CN103202094B - 经由电源电压连接而电可操作的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种经由电源电压连接而电可操作的设备,特别地,该设备不具有接地导体,该设备包括通电元件和应用部分,其中,应用部分通过基本绝缘与通电元件之间绝缘。提供了绝缘监测装置,其监测应用部分与通电元件之间的基本绝缘的质量。本发明还涉及一种具有加热模块的医疗设备,加热模块用于加热医疗液体,其中,加热模块包括加热元件,加热元件具有布置在第一陶瓷层上的加热线圈,其中,加热元件布置在第二陶瓷层上,其中,第二陶瓷层有利地形成加热模块的加热板。

Description

经由电源电压连接而电可操作的设备
技术领域
本发明涉及经由电源电压连接而电可操作的设备,该设备具有通电元件和应用部分,其中,应用部分通过基本绝缘与通电元件绝缘。特别地,其是一种不具有地线连接的设备。本发明还涉及医疗设备,特别地,涉及一种透析机,其具有用于加热医疗液体的加热模块,其中,加热模块包括加热元件,加热元件具有布置在第一陶瓷层上的加热线圈。
背景技术
如果设备在电源电压工作,必须要防止设备的用户受到电击的威胁。特别地,在这方面,当用户与应用部分接触时,必须要防止危险电流流过人体。出于该目的,首先在设备的通电元件和应用部分之间提供了基本绝缘,其用作根据保护措施的分类的基本保护。
然而,除了这种基本保护之外,还需要故障保护。这样的故障保护应该在基本保护失效时(即,当通电元件和应用元件之间出现不良绝缘时)防止对用户产生任何危险。在这方面,已知使用地线(即,设备接地)或使用用于将通电元件从电源电压上电解耦的隔离变压器来作为故障保护。然而,并非无论何地都能实现地线连接,而且隔离变压器导致了结构空间、重量和成本的增加。
在具有大电阻消耗器(例如加热模块)的设备中,这个问题尤其突出。在这方面,特别地,这些加热模块用在医疗设备中(例如用在透析机中)以加热医疗液体。这些加热模块通常具有加热元件,加热元件具有布置在第一陶瓷层上的加热线圈,同时经由电源电压为加热线圈供电。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种在电源电压连接时可操作的设备,其除了通过基本保护之外还通过基本绝缘而具有进一步的故障保护。本发明的另一目的在于提供一种具有改进的加热模块的医疗设备。
根据本发明,通过根据权利要求1和10的设备来实现这些目的。本发明的有利实施方式形成从属权利要求的主题。
在第一方面,本发明涉及一种经由电源电压连接的电可操作的设备,该设备具有通电元件和应用部分,其中,应用部分通过基本绝缘与通电元件绝缘。根据本发明,提供了绝缘监测器,其监测应用部分与通电元件之间的基本绝缘的质量。特别地,在该方面,绝缘监测器监测基本绝缘的性能,即转移电阻。可以通过绝缘监测器实时地监测相对于用户部分的基本绝缘的质量,由此如果基本绝缘失效,则保护用户不受危险电击的伤害。因此,通过绝缘监测器的监测可以被视为第二保护措施并允许设备在没有地线的情况下工作。因此,本发明特别地用在那些不具有地线的设备中。由此,否则由地线提供的故障保护将由绝缘监测器提供。
先前,绝缘监测器仅被用在所谓的IT系统领域中,其中,电源系统的可限定区域与剩余的电源系统通过隔离变压器相隔离,而不需要电源系统的隔离区域接地。在该方面,用在这种IT系统中的绝缘监测器监测电源相对于接地连接的绝缘的质量。如果质量下降,则通常输出警告。然而,由于电源系统的隔离区域不接地,所以在绝缘中仅一个失效时不会有严重的危险,从而无需断开电源的连接。相比之下,绝缘监测器的其他用途可能性在现有技术中是未知的。
与现有技术不同,根据本发明的绝缘监测器并非监测电源系统和接地连接之间的绝缘,而是监测设备的应用部分相对于设备的通电元件的基本绝缘的质量。此外,根据本发明的设备也可以工作在接地的电源电压连接上。
根据本发明,设备有利地是医疗设备。在该方面,绝缘监测器使得可以在没有地线的情况下运行该医疗设备,从而以更灵活的方式使用。特别地,本发明涉及一种透析机。
根据本发明,绝缘监测器确定通电元件和应用部分之间的电流和/或电阻。在该方面,绝缘监测器既可以基于无源测量原理,也可以基于有源测量原理。利用无源测量原理,绝缘监测器仅无源地确定通电元件和应用部分之间的电流。可以根据该电流的大小确定基本绝缘的质量。相比之下,利用有源测量方法,绝缘监测器在通电元件和应用部分之间施加电压信号并确定由此产生的电流。由此可以确定基本绝缘的电阻以及其质量。出于该目的,特别地,绝缘监测器通过连接线电连接到通电元件和应用部分上。在该方面,根据本发明,可以确定应用部分和通电元件的至少一个电压馈电之间的电流和/或电阻。
有利的是,绝缘监测器分别确定应用部分和通电元件的第一电压馈电之间的电流和/或电阻从及应用部分和通电元件的第二电压馈电之间的电流和/或电阻。可以通过测量应用部分和两个电压馈电之间的电流和/或电阻来可靠地确定基本绝缘的质量。
本发明有利地用在那些通电元件在电源电压处没有电隔离而运行的设备中。特别地,可以在不损害用户安全性的情况下利用绝缘监测器,而不需要例如通过隔离变压器的这种电隔离。
在绝缘监测器识别到有缺陷的基本绝缘时,其根据本发明有利地将通电元件的电源关闭。因此,如果通电元件和应用部分之间的电流超出特定限值,并且如果通电元件和应用部分之间的电阻低于特定限值,则绝缘监测器据此推断出基本绝缘失效,并且将通电元件的电源关闭以保护用户,不让危险电流流动通过其接触应用部分的身体。在该方面,通电元件的两个电压馈电都被有利地中断。
可选地或除关闭通电元件的电源之外,绝缘监测器可以有利地告知设备控制器基本绝缘失效。在该方面,特别地,显示器可以用于使操作人员注意到基本绝缘的失效。可选地,也可以关闭整个设备的电源。
另外,有利的是,设备的设备控制器具有用于测试绝缘监测器的正常功能的功能。在该方面,特别地,当设备运行时,可以进行初始化测试,以确保绝缘监测器的固有功能。出于该目的,可以经由开关和电阻器桥接基本绝缘,并且可以检查绝缘监测器是否识别了这种桥接。
特别地,本发明可以用在通电元件表现为具有相对大功率消耗的消耗器的设备中。在这些消耗器中,隔离变压器将需要相应的大尺寸,而现在不再需要这种大尺寸。在该方面,特别地,通电元件的消耗大于100W,更有利地,大于500W。
特别地,根据本发明的通电元件可以是加热元件。特别地,其可以是陶瓷加热元件。利用这种加热元件,电阻路径布置在陶瓷板上。电阻路径由施加到其上的电压而加热,并且将热量输出到陶瓷板上。在该方面,陶瓷板同时用作基本绝缘。然而,本发明也可以与其他通电元件一起使用,例如与电机或类似物一起使用。
特别地,根据本发明的设备的应用部分是设备上用户能够在设备运行时触摸的元件。特别地,应用部分还是导电元件或由金属制成的元件。
