DD229306A1

DD229306A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR AN EXTERNAL, PORTABLE MONITORING DEVICE FOR HOT AIR TUBULATORS

Info

Publication number: DD229306A1
Application number: DD26996084A
Authority: DD
Inventors: Peter Schwensow; Kati Barth; Wolfram Muehr
Original assignee: Liebknecht Mikroelektron
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1985-11-06

Abstract

Schaltungsanordnung fuer ein externes, tragbares Ueberwachungsgeraet fuer Heissluftsterilisatoren, das insbesondere fuer Kleinsterilisatoren in der medizinischen Praxis zu benutzen ist. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines handlichen Geraetes, das die Sicherheit fuer die biologische Wirksamkeit des Sterilisationsprozesses erhoeht. Daraus ergibt sich die Aufgabe, eine logische Verknuepfung der Parameter Zeit und Temperatur durch schaltungstechnische Massnahmen zu bewirken. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess durch eine Schaltung mit zwei Stromkreisen geloest, wobei der erste Stromkreis mit einem Schwellwertschalter, einer Uhr und einer Thermosonde zur Zeitmessung und zur Kontrolle einer Minimaltemperatur dient und der zweite Stromkreis, der ebenfalls einen Schwellwertschalter und eine Thermosonde aufweist, fuer die Kontrolle einer Maximaltemperatur vorgesehen ist. Die Grenzen sind einstellbar.Circuit arrangement for an external, portable Ueberwachungsgeraet for hot air sterilizers, which is to be used in particular for small sterilizers in medical practice. The aim of the invention is to provide a handy device that increases the safety of the biological effectiveness of the sterilization process. This results in the task of creating a logical link between the parameters of time and temperature by means of circuit engineering measures. This object is achieved according to the invention by a circuit with two circuits, the first circuit with a threshold, a clock and a thermo-probe for timing and to control a minimum temperature and the second circuit, which also has a threshold and a thermo-probe, for the control a maximum temperature is provided. The limits are adjustable.

Description

Title of the invention

Schaltungsanordnung für ein externes, tragbares Überwachungsgerät für HeißluftsterilisatorenCircuit arrangement for an external, portable monitoring device for hot air sterilizers

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein externes, tragbares Gerät zur Überwachung von Heißluftsterilisatoren — insbesondere Kleinsterilisatoren — in der medizinischen Praxis.The invention relates to a circuit arrangement for an external, portable device for monitoring hot air sterilizers - especially small sterilizers - in medical practice.

