DE2934241A1 - Warneinrichtung zur verwendung in narkosegeraeten - Google Patents
Warneinrichtung zur verwendung in narkosegeraetenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Warneinrichtung zur Verwendung in NarkosegerSten entsprechend dem Gattungsbegriff
des Anspruches 1.
Handelsübliche Narkosegeräte besitzen Einstellventile für
den Durchfluß von Sauerstoff und Narkosegas(en), z.B. Lachgas, in eine gemeinsame Sammelleitung und von dort
zum Atemkreislauf d^s Patienten. Die meisten Geräte besitzen
auch Fühler und Anzeigeinstrumente, z.B. Durchflußmesser, die den Durchfluß durch die Einstellventile anzeigen,
wie Anzeigeinstrumente für andere Meßgrößen, z.B. den Gasdruck.
Es liegt in der Verantwortlichkeit des Benutzers des Narkosegerätes,
eine Mindestversorgung mit Sauerstoff in dem abgegebenen Gasfluß zu sichern. Ungeachtet dieser Verantwortlichkeit
ereigneten sich in den letzten Jahren verschiedene Unfälle, weil der Sauerstoffgehalt die untere
Sicherheitsgrenze unterschritt. Manche derartigen Unfälle beruhten auf dem Ausbleiben der Sauerstoffzufuhr,
versehentlichem Schließen des Sauerstoff-Einstellventils
oder einer Fehleinschätzung in der Einstellung der Durchflüsse.
Verschiedene Sicherheitseinrichtungen sind bekannt und handelsüblich, die auf den Druck in der Sauerstoffzuleitung
ansprechen. Solche Einrichtungen zeigen ein
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Absinken oder völliges Ausbleiben des Sauerstoffversorgungsdruckes
an. Solche Einrichtungen können auch bei einem teilweisen oder völligen Ausbleiben des Sauerstof
fVersorgungsdruckes alle anderen Gasflüsse unterbrechen oder einschränken. Jedoch haben die bekannten
Einrichtungen, die auf den Sauerstoffdruck ansprechen, den großen Nachteil, daß bei geschlossenem Sauerstoff-Einstellventil,
wenn also dem Patienten kein Sauerstoff zugeführt wird, der Sauerstoffdruck in der Zuleitung
weiterhin vorhanden ist und die Warneinrichtung keinen Alarm auslöst, obwohl kein Sauerstoff fließt.
Aufgabe der Erfindung ist eine Warneinrichtung, die bei Sauerstoffmangel oder unter einen festgesetzten Wert
absinkender Sauerstoffkonzentration ein Warnsignal abgibt und die bei einfachem Aufbau und geringer Größe zuverlässig
arbeitet.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.
Die mit der Lösung erzielten Vorteile bestehen vor allem darin, daß durch die Überwachung der Durchflüsse beider
Gase die mit der bisherigen Überwachung allein des Sauerstoffdruckes verbundenen Unzulänglichkeiten vermieden
werden und insbesondere ein Ausbleiben der Warnung bei geschlossenem Sauerstoff-Einstellventil nicht eintreten
kann. Aus der Überwachung des Verhältnisses der einzelnen
Zuflüsse ergibt sich eine zuverlässige Überwachung der Zusammensetzung des dem Patienten zugeführten Gemisches
und der darin vorliegenden Sauerstoffkonzentration. Bei Erreichen eines einstellbaren Grenzwertes wird ein
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Warnsignal abgegeben. Durch die Einbeziehung einer Vorspannung in den Vergleich der aus den Durchflüssen
resultierenden Staudrücke wird erreicht, daß sich der festgesetzte Grenzwert in physiologisch vorteilhafter
Weise im umgekehrten Sinne wie der gesamte Gasdurchfluß zum Patienten ändert. Ausgehend von einer bestimmten
Sauerstoffkonzentration bei hohen Durchflüssen erhält der Patient dadurch auch bei geringen Durchflüssen die für
seine Sicherheit erforderliche Mindestmenge Sauerstoff. Durch Verwendung unkomplizierter, robuster Bauteile wird
neben einem einfachen Aufbau von geringer Größe ein störungsfreies Arbeiten über lange Zeiträume möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Ansicht eines Narkosegerätes
mit der erfindungsgemäßen Warneinrichtung;
Fig. 2 die Warneinrichtung aus Fig. 1 in schematischer Darstellung;
Fig. 3 die teilweise geschnittene Ansicht
des Differenzdruckschalters aus Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt auf der Linie 4-4 der Fig. 3;
Fig. 5 die perspektivische Explosivdarstellung eines Teiles des Differenzdruckschalters
aus Fig. 3.
