Einrichtung zum Sterilisieren, insbesondere von medizinischen Instrumenten
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Sterilisieren, insbesondere von medizinischen Instrumenten, mit einem mit Dampf betriebenen Autoklaven, dem der Dampf von einem Dampfgenerator geliefert wird, in welchem er durch Einspritzen eines Verdampfungsmittels erzeugt wird.
Bei solchen Einrichtungen an sich bekannter Art kommt es darauf an, die Zeit des Aufheizens des Autoklaven auf die Sterilisationstemperatur möglichst verkürzen zu können, ohne dabei grosse Heizleistungen zu benötigen. Der Dampfgenerator, welcher sich gut aufheizen lässt und auch durch einen Thermostat sehr wirtschaftlich auf der gewünschten Temperatur gehalten werden kann, hat dabei die Aufgabe zu erfüllen, eine zum Verdampfen von Wasser erforderliche Wärmemenge gespeichert zu halten, um in verhältnismässig kurzer Zeit eine genügend grosse Menge von Dampf, insbesondere von Wasserdampf, erzeugen zu können, der sehr wärmekapazitiv ist und auch auf geeignete hohe Temperatur gebracht werden kann. So kann in relativ kurzer Zeit die gewünschte Sterilisation der im Autoklav befindlichen Instrumente und dergleichen unter optimalen Bedingungen bewirkt werden.
Bei der Erfindung handelt es sich darum, eine Sterilisationseinrichtung der genannten Art zu vervollkommnen und zwar nicht nur, um deren Wirtschaftlichkeit zu verbessern, sondern auch um dabei eine tunlichst vollkommen selbsttätige Arbeitsweise zu ermöglichen. Ebenso ist hierbei wichtig, dass auch ein rasches, einwandfreies Auslassen der wärmekapazitiv verhältnismässig ungünstigen Luft aus dem Sterilisationsraum stattfindet. Dabei kommt es ferner auf eine besonders günstige wiederholte Ausnutzung des zur Dampfbildung erforderlichen Wassers an und auf dessen, soweit erforderlich, selbsttätig erfolgende Ergänzung. Schliesslich kommt noch hinzu, dass auch das Entlüften des Autoklaven rasch selbsttätig so vor sich gehend erreicht ist, dass im Autoklav dabei keine Reinfektion eintreten kann, indem die hierfür dienende Luft nur in sterilem Zustand in den Autoklav gelangen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, bei der den aufgeführten Bedingungen entsprochen wird.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zur Dampfspeisung des Autoklavs eine dem Dampfgenerator Verdampfungsmittel zuführende Leitung vorgesehen ist, die mit einem das aus dem Autoklav am Boden desselben abfiiessende Kondenswasser aufnehmenden Wasserbehälter verbindbar ist, wobei an diesem Kondenswasserbehälter eine zum Auslassen von Luft dienende Leitung angeschlossen ist, welche über ein Thermoventil in einen Wasservorratsbehälter einmündet.
Die Einrichtung nach der Erfindung erlaubt die rasche Nachförderung der erforderlichen Menge genügend heissen Dampfes bei sparsamem Wasserverbrauch unter Erzielung einer optimal raschen Verdrängung der im Sterilisationsraum vorhandenen wärmewirtschaftlich ungünstigen Luft.
Anschliessend wird die Erfindung anhand der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung und
Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vereinfachte Ausführungsform der Einrichtung.
In den Figuren, in denen die gleichen bzw. die sich entsprechenden Teile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, ist der vorhandene Autoklav mit 1 bezeichnet. Er ist mittels einer Dampfleitung 2 mit einem Dampfgenerator 3 verbunden. Dieser Dampfgenerator 3 besteht im wesentlichen aus einem mit einer Wärmeisolierung versehenen Block aus Alumi nium oder aus einem anderen gut wärmespeichernden Material. Der Dampfgenerator 3 ist z.B. ähnlich wie bei einem Flammrohrkessel mit einem System von Kanälen 4 versehen, an dessen tiefst gelegener Stelle eine Wasserzufuhrleitung 6 mittels einer Sprühdüse 5 einmündet. Zwischen den Kanälen 4 sind geeignete Heizkörper 7 angeordnet, die den Dampfgenerator 3 auf etwa 2500 C beheizen.