Characteristic of the known technical solutions

Mit dem Wirtschaftspatent der DDR WP 143 557 ist ein transportabler Steuerautomat bekannt geworden, der für Heißluftsterilisatoren eingesetzt werden kann. Es wird dabei davon ausgegangen, daß bei herkömmlichen Sterilisatoren unterschiedliche Temperaturbedingungen innerhalb des Sterilisiergutes existieren, das ebenfalls, je nach Charge, ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen kann. Nach der Lehre dieser Erfindung sind daher innerhalb des Gerätes mehrere Temperaturmeßstellen vorgesehen, deren Werte mit einem Bandschreiber überwacht werden. Außerdem wird zur Berücksichtigung der Aufheizphase des Gerätes ein zeitlicher Sicherheitszuschlag bei der Sterilisationsdauer eingeführt. Dieser zeitliche Sicherheitszuschlag wird aus einer „Normalfüllung" eines Sterilisators ermittelt. Insgesamt soll der Programmablauf für eine „Sterilisationsoptimierung bei gegebener Einwirkungszeit und oberer Grenztemperatur und einer Betriebszeitbestimmung für den Chargendurchgang" sorgen. Nachteilig ist bei dieser Erfindung, daß die vorgeschlagene Lösung zwar ein tragbares Gerät vorsieht, das jedoch durch den Bandschreiber und die verwendete Relaisschaltung insgesamt doch recht groß und unhandlich ist. Das Gerät ist daher auch vorzugsweise zur speziellen Überprüfung von Sterilisatoren im Meßlabor vorgesehen und nicht zur laufenden Einsatzüberwachung in der medizinischen Praxis. Es fehlen auch schaltungstechnische Mittel, eine Überhitzung eines Sterilisators zu signalisieren. Überhitzungen können aber zur Beschädigung oder Zerstörung von Sterilisationsgut führen, das nicht hochwärmefest ist. Ferner ist auch keine schaltungstechnische Maßnahme zum Abschalten des Sterilisators bei Temperaturunterschreitungen vorgesehen. Alle anderen bekannten Lösungen sind nicht für externe, tragbare Geräte vorgesehen.With the commercial patent of the GDR WP 143 557 a portable control automat has become known, which can be used for hot air sterilizers. It is assumed that in conventional sterilizers different temperature conditions exist within the sterilized, which may also, depending on the batch, have very different properties. According to the teaching of this invention, therefore, several temperature measuring points are provided within the device whose values are monitored with a tape recorder. In addition, in order to take into account the heating-up phase of the device, a temporal safety margin is introduced in the sterilization period. This temporal safety supplement is determined from a "normal filling" of a sterilizer, and overall, the program sequence is to ensure "sterilization optimization at a given exposure time and upper limit temperature and an operation time determination for the batch passage". A disadvantage of this invention is that although the proposed solution provides a portable device, but the total is still quite large and unwieldy by the tape recorder and the relay circuit used. The device is therefore also preferably for special inspection of sterilizers in the laboratory provided and not for ongoing use monitoring in medical practice. There is also a lack of circuitry means to signal overheating of a sterilizer. However, overheating can lead to the damage or destruction of sterilized goods, which is not highly heat-resistant. Furthermore, no circuit-technical measure for switching off the sterilizer at temperature drops is provided. All other known solutions are not intended for external, portable devices.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines kleinen handlichen Überwachungsgerätes, das insbesondere für Kleinsterilisatoren verwendbar ist und die Sicherheit für die biologische Wirksamkeit des Sterilisationsprozesses wesentlich erhöht sowie Energieeinsparungen durch eine exakte Zeitschaltung ermöglicht. Das Überwachungsgerät soll ohne besondere Eingriffe in den Sterilisator einsetzbar sein.The aim of the invention is to provide a small handy monitoring device that is particularly useful for small sterilizers and significantly increases the safety of the biological effectiveness of the sterilization process and energy savings by a precise timing allows. The monitor should be usable without special intervention in the sterilizer.

Explanation of the essence of the invention

Ausgehend vom Ziel der Erfindung stellt sich die technische Aufgabe, eine logische Verknüpfung der Parameter Zeit und Temperatur durch schaltungstechnische Maßnahmen zubewirken, bei der die Zeit gemessen wird, innerhalb deren sich das Sterilisationsgut auf der vorgeschriebenen Temperatur befindet und eine Temperaturunterschreitung nach erstmaligem Erreichen der Solltemperatur — unter Ausschließung der Aufheizphase — zur irreversiblen Abschaltung führt und eine Überhitzung des Sterilisators durch ein optisches und/oder akustisches Warnsignal angezeigt wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe besonders günstig unter Verwendung mikroelektronischer Bauteile gelöst. Das Überwachungsgerät wird mittels eines üblichen Netzkabels mit Steckerverbindung zwischen den Sterilisator und eine Netzsteckdose geschaltet. Der Aufbau des Überwachungsgerätes enthält zwei Stromkreise. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus. Der erste Stromkreis enthält als wichtigstes Bauelement einen mikroelektronischen Schwellwertschalter 1. Der Schwellwertschalter 1 ist im Eingang mit einer Thermosonde 2 verbunden, die mittels einer lösbaren Verbindung mit einem gut wärmeleitendem Bauteil 4a des Sterilisators 4 verbunden ist. Diese konstruktiv günstige Stelle muß die gesamte Temperaturverteilung in dem Sterilisator 4 repräsentieren. Um mögliche Temperaturabfälle in anderen Punkten im Innern zu berücksichtigen, muß die Sterilisationstemperatur entweder genügend hoch gewählt werden, oder es wird ein den ganzen Sterilisator 4 durchlaufendes Bauteil aus einem gut wärmeleitenden Metall (z.B. Aluminium oder Kupfer) mit der Thermosonde verbunden. Die Temperatur dieser Schiene ergibt sich dann als Mittelwert aller Orte, die sie durchläuft. Das Bauteil 4a kann auch die Form eines Rahmens aufweisen.Based on the object of the invention, the technical task, a logical linkage of the parameters time and temperature zubewirken by circuitry measures, in which the time is measured, within which the Sterilisationsgut is at the prescribed temperature and a temperature undershooting after first reaching the target temperature - under exclusion of the heating phase - leads to irreversible shutdown and overheating of the sterilizer is indicated by a visual and / or audible warning signal. According to the invention this object is achieved particularly favorable using microelectronic components. The monitor is switched between the sterilizer and a power outlet using a standard power cord with a plug connection. The structure of the monitoring device contains two circuits. Fig. 1 shows a block diagram of the structure. The first circuit contains a microelectronic threshold value switch 1 as the most important component. The threshold value switch 1 is connected at the input to a thermoprobe 2, which is connected by means of a detachable connection to a good heat-conducting component 4 a of the sterilizer 4. This constructively favorable location must represent the entire temperature distribution in the sterilizer 4. In order to take into account possible temperature drops at other points in the interior, the sterilization temperature must either be set sufficiently high, or a component made of a highly thermally conductive metal (for example aluminum or copper) passing through the entire sterilizer 4 is to be connected to the thermoprobe. The temperature of this rail is then the average of all the places it passes through. The component 4a may also have the shape of a frame.