In der Zeichnung bedeuten gleiche Bezugszahlen gleiche Teile. Das Narkosegerät 20 verwendet die Warneinrichtung
nach der Erfindung. Das Narkosegerät 20 in Fig. 1 versorgt einen Patienten mit einem Gemisch aus Sauerstoff
und Narkosegas(en) durch eine Sammelleitung. Das Gerät
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enthält ein Fahrgestell 22, das die Druckgasbehälter
für Sauerstoff und 26 für Narkosegas trägt. Sauerstoff und Narkosegas, z.B. Lachgas, werden durch jeweilige
Einstellventile 28 und 30 und Durchflußmesser 32,34 in eine gemeinsame Sammelleitung 36 eingespeist, wo
sich die Gase für die Versorgung des nicht dargestellten Atemkreislaufs des Patienten mischen. Die Einstellventile
bestimmen den Gasdurchfluß. Die Gasdurchflüsse werden an
den Durchflußmessern 32,34 angezeigt. Das Gerät enthält außerdem nicht dargestellte Anschlußstücke zur Verbindung
mit der zentralen Gasversorgung des Krankenhauses für Sauerstoff, Lachgas oder andere Gase.
Die Einstellventile 28,30 sind in einer Schalttafel 38 des Fahrgestells 22 angebracht. Jedes Einstellventil ist
von herkömmlicher Bauart und besitzt ein zur leichten Bedienung vor der Schalttafel liegendes Handrad. Das
Handrad 42 stellt den Sauerstoffdurchfluß durch das Einstellventil
28 und das Handrad 44 den Lachgasdurchfluß durch das Einstellventil 30 ein. Die Durchflußmesser 32,34
sind gleichfalls an der Schalttafel 38 angeordnet, ebenso wie etliche Meßgeräte 40 für weitere Meßwerte, z.B. für
den Vorrat in den Druckgasbehältern usw.
Die Warneinrichtung nach der Erfindung ist schematisch mit dem Bezugszeichen 50 in Fig. 2 dargestellt und in der
Schalttafel 38 des Narkosegerätes 20 untergebracht. Die Warneinrichtung 50 enthält u.a. die Warnlampe 52 auf der
Vorderseite der Schalttafel 38, die aufleuchtet, wenn der Sauerstoffdurchfluß unter einen festgesetzten Wert
absinkt.
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Eine Anzeigetafel 54 befindet sich oberhalb der Schalttafel 38. Die Anzeigetafel 54 enthält den Hauptschalter
für die Betätigung aller Sauerstoffüberwachungsgeräte, das Sphygmomanometer 58, den Beatmungsdruckwächter 60 und
das Sauerstoffmeßgerät 62. Ein Paar Verdunster 64 für
Halothan und Enfluran sind unter der Anzeigetafel 54 montiert.
In Fig. 2 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Warneinrichtung 50 als Grundelement den Differenzdruckschalter
enthält. Der Differenzdruckschalter 66 wird im einzelnen später beschrieben, vorläufig genügt die Feststellung,
daß er den Sauerstoffdruck in der Sauerstoffzuführleitung
und ebenso den Lachgasdruck in der Lachgaszuführleitung
zu der gemeinsamen Sammelleitung überwacht. Der Differenzdruckschalter 66 besitzt hierzu eine erste Membrananordnung,
die über eine Meßleitung 68 von dem Einstellventil 28 für Sauerstoff, und eine zweite Membrananordnung, die über
eine Meßleitung 70 von dem Einstel!ventil 30 für Lachgas
unter Druck gesetzt wird. Beide Einstellventile 28,30 sind von üblicher Bauart und besitzen ein Gehäuse 72 mit
dem Einlaß 74, dem Auslaß 76, dem Meßleitungsanschluß 78
und der nadeiförmigen Ventilspindel 80. Zur Einstellung des Sauerstoffdurchflusses ist das Handrad 42 mit der
Ventilspindel 80 des Einstellventils 28 verbunden. In gleicher Weise ist zur Einstellung des Lachgasdurchflusses
das Handrad 44 mit der Ventilspindel 80 des Einstellventils 30 verbunden. Eine Zuleitung 82 ist an den
Einlaß 74 des Einstellventils 28 angeschlossen, um Sauerstoff aus dem Druckgasbehälter 24 zur Weiterleitung an den
Auslaß 76 zuzuführen. Die Meßleitung 68 verbindet den Meßleitungsanschluß 78 und das druckbetätigte Mittel 102
für Sauerstoff des Differenzdruckschalters 66. Eine Lei-
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tung 84 verbindet den Auslaß 76 mit dem Fuß des Durchflußmessers 32. Zwischen dem Einstellventil 28 und dem
Durchflußmesser 32 ist in der Leitung 84, wie schematisch in Fig. 2 dargestellt, eine verminderte Öffnung, lineare
Blende oder Drossel 86 angeordnet.
