DE3119757A1

DE3119757A1 - Regeleinrichtung zur regelung der oberflaechentemperatur eines beheizbaren polsters, insbesondere des polsters eines operationstisches

Info

Publication number: DE3119757A1
Application number: DE19813119757
Authority: DE
Inventors: Fridolin 7573 Sinzheim Boos; Hermann Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Kieferle; Eberhard Dr.-Ing. 7550 Rastatt Schnelle; Klaus Dipl.-Ing. 7550 Rastatt Vetter; Peter Dipl.-Ing. 7552 Durmersheim Wojciechowski
Original assignee: Stierlen Maquet AG
Current assignee: Stierlen Maquet AG
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1982-12-02

Description

Regeleinrichtung zur Regelung der Oberflächentemperatur
eines beheizbaren Polsters, insbesondere des Polsters eines Operationstisches Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung zur Regelung der Oberflächentemperatur eines beheizbaren Polsters, insbesondere des Polsters eines Operationstisches, mit einem Fühler, der einen äußeren Mantel und eine innerhalb von diesem angeordnete, temperaturempfindliche Impedanz aufweist, und mit einem in Abhängigkeit von der mittels des Fühlers erfaßten Ist-Oberflächentemperatur die dem Polster zugeführte Heizleistung regelnden Regelgerät.
Bei bekannten derartigen Regeleinrichtungen ist der Fühler mit dem Polster beispielsweise in dessen Mitte fest verbunden. Bei vielen Anwendungsfällen, insbesondere bei Operationstischen, kann jedoch von keiner Stelle der Oberfläche des Polsters mit Sicherheit gesagt werden, daß ein Benutzer stets diese Stelle beaufschlagen wird. Beaufschlagt jedoch der Benutzer den Fühler nicht und liegt letzterer zur Umgebungsluft frei, so wird er entsprechend abgekühlt und täuscht somit eine zu geringe Ist-Oberflächentemperatur vor, was zu einer übermäßigen Beheizung des Polsters führen kann.
Insbesondere bei Operationstischen liegt hierin eine Gefahr für den darauf liegenden, betäubten Patienten, da sich die übermäßige Beheizung auf dessen Zustand negativ auswirken kann und sogar zu Hautschädigungen führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß auch bei örtlich unterschiedlicher Beaufschlagung des Polsters durch den Benutzer sichergestellt bleibt, daß der Fühler die Ist-Oberflächentemperatur zutreffend erfaßt.
Die Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung kann der bewegliche Temperatur fühler unabhängig von der Stellung oder Lage des Benutzers des Polsters zwischen Benutzer und Polster eingeschoben werden, so daß die interessierende Ist-Oberflächentemperatur an einer Stelle des Polsters ermittelt wird, auf der sich der Benutzer befindet.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 ein elektrisches Blockschaltbild der Regeleinrichtung; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Fühler der Regeleinrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine Seitenansicht des Fühlers gemäß Fig. 2; Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Spitze des Fühlers gemäß Fig. 2 und 3; Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt, teilweise im Längsschnitt, aus Fig. 3; Fig. 6 eine Draufsicht auf eine in dem Fühler gemäß Fig. 1 bis 5 vorgesehene Schaltungsplatine.
Ein möglicher Aufbau der Regeleinrichtung geht aus Fig. 1 hervor. Es handelt sich um eine Regeleinrichtung zur Regelung der Oberflächentemperatur des nur schematisch angedeuteten, mittels eines elektrischen Heizelementes 10 beheizbaren Polsters 12 eines Operationstisches.
Zu Erfassung der Ist-Oberflächentemperatur des Polsters 12 ist ein Fühler 14 vorgesehen, der zwei temperaturempfindliche Impedanzen in Form von Widerständen 16, 18 mit negativem Temperaturkoeffizienten aufweist und der über ein Kabel 20 mit einem Regelgerät 22 verbunden ist.
Letzteres regelt in Abhängigkeit von der mittels des Fühlers 14 erfaßten Ist-Oberflächentemperatur des Polsters 12 die letzterem zugeführte Heizleistung durch Ein- und Ausschalten der dem Heizelement 10 zugeführten elektrischen Leistung mittels eines Schalters 24. Das Regelgerät 22 umfaßt zur Erhöhung der Sicherheit zwei unabhängig voneinander arbeitende elektrische Regler 26, 28, denen jeweils nur ein einziger temperaturempfindlicher Widerstand 16 bzw. 18 des Fühlers 14 zugeordnet ist. Die Regler 26, 28 weisen eingangsseitig eine Brückenschaltung 30, 32 auf, in deren einen Brückenzweig der Widerstand 16 bzw. 18 eingeschaltet ist. Die Brückendiagonalenspannung wird mittels eines Verstärkers 34, 35 verstärkt und einem Schwellwertschalter 36, 38 zugeführt. Dessen Schwellenwert ist mittels eines Potentiometers 40, 42 einstellbar. Hierdurch erzeugt der Schwellwertschalter 36 des ersten Reglers 26 ein im Sinne eines Einschaltens der Heizleistung wirkendes Ausgangssignal immer dann, wenn die Ist-Oberflächentemperatur des Polsters 12 geringer ist als eine dem vom Potentiometer 40 vorgegebenen Schwellenwert entsprechende erste Solltemperatur.