应用部分还可以是壳体元件。在该方面,特别地,应用部分是加热板,其经由加热元件加热并且通过基本绝缘与之相隔离。特别地,这样的加热板可以是金属板,特别地,是铝板。
在该方面,特别地,本发明用在透析机中,其中,通电元件表现为陶瓷加热元件,而应用部分表现为加热板,它们彼此之间通过陶瓷加热元件的陶瓷层而绝缘。有利的是,可以经由该加热元件加热透析液。在该方面,特别地,液体系统的加热区域可以耦合到加热板。在该方面,根据本发明的绝缘监测器允许运行这种不具有地线连接的透析机。
本发明还包括一种用于经由电源电压连接运行电设备的方法,其中,设备具有通电元件和应用部分,其中,应用部分通过基本绝缘与通电元件隔离。根据本发明,监测应用部分与通电元件之间的基本绝缘的质量。在该方面,特别地,持续地监测基本绝缘的质量,并且在超出限值时关闭通电元件的电源。
如同上文中结合根据本发明的设备描述的那样有利地执行根据本发明的方法。特别地,根据本发明的方法是用于运行如上所述的电设备的方法。
在第二方面,本发明包括一种医疗设备,其具有用于加热医疗液的加热模块,其中,加热模块包括加热元件,加热元件具有布置在第一陶瓷层上的加热线圈。在该方面,根据本发明,加热元件布置在第二陶瓷层上。由于根据本发明在其上布置了加热元件的第二陶瓷层,因此通过加热模块的结构设计提供了第二绝缘,其在由第一陶瓷层形成的基本绝缘之外为用户提供了改进的保护。
特别地,医疗设备可以是透析机,其中,加热模块用于加热透析液和/或血液。特别地,医疗设备可以是腹膜透析机,其中加热模块用于加热透析液。
根据本发明的第二方面提供的第二陶瓷层可以有利地形成加热模块的加热板。医疗设备的液体路径可以有利地耦合到该加热板,从而加热位于液体路径中的医疗液体。
在该方面,加热线圈有利地是施加到第一陶瓷层的电阻路径。在该方面,有利地提供连接器以将加热线圈连接到电源电压上。
有利的是,经由电源电压连接器运行根据本发明的医疗设备。特别地,在该方面,医疗设备可以是不具有地线连接的设备。在该方面,由于第二陶瓷层提供了额外的绝缘,可以在没有隔离变压器的情况下进行加热。
在本发明的优选实施方式中,第一和/或第二陶瓷层包括氧化铝或氮化铝。两种材料都具有十分良好的导热性能,同时是出色的电绝缘体。在一个特别优选的实施方式中,在该方面,第一陶瓷层包括氧化铝,而第二陶瓷层包括氮化铝。
具有第一陶瓷层的加热元件优选地粘合到第二陶瓷层上。特别地,在该方面,在加热元件的整个表面上区域性地进行粘合。用于两层的材料的不同膨胀系数可以通过使用粘合剂来补偿,从而将加热元件的陶瓷层连接到第二陶瓷层。
在该方面,粘合剂有利地是导热粘合剂,特别地是硅胶粘合剂。
在优选实施方式中,板形成第一陶瓷层和第二陶瓷层。在该方面,形成第二陶瓷层的板有利地大于形成第一陶瓷层的板。因此,形成第二陶瓷层的板可以形成用于具有第一陶瓷层的加热元件的支撑元件。
形成第二陶瓷层的板有利地在区域中不具有任何孔,其中,加热线圈布置在第一陶瓷层上。第二陶瓷层有利地在提供第一陶瓷层的区域中完全不具有孔。另外,有利的是,形成第二陶瓷层的板完全不具有孔。
另外,有利的是,第一陶瓷层在加热线圈的区域中也不具有孔,更有利的是完全不具有孔。
通过将陶瓷层设计为尽可能的不具有孔而提高了绝缘安全性。
此外,可以在加热模块的加热元件上提供一个或多个温度传感器。在该方面,特别地,温度传感器可以布置在第一陶瓷层的布置有加热线圈的一侧。
第一陶瓷层的厚度可以优选地在0.5mm-2mm之间,更优选地在0.8mm-1.2mm之间。
有利的是,第二陶瓷层的厚度在1mm-3mm之间,更有利的在1.2mm-1.8mm之间。
将两个陶瓷层彼此连接的粘合剂层的厚度总和可以在0.01mm-1mm之间,有利的在0.1mm-0.5mm之间。
在该方面,有利的是,本发明中使用的加热元件的最大功率在100W-2000W之间,更有利地在200W-1000W之间。
在本发明的具体实施方式中,至少两个加热元件布置在共同的第二陶瓷层上。在该方面,第二陶瓷层有利地形成加热板,各自具有第一陶瓷层的两个加热元件彼此相邻布置在该加热板上。加热模块和加热元件的结构有利地对应于如上所述的设计。
在该方面,有利地,两个加热元件通过集成有热保险丝的线在后部彼此之间电连接。在该方面,特别地,两个加热元件可以串联连接。
在本发明的另一个有利的实施方式中,加热模块还具有框架。在该方面,特别地,第二陶瓷层可以粘合到这样的框架上,从而增加加热模块的稳定性。
此外,可以使加热模块硫化(vulcanize)在医疗设备中,由此形成十分良好的密封。
本发明还包括用于如上所述的医疗设备的加热模块。在该方面,特别地,加热模块包括加热元件,加热元件具有布置在第一陶瓷层上的加热线圈,加热元件布置在第二陶瓷层上。在该方面,特别地,第二陶瓷层是加热模块的加热板。在该方面,有利的是,如上文中结合医疗设备所描述的那样设计加热模块。
在该方面,根据本发明,本发明的第二方面(其中第二陶瓷层用于改进的绝缘)也可以与本发明的第一方面结合(其中提供有绝缘监测器)。由此产生了更高的安全性。
现在将结合实施方式和附图更详细地描述本发明。
在一种有利的实施方式中,根据本发明的经由电源电压连接的电可操作的设备以及根据发明的医疗设备是透析机。因此,首先参考图1-13详细描述使用本发明的透析机的设计。随后参考图14-16详细描述本发明的第一方面的实施方式,参考图17详细描述本发明的第二方面的实施方式。
附图说明
图1是示出了自动腹膜透析治疗的常规发展的三个图;
图2示出了腹膜透析系统的示意图;
图3示出了将腹膜透析系统分为透析机和液体系统的示意图;
图4示出了盒体的第一实施方式;
图5示出了盒体的第二实施方式;
图6示出了透析机的第一实施方式的立体图;
图7示出了腹膜透析系统的第一实施方式的流程图;
图8示出了透析机的第二实施方式的立体图;
图9示出了腹膜透析系统的第二实施方式的流程图;
图10示出了腹膜透析系统的第二实施方式中的盒体的耦合;
图11示出了泵致动器的第一实施方式;
图12示出了盒体的泵区域至泵致动器的耦合;
图13示出了控制器的一种实施方式的设计的示意图;
图14a示出了根据本发明的经由电源电压连接的电可操作且具有绝缘监测器的设备;
图14b示出了根据本发明的设备的通电元件的一种实施方式的部分横截面视图;
图15示出了根据本发明的具有绝缘监测器的设备的第一实施方式;
图16示出了根据本发明的具有绝缘监测器的设备的第二实施方式;以及
图17示出了根据本发明第二方面的创造性医疗设备的实施方式,其具有例如布置在第二陶瓷层上的加热元件。
具体实施方式
首先,将在下文中大体描述使用本发明的透析机的功能。在这方面,该实施方式中的透析机是腹膜透析机。然而,下文描述的元件也可以以相同或类似的方式用于血液透析机中。
