DE2240659A1 - Temperaturgeregelter gasbefeuchter fuer beatmungsapparatur - Google Patents
Temperaturgeregelter gasbefeuchter fuer beatmungsapparaturInfo
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Description
"Temperaturgeregelter Gasbefeuchter für Beatmungsapparatur".
Die Erfindung betrifft einen Gasbefeuchter für ein Beatmungsgerät
mit einem Wasserverdampfungsgefäss und einer Heizanordnung zum Erwärmen des Wassers im Verdampfungsgefäss.
Gasbefeuchter werden während der Beatmung eines Patienten angewendet, um dem dem Patienten zugeführten Beatmungsgas Wasserdampf beizugeben,
damit das den Körper des Patienten während des Ausatmens verlassende Wasser ausgeglichen wird. Bei einem üblichen Gasbefeuchter wird das Beatmungsgas
über die freie Oberfläche einer erwärmten Wassermenge in einer Verdampfungskammer geführt, bevor das von einer Beatmungsgasquelle herrührende
Gas dem Patienten zugeleitet wird. Das Wasser wird erwärmt damit es schneller verdampft, wodurch eine kleinere freie Oberfläche genügen kann
und um dae dem Patienten zugeleitete Gas zu erwärmen.
Es int bei dieser Art von Gasbefeuchtern üblich, das Wasser'
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Kit Hilfe eines elektrischen Tauchsieders» der durch einen fiirdfe Wassertemperatur in der Verdampfungskammer empfindlichen elektrischen Thermos-
taten gesteuert wirdf auf eine bestimmte eingestellte Temperatur zu erwärmen. Diese bekannten Befeuchter haben jedoch gewisse Nachteile, deren
auffälligste der ist, dass die Temperatur des durch den Patienten eingeatmeten
Gases von dem Debit, der Umgebungstemperatur, der Wassertemperatur
und der Länge des Gasschlauches zwischen dem Befeuchtiger und dem Patienten
stark abhängig ist. Im Hinblick auf diesen Umstand wird die Wassertemperatur im Gasbefeuchter auf einem sicheren niedrigen Wert eingestellt, damit
man die Gewähr hat, dass die Gastemperatur an der Stelle der Y-formigen
Gabelung, an der die Einatmungs- und Ausatmungsgasschläuche nahe der Gesichtsmaske zusammenkommen, niemals die normale Körpertemperatur tiberschreitet.
Diese Sicherheitsmas6nähme hat zur Folge« dass die Temperatur des
durch den Patienten ausgeatmeten Gases praktisch immer niedriger ist, als
die erwünschte normale Körpertemperatur desselben, so dass dem Patienten durch das Beatmungsgas Wärme entzogen wird, weil es in den Luftwegen und
den Lungen des Patienten erwärmt wird. Dies ist selbstverständlich unerwünscht, da der der Beatmung Bedürftige sich üblicherweise in einem
schlechten körperlichen Zustand befindet, so dass jegliche Verschwendung von K8rperenergie vermieden werden muss.
Die Erfindung bezweckt, einen medizinischen Gasbefeuclrtier
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist,
und er ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen Tempernturwandler
umfasst, der nahe dem bei einem Patienten befindlichen Ende einer nit dent Befeuchter zu koppelnden Zuführungsleitung für befeuchtetes Patientengas
angebracht wird, sowie einen Temperaturregler, dor mit dem Twmperaturwandler
und ferner über eine Energiesteueranordnung mit der Heizanord-
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-3- ' PHB. 32.187.
nung gekoppelt ist.
Durch Messung der Temperatur dee einzuatmenden Gases an
einem dem Patienten möglichst nahe liegenden Punkt ist es möglich, die Wassertemperatur derart zu steuern, dass die Temperatur des Gases von der
eingestellten Temperatur, die etwa 370C beträgt, wenig abweicht.
