DE19707583A1 - Säuglings-Brutapparat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Säuglings- Brutapparat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem solchen Säuglings-Brutapparat soll ein Neugeborenes in einer Brutkammer bei kontrollierter Temperatur und Feuchtigkeit aufgenommen werden.

Säuglings-Brutapparate werden dazu verwendet, ein eine physische Schwäche besitzendes Neugeborenes in einer von der Atmosphäre isolierten optimalen Umgebung zu behüten und zu versorgen. Bei derartigen Säuglings-Brutapparaten wird in die Brutkammer, die das Neugeborene aufnimmt, über ein Lüftermechanismus Außenluft eingeführt und gereinigt und Innenluft durch die Brutkammer zirkuliert, wobei eine gewünschte Temperatur, und falls notwendig, eine bestimmte Feuchtigkeit in der Brutkammer aufrecht erhalten, werden sollen.

Beim Stand der Technik wird lediglich ein die Luft zirkulierender Kanal zum Befeuchten der Innenluft in der Brutkammer vorgesehen, wie dies aus der JP-A-7-507,216 und der JP-B-7-108,310 hervorgeht. Es ist jedoch schwierig, die Feuchtigkeit schnell zu steuern, insbesondere von einem höheren Niveau auf ein niedrigeres Bestimmungsniveau, wegen der geringeren Ansprechzeit der Feuchtigkeitssteuerung in dem Luftzirkulationskanal, der mit Wasser in Berührung ist.

Die JP-A-7-328,077 und die JP-A-8-679 offenbaren Doppel- Luftzirkulationskanäle mit zwei Verbindungsöffnungen, zwischen denen ein Erwärmungsgerät und ein Lüfter zum Erwärmen und Zirkulieren der Mischluft vorgesehen sind. Diese Dokumente offenbaren auch einen Wärmetauscher, der thermisch leitende Rippen besitzt, die teilweise mit dem Wasser des Befeuchtungsbehältnisses benetzt sind. Das Befeuchtungsbehältnis kann vom Säuglings-Brutapparat nicht entfernt werden.

Zur Verbesserung der Ansprechzeit der Feuchtigkeitssteuerung wurden von der Anmelderin steuerbare Doppel- Luftzirkulationskanäle vorgeschlagen, bei denen eine Abzweig- oder Verbindungsöffnung stromabwärts vom Erwärmungsgerät und Lüfter zum Erwärmen und Zirkulieren der Innenluft angeordnet ist, entsprechend der JP-Y-2-38736 und der JP-Y-2-38737. Diese Dokumente offenbaren als Mittel zur Befeuchtung der Innenluft einen ersten Kanal zum Parallelführen der erwärmten zirkulierenden Luft durch ein Heizgerät, einen zweiten Kanal, der vom ersten Kanal abzweigt und ein abnehmbares Befeuchtungsbehältnis zum Speichern von Wasser, um Befeuchtungsluft durch Berühren der erwärmten Zirkulationsluft mit Wasser in dem Befeuchtungsgefäß zu erhalten, und Mittel zum Mischen der befeuchtenden Luft und der erwärmten zirkulierenden Luft in herkömmlichem Verhältnis aufweist. Es sind jedoch keine Mittel zum Steuern des herkömmlichen Verhältnisses vorhanden.

Die Kammertemperatur in der Brutkammer kann auf eine beliebige Temperatur zwischen 25° Celsius und 380 Celsius dadurch eingestellt werden, daß das Heizgerät zum Erwärmen der zirkulierten Innenluft unter Beobachtung der Kammertemperatur gesteuert wird. Die Feuchtigkeit in der Brutkammer sollte auf eine beliebige Feuchtigkeit zwischen 20% und 80% eingestellt werden können.