Zur selbsttätigen Aufrechterhaltung dieser Temperatur dient ein ebenfalls im Dampfgenerator 3 untergebrachter und in den Heizstromlauf eingeschalteter Thermostat 8.
Am Boden des Autoklaven 1 ist eine Leitung 9 angeschlossen, durch die während des Einströmens des Dampfes die von ihm verdrängte Luft entweichen kann. Diese Leitung 9 mündet in einem Wasserbehälter 10, der die Aufgabe hat, das sich bildende Kondenswasser aufzunehmen. Vom oberen Teil des Wasserbehälters 10 führt eine mit Kühlrippen ausgerüstete Leitung 11 zu einem Ventilsatz weiter, der aus einem Sicherheitsventil 13, einem Rückschlagventil 14 und einem das letztgenannte Ventil betätigenden balgartig ausgeführten Gefäss 15 besteht, das z.B. C2HÏOH enthält, der bei einer Temperatur von 80O verdampft, und hierdurch das Gefäss 15 aufbläht, so dass es mit seinem Ansatz 16 gewünschterweise dann das Rückschlagventil 14 schliessen kann.
Am oberen Teil des Gehäuses 12 des Ventilsatzes ist eine gleichfalls mit Kühlrippen ausgerüstete weitere Leitung 17 angeschlossen, welche die aus dem Autoklaven 1 ausgestossene Luft in einen Wassertank 18 gelangen lässt, von wo sie ins Freie entweichen kann.
Der Wasserbehälter 10 ist durch eine Leitung 19 mit einem weiteren Gefäss 20 verbunden, in das das Kondenswasser aus dem Wasserbehälter 10 über ein Schwimmerventil 21 weitergeleitet wird, von wo es über eine Leitung 22, ein Reduzierventil 23, ein Abstellventil 24 und die Wasserzufuhrleitung 6 wieder im Kreislauf zum Dampfgenerator 3 gelangt. Ferner ist noch eine Leitung 25 zwischen dem Ventilgehäuse 12 und dem Wassergefäss 20 vorhanden. Diese mündet einerseits in Bodennähe in das genannte Gehäuse des Ventilsatzes ein und andererseits ist sie an dem Boden des Wassergefässes 20 angeschlossen, das einen durch eine Zwischenwand 26 abgetrennten unteren Teil hat.
Dabei ist die Verbindungsöffnung in dieser Zwischenwand 26 durch ein Rückschlagventil 27 verschliessbar gemacht. 28 ist ein weiteres Abstellventil, das ebenso wie das Ventil 24 sich von Hand bedienen lässt, das aber auch als Magnetventil ausgebildet sein kann, so dass es sich nach einer bestimmten einzustellenden Zeit auch z. B. von einer Schaltuhr 29' elektrisch betätigen lässt. Dieses Ventil 28 liegt in einer Leitung 30, welche in den Wassertank 18 führt und über dessen maximal möglichen Wasserspiegel mündet und so Verbindung mit der Aussenluft hat. Am anderen Ende ist die Leitung 30 mit der Leitung 6 verbunden.
Über diese Leitung 30, die ebenfalls mit Kühlrippen versehen ist, lässt sich der Autoklav 1 entlüften, wie unten noch näher beschrieben ist.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Nach der Ingebrauchnahme des Autoklaven erfolgendem Oeffnen des Abstellventils 24 fliesst das im Wassergefäss 20 gespeicherte Wasser auf dem Weg durch die Leitung 22, das Reduzierventil 23 und bei geschlossenem Ventil 28 durch die Leitung 6 und die Düse 5 in den bereits bis auf etwa 2500 erhitzten Dampfgenerator 3, in dem es in den Kanälen 4 schnell verdampft und durch die Leitung 2 dem Autoklav 1 in Form von Dampf zugeführt wird. Das durch die Abkühlung des Dampfes bei der Erwärmung des Autoklaven 1 entstehende Kondenswasser gelangt durch die Leitung 9 in den Wasserbehälter 10 und fliesst über das Schwimmerventil 21 und die Leitung 19 in das Wassergefäss 20 zurück.
