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Sterilisierapparat
Die Erfindung betrifft einen Sterilisierapparat mit einer Sterilisierkammer für das zu sterilisierende Gut, z. B. Wäsche, Verbandstoffe, ärztliche Instrumente oder Gummihandschuhe u. dgl., und mit einer Vakuumpumpe zum Evakuieren der Sterilisierkammer sowie mit einer Programmsteuerungseinrichtung mit druck- oder temperaturabhängigen Organen und mechanisch sowie elektrisch arbeitenden Mitteln, welche selbsttätig die einzelnen Phasen des Sterilisierprogrammes, wie z. B. Evakuieren, Temperarur-Steigezeit, Sterilisation, Entlüften, steuert.
Wie sich an Hand von eingehenden wissenschaftlichen Untersuchungen ergeben hat, hängt nun diejenige Zeit, die notwendig ist, um das Sterilisieren des Gutes durchzuführen, in starkem Masse von der Qualität des in der Sterilisierkammer herrschenden Unterdruckes ab. Es ist jedoch nicht möglich, bei jedem Sterilisierprozess in der Kammer ein gleich hohes Vakuum zu erzielen, vielmehr schwankt die Güte des Unterdruckes in der Sterilisierkammer. Deshalb wurde bisher zum Weiterschalten des Programmes von derVakuumphase zurTemperatur-Steigezeitphase ein Vakuummesser benützt, der auf einem bestimmten Unterdruckwert eingestellt war. Dieser Wert war so gewählt, dass er nach der Erfahrung auch bei ungünstigen Umständen erreicht wurde.
Sobald sich dieses Vakuum in der Sterilisierkammer eingestellt hatte, schaltete der Vakuummesser auf die Steigezeitphase weiter, d. h. es wurde ein Dampfventil geöffnet, um in die Sterilisierkammer Dampf einströmen zu lassen. Bei Erreichen der Sterilisiertemperatur wurde dann z. B. durch ein temperaturabhängiges Organ auf die nächste Programmphase, nämlich das Sterilisieren, weitergeschaltet, d. h. es wurde dabei selbsttätig das Dampfventil geschlossen und ein Zeitschaltwerk in Gang gesetzt, welches die Dauer der Sterilisierzeit bestimmte. Dabei war die Zeitdauer vorgegeben, denn man wusste aus Erfahrung, dass bei dem eingestellten Vakuum eine bestimmte Zeit unbedingt erforderlich war, um ein sicheres Sterilisieren des Gutes zu bewirken.
Nachteilig war bei dieser Programmsteuerung, dass die tatsächliche Endleistung einer Hochleistungspumpe nicht voll ausgenützt werden konnte, da wie gesagt aus Sicherheitsgründen für den Programmalauf der Schaltpunkt als vorbestimmter Vakuum-Endwert weit vor der Endleistung der Vakuumpumpe liegen musste. Es hätte keinen Zweck, diesen Schaltpunkt in die Nähe dieses Endwertes zu legen, da er nicht stets sicher erreicht werden würde. Ein "Hängenbleiben" der Programmsteuerung in der Vorvakuumphase wäre die Folge. Es ist bekannt, durch eine besondere Umschaltvorrichtung in einem solchen Fall durch
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Einrichtungperatur umzuschalten. Dies hat aber den Nachteil einer erheblichen Verlängerung der Gesamtsterilisationszeit.
Um die Restluft aus dem zu sterilisierenden Gut zu entfernen und eine Sterilisierung hoher Güte zu erhalten, ist aber ein möglichst hoher Vakuumwert anzustreben.
Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein Sterilisierapparat mit einer Programmsteuerungseinrichtung, die den Sterilisierprozess selbständig derart steuert, dass er bei voller Sicherheit für einwandfreie Sterilisation stets in der kürzest möglichen Zeit abläuft.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung liegt darin, die Piogrammsteuerungseinrichtung derart auszubilden, dass von ihr selbsttätig die tatsächlich erreichte Qualität einer programmphase, z. B. der Vaku- umphase, als gleitender Ist-Wert festgestellt und nach diesem Ist-Wert der kürzeste Zeitablauf einer nachfolgenden Phase, z.