Eine praktische Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass der Temperaturwandler ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten ist, der in einem Zweig einer Widerstandsbrücke
angebracht ist, deren anderer Zweig ein Potentiometer enthält, dessen Einstellung die vorgegebene Temperatur bestimmt, wobei die Brücke abgeglichen
ist, wenn die Gastemperatur gleich der vorgegebenen Temperatur ist, während
die Ausgänge der Armverbindungen beider Zweige mit den Eingängen einer Vergleichsanordnung verbunden sind, die eine Störung des Gleichgewichte der
Brücke wahrnehmen kann, die dadurch verursacht wird, das» die Temperatur
Aas Gaaea niedriger si* Al« *orftf«fe«n· t««*er*tur ist« und die In Ata Fall
ein AuBgangeeignal liefern kann, wobei die Energiestaueranordnung einen
Schalter zum Steuern einet elektrischen Heizelemente in Abhängigkeit von
diesem Ausgangesignal umfasst.
Eine nichst· Aueführungeform ist dadurch gekennzeichnet,
dass der. Schalter in Serie mit dem Hei »element einen triac sowie einen
Impulsgeber enthält, der den Torelektroden de« Triacs Triggerimpulte zuführt, damit der Triac leitend wird, wenn dt« Gleichgewicht der Brücke
gestört i.t.
AuIi Sicherheitsgründen iat eine AuafÜhrungsform von Be-Aeutung, dia dadurch gekennt«iohn*t ist, Aa«a im VerdtuBpiOmgagefäse »in
thermischer Schalter angebracht ist, der die Wirkaamkait des Heizelementes
unmöglich macht, wenn das Wasser diejenige Temperatur erreicht, bei der der
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thermische Schalter in Betrieb gelangt·
Die Erfindung wird an Hand, einiger in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Gasbefeuchters,
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Sarstellung des Prinzips der
Temperaturregelung,
Fig. 3 das Schaltschema der Schaltung nach Fig. 1 ein—
schliesslich der Elemente zur Störungsdetektion und ■■
Fig. 4 ein ausgearbeitetes Schema der Schaltelemente zur
Alarmierung und Sicherung.
In Fig. 1 hat ein Vasserverdampfungs- Und Befeuchtungsgefäss
1 einen Einlass 2 und einen Auelass 5 für Beatmungsgase. Bas GefSss
enthSlt Wasser 4t das durch ein elektrisches Heizelement 5 erwärmt wird. Im
Betrieb wird Beatmungsgas durch den Einlass 2 Ober das erwärmte Wasser im
Gefäss zum Auslass 3 geführt, wobei das Gas Wasserdampf von der Wasseroberfläche
aus aufnimmt. Das befeuchtete Beatmungsgas wird über einen etwa 1 m
langen Schlauch 6 zum Einlass 7 für Einatmungsgas der Gabelung 8 und you
dort zu einer Gesichtsmaske oder über eine Verbindung 9 zu einer endotrachealen
Röhre geführt. Der Weg für das Ausatmungsgas verläuft über die Verbindungen 9 und 10 der Gabelung und wird im weiteren nicht näher "beschriebe:
da dies zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. Es wird ledig
lieh erwähnt, dass die Gabelung möglichst nahe dem Patienten angebracht
werden muss, so dass die nach Beendigung einer Ausatmungsphase zurückbleibende Gasmenge zwischen der Verbindung 9 und den Lungen des Patienten
möglichst gering ist, da dieses verbrauchte Gas bei der nächsten Einatmungsphase wieder eingeatmet wird. Dies bedeutet, dass dem Patienten tun-
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somehr frisches Beatmungsgas in jedem Ein- oder Ausatmungszyklus, züge- .
führt wird, je geringer der Inhalt desjenigen Teils des Wegs für das Gas
ist, der sowohl einen Teil des Einatmungswegs als auch des Ausatmungswegs
bildet, . .;..-■,
Im, dicken Ende der Gabelung 8 befindet sich ein Tempera-
turwandler 11» der die Temperatur des eingeatmeten Gases an einer günstigen
Stelle in der Nähe des Patienten misst. Der als Widerstand mit negativem
Temperaturjcoeffizienten ausgeführte Wandler, etwa ein Thermistor, ist mit
einer Vergleichsanordnung 12 über eine Stecker- und Buohsenverbindung 13 .
elektrisch verbunden. Die Buchse ist auf einer Vorderplatte der Befeuchteranordnung
angebracht ebenso wie die Verbindung für den Einatmungsschlaueh,
so dass die Gesichtsmaske und der Schlauch, zum Zweck der Sterilisation usw«
von der Befeuchteranordnung entfernt werden kennen.
