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Die Erfindung betrifft einen Inkubator mit verschiedenen Betriebszuständen und einer zugehörigen Konfiguration mit einer unterschiedlichen Anzahl von verschiedenen, entfernbaren Begrenzungswänden, wobei zumindest eine senkrechte kopfseitige Begrenzungswand in der Minimalkonfiguration vorhanden ist.
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Im Unterschied zu geschlossenen Inkubatoren bieten vollständig oberhalb der Liegefläche offene Wärmetherapiegeräte für früh- und neugeborene Patienten einen wesentlich besseren Zugang für Pflege- und Therapiemaßnahmen am Patienten. Offene Wärmetherapiegeräte werden auch als offene Patientenpflegeeinheiten bezeichnet. Allerdings stellt die patientengerechte Temperierung und Konditionierung eine weiterhin bestehende technische Herausforderung bei derartigen Wärmetherapiegeräten dar.
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Gemäß
DE 103 20 195 B4 oder
DE 10 2004 016 080 A1 wird das Mikroklima oberhalb der Liegefläche eines offenen Wärmetherapiegerätes durch Luftströmungen aus Auslasskanälen entlang der Seiten der Liegefläche realisiert. Um den Energieaufwand zu minimieren, werden die Luftströmungen insbesondere durch eine kopfseitig über der Liegefläche passend angeordnete Absaugeeinheit zurückgeführt bzw. im Kreis geführt.
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Unabhängig davon, ob ein- oder zweischichtige Luftströmungen an den jeweiligen Seiten der Liegefläche verwendet werden, sind die Ausströmungen durch einen jeweils konstanten Winkel zur Liegefläche und/oder durch einen jeweils konstanten Winkel zur kopfseitigen Absaugeeinheit gerichtet. Darüber hinaus bleiben die Geschwindigkeitsverteilungen der Luftströmungen entlang der jeweiligen Auslasskanäle konstant. Durch die konstanten Winkel und konstanten Geschwindigkeiten im Verlauf der Seiten der Liegefläche entstehen Scherungen zwischen den einzelnen Luftströmungen, die zu Verwirbelungen und folglich zu einer weitgehenden Instabilität des Mikroklimas führen. Zusätzlich führt die konstante Geschwindigkeit in Richtung und Betrag zu einer auf die Absaugeeinheit fest vorgegebenen, gerichteten Ausströmung.
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Andererseits bieten vollständig durch Begrenzungswände abgeschlossene Inkubatoren den großen Vorteil eines stabilen und gut kontrollierbaren Klimas im Innenraum, so dass die früh- oder neugeborenen Patienten eine besonders adäquate, physiologisch erwünschte Aufnahme und Klimatisierung erfahren.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Inkubators bzw. eines Wärmetherapiegerätes mit der jeweiligen Konfiguration, entsprechend einer unterschiedlichen Anzahl von vorhandenen Begrenzungswänden, angepassten Auslegung derart, dass das Mikroklima oberhalb der Liegefläche bei allen Konfigurationen nachhaltig stabil ist und ein verminderter Energieaufwand erforderlich ist.
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Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die jeweils unterschiedlichen Konfigurationen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Ausrichtung der Luftströmungen wird durch eine Veränderung der Austrittswinkel entlang der Seiten um die Liegefläche herum erzielt. Zudem sorgt eine seitenübergreifende Anpassung der Beträge der Geschwindigkeiten entlang der Auslasskanäle für ein scherungsarmes Aufeinandertreffen der Ausströmungen.
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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Hilfe der Figuren erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Ansicht eines Inkubators bzw. eines Wärmetherapiegerätes zur Erläuterung der relevanten Komponenten,
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2 einen Längsschnitt durch den Inkubator nach 1 entlang eines in Längsrichtung der Liegefläche verlaufenden Auslasskanals,
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3 eine Ansicht auf einen senkrechten Schnitt durch den fußseitigen Auslasskanal senkrecht zur Längsrichtung der Liegefläche,
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4 eine Ansicht eines schematisch dargestellten Inkubators mit allseits um die Liegefläche herum geschlossenen Begrenzungswänden sowie mit zugehöriger Strömungsverteilung aus den Auslasskanälen um die Liegefläche und Absaugung durch die Absaugeeinheit im Kopfbereich oberhalb der Liegefläche,
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5 eine Ansicht eines schematisch dargestellten Inkubators mit nur an der vorderen Längsseite entlang der Liegefläche entfernter Seitenwand sowie mit zugehöriger Strömungsverteilung aus den Auslasskanälen um die Liegefläche und Absaugung durch die Absaugeeinheit im Kopfbereich oberhalb der Liegefläche,
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6 eine Ansicht eines schematisch dargestellten Inkubators mit an beiden Längsseiten entlang der Liegefläche entfernten Seitenwänden sowie mit zugehöriger Strömungsverteilung aus den Auslasskanälen und Absaugung durch die Absaugeeinheit im Kopfbereich oberhalb der Liegefläche,
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7 eine Ansicht eines schematisch dargestellten Inkubators mit nur an der Kopfseite vorhandener Seitenwand und mit der oberhalb und parallel zur Liegefläche vorhandenen oberen Begrenzungswand sowie mit zugehöriger Strömungsverteilung aus den Auslasskanälen und Absaugung durch die Absaugeeinheit im Kopfbereich oberhalb der Liegefläche und
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8 eine Ansicht eines schematisch dargestellten Inkubators in der Minimalkonfiguration mit nur an der Kopfseite vorhandener Seitenwand sowie mit zugehöriger Strömungsverteilung aus den Auslasskanälen und Absaugung durch die Absaugeeinheit im Kopfbereich oberhalb der Liegefläche.