B. der Sterilisation, eingestellt wird, wobei die Steuerungseinrichtung den innerhalb der Phase (Vakuumphase) zeitlich sich verändernden Ist-Wert in seiner optimalen Grösse abtastet
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und danach je nach der festgestellten Grösse den Wert einer nachfolgenden Phase (Sterilisation) bemisst.
Wird unter günstigen Voraussetzungen ein hohes Vakuum erreicht, so wird die Sterilisationszeit durch die erfindungsgemässe Einrichtung während einer nachfolgenden Phase entsprechend kurz bemessen. Werden wegen ungünstigeren Voraussetzungen weniger hohe Vakuumendwerte erreicht, wird die Sterilisationszeit entsprechend länger bemessen, ohne dass auf eine Langzeitsterilisation umgeschaltet werden muss.
Dazu sieht die Erfindung vor, dass in der Programmsteuerungseinrichtung ein von der Vakuumphase zur Steigezeitphase weiterschaltendes Zeitschaltwerk sowie eine Messsteuereinrichtung eingebaut ist, die ein am Ende der Vakuumphase den erreichten Vakuumwert messendes Vakuum-Messgerät sowie einen diesen Wert aufspeichernden Speicher und einen vom Vakuum-Messgerät in Abhängigkeit vom erreichten
Vakuumwert einzustellenden, die Zeitdauer der Sterilisationsphase bestimmenden Zeitgeber umfasst.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Messsteuereinrichtung ein die erreichte Temperatur fest- stellendes und danach den Zeitgeber in der Bestimmung der Zeitdauer der Sterilisationsphase korrigieren- des Organ umfasst. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass z. B. die Zeitdauer der Sterilisierphase noch weiter verkürzt wird, wenn die in der Sterilisierkammer erreichte Temperatur höher als die an sich dafür vorbestimmte Temperatur ist. Wird dagegen diese Temperatur unterschritten, so wird die Sterilisation- zeit im notwendigen Mass selbsttätig verlängert.
Das Vakuum-Messgerät kann gemäss der Erfindung als ein Änderungen des Druckes in Änderungen eines elektrischen Widerstandes umsetzendes Organ ausgebildet sein, wobei dann der Speicher ein elek- trisch arbeitender Speicher ist, in welchem der Vakuummesswert proportional eingespeichert wird.
In der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen ist ein Beispiel der Erfindung erläutert. Dabei zeigt : Fig. 1 den Sterilisierapparat schematisch in Seitenansicht, Fig. 2 eine allgemei- ne schematische Darstellung der zugehörigen Programmsteuerung, Fig. 3 ein Teildiagramm (graphische
Darstellung des zu steuernden Programmes), Fig. 4 Einzelheiten zum Schema nach Fig. 2, Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild einer zusätzlichen Einrichtung zur erfindungsgemässen Steuerung des Programmes, und Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Vakuum-Messorgans, das zur steten Messung des Vor- vakuums dient.
Der Sterilisierapparat weist ein Blechgehäuse 11 auf, in welchem eine Sterilisierkammer 12 so an- geordnet ist, dass ihre Öffnung 14 nach Öffnen des Deckels 13 von aussen zugänglich ist. Ferner befindet sich innerhalb des Gehäuses ein alle Teile der Programmsteuerungseinrichtung aufnehmender Behälter 15 und eine Vakuumpumpe VP. In die Sterilisierkammer 12 mündet eine Leitung 16, die zu einem Dampferzeuger 17 führt. Zwischen der Sterilisierkammer 12 und dem Dampferzeuger 17 ist ein Ventil 18 eingebaut, das z. B. als Magnetventil ausgebildet sein kann. Zwischen diesem Dampfventil 18 und der Sterilisierkammer 12 mündet in die Leitung 16 eine Evakuierungsleitung 19, die zur Vakuumpumpe VP führt.