Der Schwellwertschalter 38 des zweiten Reglers 28 erhält von dem Potentiometer 42, das mit dem Potentiometer 40 mechanisch gekoppelt ist, ein seinen Schwellenwert beeinflussendes Steuersignal von gleichem Betrag wie das entsprechende Steuersignal des Schwellwertschalters 36.
Zusätzlich ist jedoch an einem weiteren Potentiometer 44 ein weiterer Steuersignalanteil einstellbar, durch den der Schwellwertschalter 38 erst bei einer gegenüber der ersten Solltemperatur geringfügig, beispielsweise um 2 grd, höheren zweiten Solltemperatur schaltet. Der zweite Regler 28 erzeugt somit ein im Sinne eines Einschaltens der Heizleistung wirksames Ausgangssignal bei allen Temperaturen unterhalb einer zweiten Solltemperatur, die geringfügig höher liegt als die erste Solltemperatur des ersten Reglers 26.
Zusätzlich weisen beide Regler 26, 28 jeweils einen an den Ausgang des jeweiligen Verstärkers 34, 35 angeschlossenen Schwellwertschalter 46, 48 auf, der ein Ausgangssignal, das im Sinne eines Einschaltens der Heizleistung wirkt, nur dann abgibt, wenn die Eingangsspannung oberhalb eines Schwellenwerts liegt, der einer relativ niedrigen, in der Praxis nicht vorkommenden Temperatur entspricht. Die Schwellwertschalter 46, 48 dienen einer Überwachung des Kabels 20 und des Fühlers 14 auf Unterbrechung der Stromkreise. Da nämlich die Widerstände 16, 18 von den Brückenschaltungen 30, 32 mit einem Ruhestrom gespeist sind, kann der Abfall dieses Ruhestroms unter einen Schwellenwert, der bei einem Widerstand 16, 18 mit negativem Temperaturkoeffizienten in der Praxis nicht vorkommen darf, als Stromkreisunterbrechung ausgewertet werden.
Die Ausgangssignale aller Schwellwertschalter 36, 38, 46, 48 werden zur Steuerung der cizleistung konjunktiv verknüpft, was in Fig. 1 durch ein UND-Glied 50 angedeutet ist. In der Praxis kann stattdessen vorgesehen sein, daß jeder Schwellwertschalter 36, 38, 46, 48 einen eigenen Schalter steuert und daß alle diese Schalter in Reihe geschaltet sind.
Gegenüber bekannten Regeleinrichtungen, bei denen das Regelgerät wie in Fig. 1 aus zwei getrennten Reglern besteht, bei denen diese jedoch von einem Fühler mit einer einzigen Impedanz beaufschlagt sind, bietet die vorstehend beschriebene Regeleinrichtung den Vorteil einer noch weiter erhöhten Sicherheit gegen Störungen des Fühlers 14, des Kabels 20 und ggf. einer nicht dargestellten Steckverbindung zwischen letzterem und dem Eingang des Regelgerätes 22.
Obwohl ein beweglicher Fühler 14 bessere Möglichkeiten bietet, den Fühler 14 stets zwischen dem Benutzer und dem Polster 12 anzuordnen, besteht aufgrund der Beweglichkeit jedoch auch die Möglichkeit, daß der Fühler 14 aufgrund einer Unachtsamkeit des Bedienungspersonals nicht oder nicht vollständig zwischen den Benutzer des Polsters und letzteres gesteckt wird oder daß beispielsweise bei Bewegungen des Benutzers der Fühler 14 aus seiner ursprünglich richtigen Lage heraus soweit verschoben wird, daß er nicht mehr zwischen dem Benutzer und dem Polster liegt. Es besteht dann die Gefahr, daß der Fühler 14, der dann auf einer Seite von der Umgebungsluft gekühlt wird, eine zu niedrige Ist-Oberflächentemperatur des Polsters 12 vortäuscht, daß diesem daher eine zu hohe Heizleistung zugeführt wird und daß somit an den Auflagestellen des Benutzers auf dem Polsters 12 zu hohe Temperaturen auftreten. Um dies zu vermeiden, weist der Fühler 14, wie aus Fig. 1 ersichtlich,einenDetektor 52 auf, der ein Ausgangssignal in Abhängigkeit davon erzeugt, daß an beiden Flachseiten des flach ausgebildeten Fühlers 14 je ein Körper, nämlich einerseits der Körper eines auf dem Polster 12 befindlichen Benutzers und andererseits das Polster 12 selbst, anliegt. Hierdurch und durch entsprechende Ausbildung des Regelgerätes 22 kann dann dafür gesorgt werden, daß die Zufuhr von Heizleistung bei Nichtvorliegen des Ausgangssignals des Detektors 52 verhindert wird. Zweckmäßig weist der Detektor 52 zur Abgabe seines Ausgangsignals betätigte Schaltkontakte auf.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Detektor 52 demgemäß auch als ein Schalter dargestellt, und zwar als ein in Reihe mit dem Widerstand 18 geschalteter Schließer. Der Detektor 52 unterbricht somit, wenn er nicht betätigt wird, den über den Widerstand 18 fließenden Ruhestrom, was in derselben Weise wie bei einer sonstigen Unterbrechung des den Widerstand 18 enthaltenden Stromkreises dazu führt, daß das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 48. des zweiten Reglers 28 fortfall, so daß die UND-Bedingung des UND-Gliedes 50 nicht mehr erfüllt ist und die Zufuhr von Heizleistung zum Heizelement 10 des Polsters 12 verhindert ist.
