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Dokumentenidentifikation DE19654726A1 30.04.1998
Titel Verfahren und Bausatz zur kybernetischen Überwachung und Korrektur von Substratkonzentrationen in flüssigkeitsdurchströmten Kreislaufsystemen
Anmelder Schreiber, Hans, Dr. Dr., 69469 Weinheim, DE
Erfinder Schreiber, Hans, Dr. Dr., 69469 Weinheim, DE
DE-Anmeldedatum 30.12.1996
DE-Aktenzeichen 19654726
Offenlegungstag 30.04.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.1998
IPC-Hauptklasse G05D 11/00
IPC-Nebenklasse G05D 11/08   G05D 7/00   A61B 5/00   
Zusammenfassung Vorgestellt wird ein Verfahren und ein Bausatz zur kybernetischen Überwachung und Korrektur von Substratkonzentrationen in flüssigkeitsdurchströmten Kreislaufsystemen. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß durch ein geschlossenes System ein Bausatz mit mindestens einem integrierten oder mindestens einem separaten Reglersubstanzdepot geeignet ist, im Regelkreis Substratparameter durch einen bevorzugten Pumpenmechanismus anzusteuern, indem der Regler einen Soll-Ist-Vergleich vornimmt und über seine Regelstrecke Normabweichungen kompensiert, daß darüber hinaus induktiv und/oder mit anderen Möglichkeiten der status quo abgegriffen wird und wobei das/die Substanzdepot/s (Reglersubstanz/en, Analysesubstanz/en) von außerhalb des Kreislaufsystems aufgefüllt und/oder entleert werden.

Beschreibung[de]

Kybernetische Regelsysteme gewinnen zunehmend an Bedeutung. So wird auch seit vielen Jahren versucht, chemisch gelöste Substrate in einem Kreislaufsystem konstant zu halten oder in sinnvollen Grenzen und zeitlichen Rhythmen zu variieren.

Bei organischen Lösungen verschiedenster Moleküle gewinnt die Absorptionsbestimmung im Infrarotbereich zunehmend an Bedeutung, wenngleich durch Valenzschwingungen und Deformationsschwingungen Absorptionsbanden auftreten, deren Auswertung in Bezug auf eine spezifische Subtanz extrem schwierig ist über den Rückschluß auf die Substratkonzentrationen läßt sich bei substratspezifischer Absorptionsbande der aktuelle Reglersubstanzbedarf errechnen. Dieser Gedanke ist einer der Hauptelemente der vorliegenden Anmeldung, wobei jedoch zur Verallgemeinerung der Begriff der elektromagnetischen Wellenabsorption benutzt wurde.

Wenn somit der Anmelder auf letztere Technologie im Wesen zurückgreift, wird dennoch bevorzugt u. a. auf den Substratgehalt indirekt zusätzlich dadurch geschlossen, daß z. B. nach Vortestung und initialer Reglersubstanzgabe der Substratgehalt soweit abgesenkt wird, daß korrespondierende Hilfselemente o. dgl. , die zur vollen Leistungsfähigkeit reinen Substrats bedürfen, so reagieren, daß auf die Substratkonzentration rückzuschließen ist.

Eine andere Möglichkeit wird darin gesehen, daß Kreislaufzusatzkomponenten in Funktion zur Substratkonzentration arbeiten, so daß hierüber die Substratkonzentration errechenbar ist.

Letztlich ist die chemische und/oder physikochemische Analyse in einem temporär geöffneten Meßkompartiment der Kreislaufstrecke erfolgversprechend.

Dem Anmelder erscheint es sinnvoll, ggf. die Kombination der dargestellten Verfahrensschritte anzustreben und auf die aufgezeigte Alternative der physiokochemischen Analyse des Substrats und der Reglersubstanzapplikation nach Meßauswertung über mindestens einen geeigneten Mikroprozessor den Schwerpunkt zu legen.

Dabei darf nicht vergessen werden, daß oft ein multifunktionelles Geschehen kybernetisch zu regeln ist.