Der Durchflußmesser 32 ist von üblicher Bauart und enthält
ein konisches Glasrohr mit nach oben zunehmendem Innendurchmesser. Das Glasrohr enthält einen frei beweglichen
Schwimmer 88, der den Gasdurchfluß durch das Glasrohr anzeigt. Das Glasrohr trägt die in Menge/Zeiteinheit
geteilte Skala 90. Der Kopf des Durchflußmessers 32 ist mit der Zweigleitung 92 verbunden, die die Sauerstoffzuleitung
in die Sammelleitung 36 bildet.
Der Einlaß 74 des Einstellventils 30 ist mit der Zuleitung verbunden, die Lachgas aus dem Druckgasbehälter 26 heranführt.
Die Meßleitung 70 verbindet den Meßleitungsanschluß des Einstellventils 30 und das druckbetätigte Mittel 104
für Lachgas des Differenzdruckschalters 66. Eine Leitung
verbindet den Auslaß 76 des Einstellventils 30 und den Fuß des Durchflußmessers 34. Der Durchflußmesser 34 ist von
gleicher Bauart wie der Durchflußmesser 32. Zwischen dem
Einstellventil 30 und dem Durchflußmesser 34 ist in der
Leitung 96 eine verminderte Öffnung, lineare Blende oder
Drossel 98 angeordnet. Der Kopf des Durchflußmessers 34 ist mit der Zweigleitung 100 verbunden, die eine weitere
Zuleitung in die Sammelleitung 36 bildet.
Die Warneinrichtung 50 überwacht den Sauerstoffprozentsatz
im Sauerstoff-Lachgas-Gemisch und gibt eine Anzeige, wenn die Sauerstoffkonzentration unter einen festgesetzten Wert
sinkt. Damit der Patient immer eine angemessene absolute
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Sauerstoffmenge erhält, ändert sich der festgesetzte Wert
im umgekehrten Sinne wie der gesamte Frischgas-(Gemisch-) Durchfluß, wie im einzelnen noch erläutert wird. Die Sauerstoffkonzentration
wird überwacht, indem die Durchflüsse von Sauerstoff und Lachgas in die Sammelleitung 36 verglichen
werden. Dies erfolgt durch den Vergleich des Sauerstoff- und Lachgasdruckes, die von dem Durchfluß der
Gase durch die Drosseln 86,98 herrühren.
Bekanntlich sind die in den Gehäusen der Einstellventile 28,30 sich ergebenden Drücke eine Funktion des Widerstandes der
zugehörigen Drossel und des Durchflusses durch die Drossel. Generell ist die Beziehung nicht linear, aber ein steigender
Durchfluß führt zu einem steigenden Druck. Daher steht das Verhältnis von Sauerstoffdruck zu Lachgasdruck in Beziehung
zu der Sauerstoffkonzentration in der Sammelleitung 36.
Das Druckverhältnis wird mit dem Differenzdruckschalter 66
überwacht. Der Differenzdruckschalter 66 enthält zwei
getrennte druckbetätigte Mittel 102,104, die eine Trennung von Sauerstoff und Lachgas sicherstellen. Das druckbetätigte
Mittel 102 enthält in einem Gehäuse 106 die Membrananordnung 108. Das Gehäuse besitzt den Meßanschluß 110,
mit dem die Meßleitung 68 verbunden ist. Das druckbetätigte Mittel 104 ist in seiner Bauweise identisch mit dem druckbetätigten
Mittel 102 und an seinem Meßanschluß 110 mit der Meßleitung 70 verbunden.
Die Membrananordnungen 108 der druckbetätigten Mittel 102,104 sind untereinander mit der mechanischen Stangenkupplung
verbunden, die so angeordnet ist, daß die Bewegung der Membrananordnung 108 des druckbetätigten Mittels 102 unter
dem Einfluß des Sauerstoffdruckes der Bewegung der Membran-
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anordnung 108 des druckbetätigten Mittels 104 unter dem
Einfluß des Lachgasdruckes entgegenwirkt. Da der Druck des Sauerstoffes in der Meßleitung 68 und des Lachgases
in der Meßleitung 70 nicht nur jeweils von dem Sauerstoff-
und Lachgasdurchfluß durch die Einstellventile 28,30, sondern auch von den Widerstandswerten der Drosseln 86,98
abhängt, werden die Widerstandswerte in der Weise gewählt, daß ein Punkt der Stangenkupplung 112 sich über einen
feststehenden Bezugspunkt bewegt, wenn das Verhältnis von Sauerstoff- und Lachgasdurchfluß (und damit die Sauerstoffkonzentration
in dem Frischgas) gerade einen festgesetzten Wert über- oder unterschreitet. Der Wert wird
im folgenden als Schaltpunkts-Verhältnis bezeichnet. Ein
Anschlag 114 bildet den Bezugspunkt auf der Stangenkupplung 112, während ein elektrischer Schalter 116
den festen Bezugspunkt bildet. Hierfür ist der Schalter auf einem Joch 118 befestigt, das die druckbetätigten
Mittel 102,104 trägt. Ein Warnkreis 120 ist an den Schalter 116 angeschlossen und enthält die in der Schalttafel
38 angebrachte Warnlampe 52.