Der Detektor 52 kann beispielsweise von zwei auf jeweils einer Flachseite des Fühlers 14 wirksamen kapazitiven Annäherungsfühlern gebildet sein, deren Ausgangssignale konjunktiv verknüpft werden. Sofern nicht das Heizelement 10 im Polster 12 bereits ausreicht, das Ansprechen des jeweils unteren, zum Polster 12 hin gerichteten Annäherungsfühlers zu bewirken, wird man in diesem Fall in das Polster 12 eine geeignete, beispielsweise Metallkugeln enthaltende Schicht einarbeiten, die das Ansprechen bewirkt. Besonders günstig hat es sich jedoch erwiesen, den Detektor 52 als Druckschalter auszubilden, der durch eine zwischen den beiden Flachseiten des Fühlers 14 wirkende Druckkraft betätigbar ist, wenn diese einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Geeignet sind dabeivor allem solche Bauweisen von Druckschaltern, die relativ flach ausführbar sind. So kommen als Detektoren mechanisch betätigbare Schnappschalter in Frage, und ebenso Detektoren, die einen von einem hydraulischen oder pneumatischen, in einer verformbaren Kammer eingeschlossenen Strömungsmittel betätigbaren Schalter aufweisen. Besonders bewährt hat sich jedoch eine noch anhand von Fig. 4 und 6 zu beschreibende Bauweise.
Der Aufbau des Fühlers 14 sei im folgenden anhand von Fig. 2 bis 6 näher erläutert.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Fühler 14 auf seiner dort oberen Flachseite einen aus einem gut wärmeleitenden Material bestehenden, von einer steifen Platte 54 gebildeten Oberflächenbereich auf, mit dem in anhand noch von Fig. 4 zu beschreibender Weise die Widerstände 16, 18 in Wärmeleitverbindung stehen. Die Platte besteht aus einem Material, dessen Wärmeleitzahl annähernd 0,94 cal/cm.s.grd beträgt. Zur Verwirklichung dieser guten Leitfähigkeit wird zweckmäßig ein Metall verwendet; beim Ausführungsbeispiel besteht die Platte 54 aus Kupfer. Die Oberfläche der Platte 54 sollte zweckmäßig wie beim Ausführungsbeispiel annähernd 500 mm2 betragen. Trotz der guten Wärmeleitfähigkeit sollte die Wärmekapazität der Platte.54 gering sein; zweckmäßig beträgt sie wie beim Ausführungsbeispiel annähernd 0,1 cal/grd. Zur Erzielung dieser geringen Wärmekapazität sollte die Platte 54 gegenüber ihren Außenabmessungen, d.h. beim Ausführungsbeispiel mit kreisrunder Platte 54 gegenüber deren Durchmesser, dünn ausgebildet sein. Andererseits ist zweckmäßig, um keinen Nebenschluß zur Platte 54 zu erzeugen, wenn der Mantel 56 des Fühlers 14 zumindest in seinen die Platte 54 tragenden Bereichen aus einem schlecht wärmeleitfähigen Material besteht; beim Ausführungsbeispiel besteht der Mantel 56 aus einem leicht biegbaren Gummimaterial. Solche gießbaren bzw. vulkanisierbaren Materialien haben den Vorteil, daß die Platte 54 zu ihrer Befestigung in das Material eingegossen werden kann.
Zur weiteren Verbesserung der hierdurch erreichbaren Befestigung weist die Platte 54 einen in das Material des Mantels 56 eintauchenden, von der Außenfläche der Platte 54 schräg nach hinten abgewinkelten, umlaufenden Rand (Fig. 4) auf. In jedem Falle ist die Platte 54 zweckmäßig in den Mantel 56 soweit eingelassen, daß die Außenfläche der Platte 54 mit dem umgebenden Bereich der Oberfläche des Mantels 56 zumindest annähernd fluchtet.
Wie weiter aus Fig. 4 ersichtlich ist, weist der Fühler 14 außer der Platte 54 auch auf der gegenüberliegenden Flachseite eine zur Platte 54 parallele und von ihr beabstandete Platte 60 auf, die in gleicher Weise wie die Platte 54 ausgebildet und befestigt ist und bezüglich der Mittelebene 61 des Fühlers 14 spiegelsymmetrisch zur Platte 54 angeordnet ist. Die Platten 54, 60 sind durch eine aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise Messing, bestehende Wärmebrücke in Gestalt eines zylindrischen Blockes 62 miteinander verbunden, mit dem die Widerstände 14, 16 in thermischem Kontakt stehen.
Durch diese Konstruktion werden drei wichtige Vorteile erreicht. Erstens verhindert der als Wärmebrücke dienende Block 62 an der Stelle, an der mittels der Widerstände 14, 16 die Messung der Ist-Oberflächentemperatur erfolgt, eine Wärmeisolation zwischen Polster 12 (Fig. 1) und darauf befindlichem Benutzer, so daß an der Meßstelle weitgehend dieselben Verhältnisse wie an denjenigen Stellen vorliegen, an denen der Benutzer unmittelbar auf dem Polster 12 aufliegt, während dann, wenn nur eine einzige Platte 54 auf der Oberfläche des Polsters 12 aufläge und diese Platte 54 zum Körper des Benutzers hin durch den Mantel 56 thermisch isoliert wäre, leicht eine etwas zu hohe Oberflächentemperatur gemessen werden könnte, bis sich erst nach einiger Zeit die Oberflächentemperatur, die Temperatur des Fühlers 14 und die Temperatur des Körpers des Benutzers aneinander angeglichen haben.