Ein Temperatureinstellmittel 14» das aus einem, nach Temperatur
geeichten Potentiometer besteht, das ebenfalls auf dem Sehaltpult angebracht ist, ist mit einem zweiten Eingang der Vergleichsanordnung 12 verbunden«
Pas Ausgangssignal der Vergleichsanordnung 12 wird einem Regler 15
zugeführt, der eine Schaltanordnung für die Speisequelle der Heizanordnung;
steuert, welche Schaltanordnung aus einem in beiden Richtungen leitenden
Triodenthyristor oder Triac besteht» der in der Speiseleitung; zwischen
einer Speisequelle 1? und dem Heizelement 5 angebracht ist, .
Im Betrieb vergleicht die Vergleichsanordnung12 die Signaldes.
Wandlers und der Temperatureinstellanordnung, und sie liefert fin Au9"
gangssignal, wenn die durch den Wandler 11 .gemessene Temperatur niedriger ,
ala die mittels des Potentiometers 14 eingestellte Temperatur ist, i
Ausgangssignal bewirkt, dass die Schaltsteuerungseinhalt 15 den
dien des Triacs 16 zu Anfang d«h*-im Augjanblick de,a Nullübergangs jeter -. ^
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■ -6- ■ PHB. 32.187ι
halben Periode der Wechselstromquelle 17 Triggerimpulse zuführt, so dass der
Heizelement 5 Heizstrom zugeführt wird. So wird die Wassertemperatur erhöht,
wodurch die Temperatur des durch das Befeuchtergefäss 1 geführten Gases
erhöht wird. v
Wenn die Gastemperatur in der Gabelung gleich der vorgegebenen
Temperatur (etwa 37eC) ist, die mittels des Potentiometers 14 eingestellt
ist, werden die Eingangssignale für die Vergleichsanordnung 12 gleich, so dass diese kein Ausgangssignal mehr liefert. Dies hat zur Folge,
dass der Regler 13 dem Triac 16 keine Triggerimpulse mehr zuführt, so dass
die Stromzufuhr zum Heizelement 5 unterbrochen wird.
Auf diese Weise wird die Temperatur des Gases in der Gabelung
nahezu der mittels des Potentiometers 14 eingestellten Temperatur gleich gehalten. Die Vergleichsanordnung 12 kann auf vorteilhafte Art und
Weise ein Differenzverstärker sein.
Zum Schütze des Patienten sind verschiedene Sicherungen
eingebaut worden, wodurch das Heizelement ausgeschaltet und mithin eine überhitzung des einzuatmenden Gases vermieden wird, wenn in der Temperaturregelschaltung
eine Störung auftritt. Sie grSsste Störungsanfälligkeit beisteht in bezug auf den Temperaturwandler und die zugehörigen Leitungen;
d.h., dass diese Leitungen kurzgeschlossen oder unterbrochen werden können,
wShrend ebenfalls die Stecker-Buchsenverbindung 13 aus Versahen unterbreche
werden kann. Alle diese Störungen werden von einem Störungädetektor 18 feat
gestellt, der bei 19 mit den Wandlerleitungen verbunden ist. Wenn eine
Störung festgestellt wird, sperrt der Detektor 18 über die Leitung 21 den
Regler 15 und macht auf diese Weise das Heizelement unwirksam.
Sollte das Wasser dennoch überhitzt werden, so wird das
durch einen Wassertemperaturdetektor 22 festgestellt, etwa einem Biraetall-
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?ϊ'-- '■'.·■ ,·-.. -7- ' PHB. 32.187. ■
schalter, und dieser setzt dem Störungsdetektor 18 in Betrieb.
Nach dieser Beschreibungjäer_Art und Weise, in der die verschiedenen
Elemente der Schaltung wirksam sind, wird nun die Wirkungsweise des Temperaturreglers an Hand von Pig. 2 näher beschrieben. ■
Am Eingang j. und 1>
steht eine Wechselspannung von 24 Volt. Ein Widerstand R1 und eine Zener-Diode V1 liefern die positiven halben
Perioden der Wechselspannung mit einem Spitzenwert von +12 Volt im Verbindungspunkt
der Widerstände R1 und R2. Die Widerstände R2 bis R9 bilden
ein Widerstandsbruckennetzwerk, wobei die. Gleichgewichtsarmverbindungspunkte
der Brücke mit den Eingangsklemmen 2 und 3 einer integrierten
Schaltung IG verbunden sind. Der.Widerstand R4 ist ein Potentiometer das
das Temperatureinstellmittel 14 von Mg. 1 bildet. Der Widerstand. R7 ist
ein Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, wie ein Thermis
tor, und bildet den Temperaturwandler 11 von Eig. 1. Die integrierte Schaltung
IC enthält einen Differenzverstärker DA, der die an den Eingängen 2 und 3 der integrierten Schaltung auftretenden Spannungen miteinander vergleicht.