Wie ersichtlich, führt eine Bewegung der Stangenkupplung und damit des Anschlages 114 nach rechts von der in Fig. 2
gezeigten Stellung zu einem Schließen der Kontakte des Schalters 116. Dadurch wird der Warnkreis 120 betätigt
und bewirkt das Aufleuchten der Warnlampe 52 zum Zeichen, daß die Sauerstoffkonzentration unter den kritischen Wert
gefallen ist.
Nach einem vorzugsweisen Gesichtspunkt der Erfindung ist es wünschenswert, daß das Schaltpunkts-Verhältnis sich im umgekehrten
Sinne wie der Frischgasfluß ändert, damit bei geringerem gesamten Gasdurchfluß ein höherer Prozentsatz
von Sauerstoff in der Sammelleitung 36 erreicht wird und
der Patient dadurch immer eine absolute Mindestmenge Sauer-
- 10 -
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stoff erhält. Hierzu besitzt die Stangenkupplung 112 Vorspannungsmittel, vorzugsweise als gewundene Druckfeder
122. Die Druckfeder ist auf der Stangenkupplung zwischen dem Anschlag 114 und dem Gehäuse 106 des druckbetätigten
Mittels 104 so angeordnet, daß ihre Kraft derjenigen entgegenwirkt, die die Membrananordnung 108 des
druckbetätigten Mittels 102 unter dem Sauerstoffdruck
ausübt.
Da der Weg der Druckfeder 122 am Schaltpunkt immer derselbe ist, ist die Federkraft konstant, und die Sauerstoffkonzentration
liegt nur dann über dem kritischen Wert, wenn die Kraft aus dem Sauerstoffdurchfluß größer ist als die Kraft
aus dem Lachgasdurchfluß plus der Federkraft. Bei geringen Durchflüssen sind die aus den Durchflüssen herrührenden
Kräfte klein im Verhältnis zur Federkraft, und das Schaltpunkts-Verhältnis
ist hoch. Umgekehrt ist bei großen Durchflüssen die Federkraft verhältnismäßig unbedeutend,
und das Schaltpunkts-Verhältnis nähert sich demjenigen,
das durch die Wahl der Durchlässe der Drosseln 86,98 bestimmt ist.
Das folgende Rechenbeispiel erläutert die Wirkung des Differenzdruckschalters 66. In dem Beispiel sind die
Drosseln 86,98 als linear angenommen und die WirkflMchen der Membrananordnungen der druckbetätigten Mittel 102,104
sind gleich.
Das Schaltpunkts-Verhältnis wird erreicht, wenn die Stangenkupplung
112 in statischem Gleichgewicht ist, und ist bestimmt durch die folgende Formel:
F02 - FN2O + Fs (1)
0300U/062A
Darin bedeuten Fn die Kraft der Membrananordnunq 108 des
υ2
druckbetätigten Mittels 102 unter dem Sauerstoffdruck in
der Meßleitung 68, FM _ die Kraft der Membrananordnung
des druckbetätigten Mittels 104 unter dem Lachgasdruck in der Meßleitung 70 und Fe die Kraft der Druckfeder 122.
Bekanntlich ist die Kraft auf eine Membran gleich dem Druck auf die Membran multipliziert mit ihrer Fläche. Also ist:
F=P. A (2)
ü2 O2 O2
Darin ist Pn der Druck auf der Membrananordnung 108 des
°2
druckbetätigten Mittels 102 aus dem Sauerstoffdurchfluß
durch die Drossel 86, Pn 0 der Druck auf die Membrananordnung
108 des druckbetätigten Mittels 104 aus dem Lachgasdurchfluß durch die Drossel 98, An die Fläche der
°2
Membrananordnung 108 des druckbetätigten Mittels 102 und AM _. die Fläche der Membrananordnung 108 des druckbetätigten
Mittels 104. Da die Drosseln 86,98 linear sind, ist der Druck auf die Membrananordnung 108 jedes druckbetätigten Mittels
gleich dem Widerstand der zugehörigen Drossel multipliziert mit dem Gasdurchfluß durch die Drossel. Also ist:
. Q0 (4)
PN20 = RN20 * QN20
- 12 -
03C0U/062A
Darin ist R_ der Widerstand der Drossel 86, RM n der
O2 Ν2υ
Widerstand der Drossel 98, Q-. der Sauers toffdurchfluß und
°2
Q„ _ der Lachgasdurchfluß sowohl im Rechenbeispiel wie
2
in der dargestellten vorzugsweisen Ausführungsform der
Erfindung.