Zweitens stellt sich im Block 22 bei unterschiedlichen Temperaturen der Oberfläche des Polsters 12 und des Benutzers eine mittlere Temperatur ein, was eine geringe Verfälschung der erfaßten Ist-Oberflächentemperatur bedeutet, was jedoch vorteilhafterweise dazu führt, daß in einem solchen Fall zunächst ein geringes Überschwingen bei der Regelung der Heizleistung in der Weise erfolgt,daß der Körper des Benutzers schnell auf die gewünschte Solltemperatur gebracht wird. Sobald dies der Fall ist, verschwindet die Temperaturdifferenz zwischen Benutzer und Polsteroberfläche und damit der beschriebene verfälschende Effekt, so daß ein schädliches Überschwingen des Temperaturregelvorganges nicht zu besorgen ist.
Drittens schließlich bringt die symmetrische Ausbildung der Platten 54, 60 beträchtliche Bedienungsvorteile, da eine Bedienungsperson nicht darauf achten muß, welche der beiden Platten 54, 60 oben bzw. unten liegt, sondern der Fühler 14 in beliebiger Lage zwischen den Benutzer und das Polster 12 eingeschoben werden kann.
Damit die von den Widerständen 16, 18 erfaßte.Temperatur von den beiden möglichen Lagen des Fühlers 14 völlig unabhängig ist, sind die Widerstände 16, 18 zumindest annähernd in der Mitte zwischen den Platten 54, 60, nämlich in der Mittelebene 61 angeordnet. Die vom Block 62 gebildete Wärmebrücke sollte eine geringe Wärmeträgheit und Wärmekapazität haben und hat daher parallel zu den Platten 54, 60 gemessene Außenabmessungen, die geringer und zweckmäßig mehrfach geringer als diejenigen der Platten 54, 60 sind. Ein Schutz der Widerstände 14, 16 vor äußeren Krafteinwirkungen und ein guter thermischer Kontakt mit dem Block 62 wird dadurch erreicht, daß letzterer eine Ausnehmung in Gestalt einer Bohrung 64 aufweist, in der die Widerstände 16, 18 mittels eines wärmeleitenden Klebers 66 befestigt sind. Zur Sicherung eines guten Wärmeübergangs zwischen den Platten 54, 60 und dem Block 62 weist dieser beiderseits die Platten 54, 60 durchsetzende und als Niete verbreiterte Fortsätze 68, 70 auf, deren Außenseiten bis zum Fluchten mit den Außenseiten der Platten 54, 60 abgeschliffen sind. Hierdurch werden die Platten 54, 60 eng anliegend an den im übrigen ebenen Stirnseiten des Blocks 62 gehalten.
Es sei nun der mechanische Aufbau des Fühlers 14 näher betrachtet.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Umhüllung 56 des Fühlers 14 die Grundrißform einer Schaufel mit einem Handgriff 72 und einem daran anschließenden, am distalen Ende zu einer gerundeten Spitze 74 zusammenlaufenden Blatt 76 auf, wobei die Platten 54, 60 und damit die Widerstände 16, 18 (Fig. 1, 4) in oder nahe der Spitze 74 angeordnet sind. Die Gesamtlänge des Blattes 76 liegt in der Größenordnung von 200 mm bis 250 mm. Durch diesen Aufbau wird erreicht, daß die Spitze 74 mit den Widerständen 16, 18 leicht relativ weit unter einen auf dem Polster 12 (Fig. 1) befindlichen Benutzer eingeschoben werden kann und daß dabei keine Verwechslungen hinsichtlich der richtigen Lage seitens des Bedienungspersonals auftreten können.
Zum selben Zweck verläuft das den Fühler 14 mit dem Regelgerät 22 (Fig. 1) verbindende Kabel (20) in das proximale Ende des Handgriffs 72 hinein; das Kabel 20 übt so eine Richtkraft auf den Fühler 17 in dem Sinne aus, daß sich der Handgriff 72 von dem Benutzer fort und damit die Spitze 74 zum Benutzer 74 hin und unter diesen erstreckt.
Selbstverständlich darf die Richtkraft nicht allzu groß sein, um etwa ein Herausziehen des Fühlers 14 unter dem Benutzer zu bewirken. Einem solchen Herausziehen wird durch die Wahl eines Gummimaterials zur Herstellung des Mantels 56 vorgebeugt, da Gummi auf Polsteroberflächen im allgemeinen schlecht gleitet. Es kann daher sogar eine Erhöhung der genannten Richtkraft dadurch zugelassen werden und im Sinne der obigen Erläuterung zweckmäßig sein, die dadurch erhalten wird, daß das Kabel auf zumindest einem Teil seiner Länge bezüglich seiner Längserstreckung federelastisch nachgiebig ausgebildet ist-, beispielsweise indem es wie beim Ausführungsbeispiel als eine Schraubenfeder 78 (Fig. 3) ausgebildet ist.
