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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren einer Fluidleitung
mit einer aus einem elastischen Material bestehenden Mantelleitung,
die einen Längsschlitz aufweist zum Einsetzen der Fluidleitung
in einen Hohlraum der Mantelleitung, so dass die Fluidleitung in
der eingesetzten Position von einer inneren Umfangsfläche
der Mantelleitung umfasst ist, wobei in der Mantelleitung mindestens
ein Temperatursensor integriert angeordnet ist und wobei in der Mantelleitung
mindestens ein sich in Längsrichtung derselben erstreckendes
Heizelement angeordnet ist.
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Aus
der
DE 10 2005
036 369 A1 ist eine Vorrichtung zum Temperieren einer Fluidleitung
bekannt, die eine aus einem elastischen Material bestehende und
einen Längsschlitz aufweisenden Mantelleitung aufweist.
Nach Einsetzen der Fluidleitung durch den Längsschlitz
in die Mantelleitung umgreift diese unter Anlage einer inneren Umfangsfläche
derselben die Fluidleitung vorzugsweise vollständig. In der
Mantelleitung sind längs der Mantelleitung erstreckende elektrische
Heizelemente in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, die bei Beaufschlagen
derselben mit elektrischem Strom eine gleichmäßige
Erwärmung der Fluidleitung bzw. des Fluids ermöglichen.
Die Heizelemente sind mit einer Regeleinheit verbunden, die in Abhängigkeit
von der mittels eines in der Mantelleitung integrierten Temperatursensors
ermittelten aktuellen Temperatur den durch die Heizelemente fließenden
Strom derart regeln, dass die Fluidleitung in einem vorgegebenen
Temperaturbereich erwärmt wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Temperieren
einer Fluidleitung derart weiterzubilden, dass die Effektivität
der Wärmeeinleitung von einer die Fluidleitung umgebenden Mantelleitung
in die Fluidleitung verbessert wird.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass
die Mantelleitung im Wesentlichen durch eine thermisch leitfähige
Polymerschicht gebildet ist, in der mindestens ein Heizelement eingebettet
ist.
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Die
besonderen Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass zum einen
der herstellungstechnische Aufwand, der für die Integration
von Heizelementen in die Mantelleitung erforderlich ist, verringert und
zum anderen eine homogene und umfassende Wärmeeinleitung
an der inneren Umfangsfläche der Mantelleitung in die Fluidleitung
ermöglicht werden. Durch die thermisch leitfähige
Polymerschicht weist die Mantelleitung verbesserte Wärmeleiteigenschaften
auf. Der Aufwand zum Einbringen der Wärmeenergie in die
Mantellei tung kann verringert werden, da die Anzahl der Heizelemente
auf vorzugsweise ein oder zwei Heizelemente begrenzt werden kann.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist an einer äußeren
Umfangsfläche der thermisch leitfähigen Polymerschicht
eine Isolationsschicht angeordnet, so dass einer unerwünschten
Wärmeübertragung in einer radialen Richtung nach
außen vorzugsweise entgegengewirkt wird.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist die thermisch leitfähige
Polymerschicht aus einem Elastomermaterial oder einem Thermoplastmaterial gebildet.
Vorzugsweise wird ein Elastomer, vorzugsweise ein Silikonmaterial,
mit einer relativ großen Wärmeleitfähigkeit
verwandt, so dass die von dem Heizelement eingebrachte Wärmeenergie
mit geringen Verlusten zu der zu erwärmenden Fluidleitung übertragen
werden kann.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist der aus einem Elastomermaterial
gebildeten thermisch leitfähigen Polymerschicht ein die
thermische Leitfähigkeit verbesserndes Additiv beigemischt,
so dass die von dem Heizelement aufgebrachte Heizleistung verringert
werden kann.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Mantelleitung durch Koextrusion
der thermisch leitfähigen Schicht und mindestens einer
Isolierschicht hergestellt. Vorteilhaft kann hierdurch der Herstellungsaufwand
verringert werden, da die Mantelleitung in einem Arbeitsschritt
hergestellt werden kann. Dabei wird das vorzugsweise als Heizdraht ausgebildete
Heizelement in die Extrudiervor richtung eingebracht, so dass die
Polymerschicht unter Einbettung des Heizdrahtes aufextrudiert wird.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung sind mindestens zwei Heizelemente
in der thermisch leitfähigen Polymerschicht integriert
angeordnet, wobei die Heizelemente jeweils einem Schenkel der Mantelleitung
zugeordnet sind. Vorzugsweise sind die Heizelemente symmetrisch
zu einer den Längsschlitz schneidende Längsmittelebene
der Mantelleitung angeordnet, so dass in beiden Schenkeln der Mantelleitung
ein gleichmäßiger Wärmeeintrag ermöglicht wird.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Mantelleitung mit einem endseitigen
Kopfelement und einer endseitigen Endkappe in Explosionsdarstellung
und
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2 einen
Querschnitt durch die Mantelleitung gemäß 1.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im Wesentlichen
aus einer Mantelleitung 1, die in einem Gebrauchszustand
zur Erwärmung einer Fluidleitung 6 dient. Die
Fluidleitung 6 kann beispielsweise zum Transport von Infusionsflüssig keit
oder Blutplasma oder anderen für medizinische Zwecke vorgesehene
Einsätze dienen.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, ist ein Kopfelement 3 an
einem ersten Ende 2 der Mantelleitung 1 aufgesetzt.