Die im Autoklaven 1 befindliche Luft wird durch das Einströmen des Dampfes verdrängt und gelangt ebenfalls durch die Leitung 9 über den Wasserbehälter 10 hinweg und durch die Kühlleitung 11, durch das Sicherheitsventil 13 und das geöffnete Rückschlagventil 14 in den Ventilraum 12', von wo sie durch die Leitung 17 in den Wassertank 18 geleitet wird und hier in Form von Luftblasen aufsteigen und ins Freie entweichen kann. Sobald die Luft aus dem Autoklaven 1 verdrängt ist, wird das Balggefäss 15 von dem nachströmenden Dampf erwärmt, wodurch das in seinem Innern befindliche C2H5OH verdampft und das Gefäss ausdehnt, so dass es mit seinem Ansatz 16 das Rückschlagventil 14 schliesst. Hierdurch steigt nun der Druck im Autoklaven 1, was zur Folge hat, dass sich das Rückschlagventil 27 schliesst.
Es arbeitet dann der Autoklav 1 in einem geschlossenen Kreislauf, da das Kondenswasser infolge seines Eigengewichtes bzw. des auf seinem Spiegel lastenden Druckes vom Wasserbehälter 10 durch die Leitung 19 in das Wassergefäss 20 und von hier über das Reduzierventil 23, das geöffnete Abstellventil 24 und die Leitung 6 nach dem Dampfgenerator 3 weitergefördert wird und hier von neuem verdampft in den Autoklaven 1 gelangt.
In dieser Weise steigt der Druck im Autoklav 1 rasch bis auf die gewünschte Höhe, auf welchen Druck das Reduzierventil 23 eingestellt ist. Ist dieser Druck erreicht, so sperrt das Ventil 23 die weitere Zufuhr von Wasser für den Dampfgenerator 3. Dadurch nimmt der Druck im Autoklav 1 nicht mehr weiter zu. Soweit noch Luftreste im Autoklaven 1 sind, wie sich diese gegebenenfalls beim Sterilmachen von Textilien noch nachträglich vom Gewebe lösen können, sammelt sich diese Luft unten und gelangt über den Wasserbehälter 10 in die Leitung 11 weiter durch nachströmenden Dampf, der noch unter dem herrschenden Überdruck im Autoklaven steht. Dieser Dampf kondensiert zunächst in der Kühlleitung 11. Dies hat zur Folge, dass sich infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Luft die Wärmezufuhr vom Autoklaven 1 nach dem Balggefäss 15verringert oder ganz unterbrochen wird.
Das Balggefäss 15 kühlt dadurch wieder ab und zieht sich zusammen. Dies bewirkt ein Freigeben des Rückschlagventils 14, das sich durch den Druck des noch vom Autoklaven 1 kommenden Dampfes öffnet, so dass dabei die in der Leitung 11 angesammelte Luft schnell herausgedrückt wird. Nach dem Entweichen der Luft erwärmt der nachfolgende Dampf das Ventilgehäuse 12 und damit auch das Balggefäss 15 rasch wieder, was ein erneutes Schliessen des Rückschlagventils 14 zur Folge hat. Während der Aufwärmzeit, die das Balggefäss 15 benötigt, hat sich auch die Kühlleitung 17 wieder mit dem der entweichenden Luft nachfolgenden Dampf gefüllt. Dieser Dampf kondensiert nach dem Schliessen des Rückschlagventils 14. Es entsteht dabei im Ventilgehäuse 12 ein Unterdruck, wodurch Wasser aus dem Tank 18 in den Ventilkörper 12 angesaugt wird.
Dieses Wasser füllt den Raum des Ventilgehäuses 12, der vorher ebenfalls mit Dampf gefüllt war. Es fliesst durch die Leitung 25 in den unteren Teil 32 des Wassergefässes 20 weiter und füllt auch diesen mit Wasser. Das aus dem Tank 18 angesaugte Wasser kühlt nun beim Durchfliessen des Ventilgehäuses 12 das Balggefäss 15 wieder ab, das dabei das Rückschlagventil 14 wieder zwecks Entweichens von erneut angesammelter Luft freigeben kann. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle Luft aus dem Autoklaven entfernt ist.
Dann tritt keine zum Abheben des Ventils 14 genügende Abkühlung des Ventilgehäuses 12 mehr ein bzw. ist der Druck in der Leitung 11 schliesslich nicht mehr gross genug, um das Ventil 14 abzuheben.