Um das Hineinschieben des Fühlers 14 unter einen auf- dem Polster 12 befindlichen Benutzer zu erleichtern, sollte der Mantel 56 eine geringe Dicke haben; im Hinblick auf die Unterbringung der Widerstände 16, 18 in der vom Block 62 gebildeten Wärmebrücke (Fig. 4) und die Baugröße des Druckschalters 52 (Fig. 1) hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Mantel 56 im Bereich der Spitze 7.4 eine Dicke von annähernd 5 mm und im übrigen eine Dicke von annähernd 10 mm hat. Ebenfalls zur Erleichterung des Einschiebens sowie zur Föderung der Einschiebbarkeit in beliebiger Lage weist der Mantel 56 zweckmäßig einen bezüglich seiner Mittelebene 61 (Fig. 4) symmetrischen äußeren Querschnitt auf; zur Vermeidung von für den Benutzer unangenehmen Kanten hat der Mantel 56 einen zu den Rändern des Blattes 76 hin zusammenlaufenden und gerundeten Querschnitt, wie in Fig. 3 am distalen Ende der Spitze 74 zu sehen ist.
Wie ebenfalls aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der Mantel 56 bezüglich der Mittelebene 61 (Fig. 4) in zwei Halbschalen 80, 82 unterteilt. Diese sind untereinander gleich und beispielsweise durch Verkleben miteinander verbunden.
Um eine Anpassung des Fühlers 14 und insbesondere der Ränder des Blattes 76 an Unebenheiten der Polsteroberfläche sowie ein Nachgeben unter Verformungen des Polsters 12 durch das Gewicht des Benutzers zu erleichtern, besteht der Mantel 56, wie bereits erwähnt, aus einem relativ biegeweichen Gummimaterial. Andererseits ist jedoch auch eine gewisse Formsteifigkeit beim Einstecken des Fühlers 14 unter einen das Polster 12 mit seinem Gewicht belastenden Benutzer erforderlich. Als eine beiden Forderungen weitgehend gerecht werdende Lösung hat sich gezeigt, daß der Mantel 76 eine ihm gegenüber biegesteifere Einlage enthalten kann. Diese wird beim Ausführungsbeispiel von einer in der Mittelebene 61 (Fig. 4) liegende Schaltungsplatine 84 (Fig. 4, 5, 6) gebildet.
Auf dieser ist der Detektor 52 (Fig. 1, 5) gebildet,und sie weist eine von dem Block 62 durchsetzte öffnung 87 (Fig. 4, 6) auf. Diese ausschließlich im Blatt 76 liegende Schaltungsplatine 84 hat eine gegenüber der Breite des Blattes 76 geringfügig geringere Breite und erstreckt sich mit einem sich verjüngenden Abschnitt 86 (Fig. 6) in die Spitze 74 (Fig. 2, 3, 5) des Blattes 76 hinein. Als Material der Schaltungsplatine 76, das einerseits eine gewisse Steifheit und andererseits eine hohe Festigkeit und geringe Dehnungsfähigkeit aufweist, kommt zweckmäßig glasfaserverstärkter Kunststoff in Frage.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, haben die Halbschalen 80,82 Ausnehmungen 88, 90 von gegenüber den Platten 54, 60 geringeren und gegenüber dem Block 62 größeren Abmessungen, die beiderseits der Schaltungsplatine 84 bis hin zum Block 62 mit inkompressiblen, ringförmigen Zwischenlagen 92,94 ausgefüllt sind, die beispielsweise aus einem zähelastischen, festen Kunststoff bestehen. Hierdurch wird bei Verbiegungen des Mantels 56 einer ungewollt starken Verbiegung der Platten 54, 60 sowie einer Beschädigung derjenigen Lötstellen vorgebeugt, an denen die Widerstände 16, 18 mit zum Rand der Öffnung 87 geführten Leiterbahnen 96, 98, 100, 102 (Fig. 6) elektrisch verbunden sind; die Leiterbahnen 96, 102 liegen auf der in Fig. 6 oberen Seite der Schaltungsplatine 84, während die in Fig. 6 gestrichelt angedeuteten Leiterbahnen 98, 100 auf der dortigen Rückseite liegen.
Der Detektor 52 (lig. 1, 5) sollte möglichst dicht bei den Widerständen 16, 18 liegen, um zu verhindern, daß er betätigt werden kann, während nicht beide Platten 54, 60 zwischen dem Körper des Benutzers und der Polsteroberfläche liegen. Bei der bereits beschriebenen Gestalt des Fühlers 14 liegt zweckmäßig der Detektor 52 gegenüber den Widerständen 16, 18 weiter von der Spitze 74 entfernt.
Andererseits sollte es für eine Bedienungsperson jedoch unmöglich sein, bei am Handgriff 72 gehaltenem Fühler 14 den Detektor 52 zu betätigen. Daher ist'dieser vom Handgriff 72 einige cm und damit soweit beabstandet, daß eine den Handgriff 72 ergreifende Bedienungsperson mit auf dc-n Flachseiten des Blattes 76 liegendem Daumen und Zeigefinger nicht den Detektor 52 beaufschlagt. In Fig. 2 ist in dieser Hinsicht erkennbar, daß zwischen demjenigen gestrichelt angedeuteten Bereich 104, in dem ein wirksame Beaufschlagung des Detektors 52 möglich ist, und dem Handgriff 72 ein entsprechender Abstand liegt. Der Bereich 104 und ebenso der auf der gegenüberliegenden Flachseite des Fühlers 14 gebildete, entsprechende Oberflächenbereich sollte für eine sichere Funktion des Detektors 52 relativ groß sein und ein flehrfaches der Oberfläche der Platten 54, 60 ausmachen. Als besonders günstig hat sich eine Größe des Bereichs 104 von annähernd 1500 mm2 erwiesen.