腹膜透析是人工血液透析的变种,其中,具有良好血液供给的患者的腹膜被用作对身体自然的过滤膜。出于该目的,通过导管将透析液引入到腹腔中。根据渗透原理,血液中的尿素成分现在通过腹膜扩散到腹腔中的透析液中。在特定驻留时间之后,将具有尿素成分的透析液再次从腹腔中移除。
在自动腹膜透析中,透析机控制和监测新鲜透析液至腹腔的引入以及用过的透析液的排除。在该方面,这种透析机(也被称为循环器)通常在夜间(即,在患者睡着时)填充和排空腹腔若干次。
在图1a-1c中,示出了由透析机执行的三种不同的方法程序。在该方面,这些处理程序中的一个或多个通常存储在透析机的控制器中。在该方面,通常可以将所存储的处理程序适用到患者。
在图1a-1c中,随着时间t输入分别出现在患者腹腔中的透析液量V。在这方面,图1a示出了夜间常规自动腹膜透析治疗的发展。在治疗开始时,在这方面,先进行初始流出阶段5,在白天残留在患者的腹腔内的透析液通过该阶段而移除。随后,进行多个治疗循环1;在图1a中,示出三个顺序的治疗循环1。在该方面,每个治疗循环包括流入阶段2、驻留阶段3和流出阶段4。在该方面,特定量的新鲜透析液在流入阶段2期间被引入到患者的腹腔中。根据患者情况,最大允许透析液总量为大约1.5-3L之间。新鲜透析液现在在腹腔中保留特定的驻留时间3。在这方面,驻留阶段通常持续几小时。随后,在流出阶段4中,再次将用过的透析液从腹腔中移除。随后开始新的治疗循环。治疗以最后的流入阶段6结束,特定量的新鲜透析液在该阶段被引入到患者的腹腔中。其随后在患者的腹腔中保留一个白天。
在该方面,在夜间发生的单个治疗循环1由透析机的控制器自动地控制。初始流出和最后的流入阶段可以类似地由透析机自动地控制。可选地,它们可以由操作人员或患者手动地启动。
所谓的潮汐(tidal)治疗在图1b中示出。其也始于初始的流出阶段5并终止于最后的流入阶段6。还提供了基本循环7,其被分成多个潮汐循环8。在该方面,初始提供基本的流入阶段2’。然而,在驻留阶段3之后,不再从腹腔中移除全部体积的透析液,而仅是存在于腹腔中的特定量的透析液。随后,其由相应体积的新鲜透析液替代。在额外的驻留循环之后,可以进行额外的潮汐移除,其中,不是存在于腹部中的透析液都被移除。在基本循环7结束时,进行基本流出阶段4’,其中,移除全部的透析液。在该方面,仅在图1b中示出了一个基本循环1。然而,可选地,也可以提供多个基本循环。
利用所谓的PD加(PDplus)治疗的腹膜透析治疗的过程在图1c中示出。在该方面,常规腹膜透析治疗在夜间9期间进行,例如,其可以根据图1a或1b来进行。然而,额外的PD加治疗是在白天额外提供的,其中,在流出阶段5’中移除用过的透析液,而在流入阶段6’中用新鲜的透析液替代用过的透析液。在PD加治疗中,常规的夜间腹膜透析治疗与白天的一个或多个额外治疗循环组合。在该方面,夜间治疗的过程作为惯例由透析机自动地执行。利用机器以类似的方式实施和监测白天的治疗循环。
在图2中示意性地示出常规腹膜透析系统的设计。该方面的腹膜透析系统包括容器10和出流部20,容器10具有新鲜的透析液,出流部20用于用过的透析液。还提供了连接器30,其可以连接到患者导管上,以将新鲜透析液引入到患者的腹腔中或将用过的透析液从腹腔中移除。在这个方面,具有新鲜透析液的容器10、用于用过的透析液的出流部20以及至患者的连接器30通过液体路径100彼此连接并且与这些液体路径100一起形成腹膜透析系统的液体系统。
透析机40(也被称为循环机)用于实施腹膜透析治疗。在该方面,透析机40包括下述主要组件:
-泵50,其用于输送液体。在该方面,泵50将新鲜透析液从容器10输送至连接器30。泵50还可以将用过的透析液从连接器30运输至出流部20。
-阀70,其用于控制液体流。阀70打开和关闭液体路径100,从而在容器10、连接器30和出流部20之间建立相应的液体连接。
-加热器60,用于在将新鲜透析液供给患者之前将新鲜透析液升温到大约37°C。由于在腹膜透析中,相对大量的透析液被直接供给到患者的腹腔内,因此加热器60是必须的,从而不会将患者冷却太多,而且避免了由于过冷的透析液带来的不愉快感受。
-传感器80,可以通过传感器80来监测和/或控制治疗的适当程序。特别地,在该方面可以使用温度传感器。可选地,还可以使用压力传感器。
在该方面,通过控制器90控制透析机40的所有组件。在该方面,特别地,控制器90在传感器80的数据的基础上控制泵50、加热器60和阀70。在该方面,控制器90提供了腹膜透析的自动程序。在该方面,控制器90包括平衡器95,作为一个重要组件,平衡器95平衡供给到患者和从患者移除的液体量。在该方面,这种平衡防止患者被给予太多液体或移除太多液体。
在该方面,平衡器95可以仅在用于泵50的控制数据和/或传感器数据的基础上发挥作用。可选地,也可以通过单独提供的平衡室来进行平衡。同样也可以使用天平实现平衡。例如,这些天平对具有新鲜透析液的容器10和/或具有用过透析液的容器20进行称重。
由于在腹膜透析中,透析液直接分配到患者的腹腔中,因此必须保证极端的无菌性。因此,与新鲜透析液和/或用过的透析液接触的液体路径或液体系统通常被设计为可弃置部件。在该方面,特别地,液体路径或液体系统被设计为塑料部件。因此,它们可以在无菌外部包装中供给,并且仅在治疗之前的短时间内打开包装。
然而,为了使得能够通过透析机40控制腹膜透析,液体系统必须耦合至透析机40。在该方面,在图3中示意性地示出了透析机40的单个元件如何耦合至液体系统的相应区域。
在该方面,透析机40具有加热元件61。加热元件61必须耦合至液体系统的相应加热区域62。在该方面中,这种耦合使得能够将加热元件61的热能传递给在加热区域62中存在的透析液。
透析机40还具有一个或多个泵致动器51,其耦合至液体系统的泵区域52。在该方面,泵致动器51产生传递到泵区域52的泵力。由此,泵区域52中存在的液体可以沿着液体路径流动。
透析机还具有一个或多个阀致动器71。它们产生闭合运动,这种闭合运动传递至液体路径的相应阀区域72。液体路径的阀区域72由此可以相应地闭合或打开。
透析机还具有一个或多个传感器81。它们耦合至液体系统的相应传感器区域82。传感器81由此可以测量透析液的特定性质。特别地,由此可以测量透析液的温度。还可以进一步确定液体系统中的压力。
当然,透析机可选地具有不必须耦合至液体路径的额外致动器和/或传感器。
现在,在下文中参考实施方式更详细地描述了腹膜透析系统的单独组件。
1、液体系统
1.1透析容器
通常在塑料袋中提供新鲜透析液。这种塑料袋通常具有两层塑料膜,这两层塑料膜通常在边缘区域熔接在一起并由此形成填充有新鲜透析液的容器。软管元件通常熔接到该容器,可以通过该软管元件而从袋中移除透析液。连接器通常布置在软管元件处,透析液容器可以通过该连接器连接到其他液体路径。袋通常在与软管相对的一侧还具有切断部分或孔眼,并且袋可以通过其挂在钩上。因此,可以确保透析液从袋中毫无问题地流出。