Selbst wenn das Erwärmen des Wassers unterbrochen wird, fällt die Behältnistemperatur nicht plötzlich ab und dennoch wird weiterhin Dampf erzeugt. Übersteigt die Kammertemperatur den vorbestimmten Wert oder übersteigt die Feuchtigkeit in der Brutkammer das vorbestimmte Niveau, wird eine lange Zeit benötigt, bis die Behältnistemperatur gesunken ist. Während dieses Zeitraumes ist die Einstellung der Feuchtigkeit in der Brutkammer unmöglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Säuglings-Brutapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Kammertemperatur genau gesteuert werden kann, während die Möglichkeit zum Befeuchten der Brutkammer in einem bestimmten Bereich sichergestellt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Säuglings-Brutapparat der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 4.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung einen Säuglings-Brutapparat gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 einen teilweise abgebrochenen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 1,

Fig. 4 eine Blockdarstellung der Steuerung des Befeuchtungsbehältnisses des Säuglings-Brutapparates gemäß vorliegender Erfindung und

Fig. 5 eine Tabelle, wie sie im ROM-Speicher oder im RAM- Speicher einer Einchip-MPU-Einheit der Fig. 4 gespeichert ist.

Gemäß Fig. 1 besitzt der Säuglingsbrutapparat 1 eine Basis 3 mit einer oberen Platte 5, die von einer transparenten Haube 7 schwenkbar abgedeckt ist, wodurch ein als Brutkammer 9 dienender Raum zur Aufnahme eines Frühgeborenen vorgesehen ist. Die transparente Haube 7 ist an der Rückseite der oberen Platte 5 der Basis 3 schwenkbar und abdichtend befestigt. Eine Eingangsöffnung 11 und eine Ausgangsöffnung 13 sind an der oberen Platte 5 der Basis 3 vorgesehen, so daß durch die Brutkammer 9 ein Gasgemisch oder Luft, das bzw. die auf eine gewünschte Temperatur und Feuchtigkeit geregelt ist, zirkuliert. Ein nach Art eines Schubfaches ausgebildetes Befeuchtungsbehältnis oder -trog 15 ist an der vorderen Stirn der Basis 3 abnehmbar befestigt.

Gemäß Fig. 2 ist innerhalb der Basis 3 ist ein Tragteil 17 für das Befeuchtungsbehältnis 15 sowie ein erster Kanal 19 ohne Befeuchtungsbehältnis und ein zweiter Kanal 21 vorgesehen. Die ersten und zweiten Kanäle 19 und 21 sind unter der Brutkammer 9 oberhalb eines offenen Raumes zur Aufnahme des Befeuchtungsbehältnisses 15 angeordnet. Der zweite Kanal 21 besitzt ein eingangsseitiges Kanalteil 23 zum Einbringen der erwärmten Luft in das Befeuchtungsbehältnis 15 durch eine Öffnung 24 und ein ausgangsseitiges Kanalteil 25 zum Abgeben der befeuchteten Luft aus dem Befeuchtungsbehältnis 15 durch eine Öffnung 26.

Das Befeuchtungsbehältnis 15 besteht im Wesentlichen aus einem äußeren Wandteil 27, der an der Frontseite der Basis 3 angeordnet ist, einem Dammteil 29 zum Speichern von Wasser und einer Deckplatte 31 zum Abdecken der oberen Seite des Dammteils 29. Ein transparentes Fenster 33 ist am äußeren Wandteil 27 vorgesehen, um den Wasserspiegel des Dammteils 29 beobachten zu können. Der Dammteil 29 ist aus Aluminium und besitzt eine Auskleidung aus einem Polytetrafluorethylenharz- Überzug, einem sogenannten Teflon-Überzug, innerhalb und eine eloxierte Aluminiumveredelung außerhalb.

Selbst wenn Verunreinigungen, wie bspw. Calziumbestandteile, sich am Dammteil 29 durch die Verwendung von Verunreinigungen aufweisendem Wasser ablagern, bleibt die Ablagerung nicht an der Innenseite halten, so daß der Dammteil 29 in einfacher Weise gereinigt oder steril gemacht werden kann. Die Außenseite des Befeuchtungsbehältnisses 15 ist ebenfalls eloxiert, um dessen Außenseite vor einer Beschädigung oder Rosten zu bewahren. Zwei Öffnungen 32, die den Öffnungen 24 und 26 der Eingangs- und Ausgangsseitenkanäle 23 und 34 entsprechen oder mit diesen fluchten, sind an der Deckplatte 31 vorgesehen. Abdichtelemente 35, 35, wie bspw. Gummikrempen, sind an den Öffnungen 32, 32 befestigt, um zu verhindern, daß unbehandelte bzw. befeuchtete Luft durch Leckage eindringt, wenn das Befeuchtungsbehältnis 15 am Halteteil 17 befestigt ist.