Im Bereich 104 ist die Halbschale 80 als gegenüber ihren übrigen Bereichen relativ dünnen Membran 106 ausgebildet.
In entsprechender Weise weist die Halbschale 82 auf der gegenüberliegenden Flachseite eine Membran 108 auf.
Zwischen den Membranen 106, 108 liegt der somit vollständig vom Mantel 56 umschlossene Detektor 52, der so weitestgehend gegen Störungseinflüsse geschützt ist.
An den Innenseiten der Membranen 106, 108 liegen aus porösem Gummi bestehende Zwischenlagen 110, 112 an.
Über diese wird die von außen wirkende Druckkraft auf eine elektrisch leitfähige und biegsame Schicht 114, 116 übertragen, die sich bei der Beaufschlagung durch nicht näher dargestellte Öffnungen in einer isolierenden Zwischenlage 118, 120 hindurch an je zwei auf beiden Seiten der Schaltungsplatine 84 gebildete Elektroden anlegt, um diese miteinander kurzzuschließen. Die biegsamen Schichten 114, 116 bestehen beispielsweise aus mit Silber versetztem und dadurch leitfähig gemachtem Gummimaterial und dienen als beweglicher Kontakt, während die genannten, jeweils zugeordneten beiden Elektroden stationäre Kontakte bilden, die von diesem beweglichen Kontakt überbrückt werden, so daß der Detektor 52 von zwei Druckschaltern gebildet anzusehen ist. Sofern keine Beaufschlagung durch eine Druckkraft erfolgt, treten die Schichten 114, 116 aufgrund ihrer Elastizität außer Kontakt mit. den auf der Schaltungsplatine 84 gebildeten Elektroden.
Zwei der erwähnten Elektroden, die Elektroden 122, 124, sind in Fig. 6 ersichtlich. Sie sind jeweils kammartig ausgebildet und greifen mit ihren Kammzinken ineinander.
Auf der in Fig. 6 hinteren Seite der Schaltungsplatine 84 sind entsprechende Elektroden vorgesehen, die mit den Elektroden 122, 124 über Durchführungen 126, 128 paarweise verbunden sind, so daß die auf beiden Seiten der Schaltungsplatine 84 gebildeten Druckschalter im Sinne einer disjunktiven Verknüpfung parallel zueinander ge-.
schaltet sind. Die gegenseitigen Abstände der Kammzinken der Elektroden 122; 124 sindmehrfach geringer als die Weite der nicht dargestellten Öffnungen in der isolierenden Zwischenlage 118 bzw. 120, so daß bei Druckbeaufschlagung das indurchdrücken der biegeelastischen Schicht 114 bzw.
116 und damit ein Kurzschließen der Elektroden 122, 124 leicht möglich ist.
Die Elektrode 124 ist über eine Leiterbahn 130 mit dem proximaLen Ende der Schaltungsplatine 84 und dort mit einem Leiter des Kabels 20 verbunden, dessen übrige Leiter in entsprechender Weise mit den Enden der Leiterbahnen 98, 100, 102 verbunden sind, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist.
Die Elektrode 122 ist nicht unmittelbar mit dem Kabel 20, sondern über die Leiterbahn 96 mit dem Widerstand 18 und erst über diesen und die Leiterbahn 98 mit einem Leiter des Kabels 20 verbunden, d.h. die beiden vom Detektor 52 gebildeten, parallel zueinander geschalteten Schließer sind ihrerseits in Reihe mit dem Widerstand 18 geschaltet, wie dies auch aus Fig. 1 hervorgeht.
Die Regeleinrichtung kann gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in vielfältiger Weise abgewandelt werden.
Auch ist ihre Verwendung nicht nur im beschriebenen Einsatzfall, sondern überall dort mit Vorteil möglich, wo die Benutzung von Polstern durch Benutzer stark unterschiedlicher Größen und/oder in unterschiedlichen Benutzungsstellungen erfolgt, beispielsweise bei Betten in Intensivstationen oder bei Tischen zur Ausführung bewegungstherapeutischer Ubungen.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Regeleinrichtung zur Regelung der Oberflächentemperatur eines beheizbaren Polsters,insbesondere des Polsters eines Operationstisches, mit einem Fühler, der einen äußeren Mantel und eine innerhalb von diesem angeordnete, temperaturempfindliche Impedanz aufweist, und mit einem in Abhängigkeit von der mittels des Fühlers erfaßten Ist-Oberflächentemperatur die dem Polster zugeführte Heizleistung regelnden Regelgerät, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (14) gegenüber dem Polster (12) beweglich und flach ausgebildet ist.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (14) auf einer Flachseite einen aus gut wärmeleitendem Material bestehenden Oberflächenbereich (Platte 54, 60) aufweist, mit dem vorzugsweise nahe dessen Mitte die Impedanz (16, 18) in Wärmeleitverbindung steht.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich von einer steifen Platte (54, 60)gebildet ist.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (54, 60)aus einem Material besteht, dessen Wärmeleitzahl annähernd 0,94 cal/cm s.grd beträgt.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (54,60) aus einem Metall, vorzugsweise Kupfer, besteht.