透析液通常包括缓冲剂、渗透剂和电解质。举例来说,在该方面,碳酸氢盐可以例如用作缓冲剂。葡萄糖通常用作渗透剂。可选地,也可以使用葡萄糖聚合物或葡萄糖聚合物衍生物。电解质通常包括钙和钠。
在该方面,透析液可以被加热灭菌。在透析液体已经被填充到袋中之后,有利地进行加热灭菌。由此,对透析液和袋都进行了加热灭菌。在该方面,填充的袋通常首先封装到外部包装中,于是,整个系统被灭菌。
由于处理过的透析溶液通常不能被加热灭菌或由于成分原因而不能长时间存储,可以单独地存储透析液的单种组分,并且在治疗之前不久才将它们组合在一起。在该方面,第一单独溶液通常包括缓冲剂,而第二单独溶液包括渗透剂和电解质。可选地,存在多于两种的单独溶液,因此,可以在袋中提供多于两个的区域。在该方面,可以提供多室袋(特别地双室袋),其具有多个隔离的区域以存储单独溶液。这些区域由连接元件分隔,连接元件可以被机械地打开以将单独溶液相互混合。特别地,在该方面,可以在袋的两个区域之间提供所谓的可剥型封口,并且在特定的压力施加到袋的至少一个区域时,该可剥型封口打开。
由于在夜间,腹膜透析治疗消耗相对大量的透析液,因而通常并联地使用多个透析液容器。它们通过相应的连接器连接到液体路径并可以用于通过阀的相应连接而填充患者。
1.2出流部
对于用过的透析液的处置来说,其可以立即被导出到排水系统中,或者先收集在出流容器中。在该方面,袋通常类似地用作出流容器。袋在治疗开始之前是空的,因此可以接纳用过的透析液。随后,在治疗结束之后,袋可以被相应地处置。
1.3盒体
如最开始描述的那样,液体系统具有多个区域,其中,透析机必须在这些区域中对液体系统产生影响。出于该目的,液体系统必须耦合到透析机。
盒体用于简化液体路径至透析机的耦合以及透析机的相应元件对液体路径的影响。透析机在其中对液体路径产生影响的多个区域共同地布置在这种盒体中。出于该目的,盒体通常具有塑料的硬质部分,一侧打开的室被引入该硬质部分中作为液体路径。这些室由柔性塑料膜覆盖,柔性塑料膜提供了至透析机的耦合。在该方面,柔性塑料膜通常在边缘区域熔接到硬质部分。通过透析机的耦合表面按压盒体,从而透析机的致动器和/或传感器与盒体的相应区域接触。
盒体还具有用于连接透析液容器10、连接器30以及出流部20的连接部。
在该方面,盒体通常包括至少一个泵区域以及一个或多个阀区域。因此,可以通过液体系统经由盒体控制液体运输。此外,盒体可以具有传感器区域,其使得能够实现透析机的传感器和液体系统之间的简单耦合。此外,盒体可以可选地具有一个或多个加热区域,加热区域可以耦合至透析机的相应加热元件。
盒体的第一实施方式在图4a和4b中示出。其具有塑料的硬质部分101,液体路径和耦合区域引入其中作为相应的切断部分、室和通道。在该方面,例如,硬质部分可以生产为注塑部分或深冲件。硬质部分101的耦合平面由柔性膜102覆盖,柔性膜102在边缘区域熔接到硬质部分。通过利用透析机的耦合表面按压盒体来利用硬质部分按压柔性膜102。通过利用硬质部分的网区域按压柔性膜来将盒体内的液体路径以液体密封的方式彼此分离。
盒体具有用于连接盒体和其他液体路径的连接部。一方面,连接部21用于至出流部20的连接,而连接部31用于至连接器30的连接。在图4a中未示出的相应的软管元件可以提供在这些连接部上。盒体还具有用于透析液容器10的连接的多个连接部11。在该方面,在第一实施方式中,连接部11被设计为连接器,相应的连接器元件可以连接到该连接器。
在每种情况下,连接部与盒体内的液体路径连接。阀区域位于这些液体路径中。在这些阀区域中,柔性膜102可以经由机器侧的阀致动器被压至硬质部分101,从而封闭相应的液体路径。在该方面,盒体首先具有用于每个连接部的相应阀,该连接部可以通过该阀打开或闭合。在该方面,阀V10与用于出流部20的连接部21相关联;阀V6与用于患者连接器30的连接部31相关联。阀V11-V16与用于透析液容器10的连接部11相关联。
盒体中还设置泵室53和53’,可以通过泵室53和53’驱动透析机的相应的泵致动器。在该方面,泵室53和53’是硬质部分101中由柔性膜102覆盖的凹入切断部分。现在,膜可以通过透析机的泵致动器被压到泵室53和53’中,或再次从这些泵室中拉出。由此,与连接泵室53和53’的入口和出口的阀V1-V4(在图4a中由附图标记73表示)配合,可以生成通过盒体的泵流。在该方面,泵室可以经由相应的阀回路连接到盒体的所有连接部。
此外,加热区域62集成到盒体中。在该区域中,盒体与透析机的加热元件接触,其中加热元件加热流动通过盒体的该区域的透析液。在该方面,加热区域62具有用于透析液的通道,其在加热区域62上螺旋状地延伸。在该方面,通道由硬质部分的由柔性膜102覆盖的网64形成。
在该方面,在盒体的两侧均设置加热区域62。出于该目的,柔性膜也布置在盒体63的下侧的、加热区域的硬质部分上。在该方面,柔性膜也在边缘区域熔接到硬质部分。通道同样布置在下侧,并且透析液流动通过其中。在该方面,下侧和上侧的通道由硬质部分的中间板形成,该中间板将上侧与下侧分隔开,并且其上的网朝下和朝上设置,形成通道壁。在该方面,透析液首先在上侧螺旋状地向上流动到孔65处,穿过中间板,然后透析液通过相应的通道在下侧流回。可以通过设置在上侧和下侧的加热区域来相应地放大用于加热液体的加热表面。当然,加热区域仅布置在盒体的一侧的实施方式也是可能的。
加热元件集成到盒体中的实施方式也是可能的。在该方面,特别地,诸如加热线圈的电加热元件可以铸造到盒体的硬质部分中。因此,可以分配机器侧的加热元件,并且通流加热可以集成到盒体中。在该方面,电触点布置在盒体中,用于电加热元件的连接。
盒体还具有传感器区域83和84,透析机的温度传感器可以通过传感器区域83和84耦合至盒体。在该方面,温度传感器位于柔性膜102之上,因此可以测量流动通过在下面设置的通道的液体的温度。在该方面,两个温度传感器84布置在加热区域的入口处。可以测量泵送至患者的透析液的温度的温度传感器83设置在患者侧的出口处。
盒体的第二实施方式在图5中示出。在该方面,盒体大体上对应于第一实施方式的设计,但不包括任何加热区域。在使用这种盒体时,不会像第一实施方式中那样出现经由集成到盒体中的加热区域的加热,而是例如经由置于透析机的加热板上的加热袋来加热。
图5中示出的盒体的第二实施方式具有可以经由阀区域打开和关闭的液体路径,阀区域在此类似地由V1-V16连续地编号。盒体还具有用于连接到液体系统的其他组件的连接部。在该方面,连接部21用于至出流部20的连接,连接部31用于至患者的连接器30的连接。连接部11还用于透析液容器10的连接。