Ist die auf der Schaltuhr 29' eingestellte Zeit, die zum Sterilmachen gewünscht bzw. erforderlich ist, abgelaufen, so wird das Ventil 28 bei gleichzeitigem Schliessen des Ventils 24 geöffnet. Dies hat unter Erzielung eines Druckausgleiches zur Folge, dass der im Autoklaven 1 befindliche Dampf über die Dampfleitung 2, den Dampfgenerator 3, die Wasserzufuhrleitung 6, das Ventil 28 und die Kühlleitung 30 durch den Wassertank 18 geführt und hierbei abgekühlt und kondensiert wird.
Nach dem Entweichen des Dampfes entsteht infolge der weiteren Abkühlung des Autoklaven 1 ein Vakuum in demselben, wodurch Aussenluft durch die über dem Wasserspiegel des Wassertanks 18 liegende Mündung der Leitung 30 eingesaugt und über das Ventil 28, die Leitung 6 und durch den Dampfgenerator 3 hindurch sowie durch die Dampfleitung 2 in den Autoklaven 1 weitergefördert wird, bis der Unterdruck wieder ausgeglichen ist. Die Verschlusstüre 31 des Autoklaven 1 kann -dann mühelos geöffnet werden. Beim Durchströmen der angesaugten Luft durch den Dampfgenerator 3 wird diese rasch erhitzt und dadurch steril gemacht.
Da bei jedem Öffnen des Rückschlagventils 14 etwas Wasser verbraucht wird, das während des Verlaufs der Sterilisation nicht ersetzt werden kann, wird nach erfolgtem Druckausgleich im Autoklaven dieser im Wassergefäss 20 befindliche Wasservorrat automatisch ersetzt. Der nächste Sterilisationsvorgang kann dann wieder beginnen.
Die Anordnung nach Fig. 2 ist gegenüber der oben beschriebenen insofern vereinfacht, als im Weg, den das Kondenswasser nimmt, weil in diesem Fall entbehrlich, kein Schwimmerventil und auch kein Rückschlagventil mehr vorgesehen sind. Die an den Behälter 10' oben angeschlossene Luftauslassleitung 11' führt, ohne dass auch hierbei ein Rückschlagventil vorhanden ist, unmittelbar in das Thermoventil 12", welches gleichfalls vereinfacht ist und ständig einen freien Durchlass zur Leitung 17 hat, die zum Wassertank 18 führt, so lange dieses Thermoventil nicht geschlossen hat, was erst eintritt, wenn über die Luftauslassleitung 11' Dampf entweichen will.
Ferner ist bei der Einrichtung nach
Fig. 2 zwischen der Ausgangsöffnung 9 des Autoklaven
1 und dem Kondenswasserbehälter 10' ein zweckmässig als Magnetventil ausgebildetes Abschlussorgan 33 vor handen, welches sich bei Beendigung der Sterilisation selbsttätig schliesst.
Abweichend von der Einrichtung nach Fig. 1 ist dem Kondenswasserbehälter 10' ein Thermoschalter
34 zugeordnet, der kontaktbetätigend zum Ansprechen kommt, wenn in ihm das Wasser auf entsprechende
Temperatur gekommen ist bzw. im Autoklav analog die gewünschte Sterilisationstemperatur herrscht. An sich könnte ein entsprechender Thermoschalter natür lich auch am Autoklav selbst vorgesehen sein. Wenn dieser Thermoschalter 34 jedoch am Kondenswasser behälter 10' wirksam gemacht ist, hat dies den Vorteil, dass jener Schaltvorgang, der eine Schaltuhr für die
Bemessung der Sterilisationszeit in Gang setzt, richtig erst dann erfolgt, wenn sich nirgends mehr Luft im
Autoklav befindet, denn erst dann kann der Thermo schalter im Gefäss 10' seine Schalttemperatur erreichen.
Im übrigen ist in der Leitung 6', die zum Dampf generator 3'führt und diesem das Einspritzwasser zu führt, gleichfalls ein Abstellventil 24' vorhanden, wel ches die Speisung des Dampfgenerators mit Wasser unterbricht, sobald im Autoklav die gewünschte Steri lisationstemperatur bzw. der bei dieser Temperatur gegebene Überdruck erreicht ist. Auch dieses Ventil kann als Magnetventil ausgeführt sein, das selbsttätig zum Ansprechen gebracht werden kann, sobald im
Autoklav die gewünschte Temperatur bzw. der ge wünschte Überdruck herrscht. Der Autoklav kann zu diesem Zweck mit einem ihm angeschlossenen Druck schalter ausgestattet sein, der eine Druckkapsel 35 hat, die einen Schalthebel 36 umlegt, sobald im Autoklav der gewünschte Überdruck erreicht ist.