Da die Fläche der Membrananordnung beider druckbetätigten Mittel gleich ist, ist nach den Formeln 1 bis 5 der Sauerstoffdurchfluß
Qn bestimmt durch die folgende Formel
Ü2
RN50 F
Daraus ist ersichtlich, daß bei geringen Durchflüssen, das
heißt, wenn der Lachgasdurchfluß sich Null nähert, die Sauerstoffkonzentration weitgehend abhängt von dem Parameter
Fs . Bei höheren Gasdurchflüssen ist QM _ groß,
Ro2 · Ao2 2
s unbedeutend und die Sauerstoffkonzentration be-
R°2 ' A°2
RN20
stimmt durch den Term ■=
QM _. Dieser Effekt sichert
R02 N2°
einen steigenden Wert des Schaltpunkts-Verhältnisses bei
abnehmenden Durchflüssen. Wie ersichtlich, ergibt sich auch bei auf Null gesunkenem Lachgasdurchfluß noch eine Mindest-
menge Sauerstoff, die bestimmt ist durch den Term s
S ·
zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtes. Hierdurch ist
gesichert, daß der Patient eine Mindestmenge Sauerstoff auch dann empfängt, wenn er kein Narkosegas erhält.
03Ü0U/0624
Die baulichen Einzelheiten des Differenzdruckschalters 66 sind am
deutlichsten in Fig. 3 bis 5 dargestellt. Gemäß Fig. 3 ist das Joch
118 ein U-förmiger Bauteil mit einem aufrechten Schenkel 124 zur
Befestigung des druckbetätigten Mittels 102 und einem gegenüberliegenden aufrechten Schenkel 126 zur Befestigung des druckbet'itigten
Mittels 104.
Da die druckbetätigten Mittel 102, 104 von gleicher Bauweise sind,
werden der Kürze halber nur die Einzelheiten des druckbetätigten Mittels 102 beschrieben. Das Gehäuse 106 des druckbetätigten Mittels
102 besteht aus dem Gehäuseboden 128, dem Gewindering 130, der Ringmutter 132 und dem Gehäusedeckel 134. Der Gehäuseboden 128
ist ein zylindrischer Bauteil mit der Seitenwand I36 und dem Absatz
138 darin. Ein Flansch l40 des Gewinderinges 130 liegt in dem Absatz 138, und Gehäuseboden 128 und Gewindering 130 sind miteinander durch
die Lötverbindung 142 verbunden. Die Ringmutter 132 ist mit dem Gewindering 130 verschraubt und enthält die zentrale Öffnung 144, die
den Gehäusedeckel 134 aufnimmt. Der Gehäusedeckel 134 ist ein scheibenförmiger
Bauteil mit umgebendem Flansch 146. In der Mitte besitzt der Gehäusedeckel 134 die Öffnung 148, die von dem ringförmigen
Absatz 150 umgeben ist. Der Gehäuseboden 128 besitzt eine
zentrale Öffnung als EingangsÖffnung 110 für die Meßleitung. Die
Eingangsöffnung 110 ist von der Erweiterung 152 umgeben, in der
das Gewindestück 154 dauerhaft befestigt ist. Das Gewindestück 154
trägt das Außengewinde 156 und das Innengewinde 158, Das Anschlußstück
160 ist mit seinem Gewinde 162 in das Innengewinde 158 des
Gewindestückes 154 geschraubt. Das Anschlußstück I60 hat eine zentrale
Öffnung, die durch das hohle Innere des Gewindestückes 154
mit der Eingangsöffnung 110 verbunden ist. Das gegenüberliegende
Ende des Anschlußstückes I60 ist mit dem Absatz 164 im Ende der Meßleitung 68 befestigt.
Zur Befestigung des Gehäuses IO6 enthält der aufrechte Schenkel
124 einen Schlitz I66, durch den sich das Gewindestück 154 erstreckt.