Dies erfolgt in der Vergleichsschaltung 12 von Fig. 1. Das Äusgangssignal.
dieses Verstärkers steuert eine Schaltungsanordnung,· die derart
wirkt, dass an einer Klemme 11 kurze Ausgangsimpulse bei jedem Nulldurchgang, der Speisewechselspannung entstehen, wenn die Spannung am Eingang
3 der integrierten Schaltung positiver als die Spannung am Eingang 2
ist. Derartige integrierte Schaltungen sind allgemein bekannt und werden zum Liefern von Triggerstromimpulsen verwendet, um Triacs im Punkt von
Nulldurchgängen zu schalten. Die in der im weiteren an Hand von Fig.. 3 zu
beschreibenden praktischen Ausführungsform verwendete integrierte Schaltung ist ein /uA 742 - TRIGAC von Fairchild Semiconductor und in der Figur sind
die Klemmen, mit den Nummern der Anschlüsse des TRIGAC entsprechenden Ziffer
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-θ- PHB* 32.187.
bezeichnet. Die innere Schaltung der integrierten Schaltung ist für die
Erfindung unwesentlich. Von der integrierten Schaltung wird gefordert, dass sie Triggerimpulse liefert, wenn die Klemme 3 positiver ist als die Klemme
2, ein vollständiges Schaltschema und eine vollständige Beschreibung werden
aber in der Veröffentlichung von Fairchildsemiconductor "Applications of
the /uA 742 TRIGAC" gegeben. Zum Liefern der Triggerimpulse zum Ausgang
benutzt diese integrierte Schaltung eine Änderung der Ladung eines ausserhalb der integrierten Schaltung befindlichen Kondensators, der in Fig. 2
«it C1 angegeben ist.
Die an der Klemme 11 der integrierten Schaltung auftretender Triggerstromausgangsimpulse zünden einen Triac Tr bei jedem Nulldurchgang
der Speisewechselspannung an den Klemmen a und b und versetzen den Triac in den leitenden Zustand. Diese Triggerimpulse werden mittels eines Synchroni sations-Eingangssignals mit dem Nulldurchgang synchronisiert, welches
Signal der Klemme 10 der integrierten Schaltung zugeführt wird, und von der
Speisewechselspannung hergeleitet ist. Der Triac Tr liegt in Serie mit einem Bimetallschalter Th (22 in Fig. 1) und einem Heizelement Htr (5 in
Fig. 1) an der Wechselstromquelle. So wird dem Heizelement Wechselstrom zugeführt, wenn der Triac durch die von der integrierten Sohaltung herrührenden Impulse getriggert wird.
Wenn die Temperatur des Gases bei der Gabelung (Fig. 1)
gleich der mittels des nach der Temperatur geeichten Potentiometers R4
eingestellten Temperatur ist, so sind die Amplituden der positiven halben Impulse, die an den Eingangsklemmen 2 und 3 der integrierten Schaltung auftreten, gleich. Unter diesen Umstanden wird der Triac Tr mithin nicht gezündet und dem Heizelement Htr kein Strom zugeführt. Wenn nun die Temperatur der Gabelung sinkt, nimmt der Widerstand des Thermistors R7 zu, so dass
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• -9- ---THB,--32.187.
die Amplitude der Impulse an der Klemme 2 kleiner wird. Die Impulse an der
Klemme 3 gehen nun mehr in positiver Richtung als diejenigen^ an. _der Klemme ί
und unter diesen Umständen liefert, wie oben erläutert, dieintegrierte
Schaltung Triggerimpulse zum Ausgang 11 und es fliesst über den Triac Tr ein Strom zur Heizanordnung. Infolgedessen steigt die Temperatur des Wassers
im Befeuchter, wodurch wiederum die Temperatur des Beatmungsgases bei der
Gabelung ansteigt, so dass der Widerstand des Thermistors RJ kleiner wird.
