DE19730834A1 - Inkubator mit verbesserter Luftführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Inkubator für Kleinkinder gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Die konstruktive Ausgestaltung eines derartigen Inkubators im Hinblick auf die Luftführung ist ein wichtiges Element, um einerseits eine gleichmäßige Temperatur auf der Liegefläche mit dem Patienten zu erreichen, ohne dabei hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu erzeugen, und um andererseits bei geöffnetem Zugang, insbesondere durch Öffnen der Frontklappe, noch eine stabile Temperatur und Feuchte der Raumluft im Inkubator sicherzustellen.

Um eine gleichmäßige Luftführung zu erhalten, ist in der DE 40 08 822 A1 vorgesehen, durch Luftzuführungsöffnungen rings um die Liegefläche herum die Luft aufsteigen zu lassen und diese über einen Luftrückführungskanal mit Öffnung in der Nähe des Inkubatorhaubendeckels wieder abzusaugen. Die Luft wird dabei im wesentlichen im Kreis geführt über einen Lüfter bzw. Ventilator mit nachgeschalteter Luftheizung und gegebenenfalls kombiniert mit einem Luftanfeuchter.

Aus dem Stand der Technik ist es also bekannt, daß für eine möglichst gleichmäßige Temperatur auf der Liegefläche die gleichmäßige Zuführung der im allgemeinen erwärmten und gegebenenfalls angefeuchteten Luft vorteilhaft ist.

Jedoch hat sich bei allen bisherigen Lösungsversuchen gezeigt, daß insbesondere die Absaugung der Luft für die Kreisführung große Probleme bereitet. Die Kreisführung ist aus energetischen und ökonomischen Gründen bevorzugt, andernfalls würde die erwärmte Luft über Öffnungen im oberen Bereich der Inkubatorhaube an die Umgebung abgegeben und würde nicht im wesentlichen im Kreis geführt werden. Im Luftrückführungskanal gemäß obigem Stand der Technik wird die abgesaugte, erwärmte und relativ feuchte Luft kondensiert. Dies führt zu Verschmutzungen und gegebenenfalls zu Verkeimungen. Zu diesem Nachteil kommt noch hinzu, daß der Luftrückführungs­ kanal die Sicht durch die ansonsten im allgemeinen transparente Inkubatorhaube auf die Bedienungs- und Patientenmonitore für das medizinische Personal behindern kann, wobei diese Monitore oft an der Stirnseite des Inkubators stehen oder angeordnet sind.

Eine andere bekannte Lösung in der EP 0162375 A1 besteht darin, nur an den Längsseiten des Inkubators parallel zur Liegefläche die Warmluft zuzuführen und an beiden Stirnseiten in bezug auf die Liegefläche wieder abzuführen bzw. abzusaugen.

Ein Nachteil dieser bekannten Lösung ergibt sich dadurch, daß an den aufeinanderstoßenden Luftkanälen in den Ecken der Inkubatorhaube direkte Luft-Kurzschlüsse entstehen, so daß die erwärmte Luft nicht gleichmäßig nach oben strömt, sondern gleich wieder in den nächsten Absaugkanal abgesaugt wird. Eine Folge dieser Luftumlenkung ist, daß das Temperaturprofil sehr ungleichmäßig ist und der im Bereich der Längsseiten der Liegefläche erwünschte Warmluftvorhang nicht funktioniert. Bei Öffnen der Frontklappe auf einer der Längsseiten kann der Temperaturabfall im Inneren des Inkubators maximal bis zu fünf Grad Celsius betragen, was im Falle empfindlicher und kranker Frühgeborener nicht akzeptabel ist.

Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht darin, die Luftführung in Doppelwänden vorzunehmen. Doppelwände haben jedoch den Nachteil, daß sie im Krankenhausbetrieb durch eine Verdoppelung der zu reinigenden Flächen störend wirken. Ein weiterer wichtiger Nachteil ist der, daß die Luft oberhalb der Liegefläche keinen direkten Kontakt zu der Umluft des Inkubators mehr hat. Aufheizvorgänge dauern sehr viel länger, ebenso verhält es sich, wenn der Inkubator mit dem Patienten auf niedrigere Temperaturen abgekühlt werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit einfachen Mitteln eine gleichmäßige Temperatur im Bereich der Liegefläche und einen stabilen Warmluftvorhang im Bereich der Längsseiten im Innenraum eines Inkubators sicherzustellen.

Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 für einen Inkubator der eingangs genannten Art.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen des Inkubators nach Anspruch 1.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auch ohne die Verwendung von Doppelwänden oder Luftrückführungskanälen oberhalb der Liegefläche ein sehr stabiler Warmluftvorhang mit gleichmäßiger Temperaturverteilung im Bereich der Liegefläche möglich wird. Dabei führt auch eine kurzzeitige Öffnung des Inkubators durch den stabilen Warmluftvorhang nur zu einem minimalen Temperaturabfall der Luft im Innenraum des Inkubators.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Figuren erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile verweisen.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Draufsicht auf einen Inkubator in Höhe der Liegefläche

Fig. 2 Einen Querschnitt entlang der Linie A-B, also senkrecht zur Längsrichtung der Liegefläche gemäß Fig. 1.

Die Liegefläche 1 mit im allgemeinen rechteckförmigem Grundriß dient zur Aufnahme des nicht dargestellten kranken, gegebenenfalls frühgeborenen kleinen Patienten. Die Liegefläche 1 befindet sich im allgemeinen auf einem ebenfalls nur schematisch dargestellten Zwischenboden 2, der den unteren Teil des Inkubators abtrennt. In diesem unteren Teil befindet sich zentral im Mittelpunkt unter der Liegefläche 1 ein Lüfter 4, der von einem zugehörigen elektrischen Antriebsmotor 5 mit im allgemeinen 10-20 Watt maximaler Leistungsaufnahme angetrieben wird. Um den Lüfter 4 herum sind Heizdrähte der Luftheizung 6 zur Erwärmung der Luft geführt. Sowohl der Lüfter 4 mit dem Antriebsmotor 5 als auch die Luftheizung 6 sowie gegebenenfalls ein Luftanfeuchter werden über eine nicht dargestellte Meß- und Regeleinheit gesteuert, wobei geeignete Sensoren die aktuellen Betriebsdaten, beispielsweise die Temperatur im Innenraum des Inkubators, messen und an die Meß- und Regeleinheit weiterleiten. Die Luft im Inkubator wird im wesentlichen im Kreis geführt, so daß die zurückgeführte Luft in den Saugbereich mit niedrigerem Druck des Lüfters 4 gelangt und die durch die Pfeile in Fig. 2 dargestellte erwärmte Luft mit höherem Druck vom Lüfter zu den Düsen gefördert wird. Der Kern der Erfindung besteht in folgendem:
An beiden Längsseiten der Liegefläche 1, unmittelbar am Gehäuse 8, befinden sich als parallele Schlitze 11 ausgebildete Düsenöffnungen, aus denen die erwärmte Luft in die als parallele Schlitze 7 ausgebildeten Diffusoren eintritt. Die Düsen haben die Wirkung eines gleichmäßigen Widerstandes.