In diese Leitung 19 ist ein weiteres Ventil 20 eingebaut, das ebenfalls ein Magnetventil sein kann. Es ist jedoch auch möglich, die Ventile als durch Stössel betätigte mechanische Ventile auszubilden, wobei die Stössel durch eine Nockenwelle gesteuert werden, die durch einen Elektromotor über ein Getriebe gedreht wird. Die Ausbildung dieser Ventile ist jedoch kein Teil der Erfindung.
Es sei angenommen, dass das gesamte Sterilisationsprogramm sich aus fünf verschiedenen Phasen zusammensetzt, die in Fig. 2 durch fünf Felder symbolisch dargestellt und mit den römischenZahlenI-V gekennzeichnet sind. Dabei bedeutet :
I = die Phase des Vorvakuums, d. h. das Evakuieren der Sterilisierkammer,
II = die Phase der Temperatur-Steigezeit, d. h. das Ansteigen der Temperatur in der Sterilisier- kammer durch Einströmenlassen von Heissdampf,
III = die Phase der Sterilisation, d. h. Wirkenlassen der erforderlichen Sterilisiertemperatur auf das zu sterilisierende Gut,
IV = Phase des Absaugens, d. h. das Entfernen des Dampfes aus der Sterilisierkammer durch erneutes
Evakuieren,
V = Phase des Belüftens, d. h. das Einströmenlassen von atmosphärischer Luft in die Sterilisier- kammer.
Wenn ein Sterilisierprozess durch Drücken auf den Startknopf des Sterilisierapparates gestartet ist, übernimmt die Programmsteuerungseinrichtung selbsttätig das Weiterschalten von Programmphase zu Programmphase. Soweit dazu bei dem Sterlisierapparat gemäss der Erfindung übliche Vorrichtungen und Steuerorgane verwendet werden, sind diese als allgemein bekannt nicht gezeichnet.
Zur Durchführung eines Sterilisierprozesses nach der Erfindung ist in der Programmsteuerungseinrichtung eine Messsteuereinrichtung E eingebaut, welche die Sterilisationszeit III abhängig von dem erzielten Endwert des Vorvakuums I bestimmt.
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Wie aus dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm zu ersehen, wird der am Ende des Vorvakuums I erzielte Vakuumwert P von der Einrichtung E gemessen und während der Steigezeit II gespeichert. Die Sterilisationszeit III wird durch die Einrichtung E abhängig von dem gemessenen und gespeicherten Vakuumwert selbsttätig bestimmt. So ergibt ein mittlerer Vakuumwert P eine Zeit T für die Sterilisationszeit III, während einem niederen Vakuumendwert P eine längere Zeit T und einem hohen Vakuumendwert P eine kürzere Zeit T zugeordnet ist.
In der Sterilisierkammer 12 ist ein Vakuumschalter VS eingebaut, der so eingestellt ist, dass er auf einen bestimmten Vakuumwert PA anspricht (Fig. 1 und 4). Der Vakuumwert PA ist so gewählt, dass ein derartiger Unterdruck erfahrungsgemäss auf alle Fälle erreicht wird. So wird vermieden, dass die Pro- grammsteuerung "hängen bleibt". DerVakuumschalter VS schaltet, sobald sich der Unterdruck PA eingestellt hat, ein Zeitschaltwerk ZS und gleichzeitig über ein Schrittschaltwerk Sch die Stromversorgung für die Einrichtung E ein.
Das Zeitschaltwerk ZS schaltet nach einer vorgegebenen, konstanten Zeit tkonst die Vakuumpumpe VP ab und die Einrichtung E auf Speichern um, so dass der am Ende des Vorvakuums I herrschende Vakuumwert P bzw. P oder P von der Einrichtung E festgestellt und gespeichert wird. Zur gleichen Zeit vollzieht das Zeitschaltwerk ZS noch eine dritte Schaltung, indem es das Schrittschaltwerk Sch weiterschaltet. Dabei wird das Vakuumventil 20 geschlossen und das Dampfventil 18 geöffnet, wodurch also die Steigezeit II ausgelöst wird. Das Schrittschaltwerk Sch belässt dabei die Einrichtung E eingeschaltet.