Die Anmeldung wird anhand der Ansprüche näher erläutert.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur kybernetischen Überwachung und Korrektur von Substratkonzentrationen in flüssigkeitsdurchströmten Kreislaufsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein kybernetisches System ein Bausatz mit mindestens einem integrierten oder mindestens einem separaten Reglersubstanzdepot und ggf. mindestens einem Analysatordepot geeignet ist, im Regelkreis gelöste Substrate durch einen Pumpenmechanismus o. dgl. über mindestens eine Regelsubstanz o. dgl. anzusteuern, indem der Regler einen Soll-Ist-Vergleich vornimmt und über seine Regelstrecke Normabweichungen kompensiert, daß darüber hinaus mit geeigneten Übertragungsmechanismen der status quo des Systems erfaßt wird und daß das/die Depot/s von außerhalb zugänglich ist/sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bausatzelement geeignet ist, mindestens einen Parameter bevorzugt mittels Timer zeitgesteuert abzurufen, so daß bei bestimmten Ist-Grenzwerten der Soll-Wert angesteuert wird.
  3. 3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt alle Komponenten mit Ausnahme der Abtasteinheit ins Kreislaufsystem integriert oder diesem adaptiert werden.
  4. 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei bestimmten Substraten nach Konzentrationsbestimmung durch mindestens eine physikalische und/oder chemische und/oder physikochemische Meßmethode, ggf. nach bevorzugt chemische/r/en und/oder physikochemische/r/en Hilfsreaktion/en und bevorzugt im Abgleich mit mindestens einem Hilfsreferenzwert, der für das jeweilige Substrat spezifisch ist, die Substratkonzentration in einem definierten Grenzbereich gehalten wird, wobei bevorzugt zusätzlich mindestens ein spezifisches Hilfselement oder eine Kreislaufzusatzkomponente, das/die bevorzugt auf jeweils ein spezifisches Substrat konzentrationsabhängig anspricht und damit den Reglersubstanzbedarf wesentlich genauer errechenbar macht, verwendet wird, daß die jeweilige Substratkonzentration in definierten Zeitintervallen erfolgt und daß bei einer unvorhergesehenen und nicht erwünschten Substratkonzentrationsveränderung ein bevorzugter Reglersubstanzbolus in das Kreislaufsystem oder damit korrespondierende Systeme exakt dosiert und bevorzugt ventilgesteuert freigesetzt wird.
  5. 5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß verwendete Hilfselemente oder Kreislaufzusatzkomponenten über das jeweils zu bestimmende Substrat konzentrationsabhängig stimuliert werden, wobei z. B. die Anzahl von Signalen im Zeitintervall o. dgl. rechnerisch nach bevorzugter Vortestung indirekt auf die jeweilige Substratkonzentration schließen läßt, die durch den Regler kontrolliert im Sollbereich gehalten wird.
  6. 6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß bei bestimmten Substraten bevorzugt ein bestimmtes Wirkelement oder eine Wirkvorrichtung angesprochen wird, dessen/deren Aktivitätsmessung den Regler zusätzlich anspricht, wobei wirkseitig bevorzugt mindestens ein optimierter Sensor die entsprechende Meldung an den Regler (Mikroprozessor) abgibt.
  7. 7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der/die Mikroprozessor/en oder mindestens ein bevorzugt übergeordneter Mikroprozessor selbst reguliert/regulieren.
  8. 8. Verfahren zur kybernetischen Überwachung und Korrektur von Substratkonzentrationen in flüssigkeitsdurchströmten Kreislaufsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Flow-Druckmessung und der Messung von Druckschwankungsfrequenzen mindestens ein Druckaufnehmer wie ein Piezokristall in das Kreislaufsystem eingebracht oder diesem adaptiert wird und so mit mindestens einem Mikroprozessor verbunden ist, daß über eine nachfolgende bevorzugte Induktivität mit Zusatzelementen bei optimierter Energieversorgung der System-Flowdruck und Druckschwankungsfrequenzen durch einen separaten Sensor abgegriffen, umgerechnet und ggf. aufgezeichnet wird.
  9. 9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt jedes Reglersubstanzdepot und/oder jedes Analysesubstanzdepot überwacht wird und daß bei einem definierten Grenzwert der Füllmenge eine Meldung erfolgt.
