Beide der zu­ letzt genannten Verstärker weisen seriell angeschlosse­ ne Rückkopplungswiderstände und Dioden mit einer ein­ stellbaren Widerstandssteuerung 218 für den Verstärker 210 auf. Die ausgegebenen Alarmsignale, welche auf die Signalleitung 64 gelegt werden, werden der Alarmschal­ tung 66 eingegeben. Aus der Tieftemperatur-Abschalt­ schaltung 86 werden Abschalt- und Rückstellsignale (über eine Freigabe/Rückstellschaltung 94 gemäß Fig. 7) über Dioden 222 bzw. 220 an die invertierenden Ein­ gänge der Detektorverstärker 212 und 210 durch Leitun­ gen 88 bzw. 90 rückgekoppelt. Die Signalausgaben der Detektoren 61 und 56 und des Verstärkers 223 zur Fest­ stellung von Überhitzung sind über Dioden 224, 226 und 228 an eine gemeinsame Abschaltsteuerleitung 70 paral­ lel angeschlossen, welche an die Heizungsabschaltsteu­ erung 73 und an den Ausgangsverstärker 186 in der Auf­ wärmsteuerung 80 angeschlossen sind.

Fig. 7 zeigt die Alarmschaltung 66, an welche die Alarmsignale über die Leitung 64 an die Basis eines Transistors 230 gelegt werden. Wenn der Transistor 230 von einem Alarmsignal aufgesteuert wird, dann leitet er Strom zu der akustischen Alarmeinrichtung 232 und durch einen Widerstand 234 an eine optische LED-Alarmanzei­ ge 236, welche den Alarmteil 68 bilden. Die optische LED-Anzeige 176 wird andererseits zum Leuchten ge­ bracht, um den Heizungsbetrieb anzuzeigen. Ein Signal V_O auf der Leitung 78 wird an die Anzeige 76 gelegt, um diese zu aktivieren, sofern das Signal nicht von einem Transistor 238 der Abschaltsteuerung 72 gegen Erde ver­ zweigt wird, welcher von einem Freigabesignal auf der Leitung 70 gesperrt gehalten wird, das von der Detektor­ schaltung 40 stammt, die über einen Widerstand 240 an die Basis des Transistors 238 angeschlossen ist. Die Abschaltungssteuerungsleitung 70 ist außerdem durch einen Widerstand 242 an die Basis eines Transistors 244 angeschlossen, um in ähnlicher Weise die Umleitung des ausgegebenen Fehlersignals V_C vom Differentialverstär­ ker 42 durch die Leitung 74 zu steuern. Fühlerunterbre­ chungen und extreme Temperaturbedingungen bewirken so­ mit nicht nur einen Alarm, sondern schalten außerdem den Heizungsbetrieb und die Funktionsanzeige 76 ab. Ein Tieftemperaturalarm schaltet bei seiner Auslösung eben­ falls die Heizung ab.

Die andere, in Fig. 7 dargestellte Funktionsanzeige 92 wird über einen Transistor 246 aktiviert, welcher mit einer Diode 247 in Reihe geschaltet ist, um anzuzeigen, daß der Tieftemperaturdetektor 58 abgeschaltet ist. Der Transistor 246 wird von einer negativen Vorspannung durchgeschaltet, welche über einen Widerstand 252 an seine Basis gelegt ist. Im durchgesteuerten Zustand legt der Transistor 246 ein positives Signal über die Leitung 88 und die Diode 222 an den invertierenden Ein­ gang des Verstärkers 212, um den Tieftemperaturdetek­ tor 58 abzuschalten. Das Steuersignal auf der Leitung 88 wird von einer Steuerungsschaltung 250 in der Abschaltschaltung 86 gesteuert und von der von Hand betreibbaren Steuerung 94 erzeugt.