与第一实施方式不同,第二实施方式中示出的盒体具有额外的连接部66,其用于加热袋的连接。在该方面,液体可以经由连接部66泵送至加热袋中,从而加热来自透析液容器10的液体。该加热袋位于加热元件之上,从而加热袋中存在的液体可以被加热。随后,液体从加热袋泵送至患者。
泵室53和53’以及阀V1-V4在设计和功能上与第一实施方式的相应组件相对应。
与第一实施方式不同,第二实施方式中的盒体不具有用于连接温度传感器的任何传感器区域。其布置在加热元件的区域中。然而,盒体具有测量区域85和86,用于测量泵室53和53’中的压力。在该方面,测量区域85和86是与泵室液体连通的室,并且同样地由柔性膜覆盖。装置侧的用于测量测量室85和86中的压力(由此测量了泵室53和53’中的压力)的压力传感器可以耦合至测量区域。
在第二实施方式中,盒体的连接部11、21、31和66至液体系统的其他组件的连接通过软管连接实现。可选地,连接器布置在这些软管连接上。
1.3软管
系统的单独容器、盒体和患者连接器之间的连接通常通过软管连接实现。由于在每种情况下,软管连接是可弃置的物品,在该方面,软管通常已经固定地在至少一侧连接到另一元件。例如,可以在盒体的一个或多个连接部上已经设置了软管。类似地,软管可以已经固定地与袋连通。
1.4连接
在各种情况下,液体系统通常被分为多个部分并以无菌形式封装。首先,这些部分必须彼此连接以用于治疗。在该方面,特别地,盒体以及一个或多个透析袋彼此分离地封装。
液体系统的单独元件之间的连接通常通过连接器实现。在这种情况下,连接器被设计为使得它们能够实现单独组件之间的无菌连接。例如,这通过相应的保护膜实现,这些保护膜在连接器关闭时自动地打开。
在该方面,单独组件的连接可以通过操作人员或患者自己手动地实现。可选地,可以通过透析机实现单独组件的连接。
出于该目的,例如,相应的连接器可以置于透析机的连接器接收器中并且可以通过透析机自动地结合在一起。
还可以提供电子控制,用于监测系统的正确组件彼此连接在一起。出于该目的,可以在连接器上提供诸如条形码或RFID的识别手段以用于识别组件。在该方面,透析机包括识别手段检测单元,例如检测连接器上的识别手段的条形码读取器或RFID检测单元。因此,腹膜透析的控制器可以知道是否插入了正确的连接器。
在该方面,特别地,液体系统的正确组装的这种检查可以与连接器的自动连接相结合。因此,系统首先检查正确的连接器是否置于连接器接收器中。当插入正确的连接器时,仅通过透析机建立连接器之间的连接。否则,透析机引起用户的注意,让用户认识到插入了错误的连接器。
2、透析机
现在,在下文中参考两个实施方式更详细地描述透析机的单独组件。
在该方面,透析机的第一实施方式在图6中示出,其中,使用了盒体的第一实施方式。在该方面,根据透析机的第一实施方式以及盒体的第一实施方式所得到的腹膜透析系统在图7中示出。
透析机的第二实施方式在图8中示出,其中,使用了盒体的第二实施方式。根据透析机的第二实施方式以及盒体的第二实施方式的组合所得到的透析系统在图9中示出。
在该方面,这两个实施方式的不同在于:加热的设计不同,透析机和盒体之间的耦合不同,以及致动器和传感器的设计不同。
2.1加热
新鲜透析液必须在其输送到患者腹部内之前加热到体温。出于此目的,透析机具有相应的加热功能。
在该方面,通常经由一个或多个加热元件实现加热。在该方面,例如,加热元件可以是陶瓷加热元件。利用这种陶瓷加热元件,在陶瓷载体上应用电阻条。电阻条由于施加于其上的电压而加热,由此也加热了陶瓷载体材料。在该方面,陶瓷加热元件通常布置在加热板上。例如,加热板可以由铝制成。液体路径转而耦合至加热板,从而液体路径中存在的透析液可以被加热。
两种不同的设计可以应用于液体的加热。一方面,首先可以加热较大量的透析液,以在加热阶段之后仅泵送到患者。这通常通过置于透析机的加热板上的加热袋实现。
在该方面,加热袋可以是提供透析液的透析液袋。然而,通常来说,使用单独的加热袋,其中透析液被泵出以加热。如果透析液在加热袋中被加热,则其从加热袋中被泵送到患者。
在图8和9示出的透析机的第二实施方式中实现这样的概念。在该方面,提供位于加热板68之上的加热袋67。在该方面,加热板68布置在腹膜透析机的上侧,从而可以容易地接近该加热板。在该方面,加热袋67经由管线66’连接到盒体。在该方面,盒体具有阀V5、V9和V15,加热袋67可以通过这些阀连接到液体系统的其他组件。因此,可以通过泵室将新鲜透析液从透析液容器10中泵送到加热袋67中。因此,在治疗开始时,加热袋67首先由冷透析液填充。加热袋67中的透析液随后通过加热板68被加热至体温。然后,通过泵室将透析液泵送至患者。此后,可以再次填充加热袋67,从而可以加热下一治疗循环所需的透析液量。
在该方面,与加热袋67接触并由此能够测量加热袋67中的透析液的温度的温度传感器88有利地设置在加热板68的区域中。还可以在加热板上或加热元件上设置温度传感器,用于测量加热元件或加热板的温度。相应的控制器确保了加热板对于袋的材料来说不会过热。
加热袋67还可以起到平衡液体流动的功能。因此,加热板68可以是天平87的一部分,可以通过天平87确定加热袋67的重量。因此,可以确定在加热之后供给至患者的液体量。
除了经由第二实施方式中所示的加热袋加热透析液之外,也可以在透析液泵送至患者时将其加热。因此,以连续流水加热器的形式进行加热,其在通过液体路径泵送透析液时,加热移动通过液体系统的透析液。
在这个概念中,提供了与透析机的加热元件耦合的透析液通道。当透析液流动通过透析液通道时,其从透析机的加热元件吸收热量。
图6和图7中示出的透析机的第一实施方式中实施了这种概念。如以上已经示出的那样,在该方面,加热区域集成在盒体中。在盒体耦合到透析机时,盒体的加热区域与透析机的加热元件热接触。
在该方面,加热元件可以同样地设计为陶瓷加热元件并且可以与耦合至盒体的加热区域上的加热板接触。如针对盒体所示出的那样,在该方面,加热流动通过加热区域的透析液的各个加热板与加热区域的上侧和下侧都接触。
在盒体中加热区域的入流和出流处均提供有各自的温度传感器区域,并且这些温度传感器区域通过盒体的耦合而与腹膜透析的温度传感器接触。因此,可以通过温度传感器T1-T3确定流入加热区域的透析液的温度和流出加热区域的透析液的温度。还提供了温度传感器T4和T5,用于确定加热元件和/或加热板的温度。
在该方面,在各种情况下,使用至少两个加热元件使得可以将加热元件彼此连接,从而它们在电源电压为220V时输出的功率与110V的电源输出的功率一样。出于该目的,在110V下以并联电路运行两个加热元件,而在220V的电源电压下以串联电路运行它们。在该方面,不论根据第一还是第二实施方式来实现加热,都可以实施这种加热元件的连接对电源电压的适应。
2.2耦合盒体