Der von dem Lüfter 4 erzeugte Druck im unteren Teil des Gehäuses 8 liegt zwischen etwa 2 und 15 Pa und führt zu einem gleichmäßigen Ausströmen über die gesamte Länge der als parallele Schlitze 7 ausgeführten Diffusoren auf beiden Längsseiten der Liegefläche 1 und zu einer Umsetzung der Druckenergie in Geschwindigkeitsenergie. Die Düsen sind so ausgebildet, daß sie Freiluftstrahlen erzeugen. Durch Untersuchungen wurde festgestellt, daß die Luftaustrittsgeschwindigkeit einerseits kleiner als 80 cm pro Sekunde sein sollte, weil sie sonst durch Turbulenzen Kaltluft, insbesondere bei geöffneter Frontklappe, mitzieht und Energie verliert und andererseits größer als 40 cm pro Sekunde sein sollte, weil sie sonst nicht stabil genug für einen Warmluftvorhang ist. Die Düsenöffnungen sind als Diffusoren mit geradlinig sich erweiternden Öffnungen ausgebildet. Somit wird die ausströmende Luft langsam verzögert und im Querschnitt erweitert, was zu einem stabileren Freiluftstrahl führt. Im Ausführungsbeispiel ist der Öffnungswinkel in bezug auf die Mittelachse im diffusorförmigen Öffnungsbereich kleiner als 11 Grad. Bei einem Düsenspalt von 5 mm und einer Länge von 50 cm wird im Ausführungsbeispiel ein Austrittsspalt von etwa 13 mm Breite (Schlitze 7) erreicht. Der durch diese Düsen/Diffusor-Konstruktion erwirkte Freiluftstrahl ist nun über eine Strahllänge von etwa 24 cm stabil, das entspricht der Höhe der öffenbaren Frontklappe an einer der beiden Längsseiten des Gehäuses 8 des Inkubators. Damit wird ein Warmluftvorhang erzeugt, der die Innentemperatur bei einer Öffnung des Gehäuses 8, insbesondere über die Öffnung der Inkubatorhaube mittels Frontklappe, nur noch wenig abfallen läßt.

Im Prinzip ist es auch denkbar, die Ausbildung des Diffusorquerschnitts nicht geradlinig-gleichförmig, sondern stufenförmig vorzunehmen. Dann verlaufen die Wände parallel, so daß im Beispiel hinter der Düse von 5 mm ein paralleler Kanal mit einer Breite von 15 mm auf einer Länge von 50 cm anschließt. Die Düsen/Diffusor-Kombination ist an beiden Längsseiten der Liegefläche 1 angebracht, so daß die Umluftströmungen der Luft auf beiden Seiten symmetrisch erfolgen. Die Umluftströmungen sind in Fig. 2 durch die Pfeile angedeutet. Es bilden sich zwei gleichförmige Luftwalzen oberhalb der Liegefläche 1, die zu einem guten Wärmeaustausch führen bei niedrigen, im Bereich der Thermik, also 8 cm pro Sekunde, liegenden Luftströmungsgeschwindigkeiten im Innenraum des Inkubators oberhalb der Liegefläche 1. Weil die Wirkung des Freiluftstrahls über die Höhe der Frontklappe hinausgeht, also deutlich über 20 cm, entsteht bei dieser Art der Luftführung auch kein Luft-Kurzschluß zu den Absaugöffnungen, die auf den Stirnseiten in Form von Absaugschlitzen 9 (Fig. 1) ausgebildet sind.