Das Halteteil 17 besitzt eine Heizvorrichtung 37 zum Erwärmen des Befeuchtungsbehältnisses 15, einen Behältnistemperatursensor 39 zum Messen der Temperatur des Befeuchtungsbehältnisses 15 und einen Montagesensor 41 zum Erfassen des Vorhandenseins des Befeuchtungsbehältnisses 15. Die Heizvorrichtung 37 besitzt bspw. eine keramische Heizvorrichtung, damit keine überschüssige Wärme erzeugt wird. Der Befeuchtungsbehältnis-Temperatursensor 39 besitzt bspw. einen Thermistor, der mit dem Boden des Befeuchtungsbehältnisses 15 dadurch in Berührung ist, daß er von einer nicht dargestellten Feder gegen diesen gedrückt wird. Der Montagesensor 41 besitzt bspw. eine Halleffekt- Vorrichtung, um das Vorhandensein des Feuchtigkeitsbehältnisses 15 mittelbar zu erfassen. Deshalb ist ein Magnet 43 in die vorbestimmte Position des äußeren Wandteils 27 des Befeuchtungsbehältnisses 15 so eingebettet, daß der Magnet 43 beim Einschieben des Befeuchtungsbehältnisses 15 zur Position der Halleffekt- Vorrichtung gelangt.

Gemäß Fig. 3 teilt die obere Platte 5 die Brutkammer 9 und den ersten Kanal 19 und besitzt, wie in strichpunktierten Linien angedeutet, die Ausgangsöffnung 11 und die Eingangsöffnung 13. Ein Lüfter 45 zum Zirkulieren der Innenluft durch die Brutkammer 9 ist am ersten Kanal 19 der Eingangsöffnung 13 benachbart angeordnet. Stromabwärts vom Lüfter 45 ist die Heizvorrichtung 47 zum Erwärmen der Innenluft ebenfalls im ersten Kanal 19 vorgesehen.

Stromabwärts der Heizvorrichtung 47 ist der zweite Kanal 21, der vom ersten Kanal 19 abzweigt, vorgesehen, so daß die erwärmte zirkulierende Luft, die durch den ersten Kanal 19 strömt, zur Ausgangsöffnung 11 durch einen ersten Ausgang 49 gerichtet ist, während befeuchtete Luft, die durch den zweiten Kanal 21 strömt, durch das Befeuchtungsbehältnis 15 (Fig. 2) geführt ist, um die erwärmte Luft zu befeuchten, und dann durch den zweiten Ausgang 51 zur Ausgangsöffnung 11 geleitet ist. Die Durchflußrate, die durch den ersten und zweiten Ausgang 49 und 51 strömt, wird von einem Schleusenabteil 53 so eingestellt, daß die befeuchtete Luft und die erwärmte zirkulierende Luft in einem bestimmten Verhältnis gemischt und durch die Ausgangsöffnung 11 der Brutkammer 9 zugeführt werden.