为了使得透析机的致动器和/或传感器能够耦合到盒体的相应区域,透析机具有盒体接收器,该盒体接收器具有耦合表面,盒体可以耦合到该耦合表面上。透析机的相应致动器、传感器和/或加热元件布置在耦合表面上。利用该耦合表面按压盒体,以使得相应的致动器、传感器和/或加热元件与盒体中的相应区域接触。
在该方面,在透析机的耦合表面上有利地提供柔性材料的垫子(特别地,硅胶垫)。其确保了盒体的柔性膜与盒体的网区域压在一起并且由此分离盒体内的液体路径。
有利的是,还提供了耦合表面的外围边缘,其与盒体的边缘区域按压在一起。在该方面,有利的是,以气密的方式进行按压,从而可以在耦合表面和盒体之间形成负压。
可选地,还可以提供真空系统,其能够将空气从耦合表面和盒体之间的空间中抽出。由此可以实现腹膜透析设备的致动器、传感器和/或加热元件与盒体的相应区域之间的特别好的耦合。此外,真空系统允许盒体的密封性检查。出于此目的,在耦合后应用相应的真空,并且检查是否维持了真空状态。
例如,通过空气作用实现盒体上的按压。出于该目的,通常提供气垫,其填充有压缩空气并由此将盒体按压到耦合表面上。
盒体接收器通常具有接收器表面,该接收器表面与耦合表面相对,并且,盒体的硬质部分插入到该接收器表面中。出于该目的,接收器表面有利地具有相应的凹槽。随后,具有插入的盒体的接收器表面可以通过空气按压装置按压到耦合表面上。
在该方面,可以以不同的方式进行盒体的插入。在图6中示出的透析机的第一实施方式中,出于该目的而提供了抽屉111,其可以移离透析机。盒体插入到该抽屉中。随后,盒体与抽屉一起被推入到透析机中。由此形成盒体与布置在装置内部的耦合表面的按压。在该方面,盒体和耦合表面首先机械地朝着彼此移动,随后利用空气作用按压在一起。
根据第二实施方式的盒体110的耦合在图10中更详细地示出。可以通过打开门140自由地进入耦合表面130,从而盒体可以布置在耦合表面130上的正确位置。在该方面,耦合表面130向后朝着垂直方向倾斜,这使得耦合更容易。现在可以关闭门140,从而门处的接收器表面与盒体的后侧相接触。现在通过布置在门处的气垫完成按压。此外,在耦合表面和盒体110之间施加真空。
透析机的第一实施方式还具有用于自动连接的装置。出于该目的,提供了连接器接收器112,透析液袋10的连接器插入到连接器接收器112中。随后,连接器接收器112移入到装置中,该装置具有条形码读取器,用于读取应用到连接器上的条形码。因此,该装置可以检查是否插入了正确的袋。如果识别出了正确的袋,则连接器接收器112完全地移入并且将袋的连接器连接到盒体的连接部11(作为连接器)。
相比之下,在第二实施方式中,无需这样的自动连接。因此,软管部分布置在盒体的连接部11并且需要经由连接器手动地连接到相应的袋。
2.3泵致动器
在实施方式中,通过隔膜泵实现通过液体系统的液体的抽吸,隔膜泵由泵室53和53’与盒体的柔性膜一起形成。在该方面,如果柔性膜通过相应的泵致动器压入到泵室中,则液体从泵室泵出到盒体的液体路径的打开区域中。相反,通过将膜拉出泵室而将液体路径中的液体吸入到泵室中。
在该方面,通过将泵致动器移入到泵室中而实现泵冲程。将泵致动器再次移离泵室而实现吸冲程。在该方面,由于盒体和耦合表面的气密按压而产生了负压,盒体的柔性膜由于该负压而跟随泵致动器,并由此再次被拉出泵室。
为了将泵致动器良好地耦合到盒体的柔性膜,还可以提供真空系统。在该方面,特别地,可以通过在耦合表面和盒体之间设置相应的真空来设置在吸冲程中柔性膜移离泵室最大距离时的力。
由此可以十分精细地设置泵的吸力。相比而言,泵力由致动器的推力设置。
在该方面,可以通过计算吸冲程和泵冲程来实现液体流动的平衡,这是由于隔膜泵在每个冲程中具有高度精确的液体量。
2.3.1液压驱动
泵致动器的第一实施方式的结构在图11中示出。在该方面,利用液压移动泵致动器。出于该目的,在盒体的柔性膜处布置有隔膜59。在该方面,例如,隔膜59可以由硅胶制成。填充有液压液的室54位于隔膜59之后。通过在室54中施加超压,隔膜59以及柔性膜被压入到盒体的泵室53中。相比之下,通过对室54施加负压,隔膜59被拉入室54中。由于柔性膜和隔膜之间的负压,柔性膜跟随这种移动,从而泵室53的体积增大。在该方面,具有泵冲程和吸冲程的泵过程在图12b中示意性地示出。
液压泵58用于泵液压的运行。其具有泵体,活塞可以通过电机57在其中往复运动。由此,液压液经由相应的连接管线被压入室54中或从中吸出。在该方面,液压泵58上设置有位置编码器56,可以通过位置编码器56记录活塞的移动。因此,可以确定多少液压液被压入到室54中以及从中移走了多少液压液。还在液压系统中提供了压力传感器55,用于测量液压系统中的压力。它们一方面允许液压系统的功能性检查,这是由于压力传感器的数据可以与位置编码器56的数据相比较,还可以检查液压系统的密封性。
此外,压力传感器允许确定盒体的泵室53中的压力。如果未移除液压泵58,则在室54和泵室53之间采取压力平衡。因此,液压液的压力对应于泵室53中的压力。
泵致动器至泵室53的耦合过程在图12a中示出。在该方面,室54首先加载有液压液,从而隔膜59向外拱起以准备耦合。随后,耦合表面和盒体朝着彼此移动,从而隔膜59将盒体的柔性膜按压到泵室53中。在按压耦合表面和盒体之后,隔膜和柔性膜之间的空间以气密的方式向外地封闭,从而柔性膜跟随隔膜的移动。这在图12b中示出。
在该方面,图11中示出的泵致动器在透析机的第一实施方式中实施,如从图7中可见的那样。在该方面,分别针对两个泵室53和53’设置相应的泵致动器。
2.3.2机电驱动
可选地,也可以以电机的方式运行泵致动器。出于该目的,提供了相应成形的冲头(ram),其经由电机(特别地,经由步进电机)朝着或远离柔性膜按压,因此产生泵冲程或吸冲程。这样的泵致动器151和152在图10的实施方式中示出。在该方面,有利地提供真空系统,从而确保柔性膜也在吸移动中跟随冲头。
2.4阀致动器
阀柱塞可以作为阀致动器,阀致动器将盒体的柔性膜按压到硬质部分的相应室中并由此封闭该区域中的液体通道。在该方面,例如,阀致动器可以通过空气作用致动。在该方面,柱塞可以经由弹簧偏置,以使得其不利用压力而打开或关闭。
可选地,可以通过柔性隔膜实施阀致动器,柔性隔膜通过液压或空气作用移动。在该方面,柔性隔膜通过压力的施加而朝着盒体移动,并且由此将柔性隔膜的相应阀区域按压到液体通道中以将其封闭。
可以在图10中的耦合表面上识别出耦合到盒体的阀区域V1-V16的阀致动器71。
2.5传感器
透析机具有传感器,可以通过传感器控制机器或者监测其适当的功能。
一方面,在该方面中,提供了一个或多个温度传感器,可以通过该温度传感器测量透析液和/或加热元件的温度。在第一实施方式中,在该方面,温度传感器布置在至盒体的耦合表面上,从而能够测量流动通过盒体的透析液的温度。相比之下,在第二实施方式中,在加热板68上提供了温度传感器68,用于测量袋67中的透析液的温度。还可以在一个或多个加热元件上提供温度传感器。