Von den Absaugschlitzen 9 wird die Luft im Bereich unterhalb des Zwischenbodens 2 und im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Liegefläche 1 zur Ansaugseite des Lüfters 4 gesaugt. Im allgemeinen ist es nicht erforderlich, den oberen Teil des Gehäuses 8, der meistens als transparente Inkubatorhaube ausgebildet ist, mit Doppelwänden zu versehen, jedoch kann dies zur Verringerung von Strahlungsverlusten des Patienten oder auch aus anderen Gesichtspunkten erwünscht sein.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß kein Luftrück­ führungskanal oberhalb der Liegefläche 1 für die Luftrückführung erforderlich ist und auch auf Doppelwände verzichtet werden kann. Messungen haben ergeben, daß mit der erfindungsgemäßen Lösung ein Temperaturabfall von nur noch 2 Grad Celsius nach Öffnen der Inkubatorhaube bei einer Innenraumtemperatur im Inkubator von 36 Grad Celsius und einer Umgebungstemperatur von 20 Grad Celsius auftritt. Eine weitere Verminderung des Temperaturabfalls wird möglich, wenn im Deckenbereich der Inkubatorhaube eine Doppelwand 10 (in Fig. 2 gestrichelt gezeichnet) eingebaut wird. Damit entstehen zwei Spalte an den Längsseiten des Inkubators direkt oberhalb der Schlitze 7, den Austrittsöffnungen der Diffusoren. An den Stirnseiten könnte die Luftführung der abgesaugten Luft durch zumindest eine teilweise Erstreckung der Doppelwand in Richtung auf die Absaugschlitze 9 weiter verbessert werden. Bei der Gestaltung des Warmluftvorhanges hat sich gezeigt, daß der Warmluftstrahl mindestens so lang sein muß, daß er die Frontklappenöffnung in Längsrichtung des Inkubators auf beiden Seiten übertrifft, vorzugsweise um jeweils 20 bis 30 mm auf beiden Seiten. Aus Symmetriegründen sind beide Schlitze 7 links und rechts von der Liegefläche 1 jeweils gleich lang. Die Erstreckung des Warmluftvorhangs über die Frontklappenöffnung hinaus verhindert, daß Kaltluft in die Inkubatorhaube eingesaugt wird. Die Diffusoren eignen sich dafür, mit Filterelementen belegt zu werden, die die Frischluft filtern und steril halten. Vorzugsweise werden dort vliesartige oder gefaltete Papierfilterelemente eingelegt, die zudem noch eine gleichförmigere Strömungsverteilung bewirken. Auch im Einströmbereich der Absaugschlitze 9 können ebenfalls derartige Filter vorgeschaltet werden. Die Wirkung dieser Filter ist, daß die Reinigungsintervalle des Inkubators ver­ längert werden können.

Der Volumenstrom der über den Lüfter 4 umgewälzten Luft beträgt im Normalbetrieb 200 bis 250 Liter pro Minute und kann im Extremfall bei geöffneter Frontklappe kurzzeitig auch 750 Liter pro Minute erreichen.

Die Länge der Schlitze 7 und der Absaugschlitze 9 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der zugehörigen Inkubatorseiten. Die absolute Länge der Schlitze 7 beträgt etwa 50 bis 60 cm, die der Absaugschlitze 9 etwa 25 bis 45 cm.

Claims (8)

1. Inkubator für Kleinkinder mit zwischen der Liegefläche und dem Gehäuse angeordneter Luftzuführung und mit einer Luftrückführung sowie mit einem Lüfter und einer zugeordneten Luftheizung, dadurch gekennzeichnet, daß für die Luftzuführung in Form von Freistrahlen an beiden Längsseiten der Liegefläche (1) Düsen mit nachgeschalteten Diffusoren in Form von Schlitzen (7) und für die Luftrückführung Absaugschlitze (9) an beiden Schmalseiten der Liegefläche (1) vorgesehen sind.

2. Inkubator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schlitze (7) maximal über die gesamte Länge der Liegefläche (1) erstrecken und die Absaugschlitze (9) maximal über die gesamte Breite der Liegefläche (1).

3. Inkubator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (7) eine Länge von etwa 50-60 cm und die Absaugschlitze (9) eine Länge von 25-45 cm aufweisen.

4. Inkubator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenspalt etwa 5 mm beträgt, der Öffnungswinkel der Diffusoren etwa 11 Grad und der Austrittsspalt etwa 13 mm.

5. Inkubator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Haubendecke des Gehäuses (8) eine Doppelwand (10) parallel zur Haube eingebracht ist, wobei die Schlitze (7) im wesentlichen fluchtend mit der Begrenzung der Doppelwand (10) abschließen.

6. Inkubator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppel­ wand (10) sich zusätzlich parallel zur Haube im Bereich der schmaleren Stirnseiten des Inkubators erstreckt und in Luftströmungsverbindung mit den Absaugschlitzen (9) steht.

7. Inkubator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schlitze (7) und/oder in die Absaugschlitze (9) Filtermaterial eingelegt ist, das vorzugsweise aus sterilem Vlies auf Zellulosebasis besteht.

8. Inkubator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugschlitze (9) in Luftströmungsverbindung mit der Ansaugseite des Lüfters (4) stehen und daß der Lüfter (4) die erwärmte Luft mit höherem Druck zu den Düsen mit Diffusoren fördert.