DE7805988U1

DE7805988U1 - Vorrichtung zur Thermostatisierung einer strömenden Flüssigkeit

Info

Publication number: DE7805988U1
Application number: DE7805988U
Authority: DE
Original assignee: Hellige GmbH
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies GmbH
Publication date: 1978-11-16

Description

P^f.ib,urg -im Brfeisgai*,_# <ien 19. Jan. 78 -, PVJ-P 397 ^: HJC/rtl

Beschreibung

"Zur Thermostatisierung eines Flüssigkeitsstromes dienende Vorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Thermostatisierung einer strömenden Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsstrom soll entweder auf eine vorbestimmbare Temperatur erwärmt oder gekühlt werden.

Eine derartige Forderung tritt zum Beispiel in der medizinischen Diagnostik auf, wenn gewisse Eigenschaften des Blutes und der Blutgefässe bestimmt werden sollen, indeip das Verhalten der Blutung aus einer standardisierten Wunde beobachtet wird. Vor allem geht es dabei um die Bestimmung der Blutungszeit und damit der Blutgerinnungsfähigkeit. Die Wundtemperatur hat dann einen bedeutenden Einfluss. Man kann den diagnostischen Informationsumfang durch Herbeiführung bestimmter, vom normalen Viert abweichender Wundtemperaturen beträchtlich erweitern. Man macht dazu von einer Spülflüssigkeit Gebrauch, die durch eine über die Wunde gesetzte Durchflussküvette geleitet wird, und deren Temperatur zwi-

■Λ sehen 5° C und 50° C auf bestimmte Werte einstellbar sein soll.

ν Man kann dann einen sogenannten Kältebelastungstest oder eine Wärmelysiszeitbestimmung durchführen. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kann somit für die Thermostatisierung der Spülflüssigkeit auf eine bestimmte einstellbare Temperatur vorteilhaft benutzt werden.

Die Erfindung ergab sich somit aus der Aufgabenstellung, eine auch kleinere Menge einer in einer Rohr- oder Schlauchleitung strömenden Flüssigkeit genau auf einer vorwählbaren Temperatur zu halten; die von der normalen Körper- oder Umgebungstemperatur wesentlich abv/eichen kann. Diese Vorrichtung soll einen vergleichsweise leichten, raumsparenden Aufbau haben, leicht zu . ' '

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reinigen, und besonders für den beschriebenen Anwendungsfall gut sterilisierbar sein. Schliesslich soll die Temperaturregelung bzw. -Steuerung einen geringen technischen Aufwand erfordern. Die Vorrichtung, die diesen Forderungen genügt, ist mit den Ansprüchen gekennzeichnet. Sie umfasst als wesentliche Teile ein Peltier-Element und zv/ei Wärmeaustauscher, die in engem wärmeleitenden Kontakt zur V/ärmesenke bzw. zur Wärmequelle des Peltier-Elementes angeordnet sind, und von welchen einer von der zu thermostatisierenden Flüssigkeit (Spülflüssigkeit) und der andere von einer Hilfälüssigkeit durchspült wird, die eine Vorkühlung bzw. Vorerwärmung liefert, dergegenüber das Peltier-Element die Temperatur der Spülflüssigkeit im Hauptaustauscher fein einregelt. Des weiteren umfasst die Vorrichtung einen Temperaturfühler für die Temperatur der zu thermostatisierenden Flüssigkeit, der über eine zugeordnete Schaltung den Speisestrom für das Peltier-Element steuert, und schliesslich die notwendigen Anschlüsse für die zu thermostatisierende Flüssigkeit und die Hilfsflüssigkeit. Anhand Viiner schematischen Ansichtsskizze gemäss Figur 1 wird eine Ausführungsform für die erfindungsgemässe Vorrichtung näher beschrieben. Figur 2 zeigt schematisch den Einbau der Vorrichtung in eine Messanordnung für die Hämorrhagometrie.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung für die Thermostatisierung der Spülflüssigkeit für ein Hämorrhagomete?.' sind die wesentlichen Teile in einem zylindrischen Gehäuse 1 untergebracht. Die zu thermostatisierende Spülflüssigkeit wird durch eine Zuflussleitung 10 in den Hauptaustauscher eingeleitet und durch die Abflussleitung 11 wieder hinausbefördert, zum Beispiel mittels einer geeigneten Flüssigkeitsförderpumpe 22 gemäss Figur 2. Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Hilfsaustauscher 7', über welchen eine Hilfsflüssigkeit durch die Zuleitung 7 a und die Ausflussleitung 7 b gefördert wird. Diese Hilfsflüssigkeit soll durch geeignete, hier nicht zu betrachtende Mittel, zum Beispiel durch elektrische Heizung oder elektrische Kühlung, auf einer Temperatur gehalten werden-der gegenüber das Peltier-Element 6 der Vorrichtung zur Feinregelung der Temperatur für die Spülflüssigkeit nur noch eine geringe Temperaturdifferenz zu erzeugen braucht. Dieses Peltier-Element ist zwischen dem Hauptaustauscher K und dem Hilfsaustauseher 7 angeordnet, und zwar derart, dass der