Ein Temperatursensor 14, der in einem Bereich der Mantelleitung 1,
beispielsweise an dem stirnseitigen Ende 2 der Mantelleitung 1,
angeordnet sein kann, und zwei sich in Längsrichtung der
Mantelleitung 1 in derselben erstreckende Heizelemente 10, 11 sind über
das Kopfelement 3 mit einer nicht darstellten Regeleinheit
verbunden. Die Regeleinheit empfängt das von dem Temperatursensor 14 detektierte
Temperatursignal und regelt einen durch die Heizelemente 10, 11 geführten
elektrischen Strom derart in Abhängigkeit von der Fließgeschwindigkeit des
Fluids und/oder der Raumtemperatur und/oder der Länge der
Fluidleitung 6, dass die Fluidleitung 6 in einem
vorgegebenen Temperaturbereich erwärmt wird. Beispielsweise
kann die Sollwerttemperatur der Regeleinheit 37°C betragen.
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Das
Kopfelement 3 ist derart ausgebildet, dass es an einer
Haltevorrichtung befestigbar ist, die zur Halterung eines das Fluid
enthaltenen Fluidbehälters dient. An dem Fluidbehälter
ist die Fluidleitung 6 angeschlossen, die das Fluid zum
Empfänger, beispielsweise des Patienten führt.
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An
einem gegenüberliegenden Stirnbereich 2' der Mantelleitung 1 ist
eine dieselben abschließende Endkappe 4 angeordnet,
die auf das Ende 2' der Mantelleitung 1 formschlüssig
aufsetzbar ist.
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Die
Mantelleitung 1 ist flexibel ausgebildet und weist gemäß 2 eine
leitfähige Polymerschicht 8 und eine äußere
Isolationsschicht 9 auf.
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Die
thermisch leitfähige Polymerschicht 8 besteht
aus einem Thermoplastmaterial oder einem Elastomermaterial, beispielsweise
aus einem Silikonkautschukmaterial, das verglichen mit anderen üblich verwendeten
Silikonmaterialien eine höhere Wärmeleitfähigkeit
aufweist. Innerhalb der thermisch leitfähigen Polymerschicht 8 sind
die sich in Längsrichtung der Mantelleitung 1 erstreckenden
Heizelemente 10, 11 angeordnet, wobei das erste
Heizelement 10 in einem ersten Schenkel 1' der
Mantelleitung 1 und das zweite Heizelement 11 in
einem zweiten Schenkel 1'' der Mantelleitung 1 integriert
angeordnet sind. Die Heizelemente 10, 11 sind
symmetrisch bezüglich einer einen Längsschlitz 5 schneidenden
Längsmittelebene M der Mantelleitung 1, angeordnet.
Hierdurch kann mittels des durch die Heizelemente 10, 11 fließenden
elektrischen Stroms gleichmäßig Wärme
in die Schenkel 1', 1'' der Mantelleitung 1 bzw.
in die Mantelleitung 1 eingebracht werden. Dadurch, dass die
Heizelemente 10, 11 in der thermisch leitfähigen Polymerschicht 8 eingebracht
bzw. eingebettet sind, erfolgt eine Wärmeübertragung
innerhalb der mittleren Polymerschicht 8, wobei die Fluidleitung 6 gleichmäßig
in Umfangsrichtung erwärmt wird. Die äußere Isolationsschicht 9 ist
beispielsweise aus einem Silikonschaummaterial hergestellt, so dass
die in der Polymerschicht 8 erzeugte Wärme im
Wesentlichen in radialer Richtung nach innen transportiert bzw. übertragen
wird.