6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (54, 60) eine Oberfläche von annähernd 500 mm2 hat.
7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (54, 60) eine geringe Wärmekapazität, vorzugsweise von annähernd 0,1 cal/grd hat.
8. Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (54, 60) gegenüber ihren Außenabmessungen dünn ausgebildet ist.
9. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) zumindest in seinen die Platte (54, 60) tragenden Bereichen aus einem schlecht wärmeleitenden Material besteht.
10. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (54, 60) in den Mantel (56) so weit eingelassen ist, daß die Außenfläche der Platte (54, 60) mit dem umgebenden Bereich der Oberfläche des Mantels (56) zumindest annähernd fluchtet.
11. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (54, 60) in das Material des Mantels (56) eingegossen oder einvulkanisiert ist.
12. Regeleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (54, 60) einen in das Material des Mantels (56) eintauchenden, von der Außenfläche der Platte (54, 60) schräg nach hinten abgewinkelten, vorzugsweise umlaufenden Rand (58) aufweist.
13. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (14) auf seinen beiden Flachseiten zwei zueinander parallele und voneinander beabstandete, jeweils aus einem gut wärmeleitfähigenden Material bestehende Oberflächenbereiche (Platten 54, 60) aufweist, die mittels einer aus gut wärmeleitfåhigem Material bestehenden Wärmebrücke (Block 62) miteinander verbunden sind, und daß die Impedanz (16, 18) mit der Wärmebrücke (Block 62) in thermischem Kontakt steht.
14. Regeleinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (16, 18) zumindest annähernd -in der Mitte zwischen den Oberflächenbereichen (Platten 54, 60) angeordnet ist.
15. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12 und nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zu den Oberflächenbereichen (Platten 54, 60) gemessenen Außenabmessungen der Wärmebrücke (Block 62) geringer und vorzugsweise mehrfach geringer als diejenigen der Oberflächenbereiche sind.
16. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebrücke aus einem metallischem Block (62) besteht.
17. Regeleinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (16, 18) in einer Ausnehmung (64) des Blocks (62) aufgenommen und vorzugsweise in der Ausnehmung (64) mittels eines wärmeleitenden Klebers (66) befestigt ist.
18. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12 und nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (62) beiderseits die Platten (54, 60) als Niete durchdringende Fortsätze (68, 70) aufweist, deren Außenseiten vorzugsweise mit den Außenflächen der Platten (54, 60) fluchten.
19. Regeleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (16, 18) ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten ist.
20. Regeleinrichtung nach einem der.vorangehenden Ansprüche, wobei das Regelgerät einen ersten Regler und einen zweiten Regler umfaßt, der erste Regler ein Ausgangssignal in Abhängigkeit davon erzeugt, daß die Ist-Oberflächentemperatur geringer ist als eine einstellbar vorgegebene erste Solltemperatur, der zweite Regler ein Ausgangssignal in Abhängigkeit davon erzeugt, daß die Ist-Oberflächentemperatur geringer ist als eine zweite Solltemperatur, die um einen vorzugsweise einstellbaren geringen Betrag höher ist als die erste Solltemperatur, und die Einschaltung der -mindestens einem elektrischen Heizelement des Polsters zugeführten Heizleistung in konjunktiver Abhängigkeit vom Vorliegen der Ausgangssignale beider Regler erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (14) zwei jeweils nur einem Regler (26, 28) zugeordnete, temperaturempfindliche Impedanzen (16, 18) aufweist.
21. Regeleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (14) mindestens einen Detektor (52) aufweist, der ein Ausgangssignal in Abhängigkeit davon erzeugt, daß an beiden Flachseiten des Fühlers (14) je ein Körper, nämlich einerseits der Körper eines auf dem Polster (12) befindlichen Benutzers und andererseits das Polster (12),anliegt, und daß das Regelgerät (22) dazu ausgebildet ist, die Zufuhr von Heizleistung bei Nichtvorliegen des Ausgangssignales des Detektors (52) zu verhindern.
22. Regeleinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52) zur Abgabe seines Ausgangssignales betätigbare Schaltkontakte (114, 116, 122, 124) aufweist.
23. Regeleinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte (114, 116, 122, 124) mit der Impedanz (18) in Reihe geschaltet sind.
24. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 20 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Detektor (52) vorgesehen ist, dessen Schaltkontakte (114, 116, 122, 124) mit nur einer der beiden Impedanzen (16, 18) in Reihe geschaltet sind.
25. Regeleinrichtung nach Anspruch 19 und nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät (22) die Impedanz (18) mit einem Ruhestrom versorgt und dazu ausgebildet ist, die Zufuhr von Heizluftleistung bei Abfall des Ruhestromes unter einen vorgegebenen Schwellenwert zu verhindern, und daß der Detektor (52) seine Schaltkontakte (114, 116, 122, 124) zur Abgabe seines Ausgangssignales im Sinne eines Schließens betätigt.
26. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52) als ein Druckschalter ausgebildet ist, der durch eine zwischen den beiden Flachseiten des Fühlers (14) wirkende Druckkraft betätigbar ist, wenn diese einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
27. Regeleinrichtung nach Anspruch 26, dadurch agekennzeichnet, daß der Detektor (52) zwei auf einer Seite einer Schaltungplatine (84) gebildete, als stationäre Schaltkontakte wirkende, vorzugsweise kammartig ineinander greifende Elektroden (122, 124), eine darauf liegende, mit mindestens einer Öffnung versehene Isolierzwischenlage (118, 120) und eine daran anliegende, elektrisch leitfähige und biegeelastische Schicht (114, 116) aufweist, die bei Beaufschlagung mit einer Druckkraft sich durch die öffnung der Zwischenlage (118, 120) hindurch als beweglicher Schaltkontakt an die Elektroden (122, 124) anliegt und diese miteinander kurzschließt.
28. Regeleinrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52) bezüglich der Schaltungsplatine (84) zumindest annähernd symmetrisch mit beiderseits gebildeten Elektroden (122, 124), darauf liegenden Isolierzwischenlagen (118, 120) und daran anliegenden leitfähigen Schichten (114, 116> ausgebildet ist und daß jeweils eine Elektrode (z. B. 122) einer Seite mit einer Elektrode der anderen Seite elektrisch verbunden ist.
29. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18 und nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatine (84) außerhalb des Bereichs der Elektroden (122, 124) eine von der Wärmebrücke (Block 62) durchsetzte Öffnung (87) sowie zu deren Rand führende Leiterbahnen (96, 98, 100, 102) zum Anschluß der Impedanz (16, 18) aufweist, wobei vorzugsweise zwei zum Anschluß der Impedanz (16, 18) vorgesehene Leiterbahnen (z. B. 96, 98) auf gegenuberliegenden Seiten der Schaltungsplatine (84) liegen und wobei vorzugsweise beiderseits der Schaltungsplatine (84) liegende, die Wärmebrücke (Block 62) umgebende Ausnehmungen (88, 90) des Mantels (56) mit inkompressiblen, die Platten (54, 60) gegen eine Durchbiegung abstützende Füllstücken (92, 94) ausgefüllt sind.
30. Regeleinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52) als mechanisch betätigbarer Schnappschalter ausgebildet ist.
31. Regeleinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52) einen von einem hydraulischen oder pneumatischen, in einer verformbaren Kammer eingeschlossenen Strömungsmittel betätigbaren Schalter aufweist.
32. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Betätigung des Detektors (52) wirksame Oberflächenbereich (104) jeder Flachseite annähernd 1500 mm2 beträgt.
33. Regeleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) des Fühlers (14) die Grundrißform einer Schaufel mit einem Handgriff (72) und einem daran anschließenden, am distalen Ende zu einer gerundeten Spitze (74) zusammenlaufenden Blatt (76),vorzugsweise mit einer Gesamtlänge von 200 bis 250 mm und einer Breite des Blattes (76) von 80 mm, aufweist, und daß die Impedanz (16, 18) in oder nahe der Spitze (74) angeordnet ist.
34. Regeleinrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Fühler (14) mit dem Regelgerät (22) verbindendes Kabel (22) in das proximale Ende des Handgriffes (72) hinein verläuft.
35. Regeleinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (20) zumindest auf einem Teil seiner Länge bezüglich seiner Längserstreckung federelastisch nachgiebig, vorzugsweise als Schraubenfeder (78), ausgebildet ist.
36. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) des Fühlers (14) im Bereich der Spitze (74) eine Dicke von annähernd 5 mm und im übrigen eine Dicke von annähernd 10 mm hat.
37. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) einen bezüglich einer Mittelebene (61) symmetrischen äußeren Querschnitt aufweist.
38. Regeleinrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) einen zu den Rändern des Blattes (76) hin zusammenlaufenden und gerundeten Querschnitt aufweist.
39. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) aus zwei vorzugsweise untereinander gleichen Halbschalen (80, 82) besteht.
40. Regeleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) aus einem biegeelastischen Material, vorzugsweise einem Gummi besteht.
41. Regeleinrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (14) eine innerhalb des Mantels (56) liegende, gegenüber diesem biegesteifere Einlage (84) umfaßt.
42. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32 und nach einem der Ansprüche 33 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52) vom Mantel (56) vollständig umschlossen ist.
43. Regeleinrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) in seinen auf den beiden Flachseiten den Detektor (52) überdeckenden Bereichen (104) als gegenüber seinen übrigen Bereichen dünnere Membran (106, 108) ausgebildet ist.
44. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29 und nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatine (84) innerhalb des Blattes (76) liegt, eine gegenüber dessen Breite qeringere Breite aufweist und sich mit einem sich verjüngenden Abschnitt (86) in die Spitze (74) hinein erstreckt.
45. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32 und nach einem der Ansprüche 33 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52) gegenüber der Impedanz (16, 18) weiter von der Spitze (74) beabstandet angeordnet ist.
46. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32 und nach einem der Ansprüche 33 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52) vom Handgriff (72) so weit beabstandet ist, daß eine den Handgriff (72) ergreifende Bedienungsperson mit auf den Flachseiten des Fühlers (14) liegendem Daumen und Zeigefinger nicht den Detektor (52) beaufschlagt.