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Der Inkubator bzw. das Wärmetherapiegerät der 1 weist an den Seiten der Liegefläche 1 in Längsrichtung parallel und im Fußbereich senkrecht zur Längsrichtung verlaufende Auslasskanäle 7, 8, 9 auf, die bezüglich der ausströmenden, in Bezug auf Temperatur und Luftfeuchte klimatisierten Luft in Richtung und Betrag einstellbar sind. Die Auslasskanäle 7, 8, 9 haben in den Ausführungsbeispielen eine Breite von 25 mm.
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Die Liegefläche 1 ist durch eine feste Seitenwand 5 und durch variabel positionierbare und entfernbare Begrenzungswände 2, 3, 4, 6 begrenzt, die einen je nach Bedarf unterschiedlichen Zugang zum Patienten ermöglichen, nämlich durch zwei längsseitige Seitenwände 2, 3, eine stirn- bzw. fußseitige Seitenwand 4 und eine obere, im Wesentlichen parallel zur Liegefläche 1 verlaufende obere Begrenzungswand 6, die beim allseits geschlossenen Inkubator den Haubendeckel bildet. Der Abstand zwischen der Begrenzungswand 6 und der Liegefläche 1 beträgt etwa 300 mm. Der Abstand der beiden Seitenwände 2, 3 beträgt beispielsweise 480 mm, der Abstand zwischen den beiden kopf- und fußseitigen Seitenwänden 5, 4 beträgt etwa 600 mm.
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Die kopfseitige Seitenwand 5 ist in allen Ausführungsformen vorhanden und weist die im oberen Seitenbereich unterhalb der oberen Begrenzungswand 6 angeordnete Absaugeeinheit 10 auf. Diese hat eine Durchtrittsfläche von zum Beispiel 30 × 300 mm.
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Die von der Absaugeeinheit 10 mit einem nicht weiter dargestellten Ventilator abgesaugte und mit Umgebungsluft vermischte Luft wird im Kreis geführt und über die Auslasskanäle 7, 8, 9 in den Inkubator bzw. das Wärmetherapiegerät zurückgeführt. Je nach Einstellung der Luftgeschwindigkeit der unterschiedlichen Konfigurationen des Inkubators bzw. des Wärmetherapiegerätes ändert sich somit die Leistung der Luftumwälzung.
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Die Auslasskanäle
7,
8,
9 weisen mechanische bzw. elektromotorische Einstellmittel zur Einstellung einer Geschwindigkeitsverteilung in Bezug auf den Geschwindigkeitsbetrag sowie elektromotorische Einstellmittel zur Umlenkung bzw. Einstellung der Richtung der ausströmenden Luft auf, die schematisch in
2 und
3 dargestellt sind. Insoweit wird ausdrücklich auch Bezug genommen auf die Patentanmeldung
DE 10 2006 044 671 A1 . Die elektromotorischen Einstellmittel werden über eine zentrale Auswerte- und Steuereinheit betätigt, die beispielsweise entsprechende Signale von Sensoren empfängt, die die Anwesenheit oder (optionale) Abwesenheit von einer oder mehreren der Begrenzungswände
2,
3,
4,
6 detektiert.
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Alternativ können entsprechende Einstellungen auch manuell durch eine Bedienperson oder medizinisches Pflegepersonal an der zentralen Auswerte- und Steuereinheit vorgenommen werden.
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Die als Einstellmittel für die ausströmende Luft dienenden Leitelemente der Leiteinrichtung 11 sind in den entlang der Längsrichtung der Liegefläche 1 verlaufenden seitlichen Auslasskanälen 7, 8 zwischen den Kanalwandungen 12 (3) angeordnet und sind derart gelagert, dass sie bei Bedarf entsprechend einem bestimmten Winkel α, gemessen von der Horizontalen, einstellbar sind.