Eine auf das Gewindestück 154 geschraubte Mutter I68
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spannt beim Festziehen die den Schlitz 166 umgebenden Abschnitte des aufrechten Schenkels 124 zwischen sich und dem Gehäuseboden
Die Membrananordnung 108 ist in dem hohlen Innern des Gehäuses untergebracht. Die Membrananordnung 108 enthält eine biegsame Membran
170 aus elastischem Material, z. B. Silicongummi, eine Vorderplatte 172 und eine Hinterplatte 174. Die Membran 170 ist ein hauptsächlich
scheibenförmiger Bauteil mit einer zentralen öffnung, deren Rand ein Wulst 176 ist. Der äußere Umfang der Membran 170 besitzt
ebenfalls die Form eines Wulstes 178. Der mittlere Teil der Membran 170 hat die Form einer ringförmigen Sicke l80, die konzentrisch
mit der zentralen öffnung und dem äußeren Umfang der Membran
170 angeordnet ist. Der Teil der Membran 170 zwischen der Sicke l80 und dem inneren Wulst 176 ist dicht zwischen der Vorderplatte
172 und der Kinterplatte 174 eingespannt.
Wie aus Fig. 3 und 5 ersichtlich, ist die Vorderplatte 172 ein
scheibenförmiger Bauteil mit einer zentralen Gewindeöffnung 182. Die Rückseite der Vorderplatte 172 besitzt eine Ringnut 181I, in
die der innere Wulst 176 der Membran 170 eingreift. Der Umfang der Vorderplatte 172 ist konisch an die Sicke l80 der Membran 170 angepaßt.
Die Hinterplatte 174 ist ein scheibenförmiger Bauteil mit
einer zentralen Gewindeöffnung 186, fluchtend mit der Gewindeöffnung
182 in der Vorderplatte 172. Die Stirn- oder Innenfläche der Hinterplatte 174 hat eine Ringnut I88 zur Aufnahme des inneren Wulstes
176 der Membran 170. Die Vorderplatte 172, Membran 170 und Hinterplatte 174 sind miteinander durch den Verbindungsbolzen I90 zur
Membrananordnung 108 verschraubt. Der Verbindungsbolzen 190 bildet einen Teil der Stangelcupplung 112. Wie aus Fig. 3 und 5 ersichtlich,
besitzt der Verbindungsbolzen 190 ein Gewinde 192, das sich durch die Gewindeöffnung 182 der Vorderplatte 172, die zentrale öffnung
der Membran 170 und die Gewindeöffnung I86 der Hinterplatte 174
erstreckt. Die Rückseite 194 der Hinterplatte 174 enthält vier radiale Schlitze 196 (Fig. 4 und 5). Ihre Funktion wird später erläutert.
Der äußere Wulst I78 der Membran I70 liegt in der Ringnut
198 des Gewinderinges 13Ö. Wenn die Ringmutter 132 auf dem Ge-
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windering 130 festgezogen wird, wird der Wulst 178 dicht in der Ringnut 198 durch die auf ihn von dem Flansch I2JG des Gehäusedeckels
132I ausgeübte Kraft eingespannt. Dadurch ist der äußere Teil der
Membran 170 dicht in dem Gehäuse 106 gehalten.
Innerhalb des Gehäuses 106 bildet die Membrananordnung 108 eine Arbeltskammer 200 zwischen sich und dem Gehäuseboden 128. Die Eingangsöffnung
110 ist mit der Arbeitskammer 200 verbunden. Somit beaufschlagt der Druck in der Meßleitung 68 gleichzeitig die Arbeitskammer
200. Dadurch wird entsprechend dem Druckaufbau die Membrananordnung 108 gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Lace
nach links verschoben.
Die radialen Schlitze 196 in der Hinterplatte 172J sorgen für eine
gleichmäßige Druckverteilung über die Membran 170 in dei Arbeitskammer
200, wenn die Membrananordnung 108 in einer Stellung ist, in der die Rückseite 19** der Hinterplatte 172J nahe der Innenseite
des Gehäusebodens 128 liegt.
Wie bemerkt, entspricht das druckbetätigte Mittel 102I dem druckbetätigten
Mittel 102 mit der Ausnahme, daß die Membrananordnung
108 des druckbetätigten Mittels 102I durch einen Gewindebolzen
statt des Verbindungsbolzens I90 zusammengehalten wird. Der Gewindebolzen
202 ist ein gestrecktes Bauteil mit einem 1. Gewinde 2Q2J,
das sich durch die Gewindeöffnungen 182, I86 der Platten 172*,
erstreckt,und einem 2. Gewinde 206. Der Gewindebolzen 202 bildet einen weiteren Teil der Stangenkupplung 112.
Die Stangenkupplung 112 enthält den Verbindungsbolzen 190, den Gewindebolzen 202 und den Anschlag H2I. Wie aus Fig. 3 und 5 ersichtlich,
besitzt der Verbindungsbolzen 190 gegenüber dem Gewinde 192 einen Schaft 208 von größeren Durchmesser. Der Schaft 208 enthält
das Muttergewinde 210. Das 2. Gewinde 206 des Gewindebolzens 202 ist in das Muttergewinde 210 eingeschraubt, um den Gewinde-
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29342*1
- 16 bolzen 202 mit dem Verbindungsbolzen 190 zu verbinden.