Am Ende derSteigezeit Il wird der Einrichtung E durch ein Temperaturmessorgan T ein Auslöseimpuls gegeben, der bewirkt, dass durch die Einrichtung E die Steigezeit II beendet und die Sterilisationszeit III ausgelöst wird. Dabei wird das Dampfventil 18 am Ende der Steigezeit n geschlossen. Die Dauer der Sterilisationszeit III wird durch die Einrichtung E abhängig von dem gespeicherten Vakuumwert und der erreichten Temperatur selbsttätig bestimmt.
Am Ende der Sterilisierzeit III wird das Schrittschaltwerk in Gang gesetzt, das in bekannter Weise das Vakuumventil 20 öffnet und die Vakuumpumpe VP einschaltet (Absaugen IV) und nach einer vorgegebenen Zeit diese Organe abschaltet und in die Sterilisierkammer Aussenluft einströmen lässt (Belüften V). Nachdem diese programmphasen IV und V in der üblichen Weise ablaufen, werden im folgenden nur die für die Erfindung wesentlichen Phasen I - III behandelt.
Die Fig. 5 zeigt ein Schaltbild der ausgeschalteten Einrichtung E. Spricht der Vakuumschalter VS bei Erreichen des Vakuumwertes PA an, dann wird über das Schrittschaltwerk Sch der Stromkreis für das Relais U geschlossen, welches den Netzschalter N der Einrichtung E schliesst. Über den Gleichrichter G wird die Netzspannung gleichgerichtet und die gleichgerichtete Spannung wird durch den Widerstand R und den Kondensator C geglättet und durch die Röhre Rö II stabilisiert.
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Kondensator C auf. Der Transistor Tr ist mit Kollektor und Emitter an den Kondensator C angeschlossen. In Reihe zu den Widerständen RI und R, die an die Basis des Transistors angeschlossen sind, liegt ein Vakuummessorgan V mit dem Widerstand Rd, das später noch eingehender beschrieben wird.
Der Widerstand Rd wächst bei steigendem Vakuum ; die Kondensatorspannung wird dadurch vermindert, u. zw. so lange, bis am Ende des Vorvakuums I durch das die Vakuumpumpe abschaltende Zeitschaltwerk ZS der Stromkreis für das Relais Y geschlossen wird. Der Relaiskontakt y, schaltet den Kondensator Cl und den Widerstand parallel zu dem Widerstand R, der im Stromkreis des vorerregten Relais Z liegt, welches über den Widerstand R'an die volle Gleichspannung angeschlossen ist. Das Relais Z zieht an und die Relaiskontakte z,z und z gelangen in die Arbeitsstellung. Hiedurch wird einmal der Kondensator C vom Transistor Tr abgeschaltet. Die zuletzt vorhandene Kondensatorladung bleibt gespeichert, da der Entladekreis noch geöffnet ist.
Ferner wird durch den Relaiskontakt ze der Gasentladungsröhre Rö I die Anodenspannung über den Vorwiderstand R'zugeschaltet. Diese Röhre kann aber noch nicht zünden, da die an der Zündelektrode stehende Spannung noch niedriger als die Zündspannung ist.
Durch Schliessen des Relaiskontaktes z wird der Schaltstromkreis für die Sterilisationszeit nur vorbereitet, da der Relaiskontakt x noch offen bleibt.
Am Ende der Steigezeit II wird Relais X durch ein Temperaturmessorgan T eingeschaltet. Der Kontakt xl dieses Relais schaltet den Entladungswiderstand Rz parallel zum Kondensator C, der schon über den
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