  10. 10. Verfahren nach mindesten einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt ein Bausatzteil so in das Kreislaufsystem integriert ist, daß es von der Lösungsflüssigkeit bevorzugt ohne Flowbeeinflussung durchströmt wird, und daß mittels bevorzugter Photoelemente über die Analyse ermittelter Absorptionsbanden bzw. sich daraus ableitender Extinktionswerte die Substratkonzentrationsbestimmung erfolgt.
  11. 11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer bevorzugten indirekten Methode die zu regelnde Substratkonzentration bevorzugt durch Absorptionsdifferenz/en bzw. nach Extinktionsermittlung nach bevorzugt abgeschlossener Reaktion des jeweiligen Substrats mit einem bevorzugten Katalysator erfolgt, oder daß bevorzugt die erzeugte/n Reaktionssubstanz/en mindestens eine zur Berechnung der zu regelnden Substratkonzentration verwertbare Absorptionsbande bildet, wobei zur Reaktion bevorzugt mindestens ein Hilfsstoff der fließenden Lösung Verwendung findet.
  12. 12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein mit dem bevorzugten Kreislaufanteil verbundener Anteil des Bausatzes einerseits einen ungehinderten Flow garantiert und daß andererseits zeitgesteuert mindestens eine bevorzugte Meßkammer eröffnet wird, so daß die zur Substratkonzentrationsbestimmung erforderliche bevorzugte Lösungsmenge zur Analyse zur Verfügung steht und wobei ggf. mindestens ein bevorzugter Hilfsstoff zur Analyse und damit Substratkonzentrationsbestimmung beigegeben wird.
  13. 13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der bevorzugten Substratkonzentrationsbestimmung diese bevorzugt über elektrische Parameter durch freiwerdende elektrische Einheiten bei der bevorzugten chemischen Reaktion berechnet wird.
  14. 14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer bevorzugt dadurch entsteht, daß ein rotierbares Bausatzelement, das einerseits den Flow garantiert durch eine bevorzugte 90-Grad-Rotation zu den bevorzugten Sensorelementen ausgerichtet wird, wobei bevorzugt für die Analysezeit bzw. für die Zeit der Substratkonzentrationsmessung der Flow unterbrochen wird, und daß die mitgenommene Lösungsmenge auf die bevorzugte chemische Analyse abgestimmt ist und die bevorzugt nach der Analyse- bzw. Meßzeit durch erneute 90-Grad-Rotation des bevorzugten Bausatzelementes wieder dem Flow beigemischt wird.
  15. 15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer bevorzugt dadurch entsteht, daß ein bevorzugt abdichtendes Verschlußelement so verfahren wird, daß damit gleichzeitig die optimale Lösungsmenge angesaugt wird, die nach der Messung bevorzugt wieder durch das Verschlußelement dem Flow beigemischt wird.
  16. 16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß nach Konzentrationsbestimmung die separierte Lösungsmenge mindestens einem Entsorgungsdepot zugeführt wird.
  17. 17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt durch mindestens eine Hilfssubstanz eine Systemverglottung verhindert wird.
  18. 18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt Depot- und Pumpsysteme o. dgl. benutzt werden, daß diese über mindestens ein bevorzugtes Diaphragma mit analytische/m/n Agens/Agentien versorgt werden oder Verbrauchsstoffe entfernbar machen und Sensoren besitzen, die einjeweiliges Befüllen und/oder Entleeren als notwendig anzeigen, daß darüber hinaus auch die Reglersubstanz/en über mindestens ein Depot- und Pumpsystem bevorzugt ventilgesteuert exakt appliziert wird/werden.
  19. 19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglersubstanz/en bevorzugt direkt dem Lösungsflow beigemischt wird/werden.
  20. 20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung bevorzugt über mindestens einen Akkumulator und/oder mindestens eine bevorzugte Long-life-Batterie erfolgt, der/die bevorzugt lagebedingt leicht zu wechseln ist/sind.
  21. 21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Pumpmechanismus bevorzugt über einen oder mehrere bevorzugt federbetriebene/n Kolben und der Austritt bevorzugt ventilgesteuert über den/die Mikroprozessor/en und über Hilfselemente erfolgt.
  22. 22. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Pumpenantrieb über mindestens einen Elektromotor durchgeführt wird.