Sobald der
Schalterarm 36 angehoben ist, schliesst er über einen durch den Kontakt 37 zustande kommenden Stromkreis das Magnetventil 24'. Ausserdem kann über diesen
Kontakt 37 zugleich auch die Zeitschaltuhr in Gang gesetzt werden (nicht dargestellt), die nach Ablauf der gewünschten Sterilisationszeit ihrerseits geeignete
Stromkreise betätigt, welche dann das Magnetventil
33 schliesst und ausserdem das Ventil 28' öffnet, wel ches die Verbindung zu jener Leitung 30 herstellt, die bei geschlossenem Ventil 24' den Innenraum des Auto klaven über den Dampfgenerator 3' mit der Aussenluft verbindet, um den Überdruck entweichen zu lassen und bei entsprechender Abkühlung des Innenraums des
Autoklaven, wodurch in ihm ein Unterdruck entstehen kann, Frischluft ansaugen zu können, die ihren Weg wieder über den Dampfgenerator 3' nimmt,
in dem sie auf steril machende Temperatur gebracht wird.
Im übrigen unterscheidet sich die Einrichtung nach
Fig. 2 noch dadurch, dass das Thermoventil 12" ohne ein ihm vorgesetztes Rückschlagventil über die Leitung 11' vom Wasserbehälter 10' aus beaufschlagt wird.
Das sich ausdehnende Balggefäss 15' trägt selbst den Ventilzapfen 14', der den Durchlass 38 im Ventil 12" schliesst, wenn es bei Erwärmung zum Ansprechen kommt. Die Leitung 17, welche zum Wassertank 18 führt, ist also immer durchverbunden, sobald der Ventilzapfen 14' den Ventildurchlass 38 nicht geschlossen hat. Letzteres ist der Fall, sobald durch die Leitung 11' Dampf aus dem Wassergefäss 10' zuströmt. Dabei kann auch in diesem Falle durch nachgeförderte Luft vorübergehend kurzzeitig ein Öffnen des Thermoventils 12"erfolgen bis die gesamte Luft aus dem Autoklav ausgeschleust ist.
Wenn bei Beendigung des Sterilisationsvorganges das Ventil 24'geschlossen wird und damit die Dampfzuführung zum Thermoventil 12"unterbrochen ist, kühlt sich dieses Ventil ab und öffnet sich. Zugleich ist aber auch im Wassergefäss 10' ein gewisser Unterdruck eingetreten, so dass aus dem Tank 18 über das geöffnete Ventil 12" Wasser in das Wassergefäss 10' eingesaugt wird, wodurch ein ergänzendes Nachfüllen dieses Gefässes für den nächsten Sterilisationsvorgang erfolgt.
Zu erwähnen ist, dass mit Hilfe des Thermoschalters 34 auch die gewünschte Sterilisationstemperatur eingestellt werden kann. Diese Temperatur beträgt z.B. zum Sterilmachen von Instrumenten 1 340C, für Teile, die Gummi enthalten, jedoch nur 120 C.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Dampfgenerator 3' gegenüber Fig. 1 mit einer kurzen Verbindungsleitung unmittelbar unter dem Autoklaven angeordnet.
Er ist in diesem Falle durch eine aussen angelegte Wicklung 39 geheizt, die nach aussen gut wärmeisoliert ist. Die Innenkonstruktion dieses Dampfgenerators 3' kann beliebig gewählt sein. Ausser der in Fig. 1 beschriebenen Art kann auch eine Spiralrohranordnung vorhanden sein, in der das Wasser sich noch erhitzt und dann durch eine Düse in eine Wärmekammer eingespritzt wird.
Anstelle von Wasser kann auch jedes andere geeignete flüssige Mittel Verwendung finden, das sich gut verdampfen lässt und sich im Sonderfall besser eignet als Wasser. Hierzu stehen eine ganze Reihe an sich bekannter leicht siedender Flüssigkeiten zur Verfügung.
Überall, wo vorstehend und in den Ansprüchen von Wasser die Rede ist, kann Wasser durch die entsprechende Flüssigkeit ersetzt werden.