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Die Einstellung mittels der Leitelemente der Leiteinrichtung 11 nimmt speziell über die Längsseiten der Liegefläche 1 bis zur absaugungsnahen Kopfseite der Liegefläche 1 zu, so dass die Luft dort senkrecht austritt.
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Im Bereich der fußseitigen Seitenwand 4 sind die Leitelemente 11 in der Mitte senkrecht angeordnet, siehe 3. Die Leitelemente 11 sind auch hier so ausgeführt, dass sie bei Bedarf um den Winkel α auslenkbar sind. Der Winkel α nimmt hier vorzugsweise zu den Ecken der Fußseite hin ab.
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Die zusätzliche Umlenkung der ausströmenden Luft, charakterisiert durch den Winkel β zur Liegefläche 1, ebenfalls von der Horizontalen gemessen, wird durch Umlenkelemente einer Umlenkeinrichtung 13 im Bereich des Lufströmungsaustritts realisiert. Diese können, wie im Ausführungsbeispiel (2 und 3) dargestellt, ausgeführt sein. Sie werden im Folgenden als „Spoiler” bezeichnet. Die Spoiler der Umlenkeinrichtung 13 sind speziell derart ausgestaltet, dass der Winkel β zur Liegefläche 1 sich kontinuierlich über die jeweiligen Lauflängen der Auslasskanäle 7, 8 entlang der Liegefläche 1 verändert. Im einfachsten Fall ist der Winkel β zumindest über die Länge einer Seite konstant.
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Im Folgenden werden für die unterschiedlichen Konfigurationen entsprechend den 4 bis 7 die jeweiligen Einstellungen der Einstellmittel in den Auslasskanälen 7, 8, 9 bzw. die Beträge der Ausströmgeschwindigkeiten angegeben. Dabei besitzt der Spoiler 13 hier speziell eine ebene Geometrie und ist speziell einstückig für jede Längsseite und die Fußseite ausgebildet, so dass sich der Winkel β über die Lauflängen der jeweiligen Seite nicht verändert.
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Gemäß 4 ist der Inkubator oberhalb der Liegefläche 1 allseits durch seine Begrenzungswände 2, 3, 4, 5, 6 zur Umgebung abgeschlossen. Die Leitelemente 11 in den Auslasskanälen 7, 8, 9 sind in diesem Fall parallel angeordnet, α = 90 Grad, und die Spoiler 13 bilden in diesem Fall die Verlängerungen der äußeren Auslasskanäle 7, 8, 9, das heißt β = 90 Grad. Die Luftströmungen treten somit senkrecht zur Liegefläche 1 aus. Die Beträge der Ausströmgeschwindigkeiten an beiden längsseitigen Seitenwänden 2, 3 und im Bereich der fußseitigen Seitenwand 4 liegen über die Lauflängen konstant zwischen 0,05 bis 0,1 m/s. Dadurch ergibt sich ein Volumenstrombereich der Luftumwälzung über die Absaugeeinheit 10 von bis zu 5 bis 15 m3/h.
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Wird nun eine der längsseitigen Seitenwände 2 oder 3, entsprechend 5 speziell die vordere längsseitige Seitenwand 2, heruntergefahren, weggeschwenkt oder abgenommen, werden die Leitelemente 11 und die Spoiler 13 wie folgt eingestellt:
- a) Im Bereich der geöffneten Seitenwand 2 werden die Leitelemente 11 in einem Winkel α zwischen 90 und 75 Grad eingestellt. Die Spoiler 13 bilden die Verlängerung der äußeren Kanalwandung mit β = 90 Grad oder sind um maximal 15 Grad in beide Richtungen ausgelenkt. Die Ausströmgeschwindigkeit ist betragsmäßig über die Lauflänge konstant mit mehr als 0,1 m/s.
- b) Im Bereich der geschlossenen Seitenwand 3 sind die Leitelemente 11 senkrecht angestellt, α = 90 Grad. Die Spoiler 13 bilden die Verlängerung der äußeren Kanalwandung mit β = 90 Grad. Die Ausströmgeschwindigkeit ist betragsmäßig über die Lauflänge konstant niedrig mit weniger als 0,1 m/s.
- c) Im Bereich der fußseitigen Seitenwand 4 sind die Leitelemente 11 senkrecht angestellt, α = 90 Grad, bzw. entsprechen dem Winkel β der Seitenwände 2, 3. Der Winkel β der Spoiler 13 entspricht dem kleinsten Winkel α der Seitenwände 2, 3.
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Die Ausströmgeschwindigkeit ist betragsmäßig über die Lauflänge konstant niedrig mit weniger als 0,1 m/s.
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Für diese Konfiguration ergibt sich ein Volumenstrombereich für die Luftumwälzung über die Absaugeeinheit 10 von bis zu 5 bis 40 m3/h.