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eine Austauscher mit der Wärmesenke des Peltier-Elementes und der andere Wärmeaustauscher mit der Wärmequelle des Peltier-Eiementes einen möglichst guten wärmeleitenden Kontakt haben, also das Peltier-Eleirent möglichst grossflächig, unmittelbar berühren. Dies gelingt am besten, wenn die beiden Austauscher und das Peltier-Element eine scheibenförmige flache Form haben, wie die Figur zeigt. Bekanntlich ist ein Peltier-Element aus zwei metallischen Leitern zusammengesetzt, zwischen denen sich ein Temperaturgefälle herausbildet, wenn ein elektrischer Strom durch diese Leiter und ihre Verbindungsstelle hindurchgeschickt wird. Der eine metallische Leiter stellt daher eine Wärmesenke dar, der andere Leiter eine Wärmequelle. Kehrt man die Stromrichtung um, tauschen sich auch die Quelle und die Senke aus.

Ist also in der gezeigten Ausführungsform die Spülflüssigkeit zum Beispiel zu kühlen, dann ist ein elektrischer Strom durch das Peltier-Element 6 über seine Zuleitungen 6 a und 6 b derart zu führen, dass der mit dem Hauptaustauscher 4 in wärmeleitendem Kontakt stehende metallische Leiter eine Wärmesenke wird und der andere Leiter, der mit dem Hilfsaustauscher 7 in Kontakt steht, als Wärmequelle wirkt. Wird die durch den Hilfsaustauscher 7 geleitete Hilfsflüssigkeit geeignet vorgekühlt, dann braucht die vom Peltier-Element gezeigte Temperaturdifferenz für eine Feinregelung nur noch klein zu sein.

Grundsätzlich handelt es sich also um eine Vorrichtung zur Temperaturregelung, bei welcher die Temperatur der den Hauptaustauscher 4 verlassenden Spülflüssigkeit die Regelgrösse darstellt, der Hauptaustauscher die Regelstrecke, der zur Speisung des Peltier-Elementes 6 dienende elektrische Strom die Stellgrösse und der Schalter für den Peltierstrom den Regler darstellt. Die Stellgrösse für den Regler wird von einem Temperaturfühler 8 geliefert, beispielsweise.ein Thermoelement, der im Hauptaustauscher mögliehst dicht an der Ausflussleitung 11 a für die Spülflüssigkeit angeordnet ist, damit er die Temperatur der ausfliessenden Spülflüssigkeit messen kann* Der Regler (Schalter) 12 für den. Peltierstrom ist in Figur 1 sehematisch angedeutete Der Temperatur-

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fühler 8 ist miC dem Regler 12 über dip Leitungen fi.i, ib verbunden. Die beschriebene Vorrichtung konnte selbstverständlich auch dann arbeiten, wenn die Punktionen des Hauptaustauschers 4 und des Hilfsaustauschers 7 vertauscht werden. Der Temperaturfühler müsste dann aber bei der Ausflussleitung 7 b des Hilfsaustauschers angeordnet sein.