Das Schleusenabteil 53 ist mittels eines Handgriffs 52 oder eines Elektromotors vor und zurück gleitend bewegbar, wobei Zahnstangenmechanismen vorgesehen sind, damit der Öffnungsgrad der betreffenden Ausgänge 49 und 50 schnell einstellbar ist, wobei die Summe ihrer Öffnungsquerschnitte konstant ist. Durch Ändern des Mischungsverhältnisses der erwärmten und der befeuchteten Luft aus den betreffenden Ausgängen 49 und 51 kann die Feuchtigkeit der Innenluft, die durch die Brutkammer zirkuliert, schnell eingestellt werden. Um die folgende Beschreibung zu vereinfachen, wird jedoch ein Mischungsverhältnis von 1 : 1 angenommen. Das Luftmischungsverhältnis kann dem Versatz des bewegbaren Schleusenabteils 53 entsprechen oder diesem proportional sein und der Versatz wird durch einen Linear- oder Drehpotentiometer oder Codierer 54 (Fig. 4) in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Gemäß Fig. 4 besitzt die MPU (Mikroprozessoreinheit) 55 einen Einchip-Mikrocomputer H8/532, wie er von Hitachi Corporation, Japan handelsüblich erhältlich ist, und weist einen 32-KB-ROM- Speicher, einen 1-KB-RAM-Speicher und einen 8-Kanal-Zehnbit- A/D-Konverter auf. Der A/D-Konverter besitzt acht auswählbare Analogeingänge, die mit verschiedenen Sensoren mit oder ohne Vorverstärkern verknüpft sind.

Ein Brutkammer-Temperatursensor 57, der in der Brutkammer 9 angeordnet ist, und der Befeuchtungsbehältnis-Temperatursensor 39 besitzen Ausgangssignale 58 und 40, die beide durch die Kanäle des nicht dargestellten A/D-Konverters, sowie ein digitales Ausgangssignal 56 vom Codierer 54 oder ein analoges Ausgangssignal vom Potentiometer durch den A/D-Konverter, der MPU 55 zugeführt werden.

Wie dem Fachmann bekannt ist, wird die Umgebungsfeuchtigkeit durch Pegel von Trocken- und Feuchtethermometern bestimmt. Die MPU 55 besitzt einen inneren ROM-Speicher zum Speichern eines Subroutineprogramms zur Steuerung der Heizvorrichtung 37 zum Erwärmen des Befeuchtungsbehältnisses 15 durch eine SSR- (Solid State Rely) Einheit 38 aufgrund des Befeuchtungsbehältnis-Ausgangssignals 40, so daß die Behältnistemperatur auf einen bestimmten Behältnistemperaturwert, der durch die vorgegebene Feuchtigkeit definiert ist, eingestellt ist.

Der interne ROM-Speicher in der MPU speichert auch ein weiteres Subroutineprogramm, um die andere Heizvorrichtung 47 zum Erwärmen der zirkulierten Innenluft über eine weitere SSR- Einheit 48 im Hinblick auf das Kammerausgangssignal 58 zu steuern, so daß die Kammertemperatur auf eine voreingestellte Kammertemperatur eingestellt wird.

Wird die Feuchtigkeit und die Temperatur in der Brutkammer 9 durch eine nicht dargestellte Zehnertastatur auf einer Bedientafel 59 voreingestellt und an einer nicht dargestellten LED-Anzeige überwacht, wird die MPU 55 die Heizvorrichtung 47 steuern, damit die Kammertemperatur sich an die voreingestellte Kammertemperatur annähert, und dann oder gleichzeitig die Heizvorrichtung 37 zu- oder abschalten, damit die Befeuchtungsbehältnistemperatur sich der vorbestimmten Behältnistemperatur, die auf der durch die Zehnertastatur voreingestellten Feuchtigkeit basiert, anzunähert.

Ist die voreingestellte Feuchtigkeit oder die vorbestimmte Behältnistemperatur unter derjenigen der gegenwärtigen Feuchtigkeit oder Behältnistemperatur, werden die Heizvorrichtung 37 und das Mischungsverhältnis so gesteuert, daß sie abgeschaltet wird bzw. die Durchflußrate der befeuchteten Luft, basierend auf der Differenz zwischen den voreingestellten und der gegenwärtigen Feuchtigkeit, vermindert wird. Ist die voreingestellte Feuchtigkeit oder die vorbestimmte Behältnistemperatur höher als die gegenwärtige Feuchtigkeit oder Behältnistemperatur, werden die Heizvorrichtung 37 und das Mischungsverhältnis so gesteuert, daß sie zugeschaltet wird bzw. die Durchflußrate der befeuchtenden Luft, auf der Differenz zwischen ihnen basierend, erhöht wird. Deshalb wird das Verschlußabteil 53 um den gewünschten Versatz mit dem von der MPU 45 gesteuerten Elektromotor gleitend angetrieben. Die Heizvorrichtung 37 wird dann so gesteuert, daß sie zu- oder abgeschaltet wird, um die gegenwärtige Wassertemperatur auf eine vorbestimmte Wassertemperatur nach einer Tabelle einzustellen. Kommt die gegenwärtige Feuchtigkeit oder die Behältnistemperatur graduell der voreingestellten Feuchtigkeit oder der vorbestimmten Behältnistemperatur nahe, wird das Mischungsverhältnis auf das Standardverhältnis, bspw. 1 : 1, durch Bewegen des Verschlußabteils 53 mittels des Elektromotors zurückgeführt.