还可以提供一个或多个压力传感器以确定泵室中的压力。因此,可以防止透析液以过高的压力被泵送给患者,或者在从患者吸透析液时防止吸入压力变得过高。
在第一实施方式中,在该方面,如上所示的那样,通过泵致动器的液压系统中的压力传感器实现压力测量。相比之下,在第二实施方式中,在耦合表面中提供压力传感器85’和86’,其直接测量盒体的相应压力测量区域中的压力。在该方面,有利的是通过真空系统确保这些压力传感器和盒体的耦合。
2.6输入/输出单元
透析机还包括与操作人员通信的输入/输出单元。在该方面,提供了相应的显示器以输出信息,例如,显示器可以实施为发光二极管、LCD显示器或显示屏。相应的输入元件用于输入命令。例如,在该方面,可以提供按钮和开关。
在两个实施方式中,在该方面,提供了触摸屏120,其允许交互式菜单导航。还提供了显示元件121和122,其以比较形式示出了透析机的状态。
第一实施方式还具有读卡器125,可以通过该读卡器125读取患者卡。各个患者的治疗数据可以存储在患者卡中。因此可以单独地固定用于各个患者的治疗程序。
腹膜透析还具有音频信号单元,可以通过该单元输出音频信号。在该方面,特别地,当注册错误状态时,可以输出音频警告信号。在该方面,有利地提供扬声器,可以通过该扬声器生成音频信号。
2.7控制器
腹膜透析还具有控制器,可以通过该控制器控制和监测所有的组件。在该方面,控制器确保了治疗的自动进行。
这种控制器的一种实施方式的基本结构在图13中示出。
在该方面,通过接口计算机150实现与操作人员和外部信息源之间的通信。其与患者读卡器200、输入和输出单元210(提供与患者和调制解调器220之间的通信)进行通信。例如,可以通过调制解调器220上传更新后的软件。
接口计算机150通过内部总线连接到活动计算机160和保护计算机170。活动计算机160和保护计算机170生成系统的备份。在该方面,活动计算机160接收来自系统的传感器的信号,并且为致动器180计算控制信号。保护计算机170同样地从传感器180接收信号,并且检查由活动计算机160输出的命令是否正确。如果保护计算机170确定了错误,则其初始化相应的应急程序。特别地,在该方面,保护计算机170可以触发警告信号。保护计算机170还可以关闭至患者的通路。出于该目的,一个特殊的阀布置在盒体的患者侧的输出处,并且只有保护计算机170能够有权使用该阀。在该方面,该安全阀在无压状态下是关闭的,从而其在空气系统故障时自动地关闭。
保护计算机170还连接到条形码读取器190,并且由此检查正确的透析袋的连接。
还提供诊断系统230,可以通过该系统确定和纠正系统的错误。
3、本发明的实施
可以用于上述的一种透析系统中或用于上述的一种透析机中的本发明的两个方面的实施方式将在下文中描述。在该方面,如上所述的那样,本发明的实施方式可以与单个或多个组件相结合。
在图14a中,示出了根据本发明的具有绝缘监测器350的设备300的示意图。在该方面,可以经由电源电压连接310电操作该设备。在该实施方式中,根据本发明的设备不具有任何地线连接。设备包括通电元件320,可以经由电源电压连接310操作该通电元件320,而不需要电耦合。如果通电元件由此接通,则将电源电压施加到其上。在该方面,提供了两个电源电压线311和312,用于为通电元件320提供电源电压。
根据本发明的设备还具有应用部分330,在设备运行时,用户可以与该应用部分接触。在该方面,应用部分330通过基本绝缘340与通电元件320相隔离。由此针对电击的危险提供了基本保护。在该方面,该实施方式中的应用部分是导电的,从而在基本绝缘340失效时,与应用部分330接触的用户存在电击的风险。
在该方面,通常经由公共电网的电源电压连接(例如110V或230V电源电压连接或相应的三相电流连接)为根据本发明的设备提供电源。因此,用于AC电流的两条连接线中的一条接地。如果在基本绝缘中发生故障,则必须防止与应用部分和地接触的用户不会暴露在危险的电流之下。
出于该目的,根据本发明提供了一种绝缘监测器350,其监测应用部分330的基本绝缘340相对于通电元件320的质量。如果超出预设限值或降低到预设限值之下,在该方面,绝缘监测器350通过开关360和370关闭通电元件320的电源。因此,基本绝缘的质量的实时监测使得即使在没有地线的情况下也可以提供一种安全的故障保护。
在该方面,绝缘监测器350经由线351连接至通电元件320的第一电压馈电311,并经由第二线352连接到通电元件320的第二电压馈电312。在该方面,通过图14a的实施方式中示出的电阻桥实现该连接。绝缘监测器还通过线353电连接到应用部分330。因此,绝缘监测器可以持续地监测应用部分340和通电元件320之间的基本绝缘的质量。
通电元件的一个实施方式在图14b中示出。在该方面,存在陶瓷加热元件,其中,电阻路径321布置为陶瓷板341上的通电元件,该陶瓷板341用作布置在陶瓷板341上的加热板331的基本绝缘。加热板331有利地是铝板。在该方面,电阻路径的两端连接至电源电压线311和312。
现在,电阻监测器经由线351和352连接到电阻路径的两端,并且经由线353连接到加热板331。出于该目的,加热板331具有用于线353的相应连接332。因此,绝缘监测器可以监测通电电阻路径321和加热板331之间的绝缘341的质量。当然,本发明也可以与其他通电元件一起使用。
在该方面,可以以不同的方式实现绝缘质量的监测。在该方面,在图15和16中,示意性地示出了两种这样的监测原理。在该方面,在每种情况下,电设备再次被示出为具有通电元件320、应用部分330和基本绝缘340。在该方面,该实施方式中的基本绝缘340被制作为双绝缘。此外,还示出了绝缘监测器350,其既连接至通电元件320的电压馈电311和312,又连接至应用部分330。在该方面,用于在检测到绝缘失效时关闭电源电压的电路配置在图15和16中未示出,但可以如图14所示那样实施。
在图15和16中,电源电压连接的电压馈电312被标记为中性导体N;电压馈电312被标记为相位P。此外,在图15和16中分别示出了人员,例如,其脚与地380相接触。如果其中的人员触摸应用部分330并且如果基本绝缘340失效,则在没有绝缘监测器350的情况下,危险的大电流可能从电源连接的相位P流过应用部分,并且通过人员到达地面380。然而,根据本发明的绝缘监测器监测基本绝缘的质量并当其检测到失效绝缘时关闭通电元件320的电源。因此,可以防止危险的电击。
在该方面,在图15中,提供无源绝缘监测,其确定电压馈电311和312分别与应用部分330之间的电流。如果该电流超出特定限值,则绝缘监测器关闭电源。