Es ist zweckmässig, die Spülflüssigkeit möglichst unter Ausnutzung einer Art Gegenstromwirkung durch den Hauptaustauscher 4 zu führen. Dazu mündet der Zufluss 10 a am äusseren Rande des scheibenförmigen Hauptaustauschers 4,und die Wärmeaustauschleitung in Form einer Kühlschlange oder Wärmeschlange 9 ist spiralig von aussen nach innen bis zur Achse des Hauptaustauschers geführt, wo sie mit der Abflussleitung 11 a in Verbindung gebracht sein muss. Im Laufe des Durchflusses durch diese Wärmeaustauschschlange erhält dann die Spülflüssigkeit allmählich die gewünscnte Temperatur, mit der sie die Vorrichtung verlässt. Für die Vorrichtung ist es daher günstig, wenn die scheibenförmigen Austauscher 4 und 7 und das scheibenförmige Peltier-Element 6 koaxial zu ihrer gemeinsamen Scheibenachse angeordnet sind.

Eine besonders zweckmässige Gestaltung erreicht man, wenn die spiralförmige Itfärmeaustauschleitung 9 von einer spiraligen Nute in der freien Oberfläche des Hauptaustauschers 4 gebildet wird. Da die einzelnen Spirallagen aber gegenseitig abgedichtet sein sollen, dient dazu der zylindrische Verschlusskörper 3, der auf der Seite des Hauptaustauschers in das Gehäuse 1 einsetzbar ist und dessen innere Stirnfläche bei Berührung mit der freien Oberfläche des Hauptaustauschers 4 mit dieser fluchtet und somit die einzelnen Arme der spiraligen Nute gegeneinander abdichtet. Bei dieser Ausbildung sind zweekmässig die Anschlüsse 10 a und 11 a für den Zufluss und den Abfluss der Spülflüssigkeit in den Verschlusskörper 3 eingearbeitet, so dass bei einem richtigen Einsetzen des Verschlusskörpers unmittelbar die Verbindung zwischen der Viärmeaustauschleitung 9 und den genannten Anschlussleitungen hergestellt wird. Das winkeiriehtige Einsetzen des Verschlusskörpers in das Gehäuse kann durch eine geeignete Führung erzwungen werden, zum Beispiel durch eine Nokkenführung. Der Verschlusskörper soll im Gehäuse einen gut pas-

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senden, wenigstens flüssigkeitsdichten Sitz haben, damit die zu thermostatisierende Spülflüssigkeit nicht teilweise "beim Durchfluß durch den Austauscher (4) verlorengeht.

Die Wärmeaustauschleitung kann auch von einem Schlauch, vorzugsweise aus Silikon-Kautschuk, gebildet werden, der in die spiralförmige Nute (9) in der freien Oberfläche des Hauptaustauschers (4) eingelegt ist. Dadurch wird ein direkter Flüssigkeitskontakt mit a&m. Austauscher auf die beiden Anschlußstellen reduziert und eher eine ungestörte Strömung der Spülflüssigkeit erzielt, was gerade bei dem eingangs beschriebenen diagnostischen Meßverfahren (Hämorrhagometrie)von Vorteil ist.

Um bei dieser Ausführungsform die Kopplung der Anschlussleitungen 10 und 11 für den Zufluss und Abfluss der Spülflüssigkeit mit den Anschlusskanälen 10 a und 11 a im Verschiusskörper 3 zu gewährleisten, kann noch ein besonderes Koppelungsstück in Form eines Steckers vorgesehen sein, der durch die öffnung 1 a in eine Vertiefung am Mantel des Verschlusskörpers eingesetzt werden kann, in welche die Anschlusskanäle 10 a und 11 a münden.

Der erfindungsgemässe Thermostat hat den besonders für medizinische Anwendungen wichtigen Vorzug, dass er klein und leicht ist und die genaue Thermostatisierung auch sehr kleiner strömender Flüssigkeitsmengen erlaubt, wie dies zum Beispiel bei der Hämorrhagometrie der Fall ist.