Wenn die zuletztgenannte Temperatur wieder gleich der mittels des Potentiometers
R4 eingestellten Temperatur ist, sind die Signale an den Klemmen 2
und 3 wiederum gleich und es werden den Torelektroderi des Triacs keine
Triggerimpulse mehr zugeführt. Die Heizanordnung Htr ist mithin ausgeschaltet.
'
In der praktischen Ausführungsform sind verschiedene Sieher·
heitsmassnahmen getroffen worden und diese werden an Hand der Fig. 3 und 4
beschrieben. In den Fig. 2 und 3 sind entsprechende Schaltungselemente mit
denselben Bezugsziffern versehen. υ
In Fig. 3 wird den linken Zweigen der Brücke (Widerstände R2-R6) über die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors V4 Strom zugeführt
und den rechten Zweigen der Brücke (den Widerständen R7-R9) wird Stro:
über die Emitter-Basisstrecke von V4 Strom·zugeführt. Der Transistor V2
ist normalerweise gesperrt, da die Emitter-Kollektorspannung (von etwa 0,1 bis 0,2 Volt) des leitenden Transistors V4 zu niedrig ist um den Strom über
die Diode V3 und die Emitter-Basisstrecke von V2 fliessen zu lassen. Unter
diesen Umständen wirkt die Schaltung daher wie an Hand von Fig. 1 beschrieben,
wobei das positive Spitzenpotential am Eingang 2 der integrierten Schaltung IC im allgemeinen im Bereich von 6 bis 7.-V liegt.
In der praktischen Ausführungsform sind die Widerstände R?»
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R8 und R9 in einen Block eingegossen und in der Gabelung angebracht» wobei
der Thermistor R7 auf die in Fig. 1 dargestellte Weise bis in die Gabelung
ragt. Es Bind mithin drei Leitungen erforderlich, um diesen Block mit dem
Regler zu verbinden, wobei jede Leitung mit einer Stecker- und Buchsenyerbindung
13 versehen ist. Wenn eine oder mehrere dieser Leitungen entkoppelt werden, (etwa durch Verschleiss oder dadurch, dass der Stecker aus Versehen
herausgezogen wird), steigt das Spitzenpotential, das an der Klemme der inte
grierten Schaltung IC und an der Leitung c auftritt, über den Wert, der der
höchsten sicheren Gastemperatur von etwa 42°C entspricht. Werden die Verbindungen mit den Widerständen R7 und R9 unterbrochen, so gerät der Transistor
V4 aus dem leitenden Zustand, der Transistor V2 wird leitend und die Spannung an der Klemme 2 der integrierten Schaltung IC steigt auf 12 Volt
über den Widerstand R16 und den Kollektor des Transistors V2. Wenn die
Leitung mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R7 und R8 unterbrochen
wird, so steigt die Spannung an der Klemme 2 der integrierten Schaltung IG über den Widerstand R11 auf 21 Volt. Diese Spitzen mit hohem Pegel (im
weiteren als Spannung mit hohem Pegel bezeichnet) bewirken, dass die in Fig. 4 dargestellte und im weiteren beschriebene Alarmschaltung in Betrieb
versetzt wird, und ein hörbares und/oder sichtbares Alarmsignal abgibt* Sie
beeinflussen ebenfalls gesondert die integrierte Schaltung IC und bewirken, dass diese Schaltung dem Triac keine Triggerimpulse mehr zuführt.
Ein anderer möglicher Fehler in den Leitungen ist, dass sie
einen Kurzschluss miteinander bilden. Für diesen Fall sind d|.e Widerstandswerte
derart gewählt, dass ungeachtet dessen, ob in zwei oder in allen drei Leitungen ein Kurzschluss auftritt, die an der Klemme 3 der integrierten
Schaltung IC auftretenden Spitzenspannungen ihren Höchstwert von etwa drei Volt haben. Dieser Wert wird im folgenden als niedriger Spannungspegel be-
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-11- PHB. 32.187.
zeichnet, und auch dieser bewirkt, dass die Alarmanordnung in Betrieb gesetzt
wird. So wird dann, wenn in den Leitungen ein Fehler auftritt, der
an der Leitung c auftretende Spannungspegel entweder verdoppelt (hoher Spannungspegel) oder halbiert (niedriger Spannungspegel).