相比之下,在图16中,提供了基本绝缘340的有源监测。在该方面,在每种情况下,绝缘监测器350将电压信号分别施加到电压馈电311和312并施加到应用部分330,并且测量由此生成的电流。由此可以确定绝缘电阻。
有利地是,根据本发明的设备是具有壳体的设备,其可以经由电源电缆连接到电源电压连接。在该方面,特别地,由于不需要地线连接,设备有利地经由惯用的两极电源插头连接到插座。本发明尤其有利地用于医疗设备中。
在一种特别有利的实施方式中,根据本发明的设备是透析机(例如在上文中参考图1-13更详细所示的那样)。在该方面,通电元件320有利地是加热元件。在该方面,其特别地是陶瓷加热元件,例如上文中描述的那样。应用部分330有利地是加热板,例如上文中已经描述的那样。在该方面,特别地,加热板330可以与液体系统的加热区域接触以加热透析液。
本发明使得透析机能够在没有地线的情况下运行,并且还能够在电源上运行一个或多个加热元件,而不需要插入隔离变压器。在该方面,绝缘监测器确保了即使在加热元件和加热板之间的基本绝缘失效时操作人员也不可能受到电击的威胁。
除了关闭通电元件的电源之外,绝缘监测器还可以有利地通知设备控制器基本绝缘已经失效。在该方面,特别地,显示器可以引起操作人员对基本绝缘的缺陷产生注意。然而,可选地,也可以关闭整个设备的电源。
此外,根据本发明的设备可以具有初始化测试,其用于当通过桥接基本绝缘(例如经由开关和电阻器)而打开设备时检查绝缘监测器的功能。由此确保了与正确功能相关的额外安全性。
根据本发明的第二方面的加热模块的实施方式在图17中更详细地示出。加热模块400包括加热板401,两个加热元件410和420应用到该加热板401上。可选地,在该方面,当然也可以仅使用单个加热元件、或者两个以上的加热元件。
在该方面,每个加热元件都具有施加到陶瓷层上的加热线圈。在该方面,加热元件410具有施加到陶瓷支撑板411上的加热线圈412。
在该方面,图17在上部的图中示出了加热模块的后视图,在另一图中示出了加热模块的侧视图。在该方面,可以识别出具有加热板401和用于加热线圈的陶瓷支撑板411的加热模块的层结构。
根据本发明,加热元件布置在其上的加热板401还包括陶瓷材料。相对于现有技术中使用的铝制加热板而言,由此实现了加热模块以及医疗设备的额外电绝缘。
在该实施方式中,加热元件的支撑板411(形成第一陶瓷层并且加热线圈412布置在其上)包括氧化铝。在该实施方式中,加热板401包括氮化铝。两种材料都具有良好的导热性能,同时具有十分良好的绝缘性能。
在该方面,加热元件的陶瓷支撑板通过热粘合剂粘合到加热板401上。硅胶粘合剂有利地被用作热粘合剂。
在该实施方式中,加热元件的支撑板411的厚度为1.0mm,加热板401的厚度为1.5mm。热粘合剂层的总厚度可以在0.1mm-0.5mm之间。
加热元件具有用于连接到电源440的连接器413,并且连接器线可以连接到其上。在该方面,在后侧,连接器元件413有利地从陶瓷支撑板411突出。加热元件还可以各自配备有温度传感器414。温度传感器414同样可以包括电阻路径,在此提供连接器415用于连接到评估电子元件。
两个加热元件410和420可以通过连接线430彼此连接,从而两个加热元件串联连接。然而,可选地,也可以设想并联连接。在该方面,热熔丝有利地集成到连接线430中。
根据本发明,可以使用两个或多个相同的加热元件。特别地,两个或多个加热元件可以在共同的加热板401上彼此靠近地布置。
在该方面,加热板401有利地在其边缘区域突出于加热元件的支撑板411。另外,有利的是,各个陶瓷板411和401不具有任何孔。
加热板401还可以粘合到框架上以稳定整个加热模块。整个加热模块还可以硫化到医疗设备的壳体中,特别地,硫化到抽屉或机器块中。
根据本发明的加热模块可以以相同的方式用作以上在章节2.1中描述的加热。如本文所述,特别地,加热模块用于加热透析液。在该方面,加热板401可以有利地直接耦合至透析机的液体路径,例如,耦合至盒体的加热区域或耦合至加热袋。
当然,根据本发明的第二方面的加热模块还可以与绝缘监测器(例如,如上文中参考图14和16更详细描述的)组合。特别地,根据本发明的加热模块可以用作图14b示出的加热模块的替代品。当然,在不导电的陶瓷加热板401上不出现线353的连接,线353位于导电壳体元件上。由此可以实现安全性的进一步提升。
然而,根据本发明,本发明的第二方面也允许单独地省去地线,并且仍然在电源上运行加热模块,而不需要插入隔离变压器。在该方面,由陶瓷加热板401形成的第二绝缘层确保了即使加热线圈和加热板之间的基本绝缘失效,操作人员也不会具有电击的危险。
因此,本发明在独立于彼此的两个方面使得能够对基本绝缘进行故障保护,确保了即使基本绝缘产生缺陷时也不会对用户产生危险。

Claims (12)

1.一种经由电源电压连接而电可操作的不具有地线连接的设备,所述设备具有通电元件和应用部分,其中,所述应用部分通过基本绝缘与所述通电元件绝缘,
其特征在于,
提供了绝缘监测器,所述绝缘监测器监测所述应用部分与所述通电元件之间的基本绝缘的质量,其中所述绝缘监测器基于有源测量原理确定所述通电元件和所述应用部分之间的电流和/或电阻。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述设备是医疗设备。
3.根据权利要求2所述的设备,其中,所述设备是透析机。
4.根据权利要求3所述的设备,其中,在各种情况下,所述绝缘监测器分别确定所述应用部分与所述通电元件的第一电压馈电和第二电压馈电之间的电流和/或电阻。
5.根据权利要求1所述的设备,其中,在所述电源电压处没有电隔离的情况下运行所述通电元件。
6.根据权利要求1所述的设备,其中,当所述绝缘监测器识别到有缺陷的基本绝缘时,所述绝缘监测器将所述通电元件的电源关闭。
7.根据权利要求1所述的设备,其中,设备控制器具有测试所述绝缘监测器的正常功能的功能。
8.根据权利要求7所述的设备,其中所述功能是当所述设备进入运行时,进行初始化测试。
9.根据权利要求1所述的设备,其中,所述通电元件是加热元件。
10.根据权利要求1所述的设备,其中,所述应用部分是壳体元件。
11.根据权利要求1所述的设备,其中所述应用部分是加热板。
12.一种经由电源电压连接而操作根据前述权利要求中任一项所述的电设备的方法,其中,所述设备具有通电元件和应用部分,其中,所述应用部分通过基本绝缘与所述通电元件绝缘,
其特征在于,
监测所述应用部分与所述通电元件之间的基本绝缘的质量,其中基于有源测量原理确定所述通电元件和所述应用部分之间的电流和/或电阻。
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