Weiterhin ist im ersten Stromkreis ein Einstellwiderstand 3 mit der Thermosonde 2 und dem Initiatorschaltkreis 1 verbunden. Durch den Einstellwiderstand 3 wird die Schaltschwelle des Schwellwertschalters 1 und damit die Schalttemperatur festgelegt. Der Schwellwertschalter 1 hat zwei Ausgänge. Bei Erreichen der durch das Einstellpotentiometer vorgegebenen Temperatur wird in dem Schwellwertschalter 1 ein Schaltvorgang ausgelöst. Der eine Ausgang führt bei Temperaturen unterhalb der Schaltschwelle keinen Strom. Es wird erst bei TT₅ (T_s = Schwellwerttemperatur) eingeschaltet. An diesem Ausgang ist eine Zeitmeßeinrichtung angeschlossen. Damit ist erreicht, daß bei der Temperatur T_s, die der Sterilisationstemperatur entspricht, die Quarzuhr 6 mit Strom versorgt wird und anläuft. Nach einer Zeitdauer, die bis zu 12 h eingestellt werden kann, ertönt ein akustisches Signal, das auch noch mit einem Lichtsignal 5 gekoppelt sein kann. Damit wird das Ende der Sterilisationszeit angezeigt.Furthermore, in the first circuit, a setting resistor 3 is connected to the thermoprobe 2 and the initiator circuit 1. By adjusting resistor 3, the switching threshold of the threshold 1 and thus the switching temperature is set. Threshold switch 1 has two outputs. When the temperature set by the setting potentiometer is reached, a switching operation is triggered in the threshold value switch 1. The one output does not conduct electricity at temperatures below the switching threshold. It is only switched on at TT ₅ (T _s = threshold temperature). At this output a time measuring device is connected. This ensures that at the temperature T _s , which corresponds to the sterilization temperature, the quartz clock 6 is supplied with power and starts. After a period of time which can be adjusted up to 12 h, an acoustic signal sounds, which can also be coupled to a light signal 5. This displays the end of the sterilization time.