Die andere Zuordnung zu Fig* 1, die in Fig. 3 dargestellt
ist, ist eine dritte Transistorschaltung, die aus dem Transistor V5» den
Dioden V6 und V7 und den Widerständen R13, B14 und R15 besteht. Diese Schal-
Il Il
tung spricht auf das Offnen des Thermostats Th infolge der Überhitzer des
Wassers in Befeuchter an. Normalerweise, nämlich bei geschlossenem Thermostatkontakt,
ist der Basis-Emitterkreis des Transistors V5 dadurch kurzgeschlossen,
da dieser Transistor normalerweise gesperrt ist". Wird jedoch der
Thermostatkontakt geöffnet, so führt der Transistor V5 der Leitung e Speisestrom
über die Heizanordnung Htr und die Diode V7 z. Dies verursacht ebenfalls
ein Alarmsignal, wie im weiteren an Hand von Fig. 4 beschrieben wird.
In der praktischen Ausführungsform sind alle Elemente von
Fig. 3» die innerhalb des mit einer gestrichelten Linie angegebenen Rahmens
liegen, ausser R4, (der auf dem Schaltpult angebracht ist) auf einer Platte
für gedruckte Verdrahtung angebracht und wie ersichtlich ist, führt die Triggerleitung vom Ausgang 11 der integrierten Schaltung IC zur Torelektrode
des Triaes Tr über die Leitung g nach dem ausserhalb der Platte liege,
den Gebiet. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass diese Leitung g als eine Leitung
h zum Triac zurückgeht. Der Grund dafür ist der, dass alle in Fig. 4
dargestellten Elemente auf einer gesonderten Platte angebracht sind, so dass bei deren Entfernung der Weg der Triggerimpulse für den Triac unterbrochen
ist. So kann dann, wenn eine oder beide Platten für gedruckte Verdrahtung entfernt sind, der Heizanordnung Htr kein Strom zugeführt werden,
Il
wodurch eine zusätzliche Sicherung gegen überhitzung des Wassers im Be-
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-12- PHB. J2.167.
feuchter im Falle einer Störung erzielt worden ist.
Die Widerstände R5 und RO (Fig. 1 und 2) sind voreingestellte
veränderliche Widerstände. Sie werden beim Eichen der Temperaturregelanordnung
eingestellt.
Der zwischen den Klemmen 1 und 4 der integrierten Schaltung IC vorgesehene Kondensator C2 wird als Speicher zum Speichern des Regelzustands
während der negativen Halbperioden benutzt (bei denen die Schaltung unbelastet ist). Die gespeicherte Energie zwingt den Differenzverstärker
DA zu Anfang jeder positiven halben Periode zum Annehmen des Zustande,
in dem er sich vorher befand. Die integrierte Schaltung IC liefert Triggerausgangsimpulse,
wenn die Spannung an der Klemme 5 etwa 3 mV positiv ist
in bezug auf diejenige an der Klemme 2. Die Spannung an Verbindungspunkt
von*R9 und R10 wird der Klemme 7 der integrierten Schaltung IC zugeführt,
um eine Klemmschaltung in der integrierten Schaltung zu speisen, die eine "Schnapp"-Wirkung in der Vergleichsschaltung zur Folge hat.
Die Alarmschaltung wird nun an Hand von Fig. 4 beschrieben, wobei die Leitungen, die die Schaltungen der Fig. 3 und 4 miteinander verbinden,
in diesen Figuren mit denselben Bezug««iffern bezeichnet sind.
Die Schaltung wird durch die Wechselspannungequelle von
24 Volt über die Klemmen a und b gespeist, wobei diese Spannung mittels
des Widerstands R21, der Gleichrichterdiode V21, de· Kondensators C11, des
Widerstands R22 und der Zener-Diode V22 gleichgerichtet und stabilisiert wird, um eine Gleichspannung von 20 Volt zu erhalten.
Die Leitung c, die wie oben erwähnt eine Spannung mit einem Normalpegel von C Ids 7 Volt führt, speist zwei sogenannte "long-tailed
pairs", die· nun di η Transistoren V?3, V2'j bzw. V?6, V28 bestehen fiber die
TrennwidfTütänih' RI'3 bzw. R24. DIp ffemrinramcn Emitterwiderstünde für diese
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-13- PHB. 32.187.