Die MPU steuert auch den Lüfter 45 (Fig. 3), um eine vorbestimmte Durchflußrate der zirkulierten Innenluft aufrecht zu erhalten, und erkennt das Öffnungsverhältnis oder den Öffnungsgrad der betreffenden Ausgänge 49 und 50. Die Bedientafel 59 überwacht auch die Operation des MPU 45 und führt einen bevorzugten Prozeß derart aus, wie das Unterbrechen des Betriebes der MPU 55, wenn eine Fehlfunktion von der MPU 55 durch ein nicht dargestelltes Zeitgerät erfaßt wird.

Fig. 5 zeigt eine Tabelle, die die Beziehungen zwischen den vorbestimmten Temperaturen von Kammer und Behältnis beim voreingestellten Feuchtigkeitswert, wie sie im internen ROM- oder RAM-Speicher im Einchip-MPU-System nach Fig. 4 gespeichert sind, zeigt. In Fig. 5 sind die Beziehungen zwischen den vorbestimmten Temperaturen von Kammer und Behältnis bei den voreingestellten Feuchtigkeitswerten, die in dem internen ROM- oder RAM-Speicher gespeichert werden sollen, durch Messen der wirklichen Kammertemperaturen und Feuchtigkeiten und der wirklichen Behältnistemperaturen kalibriert. In der Praxis wird, wenn eine bestimmte Kammertemperatur voreingestellt ist und das Befeuchtungsbehältnis erwärmt wird, um dessen Wassertemperatur zu erhöhen, die obere Grenze der Wassertemperatur, die bewirkt, daß die Kammertemperatur nicht erhöht wird, gemessen, um die Wassertemperatur mit der Kammertemperatur zu vergleichen. Besitzen die Kammertemperatur und die Wassertemperatur die durch die in der Tabelle definierte Beziehung, ist die Kammertemperatur durch Einstellen des Ausgangs der Heizvorrichtung 47 (Fig. 3) zum Erwärmen der zirkulierenden Innenluft genau gesteuert, ohne daß sie durch die Kammertemperatur eines vom Befeuchtungsbehältnis erzeugten Dampfes beeinflußt ist. Ist bspw. die Kammertemperatur in einem Bereich zwischen 32 und 34° Celsius, ist der Ausgang der Heizvorrichtung 37 für das Befeuchtungsbehältnis so gesteuert, daß die maximale Wassertemperatur bei 36° Celsius liegt.

Während die Ausführungsbeispiele des Säuglings-Brutapparates gemäß vorliegender Erfindung entsprechend obigen beschrieben sind, versteht es sich, daß Modifikationen hinsichtlich Form und Schaltkreisaufbau durchführbar sind. Bspw. kann für die Heizvorrichtung zum Erwärmen des Befeuchtungsbehältnisses eine Halbleitervorrichtung, wie bspw. ein Peltier-Element sowie für die keramische Heizvorrichtung, bspw. ein Kaltleiter, verwendet werden. Durch Verwendung des Peltier-Elementes wird, da das Befeuchtungsbehältnis gekühlt oder erwärmt werden kann, der Dampf durch Kühlen des Befeuchtungsbehältnisses schnell verschwinden, wenn die Feuchtigkeit der Brutkammer zu hoch ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann, obwohl die Oberflächentemperatur des Befeuchtungsbehältnisses gemessen wird, die Wassertemperatur im Befeuchtungsbehältnis unmittelbar gemessen werden.