Der Anschlag H1J ist eine Buchse mit der zentralen Öffnung 212,
durch die sich der Schaft 208 erstreckt. Der Anschlag H1J enthält
ein radiales Gewinde mit der Stellschraube 211J. Der Anschlag H^
kann auf dem Schaft 208 in Längsrichtung verschoben und mit der Stellschraube 214 festgestellt werden, um den Schaltpunkt an der
Stangenkupplung 112 einzustellen.
Die Druckfeder 122 ist eine Schraubenfeder und über dem Schaft
208 des Verbindungsbolzens 190 sowie dem Mittelteil des Gewindebolzens 202 angeordnet. Die Druckfeder 122 liegt zwischen dem Gehäusedeckel
131J des druckbetätigten Mittels 101I und dem Anschlag
H1I. Das von dem druckbetätigten Mittel 101I entfernte Federende
ruht in einem ringförmigen, die Öffnung 212 umgebenden Absatz 2ΐβ
an einer Stirnseite des Anschlags H1I.
Der elektrische Schalter 116 ist deutlich in Fig. 2 und 3 dargestellt
und enthält ein Paar Blattfeder-Kontakte 218, 2?0, die an die Stangenkupplung 112 heranragen. Der Schalter Il6 ist auf dem
Joch 118 mit einem Winkel 222 befestigt. Der Winkel 222 enthält ein Langloch 221I, durch das sich die Befestigungsschraube 226 erstreckt.
Dadurch kann die Stellung des Winkels 222 und damit des Schalters 116 entlang der Stangenkupplung 112 durch Lttsen der Befestigungsschraube
226 und Verschieben des Winkels 222 parallel zur Achse der Stangenkupplung 112 verstellt werden. Die Befestigungsschraube
226 wird danach angezogen, um den Schalter 116 zu fixieren. Ein Paar elektrischer Leitungen 228 verbindet die Kontakte
218, 220 mit dem Warnkreis 120.
Die Warneinrichtung 50 arbeitet wie folgt: Solange das Verhältnis
des Sauerstoffdruckes zum Lachgasdruck größer als das Schaltpunkts-Verhältnis 1st und dadurch angezeigt wird, daß die Sauerstoffkonzentration
im Gasgemisch der Sammelleitung 36 wenigstens den für den herrschenden Gesamtgasfluß festgesetzten Mindestwert einhält, über-
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schreitet die von der Membrananordnung des druckbetätigten Mittels
102 für Sauerstoff auf die Stangenkupplung 112 ausgeübte Kraft die dagegen von der Druckfeder 122 und der Membrananordnung des druckbetätigten
Mittels 101I für Lachgas wirkende Kraft. In diesem Zustand
liegt der Anschlag 114 auf der Darstellung in Fig. 3 links
des Schalters 116, so daß die Kontakte 218, 220 elektrisch getrennt sind und die Warnlampe 52 abgeschaltet ist. Falls das Verhältnis
des Sauerstoffdruckes zum Lachgasdruck unter den Einstellwert fällt, wie es eintreten kann, wenn das Einstellventil 30 für Lachgas zu
weit geöffnet oder das Einstellventil 28 für Sauerstoff zu weit geschlossen wird, überwiegt die Kraft auf die Stangenkupplung 112
aus dem druckbetätigten Mittel 104 und der Druckfeder 122 die entgegengesetzte
Kraft, so daß die Stangenkupplung 112 sich rasch aus der in Flg. 3 dargestellten Lage nach rechts bewegt. Dadurch kommt
der Anschlag H1J in Berührung mit dem Kontakt 218, worauf die Kontakte
218, 220 in Berührung gebracht werden und den Warnkreis 120 schließen. Dies bewirkt das Aufleuchten der Warnlampe 52, die das
Bedienungspersonal auf den Sauerstoffmangel hinweist.
Wie bemerkt, sind bei geringen Gesamtgasflüssen die Kräfte auf die
Stangenkupplung 112 aus den druckbetätigten Mitteln 102, 104 gering
im Vergleich zu der Kraft aus der Druckfeder 122. Daher ist das Schaltpunkts-Verhältnis hoch und eine größere Sauerstoffkonzentration
muß dem Patienten zugeführt werden, als sie bei höheren Durchflüssen nötig ist. Das mit abnehmenden Durchflüssen ansteigende
Schaltpunkts-Verhältnis, wie es durch die Druckfeder 122 gegeben ist, 1st von besonderer Bedeutung, um für den Patienten immer eine
absolute Mindestmenge Sauerstoff zu sichern. Bei hohen Durchflüssen
ist die auf die Stangenkupplung 112 aus der Druckfeder 122 ausgeübte Kraft unbedeutend gegenüber den Kräften aus den druckbetätigten
Mitteln 102, 104. Unter diesen Bedingungen nähert sich das Schaltpunkts-Verhältnis dem Wert, der durch die Widerstände der
Drosseln 86, 98 vorgegeben ist.