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Werden beide längsseitigen Seitenwände 2 und 3 gemäß 6 geöffnet bzw. entfernt, heruntergefahren oder weggeschwenkt, werden folgende Einstellungen vorgenommen:
- a) Die Leitelemente 11 in den seitlichen Auslasskanälen 7, 8 der geöffneten Längsseiten sind in einem Winkel α zwischen 90 und 75 Grad eingestellt. Die Spoiler 13 bilden die Verlängerung der äußeren Kanalwandung mit β = 90 Grad oder sind um maximal 15 Grad in beide Richtungen ausgelenkt. Die Ausströmgeschwindigkeit ist betragsmäßig über die Lauflänge konstant im Bereich > 0,1 m/s. Die Einstellungen sind an beiden geöffneten Längsseiten identisch.
- b) Im Bereich der geschlossenen fußseitigen Seitenwand 4 sind die Leitelemente 11 senkrecht angestellt, α = 90 Grad oder der Winkel α der Leitelemente 11 entspricht dem Winkel β der Längsseiten. Der Winkel β der Spoiler 13 entspricht dem kleinsten Winkel α der Längsseiten.
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Die Ausströmgeschwindigkeit ist konstant über die Lauflänge mit weniger als 0,1 m/s. Für diese Konfiguration ergibt sich ein Volumenstrombereich für die Luftumwälzung über die Absaugeeinheit 10 von bis zu 12 bis 70 m3/h.
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Werden gemäß 7 beide längsseitigen Seitenwände 2 und 3 und die fußseitige Seitenwand 4 geöffnet, sind folgende Einstellungen aktiv:
- a) Die Leitelemente 11 in den seitlichen Auslasskanälen 7, 8, der beiden geöffneten Längsseiten sind in einem Winkel α zwischen 90 und 60 Grad eingestellt. Die Spoiler 13 der Längsseiten sind in einem Winkel β zwischen 90 und 60 Grad eingestellt. Die Ausströmgeschwindigkeit hat betragsmäßig eine kontinuierliche Verteilung über die Lauflängen. Sie steigt mit dem Abstand der Ausströmung von der Absaugeeinheit 10 stetig von 0,2 m/s auf über 0,4 m/s.
- b) Im Bereich der geöffneten fußseitigen Seitenwand 4 entsprechen die Winkel α der Leitelemente 11 dem Winkel β der Längsseiten, liegen also zwischen 90 und 60 Grad.
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Der Winkel β der Spoiler 13 an der Fußseite entspricht dem kleinsten Winkel α der Längsseiten.
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Die Ausströmgeschwindigkeit über die Lauflänge der Fußseite hat in der Mitte ein Maximum von etwa 0,5 m/s. Zu den Längsseiten hin fällt die Ausströmgeschwindigkeit stetig ab, bis sie an den Ecken den identischen Wert der Längsseiten hat.
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Werden gemäß 8 alle Wände, ausgenommen die kopfseitige Seitenwand 5 mit der Absaugeeinheit 10, entfernt, liegen folgende Verhältnisse vor:
- a) Die Leitelemente 11 in den seitlichen Auslasskanälen 7, 8 besitzen eine kontinuierliche Winkeleinstellung α von 90 Grad in der Nähe der Absaugeeinheit 10 und zwischen 50 und 15 Grad im Bereich der Fußseite, also in maximalem Abstand von der Absaugeeinheit 10.
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Die Winkel β der Spoiler 13 der Längsseiten sind zwischen 15 und 50 Grad eingestellt.
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Die Ausströmgeschwindigkeit hat eine kontinuierliche Verteilung über die Lauflängen der Längsseiten. Sie steigt mit dem Abstand des Ortes der Ausströmung von der Absaugeeinheit 10 von 0,2 m/s auf bis zu 1 m/s stetig an.
- b) An der Fußseite beträgt der kleinste Winkel α der Leitelemente 11 dem Winkel β der Längsseiten. Der Winkel β des Spoilers 13 an der Fußseite entspricht dem kleinsten Winkel α der Längsseiten.
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Die Ausströmgeschwindigkeit über die Lauflänge der Fußseite hat in der Mitte ein Maximum von bis zu 1 m/s. Zu den Längsseiten hin fällt die Ausströmgeschwindigkeit stetig ab, bis sie an den beiden Ecken den identischen Wert der Längsseiten besitzt.
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Die beschriebenen Ausführungen stellen die geometrischen Verhältnisse für die speziellen Beispiele dar, ohne dass die tatsächliche Position des Patienten auf der Liegefläche 1 durch die Bezeichnungen ”Kopfseite”, ”kopfseitig” bzw. ”Fußseite”, ”fußseitig” festgelegt ist.
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Die Bezeichnung ”Fußseite” enspricht hier gemäß den Figuren der Bezeichnung ”Stirnseite”.