"long-tailed pairs" sind R25 bzw. ΪΙ}1. Ein aus den Widerständen R2? - R30
bestehender Spannungsteiler liefert die Basisvorspannung für die Transistoren V25 und V28. Bei Normalbetrieb liegt die Spannung an der Leitung c
zwischen den Basisvorspannungen der Transistoren V25 und V28; die Transistoren
V25 und V26 sind leitend und die Transistoren V23 und V28 nicht
leitend. Wird eine Spannung mit hohem Pegel über die Leitung c empfangen f
so wird der Transistor V23 leitend und führt der Basis des Transistors V29»
der normalerweise gesperrt ist, Strom zu. Wenn eine Spannung mit niedrigem
Pegel an der Leitung c auftritt, wird der Transistor V28 leitend und führt seinerseits der Basis des Transistors V29 Strom zu. Auf diese Weise bewirkt
ein Spannungssignal mit einem hohen Pegel oder einem niedrigen Pegel an der Leitung c dann, wenn eine Störung in den Leitungen für den Thermistor
auftritt, auf die vorstehend beschriebene Art und Weise, dass der Transistor
V29 leitend wird. Die infolgedessen durch die Emitter-Kollektorstrecke
des Transistors V29 und durch den Widerstand R36 fliessenden Stromimpulse
werden der Basis des Transistors V3I zugeführt, der eineniiTeil einer bekannten Flip-Flopschaltung bildet, die aus den Widerständen R3I - R39 und
den Transistoren V3I und V32 besteht. Im normalen (kein Alarm) Zustand ist
T32 leitend und V3I nicht leitend. Wenn die Befeuchteranordnung eingeschaltet wird, sorgt der Kondensator C22 dafür, dass dieser Zustand vorliegt. In
•Inen Alarmzustand bewirkt der der Basis des Transistors V3I zugeführte
Strom, dass sich der Zustand der Plip-Flopschaltung ändert. Dabei wird
V3I leitend und V32 nicht leitend. Die Flip-Flopschaltung bezweckt, eine
Störung zu speichern und dafür zu sorgen, dass die Heizanordnung nicht wieder in Betrieb gesetzt werden kann, bevor ein Druckknopfschalter von
Hand betätigt worden ist.
'JO98UÖ/Ü839
-14- PUB. 32.H)V.
2 ? A Γ) γ; B π
der Transistor Vj auf vorstehend beschriebene Weise der Basin des Transistors
V31 über die Leitung e Strom zu. So hat auch dieser Alarmzustnnd zur
Pol(;e, dass sich der Zustund der Flip-Flopschaltung ändert.
Befindet sich die Flip-Flopschaltung im normalen (kein
Alarm) Zustand, wobei der Transistor V32. leitend ist, so wird ein Kollektorstrom
für diesen Transistor grösstenteils über den Widerstand R4I und
die Diode VJ5 entnommen, die dem Widerstand R44 und der Diode V36 parallelgeschaltet
sind. Da das Kollektor-Emitter-Potential des Transistors V32 im
leitenden Zustand sehr niedrig ist, fliesst kein Strom über die Diode V34
oder die Diode V37· Auf diene Weise fliesst kein Strom zur Basiselektrode
der Transistoren V35 un^ ^3B. Diese Transistoren sind mithin normalerweise
gesperrt.
In einem Alarmzustand, in dem der Transistor V32 nicht
leitend ist, ist das Potential am Kollektor dieses Transistors V32 nahezu
+20 Volt und die Dioden V33 und V36 hSren auf zu leiten. Nun kann ein Strom
zu den Basiselektroden der Transistoren V35 und V38 fliessen, so dass diese
Transistoren leitend werden. Der Kollektorstrom von V35 zündet eine Alarmlampe LP. Ba der Transistor V38 leitend ist, ist das Potential an der
Leitung nahezu gleich demjenigen der Speiseklemme b, so dass der Kondensator C1 (Fig. 2 und 3) überbrückt ist und nicht geladen werden kann. Dies
verhindert» dass Triggeriepulse an der Klenme 11 der integrierten Schaltung
IC auftreten, wodurch der Triac Tr der Heizanordnung Htr keinen Strom mehr
zuführen kann«
Wenn die Störung beseitigt ist, so vird die Flip-Flopschaltung durch kurzes Betätigen des Druckknopfs S1 in den Ruhezustand zurückgesetzt. Dadurch wird der Basis des Transietors V32 von der Speiseleitung
ein Strom von +20 Volt zugeführt, wodurch die Flip-Flopschaltung in den
409809/0839
-15- PHB. 32.187.