Beim Säuglings-Brutapparat gemäß vorliegender Erfindung kann die Feuchtigkeit der Brutkammer durch die Kammer- und Behältnistemperaturen in einfacher Weise bestimmt werden. Die Kammertemperatur in der Brutkammer kann trotz der leichten Verdampfung durch Erwärmen des Befeuchtungsbehältnisses genau gesteuert werden.

Der Dampf kann nicht vom Befeuchtungsbehältnis zum Aufnahmeraum der Basis gelangen, da das Befeuchtungsbehältnis zunächst im Aufnahmeraum fest zu montieren ist und dann die Energie der Heizvorrichtung zugeführt wird. Auch wenn die Energiezuführung zur Heizvorrichtung erfolgt, wird die Energiezuführung zur Heizvorrichtung unterbrochen, sobald das Befeuchtungsbehältnis aus der Basis herausgenommen wird. Eine extreme Eigenerwärmung und Erwärmung des Aufnahmeraumes durch die Heizvorrichtung besteht nicht.

Das Befeuchtungsbehältnis kann durch Vorsehen eines Harzüberzugs mit wärmeresistenten, antichemischen und hydrophoben Eigenschaften in einfacher Weise gereinigt oder sterilisiert werden, auch wenn Verunreinigungen enthaltendes Wasser verwendet wird.

Claims (4)

1. Säuglings-Brutapparat, mit einer Basis (3) zur Aufnahme eines Frühgeborenen, einer an der Basis (3) befestigte Haube (7) zum Vorsehen einer von der Atmosphäre isolierten Brutkammer (9), mit einem ersten Kanal (19) mit einem Lüfter (45) zum Zirkulieren von Innenluft durch die Brutkammer (9), mit einer ersten Heizvorrichtung (47), die am ersten Kanal (19) angeordnet ist und für erwärmte Luft sorgt, mit einem zweiten Kanal (21), der vom ersten Kanal (19) stromabwärts der ersten Heizvorrichtung (47) abzweigt und ein abnehmbares Befeuchtungsbehältnis (15) zum Speichern von Wasser aufweist, welcher über ein Schleusenabteil (53) mit dem ersten Kanal (19) stromabwärtig des Befeuchtungsbehältnisses (15) verbunden ist, mit einer zweiten Heizvorrichtung (37) zum Erwärmen des Befeuchtungsbehältnisses (15), mit einem ersten Temperatursensor (57) zum Messen einer Kammertemperatur in der Brutkammer (9) und mit einem zweiten Temperatursensor (39) zum Messen der Wassertemperatur im Befeuchtungsbehältnis (15), gekennzeichnet durch Mittel (55) zum Steuern der zweiten Heizvorrichtung (37), basierend auf der Kammertemperatur der Brutkammer (9) durch den ersten Temperatursensor (57) und den Wassertemperaturdaten des Befeuchtungsbehältnisses (15).

2. Säuglings-Brutapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizvorrichtung (37) dann zuschaltbar ist, wenn das Befeuchtungsbehältnis (15) in der vorbestimmten Position im zweiten Kanal (21) gehalten ist.

3. Säuglings-Brutapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befeuchtungsbehältnis (15) mit einem hitzebeständigen und/oder hydrophoben Überzug an zumindest seinem Dammteil (29) versehen ist.

4. Säuglings-Brutapparat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleusenabteil (53) um einen vorbestimmten Weg bewegbar gesteuert ist und diese Steuerung der der zweiten Heizvorrichtung (37) zugeordnet ist, um so die gegenwärtige Wassertemperatur auf die vorbestimmte Wassertemperatur nach einer Tabelle zu bringen und dann, wenn die Behältnistemperatur sich der vorbestimmten Behältnistemperatur allmählich nähert, das Mischungsverhältnis auf das Standardverhältnis zurückzuführen.