  23. 23. Bausatz zur Durchführung des/der Verfahren/s nach mindestens einem der Ansprüche 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mindestens eine Meßstrecke mit ansteuerbare/r/n Meßkammer/n und Sensoren für Substrate, den Kreislaufsystemdruck, die Druckschwankungsfrequenz und ggf. andere Parameter besitzt, daß er mit mindestens einem Mikroprozessor geeignet ist, zeitgesteuert Analyse- und Steueraufgaben zu bewältigen, damit mindestens eine Analyse- und Meßkammer für eine definierte Lösungsmenge zu öffnen und über bevorzugte Pumpenmechanismen Analyse- und/oder Reglersubstanzen aus entsprechenden Depots an den jeweiligen Wirkort freizugeben, wobei die Analyse- und/oder Reglersubstanzdepots geeignet sind, wieder aufgefüllt und/oder entleert zu werden und wobei die Energieversorgung bevorzugt elektrisch und oder mechanisch gewährleistet ist.
  24. 24. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-23, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Meßstrecke fixierter bevorzugter Piezokristall geeignet ist, den Kreislaufdruckdruck und Druckschwankungsfrequenzen mindestens einem Mikroprozessor zu übermitteln, der bei definierten Werten seinerseits geeignet ist, mit entsprechenden Bausatzkomponenten zu reagieren.
  25. 25. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, daß eine bevorzugte elektromagnetische Wellen-Absorptionsmeßanordnung bevorzugt in einer Meßkammer angeordnet geeignet ist, über mindestens einen Mikroprozessor mindestens ein Substrat und dessen Konzentraton zu ermitteln, der (Mikroprozessor) in der Folge geeignet ist, über bevorzugte Reglersubstanzen einen kybernetischen Kreislauf zu schließen.
  26. 26. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-25, dadurch gekennzeichnet, daß über eine pysikochemische Reaktion bevorzugt ein meßbarer elektrischer Strom geeignet ist, den jeweiligen Substratspiegel errechenbar zu machen.
  27. 27. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-26, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige mikroprozessorgesteuerte Pumpenmechanismus bevorzugt geeignet ist, energieversorgt mindestens einen Elektromotor und/oder eine mechanische Vorrichtung anzutreiben, der/die seinerseits/ ihrerseits in der Lage ist, so auf entsprechende Analyse- und/oder Reglersubstanzdepots zu wirken, daß die entsprechenden Stoffe exakt und bevorzugt ventilgesteuert dosiert ihren Wirkort erreichen.
  28. 28. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-27, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Energieversorgung mindestens ein Akkumulator und/oder mindestens eine bevorzugt Long-live-Batterie geeignet ist.
  29. 29. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-28, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke und/oder die Meßkammer/n bevorzugt aus High-Tech-Keramik bestehen, ebenso wie alle Bausatzelemente, die mit der Lösung in Berührung kommen.
  30. 30. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-29, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugte Parameter wie Systemdruck und Druckschwankungsfrequenz bevorzugt induktiv mit einem entsprechenden Sensor erfaßbar sind.
  31. 31. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-30, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotierbares Meßstreckenelement geeignet ist, bevorzugt einerseits den vollen arteriellen Substratflow zu garantieren, andererseits nach bevorzugter 90-Grad-Drehung geeignet ist, zur Meßkammer zu werden.
  32. 32. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-31, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Meßstreckenelementes über einen getaktet angesteuerten Elektromagneten erfolgt, dessen Rotor als Permanentmagnet mit einem bevorzugtem Untersetzungsgetriebe das notwendige Drehmoment zu liefern geeignet ist.
  33. 33. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-32, dadurch gekennzeichnet, daß auch andere Meßkammern geeignet sind, mit einem angesteuerten Elektromagneten eröffnet zu werden.
  34. 34. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-33, dadurch gekennzeichnet, daß ein Timer geeignet ist, die Taktfolge zu bestimmen.
  35. 35. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-34, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt jedem notwendigen Depot eine separate Pumpenvorrichtung zugeordnet ist.
  36. 36. Bausatz nach mindestens einem der Ansprüche 1-35, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt ein zentraler Antrieb geeignet ist, mehrere Pumpenvorrichtungen gleichzeitig und bevorzugt getaktet anzusteuern.






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