Wenn die Stromversorgung anfänglich eingeschaltet wird, lösen die an die Steuerungsschaltung 250 angelegten +12 Volt einen sperrenden Steuerungszyklus aus, an des­ sen Ende ein positives Spannungssignal über den Wider­ stand 252 an die Basis des Transistors 246 gelegt wird, um diesen zu sperren. Wenn die von dem Temperaturfüh­ ler 20 gemessene Ausgangstemperatur nicht zu diesem Zeitpunkt bis über den unteren Grenzwert angestiegen ist, wird dies festgestellt und die Alarmeinrichtungen 232 und 236 werden auf die zuvor erwähnte Weise durch den Transistor 66 aktiviert. Dieser Tieftemperaturbe­ trieb des Alarmteils 68 wird von der vorhergehenden Aktivierung der Tieftemperatur-Abschaltanzeige 92 durch den Transistor 246 während des sperrenden Steuerungszy­ klus identifiziert. Der an die Tieftemperatur-Feststell­ schaltung während des sperrenden Steuerungszyklus ange­ legte Absperrstrom in der Leitung 88 kann dadurch ge­ wünschtenfalls sofort unterbrochen werden, indem der Schalter 254 in der Steuerung 94 in die Tieftemperatur- Freigabeposition gebracht wird, in welcher er den Kon­ takt 256 berührt, der über eine Torschaltung 258 und eine Diode 248 an die Basis des Transistors 246 ange­ schlossen ist, so daß dieser gesperrt wird. Auf diese Weise wird die Tieftemperatur-Detektorschaltung 58 vor dem Ende des sperrenden Steuerungszyklus freigegeben, um festzustellen, ob die Tieftemperaturgrenze bereits zu einem zu frühen Zeitpunkt durchlaufen worden ist. Der sperrende Steuerungszyklus kann zu jedem Zeitpunkt nach dem Einschalten der Spannungsversorgung ausgelöst werden, indem der Schalter 254 in die Rückstellposition gebracht wird, in der er den Rückstellkontakt 260 berührt, welcher an die Torschaltung 258 und an die Rückstellklemme der Steuerungsschaltung 250 angeschlos­ sen ist. Ein derartiges Rückstellen aktiviert erneut die Anzeige 92 über den Transistor 246, und zwar für die Dauer des Steuerungszyklus.

Wenn die vom Temperaturfühler 20 gemessene Ausgangs­ temperatur die in der Hochtemperatur-Detektorschaltung 56 erzeugte obere Grenze überschreitet, dann aktiviert das auf die Signalleitung 64 gelegte Ausgangssignal die Alarmeinrichtungen 232 und 236 über den Transistor 230. Gleichzeitig wird ein Abschaltsignal auf der Abschalt­ steuerungsleitung 70 über Widerstände 240 und 242 an die Basis der Transistoren 238 und 244 gemäß Fig. 7 gelegt, was ein Abschalten der Heizung über die Lei­ tung 74 und ein Ausschalten der Anzeige 76 veranlaßt. Der invertierende Eingang des Hochtemperatur-Detektor­ verstärkers 210 ist über die Rückstellsignalleitung 90 an einen Rückstellkontakt 260 angeschlossen, so daß der Schalter 254 bei der Rückstellfunktion die Tieftempera­ tur-Detektorschaltung 58 absperrt und die Aktivierung der Heizung wieder aufnimmt, vorausgesetzt, daß die Ausgangstemperatur unter der Obergrenze liegt, welche von dem Hochtemperaturdetektor 56 eingestellt ist.

Eine Optokopplerschaltung 264, die an Netzgerät 182 ge­ mäß Fig. 5 angeschlossen ist, erzeugt ein genaues Ram­ pensignal, das an die Spannungssignalleitung 164 gelegt wird, welche über den Widerstand 162 gemäß Fig. 4 an die Basis des Transistors 160 angeschlossen ist. Ein Rückstellsignal wird dadurch über den Transistor 160 an den Rampenspannungsgenerator 48 gelegt.

Der Temperaturfühler 20 ist durch die zuvor beschrie­ bene Steuerung funktionsfähig und liefert eine optimale Temperaturstabilität unter einer Vielzahl von angenom­ menen Strömungsbedingungen, einschließlich von belüf­ teter und unbelüfteter Strömung innerhalb eines zweck­ mäßigen Strömungsgeschwindigkeitsbereichs wie beispiels­ weise 5 bis 30 l/min. Die Temperaturstabilität ist in einer Ausführung der Erfindung gekennzeichnet durch eine verhältnismäßig kleine Abweichung der Ausgangs­ temperatur von 2°C gegenüber einer gewünschten Tempera­ tur, die über die Temperatureinstellschaltung 44 einge­ stellt ist, und zwar nach einer anfänglichen Aufwärm­ phase, auf die die Steuerungsschaltung 250 eingestellt ist. Dabei wird angenommen, daß die Strömungsgeschwin­ digkeit des befeuchteten Sauerstoffs in der Leitung 14 innerhalb des zuvor erwähnten Funktionsbereichs liegt. Sollte die von dem Temperaturfühler 20 gemessene Aus­ gangstemperatur eine Obergrenze überschreiten, auf welche der Hochtemperaturdetektor 56 eingestellt ist, beispielsweise zwischen 39,6 und 40,6°C, dann tritt ein Alarm auf, welcher den Alarmteil 68 aktiviert und die Heizung 34 abschaltet, bis die Ausgangstemperatur unter einen Schaltpunkt abgefallen ist, wobei der Schalter 254 von Hand in die Rückstellposition verbracht wird. Der Tieftemperaturdetektor 58, der während des sperren­ den Steuerzyklus der Steuerschaltung 250 abgeschaltet ist, wird dadurch eingeschaltet, daß der Schalter 254 in die Tieftemperatur-Freigabestellung gekippt wird, in der er den Kontakt 256 berührt. Die Alarmsperrungs-Zeit­ verzögerung wird auch ausgelöst, wenn die Stromversor­ gung anfänglich eingeschaltet wird. Ein derartiger Tief­ temperatur-Alarmbetrieb bewirkt, daß man sich vor einer Überhitzung schützt, die sonst auftreten würde, falls der Temperaturfühler 20 aus der Leitung 14 entfernt wurde.