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Claims

·'·■' '«Freiburg im-kreisgau, den 24. Feb. 197b PW-P 397 - HJC/rtl ffafeetii-ä- Gebrauchsmusteranmeldung Vo -richtung zur Thermostatisierung einer strömenden Flüssigkeit Ansprüche

1. Zur Thermostatisierung eines Flüssigkeitsstromes dienende Vorrichtung mit folgenden Kennzeichen:

1.1. Die Vorrichtung umfass tr. einen Hauptaustauscher (4) und eiß«sn Hilfsaustauscher (7) für Wärme, ein Peltier-Element

3-js, (6), dessen Wärmesenke und Wärmequelle mit Je einem der

beiden Austauscher (4 und 7) engen wärmeleitenden Kontakt hat, Anschlüsse (10 a und lla) an den Hauptaustauscher (4) für den zu thermostatisierenden Flüssigkeitsstrom, Anschlüsse (7 a und 7 b) zum Hilfsaustauscher (7) für die ihn durchströmende, zum Vorkühlen oder Vorerwärmen dienen-

j de Hilfsflüssigkeit,und einen am Hauptaustauscher (4) angeordneten Temperaturfühler (8), der über eine zugeordnete Vorrichtung den das Peltier-Element (6) speisenden elektrischen Strom steuert.

1.2. Die beiden Austauscher (4 und 7) und das Peltier-Element (6) haben flache scheibenförmige Gestalt und sind in bezug

_; auf ihre Scheibenachse koaxial nebeneinander angeordnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale:

2.1. Der Hauptaustauscher (4), der- Hilfsaustauscher (7) und das Peltier-Element (6) sind in einem zylindrischen Gehäuse (l) angeordnet.

2.2. Das Gehäuse (l) ist auf der Seite des Hauptaustauschers (4) durch einen zylindrischen Verschlusskörper O) luftdicht abgeschlossen.

2.3· Die im Hauptaustauscher (4) verlegte Wärmeaustauschleitune; (9)

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für die zu thermostatisierende Flüssigkeit verläuft spiralförmig von aussen nach innen.

2.4. Der Anschluss (10 a) für die Zuflussleitung (10) für die zu kühlende Flüssigkeit und der Anschluss (11 a) für die Abflussleitung (11) sind in den Verschlusskörper derart eingearbeitet, dass sie bei vollständig eingesetztem Verschlusskörper (3) den Anschluss an den Anfang und das Ende der Wärmeaustauschleitung (9) herstellen.

2.5· Die Wärmeaustauschleitung (9) hat die Form einer spiralförmigen Nute, die in die freie Oberfläche des scheibenförmigen Hauptaustauschers (4) eingearbeitet und bei vollständig eingesetztem Versehlusskörper (3) dicht abgedeckt ' . ist, so dass die einzelnen Spirallagen der Nute gegenseitig abgedichtet sind.

2.6. Die Wärmeaustauschleitung (9) besteht aus einem Schlauch, der in eine spiralförmige Nute in der freien Oberfläche des Hauptaustauschers (4) eingelegt ist.

2.7. Für die Verbindung der Anschlussleitungen (10a und 11 a) mit : dem Zufluss (10 bzw. 11) bei vollständig eingesetztem Versch-Lusskörper (3) dient ein besonderes Koppelelement in Form eines Steckers.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch den Anschluss der Zuflussleitung (10) an einen Vorratsbehälter (2) für die zu thermostatisierende Flüssigkeit, der Abflussleitun/s (ll) an eine Durchflussküvette (21), die für medizinisch-diagnostische Zwecke bei der Bestimmung von Blutungszeit und Blutungsverhalten (Hämorrhagometrie) zur Abdeckung einer kleinen standardisierten Körperwunde dient, wobei die zu thermostatisierende Flüssigkeit die Wunde überspült und anschliessend der Förderpumpe (22) für die Flüssigkeit und schliesslich einer photomstrischen Messeinrichtung (2^) zugeleitet wird, um den Blutgehalt der Flüssigkeit zu bestimmen.

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--JL