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Der zweite Ausgang des Initiatorschaltkreises führt einen Ausgangsstrom bei TT₅, der bei höheren Temperaturen abgeschaltet wird. Mit diesem Ausgang ist ein Relais 7 verbunden, das einen Umschaltkontakt besitzt. Ein Anschluß des Sterilisators 4 ist mit dem Mittenkontakt des Relais 7 verbunden, während einer der Umschaltkontakte direkt an der Netzspannung und der andere an der Selbsthalteschaltung 8, bestehend aus einem Relais und einem parallelen Taster, liegt. Die Wirkungsweise dieses Schaltungsteils ist folgende: Bei Inbetriebnahme des Sterilisators 4 liegt der Mittenkontakt des Relais 6 an dem Strompfad der Selbsthalteschaltung 8, die durch den Taster den Sterilisator 4 in Betrieb setzt. Hat der Sterilisator 4 seine Betriebstemperatur T₅ erreicht, dann schaltet der Schwellwertschalter 1 um und der Mittenkontakt des Relais 6 liegt nun direkt an der Netzspannung. Fällt diese kurzfristig aus, ohne die Temperatur T_s zu beeinflussen, bleibt der Schaltzustand erhalten. Bei längerem Netzausfall, Spannungsabfällen der Netzspannung und Störungen an der Heizwicklung des Sterilisators 4 kommt es zum Temperaturabfall. Damit schaltet der Schwellwertschalter wieder zurück und das Relais 7 fällt in seine Ausgangslage zurück. Da sich die Selbsthalteschaltung 8 in abgefallenem Zustand befindet, ist die Netzspannung jetzt abgeschaltet und auch die Quarzuhr bleibt stehen. Damit ist eine Unterschreitung der vorgeschriebenen Sterilisationstemperatur vollständig ausgeschlossen. Der Zyklus muß nunmehr, nach neuerlicher Einstellung der Quarzuhr 6, durch den Taster der Selbsthalteschaltung 8 erneut in Gang gesetzt werden.The second output of the initiator circuit carries an output current at TT ₅ , which is turned off at higher temperatures. With this output, a relay 7 is connected, which has a changeover contact. One terminal of the sterilizer 4 is connected to the center contact of the relay 7, while one of the changeover contacts directly to the mains voltage and the other to the self-holding circuit 8, consisting of a relay and a parallel button is located. The operation of this circuit part is the following: When starting the sterilizer 4, the center contact of the relay 6 is located on the current path of the self-holding circuit 8, which sets the sterilizer 4 by the button. Has the sterilizer 4 reaches its operating temperature T ₅ , then the threshold switch 1 switches and the center contact of the relay 6 is now directly to the mains voltage. If this fails in the short term without affecting the temperature T _s , the switching state is maintained. In case of prolonged power failure, voltage drops of the mains voltage and disturbances on the heating coil of the sterilizer 4, there is a drop in temperature. Thus, the threshold switches back and the relay 7 falls back to its original position. Since the self-holding circuit 8 is in a de-energized state, the mains voltage is now turned off and the quartz clock stops. This is a fall below the prescribed sterilization temperature completely excluded. The cycle must now, after renewed adjustment of the quartz watch 6, be set in motion again by the button of the self-holding circuit 8.

Ein zweiter Stromkreis dient der Signalisierung von Übertemperaturen. Dieser Stromkreis enthält einen weiteren Schwellwertschalter 9, der eingangsseitig mit einer zweiten Thermosonde 10 und einem Einstellwiderstand 11 und ausgangsseitig mit einer optischen und/oder akustischen Anzeigeeinrichtung 13 verbunden ist. Die Funktion der Schaltung des zweiten Stromkreises entspricht im Prinzip der des ersten Stromkreises. Es wird jedoch eine höhere Umschalttemperatur als im ersten Stromkreis mit dem Einstellwiderstand 5 eingestellt. Die zweite Thermosonde 10 ist wie die erste Thermosonde 2 im Inneren des Sterilisators 4 oder an einem herausragenden, gut wärmeleitenden Bauteil 4a befestigt. Bei beiden Thermosonden handelt es sich entweder um temperaturabhängige Halbleiterwiderstände oder um in Sperrichtung betriebene pn-Übergänge von Halbleiterbauelementen, vorzugsweise aus SiA second circuit is used to signal overheating. This circuit contains a further threshold value switch 9, which is connected on the input side to a second thermoprobe 10 and a setting resistor 11 and on the output side to an optical and / or acoustic display device 13. The function of the circuit of the second circuit corresponds in principle to that of the first circuit. However, it is set to a higher switching temperature than in the first circuit with the adjustment resistor 5. Like the first thermoprobe 2, the second thermoprobe 10 is fastened in the interior of the sterilizer 4 or on an outstanding, highly thermally conductive component 4a. Both thermoprobes are either temperature-dependent semiconductor resistors or reverse-biased pn junctions of semiconductor devices, preferably of Si

Ausführungsbeispiel: Embodiment:

Ein Heißluftsterilisator mit einer Solltemperatur von 180⁰C soll bei 160⁰C als unterer Grenztemperatur abgeschaltet werden und eine obere Temperatur yon 200⁰C nicht überschreiten. Es wird eine Schaltung nach Fig. 1 vorgeschlagen. Als Schwellwertschaltkreis wird eine integrierte Schaltung des Typs A 301 D benutzt. Die angegebene Schaltung entspricht mit ihrem ersten und zweiten Stromkreis völlig den oben beschriebenen Bedingungen. Zur Einstellung einer durch die Sterilisationsbedingungen vorgegebenen Schalthysterese wird zwischen die Anschlüsse 2 und 4 der integrierten Schaltung A 301 Dein Potentiometer von 100 kOhm im ersten Stromkreis gelegt. Damit wird der zulässige Schwankungsbereich der Temperatur eingestellt, bei dessen Unterschreiten ein Abschalten des Sterilisators erfolgt.A hot-air sterilizer with a setpoint temperature of 180 ^° C. should be switched off at 160 ^° C. as a lower limit temperature and should not exceed an upper temperature of 200 ^° C. A circuit according to FIG. 1 is proposed. The threshold circuit used is an A 301 D integrated circuit. The specified circuit corresponds with their first and second circuit completely the conditions described above. To set a predetermined by the sterilization conditions switching hysteresis between the terminals 2 and 4 of the integrated circuit A 301 your potentiometer of 100 kOhm in the first circuit. This adjusts the permissible fluctuation range of the temperature below which the sterilizer is switched off.

Im zweiten Stromkreis ist nur die Überschreitung eines Grenzwertes wichtig. Es wird daher ein Festwiderstand zwischen die Anschlüsse 2 und 4 des Schaltkreises A 301 D gelegt. Der Schaltkreis A 301 D enthält eine stabilisierte Spannungsquelle zur Speisung des Temperatursensors. Dadurch entfallen besondere schaltungstechnische Maßnahmen zur Stabilisierung der Versorgungsspannung. Als Zeitanzeige wird eine Quarzuhr vom Typ „Kaliber 62" benutzt, die einen akustischen Signalgeber entält. Wegen des geringen Stromverbrauchs kann diese Uhr direkt durch den Initiatorschaitkreis A 301 angesteuert werden. Zusammen mit dem Signal für den Ablauf der Sterilisationzeit kann die Abschaltung des Sterilisators erfolgen. Zur Durchführung eines Sterilisationszyklus werden die Uhrzeit und die Weckzeit an der Uhr eingestellt. Nach Betätigen des Netzschalters und der Selbsthalteschaltung läuft der Prozeß an, wobei die Sterilisationszeit erst mit Erreichen der Arbeitstemperatur (z.B. 18O⁰C) beginnt.In the second circuit, only the exceeding of a limit value is important. It is therefore a fixed resistor between the terminals 2 and 4 of the circuit A 301 D laid. Circuit A 301 D contains a stabilized voltage source for feeding the temperature sensor. This eliminates special circuitry measures to stabilize the supply voltage. The watch uses a "caliber 62" quartz watch with an audible buzzer and, due to the low power consumption, this watch can be controlled directly by the initiator circuit A 301. Together with the sterilization time signal, the sterilizer can be switched off To perform a sterilization cycle, the time and the alarm time are set on the clock After pressing the power switch and the self-holding circuit, the process starts, whereby the sterilization time only begins when the working temperature (eg 18O ⁰ C) is reached.

Der Hauptvorteil der Erfindung liegt darin, bei Versagen von Regeleinrichtungen — die ja normalerweise Temperaturtoleranzen von einigen Graden oder weniger recht gut einhalten — kritische Betriebszustände der Sterilisatoren zu vermeiden.The main advantage of the invention is to avoid critical operating conditions of the sterilizers in the event of failure of control devices - which normally normally comply with temperature tolerances of a few degrees or less.

Claims

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Invention claim:

External, portable monitoring device for hot air sterilizers with logical combination of the parameters sterilization time and sterilization temperature, characterized in that in a first circuit a thermocouple (2) is connected in circuit to the input of a threshold switch (1) and a setting resistor (3) and the thermoprobe (2) releasably attached to a, inside the sterilizer (4) or protruding from this component (4a) made of a good heat conducting material and the threshold (1) on the output side with a time measuring device (6), a changeover relay (7) and a self-holding circuit ( 8) is coupled, and in a second circuit a threshold value switch (9) on the input side with a further thermosensor (10) and a setting resistor (5) and the output side with an optical and / or acoustic signal device (12) is connected and the thermo-probe (9) also releasably on the component (5) befes is done.

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