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Es wurde gefunden, daß durch eine Auslegung der Widerstände der Drosseln 86, 98 für eine Schaltpunkts-Konzentration von etwa 30?
bei hohen gesamten Gasflüssen, z. B. 13 l/min, und Auslegung der Federkraft für ein Einstellverhältnis von etwa 8θί bei niedrigen
Gesamtgasflüssen, z. B. 0,5 l/min, eine funktionsfähige und sichere Warneinrichtung geschaffen wird.
In diesem Zusammenhang muß darauf verwiesen werden, daß die Warneinrichtung
nach der Erfindung nicht auf ein besonderes Narkosegerät beschränkt ist, sondern mit Jedem Gassystem verwendbar ist,
das mindestens zwei Gase in eine Sammelleitung einspeist,und bei
dem eine festgesetzte Konzentration eines Gases in dem Gemisch gesichert werden muß.
Demgemäß ist die Warneinrichtung 50 nach der Erfindung genauso anwendbar bei Narkosegeräten, die den Patienten mit Sauerstoff,
Narkosegas und weiteren Gasen, z. B. Luft, versorgen. In der Tat ist das Gerät 20 nach Fig. 1 für die Versorgung des Atemkreislauf&
des Patienten mit Sauerstoff, Lachgas (oder einem anderen Narkosegas) sowie Luft vorgesehen.
Weiterhin braucht der Differenzdruckschalter nicht nach der Zeichnung
gebaut zu sein, sondern kann druckbetätigte Mittel für Sauerstoff und Narkosegas verwenden, die nicht einander gegenüberliegen
und nicht durch eine starre , gestreckte Stangenkupplung verbunden sind. So können getrennte druckbetätigte Mittel für Sauerstoff
und für Narkosegas an verschiedenen Stellen eines drehbaren Hebels angeordnet sein, wobei das druckbetätigte Mittel für Sauerstoff
den Hebel in der einen und das druckbetätigte Mittel für Narkosegas den Hebel in der anderen Richtung drehen will. Bei einer derartigen
Einrichtung sind elektrische Schaltmittel mit dem Hebel verbunden, um ein Warnsignal auszulösen, sobald der Hebel in eine
festgesetzte Lage bewegt ist, die anzeigt, daß die Sauerstoffkonzentration unter das Schaltpunkts-Verhältnis gesunken ist. Die
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Lage jedes druckbetätigten Mittels kann entlang des Hebels zur Einstellung des Schaltpunktes verändert werden. Zusätzlich können
in Kombination mit dem Hebel Federn, Gewichte oder andere Vorspannungsmittel verwendet werden.
Des weiteren können bei der Warneinrichtung nach der Erfindung statt der dargestellten und beschriebenen linearen Drosseln auch
nichtlineare Drosseln verwendet werden, um die Veränderung des Einstellverhältnisses
bei wechselnden Durchflüssen zu bewirken.
030014/062A
2ο
Leerseite
Claims (1)
- PatentansprücheWarneinrichtung zur Verwendung in Narkosegeräten mit einem druckbetMtigten Mittel in der Sauerstoffversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleiches druckbetätigtes Mittel (104) in der Narkosegasversorgung und das druckbetätigte Mittel (102) in der SauerstoffVersorgung gegeneinanderwirkend durch eine Stangenkupplung (112) miteinander verbunden sind, wobei eine Druckfeder (122) auf der Stangenkupplung (112) zusätzlich im Sinne des Druckes in der Narkosegasversorgung drückt, beide druckbetätigten Mittel (102,104) über je eine Drossel (86,98) hinter den Einstellventilen (28,30) mit der Sammelleitung (36) zum Narkosegerät verbunden sind und ein einstellbarer Anschlag (114) auf der Stangenkupplung (112) einen Schalter (116) des Warnkreises (120) betätigt.Warneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbetätigten Mittel (102,104) je eine bewegliche Membrananordnung (108) in einem Gehäuse (106) sind, die einander gegenüber angeordnet und die Membrananordnungen (108) durch die Stangenkupplung (112) auf der sich die Druckfeder (122), sich gegen das Gehäuse (106) der Narkoseseite und den Anschlag (114) abstützend, befindet, miteinander verbunden sind.Warneinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (86,98) eine lineare Charakteristik besitzen.0300U/0624
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