Es werden außerdem Alarme in der Steuerung ausgelöst, wenn der Schaltkreis an den Fühlern 20 und 36 unter­ brochen wird. Ein unterbrochener Schaltkreis am Tempera­ turfühler 20 wird durch eine geringe Anzeige oder eine Nullanzeige in der Anzeige 32 angezeigt. Alle Alarmzu­ stände bewirken ein Abschalten der Heizung 34 und löschen die Heizungsfunktionsanzeige 76.

Eine Überhitzung durch die Heizung 34 auf einen Wert über die gewünschte Temperatur wird von der Heizungs- Aufwärmsteuerung 80 in Verbindung mit dem Einstellen der Temperatur-Einstellschaltung 44 derart minimiert, daß die Heizung 34 beim Annähern an die gewünschte Temperatur während der Aufwärmphase periodisch an- und ausgeschaltet wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum Regeln der Temperatur des durch ein Inhala­ tionsgerät strömenden Gases während der Aufwärmphase, mit folgenden Schritten:

• - die Soll-Temperatur des zu inhalierenden Gases wird eingestellt;
• - die Ist-Temperatur des Heizblocks wird gemessen;
• - die Soll- und Ist-Temperatur werden in einer Aufwärm­ schaltung miteinander verglichen; und
• - die Aufwärmschaltung schaltet unter vorgegebenen Aufwärm­ bedingungen abhängig vom Ergebnis des Vergleiches inter­ mittierend den Heizblock an und ab.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwärmschaltung die von dem Temperaturfühler gemessene Temperatur des Heizblocks durch intermittierendes Anschalten und Abschalten der Heizung schrittweise erhöht, während sich die Temperatur des strömenden Gases der Soll-Temperatur annähert.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit folgenden Merkmalen:

• - einer Heizung (34) zum Erwärmen des strömenden Gases mit einem Heizblock (18);
• - einem ersten Temperaturfühler (20), der stromabwärts von der Heizung liegt und dazu dient, die Temperatur des strömenden Gases zu messen und ein erstes entsprechendes Fühlersignal (V_A) zu liefern;
• - einem zweiten Temperaturfühler (36) zum Messen der Temperatur des Heizungsblocks und zur Erzeugung eines entsprechenden zweiten Fühlersignals;
• - einer Einstelleinrichtung (44) zum Auswählen einer Soll- Temperatur für das strömende Gas und zur Erzeugung eines entsprechenden Einstellsignals (V_T);
• - einer Steuerung (42, 80), welche an die Temperaturfühler (20, 36) und an die Einstelleinrichtung (44) angeschlos­ sen ist und dazu dient, die Arbeitsweise der Heizung zu steuern;

dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufwärmschaltung (80) in Abhängigkeit von Alarmzuständen, die von Detektoren (61, 58, 56, 54) festgestellt werden, ein periodisches An- oder Abschaltsignal für die Heizung (34) erzeugt und an eine Abschaltsignalleitung (70) legt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Anzeige (32) zum Anzeigen der Temperatur des strömenden Gases, welche von dem Temperaturfühler (20) stromabwärts von der Heizung gemessen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Alarmeinrichtung (68), welche an die Steuerung (42, 80) ange­ schlossen und von dieser angesteuert ist und zum Anzeigen einer Reihe von Betriebszuständen der Vorrichtung dient.