2240R59
kein-Alarm-Zustand zurückgesetzt wird. Es ist also ersichtlich, dass im
Falle irgend einer Störung oder einer fehlerhaften Wirkungsweise der Regelschaltung
der Heizstrom ausgeschaltet wird und ausgeschaltet bleibt, bis die Störung beseitigt und der Druckknopf S1 betätigt ist. Dadurch kann die
Temperatur des befeuchteten Beatmungsgases, das dem Patienten zugeleitet
wird, einen Sicherheitspegel nicht überschreiten.
In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemasser
Gasbefeuchters sind alle Teile des Gaskreises so eingebaut, dass sie in
ihrer Gesamtheit entfernt und in einem Autoklav sterilisiert werden können. Die Heizanordnung führt normalerweise einen Strom von etwa 7 A und wenn sie
plötzlich abgeschaltet werden würde, bevor die Einzelteile des Gaskreises
entfernt worden sind, könnte ein starker Funken an den elektrischen Kontakten entstehen, wenn diese geöffnet werden würden. Deshalb ist in dieser Ausführungsform ein elektrischer Kontaktschalter S2 angebracht, der bei Entfernung des Gaskreises geschlossen wird, bevor die Leitungen der Heizanordnung unterbrochen werden« Dieser Schalter bewirkt einen Kurzschluss der
Leitungen c und d, wodurch ein Signal mil; einer Spannung mit hohem Pegel
(+12 Volt) an der Leitung c auftritt. Infolgedessen gelangt der Alaraschalter auf obenbeschriebene Weise in Betrieb, so daß« der Stromkreis der
Heizanordnung ausgeschaltet ist, bevor die Kontakte der Heizanordnung geöffnet werden.
309809/0639
Claims (1)
- -16- PHB. 32.187.7240659PATENTANSPRUCHESGasbefeuchter für ein Beatmungsgerät mit einem Wasserverdampf unge ge f Ss s und einer Heizanordnung zum Erwärmen des Wassers im Verdampfungsgefliss, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen Temperaturwandler umfasst, der nahe dem bei einem Patienten befindlichen Ende einer mit dem Befeuchter zu kuppelnden Zuführungsleitung für befeuchtetes Patientengas angebracht wird, sowie einen Temperaturregler, der mit dem Temperaturwandler und ferner über eine Energiesteueranordnung mit der Heizanordnung gekoppelt ist.2· Gasbefeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassder Temperaturwandler ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten ist, der in einem Zweig einer Widerstandsbrücke angebracht ist, deren ande-> rer Zweig ein Potentiometer enthält, dessen Einstellung die vorgegebene Temperatur bestimmt, wobei die Brücke abgeglichen ist, wenn die Gastemperatur gleich der vorgegebenen Temperatur ist, während die Ausgänge der Armverbindungen beider Zweige mit den Eingängen einer Vergleichsanordnung verbunden sind, die eine Stb'rung des Gleichgewichts der Brücke wahrnehmen kann, die dadurch verursacht wird, dass die Temperatur des Gases niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, und die in dem Fall ein Ausgangssignal liefern kann, wobei die Energiesteueranordnung einen Schalter sum Steuern eines elektrischen Heizelements in Abhängigkeit von diesem Ausgangssignal umfasst.3. Gasbefeuchter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dassder Schalter einen Triac in Serie mit dem Heizelement sowie einen Impulsgeber enthält, der den Torelektroden des Triacs Triggerimpulse zuführt, um den Triac leitend zu machen, wenn das Gleichgewicht der Brücke gestört ist. 4· Gasbefeuchter nach einem oder mehreren der vorhergehenden309809/0839-TT- PIIB.. 52.187.Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermischer Schalter im Verdampfüngsgefass angebracht ist,- der die Wirksamkeit des Heizelementes unmöglich macht,, wenn das Wasser diejenige Temperatur erreicht, frei der der thermische Schalte» iü; BetteLeÜ gesetzt wird.3098Q0/Q839Lee ns e i te
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