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Die
Mantelleitung 1 kann durch Koextrusion hergestellt werden,
wobei die äußere Isolationsschicht 9 eine
innige Verbindung mit einer äußeren Umfangsfläche 8'' der
Polymerschicht 8 erfährt. Die als Heizdrähte
ausgebildeten Heizelemente 10, 11 und der Temperatursensor 14 sind
vorzugsweise in die Polymerschicht 8 eingelegt worden Hierbei
hat die Polymerschicht 8 eine höhere thermische
Leitfähigkeit als die äußere Isolationsschicht 9,
die aus einem Polymermaterial hergestellt ist.
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Nach
einer alternativen Ausführungsform können der
Temperatursensor 14 und/oder die Heizelemente 10, 11 auch
in entsprechend vorgesehen Hohlräume der Polymerschicht 8 nachträglich
formschlüssig bzw. stoffschlüssig eingesetzt werden.
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Wie
aus 2 zu ersehen ist, ist die Mantelleitung 1 als
eine im Wesentlichen kreisringförmige Schlauchleitung ausgebildet,
die einen Längsschlitz 5 aufweist. Eine innere
Umfangsfläche 12 der Mantelleitung 1 umschließt
die im Querschnitt kreisförmige Fluidleitung 6 annähernd
vollständig oder vollständig. Der Längsschlitz 5 dient
zum vereinfachten Einsetzen der Fluidleitung 6 in den im
Wesentlichen im Querschnitt kreisförmigen Hohlraum der
Mantelleitung 1. In der eingesetzten Position füllt
die Fluidleitung 6 den Hohlraum annähernd vollständig
oder vollständig aus.
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Nach
einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung
kann die thermisch leitfähige Polymerschicht 8 auch
lediglich ein einziges Heizelement 10 aufweisen. Vorzugsweise
ist das Heizelement 10 dann in einem Scheitelbereich der
Mantelleitung 1 angeordnet, wobei es die Längsmittelebene
M schneidet.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Polymerschicht 8 ein
Additiv beigemischt sein, so dass eine die Wärmeleitfähigkeit erhöhende
Wirkung eintritt. Hierdurch kann die Wärmeleitung weiter
erhöht werden. Beispielsweise kann die so gebildete thermisch
leitfähige Polymerschicht 8 aus einem Silikon-(Kautschuk)-Material
bestehen, dem als Additiv Bornitrid und/oder ein Magnesiumoxid und/oder
ein Aluminiumpulver beigemischt ist. Hierdurch kann die Wärmeleitung
einer aus einem standardmäßigen Polymermaterial
und einem Additiv bestehenden Polymerschicht 8 weiter erhöht
werden. Beispielsweise kann die Wärmeleitfähigkeit
von ca. 0,1 bis 0,2 W/mK eines durchschnittlichen Silikon(-Kautschuk)-Materials
auf 0,7 bis 1,3 W/mK oder auf einen höheren Wert erhöhen.
Der Faktor für die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit
beträgt somit mindestens drei.
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Die
Mantelleitung 1 weist vorzugsweise einen zweischichtigen
Aufbau auf, wobei die die Heizelemente 10, 11 und
den Temperatursensor 14 enthaltene thermisch leitfähige
Polymerschicht 8 nahezu unmittelbar oder unmittelbar auf
der Mantelfläche der Fluidleitung 6 aufliegt.
Die äußere Isolationsschicht 9 ist derart
ausgebildet bzw. mit einer solchen Wandstärke ausgebildet,
dass nur im begrenzten Umfange Wärme in radialer Richtung
nach außen von der erhitzten Polymerschicht 8 abfließen
kann. Die Isolationsschicht 9 weist eine geringere thermische
Leitfähigkeit auf als die Polymerschicht 8. Ist
der Polymerschicht 8 zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit
ein Additiv beigemischt – siehe oben-, kann die Isolationsschicht 9 aus
einem Silikonmaterial (Silikon-Kautschuk-Material) oder Silikonschaummaterial bestehen.
Besteht die Polymerschicht 8 aus einem Silikon-Kautschuk-Material,
kann die Isolationsschicht 9 aus einem Silikonschaummaterial
bestehen.
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Nach
einer Ausführungsform der Erfindung kann die Mantelleitung 1 eine
innere Polymerschicht 8 aufweisen, die im Vergleich zu
der mindestens einen äußeren Isolationsschicht 9 eine
erhöhte thermische Leitfähigkeit aufweist, ohne
dass der Polymerschicht 8 ein Additiv zugesetzt worden
ist.
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Als
Standardmaterial für die Polymerschicht können
handelsübliche Thermoplaste oder Elastomere eingesetzt
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005036369
A1 [0002]